JP2019095568A - 干渉フィルター、光学デバイス、光学モジュール、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の干渉フィルターでは、一方の反射膜が設けられる固定基板と、他方の反射膜が設けられる可動基板とを備える。可動基板には、前記他方の反射膜が設けられる可動部と、可動部の外周を囲んで可動部を固定基板側に変位可能に保持する保持部とが設けられている。
一方、干渉フィルターは、例えば、干渉フィルターを透過した光を受光する受光部等と組み合わされて使用される。ここで、受光部としてCCD(Charge Coupled Device)等のイメージセンサーを用いる場合がある。このような受光部は、通常、光を受光する受光面(受光領域)が長方形状となる。
したがって、特許文献1に記載のような干渉フィルターと、上記のような受光部とを組み合わせた場合、受光領域に対して円形状の出力領域の一部がはみ出ることになる。
受光領域がはみ出ないようにするには、円形状の反射膜を大きくする必要があり、そうした場合、機器が大型化するという問題がある。
また、可動部は、第二ミラーと同様に、第二方向の幅よりも第三方向の幅が大きくなる形状となる。すなわち、可動部を第二ミラーの形状に合わせて小型化することができる。これにより、可動部を備える干渉フィルターの小型化をも促進できる。
本適用例では、可動部の外周に保持部が連結されている。このような干渉フィルターでは、保持部を撓ませることで、可動部の撓みを抑制しつつ、可動部を第一方向に変位させることが可能となる。
例えば可動部が長方形状である場合、第二方向は短辺に平行な方向(短辺方向)、第三方向は長辺に平行な方向(長辺方向)となる。また、電極がミラー領域を囲う矩形枠状である場合、電極の第二方向に対応する部分とは、可動部の短辺に平行な一対の電極部分(短辺電極部)であり、電極の第三方向に対応する部分とは、可動部の長辺に平行な一対の電極部分(長辺電極部)である。この場合、第二電極幅とは、短辺電極部の長辺方向の長さ、第三電極幅とは、長辺電極部の短辺方向の長さを指す。
また、例えば、可動部が楕円形状や長円形状である場合、第二方向は短軸方向、第三短軸方向となる。この際、電極が、ミラー領域を囲う楕円矩形枠状や長円枠形状である場合、電極の第二方向に対応する部分とは、接線方向が短軸方向と略平行となる電極部分となり、電極の第三方向に対応する部分とは、接線方向が長軸方向と略平行となる電極部分となる。この場合、第二電極幅とは、接線方向が短軸方向と略平行となる電極部分の長軸方向の長さ、第三電極幅とは、接線方向が長軸方向と平行となる電極部分の短軸方向の長さを指す。
本適用例では、第二ミラーが長方形状となる。したがって、ミラーギャップに応じた波長の光が出力される出力領域も長方形状となる。よって、長方形状の受光領域を有する受光部と組み合わせて用いる際に、受光領域と出力領域とを略一致させることができる。このため、出力領域のうちの受光領域にて光が受光されない不要領域を大きく減らすことができ、第二ミラーをより一層小型にすることができる。
本適用例では、第二ミラーが、オーバル形状(例えば楕円形や長円形、長丸四角形等)となる。この場合、ミラーギャップに応じた波長の光が出力される出力領域は、長軸方向及び短軸方向を有する長手状の領域となる。よって、長方形状の受光領域を有する受光部と組み合わせて用いる際に、受光領域と出力領域との長手方向を略一致させることで、第二ミラーを小型化できる。
本適用例では、干渉フィルターが筐体内に収納されているため、例えば反射膜への異物の付着等を抑制でき、衝撃等から干渉フィルターを保護することもできる。
本適用例では、上述した適用例と同様、第一ミラー及び第二ミラーと通過した光の出力領域が、第三方向が第二方向よりも広くなる長手状の領域となる。よって、受光部の受光領域が長手方向を有する際に、出力領域の第三方向が受光領域の長手方向と略一致するように干渉フィルターを配置させれば、干渉フィルターを小型にすることができ、ひいては光学モジュールの小型化をも促進できる。
本適用例では、受光部の受光領域の第三方向の幅が第二方向の幅よりも大きくなる。よって、干渉フィルターから出力される光の出力領域と、受光領域との長手方向が一致し、干渉フィルター及び光学モジュールの小型化を図ることができる。
本適用例では、第一光源から照射され第一測定位置で反射された光が、干渉フィルターの第二ミラーに入射する位置(第一通過位置)と、第二光源から照射され第二測定位置で反射された光が、干渉フィルターの第二ミラーに入射する位置(第二通過位置)と、が第三方向において所定寸法離れている。このような構成では、受光部にて、第一測定位置にて反射した光のミラーギャップに対応する波長成分の光に対する測定と、第二測定位置にて反射した光のミラーギャップに対応する波長成分の光に対する測定とを同時に実施できる。このような測定を実施する際、従来の円形のミラーを有する干渉フィルターでは、ミラーの第二方向の幅寸法も大きくなるので、干渉フィルターの平面サイズが大型化する。これに対して、本適用例では、第二方向の第二ミラー幅は、第三ミラー幅よりも小さいので、従来の干渉フィルターよりも小型にできる。
本適用例では、上述した適用例と同様、干渉フィルターを小型にできる。よって、干渉フィルターを備えた電子機器においても小型化を図ることができる。
以下、本発明に係る第一実施形態の波長可変干渉フィルターについて説明する。
[波長可変干渉フィルターの構成]
図1は、第一実施形態に係る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る。図2は、図1における波長可変干渉フィルター5をA−A線で切断した際の断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図1及び図2に示すように、透光性の第一基板51及び第二基板52を備えている。これらの第一基板51及び第二基板52は、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53により接合されることで、一体的に構成されている。
また、波長可変干渉フィルター5には、本発明の駆動手段である静電アクチュエーター56が設けられている。この静電アクチュエーター56は、第一基板51に設けられた第一電極561と、第二基板52に設けられた第二電極562とにより構成される。なお、本実施形態の第二電極562は、本発明における、電圧印加により可動部521(後述)を前記第一方向に変位させる電極に相当する。
本実施形態では、平面視において、第一ミラー54の中心点及び第二ミラー55の中心点は一致し、第一ミラー54及び第二ミラー55の中心点を通る軸をフィルター中心軸Oとする。
図3は、第一基板51を、第二基板52側から見た際の平面図である。
第一基板51は、図2及び図3に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝511及びミラー設置部512を備える。また、第一基板51の−X側の端部(図1における辺C1−C2)は、第二基板52の−X側の端部(図1における辺C5−C6)よりも外側に突出する。
電極配置溝511の溝底面には、静電アクチュエーター56を構成する第一電極561が設けられている。また、第一基板51には、電極配置溝511から辺C3−C4に向かって、電極配置溝511と同一深さ寸法の引出溝511Aが延設されている。
具体的には、第一電極561は、X方向に平行な一対の第一長辺電極部561Aと、Y方向に平行な一対の第一短辺電極部561Bと、第一長辺電極部561A及び第一短辺電極部561Bに連続する第一コーナー電極部561Cと、を含む。
第一長辺電極部561Aは、それぞれ、ミラー設置部512側(ミラー領域M側)の第一内側長辺561A1、ミラー設置部512とは反対側の第一外側長辺561A2を有する。ここで、第一長辺電極部561Aの幅、つまり、第一内側長辺561A1から第一外側長辺561A2までのY方向の寸法を、長辺幅Laとする。
また、第一短辺電極部561Bは、それぞれ、ミラー設置部512側の第一内側短辺561B1、ミラー設置部512とは反対側の第一外側短辺561B2を有する。ここで、第一短辺電極部561Bの幅、つまり、第一内側短辺561B1から第一外側短辺561B2までのX方向の寸法を、短辺幅Lbとする。
本実施形態では、図3に示すように、長辺幅Laが、短辺幅Lbよりも小さくなる。
第一コーナー電極部561Cは、第一長辺電極部561Aの一端部と第一短辺電極部561Bの一端部とに連続し、第一外側長辺561A2と、第一外側短辺561B2と、第一内側長辺561A1及び第一内側短辺561B1の交点とを含んで構成されている。
なお、第一電極561上に、第二電極562との間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
また、ミラー設置部512の突出先端面は平面であり、当該突出先端面には、平面視において長方形状の第一ミラー54が設けられる。具体的には、第一ミラー54は、X方向の幅がLmx、Y方向の幅がLmyであり、Lmx>Lmyとなる長方形状に形成される。
