ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024140086
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】光学フィルター
(51)【国際特許分類】
G02B 26/00 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
G02B26/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023051081
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】森田 喜久哉
【テーマコード（参考）】
2H141
【Ｆターム（参考）】
2H141MA22
2H141MB28
2H141MB52
2H141MB56
2H141MC06
2H141MD38
2H141ME01
2H141ME23
2H141MF30
2H141MG09
2H141MZ03
(57)【要約】
【課題】透過波長のばらつきを抑制できる光学フィルターを提供する。
【解決手段】光学フィルターは１、反射膜３Ａと、反射膜３Ａに対してギャップを介して対向配置された反射膜３Ｂと、を備え、反射膜３Ａ，３Ｂの対向方向から見たとき、反射膜３Ａ，３Ｂが互いに重なる範囲は、光透過領域Ｒを形成しており、光透過領域Ｒの中央部におけるギャップの寸法は、光透過領域Ｒ内の中央部より外側の外周部におけるギャップの寸法よりも小さい。
【選択図】図２
【解決手段】光学フィルターは１、反射膜３Ａと、反射膜３Ａに対してギャップを介して対向配置された反射膜３Ｂと、を備え、反射膜３Ａ，３Ｂの対向方向から見たとき、反射膜３Ａ，３Ｂが互いに重なる範囲は、光透過領域Ｒを形成しており、光透過領域Ｒの中央部におけるギャップの寸法は、光透過領域Ｒ内の中央部より外側の外周部におけるギャップの寸法よりも小さい。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１反射膜と、
前記第１反射膜に対してギャップを介して対向配置された第２反射膜と、を備え、
前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記第１反射膜および前記第２反射膜が互いに重なる範囲は、光透過領域を形成しており、
前記光透過領域の中央部における前記ギャップの寸法は、前記光透過領域内の前記中央部より外側の外周部における前記ギャップの寸法よりも小さい、光学フィルター。
前記第１反射膜に対してギャップを介して対向配置された第２反射膜と、を備え、
前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記第１反射膜および前記第２反射膜が互いに重なる範囲は、光透過領域を形成しており、
前記光透過領域の中央部における前記ギャップの寸法は、前記光透過領域内の前記中央部より外側の外周部における前記ギャップの寸法よりも小さい、光学フィルター。
【請求項2】
前記第１反射膜が設けられた第１基板と、
前記第１基板に対して対向配置され、前記第２反射膜が設けられた第２基板と、
前記第１基板に設けられた第１応力膜と、をさらに備え、
前記第１応力膜は、前記第１基板に対して、前記第１反射膜を前記第２反射膜側に撓ませる応力を加える、請求項１に記載の光学フィルター。
前記第１基板に対して対向配置され、前記第２反射膜が設けられた第２基板と、
前記第１基板に設けられた第１応力膜と、をさらに備え、
前記第１応力膜は、前記第１基板に対して、前記第１反射膜を前記第２反射膜側に撓ませる応力を加える、請求項１に記載の光学フィルター。
【請求項3】
前記第１基板は、前記第２基板に対向する第１面と、当該第１面とは反対側の第２面とを備え、
前記第１応力膜は、
前記第１基板の前記第１面と前記第１反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第１基板の前記第２面に設けられた引張応力膜である、請求項２に記載の光学フィルター。
前記第１応力膜は、
前記第１基板の前記第１面と前記第１反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第１基板の前記第２面に設けられた引張応力膜である、請求項２に記載の光学フィルター。
【請求項4】
前記第２基板に設けられた第２応力膜をさらに備え、
前記第２応力膜は、前記第２基板に対して、前記第２反射膜を前記第１反射膜側に撓ませる応力を加える、請求項２または請求項３に記載の光学フィルター。
前記第２応力膜は、前記第２基板に対して、前記第２反射膜を前記第１反射膜側に撓ませる応力を加える、請求項２または請求項３に記載の光学フィルター。
【請求項5】
前記第２基板は、前記第１基板に対向する第１面と、当該第１面とは反対側の第２面とを備え、
前記第２応力膜は、
前記第２基板の前記第１面と前記第２反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第２基板の前記第２面に設けられた引張応力膜である、請求項４に記載の光学フィルター。
前記第２応力膜は、
前記第２基板の前記第１面と前記第２反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第２基板の前記第２面に設けられた引張応力膜である、請求項４に記載の光学フィルター。
【請求項6】
前記第２反射膜は、前記第１基板側とは反対側に撓んだ状態であり、
前記第１反射膜の撓み量は、前記第２反射膜の撓み量よりも大きい、請求項１に記載の光学フィルター。
前記第１反射膜の撓み量は、前記第２反射膜の撓み量よりも大きい、請求項１に記載の光学フィルター。
【請求項7】
前記第１応力膜の少なくとも一部は、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記光透過領域に重なるように配置される、請求項２に記載の光学フィルター。
【請求項8】
前記第１応力膜の中央部は、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記光透過領域の前記中央部に一致する、請求項７に記載の光学フィルター。
【請求項9】
前記第１応力膜は、環形状を有する、請求項８に記載の光学フィルター。
【請求項10】
