(57)【要約】【課題】高分解能を有する光学モジュール、電子機器、及び分光カメラを提供する。【解決手段】光学モジュール１０は、固定反射膜５４１と、可動反射膜５４２と、平面視において、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部１５と、を備え、電圧制御部１５は、ギャップ寸法を変更した際の固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の平行度に応じて部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加する。【選択図】図４
2014153389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、
前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備え、
前記電圧制御部は、前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加する
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、
前記ギャップ寸法を検出するギャップ検出手段を備え、
前記電圧制御部は、前記第一駆動手段に前記第一駆動電圧を印加することで、前記ギャップ寸法を所定量駆動させた後、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を前記第二駆動手段に印加する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光学モジュールにおいて、
前記ギャップ検出手段は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の静電容量を検出することでギャップ寸法を検出する
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、
前記第一駆動手段は、３つ以上の部分駆動部を有し、
前記電圧制御部は、２種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のいずれかを各部分駆動部に印加する
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、
２種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のうちの１つは、基準電位波形である
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
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、
前記第一駆動手段は、３つ以上の部分駆動部を有し、
前記電圧制御部は、３種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のいずれかを各部分駆動部に印加し、
３種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のうちの１つは、基準電位波形である
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学モジュールにおいて、
前記第一駆動手段及び前記第二駆動手段は、静電アクチュエーターである
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記第一駆動手段は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度を制御し、前記第二駆動手段は、前記ギャップ寸法を変化させる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の光学モジュールにおいて、
前記第一駆動手段は、前記第二駆動手段の外側に設けられる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の光学モジュールにおいて、
前記第一駆動手段の前記複数の部分駆動部は、前記平面視において、前記第一反射膜の中心点及び前記第二反射膜の中心点を中心とした仮想円の円周に沿う円弧状に、かつ、前記仮想円の円周上において等角度間隔に設けられる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１１】
入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜にギャップを介して対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、
前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備えた光学モジュールと、
前記光学モジュールを制御する制御部と、を備え、
前記電圧制御部は、前記第二駆動手段により前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜にギャップを介して対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、
前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間に入射した光が干渉して選択された波長の光を受光して分光画像を取得する撮像部と、を備えた光学モジュールと、
前記光学モジュールを制御する制御部と、を備え、
前記電圧制御部は、前記第二駆動手段により前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加する
ことを特徴とする分光カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュール、電子機器、及び分光カメラに関する。
【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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルター（光共振器）は、互いに対向する第一基板及び第二基板と、各基板にそれぞれ配置されて反射膜間ギャップを介して互いに対向する反射膜と、各基板にそれぞれ配置されて互いに対向する電極とを備えている。また可動させる側の基板にはダイヤフラムが設けられる。
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、第二基板をダイヤフラムで変形させ、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、上記特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、ダイヤフラムを備えた構成であるため、反射膜間ギャップの制御時にはダイヤフラムの厚みの不均一さによって各反射膜の平行性が悪化してしまい、結果として、分解能が悪化するという課題があった。
【０００６】
本発明は、高分解能を有する光学モジュール、電子機器、及び分光カメラ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】
本発明の光学モジュールは、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜にギャップを介して対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、電圧制御部は、部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加する。この第一駆動電圧は、ギャップ寸法を変更した際の第一反射膜及び第二反射膜の平行度に応じて設定された電圧である。このような電圧を印加することで各部分駆動部に対してそれぞれ異なる応力が作用し、第一反射膜及び第二反射膜を平行に保つように制御する。これにより、波長可変干渉フィルターにおける各基板の厚みの不均一さなどに起因する各反射膜の平行性の悪化を改善することができる。これにより、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを変化させることが可能になり、分解能の高い、即ち半値幅の狭い光を取り出すことができる。また、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを制御できるため、面分光を行った際の波長精度も高くなる。
【０００９】
本発明の光学モジュールは、前記ギャップ寸法を検出するギャップ検出手段を備え、前記電圧制御部は、前記第一駆動手段に前記第一駆動電圧を印加することで、前記ギャップ寸法を所定量駆動させた後、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を前記第二駆動手段に印加することが好ましい。
本発明では、第一駆動手段を用いて所定量ギャップ寸法を駆動させた後、検出されたギャップ寸法に基づいて、前記第二駆動手段に印加するフィードバック電圧を設定して印加する。
つまり、本発明では、目標のギャップ寸法に対し、第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させ、残りのギャップ寸法をギャップ検出部により検出されるギャップ寸法に基づいて、第二駆動手段を用いて微調整する。
このような構成では、第二駆動手段の第二駆動電圧は目標ギャップ寸法近傍のみでギャップ寸法に基づき設定されるため、第二駆動手段が発生する応力の大きさの範囲は小さくてよく、第二駆動手段は、印加する第二駆動電圧に対する発生応力の感度を低減させることができる。これにより、フィードバック制御時におけるギャップ寸法の微調整をより精度よく実施することができる。また、第二駆動手段におけるゲインを一定に固定したまま、広いギャップ範囲に対して高精度なギャップ寸法の微調整を実施することができるので、第二駆動手段にゲインを可変させる構成等が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。
さらに、第二駆動手段のみによりギャップ寸法を変更した場合、変更したギャップ寸法に応じて第一反射膜及び第二反射膜の平行性が悪化するおそれがあるが、本発明では、第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させるので、目標ギャップ寸法に設定した際にも、第一反射膜及び第二反射膜が高い平行性を保っている。これにより、目標ギャップ寸法によらず、高い分解能を実現することができる。
