(57)【要約】【課題】消費電力が低く、小型化が可能な電子機器を提供する。【解決手段】分光カメラ１０は、発光する波長域が異なる複数の光源１３２Ａと、ギャップを介して対向する２つの反射膜、及びギャップを変更する静電アクチュエーター５６を備えた波長可変干渉フィルター５と、制御部１７と、を備え、制御部１７は、複数の光源１３２Ａのうち、目的波長に対応した発光波長域の光を射出する光源１３２Ａを点灯させ、その他の光源１３２Ａを消灯させる光源制御手段１９１と、静電アクチュエーター５６を制御するフィルター制御手段１９２と、を備え、光源制御手段１９１は、フィルター制御手段１９２がギャップを第１のギャップに設定した以降であって、続いて行う測定でギャップを第２のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、光源１３２Ａの点灯及び消灯を切り替える。【選択図】図１１
2014035190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光する波長域が異なる複数の光源と、
所定のギャップを介して対向する２つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、前記２つの反射膜により所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、
前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、を備え、
前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第１のギャップに設定して第１の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第２の波長の光を取り出すために前記ギャップを第２のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、前記光源の点灯及び消灯を切り替える
ことを特徴とした電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備える
ことを特徴とする電子機器
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
前記複数の光源の発光強度は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項２に記載の電子機器において、
前記光源の発光強度は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
前記光源制御手段は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように、前記光源を駆動させる
ことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項５に記載の電子機器において、
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備え、
前記光源制御手段は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように前記光源を駆動させる
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から光を射出させ、測定対象により反射された光を分光素子に入射させ、分光素子により取り出された光を検出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）。
特許文献１に記載の分光測定装置では、白色光源により測定物体を照明し、チューナブルフィルターを通して得られるモノクロ画像を撮像素子で撮像する構成が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、分光測定装置として、小型で携帯可能な装置が望まれている。しかしながら、上記特許文献１に記載のようなチューナブルフィルターを用いた装置では、構成が複雑となって小型化に対応することが困難となる。また、チューナブルフィルターを駆動するための駆動電力も大きく、携帯型装置に対応した省電力化が困難であるという課題がある。
更に、特許文献１に記載の装置のように、白色光源を測定物体に対して照射する場合、分光画像として使用されない不要な波長域の光も光源から射出されることになる。このような不要な波長域の光を光源から発する構成では、光源の省電力化を図ることができず、その結果、装置の省電力化が困難となり、特に、電力供給量が限られる携帯型の小型装置に適さないという課題がある。
【０００５】
本発明は、必要な波長域の光源のみを点灯させることにより消費電力を低く抑え、さらに小型化が可能な電子機器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】
【０００６】
本発明の電子機器は、発光する波長域が異なる複数の光源と、所定のギャップを介して対向する２つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、前記２つの反射膜により所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第１のギャップに設定して第１の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第２の波長の光を取り出すために前記ギャップを第２のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、前記光源の点灯及び消灯を切り替えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、電子機器に、反射膜間ギャップを介して互いに対向する反射膜を有する波長可変干渉フィルターが設けられている。このような波長可変干渉フィルターは、例えば各反射膜が形成された基板を対向配置することで構成することができ、他のチューナブルフィルター（例えば、ＬＣＴＦやＡＯＴＦ等）を用いる場合に比べて、構成の簡略化が図れ、装置の小型化を図ることができる。
また、本発明では、発光波長域が異なる複数の光源を備えており、光源制御手段は、波長可変干渉フィルターにより取り出す目的波長の光を発光する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる。このため、例えばハロゲンランプ等の白色光源を用いる場合に比べて、不要な波長域の光をカットでき、その分、光源駆動に係る電力消費を抑えることができる。これにより、供給電力が限られる携帯型の装置においても省電力化を図ることができる。
したがって、本発明では、消費電力が低く、小型化が可能な電子機器を提供することができる。
【０００８】
一方、取り出す光の波長に対応して光源を切り替える構成とすると、光源切り替え時の遅延や、切り替えた光源から安定した光が射出されるまでの遅延が発生することが考えられる。また、波長可変干渉フィルターでは、反射膜間ギャップを変更した後、反射膜間ギャップの変動がなくなり、安定して目的波長の光が取り出される状態になるまでの時間（波長安定化時間）だけ待機する必要がある。したがって、これらの光源駆動に係る遅延時間や波長安定化時間により、電子機器における各種処理に要する時間が長くなることが考えられる。例えば、電子機器として、光源からの光を測定対象に反射させ、その反射光から所定の波長の光を波長可変干渉フィルターにより取り出して分光測定を実施する場合、光源の安定駆動、波長可変干渉フィルターの安定駆動の双方に時間を要する。また、光源から射出された光から、波長可変干渉フィルターにより所望の波長を選択して出力させる照明装置等においても同様に、光源の安定駆動、波長可変干渉フィルターの安定駆動の双方に時間を要する。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターにおける反射膜間ギャップの変更時に、点灯させる光源を切り替える処理を行う。すなわち、波長安定化時間の間に、光源を切り替えて、安定した光が光源から射出される状態にする。これにより、光源の切り替えに要する遅延や、光源から安定した光が射出されるまでの時間遅延を、波長安定化時間内に含めることができ、電子機器における各種処理を迅速に行うことができる。
