(57)【要約】【課題】測定時間を短縮可能な光学モジュール、電子機器、及び光学モジュールの駆動方法を提供する。【解決手段】分光測定装置１は、入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な波長可変干渉フィルター５と、グローバルシャッター方式で、出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子１１と、撮像素子１１に電荷を蓄積させる受光期間と、蓄積された電荷をリセットするスタンバイ期間とを設定する撮像素子制御手段（受光制御部２２）と、波長可変干渉フィルター５において、出射光の波長変更駆動を制御する分光制御手段（フィルター駆動部２１）と、を備え、撮像素子制御手段は、スタンバイ期間の長さを波長変更に要する駆動時間以上に設定し、分光制御手段は、スタンバイ期間の開始時点で波長変更駆動を開始させる。【選択図】図１
2015125082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子と、
グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子と、
露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間と、前記撮像素子に蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間とを設定する撮像素子制御手段と、
前記分光素子において、前記出射光の波長変更駆動を制御する分光制御手段と、を備え、
前記撮像素子制御手段は、前記スタンバイ期間の長さを前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、
前記分光制御手段は、前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記波長変更駆動を開始させる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記分光制御手段は、前記分光素子から出射される前記出射光の波長を順次切り替え、
前記撮像素子制御手段は、前記分光制御手段による前記波長変更駆動の波長変更量が、所定の量以下である前記分光素子の駆動に対応する各駆動時間のうちの最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学モジュールにおいて、
前記分光制御手段は、前記分光素子を制御して、前記出射光の波長を、第１波長から、前記第１波長よりも短い第２波長までの間の複数の波長に、大きい順又は小さい順に順次変更するステップ駆動を実施し、
前記撮像素子制御手段は、各ステップ駆動における前記駆動時間のうち、最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記撮像素子制御手段は、前記分光制御手段による前記波長変更駆動を実施した際の駆動時間のうちの最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記分光素子の前記出射光の波長の変動量が所定閾値以内となる安定化タイミングを検出する安定化検出部を備え、
前記撮像素子制御手段は、前記安定化検出部によって検出された安定化タイミングで、前記撮像素子に前記出射光の受光による前記電荷の蓄積を開始させる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子、グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子、露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間と、前記撮像素子に蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間とを設定する撮像素子制御手段、及び、前記分光素子において、前記出射光の波長変更駆動を制御する分光制御手段、を備え、前記撮像素子制御手段は、前記スタンバイ期間の長さを前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、前記分光制御手段は、前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記波長変更駆動を開始させる光学モジュールと、
前記光学モジュールを制御する制御部と、を具備する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子と、グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子と、を備える光学モジュールの駆動方法であって、
露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間において蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間の長さを、前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、
前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記出射光の波長変更駆動を開始させる
ことを特徴とする光学モジュールの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュール、電子機器、及び光学モジュールの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射光から所定波長の光を取り出すことができ、取り出す波長を変更可能な分光素子と、分光素子によって取り出された光を受光する撮像素子と、を備え撮像素子の受光量を検出することで分光測定を行う電子機器としての分光測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、遮光期間及び露光期間を交互に繰り返す撮像素子と、対向する光学基板間の面間隔を変更可能に構成された分光素子と、当該面間隔を制御する面間隔制御部と、を備える分光画像装置（分光測定装置）が記載されている。
この特許文献１に記載の分光測定装置では、面間隔制御部は、撮像素子における所定の遮光期間で、分光素子の面間隔を次の測定対象の波長に対応する間隔に変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、面間隔制御部は、制御信号の出力タイミングに対して、分光素子の変更動作の開始タイミング及び終了タイミングが遅延することを考慮して制御信号を出力し、遮光期間の終了タイミングに変更動作を終了させるようにしている。
しかしながら、特許文献１では、所定の遮光期間の長さが、変更動作の所要時間に関わらず変更動作よりも十分に長く設定されている。このため、遮光期間が始まってから変更動作が始まるまでの時間の分だけ測定時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、測定時間を短縮可能な光学モジュール、電子機器、及び光学モジュールの駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学モジュールは、入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子と、グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子と、露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間と、前記撮像素子に蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間とを設定する撮像素子制御手段と、前記分光素子において、前記出射光の波長変更駆動を制御する分光制御手段と、を備え、前記撮像素子制御手段は、前記スタンバイ期間の長さを前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、前記分光制御手段は、前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記波長変更駆動を開始させることを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明における駆動時間とは、分光素子を駆動させて、所定の波長の出射光が安定（波長変動量が所定閾値以内となる状態）して出射されるまでの時間を指す。例えば、分光素子として、一対の反射膜のギャップを変動させて所定波長の出射光を得る波長可変型ファブリーペローエタロンを用いる場合では、反射膜間のギャップが変動し始めてから、反射膜間のギャップの変動量が所定の閾値以内となるまでの時間である。
