(57)【要約】【課題】異物による動作不良を抑制でき、かつギャップ制御の精度の向上を図れる光学モジュール、電子機器、及び駆動方法を提供する。【解決手段】光学モジュール１０は、固定反射膜、固定反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する可動反射膜、及び反射膜間ギャップを変化させる静電アクチュエーターを有する波長可変干渉フィルター５と、静電アクチュエーターを制御するギャップ制御部１５と、を備える。そして、ギャップ制御部１５は、測定対象波長に応じて設定された次数に基づいて静電アクチュエーターを制御して、反射膜間ギャップを変更する。【選択図】図１
2014056073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、
前記ギャップ変更部を制御するギャップ制御部と、を備え、
前記ギャップ制御部は、測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記ギャップ変更部は、電圧が印加されることで前記ギャップの大きさを変更し、
前記ギャップ制御部は、測定対象波長に対する前記ギャップ変更部に印加する電圧を、前記測定対象波長毎に記録したＶ−λデータを記憶する記憶部を備え、
前記Ｖ−λデータは、前記測定対象波長と、当該測定対象波長の光を前記設定された次数のピーク波長として取り出すための前記ギャップに対応する電圧と、を関連付けたデータであり、
前記ギャップ制御部は、前記Ｖ−λデータから前記測定対象波長に対応する前記電圧を前記ギャップ変更部に印加する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記ギャップ変更部は、電圧が印加されることで前記ギャップの大きさを変更し、
前記ギャップ制御部は、測定対象波長に対する前記ギャップ変更部に印加する電圧を、前記測定対象波長毎に記録したＶ−λデータを記憶する記憶部を備え、
前記Ｖ−λデータは、前記測定対象波長と、当該測定対象波長の光を各次数のピーク波長として取り出すための前記ギャップに対応する電圧との関係であり、
前記ギャップ制御部は、前記測定対象波長に対応する次数を選択し、前記選択した次数に対応した前記電圧を前記ギャップ変更部に印加する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学モジュールにおいて、
測定波長域は、第一波長域と、前記第一波長域より波長が長い波長域である第二波長域とを含み、
前記第一波長域に属する前記測定対象波長に対して設定された前記次数は、前記第二波長域に属する前記測定対象波長に対して設定された前記次数よりも高い
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二波長域における最長波長の光を取り出すための前記ギャップは、前記第一波長域における最短波長の光を取り出すための前記ギャップよりも大きい
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の光学モジュールにおいて、
前記ギャップ制御部は、前記測定波長域に含まれる複数の前記測定対象波長に対する前記ギャップをそれぞれ取得し、前記ギャップの最大値から、前記ギャップが減少する方向に、順次、前記取得した前記ギャップに変更する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項７】
入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、
前記ギャップ変更部を制御するギャップ制御部と、
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に基づいて、所定の処理を実施する処理制御部と、を備え、
前記ギャップ制御部は、測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器において、
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を検出する検出部を備え、
前記処理制御部は、前記検出部により検出される各測定対象波長の光の光量に基づいた計測スペクトルに、当該計測スペクトルを分光スペクトルに変換する変換行列を作用させて、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に入射する測定光の分光スペクトルを推定する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターの駆動方法であって、
当該駆動方法は、
測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御する
ことを特徴とする駆動方法。
【請求項１０】
入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、を備え、
ｍ、ｎを異なる自然数としたとき、第一波長域の光を検出するときはｍ次のピーク波長を用いて検出し、前記第一波長域とは異なる第二波長域の光を検出するときはｎ次のピーク波長を用いて検出する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学モジュールにおいて、
前記第一波長域は、前記第二波長域より波長が短く、
ｍ＝ｎ＋１の関係を満たす
ことを特徴とする光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルターを備える光学モジュール、電子機器、及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長可変干渉フィルターを用いてスペクトルを測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の装置は、反射膜が設けられた基板を互いに対向させ、基板間に圧電素子を設けられたファブリーペロー干渉部（波長可変干渉フィルター）と、圧電素子に対して電圧を印加する制御回路とを備えた可変干渉装置（光学モジュール）である。この光学モジュールでは、圧電素子に電圧を印加することで基板間の間隔を変化させて、波長可変干渉フィルターを透過する光の波長を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９４３１２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、上述した特許文献１では、測定対象波長域において、波長可変干渉フィルターのピーク波長の次数ｍを同じ値（ｍ＝１）にして、各波長の光を取り出している。
しかしながら、次数ｍを低次に固定した場合、測定対象となる波長によっては、反射膜間のギャップが小さくなりすぎるという課題がある。例えば、波長可変干渉フィルターの２次ピークにより目的波長４００ｎｍの光を取り出す場合では、反射膜間のギャップを３４０ｎｍに設定すればよいが、１次ピークにより目的波長４００ｎｍの光を取り出すには、反射膜間のギャップを１４０ｎｍまで狭める必要がる。この場合、例えば反射膜間に目的のギャップ以上のサイズの異物等が存在すると、反射膜間に異物が挟まり、波長可変干渉フィルターが動作不良を起こし、目的波長の光を取り出せないという課題がある。
【０００５】
本発明は、異物による動作不良を抑制でき、かつギャップ制御の精度の向上を図れる光学モジュール、電子機器、及び駆動方法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】
本発明の光学モジュールは、入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、前記ギャップ変更部を制御するギャップ制御部と、を備え、前記ギャップ制御部は、測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される光のうち、測定対象波長に応じた次数のピーク波長の光を取得する。つまり、互いに対向する第一反射膜及び第二反射膜により構成されるファブリーペローエタロンに対して光を入射させると、下記式（１）に基づいた所定波長の光が取り出される。
【０００８】
［数１］
ｍλ＝２ｎｄcosθ  …（１）
【０００９】
上記式（１）において、λは取り出される光の波長、θは入射光の入射角、ｎは第一反射膜及び第二反射膜の間の媒体の屈折率、ｄは第一反射膜及び第二反射膜の距離（ギャップ）、ｍは次数であり、本発明のスペクトルの次数に相当する。なお、実際には、第一反射膜や第二反射膜の膜厚や光学特性、これらの第一反射膜及び第二反射膜を支持する基板等の要因により、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λは、式（１）から若干ずれる場合がある。
式（１）に示すように、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される光は、次数ｍ（ｍ＝１，２，３，４・・・）に対応した複数のピーク波長を有するスペクトルとなる。
ここで、本発明では、ギャップ制御部は、２以上の波長域毎にそれぞれ設定された次数ｍに基づいて、第一反射膜及び第二反射膜のギャップ（すなわち式（１）におけるｄ）を設定する。
例えば、波長域４００ｎｍ〜６００ｎｍに対して次数ｍ＝２が設定され、波長域６２０ｎｍ〜７００に対して次数ｍ＝１が設定されている場合、ギャップ制御部は、測定対象波長として４００ｎｍの光を取り出す場合には、ギャップ変更部を制御して、２次ピーク波長により４００ｎｍの光を取り出すことが可能なギャップｄ＝３４０ｎｍに制御する。また、ギャップ制御部は、測定対象波長として７００ｎｍの光を取り出す場合、ギャップ変更部を制御して、１次ピーク波長により７００ｎｍの光を取り出すことが可能なギャップｄ＝２９６ｎｍに制御する。
【００１０】
このような本発明では、測定対象波長に応じた次数のピーク波長で、当該測定対象波長の光を取り出すため、例えば、短波長の光を取り出す場合には、次数を高く設定して高次ピーク波長により当該短波長の光を取り出すことで、第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを大きくすることができ、反射膜間に異物が挟まり、所望の波長の光が取り出されなくなる不都合を低減できる。
【００１１】
一方、次数を高次に固定してしまうと、測定対象波長域に対する反射膜間のギャップ変化量が大きくなる。例えば、波長可変干渉フィルターの１次ピークにより４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定対象波長域の各波長の光を順次取り出す場合、反射膜間のギャップを１４０ｎｍ〜２９５ｎｍの間で変化させればよい。これに対して、波長可変干渉フィルターの２次ピークにより上記測定対象波長域の各波長の光を順次取り出す場合、反射膜間のギャップを３４０ｎｍ〜６４５ｎｍの間で変化させる必要があり、１次ピークを用いる場合に比べて、約２倍の駆動量となる。このように、ギャップの駆動量が増大すると、ギャップ変更部によるギャップ制御が困難になり、ギャップ制御の精度が低下し、例えば取り出された光に基づいてスペクトル分析等の測定をする場合では、測定精度も低下してしまうという課題がある。
