TW201300836A - 濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器 - Google Patents

濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器 Download PDF

Info

Publication number
TW201300836A
TW201300836A TW100123400A TW100123400A TW201300836A TW 201300836 A TW201300836 A TW 201300836A TW 100123400 A TW100123400 A TW 100123400A TW 100123400 A TW100123400 A TW 100123400A TW 201300836 A TW201300836 A TW 201300836A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wavelength
band
filter
substrate
adjustable
Prior art date
Application number
TW100123400A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI553346B (zh
Inventor
Tomonori Matsushita
Tatsuo Urushidani
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of TW201300836A publication Critical patent/TW201300836A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI553346B publication Critical patent/TWI553346B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G02B5/288—Interference filters comprising deposited thin solid films comprising at least one thin film resonant cavity, e.g. in bandpass filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/284—Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本發明之濾光器係包括：第1波長可調式帶通濾波器，其可對第1波長頻帶(400nm~460nm)進行分光，且，包含以上述第1波長頻帶內之第1波長為中心波長之第1分光頻帶與以第1波長頻帶內之第2波長為中心波長之第2分光頻帶；以及第2波長可調式帶通濾波器，其可對與第1波長頻帶鄰接之第2波長頻帶(480nm~540nm)進行分光，且，包含以第2波長頻帶內之第3波長為中心波長之第3分光頻帶與以第2波長頻帶內之第4波長為中心波長之第4分光頻帶。

Description

濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器
本發明係關於一種濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器等。
干涉濾波器自先前以來用於分光測定器等中。作為干涉濾波器之一態樣，已知有可調式控制透射波長之干涉濾波器(法布裏-柏洛標準具(Fabry-Perot etalon)干涉濾波器)(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1記載之透射波長可調之透射波長可調式干涉濾波器(以下，有時稱為可調式縫隙標準具濾波器，或簡稱為可調式縫隙標準具之情形)係包括相互平行地保持之一對基板、以及以相互對向並且具有固定間隔之縫隙之方式形成於該一對基板上之一對多層膜(光學膜)，且藉由外力使一對多層膜(光學膜)間之縫隙大小產生變化，從而可調式控制透射波長。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-142752號公報
然而，於由一個波長可調式濾波器(例如可調式縫隙標準具濾波器)覆蓋所需波長頻帶之情形時，若透射光之波長範圍較寬，則必需藉由致動器來使波長可調式濾波器之活動部遍及大範圍移動。亦即，產生如下課題：波長可調式濾波器之活動部之活動範圍增大，從而增加驅動電壓。
又，亦產生有為了確保波長可調式濾波器之頻帶，使透射光之波長範圍較寬，而導致光學膜之結構變得複雜之課題。亦即，必需設計可覆蓋所需波長頻帶之全頻帶之光學膜，導致光學膜之結構變得複雜。若光學膜之結構複雜化，則易產生製造方面之負擔增加，又，透射光之強度降低之類的不良情況。
根據本發明之至少一個態樣，例如，可抑制波長可調式濾波器之活動範圍。又，例如，可抑制光學膜之結構複雜化。
(1)本發明之濾光器之一態樣，係包括：第1波長可調式帶通濾波器；第2波長可調式帶通濾波器；驅動部，其係分別驅動上述第1波長可調式帶通濾波器及上述第2波長可調式帶通濾波器；以及控制部，其係可調式控制上述第1波長可調式帶通濾波器及上述第2波長可調式帶通濾波器之各自之分光頻帶；且，上述第1波長可調式帶通濾波器可對所需波長頻帶中之第1波長頻帶之光進行分光，且，至少包含以上述第1波長頻帶內之第1波長為中心波長之第1分光頻帶、與以上述第1波長頻帶內之第2波長為中心波長之第2分光頻帶，作為分光頻帶，上述第2波長可調式帶通濾波器可對上述所需波長頻帶中之與上述第1波長頻帶鄰接之第2波長頻帶之光進行分光，且，至少包含以上述第2波長頻帶內之第3波長為中心波長之第3分光頻帶、與以上述第2波長頻帶內之第4波長為中心波長之第4分光頻帶，作為分光頻帶。
本態樣，係使用複數個(亦即兩個以上之)波長可調式帶通濾波器覆蓋所需波長頻帶，而並非由一個波長可調式濾波器覆蓋所需波長頻帶。即，至少設置有第1波長可調式帶通濾波器及第2波長可調式帶通濾波器。使第1波長可調式帶通濾波器可對所需波長頻帶中之第1波長頻帶之光進行分光，並使第2波長可調式帶通濾波器可對所需波長頻帶中之與第1波長頻帶鄰接之第2波長頻帶之光進行分光。
第1波長可調式帶通濾波器及第2波長可調式帶通濾波器可包含例如可調式縫隙標準具濾波器。可藉由控制可調式縫隙標準具之縫隙值，而使用一個濾光器，實質上實現複數個(亦即兩個以上之)分光頻帶。亦即，第1波長可調式帶通濾波器，係至少包含以第1波長頻帶內之第1波長為中心波長之第1分光頻帶、與以第1波長頻帶內之第2波長(例如，於波長軸上，與第1波長相差至少第1分光頻帶之頻寬以上的波長)為中心波長之第2分光頻帶，作為分光頻帶。同樣地，第2波長可調式帶通濾波器，係至少包含以第2波長頻帶內之第3波長為中心波長之第3分光頻帶、與以第2波長頻帶內之第4波長(例如，於波長軸上，與第3波長相差至少第3分光頻帶之頻寬以上的波長)為中心波長之第4分光頻帶，作為分光頻帶。
波長可調式帶通濾波器係可利用一個濾光器實質上實現複數個分光頻帶，從而可由簡易之構成覆蓋較寬之波段，故具有可用性較佳之特性。藉由使用複數個該波長可調式帶通濾波器，且對各濾波器分配分光之頻帶，而實現可有效地覆蓋更寬範圍之波段且具有經簡化之構成之濾光器。藉此，例如可抑制各個波長可調式帶通濾波器之活動部之活動範圍，從而可抑制致動器之驅動電壓之上升。又，例如可令用於各波長可調式帶通濾波器之光學膜(例如，包含積層有不同折射率之膜之結構，且兼具光之反射特性與透射特性之光學膜)之結構或構成(包含厚度等)簡化。根據本態樣，可降低濾光器之設計上之難度(設計難度)及製造上之難度(製程難度)。
(2)本發明之濾光器之另一態樣，係上述第1波長可調式帶通濾波器包括第1基板、與上述第1基板對向之第2基板、設置於上述第1基板上之第1光學膜、設置於上述第2基板上且與上述第1光學膜對向之第2光學膜、設置於上述第1基板上之第1電極、以及設置於上述第2基板上且與上述第1電極對向之第2電極，且，可藉由上述第1電極與上述第2電極之間之靜電力，而控制上述第1光學膜與上述第2光學膜之間之縫隙，對上述第1分光頻帶或上述第2分光頻帶之光進行分光，上述第2波長可調式帶通濾波器包括第3基板、與上述第3基板對向之第4基板、設置於上述第3基板上之第3光學膜、設置於上述第4基板上且與上述第3光學膜對向之第4光學膜、設置於上述第3基板上之第3電極、以及設置於上述第4基板上且與上述第3電極對向之第4電極，且，可藉由上述第3電極與上述第4電極之間之靜電力，而控制上述第3光學膜與上述第4光學膜之間之縫隙，對上述第3分光頻帶或上述第4分光頻帶之光進行分光。
本態樣，係使用靜電驅動式之可調式縫隙標準具濾波器，作為第1波長可調式帶通濾波器及第2波長可調式帶通濾波器。第1波長可調式帶通濾波器包含第1基板(例如固定基板)、及與第1基板對向配置之第2基板(例如活動基板)。於第1基板(例如固定基板)，形成有作為靜電致動器之構成要素之第1電極，更形成有第1光學膜。於第2基板(例如活動基板)，與例如第1電極對向配置有作為靜電致動器之構成要素之第2電極，且以與例如第1光學膜對向之方式形成有第2光學膜。第1光學膜與第2光學膜係具有作為干涉儀之構成要素即反射膜之功能。若在第1電極與第2電極之間產生特定之電位差，則於電極間產生例如靜電力(例如靜電引力)。作為例如活動基板之第2基板係具有可撓性，且於第2基板產生有靜電力之撓曲，使得第1光學膜與第2光學膜之間之縫隙(干涉縫隙)之大小進行變化(例如縮小)，從而使可調式縫隙標準具濾波器之光透射頻帶(亦即分光頻帶)產生變化。
第2波長可調式帶通濾波器之構成與動作亦與第1波長可調式帶通濾波器相同。亦即，第2波長可調式帶通濾波器係包含第3基板(例如固定基板)、及與第3基板對向配置之第4基板(例如活動基板)。於第3基板(例如固定基板)，形成有作為靜電致動器之構成要素之第3電極，更形成有第3光學膜。於第4基板(例如活動基板)，與第3電極對向地配置有作為靜電致動器之構成要素之第4電極，且以與例如第3光學膜對向之方式形成有第4光學膜。第3光學膜與第4光學膜具有作為干涉儀之構成要素即反射膜之功能。
可調式縫隙標準具濾波器係利用法布裏-柏洛干涉儀之原理且構成簡易適合小型化、低價格之波長可調式濾波器，本態樣，係使用複數個該可調式縫隙標準具濾波器，並使各濾波器分別對不同波長頻帶之光進行分光。藉由使用複數個波長可調式濾波器，而使一個濾波器中之致動器之活動範圍縮小，由此，獲得可降低驅動電壓(省電效果)，以及，因使1次驅動電壓之變化量減小，而與使驅動電壓產生較大變化之情形相比，驅動電壓之精度提昇之效果。又，亦使光學膜之設計簡易化。由此，可降低設計難度及製程難度。
根據本態樣，例如，可實現包含經簡化之構成、小型輕量且可覆蓋較寬之波長範圍的可用性較佳之濾光器。
(3)本發明之濾光器之另一態樣，係於自上述第1基板之基板厚度方向觀察之俯視中，上述第1電極形成於上述第1光學膜之周圍，於自上述第2基板之基板厚度方向觀察之俯視中，上述第2電極形成於上述第2光學膜之周圍，於自上述第3基板之基板厚度方向觀察之俯視中，上述第3電極形成於上述第3光學膜之周圍，於自上述第4基板之基板厚度方向觀察之俯視中，上述第4電極形成於上述第4光學膜之周圍。
本態樣，係第1波長可調式帶通濾波器之第1電極、第2電極分別形成於第1光學膜、第2光學膜之周圍。又，第2波長可調式帶通濾波器之第3電極、第4電極分別形成於第3光學膜、第4光學膜之周圍。可藉由以此方式於第1光學膜、第2光學膜之周圍設置第1電極、第2電極，且於第3光學膜、第4光學膜之周圍設置第3電極、第4電極，而利用產生於電極間之靜電力，精度良好地控制第1光學膜之間及第2光學膜之間之縫隙。