【０００９】
本発明の電子機器において、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備えることが好ましい。
本発明では、受光部により波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光して、その受光量を測定する。これにより、波長可変干渉フィルターから透過された光の光量を測定することができ、透過した波長に対応する分光画像を取得することもできる。
【００１０】
本発明の電子機器では、前記複数の光源の発光強度は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることが好ましい。
波長可変干渉フィルターは、各波長に対するフィルター特性（透過率や反射率）がそれぞれ異なる。したがって、波長可変干渉フィルターの透過率が小さい波長の光では、電子機器における各種処理として精度よく処理できない場合がある。例えば、電子機器として、光源から射出された光から、波長可変干渉フィルターにより所望の波長の光を取り出して射出させる照明装置を用いる場合、波長干渉フィルターの透過率が低い波長では、十分な光強度の光を射出できない。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターのフィルター特性が低い波長に対しても、波長可変干渉フィルターから十分な光量で光を取り出すことができるように、各光源の発光強度がそれぞれ個別に設定されている。これにより、電子機器における高精度な各種処理を実施することができる。
【００１１】
本発明の電子機器では、前記光源の発光強度は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることが好ましい。
本発明では、波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備える。このような受光部は、各波長に対してそれぞれ受光特性（受光感度特性）が異なるため、上記のように、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて、各光源の発光強度を変化させるだけでは、受光部の感度特性が低い波長において、受光量が十分に得られない。この場合、受光部の受光量に基づいて、例えば分光測定等の各種処理を実施する場合に、高精度な処理を実施できない。
これに対して、本発明では、各光源の発光強度は、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に加え、受光部の受光特性に基づいて、光源の発光強度が設定されている。したがって、受光部の受光感度が低い波長や、波長可変干渉フィルターの透過率が低い波長に対しても、光源の発光強度が大きく設定されることで、受光部において十分な光量を検出できるようになり、高精度な各種処理を実施できる。
【００１２】
本発明の電子機器では、前記光源制御手段は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように、前記光源を駆動させることが好ましい。
上述した発明では、所定の駆動電圧で光源を駆動させた際の各光源の発光強度がそれぞれ異なる構成であるが、本発明では、光源制御手段により、各光源を駆動させる駆動電圧を、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて異ならせる。この場合でも、波長可変干渉フィルターのフィルター特性が低い波長に対しても、十分な光量で目的波長の光を取り出すことができる。
また、所定発光波長域内における各波長に対する発光強度にバラつきがある場合でも、光源に印加する駆動電圧を制御することで、所望の発光強度にすることができる。
【００１３】
本発明の電子機器は、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備え、前記光源制御手段は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように前記光源を駆動させることが好ましい。
本発明では、波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備える。このような受光部は、各波長に対してそれぞれ受光特性（受光感度）が異なるため、上記のように、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて、各光源の発光強度を変化させるだけでは、受光部の感度特性が低い波長において、受光量が十分に得られない。この場合、受光部の受光量に基づいて、例えば分光測定等の各種処理を実施する場合に、高精度な処理を実施できない。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に加え、受光部の受光感度に基づいて、光源制御手段により光源の発光強度が調整される。したがって、受光部の受光感度が低い波長に対しても、十分な光量を検出できるようになり、高精度な処理を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光カメラ（電子機器）の構成を示す概略図。
【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】図２のIII-III線を断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図４】第一実施形態の波長可変干渉フィルターのフィルター特性（透過率特性）を示す図。
【図５】第一実施形態の撮像部の受光特性（感度特性）を示す図。
【図６】第一実施形態の光源部を構成する光源の配置例を示す図。
【図７】第一実施形態における各光源と、撮像部、及び波長可変干渉フィルターの位置関係を示す図。
【図８】第一実施形態の各光源から射出される照明光の分光スペクトル（発光強度特性）を示す図。
【図９】第一実施形態の光源の発光強度特性、波長可変干渉フィルターの透過率特性、撮像部の感度特性を重ね合わせた図。
【図１０】第一実施形態の光源の発光強度特性、波長可変干渉フィルターの透過率特性、撮像部の感度特性をかけ合せた近赤外撮像モジュールの光学特性を示す図。
【図１１】第一実施形態の分光カメラの概略構成を示すブロック図。
【図１２】第一実施形態の分光カメラの分光画像取得処理を示すフローチャート。
【図１３】第一実施形態の分光画像取得処理におけるタイミングチャート。
【図１４】第三実施形態の照明装置（電子機器）の概略構成を示すブロック図。
【図１５】第三実施形態における照明処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る分光カメラ（電子機器）について、図面に基づいて説明する。
[分光カメラの概略構成]
図１は、第一実施形態の分光カメラを示す概略図である。
分光カメラ１０は、本発明の電子機器であり、測定対象Ｘの分光画像を撮像する装置である。
この分光カメラ１０は、図１に示すように、筐体１１と、可視光撮像モジュール１２と、近赤外撮像モジュール１３と、ディスプレイ１５と、操作部１６と、制御部１７と、を備えている。
【００１６】
［筐体１１の構成］
筐体１１は、例えば厚み寸法が１〜２ｃｍ程度で、衣服のポケット等により容易に収納可能な薄型箱状に形成されている。この筐体１１は、図１に示すように、正面１１Ａに面して、可視光撮像モジュール１２が配置される可視撮像窓１１１、及び近赤外撮像モジュール１３が配置される近赤外撮像窓１１２を備えている。また、筐体１１は、図１に示すように、背面１１Ｂに面して、ディスプレイ１５が配置される表示窓１１４を備えている。更に、筐体１１は、側面１１Ｃの一部に、可視光撮像モジュール１２や近赤外撮像モジュール１３により撮像画像を撮像させるためのシャッターボタン（図示略）を備える。
