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図面 (13)

課題

透過する光の波長が変動し難い光フィルターを提供する。

解決手段

互いに対向配置された固定基板15及び可動基板16と、固定基板15の可動基板16側に設けられた第1反射膜18と、可動基板16の固定基板15側に設けられ第1反射膜18と対向する第2反射膜19と、第1反射膜18に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1保護膜26と、第2反射膜19に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2保護膜27と、第1保護膜26と接続する第1端子29と、第2保護膜27と接続する第2端子32と、を備え、第1端子29と第2端子32とは電気的に開閉される。

概要

背景

従来、入射光の中から特定の波長の光を選択して射出させる光フィルター活用されている。そして、特定の波長の光を射出する光フィルターが特許文献1に開示されている。それによると、光フィルターは一対の基板対向配置し、これら基板の対向する面のそれぞれに反射膜を設けている。光フィルターはこれらの反射膜の周囲にそれぞれ電極を設けるとともに反射膜の周囲にダイヤフラム部を設けた構造となっている。

この光フィルターは、対向する一対の反射膜間ギャップに応じた波長の光を選択的に取り出すことができる。反射膜間のギャップは、一方の基板に設けられた固定電極と他方の基板に設けられた可動電極電圧印加することで、静電駆動によりギャップを所望の値に制御することができる。

概要

透過する光の波長が変動し難い光フィルターを提供する。互いに対向配置された固定基板15及び可動基板16と、固定基板15の可動基板16側に設けられた第1反射膜18と、可動基板16の固定基板15側に設けられ第1反射膜18と対向する第2反射膜19と、第1反射膜18に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1保護膜26と、第2反射膜19に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2保護膜27と、第1保護膜26と接続する第1端子29と、第2保護膜27と接続する第2端子32と、を備え、第1端子29と第2端子32とは電気的に開閉される。

目的

そこで、光フィルターを透過する光の波長が変動し難い光フィルターと当該光フィルターを生産性良く製造する方法とが望まれていた

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と接続する第1端子と、前記第2導電膜と接続する第2端子と、を備え、前記第1端子と前記第2端子とは電気的に開閉されることを特徴とする光フィルター

請求項2

請求項1に記載の光フィルターであって、前記第1反射膜及び前記第2反射膜は銀を含む膜であり、前記第1導電膜と前記第2導電膜とのうち少なくとも一方はIn−Ga−Oを主成分とする膜であることを特徴とする光フィルター。

請求項3

請求項1または2に記載の光フィルターであって、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち少なくとも一方は側面が露出することを特徴とする光フィルター。

請求項4

請求項1〜3のいずれか一項に記載の光フィルターであって、前記第1端子と前記第2端子とを用いて前記第1導電膜と前記第2導電膜との間の静電容量が検出されることを特徴とする光フィルター。

請求項5

請求項1〜4のいずれか一項に記載の光フィルターであって、前記第1反射膜及び前記第2反射膜は光が照射される有効範囲と、前記有効範囲を囲む場所に光が照射されない予備範囲と、を備えることを特徴とする光フィルター。

請求項6

第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と前記第2導電膜とを電気的に開閉する電気開閉部と、を備えることを特徴とする光学モジュール

請求項7

請求項6に記載の光学モジュールであって、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間の静電容量を検出する容量検出部を備えることを特徴とする光学モジュール。

請求項8

第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と前記第2導電膜とを電気的に開閉する電気開閉部と、を有する光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電子機器

請求項9

基板に反射膜を形成する工程と、前記反射膜に重ねて光透過性及び導電性を有する導電膜を形成する工程と、前記導電膜にレジストパターン形成した後に、前記反射膜及び前記導電膜をエッチングする工程と、を有することを特徴とする光フィルターの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、光フィルター光学モジュール電子機器および光フィルターの製造方法の製造に関するものである。

背景技術

0002

従来、入射光の中から特定の波長の光を選択して射出させる光フィルターが活用されている。そして、特定の波長の光を射出する光フィルターが特許文献1に開示されている。それによると、光フィルターは一対の基板対向配置し、これら基板の対向する面のそれぞれに反射膜を設けている。光フィルターはこれらの反射膜の周囲にそれぞれ電極を設けるとともに反射膜の周囲にダイヤフラム部を設けた構造となっている。

0003

この光フィルターは、対向する一対の反射膜間ギャップに応じた波長の光を選択的に取り出すことができる。反射膜間のギャップは、一方の基板に設けられた固定電極と他方の基板に設けられた可動電極電圧印加することで、静電駆動によりギャップを所望の値に制御することができる。

先行技術

0004

特開2012−27224号公報

発明が解決しようとする課題

0005

光フィルターは水分を含む空気中でも活用される。水分子は空気中を移動するときに分子同士が衝突を繰り返して帯電する。帯電した水分子が反射膜に付着するとき、反射膜が帯電する。そして、対向する反射膜の間で電圧差が生じて反射膜間に静電気力が作用する。これにより対向する反射膜の間隔が変動する。反射膜の間隔は光フィルターを透過する光の波長に影響を及ぼすので反射膜の間隔が変動すると光フィルターを透過する光の波長が変動する。そこで、光フィルターを透過する光の波長が変動し難い光フィルターと当該光フィルターを生産性良く製造する方法とが望まれていた。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

0007

[適用例1]
本適用例にかかる光フィルターであって、第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と接続する第1端子と、前記第2導電膜と接続する第2端子と、を備え、前記第1端子と前記第2端子とは電気的に開閉されることを特徴とする。

0008

本適用例によれば、光フィルターは第1反射膜及び第2反射膜を備え、第1反射膜と第2反射膜とは対向配置されている。第1反射膜及び第2反射膜は入射光の一部を反射し一部を透過する。第1反射膜と第2反射膜との間で光の多重反射が生じ、位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。第1反射膜には第1導電膜が重ねて設けられ、第2反射膜には第2導電膜が重ねて設けられている。各反射膜は導電膜により経時変化が生じ難くなっている。

0009

第1導電膜及び第2導電膜は導電性を有している。そして、第1導電膜には第1端子が接続し、第2導電膜には第2端子が接続している。そして、第1端子と第2端子とは電気的に開閉される。第1導電膜と第2導電膜とに水分が付着し帯電することがある。このとき、第1導電膜と第2導電膜との間に電位差が生じるときには第1導電膜と第2導電膜との間に静電気力が作用する。静電気力により、第1反射膜と第2反射膜との距離が変化する。このとき、第1導電膜と第2導電膜とが短絡されることにより第1導電膜と第2導電膜との電位差がなくなる。従って、第1導電膜と第2導電膜との間に静電気力が作用しなくなる為、第1反射膜と第2反射膜との距離を精度良く維持することができる。その結果、光フィルターを透過する光の波長が変動することを抑制することができる。

0010

[適用例2]
上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第1反射膜及び前記第2反射膜は銀を含む膜であり、前記第1導電膜と前記第2導電膜とのうち少なくとも一方はIn−Ga−Oを主成分とする膜であることを特徴とする。

0011

本適用例によれば、第1反射膜及び第2反射膜は銀を含有する膜であり、反射率の高い膜である。そして、第1導電膜と第2導電膜はIn−Ga−Oを主成分とする膜である。In−Ga−Oは銀と反応し難いので第1反射膜及び第2反射膜の劣化を抑制することができる。

0012

[適用例3]
上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち少なくとも一方は側面が露出することを特徴とする。

0013

本適用例によれば、第1反射膜と第2反射膜とは側面が露出している。つまり、第1反射膜の側面は第1導電膜に覆われず、第2反射膜の側面は第2導電膜に覆われていない。第1反射膜及び第1導電膜の形状は第1反射膜の材料のベタ膜と第1導電膜の材料のベタ膜とを積層してパターニングして形成される。従って、第1反射膜をパターニングした後に第1導電膜をパターニングするときに比べて工程を少なくすることができる。第2反射膜と第2導電膜との形態は第1反射膜と第1導電膜との形態と同様である。従って、第2反射膜をパターニングした後に第2導電膜をパターニングするときに比べて工程を少なくすることができる。その結果、生産性良く光フィルターを製造することができる。