前記第１応力膜の内周および外周は、前記光透過領域の前記中央部を中心とする円形状を有する、請求項９に記載の光学フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学フィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、測定対象からの光を複数の波長に分光して撮像する分光カメラが知られており、この分光カメラは、任意の波長の光を分光可能な光学フィルターを備えている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に開示の光学フィルターは、ギャップを介して対向配置された一対の反射膜を備えている。この光学フィルターでは、一対の反射膜間で光の多重反射が生じ、所定波長の透過光が互いに強め合うように干渉するため、所定波長における透過率のピークが生じる。この所定波長は、干渉し合う光の光路長差に対応し、当該光路長差は、一対の反射膜間のギャップ寸法に対応する。このため、光学フィルターは、ギャップ寸法に応じた透過波長特性を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－２１０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の光学フィルターでは、一対の反射膜が互いに平行に配置されており、ギャップ寸法が均一である。しかし、一般的な光源やカメラ光学系から光学フィルターに光が入射する場合、光学フィルターに入射する光の主光線の角度は、光軸から離れるほどに大きくなる。このため、一対の反射膜間のギャップ寸法が均一であっても、光学フィルターに対する入射位置によって、干渉し合う光の光路長差にばらつきが生じることがある。よって、光学フィルターにおける透過波長にばらつきが生じるという問題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る光学フィルターは、第１反射膜と、前記第１反射膜に対してギャップを介して対向配置された第２反射膜と、を備え、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記第１反射膜および前記第２反射膜が互いに重なる範囲は、光透過領域を形成しており、前記光透過領域の中央部における前記ギャップの寸法は、前記光透過領域内の前記中央部より外側の外周部における前記ギャップの寸法よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態の光学フィルターを含んだ分光カメラの概略を示す模式図。
【図2】第１実施形態の光学フィルターを示す断面図。
【図3】第１実施形態の光学フィルターを示す平面図。
【図4】第１実施形態の反射膜の撓み状態を示す模式図。
【図5】比較例の光学フィルターにおける光の透過率を示すグラフ。
【図6】第１実施形態の光学フィルターにおける光の透過率を示すグラフ。
【図7】第２実施形態の光学フィルターを示す断面図。
【図8】第３実施形態の光学フィルターを示す断面図。
【図9】第３実施形態の反射膜の撓み状態を示す模式図。
【図10】第４実施形態の光学フィルターを示す断面図。
【図11】第４実施形態の反射膜の撓み状態を示す模式図。
【図12】第５実施形態の光学フィルターを示す平面図。
【図13】第６実施形態の光学フィルターを示す平面図。
【図14】第１実施形態の光学フィルターを含んだ光源装置の概略を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態に係る光学フィルター１は、測定対象からの光を複数の波長に分光して撮像する分光カメラ１０に利用可能である。
図１に示すように、本実施形態に係る光学フィルター１は、測定対象からの光を複数の波長に分光して撮像する分光カメラ１０に利用可能である。
【0009】
（分光カメラの概略構成）
まず、分光カメラ１０の概略構成について説明する。分光カメラ１０は、図１に示すように、光学フィルター１と、集光レンズ１１と、バンドパスフィルター１２と、受光部１３と、信号処理部１４、駆動回路１５と、制御部１６と、を備える。
まず、分光カメラ１０の概略構成について説明する。分光カメラ１０は、図１に示すように、光学フィルター１と、集光レンズ１１と、バンドパスフィルター１２と、受光部１３と、信号処理部１４、駆動回路１５と、制御部１６と、を備える。
【0010】
光学フィルター１は、後述にて詳細を説明するが、例えば波長可変型のファブリーペローエタロン素子である。この光学フィルター１は、集光レンズ１１からバンドパスフィルター１２を介して入射された光のうち、所望の波長の光を透過させる。また、光学フィルター１は、駆動回路１５から入力される駆動電圧に応じて透過波長を変更する。
【0011】
集光レンズ１１は、１以上のレンズを含んで構成される。測定対象からの光は、集光レンズ１１により集光され、受光部１３で合焦する。また、集光レンズ１１の光軸Ａは、光学フィルター１の光透過領域Ｒの中央部Ｒｃを通るように配置される。
【0012】
バンドパスフィルター１２は、集光レンズ１１と光学フィルター１との間に配置される。このバンドパスフィルター１２は、測定内容に対応する特定の波長域（測定波長域）の光を透過させ、かつ、特定波長域以外の光をカットさせる。
【0013】
受光部１３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーであり、受光した光に応じた画像信号を信号処理部１４に出力する。
信号処理部１４は、増幅アンプやＡ／Ｄ変換器等により構成され、受光部１３から入力される画像信号に信号処理を行って制御部１６に出力する。
駆動回路１５は、制御部１６からの駆動指令に従って光学フィルター１に駆動電圧を入力する。
信号処理部１４は、増幅アンプやＡ／Ｄ変換器等により構成され、受光部１３から入力される画像信号に信号処理を行って制御部１６に出力する。
駆動回路１５は、制御部１６からの駆動指令に従って光学フィルター１に駆動電圧を入力する。
【0014】
制御部１６は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリー等が組み合わされることで構成され、分光カメラ１０の全体動作を制御する。この制御部１６は、目標波長に基づいて駆動回路１５を制御したり、信号処理部１４から取得した画像信号に基づいて測定対象の分光スペクトルを測定および解析したりする。
【0015】
（光学フィルター１の構成）
図２は、光学フィルター１を模式的に示す断面図であり、図３は、光学フィルター１を模式的に示す平面図である。この光学フィルター１は、互いに対向配置された可動基板２１および固定基板２２と、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａおよび電極４Ａと、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂおよび電極４Ｂと、を備える。
