JP2012163664A - 光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器及び光機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ギャップ量を精度良く得る光フィルター及び光フィルターモジュール並びに分析機器及び光機器を提供すること。
【解決手段】光フィルター１０は、第１基板２０と、第２基板３０と、第１基板２０に設けられた第１反射膜４０と、第２基板に設けられた第２反射膜５０と、平面視で第１反射膜の周囲の位置にて第１基板２０に設けられた第１，第２固定電極６２，６４と、第２基板に設けられて第１，第２固定電極と対向する第１，第２可変電極７２，７４とを有し、第１、第２可変電極は反射膜を中心とした、中心対称構造なるように、第２可変電極のスリット部を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器及び光機器に関する。

透過波長を可変にする干渉フィルターが提案されている（特許文献１）。特許文献１の図３に示すように、互いに平行に保持された一対の基板と、この一対の基板上に互いに対向すると共に一定間隔のギャップを有するように形成された一対の多層膜（反射膜）と、ギャップを制御するための一対の静電駆動電極とを備える。このような波長可変干渉フィルターは、静電駆動電極に印加される電圧によって静電引力を発生させ、ギャップを制御し、透過光の中心波長を変化させることができる。

特開平１１−１４２７５２号公報

しかしながら、こうした波長可変干渉フィルターは、ノイズ等による駆動電圧の変動によって、ギャップ量を精度良く得ることが困難である。
電極の感度を低減させて、ギャップ量を精度良く得る方法が挙げられるが、そうした場合に、内側の電極部の引き出し部が外側の電極部で重なり、その部分で静電力が発生するため不均一な力が働き、ギャップ量の精度を低減させてしまうという課題があった。

本発明は、ギャップ量を精度良く得る光フィルター及び光フィルターモジュール並びに分析機器及び光機器を提供することを目的とする。

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。

［適用例１］本適用例にかかる光フィルターは、
第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板に設けられた第１反射膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と対向する第２反射膜と、前記第１基板に設けられ、平面視において、前記第１反射膜の周囲に形成された第１固定電極と、前記第１基板に設けられ、平面視において、前記第１固定電極の周囲に形成された第２固定電極と、前記第１固定電極に接続され前記第１反射膜から離れる方向に引き出される引き出し配線と、前記第２基板に設けられ、前記第１固定電極と対向する第１可変電極と、前記第２基板に設けられ、前記第２固定電極と対向する第２可変電極と、を含み、前記第２可変電極はスリット部を複数有し、前記第２可変電極は反射膜を中心とした、中心対称構造であり、前記第２基板の厚み方向から見た平面視において前記引き出し配線が前記スリット部を通るように配置されることを特徴とする。

この構成によれば、第２基板に設けられ、第１固定電極と対向する第１可変電極と、第２基板に設けられ、第２固定電極と対向する第２可変電極と、を有し、第２可変電極はスリット部を複数有し、反射膜を中心とした中心対称構造である。このため、第２可変電極に作用する膜応力、駆動時の静電力が反射膜を中心に対称になるため、反射膜の撓みや、反り等を防止することが可能となり、よりギャップ量を精度良く得ることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる光フィルターは、前記第２可変電極の外周側に第３可変電極を設け、前記第３可変電極は反射膜を中心とした中心対称であり、前記第３可変電極のスリット部の数は前記第２可変電極のスリット部の数と同じ、または多いことが望ましい。

この構成によれば、第３可変電極と第３固定電極とが設けられ、かつ第３可変電極は反射膜を中心とした中心対称な構造である。このため、電極数を増加させて、ギャップ量の精度を良く得ることも可能であり、また各可変電極が反射膜を中心とした中心対称構造であるため、反射膜の撓みや、反り等を防止することが可能となり、よりギャップ量を精度良く得ることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる光フィルターは、前記第１固定電極と前記第２固定電極は電気的に独立しており、前記第１可変電極と前記第２可変電極は、接続部を介して、電気的に接続されていることが望ましい。

この構成によれば、前記第１可変電極の外周側に第２可変電極を設け、前記第２可変電極にはスリット部が含まれていることより、前記第１固定電極の引き出し配線において、前記第２可変電極と対向しないことが可能である。このため、不要な静電力が発生しないため、ギャップ量を精度良く得ることができる。

［適用例４］本適用例にかかる光フィルターモジュールは、上記の光フィルターと前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、ギャップ量を精度良く得ることができる光フィルターを具備しており、特性の良好な光フィルターモジュールを得ることができる。

［適用例５］本適用例にかかる分析機器は、上記の光フィルターを含むことを特徴とする。

この構成によれば、ギャップ量を精度良く得ることができる光フィルターを具備しており、特性の良好な分析機器を得ることができる。

［適用例６］本適用例にかかる光機器は、上記に記載の光フィルターを含むことを特徴とする。

この構成によれば、ギャップ量を精度良く得ることができる光フィルターを具備しており、特性の良好な光機器を得ることができる。

本発明の一実施例である光フィルターの電圧非印加状態を示す断面図である。 図１に示す光フィルターの電圧印加状態を示す断面図である。 （Ａ）は下部電極の平面図であり、（Ｂ）は上部電極の平面図である。 下部電極と上部電極との重なり状態を第２基板側から見た平面図である。 光フィルターの印加電圧制御系ブロック図である。 電圧テーブルデータの一例を示す特性図である。 光フィルターの第１，第２反射膜間ギャップと透過ピーク波長との関係を示す特性図である。 図７に示す電位差、ギャップ及び可変波長に関する実施例のデータを示す特性図である。 図７に示す印加電圧と透過ピーク波長との関係を示す特性図である。 本発明の更に他の実施形態である分析機器のブロック図である。 図１０に示す装置での分光測定動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施形態である光機器のブロック図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．光フィルター
１．１．光フィルターのフィルター部
１．１．１． フィルター部の概要
図１は本実施形態の光フィルター１０の電圧非印加状態の断面図であり、図２は電圧印加状態の断面図である。図１及び図２に示す光フィルター１０は、第１基板２０と、第１基板２０と対向する第２基板３０とを含む。本実施形態では、第１基板２０を固定基板とし、第２基板３０を可動基板またはダイヤフラムとするが、いずれか一方又は双方が可動であれば良い。

