JP2015031904A - Optical module, electronic equipment, and wavelength variable interference filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学モジュール、電子機器および波長可変干渉フィルターに関するものである。 The present invention relates to an optical module, an electronic apparatus, and a wavelength tunable interference filter.
従来、互いに対向する一対の反射膜を有し、この反射膜間のギャップ寸法を変化させることで、測定対象の光から所定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a wavelength variable interference filter that has a pair of reflective films facing each other and changes the gap dimension between the reflective films to extract light having a predetermined wavelength from light to be measured.
特許文献1に波長可変干渉フィルターが開示されている。それによると波長可変干渉フィルター(光共振器)は互いに対向する第1基板及び第2基板を備えている。波長可変干渉フィルターは各基板にそれぞれ配置された反射膜間ギャップを介して互いに対向する反射膜と、各基板にそれぞれ配置され互いに対向する電極とを備えている。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気力を発生させて第2基板に設けられたダイヤフラムを変形させる。これにより、波長可変干渉フィルターは反射膜間ギャップを調整していた。
特許文献1の波長可変干渉フィルターでは対向する電極間に電圧を印加し静電気力によりギャップ寸法を変更していた。静電気力は電極間の距離の二乗に反比例する。従って、電極間の間隔が変化するのに伴い静電気力が急激に変化する。その結果、反射膜間の間隔を精度良く制御することが難しいという課題があった。
In the wavelength tunable interference filter of
本発明は、上述の課題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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例にかかる光学モジュールであって、固定基板と、前記固定基板に対向して配置される可動部と、前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、前記固定基板に設けられた第1導線と、前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、前記第1導線と前記第2導線とに通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を制御する間隔制御部と、を備えたことを特徴とする。
[Application Example 1]
In the optical module according to this application example, a fixed substrate, a movable portion disposed to face the fixed substrate, and a first portion that is provided on the fixed substrate and reflects a part of incident light and transmits a part thereof. A reflective film, a second reflective film provided on the movable portion, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof, and a first conductor provided on the fixed substrate, A distance between the first reflective film and the second reflective film by energizing the second conductive line provided in the movable portion and located at a location facing the first conductive line, and the first conductive line and the second conductive line. And an interval controller for controlling.
本適用例によれば、光学モジュールは固定基板及び可動部を備えている。固定基板には第1反射膜と第1導線とが設置されている。可動部には第2反射膜と第2導線とが設置されている。第1反射膜と第2反射膜とが対向して配置されている。第1導線と第2導線とが対向して配置されている。第1反射膜と第2反射膜との間隔は変更可能となっており、第1導線と第2導線との間隔も変更可能になっている。間隔制御部が第1導線と第2導線とに通電する。これにより、第1導線と第2導線とにアンペールの力が作用する。そして、第1反射膜と第2反射膜との間隔が制御される。 According to this application example, the optical module includes the fixed substrate and the movable portion. A first reflective film and a first conductor are installed on the fixed substrate. The movable part is provided with a second reflective film and a second conductor. The first reflective film and the second reflective film are arranged to face each other. The 1st conducting wire and the 2nd conducting wire are arranged facing. The distance between the first reflective film and the second reflective film can be changed, and the distance between the first conductive wire and the second conductive wire can also be changed. The interval control unit energizes the first conductor and the second conductor. Thereby, the ampere force acts on the first conductor and the second conductor. And the space | interval of a 1st reflective film and a 2nd reflective film is controlled.
第1反射膜及び第2反射膜は入射光の一部を反射し一部を透過する。第1反射膜と第2反射膜との間で多重反射が生じ、位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。間隔制御部が第1反射膜と第2反射膜との間隔を制御することにより光学モジュールは所定の波長の光を透過させることができる。第1反射膜と第2反射膜とを静電気力を用いて制御する従来の方式のときには第1反射膜と第2反射膜とにそれぞれ連動する一対の電極が配置され、電極の間に電圧が印加される。このとき、電極間に作用する引力は電極間の距離の二乗に反比例する。従って、電極間の距離を変えるときに引力が大きく変化する。一方、本適用例のアンペールの力は第1導線と第2導線との間隔に反比例する。従って、静電気力を用いるときより、第1導線と第2導線との間の距離を変えるときの引力または斥力の変化を小さくすることができる。従って、間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間の間隔を容易に精度良く制御することができる。 The first reflection film and the second reflection film reflect a part of incident light and transmit a part thereof. Multiple reflections occur between the first reflective film and the second reflective film, and the light in phase is transmitted and travels in the direction in which the incident light travels. The optical module can transmit light of a predetermined wavelength by the interval controller controlling the interval between the first reflective film and the second reflective film. In the conventional method in which the first reflective film and the second reflective film are controlled using electrostatic force, a pair of electrodes interlocking with the first reflective film and the second reflective film are arranged, respectively, and a voltage is applied between the electrodes. Applied. At this time, the attractive force acting between the electrodes is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes. Therefore, the attractive force changes greatly when the distance between the electrodes is changed. On the other hand, the ampere force of this application example is inversely proportional to the distance between the first conductor and the second conductor. Therefore, it is possible to reduce the change in attractive force or repulsive force when changing the distance between the first conducting wire and the second conducting wire than when using electrostatic force. Therefore, the interval control unit can easily and accurately control the interval between the first reflective film and the second reflective film.
[適用例2]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1導線及び前記第2導線に通電しないときの前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を初期間隔とし、前記第1導線及び前記第2導線に通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔が安定したときの間隔を動作間隔とするとき、前記動作間隔は前記初期間隔より離れた間隔であることを特徴とする。
[Application Example 2]
In the optical module according to the application example, an interval between the first reflective film and the second reflective film when the first conductive wire and the second conductive wire are not energized is an initial interval, and the first conductive wire and the second conductive wire are used. When the interval when the interval between the first reflection film and the second reflection film is stabilized by energizing the conducting wire is defined as the operation interval, the operation interval is a distance apart from the initial interval. .
本適用例によれば、動作間隔は初期間隔より離れた間隔となっている。間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間隔を初期間隔より離れる方向に制御する。第1反射膜と第2反射膜とが互いに傾くとき、第1反射膜と第2反射膜との間隔が近い場所と離れた場所とができる。間隔が近い場所は間隔が離れた場所より大きな斥力が作用する。従って、第1反射膜と第2反射膜とが平行に近づくように第1導線と第2導線との間に力が作用する。その結果、第1反射膜と第2反射膜とが互いに傾くことを抑制することができる。 According to this application example, the operation interval is a distance apart from the initial interval. The interval control unit controls the interval between the first reflection film and the second reflection film in a direction away from the initial interval. When the first reflecting film and the second reflecting film are inclined with respect to each other, a place where the distance between the first reflecting film and the second reflecting film is close and a place where they are apart from each other are formed. A place where the distance is close is subjected to a greater repulsive force than a place where the distance is long. Accordingly, a force acts between the first conducting wire and the second conducting wire so that the first reflecting film and the second reflecting film approach parallel. As a result, it is possible to suppress the first reflective film and the second reflective film from being inclined with respect to each other.
[適用例3]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記間隔制御部は前記第1導線と前記第2導線との間に斥力と引力の両方を切り替えて作用させることで前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を前記動作間隔に移行させることを特徴とする。
[Application Example 3]
In the optical module according to the application example described above, the interval control unit switches the repulsive force and the attractive force between the first conductive wire and the second conductive wire, thereby causing the first reflective film and the second reflective film to act. The interval is shifted to the operation interval.
本適用例によれば、間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間隔を動作間隔に移行させる。間隔制御部が動作間隔に相当する電流を第1導線と第2導線とに通電するとき第1反射膜と第2反射膜との間隔は動作間隔を越えた後で減衰振動する。そこで、先ず、間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間隔が動作間隔と離れているときに第1導線と第2導線とに斥力を作用させる。次に、第1反射膜と第2反射膜との間隔が動作間隔に接近するときに間隔制御部は第1導線と第2導線とに引力を作用させる。これにより、可動部の移動速度を低減する。そして、間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間隔が動作間隔となるときに所定の力を作用させる。このように、間隔制御部は第1導線と第2導線との間に斥力と引力とを切り替えて作用させる為、可動部の振動を抑制することができる。その結果、間隔制御部は第1反射膜と第2反射膜との間隔を短時間で動作間隔に移行することができる。 According to this application example, the interval control unit shifts the interval between the first reflection film and the second reflection film to the operation interval. When the interval control unit supplies a current corresponding to the operation interval to the first conductor and the second conductor, the interval between the first reflection film and the second reflection film oscillates after exceeding the operation interval. Therefore, first, the interval control unit causes a repulsive force to act on the first conducting wire and the second conducting wire when the interval between the first reflecting film and the second reflecting film is away from the operation interval. Next, when the distance between the first reflection film and the second reflection film approaches the operation interval, the distance control unit applies an attractive force to the first conductor and the second conductor. Thereby, the moving speed of a movable part is reduced. The interval control unit applies a predetermined force when the interval between the first reflecting film and the second reflecting film becomes the operation interval. Thus, since the space | interval control part switches and works a repulsive force and an attractive force between a 1st conducting wire and a 2nd conducting wire, it can suppress the vibration of a movable part. As a result, the interval control unit can shift the interval between the first reflection film and the second reflection film to the operation interval in a short time.
[適用例4]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1反射膜を前記第1導線の一部とし、前記第2反射膜を前記第2導線の一部とすることを特徴とする。
[Application Example 4]
In the optical module according to the application example, the first reflective film is a part of the first conductive wire, and the second reflective film is a part of the second conductive wire.
本適用例によれば、第1反射膜は第1導線の一部となっている。従って、第1導線を第1反射膜と別に配置するときに比べて第1導線及び第1反射膜が固定基板に占める面積を狭くすることができる。さらに、第2反射膜は第2導線の一部となっている。従って、第2導線を第2反射膜と別に配置するときに比べて第2導線及び第2反射膜が可動部に占める面積を狭くすることができる。その結果、光学モジュールを小さくすることができる。 According to this application example, the first reflective film is a part of the first conductor. Therefore, the area occupied by the first conductive wire and the first reflective film on the fixed substrate can be made smaller than when the first conductive wire is arranged separately from the first reflective film. Further, the second reflective film is a part of the second conducting wire. Therefore, the area occupied by the second conductive wire and the second reflective film in the movable portion can be made smaller than when the second conductive wire is arranged separately from the second reflective film. As a result, the optical module can be made small.