0014

[適用例4]
上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第1端子と前記第2端子とを用いて前記第1導電膜と前記第2導電膜との間の静電容量が検出されることを特徴とする。

0015

本適用例によれば、第1端子は第1導電膜と接続され、第2端子は第2導電膜と接続されている。そして、第1端子と第2端子とを用いて第1導電膜と第2導電膜との間の静電容量が検出される。静電容量と第1導電膜と第2導電膜との間の距離は負の相関関係にある。従って、静電容量を検出することにより第1導電膜と第2導電膜との間の距離を検出することができる。第1導電膜と第2導電膜との間の距離から第1導電膜と第2導電膜との膜厚を減算することにより第1反射膜と第2反射膜との間の距離が算出される。その結果、第1反射膜と第2反射膜との間の距離を検出することができる。

0016

[適用例5]
上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第1反射膜及び前記第2反射膜は光が照射される有効範囲と、前記有効範囲を囲む場所に光が照射されない予備範囲と、を備えることを特徴とする。

0017

本適用例によれば、第1反射膜及び第2反射膜は有効範囲と予備範囲とを備えている。有効範囲は光が照射される範囲であり、予備範囲は光が照射されない範囲である。予備範囲は有効範囲を囲んで配置されている。第1反射膜及び第2反射膜の側面は露出しており反射率が低下する可能性がある。このときにも、反射率が低下するのは予備範囲であり、有効範囲は側面から離れているので反射率が低下し難くなっている。従って、光フィルターは反射率の長期信頼性を高くすることができる。

0018

[適用例6]
本適用例にかかる光学モジュールであって、第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と前記第2導電膜とを電気的に開閉する電気開閉部と、を備えることを特徴とする。

0019

本適用例によれば、第1基板と第2基板とが互いに対向配置されている。第1基板の第2基板側には第1反射膜が設けられ、第2基板の第1基板側には第2反射膜が設けられている。これにより、第1反射膜と第2反射膜とは対向配置されている。第1反射膜及び第2反射膜は入射光の一部を反射し一部を透過する。第1反射膜と第2反射膜との間で光の多重反射が生じ、位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。第1反射膜には第1導電膜が重ねて設けられ、第2反射膜には第2導電膜が重ねて設けられている。各反射膜は導電膜により経時変化が生じ難くなっている。

0020

第1導電膜及び第2導電膜は導電性を有している。そして、電気開閉部が第1導電膜と第2導電膜とを電気的に開閉する。第1導電膜と第2導電膜とに水分が付着し帯電することがある。このとき、第1導電膜と第2導電膜との間に電位差が生じるときには第1導電膜と第2導電膜との間に静電気力が作用する。静電気力により、第1反射膜と第2反射膜との距離が短くなる。このとき、第1導電膜と第2導電膜とが短絡されることにより第1導電膜と第2導電膜との電位差がなくなる。従って、第1導電膜と第2導電膜との間に静電気力が作用しなくなる為、第1反射膜と第2反射膜との距離を精度良く維持することができる。その結果、光フィルターを透過する光の波長が変動することを抑制することができる。

0021

[適用例7]
上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間の静電容量を検出する容量検出部を備えることを特徴とする。

0022

本適用例によれば、容量検出部が第1導電膜と第2導電膜との間の静電容量を検出する。静電容量と第1導電膜と第2導電膜との間の距離は負の相関関係にある。従って、静電容量を検出することにより第1導電膜と第2導電膜との間の距離を検出することができる。第1導電膜と第2導電膜との間の距離から第1導電膜と第2導電膜との膜厚を減算することにより第1反射膜と第2反射膜との間の距離が算出される。その結果、第1反射膜と第2反射膜との間の距離を検出することができる。

0023

[適用例8]
本適用例にかかる電子機器であって、第1反射膜と、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、前記第1反射膜の前記第2反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第1導電膜と、前記第2反射膜の前記第1反射膜と対向する面に重ねて設けられ光透過性及び導電性を有する第2導電膜と、前記第1導電膜と前記第2導電膜とを電気的に開閉する電気開閉部と、を有する光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

0024

本適用例によれば、電子機器は光学モジュールと光学モジュールを制御する制御部を備えている。光学モジュールは第1反射膜と第2反射膜との間の間隔を精度良く制御できる為、特定の波長の光を精度良く分離できるモジュールである。従って、制御部は光学モジュールに指示した波長の光を精度良く分離させて活用することができる。

0025

[適用例9]
本適用例にかかる光フィルターの製造方法であって、基板に反射膜を形成する工程と、前記反射膜に重ねて光透過性及び導電性を有する導電膜を形成する工程と、前記導電膜にレジストパターン形成した後に、前記反射膜及び前記導電膜をエッチングする工程と、を有することを特徴とする。

0026

本適用例によれば、反射膜及び導電膜の形状は反射膜と導電膜とを積層した後にパターニングして形成される。従って、反射膜をパターニングした後に導電膜をパターニングするときに比べて工程を少なくすることができる。その結果、生産性良く光フィルターを製造することができる。

図面の簡単な説明

0027

第1の実施形態にかかわる分光測定装置概略構成を示すブロック図。
(a)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式平面図、(b)及び(c)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式側断面図。
(a)は、固定基板の構造を示す模式平面図、(b)は可動基板の構造を示す模式平面図。
スイッチ部の構造を説明するための回路図。
波長可変干渉フィルターの製造方法について説明するための模式図。
波長可変干渉フィルターの製造方法について説明するための模式図。
第2の実施形態にかかわる光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
色装置の構成を示すブロック図。
ガス検出装置の構成を示す模式正面図。
ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
食物分析装置の構成を示すブロック図。
分光カメラの構成を示す概略斜視図。

実施例

0028

本実施形態では、特徴的な波長可変干渉フィルターと、この波長可変干渉フィルターを用いた各種装置の例について、図1図12に従って説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
(第1の実施形態)
第1の実施形態にかかわる分光測定装置について図1図6に従って説明する。図1は、分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。電子機器としての分光測定装置1は電子機器の一例であり、測定対象物2で反射した測定対象光における各波長の光強度を分析して分光スペクトルを測定する装置である。尚、分光測定装置1は測定対象物2で反射した測定対象光を測定する。例えば液晶パネル等の発光体である場合には測定対象物2から発光された光を測定してもよい。

0029

図1に示すように、分光測定装置1は光学モジュール3と光学モジュール3から出力された信号を処理する制御部4とを備えている。光学モジュール3は光フィルターとしての波長可変干渉フィルター5と、ディテクター6と、I−V変換器7と、アンプ8と、A/D変換器9と、間隔制御部10とを備える。光学モジュール3は、測定対象物2で反射された測定対象光を図示しない入射光学系を通して波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5を透過した光をディテクター6で受光する。そして、ディテクター6から出力された検出信号は、I−V変換器7、アンプ8、及びA/D変換器9を介して制御部4に出力される。

0030

ディテクター6は波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号をI−V変換器7に出力する。I−V変換器7は、ディテクター6から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ8に出力する。アンプ8は、I−V変換器7から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。A/D変換器9は、アンプ8から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部4に出力する。