【００１７】
［可視光撮像モジュール１２の構成］
可視光撮像モジュール１２は、筐体１１の可視撮像窓１１１に臨んで設けられる可視光入射部１２１（カラー画像用入射光学系）と、カラー撮像部１２２とを備える。
なお、図１では、可視光入射部１２１は、１つのレンズにより構成される例を示すが、実際には、複数のレンズにより構成されており、これらのレンズにより検査対象物の虚像をカラー撮像部１２２に結像する。
カラー撮像部１２２は、複数の撮像素子を備えて構成されている。これらの撮像素子は、例えば、１画素につき、Ｒ（赤）用の撮像素子、Ｇ（緑）用の撮像素子、Ｂ（青）用の撮像素子を備え、それぞれ、受光する色に対応したカラーフィルター（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を有している。
そして、カラー撮像部１２２は、各撮像素子で受光された光に基づいたカラー画像信号を制御部１７に出力する。
【００１８】
［近赤外撮像モジュール１３の構成］
近赤外撮像モジュール１３は、近赤外撮像窓１１２に臨んで設けられる光入射部１３１と、近赤外撮像窓１１２に臨んで設けられる光源部１３２と、光入射部１３１からの光が入射する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を受光する撮像部１３３（受光部）と、制御基板１３４とを備えている。
【００１９】
（光入射部１３１の構成）
光入射部１３１は、図１に示すように、複数のレンズにより構成されている。この光入射部１３１は、これらの複数のレンズにより、視野角が所定角度以下に制限されており、視野角内の検査対象物の虚像を、波長可変干渉フィルター５を介して撮像部１３３に結像する。また、これらの複数のレンズの内の一部は、例えばユーザーにより操作部１６が操作されることで、レンズ間隔を調整することが可能となり、これにより、取得する画像の拡大縮小が可能となる。本実施形態では、光入射部１３１を構成するこれらのレンズとして、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。
【００２０】
（波長可変干渉フィルター５の構成）
図２は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図である。図３は、図２のIII-III線を断面した際の波長可変干渉フィルター５の断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、ファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター５は、例えば矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば５００μｍ程度に形成される固定基板５１と、厚み寸法が例えば２００μｍ程度に形成される可動基板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５２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。
【００２１】
固定基板５１には、固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１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Ｇ１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、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Ｇ２を介して対向する。ここで、これらの固定電極５６１，可動電極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Ｇ２のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１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。
【００２２】
（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及び反射膜設置部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及び可動電極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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、制御基板１３４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。
【００２５】
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。更に、誘電体多層膜上に金属膜（または合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（または合金膜）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（または合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００２６】
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、低屈折率膜及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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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、低屈折率膜及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。
【００３０】
可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２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、制御基板１３４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Ｇ１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Ｇ２のギャップ量が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量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Ｇ１のギャップ量が、電極間ギャップＧ２のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（波長可変干渉フィルター５のサイズ及び配置位置）
