(57)【要約】【課題】折り返し雑音の影響を低減する波長可変干渉フィルターを提供する。【解決手段】波長可変干渉フィルター１ｂは光３の一部を透過し一部を反射する固定反射膜１１及び可動反射膜１３と、固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の反射部間距離１５を検出する間隔検出部３６と、を備え、間隔検出部３６は、固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧を第１周波数でサンプリングした信号を出力するサンプリング回路２９と、信号の高周波成分を減衰させた信号を第２周波数でサンプリングしデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーター３５と、を備え、反射部間距離１５が変化する最大周波数をＦｆとし、第１周波数をＦｎとし、第２周波数をＦｓとし、ｎ及びｍはそれぞれ少なくとも１つの１以上の整数とするとき、式（１）及び式（２）を満たす。式（１）  （ｎ−１）×Ｆｓ＋Ｆｆ＝＜（２×ｍ−１）×Ｆｎ＝＜ｎ×Ｆｓ−Ｆｆ。式（２）  Ｆｆ＜Ｆｓ／２。【選択図】図２
2019133076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光の一部を透過し一部を反射する第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透過し一部を反射する第２反射部と、
前記第１反射部と前記第２反射部との間の距離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、を備え、
前記間隔検出部は前記第１反射部と連動する第１電極と、
前記第２反射部と連動する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を第１周波数でサンプリングした第１信号を出力するサンプリング回路と、
前記第１信号の高周波成分を減衰させた第２信号を出力するローパスフィルターと、
前記第２信号を第２周波数でサンプリングしデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターと、を備え、
前記反射部間距離が変化する最大周波数をＦｆとし、前記第１周波数をＦｎとし、前記第２周波数をＦｓとし、ｎ及びｍはそれぞれ少なくとも１つの１以上の整数とするとき、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
式（１）    （ｎ−１）×Ｆｓ＋Ｆｆ＝＜（２×ｍ−１）×Ｆｎ＝＜ｎ×Ｆｓ−Ｆｆ
式（２）    Ｆｆ＜Ｆｓ／２
【請求項２】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターであって、
前記サンプリング回路と前記Ａ／Ｄコンバーターとの間の前記ローパスフィルターを備えないことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルターおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した光干渉計が特許文献１に開示されている。それによると、光干渉計は固定ミラーと可動ミラーとを備え、可動ミラーを移動させることにより、固定ミラーと可動ミラーとの間隔を変化させている。そして、固定ミラー及び可動ミラーに所定の電荷を加え、固定ミラーと可動ミラーとの間の電圧を検出している。つまり、固定ミラーと可動ミラーとの間の静電容量の変化を検出している。そして、検出した電圧を変換して固定ミラーと可動ミラーとの距離である反射部間距離を算出している。
【０００３】
ミラー間に長時間電圧印加を続けると帯電し、予期しない静電引力の影響を受ける。そのため、ミラー間の電圧を印加した後、電圧の変化をサンプリングし、所定の間隔で電圧をリセットする必要がある。電圧の変化をサンプリングするためにサンプリング回路が作動する。サンプリング回路では所定の周波数である第１周波数でスイッチングする回路が作動する。そして、サンプリングした電圧をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ）変換するときには所定の周波数である第２周波数でスイッチングする回路が作動する。
【０００４】
特許文献１の光干渉計の構造を波長可変干渉フィルターに応用することができる。波長可変干渉フィルターは固定反射膜及び可動反射膜を備えている。固定反射膜は入射した光の一部を透過し一部を反射する。可動反射膜は固定反射膜と対向して配置され、入射した光の一部を透過し一部を反射する。そして、サンプリング回路が固定反射膜及び可動反射膜に所定の電荷を加え、固定反射膜と可動反射膜との間の電圧を検出する。電圧の変化をサンプリング回路がサンプリングして、Ａ／ＤコンバーターがＡ／Ｄ変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１６−５１５９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光干渉計ではＡ／Ｄ変換で発生する第２周波数の整数倍の雑音がサンプリング回路の第１周波数の整数倍の周波数で折り返した周波数に発生する雑音が生ずる。この雑音が生ずることをエイリアスという。エイリアスによる雑音を折り返し雑音ともいう。この折り返し雑音を低減するために、光干渉計にはアンチエイリアシング・フィルターが設置されている。このアンチエイリアシング・フィルターを広帯域で減衰比の大きなフィルターにするためには回路の規模が大きくなる。回路の規模が大きくなると装置が大きくなり、製造し難い装置になる。この内容は光干渉計に限らず、波長可変干渉フィルターにおいても課題になっている。そこで、Ａ／Ｄ変換の出力において、折り返し雑音の影響を低減できる波長可変干渉フィルターが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかる波長可変干渉フィルターであって、入射した光の一部を透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透過し一部を反射する第２反射部と、前記第１反射部と前記第２反射部との間の距離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、を備え、前記間隔検出部は前記第１反射部と連動する第１電極と、前記第２反射部と連動する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を第１周波数でサンプリングした第１信号を出力するサンプリング回路と、前記第１信号の高周波成分を減衰させた第２信号を出力するローパスフィルターと、前記第２信号を第２周波数でサンプリングしデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターと、を備え、前記反射部間距離が変化する最大周波数をＦｆとし、前記第１周波数をＦｎとし、前記第２周波数をＦｓとし、ｎ及びｍはそれぞれ少なくとも１つの１以上の整数とするとき、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする。
式（１）（ｎ−１）×Ｆｓ＋Ｆｆ＝＜（２×ｍ−１）×Ｆｎ＝＜ｎ×Ｆｓ−Ｆｆ
式（２）Ｆｆ＜Ｆｓ／２
【０００９】
本適用例によれば、波長可変干渉フィルターは第１反射部、第２反射部、間隔変更部及び間隔検出部を備えている。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透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。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。そして、間隔変更部が反射部間距離を制御することにより、波長可変干渉フィルターは第１反射部及び第２反射部を通過する光を制御する。
【００１０】
間隔検出部が反射部間距離を検出する。反射部間距離と第１反射部及び第２反射部を通過する光の波長とは相間がある。間隔検出部が検出した反射部間距離を用いて波長可変干渉フィルターを通過する光の波長を推定できる。
【００１１】
