JP5888080B2 - Wavelength variable interference filter, optical filter device, optical module, electronic apparatus, and wavelength variable interference filter driving method - Google Patents
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本発明は、波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器、及び波長可変干渉フィルターの駆動方法に関する。 The present invention relates to a wavelength tunable interference filter, an optical filter device, an optical module, an electronic apparatus, and a driving method of the wavelength tunable interference filter.
従来、互いに対向する2つの反射膜により、所定の目的波長の光を取り出すファブリーペロー干渉計(ファブリーペローエタロン)において、2つの反射膜間ギャップ寸法を変化させて、取り出す光の波長を変化させる波長可変干渉フィルターが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a Fabry-Perot interferometer (Fabry-Perot etalon) that extracts light of a predetermined target wavelength by two reflective films facing each other, a wavelength that changes the wavelength of light to be extracted by changing the gap dimension between the two reflective films. A variable interference filter is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の波長可変干渉フィルター(光フィルター)は、第一反射膜が設けられた第一基板と、第二反射膜が設けられた第二基板との間に、静電アクチュエーターを配置することで反射膜間ギャップを変化させている。ここで、この波長可変干渉フィルターでは、第一基板の第一反射膜の周囲に、円環状の第一電極を配置し、この第一電極の周囲に第二電極を配置し、第二基板の第二反射膜の周囲に、第一電極及び第二電極に対向する位置にそれぞれ第三電極及び第四電極を配置している。
このような波長可変干渉フィルターでは、第一電極及び第三電極により構成される静電アクチュエーターと、第二電極及び第四電極により構成される静電アクチュエーターとを、それぞれ独立して駆動させることが可能となる。これにより、この波長可変干渉フィルターでは、ノイズ等の電圧変化が生じた際でも、反射膜間ギャップの急な変動を抑制可能で、精度よく反射膜間ギャップを所望の目的波長に対応したギャップ量に設定することが可能となる。
In the wavelength variable interference filter (optical filter) described in Patent Document 1, an electrostatic actuator is disposed between a first substrate provided with a first reflective film and a second substrate provided with a second reflective film. By doing so, the gap between the reflective films is changed. Here, in this variable wavelength interference filter, an annular first electrode is disposed around the first reflective film of the first substrate, a second electrode is disposed around the first electrode, Around the second reflective film, a third electrode and a fourth electrode are disposed at positions facing the first electrode and the second electrode, respectively.
In such a wavelength variable interference filter, the electrostatic actuator composed of the first electrode and the third electrode and the electrostatic actuator composed of the second electrode and the fourth electrode can be driven independently. It becomes possible. As a result, this tunable interference filter can suppress sudden fluctuations in the gap between reflection films even when voltage changes such as noise occur, and the gap amount between reflection films can be accurately adjusted to the desired target wavelength. It becomes possible to set to.
ところで、上記特許文献1に記載の波長可変干渉フィルターでは、反射膜の周囲に、2つの電極が異なる径寸法で配置される構成となる。したがって、反射膜間ギャップのギャップ制御の精度は向上するものの、例えば反射膜の周囲に1つの電極が設けられる波長可変干渉フィルターに比べると、電極形成面積が増大し、その分、波長可変干渉フィルターのサイズが大きくなるという課題がある。 By the way, the wavelength variable interference filter described in Patent Document 1 has a configuration in which two electrodes are arranged with different diameters around the reflective film. Therefore, although the accuracy of the gap control of the gap between the reflection films is improved, the electrode formation area is increased as compared with, for example, the wavelength variable interference filter in which one electrode is provided around the reflection film. There is a problem that the size of the.
本発明では、高精度に反射膜間ギャップのギャップ制御が実施可能であり、かつ、小型化が可能な波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器、及び波長可変干渉フィルターの駆動方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, a variable wavelength interference filter, an optical filter device, an optical module, an electronic apparatus, and a driving method for a variable wavelength interference filter that can perform gap control of a gap between reflection films with high accuracy and can be downsized The purpose is to provide.
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。 The wavelength tunable interference filter according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, and the second substrate. A conductive second reflective film provided on the substrate and disposed to face the first reflective film via a gap between the reflective films; a first electrode provided on the first substrate; A second electrode provided on the second substrate and disposed opposite to the first electrode with an inter-electrode gap interposed therebetween, and the reflection by the first reflective film and the second reflective film A first electrostatic actuator that changes the gap amount of the inter-film gap is configured, and a second electrostatic actuator that changes the gap amount of the inter-reflection film gap is configured by the first electrode and the second electrode. It is characterized by.
本発明では、第一基板に設けられた第一反射膜と、第二基板に設けられた第二反射膜とが、反射膜間ギャップを介して対向しており、これらの第一反射膜及び第二反射膜により、入射光から特定波長の光を取り出すことができる。
また、本発明では、第一反射膜及び第二反射膜は導電性を有し、これらの第一反射膜及び第二反射膜により、第一静電アクチュエーターが構成され、第一基板に設けられた第一電極、及び第二基板に設けられた第二電極により第二静電アクチュエーターが構成されている。したがって、これらの2つの静電アクチュエーターにより、反射膜間ギャップのギャップ量を精度よく所望の目的値に設定することができる。
ここで、本発明では、第一静電アクチュエーターは、第一反射膜及び第二反射膜により構成されているため、第一基板及び第二基板に別途電極を設ける必要がない。つまり、第二静電アクチュエーターを構成する第一電極及び第二電極以外に、静電アクチュエーターを構成する電極を設ける必要がなく、電極形成面積を小さくできる。これにより、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。
また、本発明では、第一反射膜及び第二反射膜を第一静電アクチュエーターとするため、反射膜の形成位置に対して直接静電引力を作用させることができる。したがって、第一静電アクチュエーターに対して電圧を印加した際に、迅速に反射膜間ギャップを変化させることができ、応答性を向上させることができる。
In the present invention, the first reflective film provided on the first substrate and the second reflective film provided on the second substrate are opposed to each other with a gap between the reflective films, and these first reflective film and The second reflective film can extract light having a specific wavelength from incident light.
In the present invention, the first reflection film and the second reflection film have conductivity, and the first reflection film and the second reflection film constitute a first electrostatic actuator, which is provided on the first substrate. The second electrostatic actuator is configured by the first electrode and the second electrode provided on the second substrate. Therefore, the gap amount of the gap between the reflection films can be accurately set to a desired target value by these two electrostatic actuators.
Here, in this invention, since the 1st electrostatic actuator is comprised by the 1st reflective film and the 2nd reflective film, it is not necessary to provide an electrode in a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate separately. That is, it is not necessary to provide an electrode constituting the electrostatic actuator other than the first electrode and the second electrode constituting the second electrostatic actuator, and the electrode formation area can be reduced. Thereby, size reduction of the wavelength variable interference filter can be achieved.
Moreover, in this invention, since a 1st reflective film and a 2nd reflective film are used as a 1st electrostatic actuator, an electrostatic attraction can be made to act directly with respect to the formation position of a reflective film. Therefore, when a voltage is applied to the first electrostatic actuator, the gap between the reflective films can be quickly changed, and the responsiveness can be improved.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記反射膜間ギャップ及び前記電極間ギャップは異なるギャップ量であることが好ましい。
本発明では、反射膜間ギャップ及び電極間ギャップが異なる値に設定されている。このような構成では、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうちギャップ量が小さい一方は、ギャップ量が大きい他方に比べて、所定電圧を印加した際のギャップ変化量(感度)が大きくなる。このような感度の大きい一方を駆動させて、反射膜間ギャップを目的ギャップ量近傍まで移動させることで、駆動時の電圧の低減を図ることができる。
また、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうちギャップ量が大きい他方は、ギャップ量が小さい一方に比べて、感度が小さくなる。したがって、ギャップ量を微調整して目的ギャップ量に設定する際に、高精度なギャップ制御を実施することができる。
In the wavelength variable interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that the gap between the reflection films and the gap between the electrodes have different gap amounts.
In the present invention, the gap between the reflective films and the gap between the electrodes are set to different values. In such a configuration, one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator having a small gap amount has a larger gap change amount (sensitivity) when a predetermined voltage is applied than the other one having a large gap amount. Become. By driving one of such high sensitivities and moving the gap between the reflection films to the vicinity of the target gap amount, the voltage during driving can be reduced.
In addition, the sensitivity of the other of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator having a larger gap amount is smaller than that of the other having a smaller gap amount. Therefore, when the gap amount is finely adjusted and set to the target gap amount, highly accurate gap control can be performed.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記反射膜間ギャップは、前記電極間ギャップよりもギャップ量が小さいことが好ましい。
本発明では、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも小さく設定されている。このような構成では、上記発明と同様、駆動電圧の低減と、高精度なギャップ制御の双方を両立することができる。
また、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも大きい場合、反射膜間ギャップのギャップ量を、電極間ギャップの最低ギャップ量(第二基板を最も第一基板に撓ませた状態)以下に設定することができない。このため、低波長の光を取り出すことができず、波長可変干渉フィルターにより取り出すことが可能な光の波長域が狭域化することがある。これに対して、本発明では、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも小さいため、波長可変干渉フィルターにより取り出すことが可能な光の波長域も広げることができる。
In the wavelength variable interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that the gap between the reflection films is smaller than the gap between the electrodes.
In the present invention, the gap between the reflective films is set smaller than the gap between the electrodes. With such a configuration, it is possible to achieve both reduction of the driving voltage and highly accurate gap control, as in the above-described invention.
Further, when the gap between the reflective films is larger than the gap between the electrodes, the gap amount between the reflective films is set to be equal to or less than the minimum gap amount of the gap between the electrodes (the state in which the second substrate is most bent to the first substrate). I can't. For this reason, light with a low wavelength cannot be extracted, and the wavelength range of light that can be extracted with the variable wavelength interference filter may be narrowed. In contrast, in the present invention, since the gap between the reflective films is smaller than the gap between the electrodes, the wavelength range of light that can be extracted by the wavelength tunable interference filter can be expanded.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、金属合金膜により構成されていることが好ましい。
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜として金属合金膜が用いられているので、これらの第一反射膜及び第二反射膜をそのまま電極としても機能させることができる。従って、第一反射膜や第二反射膜に別途導電性の膜部材を設ける等の製造工程が不要となり、波長可変干渉フィルターの製造効率性を向上させることができる。
In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that the first reflection film and the second reflection film are made of a metal alloy film.