そして、本実施形態の分光カメラ１０では、カラー画像は可視光撮像モジュール１２により撮像される。したがって、波長可変干渉フィルター５は、近赤外域の光を透過可能な寸法に形成されていればよい。したがって、反射膜間ギャップＧ１としては、例えば１μｍ以下に設定することで、１次ピーク波長または２次ピーク波長として近赤外光を取り出すことが可能となる。また、上述したように、固定基板５１の厚み寸法は、例えば５００μｍ程度であり、可動基板５２の厚み寸法は例えば２００μｍ程度に形成されている。したがって、波長可変干渉フィルター５の全体厚み寸法としては、１ｍｍ以下の厚み寸法に抑えることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２の固定基板５１とは反対側の面（光射出面）は、基板外周部５２５が制御基板１３４に固定されている。この制御基板１３４は、固定電極パッド５６３Ｐや可動電極パッド５６４Ｐが接続される端子部を有し、例えば、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）等により各パッド５６３Ｐ,５６４Ｐが端子部に接続されている。また、図１に示すように、制御基板１３４の波長可変干渉フィルター５が設けられる面とは反対側の面には、撮像部１３３が固定されている。そして、固定反射膜５４及び可動反射膜５５による多重干渉により取り出された光は、制御基板１３４に設けられた光通過孔１３４Ａを通過して撮像部１３３に受光されることで、撮像部１３３により分光画像が撮像される。すわなち、本実施形態では、制御基板１３４の一方の面に波長可変干渉フィルター５が取り付けられ、制御基板１３４の他方の面に撮像部１３３が取り付けられる構成となり、波長可変干渉フィルター５及び撮像部１３３が近接配置されることになる。これにより、近赤外撮像モジュール１３の更なる薄型化を図れ、分光カメラ１０の小型化、薄型化を図ることができる。
【００３５】
なお、波長可変干渉フィルター５が制御基板１３４に固定される構成を示したが、これに限定されず、例えば波長可変干渉フィルター５がパッケージに格納されており、このパッケージを制御基板１３４に固定する構成などとしてもよい。更には、波長可変干渉フィルター５が、制御基板１３４以外の基板や筐体１１内に設けられた固定部に固定されており、波長可変干渉フィルター５と制御基板１３４との距離が近接して設けられる構成などとしてもよい。
また、本実施形態では、カラー画像は、可視光撮像モジュール１２により撮像されるため、近赤外撮像モジュール１３において近赤外域における分光画像が撮像されればよい。したがって、波長可変干渉フィルター５を透過する光のうち、例えば２次以降のピーク波長として透過される可視光（及び紫外光）を遮光するために、近赤外域の波長の光のみを透過させる近赤外ハイパスフィルターが設けられていてもよい。このような近赤外ハイパスフィルターとしては、近赤外撮像モジュール１３における入射光の光路上であれば、いかなる位置に設けられていてもよく、例えば、撮像部１３３及び波長可変干渉フィルター５の間や、光入射部１３１及び波長可変干渉フィルター５の間、光入射部１３１のレンズ群の間、分光カメラ１０の近赤外撮像窓１１２などが例示できる。
【００３６】
（波長可変干渉フィルター５のフィルター特性）
図４は、波長可変干渉フィルター５のフィルター特性（透過率）を示す図である。
波長可変干渉フィルター５は、反射膜５４，５５の反射率特性等によって、各波長に対する透過率特性（フィルター特性）が異なる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次上昇させ、反射膜間ギャップＧ１をより小さいギャップ量に切り替えていくと、波長可変干渉フィルター５を透過する光のピーク波長も、長波長側から短波長側にシフトしていく。この時、図４に示すように、長波長側から短波長側にシフトするにしたがって、光の透過率も増大する。したがって、各波長の光量が同一である基準光を波長可変干渉フィルター５に入射させたとしても、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長はそれぞれ異なった値となる。
【００３７】
（撮像部１３３の構成、及び受光特性）
撮像部１３３は、波長可変干渉フィルター５を透過した近赤外光を受光する複数の撮像素子を備えている。このような撮像部１３３としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサー等を用いることができる。また、本実施形態では、可視光撮像モジュール１２によりカラー画像を撮像するため、撮像部１３３は、赤外域の所定波長のモノクロ画像が撮像されればよく、モノクロ画像撮像用の撮像素子が用いられ、１画素に対して１つの撮像素子が設けられる。このような撮像部１３３では、例えば１画素にＲ、Ｇ、Ｂに対応した撮像素子を配置する必要があるカラー画像撮像用の撮像部に比べ、１画素辺りの受光面を大きくでき、測定対象波長の光量をより効率よく受光することができる。これにより、分光測定に必要な十分な受光量を確保でき、測定精度を向上させることができる。
【００３８】
図５は、本実施形態の撮像部１３３の受光特性（感度特性）を示す図である。
本実施形態では、撮像部１３３は、図５に示すように、紫外から可視光域に対して感度が低く、近赤外域に対して感度特性が高い、例えばGaAsフォトセンサー等の撮像素子を用いる。
なお、上述のように、光路内に近赤外ハイパスフィルターが設けられる構成では、撮像部１３３として、近赤外域から可視光域（または紫外域）の広範囲に対して感度特性を有するイメージセンサーを用いてもよい。
【００３９】
（光源部１３２の構成）
図６は、光源部１３２を構成する光源１３２Ａの配置例を示す図である。また、図７は、各光源１３２Ａと、撮像部１３３、及び波長可変干渉フィルター５の位置関係を示す図である。
光源部１３２は、図６に示すように、近赤外撮像窓１１２の外周部に沿って、円環状に配列して配置される複数の光源１３２Ａを備えている。具体的には、図７に示すように、各光源１３２Ａから射出された光が、測定対象（撮像対象）Ｘにより反射され、撮像部１３３に受光されるまでの光路長が一定となるように、各光源１３２Ａ及び撮像部１３３の距離が等距離となる位置に、各光源１３２Ａが配置されている。このような構成では、各光源１３２Ａの光路長が一定となるため、光路長の差による光量補正等の処理を行う必要がなく、構成及び処理を簡略化できる。
また、光源１３２Ａとしては、ＬＥＤやレーザー光源等を用いることが好ましく、ＬＥＤやレーザー光源を用いる場合、光源部１３２の小型化、省電力化を図ることができる。
【００４０】
図８は、本実施形態の光源部１３２の各光源１３２Ａから射出される照明光の分光スペクトル（発光強度特性）を示す。
光源部１３２は、発光波長域が異なる複数種類の光源１３２Ａを備えている。本実施形態では、図８に示すように、発光波長域が約７００ｎｍから９５０ｎｍである第一光源１３２Ａ１（図１１参照）と、発光波長域が約８５０ｎｍから１１２０ｎｍである第二光源１３２Ａ２（図１１参照）とを備えている。
なお、光源１３２Ａとしては、より狭い発光波長域（例えば５０〜１００ｎｍ程度）の光源１３２Ａを３種以上組み合わせることで、例えば７００ｎｍから１２００ｎｍの近赤外波長域をカバーする構成などとしてもよい。
また、図８に示す例では、近赤外撮像モジュール１３により近赤外光の分光画像を撮像するために必要となる第一光源１３２Ａ１及び第二光源１３２Ａ２の発光スペクトルを示すが、更に、可視光撮像モジュール１２により可視光の撮像画像を撮像するための可視光源を備える構成としてもよい。
【００４１】
（光源１３２Ａの発光強度）
図８に示すような各光源１３２Ａの発光強度は、波長可変干渉フィルター５のフィルター特性（透過率）及び撮像部１３３の受光特性（感度）に基づいて設定されている。
図９は、光源１３２Ａの発光強度特性、波長可変干渉フィルター５の透過率特性、撮像部１３３の感度特性を重ね合わせた図である。図１０は、光源１３２Ａの発光強度特性、波長可変干渉フィルター５の透過率特性、撮像部１３３の感度特性をかけ合せた近赤外撮像モジュール１３の光学特性を示す図である。
撮像部１３３は、光を受光することで、受光量に応じた信号を出力する。この時、撮像部１３３により出力される信号値は、受光した光の光強度に対して、図４に示すような波長可変干渉フィルター５の透過率特性と、図５に示すような撮像部１３３の感度特性と、かけ合わせた値となる。ここで、本実施形態では、測定対象Ｘとして、近赤外光の吸収がない基準校正板を用い、波長可変干渉フィルター５を駆動させて透過光の波長を順次切り替え、取り出された各波長の光を撮像部１３３で受光した際に、図１０に示すように、各波長の光の光強度（受光量）が均一となるように、光源１３２Ａの発光強度（所定の駆動電圧を印加した際の光強度）が設定されている。なお、ここでの均一とは、厳密に光強度が同値となる場合に限られず、例えば分光測定において支障がない程度の誤差を含むものである。