(4)本發明之濾光器之另一態樣，係上述第1光學膜、上述第2光學膜、上述第3光學膜及上述第4光學膜由相同之材料構成。
本態樣，係可使分別設置於複數個波長可調式帶通濾波器中之光學膜之構成材料共用化。由此，可減輕濾光器之製造難度(例如，製造製程之簡化)。
(5)本發明之濾光器之另一態樣，係上述第2波長頻帶相較上述第1波長頻帶為長波長側之波長頻帶，且，上述第2波長頻帶之頻寬設定為寬於上述第1波長頻帶之頻寬。
本態樣，係於第2波長可調式帶通濾波器可進行分光之第2波長頻帶，相較第1波長可調式帶通濾波器可進行分光之第1波長頻帶為長波長側之波長頻帶之情形時，將第2波長頻帶之頻寬設定為寬於第1波長頻帶之頻寬。
例如，於使用於各濾波器中之光學膜之材料(及構成)共用化時，可使用共用之光學膜而實現之帶通濾波器之頻寬具有隨著靠近短波長側則變得越短之傾向。例如，當作為決定帶通濾波器之頻寬之參數，包含透過該帶通濾波器之波長本身時，波長越短，則該參數之值變得越小，其結果，帶通濾波器之頻寬亦變短。又，在分光測定器中，於需要特定頻寬之8個分光頻帶之情形時，假定對第1波長頻帶分配4個分光頻帶，對第2波長頻帶同樣地分配4個分光頻帶之情形。於此情形時，根據上述情況，短波長側之第1波長頻帶變得短於第2波長頻帶，因此，於第1波長頻帶中，可能存在難以分配4個分光頻帶(亦即，確保4個測定點)之情形。於此情形時，對於可對短波長側之波長頻帶進行分光之第1波長可調式帶通濾波器中使用之光學膜，必需採取使用不同材料(及採用不同結構)之對策。於此情形時，光學膜之製造上之負擔增加。
因此，於本態樣中，容許在第1波長頻帶與第2波長頻帶中頻寬存在差異，並將長波長側之第2波長頻帶之頻寬設定為寬於短波長側之第1波長頻帶之頻寬。藉此，於短波長側之第1波長頻帶中無需勉強確保分光頻帶之數量，從而可進行合理之濾光器之設計。
(6)本發明之濾光器之另一態樣，係於上述第1波長頻帶內設置特定頻寬之複數個分光頻帶，又，於上述第2波長頻帶內設置上述特定頻寬之複數個分光頻帶，且將設於上述第1波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為m，將設於上述第2波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為n時，m<n成立。
如上述(5)之態樣中所說明，可藉由將長波長側之第2波長頻帶之頻寬設定為寬於短波長側之第1波長頻帶之頻寬，而不必於短波長側之第1波長頻帶中勉強地確保分光頻帶之數量。
因此，本態樣，係採用如下設計方法：無需使分別分配至第1波長頻帶與第2波長頻帶之分光頻帶之數量均等，且較少地設定短波長側之第1波長頻帶之數量。亦即，於將設置於第1波長頻帶內之複數個分光頻帶之數量設為m，將設置於第2波長頻帶內之複數個分光頻帶之數量設為n之情形時，m<n成立。
例如，於需要7個分光頻帶(7個測定點)之情形時，於第1波長頻帶中設定3個(m=3)分光頻帶(3個測定點)，於第2波長頻帶中設定4個(n=4)分光頻帶(4個測定點)。藉此，即便短波長側之波長頻帶，亦可藉由使用有共用之光學膜之波長可調式帶通濾波器進行分光，且濾光器(包含複數個波長可調式帶通濾波器之濾光器裝置)之作為整體之構成不會複雜化。由此，不會增大製造上之難度或設計上之難度。
(7)本發明之濾光器之另一態樣，係於將上述第1波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化m次時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtm，將上述第2波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化n次時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtn之情形時，Δtm>Δtn成立。
本態樣，係著眼於各波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間。第1波長可調式帶通濾波器之分光頻帶係變化m次，上述第2波長可調式帶通濾波器之分光頻帶係變化n次。如上述(5)之態樣所說明，m<n成立。
此處，例如，使用可調式縫隙標準具濾波器，作為第1波長可調式帶通濾波器及第2波長可調式帶通濾波器，又，例如，假定各波長可調式帶通濾波器中之活動基板(第2基板及第4基板)之總移動量(總縫隙變化量)相同之情形。例如，於將活動基板之總縫隙變化量設為G時，第1波長可調式帶通濾波器，係於使分光頻帶每1次變化時，縫隙值僅變化(G/m)，第2波長可調式帶通濾波器，係於使分光頻帶每1次變化，縫隙值僅變化(G/n)。由於m<n，故而(G/m)>(G/n)。亦即，若將各帶通濾波器之每次之縫隙變化量加以比較，則第1波長可調式帶通濾波器之每次之縫隙變化量(G/m)較大。由此，就供給至致動器之驅動電壓之每次變化量(步階式電壓變化量)而言，第1波長可調式帶通濾波器較大。若驅動電壓之變化量較大，則至該驅動電壓穩定為止之穩態時間(穩定化時間)會延長。
本態樣係著眼於此方面，於將第1波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間設為Δtm，將第2波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間設為Δtn之情形時，設定為Δtm>Δtn。亦即，由於第1波長可調式帶通濾波器之驅動電壓之每次變化量較大，因此，穩態時間變長，故將1次分光頻帶之保持期間Δtm設定為長於Δtn。藉此，就第1波長可調式帶通濾波器之驅動而言，可確保驅動電壓之穩態時間，就第2波長可調式帶通濾波器之驅動而言，不必設置過長之保持期間。由此，實現合理且有效之分光處理。
(8)本發明之濾光器之另一態樣，係上述控制部以m‧Δtm與n‧Δtn達到相同之方式設定Δtm及Δtn。
本態樣，係實現各波長可調式帶通濾波器自開始分光處理起，直至結束分光處理為止之時間之大致均一化。上述(6)之態樣，係設定Δtm>Δtn。此處，只要調整Δtm及Δtn之長短，則可使m‧Δtm與n‧Δtn大致相等。藉此，便可使各波長可調式帶通濾波器開始分光處理起直至結束分光處理為止之時間大致均一化。藉由使各波長可調式帶通濾波器之總分光處理時間均一化，而使例如分光測定器中之信號處理簡易化(例如易於使各信號之處理時序一致)。此情形有利於分光測定器等光學機器中之信號處理之效率化。
(9)本發明之濾光器之另一態樣，係更包括可對上述所需波長頻帶中之與上述第2波長頻帶鄰接之第3波長頻帶之光進行分光的第3波長可調式帶通濾波器，且上述第3波長頻帶相較上述第1波長頻帶及上述第2波長頻帶為長波長側之波長頻帶，上述第3波長頻帶之頻寬係設定為寬於上述第1波長頻帶之頻寬，於上述第3波長頻帶內，設置有上述特定頻寬之複數個分光頻帶，且，將設置於上述第1波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為m，將設置於上述第2波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為n，將設置於上述第3波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為s之情形時，m<n≦s或m≦n<s成立，且，當m<n時，n=m+1，又，當n<s時，s=n+1。
本態樣，係於使用3個以上之波長可調式帶通濾波器之情形時，對設定於各波長可調式帶通濾波器中之分光頻帶數量(縫隙可調數或測定點數)設置限制。即，於將設定於第1波長可調式帶通濾波器中之分光頻帶數設為m，將設定於第2波長可調式帶通濾波器中之分光頻帶數設為n，將設定於第3波長可調式帶通濾波器中之分光頻帶數設為s時，m<n≦s或m≦n<s成立，且，將m與n之差或n與s之差設定為0或1。此處，作為前提，m、n、s為2以上之自然數。亦即，當m<n時，n=m+1成立，又，當n<s時，s=n+1成立。
例如，假定如下情形：將包含複數個波長可調式帶通濾波器之濾光器中可設定之總分光頻帶之數量(總可調縫隙數)設為X(X為偶數，且此處設為16)，且使用4個波長可調式帶通濾波器。再者，將設定於第4波長可調式帶通濾波器中之分光頻帶數設為p。
於此情形時，於對各波長可調式帶通濾波器均等地分配分光頻帶數之情形時，各濾波器中可分配4個分光頻帶。相對於此，本態樣，係設定為例如m=3、n=4、s=4、p=5。於該例中，m、n、s係m<n=s成立，又，n、s、p係n=s<p成立(此處，若將n、s、p分別重新替換為m、n、s，則m=n<s成立)。
若設置本態樣中之限制，則能夠一面以於難以使分光頻帶變長之短波段中使頻寬縮短，於長波段中使頻寬變長之原則(上述(4)之態樣之原則)為基礎，一面使對鄰接之波長頻帶之光進行分光之兩個波長可調式帶通濾波器間之分光頻帶數之差為0或1(具有不使分光頻帶數之不均擴大之效果)。由此，可進行合理之設計。例如，如(7)之態樣所示，可容易地使各波長可調式帶通濾波器之總分光處理時間均一化。
(10)本發明之濾光器模組之一態樣，係包括：上述任一項之濾光器；以及受光元件，其係接收透過上述濾光器之光。
濾光器模組例如可用作光通訊裝置之接收部(包含受光光學系統與受光元件)，又，例如，可用作分光測定器之受光部(包含受光光學系統與受光元件)。根據本態樣，可實現能夠較寬地獲得透射光之波長範圍、小型且可用性較佳之濾光器模組。
(11)本發明之分光測定器之一態樣，係包括：如上述任一項之濾光器；受光元件，其係接收透過上述濾光器之光；以及信號處理部，其係根據基於自上述受光元件中所得之信號的信號處理，執行既定之信號處理。
根據本態樣，例如，可實現包含經簡化之構成、小型輕量且可覆蓋較寬之波長範圍的可用性較佳之分光測定器。信號處理部係基於自受光元件中所得之信號(受光信號)，執行特定之信號處理，例如，測定試樣之分光光度分佈。可藉由測定分光光度分佈，而進行例如試樣之測色、試樣之成分分析等。再者，若對自受光元件中所得之信號，執行用以去除雜訊之修正，則可提高分光測定之精度。又，該雜訊係例如因各濾波器之透射率之半頻寬較寬導致重疊於與各濾波器對應之受光信號中的多餘頻帶之受光成分等。
(12)本發明之光學機器之一態樣，係包括上述任一項之濾光器。藉此，實現包含經簡化之構成、小型輕量且可覆蓋較寬之波長範圍的可用性較佳之光學機器(例如，各種感測器或光通訊應用機器)。
以下，對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。再者，以下說明之本實施形態並非不正當地限定請求項記載之本發明之內容者，且本實施形態中說明之全部構成並非本發明之解決手段之必須條件。
(第1實施形態)
本實施形態，係以包含濾光器(包含複數個波長可調式帶通濾波器)之光學機器(此處為分光測定器)為例，對濾光器之構成例或動作例進行說明。再者，作為分光測定器之例，可列舉例如測色器、分光分析器、分光頻譜分析儀等。
(分光測定器之整體構成例與濾光器之構成例)
圖1(A)及圖1(B)係表示分光測定器之整體構成例與濾光器之構成例之圖。例如，於進行試樣200之測色之情形時使用光源100，又，於進行試樣200之分光分析之情形時使用光源100'。
如圖1(A)所示，分光測定器係包括光源100(或100')、包含複數個波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(Band-pass Filter)(1)~可調式BPF(4))之濾光器(分光部)300、包含光電二極體等受光元件PD(Photodiode)(1)~PD(4)之受光部400、基於自受光部400中所得之受光信號(光量數據)執行既定之信號處理且求出分光光度分佈等之信號處理部600、分別驅動可調式BPF(1)~可調式BPF(4)之驅動部301、以及分別可調式控制可調式BPF(1)~可調式BPF(4)之分光頻帶之控制部303。信號處理部600係包含信號處理電路501，且亦可視需要設置修正運算部500。可藉由測定分光光度分佈，而進行例如試樣200之測色或試樣200之成分分析等。
