(57)【要約】【課題】迅速な分光測定が可能な分光測定装置を提供する。【解決手段】分光測定装置１は、固定反射膜を有する固定基板、可動反射膜を有する可動基板、固定反射膜及び可動反射膜の間の反射膜間ギャップのギャップ量を変更する静電アクチュエーターを備えた波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５により取り出された光の光強度を検出する検出部１１と、静電アクチュエーターに対して連続的に変化するアナログ電圧を印加する電圧設定部２１及び電圧制御部１５と、静電アクチュエーターに印加された電圧を監視する電圧監視部２２と、Ｖ−λデータを記憶する記憶部３０と、電圧監視部２２により監視される電圧に基づき、波長可変干渉フィルター５を透過する光が測定対象波長となるタイミングで、検出部１１により検出される光強度を取得する光強度取得部２４と、を具備した。【選択図】図１
2014013177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられて前記第一反射膜に所定の反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
電圧印加により前記第二基板を撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更するギャップ量変更部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光の光強度を検出する検出部と、
前記ギャップ量変更部に対して連続的に変化するアナログ電圧を印加するフィルター駆動部と、
前記ギャップ量変更部に印加された電圧を監視する電圧監視部と、
前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係であるＶ−λデータを記憶する記憶部と、
前記電圧監視部により監視される電圧に基づき、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光が所望の測定対象波長となるタイミングで、前記検出部により検出される前記光強度を取得する光強度取得部と、
を具備したことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、
前記Ｖ−λデータは、前記変動パターンのアナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加した際の、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加したタイミングで前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、
前記光強度取得部は、前記Ｖ−λデータに基づいて測定対象波長に対する目標電圧を取得し、前記電圧監視部により監視される電圧が前記目標電圧になったタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、
前記Ｖ−λデータは、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加した後、前記反射膜間ギャップの変動が収束した状態における前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、
前記記憶部は、前記ギャップ変更部に対して前記変動パターンのアナログ電圧を印加した際に、所定の電圧が前記ギャップ変更部に印加されてから、前記Ｖ−λデータの前記電圧に対応する波長の光が前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出されるまでの遅延時間を記憶し、
前記光強度取得部は、前記電圧監視部により監視される電圧が、前記測定対象波長に対する目標電圧になるタイミングから前記遅延時間だけ経過したタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、前記アナログ電圧として、前記第二基板を周期的に進退駆動させる周期駆動電圧を前記ギャップ量変更部に印加する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の分光測定装置において、
前記周期駆動電圧の周期は、前記第二基板が持つ固有周期より大きい
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の分光測定装置において、
前記光強度取得部は、前記測定対象波長の光に対する前記光強度を複数回取得し、取得した複数回の光強度の平均値を測定値とする
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、前記反射膜間ギャップのギャップ量を、前記第二基板の撓みがない初期ギャップ量から所定の最小ギャップ量まで変化させ、
前記最小ギャップ量は、測定対象波長域における最小波長に対応した下限ギャップ量よりも小さい
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項８】
反射膜間ギャップを介して対向する第一反射膜および第二反射膜と、
前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更するギャップ量変更部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光の光強度を検出する検出部と、
前記ギャップ量変更部に対して連続的に変化するアナログ電圧を印加するフィルター駆動部と、
前記ギャップ量変更部に印加された電圧を監視する電圧監視部と、
前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係であるＶ−λデータを記憶する記憶部と、
前記電圧監視部により監視される電圧に基づき、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光が所望の測定対象波長となるタイミングで、前記検出部により検出される前記光強度を取得する光強度取得部と、
を具備したことを特徴とする分光測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、
前記Ｖ−λデータは、前記変動パターンのアナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加した際の、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加したタイミングで前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、
前記光強度取得部は、前記Ｖ−λデータに基づいて測定対象波長に対する目標電圧を取得し、前記電圧監視部により監視される電圧が前記目標電圧になったタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の分光測定装置において、
前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、
前記Ｖ−λデータは、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加した後、前記反射膜間ギャップの変動が収束した状態における前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、
前記記憶部は、前記ギャップ変更部に対して前記変動パターンのアナログ電圧を印加した際に、所定の電圧が前記ギャップ変更部に印加されてから、前記Ｖ−λデータの前記電圧に対応する波長の光が前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出されるまでの遅延時間を記憶し、
前記光強度取得部は、前記電圧監視部により監視される電圧が、前記測定対象波長に対する目標電圧になるタイミングから前記遅延時間だけ経過したタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得する
ことを特徴とする分光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに対向する一対の反射膜を有し、この反射膜間の距離を変化させることで、測定対象の光から所定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターが知られている。また、このような波長可変干渉フィルターを用いて、測定対象の光の分光スペクトルを測定する分光測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の光共振器（波長可変干渉フィルター）は、表面に凹部が形成された第一基板と、第二基板とを備え、第二基板が第一基板の凹部内部を閉塞するように接合されている。また、第一基板の凹部の底部、及び第二基板の凹部に対向する面には、互いに対向する高反射膜、及び、これらの反射膜の間のギャップ（反射膜間ギャップ）を調整する電極が設けられている。そして、第二基板は、凹部に対向する領域に、厚肉部と薄肉部とが設けられており、薄肉部が撓むことで、厚肉部が凹部側に進退可能となる。
このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、ダイアフラムの薄肉部を変形させ、厚肉部を第一基板に対して進退させることで、反射膜間ギャップを調整することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４３９６３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、上記のような波長可変干渉フィルターにより目的波長の光を取り出す場合、目的波長に応じた電圧を電極間に印加する。この時、第二基板の厚肉部には、電圧印加に伴う静電引力と、第二基板の薄肉部の弾性力とが作用するため、当該厚肉部が振動する。
したがって、従来、このような波長可変干渉フィルターを用いた分光測定装置では、目的波長の光を精度よく測定するために、厚肉部の振動が静止するまで待機し、厚肉部の振動が静止した後に光量測定処理を実施していた。このため、測定に要する時間が大きくなるという課題があった。
特に、分光測定装置では、所定の波長域における測定対象の波長を順次変更して、各波長に対する光量を測定する必要がある。このため、全ての測定対象毎に上記のような待機時間を設けると、更に測定に要する時間が増大してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、迅速な分光測定が可能な分光測定装置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】
【０００７】
本発明の分光測定装置は、第一基板と、前記第一基板に対向する第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられて前記第一反射膜に所定の反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、電圧印加により前記第二基板を撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更するギャップ量変更部と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光の光強度を検出する検出部と、前記ギャップ量変更部に対して連続的に変化するアナログ電圧を印加するフィルター駆動部と、前記ギャップ量変更部に印加された電圧を監視する電圧監視部と、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係であるＶ−λデータを記憶する記憶部と、前記電圧監視部により監視される電圧に基づき、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光が所望の測定対象波長となるタイミングで、前記検出部により検出される前記光強度を取得する光強度取得部と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、分光測定装置は、第一反射膜及び第二反射膜の反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部を備えており、このギャップ量変更部は、電圧が印加されることで第二基板を第一基板側に撓ませて、反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる。
ここで、ギャップ量変更部に対して、反射膜間ギャップのギャップ量を所望の値に設定するために、所定ステップ電圧を印加した場合、第二基板には、ギャップ量変更部から受ける駆動力と、第二基板自身が有する弾性力（バネ力）とが作用するため、第二基板が振動してしまい、反射膜間ギャップの変動が収まるまで待機する必要がある。
これに対して、本発明では、フィルター駆動部は、ギャップ量変更部に対して、連続的に変化するアナログ電圧を印加する。このため、反射膜間ギャップは、アナログ電圧の大きさに応じて、連続的にギャップ量が変動する。したがって、光強度取得部は、Ｖ−λデータに基づいて、電圧監視部により監視されるギャップ量変更部への印可電圧を監視し、測定対象波長に対応する光が第一反射膜及び第二反射膜により取り出されるタイミングで、検出部で検出された光強度を取得する。この場合、第二基板の振動が静止するまで待機する必要がないため、迅速に測定対象波長に対する光強度の検出を実施することができ、測定対象光の分光スペクトルの迅速な測定を実施することができる。
また、ギャップ量変更部に対して電圧を印加したタイミングでは、電圧制御用回路における信号遅延や、第二基板の物性（第二基板の剛性やバネ力等）に起因する遅延が発生する。これに対して、本発明では、ギャップ量変更部に印加する電圧を監視して、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される光が測定対象波長となるタイミングで光強度を取得するため、上記のような遅延が考慮された光強度が取得されることになる。これにより、迅速、かつ高精度に分光測定を実施することができる。
【０００９】
本発明の分光測定装置において、前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、前記Ｖ−λデータは、前記変動パターンのアナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加した際の、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加したタイミングで前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、前記光強度取得部は、前記Ｖ−λデータに基づいて測定対象波長に対する目標電圧を取得し、前記電圧監視部により監視される電圧が前記目標電圧になったタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得することが好ましい。
【００１０】
本発明では、フィルター駆動部によりギャップ量変更部に対して印加するアナログ電圧の変動パターン（電圧波形）は、ある特定の固定パターンに設定されている。そして、Ｖ−λデータは、この変動パターンに基づいてギャップ量変更部に電圧を印加した際に、所定の電圧が印加されたタイミングでの第一反射膜及び第二反射膜により取り出された光の波長が記録されている。したがって、このＶ−λデータは、電圧制御用回路での信号遅延や、第二基板の物性に基づいた振動遅延等の遅延時間を考慮した電圧と波長との関係を示すデータとなる。なお、アナログ電圧の変動パターンとしては、１つの固定パターンに限られず、複数のパターンを有してもよく、この場合、各パターンに対するＶ−λデータがそれぞれ記憶部に記憶されていればよい。
これにより、光強度取得手段は、Ｖ−λデータから測定対象波長に対応する目標電圧を取得し、電圧監視部により監視される電圧が、目標電圧になるタイミングで光強度を取得することで、所望の測定対象波長に対する正確な光強度を取得することができ、高精度な分光測定を実施することができる。
【００１１】
本発明の分光測定装置において、前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、前記Ｖ−λデータは、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加した後、前記反射膜間ギャップの変動が収束した状態における前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、前記記憶部は、前記ギャップ変更部に対して前記変動パターンのアナログ電圧を印加した際に、所定の電圧が前記ギャップ変更部に印加されてから、前記Ｖ−λデータの前記電圧に対応する波長の光が前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出されるまでの遅延時間を記憶し、前記光強度取得部は、前記電圧監視部により監視される電圧が、前記測定対象波長に対する目標電圧になるタイミングから前記遅延時間だけ経過したタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得することが好ましい。
【００１２】
