CN112213852B - 光学滤波器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的光学滤波器及电子设备，能够使宽广的测定波长区域中所希望的目标波长的光穿过，且波长分辨率高。光学滤波器具备：一对反射膜，隔着间隙相对置；以及间隙变更部，变更一对所述反射膜的间隔，所述反射膜由多个层叠体构成，多个所述层叠体分别通过交替层叠高折射层和折射率小于所述高折射层的低折射层而构成，在各个所述层叠体中，所述高折射层的光学膜厚和所述低折射层的光学膜厚是基于针对每个所述层叠体设定的规定的设计中心波长而定的膜厚，每个所述层叠体的所述设计中心波长各不相同。

Description

光学滤波器及电子设备
技术领域
本发明涉及光学滤波器及电子设备。
背景技术
目前，已知有一种法布里-珀罗型的光学滤波器(波长可变干涉滤波器)(例如参照专利文献1)。
专利文献1所记载的波长可变干涉滤波器是将设置于固定基板上的固定反射镜和设置于可动基板上的可动反射镜隔着间隙相对而配置的滤波器。在该波长可变干涉滤波器中，能够通过静电致动器改变固定反射镜与可动反射镜之间的间隙尺寸，通过变更间隙尺寸，使穿过波长可变干涉滤波器的光发生变化。
另外，在专利文献1的波长可变干涉滤波器中，作为固定反射镜和可动反光镜，例示了使用电介质多层膜的反光镜、使用金属合金膜的反光镜、使用金属膜的反光镜。
专利文献1：日本特开2018-112750号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1那样的光学滤波器、具备该光学滤波器的测定装置等电子设备中，存在无法同时实现可测定的测定波长区域的广域化和分光测定精度的高精度化这一问题。即，在专利文献1那样的光学滤波器中，在固定反射镜和可动反射镜使用电介质多层膜的情况下，能够以高波长分辨率使目标波长的光穿过，但存在能够分光的测定波长区域变窄这一问题。另一方面，在固定反射镜和可动反射镜使用金属合金膜或金属膜的情况下，能够对于从可见光区域至红外区域为止的宽广的波长区域进行分光，但存在与电介质多层膜相比，波长分辨率低、分光测定精度降低这一问题。
第一适用例涉及的光学滤波器具备：一对反射膜，隔着间隙相对置；以及间隙变更部，变更一对所述反射膜的间隔，所述反射膜由多个层叠体构成，多个所述层叠体分别通过交替层叠高折射层和折射率小于所述高折射层的低折射层而构成，在各个所述层叠体中，所述高折射层的光学膜厚和所述低折射层的光学膜厚是基于针对每个所述层叠体设定的规定的设计中心波长而定的膜厚，每个所述层叠体的所述设计中心波长各不相同。
在本适用例的光学滤波器中，优选多个所述层叠体的所述设计中心波长随着靠近所述间隙而变短。
在本适用例的光学滤波器中，优选多个所述层叠体通过透光性的连接层连接,所述连接层的光学膜厚是基于夹着所述连接层的一对所述层叠体的所述设计中心波长的平均而定的膜厚。
第二适用例涉及的光学滤波器具备：一对反射膜，隔着间隙相对置；以及间隙变更部，变更一对所述反射膜的间隔，所述反射膜由交替层叠高折射层和低折射层而成的多层膜构成，所述高折射层和所述低折射层的各层的光学膜厚是基于每个所述层的各不相同的设计中心波长而定的膜厚，并且越靠近所述间隙，所述设计中心波长越小。
在本适用例的光学滤波器中，优选相邻的所述层的所述设计中心波长之差为固定值。
在第一适用例和第二适用例的光学滤波器中，优选在一对所述反射膜的光轴上，设置有使规定的波长区域的光穿过的波长区域设定滤波器。
在第一适用例和第二适用例的光学滤波器中，优选所述波长区域设定滤波器具备沿所述光轴相互对置的一对金属反射膜、和变更一对所述金属反射膜之间的尺寸的透射波长区域变更部。
第三适用例的电子设备的特征在于，具备上述适用例的光学滤波器、和控制所述间隙变更部的控制部。
附图说明
图1是表示第一实施方式的分光测定装置的概略构成的图。
图2是示意性表示第一实施方式的第一滤波器的概略构成的剖视图。
图3是表示第一实施方式的第一滤波器的反射膜构成的概略的剖视图。
图4是示意性表示第一实施方式的第二滤波器的概略构成的剖视图。
图5是表示第一实施方式的分光测定装置的分光测定方法的流程图。
图6是表示第一实施方式的光学滤波器的光学特性的一例的图。
图7是表示在第一实施方式的光学滤波器中，相对于目标波长的第一间隙及第二间隙的设定例的图。
图8是表示比较例1的波长可变干涉滤波器的光学特性的图。
图9是表示第二实施方式的第一反射膜及第二反射膜的膜构成的剖视图。
图10是表示第二实施方式的第一滤波器的光学特性的图。
图11是表示变形例1的第一滤波器的光学特性的图。
图12是表示变形例2的第一滤波器的光学特性的图。
附图标记说明
10…光学滤波器；20…第一滤波器；21…第一基板；22…第二基板；23…第一反射膜；24…第二反射膜；25…第一致动器(间隙变更部)；30…第二滤波器(波长区域设定滤波器)；33…第三反射膜(金属反射膜)；34…第四反射膜(金属反射膜)；35…第二致动器(透射波长区域变更部)；40…受光部；50…控制部；51…滤波器驱动电路；61…第一层叠体；61H…第一高折射层；61L…第一低折射层；62…第二层叠体；62H…第二高折射层；62L…第二低折射层；63…第三层叠体；63H…第三高折射层；63L…第三低折射层；64…第一连接层；65…第二连接层；71…层；71HM…高折射层；71LM…低折射层；251…第一电极；252…第二电极；261…第一检测电极；262…第二检测电极；511…第一驱动电路；512…第二驱动电路；513…第一容量检测电路；514…第二容量检测电路。
具体实施方式
第一实施方式
以下，对第一实施方式进行说明。
图1是表示第一实施方式的分光测定装置1的概略构成的图。
分光测定装置1的整体构成
分光测定装置1是对从测定对象射入的测定光进行分光，并测定测定对象的分光光谱或色度等的电子设备。如图1所示，该分光测定装置1具备光学滤波器10、受光部40以及控制部50而构成。
另外，如图1所示，光学滤波器10具备第一滤波器20和第二滤波器30。
第一滤波器20的构成
图2是示意性表示第一滤波器20的概略构成的剖视图。
第一滤波器20是法布里-珀罗型的波长可变干涉滤波器，具备透光性的第一基板21和透光性的第二基板22。第一基板21和第二基板22沿着受光部40的光轴O配置。
第一基板21上设置有作为一对反射膜的一方的第一反射膜23，第二基板22上设置有作为一对反射膜的另一方的第二反射膜24。另外，第一滤波器20具备变更第一反射膜23与第二反射膜24之间的尺寸的第一致动器25，该第一致动器25是静电致动器。该第一致动器25由设置于第一基板21上的第一电极251和设置于第二基板22上的第二电极252构成，其构成间隙变更部。
第一基板21具有测定光射入的第一面21A和与第二基板22对置的第二面21B。第一基板21通过对第一面21A进行蚀刻处理而形成有大致环状的凹槽、即隔膜部212。另外，被该隔膜部212包围的区域构成可动部211。该可动部211通过隔膜部212保持为能够在从第一基板21朝向第二基板22的方向上移动。
而且，该可动部211的第二面21B上设置有第一反射膜23。此外，之后对第一反射膜23的详细构成进行叙述。
另外，在第一反射膜23的第一间隙G1侧，设置有作为透明电极的第一检测电极261。透明电极可以使用例如IGO或ITO等。
进而，在第一基板21的第二面21B上，以将第一反射膜23包围的方式配置有第一电极251。第一电极251既可以设置于可动部211上，也可以设置于隔膜部212上。在本实施方式中，例示出第一电极251设置于可动部211上的构成。