0031

間隔制御部10は波長可変干渉フィルター5が透過させる光の波長を制御する部位である。間隔制御部10は、全体制御部10a、電圧制御部10b、容量検出部としての距離検出部10c及び電気開閉部としてのスイッチ部10dを備えている。全体制御部10aは制御部4の制御指示信号に基づいて電圧制御部10b、距離検出部10c及びスイッチ部10dを制御する。電圧制御部10bは全体制御部10aの指示信号に基づいて波長可変干渉フィルター5に対して駆動電圧を印加する。距離検出部10cは波長可変干渉フィルター5に内蔵された第1反射膜と第2反射膜との距離を検出する。スイッチ部10dは第1反射膜と第2反射膜と接続する配線接地するかまたは距離検出部10cに接続するかを切り替える。

0032

制御部4は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされた構成であり、分光測定装置1の全体動作を制御する。制御部4は波長設定部11、光量取得部12、分光測定部13及び記憶部14を備えている。制御部4の記憶部14には、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長と波長に対応して波長可変干渉フィルター5に印加する駆動電圧との関係を示すV−λデータが記憶されている。

0033

波長設定部11は、波長可変干渉フィルター5により取り出す光の特定の波長を設定する。V−λデータに基づいて、設定した目的波長に対応する駆動電圧を波長可変干渉フィルター5に印加させる旨の指令信号を間隔制御部10に出力する。光量取得部12は、ディテクター6により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター5を透過した特定の波長の光の光量を取得する。分光測定部13は、光量取得部12により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。

0034

次に、光学モジュール3に組み込まれる波長可変干渉フィルター5について説明する。図2(a)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式平面図である。図2(b)及び図2(c)は、波長可変干渉フィルターの構成を示す模式側断面図である。図2(b)は図2(a)におけるA−A’線に沿う断面の断面図であり、図2(c)は図2(a)におけるB−B’線に沿う断面の断面図である。図2に示すように波長可変干渉フィルター5は第1基板としての固定基板15及び第2基板としての可動基板16を備えている。固定基板15及び可動基板16はそれぞれ四角形の板状であり、基板厚み方向から見た平面視において可動基板16は固定基板15より小さい形状となっている。そして、固定基板15上に可動基板16が重ねて設置されている。固定基板15及び可動基板16は、それぞれ例えば、ソーダガラス結晶性ガラス石英ガラス鉛ガラスカリウムガラスホウケイ酸ガラス無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、固定基板15の第1接合部15a及び可動基板16の第2接合部16aが、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された接合膜17により接合されることで、一体的に構成されている。

0035

固定基板15において可動基板16と対向する側の面にはリング状の凹部15bが設置されている。凹部15bは固定基板15の中央に位置している。そして、凹部15bの中央には円柱状の鏡台部15cが設置され、鏡台部15c上に反射膜としての第1反射膜18が設けられている。可動基板16において固定基板15に対向する側の面には反射膜及び第2反射膜としての第2反射膜19が設けられている。

0036

可動基板16には円環形の溝状の凹部が設置され凹部の底の部分を接続部16bと称する。可動基板16の中央は第2接合部16aと同じ厚みを有する可動部16cとなっている。接続部16bは第2接合部16aと可動部16cとを接続する。接続部16bは厚みが薄くなっており弾性を有している。接続部16bが撓むことにより可動部16cは可動基板16の厚み方向に移動可能になっている。これにより、可動部16cにおいて第1反射膜18を向く面は可動基板16の厚み方向に移動する可動面16dになっている。第1反射膜18及び第2反射膜19は、ギャップ22を介して対向配置されている。

0037

固定基板15及び可動基板16を厚み方向から見た平面視において第1反射膜18及び第2反射膜19が重なる領域を光干渉領域23と称す。光干渉領域23の中央には円形の有効範囲24が設定され、有効範囲24の周囲に円環状の予備範囲25が設定されている。第1反射膜18において第2反射膜19を向く面には第1導電膜としての第1保護膜26が設置され、第1保護膜26は第1反射膜18を覆っている。第1反射膜18は側面が露出している。同様に、第2反射膜19において第1反射膜18を向く面には第2導電膜としての第2保護膜27が設置され、第2保護膜27は第2反射膜19を覆っている。第2反射膜19は側面が露出している。

0038

第1反射膜18及び第2反射膜19は側面が露出している。このため、酸素分子水素分子が第1反射膜18及び第2反射膜19に進入するとき予備範囲25の反射率が低下する。光干渉領域23では有効範囲24に光が照射される。有効範囲24では第1反射膜18及び第2反射膜19が露出していないので反射率が低下しない場所であり、長期に渡って品質を維持することができる。光干渉領域23の有効範囲24に入射した光は第1反射膜18と第2反射膜19との間で多重反射する。光干渉領域23で位相の合う光は入射光が進行する方向に透過して進行する。

0039

第1反射膜18及び第2反射膜19は金属膜により構成されている。金属膜の材料としては、Ag(銀)単体、Ag(銀)を主成分とする合金光学膜の候補として有力である。尚、Agを主成分とする合金としては、例えば、AgSmCu(銀サマリウム銅合金),AgC(銀炭素合金),AgBiNd(銀ビスマスネオジム合金),AgPdCu(銀パラジウム銅合金),AgAu(銀金合金),AgCu(銀銅合金),AgCuAu(銀銅金合金)等を使用することができる。特に、AgSmCu(銀サマリウム銅合金)及びAgBiNd(銀ビスマスネオジム合金)は耐熱性があり耐硫化性があるので反射率の長期信頼性が高く、波長可変干渉フィルター5を製造するのに適した材料となっている。

0040

第1保護膜26及び第2保護膜27は導電性及び光透過性があり酸素や水分子等を通過し難い材料であれば良く特に限定されない。第1保護膜26及び第2保護膜27の材料は、インジウム系酸化物スズ系酸化物、及び亜鉛系酸化物からなる群より選択される一または複数の物質からなる膜、あるいは、前記群から選択される。物質を含む膜からなる積層膜を使用することができる。具体的には、インジウム系酸化物である酸化インジウムガリウム(InGaO)、酸化インジウムスズ(Snドープ酸化インジウム:ITO)、Ceドープ酸化インジウム(ICO)、スズ系酸化物である酸化スズ(SnO2)、亜鉛系酸化物であるAlドープ酸化亜鉛(AZO)、Gaドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化亜鉛(ZnO)等が用いられる。また、インジウム系酸化物と亜鉛系酸化物からなるインジウム亜鉛酸化物(IZO:登録商標)等が用いられる。これらを材料とした膜は透明導電膜と呼ばれ、透光性を有し電気を通す性質をもっている。

0041

そして、これらの材料は、酸化硫化等の原因となるガスの進入を阻止する効果があり、耐熱性も備え、また、光の透過性も有することから、第1反射膜18及び第2反射膜19に対する保護膜として機能し得る。さらに、上記の材料は、Ag及びAg合金との密着性がよく、光学膜としての信頼性を有する。特に、酸化インジウムガリウム(InGaO)は銀と反応し難いので、第1反射膜18及び第2反射膜19にAg及びAg合金を用いるときには長期信頼性のある保護膜となる。さらに、酸化インジウムガリウム(InGaO)は可視光領域において概ね80%以上の高い透過率を有し、0.001Ω・cm以下の導電性を有している。本実施形態では例えば、第1反射膜18及び第2反射膜19の材料にAgSmCu(銀サマリウム銅合金)を用いた。そして、第1保護膜26及び第2保護膜27の材料に酸化インジウムガリウム(InGaO)を用いた。

0042

第1反射膜18及び第1保護膜26は電気的に第1配線28と接続され、第1配線28は第1端子29と接続されている。第2反射膜19及び第2保護膜27は電気的に第2配線30と接続されている。第2配線30は樹脂バンプ31を介して第2端子32と接続されている。第1端子29及び第2端子32は図示しない配線を介してスイッチ部10dと接続されている。

