波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置
【課題】簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を検出でき、かつ容易に配線を接続可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置を提供する。
【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、固定反射膜５６を有する固定基板５１と、可動反射膜５７を有する可動基板５２と、固定電極５４１および可動駆動電極５４２を備えた静電アクチュエーター５４と、固定検出電極５５１および可動検出電極５５２を備えたギャップ検出電極と、を具備し、固定検出電極５５１は、互いに絶縁された第一固定部分検出電極５５３Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂを備え、可動検出電極５５２は、第一固定部分検出電極５５３Ａに対向する第一対向検出領域５５４Ａと、第二固定部分検出電極５５３Ｂに対向する第二対向検出領域５５４Ｂと、を具備する。
【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、固定反射膜５６を有する固定基板５１と、可動反射膜５７を有する可動基板５２と、固定電極５４１および可動駆動電極５４２を備えた静電アクチュエーター５４と、固定検出電極５５１および可動検出電極５５２を備えたギャップ検出電極と、を具備し、固定検出電極５５１は、互いに絶縁された第一固定部分検出電極５５３Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂを備え、可動検出電極５５２は、第一固定部分検出電極５５３Ａに対向する第一対向検出領域５５４Ａと、第二固定部分検出電極５５３Ｂに対向する第二対向検出領域５５４Ｂと、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を取得する波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数波長の光から、特定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルター（光フィルター素子）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の波長可変干渉フィルター（波長可変フィルター）は、基板に対向し、その厚さ方向に変位可能で可動反射膜が設けられた可動部と、基板に設けられた複数の駆動電極および検出電極と、基板に設けられ可動反射膜に対向する固定反射膜とを有している。基板には、その厚さ方向での位置が異なる２つの設置面を有し、２つの設置面のうち、一方の設置面上に駆動電極が設けられ、他方の設置面上に検出電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８６５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、検出電極と可動部との間の静電容量を検出するには、検出電極から延出する引き出し配線と、可動部とに、それぞれ異なる基板上に配線作業を実施する必要がある。このため、波長可変干渉フィルターをモジュールに組み込んで配線を接続する際に、配線作業が煩雑であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述のような問題に鑑みて、簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を検出でき、かつ容易に配線を接続可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向する第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一駆動電極、および前記第二基板に設けられて前記第一駆動電極に対向する第二駆動電極を備えた静電アクチュエーターと、前記第一基板に設けられた第一検出電極、および前記第二基板に設けられて前記第一検出電極に対向する第二検出電極を備えたギャップ検出電極と、を具備し、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部は円形状に形成され、前記保持部は前記可動部の外周に沿って形成され、前記第一駆動電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、前記第一基板には、前記第一部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出駆動電極と、前記第二部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出駆動電極とが設けられ、前記第二駆動電極は、前記平面視において、前記第一部分駆動電極に重なる第一対向駆動領域と、前記第二部分駆動電極に重なる第二対向駆動領域とを備え、前記第一検出電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、前記第一基板には、前記第一部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出検出電極と、前記第二部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出検出電極とが設けられ、前記第二検出電極は、前記平面視において、前記第一部分検出電極に重なる第一対向検出領域と、前記第二部分検出電極に重なる第二対向検出領域とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この適用例では、第一基板に形成された第一駆動電極は、互いに絶縁された第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、第一部分駆動電極には第一引出駆動電極、第二部分駆動電極には第二引出駆動電極がそれぞれ接続されている。また、第二基板に形成された第二駆動電極は、第一部分駆動電極に対向する第一対向駆動領域、および第二部分駆動電極に対向する第二対向駆動領域を備えている。
第一基板に形成された第一検出電極は、互いに絶縁された第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、第一部分検出電極には第一引出検出電極、第二部分検出電極には第二引出検出電極がそれぞれ接続されている。また、第二基板に形成された第二検出電極は、第一部分検出電極に対向する第一対向検出領域、および第二部分検出電極に対向する第二対向検出領域を備えている。
このような構成では、第一引出駆動電極および第二引出駆動電極間に電圧を印加すると、第一部分駆動電極および第二駆動電極の第一対向駆動領域の間、第二部分駆動電極および第二駆動電極の第二対向駆動領域の間に、それぞれ電圧が印加される。これにより、これらの電極間で発生する静電引力により、第一基板および第二基板のうち少なくともいずれか一方を、他方の基板に向かって撓ませることが可能となり、第一反射膜および第二反射膜間のギャップの寸法を変更させることができる。
そして、第一部分検出電極と、第二検出電極の第一部分検出電極に対向する第一対向検出領域と、で第一部分静電容量を形成する。第二部分検出電極と、第二検出電極の第二部分検出電極に対向する第二対向検出領域と、で第二部分静電容量を形成する。第一部分静電容量、及び、第二部分静電容量はギャップに反比例した値となる。第一部分静電容量と第二部分静電容量は第二検出電極で電気的に直列に接続されている。第一引出駆動電極および第二引出駆動電極間の静電容量を測定することでギャップを検出することができる。
【００１０】
そして、第一引出駆動電極、第二引出駆動電極、第一引出検出電極および第二引出検出電極は、第一基板に形成されているので、波長可変干渉フィルターを、センサー本体等の光モジュールに組み込む際でも、第一基板に形成された各引出電極に対して配線作業を実施するだけでよく、作業効率を向上させることができる。
また、例えば、第一基板および第二基板の双方に引出電極が形成され、第一基板を光モジュールの固定部に固定した状態で、これらの引出電極に配線作業を実施する場合、第二基板の引出電極に配線を接続する際に、第二基板を第一基板から引き離す方向に応力が加わる場合がある。この場合、第一基板および第二基板が剥離したり、応力により、基板が撓んで反射膜間のギャップが変動したりするおそれもあり、剥離や基板の撓みを防止するために弱い力で配線を実施すると、配線信頼性が低下してしまうおそれもある。
これに対して、本適用例では、第一基板にのみ第一引出駆動電極、第二引出駆動電極、第一引出検出電極および第二引出検出電極が形成されているため、例えば光モジュールの固定部に第一基板を固定して配線作業を行う場合、第二基板に対して応力が加わらず、剥離や基板撓み等の不都合を防止することができ、十分な配線信頼性をも得ることができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第一検出電極は、前記第一反射膜と同一面上に設けられ、前記第二検出電極は、前記第二反射膜と同一面上に設けられていることが好ましい。
【００１２】
この適用例では、第一検出電極と第一反射膜と、は同一面上に設けられ、第二検出電極と第二反射膜と、も同一面上に設けられている。このような構成では、第一反射膜と第二反射膜間のギャップと第一検出電極と第二検出電極間のギャップは等しくなり、反射膜間のギャップを高精度に検出することができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第一部分検出電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記第二部分検出電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分検出電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分検出電極と点対称となる位置に設けられていることが好ましい。
【００１４】
この適用例では、第一部分検出電極および第二部分検出電極は、同一の第一仮想円上に沿い、互いに点対称となる位置に設けられている。このような構成では、基板間のギャップが不均一な場合、すなわち、第一部分検出電極と第二検出電極の第一対向検出領域間のギャップ１と、第二部分検出電極と第二検出電極の第二対向検出電極間のギャップ２と、が異なる場合、第一部分静電容量と第二部分静電容量の直列合成静電容量はギャップ１とギャップ２の和に反比例するため、直列合成静電容量を検出することでギャップを容易に検出できる。
【００１５】
［適用例４］本適用例にかかる光モジュールは、上記の波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を具備したことを特徴とする。
【００１６】
この適用例では、光モジュールは、上述したような波長可変干渉フィルターを備えている。波長可変干渉フィルターは、上記のように、光モジュールの組み込む際に容易に配線作業を実施でき、配線信頼性も向上させることができる。したがって、光モジュールにおいても、波長可変干渉フィルターを容易に組み込むことができ、製造効率を向上させることができ、かつ配線信頼性も向上させることができる。
また、簡単な構成で波長可変干渉フィルターのギャップを計測できるため、光モジュールにおいても、取り出す光の波長を高精度に制御することができ、測定対象となる光の正確な光量を測定することができる。
【００１７】
［適用例５］本適用例にかかる光分析装置は、上記の光モジュールと、前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
ここで、光分析装置としては、上記のような光モジュールから出力される電気信号に基づいて、光モジュールに入射した光の色度や明るさなどを分析する光測定器、ガスの吸収波長を検出してガスの種類を検査するガス検出装置、受光した光からその波長の光に含まれるデータを取得する光通信装置などを例示することができる。
この適用例では、光分析装置は、上述したような光モジュールを備えている。光モジュールは、上記のように、高い配線信頼性を有するため、このような光モジュールを備えた光分析装置においても、高い信頼性を得ることができる。
また、光分析装置は、光モジュールにより測定対象光の正確な光量を測定できるので、この測定された光量により、精度の高い光分析処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図である。
【図４】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの固定基板を可動基板側から見た平面図である。