[適用例5]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1導線及び前記第2導線はそれぞれ折返点を有して配置されることを特徴とする。
[Application Example 5]
In the optical module according to the application example described above, the first conducting wire and the second conducting wire are each disposed with a turning point.
本適用例によれば、第1導線及び第2導線はそれぞれ折返点を有している。従って、第1導線は一端から他端までの間に折返点がないときに比べて第1導線に沿う線の距離を長くすることができる。同様に、第2導線は一端から他端までの間に折返点がないときに比べて第2導線に沿う線の距離を長くすることができる。一対の導線に作用するアンペールの力は導線の長さに比例する為、第1導線と第2導線との間に作用する力を大きくすることができる。 According to this application example, the first conducting wire and the second conducting wire each have a turning point. Therefore, the distance of the line along a 1st conducting wire can be lengthened compared with when a 1st conducting wire does not have a turning point between one end and the other end. Similarly, the distance of the line along a 2nd conducting wire can be lengthened compared with when a 2nd conducting wire does not have a turning point between one end and the other end. Since the ampere force acting on the pair of conductors is proportional to the length of the conductor, the force acting between the first conductor and the second conductor can be increased.
[適用例6]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1導線及び前記第2導線はそれぞれ前記間隔制御部と接続する複数の小導線部を有し、前記間隔制御部は小導線部毎に通電することを特徴とする。
[Application Example 6]
In the optical module according to the application example, each of the first conductor and the second conductor has a plurality of small conductors connected to the interval controller, and the interval controller is energized for each small conductor. Features.
本適用例によれば、第1導線及び第2導線はそれぞれ複数の小導線部を有している。そして、間隔制御部は小導線部毎に通電する。従って、第1反射膜と第2反射膜とが互いに傾くときにも離れた場所の導線に作用する斥力を弱めて近い場所の導線に作用する斥力を強めることにより第1反射膜と第2反射膜とを平行に近づけることができる。従って、第1反射膜と第2反射膜とを平行にして第1反射膜と第2反射膜との間を通過する光の波長のばらつきを小さくすることができる。 According to this application example, the first conducting wire and the second conducting wire each have a plurality of small conducting wire portions. And a space | interval control part supplies with electricity for every small conducting wire part. Therefore, when the first reflective film and the second reflective film are inclined with respect to each other, the repulsive force acting on the conductors in the distant locations is weakened, and the repulsive force acting on the nearby conductor wires is increased, thereby increasing the first reflective film and the second reflective film. The film can be brought close to parallel. Accordingly, it is possible to reduce variations in the wavelength of light passing between the first reflective film and the second reflective film with the first reflective film and the second reflective film being parallel.
[適用例7]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記固定基板と前記可動部との間に位置し前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を規制する間隔規制部を備えることを特徴とする。
[Application Example 7]
In the optical module according to the application example, the optical module includes an interval restricting portion that is located between the fixed substrate and the movable portion and restricts an interval between the first reflecting film and the second reflecting film.
本適用例によれば、間隔規制部が第1反射膜と第2反射膜との間隔を規制する。従って、第1反射膜と第2反射膜とが接触して第1反射膜と第2反射膜とが損傷を受けることを防止することができる。 According to this application example, the interval regulating unit regulates the interval between the first reflective film and the second reflective film. Accordingly, it is possible to prevent the first reflective film and the second reflective film from being damaged due to contact between the first reflective film and the second reflective film.
[適用例8]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1反射膜及び前記第2反射膜を保護する保護膜を備えることを特徴とする。
[Application Example 8]
The optical module according to the application example includes a protective film that protects the first reflective film and the second reflective film.
本適用例によれば、第1反射膜と第2反射膜とには保護膜が設置されている。従って、第1反射膜と第2反射膜とが接近しても保護膜どうしが接触して第1反射膜及び第2反射膜を保護する。従って、第1反射膜と第2反射膜とが接触して第1反射膜と第2反射膜とが損傷を受けることを防止することができる。 According to this application example, the protective film is provided on the first reflective film and the second reflective film. Therefore, even if the first reflective film and the second reflective film approach each other, the protective films come into contact with each other to protect the first reflective film and the second reflective film. Accordingly, it is possible to prevent the first reflective film and the second reflective film from being damaged due to contact between the first reflective film and the second reflective film.
[適用例9]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1反射膜と前記第1導線とは同一平面に設置されることを特徴とする。
[Application Example 9]
In the optical module according to the application example, the first reflective film and the first conducting wire are installed on the same plane.
本適用例によれば、第1反射膜と第1導線とは同一平面となっている。第1導線と第2導線とにはアンペールの力が作用するので第1導線と第2導線との間隔に反比例した力が作用する。従って、第1導線と第2導線との間隔は第1反射膜と第2反射膜との間隔に比して特に接近させる必要がなく略同じ間隔にすることができる。従って、第1反射膜と第1導線とを配置する場所に段差を設置しなくても良いため固定基板を容易に製造することができる。 According to this application example, the first reflective film and the first conductor are on the same plane. Since the ampere force acts on the first conductor and the second conductor, a force inversely proportional to the distance between the first conductor and the second conductor acts. Therefore, the distance between the first conductor and the second conductor does not need to be particularly close as compared with the distance between the first reflective film and the second reflective film, and can be made substantially the same distance. Accordingly, it is not necessary to provide a step at a place where the first reflective film and the first conductive wire are arranged, so that the fixed substrate can be easily manufactured.
[適用例10]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第2反射膜と前記第2導線とは同一平面に設置されることを特徴とする。
[Application Example 10]
In the optical module according to the application example, the second reflective film and the second conducting wire are installed on the same plane.
本適用例によれば、第2反射膜と第2導線とは同一平面となっている。第1導線と第2導線とにはアンペールの力が作用するので第1導線と第2導線との間隔に反比例した力が作用する。従って、第1導線と第2導線との間隔は第1反射膜と第2反射膜との間隔に比して特に接近させる必要がなく略同じ間隔にすることができる。従って、第2反射膜と第2導線とを配置する場所に段差を設置しなくても良いため可動部を容易に製造することができる。 According to this application example, the second reflective film and the second conductor are in the same plane. Since the ampere force acts on the first conductor and the second conductor, a force inversely proportional to the distance between the first conductor and the second conductor acts. Therefore, the distance between the first conductor and the second conductor does not need to be particularly close as compared with the distance between the first reflective film and the second reflective film, and can be made substantially the same distance. Therefore, since there is no need to install a step at a place where the second reflective film and the second conductive wire are arranged, the movable part can be easily manufactured.
[適用例11]
本適用例にかかる電子機器であって、固定基板と、前記固定基板に対向して配置される可動部と、前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、前記固定基板に設けられた第1導線と、前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、前記第1導線と前記第2導線とに通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を制御する間隔制御部と、を有する光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
[Application Example 11]
In the electronic device according to this application example, a fixed substrate, a movable portion disposed to face the fixed substrate, and a first portion that is provided on the fixed substrate and reflects a part of incident light and transmits a part thereof. A reflective film, a second reflective film provided on the movable portion, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof, and a first conductor provided on the fixed substrate, A distance between the first reflective film and the second reflective film by energizing the second conductive line provided in the movable portion and located at a location facing the first conductive line, and the first conductive line and the second conductive line. An optical module having an interval control unit for controlling the optical module, and a control unit for controlling the optical module.
本適用例によれば、電子機器は光学モジュールと光学モジュールを制御する制御部を備えている。光学モジュールは第1反射膜と第2反射膜との間の間隔を精度良く制御できる為、特定の波長の光を精度良く分離できるモジュールである。従って、制御部は光学モジュールに指示した波長の光を精度良く分離させて活用することができる。 According to this application example, the electronic apparatus includes the optical module and a control unit that controls the optical module. The optical module is a module that can separate light of a specific wavelength with high precision because the distance between the first reflective film and the second reflective film can be controlled with high precision. Therefore, the control unit can separate and utilize the light of the wavelength instructed to the optical module with high accuracy.
[適用例12]
本適用例にかかる波長可変干渉フィルターであって、固定基板と、前記固定基板に対向して配置される可動部と、前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、前記固定基板に設けられた第1導線と、前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、を備え、前記第1導線と前記第2導線とに通電することにより前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔が変動されることを特徴とする。
[Application Example 12]
The wavelength tunable interference filter according to this application example, wherein the fixed substrate, the movable unit disposed to face the fixed substrate, and a part of incident light provided on the fixed substrate are reflected and partially transmitted. A first reflective film; a second reflective film provided on the movable portion; facing the first reflective film; reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof; and a first conductor provided on the fixed substrate And a second conducting wire provided in the movable portion and located at a location facing the first conducting wire, and energizing the first conducting wire and the second conducting wire to energize the first reflective film and the first conducting wire. The distance between the two reflective films is varied.
本適用例によれば、波長可変干渉フィルターは固定基板及び可動部を備えている。固定基板には第1反射膜と第1導線とが設置されている。可動部には第2反射膜と第2導線とが設置されている。第1反射膜と第2反射膜とが対向して配置されている。第1導線と第2導線とが対向して配置されている。第1反射膜と第2反射膜との間隔は変更可能となっており、第1導線と第2導線との間隔も変更可能になっている。第1導線と第2導線とが通電されて、第1導線と第2導線とにアンペールの力が作用する。そして、第1反射膜と第2反射膜との間隔が制御される。 According to this application example, the variable wavelength interference filter includes the fixed substrate and the movable portion. A first reflective film and a first conductor are installed on the fixed substrate. The movable part is provided with a second reflective film and a second conductor. The first reflective film and the second reflective film are arranged to face each other. The 1st conducting wire and the 2nd conducting wire are arranged facing. The distance between the first reflective film and the second reflective film can be changed, and the distance between the first conductive wire and the second conductive wire can also be changed. The first conducting wire and the second conducting wire are energized, and an ampere force acts on the first conducting wire and the second conducting wire. And the space | interval of a 1st reflective film and a 2nd reflective film is controlled.