【００１０】
本発明の光学モジュールは、前記ギャップ検出手段は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の静電容量を検出することでギャップ寸法を検出することが好ましい。
本発明では、ギャップ検出手段が第一反射膜及び第二反射膜の間の静電容量の検出により行われる。このような構成では、光干渉領域を形成する第一反射膜及び第二反射膜が、ギャップ検出手段を兼ねるため、ギャップ検出手段のための電極を別途設ける必要がないため、構成の簡略化を図れ、波長可変干渉フィルターの小型化、薄型化を図れる。
【００１１】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段は、３つ以上の部分駆動部を有し、前記電圧制御部は、２種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のいずれかを各部分駆動部に印加することが好ましい。
本発明では、２種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加することにより制御する。このような構成では、例えば、部分駆動部が３つの場合では、２つに大きな第一駆動電圧をかけ、残る１つに小さな第一駆動電圧をかければ、可動部側の反射膜の傾きを変化させることができる。なお、小さな第一駆動電圧をかける電極をどれにするかは、出荷前の検査によって実際の可動部側の反射膜の傾き方向を確認して選択し、その傾き量によってそれぞれの第一駆動電圧を設定すればよい。このように、２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御するので、電圧制御部に用いられる制御系（駆動回路等）の構成を簡略化できる。
【００１２】
本発明の光学モジュールは、２種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のうちの１つは、基準電位波形であることが好ましい。
本発明では、２種類の電圧波形の第一駆動電圧のうちの１つが基準電位波形（GND電位）、即ち非駆動波形である。このような構成では、実質的に１種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御することになり、電圧制御部に用いられる制御系（駆動回路等）が１つであるため、より構成の簡略化を図れる。更に、制御系（駆動回路等）が複数ある場合に生じるような機械的、電気的な干渉がない。
【００１３】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段は、３つ以上の部分駆動部を有し、前記電圧制御部は、３種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のいずれかを各部分駆動部に印加し、３種類の電圧波形の前記第一駆動電圧のうちの１つは、基準電位波形であることが好ましい。
本発明では、３種類の電圧波形の第一駆動電圧のうちの１つが基準電位波形、即ち非駆動波形である。このような構成では、実質的に２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御することになり、電圧制御部に用いられる制御系（駆動回路等）が２つであるため、より精度よく、各反射膜の平行性の悪化を改善することができる。例えば、部分駆動部が５つの場合では、１つに非駆動電圧、１つに小さな第一駆動電圧、残る３つに大きな第一駆動電圧にするなどの構成にすることができる。これにより、波長可変干渉フィルターにより高精度に所望波長の光を取り出すことができる。また、２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御するので、電圧制御部に用いられる制御系（駆動回路等）の数を少なく抑えることができる。
【００１４】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段及び前記第二駆動手段は、静電アクチュエーターであることが好ましい。
本発明では、第一駆動手段及び第二駆動手段が静電アクチュエーターにより形成されている。このような構成では、電極間を対向して配置するだけでよく、構成の簡略化を図れ、光学モジュールの小型化、薄型化を図れる。また、電極間に印加する電圧を変更するだけで、容易に反射膜間ギャップを変更することができ、反射膜間ギャップのギャップ制御も容易に実施できる。
【００１５】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度を制御し、前記第二駆動手段は、前記ギャップ寸法を変化させることが好ましい。
本発明では、第一駆動手段により反射膜間の平行度を制御させ、第二駆動手段によりギャップ寸法を変化させる。このような構成では、分解能の高い、即ち半値幅の狭い光を取り出すことができる。また、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを制御できるため、面分光を行った際の波長精度も高くなる。
【００１６】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段は、前記平面視において、前記第二駆動手段の外側に設けられていることが好ましい。
本発明では、第一駆動手段を、第二駆動手段の外側に設けることで、第二駆動手段の内側に設けた構成に比べて、反射膜間の平行度を変化させるための調整範囲を大きくとることができるため、各反射膜の平行性の悪化をより精度よく改善することができる。
【００１７】
本発明の光学モジュールは、前記第一駆動手段の前記複数の部分駆動部は、前記平面視において、前記第一反射膜の中心点及び前記第二反射膜の中心点を中心とした仮想円の円周に沿う円弧状に、かつ、前記仮想円の円周上において等角度間隔に設けられることが好ましい。
本発明では、複数の部分駆動部を、等角度間隔に設けることで、中心点に対してバランスよく静電引力を作用させることができる。これにより、光干渉領域のうちのどの位置の平行度が悪化した場合でも、その平行度が悪化した位置に応じて適切な第一駆動電圧を印加することで、平行度の悪化を改善させることができる。
【００１８】
本発明の電子機器は、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜にギャップを介して対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備えた光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記第二駆動手段により前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターにおける各基板の厚みの不均一さなどに起因する各反射膜の平行性の悪化を改善することができる。これにより、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを変化させることが可能になり、分解能の高い、即ち半値幅の狭い光を取り出すことができる。また、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを制御できるため、面分光を行った際の波長精度も高くなる。
【００２０】
本発明の分光カメラは、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、前記第一反射膜にギャップを介して対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜から形成された光干渉領域の外に設けられ、電圧印加によりそれぞれ独立して駆動可能な複数の部分駆動部を有する第一駆動手段と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させる第二駆動手段と、前記部分駆動部に第一駆動電圧を印加し、前記第二駆動手段に第二駆動電圧を印加する電圧制御部と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間に入射した光が干渉して選択された波長の光を受光して分光画像を取得する撮像部と、を備えた光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記第二駆動手段により前記ギャップ寸法を変更した際の前記第一反射膜及び前記第二反射膜の平行度に応じて前記部分駆動部毎に設定された第一駆動電圧を印加することを特徴とする。
【００２１】
本発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターにおける各基板の厚みの不均一さなどに起因する各反射膜の平行性の悪化を改善することができる。これにより、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを変化させることが可能になり、反射膜面内での透過光の波長のばらつきを抑制できるため、面分光を行った際の波長精度も高くなり、精度の高い分光画像を撮像することができる。また、各反射膜が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップを制御できるため、分解能の高い、即ち半値幅の狭い光を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る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２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図３】本実施形態の波長可変干渉フィルター５における電極構成を示す図。
【図４】光学モジュールにおける電圧制御部の概略構成を示すブロック図。
【図５】図２の波長可変干渉フィルターのギャップを変化させた際の断面図。
【図６】従来構成の波長可変干渉フィルターのギャップを変化させた際の断面図。
【図７】電圧を印加する際の電圧波形例を示す図であり、（Ａ）は、各第二部分アクチュエーターのうちの一部に印加する第一駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、（Ｂ）は残りの第二部分アクチュエーターに印加する第一駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、（Ｃ）は第一静電アクチュエーターに印加するフィードバック電圧の電圧波形の一例を示す図である。
