JP6194673B2

JP6194673B2 - 光学モジュール及び電子機器

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Publication number: JP6194673B2
Application number: JP2013156418A
Authority: JP
Inventors: 友紀松下; 金井　政史; 政史金井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: US20160363760A1; JP2015025773A

Description

本発明は、光学モジュール及び電子機器に関する。

従来、波長可変干渉フィルターを用いて分光スペクトルを測定する装置が知られている
（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の装置は、対向配置されたミラーを有する可変ファブリペロー型
の第１フィルタ（波長可変干渉フィルター）と、所定帯域の光を選択的に透過させる複数
のバンドパス部を有する第２フィルタと、を備えている。この第２フィルタは、波長可変
干渉フィルターに対向配置されている。また、複数のバンドパス部は、それぞれ異なる次
数の干渉光を透過させるように構成され、波長可変干渉フィルターの異なる一部にそれぞ
れ対応するように配置されている。具体的には、複数のバンドパス部は、波長可変干渉フ
ィルターの透過光の光路と直交する方向に並列配置されている。

このように構成された特許文献１に記載の装置では、複数のバンドパス部を、波長可変
干渉フィルターの異なる一部にそれぞれ対応するように配置することで、複数のバンドパ
ス部のそれぞれが、複数の次数の干渉光を含む光から、対応する次数の干渉光を透過させ
る。そして、バンドパス部を透過した光を受光することで、複数の波長について同時に測
定を行っている。

特開２０１２−１２７９１７号公報

ここで、上述の特許文献１に記載の装置を用いて、複数の波長について同時に測定を行
うことにより、例えば、測定時間の短縮を図ることが考えられる。
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、各バンドパス部が並列配置されている。
このため、波長可変干渉フィルターの透過光のうちの一部の領域からの透過光が、１つの
バンドパス部を介して、受光部で受光される。この際に、各バンドパス部において、対応
する次数以外の干渉光（透過光）が除去されるので、受光量が低減する。したがって、短
時間で測定を行うと、十分な受光量を得ることができず、高精度の分光測定を実施できな
いという課題がある。このような分光精度の低下を抑制するには、受光部による受光時間
を長くする必要があり、短時間での測定ができないという課題がある。
以上のように、特許文献１に記載の装置では、分光精度を維持したまま、受光時間を短
縮できないという課題がある。

本発明の目的は、複数の次数に対応するピーク波長の光を分離させ、取り出す際に、光
量の減少を抑制することができる光学モジュール及び電子機器を提供することである。

本発明の一態様の光学モジュールは、第一反射膜と、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、を備え、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞれに対応するピーク波長の光を透過させる干渉フィルターと、所定の波長帯域の光と、前記所定の波長帯域以外の光とを分離する複数の光分離素子と、を具備し、前記複数の光分離素子のうちの一つは、前記所定の波長帯域内に前記複数の次数のうちの一つに対応した前記ピーク波長が含まれ、前記複数の光分離素子の各々が前記干渉フィルターの透過光の光路上に配置され、前記第一反射膜を覆う第一透光部材、及び前記第二反射膜を覆い、所定の光学ギャップを介して前記第一透光部材に対向する第二透光部材をさらに備え、前記干渉フィルターは、前記ギャップ寸法を変更するギャップ変更部をさらに備え、前記第一透光部材及び前記第二透光部材は、導電性を有し、
前記第一透光部材と前記第二透光部材との間の静電容量を検出する容量検出部をさらに備えたことを特徴とする。
上記の本発明に係る光学モジュールは、第一反射膜及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞれに対応するピーク波長を含む光を透過させる干渉フィルターと、所定の波長帯域の光、及び前記所定の波長帯域以外の光を分離する光分離素子と、を具備し、前記光分離素子は、それぞれ異なる前記次数に対応して複数設けられるとともに、当該光分離素子における前記所定の波長帯域内に前記次数に対応した前記ピーク波長が含まれ、前記光分離素子は、それぞれ異なる前記次数に対応して複数設けられるとともに、当該光分離素子における前記所定の波長帯域内に前記次数に対応した前記ピーク波長が含まれ、これら複数の光分離素子が前記干渉フィルターの透過光の光路上に順次配置されたことを特徴とする。

ここで、本発明において、複数の光分離素子がそれぞれ異なる次数に対応するとは、１
又は２以上の次数に対応したピーク波長を含む光と、それ以外の光とを分離する複数の光
分離素子において、それぞれ対応する次数が完全に一致せずに、少なくとも一部が異なっ
ていることを意味している。
また、干渉フィルターの透過光の光路は、干渉フィルターの透過光そのものや、当該透
過光が光分離素子によって分離された光、すなわち透過光の一部である分離光の光路を含
む。また、透過光の光路は、当該透過光の光路がミラーによって変更された後の光路も含
む。

