JP7275946B2 - 光学フィルター、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルター、及び電子機器に関する。

従来、ファブリーペロー型の光学フィルター（波長可変干渉フィルター）が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板に設けられた固定ミラーと、可動基板に設けられた可動ミラーとを、ギャップを介して対向して配置したフィルターである。この波長可変干渉フィルターでは、静電アクチュエーターによって、固定ミラーと可動ミラーとの間のギャップ寸法が可変となり、ギャップ寸法を変更することで、波長可変干渉フィルターを透過する光が変化する。
また、特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、固定ミラー及び可動ミラーとして、誘電体多層膜を用いたもの、金属合金膜を用いたもの、金属膜を用いたものが例示されている。

特開２０１８－１１２７５０号公報

しかしながら、上記特許文献１のような光学フィルターや、当該光学フィルターを備える測定装置等の電子機器では、測定が可能となる測定波長域の広域化と、分光測定精度の高精度化とを両立できない、との課題がある。つまり、特許文献１のような光学フィルターにおいて、固定ミラー及び可動ミラーとして誘電体多層膜を用いる場合、高い波長分解能で目標波長の光を透過できるが、分光可能な測定波長域が狭くなるとの課題がある。一方、固定ミラー及び可動ミラーとして金属合金膜や金属膜を用いると、可視光域から赤外域に亘る広い波長域に対して分光可能となるが、誘電体多層膜に比べて波長分解能が低く、分光測定精度が低下する、との課題がある。

第一適用例に係る光学フィルターは、ギャップを介して対向する一対の反射膜と、一対の前記反射膜の間隔を変更するギャップ変更部と、を備え、前記反射膜は、複数の積層体により構成され、複数の前記積層体は、それぞれ、高屈折層と、前記高屈折層よりも屈折率が小さい低屈折層とが交互に積層されることで構成されており、各前記積層体において、前記高屈折層の光学膜厚、及び、前記低屈折層の光学膜厚が、前記積層体毎に設定された所定の設計中心波長に基づいた膜厚であり、前記設計中心波長は、前記積層体毎にそれぞれ異なる。

本適用例の光学フィルターにおいて、複数の前記積層体の前記設計中心波長は、前記ギャップに近接するにしたがって短くなることが好ましい。

本適用例の光学フィルターにおいて、複数の前記積層体は、透光性の接続層により接続され、前記接続層の光学膜厚は、前記接続層を挟む一対の前記積層体の前記設計中心波長の平均に基づいた膜厚であることが好ましい。

第二適用例に係る光学フィルターは、ギャップを介して対向する一対の反射膜と、一対の前記反射膜の間隔を変更するギャップ変更部と、を備え、前記反射膜は、高屈折層と低屈折層とを交互に積層した多層膜により構成され、前記高屈折層及び前記低屈折層の各層の光学膜厚が、前記層毎にそれぞれ異なる設計中心波長に基づいた膜厚であり、前記ギャップに近づくほど前記設計中心波長が小さくなることを特徴とする。

本適用例の光学フィルターにおいて、隣り合う前記層の前記設計中心波長の差は一定値であることが好ましい。

第一適用例及び第二適用例の光学フィルターにおいて、一対の前記反射膜の光軸上に、所定の波長域の光を透過させる波長域設定フィルターが設けられていることが好ましい。

第一適用例及び第二適用例の光学フィルターにおいて、前記波長域設定フィルターは、前記光軸に沿って互いに対向する一対の金属反射膜と、一対の前記金属反射膜の間の寸法を変更する透過波長域変更部と、を備えることが好ましい。

第三適用例の電子機器は、上述した適用例の光学フィルターと、前記ギャップ変更部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示す図。 第一実施形態の第一フィルターの概略構成を模式的に示す断面図。 第一実施形態の第一フィルターの反射膜構成の概略を示す断面図。 第一実施形態の第二フィルターの概略構成を模式的に示す断面図。 第一実施形態の分光測定装置の分光測定方法を示すフローチャート。 第一実施形態の光学フィルターの光学特性の一例を示す図。 第一実施形態の光学フィルターにおいて、目標波長に対する第一ギャップ及び第二ギャップの設定例を示す図。 比較例１の波長可変干渉フィルターの光学特性を示す図。 第二実施形態の第一反射膜及び第二反射膜の膜構成を示す断面図。 第二実施形態の第一フィルターの光学特性を示す図。 変形例１の第一フィルターの光学特性を示す図。 変形例２の第一フィルターの光学特性を示す図。

［第一実施形態］
以下、第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態の分光測定装置１の概略構成を示す図である。
［分光測定装置１の全体構成］
分光測定装置１は、測定対象から入射される測定光を分光して、測定対象の分光スペクトルや色度等を測定する電子機器である。この分光測定装置１は、図１に示すように、光学フィルター１０と、受光部４０と、制御部５０とを備えて構成されている。
また、光学フィルター１０は、図１に示すように、第一フィルター２０と、第二フィルター３０とを備えている。

［第一フィルター２０の構成］
図２は、第一フィルター２０の概略構成を模式的に示す断面図である。
第一フィルター２０は、ファブリーペロー型の波長可変干渉フィルターであり、透光性の第一基板２１と、透光性の第二基板２２とを備える。第一基板２１及び第二基板２２は、受光部４０の光軸Ｏに沿って配置されている。
第一基板２１には、一対の反射膜の一方である第一反射膜２３が設けられ、第二基板２２には、一対の反射膜の他方である第二反射膜２４が設けられている。また、第一フィルター２０は、第一反射膜２３と第二反射膜２４との間の寸法を変更する静電アクチュエーターである第一アクチュエーター２５を備えている。この第一アクチュエーター２５は、第一基板２１に設けられる第一電極２５１と、第二基板２２に設けられる第二電極２５２により構成され、ギャップ変更部を構成する。

第一基板２１は、測定光が入射する第一面２１Ａと、第二基板２２に対向する第二面２１Ｂとを有する。第一基板２１は、第一面２１Ａがエッチング処理されることで、略環状の凹溝であるダイアフラム部２１２が形成されている。また、このダイアフラム部２１２に囲われる領域は、可動部２１１を構成する。当該可動部２１１は、ダイアフラム部２１２により、第一基板２１から第二基板２２に向かう方向に移動可能に保持される。
そして、この可動部２１１の第二面２１Ｂに、第一反射膜２３が設けられている。なお、第一反射膜２３の詳細な構成については後述する。

また、第一反射膜２３の第一ギャップＧ１側には、透明電極である第一検出電極２６１が設けられている。透明電極は、例えばＩＧＯやＩＴＯなどを用いることができる。
さらに、第一基板２１の第二面２１Ｂには、第一反射膜２３を囲うように、第一電極２５１が配置されている。第一電極２５１は、可動部２１１に設けられていてもよく、ダイアフラム部２１２に設けられていてもよい。本実施形態では、第一電極２５１が、可動部２１１に設けられる構成を例示する。
第一基板２１のダイアフラム部２１２の外側は、ダイアフラム部２１２よりも光軸Ｏに沿った厚みが大きい外周部２１３を構成する。この外周部２１３は、図示略の接合部材を介して第二基板２２に接合される。

第二基板２２は、第一基板２１に対向する第三面２２Ａと、第二フィルター３０に対向する第四面２２Ｂとを備える。
第二基板２２は、第三面２２Ａがエッチング処理等によって加工されることで、可動部２１１に対向するミラー台２２１と、ミラー台２２１の外側に設けられる溝部２２２と、溝部２２２の外側に設けられる基台部２２３とが形成されている。

ミラー台２２１は、第一反射膜２３に対して第一ギャップＧ１を介して対向する第二反射膜２４が設けられる部位である。
また、第二反射膜２４の第一ギャップＧ１側には、透明電極である第二検出電極２６２が設けられている。この第二検出電極２６２は、第一ギャップＧ１を介して、第一検出電極２６１に対向し、第一検出電極２６１とともに、第一容量検出部２６を構成する。つまり、本実施形態では、第一検出電極２６１及び第二検出電極２６２で保持される電荷が変化することで、第一ギャップＧ１の寸法を検出することが可能となる。