間隔検出部は第１電極及び第２電極を備えている。第１電極は第１反射部と連動し、第２電極は第２反射部と連動する。従って、間隔検出部は第１電極と第２電極との距離を検出することにより反射部間距離を検出できる。そして、第１電極と第２電極との距離は第１電極及び第２電極を電極とするコンデンサーの容量と相関がある。そして、コンデンサーに蓄えられた電荷が一定のときには容量と電圧が反比例する。従って、第１電極と第２電極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。
【００１２】
第１電極及び第２電極にはサンプリング回路が接続されている。そして、サンプリング回路は第１電極と第２電極との間の電圧を第１周波数でサンプリングし、サンプリングした信号を第１信号として出力する。サンプリング回路と接続してローパスフィルターが設置されている。ローパスフィルターは第１信号の高周波成分を減衰させる。そして、第１信号の高周波成分が減衰した第２信号を出力する。ローパスフィルターと接続してＡ／Ｄコンバーターが設置されている。Ａ／Ｄコンバーターは第２信号を第２周波数でサンプリングしデジタル信号に変換する。
【００１３】
サンプリング回路はコンデンサー及びスイッチを有し、スイッチが第１周波数で作動する。この影響による雑音は折り返し雑音となってＡ／Ｄコンバーターの出力信号に影響を及ぼす。折り返し雑音はエイリアスやエイリアシングとも呼ばれる。折り返し雑音は第１周波数及び第２周波数の影響を受けるので、式（１）及び式（２）を満たすように第１周波数及び第２周波数を設定することにより反射部間距離が変化する最大周波数であるＦｆ以下の範囲に折り返し雑音が発生することを抑制できる。その結果、Ａ／Ｄ変換の出力における折り返し雑音の影響を低減できる。
【００１４】
［適用例２］
上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記サンプリング回路と前記Ａ／Ｄコンバーターとの間の前記ローパスフィルターを備えないことを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、波長可変干渉フィルターはサンプリング回路とＡ／Ｄコンバーターとの間のローパスフィルターを備えない。ローパスフィルターを用いなくても、高周波成分の雑音が小さいときにはローパスフィルターを備えなくてもよい。このとき、ローパスフィルターがないので、波長可変干渉フィルターの回路の構成を簡易にすることができる。
【００１６】
［適用例３］
本適用例にかかる電子機器は、上記に記載の波長可変干渉フィルターを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、電子機器は上記に記載の波長可変干渉フィルターを備えている。上記に記載の波長可変干渉フィルターは、サンプリング回路によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響をＡ／Ｄコンバーターの出力信号が受けることを低減できるフィルターである。従って、電子機器はサンプリング回路によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減するできる波長可変干渉フィルターを備えた機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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ブロック図。
【図３】サンプリング回路の電気回路図。
【図４】折り返し雑音を説明するための図。
【図５】折り返し雑音が駆動可能領域に入らない領域を説明するための図。
【図６】折り返し雑音が駆動可能領域に入らない領域を説明するための図。
【図７】サンプリング制御回路が第１スイッチを駆動する波形を示すタイムチャート。
【図８】第１スイッチ駆動波形の周波数分布を示す図。
【図９】雑音の周波数と非影響範囲の関係を説明するための図。
【図１０】雑音の周波数と非影響範囲の関係を説明するための図。
【図１１】第２の実施形態にかかわる受光器、間隔検出部及びデータ変換部の構成を説明するためのブロック図。
【図１２】第３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１３】ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１４】第４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。
【図１５】第５の実施形態にかかわる分光カメラの構成を示す概略斜視図。
【図１６】比較例における折り返し雑音の影響を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施形態）
本実施形態では、分光測定装置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１０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。
【００２１】
光源４は蛍光灯やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等で構成され、測定する範囲を含む波長の光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。
【００２２】
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本体６及び受光器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本体６の順に通過して受光器７を照射する。
【００２３】
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を越える光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以下である。分光する範囲外の波長の光３が通過することをバンドパスフィルター５が抑制することにより、分光測定装置１が不要な波長の光３の影響を受けることを抑制する。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。
【００２４】
波長可変干渉フィルター本体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本体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。
【００２５】
固定基板８には第１反射部及び第１電極としての固定反射膜１１と固定電極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反射部及び第２電極としての可動反射膜１３と可動電極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ている。固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の距離を反射部間距離１５とする。
【００２６】
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。
【００２７】
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。固定反射膜１１は第１反射部と第１電極とを兼ねている。従って、第１反射部と第１電極とは連動する。
【００２８】
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（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。可動反射膜１３は第２反射部と第２電極とを兼ねている。従って、第２反射部と第２電極とは連動する。
【００３１】
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。
【００３２】
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等により間隔変更部としての静電アクチュエーター２３が構成されている。静電アクチュエーター２３は反射部間距離１５を変更する。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本体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。