これに対して、本発明では、低次ピーク波長により光を取り出す際、異物の挟まるリスクが低い場合では、次数ｍを低く設定することができる。したがって、例えば高次の次数のみを用いる場合に比べて、ギャップ変更部によるギャップの駆動量増大を抑えることができ、ギャップ変更部によるギャップ制御の精度を向上させることができる。
以上に示したように、本発明では、ギャップが過剰に小さくなることによる動作不良、及び高次ピーク波長を用いた場合のギャップ変更部におけるギャップ制御の精度低下の双方を改善することができる。
【００１２】
本発明の光学モジュールでは、前記ギャップ変更部は、電圧が印加されることで前記ギャップの大きさを変更し、前記ギャップ制御部は、測定対象波長に対する前記ギャップ変更部に印加する電圧を、前記測定対象波長毎に記録したＶ−λデータを記憶する記憶部を備え、前記Ｖ−λデータは、前記測定対象波長と、当該測定対象波長の光を前記設定された次数のピーク波長として取り出すための前記ギャップに対応する電圧と、を関連付けたデータであり、前記ギャップ制御部は、前記Ｖ−λデータから前記測定対象波長に対応する前記電圧を前記ギャップ変更部に印加することが好ましい。
本発明では、ギャップ制御部は、Ｖ−λデータに基づいて、測定対象波長に対する電圧をギャップ変更部に印加すればよく、構成及び処理の簡略化を図ることができる。
【００１３】
本発明の光学モジュールでは、前記ギャップ変更部は、電圧が印加されることで前記ギャップの大きさを変更し、前記ギャップ制御部は、測定対象波長に対する前記ギャップ変更部に印加する電圧を、前記測定対象波長毎に記録したＶ−λデータを記憶する記憶部を備え、前記Ｖ−λデータは、前記測定対象波長と、当該測定対象波長の光を各次数のピーク波長として取り出すための前記ギャップに対応する電圧との関係であり、前記ギャップ制御部は、前記測定対象波長に対応する次数を選択し、前記選択した次数に対応した前記電圧を前記ギャップ変更部に印加することが好ましい。
本発明では、ギャップ制御部が、測定対象波長に応じて次数を選択する。したがって、Ｖ−λデータとしては、各測定対象波長に対する電圧値が、当該測定対象波長の各ピーク波長毎に記録されているデータを用いる。この場合、ギャップ制御部により、測定対象波長を取り出すピーク波長を選択することができる。したがって、例えば所定の測定対象波長に対して初期設定として１次ピーク波長により取り出すように設定されている場合でも、当該測定対象波長を取り出す次数を２次ピーク波長に変更することもできる。この場合、例えば、所定の測定対象波長に対応してギャップを制御した際に、反射膜間に異物が挟まった場合に、より高次ピーク波長により当該測定対象波長を取り出すように制御することもできる。また、ギャップ間隔が小さくなりすぎて、ギャップ制御が困難となった場合に高次ピーク波長を用いることもでき、これにより、ギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の光学モジュールでは、測定波長域は、第一波長域と、前記第一波長域より波長が長い波長域である第二波長域とを含み、前記第一波長域に属する前記測定対象波長に対して設定された前記次数は、前記第二波長域に属する前記測定対象波長に対して設定された前記次数よりも高いことが好ましい。
つまり、本発明では、短波長側の第一波長域に属する測定対象波長を取り出す場合には、高次ピーク波長により当該測定対象波長を取り出すようにギャップを制御し、長波長側の第二波長域に属する測定対象波長を取り出す場合には、低次ピーク波長により当該測定対象波長を取り出すようにギャップを制御する。このように、短波長域において、高い次数が用いられることで、ギャップの最小値を大きくできる。すなわち、上記発明と同様、ギャップが過剰に小さくなって異物等が挟まるリスクを低減できる。更に、長波長域において、低い次数が選択されることで、ギャップ変更部におけるギャップ駆動量を小さくでき、ギャップ制御の精度向上を図れる。
【００１５】
本発明の光学モジュールでは、前記第二波長域における最長波長の光を取り出すための前記ギャップは、前記第一波長域における最短波長の光を取り出すための前記ギャップよりも大きいことが好ましい。
本発明では、第二波長域の光を取り出すためのギャップの最大値は、第一波長域の光を取り出すためのギャップの最小値よりも大きい。この場合、第一波長域の各波長を取り出すためにギャップを変化させる範囲（ギャップ駆動範囲）と、第二波長の各波長を取り出すためのギャップ駆動範囲との少なくとも一部が重なり合う。これにより、ギャップ駆動量を更に低減でき、ギャップ制御の精度をより向上させることができ、測定精度を更に向上させることができる。
例えば、測定波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍを２０ｎｍピッチで測定対象波長の光を取り出し、第一波長域を４００ｎｍ〜６００ｎｍ、第二波長域を６２０ｎｍ〜７００ｎｍとし、第一波長域に対して３次ピーク波長（次数ｍ＝３）に対応したギャップを設定し、第二波長域に対して２次ピーク波長（次数ｍ＝２）に対応したギャップを設定する場合を例示する。この場合、第一波長域の各波長を、３次ピーク波長として取り出すためには、ギャップ駆動範囲は、５４０ｎｍ〜８４５ｎｍに設定することになる。また、第二波長域の各波長を、２次ピーク波長として取り出すためには、ギャップ駆動範囲は、５６５ｎｍ〜６４６ｎｍとなる。したがって、この場合では、第二波長域の各波長を２次ピーク波長として取り出すためのギャップ駆動範囲は、第一波長域の各波長を３次ピーク波長として取り出すためのギャップ駆動範囲内に含まれることになる。したがって、第一波長域の各波長を取り出すためのギャップ駆動範囲内で、第二波長域の各波長の光も同時に取り出すことができ、第二波長域に対応したギャップ駆動量を別途設定する必要がなく、ギャップ駆動量を小さくできる。
【００１６】
本発明の光学モジュールでは、前記ギャップ制御部は、前記測定波長域に含まれる複数の前記測定対象波長に対する前記ギャップをそれぞれ取得し、前記ギャップの最大値から、前記ギャップが減少する方向に、順次、前記取得した前記ギャップに変更することが好ましい。
第一波長域の各波長の光を取り出した後、第二波長域の各波長の光を取り出す場合、初期ギャップから、第一波長域の最短波長に対応するギャップまで変化させた後、再び、第二波長域の最長波長に対応するギャップまで変化させ、その後、第二波長域の最短波長に対応するギャップまで変化させる駆動が必要となり、ギャップ変更部による総駆動量が増大する。第一波長域の最短波長に対応するギャップまで変化させた後、第二波長域の最短波長に対応するギャップから最長波長に対応するギャップまで順次ギャップを変化させることも考えられるが、この場合でも、ギャップ変更部の総駆動量が増大する。
これに対して、本発明では、初期ギャップから、ギャップを狭める方向に順次ギャップを切り替えて変更するため、ギャップ変更部を１ストローク分の駆動で（初期ギャップから所定の最小ギャップまで駆動させる間に）、測定波長域の各測定対象波長の光を取り出すことができ、ギャップ変更部における総駆動量を低減できる。
【００１７】
本発明の電子機器は、入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、前記ギャップ変更部を制御するギャップ制御部と、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に基づいて、所定の処理を実施する処理制御部と、を備え、前記ギャップ制御部は、測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、上述した発明と同様、第一反射膜及び第二反射膜の間に異物が挟まることによる動作不良を抑制でき、これにより、電子機器における動作不良も抑制できる。
また、ギャップ制御の精度向上を図れるので、精度の高いギャップ制御により、所望の測定対象波長の光を取り出すことができるので、処理制御部において、精度の高い処理を実施できる。例えば、処理制御部において、第一反射膜及び第二反射膜により取り出された光のスペクトル分析を実施する場合では、当該処理制御部は、精度の高いギャップ制御により取り出された所望の測定対象波長の光を取得することで、精度の高いスペクトル分析処理を実施できる。
【００１９】
本発明の電子機器では、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を検出する検出部を備え、前記処理制御部は、前記検出部により検出される各測定対象波長の光の光量に基づいた計測スペクトルに、当該計測スペクトルを分光スペクトルに変換する変換行列を作用させて、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に入射する測定光の分光スペクトルを推定することが好ましい。
本発明では、処理制御部は、測定波長域内の複数の測定対象波長の光量を検出し、これらの測定対象波長に変換行列を作用させることで、分光スペクトルを推定するスペクトル推定を実施する。このようなスペクトル推定では、例えば第一反射膜及び第二反射膜により取り出された光に、測定対象波長以外のピーク波長が含まれる場合や、第一反射膜及び第二反射膜により取り出される測定対象波長の光の半値幅が大きい場合でも、精度の高い分光スペクトルを求めることができる。
【００２０】
本発明の駆動方法は、入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターの駆動方法であって、当該駆動方法は、測定対象波長と、２以上の波長域についてそれぞれ設定されたスペクトルの次数と、に基づいて前記ギャップ変更部を制御することを特徴とする。
【００２１】
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜と、これらの第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップを変更するギャップ変更部とを備えた波長可変干渉フィルターを駆動させる際に、測定対象波長に応じて設定された次数に基づいて、設定された次数のピーク波長で当該測定対象波長の光が取り出されるようにギャップ変更部を制御する。
このため、測定対象波長が短波長であり、第一反射膜及び第二反射膜のギャップを小さくする必要がある場合でも、高い次数が設定されていれば、ギャップが過剰に狭められて異物等が挟まるリスクを低減でき、波長可変干渉フィルターの動作不良を抑制できる。
また、高い次数のみにより測定対象波長を取り出す場合では、ギャップ駆動量が大きくなり、ギャップ変更部によるギャップ制御の精度が悪化する。これに対して、本発明では、上記のような第一反射膜及び第二反射膜の間に異物が挟まるリスクがない測定対象波長に対しては、低次の次数が設定されていることで、ギャップ変更部によるギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００２２】
本発明の光学モジュールは、入射した光の一部を透過し一部を反射する第一反射膜と、前記第一反射膜に対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップの大きさを変化させるギャップ変更部と、を備え、ｍ、ｎを異なる自然数としたとき、第一波長域の光を検出するときはｍ次のピーク波長を用いて検出し、前記第一波長域とは異なる第二波長域の光を検出するときはｎ次のピーク波長を用いて検出することを特徴とする。
【００２３】