第一基板21的隔膜部212的外侧构成沿光轴O的厚度比隔膜部212大的外周部213。该外周部213经由省略图示的接合部件与第二基板22接合。
第二基板22具备与第一基板21对置的第三面22A、和与第二滤波器30对置的第四面22B。
第二基板22通过利用蚀刻处理等对第三面22A进行加工，从而形成与可动部211对置的反射镜座221、设置于反射镜座221外侧的槽部222、以及设置于槽部222外侧的基台部223。
反射镜座221是设置隔着第一间隙G1与第一反射膜23对置的第二反射膜24的部位。
另外，在第二反射膜24的第一间隙G1侧，设置有作为透明电极的第二检测电极262。该第二检测电极262隔着第一间隙G1与第一检测电极261对置，与第一检测电极261一起构成第一容量检测部26。即，在本实施方式中，能够通过由第一检测电极261和第二检测电极262所保持的电荷的变化，来检测第一间隙G1的尺寸。
槽部222是与第一电极251相对而设置的部位，配置有与第一电极251相对而配置的第二电极252。如上所述，第二电极252与第一电极251一起构成第一致动器25，通过施加第一电极251和第二电极252之间的驱动电压，从而通过静电引力使可动部211向第二基板22侧位移。
基台部223是经由接合部件与第一基板21的外周部213接合的部位。
此外，虽然省略了图示，但第一滤波器20中设置有与第一致动器25的第一电极251及第二电极252分别电连接的驱动端子、和与第一检测电极261及第二检测电极262分别电连接的检测端子。这些端子与控制部50连接，通过控制部50的控制，实施向第一致动器25施加驱动电压、以及使用容量检测部检测第一间隙G1的尺寸。
第一反射膜23及第二反射膜24的构成
图3是表示第一实施方式的第一滤波器20中的第一反射膜23及第二反射膜24的概略构成的图。
如图3所示，第一反射膜23及第二反射膜24通过层叠多个光学层而构成。
具体而言，第一反射膜23通过从第一基板21朝向第一间隙G1层叠多个层叠体而构成。另外，第二反射膜24也具有与第一反射膜23同样的构成，通过从第二基板22朝向第一间隙G1层叠多个层叠体而构成。
在图3所示的例子中，作为多个层叠体而具备第一层叠体61、第二层叠体62以及第三层叠体63。第一层叠体61是层叠于第一基板21或第二基板22上的层叠体。第三层叠体63是在第一反射膜23及第二反射膜24中配置于最靠近第一间隙G1的位置处的层叠体。第二层叠体62是配置于第一层叠体61与第三层叠体63之间的层叠体。
此外，在图3的例子中，示出了如上所述第一反射膜23及第二反射膜24具备三个层叠体而构成的例子，但也可以是具备四个以上的层叠体的构成、具备两个层叠体的构成等。
这些层叠体分别通过交替层叠高折射层和低折射层而构成。例如，第一层叠体61从第一基板21或第二基板22起按第一高折射层61H、第一低折射层61L、第一高折射层61H的顺序交替层叠。同样，第二层叠体62从第一层叠体61侧起按第二高折射层62H、第二低折射层62L、第二高折射层62H的顺序交替层叠，第三层叠体63从第二层叠体62侧起按第三高折射层63H、第三低折射层63L、第三高折射层63H的顺序交替层叠。
在之后的说明中，将第一高折射层61H的折射率设为n1H，将第一高折射层61H的厚度设为d1H，将第一低折射层61L的折射率设为n1L，将第一低折射层61L的厚度设为d1L。将第二高折射层62H的折射率设为n2H，将第二高折射层62H的厚度设为d2H，将第二低折射层62L的折射率设为n2L，将第二低折射层62L的厚度设为d2L。将第三高折射层63H的折射率设为n3H，将第三高折射层63H的厚度设为d3H，将第三低折射层63L的折射率设为n3L，将第三低折射层63L的厚度设为d3L。
在此，第一层叠体61是反射以第一设计中心波长λ1为中心的光的电介质多层膜。即，第一层叠体61中的第一高折射层61H及第一低折射层61L的光学膜厚(第一光学膜厚)是相同的膜厚。具体而言，第一高折射层61H及第一低折射层61L具有满足n1H×d1H＝n1L×d1L＝λ1/4的第一光学膜厚。
第二层叠体62是反射以第二设计中心波长λ2为中心的光的电介质多层膜。即，第二层叠体62中的第二高折射层62H及第二低折射层62L的光学膜厚(第二光学膜厚)是相同的膜厚。具体而言，第二高折射层62H及第二低折射层62L具有满足n2H×d2H＝n2L×d2L＝λ2/4的第二光学膜厚。在此，第二设计中心波长λ2满足λ1＞λ2的关系。
同样地，第三层叠体63是反射以第三设计中心波长λ3为中心的光的电介质多层膜。即，第三层叠体63中的第三高折射层63H及第三低折射层63L的光学膜厚(第三光学膜厚)是相同的膜厚。具体而言，第三高折射层63H及第三低折射层63L具有满足n3H×d3H＝n3L×d3L＝λ3/4的第三光学膜厚。在此，第三设计中心波长λ3满足λ1＞λ2＞λ3的关系。
第一设计中心波长λ1、第二设计中心波长λ2以及第三设计中心波长λ3根据作为分光测定装置1的测定对象的波长区域(以下，称为“测定波长区域”)而设定。例如，在以可见光区域至近红外广域为止作为对象波长区域(400nm～1000nm)的情况下，设λ1＝1000nm、λ2＝650nm、λ3＝400nm。此外，示出第一设计中心波长λ1与第二设计中心波长λ2的波长间隔大于第二设计中心波长λ2与第三设计中心波长λ3的波长间隔的例子，但并不限定于此。例如，也可以使第一设计中心波长λ1与第二设计中心波长λ2的波长间隔和第二设计中心波长λ2与第三设计中心波长λ3的波长间隔相等。在本实施方式的第一滤波器20中，使测定波长区域中包含多个峰值波长的光穿过，详细内容之后叙述。第一设计中心波长λ1与第二设计中心波长λ2的波长间隔、和第二设计中心波长λ2与第三设计中心波长λ3的波长间隔只要设定为它们的峰值波长的间隔大致均匀即可。
另外，第一层叠体61与第二层叠体62经由透光性的第一连接层64连接，第二层叠体62与第三层叠体63经由透光性的第二连接层65连接。
第一连接层64具有折射率n4、膜厚d4，第一连接层64的光学膜厚为基于第一设计中心波长与第二设计中心波长的平均的膜厚。也就是说，若将第一连接层64的设计中心波长设为λ4，则该设计中心波长λ4为λ4＝(λ1+λ2)/2，且满足n4×d4＝λ4/4。
第二连接层65具有折射率n5、膜厚d5，第二连接层65的光学膜厚为基于第二设计中心波长与第三设计中心波长的平均的膜厚。也就是说，若将第二连接层65的设计中心波长设为λ5，则该设计中心波长λ5为λ5＝(λ2+λ3)/2，且满足n5×d5＝λ5/4。
列举具体例子进一步进行说明，在本实施方式中，在第一反射膜23及第二反射膜24中，第一高折射层61H、第二高折射层62H以及第三高折射层63H由同一材料构成，例如使用TiO2。另外，第一低折射层61L、第二低折射层62L以及第三低折射层63L由同一材料构成，例如使用SiO2。
另外，在本实施方式中，配置于第一层叠体61的最靠近第二层叠体62侧的层为第一高折射层61H，配置于第二层叠体62的最靠近第一层叠体61侧的层为第二高折射层62H。同样，配置于第二层叠体62的最靠近第三层叠体63侧的层为第二高折射层62H，配置于第三层叠体63的最靠近第二层叠体62侧的层为第三高折射层63H。该情况下，优选第一连接层64和第二连接层65使用低折射层，例如使用SiO2。