【００３３】
波長可変干渉フィルター本体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本体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。
【００３４】
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、サンプリング回路２９、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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
サンプリング回路２９は制御部２６、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。固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧を電極間電圧とする。サンプリング回路２９は電極間電圧を入力して所定の第１周波数（Ｆｎ）でサンプリングする。サンプリング回路２９がサンプリングした信号を第１信号とする。サンプリング回路２９は第１信号をデータ変換部２８に出力する。第１信号は電圧信号である。このように、サンプリング回路２９は反射部間距離１５に対応する電極間電圧を第１周波数（Ｆｎ）でサンプリングした第１信号をデータ変換部２８に出力する。
【００３７】
データ変換部２８は制御部２６、サンプリング回路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はサンプリング回路２９が出力する第１信号を入力する。そして、データ変換部２８は入力した第１信号の雑音を低減させる。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は電極間電圧を示すデジタルデータを入力する。
【００３８】
さらに、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雑音を低減させる。さらに、データ変換部２８は受光量を示す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。
【００３９】
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、鋸歯状波で上昇と下降とを繰り返す電圧である。鋸歯状波は緩やかに上昇する区間と急降下する区間を有する。そして、緩やかに上昇する範囲では階段状に駆動信号が変化する。つまり、駆動信号は電圧が上昇した後で所定の時間電圧を維持する波形になっている。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に対して可動反射膜１３が移動する。このように、静電アクチュエーター２３は固定反射膜１１に対して可動反射膜１３を移動させて反射部間距離１５を変化させる。
【００４０】
尚、アクチュエーター駆動部３０が静電アクチュエーター２３を駆動する方法はステップ毎に反射部間距離１５を変化させる方法に限らない。アクチュエーター駆動部３０が静電アクチュエーター２３を駆動する方法は可動基板９を固有振動させる方法を用いても良い。
【００４１】
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が構成されている。間隔変更部は固定反射膜１１と連動する固定電極１２及び可動反射膜１３と連動する可動電極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との電極間に鋸歯状波の電圧を印加する。アクチュエーター駆動部３０は鋸歯状波の電圧を印加することにより、固定反射膜１１と可動反射膜１３との距離を変化させる。
【００４２】
制御部２６はサンプリング回路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本体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本体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。
【００４３】
分光測定装置１における波長可変干渉フィルター本体６、サンプリング回路２９、データ変換部２８、アクチュエーター駆動部３０及び制御部２６等により波長可変干渉フィルター１ｂが構成されている。
【００４４】
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ブロック図である。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本体６を通過した光３を受光し、受光した光３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。
【００４５】
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。
【００４６】
データ変換部２８にはローパスフィルター３４、Ａ／Ｄコンバーター３５（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ）等が設置されている。ローパスフィルター３４はそれぞれオペアンプ、抵抗及びコンデンサー等により構成されている。そして、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。
【００４７】
Ａ／Ｄコンバーター３５は２つの入力ポートを備えている。Ａ／Ｄ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。Ａ／Ｄコンバーター３５の入力ポートの１つは受光器７の増幅回路３２が出力する光強度検出信号を入力する。Ａ／Ｄコンバーター３５の入力ポートの１つはサンプリング回路２９から電極間電圧を示す信号を入力する。Ａ／Ｄ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。Ａ／Ｄ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電極間電圧及び光強度検出信号に対しＡ／Ｄコンバーター３５は同時にＡ／Ｄ変換処理を行う。
【００４８】
ローパスフィルター３４はサンプリング回路２９及びＡ／Ｄコンバーター３５と電気的に接続されている。ローパスフィルター３４はサンプリング回路２９から電極間電圧を示す第１信号を入力する。そして、ローパスフィルター３４は第１信号の高周波成分を減衰させた第２信号をＡ／Ｄコンバーター３５に出力する。ローパスフィルター３４は電極間電圧を示す信号に含まれる雑音を低減する。ローパスフィルター３４の遮断周波数は波長可変干渉フィルター１ｂの仕様に合わせて設定すれば良く特に限定されないが本実施形態では、例えば、３０ｋＨｚに設定されている。ローパスフィルター３４が低減する雑音にはサンプリング回路２９で付加された雑音も含まれている。ローパスフィルター３４は雑音が低減された電極間電圧を示す信号をＡ／Ｄコンバーター３５に出力する。Ａ／Ｄ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。
【００４９】
Ａ／Ｄコンバーター３５は第２信号を第２周波数（Ｆｓ）でサンプリングしデジタル信号に変換する。そして、変換したデジタル信号を制御部２６に出力する。Ａ／Ｄ変換の操作はサンプリング周波数で第２信号を標本化し、次に、標本化したデータを量子化する。標本化するサンプリング周波数を第２周波数（Ｆｓ）とする。Ａ／Ｄ変換の方法は数多く紹介され、公知になっている。Ａ／Ｄ変換の方法は特に限定されない。Ａ／Ｄ変換の方法には変換速度と分解能とが必要条件にあう方法を選択する。
【００５０】
固定反射膜１１、可動反射膜１３、サンプリング回路２９、ローパスフィルター３４及びＡ／Ｄコンバーター３５等により間隔検出部３６が構成されている。間隔検出部３６は反射部間距離１５を検出し、反射部間距離１５に対応する信号を制御部２６に出力する。
【００５１】