本発明では、第一波長域に属する測定対象波長の光を検出する際には、次数ｍのピーク波長で当該測定対象波長の光を検出し、第二波長域に属する測定対象波長の光を検出する際には、次数ｎのピーク波長で当該測定対象波長の光を検出する。
このため、上記発明と同様に、反射膜間の大きさが小さくなって異物が挟まる不都合を回避でき、かつ、測定波長域の各測定対象波長を検出するためのギャップ変更部の駆動量も小さくできる。
【００２４】
本発明の光学モジュールでは、前記第一波長域は、前記第二波長域より波長が短く、ｍ＝ｎ＋１の関係を満たすことが好ましい。
本発明では、反射膜間の大きさが小さくなり、異物が挟まる可能性が高くなる第一波長域の光を検出する際に、第二波長域に対する次数ｎよりも１だけ大きい次数ｍを用いる。これにより、効果的に異物が挟まる不都合を回避できる。また、次数ｍを次数ｎから２以上大きくする場合に比べて、ギャップ変更部の駆動量を小さくでき、測定精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】第一実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
【図３】第一実施形態における波長可変干渉フィルターの透過率特性の一例を示す図。
【図４】第一実施形態における分光測定装置の分光測定処理を示すフローチャート
【図５】測定波長域の各測定対象波長の光を１次ピーク波長、及び２次ピーク波長の光として取り出した際の反射膜間ギャップの大きさを示す図。
【図６】測定波長域の各測定対象波長の光を２次ピーク波長、及び３次ピーク波長の光として取り出した際の反射膜間ギャップの大きさを示す図。
【図７】本発明に係る第二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８】本発明の電子機器の一例である測色装置を示すブロック図。
【図９】本発明の電子機器の一例であるガス検出装置を示す概略図。
【図１０】図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の電子機器の一例である分光カメラの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［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１の構成］
図１は、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である。
分光測定装置１は、本発明の電子機器であり、測定対象Ｘで反射された測定対象光に基づいて、測定対象光の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。
この分光測定装置１は、図１に示すように、光学モジュール１０と、ディテクター１１と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、制御部２０と、を備えている。
【００２７】
ディテクター１１は、光学モジュール１０の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に応じた検出信号（電流）を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、ディテクター１１から入力された検出信号を電圧値に変換し、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、制御部２０に出力する。
【００２８】
［光学モジュール１０の構成］
次に、光学モジュール１０の構成について、以下に説明する。
光学モジュール１０は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、ギャップ制御部１５とを備えて構成される。
【００２９】
（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の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター５は、いわゆる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、図２に示すように、固定基板５１と、可動基板５２とを備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶、シリコン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により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３０】
固定基板５１には、固定反射膜５４（第一反射膜）が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５５（第二反射膜）が設けられており、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Ｇ１（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Ｇ１の大きさ（反射膜５４，５５間の距離，隙間寸法）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、電極間ギャップを介して対向し、静電アクチュエーター５６（ギャップ変更部）として機能する。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。なお、図２では、電極間ギャップの隙間寸法が、反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法より大きい例を示すが、電極間ギャップが反射膜間ギャップＧ１よりも小さくなる構成などとしてもよい。
【００３１】
以下、波長可変干渉フィルター５の構成についてより詳細に説明する。
固定基板５１には、エッチングにより電極設置溝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、静電アクチュエーター５６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。
【００３２】
電極設置溝５１１は、例えば、固定基板５１の平面中心点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、電極設置溝５１１の中心から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極設置溝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、図示は省略するが、固定基板５１には、電極設置溝５１１から、固定基板５１の外周縁に向かって延出する電極引出溝が設けられており、電極設置溝５１１に設けられた固定電極５６１の引出電極が設けられている。
【００３３】
電極設置溝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。また、固定電極５６１には、固定引出電極が接続されており、この固定引出電極は、上述した電極引出溝から固定基板５１の外周部に引き出され、ギャップ制御部１５に接続されている。
【００３４】
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。
【００３５】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極設置溝５１１と同軸上で、電極設置溝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、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。
【００３６】
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。
【００３７】
可動基板５２は、平面中心点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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、図示は省略するが、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の外周縁に向かって延出する可動引出電極が設けられている。この可動引出電極は、固定引出電極と同様に、ギャップ制御部１５に接続される。
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、第二接合部５２３は、接合膜５３により第一接合部５１３に接合されている。
【００４２】
（ギャップ制御部１５の構成）
ギャップ制御部１５は、図１に示すように、記憶部１６と、電圧制御部１７と、を備えている。
記憶部１６は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等の半導体メモリーにより構成されている。この記憶部１６には、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の波長（測定対象波長）と、静電アクチュエーター５６に印加する電圧との関係を示すＶ−λデータが記憶される。
ここで、表１に、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長と、反射膜間ギャップＧ１との関係を示す。なお、ここでは、固定反射膜５４はＡｇ合金を用いた場合を想定している。また、表２に、本実施形態における測定対象波長と、当該測定対象波長の光を取り出すための反射膜間ギャップＧ１との関係の一例を示す。
【００４３】
【表１】
2014056073.tif 000003
【００４４】
【表２】
2014056073.tif 000004
【００４５】
本実施形態では、Ｖ−λデータとして、表２に示すように、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍ（第一波長域）に対して２次ピーク波長に対応した反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法３４０．１ｎｍ〜４２３．０ｎｍを設定するための電圧値が記録され、波長５００ｎｍ〜７００ｎｍ（第二波長域）に対して１次ピーク波長に対応した反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法１９３．６ｎｍ〜２９６．１ｎｍを設定するための電圧値が記録されている。
なお、本実施形態では、測定対象波長に対する電圧をＶ−λデータに記録する例を示したが、これに限定されず、測定対象波長に対して、電圧及び反射膜間ギャップＧ１が関連付けられたデータが用いられてもよい。さらに、表２に示すような測定対象波長に対する反射膜間ギャップＧ１との関係を示すＧ−λデータと、反射膜間ギャップＧ１に対する電圧を示すＶ−Ｇデータとが記録されてもよい。
【００４６】
電圧制御部１７は、制御部２０、記憶部１６及び波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に接続され、制御部２０からの指令に基づいて静電アクチュエーター５６に印加する電圧を変化させ、反射膜間ギャップＧ１を制御する。