0043

波長可変干渉フィルター5には、ギャップ22のギャップ寸法を調整するのに用いられるアクチュエーター33が設けられている。アクチュエーター33は第1電極34及び第2電極35等により構成されている。第1電極34は固定基板15に設置され、第2電極35は可動基板16に設置されている。凹部15bの底は第1電極34が設置される第1電極設置面15dとなっている。可動面16dには第2反射膜19と第2電極35とが設置されている。可動面16dは平坦な面であり、第2反射膜19と第2電極35は同一の面に設置されている。第3端子37及び第4端子43は図示しない配線を介して電圧制御部10bと接続されている。

0044

第1電極34は第1配線36及び第3端子37を介して電圧制御部10bと接続されている。第2電極35は第2配線41、樹脂バンプ42及び第4端子43を介して電圧制御部10bと接続されている。これにより、間隔制御部10は第1電極34及び第2電極35に電圧を印加させることができる。第1電極34及び第2電極35に電圧を印加させるとき、第1電極34と第2電極35との間には静電気力が作用する。間隔制御部10は第1電極34と第2電極35との間に作用する静電気力を用いてギャップ22を変化させることができる。

0045

第1保護膜26は第1反射膜18、第1配線28、第1端子29及びスイッチ部10dを介して距離検出部10cと接続されている。第2保護膜27は第2反射膜19、第2配線30、樹脂バンプ31、第2端子32及びスイッチ部10dを介して距離検出部10cと接続されている。第1保護膜26と第2保護膜27との間隔を保護膜間隔44とする。第1保護膜26と第2保護膜27とは導電膜が対向配置されたコンデンサーの形態をしている。距離検出部10cは第1保護膜26と第2保護膜27との間の電気容量を検出する。そして、距離検出部10cは第1保護膜26と第2保護膜27との間の電気容量と保護膜間隔44との関連を示す関連表のデータを備えている。そして、距離検出部10cは検出した電気容量と関連表のデータとを用いて保護膜間隔44を算出する。電圧制御部10bは保護膜間隔44のデータを距離検出部10cから入力して間隔制御部10は第1電極34と第2電極35との間に作用する静電気力を制御する。これにより、間隔制御部10はギャップ22が目標とする間隔になるように制御することができる。

0046

尚、以降の説明に当たり、固定基板15または可動基板16の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板15及び可動基板16の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。フィルター平面視において、第1反射膜18の中心点及び第2反射膜19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45と称する。

0047

図3(a)は、固定基板の構造を示す模式平面図である。固定基板15は可動基板16に比べて厚み寸法が大きく形成されており、アクチュエーター33による力や、固定基板15上に形成される膜部材(例えば第1反射膜18等)の内部応力による固定基板15の撓みはない。固定基板15は、例えばエッチング等により形成された凹部15bを備える。

0048

凹部15bはフィルター平面視でフィルター中心点45を中心とした円状に形成されている。凹部15bの側面はフィルター平面視で接続部16bの外周と同じ場所に設定されている。第1電極設置面15dには、アクチュエーター33を構成する第1電極34が設けられる。第1電極34は第1電極設置面15dに直接設けてもよく、第1電極設置面15dの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。具体的には第1電極34はフィルター中心点45を中心としたC字円弧状に形成され、X方向側且つ−Y方向側の一部にはC字開口部が設けられている。

0049

鏡台部15cには第1反射膜18及び第1保護膜26が重ねて設置されている。第1反射膜18は、鏡台部15cに直接設けてもよいし、鏡台部15cの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。第1電極34のC字開口部には第1配線28が接続され、第1配線28は第1反射膜18から固定基板15の外周縁に位置する第1端子29まで配置されている。第1配線28と第1電極34とは隙間をあけて配置されているので、電気的な絶縁状態になっている。第1電極34、第1配線28、第1配線36、第1端子29、第2端子32、第3端子37及び第4端子43を形成する材料は、導電性を有する材料であれば良く、特に限定されない。これらの電極、配線及び端子の材料は、例えば、金属やITO(Indium Tin Oxide)等が挙げられる。また、第1電極34、第1配線28及び第1配線36には表面に絶縁膜が形成されていてもよい。そして、第1端子29、第2端子32、第3端子37及び第4端子43は、例えば、FPCやリード線等により、間隔制御部10に接続されている。

0050

固定基板15の光入射面(第1反射膜18が設けられない面)には、第1反射膜18と対向する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができる。反射防止膜は固定基板15の表面での可視光の反射率を低下させて透過率を増大させる。

0051

図3(b)は可動基板の構造を示す模式平面図であり、可動基板16を固定基板15側から見た図である。図3(b)に示すように、フィルター平面視において可動基板16はフィルター中心点45を中心とした円形状の可動部16cと、可動部16cと同軸であり可動部16cと接続して保持する接続部16bと、接続部16bの外側に設けられた第2接合部16aと、を備えている。

0052

可動部16cは接続部16bよりも厚み寸法が大きく形成され、第2接合部16aの厚み寸法と同一寸法に形成されている。可動部16cには、アクチュエーター33を構成する第2電極35、第2反射膜19が設けられている。第2電極35及び第2反射膜19は、可動面16dに直接設けてもよいし、可動面16dの上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。尚、固定基板15と同様に、可動部16cの固定基板15とは反対側を向く面には、反射防止膜が形成されていてもよい。

0053

第2電極35はフィルター中心点45を中心とし第2反射膜19を囲んでC字円弧状に形成されている。第2電極35は可動基板16のX方向側且つY方向側の一部にC字開口部が設けられている。第2電極35のC字開口部には第2配線30が接続され、第2配線30は第2反射膜19及び第2保護膜27から可動基板16の外周縁に位置する樹脂バンプ31まで配置されている。第2配線30と第2電極35とは隙間をあけて配置されているので、電気的な絶縁状態になっている。第1接合部15aと第2接合部16aとを合わせたとき樹脂バンプ31は第2端子32の一部と重なるように樹脂バンプ31が配置されている。

0054

第2電極35は可動基板16のY方向側に第2配線41が設けられている。第2配線41は第2電極35から樹脂バンプ42まで引き出されている。第1接合部15aと第2接合部16aとを合わせたとき樹脂バンプ42は第4端子43の一部と重なるように樹脂バンプ42が配置されている。第2配線30、第2電極35及び第2配線41を形成する材料は導電性が在ればよく特に限定されない。例えば、第2電極35、第2配線41、第4端子43及び第3端子37を形成する材料は金属やITO等が挙げられる。また、第2電極35及び第2配線41にはその表面に絶縁膜が形成されていてもよい。

0055

接続部16bは、可動部16cの周囲を囲うダイヤフラムであり、可動部16cよりも厚み寸法が小さく形成されている。このような接続部16bは可動部16cよりも撓みやすくなっている。第1電極34と第2電極35との間に働く静電気力により可動部16cを固定基板15に対して変位させることが可能となっている。この際、可動部16cは接続部16bよりも厚み寸法が大きいので、可動部16cの剛性が接続部16bより大きくなっている。このため、可動部16cが固定基板15に対して変位するときにも、可動部16cの形状変化を抑制することができる。尚、接続部16bの形状はダイヤフラム状に限定されず、例えば、可動部16cのフィルター中心点45を中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成にしてもよい。

0056

図4はスイッチ部の構造を説明するための回路図である。図4に示すように、スイッチ部10dには第1スイッチ46、第2スイッチ47の2個のスイッチが設置されている。各スイッチは2回路2接点スイッチの形態となっている。第1スイッチ46は第1可動切片46a、第2可動切片46b、第1接点46c、第2接点46d、第3接点46e及び第4接点46fを備えている。

0057

第1可動切片46a及び第2可動切片46bは共に接地されている。第1接点46cは孤立し接続されていない接点である。第2接点46dは第2反射膜19及び第2保護膜27と接続されている。第1可動切片46aは第1接点46c及び第2接点46dの一方と導通する。同様に、第3接点46eは孤立し接続されていない接点である。第4接点46fは第1反射膜18及び第1保護膜26と接続されている。第2可動切片46bは第3接点46e及び第4接点46fの一方と導通する。

