(57)【要約】【課題】分光精度が高い光学モジュール及び電子機器を提供する。【解決手段】光学モジュールは、光を出射する光源部６と、光源部６からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する波長可変干渉フィルター５と、複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、当該測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まない光を、光源部６から出射させる制御部２０と、を備えている。【選択図】図１
2016050965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源部と、
前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、
前記複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、当該測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まない光を、前記光源部から出射させる制御部と、を備えた
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、
前記光源部は、
第１波長よりも長い波長の第１光を出射する第１光源と、
前記第１波長よりも短い波長を含む第２光を出射する第２光源と、を備え、
前記分光フィルターから出射される複数次数の波長の光において、前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される場合に、前記対象波長の次数とは異なる次数の波長は、前記第１波長よりも短い波長域に含まれ、
前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記光源部から前記第１光を出射させ、前記第２光を出射させない
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光学モジュールにおいて、
前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記第１光源を点灯させ、第２光源を消灯する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の光学モジュールにおいて、
前記光源部は、前記第２光の光路を遮蔽又は解放するシャッター機構を備え、
前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記シャッター機構の駆動を制御して、前記第２光の光路を遮蔽する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項５】
光を出射する光源部と、
前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、
第１波長よりも長い光を透過し、前記第１波長よりも短い光をカットするカットフィルターと、
前記分光フィルターに入射する光又は前記分光フィルターから出射される光の光路上と、前記光路外との間で、前記カットフィルターの配置位置を切替える切替部と、を備え、
前記分光フィルターから出射される複数次数の波長において、前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される場合に、前記対象波長の次数とは異なる次数の波長は、前記第１波長よりも短い波長域に含まれ、
前記切替部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記光路上に前記カットフィルターを配置する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
光を出射する光源部と、
前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、
前記複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、当該測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まない光を、前記光源部から出射させる制御部と、
前記分光フィルターから出射された光に基づく処理を行う処理部と、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、光学モジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を所定のギャップを介して対向配置した波長可変干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような波長可変干渉フィルターにより取り出される光の波長λは、下記式（１）に示す条件を満たす。
【０００３】
【数１】
2016050965.tif 000003
【０００４】
（１）式において、ｎは反射膜間の媒体の屈折率（空気の場合はｎ＝１）であり、ｄは、反射膜間の間隔である。また、ｍは、次数であり、整数（ｍ＝１，２，３・・・）の値を採る。すなわち、波長可変干渉フィルターの分光特性は、次数ｍが異なる複数のピーク波長を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−９４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の波長可変干渉フィルターに対して広い波長帯域の光を入射させると、複数のピーク波長に対応した光が透過されることとなる。例えば、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の可視域を測定対象範囲とし、１次ピーク波長として７００ｎｍの光を透過させたい場合に、２次ピーク波長として４００ｎｍの近傍の光が同時に透過されることになり、分光精度が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、分光精度が高い光学モジュール及び電子機器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】
【０００８】
本発明の一適用例に係る光学モジュールは、光を出射する光源部と、前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、前記複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、当該測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まない光を、前記光源部から出射させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例では、制御部は、分光フィルターが出射する光に含まれる複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、測定対象の波長の次数とは異なるその他の次数の波長の光成分を含まない光を、光源部から出射させる。
このような構成では、分光フィルターにおいて、複数次数の波長の光が出射可能な状態であっても、光源部から出射される光に、測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分が含まれていない。このため、分光フィルターから出射された光においても、測定対象の波長の次数以外の他の次数の波長の光が含まれず、分光精度を向上させることができる。
【００１０】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記光源部は、第１波長よりも長い波長の第１光を出射する第１光源と、前記第１波長よりも短い波長を含む第２光を出射する第２光源と、を備え、前記分光フィルターから出射される複数次数の波長の光において、前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される場合に、前記対象波長の次数とは異なる次数の波長は、前記第１波長よりも短い波長域に含まれ、前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記光源部から前記第１光を出射させ、前記第２光を出射させないことが好ましい。
本適用例では、第１波長よりも長波長の第１光を出射する第１光源と、第１波長よりも短波長の第２光を出射する第２光源とを備えている。そして、分光フィルターから出射させる対象波長が第１波長よりも長波長側の場合に、当該対象波長の次数とは異なる次数は第１波長よりも短波長側に含まれる。このため、対象波長が第１波長よりも長波長側の場合に、第１光源を点灯させて第１光を出射させ、第２光源を消灯させて第２光を出射させないことにより、分光フィルターから測定対象の波長の光以外の光が出射される不都合をより確実に抑制でき、分光精度をより向上させることができる。