本発明では、１組の受光期間とスタンバイ期間とにより、撮像素子により１フレーム分の光が取得される。すなわち、撮像素子制御手段により設定された受光期間において、撮像素子が分光素子からの出射光を受光する。そして、スタンバイ期間において、受光期間で蓄積された電荷に応じた検出信号が出力され、かつ分光素子の波長変更駆動が実施される。この際、スタンバイ期間の開始時点において、分光素子の波長変更駆動の動作が開始され、かつ、スタンバイ期間が波長変更駆動に要する駆動時間以上となる。
このようにスタンバイ期間内にて分光素子が駆動されるので、受光期間に分光素子が駆動されることがなく、受光期間に分光素子が駆動されることによる分解能の低下を抑制できる。また、スタンバイ期間が開始されると、分光素子の駆動も開始されるので、スタンバイ期間の長さを不必要に長く設定することがなく、１フレームの時間が長くなるという不具合を抑制できる。
【０００９】
本発明の光学モジュールにおいて、前記分光制御手段は、前記分光素子から出射される前記出射光の波長を順次切り替え、前記撮像素子制御手段は、前記分光制御手段による前記波長変更駆動の波長変更量が、所定の量以下である前記分光素子の駆動に対応する各駆動時間のうちの最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定することが好ましい。
【００１０】
本発明では、撮像素子制御手段は、波長の変更量が、所定の量以下である場合の駆動時間のうちの最長時間をスタンバイ期間の時間として設定する。すなわち、本発明では、複数波長について波長を変更する際の、波長の変更量が所定の量を超える際の駆動時間は、スタンバイ期間の時間としない。このため、駆動時間が、所定時間を超える駆動時間を最長駆動時間に設定しないようにでき、１フレームの時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
本発明の光学モジュールにおいて、前記分光制御手段は、前記分光素子を制御して、前記出射光の波長を、第１波長から、前記第１波長よりも短い第２波長までの間の複数の波長に、大きい順又は小さい順に順次変更するステップ駆動を実施し、前記撮像素子制御手段は、各ステップ駆動における前記駆動時間のうち、最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定することが好ましい。
【００１２】
本発明では、第１波長から第２波長の間の複数波長で分光素子をステップ駆動させ、撮像素子制御手段は、各ステップ駆動における最長駆動時間をステップ期間の長さとして設定する。すなわち、第２波長から第１波長に戻す際の駆動時間（初期化時間とも称する）は、最長駆動時間として設定されない。初期化時間は、通常、ステップ駆動における上記各駆動時間よりも長い。このため、初期化時間を最長駆動時間として設定しないことで、スタンバイ期間が必要以上に長くなることを抑制でき、１フレームの光の取得時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
本発明の光学モジュールにおいて、前記撮像素子制御手段は、前記分光制御手段による前記波長変更駆動を実施した際の駆動時間のうちの最長の駆動時間を前記スタンバイ期間の時間として設定することが好ましい。
【００１４】
本発明では、撮像素子制御手段は、波長を変更した際の駆動時間が最長となる時間をスタンバイ期間の時間として設定する。例えば、出射光として最短波長が出射される状態から、最長波長が出射される状態に、波長変更駆動を行う場合の駆動時間をスタンバイ期間の時間として設定する。この場合、分光素子から出射させる出射光をどの波長に変更した場合でも、波長変更駆動が受光期間中に実施されることがなく、測定精度の低下をより確実に抑制できる。
【００１５】
本発明の光学モジュールにおいて、前記分光素子の前記出射光の波長の変動量が所定閾値以内となる安定化タイミングを検出する安定化検出部を備え、前記撮像素子制御手段は、前記安定化検出部によって検出された安定化タイミングで、前記撮像素子に前記出射光の受光による前記電荷の蓄積を開始させることが好ましい。
【００１６】
本発明では、分光素子が安定化された安定化タイミングで受光動作（露光により電荷を蓄積する処理）を開始する。
このような構成では、安定化した波長の出射光が分光素子から出力されたタイミングでスタンバイ期間を終了させ、受光動作を開始させることができる。従って、各フレームの所要時間を最適化でき、更なる測定時間の短縮を図ることができる。また、撮像素子において、所定波長以外の光が受光されることをより確実に抑制でき、測定精度の低下をより確実に抑制できる。
【００１７】
本発明の電子機器は、入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子、グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子、露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間と、前記撮像素子に蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間とを設定する撮像素子制御手段、及び、前記分光素子において、前記出射光の波長変更駆動を制御する分光制御手段、を備え、前記撮像素子制御手段は、前記スタンバイ期間の長さを前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、前記分光制御手段は、前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記波長変更駆動を開始させる光学モジュールと、前記光学モジュールを制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の電子機器では、上記光学モジュールに係る発明と同様に、スタンバイ期間の開始時点において、分光素子の波長変更駆動の動作が開始され、かつ、スタンバイ期間が波長変更駆動に要する駆動時間以上となる。このようにスタンバイ期間内にて分光素子が駆動されるので、受光期間に分光素子が駆動されることがなく、受光期間に分光素子が駆動されることによる分解能の低下を抑制できる。また、スタンバイ期間が開始されると、分光素子の駆動も開始されるので、スタンバイ期間の長さを不必要に長く設定することがなく、１フレームの時間が長くなるという不具合を抑制できる。
【００１９】
本発明の光学モジュールの駆動方法は、入射光から所定の波長の光を選択し、かつ出射する出射光の波長を変更可能な分光素子と、グローバルシャッター方式で、前記出射光の露光により電荷を蓄積し、蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する撮像素子と、を備える光学モジュールの駆動方法であって、露光により前記撮像素子に前記電荷を蓄積させる受光期間において蓄積された前記電荷をリセットするスタンバイ期間の長さを、前記分光素子における前記出射光の波長変更に要する駆動時間以上に設定し、前記スタンバイ期間の開始時点で、前記分光素子における前記出射光の波長変更駆動を開始させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光学モジュールの駆動方法では、上記光学モジュールに係る発明と同様に、スタンバイ期間の開始時点において、分光素子の波長変更駆動の動作が開始され、かつ、スタンバイ期間が波長変更駆動に要する駆動時間以上となる。このようにスタンバイ期間内にて分光素子が駆動されるので、受光期間に分光素子が駆動されることがなく、受光期間に分光素子が駆動されることによる分解能の低下を抑制できる。また、スタンバイ期間が開始されると、分光素子の駆動も開始されるので、スタンバイ期間の長さを不必要に長く設定することがなく、１フレームの時間が長くなるという不具合を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】波長可変干渉フィルターの概略構成を示す図。
