波長選択フィルタ
【課題】従来よりも透過スペクトルの変調帯域が広い波長選択フィルタを提供すること。
【解決手段】波長選択フィルタは、対向配置された一対のミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数のファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる。各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長は互いに等しくされている。複数のファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有する。
【解決手段】波長選択フィルタは、対向配置された一対のミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数のファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる。各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長は互いに等しくされている。複数のファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変型のファブリペローフィルタを複数積層してなり、透過光波長の選択性を有する波長選択フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過光波長の選択性を有する波長選択フィルタとして、特許文献１に示されるように、複数のファブリペローフィルタがギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなるものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、３枚のミラーが対向配置され、中央のミラーが変位しない固定ミラー、両端のミラーがそれぞれ変位する可動ミラーとなっている。また、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さが、それぞれ異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年、部品点数削減などの観点から、より広い波長域において光を選択的に透過できる波長選択フィルタが望まれている。すなわち、透過スペクトルの変調帯域が広い波長選択フィルタが望まれている。
【０００６】
特許文献１では、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さの比率を、変位前の初期状態の比率のまま保つように、それぞれの可動ミラーの変位が制御される。例えば初期状態のギャップ長さを、第１ファブリペローフィルタで３μｍ、第２ファブリペローフィルタで６μｍの比率１：２とする。初期状態では、第１ファブリペローフィルタの１次干渉光（６μｍ）と、第２ファブリペローフィルタの２次干渉光（６μｍ）が一致する。また、ギャップ長さの比率を保つように各可動ミラーを変位させ、第１ファブリペローフィルタのギャップを２μｍ、第２ファブリペローフィルタのギャップを４μｍとした場合、第１ファブリペローフィルタの１次干渉光（４μｍ）と、第２ファブリペローフィルタの２次干渉光（４μｍ）が一致する。
【０００７】
このように、波長が一致する干渉光は、波長選択フィルタを透過する。一方、波長が一致しない干渉光は、該干渉光の波長において他方のファブリペローフィルタの透過率が低い（ミラーの反射率が高い）ため、波長選択フィルタを透過しない。これにより透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）を狭くすることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、ギャップ長さの比率を保つように各可動ミラーを変位させ、透過スペクトルを一致させるために、２つのファブリペローフィルタのミラーの構成（反射特性）を同じとしなければならない。具体的には、各フィルタを構成するミラーの中心波長及び反射帯域を同じとしなければならない。このように、２つのファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じであり、上記のごとく波長が一致する干渉光のみを透過させるため、特許文献１に記載の波長選択フィルタにおける透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタを備える波長選択フィルタと同等以下となる。
【０００９】
なお、ミラーの構成が同一のファブリペローフィルタを複数積層しても、各ファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じであるため、透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタと殆ど変わらない。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、従来よりも透過スペクトルの変調帯域が広い波長選択フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、高屈折率層間に該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなるミラーがギャップを介して対向配置され、一対のミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数のファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる波長選択フィルタであって、
各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長が互いに等しくされ、
複数のファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、光学多層膜構造のミラーを構成する各層の光学膜厚は、中心波長の１／４倍の厚さとされる。換言すれば、中心波長は、各層の光学膜厚によって決定される。この中心波長により、ミラーの反射帯域の中心位置が決定される。また、反射帯域は、中心波長を中心とし、その幅が低屈折率層に対する高屈折率層の屈折率比に基づいて決定される。このため、屈折率比が大きいほど、反射帯域の幅が広くなる。
【００１３】
また、ミラーは、反射帯域の波長の光に対して反射作用（高い反射率）を示し、反射帯域外の波長の光に対しては反射率が低く、反射作用を示さない。このミラーを用いて構成されたファブリペローフィルタでは、光を選択的に透過できる分光帯域がミラーの反射帯域に対応し、分光帯域外の領域がミラーの反射帯域外の領域に対応している。このため、分光帯域外の領域（ミラーの反射帯域外の領域）では、波長選択性は無いものの、光を透過する。
【００１４】
本発明は、このミラーの反射帯域外の領域に着目し、各ファブリペローフィルタを構成するミラーの中心波長を互いに異ならせ、且つ、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有するように設定した。すなわち、ミラーの反射帯域、すなわちファブリペローフィルタの分光帯域を、各ファブリペローフィルタで意図的にずらした。このため、各ファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じとされた従来の構成に較べて、波長選択フィルタ全体として分光帯域（ミラーの反射帯域）を広くすることができる。そして、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、他のファブリペローフィルタの反射帯域外（分光帯域外）の領域で透過させることができる。したがって、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００１５】
なお、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有する構成としては、ミラーの反射帯域の一部が、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複し、残りの部分が重複しない構成、又は、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と全く重複しない構成（反射帯域の下限が、他のファブリペローフィルタの反射帯域の上限と接する状態も含む）がある。
【００１６】
請求項２に記載のように、複数のファブリペローフィルタとして、２つのファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタを構成するミラーが、シリコンからなる高屈折率層間に、該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の二酸化シリコンからなる低屈折率層が介在されてなり、
一方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ１、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ２とし、λ２≧１．４λ１を満たす構成とすることが好ましい。
【００１７】
上記した光学多層膜構造のミラーを採用する場合、λ２＜１．４λ１とすると、中心波長同士が近づくためミラーの反射帯域の重複する領域が広くなり、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域（分光帯域）内に位置しやすくなる。分光帯域内においては、ギャップ長さに応じた透過スペクトルの波長のみ透過率が高く、それ以外の波長では反射率が高いため、任意のファブリペローフィルタで分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタを透過しがたくなる。
【００１８】
これに対し、λ２≧１．４λ１とすると、反射帯域の重複する領域の幅が狭くなる、又は、反射帯域が重複する領域を有さないので、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域外の領域に位置しやすくなる。このため、λ２＜１．４λ１に較べて、分光された透過スペクトルの透過率を高めることができる。すなわち、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載のように、中心波長λ１，λ２がλ２≦２．３λ１を満たすことが好ましい。
【００２０】
λ２＞２．３λ１の場合、２つのファブリペローフィルタにおいて反射帯域が重複する領域を有さず、さらにλ２が２．３λ１程度の場合、隣接する２つの反射帯域において、一方の反射帯域の上限と他方の反射帯域の下限が近く、これら上限と下限との間の波長の光が、あたかも波長選択フィルタから選択的に透過されたかのようにピークを示す。このサブピークは所謂ノイズである。
【００２１】
これに対し、λ２≦２．３λ１とすると、ノイズの透過率を５％以下（透過スペクトルの透過率の１０％以下）とし、これにより波長選択性を向上することができる。
【００２２】
具体的には、請求項４に記載のように、２つのファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
第１ファブリペローフィルタのみに、静電気力を生じさせるべくミラーに対応して一対の電極が設けられ、
第１ファブリペローフィルタは、第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、一対の電極間への電圧を印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
第２ファブリペローフィルタは、第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが可動ミラーと一体的に変位するミラー、第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しないミラーとされて、一対の電極間への電圧の印加により、初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが長くなる構成を採用すると良い。
【００２３】
本発明では、２つのファブリペローフィルタのうちの一方に設けた電極によって、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さをともに変化させることができる。このように電極は一方のみで良いので、波長選択フィルタの構成を簡素化することができる。
【００２４】
この場合、請求項５に記載のように、第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
を満たすことが好ましい。
【００２５】
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが上記関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタの透過スペクトルの変調帯域を隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００２６】
さらには、請求項６に記載のように、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、Ｄａｉ＞Ｄｂｉを満たすことが好ましい。
【００２７】
これによれば、電極を有さない第２ファブリペローフィルタのギャップ長さの変化量を、自身に電極を設けてギャップ長さを変化させるときのギャップ長さの変化量よりも大きくとることができる。これにより、第２ファブリペローフィルタにおける透過スペクトルの変調帯域を広くし、ひいては波長選択フィルタ全体で、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００２８】
一方、請求項７に記載のように、２つのファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタに、静電気力を生じさせるべくそれぞれのミラーに対応して一対の電極が設けられ、
第１ファブリペローフィルタは、第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第１ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
第２ファブリペローフィルタは、第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第２ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが短くなる構成としても良い。
【００２９】
本発明では、２つのファブリペローフィルタを固定ミラー側で接続するので、請求項４に記載のように可動ミラー側で接続する構成に較べて波長選択フィルタを形成しやすい。
【００３０】
この場合、請求項８に記載のように、第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
を満たすことが好ましい。
【００３１】
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが上記関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタの透過スペクトルの変調帯域を隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００３２】
なお、請求項９に記載のように、第１基板の一面上に、固定電極側を載置面として第１ファブリペローフィルタが積層され、
第２基板の一面上に、固定電極側を載置面として前記第２ファブリペローフィルタが積層され、
第１基板と第２基板とが、対応するファブリペローフィルタの載置面と反対の面同士で貼り合わせられた構成とすると、製造工程を簡素化することができる。
【００３３】
請求項１０に記載のように、隣り合うファブリペローフィルタの間に位置する介在部材が、隣り合うファブリペローフィルタの互いに近い側のミラーとともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されると良い。
