JP6182918B2 - 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 - Google Patents

干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP6182918B2
JP6182918B2 JP2013054678A JP2013054678A JP6182918B2 JP 6182918 B2 JP6182918 B2 JP 6182918B2 JP 2013054678 A JP2013054678 A JP 2013054678A JP 2013054678 A JP2013054678 A JP 2013054678A JP 6182918 B2 JP6182918 B2 JP 6182918B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interference filter
electrode
light
reflective film
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013054678A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014182169A (ja
Inventor
佐野 朗
朗 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2013054678A priority Critical patent/JP6182918B2/ja
Priority to CN201410097629.2A priority patent/CN104062700B/zh
Priority to EP20140159859 priority patent/EP2781946A1/en
Priority to US14/215,510 priority patent/US20140268345A1/en
Publication of JP2014182169A publication Critical patent/JP2014182169A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6182918B2 publication Critical patent/JP6182918B2/ja
Priority to US15/883,376 priority patent/US10838125B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/51Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29358Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator

Description

本発明は、干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。
従来、互いに対向する一対の反射膜を有し、この反射膜間の距離を変化させることで、測定対象の光から所定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターが知られている(例えば、特許文献1参照)。波長可変干渉フィルターは、一対の反射膜が対向配置され、入射した光を干渉させることで反射膜間のギャップの寸法に応じた波長の光を透過させる。
このような波長可変干渉フィルターにおいて、一対の反射膜が対向配置された領域を通らない光、すなわち分光されていない光が波長可変干渉フィルターを透過し、受光器によって受光されると、分光精度が低下する。
このような分光精度の低下を抑制するために、特許文献1では、反射膜間のギャップ寸法を変化させるために設けられた金属電極をアパーチャーとして利用している。
特開2003−57571号公報
しかしながら、特許文献1において、アパーチャーとして使用されている金属電極は、反射率が比較的高い金属材料(例えば、アルミニウム、金、クロム、及びチタン等)で形成されている。従って、金属電極をアパーチャーとして使用する場合、入射した光が反射して反射光が発生するおそれがある。そして、この反射光が波長可変干渉フィルターを封入する筐体や、当該波長可変干渉フィルターを備えた光学モジュール等の装置の内壁等で反射して迷光となって受光器で受光され、分光精度が低下するおそれがある。
本発明は、迷光の発生を抑制可能な干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供することを目的とする。
基板と、前記基板に設けられ、第1入射光の一部を反射し前記第1入射光の別の一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向し、第2入射光の一部を反射し前記第2入射光の別の一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、を備え、前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられ、前記第二反射膜の側から前記第一反射膜の側を見たとき、前記第一反射膜は前記光吸収層及び前記金属層に重なり、前記光吸収層は、前記金属層に接するように配置されることを特徴とする。
本発明の干渉フィルターは、基板と、前記基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、を備え、前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられたことを特徴とする。