【図８】第三実施形態の波長可変干渉フィルターの電極配置図であり、（Ａ）は、５つの部分駆動部を設けた配置図、（Ｂ）は６つの部分駆動部を設けた配置図、（Ｃ）は二重円環形状で、それぞれ３つの部分駆動部を設けた配置図である。
【図９】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた分光測色装置（電子機器）を示す概略図。
【図１０】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置（電子機器）を示す概略図。
【図１１】図１０のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置（電子機器）の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［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。
［分光カメラ１の構成］
図１は、本発明に係る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である。
分光カメラ１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。
そして、この分光カメラ１は、図１に示すように、光学モジュール１０と、光学モジュール１０を制御する制御部２０と、を備えている。また、図示は省略するが、分光カメラ１には、その他、ユーザーにより操作されることで操作信号を制御部２０に出力する操作部が設けられる。また、測定対象Ｘに光を照射する光源、撮像された分光画像を表示させる表示部、分光画像を他の機器に送信するインターフェイス等が設けられていてもよい。
【００２４】
光学モジュール１０は、測定対象Ｘの画像光を導光して撮像部１２に結像させるレンズ群１１、波長可変干渉フィルター５、撮像部１２、及び電圧制御部１５を備えている。
撮像部１２は、波長可変干渉フィルター５を透過した光（画像光）を受光し、撮像画像（分光画像）を制御部２０に出力する。
【００２５】
［波長可変干渉フィルターの構成］
光学モジュール１０の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、第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図である。
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、図２に示すように、第一基板を構成する固定基板５１及び第二基板を構成する可動基板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、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、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により接合されることで、一体的に構成されている。
【００２６】
図３は、本実施形態の波長可変干渉フィルター５における電極構成を示す図である。
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５４１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５４２が設けられている。これらの固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。
また、固定基板５１には、第一電極５５１及び第二電極５６１が設けられ、可動基板５２には、第三電極５５２及び第四電極５６２が設けられている。これらの第一電極５５１及び第三電極５５２は、電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。また、第二電極５６１及び第四電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。
ここで、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２は導電性を有している。また、第一電極５５１及び第三電極５５２により本発明の第二駆動手段を構成する第一静電アクチュエーター５５が構成される。さらに、第二電極５６１及び第四電極５６２により本発明の第一駆動手段を構成する第二静電アクチュエーター５６が構成される。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１又は可動基板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。また、本実施形態では、フィルター平面視において、固定反射膜５４１の中心点及び可動反射膜５４２の中心点は、一致し、平面視におけるこれらの反射膜の中心点をフィルター中心点Ｏと称し、これらの反射膜の中心点を通る直線を中心軸と称する。
【００２７】
（固定基板の構成）
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、各静電アクチュエーター５５，５６による静電引力や、固定基板５１上に形成される膜部材（例えば固定反射膜５４１等）の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
この固定基板５１は、図２に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２を備える。
【００２８】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心点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、フィルター平面視において、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、第一静電アクチュエーター５５の第一電極５５１及び第二静電アクチュエーター５６の第二電極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の外周縁に向かって延出する電極引出溝（図示略）が設けられている。
【００２９】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、第一静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１が設けられている。第一電極５５１としては、導電性を有する電極であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や、ＴｉＷ／Ａｕ積層電極、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。
この第一電極５５１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１に対向する領域に設けられている。第一電極５５１は、円弧状（略Ｃ字状）に形成されている。また、第一電極５５１上に、第三電極５５２と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、図３に示すように、第一電極５５１の外周縁には、第一引出電極５５３が接続されている。この第一引出電極５５３は、電極引出溝に沿って配置され、固定基板５１の外周部に設けられた第一端子取出部（図示略）上まで延出する。そして、第一引出電極５５３の延出先端部は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）やリード線などにより電圧制御部１５の後述する第二駆動回路１５３（図４参照）に接続されている。
【００３０】
また、電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、第二静電アクチュエーター５６を構成する第二電極５６１が設けられている。第二電極５６１としては、導電性を有する電極であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、ＴｉＷ／Ａｕ積層電極、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。
この第二電極５６１は、フィルター平面視で、第一電極５５１の外側に形成され、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１に対向する領域に設けられている。第二電極５６１は、第一電極５５１の外側に、フィルター中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周に沿う円弧状の複数の第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃにより構成されている。
本実施形態では、フィルター平面視において、各第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃは同一形状に形成される。また、第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃは、それぞれが仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように設けられる。また、第二電極５６１上に、第四電極５６２と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、図３に示すように、各第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃの一端部から第一端子取出部に向かって延出する第二引出電極５６３がそれぞれ設けられている。第二引出電極５６３は、各第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃに対応する第二部分引出電極５６３Ａ，５６３Ｂ，５６３Ｃにより構成されている。これらの第二部分引出電極５６３Ａ，５６３Ｂ，５６３Ｃは、図示略の電極引出溝に沿って配置され、第一端子取出部で、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）やリード線などにより電圧制御部１５の後述する第一駆動回路１５１に接続されている。