【００１１】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記第１光源を点灯させ、第２光源を消灯することが好ましい。
本適用例では、分光フィルターから第１波長よりも長い対象波長の光を出射させる際に、第１光源を点灯させ、第２光源を消灯させる。このような構成では、第１光源及び第２光源のスイッチング制御を実施するだけで容易に対象波長の光のみを高い分光精度で出射させることができる。
【００１２】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記光源部は、前記第２光の光路を遮蔽又は解放するシャッター機構を備え、前記制御部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記シャッター機構の駆動を制御して、前記第２光の光路を遮蔽することが好ましい。
本適用例では、分光フィルターから第１波長よりも長い対象波長の光を出射させる際に、シャッター機構を駆動させて第２光の光路を遮蔽する。一方、第１波長よりも短い対象波長の光を出射させる際では、シャッター機構を駆動させて第２光の光路を解放する。
このような構成では、シャッター機構を駆動させることで、第２光の光路を遮蔽及び解放を容易に切替えることができ、容易に対象波長の光のみを高い分光精度で出射させることができる。
また、第１光源及び第２光源を常時点灯させ、シャッター機構の遮蔽及び解放を制御することで、測定対象の次数以外の次数の波長の光成分を含まない光を出射させることができる。したがって、点灯直後に各光源の光量が変動するような場合でも、各光源を光量が安定した状態で用いることができ、光量変動を抑制することができる。さらに、光量が安定するまでの待機時間を省略することができる。
【００１３】
本発明の他の適用例に係る光学モジュールは、光を出射する光源部と、前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、第１波長よりも長い光を透過し、前記第１波長よりも短い光をカットするカットフィルターと、前記分光フィルターに入射する光又は前記分光フィルターから出射される光の光路上と、前記光路外との間で、前記カットフィルターの配置位置を切替える切替部と、を備え、前記分光フィルターから出射される複数次数の波長において、前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される場合に、前記対象波長の次数とは異なる次数の波長は、前記第１波長よりも短い波長域に含まれ、前記切替部は、前記分光フィルターから前記第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、前記光路上に前記カットフィルターを配置することを特徴とする。
【００１４】
本適用例では、分光フィルターから第１波長よりも長い対象波長の光が出射される際に、切替部により、分光フィルターに入射する光又は出射される光の光路上にカットフィルターを配置させる。一方、第１波長よりも短い対象波長の光を出射させる際では、前記光路外にカットフィルターを配置させる。
このような構成では、測定対象の波長の次数以外の他の次数の波長の光を除くことができ、上記一適用例の光学モジュールと同様に、分光精度を向上させることができる。
また、本適用例では、カットフィルターの位置を光路上及び光路外との間で切替えることで、測定対象波長の次数とは異なる次数の波長を含まない光を容易に出射させることができる。
【００１５】
本発明の他の適用例に係る電子機器は、光を出射する光源部と、前記光源部からの光から、複数次数の波長の光を選択して出射する分光フィルターと、前記複数次数の波長のうち、測定対象の波長の光成分を含み、当該測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まない光を、前記光源部から出射させる制御部と、前記分光フィルターから出射された光に基づく処理を行う処理部と、を備えたことを特徴とする。
本適用例では、上記光学モジュールに係る適用例と同様に、測定対象の次数の波長の光を高精度に選択して取り出すことができる。したがって、当該高精度に選択して取り出された光に基づいて、高精度の処理を実施可能な電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態の分光測定装置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概略構成を示す平面図。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】第１光源及び第２光源のぞれぞれの発光スペクトルの一例を示す図。
【図５】第一実施形態の分光測定装置による分光測定処理の一例を示す図。
【図６】波長可変干渉フィルターの分光透過率の一例を示す図。
【図７】波長可変干渉フィルターの反射膜間ギャップの寸法を、７００ｎｍの１次ピークに対応する寸法に設定した場合の分光スペクトルの一例を示す図。
【図８】第二実施形態の分光測定装置の概略構成を示す図。
【図９】第二実施形態の分光測定装置による分光測定処理の一例を示す図。
【図１０】第三実施形態の分光測定装置の概略構成を示す図。
【図１１】第三実施形態の光源の発光スペクトルの一例を示す図。
【図１２】第三実施形態の分光測定装置による分光測定処理の一例を示す図。
【図１３】本発明の一変形例における波長可変干渉フィルターの分光透過率を示す図。
【図１４】本発明の電子機器の他の一例である測色装置の概略構成を示す図。
【図１５】本発明の電子機器の他の一例であるガス検出装置の概略構成を示す図。
【図１６】図１５のガス検出装置の制御系を示す図。
【図１７】本発明の電子機器の他の一例である食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１８】本発明の電子機器の他の一例である分光カメラの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る一実施形態について、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、分光測定の対象である測定対象Ｘで反射した測定対象光における各波長の光量を取得し、分光スペクトルを測定する装置である。この分光測定装置１は、図１に示すように、分光モジュール１０と、分光モジュール１０を制御する制御部２０と、を備えている。
なお、本実施形態における分光測定とは、対象により反射され、分光モジュール１０に入射した光から、所定波長の光を順次分光させ、順次分光された光の光量を測定する処理を指す。
【００１８】
［分光モジュールの構成］
分光モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５と、第１光源６１及び第２光源６２を含み、光を出射する光源部６と、バンドパスフィルター７と、本発明の検出部に相当する受光素子８と、電圧制御部１１と、検出信号処理部１２と、を備えている。
この分光モジュール１０は、光源部６によって照明された測定対象Ｘからの測定対象光を、入射光学系（図示略）を通して、波長可変干渉フィルター５に導き、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光素子８に受光させる。そして、受光素子８から出力された検出信号は、検出信号処理部１２を介して制御部２０に出力される。
【００１９】
［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線を断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、波長可変型の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、固定基板５１と可動基板５２とを備えている。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。
【００２０】
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、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、このギャップＧ１の寸法を調整（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。
