CN103676136A - 分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备 - Google Patents

分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备。其中，分光装置具备：第一反射膜；隔着间隙与上述第一反射膜相对的第二反射膜；间隙变更部，通过改变上述第二反射膜相对于上述第一反射膜的相对位置来变更上述间隙的间隙量；以及处理部，根据通过由上述间隙变更部变更上述间隙量而由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的多个上述测定对象波长的光，以规定的第一波长间隔输出光学特性数据，由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的上述多个测定对象波长的光中的至少一个光的光谱半高宽比上述第一波长间隔大。

Description

分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备
技术领域
本发明涉及分光装置、波长可变干涉滤波器、光学滤波器设备、光学模块以及电子设备。
背景技术
现有技术中，已知有从入射光中取出规定波长的光并进行测定的法布里-珀罗标准具（波长可变干涉滤波器）（例如，参照专利文献1）。
该专利文献1中记载的装置是一种可变干涉装置（光学模块），包括使设置有反射膜的基板彼此相对、并在基板间设置有压电元件的法布里-珀罗干涉部（波长可变干涉滤波器），以及对压电元件施加电压的控制电路。在该光学模块中，通过对压电元件施加电压而使基板间的间隔变化，从而使透过波长可变干涉滤波器的光的波长变化。
另外，在使用如上所述的波长可变干涉滤波器测定入射光的分光光谱时，使波长可变干涉滤波器的反射膜的尺寸依次变化，再由光接收元件接收透过的光。由此，能够取得形成规定的波长间隔的测定对象波长的光的光量，通过对测定对象波长将所得到的光量绘图，从而能够测定分光光谱。
可是，如上所述，在通过波长可变干涉滤波器使每个规定的波长间隔的测定对象波长的光透过而取得其光量，再根据取得的光量测定分光光谱的情况下，有时需要对各测定对象波长取得准确的光量。因此，现有技术中，希望在波长可变干涉滤波器中具有减小透过波长的半高宽（半値幅）的结构。
然而，如果减小透过波长的半高宽，则相应地导致透过光的光量也减少，因而存在SN比恶化，易于受到噪声成分的影响的技术问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平1-94312号公报
发明内容
本发明提供可以实现增大取出的光的光量的分光装置、波长可变干涉滤波器、光学滤波器设备、光学模块以及电子设备。
本发明的分光装置，其特征在于，具备：第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并与上述第一反射膜相对设置；间隙变更部，变更上述第一反射膜与上述第二反射膜之间的间隙的大小；以及处理部，根据通过由上述间隙变更部变更上述间隙的大小使射入上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的光干涉后取出的多个测定对象波长的光，以规定的第一波长间隔输出光学特性数据，通过上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的入射光的干涉而取出的上述多个测定对象波长的光的半高宽比上述第一波长间隔大。
在本发明中，通过由间隙变更部改变第一反射膜和第二反射膜之间的间隙量，从而取出多个测定对象波长的光，处理部根据这些多个测定对象波长，输出每个第一波长间隔的光学特性数据。此处，在本发明中，在多个测定对象波长的光的至少一个光的光学特性中，半高宽在作为光学特性数据的数据输出间隔的第一波长间隔以上。因此，在该光中，不仅含有测定对象波长的光，而且还含有第一波长间隔以上的波长区域的光，与例如只输出测定对象波长的光的情况相比，能够增大取出的光的光量。
另外，在本发明中能够如上所述实现光量增大，而不增加发出射入第一反射膜和第二反射膜的光的光源的数量，并且不提高光源的发光强度。即，在本发明中，能够兼顾结构简化和增加由第一反射膜和第二反射膜取出的光的光量这两者。而且，如上所述，通过增大由第一反射膜和第二反射膜取出的光的光量，在例如由处理部处理光学特性数据时，不易受到噪声成分的影响，从而能够输出精度高的光学特性数据。
在本发明的分光装置中优选：具备间隙控制部，上述间隙控制部控制上述间隙变更部，使通过射入第一反射膜和第二反射膜之间的光干涉后取出的测定对象波长的光按比上述第一波长间隔大的第二波长间隔变化，由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的上述多个测定对象波长的光中的至少一个光的半高宽比上述第二波长间隔大。
在本发明的分光装置中，处理部根据比第一波长间隔大的每个第二波长间隔的测定对象波长的光，输出每个第一波长间隔的光学特性数据。而且，多个测定对象波长的光中的至少一个光的光学特性中的半高宽，比作为测定对象波长的波长间隔的第二波长间隔大。因此，在本发明中，由第一反射膜和第二反射膜取出的光以测定对象波长为中心而包括更宽的波长区域的光，相应地，能够进一步增大光量。
在本发明的分光装置中优选：具备设置于上述第一反射膜和上述第二反射膜的光轴上的光学部件，由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的光的光学特性与上述光学部件的光学特性相乘后的特性中的半高宽比上述第二波长间隔大。
此处，光学部件是指配置于第一反射膜和第二反射膜的光路上的、具有光学特性的部件，例如，可以列举出：检测由第一反射膜和第二反射膜取出的光的光量的检测部，对第一反射膜和第二反射膜射出光的光源，从射入第一反射膜和第二反射膜的光中只取出规定波长区域的光的带通滤波器等滤波元件、透镜和反射镜等。各光学部件的光学特性是指对通过该光学部件的光的光量产生影响的特性，例如，对检测部而言是指检测灵敏度特性，对光源而言是指发光强度特性，对滤光元件和透镜而言是指透光率特性，对反射镜而言是指反射率特性等。
在本发明中，各光学部件、第一反射膜以及第二反射膜被设定成，使这些光学部件的光学特性与由第一反射膜和第二反射膜构成的波长可变干涉滤波器中的光学特性相乘后的特性中的半高宽成为测定波长间隔。在这种结构中，都能够增加由检测部检测的光的光量而与光学部件无关。
在本发明的分光装置中优选：上述处理部进行从基于上述多个测定对象波长的光的光谱中提取出成为主成分的波长成分而除去其他波长成分的光谱估计，然后估计射入上述第一反射膜和上述第二反射膜的入射光的分光光谱。
在本发明中，处理部根据由第一反射膜和第二反射膜取出的光进行光谱估计。在这种光谱估计中，由于提取出作为主成分的测定对象波长而去除其他成分，因而在如上上述使用半高宽宽的波长可变干涉滤波器的情况下，也能够高精度地估计作为主成分的测定对象波长的光量，并能够进行高精度的分光光谱估计。
在本发明的分光装置中优选：上述处理部使将上述测量光谱变换为每个上述第一波长间隔的分光光谱的变换矩阵作用于上述该测量光谱，从而估计上述分光光谱。
在本发明中，仅仅通过使变换矩阵作用于所得到的测量光谱，就能够容易地估计精度高的分光光谱。
在本发明的分光装置中优选：上述第一反射膜和上述第二反射膜对于由该分光装置进行分光测定的测定波长区域的反射率的最小值为75%以下30%以上。
在本发明中，第一反射膜以及第二反射膜的测定波长区域的反射率的最小值为75%以下30%以上，由此，能够增加由第一反射膜和第二反射膜取出的光的光量。即，当对于测定波长区域的反射率大于75%时，透过光的光量减少，不能够将半高宽设定为如上上述的条件（半高宽变窄）。另外，在反射率的最小值小于30%时，作为波长可变干涉滤波器的功能下降，难以取出合适的光。即，对于测定波长区域内的几乎所有波长，都不受使用了第一反射膜和第二反射膜的多重干涉作用而透过。
对此，在本发明中，通过如上所述设定反射率的最小值，波长可变干涉滤波器能够以足够的光量取出以规定的测定对象波长为中心的波长区域的光。
在本发明的分光装置中优选：上述第一反射膜或者上述第二反射膜为Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
在本发明中，作为第一反射以及第二反射膜，Ag金属膜或者Ag合金膜以15nm～40nm的厚度尺寸形成。在这种结构中，能够将第一反射膜和第二反射膜的反射率的最小值设定为如上所述的75%以下30%以上的范围。另外，由于Ag金属膜和Ag合金膜对较宽的波长区域具有反射率特性，因而能够将例如从可见光到近红外光的波长区域设定为测定波长区域。
在本发明的分光装置中优选，上述第一反射膜和上述第二反射膜由TiO2单层膜构成。
在本发明中，由于第一反射膜和第二反射膜由TiO2单层膜构成，因而与使用Ag金属膜和Ag合金膜等的情况相比，能够抑制膜劣化，还能够实现分光装置的长寿命化。