【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２及び図３に示すように、固定反射膜５４１が設置されている。この固定反射膜５４１としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜を用いることができる。特に、可視光域から近赤外光域に亘る広い波長帯域に対して高い反射特性を有するＡｇ合金膜を用いることがより好ましい。
【００３２】
なお、固定反射膜５４１として、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。
固定反射膜５４１として誘電体多層膜を用いる場合には、当該誘電体多層膜の最下層に導電性膜を積層する。また、誘電体多層膜の最上層（表層）に導電性膜を積層する構成としてもよい。このような構成では、誘電体多層膜に導電性がない場合であっても、導電性膜により、固定反射膜５４１に導電性を持たせることができる。
ここで、上記誘電体多層膜を用いた構成とする場合、導電性膜として、誘電体多層膜の第一層（最も固定基板５１側に配置される層）、及び固定基板５１に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。また、誘電体多層膜の最上層（表層）に導電性膜を積層する構成を用いる場合、導電性膜として、誘電体多層膜の最上層（最も可動基板５２側に配置される層）に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。このような導電性膜としては、ＩＴＯ膜等が挙げられる。
なお、導電性膜として測定対象波長域に対して高反射率特性を有する、例えばＡｇ合金等の反射膜を用いてもよい。この場合、導電性膜により、波長可変干渉フィルター５の測定対象波長域を広げることができ、広い波長帯域に対して所望の目的波長の光を取り出すことが可能となり、かつ、誘電体多層膜により、高分解能で目的波長の光を取り出すことが可能となる。この場合、導電性膜と反射膜設置部５１２との間、導電性膜と誘電体多層膜との間に、密着性を向上させるために透明接着層を更に介在させてもよい。
【００３３】
そして、固定基板５１には、図３に示すように、固定反射膜５４１の外周縁に接続され、第一電極５５１のＣ字開口部を通り、第一端子取出部に向かって延出する固定側引出電極５４３が設けられている。この固定側引出電極５４３は、固定反射膜５４１の形成時に、同時に成膜されることで形成されていてもよい。また、第一電極５５１や第二電極５６１などと同一の材料で固定側引出電極５４３を形成し、この固定側引出電極５４３に固定反射膜５４１を接続することで、反射膜厚に依存せずに配線膜厚や電気抵抗を設計することができるため好ましい。
また、固定反射膜５４１が誘電体多層膜及び導電性膜の積層体により構成されている場合では、固定側引出電極５４３は、導電性膜と同時に形成され、導電性膜に接続される。
この固定側引出電極５４３の延出先端部は、第一端子取出部上に配置され、例えば、ＦＰＣやリード線などにより電圧制御部１５に接続されている。なお、詳細は後述するが、固定側引出電極５４３は、電圧制御部１５のギャップ検出器１５２に接続される。
【００３４】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４１が設けられない面）には、固定反射膜５４１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。
【００３５】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び図示略の電極引出溝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は、接合膜５３により、可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
【００３６】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、フィルター平面視において、フィルター中心点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。
【００３７】
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。
【００３８】
第三電極５５２は、フィルター平面視において、可動反射膜５４２の外周側に設けられ、第一電極５５１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。第三電極５５２としては、導電性を有する電極であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、ＴｉＷ／Ａｕ積層電極、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。
この第三電極５５２は、図３に示すように、円弧状（略Ｃ字状）に形成されている。なお、図３では、第三電極５５２のＣ字開口部が、フィルター平面視において第一電極５５１と重なる位置に設けられる例を示したが、第一電極５５１のＣ字開口部と、フィルター中心点Ｏに対して点対称となる位置に設けられる構成としてもよく、この場合、第一静電アクチュエーター５５における静電引力Ｆ２のバランスをより均一にできる。また、第一電極５５１と同様に、第三電極５５２上に絶縁膜が積層される構成としてもよい。
ここで、フィルター平面視において、第三電極５５２と第一電極５５１とが重なる円弧領域により、第一静電アクチュエーター５５が構成されている。この第一静電アクチュエーター５５は、フィルター平面視において、フィルター中心点Ｏに対して互いに略点対称となる形状及び配置となる。したがって、第一静電アクチュエーター５５に電圧を印加した際に発生する静電引力Ｆ２も、フィルター中心点Ｏに対して点対称となる位置に作用し、バランスよく可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この第一静電アクチュエーター５５が第二駆動手段を構成する。
【００３９】
また、可動基板５２には、第三電極５５２の外周縁から、可動基板５２の外周部に設けられた第二端子取出部（図示略）に向かって延出する第三引出電極５５４が設けられている。この第三引出電極５５４の延出先端部は、例えばＦＰＣやリード線等により電圧制御部１５の後述する第二駆動回路１５３に接続されている。なお、図３では、第三引出電極５５４と、第一引出電極５５３とを重ねて表示しているが、実際には、互いに重なり合わないように配置されている。
【００４０】
また、第四電極５６２は、フィルター平面視において、第三電極５５２の外側に形成され、第二電極５６１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。第四電極５６２としては、導電性を有する電極であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、ＴｉＷ／Ａｕ積層電極、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。
この第四電極５６２は、第三電極５５２の外側に、フィルター中心点Ｏを中心とした仮想円Ｐの円周に沿う円弧状の複数の第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃにより構成されている。そして、第二部分電極５６１Ａ及び第四部分電極５６２Ａは、部分駆動部である第二部分静電アクチュエーター５６Ａを構成し、第二部分電極５６１Ｂ及び第四部分電極５６２Ｂは第二部分静電アクチュエーター５６Ｂを構成し、第二部分電極５６１Ｃ及び第四部分電極５６２Ｃは第二部分静電アクチュエーター５６Ｃを構成する。
本実施形態では、フィルター平面視において、各第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃは同一形状に形成される。また、第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃは、それぞれが仮想円Ｐの円周上において等角度間隔（１２０度間隔）となるように設けられる。また、第四電極５６２上に、第二電極５６１と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。
ここで、フィルター平面視において、第四電極５６２と第二電極５６１とが重なる円弧領域により、第二静電アクチュエーター５６が構成されている。この第二静電アクチュエーター５６が第一駆動手段を構成する。
そして、可動基板５２には、各第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃの外周縁から第二端子取出部に向かって延出する第四引出電極５６４がそれぞれ設けられている。第四引出電極５６４は、各第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃに対応する第四部分引出電極５６４Ａ，５６４Ｂ，５６４Ｃにより構成されている。この第四引出電極５６４は、図示略の電極引出溝に沿って配置され、第二端子取出部上まで延出する。そして、第四引出電極５６４の延出先端部は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）やリード線などにより電圧制御部１５の後述する第一駆動回路１５１に接続されている。なお、図３では、第四引出電極５６４と、第二引出電極５６３とを重ねて表示しているが、実際には、互いに重なり合わないように配置されている。
【００４１】
可動反射膜５４２は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４１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５４２としては、上述した固定反射膜５４１と同一の構成の反射膜が用いられる。本実施形態では、第一電極５５１及び第二電極５６１が電極設置面５１１Ａ上に設けられ、固定反射膜５４１が電極設置面５１１Ａよりも可動基板５２側に位置する反射膜設置面５１２Ａに設けられる構成となるので、反射膜間ギャップＧ１は、電極間ギャップＧ２よりも小さくなる。
