波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
【課題】簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を変化させた場合でも分解能の低下を抑制できる波長可変干渉フィルター、光モジュール、及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、固定電極５４１及び可動電極５４２を備えた静電アクチュエーター５４を具備する。そして、固定電極５４１は、複数の固定部分電極５４３を備え、可動電極５４２は、複数の可動部分電極５４４を備え、互いに対向する固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４により部分アクチュエーター５５が構成される。そして、これらの部分アクチュエーター５５は、同一面積を有し、重心点が可動部５２１の中心点Ｏを中心とする仮想円Ｐ上で等角度間隔に配置され、電圧印加用部分電極間で電気的に直列に接続される。
【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、固定電極５４１及び可動電極５４２を備えた静電アクチュエーター５４を具備する。そして、固定電極５４１は、複数の固定部分電極５４３を備え、可動電極５４２は、複数の可動部分電極５４４を備え、互いに対向する固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４により部分アクチュエーター５５が構成される。そして、これらの部分アクチュエーター５５は、同一面積を有し、重心点が可動部５２１の中心点Ｏを中心とする仮想円Ｐ上で等角度間隔に配置され、電圧印加用部分電極間で電気的に直列に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。
【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（光学フィルタ装置）は、可動部（第１部分）、及び可動部を支持するダイヤフラム（第２部分）を備えた第１基板と、第１基板に対向する第２基板とを備えている。また、第１基板の可動部には、可動ミラーが形成され、第２基板の可動部に対向する面には、固定ミラーが形成されている。そして、第１基板及び第２基板には、それぞれリング状の電極が設けられ、静電アクチュエーターが構成されている。このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、静電引力によりダイヤフラムを撓ませて、固定ミラー及び可動ミラーの間のギャップを変動させることができ、所望波長の光を取り出すことができる。
【０００４】
また、静電アクチュエーターに複数の部分アクチュエーターが設けられ、これらの複数の部分アクチュエーターをそれぞれ制御可能な波長可変干渉フィルターが知られている（例えば特許文献２）。
【０００５】
この特許文献２の波長可変干渉フィルターは、導電性の可動部を有する第１の基板と、第２の基板とを備え、第１の基板の可動部と、第２の基板の可動部に対向する位置とにそれぞれ反射膜が設けられている。そして、これらの第２の基板の可動部に対向する位置には、円弧状の２つの駆動電極を設けられている。このような波長可変干渉フィルターでは、２つの駆動電極のそれぞれに異なる電極を印加することで、各駆動電極と可動部との間に、それぞれ異なる静電引力を作用させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５１１０５号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、第１基板に設けられた電極と第２基板に設けられた電極との間の電極間ギャップが均一である場合、これらの電極間に電圧を印加すると、ダイヤフラムが均一に撓む。したがって、可動部は、姿勢を維持した状態で、第２基板側に移動する。しかしながら、ダイヤフラムに僅かな傾斜があり、電極間ギャップが不均一である場合では、電極間ギャップが小さいほど大きな静電引力が作用するため、ダイヤフラムの傾斜が大きくなる。つまり、初期状態において、ダイヤフラムの傾斜が分光精度に影響を与えない許容値以内のものであっても、電極間に電圧を印加した状態では、ダイヤフラムの傾斜が大きくなり、分光精度が悪化してしまう場合がある。
【０００８】
一方、特許文献２では、静電アクチュエーターを構成する駆動電極が２つ以上に分割されている。このため、これらの駆動電極に印加する電圧を制御することで、ダイヤフラムの傾斜が大きくなった場合でも、それを補正することもできる。しかしながら、この場合、ダイヤフラムの傾斜状態を判別して、それに応じた電圧を各駆動電極に与える必要がある。したがって、ダイヤフラムの傾斜状態や、電極間ギャップを測定するためのセンサーを設ける必要があるなど、構成が複雑化するという課題がある。また、測定したダイヤフラムの傾斜状態や電極間ギャップから、各駆動電圧に印加するための駆動電圧を算出する必要があるので、静電アクチュエーターの駆動制御が複雑化するという課題もある。
【０００９】
本発明は上述のような課題に鑑みて、簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を変化させた場合でも分解能の低下を抑制できる波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器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】
【００１０】
本発明の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して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されるとは、第一部分電極同士の接続、第二部分電極同士の接続が交互に繰り返されて接続される構成を指すものである。例えば、第１〜第４部分アクチュエーターの４つの部分アクチュエーターが、この順で電気的に直列接続される場合では、第１部分アクチュエーターの第一部分電極と第二部分アクチュエーターの第一部分電極とが接続され、第２部分アクチュエーターの第二部分電極と第３部分アクチュエーターの第二部分電極とが接続され、第３部分アクチュエーターの第一部分電極と第４部分アクチュエーターの第一部分電極とが接続される。
【００１２】
一般に静電アクチュエーターで発生する静電引力Ｆは、その静電アクチュエーターにより保持される電荷量と電極の面積とに基づいて変化する。また、この電荷量は、電極の面積が増大するに従って、また、電極間の距離が小さくなるに従って増大する。
これに対し、本発明では、部分アクチュエーターが、電気的に直列に接続されているので、２つの電圧印加用部分電極間で電圧Ｖを印加すると、それぞれ容量リアクタンスに応じた分圧が印加されることとなり、かつ、各部分アクチュエーターにおいて保持される電荷量は同一となる。また、各部分アクチュエーターは、平面視において同一面積を有しているため、これらの各部分アクチュエーターで作用する静電引力は、電極の面積、及び保持される電荷量が同値となるため、同一の大きさとなる。
【００１３】
したがって、本発明では、第一基板または第二基板の傾斜により、各部分アクチュエーターにおける部分電極ギャップに差があった場合でも、各部分アクチュエーターに同じ大きさの静電引力を作用させることができる。これにより、第二基板の可動領域を第一基板側に変位させて第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを変更した際に、第一基板または第二基板の一部に大きい静電引力が作用して第一及び第二反射膜の平行関係を維持できなくなる不都合を防止でき、分解能の低下を抑えることができる。
また、本発明では、２つの電圧印加用部分電極間に駆動電圧を印加するだけで、上述のように、各部分アクチュエーターに作用させる静電引力を均一にすることができ、分解能の低下を抑えることができる。このため、各部分アクチュエーターに印加する電圧を制御するための複雑な回路を不要にでき、各部分アクチュエーターに対する個別の電圧制御をも行う必要がないので、静電アクチュエーターの制御も容易に実施できる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記平面視において、前記部分アクチュエーターを構成する前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちいずれか一方の外周縁は、他方の外周縁の内側に位置することが好ましい。つまり、前記平面視において、第一部分電極及び第二部分電極のうち一方は、他方よりも大きいサイズに形成されている。
このような構成では、各部分アクチュエーターの面積を精度よく同一面積に揃えることができる。つまり、例えば第一部分電極及び第二部分電極が同一形状に形成され、平面視において、これらの外周縁を一致させて部分アクチュエーターを形成する場合、平面視において、第一部分電極の外周縁と第二部分電極の外周縁とを一致するように、アライメント調整する必要があり、高精度なアライメント調整工程が必要となる。
これに対して、本発明では、第一部分電極及び第二部分電極のうち、一方の外周縁が他方の外周縁よりも内側に位置する構成であるため、サイズが小さい一方の外周縁が他方の外周縁の内側に位置するようにアライメント調整すればよく、各部分アクチュエーターの平面視における面積を容易に揃えることができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、複数の前記第一部分電極は、前記平面視においてそれぞれ同一形状であり、複数の前記第二部分電極は、前記平面視において、それぞれ同一形状であることが好ましい。
本発明によれば、各第一部分電極が同一形状であり、各第二部分電極が同一形状であるため、第一部分電極及び第二部分電極の位置合わせ（アライメント調整）がより容易となる。したがって、より製造効率性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、２つの前記電圧印加用部分電極は、前記仮想円上で、互いに隣り合って配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、２つの前記電圧印加用部分電極間で、前記仮想円の周方向に沿って配列された前記部分アクチュエーターが順に電気的に直列に接続されたことが好ましい。
【００１７】
この発明では、部分アクチュエーターは、仮想円の円周方向に並ぶ順に直列に接続されている。このような構成であれば、各部分アクチュエーター間を接続する接続電極部を短くすることができ、抵抗を低減させることができる。
【００１８】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記静電アクチュエーターが複数設けられ、これらの静電アクチュエーターが電気的に並列に接続されたことが好ましい。
【００１９】
この発明では、上述にように、部分アクチュエーターが等角度間隔で配置されていた静電アクチュエーターが複数設けられている。上述したように、各部分アクチュエーターには分圧された電圧が印加されるため、１つの静電アクチュエーターを構成する部分アクチュエーターの数が多ければ、各部分アクチュエーターに印加される分圧値が小さくなる。この場合、部分アクチュエーターで作用する静電引力も小さくなってしまい、所望の静電引力を得るために、駆動電圧を大きくする必要がある。これに対して、本発明では、上述のような静電アクチュエーターを並列接続にすることで、少なく駆動電圧で所望の静電引力を得ることができる。
例えば、２つの部分アクチュエーターにより構成された静電アクチュエーターを２つ並列接続する波長可変干渉フィルターと、４つの部分アクチュエーターにより構成された１つの静電アクチュエーターとを比較した場合、前者の波長可変干渉フィルターは、後者の波長可変干渉フィルターの略半分の駆動電圧で、後者の波長可変干渉フィルターと同じ静電引力を得ることができる。
【００２０】
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対して進退可能な可動領域、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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、及び前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターを備えた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を収納する筐体と、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、上述したようは波長可変干渉フィルターが筐体内部に収納されるため、波長可変干渉フィルターを外部からの衝撃から保護することができる。また、筐体により外部からの帯電粒子の侵入を抑制でき、各部分アクチュエーターを構成する第一部分電極や第二部分電極が帯電粒子により帯電することを防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の影響で、静電引力のバランスが崩れる不都合を回避でき、第一反射膜及び第二反射膜の平行関係をより確実に維持することができる。
【００２２】
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、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、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
この発明では、光学モジュールは、上述したような波長可変干渉フィルターと同様の構成を備えている。したがって、第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを変更した場合でも、各部分アクチュエーターに同一の大きさの静電引力を作用させることができ、分解能の低下を抑えることができる。したがって、このような高分解能で取り出された光を検出部で検出することで、高精度な検出結果を得ることができる。
【００２４】
本発明の電子機器は、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２５】
ここで、電子機器としては、第一反射膜及び第二反射膜により取り出された光に基づいて、測定対象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。
この発明では、電子機器は、上述したような波長可変干渉フィルターと同様の構成を備えている。したがって、第一反射膜及び第二反射膜間のギャップの寸法を変更した場合でも、各部分アクチュエーターに均一な静電引力を作用させることができ、高分解能で所望の光を取り出すことができる。したがって、電子機器において、このような高分解能で取り出された光に基づいて、高精度な各種処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（電子機器）の概略構成を示す図。
【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。
【図３】図２をIII−III線で断面した波長可変干渉フィルターの断面図。
【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。
【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。
【図６】第一実施形態の静電アクチュエーターの配線図。
【図７】第二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。
【図８】第二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。
【図９】第二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。
【図１０】第二実施形態の波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１１】第三実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図１２】本発明の変形例における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図１３】他の変形例における波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１４】更に他の変形例における波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１５】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置を示す概略図。
【図１６】図１５のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１８】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた分光カメラの概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［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。
〔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（電子機器）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明の電子機器であり、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、本発明の光学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、反射された測定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、測定対象光の色度、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。
【００２８】
〔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。
【００２９】
〔測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明の光学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、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（測定対象光）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測定対象光のうち、所定波長の光を分光し、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。
【００３０】
〔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、図２をIII−III線で断面した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、例えば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、本発明の第一基板である固定基板５１、及び本発明の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、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３１】
固定基板５１には、本発明の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、本発明の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及び可動反射膜５７は、所定の反射膜間ギャップｇ１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及び可動反射膜５７の間のギャップの寸法を調整するために用いられる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側に設けられる本発明の第一電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる本発明の第二電極としての可動電極５４２とを備えている。ここで、これらの電極５４１，５４２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すような平面視において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５６及び可動反射膜５７の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１または可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３２】
〔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配置溝５１１及び反射膜設置部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及び可動電極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。
また、固定基板５１の頂点Ｔ１（図２参照）には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５４７Ｐが露出する。
【００３３】