In the present invention, since the metal alloy film is used as the first reflective film and the second reflective film, these first reflective film and second reflective film can function as an electrode as they are. Accordingly, a manufacturing process such as separately providing a conductive film member on the first reflective film or the second reflective film is not required, and the manufacturing efficiency of the wavelength variable interference filter can be improved.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、誘電体多層膜と、導電性膜との積層体により構成されていることが好ましい。
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜は、誘電体多層膜と導電性膜との積層体により構成される。このような誘電体多層膜を用いる場合、各誘電体膜の膜厚設定や膜層数により、第一反射膜や第二反射膜の反射率を極めて高くすることが可能となり、波長可変干渉フィルターにおける分解能を向上させることができる。
また、このような誘電体多層膜は、導電性を有さないが、別途導電性膜を積層することで、第一反射膜及び第二反射膜に導電性を持たせることができる。
In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that the first reflective film and the second reflective film are configured by a laminate of a dielectric multilayer film and a conductive film.
In the present invention, the first reflective film and the second reflective film are constituted by a laminate of a dielectric multilayer film and a conductive film. When such a dielectric multilayer film is used, the reflectivity of the first reflective film or the second reflective film can be made extremely high depending on the film thickness setting and the number of film layers of each dielectric film, and the wavelength variable interference filter Resolution can be improved.
Moreover, although such a dielectric multilayer film does not have electroconductivity, it can make electroconductivity in a 1st reflective film and a 2nd reflective film by laminating | stacking a conductive film separately.
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を備えた波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを収納する筐体と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。 The optical filter device of the present invention is provided on the first substrate, the second substrate disposed to face the first substrate, the conductive first reflective film provided on the first substrate, and the second substrate. A conductive second reflective film disposed opposite the first reflective film with a gap between the reflective films, a first electrode provided on the first substrate, and provided on the second substrate A wavelength tunable interference filter comprising a second electrode disposed to face the first electrode with an inter-electrode gap interposed therebetween, and a housing for housing the wavelength tunable interference filter, A first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflection films is configured by the first reflection film and the second reflection film, and the gap between the reflection films is formed by the first electrode and the second electrode. Second electrostatic actuator to change the amount Yueta is characterized in that it is configured.
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを収納する筐体のサイズも小型化を図れ、光学フィルターデバイスの小型化を図ることもできる。
また、波長可変干渉フィルターが筐体に収納される構成であるため、帯電物質や水粒子等の異物の侵入を抑制できる。これにより、反射膜への帯電物質の付着による第一反射膜間ギャップ及び第二反射膜間ギャップの変動や、各反射膜の劣化を防止することができる。また、運搬時の波長可変干渉フィルターの保護や、波長可変干渉フィルターを機器へ組み込む際の作業効率性を向上させることができる。
In the present invention, similarly to the above-described invention, since the electrode formation area in the wavelength tunable interference filter can be reduced, the wavelength tunable interference filter can be reduced in size. Thereby, the size of the housing for housing the wavelength variable interference filter can be reduced, and the optical filter device can be reduced in size.
In addition, since the wavelength tunable interference filter is housed in the housing, it is possible to suppress the entry of foreign substances such as charged substances and water particles. Thereby, the fluctuation | variation of the gap between 1st reflective films by the adhesion of the charged substance to a reflective film and the gap between 2nd reflective films, and deterioration of each reflective film can be prevented. In addition, the wavelength tunable interference filter can be protected during transportation, and the work efficiency when the wavelength tunable interference filter is incorporated into equipment can be improved.
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、電圧制御部と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成され、前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーター、及び前記第二静電アクチュエーターに、それぞれ独立した電圧を印加することを特徴とする。 The optical module of the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, and the second substrate. A conductive second reflective film, disposed opposite to the first reflective film via a gap between the reflective films, a first electrode provided on the first substrate, and the second A second electrode provided on the substrate and arranged to face the first electrode with an inter-electrode gap interposed therebetween; and a voltage control unit, and the first reflective film and the second reflective film A first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflection films is configured, and a second electrostatic actuator that changes the gap amount of the gap between the reflection films is configured by the first electrode and the second electrode. And the voltage controller is configured to transmit the first electrostatic actuator. Ta, and the second electrostatic actuator, and applying an independent voltage.
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを備える光学モジュールのサイズも小型化を図れる。
また、電圧制御部は、波長可変干渉フィルターの第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターを、それぞれ独立して駆動させることができるので、高精度な反射膜間ギャップのギャップ量制御を実施することができる。さらに、上述にように、第一反射膜及び第二反射膜に対して直接静電引力を作用させることができるので、応答性の向上を図れ、より迅速に光学モジュールから所望の目的波長の光を取り出すことができる。
In the present invention, similarly to the above-described invention, since the electrode formation area in the wavelength tunable interference filter can be reduced, the wavelength tunable interference filter can be reduced in size. As a result, the size of the optical module including the variable wavelength interference filter can be reduced.
In addition, since the voltage control unit can drive the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator of the variable wavelength interference filter independently of each other, the gap control of the gap between the reflective films is performed with high accuracy. be able to. Further, as described above, since the electrostatic attractive force can be directly applied to the first reflective film and the second reflective film, the responsiveness can be improved, and light of a desired target wavelength can be quickly emitted from the optical module. Can be taken out.
本発明の光学モジュールでは、前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出手段と、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加手段と、を備えることが好ましい。 In the optical module of the present invention, the voltage control unit includes a bias voltage applying unit that applies a preset bias voltage to one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator. A gap detecting means for detecting a gap amount of the gap between the reflective films, and the gap detecting means for the other of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator to which the bias voltage is not applied. It is preferable to include a feedback voltage applying unit that applies a feedback voltage corresponding to the gap amount detected by.
本発明では、電圧制御部のバイアス電圧印加手段は、第一静電アクチュエーター又は第二静電アクチュエーターのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加する。そして、フィードバック電圧印加手段は、ギャップ検出手段により検出された反射膜間ギャップ(検出ギャップ)が、反射膜間ギャップを目標ギャップ量になるように、第一静電アクチュエーター又は第二静電アクチュエーターの他方に対して、フィードバック電圧を印加する。
つまり、本発明では、一方の静電アクチュエーターにバイアス電圧を印加することで、反射膜間ギャップを目標ギャップ量近傍まで変位させ、反射膜間ギャップが目標ギャップ量となるように、ギャップ検出部により検出されるギャップ量に基づいて、フィードバック電圧を微調整する。
このような構成では、一方の静電アクチュエーターにバイアス電圧が印加された後に、他方の静電アクチュエーターに印加するフィードバック電圧を設定するため、フィードバック電圧印加手段により他方の静電アクチュエーターにフィードバック電圧の印加する際の感度を低減させることができる。これにより、フィードバック制御時におけるギャップ量の微調整をより精度よく実施することができる。また、フィードバック電圧印加手段におけるゲインを一定に固定したまま、広いギャップ範囲に対して高精度なギャップ量の微調整を実施することができるので、フィードバック電圧印加手段にゲインを可変させる構成等が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。
また、フィードバック電圧印加手段として、デジタル電圧を第二静電アクチュエーターに印加する構成であっても、D/A変換器におけるbit数を少なくできるため、低コスト化を図ることができる。
In the present invention, the bias voltage application means of the voltage controller applies a preset bias voltage to either the first electrostatic actuator or the second electrostatic actuator. Then, the feedback voltage applying means is configured so that the gap between the reflection films (detection gap) detected by the gap detection means is the first electrostatic actuator or the second electrostatic actuator so that the gap between the reflection films becomes the target gap amount. On the other hand, a feedback voltage is applied.
That is, in the present invention, by applying a bias voltage to one of the electrostatic actuators, the gap between the reflective films is displaced to the vicinity of the target gap amount, and the gap detection unit is configured so that the gap between the reflective films becomes the target gap amount. The feedback voltage is finely adjusted based on the detected gap amount.
In such a configuration, since a feedback voltage to be applied to the other electrostatic actuator is set after a bias voltage is applied to one electrostatic actuator, the feedback voltage is applied to the other electrostatic actuator by the feedback voltage applying means. The sensitivity at the time of doing can be reduced. Thereby, the fine adjustment of the gap amount at the time of feedback control can be performed with higher accuracy. In addition, since it is possible to finely adjust the gap amount with high accuracy over a wide gap range while keeping the gain in the feedback voltage application means fixed, a configuration for changing the gain in the feedback voltage application means is unnecessary. Thus, the configuration can be simplified.
Even if the digital voltage is applied to the second electrostatic actuator as the feedback voltage applying means, the number of bits in the D / A converter can be reduced, so that the cost can be reduced.
本発明の光学モジュールでは、前記第一静電アクチュエーターを構成する前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の前記反射膜間ギャップと、前記第二静電アクチュエーターを構成する前記第一電極及び前記第二電極の間の前記電極間ギャップとは、異なるギャップ量を有し、前記バイアス電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が小さい一方に前記バイアス電圧を印加し、前記フィードバック電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が大きい他方に前記フィードバック電圧を印加することが好ましい。 In the optical module of the present invention, the gap between the reflective films between the first reflective film and the second reflective film constituting the first electrostatic actuator, and the first electrode constituting the second electrostatic actuator. And the interelectrode gap between the second electrodes has a different gap amount, and the bias voltage applying means has a smaller gap amount between the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator. Preferably, the bias voltage is applied to one side, and the feedback voltage application unit applies the feedback voltage to the other of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator having the larger gap amount.
本発明では、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうち、電極間(又は反射膜間)のギャップ量が小さい一方に対してバイアス電圧を印加する。このような構成では、小さいバイアス電圧で、反射膜間ギャップを大きく変位させることができる。
また、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうち、電極間(又は反射膜間)のギャップ量が大きい他方に対して、フィードバック電圧を印加する。この場合、ギャップ量が大きい分、静電アクチュエーターを駆動させた際の感度(単位印加電圧に対するギャップ変化量)が小さくなるので、より精度の高いギャップ制御を実施することができる。
In the present invention, a bias voltage is applied to one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator that has a small gap amount between the electrodes (or between the reflective films). In such a configuration, the gap between the reflection films can be greatly displaced with a small bias voltage.
Further, a feedback voltage is applied to the other one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator that has a large gap amount between the electrodes (or between the reflective films). In this case, since the sensitivity (gap change amount with respect to the unit applied voltage) when the electrostatic actuator is driven is reduced by the amount of the gap, the gap control with higher accuracy can be performed.
本発明の電子機器は、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光と検出する検出部と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, and the second substrate. A conductive second reflective film, disposed opposite to the first reflective film via a gap between the reflective films, a first electrode provided on the first substrate, and the second A detection unit that is provided on the substrate and detects the second electrode disposed to face the first electrode with an inter-electrode gap interposed therebetween, and the light extracted by the first reflection film and the second reflection film. The first electrostatic actuator that changes the gap amount of the gap between the reflective films is constituted by the first reflective film and the second reflective film, and the first electrode and the second electrode, Second electrostatic actuator for changing gap amount of gap between reflection films Wherein the but has been configured.
