特許ウォッチ

公開番号2025149509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024050213
出願日2024-03-26
発明の名称波長可変干渉フィルター
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 26/00 20060101AFI20251001BHJP(光学)
要約【課題】分光可能帯域を広域化するとともに、分光可能帯域における透過ピークをシングルピークとする。
【解決手段】本実施形態の波長可変干渉フィルター1は、ギャップGを介して対向する第1反射膜4および第2反射膜5と、ギャップGを変更することにより第1反射膜4および第2反射膜5を透過する透過光のピーク波長を変更するアクチュエーター部8と、を備える。第1反射膜4および第2反射膜5のそれぞれは、高屈折率層と、高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層とが交互に合計6層以上積層された多層膜である。第1反射膜4を構成する各層の光学膜厚と、第2反射膜5を構成する各層の光学膜厚とは、ギャップGを中心として互いに対称な配置を有する。ピーク波長が現れかつ700nm以上の幅を有する設定波長帯域WBにおいて、第1反射膜4および第2反射膜5の各多層膜における反射位相の変化幅は120度以内である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ギャップを介して対向する第１反射膜および第２反射膜と、
前記ギャップを変更することにより前記第１反射膜および前記第２反射膜を透過する透過光のピーク波長を変更するアクチュエーター部と、を備え、
前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれは、高屈折率層と、前記高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層とが交互に合計６層以上積層された多層膜であり、
前記第１反射膜を構成する各層の光学膜厚と、前記第２反射膜を構成する各層の光学膜厚とは、前記ギャップを中心として互いに対称な配置を有し、
前記ピーク波長を含みかつ７００ｎｍ以上の幅を有する設定波長帯域において、前記多層膜における反射位相の変化幅は１２０度以内である、波長可変干渉フィルター。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれにおいて、前記高屈折率層と前記低屈折率層との合計が１５層以下である、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
前記設定波長帯域において、前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれの前記反射位相の変化幅は８０度以内である、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
前記設定波長帯域における波長が大きいほど、前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれの反射率が大きい、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
前記設定波長帯域において、前記透過光が示すピークの半値幅のばらつきは、±３ｎｍ以内である、請求項４に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれの反射率は、前記設定波長帯域における特定の波長でピークを示す、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項７】
前記高屈折率層は、Ｓｉにより構成され、
前記低屈折率層は、ＳｉＯ
２
により構成される、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項８】
前記設定波長帯域は、１０５０ｎｍから１７５０ｎｍである、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。
【請求項９】
前記設定波長帯域は、１６５０ｎｍから２５５０ｎｍである、請求項１に記載の波長可変干渉フィルター。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルターに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、分光フィルターの一種として、入射光のうち所定波長の光を透過させる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）。この波長可変干渉フィルターは、一対の基板と、一対の基板に設けられ、かつ、互いにギャップを介して対抗する一対の反射膜と、当該ギャップを変更させる静電アクチュエーターと、を備える。静電アクチュエーターにより一対の基板の一方が他方に向かって変位すると、一対の反射膜間のギャップ寸法が変化し、ギャップ寸法に応じた特定波長の光が波長可変干渉フィルターを透過する。
【０００３】
上述したような波長可変干渉フィルターでは、一般的な反射膜として、高屈折率層および低屈折率層が交互に積層された多層膜が利用されており、当該多層膜を構成する各層の光学膜厚は、所望の設計波長λ