また、可動基板５２には、可動反射膜５４２の外周縁に接続され、第三電極５５２のＣ字開口部を通り、第二端子取出部に向かって延出する可動側引出電極５４４が設けられている。この可動側引出電極５４４は、可動反射膜５４２の形成時に、同時に成膜される。
また、可動反射膜５４２として、誘電体多層膜及び導電性膜の積層体により構成される場合では、可動側引出電極５４４は、導電性膜と同時に形成され、この導電性膜に接続される。
そして、この可動側引出電極５４４の延出先端部は、第二端子取出部上に配置され、それぞれ例えばＦＰＣやリード線等により電圧制御部１５に接続されている。なお、詳細は後述するが、可動側引出電極５４４は、電圧制御部１５のギャップ検出器１５２に接続される。なお、図３では、可動側引出電極５４４と、固定側引出電極５４３とを重ねて表示しているが、実際には、互いに重なり合わないように配置されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、図２に示すように、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光や遠赤外光を対象とする場合等、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。
【００４３】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、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５４２の撓みも生じず、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を平行状態にすることが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点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。
【００４４】
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に対向する面には、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３が設けられ、接合膜５３を介して第一接合部５１３に接合される。
【００４５】
［電圧制御部の構成］
図４は、光学モジュール１０における電圧制御部１５の概略構成を示すブロック図である。
電圧制御部１５は、図４に示すように、第一駆動回路１５１（第一駆動電圧印加手段）と、ギャップ検出器１５２（ギャップ検出手段）と、第二駆動回路１５３（第二駆動電圧印加手段）と、マイコン（マイクロコントローラー）１５４とを備えて構成されている。
第一駆動回路１５１は、波長可変干渉フィルター５の第二引出電極５６３及び第四引出電極５６４に接続され、第二静電アクチュエーター５６に対して第一駆動電圧を印加する。具体的には、第一駆動回路１５１は、所定Ｂｉｔ数を有するＤ／Ａ変換器により構成され、マイコン１５４から入力されたバイアス信号に基づいて、第二静電アクチュエーター５６に電圧を印加する。第一駆動回路１５１と、第二引出電極５６３及び第四引出電極５６４との接続には、ワイヤーボンディングが用いられる。
【００４６】
ギャップ検出器１５２は、波長可変干渉フィルター５の固定側引出電極５４３及び可動側引出電極５４４に接続され、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に応じた検出信号を取得する。また、ギャップ検出器１５２は、取得した検出信号を第二駆動回路１５３に出力する。ギャップ検出器１５２と、固定側引出電極５４３及び可動側引出電極５４４との接続には、ワイヤーボンディングが用いられる。
第二駆動回路１５３は、波長可変干渉フィルター５の第一引出電極５５３及び第三引出電極５５４に接続され、第一静電アクチュエーター５５に対して第二駆動電圧（フィードバック電圧）を印加する。この際、第二駆動回路１５３は、ギャップ検出器１５２から入力される検出信号と、マイコン１５４から入力される目標値（目標検出信号）とが同値となるように、第一静電アクチュエーター５５に対して第二駆動電圧（フィードバック電圧）を印加する。第二駆動回路１５３と、第一引出電極５５３及び第三引出電極５５４との接続には、ワイヤーボンディングが用いられる。
また、本実施形態の第二駆動回路１５３は、固定ゲインを有するアナログ制御器により構成され、電圧可変範囲が所定幅に設定されている。このようなアナログ制御器は、例えば可変ゲインを有するアナログ制御器よりも簡素なシステム構成で組み込むことができ、低コスト化を図ることができる。ここで、アナログ制御器として、例えばＰＩ制御器やＰＩＤ制御器などを用いることができる。また、その他の制御器を用いてもよい。
【００４７】
マイコン１５４は、制御部２０、第一駆動回路１５１、ギャップ検出器１５２、及び第二駆動回路１５３に接続されている。また、マイコン１５４は、メモリー等により構成される記憶手段（図示略）を備えている。この記憶手段には、例えば反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に対する、ギャップ検出器１５２で検出される検出信号（電圧信号）であるギャップ相関データ、制御部２０から入力された波長指令に対して、第二静電アクチュエーター５６の各第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃに印加する第一駆動電圧を記憶したＶ−λデータが記憶されている。このＶ−λデータについての詳細な説明は後述する。
そして、マイコン１５４は、制御部２０から入力される制御信号に基づいて、第一駆動回路１５１、ギャップ検出器１５２、及び第二駆動回路１５３を制御し、波長可変干渉フィルター５から目的波長の光を透過させる。
なお、電圧制御部１５による波長可変干渉フィルター５の第二駆動電圧の制御についての詳細な説明は後述する。
【００４８】
［制御部の構成］
図１に戻り、分光カメラ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、分光カメラ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、波長設定部２１と、分光画像取得部２２と、画像出力部２３と、記憶部２４と、を備えている。
【００４９】
波長設定部２１は、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の目的波長を設定し、設定した目的波長を波長可変干渉フィルター５から取り出す旨の波長指令（制御信号）を電圧制御部１５に出力する。
分光画像取得部２２は、撮像部１２により撮像された撮像画像を取得し、記憶部２４に記憶する。
画像出力部２３は、撮像された分光画像を例えば図示略の表示部に表示させたり、分光カメラ１と通信可能に接続された外部機器に送信したりする。
記憶部２４は、撮像された分光画像を記憶する。また、記憶部２４は、分光カメラ１を制御するための各種データや各種プログラムを記憶する。
【００５０】
［波長可変干渉フィルターの光学特性］
次に、上記のような分光カメラ１における波長可変干渉フィルター５の光学特性について、図面に基づいて説明する。
図５は、本発明の波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１を変化させた状態を示す断面図であり、図６は、従来構成の波長可変干渉フィルター９０５の反射膜間ギャップＧ３を変化させた状態を示す断面図である。
一般に、図６に示すような従来構成の波長可変干渉フィルター９０５では、固定基板９５１に設けられた固定反射膜９５３、及び可動基板９５２に設けられた可動反射膜９５４の反射膜間ギャップＧ３を設定するために、第一電極９５５及び第二電極９５６間に電圧を印加する。これにより、静電引力Ｆにより可動基板９５２が固定基板９５１側に撓む。すなわち、反射膜間ギャップＧ３を狭める方向に可動基板９５２を撓ませる。
【００５１】
このとき、第一電極９５５及び第二電極９５６間に電圧を印加すると、可動部９２１が傾きながら撓み、固定反射膜９５３に対する可動反射膜９５４の平行度が悪化する場合がある。
このように、対向する反射膜同士の平行度を悪化させる要因としては、可動部９２１や可動反射膜９５４が、製造時において既に傾いていることや、駆動時に保持部９２２の厚みや剛性の不均一性により傾きが生じることが挙げられる。
【００５２】
このように、対向する反射膜９５３，９５４同士の平行度が悪化すると、反射膜面内でギャップにばらつきが存在し、それによって、透過スペクトルにばらつきが生じる。そうした場合、例えば、反射膜の透過光を全て一括で受光する（面分光された光を受光する）場合、その透過スペクトルはブロードになり、波長分解能が低いフィルター特性となる。また、反射膜の透過光を撮像部１２によって複数の画素で分割して受光する場合、画素によって透過スペクトルのピーク波長にばらつきが生じ、適正な分光画像を取得できないという課題がある。
【００５３】
これに対して、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、固定反射膜５４１と可動反射膜５４２と平行度を維持するための第二静電アクチュエーター５６が設けられ、この第二静電アクチュエーター５６は、独立して駆動可能な第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを有している。そして、光学モジュール１０の電圧制御部１５によって、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ毎に設定された第一駆動電圧が印加され、固定反射膜５４１と可動反射膜５４２との平行度を良好に保つことができる。以下、傾き制御をしつつ反射膜間ギャップＧ１の寸法を変化させる光モジュールの駆動方法について詳述する。
【００５４】
［光学モジュールの駆動方法］
先ず、光学モジュール１０に組み込む際の波長可変干渉フィルター５と電圧制御部１５との接続の仕方や、どの第二部分静電アクチュエーターにどの電圧波形を割り当てるかを決定する。具体的には、光学モジュール１０に組み込む前の、製造直後の波長可変干渉フィルター５に対して、全ての第一駆動電極に一様の駆動電圧を与えたときの可動反射膜５４２の傾きを計測する。この計測値により、可動反射膜５４２の傾き方向や傾き量が求まるので、この傾き方向及び傾き量に基づいて、各第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃのそれぞれに対して印加する第一駆動電圧も決定しておく。
