(57)【要約】【課題】光の波長に対する光の強度を精度良く検出する光モジュールを提供する。【解決手段】入射する光３の一部を通過し一部を反射する固定反射膜１１と、固定反射膜１１と対向して配置され、入射した光３の一部を通過し一部を反射する可動反射膜１３と、固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させて固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の反射部間距離１５を変化させる間隔変更部３９と、反射部間距離１５を検出する間隔検出部２９と、固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光して光３の強度を検出する受光素子２４と、固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長と光３の強度との関係を演算する演算部５３と、を備え、第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、演算部５３は、反射部間距離１５が光３の半波長である第１光７０の強度と、反射部間距離１５が光の半波長の２倍である第２光７１の強度と、を用いる。【選択図】図１
2019109374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光の一部を通過し一部を反射する第１反射部と、
前記第１反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第２反射部と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させて前記第１反射部と前記第２反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、
前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、
第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、
前記演算部は、前記反射部間距離が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記演算部は、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光の強度の演算に前記第２光を用いて、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に前記第１光を用いて、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算することを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光モジュールであって、
波長が４００ｎｍ未満の光と波長が７００ｎｍ以上の光が前記受光素子に照射されることを抑制するバンドパスフィルターを備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光モジュールであって、
前記間隔変更部は前記第１反射部及び前記第２反射部と連動し対向する２つの電極を備え、前記電極間に矩形波の電圧を反復して印加することを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールであって、
所定の前記反射部間距離における前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の強度を前記演算部が前記受光素子から複数回入力して平均値を演算することを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
一対の反射膜、及び、前記一対の反射膜の間の距離であるギャップ量を変更す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と、
前記静電アクチュエーターに周期駆動電圧を印加するフィルター駆動部と、
前記ギャップ量を検出し、検出した前記ギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、
前記波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する受光部と、
前記波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、
第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、
前記演算部は、前記ギャップ量が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記ギャップ量が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いることを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
入射光の一部を通過し一部を反射する第１反射部と、
前記第１反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第２反射部と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させて前記第１反射部と前記第２反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、
前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、
前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備えた光モジュールを用いた分光測定方法であって、
前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させる振動工程と、
前記反射部間距離及び前記受光素子が受光する光の強度を、前記第１反射部及び前記第２反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングするサンプリング工程と、
第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、
前記演算部が、前記反射部間距離が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いて前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算するスペクトル演算工程と、を含むことを特徴とする分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール、分光測定装置、分光測定方法及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１反射部と第２反射部との間の反射部間距離を変更することで、通過光の波長を切り替えることが可能な波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールが特許文献１に開示されている。それによると、分光測定装置は、測定対象物で反射された光を波長可変干渉フィルターに入射させ、波長可変干渉フィルターを通過した所定波長の光を検出する。波長可変干渉フィルターは対向する第１反射部と第２反射部とを備える。そして、第１反射部と第２反射部との間の反射部間距離を変更することで、波長可変干渉フィルターを通過する光の波長を切り替え、各波長の通過光の強度を検出できる。これにより、測定対象物の分光スペクトルを測定することができる。
【０００３】
この分光測定装置では、波長可変干渉フィルターの反射部間距離を所望の値に調整した後に、通過光を検出している。しかし、反射部間距離を所望の値に維持するためには、波長可変干渉フィルターに高い駆動電圧を印加する必要がある。このため、分光測定装置における消費電力が大きくなっていた。
【０００４】
消費電力を低減する方法として第１反射部及び第２反射部の一方を共振させて固有振動で振動させる方法が考えられる。この方法では小さな力で安定した振動を行わせることができる。そして、光モジュールは１周期内で反射部間距離及び波長可変干渉フィルターを通過する光の強度を複数回検出する。
【０００５】
波長可変干渉フィルターを通過する光の半波長の整数倍が反射部間距離になっている。波長可変干渉フィルターを通過する光をバンドパスフィルター等で限定することにより、光の波長と強度との関係を検出できる。従って、固有振動を用いた光モジュールは消費電力を抑制して光スペクトルを検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
波長可変干渉フィルターを固有振動で振動させる。そして、第１反射部と第２反射部との間に電荷を蓄積させて、第１反射部と第２反射部との間の電圧を検出することにより反射部間距離を推定することができる。波長可変干渉フィルターを固有振動させるとき第１反射部と第２反射部との間の電圧が１周期内で速く変化するタイミングの場所と遅く変化するタイミングの場所とがある。電圧が速く変化するタイミングの場所では、反射部間距離の測定値のばらつきが大きくなるので推定精度が低下する。従って、光の波長に対する光の強度を精度良く検出する光モジュールが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
本適用例にかかる光モジュールであって、入射する光の一部を通過し一部を反射する第１反射部と、前記第１反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第２反射部と、前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させて前記第１反射部と前記第２反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、前記演算部は、前記反射部間距離が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、光モジュールは第１反射部及び第２反射部を備えている。第１反射部と第２反射部とは対向して配置されている。第１反射部及び第２反射部はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。第１反射部と第２反射部とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部が第１反射部と第２反射部との間の距離を変化させる。第１反射部と第２反射部との間の距離を反射部間距離とする。間隔検出部が反射部間距離を検出する。
【００１１】
反射部間距離が半波長の整数倍と等しい光が第１反射部及び第２反射部を通過する。第２整数が第１整数より大きい整数とする。そして、反射部間距離が光の半波長の第１整数倍である光を第１光とし、反射部間距離が光の半波長の第２整数倍である光を第２光とする。第１反射部及び第２反射部を通過する光には第１光及び第２光が含まれる。
【００１２】
受光素子が第１反射部及び第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する。そして、演算部は、第１光の強度と第２光の強度とを用いている。第１反射部及び第２反射部を通過する光の強度は第１光の方が第２光より強く検出される。この強度の違いは反射部間を進行する光の距離に差があるためと推測される。つまり、第１光の方が第２光より反射部間距離が短いので、反射部間を進行する間に光の強度が減衰し難いと推測される。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光は第２光より光の強度を精度良く測定できる。
【００１３】
第１反射部及び第２反射部を固有振動させて間隔変更部が反射部間距離を変化させる。反射部間距離が変化するタイミングにおいて、反射部間距離が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【００１４】
波長が同じ光における第１光と第２光とは反射部間距離が異なる。このため、波長が同じ光における第１光と第２光とでは反射部間距離の変化速度が異なることがある。従って、第１光において、反射部間距離の変化速度が速いとき、反射部間距離の変化速度が遅い第２光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュールは光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。
【００１５】
［適用例２］