なお、本実施形態では、可動基板２１が第１基板に相当し、固定基板２２が第２基板に相当する。また、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａが第１反射膜に相当し、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂが第２反射膜に相当する。
図２は、光学フィルター１を模式的に示す断面図であり、図３は、光学フィルター１を模式的に示す平面図である。この光学フィルター１は、互いに対向配置された可動基板２１および固定基板２２と、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａおよび電極４Ａと、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂおよび電極４Ｂと、を備える。
なお、本実施形態では、可動基板２１が第１基板に相当し、固定基板２２が第２基板に相当する。また、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａが第１反射膜に相当し、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂが第２反射膜に相当する。
【0016】
可動基板２１および固定基板２２は、光軸Ａに沿った方向において互いに対向するように配置される。このため、可動基板２１および固定基板２２の対向方向は、光軸Ａに平行である。また、可動基板２１および固定基板２２は、それぞれ、シリコン基板またはガラス基板など、測定波長域に対して透光性を有する材料により形成さる。
【0017】
可動基板２１は、固定基板２２に対向する第１面２１１と、第１面２１１とは反対側の面である第２面２１２とを有する。可動基板２１の第２面２１２には、環状の溝２１３が形成されている。これにより、可動基板２１は、反射膜３Ａが設けられた部位である可動部２１４と、可動部２１４を囲うダイアフラム部２１５と、ダイアフラム部２１５を介して可動部２１４を変位可能に支持する基部２１６とを備える。ダイアフラム部２１５は、可動基板２１の溝２１３により、可動基板２１の厚みが基部２１６および可動部２１４よりも薄く形成された部位である。なお、基部２１６は、図示を省略する筐体などにより支持されている。
【0018】
固定基板２２には、可動基板２１と固定基板２２との間のキャビティーＣを成す凹部２２３が形成されており、固定基板２２のうち、凹部２２３の周りの周縁部は、可動基板２１の基部２１６に接合されている。固定基板２２は、凹部２２３内において、可動基板２１に対向する第１面２２１と、第１面２２１とは反対側の面である第２面２２２とを有する。なお、凹部２２３の中央付近には、反射膜３Ｂが設けられる台座が形成されており、第１面２２１は当該台座による段差を有する。また、図示を省略するが、固定基板２２の一部は、可動基板２１の外周縁よりも外側に突出して電装部を構成する。
【0019】
反射膜３Ａは、可動部２１４の第１面２１１に形成され、反射膜３Ｂは、固定基板２２の台座の第１面２２１に形成される。また、反射膜３Ａおよび反射膜３Ｂは、ギャップを介して互いに対向している。このギャップの寸法（以下、ギャップ寸法Ｄ）は、光学フィルター１を透過する光の波長に対応する。
また、光学フィルター１の平面視において、反射膜３Ａ，３Ｂは、それぞれ光軸Ａを中心とする円形状を有し、互いに重なるように配置される。反射膜３Ａ，３Ｂが互いに重なる領域は、光透過領域Ｒを形成する。光透過領域Ｒに入射した光は、反射膜３Ａ，３Ｂ間で多重反射し、ギャップ寸法Ｄに応じた波長の光が干渉により強め合って光学フィルター１を透過する。
また、光学フィルター１の平面視において、反射膜３Ａ，３Ｂは、それぞれ光軸Ａを中心とする円形状を有し、互いに重なるように配置される。反射膜３Ａ，３Ｂが互いに重なる領域は、光透過領域Ｒを形成する。光透過領域Ｒに入射した光は、反射膜３Ａ，３Ｂ間で多重反射し、ギャップ寸法Ｄに応じた波長の光が干渉により強め合って光学フィルター１を透過する。
【0020】
反射膜３Ａ，３Ｂとしては、Ａｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、反射膜３Ａ，３Ｂとして、ＴｉＯ２等の高屈折層とＳｉＯ２等の低屈折層とを交互に積層することで構成された誘電体多層膜を用いてもよい。
【0021】
電極４Ａは、可動部２１４の第２面２１２において反射膜３Ａの周りを囲う環状に形成され、電極４Ｂは、固定基板２２の凹部２２３内の台座の外側において反射膜３Ｂの周りを囲う環状に形成されている。また、電極４Ａ，４Ｂは、互いに対向配置されており、共に静電アクチュエーター４１を構成している。なお、図示は省略するが、電極４Ａ，４Ｂは、引出配線を介してキャビティーＣの外側の電装部に電気的に接続される。
【0022】
以上の構成を有する光学フィルター１では、電極４Ａ，４Ｂの一方がグランドに接地され、他方に駆動電圧が入力されることで、電極４Ａ，４Ｂ間に静電引力が作用する。これにより、可動部２１４が固定基板２２側に向かって変位し、ギャップ寸法Ｄが変更される。
【0023】
本実施形態の光学フィルター１は、可動部２１４の第２面２１２に形成された応力膜５（第１応力膜）をさらに備える。光学フィルター１の平面視において、応力膜５は、光軸Ａを中心とする円形状を有し、少なくとも光透過領域Ｒを覆うように形成される。また、応力膜５の中心は、光透過領域Ｒの中心（反射膜３Ａ，３Ｂの各中心）に一致するように配置される。本実施形態の応力膜５は、光透過領域Ｒよりも広い範囲に広がっている。
【0024】
また、応力膜５は、測定波長域に対して透光性を有する材料により形成される。応力膜５の膜応力は、膜の材料、膜厚および成膜条件を適宜選択することにより調整される。
本実施形態の応力膜５は、引張応力を有する引張応力膜であり、可動部２１４に対して引張応力を与える。このような応力膜５は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ２やＭｇＦ２などの材料により形成される。応力膜５は、単層で形成されてもよいし、複数の層で形成されていてもよい。
本実施形態の応力膜５は、引張応力を有する引張応力膜であり、可動部２１４に対して引張応力を与える。このような応力膜５は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ２やＭｇＦ２などの材料により形成される。応力膜５は、単層で形成されてもよいし、複数の層で形成されていてもよい。