溝部２２２は、第一電極２５１に対向して設けられる部位であり、第一電極２５１に対向して配置される第二電極２５２が配置される。第二電極２５２は、上述のように、第一電極２５１とともに第一アクチュエーター２５を構成し、第一電極２５１及び第二電極２５２の間の駆動電圧が印加されることで、静電引力によって可動部２１１を第二基板２２側に変位させる。

基台部２２３は、接合部材を介して第一基板２１の外周部２１３に接合される部位である。
なお、図示は省略するが、第一フィルター２０には、第一アクチュエーター２５の第一電極２５１及び第二電極２５２のそれぞれに電気接続された駆動端子と、第一検出電極２６１及び第二検出電極２６２のそれぞれに電気接続された検出端子とが設けられている。これらの端子が制御部５０に接続され、制御部５０の制御によって、第一アクチュエーター２５への駆動電圧の印加や、容量検出部を用いた第一ギャップＧ１の寸法の検出が実施される。

［第一反射膜２３及び第二反射膜２４の構成］
図３は、第一実施形態の第一フィルター２０における第一反射膜２３及び第二反射膜２４の概略構成を示す図である。
第一反射膜２３及び第二反射膜２４は、図３に示すように、複数の光学層が積層されることで構成されている。
具体的には、第一反射膜２３は、第一基板２１から第一ギャップＧ１に向かって複数の積層体が積層されることで構成されている。また、第二反射膜２４も、第一反射膜２３と同様の構成を有し、第二基板２２から第一ギャップＧ１に向かって複数の積層体が積層されることで構成されている。
図３に示す例では、複数の積層体として、第一積層体６１、第二積層体６２、及び第三積層体６３を備えている。第一積層体６１は、第一基板２１または第二基板２２に積層される積層体である。第三積層体６３は、第一反射膜２３及び第二反射膜２４において、第一ギャップＧ１に最も近い位置に配置される積層体である。第二積層体６２は、第一積層体６１及び第三積層体６３の間に配置される積層体である。
なお、図３の例では、上記のように、第一反射膜２３及び第二反射膜２４が３つの積層体を備えて構成される例を示すが、４つ以上の積層体を備える構成や、２つの積層体を備える構成などとしてもよい。

これらの積層体は、それぞれ、高屈折層と、低屈折層と、を交互に積層することで構成されている。例えば、第一積層体６１は、第一基板２１または第二基板２２から、第一高屈折層６１Ｈ、第一低屈折層６１Ｌ、第一高屈折層６１Ｈの順に交互に積層されている。同様に、第二積層体６２は、第一積層体６１側から、第二高屈折層６２Ｈ、第二低屈折層６２Ｌ、第二高屈折層６２Ｈの順に交互に積層され、第三積層体６３は、第二積層体６２側から、第三高屈折層６３Ｈ、第三低屈折層６３Ｌ、第三高屈折層６３Ｈの順に交互に積層されている。
以降の説明にあたり、第一高屈折層６１Ｈの屈折率をｎ_１Ｈ、第一高屈折層６１Ｈの厚みをｄ_１Ｈ、第一低屈折層６１Ｌの屈折率をｎ_１Ｌ、第一低屈折層６１Ｌの厚みをｄ_１Ｌとする。第二高屈折層６２Ｈの屈折率をｎ_２Ｈ、第二高屈折層６２Ｈの厚みをｄ_２Ｈ、第二低屈折層６２Ｌの屈折率をｎ_２Ｌ、第二低屈折層６２Ｌの厚みをｄ_２Ｌとする。第三高屈折層６３Ｈの屈折率をｎ_３Ｈ、第三高屈折層６３Ｈの厚みをｄ_３Ｈ、第三低屈折層６３Ｌの屈折率をｎ_３Ｌ、第三低屈折層６３Ｌの厚みをｄ_３Ｌとする。

ここで、第一積層体６１は、第一設計中心波長λ_１を中心とした光を反射する誘電体多層膜である。つまり、第一積層体６１における第一高屈折層６１Ｈ及び第一低屈折層６１Ｌの光学膜厚（第一光学膜厚）は同じ膜厚である。具体的には、第一高屈折層６１Ｈ及び第一低屈折層６１Ｌは、ｎ_１Ｈ×ｄ_１Ｈ＝ｎ_１Ｌ×ｄ_１Ｌ＝λ_１／４を満たす第一光学膜厚を有する。
第二積層体６２は、第二設計中心波長λ_２を中心とした光を反射する誘電体多層膜である。つまり、第二積層体６２における第二高屈折層６２Ｈ及び第二低屈折層６２Ｌの光学膜厚（第二光学膜厚）は同じ膜厚である。具体的には、第二高屈折層６２Ｈ及び第二低屈折層６２Ｌは、ｎ_２Ｈ×ｄ_２Ｈ＝ｎ_２Ｌ×ｄ_２Ｌ＝λ_２／４を満たす第二光学膜厚を有する。ここで、第二設計中心波長λ_２は、λ_１＞λ_２の関係を満たす。
同様に、第三積層体６３は、第三設計中心波長λ_３を中心とした光を反射する誘電体多層膜である。つまり、第三積層体６３における第三高屈折層６３Ｈ及び第三低屈折層６３Ｌの光学膜厚（第三光学膜厚）は同じ膜厚である。具体的には、第三高屈折層６３Ｈ及び第三低屈折層６３Ｌは、ｎ_３Ｈ×ｄ_３Ｈ＝ｎ_３Ｌ×ｄ_３Ｌ＝λ_３／４を満たす第三光学膜厚を有する。ここで、第三設計中心波長λ_３は、λ_１＞λ_２＞λ_３の関係を満たす。
第一設計中心波長λ_１、第二設計中心波長λ_２、及び第三設計中心波長λ_３は、分光測定装置１による測定対象となる波長域（以降、測定波長域と称する）に応じて設定される。例えば、可視光域から近赤外広域までを対象波長域（４００ｎｍ～１０００ｎｍ）とする場合、λ_１＝１０００ｎｍ、λ_２＝６５０ｎｍ、λ_３＝４００ｎｍとする。なお、第一設計中心波長λ_１と第二設計中心波長λ_２との波長間隔が、第二設計中心波長λ_２と第三設計中心波長λ_３との波長間隔より大きくなる例を示すが、これに限定されない。例えば、第一設計中心波長λ_１と第二設計中心波長λ_２との波長間隔と、第二設計中心波長λ_２と第三設計中心波長λ_３との波長間隔とを等間隔にしてもよい。詳細は後述するが、本実施形態の第一フィルター２０では、測定波長域に複数のピーク波長を含む光を透過させる。第一設計中心波長λ_１と第二設計中心波長λ_２との波長間隔と、第二設計中心波長λ_２と第三設計中心波長λ_３との波長間隔は、これらのピーク波長の間隔が略均一となるように設定されていればよい。

また、第一積層体６１と第二積層体６２とは、透光性の第一接続層６４を介して接続され、第二積層体６２と第三積層体６３とは、透光性の第二接続層６５を介して接続されている。
第一接続層６４は、屈折率ｎ_４、膜厚ｄ_４を有し、第一接続層６４の光学膜厚は、第一設計中心波長と第二設計中心波長の平均に基づいた膜厚となる。つまり、第一接続層６４の設計中心波長をλ_４とすると、当該設計中心波長λ_４は、λ_４＝（λ_１＋λ_２）／２であり、ｎ_４×ｄ_４＝λ_４／４を満たしている。
第二接続層６５は、屈折率ｎ_５、膜厚ｄ_５を有し、第二接続層６５の光学膜厚は、第二設計中心波長と第三設計中心波長の平均に基づいた膜厚となる。つまり、第二接続層６５の設計中心波長をλ_５とすると、当該設計中心波長λ_５は、λ_５＝（λ_２＋λ_３）／２であり、ｎ_５×ｄ_５＝λ_５／４を満たしている。

