(57)【要約】【課題】ファブリペロー干渉フィルタを用いて安定した光の計測を可能とする光計測制御プログラムを提供する。【解決手段】光計測制御プログラムは、空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、一対のミラー部間に生じる電位差に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を含む光検出装置において、光検出器から出力される電気信号を取得することによって計測対象となる光を計測する処理をコンピュータに実行させる光計測制御プログラムであって、電気信号の取得が開始される前に、一対のミラー部間に生じる電位差を計測対象の光の波長に応じた設定電位差に達するまで段階的に増加させるように制御する電圧制御部、及び、電圧制御部が一対のミラー部間に設定電位差を生じさせた状態で、電気信号を取得する信号取得部、としてコンピュータを機能させる。【選択図】図５
2018189775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、前記一対のミラー部間に生じる電位差に応じて前記一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、前記ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を含む光検出装置において、前記光検出器から出力される電気信号を取得することによって計測対象となる光を計測する処理をコンピュータに実行させる光計測制御プログラムであって、
前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を、前記計測対象の光の波長に応じた設定電位差に達するまで段階的に増加させるように制御する電圧制御部、及び、
前記電圧制御部が前記一対のミラー部間に前記設定電位差を生じさせた状態での前記電気信号を取得する信号取得部、として前記コンピュータを機能させる、光計測制御プログラム。
【請求項２】
前記信号取得部は、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達してから、待機時間を経過した後の前記電気信号を取得する、請求項１に記載の光計測制御プログラム。
【請求項３】
前記コンピュータを前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する温度取得部として更に機能させ、
前記温度取得部は、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達した後であって、前記信号取得部が前記電気信号を取得する前に、前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する、請求項１又は２に記載の光計測制御プログラム。
【請求項４】
前記電圧制御部は、前記信号取得部によって前記電気信号が取得された後に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記設定電位差から段階的に減少させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光計測制御プログラム。
【請求項５】
前記設定電位差は、互いに異なる複数の波長に応じた複数の設定電位差を含み、
前記電圧制御部は、
前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に順番に生じさせ、
前記信号取得によって前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記複数の設定電位差のうち最初の設定電位差に達するまで段階的に増加させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光計測制御プログラム。
【請求項６】
前記電圧制御部は、前記複数の設定電位差が順次大きくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項５に記載の光計測制御プログラム。
【請求項７】
前記電圧制御部は、前記複数の設定電位差が順次小さくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項５に記載の光計測制御プログラム。
【請求項８】
空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、前記一対のミラー部間に生じる電位差に応じて前記一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、
前記ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出部と、
前記一対のミラー部間に生じる電位差を制御するとともに、前記光検出部から出力された電気信号を取得する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記ファブリペロー干渉フィルタを透過する光の波長が計測対象の光の波長となるように、前記計測対象の光の波長に応じた設定電位差を前記一対のミラー部間に生じさせる電圧制御部と、
前記電圧制御部が前記設定電位差を前記一対のミラー部間に生じさせた状態での前記電気信号を取得する信号取得部と、を含み、
前記電圧制御部は、前記信号取得部によって前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記設定電位差に達するまで段階的に増加させる、光計測システム。
【請求項９】
前記信号取得部は、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達してから、待機時間を経過した後の前記電気信号を取得する、請求項８に記載の光計測システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する温度取得部を更に含み、
前記温度取得部は、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達した後であって、前記信号取得部が前記電気信号を取得する前に、前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する、請求項８又は９に記載の光計測システム。
【請求項１１】
前記電圧制御部は、前記信号取得部によって前記電気信号が取得された後に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記設定電位差から段階的に減少させる、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光計測システム。
【請求項１２】
前記設定電位差は、互いに異なる複数の波長に応じた複数の設定電位差を含み、
前記電圧制御部は、
前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に順番に生じさせ、
前記信号取得部によって前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記複数の設定電位差のうち最初の設定電位差に達するまで段階的に増加させる、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の光計測システム。
【請求項１３】
前記電圧制御部は、前記複数の設定電位差が順次大きくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項１２に記載の光計測システム。
【請求項１４】
前記電圧制御部は、前記複数の設定電位差が順次小さくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項１２に記載の光計測システム。
【請求項１５】
空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、前記一対のミラー部間に生じる電位差に応じて前記一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、
前記ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を含む光検出装置を用いて、前記光検出器から出力される電気信号を取得することによって計測対象となる光を計測する光計測方法であって、
前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記計測対象の光の波長に応じた設定電位差に達するまで段階的に増加させる電圧制御ステップと、