【図３】波長可変干渉フィルター及び撮像素子の駆動タイミングを示す図。
【図４】分光測定装置の分光測定処理の一例を示すフローチャート。
【図５】比較例の波長可変干渉フィルター及び撮像素子の駆動タイミングを示す図。
【図６】波長可変干渉フィルターの駆動パターンの一例を示す図。
【図７】第二実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】波長可変干渉フィルターの概略構成を示す図。
【図９】波長可変干渉フィルター及び撮像素子の駆動タイミングを示す図。
【図１０】分光測定装置の分光測定処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置１は、本発明の電子機器であり、測定対象Ｘで反射された測定対象光における所定波長の光強度を取得する分光測定を実施する装置である。分光測定装置１は、図１に示すように、分光モジュール１０と、制御部２０と、を備えている。分光モジュール１０は、本発明の分光素子に相当する波長可変干渉フィルター５と、撮像素子１１と、検出信号処理部１２と、電圧制御部１３と、を少なくとも備えて構成されている。
この分光測定装置１では、制御部２０による指令信号に応じて波長可変干渉フィルター５が駆動され、当該指令信号に応じた波長の光が波長可変干渉フィルター５から出射される。分光測定装置１は、波長可変干渉フィルター５から出射された光を撮像素子１１で受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号を出力する。この際、本実施形態では、分光測定装置１は、波長可変干渉フィルター５の駆動タイミングと、撮像素子１１による受光タイミングとを設定し、設定したタイミングに基づいて波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１を駆動する。
なお、本実施形態では、測定対象Ｘで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Ｘとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
【００２３】
［分光モジュールの構成］
以下、分光モジュール１０の各部の構成について説明する。
［波長可変干渉フィルターの構成］
波長可変干渉フィルター５は、例えば四角形板状の光学部材であり、図２に示すように、固定基板５１、可動基板５２、一対の反射膜５４１，５４２、静電アクチュエーター５５を備えている。
波長可変干渉フィルター５は、電圧制御部１３から静電アクチュエーター５５に駆動電圧が印加されることで、一対の反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法を制御し、当該ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を干渉光として取り出すことができる。
【００２４】
波長可変干渉フィルター５では、固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ各種ガラスや水晶等により形成されている。固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板５２の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
【００２５】
固定基板５１には、固定反射膜５４１が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５４２が設けられている。固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。反射膜間ギャップＧ１のギャップ量は、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の表面間の距離に相当する。
【００２６】
（固定基板の構成）
固定基板５１は、図２に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２を備える。
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の外周部を除く位置に設けられた溝である。電極配置溝５１１の溝底面は、静電アクチュエーター５５を構成する電極が配置される電極設置面５１１Ａとなる。
この電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５５を構成する固定電極５５１が設けられている。固定電極５５１は、反射膜設置部５１２の外周側に設けられている。
なお、図２では、図示を省略しているが、固定基板５１には、電極配置溝５１１に連続し、基板の外周部に向かう電極引出溝が設けられている。そして、固定電極５５１は、電極配置溝５１１及び電極引出溝に設けられ、基板外周部で外部に露出する接続電極を備えている。この接続電極の露出部分は、接地されている。
【００２７】
反射膜設置部５１２は、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。反射膜設置部５１２の突出先端面は反射膜設置面５１２Ａとなり、固定反射膜５４１が設置されている。
この固定反射膜５４１としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよく、この場合、誘電体多層膜の最下層又は表層に導電性の金属合金膜が形成されていることが好ましい。
【００２８】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４１が設けられない面）には、固定反射膜５４１に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００２９】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、電極配置溝５１１、及び反射膜設置部５１２が形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３は、接合膜５３により、可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
【００３０】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、その中心部分に例えば円形状の可動部５２１と、可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２４と、を備えている。
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１の固定基板５１に対向する可動面５２１Ａには、可動反射膜５４２、可動電極５５２が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
【００３１】
可動反射膜５４２は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４１と反射膜間ギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５４２としては、上述した固定反射膜５４１と同一の構成の反射膜が用いられる。
また、可動面５２１Ａには、静電アクチュエーター５５を構成する可動電極５５２が設けられている。可動電極５５２は、可動反射膜５４２の外周側に設けられている。