在本发明的分光装置中优选，上述第一反射膜和上述第二反射膜由ITO单层膜构成。
本发明中，第一反射膜和第二反射膜由ITO单层膜构成。这种情况与上述的发明同样，与使用Ag金属膜和Ag合金膜等的情况相比，能够抑制膜劣化。另外，在间隙变更部具有电极、设置除去第一反射膜和第二反射膜的带电的电极、以及设置用于测定第一反射膜和第二反射膜间的间隙间隔的电极等情况下，能够同时（在一个工序中）形成第一反射膜以及第二反射膜和这些电极。因此，能够提高波长可变干涉滤波器的制造效率性。
在本发明的分光装置中优选，由上述第一反射膜和上述第二反射膜构成的干涉滤波器，对于通过该分光装置进行分光测定的测定波长区域内的各波长的光的最小透过率为5%以上小于45%。
在本发明中，由第一反射膜和第二反射膜构成的干涉滤波器的最小透过率为5%以上小于45%，对测定波长区域内的各波长的光具有透过特性。由此，除了以测定对象波长为中心的规定波长区域的光之外，还可以取出其他测定波长区域内的各波长的光，从而能够实现光量的增大。
在本发明的分光装置中优选：由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的多个上述测定对象波长的光中的至少一个光，在通过该分光装置进行测定的测定波长区域中具有两个以上极大值。
在本发明中，除了对应于测定对象波长的峰值波长之外，还存在透光率为极大的其他波长。这种情况下，在这些透过率为极大的波长中，能够进一步增大透过光的光量。
本发明的波长可变干涉滤波器，其特征在于，包括：第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并隔着间隙与上述第一反射膜相对设置；以及间隙变更部，变更上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的间隙，上述第一反射膜和上述第二反射膜的反射率的最小值为75%以下30%以上。
在本发明中，第一反射膜以及第二反射膜的测定波长区域的反射率的最小值为75%以下30%以上。
当对于测定波长区域的反射率大于75%时，透过光的光量减少，在波长可变干涉滤波器的光学特性中，半高宽变窄。另外，当反射率的最小值小于30%时，作为波长可变干涉滤波器的功能下降，难以取出合适的光。
对此，在本发明的波长可变干涉滤波器中，能够扩大光谱曲线的半高宽，能够得到以测定对象波长的光为中心的较宽的波长区域的光，从而能够增加光量。因此，能够抑制由于光量不足而易于受到噪声的影响等不良情况。
在本发明的波长可变干涉滤波器中优选，上述第一反射膜或者上述第二反射膜为Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
在本发明中，作为第一反射膜和第二反射膜，Ag金属膜或者Ag合金膜以15nm～40nm的厚度尺寸形成，因而能够将第一反射膜和第二反射膜的反射率的最小值适当地设定为如上上述的75%以下30%以上的范围。另外，由于Ag金属膜和Ag合金膜对于较宽的波长区域具有反射率特性，因而能够将例如从可见光到近红外光的波长区域设定为测定波长区域。
本发明的光学滤波器设备，其特征在于，具备：波长可变干涉滤波器以及容纳上述波长可变干涉滤波器的壳体，其中，该波长可变干涉滤波器具备：第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并隔着间隙与上述第一反射膜相对设置；以及间隙变更部，变更上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的间隙，上述第一反射膜和上述第二反射膜的反射率的最小值为75%以下30%以上，上述第一反射膜或者上述第二反射膜是Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
在本发明中，与上述发明同样，能够扩大由波长可变干涉滤波器取出的光的光谱曲线的半高宽，从而能够增加光量。
另外，由于是波长可变干涉滤波器被容纳于壳体内部的结构，因而能够抑制异物吸附于第一反射膜和第二反射膜，从而能够抑制反射膜的劣化和测定精度的下降。并且，由于波长可变干涉滤波器被壳体保护，因而对撞击等外力的抵抗也增强。
本发明的光学模块，其特征在于，具备：第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并隔着间隙与上述第一反射膜相对设置；间隙变更部，变更上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的间隙；以及检测部，检测由上述第一反射膜和上述第二反射膜取出的光，上述第一反射膜和上述第二反射膜的反射率的最小值为75%以下30%以上，上述第一反射膜或者上述第二反射膜是Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
在本发明中，与上述发明同样，在使入射光在第一反射膜和第二反射膜之间干涉而将其取出时，能够扩大取出的光的光谱曲线的半高宽，从而能够增加光量。因此，难以受到噪声的影响，从而能够进行高精度的光量检测。
本发明的电子设备，其特征在于，具备：波长可变干涉滤波器以及控制上述波长可变干涉滤波器的控制部，其中，该波长可变干涉滤波器具备：第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并隔着间隙与上述第一反射膜相对设置；以及间隙变更部，变更上述第一反射膜和上述第二反射膜之间的间隙，上述第一反射膜和上述第二反射膜的反射率的最小值为75%以下30%以上，上述第一反射膜或者上述第二反射膜是Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
在本发明中，与上述发明同样，能够扩大由波长可变干涉滤波器取出的光的光谱曲线的半高宽，从而能够增加光量，并不易受到噪声成分的影响。因此，提高处理部中的处理精度。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的第一实施方式的分光测定装置的简要结构的框图。
图2是第一实施方式的波长可变干涉滤波器的截面图。
图3是用于说明现有的分光光谱的测定方法的概略的图。
图4是表示通过现有的方法估计的分光光谱和实际的分光光谱的图。
图5是表示本实施方式的波长可变干涉滤波器的光学特性（透过率特性）的图。
图6是表示图5的光学特性中的各波长的半高宽的图。
图7是表示现有的波长可变干涉滤波器的光学特性的图。
图8是表示图7的光学特性中的、各波长的半高宽的图。
图9是表示波长可变干涉滤波器的光学特性中的半高宽与由检测器接收到光时输出的电流（PD电流）的关系的图。
图10是表示使用第一实施方式的波长可变干涉滤波器，由分光处理部估计的分光光谱的图。
图11是表示使用第一实施方式的波长可变干涉滤波器，通过现有的测定方法测定的分光光谱的图。
图12是表示当改变波长可变干涉滤波器的半高宽时，由第一实施方式的分光测定部推算出的分光光谱与实际的分光光谱的差（实线）、通过现有的测定方法测定的分光光谱与实际的分光光谱的差（虚线）的图。
图13是表示本发明所涉及的第二实施方式的波长可变干涉滤波器的光学特性的图。
图14是表示在第二实施方式中，将光谱浮动区域中的透过率的最小值设定为45%以上时的光谱估计结果的图。
图15是表示本发明所涉及的第三实施方式的光学滤波器设备的截面图。
图16是表示作为本发明的电子设备（分光装置）的一例的测色装置的简要结构的图。
图17是表示作为本发明的电子设备（分光装置）的一例的气体检测装置的一例的概略图。
图18是表示图17的气体检测装置的控制系统的结构的框图。
图19是表示作为本发明的电子设备（分光装置）的一例的食物分析装置的简要结构的图。
图20是表示作为本发明的电子设备（分光装置）的一例的分光照相机的简要结构的图。
符号说明
1…分光测定装置（分光装置、电子设备）、5…波长可变干涉滤波器、10…光学模块、11…检测器（检测部）、15…电压控制部、20…控制部（处理部）、23…分光测定部、51…固定基板、52…可动基板、54…固定反射膜（第一反射膜）、55…可动反射膜（第二反射膜）、56…静电致动器（间隙变更部）、100…气体检测装置（分光装置、电子设备）、144，224…信号处理部（处理部）、200…食物分析装置（分光装置、电子设备）、300…分光照相机（分光装置、电子设备）、400…测色装置（分光装置、电子设备）、G1…反射膜间间隙。
具体实施方式
第一实施方式
以下，根据附图对本发明所涉及的第一实施方式进行说明。
分光测定装置的结构
图1是表示本发明所涉及的第一实施方式的分光测定装置（分光装置）的简要结构的框图。
分光测定装置1相当于本发明的分光装置以及电子设备，是根据由测定对象X反射的测定对象光，对测定对象光的光谱进行测定的装置。此外，在本实施方式中，虽然示出对由测定对象X反射的测定对象光进行测定的示例，但是作为测定对象X，在使用例如液晶面板等发光体的情况下，也可以将从该发光体发出的光作为测定对象光。