本発明では、第一電極が第一反射膜の周囲に設けられる。この第一電極は、基板側に設けられた光吸収層と、光吸収層に対して基板の反対側に設けられた金属層と、を備えている。
このように構成された第一電極は、その内周縁によって第一反射膜に入射する光の入射範囲が規定するアパーチャーとして機能する。このように、第一反射膜に入射する光の入射範囲を規定することにより、反射膜が対向しない領域等に光が入射することを抑制でき、分光精度の低下を抑制できる。
また、第一電極では、基板を透過し、第一電極の光吸収層に入射した光が、光吸収層で吸収されるため、金属層で反射されて再度基板側に向かう光の光量を低減できる。これにより、第一電極の金属層での反射による迷光を抑制でき、分光精度の低下を抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第一電極における内周縁の少なくとも一部は、前記第一反射膜と接触していることが好ましい。
本発明では、第一電極の内周縁の少なくとも一部が第一反射膜と接触している。これにより、第一電極と第一反射膜との一部が重なり合っているため、第一反射膜と第一電極との間に隙間がなく、当該隙間から光が透過することを抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第一電極は、前記第一反射膜を枠状に囲うことが好ましい。
本発明では、第一電極が第一反射膜を囲う枠状に構成され、第一電極が第一反射膜の周囲を囲むように配置される。これにより、第一電極のアパーチャーとして遮光性能が向上し、分光精度の低下をより効果的に抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第二反射膜が設けられ、前記第二反射膜の厚み方向に変位可能に設けられた可動部を備え、前記厚み方向から見たときに、前記第一反射膜と前記可動部の外周縁との最小距離よりも、前記第一反射膜と前記第一電極の外周縁との最小距離の方が大きいことが好ましい。
本発明では、第二反射膜の厚み方向から見たときに(すなわち、基板の厚み方向から見た平面視において)、第一反射膜と可動部の外周縁との最小距離よりも、第一反射膜と第一電極の外周縁との最小距離の方が大きくなるように構成されている。換言すると、第一電極は、上記平面視において、可動部の外周縁の内側から外側に亘って設けられ、第一電極の外周縁は、可動部の外周縁よりも外側に位置している。このため可動部の外周縁への光の入射を抑制でき、迷光を抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記基板の前記第一電極が設けられた面と反対の面に、前記第一電極に対向して設けられた応力緩和膜を備え、前記応力緩和膜は、二つの光吸収層と、前記二つの光吸収層の間に設けられた金属層とを備えたことが好ましい。
本発明では、基板には、第一電極が設けられた面と反対の面に、第一電極に対向して応力緩和膜が設けられており、応力緩和膜は、2層の光吸収層と、光吸収層の間に設けられた金属層とを備えている。
このように、応力緩和膜は、第一電極と同様の金属層を備えることにより、第一電極の金属層による内部応力と、略同じ大きさの内部応力で、基板に対する応力を相殺することができ、基板の変形を抑制できる。
また、応力緩和膜は、金属層を挟む一対の光吸収層を備える。基板側の光吸収層は、基板側からの入射光を吸収でき、干渉フィルターへの入射光の一部が応力緩和膜に入射した場合でも他方の光吸収層により吸収することができる。
以上のように、本発明の応力緩和膜により、第一電極による応力を緩和するとともに、迷光をより確実に抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第一反射膜は、導電性を有し、前記第一電極は、前記第一反射膜に導通していることが好ましい。
本発明では、第一反射膜と第一電極と導通しているため、第一電極を介して第一反射膜を電極として用いることができる。また、第一電極を例えばグランド電位に設定することで、第一反射膜の帯電を除去することも可能となる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第二反射膜は、導電性を有し、前記第二反射膜に接続されたミラー電極を備えることが好ましい。
本発明では、第二反射膜がミラー電極に接続されているため、第二反射膜を電極として機能させることができる。この場合、例えば、第一電極及びミラー電極を同電位(例えばグランド電位)にすることで、第一反射膜及び第二反射膜間での静電力の発生を抑制できる。また、第一反射膜及び第二反射膜を静電容量の検出用電極としても機能させることが可能となる。また、第一反射膜及び第二反射膜の間に駆動電圧を印加することもでき、この場合、第一反射膜及び第二反射膜のギャップの寸法を変更するための駆動電極として機能させることも可能となる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記可動部に設けられ、前記第一電極の少なくとも一部と対向する第二電極を備えたことが好ましい。
本発明では、第一電極と、第二電極とにより、反射膜間ギャップの寸法を変更するギャップ変更部を構成することができる。これにより、駆動電極とアパーチャーとしての第一電極とを別々に設ける必要がないため、干渉フィルターの小型化が可能である。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記第二電極は、電気的に独立した複数の部分電極を備え、前記第一電極は、前記複数の部分電極に対する共通電極であることが好ましい。
本発明では、第一電極をこれら部分電極に対する共通電極とし、各部分電極に対してそれぞれ異なる電位を設定することで、各部分電極と第一電極との間で、それぞれ異なる静電引力を作用させることができる。つまり、複数の部分電極と、これに対向する第一電極とにより、複数の静電アクチュエーターを構成することができ、反射膜間のギャップの寸法を高精度に制御することが可能となる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記基板は、ガラス材料で形成され、前記光吸収層は、TiW、TiN、NiCr、TiO、Al、MgF、Nd、及びTaの少なくともいずれかで、前記基板上に形成され、前記金属層は、前記光吸収層上に形成されたことが好ましい。
本発明では、基板は、ガラス材料で形成されている。また、光吸収層は、TiW、TiN、NiCr、TiO、Al、MgF、Nd、及びTaの少なくともいずれかで、基板上に形成されている。また、金属層は、光吸収層上に形成されている。このような光吸収層は、金属層とガラス材料からなる基板との間で良好な密着性を有し、金属層と基板との間で密着性を確保できる。また、光吸収層は、ガラス材料の基板との界面における反射を抑制でき、より効果的に迷光の発生を抑制できる。
本発明の干渉フィルターにおいて、前記金属層は、Au、Al、Ti、Ag、W、Nb、Ta、Mo、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Pt、及びZnの少なくともいずれかで形成されたことが好ましい。
本発明では、金属層は、Au、Al、Ti、Ag、W、Nb、Ta、Mo、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Pt、及びZnの少なくともいずれかで形成されている。
これにより、導電性及び遮光性が高い材料で金属層を形成することができ、当該金属層を電極兼アパーチャーとして好適に用いることができる。
本発明の干渉フィルターは、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、を備え、前記光吸収層は、前記第一反射膜から前記第二反射膜に向かう方向において、前記金属層よりも前記第二反射膜から遠い位置に設けられたことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一電極は、第一反射膜の周囲に設けられ、アパーチャーとして機能する。また、第一電極は、光吸収層を備えている。これにより、金属層で反射される光の光量を低減できる。これにより、第一電極の金属層での反射による迷光を抑制でき、分光精度の低下を抑制できる。
本発明の光学フィルターデバイスは、基板、前記基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜、及び、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極、を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターを収納する筐体と、を備え、前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられたことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一電極は、第一反射膜の周囲に設けられ、アパーチャーとして機能する。また、第一電極は、光吸収層を備えている。これにより、第一電極の形成領域において、基板を透過してきた光を遮光するとともに、第一電極の金属層での反射による迷光を抑制でき、分光精度の低下を抑制できる。
また、干渉フィルターが筐体内に収納されているため、大気に含まれるガス等による反射膜の劣化や、異物の付着を抑制できる。
本発明の光学モジュールは、基板と、前記基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、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を検出する検出部と、を備え、前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられたことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一電極は、第一反射膜の周囲に設けられ、アパーチャーとして機能する。また、第一電極は、光吸収層を備えている。これにより、第一電極の形成領域において、基板を透過してきた光を遮光するとともに、第一電極の金属層での反射による迷光を抑制でき、分光精度の低下を抑制可能な光学モジュールを提供できる。
本発明の電子機器は、基板、前記基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜、及び、前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極、を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられたことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一電極は、第一反射膜の周囲に設けられ、アパーチャーとして機能する。また、第一電極は、光吸収層を備えている。これにより、第一電極の形成領域において、基板を透過してきた光を遮光するとともに、第一電極の金属層での反射による迷光の発生を抑制でき、分光精度の低下を抑制可能な電子機器を提供できる。
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。 前記実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。 図2の波長可変干渉フィルターのIII−III線での断面図。 第二実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。 第三実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。 第四実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。 第五実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。 前記実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。 第六実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。 光学フィルターデバイスの変形例の概略構成を示す断面図。 本発明の波長可変干渉フィルターを備えた測色装置(電子機器)の概略構成を示す図。 本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置(電子機器)の概略構成を示す図。 図12のガス検出装置の制御系を示すブロック図。 本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置(電子機器)の概略構成を示す図。 本発明の波長可変干渉フィルターを備えた分光カメラ(電子機器)の概略構成を示す図。
