(57)【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、
露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、
前記分光素子において、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を制御する分光制御部と、を備え、
前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延されて前記受光処理が実施され、
前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックは、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域に重なり、
前記分光制御部は、前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記波長変更駆動を実施させる
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、
前記撮像素子からの検出信号に基づいて前記受光領域を取得し、当該受光領域に基づいて前記画像領域を設定する設定部を備える
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
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、
露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、
前記分光素子において、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を制御する分光制御部と、
前記検出信号に基づく処理を実施する処理部と、を備え、
前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延されて前記受光処理が実施され、
前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックは、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域に重なり、
前記分光制御部は、前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記波長変更駆動を実施させる
ことを特徴とする電子機器。
【請求項４】
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、露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、を備える光学モジュールの駆動方法であって、
前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、かつ、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延させて前記受光処理を実施した際に、前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックが、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域と重なり、
前記第１の画素ブロックから前記第Ｎの画素ブロックまで番号順に遅延させて前記受光処理を実施させるステップを繰り返し実施し、
前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を前記分光素子に実施させる
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が記載されている。この装置では、制御信号の出力タイミングに対する分光素子の遅延を考慮して制御信号を出力し、撮像素子の所定の遮光期間の終了タイミングまでに、波長変更駆動を終了させるようにしている。
【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】
しかしながら、特許文献１では、複数の画素行を備え、各画素行を異なるタイミングで駆動し、検出信号を出力するローリングシャッター方式の撮像素子を用いた場合については考慮されていない。すなわち、ローリングシャッター方式では、各画素行で駆動タイミングが異なり、あるフレームにおいて露光期間が開始した時点で、前のフレームの露光期間が終了していない画素行が存在する場合がある。つまり、最初に第１フレームの受光処理を実施した画素行は、その後、すぐに、第１フレームに続く、第２フレームの受光処理を実施する。この際、まだ第１フレームの受光処理を実施している画素行が存在する。
【０００６】
このようなローリングシャッター方式の受光素子を用いる場合、露光量を取得する有効フレームと、波長変更駆動を実施する非有効なフレームとを繰り返すことで、１フレームおきに分光画像を取得することになる。この場合、有効フレームの最終画素行の露光期間が終了してから、次の有効フレームの第１画素行の露光期間が開始するまでの期間が、波長変更駆動が実施される変更期間となる。
【０００７】
ここで、フレームレートを維持したまま、変更期間を長く設定すると、１フレームの露光期間が短くなるため露光量が不足するおそれがある。一方、変更期間内で波長変更駆動を実施し、かつ、十分な露光量を確保するために、変更期間と露光期間を長くすると、フレームレートが低下してしまう。
【０００８】
本発明は、フレームレートの低下を抑制できる光学モジュール、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】
【０００９】
本発明の一適用例に係る光学モジュールは、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、露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、前記分光素子において、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を制御する分光制御部と、を備え、前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延されて前記受光処理が実施され、前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックは、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域に重なり、前記分光制御部は、前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記波長変更駆動を実施させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一適用例に係る光学モジュールでは、撮像素子における、出射光の受光領域に含まれる所定領域に重なる複数の画素ブロックのうち、最終画素ブロックの露光期間の終了から、最前画素ブロックの露光期間の開始までの期間で、波長変更駆動を実施する。