可動電極５５２は、基板厚み方向から見た平面視において、それぞれ固定電極５５１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。
静電アクチュエーター５５は、固定電極５５１を備える。なお、静電アクチュエーター５５の詳細については後述する。
【００３２】
なお、図２では、図示を省略しているが、可動電極５５２は、それぞれ外周縁の一部から、固定基板５１に形成された上述の可動電極引出溝に対向する位置に沿って配置され、基板外周部で外部に露出する接続電極を備えている。この接続電極の露出部分は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）やリード線等により電圧制御部１３に接続されている。
【００３３】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００３４】
基板外周部５２４は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２４の固定基板５１に対向する面には、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３が設けられ、接合膜５３を介して第一接合部５１３に接合される。
【００３５】
［撮像素子、検出信号処理部、及び電圧制御部の構成］
図１に戻り、分光モジュール１０が備える撮像素子１１、検出信号処理部１２、及び電圧制御部１３について説明する。
撮像素子１１は、２次元平面上にアレイ状に配列された複数の画素を有している。この撮像素子１１は、各画素に対して、露光の開始と終了とが同一であるグローバルシャッター方式を採用している。このような撮像素子１１としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサである。撮像素子１１では、各画素が、例えばフォトダイオードで構成された受光部を有し、各受光部の露光量に応じて発生した電荷がそれぞれ蓄積される。撮像素子１１は、この蓄積電荷を転送させることで、蓄積電荷に応じた検出信号を出力し、当該検出信号は検出信号処理部１２に入力される。
【００３６】
ここで、本実施形態では、撮像素子１１は、複数の画素行（例えば、Line１〜Lineｎのｎ行）が一方向に配列されている。そして、これら画素行がそれぞれ同時に、各構成画素の蓄積電荷を転送（すなわち検出信号を出力）する。
なお、蓄積電荷の転送には所定時間（以下、電荷転送時間とも称する）を要する。この電荷転送時間は、例えばμ秒オーダーの時間であり、後述する受光期間や、スタンバイ期間、波長可変干渉フィルター５の駆動時間に対して十分小さく、無視できるものとする。
【００３７】
検出信号処理部１２は、入力された検出信号（アナログ信号）を増幅したのち、デジタル信号に変換して制御部２０に出力する。検出信号処理部１２は、検出信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等により構成される。
電圧制御部１３は、制御部２０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５５に対して駆動電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５５の固定電極５５１及び可動電極５５２間で静電引力が発生し、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。
【００３８】
［制御部の構成］
次に、制御部２０について説明する。
制御部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置１の全体動作を制御する。この制御部２０は、図１に示すように、フィルター駆動部２１と、受光制御部２２と、最長駆動時間取得部２３、スタンバイ時間設定部２４と、タイミング取得部２５と、光量取得部２６と、分光測定部２７と、記憶部２８と、を備えている。記憶部２８は、波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長と、当該波長に対応して静電アクチュエーター５５に印加する駆動電圧との関係を示すＶ−λデータが記憶されている。
【００３９】
なお、受光制御部２２、最長駆動時間取得部２３、スタンバイ時間設定部２４、及びタイミング取得部２５は、本発明の撮像素子制御手段に相当する。また、電圧制御部１３及びフィルター駆動部２１は、本発明の分光制御手段に相当する。すなわち、電圧制御部１３、フィルター駆動部２１、受光制御部２２、最長駆動時間取得部２３、スタンバイ時間設定部２４、タイミング取得部２５は、本発明の光学モジュールに相当する。
【００４０】
フィルター駆動部２１は、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の目的波長を設定し、Ｖ−λデータに基づいて、設定した目的波長に対応する駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加させる旨の指令信号を電圧制御部１３に出力する。
ここで、図３は、本実施形態における、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１のそれぞれの駆動タイミングの関係を示す図である。
フィルター駆動部２１は、図３に示すように、受光制御部２２によって制御される撮像素子１１の露光開始タイミングに合わせて、波長可変干渉フィルター５を駆動開始させるように、電圧制御部１３に指令信号を出力する。
【００４１】
受光制御部２２は、撮像素子１１に所定の受光時間だけ測定光の露光量に応じた電荷を蓄積させ、露光量に基づく検出信号を出力させる受光処理を実施させる。本実施形態では、受光制御部２２は、撮像素子１１に、予め設定された受光時間だけ電荷を蓄積させる。そして、受光制御部２２は、所定の受光時間が経過した後、撮像素子１１に、電荷の蓄積を終了させ、蓄積電荷の転送（電荷転送）を実施させることで、露光量に応じた検出信号を出力させる。
また、受光制御部２２は、図３に示すように、受光時間が終了してから、所定のスタンバイ時間だけ電荷の蓄積を行わず、スタンバイ時間が経過した後に、次のフレームの露光を撮像素子１１に開始させる。このように、受光制御部２２は、露光量に応じた電荷を蓄積する受光期間（受光時間に対応）と、蓄積された電荷を出力してリセットし、かつ、電荷の蓄積を行わないスタンバイ期間（スタンバイ時間に対応）とを交互に繰り返すように、撮像素子１１を制御する。
なお、受光時間とスタンバイ時間とを合わせた所定時間が、１フレームの画像の撮像に要する時間であり、以下、フレーム所要時間とも称する。スタンバイ時間については後に詳述する。
【００４２】
最長駆動時間取得部２３は、波長可変干渉フィルター５と撮像素子１１とが同期して連続して画像を撮像する際に、予め設定された測定パターンに基づいて、波長可変干渉フィルター５の駆動に要する最長駆動時間を取得する。
分光測定装置１では、分光測定を実施する際に、測定パターンとして、複数の測定対象波長及び当該測定対象波長の測定順が予め設定される。この測定パターンに基づいた複数の測定対象波長を測定するために、フィルター駆動部２１は、各測定対象波長に対応する指令信号を、順次、電圧制御部１３に出力し、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法を順次変化させる。
ここで、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が変更されるのに要する駆動時間は、ギャップ変動量や、ギャップの変動方法等に応じて異なる。例えば、ギャップ変動量が大きければ、駆動時間が長くなり、逆に、小さければ、駆動時間が短くなる。また、例えば、ギャップ寸法を大きくする時よりも、ギャップ寸法を小さくする時の方が、駆動時間が長くなる。
また、例えば、ギャップ寸法を徐々に狭める又は広めるように変更させながら受光処理を行うステップ駆動を行う場合の各駆動時間と、例えば最終波長に対応するギャップ寸法から初期波長に対応するギャップ寸法に戻す場合の駆動時間とでは、後者の駆動時間が長くなる。