第1反射膜及び第2反射膜は入射光の一部を反射し一部を透過する。第1反射膜と第2反射膜との間で多重反射が生じ、位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。第1反射膜と第2反射膜との間隔が制御されることにより波長可変干渉フィルターは所定の波長の光を透過させることができる。第1反射膜と第2反射膜とを静電気力を用いて制御する従来の方式のときには第1反射膜と第2反射膜とにそれぞれ連動する一対の電極が配置され、電極の間に電圧が印加される。このとき、電極間に作用する引力は電極間の距離の二乗に反比例する。従って、電極間の距離を変えるときに引力が大きく変化する。一方、本適用例のアンペールの力は第1導線と第2導線との間隔に反比例する。従って、第1導線と第2導線との間の距離を変えるときの引力の変化が静電気力を用いるときよりも小さくすることができる。従って、波長可変干渉フィルターは第1反射膜と第2反射膜との間の間隔を精度良く制御し易くすることができる。 The first reflection film and the second reflection film reflect a part of incident light and transmit a part thereof. Multiple reflections occur between the first reflective film and the second reflective film, and the light in phase is transmitted and travels in the direction in which the incident light travels. By controlling the distance between the first reflective film and the second reflective film, the wavelength variable interference filter can transmit light having a predetermined wavelength. In the conventional method in which the first reflective film and the second reflective film are controlled using electrostatic force, a pair of electrodes interlocking with the first reflective film and the second reflective film are arranged, respectively, and a voltage is applied between the electrodes. Applied. At this time, the attractive force acting between the electrodes is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes. Therefore, the attractive force changes greatly when the distance between the electrodes is changed. On the other hand, the ampere force of this application example is inversely proportional to the distance between the first conductor and the second conductor. Therefore, the change in attractive force when changing the distance between the first conductor and the second conductor can be made smaller than when using electrostatic force. Therefore, the wavelength variable interference filter can easily control the interval between the first reflective film and the second reflective film with high accuracy.
本実施形態では、特徴的な波長可変干渉フィルターと、この波長可変干渉フィルターを用いた各種装置の例について、図1〜図17に従って説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
(第1の実施形態)
第1の実施形態にかかわる分光測定装置について図1〜図5に従って説明する。図1は、分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。分光測定装置1は電子機器の一例であり、測定対象物2で反射した測定対象光における各波長の光強度を分析して分光スペクトルを測定する装置である。尚、分光測定装置1は測定対象物2で反射した測定対象光を測定する。例えば液晶パネル等の発光体である場合には測定対象物2から発光された光を測定してもよい。
In the present embodiment, a characteristic wavelength variable interference filter and examples of various apparatuses using the wavelength variable interference filter will be described with reference to FIGS. Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, each member in each drawing is illustrated with a different scale for each member in order to make the size recognizable on each drawing.
(First embodiment)
The spectroscopic measurement apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the spectroscopic measurement apparatus. The
図1に示すように、分光測定装置1は光学モジュール3と光学モジュール3から出力された信号を処理する制御部4とを備えている。光学モジュール3は波長可変干渉フィルター5と、ディテクター6と、I−V変換器7と、アンプ8と、A/D変換器9と、間隔制御部10とを備える。光学モジュール3は、測定対象物2で反射された測定対象光を、入射光学系(図示略)を通して、波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5を透過した光をディテクター6で受光する。そして、ディテクター6から出力された検出信号は、I−V変換器7、アンプ8、及びA/D変換器9を介して制御部4に出力される。
As shown in FIG. 1, the
ディテクター6は波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号をI−V変換器7に出力する。I−V変換器7は、ディテクター6から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ8に出力する。アンプ8は、I−V変換器7から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。A/D変換器9は、アンプ8から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部4に出力する。
The detector 6 receives (detects) the light transmitted through the wavelength
間隔制御部10は、波長可変干渉フィルター5に印加する駆動電圧を制御する電圧制御部10aを備えている。電圧制御部10aは制御部4の制御指示信号に基づいて、波長可変干渉フィルター5に対して駆動電圧を印加する部位である。
The
制御部4は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされた構成であり、分光測定装置1の全体動作を制御する。制御部4は、波長設定部11と、光量取得部12と、分光測定部13と、を備えている。制御部4のメモリーには、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長と、当該波長に対応して波長可変干渉フィルター5に印加する駆動電圧との関係を示すV−λデータが記憶されている。
The
波長設定部11は、波長可変干渉フィルター5により取り出す光の目的波長を設定する。V−λデータに基づいて、設定した目的波長に対応する駆動電圧を波長可変干渉フィルター5に印加させる旨の指令信号を間隔制御部10に出力する。光量取得部12は、ディテクター6により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター5を透過した目的波長の光の光量を取得する。分光測定部13は、光量取得部12により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
The
次に、光学モジュール3に組み込まれる波長可変干渉フィルター5について説明する。図2(a)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式平面図である。図2(b)及び図2(c)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式側断面図であり、図2(a)におけるA−A’線に沿う断面の断面図である。図2(b)は初期状態の波長可変干渉フィルター5を示し、図2(c)は駆動状態の波長可変干渉フィルター5を示している。図2に示すように波長可変干渉フィルター5は固定基板14及び可動基板15を備えている。固定基板14及び可動基板15はそれぞれ四角形の板状であり、基板厚み方向から見た平面視において可動基板15は固定基板14より小さい形状となっている。そして、固定基板14上に可動基板15が重ねて設置されている。固定基板14及び可動基板15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、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、固定基板14の第1接合部14a及び可動基板15の第2接合部15aが、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された接合膜16により接合されることで、一体的に構成されている。
Next, the wavelength
固定基板14において可動基板15と対向する側の面には凹部14bが設置されている。凹部14bは固定基板14の中央に位置し円柱状となっている。そして、凹部14bの中央には第1反射膜17が設けられている。可動基板15において固定基板14に対向する側の面には第2反射膜18が設けられている。可動基板15には円筒形の溝状の接続部15bが設置されている。そして可動基板15の中央は第2接合部15aと同じ厚みを有する可動部15cとなっている。接続部15bは第2接合部15aと可動部15cとを接続する。接続部15bは厚みが薄くなっており弾性を有している。接続部15bが撓むことにより可動部15cが可動基板15の厚み方向に移動可能になっている。これにより、可動部15cにおいて第1反射膜17を向く面は可動基板15の厚み方向に移動する可動面15dになっている。第1反射膜17及び第2反射膜18は、ギャップ21を介して対向配置されている。そして、固定基板14及び可動基板15を厚み方向から見た平面視において第1反射膜17及び第2反射膜18が重なる領域により光干渉領域が構成される。光干渉領域に入射した光は第1反射膜17と第2反射膜18との間で多重反射する。光干渉領域で位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。
A
波長可変干渉フィルター5には、ギャップ21のギャップ寸法を調整するのに用いられるアクチュエーター22が設けられている。アクチュエーター22は第1導線23及び第2導線24等により構成されている。第1導線23は固定基板14に設置され、第2導線24は可動基板15に設置されている。凹部14bの底は第1導線23が設置される第1導線設置面14cとなっている。第1導線設置面14cには第1導線23の他に第1反射膜17も設置されている。第1導線設置面14cは平坦な面であり、第1導線23及び第1反射膜17は同一の面に設置されている。可動面15dには第2反射膜18と第2導線24とが設置されている。可動面15dは平坦な面であり、第2反射膜18と第2導線24は同一の面に設置されている。
The variable
第1導線23は第1配線25を介して第1端子26と接続されている。第2導線24は第2配線27を介して第2端子28と接続されている。第1端子26及び第2端子28はそれぞれ間隔制御部10と接続されている。これにより、間隔制御部10は第1導線23及び第2導線24に通電させることができる。第1導線23及び第2導線24に通電していないときのギャップ21を初期間隔21aとする。
The first
第1導線23と第2導線24とはギャップ29を介して対向配置されている。ギャップ29の寸法は特に限定されないが本実施形態では例えば約0.1μmに設定されている。対向する第1導線23と第2導線24とに所定の電流を通電することで第1導線23と第2導線24との間にアンペールの力が作用する。アンペールの力はローレンツ力が一対の導線に作用するときの力を称する。第1導線と第2導線に流す電流が反対の向きの場合、アンペールの力により第1導線23と第2導線24との間に斥力が作用する。そして、接続部15bが伸長して第1導線23と第2導線24とが離れる。その結果、図2(c)に示すようにギャップ29及びギャップ21を大きくすることができる。第1導線23及び第2導線24に通電しているときのギャップ21を動作間隔21bとする。動作間隔21bは初期間隔21aより離れた間隔となっている。間隔制御部10が第1導線23及び第2導線24への通電を停止するとき接続部15bが収縮して第1導線と第2導線とが接近する。従って、アクチュエーター22は間隔制御部10により制御可能となっている。
The
ギャップ21とギャップ29とは同じ大きさでもよく一方が他方より大きくてもよい。ギャップ21がギャップ29より大きくても良く、ギャップ29がギャップ21より大きくても良い。応答性の良い配置を選択しても良い。
The
尚、以降の説明に当たり、固定基板14または可動基板15の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板14及び可動基板15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。フィルター平面視において、第1反射膜17の中心点及び第2反射膜18の中心点は、一致し、平面視におけるこれらの反射膜の中心点をフィルター中心点30と称し、フィルター中心点30を通る直線を中心軸と称する。
In the following description, the planar view seen from the substrate thickness direction of the fixed
フィルター平面視で第2導線24と接続部15bとの間には間隔規制部31が設置されている。間隔規制部31は円筒状の柱であり、第1配線25及び第1端子26が設置されている場所が除かれている。間隔規制部31は第1導線設置面14cに設置されている。第1導線23及び第2導線24に通電されていないときに間隔規制部31のZ方向側の端が可動面15dと接触するように間隔規制部31の長さが設定されている。これにより、可動面15dが振動するときにも第1反射膜17と第2反射膜18とが接触して第1反射膜17及び第2反射膜18が損傷を受けることを防止することができる。
The space |