電極配置溝５１１は、図４に示すように、フィルター平面視で、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。反射膜設置部５１２は、前記フィルター平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。ここで、電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５４１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｔ１，頂点Ｔ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３４】
電極配置溝５１１の電極設置面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、平面中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周に沿う円弧状の複数の固定部分電極５４３（５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃ）により構成されている。これらの固定部分電極５４３は、本発明の第一部分電極を構成する。
本実施形態では、フィルター平面視において、各固定部分電極５４３の仮想円Ｐの円周方向に沿う長さ寸法Ｌ１が同一寸法に形成され、仮想円Ｐの接線に直交する方向（仮想円Ｐの径方向）に沿う幅寸法Ｄ１が同一寸法に形成される。また、固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃは、それぞれの重心点Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇｃ１が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように配置される。また、各固定部分電極５４３の厚み寸法は、同一厚み寸法に設定されることが好ましい。
【００３５】
ここで、３つの固定部分電極５４３のうち、固定部分電極５４３Ａは、固定電極引出線５４５を備えている。この固定電極引出線５４５は、固定部分電極５４３Ａの外周縁から、頂点Ｔ２方向に延出し、その先端部には、電圧制御部３２に接続される固定電極パッド５４５Ｐが設けられている。
また、固定部分電極５４３Ｂ及び固定部分電極５４３Ｃは、固定電極接続線５４６により接続されている。
そして、これらの固定部分電極５４３上には、固定電極５４１及び可動電極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。
【００３６】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱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、反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａが、電極設置面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示すが、これに限らない。電極設置面５１１Ａ及び反射膜設置面５１２Ａの高さ位置は、反射膜間ギャップｇ１の寸法、固定電極５４１及び可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法、測定対象波長域等により適宜設定される。したがって、例えば、電極設置面５１１Ａと反射膜設置面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極設置面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上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。
【００３７】
そして、反射膜設置面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、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、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てもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３８】
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に対応する位置に反射防止膜（ＡＲ）を設ける構成としてもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及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。
【００３９】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３は、上述したように、接合膜５３を介して可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
【００４０】
〔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に示すようなフィルター平面視において、基板中心点（平面中心点Ｏ）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。ここで、可動部５２１及び保持部５２２により本発明の可動領域が構成され、当該可動領域の重心点は、平面中心点Ｏと一致する。
また、可動基板５２は、図２及び図５に示すように、頂点Ｔ２の位置に切欠部５２４を備えており、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側に、固定電極パッド５４５Ｐが露出する。
【００４１】
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、反射膜設置部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、可動反射膜５７、及び可動電極５４２が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２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ことができる。
【００４２】
可動反射膜５７は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５６と反射膜間ギャップｇ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５７としては、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。
【００４３】
可動電極５４２は、固定電極５４１に対向して設けられ、固定電極５４１とともに静電アクチュエーター５４を構成する。
この可動電極５４２は、図５に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数の可動部分電極５４４（５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃ）により構成されている。これらの可動部分電極５４４は、本発明の第二部分電極を構成する。
本実施形態では、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の仮想円Ｐの円周方向に沿う長さ寸法Ｌ２は同一寸法に形成されており、この長さ寸法Ｌ２は、固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１よりも小さい寸法となる。また、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の仮想円Ｐの径方向に沿う幅寸法Ｄ２は同一寸法に形成されており、この幅寸法Ｄ２は、固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１よりも小さい寸法となる。また、各可動部分電極５４４の厚み寸法は、同一厚み寸法に形成されることが好ましい。
そして、フィルター平面視において、これらの可動部分電極５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃは、それぞれの重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように配置される。また、これらの各重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２は、それぞれ、固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃの重心点Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇｃ１と一致する。すなわち、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の外周縁は、各固定部分電極５４３の外周縁の内側に位置する。言い換えれば、各可動部分電極５４４は、各固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成されている。
そして、フィルター平面視において、可動部分電極５４４と、固定部分電極５４３とが重なる領域により、本発明の部分アクチュエーター５５が構成される。
【００４４】
また、可動部分電極５４４のうち、可動部分電極５４４Ｃは、可動電極引出線５４７を備えている。この可動電極引出線５４７は、可動部分電極５４４Ｃの外周縁から、頂点Ｔ１に向かって延出し、その先端部には、電圧制御部３２に接続される可動電極パッド５４７Ｐが設けられている。
さらに、可動部分電極５４４Ａ及び可動部分電極５４４Ｂは、可動電極接続線５４８により接続されている。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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、図２に示すように、フィルター平面視において、固定部分電極５４３Ａ及び可動部分電極５４４Ａが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ａと、固定部分電極５４３Ｂ及び可動部分電極５４４Ｂが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ｂと、固定部分電極５４３Ｃ及び可動部分電極５４４Ｃが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ｃとを備えている。
ここで、上述したように、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁は、当該可動部分電極５４４に対向する固定部分電極５４３の外周縁よりも内側に位置しているため、フィルター平面視における部分アクチュエーター５５の面積は、可動部分電極５４４の面積と同じ面積となる。また、本実施形態では、各可動部分電極５４４が同一形状に形成されるので、各部分アクチュエーター５５のフィルター平面視における面積も同一面積となる。さらに、フィルター平面視における各可動部分電極５４４の重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２は、各部分アクチュエーター５５における重心点Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃと一致し、仮想円Ｐの円周上で、等角度間隔（１２０度間隔）に配置される構成となる。
【００４７】
また、上述したように、固定部分電極５４３Ａに固定電極引出線５４５が形成され、可動部分電極５４４Ｃに可動電極引出線５４７が形成され、これらの固定電極引出線５４５及び可動電極引出線５４７は、それぞれ電圧制御部３２に接続されている。すなわち、固定部分電極５４３Ａ，及び可動部分電極５４４Ｃが本発明の電圧印加用部分電極を構成する。
そして、部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、可動電極接続線５４８により接続され、部分アクチュエーター５５Ｂ，５５Ｃは、固定電極接続線５４６により接続されている。つまり、静電アクチュエーター５４を構成する各部分アクチュエーター５５（５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ）は、図６に示すように、電気的に直列接続されている。
【００４８】
このような構成の静電アクチュエーター５４では、固定電極パッド５４５Ｐ及び可動電極パッド５４７Ｐ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，５５Ｃには、容量リアクタンスに応じた分圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が印加される。
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃにおける固定部分電極５４３と可動部分電極５４４との間の寸法（部分電極間ギャップ）をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、フィルター平面視における各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの面積をＳ、誘電率をεとすると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ、以下の式（１）〜（３）で表される。
【００４９】
[数１]
Ｃ１＝εＳ／ｄ１ …（１）
Ｃ２＝εＳ／ｄ２ …（２）
Ｃ３＝εＳ／ｄ３ …（３）
【００５０】
ここで、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ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，５５Ｃで保持される電荷量Ｑは同値となり、以下の式（４）が成立する。
【００５１】
[数２]
Ｑ＝Ｃ１Ｖ１＝Ｃ２Ｖ２＝Ｃ３Ｖ３ …（４）
【００５２】
一方、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの固定部分電極５４３と可動部分電極５４４との間の電界Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃで保持される電荷量Ｑとの積Ｅ１Ｑ，Ｅ２Ｑ，Ｅ３Ｑとなる。
したがって、静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、上記式（１）〜（４）を代入すると、以下の式（５）〜（７）のように表せる。
【００５３】
[数３]
Ｆ１＝Ｅ１Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（５）
Ｆ２＝Ｅ２Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（６）
Ｆ３＝Ｅ３Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（７）
【００５４】
すなわち、上記式（５）〜（７）に示されるように、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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、部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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、これらの部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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。
【００５５】
〔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。
【００５６】
〔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、及び本発明の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。
【００５７】
〔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、可動部５２１を固定基板５１に向かって進退させるための静電引力を発生させる静電アクチュエーター５４を備えている。そして、この静電アクチュエーター５４は、複数の固定部分電極５４３により構成された固定電極５４１と、複数の可動部分電極５４４により構成された可動電極５４２とを備えている。そして、フィルター平面視において、これらの固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４が重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５が構成される。これらの部分アクチュエーター５５は、フィルター平面視において同一面積を有する。そして、各部分アクチュエーター５５の重心点Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃは、平面中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周上で等角度間隔に配置され、電気的に直列接続されている。
このような構成では、静電アクチュエーター５４に駆動電圧を印加した際に、上記式（５）〜（７）に示すように、各部分アクチュエーター５５に同一大きさの静電引力が作用する。また、上述のように、各部分アクチュエーター５５が等角度間隔に配置されているので、保持部５２２は、等角度間隔に配置されたこれらの部分アクチュエーター５５により、均一な静電引力を受けて、固定基板５１側に均一に撓み、可動部５２１も、初期状態の姿勢を保ったまま固定基板５１側に移動可能となる。
したがって、固定反射膜５６及び可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６及び可動反射膜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。
また、このような波長可変干渉フィルター５を備えた測色センサー３では、検出部３１にて、高分解能で分光された光を検出することができ、正確な光量検出結果を得ることができる。さらに、測色装置１では、この測色センサー３により検出された光量により、測定対象Ａの測色を行うことで、精度の高い測色処理を行うことができる。
【００５８】
また、電圧印加用部分電極である固定部分電極５４３Ａ及び可動部分電極５４４Ｃ間に駆動電圧を印加するだけで、各部分アクチュエーターの静電引力を容易に同値にすることができる。したがって、各部分アクチュエーター５５を制御するために、各部分アクチュエーター５５に印加する電圧をそれぞれ制御するなどといった複雑な制御方法を不要にでき、部分アクチュエーターを制御するための制御回路等も不要にできる。すなわち、簡単な構成及び電圧制御で、反射膜５６，５７間のギャップを変動させた場合でも分解能の低下を抑えることができる。
【００５９】
そして、静電アクチュエーター５４の部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、一方の電圧印加用部分電極である固定部分電極５４３Ａから、他方の電圧印加用部分電極である可動部分電極５４４Ｃまで、仮想円Ｐの周方向に沿って配設される順に電気的に直列接続されている。
このような構成では、固定電極接続線５４６、可動電極接続線５４８の距離を短くすることができ、抵抗の増大を防止することができる。特に、静電アクチュエーター５４を構成する部分アクチュエーターの個数が４つ以上となり、部分アクチュエーターの個数が増えるほど、各部分アクチュエーターを接続する接続線の本数が増える。このような場合、部分アクチュエーターが、不規則な順番で電気的に直列に接続される場合、固定電極接続線５４６や可動電極接続線５４８の構成も複雑化し、抵抗が増大するが、上記のように、仮想円Ｐの周方向に沿って配置される順に電気的に直列に接続される場合、効果的に抵抗増大を防止することができる。
【００６０】
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、各固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１が各可動部分電極５４４の長さ寸法Ｌ２よりも大きく、各固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１が各可動部分電極５４４の幅寸法Ｄ２よりも大きく形成されている。すなわち、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁は、当該可動部分電極５４４に対向する固定部分電極の外周縁の内側に位置している。
このような構成では、各部分アクチュエーター５５の面積を精度よく同一面積に設定することができる。
