(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルタ機能を発揮する波長帯域を広げることが可能な光学フィルタを提供する。【解決手段】光学フィルタ３は、スリット１３を介して複数に分割されたフィルタ片１４を有する機能部７を備え、少なくとも各フィルタ片の表面は貴金属層１５で覆われており、各フィルタ片は、スリット間隔が可動可能に支持されていることを特徴とする。これにより、プルイン現象やプロセス上の制約を従来に比べて抑制することができ、従来のファブリペローフィルタに比べて可動範囲を適切に広げることができる。その結果、従来に比べて光学フィルタにて取り出すことができる光の波長帯域を広げることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリットを介して複数に分割されたフィルタ片を有する機能部を備え、
少なくとも各フィルタ片の表面は貴金属層で覆われており、
各フィルタ片は、スリット間隔が可動可能に支持されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記スリット間隔を可動させるための駆動電極部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記駆動電極部は可動電極と固定電極とを有して構成され、前記機能部に前記可動電極が接続され、前記可動電極と対向する位置に前記固定電極が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記可動電極及び前記固定電極は夫々、複数の電極歯を備えた櫛歯状電極で形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記機能部は、前記フィルタ片と、隣り合う前記フィルタ片の端部間を接続する弾性部と、を有し、前記弾性部の変形により前記スリット間隔が可動することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記フィルタ片は３つ以上、設けられて、複数の前記スリット間隔が等間隔を維持しながら可動することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項７】
第１の基材と、第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に設けられた絶縁層と、を有し、前記第１の基材が加工されて前記機能部が形成されており、前記機能部と対向する前記絶縁層は除去されており、前記機能部は、前記第１の基材及び前記第２の基材の平面方向と平行な方向にて可動可能に支持されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項８】
前記機能部と対向する位置に前記絶縁層及び前記第２の基材が設けられていないことを特徴とする請求項７に記載の光学フィルタ。
【請求項９】
各フィルタ片は、基材と、基材の周囲を覆う前記貴金属層とを有して構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項１０】
前記貴金属層は、金、パラジウム、及び白金から選択された１種以上により形成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項１１】
前記フィルタ片間のピッチが、２μｍ〜７μｍの範囲内にて可動することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の光学フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を反射し、それ以外の光を透過させる光学フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ガスセル中に、ファブリペローフィルタ、光源、及び赤外検出器等を備えた赤外分析装置に関する発明が開示されている。
【０００３】
ファブリペローフィルタは、固定電極を有する固定鏡と、可動電極を有する可動鏡とがエアギャップを介して対向した構成である。ファブリペローフィルタでは、固定鏡と可動鏡との間を静電駆動させることで、ギャップの大きさを変化させることができる。そして、ギャップの大きさに対応する波長の赤外線を透過させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７７０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のファブリペローフィルタの動作領域は３μｍ程度のものが多く、広い波長帯域をカバーすることができなかった。これは、可動鏡に用いられている平行平板型の静電駆動アクチュエータでは、可動鏡を変化させすぎると、可動鏡が固定鏡に吸い付くプルイン（ｐｕｌｌ−ｉｎ）現象が生じるためである。