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを備える電子機器のサイズも小型化を図れる。
また、第一反射膜及び第二反射膜に対して直接静電引力を作用させることができるので、応答性の向上を図れ、より迅速に波長可変干渉フィルターから目的波長の光を取り出すことができ、電子機器において、取り出された光に基づいて、より迅速に各種処理を実施することができる。
In the present invention, similarly to the above-described invention, since the electrode formation area in the wavelength tunable interference filter can be reduced, the wavelength tunable interference filter can be reduced in size. Thereby, the size of the electronic device provided with the variable wavelength interference filter can be reduced.
In addition, since the electrostatic attractive force can be directly applied to the first reflective film and the second reflective film, the response can be improved and light of the target wavelength can be extracted from the wavelength variable interference filter more quickly. In the electronic device, various processes can be performed more quickly based on the extracted light.
本発明の波長可変干渉フィルターの駆動方法は、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された波長可変干渉フィルターの駆動方法であって、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加ステップと、前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップと、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加ステップと、を実施することを特徴とする。 The wavelength tunable interference filter driving method of the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, and the second substrate. A conductive second reflective film disposed on the substrate and disposed to face the first reflective film via a gap between the reflective films; a first electrode provided on the first substrate; and A second electrode provided on the second substrate and disposed opposite to the first electrode with an inter-electrode gap interposed between the reflective film and the first reflective film; A wavelength variable interference in which a first electrostatic actuator for changing a gap amount of the gap is configured, and a second electrostatic actuator for changing the gap amount of the gap between the reflection films is configured by the first electrode and the second electrode. A driving method of the filter, A bias voltage applying step for applying a preset bias voltage to either the first electrostatic actuator or the second electrostatic actuator, and a gap for detecting a gap amount of the gap between the reflection films And a feedback voltage corresponding to the gap amount detected by the gap detecting means is applied to the other of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator to which the bias voltage is not applied. And performing a feedback voltage applying step.
本発明では、バイアス電圧印加ステップにより第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのいずれか一方にバイアス電圧が印加された状態で、反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップを実施し、フィードバック電圧印加ステップによりギャップ検出ステップにより検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターの他方に印加する。このため、フィードバック電圧印加ステップにおいて、電圧印加時の感度を低減させることができ、高精度なギャップ量の微調整を実施することができる。 In the present invention, a gap detection step for detecting the gap amount of the gap between the reflective films is performed in a state where the bias voltage is applied to one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator by the bias voltage application step. The feedback voltage according to the gap amount detected by the gap detection step is applied to the other one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator by the feedback voltage application step. For this reason, in the feedback voltage application step, the sensitivity at the time of voltage application can be reduced, and fine adjustment of the gap amount can be performed with high accuracy.
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明に係る第一実施形態の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、本発明の電子機器であり、測定対象Xで反射された測定対象光における所定波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する。
この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、ディテクター11(検出部)と、I−V変換器12と、アンプ13と、A/D変換器14と、制御部20と、を備えている。また、光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、電圧制御部15と、を備えて構成されている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Spectrometer]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the spectrometer according to the first embodiment of the present invention.
The spectroscopic measurement apparatus 1 is the electronic apparatus of the present invention, and analyzes the light intensity of a predetermined wavelength in the measurement target light reflected by the measurement target X to measure a spectral spectrum.
As shown in FIG. 1, the spectrometer 1 includes an
ディテクター11は、光学モジュール10の波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号(電流)を出力する。
I−V変換器12は、ディテクター11から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ13に出力する。
アンプ13は、I−V変換器12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14は、アンプ13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20に出力する。
The detector 11 receives the light transmitted through the wavelength
The
The
The A /
[光学モジュールの構成]
次に、光学モジュール10の構成について、以下に説明する。
図2は、光学モジュール10の概略構成を示すブロック図である。
光学モジュール10は、上記のように、波長可変干渉フィルター5と、電圧制御部15とを備えて構成される。
[Configuration of optical module]
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
As described above, the
[波長可変干渉フィルターの構成]
光学モジュール10の波長可変干渉フィルター5について、以下説明する。図3は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図である。図4は、図3の波長可変干渉フィルターをA−A´線で断面した際の断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図3及び図4に示すように、例えば矩形板状の光学部材であり、固定基板51(第一基板)および可動基板52(第二基板)を備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ各種ガラスや水晶等により形成され、固定基板51の第一接合部513及び可動基板52の第二接合部523が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜53(図4参照)により接合されることで、一体的に構成されている。
[Configuration of wavelength tunable interference filter]
The wavelength
As shown in FIGS. 3 and 4, the variable
固定基板51には、本発明の第一反射膜を構成する固定反射膜541が設けられ、可動基板52には、本発明の第二反射膜を構成する可動反射膜542が設けられている。これらの固定反射膜541および可動反射膜542は、反射膜間ギャップG1(図4参照)を介して対向配置されている。
また、固定基板51には、第一電極551が設けられ、可動基板52には、第二電極552が設けられている。これらの第一電極551及び第二電極552は、電極間ギャップG2(図4参照)を介して対向配置されている。
ここで、固定反射膜541及び可動反射膜542は導電性を有し、これらの固定反射膜541及び可動反射膜542により、第一静電アクチュエーター54が構成される。また、第一電極551及び第二電極552により第二静電アクチュエーター55が構成される。
The fixed
The fixed
Here, the fixed
なお、以降の説明に当たり、固定基板51または可動基板52の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板51、接合膜53、及び可動基板52の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視をフィルター平面視と称する。また、本実施形態では、フィルター平面視において、固定反射膜541の中心点及び可動反射膜542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Oと称し、これらの反射膜の中心点を通る直線を中心軸と称する。
In the following description, the wavelength
(固定基板の構成)
図5は、固定基板51を可動基板52側から見た平面図である。
固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、各静電アクチュエーター54,55による静電引力や、固定基板51上に形成される膜部材(例えば固定反射膜541等)の内部応力による固定基板51の撓みはない。
この固定基板51は、図4、及び図5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および反射膜設置部512を備える。また、固定基板51の一端側(図3、図5における辺C1−C2)は、可動基板52の基板端縁(図3、図5における辺C5−C6)よりも外側に突出しており、第一端子取出部514を構成している。
(Configuration of fixed substrate)
FIG. 5 is a plan view of the fixed
The fixed
As shown in FIGS. 4 and 5, the fixed
電極配置溝511は、フィルター平面視で、固定基板51のフィルター中心点Oを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部512は、フィルター平面視において、電極配置溝511の中心部から可動基板52側に突出して形成されている。この電極配置溝511の溝底面は、第二静電アクチュエーター55の第一電極551が配置される電極設置面511Aとなる。また、反射膜設置部512の突出先端面は、反射膜設置面512Aとなる。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。
The
The fixed
電極配置溝511の電極設置面511Aには、第二静電アクチュエーター55を構成する第一電極551が設けられている。この第一電極551は、電極設置面511Aのうち、後述する可動部521に対向する領域に設けられている。第一電極551は、円弧状(略C字状)に形成されており、図5に示すように、辺C1−C2に近接する一部にC字開口部が設けられる。また、第一電極551上に、第二電極552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。
そして、固定基板51には、図5に示すように、第一電極551の一端部から第一端子取出部514に向かって延出する第一引出電極553が設けられている。この第一引出電極553は、電極引出溝511Bに沿って配置され、第一端子取出部514上まで延出する。そして、第一引出電極553の延出先端部は、例えばFPC(Flexible printed circuits)やリード線等により電圧制御部15の後述するフィードバック制御部153に接続されている。
A
As shown in FIG. 5, the fixed
反射膜設置部512は、上述したように、電極配置溝511と同軸上で、電極配置溝511よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部512の可動基板52に対向する反射膜設置面512Aを備えている。
この反射膜設置部512には、図4及び図5に示すように、固定反射膜541が設置されている。この固定反射膜541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、酸化等による劣化を抑えられ、かつ、可視光域から近赤外光域に亘る広い波長帯域に対して高い反射特性を有するAg合金膜を用いることがより好ましい。
ところで、本実施形態では、固定反射膜541及び可動反射膜542により第一静電アクチュエーター54を構成されるため、固定反射膜541や可動反射膜542に対して直接静電引力が作用する。この場合、固定反射膜541としてガラスに対する密着性が比較的小さい膜材を用いる場合、例えば長期使用により繰り返し静電引力が作用することで、固定反射膜541が剥離するおそれもある。したがって、例えば、固定基板51(ガラス)及び固定反射膜541に対して密着性が高く、かつ、測定対象となる波長域に対して透光性を有する接着層を固定反射膜541及び反射膜設置面512Aの間に設ける構成としてもよい。このような接着層としては、例えば固定反射膜541としてAg合金を用いる場合、接着層としてITO(tin-doped indium oxide:酸化インジウムスズ)膜等を挙げることができる。