具体的には、電圧制御部１７は、制御部２０から測定対象波長を指定する指令が入力されると、記憶部１６のＶ−λデータから指定された測定対象波長に対応する電圧値を取得し、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。これにより、上記表２に示すように、静電アクチュエーター５６により、測定対象波長に対する反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法が設定される。
【００４７】
［制御部２０の構成］
図１に戻り、分光測定装置１の制御部２０について、説明する。
制御部２０は、本発明の処理部に相当し、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。この制御部２０は、図１に示すように、フィルター駆動部２１と、光量取得部２２と、分光測定部２３と、を備えている。
【００４８】
フィルター駆動部２１は、光学モジュール１０のギャップ制御部１５に対して、所定の測定波長域の光を所定の測定ピッチで波長可変干渉フィルター５を透過させる旨の指令信号を出力する。
光量取得部２２は、Ａ／Ｄ変換器１４から入力される信号（電圧）に基づいて、ディテクター１１にて受光された光の光量（光強度）を取得する。
【００４９】
分光測定部２３は、光量取得部２２により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
図３は、表２に対応したＶ−λデータに基づいて波長可変干渉フィルター５を駆動させる場合の、当該波長可変干渉フィルター５の透過率特性を示す図である。
表２に対応したＶ−λデータに基づいて波長可変干渉フィルター５を駆動させた場合では、上述のように、４００ｎｍ〜４８０ｎｍ第一波長域に対して２次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ第二波長域に対して１次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させる。この場合、図３に示すように、第二波長域の測定対象波長の光を取り出す際に、第一波長域の光が同時に透過することはない。
しかしながら、高次のピーク波長を用いて測定対象波長を取り出す場合、測定対象波長とは異なるピーク波長の光が同時に取り出され、その分、ノイズ成分が含まれることになる。
例えば、第一波長域に対して３次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させ、第二波長域に対して２次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させる場合では、表１に示すように、例えば波長４００ｎｍの光を３次ピーク波長として取り出す際に、波長６００ｎｍ近傍の光が２次ピーク波長として同時に取り出される。同様に、第二波長域の測定対象波長を取り出す場合でも、３次ピーク波長として第一波長域の光が取り出されてしまう。
したがって、分光測定部２３は、測定対象Ｘにより反射された光の分光スペクトルを得るために、光量取得部２２により得られた複数の測定対象波長に対する光量から、分光スペクトルを推定するスペクトル推定処理を実施する。また、光量取得部２２により取得される光量は、厳密には測定対象波長の光のみの光量ではなく、測定対象波長を中心とした所定波長幅の光も含まれる。このため、表２に示すようなＶ−λデータに基づいて波長可変干渉フィルター５から光を取り出した場合でも、分光測定部２３によりスペクトル推定処理を実施することが好ましい。
【００５０】
以下に、分光測定部２３におけるスペクトル推定処理の一例を説明する。
分光測定部２３は、以下に示す式（２）のように、光量取得部２２により得られた計測スペクトル（各測定対象波長に対する光量）Ｄに対して、例えばメモリー等の記憶手段（図示略）に記憶された推定行列Ｍｓ（変換行列）を作用させることで、測定対象光（測定対象Ｘにより反射された光）の分光スペクトルＳを推定する。
なお、推定行列Ｍｓは、分光測定装置１により、正確な分光スペクトルＳ０が予め測定されている基準光を計測し、この計測により得られた計測スペクトルＤ０と、正確な分光スペクトルＳ０とから、算出される。
【００５１】
【数２】
2014056073.tif 000005
【００５２】
上記式（２）において、「ｔ」は、転置ベクトルを示している。式（２）において、分光スペクトルＳ及び計測スペクトルＤは、「行ベクトル」で示されることから、これらの転置ベクトルは「列ベクトル」となる。
上記式（２）を、各要素を明示した状態で示すと、式（３）のようになる。
【００５３】
【数３】
2014056073.tif 000006
【００５４】
上記式（３）において、計測スペクトルＤは、分光測定装置１において計測する測定対象波長の数（バンド数）に相当する数の要素により構成される。表２に示す例では、測定波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）を２０ｎｍピッチで測定することから、上記式（３）では、ｄ１〜ｄ１６の１６個の要素から構成される。なお、これらのｄ１〜ｄ１６の要素は、それぞれ、各測定対象波長に対する光量取得部２２により取得される光量となる。
また、分光スペクトルＳは、推定しようとする波長の数（スペクトル点数）に相当する個数の要素から構成される。例えば、上記式（３）では、４００ｎｍ〜７００ｎｍの対象波長域を５ｎｍピッチの波長で分光スペクトルＳを推定するべく、分光スペクトルＳが行ベクトルの要素が６１個に構成されている。
したがって、計測スペクトルＤから分光スペクトルＳを推定するための推定行列Ｍｓは、式（３）に示すように、６１行×１６列の行列となる。
ここで、計測スペクトルＤの要素が１６個であるのに対し、分光スペクトルＳの要素が６１個であるので、一組の計測スペクトルＤ及び分光スペクトルＳだけでは、６１行×１６列の推定行列Ｍｓを決定することができない。したがって、この推定行列Ｍｓは、複数のサンプル光（予め分光スペクトルＳ０が計測されている基準光）を分光測定装置１により計測することで決定される。
【００５５】
このような推定行列Ｍｓは、次のように決定する。つまり、予め分光スペクトルＳが計測されている複数のサンプル光（基準光）を分光測定装置１で測定して各サンプル光に対する計測スペクトルＤ０を取得する。
ここで、分光スペクトルＳがスペクトル点数ｋ（式（３）の場合では、６１個）の要素を有するとし、サンプル数ｎのサンプル光を測定する場合、分光スペクトルＳ０は、次式（４）のように行列Ｓｔの形で表すことができる。また、計測スペクトルＤ０は、バンド数ｂ（式（３）の場合では、１６）の要素を持ち、サンプル数ｎのサンプル光に対してそれぞれ計測結果が得られる。したがって、計測スペクトルＤ０は、次式（５）のように行列Ｄｔの形で表すことができる。
【００５６】
【数４】
2014056073.tif 000007
【００５７】
そして、行列Ｓｔと、行列Ｄｔ及び推定行列Ｍｓの内積（Ｍｓ・Ｄｔ）との偏差を表す評価関数Ｆ（Ｍｓ）＝｜Ｓｔ−Ｍｓ・Ｄｔ｜２を設定し、この評価関数Ｆ（Ｍｓ）が最小となるように推定行列Ｍｓを決定する。すなわち、評価関数Ｆ（Ｍｓ）を推定行列Ｍｓで偏微分した値が０となるため、推定行列Ｍｓは、下記式（６）により決定することができる。
【００５８】
【数５】
2014056073.tif 000008
【００５９】
なお、上記では、基準光であるサンプル光の分光スペクトルＳ０に誤差がないものとしたが、サンプル光の分光スペクトルＳ０の誤差を考慮した推定行列Ｍｓを決定してもよい。つまり、サンプル光の分光スペクトルＳ０は、マルチ分光測色計等の計測器を用いて測定されるが、当該計測器では、数ｎｍ程度の極めて狭い波長範囲の光を取り出して分光スペクトルＳ０を測定する。このように極めて狭い波長範囲を取り出す場合、光量が小さく、ＳＮ比が低くなるため、誤差が重畳しやすくなる。このような場合では、主成分分析法を用いると、行列Ｓｎｋは、主成分数をｊ、主成分値をａ、主成分ベクトルをｖとして、「Ｓｎｋ＝ａｎｊ・ｖｊｋ」として表すことができ、サンプル光の誤差を考慮した推定行列Ｍｓを算出することもできる。
【００６０】
なお、上記のスペクトル推定処理に限定されず、その他の推定処理を実施してもよい。
例えば、表２のように、波長可変干渉フィルター５を透過した光に複数のピーク波長が含まれない場合では、従来のスペクトル推定を用いることができる。すなわち、波長可変干渉フィルター５における分光感度特性（各測定対象波長に対する透過率特性）を予め検査して、メモリー（図示略）等の記憶手段に記憶しておき、当該分光感度特性と、取得した光量（計測光量）に基づいて分光スペクトルを推定することができる。
また、分光測定部２３のスペクトル推定処理の方法としては、上述のような２つの方法に限られず、例えばウィナー推定法等を用いてもよい。
【００６１】
［分光測定装置１による分光測定処理］
図４は、分光測定装置１の分光測定処理を示すフローチャートである。
分光測定装置１により測定対象光の分光スペクトルを測定するためには、まず、制御部２０のフィルター駆動部２１は、光学モジュール１０に対して波長可変干渉フィルター５を駆動させて、所定の測定波長域（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に対して、所定の測定ピッチ（例えば２０ｎｍ）で光を透過させる旨の指令信号を出力する（ステップＳ１）。
【００６２】
ギャップ制御部１５の電圧制御部１７は、制御部２０から指令信号が入力されると、記憶部１６のＶ−λデータから各測定対象波長に対応する電圧値を読み込む（ステップＳ２）。そして、電圧制御部１７は、読み込んだ電圧値を小さい順にソートし（ステップＳ３）、順次、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（ステップＳ４）。これにより、波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１が初期ギャップから、隙間寸法が小さくなる方向に順次切り替えられ、各測定対象波長の光が順次透過される。したがって、表２のように、第一波長域に対して２次ピーク波長により測定対象波長の光を取り出し、第二波長域に対して１次ピーク波長により測定対象波長を取り出す場合、まず、第一波長域の６００ｎｍの光が２次ピーク波長として透過され、２０ｎｍピッチで透過波長が短くなる。そして、４００ｎｍの光が２次ピーク波長として透過された後、第二波長域の７００ｎｍの光が１次ピーク波長として透過される。そして、６２０ｎｍの光が１次ピーク波長として透過されるまで、２０ｎｍピッチで透過波長が短くなる。
なお、光量取得部２２は、波長可変干渉フィルター５を透過してディテクター１１に受光された光の光量を順次取得し、メモリー等の記憶手段に記憶する。
【００６３】
この後、ギャップ制御部１５は、ステップＳ２で読み込んだ全ての電圧が印加されたか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、印加する電圧が残っている場合、ステップＳ４に戻り、当該電圧を静電アクチュエーター５６に印加して、対応する測定対象波長の光を透過させる。
一方、ステップＳ５において「Ｙｅｓ」と判定された場合、ギャップ制御部１５は、波長可変干渉フィルター５の駆動を終了させる（ステップＳ６）。
この後、分光測定部２３は、記憶手段に記憶された光量（計測スペクトルＤ）と、推定行列Ｍｓを用いて、スペクトル推定を実施する（ステップＳ７）。
【００６４】
［波長可変干渉フィルター５を駆動させた際の反射膜間ギャップ］