本発明では、例えば、固定部分電極５４３と可動部分電極５４４とを同一形状に形成してもよく、このような場合であっても、フィルター平面視においてこれらの外周縁が一致するようにアライメント調整を行うことで、本発明の波長可変干渉フィルターを構成することができる。しかしながら、この場合、フィルター平面視において、固定部分電極５４３の外周縁と、可動部分電極５４４の外周縁との位置を一致させるアライメント調整が困難となることが考えられる。これに対して、本実施形態のように、固定部分電極５４３のサイズを可動部分電極５４４のサイズより大きくすることで、フィルター平面視において、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３の内側に位置するようにアライメント調整を実施すればよく、容易に同一面積を有する各部分アクチュエーター５５を形成することができる。したがって、製造効率性を向上させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、固定部分電極５４３と可動部分電極５４４の重心点を一致させたが、上記のように、可動部分電極５４４により部分アクチュエーターの位置が規定されるので、必ずしも固定部分電極５４３の重心点と及び可動部分電極５４４の重心点を一致させる必要はない。上述のように、各可動部分電極５４４により部分アクチュエーターの位置が規定される場合、各可動部分電極５４４の重心点が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置されていれば、各部分アクチュエーター５５の重心点も仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置されることになる。
したがって、上記のように、可動部分電極５４４の外周縁が、固定部分電極５４３の外周縁の内側に位置する構成では、可動部分電極５４４の形状や位置を精度よく形成することで、固定部分電極５４３の形状や位置に製造誤差等が含まれる場合であっても、各部分アクチュエーター５５の位置や面積を正確に設定することができる。
【００６２】
また、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成されるため、可動部分電極５４４による膜応力も小さくなり、可動基板５２の膜応力による撓みを軽減することもできる。
【００６３】
各固定部分電極５４３がそれぞれ同一形状に形成され、各可動部分電極５４４がそれぞれ同一形状に形成される。
このような構成では、部分アクチュエーター５５を形成するための、固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４の位置合わせが容易となり、製造効率性をより向上させることができる。
【００６４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図面に基づいて説明する。
上述した第一実施形態の波長可変干渉フィルター５では、複数の部分アクチュエーター５５が電気的に直列接続された静電アクチュエーター５４を１つ設ける構成例を示した。
これに対して、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、複数の静電アクチュエーター（第一静電アクチュエーター５４Ａ，第二静電アクチュエーター５４Ｂ）が設けられ、これらが電気的に並列接続される構成となる。以下、このような波長可変干渉フィルター５Ａの構成について詳述する。
図７は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａの概略構成を示す平面図である。図８は、波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。図９は、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。図１０は、波長可変干渉フィルター５Ａにおける配線図である。なお、上記第一実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００６５】
〔固定基板の構成〕
波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１には、第一実施形態と同様に、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。また、第二実施形態の固定基板５１には、切欠部５１４が形成されない。
【００６６】
そして、固定基板５１の電極配置溝５１１の溝底部には、第一静電アクチュエーター５４Ａを構成する第一固定電極５４１Ａと、第二静電アクチュエーター５４Ｂを構成する第二固定電極５４１Ｂと、が形成されている。
第一固定電極５４１Ａは、図８に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第一固定部分電極５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）により構成されている。これらの第一固定部分電極５４３Ｄは、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける本発明の第一部分電極を構成する。
第二固定電極５４１Ｂは、図８に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）により構成されている。これらの第二固定部分電極５４３Ｅは、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける本発明の第一部分電極を構成する。
【００６７】
これらの第一固定部分電極５４３Ｄは、フィルター平面視における平面形状が同一であり、かつ同一厚み寸法に形成されている。そして、これらの固定部分電極５４３Ｄは、フィルター平面視において、仮想円Ｐの円周に沿って配置され、かつ、各第一固定部分電極５４３Ｄの重心点Ｇｄ１１，Ｇｄ１２が仮想円Ｐ上で、等角度間隔（１８０度間隔）で配置されている。
第二固定部分電極５４３Ｅも、それぞれ、同一形状、同一厚み寸法に形成される。そして、これらの第二固定部分電極５４３Ｅは、フィルター平面視において、仮想円Ｐの円周に沿って配置され、かつ、各第二固定部分電極５４３Ｅの重心点Ｇｅ１１，Ｇｅ１２が仮想円Ｐ上で、等角度間隔（１８０度間隔）で配置されている。
また、第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成されることが好ましい。さらに、これらの第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅは、仮想円Ｐの円周方向に沿って等角度間隔（９０度間隔）で配置されることが好ましい。
【００６８】
第一固定部分電極５４３Ｄ１と第二固定部分電極５４３Ｅ１とは、固定電極接続線５４５Ａにより接続されている。この固定電極接続線５４５Ａからは、頂点Ｔ２（図７、図８における左下方向）に向かって固定電極引出線５４６Ａが延出形成されている。この固定電極引出線５４６Ａの先端部には、電圧制御部３２に接続される電極パッド５４６Ｐ１が設けられている。
また、第一固定部分電極５４３Ｄ２と第二固定部分電極５４３Ｅ２とは、固定電極接続線５４５Ｂにより接続されている。この固定電極接続線５４５Ｂからは、頂点Ｔ１（図７、図８における右上方向）に向かって固定電極引出線５４６Ｂが延出形成されている。この固定電極引出線５４６Ｂの先端部には、電圧制御部３２に接続される電極パッド５４６Ｐ２が設けられている。
さらに、これらの第一及び第二固定部分電極５４３Ｄ，５４３Ｅ上には、絶縁性を確保するための絶縁膜が積層されている。
【００６９】
反射膜設置部５１２及び固定反射膜５６の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７０】
〔可動基板の構成〕
波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、第一実施形態と同様、エッチングにより形成される可動部５２１と、保持部５２２とを備えている。
また、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、図７及び図９に示すように、固定基板５１の電極パッド５４６Ｐ１、５４６Ｐ２に対応する位置に、それぞれ切欠部５２４を備えている。これらの切欠部５２４により、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２側の面に電極パッド５４６Ｐ１、５４６Ｐ２が露出する。
【００７１】
可動部５２１及び保持部５２２の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７２】
保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、第一固定電極５４１Ａ及び第二固定電極５４１Ｂと対向する、第一可動電極５４２Ａ及び第二可動電極５４２Ｂが形成されている。ここで、第一固定電極５４１Ａ及び第一可動電極５４２Ａにより第一静電アクチュエーター５４Ａが構成され、第二固定電極５４１Ｂ及び第二可動電極５４２Ｂにより第二静電アクチュエーター５４Ｂが構成される。
【００７３】
第一可動電極５４２Ａは、図９に示すように、円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第一可動部分電極５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）により構成されている。これらの第一可動部分電極５４４Ｄは、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける本発明の第二部分電極を構成する。
第二可動電極５４２Ｂも、同様に、円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）により構成されている。これらの第二可動部分電極５４４Ｅは、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける本発明の第二部分電極を構成する。
【００７４】
そして、２つの第一可動部分電極５４４Ｄは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成され、仮想円Ｐに沿って配置される。また、第一可動部分電極５４４Ｄ１，５４４Ｄ２の重心点Ｇｄ２１，Ｇｄ２２は、それぞれ、仮想円Ｐ上において等角度間隔（１８０度間隔）で配置され、第一固定部分電極５４３Ｄ１，５４３Ｄ２の重心点Ｇｄ１１，Ｇｄ１２と重なる。
第二可動部分電極５４４Ｅも、同様に、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成され、仮想円Ｐに沿って配置される。また、第二可動部分電極５４４Ｅ１，５４４Ｅ２の重心点Ｇｅ２１，Ｇｅ２２は、仮想円Ｐ上において等角度間隔（１８０度間隔）で配置され、第二固定部分電極５４３Ｅ１，５４３Ｅ２の重心点Ｇｅ１１，Ｇｅ１２と重なる。
なお、第一可動部分電極５４４Ｄ及び第二可動部分電極５４４Ｅは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一形状に形成されることが好ましい。
【００７５】
ここで、第一実施形態と同様に、フィルター平面視において、これらの第一可動部分電極５４４Ｄ及び第二可動部分電極５４４Ｅの外周縁は、それぞれ、第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅの外周縁よりも内側に位置している。つまり、フィルター平面視において、第一可動部分電極５４４Ｄが配置される領域が、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける第一部分アクチュエーター５５Ｄとなる。また、フィルター平面視において、第二可動部分電極５４４Ｅが配置される領域が、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける第二部分アクチュエーター５５Ｅとなる。
【００７６】
さらに、可動基板５２には、平面中心点Ｏを中心点としたリング状の内側可動接続電極５４７Ａと、内側可動接続電極５４７Ａと同心となるリング状の外側可動接続電極５４８Ａと、を備えている。
内側可動接続電極５４７Ａは、仮想円Ｐの内周側に形成され、第一可動部分電極５４４Ｄ１及び第一可動部分電極５４４Ｄ２を接続する。外側可動接続電極５４８Ａは、仮想円Ｐの外周側に形成され、第二可動部分電極５４４Ｅ１及び第二可動部分電極５４４Ｅ２を接続する。
【００７７】
〔静電アクチュエーターの構成〕
図１０は、第二実施形態の静電アクチュエーター５４Ａ，５４Ｂの配線図である。
第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂは、図１０に示すように、電気的に並列に接続される。したがって、電極パッド５４６Ｐ１，５４６Ｐ２間に駆動電圧を印加すると、これらの第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂに同じ駆動電圧が印加される。
【００７８】
一方、第一静電アクチュエーター５４Ａに着目すると、互いに対向する第一固定部分電極５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）及び第一可動部分電極５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）により、第一部分アクチュエーター５５Ｄ（５５Ｄ１，５５Ｄ２）が構成される。そして、これらの第一部分アクチュエーター５５Ｄ１及び第一部分アクチュエーター５５Ｄ２は、上記第一実施形態と同様、電気的に直列に接続されている。
第二静電アクチュエーター５４Ｂにおいても同様であり、互いに対向する第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）及び第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）により、第二部分アクチュエーター５５Ｅ（５５Ｅ１，５５Ｅ２）が構成される。そして、これらの第二部分アクチュエーター５５Ｅ１及び第二部分アクチュエーター５５Ｅ２は、上記第一実施形態と同様、電気的に直列に接続されている。
【００７９】
したがって、上記式（５）〜（７）に示されるように、第一静電アクチュエーター５４Ａの各第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２に作用する静電引力は、部分電極間ギャップの値によらず同値となる。第二静電アクチュエーター５４Ｂにおいても同様であり、各第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２に作用する静電引力は、部分電極間ギャップの値によらず同値となる。
これにより、例えば、初期ギャップにおいて、部分電極間ギャップの値に、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５４Ａ，５４Ｂに電圧を印加した場合であっても、これらの部分電極間ギャップ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。
【００８０】
〔本実施形態の作用効果〕
第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａは、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂを備え、これらが電気的に並列に接続されている。また、第一静電アクチュエーター５４Ａは、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２が直列に接続されることで構成され、第二静電アクチュエーター５４Ｂは、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２が直列に接続されることで構成されている。また、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２は１８０度間隔で配置され、すなわち、基板中心に対して点対称となる位置に配置されている。同様に、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２は、１８０度間隔で配置され、すなわち、基板中心に対して点対称となる位置に配置されている。さらに、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２を構成する第一固定部分電極５４３Ｄ１、５４３Ｄ２及び第一可動部分電極５４４Ｄ１，５４４Ｄ２は、フィルター平面視において、同一形状に形成されており、第一固定部分電極５４３Ｄ１と第一可動部分電極５４４Ｄ１とが互いに対向し、第一固定部分電極５４３Ｄ２と第一可動部分電極５４４Ｄ２とが互いに対向して配置されている。第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２を構成する第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）及び第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）も、フィルター平面視において、同一形状に形成され、互いに対向して配置されている。
【００８１】
このため、上記第一実施形態と同様に、電極パッド５４６Ｐ１，５４６Ｐ２間に駆動電圧を印加すると、第一静電アクチュエーター５４Ａの各第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２での静電引力が同値となり、第二静電アクチュエーター５４Ｂの各第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２での静電引力が同値となる。したがって、固定反射膜５６及び可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６及び可動反射膜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。
また、このような波長可変干渉フィルター５を備えた測色センサー３では、検出部３１にて、高分解能で分光された光を検出することができ、正確な光量検出結果を得ることができる。さらに、測色装置１では、この測色センサー３により検出された光量により、測定対象Ａの測色を行うことで、精度の高い測色処理を行うことができる。
【００８２】
そして、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂが並列に接続されている。このような構成では、例えば、４つの部分アクチュエーターが直列に接続されている場合に比べて、各部分アクチュエーター５５Ｄ，５５Ｅに印加される電圧を大きくすることができ、省エネルギー化を促進できる。
【００８３】
［第三実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の測色装置１では、光学モジュールである測色センサー３に対して、波長可変干渉フィルター５が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター５を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター５を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図１１は、本発明の第三実施形態に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
【００８４】
図１１に示すように、光学フィルターデバイス６００は、波長可変干渉フィルター５と、当該波長可変干渉フィルター５を収納する筐体６０１と、を備えている。
筐体６０１は、ベース基板６１０と、リッド６２０と、ベース側ガラス基板６３０と、リッド側ガラス基板６４０と、を備える。
【００８５】
ベース基板６１０は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２が設置される。ベース基板６１０への可動基板５２の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。また、ベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の反射膜（固定反射膜５６，可動反射膜５７）に対向する領域に、光通過孔６１１が開口形成される。そして、この光通過孔６１１を覆うように、ベース側ガラス基板６３０が接合される。ベース側ガラス基板６３０の接合方法としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
【００８６】
このベース基板６１０のリッド６２０に対向するベース内側面６１２には、波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５４５Ｐ，５４７Ｐと接続される内側端子部６１５が設けられている。なお、各電極パッド５４５Ｐ，５４７Ｐと内側端子部６１５との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）６１５Ａを用いることができ、例えばＡｇペースト、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等により接合する。なお、内部空間６５０を真空状態に維持する場合は、デガス（ガスの放出）が少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。また、ＦＰＣ６１５Ａによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。
また、ベース基板６１０は、各内側端子部６１５が設けられる位置に対応して、貫通孔６１４が形成されており、各内側端子部６１５は、貫通孔６１４に充填された導電性部材を介して、ベース基板６１０のベース内側面６１２とは反対側のベース外側面６１３に設けられた外側端子部６１６に接続されている。
そして、ベース基板６１０の外周部には、リッド６２０に接合されるベース接合部６１７が設けられている。
【００８７】