このような構成では、複数の画素ブロックにおいて受光処理が順次遅延されて実施される。そして、分光画像が取得される有効フレームと、波長変更駆動が実施される非有効フレームとが繰り返され、２フレーム分の駆動で１フレーム分の画像が取得される。
この際、有効フレームにおける最終画素ブロックの露光期間の終了後と、次の非有効フレームに係る期間と、次の有効フレームにおける最前画素ブロックの露光期間の開始前の期間とで波長変更駆動が実施される。したがって、有効フレームの一部においても波長変更駆動を実施することができ、例えば、全画素ブロックのうちの最後に受光処理が実施される画素ブロックの露光期間の終了から、次の有効フレームの受光処理が開始されるまでの間に波長変更駆動を実施する場合と比べて、波長変更駆動を実施可能な期間（変更期間）を長くすることがきる。これにより、波長変更駆動の実施によるフレームレートの低下を抑制できる。
【００１１】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記撮像素子からの検出信号に基づいて前記受光領域を取得し、当該受光領域に基づいて前記所定領域を設定する設定部を備えることが好ましい。
【００１２】
本適用例の光学モジュールでは、検出信号に基づいて受光領域を取得し、この受光領域に基づいて所定領域を設定する。このような構成では、設定された所定領域に重なる画素ブロックを、受光処理の対象画素ブロックとすることができる。これにより、受光領域が変化した場合でも、変化後の受光領域に応じた対象画素ブロックを設定することができる。したがって、受光領域や所定領域の変化に応じて、対象画素ブロックとすべき画素ブロックで受光処理が実施されずに画像の一部が欠ける等の不具合を抑制でき、適切に分光画像を取得できる。
【００１３】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記撮像素子が有する全画素ブロックについて受光処理を実施させる撮像制御部を備えることが好ましい。
【００１４】
本適用例の光学モジュールでは、撮像素子の全画素ブロックについて受光処理を実施しつつ、所定領域に重なる画素ブロックのうちの最終画素ブロックの露光期間終了から、最前画素ブロックの露光期間の開始までの期間で波長変更駆動を実施する。
このような構成では、全画素ブロックを受光処理の対象とする通常の駆動方法で撮像素子を駆動させるため、撮像素子の駆動方法を変更する場合と比べて、撮像素子と分光素子との駆動タイミングの調整の煩雑化を抑制できる。
【００１５】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記撮像素子が有する全画素ブロックのうち、前記所定領域に重なる複数の画素ブロックについて受光処理を実施させる撮像制御部
を備えることが好ましい。
【００１６】
本適用例の光学モジュールでは、撮像素子の全画素ブロックのうち、所定領域に重なる画素ブロックについて受光処理を実施する。
このような構成でも、例えば、全画素ブロックのうちの、最後に受光処理が実施される画素ブロックの露光期間の終了から、次の有効フレームの受光処理が開始されるまでの間に波長変更駆動を実施する場合と比べて、変更期間を長くすることがきる。すなわち、１フレームにおける受光処理の対象画素ブロック数を低減させることができる。画素ブロック数が少ない程、画素ブロック間での遅延時間の累積に応じた、変更期間の短縮量を減少でき、変更期間を長くできる。
また、対象画素ブロック数を低減させることができるため、所定のフレームレート及び画素ブロック間の遅延時間に対して設定される露光期間及び遮光期間の長さを、全画素ブロックで受光処理を行う場合と比べて長くできる。したがって、露光期間や遮光期間を長く設定できるため、フレームレートの低下をより確実に抑制できる。
さらに、上述のように、処理対象とする画素ブロック数を低減できるため、検出信号の取得数を低減でき、処理負荷を低減できる。
【００１７】
本発明の他の適用例に係る電子機器は、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と、露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、前記分光素子において、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を制御する分光制御部と、前記検出信号に基づく処理を実施する処理部と、を備え、前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延されて前記受光処理が実施され、前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックは、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域に重なり、前記分光制御部は、前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記波長変更駆動を実施させることを特徴とする。
【００１８】
本適用例では、光学モジュールに係る上記適用例と同様に、撮像素子における、出射光の受光領域に含まれる所定領域に重なる複数の画素ブロックのうち、最終画素ブロックの露光期間の終了から、最前画素ブロックの露光期間が開始されるまでの期間で、波長変更駆動を実施する。
これにより、波長変更駆動を実施可能な変更期間を長くすることができ、波長変更駆動の実施によるフレームレートの低下を抑制できる。
【００１９】
本発明の他の適用例に係る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、露光期間の間で前記出射光の露光により電荷を蓄積し、前記露光期間に続く遮光期間の間で蓄積された前記電荷に応じた検出信号を出力する受光処理を連続して繰り返し実施する画素を有し、複数の前記画素により構成された画素ブロック毎に前記受光処理が遅延されて実施されるローリングシャッター方式の撮像素子と、を備える光学モジュールの駆動方法であって、前記撮像素子は、第１の画素ブロックから、第Ｎの画素ブロックまでのＮ個の前記画素ブロックを有し、かつ、前記第１の画素ブロックから番号順に遅延させて前記受光処理を実施した際に、前記第１の画素ブロックよりも後に前記受光処理が実施される第Ｊの画素ブロックから、前記第Ｊの画素ブロックよりも後で、かつ前記第Ｎの画素ブロックよりも前に前記受光処理が実施される第Ｋの画素ブロックまでの各前記画素ブロックが、前記出射光の受光領域の一部に設定された画像領域と重なり、前記第１の画素ブロックから前記第Ｎの画素ブロックまで番号順に遅延させて前記受光処理を実施させるステップを繰り返し実施し、前記第Ｋの画素ブロックの露光期間の終了から第１の時間が経過した第１の時刻から、次の前記第Ｊの画素ブロックの露光期間が開始されるまで第２の時間を有する第２の時刻までの期間で、前記出射光の波長を変更する波長変更駆動を前記分光素子に実施させることを特徴とする。