本発明では、Ｖ−λデータとして、ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧をギャップ量変更部に印加した後、反射膜間ギャップの変動が収束（静止）した状態で、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される光の波長との関係が記録される。
一方、フィルター駆動部によりギャップ量変更部に対して印加するアナログ電圧の変動パターンは、上述した発明と同様、ある特定の固定パターンに固定されている。そして、記憶部には、この変動パターンに基づいてギャップ量変更部に電圧を印加した際に、所定の電圧が印加されてから、当該電圧に対する波長の光（Ｖ−λデータに基づいた当該電圧に対する波長の光）が、第一反射膜及び第二反射膜により取り出されるまでの遅延時間が記憶される。なお、アナログ電圧の変動パターンとしては、１つの固定パターンに限られず、複数のパターンを有してもよく、この場合、各パターンに対する遅延時間がそれぞれ記憶部に記憶されていればよい。
このような構成の本発明では、光強度取得手段は、Ｖ−λデータから測定対象波長に対応する目標電圧を取得し、電圧監視部により監視される電圧が、目標電圧になるタイミングから、記憶部に記憶された遅延時間経過後のタイミングで、検出部で検出される光強度を取得する。この場合でも、信号遅延や第二基板の物性に基づいた振動遅延を考慮した光強度の検出を実施でき、所望の測定対象波長に対する正確な光強度を取得することができるので、高精度な分光測定を実施することができる。
【００１３】
本発明の分光測定装置において、前記フィルター駆動部は、前記アナログ電圧として、前記第二基板を周期的に進退駆動させる周期駆動電圧を前記ギャップ量変更部に印加することが好ましい。
本発明によれば、アナログ電圧として、周期的に第二基板を進退駆動させる周期駆動電圧を印加する。
この場合、第二基板の駆動速度が速い場合であっても、進退駆動中のいずれかのタイミングで光強度の検出を行えばよい。
例えば、第二基板の撓みがない状態から第二基板が第一基板側に最大変位した状態までの間に、複数の測定対象波長に対する光強度を取得する場合、例えば、ギャップ量変更部に印加するアナログ電圧の時間当たりの電圧変化率が大きい場合では、測定を実施する時間間隔も短くなるため、光強度の取得が困難になる場合がある。
これに対して、本発明では、ギャップ量変更部に周期駆動電圧を印加することで第二基板が周期的に進退駆動する。したがって、例えば時間に対する反射膜間ギャップのギャップ量が正弦波状に周期的に変化する場合、最初の１／４周期内に全ての測定対象電圧に対する光強度が取得できない場合であっても、次の１／４周期やそれ以降の駆動周期内で測定対象電圧に対する光強度を取得することができる。これにより、測定対象光の正確な分光スペクトルの測定を実施することができる。
【００１４】
本発明の分光測定装置において、前記周期駆動電圧の周期は、前記第二基板が持つ固有周期より大きいことが好ましい。
本発明によれば、周期駆動電圧の周期が、第二基板が有する固有周期よりも大きい周期に設定されている。ここで、第二基板が持つ固有周期とは、第二基板に対して、特定のステップ電圧を印加した際に、第二基板に作用する静電引力及び第二基板の弾性力（バネ力）により発生する振動の周期である。周期駆動電圧の周期がこのような固有周期よりも小さい場合、周期駆動電圧の印加により第二基板を進退駆動させる際に、固有周期の振動の影響により、第二基板の駆動が不安定になる場合があり、測定精度が悪化するおそれがある。これに対して、周期駆動電圧の周期が第二基板の固有周期よりも大きい場合、第二基板の固有周期の振動が励起されず、第二基板を安定して周期駆動させることができる。つまり、第二基板が持つ固有周期により励起される振動の影響を受けず、光強度の測定精度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の分光測定装置において、前記光強度取得部は、前記測定対象波長の光に対する前記光強度を複数回取得し、取得した複数回の光強度の平均値を測定値とすることが好ましい。
上述のように、第二基板を周期駆動させると、測定対象電圧に対する光強度を複数回取得することが可能となる。本発明では、このように測定された測定対象電圧に対する複数の光強度の平均値を求めるので、測定対象電圧に対するより正確な測定値を求めることができ、分光測定装置における測定精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の分光測定装置では、前記フィルター駆動部は、前記反射膜間ギャップのギャップ量を、前記第二基板の撓みがない初期ギャップ量から所定の最小ギャップ量まで変化させ、前記最小ギャップ量は、測定対象波長域における最小波長に対応した下限ギャップ量よりも小さいことが好ましい。
本発明によれば、分光測定装置による測定において、フィルター駆動部は、測定対象波長域における最小波長に対応した下限ギャップ量よりも小さい最小ギャップ量まで、反射膜間ギャップを変化させる。つまり、フィルター駆動部は、測定対象波長域に対するギャップ範囲に一定のマージンを設けた変位量で第二基板を駆動させる。
これにより、例えば測定環境等によりフィルター駆動部により駆動される第二基板の変位量が変化する場合であっても、測定対象波長域をカバーすることができ、精度のよい分光スペクトルの測定を実施できる。
【００１７】
本発明の分光測定装置は、反射膜間ギャップを介して対向する第一反射膜および第二反射膜と、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更するギャップ量変更部と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光の光強度を検出する検出部と、前記ギャップ量変更部に対して連続的に変化するアナログ電圧を印加するフィルター駆動部と、前記ギャップ量変更部に印加された電圧を監視する電圧監視部と、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係であるＶ−λデータを記憶する記憶部と、前記電圧監視部により監視される電圧に基づき、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光が所望の測定対象波長となるタイミングで、前記検出部により検出される前記光強度を取得する光強度取得部と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
本発明では、上記した発明と同様に、電圧監視部は、ギャップ量変更部に印加する電圧を監視し、光強度取得部は、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される光が測定対象波長となるタイミングで光強度を取得する。したがって、反射膜間ギャップの変位の遅延が考慮された光強度が取得されることになり、迅速、かつ高精度に分光測定を実施することができる。
【００１９】
本発明の分光測定装置において、前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、前記Ｖ−λデータは、前記変動パターンのアナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加した際の、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加したタイミングで前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、前記光強度取得部は、前記Ｖ−λデータに基づいて測定対象波長に対する目標電圧を取得し、前記電圧監視部により監視される電圧が前記目標電圧になったタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得することが好ましい。
【００２０】
本発明では、光強度取得手段は、Ｖ−λデータから測定対象波長に対応する目標電圧を取得し、電圧監視部により監視される電圧が、目標電圧になるタイミングで光強度を取得することで、所望の測定対象波長に対する正確な光強度を取得することができ、高精度な分光測定を実施することができる。
【００２１】
本発明の分光測定装置において、前記フィルター駆動部は、時間に対する電圧の変動パターンが所定の固定パターンである前記アナログ電圧を前記ギャップ変更部に印加し、前記Ｖ−λデータは、前記ギャップ量変更部に印加する電圧と、その電圧を前記ギャップ量変更部に印加した後、前記反射膜間ギャップの変動が収束した状態における前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出される光の波長との関係を示すデータであり、前記記憶部は、前記ギャップ変更部に対して前記変動パターンのアナログ電圧を印加した際に、所定の電圧が前記ギャップ変更部に印加されてから、前記Ｖ−λデータの前記電圧に対応する波長の光が前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出されるまでの遅延時間を記憶し、前記光強度取得部は、前記電圧監視部により監視される電圧が、前記測定対象波長に対する目標電圧になるタイミングから前記遅延時間だけ経過したタイミングで、前記検出部により検出される光強度を取得することが好ましい。