As described above, the reflective
As shown in FIGS. 4 and 5, a fixed
By the way, in this embodiment, since the 1st
なお、固定反射膜541として、例えば高屈折層をTiO2、低屈折層をSiO2とした誘電体多層膜を用いてもよい。図6(A)及び図6(B)は、反射膜として誘電体多層膜を用いた場合における固定反射膜541の積層構成の一例を示した図である。
固定反射膜541として誘電体多層膜541Aを用いる場合では、図6(A)に示すように、当該誘電体多層膜541Aの最下層に導電性膜541Bを積層する。また、図6(B)に示すように、誘電体多層膜541Aの最上層(表層)に導電性膜541Bを積層する構成としてもよい。このような構成では、誘電体多層膜541Aに導電性がない場合であっても、導電性膜541Bにより、固定反射膜541に導電性を持たせることができる。
ここで、図6(A)のような構成とする場合、導電性膜541Bとして、誘電体多層膜の第一層(最も固定基板51側に配置される層)、及び固定基板51に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。また、図6(B)のような構成を用いる場合、導電性膜541Bとして、誘電体多層膜の最上層(最も可動基板52側に配置される層)に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。このような導電性膜541Bとしては、ITO膜等が挙げられる。
なお、導電性膜541Bとして測定対象波長域に対して高反射率特性を有する、例えばAg合金等の反射膜を用いてもよい。この場合、導電性膜541Bにより、波長可変干渉フィルター5の測定対象波長域を広げることができ、広い波長帯域に対して所望の目的波長を取り出すことが可能となり、かつ、誘電体多層膜541Aにより、高分解能で目的波長の光を取り出すことが可能となる。この場合、導電性膜541Bと反射膜設置部512との間、導電性膜541Bと誘電体多層膜541Aとの間に、密着性を向上させるために透明接着層を更に介在させてもよい。
As the fixed
In the case where the
6A, as the
Note that, as the
そして、固定基板51には、図5に示すように、固定反射膜541の外周縁に接続され、第一電極551のC字開口部を通り、第一端子取出部514に向かって延出する固定側引出電極543が設けられている。この固定側引出電極543は、固定反射膜541の形成時に、同時に成膜されることで形成されている。
また、図6に示すように、固定反射膜541が誘電体多層膜541A及び導電性膜541Bの積層体により構成されている場合では、固定側引出電極543は、導電性膜541Bと同時に形成され、導電性膜541Bに接続される。
この固定側引出電極543は、例えば電極引出溝511B内で、駆動用引出電極543A及び検出用引出電極543Bに分岐する。そして、これらの駆動用引出電極543A及び検出用引出電極543Bの延出先端部は、第一端子取出部514上に配置され、例えばFPCやリード線等により電圧制御部15に接続されている。なお、詳細は後述するが、駆動用引出電極543Aは、電圧制御部15のバイアス駆動部151に接続され、検出用引出電極543Bは、電圧制御部15のギャップ検出器152に接続される。
As shown in FIG. 5, the fixed
Further, as shown in FIG. 6, when the fixed
For example, the fixed-
また、固定基板51の光入射面(固定反射膜541が設けられない面)には、固定反射膜541に対応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、低屈折率膜およ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、固定基板51の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
Further, an antireflection film may be formed at a position corresponding to the fixed
そして、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び電極引出溝511Bが形成されない面は、第一接合部513を構成する。この第一接合部513は、接合膜53により、可動基板52の第二接合部523に接合される。
Of the surfaces of the fixed
(可動基板の構成)
図7は、可動基板52を固定基板51側から見た平面図である。
可動基板52は、図3に示すようなフィルター平面視において、フィルター中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、保持部522の外側に設けられた基板外周部525と、を備えている。
また、可動基板52には、図3に示すように、一端側(図3、図7における辺C3−C4)は、固定基板51の基板端縁(図3、図4における辺C7−C8)よりも外側に突出しており、第二端子取出部524を構成している。
(Configuration of movable substrate)
FIG. 7 is a plan view of the
The
Further, as shown in FIG. 3, the
可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板52の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面512A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521の固定基板51に対向する可動面521Aには、可動反射膜542、及び第二電極552が設けられている。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
The
Similar to the fixed
第二電極552は、フィルター平面視において、可動反射膜542の外周側に設けられ、第一電極551に対して電極間ギャップG2を介して対向配置されている。この第二電極552は、円弧状(略C字状)に形成されており、図7に示すように、辺C3−C4に近接する一部にC字開口部が設けられている。また、第一電極551と同様に、第二電極552上に絶縁膜が積層される構成としてもよい。
ここで、図3に示すように、フィルター平面視において、第二電極552と第一電極551とが重なる円弧領域(図3において右上がり斜線部で示される領域)により、第二静電アクチュエーター55が構成されている。この第二静電アクチュエーター55は、図3に示すように、フィルター平面視において、フィルター中心点Oに対して互いに点対称となる形状及び配置となる。したがって、第二静電アクチュエーター55に電圧を印加した際に発生する静電引力も、フィルター中心点Oに対して点対称となる位置に作用し、バランスよく可動部521を固定基板51側に変位させることが可能となる。
The
Here, as shown in FIG. 3, in the filter plan view, the second
また、可動基板52には、図7に示すように、第二電極552の一端部から第二端子取出部524に向かって延出する第二引出電極554が設けられている。この第二引出電極554は、固定基板51の電極引出溝511Bに対向する位置に沿って配置され、第二端子取出部524上まで延出する。そして、第二引出電極554の延出先端部は、例えばFPCやリード線等により電圧制御部15の後述するフィードバック制御部153に接続されている。
Further, as shown in FIG. 7, the
可動反射膜542は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜541と反射膜間ギャップG1を介して対向して設けられる。この可動反射膜542としては、上述した固定反射膜541と同一の構成の反射膜が用いられる。本実施形態では、第一電極551が電極設置面511A上に設けられ、固定反射膜541が電極設置面511Aよりも可動基板52側に位置する反射膜設置面512Aに設けられる構成となるので、反射膜間ギャップG1は、電極間ギャップG2よりも小さくなる。
また、可動基板52には、図7に示すように、可動反射膜542の外周縁に接続され、第二電極552のC字開口部を通り、第二端子取出部524に向かって延出する可動側引出電極544が設けられている。この可動側引出電極544は、可動反射膜542の形成時に、同時に成膜される。
また、可動反射膜542として、誘電体多層膜及び導電性膜の積層体により構成される場合では、可動側引出電極544は、導電性膜と同時に形成され、この導電性膜に接続される。
そして、この可動側引出電極544は、例えば保持部522の外周側で、駆動用引出電極544A及び検出用引出電極544Bに分岐する。そして、これらの駆動用引出電極544A及び検出用引出電極544Bの延出先端部は、第二端子取出部524上に配置され、それぞれ例えばFPCやリード線等により電圧制御部15に接続されている。なお、詳細は後述するが、駆動用引出電極544Aは、電圧制御部15のバイアス駆動部151に接続され、検出用引出電極544Bは、電圧制御部15のギャップ検出器152に接続される。
The movable
Further, as shown in FIG. 7, the
In the case where the movable
Then, the movable-
なお、本実施形態では、図4に示すように、電極間ギャップG2のギャップ量が反射膜間ギャップG1のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外光や遠赤外光を対象とする場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップG1のギャップ量が、電極間ギャップG2のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。この場合、第一引出電極553及び第二引出電極554は、電圧制御部15のバイアス駆動部151に接続され、駆動用引出電極543A,544Aは、電圧制御部15のフィードバック制御部153に接続される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an example is shown in which the gap amount of the interelectrode gap G2 is larger than the gap amount of the inter-reflection film gap G1, but the present invention is not limited to this. For example, when the measurement target light is infrared light or far infrared light, the gap amount of the reflection film gap G1 is larger than the gap amount of the interelectrode gap G2 depending on the wavelength range of the measurement target light. It is good also as composition which becomes. In this case, the
保持部522は、可動部521の周囲を囲うダイヤフラムであり、可動部521よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部522は、可動部521よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部521を固定基板51側に変位させることが可能となる。この際、可動部521が保持部522よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部522が静電引力により固定基板51側に引っ張られた場合でも、可動部521の形状変化が起こらない。したがって、可動部521に設けられた可動反射膜542の撓みも生じず、固定反射膜541及び可動反射膜542を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点O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などとしてもよい。
The holding
In this embodiment, the diaphragm-
基板外周部525は、上述したように、フィルター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525の固定基板51に対向する面には、第一接合部513に対向する第二接合部523が設けられ、接合膜53を介して第一接合部513に接合される。
As described above, the substrate outer
[電圧制御部の構成]
電圧制御部15は、図2に示すように、バイアス駆動部151(バイアス電圧印加手段)と、ギャップ検出器152(ギャップ検出手段)と、フィードバック制御部153(フィードバック電圧印加手段)と、マイコン(マイクロコントローラー)154とを備えて構成されている。
バイアス駆動部151は、波長可変干渉フィルター5の駆動用引出電極543A,544Aに接続され、第一静電アクチュエーター54に対してバイアス電圧を印加する。具体的には、バイアス駆動部151は、所定bit数を有するD/A変換器により構成され、マイコン154から入力されたバイアス信号に基づいて、第一静電アクチュエーター54に電圧を印加する。
[Configuration of voltage controller]
As shown in FIG. 2, the
The
ギャップ検出器152は、波長可変干渉フィルター5の検出用引出電極543B,544Bに接続され、反射膜間ギャップG1のギャップ量に応じた検出信号を取得する。また、ギャップ検出器152は、取得した検出信号をフィードバック制御部153に出力する。
フィードバック制御部153は、波長可変干渉フィルター5の第一引出電極553及び第二引出電極554に接続され、第二静電アクチュエーター55に対してフィードバック電圧を印加する。この際、フィードバック制御部153は、ギャップ検出器152から入力される検出信号と、マイコン154から入力される目標値(目標検出信号)とが同値となるように、第二静電アクチュエーター55に対してフィードバック電圧を印加する。
また、本実施形態のフィードバック制御部153は、固定ゲインを有するアナログ制御器により構成され、電圧可変範囲が所定幅に設定されている。このようなアナログ制御器は、例えば可変ゲインを有するアナログ制御器よりも簡素なシステム構成で組み込むことができ、低コスト化を図ることができる。ここで、アナログ制御器として、例えばPI制御器やPID制御器などを用いることができる。また、その他の制御器を用いてもよい。
The
The
In addition, the
マイコン154は、制御部20、バイアス駆動部151、ギャップ検出器152、及びフィードバック制御部153に接続されている。また、マイコン154は、メモリー等により構成される記憶手段(図示略)を備えている。この記憶手段には、例えば反射膜間ギャップG1のギャップ量に対する、ギャップ検出器152で検出される検出信号(電圧信号)であるギャップ相関データが記憶されている。
そして、マイコン154は、制御部20から入力される制御信号に基づいて、バイアス駆動部151、ギャップ検出器152、及びフィードバック制御部153を制御し、波長可変干渉フィルター5から目的波長の光を透過させる。
なお、電圧制御部15による波長可変干渉フィルター5の駆動電圧の制御についての詳細な説明は後述する。
The microcomputer 154 is connected to the
The microcomputer 154 controls the
A detailed description of the control of the driving voltage of the wavelength
[制御部の構成]
図1に戻り、分光測定装置1の制御部20について、説明する。
制御部20は、本発明の処理部に相当し、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部20は、図1に示すように、波長設定部21と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備えている。
[Configuration of control unit]
Returning to FIG. 1, the
The
波長設定部21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し、設定した目的波長を波長可変干渉フィルター5から取り出す旨の制御信号を電圧制御部15に出力する。
光量取得部22は、ディテクター11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23は、光量取得部22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
The light
The
[波長可変干渉フィルターの駆動方法]
図8は、分光測定装置1の分光測定処理における波長可変干渉フィルターの駆動方法(駆動処理)を示すフローチャートである。
分光測定装置1により測定対象光に含まれる各波長の光の強度を取得するためには、まず、制御部20は、波長設定部21により波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長(目的波長)を設定する。そして、波長設定部21は、設定した目的波長の光を透過させる旨の制御信号を電圧制御部15に出力する(S1)。
[Driving method of tunable interference filter]
FIG. 8 is a flowchart showing a driving method (driving process) of the variable wavelength interference filter in the spectroscopic measurement process of the spectroscopic measurement apparatus 1.