【００２０】
本適用例では、光学モジュールに係る上記適用例と同様に、撮像素子における、出射光の受光領域に含まれる所定領域に重なる複数の画素ブロックのうち、最終画素ブロックの露光期間の終了から、最前画素ブロックの露光期間が開始されるまでの期間で、波長変更駆動を実施する。
これにより、波長変更駆動を実施可能な変更期間を長くすることができ、波長変更駆動の実施によるフレームレートの低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光カメラの概略構成を示す図。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの平面図。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図４】撮像素子の撮像面を模式的に示す平面図。
【図５】第一実施形態の分光カメラの制御系の概略構成を示すブロック図。
【図６】第一実施形態の分光カメラにおける駆動タイミングを示す図。
【図７】従来の分光カメラにおける駆動タイミングを示す図。
【図８】第一実施形態の分光カメラにおける動作を示すフローチャート。
【図９】第二実施形態の分光カメラにおける駆動タイミングを示す図。
【図１０】一変形例における受光領域と受光処理の対象画素行との関係を示す図。
【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の分光カメラについて、図面に基づいて説明する。
［分光カメラの概略構成］
図１は、本発明の電子機器の一実施形態である分光カメラの概略構成を示す図である。
分光カメラ１０は、撮像対象の複数波長に対する分光画像を撮像する装置である。
本実施形態の分光カメラ１０は、図１に示すように、筐体１１と、本発明の光学モジュールに相当する撮像モジュール１２と、ディスプレイ（図示略）と、操作部１３と、を含んで構成されている。
【００２３】
［筐体の構成］
筐体１１は、例えば厚み寸法が１〜２ｃｍ程度で、衣服のポケット等により容易に収納可能な薄型箱状に形成されている。この筐体１１は、撮像モジュール１２の後述する導光部１２２が配置される撮像窓１１１を備え、撮像窓１１１の周囲には、後述する光源部１２１が配置されている。
【００２４】
筐体１１には、光源部１２１からの光以外の光が、導光部１２２に入射することを抑制する遮光部材１１２が設けられている。この遮光部材１１２は、光源部１２１及び導光部１２２を囲う筒状の部材であり、筐体１１とは反対側の先端で、撮像対象Ｘが配置された設置面に当接し、密着している。
【００２５】
［操作部の構成］
操作部１３は、筐体１１に設けられるシャッターボタンや、ディスプレイに設けられるタッチパネル等により構成される。ユーザーにより入力操作が行われると、操作部１３は、入力操作に応じた操作信号を回路基板１２４に出力する。
【００２６】
［撮像モジュールの構成］
撮像モジュール１２は、撮像窓１１１に臨んで設けられる導光部１２２と、撮像窓１１１の周囲に配置された光源部１２１と、本発明の分光フィルターに相当する波長可変干渉フィルター５と、入射光を受光する撮像素子１２３が設けられた回路基板１２４とを備えている。なお、回路基板１２４は、後述する制御部１４（図５参照）が設けられている。制御部１４は、分光カメラ１０の動作を制御する。
【００２７】
［光源部の構成］
光源部１２１は、撮像窓１１１の外周部に沿って、円環状に配列して配置される複数の光源（キセノンランプ）を備えている。なお、本実施形態では、光源としてキセノンランプを例示するが、例えばＬＥＤ等の応答性が良好な光源を用いてもよい。光源としてキセノンランプやＬＥＤを用いることで、光源を短時間だけ発光させることができる。
【００２８】
［導光部の構成］
導光部１２２は、複数のレンズ１２２Ｌｎにより構成されている。例えば、導光部１２２は、テレセントリック光学系を有し、視野角を所定角度以下に制限し、視野角内の検査対象物の像を、撮像素子１２３に結像する。
また、導光部１２２には、その他、拡大縮小光学系が設けられることが好ましい。拡大縮小光学系が設けられることで、例えばユーザー操作に応じてレンズ間隔を調整することで、取得する画像の拡大及び縮小が可能となる。
【００２９】
［波長可変干渉フィルターの構成］
図２は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における波長可変干渉フィルターの切断面を模式的に示す断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、入射光から所定波長の光を選択的に出射するファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター５は、例えば矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば５００μｍ程度に形成される固定基板５１と、厚み寸法が例えば２００μｍ程度に形成される可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部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（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３０】
固定基板５１には、固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター５には、この反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を調整（変更）するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して対向する。ここで、これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。ここで、電極間ギャップＧ２のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量より大きい。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すようなフィルター平面視において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１又は可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３１】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５６１及び可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
また、固定基板５１の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。