【００２２】
本発明では、光強度取得手段は、Ｖ−λデータから測定対象波長に対応する目標電圧を取得し、電圧監視部により監視される電圧が、目標電圧になるタイミングから、記憶部に記憶された遅延時間経過後のタイミングで、検出部で検出される光強度を取得する。この場合でも、信号遅延や第二基板の物性に基づいた振動遅延を考慮した光強度の検出を実施でき、所望の測定対象波長に対する正確な光強度を取得することができるので、高精度な分光測定を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第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平面図。
【図３】第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。
【図４】第一実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図。
【図５】第一実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図。
【図６】第一実施形態の分光測定方法を示すフローチャート。
【図７】第二実施形態の分光測定方法を示すフローチャート。
【図８】第二実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図。
【図９】第三実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置１は、例えば測定対象物Ｘで反射した測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象物Ｘで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象物Ｘとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
そして、この分光測定装置１は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、検出部１１と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、電圧制御部１５と、制御回路部２０と、を備えている。
【００２５】
検出部１１は、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光し、受光した光の光強度（光量）に応じた検出信号（電流）を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、検出部１１から入力された検出信号を電圧に変換し、アンプ１３に出力する。
アンプ１３は、Ｉ−Ｖ変換器１２から入力された検出信号に応じた電圧（検出電圧）を増幅する。
Ａ／Ｄ変換器１４は、アンプ１３から入力された検出電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、制御回路部２０に出力する。
電圧制御部１５は、制御回路部２０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５の後述する静電アクチュエーター５６に対して電圧を印加する。
【００２６】
［波長可変干渉フィルターの構成］
ここで、分光測定装置１に組み込まれる波長可変干渉フィルター５について、以下説明する。図２は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図３は、図２をIII−III線で断面にした断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、例えば矩形板状の光学部材である。この波長可変干渉フィルター５は、図３に示すように、固定基板５１および可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。
【００２７】
固定基板５１には、本発明の第一反射膜を構成する固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、本発明の第二反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ（本発明のギャップ）を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター５には、この反射膜間ギャップＧのギャップ量を調整（変更）するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、本発明におけるギャップ量変更部に相当する。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極５６１，５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。ここで、電極間ギャップのギャップ量は、反射膜間ギャップＧのギャップ量より大きい。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すようなフィルター平面視において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１または可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００２８】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５６１および可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
また、固定基板５１の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。
【００２９】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３０】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁から、頂点Ｃ２方向に延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１の頂点Ｃ２に位置する部分）は、電圧制御部１５に接続される固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。
【００３１】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図３に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えば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、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３２】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３３】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３４】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図２に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
また、可動基板５２には、図２に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、波長可変干渉フィルター５を可動基板５２側から見た際に、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。
【００３５】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００３６】
可動電極５６２は、電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ１に位置する部分）は、電圧制御部１５に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４と反射膜間ギャップＧを介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップが反射膜間ギャップＧよりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップＧが、電極間ギャップよりも大きくなる構成としてもよい。