In order to acquire the intensity of light of each wavelength included in the measurement target light by the spectroscopic measurement device 1, first, the
電圧制御部15のマイコン154は、制御部20から制御信号が入力されると、目的波長に対応したバイアス電圧を算出する(S2)。
ここで、本実施形態では、マイコン154は、後述のフィードバック制御において、第二静電アクチュエーター552への電圧印加時の感度(印加電圧に対するギャップ変位量(m/V))が一定となるように、バイアス電圧を設定する。
ここで、第二静電アクチュエーター55への電圧印加時の感度RC(m/V)は、次式(1)により表される。
When the control signal is input from the
Here, in the present embodiment, the microcomputer 154 makes the sensitivity (gap displacement amount (m / V) with respect to the applied voltage) constant when the voltage is applied to the second
Here, the sensitivity R C (m / V) when a voltage is applied to the second
上記式(1)において、Vmは、第一静電アクチュエーター54に印加するバイアス電圧、kは、可動基板52(保持部522)のバネ係数、εは、固定基板51及び可動基板52間(反射膜間ギャップG1及び電極間ギャップG2)の誘電率、S1は、フィルター平面視で固定反射膜541及び可動反射膜542が互いに重なり合う領域(第一静電アクチュエーター54として機能する領域)の面積、S2は、フィルター平面視で第一電極551及び第二電極552が互いに重なり合う領域(第二静電アクチュエーター55として機能する領域)の面積、dmax1は、反射膜間ギャップG1の初期ギャップ量、dmax2は、電極間ギャップG2の初期ギャップ量(電圧を印加していない状態でのギャップ量)、dは、目的波長の光を透過させるための可動部521の変位量(反射膜間ギャップG1及び電極間ギャップG2のギャップ変化量)である。
In the above formula (1), V m is a bias voltage applied to the first
本実施形態では、フィードバック制御時において、第二静電アクチュエーター55への電圧印加時の感度が一定になるようにバイアス電圧Vmを印加する。すなわち、上記式(2)において、RCは、一定値であり、フィードバック制御部153のアナログ制御器における固定ゲインに応じた予め設定された値が用いられる。
また、制御部20から、目的波長を指定する制御信号が入力されれば、マイコン154は、波長可変干渉フィルター5から目的波長の光を取り出すために必要な反射膜間ギャップG1の目標ギャップ量を算出することができ、目標ギャップ量から、可動部521を変位させるべき量(目標変位量d)を算出することができる。
したがって、S2では、マイコン154は、式(1)に基づいて、フィードバック制御において、所定の感度で第二静電アクチュエーター55を駆動させるために必要となる第一静電アクチュエーター54への印加電圧(バイアス電圧Vm)を算出する。
In the present embodiment, during feedback control, the bias voltage Vm is applied so that the sensitivity at the time of voltage application to the second
Further, when a control signal designating the target wavelength is input from the
Therefore, in S2, the microcomputer 154 applies the voltage applied to the first electrostatic actuator 54 (which is required to drive the second
そして、マイコン154は、S2により算出されたバイアス電圧に基づいたバイアス信号をバイアス駆動部151に出力する。これにより、バイアス駆動部151は、S2により算出されたバイアス電圧を、第一静電アクチュエーター54に対して印加する(S3:バイアス電圧印加ステップ)。このS3により、固定反射膜541及び可動反射膜542間に、バイアス電圧に基づいた静電引力が作用し、可動部521が固定基板51側に変位する。
Then, the microcomputer 154 outputs a bias signal based on the bias voltage calculated in S2 to the
ここで、図9に、フィードバック制御時において、第一静電アクチュエーター54に印加するバイアス電圧を印加した際の第二静電アクチュエーター55の感度を説明するための図を示す。
図9(A)の破線で示すように、フィードバック電圧を印加する第二静電アクチュエーター55の感度は、第一静電アクチュエーター54にバイアス電圧を印加しない状態では、変位量(可動部521の変位量)に対して大きく感度が変化し、変位量が大きくなるに従って感度が高くなる。このようにフィードバック電圧を印加する静電アクチュエーターの感度が変化する場合、ある特定の感度にあわせてアナログ制御器のゲインを設定しても、変位量が大きくなれば、感度が大きくなってしまい、アナログ制御器が適切に機能しない。つまり、バイアス電圧を印加しない状態では、ゲインを設定したギャップの近傍でしかアナログ制御器は適切に機能しないことになる。
これに対して、本実施形態では、図9(B)に示すように第一静電アクチュエーター54に、式(1)に基づいたバイアス電圧を印加することで、図9(A)の実線で示すように、第二静電アクチュエーター55の感度は所望の感度RC1で一定となる。
尚、本実施例では、感度RCが一定となるようなバイアス電圧を印加する例について示したが、バイアス電圧の値は式(1)に基づいた値に限らず、所望の感度特性となるようにバイアス電圧を印加しても良い。
Here, FIG. 9 is a diagram for explaining the sensitivity of the second
As shown by the broken line in FIG. 9A, the sensitivity of the second
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 9B, by applying a bias voltage based on the equation (1) to the first
In this embodiment, an example in which a bias voltage is applied so that the sensitivity RC is constant has been described. However, the value of the bias voltage is not limited to the value based on the expression (1), and a desired sensitivity characteristic is obtained. Thus, a bias voltage may be applied.
この後、フィードバック制御部153によりフィードバック制御(S4〜S7)を実施する。
フィードバック制御では、マイコン154は、ギャップ検出器152から静電容量検出用の高周波電圧信号を固定反射膜541,及び可動反射膜542間に印加させる。ここで、この静電容量検出用の電圧信号としては、静電容量検出用信号による静電引力の変動を抑制するために、バイアス電圧に比べて十分に高周波となる電圧を用いる。
これにより、固定反射膜541及び可動反射膜542の静電容量に応じた検出信号がギャップ検出器152に入力される(S4:ギャップ検出ステップ)。なお、ギャップ検出器152としては、例えばカップリングコンデンサー等を用いた回路により、静電容量検出用の電圧信号と、バイアス電圧の電圧信号とを分離し、静電容量検出用の電圧信号を検出信号として取得する。ここで、この検出信号は、反射膜間ギャップG1のギャップ量に基づいた信号となる。したがって、ギャップ検出器152が検出信号を取得することは、ギャップ検出器152が反射膜間ギャップG1のギャップ量を検出することを意味する。
また、ギャップ検出器152は、入力された検出信号を、フィードバック制御部153に出力する。
Thereafter, feedback control (S4 to S7) is performed by the
In the feedback control, the microcomputer 154 applies a high-frequency voltage signal for capacitance detection between the fixed
Thereby, a detection signal corresponding to the electrostatic capacities of the fixed
Further, the
一方、マイコン154は、S1により制御部20からの制御信号が入力されると、目的波長に対応する目標ギャップ量を算出し、記憶手段に記憶されたギャップ相関データから、目標ギャップ量に対応した検出信号(目標検出信号)を取得して、フィードバック制御部153に出力する。
そして、フィードバック制御部153は、マイコン154から入力される目標検出信号と、ギャップ検出器152から入力される検出信号との偏差を算出し(S5)、偏差が「0」であるか否かを判定する(S6)。
このS6において、偏差が「0」ではないと判定された場合に、フィードバック制御部153は、偏差に応じてフィードバック電圧を設定し、第二静電アクチュエーター55に対して設定したフィードバック電圧を印加する(S7:フィードバック電圧印加ステップ)。
On the other hand, when the control signal from the
Then, the
When it is determined in S6 that the deviation is not “0”, the
このS7では、フィードバック電圧印加部153は、S7において、マイコン154から入力された目標値信号とギャップ検出器から出力される信号の偏差に基づいて、偏差が0となるように第二静電アクチュエーター55に印加するフィードバック電圧を設定する。この時、図9に示したように、本実施形態では、第二静電アクチュエーター55の感度が一定になるように、第一静電アクチュエーター54にバイアス電圧が印加されている。したがって、可動部521の変位量(電極間ギャップG2の変化量)によらず、低い感度で第二静電アクチュエーター55を駆動させることが可能となる。
In S7, the feedback
そして、S7の後、S4の処理に戻る。すなわち、電圧制御部15は、S6において偏差が「0」と判定されるまで、S4〜S7の処理を繰り返し実施する。
また、S6において、偏差が「0」であると判定されると、分光測定装置1の制御部20は、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11により検出させる(S8)。これにより、制御部20の波長設定部21により設定された目的波長の光の光量を取得することが可能となる。
なお、上記において、1つ波長の光を波長可変干渉フィルター5から取り出し、その光量を検出する処理について、説明したが、例えば測定対象光に含まれる所定波長域内の各波長に対する光量から測定対象光の分光スペクトルを測定する場合、S1において設定する波長を順次変更して、上記S2〜S8処理を繰り返せばよい。
Then, after S7, the process returns to S4. That is, the
If it is determined in S6 that the deviation is “0”, the
In the above description, the process of taking out light of one wavelength from the wavelength
[本実施形態の作用効果]
本実施形態の波長可変干渉フィルター5は、固定基板51に設けられた固定反射膜541と、可動基板52に設けられた可動反射膜542とにより第一静電アクチュエーター54が構成され、固定基板51に設けられた第一電極551と、可動基板52に設けられた第二電極552とにより第二静電アクチュエーター55が構成されている。また、これらの第一静電アクチュエーター54及び第二静電アクチュエーター55は、それぞれ独立して駆動させることが可能であり、これにより、2つの静電アクチュエーターによる反射膜間ギャップG1の高精度なギャップ制御を実施することができる。
また、本実施形態では、固定反射膜541及び可動反射膜542を第一静電アクチュエーター54として機能させるので、電極形状の簡略化を図れ、電極形成面積も小さくできる。これにより、波長可変干渉フィルター5の小型化を図ることができ、これに伴って、光学モジュール10や分光測定装置1の小型化をも図ることができる。
更に、固定反射膜541及び可動反射膜542を第一静電アクチュエーター54として機能させる構成では、固定反射膜541及び可動反射膜542に直接静電引力を作用させることができる。これにより、反射膜間ギャップG1を変化させる際に応答性を向上させることができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the variable
In the present embodiment, the fixed
Further, in the configuration in which the fixed
本実施形態では、第一静電アクチュエーター54を構成する固定反射膜541及び可動反射膜542間の反射膜間ギャップG1と、第二静電アクチュエーター55を構成する第一電極551及び第二電極552間の電極間ギャップG2とが異なるギャップ量となり、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2よりも小さいギャップ量に設定されている。
反射膜の周囲に、電極間ギャップが同一である2つの静電アクチュエーターを配置する従来の構成では、フィードバック制御時の感度を低下させるために電極間ギャップを大きくすると、バイアス電圧を大きく設定する必要が生じ、駆動電圧が大きくなる。また、駆動電圧を低減させるために、電極間ギャップを小さくすると、フィードバック制御時の感度が大きくなり、ギャップ制御が困難になる。
これに対して、本実施形態では、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2よりも小さい構成とすることで、第一静電アクチュエーター54へのバイアス電圧の印加により、バイアス電圧印加ステップにより可動部521を目標ギャップ量近傍まで変位させる際の駆動電圧を低減でき、省電力化を図れる。また、第二静電アクチュエーター55へのフィードバック電圧の印加により、フィードバック制御時における感度を小さくでき、精度の高いギャップ制御を行うことができる。
すなわち、本実施形態では、省電力化と、高精度な反射膜間ギャップG1のギャップ制御とを両立させることができる。
In the present embodiment, the reflection-film gap G1 between the fixed
In the conventional configuration in which two electrostatic actuators having the same inter-electrode gap are arranged around the reflective film, the bias voltage needs to be set larger if the inter-electrode gap is increased in order to reduce the sensitivity during feedback control. As a result, the drive voltage increases. Further, if the gap between the electrodes is reduced in order to reduce the driving voltage, the sensitivity during feedback control is increased and the gap control becomes difficult.
