滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备的制造方法
【专利说明】滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备
[0001]本申请是申请日为2011年8月12日、申请号为201110231454.6、发明名称为“滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0002]本发明涉及一种滤光器、滤光器模块、光谱测量仪及光设备。
【背景技术】
[0003]目前，在光谱测量仪等中一直使用干涉滤光器等的滤光器。作为干涉滤光器的一个形式，公知有法布里珀罗标准具干涉滤光器(下面，有时称为标准具滤光器或简称为标准具(etalon))。例如，日本专利文献I所示的透过波长为可变的透过波长可变干涉滤光器(以下，有时称为可变间距标准具滤光器或简称为可变间距标准具)具有一对基板和光学膜(反射膜)，其通过外力使光学膜(反射膜)间的间距的大小变化，从而可变地控制透过波长，其中，该光学膜配置在该一对基板上，并以具有固定间隔的间距对置的方式形成。
[0004]为了实现期望特性的标准具，必须恰当的设计对想要波段的光同时兼具透过特性及反射特性的光学膜。作为光学膜的结构，通常相对于光的波长λ将光学膜的膜厚设为λ/4、并将相同构造的光学膜面对面成对使用的情况较多。此外，为了实现更具特色的光学特性，也有将各光学膜的膜厚设成除λ/4以外的值的情况(例如，日本专利文献2)。在日本专利文献2中，也成对地使用相同构造的光学膜。
[0005]【在先专利文献】
[0006]【专利文献】
[0007]专利文献1:日本特开平11-142752号公报
[0008]专利文献2:日本特开2008-129504号公报
[0009]根据光学膜的反射率来确定作为滤光器的标准具滤光器中的滤光器特性(反射特性、光透过特性等)。光学膜的反射率高时半值宽度变窄，光学膜的反射率低时半值宽度变大。通过控制光学膜的反射率，从而能够控制标准具滤光器的滤光器特性。由于当标准具的半值宽度窄时只能获取期望的波长，所以诸如在将标准具作为光谱测量仪使用时能够提高测量精度。不过，由于当标准具的半值宽度窄时透过标准具的光的光量降低，所以存在有受光部很难检测到光的情况。另一方面，当标准具的半值宽度大时透过标准具的光的光量增大。这时，虽然受光部变得容易检测到光，但是另一方面导致也检测到除期望波长以外的光。也就是说，标准具的波长分辨率降低。在设计标准具时，关于“半值宽度(half-valuewidth) ”和“透过光量”需要分别满足期望的基准，但诸如在使用的光的波段跨越较宽范围的波长区域时，有时难以设计光学膜。
[0010]如上所述，决定标准具的半值宽度的要素是光学膜的反射率。作为控制光学膜的反射率的通常方法，存在使光学膜的材料变化、或根据多层膜构成光学膜并使多层膜中的层叠数变化的方法。不过，在使材料变化时，可利用的材料的种类有限。此外，在使光学膜的层叠数变化时，由于反射率相对于层叠数只能取离散值，所以往往存在不能设计像作为目标的反射率、即作为目标的半值宽度或透过光量那样的光学膜的情况。
[0011]也就是说，在变化层叠数时，半值宽度的值离散地变化，但只通过变化层叠数不能实现除该离散值以外的值。例如，作为半值宽度，当想满足3±0.5nm那样的标准时，在通过由规定材料组成的光学膜中的层叠数的变化而获得的离散的反射率未进入到上述期望范围时，难以恰当地设计光学膜。
【发明内容】
[0012]本发明第一方面的滤光器包括:第一基板；第二基板，配置为与所述第一基板相对；第一反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间；以及第二反射镜构造，配置于所述第一基板和所述第二基板之间，在将所述第一反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ 1、将所述第二反射镜构造的光的反射率的峰值对应的光的波长设为λ 2、将透过所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造的光的透过率的峰值对应的光的波长设为λ 3时，λ1〈λ3〈λ2。
[0013]根据本发明第一方面的滤光器，在本发明第二方面中，在将所述第一反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α 1、将所述第二反射镜构造的在所述滤光器的光谱带中的反射率的最低值设为α 2时，α I.α 2 3 0.64成立。
[0014]根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第三方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于I的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠m对，所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
[0015]根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第四方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于I的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠η对，η是大于等于I的整数且η # m。
[0016]根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第五方面中，所述第一反射镜构造将第一材料层和第二材料层作为一组的层层叠m对，m是大于等于I的整数，所述第二反射镜构造将所述第一材料层和所述第二材料层作为一组的层层叠η对，η是大于等于I的整数且η # m，所述第二反射镜构造中的所述一组的层的膜厚与所述第一反射镜构造中的所述一组的层的膜厚不同。