【００３４】
これによれば、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】可変型のファブリペローフィルタの概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すファブリペローフィルタを構成するミラーの反射帯域を示す図、（ｂ）は、ファブリペローフィルタの分光帯域を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る波長選択フィルタの概略構成を示す断面図である。
【図４】各ファブリペローフィルタ及び波長選択フィルタの分光帯域の位置関係を示す図である。
【図５】重複領域を示す図である。
【図６】ミラーを構成する各層の膜厚比と、メインピークの透過率との関係を示す図である。
【図７】サブピークＳ３を示す図である。
【図８】ミラーを構成する各層の膜厚比と、サブピークＳ３の透過率との関係を示す図である。
【図９】各ファブリペローフィルタの変調帯域の位置関係を示す図である。
【図１０】図３に示す波長選択フィルタにおいて、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【図１１】変形例において、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【図１２】変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る波長選択フィルタの概略構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す波長選択フィルタにおいて、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、ファブリペローフィルタを構成する一対のミラー間のギャップがエアギャップ（空隙）である例を示す。また、エアギャップの長さ方向、換言すればメンブレンＭＥＭの変位方向を単に長さ方向と示し、該長さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。
【００３７】
本発明の実施の形態を説明する前に、先ず可変型のファブリペローフィルタＦＰの基本構成について説明する。
【００３８】
図１に示すファブリペローフィルタＦＰは、例えばシリコンからなる基板２０の一面上に配置され、固定ミラーを有する固定ミラー構造体３０と、支持部材４０を介して固定ミラー構造体３０上に配置され、可動ミラーを有する可動ミラー構造体５０と、を備える。可動ミラー構造体５０のエアギャップＡＧを架橋する部分は変位可能なメンブレンＭＥＭとなっており、図１に示す例では、可動ミラー構造体５０のメンブレンＭＥＭ及び固定ミラー構造体３０のメンブレンＭＥＭに対応する部分の少なくとも一部が、対向配置された一対のミラーとして機能する。なお、図１に示す例では、ファブリペローフィルタＦＰが支持部材４０を有するが、可動ミラー構造体５０のメンブレンＭＥＭの周辺部分が、支持部材４０の機能を兼ねる構成を採用することもできる。
【００３９】
また、固定ミラー構造体３０及び可動ミラー構造体５０には、図示しない電極がそれぞれ形成されている。そして、電極間に電圧を印加し、電極間に静電気力が生じると、これによりメンブレンＭＥＭが変位し、エアギャップＡＧの長さが変化するようになっている。このメンブレンＭＥＭの変位により、エアギャップＡＧを介して対向配置された各ミラーの距離Ｄが変化する。このようにしてファブリペローフィルタＦＰは、ミラー対向距離Ｄに応じた所望波長の光を選択的に透過させることができる。
【００４０】
なお、図１に示す符号２１は、基板２０と固定ミラー構造体３０を電気的に分離する絶縁膜である。符号３１，３２は、例えばシリコンからなる半導体薄膜を用いた高屈折率層、符号３３は、高屈折率層３１，３２よりも低屈折率の材料、例えば二酸化シリコンからなり、高屈折率層３１，３２間に介在された低屈折率層である。また、符号５１，５２は、例えばシリコンからなる半導体薄膜を用いた高屈折率層、符号５３は、高屈折率層５１，５２よりも低屈折率の材料、例えば二酸化シリコンからなり、高屈折率層５１，５２間に介在された低屈折率層である。このように、固定ミラー及び可動ミラーは光学多層膜構造を有している。
【００４１】
そして、各ミラーを構成する層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚は、中心波長λｃの１／４となっており、固定ミラーと可動ミラーとで、中心波長λｃが互いに等しくなっている。このように、中心波長λｃは、各層３１〜３３、５１〜５３の光学膜厚によって決定される。この中心波長λｃは、図２（ａ）に示すようにミラーの反射帯域の中心位置をなす。また、反射帯域は、中心波長λｃを中心とし、その幅が低屈折率層３３（５３）に対する高屈折率層３１，３２（５１，５２）の屈折率比で決定される。なお、同じ屈折率比でも、中心波長λｃが長波長であるほど幅は広くなる。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、固定ミラー及び可動ミラーは、反射帯域の波長の光に対して反射作用（高い反射率）を示し、反射帯域外の波長の光に対しては反射率が低く、反射作用を示さない。このミラーを対向配置してなるファブリペローフィルタＦＰでは、図２（ｂ）に示すように光を選択的に透過できる分光帯域がミラーの反射帯域に対応しており、分光帯域外の領域がミラーの反射帯域外の領域に対応している。したがって、分光帯域外の領域（ミラーの反射帯域外の領域）では、波長選択性は無いものの、光を透過する。
【００４３】
ここで、ファブリペローフィルタＦＰを選択的に透過する透過スペクトル（干渉光）の波長λは次式で示される。Ｄは、ミラー間の対向距離であり、ｍは干渉光の次数を示す正の整数である。
（数１）λ＝２×Ｄ／ｍ
実際は、様々な次数の干渉光のうち、上記した分光帯域にピークを有するものが、ファブリペローフィルタＦＰを選択的に透過する。また、対向距離Ｄは、メンブレンＭＥＭの変位にともなって変化する。したがって、メンブレンＭＥＭの変位にともなって対向距離Ｄが取り得る範囲において、上記した分光帯域にピークを有する干渉光が、ファブリペローフィルタＦＰを通じて選択的に透過される。したがって、対向距離Ｄの取り得る範囲において、光が選択的に透過される波長域が、図２（ｂ）に例示するように、透過スペクトルの変調帯域となる。
【００４４】
なお、上記構成では、電圧が印加されない初期状態のミラーの対向距離をＤｉとし、電極の対向距離もＤｉとすると、ＤｉからＤｉ×２／３までの範囲がミラーの対向距離Ｄの取り得る範囲である。このように、ミラーの対向距離Ｄは、所謂プルイン現象が生じない限界点（プルイン限界）によって定まる。
【００４５】
このように、透過スペクトルの変調帯域は、中心波長λｃを中心とするミラーの反射帯域内（分光帯域内）に制限される。したがって、１つのファブリペローフィルタＦＰでは、透過スペクトルの変調帯域を広くすることに限界がある。また、ミラーの構成（材料構成及び光学膜厚）が同一のファブリペローフィルタＦＰを複数積層しても、各ファブリペローフィルタＦＰのミラーの中心波長λｃ及び反射帯域が同じであるので、透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタＦＰと殆ど変わらない。
【００４６】
そこで、本発明者は、透過スペクトルの変調帯域を広くすべく、鋭意検討を行った。以下に示す実施形態は、上記検討により得られた知見に基づくものである。
【００４７】
（第１実施形態）
図３に示すように、本実施形態に係る波長選択フィルタ１０は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を有している。２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２は、それぞれのエアギャップＡＧ１，ＡＧ２の変化方向を同じくして積層されている。
【００４８】
ファブリペローフィルタＦＰ１は、図１に示したファブリペローフィルタＦＰと同じ構成を有している。すなわち、ファブリペローフィルタＦＰ１は、光学多層膜構造の固定ミラーを有する固定ミラー構造体３０、支持部材４０、光学多層膜構造の可動ミラーを有する可動ミラー構造体５０を備える。また、各ミラー構造体３０，５０にはそれぞれ電極が設けられており、電極間に電圧を印加することで、エアギャップＡＧ１の長さＤａが変化するようになっている。具体的には、エアギャップＡＧ１の長さＤａが、電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりも短くなる。このファブリペローフィルタＦＰ１が、特許請求の範囲に記載の第１ファブリペローフィルタに相当する。
【００４９】
本実施形態では、シリコンからなる基板２０の一面上に、二酸化シリコンからなる絶縁膜２１を介して固定ミラー構造体３０が配置されている。固定ミラー構造体３０及び可動ミラー構造体５０を構成する高屈折率層３１，３２，５１，５２は、ポリシリコンからなり、低屈折率層３３，５３は、二酸化シリコンからなる。また、支持部材４０も、低屈折率層３３，５３同様、二酸化シリコンからなる。
【００５０】
また、ファブリペローフィルタＦＰ１の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚は、中心波長λ１の１／４倍の厚さとされている。
【００５１】
一方、ファブリペローフィルタＦＰ２は、ファブリペローフィルタＦＰ１の可動ミラー構造体５０上に積層配置されている。すなわち、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうち、基板２０に対して遠くに位置する。ファブリペローフィルタＦＰ２も図１に示したファブリペローフィルタＦＰとほぼ同じ構成を有している。すなわち、ファブリペローフィルタＦＰ２は、光学多層膜構造の可動ミラーを有する可動ミラー構造体７０、支持部材８０、光学多層膜構造の固定ミラーを有する固定ミラー構造体９０を備える。具体的には、ファブリペローフィルタＦＰ１の可動ミラー構造体５０上に、接続層６０を介して可動ミラー構造体７０が積層配置されている。そして、可動ミラー構造体７０上には、支持部材８０を介して固定ミラー構造体９０が配置されている。
【００５２】
このように、可動ミラー構造体５０，７０同士が一体的に構成されている。また、可動ミラー構造体７０と固定ミラー構造体９０の間に構成されるエアギャップＡＧ２は、垂直方向において、エアギャップＡＧ１に対応して設けられている。したがって、ファブリペローフィルタＦＰ２は電極を有さないものの、可動ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭに対応する部分が、第１ファブリペローフィルタＦＰのメンブレンＭＥＭと一体的に変位することができる。この変位により、エアギャップＡＧ２の長さＤｂは、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりも長くなる。このファブリペローフィルタＦＰ２が、特許請求の範囲に記載の第２ファブリペローフィルタに相当する。
【００５３】
本実施形態では、可動ミラー構造体７０及び固定ミラー構造体９０を構成する高屈折率層７１，７２，９１，９２がポリシリコンからなり、低屈折率層７３，９３が二酸化シリコンからなる。支持部材８０も、低屈折率層７３，９３同様、二酸化シリコンからなる。また、接続層６０として、高屈折率層５１を構成するシリコンよりも屈折率の低い二酸化シリコンを採用している。このように、二酸化シリコンからなる接続層６０を採用することで、長さ方向において、高屈折率層５１、低屈折率層５３、高屈折率層５２、接続層６０、高屈折率層７１、低屈折率層７３、高屈折率層７２の順で、高屈折率層と低屈折率層とが交互となっている。
【００５４】
また、ファブリペローフィルタＦＰ２の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層７１〜７３，９１〜９３の光学膜厚は、上記した中心波長λ１とは異なる中心波長λ２の１／４倍の厚さとされている。このように、ファブリペローフィルタＦＰ２の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層７１〜７３，９１〜９３の光学膜厚は、ファブリペローフィルタＦＰ１の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚と異なっている。本実施形態では、図４に示すように、中心波長λ２が中心波長λ１よりも長波長となっている。このため、高屈折率層３１,３２，５１，５２と高屈折率層７１，７２，９１，９２の構成材料が同じで、と低屈折率層３３，５３と低屈折率層７３，９３の構成材料が同じでありながら、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域（分光帯域）のほうが広くなっている。
【００５５】
また、ファブリペローフィルタＦＰ２のミラーの反射帯域と、ファブリペローフィルタＦＰ１のミラーの反射帯域とが、互いに重複しない領域をそれぞれ有するように設定されている。図４に示す例では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域の重複する重複領域を有さない、換言すれば、反射帯域の全てが互いに重複しない領域となっている。
【００５６】
このように本実施形態では、図４に示すように、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成するミラーの中心波長λ１，λ２が互いに異なり、且つ、ファブリペローフィルタＦＰ２のミラーの反射帯域とファブリペローフィルタＦＰ１のミラーの反射帯域とが、互いに重複しない領域をそれぞれ有する。すなわち、ミラーの反射帯域、すなわちファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の分光帯域が、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２でずれている。このため、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のミラーの反射帯域が同じとされた従来の構成に較べて、波長選択フィルタ全体として分光帯域（ミラーの反射帯域）を広くすることができる。そして、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、他のファブリペローフィルタの反射帯域外（分光帯域外）の領域で透過させることができる。したがって、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００５７】
なお、図４では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域の重複する重複領域を有さない例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２がそれぞれ重複領域を有する構成としても良い。この場合、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域として互いに重複しない領域をそれぞれ有し、この重複しない領域に透過スペクトルの変調帯域の少なくとも一部が当たるように、初期状態のギャップ長さＤａ，Ｄｂを設定することで、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方（ファブリペローフィルタＦＰ１）に設けた電極により、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のギャップ長さＤａ，Ｄｂをともに変化させることができる。このように電極は一方のみで良いので、波長選択フィルタ１０の構成を簡素化することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の間に位置する介在部材としての接続層６０が、隣り合うファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の互いに近い側のミラー（本実施形態では、可動ミラー構造体５０，７０）とともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されている。このため、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【００６０】