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、前記演算部は、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光の強度の演算に前記第２光を用いて、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に前記第１光を用いて、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算することを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光の強度の演算に演算部は第２光を用いている。そして、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に演算部は第１光を用いている。波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度を演算部は演算している。第１反射部及び第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係をスペクトルとする。演算部は可視光のスペクトルを演算することができる。波長が４８０ｎｍ未満の光の強度の演算に演算部は第２光を用いている。波長が４８０ｎｍ未満の光の強度の演算に第１光を用いるときには反射部間距離の変化速度が速いので、第１光に代えて第２光を用いることにより演算部は光の強度を精度良く演算することができる。
【００１７】
波長が４８０ｎｍ以上の光の強度の演算に演算部は第１光を用いている。第１光は第２光より光の強度が大きいので精度良く測定できる。そして、波長が４８０ｎｍ以上の光では反射部間距離の変化速度が速くないので、第１光を用いることにより光の強度を精度良く演算することができる。その結果、演算部は波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度を精度良く演算することができる。
【００１８】
［適用例３］
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、波長が４００ｎｍ未満の光と波長が７００ｎｍ以上の光が前記受光素子に照射されることを抑制するバンドパスフィルターを備えることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、光モジュールはバンドパスフィルターを備えている。このバンドパスフィルターは、波長が４００ｎｍ未満の光と波長が７００ｎｍ以上の光が受光素子に照射されることを抑制する。従って、演算部が利用する第１光及び第２光以外の波長の光がスペクトルの演算に影響を与えることを抑制することができる。
【００２０】
［適用例４］
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、前記間隔変更部は前記第１反射部及び前記第２反射部と連動し対向する２つの電極を備え、前記電極間に矩形波の電圧を反復して印加することを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、間隔変更部は対向する２つの電極を備えている。そして、間隔変更部は電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。電極間に電圧を印加することにより電極間に静電気力が発生するので、反射部間距離を変化させることができる。そして、対向する２つの電極は第１反射部及び第２反射部と連動する。間隔変更部は電圧を反復して印加することにより、第１反射部及び第２反射部を固有振動させることができる。そして、電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、光モジュールを容易に製造することができる。
【００２２】
［適用例５］
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、所定の前記反射部間距離における前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の強度を前記演算部が前記受光素子から複数回入力して平均値を演算することを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、所定の反射部間距離における第１反射部及び第２反射部を通過する光を受光素子が複数回受光する。間隔変更部が第１反射部及び第２反射部を固有振動させるので、受光素子は容易に所定の反射部間距離における第１反射部及び第２反射部を通過する光を複数回受光することができる。そして、受光素子は受光した光の強度を演算部に出力する。演算部は光の強度を複数回入力して平均値を演算する。従って、受光素子が受光した光の強度にばらつきがあるときにも光モジュールは平均値を出力することができる。その結果、光モジュールは光の強度のばらつきに影響を受け難い値を出力できる。
【００２４】
［適用例６］
本適用例にかかる分光測定装置であって、一対の反射膜、及び、前記一対の反射膜の間の距離であるギャップ量を変更す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と、前記静電アクチュエーターに周期駆動電圧を印加するフィルター駆動部と、前記ギャップ量を検出し、検出した前記ギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、前記波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する受光部と、前記波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、前記演算部は、前記ギャップ量が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記ギャップ量が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、分光測定装置は波長可変干渉フィルター、フィルター駆動部、受光部及び演算部を備えている。波長可変干渉フィルターは一対の反射膜及び静電アクチュエーターを備えている。各反射膜はギャップ量の間隔をあけて配置されている。そして、各反射膜はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。静電アクチュエーターはギャップ量を変更する。ギャップ検出部がギャップ量を検出し、検出したギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力する。
【００２６】
ギャップ量が半波長の整数倍と等しい光が一対の反射膜を通過する。第２整数が第１整数より大きい整数とする。そして、ギャップ量が光の半波長の第１整数倍である光を第１光とし、ギャップ量が光の半波長の第２整数倍である光を第２光とする。一対の反射膜を通過する光には第１光及び第２光が含まれる。
【００２７】
受光部が波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する。そして、演算部は波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。演算部は、第１光の強度と第２光の強度とを用いている。一対の反射膜を通過する光の強度は第１光の方が第２光より強い。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光は第２光より光の強度を精度良く測定できる。
【００２８】
静電アクチュエーターが一対の反射膜を固有振動させてギャップ量を変化させる。ギャップ量が変化するタイミングにおいて、ギャップ量が変化する速度が速い部分と遅い部分がある。そして、ギャップ量の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。ギャップ量の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【００２９】
波長が同じ光における第１光と第２光ではギャップ量が異なる。このため、波長が同じ光における第１光と第２光とではギャップ量の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングが異なる。従って、第１光において、ギャップ量の変化速度が速いとき第２光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、分光測定装置は光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。
【００３０】
［適用例７］
本適用例にかかる電子機器は、上記に記載の光モジュールを備えたことを特徴とする。
【００３１】
本適用例によれば、電子機器は上記に記載の光モジュールを備えている。上記に記載の光モジュールはそれぞれ通過する光の波長に対する光の強度を精度良く出力できる。従って、電子機器は光の波長に対する光の強度を精度良く出力できる光モジュールを備えた電子機器とすることができる。
【００３２】
［適用例８］
本適用例にかかる分光測定方法は、入射光の一部を通過し一部を反射する第１反射部と、前記第１反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第２反射部と、前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させて前記第１反射部と前記第２反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備えた光モジュールを用いた分光測定方法であって、前記第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させる振動工程と、前記反射部間距離及び前記受光素子が受光する光の強度を、前記第１反射部及び前記第２反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングするサンプリング工程と、第２整数が第１整数より大きい整数とするとき、前記演算部が、前記反射部間距離が光の半波長の前記第１整数倍である第１光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第２整数倍である第２光の強度と、を用いて前記第１反射部及び前記第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算するスペクトル演算工程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
本適用例によれば、光モジュールは第１反射部、第２反射部、間隔変更部、間隔検出部、受光素子及び演算部を備えている。第１反射部と第２反射部とは対向して配置されている。第１反射部及び第２反射部はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。第１反射部と第２反射部とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部が第１反射部と第２反射部との間の距離を変化させる。第１反射部と第２反射部との間の距離を反射部間距離とする。間隔検出部が反射部間距離を検出する。受光素子が第１反射部及び第２反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する。そして、演算部が第１反射部及び第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。
【００３４】
振動工程では間隔変更部が第１反射部及び前記第２反射部を固有振動させて反射部間距離を変化させる。そして、サンプリング工程では、間隔検出部が検出する反射部間距離をサンプリングし、受光素子が受光する光の強度をサンプリングする。このサンプリングは第１反射部及び第２反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングで行われる。
【００３５】
反射部間距離が半波長の整数倍と等しい光が第１反射部及び第２反射部を通過する。第２整数が第１整数より大きい整数とする。そして、反射部間距離が光の半波長の第１整数倍である光を第１光とし、反射部間距離が光の半波長の第２整数倍である光を第２光とする。第１反射部及び第２反射部を通過する光には第１光及び第２光が含まれる。
【００３６】
スペクトル演算工程では演算部が第１反射部及び第２反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。演算部は、第１光の強度と第２光の強度とを用いている。第１反射部及び第２反射部を通過する光の強度は第１光の方が第２光より強い。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光は第２光より光の強度を精度良く測定できる。
【００３７】
反射部間距離が変化するタイミングにおいて、反射部間距離が変化する速度が速い部分と遅い部分がある。そして、反射部間距離の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【００３８】