また、発光強度の設定としては、例えば光源１３２Ａとして所定発光強度の光を射出可能な光源を用いる他、光源１３２Ａの数量等によっても設定することができる。例えば、第一光源１３２Ａ１に所定駆動電圧を印加した際の発光強度が十分に確保できない場合では、第一光源１３２Ａ１の数量を増加させればよい。
【００４２】
（制御基板１３４の構成）
制御基板１３４は、近赤外撮像モジュール１３の動作を制御する回路基板であり、光入射部１３１，光源部１３２，波長可変干渉フィルター５，撮像部１３３に接続される。また、制御基板１３４は、光入射部１３１を駆動させるための光入射部駆動回路、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に電圧を印加する電圧制御回路、光源部１３２を駆動させる光源駆動回路、撮像部１３３の駆動を制御する撮像部制御回路等を備え、制御部１７から入力される制御信号に基づいて、各構成の動作を制御する。例えばユーザーによりズーム操作が行われると、光入射部駆動回路は、光入射部１３１の所定のレンズを移動させたり、絞りの絞り径を変化させたりする。また、分光画像を取得する操作が行われると、光源駆動回路は、光源部１３２の各光源１３２Ａの点灯及び消灯を制御し、電圧制御回路は、制御信号に基づいた所定電圧を静電アクチュエーター５６に印加する。そして、撮像制御回路は、所定のタイミングで撮像部１３３から入力された分光画像信号（分光画像）を取得し、制御部１７に出力する。
【００４３】
（ディスプレイ１５の構成）
ディスプレイ１５は、筐体１１の表示窓１１４に面して設けられる。ディスプレイ１５としては、画像を表示可能な構成であればいかなるものであってもよく、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどを例示できる。
また、本実施形態のディスプレイ１５は、タッチパネルを兼ねており、操作部１６の１つとしても機能する。
【００４４】
（操作部１６の構成）
操作部１６は、上述のように、側面１１Ｃに設けられるシャッターボタンや、ディスプレイ１５に設けられるタッチパネル等により構成される。ユーザーにより入力操作が行われると、操作部１６は、入力操作に応じた操作信号を制御部１７に出力する。なお、操作部１６としては、上記の構成に限られず、例えば、タッチパネルに代えて、複数の操作ボタン等が設けられる構成などとしてもよい。
【００４５】
（制御部１７の構成）
図１１は、分光カメラ１０の概略構成を示すブロック図である。
制御部１７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、分光カメラ１０の全体動作を制御する。この制御部１７は、図１１に示すように、記憶部１８（記憶手段）及び演算部１９を備える。
【００４６】
記憶部１８は、分光カメラ１０の全体動作を制御するためのＯＳや、各種機能を実現するためのプログラムや、各種データが記憶される。また、記憶部１８には、取得した分光画像やカラー画像、成分分析結果等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
そして、記憶部１８には、各種データとしては、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータが記憶される。
【００４７】
演算部１９は、記憶部１８に記憶されたプログラムを読み込むことで各種処理を実行され、光源制御手段１９１、フィルター制御手段１９２、及び分光画像取得手段１９３等として機能する。また、演算部１９は、可視光撮像モジュール１２の駆動を制御したり、可視光撮像モジュール１２により得られた可視光画像や近赤外撮像モジュール１３により得られた分光画像をディスプレイ１５に表示させたりする。
なお、本実施形態では、光源制御手段１９１、フィルター制御手段１９２、及び分光画像取得手段１９３がソフトウェアとして構成される例を示すが、例えばＩＣ等の回路によりハードウェアとして構成されてもよい。
【００４８】
光源制御手段１９１は、光源部１３２の各光源１３２Ａの駆動状態を制御する。具体的には、波長可変干渉フィルター５を透過させる光の目的波長に対応した発光波長域の光源１３２Ａを点灯（ＯＮ）させ、その他の発光波長域の光源１３２Ａを消灯（ＯＦＦ）させる。なお、複数の光源１３２Ａの発光波長域が重なり合う帯域（例えば、図８に示す９００ｎｍ近傍）では、複数の光源１３２Ａを同時に点灯させて、光量を増大させてもよい。
【００４９】
フィルター制御手段１９２は、記憶部１８に記憶されたＶ−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の波長を設定するための駆動電圧を設定し、制御基板１３４に制御信号を出力する。
【００５０】
分光画像取得手段１９３は、光源１３２Ａから安定した光が照射され、かつ波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１の振動が静止している状態で、撮像部１３３から出力される信号を取得、すなわち、撮像部１３３により撮像された分光画像を取得する。
【００５１】
［分光カメラ１０による測定対象の分光画像取得処理］
次に、上述したような分光カメラ１０による分光画像の取得処理（分光測定方法）について、図面に基づいて以下に説明する。
図１２は、分光カメラ１０による分光画像の取得処理のフローチャートである。
図１３は、分光画像の取得タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図１３において、実線は、第一光源１３２Ａ１及び第二光源１３２Ａ２に印加される駆動電圧（オン／オフ信号）、静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧Ｖｎ、撮像部１３３で撮像画像（分光画像）を取得（露光）するオン／オフ信号を示す。また、破線は、各光源１３２Ａにおける発光強度の変化、反射膜間ギャップＧ１のギャップ変化を示す。
本実施形態の分光カメラ１０では、例えば操作者のシャッター操作が行われると、測定対象Ｘ（撮像対象）の近赤外域における分光画像を所定の波長間隔（例えば５０ｎｍピッチ）で取得する。
これには、分光カメラ１０は、まず、波長可変干渉フィルター５及び光源部１３２を駆動させる（Ｓ１）。
具体的には、フィルター制御手段１９２は、波長可変干渉フィルター５を透過させる目的波長を設定し、記憶部１８に記憶されたＶ−λデータに基づいて、目的波長に対応した目的電圧を読み込む。そして、フィルター制御手段１９２は、読み込んだ目的電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の制御信号を制御基板１３４に出力する。これにより、制御基板１３４に設けられた電圧制御回路から、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に駆動電圧（目的電圧）が印加される。
【００５２】
この時、光源制御手段１９１は、設定した目的波長を発光波長域に含む光源１３２Ａを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源１３２Ａを消灯させる旨の制御信号を制御基板１３４に出力する。これにより、制御基板１３４の光源駆動回路から、光源部１３２の各光源１３２Ａに、点灯及び消灯を切り替えるオン／オフ信号が出力される。
【００５３】
したがって、図１３に示すように、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に所定の目的電圧が印加されるタイミングと、光源部１３２の各光源１３２Ａのオン／オフの切り替えタイミングとが、同一タイミングＴ（２ｎ−１）（ｎは自然数）で実施される。