なお、上記した波長選択フィルタ１０は、光学多層膜構造の可変型ファブリペローフィルタの製造方法として周知のもの採用することで形成することができる。例えばＣＶＤなどにより各層３１〜３３、後に支持部材４０となる犠牲層、５１〜５３，６０，７１〜７３、後に支持部材８０となる犠牲層、９１〜９３を堆積形成する。そして、各犠牲層を一括でエッチングし、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２を形成するとともに、犠牲層エッチング残りの部分を支持部材４０，８０とすればよい。また、支持部材４０，８０を有さない場合は、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２に相当する部分のみに犠牲層を設け、犠牲層を覆うように、該犠牲層よりも上層を堆積形成し、その後、犠牲層をエッチングにより全て除去すれば良い。
【００６１】
次に、上記した波長選択フィルタ１０のより好ましい形態について説明する。
【００６２】
１）本実施形態では、上記したように、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する固定ミラー及び可動ミラーが、シリコンからなる高屈折率層３１,３２，５１，５２，７１，７２，９１，９２の間に、低屈折率の二酸化シリコンからなる低屈折率層３３，５３，７３，９３が介在されてなる。その上で、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方のミラーの中心波長が、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長の１．４倍以上となっている。本実施形態では、上記したように、ファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２が、ファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１よりも長波長となっており、λ２≧１．４λ１となっている。
【００６３】
以下にその理由を説明する。図５に示すように、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２において、ミラーの反射帯域の重複する領域（重複領域）が広いと、一方のファブリペローフィルタ（例えばファブリペローフィルタＦＰ２）にて分光された透過スペクトルが、他方のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域（分光帯域）内に位置しやすくなる。このように他方のファブリペローフィルタの反射帯域内に位置する場合、他方のファブリペローフィルタの透過スペクトルと波長が一致すれば、波長選択フィルタ１０から該波長の光が選択的に透過されるが、波長が一致しないと他方のファブリペローフィルタを透過しがたい。なお、図５では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２において、透過スペクトルの変調帯域の一部がそれぞれ重複領域に位置している。
【００６４】
図６は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する各ミラーの膜厚の比（換言すれば中心波長の比λ２／λ１）と、メインピークの透過率との関係を示す図である。なお、メインピークとは、図５中のＳ２に相当し、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域から透過するスペクトルである。図６に示すように、λ２≧１．４λ１では、メインピークの透過率が８０％以上となっており、λ２＜１．４λ１では、メインピークの透過率が８０％を大きく下回っている。これは、λ２＜１．４λ１を満たし、中心波長λ１，λ２が互いに近づくことで、上記のごとくミラーの反射帯域において重複領域が広くなる。そして、図５の透過スペクトルＳ２のように、一方のファブリペローフィルタの変調帯域の少なくとも一部の光が、他方のファブリペローフィルタの分光帯域内に位置し、他方のファブリペローフィルタを透過しがたくなるためである。
【００６５】
一方、本実施形態では、λ２≧１．４λ１となっている。これによれば、反射帯域における重複領域の幅が狭いか、又は、図４に示したように反射帯域が重複領域を有さない。したがって、一方のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、確実に、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域外（分光帯域外）の領域とすることができる。これにより、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００６６】
２）本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方のミラーの中心波長が、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長の２．３倍以下となっている。本実施形態では、λ２≦２．３λ１となっている。
【００６７】
λ２＞２．３λ１の場合、中心波長λ１，λ２が互いに遠ざかることで、反射帯域が重複する領域を有さない。しかしながら、λ２＞２．３λ１であってλ２が２．３λ１に近いと、図７に示すように、ファブリペローフィルタＦＰ１の反射帯域（分光帯域）の上限と、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域（分光帯域）の下限が近接し、これら上限と下限との間（図７の破線の間）の波長の光が、あたかも波長選択フィルタ１０から選択的に透過されたかのようにピークＳ３を示す。このサブピークＳ３は所謂ノイズである。
【００６８】
図８は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する各ミラーの膜厚比（換言すれば中心波長の比λ２／λ１）と、サブピークＳ３の透過率との関係を示す図である。図８に示すように、サブピークＳ３の透過率は、膜厚比２．３以下において５％以下となる。本実施形態では、λ２≦２．３λ１となっているため、サブピークＳ３（ノイズ）の透過率を５％以下（透過スペクトルＳ１，Ｓ２の透過率の１０％以下）とすることができる。そして、これにより、波長選択性を向上することができる。
【００６９】
３）本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２における初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、下記式を満たすように構成されている。なお、αはファブリペローフィルタＦＰ１を透過する干渉光の次数（正の整数）、βはファブリペローフィルタＦＰ２を透過する干渉光の次数（正の整数）である。
（数２）β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが数式２の関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、図９に示すように隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。以下にその理由を詳細に説明する。
【００７０】
数式１で示した関係及びプルイン限界から、ファブリペローフィルタＦＰ１における透過スペクトルの変調帯域λ１は、下記式の通りである。
（数３）２／３×２／β×Ｄａｉ≦λ１≦２／β×Ｄａｉ
同様に、ファブリペローフィルタＦＰ２における透過スペクトルの変調帯域λ２は、下記式の通りである。
（数４）２／α×Ｄｂｉ≦λ２≦２／α×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
ここで、透過スペクトルの変調帯域λ１、λ２が１つの帯域として隙間無く繋がるためには、数式３，４から、透過スペクトルの変調帯域λ２の下限が透過スペクトルの変調帯域λ１の上限以下となり、且つ、透過スペクトルの変調帯域λ２の上限が透過スペクトルの変調帯域λ１の下限以上となれば良い。すなわち、下記式の関係を両立すれば良い。
（数５）２／α×Ｄｂｉ≦２／β×Ｄａｉ
（数６）２／３×２／β×Ｄａｉ≦２／α×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
そして、数式５，６をまとめると、数式２に示す関係となる。なお、図９では、ファブリペローフィルタＦＰ１の透過スペクトルの変調帯域の上限と、ファブリペローフィルタＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域の下限が一致する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域の下限が、ファブリペローフィルタＦＰ１の透過スペクトルの変調帯域の上限と下限の間に位置する、すなわち変調帯域の一部が重複する、ようにしても良い。
【００７１】
４）より好ましくは、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、Ｄａｉ＞Ｄｂｉを満たすと良い。これによれば、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂの変化量を、同じ初期長さＤｂｉを有し、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ２を初期状態からプルイン限界まで変位させる場合よりも大きくとることができる。このため、ファブリペローフィルタＦＰ２において透過スペクトルの変調帯域を広くすることができ、ひいては波長選択フィルタ１０全体で、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００７２】
なお、図１０は、図３に示す波長選択フィルタ１０に、上記１）〜４）に示す条件を適用した構成についての透過スペクトルを示す図であり、ａ）初期状態、ｂ）プルイン限界まで可動ミラー構造体５０を変位させた状態を示す。なお、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１を３μｍ、初期状態のギャップ長さＤａｉを６μｍ、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２を６μｍ、初期状態のギャップ長さＤｂｉを２μｍとした。このため、プルイン限界の状態で、ファブリペローフィルタＦＰ１のギャップ長さＤａｐ、ファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂｐはともに４μｍである。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の分光帯域は２．４μｍ〜４．６μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域は４．８μｍ〜９．１μｍとなっている。
【００７３】
図１０（ａ）に示す初期状態において、４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）とファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の４次干渉光（ｍ＝４）、２．４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の５次干渉光（ｍ＝５）である。なお、ファブリペローフィルタＦＰ１の２次干渉光（ｍ＝２）は、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域内に位置し、波長選択フィルタ１０として透過が抑制されている。
【００７４】
一方、図１０（ｂ）に示すプルイン限界において、７．３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の２次干渉光（ｍ＝２）が重なって現れたものである。また、２．７μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の３次干渉光（ｍ＝３）が重なって現れたものである。
【００７５】
このように、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）とファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態でともに４μｍ付近に位置する。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）は、プルイン限界において２．７μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により短波長側にシフトする。一方、ファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、プルイン限界において７．３μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により長波長側にシフトする。したがって、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、１つの帯域として繋げる（連続させる）ことができる。また、透過スペクトルの変調帯域を２．４μｍ以上７．３μｍ以下とすることができる。
【００７６】
（変形例）
本実施形態では、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１が電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２よりも短い（λ１＜λ２）例を示した。しかしながら、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１が電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２よりも長い（λ１＞λ２）構成としても良い。例えば、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１を６μｍ、初期状態のギャップ長さＤａｉを４μｍ、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２を３μｍ、初期状態のギャップ長さＤｂｉを１μｍとする。プルイン限界の状態で、ファブリペローフィルタＦＰ１のギャップ長さＤａｐは２．７μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂｐは２．３μｍとなる。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の分光帯域は４．６μｍ〜９．６μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域は２．４μｍ〜４．８μｍとなっている。
【００７７】
図１１は波長選択フィルタ１０の透過スペクトルを示す図であり、（ａ）初期状態、（ｂ）プルイン限界まで可動ミラー構造体５０を変位させた状態を示す。図１１（ａ）に示す初期状態において、７．３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）である。また、２．４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）である。一方、図１１（ｂ）に示すプルイン限界において、４．７μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、２．８μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の２次干渉光（ｍ＝２）である。