波長が同じ光における第１光と第２光とは反射部間距離が異なる。このため、波長が同じ光における第１光と第２光とでは反射部間距離の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングが異なる。従って、第１光において、反射部間距離の変化速度が速いとき第２光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュールは光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態にかかわる分光測定装置の構成を示すブロック図。
【図２】受光器、間隔検出部及びデータ変換部の構成を説明するための図。
【図３】制御部の構成を示す電気ブロック図。
【図４】測定方法のフローチャート。
【図５】分光測定方法を説明するための図。
【図６】分光測定方法を説明するための図。
【図７】分光測定方法を説明するための図。
【図８】分光測定方法を説明するための図。
【図９】分光測定方法を説明するための図。
【図１０】分光測定方法を説明するための図。
【図１１】分光測定方法を説明するための図。
【図１２】分光測定方法を説明するための図。
【図１３】分光測定方法を説明するための図。
【図１４】第２の実施形態にかかわるガス検出装置の構成を示す模式正面図。
【図１５】ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１６】第３の実施形態にかかわる食物分析装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００４１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、分光測定装置と、この分光測定装置を用いて分光測定する分光測定方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる分光測定装置について図１〜図３に従って説明する。図１は、分光測定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、分光測定装置１は被測定物２に光３を照射する光源４を備えている。分光測定装置１において、光源４を含まない部分が光モジュール１ａになっている。従って、分光測定装置１は光モジュール１ａと光源４等から構成されている。
【００４２】
光源４はハロゲンランプやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等で構成され、測定する範囲の波長の光３を射出する。測定する波長の範囲は特に限定されないが本実施形態では、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍに設定している。光源４の発光スペクトルは平坦であるのが好ましい。被測定物２は分光測定をする対象物であり、被測定物２の種類は特に限定されない。
【００４３】
分光測定装置１は他にもバンドパスフィルター５、波長可変干渉フィルター６及び受光部としての受光器７を備えている。被測定物２で反射した光３の一部はバンドパスフィルター５、波長可変干渉フィルター６の順に通過して受光器７を照射する。
【００４４】
バンドパスフィルター５は波長が４００ｎｍ未満の光３と波長が７００ｎｍ以上の光３が受光器７に照射されることを抑制する光学部品である。分光測定装置１が分光する光３の波長は４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満である。バンドパスフィルター５は分光する範囲外の波長の光３が通過することを抑制することにより、不要な波長の光３の影響を抑制する。バンドパスフィルター５では光透過性の基板上に蒸着法等で成膜された膜が形成されている。膜の材質と膜厚により通過する光３の波長が限定される。
【００４５】
波長可変干渉フィルター６は通過する光３の波長を限定する光学部品である。波長可変干渉フィルター６は固定基板８と可動基板９とを備えている。固定基板８及び可動基板９の材質は光透過性のある材質であれば良く、例えば、ケイ酸ガラスや、水晶等を用いることができる。固定基板８と可動基板９とは接合膜１０により接合されている。接合膜１０は固定基板８と可動基板９とを接合するときに用いられる膜である。接合膜１０には例えば、シロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された膜を用いることができる。
【００４６】
固定基板８には第１反射部及び反射膜としての固定反射膜１１と電極としての固定電極１２とが設置されている。固定反射膜１１は入射する光３の一部を通過し一部を反射する。また、可動基板９には第２反射部及び反射膜としての可動反射膜１３と電極としての可動電極１４とが設置されている。可動反射膜１３は入射した光３の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜１１と可動反射膜１３とは互いに対向して配置され、反射膜の対となっている。一対の反射膜である固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の距離をギャップ量としての反射部間距離１５とする。尚、一対の反射膜である固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の距離を一対の反射膜である固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の間隔ともいう。
【００４７】
固定基板８は四角形の板状になっている。固定基板８の中央には円柱状に突出する反射膜設置部１６が設置されている。この反射膜設置部１６を囲んで円環状に凹んだ電極設置溝１７が設置されている。電極設置溝１７の周囲には図中上方向に突出する第１接合部１８が設置されている。第１接合部１８は可動基板９と接合する部位である。固定基板８は厚みが例えば５００μｍ〜１０００μｍに形成されたガラス基材を加工することで形成されている。
【００４８】
反射膜設置部１６の図中上方向側の面には固定反射膜１１が設置されている。固定反射膜１１の材質には、例えば、Ａｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜等の導電性の反射膜が用いられる。固定反射膜１１は、反射部間距離１５に応じた静電容量を検出するための容量検出電極としても機能する。固定反射膜１１には高屈折層及び低屈折層を積層した誘電体多層膜を用いてもよい。この場合、例えば誘電体多層膜の最下層または表層に導電性の金属合金膜が形成することで、固定反射膜１１を容量検出電極として機能させることができる。
【００４９】
他にも、固定反射膜１１は金属膜に重ねて透明な導電性ある材質を設置しても良い。透明な導電性ある材質にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＣＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｃａｄｍｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）等の材質を用いることができる。本実施形態では例えば固定反射膜１１の材質にＩＴＯが用いられている。
【００５０】
電極設置溝１７には固定電極１２が設置されている。固定電極１２の形状は円環状になっている。固定電極１２の材質は導電性があり成膜し易い材質であれば良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、固定電極１２の材質にＩＴＯを用いている。固定電極１２の材質には他にもＴｉＷ膜等の金属膜を用いることができる。
【００５１】
可動基板９の図中上側の面には中央を囲む円環状の溝２１が設置されている。溝２１に囲まれた円柱状の部分を可動部２２とする。可動部２２は固定基板８の反射膜設置部１６と対向して配置されている。溝２１の部分では可動基板９の厚みが薄くなっているので変形し易くなっている。従って、可動部２２は容易に図中上下方向に移動することが可能になっている。可動基板９は、厚みが例えば３００μｍ〜１０００μｍに形成されたガラス基材に平面研磨等の加工を施して形成されている。
【００５２】
可動部２２の図中下側の面には可動反射膜１３が設置されている。可動反射膜１３の材質は固定反射膜１１と同じ材質が用いられている。そして、可動反射膜１３は反射部間距離１５に応じた静電容量を検出するための容量検出電極としても機能する。
【００５３】
可動電極１４は可動反射膜１３の周囲に設置され、固定電極１２と同じく平面形状が円環状になっている。可動電極１４は固定電極１２と対向する場所に設置されている。固定電極１２と可動電極１４との間に電圧を印加するとき、固定電極１２と可動電極１４との間には静電気による静電気力が生じる。そして、固定基板８及び可動基板９は静電気力により可動基板９の溝２１の部分が変形して固定電極１２と可動電極１４との距離が変化するアクチュエーターになっている。固定電極１２と可動電極１４との距離が変化するとき反射部間距離１５が変化する。固定電極１２の材質には可動電極１４の材質と同じ材質が用いられている。
【００５４】
このように、固定基板８、可動基板９、固定電極１２及び可動電極１４等により静電アクチュエーター２３が構成されている。波長可変干渉フィルター６の静電アクチュエーター２３は反射部間距離１５を変更する。反射部間距離１５が変更することにより、波長可変干渉フィルター６は反射部間距離１５に応じた波長の光３を通過させることができる。
【００５５】
波長可変干渉フィルター６の図中上側には受光器７が設置されている。受光器７は受光素子２４を備えている。受光素子２４は固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光して光３の強度を検出する。そして、受光器７は波長可変干渉フィルター６から出力された光３を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する。
【００５６】
分光測定装置１は分光測定装置１を制御する制御装置２５を備えている。制御装置２５は制御部２６、光源駆動部２７、データ変換部２８、ギャップ検出部としての間隔検出部２９、フィルター駆動部としてのアクチュエーター駆動部３０等を備えている。制御部２６は光源駆動部２７、間隔検出部２９、アクチュエーター駆動部３０等を制御し、入力したデータを用いて光３のスペクトルを演算する。
【００５７】
光源駆動部２７は制御部２６及び光源４と電気的に接続されている。光源駆動部２７は制御部２６の指示信号に従って光源４の点灯及び消灯を行う。他にも、被測定物２で反射する光３の強度が適切になるように、光源４が照射する光３の強度を制御する。
【００５８】
データ変換部２８は制御部２６、間隔検出部２９及び受光器７と電気的に接続されている。データ変換部２８は受光器７が出力する電圧信号を入力する。そして、データ変換部２８は入力した電圧信号のノイズを低減させる。さらに、データ変換部２８は電圧信号をデジタルデータに変換して制御部２６に出力する。
【００５９】
間隔検出部２９はデータ変換部２８、固定反射膜１１及び可動反射膜１３と電気的に接続されている。間隔検出部２９は固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧をサンプリングして、データ変換部２８に出力する。固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧をギャップ検出信号としての間隔検出部出力電圧とする。データ変換部２８は間隔検出部２９が出力する電圧信号を入力する。そして、データ変換部２８は入力した電圧信号のノイズを低減させる。さらに、データ変換部２８は電圧信号をデジタルデータに変換して制御部２６に出力する。制御部２６には間隔検出部出力電圧を示すデータが入力される。このように、間隔検出部２９は反射部間距離１５を検出し、検出した反射部間距離１５に対応する間隔検出部出力電圧を出力する。
【００６０】
アクチュエーター駆動部３０は制御部２６、固定電極１２及び可動電極１４と電気的に接続されている。アクチュエーター駆動部３０は制御部２６からの制御信号に基づいて、固定電極１２及び可動電極１４に対し、駆動信号を出力する。駆動信号の波形は特に限定されないが、本実施形態では例えば、矩形波のパルス電圧であり、そのピーク電圧は５Ｖ以下になっている。駆動信号は周期駆動する電圧信号である。このように、アクチュエーター駆動部３０は静電アクチュエーター２３に周期駆動電圧を印加する。印加された周期駆動電圧により固定反射膜１１及び可動反射膜１３が固有振動する。このように、静電アクチュエーター２３は固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させて反射部間距離１５を変化させる。
【００６１】