0058

第1可動切片46aと第2可動切片46bとは連動し全体制御部10aに制御される。全体制御部10aが第1可動切片46aを第1接点46cと導通させて第2可動切片46bを第3接点46eと導通させるとき、第1スイッチ46は第1保護膜26及び第2保護膜27と切断された状態となる。一方、全体制御部10aが第1可動切片46aを第2接点46dと導通させて第2可動切片46bを第4接点46fと導通させるとき、第1スイッチ46は第1保護膜26及び第2保護膜27を接地させる状態となる。従って、全体制御部10aは第1保護膜26及び第2保護膜27を接地させるか否かを制御することができる。

0059

第2スイッチ47は第1可動切片47a、第2可動切片47b、第1接点47c、第2接点47d、第3接点47e及び第4接点47fを備えている。第1可動切片47a及び第2可動切片47bは距離検出部10cと接続されている。第1接点47cは第2反射膜19及び第2保護膜27と接続されている。第2接点47dは孤立し接続されていない接点である。第1可動切片47aは第1接点47c及び第2接点47dの一方と導通する。同様に、第3接点47eは第1反射膜18及び第1保護膜26と接続されている。第4接点47fは孤立し接続されていない接点である。第2可動切片47bは第3接点47e及び第4接点47fの一方と導通する。

0060

第1可動切片47aと第2可動切片47bとは連動し全体制御部10aに制御される。全体制御部10aが第1可動切片47aを第1接点47cと導通させて第2可動切片47bを第3接点47eと導通させるとき、第2スイッチ47は第1保護膜26及び第2保護膜27を距離検出部10cと接続する状態となる。一方、全体制御部10aが第1可動切片47aを第2接点47dと導通させて第2可動切片47bを第4接点47fと導通させるとき、第2スイッチ47は第1保護膜26及び第2保護膜27と切断された状態となる。従って、全体制御部10aは第1保護膜26及び第2保護膜27を距離検出部10cに接続させるか否かを制御することができる。

0061

間隔制御部10が保護膜間隔44を測定するとき、先ず、全体制御部10aが第1スイッチ46及び第2スイッチ47を切り替える。第1スイッチ46では全体制御部10aが第1可動切片46aを第1接点46cと接触させる。さらに、全体制御部10aは第2可動切片46bを第3接点46eと接触させる。さらに、第2スイッチ47では全体制御部10aが第1可動切片47aを第1接点47cと接触させる。さらに、全体制御部10aは第2可動切片47bを第3接点47eと接触させる。これにより、第1保護膜26及び第2保護膜27はそれぞれ距離検出部10cと接続される。そして、距離検出部10cは保護膜間隔44を測定する。

0062

間隔制御部10が保護膜間隔44を測定しないとき、第1スイッチ46では全体制御部10aが第1可動切片46aを第2接点46dと接触させる。さらに、全体制御部10aは第2可動切片46bを第4接点46fと接触させる。第2スイッチ47では全体制御部10aは第1可動切片47aを第2接点47dと接触させる。さらに、全体制御部10aは第2可動切片47bを第4接点47fと接触させる。これにより、第1保護膜26及び第2保護膜27はそれぞれ接地される。

0063

第1保護膜26と第2保護膜27との間には水分子や酸素分子等の分子が移動し衝突している。このとき、各分子に静電気が生ずることがある。そして、静電気をもつ分子が第1保護膜26及び第2保護膜27に接触するとき第1保護膜26及び第2保護膜27が帯電する。静電気により第1保護膜26と第2保護膜27との間で電圧差が生じるとき、第1保護膜26と第2保護膜27との間に静電気力が生じる。これにより保護膜間隔44が変動するので、ギャップ22が変動する。ギャップ22が変動することにより波長可変干渉フィルター5を通過する光の波長が変動する。そこで、全体制御部10aが所定の時間間隔にて第1保護膜26及び第2保護膜27を接地する。これにより、第1保護膜26及び第2保護膜27の静電気が除去される為ギャップ22を精度良く制御することができる。

0064

尚、第1スイッチ46及び第2スイッチ47はトランジスター等の半導体により構成されたスイッチング素子を用いても良く電磁スイッチでも良い。電流が小さいときには半導体により構成されたスイッチング素子を用いる方が製造し易く耐久性があり好ましい。本実施形態では、例えば、第1スイッチ46及び第2スイッチ47は半導体により構成されたスイッチング素子を用いた。

0065

次に、波長可変干渉フィルター5の製造方法について説明する。図5及び図6は波長可変干渉フィルターの製造方法について説明するための模式図である。まず、図5(a)に示すように接続部16bが形成された可動基板16を用意する。接続部16bは公知のリソグラフィー法を用いてパターニングしエッチングすることにより形成することができる。次に、図5(b)に示すように、可動基板16の第2接合部16aに樹脂バンプ31の樹脂部31aを形成する。スクリーン印刷オフセット印刷インクジェット印刷等の方法を用いて樹脂のパターンを形成して乾燥固化する。

0066

次に、図5(c)に示すように第2配線30及び第2電極35の材料からなる導体ベタ膜48を形成する。導体ベタ膜48の形成には蒸着法、スパッタ法等の成膜方法を用いることができる。次に、図5(d)に示すように、導体ベタ膜48をパターニングして第2配線30、第2電極35及び樹脂バンプ31を形成する。第2配線30、第2電極35及び樹脂バンプ31を形成するには公知のリソグラフィー法を用いてマスクをパターニングして導体ベタ膜48をエッチングすることにより形成することができる。尚、第2配線41及び樹脂バンプ42も第2電極35及び樹脂バンプ31を形成する工程にて並行して形成される。

0067

次に、図5(e)に示すように可動基板16上の第2配線30及び第2電極35に重ねて第2反射膜19の材料からなる第2反射ベタ膜49を形成する。続いて、第2反射ベタ膜49に重ねて第2保護膜27の材料からなる導電膜としての第2保護ベタ膜50を形成する。さらに、第2保護ベタ膜50に重ねて感光性の樹脂等からなるレジスト膜51を形成する。第2反射ベタ膜49及び第2保護ベタ膜50の形成には蒸着法、スパッタ法等の成膜方法を用いることができる。レジスト膜51はスピンコート等の公知の成膜方法を用いることができる。

0068

次に、図5(f)に示すように、レジスト膜51をパターニングしてマスク52を形成する。マスク52はレジスト膜51を露光してエッチングすることにより形成される。続いて、図5(g)に示すように、第2反射膜19及び第2保護膜27を形成する。第2反射膜19及び第2保護膜27の形状はマスク52の形状と同じ形状であり、1つのマスク52を用いて第2反射膜19及び第2保護膜27が形成される。従って、第2反射膜19用のマスクと第2保護膜27用のマスクを用いるときに比べて、生産性良く第2反射膜19及び第2保護膜27を形成することができる。

0069

次に、図5(h)に示すように凹部15b及び鏡台部15cが形成された固定基板15を用意する。凹部15bは公知のリソグラフィー法を用いてパターニングしエッチングすることにより形成することができる。次に、図6(a)に示すように、第1配線28、第1端子29、第2端子32及び第1電極34の材料からなる導体ベタ膜53を形成する。導体ベタ膜53の形成には蒸着法、スパッタ法等の成膜方法を用いることができる。次に、図6(b)に示すように、導体ベタ膜53をパターニングして第1配線28、第1端子29、第2端子32及び第1電極34を形成する。第1配線28、第1端子29、第2端子32及び第1電極34を形成するには公知のリソグラフィー法を用いてマスクをパターニングして導体ベタ膜53をエッチングすることにより形成することができる。尚、第1配線28、第1端子29、第2端子32及び第1電極34を形成する工程で第1配線36、第3端子37及び第4端子43も並行して形成される。