【図５】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの可動基板を固定基板側から見た平面図である。
【図６】第一実施形態の静電アクチュエーターの配線図である。
【図７】第一実施形態のギャップ検出センサーの配線図である。
【図８】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造を示す図である。
【図９】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明に係る光分析装置であり、図１に示すように、測定対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明に係る光モジュールである測色センサー３と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。そして、この測色装置１は、光源装置２から射出される光を測定対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち測定対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２１】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、測定対象Ａに対して白色光を射出する。複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれていてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから測定対象Ａに向かって射出する。
なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば測定対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２２】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明に係る光モジュールを構成する。この測色センサー３は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光して検出する検出部３１と、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印加する電圧制御部３２と、波長可変干渉フィルター５のギャップを検出するギャップ検出部３３と、を備えている。また、測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、測定対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光のみを分光し、分光した光を検出部３１にて受光する。
検出部３１は、複数の光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。そして、検出部３１は、制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置４に出力する。
【００２３】
（３−１．波長可変干渉フィルターの構成）
図２は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図であり、図３は、波長可変干渉フィルター５の断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、平面正方形状の板状の光学部材である。この波長可変干渉フィルター５は、図３に示すように、本発明に係る第一基板である固定基板５１、および本発明に係る第二基板である可動基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合部５１３，５２３が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２４】
固定基板５１には、本発明に係る第一反射膜を構成する固定反射膜５６が設けられ、可動基板５２には、本発明に係る第二反射膜を構成する可動反射膜５７が設けられている。ここで、固定反射膜５６は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。この静電アクチュエーター５４は、固定基板５１側に設けられる第一駆動電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる第二駆動電極としての可動駆動電極５４２とを備えている。
そして、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップを検出するためのギャップ検出センサー５８が設けられている。このギャップ検出センサー５８は、固定基板５１側に設けられる本発明に係る第一検出電極としての固定検出電極５５１と、可動基板５２側に設けられる本発明に係る第二検出電極としての可動検出電極５５２とを備えている。
【００２５】
（３−１−１．固定基板の構成）
図４は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材を加工することで形成される。具体的には、図３に示すように、固定基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５４１および可動駆動電極５４２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５４１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２６】
電極形成溝５１１は、図４に示すように、平面視で、固定基板５１の平面中心点を中心とした円形に形成されている。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。
また、固定基板５１には、電極形成溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，Ｃ３方向に向かって延出する一対の電極引出溝５１４が設けられている。
【００２７】
そして、固定基板５１の電極形成溝５１１の溝底部である電極形成面５１１Ａには、固定電極５４１が形成されている。
この固定電極５４１は、図４に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上に配置される円弧状の一対の固定部分電極（第一部分駆動電極を構成する第一固定部分電極５４３Ａ、第二部分駆動電極を構成する第二固定部分電極５４３Ｂ）により構成されている。
これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、それぞれ、基板厚み方向から見た平面視における平面形状が同一で、略半円形状となる円弧状に形成され、かつ同一厚み寸法に形成されている。各固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂの幅寸法（円弧の内径部と外径部との距離）は均一となっている。そして、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、平面視において、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して互いに点対称となるように配置されている。
【００２８】
また、固定基板５１には、第一固定部分電極５４３Ａから延出する第一引出駆動電極５４５と、第二固定部分電極５４３Ｂから延出する第二引出駆動電極５４６と、を備えている。
第一引出駆動電極５４５は、第一固定部分電極５４３Ａの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ１方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第一駆動電極パッド５４５Ｐが設けられている。
また、第二引出駆動電極５４６は、第二固定部分電極５４３Ｂの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ３方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第二駆動電極パッド５４６Ｐが設けられている。
さらに、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ上には、固定電極５４１および可動駆動電極５４２の間の放電を防止するための絶縁膜（図示略）が積層されている。
【００２９】
反射膜固定部５１２は、上述したように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱凹溝状に形成されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、反射膜固定部５１２の可動基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極形成面５１１Ａよりも可動基板５２より放れて形成される例を示すが、これに限らない。電極形成面５１１Ａおよび反射膜固定面５１２Ａの高さ位置は、反射膜固定面５１２Ａに固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動駆動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法により適宜設定される。したがって、例えば、電極形成面５１１Ａと反射膜固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極形成面５１１Ａの中心部に、円柱凸柱状の反射膜固定溝が形成され、この反射膜固定溝の底面に反射膜固定面が形成される構成などとしてもよい。
【００３０】
そして、反射膜固定面５１２Ａには、円形状に形成される固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜５６としては、金属の単層膜により形成されるものであってもよく、誘電体多層膜により形成されるものであってもよく、さらには、誘電多層膜上にＡｇ合金が形成される構成などとしてもよい。金属単層膜としては、例えばＡｇ合金の単層膜を用いることができ、誘電体多層膜の場合は、例えば高屈折層をＴｉＯ2、低屈折層をＳｉＯ2とした誘電体多層膜を用いることができる。
【００３１】
さらに、反射膜固定面５１２Ａには、本発明に係る固定検出電極５５１が固定されている。
この固定検出電極５５１は、図４に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｒの円周上に配置される円弧状の一対の固定部分検出電極（本発明に係る第一部分検出電極を構成する第一固定部分検出電極５５３Ａ、本発明に係る第二部分検出電極を構成する第二固定部分検出電極５５３Ｂ）により構成されている。
これらの固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂは、それぞれ、基板厚み方向から見た平面視における平面形状が同一で、略半円形状となる円弧状に形成され、かつ同一厚み寸法に形成されている。各固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂの幅寸法（円弧の内径部と外径部との距離）は均一となっている。そして、これらの固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂは、平面視において、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｒの円周上で、中心点Ｏに対して互いに点対称となるように配置されている。
【００３２】
また、固定基板５１には、第一固定部分検出電極５５３Ａから延出する第一引出検出電極５５５と、第二固定部分検出電極５５３Ｂから延出する第二引出検出電極５５６と、を備えている。
第一引出検出電極５５５は、第一固定部分検出電極５５３Ａの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ２方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、ギャップ検出部３３に接続される第一検出電極パッド５５５Ｐが設けられている。
また、第二引出検出電極５５６は、第二固定部分検出電極５５３Ｂの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ４方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、ギャップ検出部３３に接続される第二検出電極パッド５５６Ｐが設けられている。
【００３３】