静電アクチュエーター２３及びアクチュエーター駆動部３０等により間隔変更部３９が構成されている。間隔変更部３９は固定反射膜１１及び可動反射膜１３と連動し対向する固定電極１２及び可動電極１４を備える。そして、アクチュエーター駆動部３０は、固定電極１２と可動電極１４との電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。アクチュエーター駆動部３０は電圧を反復して印加することにより、固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させる。そして、固定電極１２と可動電極１４との電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、分光測定装置１を容易に製造することができる。尚、アクチュエーター駆動部３０は、インバーター回路等を含み、駆動信号の周波数を変更することが可能になっている。
【００６２】
制御部２６は間隔検出部２９及びデータ変換部２８から反射部間距離１５に対応するデータを入力する。そして、制御部２６は受光器７及びデータ変換部２８から波長可変干渉フィルター６を通過した光３の強度に対応するデータを入力する。制御部２６は反射部間距離１５を制御して波長可変干渉フィルター６を通過する光３の波長と光強度とのデータを収集する。そして、分光測定装置１は被測定物２で反射する光３のスペクトルを演算する。
【００６３】
図２は受光器、間隔検出部及びデータ変換部の構成を説明するための図である。図２に示すように、受光器７は、受光素子２４、電流電圧変換回路３１及び増幅回路３２等により構成されている。受光素子２４はフォトダイオード等の光電変換素子である。受光素子２４は波長可変干渉フィルター６を通過した光を受光し、受光した光の強度に応じた電流信号を電流電圧変換回路３１に出力する。
【００６４】
電流電圧変換回路３１はオペアンプ、抵抗及びコンデンサー等により構成されている。電流電圧変換回路３１は受光素子２４から電流信号を入力し、この電流信号を電圧信号に変換する。そして、変換した電圧信号を増幅回路３２に出力する。増幅回路３２は、プログラマブルゲインアンプである。電流電圧変換回路３１の出力が所望のダイナミックレンジになるように、増幅回路３２はゲインを可変して増幅する。増幅回路３２は電流電圧変換回路３１から出力された電圧信号を入力して増幅し、光強度検出信号としてデータ変換部２８に出力する。
【００６５】
データ変換部２８には第１ローパスフィルター３３、第２ローパスフィルター３４、ＡＤコンバーター３５（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ）等が設置されている。第１ローパスフィルター３３、第２ローパスフィルター３４はオペアンプ、抵抗及びコンデンサー等により構成されている。そして、第１ローパスフィルター３３、第２ローパスフィルター３４は信号に含まれる高周波成分を減衰させる。
【００６６】
ＡＤコンバーター３５は２つの入力ポートを備えている。ＡＤコンバーター３５は２つの入力ポートから入力するデータを同時にサンプリングすることができる。ＡＤコンバーター３５の入力ポートの１つは受光器７からの光強度検出信号を入力する。ＡＤコンバーター３５の入力ポートの１つは間隔検出部２９から間隔検出部出力電圧を示す信号を入力する。ＡＤコンバーター３５は、制御部２６からサンプリング信号を入力する。ＡＤ変換処理を行うときにはサンプリング信号を用いる。そして、アナログ信号である間隔検出部出力電圧及び光強度検出信号に対しＡＤコンバーター３５は同時にＡＤ変換処理を行う。
【００６７】
第１ローパスフィルター３３は増幅回路３２及びＡＤコンバーター３５と電気的に接続されている。第１ローパスフィルター３３は増幅回路３２から光強度検出信号を入力する。そして、光強度検出信号に含まれるノイズを低減する。このノイズには受光器７で付加されたノイズも含まれている。第１ローパスフィルター３３はノイズが低減された光強度検出信号をＡＤコンバーター３５に出力する。ＡＤコンバーター３５は光強度検出信号をデジタルデータに変換して制御部２６に出力する。
【００６８】
第２ローパスフィルター３４は間隔検出部２９及びＡＤコンバーター３５と電気的に接続されている。第２ローパスフィルター３４は間隔検出部２９から間隔検出部出力電圧を示す信号を入力する。そして、第２ローパスフィルター３４は間隔検出部出力電圧を示す信号に含まれるノイズを低減する。このノイズには間隔検出部２９で付加されたノイズも含まれている。第２ローパスフィルター３４はノイズが低減された間隔検出部出力電圧を示す信号をＡＤコンバーター３５に出力する。ＡＤコンバーター３５は間隔検出部出力電圧を示す信号をデジタルデータに変換して制御部２６に出力する。
【００６９】
図３は制御部の構成を示す電気ブロック図である。図３において、制御部２６はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ３６（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶する記憶部としてのメモリー３７を備えている。光源駆動部２７、アクチュエーター駆動部３０、データ変換部２８、間隔検出部２９、入力装置３８及び表示装置４１は入出力インターフェイス４２及びデータバス４３を介してＣＰＵ３６に接続されている。
【００７０】
入力装置３８は操作者がＣＰＵ３６に指示命令や測定条件を入力する装置である。入力装置３８はキーボード、タッチパネル等の装置である。タッチパネルは表示装置４１の表面に設置された透明なシート状のスイッチである。表示装置４１には液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、表面電界ディスプレイを用いることができる。表示装置４１には測定の状況や測定結果等が表示される。
【００７１】
メモリー３７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスクといった外部記憶装置を含む概念である。メモリー３７は分光測定装置１の動作の制御手順や距離測定の演算手順が記述されたプログラム４４を記憶する。他にも、メモリー３７は測定した反射部間距離１５のデータである間隔データ４５を記憶する。他にも、メモリー３７は反射部間距離１５のデータを波長に変換するデータである波長変換テーブルデータ４６を記憶する。波長変換テーブルデータ４６には間隔検出部出力電圧を反射部間距離１５に変換するテーブルが含まれている。さらに、波長変換テーブルデータ４６には間隔検出部出力電圧を波長に変換するテーブルが含まれている。他にも、メモリー３７は受光器７が検出する光３の強度のデータである光強度データ４７を記憶する。他にも、メモリー３７はＣＰＵ３６が演算する光３のスペクトルのデータであるスペクトルデータ４８を記憶する。他にも、メモリー３７はＣＰＵ３６のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
【００７２】
ＣＰＵ３６は、メモリー３７内に記憶されたプログラム４４に従って光源４、波長可変干渉フィルター６及び受光器７を制御する。ＣＰＵ３６は波長可変干渉フィルター６を通過して受光器７が検出した光３の強度のデータを用いて光３のスペクトルを演算して表示装置４１に表示するものである。プログラム４４が動作するＣＰＵ３６は具体的な機能実現部として光源制御部４９を有する。光源制御部４９は光源駆動部２７に制御信号を出力して光源駆動部２７に光源４を駆動させる。そして、光源制御部４９は光源４の点灯、消灯及び光源４が照射する光３の強度を制御する。
【００７３】
他にも、ＣＰＵ３６はアクチュエーター制御部５０を有する。アクチュエーター制御部５０はアクチュエーター駆動部３０に制御信号を出力してアクチュエーター駆動部３０に静電アクチュエーター２３を駆動させる。そして、アクチュエーター制御部５０は静電アクチュエーター２３の作動開始、作動停止、振幅、振動周期の調整の制御を行う。
【００７４】
他にも、ＣＰＵ３６は間隔測定制御部５１を有する。間隔測定制御部５１は間隔検出部２９に制御信号を出力して間隔検出部２９の動作を制御する。間隔検出部２９が間隔検出部出力電圧を検出してデータ変換部２８がデジタルデータに変換する。データ変換部２８はタイマーを備えている。そして、データ変換部２８は固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧を示すデータと測定時刻とのデータを間隔測定制御部５１に出力する。間隔測定制御部５１は変換したデータ及び測定時刻のデータを入力して間隔データ４５としてメモリー３７に記憶する。
【００７５】
他にも、ＣＰＵ３６は光強度測定制御部５２を有する。受光器７が受光した光３の強度を検出してデータ変換部２８がデジタルデータに変換する。そして、データ変換部２８は受光器７が受光した光３の強度を示すデータと測定時刻とのデータを光強度測定制御部５２に出力する。光強度測定制御部５２は変換したデータ及び測定時刻のデータを入力して光強度データ４７としてメモリー３７に記憶する。
【００７６】
他にも、ＣＰＵ３６は演算部５３を有する。演算部５３は入力したデータを用いて波長可変干渉フィルター６の固定反射膜１１及び可動反射膜１３を透過する光３の波長と光３の強度との関係を演算する。この光３の波長と光３の強度との関係がスペクトルに相当する。演算部５３は光強度演算部５４を備える。光強度演算部５４は同時刻に測定された間隔検出部出力電圧を示すデータと受光器７が検出した光強度を示すデータとを組み合わせてデータ配列にする。このデータ配列では間隔検出部出力電圧を示すデータと受光器７が検出した光強度を示すデータとが時系列に並んだデータになっている。
【００７７】
間隔検出部出力電圧は所定の周期で反復される。反射部間距離１５が最も小さくなるとき間隔検出部出力電圧が極大になる。光強度演算部５４は間隔検出部出力電圧が極大になる時を基準にしてデータ配列を形成する。データ配列では間隔検出部出力電圧を示すデータが極大値から減少して極小値になり、極小値から増加して極大値になる間の１周期分のデータが１つのデータ配列になっている。従って、データ配列の個数は測定期間中に波長可変干渉フィルター６が振動した回数となる。
【００７８】
他にも、演算部５３は平均値演算部５５を備える。平均値演算部５５は複数のデータ配列の平均を演算する。データ配列にはｎ個の間隔検出部出力電圧のデータとｎ個の光強度を示すデータが含まれるとする。測定期間中に波長可変干渉フィルター６が振動した回数をｍ回とする。このとき、データ配列の個数はｍ個である。
【００７９】
ｉを整数として、１つのデータ配列内において間隔検出部出力電圧のデータのｉ番目の値をＸｉとする。光強度を示すデータのｉ番目の値をＹｉとする。ｉは１からｎの範囲内の数字である。ｊを整数としてｍ個のデータ配列を測定順に並べたとき順番をｊで示す。ｊは１からｍの範囲内の数字である。
【００８０】
ｊ番目のデータ配列におけるＸｉをＸｉｊとする。ｊ番目のデータ配列におけるＹｉをＹｉｊとする。そして、Ｘｉ１＋Ｘｉ２＋・・・＋Ｘｉｍの演算値をｍで除算した値を平均Ｘｉとする。ｉを１から順に並べたとき、Ｘｉの配列は時系列の配列になる。同様に、Ｙｉ１＋Ｙｉ２＋・・・＋Ｙｉｍの演算値をｍで除算した値を平均Ｙｉとする。Ｙｉの配列は時系列の配列になる。平均Ｘｉ及び平均Ｙｉを組み合わせた配列を平均データ配列とする。平均値演算部５５は平均データ配列を演算する。
【００８１】
Ｘｉは所定の反射部間距離１５に対応するデータである。そして、Ｙｉは固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光の強度に対応するデータである。そして、平均値演算部５５は所定の反射部間距離１５における固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の強度をＣＰＵ３６が受光素子２４から複数回入力して平均値演算部５５が平均値を演算する。
【００８２】
他にも、演算部５３はスペクトル演算部５６を備える。スペクトル演算部５６は平均データ配列を用いてスペクトルを演算する。このとき、スペクトル演算部５６は波長変換テーブルデータ４６を用いて間隔検出部出力電圧のデータを光３の波長に変換する。そして、光３の波長を周波数に変換する。次に、光３の周波数に対する光３の強度の関係を演算することにより光３の周波数に対する光３の強度の分布を示すスペクトルを算出する。
【００８３】
他にも、ＣＰＵ３６は図示しない機能部を有し、例えば、演算結果のスペクトルを表示装置４１に表示する制御を行う。他にも、ＣＰＵ３６は装置の状態の表示や測定に関する情報を表示装置４１に表示する制御を行う。
【００８４】