前記電圧制御ステップの後に、前記一対のミラー部間に前記設定電位差を生じさせた状態での前記電気信号を取得する信号取得ステップと、を含む、光計測方法。
【請求項１６】
前記信号取得ステップでは、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達してから、待機時間を経過した時に前記電気信号を取得する、請求項１５に記載の光計測方法。
【請求項１７】
前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する温度取得ステップを更に含み、
前記温度取得ステップでは、前記一対のミラー部間に生じる電位差が前記設定電位差に達した後であって、前記信号取得ステップによって前記電気信号を取得する前に、前記ファブリペロー干渉フィルタの温度を取得する、請求項１５又は１６に記載の光計測方法。
【請求項１８】
前記電圧制御ステップでは、前記信号取得ステップによって前記電気信号が取得された後に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記設定電位差から段階的に減少させる、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の光計測方法。
【請求項１９】
前記設定電位差は、互いに異なる複数の波長に応じた複数の設定電位差を含み、
前記電圧制御ステップは、
前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に順番に生じさせ、
前記信号取得ステップによって前記電気信号の取得が開始される前に、前記一対のミラー部間に生じる電位差を前記複数の設定電位差のうち最初の設定電位差に達するまで段階的に増加させる、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の光計測方法。
【請求項２０】
前記電圧制御ステップでは、前記複数の設定電位差が順次大きくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項１９に記載の光計測方法。
【請求項２１】
前記電圧制御ステップでは、前記複数の設定電位差が順次小さくなる順番で、前記複数の設定電位差のそれぞれを前記一対のミラー部間に生じさせる、請求項１９に記載の光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光計測制御プログラム、光計測システム及び光計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファブリペロー干渉型の光フィルタを備えた光検出装置が知られている。例えば特許文献１に開示されている分光測定装置は、光フィルタと、光フィルタを透過した光を受光する受光素子とを備えている。この光フィルタは、互いに対向する第１基板と第２基板とを有しており、第１基板と第２基板との間の距離は、静電アクチュエータによって制御される。距離が制御されることによって、光フィルタの透過波長が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、電圧が印加されていない初期の状態から目標とする電圧に到達するまでに、電圧が急速に印加されている。この場合、印加された電圧が目標とする電圧を超える、いわゆるオーバーシュートが生じ得る。そのため、空隙が目標よりも小さくなり、プルイン現象に起因するスティッキングが生じるおそれがある。この場合、安定した計測が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明の一側面は、ファブリペロー干渉フィルタを用いて安定した光の計測を可能とする光計測制御プログラム、光計測システム及び光計測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】
一側面の光計測制御プログラムは、空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、一対のミラー部間に生じる電位差に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を含む光検出装置において、光検出器から出力される電気信号を取得することによって計測対象となる光を計測する処理をコンピュータに実行させる光計測制御プログラムであって、電気信号の取得が開始される前に、一対のミラー部間に生じる電位差を、計測対象の光の波長に応じた設定電位差に達するまで段階的に増加させるように制御する電圧制御部、及び、電圧制御部が一対のミラー部間に設定電位差を生じさせた状態での電気信号を取得する信号取得部、としてコンピュータを機能させる。
【０００７】
一側面の光計測システムは、空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、一対のミラー部間に生じる電位差に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出部と、一対のミラー部間に生じる電位差を制御するとともに、光検出部から出力された電気信号を取得する制御部と、を含み、制御部は、ファブリペロー干渉フィルタを透過する光の波長が計測対象の光の波長となるように、計測対象の光の波長に応じた設定電位差を一対のミラー部間に生じさせる電圧制御部と、電圧制御部が設定電位差を一対のミラー部間に生じさせた状態での電気信号を取得する信号取得部と、を含み、電圧制御部は、信号取得部によって電気信号の取得が開始される前に、一対のミラー部間に生じる電位差を設定電位差に達するまで段階的に増加させる。
【０００８】
また、一側面の光計測方法は、空隙を介して互いに対向する一対のミラー部を有し、一対のミラー部間に生じる電位差に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を含む光検出装置を用いて、光検出器から出力される電気信号を取得することによって計測対象となる光を計測する光計測方法であって、電気信号の取得が開始される前に、一対のミラー部間に生じる電位差を計測対象の光の波長に応じた設定電位差に達するまで段階的に増加させる電圧制御ステップと、電圧制御ステップの後に、一対のミラー部間に設定電位差を生じさせた状態での電気信号を取得する信号取得ステップと、を含む。
【０００９】
このような光計測制御プログラム、光計測システム及び光計測方法では、一対のミラー部間に生じる電位差の大きさに応じて、一対のミラー部間の距離が制御される。これによって、ファブリペロー干渉フィルタを透過する光の波長が制御され得る。この場合、計測対象の光の波長に応じた設定電位差が生じることによって、計測対象の波長の光を検出できる。ここで、一対のミラー部間に生じる電位差は、設定電位差に達するまで段階的に増加する。そのため、急激に電位差が増加する場合に比べて、オーバーシュートの発生が抑制される。これにより、一対のミラー部同士のスティッキングが抑制される。したがって、ファブリペロー干渉フィルタを用いた安定した光の計測が可能となる。
【００１０】
また、一側面においては、一対のミラー部間に生じる電位差が設定電位差に達してから、待機時間を経過した後の信号が取得されてもよい。この構成によれば、一対のミラー部間に生じさせる設定電位差の増加の影響によってファブリペロー干渉フィルタの温度が上昇したとしても、待機時間によってファブリペロー干渉フィルタの温度が安定することにより、ファブリペロー干渉フィルタの透過波長の変動を抑制できる。
【００１１】
また、一側面においては、一対のミラー部間に生じる電位差が設定電位差に達した後であって、電気信号が取得される前に、ファブリペロー干渉フィルタの温度が取得されてもよい。この構成によれば、電気信号が取得される時のファブリペロー干渉フィルタの温度に近い温度が取得され得る。これにより、例えば、計測された温度に基づいて、設定電位差の補正を行うことができる。
【００１２】
また、一側面においては、電気信号が取得された後に、一対のミラー部間に生じる電位差が設定電位差から段階的に減少してもよい。この構成によれば、計測終了後に、一対のミラー部同士の距離が段階的に変化するので、当該ミラー部が振動することが抑制される。この場合、例えば、次回の計測を迅速に開始することが可能である。
【００１３】
また、一側面においては、設定電位差として、互いに異なる複数の波長に応じた複数の設定電位差が含まれ、複数の設定電位差のそれぞれが一対のミラー部間に順番に生じ、電気信号の取得が開始される前に、一対のミラー部間に生じる電位差が複数の設定電位差のうち最初の設定電位差に達するまで段階的に増加してもよい。この場合、光計測制御プログラム、光計測システム及び光計測方法によって、分光スペクトルを得ることができる。