リッド６２０は、図１１に示すように、ベース基板６１０のベース接合部６１７に接合されるリッド接合部６２４と、リッド接合部６２４から連続し、ベース基板６１０から離れる方向に立ち上がる側壁部６２５と、側壁部６２５から連続し、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側を覆う天面部６２６とを備えている。このリッド６２０は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド６２０は、リッド接合部６２４と、ベース基板６１０のベース接合部６１７とが、接合されることで、ベース基板６１０に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板６１０及びリッド６２０の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
【００８８】
リッド６２０の天面部６２６は、ベース基板６１０に対して平行となる。この天面部６２６には、波長可変干渉フィルター５の各反射膜５６，５７に対向する領域に、光通過孔６２１が開口形成されている。そして、この光通過孔６２１を覆うように、リッド側ガラス基板６４０が接合される。リッド側ガラス基板６４０の接合方法としては、ベース側ガラス基板６３０の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
【００８９】
〔第三実施形態の作用効果〕
本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１により波長可変干渉フィルター５が保護されているため、異物や大気に含まれるガス等による波長可変干渉フィルター５の特性変化を防止でき、また、外的要因による波長可変干渉フィルター５の破損を防止できる。また、帯電粒子の侵入を防止できるため、固定電極５４１や可動電極５４２の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、反射膜５６，５７の平行性をより確実に維持することができる。
【００９０】
また、例えば工場で製造された波長可変干渉フィルター５を、光学モジュールや電子機器を組み立てる組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス６００により保護された波長可変干渉フィルター５では、安全に運搬することが可能となる。
また、光学フィルターデバイス６００は、筐体６０１の外周面に露出する外側端子部６１６が設けられているため、光学モジュールや電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
【００９１】
［他の実施の形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００９２】
例えば、上記第一及び第二実施形態では、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁が固定部分電極５４３の外周縁の内側に配置される例、つまり、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成される例を示したが、これに限らない。例えば、図１２に示すように、固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４が同一形状に形成され、フィルター平面視において、外周縁が完全に一致するように配置される構成としてもよい。
また、本発明では、各部分アクチュエーター５５のフィルター平面視における面積が同一面積で、かつ、各部分アクチュエーター５５の重心点が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置される条件が満たされていれば、固定電極５４１や可動電極５４２の形状は特に限定されない。
例えば、固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１が可動部分電極５４４の長さ寸法Ｌ２よりも大きく、固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１が可動部分電極５４４の幅寸法Ｄ２より小さい構成であってもよい。また、各固定部分電極５４３がそれぞれ異なる形状に形成され、各可動部分電極５４４がそれぞれ異なる形状に形成される構成であってもよい。これらの場合でも、上記条件が満たされていれば、各部分アクチュエーターに作用する静電引力Ｆを均一にすることができ、可動部５２１の傾斜を抑制できる。
【００９３】
上記第一及び第二実施形態では、本発明の第二基板の可動領域として、可動部５２１及び保持部５２２により構成される例を示したが、これに限定されない。例えば、第二基板として、保持部５２２が設けられない、均一厚みの板状部材であってもよい。この場合、第二基板の基板厚み方向から見た平面視において、可動反射膜５８の中心点を中心に、第二基板が第一基板側に撓むように、静電アクチュエーターが設けられることが好ましい。すなわち、可動領域の重心点を、可動反射膜５８の中心点に設定することが好ましい。
【００９４】
また、上記第一及び第二実施形態では、ダイヤフラム状の保持部５２２を例示するが、例えば、可動部の中心に対して等角度間隔に配置された複数の梁構造を有する保持部が設けられる構成などとしてもよい。
この場合、梁状保持部が等角度間隔で配置される構成とすることで、保持部が撓んだ際の応力バランスを均一にでき、可動部の傾斜を抑えることができる。また、この場合、静電アクチュエーターは、各梁状保持部の位置に対応して部分アクチュエーターが配置される構成とすればよい。
【００９５】
第一実施形態において、部分アクチュエーター５５が３つ設けられる構成例を示したが、更に多くの部分アクチュエーター５５が直列接続される構成としてもよい。
同様に、第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂが、それぞれ２つの部分アクチュエーター５５を有する例を示すが、例えば、図１３に示すように、さらに多くの部分アクチュエーター５５を有する構成としてもよい。図１３に示す例では、第一静電アクチュエーター５４Ａは、第一固定部分電極５４３Ｄ１及び第一可動部分電極５４４Ｄ１により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ１、第一固定部分電極５４３Ｄ２及び第一可動部分電極５４４Ｄ２により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ２、及び第一固定部分電極５４３Ｄ３及び第一可動部分電極５４４Ｄ３により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ３を有する。また、第二静電アクチュエーター５４Ｂは、第二固定部分電極５４３Ｅ１及び第二可動部分電極５４４Ｅ１により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ１、第二固定部分電極５４３Ｅ２及び第二可動部分電極５４４Ｅ２により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ２、及び第二固定部分電極５４３Ｅ３及び第二可動部分電極５４４Ｅ３により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ３を有する。
【００９６】
また、第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａと第二静電アクチュエーター５４Ｂとが、並列に接続される例を示したが、更に多くの静電アクチュエーターが並列接続されてもよい。例えば、図１４に示すように、第一静電アクチュエーター５４Ａ、第二静電アクチュエーター５４Ｂ、及び第三静電アクチュエーター５４Ｃが並列に接続されていてもよい。この図１４に示す例では、第三静電アクチュエーター５４Ｃは、第三固定部分電極５４３Ｆ１及び第三可動部分電極５４４Ｆ１により構成される第三部分アクチュエーター５５Ｆ１、及び第三固定部分電極５４３Ｆ２及び第三可動部分電極５４４Ｆ２により構成される第三部分アクチュエーター５５Ｆ２を有する。
【００９７】
第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａの第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２と、第二静電アクチュエーター５４Ｂの第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２とが、同一形状となる構成を示したが、これに限定されない。例えば、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１（５５Ｄ２）と、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１（５５Ｅ２）とが、フィルター平面視において異なる形状、面積に形成されていてもよい。
【００９８】
上記第一及び第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５、５Ａとして、第二基板である可動基板５２に可動部５２１が設けられ、可動基板５２の可動部５２１が固定基板５１側に向かって変位する例を示したが、これに限らない。例えば、固定基板５１にも可動部が設けられ、この可動部が可動基板５２側に変位可能な構成などとしてもよい。
【００９９】
上記第二実施形態において、第一可動部分電極５４４Ｄ同士を接続するために、リング状の内側可動接続電極５４７Ａを用い、第二可動部分電極５４４Ｅ同士を接続するために、リング状の外側可動接続電極５４８Ａを用いたがこれに限定されない。すなわち、第一可動部分電極５４４Ｄ同士が接続される構成、第二可動部分電極５４４Ｅ同士が接続される構成であれば、いかなる形状の接続電極が形成されていてもよい。ただし、保持部５２２上に接続電極を形成する場合、保持部５２２の撓みを均一にして、可動部５２１を平行に維持する必要がある。したがって、基板中心（可動部５２１の中心）に対して点対称となる形状に接続電極を設けることが好ましく、上記第二実施形態のように、仮想円Ｐと同心となるリング状に形成することで、保持部５２２に対する応力バランスを均一に保つことができる。
【０１００】
上記第一実施形態及び第二実施形態において、可動電極５４２が可動部５２１の可動面５２１Ａに設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、可動電極５４２が保持部５２２の固定基板５１に対向する面に設けられる構成としてもよい。ただし、保持部５２２上に可動電極５４２を形成すると、可動電極５４２の膜応力の影響により撓むことが考えられる。この場合、保持部５２２の可動電極５４２を設けた面とは反対側面に、可動電極５４２の膜応力を相殺するための撓み防止膜を設けたり、可動電極５４２として、膜応力の作用方向が異なる複数の電極層（引張応力を有する電極層及び圧縮応力を有する電極層）により構成したりすることで、膜応力の影響を低減すればよい。
【０１０１】
また、本発明の電子機器として、第一実施形態において測色装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器を用いることができる。
例えば、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムとして用いることができる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の波長可変干渉フィルターを用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【０１０２】
図１５は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１６は、図１５のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図１５に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００を配置してもよい。
また、図１６に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
さらに、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１６に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するための電圧制御部１４６、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９、及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【０１０３】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
【０１０４】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源１３５Ａを作動させる。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【０１０５】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ１１０では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５に入射する。そして、信号処理部１４４は、電圧制御部１４６を制御し、波長可変干渉フィルター５に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５で分光させる。この後、分光した光が受光素子１３７で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１４７を介して信号処理部１４４に出力される。
信号処理部１４４は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ＲＯＭに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部１４４は、表示部１４１にその結果情報を表示させたり、接続部１４２から外部へ出力したりする。
【０１０６】
なお、上記図１５及び図１６において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【０１０７】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
【０１０８】
図１７は、波長可変干渉フィルター５を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１７に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、波長可変干渉フィルター５を制御する電圧制御部２２２と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４と、記憶部２２５と、を備えている。
【０１０９】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２２１により光源２１１が制御されて、光源２１１から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５は電圧制御部２２２の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、電圧制御部２２２を制御して波長可変干渉フィルター５に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
【０１１０】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、さらには、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【０１１１】
また、図１７において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
さらには、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【０１１２】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【０１１３】
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１８は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１８に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（検出部）とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１８に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター５を備えて構成されている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、波長可変干渉フィルター５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
【０１１４】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【０１１５】
さらには、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【０１１６】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【０１１７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１…電子機器としての測色装置、３…光学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、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、５４Ａ…第一静電アクチュエーター、５４Ｂ…第二静電アクチュエーター、５５（５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ）…部分アクチュエーター、５５Ｄ（５５Ｄ１，５５Ｄ２）…第一部分アクチュエーター、５５Ｅ（５５Ｅ１，５５Ｅ２）…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、１００…電子機器としてのガス検出装置、２００…電子機器としての食物分析装置、３００…電子機器としての分光カメラ、５２１…可動領域を構成する可動部、５２２…可動領域を構成する保持部、５４１…第一電極である固定電極、５４２…第二電極である可動電極、５４３（５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃ）…第一部分電極である固定部分電極、５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）…第一部分電極である第一固定部分電極、５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）…第一部分電極である第二固定部分電極、５４４（５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃ）…第二部分電極である可動部分電極、５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）…第二部分電極である第一可動部分電極、５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）…第二部分電極である第二可動部分電極、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。
【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（光学フィルタ装置）は、可動部（第１部分）、及び可動部を支持するダイヤフラム（第２部分）を備えた第１基板と、第１基板に対向する第２基板とを備えている。また、第１基板の可動部には、可動ミラーが形成され、第２基板の可動部に対向する面には、固定ミラーが形成されている。そして、第１基板及び第２基板には、それぞれリング状の電極が設けられ、静電アクチュエーターが構成されている。このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、静電引力によりダイヤフラムを撓ませて、固定ミラー及び可動ミラーの間のギャップを変動させることができ、所望波長の光を取り出すことができる。
【０００４】
また、静電アクチュエーターに複数の部分アクチュエーターが設けられ、これらの複数の部分アクチュエーターをそれぞれ制御可能な波長可変干渉フィルターが知られている（例えば特許文献２）。
【０００５】
この特許文献２の波長可変干渉フィルターは、導電性の可動部を有する第１の基板と、第２の基板とを備え、第１の基板の可動部と、第２の基板の可動部に対向する位置とにそれぞれ反射膜が設けられている。そして、これらの第２の基板の可動部に対向する位置には、円弧状の２つの駆動電極を設けられている。このような波長可変干渉フィルターでは、２つの駆動電極のそれぞれに異なる電極を印加することで、各駆動電極と可動部との間に、それぞれ異なる静電引力を作用させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５１１０５号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、第１基板に設けられた電極と第２基板に設けられた電極との間の電極間ギャップが均一である場合、これらの電極間に電圧を印加すると、ダイヤフラムが均一に撓む。したがって、可動部は、姿勢を維持した状態で、第２基板側に移動する。しかしながら、ダイヤフラムに僅かな傾斜があり、電極間ギャップが不均一である場合では、電極間ギャップが小さいほど大きな静電引力が作用するため、ダイヤフラムの傾斜が大きくなる。つまり、初期状態において、ダイヤフラムの傾斜が分光精度に影響を与えない許容値以内のものであっても、電極間に電圧を印加した状態では、ダイヤフラムの傾斜が大きくなり、分光精度が悪化してしまう場合がある。