【０００６】
このようなプルイン現象は、従来のファブリペローフィルタが、可動鏡と固定鏡とのギャップを初期段階から縮める方向に変化させる、ギャップクロージング（Ｇａｐ−Ｃｌｏｓｉｎｇ）型の可動構造であるため生じやすくなっている。
【０００７】
またプルイン現象を避けるために、櫛歯状の可動構造を採用しようとすると、膜厚方向に可動する従来のファブリペローフィルタでは構造の複雑化やプロセス上の制約があり実現が難しかった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来に比べてフィルタ機能を発揮する波長帯域を広げることが可能な光学フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における光学フィルタは、スリットを介して複数に分割されたフィルタ片を有する機能部を備え、少なくとも各フィルタ片の表面は貴金属層で覆われており、各フィルタ片は、スリット間隔が可動可能に支持されていることを特徴とする。本発明では、各フィルタ片の表面に貴金属層を形成したことで入射光に対して表面プラズモンを誘起することができ、このとき、本発明のように、スリットを介して複数のフィルタ片を並設することで、特定波長の光を反射光として取り出すことができる。反射光の波長は、スリット間隔が変わると変化するため、本発明のようにスリット間隔が可動することで、光学フィルタより取り出される反射光の波長帯域をスリット間隔に応じて選択することができる。しかも本発明ではスリットを入れて各フィルタ片に分割し、各フィルタ片をスリット間隔が変動する方向に可動させる構成であるため、各フィルタ同士を水平移動させる構成である。このような本発明の構成により、プルイン現象やプロセス上の制約を従来に比べて抑制することができ、可動部が膜厚方向に移動する従来のファブリペローフィルタに比べて可動範囲を適切に広げることができる。その結果、従来に比べて光学フィルタにて取り出すことができる光の波長帯域を広げることができる。
【００１０】
本発明では、前記スリット間隔を可動させるための駆動電極部が設けられていることが好ましい。駆動電極部の駆動により機能部を適切に駆動させることができる。
【００１１】
また本発明では、前記駆動電極部は可動電極と固定電極とを有して構成され、前記機能部に前記可動電極が接続され、前記可動電極と対向する位置に前記固定電極が設けられていることが好ましい。これにより、可動電極と固定電極との間の静電引力により、機能部に駆動力を与えることができ、機能部のスリット間隔を可変させることができる。
【００１２】
また本発明では、前記可動電極及び前記固定電極は夫々、複数の電極歯を備えた櫛歯状電極で形成されることが好ましい。これにより駆動電極部の駆動力を大きくでき、適切に機能部のスリット間隔を広い可動範囲で可変するように調整できる。またスリット間隔をアナログ的に変化させることができ、フィルタ機能の精度を向上させることができる。
【００１３】
また本発明では、前記機能部は、前記フィルタ片と、隣り合う前記フィルタ片の端部間を接続する弾性部と、を有し、前記弾性部の変形により前記スリット間隔が可動することが好ましい。このように簡単な構成でスリット間隔を可動させることができる。
【００１４】
また本発明では、前記フィルタ片は３つ以上、設けられて、複数の前記スリット間隔が等間隔を維持しながら可動することが好ましい。このように、機能部は、複数のスリット間隔が等間隔を維持しながら可動することで、特定波長の光を精度よく反射することができ、精度に優れたフィルタ機能を得ることができる。
【００１５】
また本発明では、第１の基材と、第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に設けられた絶縁層と、を有し、前記第１の基材が加工されて前記機能部が形成されており、前記機能部と対向する前記絶縁層は除去されており、前記機能部は、前記第１の基材及び前記第２の基材の平面方向と平行な方向にて可動可能に支持されていることが好ましい。いわゆるＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いて、機能部を形成することができ、各フィルタ片を、第１の基材及び第２の基材と平行な方向に可動する構造を簡単且つ適切に形成することができる。
【００１６】