【００１４】
また、一側面においては、複数の設定電位差が順次大きくなる順番で、複数の設定電位差のそれぞれが一対のミラー部間に生じてもよい。この場合、最初に一対のミラー部間に生じる設定電位差が最小となっているので、スティッキングが発生するリスクを低減することができる。
【００１５】
また、一側面においては、複数の設定電位差が順次小さくなる順番で、複数の設定電位差のそれぞれが一対のミラー部間に生じてもよい。この場合、ファブリペロー干渉フィルタに対する電気的な負荷が低減されながら光の計測が進行するため、ファブリペロー干渉フィルタの温度変化を抑制できる。これにより、ファブリペロー干渉フィルタを透過する光の波長の変動が抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
一側面の光計測制御プログラム、光計測システム及び光計測方法によれば、ファブリペロー干渉フィルタを用いた安定した光の計測を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、一実施形態の光検出装置の断面図である。
【図２】図２は、ファブリペロー干渉フィルタの斜視図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、光検出装置の駆動方法を説明するためのブロック図である。
【図５】図５は、光検出装置による計測の流れを示すテーブルである。
【図６】図６は、ファブリペロー干渉フィルタに印加される電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、光計測制御プログラムを示す図である。
【図８】図８は、光検出装置による計測の流れの別例を示すテーブルである。
【図９】図９は、ファブリペロー干渉フィルタに印加される電圧と時間との関係の別例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。なお、本実施形態に係る光計測システムは、一例として、流体中の物質の識別、ラインを流れるプラスチックのソーティング等に利用され得る。このような用途では、高速で複数のサンプルを連続して計測することがある。
【００１９】
まず、光計測システムの説明に先立ち、光計測システムに用いられる光検出装置の一例について、図１〜３を参照して説明する。図１に示すように、光検出装置１は、パッケージ２を備えている。パッケージ２は、ステム３と、キャップ４と、を有するＣＡＮパッケージである。キャップ４は、側壁５及び天壁６によって一体的に構成されている。ステム３及びキャップ４は、金属材料によって形成されており、互いに気密に接合されている。金属材料によって形成されたパッケージ２において、側壁５の形状は、所定のラインＬを中心線とする円筒状である。ステム３及び天壁６は、ラインＬに平行な方向において互いに対向しており、側壁５の両端をそれぞれ塞いでいる。
【００２０】
ステム３の内面３ａには、配線基板７が固定されている。配線基板７の基板材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。配線基板７には、光検出器（光検出部）８、及びサーミスタ等の温度検出器１６（図４参照）が実装されている。光検出器８は、ラインＬ上に配置されている。より具体的には、光検出器８は、その受光部の中心線がラインＬに一致するように配置されている。光検出器８は、例えば、ＩｎＧａＡｓ等が用いられた量子型センサ、サーモパイル又はボロメータ等が用いられた熱型センサ等の赤外線検出器である。紫外、可視、近赤外の各波長域の光を検出する場合には、光検出器８として、例えば、シリコンフォトダイオード等を用いることができる。なお、光検出器８には、１つの受光部が設けられていてもよいし、或いは、複数の受光部がアレイ状に設けられていてもよい。更に、複数の光検出器８が配線基板７に実装されていてもよい。温度検出器１６は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の温度変化検出できるように、例えばファブリペロー干渉フィルタ１０に近接した位置に配置されてもよい。
【００２１】
配線基板７上には、複数のスペーサ９が固定されている。各スペーサ９の材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。複数のスペーサ９上には、ファブリペロー干渉フィルタ１０が例えば接着剤によって固定されている。ファブリペロー干渉フィルタ１０は、ラインＬ上に配置されている。より具体的には、ファブリペロー干渉フィルタ１０は、その光透過領域１０ａの中心線がラインＬに一致するように配置されている。なお、スペーサ９は、配線基板７に一体的に構成されていてもよい。また、ファブリペロー干渉フィルタ１０は、複数のスペーサ９によってではなく、１つのスペーサ９によって支持されていてもよい。
【００２２】
ステム３には、複数のリードピン１１が固定されている。より具体的には、各リードピン１１は、ステム３との間の電気的な絶縁性及び気密性が維持された状態で、ステム３を貫通している。各リードピン１１には、配線基板７に設けられた電極パッド、光検出器８の端子、温度検出器１６の端子、及びファブリペロー干渉フィルタ１０の端子のそれぞれが、ワイヤ１２によって電気的に接続されている。なお、光検出器８、温度検出器１６及びファブリペロー干渉フィルタ１０は、配線基板７を介して各リードピン１１に電気的に接続されていてもよい。例えば、それぞれの端子と配線基板７に設けられた電極パッドとを電気的に接続し、電極パッドと各リードピン１１とをワイヤ１２によって接続してもよい。これにより、光検出器８、温度検出器１６、及びファブリペロー干渉フィルタ１０のそれぞれに対する電気信号の入出力等が可能である。
【００２３】
パッケージ２には、開口２ａが形成されている。より具体的には、開口２ａは、その中心線がラインＬに一致するようにキャップ４の天壁６に形成されている。ラインＬに平行な方向から見た場合に、開口２ａの形状は、円形状である。天壁６の内面６ａには、開口２ａを塞ぐように光透過部材１３が配置されている。光透過部材１３は、天壁６の内面６ａに気密接合されている。光透過部材１３は、ラインＬに平行な方向において互いに対向する光入射面１３ａ及び光出射面（内面）１３ｂ、並びに側面１３ｃを有している。光透過部材１３の光入射面１３ａは、開口２ａにおいて天壁６の外面と略面一となっている。光透過部材１３の側面１３ｃは、パッケージ２の側壁５の内面５ａに接触している。つまり、光透過部材１３は、開口２ａ内及び側壁５の内面５ａに至っている。このような光透過部材１３は、開口２ａを下側にした状態でキャップ４の内側にガラスペレットを配置し、そのガラスペレットを溶融させることで、形成される。つまり、光透過部材１３は、融着ガラスによって形成されている。
【００２４】
光透過部材１３の光出射面１３ｂには、接着部材１５によって、バンドパスフィルタ１４が固定されている。つまり、接着部材１５は、天壁６の内面６ａに接合された光透過部材１３を介して、天壁６の内面６ａに対してバンドパスフィルタ１４を固定している。バンドパスフィルタ１４は、光透過部材１３を透過した光のうち、光検出装置１の測定波長範囲の光（所定の波長範囲の光であって、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａに入射させるべき光）を選択的に透過させる（すなわち、当該波長範囲の光のみを透過させる）。バンドパスフィルタ１４の形状は、四角形板状である。より具体的には、バンドパスフィルタ１４は、ラインＬと平行な方向において互いに対向する光入射面１４ａ及び光出射面１４ｂ、並びに４つの側面１４ｃを有している。バンドパスフィルタ１４は、光透過性材料（例えば、シリコン、ガラス等）によって四角形板状に形成された光透過部材の表面に、誘電体多層膜（例えば、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の高屈折材料と、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の低屈折材料との組合せからなる多層膜）が形成されたものである。
【００２５】
接着部材１５は、バンドパスフィルタ１４の光入射面１４ａの全領域に配置された第１部分１５ａを有している。つまり、第１部分１５ａは、接着部材１５のうち、互いに対向する光透過部材１３の光出射面１３ｂとバンドパスフィルタ１４の光入射面１４ａとの間に配置された部分である。更に、接着部材１５は、ラインＬに平行な方向から見た場合にバンドパスフィルタ１４の外縁から外側に突出した第２部分１５ｂを有している。第２部分１５ｂは、側壁５の内面５ａに至っており、側壁５の内面５ａに接触している。また、第２部分１５ｂは、バンドパスフィルタ１４の側面１４ｃに接触している。