【０００８】
一方、特許文献２では、静電アクチュエーターを構成する駆動電極が２つ以上に分割されている。このため、これらの駆動電極に印加する電圧を制御することで、ダイヤフラムの傾斜が大きくなった場合でも、それを補正することもできる。しかしながら、この場合、ダイヤフラムの傾斜状態を判別して、それに応じた電圧を各駆動電極に与える必要がある。したがって、ダイヤフラムの傾斜状態や、電極間ギャップを測定するためのセンサーを設ける必要があるなど、構成が複雑化するという課題がある。また、測定したダイヤフラムの傾斜状態や電極間ギャップから、各駆動電圧に印加するための駆動電圧を算出する必要があるので、静電アクチュエーターの駆動制御が複雑化するという課題もある。
【０００９】
本発明は上述のような課題に鑑みて、簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を変化させた場合でも分解能の低下を抑制できる波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器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】
【００１０】
本発明の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して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されるとは、第一部分電極同士の接続、第二部分電極同士の接続が交互に繰り返されて接続される構成を指すものである。例えば、第１〜第４部分アクチュエーターの４つの部分アクチュエーターが、この順で電気的に直列接続される場合では、第１部分アクチュエーターの第一部分電極と第二部分アクチュエーターの第一部分電極とが接続され、第２部分アクチュエーターの第二部分電極と第３部分アクチュエーターの第二部分電極とが接続され、第３部分アクチュエーターの第一部分電極と第４部分アクチュエーターの第一部分電極とが接続される。
【００１２】
一般に静電アクチュエーターで発生する静電引力Ｆは、その静電アクチュエーターにより保持される電荷量と電極の面積とに基づいて変化する。また、この電荷量は、電極の面積が増大するに従って、また、電極間の距離が小さくなるに従って増大する。
これに対し、本発明では、部分アクチュエーターが、電気的に直列に接続されているので、２つの電圧印加用部分電極間で電圧Ｖを印加すると、それぞれ容量リアクタンスに応じた分圧が印加されることとなり、かつ、各部分アクチュエーターにおいて保持される電荷量は同一となる。また、各部分アクチュエーターは、平面視において同一面積を有しているため、これらの各部分アクチュエーターで作用する静電引力は、電極の面積、及び保持される電荷量が同値となるため、同一の大きさとなる。
【００１３】
したがって、本発明では、第一基板または第二基板の傾斜により、各部分アクチュエーターにおける部分電極ギャップに差があった場合でも、各部分アクチュエーターに同じ大きさの静電引力を作用させることができる。これにより、第二基板の可動領域を第一基板側に変位させて第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを変更した際に、第一基板または第二基板の一部に大きい静電引力が作用して第一及び第二反射膜の平行関係を維持できなくなる不都合を防止でき、分解能の低下を抑えることができる。
また、本発明では、２つの電圧印加用部分電極間に駆動電圧を印加するだけで、上述のように、各部分アクチュエーターに作用させる静電引力を均一にすることができ、分解能の低下を抑えることができる。このため、各部分アクチュエーターに印加する電圧を制御するための複雑な回路を不要にでき、各部分アクチュエーターに対する個別の電圧制御をも行う必要がないので、静電アクチュエーターの制御も容易に実施できる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記平面視において、前記部分アクチュエーターを構成する前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちいずれか一方の外周縁は、他方の外周縁の内側に位置することが好ましい。つまり、前記平面視において、第一部分電極及び第二部分電極のうち一方は、他方よりも大きいサイズに形成されている。
このような構成では、各部分アクチュエーターの面積を精度よく同一面積に揃えることができる。つまり、例えば第一部分電極及び第二部分電極が同一形状に形成され、平面視において、これらの外周縁を一致させて部分アクチュエーターを形成する場合、平面視において、第一部分電極の外周縁と第二部分電極の外周縁とを一致するように、アライメント調整する必要があり、高精度なアライメント調整工程が必要となる。
これに対して、本発明では、第一部分電極及び第二部分電極のうち、一方の外周縁が他方の外周縁よりも内側に位置する構成であるため、サイズが小さい一方の外周縁が他方の外周縁の内側に位置するようにアライメント調整すればよく、各部分アクチュエーターの平面視における面積を容易に揃えることができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、複数の前記第一部分電極は、前記平面視においてそれぞれ同一形状であり、複数の前記第二部分電極は、前記平面視において、それぞれ同一形状であることが好ましい。
本発明によれば、各第一部分電極が同一形状であり、各第二部分電極が同一形状であるため、第一部分電極及び第二部分電極の位置合わせ（アライメント調整）がより容易となる。したがって、より製造効率性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、２つの前記電圧印加用部分電極は、前記仮想円上で、互いに隣り合って配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、２つの前記電圧印加用部分電極間で、前記仮想円の周方向に沿って配列された前記部分アクチュエーターが順に電気的に直列に接続されたことが好ましい。
【００１７】
この発明では、部分アクチュエーターは、仮想円の円周方向に並ぶ順に直列に接続されている。このような構成であれば、各部分アクチュエーター間を接続する接続電極部を短くすることができ、抵抗を低減させることができる。
【００１８】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記静電アクチュエーターが複数設けられ、これらの静電アクチュエーターが電気的に並列に接続されたことが好ましい。
【００１９】
この発明では、上述にように、部分アクチュエーターが等角度間隔で配置されていた静電アクチュエーターが複数設けられている。上述したように、各部分アクチュエーターには分圧された電圧が印加されるため、１つの静電アクチュエーターを構成する部分アクチュエーターの数が多ければ、各部分アクチュエーターに印加される分圧値が小さくなる。この場合、部分アクチュエーターで作用する静電引力も小さくなってしまい、所望の静電引力を得るために、駆動電圧を大きくする必要がある。これに対して、本発明では、上述のような静電アクチュエーターを並列接続にすることで、少なく駆動電圧で所望の静電引力を得ることができる。
例えば、２つの部分アクチュエーターにより構成された静電アクチュエーターを２つ並列接続する波長可変干渉フィルターと、４つの部分アクチュエーターにより構成された１つの静電アクチュエーターとを比較した場合、前者の波長可変干渉フィルターは、後者の波長可変干渉フィルターの略半分の駆動電圧で、後者の波長可変干渉フィルターと同じ静電引力を得ることができる。
【００２０】
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対して進退可能な可動領域、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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、及び前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターを備えた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を収納する筐体と、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、上述したようは波長可変干渉フィルターが筐体内部に収納されるため、波長可変干渉フィルターを外部からの衝撃から保護することができる。また、筐体により外部からの帯電粒子の侵入を抑制でき、各部分アクチュエーターを構成する第一部分電極や第二部分電極が帯電粒子により帯電することを防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の影響で、静電引力のバランスが崩れる不都合を回避でき、第一反射膜及び第二反射膜の平行関係をより確実に維持することができる。
【００２２】
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、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、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
この発明では、光学モジュールは、上述したような波長可変干渉フィルターと同様の構成を備えている。したがって、第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを変更した場合でも、各部分アクチュエーターに同一の大きさの静電引力を作用させることができ、分解能の低下を抑えることができる。したがって、このような高分解能で取り出された光を検出部で検出することで、高精度な検出結果を得ることができる。
【００２４】
本発明の電子機器は、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続されたことを特徴とする。
【００２５】
ここで、電子機器としては、第一反射膜及び第二反射膜により取り出された光に基づいて、測定対象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。
この発明では、電子機器は、上述したような波長可変干渉フィルターと同様の構成を備えている。したがって、第一反射膜及び第二反射膜間のギャップの寸法を変更した場合でも、各部分アクチュエーターに均一な静電引力を作用させることができ、高分解能で所望の光を取り出すことができる。したがって、電子機器において、このような高分解能で取り出された光に基づいて、高精度な各種処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（電子機器）の概略構成を示す図。
【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。
【図３】図２をIII−III線で断面した波長可変干渉フィルターの断面図。
【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。
【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。
【図６】第一実施形態の静電アクチュエーターの配線図。
【図７】第二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。
【図８】第二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。
【図９】第二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。
【図１０】第二実施形態の波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１１】第三実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図１２】本発明の変形例における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図１３】他の変形例における波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１４】更に他の変形例における波長可変干渉フィルターにおける配線図。
【図１５】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置を示す概略図。
【図１６】図１５のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１８】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた分光カメラの概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［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。
〔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（電子機器）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明の電子機器であり、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、本発明の光学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、反射された測定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、測定対象光の色度、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。
【００２８】
〔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。
【００２９】
〔測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明の光学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、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（測定対象光）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測定対象光のうち、所定波長の光を分光し、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。
【００３０】
〔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、図２をIII−III線で断面した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、例えば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、本発明の第一基板である固定基板５１、及び本発明の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、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３１】
固定基板５１には、本発明の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、本発明の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及び可動反射膜５７は、所定の反射膜間ギャップｇ１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及び可動反射膜５７の間のギャップの寸法を調整するために用いられる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側に設けられる本発明の第一電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる本発明の第二電極としての可動電極５４２とを備えている。ここで、これらの電極５４１，５４２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すような平面視において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５６及び可動反射膜５７の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１または可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３２】
〔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配置溝５１１及び反射膜設置部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及び可動電極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。
また、固定基板５１の頂点Ｔ１（図２参照）には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５４７Ｐが露出する。
【００３３】
電極配置溝５１１は、図４に示すように、フィルター平面視で、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。反射膜設置部５１２は、前記フィルター平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。ここで、電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５４１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｔ１，頂点Ｔ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３４】
電極配置溝５１１の電極設置面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、平面中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周に沿う円弧状の複数の固定部分電極５４３（５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃ）により構成されている。これらの固定部分電極５４３は、本発明の第一部分電極を構成する。
本実施形態では、フィルター平面視において、各固定部分電極５４３の仮想円Ｐの円周方向に沿う長さ寸法Ｌ１が同一寸法に形成され、仮想円Ｐの接線に直交する方向（仮想円Ｐの径方向）に沿う幅寸法Ｄ１が同一寸法に形成される。また、固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃは、それぞれの重心点Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇｃ１が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように配置される。また、各固定部分電極５４３の厚み寸法は、同一厚み寸法に設定されることが好ましい。
【００３５】
ここで、３つの固定部分電極５４３のうち、固定部分電極５４３Ａは、固定電極引出線５４５を備えている。この固定電極引出線５４５は、固定部分電極５４３Ａの外周縁から、頂点Ｔ２方向に延出し、その先端部には、電圧制御部３２に接続される固定電極パッド５４５Ｐが設けられている。
また、固定部分電極５４３Ｂ及び固定部分電極５４３Ｃは、固定電極接続線５４６により接続されている。
そして、これらの固定部分電極５４３上には、固定電極５４１及び可動電極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。
【００３６】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱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、反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａが、電極設置面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示すが、これに限らない。電極設置面５１１Ａ及び反射膜設置面５１２Ａの高さ位置は、反射膜間ギャップｇ１の寸法、固定電極５４１及び可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法、測定対象波長域等により適宜設定される。したがって、例えば、電極設置面５１１Ａと反射膜設置面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極設置面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上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。
【００３７】
そして、反射膜設置面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、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、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てもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３８】