如图1所示，该分光测定装置1具备光学模块10和控制部20。
光学模块的结构
接着，以下对光学模块10的结构进行说明。
如图1所示，光学模块10具备如下部分而构成：波长可变干涉滤波器5、检测器11（检测部）、I-V转换器12、放大器13、A/D转换器14、以及电压控制部15（间隙控制部）。
检测器11接收透过波长可变干涉滤波器5的光，并输出对应于接收到的光的光强度的检测信号（电流）。
I-V转换器12将从检测器11输入的检测信号转换为电压值，并输出至放大器13。
放大器13将对应于从I-V转换器12输入的检测信号的电压（检测电压）放大。
A/D转换器14将从放大器13输入的检测电压（模拟信号）转换为数字信号，并输出至控制部20。
电压控制部15向波长可变干涉滤波器5的后述的静电致动器56施加电压，使对应于施加电压的目标波长的光从波长可变干涉滤波器5透过。
波长可变干涉滤波器的结构
图2是表示波长可变干涉滤波器5的简要结构的截面图。
本实施方式的波长可变干涉滤波器5是所谓的法布里-珀罗标准具。如图2所示，该波长可变干涉滤波器5具备固定基板51和可动基板52。这些固定基板51和可动基板52分别由例如各种玻璃、或水晶、硅等形成。而且，通过利用由例如以聚硅氧烷为主成分的等离子体聚合膜等构成的接合膜53来接合固定基板51的第一接合部513以及可动基板52的第二接合部523，将这些固定基板51及可动基板52构成为一体。
在固定基板51上设置有固定反射膜54（第一反射膜），在可动基板52上设置有可动反射膜55（第二反射膜），这些固定反射膜54和可动反射膜55隔着反射膜间间隙G1（间隙）相对配置。而且，在波长可变干涉滤波器5上，设置有用于调整（变更）该反射膜间间隙G1的间隙量的静电致动器56（间隙变更部）。该静电致动器56由设置于固定基板51的固定电极561和设置于可动基板52的可动电极562构成。这些固定电极561、可动电极562隔着电极间间隙相对，作为静电致动器56（间隙变更部）起作用。此处，这些固定电极561、可动电极562分别可以是直接设置于固定基板51和可动基板52的基板表面的结构，也可以是隔着其他膜部件而设置的结构。此外，在图2中，虽然示出电极间间隙的间隙量比反射膜间间隙G1的间隙量大的示例，但也可以采用电极间间隙比反射膜间间隙G1小的结构等。
以下，对波长可变干涉滤波器5的结构进行详细说明。
在固定基板51上，通过蚀刻形成有电极设置槽511和反射膜设置部512。该固定基板51形成大于可动基板52的厚度尺寸，从而不存在由向静电致动器56施加电压时的静电引力、或者固定电极561的内部应力引起的固定基板51的挠曲。
电极设置槽511例如形成为以固定基板51的平面中心点为中心的环状。反射膜设置部512在上述俯视图上，从电极设置槽511的中心向可动基板52一侧突出形成。该电极设置槽511的槽底面成为配置固定电极561的电极设置面511A。另外，反射膜设置部512的突出前端面成为反射膜设置面512A。
另外，虽然省略图示，但在固定基板51设置有从电极设置槽511向固定基板51的外周边缘延伸的电极引出槽，并设置有设置于电极设置槽511的固定电极561的引出电极。
在电极设置槽511的电极设置面511A上设置有固定电极561。更具体而言，固定电极561设置在电极设置面511A中的、与后述的可动部521的可动电极562相对的区域上。另外，也可以采用在固定电极561上层叠用于确保固定电极561和可动电极562之间的绝缘性的绝缘膜的结构。另外，固定电极561与固定引出电极连接，该固定引出电极从上述的电极引出槽向固定基板51的外周部引出，然后与电压控制部15连接。
此外，在本实施方式中，虽然示出在电极设置面511A上设置一个固定电极561的结构，但是也可以采用例如设置有成为以平面中心点为中心的同心圆的两个电极的结构（双重电极构成）等。
如上所述，反射膜设置部512与电极设置槽511同轴，并形成为直径尺寸比电极设置槽511小的大致圆柱状，具备该反射膜设置部512的、与可动基板52相对的反射膜设置面512A。
在该反射膜设置部512上，设置有固定反射膜54。
该固定反射膜54由对于成为通过分光测定装置1测定分光光谱的对象的波长区域（测定波长区域）的光具有反射率和透过率的光学膜形成。具体而言，固定反射膜54由具有对于测定波长区域，反射率的最小值为75%以下且最大值为30%以上的光学特性的光学膜构成。此处，当反射率的最小值超过75%时，导致波长可变干涉滤波器5的半高宽变窄，由检测器11接收的光量下降。另外，当反射率的最小值小于30%时，导致波长可变干涉滤波器5的波长选择功能下降。即，测定对象波长中的各波长的光几乎全都透过，导致无法接收到规定波长的光量，分光光谱的测定精度下降。与此相对，如上所述，当固定反射膜54具有反射率的最小值为75%以下30%以上的光学特性时，既能够抑制波长可变干涉滤波器5的波长选择功能的下降，又能够使足够光量的光透过并由检测器11接收，从而能够实现测定精度的提高。
作为这种固定反射膜54，只要具有如上所述的光学特性，则可以使用任何的光学膜，例如能够使用：Ag等金属膜，Ag合金等合金膜，单层折射层（例如TiO2单层膜或者SiO2单层膜、ITO单层膜等），电介质多层膜，在电介质多层膜上层压有金属膜（或者合金膜）的反射膜，在金属膜（或者合金膜）上层压有电介质多层膜的反射膜，层压有单层折射层（TiO2或者SiO2等）和金属膜（或者合金膜）的反射膜等。
尤其是，当使用Ag金属膜或者Ag合金膜作为固定反射膜54时，优选膜厚尺寸形成为40nm以下15nm以上。Ag金属膜或者Ag合金膜在金属中对较宽幅度的波段尤其显示出反射特性，如果膜厚尺寸为40nm以下15nm以上，则能够满足如上所述的光学特性（反射率的最小值为75%以下30%以上）。
另外，当使用TiO2单层膜或者SiO2单层膜、ITO单层膜作为固定反射膜54时，相对于使用Ag金属膜或者Ag合金膜的情况，能够抑制膜的劣化，从而可以实现波长可变干涉滤波器5的长寿命化。并且，在固定反射膜54由ITO单层膜构成且固定电极561也由ITO单层膜构成的情况下，能够在一个工序中同时形成固定反射膜54和固定电极561，还能够实现提高制造效率性。
此外，关于固定反射膜54由如上所述的光学特性（反射率特性）构成时的波长可变干涉滤波器5的光学特性，在后文进行说明。
另外，可以在固定基板51的光入射面（未设置固定反射膜54的面）上，在对应于固定反射膜54的位置上形成反射防止膜。该反射防止膜能够通过交替层压低折射率膜和高折射率膜而形成，可以降低固定基板51表面的可见光的反射率，增大透过率。
可动基板52具备：以平面中心点为中心的圆形可动部521、与可动部521同轴且保持可动部521的保持部522、以及设置于保持部522外侧的基板外周部525。
可动部521形成比保持部522大的厚度尺寸，例如在本实施方式中，形成与可动基板52的厚度尺寸相同的尺寸。在滤波器俯视图中，该可动部521至少形成比反射膜设置面512A外周边缘的直径尺寸大的直径尺寸。而且，在该可动部521上设置有可动电极562以及可动反射膜55。
此外，与固定基板51同样，也可以在可动部521的与固定基板51相反一侧的面上形成反射防止膜。这种反射防止膜能够通过交替层压低折射率膜和高折射率膜而形成，能够降低可动基板52表面的可见光的反射率，增大透过率。
可动电极562隔着电极间间隙与固定电极561相对，形成为与固定电极561相同形状的环状。另外，虽然省略图示，但在可动基板52上设置有从可动电极562的外周边缘向可动基板52的外周边缘延伸的可动引出电极。该可动引出电极与固定引出电极同样，与电压控制部15连接。
可动反射膜55隔着反射膜间间隙G1与固定反射膜54相对地设置于可动部521的可动面521A的中心部。作为该可动反射膜55，可以使用与上述的固定反射膜54相同结构的反射膜。
保持部522是包围可动部521的周围的隔膜，形成为比可动部521小的厚度尺寸。这种保持部522比可动部521易于挠曲，通过微小的静电引力就能够使可动部521向固定基板51一侧位移。此时，由于可动部521比保持部522厚度尺寸大且刚性增大，因而即使在由于静电引力而将保持部522向固定基板51一侧拉伸的情况下，也不会引起可动部521的形状变化。因此，设置在可动部521上的可动反射膜55也不会产生挠曲，从而能够使固定反射膜54和可动反射膜55始终维持平行状态。
此外，在本实施方式中，虽然例示了隔膜状保持部522，但并不局限于此，例如可以采用设置有以平面中心点为中心、等角度间隔配置的梁状保持部的结构等。
如上所述，在滤波器俯视图中，基板外周部525设置于保持部522的外侧。该基板外周部525的与固定基板51相对的面上具备与第一接合部513相对的第二接合部523，第二接合部523通过接合膜53与第一接合部513接合。
控制部的结构
返回图1，对分光测定装置1的控制部20进行说明。