【００７８】
このように、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、プルイン限界でともに４。７μｍ付近に位置する。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態で７．３μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により短波長側にシフトする。一方、ファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態では２μｍ付近（図１１（ａ）では分光帯域外のため図示略）に位置する。すなわち、電圧の印加により長波長側にシフトする。
【００７９】
したがって、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、１つの帯域として繋げる（連続させる）ことができる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示す構成同様、透過スペクトルの変調帯域を２．４μｍ以上７．３μｍ以下とすることができる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示す中心波長の大小関係（λ１＜λ２）に較べて、同じ透過スペクトルの変調帯域としながらギャップ長さＤａ，Ｄｂを短くすることができる。すなわち、波長選択フィルタ１０の長さ方向の体格を小型化することもできる。
【００８０】
本実施形態では、１つの基板２０上にファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が形成される例を示した。しかしながら、例えば図１２に示すように、基板２０の一面上に形成してなるファブリペローフィルタＦＰ１と、基板１００の一面上に形成してなるファブリペローフィルタＦＰ２とを、可動ミラー構造体５０，７０側において、接続層６０により接続することで、波長選択フィルタ１０としても良い。この場合、犠牲層エッチングによるエアギャップＡＧ１，ＡＧ２の形成を一括でなく、別々に行うことができる。したがって、エッチング時間を削減することができる。なお、図１２に示す符号１０１は、基板１００と固定ミラー構造体９０とを電気的に分離する絶縁膜である。
【００８１】
本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうち、ファブリペローフィルタＦＰ１が電極を有する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ２が電極を有する構成としても良い。
【００８２】
本実施形態では、接続層６０として、高屈折率層５２，７１よりも低屈折率の材料からなる１層構造の例を示した。しかしながら、接続層６０として多層構造を採用することもできる。多層構造の場合も、可動ミラー構造体５０，７０とともに、高屈折率の層と低屈折率の層の交互配置の周期を維持するように構成することが好ましい。
【００８３】
（第２実施形態）
本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、図示しない一対の電極をそれぞれ有する点を主たる特徴とする。
【００８４】
図１３に例示するように、ファブリペローフィルタＦＰ１は、ファブリペローフィルタＦＰ２に対して遠い側に可動ミラー構造体５０、ファブリペローフィルタＦＰ２に対して近い側に固定ミラー構造体３０を有する。そして、各ミラー構造体３０，５０が有する電極間へ電圧を印加すると、ギャップ長さＤａが、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりも短くなるようになっている。
【００８５】
一方、ファブリペローフィルタＦＰ２は、ファブリペローフィルタＦＰ１に対して遠い側に可動ミラー構造体７０、ファブリペローフィルタＦＰ１に対して近い側に固定ミラー構造体９０を有する。そして、各ミラー構造体７０，９０が有する電極間へ電圧を印加すると、ギャップ長さＤｂが、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりも短くなるようになっている。
【００８６】
なお、図１３に示す例では、基板２０の一面上に絶縁膜２１を介してファブリペローフィルタＦＰ１が構成されており、基板１００の一面上に絶縁膜１０１を介してファブリペローフィルタＦＰ２が構成されている。この基板２０，１００が特許請求の範囲に記載の第１基板及び第２基板に相当する。そして、基板２０，１００が、それぞれファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の搭載面と反対の面にて、接続層６０を介して接続されている。
【００８７】
このように、本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を固定ミラー構造体３０，９０側で接続するので、可動ミラー構造体５０，７０側で接続する構成に較べて波長選択フィルタ１０を形成しやすい。特に本実施形態では、基板２０，１００上にそれぞれファブリペローフィルタＦＰ１．ＦＰ２を形成しておき、その後、基板２０，１００同士を貼り合わせることで、波長選択フィルタ１０とすることができる。したがって、製造工程をより簡素化することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、第１実施形態同様、高屈折率層３１,３２，５１，５２，７１，７２，９１，９２としてポリシリコン、低屈折率層３３，５３，７３，９３として二酸化シリコンを採用する。また、基板２０，１００としてシリコン基板、絶縁膜２１，１０１として二酸化シリコン膜を採用し、接続層６０として、シリコンからなる基板２０，１００を貼り合わせるべく二酸化シリコンを採用する。したがって、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の間に位置する介在部材としての絶縁膜２１，１０１、基板２０，１００、及び接続層６０が、隣り合うファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の互いに近い側のミラー（本実施形態では、固定ミラー構造体３０，９０）とともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されている。このため、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【００８９】
次に、上記した波長選択フィルタ１０のより好ましい形態について説明する。
【００９０】
本実施形態においても、ファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２が、ファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１よりも長波長となっており、第１実施形態で示した１）λ２≧１．４λ１、２）λ２≦２．３λ１を満たしている。このため、第１実施形態に示した効果と同等の効果を奏することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、５）２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２における初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、下記式を満たすように構成されている。なお、αはファブリペローフィルタＦＰ１を透過する干渉光の次数（正の整数）、βはファブリペローフィルタＦＰ２を透過する干渉光の次数（正の整数）である。
（数７）β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが数式７の関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、第１実施形態に示した図９に示すように隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。以下にその理由を詳細に説明する。
【００９２】
数式１で示した関係及びプルイン限界から、ファブリペローフィルタＦＰ１における透過スペクトルの変調帯域λ１は、上記数式３で示す通りである。
【００９３】
一方、本実施形態のファブリペローフィルタＦＰ２における透過スペクトルの変調帯域λ２は、下記式の通りである。
（数８）２／３×２／α×Ｄｂｉ≦λ２≦２／α×Ｄｂｉ
ここで、透過スペクトルの変調帯域λ１、λ２が１つの帯域として隙間無く繋がるためには、数式３，８から、透過スペクトルの変調帯域λ２の下限が透過スペクトルの変調帯域λ１の上限以下となり、且つ、透過スペクトルの変調帯域λ２の上限が透過スペクトルの変調帯域λ１の下限以上となれば良い。すなわち、下記式の関係を両立すれば良い。
（数９）２／３×２／α×Ｄｂｉ≦２／β×Ｄａｉ
（数１０）２／３×２／β×Ｄａｉ≦２／α×Ｄｂｉ
そして、数式９，１０をまとめると、数式７に示す関係となる。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９５】
本実施形態では、基板２０，１００として、一面上に絶縁膜２１，１０１を備えた半導体基板の例を示した。しかしながら、基板２０，１００としては上記例に限定されるものではなく、ガラスなどの絶縁基板を採用することも可能である。その場合、絶縁膜２１，１０１を不要とすることができる。
【００９６】
本実施形態では、波長選択フィルタ１０が２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を有する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタの個数は２つに限定されるものではない。可変型のファブリペローフィルタを３つ以上の有しても良い。この場合も、各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長が互いに等しくされ、各ファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有せばよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０・・・波長選択フィルタ
２０，１００・・・基板
３０，９０・・・固定ミラー構造体（固定ミラー）
５０，７０・・・可動ミラー構造体（可動ミラー）
４０，８０・・・支持部材
ＡＧ，ＡＧ１，ＡＧ２・・・エアギャップ（ギャップ）
ＦＰ，ＦＰ１，ＦＰ２・・・ファブリペローフィルタ
ＭＥＭ・・・メンブレン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変型のファブリペローフィルタを複数積層してなり、透過光波長の選択性を有する波長選択フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過光波長の選択性を有する波長選択フィルタとして、特許文献１に示されるように、複数のファブリペローフィルタがギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなるものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、３枚のミラーが対向配置され、中央のミラーが変位しない固定ミラー、両端のミラーがそれぞれ変位する可動ミラーとなっている。また、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さが、それぞれ異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年、部品点数削減などの観点から、より広い波長域において光を選択的に透過できる波長選択フィルタが望まれている。すなわち、透過スペクトルの変調帯域が広い波長選択フィルタが望まれている。
【０００６】
特許文献１では、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さの比率を、変位前の初期状態の比率のまま保つように、それぞれの可動ミラーの変位が制御される。例えば初期状態のギャップ長さを、第１ファブリペローフィルタで３μｍ、第２ファブリペローフィルタで６μｍの比率１：２とする。初期状態では、第１ファブリペローフィルタの１次干渉光（６μｍ）と、第２ファブリペローフィルタの２次干渉光（６μｍ）が一致する。また、ギャップ長さの比率を保つように各可動ミラーを変位させ、第１ファブリペローフィルタのギャップを２μｍ、第２ファブリペローフィルタのギャップを４μｍとした場合、第１ファブリペローフィルタの１次干渉光（４μｍ）と、第２ファブリペローフィルタの２次干渉光（４μｍ）が一致する。
【０００７】
このように、波長が一致する干渉光は、波長選択フィルタを透過する。一方、波長が一致しない干渉光は、該干渉光の波長において他方のファブリペローフィルタの透過率が低い（ミラーの反射率が高い）ため、波長選択フィルタを透過しない。これにより透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）を狭くすることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、ギャップ長さの比率を保つように各可動ミラーを変位させ、透過スペクトルを一致させるために、２つのファブリペローフィルタのミラーの構成（反射特性）を同じとしなければならない。具体的には、各フィルタを構成するミラーの中心波長及び反射帯域を同じとしなければならない。このように、２つのファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じであり、上記のごとく波長が一致する干渉光のみを透過させるため、特許文献１に記載の波長選択フィルタにおける透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタを備える波長選択フィルタと同等以下となる。
【０００９】
なお、ミラーの構成が同一のファブリペローフィルタを複数積層しても、各ファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じであるため、透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタと殆ど変わらない。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、従来よりも透過スペクトルの変調帯域が広い波長選択フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、高屈折率層間に該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなるミラーがギャップを介して対向配置され、一対のミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数のファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる波長選択フィルタであって、
各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長が互いに等しくされ、
複数のファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、光学多層膜構造のミラーを構成する各層の光学膜厚は、中心波長の１／４倍の厚さとされる。換言すれば、中心波長は、各層の光学膜厚によって決定される。この中心波長により、ミラーの反射帯域の中心位置が決定される。また、反射帯域は、中心波長を中心とし、その幅が低屈折率層に対する高屈折率層の屈折率比に基づいて決定される。このため、屈折率比が大きいほど、反射帯域の幅が広くなる。
【００１３】
また、ミラーは、反射帯域の波長の光に対して反射作用（高い反射率）を示し、反射帯域外の波長の光に対しては反射率が低く、反射作用を示さない。このミラーを用いて構成されたファブリペローフィルタでは、光を選択的に透過できる分光帯域がミラーの反射帯域に対応し、分光帯域外の領域がミラーの反射帯域外の領域に対応している。このため、分光帯域外の領域（ミラーの反射帯域外の領域）では、波長選択性は無いものの、光を透過する。