さらに、固定基板５１は、可動基板５２に対向する面とは反対側の面において、固定反射膜５６に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成され、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３４】
（３−１−２．可動基板の構成）
図５は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。
可動基板５２は、厚みが例えば２００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。
具体的には、可動基板５２は、図２、図５に示すような平面視において、基板中心点を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、を備えている。
また、可動基板５２は、図２および図５に示すように、第一駆動電極パッド５４５Ｐ、第二駆動電極パッド５４６Ｐ、第一検出電極パッド５５５Ｐおよび第二検出電極パッド５５６Ｐに対向する位置に、切欠部５２４を備えている。このような構成では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から見た面に電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐが露出する。
【００３５】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１は、反射膜固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、固定反射膜５６とギャップを介して対向する可動反射膜５７が固定されている。
ここで、この可動反射膜５７は、上述した固定反射膜５６と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００３６】
さらに、可動面５２１Ａに、固定検出電極５５１とギャップを介して対向する本発明に係る可動検出電極５５２が固定されている。
この可動検出電極５５２は、図５に示すように、仮想円Ｒに沿い、内径寸法と外形寸法との差である幅寸法が仮想円Ｒの円周方向に沿って同一幅寸法となる円環状に形成されている。ここで、可動検出電極５５２は、図２に示すような基板厚み方向から見た平面視において、第一固定部分検出電極５５３Ａと重なり合う第一対向検出領域５５４Ａ、および第二固定部分検出電極５５３Ｂと重なり合う第二対向検出領域５５４Ｂを含む円環状に形成されている。そして、第一固定部分検出電極５５３Ａと、可動検出電極５５２の第一対向検出領域５５４Ａとにより、第一部分ギャップ検出センサー５８Ａが構成され、第二固定部分検出電極５５３Ｂと、可動検出電極５５２の第二対向検出領域５５４Ｂとにより、第二部分ギャップ検出センサー５８Ｂが構成される。
【００３７】
そして、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の面において、可動反射膜５７に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。この反射防止膜は、固定基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成される。
【００３８】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成され、可動部５２１よりも厚み方向に対する剛性が小さく形成されている。
このため、保持部５２２は可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により固定基板５１側に撓ませることが可能となる。この際、可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、静電引力により可動基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みはほぼなく、可動部５２１に形成された可動反射膜５７の撓みも防止できる。
【００３９】
そして、この保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１と、初期状態において約１μｍの隙間を介して対向する、可動駆動電極５４２が固定されている。
この可動駆動電極５４２は、図５に示すように、仮想円Ｑに沿い、内径寸法と外形寸法との差である幅寸法が仮想円Ｑの円周方向に沿って同一幅寸法となる円環状に形成されている。ここで、可動駆動電極５４２は、図２に示すような基板厚み方向から見た平面視において、第一固定部分電極５４３Ａと重なり合う第一対向駆動領域５４４Ａ、および第二固定部分電極５４３Ｂと重なり合う第二対向駆動領域５４４Ｂを含む円環状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａと、可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａとにより、第一部分アクチュエーター５５Ａが構成され、第二固定部分電極５４３Ｂと、可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂとにより、第二部分アクチュエーター５５Ｂが構成される。
【００４０】
（３−１−３．静電アクチュエーターの構成）
図６は、第一実施形態の静電アクチュエーター５４の配線図である。
静電アクチュエーター５４は、上述したように、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａにより構成される第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成される第二部分アクチュエーター５５Ｂと、を備えている。
【００４１】
このような静電アクチュエーター５４では、第一引出駆動電極５４５の第一駆動電極パッド５４５Ｐと、第二引出駆動電極５４６の第二駆動電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧Ｖが印加されると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂには、容量リアクタンスに応じた分圧Ｖ1，Ｖ2が印加される。
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、波長可変干渉フィルター５を基板厚み方向から見た平面視において、同一形状に形成され、仮想円Ｑ上で等角度間隔（１８０度）に配置されている。したがって、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける電極間の寸法（電極間ギャップ）をそれぞれｄ1、ｄ2、第一及び第二固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ、第一対向駆動領域５４４Ａ、および第二対向駆動領域５４４Ｂの面積をＳD、誘電率をεとすると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの静電容量ＣD1，ＣD2はそれぞれ、以下の式（１）〜（２）で表される。
【００４２】
ＣD1＝εＳD／ｄ1 …（１）
ＣD2＝εＳD／ｄ2 …（２）
【００４３】
ここで、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、電気的に直列接続されているため、これらの部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑは同値となり、以下の式（３）が成立する。
【００４４】
Ｑ＝ＣD1Ｖ1＝ＣD2Ｖ2 …（３）
【００４５】
一方、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ1，Ｆ2は、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの電極間の電界Ｅ1，Ｅ2と、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑとの積Ｅ1Ｑ，Ｅ2Ｑとなる。
したがって、静電引力Ｆ1，Ｆ2は、上記式（１）〜（３）を代入すると、以下の式（４）〜（５）のように表せる。
【００４６】
Ｆ1＝Ｅ1Ｑ＝Ｑ2／εＳD …（４）
Ｆ2＝Ｅ2Ｑ＝Ｑ2／εＳD …（５）
【００４７】
すなわち、上記式（４）〜（５）に示されるように、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ1，Ｆ2は、部分電極間ギャップｄ1、ｄ2の値によらず同値となる。
したがって、例えば、初期ギャップにおいて、電極間ギャップｄ1、ｄ2の値に、例えば測定精度に影響しない程度の僅かな差があり、静電アクチュエーター５４に電圧を印加した場合であっても、これらの電極間ギャップｄ1、ｄ2の差が開くことがなく、保持部５２２を均一に撓ませることができる。
【００４８】
（３−１−４．ギャップ検出センサーの構成）
図７は、第一実施形態のギャップ検出センサー５８の配線図である。
ギャップ検出センサー５８は、上述したように、第一固定部分検出電極５５３Ａおよび可動検出電極５５２の第一対向検出領域５５４Ａにより構成される第一部分ギャップ検出センサー５８Ａと、第二固定部分検出電極５５３Ｂおよび可動検出電極５５２の第二対向検出領域５５４Ｂにより構成される第二部分ギャップ検出センサー５８Ｂと、を備えている。
【００４９】
各部分ギャップ検出センサー５８Ａ、５８Ｂは、波長可変干渉フィルター５を基板厚み方向から見た平面視において、同一形状に形成され、仮想円Ｒ上で等角度間隔（１８０度）に配置されている。したがって、各部分ギャップ検出センサー５８Ａ、５８Ｂにおける検出電極間の寸法（検出電極間ギャップ）をそれぞれｈ1、ｈ2、第一及び第二固定部分検出電極５５３Ａ、５５３Ｂ、第一対向検出領域５５４Ａ、および第二対向検出領域５５４Ｂの面積をＳS、誘電率をεとすると、各部分ギャップ検出センサー５８Ａ，５８Ｂの静電容量ＣS1，ＣS2はそれぞれ、以下の式（６）〜（７）で表される。
【００５０】
ＣS1＝εＳS／ｈ1 …（６）
ＣS2＝εＳS／ｈ2 …（７）
【００５１】
このようなギャップ検出センサー５８では、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量ＣSは、以下の式（８）で表される。
【００５２】
ＣS＝ＣS1ＣS2／（ＣS1＋ＣS2）＝εＳS／（ｈ1＋ｈ2） …（８）
【００５３】
そして、検出電極間の平均寸法ｈは、以下の式（９）で表される。
【００５４】
ｈ＝（ｈ1＋ｈ2）／２＝εＳS／２ＣS …（９）
【００５５】
したがって、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量ＣSを測定することで検出電極間の平均寸法ｈを検出することができる。
なお、本実施形態では、第一検出電極と第一反射膜と、は同一面上に設けられ、第二検出電極と第二反射膜と、も同一面上に設けられている。このため、第一反射膜と第二反射膜間のギャップと第一検出電極と第二検出電極間のギャップは等しくなり、反射膜間のギャップを高精度に検出することができる。
【００５６】
（３−１−５．波長可変干渉フィルターへの配線）
図８は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造を示す図である。図９は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【００５７】
波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む場合、一般には、測色センサー３に設けられたフィルター固定基板に直接波長可変干渉フィルター５を固定したり、ケースに波長可変干渉フィルター５を保持し、ケースをフィルター固定基板に固定したりする。
【００５８】
そして、波長可変干渉フィルター５の電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐと、測色センサー３の電圧制御部３２とを接続する場合、及び、波長可変干渉フィルター５の電極パッド５５５Ｐ、５５６Ｐと、測色センサー３のギャップ検出部３３とを接続する場合、波長可変干渉フィルター５が固定部３４に固定された状態で配線が施される。
この時、波長可変干渉フィルター５への配線方法としては、例えば、図８に示すように、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐ上に溶融状態のＡｇペースト等の導電性部材３５を設け、導電性部材３５が固化する前に、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から、リード線３６を接続する。この場合、配線作業を、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から容易にリード線３６を接続することができる。