[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基づいて、測定対象光のスペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
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、制御部20と、を備えている。
[光学モジュールの構成]
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、検出部11と、I−V変換器12と、アンプ13と、A/D変換器14と、電圧制御部15と、を備えている。
光学モジュール10は、測定対象光を、入射光学系(図示省略)を介して波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5により測定対象光から所定波長の光を透過させ、透過した光を検出部11で受光する。検出部11からの検出信号は、I−V変換器12、アンプ13、及びA/D変換器14を介して制御部20に出力される。
[波長可変干渉フィルターの構成]
ここで、分光測定装置1に組み込まれる波長可変干渉フィルター5について、以下説明する。図2は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図3は、図2をIII−III線で断面した際の断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5は、いわゆるファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター5は、図2〜図3に示すように、本発明の基板に相当する固定基板51と、可動基板52とを備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶、シリコンなどにより形成されている。そして、これらの固定基板51及び可動基板52は、固定基板51の第一接合部513及び可動基板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により接合されることで、一体的に構成されている。
固定基板51には、固定反射膜54(第二反射膜)が設けられ、可動基板52には、可動反射膜55(第一反射膜)が設けられており、これらの固定反射膜54及び可動反射膜55は、反射膜間ギャップG1(ギャップ)を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター5には、この反射膜間ギャップG1のギャップ量を調整(変更)するのに用いられ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、固定基板51に設けられた固定電極561と、可動基板52に設けられた可動電極562とにより構成されている。これらの固定電極561,可動電極562は、電極間ギャップを介して対向し、静電アクチュエーター56として機能する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板51又は可動基板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。
(固定基板の構成)
固定基板51には、図3に示すように、エッチングにより電極配置溝511及び反射膜設置部512が形成されている。この固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極561及び可動電極562間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極561の内部応力による固定基板51の撓みはない。
また、図2に示すように、固定基板51の頂点C1には、切欠部514が形成されており、波長可変干渉フィルター5の固定基板51側に、後述する可動電極パッド564Pが露出する。
電極配置溝511は、フィルター平面視で、固定基板51の平面中心点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、前記平面視において、電極配置溝511の中心部から可動基板52側に略円柱状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、固定電極561(本発明の第一電極に相当する)が配置される電極設置面511Aとなる。また、反射膜設置部512の突出先端面は、反射膜設置面512Aとなる。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁の頂点C1,頂点C2に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。
電極配置溝511の電極設置面511Aには、固定電極561が設けられている。
より具体的には、固定電極561は、固定反射膜54を囲う枠状(本実施形態では円環状)に形成されている。また、固定電極561は、電極設置面511Aのうち、後述する可動基板52における可動部521に対向する領域から、保持部522に対向する領域に跨って設けられている。すなわち、固定電極561は、フィルター平面視において、後述する可動部521の側壁部521B(本発明の可動部の外周縁に相当)に対向する位置を覆って設けられている。さらに換言すると、固定電極561は、フィルター平面視において、固定反射膜54と可動部521の側壁部521Bとの最小距離よりも、固定反射膜54と固定電極561の外周縁との最小距離の方が大きくなるように構成されている。
固定電極561は、光吸収層571と、金属層572とを備え、これら光吸収層571及び金属層572が固定基板51上に順に積層されている。
金属層572は、導電性及び遮光性を有する金属材料で形成され、光を通さない。金属層572を形成する金属材料としては、Au、Al、Ti、Ag、W、Nb、Ta、Mo、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Pt、及びZn等が例示される。
光吸収層571は、固定基板51側から入射する光の反射を抑制する。すなわち、光吸収層571は、固定基板51と光吸収層571との界面での反射を抑制する反射防止層として機能するとともに、光吸収層571に入射した光を減衰(吸収)する機能を有する。このような光吸収層571を形成する材料としては、TiW、TiN、NiCr、TiO、Al、MgF、Nd、及びTa等が例示される。
このような固定電極561は、例えば固定基板51上に光吸収層571を形成する膜材(例えばTiW膜)を成膜し、さらに、金属層572を形成する膜材(例えばAu膜)を成膜し、フォトリソグラフィーを利用してこれらの膜材(TiW膜及びAu膜)をパターニングすることで形成される。光吸収層571及び金属層572のそれぞれの厚みは、例えば30nm及び100nmである。
固定基板51には、固定電極561の外周縁から、頂点C2方向に延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部(固定基板51の頂点C2に位置する部分)は、電圧制御部15に接続される固定電極パッド563Pを構成する。この固定電極パッド563Pは、電圧制御部15において、例えばGND(グランド)に接続される。
なお、固定電極561上に、固定電極561及び可動電極562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。
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。
この反射膜設置面512Aには、図3に示すように、固定反射膜54が設置されている。
固定反射膜54は、図3に示すように、フィルター平面視において、反射膜設置面512Aから、電極配置溝511に亘って設けられている。固定反射膜54の外周部の一部は、固定電極561の内周部(内周縁から所定寸法となる領域)を覆って設けられている。
このような構成では、固定電極561の内周縁により、固定反射膜54に入射する光の有効径が規定される。すなわち、固定電極561は、アパーチャーとして機能する。
なお、固定電極561と固定反射膜54とが重なった領域(重なり領域)は、電極設置面511Aに形成されている。この電極設置面511Aは、基板厚み方向において、反射膜設置面512Aよりも可動基板52から遠い位置に設けられているので、可動基板52を固定基板51側に変位させた際に、当該重なり領域の固定反射膜54が可動基板52や当該可動基板52上の他の膜材に接触することがない。
この固定反射膜54は導電性を有し、例えばAg、Bi、Nd等の金属膜や、Ag合金等の合金膜を用いて形成することができる。この固定反射膜54は、GND電極である固定電極561と接触しており、GNDとされている。
なお、固定反射膜54は、例えば高屈折層をTiO、低屈折層をSiOとした誘電体多層膜上に金属膜(又は合金膜)を積層した反射膜や、金属膜(又は合金膜)上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層(TiOやSiO等)と金属膜(又は合金膜)とを積層した反射膜などを用いてもよい。
また、固定基板51の光入射面(固定反射膜54が設けられない面)には、固定反射膜54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、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、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。
そして、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び電極引出溝511Bが形成されない面は、第一接合部513を構成する。この第一接合部513には、第一接合膜531が設けられ、この第一接合膜531が、可動基板52に設けられた第二接合膜532に接合されることで、上述したように、固定基板51及び可動基板52が接合される。
(可動基板の構成)
可動基板52は、図2に示すようなフィルター平面視において、平面中心点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2に示すように、頂点C2に対応して、切欠部524が形成されており、波長可変干渉フィルター5を可動基板52側から見た際に、固定電極パッド563Pが露出する。
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には、可動電極562及び可動反射膜55が設けられている。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板52の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54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55としては、上述した固定反射膜54と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、可動反射膜55は、図示しない配線によりGNDに接続されており、固定反射膜54と同電位となっている。
可動電極562は、可動面521Aにおいて、平面中心点Oを中心とした円環状に、可動反射膜55の周囲に設けられている。この可動電極562は、電極間ギャップG2を介して固定電極561の一部に対向している。固定電極561及び可動電極562が対向する領域において、本発明のギャップ変更部に相当する静電アクチュエーター56が構成される。
可動電極562は、固定電極561と同様に、光吸収層581と、金属層582とを備え、これら光吸収層581及び金属層582が可動基板52上に順に積層されている。なお、光吸収層581及び金属層582は、固定電極561における光吸収層571及び金属層572と同じ素材により構成される。
また、可動基板52には、可動電極562の外周縁から可動基板52の頂点C1に向かって延出する可動引出電極564が設けられている。この可動引出電極564の延出先端部(可動基板52の頂点C1に位置する部分)は、電圧制御部15に接続される可動電極パッド564Pを構成する。可動電極562は、電圧制御部15によって駆動電圧が印加される。
なお、本実施形態では、上述したように、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線や遠赤外線を用いる場合等、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。