【００３２】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３３】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁から、頂点Ｃ２方向に延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１の頂点Ｃ２に位置する部分）は、回路基板１２４に接続される固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。
【００３４】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図３に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等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い。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３５】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４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の表面での光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３６】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂ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には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３７】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図２に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
また、可動基板５２には、図２に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、波長可変干渉フィルター５を可動基板５２側から見た際に、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。
【００３８】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５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。このような反射防止膜は、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、可動基板５２の表面での光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００３９】
可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ１に位置する部分）は、回路基板１２４に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４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５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップＧ２のギャップ量が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が、電極間ギャップＧ２のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。
【００４０】
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。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持す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、平面中心点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。
【００４１】
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３を備えている。そして、この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合されている。
【００４２】
このように構成された波長可変干渉フィルター５では、導光部１２２によって導光された光が、固定反射膜５４及び可動反射膜５５が対向する対向領域に入射され、目的波長に応じて設定されたギャップＧ１の寸法に対応する波長の光が出射される。
【００４３】
［撮像素子の構成］
撮像素子１２３は、複数の画素が２次元平面上にアレイ状に配列され、複数の画素行（例えば、Line１〜Lineｎのｎ行であり、各画素行がそれぞれ本発明の画素ブロックに相当）が一方向に配列されている。この撮像素子１２３は、ローリングシャッター方式を採用している。すなわち、撮像素子１２３は、露光量に応じた電荷を所定の露光時間だけ蓄積する露光期間と、所定の遮光時間で蓄積電荷に応じた検出信号を出力し、蓄積電荷をリセットする遮光期間と、を含む撮像期間を設け、露光量に応じた検出信号を取得する受光処理を、画素行毎に所定時間（例えば、電荷転送の所要時間）遅延させて実施する。このような撮像素子１２３としては、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。
【００４４】
［撮像素子の受光領域と画像領域］
図４は、撮像素子１２３の受光面１２３Ａを拡大し模式的に示した図である。
撮像素子１２３は、導光部１２２によって導光され、波長可変干渉フィルター５を通過した光が領域Ａ１で受光される（以下、領域Ａ１を受光領域Ａ１とも称する）。また、後述するが、本実施形態では、受光領域Ａ１の内部に設定されている所定領域である領域Ａ２における分光画像を取得する（以下、領域Ａ２を画像領域Ａ２とも称する）。すなわち、本実施形態では、画像領域Ａ２に対応する画素を含む各画素行LineＪ〜LineＫの各画素での受光量を取得し、当該受光量に基づいて分光画像を取得する。
【００４５】
なお、受光領域Ａ１は、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５が対向する対向領域の形状、寸法（各反射膜５４，５５の径）、及び位置や、導光部１２２の光学特性に応じて、形状やサイズが設定される。また、導光部１２２が画像を拡大・縮小可能に構成されている場合、倍率に応じて、受光領域Ａ１のサイズが設定される。本実施形態では円形の領域である。
【００４６】
