CN105093518A - 滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备 - Google Patents
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Abstract
一种滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备，该滤光器包括：第一基板；第二基板，配置为与所述第一基板相对；第一反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间；以及第二反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间，在将所述第一反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ1、将所述第二反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ2、将透过所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造的光的透过率的峰值对应的光的波长设为λ3时，λ1<λ3<λ2。
Description
本申请是申请日为2011年8月12日、申请号为201110231454.6、发明名称为“滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备。
背景技术
目前，在光谱测量仪等中一直使用干涉滤光器等的滤光器。作为干涉滤光器的一个形式，公知有法布里珀罗标准具干涉滤光器(下面，有时称为标准具滤光器或简称为标准具(etalon))。例如，日本专利文献1所示的透过波长为可变的透过波长可变干涉滤光器(以下，有时称为可变间距标准具滤光器或简称为可变间距标准具)具有一对基板和光学膜(反射膜)，其通过外力使光学膜(反射膜)间的间距的大小变化，从而可变地控制透过波长，其中，该光学膜配置在该一对基板上，并以具有固定间隔的间距对置的方式形成。
为了实现期望特性的标准具，必须恰当的设计对想要波段的光同时兼具透过特性及反射特性的光学膜。作为光学膜的结构，通常相对于光的波长λ将光学膜的膜厚设为λ/4、并将相同构造的光学膜面对面成对使用的情况较多。此外，为了实现更具特色的光学特性，也有将各光学膜的膜厚设成除λ/4以外的值的情况(例如，日本专利文献2)。在日本专利文献2中，也成对地使用相同构造的光学膜。
【在先专利文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开平11-142752号公报
专利文献2：日本特开2008-129504号公报
根据光学膜的反射率来确定作为滤光器的标准具滤光器中的滤光器特性(反射特性、光透过特性等)。光学膜的反射率高时半值宽度变窄，光学膜的反射率低时半值宽度变大。通过控制光学膜的反射率，从而能够控制标准具滤光器的滤光器特性。由于当标准具的半值宽度窄时只能获取期望的波长，所以诸如在将标准具作为光谱测量仪使用时能够提高测量精度。不过，由于当标准具的半值宽度窄时透过标准具的光的光量降低，所以存在有受光部很难检测到光的情况。另一方面，当标准具的半值宽度大时透过标准具的光的光量增大。这时，虽然受光部变得容易检测到光，但是另一方面导致也检测到除期望波长以外的光。也就是说，标准具的波长分辨率降低。在设计标准具时，关于“半值宽度(half-valuewidth)”和“透过光量”需要分别满足期望的基准，但诸如在使用的光的波段跨越较宽范围的波长区域时，有时难以设计光学膜。
如上所述，决定标准具的半值宽度的要素是光学膜的反射率。作为控制光学膜的反射率的通常方法，存在使光学膜的材料变化、或根据多层膜构成光学膜并使多层膜中的层叠数变化的方法。不过，在使材料变化时，可利用的材料的种类有限。此外，在使光学膜的层叠数变化时，由于反射率相对于层叠数只能取离散值，所以往往存在不能设计像作为目标的反射率、即作为目标的半值宽度或透过光量那样的光学膜的情况。
也就是说，在变化层叠数时，半值宽度的值离散地变化，但只通过变化层叠数不能实现除该离散值以外的值。例如，作为半值宽度，当想满足3±0.5nm那样的标准时，在通过由规定材料组成的光学膜中的层叠数的变化而获得的离散的反射率未进入到上述期望范围时，难以恰当地设计光学膜。
发明内容
本发明第一方面的滤光器包括：第一基板；第二基板，配置为与所述第一基板相对；第一反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间；以及第二反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间，在将所述第一反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ1、将所述第二反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ2、将透过所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造的光的透过率的峰值对应的光的波长设为λ3时，λ1<λ3<λ2。
根据本发明第一方面的滤光器，在本发明第二方面中，在将所述第一反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α1、将所述第二反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α2时，α1·α2≧0.64成立。
根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第三方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠m对，所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第四方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠n对，n是大于等于1的整数且n≠m。
根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第五方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠n对，n是大于等于1的整数且n≠m，所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第六方面中，构成所述第一反射镜构造的材料和构成所述第二反射镜构造的材料不同。
根据本发明第一方面至第六方面中任一方面的滤光器，在本发明第七方面中，所述滤光器是可变间距标准具滤光器，所述第一基板是具有第一电极的固定基板，所述第二基板是具有第二电极的可动基板，通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生的静电力，可变地控制所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造之间的间距，从而在期望波段内转换光谱带。
根据本发明第七方面的滤光器，在本发明第八方面中，在从所述第一基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第一电极形成在所述第一反射镜构造的周围，在从所述第二基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第二电极形成在所述第二反射镜构造的周围。
根据本发明第七方面或第八方面的滤光器，在本发明第九方面中，设置于作为所述可动基板的所述第二基板的所述第二反射镜构造的膜厚比设置于作为所述固定基板的所述第一基板的所述第一反射镜构造的膜厚薄。