ｄ
に基づいてλ
ｄ
／４に設計されている。例えば、図１２は、反射膜Ｆ１，Ｆ２を構成する各層の膜厚を並べて示すグラフである。図１２において、「ＡＩＲ」は、反射膜Ｆ１，Ｆ２間のギャップを示し、「Ｈ」は高屈折率層を示し、「Ｌ」は低屈折率層を示している。
反射膜Ｆ１，Ｆ２を有する波長可変干渉フィルターでは、透過率のピーク（以下、透過ピーク）が設計波長λ
ｄ
に現れるため、ギャップを変更することで設計波長λ
ｄ
を中心とする所定の波長帯域を分光可能帯域として利用できる。ただし、設計波長λ
ｄ
から１００ｎｍ程度離れた波長には他の透過ピークが生じるため、分光可能帯域が２００ｎｍ幅程度となり、その広域化は難しい。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターでは、分光可能帯域の広域化を目的として、複数の設計波長λ
ｄ
に基づいて設計された多層膜が反射膜として利用されている。例えば、図１３は、複数の設計波長λ
ｄ１
，λ
ｄ２
に基づいて設計された反射膜Ｆ３，Ｆ４について、反射膜Ｆ３，Ｆ４を構成する各層の膜厚を並べて示すグラフである。図１３において、反射膜Ｆ３，Ｆ４は、各層の膜厚がλ
ｄ１
／４に設計された多層膜構造Ｓ１と、各層の膜厚がλ
ｄ２
／４に設計された多層膜構造Ｓ２とを有する。反射膜Ｆ３，Ｆ４を有する波長可変干渉フィルターでは、分光可能帯域が比較的広域化され、６００ｎｍ幅程度となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１５１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図１３に例示するような複数の設計波長λ
ｄ１
，λ
ｄ２
に基づいて設計された波長可変干渉フィルターでは、設計波長λ
ｄ１
，λ
ｄ２
に対応する複数の透過ピークが現れるだけでなく、設計波長λ
ｄ１
，λ
ｄ２
の付近の波長で意図しない透過ピークが現れることがある。よって、当該波長可変干渉フィルターを分光フィルターとして利用するためには、目的外の透過ピークの光を遮ることのできるフィルターを組み合わせる必要がある。このため、分光フィルターの全体的なサイズが大きくなったり、分光フィルターの透過光量が低下したりする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様の波長可変干渉フィルターは、ギャップを介して対向する第１反射膜および第２反射膜と、前記ギャップを変更することにより前記第１反射膜および前記第２反射膜を透過する透過光のピーク波長を変更するアクチュエーター部と、を備え、前記第１反射膜および前記第２反射膜のそれぞれは、高屈折率層と、前記高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層とが交互に合計６層以上積層された多層膜であり、前記第１反射膜を構成する各層の光学膜厚と、前記第２反射膜を構成する各層の光学膜厚とは、前記ギャップを中心として互いに対称な配置を有し、前記ピーク波長が現れかつ７００ｎｍ以上の幅を有する設定波長帯域において、前記多層膜における反射位相の変化幅は１２０度以内である
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
本実施形態の波長可変干渉フィルターにおける反射膜を構成する各層の光学膜厚の並びを例示するグラフ。
実施例１の反射膜における反射率および反射位相を示すグラフ。
実施例１でギャップを変更するごとに得られる透過ピークを例示するグラフ。
実施例１、比較例１および比較例２における透過ピークの半値幅を示すグラフ。
実施例２の反射膜における反射率および反射位相を示すグラフ。
実施例２でギャップを変更するごとに得られる透過ピークを例示するグラフ。
実施例２、比較例３および比較例４における透過ピークの半値幅を示すグラフ。
実施例３の反射膜における反射率および反射位相を示すグラフ。
実施例３でギャップを変更するごとに得られる透過ピークを例示するグラフ。
実施例３における透過ピークの半値幅を示すグラフ。
従来の波長可変干渉フィルターにおける反射膜を構成する各層の光学膜厚の並びを例示するグラフ。
他の従来の波長可変干渉フィルターにおける反射膜を構成する各層の光学膜厚の並びを例示するグラフ。
比較例５の反射膜における反射率および反射位相を示すグラフ。
比較例５における透過光の透過率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態の波長可変干渉フィルター１について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の波長可変干渉フィルター１は、互いに対向配置される第１基板２および第２基板３と、第１基板２に設けられた第１反射膜４および第１電極６と、第２基板３に設けられた第２反射膜５および第２電極７と、を備える。
【００１０】
なお、波長可変干渉フィルター１は、互いに対する第１反射膜４と第２反射膜５との間のギャップＧを変更することによって、波長可変干渉フィルター１を透過する光の波長を変更する分光フィルターであり、例えば測定対象からの光を分光測定する分光測定装置などに利用可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許