次に、上記のような分光測定処理において、波長可変干渉フィルター５を駆動させた場合の、反射膜間ギャップＧ１の距離について説明する。
図５は、測定波長域の各測定対象波長の光を１次ピーク波長、及び２次ピーク波長の光として取り出した際の反射膜間ギャップの大きさを示す図である。
表２に対応したＶ−λデータを用いる場合、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの第一波長域に対して、次数ｍ＝２である２次ピーク波長により測定対象波長の光を取出し、５００ｎｍ〜７００ｎｍの第二波長域に対して、次数ｍ＝１である１次ピーク波長により測定対象波長の光を取り出す。この場合、図３に示すような透過率特性に基づいて、測定対象波長の光が透過される。
【００６５】
つまり、第二波長域よりも短波長である第一波長域に対して、第二波長域よりも高次の２次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させることで、例えば、１次ピーク波長のみを用いて測定波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の各測定対象波長の光を透過させる場合に比べて、反射膜間ギャップＧ１の最小値（波長４００ｎｍに対するギャップ）を大きくすることができる。
これにより、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の反射膜間ギャップＧ１が過剰に小さくなることがなく、これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５の間に異物が挟まるリスクを低減することができる。
【００６６】
また、第一波長域よりも長波長である第二波長域に対して、第一波長域よりも低次の１次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させる。この場合、第二波長域に対するギャップ駆動量を低減させることができる。
すなわち、上述のように、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の間に異物が挟まるリスクを低減するために、２次ピーク波長のみを用いて測定波長域の各測定対象波長の光を透過させる場合、表１及び図５に示すように、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動範囲Ｇｍ２は、３４０．１ｎｍ〜６４６．０ｎｍとなり、全ての測定対象波長の光を順次取り出すために可動部５２１を３０６．０ｎｍ駆動させる必要がある。
これに対して、本実施形態では、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動範囲Ｇｍ´は、第一波長域に対するギャップ駆動範囲Ｇｍ２´である３４０．１ｎｍ〜４２３．０ｎｍ、及び第二波長域に対するギャップ駆動範囲Ｇｍ１´である１９３．６ｎｍ〜２９６．１ｎｍとなる。この場合、全ての測定対象波長の光を順次取り出すために可動部５２１を駆動させる量（ギャップ駆動量）２２９．４ｎｍであり、２次ピーク波長のみを用いる場合のギャップ駆動量（３０６．０ｎｍ）に比べて駆動量を小さくできる。
一般に、静電アクチュエーター５６を用いた反射膜間ギャップＧ１の調整では、可動基板５２の復元力に反して可動部５２１を変位させる必要があり、駆動量が大きいとその分復元力も大きくなり、ギャップ制御が困難となる。これに対して、上記のように、ギャップ駆動量が小さくなることで、ギャップ制御が容易となり、これに伴って反射膜間ギャップＧ１を精度よく所望の値に調整することが可能となる。また、ギャップ駆動量が大きい場合では、駆動に要する電力も増大するが、ギャップ駆動量が減少することで、駆動に要する電力も低減できる。
【００６７】
［次数の設定］
上記の例では、表２に示すように、第一波長域の光を２次ピーク波長として透過させ、第二波長域の光を１次ピーク波長として透過させる例を示したが、他の次数を設定することも可能である。
例えば、以下の表３に示すように、第一波長域の光を３次ピーク波長として透過させ、第二波長域の光を２次ピーク波長として透過させてもよい。
【００６８】
【表３】
2014056073.tif 000009
【００６９】
表３のように、第一波長域に対して３次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させ、第二波長域に対して２次ピーク波長を用いる場合、反射膜間ギャップＧ１の最小値は、４４３．６ｎｍとなる。２次ピーク波長のみを用いて測定波長域の各測定対象波長の光を透過させる場合、反射膜間ギャップＧ１の最小値は３４０．１ｎｍとなるため、反射膜間ギャップＧ１の最小値をより大きくできる。したがって、反射膜間ギャップＧ１を狭めた際に、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の間に異物が挟まるリスクをより低減できる。
【００７０】
図６は、測定波長域の各測定対象波長の光を２次ピーク波長、及び３次ピーク波長の光として取り出した際の反射膜間ギャップの大きさを示す図である。
３次ピーク波長のみで測定対象波長の光を透過させる場合、表１及び図６に示すように、測定対象波長７００ｎｍに対応する反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法９９６．１ｎｍから、測定対象波長４００ｎｍに対応する反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法５４０．２ｎｍまでのギャップ駆動範囲Ｇｍ３だけ駆動させる必要があり、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動量は、４５５．９ｎｍとなる。
これに対して、第一波長域に対して３次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させ、第二波長域に対して２次ピーク波長を用いる場合、表１、表３、及び図６に示すように、第二波長域に属する測定対象波長のうちの最長波長に対応した反射膜間ギャップＧ１の大きさ（第二波長域における最大ギャップ）が、第一波長域に属する測定対象波長のうちの最短波長に対応した反射膜間ギャップＧ１の大きさ（第一波長域における最小ギャップ）よりも大きくなる。この場合、第一波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ３´´（５４０．２ｎｍ〜６６２．９ｎｍ）の一部と、第二波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ２´´（４４３．６ｎｍ〜６４６．０ｎｍ）の一部とが重なり合う。したがって、第一波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ３´´の一部の範囲で、第二波長域の一部の範囲の測定対象波長の光量をも取得することができる。このような場合、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動範囲Ｇｍ´´は４４３．６ｎｍ〜６６２．９ｎｍとなり、ギャップ駆動量は２１９．３ｎｍとなるので、３次ピーク波長のみを用いて各測定対象波長の光量を取得する場合のギャップ駆動量（４５５．９ｎｍ）に比べて、小さくなる。
なお、このような場合では、第一波長域内の３次ピーク波長の光と、第二波長域内の２次ピーク波長の光とが同時に透過されることになる。このような場合でも、本実施形態では、分光測定部２３によりスペクトル推定処理を実施することで、測定対象波長以外の光をカットした精度の高い分光スペクトルＳを推定することができる。
【００７１】
なお、表３では、第二波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ２´´の一部の範囲と、第一波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ３´´の一部の範囲とが重なる例を示したが、例えば、第二波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ２´´全体が第一波長域のギャップ駆動範囲Ｇｍ３´´に含まれるように、第一波長域と第二波長域との範囲、及び各波長域に対する次数が設定されていてもよい。この場合でも、上記と同様に、重なり合ったギャップ駆動範囲において、第一波長域に属する測定対象波長の光と、第二波長域に属する測定対象波長の光との双方を透過させることが可能となり、ギャップ駆動量を効果的に低減させることができる。
【００７２】
また、表２、表３に示す例に限られず、他の次数を採用してもよく、測定波長域を例えば３つ以上の波長域に分類し、これらの各波長域に対してそれぞれ次数を異ならせてもよい。例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域に対して３次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させ、５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域に対して２次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させ、６２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長域に対して１次ピーク波長により測定対象波長の光を透過させるように、Ｖ−λデータが設定されていてもよい。
【００７３】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５は、固定反射膜５４、可動反射膜５５、及びこれらの反射膜５４，５５間の反射膜間ギャップＧ１を変更する静電アクチュエーター５６を備える。そして、ギャップ制御部１５は、反射膜間ギャップＧ１を、第一波長域及び第二波長域に対してそれぞれ設定された次数のピーク波長で、測定対象波長の光を透過させる隙間寸法に制御する。すなわち、本実施形態では、測定波長域の各測定対象波長の光に対して、低次ピーク波長として透過させる測定対象波長、高次ピーク波長として透過させる測定対象波長が設定されている。
このような構成では、次数が高い高次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させることで、次数が低い低次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させる場合に比べて、反射膜間ギャップＧ１を大きくできる。このため、異物が反射膜５４，５５に挟まるリスクを低減でき、これによる動作不良の発生を抑制できる。また、測定対象波長によっては十分に反射膜間ギャップＧ１が大きく、異物が反射膜５４，５５に挟まる可能性が低い場合があり、このような場合まで、高次のピーク波長を用いると、静電アクチュエーター５６の制御が困難となる。これに対して、本実施形態では、このような測定対象波長に対しては、低次ピーク波長を用いて測定対象波長の光を透過させるので、例えば、高次ピーク波長のみを用いて測定波長域の各測定対象波長の光を透過させる場合に比べ、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動量を低減でき、ギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００７４】