なお、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に電圧を印加する電圧印加タイミングと、光源１３２Ａを切り替える光源切替タイミングとを同タイミングとする例を示すが、これに限定されない。例えば、静電アクチュエーター５６に印加した後、可動部５２１の振動が静止するまでの間（図１３におけるタイミングＴ２ｎ−１〜Ｔ２ｎの間）に光源１３２Ａが切り替えられ、タイミングＴ２ｎにおいて、安定した光量が出力されていればよい。
【００５４】
この後、分光画像取得手段１９３は、図１３に示すタイミングＴ２ｎ〜Ｔ２ｎ−１において、撮像部１３３の受光された光を取得、すなわち撮像画像を取得する（Ｓ２）。具体的には、撮像部１３３の露光オン／オフ状態を切り替える。露光オン状態では、撮像部１３３が駆動され、受光量に応じた検出信号、すなわち分光画像が制御部１７に入力される。一方、露光オフ状態では、撮像部１３３が非駆動となり、検出信号が出力されない。
なお、制御部１７の制御により撮像部１３３の駆動／非駆動を切り替えることで露光オン／オフ状態を切り替えてもよく、例えば撮像部１３３の前段にシャッターを設け、シャッターの開閉により露光オン状態（シャッター開）と、露光オフ状態（シャッター閉）とを切り替えてもよい。
このタイミングＴ２ｎ〜Ｔ２ｎ−１の間では、上述したように、波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１が目的波長に対応したギャップ量で安定しており、光源部１３２から安定した光が出力されている。このため、分光画像取得手段１９３は、所望の目的波長に対する分光画像を高精度に取得することができる。
この際、分光画像の取得対象となる目的波長を発光波長域として含まない光源１３２Ａは、上記のＳ１により消灯されているため、光源部１３２における省電力化を図れる。
【００５５】
この後、フィルター制御手段１９２は、他に目的波長があるか否かを判定する（Ｓ３）。すなわち、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長を、所定の上限測定波長から下限測定波長まで、所定ピッチ（例えば５０ｎｍピッチ）で切り替え、各波長に対する分光画像を取得する。そして、このＳ３では、下限測定波長に対する分光画像が取得されたか否かを判定する。
【００５６】
Ｓ３において、下限測定波長に対する分光画像が取得されておらず、他に測定対象となる波長が残っていると判定された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、Ｓ１の処理に戻る。すなわち、反射膜間ギャップＧ１を第１のギャップに設定して第１の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う第２の波長の光を取り出すために反射膜間ギャップＧ１を第２のギャップに変化させるまでの間で、かつ測定を実施していない（露光オフ状態）時に、光源制御手段１９１は、設定した目的波長を発光波長域に含む光源１３２Ａを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源１３２Ａを消灯させる旨の制御信号を制御基板１３４に出力する。
一方、Ｓ３において、上限測定波長から下限測定波長までの分光画像を取得し、他に測定対象となる波長が残っていないと判定された場合（「Ｎｏ」と判定された場合）、演算部１９は、分光画像の取得処理を終了させ、例えば、得られた分光画像をディスプレイ１５に分光画像を取得したり、分光カメラ１０に接続された外部機器に分光画像を出力したりする。また、演算部１９は、得られた分光画像に基づいて、例えば測定対象Ｘの成分分析等を実施してもよい。
【００５７】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態の分光カメラ１０では、光源部１３２から測定対象Ｘに対して光を照射させ、測定対象Ｘにより反射された光を、反射膜５４，５５間のギャップ量を調整することで透過波長を切り替える波長可変干渉フィルター５に入射させ、これらの反射膜５４，５５により取り出された光を、撮像部１３３で受光させる。このような波長可変干渉フィルター５では、固定反射膜５４が設けられた固定基板５１と、可動反射膜５５が設けられた可動基板５２と、反射膜間ギャップＧ１の間隔を調整するための静電アクチュエーター５６とを備えた光学装置であり、例えばＬＣＴＦやＡＯＴＦ等と比べて、厚み寸法を小さくすることができる。したがって、このような波長可変干渉フィルター５を用いることで、分光カメラ１０では、装置の小型化や薄型化を図ることができ、携帯に適したサイズとすることができる。
【００５８】
一方、携帯型装置では、搭載可能な電池容量が限られるため、効率よく省電力化を図ることが重要となる。
これに対して、本実施形態では、光源制御手段１９１は、光源部１３２を構成する、発光波長域が異なる複数の光源１３２Ａのうち、目的波長に対応した光を発光可能な光源１３２Ａを駆動（点灯）させ、その他の光源１３２Ａを消灯させる。これにより、光源１３２Ａの駆動に係る消費電力を低減させることができ、携帯型装置に必須となる省電力化を図ることができる。
【００５９】
ところで、光源１３２Ａを駆動させる場合、図１３に示すように、光源１３２Ａに駆動電圧を印加した後、光源１３２Ａから安定して光が射出されるまで所定の遅延時間が発生する。また、波長可変干渉フィルター５においても、静電アクチュエーター５６に駆動電圧を印加すると、可動基板５２の弾性により、可動部５２１が振動するため、可動部５２１の振動が収束（静止）して、所望の目的波長が透過される状態となるまでに、所定の遅延時間（安定化時間）が必要となる。したがって、例えば波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を設定して、可動部５２１の振動を静止させた後に、光源１３２Ａを駆動させると、可動部５２１の振動抑制までに要する時間、及び光源１３２Ａの安定駆動に要する時間の双方を待機する必要が生じ、迅速な分光画像の取得が困難となる。
これに対して、本実施形態では、Ｓ１の処理において、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印加するタイミングＴ２ｎ−１で、光源部１３２における光源１３２Ａの切り替えを実施する。これにより、可動部５２１の振動が静止するまでの時間（タイミングＴ２ｎ−１〜Ｔ２ｎ）に、光源部１３２の発光強度も安定化させることができる。
これにより、本実施形態の分光カメラ１０では、迅速に、分光画像を取得することができる。
【００６０】
本実施形態の光源部１３２の各光源１３２Ａは、波長可変干渉フィルター５の透過率特性、及び撮像部１３３の受光感度特性に基づいて、撮像部１３３から出力される信号（光強度）が均一となるように、各光源１３２Ａの発光強度が設定されている。つまり、測定対象Ｘとして基準校正板を用い、各波長の光の光強度を検出した際に、光強度が均一となるように、各光源１３２Ａの各波長に対する発光強度が設定されている。
このため、特定波長の光の検出精度が低くなる等の不都合がなく、各波長の分光画像を精度よく取得することができ、各波長に対して正確な分光画像を取得することができる。
また、各波長の分光画像に対して、光強度の補正処理を行う必要がなく、補正データ等も不要となり、処理の簡略化を図れる。
【００６１】
本実施形態の光源部１３２を構成する各光源１３２Ａは、ＬＥＤまたはレーザー光源が用いられている。このため、光源１３２Ａの駆動時における省電力化を更に図ることができる。
【００６２】
本実施形態では、各光源１３２Ａが撮像部１３３に対して等距離となる位置に配置されている。
このような構成では、光源１３２Ａから射出された光が、測定対象Ｘにより反射されて、撮像部１３３に入射するまでの光路長が、各光源１３２Ａにおいて一定となり、光路長の違いによる光強度等の補正処理を実施する必要がなくなり、処理の簡略化を図ることができる。