[0017]根据本发明第一方面或第二方面的滤光器，在本发明第六方面中，构成所述第一反射镜构造的材料和构成所述第二反射镜构造的材料不同。
[0018]根据本发明第一方面至第六方面中任一方面的滤光器，在本发明第七方面中，所述滤光器是可变间距标准具滤光器，所述第一基板是具有第一电极的固定基板，所述第二基板是具有第二电极的可动基板，通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生的静电力，可变地控制所述第一反射镜构造和所述第二反射镜构造之间的间距，从而在期望波段内转换光谱带。
[0019]根据本发明第七方面的滤光器，在本发明第八方面中，在从所述第一基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第一电极形成在所述第一反射镜构造的周围，在从所述第二基板的基板厚度方向观察的俯视时，所述第二电极形成在所述第二反射镜构造的周围。
[0020]根据本发明第七方面或第八方面的滤光器，在本发明第九方面中，设置于作为所述可动基板的所述第二基板的所述第二反射镜构造的膜厚比设置于作为所述固定基板的所述第一基板的所述第一反射镜构造的膜厚薄。
[0021]本发明另一方面涉及的滤光器模块包括:根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器；以及受光元件，接收透过了所述滤光器的光。
[0022]本发明其他方面涉及的光谱测量仪包括:根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器；受光元件，接收透过了所述滤光器的光；以及信号处理部，根据基于从所述受光元件获得的信号的信号处理，执行所给的信号处理。
[0023]本发明其他方面涉及的光设备包括:根据第一方面至第九方面中任一方面的滤光器。
[0024]根据本发明的至少一个实施例，诸如能够容易地进行滤光器的特性设计。
[0025](I)本发明第一方面涉及的滤光器包括:第一基板；第二基板，与所述第一基板相对；第一光学膜，设置于所述第一基板；以及第二光学膜，设置于所述第二基板，所述第二光学膜与所述第一光学膜相对，所述第一光学膜的根据光的反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性、和所述第二光学膜的根据所述反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性不同。
[0026]以往，以构成反射镜的第一光学膜及第二光学膜各自的反射特性相同为前提来设计光学膜，但在本实施例中，有意地使第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性不同。也就是说，将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称。通过这样，能够实现通过同一特性的光学膜彼此的组合不能获得的滤光器特性。
[0027]例如，可以多样地设计光学膜，并易于设计满足作为目标的半值宽度和透过光量的光学膜。也就是说，与现有技术相比，能够更易于实现滤光器所要求的光谱特性，并减轻滤光器的设计负担。另外，具体地说，上述“光学膜的反射特性”是“以光学膜的反射波段中的各波长的光的反射率而确定的反射特性”。
[0028](2)在本发明第二方面涉及的滤光器中，所述第一光学膜的与峰值的光的反射率对应的第一中心波长与所述第二光学膜的与峰值的光的反射率对应的第二中心波长被设定为不同的值。
[0029]在本实施例中，在将第一光学膜单独时的中心波长作为第一中心波长、将第二光学膜单独时的中心波长作为第二中心波长时，第一中心波长被设定为与第二中心波长不同的值。具体地说，第一中心波长是第一光学膜的与最大的光的反射率(峰值的光的反射率)对应的波长，第二中心波长是第二光学膜的与最大的光的反射率(峰值的光的反射率)对应的波长。
[0030]通过使各光学膜的中心波长不同，从而将第一光学膜的反射特性和第二光学膜的反射特性设为非对称，通过这样，诸如变得易于实现满足作为目标的半值宽度及透过光量这两者的滤光器。
[0031]作为使各光学膜的中心波长不同(错开)的方法，例如，能够采用在以同一材料的电介质多层膜构成各光学膜的同时，使各光学膜的层叠数不同的方法。此外，诸如也可以采用第一光学膜和第二光学膜的层叠数相同而使层叠的膜的厚度不同这样的方法。此外，也可以采用使层叠数及膜的膜厚这两者均不同的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构成材料不同这样的方法。此外，也可以采用使各光学膜的构造不同这样的方法。
[0032](3)在本发明第三方面涉及的滤光器中，在将所述第一光学膜的所述第一中心波长设为λ 1、将所述第二光学膜的所述第二中心波长设为λ 2、将所述滤光器的光谱带中的中心波长设为λ 3时，λ 1〈 λ 3〈 λ 2成立。
[0033]在本实施例中，在各光学膜的中心波长间的波段、即从λ I到λ2的波段中，设定在滤光器的光谱带中的中心波长(滤光器的中心波长)λ 3。在滤光器诸如是透光式滤光器时，中心波长λ3是与透光带(也就是说，在该时刻实现的滤光器的光谱带)中的峰值透过率对应的波长。
[0034]滤光器的光谱特性依存于第一光学膜及第二光学膜各自的、滤光器的中心波长中的反射率的积而确定。当各光学膜的反射率的积的值过小时，半值宽度过宽，从而不能确保期望的滤光器的特性、即波长分辨率。在本实施例中，滤光器的中心波长λ 3由于被设定在第一光学膜的与峰值的反射率对应的波长λI和第二光学膜的与峰值的反射率对应的波长λ2之间的波段中，所以能够将在波长λ