また本発明では、前記機能部と対向する位置に前記絶縁層及び前記第２の基材が設けられていないことが好ましい。これにより、機能部にて反射された特定波長以外の波長の光を機能部の裏面側へ適切に透過させることができる。
【００１７】
また本発明では、各フィルタ片は、基材と、基材の周囲を覆う前記貴金属層とを有して構成されることが好ましい。
【００１８】
また本発明では、前記貴金属層は、金、パラジウム、及び白金から選択された１種以上により形成されるが好ましい。これにより、適切に表面プラズモンを誘起させることができる。
【００１９】
また本発明では、前記フィルタ片間のピッチが、２μｍ〜７μｍの範囲内にて可動することが好ましい。これにより、従来よりも広い波長帯域の赤外線を取り出すことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プルイン現象やプロセス上の制約を従来に比べて抑制することができ、従来のファブリペローフィルタに比べて可動範囲を適切に広げることができる。その結果、従来に比べて光学フィルタにて取り出すことができる光の波長帯域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態の光学フィルタを用いた赤外分析装置の概念図である。
【図２】図１に示す光学フィルタをＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し、矢印方向から見たときの光学フィルタの断面図である。
【図３】図２に示す光学フィルタのフィルタ片の部分を拡大して示した部分断面斜視図である。
【図４】本実施の形態の光学フィルタの機能部及び駆動電極部の概念図である。
【図５】本実施の形態の光学フィルタの一例を示す平面図である。
【図６】図５とは異なる別の実施の形態の光学フィルタを示す平面図である。
【図７】各ガスの赤外線吸収波長を示すグラフである。
【図８】フィルタ片間での光の伝播状態を説明するための外面図である。
【図９】反射スペクトルの概念図である。
【図１０】フィルタ片間のピッチと反射波長との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２３】
図１は、本実施の形態の光学フィルタを用いた赤外分析装置の概念図である。図１に示すように、赤外分析装置１は、光源２と、光学フィルタ３と、試料セル４と、検出器５と、を有して構成される。
【００２４】
光源２は、例えばハロゲンランプと集光部とを有して構成され、光源２からは赤外線を含む光が照射される。ただし光源２の構成を限定するものではない。
【００２５】
光源２と光学フィルタ３との間にはミラー６が設けられ、光源２から照射された光Ｌ１はミラー６で反射して光学フィルタ３に入射される（以下、入射光Ｌ１と称する場合がある）。光学フィルタ３に入射される光Ｌ１の入射角θ１は、光学フィルタ３の機能部７に対して斜め方向から入射される。機能部７に対して真上から光Ｌ１を入れると、透過する光が増えることと、反射光を所定方向に取り出すことができない。したがって、光Ｌ１は機能部７に対して斜め方向から入射することが好ましい。
【００２６】
光Ｌ１のうち、特定波長の赤外線が機能部７で反射され（反射光Ｌ２）、ミラー８を介して試料セル４に到達する。
【００２７】
試料セル４には、ガス流入口（図示せず）とガス流出口（図示せず）とがあり、ガス流入口から赤外分析を行うためのガスを流入する。分析終了後、ガスを、ガス流出口から外部へ流出させることができる。例えば図１に示す赤外分析装置１では大気中のガス濃度を測定することが可能である。試料セル４内に流入されたガスは、その種類によって吸収される赤外線の波長が異なる。よって、試料セル４に流入したガスのうち、特定のガスは、試料セル４に照射された特定波長の赤外線からなる反射光Ｌ２を吸収し、その吸収量を検出器５により検出することで、特定のガスのガス濃度を検出することができる。
【００２８】
検出器５としては、焦電素子、ボロメータ、サーモパイル等を提示できるが、特に限定されるものではない。
【００２９】
ところで従来、赤外分析装置に組み込まれた光学フィルタとしてのファブリペローフィルタは、動作領域が小さく、このため広い波長帯域をカバーできない問題があった。
【００３０】
例えば、燃焼制御に影響を与えるＣＯ、排ガス規制が存在するＮＯｘやＳＯｘ等を計測しようとする場合、図７に示すように約４μｍ〜７．５μｍの波長帯域の赤外線が必要となる。しかしながら、従来のファブリペローフィルタは、取り出すことができる波長帯域が３μｍ〜４．５μｍ程度と狭く、したがって従来のファブリペローフィルタを赤外分析装置に組み込んでも、図７に示す全ての各ガスのガス濃度を測定することができなかった。
【００３１】