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に対応する位置に反射防止膜（ＡＲ）を設ける構成としてもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及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。
【００３９】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３は、上述したように、接合膜５３を介して可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
【００４０】
〔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に示すようなフィルター平面視において、基板中心点（平面中心点Ｏ）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。ここで、可動部５２１及び保持部５２２により本発明の可動領域が構成され、当該可動領域の重心点は、平面中心点Ｏと一致する。
また、可動基板５２は、図２及び図５に示すように、頂点Ｔ２の位置に切欠部５２４を備えており、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側に、固定電極パッド５４５Ｐが露出する。
【００４１】
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、反射膜設置部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、可動反射膜５７、及び可動電極５４２が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２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ことができる。
【００４２】
可動反射膜５７は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５６と反射膜間ギャップｇ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５７としては、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。
【００４３】
可動電極５４２は、固定電極５４１に対向して設けられ、固定電極５４１とともに静電アクチュエーター５４を構成する。
この可動電極５４２は、図５に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数の可動部分電極５４４（５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃ）により構成されている。これらの可動部分電極５４４は、本発明の第二部分電極を構成する。
本実施形態では、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の仮想円Ｐの円周方向に沿う長さ寸法Ｌ２は同一寸法に形成されており、この長さ寸法Ｌ２は、固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１よりも小さい寸法となる。また、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の仮想円Ｐの径方向に沿う幅寸法Ｄ２は同一寸法に形成されており、この幅寸法Ｄ２は、固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１よりも小さい寸法となる。また、各可動部分電極５４４の厚み寸法は、同一厚み寸法に形成されることが好ましい。
そして、フィルター平面視において、これらの可動部分電極５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃは、それぞれの重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように配置される。また、これらの各重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２は、それぞれ、固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃの重心点Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇｃ１と一致する。すなわち、フィルター平面視において、各可動部分電極５４４の外周縁は、各固定部分電極５４３の外周縁の内側に位置する。言い換えれば、各可動部分電極５４４は、各固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成されている。
そして、フィルター平面視において、可動部分電極５４４と、固定部分電極５４３とが重なる領域により、本発明の部分アクチュエーター５５が構成される。
【００４４】
また、可動部分電極５４４のうち、可動部分電極５４４Ｃは、可動電極引出線５４７を備えている。この可動電極引出線５４７は、可動部分電極５４４Ｃの外周縁から、頂点Ｔ１に向かって延出し、その先端部には、電圧制御部３２に接続される可動電極パッド５４７Ｐが設けられている。
さらに、可動部分電極５４４Ａ及び可動部分電極５４４Ｂは、可動電極接続線５４８により接続されている。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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、図２に示すように、フィルター平面視において、固定部分電極５４３Ａ及び可動部分電極５４４Ａが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ａと、固定部分電極５４３Ｂ及び可動部分電極５４４Ｂが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ｂと、固定部分電極５４３Ｃ及び可動部分電極５４４Ｃが重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５Ｃとを備えている。
ここで、上述したように、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁は、当該可動部分電極５４４に対向する固定部分電極５４３の外周縁よりも内側に位置しているため、フィルター平面視における部分アクチュエーター５５の面積は、可動部分電極５４４の面積と同じ面積となる。また、本実施形態では、各可動部分電極５４４が同一形状に形成されるので、各部分アクチュエーター５５のフィルター平面視における面積も同一面積となる。さらに、フィルター平面視における各可動部分電極５４４の重心点Ｇａ２，Ｇｂ２，Ｇｃ２は、各部分アクチュエーター５５における重心点Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃと一致し、仮想円Ｐの円周上で、等角度間隔（１２０度間隔）に配置される構成となる。
【００４７】
また、上述したように、固定部分電極５４３Ａに固定電極引出線５４５が形成され、可動部分電極５４４Ｃに可動電極引出線５４７が形成され、これらの固定電極引出線５４５及び可動電極引出線５４７は、それぞれ電圧制御部３２に接続されている。すなわち、固定部分電極５４３Ａ，及び可動部分電極５４４Ｃが本発明の電圧印加用部分電極を構成する。
そして、部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、可動電極接続線５４８により接続され、部分アクチュエーター５５Ｂ，５５Ｃは、固定電極接続線５４６により接続されている。つまり、静電アクチュエーター５４を構成する各部分アクチュエーター５５（５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ）は、図６に示すように、電気的に直列接続されている。
【００４８】
このような構成の静電アクチュエーター５４では、固定電極パッド５４５Ｐ及び可動電極パッド５４７Ｐ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，５５Ｃには、容量リアクタンスに応じた分圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が印加される。
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃにおける固定部分電極５４３と可動部分電極５４４との間の寸法（部分電極間ギャップ）をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、フィルター平面視における各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの面積をＳ、誘電率をεとすると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ、以下の式（１）〜（３）で表される。
【００４９】
[数１]
Ｃ１＝εＳ／ｄ１ …（１）
Ｃ２＝εＳ／ｄ２ …（２）
Ｃ３＝εＳ／ｄ３ …（３）
【００５０】
ここで、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ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，５５Ｃで保持される電荷量Ｑは同値となり、以下の式（４）が成立する。
【００５１】
[数２]
Ｑ＝Ｃ１Ｖ１＝Ｃ２Ｖ２＝Ｃ３Ｖ３ …（４）
【００５２】
一方、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの固定部分電極５４３と可動部分電極５４４との間の電界Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃで保持される電荷量Ｑとの積Ｅ１Ｑ，Ｅ２Ｑ，Ｅ３Ｑとなる。
したがって、静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、上記式（１）〜（４）を代入すると、以下の式（５）〜（７）のように表せる。
【００５３】
[数３]
Ｆ１＝Ｅ１Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（５）
Ｆ２＝Ｅ２Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（６）
Ｆ３＝Ｅ３Ｑ＝Ｑ２／εＳ …（７）
【００５４】
すなわち、上記式（５）〜（７）に示されるように、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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、部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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、これらの部分電極間ギャップｄ１、ｄ２、ｄ３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。
【００５５】
〔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。
【００５６】
〔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、及び本発明の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。
【００５７】
〔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、可動部５２１を固定基板５１に向かって進退させるための静電引力を発生させる静電アクチュエーター５４を備えている。そして、この静電アクチュエーター５４は、複数の固定部分電極５４３により構成された固定電極５４１と、複数の可動部分電極５４４により構成された可動電極５４２とを備えている。そして、フィルター平面視において、これらの固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４が重なる領域により構成される部分アクチュエーター５５が構成される。これらの部分アクチュエーター５５は、フィルター平面視において同一面積を有する。そして、各部分アクチュエーター５５の重心点Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃは、平面中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周上で等角度間隔に配置され、電気的に直列接続されている。
このような構成では、静電アクチュエーター５４に駆動電圧を印加した際に、上記式（５）〜（７）に示すように、各部分アクチュエーター５５に同一大きさの静電引力が作用する。また、上述のように、各部分アクチュエーター５５が等角度間隔に配置されているので、保持部５２２は、等角度間隔に配置されたこれらの部分アクチュエーター５５により、均一な静電引力を受けて、固定基板５１側に均一に撓み、可動部５２１も、初期状態の姿勢を保ったまま固定基板５１側に移動可能となる。
したがって、固定反射膜５６及び可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６及び可動反射膜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。
また、このような波長可変干渉フィルター５を備えた測色センサー３では、検出部３１にて、高分解能で分光された光を検出することができ、正確な光量検出結果を得ることができる。さらに、測色装置１では、この測色センサー３により検出された光量により、測定対象Ａの測色を行うことで、精度の高い測色処理を行うことができる。
【００５８】
また、電圧印加用部分電極である固定部分電極５４３Ａ及び可動部分電極５４４Ｃ間に駆動電圧を印加するだけで、各部分アクチュエーターの静電引力を容易に同値にすることができる。したがって、各部分アクチュエーター５５を制御するために、各部分アクチュエーター５５に印加する電圧をそれぞれ制御するなどといった複雑な制御方法を不要にでき、部分アクチュエーターを制御するための制御回路等も不要にできる。すなわち、簡単な構成及び電圧制御で、反射膜５６，５７間のギャップを変動させた場合でも分解能の低下を抑えることができる。
【００５９】
そして、静電アクチュエーター５４の部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、一方の電圧印加用部分電極である固定部分電極５４３Ａから、他方の電圧印加用部分電極である可動部分電極５４４Ｃまで、仮想円Ｐの周方向に沿って配設される順に電気的に直列接続されている。
このような構成では、固定電極接続線５４６、可動電極接続線５４８の距離を短くすることができ、抵抗の増大を防止することができる。特に、静電アクチュエーター５４を構成する部分アクチュエーターの個数が４つ以上となり、部分アクチュエーターの個数が増えるほど、各部分アクチュエーターを接続する接続線の本数が増える。このような場合、部分アクチュエーターが、不規則な順番で電気的に直列に接続される場合、固定電極接続線５４６や可動電極接続線５４８の構成も複雑化し、抵抗が増大するが、上記のように、仮想円Ｐの周方向に沿って配置される順に電気的に直列に接続される場合、効果的に抵抗増大を防止することができる。
【００６０】
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、各固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１が各可動部分電極５４４の長さ寸法Ｌ２よりも大きく、各固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１が各可動部分電極５４４の幅寸法Ｄ２よりも大きく形成されている。すなわち、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁は、当該可動部分電極５４４に対向する固定部分電極の外周縁の内側に位置している。
このような構成では、各部分アクチュエーター５５の面積を精度よく同一面積に設定することができる。
本発明では、例えば、固定部分電極５４３と可動部分電極５４４とを同一形状に形成してもよく、このような場合であっても、フィルター平面視においてこれらの外周縁が一致するようにアライメント調整を行うことで、本発明の波長可変干渉フィルターを構成することができる。しかしながら、この場合、フィルター平面視において、固定部分電極５４３の外周縁と、可動部分電極５４４の外周縁との位置を一致させるアライメント調整が困難となることが考えられる。これに対して、本実施形態のように、固定部分電極５４３のサイズを可動部分電極５４４のサイズより大きくすることで、フィルター平面視において、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３の内側に位置するようにアライメント調整を実施すればよく、容易に同一面積を有する各部分アクチュエーター５５を形成することができる。したがって、製造効率性を向上させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、固定部分電極５４３と可動部分電極５４４の重心点を一致させたが、上記のように、可動部分電極５４４により部分アクチュエーターの位置が規定されるので、必ずしも固定部分電極５４３の重心点と及び可動部分電極５４４の重心点を一致させる必要はない。上述のように、各可動部分電極５４４により部分アクチュエーターの位置が規定される場合、各可動部分電極５４４の重心点が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置されていれば、各部分アクチュエーター５５の重心点も仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置されることになる。
したがって、上記のように、可動部分電極５４４の外周縁が、固定部分電極５４３の外周縁の内側に位置する構成では、可動部分電極５４４の形状や位置を精度よく形成することで、固定部分電極５４３の形状や位置に製造誤差等が含まれる場合であっても、各部分アクチュエーター５５の位置や面積を正確に設定することができる。
【００６２】
また、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成されるため、可動部分電極５４４による膜応力も小さくなり、可動基板５２の膜応力による撓みを軽減することもできる。
【００６３】
各固定部分電極５４３がそれぞれ同一形状に形成され、各可動部分電極５４４がそれぞれ同一形状に形成される。
このような構成では、部分アクチュエーター５５を形成するための、固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４の位置合わせが容易となり、製造効率性をより向上させることができる。
【００６４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図面に基づいて説明する。
上述した第一実施形態の波長可変干渉フィルター５では、複数の部分アクチュエーター５５が電気的に直列接続された静電アクチュエーター５４を１つ設ける構成例を示した。
これに対して、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、複数の静電アクチュエーター（第一静電アクチュエーター５４Ａ，第二静電アクチュエーター５４Ｂ）が設けられ、これらが電気的に並列接続される構成となる。以下、このような波長可変干渉フィルター５Ａの構成について詳述する。
図７は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａの概略構成を示す平面図である。図８は、波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。図９は、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。図１０は、波長可変干渉フィルター５Ａにおける配線図である。なお、上記第一実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００６５】
〔固定基板の構成〕
波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１には、第一実施形態と同様に、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。また、第二実施形態の固定基板５１には、切欠部５１４が形成されない。
【００６６】
そして、固定基板５１の電極配置溝５１１の溝底部には、第一静電アクチュエーター５４Ａを構成する第一固定電極５４１Ａと、第二静電アクチュエーター５４Ｂを構成する第二固定電極５４１Ｂと、が形成されている。
第一固定電極５４１Ａは、図８に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第一固定部分電極５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）により構成されている。これらの第一固定部分電極５４３Ｄは、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける本発明の第一部分電極を構成する。