次に上述した分光測定装置１が行う分光測定方法について図４〜図１３にて説明する。図４は、測定方法のフローチャートである。図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ３が並行して行われる。ステップＳ１は振動工程に相当する。この工程は固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させる工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ２は光照射工程である。この工程は、光源４が光３を被測定物２に照射する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ３はサンプリング工程である。この工程は、反射部間距離１５及び受光素子２４が受光する光３の強度を、固定反射膜１１及び可動反射膜１３が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする工程である。この工程では、所定の回数の振動が行われる。そして、ステップＳ３が継続する間はステップＳ１及びステップＳ２も行われる。次にステップＳ４に移行する。
【００８５】
ステップＳ４は平均化工程である。この工程は、平均値演算部５５が平均データ配列を演算する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５はスペクトル演算工程である。この工程は、スペクトル演算部５６が光３の周波数や波長に対する光３の強度分布を演算する工程である。以上の工程により、分光測定の工程が終了する。
【００８６】
図５〜図１３は分光測定方法を説明するための図である。次に、図１、図５〜図１３を用いて、図４に示したステップと対応させて測定方法を詳細に説明する。図５はステップＳ１の振動工程及びステップＳ３のサンプリング工程に対応する図である。図５において、横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は電圧及び反射部間距離１５を示す。電圧は図中上側が下側より大きな電圧になっている。反射部間距離１５は図中上側が下側より長い距離になっている。
【００８７】
駆動電圧推移線５７はアクチュエーター駆動部３０が固定電極１２と可動電極１４との間に印加する駆動信号の電圧波形を示している。駆動電圧推移線５７に示すように駆動信号の電圧波形は矩形波のパルス電圧であり、駆動信号のピーク電圧は５Ｖ以下になっている。そして、駆動信号の周波数は静電アクチュエーター２３の固有振動数と同じになっている。これにより、波長可変干渉フィルター６は５Ｖ以下の電圧で振動することが可能になっている。
【００８８】
反射部間距離推移線５８は反射部間距離１５の推移を示している。反射部間距離推移線５８が示すように、反射部間距離１５の周期は駆動電圧推移線５７の周期と同じ周期になっている。そして、反射部間距離推移線５８は正弦波に近い曲線になっている。固定電極１２と可動電極１４との間に電圧が印加されるとき反射部間距離１５が小さくなる。固定電極１２と可動電極１４との間に電圧が印加されないとき反射部間距離１５が大きくなる。
【００８９】
駆動信号の印加を開始したときには反射部間距離推移線５８の振幅は小さく、徐々に増加する。そして、所定時間経た後では反射部間距離推移線５８の振幅が安定する。ステップＳ３のサンプリング工程は反射部間距離推移線５８の振幅が安定した後で行われる。固定反射膜１１及び可動反射膜１３の振動は複数回行われる。駆動電圧推移線５７及び反射部間距離推移線５８は振動の一部分を示している。
【００９０】
ステップＳ２の光照射工程では図１に示すように、光源４から被測定物２に向けて光３が照射される。被測定物２で反射した光３の一部はバンドパスフィルター５を通過する。波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光３をバンドパスフィルター５は通過させる。バンドパスフィルター５を通過した光３は波長可変干渉フィルター６の固定反射膜１１及び可動反射膜１３に向かって進行する。そして、特定の波長の光３が波長可変干渉フィルター６を通過して受光器７の受光素子２４を照射する。
【００９１】
図５〜図８はステップＳ３のサンプリング工程に対応する図である。ステップＳ３において、間隔検出部２９が間隔検出部出力電圧を出力する。間隔検出部出力電圧は固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧である。そして、間隔検出部２９が反射部間距離１５を、固定反射膜１１及び可動反射膜１３が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする。間隔検出部２９は反射部間距離１５を直接サンプリングできないので、反射部間距離１５と相関のある間隔検出部出力電圧をサンプリングする。ステップＳ１では固定反射膜１１及び可動反射膜１３の振動は複数回行われる。そして、ステップＳ３でも所定の回数分の振動に対応するデータがサンプリングされる。
【００９２】
図５において、間隔検出部出力電圧推移線６１は間隔検出部出力電圧の推移を示す。反射部間距離１５の値が小さいとき、間隔検出部出力電圧推移線６１の値が大きく、変化が急激になる。反射部間距離１５の値が大きいとき、間隔検出部出力電圧推移線６１の値が小さく、変化が緩やかになる。
【００９３】
図６は間隔検出部出力電圧と反射部間距離との関係を示す図である。図６において、横軸は間隔検出部出力電圧を示し、図中右側が左側より大きな電圧になっている。縦軸は反射部間距離１５を示し、図中上側が下側より長い距離になっている。そして、相関線６２が示すように、間隔検出部出力電圧と反射部間距離１５とは反比例の関係の関係にある。固定反射膜１１及び可動反射膜１３は電荷を有する静電容量として機能する。このとき、間隔検出部出力電圧は反射部間距離１５と反比例の関係になることが知られている。このように、間隔検出部出力電圧は反射部間距離１５と相間がある。従って、間隔検出部出力電圧は反射部間距離１５を検出するのに用いられる信号になっている。
【００９４】
図７は間隔検出部出力電圧の推移を示す図であり、図５の間隔検出部出力電圧推移線６１を時間軸方向に拡大した図である。図７の縦軸と横軸とは図５と同じになっている。間隔検出部２９及びデータ変換部２８が間隔検出部出力電圧をサンプリングするとき、間隔検出部出力電圧推移線６１のピーク６１ａとなる時刻を基準にする。そして、間隔検出部２９及びデータ変換部２８は所定のサンプリング間隔で間隔検出部出力電圧をサンプリングする。サンプリングしたデータは間隔データ４５の一部としてメモリー３７に記憶される。
【００９５】
さらに、当ステップでは受光器７及びデータ変換部２８が受光素子２４が受光する光３の強度を、固定反射膜１１及び可動反射膜１３が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする。図８は光強度検出信号の推移を示す図である。光強度検出信号は受光器７からデータ変換部２８を経由して光強度測定制御部５２に出力される信号である。図８において、横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は光強度検出信号を示し、図中上側が下側より大きな電圧になっている。そして、電圧が大きい程受光素子２４が受光する光３の強さが強いことを示す。光強度検出信号推移線６３は光強度検出信号の推移の１例を示す。
【００９６】
時間の経過にともなって波長可変干渉フィルター６では反射部間距離１５が変化する。反射部間距離１５が半波長または１波長と等しい光３が波長可変干渉フィルター６を通過して受光素子２４を照射する。光強度検出信号推移線６３が示すように、被測定物２で反射した光３の半波長または１波長が反射部間距離１５と同じになったとき光強度検出信号が大きくなる。
【００９７】
ステップＳ４の平均化工程では、サンプリングした光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧の測定時刻間のデータを平均値演算部５５が補間する。補間方法には公知の方法を用いることができる。例えば、ニュートン補間やラグランジュ補間等の多項式補間、スプライン補間、線形補間、放物線補間等を用いることができる。補間方法は特に限定されないが、本実施形態では例えば、スプライン補間を用いている。
【００９８】
補間した光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧の平均を平均値演算部５５が算出する。ステップＳ１では固定反射膜１１及び可動反射膜１３の振動は複数回行われる。そして、ステップＳ３では複数回のデータがサンプリングされる。光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧のデータは間隔検出部出力電圧推移線６１におけるピーク６１ａが時間軸の基準になっている。ステップＳ４では時間軸の基準を合わせて複数回のデータを加算して加算した回数で除算することにより平均値演算部５５が平均値の演算を行う。従って、受光素子２４が受光した光３の強度にばらつきがあるときにも分光測定装置１は平均値を出力することができる。
【００９９】
図６〜図１０はステップＳ５のスペクトル演算工程に対応する図である。図６、図９〜図１１を用いて反射部間距離１５及び間隔検出部出力電圧を６つの領域に分けて説明する。図９は間隔検出部出力電圧の推移を示す図である。図１０及び図１１は反射部間距離の推移を示す図であり、図１１は図１０の一部を拡大した図である。図９〜図１１の横軸及び縦軸は図５と同じになっている。図９及び図１０において間隔検出部出力電圧推移線６１の縦軸は間隔検出部出力電圧であり、反射部間距離推移線５８の縦軸は反射部間距離である。
【０１００】
図６、図９及び図１０において、反射部間距離１５が短く間隔検出部出力電圧が高い領域を第１領域６４とする。図９に示すように第１領域６４は間隔検出部出力電圧の変化率が大きいので、反射部間距離１５を検出するのには適さない領域である。尚、間隔検出部出力電圧推移線６１の傾きが大きい領域は変化率の大きい領域であり、間隔検出部出力電圧推移線６１の傾きが小さい領域は変化率の小さい領域である。従って、第１領域６４は利用されない領域になっている。第１領域６４では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が４００ｎｍ未満である。波長が４００ｎｍ未満の光３はバンドパスフィルター５により波長可変干渉フィルター６への進行が抑制されている。従って、第１領域６４は波長可変干渉フィルター６が使用されない領域になっている。
【０１０１】
図６、図９及び図１０において、第１領域６４より反射部間距離１５が長い領域を第２領域６５とする。第２領域６５では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満である。図１１に示すように、第２領域６５では反射部間距離１５が光３の半波長に等しい光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。反射部間距離１５が光３の半波長に等しい光３を１次ピークの光ともいう。従って、第２領域６５では１次ピークの光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。図９に示すように第２領域６５では間隔検出部出力電圧の変化率が大きいので、反射部間距離１５を検出するのには適さない領域である。
【０１０２】
図６、図９及び図１０において、第２領域６５より反射部間距離１５が長い領域を第３領域６６とする。第３領域６６では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満である。図１１に示すように、第３領域６６では反射部間距離１５が光３の半波長に等しい光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。従って、第３領域６６では１次ピークの光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。図９に示すように第３領域６６では間隔検出部出力電圧の変化率が大きくないので、反射部間距離１５を検出するのには適した領域である。
【０１０３】
図６、図９及び図１０において、第３領域６６より反射部間距離１５が長い領域を第４領域６７とする。第４領域６７では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が４００ｎｍ未満及び７００ｎｍ以上である。波長が４００ｎｍ未満の光３はバンドパスフィルター５により波長可変干渉フィルター６への進行が抑制されている。波長が７００ｎｍ以上の光３もバンドパスフィルター５により波長可変干渉フィルター６への進行が抑制されている。従って、第４領域６７は波長可変干渉フィルター６が使用されない領域になっている。
【０１０４】
図６、図９及び図１０において、第４領域６７より反射部間距離１５が長い領域を第５領域６８とする。第５領域６８では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満である。図１１に示すように、第５領域６８では反射部間距離１５が光３の１波長に等しい光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。反射部間距離１５が光３の１波長に等しい光３を２次ピークの光ともいう。従って、第５領域６８では２次ピークの光３が波長可変干渉フィルター６を通過する。図９に示すように第５領域６８では間隔検出部出力電圧の変化率が大きくないので、反射部間距離１５を検出するのには適した領域である。