该情况下，由于n1H＝n2H＝n3H，且n1L＝n2L＝n3L＝n4＝n5，因此，第一光学膜厚、第二光学膜厚、第三光学膜厚可以仅根据各层的厚度来设定。例如，在λ1＝1000nm、λ2＝650nm、λ3＝400nm的情况下，将第一高折射层61H的厚度设为d1H＝105.3nm，将第一低折射层61L的厚度设为d1L＝169.8nm。将第二高折射层62H的厚度设为d2H＝68.5nm，将第二低折射层62L的厚度设为d2L＝110.4nm。将第三高折射层63H的厚度设为d3H＝42.1nm，第三低折射层63L的厚度设为d3L＝67.9nm。另外，第一连接层64的厚度可以设为d4＝(d1L+d2L)/2，d4＝140.1nm。同样地，第二连接层65的厚度可以设为d5＝(d2L+d3L)/2，d5＝89.2nm。
此外，设置于第一反射膜23上的第一检测电极261、设置于第二反射膜24上的第二检测电极262的光学膜厚远小于构成各层叠体61、62、63的各层的光学膜厚。例如，在本实施方式中，利用IGO构成第一检测电极261及第二检测电极262，并将其光学膜厚设为20nm，从而形成为约10nm的膜厚。
第二滤波器的构成
图4是示意性表示第二滤波器30的概略构成的剖视图。
第二滤波器30是法布里-珀罗型的波长可变干涉滤波器，并具备透光性的第三基板31和透光性的第四基板32。该第三基板31及第四基板32沿着受光部40的光轴O配置。该第二滤波器30是波长区域设定滤波器，并通过使穿过第一滤波器20并具有多个峰值波长的透射光中的规定波长区域的光穿过，从而仅使目标波长的峰值波长的光穿过。
第三基板31上设置有第三反射膜33，第四基板32上设置有第四反射膜34。另外，第二滤波器30与第一滤波器20同样具备变更第三反射膜33与第四反射膜34之间的尺寸的第二致动器35，该第二致动器35为静电致动器。该第二致动器35由设置于第三基板31上的第三电极351和设置于第四基板32上的第四电极352构成。
第三基板31具有朝向受光部40侧的第五面31A和与第四基板32对置的第六面31B。第三基板31具有与第一基板21大致相同的构成。即，第三基板31通过对第五面31A进行蚀刻处理，形成有作为大致环状的凹槽的第二隔膜部312和被第二隔膜部312包围的第二可动部311。另外，第二可动部311的第六面31B上设置有第三反射膜33。该第三反射膜33由金属反射膜构成。这里的金属反射膜除了金属膜之外，还包括金属合金膜。在第三反射膜33的与第四基板32对置的面上，与第一滤波器20同样地设置有作为透明电极的第三检测电极361。
另外，在第三基板31的第六面31B上，以将第三反射膜33包围的方式配置有构成第二致动器35的第三电极351。第二致动器35构成透射波长区域变更部，并通过变更第三反射膜33与第四反射膜34之间的第二间隙G2的尺寸，从而变更穿过第二滤波器30的透射光的波长区域。
第三基板31的第二隔膜部312的外侧构成沿光轴O的厚度比第二隔膜部312大的第二外周部313，经由省略图示的接合部件与第四基板32接合。
第四基板32具备与第三基板31对置的第七面32A和与第一滤波器20对置的第八面32B。
第四基板32通过利用蚀刻处理等对第七面32A进行加工，从而与第二基板22同样地形成有第二反射镜座321、第二槽部322以及第二基台部323。
第二反射镜座321是设置隔着第二间隙G2与第三反射膜33对置的第四反射膜34的部位。第四反射膜34与第三反射膜33同样由金属膜或金属合金膜构成。
在第四反射膜34的第二间隙G2侧，设置有作为透明电极的第四检测电极362。该第四检测电极362隔着第二间隙G2与第三检测电极361对置，并与第三检测电极361一起构成第二容量检测部36。即，在本实施方式中，能够通过由第三检测电极361和第四检测电极362保持的电荷的变化，来检测第二间隙G2的尺寸。
第二槽部322与第三电极351相对而设置，并配置有第四电极352。如上所述，第四电极352与第三电极351一起构成第二致动器35，使第二可动部311向第四基板32侧位移。
第二基台部323是经由接合部件与第三基板31的第二外周部313接合的部位。
此外，虽然省略了图示，但第二滤波器30上与第一滤波器20同样地设置有与第二致动器35的第三电极351及第四电极352分别电连接的驱动端子、和与第三检测电极361及第四检测电极362分别电连接的检测端子。这些端子与控制部50连接，通过控制部50的控制，实施向第二致动器35施加驱动电压、以及使用第二容量检测部36检测第二间隙G2的尺寸。
此外，在图1所示的例子中，为了区别第一滤波器20和第二滤波器30，将第二基板22与第四基板32隔开间隙而配置，但第二基板22的第四面22B与第四基板32的第八面32B也可以通过透光性的接合材料接合。
另外，第二基板22和第四基板32也可以为相同构成。即，也可以构成为：第二基板22和第四基板32由一个基板构成，并在该基板中与第一基板21对置的面上设置有反射镜座221、槽部222，在该基板中与第三基板31对置的面上设置有第二反射镜座321、第二槽部322。
受光部40的构成
受光部40是接收穿过光学滤波器10的光的传感器。受光部40例如可以使用CCD或CMOS等的图像传感器。受光部40在接收到穿过光学滤波器10的光时，向控制部50输出与受光量对应的受光信号。
控制部50的构成
如图1所示，控制部50具备滤波器驱动电路51、受光控制电路52、分光测定部53等而构成。
滤波器驱动电路51是控制光学滤波器10的驱动的电路。滤波器驱动电路51既可以设置于设置光学滤波器10的电路基板，也可以与该电路基板分开设置。
该滤波器驱动电路51具备第一驱动电路511、第二驱动电路512、第一容量检测电路513、第二容量检测电路514、存储器515以及微型计算机516。
第一驱动电路511是根据微型计算机516的控制向第一滤波器20的第一致动器25施加第一驱动电压的电路。更为具体而言，在本实施方式中，第一驱动电路511在从微型计算机516收到施加与目标波长对应的第一目标电压的指令时，根据该第一目标电压驱动第一致动器25。另外，参考由第一容量检测电路513检测出的与第一间隙G1的尺寸对应的检测信号，对施加于第一致动器25的第一驱动电压进行反馈控制，以使第一间隙G1成为与目标波长对应的目标值。
第二驱动电路512是根据微型计算机516的控制对第二滤波器30的第二致动器35施加第二驱动电压的电路。具体而言，第二驱动电路512在从微型计算机516收到施加与目标波长对应的第二目标电压的指令时，根据该第二目标电压驱动第二致动器35。另外，参考由第二容量检测电路514检测出的与第二间隙G2的尺寸对应的检测信号，对施加于第二致动器35的第二驱动电压进行反馈控制，以使第二间隙G2成为与目标波长对应的目标值。
第一容量检测电路513接收与由第一滤波器20的第一容量检测部26保持的电荷对应的检测信号。该检测信号是根据第一间隙G1的尺寸而变化的信号。另外，第一容量检测电路513将该检测信号输出至第一驱动电路511。由此，如上所述，通过第一驱动电路511进行反馈控制以使第一间隙G1的尺寸成为所希望的目标值，从而能够使所希望的目标波长的光穿过第一滤波器20。
第二容量检测电路514与第一容量检测电路513相同，接收与由第二滤波器30的第二容量检测部36保持的电荷对应的检测信号，并将该检测信号输出至第二驱动电路512。由此，如上所述，通过第二驱动电路512进行反馈控制以使第二间隙G2的尺寸成为所希望的目标值，从而能够使所希望的目标波长的光穿过第二滤波器30。
存储器515记录驱动表，该驱动表中记录穿过光学滤波器10的光的目标波长、与该目标波长对应的第一间隙G1的目标值(第一目标值)、以及与该目标波长对应的第二间隙G2的目标值(第二目标值)。另外，存储器515中也可以记录与各目标值对应的初始驱动电压。
微型计算机516在从分光测定部53接收到测定开始的指令时，设定目标波长，并控制第一驱动电路511及第二驱动电路512，实施分光测定。作为来自分光测定部53的测定开始的指令，除了以规定的波长间隔实施规定波长区域中针对各波长的分光测定的指令以外，还包含针对单一的目标波长的测定指令等。