【００２６】
以上のように構成された光検出装置１においては、外部から、開口２ａ、光透過部材１３及び接着部材１５を介して、光がバンドパスフィルタ１４に入射すると、所定の波長範囲の光が選択的に透過させられる。バンドパスフィルタ１４を透過した光がファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａに入射すると、所定の波長範囲の光のうち所定の波長の光が選択的に透過させられる。ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａを透過した光は、光検出器８の受光部に入射して、光検出器８によって検出される。すなわち、光検出器８は、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過した光を電気信号に変換して出力する。例えば、光検出器８は、受光部に入射される光の強度に応じた大きさの電気信号を出力する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間（一対のミラー部間）の距離に応じた光を透過させる光透過領域１０ａがラインＬ上に設けられている。光透過領域１０ａは、例えば円柱状の領域である。光透過領域１０ａにおいては、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離が極めて精度良く制御される。つまり、光透過領域１０ａは、ファブリペロー干渉フィルタ１０のうち、所定の波長を有する光を選択的に透過させるために第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離を所定の距離に制御することが可能な領域であって、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離に応じた所定の波長を有する光が透過可能な領域である。
【００２８】
ファブリペロー干渉フィルタ１０は、矩形板状の基板２１を備えている。基板２１は、ラインＬに平行な方向において互いに対向する第１表面２１ａ及び第２表面２１ｂを有している。第１表面２１ａは、光入射側の表面である。第２表面２１ｂは、光検出器８側（すなわち、光出射側）の表面である。第１表面２１ａには、第１層構造体３０が配置されている。第２表面２１ｂには、第２層構造体４０が配置されている。
【００２９】
第１層構造体３０は、第１反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４がこの順で第１表面２１ａに積層されることで、構成されている。第１積層体３２と第２積層体３４との間には、枠状の第１中間層３３によって空隙（エアギャップ）Ｓが形成されている。基板２１は、例えば、シリコン、石英、ガラス等からなる。基板２１がシリコンからなる場合には、第１反射防止層３１及び第１中間層３３は、例えば、酸化シリコンからなる。第１中間層３３の厚さは、例えば、数十ｎｍ〜数十μｍである。
【００３０】
第１積層体３２のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第１ミラー部３５として機能する。第１積層体３２は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第１ミラー部３５を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。なお、第１ミラー部３５は、第１反射防止層３１を介することなく、第１表面２１ａに直接的に配置されていてもよい。
【００３１】
第２積層体３４のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第２ミラー部３６として機能する。第２ミラー部３６は、ラインＬに平行な方向において、空隙Ｓを介して第１ミラー部３５と対向している。第２積層体３４は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第２ミラー部３６を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。
【００３２】
第１積層体３２及び第２積層体３４では、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が配置されていてもよい。また、第１積層体３２及び第２積層体３４を構成する各層の材料としては、上述した材料の他に、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛等を用いることができる。
【００３３】
第２積層体３４において空隙Ｓに対応する部分には、第２積層体３４における第１中間層３３とは反対側の表面３４ａから空隙Ｓに至る複数の貫通孔３４ｂが形成されている。複数の貫通孔３４ｂは、第２ミラー部３６の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。複数の貫通孔３４ｂは、エッチングによって第１中間層３３の一部を除去して空隙Ｓを形成するために用いられたものである。
【００３４】
第１ミラー部３５には、光透過領域１０ａを囲むように第１電極２２が形成されている。第１ミラー部３５には、光透過領域１０ａを含むように第２電極２３が形成されている。すなわち、第１ミラー部３５は、第１電極２２及び第２電極２３を含んでいる。第１電極２２及び第２電極２３は、第１積層体３２のうち空隙Ｓに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。第２ミラー部３６には、第３電極２４が形成されている。すなわち、第２ミラー部３６は、第３電極２４を含んでいる。第３電極２４は、ラインＬに平行な方向において、空隙Ｓを介して第１電極２２及び第２電極２３と対向している。第３電極２４は、第２積層体３４のうち空隙Ｓに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。なお、第２電極２３の大きさは、光透過領域１０ａの全体を含む大きさであることが好ましいが、光透過領域１０ａの大きさと略同一であってもよい。
【００３５】
第１層構造体３０には、一対の第１端子２５及び一対の第２端子２６が設けられている。一対の第１端子２５は、光透過領域１０ａを挟んで互いに対向している。各第１端子２５は、第２積層体３４の表面３４ａから第１積層体３２に至る貫通孔内に配置されている。各第１端子２５は、配線２２ａを介して第１電極２２と電気的に接続されている。一対の第２端子２６は、一対の第１端子２５が互いに対向する方向に垂直な方向において、光透過領域１０ａを挟んで互いに対向している。各第２端子２６は、第２積層体３４の表面３４ａから第１中間層３３の内部に至る貫通孔内に配置されている。各第２端子２６は、配線２３ａを介して第２電極２３と電気的に接続されていると共に、配線２４ａを介して第３電極２４と電気的に接続されている。
【００３６】
第１積層体３２における第１中間層３３側の表面３２ａには、トレンチ２７，２８が設けられている。トレンチ２７は、配線２３ａにおける第２端子２６との接続部分を囲むように環状に延在している。トレンチ２７は、第１電極２２と配線２３ａとを電気的に絶縁している。トレンチ２８は、第１電極２２の内縁に沿って環状に延在している。トレンチ２８は、第１電極２２と第１電極２２の内側の領域（すなわち、第２電極２３が存在する領域）とを電気的に絶縁している。第２積層体３４の表面３４ａには、トレンチ２９が設けられている。トレンチ２９は、第１端子２５を囲むように環状に延在している。トレンチ２９は、第１端子２５と第３電極２４とを電気的に絶縁している。各トレンチ２７，２８，２９内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。
【００３７】
第２層構造体４０は、第２反射防止層４１、第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４がこの順で第２表面２１ｂに積層されることで、構成されている。第２反射防止層４１、第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４は、それぞれ、第１反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４と同様の構成を有している。このように、第２層構造体４０は、基板２１を基準として第１層構造体３０と対称の積層構造を有している。つまり、第２層構造体４０は、第１層構造体３０と対応するように構成されている。第２層構造体４０は、基板２１の反り等を抑制する機能を有している。