本発明では、光学モジュールは、干渉フィルターの透過光の光路上に複数の光分離素子
が順次配置されている。これら複数の光分離素子は、干渉フィルターの透過光に含まれる
、複数の次数に対応して、それぞれ異なる所定の波長帯域が設定されている。すなわち、
光分離素子は、干渉フィルターから透過した透過光のうち、複数の次数の少なくとも１つ
に対応するピーク波長が所定の波長帯域に含まれるように構成されている。
このような構成では、同時に複数の次数に対応するピーク波長の光を取得することがで
きる。
また、このような構成では、干渉フィルターの透過光の全部を入射させるように光分離
素子を配置することができる。これにより、干渉フィルターを透過した透過光の一部から
特定の次数に対応する光を出力する場合と比べて、当該次数に対応する光の光量が大きく
なる。
以上から、本発明に係る光学モジュールは、同時に複数のピーク波長の光を出力するこ
とができるとともに、各ピーク波長の光量低下を抑制できる。

ここで、全ての光分離素子が並列配置されている従来の構成では、光分離素子の分離光
の一部を取得し、一部を除去しているため、除去した部分に含まれている、取得対象の波
長帯域の光を取得することができなかった。
本発明では、光分離素子の分離光が他の光分離素子に入射されるように、複数の光分離
素子が順次配置されているので、従来の構成では除去されていた分離光に含まれている次
数のピーク波長の光を、当該分離光が入射される光分離素子によって、取り出すことがで
きる。したがって、取得可能な光量を増大させることができる。

本発明の光学モジュールでは、前記干渉フィルターは、前記第一反射膜及び前記第二反
射膜の間に配置された透光部材を備えたことが好ましい。
ここで、透光部材としては、反射膜間の媒体の屈折率より大きいものを用いる。例えば
、干渉フィルターを真空状態で用いる場合では、真空の屈折率である「１」よりも大きい
屈折率を用いる。
本発明では、透光部材は、反射膜間の屈折率を大きくでき、反射膜間を通過する光の光
路長を増大させることができる。これにより、真空の場合に比べて反射膜間距離を拡大し
なくとも、透過光に含まれる光の次数を高く設定することができる。
ところで、低次数のピーク波長の光よりも高次数のピーク波長の光の方が、反射膜間の
ギャップ寸法の変動に対する波長変化が小さい。したがって、例えば振動や温度変化とい
った外的要因等により、ギャップ寸法が変動した場合でも、高次数のピーク波長の光を出
力させる構成とすることで、出力された各ピーク波長の光の波長変化を抑制することがで
きる。

また、本発明では、透過光から所定の対象波長域内の光を出力する場合、当該対象波長
域内により多くのピーク波長を含ませることで、同時により多くの波長の光を出力させる
ことができる。ここで、低次数のピーク波長を用いて対象波長域内から複数のピーク波長
の光を出力させる場合と、より高次数のピーク波長を用いて対象波長域内から複数のピー
ク波長の光を出力させる場合とを比較する。
前者では、各ピーク波長間の間隔（FSR:Free Spectral Range）が大きく、対象波長域
によっては、当該対象波長域におけるピーク波長の数が少なくなる。この場合、例えば、
反射膜間のギャップ寸法を順次変更し、出力された各ピーク波長の光の光量を検出して分
光スペクトルを測定する場合では、同時に測定可能なピーク波長が少ない分、ギャップ寸
法を変更する回数（測定回数）が多くなり、測定時間が長くなる。
これに対して、後者では、FSRが小さいため、対象波長域に多くのピーク波長が含まれ
ることになる。したがって、これらのピーク波長の光をそれぞれ光分離素子により分離す
ることで、一度に検出可能なピーク波長の光も多くなる。したがって、例えば分光スペク
トルを測定する場合でも、測定回数を少なくでき、測定時間の短縮を図れる。

本発明の光学モジュールでは、前記第一反射膜を覆う第一透光部材、及び前記第二反射
膜を覆い、所定の光学ギャップを介して前記第一透光部材に対向する第二透光部材を備え
たことが好ましい。
本発明では、第一透光部材及び第二透光部材により、それぞれ第一反射膜及び第二反射
膜が覆われている。このため、これらの透光部材を各反射膜の保護膜として機能させるこ
とができ、各反射膜の劣化を抑制することができる。