本実施形態では、測定対象波長に対する電圧を記録したＶ−λデータが記憶部１６に記憶されている。そして、このＶ−λデータでは、測定対象波長に対して予め次数が設定されており、その次数に対応するピーク波長により当該測定対象波長を透過させるための電圧が当該測定対象波長に対応付けられて記録されている。
このため、ギャップ制御部１５は、測定対象波長に対応する電圧値をＶ−λデータから読み込み、当該電圧値に対応した電圧を静電アクチュエーター５６に印加するだけで、反射膜間ギャップＧ１の大きさを測定対象波長に応じて設定された次数に対応する大きさに制御することができる。
【００７５】
本実施形態では、ギャップ制御部１５は、測定波長域の短波長側である第一波長域（例えば４００ｎｍ〜４８０ｎｍ）に属する測定対象波長の光を２次ピーク波長として透過させ、長波長側である第二波長域（例えば５００ｎｍ〜７００ｎｍ）に属する測定対象波長の光を１次ピーク波長として透過させる。
このため、反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法がより小さくなる短波長側において、隙間寸法を増大させることができるので、反射膜５４，５５間での異物の挟まりを効果的に抑制できる。更に、長波長域において、２次ピーク波長を用いることで、静電アクチュエーター５６によりギャップ駆動量を低減でき、ギャップ制御における制御の向上を図ることができる。
【００７６】
本実施形態では、表３に示すように、第二波長域に属する測定対象波長の最長波長に対する反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法が、第一波長域に属する測定対象波長の最短波長に対する反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法よりも大きく設定されていてもよい。
このような場合では、第一波長域に対するギャップ駆動範囲のうちの少なくとも一部と、第二波長域に対するギャップ駆動範囲の少なくとも一部とが重なり合う。例えば、上記表３に示すように、第一波長域の測定対象波長の光を３次ピーク波長として透過させ、第二波長域の測定対象波長の光を２次ピーク波長として透過させる場合では、第二波長域に対するギャップ駆動範囲の一部（５４５．０ｎｍ〜６４６．０ｎｍ）が、第一波長域に対するギャップ駆動範囲（５４０．２ｎｍ〜６６２．９ｎｍ）に重なる。
したがって、重なり合った駆動範囲において、第一波長域の測定対象波長と、第二波長域の測定対象波長との双方を透過させることが可能となり、静電アクチュエーター５６のギャップ駆動量をさらに低減させることができる。例えば、上記表１に示すように、３次ピーク波長のみにより各測定対象波長の光を透過させる場合では、表１に示すように、測定対象波長７００ｎｍに対応する９９６．１ｎｍから、測定対象波長４００ｎｍに対応する５４０．２ｎｍまで、４５５．９ｎｍ駆動させる必要がある。これに対して、本実施形態では、表３に示すように、測定対象波長４８０ｎｍに対応する６６２．９ｎｍから、測定対象波長５００ｎｍに対応する４４３．６ｎｍまで２１９．３ｎｍ駆動させる間に、各測定対象波長の光も透過させることができる。
【００７７】
本実施形態では、ギャップ制御部１５の電圧制御部１７は、ステップＳ２において、各測定対象波長に対する電圧値を読み込んだ後、ステップＳ３において、読み込んだ電圧値を小さい順にソートし、ソート順に電圧を順次、静電アクチュエーター５６に印加する。
このため、反射膜間ギャップＧ１は、初期ギャップから順次隙間寸法が小さくなる方向に狭められ、可動部５２１を１ストローク駆動させることで、各測定対象波長に対する光量を取得することができる。
【００７８】
そして、本実施形態の分光測定装置１では、分光測定部２３は、得られた複数の測定対象波長に対する光量に基づいた計測スペクトルＤに対して、推定行列Ｍｓを作用させることで、測定対象Ｘにより反射された測定光の分光スペクトルＳを推算する。
このような推定行列Ｍｓは、分光スペクトルＳ０が既知である基準光（サンプル光）を分光測定装置１により測定した計測スペクトルＤ０と、分光スペクトルＳ０とに基づいて、計測スペクトルＤ０及び推定行列Ｍｓの内積と、分光スペクトルＳ０との偏差が最小となるように、設定される行列である。したがって、波長可変干渉フィルター５を透過する光に、測定対象波長の光以外のノイズ成分（例えば他のピーク波長の光）が含まれる場合であっても、計測スペクトルＤに対して推定行列Ｍｓを作用させることで、精度の高い分光スペクトルＳを推算することができる。
【００７９】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について、以下説明する。
上述した第一実施形態では、ギャップ制御部１５は、測定対象波長に応じて、用いるピーク波長の次数が異なるようにＶ−λデータを設定し、このＶ−λデータに基づいて測定対象波長に対応する電圧を静電アクチュエーター５６に印加した。これに対して、本実施形態では、ギャップ制御部は、測定対象波長に応じて次数を選択し、選択した次数に対応した反射膜間ギャップＧ１に設定するように静電アクチュエーター５６を制御する点で、上記第一実施形態と相違する。
【００８０】
図７は、第二実施形態の分光測定装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。
図７に示すように、本実施形態の分光測定装置１Ａの光学モジュール１０Ａは、波長可変干渉フィルター５と、ギャップ制御部１５Ａとを備えている。また、ギャップ制御部１５Ａは、記憶部１６と、電圧制御部１７と、次数選択部１８と、を備えている。
ここで、本実施形態の記憶部１６には、波長可変干渉フィルター５から各測定対象波長の光を、各次数のピーク波長で透過させる際のギャップに対応する電圧を示すＶ−λデータが記憶されている。つまり、上述した表１の反射膜間ギャップＧ１の各隙間寸法に対する電圧が記録される。例えば測定対象波長λ１に対して、１次ピーク波長として当該測定対象波長λ１の光を取り出すための電圧、２次ピーク波長として当該測定対象波長λ１の光を取り出す電圧、３次ピーク波長として当該測定対象波長λ１の光を取り出す電圧、４次ピーク波長として当該測定対象波長λ１の光を取り出す電圧等が記録される。
【００８１】
次数選択部１８は、測定対象波長に対応した次数を選択する。
そして、電圧制御部１７は、測定対象波長、及び次数選択部１８により選択された次数に対応する電圧値を、記憶部１６に記憶されるＶ−λデータから読み出し、読み出した電圧値に対応した電圧を静電アクチュエーター５６に印加する。
【００８２】
［次数選択部１８による次数選択処理］
本実施形態では、上述のように、次数選択部１８により、波長域毎の次数を選択することができる。
ここで、次数選択部１８により選択される次数としては、各測定対象波長によって予め設定されていてもよく、例えば、測定者により適宜設定可能としてもよい。また、波長可変干渉フィルター５が設置される環境等の条件（例えば気圧や温度等）に応じて設定されるものであってもよい。
測定者により設定される場合には、例えば、図示略の操作部の入力操作に基づいて次数を取得する。
また、環境等の条件として、周囲の気圧や温度等を条件とする場合、分光測定装置１Ａは、気圧計や温度計等の環境計測装置を備える構成とする。そして、環境計測装置により計測される値が、例えば、予め設定された閾値を超える場合に、初期値として設定された次数を「１」増加させるなどの処理をしてもよい。
【００８３】
更に、次数選択部１８は、波長可変干渉フィルター５の製造時のばらつきに応じて、次数を選択する。
すなわち、波長可変干渉フィルター５において、静電アクチュエーター５６に電圧を印加していない初期状態における反射膜間ギャップＧ１の初期寸法は、製造上のばらつきを有する。このため、従来、測定を開始する測定開始寸法は、製造時における初期寸法のばらつきを考慮した上で、初期寸法よりも小さくなるように設定する必要があった。つまり、初期寸法が測定開始寸法よりも大きい場合では、まず、反射膜間ギャップＧ１が測定開始寸法となるまで、静電アクチュエーター５６に電圧を印加して可動部５２１を変位させる必要があり、駆動量が大きくなるという課題があった。また、初期寸法が測定開始寸法よりも小さい場合では、静電アクチュエーター５６により反射膜間ギャップＧ１を拡げることができないため、測定開始寸法に対応した測定対象波長の測定を実施することができないという課題があった
これに対して、本実施形態では、次数選択部１８は、製造時における初期寸法に応じて、測定開始波長を選択する。これにより、測定対象波長に対して適切な次数を選択することで、初期寸法によらず、当該測定対象波長の光を取り出すことができ、また、駆動量の増大を抑制することも可能となる。
【００８４】
以下、具体例を用いて、波長可変干渉フィルター５の製造時に生じる初期寸法のばらつきに対応した次数選択部１８による次数選択方法について説明する。
下記に示す表４は、上述した第一実施形態の分光測定装置１において、初期寸法を４５０ｎｍ、４３０ｎｍ、４１０ｎｍに設定した場合、波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定が実施可能であるか否か、又、実施可能である場合でのギャップ駆動量を示す表である。
【００８５】
【表４】
2014056073.tif 000010
【００８６】
表２に対応したＶ−λデータを用いる場合では、測定開始寸法は、測定対象波長４８０ｎｍに対応した４２３．０ｎｍとなる。したがって、表４に示すように、初期寸法が４１０ｎｍである場合では、測定対象波長４８０ｎｍの光を２次ピーク波長として取り出せず、測定が実施できない。また、初期ギャップ４５０ｎｍの場合では、まず、反射膜間ギャップＧ１を初期寸法から測定開始寸法である４２３．０ｎｍまで駆動させた後、各測定対象波長に対応した隙間寸法に変化させる必要があるので、その分、ギャップ駆動量が増大する。
【００８７】
表５は、本実施形態において、初期寸法が４５０ｎｍ、４３０ｎｍ、４１０ｎｍに設定されている場合における、波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定が実施可能であるか否か、又、実施可能である場合でのギャップ駆動量を示す表である。また、表６は、初期寸法が４５０ｎｍである場合に、次数選択部１８により選択される次数を示す表であり、表７は、初期寸法が４３０ｎｍである場合に、次数選択部１８により選択される次数を示す表であり、表８は、初期寸法が４１０ｎｍである場合に、次数選択部１８により選択される次数を示す表である。
【００８８】
【表５】
2014056073.tif 000011
【００８９】
【表６】
2014056073.tif 000012
【００９０】
【表７】
2014056073.tif 000013
【００９１】
【表８】
2014056073.tif 000014
【００９２】
本実施形態において、反射膜間ギャップＧ１の初期寸法が４３０ｎｍである場合では、表７に示すように、次数選択部１８は、４００ｎｍから４８０ｎｍまでを第一波長域と設定して次数「２」を選択し、５００ｎｍから７００ｎｍまでを第二波長域と設定して次数「１」を選択する。つまり、表２と同様の次数が選択されることになる。この場合は、第一実施形態と同様のギャップ駆動量となる。
【００９３】