【００３８】
第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４には、光透過領域１０ａを含むように開口４０ａが形成されている。開口４０ａの中心線は、ラインＬに一致している。開口４０ａは、例えば円柱状の領域であり、光透過領域１０ａと略同一の径を有している。開口４０ａは、光出射側に開口しており、開口４０ａの底面は、第２反射防止層４１に至っている。開口４０ａは、第１ミラー部３５及び第２ミラー部３６を透過した光を通過させる。
【００３９】
第４積層体４４の光出射側の表面には、遮光層４５が形成されている。遮光層４５は、例えばアルミニウム等からなる。遮光層４５の表面及び開口４０ａの内面には、保護層４６が形成されている。保護層４６は、例えば酸化アルミニウムからなる。なお、保護層４６の厚さを１〜１００ｎｍ（好ましくは、３０ｎｍ程度）にすることで、保護層４６による光学的な影響を無視することができる。
【００４０】
以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ１０は、空隙Ｓを介して互いに対向する一対の第１ミラー部３５，第２ミラー部３６を有し、一対の第１ミラー部３５，第２ミラー部３６間に生じる電位差に応じて一対の第１ミラー部３５，第２ミラー部３６間の距離が変化する。すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ１０においては、一対の第１端子２５及び一対の第２端子２６を介して第１電極２２と第３電極２４とに電圧が印加される。これにより、当該電圧によって第１電極２２と第３電極２４との間に電位差が生じ、当該電位差に応じた静電気力が第１電極２２と第３電極２４との間に発生する。当該静電気力によって、第２ミラー部３６が、基板２１に固定された第１ミラー部３５側に引き付けられ、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離が調整される。このように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離が可変とされている。
【００４１】
ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長は、光透過領域１０ａにおける第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離に依存する。したがって、第１電極２２と第３電極２４とに印加する電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。第１電極２２と第３電極２４との間の電位差が大きいほど、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離が小さくなり、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長は短くなる。第２電極２３は、第３電極２４と同電位である。したがって、第２電極２３は、光透過領域１０ａにおいて第１ミラー部３５及び第２ミラー部３６を平坦に保つための補償電極として機能する。
【００４２】
光検出装置１では、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加する電圧を変化させながら（すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ１０において第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離を変化させながら）、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａを透過した光の強度を光検出器８において検出することで、分光スペクトルを得ることができる。
【００４３】
続いて、図４を参照して光計測システムについて説明する。図４に示すように、光計測システム１００は光検出装置１、電源装置６０及び制御装置７０を含んでいる。上述のように、光検出装置１は、ファブリペロー干渉フィルタ１０、光検出器８及び温度検出器１６を含んでいる。電源装置６０は、ファブリペロー干渉フィルタ１０を構成する一対の第１ミラー部３５，第２ミラー部３６間に電圧を印加し得る。より具体的には、電源装置６０は、リードピン１１に電気的に接続されており、一対の第１端子２５及び一対の第２端子２６を介して第１電極２２と第３電極２４との間に電圧を印加する。
【００４４】
制御装置７０は、電圧制御部７１、信号データ取得部（信号取得部）７２及び温度データ取得部（温度取得部）７３を有している。制御装置７０は、演算処理が行われるＣＰＵなどの演算回路と、ＲＡＭ及びＲＯＭといったメモリにより構成される記憶装置と、入出力装置と、を含むコンピュータによって構成され得る。例えば、制御装置７０は、スマートフォン、タブレット端末などを含むスマートデバイスなどのコンピュータによって構成されてもよい。制御装置７０は、電源装置６０と電気的に接続されている。また、制御装置７０は、光検出装置１の光検出器８及び温度検出器１６と電気的に接続されている。制御装置７０において実行される光計測方法は、記憶装置に格納されたプログラムに基づいて実行され得る。
【００４５】
電圧制御部７１は、例えばユーザによって設定された条件に基づいて、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧を制御する。すなわち、電圧制御部７１は、電源装置６０に対して制御信号を出力し、電源装置６０からファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧を制御する。例えば、電圧制御部７１は、印加される電圧の大きさ、印加のタイミング及び印加の継続時間を指定する制御信号を電源装置６０に対して出力する。なお、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧とは、第１電極２２と第３電極２４との間に印加される電圧のことである。
【００４６】
信号データ取得部７２は、光検出器８によって変換された電気信号を取得する。例えば、信号データ取得部７２は、電圧制御部７１から電源装置６０に出力される制御信号と、取得された光検出器８からの電気信号とに基づいて、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加された電圧と、当該電圧が印加されている状態で取得された電気信号とを関連付けて保持し得る。
【００４７】
温度データ取得部７３は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の温度を取得する。本実施形態では、温度データ取得部７３は、光検出装置１における温度検出器１６からの入力値に基づいてファブリペロー干渉フィルタ１０の温度を取得する。例えば温度検出器１６がサーミスタである場合、温度データ取得部７３はサーミスタの電気抵抗値を取得し、当該電気抵抗値から温度を導出する。
【００４８】
本実施形態の制御装置７０においては、電圧制御部７１は、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長が計測対象の光の波長となるように、計測対象の光の波長に応じた電位差（設定電位差）を一対のミラー部間に生じさせる。例えば、電圧制御部７１は、計測対象の光の波長に応じて、設定された電圧（以下、設定電圧という）をファブリペロー干渉フィルタ１０に印加することができる。ここで、電圧制御部７１における設定電圧の導出方法の一例について説明する。
【００４９】
まず、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧（制御電圧）とピーク透過波長との実測データを計測し、制御電圧とピーク透過波長との関係を、制御電圧を変数とする多項式（一例として７次式）でフィッティングする。続いて、フィッティングによって多項式の係数を波長換算係数として導出する。そして、波長換算係数によって特定される多項式を用いて、制御電圧とピーク透過波長とが一対一で対応したリスト、例えば０．２５ｍＶピッチの制御電圧に対するピーク透過波長のリストを作成する。このリストでは、印加する電圧の範囲を限定してもよい。この場合、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対して過剰に電圧が印加されることが抑制でき、ファブリペロー干渉フィルタ１０が損傷（スティッキングなど）することが抑制される。