【００５９】
また、波長可変干渉フィルター５への他の配線方法としては、例えば、図９に示すように、ＦＰＣ３７（Flexible Printed Circuits）を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）または、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電層３８を介して接続してもよい。この場合、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐ上に異方性導電層３８を形成し、ＦＰＣ３７を被せた後、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側からＦＰＣ３７を押圧する。この場合でも、可動基板５２に応力が加わらないため、固定基板５１と可動基板５２との剥離や、可動基板５２の撓みなどがなく、波長可変干渉フィルター５の性能を維持することができる。
【００６０】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御部３２は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５４に印加する電圧を制御する。
【００６１】
（３−３．ギャップ検出手段の構成）
ギャップ検出部３３は、波長可変干渉フィルター５のギャップ検出センサー５８の静電容量を検出し、検出信号を制御装置４へ出力する。
【００６２】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。
この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、および本発明に係る分析処理部を構成する測色処理部４３などを備えて構成されている。
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー３に出力する。このとき、測色センサー制御部４２は測色センサー３のギャップ検出部３３の検出信号に基づいて制御信号を補正することができる。これにより、測色センサー３の電圧制御部３２は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、検出部３１により検出された受光量から、測定対象Ａの色度を分析する。
【００６３】
〔５．本実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態の波長可変干渉フィルター５は、固定電極５４１が互いに絶縁された第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂにより構成され、可動駆動電極５４２は、第一固定部分電極５４３Ａに対向する第一対向駆動領域５４４Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂに対向する第二対向駆動領域５４４Ｂを含むリング状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａには第一引出駆動電極５４５が形成され、第二固定部分電極５４３Ｂには第二引出駆動電極５４６が形成されている。
このような構成では、第一引出駆動電極５４５の第一駆動電極パッド５４５Ｐと、第二引出駆動電極５４６の第二駆動電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧を印加することで、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂを駆動させることができる。
【００６４】
さらに、固定検出電極５５１が互いに絶縁された第一固定部分検出電極５５３Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂにより構成され、可動検出電極５５２は、第一固定部分検出電極５５３Ａに対向する第一対向検出領域５５４Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂに対向する第二対向検出領域５５４Ｂを含むリング状に形成されている。そして、第一固定部分検出電極５５３Ａには第一引出検出電極５５５が形成され、第二固定部分検出電極５５３Ｂには第二引出検出電極５５６が形成されている。
このような構成では、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量を検出することで、反射膜５６，５７間のギャップ寸法を検出することができる。
【００６５】
そして、第一引出駆動電極５４５、および第二引出駆動電極５４６は、固定基板５１上に形成され、それぞれ固定基板５１の外周縁に形成された第一駆動電極パッド５４５Ｐ、および第二駆動電極パッド５４６Ｐに接続されている。
また、第一引出検出電極５５５、および第二引出検出電極５５６は、固定基板５１上に形成され、それぞれ固定基板５１の外周縁に形成された第一検出電極パッド５５５Ｐ、および第二検出電極パッド５５６Ｐに接続されている。
このため、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む際、Ａｇペーストなどの導電性部材３５を介してリード線３６を接続する際でも、異方性導電層３８を介してＦＰＣ３７を接続する際でも、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から配線作業を簡単に実施できる。また、配線により、固定部３４に固定される固定基板５１に対して応力が加わることがあったとしても、可動基板５２には応力が加わらないので、固定基板５１および可動基板５２の剥離や、可動基板５２の傾斜が発生せず、波長可変干渉フィルターの性能低下を防止できる。また、固定基板５１の各電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐに対して確実に配線することができるので、配線信頼性が向上し、測色センサー３や測色装置１の信頼性をも向上させることができる。
【００６６】
また、可動基板５２には、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐの位置に対応して切欠部５２４が形成されている。このため、配線作業時に、可動基板５２が邪魔になることがない。また、可動基板５２に応力を加えることなく配線を実施できる。
【００６７】
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける、仮想円Ｑの周方向および基板厚み方向に対して直交する幅寸法は、均一に形成されている。このため、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおいて、周方向に沿った静電引力のムラがなく、可動部５２１を精度よく変位させることができる。
【００６８】
そして、固定電極５４１の第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂは、平面視において同一形状に形成されており、仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して点対称となる位置に配置されている。また、第一固定部分電極５４３Ａおよび第一対向駆動領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂとは、電気的に直列に接続されている。
このため、静電アクチュエーター５４に駆動電圧を印加した際に、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに同一大きさの静電引力が作用する。したがって、固定反射膜５６および可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６および可動反射膜５７の平行性を維持することができ、分解能の低下を抑えることができる。
【００６９】
さらに、可動駆動電極５４２は、可動基板５２の保持部５２２上で、仮想円Ｑの円周に沿うリング上に形成されている。すなわち、可動部５２１の中心点に対して点対称となる形状に形成されている。さらには、可動基板５２には、可動駆動電極５４２から延出する引出電極等が不要であり、引出電極による膜応力なども発生しない。
このため、保持部５２２に作用する可動駆動電極５４２の膜応力が均一となり、保持部５２２の応力バランスを均一に保つことができ、可動部５２１の傾斜を抑えることができる。したがって、反射膜５６，５７間のギャップ寸法を均一にすることができ、波長可変干渉フィルター５の分解能を高精度に維持することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…光分析装置としての測色装置、３…光モジュールとしての測色センサー、５…波長可変干渉フィルター、３１…検出部、４３…分析処理部である測色処理部、５１…第一基板である固定基板、５２…第二基板である可動基板、５４…静電アクチュエーター、５５Ａ…第一部分アクチュエーター、５５Ｂ…第二部分アクチュエーター、５６…第一反射膜である固定反射膜、５７…第二反射膜である可動反射膜、５８…ギャップ検出センサー、５８Ａ…第一部分ギャップ検出センサー、５８Ｂ…第二部分ギャップ検出センサー、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…第一駆動電極である固定駆動電極、５４２…第二駆動電極である可動駆動電極、５４３Ａ…第一部分駆動電極である第一固定部分駆動電極、５４３Ｂ…第二部分駆動電極である第二固定部分駆動電極、５４４Ａ…第一対向駆動領域、５４４Ｂ…第二対向駆動領域、５４５…第一引出駆動電極、５４６…第二引出駆動電極、５５１…第一検出電極である固定検出電極、５５２…第二検出電極である可動検出電極、５５３Ａ…第一部分検出電極である第一固定部分検出電極、５５３Ｂ…第二部分検出電極である第二固定部分検出電極、５５４Ａ…第一対向検出領域、５５４Ｂ…第二対向検出領域、５５５…第一引出検出電極、５５６…第二引出検出電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を取得する波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数波長の光から、特定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルター（光フィルター素子）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の波長可変干渉フィルター（波長可変フィルター）は、基板に対向し、その厚さ方向に変位可能で可動反射膜が設けられた可動部と、基板に設けられた複数の駆動電極および検出電極と、基板に設けられ可動反射膜に対向する固定反射膜とを有している。基板には、その厚さ方向での位置が異なる２つの設置面を有し、２つの設置面のうち、一方の設置面上に駆動電極が設けられ、他方の設置面上に検出電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８６５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、検出電極と可動部との間の静電容量を検出するには、検出電極から延出する引き出し配線と、可動部とに、それぞれ異なる基板上に配線作業を実施する必要がある。このため、波長可変干渉フィルターをモジュールに組み込んで配線を接続する際に、配線作業が煩雑であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述のような問題に鑑みて、簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を検出でき、かつ容易に配線を接続可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向する第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一駆動電極、および前記第二基板に設けられて前記第一駆動電極に対向する第二駆動電極を備えた静電アクチュエーターと、前記第一基板に設けられた第一検出電極、および前記第二基板に設けられて前記第一検出電極に対向する第二検出電極を備えたギャップ検出電極と、を具備し、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部は円形状に形成され、前記保持部は前記可動部の外周に沿って形成され、前記第一駆動電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、前記第一基板には、前記第一部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出駆動電極と、前記第二部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出駆動電極とが設けられ、前記第二駆動電極は、前記平面視において、前記第一部分駆動電極に重なる第一対向駆動領域と、前記第二部分駆動電極に重なる第二対向駆動領域とを備え、前記第一検出電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、前記第一基板には、前記第一部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出検出電極と、前記第二部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出検出電極とが設けられ、前記第二検出電極は、前記平面視において、前記第一部分検出電極に重なる第一対向検出領域と、前記第二部分検出電極に重なる第二対向検出領域とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この適用例では、第一基板に形成された第一駆動電極は、互いに絶縁された第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、第一部分駆動電極には第一引出駆動電極、第二部分駆動電極には第二引出駆動電極がそれぞれ接続されている。また、第二基板に形成された第二駆動電極は、第一部分駆動電極に対向する第一対向駆動領域、および第二部分駆動電極に対向する第二対向駆動領域を備えている。