そこで本実施の形態では、光学フィルタにより従来よりも広い光の波長帯域を取り出すために、従来のファブリペローフィルタに代わって、新たな光学フィルタ３を提供するものである。
【００３２】
図２は、図１に示す光学フィルタをＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し、矢印方向から見たときの光学フィルタの断面図である。
【００３３】
図２に示すように、光学フィルタ３は、第１の基材１０と、第２の基材１１と、第１の基材１０と第２の基材１１との間に設けられた絶縁層（犠牲層）１２とを有して構成される。このように、光学フィルタ３を、第１の基材１０と、第２の基材１１と、絶縁層１２とを有するＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）２２により形成することができる。
【００３４】
第１の基材１０及び第２の基材１１はシリコンからなり、絶縁層１２はＳｉＯ２からなる。
【００３５】
図２に示すように、第１の基材１０に機能部７が形成される。機能部７は、スリット１３を介して複数に分割されたフィルタ片１４を有して構成される。各フィルタ片１４は図１に示すように一方向に延出した長尺状で形成されている。図２に示すように各フィルタ片１４は、長尺状に加工された第１の基材１０と、第１の基材１０の全表面を覆う貴金属層１５とを有して構成される。各フィルタ片１４は全体が貴金属層で形成されていてもよいが、生産コストが上昇すること、各フィルタ片１４のみならず後述する弾性部や駆動電極の形成及びこれら部材との接続構造が複雑化すること、等により第１の基材１０を加工して各フィルタ片１４を形成し、各フィルタ片１４を構成する第１の基材１０の表面に貴金属層１５を形成する構成とすることが好適である。貴金属層１５はめっき、スパッタ法等の既存の方法を用いて形成される。
【００３６】
そして本実施の形態では、各フィルタ片１４は、スリット間隔が可動可能に支持されている。「スリット」とは、各フィルタ片１４間の間隔を意味し、通常、細長い間隔で形成されるが、スリットのアスペクト比を特に規定するものではない。
【００３７】
図３は、図２に示す光学フィルタのフィルタ片の部分を拡大して示した部分断面斜視図である。図３に示すように各フィルタ片１４の幅寸法（ｘ方向への長さ寸法）はｗで形成され、高さ寸法（ｚ方向への長さ寸法）はｈで形成され、各フィルタ片１４間のピッチがｐで形成され、貴金属層１５の膜厚がｔで形成される。
【００３８】
各フィルタ片１４の幅寸法ｗは例えば０．５μｍ以下で形成される。また、各フィルタ片１４の高さ寸法ｈは例えば２．２μｍ以下で形成される。また、各フィルタ片１４間のピッチｐは、２μｍ〜７μｍの範囲内にて可動可能であることが好適である。また、貴金属層１５の膜厚ｔは、例えば０．１μｍ程度で形成される。
【００３９】
また貴金属層１５は、金、パラジウム、及び白金から選択された１種以上により形成されることが好ましい。貴金属層１５は、金で形成されることが特に好ましい。
【００４０】
図４は、本実施の形態の光学フィルタの機能部及び駆動電極部の概念図である。図４に示すように隣り合うフィルタ片１４の両側の端部間が弾性部（ばね部）１７により接続されている。弾性部１７は、各フィルタ片１４の幅寸法（図３の幅寸法ｗ）よりも細く、弾性部１７は弾性変形可能に形成される。一方、各フィルタ片１４は弾性部１７に比べて高剛性で形成される。したがって弾性部１７が変形しても各フィルタ片１４は変形することなくスリット１３の間隔が変動する方向に形状を維持しながら移動できる。
【００４１】
図４に示すように機能部７には可動電極１８が一体的に接続されている。また可動電極１８と対向する位置に固定電極１９が形成されている。可動電極１８と固定電極１９とで駆動電極部２０が構成されている。可動電極１８及び固定電極１９はいずれも第１の基材１０を加工して形成されたものである。
【００４２】
第１の基材１０をディープＲＩＥ等の手法を用いて機能部７及び駆動電極部２０の形状に加工することができる。また図２に示すように機能部７や駆動電極部２０と対向する部分の絶縁層１２はウエットエッチングにより除去され、空間とされている。さらに本実施の形態では、図２に示すように、機能部７と対向する位置の第２の基材１１が除去されている。したがって機能部７と対向する位置に絶縁層１２及び第２の基材１１が存在しない。
【００４３】
図４に示すように、機能部７のｘ方向の両側に可動電極１８が設けられている。各可動電極１８は、ｙ方向に所定長さを有する矩形状で形成されている。また、固定電極１９は、ｘ方向に微細な間隔を空けて３個、配列された列が、各可動電極１８のｙ方向の両側に夫々配置されている。
【００４４】