【００１４】
本発明は、このミラーの反射帯域外の領域に着目し、各ファブリペローフィルタを構成するミラーの中心波長を互いに異ならせ、且つ、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有するように設定した。すなわち、ミラーの反射帯域、すなわちファブリペローフィルタの分光帯域を、各ファブリペローフィルタで意図的にずらした。このため、各ファブリペローフィルタのミラーの反射帯域が同じとされた従来の構成に較べて、波長選択フィルタ全体として分光帯域（ミラーの反射帯域）を広くすることができる。そして、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、他のファブリペローフィルタの反射帯域外（分光帯域外）の領域で透過させることができる。したがって、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００１５】
なお、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有する構成としては、ミラーの反射帯域の一部が、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複し、残りの部分が重複しない構成、又は、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と全く重複しない構成（反射帯域の下限が、他のファブリペローフィルタの反射帯域の上限と接する状態も含む）がある。
【００１６】
請求項２に記載のように、複数のファブリペローフィルタとして、２つのファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタを構成するミラーが、シリコンからなる高屈折率層間に、該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の二酸化シリコンからなる低屈折率層が介在されてなり、
一方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ１、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ２とし、λ２≧１．４λ１を満たす構成とすることが好ましい。
【００１７】
上記した光学多層膜構造のミラーを採用する場合、λ２＜１．４λ１とすると、中心波長同士が近づくためミラーの反射帯域の重複する領域が広くなり、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域（分光帯域）内に位置しやすくなる。分光帯域内においては、ギャップ長さに応じた透過スペクトルの波長のみ透過率が高く、それ以外の波長では反射率が高いため、任意のファブリペローフィルタで分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタを透過しがたくなる。
【００１８】
これに対し、λ２≧１．４λ１とすると、反射帯域の重複する領域の幅が狭くなる、又は、反射帯域が重複する領域を有さないので、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルが、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域外の領域に位置しやすくなる。このため、λ２＜１．４λ１に較べて、分光された透過スペクトルの透過率を高めることができる。すなわち、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載のように、中心波長λ１，λ２がλ２≦２．３λ１を満たすことが好ましい。
【００２０】
λ２＞２．３λ１の場合、２つのファブリペローフィルタにおいて反射帯域が重複する領域を有さず、さらにλ２が２．３λ１程度の場合、隣接する２つの反射帯域において、一方の反射帯域の上限と他方の反射帯域の下限が近く、これら上限と下限との間の波長の光が、あたかも波長選択フィルタから選択的に透過されたかのようにピークを示す。このサブピークは所謂ノイズである。
【００２１】
これに対し、λ２≦２．３λ１とすると、ノイズの透過率を５％以下（透過スペクトルの透過率の１０％以下）とし、これにより波長選択性を向上することができる。
【００２２】
具体的には、請求項４に記載のように、２つのファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
第１ファブリペローフィルタのみに、静電気力を生じさせるべくミラーに対応して一対の電極が設けられ、
第１ファブリペローフィルタは、第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、一対の電極間への電圧を印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
第２ファブリペローフィルタは、第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが可動ミラーと一体的に変位するミラー、第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しないミラーとされて、一対の電極間への電圧の印加により、初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが長くなる構成を採用すると良い。
【００２３】
本発明では、２つのファブリペローフィルタのうちの一方に設けた電極によって、２つのファブリペローフィルタのギャップ長さをともに変化させることができる。このように電極は一方のみで良いので、波長選択フィルタの構成を簡素化することができる。
【００２４】
この場合、請求項５に記載のように、第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
を満たすことが好ましい。
【００２５】
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが上記関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタの透過スペクトルの変調帯域を隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００２６】
さらには、請求項６に記載のように、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、Ｄａｉ＞Ｄｂｉを満たすことが好ましい。
【００２７】
これによれば、電極を有さない第２ファブリペローフィルタのギャップ長さの変化量を、自身に電極を設けてギャップ長さを変化させるときのギャップ長さの変化量よりも大きくとることができる。これにより、第２ファブリペローフィルタにおける透過スペクトルの変調帯域を広くし、ひいては波長選択フィルタ全体で、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００２８】
一方、請求項７に記載のように、２つのファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタに、静電気力を生じさせるべくそれぞれのミラーに対応して一対の電極が設けられ、
第１ファブリペローフィルタは、第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第１ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
第２ファブリペローフィルタは、第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第２ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが短くなる構成としても良い。
【００２９】
本発明では、２つのファブリペローフィルタを固定ミラー側で接続するので、請求項４に記載のように可動ミラー側で接続する構成に較べて波長選択フィルタを形成しやすい。
【００３０】
この場合、請求項８に記載のように、第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
を満たすことが好ましい。
【００３１】
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが上記関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタの透過スペクトルの変調帯域を隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００３２】
なお、請求項９に記載のように、第１基板の一面上に、固定電極側を載置面として第１ファブリペローフィルタが積層され、
第２基板の一面上に、固定電極側を載置面として前記第２ファブリペローフィルタが積層され、
第１基板と第２基板とが、対応するファブリペローフィルタの載置面と反対の面同士で貼り合わせられた構成とすると、製造工程を簡素化することができる。
【００３３】
請求項１０に記載のように、隣り合うファブリペローフィルタの間に位置する介在部材が、隣り合うファブリペローフィルタの互いに近い側のミラーとともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されると良い。
【００３４】
これによれば、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】可変型のファブリペローフィルタの概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すファブリペローフィルタを構成するミラーの反射帯域を示す図、（ｂ）は、ファブリペローフィルタの分光帯域を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る波長選択フィルタの概略構成を示す断面図である。
【図４】各ファブリペローフィルタ及び波長選択フィルタの分光帯域の位置関係を示す図である。
【図５】重複領域を示す図である。
【図６】ミラーを構成する各層の膜厚比と、メインピークの透過率との関係を示す図である。
【図７】サブピークＳ３を示す図である。
【図８】ミラーを構成する各層の膜厚比と、サブピークＳ３の透過率との関係を示す図である。
【図９】各ファブリペローフィルタの変調帯域の位置関係を示す図である。
【図１０】図３に示す波長選択フィルタにおいて、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【図１１】変形例において、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【図１２】変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る波長選択フィルタの概略構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す波長選択フィルタにおいて、（ａ）は初期状態の透過スペクトル、（ｂ）はプルイン限界での透過スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、ファブリペローフィルタを構成する一対のミラー間のギャップがエアギャップ（空隙）である例を示す。また、エアギャップの長さ方向、換言すればメンブレンＭＥＭの変位方向を単に長さ方向と示し、該長さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。
【００３７】
本発明の実施の形態を説明する前に、先ず可変型のファブリペローフィルタＦＰの基本構成について説明する。
【００３８】
図１に示すファブリペローフィルタＦＰは、例えばシリコンからなる基板２０の一面上に配置され、固定ミラーを有する固定ミラー構造体３０と、支持部材４０を介して固定ミラー構造体３０上に配置され、可動ミラーを有する可動ミラー構造体５０と、を備える。可動ミラー構造体５０のエアギャップＡＧを架橋する部分は変位可能なメンブレンＭＥＭとなっており、図１に示す例では、可動ミラー構造体５０のメンブレンＭＥＭ及び固定ミラー構造体３０のメンブレンＭＥＭに対応する部分の少なくとも一部が、対向配置された一対のミラーとして機能する。なお、図１に示す例では、ファブリペローフィルタＦＰが支持部材４０を有するが、可動ミラー構造体５０のメンブレンＭＥＭの周辺部分が、支持部材４０の機能を兼ねる構成を採用することもできる。
【００３９】
また、固定ミラー構造体３０及び可動ミラー構造体５０には、図示しない電極がそれぞれ形成されている。そして、電極間に電圧を印加し、電極間に静電気力が生じると、これによりメンブレンＭＥＭが変位し、エアギャップＡＧの長さが変化するようになっている。このメンブレンＭＥＭの変位により、エアギャップＡＧを介して対向配置された各ミラーの距離Ｄが変化する。このようにしてファブリペローフィルタＦＰは、ミラー対向距離Ｄに応じた所望波長の光を選択的に透過させることができる。
【００４０】
なお、図１に示す符号２１は、基板２０と固定ミラー構造体３０を電気的に分離する絶縁膜である。符号３１，３２は、例えばシリコンからなる半導体薄膜を用いた高屈折率層、符号３３は、高屈折率層３１，３２よりも低屈折率の材料、例えば二酸化シリコンからなり、高屈折率層３１，３２間に介在された低屈折率層である。また、符号５１，５２は、例えばシリコンからなる半導体薄膜を用いた高屈折率層、符号５３は、高屈折率層５１，５２よりも低屈折率の材料、例えば二酸化シリコンからなり、高屈折率層５１，５２間に介在された低屈折率層である。このように、固定ミラー及び可動ミラーは光学多層膜構造を有している。
【００４１】
そして、各ミラーを構成する層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚は、中心波長λｃの１／４となっており、固定ミラーと可動ミラーとで、中心波長λｃが互いに等しくなっている。このように、中心波長λｃは、各層３１〜３３、５１〜５３の光学膜厚によって決定される。この中心波長λｃは、図２（ａ）に示すようにミラーの反射帯域の中心位置をなす。また、反射帯域は、中心波長λｃを中心とし、その幅が低屈折率層３３（５３）に対する高屈折率層３１，３２（５１，５２）の屈折率比で決定される。なお、同じ屈折率比でも、中心波長λｃが長波長であるほど幅は広くなる。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、固定ミラー及び可動ミラーは、反射帯域の波長の光に対して反射作用（高い反射率）を示し、反射帯域外の波長の光に対しては反射率が低く、反射作用を示さない。このミラーを対向配置してなるファブリペローフィルタＦＰでは、図２（ｂ）に示すように光を選択的に透過できる分光帯域がミラーの反射帯域に対応しており、分光帯域外の領域がミラーの反射帯域外の領域に対応している。したがって、分光帯域外の領域（ミラーの反射帯域外の領域）では、波長選択性は無いものの、光を透過する。
【００４３】
ここで、ファブリペローフィルタＦＰを選択的に透過する透過スペクトル（干渉光）の波長λは次式で示される。Ｄは、ミラー間の対向距離であり、ｍは干渉光の次数を示す正の整数である。
（数１）λ＝２×Ｄ／ｍ
実際は、様々な次数の干渉光のうち、上記した分光帯域にピークを有するものが、ファブリペローフィルタＦＰを選択的に透過する。また、対向距離Ｄは、メンブレンＭＥＭの変位にともなって変化する。したがって、メンブレンＭＥＭの変位にともなって対向距離Ｄが取り得る範囲において、上記した分光帯域にピークを有する干渉光が、ファブリペローフィルタＦＰを通じて選択的に透過される。したがって、対向距離Ｄの取り得る範囲において、光が選択的に透過される波長域が、図２（ｂ）に例示するように、透過スペクトルの変調帯域となる。
【００４４】
なお、上記構成では、電圧が印加されない初期状態のミラーの対向距離をＤｉとし、電極の対向距離もＤｉとすると、ＤｉからＤｉ×２／３までの範囲がミラーの対向距離Ｄの取り得る範囲である。このように、ミラーの対向距離Ｄは、所謂プルイン現象が生じない限界点（プルイン限界）によって定まる。