第一基板に形成された第一検出電極は、互いに絶縁された第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、第一部分検出電極には第一引出検出電極、第二部分検出電極には第二引出検出電極がそれぞれ接続されている。また、第二基板に形成された第二検出電極は、第一部分検出電極に対向する第一対向検出領域、および第二部分検出電極に対向する第二対向検出領域を備えている。
このような構成では、第一引出駆動電極および第二引出駆動電極間に電圧を印加すると、第一部分駆動電極および第二駆動電極の第一対向駆動領域の間、第二部分駆動電極および第二駆動電極の第二対向駆動領域の間に、それぞれ電圧が印加される。これにより、これらの電極間で発生する静電引力により、第一基板および第二基板のうち少なくともいずれか一方を、他方の基板に向かって撓ませることが可能となり、第一反射膜および第二反射膜間のギャップの寸法を変更させることができる。
そして、第一部分検出電極と、第二検出電極の第一部分検出電極に対向する第一対向検出領域と、で第一部分静電容量を形成する。第二部分検出電極と、第二検出電極の第二部分検出電極に対向する第二対向検出領域と、で第二部分静電容量を形成する。第一部分静電容量、及び、第二部分静電容量はギャップに反比例した値となる。第一部分静電容量と第二部分静電容量は第二検出電極で電気的に直列に接続されている。第一引出駆動電極および第二引出駆動電極間の静電容量を測定することでギャップを検出することができる。
【００１０】
そして、第一引出駆動電極、第二引出駆動電極、第一引出検出電極および第二引出検出電極は、第一基板に形成されているので、波長可変干渉フィルターを、センサー本体等の光モジュールに組み込む際でも、第一基板に形成された各引出電極に対して配線作業を実施するだけでよく、作業効率を向上させることができる。
また、例えば、第一基板および第二基板の双方に引出電極が形成され、第一基板を光モジュールの固定部に固定した状態で、これらの引出電極に配線作業を実施する場合、第二基板の引出電極に配線を接続する際に、第二基板を第一基板から引き離す方向に応力が加わる場合がある。この場合、第一基板および第二基板が剥離したり、応力により、基板が撓んで反射膜間のギャップが変動したりするおそれもあり、剥離や基板の撓みを防止するために弱い力で配線を実施すると、配線信頼性が低下してしまうおそれもある。
これに対して、本適用例では、第一基板にのみ第一引出駆動電極、第二引出駆動電極、第一引出検出電極および第二引出検出電極が形成されているため、例えば光モジュールの固定部に第一基板を固定して配線作業を行う場合、第二基板に対して応力が加わらず、剥離や基板撓み等の不都合を防止することができ、十分な配線信頼性をも得ることができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第一検出電極は、前記第一反射膜と同一面上に設けられ、前記第二検出電極は、前記第二反射膜と同一面上に設けられていることが好ましい。
【００１２】
この適用例では、第一検出電極と第一反射膜と、は同一面上に設けられ、第二検出電極と第二反射膜と、も同一面上に設けられている。このような構成では、第一反射膜と第二反射膜間のギャップと第一検出電極と第二検出電極間のギャップは等しくなり、反射膜間のギャップを高精度に検出することができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第一部分検出電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記第二部分検出電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分検出電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分検出電極と点対称となる位置に設けられていることが好ましい。
【００１４】
この適用例では、第一部分検出電極および第二部分検出電極は、同一の第一仮想円上に沿い、互いに点対称となる位置に設けられている。このような構成では、基板間のギャップが不均一な場合、すなわち、第一部分検出電極と第二検出電極の第一対向検出領域間のギャップ１と、第二部分検出電極と第二検出電極の第二対向検出電極間のギャップ２と、が異なる場合、第一部分静電容量と第二部分静電容量の直列合成静電容量はギャップ１とギャップ２の和に反比例するため、直列合成静電容量を検出することでギャップを容易に検出できる。
【００１５】
［適用例４］本適用例にかかる光モジュールは、上記の波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を具備したことを特徴とする。
【００１６】
この適用例では、光モジュールは、上述したような波長可変干渉フィルターを備えている。波長可変干渉フィルターは、上記のように、光モジュールの組み込む際に容易に配線作業を実施でき、配線信頼性も向上させることができる。したがって、光モジュールにおいても、波長可変干渉フィルターを容易に組み込むことができ、製造効率を向上させることができ、かつ配線信頼性も向上させることができる。
また、簡単な構成で波長可変干渉フィルターのギャップを計測できるため、光モジュールにおいても、取り出す光の波長を高精度に制御することができ、測定対象となる光の正確な光量を測定することができる。
【００１７】
［適用例５］本適用例にかかる光分析装置は、上記の光モジュールと、前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
ここで、光分析装置としては、上記のような光モジュールから出力される電気信号に基づいて、光モジュールに入射した光の色度や明るさなどを分析する光測定器、ガスの吸収波長を検出してガスの種類を検査するガス検出装置、受光した光からその波長の光に含まれるデータを取得する光通信装置などを例示することができる。
この適用例では、光分析装置は、上述したような光モジュールを備えている。光モジュールは、上記のように、高い配線信頼性を有するため、このような光モジュールを備えた光分析装置においても、高い信頼性を得ることができる。
また、光分析装置は、光モジュールにより測定対象光の正確な光量を測定できるので、この測定された光量により、精度の高い光分析処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図である。
【図４】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの固定基板を可動基板側から見た平面図である。
【図５】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの可動基板を固定基板側から見た平面図である。
【図６】第一実施形態の静電アクチュエーターの配線図である。
【図７】第一実施形態のギャップ検出センサーの配線図である。
【図８】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造を示す図である。
【図９】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明に係る光分析装置であり、図１に示すように、測定対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明に係る光モジュールである測色センサー３と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。そして、この測色装置１は、光源装置２から射出される光を測定対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち測定対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２１】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、測定対象Ａに対して白色光を射出する。複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれていてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから測定対象Ａに向かって射出する。
なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば測定対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２２】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明に係る光モジュールを構成する。この測色センサー３は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光して検出する検出部３１と、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印加する電圧制御部３２と、波長可変干渉フィルター５のギャップを検出するギャップ検出部３３と、を備えている。また、測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、測定対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光のみを分光し、分光した光を検出部３１にて受光する。
検出部３１は、複数の光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。そして、検出部３１は、制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置４に出力する。
【００２３】
（３−１．波長可変干渉フィルターの構成）
図２は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図であり、図３は、波長可変干渉フィルター５の断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、平面正方形状の板状の光学部材である。この波長可変干渉フィルター５は、図３に示すように、本発明に係る第一基板である固定基板５１、および本発明に係る第二基板である可動基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合部５１３，５２３が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２４】
固定基板５１には、本発明に係る第一反射膜を構成する固定反射膜５６が設けられ、可動基板５２には、本発明に係る第二反射膜を構成する可動反射膜５７が設けられている。ここで、固定反射膜５６は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。この静電アクチュエーター５４は、固定基板５１側に設けられる第一駆動電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる第二駆動電極としての可動駆動電極５４２とを備えている。