なお、第一ミラー54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜、高屈折層(例えばTiO2)及び低屈折層(例えばSiO2)を積層した誘電体多層膜等を用いることができる。
第二基板52は、フィルター中心軸Oを中心とした可動部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、保持部522の外側に設けられた基板外周部523と、を備えている。また、第二基板52の+X側の端部(辺C3−C4)は、第一基板51の+X側の端部(辺C7−C8)よりも外側に突出し、接続端子部524を構成する。
可動部521は、図1及び図4に示すように、平面視において、フィルター中心軸Oを中心とした長方形状に形成されている。より具体的には、可動部521は、X方向(本発明の第三方向)の幅Mbが、Y方向(本発明の第二方向)の幅Maより大きくなる長方形状に形成されており(Ma<Mb)、X方向に平行な一対の長辺521aと、Y方向に平行な一対の短辺521bとを有する。また、長辺521aと短辺521bとは平面視において直角となる(角部521c)。なお、ここで述べる可動部521とは、図2に示すように、Z方向の寸法(厚み)がtとなる部分(均一な厚み寸法tとなる部分)を指す。
そして、可動部521は、外周縁が周方向に亘って(全周が)保持部522に連結されている。すなわち、平面視において、可動部521の各辺がそれぞれ保持部522に連結されている。
基板外周部523は、平面視において保持部522の外側に設けられている。この基板外周部523は、第一基板51の第一接合部513と対向する領域において接合膜53を介して第一基板51に接合されている。
第二ミラー55は、フィルター中心軸Oを中心とし、X方向の幅がY方向の幅よりも大きい長方形状に形成されており、可動部521とは相似形状、第一ミラー54とは同一形状となる。そして、第二ミラー55は、平面視において、第一ミラー54と重なり合う。
つまり、第二ミラー55は、X方向の幅(第三ミラー幅)がLmx、Y方向の幅(第二ミラー幅)がLmy(Lmx>Lmy)となる長方形状に形成される。
本実施形態では、平面視で第一ミラー54及び第二ミラー55が重なり合う領域は、ミラー領域Mとなる。つまり、平面視において、可動部521の内側にミラー領域Mが含まれる構成となる。波長可変干渉フィルター5に入射した光は、このミラー領域Mにおいて、第一ミラー54及び第二ミラー55の間で多重干渉する。そして、ギャップGのギャップ寸法に応じた所定波長の光が強め合って波長可変干渉フィルター5から出射(透過)される。
この第二ミラー55としては、第一ミラー54と同様に、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜、高屈折層(例えばTiO2)及び低屈折層(例えばSiO2)を積層した誘電体多層膜等を用いることができる。
より具体的には、第二電極562は、図4に示すように、X方向に平行な一対の第二長辺電極部562Aと、Y方向に平行な一対の第二短辺電極部562Bと、第二コーナー電極部562Cと、を含む。
第二長辺電極部562Aは、それぞれ、第二ミラー55側(ミラー領域M側)の第二内側長辺562A1、第二ミラー55とは反対側の第二外側長辺562A2を有する。そして、第二長辺電極部562Aの幅、つまり、第二内側長辺562A1から第二外側長辺562A2までのY方向の寸法は、本発明の第三電極幅に相当し、第一電極561の第一長辺電極部561Aと同様、長辺幅Laとなる。
また、第二短辺電極部562Bは、それぞれ、第二ミラー55側の第二内側短辺562B1、第二ミラー55とは反対側の第二外側短辺562B2を有する。そして、第二短辺電極部562Bの幅、つまり、第二内側短辺562B1から第二外側短辺562B2までのX方向の寸法は、本発明の第二電極幅に相当し、第一短辺電極部561Bと同様、短辺幅Lbとなる。
つまり、第二電極562において、第二短辺電極部562Bの短辺幅Lbは、第二長辺電極部562Aの長辺幅Laよりも大きい(La<Lb)。
第二コーナー電極部562Cは、第二長辺電極部562Aの一端部と第二短辺電極部562Bの一端部とに連続し、第二外側長辺562A2と、第二外側短辺562B2と、第二内側長辺562A1及び第二内側短辺562B1の交点とを含んで構成されている。
更に、第二基板52には、第二電極562及び第二引出電極564とは接続されない(独立した)第一接続電極565が、引出溝511Aのバンプ部511Bに対向する位置から接続端子部524に亘って設けられる。この第一接続電極565は、引出溝511Aに対向する位置において、バンプ部511Bの突出先端に配置される第一引出電極563に接続される。
図5は、第一ミラー54P及び第二ミラー55Pの形状を円形とした従来の波長可変干渉フィルター5Pと、受光部30との関係を示す図である。また、図6は、本実施形態における波長可変干渉フィルター5と、受光部30との関係を示す図である。なお、図5及び図6では説明の簡略化のため、波長可変干渉フィルター5,5Pと受光部30との間に他の光学部材が配置されない例であるが、例えば、レンズ等の光学部材が介在してもよい。
波長可変干渉フィルター5は、ミラー領域Mに入射した入射光から、所定波長の光を透過させる光学フィルターであり、図5や図6に示される受光部30と組み合わせて用いられることが有る。
受光部30は、波長可変干渉フィルター5を透過した光をCCD等のイメージセンサーにより構成される受光部30にて受光し、分光画像を取得する。このような受光部30は、一般に、図5や図6に示すように、矩形状の受光領域31を有し、当該矩形状の受光領域31に2次元アレイ配置されたフォトダイオードにて光を受光して、水平方向及び垂直方向に並ぶ矩形状の画像データを生成する。
したがって、受光領域31の全体において、波長可変干渉フィルター5を透過したギャップGに応じた波長の光を受光させる場合、波長可変干渉フィルター5を透過した光の出力領域の内側に受光領域31が含まれるよう、平面視におけるミラー領域M(第二ミラー55)の形状や大きさ(平面サイズ)が設定されている必要がある。
上述したような波長可変干渉フィルター5では、第一電極561と第二電極562との間に電圧を印加して静電アクチュエーター56を駆動させることがで、可動部521が静電引力により第一基板51側に引っ張られて+Z側に変位する。
ところで、図5に示すような従来の円形の第一ミラー54P及び第二ミラー55Pを有する波長可変干渉フィルター5Pでは、可動部も第二ミラー55Pの平面形状に合わせて、平面視円形に形成される。このような可動部では、可動部が保持部に均等に引っ張られるため、可動部の外周部の変位量も均一となり、可動部全体における撓み形状も均一となる。この場合、可動部に設けられる第二ミラー55Pの撓みも生じにくい。
具体的に説明すると、図7に示すように、可動部521の中心をZ方向に変位させた際、可動部521の中心(フィルター中心軸O上)のZ方向への変位量と、可動部521の外周縁におけるZ方向への変位量とに差が生じる。つまり、可動部521の外周縁が周方向に亘って保持部522に連結されて保持される構成では、可動部521がZ方向に変位すると、可動部521と保持部522との連結部において、可動部521を元の位置に戻そうとする復元力(保持部522のばね力)が作用する。
この際、可動部521が長方形状であると、長辺方向(X方向)と短辺方向(Y方向)とにおいて、撓み易さに差が生じ、可動部521の中心からの距離が長い程、変位量の差が大きくなる。例えば、可動部521の中心と可動部521の±X両端部とにおける変位量の差Δdx0は、可動部521の中心と可動部521の±Y両端部とにおける変位量の差Δdy0に比べて大きくなり、X方向に沿って可動部521が撓む。このような撓みが生じると、ミラー領域Mに設けられた第二ミラー55にも撓みが生じてしまう。
図8は、本実施形態において、静電アクチュエーター56に電圧を印加した際の可動部521の撓み形状を示す図である。
具体的には、本実施形態では、第一短辺電極部561B及び第二短辺電極部562Bの幅(短辺幅Lb)は、第一長辺電極部561A及び第二長辺電極部562Aの幅(長辺幅La)よりも大きい。このため、静電アクチュエーター56に電圧を印加すると、可動部521の±X側の両端部に、±Y側の両端部よりも大きい静電引力が付与されることになる。
これにより、図8に示すように、可動部521の±X両端側の変位量Δdx1が、±Y両端側の変位量Δdy1と略同一となり、可動部521の長辺方向(X方向)の撓みが抑制され、可動部521に設けられた第二ミラー55の撓みも抑制される。
本実施形態では、ミラー領域M(第二ミラー55)が長方形状となり、第二ミラー幅であるY方向の幅Lmyが、第三ミラー幅であるX方向の幅Lmxよりも小さい。