再者，由濾光器300及受光部400而構成濾光器模組350。濾光器模組350不僅可應用於分光測定器，亦可用作例如光通訊裝置之接收部(包含受光光學系統與受光元件)(關於此例，將利用圖15於下文敍述)。本實施形態中之濾光器模組350具有可較寬地獲得透射光之波長範圍、小型輕量且可用性較佳之優點。
又，如上所述，信號處理部600可包含修正自受光部400中所得之受光信號(光量數據)的修正運算部500。例如，若對自受光部400中所得之信號執行用以去除雜訊之修正，則可提高分光測定之精度。再者，雜訊係例如因可調式BPF(1)~(4)之各自之透射率之半頻寬較寬導致重疊於與各濾波器對應之受光信號中之多餘頻帶之受光成分。
又，作為光源100(100')，例如，可使用利用白熾燈、螢光燈、放電管、LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等固體發光元件之光源(固體發光元件光源)等。
如圖1(B)所示，濾光器300係實質上覆蓋遍及波長400 nm~700 nm之大範圍之波長頻帶(即所需頻帶)且可設定複數個分光頻帶之帶通濾波器。即，濾光器300係包括第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))、第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))、第3波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(3))及第4波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(4))。
第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))係對波長400 nm~460 nm之波長頻帶(第1波長頻帶)之光進行分光，且，包含頻寬設定為20 nm之4個分光頻帶(透射波長頻帶)b1~b4。b1~b4之各個頻帶之中心波長為400 nm、420 nm、440 nm及460 nm。第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))係對480 nm~540 nm之波長頻帶(第2波長頻帶)進行分光，且包含頻寬設定為20 nm之4個分光頻帶(透射波長頻帶)b5~b8。b5~b8之各個頻帶之中心波長為480 nm、500 nm、520 nm及540 nm。第3波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(3))係對波長560 nm~620 nm之波長頻帶(第3波長頻帶)進行分光，且包含頻寬設定為20 nm之4個分光頻帶(透射波長頻帶)b9~b12。b9~b12之各個頻帶之中心波長為560 nm、580 nm、600 nm及620 nm。第4波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(4))係對640 nm~700 nm之波長頻帶(第4波長頻帶)進行分光，且包含頻寬設定為20 nm之4個分光頻帶(透射波長頻帶)b13~b16。b13~b16之各個頻帶之中心波長為640 nm、660 nm、680 nm及700 nm。再者，於圖1(B)中，p1~p16分別表示濾光器300用於分光測定器之情形時之測定點(即，設定有16個測定點)。
圖1(A)及圖1(B)中所示之本實施形態中之濾光器300係採用如下構成：使用複數個(亦即兩個以上之)波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1)~可調式BPF(4))覆蓋所需波長頻帶(應覆蓋之波長頻帶)，而並非由一個波長可調式濾波器覆蓋所需波長頻帶(應覆蓋之波長頻帶)。
即，至少設置兩個以上之波長可調式帶通濾波器(作為第1波長可調式帶通濾波器之可調式BPF(1)及作為第2波長可調式帶通濾波器之可調式BPF(2))。
波長可調式帶通濾波器係具有如下特性：可利用一個濾光器實質上實現複數個分光頻帶，可藉由簡易之構成覆蓋較寬之波段，且可用性較佳。本實施形態，係實現可藉由使用複數個該波長可調式帶通濾波器，對各濾波器分配分光之頻帶，而有效地覆蓋更寬範圍之波段之具有經簡化之構成的濾光器。藉此，例如，可抑制各個波長可調式帶通濾波器之活動部之活動範圍，從而抑制致動器之驅動電壓之上升。又，例如，可使用於各波長可調式帶通濾波器中之光學膜(例如，包含積層有不同折射率之膜之結構，且兼具光之反射特性與透射特性之光學膜)之結構或構成(包含厚度等)簡化。由此，可降低濾光器之設計上之難度(設計難度)及製造上之難度(製程難度)。
(關於可調式縫隙標準具濾波器)
圖1(A)及圖1(B)中所示之波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1)~可調式BPF(4))可分別包含可調式縫隙標準具濾波器(有時簡稱為可調式縫隙標準具)。可藉由控制可調式縫隙標準具之縫隙值，而使用一個濾光器實質上實現複數個(亦即2個以上之)分光頻帶。
例如，於圖1(B)之例中，第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))可使用能夠使縫隙值遍及4步階產生變化之可調式縫隙標準具而構成。因此，第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))，係實質上至少包含以第1波長頻帶(400 nm~460 nm)內之第1波長400 nm為中心波長之第1分光頻帶b1、與以第1波長頻帶(400 nm~460 nm)內之第2波長為中心波長之第2分光頻帶b2，作為分光頻帶。第2波長係不同於第1波長，且，其係於波長軸上與第1波長相差至少第1分光頻帶之頻寬(亦即20 nm)以上之波長，此處為420 nm。進而，包含中心波長為第3波長(440 nm)且具有20 nm之頻寬之第3分光頻帶b3、與中心波長為第4波長(460 nm)且具有20 nm之頻寬之第4分光頻帶b4。
同樣地，第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))可使用能夠使縫隙值遍及4步階產生變化之可調式縫隙標準具而構成。因此，第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))，係實質上至少包含以第2波長頻帶(480 nm~540 nm)內之第5波長為中心波長之第5分光頻帶b5、與以第2波長頻帶(480 nm~540 nm)內之第6波長500 nm為中心波長之第6分光頻帶b6，作為分光頻帶。進而，包含中心波長為第7波長(520 nm)且具有20 nm之頻寬之第7分光頻帶b7、與中心波長為第8波長(540 nm)且具有20 nm之頻寬之第8分光頻帶b8。
圖2(A)~圖2(D)係表示可調式縫隙標準具濾波器之原理與結構例之圖。如圖2(A)所示，可調式縫隙標準具濾波器包括相互對向配置之第1基板(例如固定基板)20、第2基板(例如活動基板)30、設置於第1基板20之主面(表面)上之第1光學膜40、設置於第2基板30之主面(表面)上之第2光學膜50、以及由各基板夾持且用以調整各基板間之縫隙(距離)的致動器(例如靜電致動器或壓電元件等)80a、80b。
再者，只要第1基板20及第2基板30之至少一者為活動基板即可，亦可使兩者均為活動基板。致動器80a及致動器80b係分別由驅動部(驅動電路)301a及驅動部(驅動電路)301b各自進行驅動。又，各驅動部(驅動電路)301a、301b之動作係由控制部(控制電路)303進行控制。
以特定角度θ自外部入射之光Lin係穿過第1光學膜40而幾乎不會散射。於設置在第1基板20上之第1光學膜40與設置在第2基板30上之第2光學膜50之間，反覆進行光反射，藉此，產生光干涉，使得僅波長滿足特定條件之光增強，該經增強之波長之光之一部分穿過第2基板30上之第2光學膜50，到達受光部(受光元件)400。因干涉而使何種波長之光相互增強係依存於第1基板20與第2基板30之間之縫隙G1。由此，可藉由可調式控制縫隙G1，而使穿過之光之波長頻帶產生變化。
圖2(B)係表示可調式縫隙標準具濾波器之剖面結構之一例。可調式縫隙標準具係包括對向且平行配置之第1基板20及第2基板30、以及第1光學膜40及第2光學膜50。縫隙(光學膜間之距離)係設定為G1。
圖2(C)係表示形成於第1基板20(例如玻璃基板)上之第1光學膜40之結構例。第1光學膜40係至少包含一對(one pair)氧化矽膜(SiO2膜(折射率n=1.5))、及氧化鈦膜(TiO2膜(折射率n=2.5))之積層膜。第1光學膜40發揮反射膜之功能，又，兼具透光膜之功能。再者，於氧化鈦膜上形成有作為保護膜之氧化膜。亦可藉由調整該作為保護膜之氧化膜之厚度來對縫隙G1進行微調。亦可使第2光學膜50為相同之構成。
圖2(D)係表示帶通濾波器之光透射特性如何依存於積層之光學膜之對數產生變化(僅為一例)。於單層膜(一對膜)之情形時，成為例如由實線所示之帶通濾波器特性(透射率之半頻寬w1)，而於多層膜(2對以上之膜)之情形時，成為例如由虛線所示之帶通濾波器特性(透射率之半頻寬w2(w2>w1))。如此般，可藉由增加構成光學膜之對數，而擴大帶通濾波器中之透射率之半頻寬(亦即光透射頻帶之頻寬)。
然而，例如，若需要利用一個帶通濾波器覆蓋圖1(B)所示之400 nm~700 nm之較寬之波長頻帶，則光學膜之結構會複雜化，導致設計上之負擔或製程上之負擔增大。相對於此，如上所述，本發明係採用複數個波長可調式濾波器，並對各波長可調式濾波器分別分配分光之頻帶，藉此，便可減輕一個波長可調式濾波器之負擔。
亦即，可調式縫隙標準具係構成簡易、且適合小型化、低價格之波長可調式濾波器，且可藉由使用複數個該可調式縫隙標準具濾波器，使各濾波器分別對不同之波長頻帶進行分光，而合理地實現例如包含經簡化之構成、小型輕量且可覆蓋較寬之波長範圍的可用性較佳之濾光器。
由於使複數個波長可調式帶通濾波器之負擔減輕，故而可使分別設置於該等複數個波長可調式帶通濾波器中之光學膜之構成材料共用化。由此，可減輕濾光器之製造難度(例如，製造製程之簡化)。
以下，對可調式縫隙標準具之具體結構例進行說明。圖3(A)及圖3(B)係用以說明可調式縫隙標準具之具體結構例及其動作之圖。
於圖3(A)中，形成有第1基板20、以及例如一體且活動地支持第2基板30之支持部22。支持部22亦可設置於第2基板30，或者亦可與第1、第2基板20、30分開而單獨形成。
第1、第2基板20、30可分別由例如鈉玻璃、水晶玻璃、石英玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼矽玻璃、無鹼玻璃等各種玻璃或水晶等形成。於該等中，作為各基板20、30之構成材料，較佳為含有例如鈉(Na)或鉀(K)等鹼金屬之玻璃，可藉由利用此種玻璃形成各基板20、30，而提高光學膜(反射膜)40、50、或者各電極60、70之密接性或基板相互之接合強度。繼而，該等兩塊基板20、30係藉由利用使用有例如電漿聚合膜之表面活化接合等進行接合而一體化。第1、第2基板20、30係分別形成為一邊例如為10 mm之正方形，且發揮膜片之功能之部分之最大直徑為例如5 mm。