控制部20相当于本发明的处理部，例如通过组合CPU和存储器等而构成，用于控制分光测定装置1的整体动作。如图1所示，该控制部20具备：滤波器驱动部21、光量取得部22以及分光测定部23。另外，控制部20具备由ROM（Read Only Memory：只读存储器）和RAM（RandomAccess Memory：随机存取存储器）等构成的存储部30。在该存储部30中具备存储各种数据的存储部30，在存储部30中存储有用于控制静电致动器56的V-λ数据。
在该V-λ数据中记录有针对透过波长可变干涉滤波器5的光的峰值波长的、施加于静电致动器56的电压值。
滤波器驱动部21输出旨在使规定的测定波长区域内的光以规定的测定波长间隔透过波长可变干涉滤波器5的指令信号。具体而言，滤波器驱动部21根据V-λ数据，读取对应于每个测定波长间隔λc（例如λc＝20nm）的测定对象波长λn（n＝0，1，2，3…）的电压值，以将对应于电压值的电压依次施加于波长可变干涉滤波器5的静电致动器56的方式向电压控制部15输出控制信号。由此，电压控制部15向静电致动器56施加指令的电压，通过依次切换反射膜间间隙G1，从波长可变干涉滤波器5透过的光的峰值波长（中心波长）依次变化。
光量取得部22根据从A/D转换器14输入的信号（电压），取得由检测器11接收的光的光量（光强度）。
分光测定部23根据由光量取得部22取得的光量，测定测定对象光的光谱特性。
此处，在本实施方式中，为了在波长可变干涉滤波器5的光学特性中半高宽大的情况下，也高精度地计算出由测定对象X反射的测定光的分光光谱，进行如下所示的光谱估计处理。
即，分光测定部23如下式（1）所示，通过使存储于例如存储器等存储单元（省略图示）中的估计矩阵Ms（变换矩阵）作用于由光量取得部22取得的测量光谱（各测定对象波长的光量）D，从而估计测定对象光（由测定对象X反射的光）的分光光谱S。
此外，通过分光测定装置1对准确的分光光谱So预先被测定的基准光进行测量，根据通过该测量得到的测量光谱Do和准确的分光光谱So计算出估计矩阵Ms。
数学式1
St=Ms·Dt  …(1)
在上述式（1）中，“t”表示转置向量。在式（1）中，由于分光光谱S和测量光谱D由“行向量”表示，因而其转置向量为“列向量”。
如果在明示了各元素的状态下表示上述式（1），则如式（2）所示：
数学式2
s 1 s 2 s 3 · · · s 59 s 60 s 61 = m 1 · 1 m 1 · 2 m 1 · 3 · · · m 1 · 16 m 2 · 1 m 2 · 2 m 2 · 3 · · · m 2 · 16 m 3 · 1 m 3 · 2 m 3 · 3 · · · m 3 · 16 · · · · · · · · · · · · m 59 · 1 m 59 · 2 m 59 · 3 · · · m 59 · 16 m 60 · 1 m 60 · 2 m 60 · 3 · · · m 60 · 16 m 61 · 1 m 61 · 2 m 61 · 3 · · · m 61 · 16 d 1 d 2 d 3 · · · d 14 d 15 d 16 · · · ( 2 )
在上述式（2）中，测量光谱D由相当于分光测定装置1中测量的测定对象波长的数量（波段数）的数量的元素构成。另外，在本实施方式中，以20nm间距测定测定波长区域（400nm～700nm）。这种情况下，上述式（2）由d1～d16的16个元素构成。此外，这些d1～d16元素分别成为由光量取得部22取得的、各测定对象波长的光量。
另外，分光光谱S由相当于所要估计的波长的数量（光谱点数）的个数的元素构成。例如，在上述式（2）中，对400nm～700nm的对象波长区域，以数据输出波长间隔λd（例如λd＝5nm间距）的波长估计分光光谱S。因此，分光光谱S的行向量的元素构成为61个。即，数据输出波长间隔λd相当于本发明的第一波长间隔。
因此，用于根据测量光谱D估计分光光谱S的估计矩阵Ms如式（2）所示为61行×16列的矩阵。
此处，相对于测量光谱D的元素为16个，分光光谱S的元素为61个，因而仅由一组测量光谱D和分光光谱S，不能够决定61行×16列的估计矩阵Ms。因此，通过由分光测定装置1测量多个样品光（分光光谱So预先被测量的基准光）来决定该估计矩阵Ms。
这种估计矩阵Ms按如下的方法决定：即，由分光测定装置1测定分光光谱S预先被测量的多个样品光（基准光），取得各样品光的测量光谱Do。此时，测量光谱Do也可以转换为对应于除以标准白板的测定光谱Dw后的分光反射率的测量光谱。
此处，设定分光光谱S具有光谱点数k个（在式（2）的情况下，为61个）元素，测定样品数n的样品光时，分光光谱So能够如下式（3）所示以矩阵St的形式表示。另外，测量光谱Do具有波段b（在式（2）的情况下为16）个元素，对样品数n的样品光分别得到测量结果。因此，测量光谱Do能够如下式（4）所示以矩阵Dt的形式表示：
数学式3
S nk t = s 1 · 1 s 1 · 2 s 1 · 3 · · · s 1 · n s 2 · 1 s 2 · 2 s 2 · 3 s 2 · n · · · · · · · · · · · · s 60 · 1 s 60 · 2 s 60 · 3 · · · s 60 · n s 61 · 1 s 61 · 2 s 61 · 3 · · · s 61 · n · · · ( 3 )
D nb t = d 1 · 1 d 1 · 2 d 1 · 3 · · · d 1 · n d 2 · 1 d 2 · 2 d 2 · 3 d 2 · n · · · · · · · · · · · · d 15 · 1 d 15 · 2 d 15 · 3 · · · d 15 · n d 16 · 1 d 16 · 2 d 16 · 3 · · · d 16 · n · · · ( 4 )
然后，设定表示矩阵St与矩阵Dt和估计矩阵Ms的内积（Ms·Dt）的偏差的评价函数F(Ms)＝｜St-Ms·Dt｜2，以该评价函数F(Ms)为最小的方式决定估计矩阵Ms。即，由于通过估计矩阵Ms使评价函数F(Ms)偏微分后的值为0，因而估计矩阵Ms能够由下述式（5）决定：
数学式4
Ms=(Dt·D)-1·Dt·S  …(5)
此外，以上设定为作为基准光的样品光的分光光谱So没有误差，但也可以决定考虑了样品光的分光光谱So的误差的估计矩阵Ms。即，样品光的分光光谱So使用多功能分光测色仪等测量仪器进行测定，而在该测量仪器中，取出数nm程度的极其狭窄的波长范围的光来测定分光光谱So。当这样取出极其狭窄的波长范围时，由于光量小、SN比降低，因而误差易于重叠。在这种情况下，如果采用主成分分析法，则将主成分数设定为j、主成分值设定为a、主成分向量设定为v，矩阵Snk能够表示为“Snk＝ａnj·vjk”，也能够计算出考虑了样品光的误差的估计矩阵Ms。
此外，并不局限于上述光谱估计处理，可以进行其他的估计处理，也可以采用例如维纳估计法等。
波长可变干涉滤波器5的光学特性
图3和图4是用于说明现有的分光光谱的测定方法的概略的图。图3示出通过测定得到的各测定对象波长的光的光量（从检测器11输出的电流值）。图4是表示通过现有的方法估计的分光光谱以及实际的分光光谱的图，虚线表示通过现有的方法估计的分光光谱，实线表示实际的分光光谱。
另外，图5是表示本实施方式的波长可变干涉滤波器5的光学特性（透过率特性）的图，图6是表示图5的光学特性中的各波长的半高宽的图。图7是表示现有的波长可变干涉滤波器的光学特性的图，图8是表示图7的光学特性中的各波长的半高宽的图。
现有技术中，在分光测定装置等电子设备中，当分析准确的分光光谱时，如图3所示，通过依次切换波长可变干涉滤波器的反射膜间间隙，取得每个测定波长间隔λc的测定对象波长λn（n＝0,1,2,3…）的光量。然后，将各测定对象波长的光量绘制在例如表示波长与光量的关系的图上，通过连结这些数据，如图4所示，测定出测定光的分光光谱。在这种现有的结构中，需要通过波长可变干涉滤波器，以高分辨率使所需的测定对象波长的光透过，而抑制其他波长区域的光的透过，如图7以及图8所示，以各测定对象波长的测定波长间隔半高宽减小的方式进行了设定。例如，如果采用图7的波长440nm的光谱曲线为例，则半高宽Ｗ440′比测定波长间隔λc都小。
即，将由检测器检测出的光的光量作为测定对象波长的光量时，为了测定精度高的分光光谱，需要将半高宽设定得小以便尽可能不使测定对象波长以外的光混在一起。另外，现有技术中认为，当半高宽为数据输出波长间隔（第一波长间隔）λd以上时，则在一个数据中含有多个测定对象波长的光量，从而分光光谱的测定误差增大。因此，当通过现有的方法测定分光光谱时，设定为优选使波长可变干涉滤波器的半高宽比数据输出波长间隔λd窄。
然而，在这样缩小半高宽的现有的波长可变干涉滤波器中，透过该波长可变干涉滤波器的光的光量也减少。图9是表示波长可变干涉滤波器5的光学特性中的半高宽与由检测器11接收到光时输出的电流（PD电流）的关系的图。