【００６３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、光源部１３２の各光源１３２Ａの発光強度を、波長可変干渉フィルター５の透過率特性と、撮像部１３３の受光感度特性とに基づいて設定する例を示した。これに対して、本実施形態では、光源制御手段１９１が、波長可変干渉フィルター５の透過率特性と、撮像部１３３の受光感度特性とに基づいて、各光源１３２Ａを駆動させる際の駆動電圧を設定する点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、本実施形態は、上記第一実施形態と同様の構成を有するものであるため、図１から図１３に基づいて、本実施形態を説明する。
【００６４】
具体的には、本実施形態の制御部１７の記憶部１８には、撮像部１３３で撮像する分光画像の波長に対する、各光源１３２Ａの駆動電圧の関係を示す光源駆動データが記憶されている。
この光源駆動データは、測定対象Ｘとして、近赤外光の吸収がない基準校正板を用い、波長可変干渉フィルター５を駆動させて透過光の波長を順次切り替え、取り出された各波長の光を撮像部１３３で受光した際に、図１０に示すように、各波長の光の光強度が均一となるように、各波長に対する光源１３２Ａの駆動電圧が設定されている。
したがって、光源制御手段１９１は、図１２におけるＳ１において光源１３２Ａを駆動させる際に、目的波長を発光波長域に含む光源１３２Ａのみを点灯させ、かつ、光駆動データに基づいて、目的波長に対応した駆動電圧で、その光源１３２Ａを駆動させる。
【００６５】
これにより、本実施形態では、各波長に対してより詳細な光強度の調整が可能となる。例えば波長λ１から波長λ２までの発光波長域を有する光源１３２Ａを、一定の駆動電圧で駆動させる場合、波長λ１の発光強度、及び波長λ２の発光強度はそれぞれ固定の発光強度となる。この場合でも、撮像部１３３の受光感度特性と波長可変干渉フィルター５の透過率特性とをかけ合せた際に、図１０に示すような、ほぼ均一な光強度が得られるが、光源１３２Ａの選択が限定され、設計自由度が低下し、また、各波長に対する光強度として僅かにバラつきが生じる。
一方、本実施形態のように、各光源１３２Ａを駆動させる際の駆動電圧を制御することで、各波長に対する光強度をより精密に均一にすることができる。つまり、図１０に示す各波長のピーク高さを、より正確に同じ高さに合わせることができ、より正確な分光画像を取得することができる。
また、光源１３２Ａの発光波長域内のスペクトル分布において、各波長に対する発光強度に多少ばらつきがある場合でも、光源１３２Ａに印加する駆動電圧を調整することで、発光強度を調整することができる。したがって、光源１３２Ａの設計自由度が増し、製造コストの低減を図れる。
【００６６】
なお、ここでは、光源１３２Ａに印加する駆動電圧を設定する例を示したが、これに限定されず、例えば、点灯させる光源１３２Ａの数量等を変化させる構成としてもよい。
【００６７】
［第三実施形態］
次に本発明の第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一及び第二実施形態では、電子機器として、波長可変干渉フィルター５から射出された光を受光部である撮像部１３３により受光し、分光画像を取得する分光カメラ１０を例示した。
これに対して、本実施形態の電子機器では、光源部から射出された光を波長可変干渉フィルターに入射させ、波長可変干渉フィルターを透過した所定波長の光を外部に射出する照明装置を例示する。
【００６８】
図１４は、本実施形態の照明装置の概略構成を示すブロック図である。
図１４に示すように、照明装置２０は、光源部１３２と、波長可変干渉フィルター５と、照明制御部２１と、を備えている。なお、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態の照明装置２０では、光源部１３２から射出された光を、まず波長可変干渉フィルター５に入射させ、波長可変干渉フィルター５を透過した光が、図示略の照明光学系に入射し、照明光学系から外部に射出される。
ここでは、照明光学系から外部に光が射出される例を示すが、波長可変干渉フィルター５を通過した光が、例えば光ファイバー等によって、他の光学機器に伝送される構成などとしてもよい。
【００６９】
そして、本実施形態における光源部１３２の各光源１３２Ａの発光波長域は、波長可変干渉フィルター５のフィルター特性（透過率特性）に基づいて、適宜設定されている。
すなわち、各光源１３２Ａは、波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１を順次切り替えて駆動させた際に、均一な光強度の光が射出されるように、各波長に対する発光強度が設定されている。すなわち、各光源１３２Ａの各波長に対する発光強度に、当該波長に対する波長可変干渉フィルター５の透過率特性をかけ合せた値が、一定となるように、発光強度が設定されている。
なお、各光源１３２Ａの各波長に対する発光強度に、当該波長に対する波長可変干渉フィルター５の透過率特性をかけ合せた値が所定値以上となるように、各光源１３２Ａの発光強度が設定されていてもよい。この所定値としては、照明装置２０の使用等によって適宜変更できる。
更に、第二実施形態のように、目的波長に対する光源１３２Ａの駆動電圧が記憶部２１２に記憶されており、射出する光の波長に応じて、光源１３２Ａへの駆動電圧を切り替えて発光強度を調整可能な構成としてもよい。
【００７０】
照明制御部２１は、演算部２１１及び記憶部２１２を有する。記憶部２１２は、上記第一実施形態と同様に、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を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータ等が記憶される。また、上記のように、目的波長に応じて光源１３２Ａへの駆動電圧を切り替える場合は、射出させる光の波長に対する光源１３２Ａの駆動電圧が記録されていてもよい。
演算部２１１は、例えば記憶部２１２に記憶されたプログラムを読み込むことで、光源制御手段２１３、及びフィルター制御手段２１４として機能する。
光源制御手段２１３は、第一実施形態の光源制御手段１９１と同様、波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長に対応した光源１３２Ａを駆動させる。
フィルター制御手段２１４は、Ｖ−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター５の駆動を制御する。
【００７１】
［照明装置２０の動作］
次に上記のような照明装置２０の動作について説明する。
図１５は、本実施形態における照明処理のフローチャートである。
本実施形態の照明装置２０では、図示しない操作部が操作者により操作されることで、演算部２１１は、照明装置２０から射出する光の目的波長を設定する（Ｓ１１）。
【００７２】
この後、照明装置２０は、第一実施形態のＳ１と同様の処理を実施し、波長可変干渉フィルター５及び光源部１３２を駆動させる（Ｓ１２）。つまり、フィルター制御手段２１４は、記憶部１８に記憶されたＶ−λデータに基づいて、Ｓ１１により設定された目的波長に対応した目的電圧を読み込む。そして、フィルター制御手段２１４は、読み込んだ目的電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の制御信号を、図示略のフィルター電圧制御回路に出力する。これにより、静電アクチュエーター５６が駆動され、反射膜間ギャップＧ１が所定のギャップ量となるように、可動部５２１が変位する。
また、この時、光源制御手段２１３は、Ｓ１１により設定された目的波長を発光波長域に含む光源１３２Ａを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源１３２Ａを消灯させる。
これにより、本実施形態においても、波長可変干渉フィルター５の可動部５２１の振動が収束するまでの間で、光源部１３２の安定駆動を図ることができ、波長可変干渉フィルター５の可動部５２１の振動が収束した状態では、所定の目的波長の光が照明光学系から安定して射出される。
【００７３】
この後、演算部２１１は、操作者の操作部の操作により、目的波長の設定を変更する操作が行われたか否かを判定する（Ｓ１３）。