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に示すような平面視（以降、フィルター平面視と称する）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ものとする。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極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、電圧制御部１１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。
【００２４】
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。本実施形態では、Ａｇの金属膜を用いる。
なお、固定反射膜５４として、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。
【００２５】
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の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００２６】
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。
【００２７】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図２に示す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。
【００２８】
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の表面での可視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。
【００２９】
可動電極５６２は、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。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。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、電圧制御部１１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、ギャップＧ２がギャップＧ１の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップＧ１の寸法が、ギャップＧ２の寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
［光源部の構成］
図４は、光源部６が備える第１光源６１及び第２光源６２のぞれぞれの発光スペクトルの一例を示すグラフである。
光源部６は、第１光源６１及び第２光源６２を備え、所定波長（本発明の第１波長に相当）よりも長い波長の第１光と、所定波長よりも短い波長を含む第２光とのいずれかを出射する。
【００３３】
第１光源６１は、第１光を出射する。本実施形態では、図４に示すように、所定波長である４２０ｎｍよりも長い波長の第１光を出射する白色ＬＥＤを用いる。この第１光は、４２０ｎｍ以下の波長の光強度が、受光素子８の感度に対して低く、４２０ｎｍ以下の波長の光を含まないと見なすことができる。
なお、図示しないが、第１光源６１に対して、照明光を集光するレンズや、当該レンズに向かって光を反射させるリフレクター等を設けてもよい。
【００３４】
第２光源６２は、所定波長よりも短い波長を含む第２光を出射する。本実施形態では、図４に示すように、所定波長である４２０ｎｍ以下の波長を含む（より具体的には、約４２５ｎｍにのみピーク波長を有する）第２光を出射する紫色ＬＥＤを用いる。なお、第２光源６２は、受光素子８の感度に対して、約４２５ｎｍのピークに係る波長域以外（例えば、約４８０ｎｍ以上の波長域）の光を含まないと見なすことができる第２光を出射する光源を用いているが、４８０ｎｍ以上の波長の光を含む光源を用いてもよい。
また、第２光源６２に対しても、第１光源６１同様に、上記レンズ及びリフレクター等を設けてもよい。
なお、本発明の光学モジュールは、波長可変干渉フィルター５、各光源６１，６２、及び制御部２０で構成されている。
【００３５】
［バンドパスフィルター及び受光素子の構成］
バンドパスフィルター７は、特定波長域の光を透過し、それ以外の光をカットする光学素子である。本実施形態において、バンドパスフィルター７は、例えば、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の測定波長範囲に対して、３９０ｎｍ以下及び７１０ｎｍ以上の波長域の光をカットするように構成されている。これにより測定波長範囲に含まれない波長に対応するピークによる分光測定の精度の低下を抑制できる。
受光素子８は、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光（検出）し、受光量に基づいた検出信号を検出信号処理部１２に出力する。つまり、受光素子８は、光が露光されると、その露光量に応じた検出信号を出力する。
【００３６】
［電圧制御部及び検出信号処理部の構成］
次に、図１に戻り、分光モジュール１０における波長可変干渉フィルター５以外の構成について説明する。
電圧制御部１１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５６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５６の固定電極５６１及び可動電極５６２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。
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、例えば、検出信号が電流値である場合、検出した電流値を電圧値に変換するＩ−Ｖ変換器や、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。
【００３７】
［制御部の構成］
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の全体の動作を制御する。この制御部２０は、図１に示すように、光源制御部２１と、フィルター駆動部２２と、光量取得部２３と、分光測定部２４と、記憶部２５とを備えている。
なお、記憶部２５には、分光測定装置１を制御するために各種データ及び各種プログラム等が記憶されている。各種データとしては、例えば、波長可変干渉フィルター５の透過波長と、当該透過波長に対応して静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧との関係を示すＶ−λデータが挙げられる。
【００３８】
光源制御部２１は、測定対象波長が、所定波長（本実施形態では４２０ｎｍ）よりも大きいか否かに応じて、各光源６１，６２の点灯及び消灯を制御する。具体的には、本実施形態では、測定対象波長が４２０ｎｍよりも大きい場合は第１光源６１を点灯させ、かつ第２光源６２を消灯させる。一方、測定対象波長が４２０ｎｍ以下の場合は第２光源６２を点灯させる。なお、測定対象波長が４２０ｎｍ以下の場合は第１光源６１を消灯させてもよいし、点灯させてもよい。
【００３９】
フィルター駆動部２２は、Ｖ−λデータに基づいて、測定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に印加させる旨の指令信号を電圧制御部１１に出力する。
光量取得部２３は、受光素子８によって検出された検出信号を取得し、当該検出信号において、波長可変干渉フィルター５を透過した光の光量を取得する。
分光測定部２４は、光量取得部２３によって測定された各波長の光量に基づいて、測定対象光の分光スペクトル特性を取得する。
【００４０】
［分光測定装置の動作］
上述のように構成された分光測定装置１は、波長可変干渉フィルター５の反射膜間のギャップＧ１を、複数の測定対象波長に対応する寸法に順次設定し、測定対象波長における光量を取得する。本実施形態では、測定対象波長に応じて、第１光源６１及び第２光源６２のいずれかを点灯させる。
なお、本実施形態では、一例として、４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲において２０ｎｍ間隔に設定された１６波長を測定対象波長とし、各測定波長の光を波長可変干渉フィルター５から１次のピーク波長の光として出射させて、受光素子８により受光する場合について説明する。
【００４１】
図５は、分光測定装置１による分光測定処理の一例を示すフローチャートである。
図５に示す分光測定処理では、測定開始の指示を受けると、光源制御部２１は、測定対象波長が、所定波長（本実施形態では４２０ｎｍ）より長波長か否かを判定する（ステップＳ１）。