一般に、イメージセンサー等の受光部30は、矩形状の受光領域31を有する。したがって、波長可変干渉フィルター5を透過した光を、受光部30により受光して分光画像を撮像する場合、ミラー領域Mの形状を受光領域31の形状に合わせることで、ミラー領域M(第二ミラー55)の平面サイズを小さくできる。
また、本実施形態では、第二ミラー55が設けられる可動部521は、Y方向の幅に比べてX方向の幅が大きい長方形状となる。よって、可動部521を第二ミラー55の形状に合わせて小型化することができ、波長可変干渉フィルター5の平面サイズを小型にできる。
このような構成では、可動部521をZ方向に変位させると、保持部522により可動部521を元の位置に戻そうとする復元力が作用する。したがって、可動部521の撓み易い部分では、可動部521を変位させた際に、保持部522により引っ張られることで撓みが大きくなる(可動部521の中心の変位量と、撓み易い部分との変位量とに差が生じる)。これに対して、本実施形態では、可動部521の撓み易い部分において電極幅を大きくし、撓みにくい部分において電極幅を小さくすることで、可動部521の変位時の当該可動部521の撓みを抑制できる。したがって、可動部521に設けられる第二ミラー55の撓みも抑制されることになる。これにより、波長可変干渉フィルター5から出力(透過)される光の波長の面内のばらつきが抑制され、波長可変干渉フィルターから所望波長の光を均一に出射させることができ、波長精度を向上できる。
X方向が長辺方向、Y方向が短辺方向となる矩形状の可動部521では、当該可動部521をZ方向に変位させた際に、長辺方向であるX方向に撓み易く、短辺方向であるY方向に撓みにくくなる。つまり、可動部521の中心を変位量dだけ変位させた際に、可動部521のX方向の両端部が保持部522により引っ張られることで大きく撓み、中心との変位量の差が大きくなる(Z方向への変位が小さくなる)。
これに対して、本実施形態では、X方向の両端部に配置される第二短辺電極部562Bの短辺幅Lbが、Y方向の両端部に配置される第二長辺電極部562Aの長辺幅Laよりも大きい。このため、静電アクチュエーター56に駆動電圧を印加した際に、X方向の両端部により大きい静電引力が作用し、可動部521のX方向の撓みが抑制される。これにより、可動部521に設けられる第二ミラー55の撓みも抑制されることになり、波長可変干渉フィルター5の波長精度が向上する。
このため、第二ミラー55を囲う環状領域に亘って静電引力を作用させることができ、第二ミラー55の傾斜を抑制することができる。
次に、第二実施形態の波長可変干渉フィルター5について説明する。
第一実施形態において説明したような外周形状が多角形状(矩形状)となる可動部521では、矩形の角部521c、即ち、可動部521の外周縁を構成する長辺521a及び短辺521bの交差位置は、他の部分に比べて撓み易くなる。すなわち、可動部521をZ方向に所定寸法変位させる際、可動部521の角部521cでは、長辺521aや短辺521bの中央部に比べて、可動部521の中心との変位量の差が大きくなる。これに対して、第二実施形態では、この角部521cを第一基板51側により大きく変位させて、可動部521の撓みをより低減する点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明において、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略、又は簡略化する。
具体的には、第二電極566Aは、X方向に平行な一対の第二長辺電極部562Aと、Y方向に平行な一対の第二短辺電極部562Bと、これらの第二長辺電極部562A及び第二短辺電極部562Bに連続する第二コーナー電極部562Dとを備える。
第二長辺電極部562A及び第二短辺電極部562Bについては、第一実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
ここで、本実施形態において、可動部521の短辺521bは、本発明の第四縁を構成し、長辺521aは、本発明の第五縁を構成し、これらの短辺521b及び長辺521aは多角形状の可動部521の辺部に相当する。また、第二電極562のうち、第二長辺電極部562Aは本発明の第四電極部及びサイド電極部に相当し、第二内側長辺562A1は本発明の第四内側辺に相当し、第二外側長辺562A2は本発明の第四外側辺に相当し、X方向は第四方向に相当する(本実施形態では、第四方向と第三方向とが一致する)。さらに、第二電極562のうち、第二短辺電極部562Bは本発明の第五電極部及びサイド電極部に相当し、第二内側短辺562B1は本発明の第五内側辺に相当し、第二外側短辺562B2は、本発明の第五外側辺に相当し、Y方向は第五方向に相当する(本実施形態では、第五方向と第二方向とが一致する)。
なお、図9及び図10に示す例では、平面視において、外側突出部562D1が、可動部521内に設けられる例を示すが、例えば、外側突出部562D1が、可動部521から保持部522に亘って設けられていてもよい。この場合、第二長辺電極部562Aの第二外側長辺562A2を可動部521の長辺521a側に寄せて配置することができ、第二短辺電極部562Bの第二外側短辺562B2を可動部521の短辺521b側に寄せて配置することができる。
ここで、図10に示すように、第二長辺電極部562Aの長辺521Aに直交するY方向の幅は、第1のサイド電極部の幅Wsaとなり、第二短辺電極部562Bの短辺521bに直交するX方向の幅は、第2のサイド電極部の幅Wsb(本実施形態では、Wsb>Wsa)となる。また、可動部521の中心(重心)であるフィルター中心軸Oから、可動部521の角部521cに向かう直線を放射直線Sとし、第二コーナー電極部562Dの放射直線Sに沿った電極の幅をWcとする。また、放射直線Sと長辺521aとの為す角をαaとし、放射直線Sと短辺521bとの為す角とαbとする。
本実施形態では、第二コーナー電極部562Dは、上述のように、第二外側長辺562A2や第二外側短辺562B2よりも、外側(角部521c側)に突出する外側突出部562D1が設けられている。したがって、第二コーナー電極部562Dの幅Wcは、Wc>Wsa/sinαaを満たし、かつ、Wc>Wsb/sinαbを満たす。
本実施形態において、可動部521は、長辺521a及び短辺521bが角部521cで接続される矩形状となる。また、第二電極566Aは、長辺521aに沿った第二長辺電極部562Aと、短辺521bに沿った第二短辺電極部562Bと、第二長辺電極部562A及び第二短辺電極部562Bに接続されて角部521cに対応する位置に設けられる第二コーナー電極部562Dとを備える。そして、第二コーナー電極部562Dは、ミラー領域M(第二ミラー55)から離れる方向に突出する外側突出部562D1を備えている。すなわち、第二コーナー電極部562Dの電極の幅Wcは、サイド電極部である第二長辺電極部562Aの電極の幅Wsaに対して、Wc>Wsa/sinαaを満たし、第二短辺電極部562Bの電極の幅Wsbに対して、Wc>Wsb/sinαbを満たす。
可動部521の角部521cは、他の部分に比べて撓み易いため、可動部521をZ方向に変位させた際に、可動部521の中心との変位量の差が大きくなる。これに対して、本実施形態では、外側突出部562D1が設けられ、第二コーナー電極部562Dの幅Wcが上記条件を満たしていることで、より大きい静電引力を、角部521cに作用させることができ、可動部521の撓みを抑制できる。これにより、可動部521のミラー領域Mに設けられる第二ミラー55の撓みを抑制できる。
次に、第三実施形態の波長可変干渉フィルター5について説明する。
第二実施形態では、第二コーナー電極部562Dが外側突出部562D1を備える構成を示した。これに対して、第三実施形態では、第二コーナー電極部から第二ミラー側に突出する部分を有する点で、第二実施形態と相違する。
図11及び図12に示すように、第三実施形態の第二電極566Bでは、第二コーナー電極部562Eは、外周縁が第二内側長辺562A1及び第二内側短辺562B1よりも内側(第二ミラー55に近接する側)に突出する内側突出部562E1を備える。
具体的には、内側突出部562E1は、第二内側長辺562A1の延長線及び第二内側短辺562B1の延長線の交点(内側交点Q0)から第二ミラー55に向かって拡開する形状となり、第二長辺電極部562A及び第二短辺電極部562Bに連続する。つまり、内側突出部562E1は、第二内側長辺562A1上において内側交点Q0から所定距離の第一点Q1と、第二内側短辺562B1上において内側交点Q0から所定距離の第二点Q2と、内側交点Q0とに囲われる三角形状の内側突出部562E1が設けられる。
言い換えると、図12に示すように、放射直線Sと長辺521aとの為す角度をαa、放射直線Sと短辺521bとの為す角度をαb、第二長辺電極部562A(サイド電極部)のY方向の幅をWsa、第二短辺電極部562B(サイド電極部)のX方向の幅をWsbとした際に、第二コーナー電極部562Eの放射直線Sに沿う方向の電極の幅Wcは、Wc>Wsa/sinαa、かつ、Wc>Wsb/sinαbを満たす。