【００５５】
ここで、本実施形態では、分光カメラ１により、予め設定された複数の目標波長の分光画像を取得する。また、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、第二静電アクチュエーター５６の静電引力Ｆ１により、反射膜間ギャップを上記目標波長に対応した目標ギャップ寸法近傍まで変位させ、その後、第一静電アクチュエーター５５により目標ギャップ寸法に精度よく合わせ込む。したがって、第二静電アクチュエーター５６を用いて反射膜ギャップを目標ギャップ寸法の近傍まで変位させた際に、反射膜５４１，５４２が平行となるように、各第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃに対する上記第一駆動電圧が決定される。また、複数の目標波長に対してそれぞれ上記のような第一駆動電圧が決定される。これらの第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃに対してそれぞれ設定された第一駆動電圧は、目標波長と対応づけられてマイコン１５４の記憶手段にＶ−λデータとして記憶される。
【００５６】
次に、実際に、分光カメラ１により各波長に対する分光画像を撮像するためには、まず、制御部２０は、波長設定部２１により波長可変干渉フィルター５を透過させる光の目的波長を設定する（目的波長設定ステップ）。そして、波長設定部２１は、設定した目的波長の光を透過させる旨の制御信号を電圧制御部１５に出力する。
【００５７】
電圧制御部１５のマイコン１５４は、制御部２０から制御信号が入力されると、Ｖ−λデータに基づいて、目的波長に対応した第一駆動電圧を取得する（第一駆動電圧取得ステップ）。
図７は、各アクチュエーターに電圧を印加する際の電圧波形例を示す図であり、（Ａ）は、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂに印加する第一駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、（Ｂ）は第二部分静電アクチュエーター５６Ｃに印加する第一駆動電圧の電圧波形の一例を示す波形図、（Ｃ）は第一静電アクチュエーター５５に印加する第二駆動電圧の電圧波形の一例を示す図である。
図７では、ギャップを３段階に変化させることで、透過帯域を３段階に走査させる例である。この図７では３段階の例を挙げているが、より多段階の場合も同様に設定し、駆動することができる。上述したように、この３段階の過程で常に反射膜同士の平行度が保たれるように、固定駆動電圧は事前に定められている。
【００５８】
マイコン１５４は、第一駆動電圧算出ステップにより算出された第一駆動電圧に基づいた傾き制御信号を第一駆動回路１５１に出力する。
本実施形態では２種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加する。これにより第一駆動回路１５１は、算出された第一駆動電圧を、第二静電アクチュエーター５６に対して印加する（第一駆動電圧印加ステップ）。このステップにより、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間に、第一駆動電圧に基づいた静電引力Ｆ１が作用し、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間の平行度が改善されるとともに、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。
【００５９】
この後、第二駆動回路１５３によりフィードバック制御を実施する。
フィードバック制御では、マイコン１５４は、ギャップ検出器１５２から静電容量検出用の高周波電圧信号を固定反射膜５４１、可動反射膜５４２間に印加させる。ここで、この静電容量検出用の電圧信号としては、静電容量検出用信号による静電引力の変動を抑制するために、第一駆動電圧に比べて十分に高周波となる電圧を用いる。
これにより、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の静電容量に応じた検出信号がギャップ検出器１５２に入力される（反射膜間ギャップ検出ステップ）。なお、ギャップ検出器１５２としては、例えばカップリングコンデンサーなどを用いた回路により、静電容量検出用の電圧信号を検出信号として取得する。ここで、この検出信号は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に基づいた信号となる。したがって、ギャップ検出器１５２が検出信号を取得することは、ギャップ検出器１５２が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を検出することを意味する。
また、ギャップ検出器１５２は、入力された検出信号を、第二駆動回路１５３に出力する。
【００６０】
一方、マイコン１５４は、制御部２０からの制御信号が入力されると、目的波長に対応する目標ギャップ量を算出し、記憶手段に記憶されたギャップ相関データから、目標ギャップ量に対応した検出信号（目標検出信号）を取得して、第二駆動回路１５３に出力する。
そして、第二駆動回路１５３は、マイコン１５４から入力される目標検出信号と、ギャップ検出器１５２から入力される検出信号との偏差を算出し（偏差算出ステップ）、偏差が「０」であるか否かを判定する（偏差判定ステップ）。
この偏差判定ステップにおいて、偏差が「０」ではないと判定された場合に、第二駆動回路１５３は、偏差に応じて第二駆動電圧を設定し、第一静電アクチュエーター５５に対して設定した第二駆動電圧を印加する（第二駆動電圧印加ステップ）。
【００６１】
この第二駆動電圧印加ステップでは、第二駆動回路１５３は、マイコン１５４から入力された目標値信号とギャップ検出器１５２から出力される信号の偏差に基づいて、偏差が０となるように第一静電アクチュエーター５５に印加する第二駆動電圧を設定する。この時、本実施形態では、第一静電アクチュエーター５５の感度が略一定になるように、第二静電アクチュエーター５６に第一駆動電圧が印加されている。したがって、可動部５２１の変位量（電極間ギャップＧ２の変化量）によらず、低い感度で第一静電アクチュエーター５５を駆動させることが可能となる。
【００６２】
そして、第二駆動電圧印加ステップの後、ギャップ検出ステップの処理に戻る。すなわち電圧制御部１５は、偏差判定ステップにおいて偏差が「０」と判定されるまで、ギャップ検出ステップから第二駆動電圧印加ステップの処理を繰り返し実施する。
また、偏差判定ステップにおいて、偏差が「０」であると判定されると、分光カメラ１の制御部２０の分光画像取得部２２は、波長可変干渉フィルター５を透過した光を撮像部１２で撮像された分光画像をキャプチャーし、記憶部２４に記憶する（撮像ステップ）。これにより、制御部２０の波長設定部２１により設定された目的波長の分光画像を撮像することが可能となる。
なお、上記において、１つの波長の光を波長可変干渉フィルター５から取り出し、その光量を検出する処理について、説明したが、例えば測定対象光に含まれる所定波長域内の各波長に対する光量から測定対象光の分光スペクトルを測定する場合、設定する波長を順次変更して、各ステップを繰り返せばよい。
【００６３】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、電圧制御部１５は、部分駆動部ごとに設定された第一駆動電圧を印加する。このような電圧を印加することで各部分駆動部に対してそれぞれ異なる応力が作用し、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を平行に保つように制御する。これにより、波長可変干渉フィルター５における各基板を構成する保持部５２２の厚みの不均一さなどに起因する各反射膜５４１，５４２の平行性の悪化を改善することができる。これにより、各反射膜５４１，５４２が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップＧ１を変化させることが可能になり、分解能の高い、即ち半値幅の狭い光を取り出すことができる。
また、各反射膜５４１，５４２が高い平行性を保った状態で反射膜間ギャップＧ１を制御できるため、面分光を行った際の波長精度も高くなる。このため、分光カメラ１において、所定の目的波長の分光画像を撮像する際に、撮像部１２の各画素で同一波長の光を受光することができ、精度の高い分光画像を取得することができる。
【００６４】
本実施形態では、第一駆動手段を用いて所定量ギャップ寸法を駆動させた後、検出されたギャップ寸法に基づいて、前記第二駆動手段に印加するフィードバック電圧を設定して印加する。
つまり、本発明では、目標のギャップ寸法に対し、第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させ、残りのギャップ寸法をギャップ検出部により検出されるギャップ寸法に基づいて、第二駆動手段を用いて微調整する。
このような構成では、第二駆動手段の第二駆動電圧は目標ギャップ寸法近傍のみでギャップ寸法に基づき設定されるため、第二駆動手段が発生する応力の大きさの範囲は小さくてよく、第二駆動手段は、印加する第二駆動電圧に対する発生応力の感度を低減させることができる。
これにより、フィードバック制御時におけるギャップ寸法の微調整をより精度よく実施することができる。また、第二駆動手段におけるゲインを一定に固定したまま、広いギャップ範囲に対して高精度なギャップ寸法の微調整を実施することができるので、第二駆動手段にゲインを可変させる構成等が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。
さらに、第二駆動手段のみによりギャップ寸法を変更した場合、変更したギャップ寸法に応じて第一反射膜及び第二反射膜の平行性が悪化するおそれがあるが、本発明では、第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させるので、目標ギャップ寸法に設定した際にも、第一反射膜及び第二反射膜が高い平行性を保っている。これにより、目標ギャップ寸法によらず、高い分解能を実現することができる。
【００６５】