一方、本実施形態において初期寸法が４５０ｎｍである場合、次数選択部１８は、表６に示すように、４００ｎｍから５００ｎｍまでを第一波長域と設定して次数「２」を選択し、５２０ｎｍから７００ｎｍまでを第二波長域と設定して次数「１」を選択する。つまり、第一波長域（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）内の測定対象波長の光を２次ピーク波長として取出し、第二波長域（５２０ｎｍ〜７００ｎｍ）内の測定対象波長の光を１次ピーク波長として取り出す。この場合、表２のパターンとは異なり、測定対象波長５００ｎｍの光が２次ピーク波長として取り出されることになる。
上述した第一実施形態の分光測定装置１では、初期寸法が４５０ｎｍである場合、まず、測定開始寸法の４２３．０ｎｍまで、２７．０ｎｍ分だけ駆動させる必要が生じるが、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１を、初期寸法である４５０ｎｍから、測定対象波長５００ｎｍに対応した４４３．６ｎｍまで、６．４ｎｍだけ駆動させた後、各測定対象波長に対応する寸法に変化させればよい。したがって、表５に示すように、ギャップ駆動量は、２４６．０ｎｍとなり、第一実施形態の分光測定装置１を用いた場合のギャップ駆動量（２５６．４ｎｍ）に比べて小さくなる。
【００９４】
また、第一実施形態の分光測定装置１では、反射膜間ギャップＧ１の初期寸法が４１０ｎｍの場合、測定対象波長４８０ｎｍの光を取り出すことができず、測定を実施することができない。これに対して、本実施形態では、初期寸法が４１０ｎｍの場合、表８に示すように、次数選択部１８は、４００ｎｍから４６０ｎｍまでを第一波長域と設定して次数「２」を選択し、４８０ｎｍから７００ｎｍまでを第二波長域と設定して次数「１」を選択する。これにより、初期寸法が４１０ｎｍである場合でも、４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定波長域の各測定対象波長の光を取り出すことができる。また、この場合、ギャップ駆動量は２２６．９ｎｍとなる。
【００９５】
以上に示すように、本実施形態では、次数選択部１８により次数を選択することで、測定開始ギャップにマージンを持たせることができる。したがって、波長可変干渉フィルター５の製造時において、初期寸法にばらつきが生じた場合でも、その初期寸法に応じて最適な次数を選択することで、所定の測定波長域内の各測定対象波長の光を適切に取り出すことができる。また、ギャップ駆動量を小さくすることができ、静電アクチュエーター５６によるギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００９６】
[分光測定装置１Ａによる分光測定処理]
本実施形態の分光測定装置１Ａは、上述した第一実施形態と略同様の方法により分光測定動作を実施する。
ここで、本実施形態では、図３のステップＳ２において、ギャップ制御部１５Ａの次数選択部１８は、波長域毎の次数を選択する。
この次数の選択では、上記のような条件により次数を選択することができる。
例えば、初期寸法に応じて、第一波長域及び第二波長域を設定し、これらの第一波長域及び第二波長域に対してそれぞれ次数を選択する。この場合、初期寸法を検出するために、例えば、固定基板５１及び可動基板５２の間に、静電容量検出用電極を設ける構成などとしてもよい。
また、上述したように、測定者の操作等に応じて、選択する次数を変更してもよい。この場合、次数選択部１８は、操作部の入力操作に応じて、自由に測定に用いる次数を選択することができ、例えば、第一波長域に対して次数ｍ＝３を選択し、第二波長域に対して次数ｍ＝２を選択することも可能となる。その他、波長可変干渉フィルター５の設置環境等を検出するセンサーが設けられている場合では、次数選択部１８は、これらのセンターにより検出された環境に応じて、次数を選択してもよい。
この後、電圧制御部１７は、各測定対象波長に対して、次数選択部１８により選択された次数に対応する電圧をＶ−λデータから読み込む。
以降の処理については、上記第一実施形態と同様に、ステップＳ３からステップＳ７の処理を実施する。
【００９７】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、ギャップ制御部１５Ａは、次数選択部１８及び電圧制御部１７を備え、次数選択部１８は、測定対象波長に応じた次数を選択し、電圧制御部１７は、選択された次数に応じた電圧を静電アクチュエーター５６に印加する。
この場合でも、上述した第一実施形態と同様に、波長可変干渉フィルター５において、測定対象波長に応じて適切な次数のピーク波長により光を透過させることができる。すなわち、反射膜間ギャップＧ１の隙間寸法が小さくなり、反射膜５４，５５の間に異物が挟まってしまうリスク等を低減でき、かつ、高次のピーク波長のみを用いて全測定対象波長を透過させる場合に比べて、静電アクチュエーター５６によるギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００９８】
また、本実施形態では、Ｖ−λデータに、各測定対象波長の光を各ピーク波長で透過させる際の電圧が記憶され、次数選択部１８により次数を選択することができるので、測定中においても、次数を適宜変更することも可能となる。
例えば、第一波長域に対して１次ピーク波長を用いて測定を実施し、例えば反射膜５４，５５間に異物が挟まる等の不都合が生じた場合に、当該第一波長域に対する次数を２次に変更するといった動作を行うこともできる。
そして、次数選択部１８は、上述したように、反射膜間ギャップＧ１の初期寸法に応じて、適切な波長域（第一波長域及び第二波長域）を設定し各波長域に対して次数を選択する。これにより、製造時において、波長可変干渉フィルター５の初期寸法にばらつきが生じた場合でも、測定波長域（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ）内の各測定対象波長の光を適切に取り出すことができる。また、ギャップ駆動量を小さくすることができるため、静電アクチュエーター５６によるギャップ制御の精度を向上させることができる。
【００９９】
更に、本実施形態では、各測定対象波長に対して、それぞれ複数の次数により光量測定を実施することが可能となる。
この場合、例えば、１回目の測定において、第一波長域に対して２次ピーク波長を用いた光量測定、第二波長域に対して１次ピーク波長を用いた光量測定を実施し、これらの光量（計測スペクトル）に基づいた分光スペクトルの推算を行う。この後、２回目の測定において、第一波長域に対して３次ピーク波長を用いた光量測定、第二波長域に対して２次ピーク波長を用いた光量測定を実施し、これらの光量（計測スペクトル）に基づいた分光スペクトルの推算を行う。そして、１回目に推算された分光スペクトルと、２回目に推算された分光スペクトルに基づいて、例えばその平均を採ることで、測定対象の分光スペクトルとする処理を実施してもよい。
【０１００】
［その他の実施形態］
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。
【０１０１】
例えば、上記第一及び第二実施形態において、測定波長域を４００ｎｍ〜７００ｎｍとし、第一波長域を４００ｎｍ〜６００ｎｍ、第二波長域を６２０ｎｍ〜７００ｎｍとしたが、これに限定されない。例えば、第一波長域を４００ｎｍ〜４８０ｎｍとし、第二波長域を５００ｎｍ〜７００ｎｍとしてもよく、第一波長域及び第二波長域の範囲は適宜設定することができる。高次ピーク波長により測定対象波長の光を取り出す短波長側（第一波長域）を狭くすることで、ギャップ駆動範囲をより小さくでき、静電アクチュエーター５６によるギャップ駆動量も減少するため、ギャップ制御の精度を向上できる。逆に、高次のピーク波長で測定対象波長の光を取り出す第一波長域を広く設定することで、反射膜５４，５５間における異物の挟まりや、それによる不都合をより効果的に防ぐことができる。
また、測定波長域としても、より広範囲を対象としてもよく、より狭い範囲を対象としてもよい。
【０１０２】
上記第一及び第二実施形態では、ステップＳ２において、各測定対象波長に対応する電圧を取得した後、ステップＳ３において、その電圧を小さい順にソートし、順次静電アクチュエーター５６に印加するが、これに限定されない。例えば、ステップＳ２において、測定対象波長に対する電圧を読み込んだ順に、つまり測定対象波長順に電圧を印加する処理をしてもよい。
【０１０３】
上記実施形態では、本発明のギャップ変更部として、固定電極５６１及び可動電極５６２により構成される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、ギャップ変更部としては、固定基板に設けられる第一誘電コイルと、可動基板に設けられる第二誘電コイルまたは永久磁石とにより構成される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。
さらには、電圧印加により反射膜間ギャップＧ１の大きさ（隙間寸法）を変化させる構成に限られず、例えば、固定基板５１及び可動基板５２の間の空気圧を変化させることで、反射膜間ギャップＧ１の大きさを調整する構成なども例示できる。この場合、Ｖ−λデータの代わりに、測定対象波長に対する空気圧が記録されたデータ等を用いることができる。すなわち、反射膜間ギャップＧ１の大きさを変化させる構成としては、いかなる構成としてもよい。そして、記憶部１６には、測定対象波長に対して、当該測定対象波長を所定次数のピーク波長として取り出すためのギャップを設定するためのパラメーター（例えばギャップ変更部が電圧駆動である場合が電圧値、ギャップ変更部が空気圧駆動の場合は気圧等）が記録されていればよい。
【０１０４】
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光測定装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
【０１０５】
例えば、図８に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図８は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置４００の一例を示すブロック図である。
この測色装置４００は、図８に示すように、検査対象Ａに光を射出する光源装置４１０と、測色センサー４２０（光学モジュール）と、測色装置４００の全体動作を制御する制御装置４３０（処理部）とを備える。そして、この測色装置４００は、光源装置４１０から射出される光を検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー４２０にて受光し、測色センサー４２０から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【０１０６】
光源装置４１０、光源４１１、複数のレンズ４１２（図８には１つのみ記載）を備え、検査対象Ａに対して例えば基準光（例えば、白色光）を射出する。また、複数のレンズ４１２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置４１０は、光源４１１から射出された基準光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置４１０を備える測色装置４００を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置４１０が設けられない構成としてもよい。