如图9所示，半高宽和从检测器11输出的PD电流为大致成比例的关系，随着半高宽增大，从检测器11输出的PD电流线性增加。因此，在如上所述的现有的波长可变干涉滤波器中，在检测器11中不能够得到足够的光接收量，由此，容易受到由测定对象波长以外的其他波长的光等（例如杂散光等）产生的噪声成分的影响，也容易产生测定误差。
另外，在波长可变干涉滤波器的光学特性中，即使将半高宽设定得极其狭窄，也难以完全缩小到一个波长的光中。例如，如图4的波长λ1所示，在测定光的分光光谱急剧变化的波长区域中，实际的分光光谱与通过测量得到的光量（图3中的电流值I1′）之间产生误差。
对此，在本实施方式中，如图5以及图6所示，波长可变干涉滤波器5的半高宽设定得较宽。具体而言，本实施方式的波长可变干涉滤波器5的半高宽设定为数据输出波长间隔λd（第一波长间隔）以上、测定波长间隔（第二波长间隔）λc以上。例如，在图5中，将波长440nm作为峰值波长的光谱曲线的半高宽Ｗ440为大约80nm，与测定波长间隔λc（＝20nm）和数据输出波长间隔λd（＝5nm）相比，为足够大的值。
分光测定部23的分光光谱估计处理的精度
在如上所述的本实施方式中，透过波长可变干涉滤波器5的光中混有以测定对象波长为中心的较宽的波长区域的光。在这种情况下同样，分光测定部23通过使估计矩阵Ms作用于由检测器11取得的测量光谱D来估计分光光谱S，从而能够除去测定对象波长λn以外的成分的光量，提取出测定对象波长λn的主成分的光量，能够计算出更接近实际的分光光谱的、准确的分光光谱S。
即，在本实施方式中，即使在噪声成分混入的情况下，也能够高精度地除去这些噪声成分，另外，即使在测定光的分光光谱急剧变化的情况下，也能够高精度地除去不需要的波长成分。因此，现有技术中，只能够在波长可变干涉滤波器的半高宽被限定的范围内进行测定精度高的分光光谱的测定，但在本实施方式中，能够在半高宽较宽的范围内进行高精度的分光光谱估计。
图10是表示使用本实施方式的波长可变干涉滤波器5，由分光测定部23估计的分光光谱的图。在图10中，实线表示实际的测定光的分光光谱，绘制的点是每个数据输出波长间隔λd的分光光谱的估计值。另外，图11是表示使用本实施方式的波长可变干涉滤波器5，通过如图3和图4所示的现有的测定方法测定的分光光谱的图。此外，在图11中，实线表示实际的测定光的分光光谱，绘制的点表示对通过每个测定波长间隔（λc）的测量值的曲线进行设定，然后针对每个数据输出波长间隔λd分割该曲线后的点。
另外，图12是表示改变波长可变干涉滤波器5的半高宽时，通过本实施方式的分光测定部23推算出的分光光谱与实际的分光光谱的差（实线）、以及通过现有的测定方法测定出的分光光谱与实际的分光光谱的差（虚线）的图。
如图11所示，当如现有技术所示将由检测器11检测到的光量值作为透过波长可变干涉滤波器的测定对象波长的光的光量时，与实际的分光光谱的偏差大，测定精度变差。于是，为了缩小实际的分光光谱与通过测定得到的光谱的差，如图7所示，需要使用半高宽窄的波长可变干涉滤波器。
与此相对，当通过本实施方式的分光测定部23进行分光光谱估计处理时，如图10所示，能够高精度地推算与实际的分光光谱几乎一致的分光光谱S，并且如图5所示，即使在半高宽较宽的情况下，精度也未降低。
第一实施方式的作用效果
在本实施方式的分光测定装置1中，波长可变干涉滤波器5的光学特性（测定对象波长的光谱曲线）中的半高宽比分光测定部23中的分光光谱S的数据输出波长间隔λd和测定波长间隔λc大。
因此，不仅是一个测定对象波长的光，而且以该测定对象波长为中心的数据输出波长间隔λd以上、测定波长间隔λc以上的波长区域的光都透过波长可变干涉滤波器5。因此，透过波长可变干涉滤波器5的光的光量增大，从检测器11输出的检测信号（电流）也增大，因而能够减少噪声成分的影响，从而能够提高测定精度。
另一方面，如上所述通过波长可变干涉滤波器5取出以峰值波长为中心的多个波长的光的结构中，如果将由检测器11检测到的光量直接作为峰值波长（测定对象波长）的光量，则导致误差增大。对此，在本实施方式中，由分光测定部23进行光谱估计，从由检测器11得到的测量光谱中提取出对应于测定对象波长的成分的光量，而除去其他波长区域的光量。通过进行这种处理，即使是使用半高宽大的波长可变干涉滤波器5的情况，也能够进行高精度的分光光谱估计处理。
更具体而言，在本实施方式中，将多个测定对象波长的测量光谱的测量结果作为矩阵Dt，然后使估计矩阵Ms作用于该矩阵，由此估计分光光谱S。估计矩阵Ms是使用分光测定装置1测定分光光谱So已知的样品光，根据所得到的光谱Do和分光光谱So计算出的矩阵。因此，如上所述，通过使估计矩阵Ms作用于测量光谱D，能够估计更高精度的分光光谱S。
另外，如现有技术所示，在将由检测器11得到的测量光谱作为分光光谱的情况下，测定光的分光光谱在特定波长区域附近急剧变化时，误差增大。即使设法缩小波长可变干涉滤波器5的半高宽来提高精度等，也难以只取出规定的一个波长的光，因而难以消除如上所述的误差，另外，如上所述，如果缩小波长可变干涉滤波器5的半高宽，则由检测器11接收到的光量减少，因而导致产生由光量不足（噪声成分等）引起的测定误差。对此，如本实施方式所示，通过进行由分光测定部23进行的光谱估计，即使是测定光的分光光谱在特定波长区域附近急剧变化的情况，也能够以规定的数据输出波长间隔λd推算高精度的分光光谱。
在本实施方式中，固定反射膜54和可动反射膜55在测定波长区域内的反射率的最小值为75%以下、30%以上。
当固定反射膜54和可动反射膜55在测定波长区域内的反射率的最小值超过75%时，在波长可变干涉滤波器5的光学特性中，峰值波长的半高宽变窄，透过该波长可变干涉滤波器5的光的光量减少。另一方面，当固定反射膜54和可动反射膜55在测定波长区域内的反射率的最小值低于30%时，光量虽然增大，但是不能够得到由固定反射膜54和可动反射膜55产生的光的多重干涉的效果。即，波长可变干涉滤波器5的波长选择功能下降，导致测定波长区域的各波长的光均匀地透过波长可变干涉滤波器5。
与此相对，如上所示，当固定反射膜54和可动反射膜55的反射率的最小值为75%以下30%以上时，既能够维持波长可变干涉滤波器5的波长选择性，又能够适当地实现光量的增大。
在本实施方式中，作为固定反射膜54和可动反射膜55，优选使用对较宽的波长区域具有反射特性的Ag金属膜或者Ag合金膜，该情况下膜厚尺寸优选设定为40nm以下15nm以上。在这种结构中，能够将固定反射膜54和可动反射膜55的反射率的最小值设定为75%以下30%以上。
另外，作为固定反射膜54和可动反射膜55，也可以使用TiO2或者SiO2、ITO等单层膜。使用这种反射膜54、55的情况与使用Ag金属膜或者Ag合金膜的情况相比，能够抑制反射膜54、55的膜劣化。另外，使用ITO单层膜，当作为构成静电致动器56的固定电极561和可动电极562使用ITO单层膜时，能够同时进行电极形成与反射膜形成，从而能够实现提高制造效率性。
而且，如上所示，在扩大波长可变干涉滤波器5的半高宽的结构中，作为反射膜54、55，选择的范围扩大，从而提高波长可变干涉滤波器5的设计自由度。由此，也能够制造更廉价的波长可变干涉滤波器5，进而也能够实现光学模块10和分光测定装置1等电子设备的成本降低。
第二实施方式
其次，以下对本发明所涉及的第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中，如图5所示，作为波长可变干涉滤波器5的光学特性，示出测定波长区域（例如400～700nm）中的透过率的最小值为大约0%的示例。与此相对，在第二实施方式中，示出透过率的最小值不是0%的示例。
图13是表示本实施方式的波长可变干涉滤波器5的光学特性的图。
在图13中，本实施方式的波长可变干涉滤波器5在测定对象波长中具有最低20%左右的透过率。即，无论反射膜间间隙G1设定为何种值，都设定为测定波长区域内的所有波长的光都透过20%以上，光谱曲线整体成为漂浮的形状。此外，如图13所示，在光学特性中将光谱曲线漂浮的区域称为光谱浮动区域U。
具有这种光学特性的波长可变干涉滤波器5能够通过使用TiO2或SiO2、ITO等单层膜，或者厚度尺寸小的金属膜、金属合金膜而形成。
另外，在图13中，作为光谱浮动区域U，虽然示出反射率的最低值为20%左右的示例，但只要设定为5%以上小于45%即可。
图14是表示作为光谱浮动区域U、使用透过率的最小值被设定为45%的波长可变干涉滤波器5，进行分光光谱估计处理后的结果的图。
对图10和图14进行比较可知，当光谱浮动区域超过45%时（透过率的最小值超过45%时），难以从透过波长可变干涉滤波器5的光中高精度地分离成为主成分的波长的光（对应于峰值波长的光），从而导致分光光谱估计处理的精度下降。
另外，虽然光谱浮动区域也可以小于5%（透过率的最小值小于5%），但该情况与第一实施方式中的波长可变干涉滤波器5的光学特性不产生大的差别，从而不太能够得到由光谱浮动区域所产生的光量增大的效果。
因此，在设定光谱浮动区域U时，如上所述，以透过率的最小值为5%以上小于45%的方式设定该光谱浮动区域U。通过设定这种光谱浮动区域U，能够进一步提高测定对象波长中的光的光量，从而能够进一步提高分光测定装置1中的分光光谱的估计处理的精度。