【００３７】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００３８】
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３を備えている。そして、この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合されている。
【００３９】
以上のような波長可変干渉フィルター５では、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐがそれぞれ電圧制御部１５に接続されている。したがって、電圧制御部１５により、固定電極５６１及び可動電極５６２間に電圧が印加されることで、静電引力により可動部５２１が固定基板５１側に変位する。これにより、反射膜間ギャップＧのギャップ量を所定量に変更することが可能となる。
【００４０】
［制御回路部の構成］
図１に戻り、分光測定装置１の制御回路部２０について、説明する。
制御回路部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置１の全体動作を制御する。この制御回路部２０は、図１に示すように、電圧設定部２１と、電圧監視部２２と、測定電圧取得部２３と、光強度取得部２４と、分光測定部２５と、を備えている。
【００４１】
また、制御回路部２０は、記憶部３０を備え、記憶部３０には、Ｖ-λデータが記憶されている。
このＶ-λデータは、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する電圧に対する、波長可変干渉フィルター５により取り出される光の波長の関係を示すデータである。
図４は、第一実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図である。具体的には、図４（Ａ）は、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加するアナログ電圧の時間に対する電圧変動パターン（電圧波形）を示す図であり、（Ｂ）は、前記時間と、反射膜間ギャップＧのギャップ量との関係を示す図である。また、図４（Ｂ）において、破線は、信号遅延や可動部５２１の振動による遅延がないと仮定した場合における時間と反射膜間ギャップとの関係を示し、実線は、信号遅延や可動部５２１の振動による遅延が発生した場合の時間と反射膜間ギャップとの関係を示す。なお、ギャップ量Ｇｎ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）は、それぞれ、波長λｎ（λ１、λ２、λ３、λ４）に対応した反射膜間ギャップＧのギャップ量である。
本実施形態では、電圧制御部１５及び電圧設定部２１により静電アクチュエーター５６に印加される駆動電圧は、連続的に変化する周期駆動電圧（アナログ電圧）となる。また、詳細は後述するが、本実施形態では、周期駆動電圧の時間に対する電圧の変動パターン（駆動電圧波形）は、図４（Ａ）に示すような所定の固定の変動パターンとなり、静電アクチュエーター５６は、この変動パターンの周期駆動電圧により、駆動されることになる。
【００４２】
ここで、静電アクチュエーター５６に周期駆動電圧を印加して可動部５２１を変位させると、制御回路部２０や電圧制御部１５における僅かな信号遅延や、可動部５２１が所定位置まで変位するまで駆動時間の遅延等が生じる。このため、例えば図４に示すように、所定の電圧Ｖ１を静電アクチュエーター５６に印加したタイミングｔ１では、当該電圧Ｖ１を静電アクチュエーター５６に印加し続けて可動部５２１の振動が静止した状態で取り出される光の波長（測定対象波長）が得られない。実際に、測定対象波長が得られるのは、電圧Ｖ１が静電アクチュエーター５６に印加された後、所定の遅延時間△ｔだけ遅延したタイミングｔ１´となる。ここで、本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、連続的に変化するアナログ電圧が印加されるので、タイミングｔ１´は、電圧がＶ１から△Ｖだけ変動し、電圧Ｖ１´（又はＶ１´´）となったタイミングとなる。
【００４３】
そこで、本実施形態におけるＶ−λデータは、図４（Ａ）に示すような、予め設定された変動パターンの周期駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加した際に、波長可変干渉フィルター５から、所定の波長λｎ（λ１、λ２、λ３…）が透過されるタイミングにおける電圧Ｖｎ´（Ｖ１´、Ｖ２´、Ｖ３´…、又は、Ｖ１´´、Ｖ２´´、Ｖ３´´…）と、その電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）に対応する波長λｎとが関連付けられて記憶されている。なお、波長λｎの代わりに、反射膜間ギャップＧのギャップ量Ｇｎが記憶されていてもよい。すなわち、本実施形態のＶ−λデータは、制御回路部２０や電圧制御部１５における信号遅延や、可動基板５２のバネ力に起因する可動部５２１（保持部５２２）の振動遅延等を考慮したデータとなる。
このようなＶ−λデータは、例えば波長可変干渉フィルター５の製造時において、上述した変動パターンのアナログ電圧を静電アクチュエーター５６に印加し、所定の電圧が印加されたタイミングにおいて検出部１１で受光された光の波長を検出することで、実測値に基づいて作成される。
【００４４】
電圧設定部２１は、電圧制御部１５とともに本発明のフィルター駆動部を構成する。この電圧設定部２１は、分光測定装置１による分光測定処理において、電圧制御部１５を制御して、静電アクチュエーター５６に、連続的に変化するアナログ電圧である周期駆動電圧（交流波形の電圧）を印加する。
ここで、電圧設定部２１は、周期駆動電圧として、可動基板５２における可動部５２１の固有振動における固有周期よりも大きい周期を有する周期駆動電圧を印加する。可動部５２１の固有周期は、保持部５２２が有する弾性力（バネ力）や、測定環境（例えば空気圧等）によって変化するが、１００μｓ程度となる。したがって、電圧設定部２１は、例えば２ｍｓ程度の周期を有する周期駆動電圧を設定すればよい。
【００４５】
静電アクチュエーター５６に印加する周期駆動電圧の電圧波形は、図４（Ａ）に示すように、所定の変動パターンで固定されている。このような変動パターンの電圧を静電アクチュエーター５６に印加すると、可動部５２１は、周期的に固定基板５１に向かって進退駆動する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、反射膜間ギャップＧのギャップ量は、初期ギャップ量ｇ０から最小ギャップ量ｇ１の間（駆動振幅Ａ）で連続的に変化する。
ここで、測定対象波長域の光を取り出すために必要な反射膜間ギャップＧのギャップ量の範囲を、上限ギャップ量ｇ２から下限ギャップ量ｇ３までのギャップ範囲（測定対象ギャップ範囲Ｇｍ）とすると、電圧の変動パターンは、駆動振幅Ａ≧測定対象ギャップ範囲Ｇｍとなるように設定されている。つまり、上限ギャップ量ｇ２が初期ギャップ量ｇ０以下となり、下限ギャップ量ｇ３が最小ギャップ量ｇ１以上となるように、周期駆動電圧の変動パターンが設定されている。
このような周期駆動電圧を設定することで、初期ギャップ量ｇ０から上限ギャップ量ｇ２の間の上限マージン、及び下限ギャップ量ｇ３から最小ギャップ量ｇ１までの下限マージンが設けられることとなる。下限マージンを設けることで、測定対象波長域に対する光を確実に取り出すことが可能となる。例えば、測定対象波長域の下限ギャップ量ｇ３と最小ギャップ量ｇ１とが一致する（下限マージンを設けない）構成とした場合、測定環境等により可動部５２１の変位量が小さくなった際に、測定対象波長域の最小波長の光を取り出せなくなるおそれがある。これに対して、本実施形態では、下限マージンを設けられるため、確実に最小波長の光を取り出すことが可能となる。また、上限マージンを設けることで、測定環境変化による影響を軽減できる。
なお、本実施形態では、上限マージン及び下限マージンを設ける例を示すが、これらのマージンのいずれか一方または双方が設けられないよう、周期駆動電圧が設定されてもよい。
【００４６】
電圧監視部２２は、例えば分光測定装置１による分光測定処理が行われている間、電圧制御部１５から静電アクチュエーター５６に印加される電圧を常時監視する。
測定電圧取得部２３は、記憶部３０に記憶されるＶ-λデータに基づいて、測定対象電圧を設定する。すなわち、測定電圧取得部２３は、測定対象波長域内の所定波長間隔（測定ピッチ）毎の測定対象波長を設定し、これらの測定対象波長に対応した測定対象電圧をＶ-λデータから読み込む。なお、測定対象波長域や測定ピッチは、例えば測定者の設定入力等によって適宜変更されるものであってもよい。この場合、測定電圧取得部２３は、設定入力に従って、測定対象波長域を設定し、この測定対象波長域内における測定ピッチ間隔の測定対象波長を設定する。