図３はサンプリング回路の電気回路図である。尚、図３の説明における“接続”は“電気的な接続”を示す。図３に示すように、サンプリング回路２９は容量検出回路３７、引算回路３８、保持回路３９及びサンプリング制御回路４０を有する。容量検出回路３７、引算回路３８及び保持回路３９は直列に接続されている。サンプリング回路２９は第１入力端子２９ａ、第２入力端子２９ｂ及び出力端子２９ｃを備えている。第１入力端子２９ａには可動反射膜１３が接続され、第２入力端子２９ｂには固定反射膜１１が接続されている。出力端子２９ｃにはローパスフィルター３４が接続されている。
【００５２】
第１入力端子２９ａ及び第２入力端子２９ｂは容量検出回路３７と接続されている。第１入力端子２９ａの電圧を第１電圧（Ｖａ）とし、第２入力端子２９ｂの電圧を第２電圧（Ｖｏ）とする。
【００５３】
第１入力端子２９ａは第１スイッチ４２の一端及び第２スイッチ４３の一端と接続されている。第２スイッチ４３の他端は第１オペアンプ４５の（−）端子と接続されている。第２入力端子２９ｂは第１スイッチ４２の他端、シャーシグランド５１及び直流電源４４の（−）端子と接続されている。第２電圧（Ｖｏ）は０ボルトになっている。直流電源４４の（＋）端子は第１抵抗４１の一端と接続されている。第１抵抗４１の他端は第１オペアンプ４５の（＋）端子及び第２中間端子２９ｅと接続されている。直流電源４４の電圧が基準電圧（Ｖｂ）であり０．６Ｖ程度の電圧になっている。
【００５４】
第１オペアンプ４５の（−）端子と第１オペアンプ４５の出力端子との間には第３スイッチ４６が設置されている。そして、第３スイッチ４６の並列に第２コンデンサー４７が設置されている。第２コンデンサー４７の容量を第２容量（Ｃｆ）とする。第１オペアンプ４５の出力端子は第１中間端子２９ｄと接続されている。第１中間端子２９ｄの電圧を第３電圧（Ｖｃ）とする。第２中間端子２９ｅの電圧は基準電圧（Ｖｂ）である。
【００５５】
第１中間端子２９ｄ及び第２中間端子２９ｅは引算回路３８と接続されている。第１中間端子２９ｄは第２抵抗４８の一端と設置されている。第２抵抗４８の他端は第３抵抗４９の一端及び第２オペアンプ５０の（＋）端子と接続されている。第３抵抗４９の他端はシャーシグランド５１と接続されている。
【００５６】
第２中間端子２９ｅは第４抵抗５２の一端と接続され、第４抵抗５２の他端は第２オペアンプ５０の（−）端子と接続されている。第２オペアンプ５０の（−）端子と第２オペアンプ５０の出力端子との間には第５抵抗５３が設置されている。第２オペアンプ５０の出力端子は第３中間端子２９ｆと接続されている。第３中間端子２９ｆの電圧を第４電圧（Ｖｄ）とする。
【００５７】
第２抵抗４８、第３抵抗４９、第４抵抗５２及び第５抵抗５３の抵抗値は特に限定されない。本実施形態では、例えば、回路の動作説明を簡単にするために、第２抵抗４８、第３抵抗４９、第４抵抗５２及び第５抵抗５３の抵抗値を同じにする。
【００５８】
第３中間端子２９ｆは保持回路３９と接続されている。第３中間端子２９ｆは第４スイッチ５４の一端と設置されている。第４スイッチ５４の他端は第３コンデンサー５５の一端及び第３オペアンプ５６の（＋）端子と接続されている。第３コンデンサー５５の他端はシャーシグランド５１と接続されている。第３オペアンプ５６の（−）端子と第３オペアンプ５６の出力端子との間には第６抵抗５７が設置されている。第３オペアンプ５６の出力端子は出力端子２９ｃと接続されている。出力端子２９ｃの電圧を出力電圧（Ｖｅ）とする。
【００５９】
第１スイッチ４２、第２スイッチ４３、第３スイッチ４６及び第４スイッチ５４はサンプリング制御回路４０と接続されている。サンプリング制御回路４０は第１スイッチ４２、第２スイッチ４３、第３スイッチ４６及び第４スイッチ５４のオンとオフとを制御する。スイッチのオンは接点が閉じて、端子間が短絡することを示す。スイッチのオフは接点が開いて、端子間が開放することを示す。サンプリング制御回路４０は制御部２６と接続され、制御部２６からサンプリング信号を入力する。そして、サンプリング制御回路４０はサンプリング信号を用いて第１スイッチ４２、第２スイッチ４３、第３スイッチ４６及び第４スイッチ５４を制御する。
【００６０】
次に、サンプリング回路２９の動作を説明する。まず、サンプリング制御回路４０が第２スイッチ４３をオフにして、第１スイッチ４２及び第３スイッチ４６をオンにする。そして、サンプリング制御回路４０が第２スイッチ４３及び第４スイッチ５４をオフにする。これにより、波長可変干渉フィルター本体６及び第２コンデンサー４７に蓄積された電荷がリセットされる。
【００６１】
次に、サンプリング制御回路４０が第２スイッチ４３をオンにする。Ｃｘを波長可変干渉フィルター本体６の固定反射膜１１と可動反射膜１３間の容量とする。このとき、容量検出回路３７の出力である第３電圧（Ｖｃ）のピークは、（Ｃｘ／Ｃｆ＋１）×Ｖｂになる。
【００６２】
引算回路３８では第２オペアンプ５０の（−）端子に基準電圧（Ｖｂ）が印加され、第２オペアンプ５０の（＋）端子に第３電圧（Ｖｃ）が印加される。これにより、引算回路３８では、容量検出回路３７が出力する第３電圧（Ｖｃ）から基準電圧（Ｖｂ）が減算される。このため、引算回路３８が出力する第４電圧（Ｖｄ）のピークは、（Ｃｘ／Ｃｆ）×Ｖｂとなる。
【００６３】
次に、サンプリング制御回路４０は第４スイッチ５４をオンにする。これにより、第４電圧（Ｖｄ）が第３コンデンサー５５に印加される。次に、サンプリング制御回路４０は第４スイッチ５４をオフにする。これにより、第４電圧（Ｖｄ）が第３コンデンサー５５に保持される。そして、第３コンデンサー５５に印加された電圧が第３オペアンプ５６の（＋）端子に入力される。第３オペアンプ５６は（＋）端子に入力された電圧と同じ電圧を出力する。従って、保持回路３９が出力端子２９ｃに出力する出力電圧（Ｖｅ）は（Ｃｘ／Ｃｆ）×Ｖｂとなる。第４スイッチ５４がオフになっているので、第１電圧（Ｖａ）及び第２電圧（Ｖｏ）が変化しても出力電圧（Ｖｅ）は変化せずに保持される。
【００６４】
サンプリング制御回路４０は第４スイッチ５４をオフにした後で、第２スイッチ４３をオフにして、第１スイッチ４２及び第３スイッチ４６をオンにする工程に戻る。サンプリング制御回路４０は上記の一連の工程を第１周波数（Ｆｎ）で行う。そして、出力電圧（Ｖｅ）が第１周波数（Ｆｎ）の逆数の時間間隔毎に切り替わって第１信号になる。
【００６５】
図４は折り返し雑音を説明するための図である。図４において、横軸は周波数を示し、図中右側が左側より高い周波数になっている。横軸には周波数が負となる領域が示されている。波形の周波数が負になることはないが、説明をわかりやすくするために図中左側では周波数が負になっている。縦軸はパワーを示し、図中上側が下側より高いパワーになっている。
【００６６】
反射部間距離１５が変化可能な最大の周波数を最大周波数（Ｆｆ）とする。可動基板９において可動部２２が振動するときの固有振動数の約１０倍位の周波数が最大周波数（Ｆｆ）になっている。０ｋＨｚ以上、最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲を駆動可能領域５８とする。
【００６７】
Ａ／Ｄコンバーター３５がサンプリングする周波数である第２周波数（Ｆｓ）は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、第２周波数（Ｆｓ）が５００ｋＨｚの例で説明する。周波数が０ｋＨｚのところを第１折り返し周波数６１とし、周波数が第２周波数（Ｆｓ）の１／２である２５０ｋＨｚのところを第２折り返し周波数６２とする。
【００６８】
第１周波数（Ｆｎ）の雑音を第１折り返し周波数６１及び第２折り返し周波数６２で折り返した結果、駆動可能領域５８に投影される雑音が折り返し雑音になる。以下幾つかの例を示す。
【００６９】
例えば、サンプリング回路２９により３００ｋＨｚに第１雑音６３が発生するとする。このとき、第１雑音６３が第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第１折り返し雑音６３ａが発生する。第１折り返し雑音６３ａの周波数は２００ｋＨｚになる。第１折り返し雑音６３ａは駆動可能領域５８に入らず、最大周波数（Ｆｆ）〜第２折り返し周波数６２の間に入っている。このときには、Ａ／Ｄコンバーター３５の出力に折り返し雑音が入っても波長可変干渉フィルター本体６の動作に影響しない。従って、第１雑音６３はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。
【００７０】