另外，作为波长可变干涉滤波器5的光学特性，如图13所示，在作为测定对象的测定波长区域内，也可以出现两个峰值波长（例如400nm和680nm）。这样，通过设定多个峰值波长，波长可变干涉滤波器5的透过光量增大，从而能够提高测定精度。此外，即使在具有多个峰值波长的情况下，通过由分光测定部23进行的光谱估计处理，也能够推算准确地分析了各峰值波长的成分值的分光光谱S，因而测定精度不降低。
第二实施方式的作用效果
在本实施方式中，波长可变干涉滤波器5的光学特性为对于测定波长区域内的各波长具有5%以上小于45%的最小透过率（具有光谱浮动区域U）。即，在使反射膜间间隙G1随着规定的测定对象波长而变化时，根据该反射膜间间隙G1，测定对象波长的光作为峰值波长而透过得最多，而其他波长的光也以5%以上小于45%的透过率透过。
具有这种光谱浮动区域U的光学特性，能够增加透过波长可变干涉滤波器5的光的光量，从检测器11输出的检测电流也增大，因而能够有效地抑制由噪声等所产生的影响。
另外，如本实施方式所示，可以在测定波长区域内具有多个峰值波长，也可以在测定波长区域的上限值和下限值附近具有与测定对象波长不同的其他峰值波长。这种情况下，通过使对应于与测定对象波长不同的峰值波长的光透过，能够进一步增加光量。
而且，如上所述，即使在测定对象波长以外的光透过波长可变干涉滤波器5的情况下，通过进行基于分光测定部23的光谱估计，也能够估计高精度的分光光谱S。
第三实施方式
其次，根据附图对本发明的第三实施方式进行说明。
在上述第一实施方式的分光测定装置1中，采用波长可变干涉滤波器5直接设置于光学模块10的结构。然而，作为光学模块，还有具有复杂结构的光学模块，尤其是对于小型化的光学模块而言，有时难以直接设置波长可变干涉滤波器5。在本实施方式中，对即使在这种光学模块中也可以容易地设置波长可变干涉滤波器5的光学滤波器设备进行说明。
图15是表示本发明的第三实施方式所涉及的光学滤波器设备的简要结构的截面图。
如图15所示，光学滤波器设备600具备波长可变干涉滤波器5和容纳该波长可变干涉滤波器5的壳体601。此外，在本实施方式中，虽然作为一例而例示第一实施方式的波长可变干涉滤波器5，但也可以采用设置有如第二实施方式所示的光谱浮动区域U的波长可变干涉滤波器5的结构。
壳体601具备底层基板610、盖620、底层侧玻璃基板630、以及盖侧玻璃基板640。
底层基板610例如由单层陶瓷基板构成。在该底层基板610上设置有波长可变干涉滤波器5的可动基板52。作为将可动基板52设置在底层基板610上的方式，例如可以隔着例如粘结层等来进行配置，也可以通过嵌合于其他的固定部件等来进行配置。另外，在底层基板610上，开口形成有光通过孔611。然后，以覆盖该光通过孔611的方式与底层侧玻璃基板630接合。作为底层侧玻璃基板630的接合方法，例如可以利用玻璃料烧结接合、基于环氧树脂等的粘接等，该玻璃料烧结接合使用通过高温熔解玻璃原料并骤冷后的玻璃碎片的玻璃料。
在该底层基板610的、与盖620相对的底层内侧面612上，分别对应于与波长可变干涉滤波器5的固定电极561连接的引出电极，以及与可动电极562连接的引出电极，而设置有内侧端子部615。此外，各引出电极与内侧端子部615的连接可以采用例如FPC615A，通过例如Ag浆、ACF（Anisotropic Conductive Film：各向异性导电膜）、ACP（AnisotropicConductive Paste：各向异性导电胶）等接合。另外，并不局限于通过FPC615A进行连接，也可以进行例如基于引线接合法等的布线连接。
另外，底层基板610对应于设置有各内侧端子部615的位置形成有贯通孔614，各内侧端子部615经由贯通孔614中填充的导电部件与外侧端子部616连接，该外侧端子部616设置在底层基板610的、与底层内侧面612相反一侧的底层外侧面613上。
而且，在底层基板610的外周部设置有与盖620接合的底层接合部617。
如图15所示，盖620具备：盖接合部624，与底层基板610的底层接合部617接合；侧壁部625，与盖接合部624连接并向着远离底层基板610的方向立起；以及顶部626，与侧壁部625连接并覆盖波长可变干涉滤波器5的固定基板51一侧。该盖620能够由例如可伐合金等合金或者金属形成。
该盖620通过将盖接合部624与底层基板610的底层接合部617接合，使该盖620与底层基板610紧密地接合。
作为这种接合方法，除了激光焊接以外，还可以列举出例如：使用银焊料等的焊接、使用共晶合金层的密封、使用低熔点玻璃的焊接、玻璃粘接、玻璃料接合、基于环氧树脂的粘接等。这些接合方法能够根据底层基板610以及盖620的材料和接合环境等，适当地进行选择。
盖620的顶部626平行于底层基板610。在该顶部626上，开口形成有光通过孔621。然后，以覆盖该光通过孔621的方式接合盖侧玻璃基板640。作为盖侧玻璃基板640的接合方法，与底层侧玻璃基板630的接合相同，能够采用例如玻璃料接合和基于环氧基树脂的粘接等。
第三实施方式的作用效果
如上所述的本实施方式的光学滤波器设备600中，由于波长可变干涉滤波器5被壳体601保护，因而能够防止由外部因素引起的波长可变干涉滤波器5破损。
其他实施方式
此外，本发明并不局限于上述实施方式，在能够达到本发明的目的的范围内进行的变形、改良等都包含在本发明中。
例如，在上述第一以及第二实施方式中，虽然将测定波长区域设定为400nm～700nm，但并不局限于此，也可以将其他波长区域作为测定波长区域。
另外，虽然示出测定波长区域内的各测定对象波长（测定波长间隔λc＝20nm的波长）的光学特性（光谱曲线）的半高宽全部设定为30nm以上的示例，但并不局限于此，也可以是多个测定对象波长的光中的至少一个光，半高宽具有30nm以上的大小，而在其他测定对象波长中半高宽设定为20nm左右的光学特性。
并且，在图5和图13中，虽然示出本发明的波长可变干涉滤波器5的光学特性的示例，但并不局限于此。在本发明中也可以是，不仅考虑波长可变干涉滤波器5，还考虑配置于该波长可变干涉滤波器5上的多个光学部件的光学特性的特性，即整个光学模块的光学特性中的半高宽设定为测定波长间隔以上。
例如，在如图1所示的光学模块10中，由该检测器11输出波长可变干涉滤波器5的光学特性与检测器11的灵敏度特性相乘后的特性的检测信号（电流）。因此，为了取得足够的光量，可以使该波长可变干涉滤波器5的光学特性与检测器11的灵敏度特性相乘后的特性成为如图5或者图13所示的光学特性，将各波长的半高宽设定为测定波长间隔λc以上。
另外，作为光学模块10，在还具备对测定对象射出光的光源时，以使波长可变干涉滤波器5的光学特性、检测器11的灵敏度特性以及光源的发光强度特性相乘后的整个光学模块10的光学特性中的半高宽达到测定波长间隔以上的方式，设定波长可变干涉滤波器5的结构和光学部件。此外，作为光学模块10，当透镜、透明玻璃板、带通滤波器等滤光元件以及反射镜部件等设置于波长可变干涉滤波器5的光路上时，也可以考虑这些光学部件的光学特性（透过率特性和反射率特性），以使这些光学特性相乘后的特性中的各波长的半高宽达到测定波长间隔以上的方式，设定各光学部件的特性和波长可变干涉滤波器5的反射膜54、55。
在图5和图13中，虽然在关于各测定对象波长的各光谱曲线中，示出半高宽达到测定波长间隔λc（数据输出波长间隔λd）以上的示例，但并不局限于此。例如，也可以采用在测定波长区域内的多个测定对象波长中的任意一个测定对象波长的光学特性中，半高宽为测定波长间隔λc，而在其他测定对象波长的光学特性中，半高宽比测定波长间隔λc小的结构。
在上述实施方式中，作为间隙变更部，虽然例示了由固定电极561和可动电极562构成的静电致动器56，但并不局限于此。
例如，也可以采用使用由设置于固定基板51上的第一感应线圈、设置于可动基板52上的第二感应线圈或者永久磁铁构成的感应致动器的结构。
并且，可以采用使用压电致动器来代替静电致动器56的结构。这种情况下，例如通过使下部电极层、压电膜以及上部电极层层压配置在保持部522上，再将施加在下部电极层和上部电极层之间的电压作为输入值并使其可变，能够使压电膜伸缩而使保持部522挠曲。
并且，并不局限于通过施加电压改变反射膜间间隙G1的间隙量的结构，也可以例示例如通过改变固定基板51和可动基板52之间的空气压来调整反射膜间间隙G1的间隙量的结构等。
另外，作为本发明的分光装置、电子设备，在上述各实施方式中，虽然例示了分光测定装置1，但除此以外，还可以根据各种领域应用使用本发明的波长可变干涉滤波器的分光装置、光学模块以及电子设备。
例如，如图16所示，也能够将本发明的分光装置以及电子设备应用于用于测定颜色的测色装置。
图16是表示具备波长可变干涉滤波器的测色装置400的一例的框图。