具体的な例を挙げて、さらに説明すると、本実施形態では、第一反射膜２３及び第二反射膜２４において、第一高屈折層６１Ｈ、第二高屈折層６２Ｈ、及び第三高屈折層６３Ｈは、同一素材により構成され、例えばＴｉＯ_２を用いる。また、第一低屈折層６１Ｌ、第二低屈折層６２Ｌ、及び第三低屈折層６３Ｌは、同一素材により構成され、例えばＳｉＯ_２を用いる。
また、本実施形態では、第一積層体６１の最も第二積層体６２側に配置される層は第一高屈折層６１Ｈであり、第二積層体６２の最も第一積層体６１側に配置される層は第二高屈折層６２Ｈである。同様に、第二積層体６２の最も第三積層体６３側に配置される層は第二高屈折層６２Ｈであり、第三積層体６３の最も第二積層体６２側に配置される層は第三高屈折層６３Ｈである。この場合、第一接続層６４及び第二接続層６５として、低屈折層を用いることが好ましく、例えばＳｉＯ_２を用いる。
この場合、ｎ_１Ｈ＝ｎ_２Ｈ＝ｎ_３Ｈ、かつ、ｎ_１Ｌ＝ｎ_２Ｌ＝ｎ_３Ｌ＝ｎ_４＝ｎ_５となるので、第一光学膜厚、第二光学膜厚、第三光学膜厚は、各層の厚みのみにより設定することができる。例えば、λ_１＝１０００ｎｍ、λ_２＝６５０ｎｍ、λ_３＝４００ｎｍである場合、第一高屈折層６１Ｈの厚みをｄ_１Ｈ＝１０５．３ｎｍ、第一低屈折層６１Ｌの厚みをｄ_１Ｌ＝１６９．８ｎｍとする。第二高屈折層６２Ｈの厚みをｄ_２Ｈ＝６８．５ｎｍ、第二低屈折層６２Ｌの厚みをｄ_２Ｌ＝１１０．４ｎｍとする。第三高屈折層６３Ｈの厚みをｄ_３Ｈ＝４２．１ｎｍ、第三低屈折層６３Ｌの厚みをｄ_３Ｌ＝６７．９ｎｍとする。また、第一接続層６４の厚みは、ｄ_４＝（ｄ_１Ｌ＋ｄ_２Ｌ）／２とすることができ、ｄ_４＝１４０．１ｎｍである。同様に、第二接続層６５の厚みは、ｄ_５＝（ｄ_２Ｌ＋ｄ_３Ｌ）／２とすることができ、ｄ_５＝８９．２ｎｍである。
なお、第一反射膜２３上に設けられる第一検出電極２６１や、第二反射膜２４上に設けられる第二検出電極２６２の光学膜厚は、各積層体６１，６２，６３を構成する各層の光学膜厚に対して十分に小さい。例えば、本実施形態では、第一検出電極２６１及び第二検出電極２６２をＩＧＯにより構成し、その光学膜厚を２０ｎｍとして、約１０ｎｍの膜厚となるように形成する。

［第二フィルターの構成］
図４は、第二フィルター３０の概略構成を模式的に示す断面図である。
第二フィルター３０は、ファブリーペロー型の波長可変干渉フィルターであり、透光性の第三基板３１と、透光性の第四基板３２とを備える。これらの第三基板３１及び第四基板３２は、受光部４０の光軸Ｏに沿って配置されている。この第二フィルター３０は、波長域設定フィルターであり、第一フィルター２０を透過した複数のピーク波長を有する透過光から、所定の波長域の光を透過させることで、目標波長のピーク波長の光のみを透過させるものである。
第三基板３１には、第三反射膜３３が設けられ、第四基板３２には、第四反射膜３４が設けられている。また、第二フィルター３０は、第一フィルター２０と同様に、第三反射膜３３と第四反射膜３４との間の寸法を変更する静電アクチュエーターである第二アクチュエーター３５を備えている。この第二アクチュエーター３５は、第三基板３１に設けられる第三電極３５１と、第四基板３２に設けられる第四電極３５２により構成されている。

第三基板３１は、受光部４０に向かう側の第五面３１Ａと、第四基板３２に対向する第六面３１Ｂとを有する。第三基板３１は、第一基板２１と略同様の構成を有する。つまり、第三基板３１は、第五面３１Ａがエッチング処理されることで、略環状の凹溝である第二ダイアフラム部３１２と、第二ダイアフラム部３１２により囲われる第二可動部３１１とが形成されている。また、第二可動部３１１の第六面３１Ｂに、第三反射膜３３が設けられている。この第三反射膜３３は、金属反射膜により構成されている。ここでの金属反射膜とは、金属膜の他、金属合金膜も含めるものである。第三反射膜３３の第四基板３２に対向する面には、第一フィルター２０と同様、透明電極である第三検出電極３６１が設けられている。
また、第三基板３１の第六面３１Ｂには、第三反射膜３３を囲うように、第二アクチュエーター３５を構成する第三電極３５１が配置されている。第二アクチュエーター３５は、透過波長域変更部を構成し、第三反射膜３３と第四反射膜３４との間の第二ギャップＧ２の寸法を変更することで、第二フィルター３０を透過させる透過光の波長域を変更する。
第三基板３１の第二ダイアフラム部３１２の外側は、第二ダイアフラム部３１２よりも光軸Ｏに沿った厚みが大きい第二外周部３１３を構成され、図示略の接合部材を介して第四基板３２に接合されている。

第四基板３２は、第三基板３１に対向する第七面３２Ａと、第一フィルター２０に対向する第八面３２Ｂとを備える。
第四基板３２は、第七面３２Ａがエッチング処理等によって加工されることで、第二基板２２と同様、第二ミラー台３２１と、第二溝部３２２と、第二基台部３２３とが形成されている。
第二ミラー台３２１は、第三反射膜３３に対して第二ギャップＧ２を介して対向する第四反射膜３４が設けられる部位である。第四反射膜３４は、第三反射膜３３と同様、金属膜または金属合金膜により構成されている。
第四反射膜３４の第二ギャップＧ２側には、透明電極である第四検出電極３６２が設けられている。この第四検出電極３６２は、第二ギャップＧ２を介して、第三検出電極３６１に対向し、第三検出電極３６１とともに、第二容量検出部３６を構成する。つまり、本実施形態では、第三検出電極３６１及び第四検出電極３６２で保持される電荷が変化することで、第二ギャップＧ２の寸法を検出することが可能となる。

第二溝部３２２は、第三電極３５１に対向して設けられ、第四電極３５２が配置される。第四電極３５２は、上述のように、第三電極３５１とともに第二アクチュエーター３５を構成し、第二可動部３１１を第四基板３２側に変位させる。

第二基台部３２３は、接合部材を介して第三基板３１の第二外周部３１３に接合される部位である。
なお、図示は省略するが、第二フィルター３０には、第一フィルター２０と同様に、第二アクチュエーター３５の第三電極３５１及び第四電極３５２のそれぞれに電気接続された駆動端子と、第三検出電極３６１及び第四検出電極３６２のそれぞれに電気接続された検出端子とが設けられている。これらの端子が制御部５０に接続され、制御部５０の制御によって、第二アクチュエーター３５への駆動電圧の印加や、第二容量検出部３６を用いた第二ギャップＧ２の寸法の検出が実施される。

なお、図１に示す例では、第一フィルター２０及び第二フィルター３０を区別するために、第二基板２２と、第四基板３２とが、隙間を開けて配置されているが、第二基板２２の第四面２２Ｂと、第四基板３２の第八面３２Ｂとが透光性の接造材によって接合されていてもよい。
また、第二基板２２と第四基板３２とが同一構成であってもよい。つまり、第二基板２２と第四基板３２とが１つの基板により構成され、当該基板のうち第一基板２１に対向する面に、ミラー台２２１や溝部２２２が設けられ、当該基板のうち第三基板３１に対向する面に、第二ミラー台３２１や第二溝部３２２が設けられる構成としてもよい。

［受光部４０の構成］
受光部４０は、光学フィルター１０を透過した光を受光するセンサーである。受光部４０としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーを用いることができる。受光部４０は、光学フィルター１０を透過した光を受光すると、受光量に応じた受光信号を制御部５０に出力する。

［制御部５０の構成］
制御部５０は、図１に示すように、フィルター駆動回路５１、受光制御回路５２、分光測定部５３等を備えて構成されている。
フィルター駆動回路５１は、光学フィルター１０の駆動を制御する回路である。フィルター駆動回路５１は、光学フィルター１０を設置する回路基板に設けられていてもよく、当該回路基板とは別体として設けられてもよい。