また、第三実施形態では、内側突出部562E1のみが設けられる構成を例示するが、これに限定されず、第二実施形態において説明した外側突出部562D1がさらに設けられる構成としてもよい。
本実施形態では、第二実施形態と同様に、可動部521は、長辺521a及び短辺521bが角部521cで接続される矩形状となり、角部521cに対応して、第二コーナー電極部562Eが設けられる。そして、第二コーナー電極部562Eは、ミラー領域M(第二ミラー55)側に突出する内側突出部562E1を備えている。
このような構成でも、第二実施形態と同様の作用効果を奏することができ、可動部521の角部521cにより大きい静電引力を作用させることで、可動部521の撓みを抑制できる。
次に、第四実施形態について説明する。
第二実施形態及び第三実施形態では、可動部521をZ方向に変位させる際に、最も変位量が小さく撓みにくい可動部521の角部521cに対して、第二コーナー電極部562D(562E)を設ける構成である。一方、可動部521をZ方向に変位させる際、可動部521の撓み易さは、可動部521の中心からの距離に応じて変化する。
第四実施形態では、可動部521の中心からの距離に応じて電極の幅を変える点で、上記実施形態と相違する。
図13に示すように、本実施形態の第二電極566Cでは、第二長辺電極部562Aの第二外側長辺562A2は、X方向と平行な直線となる。一方、第二長辺電極部562Aの第二内側長辺562A1は、±X側端部の第二コーナー電極部562Cから、X方向の中心に向かうにしたがって、第二ミラー55から離れる方向に傾斜(湾曲)する。したがって、第二長辺電極部562Aは、第二コーナー電極部562Cから、X方向の中心に向かうにしたがって、長辺幅Laが小さくなる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、第二電極566Cは、可動部521の中心からの距離に応じて大きくなる。
このため、可動部521において、撓み易い部分(可動部521を変位させた際に、可動部521の中心との変位量の差が大きくなる部分)程、強い静電引力を可動部521に作用させることができ、可動部521の撓みを抑制することができる。
次に、第五実施形態について説明する。
上述した第一実施形態から第四実施形態では、第二電極562(566A,566B,566C)が、閉じた環形状となる構成を例示した。これに対して、第五実施形態では、第二電極が、複数の部分電極により構成される点で、相違する。
図14に示すように、本実施形態の第二基板52Dでは、第二電極566Dは、第一部分電極566D1と、第二部分電極566D2とを含んで構成されている。
第一部分電極566D1は、平面視において、可動部521の−X側において、−Y側から+Y側に亘って設けられる第一短辺電極部566D3と、第一短辺電極部566D3の±Y側端部から+X側に突出する第一長辺突出部566D4とを備える。同様に、第二部分電極566D2は、可動部521の+X側において、−Y側から+Y側に亘って設けられる第二短辺電極部566D5と、第二短辺電極部566D5の±Y側端部から−X側に突出する第二長辺突出部566D6とを備える。そして、第一長辺突出部566D4と、第二長辺突出部566D6との間には、所定の電極隙間566D7が設けられている。
第一短辺電極部566D3及び第二短辺電極部566D5の幅Lbは、第一実施形態と同様、第一長辺突出部566D4及び第二長辺突出部566D6の幅Laよりも大きくなる。
なお、第一部分電極566D1及び第二部分電極566D2がそれぞれ独立していてもよい。つまり、第一部分電極566D1に接続される第二引出電極564と、第二部分電極566D2に接続される第二引出電極564とがそれぞれ設けられ、それぞれ接続端子部524まで延設されていてもよい。
本実施形態では、第二電極566Dは、第一部分電極566D1及び第二部分電極566D2を備え、所定寸法の電極隙間566D7をあけて配置されている。
このような形状では、撓みにくい部分に電極隙間566D7を設けることで、撓み易い部分を中心に静電引力を作用させることができ、可動部521の撓みを抑制することができる。
また、図14においては省略するが、第一部分電極566D1及び第二部分電極566D2の間に、他の電極を設けることもできる。例えば、第一ミラー54や第二ミラー55(ミラー領域Mと重なる領域)にミラー電極を設ける構成とし、当該ミラー電極に接続される配線電極を、第一部分電極566D1及び第二部分電極566D2の電極隙間566D7を通して、接続端子部524まで延設させることができる。
次に、第六実施形態として、上記第一実施形態から第五実施形態において示したような波長可変干渉フィルター5を備えた光学デバイスについて説明する。
図15は、第六実施形態に係る光学デバイス600の概略構成を示す断面図である。
図15に示すように、光学デバイス600は、筐体610と、筐体610の内部に収納される波長可変干渉フィルター5を備えている。
ベース620は、例えばセラミック等により構成されている。このベース620は、台座部621と、側壁部622と、を備える。
台座部621は、フィルター平面視において例えば矩形状の外形を有する平板状に構成されており、この台座部621の外周部から筒状の側壁部622がリッド630に向かって立ち上がる。
また、台座部621のリッド630とは反対側の面(ベース外側面621B)には、開口部623を覆うガラス部材627が接合されている。台座部621とガラス部材627との接合は、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(低融点ガラス)を用いた低融点ガラス接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。本実施形態では、収容空間内が減圧下に維持された状態で気密に維持する。したがって、台座部621及びガラス部材627は、低融点ガラス接合を用いて接合されることが好ましい。
また、台座部621は、内側端子部624が設けられる位置に、貫通孔625が形成されている。内側端子部624は、貫通孔625を介して、台座部621のベース外側面621Bに設けられた外側端子部626に接続されている。
リッド630は、平面視において矩形状の外形を有する透明部材であり、例えばガラス等により構成される。
リッド630は、図15に示すように、ベース620の側壁部622に接合されている。この接合方法としては、例えば、低融点ガラスを用いた接合等が例示できる。
上述したような本実施形態の光学デバイス600では、筐体610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、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、上述したように、波長可変干渉フィルター5は、静電アクチュエーター56を印加した際の可動部521の撓みが抑制される。したがって、波長可変干渉フィルター5から所望波長の光を精度良く透過させることができる。
次に、第七実施形態として、上記第一実施形態から第五実施形態の波長可変干渉フィルター5又は第六実施形態の光学デバイス600を備えた電子機器の一例として、分光カメラについて説明する。
図16に示すように、分光カメラ700は、カメラ本体部701と、鏡筒部702とを備え、カメラ本体部701には、波長可変干渉フィルター5、受光部30、駆動回路703、及び制御部704等が収納されている。
ここで、波長可変干渉フィルター5と、受光部30とにより、本発明の光学モジュールが構成されている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、第六実施形態に示す光学デバイス600が設けられてもよい。
また、鏡筒部702は、複数のレンズにより構成された入射光学系を収納し、所定の画角の光を、波長可変干渉フィルター5を介して受光部30に導く。
また、制御部704は、受光部30を制御して、受光処理を実施させ、受光部30の各フォトダイオードから出力された受光信号に基づいて、分光画像を生成する。
この場合、制御部704は、受光部30を制御して、各波長に対する受光信号に基づいて、各波長のそれぞれにおける分光画像を生成する。
本実施形態では、波長可変干渉フィルター5の第一ミラー54及び第二ミラー55が矩形状に形成されており、当該矩形は受光領域31に対応した形状となる。すなわち、平面視における第一ミラー54及び第二ミラー55の大きさを、受光部30の受光領域31に対応した最小サイズとすることができる。これにより可動部521や波長可変干渉フィルター5を小型化することができる。さらに、波長可変干渉フィルター5を配置するスペースが小さくなる分、分光カメラ700の小型化をも促進できる。
次に、第八実施形態として、上記第一実施形態から第五実施形態の波長可変干渉フィルター5又は第六実施形態の光学デバイス600を備えた電子機器の一例として、印刷装置(プリンター)について説明する。