なお、可動電極562上に、固定電極561及び可動電極562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。
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55の撓みも生じず、固定反射膜54及び可動反射膜55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、平面中心点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。
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に対向する面は、第一接合部513に対向する第二接合部523を備えている。そして、この第二接合部523には、第二接合膜532が設けられ、上述したように、第二接合膜532が第一接合膜531に接合されることで、固定基板51及び可動基板52が接合されている。
[検出部、I−V変換器、アンプ、A/D変換器、電圧制御部の構成]
図1にもどり、検出部11は、波長可変干渉フィルター5の各反射膜54,55が対向する光干渉領域を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号を出力する。
I−V変換器12は、検出部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。
電圧制御部15は、波長可変干渉フィルター5の固定引出電極563(固定電極パッド563P)、及び可動接続電極564(可動電極パッド564P)に接続されている。電圧制御部15は、制御部20の制御に基づいて、固定電極パッド563P及び可動電極パッド564Pに電圧を印加することで、静電アクチュエーター56に対して電圧を印加する。具体的には、電圧制御部15は、固定電極パッド563Pをグランド回路に接続し、グランド電位にする。一方、可動電極パッド564Pに対して制御部20からの制御に基づいた駆動電位を設定する。これにより、静電アクチュエーター56の固定電極561及び可動電極562間で静電引力が発生し、可動部521が固定基板51側に変位して、反射膜間ギャップG1の寸法が所定値に設定される。
[制御部の構成]
制御部20は、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、フィルター駆動部21と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備える。
また、制御部20は、各種データを記憶する記憶部30を備え、記憶部30には、静電アクチュエーター56を制御するためのV−λデータが記憶される。
このV−λデータには、静電アクチュエーター56に印加する電圧に対する、波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長が記録されている。
フィルター駆動部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するとともに、記憶部30に記憶されたV−λデータから設定した目的波長に対応する目標電圧値を読み込む。そして、フィルター駆動部21は、読み込んだ目標電圧値を印加させる旨の制御信号を電圧制御部15に出力する。これにより、電圧制御部15から静電アクチュエーター56に目標電圧値の電圧が印加される。
光量取得部22は、検出部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。
分光測定部23における分光測定方法としては、例えば、測定対象波長に対して検出部11により検出された光量を、当該測定対象波長の光量として分光スペクトルを測定する方法や、複数の測定対象波長の光量に基づいて分光スペクトルを推定する方法等が挙げられる。
分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、分光測定装置1により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
[第一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では、固定基板51において、固定反射膜54を囲う環状(枠状)の固定電極561が設けられている。この固定電極561は、光吸収層571と、光を通さない金属層572とが順次積層されて構成される。
このように構成された固定電極561では、当該固定電極561の内周縁により固定反射膜54に入射する光の有効径を規定でき、アパーチャーとして機能させることができる。また、入射光の一部が固定基板51を透過して固定電極561に入射した場合でも、光吸収層571の反射防止機能により入射光が光吸収層571で反射されることなく、当該光吸収層571の内部に透過する。そして、光吸収層571において、入射光の一部が吸収されることで、当該入射光の光量を減少させることができる。さらに、その光が金属層572に反射されたとしても、再び光吸収層571を通過することになり、さらに反射光が吸収され、減衰させることができる。
以上に示すように、本実施形態の固定電極561は、アパーチャーとして機能させることができ、かつ、当該固定電極561に光が入射した場合でもその光を減衰させることができ、迷光の発生を抑制できる。従って、波長可変干渉フィルター5の分光精度の低下を抑制でき、光学モジュール10において、高精度に目標波長の光の光量を受光することができる。従って、分光測定装置1は、測定対象Xに対する正確な分光測定を実施することができる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、固定電極561の内周部が、固定反射膜54の外周部と重なっている。これにより、固定電極561と固定反射膜54との間に隙間が生じず、当該隙間から光が迷光となる不都合を回避できる。
特に、本実施形態では、固定電極561と固定反射膜54とが重なっている領域(重なり領域)では、固定反射膜54と可動反射膜55とが対向する領域(対向領域)の中心部(平面中心点O)よりも、基板間距離が大きい。
このため、静電アクチュエーター56の駆動時に、可動部521上の可動電極562が固定電極561上の固定反射膜54に接触する不具合を回避することができる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、固定電極561は、フィルター平面視において、可動部521から保持部522に跨って設けられている。すなわち、固定電極561は、可動部521の外周縁と保持部522との境界部分である可動部521の側壁部521Bを覆って設けられている。従って、側壁部521Bに光が入射することを抑制でき、側壁部521Bへの入射光が乱反射することによる迷光の発生を抑制できる。
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54は、導電性を有しており、固定電極561と導通している。これにより、固定反射膜54に帯電した電荷を除去することができる。従って、反射膜間のギャップ寸法を変更する際に、反射膜間に余計な静電力が働くことを回避でき、当該静電引力による駆動精度の低下を抑制できる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、固定電極561は、静電アクチュエーター56を構成する駆動用の電極とアパーチャーの機能を兼ねている。これにより、駆動電極とアパーチャーとを個別に設ける必要がないため、波長可変干渉フィルター5の小型化が可能である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、固定基板51は、ガラス材料で形成されている。また、光吸収層571は、TiW、TiN、NiCr、TiO、Al、MgF、Nd、及びTa等で、固定基板51上に形成されている。また、金属層572は、光吸収層571上に形成されている。
このような光吸収層571は、金属層572とガラス材料からなる固定基板51との間で良好な密着性を有し、金属層572と固定基板51との間で密着性を確保できる。また、光吸収層571は、固定基板51との界面における反射を抑制でき、より効果的に迷光の発生を抑制できる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、金属層572は、Au、Al、Ti、Ag、W、Nb、Ta、Mo、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Pt、及びZn等の導電性及び遮光性が高い材料で形成されている。これにより、金属層572を電極兼アパーチャーとして好適に用いることができる。
[第二実施形態]
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、固定電極が反射膜設置部512の側壁を覆うように構成されている点で上記第一実施形態と相違している。
図4は、本発明に係る第二実施形態の波長可変干渉フィルター5Aの概略構成を示す断面図である。なお、波長可変干渉フィルター5Aは、上記相違点以外は、基本的に第一実施形態の波長可変干渉フィルター5と同様の構成を有する。なお、以降の実施形態の説明にあたり、既に説明した構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
固定電極561Aは、図4に示すように、その内周縁が、反射膜設置面512A上に位置し、反射膜設置部512の側壁部512Bを覆っている。
また、固定反射膜54Aの外周部は、フィルター平面視において、反射膜設置面512A上に設けられた固定電極561Aの内周部を覆うように設けられている。
[第二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5Aでは、固定電極561Aの内周縁よりも内側の固定反射膜54Aは、可動反射膜55との距離が一様に等しくなる。これにより、より精度よく所望の目標波長の光を波長可変干渉フィルター5から透過させることが可能となり、分光精度をより向上させることができる。
[第三実施形態]
次に、本発明に係る第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、固定基板51の一方の面に設けられた固定電極561に対向するように、固定基板51の他方の面に応力緩和膜が設けられている点で上記第一実施形態と相違している。
図5は、本発明に係る第三実施形態の波長可変干渉フィルター5Bの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5Bは、図5に示すように、固定基板51の固定電極561が設けられた面と反対の面で、フィルター平面視において固定電極561と重なる位置に、応力緩和膜59が設けられている。この応力緩和膜59は、第一光吸収層591と、金属層592と、第二光吸収層593とを備え、これら第一光吸収層591、金属層592、及び第二光吸収層593が固定基板51上に順に積層されている。
金属層592は、金属層572と同一素材により構成され、同一厚み寸法を有する。従って、固定基板51に対して、金属層572から付与される内部応力と同じ大きさで、かつ向きが逆の内部応力が、金属層592から付与されることになり、固定基板51にかかる内部応力が緩和(相殺)される。
第一光吸収層591は、光吸収層571と同様の素材により構成されており、固定基板51側から入射する光の反射を抑制し、かつ、入射した光を減衰させる。
第二光吸収層593も、光吸収層571と同様の素材により構成されており、波長可変干渉フィルターに入射する入射光の一部が応力緩和膜59に入射した場合に、入射光の反射を抑制し、かつ、入射した光を減衰させる。
[第三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5Bでは、固定基板51には、固定電極561が設けられた面と反対の面に、固定電極561に対向して応力緩和膜59が設けられており、応力緩和膜59は、2層の光吸収層591,593と、これら光吸収層591,593の間に設けられた金属層592とを備えている。この金属層592は、固定電極561の金属層572と同様の構成を有し、2層の光吸収層591,593は、光吸収層571と同様の構成を有する。
このため、金属層592により、固定電極561の金属層572の内部応力を相殺することができ、固定基板51の変形を抑制できる。
また、第一光吸収層591により、固定基板51側から入射した光の反射を抑制し、光量を減少させることができる。このため、固定電極561に入射した光の一部が減衰しきれずに反射された場合でも、応力緩和膜59に入射されることでさらにその光量を減少させることができ、より迷光を抑えることができる。
さらに、第二光吸収層593により、波長可変干渉フィルター5Bに入射する光の一部が応力緩和膜59に入射した場合でも、反射光を減衰させることができ、迷光を抑制できる。