受光控制电路52具备对从受光部40输出的受光信号进行采样的采样电路、将受光信号放大的放大电路、以及将受光信号转换为数字信号的A/D转换电路等。受光控制电路52通过上述各电路对受光信号进行信号处理，并将信号处理后的受光信号输入分光测定部53。
分光测定部53例如根据用户的操作指令滤波器驱动电路51及受光控制电路52开始进行分光测定。而且，根据从受光控制电路52输入的受光信号，实施针对测定对象的分光测定。
此外，在本实施方式中，例示了控制部50中包含分光测定部53的构成，但是，例如也可以与分光测定装置1分开设置分光测定部53。该情况下，例如可以使与分光测定装置1可通信地连接的个人计算机、平板终端等计算机作为分光测定部53发挥功能。
分光测定装置1的分光测定方法
接着，对使用本实施方式的分光测定装置1的分光测定方法、以及光学滤波器10的第一滤波器20和第二滤波器30的光学特性进行说明。
图5是表示本实施方式的分光测定装置1中的分光测定方法的流程图。
在本实施方式的分光测定装置1中，例如在用户向分光测定部53输入了实施分光测定处理的操作信号时，从分光测定部53向滤波器驱动电路51和受光控制电路52输出指令进行分光测定的指令信号。
在此，作为一例，例示出输出将特定的一个波长作为目标波长而实施分光测定处理的指令信号的情况。
在滤波器驱动电路51中，微型计算机516在从分光测定部53收到指令信号时(步骤S1)，从存储器515的驱动数据读出与目标波长对应的第一目标值和第二目标值(步骤S2)。
而且，微型计算机516向第一驱动电路511输出指令根据第一目标值进行驱动的驱动指令，向第二驱动电路512输出指令根据第二目标值进行驱动的驱动指令(步骤S3)。
由此，第一驱动电路511控制第一致动器25，以使从第一容量检测电路513输入的第一间隙G1成为与第一目标值相应的尺寸。另外，第二驱动电路512控制第二致动器35，以使从第二容量检测电路514输入的第二间隙G2成为与第二目标值相应的尺寸。
在此，对本实施方式的光学滤波器10的光学特性进行说明。
图6是表示本实施方式中的第一滤波器20的光学特性、第二滤波器30的光学特性、以及穿过光学滤波器10的光的光学特性的图。
在本实施方式中的第一滤波器20中，具有通过依次层叠第一层叠体61、第二层叠体62以及第三层叠体63而构成的第一反射膜23和第二反射膜24。在这样的第一滤波器20中，与使用根据一个设计中心波长设计高折射层和低折射层的层厚的电介质多层膜的通常的波长可变干涉滤波器相比，具有宽广的测定波长区域。即，在使用电介质多层膜的通常的波长可变干涉滤波器中，测定波长区域为100nm～200nm左右的窄波段，在该区域之外，无法得到分光特性，光以高透射率穿过。相对于此，在本实施方式的第一滤波器20中，如图6所示，在从可见光区域至近红外区域的约600nm为止的宽广的测定波长区域内具有分光特性。
另外，第一滤波器20在测定波长区域内包含多个峰值波长，在图6所示的例子中，出现八个峰值波长。如图6所示，各峰值波长中的透射光的半值宽度比反射膜使用金属膜或金属合金膜的第二滤波器30窄，能够以高波长分辨率输出以峰值波长为中心的波长。在图6的第一滤波器20的光学特性中，双向箭头表示变更第一间隙G1的尺寸时的、各峰值波长的偏移范围。即，当减小第一间隙G1的尺寸时，这些峰值波长整体向短波长侧偏移，当增大第一间隙G1的尺寸时，这些峰值波长整体向长波长侧偏移。
在本实施方式中，在第一滤波器20中，以目标波长成为多个峰值波长中的一个的方式设定第一间隙G1，但如图6所示，同时使其他多个峰值波长的光穿过第一滤波器20。因此，在本实施方式中，通过第二滤波器30遮蔽目标波长以外的光，仅使目标波长的光穿过。即，在本实施方式中，微型计算机516在第一滤波器20和第二滤波器30中，以使峰值波长成为目标波长，并且其他的峰值波长在第一滤波器20和第二滤波器30中不重叠的方式设定第一目标值和第二目标值。此时，在以穿过第二滤波器30的峰值波长为中心的透射波长区域A内，仅包含一个第一滤波器20的峰值波长。
例如，图6所示的例子是将目标波长设为900nm而设定第一间隙G1和第二间隙G2的尺寸的例子。该情况下，第二滤波器30作为一次峰值波长而使900nm的光穿过，作为二次峰值波长而使450nm附近的光穿过。相对于此，当在第一滤波器20中，以从长波长侧数的第二个峰值波长成为目标波长900nm的方式设定第一间隙G1时，第二滤波器30中的二次峰值波长的450nm的光不会穿过第一滤波器20。由此，如图6所示，光学滤波器10能够使目标波长900nm的光以与第一滤波器20相同的半值宽度穿过。
另外，图7是表示目标波长与第一间隙G1和第二间隙G2的尺寸之间的关系的图。
图7的单点划线的矩形所包围的部分的方括号脚号表示在第二滤波器30中与目标波长一致的峰值波长的次数。即，在本实施方式中，在第二滤波器30中，在将小于550nm的光设为目标波长的情况下，以使二次峰值波长与目标波长一致的方式设定第二目标值，另外，在将550nm以上的光设为目标波长的情况下，以一次峰值波长与目标波长一致的方式设定第二目标值。
另外，图7的虚线长圆包围的部分的小括弧脚号表示在第一滤波器20中与目标波长一致的峰值波长从短波长侧起的位置。
即，在将小于480nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(1)所示，微型计算机516以使八个峰值波长中最靠近短波长侧的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。另外，在将480nm以上且小于560nm的光作为目标波长的情况下，如图7中的(2)所示，微型计算机516以使八个峰值波长中第二短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将560nm以上且小于580nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(3)所示，微型计算机516以使第三短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将580nm以上且小于740nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(4)所示，微型计算机516以使第四短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将740nm以上且小于780nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(5)所示，微型计算机516以使第五短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将780nm以上且小于880nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(6)所示，微型计算机516以使第六短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将880nm以上且小于980nm的光设为目标波长的情况下，如图7中的(7)所示，微型计算机516以使第七短的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。在将980nm以上的光设为目标波长的情况下，如图7中的(8)所示，微型计算机516以使最长的峰值波长与目标波长一致的方式设定第一目标值。