第二固定電極５４１Ｂは、図８に示すように、仮想円Ｐに沿った円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）により構成されている。これらの第二固定部分電極５４３Ｅは、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける本発明の第一部分電極を構成する。
【００６７】
これらの第一固定部分電極５４３Ｄは、フィルター平面視における平面形状が同一であり、かつ同一厚み寸法に形成されている。そして、これらの固定部分電極５４３Ｄは、フィルター平面視において、仮想円Ｐの円周に沿って配置され、かつ、各第一固定部分電極５４３Ｄの重心点Ｇｄ１１，Ｇｄ１２が仮想円Ｐ上で、等角度間隔（１８０度間隔）で配置されている。
第二固定部分電極５４３Ｅも、それぞれ、同一形状、同一厚み寸法に形成される。そして、これらの第二固定部分電極５４３Ｅは、フィルター平面視において、仮想円Ｐの円周に沿って配置され、かつ、各第二固定部分電極５４３Ｅの重心点Ｇｅ１１，Ｇｅ１２が仮想円Ｐ上で、等角度間隔（１８０度間隔）で配置されている。
また、第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成されることが好ましい。さらに、これらの第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅは、仮想円Ｐの円周方向に沿って等角度間隔（９０度間隔）で配置されることが好ましい。
【００６８】
第一固定部分電極５４３Ｄ１と第二固定部分電極５４３Ｅ１とは、固定電極接続線５４５Ａにより接続されている。この固定電極接続線５４５Ａからは、頂点Ｔ２（図７、図８における左下方向）に向かって固定電極引出線５４６Ａが延出形成されている。この固定電極引出線５４６Ａの先端部には、電圧制御部３２に接続される電極パッド５４６Ｐ１が設けられている。
また、第一固定部分電極５４３Ｄ２と第二固定部分電極５４３Ｅ２とは、固定電極接続線５４５Ｂにより接続されている。この固定電極接続線５４５Ｂからは、頂点Ｔ１（図７、図８における右上方向）に向かって固定電極引出線５４６Ｂが延出形成されている。この固定電極引出線５４６Ｂの先端部には、電圧制御部３２に接続される電極パッド５４６Ｐ２が設けられている。
さらに、これらの第一及び第二固定部分電極５４３Ｄ，５４３Ｅ上には、絶縁性を確保するための絶縁膜が積層されている。
【００６９】
反射膜設置部５１２及び固定反射膜５６の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７０】
〔可動基板の構成〕
波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、第一実施形態と同様、エッチングにより形成される可動部５２１と、保持部５２２とを備えている。
また、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、図７及び図９に示すように、固定基板５１の電極パッド５４６Ｐ１、５４６Ｐ２に対応する位置に、それぞれ切欠部５２４を備えている。これらの切欠部５２４により、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２側の面に電極パッド５４６Ｐ１、５４６Ｐ２が露出する。
【００７１】
可動部５２１及び保持部５２２の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７２】
保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、第一固定電極５４１Ａ及び第二固定電極５４１Ｂと対向する、第一可動電極５４２Ａ及び第二可動電極５４２Ｂが形成されている。ここで、第一固定電極５４１Ａ及び第一可動電極５４２Ａにより第一静電アクチュエーター５４Ａが構成され、第二固定電極５４１Ｂ及び第二可動電極５４２Ｂにより第二静電アクチュエーター５４Ｂが構成される。
【００７３】
第一可動電極５４２Ａは、図９に示すように、円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第一可動部分電極５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）により構成されている。これらの第一可動部分電極５４４Ｄは、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける本発明の第二部分電極を構成する。
第二可動電極５４２Ｂも、同様に、円弧状の複数（第二実施形態では２つ）の第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）により構成されている。これらの第二可動部分電極５４４Ｅは、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける本発明の第二部分電極を構成する。
【００７４】
そして、２つの第一可動部分電極５４４Ｄは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成され、仮想円Ｐに沿って配置される。また、第一可動部分電極５４４Ｄ１，５４４Ｄ２の重心点Ｇｄ２１，Ｇｄ２２は、それぞれ、仮想円Ｐ上において等角度間隔（１８０度間隔）で配置され、第一固定部分電極５４３Ｄ１，５４３Ｄ２の重心点Ｇｄ１１，Ｇｄ１２と重なる。
第二可動部分電極５４４Ｅも、同様に、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一であり、同一厚み寸法に形成され、仮想円Ｐに沿って配置される。また、第二可動部分電極５４４Ｅ１，５４４Ｅ２の重心点Ｇｅ２１，Ｇｅ２２は、仮想円Ｐ上において等角度間隔（１８０度間隔）で配置され、第二固定部分電極５４３Ｅ１，５４３Ｅ２の重心点Ｇｅ１１，Ｇｅ１２と重なる。
なお、第一可動部分電極５４４Ｄ及び第二可動部分電極５４４Ｅは、それぞれ、フィルター平面視における平面形状が同一形状に形成されることが好ましい。
【００７５】
ここで、第一実施形態と同様に、フィルター平面視において、これらの第一可動部分電極５４４Ｄ及び第二可動部分電極５４４Ｅの外周縁は、それぞれ、第一固定部分電極５４３Ｄ及び第二固定部分電極５４３Ｅの外周縁よりも内側に位置している。つまり、フィルター平面視において、第一可動部分電極５４４Ｄが配置される領域が、第一静電アクチュエーター５４Ａにおける第一部分アクチュエーター５５Ｄとなる。また、フィルター平面視において、第二可動部分電極５４４Ｅが配置される領域が、第二静電アクチュエーター５４Ｂにおける第二部分アクチュエーター５５Ｅとなる。
【００７６】
さらに、可動基板５２には、平面中心点Ｏを中心点としたリング状の内側可動接続電極５４７Ａと、内側可動接続電極５４７Ａと同心となるリング状の外側可動接続電極５４８Ａと、を備えている。
内側可動接続電極５４７Ａは、仮想円Ｐの内周側に形成され、第一可動部分電極５４４Ｄ１及び第一可動部分電極５４４Ｄ２を接続する。外側可動接続電極５４８Ａは、仮想円Ｐの外周側に形成され、第二可動部分電極５４４Ｅ１及び第二可動部分電極５４４Ｅ２を接続する。
【００７７】
〔静電アクチュエーターの構成〕
図１０は、第二実施形態の静電アクチュエーター５４Ａ，５４Ｂの配線図である。
第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂは、図１０に示すように、電気的に並列に接続される。したがって、電極パッド５４６Ｐ１，５４６Ｐ２間に駆動電圧を印加すると、これらの第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂに同じ駆動電圧が印加される。
【００７８】
一方、第一静電アクチュエーター５４Ａに着目すると、互いに対向する第一固定部分電極５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）及び第一可動部分電極５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）により、第一部分アクチュエーター５５Ｄ（５５Ｄ１，５５Ｄ２）が構成される。そして、これらの第一部分アクチュエーター５５Ｄ１及び第一部分アクチュエーター５５Ｄ２は、上記第一実施形態と同様、電気的に直列に接続されている。
第二静電アクチュエーター５４Ｂにおいても同様であり、互いに対向する第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）及び第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）により、第二部分アクチュエーター５５Ｅ（５５Ｅ１，５５Ｅ２）が構成される。そして、これらの第二部分アクチュエーター５５Ｅ１及び第二部分アクチュエーター５５Ｅ２は、上記第一実施形態と同様、電気的に直列に接続されている。
【００７９】
したがって、上記式（５）〜（７）に示されるように、第一静電アクチュエーター５４Ａの各第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２に作用する静電引力は、部分電極間ギャップの値によらず同値となる。第二静電アクチュエーター５４Ｂにおいても同様であり、各第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２に作用する静電引力は、部分電極間ギャップの値によらず同値となる。
これにより、例えば、初期ギャップにおいて、部分電極間ギャップの値に、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５４Ａ，５４Ｂに電圧を印加した場合であっても、これらの部分電極間ギャップ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。
【００８０】
〔本実施形態の作用効果〕
第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａは、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂを備え、これらが電気的に並列に接続されている。また、第一静電アクチュエーター５４Ａは、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２が直列に接続されることで構成され、第二静電アクチュエーター５４Ｂは、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２が直列に接続されることで構成されている。また、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２は１８０度間隔で配置され、すなわち、基板中心に対して点対称となる位置に配置されている。同様に、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２は、１８０度間隔で配置され、すなわち、基板中心に対して点対称となる位置に配置されている。さらに、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２を構成する第一固定部分電極５４３Ｄ１、５４３Ｄ２及び第一可動部分電極５４４Ｄ１，５４４Ｄ２は、フィルター平面視において、同一形状に形成されており、第一固定部分電極５４３Ｄ１と第一可動部分電極５４４Ｄ１とが互いに対向し、第一固定部分電極５４３Ｄ２と第一可動部分電極５４４Ｄ２とが互いに対向して配置されている。第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２を構成する第二固定部分電極５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）及び第二可動部分電極５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）も、フィルター平面視において、同一形状に形成され、互いに対向して配置されている。
【００８１】
このため、上記第一実施形態と同様に、電極パッド５４６Ｐ１，５４６Ｐ２間に駆動電圧を印加すると、第一静電アクチュエーター５４Ａの各第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２での静電引力が同値となり、第二静電アクチュエーター５４Ｂの各第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２での静電引力が同値となる。したがって、固定反射膜５６及び可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６及び可動反射膜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。
また、このような波長可変干渉フィルター５を備えた測色センサー３では、検出部３１にて、高分解能で分光された光を検出することができ、正確な光量検出結果を得ることができる。さらに、測色装置１では、この測色センサー３により検出された光量により、測定対象Ａの測色を行うことで、精度の高い測色処理を行うことができる。
【００８２】
そして、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂが並列に接続されている。このような構成では、例えば、４つの部分アクチュエーターが直列に接続されている場合に比べて、各部分アクチュエーター５５Ｄ，５５Ｅに印加される電圧を大きくすることができ、省エネルギー化を促進できる。
【００８３】
［第三実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の測色装置１では、光学モジュールである測色センサー３に対して、波長可変干渉フィルター５が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター５を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター５を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図１１は、本発明の第三実施形態に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
【００８４】
図１１に示すように、光学フィルターデバイス６００は、波長可変干渉フィルター５と、当該波長可変干渉フィルター５を収納する筐体６０１と、を備えている。
筐体６０１は、ベース基板６１０と、リッド６２０と、ベース側ガラス基板６３０と、リッド側ガラス基板６４０と、を備える。
【００８５】
ベース基板６１０は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２が設置される。ベース基板６１０への可動基板５２の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。また、ベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の反射膜（固定反射膜５６，可動反射膜５７）に対向する領域に、光通過孔６１１が開口形成される。そして、この光通過孔６１１を覆うように、ベース側ガラス基板６３０が接合される。ベース側ガラス基板６３０の接合方法としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
【００８６】
このベース基板６１０のリッド６２０に対向するベース内側面６１２には、波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５４５Ｐ，５４７Ｐと接続される内側端子部６１５が設けられている。なお、各電極パッド５４５Ｐ，５４７Ｐと内側端子部６１５との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）６１５Ａを用いることができ、例えばＡｇペースト、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等により接合する。なお、内部空間６５０を真空状態に維持する場合は、デガス（ガスの放出）が少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。また、ＦＰＣ６１５Ａによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。
また、ベース基板６１０は、各内側端子部６１５が設けられる位置に対応して、貫通孔６１４が形成されており、各内側端子部６１５は、貫通孔６１４に充填された導電性部材を介して、ベース基板６１０のベース内側面６１２とは反対側のベース外側面６１３に設けられた外側端子部６１６に接続されている。
そして、ベース基板６１０の外周部には、リッド６２０に接合されるベース接合部６１７が設けられている。
【００８７】
リッド６２０は、図１１に示すように、ベース基板６１０のベース接合部６１７に接合されるリッド接合部６２４と、リッド接合部６２４から連続し、ベース基板６１０から離れる方向に立ち上がる側壁部６２５と、側壁部６２５から連続し、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側を覆う天面部６２６とを備えている。このリッド６２０は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド６２０は、リッド接合部６２４と、ベース基板６１０のベース接合部６１７とが、接合されることで、ベース基板６１０に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板６１０及びリッド６２０の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
【００８８】
リッド６２０の天面部６２６は、ベース基板６１０に対して平行となる。この天面部６２６には、波長可変干渉フィルター５の各反射膜５６，５７に対向する領域に、光通過孔６２１が開口形成されている。そして、この光通過孔６２１を覆うように、リッド側ガラス基板６４０が接合される。リッド側ガラス基板６４０の接合方法としては、ベース側ガラス基板６３０の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
【００８９】
〔第三実施形態の作用効果〕
本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１により波長可変干渉フィルター５が保護されているため、異物や大気に含まれるガス等による波長可変干渉フィルター５の特性変化を防止でき、また、外的要因による波長可変干渉フィルター５の破損を防止できる。また、帯電粒子の侵入を防止できるため、固定電極５４１や可動電極５４２の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、反射膜５６，５７の平行性をより確実に維持することができる。
【００９０】
また、例えば工場で製造された波長可変干渉フィルター５を、光学モジュールや電子機器を組み立てる組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス６００により保護された波長可変干渉フィルター５では、安全に運搬することが可能となる。
また、光学フィルターデバイス６００は、筐体６０１の外周面に露出する外側端子部６１６が設けられているため、光学モジュールや電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
【００９１】
［他の実施の形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００９２】
例えば、上記第一及び第二実施形態では、フィルター平面視において、可動部分電極５４４の外周縁が固定部分電極５４３の外周縁の内側に配置される例、つまり、可動部分電極５４４が固定部分電極５４３よりも小さいサイズに形成される例を示したが、これに限らない。例えば、図１２に示すように、固定部分電極５４３及び可動部分電極５４４が同一形状に形成され、フィルター平面視において、外周縁が完全に一致するように配置される構成としてもよい。
また、本発明では、各部分アクチュエーター５５のフィルター平面視における面積が同一面積で、かつ、各部分アクチュエーター５５の重心点が仮想円Ｐの円周上において等角度間隔で配置される条件が満たされていれば、固定電極５４１や可動電極５４２の形状は特に限定されない。
例えば、固定部分電極５４３の長さ寸法Ｌ１が可動部分電極５４４の長さ寸法Ｌ２よりも大きく、固定部分電極５４３の幅寸法Ｄ１が可動部分電極５４４の幅寸法Ｄ２より小さい構成であってもよい。また、各固定部分電極５４３がそれぞれ異なる形状に形成され、各可動部分電極５４４がそれぞれ異なる形状に形成される構成であってもよい。これらの場合でも、上記条件が満たされていれば、各部分アクチュエーターに作用する静電引力Ｆを均一にすることができ、可動部５２１の傾斜を抑制できる。
【００９３】
上記第一及び第二実施形態では、本発明の第二基板の可動領域として、可動部５２１及び保持部５２２により構成される例を示したが、これに限定されない。例えば、第二基板として、保持部５２２が設けられない、均一厚みの板状部材であってもよい。この場合、第二基板の基板厚み方向から見た平面視において、可動反射膜５８の中心点を中心に、第二基板が第一基板側に撓むように、静電アクチュエーターが設けられることが好ましい。すなわち、可動領域の重心点を、可動反射膜５８の中心点に設定することが好ましい。
【００９４】
また、上記第一及び第二実施形態では、ダイヤフラム状の保持部５２２を例示するが、例えば、可動部の中心に対して等角度間隔に配置された複数の梁構造を有する保持部が設けられる構成などとしてもよい。
この場合、梁状保持部が等角度間隔で配置される構成とすることで、保持部が撓んだ際の応力バランスを均一にでき、可動部の傾斜を抑えることができる。また、この場合、静電アクチュエーターは、各梁状保持部の位置に対応して部分アクチュエーターが配置される構成とすればよい。
【００９５】