第1基板20係藉由利用蝕刻對例如厚度形成為500 μm之玻璃基材進行加工而形成。第1基板20，係於與第2基板30對向之對向面中之中央之第1對向面20A1上形成有例如圓形之第1光學膜40。同樣地，第2基板30係藉由利用蝕刻對例如厚度形成為200 μm之玻璃基材進行加工而形成。第2基板30，係於與第1基板20對向之對向面30A之中央位置形成有與第1光學膜40對向之例如圓形之第2光學膜50。
再者，第1、第2光學膜40、50係形成為例如直徑約3 mm之圓形。該第1、第2光學膜40、50可使用透射率之半頻寬亦較窄且解析度良好之包含例如TiO2與SiO2之積層膜之介電質多層膜，又，亦可包含AgC層等。第1、第2光學膜40、50可藉由例如濺鍍等方法而形成於第1、第2基板20、30上。光學膜之膜厚尺寸係形成為例如0.03 μm。本實施形態，係使用可對可見光全域進行分光之光學膜作為第1、第2光學膜40、50。
進而，於第1、第2基板20、30之各對向面20A1、20A2、30A之相反側之面上，可在與第1、第2光學膜40、50對應之位置形成未圖示之抗反射膜(AR，Antireflection)。該抗反射膜係藉由交替積層低折射率膜及高折射率膜而形成，從而使第1、第2基板20、30之界面上之可見光之反射率降低，使透射率增大。
該等第1、第2光學膜40、50係於圖3(A)中所示之電壓非施加狀態下介隔第1縫隙G1而對向配置。再者，此處雖使第1光學膜40為固定鏡，並使第2光學膜50為活動鏡，但亦可根據上述第1、第2基板20、30之態樣，使第1、第2光學膜40、50之任一者或兩者為活動者。
於俯視時在第1光學膜40之周圍之位置且第1基板20之第1對向面20A1之周圍之第2對向面20A2，形成有例如下部電極(第1電極)60。再者，於以下說明中，所謂俯視，係指自各基板之基板厚度方向觀察基板平面之情形。同樣地，於第2基板30之對向面30A，與下部電極60對向地設置有上部電極(第2電極)70。下部電極(第1電極)60與上部電極(第2電極)70係介隔第2縫隙G2而對向配置。再者，下部電極60及上部電極70之表面可由絕緣膜被覆。
本實施形態，係第1基板20之與第2基板30對向之面包含形成有第1光學膜40之第1對向面20A1、及俯視時配置於第1對向面20A1之周圍且形成有下部電極60之第2對向面20A2。雖然第1對向面20A1與第2對向面20A2可為同一面，但本實施形態係於第1對向面20A1與第2對向面20A2之間存在階差，且第1對向面20A1設定於相較第2對向面20A2靠近第2基板30之位置上。藉此，第1縫隙G1<第2縫隙G2之關係成立。
又，於濾光器300中，對俯視時配置於第2光學膜50之周圍之上部電極70施加共用電壓(例如接地電壓)，並對俯視時配置於第1光學膜40之周圍之下部電極60施加電壓，藉此如圖3(B)所示，可使對向電極間產生箭頭所示之靜電力(分別為靜電引力)F1。即，靜電致動器80包含下部電極60及上部電極70。可藉由該靜電引力F1，來可調式控制第1、第2光學膜40、50間之第1縫隙G1，以使該第1縫隙G1小於初始縫隙之大小之。由光學膜間之縫隙之大小決定透射光之波長。由此，可藉由使縫隙產生變化來選擇透射波長。
如圖3(B)所示，入射光係自例如第2基板30之上方入射。僅使由可調式縫隙標準具之縫隙值決定之波長頻帶(分光頻帶)之光穿過第1基板20，成為輸出光。該輸出光係由受光部400接收，從而獲得對應於受光強度之電信號(受光信號)。
於圖3(A)及圖3(B)所示之例中，為了確保作為活動基板之第2基板30之撓曲性，而如圖1所示，使形成有上部電極(第2電極)70之區域為例如厚度尺寸為50 μm左右之薄壁部34。該薄壁部34係形成為壁薄於配置有第2光學膜50之區域之厚壁部32及與支持部22接觸之區域之厚壁部36。換言之，於第2基板30上，形成有第2光學膜50及上部電極70之面30A為平坦面，且於配置有第2光學膜50之第1區域形成有厚壁部32，於形成有上部電極70之第2區域形成有薄壁部34。可藉由以此方式，一面由薄壁部34確保撓曲性，一面使厚壁部32難以產生撓曲，而使第2光學膜50保持平面度並使縫隙可調。
圖4(A)~圖4(C)係用以說明可調式縫隙標準具濾波器中之電極及光學膜之配置之圖。圖4(A)為可調式縫隙標準具濾波器之剖面圖(參照符號與上述圖式相同)，圖4(B)係表示上部電極(第2電極)70及第2光學膜50之俯視時之配置之圖，圖4(C)係表示下部電極(第1電極)60及第1光學膜40之俯視時之配置之圖。
如圖4(A)~圖4(C)所明示，於第1基板20之中央部設置有第1光學膜40，且於第2基板30之中央部，以與第1光學膜40對向之方式設置有第2光學膜50。又，第1電極(第1驅動電極)60係設置於第1基板20上，且於俯視時形成於第1光學膜40之周圍(具體而言，形成為包圍第1光學膜40)，第2電極(第2驅動電極)70係設置於第2基板30上，且於俯視時形成於第2光學膜50之周圍(具體而言，形成為包圍第2光學膜50)。再者，於圖4(A)及圖4(B)中，參照符號70A及60A分別表示汲取電極。
具有此種結構之濾光器300，係形成有光學膜(第1光學膜40及第2光學膜50)之區域與形成有電極(下部電極60及上部電極70)之區域成為俯視時不同之區域(參照圖4(B)及圖4(C))，由此，並非如專利文獻1記載之例所示將光學膜與電極積層。藉此，即便使第1、第2基板20、30之至少一者(於本實施形態中為第2基板30)為活動基板，亦由於未積層光學膜與電極，而可使活動基板確保易撓曲性。並且，與專利文獻1記載之濾光器不同，由於在下部電極60及上部電極70上未形成光學膜，故而即便將濾光器300用作透射型或反射型波長可調式干涉濾波器，亦不會產生使下部、上部電極60、70為透明電極之限制。再者，即便使下部、上部電極60、70為透明電極，亦會對透射特性造成影響。相對於此，圖4之例，係並未於下部電極60及上部電極70上形成光學膜，電極部分成為不會使光穿過之區域。由此，可容易地於作為透射型波長可調式干涉濾波器之濾光器300中確保所需之透射特性。
圖5係用以說明使用靜電致動器之縫隙控制之圖。於圖5所示之驅動部(驅動電路)301中，設置有DAC(Digital to Analog Converter，數位類比轉換器)(D/A轉換器)114與數位控制部112。DAC(D/A轉換器)114係將自基準電壓源120供給之不同值之複數個基準電壓值分別轉換為類比電壓。該類比電壓係例如作為驅動電壓，施加至構成靜電致動器之上部電極(第2電極)70。另一方面，下部電極(第1電極)60之電位係為固定(例如接地)。若於上部電極(第2電極)70與下部電極(第1電極)60之間產生電位差ΔVseg，則隨之產生靜電引力，作為活動基板之第2基板30產生撓曲，使得第1光學膜40與第2光學膜50之間之縫隙產生變化(亦即，使縫隙縮小)。
圖6係表示可使縫隙以4步階變化之(亦即，縫隙可調數為4)可調式縫隙標準具濾波器之透射特性之一例的圖。亦即，圖6係表示使縫隙遍及4步階產生變化時之可調式縫隙標準具之分光頻帶之變化。透過可調式縫隙標準具濾波器之光之波長λ(λ0~λ3)與縫隙G(G0~G3)之關係係如圖6所示，具有如下關係：若縫隙G變窄則濾波器之分光頻帶之中心波長λ變短(再者，於可調式縫隙標準具中，於將縫隙之折射率設為n時，若縫隙中充滿空氣則n=1)。
圖7係表示可產生合計16步階之縫隙變化之可調式縫隙標準具濾波器之構成之一例及其驅動方法之一例的圖。於圖7中，並列設置有4個可調式縫隙標準具濾波器10A~10D。此處，作為一例，對光學膜之初始縫隙G1於各可調式縫隙標準具濾波器10A~10D中相同之情形進行說明。各可調式縫隙標準具濾波器10A~10D分別為可產生4步階之縫隙變化之可調數為4之波長可調式帶通濾波器。分光之波長頻帶之波長按照可調式縫隙標準具濾波器10A、10B、10C、10D之順序變長。
可調式縫隙標準具濾波器10A~10D各自之初始縫隙均設定為G1。其中，各濾波器10A~10D之分別開始驅動後之施加電壓(驅動電壓)之位準並不相同。亦即，各濾波器10A~10D之分別開始驅動後之施加電壓(驅動電壓)為VA、VB、VC、VD，且具有VA>VB>VC>VD之關係。於將具有圖7所示之構成之濾光器300應用於例如分光測定器之情形時，如圖1(B)所示，可進行16點(p1~p16)之分光測定。
(關於求解分光分佈之方法)
其次，基於受光信號，對求解入射至波長可調式帶通濾波器之光之分光特性之方法進行說明。圖8(A)~圖8(D)係用以說明求解入射至波長可調式帶通濾波器之光之分光特性之方法的圖。
此處，於圖8(A)中，考慮具有以粗虛線所示之分光強度分佈之光(例如，紅色光)入射至波長可調式帶通濾波器(可調式縫隙標準具濾波器)之情形。可調式縫隙標準具濾波器係可藉由使縫隙遍及4步階進行變化，而實質上實現圖8(B)所示之4個分光頻帶。亦即，可調式縫隙標準具濾波器係為包含4個分光頻帶且縫隙可調數為4之波長可調式帶通濾波器。
如圖8(C)所示，當縫隙值為G3時，可調式縫隙標準具具有以波長λ3為中心波長之透射特性。到達受光部(受光元件)400之光量由以波長λ3為中心波長之可調式縫隙標準具之透射特性與入射光之強度決定(具體而言，由透射率與光強度之乘積決定)。如圖8(D)所示，當縫隙值為G2時，可調式縫隙標準具具有以波長λ2為中心波長之透射特性。
圖9(A)~圖9(D)係用以說明求解入射至波長可調式帶通濾波器之光之分光特性之方法的圖。如圖9(A)所示，當縫隙值為G1時，可調式縫隙標準具具有以波長λ1為中心波長之透射特性。如圖9(B)所示，當縫隙值為G0時，可調式縫隙標準具具有以波長λ0為中心波長之透射特性。
自受光部400分別輸出圖9(C)所示之對應於受光光量之電流I3~I0。可藉由求出各濾波器之中心波長λ與電流之電流值之關係，而繪製圖9(D)所示之表示分光特性之特性線。具體而言，基於圖9(C)所示之測定數據(電流值)，藉由信號處理部600(參照圖1)執行補充運算(線性補充等)，而檢測入射光之分光分佈。亦即，由於圖9(D)所示之圖表中之電流值可替換為受光強度，故而可檢測入射光之分光特性。
(第2實施形態)
上述實施形態，係鄰接之第1波長頻帶(400 nm~460 nm)與第2波長頻帶(480 nm~540 nm)之各個之頻寬相同(參照圖1(B))。相對於此，本實施形態，係於鄰接之第1波長頻帶與第2波長頻帶之各個之頻寬中設置差值。即，於第2波長頻帶相較第1波長頻帶為長波長側之波長頻帶時，將第2波長頻帶之頻寬設定為寬於第1波長頻帶之頻寬。此係考慮到越靠近短波長側則越難以確保較長之波長頻帶。
例如，於使對第1波長頻帶進行分光之第1波長可調式帶通濾波器、及對第2波長頻帶進行分光之第2波長可調式帶通濾波器中分別使用之光學膜之材料(及構成)共用化時，可使用共用之光學膜而實現之帶通濾波器之頻寬具有越靠近短波長側則變得越短之傾向。例如，於作為決定帶通濾波器之頻寬之參數，包含透過該帶通濾波器之波長本身之情形時，波長越短，則該參數之值變得越小，其結果，帶通濾波器之頻寬亦會變短。
例如，於分光測定器中，當需要特定頻寬之8個分光頻帶之情形時，假定對第1波長頻帶分配4個分光頻帶，且對第2波長頻帶同樣地分配4個分光頻帶之情形。於此情形時，根據上述情況，短波長側之第1波長頻帶變得短於第2波長頻帶，因此，可能存在難以於第1波長頻帶中分配4個分光頻帶(亦即，確保4個測定點)之情形。於此情形時，就對短波長側之波長頻帶進行分光之第1波長可調式帶通濾波器中使用之光學膜而言，必需採取使用不同材料(及採用不同結構)之對策。於此情形時，光學膜之製造上之負擔增加。
因此，本實施形態，係容許在第1波長頻帶與第2波長頻帶中頻寬存在差值，且將長波長側之第2波長頻帶之頻寬設定為寬於短波長側之第1波長頻帶之頻寬。藉此，便可進行合理之濾光器之設計，而不必於短波長側之第1波長頻帶中勉強地確保分光頻帶之數量。以下，具體進行說明。