此外，图7所示的例子仅为一例，可以根据第一滤波器20的各层叠体的设计中心波长等条件适当地设定使目标波长与哪个峰值波长一致。
返回图5，在步骤S3之后，分光测定部53接收从受光控制电路52输出的受光信号(步骤S4)，并根据接收信号的信号值，运算测定对象相对于目标波长的光特性值(步骤S5)。例如，分光测定部53运算测定对象相对于目标波长的光量、反射率等。此外，在本实施方式中，仅例示了针对一个波长的分光测定，但是，例如在算出相对于测定波长区域内的呈规定间隔的各波长的分光光谱的情况下，也只要反复实施上述步骤S1～步骤S5即可。
本实施方式的作用效果
本实施方式的光学滤波器10具有第一滤波器20。该第一滤波器20具备隔着第一间隙G1对置的第一反射膜23及第二反射膜24、和变更第一间隙G1的尺寸的第一致动器25。并且，本实施方式的第一反射膜23及第二反射膜24由第一层叠体61、第二层叠体62以及第三层叠体63构成。另外，这些层叠体61、62、63分别通过交替层叠高折射层和低折射层而构成。进而，在各层叠体61、62、63中，高折射层的光学膜厚和低折射层的光学膜厚是基于每个层叠体61、62、63中分别设定的规定的设计中心波长λ1、λ2、λ3的膜厚，设计中心波长λ1、λ2、λ3在每个层叠体61、62、63各不相同。
即，在第一层叠体61中，根据第一设计中心波长λ1设定第一高折射层61H的光学膜厚n1H×d1H、及第一低折射层61L的光学膜厚n1L×d1L。另外，在第二层叠体62中，根据第二设计中心波长λ2，设定第二高折射层62H的光学膜厚n2H×d2H、及第二低折射层62L的光学膜厚n2L×d2L。在第三层叠体63中，根据第三设计中心波长λ3，设定第三高折射层63H的光学膜厚n3H×d3H、及第三低折射层63L的光学膜厚n3L×d3L。
由此，能够使与第一间隙G1的尺寸对应的峰值波长的光穿过第一滤波器20，并且，如图6所示，该峰值波长出现在从可见光区域至近红外区域为止的宽广的范围内。另外，在各峰值波长下的光的透射特性中，半值宽度远小于如第二滤波器30那样反射膜为金属膜的波长可变干涉滤波器的透射波长区域A，从而波长分辨率非常高。因此，具有第一滤波器20的光学滤波器10通过适当地选择从第一滤波器20输出的多个峰值波长，能够高精度地从宽广的测定波长区域分光出所希望的目标波长的光并使其穿过。
即，在具备基于一个设计中心波长设定了光学膜厚的电介质多层膜的现有波长可变干涉滤波器中，成为例如在100nm～200nm左右的窄波段出现一个峰值波长的滤波器。因此，在上述使用电介质多层膜的现有波长可变干涉滤波器中，无法实施例如包含从可见光区域至近红外区域为止的宽广的测定波长区域的测定。
另外，通过沿光轴O的方向排列配置多个现有的波长可变干涉滤波器，能够扩大测定对象区域，但在该情况下，需要多个波长可变干涉滤波器。例如，在如本实施方式那样设为约600nm的宽广的测定波长区域的情况下，需要层叠至少三个以上的波长可变干涉滤波器，从而导致装置大型化。
相对于此，在本实施方式中，能够通过一个第一滤波器20相对于宽广的测定波长区域设定目标波长，并且，能够使半值宽度窄、波长分辨率高的目标波长的光穿过。
在本实施方式的光学滤波器10中，第一层叠体61的第一设计中心波长λ1、第二层叠体62的第二设计中心波长λ2以及第三层叠体63的第三设计中心波长λ3随着接近第一间隙G1而变短。
即，在本实施方式中，满足λ1＞λ2＞λ3，由此，能够得到图6所示那样的光学特性，能够提高光学滤波器10的分光精度。
在此，对比本实施方式和比较例，对通过形成满足λ1＞λ2＞λ3的层叠体61、62、63而产生的效果进行说明。作为比较例，使用具有与第一滤波器20相同的构成，但作为第一反射膜23和第二反射膜24，将第一设计中心波长λ1、第二设计中心波长λ2以及第三设计中心波长λ3设定为随着朝向第一间隙G1而变为长波长(λ1＜λ2＜λ3)的波长可变干涉滤波器(比较例1)。
图8是表示比较例1的波长可变干涉滤波器的光学特性的图。此外，在图8中，虚线表示本实施方式的第一滤波器20的光学特性，实线表示比较例1的光学特性。图8的双向箭头是改变比较例1的波长可变干涉滤波器的反射膜间的间隙时的峰值波长的偏移范围。另外，虚线的双向箭头表示第二滤波器30的峰值波长下的透射波长区域A的一例。
如图8所示，比较例1的波长可变干涉滤波器在透射光的光学特性中，长波长侧的峰值波长的半值宽度变大，且在相邻的峰值波长之间的波长区域中光的透射率变高。即，与本实施方式相比，比较例1的长波长侧的分光精度变差。
另外，在比较例1的波长可变干涉滤波器中，与在长波长侧设为λ1＞λ2＞λ3的情况相比，多个峰值波长的波长间隔变大。因此，即使变更反射膜间的间隙也会产生无法分光的波长。此外，通过以增大第一间隙G1的可变距离的方式设计第一基板21的形状，也能够增大峰值波长的偏移量，但在该情况下，导致波长可变干涉滤波器大型化，而且容易产生可动部的倾斜、挠曲，从而分光精度也变差。
进而，比较例1的波长可变干涉滤波器的短波长侧的多个峰值波长的间隔与本实施方式相比变短。该情况下，以第二滤波器30的峰值波长为中心的透射光的透射波长区域A包含多个峰值波长。因此，多个峰值波长的光穿过光学滤波器10，在短波长侧分光精度也变差。
相对于此，在本实施方式中，由图8和图6的比较可知，长波长侧的峰值波长的波长间隔小于比较例1，短波长侧的峰值波长的波长间隔大于比较例1。即，在测定波长区域中，多个峰值波长的波长间隔大致均等地出现。因此，不需要过度增大第一间隙G1的可变距离，因而能够实现第一滤波器20的小型化。另外，各峰值波长的波长间隔变得大于第二滤波器30的峰值波长中的透射波长区域A，因此，也能够抑制多个峰值波长穿过光学滤波器10的不良情况。因此，与λ1＜λ2＜λ3的情况相比，能够提高光学滤波器10的分光精度。
在本实施方式的光学滤波器10中，在第一层叠体61与第二层叠体62之间配置有第一连接层64，在第二层叠体62与第三层叠体63之间配置有第二连接层65。并且，第一连接层64的光学膜厚n4×d4是基于夹着第一连接层64而配置的第一层叠体61和第二层叠体62各自的设计中心波长(第一设计中心波长λ1和第二设计中心波长λ2)的平均而定的膜厚。第二连接层65也是同样的，光学膜厚n5×d5是基于夹着第二连接层65而配置的第二层叠体62和第三层叠体63各自的设计中心波长(第二设计中心波长λ2和第三设计中心波长λ3)的平均而定的膜厚。
由此，能够通过连接层64、65使各层叠体61、62、63之间的设计中心波长之差平均，如图6所示，得到多个峰值波长大致均等地出现的光学特性。
本实施方式的光学滤波器10在第一滤波器20的光轴、即受光部40的光轴上，设置有使规定波长区域的光穿过的作为波长区域设定滤波器的第二滤波器30。即，第二滤波器30使以目标波长为中心的规定波长区域的光穿过。
由此，即使在多个峰值波长的光穿过第一滤波器20的情况下，也能够仅使与目标波长对应的特定峰值波长的光穿过光学滤波器10。
并且，在本实施方式中，第二滤波器30是具有由金属反射膜构成的第三反射膜33和第四反射膜34的波长可变干涉滤波器，并具备变更第三反射膜33与第四反射膜34之间的第二间隙G2的第二致动器35。
由此，通过利用第二致动器35变更第二间隙G2的尺寸，能够变更穿过第二滤波器30的波长区域。另外，第二滤波器30由使用作为金属反射膜的第三反射膜33和第四反射膜34的波长可变干涉滤波器构成。该情况下，通过利用第二致动器35变更第二间隙G2的尺寸，能够在从可见光区域至近红外区域为止的宽广的波长区域内改变透射光的峰值波长。另外，在使用金属反射膜的第二致动器35中，透射光包含以峰值波长为中心的较宽的波长区域(透射波长区域A)的波长分量。即，第二滤波器30的波长分辨率比第一滤波器20低。但是，在本实施方式中，通过设置第一滤波器20，能够使半值宽度宽且波长分辨率高的透射光穿过光学滤波器10。