このフィルター駆動回路５１は、第一駆動回路５１１、第二駆動回路５１２、第一容量検出回路５１３、第二容量検出回路５１４、メモリー５１５、及びマイコン５１６を備える。
第一駆動回路５１１は、マイコン５１６の制御に基づいて、第一フィルター２０の第一アクチュエーター２５に第一駆動電圧を印加する回路である。より具体的には、本実施形態では、第一駆動回路５１１は、マイコン５１６から目標波長に対応する第一目標電圧が指令されると、当該第一目標電圧に基づいて、第一アクチュエーター２５を駆動させる。また、第一容量検出回路５１３で検出された第一ギャップＧ１の寸法に応じた検出信号を参照し、第一ギャップＧ１が目標波長に応じた目標値となるように、第一アクチュエーター２５に印加する第一駆動電圧をフィードバック制御する。

第二駆動回路５１２は、マイコン５１６の制御に基づいて、第二フィルター３０の第二アクチュエーター３５に第二駆動電圧を印加する回路である。具体的には、第二駆動回路５１２は、マイコン５１６から目標波長に対応する第二目標電圧が指令されると、当該第二目標電圧に基づいて、第二アクチュエーター３５を駆動させる。また、第二容量検出回路５１４で検出された第二ギャップＧ２の寸法に応じた検出信号を参照し、第二ギャップＧ２が目標波長に応じた目標値となるように、第二アクチュエーター３５に印加する第二駆動電圧をフィードバック制御する。

第一容量検出回路５１３は、第一フィルター２０の第一容量検出部２６で保持される電荷に応じた検出信号を受信する。当該検出信号は、第一ギャップＧ１の寸法に応じて変化する信号である。また、第一容量検出回路５１３は、当該検出信号を第一駆動回路５１１に出力する。これにより、上述のように、第一駆動回路５１１により、第一ギャップＧ１の寸法が所望の目標値となるようにフィードバック制御され、第一フィルター２０から所望の目標波長の光を透過させることが可能となる。

第二容量検出回路５１４は、第一容量検出回路５１３と同様であり、第二フィルター３０の第二容量検出部３６で保持される電荷に応じた検出信号を受信し、当該検出信号を第二駆動回路５１２に出力する。これにより、上述のように、第二駆動回路５１２により、第二ギャップＧ２の寸法が所望の目標値となるようにフィードバック制御され、第二フィルター３０から所望の目標波長の光を透過させることが可能となる。

メモリー５１５は、光学フィルター１０から透過させる光の目標波長と、当該目標波長に対応する第一ギャップＧ１の目標値（第一目標値）と、当該目標波長に対応する第二ギャップＧ２の目標値（第二目標値）とを記録した駆動テーブルが記録されている。また、メモリー５１５には、各目標値に対応する初期駆動電圧が記録されていてもよい。

マイコン５１６は、分光測定部５３から測定開始の指令を受信すると、目標波長を設定し、第一駆動回路５１１及び第二駆動回路５１２を制御して、分光測定を実施させる。分光測定部５３からの測定開始の指令としては、所定の波長間隔で、所定波長域に対する各波長に対する分光測定を実施する旨の指令の他、単一の目標波長に対する測定指令等が含まれる。

受光制御回路５２は、受光部４０から出力された受光信号をサンプリングするサンプリング回路、受光信号を増幅する増幅回路、受光信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路などを備えている。受光制御回路５２は、これらの各回路により受光信号を信号処理し、信号処理された受光信号を分光測定部５３に入力する。

分光測定部５３は、例えばユーザーの操作に基づいて、フィルター駆動回路５１及び受光制御回路５２に分光測定の開始を指令する。そして、受光制御回路５２から入力された受光信号に基づいて、測定対象に対する分光測定を実施する。
なお、本実施形態では、制御部５０に、分光測定部５３が含まれる構成を例示するが、例えば、分光測定装置１とは別体に、分光測定部５３が設けられていてもよい。この場合、例えば、分光測定装置１と通信可能に接続されるパーソナルコンピューターやタブレット端末等のコンピューターを分光測定部５３として機能させることができる。

［分光測定装置１の分光測定方法］
次に、本実施形態の分光測定装置１を用いた分光測定方法、及び、光学フィルター１０の第一フィルター２０及び第二フィルター３０の光学特性について説明する。
図５は、本実施形態の分光測定装置１における分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態の分光測定装置１では、例えばユーザーにより、分光測定処理を実施する旨の操作信号が分光測定部５３に入力されると、分光測定部５３から、フィルター駆動回路５１及び受光制御回路５２に、分光測定を指令する指令信号が出力される。
ここでは、一例として、特定の１つの波長を目標波長として分光測定処理を実施する旨の指令信号が出力された場合を例示する。

フィルター駆動回路５１において、マイコン５１６は、分光測定部５３から指令信号を受信すると（ステップＳ１）、メモリー５１５の駆動データから、目標波長に対応する第一目標値、及び第二目標値を読み出す（ステップＳ２）。
そして、マイコン５１６は、第一駆動回路５１１に、第一目標値に基づいた駆動を指令する駆動指令を出力し、第二駆動回路５１２に、第二目標値に基づいた駆動を指令する駆動指令を出力する（ステップＳ３）。

これにより、第一駆動回路５１１は、第一容量検出回路５１３から入力される第一ギャップＧ１が、第一目標値に応じた寸法となるように、第一アクチュエーター２５を制御する。また、第二駆動回路５１２は、第二容量検出回路５１４から入力される第二ギャップＧ２が、第二目標値に応じた寸法となるように、第二アクチュエーター３５を制御する。

ここで、本実施形態の光学フィルター１０の光学特性について説明する。
図６は、本実施形態における第一フィルター２０の光学特性、第二フィルター３０の光学特性、及び光学フィルター１０を透過した光の光学特性を示す図である。
本実施形態における第一フィルター２０では、第一積層体６１、第二積層体６２及び第三積層体６３が順に積層されることで構成された第一反射膜２３及び第二反射膜２４を有する。このような第一フィルター２０では、１つの設計中心波長に基づいて高屈折層と低屈折層の層厚が設計された誘電体多層膜を用いた通常の波長可変干渉フィルターと比べて、広い測定波長域を持つ。つまり、誘電体多層膜を用いた通常の波長可変干渉フィルターでは、測定波長域が１００ｎｍ～２００ｎｍ程度の狭帯域となり、当該帯域外では、分光特性が得られず、高い透過率で光を透過してしまう。これに対して、本実施形態の第一フィルター２０では、図６に示すように、可視光域から近赤外域の約６００ｎｍに亘る広い測定波長域内に対して、分光特性を有する。

また、第一フィルター２０は、測定波長域内に、複数のピーク波長を含み、図６に示す例では、８個のピーク波長が現れる。各ピーク波長における透過光の半値幅は、図６に示すように、反射膜として金属膜や金属合金膜を用いた第二フィルター３０よりも狭く、高い波長分解能でピーク波長を中心とした波長を出力することができる。図６の第一フィルター２０の光学特性において、双方向矢印は、第一ギャップＧ１の寸法を変更した際の、各ピーク波長のシフト範囲を示している。つまり、これらのピーク波長は、第一ギャップＧ１の寸法を小さくすると、全体的に短波長側にシフトし、第一ギャップＧ１の寸法を大きくすると、全体的に長波長側にシフトする。