On the other hand, in this embodiment, since the gap G1 between the reflection films is smaller than the gap G2 between the electrodes, the movable part is moved by the bias voltage application step by applying the bias voltage to the first
That is, in this embodiment, it is possible to achieve both power saving and highly accurate gap control of the gap G1 between the reflective films.
さらに、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2よりも大きい場合、反射膜間ギャップG1を電極間ギャップG2以下に設定することができず、波長可変干渉フィルター5により取り出すことが可能な光の波長域が狭帯域化してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態のように、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2より小さい構成とすることで、反射膜間ギャップG1の設定可能範囲を広げることができ、波長可変干渉フィルター5により取り出すことが可能な光の波長域を広げることができる。
Further, when the inter-reflection film gap G1 is larger than the inter-electrode gap G2, the inter-reflection film gap G1 cannot be set to be equal to or smaller than the inter-electrode gap G2, and the wavelength of light that can be extracted by the wavelength
本実施形態では、固定反射膜541及び可動反射膜542として、Ag合金膜が用いられている。
このようなAg合金膜を反射膜とする場合、反射膜上又は反射膜と基板との間に別途電極を設ける必要がなく、容易に、反射膜及び電極の双方として機能する固定反射膜541及び可動反射膜542を形成することができる。したがって、構成の簡略化、及び製造効率性の向上を図ることができる。
また、Ag合金膜は、可視光から近赤外光域に亘って高い反射率特性を有するため、波長可変干渉フィルター5により取り出すことが可能な光の波長帯域を広げることができる。
In this embodiment, an Ag alloy film is used as the fixed
When such an Ag alloy film is used as a reflection film, there is no need to provide a separate electrode on the reflection film or between the reflection film and the substrate, and the fixed
Further, since the Ag alloy film has a high reflectance characteristic from the visible light to the near infrared light region, the wavelength band of light that can be extracted by the wavelength
一方、固定反射膜541と反射膜設置面512Aとの間や、可動反射膜542と可動面521Aとの間に、別途接着層を設けてもよい。この場合、接着層の成膜工程が増えるが、固定反射膜541及び可動反射膜542間に静電引力が発生した際の固定反射膜541や可動反射膜542の剥離を防止することができる。
On the other hand, a separate adhesive layer may be provided between the fixed
また、固定反射膜541及び可動反射膜542として、誘電体多層膜を用いてもよく、この場合、誘電体多層膜の最下層、又は誘電体多層膜の最上層に導電性膜を成膜することで、第一静電アクチュエーター54を構成することができる。この場合、導電性膜として、Ag合金等の高反射膜を用いることで、測定対象波長域を広げることができるとともに、高分解で目的波長の光を取り出すことができる。
In addition, a dielectric multilayer film may be used as the fixed
本実施形態では、電圧制御部15は、バイアス駆動部151、ギャップ検出器152、フィードバック制御部153、及びマイコン154を備えている。そして、マイコン154は、制御部20から入力された制御信号(目的波長)に基づいて、バイアス駆動部151にバイアス信号を出力し、フィードバック制御部153に目的波長に対応した目標検出信号を出力する。また、バイアス駆動部151は、第一静電アクチュエーター54にバイアス電圧を印加して、可動部521を目標変位量近傍まで移動させる。また、フィードバック制御部153は、ギャップ検出器152からの検出信号と、目標検出信号との偏差が「0」となるように、第二静電アクチュエーター55にフィードバック電圧を印加する。
In the present embodiment, the
このような構成では、フィードバック制御時において、第二静電アクチュエーター55の感度を低減させることができる。したがって、フィードバック制御部153として、アナログ制御器を有する場合に、アナログ制御器のゲインを一定ゲインに固定したまま、反射膜間ギャップG1の広いギャップ範囲に対して、フィードバック制御による高精度なギャップ量の微調整を実施することができる。また、フィードバック制御部153として、複雑なシステム構成が必要となる可変ゲインを有するアナログ制御器が不要となり、構成の簡略化、低コスト化を図ることができる。
また、フィードバック制御部153として、デジタル電圧を第二静電アクチュエーターに印加する構成であっても、D/A変換器におけるbit数を少なくできるため、低コスト化を図ることができる。
With such a configuration, the sensitivity of the second
Further, even if the
本実施形態では、マイコン154は、上記式(1)に基づいて、バイアス電圧を算出して、バイアス信号をバイアス駆動部151に出力する。このため、例えば、反射膜間ギャップG1の目標ギャップ量に対するバイアス電圧をテーブルデータとして記憶する場合に比べて、より正確なバイアス電圧を設定することができ、データを保持するための大容量の記憶領域が不要となるので低コスト化を図ることもできる。
また、式(1)により算出されたバイアス電圧によりバイアス電圧印加ステップを実施することで、フィードバック制御時における第二静電アクチュエーター55の感度を、反射膜間ギャップG1のギャップ量によらず一定にすることができる。これにより、より精度の高いギャップ制御を実施することができる。
In the present embodiment, the microcomputer 154 calculates a bias voltage based on the above equation (1), and outputs a bias signal to the
Further, by performing the bias voltage application step with the bias voltage calculated by the equation (1), the sensitivity of the second
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、固定反射膜541及び可動反射膜542が、静電容量検出用の電極としても機能する。したがって、別途静電容量検出量の電極を設ける必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
なお、静電容量検出用の電極として、第一電極551及び第二電極552を用いてもよい。この場合であっても、構成の簡略化を図ることができる。
In the variable
Note that the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る光学フィルターデバイスについて、以下説明する。
上記第一実施形態の分光測定装置1では、光学モジュール10に対して、波長可変干渉フィルター5が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター5を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター5を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図10は、本発明の第二実施形態に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
[Second Embodiment]
Next, the optical filter device according to the second embodiment of the present invention will be described below.
In the spectroscopic measurement device 1 of the first embodiment, the wavelength
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the optical filter device according to the second embodiment of the present invention.
図10に示すように、光学フィルターデバイス600は、波長可変干渉フィルター5と、当該波長可変干渉フィルター5を収納する筐体601と、を備えている。
筐体601は、ベース基板610と、リッド620と、ベース側ガラス基板630と、リッド側ガラス基板640と、を備える。
As shown in FIG. 10, the
The
ベース基板610は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板610には、波長可変干渉フィルター5の可動基板52が設置される。ベース基板610への可動基板52の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。また、ベース基板610には、反射膜541,542に対向する領域に、光通過孔611が開口形成される。そして、この光通過孔611を覆うように、ベース側ガラス基板630が接合される。ベース側ガラス基板630の接合方法としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
The
このベース基板610のリッド620に対向するベース内側面612には、波長可変干渉フィルター5の各引出電極543A,543B,544A,544B,553,554のそれぞれに対応して内側端子部615が設けられている。なお、各引出電極543A,543B,544A,544B,553,554と内側端子部615との接続は、例えばFPC615Aを用いることができ、例えばAgペースト、ACF(Anisotropic Conductive Film)、ACP(Anisotropic Conductive Paste)等により接合する。なお、内部空間650を真空状態に維持する場合は、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、FPC615Aによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。
また、ベース基板610は、各内側端子部615が設けられる位置に対応して、貫通孔614が形成されており、各内側端子部615は、貫通孔614に充填された導電性部材を介して、ベース基板610のベース内側面612とは反対側のベース外側面613に設けられた外側端子部616に接続されている。
そして、ベース基板610の外周部には、リッド620に接合されるベース接合部617が設けられている。
On the base inner surface 612 of the
In addition, the
A base joint 617 that is joined to the
リッド620は、図10に示すように、ベース基板610のベース接合部617に接合されるリッド接合部624と、リッド接合部624から連続し、ベース基板610から離れる方向に立ち上がる側壁部625と、側壁部625から連続し、波長可変干渉フィルター5の固定基板51側を覆う天面部626とを備えている。このリッド620は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド620は、リッド接合部624と、ベース基板610のベース接合部617とが、接合されることで、ベース基板610に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板610及びリッド620の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
As shown in FIG. 10, the
The
As this joining method, for example, in addition to laser welding, soldering using silver brazing, sealing using a eutectic alloy layer, welding using low melting glass, glass adhesion, glass frit bonding, epoxy resin Adhesion etc. are mentioned. These bonding methods can be appropriately selected depending on the materials of the
リッド620の天面部626は、ベース基板610に対して平行となる。この天面部626には、波長可変干渉フィルター5の反射膜541,542に対向する領域に、光通過孔621が開口形成されている。そして、この光通過孔621を覆うように、リッド側ガラス基板640が接合される。リッド側ガラス基板640の接合方法としては、ベース側ガラス基板630の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
The
〔第二実施形態の作用効果〕
本実施形態の光学フィルターデバイス600では、筐体601により波長可変干渉フィルター5が保護されているため、異物や大気に含まれるガス等による波長可変干渉フィルター5の特性変化を防止でき、また、外的要因による波長可変干渉フィルター5の破損を防止できる。また、帯電粒子の侵入を防止できるため、固定反射膜541、可動反射膜542、第一電極551、及び第二電極552の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、反射膜541,542の平行性をより確実に維持することができる。
[Effects of Second Embodiment]
In the
また、例えば工場で製造された波長可変干渉フィルター5を、光学モジュールや電子機器を組み立てる組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス600により保護された波長可変干渉フィルター5では、安全に運搬することが可能となる。
また、光学フィルターデバイス600は、筐体601の外周面に露出する外側端子部616が設けられているため、光学モジュールや電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
For example, when the wavelength
In addition, since the
更に、上記第一実施形態と同様に、波長可変干渉フィルター5は、第一静電アクチュエーター54及び第二静電アクチュエーター55による高精度な反射膜間ギャップG1のギャップ制御と、電極形状の簡略化による小型化を両立することができる。したがって、波長可変干渉フィルター5を収納する筐体601としても、小型化された波長可変干渉フィルター5に対応したサイズに形成することができ、光学フィルターデバイス600の小型化を図ることができる。
Further, similarly to the first embodiment, the wavelength
[その他の実施形態]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Other Embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
上記第一実施形態では、式(1)に基づいて、フィードバック制御時の感度が一定となるバイアス電圧を算出して、第一静電アクチュエーター54に対してバイアス電圧を印加したが、これに限られない。
例えば、バイアス電圧印加ステップでは、目標ギャップ量から予め設定された所定距離となる位置まで、可動部521を変位させ、その後、フィードバック制御を実施してもよい。このような構成でも、電極間ギャップG2が反射膜間ギャップG1よりも大きいため、フィードバック制御時の第二静電アクチュエーター55の感度を十分に低減することができる。
In the first embodiment, a bias voltage with constant sensitivity during feedback control is calculated based on the equation (1) and applied to the first
For example, in the bias voltage application step, the
また、式(1)に基づいて、バイアス電圧を求めたが、例えば、目的ギャップ量に対するバイアス電圧の関係を記憶したテーブルデータを記憶し、マイコン154は、テーブルデータに基づいて、バイアス電圧を設定してもよい。 Further, the bias voltage is obtained based on the formula (1). For example, table data storing the relationship of the bias voltage with respect to the target gap amount is stored, and the microcomputer 154 sets the bias voltage based on the table data. May be.