以上に示すように、応力緩和膜59により、固定電極561による応力を緩和するとともに、迷光の発生をより確実に抑制できる。
なお、金属層592は、本実施形態のように、金属層572と同一の材料及び形状とすることで、応力緩和機能を実現可能な金属層592を容易に形成できる。しかしながら、金属層592は、金属層572と同一の材料及び同一の形状で形成されることに限定されず、金属層572による応力を緩和する応力を固定基板51に付与可能であれば任意の材料及び形状で形成されていてもよい。特に、応力緩和膜59の内周縁の直径を反射膜設置面512Aの直径よりも小さくする事で、反射膜54,55間のギャップG1の寸法が略同一である領域のみにおいて反射膜54に光が入射するように入射範囲を規定してもよい。
[第四実施形態]
次に、本発明に係る第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、可動電極が複数の部分電極によって構成されている点で上記第一実施形態と相違している。
図6は、本発明に係る第四実施形態の波長可変干渉フィルター5Cの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5Cは、図6に示すように、可動基板52の可動面521Aにおいて、平面中心点Oを中心とした略C字状の第一可動電極562Aと、フィルター平面視において第一可動電極562Aの外に設けられる略C字状の第二可動電極562Bと、を備えている。
これら第一可動電極562A及び第二可動電極562Bは、互いに離間している。すなわち、本実施形態では、フィルター平面視において内側と外側との二つの可動電極が配置された二重電極構造を備えている。
なお、図示を省略するが、第一可動電極562Aは、外周縁から可動基板52の1つの頂点に向かって延出する可動引出電極が設けられ、その延出先端部(可動基板52の頂点に位置する部分)は、電圧制御部15に接続される可動電極パッドを構成する。
また、第二可動電極562Bも同様に、外周縁から可動基板52の他の頂点に向かって延出する可動引出電極が設けられ、その延出先端部は、電圧制御部15に接続される可動電極パッドを構成する。
固定電極561は、第一可動電極562A及び第二可動電極562Bに対する共通電極であり、例えば電圧制御部15においてGND回路に接続されている。固定電極561及び第一可動電極562Aが対向する領域により第一静電アクチュエーター56Aが構成される。また、固定電極561及び第二可動電極562Bが対向する領域により第二静電アクチュエーター56Bが構成される。
このように構成された波長可変干渉フィルター5Cでは、第一可動電極562A及び第二可動電極562Bにそれぞれ異なる電圧を印加させることができる。
[第四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5Cでは、可動電極562を、第一可動電極562A及び第二可動電極562B、すなわち複数の部分電極で構成し、固定電極561をこれら部分電極に対する共通電極とする。これにより、上記第一から第三実施形態と同様に、固定電極561をアパーチャーとして機能させることができ、かつ、迷光を抑制できる。これに加え、第一可動電極562A及び第二可動電極562Bをそれぞれ別の電位に設定することで、第一静電アクチュエーター56A及び第二静電アクチュエーター56Bに対してそれぞれ異なる静電引力を作用させることができる。これにより、反射膜間のギャップ寸法の制御をより高精度に行うことができ、高精度の分光を行うことができる。
[第五実施形態]
次に、本発明の第五実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、可動反射膜55に対してミラー電極551が接続される点で上記第一実施形態と相違している。
図7は、本実施形態の波長可変干渉フィルター5Dの概略構成を示す平面図である。
図8は、図7におけるVIII-VIII線を断面した断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5Dでは、可動電極562は、略C字状に形成されている。そして、可動基板52は、可動反射膜55に接続され、可動電極562のC字開口部を通り頂点C3に延出するミラー電極551を備えている。このミラー電極551は、例えば、可動反射膜55がAg合金等の金属膜により構成されている場合、可動反射膜55と同時に形成することができる。
また、ミラー電極551の先端部(可動基板52の頂点C3に位置する部分)は、ミラー電極パッド551Pを構成し、電圧制御部15に接続されている。
また、電圧制御部15は、固定電極パッド563P及びミラー電極パッド551Pをグランド回路に接続し、グランド電位(0V)に設定する。
なお、固定基板51は、頂点C3の位置に切欠部515が設けられており、ミラー電極パッド551Pが露出している。
[第五実施形態の作用効果]
本実施形態では、可動反射膜55に接続されるミラー電極551がグランド電位に設定されている。このため、可動反射膜55の帯電を防止できる。従って、反射膜54,55間の静電力の発生をより確実に抑制でき、静電アクチュエーター56を駆動する際の駆動精度をより向上させることができる。
なお、本実施形態では、電圧制御部15により、パッド551P,563Pをグランド回路に接続し、グランド電位にする例を示すが、これに限定されない。例えば、パッド551P,563Pを所定の共通電位に設定すればよい。この場合でも、固定反射膜54及び可動反射膜55の電荷量を同じにでき、静電力の発生を抑制できる。
[第五実施形態の変形例]
上記第五実施形態では、電圧制御部15は、パッド551P,563Pをグランド回路に接続し、固定反射膜54及び可動反射膜55をグランド電位にする例を示したが、これに限定されない。
例えば、電圧制御部15において、パッド551P,563Pが静電容量検出回路に接続される構成としてもよい。
この場合、静電容量検出回路により、高周波電圧を固定反射膜54及び可動反射膜55間に印加することで、反射膜54,55間の静電容量、すなわち反射膜54,55間のギャップG1の寸法を検出することが可能となる。
[第六実施形態]
次に、本発明の第六実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の分光測定装置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9は、本発明に係る第六実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
図9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を収納する筐体610を備えている。
この筐体610は、底部611と、リッド612と、射出側ガラス窓613(導光部)と、入射側ガラス窓614(導光部)と、を有する。
底部611は、例えば単層セラミック基板により構成される。この底部611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。また、底部611には、波長可変干渉フィルター5の反射膜(固定反射膜54,可動反射膜55)に対向する領域に、光射出孔611Aが開口形成されている。この光射出孔611Aは、波長可変干渉フィルター5により分光されて取り出された光が通過する窓であり、射出側ガラス窓613が接合されている。なお、底部611及び射出側ガラス窓613の接合としては、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を用いることができる。
また、底部611の上面(筐体610の内部側)には、波長可変干渉フィルター5の各電極パッド563P,564Pに対応した数の端子部616が設けられている。また、底部611は、各端子部616が設けられる位置に、貫通孔615が形成されており、各端子部616は、貫通孔615を介して、底部611の下面(筐体610の外部側)に設けられた接続端子617に接続されている。
また、底部611の外周縁には、リッド612に接合される封止部619が設けられている。
リッド612は、図9に示すように、底部611の封止部619に接合される封止部620と、封止部620から連続し、底部611から離れる方向に立ち上がる側壁部621と、側壁部621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622とを備えている。このリッド612は、例えばコバール等の合金又は金属により形成することができる。
このリッド612は、封止部620と、底部611の封止部619とが、例えばレーザー封止等により接合されることで、底部611に接合されている。また、リッド612の天面部622には、波長可変干渉フィルター5の各反射膜54,55に対向する領域に、光入射孔612Aが開口形成されている。この光入射孔612Aは、波長可変干渉フィルター5により分光したい入射光(測定対象光)が入射される窓であり、入射側ガラス窓614が接合されている。
[第六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、上記第一実施形態と同様に、固定電極561の形成領域において、固定基板51を透過してきた光の反射を抑制でき、この反射光が筐体610の内壁で反射して迷光が発生することを抑制できる。
また、本実施形態の光学フィルターデバイス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。従って、測色センサー等の光学モジュールや電子機器に対して、波長可変干渉フィルター5を設置する際や、メンテナンス時において、他の部材との衝突等による破損を防止できる。
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610の外周面に露出する接続端子617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。
[第六実施形態の変形例]
図10は、上記第六実施形態の一変形例の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。
図10に示すように、光学フィルターデバイス600Aは、波長可変干渉フィルター5を収納する凹部であるフィルター収納部631Cが設けられたセラミック基板631と、フィルター収納部631Cを覆うガラスリッド632とを備えている。この光学フィルターデバイス600Aは、フィルター収納部631Cに波長可変干渉フィルター5を収納した状態で、セラミック基板631にガラスリッド632が接合され、内部空間634を封止している。
セラミック基板631のガラスリッド632と対向する面には、基板の厚み方向に貫通する光射出孔631Aが開口形成されている。この光射出孔631Aには射出側ガラス窓633が接合されている。
また、セラミック基板631には、波長可変干渉フィルター5に電力を供給するための端子部616が設けられている。また、セラミック基板631は、端子部616が設けられる位置に、貫通孔631Bが形成されており、端子部616は、貫通孔631Bを介して、セラミック基板631の下面に設けられた接続端子617に接続されている。
本変形例の光学フィルターデバイス600Aでは、ガラスリッド632側から入射した光が、波長可変干渉フィルター5に入射し、分光された光が光射出孔631Aから射出される。本変形例でも、上記第六実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、光学フィルターデバイス600Aでは、光入射側のリッドがガラス材料で形成され、光が透過可能となっている。これにより、入射光の一部が、波長可変干渉フィルター5に設けられた固定電極561で反射したとしても、光入射側に向かってガラスリッド632を透過する。従って、固定電極561での反射に起因する迷光の発生を抑制できる。
[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。
例えば、固定電極561は、光吸収層571及び金属層572が固定基板51に順次積層された2層構成であるとしたが、本発明はこれに限定されず、固定基板51と光吸収層571との間、光吸収層571と金属層572との間に別の層を備える3層以上の構成であってもよい。例えば、固定基板51と光吸収層571との間にITO等で構成された透明電極層を設けてもよい。
上記各実施形態では、アパーチャーとしての固定電極561の内周部が固定反射膜54の外周部に重なっている構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定電極561の内周縁の側面と固定反射膜54の外周縁の側面と接触することで、固定電極561の内側が固定反射膜54となる構成としてもよい。