如图16所示，该测色装置400具备：向检查对象A射出光的光源装置410、测色传感器420（光学模块）以及控制测色装置400的整体动作的控制装置430（处理部）。而且，该测色装置400是如下的装置：从光源装置410射出的光在检查对象A处被反射，并由测色传感器420接收被反射的检查对象光，根据由测色传感器420输出的检测信号来分析并测定检查对象光的色度、即检查对象A的颜色。
光源装置410具备光源411和多个透镜412（在图16中仅记载一个），对检查对象A射出例如基准光（例如白色光）。另外，在多个透镜412中可以包括准直透镜，在这种情况下，光源装置410通过准直透镜将从光源411射出的基准光变为平行光，并从未图示的投射透镜向检查对象A射出。此外，在本实施方式中，虽然例示出具备光源装置410的测色装置400，但是，在例如检查对象A为液晶面板等发光部件时，也可以采用未设置光源装置410的结构。
如图16所示，测色传感器420具备：波长可变干涉滤波器5，用于接收透过波长可变干涉滤波器5的光的检测器11，以及用于控制向波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加的电压的电压控制部15。另外，测色传感器420在与波长可变干涉滤波器5相对的位置上具备将被检查对象A反射的反射光（检查对象光）向内部导入的未图示的入射光学透镜。然后，该测色传感器420通过波长可变干涉滤波器5，将从入射光学透镜射入的检查对象光中的规定波长的光分光，并由检测器11接收分光后的光。
控制装置430控制测色装置400的整体动作。
作为该控制装置430，例如可以使用通用个人电脑和便携式信息终端，除此以外，还可以使用测色专用电脑等。而且，如图16所示，控制装置430构成为具备光源控制部431、测色传感器控制部432以及测色处理部433等。
光源控制部431与光源装置410连接，例如根据使用者的设定输入，向光源装置410输出规定的控制信号并使其射出规定亮度的白色光。
测色传感器控制部432与测色传感器420连接，例如根据使用者的设定输入，设定使测色传感器420接收的光的波长，并将旨在检测该波长的光的光接收量的控制信号输出至测色传感器420。由此，测色传感器420的电压控制部15根据控制信号，向静电致动器56施加电压而驱动波长可变干涉滤波器5。
测色处理部433是本发明的处理部，根据由检测器11检测出的光接收量，分析检查对象A的色度。具体而言，与上述第一以及第二实施方式相同，测色处理部433通过将由检测器11得到的光量作为测量光谱D，使用估计矩阵Ms推算分光光谱S，从而分析检查对象A的色度。
另外，作为本发明的电子设备的其他示例，可以列举出用于检测特定物质的存在的基于光的系统。作为这种系统，例如，能够例示出使用了本发明的波长可变干涉滤波器的、采用分光测量方式高灵敏度地检测特定气体的车载用漏气检测器和呼吸检查用的光声稀有气体检测器等气体检测装置。
以下，根据附图对这种气体检测装置的一例进行说明。
图17是表示具备波长可变干涉滤波器的气体检测装置的一例的概略图。
图18是表示图17的气体检测装置的控制系统的结构的框图。
如图17所示，该气体检测装置100构成为具备传感器芯片110、流道120以及主体部130，其中该流道120具备吸引口120A、吸引流道120B、排出流道120C以及排出口120D。
主体部130由具有可装卸流道120的开口的传感器部盖131、排出单元133、壳体134、检测装置、处理被检测出的信号并控制检测部的控制部138、提供电力的电力供给部139等构成，其中，该检测装置包括光学部135、滤波器136、波长可变干涉滤波器5以及光接收元件137（检测部）等。另外，光学部135由射出光的光源135A、分束器135B、以及透镜135C、135D、135E构成，其中该分束器135B将从光源135A射入的光反射至传感器芯片110一侧，并使从传感器芯片一侧射入的光透过至光接收元件137一侧。
另外，如图18所示，在气体检测装置100的表面设置有操作面板140、显示部141、用于与外部的接口的连接部142以及电力供给部139。当电力供给部139为二次电池时，也可以具备用于充电的连接部143。
并且，如图18所示，气体检测装置100的控制部138具备：由CPU等构成的信号处理部144，用于控制光源135A的光源驱动器电路145，用于控制波长可变干涉滤波器5的电压控制部146，接收来自光接收元件137的信号的光接收电路147，传感器芯片检测电路149，以及控制排出单元133的排出驱动器电路150等，其中，该传感器芯片检测电路149读取传感器芯片110的码，接收来自用于检测有无传感器芯片110的传感器芯片检测器148的信号。另外，气体检测装置100具备存储V-λ数据的存储部（省略图示）。电压控制部146根据存储于存储部的V-λ数据，控制对波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加的电压。
其次，对如上所述的气体检测装置100的动作进行说明。
主体部130的上部的传感器部盖131的内部设置有传感器芯片检测器148，由该传感器芯片检测器148检测有无传感器芯片110。信号处理部144如果检测到来自传感器芯片检测器148的检测信号，则判断为处于安装有传感器芯片110的状态，并向显示部141发出使其显示旨在可以进行检测动作的显示信号。
然后，例如由使用者操作操作面板140，如果旨在开始检测处理的指示信号从操作面板140向信号处理部144输出，则首先信号处理部144将光源工作信号输出至光源驱动器电路145以使光源135A工作。如果光源135A被驱动，则从光源135A射出单一波长且直线偏光稳定的激光。另外，在光源135A中内置有温度传感器和光量传感器，其信息被输出至信号处理部144。然后，信号处理部144根据从光源135A输入的温度和光量，判断为光源135A正在稳定地动作时，则控制排出驱动器电路150使排出单元133工作。由此，包含应检测的目标物质（气体分子）的气体试料从吸引口120A被导向吸引流道120B、传感器芯片110内、排出流道120C、排出口120D。此外，在吸引口120A处设置有除尘过滤器120A1，可以除去比较大的粉尘和一部分水蒸气等。
另外，传感器芯片110是装入有多个金属纳米结构体，利用了局部表面等离子体共振的传感器。在这种传感器芯片110中，通过激光在金属纳米结构体间形成加强电场，如果气体分子进入到该加强电场内，则产生包含分子振动信息的拉曼散射光以及瑞利散射光。
这些瑞利散射光和拉曼散射光通过光学部135射入滤波器136，瑞利散射光由滤波器136分离，而拉曼散射光则射入波长可变干涉滤波器5中。然后，信号处理部144对电压控制部146输出控制信号。由此，如上述第一实施方式所示，电压控制部146从存储部读入对应于测定对象波长的电压值，将该电压值施加于波长可变干涉滤波器5的静电致动器56，使与成为检测对象的气体分子对应的拉曼散射光被波长可变干涉滤波器5分光。然后，如果分光后的光由光接收元件137接收，则对应于光接收量的光接收信号经由光接收电路147输出至信号处理部144。此处，通过改变波长可变干涉滤波器5的反射膜间间隙G1，对测定波长区域取得每个规定的测定波长间隔的测量光谱D，信号处理部144使估计矩阵作用于这些测量光谱D而估计分光光谱S。然后，根据该估计的分光光谱S，取得拉曼散射光的光谱数据，通过比较该光谱数据与存储于ROM的数据，并判断是否为目标气体分子，从而进行物质的特定。另外，信号处理部144使该结果信息显示在显示部141上，或者从连接部142向外部输出。
此外，在上述图17和图18中，例示了通过波长可变干涉滤波器5将拉曼散射光分光，并根据分光后的拉曼散射光进行气体检测的气体检测装置100，但作为气体检测装置，也可以用作通过检测气体固有的吸光度而对气体种类进行特定的气体检测装置。在这种情况下，使用使气体流入传感器内部，并检测入射光中由气体吸收的光的气体传感器作为本发明的光学模块。并且，将通过这种气体传感器对流入传感器内的气体进行分析、辨别的气体检测装置作为本发明的电子设备。在这种结构中，也可以利用波长可变干涉滤波器来检测气体的成分。
另外，作为用于检测特定物质存在的系统，并不局限于如上所述的气体的检测，还可以例示出基于近红外线分光法的糖类的非侵入性测定装置，以及食物、生物、矿物等信息的非侵入性测定装置等物质成分分析装置。
以下，作为上述物质成分分析装置的一个示例，对食物分析装置进行说明。
图19是表示利用了波长可变干涉滤波器5的电子设备的一例的食物分析装置的简要结构的图。
如图19所示，该食物分析装置200具备：检测器210（光学模块）、控制部220以及显示部230。检测器210具备：射出光的光源211、导入来自测定对象物的光的摄像透镜212、将由摄像透镜212导入的光进行分光的波长可变干涉滤波器5以及检测分光后的光的摄像部213（检测部）。
另外，控制部220具备：光源控制部221，进行光源211的亮灯/关灯控制、亮灯时的亮度控制；电压控制部222，控制波长可变干涉滤波器5；检测控制部223，控制摄像部213，并取得由摄像部213拍摄到的分光图像；信号处理部224（处理部）；以及存储部225。