本実施形態では、ギャップ検出手段が第一反射膜及び第二反射膜の間の静電容量の検出により行われる。このような構成では、光干渉領域を形成する第一反射膜及び第二反射膜が、ギャップ検出手段を兼ねるため、ギャップ検出手段のための電極を別途設ける必要がないため、構成の簡略化を図れ、波長可変干渉フィルターの小型化、薄型化を図れる。
【００６６】
本実施形態では、２種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加することにより制御する。このような構成では、例えば、部分駆動部が３つの場合では、２つに大きな第一駆動電圧をかけ、残る１つに小さな第一駆動電圧をかければ、可動部側の反射膜の傾きを変化させることができる。なお、小さな第一駆動電圧をかける電極をどれにするかは、出荷前の検査によって実際の可動部側の反射膜の傾き方向を確認して選択し、その傾き量によってそれぞれの第一駆動電圧を設定すればよい。このように、２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御するので、電圧制御部に用いられる制御系（電圧制御用の回路等）の構成を簡略化できる。
【００６７】
本実施形態では、第一駆動手段及び第二駆動手段が静電アクチュエーターにより形成されている。このような構成では、電極間を対向して配置するだけでよく、構成の簡略化を図れ、光学モジュールの小型化、薄型化を図れる。また、電極間に印加する電圧を変更するだけで、容易に反射膜間ギャップを変更することができ、反射膜間ギャップのギャップ制御も容易に実施できる。
【００６８】
本実施形態では、第一駆動手段は、平面視において、第二駆動手段の外側に設けられている。このような構成では、第一駆動手段を、第二駆動手段の内側に設けた構成に比べて、反射膜間の平行度を変化させるための調整範囲を大きくとることができるため、各反射膜の平行性の悪化をより精度よく改善することができる。
【００６９】
本実施形態では、複数の部分駆動部は、平面視において、仮想円Ｐの円周に沿う円弧状に、かつ、仮想円Ｐの円周上において等角度間隔に設けられている。このような構成では、複数の部分駆動部を、等角度間隔に設けることで、中心点Ｐに対してバランスよく静電引力を作用させることができる。これにより、光干渉領域のうちのどの位置の平行度が悪化した場合でも、その平行度が悪化した位置に応じて適切な第一駆動電圧を印加することで、平行度の悪化を改善させることができる。
【００７０】
［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。
上記第一実施形態では、２種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加するようにしたが、２種類の電圧波形の第一駆動電圧のうちの一つを基準電位波形（ＧＮＤ電位）とする点で相違する。
本実施形態では、第一駆動回路１５１において、１つの駆動回路が設けられるだけでよい。例えば、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃのうち、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂを駆動させ、第二部分静電アクチュエーター５６Ｃを非駆動にする場合、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂを設定された第一駆動電圧の波形を印加する駆動回路に接続する。一方、第二部分静電アクチュエーター５６Ｃは、例えばＧＮＤ回路に接続すればよい。
このような本実施形態では、第一駆動回路１５１の駆動回路の構成を１つにすることができるので、電圧制御部１５の構成の簡略化を図れ、光学モジュール１０の小型化、製造コストの低減を図ることができる。更に、制御系（駆動回路等）が複数ある場合に生じるような機械的、電気的な干渉がない。
なお、本実施形態のように第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃの中に非駆動のものを含める場合、上記第一実施形態のような、目標のギャップ寸法に対し第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させるという駆動方法は行わず、第一駆動手段は傾きのみを制御するように駆動する方法が好ましい。
この場合、第一駆動手段に第一駆動電圧を印加して、可動反射膜と固定反射膜との傾きを制御することで平行度を改善し、静電アクチュエーター５６に電圧を印加して、ギャップ寸法を変更することが好ましい。
【００７１】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について、以下説明する。
上記第一実施形態では、２種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加するようにしたが、第三実施形態では、３種類の電圧波形の第一駆動電圧を各部分駆動部に印加する点で上記第一実施形態と相違する。
本実施形態では、例えば、第二部分静電アクチュエーター５６Ａに図７（Ａ）の電圧波形の第一駆動電圧を印加し、第二部分静電アクチュエーター５６Ｂに図７（Ｂ）の電圧波形の第一駆動電圧を印加し、第二部分静電アクチュエーター５６Ｃを、第二実施形態における第二部分静電アクチュエーター５６Ｃと同様、基準電位波形、即ち非駆動波形とする。
また、第一駆動手段を構成する第二電極５６１及び第四電極５６２の構成及び配置パターンを、１２０度間隔で等角度間隔に３つの第二部分電極５６１Ａ，５６１Ｂ，５６１Ｃ及び第四部分電極５６２Ａ，５６２Ｂ，５６２Ｃを有する構成としたが、上記第一実施形態の構成及び配置パターンに限定されるわけではなく、様々な構成や配置パターンを採用することができる。その一例を図８に示す。図８（Ａ）は、７２度間隔で等角度間隔に５つの第二部分電極及び第四部分電極を有する構成である。また、図８（Ｂ）は、６０度間隔で等角度間隔に６つの第二部分電極及び第四部分電極を有する構成である。さらに、図８（Ｃ）は、第二部分電極及び第四部分電極を二重円環形状とし、それぞれの円環形状について、１２０度間隔で等角度間隔に３つの第二部分電極及び第四部分電極を有する構成である。
【００７２】
本実施形態では、３種類の電圧波形の第一駆動電圧のうちの１つが基準電位波形、即ち非駆動波形である。このような構成では、実質的に２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御することになり、第一駆動手段に用いられる制御系（駆動回路）が２つであるため、より精度よく、各反射膜の平行性の悪化を改善することができる。例えば、部分駆動部が５つの場合では、１つに非駆動電圧、１つに小さな第一駆動電圧、残る３つに大きな第一駆動電圧にするなどの構成にすることができる。これにより、波長可変干渉フィルターにより高精度に所望波長の光を取り出すことができる。また、２種類の電圧波形の第一駆動電圧により制御するので、電圧制御部に用いられる制御系（駆動回路等）の数を少なく抑えることができる。
なお、本実施形態のように各部分駆動部の中に非駆動のものを含める場合、上記第一実施形態のような、目標のギャップ寸法に対し第一駆動手段により目標ギャップ寸法近傍まで変位させるという駆動方法は行わず、第一駆動手段は傾きのみを制御するように駆動する方法が好ましい。
【００７３】
［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。
例えば上記各実施形態では、図７に示すような、１２０度間隔で３つの第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃが配置される例を示したが、これに限定されない。
図８は、本発明における部分駆動部の配置例を示す図である。ここで、図８（Ａ）は、７２度間隔で等角度間隔に５つの第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅを有する構成である。また、図８（Ｂ）は、６０度間隔で等角度間隔に６つの第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ、５６Ｆを有する構成である。さらに、図８（Ｃ）は、部分駆動部を二重円環形状に配置した例であり、それぞれの円環形状について、径内側に第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ、５６Ｃを配置し、径外側に第二部分静電アクチュエーター５６Ｄ，５６Ｅ，５６Ｆを、それぞれ１２０度間隔で等角度間隔に配置した構成の例である。
図８に示すように、より多くの部分駆動部を設けることにより、反射膜５４１，５４２の平行性をより高度に制御することができ、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法を変化させた際の分解能の低下をより確実に抑制できる。
【００７４】
また、第三実施形態において、各第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃに印加する第一駆動電圧を、３つの電圧波形のうちのいずれかに設定し、そのうち１つ（第二部分静電アクチュエーター５６Ｃ）を非駆動波形（ＧＮＤ電位）にする例を示したが、第二部分静電アクチュエーター５６Ｃも、第二部分静電アクチュエーター５６Ａ，５６Ｂと異なる駆動波形で駆動させる構成としてもよい。
さらに、図８に示すように、４つ以上の第二部分静電アクチュエーターが設けられる構成では、第一駆動回路１５１にそれぞれ異なる４つ以上の電圧波形を出力可能な制御系を組み込む必要が生じるが、より細かい傾き制御が可能となり、より精度よく反射膜５４１，５４２の平行性を維持することができる。
【００７５】
本発明の第一駆動手段として第二静電アクチュエーター５６を例示し、第二駆動手段として第一静電アクチュエーター５５を例示したが、静電アクチュエーター以外の駆動系により構成されていてもよい。
例えば、第一駆動手段及び第二駆動手段として、電極の代わりに、誘電コイル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く、圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
【００７６】