ここで、周期駆動電圧が最小電圧Ｖｍｉｎ（例えば０Ｖ）から最大電圧Ｖｍａｘに上昇する電圧上昇過程と、最大電圧Ｖｍａｘから最小電圧Ｖｍｉｎに下降する電圧下降過程では、所定の測定対象波長に対する電圧が異なる。例えば、図４に示すように、反射膜間ギャップＧがギャップ量Ｇ１の時に透過される光（波長λ１）の光強度を電圧上昇過程において検出する場合、測定電圧取得部２３は、電圧上昇過程における電圧Ｖ１´を測定電圧として取得する。また、同じ光（波長λ１）の光強度を電圧下降過程において検出する場合、測定電圧取得部２３は、電圧下降過程における電圧Ｖ１´´の電圧を測定電圧として取得する。
なお、図４では、電圧Ｖ１´´が電圧下降過程内に現れる例を示すが、例えばマージンが小さい場合や、遅延時間が大きい場合、電圧Ｖ１´´が電圧下降過程に含まれない場合も生じる。この場合、電圧Ｖ１´及びＶ１´´が検出された回数に基づいて、測定対象波長に対する電圧を判定することが可能となる。例えば上記の例では、電圧Ｖ１´の検出された回数が奇数である場合、当該電圧Ｖ１´を測定電圧とし、偶数回である場合は、測定電圧としない。一方、電圧Ｖ１´´の検出回数が偶数である場合は、当該電圧Ｖ１´´を測定電圧とし、奇数回である場合測定電圧としない。この場合でも、同様に、測定対象波長が検出されるタイミングでの印加電圧を、測定電圧として設定することができる。
【００４７】
光強度取得部２４は、測定電圧取得部２３により取得された測定対象電圧が静電アクチュエーター５６に印加されたタイミング（ｔ１´、ｔ２´、ｔ３´、ｔ４´）で、検出部１１から出力される検出信号を検出し、測定対象波長の光の光強度を取得する。
なお、図４に示す例では、光強度取得部２４は、可動部５２１が、初期状態から１／４周期駆動するまでの間（電圧上昇過程）に、全ての測定対象電圧に対する光強度を取得する例を示すが、これに限定されない。
例えば、可動部５２１の周期駆動速度が速い場合等では、可動部５２１が初期状態から１／４周期駆動するまでの間に、複数の測定対象電圧に対する光強度を取得することが困難な場合がある。このような場合、例えば、図５に示すように、初期状態から１／４周期駆動するまでの間のタイミング（ｔ１´、ｔ３´）で、全測定対象電圧のうち、幾つか（図５では２つ）の測定対象電圧に対する光強度を測定し、１／４周期目から１／２周期目までの間（ｔ２´´、ｔ４´´）で、残りの測定対象電圧に対する光強度を測定してもよい。この場合でも、上述したように、測定電圧取得部２３により、測定対象波長に対する電圧下降過程での測定電圧（Ｖ２´´，Ｖ４´´）が取得されることで、精度よく所望の測定対象波長に対する光強度を取得することができる。また、設定された測定対象電圧の数に応じて、更に１／２周期目以降における測定を実施してもよい。この場合でも同様であり、電圧上昇過程及び電圧下降過程に対応した測定電圧が設定されることで、所望の測定対象波長の光の光強度を取得できる。
【００４８】
分光測定部２５は、光強度取得部２４により取得された各測定対象波長に対する光強度に基づいて、測定対象光の分光スペクトルを測定する。また、分光測定部２５は、測定した分光スペクトルに基づいてスペクトル曲線を生成してもよい。そして、分光測定部２５は、測定結果やスペクトル曲線を、例えばディスプレイや印刷機器等の出力装置に出力する。
【００４９】
［分光測定装置による分光測定方法］
次に、上述した分光測定装置１による分光測定方法について、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態の分光測定方法のフローチャートである。
図６に示すように、本実施形態の分光測定方法では、測定が開始されると、まず、測定電圧取得部２３により、測定対象波長及び当該測定対象波長に対する測定対象電圧を取得する（ステップＳ１）。具体的には、例えば測定者により設定入力がない場合では、記憶部３０に記憶されるＶ-λデータから、予め設定された測定ピッチ間隔となる測定対象波長（λｎ）に対する測定対象電圧（Ｖｎ´又はＶｎ´´）を取得する。また、例えば測定者による設定入力に基づいて、測定対象波長域や測定ピッチが指定された場合は、指定された測定波長域内で、指定された測定ピッチ間隔となる測定対象波長を算出し、Ｖ-λデータに基づいて、当該測定対象波長に対応した測定対象電圧を取得する。
例えば、図４に示すように、電圧上昇過程において、４つの測定対象波長の光強度を検出する場合、電圧上昇過程の電圧Ｖ１´，Ｖ２´，Ｖ３´，Ｖ４´を測定対象電圧として取得する。また、図５に示すように、電圧上昇過程において、ギャップ量Ｇ１，Ｇ３に対応した波長λ１、λ３の光の光強度を検出し、電圧下降過程において、ギャップ量Ｇ２，Ｇ４に対応した波長λ２、λ４の光の光強度を検出する場合では、電圧上昇過程の電圧Ｖ１´，Ｖ３´、電圧下降過程の電圧Ｖ２´´，Ｖ４´´を測定対象電圧として取得する。
【００５０】
この後、電圧設定部２１及び電圧制御部１５は、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に予め設定された変動パターン（電圧波形）の周期駆動電圧を印加する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、電圧設定部２１は、連続的に変化し、かつ、周期が可動部５２１の固有周期よりも大きい周期駆動電圧（交流電圧）を設定し、電圧制御部１５により静電アクチュエーター５６に印加させる。これにより、可動部５２１が固定基板５１に対して周期的に進退駆動し、図４（Ｂ）や図５（Ｂ）の実線に示すように、反射膜間ギャップＧのギャップ量が周期的に変動する。
また、このステップＳ２の処理と同時に、電圧監視部２２は、静電アクチュエーター５６に印加された電圧を監視する電圧監視処理を開始する（ステップＳ３）。この際、電圧監視部２２は、印加される電圧の変動傾向が、電圧上昇過程であるか電圧下降過程であるかも同時に監視する。
【００５１】
そして、光強度取得部２４は、ステップＳ３で電圧監視部２２により監視される電圧が、ステップＳ１により設定された測定対象電圧になったか否かを判定する（ステップＳ４）。
このステップＳ４において、電圧監視部２２により監視される電圧が測定対象電圧ではないと判定された場合（「Ｎｏ」と判定された場合）、ステップＳ２及びステップＳ３の処理に戻り、静電アクチュエーター５６への周期駆動電圧の印加及び電圧監視部２２による電圧監視を継続する。
【００５２】
一方、ステップＳ４において、電圧監視部２２により監視される電圧が測定対象電圧になったと判定された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、光強度取得部２４は、検出部１１から入力される検出信号に基づいて、測定対象波長の光強度を取得（測定）する（ステップＳ５）。
また、光強度取得部２４は、取得した光強度と、当該光強度が測定された際の測定対象電圧（又は当該測定対象電圧に対応した測定対象ギャップ量、又は測定対象波長）とを関連付けて、記憶部３０に記憶する。
【００５３】
この後、制御回路部２０は、測定処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施形態では、各測定対象波長に対してそれぞれ１回の光強度測定を実施する。したがって、ステップＳ６では、ステップＳ１により取得された全ての測定対象電圧に対して、光強度取得部２４による光強度の取得が終了したか否かを判定することで、測定処理が完了したか否かを判定する。そして、このステップＳ６において、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、測定処理が完了していないと判定された場合、ステップＳ２及びステップＳ３の処理に戻り、静電アクチュエーター５６への周期駆動電圧の印加及び電圧監視部２２による電圧監視を継続する。
一方、ステップＳ６において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、つまり、測定処理が完了したと判定された場合、電圧設定部２１及び電圧制御部１５は、静電アクチュエーター５６への電圧印加を停止する。そして、分光測定部２５は、ステップＳ５により取得され、記憶部３０に記憶された各測定対象電圧（各測定対象波長）に対する光強度から、測定対象光の分光スペクトルを測定する（ステップＳ７）。
【００５４】
［実施形態の作用効果］