最大周波数（Ｆｆ）は第２周波数（Ｆｓ）×１／２未満になっている。式で示すと最大周波数（Ｆｆ）＜第２周波数（Ｆｓ）×１／２の関係になっている。そして、第２周波数（Ｆｓ）×１／２が第２折り返し周波数６２になっている。
【００７１】
次の例として、サンプリング回路２９により５３０ｋＨｚに第２雑音６４が発生するとする。このとき、第２雑音６４が第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第２折り返し雑音６４ａが発生する。第２折り返し雑音６４ａの周波数は−３０ｋＨｚになる。周波数が（−）のとき物理的な雑音は発生しない。しかし、第２折り返し雑音６４ａが第１折り返し周波数６１で折り返した周波数に第２折り返し雑音６４ｂが発生する。
【００７２】
第２折り返し雑音６４ｂの周波数は３０ｋＨｚになる。第２折り返し雑音６４ｂは駆動可能領域５８に入っている。このとき、Ａ／Ｄコンバーター３５の出力に折り返し雑音が入る。従って、第２雑音６４はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響する。
【００７３】
次の例として、サンプリング回路２９により８２０ｋＨｚに第３雑音６５が発生するとする。このとき、第３雑音６５が第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第３折り返し雑音６５ａが発生する。第３折り返し雑音６５ａの周波数は−３２０ｋＨｚになる。周波数が（−）なので物理的な雑音は発生しない。しかし、第３折り返し雑音６５ａが第１折り返し周波数６１で折り返した周波数に第３折り返し雑音６５ｂが発生する。第３折り返し雑音６５ｂの周波数は３２０ｋＨｚになる。
【００７４】
第３折り返し雑音６５ｂが第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第３折り返し雑音６５ｃが発生する。第３折り返し雑音６５ｃの周波数は１８０ｋＨｚになる。第３折り返し雑音６５ｃは駆動可能領域５８に入らず、最大周波数（Ｆｆ）〜第２折り返し周波数６２の間に入っている。このときには、Ａ／Ｄコンバーター３５の出力に折り返し雑音が入っても波長可変干渉フィルター本体６の動作に影響しない。従って、第３雑音６５はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。
【００７５】
次の例として、サンプリング回路２９により１１５０ｋＨｚに第４雑音６６が発生するとする。このとき、第４雑音６６が第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第４折り返し雑音６６ａが発生する。第３折り返し雑音６５ａの周波数は−６５０ｋＨｚになる。周波数が（−）なので物理的な雑音は発生しない。しかし、第４折り返し雑音６６ａが第１折り返し周波数６１で折り返した周波数に第４折り返し雑音６６ｂが発生する。第４折り返し雑音６６ｂの周波数は６５０ｋＨｚになる。
【００７６】
第４折り返し雑音６６ｂが第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に第４折り返し雑音６６ｃが発生する。第４折り返し雑音６６ｃの周波数は−１５０ｋＨｚになる。第４折り返し雑音６６ｃが第１折り返し周波数６１で折り返した周波数に第４折り返し雑音６６ｄが発生する。第４折り返し雑音６６ｄの周波数は１５０ｋＨｚになる。第４折り返し雑音６６ｄは駆動可能領域５８に入らず、最大周波数（Ｆｆ）〜第２折り返し周波数６２の間に入っている。このときには、Ａ／Ｄコンバーター３５の出力に折り返し雑音が入らない。従って、第４雑音６６はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。
【００７７】
このように、サンプリング回路２９により発生する雑音により折り返し雑音が発生する。この折り返し雑音は第１折り返し周波数６１及び第２折り返し周波数６２で折り返した周波数に発生する。そして、折り返し雑音が駆動可能領域５８に入っているとき、Ａ／Ｄコンバーター３５の出力に折り返し雑音が影響する。
【００７８】
図５及び図６は折り返し雑音が駆動可能領域に入らない領域を説明するための図である。図の縦軸と横軸は図４と同じである。図５において、最大周波数（Ｆｆ）以上第２折り返し周波数６２以下の範囲に発生する折り返し雑音はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。そして、最大周波数（Ｆｆ）以上第２折り返し周波数６２以下の範囲を第２折り返し周波数６２で折り返した範囲に発生する折り返し雑音もＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。
【００７９】
最大周波数（Ｆｆ）以上第２折り返し周波数６２以下の範囲を第２折り返し周波数６２で折り返した範囲を第１非影響範囲６７とする。図６に示すように、第１非影響範囲６７は最大周波数（Ｆｆ）以上第２周波数（Ｆｓ）−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲である。第１非影響範囲６７の折り返し雑音はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。
【００８０】
図５に戻って、第１非影響範囲６７を第１折り返し周波数６１で折り返した範囲を第２非影響範囲６８とする。第２非影響範囲６８の折り返し雑音は周波数が（−）なので物理的な雑音は発生しない。第２非影響範囲６８は−第２周波数（Ｆｓ）＋最大周波数（Ｆｆ）以上−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲である。
【００８１】
第２非影響範囲６８を第２折り返し周波数６２で折り返した範囲を第３非影響範囲６９とする。第３非影響範囲６９の折り返し雑音はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。図６に示すように、第３非影響範囲６９は第２周波数（Ｆｓ）＋最大周波数（Ｆｆ）以上２×第２周波数（Ｆｓ）−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲である。
【００８２】
図５に戻って、第３非影響範囲６９を第１折り返し周波数６１で折り返した範囲を第４非影響範囲７０とする。第４非影響範囲７０の折り返し雑音は周波数が（−）なので物理的な雑音は発生しない。第４非影響範囲７０は−２×第２周波数（Ｆｓ）＋最大周波数（Ｆｆ）以上−１×最大周波数（Ｆｆ）−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲である。
【００８３】
第４非影響範囲７０を第２折り返し周波数６２で折り返した範囲を第５非影響範囲７１とする。第５非影響範囲７１の折り返し雑音はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。図６に示すように、第５非影響範囲７１は２×第２周波数（Ｆｓ）＋最大周波数（Ｆｆ）以上３×第２周波数（Ｆｓ）−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲である。
【００８４】
第３非影響範囲６９及び第５非影響範囲７１のように第１非影響範囲６７を第１折り返し周波数６１及び第２折り返し周波数６２で複数回折り返された範囲の折り返し雑音はＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い。そして、第３非影響範囲６９及び第５非影響範囲７１のように折り返し雑音がＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い範囲は第５非影響範囲７１より高い周波数にも存在する。
【００８５】
第１非影響範囲６７、第３非影響範囲６９及び第５非影響範囲７１のように折り返し雑音がＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響し難い範囲を非影響範囲７２とする。ｎを１以上の整数とするとき、非影響範囲７２は（ｎ−１）×第２周波数（Ｆｓ）＋最大周波数（Ｆｆ）以上ｎ×第２周波数（Ｆｓ）−最大周波数（Ｆｆ）以下の範囲で示される。
【００８６】