【０１０５】
図６、図９及び図１０において、第５領域６８より反射部間距離１５が長い領域を第６領域６９とする。第６領域６９では波長可変干渉フィルター６を通過する光３は波長が広範囲になっている。図９に示すように第６領域６９では間隔検出部出力電圧の変化が小さい。しかし、反射部間距離１５を検出するのには間隔検出部出力電圧の変化が小さすぎるので適さない領域になっている。
【０１０６】
このように、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光３は第５領域６８が適している。そして、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光３は第３領域６６が適している。図１１において、反射部間距離１５が半波長と等しい光３を第１光７０とし、反射部間距離１５が１波長と等しい光３を第２光７１とする。第１光７０は１次ピークの光３に相当し、第２光７１は２次ピークの光３に相当する。
【０１０７】
図７において、間隔検出部出力電圧の検出には第３領域６６および第５領域６８が用いられている。第３領域６６および第５領域６８は間隔検出部出力電圧の変化率が第２領域６５に比べて小さいので、反射部間距離１５を検出するのには適している。
【０１０８】
図８において、第２領域６５に生じたピークを第１ピーク６３ａとする。第５領域６８に生じたピークを第２ピーク６３ｂとする。第１ピーク６３ａと第２ピーク６３ｂとは同じ波長の光３が検出されたピークである。第１ピーク６３ａ及び第２ピーク６３ｂはともに検出可能であるが、第５領域６８の方が間隔検出部出力電圧を精度良く検出できるので、第２ピーク６３ｂを用いて光強度検出を行う。
【０１０９】
第３領域６６に生じたピークを第３ピーク６３ｃとする。第３領域６６は受光素子２４が検出する光強度も間隔検出部出力電圧も共に検出し易い領域である。従って、第３ピーク６３ｃを用いて光強度検出を行う。
【０１１０】
図１２は光の波長と間隔検出部出力電圧との相関を示す図である。図１２の横軸は波長可変干渉フィルター６を通過する光３の波長を示し、図中右側が左側より波長が長くなっている。縦軸は間隔検出部出力電圧を示し、図中上側が下側より高い電圧になっている。そして、１次相関線７２は第１光７０における相間を示している。２次相関線７３は第２光７１における相間を示している。
【０１１１】
波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光３には２次相関線７３の第５領域６８の部分を用いる。そして、間隔検出部出力電圧から波長を演算する。このときには第２光７１の光強度を用いる。波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光３には１次相関線７２の第３領域６６の部分を用いる。そして、間隔検出部出力電圧から波長を演算する。このときには第１光７０の光強度を用いる。
【０１１２】
スペクトル演算部５６は第１光７０の強度と第２光７１の強度とを用いてスペクトルの演算を行う。第１整数を１とし、第２整数を２とする。このとき、第２整数は第１整数より大きい整数である。そして、スペクトル演算部５６は、反射部間距離１５が光３の半波長の第１整数倍である第１光７０の強度と、反射部間距離１５が光３の半波長の第２整数倍である第２光７１の強度と、を用いている。
【０１１３】
スペクトル演算部５６は固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長と光３の強度との関係つまりスペクトルを演算する。このとき、スペクトル演算部５６は、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光３の強度の演算に第２光７１を用いて、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に第１光７０を用いている。
【０１１４】
メモリー３７の波長変換テーブルデータ４６には間隔検出部出力電圧を波長に変換するテーブルのデータが含まれている。スペクトル演算部５６は間隔検出部出力電圧のデータを光３の波長に変換する演算を行う。そして、光３の波長と光強度とを組み合わせた配列を演算する。
【０１１５】
図１３は波長に対する光強度の演算結果を説明するための図である。図１３において、横軸は光の波長を示し図中右側が左側より長い波長になっている。縦軸は光強度を示し、受光素子２４が受光した光３の強度を示す。図中上側が下側より光強度が強くなっている。
【０１１６】
光強度分布線７４は波長に対して受光素子２４が受光した光３の強度の分布を示す１例である。スペクトル演算部５６は光３の波長と光強度とを組み合わせた配列から光強度分布線７４を演算する。光強度分布線７４は２つのピークが存在する例である。波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満におけるピークを第４ピーク７４ａとする。第４ピーク７４ａは第５領域６８にあり、図８の第２ピーク６３ｂに対応するピークである。従って、第４ピーク７４ａは第２光７１を用いて検出されている。図１３に戻って、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満におけるピークを第５ピーク７４ｂとする。第５ピーク７４ｂは第３領域６６にあり、図８の第３ピーク６３ｃに対応するピークである。従って、第５ピーク７４ｂは第１光７０を用いて検出されている。そして、スペクトル演算部５６は光強度分布線７４を表示装置４１に表示して分光測定の工程を終了する。
【０１１７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、光モジュール１ａは固定反射膜１１及び可動反射膜１３を備えている。固定反射膜１１と可動反射膜１３とは対向して配置されている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３はそれぞれ入射した光３の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜１１と可動反射膜１３とは反射部間距離１５の間隔をあけて配置され、間隔変更部３９が反射部間距離１５を変化させる。そして、間隔検出部２９が反射部間距離１５を検出する。
【０１１８】
反射部間距離１５が半波長の整数倍と等しい光３が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する。反射部間距離１５が光３の半波長の１倍である光３が第１光７０であり、反射部間距離１５が光３の半波長の２倍である光３が第２光７１である。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３には第１光７０及び第２光７１が含まれる。
【０１１９】
受光素子２４が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光して光３の強度を検出する。そして、演算部５３は、第１光７０の強度と第２光７１の強度とを用いている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の強度は第１光７０の方が第２光７１より強い。そして、強度の強い光３は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光７０は第２光７１より光の強度を精度良く測定できる。
【０１２０】
固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させて間隔変更部３９が反射部間距離１５を変化させる。反射部間距離１５が変化するタイミングにおいて、反射部間距離１５が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングでは通過する光３の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離１５の変化速度が遅いタイミングでは通過する光３の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【０１２１】
波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とは反射部間距離１５がことなる。このため、波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とでは反射部間距離１５が変化するタイミングにおいて反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングとが異なる。従って、第１光７０において反射部間距離１５の変化速度が速いとき、反射部間距離１５の変化速度が遅い第２光７１を用いて光３の強度を演算する。この操作により、演算部５３は光３の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュール１ａは光３の波長に対する光３の強度を精度良く出力することができる。
【０１２２】
（２）本実施形態によれば、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光３の強度の演算に演算部５３は第２光７１を用いている。そして、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に演算部５３は第１光７０を用いている。そして、波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光３の強度を演算部５３が演算している。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長と光３の強度との関係をスペクトルとする。演算部５３は可視光のスペクトルを演算する。このとき、波長が４８０ｎｍ未満の光３の強度の演算に演算部５３は第２光７１を用いている。波長が４８０ｎｍ未満の光３の強度の演算に第１光７０を用いるときには反射部間距離１５の変化速度が速いので、反射部間距離１５の変化速度が遅い第２光７１を用いることにより光３の強度を精度良く演算することができる。
【０１２３】
波長が４８０ｎｍ以上の光３の強度の演算に演算部５３は第１光７０を用いている。第１光７０は第２光７１より光３の強度が大きいので精度良く測定できる。そして、波長が４８０ｎｍ以上の光３の強度の演算に第１光７０を用いるときには反射部間距離１５の変化速度が速くないので、第１光７０を用いることにより光３の強度を精度良く演算することができる。その結果、演算部５３は、波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光３の強度を精度良く演算することができる。
【０１２４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（３）本実施形態によれば、光モジュール１ａはバンドパスフィルター５を備えている。このバンドパスフィルター５は、波長が４００ｎｍ未満の光３と波長が７００ｎｍ以上の光３が受光素子２４に照射されることを抑制する。従って、演算部５３が利用する第１光７０及び第２光７１以外の波長の光３がスペクトルの演算に影響を与えることを抑制することができる。
【０１２５】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（４）本実施形態によれば、間隔変更部３９は対向する固定電極１２及び可動電極１４の２つの電極を備えている。そして、間隔変更部３９は固定電極１２と可動電極１４との電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。電極間に電圧を印加することにより電極間に静電気力が発生するので、反射部間距離１５を変化させることができる。そして、対向する２つの電極は固定反射膜１１及び可動反射膜１３と連動する。間隔変更部３９は電圧を反復して印加することにより、固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させている。そして、電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、光モジュール１ａを容易に製造することができる。