【0025】
可動部２１４は、応力膜５の引張応力により、固定基板２２側に撓んでいる。これにより、反射膜３Ａは、可動部２１４に沿って反射膜３Ｂ側に撓んでいる。一方、固定基板２２は、大きな撓みを有さず、反射膜３Ａは、光軸Ａに直交する仮想面に沿って配置される。
【0026】
ここで、図４は、反射膜３Ａ，３Ｂの撓み状態を誇張して示す模式図である。図４に示すように、反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄは、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側に向かって徐々に大きくなっている。例えば、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃは、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さい。
【0027】
なお、光学フィルター１の動作中、静電アクチュエーター４１により可動部２１４が変位した状態においても、応力膜５の引張応力により可動部２１４が固定基板２２側に撓んだ状態は維持されるものとする。
【0028】
また、応力膜５が可動部２１４に作用する応力は、反射膜３Ａが可動部２１４に作用する応力に対して相乗される力であってもよい。すなわち、反射膜３Ａは、可動部２１４が固定基板２２側に撓むように可動部２１４に対して圧縮応力を与えていてもよい。
【0029】
［第１実施形態の作用効果］
本実施形態の光学フィルター１による作用効果について、比較例を用いて説明する。
ここで、比較例に係る光学フィルターは、本実施形態の光学フィルター１と略同様の構成を有するが、応力膜５を備えておらず、光透過領域Ｒにおけるギャップ寸法Ｄが均一であるものとする。
また、本実施形態および比較例のそれぞれでは、図１に示すように、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに入射する光の主光線は、光軸Ａに平行であるが、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐに入射する光の主光線は、光軸Ａに対して傾斜する（例えば入射角１５度）。なお、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃは、光軸Ａが通る部分であり、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐは、光透過領域Ｒ内において中央部Ｒｃよりも外側となる任意の部分であるとする。
本実施形態の光学フィルター１による作用効果について、比較例を用いて説明する。
ここで、比較例に係る光学フィルターは、本実施形態の光学フィルター１と略同様の構成を有するが、応力膜５を備えておらず、光透過領域Ｒにおけるギャップ寸法Ｄが均一であるものとする。
また、本実施形態および比較例のそれぞれでは、図１に示すように、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに入射する光の主光線は、光軸Ａに平行であるが、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐに入射する光の主光線は、光軸Ａに対して傾斜する（例えば入射角１５度）。なお、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃは、光軸Ａが通る部分であり、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐは、光透過領域Ｒ内において中央部Ｒｃよりも外側となる任意の部分であるとする。
【0030】
本実施形態の光学フィルター１および比較例の光学フィルターにおいて、それぞれ、透過率が最大となる条件は、以下の式（１）により表される。
【数1】
【0031】
なお、式（１）において、λは光の波長であり、ｎは、キャビティーＣ内の媒質（本実施形態では真空）の屈折率であり、Ｄは、反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法であり、θは、キャビティーＣ内の媒質に対する光の入射角である。ｍは任意の整数であり、バンドパスフィルター１２による測定波長域に応じて決定される。また、式（１）において、2nDcosθは、光透過領域Ｒを透過する光の光路長差に相当する。
【0032】
例えば、比較例において、ｍ＝１，ｎ＝１，Ｄ＝３５０ｎｍと仮定する。そして、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに入射する光の主光線について、θ＝０度とするとき、上記式（１）により、透過率が最大となる波長λは７００ｎｍである。また、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐに入射する光の主光線について、θ＝１５度とするとき、上記式（１）により、透過率が最大となる波長λは６７６．１ｎｍである。その結果、光透過領域Ｒにおける透過率が図５のようなグラフを示す。
【0033】
図５は、比較例の光学フィルターにおいて、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃおよび外周部Ｒｐのそれぞれを透過する光の透過率を示すグラフである。この図５に示すように、比較例において、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに入射した光は、７００ｎｍ付近で透過率のピークを示し、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐに入射した光は、６７０ｎｍ付近で透過率のピークを示す。すなわち、比較例の光学フィルターでは、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐにおける透過波長が光透過領域Ｒの中央部Ｒｃにおける透過波長よりも小さくなる。
【0034】