図3(a)は、固定基板の構造を示す模式平面図である。固定基板14は可動基板15に比べて厚み寸法が大きく形成されており、アクチュエーター22による力や、固定基板14上に形成される膜部材(例えば第1反射膜17等)の内部応力による固定基板14の撓みはない。固定基板14は、例えばエッチング等により形成された凹部14b及び間隔規制部31を備える。
FIG. 3A is a schematic plan view showing the structure of the fixed substrate. The fixed
凹部14bはフィルター平面視でフィルター中心点30を中心とした円状に形成されている。間隔規制部31は、フィルター平面視において、第1導線設置面14cから可動基板15側に突出して形成されている。凹部14bの側面はフィルター平面視で接続部15bの外周と同じ場所に設定されている。固定基板14の第1配線25が設置される場所には凹部14bから固定基板14の外周縁に向かって延出する斜面14dが設けられている。斜面14dはエッチング条件を調整することにより形成される。そして、第1配線25が斜面14dに成膜されることにより断線することなく製造することが可能になっている。尚、斜面14dの代わりに溝を設置して、溝に第1配線25及び第1端子26を設置してもよい。これにより、第1導線23、第1配線25及び第1端子26を同じ平面上に配置することができる。
The
第1導線設置面14cには、アクチュエーター22を構成する第1導線23が設けられる。第1導線23は、第1導線設置面14cに直接設けてもよく、第1導線設置面14cの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。具体的には第1導線23はフィルター中心点30を中心としたC字円弧状に形成され、X方向側の一部にはC字開口部が設けられる。第1導線23のC字開口部には第1配線25が接続され、第1配線25は斜面14dに沿って固定基板14の外周縁まで引き出されている。第1配線25は第1導線23から第1端子26に亘って設けられている。このような第1導線23及び第1配線25を形成する材料は、導電性を有する材料であれば良く、例えば、金属やITO(Indium Tin Oxide)等が挙げられる。また、第1導線23には、その表面に絶縁膜が形成されていてもよい。
A
第1導線設置面14cには、第1反射膜17及び第1導線23が設置されている。第1反射膜17は、第1導線設置面14cに直接設けてもよいし、第1導線設置面14cの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。第1反射膜17としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜を用いることができる。Ag等の金属膜を用いる場合、Agの劣化を抑制するため保護膜を形成することが好ましい。また、例えば高屈折率層をTiO2、低屈折率層をSiO2とし、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成された誘電体多層膜を用いてもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
The first
さらに、固定基板14の光入射面(第1反射膜17が設けられない面)には、第1反射膜17と対向する位置に反射防止膜を形成してもよい。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することができる。反射防止膜は固定基板14の表面での可視光の反射率を低下させて透過率を増大させる。
Furthermore, an antireflection film may be formed on the light incident surface of the fixed substrate 14 (the surface on which the first
図3(b)は可動基板の構造を示す模式平面図であり、可動基板15を固定基板14側から見た図である。図3(b)に示すように、フィルター平面視において可動基板15はフィルター中心点30を中心とした円形状の可動部15cと、可動部15cと同軸であり可動部15cを保持する接続部15bと、接続部15bの外側に設けられた第2接合部15aと、を備えている。
FIG. 3B is a schematic plan view showing the structure of the movable substrate, and is a view of the
可動部15cは、接続部15bよりも厚み寸法が大きく形成され、可動基板15(第2接合部15a)の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部15cは、フィルター平面視において少なくとも間隔規制部31の外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部15cには、アクチュエーター22を構成する第2導線24、第2反射膜18が設けられている。第2導線24及び第2反射膜18は、可動面15dに直接設けてもよいし、可動面15dの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。尚、固定基板14と同様に、可動部15cの固定基板14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。
The
第2導線24は、フィルター中心点30を中心としたC字円弧状に形成され、可動基板15の−X方向側の一部にC字開口部が設けられている。また、第2導線24には第2配線27を介して第2端子28が接続されている。可動面15dのX方向側には第1端子26が設置されている。第1接合部14aと第2接合部15aとを合わせたとき第1端子26は第1配線25の一部と重なるように第1端子26が配置されている。第2導線24、第2配線27、第2端子28及び第1端子26を形成する材料は導電性が在ればよく特に限定されない。例えば、第2導線24、第2配線27、第2端子28及び第1端子26を形成する材料は金属やITO等が挙げられる。そして、第1端子26及び第2端子28は、例えば、FPCやリード線等により、間隔制御部10に接続されている。また、第2導線24にはその表面に絶縁膜が形成されていてもよい。
The
フィルター平面視において第1導線23と第2導線24とが重なる領域は、フィルター中心点30を通るX方向及びY方向に対して対称となっている。従って、第1導線23及び第2導線24はフィルター中心点30を中心にして図中上下対称となる領域にアンペールの力を発生させることができる。このため、可動部15cの傾斜を抑制してバランスよく可動部15cを固定基板14に対して変位させることができる。第2反射膜18は、可動部15cの可動面15dの中心部に第1反射膜17とギャップ21を介して対向して設けられる。この第2反射膜18には第1反射膜17と同一の構成の反射膜が用いられる。
The region where the
接続部15bは、可動部15cの周囲を囲うダイヤフラムであり、可動部15cよりも厚み寸法が小さく形成されている。このような接続部15bは可動部15cよりも撓みやすくなっている。第1導線23と第2導線24との間に働くアンペールの力により可動部15cを固定基板14に対して変位させることが可能となっている。この際、可動部15cは接続部15bよりも厚み寸法が大きいので、可動部15cの剛性が接続部15bより大きくなっている。このため、可動部15cが固定基板14に対して変位するときにも、可動部15cの形状変化を抑制することができる。尚、接続部15bの形状はダイヤフラム状に限定されず、例えば、可動部15cのフィルター中心点30を中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成にしてもよい。
The
可動面15dにはX方向に第1端子26が設置され、−X方向に第2端子28が設置されている。固定基板14及び可動基板15が接合された状態では第1端子26は第1配線25と接続される。そして、第1端子26及び第2端子28は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)やリード線等により、間隔制御部10に接続される。
A
図4(a)及び図4(b)は第1導線23と第2導線24とに作用する力を説明するための模式図である。導線の微小要素dlに作用するアンペールの力をF、第1導線23を流れる電流をI1、第2導線24を流れる電流をI2、真空中の透磁率をμ0、第1導線23と第2導線24の間のギャップ29の寸法をr、第1導線23の曲率半径をR1、第2導線24の曲率半径をR2とする。曲率半径R1,R2>>ギャップ寸法rとなる場合、微小要素dlに作用するアンペールの力Fは、2本の平行電流間に作用するアンペールの力と同じとみなせる。実際、ギャップ寸法rは、数100nm程度に対して、曲率半径は、数mmのため、曲率半径R1,R2>>ギャップ寸法rの関係が成り立つ。2本の平行電流間に作用するアンペールの力は一般に下記式(1)により表せる。つまり、第1導線23と第2導線24のそれぞれに同一方向の電流が流れる場合は引力、反対方向の電流が流れる場合は斥力が作用する。
FIG. 4A and FIG. 4B are schematic views for explaining the force acting on the
F=(μ0×I1×I2/2πr)dl …(1) F = (μ0 × I1 × I2 / 2πr) dl (1)
式(1)に示すように、第1導線23と第2導線24のそれぞれに反対方向の電流が流れる場合、第1導線23と第2導線24との間のギャップ29のギャップ寸法が小さくなるほど、ローレンツ力による斥力が大きくなる。図4(a)において図中右側のギャップ29を近接側ギャップ29aとし、図中右側の第2導線24に作用する斥力32を近接側斥力32aとする。図中左側のギャップ29を離間側ギャップ29bとし、図中左側の第2導線24に作用する斥力32を離間側斥力32bとする。可動部15cには傾斜があるとき近接側ギャップ29aが離間側ギャップ29bより小さく、近接側斥力32aが離間側斥力32bより大きくなる。そして、動作間隔21bは初期間隔21aより大きな間隔であり、図中左側が右側より長い間隔となっている。接続部15bが可動部15cを固定基板14側に押圧する力が図中左右とも同じ力の大きさである。従って、図中右側の第2導線24は図中左側の第2導線24より第1導線23から離れることができる。そして、ギャップ29のギャップ寸法が均等になるように、アンペールの力が作用する。
As shown in Expression (1), when currents in opposite directions flow through the first
その結果、図4(b)に示すように近接側ギャップ29aと離間側ギャップ29bとのギャップ寸法が均等になる。このとき、近接側ギャップ29aと離間側ギャップ29bとは等しくなるので、近接側斥力32aと離間側斥力32bとは等しくなる。そして、可動部15cの傾斜がなくなり第1反射膜17と第2反射膜18とが平行となった後は、第2導線24に均等な斥力32が作用する。これにより、波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との平行度を維持する。このときは可動部15cに傾斜があるときに比べて動作間隔21bのばらつきが小さくなる。
As a result, as shown in FIG. 4B, the gap dimensions of the
図5(a)は、可動反射膜の傾きと透過光の波長のばらつきを説明するための図である。図5(a)において、横軸は透過光の波長を示し、縦軸は波長可変干渉フィルター5の透過率を示している。第1特性曲線33は第1反射膜17と第2反射膜18とが平行となっているときの特性を示している。第1特性曲線33は動作間隔21bのばらつきが小さい状態を示す。第2特性曲線34は第1反射膜17に対して第2反射膜18が傾斜しているときの特性を示している。第2特性曲線34は動作間隔21bのばらつきが大きい状態を示す。第1特性曲線33に比べて第2特性曲線34は通過光の波長の範囲が広くなっている。第1反射膜17に対して第2反射膜18が傾斜するときは平行となっているときに比べてギャップ21のギャップ寸法の幅が広くなる。ギャップ寸法が小さい場所では短い波長の光が通過し、ギャップ寸法が大きい場所では長い波長の光が通過する。第1反射膜17と第2反射膜18とを平行にすることにより、ギャップ21のギャップ寸法の幅を小さくすることができる。そして、第1特性曲線33が示すように波長可変干渉フィルター5を通過する光の波長の幅を狭い幅に限定することができる。
FIG. 5A is a view for explaining the inclination of the movable reflective film and the variation in wavelength of transmitted light. In FIG. 5A, the horizontal axis indicates the wavelength of transmitted light, and the vertical axis indicates the transmittance of the wavelength
図5(b)は、静電引力を用いる方式とアンペールの力を用いる方式の波長可変干渉フィルターの特性を示す図である。図5(b)において、横軸は対向する電極間または導線間に印加する電圧を示している。静電引力の力を用いる従来の方式では対向する場所に電極が配置され、電極間に電圧が印加される。本実施形態の方式では第1導線23と第2導線24との間に電圧が印加されて電流が流れる。縦軸は波長可変干渉フィルターを通過する光の波長を示している。第3特性曲線35は静電引力の力を用いる方式の波長可変干渉フィルター5の特性を示している。第3特性曲線35が示すように静電引力を用いる方式は電圧が大きくなると電極が接近し通過する光の波長が短くなる。そして、第3特性曲線35は曲線となっており、電圧が高くなると波長の変化率が大きくなる。従って、通過させる光の波長が短くなる程、波長の制御が難しくなる。
FIG. 5B is a diagram illustrating the characteristics of a wavelength variable interference filter using a method using electrostatic attraction and a method using ampere force. In FIG.5 (b), the horizontal axis has shown the voltage applied between opposing electrodes or between conducting wires. In the conventional method using the electrostatic attraction force, electrodes are arranged at opposite positions, and a voltage is applied between the electrodes. In the system of the present embodiment, a voltage is applied between the first
第4特性曲線36はアンペールの力を用いる方式の波長可変干渉フィルター5の特性を示している。第4特性曲線36が示すようにアンペールの力を用いる方式は電圧が大きくなると第1導線23と第2導線24とが離れて波長可変干渉フィルター5を通過する光の波長が長くなる。そして、第3特性曲線35に比べて第4特性曲線36は曲率が大きく直線に近い曲線となっている。従って、通過する光の波長を変えても波長の制御の難易度は変わらない。静電引力を用いる方式では電極間の距離の2乗に反比例して電極間に作用する力が変化する。一方、アンペールの力を用いる方式では電極間の距離の1乗に反比例して電極間に作用する力が変化する。従って、アンペールの力の方が静電引力を用いる方式に比べて電極間に作用する力の変化を緩やかにすることができる。従って、波長可変干渉フィルター5のように第1導線23と第2導線24とに通電してアンペールの力を用いる方式は容易に第1反射膜17と第2反射膜18との距離を制御することができる。
The fourth