【００４５】
このように、透過スペクトルの変調帯域は、中心波長λｃを中心とするミラーの反射帯域内（分光帯域内）に制限される。したがって、１つのファブリペローフィルタＦＰでは、透過スペクトルの変調帯域を広くすることに限界がある。また、ミラーの構成（材料構成及び光学膜厚）が同一のファブリペローフィルタＦＰを複数積層しても、各ファブリペローフィルタＦＰのミラーの中心波長λｃ及び反射帯域が同じであるので、透過スペクトルの変調帯域は、１つのファブリペローフィルタＦＰと殆ど変わらない。
【００４６】
そこで、本発明者は、透過スペクトルの変調帯域を広くすべく、鋭意検討を行った。以下に示す実施形態は、上記検討により得られた知見に基づくものである。
【００４７】
（第１実施形態）
図３に示すように、本実施形態に係る波長選択フィルタ１０は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を有している。２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２は、それぞれのエアギャップＡＧ１，ＡＧ２の変化方向を同じくして積層されている。
【００４８】
ファブリペローフィルタＦＰ１は、図１に示したファブリペローフィルタＦＰと同じ構成を有している。すなわち、ファブリペローフィルタＦＰ１は、光学多層膜構造の固定ミラーを有する固定ミラー構造体３０、支持部材４０、光学多層膜構造の可動ミラーを有する可動ミラー構造体５０を備える。また、各ミラー構造体３０，５０にはそれぞれ電極が設けられており、電極間に電圧を印加することで、エアギャップＡＧ１の長さＤａが変化するようになっている。具体的には、エアギャップＡＧ１の長さＤａが、電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりも短くなる。このファブリペローフィルタＦＰ１が、特許請求の範囲に記載の第１ファブリペローフィルタに相当する。
【００４９】
本実施形態では、シリコンからなる基板２０の一面上に、二酸化シリコンからなる絶縁膜２１を介して固定ミラー構造体３０が配置されている。固定ミラー構造体３０及び可動ミラー構造体５０を構成する高屈折率層３１，３２，５１，５２は、ポリシリコンからなり、低屈折率層３３，５３は、二酸化シリコンからなる。また、支持部材４０も、低屈折率層３３，５３同様、二酸化シリコンからなる。
【００５０】
また、ファブリペローフィルタＦＰ１の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚は、中心波長λ１の１／４倍の厚さとされている。
【００５１】
一方、ファブリペローフィルタＦＰ２は、ファブリペローフィルタＦＰ１の可動ミラー構造体５０上に積層配置されている。すなわち、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうち、基板２０に対して遠くに位置する。ファブリペローフィルタＦＰ２も図１に示したファブリペローフィルタＦＰとほぼ同じ構成を有している。すなわち、ファブリペローフィルタＦＰ２は、光学多層膜構造の可動ミラーを有する可動ミラー構造体７０、支持部材８０、光学多層膜構造の固定ミラーを有する固定ミラー構造体９０を備える。具体的には、ファブリペローフィルタＦＰ１の可動ミラー構造体５０上に、接続層６０を介して可動ミラー構造体７０が積層配置されている。そして、可動ミラー構造体７０上には、支持部材８０を介して固定ミラー構造体９０が配置されている。
【００５２】
このように、可動ミラー構造体５０，７０同士が一体的に構成されている。また、可動ミラー構造体７０と固定ミラー構造体９０の間に構成されるエアギャップＡＧ２は、垂直方向において、エアギャップＡＧ１に対応して設けられている。したがって、ファブリペローフィルタＦＰ２は電極を有さないものの、可動ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭに対応する部分が、第１ファブリペローフィルタＦＰのメンブレンＭＥＭと一体的に変位することができる。この変位により、エアギャップＡＧ２の長さＤｂは、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりも長くなる。このファブリペローフィルタＦＰ２が、特許請求の範囲に記載の第２ファブリペローフィルタに相当する。
【００５３】
本実施形態では、可動ミラー構造体７０及び固定ミラー構造体９０を構成する高屈折率層７１，７２，９１，９２がポリシリコンからなり、低屈折率層７３，９３が二酸化シリコンからなる。支持部材８０も、低屈折率層７３，９３同様、二酸化シリコンからなる。また、接続層６０として、高屈折率層５１を構成するシリコンよりも屈折率の低い二酸化シリコンを採用している。このように、二酸化シリコンからなる接続層６０を採用することで、長さ方向において、高屈折率層５１、低屈折率層５３、高屈折率層５２、接続層６０、高屈折率層７１、低屈折率層７３、高屈折率層７２の順で、高屈折率層と低屈折率層とが交互となっている。
【００５４】
また、ファブリペローフィルタＦＰ２の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層７１〜７３，９１〜９３の光学膜厚は、上記した中心波長λ１とは異なる中心波長λ２の１／４倍の厚さとされている。このように、ファブリペローフィルタＦＰ２の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層７１〜７３，９１〜９３の光学膜厚は、ファブリペローフィルタＦＰ１の固定ミラー及び可動ミラーを構成する各層３１〜３３，５１〜５３の光学膜厚と異なっている。本実施形態では、図４に示すように、中心波長λ２が中心波長λ１よりも長波長となっている。このため、高屈折率層３１,３２，５１，５２と高屈折率層７１，７２，９１，９２の構成材料が同じで、と低屈折率層３３，５３と低屈折率層７３，９３の構成材料が同じでありながら、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域（分光帯域）のほうが広くなっている。
【００５５】
また、ファブリペローフィルタＦＰ２のミラーの反射帯域と、ファブリペローフィルタＦＰ１のミラーの反射帯域とが、互いに重複しない領域をそれぞれ有するように設定されている。図４に示す例では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域の重複する重複領域を有さない、換言すれば、反射帯域の全てが互いに重複しない領域となっている。
【００５６】
このように本実施形態では、図４に示すように、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成するミラーの中心波長λ１，λ２が互いに異なり、且つ、ファブリペローフィルタＦＰ２のミラーの反射帯域とファブリペローフィルタＦＰ１のミラーの反射帯域とが、互いに重複しない領域をそれぞれ有する。すなわち、ミラーの反射帯域、すなわちファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の分光帯域が、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２でずれている。このため、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のミラーの反射帯域が同じとされた従来の構成に較べて、波長選択フィルタ全体として分光帯域（ミラーの反射帯域）を広くすることができる。そして、任意のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、他のファブリペローフィルタの反射帯域外（分光帯域外）の領域で透過させることができる。したがって、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００５７】
なお、図４では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域の重複する重複領域を有さない例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２がそれぞれ重複領域を有する構成としても良い。この場合、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、反射帯域として互いに重複しない領域をそれぞれ有し、この重複しない領域に透過スペクトルの変調帯域の少なくとも一部が当たるように、初期状態のギャップ長さＤａ，Ｄｂを設定することで、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方（ファブリペローフィルタＦＰ１）に設けた電極により、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のギャップ長さＤａ，Ｄｂをともに変化させることができる。このように電極は一方のみで良いので、波長選択フィルタ１０の構成を簡素化することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の間に位置する介在部材としての接続層６０が、隣り合うファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の互いに近い側のミラー（本実施形態では、可動ミラー構造体５０，７０）とともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されている。このため、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【００６０】
なお、上記した波長選択フィルタ１０は、光学多層膜構造の可変型ファブリペローフィルタの製造方法として周知のもの採用することで形成することができる。例えばＣＶＤなどにより各層３１〜３３、後に支持部材４０となる犠牲層、５１〜５３，６０，７１〜７３、後に支持部材８０となる犠牲層、９１〜９３を堆積形成する。そして、各犠牲層を一括でエッチングし、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２を形成するとともに、犠牲層エッチング残りの部分を支持部材４０，８０とすればよい。また、支持部材４０，８０を有さない場合は、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２に相当する部分のみに犠牲層を設け、犠牲層を覆うように、該犠牲層よりも上層を堆積形成し、その後、犠牲層をエッチングにより全て除去すれば良い。
【００６１】
次に、上記した波長選択フィルタ１０のより好ましい形態について説明する。
【００６２】
１）本実施形態では、上記したように、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する固定ミラー及び可動ミラーが、シリコンからなる高屈折率層３１,３２，５１，５２，７１，７２，９１，９２の間に、低屈折率の二酸化シリコンからなる低屈折率層３３，５３，７３，９３が介在されてなる。その上で、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方のミラーの中心波長が、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長の１．４倍以上となっている。本実施形態では、上記したように、ファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２が、ファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１よりも長波長となっており、λ２≧１．４λ１となっている。
【００６３】
以下にその理由を説明する。図５に示すように、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２において、ミラーの反射帯域の重複する領域（重複領域）が広いと、一方のファブリペローフィルタ（例えばファブリペローフィルタＦＰ２）にて分光された透過スペクトルが、他方のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域（分光帯域）内に位置しやすくなる。このように他方のファブリペローフィルタの反射帯域内に位置する場合、他方のファブリペローフィルタの透過スペクトルと波長が一致すれば、波長選択フィルタ１０から該波長の光が選択的に透過されるが、波長が一致しないと他方のファブリペローフィルタを透過しがたい。なお、図５では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２において、透過スペクトルの変調帯域の一部がそれぞれ重複領域に位置している。
【００６４】
図６は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する各ミラーの膜厚の比（換言すれば中心波長の比λ２／λ１）と、メインピークの透過率との関係を示す図である。なお、メインピークとは、図５中のＳ２に相当し、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域から透過するスペクトルである。図６に示すように、λ２≧１．４λ１では、メインピークの透過率が８０％以上となっており、λ２＜１．４λ１では、メインピークの透過率が８０％を大きく下回っている。これは、λ２＜１．４λ１を満たし、中心波長λ１，λ２が互いに近づくことで、上記のごとくミラーの反射帯域において重複領域が広くなる。そして、図５の透過スペクトルＳ２のように、一方のファブリペローフィルタの変調帯域の少なくとも一部の光が、他方のファブリペローフィルタの分光帯域内に位置し、他方のファブリペローフィルタを透過しがたくなるためである。
【００６５】
一方、本実施形態では、λ２≧１．４λ１となっている。これによれば、反射帯域における重複領域の幅が狭いか、又は、図４に示したように反射帯域が重複領域を有さない。したがって、一方のファブリペローフィルタにて分光された透過スペクトルを、確実に、他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域外（分光帯域外）の領域とすることができる。これにより、透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。
【００６６】
２）本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうちの一方のミラーの中心波長が、他方のファブリペローフィルタのミラーの中心波長の２．３倍以下となっている。本実施形態では、λ２≦２．３λ１となっている。
【００６７】
λ２＞２．３λ１の場合、中心波長λ１，λ２が互いに遠ざかることで、反射帯域が重複する領域を有さない。しかしながら、λ２＞２．３λ１であってλ２が２．３λ１に近いと、図７に示すように、ファブリペローフィルタＦＰ１の反射帯域（分光帯域）の上限と、ファブリペローフィルタＦＰ２の反射帯域（分光帯域）の下限が近接し、これら上限と下限との間（図７の破線の間）の波長の光が、あたかも波長選択フィルタ１０から選択的に透過されたかのようにピークＳ３を示す。このサブピークＳ３は所謂ノイズである。
【００６８】
図８は、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を構成する各ミラーの膜厚比（換言すれば中心波長の比λ２／λ１）と、サブピークＳ３の透過率との関係を示す図である。図８に示すように、サブピークＳ３の透過率は、膜厚比２．３以下において５％以下となる。本実施形態では、λ２≦２．３λ１となっているため、サブピークＳ３（ノイズ）の透過率を５％以下（透過スペクトルＳ１，Ｓ２の透過率の１０％以下）とすることができる。そして、これにより、波長選択性を向上することができる。
【００６９】