上記第一実施形態では、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2よりも大きい構成を例示したが、例えば、近赤外光域から遠赤外光域等、測定対象波長域が長波長である場合、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップG2よりも小さい構成としてもよい。この場合、上述したように、駆動用引出電極543A,544Aを、フィードバック制御部153に接続し、第一引出電極553及び第二引出電極554をバイアス駆動部151に接続することで、上記実施形態と同様に、バイアス電圧印加ステップにおける省電力化と、フィードバック制御時における高精度なギャップ制御とを両立させることができる。
In the first embodiment, the configuration in which the gap G1 between the reflection films is larger than the gap G2 between the electrodes is exemplified. For example, the wavelength range to be measured such as the near infrared light range to the far infrared light range is a long wavelength. In this case, the inter-reflection film gap G1 may be smaller than the inter-electrode gap G2. In this case, as described above, the
また、ギャップ検出手段としては、固定反射膜541及び可動反射膜542間の静電容量に基づいた検出信号を取得して、ギャップ量を検出する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、上述したように、第一電極551及び第二電極552間の静電容量に基づいて、ギャップ量を検出する構成としてもよい。
また、例えば、歪ゲージ等により、可動基板52(保持部522)の湾曲状態を検出して、反射膜間ギャップG1のギャップ量を検出する構成としてもよく、外部にギャップ量を検出するための光センサーを設ける構成などとしてもよい。
In addition, the gap detection unit has exemplified the configuration in which a detection signal based on the electrostatic capacitance between the fixed
Further, for example, a configuration may be adopted in which the bending amount of the movable substrate 52 (holding portion 522) is detected by a strain gauge or the like to detect the gap amount of the gap G1 between the reflection films, and for detecting the gap amount outside. It is good also as a structure which provides an optical sensor.
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光測定装置1を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルターの駆動方法、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。 Moreover, although the spectroscopic measurement apparatus 1 has been exemplified as the electronic apparatus of the present invention in each of the above-described embodiments, the wavelength variable interference filter driving method, the optical module, and the electronic apparatus of the present invention are applied to various other fields. be able to.
例えば、図11に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図11は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
この測色装置400は、図11に示すように、検査対象Aに光を射出する光源装置410と、測色センサー420(光学モジュール)と、測色装置400の全体動作を制御する制御装置430とを備える。そして、この測色装置400は、光源装置410から射出される光を検査対象Aにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー420にて受光し、測色センサー420から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Aの色を分析して測定する装置である。
For example, as shown in FIG. 11, the electronic apparatus of the present invention can also be applied to a color measuring device for measuring color.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a
As shown in FIG. 11, the
光源装置410、光源411、複数のレンズ412(図11には1つのみ記載)を備え、検査対象A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412には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置410は、光源411から射出された基準光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Aに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置410を備える測色装置400を例示するが、例えば検査対象Aが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置400が設けられない構成としてもよい。
A
測色センサー420は、図11に示すように、波長可変干渉フィルター5と、波長可変干渉フィルター5を透過する光を受光するディテクター11と、波長可変干渉フィルター5で透過させる光の波長を可変する電圧制御部15とを備える。また、測色センサー420は、波長可変干渉フィルター5に対向する位置に、検査対象Aで反射された反射光(検査対象光)を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー3は、波長可変干渉フィルター5により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光をディテクター11にて受光する。
As shown in FIG. 11, the
制御装置430は、測色装置400の全体動作を制御する。
この制御装置430としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置430は、図11に示すように、光源制御部431、測色センサー制御部432、および測色処理部433などを備えて構成されている。
光源制御部431は、光源装置410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410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432は、測色センサー420に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー420にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー420に出力する。これにより、測色センサー420の電圧制御部15は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター56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433は、ディテクター11により検出された受光量から、検査対象Aの色度を分析する。
The
As the
The light
The colorimetric
The
また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムが挙げられる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の波長可変干渉フィルターを用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
Another example of the electronic device of the present invention is a light-based system for detecting the presence of a specific substance. As such a system, for example, an in-vehicle gas leak detector that detects a specific gas with high sensitivity by adopting a spectroscopic measurement method using the variable wavelength interference filter of the present invention, or a photoacoustic rare gas detection for a breath test. A gas detection device such as a vessel can be exemplified.
An example of such a gas detection device will be described below with reference to the drawings.
図12は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図13は、図12のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置100は、図12に示すように、センサーチップ110と、吸引口120A、吸引流路120B、排出流路120C、及び排出口120Dを備えた流路120と、本体部130と、を備えて構成されている。
本体部130は、流路120を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー131、排出手段133、筐体134、光学部135、フィルター136、波長可変干渉フィルター5、及び受光素子137(検出部)等を含む検出装置(光学モジュール)と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部138(処理部)、電力を供給する電力供給部139等から構成されている。また、光学部135は、光を射出する光源135Aと、光源135Aから入射された光をセンサーチップ110側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子137側に透過するビームスプリッター135Bと、レンズ135C,135D,135Eと、により構成されている。
また、図13に示すように、ガス検出装置100の表面には、操作パネル140、表示部141、外部とのインターフェイスのための接続部142、電力供給部139が設けられている。電力供給部139が二次電池の場合には、充電のための接続部143を備えてもよい。
更に、ガス検出装置100の制御部138は、図13に示すように、CPU等により構成された信号処理部144、光源135Aを制御するための光源ドライバー回路145、波長可変干渉フィルター5を制御するための電圧制御部146、受光素子137からの信号を受信する受光回路147、センサーチップ110のコードを読み取り、センサーチップ110の有無を検出するセンサーチップ検出器148からの信号を受信するセンサーチップ検出回路149、及び排出手段133を制御する排出ドライバー回路150などを備えている。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a gas detection device including a wavelength variable interference filter.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a control system of the gas detection device of FIG.
As shown in FIG. 12, the
The
As shown in FIG. 13, an
Further, as shown in FIG. 13, the
次に、上記のようなガス検出装置100の動作について、以下に説明する。
本体部130の上部のセンサー部カバー131の内部には、センサーチップ検出器148が設けられており、このセンサーチップ検出器148でセンサーチップ110の有無が検出される。信号処理部144は、センサーチップ検出器148からの検出信号を検出すると、センサーチップ110が装着された状態であると判断し、表示部141へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
Next, operation | movement of the above
A
そして、例えば利用者により操作パネル140が操作され、操作パネル140から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部144へ出力されると、まず、信号処理部144は、光源ドライバー回路145に光源作動の信号を出力して光源135Aを作動させる。光源135Aが駆動されると、光源135Aから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源135Aには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部144へ出力される。そして、信号処理部144は、光源135Aから入力された温度や光量に基づいて、光源135Aが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路150を制御して排出手段133を作動させる。これにより、検出すべき標的物質(ガス分子)を含んだ気体試料が、吸引口120Aから、吸引流路120B、センサーチップ110内、排出流路120C、排出口120Dへと誘導される。なお、吸引口120Aには、除塵フィルター120A1が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
For example, when the
また、センサーチップ110は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ110では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部135を通ってフィルター136に入射し、フィルター136によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター5に入射する。そして、信号処理部144は、電圧制御部146に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部146は、上記第一実施形態に示すように、バイアス駆動部151、ギャップ検出器152、フィードバック制御部153、及びマイコン154により構成され、第一実施形態と同様の駆動方法により、波長可変干渉フィルター5を駆動させ、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5で分光させる。この後、分光した光が受光素子137で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路147を介して信号処理部144に出力される。この場合、波長可変干渉フィルター5から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144は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ROMに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部144は、表示部141にその結果情報を表示させたり、接続部142から外部へ出力したりする。
The
These Rayleigh scattered light and Raman scattered light enter the
The
なお、上記図12及び図13において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置100を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
12 and 13 exemplify the
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
In addition, the system for detecting the presence of a specific substance is not limited to the detection of the gas as described above, but a non-invasive measuring device for saccharides by near-infrared spectroscopy, and non-invasive information on food, living body, minerals, etc. A substance component analyzer such as a measuring device can be exemplified.
Hereinafter, a food analyzer will be described as an example of the substance component analyzer.