図４の左図は初期状態（機能部７に対して駆動電力が付与されていない状態）であり、各可動電極１８は、最も機能部７寄りに設けられた固定電極１９ａと対向して配置されている。図４の左図の状態から、可動電極１８と、最も機能部７から離れた固定電極１９ｂとの間に電圧を印加すると静電引力により、可動電極１８が、固定電極１９ｂの方向に引き寄せられて、図４の右図に示すように、可動電極１８が、固定電極１９ｂと対向した位置まで移動する。このとき、各フィルタ片１４の端部間を接続している弾性部１７が横方向（ｘ方向）に延びるように弾性変形し、各フィルタ片１４の間に設けられたスリット１３の間隔が、図４の左図のＴ１から、右図のＴ２に大きくなる。スリット間隔は、各フィルタ片１４間において等間隔となるように、各フィルタ片１４が弾性部１７を介して支持されている。例えば、弾性部１７の幅寸法を、駆動電極部２０に近い位置から遠ざかるにしたがって徐々に細くなるように形成することで、弾性部１７の弾性係数を異ならせて、可動電極１８の移動に伴ってスリット間隔が等間隔を維持しながら変化するように制御することができる。
【００４５】
また図４の右図の状態から、可動電極１８と固定電極１９ａとの間に電圧を印加することで図４の左図に戻すことができる。図４では、複数設けられた固定電極１９のうち、可動電極１８との間で電圧を印加する固定電極１９を種々選択することで、段階的にスリット間隔を変動させることができる。
【００４６】
図２に示すように、光源２（図１参照）からの入射光Ｌ１は、光学フィルタ３の機能部７にて特定波長の光が反射し（反射光Ｌ２）、反射光Ｌ２以外の残りの光は機能部７の下方へ透過する（透過光Ｌ３）。このとき、機能部７の下方には、絶縁層１２及び第２の基材１１が存在しないため、適切に光を透過させることができる。
【００４７】
ところで本実施の形態では、各フィルタ片１４の表面に貴金属層１５を形成し、各フィルタ片１４を水平方向（第１の基材１０及び第２の基材１１の平面方向）に可動可能に支持した構造であるが、これにより、以下に説明する原理により、広い波長帯域の中から特定波長の光を選択し、反射光Ｌ２として取り出すことが可能になる。
【００４８】
図２に示す入射光（例えば白色光）Ｌ１が、各フィルタ片１４でその表面を覆う貴金属層１５（例えば金の薄膜）に対して入射される。なお図２に示す入射光Ｌ１は概念図であり、入射光Ｌ１は実際には機能部７の略全域に照射されている。金の薄膜は、薄いため金のバルクとしての特性と、体積に占める表面の割合が高いことによる表面特有の物性と、を有している。
【００４９】
金のバルクに含まれる多数の伝導電子の振動は、縦波（粗密波）によるものであり、この振動を量子化した準粒子はプラズモン（ｐｌａｓｍｏｎ）と呼ばれる。また、入射光Ｌ１の振動は横波である。このため、通常、縦波のプラズモンと横波の入射光Ｌ１とはほとんど反応せずエネルギーを交換しない。しかしながら、入射光Ｌ１が特定の波長光（周波数）を有する場合には、金の表面で入射光Ｌ１とプラズモンとが反応し共鳴現象を起こすことがある。これが、いわゆる表面プラズモン共鳴と呼ばれる現象である。この表面プラズモン共鳴において、入射光Ｌ１から与えられるエネルギーによってプラズモンが誘起され、これによって表面波（伝搬型表面プラズモン）が生じる。すなわち、入射光Ｌ１に含まれる特定波長光のエネルギーが、表面波のエネルギーに変換され、金の薄膜上を伝搬する過程が実現する。
【００５０】
本実施の形態においては、入射光として例えば、白色光を用いたとき、白色光に含まれる特定の周波数成分のエネルギーがプラズモンの誘起のためにエネルギーとして用いられ、これ以外の周波数成分については、プラズモンと共鳴することなく透過する（図２に示す透過光Ｌ３）。
【００５１】
入射光Ｌ１によりエネルギーが与えられて励起した表面波は、金の薄膜表面を伝搬する。伝搬する表面波は、フィルタ片１４の表面のみならず、スリット１３を介して対向する他のフィルタ片１４の表面にも伝搬する。この時、フィルタ片１４間のスリット１３に存在する光の一部は図８に示すように伝搬方向が変わり(回転し)、入射光Ｌ１の一部は入射面側に伝搬し反射光Ｌ２となる。なお図８に示す矢印は、各地点における光の伝播方向を示すポインティングベクトルの向きを表す。ポインティングベクトルは、電場と磁場の外積により定義され、エネルギーの流れの密度を示す。そしてこの時の反射光スペクトルは図９のようになり、伝搬する表面波を反映した周波数の光を取り出すことが出来る。
【００５２】