本実施形態では、第１基板２０と例えば一体で、第２基板３０を可動に支持する支持部２２が形成されている。支持部２２は、第２基板３０に設けても良く、あるいは第１，第２基板２０，３０とは別体で形成しても良い。

第１，第２基板２０，３０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。これらの中でも、各基板２０，３０の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板２０，３０を形成することで、後述する反射膜４０，５０や、各電極６０，７０の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板２０，３０は、例えばプラズマ重合膜を用いた表面活性化接合などにより接合されることで、一体化されている。第１，第２基板２０，３０の各々は、一辺が例えば１０ｍｍの正方形に形成され、ダイヤフラムとして機能する部分の最大直径は例えば５ｍｍである。

第１基板２０は、厚みが例えば５００μｍ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。第１基板２０は、第２基板３０と対向する対向面のうちの中央の第１対向面２０Ａ１に、例えば円形の第１反射膜４０が形成されている。同様に、第２基板３０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。第２基板３０は、第１基板２０と対向する対向面３０Ａの中央位置に、第１反射膜４０と対向する例えば円形の第２反射膜５０が形成されている。

なお、第１，第２反射膜４０，５０は、例えば直径が約３ｍｍの円形状に形成されている。この第１，第２反射膜４０，５０は、ＡｇＣ単層により形成される反射膜であり、スパッタリングなどの手法により第１，第２基板２０，３０に形成することができる。ＡｇＣ単層反射膜の膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。本実施形態では、第１，第２反射膜４０，５０として、可視光全域を分光できるＡｇＣ単層の反射膜を用いる例を示すが、これに限定されず、分光可能な波長域が狭いが、ＡｇＣ単層反射膜よりも、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、例えばＴｉＯ₂とＳｉＯ₂との積層膜を積層した誘電体多層膜を用いてもよい。

さらに、第１，第２基板２０，３０の各対向面２０Ａ１，２０Ａ２，３０Ａとは逆側の面にて、第１，第２反射膜４０，５０に対応する位置に図示しない反射防止膜（ＡＲ）を形成することができる。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、第１，第２基板２０，３０の界面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。

これら第１，第２反射膜４０，５０は、図１に示す電圧非印加状態にて第１ギャップＧ１を介して対向配置されている。なお、本実施形態では、第１反射膜４０を固定鏡とし、第２反射膜５０を可動鏡とするが、上述した第１，第２基板２０，３０の態様に応じて、第１，第２反射膜４０，５０のいずれか一方又は双方を可動とすることができる。

平面視で第１反射膜４０の周囲の位置であって、第１基板２０の第１対向面２０Ａ１の周囲の第２対向面２０Ａ２には、例えば下部電極６０が形成されている。同様に、第２基板３０の対向面３０Ａには、下部電極６０と対向して上部電極７０が設けられている。下部電極６０と上部電極７０は、第２ギャップＧ２を介して、対向配置されている。なお、下部、上部電極６０，７０の表面は、絶縁膜にて被覆することができる。

下部電極６０は、電気的に独立した少なくともＫ（Ｋは２以上の整数）個のセグメント電極に分割され、本実施形態ではＫ＝２の例として第１，第２固定電極６２，６４を有する。
つまり、Ｋ個のセグメント電極はそれぞれ、異なる電圧に設定可能である一方で、上部電極７０は、同電位となる共通電極である。上部電極７０も第１可変電極，第２可変電極７２，７４に分割されている。第１可変電極，第２可変電極７２，７４は、同電位となる共通電極としなくてもよく、第１可変電極７２と第２可変電極７４とが電気的に独立している（独立して制御できる）構造であってもよい。例えば、第１可変電極７２と第２可変電極７４とは、図３（Ｂ）で示すような構造とすることができる。また、下部電極６０および上部電極７０の構造は、第１固定電極６２と第１可変電極７２との間の電位差と、第２固定電極６４と第２可変電極７４との間の電位差とが、独立に制御可能であればよい。なお、Ｋ≧３の場合には、第１固定電極６２、第２固定電極６４に関して以下にて説明する関係は、相隣り合う任意の２つのセグメント電極について適用することができる。

このような構造の光フィルター１０は、第１，第２基板２０，３０が共に、反射膜（第１，第２反射膜４０，５０）が形成される領域と、電極（下部、上部電極６０，７０）が形成される領域とは、平面視で異なる領域となり、特許文献１のように反射膜と電極とが積層されることはない。よって、第１，第２基板２０，３０の少なくとも一方（本実施形態では第２基板３０）が可動基板とされても、反射膜と電極が積層されないために可動基板は撓み易さを確保できる。しかも、特許文献１とは異なり、下部、上部電極６０，７０上には反射膜が形成されないので、透過型または反射型波長可変干渉フィルターとして光フィルター１０を利用しても、下部、上部電極６０，７０を、透明電極とする制約も生じない。なお、透明電極であっても透過特性には影響を与えるため、下部、上部電極６０，７０上に反射膜が形成されてない事によって、透過型波長可変干渉フィルターである光フィルター１０は所望の透過特性が得られる。