測定対象波長や測定順等を示す測定パターンは、測定開始時に、ユーザーによって指定される。具体的には、分光測定装置１は、ユーザーが図示しない操作部を操作することにより、記憶部２８に予め記憶された複数の測定パターンから選択可能に構成されてもよいし、測定パターンを設定可能に構成されてもよい。
【００４３】
なお、測定パターンが選択可能に構成されている場合、測定パターンに応じた最長駆動時間を予め記憶部２８に記憶しておき、最長駆動時間取得部２３は、測定パターンに応じた最長駆動時間を取得する。
また、ギャップ寸法の変動量と、駆動時間との関係を示すデータ等を予め記憶部２８に記憶しておき、最長駆動時間取得部２３は、これらデータ等を用いて最長駆動時間を取得する。
【００４４】
スタンバイ時間設定部２４は、最長駆動時間取得部２３によって取得された最長駆動時間をスタンバイ時間として設定する。ここで、図３に示すように、スタンバイ時間は、電荷転送時間を含んでいる。従って、スタンバイ時間設定部２４は、この電荷転送時間と、当該電荷転送時間以外のブランク時間との和が、最長駆動時間となるように、スタンバイ時間を設定する。
ここで、駆動時間は、通常、数ミリ秒オーダーの時間であり、電荷転送時間（例えば数μ秒オーダーの時間）を無視できる程度に長い。従って、スタンバイ時間設定部２４は、電荷転送時間は一定であるとして、スタンバイ時間を設定できる。
【００４５】
なお、スタンバイ時間設定部２４は、スタンバイ時間が最長駆動時間よりも長くなるように設定してもよい。この場合、最長駆動時間以上、所定値未満となるようにスタンバイ時間を設定することが好ましく、このような場合も本発明に含まれる。上記所定値は、波長可変干渉フィルター５の仕様や測定パターン等に応じて、予測された駆動時間の許容誤差よりも大きければよい。これにより、より確実に、波長可変干渉フィルター５が安定した状態で露光開始させることができる。
この場合、電荷転送時間を無視して、最長駆動時間に上記所定値を加えた時間をスタンバイ時間としてもよい。
【００４６】
タイミング取得部２５は、スタンバイ時間設定部２４により設定されたスタンバイ時間と、予め設定された受光時間とに基づいて、フレーム所要時間を設定する。タイミング取得部２５は、図３に示すように、撮像素子１１が連続的に駆動される際の、撮像素子１１の駆動開始タイミングに対する受光時間開始タイミング及び受光時間終了タイミング（すなわちスタンバイ時間開始タイミング）を、フレーム所要時間に基づいて取得する。このようにして、露光量を検出する受光期間と、検出しないスタンバイ期間とが設定される。なお、フィルター駆動部２１は、設定された受光期間及びスタンバイ期間とに基づいて、波長可変干渉フィルター５を駆動する。
【００４７】
光量取得部２６は、撮像素子１１から出力された検出信号を、検出信号処理部１２を介して取得する。光量取得部２６は、取得した信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５を透過した測定波長の光の光量を取得する。
分光測定部２７は、光量取得部２６により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
【００４８】
［分光測定装置の動作］
次に、上述したような分光測定装置１の動作について、図面に基づいて以下に説明する。
図４は、分光測定システムの動作の一例を示すフローチャートである。
まず、分光測定装置１では、ユーザー操作によって、測定パターンが設定される。
測定パターンが設定されると、最長駆動時間取得部２３は、設定された測定パターンに基づいて、最長駆動時間を取得する（ステップＳ１）。
次に、スタンバイ時間設定部２４は、最長駆動時間取得部２３によって取得された最長駆動時間に基づいて、スタンバイ時間を設定する（ステップＳ２）。
【００４９】
次に、タイミング取得部２５は、波長可変干渉フィルター５と撮像素子１１との駆動タイミングを取得する（ステップＳ３）。
タイミング取得部２５は、スタンバイ時間と受光時間とに基づいてフレーム所要時間を設定する。そして、タイミング取得部２５は、撮像素子１１が連続的に駆動される際の、撮像素子１１の駆動開始タイミングに対する受光時間開始タイミング及び受光時間終了タイミング（すなわちスタンバイ時間開始タイミング）を、フレーム所要時間に基づいて取得する。これにより、図３に示すように、撮像素子１１が連続的に駆動される場合の撮像素子１１の受光期間及びスタンバイ期間（駆動パターン）が設定される。
【００５０】
次に、波長可変干渉フィルター５と撮像素子１１との駆動が開始される。すなわち、フィルター駆動部２１は、測定パターンに基づいて、目的波長に対応する駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加させる旨の指令信号を電圧制御部１３に出力し、波長可変干渉フィルター５の駆動を開始させる。同時に、受光制御部２２は、撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる（ステップＳ４）。
なお、分光測定装置１では、駆動開始直後に転送される電荷は、検出値としては参照せずに消去される。
上述のように、電荷転送時間は、駆動時間よりも短いので、図３に示すように、撮像素子１１による電荷転送の終了後であり、かつ、予め設定されたスタンバイ期間の終了タイミングより前に、ギャップ寸法が目標値に設定され、駆動時間が経過する。
【００５１】
次に、受光制御部２２は、タイミング取得部２５により設定された駆動パターンに基づいて、スタンバイ期間の終了タイミング、すなわち受光期間の開始タイミングに合わせて、撮像素子１１に受光処理を開始させる（ステップＳ５）。
なお、撮像素子１１による受光処理が開始されたタイミングでは、波長可変干渉フィルター５の駆動時間が経過し（図３参照）、波長可変干渉フィルター５が目標波長に対応するギャップ寸法に設定されている。
【００５２】
次に、フィルター駆動部２１は、測定終了か否かを判断する（ステップＳ６）。フィルター駆動部２１は、撮像素子１１による受光期間が終了する前に、次の測定波長に変更する必要があるか否か、すなわち今回の測定で測定終了か否かを判断する。なお、測定終了の指示を受信している場合も測定終了と判断する。
測定終了の判断は、例えば、設定された測定パターンに基づいて、全測定波長に対する測定が終了するか否かで判断する。また、タイミング取得部２５による駆動タイミングの設定時に、測定終了タイミングも設定しておき、設定された測定終了タイミングであることを検出することで判断してもよい。
【００５３】
ステップＳ６において、測定終了ではないと判断した場合、ステップＳ４に戻る。ここで、ステップＳ４に戻ると、フィルター駆動部２１が波長可変干渉フィルター５を駆動させ、かつ、受光制御部２２が撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる。ここで出力された検出信号は、露光量に対応する信号である。従って、光量取得部２６は、撮像素子１１から出力された検出信号を、検出信号処理部１２を介して取得する。
【００５４】
一方、ステップＳ６で測定終了と判断した場合、受光制御部２２は、受光期間の終了タイミングに合わせて、撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる（ステップＳ７）。そして、光量取得部２６は、撮像素子１１から出力された検出信号を、検出信号処理部１２を介して取得する。
【００５５】
次に、光量取得部２６は、取得した信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５を透過した測定波長の光の光量を取得する（ステップＳ８）。
そして、分光測定部２７は、光量取得部２６により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する（ステップＳ９）。
以上のようにして、分光測定装置１は、設定された測定パターンに基づいて、測定対象Ｘのスペクトル特性を取得する。
【００５６】
なお、図４では、測定パターンに基づいて測定を実施して、露光量に対応する検出信号を取得しておき、測定終了後に、光量を取得し、取得した光量に基づく分析を実施する場合を例示した。分光測定装置１では、これ以外でも、例えば、検出信号を取得しながら、測定波長に対応する光量を順次取得してもよい。