ここで、スリット１３間に存在する光については、各フィルタ片１４間のピッチｐの大きさにより、安定的に存在し得る波長が変わる。具体的には図１０に示すように、ピッチＰと反射波長との間には、相関性が見られた。図１０に示す略直線状の部分がそれ以外の部分に比べて高い反射率を示していた。したがって、図１０に示すように、ピッチｐの増加に伴って、略一次関数的に反射波長が大きくなることがわかった。また、図１０に示すように、反射波長は、ピッチｐの大きさに比べてやや大きくなることがわかった。
【００５３】
本実施の形態では、スリット間隔が可動するが、これによりピッチｐの大きさも可動する。この結果、本実施の形態では、スリット１３間に存在する輻射光の波長を制御することが可能となる。
【００５４】
ここで、スリット１３間で生じている現象は、簡潔に述べると、入射光Ｌ１のエネルギーの一部が、表面プラズモン共鳴に用いられ、表面プラズモン共鳴により発生した表面波表面波に一部がスリット１３間にて伝搬方向が変更され反射される過程である。
【００５５】
スリット１３間で生じた光のうち、入射光Ｌ１に対して機能部７を介して反射する方向の光が存在し、その光が特定波長の反射光Ｌ２として取り出される。ここでは一つのスリット１３間に着目したが、他のスリット１３についても同様の現象が生じている。
【００５６】
以上により、本実施の形態の光学フィルタ１によれば、入射光Ｌ１が、機能部７に入射されることで、フィルタ片１４間のピッチｐに依存する波長を有する反射光（波長選択光）Ｌ２を取り出すことができる。
【００５７】
上記では、入射光Ｌ１を連続的に照射した場合について記載したが、連続的な照射だけではなく、照射と停止を周期的、又は非周期的に繰り返す構成としても構わない。また上記では貴金属層として金を用いたが、金以外の貴金属であっても同様の現象を生じさせることができる。ただし貴金属層を金で形成することで、上記した表面プラズモン共鳴をより適切に生じさせることができ、特定波長の反射光Ｌ２をより選択的に取り出すことができる。
【００５８】
本実施の形態の光学フィルタ３では、スリット１３を入れて各フィルタ片１４に分割し、各フィルタ片１４をスリット間隔が変動する方向に可動制御できる。図２に示すＳＯＩ基板２２を用いて光学フィルタ３を形成した構成によれば、各基材１０、１１の平面方向に向けて、各フィルタ片１４を可動させることができる。本実施の形態の構成により、プルイン現象やプロセス上の制約を従来に比べて抑制でき、可動部が膜厚方向に移動する従来のファブリペローフィルタに比べて可動範囲を適切に広げることができる。本実施の形態では、フィルタ片１４間のピッチｐを、２μｍ〜７μｍの範囲内にて可動させることが可能である。これにより図１０に示すように、従来よりも広い波長帯域（約３μｍ〜８μｍ）の赤外線を反射光として取り出すことができる。そして本実施の形態の光学フィルタ３を赤外分析装置１内に組み込むことで、スリット間隔（ピッチｐ）を変化させながら、図７に示す各ガスの吸収波長の赤外線を反射光Ｌ２として選択して取り出すことができ、広波長帯域に存在する各ガスのガス濃度を適切に検出することが可能になる。
【００５９】
図５は、本実施の形態の光学フィルタの一例を示す平面図である。なお図５は模式図であり、実際には各フィルタ片１４の間に位置するスリット１３はもっと狭い間隔で形成される。各寸法については図３を用いて説明したのでそちらを参照されたい。
【００６０】
図５に示すように、複数のフィルタ片１４と、隣り合うフィルタ片１４間を一体的に接続する弾性部２５により構成される機能部２６には、可動電極２７が一体的に接続されている。なお各フィルタ片１４の表面にのみ、貴金属層が形成され、それ以外の箇所に貴金属層は存在しない。
【００６１】
図５に示すように、可動電極２７は複数の電極歯２８が、間隔を空けて配列された櫛歯状電極として構成されている。図５に示すように、可動電極２７は、機能部２６の周囲に設けられた枠体２９との間に弾性部（ばね部）２５を介して接続されている。また、各フィルタ片１４の端部間を接続する弾性部２５の可動電極２７とは逆側の位置が、枠体２９と一体的に接続されている。各フィルタ片１４の端部間を接続する弾性部２５は、引っ張りばねとして構成され、可動電極２７と枠体２９との間に位置する弾性部３２は圧縮ばねとして構成される。
【００６２】
また、図５に示すように枠体２９の内面には、固定電極３０が設けられている。固定電極３０は複数の電極歯３１が、間隔を空けて配列された櫛歯状電極として構成されている。そして、可動電極２７を構成する各電極歯２８と、固定電極３０を構成する各電極歯３１とが交互に配列されている。
【００６３】
機能部２６、枠体２９、可動電極２７及び固定電極３０をＳＯＩ基板２２の第１の基材１０（図２参照）にて形成することができる。
【００６４】