本実施形態では、第一フィルター２０において、目標波長が、複数のピーク波長のうちの１つとなるように、第一ギャップＧ１を設定するが、図６に示すように、同時にその他の複数のピーク波長の光が第一フィルター２０を透過する。そこで、本実施形態では、第二フィルター３０により、目標波長以外の光を遮断し、目標波長の光のみを透過させる。
つまり、本実施形態では、マイコン５１６は、第一フィルター２０及び第二フィルター３０において、ピーク波長が目標波長となり、かつ、その他のピーク波長が、第一フィルター２０及び第二フィルター３０において重ならないように、第一目標値及び第二目標値を設定する。この際、第二フィルター３０を透過するピーク波長を中心とした透過波長域Ａ内に、第一フィルター２０のピーク波長が１つのみ含まれるようにする。
例えば、図６に示す例では、目標波長を９００ｎｍとして、第一ギャップＧ１及び第二ギャップＧ２の寸法を設定した例である。この場合、第二フィルター３０は、１次ピーク波長として、９００ｎｍの光を透過し、２次ピーク波長として４５０ｎｍ近傍の光を透過する。これに対して、第一フィルター２０において、長波長側から２番目のピーク波長が目標波長である９００ｎｍとなるように、第一ギャップＧ１を設定すると、第二フィルター３０における２次ピーク波長の４５０ｎｍの光は、第一フィルター２０を透過しない。これにより、光学フィルター１０は、図６に示すように、目標波長である９００ｎｍの光を、第一フィルター２０と同じ半値幅で透過させることができる。

また、図７は、目標波長と、第一ギャップＧ１及び第二ギャップＧ２の寸法との関係を示す図である。
図７の一点鎖線の矩形で囲われる部分に対する大括弧の添え字は、第二フィルター３０において、目標波長に一致させるピーク波長の次数を示している。つまり、本実施形態では、第二フィルター３０では、５５０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、２次ピーク波長が目標波長に一致するように、また、５５０ｎｍ以降の光を目標波長とする場合、１次ピーク波長が目標波長に一致するように、第二目標値を設定する。
また、図７の破線長円に囲われる部分に対する小括弧の添え字は、第一フィルター２０において、目標波長に一致させるピーク波長の短波長側からの位置を示している。
つまり、マイコン５１６は、４８０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、図７の（１）に示すように、８つのピーク波長のうち、最も短波長側のピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。また、マイコン５１６は、４８０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（２）のように、８つのピーク波長のうち、２番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（３）のように、３番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、５８０ｎｍ以上７４０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（４）のように、４番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、７４０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（５）のように、５番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、７８０ｎｍ以上８８０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（６）のように、６番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、８８０ｎｍ以上９８０ｎｍ未満の光を目標波長とする場合、（７）のように、７番目に短いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。マイコン５１６は、９８０ｎｍ以上の光を目標波長とする場合、（８）のように、最も長いピーク波長を目標波長に合わせるように第一目標値を設定する。
なお、図７に示す例は一例であり、目標波長をどのピーク波長に合わせるかは、第一フィルター２０の各積層体の設計中心波長等の条件に応じて、適宜設定することができる。

図５に戻り、ステップＳ３の後、分光測定部５３は、受光制御回路５２から出力される受光信号を受信し（ステップＳ４）、受信信号の信号値に基づいて、測定対象の目標波長に対する光特性値を演算する（ステップＳ５）。例えば、分光測定部５３は、測定対象の目標波長に対する光量や反射率等を演算する。なお、本実施形態では、１波長に対する分光測定のみを例示したが、例えば、測定波長域内の所定間隔となる各波長に対する分光スペクトルを算出する場合も、上記ステップＳ１～ステップＳ５を繰り返し実施すればよい。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の光学フィルター１０は、第一フィルター２０を有する。この第一フィルター２０は、第一ギャップＧ１を介して対向する第一反射膜２３及び第二反射膜２４と、第一ギャップＧ１の寸法を変更する第一アクチュエーター２５と、を備える。そして、本実施形態の第一反射膜２３及び第二反射膜２４は、第一積層体６１、第二積層体６２、及び第三積層体６３により構成されている。また、これらの積層体６１，６２，６３は、それぞれ、高屈折層と、低屈折層とが交互に積層されることで構成されている。さらに、各積層体６１，６２，６３において、高屈折層の光学膜厚、及び、低屈折層の光学膜厚が、積層体６１，６２，６３毎に設定された所定の設計中心波長λ_１，λ_２，λ_３に基づいた膜厚であり、設計中心波長λ_１，λ_２，λ_３は、積層体６１，６２，６３毎にそれぞれ異なる。
つまり、第一積層体６１では、第一設計中心波長λ_１に基づいて、第一高屈折層６１Ｈの光学膜厚ｎ_１Ｈ×ｄ_１Ｈ、及び第一低屈折層６１Ｌの光学膜厚ｎ_１Ｌ×ｄ_１Ｌが設定されている。また、第二積層体６２では、第二設計中心波長λ_２に基づいて、第二高屈折層６２Ｈの光学膜厚ｎ_２Ｈ×ｄ_２Ｈ、及び第二低屈折層６２Ｌの光学膜厚ｎ_２Ｌ×ｄ_２Ｌが設定されている。第三積層体６３では、第三設計中心波長λ_３に基づいて、第三高屈折層６３Ｈの光学膜厚ｎ_３Ｈ×ｄ_３Ｈ、及び第三低屈折層６３Ｌの光学膜厚ｎ_３Ｌ×ｄ_３Ｌが設定されている。

これにより、第一ギャップＧ１の寸法に応じたピーク波長の光を第一フィルター２０から透過させることができ、かつ、図６に示すように、当該ピーク波長が、可視光域から近赤外域に亘る広い範囲に現れる。また、各ピーク波長における光の透過特性において、半値幅は、第二フィルター３０のような金属膜を反射膜とした波長可変干渉フィルターの透過波長域Ａに対して十分に小さく、波長分解能が非常に高い。したがって、第一フィルター２０を有する光学フィルター１０は、第一フィルター２０から出力される複数のピーク波長を適切に選択することで、広い測定波長域から、所望の目標波長の光を高精度に分光させて透過させることができる。
つまり、１つの設計中心波長に基づいて光学膜厚を設定した誘電体多層膜を備えた従来の波長可変干渉フィルターでは、例えば、１００ｎｍ～２００ｎｍ程度の狭帯域に対して、１つのピーク波長が現れるフィルターとなる。このため、このような誘電体多層膜を用いた従来の波長可変干渉フィルターでは、例えば可視光域から近赤外域までを含む広い測定波長域の測定を実施することができない。
また、複数の従来の波長可変干渉フィルターを光軸Ｏの方向に並べて配置することで、測定対象域を拡大することは可能であるが、この場合、多数の波長可変干渉フィルターが必要となる。例えば、本実施形態のように、約６００ｎｍの広い測定波長域とする場合、少なくとも３つ以上の波長可変干渉フィルターを積層する必要があり、装置の大型化を招いてしまう。
これに対して、本実施形態では、１つの第一フィルター２０により、広い測定波長域に対して目標波長を設定することが可能となり、かつ、半値幅が狭く波長分解能が高い目標波長の光を透過させることが可能となる。