(關於波長頻帶之頻寬之考量)
如上述利用圖2(C)所說明，光學膜可將不同折射率之一對膜(積層膜)構成為1個單位(一對)。積層於上側之膜係折射率nH較大，積層於下側之膜係折射率nL較小。
於使用一對積層膜作為光學膜之情形(上側膜1層與下側膜1層，合計為2層之情形)時，將分光頻帶之短波長側之邊緣波長設為λ1，將長波長側之臨界波長設為λ2。此時，λ1與λ2可分別如下述(1)式及(2)式所示。
[數1]
λ2=λ0/(1-Δg)…(1)
λ1=λ0/(1+Δg)…(2)
此處，λ0為中心波長，Δg為由下述(3)式決定之常數。
因此，分光頻帶之頻寬Δλ可由下述(4)式表示。
[數2]
由(4)式可知，分光頻帶之頻寬係依存於中心波長λ0，且中心波長(λ0)越短，則分光頻帶之頻寬亦變得越短。
此處，作為一例，考慮使用4個可調式縫隙標準具濾波器，執行分光測定之情形。為了使測定範圍為可見光區域之400 nm~700 nm，且對每個20 nm寬度之頻帶求出入射光之分光分佈，而必需以16個部位之波長進行測定。雖然只要於各可調式濾波器中以4個部位為單位進行測定即可，但由(4)式可知短波長側之濾波器之頻帶較短，故而與長波長側相比，容易難以進行4個部位之測定。亦可能存在作為其對策，必需使短波長側之光學膜為不同結構之情形。因此，本實施形態，係於長波長側之濾波器中設置多於短波長側之測定部位。可簡便地實施測定。
即，於第1波長頻帶內設置特定頻寬(例如20 nm間距)之複數個分光頻帶，又，於相較第1波長頻帶為長波長側之第2波長頻帶，設置特定頻寬(例如20 nm間距)之複數個分光頻帶，且將設置於第1波長頻帶內之複數個分光頻帶之數量設為m，並將設置於第2波長頻帶內之複數個分光頻帶之數量設為n之情形時，m<n成立。
亦即，本實施形態，係根據上述(4)式，長波長側之第2波長頻帶之頻寬變長，故而結合此情況，採用不使分別分配至第1波長頻帶與第2波長頻帶之分光頻帶之數量均等，而僅使短波長側之第1波長頻帶，較少地設定該數量。
例如，於需要7個分光頻帶(7個測定點)之情形時，對第1波長頻帶設定3個(m=3)分光頻帶(3個測定點)，對第2波長頻帶設定4個(n=4)分光頻帶(4個測定點)。藉此，即便短波長側之波長頻帶，亦可藉由使用共用之光學膜之波長可調式帶通濾波器來進行分光，故濾光器(包含複數個波長可調式帶通濾波器之濾光器裝置)作為整體之構成不會複雜化。由此，不會增大製造上之難度或設計上之難度。
又，先前係使用一個波長可調式濾波器，覆蓋較寬之波長頻帶，而於該先前例中，由於濾波器之活動部之活動範圍增大，故而驅動電壓之動態範圍變寬，導致驅動電壓之峰值增高。又，必需設計可覆蓋全波段之光學膜，使得光學膜之結構變得複雜。本實施形態，係使用複數個波長可調式濾波器，且可藉由對各波長可調式濾波器分配不同之波長頻帶，而減輕一個波長可調式濾波器之分光處理之負擔。亦即，由於藉由使用複數個波長可調式濾波器，而使1個濾波器之測定範圍變窄，故而致動器之活動範圍亦變窄，由此，可降低驅動電壓(省電效果)以及使1次驅動電壓之變化量減小，因此與使驅動電壓產生較大變化之情形相比，可獲得驅動電壓之精度提昇之效果。又，光學膜之設計亦變得容易。由此，可降低設計難度及製程難度。
(具體之設計例)
圖10(A)及圖10(B)係表示第2實施形態中之波長可調式濾波器之特性之具體設計例的圖。再者，此處，係將波長可調式濾波器用於分光測定裝置。
如圖10(A)所示，濾光器係整體覆蓋400 nm~700 nm之所需頻帶。先前係由一個波長可調式濾波器(一個波長可調式帶通濾波器)覆蓋全頻帶，而圖10(A)所示之例，係使用4個波長可調式濾波器(第1波長可調式濾波器~第4波長可調式濾波器)，且對各濾波器分配不同之波長頻帶。
第1波長可調式濾波器係對400 nm~440 nm之第1波長頻帶進行分光，且於第1波長頻帶內設定有3個測定點(p1~p3)。亦即，設定有3個分光頻帶。又，第2波長可調式濾波器係對460 nm~520 nm之第2波長頻帶進行分光，且於第2波長頻帶內設定有4個測定點(p4~p7)。亦即，設定有4個分光頻帶。又，第3波長可調式濾波器係對540 nm~600 nm之第3波長頻帶進行分光，且於第3波長頻帶內設定有4個測定點(p8~p11)。亦即，設定有4個分光頻帶。又，第4波長可調式濾波器係對620 nm~700 nm之第4波長頻帶進行分光，且於第3波長頻帶內設定有5個測定點(p12~p16)。亦即，設定有5個分光頻帶。
於圖10(B)中，表示有複數個波長可調式濾波器各自之特性之設計例。此處，係由各濾波器共用2層之光學膜(一對光學膜)，且，上側膜之折射率nH為2.5，下側膜之折射率nL為1.5，並將所設定之一個分光頻帶之寬度設為20 nm進行模擬。
如上所述，就對波長最短之頻帶進行分光之第1波長可調式濾波器而言，難以確保較寬之頻帶，而於本例中，由於減少了測定點數，故而可合理地確保所需頻帶。
亦即，第1波長可調式濾波器，係中心波長λ0為420 nm，所需頻帶為400 nm~440 nm。於上述(4)式中，頻寬Δλ達到139 nm，此時，短波長側之臨界波長λ1為362 nm，長波長側之臨界波長λ2為501 nm。由λ1與λ2決定之波長頻帶(362 nm~501 nm)滿足上述所需頻帶(400 nm~440 nm)。因此，即便於對最短之波長頻帶進行分光之第1波長可調式濾波器中，使用與其他濾波器共用之光學膜，亦可合理地覆蓋所需頻帶。
關於其他波長可調式濾波器，亦可合理地確保所需頻帶。亦即，第2波長可調式濾波器，係中心波長λ0為490 nm，所需頻帶為460 nm~520 nm，頻寬Δλ為162 nm，此時，短波長側之臨界波長λ1為422 nm，長波長側之臨界波長λ2為584 nm，由λ1與λ2決定之波長頻帶(422 nm~584 nm)滿足所需頻帶(460 nm~520 nm)。
又，第3波長可調式濾波器，係中心波長λ0為570 nm，所需頻帶為540 nm~600 nm，頻寬Δλ為188 nm，此時，短波長側之臨界波長λ1為491 nm，長波長側之臨界波長λ2為679 nm，由λ1與λ2決定之波長頻帶(491 nm~679 nm)滿足所需頻帶(540 nm~600 nm)。
又，第4波長可調式濾波器，係中心波長λ0為660 nm，所需頻帶為620 nm~700 nm，頻寬Δλ達到218 nm，此時，短波長側之臨界波長λ1為569 nm，長波長側之臨界波長λ2為787 nm，由λ1與λ2決定之波長頻帶(569 nm~787 nm)滿足所需頻帶(620 nm~700 nm)。
(對於使用3個以上波長可調式標準具時之頻寬之考量)圖11係用以說明對於使用3個以上波長可調式標準具時各濾波器進行分光之頻寬之考量的圖。於圖11中，W為所需波長頻帶，W1為第1波長可調式帶通濾波器進行分光之第1波長頻帶，W2為第2波長可調式帶通濾波器進行分光之第2波長頻帶，W3為第3波長可調式帶通濾波器進行分光之第3波長頻帶。又，第1波長頻帶~第3波長頻帶各自之頻寬為W1L、W2L、W3L。
於第1波長頻帶W1中，設定有2個測定點(p1、p2)。若將第1波長頻帶W1中之測定點數量(亦即，所設定之分光頻帶之數量)設為m，則於圖11所示之例中m=2。又，於第2波長頻帶W2中，設定有3個測定點(p3、p4、p5)。若將第2波長頻帶W2中之測定點數量(亦即，所設定之分光頻帶之數量)設為n，則於圖11所示之例中n=3。又，於第3波長頻帶W3中，設定有4個測定點(p6、p7、p8、p9)。若將第2波長頻帶W2中之測定點數量(亦即，所設定之分光頻帶之數量)設為s，則於圖11所示之例中s=4。
亦即，於圖11所示之例中，m<n<s，鄰接之波長頻帶中之分光頻帶之數量之差值為1(n=m+1，s=m+1)。然而，並不限定於此，例如圖10(A)中之例所示，亦可能存在鄰接之波長頻帶中之分光頻帶之數量相等之情形(m=n或n=s)。
因此，若綜合考量上述例，則就m、n、s之關係而言，導出以下限制。此處，作為前提，m、n、s為2以上之自然數。亦即，可為如下限制：「於將設置於第1波長頻帶W1內之複數個分光頻帶之數量設為m，將設置於第2波長頻帶W2內之複數個分光頻帶之數量設為n，將設置於第3波長頻帶W3內之複數個分光頻帶之數量設為s時，m<n≦s或m≦n<s成立，且，當m<n時，n=m+1，又，當n<s時，s=n+1」。
若對m、n、s設置如此之限制，則能夠一面以於難以使分光頻帶變長之短波段中使頻寬縮短，於長波段中使頻寬變長之原則為基礎，一面使對鄰接之波長頻帶之光進行分光之兩個波長可調式帶通濾波器間之分光頻帶數之差為0或1(具有不使分光頻帶數之不均擴大之效果)。由此，可進行合理之設計。例如，若所設定之分光頻帶之數量存在較大差值，則各波長可調式帶通濾波器之總分光處理時間中會產生較大之不均，但只要於鄰接之波長頻帶間，分光頻帶數之差值為0或1，則可容易地使各波長可調式帶通濾波器之總分光處理時間例如大致均一。
(第3實施形態)
本實施形態，係著眼於各波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間。例如，於將第1波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化m次時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtm，將第2波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化n次(n>m)時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtn之情形時，設定為Δtm>Δtn。
此處，例如，使用可調式縫隙標準具濾波器，作為第1波長可調式帶通濾波器及第2波長可調式帶通濾波器。又，各波長可調式帶通濾波器中之活動基板之總移動量(總縫隙變化量)通常於各頻帶之濾波器中不同，但作為一例，假定總縫隙變化量相同之情形。例如，於將活動基板之總縫隙變化量設為G時，第1波長可調式帶通濾波器，係於使分光頻帶每1次變化時，縫隙值僅變化(G/m)，第2波長可調式帶通濾波器，係於使分光頻帶每1次變化，縫隙值僅變化(G/n)。由於m<n，故而(G/m)>(G/n)。亦即，若將各帶通濾波器之每次之縫隙變化量加以比較，則第1波長可調式帶通濾波器之每次之縫隙變化量(G/m)較大。由此，就供給至致動器之驅動電壓之每次變化量(步階式電壓變化量)而言，第1波長可調式帶通濾波器較大。若驅動電壓之變化量較大，則至該驅動電壓穩定為止之穩態時間(穩定化時間)延長。
本態樣係著眼於此方面，於將第1波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間設為Δtm，將第2波長可調式帶通濾波器中之每個分光頻帶之保持期間設為Δtn之情形時，設定為Δtm>Δtn。亦即，由於第1波長可調式帶通濾波器之驅動電壓之每次變化量較大，因此，穩態時間變長，故將1次分光頻帶之保持期間Δtm設定為長於Δtn。藉此，就第1波長可調式帶通濾波器之驅動而言，可確保驅動電壓之穩態時間，就第2波長可調式帶通濾波器之驅動而言，不必設置過長之保持期間。由此，實現合理且有效之分光處理。
又，於本實施形態中，亦可使各波長可調式帶通濾波器開始分光處理起直至結束分光處理為止之時間大致均一化。亦即，亦可藉由控制部303(參照圖1)以m‧Δtm與n‧Δtn達到相等之方式，設定Δtm及Δtn，而使各濾波器之總處理時間大致相等。即，當Δtm>Δtn且m<n時，只要調整Δtm及Δtn之長短，則可使m‧Δtm與n‧Δtn大致相等。藉由使各波長可調式帶通濾波器之總分光處理時間均一化，而使例如分光測定器中之信號處理變得容易。易於使例如各信號之處理時序一致。此情形有利於分光測定器等光學機器中之信號處理之效率化。以下，具體進行說明。