図17は、第八実施形態のプリンター10の外観の構成例を示す図である。図18は、本実施形態のプリンター10の概略構成を示すブロック図である。
図17に示すように、プリンター10は、供給ユニット11、搬送ユニット12と、キャリッジ13と、キャリッジ移動ユニット14と、制御ユニット15(図18参照)と、を備えている。このプリンター10は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器20から入力された印刷データに基づいて、各ユニット11,12,14及びキャリッジ13を制御し、媒体A上に画像を印刷する。また、本実施形態のプリンター10は、予め設定された較正用印刷データに基づいて媒体A上の所定位置に測色用のテストパターンを形成し、かつ当該テストパターンに対する分光測定を行う。これにより、プリンター10は、テストパターンに対する実測値と、較正用印刷データとを比較して、印刷されたカラーに色ずれがあるか否か判定し、色ずれがある場合は、実測値に基づいて色補正を行う。
以下、プリンター10の各構成について具体的に説明する。
なお、本実施形態では、ロール体111に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等の媒体Aをローラー等によって例えば1枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によって媒体Aが供給されてもよい。
搬送ローラー121は、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット15の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間に媒体Aを挟み込んだ状態でY方向に沿って搬送する。また、搬送ローラー121の+Y側には、キャリッジ13に対向するプラテン122が設けられている。
このキャリッジ13は、キャリッジ移動ユニット14によって、Y方向と交差する主走査方向(X方向)に沿って移動可能に設けられている。
また、キャリッジ13は、フレキシブル回路131により制御ユニット15に接続され、制御ユニット15からの指令に基づいて、印刷部16による印刷処理及び、分光器17による分光測定処理を実施する。
なお、キャリッジ13の詳細な構成については後述する。
このキャリッジ移動ユニット14は、例えば、キャリッジガイド軸141と、キャリッジモーター142と、タイミングベルト143と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸141は、X方向に沿って配置され、両端部がプリンター10の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター142は、タイミングベルト143を駆動させる。タイミングベルト143は、キャリッジガイド軸141と略平行に支持され、キャリッジ13の一部が固定されている。そして、制御ユニット15の指令に基づいてキャリッジモーター142が駆動されると、タイミングベルト143が正逆走行され、タイミングベルト143に固定されたキャリッジ13がキャリッジガイド軸141にガイドされて往復移動する。
[印刷部16の構成]
印刷部16は、媒体Aと対向する部分に、インクを個別に媒体A上に吐出して、媒体A上に画像を形成する。
この印刷部16は、複数色のインクに対応したインクカートリッジ161が着脱自在に装着されており、各インクカートリッジ161からインクタンク(図示略)にチューブ(図示略)を介してインクが供給される。また、印刷部16の下面(媒体Aに対向する位置)には、インク滴を吐出するノズル(図示略)が、各色に対応して設けられている。これらのノズルには、例えばピエゾ素子が配置されており、ピエゾ素子を駆動させることで、インクタンクから供給されたインク滴が吐出されて媒体Aに着弾し、ドットが形成される。
図19は、分光器17の概略構成を示す図である。
分光器17は、本発明における光学モジュールであり、図19に示すように、第一光源171Aと、第二光源171Bと、光学デバイス600と、第一検出部172Aと、第二検出部172Bと、駆動回路部173と、を備えている。
第一検出部172Aは、第一測定位置TAで反射され、光学デバイス600に収納された波長可変干渉フィルター5(図19では図示を省略する)のミラー領域Mの−X側の所定位置(第一通過位置MA)を通過した光を受光する。
第二検出部172Bは、第二測定位置TBで反射され、ミラー領域Mの+X側の所定位置(第一通過位置MAより+X側の第二通過位置MB)を通過した光を受光する。
すなわち、第七実施形態における駆動回路703と同様、制御ユニット15からの指令に基づいて、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に対して駆動電圧を印加し、可動部521をZ方向に変位させる。
また、駆動回路部173は、第一検出部172A及び第二検出部172Bに接続され、第一検出部172A及び第二検出部172Bから出力された検出信号を制御ユニット15に出力する。
さらに、駆動回路部173は、第一光源171A及び第二光源171Bに接続され、第一光源171A及び第二光源171Bの点灯及び消灯を切り替える。
なお、駆動回路部173として、その他、ギャップGの容量を検出する容量検出回路、静電アクチュエーター56への駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック回路等が設けられていてよい。
第一測定位置TAで反射された光は、光学デバイス600のミラー領域Mの第一通過位置MAに入射され、そのうち、ギャップGに応じた所定波長の光が透過されて第一検出部172Aで受光される。また、第二測定位置TBで反射された光は、光学デバイス600のミラー領域Mの第二通過位置MBに入射され、そのうち、ギャップGに応じた所定波長の光が透過されて第二検出部172Bで受光される。
そして、第一検出部172A及び第二検出部172Bにおいて光が受光されると、受光量に応じた受光信号が駆動回路部173に出力される。駆動回路部173は、例えば増幅回路やAD変換回路等の受信回路を有し、受信回路で信号処理された受光信号が制御ユニット15に出力される。
制御ユニット15は、本発明の制御部であり、図18に示すように、I/F151と、ユニット制御回路152と、メモリー153と、CPU(Central Processing Unit)154と、を含んで構成されている。
I/F151は、外部機器20から入力される印刷データをCPU154に入力する。
ユニット制御回路152は、供給ユニット11、搬送ユニット12、印刷部16、分光器17、及びキャリッジ移動ユニット14をそれぞれ制御する制御回路を備えており、CPU154からの指令信号に基づいて、各ユニットの動作を制御する。なお、各ユニットの制御回路が、制御ユニット15とは別体に設けられ、制御ユニット15に接続されていてもよい。
各種データとしては、例えば、波長可変干渉フィルター5を制御する際の、静電アクチュエーター56への印加電圧に対する、波長可変干渉フィルター5を透過する光の波長を示したV−λデータ、印刷データとして含まれる色データに対する各インクの吐出量を記憶した印刷プロファイルデータ等が挙げられる。また、第一光源171Aや第二光源171Bの各波長に対する発光特性(発光スペクトル)や、第一検出部172Aや第二検出部172Bの各波長に対する受光特性(受光感度特性)等が記憶されていてもよい。
次に、上述したようなプリンター10における動作、特に、印刷部16により印刷されたテストパターンに対する測定処理について説明する。
図20は、本実施形態における測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態における測定処理では、プリンター10は、例えばユーザー操作や外部機器20からの入力により、印刷プロファイルデータの更新処理を実施する旨の指令を受け付けると、制御ユニット15は、印刷部16を制御し、媒体Aに対してテストパターンを印刷する(ステップS1)。
ステップS1では、媒体Aに対して図21に示すようなテストパターン800が印刷される。このテストパターン800は、それぞれ異なる色により形成される複数のカラーパッチ801を有する。これらのカラーパッチ801は、X方向に沿って配置されて1つのパッチ群802を形成し、複数のパッチ群802がY方向に沿って複数配置される。
これにより、第一測定位置TAが位置するカラーパッチ801に対する分光測定結果と、当該カラーパッチ801の+X側に隣り合う第二測定位置TBが位置するカラーパッチ801に対する分光測定結果とが同時に得られる。
ここで、Noと判定された場合、つまり、パッチ群802に未測定のカラーパッチ801が有る場合、キャリッジ13を+X側に距離XC(図21参照)だけ移動させる(ステップS5)。つまり、第一測定位置TA及び第二測定位置TBを+X側に2つ分のカラーパッチ801の距離XCだけ移動させる。