そして、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップを検出するためのギャップ検出センサー５８が設けられている。このギャップ検出センサー５８は、固定基板５１側に設けられる本発明に係る第一検出電極としての固定検出電極５５１と、可動基板５２側に設けられる本発明に係る第二検出電極としての可動検出電極５５２とを備えている。
【００２５】
（３−１−１．固定基板の構成）
図４は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材を加工することで形成される。具体的には、図３に示すように、固定基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５４１および可動駆動電極５４２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５４１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２６】
電極形成溝５１１は、図４に示すように、平面視で、固定基板５１の平面中心点を中心とした円形に形成されている。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。
また、固定基板５１には、電極形成溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，Ｃ３方向に向かって延出する一対の電極引出溝５１４が設けられている。
【００２７】
そして、固定基板５１の電極形成溝５１１の溝底部である電極形成面５１１Ａには、固定電極５４１が形成されている。
この固定電極５４１は、図４に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上に配置される円弧状の一対の固定部分電極（第一部分駆動電極を構成する第一固定部分電極５４３Ａ、第二部分駆動電極を構成する第二固定部分電極５４３Ｂ）により構成されている。
これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、それぞれ、基板厚み方向から見た平面視における平面形状が同一で、略半円形状となる円弧状に形成され、かつ同一厚み寸法に形成されている。各固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂの幅寸法（円弧の内径部と外径部との距離）は均一となっている。そして、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、平面視において、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して互いに点対称となるように配置されている。
【００２８】
また、固定基板５１には、第一固定部分電極５４３Ａから延出する第一引出駆動電極５４５と、第二固定部分電極５４３Ｂから延出する第二引出駆動電極５４６と、を備えている。
第一引出駆動電極５４５は、第一固定部分電極５４３Ａの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ１方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第一駆動電極パッド５４５Ｐが設けられている。
また、第二引出駆動電極５４６は、第二固定部分電極５４３Ｂの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ３方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第二駆動電極パッド５４６Ｐが設けられている。
さらに、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ上には、固定電極５４１および可動駆動電極５４２の間の放電を防止するための絶縁膜（図示略）が積層されている。
【００２９】
反射膜固定部５１２は、上述したように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱凹溝状に形成されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、反射膜固定部５１２の可動基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極形成面５１１Ａよりも可動基板５２より放れて形成される例を示すが、これに限らない。電極形成面５１１Ａおよび反射膜固定面５１２Ａの高さ位置は、反射膜固定面５１２Ａに固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動駆動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法により適宜設定される。したがって、例えば、電極形成面５１１Ａと反射膜固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極形成面５１１Ａの中心部に、円柱凸柱状の反射膜固定溝が形成され、この反射膜固定溝の底面に反射膜固定面が形成される構成などとしてもよい。
【００３０】
そして、反射膜固定面５１２Ａには、円形状に形成される固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜５６としては、金属の単層膜により形成されるものであってもよく、誘電体多層膜により形成されるものであってもよく、さらには、誘電多層膜上にＡｇ合金が形成される構成などとしてもよい。金属単層膜としては、例えばＡｇ合金の単層膜を用いることができ、誘電体多層膜の場合は、例えば高屈折層をＴｉＯ2、低屈折層をＳｉＯ2とした誘電体多層膜を用いることができる。
【００３１】
さらに、反射膜固定面５１２Ａには、本発明に係る固定検出電極５５１が固定されている。
この固定検出電極５５１は、図４に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｒの円周上に配置される円弧状の一対の固定部分検出電極（本発明に係る第一部分検出電極を構成する第一固定部分検出電極５５３Ａ、本発明に係る第二部分検出電極を構成する第二固定部分検出電極５５３Ｂ）により構成されている。
これらの固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂは、それぞれ、基板厚み方向から見た平面視における平面形状が同一で、略半円形状となる円弧状に形成され、かつ同一厚み寸法に形成されている。各固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂの幅寸法（円弧の内径部と外径部との距離）は均一となっている。そして、これらの固定部分検出電極５５３Ａ，５５３Ｂは、平面視において、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｒの円周上で、中心点Ｏに対して互いに点対称となるように配置されている。
【００３２】
また、固定基板５１には、第一固定部分検出電極５５３Ａから延出する第一引出検出電極５５５と、第二固定部分検出電極５５３Ｂから延出する第二引出検出電極５５６と、を備えている。
第一引出検出電極５５５は、第一固定部分検出電極５５３Ａの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ２方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、ギャップ検出部３３に接続される第一検出電極パッド５５５Ｐが設けられている。
また、第二引出検出電極５５６は、第二固定部分検出電極５５３Ｂの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ４方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、ギャップ検出部３３に接続される第二検出電極パッド５５６Ｐが設けられている。
【００３３】
さらに、固定基板５１は、可動基板５２に対向する面とは反対側の面において、固定反射膜５６に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成され、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３４】
（３−１−２．可動基板の構成）
図５は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。
可動基板５２は、厚みが例えば２００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。
具体的には、可動基板５２は、図２、図５に示すような平面視において、基板中心点を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、を備えている。
また、可動基板５２は、図２および図５に示すように、第一駆動電極パッド５４５Ｐ、第二駆動電極パッド５４６Ｐ、第一検出電極パッド５５５Ｐおよび第二検出電極パッド５５６Ｐに対向する位置に、切欠部５２４を備えている。このような構成では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から見た面に電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐが露出する。
【００３５】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１は、反射膜固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、固定反射膜５６とギャップを介して対向する可動反射膜５７が固定されている。
ここで、この可動反射膜５７は、上述した固定反射膜５６と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００３６】
さらに、可動面５２１Ａに、固定検出電極５５１とギャップを介して対向する本発明に係る可動検出電極５５２が固定されている。
この可動検出電極５５２は、図５に示すように、仮想円Ｒに沿い、内径寸法と外形寸法との差である幅寸法が仮想円Ｒの円周方向に沿って同一幅寸法となる円環状に形成されている。ここで、可動検出電極５５２は、図２に示すような基板厚み方向から見た平面視において、第一固定部分検出電極５５３Ａと重なり合う第一対向検出領域５５４Ａ、および第二固定部分検出電極５５３Ｂと重なり合う第二対向検出領域５５４Ｂを含む円環状に形成されている。そして、第一固定部分検出電極５５３Ａと、可動検出電極５５２の第一対向検出領域５５４Ａとにより、第一部分ギャップ検出センサー５８Ａが構成され、第二固定部分検出電極５５３Ｂと、可動検出電極５５２の第二対向検出領域５５４Ｂとにより、第二部分ギャップ検出センサー５８Ｂが構成される。
【００３７】
そして、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の面において、可動反射膜５７に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。この反射防止膜は、固定基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成される。
【００３８】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成され、可動部５２１よりも厚み方向に対する剛性が小さく形成されている。
このため、保持部５２２は可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により固定基板５１側に撓ませることが可能となる。この際、可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、静電引力により可動基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みはほぼなく、可動部５２１に形成された可動反射膜５７の撓みも防止できる。
【００３９】
そして、この保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１と、初期状態において約１μｍの隙間を介して対向する、可動駆動電極５４２が固定されている。