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、第1反射膜17及び第2反射膜18は入射光の一部を反射し一部を透過する。第1反射膜17と第2反射膜18との間で多重反射が生じ、位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。間隔制御部10が第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を制御することにより光学モジュール3は所定の波長の光を透過させることができる。第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を静電引力を用いて制御する従来の方式のときには第1反射膜17と第2反射膜18とにそれぞれ連動する一対の電極の間に電圧が印加される。このとき、電極間に作用する引力は電極間の距離の二乗に反比例する。従って、電極間の距離を変えるときに引力が大きく変化する。一方、本実施形態の波長可変干渉フィルター5はアンペールの力を用いて第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を制御する。アンペールの力は第1導線23と第2導線24との間隔に反比例する。従って、第1導線23と第2導線24との距離を変えるときの力の変化が静電引力を用いるときよりも小さくすることができる。その結果、間隔制御部10は第1反射膜17と第2反射膜18との間の間隔を容易に精度良く制御することができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the
(2)本実施形態によれば、動作間隔21bは初期間隔21aより離れた間隔となっている。間隔制御部10は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を初期間隔21aより離れる方向に制御する。第1反射膜17と第2反射膜18とが互いに傾くとき、第1反射膜17と第2反射膜18との間隔が近い場所と離れた場所とができる。間隔が近い場所は間隔が離れた場所より大きな斥力が作用する。従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが平行に近づくように第1導線23と第2導線24との間に力が作用する。その結果、第1反射膜17と第2反射膜18とが互いに傾くことを抑制することができる。
(2) According to the present embodiment, the
(3)本実施形態によれば、間隔規制部31がギャップ21を規制する。従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが接触して第1反射膜17と第2反射膜18とが損傷を受けることを防止することができる。
(3) According to the present embodiment, the
(4)本実施形態によれば、第1反射膜17と第1導線23とは同一平面に設置されている。第1導線23と第2導線24とにはアンペールの力が作用するので第1導線23と第2導線24と間隔に反比例した力が作用する。従って、第1導線23と第2導線24との間隔は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔に比して特に接近させる必要がなく略同じ間隔にすることができる。従って、第1反射膜17と第1導線23とを配置する場所に段差を設置しなくても良いため固定基板14を容易に製造することができる。
(4) According to the present embodiment, the first
(5)本実施形態によれば、第2反射膜18と第2導線24とは同一平面となっている。第1導線23と第2導線24とにはアンペールの力が作用するので第1導線23と第2導線24と間隔に反比例した力が作用する。従って、第1導線23と第2導線24との間隔は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔に比して特に接近させる必要がなく略同じ間隔にすることができる。従って、第2反射膜18と第2導線24とを配置する場所に段差を設置しなくても良いため可動基板15を容易に製造することができる。
(5) According to the present embodiment, the second
(第2の実施形態)
次に、波長可変干渉フィルターに設置された導線の一実施形態について図6〜図9を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第1導線23及び第2導線24の形状が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an embodiment of a conducting wire installed in the wavelength tunable interference filter will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the shapes of the
図6(a)は、第1導線の構造を示す模式平面図であり、図6(b)は、第2導線の構造を示す模式平面図である。すなわち、本実施形態では、図6(a)に示すように、波長可変干渉フィルター39は固定基板14の第1導線設置面14cに第1導線40が設置されている。第1導線40は第1線部40a、第2線部40b及び第3線部40cからなっている。各線の形状は略C字円弧状の形状であり両端がそれぞれ第1配線25に接続されている。各線は第1反射膜17を囲んで同心円状に配置されている。第1配線25に通電するとき電流は第1線部40a、第2線部40b及び第3線部40cの各支線を流れる。
FIG. 6A is a schematic plan view showing the structure of the first conducting wire, and FIG. 6B is a schematic plan view showing the structure of the second conducting wire. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the wavelength
図6(b)に示すように、波長可変干渉フィルター39は可動基板15の可動面15dに第2導線41が設置されている。第2導線41は第1線部41a、第2線部41b及び第3線部41cからなっている。各線の形状は略C字円弧状の形状であり両端がそれぞれ第2配線27に接続されている。各線は第2反射膜18を囲んで同心円状に配置されている。第2配線27に通電するとき電流は第1線部41a、第2線部41b及び第3線部41cの各支線を流れる。
As shown in FIG. 6B, the wavelength
第1線部40aと第1線部41aとは対向して配置され、第1線部40aと第1線部41aとの間隔はギャップ29となっている。従って、第1配線25及び第2配線27に通電するとき、第1線部40aと第1線部41aとにはアンペールの力が作用する。同様に、第2線部40bと第2線部41bとは対向して配置され、第2線部40bと第2線部41bとの間隔はギャップ29となっている。第3線部40cと第3線部41cとは対向して配置され、第3線部40cと第3線部41cとの間隔はギャップ29となっている。従って、第1配線25及び第2配線27に通電するとき、第2線部40bと第2線部41bとにアンペールの力が作用し、第3線部40cと第3線部41cとにアンペールの力が作用する。従って、第1導線40と第2導線41とに通電することによりギャップ29を制御することができる。
The
図7(a)は、第1導線の構造を示す模式平面図であり、図7(b)は、第2導線の構造を示す模式平面図である。すなわち、本実施形態では、図7(a)に示すように、波長可変干渉フィルター42は固定基板14の第1導線設置面14cに第1導線43が設置されている。第1導線43は第1線部43a、第2線部43b及び第3線部43cからなっている。各線の形状は略C字円弧状の形状であり、第1反射膜17を囲んで同心円状に配置されている。第1線部43aの一端は第1配線25と接続され、他端は折返点としての第1折返点43dにて第2線部43bと接続されている。第2線部43bの一端は第1線部43aと接続され、他端は折返点としての第2折返点43eにて第3線部43cと接続されている。第3線部43cの一端は第2線部43bと接続され、他端は第1配線25と接続されている。従って、第1導線43は第1折返点43d及び第2折返点43eを有する連続した導線となっている。第1配線25に通電するとき電流は第1線部43a、第2線部43b及び第3線部43cの各支線を流れる。
FIG. 7A is a schematic plan view showing the structure of the first conducting wire, and FIG. 7B is a schematic plan view showing the structure of the second conducting wire. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the variable
図7(b)に示すように、波長可変干渉フィルター42は可動基板15の可動面15dに第2導線44が設置されている。第2導線44は第1線部44a、第2線部44b及び第3線部44cからなっている。各線の形状は略C字円弧状の形状であり、第2反射膜18を囲んで同心円状に配置されている。第1線部44aの一端は第2配線27と接続され、他端は折返点としての第1折返点44dにて第2線部44bと接続されている。第2線部44bの一端は第1線部44aと接続され、他端は折返点としての第2折返点44eにて第3線部44cと接続されている。第3線部44cの一端は第2線部44bと接続され、他端は第2配線27と接続されている。従って、第2導線44は第1折返点44d及び第2折返点44eを有する連続した導線となっている。第2配線27に通電するとき電流は第1線部44a、第2線部44b及び第3線部44cの各支線を流れる。
As shown in FIG. 7B, the variable
第1線部43aと第1線部44aとは対向して配置され、第1線部43aと第1線部44aとの間隔はギャップ29となっている。従って、第1配線25及び第2配線27に通電するとき、第1線部43aと第1線部44aとにはアンペールの力が作用する。同様に、第2線部43bと第2線部44bとは対向して配置され、第2線部43bと第2線部44bとの間隔はギャップ29となっている。第3線部43cと第3線部44cとは対向して配置され、第3線部43cと第3線部44cとの間隔はギャップ29となっている。従って、第1配線25及び第2配線27に通電するとき、第2線部43bと第2線部44bとにアンペールの力が作用し、第3線部43cと第3線部44cとにアンペールの力が作用する。アンペールの力は対向する導線の長さに比例する為、第1導線と第2導線との間に作用する力を大きくすることができる。従って、第1導線43と第2導線44とに通電することによりギャップ29を応答性良く制御することができる。
The
図8(a)は、第1導線の構造を示す模式平面図であり、図8(b)は、第2導線の構造を示す模式平面図である。すなわち、本実施形態では、図8(a)に示すように、波長可変干渉フィルター45は固定基板14の第1導線設置面14cに第1導線46が設置されている。第1導線46は小導線部としての第1小導線部46a、第2小導線部46b、第3小導線部46c及び第4小導線部46dからなっている。各小導線部の形状は円弧状の形状であり、第1反射膜17を囲む同心円に沿って配置されている。各小導線部の両端は配線47を介して間隔制御部48と接続されている。間隔制御部48は各小導線部にそれぞれ独立して通電することが可能になっている。
FIG. 8A is a schematic plan view showing the structure of the first conductor, and FIG. 8B is a schematic plan view showing the structure of the second conductor. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 8A, the variable
図8(b)に示すように、波長可変干渉フィルター45は可動基板15の可動面15dに第2導線49が設置されている。第2導線49は第1小導線部49a、第2小導線部49b、第3小導線部49c及び第4小導線部49dからなっている。各小導線部の形状は円弧状の形状であり、第2反射膜18を囲む同心円に沿って配置されている。各小導線部の両端は配線47を介して間隔制御部48と接続されている。間隔制御部48は各小導線部にそれぞれ独立して通電することが可能になっている。
As shown in FIG. 8B, the wavelength
第1小導線部46aと第1小導線部49aとは対向して配置され、第1小導線部46aと第1小導線部49aとの間隔はギャップ29となっている。同様に、第2小導線部46bと第2小導線部49bとは対向して配置され、第2小導線部46bと第2小導線部49bとの間隔はギャップ29となっている。第3小導線部46cと第3小導線部49cとは対向して配置され、第3小導線部46cと第3小導線部49cとの間隔はギャップ29となっている。第4小導線部46dと第4小導線部49dとは対向して配置され、第4小導線部46dと第4小導線部49dとの間隔はギャップ29となっている。
The first
従って、第1小導線部46aと第1小導線部49aとに通電するとき、第1小導線部46aと第1小導線部49aとにアンペールの力が作用する。同様に第2小導線部46bと第2小導線部49bとに通電するとき、第2小導線部46bと第2小導線部49bとにアンペールの力が作用する。第3小導線部46cと第3小導線部49cとに通電するとき、第3小導線部46cと第3小導線部49cとにアンペールの力が作用する。第4小導線部46dと第4小導線部49dとに通電するとき、第4小導線部46dと第4小導線部49dとにアンペールの力が作用する。
Therefore, when the first
つまり、波長可変干渉フィルター45は小導線部が対向して配置された小導線部の対を4つ備えている。小導線部の各対は第1反射膜17及び第2反射膜18を囲む周囲を4等分に分割して配置されている。間隔制御部48は4つの小導線部の対にそれぞれ独立して通電することができ、電流量を小導線部毎に設定することができる。従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが互いに傾くときにもギャップ21が大きい場所の導線に作用する斥力を弱めてギャップ21が小さい場所の導線に作用する斥力を強めることにより第1反射膜と第2反射膜とを平行に近づけることができる。従って、第1反射膜17と第2反射膜18との間を通過する光の波長のばらつきを小さくすることができる。
That is, the wavelength
図9(a)は、第1反射膜及び第1導線の構造を示す模式平面図であり、図9(b)は、第2反射膜及び第2導線の構造を示す模式平面図である。すなわち、本実施形態では、図9(a)に示すように、波長可変干渉フィルター50は固定基板51を備え、固定基板51には凹部51bが設置されている。そして、凹部51bの底面である第1導線設置面51cに四角形の第1反射膜52が配列して設置されている。第1反射膜52の配置は特に限定されず、本実施形態では例えば3行3列となっている。そして、9枚の第1反射膜52は第1導線53により直列接続されている。従って、第1反射膜52と第1導線53とが交互に並んだ形態となっている。第1反射膜52と第1導線53との配列の両端には第1導線53が配置され、両端の第1導線53は配線47により間隔制御部10に接続されている。つまり、第1反射膜52は第1導線53の一部となっている。
FIG. 9A is a schematic plan view showing the structures of the first reflective film and the first conductive wire, and FIG. 9B is a schematic plan view showing the structures of the second reflective film and the second conductive wire. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 9A, the wavelength