３）本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２における初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、下記式を満たすように構成されている。なお、αはファブリペローフィルタＦＰ１を透過する干渉光の次数（正の整数）、βはファブリペローフィルタＦＰ２を透過する干渉光の次数（正の整数）である。
（数２）β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが数式２の関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、図９に示すように隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。以下にその理由を詳細に説明する。
【００７０】
数式１で示した関係及びプルイン限界から、ファブリペローフィルタＦＰ１における透過スペクトルの変調帯域λ１は、下記式の通りである。
（数３）２／３×２／β×Ｄａｉ≦λ１≦２／β×Ｄａｉ
同様に、ファブリペローフィルタＦＰ２における透過スペクトルの変調帯域λ２は、下記式の通りである。
（数４）２／α×Ｄｂｉ≦λ２≦２／α×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
ここで、透過スペクトルの変調帯域λ１、λ２が１つの帯域として隙間無く繋がるためには、数式３，４から、透過スペクトルの変調帯域λ２の下限が透過スペクトルの変調帯域λ１の上限以下となり、且つ、透過スペクトルの変調帯域λ２の上限が透過スペクトルの変調帯域λ１の下限以上となれば良い。すなわち、下記式の関係を両立すれば良い。
（数５）２／α×Ｄｂｉ≦２／β×Ｄａｉ
（数６）２／３×２／β×Ｄａｉ≦２／α×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
そして、数式５，６をまとめると、数式２に示す関係となる。なお、図９では、ファブリペローフィルタＦＰ１の透過スペクトルの変調帯域の上限と、ファブリペローフィルタＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域の下限が一致する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域の下限が、ファブリペローフィルタＦＰ１の透過スペクトルの変調帯域の上限と下限の間に位置する、すなわち変調帯域の一部が重複する、ようにしても良い。
【００７１】
４）より好ましくは、ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、Ｄａｉ＞Ｄｂｉを満たすと良い。これによれば、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂの変化量を、同じ初期長さＤｂｉを有し、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ２を初期状態からプルイン限界まで変位させる場合よりも大きくとることができる。このため、ファブリペローフィルタＦＰ２において透過スペクトルの変調帯域を広くすることができ、ひいては波長選択フィルタ１０全体で、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。
【００７２】
なお、図１０は、図３に示す波長選択フィルタ１０に、上記１）〜４）に示す条件を適用した構成についての透過スペクトルを示す図であり、ａ）初期状態、ｂ）プルイン限界まで可動ミラー構造体５０を変位させた状態を示す。なお、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１を３μｍ、初期状態のギャップ長さＤａｉを６μｍ、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２を６μｍ、初期状態のギャップ長さＤｂｉを２μｍとした。このため、プルイン限界の状態で、ファブリペローフィルタＦＰ１のギャップ長さＤａｐ、ファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂｐはともに４μｍである。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の分光帯域は２．４μｍ〜４．６μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域は４．８μｍ〜９．１μｍとなっている。
【００７３】
図１０（ａ）に示す初期状態において、４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）とファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の４次干渉光（ｍ＝４）、２．４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の５次干渉光（ｍ＝５）である。なお、ファブリペローフィルタＦＰ１の２次干渉光（ｍ＝２）は、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域内に位置し、波長選択フィルタ１０として透過が抑制されている。
【００７４】
一方、図１０（ｂ）に示すプルイン限界において、７．３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の２次干渉光（ｍ＝２）が重なって現れたものである。また、２．７μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の３次干渉光（ｍ＝３）が重なって現れたものである。
【００７５】
このように、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）とファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態でともに４μｍ付近に位置する。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）は、プルイン限界において２．７μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により短波長側にシフトする。一方、ファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、プルイン限界において７．３μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により長波長側にシフトする。したがって、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、１つの帯域として繋げる（連続させる）ことができる。また、透過スペクトルの変調帯域を２．４μｍ以上７．３μｍ以下とすることができる。
【００７６】
（変形例）
本実施形態では、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１が電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２よりも短い（λ１＜λ２）例を示した。しかしながら、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１が電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２よりも長い（λ１＞λ２）構成としても良い。例えば、電極を有するファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１を６μｍ、初期状態のギャップ長さＤａｉを４μｍ、電極を有さないファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２を３μｍ、初期状態のギャップ長さＤｂｉを１μｍとする。プルイン限界の状態で、ファブリペローフィルタＦＰ１のギャップ長さＤａｐは２．７μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２のギャップ長さＤｂｐは２．３μｍとなる。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の分光帯域は４．６μｍ〜９．６μｍ、ファブリペローフィルタＦＰ２の分光帯域は２．４μｍ〜４．８μｍとなっている。
【００７７】
図１１は波長選択フィルタ１０の透過スペクトルを示す図であり、（ａ）初期状態、（ｂ）プルイン限界まで可動ミラー構造体５０を変位させた状態を示す。図１１（ａ）に示す初期状態において、７．３μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）である。また、２．４μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の３次干渉光（ｍ＝３）である。一方、図１１（ｂ）に示すプルイン限界において、４．７μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）が重なって現れたものである。また、２．８μｍ付近の透過スペクトルは、ファブリペローフィルタＦＰ１の２次干渉光（ｍ＝２）である。
【００７８】
このように、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、プルイン限界でともに４。７μｍ付近に位置する。また、ファブリペローフィルタＦＰ１の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態で７．３μｍ付近に位置する。すなわち、電圧の印加により短波長側にシフトする。一方、ファブリペローフィルタＦＰ２の１次干渉光（ｍ＝１）は、初期状態では２μｍ付近（図１１（ａ）では分光帯域外のため図示略）に位置する。すなわち、電圧の印加により長波長側にシフトする。
【００７９】
したがって、各ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、１つの帯域として繋げる（連続させる）ことができる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示す構成同様、透過スペクトルの変調帯域を２．４μｍ以上７．３μｍ以下とすることができる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示す中心波長の大小関係（λ１＜λ２）に較べて、同じ透過スペクトルの変調帯域としながらギャップ長さＤａ，Ｄｂを短くすることができる。すなわち、波長選択フィルタ１０の長さ方向の体格を小型化することもできる。
【００８０】
本実施形態では、１つの基板２０上にファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が形成される例を示した。しかしながら、例えば図１２に示すように、基板２０の一面上に形成してなるファブリペローフィルタＦＰ１と、基板１００の一面上に形成してなるファブリペローフィルタＦＰ２とを、可動ミラー構造体５０，７０側において、接続層６０により接続することで、波長選択フィルタ１０としても良い。この場合、犠牲層エッチングによるエアギャップＡＧ１，ＡＧ２の形成を一括でなく、別々に行うことができる。したがって、エッチング時間を削減することができる。なお、図１２に示す符号１０１は、基板１００と固定ミラー構造体９０とを電気的に分離する絶縁膜である。
【００８１】
本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２のうち、ファブリペローフィルタＦＰ１が電極を有する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタＦＰ２が電極を有する構成としても良い。
【００８２】
本実施形態では、接続層６０として、高屈折率層５２，７１よりも低屈折率の材料からなる１層構造の例を示した。しかしながら、接続層６０として多層構造を採用することもできる。多層構造の場合も、可動ミラー構造体５０，７０とともに、高屈折率の層と低屈折率の層の交互配置の周期を維持するように構成することが好ましい。
【００８３】
（第２実施形態）
本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２が、図示しない一対の電極をそれぞれ有する点を主たる特徴とする。
【００８４】
図１３に例示するように、ファブリペローフィルタＦＰ１は、ファブリペローフィルタＦＰ２に対して遠い側に可動ミラー構造体５０、ファブリペローフィルタＦＰ２に対して近い側に固定ミラー構造体３０を有する。そして、各ミラー構造体３０，５０が有する電極間へ電圧を印加すると、ギャップ長さＤａが、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりも短くなるようになっている。
【００８５】
一方、ファブリペローフィルタＦＰ２は、ファブリペローフィルタＦＰ１に対して遠い側に可動ミラー構造体７０、ファブリペローフィルタＦＰ１に対して近い側に固定ミラー構造体９０を有する。そして、各ミラー構造体７０，９０が有する電極間へ電圧を印加すると、ギャップ長さＤｂが、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりも短くなるようになっている。
【００８６】
なお、図１３に示す例では、基板２０の一面上に絶縁膜２１を介してファブリペローフィルタＦＰ１が構成されており、基板１００の一面上に絶縁膜１０１を介してファブリペローフィルタＦＰ２が構成されている。この基板２０，１００が特許請求の範囲に記載の第１基板及び第２基板に相当する。そして、基板２０，１００が、それぞれファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の搭載面と反対の面にて、接続層６０を介して接続されている。
【００８７】
このように、本実施形態では、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を固定ミラー構造体３０，９０側で接続するので、可動ミラー構造体５０，７０側で接続する構成に較べて波長選択フィルタ１０を形成しやすい。特に本実施形態では、基板２０，１００上にそれぞれファブリペローフィルタＦＰ１．ＦＰ２を形成しておき、その後、基板２０，１００同士を貼り合わせることで、波長選択フィルタ１０とすることができる。したがって、製造工程をより簡素化することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、第１実施形態同様、高屈折率層３１,３２，５１，５２，７１，７２，９１，９２としてポリシリコン、低屈折率層３３，５３，７３，９３として二酸化シリコンを採用する。また、基板２０，１００としてシリコン基板、絶縁膜２１，１０１として二酸化シリコン膜を採用し、接続層６０として、シリコンからなる基板２０，１００を貼り合わせるべく二酸化シリコンを採用する。したがって、ファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の間に位置する介在部材としての絶縁膜２１，１０１、基板２０，１００、及び接続層６０が、隣り合うファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の互いに近い側のミラー（本実施形態では、固定ミラー構造体３０，９０）とともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されている。このため、周期性がない場合に較べて、選択的に透過される光の透過率を高めることができる。
【００８９】
次に、上記した波長選択フィルタ１０のより好ましい形態について説明する。
【００９０】
本実施形態においても、ファブリペローフィルタＦＰ２の中心波長λ２が、ファブリペローフィルタＦＰ１の中心波長λ１よりも長波長となっており、第１実施形態で示した１）λ２≧１．４λ１、２）λ２≦２．３λ１を満たしている。このため、第１実施形態に示した効果と同等の効果を奏することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、５）２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２における初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、下記式を満たすように構成されている。なお、αはファブリペローフィルタＦＰ１を透過する干渉光の次数（正の整数）、βはファブリペローフィルタＦＰ２を透過する干渉光の次数（正の整数）である。