光源制御部２１は、測定対象波長が４２０ｎｍより大きいと判定した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、第１光源６１を点灯させ、かつ、第２光源６２を消灯させ、４２０ｎｍ以下の波長を含まない第１光を出射させる（ステップＳ２）。なお、本実施形態では、４４０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の１４波長において、測定対象波長が４２０ｎｍより大きいと判定される。
【００４２】
一方、光源制御部２１は、測定対象波長が４２０ｎｍ以下であると判定した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、第１光源６１を消灯させ、かつ、第２光源６２を点灯させ、４２０ｎｍ以下の波長を含み、４００ｎｍにピーク波長を有する第２光を出射させる（ステップＳ３）。なお、本実施形態では、各測定対象波長の光を、波長可変干渉フィルター５を１次ピーク波長として透過させた光を検出するので、ステップＳ２では第１光源６１及び第２光源６２の双方を点灯させてもよい。測定対象波長の光を、波長可変干渉フィルター５を２次以上のピーク波長として透過させる場合では、上記のように、第１光源６１を消灯させて、第２光源６２を点灯させることが好ましい。
このように、本実施形態では、測定対象波長が所定波長である４２０ｎｍよりも大きい場合に第１光を、４２０ｎｍ以下の場合に第２光を出射することで、各測定波長について１次ピークの光量を取得する場合に、以下に詳細に説明するように、他の次数のピークの影響を抑制することができる。
【００４３】
図６は、波長可変干渉フィルター５の分光透過率の一例を示すグラフである。
図６は、波長を４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲において２０ｎｍ間隔で、１次のピークを取得するように、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法を設定した場合の分光透過率を示す。図６に示すように、例えば、７００ｎｍに１次のピーク波長となるようにギャップ寸法を設定すると、２次のピーク波長が３８０ｎｍ近傍の値となる。このように、１次ピークに対応する高次ピークの波長を含む光源を用いる場合、１次ピークと同時に、１次ピークよりも短波長側に、測定対象次数よりも高次の波長の光成分に対応する２次ピークが出現する。
【００４４】
図７は、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法を、７００ｎｍの１次ピークに対応する寸法に設定した場合の分光スペクトルの一例を示す図である。
第１光源６１及び第２光源６２を同時に点灯した場合、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法を７００ｎｍの測定対象波長に対応する寸法に設定すると、上記のように、波長可変干渉フィルター５から、測定対象次数以外の次数に対応する２次ピーク波長（約３８０ｎｍ）を中心とした所定波長域の光が出射される（図６参照）。ここで、バンドパスフィルター７の透過波長範囲（例えば３９０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下）に対して、図７に示すように、２次ピーク波長近傍の光も透過波長範囲内に含まれる。このため、測定対象の次数の波長の光成分に加え、測定対象次数以外の次数の波長に対応する光成分の光量も同時に取得することになり、測定精度が低下する。
【００４５】
ここで、本実施形態のように、波長可変干渉フィルター５の各反射膜５４，５５のようにＡｇやＡｇ合金を用いた反射膜では、短波長側（例えば４００ｎｍ近傍の短波長側）において、７００ｎｍの近傍の長波長側と比べて反射率が低い（透過率が高い）。このため、短波長側では、波長可変干渉フィルター５の入射光の一部が透過する場合がある。したがって、例えば測定対象波長の光を７００ｎｍとした場合に、短波長側の光の透過光量が増えることで測定精度がさらに低下する場合がある。すなわち、ＡｇやＡｇ合金を用いた反射膜では、短波長側におけるノイズ成分が増加する傾向にある。
【００４６】
これに対して、第１光源６１を点灯し、第２光源６２を消灯した場合は、４２０ｎｍ以下の波長の光を含まない第１光が光源部６から出射される。この第１光は、７００ｎｍの１次ピーク（測定対象の次数に対応）に対する２次ピーク（測定対象の次数以外の次数に対応）の波長や、４００ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の短波長側の光を含まないため、１次ピークの光量を取得する際、２次ピークに係る光量が加算されたり、短波長側におけるノイズ成分による影響を受けたりすることによる、測定精度の低下を抑制できる。
なお、第１光が、測定対象の波長の次数とは異なる他の次数の波長の光成分を含まないとは、第１光に含まれる測定対象の次数の波長の光成分（第１成分）と、測定対象の次数とは異なる他の次数の波長の光成分（第２成分）とのうち、第２成分の光量が、第１成分の光量に対して、当該第２成分を無視できる程度に十分に小さいことを意味する。例えば、本実施形態では、第１光において、１次ピーク波長が７００ｎｍである場合の２次ピークの波長に対応する光量が、受光素子８で検出できない程度に十分に小さくなっている。
【００４７】
図５に戻り、ステップＳ２又はステップＳ３で各光源６１，６２のうちのいずれかが点灯された後、フィルター駆動部２２は、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法を、１次ピークの測定対象波長に対応する寸法に設定することで、波長可変干渉フィルター５からの出射光の波長を設定する（ステップＳ４）。具体的には、フィルター駆動部２２は、記憶部２５に記憶されたＶ−λデータから、測定対象波長に対する駆動電圧を読み出し、当該駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の指令信号を電圧制御部１１に出力する。これにより、静電アクチュエーター５６に駆動電圧が印加され、ギャップＧ１が、測定対象波長に対応した寸法に設定される。
【００４８】
次に、光量取得部２３は、波長可変干渉フィルター５から出射された光の光量を取得する（ステップＳ５）。取得された光量値は、設定されたギャップＧ１の寸法に対応する測定対象波長の光の光量値である。光量取得部２３は、取得した光量値を、設定されている測定対象波長と対応づけて記憶部２５に記憶させる。
【００４９】
次に、光源制御部２１は、測定終了か否かを判定し（ステップＳ６）、測定終了であると判定した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、各光源６１，６２を消灯させる。
一方、光源制御部２１は、測定終了ではないと判定した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、上記ステップＳ１の処理を実行する。
なお、分光測定部２４は、測定終了タイミングや、ユーザーによって指示されたタイミング等において、取得した光量値を用いて分光スペクトルを取得する。
【００５０】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、光源制御部２１は、波長可変干渉フィルター５が出射する光に含まれる複数次数の波長のうち、測定対象の次数の波長の光成分を含み、測定対象の波長の次数とは異なるその他の次数の波長の光成分を含まない光を、光源部６に出射させる。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５において、複数次数の波長の光が出射可能な状態であっても、光源部６から出射される光に、測定対象の波長の次数である１次とは異なる他の次数の波長の光成分が含まれていない。このため、波長可変干渉フィルター５から出射され受光素子８で受光される光にも、測定対象ではない次数の波長の光が含まれず、分光精度を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態では、所定波長（例えば４２０ｎｍであり、第１波長とも称する）よりも長波長の第１光を出射する第１光源６１と、上記所定波長よりも短波長の第２光を出射する第２光源６２とを備えている。また、波長可変干渉フィルター５から出射させる測定対象波長が第１波長よりも長波長側の場合に、当該測定対象波長の次数とは異なる次数は第１波長よりも短波長側に含まれる。このため、対象波長が第１波長よりも長波長側の場合に、第１光源６１を点灯させて第１光を出射させ、第２光源６２を消灯させて第２光を出射させないことにより、波長可変干渉フィルター５から測定対象の波長の光以外の光が出射される不都合をより抑制でき、分光精度をより向上させることができる。
【００５２】