図9(b)に示すように、波長可変干渉フィルター50は可動基板15の可動面15dに四角形の第2反射膜54が配列して設置されている。第2反射膜54の位置は第1反射膜52と対向する位置となっている。そして、9枚の第2反射膜54は第2導線55により直列接続されている。従って、第2反射膜54と第2導線55とが交互に並んだ形態となっている。第2反射膜54と第2導線55との配列の両端には第2導線55が配置され、両端の第2導線55は配線47により間隔制御部10に接続されている。つまり、第2反射膜54は第2導線55の一部となっている。
As shown in FIG. 9B, the variable
間隔制御部10が第1反射膜52及び第1導線53に通電し、第2反射膜54及び第2導線55に通電する。これにより、第1反射膜52及び第1導線53からなる導体と第2反射膜54及び第2導線55からなる導体との間にアンペールの力が作用する。従って、間隔制御部10は第1反射膜52と第2反射膜54とのギャップ21を制御することができる。第1反射膜52は第1導線53と繋がり一体となっている。従って、第1導線53を第1反射膜52と別に配置するときに比べて第1導線53及び第1反射膜52が固定基板51に占める面積を狭くすることができる。同様に、第2反射膜54は第2導線55と繋がり一体となっている。従って、第2反射膜54を第2導線55と別に配置するときに比べて第2反射膜54及び第2導線55が可動基板15に占める面積を狭くすることができる。その結果、波長可変干渉フィルター50を小型にすることができる。もしくは、固定基板51と可動基板15との間に作用する力を大きくすることができる為波長可変干渉フィルター50の応答性を良くすることができる。また、9個の反射膜のギャップの違いを小さくできる。ギャップが小さい反射膜には斥力が大きく働くため、ギャップを大きくするようになる。また、ギャップが大きい反射膜には斥力が小さく働くため、ギャップを変化しないようになる。そのため、反射膜間で干渉して透過する光は、どの反射膜を通過しても同じ波長になる(波長のばらつきを低減できる)。各反射膜に対応した受光するディテクターがあるとき、一度に複数の測定が場所によるばらつきがなく、可能となる。
The
(第3の実施形態)
次に、波長可変干渉フィルターの一実施形態について図10を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、間隔規制部31の代わりに保護膜を配置した点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an embodiment of the variable wavelength interference filter will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that a protective film is disposed instead of the
図10(a)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式側断面図である。すなわち、本実施形態では、図10(a)に示すように、波長可変干渉フィルター58では間隔規制部31が省かれている。そして、第1反射膜17には保護膜としての第1保護膜59が積層され、第2反射膜18には保護膜としての第2保護膜60が積層されている。
FIG. 10A is a schematic side cross-sectional view showing the configuration of the wavelength variable interference filter. In other words, in the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the wavelength
従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが接近しても第1保護膜59と第2保護膜60とが接触して第1反射膜17及び第2反射膜18を保護する。従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが接触して第1反射膜17と第2反射膜18とが損傷を受けることを防止することができる。
Therefore, even if the first
図10(b)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式側断面図である。すなわち、本実施形態では、図10(b)に示すように、波長可変干渉フィルター61では間隔規制部31が省かれている。そして、第1導線23には第1保護膜62が積層され、第2導線24には第2保護膜63が積層されている。そして、第1保護膜62と第2保護膜63との間隔は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔より狭く設定されている。
FIG. 10B is a schematic side sectional view showing the configuration of the wavelength variable interference filter. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 10B, the wavelength regulating
従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが接近しても第1保護膜62と第2保護膜63とが接触して第1反射膜17及び第2反射膜18を保護する。従って、第1反射膜17と第2反射膜18とが接触して第1反射膜17と第2反射膜18とが損傷を受けることを防止することができる。
Therefore, even if the first
第1保護膜59、第2保護膜60、第1保護膜62及び第2保護膜63は光透過性があり覆っている反射膜及び導線を保護可能であれば良い。これらの保護膜には例えば、IGO(ガリウム添加酸化インジウム)、ITO(錫ドープ酸化インジウム)、SiO2,Al2O3,Si3N4、IWO(タングステン添加酸化インジウム)、ICO(インジウムセリウムオキサイド)、InTiO(チタン添加酸化インジウム)、ZnO、を用いることができる。特に、IGOの膜は透明性に優れ、ミラーの光学特性に大きな影響を与えず、反射膜の耐性を向上させることができる。また、IGOの膜はアモルファス質であるため容易にパターニングすることが可能である。本実施形態では、例えば、第1保護膜59、第2保護膜60、第1保護膜62及び第2保護膜63の材料にIGOを用いている。
The first
(第4の実施形態)
次に、波長可変干渉フィルターの一実施形態について図11を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、間隔制御部10が第1導線23と第2導線24とに通電する電流の方向を切り替えるスイッチを備えた点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment of a variable wavelength interference filter will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
図11(a)は、間隔制御部の構成を示す制御ブロック図である。図11(a)に示すように、波長可変干渉フィルター66の間隔制御部67は電源部68を備えている。電源部68の−極は配線47を介して第1スイッチ69に接続され、第1スイッチ69は配線47を介して第1導線23の一端と接続されている。第1スイッチ69は電源部68の−極と第1導線23の一端との導通を開閉する。電源部68の+極は配線47を介して第2スイッチ70に接続され、第2スイッチ70は配線47を介して第1導線23の他端と接続されている。第2スイッチ70は電源部68の+極と第1導線23の一端との導通を開閉する。間隔制御部67はスイッチ制御部71を備え、第1スイッチ69及び第2スイッチ70はスイッチ制御部71に制御される。第1スイッチ69及び第2スイッチ70は2端子のスイッチであり、開閉の切り替えを行うことができる。第1スイッチ69及び第2スイッチ70を閉じたときに第1導線23に所定の方向に電流が流れるようになっている。
FIG. 11A is a control block diagram showing the configuration of the interval control unit. As shown in FIG. 11A, the
さらに、間隔制御部67は第3スイッチ72及び第4スイッチ73を備えており、第3スイッチ72及び第4スイッチ73はスイッチ制御部71に制御される。第3スイッチ72及び第4スイッチ73は3端子スイッチである。電源部68の−極と+極とは配線47を介して第3スイッチ72及び第4スイッチ73の端子に接続されている。第2導線24の一端は配線47を介して第3スイッチ72の端子と接続されている。第2導線24の他端は配線47を介して第4スイッチ73の端子と接続されている。スイッチ制御部71は開閉の切り替えと短絡する端子を切り替えることが可能になっている。そして、スイッチ制御部71は第2導線24に流れる電流の流動方向を切り替えることができる。従って、スイッチ制御部71は第1導線23と第2導線24との間に斥力を働かせるか引力を働かせるかを切り替えることができる。
Further, the
図11(b)は第1反射膜と第2反射膜との間隔を制御する方法を説明するための図である。図11(b)において、縦軸は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を示す。横軸は時間の経過を示す。第1推移線74はスイッチ制御部71が力の方向を制御したときのギャップ21の推移を示している。第2推移線75はスイッチ制御部71が力の方向を制御しないときのギャップ21の推移を示している。
FIG. 11B is a diagram for explaining a method for controlling the distance between the first reflective film and the second reflective film. In FIG. 11B, the vertical axis indicates the distance between the first
第1推移線74に示すように、まず、第1反射膜17と第2反射膜18とのギャップ21は初期間隔21aとなっている。そして、加速ステップ76で間隔制御部67は第1導線23と第2導線24との間に斥力を作用させる。これにより、第2反射膜18は加速され、ギャップ21が大きくなる。次に減速ステップ77で間隔制御部67は第1導線23と第2導線24との間に引力を作用させる。これにより、ギャップ21の変化率が下がり、ギャップ21は目標間隔21cに収束する。次に、維持ステップ78で間隔制御部67は第1導線23と第2導線24との間の斥力を維持する。そして、ギャップ21は目標間隔21cに維持される。
As shown by the
第2推移線75に示すように減速ステップ77で間隔制御部67が第1導線23と第2導線24との間に引力を作用させないとき、ギャップ21は目標間隔21cを超える。そして、接続部15bのばね力と第1導線23と第2導線24との間に発生する斥力とが作用して減衰振動する。従って、振動が減衰するのに時間がかかる。一方、間隔制御部67が斥力と引力とを切り替える制御をするときには第1推移線74が示すように短時間でギャップ21を目標間隔21cにすることができる。従って、応答性良く波長可変干渉フィルター66を作動させることができる。
As indicated by the
(第5の実施形態)
(光学フィルターデバイス)
次に、光学フィルターデバイスの一実施形態について説明する。本実施形態の光学フィルターデバイスには第1の実施形態に記載された波長可変干渉フィルター5が搭載されている。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。図12は、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。
(Fifth embodiment)
(Optical filter device)
Next, an embodiment of the optical filter device will be described. The optical filter device of this embodiment is equipped with the wavelength
図12に示すように、電子機器としての光学フィルターデバイス80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81と、を備えている。尚、本実施形態では、一例として波長可変干渉フィルター5が搭載された例を示すが、上記の波長可変干渉フィルター39、42、45、50、58、61、66等が用いられる構成としてもよい。筐体81は、ベース基板82と、リッド83と、ベース側ガラス基板84と、リッド側ガラス基板85と、を備える。
As shown in FIG. 12, the
ベース基板82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82には、波長可変干渉フィルター5の可動基板15が設置される。ベース基板82への可動基板15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82には、光干渉領域(第1反射膜17及び第2反射膜18が対向する領域)と対向する場所に、光通過孔86が開口形成される。そして、この光通過孔86を覆うように、ベース側ガラス基板84が接合される。ベース側ガラス基板84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等を利用できる。
The
このベース基板82のリッド83側に位置するベース内側面87には、波長可変干渉フィルター5の各第1端子26及び第2端子28のそれぞれに対応して内側端子部88が設けられている。尚、各第1端子26及び第2端子28と、内側端子部88との接続は、例えばFPC89(Flexible Printed Circuit)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。尚、内部空間90を真空状態に維持する場合は、アウトガスが少ないAgペーストを用いることが好ましい。また、FPC89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82は、各内側端子部88が設けられる位置に対応して、貫通孔91が形成されており、各内側端子部88は、貫通孔91に充填された導電性部材を介して、ベース基板82のベース内側面87とは反対側のベース外側面92に設けられた外側端子部93に接続されている。そして、ベース基板82の外周部には、リッド83に接合されるベース接合部94が設けられている。
Inner
リッド83は、ベース基板82のベース接合部94に接合されるリッド接合部83aと、リッド接合部83aから連続し、ベース基板82から離れる方向に立ち上がる側壁部83bとを備えている。さらに、リッド83は、側壁部83bから連続し波長可変干渉フィルター5の固定基板14側を覆う天面部83cを備えている。このリッド83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83はリッド接合部83aと、ベース基板82のベース接合部94とが、接合されることで、ベース基板82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82及びリッド83の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
The
リッド83の天面部83cは、ベース基板82に対して平行となる。この天面部83cには、波長可変干渉フィルター5の光干渉領域に対向する領域に、光通過孔83dが開口形成されている。そして、この光通過孔83dを覆うように、リッド側ガラス基板85が接合される。リッド側ガラス基板85の接合方法としては、ベース側ガラス基板84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等を用いることができる。
The