圖12(A)~圖12(C)係表示複數個可調式波長帶通濾波器之驅動方法之一例之圖。首先，參照圖12(A)及圖12(B)。圖12(A)表示第1波長可調式帶通濾波器之驅動電壓波形例，圖12(B)係表示第2波長可調式帶通濾波器之驅動電壓波形例。
於圖12(A)中，在時刻t1時，開始使用第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))進行測定，在時刻t2時，更新標準具之縫隙，且在時刻t3時結束測定。合計執行2次分光測定(測定1a及測定2a)。將自測定開始起至測定結束為止之時間設為T，將1次測定時間(一個縫隙之保持期間)設為Δtm。又，時刻t1中之驅動電壓之位準為VA0，時刻t2中之驅動電壓之位準為VA1，時刻t3中之驅動電壓之位準為VA2。VA1與VA0之差(及VA2與VA1之差)為ΔVx。又，將時刻t1~時刻t3中之縫隙總變化量設為G。
又，於圖12(B)中，在時刻t1時，開始使用第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))進行測定，在時刻t4時，第1次更新標準具之縫隙，在時刻t5時，第2次更新標準具之縫隙，且在時刻t3時，結束測定。合計執行3次分光測定(測定1b、測定2b及測定3b)。自測定開始起至測定結束為止之時間係與圖12(A)之情形相同為T，又，將1次測定時間(一個縫隙之保持期間)設為Δtn。Δtn<Δtm。又，時刻t1中之驅動電壓之位準為VB0，時刻t4中之驅動電壓之位準為VB1，時刻t5中之驅動電壓之位準為VB2，時刻t3中之驅動電壓之位準為VB3。VB1與VB0之差(VB2與VB1之差、VB3與VB2之差)為ΔVy。此處，ΔVy<ΔVx。又，將時刻t1~時刻t3中之縫隙總變化量設為G。
假設為圖12(A)及圖12(B)之驅動電壓波形，則可使第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))之測定開始起至測定結束為止之時間、與第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))之測定開始起至測定結束為止之時間相等(均為T)。
圖12(C)係表示進而追加第3波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(3))，且藉由3個濾波器進行分光測定時每個縫隙之保持期間(測定時間)之例。考量鄰接之第1波長頻帶W1與第2波長頻帶W2、及鄰接之第2波長頻帶W2與第3波長頻帶W3。第1波長頻帶W1之頻寬為W1L，第2波長頻帶W2之頻寬為W2L，第3波長頻帶W3之頻寬為W3L。又，第1波長頻帶W1中之測定點數(分光頻帶數)為m，第2波長頻帶W2中之測定點數(分光頻帶數)為n，第3波長頻帶W3中之測定點數(分光頻帶數)為s。
於將可調式縫隙標準具之活動基板之總縫隙變化量設為G時，第1波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(1))，係於使分光頻帶每1次變化時，縫隙值僅變化(G/m)，第2波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(2))，係於使分光頻帶每1次變化時，縫隙值僅變化(G/n)。繼而，第3波長可調式帶通濾波器(可調式BPF(3))，係於使分光頻帶每1次變化時，縫隙值僅變化(G/s)。此處，(G/m)>(G/n)>(G/s)成立。
若將各濾波器之每次更新縫隙之驅動電壓之變化量設為ΔVx、ΔVy、ΔVz，則ΔVx>ΔVy>ΔVz。若將各濾波器之一個縫隙之保持期間(1次測定時間)設為Δtm、Δtn、Δts，則Δtm>Δtn>Δts。此處，可藉由適當調整Δtm、Δtn、Δts之長短，而使各濾波器之總測定時間T為T≒m‧Δtm≒n‧Δtn≒s‧Δts。
如此，即便使用3個以上濾波器，亦可藉由適當調整各濾波器之1次測定時間，而使各濾波器之測定開始起至測定結束為止之時間一致。由此，例如於分光測定器之信號處理中，易於使信號之處理時序一致，從而可進行有效之信號處理。
(第4實施形態)
圖13係表示作為本發明之一實施形態之分析機器之一例的測色器之概略構成之方塊圖。於圖13中，測色器700係包括光源裝置202、分光測定器203及測色控制裝置204。
該測色器700係自光源裝置202朝向檢查對象A射出例如白色光，並使由檢查對象A反射之光即檢查對象光入射至分光測定器203中。繼而，藉由分光測定器203對檢查對象光進行分光，並實施測定經分光之各波長之光之光量的分光特性測定。換言之，使由檢查對象A反射之光即檢查對象光入射至濾光器(標準具)10，並實施測定自標準具10透過之透射光之光量的分光特性測定。繼而，測色控制裝置204基於所得之分光特性進行檢查對象A之測色處理、即分析以何種程度包含何種波長之顏色。
光源裝置202係包括光源210與複數個透鏡212(於圖1中僅記載一個)，且對檢查對象A射出白色光。又，複數個透鏡212中包含準直透鏡，且光源裝置202藉由準直透鏡而使自光源210中射出之白色光成為平行光，並自未圖示之投影透鏡朝向檢查對象A射出。
如圖13所示，分光測定器203係包括標準具10、包含受光元件之受光部220、驅動電路230、及控制電路部240。又，分光測定器203，係於與標準具10對向之位置上包含將由檢查對象A反射之反射光(測定對象光)導入至內部之未圖示之入射光學透鏡。
受光部220係包含複數個光電交換元件(受光元件)，且生成對應於受光量之電信號。繼而，受光部220係連接於控制電路部240，且將生成之電信號作為受光信號輸出至控制電路部240。再者，可由標準具10與受光部(受光元件)220組成單元，構成濾光器模組。
驅動電路230係連接於標準具10之下部電極60、上部電極70、及控制電路部240。驅動電路230係基於自控制電路部240輸入之驅動控制信號，對下部電極60及上部電極70間施加驅動電壓，使第2基板30移動至特定之移位位置。作為驅動電壓，只要以於下部電極60與上部電極70之間產生所需之電位差之方式施加即可，例如，亦可對下部電極60施加特定之電壓，並使上部電極70為接地(earth)電位。作為驅動電壓，較佳為使用直流電壓。
控制電路部240係控制分光測定器203之整體動作。如圖13所示，該控制電路部240係包含例如CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)250、及記憶部260等構成。繼而，CPU250係基於記憶於記憶部260中之各種程式、各種數據，實施分光測定處理。記憶部260係例如包含記憶體或硬碟等記錄媒體而構成，且以可適當讀出之方式記憶各種程式、各種數據等。
此處，於記憶部260中，記憶有電壓調整部261、縫隙測定部262、光量識別部263及測定部264作為程式。再者，如上所述，亦可省略縫隙測定部262。
又，於記憶部260中，記憶有圖7所示之電壓表數據265，該電壓表數據265係使施加至靜電致動器80a、80b之電壓值、及施加該電壓值之時間建立聯繫，以調整第1縫隙G1之間隔。
測色控制裝置204係連接於分光測定器203及光源裝置202，且實施光源裝置202之控制、及基於由分光測定器203取得之分光特性之測色處理。作為該測色控制裝置204，例如可使用通用個人電腦或個人數位助理、以及其他測色專用電腦等。
繼而，如圖13所示，測色控制裝置204係包含光源控制部272、分光特性取得部270及測色處理部271等而構成。光源控制部272係連接於光源裝置202。繼而，光源控制部272係基於例如使用者之設定輸入，將特定之控制信號輸出至光源裝置202，並使特定亮度之白色光自光源裝置202中射出。分光特性取得部270係連接於分光測定器203，且取得自分光測定器203中輸入之分光特性。
測色處理部271係基於分光特性，實施測定檢查對象A之色度之測色處理。例如，測色處理部271係實施如下處理：將自分光測定器203中所得之分光特性圖表化，並輸出至未圖示之印表機或顯示器等輸出裝置等。
圖14係表示分光測定器203之分光測定動作之一例之流程圖。首先，控制電路部240之CPU250使電壓調整部261、光量識別部263及測定部264啟動。又，CPU250將測定次數變數n初始化(設定為n=0)，作為初始狀態(步驟S1)。再者，測定次數變數n取0以上之整數值。
其後，測定部264於初始狀態、即未對靜電致動器80施加電壓之狀態下，測定透過標準具10之光之光量(步驟S2)。再者，例如亦可於分光測定器之製造時，預先測定該初始狀態下之第1縫隙G1之大小，並將其記憶於記憶部260中。繼而，將此處所得之初始狀態之透射光之光量、及第1縫隙G1之大小輸出至測色控制裝置204。
其次，電壓調整部261讀入記憶部260中記憶之電壓表數據265(步驟S3)。又，電壓調整部261使測定次數變數n與「1」相加(步驟S4)。
其後，電壓調整部261自電壓表數據265中，取得與測定次數變數n對應之第1、第2電極60、70之電壓數據及電壓施加時間數據(步驟S5)。繼而，電壓調整部261實施如下處理：將驅動控制信號輸出至驅動電路230，並按照電壓表數據265之數據，驅動靜電致動器80(步驟S6)。
又，測定部264以經過施加時間之時序，實施分光測定處理(步驟S7)。即，測定部264使光量識別部263測定透射光之光量。又，測定部264進行如下控制：將使所測定之透射光之光量與透射光之波長建立聯繫所得之分光測定結果輸出至測色控制裝置204。再者，光量之測定亦可使記憶部260預先記憶複數次或所有次數之光量之數據，且於取得每個複數次之光量之數據或所有光量之數據後，集中測定各個光量。
其後，CPU250判斷測定次數變數n是否達到最大值N(步驟S8)，若判斷測定次數變數n為N，則結束一系列之分光測定動作。另一方面，於步驟S8中，於測定次數變數n未達N之情形時，返回至步驟S4，實施使測定次數變數n與「1」相加之處理，以後反覆進行步驟S5~步驟S8之處理。
(光學機器之另一例)
圖15係表示作為本發明之一實施形態之光學機器之另一例的分波多工通訊系統之發送機之概略構成的方塊圖。分波多工(WDM：Wavelength Division Multiplexing)通訊，係利用不同波長之信號不相互干涉之特性，若於一根光纖內多工使用不同波長之複數個光信號，則無需增設光纖線路亦可提高數據之傳輸量。
於圖15中，分波多工發送機800係包含入射來自光源100之光之濾光器300，且自濾光器300透過複數個波長λ0、λ1、λ2、...之光。對每一波長設置有發送器311、312、313。來自發送器311、312、313之複數個通道之光脈衝信號係藉由分波多工裝置321合併為一個，並傳送至一根光纖傳輸路徑331。
本發明亦可同樣地應用於光分碼多工(OCDM：Optical Code Division Multiplexing)發送機。OCDM係藉由經編碼化之光脈衝信號之圖案匹配來識別通道，其原因在於，構成光脈衝信號之光脈衝包含不同波長之光成分。
如以上說明，根據本發明之至少一個實施形態，例如，藉由使用複數個波長可調式濾波器，而使一個濾波器之測定範圍變窄，故而使致動器之運轉範圍亦變窄，由此，可降低每個濾波器之驅動電壓。又，例如，由於1次驅動電壓之變化量減少，故而可更準確地控制驅動電壓，就此方面而言，可提高驅動精度。又，例如，由於各波長可調式濾波器之頻帶變窄，故光學膜之結構得以簡化。由此，具有可使用之光學膜之種類之自由度增加等優點。又，例如，即便覆蓋較寬之波長頻帶，亦可使光學膜之材料(及結構)共用化。由此，亦可減輕設計上、製程上之難度。又，例如，可藉由使長波長側之波長頻帶之頻寬變長，而縮短短波長側所需之測定波長範圍(頻帶)。由此，可於短波長側合理地確保所需之頻帶，且可容易地進行各波帶之測定。又，例如，亦可藉由在短波長側之波長頻帶減少測定點數，而即便於短波長側之波長頻帶中亦能進行合理之測定。