一方、本実施形態において、比較例と同様、ｍ＝１，ｎ＝１と仮定する。また、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに入射する光の主光線について、θ＝０度とし、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐに入射する光の主光線について、θ＝１５度とする。ここで、本実施形態では、応力膜５の応力を調整することにより、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐにおけるギャップ寸法Ｄを、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃにおけるギャップ寸法Ｄよりも大きくできる。すなわち、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃおよび外周部Ｒｐにおいて、式（１）により求められる波長λが互いに等しくなるように、各ギャップ寸法Ｄを調整できる。その結果、光透過領域Ｒにおける透過率が図６のようなグラフを示す。
【0035】
図６は、本実施形態の光学フィルター１において、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃおよび外周部Ｒｐのそれぞれを透過する光の透過率を示すグラフである。この図６に示すように、本実施形態の光学フィルター１では、応力膜５の応力を調整し、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃおよび外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄを調整することにより、中央部Ｒｃおよび外周部Ｒｐにおける各透過波長が共に７００ｎｍ付近となる。すなわち、本実施形態の光学フィルター１では、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。
【0036】
［第２実施形態］
第２実施形態の光学フィルター１Ａは、図７に示すように、応力膜５の配置および応力向き以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第２実施形態の応力膜５は、可動基板２１の第１面２１１と反射膜３Ａとの間に形成される。また、第２実施形態の応力膜５は、圧縮応力を有する圧縮応力膜であり、可動基板２１の可動部２１４に対して圧縮応力を与える。このような圧縮応力膜としての応力膜５は、例えばＩＴＯ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮまたはＴｉＯ２などの材料により形成される。
第２実施形態の光学フィルター１Ａは、図７に示すように、応力膜５の配置および応力向き以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第２実施形態の応力膜５は、可動基板２１の第１面２１１と反射膜３Ａとの間に形成される。また、第２実施形態の応力膜５は、圧縮応力を有する圧縮応力膜であり、可動基板２１の可動部２１４に対して圧縮応力を与える。このような圧縮応力膜としての応力膜５は、例えばＩＴＯ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮまたはＴｉＯ２などの材料により形成される。
【0037】
このような第２実施形態では、可動部２１４が応力膜５の引張応力により固定基板２２側に撓んでおり、反射膜３Ａは、可動部２１４に沿って反射膜３Ｂ側に撓んでいる。これにより、第１実施形態と同様、ギャップ寸法Ｄが光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側に向かって徐々に大きくなるため、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。
【0038】
［第３実施形態］
第３実施形態の光学フィルター１Ｂは、図８に示すように、可動基板２１に設けられる応力膜５（第１応力膜）だけでなく、固定基板２２に設けられる応力膜６（第２応力膜）を有する点以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
第３実施形態の光学フィルター１Ｂは、図８に示すように、可動基板２１に設けられる応力膜５（第１応力膜）だけでなく、固定基板２２に設けられる応力膜６（第２応力膜）を有する点以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
【0039】
具体的には、第３実施形態の応力膜６は、固定基板２２の第２面２２２に形成され、引張応力を有する引張応力膜である。また、応力膜６は、応力膜５と同様、光学フィルター１Ｂの平面視において、光透過領域Ｒを覆うように配置されればよい。
【0040】
このような第３実施形態構成では、可動部２１４が応力膜５の引張応力により固定基板２２側に撓んでいると共に、固定基板２２が応力膜６の引張応力により可動基板２１側に撓んでいる。これにより、反射膜３Ａが可動部２１４に沿って反射膜３Ｂ側に撓んでいると共に、反射膜３Ｂが固定基板２２に沿って反射膜３Ａ側に撓んでいる。
ここで、図９は、第３実施形態における反射膜３Ａ，３Ｂの撓み状態を誇張して示す模式図である。反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄは、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側に向かって徐々に大きくなっている。このため、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃは、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さい。
ここで、図９は、第３実施形態における反射膜３Ａ，３Ｂの撓み状態を誇張して示す模式図である。反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄは、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側に向かって徐々に大きくなっている。このため、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃは、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さい。
【0041】
第３実施形態によっても、第１実施形態と同様、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。また、第３実施形態では、可動基板２１の可動部２１４だけでなく、固定基板２２も撓むため、光透過領域Ｒのギャップ寸法Ｄの径方向の変化率を大きく調整することが容易である。
【0042】
なお、第３実施形態において、応力膜６は、固定基板２２の第２面２２２に形成される引張応力膜ではなく、固定基板２２の第１面２２１と反射膜３Ｂとの間に形成される圧縮応力膜であってもよい。