本发明另一方面涉及的滤光器模块包括：根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器；以及受光元件，接收透过了所述滤光器的光。
本发明其他方面涉及的光谱测量仪包括：根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器；受光元件，接收透过了所述滤光器的光；以及信号处理部，根据基于从所述受光元件获得的信号的信号处理，执行所给的信号处理。
本发明其他方面涉及的光设备包括：根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器。
根据本发明的至少一个实施例，诸如能够容易地进行滤光器的特性设计。
(1)本发明第一方面涉及的滤光器包括：第一基板；第二基板，与所述第一基板相对；第一光学膜，设置于所述第一基板；以及第二光学膜，设置于所述第二基板，所述第二光学膜与所述第一光学膜相对，所述第一光学膜的根据光的反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性、和所述第二光学膜的根据所述反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性不同。
以往，以构成反射镜的第一光学膜及第二光学膜各自的反射特性相同为前提来设计光学膜，但在本实施例中，有意地使第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性不同。也就是说，将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。通过这样，能够实现通过同一特性的光学膜彼此的组合不能获得的滤光器特性。
例如，可以多样地设计光学膜，并易于设计满足作为目标的半值宽度和透过光量的光学膜。也就是说，与现有技术相比，能够更易于实现滤光器所要求的光谱特性，并减轻滤光器的设计负担。另外，具体地说，上述“光学膜的反射特性”是“以光学膜的反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性”。
(2)在本发明第二方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜的与峰值的光的反射率对应的第一中心波长与所述第二光学膜的与峰值的光的反射率对应的第二中心波长被设定为不同的值。
在本实施例中，在将第一光学膜单独时的中心波长作为第一中心波长、将第二光学膜单独时的中心波长作为第二中心波长时，第一中心波长被设定为与第二中心波长不同的值。具体地说，第一中心波长是第一光学膜的与最大的光的反射率(峰值的光的反射率)对应的波长，第二中心波长是第二光学膜的与最大的光的反射率(峰值的光的反射率)对应的波长。
通过使各光学膜的中心波长不同，从而将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称，通过这样，诸如变得易于实现满足作为目标的半值宽度及透过光量这两者的滤光器。
作为使各光学膜的中心波长不同(错开)的方法，例如，能够采用在以同一材料的电介质多层膜构成各光学膜的同时，使各光学膜的层叠数不同的方法。此外，诸如也可以采用第一光学膜和第二光学膜的层叠数相同而使层叠的膜的厚度不同这样的方法。此外，也可以采用使层叠数及膜的膜厚这两者均不同的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构成材料不同这样的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构造不同这样的方法。
(3)在本发明第三方面涉及的滤光器中，在将所述第一光学膜的所述第一中心波长设为λ1、将所述第二光学膜的所述第二中心波长设为λ2、将所述滤光器的光谱带中的中心波长设为λ3时，λ1<λ3<λ2成立。
在本实施例中，在各光学膜的中心波长间的波段、即从λ1到λ2的波段中，设定在滤光器的光谱带中的中心波长(滤光器的中心波长)λ3。在滤光器诸如是透光式滤光器时，中心波长λ3是与透光带(也就是说，在该时刻实现的滤光器的光谱带)中的峰值透过率对应的波长。
滤光器的光谱特性依存于第一光学膜及第二光学膜各自的、滤光器的中心波长中的反射率的积而确定。当各光学膜的反射率的积的值过小时，半值宽度过宽，从而不能确保期望的滤光器的特性、即波长分辨率。在本实施例中，滤光器的中心波长λ3由于被设定在第一光学膜的与峰值的反射率对应的波长λ1和第二光学膜的与峰值的反射率对应的波长λ2之间的波段中，所以能够将在波长λ3中的各光学膜的反射率设为最低限度以上的反射率。因而，能够防止各光学膜的反射率的积过小。
(4)在本发明第四方面涉及的滤光器中，在将所述第一光学膜的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α1、将第二光学膜的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α2时，α1·α2≧0.64成立。
在将光谱带中的第一光学膜的反射率的最低值设为α1、将第二光学膜的反射率的最低值视为α2时，由于根据设计条件等适宜确定将α1·α2(α1和α2的积)设计为哪个值，所以难以同样地确定基准。但是，从滤光器的设计经验来看，例如只要α1＝0.8、α2＝0.8，则可设计滤光器，并考虑最低限需要该程度的反射率。也就是说，作为基于α1·α2的经验标准的基准，考虑需要大于等于0.64。因而，在本实施例中，以α1·α2≧0.64成立的方式设定第一光学膜及第二光学膜的反射率。
(5)在本发明第五方面涉及的滤光器中，在所述第一光学膜的中心波长和所述第二光学膜的中心波长一致且将一致的所述中心波长设为共同的中心波长时，将所述第一光学膜的在所述共同的中心波长的光的反射率设定为第一反射率，将所述第二光学膜的在所述共同的中心波长的光的反射率设定为与所述第一反射率不同的第二反射率。
在本实施例中，第一光学膜和第二光学膜的各中心波长一致，但在其中心波长(共同的中心波长)中的各光学膜的反射率被设定为不同的值。在第一光学膜和第二光学膜间，作为使相对于共同中心波长的反射率不同的方法，诸如能够采用在以同一材料的电介质多层膜构成各光学膜的同时，使各光学膜的层叠数不同这样的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构成材料不同这样的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构造不同这样的方法。
(6)在本发明第六方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜是将第一材料膜和第二材料膜作为一组的层层叠m对(pair)(m是大于等于1的整数)而构成的第一层叠膜，所述第二光学膜是将所述第一材料膜和所述第二材料膜作为一组的层层叠n对(n是大于等于1的整数且n≠m)而构成的第二层叠膜。
在本实施例中，通过分别以层叠膜构成第一光学膜及第二光学膜，并使层叠的对数不同，从而将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。例如，将折射率不同的第一材料膜(上层：折射率小)和第二材料膜(下层：折射率大)作为一组(一对)的层，并使其一组的层的层叠数即对数在第一光学膜和第二光学膜间不同。在层叠膜中的层叠数(对数)的变更能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
(7)在本发明第七方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜是将第一材料膜和第二材料膜作为一组的层层叠m对(m是大于等于1的整数)而构成的第一层叠膜，所述第二光学膜是将所述第一材料膜和所述第二材料膜作为一组的层层叠m对而构成的第二层叠膜，所述第二层叠膜中的所述一组的层的膜厚与所述第一光学膜中的所述一组的层的膜厚不同。