【０１０７】
測色センサー４２０は、図８に示すように、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を透過する光を受光するディテクター１１と、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６への印加電圧を制御するギャップ制御部１５とを備える。また、測色センサー４２０は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー４２０は、波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光をディテクター１１にて受光する。
【０１０８】
制御装置４３０は、測色装置４００の全体動作を制御する。
この制御装置４３０としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置４３０は、図８に示すように、光源制御部４３１、測色センサー制御部４３２、および測色処理部４３３などを備えて構成されている。
光源制御部４３１は、光源装置４１０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置４１０に所定の制御信号を出力して、所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４３２は、測色センサー４２０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー４２０にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の指令信号を測色センサー４２０に出力する。これにより、測色センサー４２０のギャップ制御部１５は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター５を駆動させる。
測色処理部４３３は、本発明の処理制御部であり、ディテクター１１により検出された受光量から、検査対象Ａの色度を分析する。また、測色処理部４３３は、上記第一及び第二実施形態と同様、ディテクター１１により得られた光量を計測スペクトルＤとして、推定行列Ｍｓを用いて分光スペクトルＳを推算することで検査対象Ａの色度を分析してもよい。
【０１０９】
また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムが挙げられる。このようなシステムとしては、例えば、波長可変干渉フィルターを用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【０１１０】
図９は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１０は、図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図９に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図１０に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１０に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するための電圧制御部１４６、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９、及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。また、ガス検出装置１００には、Ｖ−λデータを記憶する記憶部（図示略）を備える。なお、電圧制御部１４６及び信号処理部１４４のＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶部によりギャップ制御部が構成され、電圧制御部１４６は、記憶部に記憶されるＶ−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する電圧を制御する。
【０１１１】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
【０１１２】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源１３５Ａを作動させる。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【０１１３】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ１１０では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５に入射する。そして、信号処理部１４４は、電圧制御部１４６に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部１４６は、上記第一実施形態に示すように、記憶部から測定対象波長に対応する電圧値を読み込み、その電圧を波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５で分光させる。この後、分光した光が受光素子１３７で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１４７を介して信号処理部１４４に出力される。この場合、波長可変干渉フィルター５から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
信号処理部１４４は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ＲＯＭに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部１４４は、表示部１４１にその結果情報を表示させたり、接続部１４２から外部へ出力したりする。
【０１１４】
なお、上記図９及び図１０において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【０１１５】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
【０１１６】
図１１は、波長可変干渉フィルター５を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１１に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）と、を備えている。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、波長可変干渉フィルター５を制御する電圧制御部２２２と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４（処理制御部）と、記憶部２２５と、を備えている。なお、電圧制御部２２２及び記憶部２２５により、本発明のギャップ制御部が構成される。
【０１１７】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２２１により光源２１１が制御されて、光源２１１から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５は電圧制御部２２２の制御により、波長可変干渉フィルター５は、上記第一実施形態または第二実施形態に示すような駆動方法で駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター５から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、電圧制御部２２２を制御して波長可変干渉フィルター５に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
【０１１８】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、更には、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【０１１９】
また、図１１において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【０１２０】
更には、本発明の光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【０１２１】
また、電子機器としては、波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１２は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１２に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（検出部）とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１２に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター５を備えて構成されている。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、波長可変干渉フィルター５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。この時、各波長に対して、ギャップ制御部（図示略）が上記第一実施形態に示すような本発明の駆動方法により波長可変干渉フィルター５を駆動させることで、精度よく目的波長の分光画像の画像光を取り出すことができる。
【０１２２】
更には、波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【０１２３】
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【０１２４】
上記に示すように、本発明の光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【０１２５】
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】
【０１２６】
１，１Ａ…分光測定装置（電子機器）、１０，１０Ａ…光学モジュール、１１…ディテクター、１５，１５Ａ…ギャップ制御部、１６，２２５…記憶部、１７，１４６，２２２…電圧制御部、１８…次数選択部、２０…制御部、２３…分光測定部（処理制御部）、５…波長可変干渉フィルター、５１…固定基板、５２…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（ギャップ変更部）、１００…ガス検出装置（電子機器）、１４４，２２４…信号処理部（処理制御部）、２００…食物分析装置（電子機器）、３００…分光カメラ（電子機器）、４００…測色装置（電子機器）、５２１…可動部、５６１…固定電極、５６２…可動電極、Ｇ１…反射膜間ギャップ。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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