【００５０】
次に、このピーク透過波長のリストに基づいて、例えば、１ｎｍピッチのピーク透過波長に対する制御電圧のリストを作成する。制御電圧のリストの波長範囲は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の対応波長範囲（例えば、１５５０−１８５０ｎｍ）に合わせて設定され得る。制御電圧のリストでは、波長の範囲を限定してもよい。この場合、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対して過剰に電圧が印加されることが抑制でき、ファブリペロー干渉フィルタ１０が損傷（スティッキングなど）することが抑制される。なお、制御電圧のリストは、フィッティングによって導出された多項式を用いて、作成してもよい。この場合、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧（制御電圧）とピーク透過波長との実測データを計測し、制御電圧とピーク透過波長との関係を、ピーク透過波長を変数とする多項式（一例として７次式）でフィッティングする。続いて、フィッティングによって多項式の係数を電圧換算係数として導出し、得られた多項式を用いて制御電圧のリストを作成する。これにより、計測対象として指定される光の波長に応じた設定電圧を導出することができる。また、制御電圧のリストを参照することによって、信号データ取得部７２では、光検出器８から入力された電気信号をピーク透過波長に対応付けることができる。
【００５１】
また、ファブリペロー干渉フィルタ１０のピーク透過波長は温度変化の影響を受ける。そこで、本実施形態では、ファブリペロー干渉フィルタ１０の温度に応じた、制御電圧のリストを補正したリストを作成してもよい。例えば、温度データ取得部７３によって取得されたファブリペロー干渉フィルタ１０の温度と、前述の制御電圧のリストとに基づいて、１ｎｍピッチのピーク透過波長に対する温度補正された制御電圧のリストを作成する。ピーク透過波長が温度によって略一定の割合で変動する場合、温度補正のための係数を用いて温度補正された制御電圧のリストを作成することができる。
【００５２】
また、光計測システム１００の回路構成によっては、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対して実際に印加される電圧と、電圧制御部７１によって指定される電圧との間にズレが生じる場合がある。そこで、必要に応じて、電圧の誤差を補正してもよい。例えば、回路による電圧の誤差を反映して、１ｎｍピッチのピーク透過波長に対する制御電圧のリストを作成してもよい。あるいは、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に実際に印加されている電圧を測定する機構を更に設けてもよい。すなわち、測定された電圧と電圧制御部７１によって指定される電圧との間にズレがある場合、このズレを解消するように制御電圧を調節するフィードバック制御を行ってもよい。この場合、電圧制御部７１によって指定された電圧と、実際にファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧との誤差を抑制することができる。
【００５３】
続いて、制御装置７０によって実行される制御についてより詳細に説明する。図５は、制御装置７０による制御の流れを示すテーブルである。このテーブルでは、制御装置７０によって実行される各制御の項目が示されている。また、制御の項目ごとに電圧制御部７１によって指定される電圧の状態が示されている。また、図６は、図５のテーブルに従って制御された場合のファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧と時間との関係を模式的に示すグラフである。本実施形態においては、第１電極２２の電位を０Ｖに固定し、第２電極２３及び第３電極２４に電圧を印加している。すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加された電圧の大きさは、第１電極２２と第３電極２４との間に生じる電位差に相当する。
【００５４】
図５に示すように、光計測システム１００による測定の開始時においては、電圧制御部７１は、電圧を印加しない指定を含む制御信号を電源装置６０に対して出力する。すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ１０には未だ電圧は印加されていない。開始時点においては、例えばユーザが計測対象となる波長の範囲を指定してもよい。このような指定は、制御装置７０の入力装置等によって行われ得る。また、計測対象となる波長の範囲は予め決められていてもよい。
【００５５】
続いて、制御装置７０による制御は、測定開始電圧設定（電圧制御ステップの一例）に移行する。測定開始電圧設定では、電圧制御部７１は、信号データ取得部７２によって電気信号の取得が開始される前に、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧を設定電圧に達するまで段階的に上昇（増加）させる。すなわち、電圧制御部７１は、電源装置６０に対して電圧の印加を開始するように制御信号を出力する。これにより、一対のミラー部間に生じる電位差は、設定電圧に対応する設定電位差に達するまで段階的に増加する。電圧制御部７１は、計測対象となる波長の範囲のうち最初に検出される波長に応じた設定電圧を１波長目電圧として設定する。そして、電圧制御部７１は、電圧の印加の開始から、１波長目電圧に達するまで、段階的に電圧を上昇させる。本実施形態では、電圧制御部７１によって電圧が階段関数状に制御されている。例えば、電圧制御部７１によって指定される電圧の値は、０Ｖから開始され、５ｍｓｅｃごとに１Ｖきざみで上昇してもよい。図６に示すように、測定開始電圧設定の処理は、時間ｔ０〜ｔ１の間に実行される。この場合、時間ｔ１における電圧Ｖ１の値が、１波長目電圧となる。本実施形態では、電圧制御部７１によって指定される電圧の値は、上述の制御電圧のリストに基づいており、温度等に基づく補正がなされていてよい。
【００５６】
なお、本明細書で「電圧を設定電圧に達するまで段階的に上昇（下降）させる」とは、現在の電圧から設定電圧に達するまでに、少なくとも１段階、現在の電圧と設定電圧との間の電圧が目標の電圧として設定されることを意味する。この場合、時間に対する印加電圧の変化量は、現在の電圧から目標の電圧に達する際に大きく変化する。そして、一旦変化量が小さくなった後、再度、次の目標の電圧に向けて変化量が大きくなる。この工程が設定電圧に達するまで繰り返されることによって、電圧が設定電圧まで段階的に上昇する。
【００５７】
続いて、制御装置７０による制御は、電圧上昇後待ち時間に移行する。この制御において、電圧制御部７１は、１波長目電圧を印加する制御信号を電源装置６０に出力した状態を所定の待機時間（例えば２００ｍｓｅｃ）だけ維持する。この待機時間は、例えばユーザによって自由に設定できてもよい。
【００５８】
続いて、制御装置７０による制御は、温度計測（温度取得ステップの一例）に移行する。温度計測の制御において、温度データ取得部７３は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の温度を取得する。この制御は、電圧設定、取得待ち時間及び処理時間から構成されている。電圧制御部７１は、電圧設定として、１波長目電圧を印加する制御信号を電源装置６０に対して出力する。温度データ取得部７３は、取得待ち時間として指定された時間（例えば１ｍｓｅｃ）だけ経過した後に、温度検出器１６からの入力値を取得する。そして、処理時間として指定された時間（例えば４ｍｓｅｃ）が経過するまでの間に、温度データ取得部７３によって取得された温度のデータが処理される。すなわち、この処理時間の間に温度のデータが制御装置７０の記憶装置に記録され得る。また、例えば、取得された温度のデータに基づいて、制御電圧のリストが補正されてもよい。この場合、以降の処理では、補正された電圧のリストを参照して生成された設定電圧が用いられる。図６に示すように、電圧上昇待ち時間の処理及び温度計測の処理は、時間ｔ１〜ｔ２の間に実行される。時間ｔ１〜ｔ２の間は、電圧Ｖ１が維持されている。
【００５９】