在本实施例中，虽然分别以层叠膜构成第一光学膜及第二光学膜，并在各光学膜间将层叠的对数设为相同，但是使由第一材料层和第二材料层构成的一组的层的厚度不同，通过这样，将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。例如，将折射率不同的第一材料膜(上层：折射率小)和第二材料膜(下层：折射率大)作为一组(一对)的层，并在第一光学膜和第二光学膜间变更第一材料膜和第二材料膜中的至少一个的膜厚，从而对作为一组的层的厚度设置差异。本实施例的各光学膜的构成能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
(8)在本发明第八方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜是将第一材料膜和第二材料膜作为一组的层层叠m对(m是大于等于1的整数)而构成的第一层叠膜，所述第二光学膜是将所述第一材料膜和所述第二材料膜作为一组的层层叠n对(n是大于等于1的整数且n≠m)而构成的第二层叠膜，所述第二层叠膜中的所述一组的层的膜厚与所述第一光学膜中的所述一组的层的膜厚不同。
在本实施例中，分别以层叠膜构成第一光学膜及第二光学膜，并在各光学膜间使层叠的对数不同、且使由第一材料层和第二材料层构成的一组的层的厚度不同，通过这样，将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。
例如，将折射率不同的第一材料膜(上层：折射率小)和第二材料膜(下层：折射率大)作为一组(一对)的层，并使其一组的层的层叠数即对数在第一光学膜和第二光学膜间不同。此外，通过在第一光学膜和第二光学膜间变更第一材料膜和第二材料膜中的至少一个的膜厚，从而对作为一组的层的厚度设置差异。通过调整层叠膜中的层叠数(对数)及调整一组的层的厚度，从而能够更多样地控制光学膜的反射特性。此外，本实施例的各光学膜的构成能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
(9)在本发明第九方面涉及的滤光器中，构成所述第一光学膜的材料和构成所述第二光学膜的材料不同。
在本实施例中，在各光学膜间使材料不同，从而将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。通过由不同材料构成的光学膜的组合，从而能够设计具有更多样特性的滤光器。例如，考虑使用电介质多层膜作为第一光学膜、使用以Ag(银)为主要成分的金属膜(Ag单体膜或Ag合金膜)作为第二光学膜。这时，能够实现通过同一材料彼此的组合不能获得的滤光器的特性。
(10)在本发明第十方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜的构造和所述第二光学膜的构造不同。
在本实施例中，在各光学膜间使构造不同，从而将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。例如，可能有时将第一光学膜作为以由第一材料层和第二材料层构成的一组的层为构成单位的层叠膜，将第二光学膜作为以由第一材料层、第二材料层及第三材料层构成的一组的层为构成单位的层叠膜的情况。此外，虽然作为各光学膜所使用的材料的分子式相同，但是通过触媒等的化学的、物理的作用可改变化合物的原子或基的键的方式，另外，虽然分子式相同，但是变成构造式不同的化合物(异构体)的情况也相当于在与光学膜的构造不同的情况。
(11)在本发明第十一方面涉及的滤光器中，所述滤光器是可变间距标准具滤光器，所述第一基板是具有第一电极的固定基板，所述第二基板是具有第二电极的可动基板，通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生的静电力，可变地控制所述第一光学膜和所述第二光学膜之间的间距，从而在期望波段内转换光谱带。
可变间距标准具滤光器是利用了法布里珀罗干涉仪的原理的构成简单且适于小型化、低价格的使用方便的波长可变滤光器。通过在第一电极和第二电极之间产生的静电力，从而能够高精度地控制第一光学膜和第二光学膜之间的间距。在本实施例中，使该可变间距标准具滤光器所使用的、作为反射镜而发挥功能的一对光学膜各自的反射特性非对称化。通过这样，可易于设计可变间距标准具滤光器。
(12)在本发明第十二方面涉及的滤光器中，在从所述第一基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第一电极形成在所述第一光学膜的周围，在从所述第二基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第二电极形成在所述第二光学膜的周围。
在本实施例中，第一波长可变带通滤波器的第一电极、第二电极分别形成在第一光学膜、第二光学膜的周围。由于光学膜和电极不重叠，所以电极对光学膜的光反射特性(或光透过特性)不造成影响。因而，光学膜的设计不复杂。
(13)在本发明第十三方面涉及的滤光器中，设置于作为所述可动基板的所述第二基板的所述第二光学膜的膜厚比设置于作为所述固定基板的所述第一基板的所述第一光学膜的膜厚薄。
由于第二基板是可动基板，所以可动部(隔膜)按照第一电极和第二电极之间产生的静电力，适当弯曲(变形)是很重要的。因而，在本实施例中，将设置在作为可动基板的第二基板上的第二光学膜的膜厚设定得薄于设置在作为固定基板的第一基板上的第一光学膜的膜厚。通过这样，减轻作为可动基板的第二基板中的第二光学膜的应力，从而易于确保可动部的良好挠曲性。
(14)本发明第十四方面涉及的滤光器模块包括：上述任一方面的滤光器；以及受光元件，接收透过了所述滤光器的光。
滤光器模块诸如能够被用作光通信装置的接收部(包括受光光学系统和受光元件)，此外，诸如可以被用作光谱测量仪的受光部(包括受光光学系统和受光元件)。根据本实施例，可以实现小型且使用方便的滤光器模块。
(15)本发明第十五方面涉及的光谱测量仪包括：上述任一方面的滤光器；受光元件，接收透过了所述滤光器的光；以及信号处理部，根据基于从所述受光元件获得的信号的信号处理，执行所给的信号处理。
根据本实施例，诸如能够实现具备简单的构成的、小型轻量且使用方便的光谱测量仪。信号处理部基于从受光元件获得的信号(受光信号)，执行规定的信号处理，诸如测量采样的光谱光度分布。通过光谱光度分布的测量，诸如能够进行采样的比色、采样的成分分析等。
(16)本发明第十六方面涉及的光设备包括：上述任一方面的滤光器。
通过这样，诸如可以实现具备简单化的构成、并小型轻量且使用方便的光设备(诸如各种传感器和光通信应用设备)。
附图说明
图1(A)至图1(D)是表示作为滤光器的构成要素的一对光学膜的反射特性的一例及滤光器的光谱特性的一例的图。
图2(A)及图2(B)是表示作为滤光器的构成要素的一对光学膜的反射特性的其他例图。
图3(A)至图3(D)是用于对在标准具滤光器中的光学膜的设计的具体例进行说明的图。
图4(A)至图4(C)是用于对在第一光学膜和第二光学膜间采用了使电介质多层膜的膜厚不同的反射镜(mirror)构造的例子进行说明的图。
图5(A)及图(B)是用于对在第一光学膜和第二光学膜间采用了使电介质多层膜的层叠数(对数)不同的反射镜构造的例子进行说明的图。
图6(A)至图6(C)是用于对使构成第一光学膜的材料和构成第二光学膜的材料不同的例子进行说明的图。
图7(A)至图7(C)是用于对可变间距标准具滤光器的具体构造的一例及其动作进行说明的图。
图8(A)及图8(B)是表示使用了可变间距标准具滤光器的滤光器的构造的一例及光谱测量仪的构成的一例的图。
图9是表示作为光设备的一例的波分复用通信系统的发射机的概略构成的框图。
图10是表示光学膜的反射率和滤光器的半值宽度之间的关系的一例图。
具体实施方式
下面，对本发明的优选实施例进行详细的说明。另外，以下所说明的本实施例并不对本发明的保护范围所记载的本发明的内容进行不当的限定，本实施例所说明的全部结构未必必须是本发明的解决手段。
(第一实施例)