このように図５では、機能部２６を駆動させるための駆動電極部を櫛歯状電極にて構成した。可動電極２７と固定電極３０との間に電圧を印加することで、静電引力を発生させることができる。静電引力の大きさは印加電圧の大きさにより変動し、印加電圧及び静電引力を大きくすることで、可動電極２７が図５の図示右方向に移動し、可動電極２７の各電極歯２８と固定電極３０の各電極歯３１との重なり面積が大きくなる。このとき駆動電極部の駆動に伴って、弾性部２５が広がる方向に弾性変形し、各フィルタ片１４のスリット１３の間隔が図５の状態よりも大きくなる。このように、駆動電極部の駆動力により、スリット間隔を可動させることができる。図５に示すように、フィルタ片１４は３個以上あり、スリット１３が複数存在する場合には、各スリット１３が等間隔を維持しながら広がるように、各フィルタ片１４が可動可能に支持されている。例えば、弾性部２５の弾性係数を、可動電極２７と固定電極３０とを有して構成される駆動電極部から離れるほど小さくなるように、弾性部２５の幅寸法を徐々に細く形成する。これにより機能部２６が駆動したときに、機能部２６を構成する各フィルタ片１４の間のスリット１３を簡単且つ適切に等間隔にて変動させることができる。
【００６５】
図５のように駆動電極部を構成する可動電極及び固定電極を櫛歯状電極で形成することで、駆動電極部の駆動力を大きくでき、適切に機能部７のスリット間隔を広い可動範囲で可変するように調整できる。また図４の構成と異なり、スリット間隔をアナログ的に変化させることができ、フィルタ機能の精度を向上させることができる。また、駆動電極部を櫛歯状電極とすることで、駆動電極部の部分でプルイン現象が生じる不具合を適切に抑制することができる。
【００６６】
図６は、図５とは異なる別の実施の形態の光学フィルタを示す平面図である。図６では、各フィルタ片１４の端部間に接続される弾性部（ばね部）３５の形状を図５と異ならせている。
【００６７】
すなわち図６では弾性部３５は、山部と谷部とを繰り返しながら折れ曲がり、弾性部３５の延出方向は、各フィルタ片１４に対して斜め方向とされている。
【００６８】
図６でも図５と同様に機能部２６を駆動させるための駆動電極部を櫛歯状電極にて構成している。そして可動電極２７と固定電極３０との間に電圧を印加することで、可動電極２７を固定電極３０に対して移動させることができ、このとき、弾性部３５が広がる方向に弾性変形することで、各フィルタ片１４のスリット１３の間隔を図６の状態よりも大きくすることができる。また図６においても図５と同様に、複数のスリット１３の間隔が等間隔を維持しながら機能部２６が駆動するように各フィルタ片１４が可動可能に支持されている。例えば、弾性部３５の弾性係数を、可動電極２７と固定電極３０とを有して構成される駆動電極部から離れるほど小さくなるように、弾性部３５の幅寸法を徐々に細く形成する。これにより機能部２６が駆動したときに、機能部２６を構成する各フィルタ片１４の間のスリット１３を簡単且つ適切に等間隔にて変動させることができる。
【００６９】
なお、図５、図６では、機能部２６の一方の側にのみ、駆動電極部を配置したが、図４と同様に、機能部２６の両側に櫛歯状電極からなる駆動電極部を配置することもできる。
【００７０】
本実施の形態の光学フィルタ３は、図１に示す赤外分析装置１に組み込まれることに限定されるものでなく他の用途（光通信用、画像表示装置用等）にも適用できる。また光学フィルタ３を、図２に示す特定波長からなる反射光Ｌ２を利用する用途に用いてもよいし、特定波長を除いた透過光Ｌ３を利用する用途に用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の光学フィルタによれば、従来に比べて光学フィルタにて反射光として取り出すことができる光の波長帯域を広げることができる。このため、本発明の光学フィルタを例えば赤外分析装置に組み込むことで、各ガスの赤外線吸収波長が広い波長帯域にわたっていても各ガスの濃度を適切に検出することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  赤外分析装置
２  光源
３  光学フィルタ
４  試料セル
５  検出器
６、８  ミラー
７、２６  機能部
１０  第１の基材
１１  第２の基材
１３  スリット
１４  フィルタ片
１５  貴金属層
１７、２５、３２、３５  弾性部
１８、２７  可動電極
１９、３０  固定電極
２０  駆動電極部
２２  ＳＯＩ基板
２８、３１  電極歯
２９  枠体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図８】
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