本發明係適合用於濾光器、濾光器模組、分光測定器(測色感測器或氣體感測器等)、及光學機器(光通訊裝置等)等。
以上，對若干實施形態進行了說明，但業者應當能夠容易地理解，可進行實質上不脫離本發明之新穎事項及效果之多種變形。因此，如此之變形例均包含於本發明之範圍中。例如，於說明書或圖式中，至少一次與更廣義或不同於同義之術語共同記載之術語可於說明書或圖式之任一處中，替換為與其不同之術語。
10、10A、10B、10C、10D．．．可調式縫隙標準具濾波器
20．．．第1基板
20A1．．．第1對向面
20A2．．．第2對向面
22．．．支持部
30．．．第2基板
30A．．．對向面
32、36．．．厚壁部
34．．．薄壁部
40．．．第1光學膜
50．．．第2光學膜
60．．．下部電極(第1電極)
60A、70A．．．汲取電極
70．．．上部電極(第2電極)
80．．．靜電致動器(縫隙可調驅動部)
80a、80b．．．致動器
100(100')、210．．．光源
112．．．數位控制部
114．．．DAC(數位類比轉換器)
120．．．基準電壓源
200．．．試樣
202．．．光源裝置
203．．．分光測定器
204．．．測色控制裝置
212．．．透鏡
220、400．．．受光部
230．．．驅動電路
240．．．控制電路部
250．．．CPU(中央處理單元)
260．．．記憶部
261．．．電壓調整部
262．．．縫隙測定部
263．．．光量識別部
264．．．測定部
265．．．電壓表數據
270．．．分光特性取得部
271．．．測色處理部
272．．．光源控制部
300．．．濾光器
301、301a、301b．．．驅動部
303．．．控制部
311、312、313．．．發送器
321．．．分波多工裝置
331．．．光纖傳輸路徑
350．．．濾光器模組
500．．．修正運算部
501．．．信號處理電路
600．．．信號處理部
700．．．測色器
800．．．分波多工發送機
A．．．檢查對象
F1．．．靜電力
G．．．總縫隙變化量
G0、G1、G2、G3．．．縫隙
I0、I1、I2、I3．．．受光光量之電流
Lin．．．光
p1~p16．．．測定點
T．．．自測定開始起至測定結束為止之時間
t1、t2、t3、t4、t5．．．時刻
VA0、VA1、VA2、VB0、VB1、VB2、VB3．．．驅動電壓之位準
W．．．所需波長頻帶
W1．．．第1波長頻帶
W1L、W2L、W3L．．．頻寬
W2．．．第2波長頻帶
W3．．．第3波長頻帶
ΔVx、ΔVy．．．差
θ．．．角度
λ0、λ1、λ2、λ3．．．波長
圖1(A)及(B)係表示分光測定器之整體構成例與濾光器之構成例之圖。
圖2(A)~圖2(D)係表示可調式縫隙標準具濾波器之原理與結構例之圖。
圖3(A)及(B)係用以說明可調式縫隙標準具之具體結構例與其動作之圖。
圖4(A)~圖4(C)係用以說明可調式縫隙標準具濾波器中之電極及光學膜之配置之圖。
圖5係用以說明使用有靜電致動器之縫隙控制之圖。
圖6係表示可使縫隙以4步階變化之可調式縫隙標準具濾波器之透射特性之一例的圖。
圖7係表示用以能夠以合計16步階進行縫隙變化之可調式縫隙標準具濾波器之構成之一例、及及其驅動方法之一例的圖。
圖8(A)~圖8(D)係用以說明求出入射至波長可調式帶通濾波器中之光之分光特性之方法的圖。
圖9(A)~圖9(D)係用以說明求出入射至波長可調式帶通濾波器中之光之分光特性之方法的圖。
圖10(A)及(B)係表示第2實施形態中之波長可調式濾波器之特性之具體設計例的圖。
圖11係用以說明對於使用3個以上之波長可調式標準具時各濾波器可進行分光之頻寬之考量的圖。
圖12(A)~圖12(C)係表示複數個波長可調式波長帶通濾波器之驅動方法之一例之圖。
圖13係表示本發明之一實施形態之分析機器之一例即測色器之概略構成之方塊圖。
圖14係表示分光測定器之分光測定動作之一例之流程圖。
圖15係表示本發明之一實施形態之光學機器之另一例即分波多工通訊系統之發送機之概略構成之方塊圖。
100(100')．．．光源
200．．．試樣
300．．．濾光器
301．．．驅動部
303．．．控制部
350．．．濾光器模組
400．．．受光部
500．．．修正運算部
501．．．信號處理電路
600．．．信號處理部
p1~p16．．．測定點

Claims (13)

  1. 一種濾光器，其特徵在於包括：第1波長可調式帶通濾波器；第2波長可調式帶通濾波器；驅動部，其係分別驅動上述第1波長可調式帶通濾波器及上述第2波長可調式帶通濾波器；以及控制部，其係可調式控制上述第1波長可調式帶通濾波器及上述第2波長可調式帶通濾波器之各自之分光頻帶；且，上述第1波長可調式帶通濾波器係可對所需波長頻帶中之第1波長頻帶之光進行分光，且，至少包含以上述第1波長頻帶內之第1波長為中心波長之第1分光頻帶、與以上述第1波長頻帶內之第2波長為中心波長之第2分光頻帶，作為分光頻帶，上述第2波長可調式帶通濾波器係可對上述所需波長頻帶中之與上述第1波長頻帶鄰接之第2波長頻帶之光進行分光，且，至少包含以上述第2波長頻帶內之第3波長為中心波長之第3分光頻帶、與以上述第2波長頻帶內之第4波長為中心波長之第4分光頻帶，作為分光頻帶。
  2. 如請求項1之濾光器，其中上述第1波長可調式帶通濾波器包括：第1基板、與上述第1基板對向之第2基板、設置於上述第1基板上之第1光學膜、設置於上述第2基板上且與上述第1光學膜對向之第2光學膜、設置於上述第1基板上之第1電極、以及設置於上述第2基板上且與上述第1電極對向之第2電極，且，可藉由上述第1電極與上述第2電極之間之靜電力，而控制上述第1光學膜與上述第2光學膜之間之縫隙，對上述第1分光頻帶或上述第2分光頻帶之光進行分光；上述第2波長可調式帶通濾波器包括：第3基板、與上述第3基板對向之第4基板、設置於上述第3基板上之第3光學膜、設置於上述第4基板上且與上述第3光學膜對向之第4光學膜、設置於上述第3基板上之第3電極、以及設置於上述第4基板上且與上述第3電極對向之第4電極，且，可藉由上述第3電極與上述第4電極之間之靜電力，而控制上述第3光學膜與上述第4光學膜之間之縫隙，對上述第3分光頻帶或上述第4分光頻帶之光進行分光。
  3. 如請求項2之濾光器，其中上述第1電極係於自上述第1基板之基板厚度方向觀察之俯視中，形成於上述第1光學膜之周圍；上述第2電極係於自上述第2基板之基板厚度方向觀察之俯視中，形成於上述第2光學膜之周圍；上述第3電極係於自上述第3基板之基板厚度方向觀察之俯視中，形成於上述第3光學膜之周圍；上述第4電極係於自上述第4基板之基板厚度方向觀察之俯視中，形成於上述第4光學膜之周圍。
  4. 如請求項3之濾光器，其中上述第1光學膜、上述第2光學膜、上述第3光學膜、及上述第4光學膜係由相同之材料構成。
  5. 如請求項1至4中任一項之濾光器，其中上述第2波長頻帶係相較上述第1波長頻帶為長波長側之波長頻帶，且，上述第2波長頻帶之頻寬設定為寬於上述第1波長頻帶之頻寬。
  6. 如請求項5之濾光器，其中於上述第1波長頻帶內設置特定頻寬之複數個分光頻帶，又，於上述第2波長頻帶內設置上述特定頻寬之複數個分光頻帶，且將設於上述第1波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為m，將設於上述第2波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為n時，m<n成立。
  7. 如請求項6之濾光器，其中於將上述第1波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化m次時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtm，將上述第2波長可調式帶通濾波器之分光頻帶變化n次時之每個分光頻帶之保持期間設為Δtn之情形時，Δtm>Δtn成立。
  8. 如請求項7之濾光器，其中上述控制部係以使m‧Δtm與n‧Δtn達到相同之方式設定Δtm及Δtn。
  9. 如請求項1至3中任一項之濾光器，其中更包括可對上述所需波長頻帶中之與上述第2波長頻帶鄰接之第3波長頻帶之光進行分光的第3波長可調式帶通濾波器，且，上述第3波長頻帶係相較上述第1波長頻帶及上述第2波長頻帶為長波長側之波長頻帶，上述第3波長頻帶之頻寬係設定為寬於上述第1波長頻帶之頻寬，於上述第3波長頻帶內，設置有上述特定頻寬之複數個分光頻帶，且，將設置於上述第1波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為m，將設置於上述第2波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為n，將設置於上述第3波長頻帶內之上述複數個分光頻帶之數量設為s之情形時，m<n≦s或m≦n<s成立，且，當m<n時，n=m+1，又，當n<s時，s=n+1。
  10. 一種濾光器模組，其特徵在於包括：如請求項1至9中任一項之濾光器；以及受光元件，其係接收透過上述濾光器之光。
  11. 一種分光測定器，其特徵在於包括：如請求項1至9中任一項之濾光器；受光元件，其係接收透過上述濾光器之光；以及信號處理部，其係根據基於自上述受光元件中所得之信號的信號處理，執行既定之信號處理。
  12. 一種光學機器，其特徵在於包括如請求項1至9中任一項之濾光器。
  13. 一種濾光器，其特徵在於：其係由複數個波長可調式頻帶濾波器分擔接收分光頻帶之光者，且於分擔鄰接之分光頻帶之上述波長可調式頻帶濾波器中，相較於負責短波長側之上述分光頻帶之上述波長可調式頻帶濾波器，負責長波長側之上述分光頻帶之上述波長可調式頻帶濾波器分擔之上述分光頻帶更寬。
TW100123400A 2010-07-06 2011-07-01 濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器 TWI553346B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010154158A JP5531832B2 (ja) 2010-07-06 2010-07-06 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201300836A true TW201300836A (zh) 2013-01-01
TWI553346B TWI553346B (zh) 2016-10-11

Family

ID=44652101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100123400A TWI553346B (zh) 2010-07-06 2011-07-01 濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20120008141A1 (zh)
EP (1) EP2405294B1 (zh)
JP (1) JP5531832B2 (zh)
KR (1) KR20120004325A (zh)
CN (1) CN102313984B (zh)
TW (1) TWI553346B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI493157B (zh) * 2013-12-27 2015-07-21 Nat Applied Res Laboratories 無溫控光纖光源設備應用於光通訊及光纖感測器