【００５７】
［第一実施形態の作用効果］
分光測定装置１では、１組の受光期間とスタンバイ期間とにより、撮像素子により１フレーム分の光が取得される。すなわち、予め設定された受光期間において、撮像素子１１が波長可変干渉フィルター５からの出射光を受光する。そして、スタンバイ期間において、受光期間で蓄積された電荷に応じた検出信号が出力され、かつ波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動が実施される。この際、スタンバイ期間の開始時点において、波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動が開始され、かつ、スタンバイ期間が波長変更駆動に要する駆動時間以上となる。
【００５８】
ここで、図５は、スタンバイ時間にブランク時間を含まない場合の波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１の駆動タイミングの一例を示す図である。
波長可変干渉フィルター５の駆動時間は、通常、撮像素子１１の電荷転送時間よりも長い。このため、図５に示すように、仮にスタンバイ時間にブランク時間を含めない場合、波長可変干渉フィルター５の駆動時間が終了しておらず、波長可変干渉フィルター５からの出射光が目標波長に変更される前に、次のフレームの露光が開始される。このため、測定値には、目標波長以外の波長の光の光量も含まれてしまう。従って、測定精度の低下を抑制するためには、撮像素子１１の駆動時間と重なっているフレームを非有効なフレーム（Invalid Frame）として測定値を消去し、次のフレームの有効なフレーム（Valid Frame）として測定値を取得する。すなわち、有効なフレームと、非有効なフレームとが交互に繰り返されることになり、非有効なフレームのフレーム所要時間のうち、波長可変干渉フィルター５の駆動時間が終了した後の時間の分だけ測定時間が長くなる。
上述のように非有効なフレームが発生することがないように、波長可変干渉フィルター５の駆動時間に対して十分なスタンバイ時間を設けることが考えられる。この場合、波長可変干渉フィルター５の駆動時間等の動作特性や、駆動態様（複数の波長を選択する際の波長の選択順、波長間の間隔等）といった各種条件に基づいて、考え得る最長のスタンバイ時間を設けなければ、非有効なフレームが発生するおそれがある。この場合も、多くのフレームで、実際の駆動時間よりも長いスタンバイ時間が設定されることになり、測定時間が長くなるおそれがある。
【００５９】
これに対して、本実施形態の分光測定装置１では、スタンバイ期間内に波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動を実施することにより、受光期間に波長変更駆動が実施されることによる分解能の低下を抑制できる。また、スタンバイ期間が開始されると、波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動も開始されるので、スタンバイ期間内に波長可変干渉フィルター５を駆動させるために、スタンバイ期間の長さを不必要に長く設定しておく必要がなく、１フレームの時間が長くなるという不具合を抑制できる。
【００６０】
より具体的には、分光測定装置１は、撮像素子１１を複数フレームに亘って連続して駆動する際に、波長可変干渉フィルター５の最長駆動時間をスタンバイ時間として設定する。そして、分光測定装置１は、受光時間及びスタンバイ時間を含むフレーム所要時間を取得し、受光期間及びスタンバイ期間を設定する。また、分光測定装置１は、スタンバイ期間の開始に合わせて波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動を開始する。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５による選択波長を複数の波長の間で変更する際の、駆動パターンに応じた波長可変干渉フィルター５の最長駆動時間に合わせてスタンバイ時間が設定されている。このため、受光時間と最長駆動時間とからフレーム所要時間が取得でき、撮像素子１１を連続駆動した際の受光期間の終了タイミングが取得できる。この終了タイミングに合わせて、波長可変干渉フィルター５を駆動させることで、各フレームのスタンバイ期間内で波長可変干渉フィルター５を駆動させるとともに、測定時間を短縮することができる。
また、撮像素子１１の連続駆動させる際の駆動開始タイミングと、分光素子の駆動制御の開始タイミングとを、同期させることにより、予め取得された受光期間の終了タイミング、すなわちスタンバイ時間の開始タイミングで波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動を実施するだけで、波長可変干渉フィルター５と撮像素子１１との駆動タイミングを同期させることができる。従って、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１のそれぞれの駆動タイミングを常時又は定期的に同期させながら、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１を制御しなくとも、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１の駆動タイミングを容易に合わせることができる。
【００６１】
分光測定装置１は、波長を変更した際の駆動時間が最長となる時間をスタンバイ時間として設定する。例えば、上述のようにステップ駆動を繰り返す場合、最終波長に対応するギャップ寸法から初期波長に対応するギャップ寸法に戻す場合の駆動時間（初期化時間と称する）をスタンバイ時間として設定する。この初期化時間は、ステップ駆動の駆動時間よりも長くなる。このように、最長の駆動時間をスタンバイ時間に設定することにより、波長可変干渉フィルター５から出射させる出射光をどの波長に変更した場合でも、波長変更駆動が受光期間中に実施されることがなく、測定精度の低下をより確実に抑制できる。
【００６２】
［第一実施形態の変形例］
第一実施形態では、駆動パターンにおける全駆動時間のうちの最長駆動時間を、スタンバイ時間とする構成について例示した。これに対して本変形例では、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法（選択波長）を順次増大又は減少させるステップ駆動を繰り返し実施する際のステップ駆動に係る駆動時間から最長駆動時間を取得する。
【００６３】
図６は、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法を複数の値に設定し、各ギャップ寸法で測定する際に、ギャップ寸法を小さくする方、又は大きくする方に段階的に変更する場合（以下、ステップ駆動とも称する）の時間と変動量とを模式的に示すグラフである。図６には、異なる５つのギャップ寸法に設定しながら測定を行う場合の一例を示している。なお、駆動時間と変動量とは厳密には非線形の関係を有するが、図６では、簡単のため線形の関係を有するものとして説明する。また、図６では、実際の測定では確保されるブランク時間は省略され、ギャップ寸法が変動しない部分は、受光時間ｔ０としている。
【００６４】
図６に示す測定パターンでは、初期ギャップに対する変動量を徐々に増大させながら、５つのギャップ寸法で測定している。図６では、４回の駆動に対応する駆動時間を、駆動順にそれぞれｔ１〜ｔ４としている。
図６に示す例では、４回の駆動のうち３回目の駆動における変動量が最大であり、駆動時間ｔ１〜ｔ４のうち、駆動時間ｔ３が最長となる。また、ステップ駆動の最後のギャップ寸法（変動量が最大であり、最終ギャップとも称する）から最初のギャップ寸法（変動量が最小であり、第１ギャップとも称する）に戻す際、上記４回の駆動分の変動量をまとめて変動させる。このため、最終ギャップから第１ギャップに戻す際の駆動時間ｔ５は、上記駆動時間ｔ１〜ｔ４よりも長くなっている。
【００６５】