また、この光フィルター１０では、平面視で第２反射膜５０の周囲に配置された上部電極７０に共通電圧（例えば接地電圧）を印加し、平面視で第１反射膜４０の周囲に配置された下部電極６０を構成するＫ個のセグメント電極の個々に独立した電圧を印加して、図２に示すように対向電極間に矢印で示す静電引力を作用させることで、第１，第２反射膜４０，５０間の第１ギャップＧ１を初期ギャップの大きさよりも小さいギャップとなるように可変する。

つまり、電圧印加状態の光フィルター１０を示す図２の通り、第１固定電極６２及びそれと対向する上部電極７０とで構成される第１ギャップ可変駆動部（静電アクチュエーター）８０と、第２固定電極６４及びそれと対向する上部電極７０とで構成される第２ギャップ可変駆動部（静電アクチュエーター）９０とが、それぞれ独立して駆動される。

このように、平面視で第１，第２反射膜４０，５０の周囲にのみ配置された独立する複数（Ｋ個）のギャップ可変駆動部８０，９０を有することで、Ｋ個のセグメント電極に印加する電圧の大きさと、Ｋ個のセグメント電極の中から電圧を印加するために選択されたセグメント電極数との、２つのパラメーターを変化させることで、第１，第２反射膜４０，５０間のギャップの大きさを制御する。

特許文献１のように、パラメーターが電圧の種類だけでは、大きなギャップ可動範囲と、ノイズ等による電圧変動に対する低感度とを、両立することが困難であった。本実施形態のように、電極数というパラメーターを加えることで、電圧だけで制御する場合と同じ印加電圧範囲を個々のセグメント電極に適用することで、大きなギャップ可動範囲の中で、より微調整された静電引力を発生させて、精細なギャップ調整を行うことが可能となる。

ここで、印加電圧の最大値をＶｍａｘとし、ギャップをＮ段階で可変するものとする。下部電極６０が複数に分割されていない場合には、最大電圧ＶｍａｘをＮ分割して印加電圧を割り当てる必要がある。このとき、異なる印加電圧間の電圧変化量の最小値をΔＶ１ｍｉｎとする。一方、本実施形態では、Ｋ個のセグメント電極の各々への印加電圧は、最大電圧Ｖｍａｘを平均的には（Ｎ／Ｋ）分割して割り当てればよい。このとき、Ｋ個のセグメント電極の各々について、同一セグメント電極に印加される異なる印加電圧間の電圧変化量の最小値をΔＶｋｍｉｎとする。その場合、ΔＶ１ｍｉｎ＜ΔＶｋｍｉｎが成立することが明らかである。

このように、電圧最小変化量ΔＶｋｍｉｎを大きく確保できれば、電源変動や環境等に依存したノイズによってＫ個の第１，第２固定電極６２，６４への印加電圧が多少変動してもギャップ変動は小さくなる。つまり、ノイズに対する感度が小さい、換言すれば電圧感度が小さくなる。それにより、高精度なギャップ制御が可能となり、特許文献１のようにギャップを帰還制御することは必ずしも要しない。また、ギャップを帰還制御したとしても、ノイズに対する感度が小さいために早期に安定させることができる。

本実施形態では、可動基板である第２基板３０の撓み性を確保するために、図１に示すように、上部電極７０が形成される領域を例えば厚み寸法が５０μｍ程度の薄肉部３４としている。この薄肉部３４は、第２反射膜５０が配置される領域の厚肉部３２、および支持部２２と接触する領域の厚肉部３６よりも肉薄に形成されている。換言すれば、第２基板３０は、第２反射膜５０及び上部電極７０が形成される対向面３０Ａは平坦面であり、第２反射膜５０が配置される第１領域に厚肉部３２が形成され、上部電極７０が形成される第２領域に薄肉部３４が形成される。こうして、薄肉部３４にて撓み性を確保しながら、厚肉部３２を撓み難くすることで、第２反射膜５０は平面度を保ってギャップを可変することが可能となる。

なお、本実施形態では、独立した複数（Ｋ個）のギャップ可変駆動部はそれぞれ、一対の電極からなる静電アクチュエーターで構成したが、それらの少なくとも一つを圧電素子等の他のアクチュエーターに置き換えても良い。ただし、非接触で吸引力を与える静電アクチュエーターは、複数あるギャップ可変駆動部同士の干渉が少なく、ギャップを高精度に制御する上で適している。これとは異なり、例えば２つの圧電素子を第１，第２基板２０，３０間に配置した場合、駆動していない圧電素子が、他の駆動している圧電素子によるギャップ変位を妨げる存在となる等が生じ、複数のギャップ可変駆動部を独立して駆動する方式にとっては弊害を生じる。その点から、複数のギャップ可変駆動部は静電アクチュエーターで構成することが好ましい。