本実施形態の分光測定装置１では、電圧設定部２１は、静電アクチュエーター５６に印加する電圧として、連続的に変化するアナログ電圧である周期駆動電圧を設定し、電圧制御部１５から静電アクチュエーター５６に印加させる。これにより、波長可変干渉フィルター５の可動部５２１は、固定基板５１に対して、連続的に変化し、反射膜間ギャップＧのギャップ量は、測定対象波長域に対応した測定対象ギャップ範囲において、連続的に変化する。そして、光強度取得部２４は、電圧監視部２２により監視される静電アクチュエーター５６への印加電圧に基づいて、波長可変干渉フィルター５から測定対象波長の光が透過されるタイミングで検出部１１にて検出される光強度を取得する。
このような構成の分光測定装置１では、可動部５２１の振動の静止を待つ必要がなく、光強度取得部２４により迅速に測定対象波長に対する光強度を取得することができる。したがって、分光測定装置１における測定対象光の分光スペクトルの測定も迅速に実施することができる。
【００５５】
本実施形態では、電圧設定部２１及び電圧制御部１５により静電アクチュエーター５６に印加される周期駆動電圧は、予め設定された固定の変動パターンである。そして、記憶部３０に記憶されるＶ−λデータは、静電アクチュエーター５６にその駆動波形の周期駆動電圧を印加した際、電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）が印加されたタイミングで検出部１１により検出される光の波長λｎ（又は反射膜間ギャップＧのギャップ量Ｇｎ）の関係を示すデータとなる。
したがって、Ｖ−λデータから測定対象波長λｎに対する測定対象電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）を読み出すことで、光強度取得部２４は、電圧監視部２２により監視される電圧が測定対象電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）となるタイミングで、検出部１１により検出された光強度を取得すれば、遅延時間等を算出等する必要なく、容易に測定対象波長λｎを取得することができる。
【００５６】
また、電圧設定部２１は、電圧制御部１５を制御して、周期的に変化する周期駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する。これにより、可動部５２１は、固定基板５１に対して、周期的に進退駆動する。つまり、反射膜間ギャップが１／４周期に一回の頻度で測定対象ギャップ範囲内を変位することとなる。したがって、例えば、１／４周期内に、測定対象電圧に対する光強度の取得が困難である場合であっても、次の１／４周期以降において、取得できなかった測定対象電圧に対する光強度を取得することができる。これにより、設定された全ての測定対象電圧に対する光強度を取得することができ、分光測定部により、正確な分光スペクトルの測定を実施することができる。
【００５７】
本実施形態では、電圧設定部２１により設定される周期駆動電圧の駆動周期は、可動部５２１が有する固有周期よりも大きい値に設定されている。
このため、周期駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加した際、可動部５２１の進退駆動が、当該可動部５２１の固有周期に基づいた振動励起の影響を受けない。また、周期駆動電圧に基づいた可動部５２１の振動以外の振動成分（例えば固有周期に基づいた振動等）は、ノイズ成分として例えばローパスフィルター等により除去しやすくなる。したがって、所定の測定対象電圧に対して、より正確な光強度の測定を実施することができ、分光スペクトルの測定精度を向上させることができる。
【００５８】
本実施形態では、電圧設定部２１は、測定対象光の測定対象波長域に対する、反射膜間ギャップＧの測定対象ギャップ範囲の上下に下限マージン、及び上限マージンが設定されるよう、周期駆動電圧を設定する。これにより、測定環境の変化等により、測定波長域に対する光強度が取得できなくなる不都合を回避でき、高精度な分光スペクトルの測定を実施できる。
【００５９】
[第二実施形態]
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上述した第一実施形態の分光測定装置では、Ｖ−λデータとして、所定の変動パターンの周期駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加した際に、電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）と、その電圧Ｖｎ´（又はＶｎ´´）を印加したタイミングにおける検出部１１により検出される光の波長λｎとの関係を示すデータを用いた。つまり、記憶部３０には、遅延を考慮したＶ−λデータが記憶される例を示した。これに対して、本実施形態では、Ｖ−λデータとして、電圧Ｖｎと、その電圧Ｖｎを印加した後、可動部５２１の振動が収束（静止）した状態で検出部１１により検出される光の波長λの関係を示すデータ（反射膜間ギャップの遅延を考慮しないＶ−λデータ）を用いる点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、本実施形態の分光測定装置を構成する各構成は、上記第一実施形態と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００６０】
本実施形態では、上記第一実施形態と同様、電圧設定部２１及び電圧制御部１５は、静電アクチュエーター５６に対して、予め設定された変動パターンの周期駆動電圧を印加する。
また、本実施形態の記憶部３０には、上述したように、Ｖ−λデータとして、遅延を考慮しないデータが記憶されている。また、記憶部３０には、所定の電圧Ｖｎを印加した後、Ｖ−λデータに示される電圧Ｖｎに対応した波長λｎの光が検出部１１で検出されるまでの遅延時間△ｔが記憶される。この遅延時間△ｔは、製造時や検査時において、予め測定され、記憶部３０に記憶される。
【００６１】
図７は、本実施形態における分光測定方法のフローチャートである。図８は、第二実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図であり、具体的には、図８（Ａ）は、静電アクチュエーター５６に印加するアナログ電圧の変動パターン（電圧波形）を示す図であり、図８（Ｂ）は、時間と、反射膜間ギャップＧのギャップ量との関係を示す図である。
上記のような本実施形態分光測定装置では、図７に示すように、第一実施形態と略同様の方法により分光測定を実施する。
すなわち、ステップＳ１において、まず、測定電圧取得部２３は、Ｖ−λデータに基づいて、測定対象波長λｎ及び測定対象電圧Ｖｎを取得する。なお、図８において、ギャップ量Ｇｎ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）は、それぞれ、測定対象波長λｎ（λ１、λ２、λ３、λ４）に対応した反射膜間ギャップＧのギャップ量である。
この後、ステップＳ２、ステップＳ３の処理を実施して、電圧設定部２１及び電圧制御部１５は、静電アクチュエーター５６に対して、予め設定された変動パターンの周期駆動電圧を印加し、電圧監視部２２は、静電アクチュエーター５６に印加される電圧を監視する。
【００６２】
そして、ステップＳ４の処理を実施し、光強度取得部２４は、静電アクチュエーター５６に印加されている電圧が、ステップＳ１により設定された測定対象電圧Ｖｎ（図８におけるＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）になったか否かを判定する。
そして、第二実施形態では、このステップＳ４において、「Ｙｅｓ」と判定されると、光強度取得部２４は、計時部により計測される時間に基づいて、静電アクチュエーター５６に印加される電圧が測定対象電圧Ｖｎとなるタイミングｔｎ（図８におけるｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）から経過時間△ｔの間待機する（ステップＳ１０）。
そして、光強度取得部２４は、ステップＳ１０の後、ステップＳ５の処理を実施する。つまり、光強度取得部２４は、静電アクチュエーター５６に印加される電圧が測定対象電圧Ｖｎとなるタイミングから経過時間△ｔだけ経過したタイミングで、検出部１１で検出された光強度を取得する。
この後、ステップＳ６、ステップＳ７の処理を実施する。
【００６３】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、Ｖ−λデータとして、遅延を考慮していないデータ、つまり、電圧Ｖｎと、その電圧Ｖｎを印加した後、可動部５２１の振動が収束（静止）した状態で検出部１１により検出される光の波長λとの関係を示すデータを用いる。そして、電圧Ｖｎが印加された後、測定対象波長λｎが検出されるまでの遅延時間△ｔが予め記憶部３０に記憶されている。このような構成では、上記のように、光強度取得部２４は、静電アクチュエーター５６への印可電圧が測定対象電圧Ｖｎになったタイミングから、遅延時間△ｔだけ経過したタイミングで、検出部１１で検出される光強度を取得することで、上記発明と同様に、所望の測定対象波長λｎに対する光強度を精度よく取得することができる。