【０１２６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（５）本実施形態によれば、所定の反射部間距離１５における固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光素子２４が複数回受光する。間隔変更部３９が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させるので、受光素子２４は容易に所定の反射部間距離１５における固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を複数回受光することができる。そして、受光素子２４は受光した光３の強度を演算部５３に出力する。演算部５３は光３の強度を複数回入力して平均値を演算する。従って、受光素子２４が受光した光３の強度にばらつきがあるときにも光モジュール１ａは平均値を出力することができる。その結果、光モジュール１ａは光３の強度のばらつきに影響を受け難い値を出力できる。
【０１２７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（６）本実施形態によれば、分光測定装置１は波長可変干渉フィルター６、アクチュエーター駆動部３０、受光器７及び演算部５３を備えている。波長可変干渉フィルター６は固定反射膜１１及び可動反射膜１３の一対の反射膜及び静電アクチュエーター２３を備えている。各反射膜は反射部間距離１５の間隔をあけて配置されている。そして、各反射膜はそれぞれ入射した光３の一部を通過し一部を反射する。静電アクチュエーター２３は反射部間距離１５を変更する。間隔検出部２９が反射部間距離１５を検出し、検出した反射部間距離１５に対応するギャップ検出信号としての間隔検出部出力電圧を示す信号をデータ変換部２８に出力する。
【０１２８】
反射部間距離１５が半波長の整数倍と等しい光３が一対の反射膜を通過する。反射部間距離１５が光３の半波長の１倍である光が第１光７０であり、反射部間距離１５が光の半波長の２倍である光３が第２光７１である。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３には第１光７０及び第２光７１が含まれる。
【０１２９】
受光素子２４が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光して光３の強度を検出する。そして、演算部５３は、第１光７０の強度と第２光７１の強度とを用いている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の強度は第１光７０の方が第２光７１より強い。そして、強度の強い光３は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光７０は第２光７１より光の強度を精度良く測定できる。
【０１３０】
固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させて間隔変更部３９が反射部間距離１５を変化させる。反射部間距離１５が変化するタイミングにおいて反射部間距離１５が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングでは通過する光３の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離１５の変化速度が遅いタイミングでは通過する光３の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【０１３１】
波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とは反射部間距離１５が異なる。このため、波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とでは反射部間距離１５が変化するタイミングにおける反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングがことなる。従って、第１光７０において、反射部間距離１５の変化速度が速いとき、反射部間距離１５の変化速度が遅い第２光７１を用いて光３の強度を演算することにより、演算部５３は光３の強度を精度良く演算することができる。その結果、分光測定装置１は光３の波長に対する光３の強度を精度良く出力することができる。
【０１３２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（７）本実施形態によれば、光モジュール１ａは固定反射膜１１、可動反射膜１３、間隔変更部３９、間隔検出部２９、受光素子２４及び演算部５３を備えている。固定反射膜１１と可動反射膜１３とは対向して配置されている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３はそれぞれ入射した光３の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜１１と可動反射膜１３とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部３９が反射部間距離１５を変化させる。間隔検出部２９が反射部間距離１５を検出する。受光素子２４が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を受光して光３の強度を検出する。そして、演算部５３が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長と光３の強度との関係を演算する。
【０１３３】
ステップＳ１の振動工程では間隔変更部３９が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を固有振動させて反射部間距離１５を変化させる。そして、ステップＳ３のサンプリング工程では、間隔検出部２９が検出する反射部間距離１５をサンプリングし、受光素子２４が受光する光３の強度をサンプリングする。このサンプリングは固定反射膜１１及び可動反射膜１３が固有振動する振動周期内の複数のタイミングで行われている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３には第１光７０及び第２光７１が含まれる。
【０１３４】
ステップＳ５のスペクトル演算工程では演算部５３が固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長と光３の強度との関係を演算する。演算部５３は、第１光７０の光強度と第２光７１の光強度とを用いている。固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の光強度は第１光７０の方が第２光７１より強い。そして、強度の強い光３は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第１光７０は第２光７１より光の強度を精度良く測定できる。
【０１３５】
反射部間距離１５が変化するタイミングにおいて、反射部間距離１５が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングでは通過する光３の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離１５の変化速度が遅いタイミングでは通過する光３の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
【０１３６】
波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とは反射部間距離１５がことなる。このため、波長が同じ光３における第１光７０と第２光７１とでは反射部間距離１５が変化するタイミングにおいて反射部間距離１５の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングとが異なる。従って、第１光７０において反射部間距離１５の変化速度が速いとき、反射部間距離１５の変化速度が遅い第２光７１を用いて光３の強度を演算する。この操作により、演算部５３は光３の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュール１ａは光３の波長に対する光３の強度を精度良く出力することができる。
【０１３７】
（第２の実施形態）
次に、上記の光モジュール１ａを備えたガス検出装置の一実施形態について図１４及び図１５を用いて説明する。このガス検出装置は、例えば、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に用いられる。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１３８】
図１４は、ガス検出装置の構成を示す模式正面図であり、図１５は、ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、電子機器としてのガス検出装置１３５はセンサーチップ１３６と吸引口１３７ａ、吸引流路１３７ｂ、排出流路１３７ｃ及び排出口１３７ｄを備えた流路１３７と本体部１３８とを有する構成となっている。
【０１３９】
本体部１３８は、センサー部カバー１３９、排出手段１４０及び筐体１４１を備えている。センサー部カバー１３９を開閉することにより、流路１３７を着脱することが可能になっている。さらに、本体部１３８は光学部１４２、フィルター１４３、光モジュール１４４、受光素子１４５（検出部）等を含む検出装置を備えている。光モジュール１４４には上記の光モジュール１ａが用いられている。
【０１４０】
さらに、本体部１３８は検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１４６（処理部）及び電力を供給する電力供給部１４７等を備えている。制御部１４６には光モジュール１ａの制御装置２５が組み込まれている。光学部１４２は、光３を射出する光源１４８、ビームスプリッター１４９、レンズ１５０、レンズ１５１及びレンズ１５２により構成されている。ビームスプリッター１４９は光源１４８から入射された光３をセンサーチップ１３６側に反射し、センサーチップ側から入射された光３を受光素子１４５側に透過する。
【０１４１】
図１５に示すように、ガス検出装置１３５には操作パネル１５５、表示部１５６、外部とのインターフェイスのための接続部１５７及び電力供給部１４７が設けられている。電力供給部１４７が二次電池の場合には充電のための接続部１５８を備えてもよい。更に、ガス検出装置１３５の制御部１４６は、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１５９及び光源１４８を制御するための光源ドライバー回路１６０を備えている。更に、制御部１４６は光モジュール１４４を制御するための制御部としての波長制御部１６１、受光素子１４５からの信号を受信する受光回路１６２を備えている。波長制御部１６１は光モジュール１４４を制御する。波長制御部１６１には光モジュール１ａの制御装置２５と同様の機能が組み込まれている。更に、制御部１４６はセンサーチップ１３６のコードを読み取り、センサーチップ１３６の有無を検出するセンサーチップ検出器１６３からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１６４を備えている。更に、制御部１４６は排出手段１４０を制御する排出ドライバー回路１６５等を備えている。
【０１４２】
次に、ガス検出装置１３５の動作について説明する。本体部１３８の上部のセンサー部カバー１３９の内部にはセンサーチップ検出器１６３が設けられている。センサーチップ検出器１６３によりセンサーチップ１３６の有無が検出される。信号処理部１５９はセンサーチップ検出器１６３からの検出信号を検出するとセンサーチップ１３６が装着された状態であると判断する。そして、信号処理部１５９は表示部１５６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。
【０１４３】
そして、操作者により操作パネル１５５が操作され、操作パネル１５５から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１５９へ出力される。まず、信号処理部１５９は光源ドライバー回路１６０に光源駆動の指示信号を出力して光源１４８を作動させる。光源１４８が駆動されると、光源１４８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。光源１４８には温度センサーや光量センサーが内蔵されており、センサーの情報が信号処理部１５９へ出力される。光源１４８から入力された温度や光量に基づいて、光源１４８が安定動作していると信号処理部１５９が判断すると、信号処理部１５９は排出ドライバー回路１６５を制御して排出手段１４０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１３７ａから吸引流路１３７ｂ、センサーチップ１３６内、排出流路１３７ｃ、排出口１３７ｄへと誘導される。尚、吸引口１３７ａには、除塵フィルター１３７ｅが設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気等が除去される。
【０１４４】