図７はサンプリング制御回路が第１スイッチを駆動する波形を示すタイムチャートである。図７の縦軸は電圧を示し図中上側が下側より高い電圧になっている。横軸は時間の推移を示し、時間は右側から左側へ推移する。第１スイッチ４２は電圧が上昇するときオンになり、電圧が下降するときオフになる。そして、第１スイッチ駆動波形７３が示すように、波形は方形波になっている。そして、第１スイッチ駆動波形７３の周波数が第１周波数（Ｆｎ）になっている。尚、第１スイッチ駆動波形７３のデューティ比を変更する場合があるので、図中の波形は第１スイッチ駆動波形７３の一例である。
【００８７】
図８は第１スイッチ駆動波形の周波数分布を示す図である。図８において、縦軸はパワーを示し図中上側が下側より高いパワーになっている。横軸は周波数を示し、図中右側が左側より高い周波数になっている。そして、周波数分布線７４は第１スイッチ駆動波形７３の周波数分布を示す。周波数分布線７４が示すように、第１スイッチ駆動波形７３が方形波のとき、周波数分布線７４は所定の間隔にピークが現れる。そして、ピークの高さは周波数が高くなるに従って小さくなる。ｍを１以上の整数とするときピークが存在する周波数は（２×ｍ−１）×第１周波数（Ｆｎ）で示される。
【００８８】
サンプリング回路２９では第１スイッチ４２、第２スイッチ４３、第３スイッチ４６及び第４スイッチ５４は総て第１周波数（Ｆｎ）で駆動されている。このとき、サンプリング回路２９で生じる雑音の周波数分布は（２×ｍ−１）×第１周波数（Ｆｎ）の周波数にピークを有している。
【００８９】
図９は雑音の周波数と非影響範囲の関係を説明するための図である。図９における縦軸と横軸は図８と同じである。図中には周波数分布線７４と非影響範囲７２とが示してある。そして、第１周波数（Ｆｎ）が第２周波数（Ｆｓ）×１／２になっている。このとき、（２×ｍ−１）×第１周波数（Ｆｎ）の各周波数における周波数分布線７４のピークが総て非影響範囲７２に入っている。
【００９０】
つまり、ｎ及びｍがそれぞれ１つの１以上の整数とするとき、周波数分布線７４のピークが総て下記式（１）及び式（２）を満たしている。
式（１）    （ｎ−１）×Ｆｓ＋Ｆｆ＝＜（２×ｍ−１）×Ｆｎ＝＜ｎ×Ｆｓ−Ｆｆ
式（２）    Ｆｆ＜Ｆｓ／２
このとき、サンプリング回路２９で生じる雑音の折り返し雑音がＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響することが抑制される。
【００９１】
図１０は雑音の周波数と非影響範囲の関係を説明するための図である。図１０における縦軸と横軸は図９と同じである。図中には周波数分布線７５と非影響範囲７２とが示してある。そして、第１周波数（Ｆｎ）が第２周波数（Ｆｓ）×１／２より１０ｋＨｚ程高い周波数になっている。このとき、ｍが小さい整数のときには（２×ｍ−１）×第１周波数（Ｆｎ）の各周波数における周波数分布線７５のピークの一部が非影響範囲７２に入る。ｍが大きな整数のときには（２×ｍ−１）×第１周波数（Ｆｎ）の各周波数における周波数分布線７５のピークの一部が非影響範囲７２から外れる。
【００９２】
つまり、ｎ及びｍがそれぞれ１つの１以上の有限の整数とするとき、周波数分布線７４のピークでは一部上記式（１）及び式（２）を満たしている。このとき、サンプリング回路２９で生じる雑音の内周波数が非影響範囲７２に入る成分の折り返し雑音がＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響することが抑制される。
【００９３】
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、波長可変干渉フィルター１ｂは固定反射膜１１、可動反射膜１３、静電アクチュエーター２３及び間隔検出部３６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の一部を透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、静電アクチュエーター２３が固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の距離を変化させる。固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の距離が反射部間距離１５である。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。そして、静電アクチュエーター２３が反射部間距離１５を制御することにより、波長可変干渉フィルター１ｂは固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３を制御する。
【００９４】
間隔検出部３６が反射部間距離１５を検出する。反射部間距離１５と固定反射膜１１及び可動反射膜１３を通過する光３の波長とは相間がある。間隔検出部３６が検出した反射部間距離１５を用いて波長可変干渉フィルター１ｂを通過する光３の波長を推定できる。
【００９５】
間隔検出部３６は固定反射膜１１と可動反射膜１３との距離を検出することにより反射部間距離１５を検出する。そして、固定反射膜１１と可動反射膜１３との距離は固定反射膜１１及び可動反射膜１３を電極とするコンデンサーの容量と相関がある。そして、コンデンサーに蓄えられた電荷が一定のときには容量と電圧が反比例する。従って、固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧を検出することにより反射部間距離１５を推定することができる。
【００９６】
固定反射膜１１及び可動反射膜１３にはサンプリング回路２９が接続されている。そして、サンプリング回路２９は固定反射膜１１と可動反射膜１３との間の電圧を第１周波数（Ｆｎ）でサンプリングし、サンプリングした信号を第１信号として出力する。サンプリング回路２９と接続してローパスフィルター３４が設置されている。ローパスフィルター３４は第１信号の高周波成分を減衰させる。そして、第１信号の高周波成分が減衰した第２信号を出力する。ローパスフィルター３４と接続してＡ／Ｄコンバーター３５が設置されている。Ａ／Ｄコンバーター３５は第２信号を第２周波数（Ｆｓ）でサンプリングしデジタル信号に変換する。
【００９７】
サンプリング回路２９は第１スイッチ４２を有し、第１スイッチ４２が第１周波数（Ｆｎ）で作動する。この影響による雑音は折り返し雑音となって出力信号に影響を及ぼす。折り返し雑音は第１周波数（Ｆｎ）及び第２周波数（Ｆｓ）の影響を受けるので、式（１）及び式（２）を満たすように第１周波数（Ｆｎ）及び第２周波数（Ｆｓ）を設定することにより折り返し雑音の影響を低減できる。
【００９８】
（第２の実施形態）
次に、分光測定装置の一実施形態について図１１の受光器、間隔検出部及びデータ変換部の構成を説明するためのブロック図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図２に示したローパスフィルター３４が除去された点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９９】
すなわち、本実施形態では、図１１に示すように分光測定装置７７は光モジュール７７ａを備えている。分光測定装置７７において、光源４を含まない部分が光モジュール７７ａになっている。従って、分光測定装置７７は光モジュール７７ａと光源４等から構成されている。
【０１００】
分光測定装置７７のデータ変換部７８はサンプリング回路２９とＡ／Ｄコンバーター３５との間のローパスフィルターを備えない。そして、サンプリング回路２９が出力する第１信号はＡ／Ｄコンバーター３５に出力される。固定反射膜１１、可動反射膜１３、サンプリング回路２９及びＡ／Ｄコンバーター３５等により間隔検出部３６ａが構成されている。間隔検出部３６ａは反射部間距離１５を検出し、反射部間距離１５に対応する信号を制御部２６に出力する。
【０１０１】
分光測定装置７７における波長可変干渉フィルター本体６、サンプリング回路２９、データ変換部７８、アクチュエーター駆動部３０及び制御部２６等により波長可変干渉フィルター７７ｂが構成されている。
【０１０２】
第１周波数（Ｆｎ）及び第２周波数（Ｆｓ）を調整して駆動可能領域５８での折り返し雑音の発生を低減できるときには高周波成分の雑音が小さくできる。ローパスフィルターを用いなくても、高周波成分の雑音が小さくできるときにはローパスフィルターを備えなくてもよい。このとき、ローパスフィルターがないので、波長可変干渉フィルターの回路を簡易にすることができる。