この可動駆動電極５４２は、図５に示すように、仮想円Ｑに沿い、内径寸法と外形寸法との差である幅寸法が仮想円Ｑの円周方向に沿って同一幅寸法となる円環状に形成されている。ここで、可動駆動電極５４２は、図２に示すような基板厚み方向から見た平面視において、第一固定部分電極５４３Ａと重なり合う第一対向駆動領域５４４Ａ、および第二固定部分電極５４３Ｂと重なり合う第二対向駆動領域５４４Ｂを含む円環状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａと、可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａとにより、第一部分アクチュエーター５５Ａが構成され、第二固定部分電極５４３Ｂと、可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂとにより、第二部分アクチュエーター５５Ｂが構成される。
【００４０】
（３−１−３．静電アクチュエーターの構成）
図６は、第一実施形態の静電アクチュエーター５４の配線図である。
静電アクチュエーター５４は、上述したように、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａにより構成される第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成される第二部分アクチュエーター５５Ｂと、を備えている。
【００４１】
このような静電アクチュエーター５４では、第一引出駆動電極５４５の第一駆動電極パッド５４５Ｐと、第二引出駆動電極５４６の第二駆動電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧Ｖが印加されると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂには、容量リアクタンスに応じた分圧Ｖ1，Ｖ2が印加される。
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、波長可変干渉フィルター５を基板厚み方向から見た平面視において、同一形状に形成され、仮想円Ｑ上で等角度間隔（１８０度）に配置されている。したがって、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける電極間の寸法（電極間ギャップ）をそれぞれｄ1、ｄ2、第一及び第二固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ、第一対向駆動領域５４４Ａ、および第二対向駆動領域５４４Ｂの面積をＳD、誘電率をεとすると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの静電容量ＣD1，ＣD2はそれぞれ、以下の式（１）〜（２）で表される。
【００４２】
ＣD1＝εＳD／ｄ1 …（１）
ＣD2＝εＳD／ｄ2 …（２）
【００４３】
ここで、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、電気的に直列接続されているため、これらの部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑは同値となり、以下の式（３）が成立する。
【００４４】
Ｑ＝ＣD1Ｖ1＝ＣD2Ｖ2 …（３）
【００４５】
一方、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ1，Ｆ2は、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの電極間の電界Ｅ1，Ｅ2と、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑとの積Ｅ1Ｑ，Ｅ2Ｑとなる。
したがって、静電引力Ｆ1，Ｆ2は、上記式（１）〜（３）を代入すると、以下の式（４）〜（５）のように表せる。
【００４６】
Ｆ1＝Ｅ1Ｑ＝Ｑ2／εＳD …（４）
Ｆ2＝Ｅ2Ｑ＝Ｑ2／εＳD …（５）
【００４７】
すなわち、上記式（４）〜（５）に示されるように、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ1，Ｆ2は、部分電極間ギャップｄ1、ｄ2の値によらず同値となる。
したがって、例えば、初期ギャップにおいて、電極間ギャップｄ1、ｄ2の値に、例えば測定精度に影響しない程度の僅かな差があり、静電アクチュエーター５４に電圧を印加した場合であっても、これらの電極間ギャップｄ1、ｄ2の差が開くことがなく、保持部５２２を均一に撓ませることができる。
【００４８】
（３−１−４．ギャップ検出センサーの構成）
図７は、第一実施形態のギャップ検出センサー５８の配線図である。
ギャップ検出センサー５８は、上述したように、第一固定部分検出電極５５３Ａおよび可動検出電極５５２の第一対向検出領域５５４Ａにより構成される第一部分ギャップ検出センサー５８Ａと、第二固定部分検出電極５５３Ｂおよび可動検出電極５５２の第二対向検出領域５５４Ｂにより構成される第二部分ギャップ検出センサー５８Ｂと、を備えている。
【００４９】
各部分ギャップ検出センサー５８Ａ、５８Ｂは、波長可変干渉フィルター５を基板厚み方向から見た平面視において、同一形状に形成され、仮想円Ｒ上で等角度間隔（１８０度）に配置されている。したがって、各部分ギャップ検出センサー５８Ａ、５８Ｂにおける検出電極間の寸法（検出電極間ギャップ）をそれぞれｈ1、ｈ2、第一及び第二固定部分検出電極５５３Ａ、５５３Ｂ、第一対向検出領域５５４Ａ、および第二対向検出領域５５４Ｂの面積をＳS、誘電率をεとすると、各部分ギャップ検出センサー５８Ａ，５８Ｂの静電容量ＣS1，ＣS2はそれぞれ、以下の式（６）〜（７）で表される。
【００５０】
ＣS1＝εＳS／ｈ1 …（６）
ＣS2＝εＳS／ｈ2 …（７）
【００５１】
このようなギャップ検出センサー５８では、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量ＣSは、以下の式（８）で表される。
【００５２】
ＣS＝ＣS1ＣS2／（ＣS1＋ＣS2）＝εＳS／（ｈ1＋ｈ2） …（８）
【００５３】
そして、検出電極間の平均寸法ｈは、以下の式（９）で表される。
【００５４】
ｈ＝（ｈ1＋ｈ2）／２＝εＳS／２ＣS …（９）
【００５５】
したがって、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量ＣSを測定することで検出電極間の平均寸法ｈを検出することができる。
なお、本実施形態では、第一検出電極と第一反射膜と、は同一面上に設けられ、第二検出電極と第二反射膜と、も同一面上に設けられている。このため、第一反射膜と第二反射膜間のギャップと第一検出電極と第二検出電極間のギャップは等しくなり、反射膜間のギャップを高精度に検出することができる。
【００５６】
（３−１−５．波長可変干渉フィルターへの配線）
図８は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造を示す図である。図９は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【００５７】
波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む場合、一般には、測色センサー３に設けられたフィルター固定基板に直接波長可変干渉フィルター５を固定したり、ケースに波長可変干渉フィルター５を保持し、ケースをフィルター固定基板に固定したりする。
【００５８】
そして、波長可変干渉フィルター５の電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐと、測色センサー３の電圧制御部３２とを接続する場合、及び、波長可変干渉フィルター５の電極パッド５５５Ｐ、５５６Ｐと、測色センサー３のギャップ検出部３３とを接続する場合、波長可変干渉フィルター５が固定部３４に固定された状態で配線が施される。
この時、波長可変干渉フィルター５への配線方法としては、例えば、図８に示すように、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐ上に溶融状態のＡｇペースト等の導電性部材３５を設け、導電性部材３５が固化する前に、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から、リード線３６を接続する。この場合、配線作業を、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から容易にリード線３６を接続することができる。
【００５９】
また、波長可変干渉フィルター５への他の配線方法としては、例えば、図９に示すように、ＦＰＣ３７（Flexible Printed Circuits）を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）または、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電層３８を介して接続してもよい。この場合、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐ上に異方性導電層３８を形成し、ＦＰＣ３７を被せた後、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側からＦＰＣ３７を押圧する。この場合でも、可動基板５２に応力が加わらないため、固定基板５１と可動基板５２との剥離や、可動基板５２の撓みなどがなく、波長可変干渉フィルター５の性能を維持することができる。
【００６０】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御部３２は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５４に印加する電圧を制御する。
【００６１】
（３−３．ギャップ検出手段の構成）
ギャップ検出部３３は、波長可変干渉フィルター５のギャップ検出センサー５８の静電容量を検出し、検出信号を制御装置４へ出力する。
【００６２】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。
この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、および本発明に係る分析処理部を構成する測色処理部４３などを備えて構成されている。
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー３に出力する。このとき、測色センサー制御部４２は測色センサー３のギャップ検出部３３の検出信号に基づいて制御信号を補正することができる。これにより、測色センサー３の電圧制御部３２は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、検出部３１により検出された受光量から、測定対象Ａの色度を分析する。
【００６３】
〔５．本実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態の波長可変干渉フィルター５は、固定電極５４１が互いに絶縁された第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂにより構成され、可動駆動電極５４２は、第一固定部分電極５４３Ａに対向する第一対向駆動領域５４４Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂに対向する第二対向駆動領域５４４Ｂを含むリング状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａには第一引出駆動電極５４５が形成され、第二固定部分電極５４３Ｂには第二引出駆動電極５４６が形成されている。
このような構成では、第一引出駆動電極５４５の第一駆動電極パッド５４５Ｐと、第二引出駆動電極５４６の第二駆動電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧を印加することで、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動駆動電極５４２の第一対向駆動領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動駆動電極５４２の第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂを駆動させることができる。
【００６４】
さらに、固定検出電極５５１が互いに絶縁された第一固定部分検出電極５５３Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂにより構成され、可動検出電極５５２は、第一固定部分検出電極５５３Ａに対向する第一対向検出領域５５４Ａおよび第二固定部分検出電極５５３Ｂに対向する第二対向検出領域５５４Ｂを含むリング状に形成されている。そして、第一固定部分検出電極５５３Ａには第一引出検出電極５５５が形成され、第二固定部分検出電極５５３Ｂには第二引出検出電極５５６が形成されている。