また、画像領域Ａ２は、上述の受光領域Ａ１内に設定される領域であり、本実施形態では、受光領域Ａ１に内接する所定サイズの正方形領域としている。この画像領域Ａ２は、受光領域Ａ１に含まれる領域であれよく、サイズや形状は適宜設定することができる。例えば、正方形以外にも、長方形、台形、円等の各種形状を採用することができる。また、画像領域Ａ２が矩形状の領域とする場合、受光領域Ａ１に含まれる範囲で画像領域Ａ２のアスペクト比やサイズを適宜設定することができる。
【００４７】
［制御部の構成］
図５は、分光カメラ１０の制御系の概略構成を示すブロック図である。
制御部１４は、図５に示すように、光源制御部１４１と、撮像制御部１４２と、フィルター駆動部１４３と、駆動条件設定部１４４と、画像取得部１４５と、記憶部１４６と、を備える。なお、記憶部１４６には、例えば、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータ等、分光カメラ１０の制御に必要な各種データが記憶されている。
この制御部１４の各機能は、回路基板１２４に設けられた、例えばＣＰＵ等により構成される演算回路や、メモリー等により構成される記憶回路等により実現される。なお、回路基板１２４は、分光カメラ１０を制御するために必要な各種制御回路を適宜備えている。また、回路基板１２４は、波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐに接続される。
【００４８】
光源制御部１４１は、光源部１２１の発光及び消灯を制御する。
撮像制御部１４２は、撮像素子１２３とともに本発明の撮像部を構成し、所定のタイミングで、撮像素子１２３の各画素に受光量に応じた電荷を蓄積させ、受光量に応じた検出信号を出力させる受光処理を、画素行毎に順次遅延させながら実施させる。
【００４９】
フィルター駆動部１４３は、本発明の分光制御部に相当し、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５６に印加する波長変更駆動を実施する。
なお、後に詳述するが、フィルター駆動部１４３は、連続駆動される撮像素子１２３において、有効フレーム（Valid Frame）と非有効フレーム（Invalid Frame）とが交互に繰り返されるように、非有効フレーム（Invalid Frame）を含む期間で波長変更駆動を実施する。
【００５０】
駆動条件設定部１４４は、本発明の設定部に相当し、分光画像の取得対象である画像領域Ａ２を設定する。この駆動条件設定部１４４は、撮像素子１２３の受光結果から受光領域Ａ１を取得し、当該受光領域Ａ１から画像領域Ａ２を設定する。また、駆動条件設定部１４４は、画像領域Ａ２に基づいて、受光処理の対象となる画素行LineＪ〜LineＫを取得する。さらに、駆動条件設定部１４４は、撮像素子１２３のフレームレートや各画素行間の遅延時間に応じて、撮像期間（露光期間及び遮光期間を含む）を設定し、当該撮像期間に基づいて波長可変干渉フィルター５の駆動タイミングを設定する。
画像取得部１４５は、本発明の処理部に相当し、撮像素子１２３から出力された検出信号に基づいて、画像領域Ａ２の各画素における受光量を取得して、分光画像を取得する。
【００５１】
なお、制御部１４によって、複数波長、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色のそれぞれについて取得された分光画像を重ね合わせて、カラー画像を合成し、表示部（図示略）に表示させてもよい。
【００５２】
［撮像素子及び波長可変干渉フィルターの駆動タイミング］
図６は、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１２３のそれぞれの駆動タイミングの関係を示す図である。
図６に示すように、撮像制御部１４２により撮像素子１２３が制御され撮像処理が開始されると、撮像素子１２３は第１画素行（Line１）から最終画素行（Lineｎ）までの各画素行について、露光期間Ｔａ及び遮光期間Ｔｂを含む撮像期間Ｔｆを１フレーム分の処理期間とする受光処理を、所定時間遅延させながら順次実施する。
上述のように対象画素行LineＪ〜LineＫは、画像領域Ａ２に重なる画素が含まれる画素行であり、以下、対象画素行とも称する。また、これら対象画素行のうち最初に露光期間Ｔａが開始される画素行LineＪを第１対象画素行（最前画素ブロック）とも称し、最後に露光期間Ｔａが開始される画素行LineＫを最終対象画素行（最終画素ブロック）とも称する。
【００５３】
本実施形態では、図６に示すように、対象画素行LineＪ〜LineＫで同一波長の光が受光された有効フレームと、波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動が実施されて対象画素行LineＪ〜LineＫで同一波長の光が受光されない非有効フレームとが交互に実施される。すなわち、図６に示すように、有効フレーム（Frame２）の最終対象画素行LineＫの露光期間Ｔａが終了してから、非有効フレーム（Frame３）を挟んだ、次の有効フレーム（Frame４）の第１対象画素行LineＪの露光期間Ｔａが開始するまでの間が、波長変更駆動が実施される変更期間Ｔｃである。
【００５４】
この変更期間Ｔｃで波長変更駆動を実施すると、有効フレームであるFrame２の画素行Line１〜LineＪ−１，LineＫ＋１〜LineＮでは、画素行LineＪ〜LineＫとは異なる波長の光が撮像素子１２３によって受光される場合があるものの、画像領域Ａ２に係る画素行LineＪ〜LineＫの期間では対象波長の光を受光でき、対象波長の分光画像を取得できる。
なお、本実施形態では、図６に示すように、２フレーム分の受光処理を実施することで１フレーム分の分光画像を取得するため、所望のフレームレートの２倍のフレームレートで駆動させこととなる。
【００５５】
ここで、１つの画素行における撮像期間Ｔｆの所要時間（撮像時間）ｔｆは、フレームレートと、画像行間の遅延時間Δｔに応じて決まる。この撮像時間ｔｆは、下記式（１）に示すように、露光期間Ｔａの所要時間である露光時間ｔａと遮光期間Ｔｂの所要時間である遮光時間ｔｂとの和である。
また、変更期間Ｔｃは、最終対象画素行LineＫの露光期間Ｔａが終了してから、次に第１対象画素行LineＪの露光期間Ｔａが開始されるまでの期間である。この変更期間Ｔｃの所要時間（変更時間）ｔｃは、連続する画素行の間での遅延時間をΔｔとすると、下記式（２）となり、下記式（１）の関係から、下記式（３）で表される。
下記式（３）で表される変更時間ｔｃが、波長変更駆動の所要時間よりも長い場合、上述のように、有効フレームと非有効フレームとを交互に繰り返すように波長可変干渉フィルター５と撮像素子１２３とを同期しながら駆動させることができる。
【００５６】
ｔｆ＝ｔａ＋ｔｂ                          ・・・（１）
ｔｃ＝ｔａ＋２・ｔｂ−（Ｋ−Ｊ）・Δｔ    ・・・（２）
ｔｃ＝ｔｆ−（Ｋ−Ｊ）・Δｔ＋ｔｂ        ・・・（３）
【００５７】
ここで、図７は、従来の光学モジュールにおいて、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１２３のそれぞれの駆動タイミングの関係を示す図である。