本実施形態の光学フィルター１０では、第一積層体６１の第一設計中心波長λ_１、第二積層体６２の第二設計中心波長λ_２、及び第三積層体６３の第三設計中心波長λ_３は、第一ギャップＧ１に近接するにしたがって短くなる。
つまり、本実施形態では、λ_１＞λ_２＞λ_３を満たし、これにより、図６に示すような光学特性が得られ、光学フィルター１０の分光精度を高めることができる。
ここで、λ_１＞λ_２＞λ_３を満たす積層体６１，６２，６３を形成することによる効果を、本実施形態と比較例とを対比して説明する。比較例として、第一フィルター２０と同様の構成を有するが、第一反射膜２３及び第二反射膜２４として、第一設計中心波長λ_１、第二設計中心波長λ_２、及び第三設計中心波長λ_３を、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって長波長となるように設定（λ_１＜λ_２＜λ_３）した波長可変干渉フィルター（比較例１）を用いる。
図８は、比較例１の波長可変干渉フィルターの光学特性を示す図である。なお、図８において、破線は、本実施形態の第一フィルター２０の光学特性を示し、実線が、比較例１の光学特性を示す。図８の双方向矢印は、比較例１の波長可変干渉フィルターの反射膜間のギャップを変化した際のピーク波長のシフト範囲である。また、破線の双方向矢印は、第二フィルター３０のピーク波長における透過波長域Ａの一例を示している。
図８に示すように、比較例１の波長可変干渉フィルターは、透過光の光学特性において、長波長側でのピーク波長における半値幅が大きくなり、かつ、隣り合うピーク波長の間の波長域で光の透過率が高くなる。つまり、比較例１は、本実施形態に比べて、長波長側での分光精度が悪化している。
また、比較例１の波長可変干渉フィルターでは、長波長側において、λ_１＞λ_２＞λ_３とする場合に比べて、複数のピーク波長の波長間隔が大きくなる。このため、反射膜間のギャップを変更しても分光できない波長が生じる。なお、第一ギャップＧ１の可変距離が大きくなるように、第一基板２１の形状を設計することで、ピーク波長のシフト量を増大させることもできるが、この場合、波長可変干渉フィルターの大型化を招き、かつ、可動部の傾斜や撓みが生じやすくなることで、分光精度も悪化する。
さらに、比較例１の波長可変干渉フィルターは、短波長側での複数のピーク波長の間隔が、本実施形態に比べて短くなる。この場合、第二フィルター３０のピーク波長を中心とした透過光の透過波長域Ａに対して、複数のピーク波長が含まれることになる。よって、光学フィルター１０から複数のピーク波長の光が透過され、短波長側でも分光精度が悪化する。
これに対して、本実施形態では、図８と図６とを比較すると分かるように、長波長側のピーク波長の波長間隔が、比較例１よりも小さく、短波長側のピーク波長の波長間隔が、比較例１よりも大きくなる。つまり、測定波長域に対して、複数のピーク波長の波長間隔が略均等に現れる。このため、第一ギャップＧ１の可変距離を過剰に大きくする必要がないので、第一フィルター２０の小型化を図れる。また、各ピーク波長の波長間隔が、第二フィルター３０のピーク波長における透過波長域Ａよりも大きくなるので、複数のピーク波長が光学フィルター１０を透過する不都合も抑制できる。よって、λ_１＜λ_２＜λ_３とする場合にくらべて、光学フィルター１０の分光精度を向上させることができる。

本実施形態の光学フィルター１０では、第一積層体６１と第二積層体６２との間に第一接続層６４が配置され、第二積層体６２と第三積層体６３との間に第二接続層６５が配置されている。そして、第一接続層６４の光学膜厚ｎ_４×ｄ_４は、第一接続層６４を挟んで配置される第一積層体６１及び第二積層体６２のそれぞれの設計中心波長（第一設計中心波長λ_１及び第二設計中心波長λ_２）の平均に基づいた膜厚である。第二接続層６５においても同様であり、光学膜厚ｎ_５×ｄ_５は、第二接続層６５を挟んで配置される第二積層体６２及び第三積層体６３のそれぞれの設計中心波長（第二設計中心波長λ_２及び第三設計中心波長λ_３）の平均に基づいた膜厚である。
これにより、各積層体６１，６２，６３の間の設計中心波長の差を、接続層６４，６５により均すことができ、図６に示すように、複数のピーク波長が略均等に位置する光学特性が得られる。

本実施形態の光学フィルター１０は、第一フィルター２０の光軸、つまり、受光部４０の光軸上に、所定の波長域の光を透過させる波長域設定フィルターである第二フィルター３０が設けられている。つまり、第二フィルター３０は、目標波長を中心とした所定波長域の光を透過させる。
これにより、第一フィルター２０から複数のピーク波長の光が透過される場合でも、目標波長に対応した特定のピーク波長の光のみを光学フィルター１０から透過させることができる。

そして、本実施形態では、第二フィルター３０は、金属反射膜により構成された第三反射膜３３及び第四反射膜３４を有する波長可変干渉フィルターであり、第三反射膜３３及び第四反射膜３４の間の第二ギャップＧ２を変更する第二アクチュエーター３５を備えている。
これにより、第二アクチュエーター３５によって、第二ギャップＧ２の寸法を変更することで、第二フィルター３０を透過させる波長域を変更することができる。また、第二フィルター３０が、金属反射膜である第三反射膜３３及び第四反射膜３４を用いた波長可変干渉フィルターにより構成されている。この場合、第二アクチュエーター３５により第二ギャップＧ２の寸法を変更することで、可視光域から近赤外域に亘る広い波長域で透過光のピーク波長を変化させることができる。また、金属反射膜を用いた第二アクチュエーター３５では、透過光は、ピーク波長を中心とした比較的広い波長域（透過波長域Ａ）の波長成分を含む。つまり、第二フィルター３０の波長分解能は第一フィルター２０に比べて低い。しかしながら、本実施形態では、第一フィルター２０が設けられることで、光学フィルター１０から半値幅が狭く、波長分解能が高い透過光を透過させることができる。

そして、本実施形態では、第二フィルター３０の透過波長域Ａが、第一フィルター２０における複数のピーク波長の波長間隔よりも狭い。これにより、第一フィルター２０から出力される複数のピーク波長に対応した透過光から、所望の目標波長に対応するピーク波長の光のみを透過させることができる。

本実施形態の分光測定装置１は、上記のような第一フィルター２０及び第二フィルター３０を備える光学フィルター１０と、第一アクチュエーター２５及び第二アクチュエーター３５を制御する制御部５０と、を備える。具体的には、制御部５０は、第一フィルター２０から透過される複数のピーク波長の１つを目標波長とし、第二フィルター３０の透過ピーク波長を目標波長とし、かつ、第二フィルター３０の他の次数の透過ピーク波長が第一フィルター２０の目標波長以外のピーク波長と重ならないように、第一ギャップＧ１及び第二ギャップＧ２の目標値を設定して、光学フィルター１０を制御する。
これにより、第一フィルター２０及び第二フィルター３０を透過した目標波長の光を、高い波長分解能で透過させることができ、かつ、可視光域から近赤外域に亘る広い測定波長域内で、目標波長を選択することができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、同一の設計中心波長に基づいて高屈折層と低屈折層とを交互に積層して積層体を構成し、かつ、設計中心波長が異なる複数の積層体を積層することで第一反射膜２３及び第二反射膜２４を構成した。これに対して、第二実施形態では、設計中心波長が同一となる層により構成される積層体が設けられず、高屈折層及び低屈折層の各々において、設計中心波長が異なる点で上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態と、第一実施形態との相違点は、上述のように、第一反射膜２３及び第二反射膜２４の、膜構成であり、分光測定装置１の基本構成は第一実施形態と同じである。つまり、本実施形態の分光測定装置１も、第一実施形態と同様、第一フィルター２０及び第二フィルター３０を備えた光学フィルター１０と、受光部４０と、制御部５０とを備えるものであり、これらの詳細な説明は省略する。

図９は、本実施形態の第一反射膜２３の膜構成を示す断面図である。なお、図示は省略するが、第二反射膜２４も第一反射膜２３と同一の膜構成を有する。
本実施形態では、図９に示すように、第一反射膜２３及び第二反射膜２４は、複数の層７１が積層された多層膜により構成されている。具体的には、各層７１は、高屈折層７１Ｈ_Ｍと、低屈折層７１Ｌ_Ｍとを備え、これらの高屈折層７１Ｈ_Ｍと低屈折層７１Ｌ_Ｍとが交互に積層されることで構成されている。ここで、添え字の「Ｍ」は、第一基板２１及び第二基板２２からの積層順を示している。本実施形態では、最も第一基板２１及び第二基板２２に近い位置に配置される層は、図９に示すように、高屈折層７１Ｈ_１であり、第一基板２１及び第二基板２２から数えて奇数番目、つまり、ｍを１以上の整数として、Ｍ＝２ｍ－１の層は高屈折層７１Ｈ_Ｍである。また、偶数番目、つまり、Ｍ＝２ｍの層は低屈折層７１Ｌ_Ｍである。なお、図９では、第一基板２１及び第二基板２２に近い位置に高屈折層７１Ｈ_１が配置される例であるが、第一基板２１及び第二基板２２に近い位置に低屈折層７１Ｌ_１が配置されていてもよい。この場合、Ｍ＝２ｍ－１の場合に、低屈折層７１Ｌ_Ｍが配置され、Ｍ＝２ｍの場合に、高屈折層７１Ｈ_Ｍが配置される。