センサーチップ１３６は金属ナノ構造体が複数組み込まれた素子であり、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１３６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る。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１４２を通ってフィルター１４３に入射する。フィルター１４３によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が光モジュール１４４に入射する。
【０１４５】
そして、信号処理部１５９は波長制御部１６１に対して制御信号を出力する。これにより、波長制御部１６１は光モジュール１４４のアクチュエーターを駆動させて検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を光モジュール１４４に分光させる。分光した光３が受光素子１４５にて受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１６２を介して信号処理部１５９に出力される。
【０１４６】
信号処理部１５９は、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する。そして、検出対象となるガス分子が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１５９は表示部１５６にその結果情報を表示し、接続部１５７から外部へ出力する。
【０１４７】
ラマン散乱光を光モジュール１４４により分光し、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１３５を例示した。ガス検出装置１３５はガス固有の吸光度を検出して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３を検出するガスセンサーに光モジュール１４４を用いる。そして、ガス検出装置は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、判別する電子機器である。ガス検出装置１３５はこのような構成にすることで光モジュール１４４を用いてガスの成分を検出することができる。
【０１４８】
ガス検出装置１３５は光モジュール１４４と光モジュール１４４を制御する波長制御部１６１とを備えている。波長制御部１６１は光モジュール１４４を制御して光モジュール１４４が通過させる光３の波長を制御する。そして、光モジュール１４４には上記の光モジュール１ａが用いられている。従って、光モジュール１４４は光３の波長に対する光３の強度を精度良く演算することができるモジュールとなっている。その結果、ガス検出装置１３５は光３の波長に対する光３の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。
【０１４９】
（第３の実施形態）
次に、上記の光モジュール１ａを備えた食物分析装置の一実施形態について図１６を用いて説明する。食物分析装置は近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や食物、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に用いることができる。食物分析装置は物質成分分析装置の１種である。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１５０】
図１６は、食物分析装置の構成を示すブロック図である。図１６に示すように、電子機器としての食物分析装置１６８は検出器１６９、制御部１７０及び表示部１７１を備えている。検出器１６９は光３を射出する光源１７２、測定対象物１７３からの光３が導入される受光レンズ１７４、受光レンズ１７４から導入された光３を分光する光モジュール１７５を備えている。光モジュール１７５には上記の光モジュール１ａが用いられている。さらに、検出器１６９は分光された光を検出する光センサー１７６（検出部）を備えている。
【０１５１】
制御部１７０は光源１７２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１７７及び光モジュール１７５を制御する制御部としての波長制御部１７８を備えている。波長制御部１７８は光モジュール１７５を制御する。波長制御部１７８には光モジュール１ａの制御装置２５と同様の機能が組み込まれている。さらに、制御部１７０は光センサー１７６を制御して光センサー１７６で受光された分光画像を取得する検出制御部１７９、信号処理部１８０及び記憶部１８１を備えている。
【０１５２】
食物分析装置１６８を駆動させると光源制御部１７７により光源１７２が制御されて光源１７２から測定対象物１７３に光３が照射される。そして、測定対象物１７３で反射された光３は受光レンズ１７４を通って光モジュール１７５に入射する。光モジュール１７５は波長制御部１７８の制御により駆動される。これにより、光モジュール１７５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３は、例えば、光センサー１７６に受光される。また、受光された光３は分光画像として記憶部１８１に蓄積される。また、信号処理部１８０は波長制御部１７８を制御して光モジュール１７５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。
【０１５３】
そして、信号処理部１８０は記憶部１８１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１８１には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いる。記憶部１８１に記憶された食物に関する情報を基に信号処理部１８０は求めたスペクトルのデータを分析する。そして、信号処理部１８０は測定対象物１７３に含まれる食物成分と各食物成分含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から信号処理部１８０は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、信号処理部１８０は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る。更には、信号処理部１８０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１８０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１７１に表示させる処理をする。
【０１５４】
食物分析装置１６８は光モジュール１７５と光モジュール１７５を制御する波長制御部１７８とを備えている。波長制御部１７８は光モジュール１７５を制御して光モジュール１７５が通過させる光３の波長を制御する。そして、光モジュール１７５には上記の光モジュール１ａが用いられている。従って、光モジュール１７５は光３の波長に対する光３の強度を精度良く演算することができるモジュールとなっている。その結果、食物分析装置１６８は光３の波長に対する光３の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。
【０１５５】
また、食物分析装置１６８の他にも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に食物分析装置１６８を用いることができる。他にも、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に食物分析装置１６８を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。
【０１５６】
更には、上記の光モジュール１ａを用いた電子機器としては、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、上記の光モジュール１ａにより特定波長の光を分光する。そして、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、このように上記の光モジュール１ａでデータを抽出する電子機器により各波長の光のデータを処理することで、複数波長の光通信を実施することもできる。このときにも、電子機器は光３の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。
【０１５７】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、波長に対する光３の強度の分布であるスペクトルを演算した。光の周波数に対する光３の強度の分布をスペクトルとして演算しても良い。周波数は光３の速度を波長で除算して演算できる。従って、波長を周波数に変換することにより、光の周波数に対する光３の強度の分布を演算することができる。
【０１５８】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、静電アクチュエーター２３が反射部間距離１５を変化させた。反射部間距離１５を変化させる方法には別の方法を用いても良い。たとえば、コイルや磁石等の電磁力を用いる方法や圧電素子を用いて反射部間距離１５を変化させても良い。
【０１５９】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、第２整数を２とし、第１整数を１として、演算部５３は、反射部間距離１５が光３の半波長の第１整数倍である第１光７０の強度と、反射部間距離１５が光３の半波長の第２整数倍である第２光７１の強度と、を用いた。第２整数は第１整数より大きい整数であれば良い。第１整数を１にしたとき、第２整数を２以上の整数にしてもよい。また、第１整数を２にして、第２整数を３以上の整数にしてもよい。このとき、バンドパスフィルター５の特性を変更することにより不要な波長の光３の進行を抑制するのが好ましい。
【０１６０】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、アクチュエーター駆動部３０は、固定電極１２と可動電極１４との電極間に矩形波の電圧を反復して印加した。アクチュエーター駆動部３０が矩形波以外の波形を容易に出力できるときには、矩形波でなくても良い。出力しやすい波形にしても良い。例えば、正弦波や三角波でもよい。
【０１６１】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、ステップＳ４の平均化工程にて、平均値演算部５５が補間演算を行った後で平均値の演算を行った。平均値演算部５５は平均値の演算を行った後で補間演算を行っても良い。
【０１６２】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、スペクトル演算部５６は、波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の光３の強度の演算に第２光７１を用いて、波長が４８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の光の強度の演算に第１光７０を用いた。波長可変干渉フィルター６の駆動条件が異なるときには、第１光７０と第２光７１とを使いわける波長の範囲を変えても良い。最適な条件にすることにより光３の強度を精度よく演算できる。
【０１６３】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、バンドパスフィルター５が被測定物２と波長可変干渉フィルター６との間に設置された。バンドパスフィルター５は波長可変干渉フィルター６と受光器７との間に設置されても良い。このときにもバンドパスフィルター５は、波長が４００ｎｍ未満の光と波長が７００ｎｍ以上の光が受光器７に照射されることを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１ａ，１４４，１７５…光モジュール、１…分光測定装置、５…バンドパスフィルター、６…波長可変干渉フィルター、７…受光部としての受光器、１１…第１反射部及び反射膜としての固定反射膜、１２…電極としての固定電極、１３…第２反射部及び反射膜としての可動反射膜、１４…電極としての可動電極、１５…ギャップ量としての反射部間距離、２３…静電アクチュエーター、２４…受光素子、２９…ギャップ検出部としての間隔検出部、３０…フィルター駆動部としてのアクチュエーター駆動部、３９…間隔変更部、５３…演算部、７０…第１光、７１…第２光、１３５…電子機器としてのガス検出装置、１６８…電子機器としての食物分析装置。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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