このような光学フィルターデバイス80では、筐体81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、第1端子26、第2端子28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、第1反射膜17及び第2反射膜18の平行度をより確実に維持することができる。
In such an
また、波長可変干渉フィルター5を光学モジュール3や電子機器に組み込む作業を行う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80により保護された波長可変干渉フィルター5を安全に運搬することができる。また、光学フィルターデバイス80は、筐体81の外周面に露出する外側端子部93が設けられているため、光学モジュール3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。
Moreover, when transporting to the assembly line etc. which perform the operation | work which incorporates the wavelength
波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を容易に精度良く制御できる。従って、光学フィルターデバイス80は精度良く光を分光することができる。
The wavelength
また、電子機器としての分光測定装置1の他にも様々な分野の光学モジュール及び電子機器に上記の波長可変干渉フィルター5、39、42、45、50、58、61、66を適用することができる。次に、色を測定するための測色装置に波長可変干渉フィルター5を適用した例を示す。
In addition to the
(測色装置)
図13は、測色装置の構成を示すブロック図である。図13に示すように、電子機器としての測色装置97は、測定対象物2に光を射出する光源装置98と、測色センサー99(光学モジュール)と、測色装置97の全体動作を制御する制御装置100とを備える。そして、この測色装置97は光源装置98から射出される光を測定対象物2にて反射させる。反射された検査対象光を測色センサー99が受光し、測色センサー99から出力される検出信号に基づいて測色装置97は検査対象光の色度すなわち測定対象物2の色を分析して測定する。
(Color measuring device)
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the color measurement device. As shown in FIG. 13, the
光源装置98は光源101及び複数のレンズ102(図中には1つのみ記載)を備え、測定対象物2に対して例えば基準光(例えば、白色光)を射出する。また、複数のレンズ102にはコリメーターレンズが含まれてもよい。この場合、光源101から射出された基準光をコリメーターレンズが平行光にし、光源装置98は図示しない投射レンズから測定対象物2に向かって射出する。尚、本実施形態では、光源装置98を備える測色装置97を例示するが、例えば測定対象物2が液晶パネル等の発光部材である場合、光源装置98が設けられない構成としてもよい。
The
測色センサー99は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を透過する光を受光するディテクター6と、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長を制御する間隔制御部10とを備える。また、測色センサー99は、波長可変干渉フィルター5に対向する場所に図示しない入射光学レンズを備えている。入射光学レンズは測定対象物2で反射された反射光(検査対象光)を測色センサー99の内部に導光する。そして、測色センサー99では入射光学レンズから入射した検査対象光のうち所定の波長の光を波長可変干渉フィルター5が分光し、分光した光をディテクター6が受光する。尚、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39、42、45、50、58、61、66や光学フィルターデバイス80が設けられる構成としてもよい。
The
制御装置100は測色装置97の全体動作を制御する。この制御装置100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の他にも測色専用コンピューター等を用いることができる。そして、制御装置100は光源制御部103、測色センサー制御部104及び測色処理部105等を備えて構成されている。光源制御部103は光源装置98に接続され、例えば、利用者の設定入力に基づいて光源装置98に所定の制御信号を出力して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104は測色センサー99に接続されている。例えば、利用者の設定入力に基づいて測色センサー99にて受光させる光の波長を測色センサー制御部104が設定し、設定した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制御部104が測色センサー99に出力する。これにより、制御信号に基づいて間隔制御部10はアクチュエーター22に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター5を駆動させる。測色処理部105は、ディテクター6により検出された受光量から、測定対象物2の色度を分析する。
The
波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を容易に精度良く制御できる。従って、測色装置97は精度良く測定対象物2の色を測定することができる。
The wavelength
(ガス検出装置)
次に、電子機器の例として特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムを紹介する。このようなシステムとしては、例えば、光学モジュール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。
(Gas detection device)
Next, a light-based system for detecting the presence of a specific substance is introduced as an example of an electronic device. As such a system, for example, a gas detection such as an in-vehicle gas leak detector that detects a specific gas with high sensitivity by adopting a spectroscopic measurement method using an optical module, a photoacoustic rare gas detector for a breath test, etc. An apparatus can be illustrated. An example of such a gas detection device will be described below with reference to the drawings.
図14は、ガス検出装置の構成を示す模式正面図であり、図15は、ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。図14に示すように、電子機器としてのガス検出装置108はセンサーチップ109と吸引口110a、吸引流路110b、排出流路110c及び排出口110dを備えた流路110と本体部111とを備えて構成されている。
FIG. 14 is a schematic front view showing the configuration of the gas detection device, and FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the control system of the gas detection device. As shown in FIG. 14, a
本体部111は、流路110を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー112、排出手段113、筐体114を備えている。さらに、本体部111は光学部115、フィルター116、波長可変干渉フィルター5、受光素子117(検出部)等を含む検出装置(光学モジュール)を備えている。さらに、本体部111は検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部118(処理部)、電力を供給する電力供給部119等を備えている。尚、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39、42、45、50、58、61、66や光学フィルターデバイス80が設けられる構成としてもよい。光学部115は、光を射出する光源120、ビームスプリッター121、レンズ122、レンズ123及びレンズ124により構成されている。ビームスプリッター121は光源120から入射された光をセンサーチップ109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117側に透過する。
The
図15に示すように、ガス検出装置108には操作パネル125、表示部126、外部とのインターフェイスのための接続部127及び電力供給部119が設けられている。電力供給部119が二次電池の場合には充電のための接続部128を備えてもよい。更に、ガス検出装置108の制御部118は、CPU等により構成された信号処理部131及び光源120を制御するための光源ドライバー回路132を備えている。更に、制御部118は波長可変干渉フィルター5を制御するための間隔制御部10、受光素子117からの信号を受信する受光回路133を備えている。更に、制御部118はセンサーチップ109のコードを読み取り、センサーチップ109の有無を検出するセンサーチップ検出器134からの信号を受信するセンサーチップ検出回路135を備えている。更に、制御部118は排出手段113を制御する排出ドライバー回路136等を備えている。
As shown in FIG. 15, the
次に、上記のようなガス検出装置108の動作について、以下に説明する。本体部111の上部のセンサー部カバー112の内部にはセンサーチップ検出器134が設けられている。センサーチップ検出器134によりセンサーチップ109の有無が検出される。信号処理部131はセンサーチップ検出器134からの検出信号を検出するとセンサーチップ109が装着された状態であると判断する。そして、信号処理部131は表示部126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。
Next, the operation of the
そして、例えば利用者により操作パネル125が操作され、操作パネル125から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部131へ出力される。まず、信号処理部131は光源ドライバー回路132に光源駆動の指示信号を出力して光源120を作動させる。光源120が駆動されると、光源120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。光源120には温度センサーや光量センサーが内蔵されており、センサーの情報が信号処理部131へ出力される。光源120から入力された温度や光量に基づいて、光源120が安定動作していると信号処理部131が判断すると、信号処理部131は排出ドライバー回路136を制御して排出手段113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110aから吸引流路110b、センサーチップ109内、排出流路110c、排出口110dへと誘導される。尚、吸引口110aには、除塵フィルター110eが設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気等が除去される。
Then, for example, the
センサーチップ109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109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る。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115を通ってフィルター116に入射する。フィルター116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。
The
そして、信号処理部131は間隔制御部10に対して制御信号を出力する。これにより、間隔制御部10は波長可変干渉フィルター5のアクチュエーター22を駆動させて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に分光させる。分光した光が受光素子117にて受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路133を介して信号処理部131に出力される。
Then, the
波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を容易に精度良く制御できる。従って、波長可変干渉フィルター5は目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。信号処理部131は、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する。そしてし、検出対象となるガス分子が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131は表示部126にその結果情報を表示し、接続部127から外部へ出力する。
The wavelength
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108を例示した。ガス検出装置108はガス固有の吸光度を検出して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に光学モジュール3を用いる。そして、ガス検出装置は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、判別する電子機器である。ガス検出装置108はこのような構成にすることで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。
The
(食物分析装置)
また、特定物質の存在を検出するためのシステムは上記のようなガスの検出に限らない。近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や食物、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、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。
(Food analyzer)
Moreover, the system for detecting the presence of the specific substance is not limited to the detection of the gas as described above. Examples of the substance component analysis apparatus include a non-invasive measurement apparatus for saccharides by near infrared spectroscopy and a non-invasive measurement apparatus for information on food, living body, minerals, and the like. Hereinafter, a food analyzer will be described as an example of the substance component analyzer.