続いて、制御装置７０による制御は、１波長目測定に移行する（信号取得ステップの一例）。１波長目測定の制御において、信号データ取得部７２は、設定電圧として１波長目電圧が印加された状態における光検出器８の電気信号を取得する。すなわち、信号データ取得部７２は、設定電圧に対応した電位差が一対のミラー部間に生じている状態での電気信号を取得する。この制御は、電圧設定、取得待ち時間及び処理時間から構成されている。電圧制御部７１は、電圧設定として、１波長目電圧を印加する制御信号を電源装置６０に対して出力する。１波長目測定の直前に、１波長目電圧を印加する制御信号を再度出力することによって、意図する電圧が測定時に印加されることが保障される。また、温度による補正が成されたリストに基づく電圧が確実に設定される。信号データ取得部７２は、取得待ち時間として指定された時間（例えば１ｍｓｅｃ）だけ経過した後に、光検出器８からの電気信号を取得する。そして、処理時間として指定された時間（例えば４ｍｓｅｃ）が経過するまでの間に、信号データ取得部７２によって取得された電気信号のデータが処理される。すなわち、この処理時間の間に電気信号のデータが制御装置７０の記憶装置に記録され得る。図６に示すように、１波長目測定は、時間ｔ２〜ｔ２１の間に実行される。本実施形態では、測定開始電圧設定が終了した時間ｔ１から１波長目測定が終了した時間ｔ２１まで、継続して１波長目電圧が設定電圧として印加されている。
【００６０】
続いて、制御装置７０による制御は、２波長目測定に移行する。２波長目測定の制御において、信号データ取得部７２は、設定電圧として２波長目電圧が印加された状態での光検出器８の電気信号を取得する。この制御においても、１波長目測定と同様に、電圧設定、取得待ち時間及び処理時間から構成されている。電圧制御部７１は、電圧設定として、２波長目電圧を印加する制御信号を電源装置６０に対して出力する。信号データ取得部７２は、取得待ち時間として指定された時間（例えば１ｍｓｅｃ）だけ経過した後に、光検出器８からの電気信号を取得する。そして、処理時間として指定された時間（例えば４ｍｓｅｃ）が経過するまでの間に、信号データ取得部７２によって取得された電気信号のデータが処理される。以降、３波長目測定、４波長目測定……の順番に、計測対象となる波長の範囲の測定が終了するまで測定が繰り返される。この場合、電圧制御部７１は、複数の設定電圧のそれぞれをファブリペロー干渉フィルタ１０に順番に印加する。図６に示すように、２波長目測定の処理は時間ｔ２１〜ｔ２２までの間に実行され。３波長目測定以降の測定の処理は時間ｔ２２〜ｔ３までの間に実行される。また図示例するように、計測対象となる波長の長さが短くなるにつれて、すなわち、印加される設定電圧が大きくなるにつれて、電圧の変化量（設定電圧同士の差）が小さくなっている。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態では、設定電圧に応じた波長が順次小さくなる順番で測定が実行されている。すなわち、１波長目電圧である電圧Ｖ１が設定電圧の中で最も小さく、次いで、２波長目電圧（電圧Ｖ２）の順に大きくなり、最後の計測対象の電圧Ｖ３が最大の電圧となっている。本実施形態では、計測対象の波長が１ｎｍきざみで設定されている。この場合、図示のように、計測対象の波長が小さくなるに従って、設定電圧の上昇の大きさが小さくなっている。
【００６２】
続いて、制御装置７０による制御は、計測完了後電圧設定に移行する。計測完了後電圧設定の処理において、電圧制御部７１は、計測対象の範囲の波長の光が全て計測された後に、印加される電圧を計測完了時の設定電圧（図６の例では電圧Ｖ３）から段階的に下降させる。これにより、一対のミラー部間に生じる電位差は、段階的に減少する。例えば、電圧制御部７１によって指定される電圧の値は、計測完了時の設定電圧（電圧Ｖ３）から開始され、５ｍｓｅｃごとに１Ｖきざみで下降してもよい。本実施形態では、電圧制御部７１によって電圧が階段関数状に制御されている。また、電圧制御部７１によって指定される電圧の値が０Ｖになったときに、計測完了後電圧設定の処理が終了する。これによって、光計測システム１００による測定が終了する。光計測システム１００では、上記の処理によって、計測対象の範囲における波長の光の分光スペクトルを取得することができる。
【００６３】
図７は、コンピュータを制御装置７０として機能させるための光計測制御プログラムＰ１が格納された記録媒体７０ａを示す図である。記録媒体７０ａに格納された光計測制御プログラムＰ１は、電圧制御モジュールＰ１１、信号データ取得モジュールＰ１２及び温度データ取得モジュールＰ１３を備える。電圧制御モジュールＰ１１、信号データ取得モジュールＰ１２及び温度データ取得モジュールＰ１３を実行することにより実現される機能はそれぞれ、上記の電圧制御部７１、信号データ取得部７２及び温度データ取得部７３の機能と同様である。
【００６４】
光計測制御プログラムＰ１は、記録媒体７０ａにおけるプログラム記録領域に記録されている。記録媒体７０ａは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭ、半導体メモリ等の記録媒体によって構成されている。光計測制御プログラムＰ１は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。
【００６５】
以上説明した光計測システム１００によれば、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧（すなわち、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の電位差）の大きさに応じて、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との距離が制御される。これによって、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長が制御され得る。この場合、計測対象の光の波長に応じた設定電圧を印加することによって、計測対象の波長の光を検出できる。ここで、電圧制御部７１は、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対する電圧の印加を開始してから、設定電圧に達するまで、印加される電圧を段階的に上昇させる。すなわち、一対のミラー部間の電位差は段階的に増加する。そのため、急激に電圧を印加する場合に比べて、オーバーシュートの発生が抑制される。これにより、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６とのスティッキングが抑制される。したがって、ファブリペロー干渉フィルタ１０を用いた安定した光の計測が可能となる。本実施形態のファブリペロー干渉フィルタ１０では、第２ミラー部３６を含む薄膜状の第２積層体３４が印加電圧に応じて移動する。この場合、軽量且つ剛性の低い第２積層体３４は、印加電圧に対して追従しやすい。したがって、急激な電圧の印加によって電圧のオーバーシュートが生じると、目標とする電圧を越えた電圧に対して第２積層体３４が直ちに追従して移動する。この場合、プルイン現象によってスティッキングが生じる可能性がある。そのため、電圧の上昇幅を制限することによってオーバーシュートを抑制しながら印加電圧を段階的に上昇させる本実施形態の方法が特に有効である。
【００６６】
また、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０と光検出器８とを小型のパッケージに収納した場合、ファブリペロー干渉フィルタ１０の配線と光検出器８の配線とが近接することがある。この場合、ファブリペロー干渉フィルタ１０に対して電圧を印加したときに、電圧の変化に応じて、光検出器８の検出信号にクロストークノイズが発生する場合がある。例えば、高速での計測のように、電圧を印加してから速やかに計測を行う場合には、光検出器８の検出信号にクロストークノイズが残ってしまい、安定した計測が困難となるおそれがある。本実施形態では、設定電圧に達するまでの電圧を段階的に上昇させることによって、印加される電圧の変化量の大きさを小さくしている。このように電圧の変化量の大きさを小さくすることによって、クロストークノイズの発生が抑制される。
【００６７】
また、設定電圧に達するまでの電圧を急激に印加すると、ファブリペロー干渉フィルタ１０の可動部分が急激に変形し、ミラー部分が振動することが考えられる。この場合、当該振動が安定するまでに長い時間が必要となり、安定した計測が困難となるおそれがある。本実施形態では、段階的に電圧を印加することによって、ミラー部同士の距離が段階的に変化するので、ミラー部分の振動が抑制される。したがって、光を安定して計測することが可能となる。
【００６８】
また、信号データ取得部７２は、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧が設定電圧に達してから、待機時間を経過した時に電気信号を取得し得る。この構成によれば、設定電圧を印加する際の電圧の上昇の影響によってファブリペロー干渉フィルタ１０の温度が上昇したとしても、待機時間によってファブリペロー干渉フィルタ１０の温度が安定することにより、ファブリペロー干渉フィルタ１０の透過波長の変動を抑制できる。