如果该食物分析装置200驱动系统，则通过光源控制部221控制光源211，由光源211向测定对象物照射光。然后，被测定对象物反射的光通过摄像透镜212射入波长可变干涉滤波器5。波长可变干涉滤波器5通过电压控制部222的控制，以上述第一实施方式或者第二实施方式中所示的驱动方法驱动波长可变干涉滤波器5。由此，由波长可变干涉滤波器5取出以目标波长为中心的波长区域的光。然后，被取出的光由例如CCD照相机等构成的摄像部213进行拍摄。另外，被拍摄到的光作为分光图像而存储于存储部225。另外，信号处理部224控制电压控制部222改变对波长可变干涉滤波器5施加的电压值，取得各波长的分光图像。
然后，信号处理部224对存储部225中存储的各图像的各像素数据进行运算处理，求出各像素的光谱。即，通过进行与上述的第一实施方式的分光测定部23相同的处理，根据所得到的多个分光图像中的各像素的测量光谱来推算分光光谱。
另外，在存储部225中存储有例如关于光谱的食物成分的相关信息，信号处理部224根据存储部225所存储的食物的相关信息，分析所求出的光谱数据，并求出检测对象中所含有的食物成分及其含量。另外，根据所得到的食物成分和含量，还能够计算出食物卡路里和鲜度等。进而，通过分析图像内的光谱分布，还能够进行检查对象的食物中鲜度正在降低的部分的提取等，并且能够进一步进行食物内所含有的异物等的检测。
然后，信号处理部224进行以下处理：在显示部230上显示如上所述得到的检查对象的食物的成分和含量、卡路里和鲜度等信息。
另外，在图19中，虽然示出食物分析装置200的示例，但通过大致相同的结构也可以用作如上所述的其他信息的非侵入性测定装置。例如可以用作血液等体液成分的测定、分析等分析生物体成分的生物体分析装置。作为这种生物体分析装置，例如作为测定血液等体液成分的装置，如果作为检测乙醇的装置，则可以用作检测驾驶员的饮酒状态的酒后驾驶预防装置。另外，也可以用作具备这种生物体分析装置的电子内视镜系统。
并且，还可以用作进行矿物成分分析的矿物分析装置。
并且，作为本发明的波长可变干涉滤波器、光学模块、电子设备，能够应用于如下装置：
例如，通过使各波长的光的强度随时间变化，可以用各波长的光来传送数据，在该情况下，通过设置于光学模块中的波长可变干涉滤波器对特定波长的光进行分光，再由光接收部接收光，从而能够提取出由特定波长的光传送的数据，并且，还可以通过具备这种数据提取用光学模块的电子设备处理各波长的光的数据，从而进行光通信。
另外，作为电子设备，也可以应用于通过本发明的波长可变干涉滤波器对光进行分光从而拍摄分光图像的分光照相机、分光分析仪等。作为这种分光照相机的一例，可以列举出内置有波长可变干涉滤波器的红外线照相机。
图20是表示分光照相机的简要结构的示意图。如图20所示，分光照相机300具备照相机主体310、摄像透镜单元320、以及摄像部330（检测部）。
照相机主体310是由使用者把持、操作的部分。
摄像透镜单元320设置在照相机主体310上，将射入的图像光导向摄像部330。另外，如图20所示，该摄像透镜单元320构成为具备物镜321、成像透镜322以及设置在这些透镜间的波长可变干涉滤波器5。
摄像部330由光接收元件构成，对由摄像透镜单元320导入的图像光进行拍摄。
在这种分光照相机300中，通过波长可变干涉滤波器5使成为拍摄对象的波长的光透过，能够对所需波长的光的分光图像进行拍摄。
另外，能够将光学模块以及电子设备用作浓度检测装置。在这种情况下，通过波长可变干涉滤波器，对从物质射出的红外能量（红外光）进行分光并进行分析，从而测定样品中的被检体浓度。
如上所述，本发明的波长可变干涉滤波器、光学模块以及电子设备能够适用于对入射光中规定的光进行分光的任何装置。并且，如上所述，本发明的波长可变干涉滤波器由于能够用一台设备对多个波长进行分光，因而能够高精度地进行多个波长的光谱的测定、对多个成分进行检测。因此，与通过多台设备取出所需波长的现有装置相比，能够促进光模块和电子设备的小型化，例如可以优选用作便携用或者车载用的光学设备。
此外，只要在可以实现本发明目的的范围内，实施本发明时的具体结构可以适当变更为其他结构等。

Claims (17)

1.一种分光装置，其特征在于，
具备：
第一反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过；
第二反射膜，使入射光的一部分反射一部分透过，并与所述第一反射膜相对设置；
间隙变更部，以使射入所述第一反射膜或者所述第二反射膜的光在测定对象波长中干涉的方式变更所述第一反射膜与所述第二反射膜之间的间隙的大小；以及
处理部，根据多个所述测定对象波长的光，输出第一波长间隔的光学特性数据，
所述测定对象波长中的、能够透过所述第一反射膜和所述第二反射膜的光的光谱半高宽比所述第一波长间隔大。
2.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
具备间隙控制部，所述间隙控制部控制所述间隙变更部，使通过射入所述第一反射膜和所述第二反射膜之间的光干涉而能够透过的所述测定对象波长的光按比所述第一波长间隔大的第二波长间隔变化，
能够透过所述第一反射膜和所述第二反射膜的多个所述测定对象波长的光中的至少一个光的光谱半高宽比所述第二波长间隔大。
3.根据权利要求2所述的分光装置，其特征在于，
具备设置在所述第一反射膜和所述第二反射膜的光轴上的光学部件，
能够透过所述第一反射膜和所述第二反射膜的光的光学特性与所述光学部件的光学特性相乘后的特性中的光谱半高宽比所述第二波长间隔大。
4.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
所述处理部进行从基于多个所述测定对象波长的光的测量光谱中提取出成为主成分的波长成分而除去其他波长成分的光谱估计，估计射入所述第一反射膜和所述第二反射膜的入射光的分光光谱。
5.根据权利要求4所述的分光装置，其特征在于，
所述处理部使将所述测量光谱变换为每个所述第一波长间隔的分光光谱的变换矩阵作用于所述测量光谱，从而估计所述分光光谱。
6.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
所述第一反射膜和所述第二反射膜对于由所述分光装置进行分光测定的测定波长区域的反射率的最小值为75%以下30%以上。
7.根据权利要求6所述的分光装置，其特征在于，
所述第一反射膜或者所述第二反射膜为Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
8.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
所述第一反射膜和所述第二反射膜由TiO2单层膜构成。
9.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
所述第一反射膜和所述第二反射膜由ITO单层膜构成。
10.根据权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
由所述第一反射膜和所述第二反射膜构成的干涉滤波器对于通过所述分光装置进行分光测定的测定波长区域内的各波长的光的最小透过率为5%以上小于45%。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的分光装置，其特征在于，
能够透过所述第一反射膜和所述第二反射膜的多个所述测定对象波长的光中的至少一个光在通过所述分光装置进行测定的所述测定波长区域中具有两个以上极大值。
12.一种波长可变干涉滤波器，
具备：
第一反射膜，将入射光的一部分反射一部分透过；
第二反射膜，将入射光的一部分反射一部分透过，并隔着间隙与所述第一反射膜相对设置；以及
间隙变更部，变更所述第一反射膜和所述第二反射膜之间的间隙，
所述第一反射膜和所述第二反射膜的反射率的最小值为75%以下30%以上。
13.根据权利要求12所述的波长可变干涉滤波器，其特征在于，
所述第一反射膜或者所述第二反射膜为Ag或者Ag合金，厚度尺寸为40nm以下15nm以上。
14.一种光学滤波器设备，其特征在于，
具备权利要求12或者13所述的波长可变干涉滤波器、以及
容纳所述波长可变干涉滤波器的壳体。
15.一种光学模块，其特征在于，
具备权利要求12或者13所述的波长可变干涉滤波器、以及
检测能够透过所述第一反射膜和所述第二反射膜的光的检测部。
16.一种电子设备，其特征在于，
具备权利要求12或者13所述的波长可变干涉滤波器、以及
控制所述波长可变干涉滤波器的控制部。
17.一种分光装置，其特征在于，
具备：
相对配置的两个反射膜；以及
间隙变更部，以使射入所述两个反射膜的光在测定对象波长中干涉的方式变更所述两个反射膜间的间隙的大小，
多个所述测定对象波长的波长间隔比能够透过所述两个反射膜的所述测定对象波长的光的光谱半高宽小。
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