そして、ステップS3の処理に戻り、分光測定処理を実施する。
ステップS6において、Noと判定された場合、制御ユニット15は、分光器17により測定される第一測定位置TA及び第二測定位置TBが、次のパッチ群802の−X側端部に位置するように、媒体AをY方向に搬送するとともにキャリッジ13を初期位置に移動させる(ステップS7)。この後、ステップS3の処理に戻り、分光測定処理を実施する。
本実施形態のプリンター10は、光学モジュールである分光器17を備え、この分光器17は、光学デバイス600(波長可変干渉フィルター5)と、第一検出部172Aと第二検出部172Bとを備えている。
このような構成では、波長可変干渉フィルター5から面内で均一な波長の光を透過させることができ、第一検出部172A及び第二検出部172Bにおいて、同じ波長の光を精度良く検出することができる。
したがって、第一測定位置TAと第二測定位置TBとにそれぞれ異なる測定対象を配置することで、それぞれの分光測定を同時に実施することができる。例えば、本実施形態のように、第一測定位置TAに第1のカラーパッチ801を配置し、第二測定位置TBに第1のカラーパッチ801に隣り合う第2のカラーパッチ801を配置する。これにより、第1のカラーパッチ801と、第2のカラーパッチ801との双方に対する分光測定を同時に実施することが可能となる。この場合、パッチ群802に配置された複数のカラーパッチ801を1つずつに分光測定を実施する場合に比べて、迅速に分光測定を実施することができる。
ここで、波長可変干渉フィルター5のミラー領域Mの形状、つまり、第一ミラー54や第二ミラー55の形状を、従来のように円形状とする場合では、測定対象ではないY方向に第一ミラー54や第二ミラー55が広がる形状となる。つまり、第一ミラー54や第二ミラー55の平面サイズが大きくなることで、波長可変干渉フィルター5の平面サイズが大きくなる。
これに対して、本実施形態では、第一ミラー54や第二ミラー55、第二ミラー55が設けられる可動部521が、X方向を長辺方向、Y方向を短辺方向とした矩形状となる。すなわち、第一測定位置TA及び第二測定位置TBに対応したX方向に長手となる形状であって、測定に必要な範囲に必要な大きさのミラー領域Mを設定することができ、従来に比べて、波長可変干渉フィルター5の小型化を実現できる。また、波長可変干渉フィルター5を小型化できることで、これを収納する分光器17や、プリンター10の小型化をも促進できる。
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。
上記第一実施形態において、ミラー領域M(第一ミラー54及び第二ミラー55)が矩形状であり、可動部521もこれに応じて矩形状に形成される例を示したが、これに限定されない。
図22は、変形例1に係る第二基板を第一基板側から見た際の平面図である。
図22に示す例では、第二基板52Eは、X方向(第三方向)が長軸となり、Y軸方向(第二方向)が短軸となる楕円形の可動部521E及び第二ミラー55E(ミラー領域M)を備えている。つまり、可動部521E及び第二ミラー55Eは、Y方向の幅よりもX方向の幅が大きい形状となる。
具体的には、第二電極566Eは、接線方向がY方向と平行に近くなるほど幅が大きくなり、接線方向がX方向に平行に近くなる程幅が小さくなる。言い換えれば、長軸方向(X方向;第三方向)に対応する部分の電極の幅より、短軸方向(Y方向;第二方向)に対応する部分の電極の幅が大きい形状となる。さらに言い換えれば、可動部521Eの中心からの距離が離れるにしたがって電極の幅が大きい形状となる。
したがって、第一実施形態や第四実施形態と同様に、図22に示す形状においても、可動部521EをZ方向に変位させた際の当該可動部521Eの撓みを抑制することができ、波長可変干渉フィルター5の波長精度を向上することができる。
また、図示は省略するが、第一電極561は、上記各実施形態と同様、平面視において第二電極566Eと重なる位置で同一形状に形成されていればよい。
第二実施形態及び第三実施形態において、可動部521及びミラー領域M(第二ミラー55)が長方形状に形成される例を示したが、これに限定されない。
図23は、六角形状の可動部521Fを有する第二基板52Fにおける可動部521Fの角部521d近傍の一部を拡大した平面図である。
図23の例では、可動部521Fの角部521dを挟む2辺(第一辺521e及び第二辺521f)が、本発明の第四縁及び第五縁を構成し、第一辺521eと平行な方向が本発明の第四方向、第二辺521fと平行な方向が本発明の第五方向となる。
そして、コーナー電極部567Dは、第三実施形態と同様に、ミラー領域M側に突出する内側突出部567D1を備えている。言い換えると、フィルター中心軸Oから角部521dに向かう直線を放射直線S、放射直線Sと第一辺521eとの為す角をαe、放射直線Sと第二辺521fとの為す角をαf、第一辺電極部567Eの第一辺521eに直交する直線方向に沿った幅をWse、第二辺電極部567Fの第二辺521fに直交する直線方向に沿った幅をWsfとして、コーナー電極部567Dの放射直線Sに沿う電極の幅Wcは、Wc>Wse/sinαe、かつ、Wc>Wsf/sinαfを満たす。すなわち、コーナー電極部562Dの電極の幅は、他の辺電極部(第一辺電極部567Eや第二辺電極部567F等)よりも電極の幅が広く形成されている。
また、図示は省略するが、第一電極561は、上記各実施形態と同様、平面視において第二電極566Fと重なる位置で同一形状に形成されていればよい。
この際、可動部が多角形状であり、長軸方向と短軸方向とを有する場合、さらに、長軸方向に沿って配置される電極部の幅を小さく、短軸方向に沿って配置される電極部の幅を大きくすることが好ましい。また、可動部が正方形状である場合等、正多角形状である場合では、可動部の角部に対応するコーナー電極部の幅を拡げるのみでよく、その他、各辺に沿った辺電極部の幅は均一幅であってもよい。
なお、上記において、可動部が多角形状である例を説明したが、平面視において、一部に角部が設ける形状の角部であれば、上記構成を適用できる。例えば、可動部の外縁形状が、−X側において半円の円弧形状となり、円弧の両端部から+X側に向かうにしたがって互いに近接する直線部が設けられる形状(滴型の形状)としてもよい。このような構成では、2つの直線部の交点が角部となるため、撓みが生じやすい部分となる。この場合、当該直線部の交点に対して、コーナー電極部を設け、内側突出部や外側突出部を形成すればよい。
上記各実施形態において、可動部521に設けられるミラー領域Mは、可動部521と相似関係となる例を示したが、これに限定されない。
図24は、変形例3に係る第二基板52Gを第一基板51側から見た平面図である。
上述した第四実施形態では、第二電極566Cは、第二内側長辺562A1が第二コーナー電極部562CからX方向における可動部521の中心に向かうにしたがって、ミラー領域Mから離れ、第二内側短辺562B1が第二コーナー電極部562CからY方向における可動部521の中心に向かうにしたがって、ミラー領域Mから離れる。
したがって、第四実施形態では、第一実施形態から第三実施形態に比べて、平面視における第二電極566Cの内側の領域が広くなる。そこで、この第二電極566Cの内側に、図24に示すように、例えば楕円形のミラー領域Mが設け、当該ミラー領域Mと重なる第二ミラー55Gを設ける構成としてもよい。
また、可動部521がZ方向に変位した場合でも、可動部521の撓みが抑制されるので、不要領域Arzにおいても、ギャップGに応じた目標波長の光が照射されることになる。したがって、例えば、波長可変干渉フィルター5と受光部30とのアライメント調整においてずれが生じた場合でも、当該ずれ量が不要領域Arzの範囲内であれば、受光領域31において、目標波長の光を好適に受光することができる。
第四実施形態では、第二外側長辺562A2がX方向に平行となり、第二外側短辺562B2がY方向と平行となり、第二内側長辺562A1及び第二内側短辺562B1が傾斜(湾曲)する形状とした。
これに対して、第二内側長辺562A1がX方向に平行となり、第二内側短辺562B1がY方向と平行となり、第二外側長辺562A2及び第二外側短辺562B2が傾斜(湾曲)する構成としてもよい。この場合、第二外側長辺562A2が第二コーナー電極部562CからX方向における可動部521の中心に向かうにしたがって、ミラー領域Mに近接し、第二外側短辺562B2が第二コーナー電極部562CからY方向における可動部521の中心に向かうにしたがって、ミラー領域Mに近接するように、第二電極566Cが形成される。
図25に示す態様では、第二電極566Gは、第二長辺電極部562Aにおいて、第二内側長辺562A1がX方向に平行となり、第二外側長辺562A2が第二コーナー電極部562CからX方向における可動部521の中心に向かうにしたがってミラー領域Mに近接するように傾斜(湾曲)する。