図16は、食物分析装置の構成を示すブロック図である。図16に示すように、電子機器としての食物分析装置139は検出器140(光学モジュール)、制御部141及び表示部142を備えている。検出器140は光を射出する光源145、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ146、撮像レンズ146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を備えている。さらに、検出器140は分光された光を検出する撮像部147(検出部)を備えている。尚、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39、42、45、50、58、61、66や光学フィルターデバイス80が設けられる構成としてもよい。また、制御部141は光源145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148及び波長可変干渉フィルター5を制御する間隔制御部10を備えている。さらに、制御部141は撮像部147を制御して撮像部147で撮像された分光画像を取得する検出制御部149、信号処理部150及び記憶部151を備えている。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the food analyzer. As shown in FIG. 16, the
食物分析装置139を駆動させると光源制御部148により光源145が制御されて光源145から測定対象物2に光が照射される。そして、測定対象物2で反射された光は撮像レンズ146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は間隔制御部10の制御により駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター5から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えば、CCDカメラ等により構成される撮像部147に撮像される。また、撮像された光は分光画像として記憶部151に蓄積される。また、信号処理部150は間隔制御部10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。
When the
そして、信号処理部150は記憶部151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151には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いる。記憶部151に記憶された食物に関する情報を基に信号処理部150は求めたスペクトルのデータを分析する。そして、信号処理部150は測定対象物2に含まれる食物成分と各食物成分含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から信号処理部150は食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、信号処理部150は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る。更には、信号処理部150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150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142に表示させる処理をする。
Then, the
波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を容易に精度良く制御できる。従って、食物分析装置139は精度良く測定対象物2の波長を測定することができる。
The wavelength
また、食物分析装置139の他にも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に食物分析装置139を用いることができる。他にも、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に食物分析装置139を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。更には、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。
Further, in addition to the
更には、光学モジュール3を用いた電子機器としては、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3に設けられた波長可変干渉フィルター5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。
Furthermore, the electronic apparatus using the
(分光カメラ)
また、電子機器としては光学モジュール3により光を分光させて分光画像を撮像する分光カメラや分光分析機等に光学モジュール3を適用できる。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5を内蔵した赤外線カメラが挙げられる。図17は、分光カメラの構成を示す概略斜視図である。図17に示すように、電子機器としての分光カメラ154はカメラ本体155、撮像レンズユニット156及び撮像部157を備えている。カメラ本体155は利用者により把持され操作される部分である。
(Spectral camera)
Moreover, as an electronic device, the
撮像レンズユニット156はカメラ本体155に接続され、入射した画像光を撮像部157に導光する。また、この撮像レンズユニット156は対物レンズ158、結像レンズ159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。撮像部157は受光素子により構成され、撮像レンズユニット156により導光された画像光を撮像する。分光カメラ154では波長可変干渉フィルター5が撮像対象となる波長の光を透過させて、撮像部157が所望の波長の光の分光画像を撮像する。この時、波長可変干渉フィルター5は第1反射膜17と第2反射膜18との間隔を容易に精度良く制御できる。従って、各波長に対して波長可変干渉フィルター5が精度良く分光するので、分光カメラ154は精度よく目的波長の分光画像を撮像することができる。
The
更には、光学モジュール3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5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、光学モジュール3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、指紋、網膜及び虹彩等の認証装置にも適用できる。更には、光学モジュール3を濃度検出装置に用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルター5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。
Furthermore, the
上記に示すように、光学モジュール3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、光学モジュール3は上述のように、1つの光学モジュール3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3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。尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。
As described above, the
3…光学モジュール、5,39,42,45,50,58,61,66…波長可変干渉フィルター、10…間隔制御部、14…固定基板、15c…可動部、17…第1反射膜、18…第2反射膜、21a…初期間隔、21b…動作間隔、23…第1導線、24…第2導線、31…間隔規制部、43d,44d…折返点としての第1折返点、43e,44e…折返点としての第2折返点、46a…小導線部としての第1小導線部、46b…小導線部としての第2小導線部、46c…小導線部としての第3小導線部、46d…小導線部としての第4小導線部、51…第1基板としての固定基板、59…保護膜としての第1保護膜、60…保護膜としての第2保護膜、80…電子機器としての光学フィルターデバイス、97…電子機器としての測色装置、108…電子機器としてのガス検出装置、139…電子機器としての食物分析装置、154…電子機器としての分光カメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記固定基板に対向して配置される可動部と、
前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、
前記固定基板に設けられた第1導線と、
前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、
前記第1導線と前記第2導線とに通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を制御する間隔制御部と、
を備えたことを特徴とする光学モジュール。 A fixed substrate;
A movable part disposed to face the fixed substrate;
A first reflective film provided on the fixed substrate that reflects part of incident light and transmits part of the incident light;
A second reflective film provided in the movable part, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A first conductor provided on the fixed substrate;
A second conducting wire that is provided in the movable part and is located at a location facing the first conducting wire;
An interval controller that controls the interval between the first reflective film and the second reflective film by energizing the first conductive wire and the second conductive wire;
An optical module comprising:
前記第1導線及び前記第2導線に通電しないときの前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を初期間隔とし、
前記第1導線及び前記第2導線に通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔が安定したときの間隔を動作間隔とするとき、
前記動作間隔は前記初期間隔より離れた間隔であることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to claim 1,
An interval between the first reflective film and the second reflective film when the first conductive wire and the second conductive wire are not energized is an initial interval,
When energizing the first conducting wire and the second conducting wire and setting the interval when the interval between the first reflecting film and the second reflecting film is stabilized as an operation interval,
The optical module is characterized in that the operation interval is an interval apart from the initial interval.
前記間隔制御部は前記第1導線と前記第2導線との間に斥力と引力の両方を切り替えて作用させることで前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を前記動作間隔に移行させることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to claim 2,
The distance controller shifts the distance between the first reflective film and the second reflective film to the operation distance by switching and acting both repulsive force and attractive force between the first conductive wire and the second conductive wire. An optical module.
前記第1反射膜を前記第1導線の一部とし、前記第2反射膜を前記第2導線の一部とすることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 3,
The optical module, wherein the first reflective film is a part of the first conductive wire, and the second reflective film is a part of the second conductive wire.
前記第1導線及び前記第2導線はそれぞれ折返点を有して配置されることを特徴とする光学モジュール。 It is an optical module as described in any one of Claims 1-4, Comprising:
The optical module, wherein the first conducting wire and the second conducting wire are arranged with turning points.
前記第1導線及び前記第2導線はそれぞれ前記間隔制御部と接続する複数の小導線部を有し、前記間隔制御部は前記小導線部毎に通電することを特徴とする光学モジュール。 An optical module according to any one of claims 1 to 5,
The optical module, wherein each of the first conductor and the second conductor has a plurality of small conductors connected to the spacing controller, and the spacing controller is energized for each of the small conductors.
前記固定基板と前記可動部との間に位置し前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を規制する間隔規制部を備えることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 6,
An optical module, comprising: an interval restricting portion that is located between the fixed substrate and the movable portion and restricts an interval between the first reflecting film and the second reflecting film.
前記第1反射膜及び前記第2反射膜を保護する保護膜を備えることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 6,
An optical module comprising a protective film for protecting the first reflective film and the second reflective film.
前記第1反射膜と前記第1導線とは同一平面に設置されることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 8,
The optical module, wherein the first reflective film and the first conducting wire are installed on the same plane.
前記第2反射膜と前記第2導線とは同一平面に設置されることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 9,
The optical module, wherein the second reflective film and the second conducting wire are installed on the same plane.
前記固定基板に対向して配置される可動部と、
前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、
前記固定基板に設けられた第1導線と、
前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、
前記第1導線と前記第2導線とに通電して前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔を制御する間隔制御部と、
を有する光学モジュールと、
前記光学モジュールを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電子機器。 A fixed substrate;
A movable part disposed to face the fixed substrate;
A first reflective film provided on the fixed substrate that reflects part of incident light and transmits part of the incident light;
A second reflective film provided in the movable part, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A first conductor provided on the fixed substrate;
A second conducting wire that is provided in the movable part and is located at a location facing the first conducting wire;
An interval controller that controls the interval between the first reflective film and the second reflective film by energizing the first conductive wire and the second conductive wire;
An optical module having
An electronic apparatus comprising: a control unit that controls the optical module.
前記固定基板に対向して配置される可動部と、
前記固定基板に設けられ入射光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記可動部に設けられ前記第1反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第2反射膜と、
前記固定基板に設けられた第1導線と、
前記可動部に設けられ前記第1導線に対向する場所に位置する第2導線と、を備え、
前記第1導線と前記第2導線とに通電することにより前記第1反射膜と前記第2反射膜との間隔が変動されることを特徴とする波長可変干渉フィルター。 A fixed substrate;
A movable part disposed to face the fixed substrate;
A first reflective film provided on the fixed substrate that reflects part of incident light and transmits part of the incident light;
A second reflective film provided in the movable part, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A first conductor provided on the fixed substrate;
A second conducting wire provided in the movable part and located at a location facing the first conducting wire,
The wavelength tunable interference filter according to claim 1, wherein an interval between the first reflective film and the second reflective film is changed by energizing the first conductive wire and the second conductive wire.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150113 |