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５から第１波長よりも長い対象波長の光を出射させる際に、第１光源６１を点灯させ、第２光源６２を消灯させる。このような構成では、第１光源６１及び第２光源６２のスイッチング制御を実施するだけで、容易に対象波長の光のみを高い分光精度で出射させることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、反射膜としてＡｇやＡｇ合金を用いており、上述のように、長波長側（例えば７００ｎｍ近傍）と比べて短波長側（例えば４００ｎｍ近傍）において反透過率が高い。これに対して、第１光は、７００ｎｍの波長の１次ピークに対して、短波長側に現れる２次ピークの波長の光成分を含まない。このため、短波長側の光の透過光量の増大を抑制できる。
【００５４】
［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、各測定波長について１次ピークの光量を高精度で取得するために、測定対象波長が所定波長より大きい場合に、第１光源６１のみを点灯させ、測定対象波長域に２次ピークの光成分を含まない第１光を出射させ、測定対象波長が所定波長以下の場合に、第２光源６２を点灯させる構成を採用した。
一方、第二実施形態では、第１光源６１及び第２光源６２を同時に点灯させておき、第１光の出射タイミングでは、第２光の光路を遮蔽するシャッター機構を備える点で相違する。
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。
【００５５】
図８は、本発明に係る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に示すように、分光測定装置１Ａは、分光モジュール１０Ａと、制御部２０と、を備えている。
分光モジュール１０Ａは、第一実施形態の光源部６に代えて、第１光源６１、第２光源６２、及びシャッター機構６３を有する光源部６Ａを備える。
【００５６】
シャッター機構６３は、第２光の光路を遮蔽又は解放するシャッター６３１と、当該シャッター６３１を第２光の光路上と光路外との間で移動させる移動部６３２と、を備えている。このシャッター機構６３は、光源制御部２１の制御により、シャッター６３１の位置を変更し、第２光の光路を遮蔽又は解放する。
【００５７】
［分光測定装置の動作］
上述のように構成された分光測定装置１Ａは、第一実施形態の分光測定装置１と同様に、波長可変干渉フィルター５の反射膜間のギャップＧ１を、複数の測定対象波長に対応する寸法に順次設定し、測定対象波長における光量を取得する。
その際、第二実施形態の分光測定装置１Ａでは、測定波長に応じて、シャッター機構６３により、第２光の光路を遮蔽又は解放する。
【００５８】
図９は、分光測定装置１Ａによる分光測定処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、第一実施形態の分光測定処理と異なる点について重点的に説明し、共通の処理については省略又は簡略化する。
図９に示す分光測定処理では、測定開始の指示を受けると、光源制御部２１は、測定対象波長が、所定波長（４２０ｎｍ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。
光源制御部２１は、測定対象波長が４２０ｎｍよりも大きいと判定した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、シャッター機構６３を駆動して、第２光の光路を遮蔽し、光源部６から第１光を出射させる（ステップＳ２Ａ）。
一方、光源制御部２１は、測定対象波長が４２０ｎｍ以下であると判定した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、シャッター機構６３を駆動して、第２光の光路を解放し、光源部６から第２光を含む光を出射させる（ステップＳ３Ａ）。
【００５９】
以下、第一実施形態同様に、ステップＳ４において、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法を、１次ピークの測定対象波長に対応する寸法に設定する。
次に、ステップＳ５において、光量取得部２３は、波長可変干渉フィルター５から出射された光の光量を取得する。
そして、ステップＳ６において、光源制御部２１は、測定終了か否かを判定し（ステップＳ６）、測定終了であると判定した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、各光源６１，６２を消灯させる。一方、光源制御部２１は、測定終了ではないと判定した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、上記ステップＳ１の処理を実行する。
【００６０】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５から所定波長（例えば４２０ｎｍ）である第１波長よりも長い対象波長の光を出射させる際に、シャッター機構６３により第２光の光路を遮蔽する。一方、第１波長よりも短い対象波長の光を出射させる際に、シャッター機構６３に第２光の光路を解放させる。
このような構成では、シャッター機構６３を駆動させることで、第２光の光路を遮蔽及び解放を容易に切替えることができ、容易に対象波長の光のみを高い分光精度で出射させることができる。
また、第１光源及び第２光源を常時点灯させ、シャッター機構の遮蔽及び解放を制御することで、測定対象の次数以外の次数の波長の光成分を含まない光を出射させることができる。したがって、点灯直後に各光源の光量が変動するような場合でも、各光源を光量が安定した状態で用いることができ、光量変動を抑制することができる。さらに、光量が安定するまでの待機時間を省略することができる。
【００６１】
また、第１光源６１及び第２光源６２を常時点灯させ、シャッター機構６３の遮蔽及び解放を制御することで、測定対象の次数以外の次数の波長の光成分を含まない光を出射させることができる。したがって、点灯直後に各光源６１,６２の光量が変動するような場合でも、各光源６１,６２を光量が安定した状態で用いることができ、光量変動を抑制することができる。さらに、光量が安定するまでの待機時間を省略することができ、測定の所要時間を短縮することができる。
【００６２】
［第三実施形態］
以下、本発明に係る第三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、各測定波長について１次ピークの光量値を高精度で取得するために、測定波長が所定波長よりも大きい場合に、第１光源６１のみを点灯させ、測定対象波長域に２次ピークを含まない第１光を出射させ、測定波長が所定波長以下の場合に、第２光源６２を点灯させる構成を採用した。
一方、第三実施形態では、測定波長を含む波長範囲の光を出射させる光源と、所定の第１波長よりも長波長の光を透過させ、それ以外の光をカットするカットフィルターとしてのロングパスフィルターとを備え、このロングパスフィルターを光源の光路に対して進退させる点で相違する。
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。
【００６３】
図１０は、本発明に係る第三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１０に示すように、分光測定装置１Ｂは、分光モジュール１０Ｂと、制御部２０Ｂと、を備えている。
分光モジュール１０Ｂは、波長可変干渉フィルター５と、光源部に相当する光源６４と、バンドパスフィルター７と、受光素子８と、電圧制御部１１と、検出信号処理部１２と、本発明のフィルター部としてのロングパスフィルター１３と、光源６４からの光の光路上と光路外との間で、ロングパスフィルター１３の配置位置を切替える切替部１４と、を備えている。
【００６４】
光源６４は、測定波長範囲を含む所定波長範囲の光を出射する。本実施形態では、例えば、４００ｎｍ以上７００以下の測定波長範囲の波長を含むタングステンランプを用いる。
図１１は、タングステンランプを用いた場合の光源６４の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
図１１に示す光源６４では、短波長側から長波長側に向かうにしたがって強度が増大し、４００ｎｍの近傍では７００ｎｍの近傍に対して強度が弱くなっている。
【００６５】
ロングパスフィルター１３は、本実施形態では、光源６４から波長可変干渉フィルター５までの間の光路上に配置されている。ロングパスフィルター１３は、所定波長、例えば４２０ｎｍ以上の波長の光を透過し、４２０ｎｍ以下の波長の光をカットするカットフィルターである。このロングパスフィルター１３は、測定対象波長が所定波長（４２０ｎｍ）より大きい場合は、光源６４からの出射光の光路上に配置され、所定波長以下の場合は、上記出射光の光路外に配置される。
【００６６】