従来の光学モジュールでは、図７に示すように有効フレーム（Frame２）の最終画素行LineＮの露光期間が終了してから、非有効フレーム（Frame３）を挟んだ、次の有効フレーム（Frame４）の第１画素行Line１の露光期間Ｔａが開始するまでの間が、波長変更駆動が実施される変更期間Ｔｃ１として設定されている。
従来の光学モジュールにおける変更時間ｔｃ１は、下記式（４）となり、上記式（１）の関係から、下記式（５）で表される。
【００５８】
ｔｃ１＝ｔａ＋２・ｔｂ−（Ｎ−１）・Δｔ  ・・・（４）
ｔｃ１＝ｔｆ−（Ｎ−１）・Δｔ＋ｔｂ      ・・・（５）
【００５９】
従来の光学モジュールでは、上記式（５）に示すように、変更時間ｔｃを十分に確保するためには、遮光時間ｔｂを長く設定する必要がある。ここで、フレームレートが固定されている場合では露光時間ｔａが短くなるため、露光量が減少して露光不足となる場合がある。露光不足となる場合は、１フレームの所要時間である撮像時間ｔｆを長くして、露光時間ｔａ及び遮光時間ｔｂの両方を長くするために、フレームレートを低下させなければならなかった。
これに対して、本実施形態では、対象画素行LineＪ〜LineＫの露光期間Ｔａ以外の期間で波長変更駆動を実施して、有効フレームに係る一部の期間でも波長変更駆動を実施するため、画像行間での遅延分による変更時間ｔｃの短縮量が、従来の変更時間ｔｃ１よりも小さくなっている（式（３）及び式（５）参照）。このため、変更時間ｔｃを従来よりも長くすることができる。したがって、上述のような、遮光時間ｔｂを長くすることによる、フレームレートの低化を抑制できる。
【００６０】
［分光カメラの動作］
次に、上述したような分光カメラ１０の動作について、図面に基づいて以下に説明する。
図６は、分光カメラの動作の一例を示すフローチャートである。
ユーザーからの撮像開始の指示を受けると、駆動条件設定部１４４は、画像領域Ａ２を設定する（ステップＳ１）。
駆動条件設定部１４４は、受光領域Ａ１を取得し、当該受光領域Ａ１に基づいて画像領域Ａ２を設定する。受光領域Ａ１は、上述のように、波長可変干渉フィルター５の対向領域を通過した光が入射する領域であり、対向領域の外形や、波長可変干渉フィルター５の配置位置や、導光部１２２による結像位置に応じて設定される。この受光領域Ａ１は、実際の撮像に先立って実施された受光処理の結果（例えば、白色校正のために白色基準を撮像して得た分光画像）から、受光領域Ａ１のエッジを検出することで取得される。
そして、駆動条件設定部１４４は、取得した受光領域Ａ１に内接する正方形の領域を画像領域Ａ２として設定する。
【００６１】
なお、画像領域Ａ２の形状やサイズは、受光領域Ａ１に含まれる範囲で適宜設定できる。例えば、受光領域Ａ１の縁部分は、波長可変干渉フィルター５の反射膜が対向する領域の縁部分に相当する。この縁部分は、中央部分よりも反射膜間の寸法のむらが大きく、分光精度が低い場合がある。したがって、受光領域Ａ１の内側で、分光精度が所望値以上となる円状の領域に内接するように画像領域Ａ２を設定してもよい。これにより、分光精度の低下を抑制できる。
【００６２】
次に、上記ステップＳ１で設定された画像領域Ａ２に基づいて、駆動条件設定部１４４は、受光処理の対象である対象画素行を取得する（ステップＳ２）。対象画素行は、画像領域Ａ２に重なる画素を含む画素行であり、図４に示すように画素行LineＪ〜LineＫである。
【００６３】
次に、撮像制御部１４２は、対象画素行（LineＪ〜LineＫ）の取得結果に基づいて、駆動条件を設定する（ステップＳ３）。駆動条件は、撮像素子１２３及び波長可変干渉フィルター５の駆動条件であり、例えば、撮像素子１２３に係る駆動条件としてのフレームレートや、露光時間ｔａ及び遮光時間ｔｂ（撮像時間ｔｆ）や、波長可変干渉フィルター５の駆動条件としての変更期間Ｔｃの開始及び終了タイミングである。
【００６４】
ここで、上述のように２フレームで１フレームの画像を取得するため、所望のフレームレートとなるように、実際のフレームレートの２倍のフレームレートで駆動させ、１つの画素行における１フレーム分の撮像時間ｔｆは、このフレームレートに応じて決まる。また、遅延時間Δｔは、電荷転送の所要時間であり、予め設定されている。
一方、遮光時間ｔｂは変更可能であり、変更時間ｔｃが波長変更駆動の所要時間以上となるように、遮光時間ｔｂを設定する。例えば、上記式（３）に示すように、遮光時間ｔｂを長くすることで、フレームレートを変更せずに変更期間Ｔｃを長くすることができる。
【００６５】
また、遮光時間ｔｂを短くすることで、露光時間ｔａを長くすることができる。例えば、遮光時間ｔｂを、波長変更駆動に必要な所要時間の最大値に設定することで、有効なフレームの対象画素行において波長変更駆動が実施されることを抑制しつつ、遮光時間ｔｂを短く設定することができる。これにより、遮光時間を長くすることで露光時間が短くなることによる露光不足の発生を抑制できる。
【００６６】
次に、フィルター駆動部１４３は、設定波長に応じた電圧を静電アクチュエーター５６に印加し、ギャップＧ１の寸法を変更する。そして、撮像制御部１４２は、撮像素子１２３の各画素行に、受光処理を順次開始させる（ステップＳ４）。
本実施形態では、撮像制御部１４２は、画素行Line１〜LineＪ−１，LineＫ＋１〜LineＮでは電荷の蓄積を行わないが、通常のローリングシャッター方式で全画素行Line１〜LineＮまで順次遅延させる場合と同様に、全画素行に対して撮像期間Ｔｆを設定する。
なお、画素行Line１〜LineＪ−１，LineＫ＋１〜LineＮについても露光期間Ｔａにおいて電荷を蓄積してもよい。この場合、画素行Line１〜LineＪ−１，LineＫ＋１〜LineＮで検出された受光量は、分光画像を取得する際に使用されない。
【００６７】
次に、撮像制御部１４２は、有効フレームにおける最終対象画素行であるLineＫの露光期間Ｔａが終了したか否かを判定し（ステップＳ５）、このLineＫの露光期間Ｔａが終了していない場合（ステップＳ５；ＮＯ）、LineＫの露光期間Ｔａが終了するまで同判定を繰り返す。なお、LineＫの露光期間Ｔａが終了したか否かの判定は、予め設定され各期間に基づいて、LineＫの露光期間Ｔａの終了タイミングを取得してもよいし、撮像素子１２３の駆動に同期させて、すなわち、LineＫの遮光期間Ｔｂの開始に基づいて、LineＫの露光期間Ｔａが終了を検出してもよい。
【００６８】
撮像制御部１４２によってLineＫの露光期間Ｔａが終了したと判定された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、フィルター駆動部１４３は、波長変更駆動を実施して、波長変更の必要があるか否かを判定する（ステップＳ６）。
フィルター駆動部１４３は、例えば、全対象波長についての分光画像の取得が終了していない場合や、終了の指示を受けていない場合、波長変更の必要があると判定し（ステップＳ６；ＹＥＳ）、波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動を実施する（ステップＳ７）。