【0043】
［第４実施形態］
第４実施形態の光学フィルター１Ｃは、図１０に示すように、可動基板２１に設けられる応力膜５を有さず、固定基板２２に設けられる応力膜６を有する点以外、第１実施形態の光学フィルター１とほぼ同様の構成を有する。
なお、第４実施形態では、第１～第３実施形態とは異なり、可動基板２１が第２基板に相当し、固定基板２２が第１基板に相当する。また、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａが第２反射膜に相当し、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂが第１反射膜に相当する。
第４実施形態の光学フィルター１Ｃは、図１０に示すように、可動基板２１に設けられる応力膜５を有さず、固定基板２２に設けられる応力膜６を有する点以外、第１実施形態の光学フィルター１とほぼ同様の構成を有する。
なお、第４実施形態では、第１～第３実施形態とは異なり、可動基板２１が第２基板に相当し、固定基板２２が第１基板に相当する。また、可動基板２１に設けられた反射膜３Ａが第２反射膜に相当し、固定基板２２に設けられた反射膜３Ｂが第１反射膜に相当する。
【0044】
具体的には、第４実施形態の応力膜６は、第３実施形態の応力膜６と同様、固定基板２２の第２面２２２に形成される。また、第４実施形態の応力膜６は、引張応力を有する引張応力膜であり、固定基板２２に対して引張応力を与える。固定基板２２は、応力膜６の引張応力により可動基板２１側に撓んでおり、反射膜３Ｂは、固定基板２２に沿って反射膜３Ａに撓んでいる。
【0045】
なお、第４実施形態の光学フィルター１Ｃでは、可動部２１４が反射膜３Ａまたは電極４Ａの応力により、固定基板２２側とは反対側に撓んでいるものとする。このため、反射膜３Ａは、可動部２１４に沿って、反射膜３Ｂ側とは反対側に撓んだ状態となっている。
【0046】
ここで、図１１は、第４実施形態における反射膜３Ａ，３Ｂの撓み状態を誇張して示す模式図である。図１１に示すように、応力膜６の引張応力は、反射膜３Ｂの撓み量が反射膜３Ａの撓み量よりも大きくなるように調整されている。これにより、反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄは、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側にかけて徐々に大きくなっている。このため、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃは、光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さい。
【0047】
第４実施形態によっても、第１実施形態と同様、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。また、第４実施形態の構成は、一方側の基板（本実施形態での可動基板２１）に応力膜（本実施形態での応力膜５）を設けることが困難である場合に有効である。
【0048】
［第５実施形態］
第５実施形態の光学フィルター１Ｄは、図１２に示すように、応力膜５の形状以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第５実施形態の応力膜５は、光学フィルター１Ｄの平面視において、中央に円形の穴５１が形成された環形状を有する。また、応力膜５の内周および外周は、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃ（図１２において光軸Ａが通る部分）を中心とする円形状を有する。
第５実施形態の光学フィルター１Ｄは、図１２に示すように、応力膜５の形状以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第５実施形態の応力膜５は、光学フィルター１Ｄの平面視において、中央に円形の穴５１が形成された環形状を有する。また、応力膜５の内周および外周は、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃ（図１２において光軸Ａが通る部分）を中心とする円形状を有する。
【0049】
このような第５実施形態では、光透過領域Ｒの中央部付近の領域（すなわち応力膜５の穴５１に対応する領域）において反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄを均一にしつつ、当該領域よりも外側においてギャップ寸法Ｄを径方向外側に向けて徐々に大きくすることができる。このような第５実施形態によっても、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。
【0050】
［第６実施形態］
第６実施形態の光学フィルター１Ｅは、図１３に示すように、応力膜５の形状以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第６実施形態の応力膜５は、光軸Ａに直交する一方向を長手方向とする俵形状を有する。
第６実施形態の光学フィルター１Ｅは、図１３に示すように、応力膜５の形状以外、第１実施形態の光学フィルター１と同様の構成を有する。
具体的には、第６実施形態の応力膜５は、光軸Ａに直交する一方向を長手方向とする俵形状を有する。
【0051】
このような第６実施形態において、応力膜５の形状は、反射膜３Ａや電極４Ａから可動部２１４に加わる応力に応じて調整される。例えば、光軸Ａに直交する仮想面上で、反射膜３Ａや電極４Ａが作用する応力の方向と、応力膜５の長手方向とを互いに直交するように配置することで、可動部２１４を好適に固定基板２２側に撓ませることができる。これにより、反射膜３Ａ，３Ｂ間のギャップ寸法Ｄを光透過領域Ｒの中央部Ｒｃから径方向外側に向かって大きくすることができ、光透過領域Ｒにおける透過波長のばらつきを抑制できる。
【0052】
［変形例］
本発明は上述の各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、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
本発明は上述の各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、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【0053】
（変形例１）
上記各実施形態の可動基板２１および固定基板２２と、本発明の第１基板および第２基板との対応関係は組み換え可能である。