切替部１４は、光源６４からの光の光路上の第１位置と、光路外の第２位置との間で、ロングパスフィルター１３の配置位置を切替える。切替部１４は、例えば、ロングパスフィルター１３を保持する保持部材と、当該保持部材が配置されるレールと、当該保持部材をレールに沿って移動させるモーター等の駆動装置とを備え、上記第１位置及び第２位置の間で、ロングパスフィルター１３を移動させる。
【００６７】
制御部２０Ｂは、第一実施形態の制御部２０に対して、さらに切替制御部２６を備える。
切替制御部２６は、測定対象波長が所定波長以上か否かに応じて、切替部１４を駆動させて、ロングパスフィルター１３の配置位置を、光源６４からの出射光の光路上と光路外との各位置の間で切替えさせる。なお、本実施形態では、切替制御部２６が本発明の制御部に相当する。
【００６８】
［分光測定装置の動作］
上述のように構成された分光測定装置１Ｂは、第一実施形態の分光測定装置１と同様に、波長可変干渉フィルター５の反射膜間のギャップＧ１を、複数の測定対象波長に対応する寸法に順次設定し、測定対象波長における光量を取得する。
その際、第三実施形態の分光測定装置１Ｂでは、測定波長に応じて、ロングパスフィルターの配置位置を切替える。
【００６９】
図１２は、分光測定装置１Ｂによる分光測定処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、第一実施形態の分光測定処理と異なる点について重点的に説明し、共通の処理については省略又は簡略化する。
図１２に示す分光測定処理では、測定開始の指示を受けると、切替制御部２６は、測定対象波長が、所定波長以上、本実施形態では４２０ｎｍより大きいか否かを判定する（ステップＳ１Ｂ）。なお、測定開始の指示を受けた際、光源制御部２１は、光源６４を点灯させる。
【００７０】
切替制御部２６は、測定対象波長が４２０ｎｍより大きいと判定した場合（ステップＳ１Ｂ；ＹＥＳ）、ロングパスフィルター１３を光路上の第１位置に配置させる（ステップＳ２Ｂ）。ロングパスフィルター１３が第１位置に配置されると、４２０ｎｍ以下の波長を含まない光（本発明の第１光に相当）が測定対象Ｘに向かって照射される。
本実施形態においても、第一実施形態と同様に、測定対象波長が所定波長（４２０ｎｍ）よりも大きい場合に第１光を、以下の場合に第２光を出射することで、各測定波長について１次ピークの光量を取得する場合に、他の次数のピークの影響を抑制することができる。
【００７１】
一方、切替制御部２６は、測定対象波長が４２０ｎｍ以下であると判定した場合（ステップＳ１Ｂ；ＮＯ）、ロングパスフィルター１３を光路外の第２位置に配置させる（ステップＳ３Ｂ）。ロングパスフィルター１３が第２位置に配置されると、４２０ｎｍ以下の波長を含む光（本発明の第２光に相当）が測定対象Ｘに向かって照射される。
【００７２】
以下、第一実施形態と同様に、ステップＳ４において、波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法を、測定対象波長に設定された１次ピーク波長に対応する寸法に設定する。
次に、ステップＳ５において、光量取得部２３は、波長可変干渉フィルター５から出射された光の光量を取得する。
そして、ステップＳ６において、光源制御部２１は、測定終了か否かを判定し、測定終了であると判定した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、光源６４を消灯させる。一方、光源制御部２１は、測定終了ではないと判定した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、上記ステップＳ１Ｂに戻り、ステップＳ１Ｂの処理を実行する。
【００７３】
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５から、所定波長である第１波長よりも長い対象波長の光を出射させる際に、切替部１４により、第２光の光路上にロングパスフィルター（カットフィルター）１３を配置させる。一方、第１波長よりも短い対象波長の光を出射させる際では、第２光の光路外にロングパスフィルター１３を配置させる。
このような構成では、ロングパスフィルターの位置を第２光の光路上及び光路外との間で切替えることで、測定対象波長の次数とは異なる次数の波長を含まない光を容易に出射させることができる。
【００７４】
また、測定波長域の光を出射可能な光源を１つ設ければよく、複数種類の光源を設ける場合と比べて構成を簡略化することができる。
また、測定対象波長を含む広範囲の波長の光を出射可能な光源を使用している場合、光源を交換せずにカットフィルターを、カット対象の波長範囲が異なるものに交換することにより、測定波長の範囲を変更することができる。したがって、測定波長の範囲の変更に容易に対応可能であり、汎用性が高い分光測定装置１Ｂを提供することができる。
【００７５】
［実施形態の変形］
なお、本発明は上述の実施形態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、各測定波長について、波長可変干渉フィルター５の出射光の１次ピークの光量値を取得する構成を例示したが、２以上の次数に対応するピークの光量値を取得してもよい。
図１３は、測定波長範囲のうちの長波長側の測定に１次ピーク、短波長側の測定に２次ピークを使用した場合の波長可変干渉フィルター５の分光透過率の一例を示すグラフである。なお、測定波長範囲は、例えば４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲とする。
図１３に示すように、短波長側において２次ピークの光量値を測定する際は、長波長側に現れる１次ピーク（例えば、１次ピーク波長が約７８０ｎｍ）の裾部分が、測定波長範囲に含まれる場合がある。この場合、上記１次ピークの裾部分がノイズ成分となり、短波長側における測定精度が低下する。
また、長波長側において１次ピークの光量値を測定する際は、上記各実施形態と同様に、短波長側に現れる２次ピークの裾部分がノイズ成分となり、長波長側における測定精度が低下する。
【００７６】
このように、長波長側と短波長側とで異なる次数に対応する波長の光量を測定するような場合において、長波長側を測定する際は、短波長側の波長の光成分を含まない光を、短波長側を測定する際は、長波長側の波長の光成分を含まない光を光源部から出射させることで、測定対象の次数とは異なる次数の光の影響を抑制できる。
より具体的には、例えば、長波長側を測定する際は、短波長側の波長を含まない光を出射する長波長用光源を点灯させ、短波長側を測定する際は、長波長側の波長を含まない光を出射する短波長用光源を点灯させる構成を採用することができる。このような所定範囲の波長の光を出射する光源としてＬＥＤを用いることができる。また、例えば、長波長側を測定する際は、短波長側の波長を除去するカットフィルターを、短波長側を測定する際は、長波長側の波長を除去するカットフィルターを、光源部からの光の光路上に配置する構成を採用することができる。
【００７７】
上記第三実施形態では、ロングパスフィルター１３を、光源６４から波長可変干渉フィルター５までの間の光路上に配置する構成を例示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、波長可変干渉フィルター５から出射された光の光路上（すなわち、波長可変干渉フィルター５から受光素子８までの間の光路上）に、ロングパスフィルター１３を配置してもよい。
また、上記第三実施形態において、光源６４とロングパスフィルター１３と切替部１４とを含み光源部を構成してもよい。
【００７８】
上記各実施形態では、ギャップ変更部として、固定電極５６１、及び可動電極５６２に電圧を印加することで、静電引力により反射膜間ギャップＧ１の大きさを変更する静電アクチュエーター５６を備える構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、ギャップ変更部として、誘導アクチュエーターを用いてもよい。この場合、固定電極５６１の代わりに、第一誘導コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘導コイル又は永久磁石を配置する構成を例示できる。
さらに、ギャップ変更部として、圧電アクチュエーターを用いてもよい。この場合、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を撓ませる構成を例示できる。
また、上記各実施形態では、ギャップ変更部としての静電アクチュエーター５６を一対の基板の一方のみに設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、ギャップ変更部を両方の基板に設けてもよい。
【００７９】