图1(A)至图1(D)是表示作为滤光器的构成要素的一对光学膜的反射特性的一例及滤光器的光谱特性的一例的图。如图1(A)所示，标准具滤光器300具有相互平行保持的第一基板20及第二基板30、设置在第一基板20上的第一光学膜40、以及设置在第二基板30上的第二光学膜50。第一基板20及第二基板30诸如是对期望波段的光具有透过性的玻璃基板。
此外，第一光学膜40和第二光学膜50以对置且具有规定间距G1的方式形成。第一光学膜40和第二光学膜50兼具对期望波段的光的反射特性和透过特性，且其分别构成标准具滤光器300中的反射镜。另外，第一光学膜可换说为第一反射膜，且第二光学膜可换说为第二反射膜。
此外，间距G1可以是固定的，也可以将间距G1设为可变的。另外，对标准具滤光器的原理及可变间距标准具的构造和动作等进行后述。
在本实施例中，第一光学膜40的反射特性被设定为与第二光学膜50的反射特性不同的特性。另外，具体地说，“光学膜的反射特性”是指“各光学膜的由反射波段中的各波长的光的反射率确定的反射特性”。
如上所述，在现有例中，虽然以构成反射镜的第一光学膜及第二光学膜各自的反射特性相同为前提设计了光学膜，但在本实施例中，有意地使第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性不同。
也就是说，将第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性设为非对称。由此，能够实现在同一特性的光学膜彼此的组合中不能获得的滤光器特性。例如，可以多样地设计光学膜，从而易于设计满足作为目标的半值宽度和透过光量的光学膜。也就是说，与现有技术相比，能够更容易地实现滤光器所要求的光谱特性，从而减轻滤光器的设计负担。
图1(B)示出了第一光学膜40和第二光学膜50各自的反射特性的设计的一例。在图1(B)中，用实线示出表示第一光学膜40的反射特性的特性线L1，用虚线示出表示第二光学膜50的反射特性的特性线L2。在图1(B)所示的例子中，第一光学膜40的与峰值的反射率对应的第一中心波长λ1和第二光学膜50的与峰值的反射率对应的第二中心波长λ2被设定为不同的值。也就是说，在图1(B)的例子中，各光学膜的中心波长只偏移规定波长。在这里，将单独第一光学膜40时的中心波长设为第一中心波长λ1，将单独第二光学膜50时的中心波长设为第二中心波长λ2。具体地说，第一中心波长λ1是第一光学膜40的与最大反射率(峰值的反射率)对应的波长，第二中心波长λ2是第二光学膜50的与最大反射率(峰值的反射率)对应的波长。
通过使各光学膜40、50的中心波长(λ1、λ2)不同、即通过将第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性设为非对称，从而例如易于实现满足作为目标的半值宽度及透过光量这两者的标准具滤光器300。另外，对标准具滤光器300中的反射率和半值宽度之间的关系、及反射率和半值宽度之间的关系进行后述。
作为使各光学膜40、50的中心波长(λ1、λ2)不同(偏移)的方法，例如，可以采用将第一光学膜40和第二光学膜50的层叠数设为相同且使被层叠的膜的厚度不同的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构成材料不同的方法。此外，还可以采用使光学膜的构造不同的方法。
此外，在图1(B)的例子中，在将标准具滤光器300的光谱带中的中心波长(标准具滤光器300的中心波长)设为λ3时，优选λ1<λ3<λ2成立。在图1(B)的例子中，λ1被设定为450nm，λ2被设定为500nm，λ3被设定为460nm。这时，如图1(D)所示，在光谱带中的光透过特性在中心波长λ3(460nm)具有半值宽度W。
标准具滤光器300的光谱特性的确定取决于第一光学膜40及第二光学膜50各个光学膜的反射特性。图1(D)示出标准具滤光器300的光谱特性的一例。在图1(D)所示的例子中，标准具滤光器300的光谱带被设定为450nm至470nm的波段。在波长460nm中，标准具滤光器300示出最大的透过率。与该峰值透过率对应的波长(具有峰值透过率的波长)是标准具滤光器300的光谱带中的中心波长λ3。
另外，采用“光谱带中的中心波长”这样的表述依据以下理由。也就是说，在波长可变滤波器中，可实现多个光谱带，每个光谱带都存在中心波长。也就是说，在波长可变滤波器中，存在多个标准具滤光器300的中心波长。考虑到这一点，根据“标准具滤光器300所实现的光谱带中的中心波长”这样的含义，使用“标准具滤光器300的光谱带中的中心波长λ3”这样的正确表述。但是，在本说明书中也有单纯记载为滤光器的中心波长λ3的情况。
λ1<λ3<λ2成立是指在各光学膜40、50的中心波长间的波段、即在从λ1到λ2的波段中，设定标准具滤光器300的光谱带中的中心波长λ3。通过这样，能够将波长λ3处的各光学膜40、50的反射率设为最低限度以上的反射率。
也就是说，取决于第一光学膜40及第二光学膜50各自在滤光器的光谱带内的各波长的反射率的积来确定标准具滤光器300的光谱特性。当各光学膜40、50的反射率的积的值过小时，半值宽度变得过大，从而不能确保期望的滤光器的特性(波长分辨率等)。
在图1(B)的例子中，第一光学膜40的在光谱带中的反射率的最低值是α1、第二光学膜50的在光谱带中的反射率的最低值是α2。在λ1<λ3<λ2成立的情况下，如图1(B)所示，能够将各光学膜40、50的反射率α1、α2均作为最低限度以上的反射率。也就是说，可以防止各光学膜40、50的反射率的积(α1·α2)变得过小。因而，能够获得期望的标准具滤光器300的特性(分辨率)。
在这里，作为比较例，参照图1(C)。在图1(C)中，将λ3设定为520nm，并成为λ1<λ2<λ3。这时，由于第一光学膜40的中心波长λ1和标准具滤光器300的中心波长λ3过度分离，所以导致第一光学膜40的在λ3的反射率α2’变得相当小。另外，将第二光学膜50的在λ3的反射率设为α1’。在图1(C)的例子中，各光学膜40、50的在λ3的反射率的积(α1’·α2’)由于α2’的值小，所以结果变得相当小，从而不能确保最低限度要求的反射率。
在实际的光学膜的设计中，由于根据设计条件等适宜确定将α1·α2(α1和α2的积)设计为哪样的值，所以难以同样设定基准。但是，从滤光器的设计经验来看，例如，被认为只要α1＝0.8、α2＝0.8，则就可设计滤光器，且最低限地需要该程度的反射率。也就是说，作为α1·α2的基于经验标准的基准，考虑为需要0.64以上。因而，在图1(B)所示的例子中，优选以α1·α2≧0.64成立的方式设定第一光学膜及第二光学膜的反射率。
图2(A)及图2(B)是表示作为滤光器的构成要素的一对光学膜的反射特性的其他例的图。在图2(A)中，以实线示出表示第一光学膜40的反射特性的特性线L3，以虚线示出表示第二光学膜50的反射特性的特性线L4。在图2(A)所示的例子中，第一光学膜40的与峰值的反射率对应的第一中心波长λ1是450nm，第二光学膜50的与峰值的反射率对应的第二中心波长λ2也是450nm，各中心波长一致。在这里，将一致的中心波长称为共同的中心波长。
第一光学膜40的在共同的中心波长的光的反射率被设定为第一反射率α3。此外，第二光学膜50的在共同的中心波长的光的反射率被设定为与第一反射率不同的第二反射率α4。也就是说，在图2(A)所示的例子中，虽然第一光学膜40和第二光学膜50的各中心波长λ1、λ2一致，但是在其中心波长(共同中心波长)的各光学膜40、50的反射率α3、α4被设定为不同的值。在第一光学膜40和第二光学膜50间，作为使相对于共同中心波长的反射率不同的方法，诸如能够采用在由同一材料的电介质多层膜构成各光学膜40、50的同时，使各光学膜40、50中的层叠数不同的方法。此外，也能够采用使各光学膜40、50的构成材料不同的方法。此外，还能够采用使各光学膜40、50的构造不同的方法。