【０１０３】
（第３の実施形態）
次に、上記の波長可変干渉フィルター１ｂを備えたガス検出装置の一実施形態について図１２及び図１３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。
【０１０４】
図１２は、ガス検出装置の構成を示す模式正面図であり、図１３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１２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。
【０１０５】
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、波長可変干渉フィルター１４４、受光素子１４５（検出部）等を含む検出装置を備えている。波長可変干渉フィルター１４４には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂが用いられている。
【０１０６】
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。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。
【０１０７】
図１３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は波長可変干渉フィルター１４４を制御するための波長制御部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は波長可変干渉フィルター１４４を制御する。波長制御部１６１には上記の波長可変干渉フィルター１ｂのデータ変換部２８、サンプリング回路２９及びアクチュエーター駆動部３０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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター１４４に入射する。
【０１１１】
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は波長可変干渉フィルター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波長可変干渉フィルター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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター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波長可変干渉フィルター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波長可変干渉フィルター１４４を用いてガスの成分を検出することができる。
【０１１４】
ガス検出装置１３５は波長可変干渉フィルター１４４と波長可変干渉フィルター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は波長可変干渉フィルター１４４を制御して波長可変干渉フィルター１４４が通過させる光３の波長を制御する。そして、波長可変干渉フィルター１４４には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂが用いられている。上記に記載の波長可変干渉フィルター１ｂ及び波長可変干渉フィルター７７ｂはサンプリング回路によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できるフィルターである。従って、ガス検出装置１３５はサンプリング回路によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できる波長可変干渉フィルターを備えた機器とすることができる。
【０１１５】
（第４の実施形態）
次に、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂを備えた食物分析装置の一実施形態について図１４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。
【０１１６】
図１４は、食物分析装置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が導入される撮像レンズ１７４、撮像レンズ１７４から導入された光３を分光する波長可変干渉フィルター１７５を備えている。波長可変干渉フィルター１７５には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂ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撮像部１７６（検出部）を備えている。
【０１１７】
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及び波長可変干渉フィルター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は波長可変干渉フィルター１７５を制御する。波長制御部１７８には上記の波長可変干渉フィルター１ｂのデータ変換部２８、サンプリング回路２９及びアクチュエーター駆動部３０が組み込まれている。さらに、制御部１７０は撮像部１７６を制御して撮像部１７６で撮像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。
【０１１８】
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は撮像レンズ１７４を通って波長可変干渉フィルター１７５に入射する。波長可変干渉フィルター１７５は波長制御部１７８の制御により駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター１７５から精度よく目的波長の光３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、ＣＣＤカメラ等により構成される撮像部１７６に撮像される。また、撮像された光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を制御して波長可変干渉フィルター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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
食物分析装置１６８は波長可変干渉フィルター１７５と波長可変干渉フィルター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は波長可変干渉フィルター１７５を制御して波長可変干渉フィルター１７５が通過させる光３の波長を制御する。そして、波長可変干渉フィルター１７５には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂが用いられている。上記に記載の波長可変干渉フィルター１ｂ及び波長可変干渉フィルター７７ｂはサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できるフィルターである。従って、食物分析装置１６８はサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できる波長可変干渉フィルターを備えた機器とすることができる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
更には、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂ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３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、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂ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、このように上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂ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、電子機器はサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できる波長可変干渉フィルターを備えた機器とすることができる。