このような構成では、第一引出検出電極５５５の第一検出電極パッド５５５Ｐと、第二引出検出電極５５６の第二検出電極パッド５５６Ｐとの間の静電容量を検出することで、反射膜５６，５７間のギャップ寸法を検出することができる。
【００６５】
そして、第一引出駆動電極５４５、および第二引出駆動電極５４６は、固定基板５１上に形成され、それぞれ固定基板５１の外周縁に形成された第一駆動電極パッド５４５Ｐ、および第二駆動電極パッド５４６Ｐに接続されている。
また、第一引出検出電極５５５、および第二引出検出電極５５６は、固定基板５１上に形成され、それぞれ固定基板５１の外周縁に形成された第一検出電極パッド５５５Ｐ、および第二検出電極パッド５５６Ｐに接続されている。
このため、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む際、Ａｇペーストなどの導電性部材３５を介してリード線３６を接続する際でも、異方性導電層３８を介してＦＰＣ３７を接続する際でも、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から配線作業を簡単に実施できる。また、配線により、固定部３４に固定される固定基板５１に対して応力が加わることがあったとしても、可動基板５２には応力が加わらないので、固定基板５１および可動基板５２の剥離や、可動基板５２の傾斜が発生せず、波長可変干渉フィルターの性能低下を防止できる。また、固定基板５１の各電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐに対して確実に配線することができるので、配線信頼性が向上し、測色センサー３や測色装置１の信頼性をも向上させることができる。
【００６６】
また、可動基板５２には、電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐ、５５５Ｐ、５５６Ｐの位置に対応して切欠部５２４が形成されている。このため、配線作業時に、可動基板５２が邪魔になることがない。また、可動基板５２に応力を加えることなく配線を実施できる。
【００６７】
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける、仮想円Ｑの周方向および基板厚み方向に対して直交する幅寸法は、均一に形成されている。このため、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおいて、周方向に沿った静電引力のムラがなく、可動部５２１を精度よく変位させることができる。
【００６８】
そして、固定電極５４１の第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂは、平面視において同一形状に形成されており、仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して点対称となる位置に配置されている。また、第一固定部分電極５４３Ａおよび第一対向駆動領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび第二対向駆動領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂとは、電気的に直列に接続されている。
このため、静電アクチュエーター５４に駆動電圧を印加した際に、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに同一大きさの静電引力が作用する。したがって、固定反射膜５６および可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６および可動反射膜５７の平行性を維持することができ、分解能の低下を抑えることができる。
【００６９】
さらに、可動駆動電極５４２は、可動基板５２の保持部５２２上で、仮想円Ｑの円周に沿うリング上に形成されている。すなわち、可動部５２１の中心点に対して点対称となる形状に形成されている。さらには、可動基板５２には、可動駆動電極５４２から延出する引出電極等が不要であり、引出電極による膜応力なども発生しない。
このため、保持部５２２に作用する可動駆動電極５４２の膜応力が均一となり、保持部５２２の応力バランスを均一に保つことができ、可動部５２１の傾斜を抑えることができる。したがって、反射膜５６，５７間のギャップ寸法を均一にすることができ、波長可変干渉フィルター５の分解能を高精度に維持することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…光分析装置としての測色装置、３…光モジュールとしての測色センサー、５…波長可変干渉フィルター、３１…検出部、４３…分析処理部である測色処理部、５１…第一基板である固定基板、５２…第二基板である可動基板、５４…静電アクチュエーター、５５Ａ…第一部分アクチュエーター、５５Ｂ…第二部分アクチュエーター、５６…第一反射膜である固定反射膜、５７…第二反射膜である可動反射膜、５８…ギャップ検出センサー、５８Ａ…第一部分ギャップ検出センサー、５８Ｂ…第二部分ギャップ検出センサー、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…第一駆動電極である固定駆動電極、５４２…第二駆動電極である可動駆動電極、５４３Ａ…第一部分駆動電極である第一固定部分駆動電極、５４３Ｂ…第二部分駆動電極である第二固定部分駆動電極、５４４Ａ…第一対向駆動領域、５４４Ｂ…第二対向駆動領域、５４５…第一引出駆動電極、５４６…第二引出駆動電極、５５１…第一検出電極である固定検出電極、５５２…第二検出電極である可動検出電極、５５３Ａ…第一部分検出電極である第一固定部分検出電極、５５３Ｂ…第二部分検出電極である第二固定部分検出電極、５５４Ａ…第一対向検出領域、５５４Ｂ…第二対向検出領域、５５５…第一引出検出電極、５５６…第二引出検出電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一駆動電極、および前記第二基板に設けられて前記第一駆動電極に対向する第二駆動電極を備えた静電アクチュエーターと、
前記第一基板に設けられた第一検出電極、および前記第二基板に設けられて前記第一検出電極に対向する第二検出電極を備えたギャップ検出電極と、を具備し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、
前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部は円形状に形成され、前記保持部は前記可動部の外周に沿って形成され、
前記第一駆動電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、
前記第一基板には、前記第一部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出駆動電極と、前記第二部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出駆動電極とが設けられ、
前記第二駆動電極は、前記平面視において、前記第一部分駆動電極に重なる第一対向駆動領域と、前記第二部分駆動電極に重なる第二対向駆動領域とを備え、
前記第一検出電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、
前記第一基板には、前記第一部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出検出電極と、前記第二部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出検出電極とが設けられ、
前記第二検出電極は、前記平面視において、前記第一部分検出電極に重なる第一対向検出領域と、前記第二部分検出電極に重なる第二対向検出領域とを備えている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載に波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一検出電極は、前記第一反射膜と同一面上に設けられ、
前記第二検出電極は、前記第二反射膜と同一面上に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一部分検出電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、
前記第二部分検出電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分検出電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分検出電極と点対称となる位置に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、
を具備したことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、
を具備したことを特徴とする光分析装置。
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一駆動電極、および前記第二基板に設けられて前記第一駆動電極に対向する第二駆動電極を備えた静電アクチュエーターと、
前記第一基板に設けられた第一検出電極、および前記第二基板に設けられて前記第一検出電極に対向する第二検出電極を備えたギャップ検出電極と、を具備し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、
前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部は円形状に形成され、前記保持部は前記可動部の外周に沿って形成され、
前記第一駆動電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分駆動電極および第二部分駆動電極を備え、
前記第一基板には、前記第一部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出駆動電極と、前記第二部分駆動電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出駆動電極とが設けられ、
前記第二駆動電極は、前記平面視において、前記第一部分駆動電極に重なる第一対向駆動領域と、前記第二部分駆動電極に重なる第二対向駆動領域とを備え、
前記第一検出電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分検出電極および第二部分検出電極を備え、
前記第一基板には、前記第一部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出検出電極と、前記第二部分検出電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出検出電極とが設けられ、
前記第二検出電極は、前記平面視において、前記第一部分検出電極に重なる第一対向検出領域と、前記第二部分検出電極に重なる第二対向検出領域とを備えている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載に波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一検出電極は、前記第一反射膜と同一面上に設けられ、
前記第二検出電極は、前記第二反射膜と同一面上に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一部分検出電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、
前記第二部分検出電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分検出電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分検出電極と点対称となる位置に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、
を具備したことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、
を具備したことを特徴とする光分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２０６５６（Ｐ２０１２−２２０６５６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５１７２（Ｐ２０１１−８５１７２）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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