在图2(B)所示的例子中，使构成第一光学膜40的材料和构成第二光学膜50的材料不同。例如，使用电介质多层膜作为第一光学膜40，由以Ag(银)为主要成分的膜(Ag单体膜或Ag合金膜)构成第二光学膜50。在以下说明中，以使用Ag单体膜作为第二光学膜50的情况为例进行说明。
在图2(B)中，以实线示出表示第一光学膜(电介质多层膜)40的反射特性的特性线L5，以虚线示出表示第二光学膜(Ag单体膜)50的反射特性的特性线L6。各光学膜40、50的中心波长均为450nm，在共同的中心波长(450nm)的各光学膜40、50的反射率α5、α6不同，在这点上具有与图2(A)的例子共同的特征。
但是，在图2(B)的例子中，表示第二光学膜50的反射特性的特性线L6示出在相当宽的波段中成为大致水平(平坦)的特性。也就是说，使用了Ag单体膜的第二光学膜50诸如在425nm至475nm的波段中，反射率大致维持为R1。
在通常的光学膜的设计时，由于第一光学膜40及第二光学膜50各自的反射率对应每个波长而不同，所以需要经常考虑关注的波长处的第一光学膜40及第二光学膜50各自的反射率。与此相对，在图2(B)所示的例子中，在将第二光学膜50的反射率固定为R1的基础上，只将第一光学膜40的反射率调整为适当的值即可，所以容易设计光学膜。这样，通过组合不同材料，从而能够实现在组合同一材料彼此中不能获得的滤光器的特性。
(第二实施例)
在本实施例中，对第一光学膜及第二光学膜的设计的具体例进行说明。图3(A)至图3(D)是用于对标准具滤光器中的光学膜的设计的具体例进行说明的图。在以下的说明中，作为光学膜，以使用电介质多层膜的情况为例。此外，在以下的说明中，作为比较例，适当参照不采用本发明的反射镜构造时的例子。
如图3(A)所示，从光源100照射的光(包括红光、蓝绿光、黄光)被采样(sample)200反射、或者透过采样200，从而该光被输入到标准具滤光器300。标准具滤光器300作为光谱仪(spectroscope)而发挥功能，并只使输入的光(包括红光、蓝绿光、黄光)中的期望波长区域的光通过。在图3(A)的例子中，标准具滤光器300只使蓝绿光通过。通过了标准具滤光器300的光(透过光)入射到由光电二极管PD等构成的受光部400。受光部400通过光电转换将光信号转换成电信号。基于已获得的电信号，诸如执行采样200的比色、采样200的成分分析等。
根据标准具滤光器300的透过特性来确定光谱测量仪的测量灵敏度、测量精度。如上所述，由第一光学膜40及第二光学膜50的反射率来确定标准具滤光器300的透过特性。当各光学膜40、50的反射率高时，半值宽度变窄，当各光学膜40、50的反射率的低时，半值宽度变大。在这里，参照图10。图10是表示光学膜的反射率和滤光器的半值宽度之间的关系的一例图。从图10可明显看出，当光学膜的反射率高时，半值宽度变窄，当光学膜的反射率低时，半值宽度变大。
返回到图3继续说明。当标准具滤光器300的半值宽度窄时，由于只能取出期望波长的光，所以可提高测量精度。不过，由于透过标准具滤光器300的光的光量下降，所以可能有时存在受光部400不能检测到光的情况。另一方面，当标准具滤光器300的半值宽度大时，透过光的光量增大，受光部400变得易于进行光的检测。不过，其另一面，由于也导致检测到了除预期的波长之外的光，所以不可否认波长分辨率降低。因此，需要以满足半值宽度和光量这两者的方式进行光学膜的设计。
决定标准具滤光器的半值宽度的要素是光学膜的反射率，作为控制反射率的通常方法，有使材料变化的、使光学膜的层叠数变化的方法。不过，在变化材料时，可利用的材料的种类有限。此外，在使光学膜的层叠数变化时，由于反射率相对于层叠数只取离散值，所以有时不能设计目标反射率(或半值宽度、光量)。
如图3(B)所示，作为光学膜而使用的电介质多层膜具有交替层叠高折射率层(H)和低折射率层(L)的结构。在图3(B)所示的例子中，作为高折射率层(H)可以使用TiO2膜(折射率n＝2.5)，作为低折射率层(L)可以使用SiO2膜(折射率n＝1.5)。但是，该例只是一例，并不限定于此。
图3(B)的例子是比较例，未采用反射镜的非对称构造。也就是说，在图3(B)的例子中，在第一基板20上的第一光学膜40及在第二基板30上的第二光学膜50具有相同反射特性。当将一层TiO2膜和一层SiO2膜的组合作为一对时，第一光学膜40是三对的层叠膜，第二光学膜50也是三对的层叠膜。也就是说，各光学膜40、50的层叠对数均为三层。此外，TiO2膜的膜厚在各光学膜40、50间相同，SiO2膜的膜厚在各光学膜40、50间也相同。
此外，对各光学膜40、50的设计可以采用λ/4设计的方法。例如，在将构成第一光学膜40的TiO2膜的折射率设为n、将设计波长λ1设为450nm、将膜厚设为d时，以nd＝λ1/4成立的方式确定TiO2膜的膜厚d。也同样地确定构成第一光学膜40的SiO2膜的膜厚。在图3(B)的例子中，由于第一光学膜40和第二光学膜50的反射特性是对称的，所以在第二光学膜50中也通过将设计波长λ2设为450nm的λ/4设计来确定TiO2膜的膜厚及SiO2膜的膜厚。
图3(C)示出第一光学膜和第二光学膜的层叠数与半值宽度之间的关系。在图3(B)的对称的反射镜构造中，在将第一光学膜40及第二光学膜50各自的层叠数设为十层的例子(10-10层的例子)中的半值宽度为A1。在将第一光学膜40及第二光学膜50各自的层叠数设为八层的例子(8-8层的例子)中的半值宽度为A2。在将第一光学膜40及第二光学膜50各自的层叠数设为六层的例子(6-6层的例子)中的半值宽度为A3。
图3(D)示出标准具滤光器的半值宽度和透过光的光量之间的关系。图3(D)的光量B1与图3(C)所示的半值宽度A1对应，光量B2与图3(C)所示的半值宽度A2对应，光量B3与图3(C)所示的半值宽度A3对应。
从图3(C)及图3(D)可明显看出，在变化了层叠数时，只能使半值宽度及光量离散地变化。因此，诸如当将标准具滤光器的半值宽度设定为3nm、且容许误差为±0.5nm时，有时通过只变化图3(B)所示的比较例中的层叠数不能满足要求规范。
因而，在本实施例中，有意地使第一光学膜40及第二光学膜50的各反射特性非对称化，实现图1和图2所示那样的各光学膜的非对称的特性，从而实现现有技术无法实现的滤光器的特性。
图4(A)至图4(C)是用于对在第一光学膜和第二光学膜间采用了使电介质多层膜的膜厚不同的反射镜构造的例子进行说明的图。在图4(A)所示的例子中，可以使用TiO2膜(折射率n＝2.5)作为高折射率层(H)，可以使用SiO2膜(折射率n＝1.5)作为低折射率层(L)。TiO2膜是第一材料层(第一材料膜)，SiO2膜是第二材料层(第二材料膜)。
第一光学膜40是将由层叠第一材料膜(TiO2膜)和第二材料膜(SiO2膜)组成的一组(一对)层层叠m对(m为大于等于1的整数)而构成的第一层叠膜。在图4(A)的例子中，设定m＝3。也就是，第一光学膜40的层叠对数为三层。
此外，第二光学膜50是将由层叠第一材料膜(TiO2膜)和第二材料膜(SiO2膜)组成的一组(一对)层层叠m对而构成的(在本例子中m＝3)第二层叠膜，第二层叠膜中的一组(一对)的层的膜厚h2与第一光学膜40中的一组(一对)的层的膜厚h1不同。
如上所述，第一光学膜40及第二光学膜50虽然均用λ/4设计这样的方法设计，但是在图4(A)的例子中，在第一光学膜40和第二光学膜50间，对设计波长设置差。也就是说，第一光学膜40中的设计波长λ1被设定为500nm，第二光学膜50中的设计波长λ2被设定为400nm。其结果是，第一光学膜40中的一组(一对)的层的膜厚为h1，第二光学膜50中的一组(一对)的层的膜厚为与h1不同值的h2。在该例子中，为h1＞h2。
这样，在图4(A)的例子中，虽然由层叠膜分别构成第一光学膜40及第二光学膜50且在各光学膜40、50间将层叠对数设为相同，但是通过使由第一材料层(TiO2膜)和第二材料层(SiO2膜)构成的一组的层的厚度不同，从而将第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性设为非对称。层叠膜中的膜厚的变更能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