１．１．２． 下部電極（固定電極）
図３（Ａ）は下部電極の平面図であり、図３（Ｂ）は上部電極の平面図である。
下部電極６０を構成するＫ個のセグメント電極は、図３（Ａ）の通り、第１反射膜４０の中心に対して同心リング状に配置することができる。つまり、第１固定電極６２は第１リング状電極部６２Ａを有し、第２固定電極６４は第１リング状電極部６２Ａの外側に第２リング状電極部６４Ａを有し、各リング状電極部６２Ａ，６４Ａが第１反射膜に対して同心リング状に形成される。なお、「リング状」または「リング形状」とは、無端リングに限らず不連続リング形状も含み、円形リングに限らず矩形リングまたは多角形リング等を含む用語である。

こうすると、図２に示すように、第１反射膜４０の中心線Ｌに対して、第１固定電極６２，第２固定電極６４の各々が線対称配置となる。これにより、電圧印加時に下部、上部電極６０，７０間に作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２は、第１反射膜４０の中心線Ｌに対して線対称に作用するので、第１，第２反射膜４０，５０の平行度が高まる。

なお、図３（Ａ）に示すように、第２固定電極６４のリング幅Ｗ２は、第１固定電極６２のリング幅Ｗ１よりも広くすることができる（Ｗ２＞Ｗ１）。静電引力は電極面積に比例し、第２固定電極６４により生じさせる静電引力Ｆ２の方が、第１固定電極６２により生じさせる静電引力Ｆ１よりも大きく求められるからである。さらに詳しく言えば、外側の第２固定電極６４は、ヒンジ部として機能する支持部２２に対して第１固定電極６２よりも近くに設けられる。このため、第２固定電極６４は支持部２２での抵抗力に抗する大きな静電引力Ｆ２を発生する必要がある。外側の第２固定電極６４は、内側の第１固定電極６２に比べて直径が大きく、幅Ｗ１＝幅Ｗ２であっても第２固定電極６４の面積は大きい。よって、幅Ｗ１＝幅Ｗ２としてもよいが、リング幅Ｗ２をより広げることにより、更に面積を増大させて大きな静電引力Ｆ２の発生を可能とした。

ここで、第１固定電極６２の第１リング状電極部６２Ａには第１引き出し配線６２Ｂが、第２固定電極６４の第２リング状電極部６４Ａには第２引き出し配線６４Ｂがそれぞれ接続される。これら第１，第２引き出し配線６２Ｂ，６４Ｂは例えば第１反射膜４０の中心から放射方向に向けて延在形成される。また、第２固定電極６４の第２リング状電極部６４Ａを不連続とするスリット部６４Ｃが設けられている。内側の第１固定電極６２から延びる第１引き出し配線６２Ｂは、外側の第２固定電極６４に形成されたスリット部６４Ｃを介して、第２固定電極６４の外方に引き出される。

このように、第１，第２固定電極６２，６４をそれぞれリング状電極部６２Ａ，６４Ａとした場合に、外側の第２固定電極６４に形成されたスリット部６４Ｃより、内側の第１固定電極６２の第１引き出し配線６２Ｂの取り出し経路を容易に確保できる。

１．１．３． 上部電極（可変電極）
第２基板３０に配置された上部電極７０は、第２基板３０のうち、第１基板２０に形成された下部電極６０（第１，第２固定電極６２，６４）と対向する領域を含む域に形成することができる。上部電極７０を同一電圧に設定される共通電極とする場合は、例えば、ベタ電極にしてもよい。

これに代えて、本実施形態のように第１基板２０に対して変位する第２基板３０に配置された上部電極７０は、下部電極６０と同様に、Ｋ個のセグメント電極とすることができる。このＫ個のセグメント電極もまた、第２反射膜５０の中心に対して同心リング状に配置することができる。こうすると、可動である第２基板３０に形成される電極面積は、必要最小限に縮小されるので、第２基板３０の剛性が低くなり、撓み易さを確保できる。

上部電極７０を構成するＫ個のセグメント電極は、図１、図２及び図３（Ｂ）に示すように、第１可変電極７２及び第２可変電極７４を有することができる。第１可変電極７２は第１リング状可変電極部７２Ａを有し、第２可変電極７４は第１リング状可変電極部７２Ａの外側に第２リング状可変電極部７４Ａを有し、各リング状可変電極部７２Ａ，７４Ａが第２反射膜に対して同心リング状に形成される。「同心リング状」の意味は、下部電極６０に対するものと同一である。第１可変電極７２は第１固定電極６２と対向し、第２可変電極７４は第２固定電極６４と対向している。よって、本実施形態では第２可変電極７４のリング幅（第２固定電極６４のリング幅Ｗ２と同じ）は、第１可変電極７２のリング幅（第１固定電極６２のリング幅Ｗ１と同じ）よりも広い。

ここで、第１引き出し配線６２Ｂに対向する場所には、第２可変電極７４の第２リング状可変電極部７４Ａにスリット部７８を入れる。同様に、第２引き出し配線６４Ｂに対向する場所には第２可変電極７４の第２リング状可変電極部７４Ａにスリット部７８を入れる。ここで、第２可変電極７４に入れるスリット部７８の形状は第２反射膜５０を中心に中心対称構造とする。このようにすることにより、電圧非印加時には、第２基板に発生する電極の膜応力は反射膜を中心とした中心対称となり、反射膜の撓み防止や、高い平行度を得ることが可能となる。また電圧印加時では、引き出し配線では静電力は発生しなく、反射膜を中心に中心対称の場所にのみ静電力が発生するため、反射膜の撓み防止や、高い平行度を得ることが可能となる。