第一実施形態において、部分アクチュエーター５５が３つ設けられる構成例を示したが、更に多くの部分アクチュエーター５５が直列接続される構成としてもよい。
同様に、第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａ及び第二静電アクチュエーター５４Ｂが、それぞれ２つの部分アクチュエーター５５を有する例を示すが、例えば、図１３に示すように、さらに多くの部分アクチュエーター５５を有する構成としてもよい。図１３に示す例では、第一静電アクチュエーター５４Ａは、第一固定部分電極５４３Ｄ１及び第一可動部分電極５４４Ｄ１により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ１、第一固定部分電極５４３Ｄ２及び第一可動部分電極５４４Ｄ２により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ２、及び第一固定部分電極５４３Ｄ３及び第一可動部分電極５４４Ｄ３により構成される第一部分アクチュエーター５５Ｄ３を有する。また、第二静電アクチュエーター５４Ｂは、第二固定部分電極５４３Ｅ１及び第二可動部分電極５４４Ｅ１により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ１、第二固定部分電極５４３Ｅ２及び第二可動部分電極５４４Ｅ２により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ２、及び第二固定部分電極５４３Ｅ３及び第二可動部分電極５４４Ｅ３により構成される第二部分アクチュエーター５５Ｅ３を有する。
【００９６】
また、第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａと第二静電アクチュエーター５４Ｂとが、並列に接続される例を示したが、更に多くの静電アクチュエーターが並列接続されてもよい。例えば、図１４に示すように、第一静電アクチュエーター５４Ａ、第二静電アクチュエーター５４Ｂ、及び第三静電アクチュエーター５４Ｃが並列に接続されていてもよい。この図１４に示す例では、第三静電アクチュエーター５４Ｃは、第三固定部分電極５４３Ｆ１及び第三可動部分電極５４４Ｆ１により構成される第三部分アクチュエーター５５Ｆ１、及び第三固定部分電極５４３Ｆ２及び第三可動部分電極５４４Ｆ２により構成される第三部分アクチュエーター５５Ｆ２を有する。
【００９７】
第二実施形態において、第一静電アクチュエーター５４Ａの第一部分アクチュエーター５５Ｄ１，５５Ｄ２と、第二静電アクチュエーター５４Ｂの第二部分アクチュエーター５５Ｅ１，５５Ｅ２とが、同一形状となる構成を示したが、これに限定されない。例えば、第一部分アクチュエーター５５Ｄ１（５５Ｄ２）と、第二部分アクチュエーター５５Ｅ１（５５Ｅ２）とが、フィルター平面視において異なる形状、面積に形成されていてもよい。
【００９８】
上記第一及び第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５、５Ａとして、第二基板である可動基板５２に可動部５２１が設けられ、可動基板５２の可動部５２１が固定基板５１側に向かって変位する例を示したが、これに限らない。例えば、固定基板５１にも可動部が設けられ、この可動部が可動基板５２側に変位可能な構成などとしてもよい。
【００９９】
上記第二実施形態において、第一可動部分電極５４４Ｄ同士を接続するために、リング状の内側可動接続電極５４７Ａを用い、第二可動部分電極５４４Ｅ同士を接続するために、リング状の外側可動接続電極５４８Ａを用いたがこれに限定されない。すなわち、第一可動部分電極５４４Ｄ同士が接続される構成、第二可動部分電極５４４Ｅ同士が接続される構成であれば、いかなる形状の接続電極が形成されていてもよい。ただし、保持部５２２上に接続電極を形成する場合、保持部５２２の撓みを均一にして、可動部５２１を平行に維持する必要がある。したがって、基板中心（可動部５２１の中心）に対して点対称となる形状に接続電極を設けることが好ましく、上記第二実施形態のように、仮想円Ｐと同心となるリング状に形成することで、保持部５２２に対する応力バランスを均一に保つことができる。
【０１００】
上記第一実施形態及び第二実施形態において、可動電極５４２が可動部５２１の可動面５２１Ａに設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、可動電極５４２が保持部５２２の固定基板５１に対向する面に設けられる構成としてもよい。ただし、保持部５２２上に可動電極５４２を形成すると、可動電極５４２の膜応力の影響により撓むことが考えられる。この場合、保持部５２２の可動電極５４２を設けた面とは反対側面に、可動電極５４２の膜応力を相殺するための撓み防止膜を設けたり、可動電極５４２として、膜応力の作用方向が異なる複数の電極層（引張応力を有する電極層及び圧縮応力を有する電極層）により構成したりすることで、膜応力の影響を低減すればよい。
【０１０１】
また、本発明の電子機器として、第一実施形態において測色装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器を用いることができる。
例えば、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムとして用いることができる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の波長可変干渉フィルターを用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【０１０２】
図１５は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１６は、図１５のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図１５に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００を配置してもよい。
また、図１６に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
さらに、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１６に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するための電圧制御部１４６、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９、及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【０１０３】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
【０１０４】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源１３５Ａを作動させる。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【０１０５】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ１１０では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５に入射する。そして、信号処理部１４４は、電圧制御部１４６を制御し、波長可変干渉フィルター５に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５で分光させる。この後、分光した光が受光素子１３７で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１４７を介して信号処理部１４４に出力される。
信号処理部１４４は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ＲＯＭに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部１４４は、表示部１４１にその結果情報を表示させたり、接続部１４２から外部へ出力したりする。
【０１０６】
なお、上記図１５及び図１６において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【０１０７】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
【０１０８】
図１７は、波長可変干渉フィルター５を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１７に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、波長可変干渉フィルター５を制御する電圧制御部２２２と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４と、記憶部２２５と、を備えている。
【０１０９】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２２１により光源２１１が制御されて、光源２１１から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５は電圧制御部２２２の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、電圧制御部２２２を制御して波長可変干渉フィルター５に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
【０１１０】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、さらには、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【０１１１】
また、図１７において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
さらには、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【０１１２】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【０１１３】
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１８は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１８に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（検出部）とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１８に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター５を備えて構成されている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、波長可変干渉フィルター５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
【０１１４】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【０１１５】
さらには、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【０１１６】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【０１１７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１…電子機器としての測色装置、３…光学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、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、５４Ａ…第一静電アクチュエーター、５４Ｂ…第二静電アクチュエーター、５５（５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ）…部分アクチュエーター、５５Ｄ（５５Ｄ１，５５Ｄ２）…第一部分アクチュエーター、５５Ｅ（５５Ｅ１，５５Ｅ２）…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、１００…電子機器としてのガス検出装置、２００…電子機器としての食物分析装置、３００…電子機器としての分光カメラ、５２１…可動領域を構成する可動部、５２２…可動領域を構成する保持部、５４１…第一電極である固定電極、５４２…第二電極である可動電極、５４３（５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃ）…第一部分電極である固定部分電極、５４３Ｄ（５４３Ｄ１，５４３Ｄ２）…第一部分電極である第一固定部分電極、５４３Ｅ（５４３Ｅ１，５４３Ｅ２）…第一部分電極である第二固定部分電極、５４４（５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃ）…第二部分電極である可動部分電極、５４４Ｄ（５４４Ｄ１，５４４Ｄ２）…第二部分電極である第一可動部分電極、５４４Ｅ（５４４Ｅ１，５４４Ｅ２）…第二部分電極である第二可動部分電極、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体。
【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して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
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に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記平面視において、前記部分アクチュエーターを構成する前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちいずれか一方の外周縁は、他方の外周縁の内側に位置する
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または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
複数の前記第一部分電極は、前記平面視においてそれぞれ同一形状であり、
複数の前記第二部分電極は、前記平面視において、それぞれ同一形状である
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のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
２つの前記電圧印加用部分電極は、前記仮想円上で、互いに隣り合って配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、２つの前記電圧印加用部分電極間で、前記仮想円の周方向に沿って配列された前記部分アクチュエーターが順に電気的に直列に接続された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１からは請求項３のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記静電アクチュエーターが複数設けられ、これらの静電アクチュエーターが電気的に並列に接続された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対して進退可能な可動領域、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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、及び前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターを備えた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を収納する筐体と、
を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、
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、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項８】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
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に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記平面視において、前記部分アクチュエーターを構成する前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちいずれか一方の外周縁は、他方の外周縁の内側に位置する
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または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
複数の前記第一部分電極は、前記平面視においてそれぞれ同一形状であり、
複数の前記第二部分電極は、前記平面視において、それぞれ同一形状である
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のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
２つの前記電圧印加用部分電極は、前記仮想円上で、互いに隣り合って配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、２つの前記電圧印加用部分電極間で、前記仮想円の周方向に沿って配列された前記部分アクチュエーターが順に電気的に直列に接続された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１からは請求項３のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記静電アクチュエーターが複数設けられ、これらの静電アクチュエーターが電気的に並列に接続された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対して進退可能な可動領域、前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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、及び前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターを備えた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を収納する筐体と、
を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、
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、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項８】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
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、前記第一基板に対して進退可能な可動領域と、
前記第二基板の前記可動領域に設けられ、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電極、及び前記第二基板に設けられて前記第一電極に対向する第二電極を備え、電圧印加により前記可動領域を前記第一基板に対して進退させる静電アクチュエーターと、を具備し、
前記第一電極は、複数の第一部分電極を備え、
前記第二電極は、複数の第二部分電極を備え、
前記第二部分電極は、それぞれ、前記複数の第一部分電極のいずれか一つに対応して設けられており、
前記第一基板及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、前記第二部分電極は、少なくとも一部が対応する前記第一部分電極に重なり、
前記静電アクチュエーターは、前記平面視において、前記第一部分電極及び当該第一部分電極に対応する前記第二部分電極が重なる領域により構成された部分アクチュエーターを複数備え、
前記第一部分電極及び前記第二部分電極のうちのいずれか２つにより電圧印加用部分電極が構成され、
これらの複数の部分アクチュエーターは、前記平面視において同一面積を有し、かつ、各部分アクチュエーターの重心点が、前記可動領域の重心点を中心とした仮想円上において等角度間隔で配置され、
前記静電アクチュエーターにおいて、前記電圧印加用部分電極間で、前記複数の部分アクチュエーターが電気的に直列に接続された
ことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−８８４６８（Ｐ２０１３−８８４６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５８９２（Ｐ２０１１−２２５８９２）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【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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