另外，通过变更第一材料层(TiO2膜)和第二材料层(SiO2膜)中的任一个的膜厚，从而能够使作为一组(一对)的层的厚度变化，这样的情况也包括在本例子中。
图4(B)示出光学膜的反射特性的非对称化的效果的一例。在图4(B)中示出先说明了的图3(B)的比较例(设计波长λ1、λ2均为450nm)时的标准具滤光器的特性(峰值波长、透过率、半值宽度、光量比)和图4(A)的例子(设计波长λ1为400nm、设计波长λ2为500nm)时的标准滤波器的特性(峰值波长、透过率、半值宽度、光量比)。
根据光学膜的反射特性的非对称化，虽然峰值波长未变化，但是中心波长中的透过率从93.1变化成82.9、半值宽度从1.6nm变化成2.6nm、光量比从1.0变化成1.36。
图4(C)示出图4(B)所示的两个例子中的标准具滤光器的光谱特性。在图4(C)中，用实线示出表示比较例(反射特性为对称的例子)的特性的特性线，用虚线示出表示本实施例(反射特性为非对称的例子)的特性的特性线。半值宽度w1为1.6nm，半值宽度w2为2.6nm。从图4(C)可明显看出，通过使第一光学膜40及第二光学膜50的各反射特性非对称，从而能够实现在各反射特性为对称时所未获得的标准具滤光器300的光谱特性。
图5(A)及图5(B)是用于对在第一光学膜和第二光学膜间采用了使电介质多层膜的层叠数(对数)不同的反射镜构造的例子进行说明的图。在图5(A)所示的例子中，在各光学膜40、50间使层叠数(对数)不同，从而使各光学膜的反射特性非对称。
也就是说，在图5(A)的例子中，可以使用TiO2膜(折射率n＝2.5)作为高折射率层(H)，可以使用SiO2膜(折射率n＝1.5)作为低折射率(L)。TiO2膜是第一材料层(第一材料膜)，SiO2膜是第二材料层(第二材料膜)。
第一光学膜40是将由层叠第一材料膜(TiO2膜)和第二材料膜(SiO2膜)组成的一组(对数)的层层叠m对(m为大于等于1的整数)而构成的第一层叠膜。在图5(A)的例子中，设定m＝4。也就是说，第一光学膜40的层叠对数为四，层叠的层的层数为八。
另一方面，第二光学膜50是将由层叠第一材料膜(TiO2膜)和第二材料膜(SiO2膜)组成的一组(对数)的层层叠n对(n为大于等于2的整数且n≠m)而构成的第二层叠膜。在图5(A)的例子中，设定n＝3。也就是说，第二光学膜50的层叠对数为三，层叠的层的层数为六。在层叠膜中的层叠数(对数)的变更能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
另外，即使调换第一光学膜40的层叠数和第二光学膜50的层叠数，标准具滤光器中的光谱特性也不变化。诸如在将第一光学膜40的层叠对数设为“2”、将第二光学膜50的层叠对数设为“1”时和在将第一光学膜40的层叠对数设为“1”、将第二光学膜50的层叠对数设为“2”时，标准具滤光器的光谱特性不产生差别。
在图5(A)所示的例子中，能够实现与图3(B)的比较例中的滤光器特性、图4(A)的例子中的滤光器特性中的任一个都不同的滤光器特性。在图5(B)中示出滤光器的半值宽度和光量之间的对应关系的多个例子。
图5(B)所示的C1及C2的各点示出图5(A)所示的例子(使层叠数不同从而使反射特性不同的例子)中的特性。点C1示出在将第一光学膜40的层叠数设为十层、将第二光学膜50的层叠数设为八层时(10层-8层的例子)的半值宽度和光量之间的关系。此外，点C2示出在将第二光学膜50的层叠数设为八层、将第二光学膜50的层叠数设为六层时的半值宽度和光量之间的关系。也就是说，点C2示出采用了图5(A)所示的反射镜构造(8层-6层的例子)时所获得的滤光器300的特性。
此外，图5(B)中的点D1示出在采用了图4(A)所示的各光学膜间使膜厚不同的反射镜构造时所获得的滤光器300的特性。另外，A1至A3的各点示出在使用了先在图3(D)中示出的反射特性为对称的反射镜构造时所获得的滤光器300的特性。
从图5(B)可明显看出，通过在各光学膜40、50间使反射特性非对称，从而能获得在现有技术中未获得的特性(点C1、点C2、点D1)。因此，可提高光学膜的设计的自由度并实现更多样的滤光器特性。
以上，虽然对使膜厚不同的例子和使层叠数不同的例子进行了说明，但并不限定于此。例如，在各光学膜40、50间，也可以使膜厚不同且也使层叠数变化。也就是说，通过层叠膜中的层叠数(对数)的调整及一组的层的厚度的调整，能够更多样地控制光学膜的反射特性。此外，各光学膜的构成能够通过稍许变更制造工序来完成，并容易实现。
图6(A)至图6(C)是用于对使构成第一光学膜的材料和构成第二光学膜的材料不同的例子进行说明的图。
在图6(A)中，可以使用将设计波长λ1设计为450nm的三对的电介质多层膜作为第一光学膜40，可以使用Ag膜(在这里为Ag单体膜)作为第二光学膜50。通过在各光学膜40、50间使材料不同，从而能够将第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性设为非对称。通过由不同的材料构成的光学膜的组合，从而能够设计具有更多样特性的标准具滤光器300。
在图6(B)中，用实线示出表示第一光学膜(电介质多层膜)40的反射特性的特性线L5，用虚线示出表示第二光学膜(Ag单体膜)50的反射特性的特性线L6。各光学膜40、50的中心波长均为450nm，在共同的中心波长(450nm)的各光学膜40、50的反射率是α5、α6。在图6(B)的例子中，示出表示第二光学膜50的反射特性的特性线L6在相当宽阔的波段成为大致水平(平坦)的特性。也就是说，使用了Ag单体膜的第二光学膜50诸如在425nm至475nm的波段中，反射率大致维持为R1。
在通常的光学膜的设计中，由于第一光学膜40及第二光学膜50各自的反射率对应每个波长而不同，所以需要经常考虑在关注的波长的第一光学膜40及第二光学膜50各自的反射率。与此相对，在图6(B)所示的例子中，在将第二光学膜50的反射率固定为R1之后，只将第一光学膜40的反射率调整到恰当的值即可，所以容易设计光学膜。这样，通过组合不同种类材料，从而能够实现在组合同一材料彼此也不能获得的滤光器的特性。
图6(C)示出通过组合不同种类材料获得的滤光器的特性的例子。图6(C)示出标准具滤光器300中的半值宽度的变化的例子。图6(C)示出三个特性例。特性线K1示出均使用Ag膜作为第一光学膜40及第二光学膜50时所获得的标准具滤光器300的半值宽度的特性。特性线K2示出均使用电介质多层膜作为第一光学膜40及第二光学膜50时所获得的标准具滤光器300的半值宽度的特性。特性线K3示出在使用电介质多层膜作为第一光学膜40、使用Ag膜作为第二光学膜50时所获得标准具滤光器300的半值宽度的特性。通过选择各光学膜的材料或选择其材料的组合，关于进行关注的波长，能够实现不同的三个半值宽度。因而，能够设计具有多样特性的标准具滤光器300。
此外，在第一光学膜40和第二光学膜50间，也可以使构造不同，从而使第一光学膜40的反射特性和第二光学膜50的反射特性非对称。通过这样，使标准具滤光器300的设计的自由度得以提高。
例如，有时能够将第一光学膜40作为将由第一材料层和第二材料层构成的一组的层作为构成单位的层叠膜，将第二光学膜50作为将由第一材料层、第二材料层及第三材料层构成的一组的层作为构成单位的层叠膜。
此外，虽然作为各光学膜40、50使用的材料的分子式相同，但是通过触媒等的化学的、物理的作用可改变化合物中的原子或基的键的方式，另外，虽然分子式相同，但是变成构造式不同的化合物(异构体)的情况也相当于在与光学膜的构造不同的情况。
(第三实施例)
接着，对可变间距标准具滤光器的具体构造例进行说明。图7(A)至图7(C)是用于对可变间距标准具滤光器的具体构造例的一例及其动作进行说明的图。图7(A)是表示在未施加驱动电压的状态(初始间距G1)下的可变间距标准具滤光器的截面构造图。此外，图7(B)是表示形成在第一基板20上的第一光学膜40及第一电极60的布局例图。图7(C)是表示在施加了驱动电压的状态(间距G3)下的可变间距标准具滤光器的截面构造图。在图7所示的作为标准具滤光器300的可变间距标准具滤光器中，采用有由具有在上述的实施例中已说明的非对称的反射特性的一对光学膜构成的反射镜。