また、第１、第２リング状可変電極部７２Ａ，７４Ａに接続される第３，第４引き出し配線７６Ａ，７６Ｂも第２反射膜５０を中心とした対称構造とする。

また、第１可変電極７２、第２可変電極７４同士は電気的に接続されて、同一電位に設定してもよい。この場合、例えば第３，第４引き出し配線７６Ａ，７６Ｂが例えば第２反射膜５０の中心から放射方向に向けて延在形成される。第３，第４引き出し配線７６Ａ，７６Ｂの各々は、内側の第１可変電極７２と外側の第２可変電極７４の双方と電気的に接続される。なお、第１，第２可変電極７２，７４は、共通電極としているため、１本の引き出し配線により接続されても良いが、引き出し配線を複数とすることで配線抵抗を少なくして、共通電極の充放電速度を速めることができる。なお、第１，第２可変電極７２，７４が、電気的に独立している構造の場合は、それぞれの電極に引き出し配線が形成される。

１．１．４． 下部、上部電極の重合領域
図４は、本実施形態の下部、上部電極６０，７０を第２基板３０側から見た平面視での重なり状態を示している。図４において、下側に位置する下部電極６０は、第１，第２固定電極６２，６４が第１，第２可変電極７２，７４と対向しているため、第２基板３０側から見た平面視では現れない。下側に位置する下部電極６０は、第１，第２引き出し配線６２Ｂ，６４Ｂのみが、第２基板３０側から見た平面視で現れている。

本実施形態では、図３に示すように、上部電極７０のうちの外側の第２可変電極７４は、スリット部７８を有するので、このスリット部７８の領域では第２可変電極７４に印加した電圧に基づく静電引力Ｆ２（図２参照）は作用することはない。スリット部７８は中心対称に位置するため、静電力が作用する領域も中心対称となる。このことから、静電力によって、アクチュエーターの駆動の制御を精度良く行える。

１．２． 光フィルターの電圧制御系
１．２．１． 印加電圧制御系ブロックの概要
図５は、光フィルター１０の印加電圧制御系ブロック図である。図５に示すように、光フィルター１０は、下部電極６０と上部電極７０との間の電位差を制御する電位差制御部１１０を有する。本実施形態では、共通電極である上部電極７０（第１，第２可変電極７２，７４）は一定の共通電圧例えば接地電圧（０Ｖ）に固定されているため、電位差制御部１１０は、下部電極６０を構成するＫ個のセグメント電極である第１，第２固定電極６２，６４への印加電圧を変化させて、第１，第２固定電極６２，６４の各々と上部電極７０との間の内周側電位差ΔＶｓｅｇ１及び外周側電位差ΔＶｓｅｇ２をそれぞれ制御する。なお、上部電極７０は接地電圧以外の共通電圧を印加してもよく、その場合、電位差制御部１１０が上部電極７０に共通電圧の印加／非印加を制御しても良い。

図５では、電位差制御部１１０は、第１固定電極６２に接続された第１電極駆動部、例えば第１デジタル−アナログコンバーター（ＤＡＣ１）１１２と、第２固定電極６４に接続された第２電極駆動部、例えば第２デジタル−アナログコンバーター（ＤＡＣ２）１１４と、それらを制御例えばデジタル制御するデジタル制御部１１６とを含んでいる。第１，第２デジタル−アナログコンバーター１１２，１１４には電源１２０からの電圧が供給される。第１，第２デジタル−アナログコンバーター１１２，１１４は、電源１２０からの電圧の供給を受けると共に、デジタル制御部１１６からのデジタル値に応じたアナログ電圧を出力する。電源１２０は、光フィルター１０が装着される分析機器または光機器に装備されているものを利用できるが、光フィルター１０専用の電源を用いても良い。

１．２．２． 光フィルターの駆動方法
図６は、図５に示すデジタル制御部１１６での制御の元データである電圧テーブルデータの一例を示す特性図である。この電圧テーブルデータは、デジタル制御部１１６自体に設けても良いし、あるいは光フィルター１０が装着される分析機器または光機器に装備しても良い。

図６は、Ｋ個の第１，第２固定電極６２，６４の各々に順次電圧を印加することで、計Ｎ段階で第１，第２反射膜４０，５０の間のギャップを可変するための電圧テーブルデータとして、Ｎ＝９の例を示している。なお、図６では、第１，第２固定電極６２，６４の双方と上部電極７０との間の各電位差が共に０Ｖであるときは、Ｎ段階のギャップ可変範囲に含めていない。図６は、第１，第２固定電極６２，６４の少なくとも一方に、上部電極７０に印加される共通電圧の電圧値（０Ｖ）以外の電圧値が印加される場合のみを示している。ただし、第１，第２固定電極６２，６４の双方と上部電極７０との間の各電位差が共に０Ｖであるときを、透過ピーク波長が最大であると定義しても良い。

１．２．３． 電位差、ギャップ及び可変波長の実施例
図７は、図６に示す電位差、ギャップ及び可変波長の実施例のデータを示す特性図である。図７のデータ番号１〜９は図６のデータ番号１〜９と同一である。図８は、図７に示す印加電圧とギャップとの関係を示す特性図である。図９は、図７に示す印加電圧と透過ピーク波長との関係を示す特性図である。