すなわち、フィルター駆動部１４３は、最終対象画素行であるLineＫの露光期間Ｔａの終了後に、次の対象波長に対応する駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加し、波長変更駆動を実施する。この波長変更駆動は、上記画素行LineＫが含まれる有効フレームに、無効フレームを挟んで続く、次の有効フレームにおける第１対象画素行LineＪの露光期間Ｔａが開始される前に終了する。そして、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法が、次の対象波長に対応する寸法に設定される。
【００６９】
一方、波長変更駆動が必要ないと判定されると（ステップＳ６；ＮＯ）、撮像制御部１４２は、撮像素子１２３の受光処理を終了させる（ステップＳ８）。
そして、画像取得部１４５は、露光処理が終了するまでに取得した検出信号に基づいて、画像領域Ａ２に対応する各画素の光量を取得し、分光画像を取得する（ステップＳ９）。
なお、分光画像の取得は、１フレーム分の全対象画素行からの検出信号が取得される度に実施されてもよい。
【００７０】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、撮像素子１２３における、出射光の受光領域Ａ１に含まれる画像領域Ａ２に重なる複数の画素行LineＪ〜LineＫのうち、最終対象画素行LineＫの露光期間Ｔａの終了から、次の第１対象画素行LineＪの露光期間が開始されるまでの期間で、波長変更駆動を実施する。
このような構成では、複数の画素行において撮像期間Ｔｆにおける処理が順次遅延されて実施されて所定領域における分光画像が取得される有効フレームと、波長変更駆動が実施される非有効フレームとが繰り返され、２フレーム分の駆動で１フレーム分の画像が取得される。この際、有効フレームにおける第１対象画素行LineＪの露光期間Ｔａの開始前の期間と、有効フレームにおける最終対象画素行LineＫの露光期間Ｔａの終了後の期間と、非有効フレームに係る期間とで、波長変更駆動が実施される。したがって、有効フレームの一部においても波長変更駆動を実施することができ、例えば、全画素行のうちの最終画素行LineＮの露光期間Ｔａの終了から、次の有効フレームの受光処理が開始されるまでの間に波長変更駆動を実施する場合と比べて、波長変更駆動を実施可能な変更期間Ｔｃを長くすることがきる。これにより、波長変更駆動の実施によるフレームレートの低下を抑制できる。
【００７１】
本実施形態では、検出信号に基づいて受光領域Ａ１を取得し、この受光領域Ａ１に基づいて画像領域Ａ２を設定する。設定された画像領域Ａ２に重なる画素行を受光処理の対象の画素行とする。このような構成では、例えば、受光領域Ａ１が変化した場合でも、変化後の受光領域Ａ１に応じた対象画素行を設定することができる。したがって、受光領域Ａ１の変化に応じて、受光処理の対象とすべき画素行で受光処理が実施されずに分光画像の一部が欠ける等の不具合を抑制でき、適切に分光画像を取得できる。
【００７２】
本実施形態では、全画素行Line１〜LineＮについて受光処理を実施する。すなわち、本実施形態では、全画素行Line１〜LineＮについて、順次遅延させながら撮像期間Ｔｆを設けて撮像素子１２３を駆動する。そして、有効フレームにおける、第１対象画素行LineＪの露光期間Ｔａの開始前と、最終対象画素行LineＫの露光期間Ｔａの終了後とにおける期間では、波長変更駆動を実施する。
このような構成では、全画素行を受光処理の対象とする通常の駆動方法で撮像素子１２３を駆動させるため、対象画素行が変更される度に、撮像素子１２３の駆動方法を変更する場合と比べて、波長可変干渉フィルター５と撮像素子１２３との駆動タイミングの調整を簡略化することができ、処理負荷の増大を抑制できる。
【００７３】
［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、各フレームについて全画素行Line１〜LineＮについて受光処理を実施しつつ、有効フレームの対象画素行LineＪ〜LineＫの露光期間以外の期間で、波長可変干渉フィルター５の波長変更駆動を実施した。
第二実施形態では全画素行Line１〜LineＮのうち、対象画素行LineＪ〜LineＫについて受光処理を実施して、対象画素行の数を少なくする点で異なっている。それ以外の構成は、基本的に第一実施形態と同様であり、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いて、その説明は省略又は簡略化する。
【００７４】
図９は、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１２３のそれぞれの駆動タイミングの関係を示す図である。
第二実施形態では、図９に示すように、画素行LineＪ〜LineＫについて受光処理を実施し、すなわち、画素行Line１〜LineＪ−１及び、画素行LineＫ＋１〜LineＮでは受光処理を実施しない（撮像期間が設定されない）。このように撮像素子１２３を駆動した場合、変更時間をｔｃ２、撮像時間をｔｆ２とすると、当該変更時間ｔｃ２は、上記式（３）と同様に下記式（６）のように示すことができる。下記式（６）に示すように、変更時間ｔｃ２を従来の変更時間ｔｃ１よりも長くすることができ、フレームレートの低化を抑制できる。
【００７５】
ｔｃ２＝ｔｆ２−（Ｋ−Ｊ）・Δｔ＋ｔｂ２        ・・・（６）
【００７６】
なお、本実施形態では、受光処理を実施する画像行を画素行LineＪ〜LineＫとすることにより、全画素行について受光処理を実施する場合と比べて、受光処理の対象の画素行数を少なくすることができる。ローリングシャッター方式では、１フレームの所要時間は、撮像時間ｔｆ２と、画素行間の遅延時間Δｔの累積時間（対象画素行の数に比例）とを含む。上述のように、本実施形態では、対象画素行の数を少なくできるため、フレームレートを固定する場合、全画素行で受光処理を実施する場合と比べて、撮像時間ｔｆ２を長くすることができる。
【００７７】
本実施形態の分光カメラ１０では、駆動条件設定部１４４は、第一実施形態と同様に、受光領域Ａ１を取得して画像領域Ａ２を設定し、受光処理の対象の画素行LineＪ〜LineＫを取得する。
ここで、本実施形態では、駆動条件設定部１４４は、撮像素子１２３の駆動条件として、受光処理の対象画素行LineＪ〜LineＫのみに撮像期間を設定する。すなわち、駆動条件設定部１４４は、撮像素子１２３のフレームレートや各画素行間の遅延時間に応じて、画素行LineＪ〜LineＫのみに撮像期間を設定する際の、撮像時間ｔｆ２（露光時間ｔａ２及び遮光時間ｔｂ２）を取得し、当該撮像期間Ｔｆ２を設定する。そして、駆動条件設定部１４４は、当該撮像期間Ｔｆ２に基づいて波長可変干渉フィルター５の駆動タイミングを設定する。
なお、撮像制御部１４２は、駆動条件設定部１４４により設定された駆動条件に基づいて、対象画素行LineＪ〜LineＫについて受光処理を実施させる。