TWI733816B (zh) * 2016-05-27 2021-07-21 濱松赫德尼古斯股份有限公司 法布立-培若干涉濾光器及法布立-培若干涉濾光器之製造方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6035768B2 (ja) * 2012-02-16 2016-11-30 セイコーエプソン株式会社 干渉フィルター、光学モジュール、および電子機器
JP6015090B2 (ja) * 2012-04-18 2016-10-26 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
JP6019863B2 (ja) * 2012-07-18 2016-11-02 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、および電子機器、並びに波長可変干渉フィルターの製造方法
JP6260076B2 (ja) * 2012-09-19 2018-01-17 セイコーエプソン株式会社 分光装置
JP6225423B2 (ja) * 2013-01-07 2017-11-08 セイコーエプソン株式会社 分光測定装置、カラーマネージメントシステム、及びプロファイル作成方法
FR3005750B1 (fr) * 2013-05-14 2016-09-16 Cie Ind Des Lasers - Cilas Dispositif optique d'obturation rapide.
EP3014875A2 (en) 2013-06-24 2016-05-04 Technology Innovation Momentum Fund (Israel) Limited Partnership A system and method for color image acquisition
JP6311307B2 (ja) * 2013-12-27 2018-04-18 セイコーエプソン株式会社 光学モジュール、電子機器、及び光学モジュールの駆動方法
AU2015230939B2 (en) * 2014-03-21 2019-05-02 Hypermed Imaging, Inc. Compact light sensor
JP6467801B2 (ja) * 2014-07-31 2019-02-13 セイコーエプソン株式会社 分光画像取得装置、及び受光波長取得方法
JP2016161802A (ja) * 2015-03-03 2016-09-05 富士通株式会社 可変光減衰器及び光モジュール
WO2016157850A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光素子、発光ユニット、発光パネル装置、および発光パネル装置の駆動方法
CN104916036A (zh) * 2015-06-19 2015-09-16 广州广电运通金融电子股份有限公司 一种钞票的多光谱识别装置及方法
US10827152B2 (en) 2015-07-15 2020-11-03 Technology Innovation Momentum Fund (Israel) Limited Partnership Tunable MEMS etalon
JP6623685B2 (ja) * 2015-10-29 2019-12-25 セイコーエプソン株式会社 測定装置及び印刷装置
JP6712792B2 (ja) * 2017-02-24 2020-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 乾燥度センサ
WO2021176492A1 (ja) * 2020-03-02 2021-09-10 三菱電機株式会社 光送受信器、送信信号決定方法及び光通信システム
CN111426640A (zh) * 2020-05-18 2020-07-17 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种可切换式连续工作光谱相机及探测方法
KR102643832B1 (ko) * 2021-05-27 2024-03-06 (주)제이앤씨테크 간섭 필터, 이를 구비한 광각 분광 이미징 장치 및 이를 구비한 깊이 이미징 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144498A (en) * 1990-02-14 1992-09-01 Hewlett-Packard Company Variable wavelength light filter and sensor system
TW245772B (zh) * 1992-05-19 1995-04-21 Akzo Nv
JPH11142752A (ja) 1997-11-05 1999-05-28 Yokogawa Electric Corp 透過波長可変干渉フィルタ及びこれを用いた分光器
JP2000028931A (ja) * 1998-07-09 2000-01-28 Tdk Corp 多波長フィルタアレイ
JP3187777B2 (ja) * 1998-10-30 2001-07-11 日本電信電話株式会社 可変光フィルタ
JP4158076B2 (ja) * 2000-02-18 2008-10-01 横河電機株式会社 波長選択型赤外線検出素子及び赤外線ガス分析計
US6590710B2 (en) 2000-02-18 2003-07-08 Yokogawa Electric Corporation Fabry-Perot filter, wavelength-selective infrared detector and infrared gas analyzer using the filter and detector
JP2001264646A (ja) * 2000-03-21 2001-09-26 Sun Tec Kk 干渉光フィルタモジュール装置
US20030012250A1 (en) * 2001-06-25 2003-01-16 Masataka Shirasaki Tunable filter for laser wavelength selection
GB0125996D0 (en) * 2001-10-30 2001-12-19 Qinetiq Ltd Tunable filter
US6822798B2 (en) * 2002-08-09 2004-11-23 Optron Systems, Inc. Tunable optical filter
TWI226504B (en) * 2003-04-21 2005-01-11 Prime View Int Co Ltd A structure of an interference display cell
JP2005099206A (ja) * 2003-09-22 2005-04-14 Seiko Epson Corp 波長可変フィルタおよび波長可変フィルタの製造方法
JP4210245B2 (ja) * 2004-07-09 2009-01-14 セイコーエプソン株式会社 波長可変フィルタ及び検出装置
US20070242358A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Xerox Corporation Fabry-perot tunable filter
JP5151944B2 (ja) * 2008-12-09 2013-02-27 セイコーエプソン株式会社 光フィルタ及びそれを備えた光モジュール
FR2960654B1 (fr) * 2010-05-27 2012-06-15 Commissariat Energie Atomique Filtre optique propre a traiter un rayonnement d'incidence variable et detecteur comprenant un tel filtre

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI493157B (zh) * 2013-12-27 2015-07-21 Nat Applied Res Laboratories 無溫控光纖光源設備應用於光通訊及光纖感測器
TWI733816B (zh) * 2016-05-27 2021-07-21 濱松赫德尼古斯股份有限公司 法布立-培若干涉濾光器及法布立-培若干涉濾光器之製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI553346B (zh) 2016-10-11
US9995862B2 (en) 2018-06-12
KR20120004325A (ko) 2012-01-12
EP2405294B1 (en) 2016-09-21
JP5531832B2 (ja) 2014-06-25
CN102313984B (zh) 2016-02-10
JP2012018226A (ja) 2012-01-26
CN102313984A (zh) 2012-01-11
EP2405294A1 (en) 2012-01-11
US20120008141A1 (en) 2012-01-12
US20160003993A1 (en) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI553346B (zh) 濾光器、濾光器模組、分光測定器及光學機器
JP5668345B2 (ja) 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
TWI510829B (zh) 濾光器及使用其之分析機器以及光機器
JP5348032B2 (ja) 光フィルター並びにそれを用いた分析機器及び光機器
JP5834418B2 (ja) 光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器及び光機器
CN102375172B (zh) 滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备
JP2011191492A (ja) 光フィルター及び光フィルターモジュール並びに分析機器及び光機器
JP5879910B2 (ja) 光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器、及び光機器
JP5999159B2 (ja) 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
JP6135707B2 (ja) 光フィルター並びにそれを用いた分析機器及び光機器
JP5854080B2 (ja) 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
JP5920411B2 (ja) 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
JP2017040491A (ja) 光学モジュール及び分光装置
JP2019061283A (ja) 光フィルター及び光フィルターモジュール並びに分析機器及び光機器
JP6264356B2 (ja) 光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器及び光機器