而且，在本实施方式中，第二滤波器30的透射波长区域A比第一滤波器20中的多个峰值波长的波长间隔窄。由此，能够仅使与从第一滤波器20输出的多个峰值波长对应的透射光中的、与所希望的目标波长对应的峰值波长的光穿过。
本实施方式的分光测定装置1具备：具备上述那样的第一滤波器20及第二滤波器30的光学滤波器10、和控制第一致动器25及第二致动器35的控制部50。具体而言，控制部50将穿过第一滤波器20的多个峰值波长的一个设为目标波长，将第二滤波器30的透射峰值波长设为目标波长，并以第二滤波器30的其他次数的透射峰值波长与第一滤波器20的目标波长以外的峰值波长不重叠的方式设定第一间隙G1和第二间隙G2的目标值，从而控制光学滤波器10。
由此，能够以高的波长分辨率使穿过第一滤波器20和第二滤波器30的目标波长的光穿过，并且能够在从可见光区域至近红外区域为止的宽广的测定波长区域内选择目标波长。
第二实施方式
接着，对第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中，根据同一设计中心波长交替层叠高折射层和低折射层而构成层叠体，并通过层叠设计中心波长不同的多个层叠体而构成第一反射膜23和第二反射膜24。相对于此，在第二实施方式中，在不设置由设计中心波长相同的层构成的层叠体，高折射层和低折射层各自的设计中心波长不同这一点上与上述第一实施方式不同。
此外，在以下的说明中，对已经说明过的事项赋以相同的附图标记，并省略或简化其说明。
本实施方式与第一实施方式的不同点，如上所述在于第一反射膜23和第二反射膜24的膜构成，分光测定装置1的基本构成与第一实施方式相同。即，本实施方式的分光测定装置1与第一实施方式同样也具备：具备第一滤波器20和第二滤波器30的光学滤波器10、受光部40以及控制部50，省略它们的详细说明。
图9是表示本实施方式的第一反射膜23的膜构成的剖视图。此外，虽然省略了图示，但第二反射膜24也具有与第一反射膜23相同的膜构成。
在本实施方式中，如图9所示，第一反射膜23和第二反射膜24由层叠了多个层71的多层膜构成。具体而言，各层71具备高折射层71HM和低折射层71LM，并通过这些高折射层71HM和低折射层71LM交替层叠而构成。在此，脚号“M”表示从第一基板21和第二基板22起的层叠顺序。在本实施方式中，如图9所示，配置于最接近第一基板21和第二基板22的位置的层是高折射层71H1，从第一基板21和第二基板22起数第奇数层、即设m为1以上的整数，M＝2m-1的层是高折射层71HM。另外，第偶数层、即M＝2m的层是低折射层71LM。此外，图9是在靠近第一基板21和第二基板22的位置配置高折射层71H1的例子，但也可以在靠近第一基板21和第二基板22的位置配置低折射层71L1。该情况下，在M＝2m-1的情况下，配置低折射层71LM，在M＝2m的情况下，配置高折射层71HM。
在本实施方式中，多个高折射层71HM及多个低折射层71LM分别具有不同的光学膜厚，且随着朝向第一间隙G1，该光学膜厚变小。例如，在多个高折射层71HM由相同的构成材料构成且折射率相同的情况下，多个高折射层71HM构成为随着朝向第一间隙G1而膜厚逐渐减小。同样地，在多个低折射层71LM由相同的构成材料构成且折射率相同的情况下，多个低折射层71LM构成为随着朝向第一间隙G1而膜厚逐渐减小。
更为具体而言，在本实施方式中，各层71的设计中心波长λM呈等间隔地设定。即，设x∈M，第x个层71x的设计中心波长λx与第x+1个层71x+1的设计中心波长λx+1之差(λx-λx+1)为固定值Δλ。例如，在图9所示的例子中，配置于最靠近第一基板21和第二基板22的位置处的高折射层71H1以设计中心波长为1000nm设定光学膜厚，作为第二个配置的层71的低折射层71L2以设计中心波长为960nm设定光学膜厚。而且，之后设Δλ＝40nm，使设计中心波长随着朝向第一间隙G1而变小，配置于最接近第一间隙G1的位置处的高折射层71H17以设计中心波长为360nm设定光学膜厚。
接着，对具有上述那样的膜构成的第一滤波器20的光学特性进行说明。图10是表示第二实施方式的第一滤波器20的光学特性的图。此外，在图10中，双向箭头是改变第一间隙G1时的峰值波长的偏移范围。
如图10所示，本实施方式的第一滤波器20的光学特性与第一实施方式同样地，也在从可见光区域至近红外区域(约400nm～约1000nm)为止的宽广的测定波长区域中，出现半值宽度窄的多个峰值波长。此时，由于在相邻的层71之间，设计中心波长之差Δλ为固定值，因此，多个峰值波长的波长间隔大致均等，例如不会在短波长侧的一部分或长波长侧的一部分中产生峰值波长的波长间隔变窄的部分。
并且，在本实施方式中，与第一实施方式同样，当减小第一间隙G1时，各峰值波长整体向短波长侧偏移，当增大第一间隙G1时，各峰值波长整体向长波长侧偏移。
因此，与第一实施方式同样，通过组合第一滤波器20和第二滤波器30，能够仅使从可见光区域至近红外区域为止的宽广的测定波长区域内的目标波长的光穿过光学滤波器10。
本实施方式的作用效果
本实施方式的第一滤波器20与第一实施方式同样，具备隔着第一间隙G1对置的第一反射膜23及第二反射膜24、和变更第一间隙G1的尺寸的第一致动器25。而且，本实施方式的第一反射膜23和第二反射膜24由交替层叠高折射层71HM和低折射层71LM而成的多层膜构成，各层71的光学膜厚是基于每个层71各不相同的设计中心波长λM而定的膜厚，越靠近第一间隙G1，则设计中心波长λM越小。
由此，与第一实施方式同样，能够使与第一间隙G1的尺寸对应的峰值波长的光穿过第一滤波器20，并且，该峰值波长出现在例如从可见光区域至近红外区域为止的宽广的测定波长区域。另外，在各峰值波长下的光的透射特性中，半值宽度远小于如第二滤波器30那样反射膜为金属膜的波长可变干涉滤波器，从而波长分辨率非常高。因此，通过适当地选择从第一滤波器20输出的多个峰值波长，能够高精度地从宽广的测定波长区域分光出所希望的目标波长的光并使其穿过。
另外，在本实施方式中，相邻的层71的设计中心波长λM之差为固定值Δλ。该情况下，如图10所示，在第一滤波器20的光学特性中，相邻的峰值波长的波长间隔大致均匀。因此，能够通过使一部分的波长间隔变窄而抑制分光精度降低的不良情况，通过使一部分的波长间隔变宽而抑制产生无法设定为目标波长的波长的不良情况。
变形例
此外，本发明并不限定于上述实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等也包含在本发明中。
变形例1
在上述第二实施方式中，以相邻的层71之间的设计中心波长λM之差为固定值的方式设定各层71的设计中心波长λM。
相对于此，相邻的层71之间的设计中心波长λM之差也可以不是固定值。例如，也可以以相邻的层71的设计中心波长λM之差随着朝向第一间隙G1而逐渐变小的方式设定各层71的设计中心波长λM，并根据该设计中心波长λM设定各层71的光学膜厚。
列举具体的例子，在图9所示的第一反射膜23和第二反射膜24的膜构成中，在从第一基板21和第二基板22起的第一层至第六层的层71中，以相邻的层71的设计中心波长λM之差为60nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。另外，在第六层～第十二层的层71中，以上述差为40nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。进而，在第十二层～第十七层的层71中，以上述差为40nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。该情况下的第一滤波器20的光学特性如图11所示。此外，在图11中，虚线表示第二实施方式的第一滤波器20的光学特性，实线表示变形例1的第一滤波器20的光学特性。