在图7(A)中，形成有与第一基板20诸如为一体且将第二基板20以可动的方式支撑的支撑部22。支撑部22可以设置在第二基板30上、或者也可以与第一基板20及第二基板30分体的方式形成。
第一基板20及第二基板30均诸如能够由钠玻璃、水晶玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、无碱玻璃等各种玻璃和水晶等形成。其中，作为各基板20、30的构成材料，诸如优选有含有钠(Na)或钾(K)等的碱金属的玻璃，通过由这样的玻璃形成各基板20、30，从而可使光学膜(反射膜)40、50、或第一电极60及第二电极70的贴紧性、基板彼此的粘接强度提高。而且，这些两个基板20、30诸如通过由使用了等离子聚合膜的表面活性粘接等而粘接，从而一体化。第一基板20及第二基板30分别形成为一边诸如为10mm的正方形，且具有作为隔膜(diaphragm)而发挥功能的部分的最大直径诸如为5mm。
第一基板20诸如通过由蚀刻加工厚度形成为500μm的玻璃基体材料而形成。
另外，作为可动基板的第二基板30具有薄壁部(隔膜)34、厚壁部32及厚壁部36。通过设置有薄壁部34，从而能够由更小的驱动电压使第二基板30产生期望的挠曲(变形)。因而，可以实现省功耗。
在第一基板20中的与第二基板30对置的对置面中的中央的第一对置面诸如形成有圆形的第一光学膜40。同样，第二基板30通过由蚀刻加工厚度诸如形成为200μm的玻璃基料而形成。第二基板30在与第一基板20对置的对置面的中央位置上形成有与第一光学膜40对置的例如圆形的第二光学膜50。图7(B)示出第一光学膜40和形成在其周围的第一电极60。第一电极60上连接有第一配线61。
另外，第一光学膜40及第二光学膜50诸如形成为直径约3mm的圆形状。第一光学膜40及第二光学膜50诸如可以通过溅射法等方法形成。各光学膜的膜厚尺寸诸如可以设为0.03μm左右。在本实施例中，作为第一光学膜40及第二光学膜50，诸如可以使用具有可分光整个可见光区域的特性的光学膜。
第一光学膜40及第二光学膜50在图7(A)所示的非施加电压状态下隔着第一间距G1对置配置。另外，在这里，虽然将第一光学膜40作为固定镜，将第二光学膜50作为可动镜，但也可以相反、或者还可以将第一光学膜40和第二光学膜50均作为可动镜。
在从第一基板20的厚度方向观察的俯视时，在第一光学膜40的周围形成有第一电极60。另外，在以下的说明中，俯视是指从各基板的基板厚度方向观察基板平面的情况。同样，在第二基板30上设置有与第一电极60对置的第二电极70。第一电极60和第二电极70隔着第二间距G2对置配置。另外，第一电极60及第二电极70的表面可以由绝缘膜覆盖。
如图7(B)所示，在俯视时，第一电极60未覆盖第一光学膜40。因而，容易设计第一光学膜40的光学特性。这对第二电极70及第二光学膜50也是同样的。
此外，诸如通过将第二电极70作为共同电位(例如接地电位)，并对第一电极60施加电压，从而如图7(C)所示，能够使在各电极间产生如箭头所示的静电力(在这里为静电引力)F1。也就是说，第一电极60及第二电极70构成静电调节器(electrostaticactuator)80。通过静电引力F1，能够可变地控制第一光学膜40和第二光学膜50之间的间距，以使变成比初始间距(G1)小的间距(G3)。根据各光学膜间的间距的大小，确定透过光的波长。因而，通过使间距变化，从而可选择透过波长。
另外，如在图7(A)中粗线所示，在第一电极60中连接有第一配线61，此外，在第二电极70中连接有第二配线71。
如上所述，在本实施例中，虽然使第一光学膜40及第二光学膜50的反射特性非对称，但是作为其结果，当第一光学膜40的膜厚和第二光学膜50的膜厚不同时，优选以变薄形成在作为可动基板的第二基板30上的第二光学膜50的膜厚的方式进行设计。
也就是说，第二基板30由于是可动基板，所以可动部(隔膜)按照在第一电极和第二电极之间所产生的静电力，恰当地弯曲(进行变形)是很重要的。因而，优选将设置在作为可动基板的第二基板30上的第二光学膜50的膜厚设定得薄于设置在作为固定基板的第一基板20上的第一光学膜40的膜厚。通过这样，作为可动基板的第二基板30中的第二光学膜50的应力降低，从而容易确保可动部的良好挠曲性。
此外，以同样的理由，优选将第二基板30侧的第二光学膜50的残余应力(薄膜应力)设定得小于第一基板20侧的第一光学膜40的残余应力(薄膜应力)。
(第四实施例)
图8(A)及图8(B)是表示采用了可变间距标准具滤光器的滤光器的构造的一例及光谱测量仪的构成的一例的图。
如图8(A)所示，作为标准具滤光器300的可变间距标准具滤光器具有对置配置的第一基板(例如固定基板)20、第二基板(例如可动基板)30、设置在第一基板20的主面(表面)上的第一光学膜40、设置在第二基板30的主面(表面)上的第二光学膜50、以及通过各基板夹持的用于调整各基板间的间距(距离)的调节器(例如静电驱动器或压电元件等)80a、80b。
另外，只要第一基板20及第二基板30中的至少一个基板为可动基板即可，也可以将第一基板20及第二基板30两者都设为可动基板。调节器80a及调节器80b分别通过驱动部(驱动电路)301a及驱动部(驱动电路)301b驱动。此外，通过控制部(控制电路)303来控制各驱动部(驱动电路)301a、301b的动作。
以规定角度θ从外部入射的光Lin几乎不散射地通过第一光学膜40。在第一基板20上设置的第一光学膜40和在第二基板30上设置的第二光学膜50之间，重复光的反射，从而发生光的干涉，只满足指定条件的波长的光被增强，该被增强的波长的光的一部分通过第二基板30上的第二光学膜50，到达受光部(包含受光元件等)400。因干涉导致哪个波长的光增强依存于第一基板20和第二基板30之间的间距G1。因而，通过可变地控制间距G1，从而能够使通过的光的波段变化。
当使用该可变间距标准具滤光器时，能够构成像图8(B)所示那样的光谱测量仪。另外，作为光谱测量仪的例子，诸如列举有比色器、光谱仪、光谱分析仪等。
在图8(B)所示的光谱测量仪中，诸如在进行采样200的比色时，可以使用光源100，此外，在进行采样200的光谱分析时，可以使用光源100’。
光谱测量仪包括光源100(或100’)、具有多波长可变带通滤光器(可变BPF(1)至可变BPF(4))的滤光器(分光部)300、包含光电二极管等的受光元件PD(1)至PD(4)的受光部400、基于从受光部400获得的受光信号(光量数据)，执行所给的信号处理从而求出光谱光度分布等的信号处理部600、分别驱动可变BPF(1)至可变BPF(4)的驱动部301、以及可变地控制可变BPF(1)至BPF(4)各自的光谱带的控制部303。信号处理部600具有信号处理电路501，根据需要，也可以设置校正运算部500。
通过光谱光度分布的测定，诸如能够进行采样200的比色和采样200的成分分析等。此外，作为光源100(100’)，诸如能够使用利用了白炽灯泡、荧光灯、放电管、LED等的固体发光元件的光源(固体发光元件光源)等。
另外，由标准具滤光器300及受光部400构成滤光器模块350。滤光器模块350除可适用于光谱测量仪之外，例如也可以被使用作为光通信装置的接收部(包括受光光学系统和受光元件)。关于该例子，利用图5进行后述。本实施例中的滤光器模块350因抑制光学膜的特性劣化而可靠性高，此外，能够扩大透过光的波长范围，具有小型轻量且使用方便的优点。
在图8(B)的例子中，可以使用多波长可变带通滤波器(可变BPF(1)至可变BPF(4))。也就是说，使用光谱带不同的第一可变间距标准BPF(1)和第二可变间距标准具BPF(2)。这时，在第一可变间距标准具BPF(1)中，可以采用将第一光学膜40和第二光学膜50的反射特性设为非对称的结构，在第二可变间距标准具BPF(2)中，可以采用将第一光学膜40和第二光学膜50的反射特性作为对称的结构。通过使采用了反射特性为非对称的反射镜的可变间距标准具BPF和采用了反射特性为对称的反射镜的可变间距标准具BPF混合，从而能够实现现有技术中所没有的具有多样光谱特性的滤光器模块350。