また、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を静電容量検出量の電極とする例を示したが、これに限定されない。反射膜５４１，５４２とは別に、別途静電容量検出用の電極を設ける構成としてもよい。この場合、反射膜５４１，５４２の近傍に当該静電容量検出用の電極を配置することで、反射膜間ギャップのギャップ寸法に対応した検出信号を出力できる。
【００７７】
上記実施形態では、第一駆動手段である第二静電アクチュエーター５６を、反射膜５４１，５４２の傾き制御に加え、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法を変更するためにも用いる例を示したが、例えば、第二静電アクチュエーター５６が反射膜５４１，５４２の傾き制御のみを行い、第一静電アクチュエーター５５のみにより反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法を変更する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、第一駆動手段である第二静電アクチュエーター５６を、反射膜５４１、５４２に対して、第一静電アクチュエーター５５よりも遠い位置、即ち外側に配置した例を示したが、第一駆動手段である第二静電アクチュエーター５６を、第一静電アクチュエーター５５よりも内側に配置する構成としてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、可動基板５２にダイヤフラム等により構成された保持部５２２が設けられる例を示したが、保持部５２２が設けられない構成としてもよい。この場合でも、可動基板５２の基板厚みの不均一性、可動基板５２に設けられた可動反射膜５４２や各種電極、接合膜による膜応力等、その他の外圧等によって、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法の変更時に、反射膜５４１，５４２の平行性が悪化する場合がある。このような構成に対して、本発明の第一駆動手段、及び電圧制御部を設ける構成とすることで、上述した実施形態と同様に、反射膜５４１，５４２の平行性を向上させることができ、分解能の低下を抑制することができる。
【００７９】
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光カメラ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。
【００８０】
例えば、図９に示すように、本発明の電子機器を、色測定や分光測定を実施する分光測色装置に適用することもできる。
図９は、波長可変干渉フィルターを備えた分光測色装置４００の一例を示すブロック図である。
この分光測色装置４００は、図９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、分光測色装置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、この分光測色装置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。
【００８１】
光源装置４１０は、光源４１１、複数のレンズ４１２（図９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を備える分光測色装置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。
【００８２】
測色センサー４２０は、図９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撮像部１２と、波長可変干渉フィルター５の第一静電アクチュエーター５５、第二静電アクチュエーター５６への印加電圧を制御する電圧制御部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、分光した光を撮像部１２にて受光する。
【００８３】
制御装置４３０は、分光測色装置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９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の電圧制御部１５は、制御信号に基づいて、第一静電アクチュエーター５５、第二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、撮像部１２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。
【００８４】
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。
【００８５】
図１０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１１は、図１０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１０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１１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１１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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、上記第一実施形態と同様にして波長可変干渉フィルター５の各静電アクチュエーター５５、５６を稼働させ、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。
【００８９】
なお、上記図１０及び図１１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。
【００９０】
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。
【００９１】
図１２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１２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。
【００９２】
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、上記第一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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、図１２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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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】
【０１００】
１…分光カメラ、５…波長可変干渉フィルター、１０…光学モジュール、１１…レンズ群、１２…撮像部、１５…電圧制御部、２０…制御部、２１…波長設定部、２２…分光画像取得部、２３…画像出力部、２４…記憶部、５１…固定基板、５２…可動基板、５３…接合膜、５５…第一静電アクチュエーター、５６…第二静電アクチュエーター、１００…ガス検出装置、１１０…センサーチップ、１２０…流路、１３０…本体部、１３１…センサー部カバー、１３３…排出手段、１３４…筐体、１３５…光学部、１３６…フィルター、１３７…受光素子、１３８…制御部、１３９…電力供給部、１４０…操作パネル、１４１…表示部、１４２…接続部、１４３…接続部、１４４…信号処理部、１４５…光源ドライバー回路、１４６…電圧制御部、１４７…受光回路、１４８…センサーチップ検出器、１４９…センサーチップ検出回路、１５０…排出ドライバー回路、１５１…第一駆動回路、１５２…ギャップ検出器、１５３…第二駆動回路、１５４…マイコン、２００…食物分析装置、２１０…検出器、２１１…光源、２１２…撮像レンズ、２１３…撮像部、２２０…制御部、２２１…光源制御部、２２２…電圧制御部、２２３…検出制御部、２２４…信号処理部、２２５…記憶部、２３０…表示部、４００…分光測色装置、４１０…光源装置、４１１…光源、４１２…レンズ、４２０…測色センサー、４３０…制御装置、４３１…光源制御部、４３２…測色センサー制御部、４３３…測色処理部、５１１…電極配置溝、５１２…反射膜設置部、５１３…第一接合部、５２１…可動部、５２２…保持部、５２３…第二接合部、５２５…基板外周部、５４１…固定反射膜、５４２…可動反射膜、５４３…固定側引出電極、５４４…可動側引出電極、５５１…第一電極、５５２…第三電極、５５３…第一引出電極、５５４…第三引出電極、５６１…第二電極、５６２…第四電極、５６３…第二引出電極、５６４…第四引出電極、９０５…波長可変干渉フィルター、９２１…可動部、９２２…保持部、９５１…固定基板、９５２…可動基板、９５３…固定反射膜、９５４…可動反射膜、１２０Ａ…吸引口、１２０Ａ１…除塵フィルター、１２０Ｂ…吸引流路、１２０Ｃ…排出流路、１２０Ｄ…排出口、１３５Ａ…光源、１３５Ｂ…ビームスプリッター、１３５Ｃ…レンズ、１３５Ｄ…レンズ、１３５Ｅ…レンズ、５１１Ａ…電極設置面、５１２Ａ…反射膜設置面、５２１Ａ…可動面、５６１Ａ…第二部分電極、５６１Ｂ…第二部分電極、５６１Ｃ…第二部分電極、５６２Ａ…第四部分電極、５６２Ｂ…第四部分電極、５６２Ｃ…第四部分電極、５６３Ａ…第二部分引出電極、５６４Ａ…第四部分引出電極、Ａ…検査対象、Ｆ…静電引力、Ｆ１…静電引力、Ｆ２…静電引力、Ｇ１…反射膜間ギャップ、Ｇ２…電極間ギャップ、Ｇ３…反射膜間ギャップ、Ｏ…フィルター中心点、Ｐ…仮想円、Ｘ…測定対象。
【図１】
2014153389.tif 000003
【図２】
2014153389.tif 000004
【図３】
2014153389.tif 000005
【図４】
2014153389.tif 000006
【図５】
2014153389.tif 000007
【図６】
2014153389.tif 000008
【図７】
2014153389.tif 000009
【図８】
2014153389.tif 000010
【図９】
2014153389.tif 000011
【図１０】
2014153389.tif 000012
【図１１】
2014153389.tif 000013
【図１２】
2014153389.tif 000014