如图11所示，在本变形例1的第一滤波器20中，也与第一实施方式、第二实施方式同样，能够将从可见光区域至近红外区域为止的约600nm的宽波段设为测定波长区域，并在该测定波长区域内出现半值宽度小的多个峰值波长。另外，各峰值波长的波长间隔比第二滤波器30的透射波长区域A大，各峰值波长大致均等地出现。因此，与第一实施方式和第二实施方式同样，通过适当地选择从第一滤波器20输出的多个峰值波长，能够高精度地从宽广的测定波长区域分光出所希望的目标波长的光并使其穿过。
另一方面，在变形例1中，与第二实施方式相比，长波长侧的透射率整体变高，峰值波长之间的波长区域的光穿过一定量，但在短波长侧的峰值波长中，半值宽度比第二实施方式小。即，在本实施方式中，尤其在实施短波长侧的分光测定时，能够实施高精度的测定。
变形例2
另外，在第二实施方式中，也可以以相邻的层71的设计中心波长λM之差随着朝向第一间隙G1而逐渐增大的方式设定各层71的设计中心波长λM，并根据该设计中心波长λM设定各层71的光学膜厚。
列举具体的例子，在图9所示的第一反射膜23和第二反射膜24的膜构成中，在以第一基板21和第二基板22为基准第一层至第六层的层71中，以相邻的层71的设计中心波长λM之差为20nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。另外，在第六层～第十二层的层71中，以上述差为40nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。进而，在第十二层～第十七层的层71中，以上述差为60nm的方式设定各层71的设计中心波长λM。该情况下的第一滤波器20的光学特性如图12所示。此外，在图12中，虚线表示第二实施方式的第一滤波器20的光学特性，实线表示变形例2的第一滤波器20的光学特性。
如图12所示，在变形例2的第一滤波器20中，也与第一实施方式、第二实施方式同样，能够将从可见光区域至近红外区域为止的约600nm的宽波段设为测定波长区域，并在该测定波长区域内出现半值宽度小的多个峰值波长。另外，各峰值波长的波长间隔比第二滤波器30的透射波长区域A大，各峰值波长大致均等地出现。因此，与第一实施方式和第二实施方式同样，通过适当地选择从第一滤波器20输出的多个峰值波长，能够高精度地从宽广的测定波长区域分光出所希望的目标波长的光并使其穿过。
另一方面，在变形例2中，与第二实施方式相比，短波长侧的透射率整体变高，峰值波长的波长间隔变窄，但在长波长侧的峰值波长中，半值宽度比第二实施方式小，峰值波长间的波长区域的透射率降低。即，在本实施方式中，尤其在实施长波长侧的分光测定时，能够实施高精度的测定。
变形例3
在第一实施方式中，示出了第一高折射层61H、第二高折射层62H以及第三高折射层63H由同一材料构成，第一低折射层61L、第二低折射层62L及第三低折射层63L、第一连接层64以及第二连接层65由同一材料构成的例子。相对于此，第一高折射层61H、第二高折射层62H以及第三高折射层63H也可以由不同的材料构成。同样地，第一低折射层61L、第二低折射层62L及第三低折射层63L、第一连接层64以及第二连接层65也可以由不同的材料构成。
另外，构成第一层叠体61的两个第一高折射层61H也可以由不同的材料构成。在第二层叠体62及第三层叠体63中也是同样的，两个第二高折射层62H也可以由不同的材料构成，两个第三高折射层63H也可以由不同的材料构成。
进而，例示了第一层叠体61由两个第一高折射层61H和一个第一低折射层61L构成的构成，但是，例如也可以设置多个第一低折射层61L。该情况下，各第一低折射层61L也可以分别由不同的材料构成。此外，在第二层叠体62及第三层叠体63中也是同样的。
即，第一层叠体61、第二层叠体62以及第三层叠体63具有高折射层和折射率低于高折射层的低折射层交替层叠的构成，只要设定为各层的光学膜厚为针对各个层叠体61、62、63设定的设计中心波长(第一设计中心波长λ1、第二设计中心波长λ2、第三设计中心波长λ3)的1/4的膜厚即可。
在第二实施方式中也是同样的，只要是高折射层71HM和低折射层71LM交替层叠的构成，则构成各高折射层71HM的材料、构成各低折射层71LM的材料也可以各不相同。只要以各层71的光学膜厚为针对每个层71设定的设计中心波长λM的1/4倍的方式设定膜厚即可。
变形例4
在第一实施方式中，示出了各层叠体61、62、63从第一基板21和第二基板22侧起按高折射层、低折射层的顺序交替层叠的例子，但并不限定于此。例如，也可以构成为按低折射层、高折射层的顺序交替层叠。此外，在第二实施方式中也是同样的。
另外，在第一实施方式中，由于配置于第一层叠体61的最靠近第二层叠体62的位置上的层是第一高折射层61H，因此，连接第一层叠体61与第二层叠体62的第一连接层64由低折射层构成。相对于此，在配置于第一层叠体61的最靠近第二层叠体62的位置上的层是第一低折射层61L的情况下，优选第一连接层64由高折射层构成。另外，该情况下，优选配置于第二层叠体62的最靠近第一层叠体61的位置上的层为第二低折射层62L。此外，在第二连接层65中也是同样的。
变形例5
在第一实施方式中，示出了通过第一连接层64连接第一层叠体61与第二层叠体62，并通过第二连接层65连接第二层叠体62与第三层叠体63的例子。相对于此，也可以构成为不设置第一连接层64、第二连接层65，而将第二层叠体62直接层叠于第一层叠体61上，将第三层叠体63直接层叠于第二层叠体62上。
变形例6
在上述第一实施方式中，光学滤波器10呈作为波长区域设定滤波器而具备第二滤波器30的构成，但并不限定于此。
例如，光学滤波器10也可以构成为具备多个使规定的窄波段的光穿过的带通滤波器作为波长区域设定滤波器，并根据目标波长切换配置于受光部40的光轴O上的带通滤波器。
变形例7
在上述第一实施方式中，例示了光学滤波器10呈测定光的入射侧配置有第一滤波器20，并与受光部40相对置地配置有第二滤波器30的构成，但并不限定于此。
例如，光学滤波器10也可以构成为第二滤波器30位于测定光的入射侧，而与受光部40相对置地配置有第一滤波器20。

Claims (7)

1.一种光学滤波器，其特征在于，具备：
一对反射膜，隔着间隙相对置；以及
间隙变更部，变更一对所述反射膜的间隔，
所述反射膜由多个层叠体构成，
多个所述层叠体分别通过交替层叠高折射层和折射率小于所述高折射层的低折射层而构成，在各个所述层叠体中，所述高折射层的光学膜厚和所述低折射层的光学膜厚是基于规定的设计中心波长而定的膜厚，所述规定的设计中心波长是针对每个所述层叠体而设定的，
每个所述层叠体的所述设计中心波长各不相同，
多个所述层叠体的所述设计中心波长随着靠近所述间隙而变短，
所述高折射层的光学膜厚和所述低折射层的光学膜厚与所述设计中心波长成正比。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，
多个所述层叠体通过透光性的连接层连接,
所述连接层的光学膜厚是基于夹着所述连接层的一对所述层叠体的所述设计中心波长的平均而定的膜厚。
3.一种光学滤波器，其特征在于，具备：
一对反射膜，隔着间隙相对置；以及
间隙变更部，变更一对所述反射膜的间隔，