0070

次に、図6(c)に示すように固定基板15上の第1配線28、第1端子29、第2端子32及び第1電極34に重ねて第1反射膜18の材料からなる第1反射ベタ膜54を形成する。続いて、第1反射ベタ膜54に重ねて第1保護膜26の材料からなる導電膜としての第1保護ベタ膜55を形成する。さらに、第1保護ベタ膜55に重ねて感光性の樹脂等からなるレジスト膜56を形成する。第1反射ベタ膜54及び第1保護ベタ膜55の形成には蒸着法、スパッタ法等の成膜方法を用いることができる。レジスト膜56はスピンコート等の公知の成膜方法を用いることができる。

0071

次に、図6(d)に示すように、レジスト膜56をパターニングしてマスク57を形成する。マスク57はレジスト膜56を露光してエッチングすることにより形成される。続いて、図6(e)に示すように、第1反射膜18及び第1保護膜26を形成する。第1反射膜18及び第1保護膜26の形状はマスク57の形状と同じ形状であり、1つのマスク57を用いて第1反射膜18及び第1保護膜26が形成される。従って、第1反射膜18用のマスクと第1保護膜26用のマスクを用いるときに比べて、生産性良く第1反射膜18及び第1保護膜26を形成することができる。

0072

第1保護膜26及び第2保護膜27の材料には酸化インジウムガリウム(InGaO)が用いられている。第1保護膜26及び第2保護膜27の材料にITOを用いるとき、ITOは結晶性の膜でありパターニングするには王水を用いなければならない。王水は配線や素子等に損傷を及ぼす可能性がある。酸化インジウムガリウム(InGaO)をパターニングするときに用いるエッチング液には例えばしゅう酸を用いることができる。酸化インジウムガリウム(InGaO)用のエッチング液は王水に比べて配線や素子等に損傷を及ぼし難い溶液である。従って、品質良く波長可変干渉フィルター5を製造することができる。

0073

次に、図6(f)に示すように、固定基板15と可動基板16とを接合する。固定基板15及び可動基板16にそれぞれプラズマ重合膜58を成膜する。次に、プラズマ重合膜58を貼り合せて固定基板15と可動基板16とを接合する。貼り合せられたプラズマ重合膜58は接合膜17となる。以上の工程により波長可変干渉フィルター5が完成する。

0074

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、第1反射膜18には第1保護膜26が重ねて設けられ、第2反射膜19には第2保護膜27が重ねて設けられている。第1反射膜18及び第2反射膜19は第1保護膜26または第2保護膜27により経時変化が生じ難くすることができる。

0075

(2)本実施形態によれば、第1保護膜26及び第2保護膜27は導電性を有している。そして、第1保護膜26と第2保護膜27とは第1スイッチ46により電気的に開閉される。第1保護膜26と第2保護膜27とに水分が付着し帯電することがある。このとき、第1保護膜26と第2保護膜27との間に電位差が生じるときには第1保護膜26と第2保護膜27との間に静電気力が作用する。静電気力により、第1反射膜18と第2反射膜19との距離が変化する。このとき、第1保護膜26と第2保護膜27とが電気的に短絡されることにより第1保護膜26と第2保護膜27との電位差がなくなる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に静電気力が作用しなくなる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、波長可変干渉フィルター5を透過する光の波長が変動しないようにすることができる。

0076

(3)本実施形態によれば、第1反射膜18及び第2反射膜19は銀を含む膜であり、反射率の高い膜である。そして、第1保護膜26と第2保護膜27はIn−Ga−Oを主成分とする膜である。In−Ga−Oは銀と反応し難いので第1反射膜18及び第2反射膜19の反射率低下を抑制することができる。

0077

(4)本実施形態によれば、第1反射膜18と第2反射膜19とは側面が露出している。つまり、第1反射膜18の側面は第1保護膜26に覆われず、第2反射膜19の側面は第2保護膜27に覆われていない。第1反射膜18及び第1保護膜26の形状は第1反射ベタ膜54と第1保護ベタ膜55とを積層してパターニングして形成される。従って、第1反射膜18をパターニングした後に第1保護膜26をパターニングするときに比べて工程を少なくすることができる。第2反射膜19と第2保護膜27との形態は第1反射膜18と第1保護膜26との形態と同様である。従って、第2反射膜19をパターニングした後に第2保護膜27をパターニングするときに比べて工程を少なくすることができる。その結果、生産性良く波長可変干渉フィルター5を製造することができる。

0078

(5)本実施形態によれば、距離検出部10cにより第1保護膜26と第2保護膜27との間の静電容量が検出される。静電容量と保護膜間隔44は負の相関関係にある。従って、静電容量を検出することにより保護膜間隔44を検出することができる。保護膜間隔44に第1保護膜26と第2保護膜27との膜厚を加算することによりギャップ22が算出される。その結果、ギャップ22を検出することができる。

0079

(6)本実施形態によれば、第1反射膜18及び第2反射膜19は有効範囲24と予備範囲25を備えている。有効範囲24は光が照射される範囲であり、予備範囲25は光が照射されない範囲である。予備範囲25は有効範囲24を囲んで配置されている。第1反射膜18及び第2反射膜19の側面は露出しており反射率が低下する可能性がある。このときにも、反射率が低下するのは予備範囲25であり、有効範囲24は側面から離れているので反射率が低下し難くなっている。従って、波長可変干渉フィルター5は長期信頼性を高くすることができる。

0080

(7)本実施形態によれば、第1反射ベタ膜54に第1保護ベタ膜55が覆われた状態でパターニングされる。従って、第1反射膜18は製造途中から第1保護膜26に保護されているので品質良く第1反射膜18を製造することができる。同様に、第2反射膜19は製造途中から第2保護膜27に保護されているので品質良く第2反射膜19を製造することができる。

0081

(第2の実施形態)
(光学フィルターデバイス)
次に、光学フィルターデバイスの一実施形態について説明する。本実施形態の光学フィルターデバイスには第1の実施形態に記載された波長可変干渉フィルター5が搭載されている。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。図7は、光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。

0082

図7に示すように、電子機器としての光学フィルターデバイス61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62と、を備えている。筐体62は、ベース基板63と、リッド64と、ベースガラス基板65と、リッド側ガラス基板66と、を備える。

0083

ベース基板63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63には波長可変干渉フィルター5の固定基板15が設置される。ベース基板63への固定基板15の設置方法としては、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63には、光干渉領域(第1反射膜18及び第2反射膜19が対向する領域)と対向する場所に、光通過孔67が開口形成される。そして、この光通過孔67を覆うように、ベース側ガラス基板65が接合される。ベース側ガラス基板65の接合方法としては、例えば、ガラス原料高温熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着等を利用できる。

0084

このベース基板63のリッド64側に位置するベース内側面68には、波長可変干渉フィルター5の各第1端子29、第2端子32、第3端子37及び第4端子43のそれぞれに対応して内側端子部69が設けられている。尚、各第1端子29、第2端子32、第3端子37及び第4端子43と、内側端子部69との接続は、例えばFPC70(Flexible PrintedCircuit)を用いることができ、例えばAgペースト、ACF(Anisotropic Conductive Film)、ACP(Anisotropic Conductive Paste)等により接合する。尚、内部空間71を真空状態に維持する場合に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、FPC70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63は、各内側端子部69が設けられる位置に対応して、貫通孔72が形成されており、各内側端子部69は、貫通孔72に充填された導電性部材を介して、ベース基板63のベース内側面68とは反対側のベース外側面73に設けられた外側端子部74に接続されている。そして、ベース基板63の外周部には、リッド64に接合されるベース接合部75が設けられている。