上記各実施形態では、反射膜間ギャップＧ１を変更可能に構成された波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限定されず、反射膜間ギャップＧ１の大きさが固定された干渉フィルターであってもよい。
また、上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５として、一対の基板５１，５２と、各基板５１，５２のそれぞれに設けられた一対の反射膜５４，５５を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、可動基板５２が設けられない構成としてもよい。この場合、例えば、基板（固定基板）の一面に第一反射膜、ギャップスペーサ、及び第二反射膜を積層形成し、第一反射膜と第二反射膜とがギャップを介して対向する構成とする。当該構成では、一枚の基板からなる構成となり、分光フィルターをより薄型化することができる。
【００８０】
上記各実施形態において、波長可変干渉フィルター５がパッケージ内に収納された状態で分光モジュール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。
【００８１】
上記各実施形態では、分光フィルターとして、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。
【００８２】
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態において分光測定装置１，１Ａ，１Ｂを例示したが、その他、様々な分野により本発明の光学モジュール及び電子機器を用いることができる。
以下、本発明の光学フィルターデバイスを利用した電子機器の変形例について説明する。
なお、本発明の電子機器に係る下記変形例では、第一実施形態の分光モジュールを採用する構成を例示するが、第二実施形態や第三実施形態の分光モジュールを採用してもよい。
【００８３】
図１４は、上記第一実施形態の光源部６が組み込まれた電子機器の一例である測色装置の概略構成を示すブロック図である。
この測色装置４００は、図１４に示すように、測定対象Ｘに光を射出する光源部６を含む光源装置４１０と、測色センサー４２０と、測色装置４００の全体動作を制御する制御装置４３０と、を備える。そして、この測色装置４００は、光源部６から射出される光を測定対象Ｘにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー４２０にて受光させ、測色センサー４２０から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち測定対象Ｘの色を分析して測定する装置である。ここで、光源装置４１０及び測色センサー４２０は、第一実施形態の分光モジュールに相当する。
【００８４】
光源装置４１０は、光を出射する光源部６と、光源部６からの光を測定対象Ｘに対して、所定の角度で光を照射する導光光学系４１１を備える。なお、導光光学系４１１は、１つの光学素子（集光レンズ等）で構成されてもよく、複数のレンズで構成されてもよい。
測色センサー４２０は、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過する光を受光する受光素子８と、波長可変干渉フィルター５で透過させる光の波長に対応する電圧を静電アクチュエーター５６に印加する電圧制御部１１と、を備える。そして、この測色センサー４２０は、波長可変干渉フィルター５により、検査対象光のうち所定波長の光を分光し、分光した光を受光素子８にて受光する。
【００８５】
制御装置４３０は、測色装置４００の全体動作を制御する。
この制御装置４３０としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置４３０は、図１４に示すように、光源制御部２１、測色センサー制御部４３２、及び測色処理部４３３などを備えて構成されている。
光源制御部２１は、上述の機能を有し、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置４１０に所定の制御信号を出力する。
測色センサー制御部４３２は、測色センサー４２０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー４２０にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー４２０に出力する。これにより、測色センサー４２０では、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター５を駆動させる。
測色処理部４３３は、受光素子８により検出された受光量から、測定対象Ｘの色度を分析する。
【００８６】
また、本発明の電子機器は、例えば、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムとして用いることができる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の光学モジュールを用いた分光計測方式を採用して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のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【００８７】
図１５は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１６は、図１５のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図１５に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源部６と、光源部６から入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，レンズ１３５Ｄ，レンズ１３５Ｅと、により構成されている。
また、ガス検出装置１００の表面には、図１６に示す、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
さらに、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１６に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源部６を制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するための電圧制御部１４６、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０等を備えている。なお、信号処理部１４４及び光源ドライバー回路１４５が、第一実施形態における光源制御部２１と同様の機能を実現する。
【００８８】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１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。
【００８９】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源部６を作動させる。また、光源部６には、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源部６から入力された温度や光量に基づいて、光源部６が安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３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１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１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。
【００９０】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、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１１０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、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１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６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５に入射する。そして、信号処理部１４４は、電圧制御部１４６を制御し、波長可変干渉フィルター５に印加する電圧を調整し、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５で分光させる。この後、分光した光が受光素子１３７で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１４７を介して信号処理部１４４に出力される。