図７では、透過ピーク波長の最大波長λ０＝７００ｎｍから最小波長λ８＝３８０ｎｍの９段階で透過ピーク波長を可変するために、第１，第２反射膜４０，５０間の第１ギャップＧ１は最大ギャップｇ０＝３００ｎｍから最小ギャップｇ８＝１４０ｎｍの９段階に可変されている（図８も参照）。これに対応して、透過ピーク波長は最大波長λ０から最小波長λ８までの９段階に可変されている（図９も参照）。しかも、図７では、最大ギャップｇ０から最小ギャップｇ８までの９段階のギャッブｇ０〜ｇ８を等間隔（＝２０ｎｍ）に設定することにより、最大波長λ０から最小波長λ８までの９段階の波長λ０〜λ８も等間隔（＝４０ｎｍ）となっている。このように、第１，第２反射膜間の第１ギャップＧ１の大きさを一定量ずつ順次狭まるように変化させることで、透過ピーク波長も一定値ずつ短くなる。

電位差制御部１１０が、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２をＶＯ１＝１６．９Ｖ、ＶＯ２＝２１．４Ｖ、ＶＯ３＝２５Ｖ、ＶＯ４＝２７．６Ｖ、ＶＯ５＝２９．８Ｖに順次設定し、ＶＯ５＝２９．８Ｖに維持したまま、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１をＶＩ１＝１６．４Ｖ、ＶＩ２＝２２．２Ｖ、ＶＩ３＝２６．３Ｖ、ＶＩ４＝２９．３Ｖに順次設定する。

なお、第１，第２反射膜４０，５０間の第１ギャップＧ１の大きさは、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２に基づく静電引力Ｆ２よりも内周側電位差ΔＶｓｅｇ１に基づく静電引力Ｆ１の影響の方が大きい。よって、先ず内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を変化させた後に、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を一定値に維持したまま外周側電位差ΔＶｓｅｇ２を変化させても、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１による静電引力Ｆ１が支配的となって第１，第２反射膜４０，５０間のギャップは外周側電位差ΔＶｓｅｇ２の通りに変化しない。そこで、本実施形態では先ず外周側電位差ΔＶｓｅｇ２を変化させた後に、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２を一定値に維持したまま内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を変化させている。

電位差制御部１１０は、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２が外周側最大電位差ＶＯ５に到達した後に、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２を外周側最大電位差ＶＯ５に維持して内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を変化させている。こうすると、外周側最大電位差ＶＯ５にて設定された第１ギャップＧ１からさらに、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１の印加による１ステップ分のギャップ変化が可能となる。しかも、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を印加させた後には、既に外周側最大電位差ＶＯ５に達しているので、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２をさらに変化させる必要はない。よって、外周側電位差ΔＶｓｅｇ２を変化させる時には、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１による支配的な静電引力Ｆ２の悪影響は生じない。

電位差制御部１１０が内周側電位差ΔＶｓｅｇ１を内周側最大電位差ＶＩ４に設定したとき、第１，第２反射膜４０，５０間の第１ギャップＧ１は最小ギャップｇ８に設定される。外周側最大電位差ＶＯ５及び内周側最大電位差ＶＩ４の各々は、電位差制御部１１０に供給される最大電圧Ｖｍａｘを超えない範囲で実質的に等しくすることができる。本実施形態では、図５に示す電源１２０から例えば最大電圧Ｖｍａｘ＝３０Ｖが電位差制御部１１０に供給される。このとき、外周側最大電位差ＶＯ５は、最大電圧Ｖｍａｘ（３０Ｖ）を越えない２９．８Ｖに設定され、内周側最大電位差ＶＩ４もまた、最大電圧Ｖｍａｘ（３０Ｖ）を越えない２９．３Ｖに設定されている。

図７では、外周側最大電位差ＶＯ５及び内周側最大電位差ＶＩ４との間には０．５Ｖの微小な相違があるが、実質的に同一と言える。この微小な相違は、内周側電位差ΔＶｓｅｇ１及び外周側電位差ΔＶｓｅｇ２の各々について最大電圧Ｖｍａｘ（３０Ｖ）を越えない範囲のフルスケール（図８及び図９参照）で、等間隔の透過ピーク波長を得るように設計された結果である。外周側最大電位差ＶＯ５及び内周側最大電位差ＶＩ４を厳密に一致させるには、第１，第２固定電極６２，６４の面積比などを調整することで可能ではあるが、厳密に一致させる必要性は乏しい。なお、本実施形態の駆動法では、外周側最大電位差ＶＯ５及び内周側最大電位差ＶＩ４を実質的に等しくすることで、図３（Ｂ）にて説明したように、外側の第２可変電極７４のほぼ全周に均等な静電引力を生じさせることができるという利点がある。

２．光フィルターの変形例
前述の光フィルターでは、第１固定電極、第２固定電極とそれに対向する第１可変電極、第２可変電極にて静電アクチュエーターを構成したが、第２固定電極および第２可変電極の外周側にそれぞれに対向する第３固定電極および第３可変電極を設けて実施することも可能である。
この場合、第３可変電極は反射膜を中心とした中心対称であり、第３可変電極のスリット部の数は第２可変電極のスリット部の数と同じ、または第２可変電極のスリット部の数より多く形成する。

このようにすることにより、電圧非印加時には、第２基板に発生する電極の膜応力は反射膜を中心とした中心対称となり、反射膜の撓み防止や、高い平行度を得ることが可能となる。また電圧印加時では、引き出し配線では静電力は発生しなく、反射膜を中心に中心対称の場所にのみ静電力が発生するため、反射膜の撓み防止や、高い平行度を得ることが可能となる。
また、さらに第３固定電極および第３可変電極の外周側に第４固定電極および第４可変電極を設けても同様である。