0085

リッド64は、ベース基板63のベース接合部75に接合されるリッド接合部64aと、リッド接合部64aから連続し、ベース基板63から離れる方向に立ち上がる側壁部64bとを備えている。さらに、リッド64は、側壁部64bから連続し波長可変干渉フィルター5の可動基板16側を覆う天面部64cを備えている。このリッド64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64はリッド接合部64aと、ベース基板63のベース接合部75とが、接合されることで、ベース基板63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63及びリッド64の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。

0086

リッド64の天面部64cは、ベース基板63に対して平行となる。この天面部64cには、波長可変干渉フィルター5の光干渉領域に対向する領域に、光通過孔64dが開口形成されている。そして、この光通過孔64dを覆うように、リッド側ガラス基板66が接合される。リッド側ガラス基板66の接合方法としては、ベース側ガラス基板65の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着等を用いることができる。

0087

このような光学フィルターデバイス61では、筐体62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、帯電粒子侵入を防止できるため、第1端子29、第2端子32の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、第1反射膜18及び第2反射膜19の平行度をより確実に維持することができる。

0088

また、波長可変干渉フィルター5を光学モジュール3や電子機器に組み込む作業を行う組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス61により保護された波長可変干渉フィルター5を安全に運搬することができる。また、光学フィルターデバイス61は、筐体62の外周面に露出する外側端子部74が設けられているため、光学モジュール3や電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。

0089

波長可変干渉フィルター5は第1反射膜18と第2反射膜19との間を電気的に開閉することができる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に作用する静電気力を除去できる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、光学フィルターデバイス61は透過する光の波長が変動しないようにすることができる。次に、色を測定するための測色装置に波長可変干渉フィルター5を適用した例を示す。

0090

(測色装置)
図8は、測色装置の構成を示すブロック図である。図8に示すように、電子機器としての測色装置78は、測定対象物2に光を射出する光源装置79と、測色センサー80(光学モジュール)と、測色装置78の全体動作を制御する制御装置81とを備える。そして、この測色装置78は光源装置79から射出される光を測定対象物2にて反射させる。反射された検査対象光を測色センサー80が受光し、測色センサー80から出力される検出信号に基づいて測色装置78は検査対象光の色度すなわち測定対象物2の色を分析して測定する。

0091

光源装置79は光源82及び複数のレンズ83(図中には1つのみ記載)を備え、測定対象物2に対して例えば基準光(例えば、白色光)を射出する。また、複数のレンズ83にはコリメーターレンズが含まれてもよい。この場合、光源82から射出された基準光をコリメーターレンズが平行光にし、光源装置79は図示しない投射レンズから測定対象物2に向かって射出する。尚、本実施形態では、光源装置79を備える測色装置78を例示するが、例えば測定対象物2が液晶パネル等の発光部材である場合、光源装置79が設けられない構成としてもよい。

0092

測色センサー80は波長可変干渉フィルター5と、波長可変干渉フィルター5を透過する光を受光するディテクター6と、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長を制御する間隔制御部10とを備える。また、測色センサー80は、波長可変干渉フィルター5に対向する場所に図示しない入射光学レンズを備えている。入射光学レンズは測定対象物2で反射された反射光(検査対象光)を測色センサー80の内部に導光する。そして、測色センサー80では入射光学レンズから入射した検査対象光のうち所定の波長の光を波長可変干渉フィルター5が分光し、分光した光をディテクター6が受光する。

0093

制御装置81は測色装置78の全体動作を制御する。この制御装置81としては、例えば汎用パーソナルコンピューター携帯情報端末の他にも測色専用コンピューター等を用いることができる。そして、制御装置81は光源制御部84、測色センサー制御部85及び測色処理部86等を備えて構成されている。光源制御部84は光源装置79に接続され、例えば、利用者設定入力に基づいて光源装置79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85は測色センサー80に接続されている。例えば、利用者の設定入力に基づいて測色センサー80にて受光させる光の波長を測色センサー制御部85が設定し、設定した波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー制御部85が測色センサー80に出力する。これにより、制御信号に基づいて間隔制御部10はアクチュエーター33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86は、ディテクター6により検出された受光量から、測定対象物2の色度を分析する。

0094

波長可変干渉フィルター5は第1反射膜18と第2反射膜19との間を電気的に開閉することができる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に作用する静電気力を除去できる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、波長可変干渉フィルター5は透過する光の波長が変動しないようにすることができる為、測色装置78は品質良く色調を測定することができる。

0095

(ガス検出装置)
次に、電子機器の例として特定物質の存在を検出するための光ベースのシステム紹介する。このようなシステムとしては、例えば、光学モジュールを用いた分光計測方式を採用して特定ガス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。

0096

図9は、ガス検出装置の構成を示す模式正面図であり、図10は、ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。図9に示すように、電子機器としてのガス検出装置89はセンサーチップ90と吸引口91a、吸引流路91b、排出流路91c及び排出口91dを備えた流路91と本体部92とを備えて構成されている。

0097

本体部92は、流路91を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー93、排出手段94、筐体95を備えている。さらに、本体部92は光学部96、フィルター97、波長可変干渉フィルター5、受光素子98(検出部)等を含む検出装置(光学モジュール)を備えている。さらに、本体部92は検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部99(処理部)、電力を供給する電力供給部100等を備えている。尚、波長可変干渉フィルター5の代わりに光学フィルターデバイス61が設けられる構成としてもよい。光学部96は、光を射出する光源101、ビームスプリッター102、レンズ103、レンズ104及びレンズ105により構成されている。ビームスプリッター102は光源101から入射された光をセンサーチップ90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98側に透過する。

0098

図10に示すように、ガス検出装置89には操作パネル106、表示部107、外部とのインターフェイスのための接続部108及び電力供給部100が設けられている。電力供給部100が二次電池の場合には充電のための接続部109を備えてもよい。更に、ガス検出装置89の制御部99は、CPU等により構成された信号処理部112及び光源101を制御するための光源ドライバー回路113を備えている。更に、制御部99は波長可変干渉フィルター5を制御するための間隔制御部10、受光素子98からの信号を受信する受光回路114を備えている。更に、制御部99はセンサーチップ90のコードを読み取り、センサーチップ90の有無を検出するセンサーチップ検出器115からの信号を受信するセンサーチップ検出回路116を備えている。更に、制御部99は排出手段94を制御する排出ドライバー回路117等を備えている。

0099

次に、上記のようなガス検出装置89の動作について、以下に説明する。本体部92の上部のセンサー部カバー93の内部にはセンサーチップ検出器115が設けられている。センサーチップ検出器115によりセンサーチップ90の有無が検出される。信号処理部112はセンサーチップ検出器115からの検出信号を検出するとセンサーチップ90が装着された状態であると判断する。そして、信号処理部112は表示部107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。

0100

そして、例えば利用者により操作パネル106が操作され、操作パネル106から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部112へ出力される。まず、信号処理部112は光源ドライバー回路113に光源駆動の指示信号を出力して光源101を作動させる。光源101が駆動されると、光源101から単一波長直線偏光の安定したレーザー光が射出される。光源101には温度センサー光量センサーが内蔵されており、センサーの情報が信号処理部112へ出力される。光源101から入力された温度や光量に基づいて、光源101が安定動作していると信号処理部112が判断すると、信号処理部112は排出ドライバー回路117を制御して排出手段94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91aから吸引流路91b、センサーチップ90内、排出流路91c、排出口91dへと誘導される。尚、吸引口91aには、除塵フィルター91eが設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気等が除去される。

0101

センサーチップ90は、金属ナノ構造体複数組み込まれ、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90ではレーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成される。この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は光学部96を通ってフィルター97に入射する。フィルター97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。

0102

そして、信号処理部112は間隔制御部10に対して制御信号を出力する。これにより、間隔制御部10は波長可変干渉フィルター5のアクチュエーター33を駆動させて検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5に分光させる。分光した光が受光素子98にて受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路114を介して信号処理部112に出力される。