【００７８】
本実施形態の分光カメラ１０は、図８に示す第一実施形態における手順と同様に、画像領域Ａ２を設定した後（ステップＳ１）、対象画素行LineＪ〜LineＫを取得する（ステップＳ２）。その後、上述のように、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１２３の駆動条件を設定する（ステップＳ３）。ここで、第二実施形態では、対象画素行LineＪ〜LineＫについて受光処理を実施させる（ステップＳ４）。
以下、第一実施形態と同様に、分光画像の取得を終了させるまでステップＳ５〜Ｓ７を繰り返し、終了させる場合は、受光処理を終了させ（ステップＳ８）、画像領域Ａ２における分光画像を取得する（ステップＳ９）。
【００７９】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、撮像素子１２３の全画素行のうち、画像領域Ａ２に重なる画素行LineＪ〜LineＫについて受光処理を実施し、取得された検出信号に基づいて、画像領域Ａ２に対応する分光画像を取得する。
このような構成でも、例えば、全画素行のうちの最終画素行LineＮの露光期間Ｔａが終了してから、次の有効フレームの第１画素行Line１の露光期間Ｔａが開始されるまでの間に波長変更駆動を実施する場合と比べて、変更期間Ｔｃを長くすることがきる。すなわち、本実施形態では、１フレームにおける受光処理の対象となる画素行の数を低減させることができる。画素行の数が少ない程、画素行間に設けられた遅延時間の累積に応じた、変更期間Ｔｃの短縮量を減少でき、変更期間を長くすることができる。
【００８０】
また、受光処理の対象画素行の数を低減させることができるため、所定のフレームレート及び遅延時間Δｔに対して設定される撮像時間ｔｆ２を、上述のように全画素行で受光処理を行う場合と比べて長くすることができる。したがって、露光期間Ｔａや遮光期間Ｔｂを長く設定できるため、フレームレートの低下を抑制できる。
さらに、上述のように、対象画素行の数を低減できるため、検出信号の取得数を低減でき、処理負荷を低減できる。
【００８１】
［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、受光領域Ａ１に対応する所定領域として、受光領域Ａ１に内接する正方形状の画像領域Ａ２を設定しているが、本発明はこれに限定されない。
図１０は、受光領域と受光処理の対象画素行との関係の他の例を示す図である。例えば、図１０に示すように、受光領域Ａ１の全体を所定領域としてもよい。この場合、受光領域Ａ１に重なる画素行を対象画素行とする。受光領域Ａ１の全体を撮像対象とすることにより、波長可変干渉フィルター５からの出射光の利用効率を向上させることができる。
【００８２】
上記各実施形態では、受光領域Ａ１を取得して画像領域Ａ２を設定する領域設定処理や、当該設定処理に基づく駆動条件の条件設定処理を、分光画像を取得する度に実施する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、初回起動時や、使用者による実行指示の検出時や、導光部による拡大率（縮小率）の変更時等の所定のタイミングで実施するように構成してもよい。これにより、上記領域設定処理や条件設定処理の実施タイミングの最適化を行うことができ、画像領域Ａ２に重なる画素行の受光処理が行われないことによる分光画像の欠けを抑制しつつ、処理負荷を低減できる。
【００８３】
また、受光領域Ａ１の変化を検出する検出部を設け、当該変化の検出時に上記領域設定処理を実施するようにしてもよい。
例えば、上記第一実施形態では、全画素行について受光処理を実施し、対象画素行LineＪ〜LineＫに対応する受光量に基づいて分光画像を取得する構成を例示した。このような構成に加え、対象画素行LineＪ〜LineＫと、それ以外の画素行Line１〜LineＪ−１，LineＫ＋１〜LineＮの少なくとも一部の画素行で検出された受光量に基づいて、受光領域Ａ１のエッジ位置の変化を検出することで、受光領域Ａ１の変化を検出する検出部を設けてもよい。この検出結果に基づいて、上記領域設定処理を実施することにより、上記各処理をより適切なタイミングで実施することができる。
【００８４】
上記各実施形態では、画素ブロックとして、画素行を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えばローリングシャッター方式の撮像素子における２以上の画素行を１つの画素ブロックとしてもよい。
【００８５】
上記各実施形態では、分光カメラ１０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、分光カメラ１０として、検出信号に基づいて分光画像を例示したが、測定対象の分光スペクトルを取得可能に構成してもよい。すなわち、各波長の各画素の検出信号に基づいて各波長の光量値を取得するように構成してもよい。
【００８６】
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５６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。
【００８７】
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５４，５５間のギャップ寸法を変動させる静電アクチュエーター５６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５６１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極５６２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５６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。
【００８８】
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５４が設けられ、可動基板５２に可動反射膜５５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。
【００８９】
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。
【００９０】
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】
【００９１】
５…波長可変干渉フィルター（分光フィルター）、１０…分光カメラ（電子機器）、１２…撮像モジュール（光学モジュール）、１２３…撮像素子、１４２…撮像制御部、１４３…フィルター駆動部（分光制御部）、１４４…駆動条件設定部（設定部）、１４５…画像取得部（処理部）、Ｔａ…露光期間、Ｔｂ…遮光期間。
【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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