このようなステップ駆動を行う測定パターンが設定されている場合、最長駆動時間取得部２３は、最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動時間については、最長駆動時間の判定には含めず、ステップ駆動の各駆動時間から最長駆動時間を取得する。
具体的には、本変形例では、４回の駆動のうち各駆動時間ｔ１〜ｔ４のうちの最長である駆動時間ｔ３を最長であると判定し、最長駆動時間を取得する。この際、最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動時間ｔ５については、最長駆動時間の判定対象に含めない。
【００６６】
このように、分光測定装置１は、ステップ駆動する際に、最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動時間ｔ５については最長駆動時間の判定対象とせず、ステップ駆動の各駆動時間ｔ１〜ｔ４を判定対象とする。図６では、最長駆動時間はｔ３に設定され、最終ギャップから第１ギャップに戻す際は、駆動時間ｔ５がスタンバイ時間を越える。このため、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が第１ギャップに設定される前に、受光期間が始まる。従って、１フレーム分で適切に測定できないことになる。従って、分光測定装置１は、６フレーム目の測定結果を削除する。
すなわち、分光測定装置１では、Ｎ回のステップ駆動に対応する（Ｎ＋１）フレーム分の測定を実施したのち、１フレーム分を最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動に割いて、（Ｎ＋２）フレーム分を１セットとするステップ駆動を実施する。すなわち、連続する（Ｎ＋１）フレームでそれぞれ測定値を取得し、（Ｎ＋２）フレーム目の測定結果は削除する。
【００６７】
ここで、図６に示す例では、最長駆動時間をｔ３に設定した場合、最長駆動時間をｔ５に設定した場合よりも、１回の駆動において（ｔ５−ｔ３）だけスタンバイ時間が短くなる。このため、４回分のステップ駆動において、（ｔ５−ｔ３）×４だけ所要時間が短くなる。この４回分のステップ駆動で短縮された（ｔ５−ｔ３）×４が、フレーム所要時間よりも長ければ、最長駆動時間をｔ５に設定した場合よりも５回の測定の所要時間が短くなる。すなわち、（ｔ５−ｔ３）×４が、フレーム所要時間よりも長ければ、１フレーム分を最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動に割いても、最長駆動時間をｔ５に設定して連続的にステップ駆動を行って測定を実施した場合よりも、フレーム所要時間の短縮を図ることができる。
【００６８】
なお、ステップ駆動における最長の駆動時間ｔｋ及び最終ギャップから第１ギャップに戻す駆動の駆動時間ｔｒの差と、ステップ駆動の回数Ｎとの積（ｔｒ−ｔｋ）×Ｎが、駆動時間ｔｋを最長駆動時間に設定した際のフレーム所要時間よりも大きい場合、最長駆動時間をｔｋに設定し、一方、小さい場合、最長駆動時間をｔｒに設定するようにしてもよい。
【００６９】
また、最長駆動時間取得部２３は、波長の変更量が所定の量以下である場合の各駆動時間のうちのいずれかを最長駆動時間とするようにしてもよい。すなわち、複数波長について波長を変更する際の、波長の変更量が所定の量を超える際の駆動時間は最長駆動時間とせず、波長の変更量が所定の量以下に対応する、所定時間以内の駆動時間から最長駆動時間を取得するように、最長駆動時間取得部２３を構成してもよい。この場合、駆動時間が、所定時間を超える駆動時間を最長駆動時間に設定しないようにでき、１フレームの所要時間の短縮を図ることができる。
ここで、所定の波長の変更量としては、例えば、複数フレームに亘って連続して測定する際の、測定波長の変更量の最大値である。この変更量の最大値は、上述のようにステップ駆動する際の駆動パターンから取得してもよいし、考えられる全駆動パターンに対して変更量の最大値を予め設定してもよい。
【００７０】
［第二実施形態］
以下、本発明に係る第二実施形態を図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、分光測定装置１は、最長駆動時間をスタンバイ時間を設定することでフレーム所要時間を取得し、このフレーム所要時間で撮像素子を連続駆動した。第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５を駆動させた後、目標波長に対応するギャップ寸法に安定化したことを検出し、検出したタイミングで撮像素子の露光を開始する。
第二実施形態では、第一実施形態の最長駆動時間を取得する構成に替えて、波長可変干渉フィルター５の安定化を検出する構成を備える点以外は、第一実施形態と同様の構成を有する。以下の説明では、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明は省略又は簡略化する。
【００７１】
［分光測定装置の構成］
図７は、第二実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図８は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す断面図である。
分光測定装置１Ａは、図７に示すように、分光モジュール１０Ａと、制御部２０Ａと、を備えている。
［分光モジュールの構成］
分光モジュール１０Ａは、波長可変干渉フィルター５と、撮像素子１１と、検出信号処理部１２と、電圧制御部１３と、安定化検出部１４と、を少なくとも備えて構成されている。
安定化検出部１４は、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法の変動が治まり、ギャップ寸法が設定値に設定されたことを検出する。この安定化検出部１４は、容量検出部１４１と、安定信号出力部１４２と、を備える。
容量検出部１４１は、図８に示すように、各反射膜５４１，５４２に接続されている。容量検出部１４１は、各反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法に応じた静電容量を検出する。容量検出部１４１は、Ｃ／Ｖ変換器（Capacitance to Voltage Converter）等を備え、検出した静電容量に対応する検出信号を出力する。
安定信号出力部１４２は、容量検出部１４１からの検出信号に基づいて、静電容量が所定値となり、ギャップ寸法が設定値に設定されると、安定化したことを検出して安定化信号を出力する。
図９は、第二実施形態における、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１１のそれぞれの駆動タイミングの関係を示す図である。
安定信号出力部１４２は、例えば図９に示すように、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が設定値で安定していない場合はＬｏｗ、安定している場合はＨｉｇｈとなる信号を安定信号として出力する。
【００７２】
［制御部の構成］
制御部２０Ａは、フィルター駆動部２１と、受光制御部２２と、光量取得部２６と、分光測定部２７と、記憶部２８と、を備えている。
受光制御部２２は、安定化検出部１４からの安定化信号を示す安定信号（Ｈｉｇｈ）を受信すると、撮像素子１１の受光処理を開始させる。
なお、本発明の撮像素子制御手段は、安定化検出部１４を少なくとも含み構成され、さらに、受光制御部２２を含み構成される。
【００７３】
［分光測定装置の動作］
次に、上述したような分光測定装置１の動作について、図面に基づいて以下に説明する。
図１０は、分光測定システムの動作の一例を示すフローチャートである。
まず、分光測定装置１Ａでは、第一実施形態同様に、ユーザー操作によって、測定パターンが設定される。
測定パターンが設定されると、フィルター駆動部２１は、測定パターンに基づいて、目的波長に対応する駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加させる旨の指令信号を電圧制御部１３に出力し、波長可変干渉フィルター５の駆動を開始させる。同時に、受光制御部２２は、撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる（ステップＳ１１）。なお、分光測定装置１Ａでは、第一実施形態同様に、駆動開始直後に転送される電荷は、検出値としては参照せずに消去される。