また、電圧監視部２２により監視される電圧がＶｎになったのち、遅延時間△ｔだけ待機する必要があるが、この遅延時間△ｔは、可動部５２１の振動が収束するまでの時間に対して十分短いため、測定対象波長の光の光強度を取得する時間も短く、分光測定装置１による迅速な分光測定を実施することができる。
【００６４】
さらに、上記第一実施形態では、電圧上昇過程及び電圧下降過程で、測定対象波長λｎに対して取得すべき測定対象電圧が異なっていた（Ｖｎ´、Ｖｎ´´）が、本実施形態では、電圧上昇過程及び電圧下降過程に関わらず、測定対象電圧Ｖｎを取得すればよい。したがって、電圧監視部２２は、電圧が上昇中であるか下降中であるかまで監視する必要がなく、処理の簡略化を図れる。
【００６５】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について、以下に説明する。
上述した第一及び第二実施形態の分光測定装置では、光強度取得部２４は、設定された各測定対象電圧に対して、それぞれ１回の光強度の取得する例を示した。これに対して、第三実施形態の分光測定装置では、各測定対象電圧に対して、複数の光強度を取得する点で上記第一実施形態と相違する。
なお、第三実施形態の分光測定装置を構成する各構成は、上記第一実施形態と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００６６】
図９は、第三実施形態において、測定対象波長の光の光強度の検出タイミングを説明するための図である。
図９に示すように、本実施形態の光強度取得部２４は、測定電圧取得部２３により取得された各測定対象電圧に対して、少なくとも２回以上光強度の取得を実施する。
そして、光強度取得部２４は、各測定対象電圧に対して取得された複数の光強度から、平均値を算出し、当該測定対象電圧に対する測定値とする。
本実施形態では、複数取得された光強度の平均値に基づいて、測定対象波長の光の光強度の測定値を求めるため、より精度の高い測定結果を得ることができる。
【００６７】
また、本実施形態では、遅延が考慮されたＶ−λデータに基づいて、所定の測定対象波長に対応する光強度を複数回取得する例を以下に示すが、第二実施形態のように、遅延が考慮されていないＶ−λデータと、予め測定された遅延時間△ｔに基づいて、測定対象波長に対する光強度を取得する場合においても、本実施形態を適用できる。
【００６８】
［変形例］
なお、本発明は前述の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、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６９】
例えば、上記各実施形態において、波長可変干渉フィルター５が反射膜間ギャップＧのギャップ量を検出するギャップ検出手段を備える構成としてもよい。このようなギャップ検出手段としては、例えば、固定基板５１及び可動基板５２の互いに対向する位置に、ギャップ検出用電極を設け、これらのギャップ検出用電極の静電容量に基づいて、ギャップ量を検出する構成等が例示できる。
このような構成では、静電アクチュエーター５６に所定の変動パターンの駆動電圧を印加した際の反射膜間ギャップＧの変化をギャップ検出手段により検出することで、所定の電圧が静電アクチュエーター５６に印加されたタイミングでの反射膜間ギャップＧのギャップ量を検出することができる。つまり、測定対象電圧に対して検出部１１により検出される光の中心波長を検出することができ、より精度の高い分光測定を実施することができる。
【００７０】
また、例えば使用環境の変化等により、波長可変干渉フィルター５の特性が変化する場合がある。例えば、第一及び第三実施形態において、出荷時に測定対象電圧Ｖ１´に対して測定対象波長λ１の光が透過されるように設定されている場合であっても、測定対象電圧Ｖ１´に対して、測定対象波長λ１´の光が透過する状態に、波長可変干渉フィルター５の特性が変化する場合がある。
これに対して、上記のように、ギャップ検出手段が設けられる構成では、測定対象電圧Ｖ１´を印加した際の反射膜間ギャップＧのギャップ量を測定することができ、測定した反射膜間ギャップＧのギャップ量に基づいて、Ｖ−λデータを適切に補正することができる。例えば、上記例では、Ｖ−λデータにおいて、測定対象電圧Ｖ１´に対する測定対象波長を、λ１からλ１´に修正する。
第二実施形態においても同様であり、出荷時に遅延時間として△ｔ１が設定されている場合であっても、環境変化等によって、遅延時間が△ｔ１´に変化する場合がある。
この場合、制御回路部は、ギャップ検出手段により検出される反射膜間ギャップＧのギャップ量を監視し、測定対象電圧Ｖ１を印加したタイミングから、ギャップ検出手段により検出される反射膜間ギャップのギャップ量が測定対象波長λ１に対応したギャップ量となるまでの時間（遅延時間△ｔ１´）を取得する。そして、取得した遅延時間△ｔ１´が、記憶部３０に記憶されているデフォルトの遅延時間△ｔ１と異なる場合、新たに取得した遅延時間△ｔ１´を記憶部３０に記憶する。
以上のような校正処理を実施することで、分光測定装置１の分光処理の精度の低下を抑制でき、分光測定装置１の長寿命化を図れる。
【００７１】
上記各実施形態では、反射膜間ギャップＧのギャップ量を変化させるギャップ量変更部として、静電アクチュエーター５６を例示したが、これに限定されない。
例えば、固定電極５６１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘電コイルまたは永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター５６の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部５２２に下部電極層、圧電膜、および上部電極層を積層配置させ、下部電極層および上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部５２２を撓ませることができる。
【００７２】
電圧設定部２１は、電圧制御部１５を制御して、静電アクチュエーター５６に周期駆動電圧を印加させたが、例えば、初期状態から、所定の最大電圧まで連続的に増加するアナログ電圧、つまり図４，５における電圧上昇過程を変動パターンとする駆動電圧を印加してもよい。
【００７３】
電圧設定部２１は、可動部５２１の固有周期より大きい周期の周期駆動電圧を設定したが、これに限定されず、可動部５２１の固有周期と同一、または小さい周期の周期駆動電圧を設定してもよい。
また、電圧設定部２１及び電圧制御部１５は、予め設定された１つの変動パターン（駆動波形）の周期駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する例を示すが、これに限定されず、静電アクチュエーター５６に印加する周期駆動電圧のパターンが予め複数設定されている構成としてもよい。この場合、例えば第一実施形態では、各変動パターンに対してそれぞれ個別にＶ−λデータが設定され、静電アクチュエーター５６に印加する周期駆動電圧の変動パターンに応じて、光強度検出時に用いるＶ−λデータを切り替えればよい。また、第二実施形態においても、各変動パターンに対してそれぞれ遅延時間△ｔを測定しておき、分光測定時に静電アクチュエーター５６に印加する周期駆動電圧の変動パターンに応じて、遅延時間△ｔを切り替えればよい。
【００７４】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７５】
１…分光測定装置、５…波長可変干渉フィルター、１１…検出部、１５…電圧制御部、２０…制御回路部、２１…電圧設定部、２２…電圧監視部、２３…測定電圧取得部、２４…光強度取得部、２５…分光測定部、３０…記憶部、５１…第一基板である固定基板、５２…第二基板である可動基板、５４…固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、５６…静電アクチュエーター（ギャップ量変更部）、５６１…固定電極、５６２…可動電極、Ｇ１…反射膜間ギャップ。
【図１】
2014013177.tif 000003
【図２】
2014013177.tif 000004
【図３】
2014013177.tif 000005
【図４】
2014013177.tif 000006
【図５】
2014013177.tif 000007
【図６】
2014013177.tif 000008
【図７】
2014013177.tif 000009
【図８】
2014013177.tif 000010
【図９】
2014013177.tif 000011