所述反射膜由交替层叠高折射层和低折射层而成的多层膜构成，
所述高折射层和所述低折射层的各层的光学膜厚是基于每个所述层的各不相同的设计中心波长而定的膜厚，并且越靠近所述间隙，所述设计中心波长越小，
所述高折射层的光学膜厚和所述低折射层的光学膜厚与所述设计中心波长成正比。
4.根据权利要求3所述的光学滤波器，其特征在于，
相邻的所述层的所述设计中心波长之差为固定值。
5.根据权利要求3或4所述的光学滤波器，其特征在于，
在一对所述反射膜的光轴上，设置有使规定的波长区域的光穿过的波长区域设定滤波器。
6.根据权利要求5所述的光学滤波器，其特征在于，
所述波长区域设定滤波器具备沿所述光轴相互对置的一对金属反射膜和变更一对所述金属反射膜之间的尺寸的透射波长区域变更部。
7.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1至6中任一项所述的光学滤波器；以及
控制部，控制所述间隙变更部。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1088511A (zh) * 1992-10-29 1994-06-29 陶氏化学公司 可成型的多层反射体
CN102666093A (zh) * 2009-12-22 2012-09-12 Skc株式会社 双波长反射多层膜
CN106707374A (zh) * 2016-12-07 2017-05-24 北京化工大学 一种光学多层梯度薄膜及其制备装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553816A (en) * 1980-12-15 1985-11-19 Honeywell Inc. Tunable Fabry-Perot filter
JP2001174629A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Nikon Corp 反射光学素子及びファブリー・ペロー・エタロン及び光源レーザー装置及び露光装置及びデバイス製造方法
JP2001242083A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Hamamatsu Photonics Kk 光増強方法、光増強装置、及びそれを用いた蛍光測定方法、蛍光測定装置
JP3621632B2 (ja) * 2000-07-14 2005-02-16 日本電信電話株式会社 光フィルタおよび波長可変光フィルタ装置
JP2002090523A (ja) * 2000-07-14 2002-03-27 Nippon Sheet Glass Co Ltd 波長選択性を有する光学素子
JP2002072010A (ja) * 2000-09-05 2002-03-12 Nippon Sheet Glass Co Ltd 波長選択性を有する光学素子
JP2003279914A (ja) * 2002-03-27 2003-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 波長可変光学素子
US7385763B2 (en) * 2005-04-18 2008-06-10 3M Innovative Properties Company Thick film multilayer reflector with tailored layer thickness profile
CN101047463B (zh) * 2006-10-25 2012-05-23 浙江大学 基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件
US7759644B2 (en) * 2008-03-18 2010-07-20 Drs Rsta, Inc. Spectrally tunable infrared image sensor having multi-band stacked detectors
WO2010075373A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 3M Innovative Properties Company Multilayer optical films suitable for bi-level internal patterning
EP2397873A4 (en) * 2009-02-13 2012-09-05 Panasonic Corp OPTICAL IR FILTER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP5838347B2 (ja) * 2009-12-09 2016-01-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 赤外線式炎検知器
JP5625614B2 (ja) * 2010-08-20 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 光フィルター、光フィルターモジュール、分光測定器および光機器
KR20120108565A (ko) * 2011-03-24 2012-10-05 엘지디스플레이 주식회사 반사판과 이를 포함하는 디스플레이 장치
JPWO2013129335A1 (ja) * 2012-02-29 2015-07-30 コニカミノルタ株式会社 近赤外反射フィルムおよびこれを用いた近赤外反射ガラス
JP6260076B2 (ja) * 2012-09-19 2018-01-17 セイコーエプソン株式会社 分光装置
JP5999159B2 (ja) 2014-10-01 2016-09-28 セイコーエプソン株式会社 光フィルター、光フィルターモジュール、分光測定器および光機器
JP6548476B2 (ja) 2015-06-17 2019-07-24 パイオニア株式会社 波長選択素子及び波長選択素子の製造方法
CN105093376A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 西安工业大学 中心波长渐变的带通滤光片制备方法
JP6606962B2 (ja) 2015-10-08 2019-11-20 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、電子機器、波長可変干渉フィルターの設計方法、波長可変干渉フィルターの製造方法
US20180172510A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-21 Verifood, Ltd. Spectrometry system applications

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1088511A (zh) * 1992-10-29 1994-06-29 陶氏化学公司 可成型的多层反射体
CN102666093A (zh) * 2009-12-22 2012-09-12 Skc株式会社 双波长反射多层膜
CN106707374A (zh) * 2016-12-07 2017-05-24 北京化工大学 一种光学多层梯度薄膜及其制备装置

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