【００６９】
また、温度データ取得部７３は、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧が設定電圧に達した後であって、信号データ取得部７２が電気信号を取得する前に、ファブリペロー干渉フィルタ１０の温度を取得し得る。この構成によれば、信号データ取得部７２によって電気信号が取得される際のファブリペロー干渉フィルタ１０の温度に近い温度を取得できる。これにより、例えば、計測された温度に基づいて、設定電圧の補正を行うことができる。
【００７０】
また、電圧制御部７１は、信号データ取得部７２が計測対象の光の波長に対応する電気信号を取得した後に、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される電圧を設定電圧から段階的に下降させてもよい。この構成によれば、計測終了後に、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離が段階的に変化するので、ミラー部が大きく振動することが抑制される。
【００７１】
また、電圧制御部７１は、複数の設定電圧のそれぞれをファブリペロー干渉フィルタ１０に順番に印加しており、信号データ取得部によって複数の設定電圧に対応した電気信号が取得されている。この場合、光計測システムによって、分光スペクトルを得ることができる。
【００７２】
また、電圧制御部７１は、複数の設定電圧が順次大きくなる順番で、複数の設定電圧のそれぞれをファブリペロー干渉フィルタ１０に印加し得る。この場合、最初にファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される設定電圧は、全ての設定電圧の中で最小の値となる。そのため、１波長目電圧が高い場合に比べて最初に印加される電圧の絶対値が小さく抑えられ、クロストークノイズの発生を抑制できる。また、最大の設定電圧に達する際（すなわち、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６とが最も近接する際）の電圧の変動量を小さくすることができ、スティッキングが発生するリスクを低減できる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られない。
【００７４】
例えば、制御装置７０によって実行される制御の流れは、図５に示した形態に限られない。制御装置７０によって実行される制御の他の例について、図８に示す。図８の例の説明において、図５との共通部分については、適宜説明を省略する。
【００７５】
図８に示すように、他の例における制御装置７０による制御では、１サンプル目、２サンプル目、というように任意の数のサンプルの計測が繰り返し実行される。各サンプルを計測する場合の計測開始電圧設定、電圧上昇後待ち時間、温度計測、１波長目測定等、及び計測完了後電圧設定の制御については、上記の実施形態と同様である。図８の例では、一のサンプルの計測と次のサンプルの計測との間にサンプル間待ち時間の処理が設定されている。図示例では、一例として３００ｍｓｅｃの待ち時間が設定されている。この待ち時間は、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ１０の振動が収束するための時間である。本例では、計測完了後電圧設定の制御によって、一対のミラー部同士の距離が段階的に変化するので、当該ミラー部が振動することが抑制される。そのため、サンプル間待ち時間を短く設定することができ、高速で複数のサンプルを連続して計測する場合に有利である。なお、測定の高速性を重視する場合には、サンプル間待ち時間を設けなくてもよい。
【００７６】
また、上記の実施形態では、設定電圧に応じた波長が順次小さくなる順番で測定が実行される例を示したが、例えば、設定電圧に応じた波長が順次大きくなる順番で測定が実行されてもよい。この場合、図９に示すように、測定開始電圧設定の処理が実行される時間ｔ０から時間ｔ１までの間に、電圧Ｖ３に達するまで段階的に電圧が上昇する。電圧Ｖ３は、計測対象の波長の中で最短の波長に対応する電圧である。そして、時間ｔ１〜ｔ２の間に、電圧上昇待ち時間の処理及び温度計測の処理が実行される。１波長目測定の処理は、時間ｔ２〜ｔ２１の間に実行される。３波長目測定以降の測定の処理は時間ｔ２２〜ｔ３までの間に実行される。計測完了後電圧設定の処理は時間ｔ３から時間ｔ４の間に実行される。
【００７７】
図９の例のように、電圧制御部７１によって、複数の設定電圧が順次小さくなる順番で、複数の設定電圧のそれぞれがファブリペロー干渉フィルタ１０に印加されてもよい。この場合、測定が進行するに従って、ファブリペロー干渉フィルタ１０に印加される設定電圧が小さくなっている。一般に、ミラーの近傍に設けた電極への電圧の印加によって一対のミラーの間の距離を制御するファブリペロー干渉フィルタでは、電圧上昇に伴う温度上昇の方が、電圧下降に伴う温度下降よりも急激に進行する。特に、上記の実施形態のようにミラーを含む第１積層体３２の一部、及びミラーを含む薄膜状の第２積層体３４を構成する層の一部を電極として利用する場合には、この傾向がより顕著に現れやすい。したがって、温度が上昇しやすい電圧上昇時に測定を行う形態よりも、温度が下降し難い電圧降下時に測定を行う形態の方が、同じ測定時間内におけるファブリペロー干渉フィルタの温度変化を抑制できる。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過する光の波長の変動が抑制される。
【００７８】
また、上記実施形態では、ファブリペロー干渉フィルタ１０と光検出器８とが一つのパッケージに収容された光検出装置１を例示したが、これに限定されない。ファブリペロー干渉フィルタを透過した光が光検出器によって検出できればよく、必ずしも一つのパッケージに収容される必要はない。例えばファブリペロー干渉フィルタと光検出器とは別体として、それぞれ別々に配置されてよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、測定開始電圧設置及び測定完了後電圧設定の制御において、電圧が階段関数状に上昇又は下降する例を示したが、当該制御では、電圧が段階的に上昇又は下降する形態であればよく、特に階段関数状であることに限定されない。
【００８０】
また、上記実施形態では、測定の開始時においてファブリペロー干渉フィルタ１０に電圧が印加されていない例を示したが、これに限定されない。例えば、測定の開始時において、ファブリペロー干渉フィルタ１０の第２ミラー部３６が初期位置（印加電圧が０Ｖの時の第２ミラー部３６の位置）から大きく移動しない程度の電圧が印加されていてもよい。この場合、印加される電圧を１波長目電圧まで上昇させる際の電圧の変動量が小さくなるので、スティッキングが発生するリスクを低減できる。
【００８１】
また、上記実施形態では、１波長目測定の直前に温度が計測される例を示したが、これに限定されない。例えば、継続的に温度を計測することによって、２波長目以降の測定を行う際に、ピーク透過波長に対する制御電圧のリストを随時補正してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態で示した各波長における処理時間（４ｍｓｅｃ）の間に、光検出器の信号が複数回分（例えば１２８回分）検出され、検出された信号が計測データ取得部によって平均化されてもよい。この構成によれば、光検出器からの電気信号に含まれるノイズの影響を低減することができる。光検出器からの電気信号に含まれるノイズが大きい場合には、信号の検出回数がさらに増やされて、平均化されてもよい。この場合、必要に応じて各波長における処理時間が増加されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１…光検出装置、８…光検出器（光検出部）、７０…制御装置（制御部）、７１…電圧制御部、７２…信号データ取得部（信号取得部）、７３…温度データ取得部（温度取得部）、１００…光計測システム。
【図１】
2018189775.tif 000003
【図２】
2018189775.tif 000004
【図３】
2018189775.tif 000005
【図４】
2018189775.tif 000006
【図５】
2018189775.tif 000007
【図６】
2018189775.tif 000008
【図７】
2018189775.tif 000009
【図８】
2018189775.tif 000010
【図９】
2018189775.tif 000011