３．分析機器
図１０は、本発明に係る一実施形態の分析機器の一例である測色器の概略構成を示すブロック図である。

図１０において、測色器２００は、光源装置２０２と、分光測定装置２０３と、測色制御装置２０４と、を備えている。この測色器２００は、光源装置２０２から検査対象Ａに向かって例えば白色光を射出し、検査対象Ａで反射された光である検査対象光を分光測定装置２０３に入射させる。そして、分光測定装置２０３にて検査対象光を分光し、分光した各波長の光の光量を測定する分光特性測定を実施する。言い換えると、検査対象Ａで反射された光である検査対象光を光フィルター（エタロン）１０に入射させ、光フィルター１０から透過した透過光の光量を測定する分光特性測定を実施する。そして、測色制御装置２０４は、得られた分光特性に基づいて、検査対象Ａの測色処理、すなわち、どの波長の色がどの程度含まれているかを分析する。

光源装置２０２は、光源２１０、複数のレンズ２１２（図１０には１つのみ記載）を備え、検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２１２には、コリメーターレンズが含まれており、光源装置２０２は、光源２１０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検査対象Ａに向かって射出する。

分光測定装置２０３は、図１０に示すように、光フィルター１０と、受光素子を含む受光部２２０と、駆動回路２３０と、制御回路部２４０と、を備えている。また、分光測定装置２０３は、光フィルター１０に対向する位置に、検査対象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。

受光部２２０は、複数の光電交換素子（受光素子）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、受光部２２０は、制御回路部２４０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回路部２４０に出力する。なお、光フィルター１０と受光部（受光素子）２２０とでユニット化して、光フィルターモジュールを構成することができる。

駆動回路２３０は、光フィルター１０の下部電極６０、上部電極７０、および制御回路部２４０に接続される。この駆動回路２３０は、制御回路部２４０から入力される駆動制御信号に基づいて、下部電極６０および上部電極７０間に駆動電圧を印加し、第２基板３０を所定の変位位置まで移動させる。駆動電圧としては、下部電極６０と上部電極７０との間に所望の電位差が生じるように印加されればよく、例えば、下部電極６０に所定の電圧を印加し、上部電極７０をアース電位としてもよい。駆動電圧としては、直流電圧を用いるのが好ましい。

制御回路部２４０は、分光測定装置２０３の全体動作を制御する。この制御回路部２４０は、図１０に示すように、例えばＣＰＵ２５０、記憶部２６０などにより構成されている。そして、ＣＰＵ２５０は、記憶部２６０に記憶された各種プログラム、各種データに基づいて、分光測定処理を実施する。記憶部２６０は、例えばメモリーやハードディスクなどの記録媒体を備えて構成され、各種プログラム、各種データなどを適宜読み出し可能に記憶する。

ここで、記憶部２６０には、プログラムとして、電圧調整部２６１、ギャップ測定部２６２、光量認識部２６３、および測定部２６４が記憶されている。なお、ギャップ測定部２６２は上述の通り省略しても良い。

また、記憶部２６０には、第１ギャップＧ１の間隔を調整するために静電アクチュエーター８０，９０に印加する電圧値、およびその電圧値を印加する時間を関連付けた図６に示す電圧テーブルデータ２６５が記憶されている。

測色制御装置２０４は、分光測定装置２０３および光源装置２０２に接続されており、光源装置２０２の制御、分光測定装置２０３により取得される分光特性に基づく測色処理を実施する。この測色制御装置２０４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、測色制御装置２０４は、図１０に示すように、光源制御部２７２、分光特性取得部２７０、および測色処理部２７１などを備えて構成されている。

光源制御部２７２は、光源装置２０２に接続されている。そして、光源制御部２７２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２０２に所定の制御信号を出力し、光源装置２０２から所定の明るさの白色光を射出させる。

分光特性取得部２７０は、分光測定装置２０３に接続され、分光測定装置２０３から入力される分光特性を取得する。

測色処理部２７１は、分光特性に基づいて、検査対象Ａの色度を測定する測色処理を実施する。例えば、測色処理部２７１は、分光測定装置２０３から得られた分光特性をグラフ化し、図示しないプリンターやディスプレイなどの出力装置に出力するなどの処理を実施する。

図１１は、分光測定装置２０３の分光測定動作を示すフローチャートである。まず、制御回路部２４０のＣＰＵ２５０は、電圧調整部２６１、光量認識部２６３、および測定部２６４を起動させる。また、ＣＰＵ２５０は、初期状態として、測定回変数ｎを初期化（ｎ＝０に設定）する（ステップＳ１）。なお、測定回変数ｎは、０以上の整数の値をとる。

この後、測定部２６４は、初期状態、すなわち、静電アクチュエーター８０，９０に電圧が印加されていない状態で、光フィルター１０を透過した光の光量を測定する（ステップＳ２）。なお、この初期状態における第１ギャップＧ１の大きさは、例えば分光測定装置の製造時において予め測定し、記憶部２６０に記憶しておいてもよい。そして、ここで得られた初期状態の透過光の光量、および第１ギャップＧ１の大きさを測色制御装置２０４に出力する。

次に、電圧調整部２６１は、記憶部２６０に記憶されている電圧テーブルデータ２６５を読み込む（ステップＳ３）。また、電圧調整部２６１は、測定回変数ｎに「１」を加算する（ステップＳ４）。