例えば、第１，第２実施形態では、可動基板２１の第１面２１１または第２面２１２に応力膜５が設けられ、固定基板２２に応力膜６が設けられない。この変形として、可動基板２１に応力膜５が設けられず、固定基板２２の第１面２２１または第２面２２２に応力膜６が設けられてもよい。
また、第４実施形態では、可動基板２１が固定基板２２側に撓み、固定基板２２が可動基板２１側とは反対側に撓み、可動基板２１の撓み量が固定基板２２の撓み量よりも大きい。この変形として、可動基板２１が固定基板２２側とは反対側に撓み、固定基板２２が可動基板２１側に撓み、固定基板２２の撓み量が可動基板２１の撓み量よりも大きくてもよい。
上記各実施形態の可動基板２１および固定基板２２と、本発明の第１基板および第２基板との対応関係は組み換え可能である。
例えば、第１，第２実施形態では、可動基板２１の第１面２１１または第２面２１２に応力膜５が設けられ、固定基板２２に応力膜６が設けられない。この変形として、可動基板２１に応力膜５が設けられず、固定基板２２の第１面２２１または第２面２２２に応力膜６が設けられてもよい。
また、第４実施形態では、可動基板２１が固定基板２２側に撓み、固定基板２２が可動基板２１側とは反対側に撓み、可動基板２１の撓み量が固定基板２２の撓み量よりも大きい。この変形として、可動基板２１が固定基板２２側とは反対側に撓み、固定基板２２が可動基板２１側に撓み、固定基板２２の撓み量が可動基板２１の撓み量よりも大きくてもよい。
【0054】
（変形例２）
上記各実施形態において、可動基板２１および固定基板２２のそれぞれに複数の応力膜５，６が設けられてもよい。
例えば、第１～第３実施形態において、可動基板２１の第１面２１１に引張応力を有する応力膜５が設けられると共に、可動基板２１の第２面２１２に圧縮応力を有する応力膜５が設けられてもよい。
また、第３，第４実施形態において、固定基板２２の第１面２２１に引張応力を有する応力膜６が設けられると共に、固定基板２２の第２面２２２に圧縮応力を有する応力膜６が設けられてもよい。
上記各実施形態において、可動基板２１および固定基板２２のそれぞれに複数の応力膜５，６が設けられてもよい。
例えば、第１～第３実施形態において、可動基板２１の第１面２１１に引張応力を有する応力膜５が設けられると共に、可動基板２１の第２面２１２に圧縮応力を有する応力膜５が設けられてもよい。
また、第３，第４実施形態において、固定基板２２の第１面２２１に引張応力を有する応力膜６が設けられると共に、固定基板２２の第２面２２２に圧縮応力を有する応力膜６が設けられてもよい。
【0055】
（変形例３）
上記各実施形態では、応力膜５が円形、円環形状または俵形状を有するが、本発明はこれに限られない。例えば、応力膜５は、矩形または矩形環形状など、他の形状を有してもよい。また、応力膜６の形状についても、応力膜５の形状についての説明と同様の説明を適用できる。
上記各実施形態では、応力膜５が円形、円環形状または俵形状を有するが、本発明はこれに限られない。例えば、応力膜５は、矩形または矩形環形状など、他の形状を有してもよい。また、応力膜６の形状についても、応力膜５の形状についての説明と同様の説明を適用できる。
【0056】
（変形例４）
上記各実施形態において、応力膜５，６の中央部は、可動基板２１および固定基板２２の対向方向から見たとき、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに一致することに限定されず、当該中央部Ｒｃからずれて配置されてもよい。
上記各実施形態において、応力膜５，６の中央部は、可動基板２１および固定基板２２の対向方向から見たとき、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃに一致することに限定されず、当該中央部Ｒｃからずれて配置されてもよい。
【0057】
また、上記各実施形態において、応力膜５，６は、可動基板２１および固定基板２２の対向方向から見たとき、光透過領域Ｒを覆うように配置されるが、これに限定されない。例えば、応力膜５，６は、少なくとも一部が光透過領域Ｒに重なった状態でもよいし、光透過領域Ｒに重ならなくてもよい。仮に、応力膜５（または応力膜６）が光透過領域Ｒに重ならない状態であっても、応力膜５（または応力膜６）の応力が可動部２１４（または固定基板２２）を撓ませることで、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃが、光透過領域Ｒ内の外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さくなっていればよい。
【0058】
（変形例５）
上記各実施形態では、応力膜５（または応力膜６）の応力により可動部２１４（または固定基板２２）を撓ませることで、光透過領域Ｒのギャップ寸法Ｄｃを調整しているが、これに限定されない。例えば、可動部２１４または固定基板２２に搭載される反射膜３Ａ，３Ｂおよび電極４Ａ，４Ｂのいずれかの応力を調整することにより、光透過領域Ｒのギャップ寸法Ｄｃを調整してもよい。すなわち、変形例に係る光学フィルターは、応力膜５，６を備えず、反射膜３Ａ，３Ｂおよび電極４Ａ，４Ｂのいずれかの応力が調整されることで、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃが光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さくなっていてもよい。
上記各実施形態では、応力膜５（または応力膜６）の応力により可動部２１４（または固定基板２２）を撓ませることで、光透過領域Ｒのギャップ寸法Ｄｃを調整しているが、これに限定されない。例えば、可動部２１４または固定基板２２に搭載される反射膜３Ａ，３Ｂおよび電極４Ａ，４Ｂのいずれかの応力を調整することにより、光透過領域Ｒのギャップ寸法Ｄｃを調整してもよい。すなわち、変形例に係る光学フィルターは、応力膜５，６を備えず、反射膜３Ａ，３Ｂおよび電極４Ａ，４Ｂのいずれかの応力が調整されることで、光透過領域Ｒの中央部Ｒｃのギャップ寸法Ｄｃが光透過領域Ｒの外周部Ｒｐのギャップ寸法Ｄｐよりも小さくなっていてもよい。
【0059】
（変形例６）
上記各実施形態では、光学フィルター１を備える分光カメラ１０を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、光学フィルター１は、光源装置７０に利用されてもよい。光源装置７０は、光ファイバーなどの光源７１と、光源７１から広がって出射される光のうち所望の波長の光を透過させる光学フィルター１とを備える。この光源装置７０は、光学フィルター１を透過した所望の波長の光を対象物に向かって照射できる。