図14は、波長可変干渉フィルター5を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置200は、図14に示すように、検出器210(光学モジュール)と、制御部220と、表示部230と、を備えている。検出器210は、光を射出する光源211と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ212と、撮像レンズ212から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター5と、分光された光を検出する撮像部213(検出部)と、を備えている。
また、制御部220は、光源211の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部221と、波長可変干渉フィルター5を制御する電圧制御部222と、撮像部213を制御し、撮像部213で撮像された分光画像を取得する検出制御部223と、信号処理部224と、記憶部225と、を備えている。
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of a food analyzer that is an example of an electronic apparatus using the wavelength
As shown in FIG. 14, the
In addition, the
この食物分析装置200は、システムを駆動させると、光源制御部221により光源211が制御されて、光源211から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ212を通って波長可変干渉フィルター5に入射する。波長可変干渉フィルター5は電圧制御部222の制御により、波長可変干渉フィルター5は、上記第一実施形態に示すような駆動方法で駆動される。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213で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部225に蓄積される。また、信号処理部224は、電圧制御部222を制御して波長可変干渉フィルター5に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
In the
そして、信号処理部224は、記憶部225に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部225には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部224は、求めたスペクトルのデータを、記憶部225に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、更には、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部224は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部230に表示させる処理をする。
Then, the
Then, the
また、図14において、食物分析装置200の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
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。
Moreover, although the example of the
Furthermore, it can also be used as a mineral analyzer for performing component analysis of minerals.
更には、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
Furthermore, the variable wavelength interference filter, optical module, and electronic apparatus of the present invention can be applied to the following devices.
For example, it is possible to transmit data using light of each wavelength by changing the intensity of light of each wavelength over time. In this case, light of a specific wavelength is transmitted by a wavelength variable interference filter provided in the optical module. The data transmitted by the light of the specific wavelength can be extracted by separating the light and receiving the light at the light receiving unit, and the electronic data having such a data extraction optical module can be used to extract the light data of each wavelength. By processing, optical communication can be performed.
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図15は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ300は、図15に示すように、カメラ本体310と、撮像レンズユニット320と、撮像部330(検出部)とを備えている。
カメラ本体310は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット320は、カメラ本体310に設けられ、入射した画像光を撮像部330に導光する。また、この撮像レンズユニット320は、図15に示すように、対物レンズ321、結像レンズ322、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター5を備えて構成されている。
撮像部330は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット320により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ300では、波長可変干渉フィルター5により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。この時、各波長に対して、電圧制御部(図示略)が上記第一実施形態に示すような本発明の駆動方法により波長可変干渉フィルター5を駆動させることで、精度よく目的波長の分光画像の画像光を取り出すことができる。
Further, the electronic apparatus can be applied to a spectroscopic camera, a spectroscopic analyzer, or the like that captures a spectroscopic image by dispersing light with the variable wavelength interference filter of the present invention. An example of such a spectroscopic camera is an infrared camera incorporating a wavelength variable interference filter.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the spectroscopic camera. As shown in FIG. 15, the
The
The
The
In such a
更には、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
Furthermore, the wavelength tunable interference filter of the present invention may be used as a bandpass filter. For example, only light in a narrow band centered on a predetermined wavelength is tunable out of light in a predetermined wavelength range emitted from a light emitting element. It can also be used as an optical laser device that spectrally transmits through an interference filter.
In addition, the tunable interference filter of the present invention may be used as a biometric authentication device, and can be applied to authentication devices such as blood vessels, fingerprints, retinas, and irises using light in the near infrared region and visible region.
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー(赤外光)を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。 Furthermore, an optical module and an electronic device can be used as a concentration detection device. In this case, the infrared energy (infrared light) emitted from the substance is spectrally analyzed by the variable wavelength interference filter, and the analyte concentration in the sample is measured.
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、1デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。 As described above, the tunable interference filter, the optical module, and the electronic device of the present invention can be applied to any device that splits predetermined light from incident light. Since the wavelength tunable interference filter according to the present invention can split a plurality of wavelengths with one device as described above, it is possible to accurately measure a spectrum of a plurality of wavelengths and detect a plurality of components. it can. Therefore, compared with the conventional apparatus which takes out a desired wavelength with a plurality of devices, it is possible to promote downsizing of the optical module and the electronic apparatus, and for example, it can be suitably used as a portable or in-vehicle optical device.
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。 In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.
1…分光測定装置、5…波長可変干渉フィルター、10…光学モジュール、15…電圧制御部、20…制御部、51…固定基板(第一基板)、52…可動基板(第二基板)、54…第一静電アクチュエーター、55…第二静電アクチュエーター、100…ガス検出装置(電子機器)、137…受光素子(検出部)、151…バイアス駆動部(バイアス電圧印加手段)、152…ギャップ検出器(ギャップ検出手段)、153…フィードバック制御部(フィードバック電圧印加手段)、154…マイコン、200…食物分析装置(電子機器)、213…撮像部(検出部)、300…分光カメラ(電子機器)、330…撮像部(検出部)、400…測色装置(電子機器)、430…制御部、521…可動部、522…保持部、541…固定反射膜(第一反射膜)、542…可動反射膜(第二反射膜)、551…第一電極、552…第二電極、600…光学フィルターデバイス、601…筐体、G1…反射膜間ギャップ、G2…電極間ギャップ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spectrometer, 5 ... Variable wavelength interference filter, 10 ... Optical module, 15 ... Voltage control part, 20 ... Control part, 51 ... Fixed board | substrate (1st board | substrate), 52 ... Movable board | substrate (2nd board | substrate), 54 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... 1st electrostatic actuator, 55 ... 2nd electrostatic actuator, 100 ... Gas detection apparatus (electronic device), 137 ... Light receiving element (detection part), 151 ... Bias drive part (bias voltage application means), 152 ...
Claims (11)
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一電極と、
前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 A first substrate;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A conductive first reflective film provided on the first substrate;
A conductive second reflective film provided on the second substrate and disposed opposite to the first reflective film via a gap between the reflective films;
A first electrode provided on the first substrate;
A second electrode provided on the second substrate and disposed opposite to the first electrode via an inter-electrode gap; and
The first reflective film and the second reflective film constitute a first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films,
The variable wavelength interference filter according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode constitute a second electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflection films.
前記反射膜間ギャップ及び前記電極間ギャップは異なるギャップ量である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 The tunable interference filter according to claim 1,
The wavelength tunable interference filter, wherein the gap between the reflective films and the gap between the electrodes have different gap amounts.
前記反射膜間ギャップは、前記電極間ギャップよりもギャップ量が小さい
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 The tunable interference filter according to claim 2,
The wavelength tunable interference filter, wherein the gap between the reflection films is smaller than the gap between the electrodes.
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、金属合金膜により構成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 In the wavelength variable interference filter according to any one of claims 1 to 3,
The variable wavelength interference filter, wherein the first reflective film and the second reflective film are made of a metal alloy film.
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、誘電体多層膜と、導電性膜との積層体により構成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 In the wavelength variable interference filter according to any one of claims 1 to 3,
The variable wavelength interference filter according to claim 1, wherein the first reflective film and the second reflective film are configured by a laminate of a dielectric multilayer film and a conductive film.
前記波長可変干渉フィルターを収納する筐体と、を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。 A first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, provided on the second substrate, with respect to the first reflective film A conductive second reflective film disposed opposite to the reflective film with a gap between the reflective films, a first electrode provided on the first substrate, and a second electrode provided on the second substrate, A wavelength tunable interference filter comprising a second electrode disposed oppositely through a gap between the electrodes;
A housing that houses the wavelength tunable interference filter;
The first reflective film and the second reflective film constitute a first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films,
An optical filter device, wherein the first electrode and the second electrode constitute a second electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films.
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一電極と、
前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、
電圧制御部と、
を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成され、
前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーター、及び前記第二静電アクチュエーターに、それぞれ独立した電圧を印加する
ことを特徴とする光学モジュール。 A first substrate;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A conductive first reflective film provided on the first substrate;
A conductive second reflective film provided on the second substrate and disposed opposite to the first reflective film via a gap between the reflective films;
A first electrode provided on the first substrate;
A second electrode provided on the second substrate and disposed opposite to the first electrode via an inter-electrode gap;
A voltage controller;
Comprising
The first reflective film and the second reflective film constitute a first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films,
The first electrode and the second electrode constitute a second electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films,
The voltage control unit applies independent voltages to the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator, respectively.
前記電圧制御部は、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出手段と、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to claim 7, wherein
The voltage controller is
Bias voltage applying means for applying a preset bias voltage to any one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator;
Gap detecting means for detecting a gap amount of the gap between the reflective films;
Feedback voltage application for applying a feedback voltage corresponding to the gap amount detected by the gap detection means to the other one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator to which the bias voltage is not applied. Means,
An optical module comprising:
前記第一静電アクチュエーターを構成する前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の前記反射膜間ギャップと、前記第二静電アクチュエーターを構成する前記第一電極及び前記第二電極の間の前記電極間ギャップとは、異なるギャップ量を有し、
前記バイアス電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が小さい一方に前記バイアス電圧を印加し、
前記フィードバック電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が大きい他方に前記フィードバック電圧を印加する
ことを特徴とする光学モジュール。 The optical module according to claim 8, wherein
The gap between the reflection films between the first reflection film and the second reflection film constituting the first electrostatic actuator, and between the first electrode and the second electrode constituting the second electrostatic actuator. And the gap between the electrodes has a different gap amount,
The bias voltage applying unit applies the bias voltage to one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator having a small gap amount;
The optical feedback module, wherein the feedback voltage applying means applies the feedback voltage to the other one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator having the larger gap amount.
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一電極と、
前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光と検出する検出部と、を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
ことを特徴とする電子機器。 A first substrate;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A conductive first reflective film provided on the first substrate;
A conductive second reflective film provided on the second substrate and disposed opposite to the first reflective film via a gap between the reflective films;
A first electrode provided on the first substrate;
A second electrode provided on the second substrate and disposed opposite to the first electrode via an inter-electrode gap;
A detection unit for detecting light extracted by the first reflective film and the second reflective film;
The first reflective film and the second reflective film constitute a first electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films,
An electronic apparatus, wherein the first electrode and the second electrode constitute a second electrostatic actuator that changes a gap amount of the gap between the reflective films.
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加ステップと、
前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップと、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加ステップと、
を実施することを特徴とする波長可変干渉フィルターの駆動方法。 A first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, a conductive first reflective film provided on the first substrate, provided on the second substrate, with respect to the first reflective film A conductive second reflective film disposed oppositely through the gap between the reflective films, a first electrode provided on the first substrate, and a second electrode provided on the second substrate, A first electrostatic actuator comprising a second electrode arranged opposite to the gap between the electrodes, and changing the gap amount of the gap between the reflection films by the first reflection film and the second reflection film Comprising: a second electrostatic actuator configured to change a gap amount of the gap between the reflection films by the first electrode and the second electrode.
A bias voltage applying step of applying a preset bias voltage to any one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator;
A gap detection step of detecting a gap amount of the gap between the reflection films;
Feedback voltage application for applying a feedback voltage corresponding to the gap amount detected by the gap detection means to the other one of the first electrostatic actuator and the second electrostatic actuator to which the bias voltage is not applied. Steps,
A method for driving a wavelength tunable interference filter, characterized in that:
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