本実施形態では、複数の高屈折層７１Ｈ_Ｍ、及び複数の低屈折層７１Ｌ_Ｍは、それぞれ異なる光学膜厚を有し、かつ、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって、当該光学膜厚が小さくなる。例えば、複数の高屈折層７１Ｈ_Ｍが同一の構成素材で構成されて屈折率が同じである場合、複数の高屈折層７１Ｈ_Ｍは、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって、膜厚が漸減するように構成されている。同様に、複数の低屈折層７１Ｌ_Ｍが同一の構成素材で構成されて屈折率が同じである場合、複数の低屈折層７１Ｌ_Ｍは、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって、膜厚が漸減するように構成されている。

より具体的には、本実施形態では、各層７１の設計中心波長λ_Ｍは、等間隔となるように設定されている。つまり、ｘ∈Ｍとし、ｘ番目の層７１_ｘの設計中心波長λ_ｘと、ｘ＋１番目の層７１_ｘ＋１の設計中心波長λ_ｘ＋１との差（λ_ｘ－λ_ｘ＋１）は、一定値Δλとなる。例えば、図９に示す例は、第一基板２１及び第二基板２２に最も近い位置に配置される高屈折層７１Ｈ_１は、設計中心波長を１０００ｎｍとして光学膜厚が設定され、２番目に配置される層７１である低屈折層７１Ｌ_２は、設計中心波長を９６０ｎｍとして光学膜厚が設定される。そして、以降、Δλ＝４０ｎｍとして、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって設計中心波長が小さくなり、最も第一ギャップＧ１に近い位置に配置される高屈折層７１Ｈ_１７は、設計中心波長を３６０ｎｍとして光学膜厚が設定されている。

次に、上記のような膜構成を有する第一フィルター２０の光学特性について説明する。
図１０は、第二実施形態の第一フィルター２０の光学特性を示す図である。なお、図１０において、双方向矢印は、第一ギャップＧ１を変化させた際のピーク波長のシフト範囲である。
図１０に示すように、本実施形態の第一フィルター２０の光学特性も、第一実施形態と同様に、可視光域から近赤外域（約４００ｎｍから約１０００ｎｍ）に亘る広い測定波長域に、半値幅が狭い複数のピーク波長が現れる。この際、隣り合う層７１間で、設計中心波長の差Δλを一定値としているので、複数のピーク波長の波長間隔が略均等となり、例えば短波長側の一部や長波長側の一部にピーク波長の波長間隔が密となる部分が生じない。
そして、本実施形態では、第一実施形態と同様、第一ギャップＧ１を小さくすると、各ピーク波長は、全体的に短波長側にシフトし、第一ギャップＧ１を大きくすると、各ピーク波長は、全体的に長波長側にシフトする。
したがって、第一実施形態と同様、第一フィルター２０と第二フィルター３０とを組み合わせることで、光学フィルター１０から、可視光域から近赤外域までの広い測定波長域から目標波長の光のみを透過させることができる。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の第一フィルター２０は、第一実施形態と同様に、第一ギャップＧ１を介して対向する第一反射膜２３及び第二反射膜２４と、第一ギャップＧ１の寸法を変更する第一アクチュエーター２５とを有する。そして、本実施形態の第一反射膜２３及び第二反射膜２４は、高屈折層７１Ｈ_Ｍと低屈折層７１Ｌ_Ｍとを交互に積層した多層膜により構成されており、各層７１の光学膜厚が、層７１毎にそれぞれ異なる設計中心波長λ_Ｍに基づいた膜厚であり、第一ギャップＧ１に近づくほど設計中心波長λ_Ｍが小さくなる。
これにより、第一実施形態と同様に、第一ギャップＧ１の寸法に応じたピーク波長の光を第一フィルター２０から透過させることができ、かつ、当該ピーク波長が、例えば可視光域から近赤外域に亘る広い測定波長域に現れる。また、各ピーク波長における光の透過特性において、半値幅は、第二フィルター３０のような金属膜を反射膜とした波長可変干渉フィルターに対して十分に小さく、波長分解能が非常に高い。したがって、第一フィルター２０から出力される複数のピーク波長を適切に選択することで、広い測定波長域から、所望の目標波長の光を高精度に分光させて透過させることができる。

また、本実施形態では、隣り合う層７１の設計中心波長λ_Ｍの差は一定値Δλである。この場合、図１０に示すように、第一フィルター２０の光学特性において、隣り合うピーク波長の波長間隔が略均一となる。よって、一部の波長間隔が密となることで、分光精度が低下する不都合や、一部の波長間隔が粗となることで、目標波長に設定できない波長が生じる不都合を抑制できる。

［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

（変形例１）
上記第二実施形態では、隣り合う層７１間の設計中心波長λ_Ｍの差が一定値となるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定した。
これに対して、隣り合う層７１間の設計中心波長λ_Ｍの差が一定値とならなくてもよい。例えば、隣り合う層７１の設計中心波長λ_Ｍの差が、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって徐々に小さくなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍが設定され、その設計中心波長λ_Ｍに基づいて、各層７１の光学膜厚が設定されてもよい。

具体的な例を挙げると、図９に示すような第一反射膜２３及び第二反射膜２４の膜構成において、第一基板２１及び第二基板２２から１層目から６層目までの層７１では、隣り合う層７１の設計中心波長λ_Ｍの差が６０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。また、６層目から１２層目のまでの層７１では、前記差が４０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。さらに、１２層目から１７層目までの層７１では、前記差が４０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。この場合の、第一フィルター２０の光学特性を図１１に示す。なお、図１１において、破線は、第二実施形態の第一フィルター２０の光学特性を示し、実線は、変形例１の第一フィルター２０の光学特性を示している。

図１１に示すように、本変形例１の第一フィルター２０においても、第一実施形態や第二実施形態と同様に、可視光域から近赤外域に亘る約６００ｎｍの広い帯域を測定波長域とすることができ、当該測定波長域内に半値幅が小さい複数のピーク波長が現れる。また、各ピーク波長の波長間隔は、第二フィルター３０の透過波長域Ａよりも大きくなり、各ピーク波長が略均等に位置する。よって、第一実施形態と第二実施形態と同様、第一フィルター２０から出力される複数のピーク波長を適切に選択することで、広い測定波長域から、所望の目標波長の光を高精度に分光させて透過させることができる。

一方、変形例１では、第二実施形態に比べて、長波長側の透過率が全体的に高くなり、ピーク波長の間の波長域の光が一定量透過するが、短波長側のピーク波長において、第二実施形態に比べて半値幅が小さくなる。つまり、本実施形態では、特に短波長側の分光測定を実施する際に、精度の高い測定を実施することが可能となる。

（変形例２）
また、第二実施形態において、隣り合う層７１の設計中心波長λ_Ｍの差が、第一ギャップＧ１に向かうにしたがって徐々に大きくなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍが設定され、その設計中心波長λ_Ｍに基づいて、各層７１の光学膜厚が設定されてもよい。
具体的な例を挙げると、図９に示すような第一反射膜２３及び第二反射膜２４の膜構成において、第一基板２１及び第二基板２２を基準として１層目から６層目までの層７１では、隣り合う層７１の設計中心波長λ_Ｍの差が２０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。また、６層目から１２層目のまでの層７１では、前記差が４０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。さらに、１２層目から１７層目までの層７１では、前記差が６０ｎｍとなるように、各層７１の設計中心波長λ_Ｍを設定する。この場合の、第一フィルター２０の光学特性を図１２に示す。なお、図１２において、破線は、第二実施形態の第一フィルター２０の光学特性を示し、実線は、変形例２の第一フィルター２０の光学特性を示している。

図１２に示すように、変形例２の第一フィルター２０においても、第一実施形態や第二実施形態と同様に、可視光域から近赤外域に亘る約６００ｎｍの広い帯域を測定波長域とすることができ、当該測定波長域内に半値幅が小さい複数のピーク波長が現れる。また、各ピーク波長の波長間隔は、第二フィルター３０の透過波長域Ａよりも大きくなり、各ピーク波長が略均等に位置する。よって、第一実施形態と第二実施形態と同様、第一フィルター２０から出力される複数のピーク波長を適切に選択することで、広い測定波長域から、所望の目標波長の光を高精度に分光させて透過させることができる。