また、例えば、アパーチャーとしての固定電極561の内周部と、固定反射膜54の外周部との少なくとも一部が重なる構成としてもよい。この場合でも、固定電極561と固定反射膜54との重なり部分で、固定電極561及び固定反射膜54間の光の透過を抑制できる。
上記各実施形態では、アパーチャー電極である固定電極561は、可動部521の外周縁と保持部522との境界部分である可動部521の側壁部521Bを跨ぐように設けられているとしたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、固定電極561は、少なくとも固定反射膜54の周囲を覆うように設けられていればよく、フィルター平面視において、保持部522の対向位置よりも内側のみに設けられていてもよい。
また、固定電極561は、少なくとも固定反射膜54の周囲に設けられていればよく、例えば固定反射膜54の周囲の一部を囲むように設けられていてもよい。この場合でも、固定電極561の配置領域において、入射光の範囲を規定でき、かつ、固定電極561の金属層572での反射光による迷光の発生を抑制できる。
上記第五実施形態において、可動反射膜55をGND電位にして帯電を除去する例、固定反射膜54及び可動反射膜55を静電容量検出量の電極として機能させる例を示したが、さらに、固定反射膜54及び可動反射膜55を駆動用の静電アクチュエーターとして機能させてもよい。
また上記各実施形態では、各反射膜54,55が導電性を有するとしたが、非導電性の材料で構成されていてもよい。例えば、固定反射膜54及び可動反射膜55が導電層を有さない誘電体多層膜等により構成してもよい。
上記各実施形態では、固定基板51に設けられた固定電極561をアパーチャー電極としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、可動基板52に設けられた可動電極562をアパーチャー電極としもよく、固定電極561及び可動電極562の両方をアパーチャー電極としてもよい。
上記各実施形態及び変形例では、ギャップ変更部として静電アクチュエーターを例示したが、これに限定されない。例えば、ギャップ変更部として、固定電極561の代わりに第一誘電コイルを配置し、可動電極562の代わりに第二誘電コイル又は永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。その他、圧電素子を用いて可動部521を変位させる構成、空気圧により反射膜間ギャップを変化させる構成など、反射膜間ギャップG1を変化させることが可能な構成であれば、ギャップ変更部として、いかなる駆動手段を用いてもよい。
また、上記各実施形態及び変形例では、波長可変型のファブリーペローエタロンである波長可変干渉フィルター5,5A,5B,5C,5Dについて説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、静電アクチュエーター56(ギャップ変更部)を備えていない波長固定型のファブリーペローエタロンであってもよい。この場合、本発明のアパーチャー電極を、例えば上記の静電容量検出電極や、帯電防止電極等の他の電極として利用することができる。
上記各実施形態及び変形例では、波長可変干渉フィルター5,5A、5B,5C,5Dとして、固定基板51上に第一反射膜である固定反射膜54が設けられ、可動基板52上に第二反射膜である可動反射膜55が設けられる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、各反射膜を基板に設けない構成としてもよい。この場合、例えば、平行ガラス基板の一方の面に第一電極及び第一反射膜を設け、当該一方の面と平行となる他方の面に第二電極及び第二反射膜を設けた後、エッチング等により平行ガラス基板をエッチングする。当該構成では、基板が設けられない構成となり、分光素子をより薄型化できる。この場合、第一反射膜及び第二反射膜の間に例えばスペーサ等を介在させることで、反射膜間のギャップ寸法を維持できる。
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5、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
例えば、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5を備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
測色装置400は、図11に示すように、測定対象X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(制御部)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測定対象Xにて反射させ、反射された測定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、測定対象光の色度、すなわち測定対象Xの色を分析して測定する装置である。
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、測定対象X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測定対象X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、例えば測定対象Xが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置410が設けられない構成としてもよい。
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検出部11と、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56への印加電圧を制御する電圧制御部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、測定対象Xで反射された反射光(測定対象光)を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー420は、波長可変干渉フィルター5により、入射光学レンズから入射した測定対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光を検出部11にて受光する。
制御装置430は、本発明の制御部であり、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、及び測色処理部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指令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、検出部11により検出された受光量から、測定対象Xの色度を分析する。また、測色処理部433は、上記第一及び第二実施形態と同様、検出部11により得られた光量を計測スペクトルDとして、推定行列Msを用いて分光スペクトルSを推算することで測定対象Xの色度を分析してもよい。
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5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。
図12は、波長可変干渉フィルター5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)等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部138、電力を供給する電力供給部139等から構成されている。また、光学部135は、光を射出する光源135Aと、光源135Aから入射された光をセンサーチップ110側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子137側に透過するビームスプリッター135Bと、レンズ135C,135D,135Eと、により構成されている。
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。また、ガス検出装置100には、V−λデータを記憶する記憶部(図示略)を備える。
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。
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。
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、記憶部から測定対象波長に対応する電圧値を読み込み、その電圧を波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5で分光させる。この後、分光した光が受光素子137で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路147を介して信号処理部144に出力される。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。
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5を用いてガスの成分を検出することができる。
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。
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。
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、上記第一実施形態又は第二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。
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。
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。
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5により特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
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5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。
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5で分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、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。
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5により、物質から射出された赤外エネルギー(赤外光)を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
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。従って、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。
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上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
1…分光測定装置、5,5A,5B,5C,5D…波長可変干渉フィルター、10…光学モジュール、11…検出部、15…電圧制御部、20…制御部、51…固定基板、52…可動基板、54…固定反射膜、55…可動反射膜、56…静電アクチュエーター、56A…第一静電アクチュエーター、56B…第二静電アクチュエーター、59…応力緩和膜、100…ガス検出装置、137…受光素子、138…制御部、200…食物分析装置、213…撮像部、220…制御部、300…分光カメラ、330…撮像部、400…測色装置、432…測色センサー制御部、521…可動部、522…保持部、551…ミラー電極、561…固定電極、562…可動電極、562A…第一可動電極、562B…第二可動電極、571,581…光吸収層、572,582,592…金属層、591…第一光吸収層、593…第二光吸収層、600…光学フィルターデバイス、610…筐体。