Ｓ１３において、目的波長を変更する旨の操作が実施された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、Ｓ１１の処理に戻る。
一方、Ｓ１３において、「Ｎｏ」と判定された場合は、照明処理を継続し、例えば操作者により、電源のオフ操作が実施されるなど、照明を停止する旨の操作が実施されると、光源１３２Ａの点灯駆動、及び波長可変干渉フィルター５の駆動を終了する。
【００７４】
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態の照明装置２０は、波長可変干渉フィルター５を用いて、射出する光の波長を切り替えるので、上記第一実施形態と同様に、照明装置２０の小型化を図ることができる。
また、光源制御手段２１３は、発光波長域が異なる複数の光源１３２Ａのうち、目的波長に対応した光を発光可能な光源１３２Ａを点灯させ、その他の光源１３２Ａを消灯させる。これにより、上記第一実施形態と同様、光源１３２Ａの駆動に係る消費電力を低減させることができる。
更に、本実施形態では、Ｓ１２の処理において、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印加するタイミングで、光源部１３２における光源１３２Ａの切り替えを実施するので、可動部５２１の振動が収束するまでの間に、光源１３２Ａからの光を安定化させることができ、照明装置２０において、迅速に所望の目的波長を射出させることができる。
【００７５】
本実施形態の光源部１３２の各光源１３２Ａは、波長可変干渉フィルター５の透過率特性に基づいて、照明装置２０から射出させる光の波長が均一となるように、または一定光強度以上となるように、各光源１３２Ａの発光強度が設定されている。
このため、どのような波長の光を射出させる場合でも、一定光強度の光を射出することができる。
【００７６】
［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。
例えば、上記第一及び第二実施形態では、分光カメラ１０は、可視光撮像モジュール１２を備え、可視光撮像モジュール１２により、カラー画像が撮像される例を示した。これに対して、可視光撮像モジュール１２が設けられない構成としてもよい。この場合、ディスプレイ１５に、近赤外撮像モジュール１３により撮像された分光画像を表示させてもよい。
また、波長可変干渉フィルター５が、可視光域から近赤外域における所定波長の光を分光可能な構成としてもよく、可視光撮像モジュール１２の代わりに、近赤外撮像モジュール１３によりカラー画像を撮像することができる。
【００７７】
上記第一及び第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５と撮像部１３３との間に制御基板１３４を介在させる構成を例示したが、波長可変干渉フィルター５の光射出面に撮像部１３３が直接固定される構成などとしてもよい。また、波長可変干渉フィルター５及び撮像部１３３が、それぞれ、筐体１１の内部に設けられる固定片等に直接または間接的に固定される構成としてもよい。この場合、例えば波長可変干渉フィルター５及び撮像部１３３を当接させた状態で固定する等、波長可変干渉フィルター５及び撮像部１３３を近接配置することが好ましい。
また、波長可変干渉フィルター５が単体で、筐体１１の内部に収納される構成に限らず、例えば、波長可変干渉フィルター５を光通過孔が設けられた光学パッケージ内に収納し、この光学パッケージを筐体１１内部に収納する構成としてもよい。この場合でも、光学パッケージの外面に、波長可変干渉フィルター５の固定電極パッド５６３Ｐや可動電極パッド５６４Ｐに接続される端子部を設けることで、光学パッケージ内部の波長可変干渉フィルター５に設けられた静電アクチュエーター５６に電圧を印加することができる。
更に、波長可変干渉フィルター５及び撮像部１３３が、制御基板１３４に固定される例を示したが、その他の基板に固定される構成等としてもよい。
【００７８】
波長可変干渉フィルター５は、電圧印加により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変動させる静電アクチュエーター５６を備える構成としたが、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。
更に、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、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及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。
【００７９】
また、上記実施形態では、電子機器として、携帯可能な小型の分光カメラ１０や照明装置２０を例示したが、例えば、携帯電話やスマートフォン等、その他の携帯型の電子機器にも適用できる。その他、測定対象の分光スペクトルを測定するための分光測定装置、食品等の被検査物に含まれる成分を分析する成分分析装置等にも適用できる。
【００８０】
上記第一及び第二実施形態では、光源部１３２の駆動タイミングを波長可変干渉フィルター５における波長切替タイミングとしたが、これに限定されない。
一般に、波長可変干渉フィルター５では、光の入射角度θ、反射膜間の媒体の屈折率ｎ（空気の場合は１）、反射膜間ギャップのギャップ量ｄ、及び次数ｍ（ｍは整数）とした場合に、ｍλ＝２ｎｄcosθを満たす光が取り出される。つまり、次数ｍに対応した複数のピーク波長の光が取り出される。ここで、上記各実施形態では、発光させる光源１３２Ａを切り替えることで、波長可変干渉フィルター５が有するフィルター特性の複数ピーク波長のうち、所定の目的波長のピーク波長の光のみを取り出すことができる。
この時、波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップの切替タイミング（駆動電圧の印加タイミング）で、駆動させる光源１３２Ａを切り替え、第１次ピーク波長に対する分光画像を撮像した後、波長可変干渉フィルター５の駆動電圧をそのまま維持して、駆動させる光源１３２Ａのみを切り替え、第２次ピーク波長に対する分光画像を撮像する処理をしてもよい。
このような処理では、次数に対応した各ピーク波長の光を迅速に取得することができる。
【００８１】
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】
【００８２】
５…波長可変干渉フィルター、１０…分光カメラ（電子機器）、１１…筐体、１３…近赤外撮像モジュール、１７…制御部、１８…記憶部、１９…演算部、２０…照明装置（電子機器）、２１…照明制御部、５１…固定基板、５２…可動基板、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、１３２…光源部、１３２Ａ…光源、１３３…撮像部（受光部）、１９１，２１３…光源制御手段、１９２，２１４…フィルター制御手段、１９３…分光画像取得手段。
【図１】
2014035190.tif 000003
【図２】
2014035190.tif 000004
【図３】
2014035190.tif 000005
【図４】
2014035190.tif 000006
【図５】
2014035190.tif 000007
【図６】
2014035190.tif 000008
【図７】
2014035190.tif 000009
【図８】
2014035190.tif 000010
【図９】
2014035190.tif 000011
【図１０】
2014035190.tif 000012
【図１１】
2014035190.tif 000013
【図１２】
2014035190.tif 000014
【図１３】
2014035190.tif 000015
【図１４】
2014035190.tif 000016
【図１５】
2014035190.tif 000017