一方、変形例２では、第二実施形態に比べて、短波長側の透過率が全体的に高くなり、ピーク波長の波長間隔が密となるが、長波長側のピーク波長において、第二実施形態に比べて半値幅が小さくなり、ピーク波長間の波長域の透過率が低下する。つまり、本実施形態では、特に長波長側の分光測定を実施する際に、精度の高い測定を実施することが可能となる。

（変形例３）
第一実施形態において、第一高屈折層６１Ｈ、第二高屈折層６２Ｈ、及び第三高屈折層６３Ｈが同一素材により構成され、第一低屈折層６１Ｌ、第二低屈折層６２Ｌ、及び第三低屈折層６３Ｌ、第一接続層６４、及び第二接続層６５が同一素材により構成される例を示した。これに対して、第一高屈折層６１Ｈ、第二高屈折層６２Ｈ、及び第三高屈折層６３Ｈが異なる素材により構成されていてもよい。同様に、第一低屈折層６１Ｌ、第二低屈折層６２Ｌ、及び第三低屈折層６３Ｌ、第一接続層６４、及び第二接続層６５が異なる素材により構成されていてもよい。
また、第一積層体６１を構成する２つの第一高屈折層６１Ｈが異なる素材により構成されていてもよい。第二積層体６２及び第三積層体６３においても同様であり、２つの第二高屈折層６２Ｈが異なる素材により構成されていてもよく、２つの第三高屈折層６３Ｈが異なる素材により構成されていてもよい。
さらに、第一積層体６１が２つの第一高屈折層６１Ｈと、１つの第一低屈折層６１Ｌとにより構成される構成を例示したが、例えば、第一低屈折層６１Ｌが複数設けられていてもよい。この場合、各第一低屈折層６１Ｌがそれぞれ異なる素材により構成されていてもよい。なお、第二積層体６２及び第三積層体６３においても同様である。
すなわち、第一積層体６１、第二積層体６２、及び第三積層体６３が、高屈折層と、高屈折層よりも低い屈折率の低屈折層とが交互に積層される構成を有し、各層の光学膜厚が、積層体６１，６２，６３毎に設定された設計中心波長（第一設計中心波長λ_１、第二設計中心波長λ_２、第三設計中心波長λ_３）の１／４となる膜厚に設定されていればよい。

第二実施形態においても同様であり、高屈折層７１Ｈ_Ｍと低屈折層７１Ｌ_Ｍとが交互に積層される構成であれば、各高屈折層７１Ｈ_Ｍを構成する素材や、各低屈折層７１Ｌ_Ｍを構成する素材がそれぞれ異なっていてもよい。各層７１の光学膜厚が、層７１毎に設定された設計中心波長λ_Ｍの１／４倍となるように、膜厚が設定されていればよい。

（変形例４）
第一実施形態において、各積層体６１，６２，６３は、第一基板２１及び第二基板２２側から、高屈折層、低屈折層の順に交互に積層される例を示したが、これに限定されない。例えば、低屈折層、高屈折層の順に交互に積層される構成としてもよい。なお、第二実施形態においても同様である。
また、第一実施形態では、第一積層体６１の最も第二積層体６２に近い位置に配置される層が第一高屈折層６１Ｈであるため、第一積層体６１と第二積層体６２とを接続する第一接続層６４は低屈折層により構成した。これに対して、第一積層体６１の最も第二積層体６２に近い位置に配置される層が第一低屈折層６１Ｌである場合、第一接続層６４は高屈折層により構成することが好ましい。また、この場合、第二積層体６２の最も第一積層体６１に近接する位置に配置される層は、第二低屈折層６２Ｌとすることが好ましい。なお、第二接続層６５においても同様である。

（変形例５）
第一実施形態において、第一接続層６４により第一積層体６１と第二積層体６２とを接続し、第二接続層６５により第二積層体６２と第三積層体６３とを接続する例を示した。これに対して、第一接続層６４や第二接続層６５が設けられず、第一積層体６１に対して直接第二積層体６２を積層し、第二積層体６２に対して直接第三積層体６３を積層する構成としてもよい。

（変形例６）
上記第一実施形態において、光学フィルター１０は、波長域設定フィルターとして、第二フィルター３０を備える構成としたが、これに限定されない。
例えば、光学フィルター１０は、波長域設定フィルターとして、所定の狭帯域の光を透過させるバンドバスフィルターを複数備え、目標波長に応じて受光部４０の光軸Ｏ上に配置するバンドバスフィルターを切り替える構成としてもよい。

（変形例７）
上記第一実施形態において、光学フィルター１０は、測定光の入射側に第一フィルター２０が配置され、受光部４０に対向して第二フィルター３０が配置される構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、光学フィルター１０は、第二フィルター３０が測定光の入射側に位置し、受光部４０に対向して第一フィルター２０が配置される構成としてもよい。

１０…光学フィルター、２０…第一フィルター、２１…第一基板、２２…第二基板、２３…第一反射膜、２４…第二反射膜、２５…第一アクチュエーター（ギャップ変更部）、３０…第二フィルター（波長域設定フィルター）、３３…第三反射膜（金属反射膜）、３４…第四反射膜（金属反射膜）、３５…第二アクチュエーター（透過波長域変更部）、４０…受光部、５０…制御部、５１…フィルター駆動回路、６１…第一積層体、６１Ｈ…第一高屈折層、６１Ｌ…第一低屈折層、６２…第二積層体、６２Ｈ…第二高屈折層、６２Ｌ…第二低屈折層、６３…第三積層体、６３Ｈ…第三高屈折層、６３Ｌ…第三低屈折層、６４…第一接続層、６５…第二接続層、７１…層、７１Ｈ_Ｍ…高屈折層、７１Ｌ_Ｍ…低屈折層、２５１…第一電極、２５２…第二電極、２６１…第一検出電極、２６２…第二検出電極、５１１…第一駆動回路、５１２…第二駆動回路、５１３…第一容量検出回路、５１４…第二容量検出回路。

Claims (7)

1. ギャップを介して対向する一対の反射膜と、
   一対の前記反射膜の間隔を変更するギャップ変更部と、を備え、
   前記反射膜は、複数の積層体により構成され、
   複数の前記積層体は、それぞれ、高屈折層と、前記高屈折層よりも屈折率が小さい低屈折層とが交互に積層されることで構成されており、各前記積層体において、前記高屈折層の光学膜厚、及び、前記低屈折層の光学膜厚が、前記積層体毎に設定された所定の設計中心波長に基づいた膜厚であり、
   前記設計中心波長は、前記積層体毎にそれぞれ異なり、
   複数の前記積層体の前記設計中心波長は、前記ギャップに近接するにしたがって短くなる
   ことを特徴とする光学フィルター。
2. 請求項１に記載の光学フィルターにおいて、
   複数の前記積層体は、透光性の接続層により接続され、
   前記接続層の光学膜厚は、前記接続層を挟む一対の前記積層体の前記設計中心波長の平均に基づいた膜厚である
   ことを特徴とする光学フィルター。
3. ギャップを介して対向する一対の反射膜と、
   一対の前記反射膜の間隔を変更するギャップ変更部と、を備え、
   前記反射膜は、高屈折層と低屈折層とを交互に積層した多層膜により構成され、
   前記高屈折層及び前記低屈折層の各層の光学膜厚が、前記層毎にそれぞれ異なる設計中心波長に基づいた膜厚であり、前記ギャップに近づくほど前記設計中心波長が小さくなる
   ことを特徴とする光学フィルター。
4. 請求項３に記載の光学フィルターにおいて、
   隣り合う前記層の前記設計中心波長の差は一定値である
   ことを特徴とする光学フィルター。
5. 請求項１に記載の光学フィルターにおいて、
   一対の前記反射膜の光軸上に、所定の波長域の光を透過させる波長域設定フィルターが設けられている
   ことを特徴とする光学フィルター。
6. 請求項５に記載の光学フィルターにおいて、
   前記波長域設定フィルターは、前記光軸に沿って互いに対向する一対の金属反射膜と、一対の前記金属反射膜の間の寸法を変更する透過波長域変更部と、を備える
   ことを特徴とする光学フィルター。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルターと、
   前記ギャップ変更部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする電子機器。

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