上記各実施形態では、光学フィルター１を備える分光カメラ１０を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、光学フィルター１は、光源装置７０に利用されてもよい。光源装置７０は、光ファイバーなどの光源７１と、光源７１から広がって出射される光のうち所望の波長の光を透過させる光学フィルター１とを備える。この光源装置７０は、光学フィルター１を透過した所望の波長の光を対象物に向かって照射できる。
【0060】
［本開示のまとめ］
（１）本開示の一態様に係る光学フィルターは、第１反射膜と、前記第１反射膜に対してギャップを介して対向配置された第２反射膜と、を備え、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記第１反射膜および前記第２反射膜が互いに重なる範囲は、光透過領域を形成しており、前記光透過領域の中央部における前記ギャップの寸法は、前記光透過領域内の前記中央部より外側の外周部における前記ギャップの寸法よりも小さい。
このような構成では、一般的な光源やカメラ光学系から光学フィルターに光が入射する場合など、入射光の主光線の角度が光透過領域の中央部と外周部との間で異なる場合であっても、光透過領域の中央部と外周部とのそれぞれにおける透過波長を等しくすることができる。これにより、光透過領域における透過波長のばらつきを抑制できる。
（１）本開示の一態様に係る光学フィルターは、第１反射膜と、前記第１反射膜に対してギャップを介して対向配置された第２反射膜と、を備え、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記第１反射膜および前記第２反射膜が互いに重なる範囲は、光透過領域を形成しており、前記光透過領域の中央部における前記ギャップの寸法は、前記光透過領域内の前記中央部より外側の外周部における前記ギャップの寸法よりも小さい。
このような構成では、一般的な光源やカメラ光学系から光学フィルターに光が入射する場合など、入射光の主光線の角度が光透過領域の中央部と外周部との間で異なる場合であっても、光透過領域の中央部と外周部とのそれぞれにおける透過波長を等しくすることができる。これにより、光透過領域における透過波長のばらつきを抑制できる。
【0061】
（２）本開示の一態様に係る光学フィルターは、前記第１反射膜が設けられた第１基板と、前記第１基板に対して対向配置され、前記第２反射膜が設けられた第２基板と、前記第１基板に設けられた第１応力膜と、をさらに備え、前記第１応力膜は、前記第１基板に対して、前記第１反射膜を前記第２反射膜側に撓ませる応力を加えることが好ましい。
このような構成では、応力膜の応力を調整することにより、光透過領域の中央部および外周部の各ギャップ寸法を好適に調整できる。
このような構成では、応力膜の応力を調整することにより、光透過領域の中央部および外周部の各ギャップ寸法を好適に調整できる。
【0062】
（３）本開示の一態様において、前記第１基板は、前記第２基板に対向する第１面と、当該第１面とは反対側の第２面とを備え、前記第１応力膜は、前記第１基板の前記第１面と前記第１反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第１基板の前記第２面に設けられた引張応力膜であってもよい。
【0063】
（４）本開示の一態様に係る光学フィルターは、前記第２基板に設けられた第２応力膜をさらに備え、前記第２応力膜は、前記第２基板に対して、前記第２反射膜を前記第１反射膜側に撓ませる応力を加えてもよい。
このような構成では、第１基板の可動部だけでなく、第２基板も撓むため、光透過領域のギャップ寸法の径方向の変化率を大きく調整することが容易である。
このような構成では、第１基板の可動部だけでなく、第２基板も撓むため、光透過領域のギャップ寸法の径方向の変化率を大きく調整することが容易である。
【0064】
（５）本開示の一態様において、前記第２基板は、前記第１基板に対向する第１面と、当該第１面とは反対側の第２面とを備え、前記第２応力膜は、前記第２基板の前記第１面と前記第２反射膜との間に設けられた圧縮応力膜、または、前記第２基板の前記第２面に設けられた引張応力膜であってもよい。
【0065】
（６）本開示の一態様において、前記第２反射膜は、前記第１基板側とは反対側に撓んだ状態であり、前記第１反射膜の撓み量は、前記第２反射膜の撓み量よりも大きくてもよい。
このような構成は、第２基板に応力膜を設けることが困難である場合に有効である。
このような構成は、第２基板に応力膜を設けることが困難である場合に有効である。
【0066】
（７）本開示の一態様において、前記第１応力膜の少なくとも一部は、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記光透過領域に重なるように配置されることが好ましい。
このような構成によれば、光透過領域の中央部および外周部の各ギャップ寸法を好適に調整できる。
このような構成によれば、光透過領域の中央部および外周部の各ギャップ寸法を好適に調整できる。
【0067】
（８）本開示の一態様において、前記第１応力膜の中央部は、前記第１反射膜と前記第２反射膜との対向方向から見たとき、前記光透過領域の前記中央部に一致することが好ましい。
このような構成によれば、光透過領域の中央部から外周部にかけてギャップ寸法をバランス良く調整できる。
このような構成によれば、光透過領域の中央部から外周部にかけてギャップ寸法をバランス良く調整できる。
【0068】
（９）本開示の一態様において、前記第１応力膜は、環形状を有してもよい。
【0069】
（１０）本開示の一態様において、前記第１応力膜の内周および外周は、前記光透過領域の前記中央部を中心とする円形状を有してもよい。
【符号の説明】
【0070】
１，１Ａ～１Ｅ…光学フィルター、１０…分光カメラ、１１…集光レンズ、１２…バンドパスフィルター、１３…受光部、１４…信号処理部、１５…駆動回路、１６…制御部、２１…可動基板、２１１…第１面、２１２…第２面、２１３…溝、２１４…可動部、２１５…ダイアフラム部、２１６…基部、２２…固定基板、２２１…第１面、２２２…第２面、２２３…凹部、３Ａ，３Ｂ…反射膜、４１…静電アクチュエーター、４Ａ，４Ｂ…電極、５，６…応力膜、５１…穴、７０…光源装置、７１…光源、Ａ…光軸、Ｃ…キャビティー、Ｄ，Ｄｃ，Ｄｐ…ギャップ寸法、Ｒ…光透過領域、Ｒｃ…中央部、Ｒｐ…外周部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】