この後、電圧調整部２６１は、電圧テーブルデータ２６５から、測定回変数ｎに対応する第１，第２固定電極６２，６４の電圧データ及び電圧印加期間データを取得する（ステップＳ５）。そして、電圧調整部２６１は、駆動回路２３０に駆動制御信号を出力し、電圧テーブルデータ２６５のデータに従って静電アクチュエーター８０，９０を駆動する処理を実施する（ステップＳ６）。

また、測定部２６４は、印加時間経過タイミングで、分光測定処理を実施する（ステップＳ７）。すなわち、測定部２６４は、光量認識部２６３により透過光の光量を測定させる。また、測定部２６４は、測定された透過光の光量と、透過光の波長とを関連付けた分光測定結果を測色制御装置２０４に出力する制御をする。なお、光量の測定は、複数回または全ての回数の光量のデータを記憶部２６０に記憶させておき、複数回毎の光量のデータまたは全ての光量のデータの取得後に、まとめて、それぞれの光量を測定してもよい。

この後、ＣＰＵ２５０は、測定回変数ｎが最大値Ｎに達したか否かを判断し（ステップＳ８）、測定回変数ｎがＮであると判断すると、一連の分光測定動作を終了する。一方、ステップＳ８において、測定回変数ｎがＮ未満である場合、ステップＳ４に戻り、測定回変数ｎに「１」を加算する処理を実施し、ステップＳ５〜ステップＳ８の処理を繰り返す。

４．光機器
図１２は、本発明に係る一実施形態の光機器の一例である波長多重通信システムの送信機の概略構成を示すブロック図である。波長多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）通信では、波長の異なる信号は干渉し合わないという特性を利用して、波長が異なる複数の光信号を一本の光ファイバー内で多重的に使用すれば、光ファイバー回線を増設せずにデータの伝送量を向上させることができるようになる。

図１２において、波長多重送信機３００は、光源３０１からの光が入射される光フィルター１０を有し、光フィルター１０からは複数の波長λ０，λ１，λ２，…の光が透過される。波長毎に送信器３１１，３１２，３１３が設けられる。送信器３１１，３１２，３１３からの複数チャンネル分の光パルス信号は、波長多重装置３２１にて１つに合わせられて一本の光ファイバー伝送路３３１に送出される。

本発明は光符号分割多重（OCDM: Optical Code Division Multiplexing）送信機にも同様に適用できる。ＯＣＤＭは、符号化された光パルス信号のパターンマッチングによってチャンネルを識別するが、光パルス信号を構成する光パルスは、異なる波長の光成分を含んでいるからである。

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１０…光フィルター、２０…第１基板、２０Ａ１…第１対向面、２０Ａ２…第２対向面、３０…第２基板、３０Ａ…対向面、４０…第１反射膜、５０…第２反射膜、６０…下部電極、６２…第１固定電極、６２Ａ…第１リング状電極、６２Ｂ…第１引き出し配線、６４…第２固定電極、６４Ａ…第２リング状電極、６４Ｂ…第２引き出し配線、６４Ｃ…下部電極のスリット部、７０…上部電極、７２…第１可変電極、７２Ａ…第１リング状可変電極、７４…第２可変電極、７４Ａ…第２リング状可変電極、７６Ａ…第３引き出し配線、７６Ｂ…第４引出し配線、７８…上部電極のスリット部、８０…第１ギャップ可変駆動部（静電アクチュエーター）、９０…第２ギャップ可変駆動部（静電アクチュエーター）、１０１〜１０４…第１〜第４外部接続電極、１１０…電位差制御部、１１２…第１デジタル−アナログコンバーター（第１電極駆動部）、１１４…第２デジタル−アナログコンバーター（第２電極駆動部）、１１６…デジタル制御部、１２０…電源、２００…分析機器（測色器）、３００…光機器（波長多重送信機）、Ｇ１…第１ギャップ、Ｇ２…第２ギャップ、Ｌ…中心線、ΔＶｓｅｇ１…内周側電位差、ΔＶｓｅｇ２…外周側電位差、Ｗ１，Ｗ２…リング幅。

Claims (6)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板に設けられた第１反射膜と、
   前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と対向する第２反射膜と、
   前記第１基板に設けられ、平面視において、前記第１反射膜の周囲に形成された第１固定電極と、
   前記第１基板に設けられ、平面視において、前記第１固定電極の周囲に形成された第２固定電極と、
   前記第１固定電極に接続され前記第１反射膜から離れる方向に引き出される引き出し配線と、
   前記第２基板に設けられ、前記第１固定電極と対向する第１可変電極と、
   前記第２基板に設けられ、前記第２固定電極と対向する第２可変電極と、
   を含み、
   前記第２可変電極はスリット部を複数有し、前記第２可変電極は反射膜を中心とした、中心対称構造であり、
   前記第２基板の厚み方向から見た平面視において前記引き出し配線が前記スリット部を通るように配置されることを特徴とする光フィルター。
2. 請求項１記載の光フィルターにあって、
   前記第２可変電極の外周側に第３可変電極を設け、前記第３可変電極は反射膜を中心とした中心対称であり、前記第３可変電極のスリット部の数は前記第２可変電極のスリット部の数と同じ、または多いことを特徴とする光フィルター。
3. 請求項１記載の光フィルターにあって、
   前記第１固定電極と前記第２固定電極は電気的に独立しており、前記第１可変電極と前記第２可変電極は、接続部を介して、電気的に接続されていることを特徴とする光フィルター。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の光フィルターと、
   前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、
   を含む光フィルターモジュール。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の光フィルターを含む分析機器。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の光フィルターを含む光機器。

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