【０１２３】
（第５の実施形態）
次に、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂを備えた分光カメラの一実施形態について図１５を用いて説明する。光３を分光させて分光画像を撮像する分光カメラや分光分析機等に上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂを用いることができる。このような分光カメラの一例として、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１２４】
図１５は、分光カメラの構成を示す概略斜視図である。図１５に示すように、電子機器としての分光カメラ１８４はカメラ本体１８５、撮像レンズユニット１８６及び撮像部１８７を備えている。カメラ本体１８５は操作者により把持され操作される部分である。
【０１２５】
撮像レンズユニット１８６はカメラ本体１８５に接続され、入射した画像光を撮像部１８７に導光する。また、この撮像レンズユニット１８６は対物レンズ１８８、結像レンズ１８９及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター１９０を備えて構成されている。波長可変干渉フィルター１９０には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂが用いられている。さらに、カメラ本体１８５には波長可変干渉フィルター１９０が分光する光の波長を制御する制御部としての波長制御部１９１が設置されている。波長制御部１９１には波長可変干渉フィルター１ｂの制御装置２５と同様の機能が組み込まれている。波長制御部１９１は波長可変干渉フィルター１９０を制御する。
【０１２６】
撮像部１８７は受光素子により構成され、撮像レンズユニット１８６により導光された画像光を撮像する。分光カメラ１８４では波長可変干渉フィルター１９０が撮像対象となる波長の光を透過させて、撮像部１８７が所望の波長の光の分光画像を撮像する。
【０１２７】
分光カメラ１８４は波長可変干渉フィルター１９０と波長可変干渉フィルター１９０を制御する波長制御部１９１とを備えている。波長制御部１９１は波長可変干渉フィルター１９０を制御して波長可変干渉フィルター１９０が通過させる光３の波長を制御する。そして、波長可変干渉フィルター１９０には上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂが用いられている。波長制御部１９１には上記の波長可変干渉フィルター１ｂのデータ変換部２８、サンプリング回路２９及びアクチュエーター駆動部３０が組み込まれている。上記に記載の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂはサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できるフィルターである。従って、分光カメラ１８４はサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できる波長可変干渉フィルターを備えた機器とすることができる。
【０１２８】
更には、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂを組み合わせたフィルターを電子機器としてのバンドパスフィルターとして用いてもよい。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１９０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、分光測定装置１を電子機器としての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、指紋、網膜及び虹彩等の認証装置にも適用できる。更には、分光測定装置１を電子機器としての濃度検出装置に用いることができる。この場合、上記の分光測定装置１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。
【０１２９】
上記に示すように、上記の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂ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、上記に記載の波長可変干渉フィルター１ｂまたは波長可変干渉フィルター７７ｂはサンプリング回路２９によって発生する雑音に起因する折り返し雑音の影響を低減できる為、これらのフィルターを用いた電子機器は複数の波長の光３を精度良く取り出して利用することができる。例えば、測色器、分光器、ハイパースペクトルカメラ、測色器内蔵画像形成装置、光センサー応用医療機器、光通信機器、レーザー変調器等にこれらのフィルターを用いることができる。
【０１３０】
（比較例）
次に、折り返し雑音があるときと折り返し雑音がないときのＡ／Ｄコンバーター３５の出力データの比較例について説明する。図１６は、折り返し雑音の影響を説明するための図である。図１６において、縦軸は可動反射膜１３の移動量を示し、図中上側は下側より固定反射膜１１と離れている。横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ移動する。
【０１３１】
第１推移線７９は折り返し雑音の影響がないときに測定した可動反射膜１３の移動量の推移を示す。第１推移線７９が示すように経過時間が０ｍｓｅｃから０．２ｍｓｅｃの間では時間が経過するに従い可動反射膜１３が速く移動する。そして、可動反射膜１３は０ｎｍから５ｎｍまで移動する。経過時間が０．２ｍｓｅｃ以降は可動反射膜１３が殆ど移動していない。
【０１３２】
第２推移線８０は折り返し雑音の影響があるときに測定した可動反射膜１３の移動量の推移を示す。第２推移線８０においても、可動反射膜１３は経過時間が０ｍｓｅｃから０．３ｍｓｅｃの間では時間が経過するに従い可動反射膜１３が速く移動する。このとき、可動反射膜１３は固定反射膜１１から離れる動きと近づく動きを繰り返しながら離れている。そして、可動反射膜１３は０ｎｍから５ｎｍまで移動する。経過時間が０．３ｍｓｅｃ以降は可動反射膜１３は振幅０．５ｎｍで振動している。
【０１３３】
第１推移線７９が可動反射膜１３の本当の動きであり、第２推移線８０と第１推移線７９との差が折り返し雑音の影響によるものである。このように、折り返し雑音が生ずることによりデータの信頼性が低下することがわかる。
【０１３４】
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、周波数分布線７４及び周波数分布線７５のピークは複数の整数ｍに対して、式（１）を満たした。周波数分布線のピークは１つの整数ｍに対して１つの整数ｎを選択して式（１）及び式（２）を満たすようにしても良い。このときにも、式（１）及び式（２）を満たす周波数分布線のピークの折り返し雑音がＡ／Ｄコンバーター３５の出力に影響を与えることを抑制できる。従って、式（１）における。整数ｎ及びｍは１つでも良く複数でも良い。
【符号の説明】
【０１３５】
１ｂ，７７ｂ，１４４，１７５，１９０…波長可変干渉フィルター、３…光、１１…第１反射部及び第１電極としての固定反射膜、１３…第２反射部及び第２電極としての可動反射膜、１５…反射部間距離、２３…間隔変更部としての静電アクチュエーター、２９…サンプリング回路、３４…ローパスフィルター、３５…Ａ／Ｄコンバーター、３６…間隔検出部、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、１８４…電子機器としての分光カメラ。
【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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