一方、第二短辺電極部562Bにおいて、第二外側短辺562B2がY方向に平行となり、第二内側短辺562B1が第二コーナー電極部562CからY方向における可動部521の中心に向かうにしたがってミラー領域Mから離れるように傾斜(湾曲)する。
上記の各態様においても、第四実施形態と同様の効果を奏することができ、可動部521の撓み易さに応じた静電引力を作用させることで、可動部521の撓みをより効果的に抑制することができる。
第二実施形態において、電極の外周縁が第二外側長辺562A2及び第二外側短辺562B2の双方より外側に突出する構成の外側突出部562D1を例示したが、これに限定されない。
第二外側長辺562A2及び第二外側短辺562B2の一方より外側に突出する構成としてもよい。
第五実施形態において、第一部分電極566D1が第一長辺突出部566D4を備え、第二部分電極566D2が第二長辺突出部566D6を備える構成を例示したが、これに限定されない。
図26は、変形例6に係る第二基板52Hを第一基板51側から見た平面図である。
この第二基板52Hでは、第二電極566Hは、ミラー領域M(第二ミラー55)より−X側に設けられる第一部分電極566H1と、ミラー領域M(第二ミラー55)より+X側に設けられる第二部分電極566H2とを備える。そして、これらの第一部分電極566H1及び第二部分電極566H2は、±Y側端部において、電極隙間566H3を介して離れて配置されている。
言い換えると、第二電極566Hは、Y方向に対応する部分の幅がLbとなり、X方向に対応する部分の幅が0となり、Y方向に対応する部分の幅がX方向に対応する部分の幅より大きい。したがって、上記第五実施形態と同様に、可動部521の撓みを抑制することができる。
また、図示は省略するが、第一電極561は、上記各実施形態と同様、平面視において第二電極566Hと重なる位置で同一形状に形成されていればよい。
第五実施形態や上記変形例6において、ミラー領域Mと重なる第二ミラー55や当該第二ミラー55に対向する第一ミラー54の上に、さらに、ミラー電極を設ける構成としてもよい。
例えば第二ミラー55にミラー電極を設ける場合、当該ミラー電極に接続される配線電極を、電極隙間566D7又は電極隙間566H3から接続端子部524まで延設させることができる。
図27は、変形例8に係る可動部521と当該可動部521に設けられる第二電極566Iの概略構成を示す図である。
上記第一実施形態では、第二電極562の第二長辺電極部562A及び第二短辺電極部562Bがそれぞれ単一の電極により構成される例を示した。これに対して、図27に示すように、第二長辺電極部566I1及び第二短辺電極部566I2が、それぞれ、複数の線状電極により構成されていてもよい。
具体的には、第二電極566Iは、可動部521の±Y側端部のそれぞれにX方向に沿って配置される第二長辺電極部566I1を備える。各第二長辺電極部566I1は、X方向に長手となり、Y方向の幅がLDとなる長辺線状電極567I1がY方向に2つ並列配置されることで構成される。
また、第二電極566Iは、可動部521の±X側端部のそれぞれにY方向に沿って配置される第二短辺電極部566I2を備える。各第二短辺電極部566I2は、Y方向に長手となり、X方向の幅がLDとなる短辺線状電極567I2がX方向に4つ並列配置されて構成されている。
なお、図27では、説明の簡略化のため、第二電極566Iに接続される第二引出電極を省略しているが、各長辺線状電極567I1及び第二短辺電極部566I2に、それぞれ引出電極が接続されており、これらの引出電極が、例えば保持部522、又は基板外周部523、或いは接続端子部524において、結線されており、第二電極566Iが同電位に維持される。
なお、ここでは、各長辺線状電極567I1や各短辺線状電極567I2の線幅LPが同一となる例を示すが、それぞれ異なる幅であってもよい。
図28は、変形例8に係る可動部と当該可動部に設けられる第二電極の概略構成の他の例を示す図である。
図28の例では、第二電極566Jは、変形例6と同様に、ミラー領域M(第二ミラー55)より−X側に設けられる第一部分電極566J1と、ミラー領域M(第二ミラー55)より+X側に設けられる第二部分電極566J2とを備える。そして、これらの第一部分電極566J1及び第二部分電極566J2は、±Y側端部において、電極隙間566J3を介して離れて配置されている。
そして、第一部分電極566J1及び第二部分電極566J2は、幅LDを有する複数の線状電極567Jにより構成されている。
具体的には、第一部分電極566J1の−X側端部に配置される線状電極567J、及び第二部分電極566J2の+X側端部に配置される線状電極567Jは、可動部521の−Y側端部から+Y側端部に亘って形成されている。一方、±X側端部に配置された線状電極567J以外の他の線状電極567Jは、Y方向の長さが、可動部521のY方向の長さの半値以下に形成され、かつ、可動部521のX方向の中心側に配置される線状電極567J程、Y方向の長さが短くなる。また、これらの長さが短い線状電極567Jは、可動部521の±Y側両端側のそれぞれに配置されている。これに加え、+Y側に配置される各線状電極567Jは、可動部521の+Y側の縁から所定距離の位置に配置され、−Y側に配置される各線状電極567Jは、可動部521の−Y側の縁から所定距離の位置に配置される。
この場合、第四実施形態と同様に、可動部521の中心からの距離に応じて、第一部分電極566J1及び第二部分電極566J2の電極の幅(各線状電極567Jの幅の合計)が大きくなる。よって、第四実施形態と同様に、可動部521の撓みを効果的に抑制することができる。
上記各実施形態及び変形例では、第二電極を可動部上に設ける構成を例示した。これに対して、第二電極の全部又は一部を保持部522に設けてもよい。
また、保持部522として、可動部521から基板外周部523までの幅LCが均一となる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、保持部522のうち、可動部521の撓みが生じやすい部分(例えば、X方向に長手となる可動部では±X側両端部)に連結される保持部の幅を大きくする構成としてもよい。また、保持部522の幅が、可動部521の中心からの距離に応じて広くなる構成などとしてもよい。
図29では、第二基板52Kは、X方向が長辺方向、Y方向が短辺方向となる可動部521を備え、可動部521の外周を囲う保持部522は、長辺521aに連続する長辺保持部522A、短辺521bに連続する短辺保持部522B、及び長辺保持部522Aと短辺保持部522Bとを接続するコーナー部522Cとを有する。
そして、短辺保持部522Bの幅Wb(X方向の長さ)は、長辺保持部522Aの幅Wa(Y方向の長さ)より大きい。つまり、短辺保持部522Bは、可動部521がZ方向に変位した際にZ方向に撓み易く、可動部521を元の位置に戻そうとする復元力(ばね力)が小さい。これにより、可動部521の撓みを抑制することが可能となる。
また、保持部522のコーナー部522Cでは、基板外周部523との境界近傍が最も撓みにくくなり、特に、X方向に沿った外周縁5221と、Y方向に沿った外周縁5222とにより挟まれる角部5223の近傍が最も撓みにくい。したがって、保持電極部568は、保持部522の角部5223を頂点とし、外周縁5221及び外周縁5222に沿って拡がる三角形状に形成されることが好ましい。
このような形状とすることで、可動部521をZ方向に変位させた際の可動部521の撓みをより効果的に低減することが可能となる。
第二実施形態や第三実施形態等において説明したように、可動部521の角部521cは、可動部521をZ方向に変位させた際に他の部分よりも撓み易い。
したがって、図30では、撓み易い可動部521の角部に連結される保持部522のコーナー部522Cには、可動部521の辺521g,521hの延長線よりもミラー領域M側に突出するコーナー突出部522C1が設けられている。
また、本例では、第二電極566Kは、保持部522上に設けられている。そして、この第二電極566Kは、第三実施形態と同様に、可動部521の角部に対応して、内側突出部566K1を備えている。
なお、図30に示す例は、可動部521が長軸方向及び短軸方向を有さない形状(例えば正方形状)に形成されているため、第二電極566Kの各辺521g、521hに対応する電極部分の幅が同一幅となっている。可動部521が長軸(長辺)方向及び短軸(短辺)方向を有する場合(例えば矩形状等の場合)では、上記第三実施形態に示すように、長辺方向に対応する電極部分の幅を小さく、短辺方向に対応する電極部分の幅を大きくすればよい。
このような形状でも、可動部521をZ方向に変位させた際の可動部521の撓みをより効果的に低減することが可能となる。
上記各実施形態及び各変形例において、ミラー領域Mと第二ミラー55とが同一形状、同一平面サイズであり、ミラー領域Mに第二ミラー55が形成される例を示した。
これに対して、第二ミラーとミラー領域との大きさや形状が異なっていてもよい。