Claims (15)

  1. 基板と、
    前記基板に設けられ、第1入射光の一部を反射し前記第1入射光の別の一部を透過する第一反射膜と、
    前記第一反射膜に対向し、第2入射光の一部を反射し前記第2入射光の別の一部を透過する第二反射膜と、
    前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、
    を備え、
    前記光吸収層は、前記金属層よりも前記基板から近い位置に設けられ
    前記第二反射膜の側から前記第一反射膜の側を見たとき、前記第一反射膜は前記光吸収層及び前記金属層に重なり、
    前記光吸収層は、前記金属層に接するように配置されることを特徴とする干渉フィルター。
  2. 請求項1に記載の干渉フィルターにおいて、
    前記電極における内周縁の少なくとも一部は、前記第一反射膜と接触していることを特徴とする干渉フィルター。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の干渉フィルターにおいて、
    前記第一電極は、前記第一反射膜を枠状に囲うことを特徴とする干渉フィルター。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記第二反射膜が設けられ、前記第二反射膜の厚み方向に変位可能に設けられた可動部を備え、
    前記厚み方向から見たときに、前記第一反射膜と前記可動部の外周縁との最小距離よりも、前記第一反射膜と前記第一電極の外周縁との最小距離の方が大きいことを特徴とする干渉フィルター。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記基板の前記第一電極が設けられた面と反対の面に、前記第一電極に対向して設けられた応力緩和膜を備え、
    前記応力緩和膜は、二つの光吸収層と、前記二つの光吸収層の間に設けられた金属層とを備えたことを特徴とする干渉フィルター。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記第一反射膜は、導電性を有し、
    前記第一電極は、前記第一反射膜に導通していることを特徴とする干渉フィルター。
  7. 請求項6に記載の干渉フィルターにおいて、
    前記第二反射膜は、導電性を有し、
    前記第二反射膜に接続されたミラー電極を備えることを特徴とする干渉フィルター。
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記可動部に設けられ、前記第一電極の少なくとも一部と対向する第二電極を備えた
    ことを特徴とする干渉フィルター。
  9. 請求項8に記載の干渉フィルターにおいて、
    前記第二電極は、電気的に独立した複数の部分電極を備え、
    前記第一電極は、前記複数の部分電極に対する共通電極であることを特徴とする干渉フィルター。
  10. 請求項1から請求項9のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記基板は、ガラス材料で形成され、
    前記光吸収層は、TiW、TiN、NiCr、TiO、Al、MgF、Nd、及びTaの少なくともいずれかで、前記基板上に形成され、
    前記金属層は、前記光吸収層上に形成されたことを特徴とする干渉フィルター。
  11. 請求項1から請求項10のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
    前記金属層は、Au、Al、Ti、Ag、W、Nb、Ta、Mo、Cu、Ni、Co、
    Zn、Fe、Pt、及びZnの少なくともいずれかで形成されたことを特徴とする干渉フィルター。
  12. 第1入射光の一部を反射し前記第1入射光の別の一部を透過する第一反射膜と、
    前記第一反射膜に対向し、第2入射光の一部を反射し前記第2入射光の別の一部を透過する第二反射膜と、
    前記第一反射膜の周囲に設けられ、光吸収層と金属層とを備えた第一電極と、
    を備え、
    前記光吸収層は、前記第一反射膜から前記第二反射膜に向かう方向において、前記金属層よりも前記第二反射膜から遠い位置に設けられ
    前記第二反射膜の側から前記第一反射膜の側を見たとき、前記第一反射膜は前記光吸収層及び前記金属層に重なり、
    前記光吸収層は、前記金属層に接するように配置されることを特徴とする干渉フィルター。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか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、
    を備えたことを特徴とする光学フィルターデバイス。
  14. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の干渉フィルターと、
    前記干渉フィルターからの光を検出する検出部と、
    を備えたことを特徴とする光学モジュール。
  15. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の干渉フィルターと、
    前記干渉フィルターを制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とする電子機器。
JP2013054678A 2013-03-18 2013-03-18 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 Active JP6182918B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013054678A JP6182918B2 (ja) 2013-03-18 2013-03-18 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
CN201410097629.2A CN104062700B (zh) 2013-03-18 2014-03-14 干涉滤波器、光学滤波器装置、光学模块及电子设备
EP20140159859 EP2781946A1 (en) 2013-03-18 2014-03-14 Tunable interference filter comprising light absorbing layers
US14/215,510 US20140268345A1 (en) 2013-03-18 2014-03-17 Interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus
US15/883,376 US10838125B2 (en) 2013-03-18 2018-01-30 Interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013054678A JP6182918B2 (ja) 2013-03-18 2013-03-18 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014182169A JP2014182169A (ja) 2014-09-29
JP6182918B2 true JP6182918B2 (ja) 2017-08-23