【００７４】
次に、安定化検出部１４が、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が設定値に安定したことを検出する（ステップＳ１２）。
波長可変干渉フィルター５の駆動が開始され、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が設定値となり、ギャップ寸法が安定すると、安定信号出力部１４２から出力されている安定信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変わる。このようにして、安定化検出部１４は、安定化の検出を示すＨｉｇｈの安定信号を出力する。
受光制御部２２は、安定化の検出を示すＨｉｇｈの安定信号を安定化検出部１４から受信すると、撮像素子１１に受光処理を開始させる（ステップＳ１３）。なお、受光制御部２２は、安定化の検出を示していないＬｏｗの安定信号を受信している間は、受光処理を実施しないスタンバイ期間を継続させる。
【００７５】
次に、フィルター駆動部２１は、第一実施形態のステップＳ６と同様に、撮像素子１１による受光時間が終了する前に、今回の測定で測定が終了するか否かを判断する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４において、測定終了ではないと判断した場合、所定の受光時間が経過したら、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻ると、フィルター駆動部２１は波長可変干渉フィルター５を駆動させ、かつ、受光制御部２２は撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる。ここで出力された検出信号は、露光量に対応する信号である。従って、光量取得部２６は、撮像素子１１から出力された検出信号を、検出信号処理部１２を介して取得する。
一方、ステップＳ１４で測定終了と判断した場合、受光制御部２２は、受光時間の終了タイミングに合わせて、撮像素子１１に電荷転送を実施させ、検出信号を出力させる（ステップＳ１５）。そして、光量取得部２６は、撮像素子１１から出力された検出信号を、検出信号処理部１２を介して取得する。
【００７６】
以下、第一実施形態と同様に、光量取得部２６は、取得した信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５を透過した測定波長の光の光量を取得する（ステップＳ１６）。
そして、分光測定部２７は、光量取得部２６により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する（ステップＳ１７）。
以上のようにして、分光測定装置１は、設定された測定パターンに基づいて、測定対象Ｘのスペクトル特性を取得する。
【００７７】
［第二実施形態の作用効果］
分光測定装置１Ａでは、波長可変干渉フィルター５が安定化したことを検出したタイミングで撮像素子１１の受光処理を開始する。これにより、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法が安定化したタイミング、すなわち安定化した波長の出射光が分光素子から出力されたタイミングでスタンバイ期間を終了させ、受光期間を開始させることができる。従って、各フレームの所要時間を最適化でき、所要時間の短縮を図ることができる。
また、波長可変干渉フィルター５が安定して所定波長の光を出射可能な状態となったタイミングで、撮像素子１１に露光を開始させることができる。従って、所定波長以外の光が撮像素子１１に受光されることをより確実に抑制でき、測定精度の低下をより確実に抑制できる。
【００７８】
［実施形態の変形］
本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、分光測定装置１，分光測定装置１Ａの例を示したが、測定対象の成分分析等を実施する分析装置に適用することができる。
また、上記各実施形態では、分光測定装置１，分光測定装置１Ａとして、測定結果に基づいて分光スペクトルを取得する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、分光画像を取得する分光カメラ等にも本発明を適用することができる。すなわち、各波長の各画素について検出信号を選択し、選択された各画素の検出信号に基づいて各波長の分光画像を取得するように構成してもよい。また、取得した分光画像に基づいて測色処理を行ってもよい。このような構成でも、各画素について適性露光の範囲の露光量に対応する検出信号が選択されるので、高精度の分光画像を取得でき、高精度の測色を実施できる。
【００７９】
上記各実施形態において、波長可変干渉フィルター５がパッケージ内に収納された状態で１０に組み込まれる構成などとしてもよい。この場合、パッケージ内を真空密閉することで、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５５に電圧を印加した際の駆動応答性を向上させることができる。
【００８０】
上記各実施形態において、波長可変干渉フィルター５は、電圧印加により反射膜５４１，５４２間のギャップ寸法を変動させる静電アクチュエーター５５を備える構成としたが、これに限定されない。
例えば、固定電極５５１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極５５２の代わりに第二誘電コイル又は永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター５５の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部５２２に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部５２２を撓ませることができる。
【００８１】
上記各実施形態において、ファブリーペローエタロンとして、固定基板５１及び可動基板５２が互いに対向する状態で接合され、固定基板５１に固定反射膜５４１が設けられ、可動基板５２に可動反射膜５４２が設けられる波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限らない。
例えば、固定基板５１及び可動基板５２が接合されておらず、これらの基板間に圧電素子等の反射膜間ギャップを変更するギャップ変更部が設けられる構成などとしてもよい。
また、２つ基板により構成される構成に限られない。例えば、１つの基板上に犠牲層を介して２つの反射膜を積層し、犠牲層をエッチング等により除去してギャップを形成した波長可変干渉フィルターを用いてもよい。
【００８２】
上記各実施形態では、分光素子として、波長可変干渉フィルター５を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＡＯＴＦ（Acousto Optic Tunable Filter）やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）が用いられてもよい。ただし、装置の小型化の観点から上記各実施形態のようにファブリーペローフィルターを用いることが好ましい。
【００８３】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１，１Ａ…分光測定装置、５…波長可変干渉フィルター、１０，１０Ａ…分光モジュール、１１…撮像素子、１３…電圧制御部、１４…安定化検出部、２０，２０Ａ…制御部、２１…フィルター駆動部、２２…受光制御部、２３…最長駆動時間取得部、２４…スタンバイ時間設定部、２５…タイミング取得部。
【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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