図31は、変形例10に係る波長可変干渉フィルター5Aの概略構成を示す断面図である。
図31に示す波長可変干渉フィルター5Aでは、第一基板51の第二基板52に対向する面の全面に第一ミラー54Aが設けられている。また、第二基板52の第一基板51に対向する面の全面に第二ミラー55Aが設けられている。このような第一ミラー54A及び第二ミラー55Aとしては、例えば低屈折層と高屈折層とを交互に積層した誘電体多層膜等により構成することができる。
また、第二電極566Lは、第二ミラー55A上で、かつ、ミラー領域Mを囲って設けられている。なお、第二電極566Lの形状は、上記第一実施形態から第五実施形態(或いは各変形例)と同様の形状に形成することができ、ミラー領域Mを囲う周方向において異なる幅に形成されている。したがって、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏することができ、可動部521の撓みを抑制することができる。
上述した各実施形態や各変形例において、第一電極561は、平面視において、第二電極562(566A〜566L)と同一形状に形成されて第二電極と重なる位置に設けられるとしたが、これに限定されない。
第一電極561は、平面視において少なくとも第二電極562(566A〜566L)と重なり合う領域に設けられていればよく、例えば第二電極562(566A〜566L)よりも電極の幅が広く形成されていてもよい。この場合でも、実際に静電アクチュエーター56として可動部521に静電引力を付与する領域は、第二電極562(566A〜566L)の部分となり、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
上記各実施形態や変形例において、本発明の電極は第二電極により構成される例を示したが、これに限定されない。すなわち、静電アクチュエーター56として機能する領域の幅がミラー領域Mの周方向において異なる幅であればよい。
図32は、変形例12に係る波長可変干渉フィルター5Bの断面図である。
図32の波長可変干渉フィルター5Bにおいて、第一基板51の構成は、例えば図3に示す第一実施形態と同様の構成である。すなわち、第一電極561は、長辺幅Laを有する第一長辺電極部561A、短辺幅Lb(Lb>La)を有する第一短辺電極部561Bを備える。
一方、この波長可変干渉フィルター5Bでは、第二電極566Mは、第一電極561よりも広い幅で形成されている。例えば図32に示す波長可変干渉フィルター5Bでは、第二電極566Mが、ミラー領域Mの外側において、可動部521から保持部522に亘って形成されている。
このような場合でも、第二基板52のうち、静電アクチュエーター56として機能して可動部521を第一基板51側(+Z側)に引っ張る領域は、平面視において第一電極561と重なり合う領域(図32におけるアクチュエーター領域N)となって、第一実施形態と同じ領域となる。したがって、上記第一実施形態等と同様の作用効果を奏し、可動部521の撓みを抑制することが可能となる。
つまり、本発明における「電極の幅が周方向で異なる」とは、電圧が印加された際に可動部521を第一基板51側に変位させる応力が付与される部分(領域)の幅が周方向で異なることを意味する。したがって、平面視において、ミラー領域Mを囲う第一電極561の幅が周方向において異なるものをも含む。
(変形例13)
第八実施形態において、ミラー領域Mの±X側に対応した2つの測定位置TA,TBを例示したが、例えば±X側と中央部とに対応した3つの測定位置を設ける等、複数の測定位置を設けてもよい。
また、可動部521の長辺(長軸)方向がX方向である例を示したが、Y方向を長辺方向としてもよい。この場合、Y方向に並ぶ2つのカラーパッチ801を同時に測定することができる。この場合のキャリッジ13の移動距離は1つ分のカラーパッチ801の寸法(=XC/2)であるが、Y方向に並ぶ2つのパッチ群802を同時に測定できるため、第八実施形態と同様、テストパターン800の各カラーパッチの分光測定を迅速に行うことができる。
また、第八実施形態における分光器17では、X方向において、所定距離を空けて配置される第一検出部172Aと第二検出部172Bを例示した。これに代えて、例えば、第一通過位置MA及び第二通過位置MBを通過した光を受光可能で、X方向の幅がY方向の幅が大きい受光領域を有する受光部(イメージセンサー等)を設けてもよい。
波長可変干渉フィルターとして、入射光から所定波長の光を分光して透過させる光透過型の波長可変干渉フィルターを例示したが、これに限定されない。例えば、波長可変干渉フィルターとして、入射光から所定波長の光を分光して反射させる光反射型の波長可変干渉フィルターを用いてもよい。
例えば、保持部522が可動部521を同一の厚み寸法に形成されており、例えば、可動部521とは異なる素材により構成されて、可動部521よりもZ方向に対する剛性が小さい構成などとしてもよい。
例えば、静電アクチュエーター56が設けられず、ギャップGが所定値に固定された波長固定型の干渉フィルターであってもよい。
567D…コーナー電極部、567E…第一辺電極部、567F…第二辺電極部、567I1…長辺線状電極、567I2…短辺線状電極、567J…線状電極、568…保持電極部、600…光学デバイス、610…筐体、700…分光カメラ(電子機器)、703…駆動回路、704…制御部、800…テストパターン、801…カラーパッチ、802…パッチ群、A…媒体、Ar1…円形領域、Ar3…矩形領域、Arz…不要領域、G…ギャップ、La…長辺幅、Lb…短辺幅、M…ミラー領域、MA…第一通過位置、MB…第二通過位置、N…アクチュエーター領域、O…フィルター中心軸。
Claims (11)
- 第一ミラーと、
前記第一ミラーに対向する第二ミラーと、を備え、
前記第二ミラーの垂直方向を第一方向として、前記第一方向から見た平面視で、前記第二ミラーは、長手方向を有する形状である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二ミラーが設けられる可動部と、
前記可動部を前記第一方向に変位させる駆動手段と、をさらに備え、
前記第一方向に直交し、かつ前記長手方向に直交する方向を第二方向とし、前記第一方向に直交し、かつ前記長手方向に平行な方向を第三方向とすると、
前記可動部は、前記平面視において、前記第二方向の幅よりも、前記第三方向の幅が大きい
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項2に記載の干渉フィルターにおいて、
前記可動部の外周を囲って前記可動部に連結され、前記可動部を前記第一方向に対して移動可能に保持する保持部を備え、
前記可動部は、前記第一方向の寸法が均一である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項2又は請求項3に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一方向から見た平面視で、前記第二ミラーの外側で前記第二ミラーを周方向に沿って囲むように設けられ、電圧印加により前記可動部を前記第一方向に変位させる電極を、前記駆動手段に含み、
前記電極は、前記第三方向に対応する部分の第三電極幅より前記第二方向に対応する部分の第二電極幅が大きい形状である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二ミラーは、長方形状である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二ミラーは、オーバル形状である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを収納する筐体と、
を備えることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の干渉フィルターと、
前記第一ミラー及び前記第二ミラーを通過した光を受光する受光部と、
を備えることを特徴とする光学モジュール。 - 請求項8に記載の光学モジュールにおいて、
前記受光部は、前記第二方向の幅よりも前記第三方向の幅が大きい受光領域を有する
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項8又は請求項9に記載の光学モジュールにおいて、
第一測定位置に第一照明光を照射する第一光源と、
第二測定位置に第二照明光を照射する第二光源と、を有し、
前記第一測定位置及び前記第二測定位置にて反射されたそれぞれの光は、前記平面視において前記第二ミラー内の前記第三方向に対して所定寸法離れた位置に入射される
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の干渉フィルターと、
前記干渉フィルターの駆動を制御する制御部と
を備えることを特徴とする電子機器。
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