0103

波長可変干渉フィルター5は第1反射膜18と第2反射膜19との間を電気的に開閉することができる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に作用する静電気力を除去できる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、波長可変干渉フィルター5は透過する光の波長が変動しないようにすることができる為、波長可変干渉フィルター5は目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。信号処理部112は、得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータとROMに格納されているデータとを比較する。そしてし、検出対象となるガス分子が目的のガス分子か否かを判定し物質の特定をする。また、信号処理部112は表示部107にその結果情報を表示し、接続部108から外部へ出力する。

0104

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89を例示した。ガス検出装置89はガス固有吸光度を検出してガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーに光学モジュール3を用いる。そして、ガス検出装置はガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別する電子機器である。ガス検出装置89はこのような構成にすることで波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。

0105

(食物分析装置)
また、特定物質の存在を検出するためのシステムは上記のようなガスの検出に限らない。近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や食物、生体鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の物質成分分析装置を例示できる。以下に、物質成分分析装置の一例として食物分析装置を説明する。

0106

図11は、食物分析装置の構成を示すブロック図である。図11に示すように、電子機器としての食物分析装置120は検出器121(光学モジュール)、制御部122及び表示部123を備えている。検出器121は光を射出する光源126、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ127、撮像レンズ127から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター5を備えている。さらに、検出器121は分光された光を検出する撮像部128(検出部)を備えている。尚、波長可変干渉フィルター5の代わりに光学フィルターデバイス61が設けられる構成としてもよい。また、制御部122は光源126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129及び波長可変干渉フィルター5を制御する間隔制御部10を備えている。さらに、制御部122は撮像部128を制御して撮像部128で撮像された分光画像を取得する検出制御部130、信号処理部131及び記憶部132を備えている。

0107

食物分析装置120を駆動させると光源制御部129により光源126が制御されて光源126から測定対象物2に光が照射される。そして、測定対象物2で反射された光は撮像レンズ127を通って波長可変干渉フィルター5に入射する。波長可変干渉フィルター5は間隔制御部10の制御により駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター5から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えば、CCDカメラ等により構成される撮像部128に撮像される。また、撮像された光は分光画像として記憶部132に蓄積される。また、信号処理部131は間隔制御部10を制御して波長可変干渉フィルター5に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。

0108

そして、信号処理部131は記憶部132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132にはスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されている。記憶部132に記憶された食物に関する情報を基に信号処理部131は求めたスペクトルのデータを分析する。そして、信号処理部131は測定対象物2に含まれる食物成分と各食物成分含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から信号処理部131は食物カロリー鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、信号処理部131は検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができる。更には、信号処理部131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131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123に表示させる処理をする。

0109

波長可変干渉フィルター5は第1反射膜18と第2反射膜19との間を電気的に開閉することができる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に作用する静電気力を除去できる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、波長可変干渉フィルター5は透過する光の波長が変動しないようにすることができる為、食物分析装置120は精度良く測定対象物2の波長を測定することができる。

0110

また、食物分析装置120の他にも略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば、血液等の体液成分を測定する装置に食物分析装置120を用いることができる。他にも、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置に食物分析装置120を用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。

0111

更には、光学モジュール3を用いた電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュール3に設けられた波長可変干渉フィルター5により特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。

0112

(分光カメラ)
また、電子機器としては光学モジュール3により光を分光させて分光画像を撮像する分光カメラや分光分析機等に光学モジュール3を適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルター5を内蔵した赤外線カメラが挙げられる。図12は、分光カメラの構成を示す概略斜視図である。図12に示すように、電子機器としての分光カメラ135はカメラ本体136、撮像レンズユニット137及び撮像部138を備えている。カメラ本体136は利用者により把持され操作される部分である。

0113

撮像レンズユニット137はカメラ本体136に接続され、入射した画像光を撮像部138に導光する。また、この撮像レンズユニット137は対物レンズ139、結像レンズ140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138は受光素子により構成され、撮像レンズユニット137により導光された画像光を撮像する。分光カメラ135では波長可変干渉フィルター5が撮像対象となる波長の光を透過させて、撮像部138が所望の波長の光の分光画像を撮像する。波長可変干渉フィルター5は第1反射膜18と第2反射膜19との間を電気的に開閉することができる。従って、第1保護膜26と第2保護膜27との間に作用する静電気力を除去できる為、第1反射膜18と第2反射膜19との距離を精度良く維持することができる。その結果、波長可変干渉フィルター5は透過する光の波長が変動しないようにすることができる為、分光カメラ135は精度よく目的波長の分光画像を撮像することができる。

0114

更には、光学モジュール3をバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルター5で分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。また、光学モジュール3を生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域可視領域の光を用いた血管、指紋網膜及び虹彩等の認証装置にも適用できる。更には、光学モジュール3を濃度検出装置に用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルター5により物質から射出された赤外エネルギー赤外光)を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。

0115

上記に示すように、光学モジュール3は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、光学モジュール3は上述のように、1つの光学モジュール3で複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュール3や電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。

0116

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、第1保護膜26及び第2保護膜27の材料に酸化インジウムガリウム(InGaO)を用いた。第1保護膜26に酸化インジウムガリウム(InGaO)を用いて、第2保護膜27の材料には他の材料を用いても良い。第2保護膜27に酸化インジウムガリウム(InGaO)を用いて、第1保護膜26の材料には他の材料を用いても良い。第1反射膜18及び第2反射膜19の材質に合わせて設定しても良い。

0117

(変形例2)
前記第1の実施形態では、第1反射膜18及び第2反射膜19の両方の側面が露出する形態となっていた。第1反射膜18の側面を露出させて、第2反射膜19の側面は第2保護膜27に覆われた形態にしても良い。第2反射膜19の側面を露出させて、第1反射膜18の側面は第1保護膜26に覆われた形態にしても良い。製造工程に合わせて設定しても良い。

0118

(変形例3)
前記第1の実施形態では、第2配線30と第2端子32とは樹脂バンプ31により連結された。第2配線30と第2端子32との接続は他の方法で接続しても良い。第2配線30に接続する電極と第2端子32に接続する電極とを面接触させても良い。第2配線41と第4端子43とは樹脂バンプ42により連結された。樹脂バンプ31と同様に、第2配線41と第4端子43との接続は他の方法で接続しても良い。第2配線41に接続する電極と第4端子43に接続する電極とを面接触させても良い。

0119

面接触させる電極の材料は電気抵抗の低い材料とする方が好ましい。面接触される部分の接触抵抗を低減でき、余計な抵抗成分の介入がなく、確実な導通を取ることができるからである。この電気抵抗の低い材料としては、例えば、Auなどの金属膜やAu/Crなどの金属積層体、または、ITOなどの金属酸化物の表面にAuなどの金属材料もしくはAu/Crなどの金属積層体を積層した構成を選択できる。なお、ITOなどの金属酸化物からなる電極に対し、面接触のなされる領域周辺のみ局所的に金属膜又は金属積層膜が積層されている構成としてもよい。

0120

1…電子機器としての分光測定装置、5…光フィルターとしての波長可変干渉フィルター、10c…容量検出部としての距離検出部、10d…電気開閉部としてのスイッチ部、15…第1基板としての固定基板、16…第2基板としての可動基板、18…第1反射膜、19…第2反射膜、24…有効範囲、25…予備範囲、26…第1導電膜としての第1保護膜、27…第2導電膜としての第2保護膜、29…第1端子、32…第2端子、49…反射膜としての第2反射ベタ膜、50…導電膜としての第2保護ベタ膜、54…反射膜としての第1反射ベタ膜、55…導電膜としての第1保護ベタ膜、61…電子機器としての光学フィルターデバイス、78…電子機器としての測色装置、89…電子機器としてのガス検出装置、120…電子機器としての食物分析装置、135…電子機器としての分光カメラ。

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