（数７）β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
このように初期状態のギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが数式７の関係を満たすと、２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２の透過スペクトルの変調帯域を、第１実施形態に示した図９に示すように隙間無く連続させることができる。このため、連続する１つの帯域として、透過スペクトルの変調帯域をより広くすることができる。以下にその理由を詳細に説明する。
【００９２】
数式１で示した関係及びプルイン限界から、ファブリペローフィルタＦＰ１における透過スペクトルの変調帯域λ１は、上記数式３で示す通りである。
【００９３】
一方、本実施形態のファブリペローフィルタＦＰ２における透過スペクトルの変調帯域λ２は、下記式の通りである。
（数８）２／３×２／α×Ｄｂｉ≦λ２≦２／α×Ｄｂｉ
ここで、透過スペクトルの変調帯域λ１、λ２が１つの帯域として隙間無く繋がるためには、数式３，８から、透過スペクトルの変調帯域λ２の下限が透過スペクトルの変調帯域λ１の上限以下となり、且つ、透過スペクトルの変調帯域λ２の上限が透過スペクトルの変調帯域λ１の下限以上となれば良い。すなわち、下記式の関係を両立すれば良い。
（数９）２／３×２／α×Ｄｂｉ≦２／β×Ｄａｉ
（数１０）２／３×２／β×Ｄａｉ≦２／α×Ｄｂｉ
そして、数式９，１０をまとめると、数式７に示す関係となる。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９５】
本実施形態では、基板２０，１００として、一面上に絶縁膜２１，１０１を備えた半導体基板の例を示した。しかしながら、基板２０，１００としては上記例に限定されるものではなく、ガラスなどの絶縁基板を採用することも可能である。その場合、絶縁膜２１，１０１を不要とすることができる。
【００９６】
本実施形態では、波長選択フィルタ１０が２つのファブリペローフィルタＦＰ１，ＦＰ２を有する例を示した。しかしながら、ファブリペローフィルタの個数は２つに限定されるものではない。可変型のファブリペローフィルタを３つ以上の有しても良い。この場合も、各ファブリペローフィルタにおいて、対をなすミラーの中心波長が互いに等しくされ、各ファブリペローフィルタは、ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有せばよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０・・・波長選択フィルタ
２０，１００・・・基板
３０，９０・・・固定ミラー構造体（固定ミラー）
５０，７０・・・可動ミラー構造体（可動ミラー）
４０，８０・・・支持部材
ＡＧ，ＡＧ１，ＡＧ２・・・エアギャップ（ギャップ）
ＦＰ，ＦＰ１，ＦＰ２・・・ファブリペローフィルタ
ＭＥＭ・・・メンブレン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高屈折率層間に該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなるミラーがギャップを介して対向配置され、一対の前記ミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数の前記ファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる波長選択フィルタであって、
各ファブリペローフィルタにおいて、対をなす前記ミラーの中心波長が互いに等しくされ、
複数の前記ファブリペローフィルタは、前記ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、前記ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有することを特徴とする波長選択フィルタ。
【請求項２】
複数の前記ファブリペローフィルタとして、２つのファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタを構成するミラーが、シリコンからなる前記高屈折率層間に、二酸化シリコンからなる前記低屈折率層が介在されてなり、
一方の前記ファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ１、他方の前記ファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ２とし、
λ２≧１．４λ１
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の波長選択フィルタ。
【請求項３】
前記中心波長λ１，λ２が、
λ２≦２．３λ１
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の波長選択フィルタ。
【請求項４】
２つの前記ファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
前記第１ファブリペローフィルタのみに、静電気力を生じさせるべく前記ミラーに対応して一対の電極が設けられ、
前記第１ファブリペローフィルタは、前記第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、前記一対の電極間への電圧を印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
前記第２ファブリペローフィルタは、前記第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが前記可動ミラーと一体的に変位するミラー、前記第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しないミラーとされて、前記一対の電極間への電圧の印加により、前記初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが長くなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【請求項５】
前記第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、前記第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
を満たすことを特徴とする請求項４に記載の波長選択フィルタ。
【請求項６】
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
Ｄａｉ＞Ｄｂｉ
を満たすことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の波長選択フィルタ。
【請求項７】
２つの前記ファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタに、静電気力を生じさせるべくそれぞれの前記ミラーに対応して一対の電極が設けられ、
前記第１ファブリペローフィルタは、前記第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第１ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
前記第２ファブリペローフィルタは、前記第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第２ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが短くなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【請求項８】
前記第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、前記第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
を満たすことを特徴とする請求項７に記載の波長選択フィルタ。
【請求項９】
第１基板の一面上に、前記固定電極側を載置面として前記第１ファブリペローフィルタが積層され、
第２基板の一面上に、前記固定電極側を載置面として前記第２ファブリペローフィルタが積層され、
前記第１基板と前記第２基板とが、対応するファブリペローフィルタの載置面と反対の面同士で貼り合わせられていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の波長選択フィルタ。
【請求項１０】
隣り合う前記ファブリペローフィルタの間に位置する介在部材が、隣り合う前記ファブリペローフィルタの互いに近い側のミラーとともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【請求項１】
高屈折率層間に該高屈折率層を構成する材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなるミラーがギャップを介して対向配置され、一対の前記ミラー間のギャップ長さを変化させることのできる可変型のファブリペローフィルタを複数備え、複数の前記ファブリペローフィルタが、ギャップ長さの変化方向を同じとして互いに積層されてなる波長選択フィルタであって、
各ファブリペローフィルタにおいて、対をなす前記ミラーの中心波長が互いに等しくされ、
複数の前記ファブリペローフィルタは、前記ミラーの中心波長が互いに異なるとともに、前記ミラーの反射帯域が他のファブリペローフィルタのミラーの反射帯域と重複しない領域をそれぞれ有することを特徴とする波長選択フィルタ。
【請求項２】
複数の前記ファブリペローフィルタとして、２つのファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタを構成するミラーが、シリコンからなる前記高屈折率層間に、二酸化シリコンからなる前記低屈折率層が介在されてなり、
一方の前記ファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ１、他方の前記ファブリペローフィルタのミラーの中心波長をλ２とし、
λ２≧１．４λ１
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の波長選択フィルタ。
【請求項３】
前記中心波長λ１，λ２が、
λ２≦２．３λ１
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の波長選択フィルタ。
【請求項４】
２つの前記ファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
前記第１ファブリペローフィルタのみに、静電気力を生じさせるべく前記ミラーに対応して一対の電極が設けられ、
前記第１ファブリペローフィルタは、前記第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、前記一対の電極間への電圧を印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
前記第２ファブリペローフィルタは、前記第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが前記可動ミラーと一体的に変位するミラー、前記第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが変位しないミラーとされて、前記一対の電極間への電圧の印加により、前記初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが長くなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【請求項５】
前記第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、前記第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ≦α×Ｄａｉ≦３／２×β×（Ｄｂｉ＋１／３×Ｄａｉ）
を満たすことを特徴とする請求項４に記載の波長選択フィルタ。
【請求項６】
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
Ｄａｉ＞Ｄｂｉ
を満たすことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の波長選択フィルタ。
【請求項７】
２つの前記ファブリペローフィルタとして、第１ファブリペローフィルタと第２ファブリペローフィルタを有し、
各ファブリペローフィルタに、静電気力を生じさせるべくそれぞれの前記ミラーに対応して一対の電極が設けられ、
前記第１ファブリペローフィルタは、前記第２ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第２ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第１ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤａｉよりもギャップ長さが短くなり、
前記第２ファブリペローフィルタは、前記第１ファブリペローフィルタに遠い側のミラーが静電気力により変位する可動ミラー、前記第１ファブリペローフィルタに近い側のミラーが変位しない固定ミラーとされて、該第２ファブリペローフィルタが有する電極間への電圧の印加により、電圧が印加されない初期状態のギャップ長さＤｂｉよりもギャップ長さが短くなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【請求項８】
前記第１ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をβ（正の整数）、前記第２ファブリペローフィルタを透過する干渉光の次数をα（正の整数）とすると、
前記ギャップ長さＤａｉ，Ｄｂｉが、
β×Ｄｂｉ×２／３≦α×Ｄａｉ≦β×Ｄｂｉ×３／２
を満たすことを特徴とする請求項７に記載の波長選択フィルタ。
【請求項９】
第１基板の一面上に、前記固定電極側を載置面として前記第１ファブリペローフィルタが積層され、
第２基板の一面上に、前記固定電極側を載置面として前記第２ファブリペローフィルタが積層され、
前記第１基板と前記第２基板とが、対応するファブリペローフィルタの載置面と反対の面同士で貼り合わせられていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の波長選択フィルタ。
【請求項１０】
隣り合う前記ファブリペローフィルタの間に位置する介在部材が、隣り合う前記ファブリペローフィルタの互いに近い側のミラーとともに、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に位置する周期性をなすように構成されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の波長選択フィルタ。
【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】
【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】
【公開番号】特開２０１２−１０８３７０（Ｐ２０１２−１０８３７０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８０２７（Ｐ２０１０−２５８０２７）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]