信号処理部１４４は、上記のようにして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し、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１４４は、表示部１４１にその結果情報を表示させたり、接続部１４２から外部へ出力したりする。
【００９１】
なお、図１５及び図１６において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して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１００を例示した。この他、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することで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を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このような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、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【００９２】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
【００９３】
図１７は、電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１７に示すように、検出器２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源部６と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５と、分光された光を検出する撮像部２１３と、を備えている。
また、制御部２２０は、光源部６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２１と、波長可変干渉フィルター５を制御する電圧制御部２２２と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４と、記憶部２２５と、を備えている。
【００９４】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２１により光源部６が制御されて、光源部６から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５はで電圧制御部２２２の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、電圧制御部２２２を制御して波長可変干渉フィルター５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。
【００９５】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５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２２５には、例えば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おり、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、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、さらには、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２２４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２３０に表示させる処理をする。
【００９６】
また、図１７において、食物分析装置２００の例を示すが、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として、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として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。
さらには、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。
【００９７】
さらには、本発明の光学モジュール及び電子機器としては、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、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、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、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【００９８】
また、電子機器としては、波長可変干渉フィルター５により光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機等にも適用できる。
図１８は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１８に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（検出部）と、光源部６と、を備えている。なお、光源部６は、カメラ本体３１０に設けられている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１８に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、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５を備えて構成されている。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、波長可変干渉フィルター５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
【００９９】
さらには、本発明の光学モジュール及び電子機器を、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、血管や指紋、網膜、虹彩等の認証装置にも適用できる。
また、本発明の光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置としても用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、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。
【０１００】
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、また他の構造等に適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ，１Ｂ…分光測定装置（電子機器）、５…波長可変干渉フィルター（分光フィルター）、６，６Ａ…光源部、１０，１０Ａ，１０Ｂ…分光モジュール、１３…ロングパスフィルター（カットフィルター）、１４…切替部、２０，２０Ｂ…制御部、２１…光源制御部（制御部）、６１…第１光源、６２…第２光源、６３…シャッター機構、６４…光源（光源部）、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３８…制御部（処理部）、２００…食物分析装置（電子機器）、２１０…検出器、２２０…制御部（処理部）、３００…分光カメラ（電子機器）、４００…測色装置（電子機器）、４２０…測色センサー、４３０…制御装置（制御部、処理部）。
【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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【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】
2016050965.tif 000018
【図１６】
2016050965.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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