Family

ID=50396862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013054678A Active JP6182918B2 (ja) 2013-03-18 2013-03-18 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20140268345A1 (ja)
EP (1) EP2781946A1 (ja)
JP (1) JP6182918B2 (ja)
CN (1) CN104062700B (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6010275B2 (ja) 2010-03-15 2016-10-19 セイコーエプソン株式会社 光フィルター並びにそれを用いた分析機器及び光機器
JP5786424B2 (ja) * 2011-04-11 2015-09-30 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器
JP2016118468A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 セイコーエプソン株式会社 測色装置および印刷装置
FI127159B (en) * 2015-03-09 2017-12-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Mirror plate for Fabry-Perot interferometer and Fabry-Perot interferometer
CN105425384B (zh) * 2015-11-11 2018-05-15 西北工业大学 一种电磁驱动式微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法
WO2017099476A1 (ko) * 2015-12-07 2017-06-15 주식회사 엘지화학 전도성 구조체, 이의 제조방법 및 전도성 구조체를 포함하는 전극
JP6669509B2 (ja) * 2016-01-28 2020-03-18 パイオニア株式会社 駆動装置及び光フィルタ
CN106383377B (zh) * 2016-01-30 2019-01-15 西北工业大学 一种电磁驱动式微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法
NO20161086A1 (no) * 2016-06-29 2018-01-01 Tunable As Modulerbar Fabry-Perot
US20180249758A1 (en) * 2017-03-05 2018-09-06 SMB Labs, LLC Dynamically Responsive Smoking Apparatus and Method of Affixing Electronics Thereon
US10288483B2 (en) * 2017-04-09 2019-05-14 Cymer, Llc Recovering spectral shape from spatial output
JP7069607B2 (ja) * 2017-08-31 2022-05-18 セイコーエプソン株式会社 波長可変光フィルター、光学モジュール及び電子機器
DE102018220272A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-28 Robert Bosch Gmbh Interferometereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Interferometereinrichtung
JP2021021607A (ja) * 2019-07-26 2021-02-18 セイコーエプソン株式会社 分光カメラ
CN114902092A (zh) * 2019-09-25 2022-08-12 深圳市海谱纳米光学科技有限公司 一种可调光学滤波器件
JP2020101820A (ja) * 2020-02-27 2020-07-02 パイオニア株式会社 駆動装置及び光フィルタ
JP2022100658A (ja) * 2020-12-24 2022-07-06 セイコーエプソン株式会社 波長可変光学フィルター

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4549081A (en) * 1984-03-15 1985-10-22 Ace Sophisticates, Inc. Spectrophotometer for measuring absorption characteristics of a complex lens
JPH0194312A (ja) 1987-10-06 1989-04-13 Sharp Corp 可変干渉装置
US6034813A (en) * 1998-08-24 2000-03-07 Southwall Technologies, Inc. Wavelength selective applied films with glare control
JP2003057571A (ja) 2001-08-16 2003-02-26 Sony Corp 光学多層構造体および光スイッチング素子、並びに画像表示装置
JP2006082626A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Tachi S Co Ltd 車両用パワー式格納シートの異物挟み込み検出方法およびその異物挟み込み検出装置
US7420725B2 (en) 2004-09-27 2008-09-02 Idc, Llc Device having a conductive light absorbing mask and method for fabricating same
JP2006091694A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Nidec Copal Corp Ndフィルタ及びその製造方法と光量絞り装置
JP2006234908A (ja) 2005-02-22 2006-09-07 Sony Corp 光変調装置組立体
JP4466634B2 (ja) * 2006-01-19 2010-05-26 セイコーエプソン株式会社 光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザ
JP2011502285A (ja) * 2007-10-30 2011-01-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学ディスプレイフィルタ用の電磁波干渉遮蔽を備えた多積層光学帯域通過フィルム
JP2009210312A (ja) 2008-03-03 2009-09-17 Denso Corp ファブリペロー干渉計およびその製造方法
FI124072B (fi) * 2009-05-29 2014-03-14 Valtion Teknillinen Mikromekaaninen säädettävä Fabry-Perot -interferometri, välituote ja menetelmä niiden valmistamiseksi
JP2011027780A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Denso Corp ファブリペロー干渉計及びその製造方法
JP5458983B2 (ja) * 2010-03-15 2014-04-02 セイコーエプソン株式会社 光フィルターの製造方法
JP2012047858A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Seiko Epson Corp 波長可変干渉フィルター、光モジュール、光分析装置、および波長可変干渉フィルターの製造方法
JP5177209B2 (ja) * 2010-11-24 2013-04-03 株式会社デンソー ファブリペロー干渉計
JP5716412B2 (ja) 2011-01-24 2015-05-13 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置
JP5682332B2 (ja) * 2011-01-27 2015-03-11 セイコーエプソン株式会社 光モジュール、及び光分析装置
JP5810565B2 (ja) 2011-03-16 2015-11-11 セイコーエプソン株式会社 光学センサー及び電子機器
CN103460113A (zh) * 2011-04-04 2013-12-18 高通Mems科技公司 像素通路及其形成方法
JP5786424B2 (ja) * 2011-04-11 2015-09-30 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器
JP2014010272A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Seiko Epson Corp 光フィルター、光フィルターデバイスおよび光学装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2781946A1 (en) 2014-09-24
US20180172886A1 (en) 2018-06-21
US10838125B2 (en) 2020-11-17
CN104062700A (zh) 2014-09-24
US20140268345A1 (en) 2014-09-18
CN104062700B (zh) 2019-01-18
JP2014182169A (ja) 2014-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6182918B2 (ja) 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6136356B2 (ja) 測定装置
JP6019863B2 (ja) 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、および電子機器、並びに波長可変干渉フィルターの製造方法
JP6390090B2 (ja) 光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6264810B2 (ja) 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6098197B2 (ja) 光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6107254B2 (ja) 光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6260076B2 (ja) 分光装置
JP5874271B2 (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
US20150153564A1 (en) Wavelength variable interference filter, optical module, and electronic device
US9933552B2 (en) Optical element, optical device, and electronic device
JP5983020B2 (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP5888080B2 (ja) 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
JP6194673B2 (ja) 光学モジュール及び電子機器
JP5987618B2 (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP2014164068A (ja) 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、および電子機器
JP2013113900A (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP2015049276A (ja) 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、及び光学部材
JP2016031295A (ja) 光学モジュール、測定装置、及び電子機器
JP2014052594A (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP2014182323A (ja) 干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP2014013339A (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP5790116B2 (ja) 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器
JP2013072931A (ja) 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150109

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160218

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160610

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160624

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170710

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6182918

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150