此外，在图8(B)的例子中，可以使用光谱带不同的第一至第三可变间距标准具(BPF(1)至BPF(3))。在这里，通过使利用了反射特性是第一非对称的反射镜的可变间距标准具、利用了反射特性是第二非对称的反射镜的可变间距标准具及利用了反射特性是对称的反射镜的可变间距标准具混合，从而能够实现现有技术中所没有的具有多样光谱特性的滤光器模块350。
(第五实施例)
图9是表示作为光设备的一例的波分复用通信系统的发射机的概略构成的框图。在波分复用(WDM：WavelengthDivisionMultiplexing)通信中，如果利用波长不同的信号不干涉的特性，且在一个光纤内复用波长不同的多个光信号，则能够不增设光纤线路而使数据的传输量提高。
在图9中，波分复用发射机800具有入射有来自光源100的光的标准具滤光器300，并从标准具滤光器300(具备采用了上述任意一个的反射镜构造的标准具元件)透过有多个波长λ0、λ1、λ2、……的光。对应每个波长设置有发射器311、312、313。来自发射器311、312、313的多通道的光脉冲信号通过波分复用装置321合成一个信号发送给一个光纤传输线路331。
本发明也可同样地适用于光码分复用(OCDM：OpticalCodeDivisionMultiplexing)发射机。这是因为OCDM虽然通过被编码的光脉冲信号的模式匹配来识别沟道(channel)，但是构成光脉冲信号的光脉冲包括不同的波长的光分量。这样，通过将本发明应用于光设备，从而可以实现抑制光学膜的特性劣化的可靠性高的光设备(例如，各种传感器或光通信应用设备)。
如上所述，根据本发明的至少一个实施例，诸如能够使光学膜的设计的自由度得以提高。此外，可以实现诸如小型且使用方便的滤光器模块。此外，能够实现诸如具有简单结构的、小型轻量且使用方便的光谱测量仪。此外。可以实现诸如具有简单结构的、小型轻量且使用方便的光设备(例如，各种传感器或光通信应用设备)。
本发明优选诸如应用于象标准具滤光器那样的滤光器。但是，并不限定于该例，本发明可应用于作为反射镜构造而使用由同时具有光反射特性及光透过特性的一对光学膜组成的反射镜的整个构造体(元件或设备)。
以上，虽然就几个实施例对本发明进行了说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包括在本发明的保护范围之内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义不同的用语同时记载的术语可以在说明书或附图的任何地方替换成其不同的用语。
符号说明
20第一基板30第二基板
40第一光学膜(第一反射膜)
50第二光学膜(第二反射膜)
60第一电极70第二电极
80静电调节器100(100’)光源
200采样300标准具滤光器
301驱动部303控制部
400受光部500校正运算部
600信号处理部。
Claims (12)
1.一种滤光器，其特征在于，包括：
第一基板；
第二基板，配置为与所述第一基板相对；
第一反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间；以及
第二反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间，
在将所述第一反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ1、将所述第二反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ2、将透过所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造的光的透过率的峰值对应的光的波长设为λ3时，λ1<λ3<λ2。
2.根据权利要求1所述的滤光器，其特征在于，
在将所述第一反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α1、将所述第二反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α2时，α1·α2≧0.64成立。
3.根据权利要求1或2所述的滤光器，其特征在于，
所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，
所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠m对，
所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
4.根据权利要求1或2所述的滤光器，其特征在于，
所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，
所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠n对，n是大于等于1的整数且n≠m。
5.根据权利要求1或2所述的滤光器，其特征在于，
所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于1的整数，
所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠n对，n是大于等于1的整数且n≠m，
所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
6.根据权利要求1或2所述的滤光器，其特征在于，
构成所述第一反射镜构造的材料和构成所述第二反射镜构造的材料不同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滤光器，其特征在于，
所述滤光器是可变间距标准具滤光器，
所述第一基板是具有第一电极的固定基板，
所述第二基板是具有第二电极的可动基板，
通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生的静电力，可变地控制所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造之间的间距，从而在期望波段内转换光谱带。
8.根据权利要求7所述的滤光器，其特征在于，
在从所述第一基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第一电极形成在所述第一反射镜构造的周围，在从所述第二基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第二电极形成在所述第二反射镜构造的周围。
9.根据权利要求7或8所述的滤光器，其特征在于，
设置于作为所述可动基板的所述第二基板的所述第二反射镜构造的膜厚比设置于作为所述固定基板的所述第一基板的所述第一反射镜构造的膜厚薄。
10.一种滤光器模块，其特征在于，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的滤光器；以及
受光元件，接收透过了所述滤光器的光。
11.一种光谱测量仪，其特征在于，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的滤光器；
受光元件，接收透过了所述滤光器的光；以及
信号处理部，根据基于从所述受光元件获得的信号的信号处理，执行所给的信号处理。
12.一种光设备，其特征在于，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的滤光器。
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