本発明の光学モジュールでは、前記干渉フィルターは、前記ギャップ寸法を変更するギ
ャップ変更部を備え、前記第一透光部材及び前記第二透光部材は、導電性を有し、前記光
学モジュールは、当該前記第一透光部材及び前記第二透光部材間の静電容量を検出する容
量検出部を備えたことが好ましい。
本発明では、干渉フィルターは、ギャップ変更部により、反射膜間のギャップ寸法を変
更することが可能であり、容量検出部により、導電性である第一透光部材及び第二透光部
材の間の静電容量を測定する。ここで、上述した発明のように、干渉フィルターを透過す
る透過光のうち、所定の対象波長域に高次数のピーク波長が含まれるようにするためには
、反射膜間の光学的距離を大きくすることが好ましい。しかしながら、例えば各反射膜を
導電性膜とし、これらの反射膜間のギャップ寸法を容量検出部で検出する場合、反射膜間
のギャップ寸法と、各反射膜に保持される電荷量とは反比例するため、ギャップ寸法が大
きくなるほど、容量検出の検出精度が低下する。
これに対して、本発明では、反射膜を覆って設けられる第一透光部材及び第二透光部材
の間の静電容量を検出する。したがって、第一透光部材及び第二透光部材の距離は、第一
反射膜及び第二反射膜間のギャップ寸法よりも小さくなるため、容量検出の検出精度を上
記のような場合に比べて、向上させることができる。

本発明の光学モジュールにおいて、前記光分離素子における前記所定の波長帯域内には
、前記干渉フィルターにおける前記次数に対応した前記ピーク波長が１つ含まれているこ
とが好ましい。
本発明では、各光分離素子における光を分離する波長帯域において、干渉フィルターの
透過光のうちの１つのピーク波長が含まれるように、各光分離素子における光を分離する
波長帯域が設定されている。したがって、各光分離素子によってそれぞれ１つのピーク波
長が分離されることになり、所望のピーク波長の光を容易に取得することができる。

本発明の光学モジュールでは、前記光分離素子は、ダイクロイックミラーであり、複数
の前記ダイクロイックミラーは、前記光路の前記干渉フィルター側から、前記所定の波長
帯域以外の光の反射率が低い順に配置されたことが好ましい。
このような構成では、ダイクロイックミラーによって分離された分離光に所定の波長帯
域以外の光が含まれることを抑制でき、所望の波長の光を高精度に出力させることができ
る。また、干渉フィルター側に配置されたダイクロイックミラーによって、所定の波長帯
域以外の光が反射されず、透過することで、各ダイクロイックミラーの透過光の光量低下
を抑制できる。また、各次数に対応するピーク波長の光を、より確実に分離できる。

本発明の光学モジュールは、第一反射膜及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備
え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞ
れに対応するピーク波長を含む光を透過させる干渉フィルターと、所定の波長帯域の光、
及び前記所定の波長帯域以外の光を分離する光分離素子と、を具備し、前記光分離素子は
、それぞれ異なる前記次数に対応して複数設けられるとともに、当該光分離素子における
前記所定の波長帯域内に前記次数に対応した前記ピーク波長が含まれ、複数の前記光分離
素子は、前記干渉フィルターの透過光が入射される第一光分離素子と、前記第一光分離素
子によって分離された光が入射される第二光分離素子と、を含むことを特徴とする。

本発明では、光学モジュールは、複数の光分離素子を備えている。そして、これら複数
の光分離素子は、そのうちの１つであるの第一光分離素子に干渉フィルターの透過光が入
射され、当該第一光分離素子によって分離された分離光が入射される第二光分離素子を含
んでいる。また、これら複数の光分離素子は、干渉フィルターの透過光に含まれる、複数
の次数に対応して、それぞれ異なる所定の波長帯域が設定されている。すなわち、光分離
素子は、干渉フィルターから透過した透過光のうち、複数の次数の少なくとも１つに対応
するピーク波長が所定の波長帯域に含まれるように構成されている。
このような構成では、上記発明と同様に、同時に複数のピーク波長の光を出力すること
ができるとともに、各ピーク波長の光量低下を抑制できる。
また、第一光分離素子によって分離された光が第二光分離素子に入射されるように構成
されている。これにより、上記発明と同様に、従来の構成では除去されていた分離光から
、第二光分離素子によって、当該第二光分離素子に対応づけられている次数のピーク波長
の光を取得することができる。したがって、取得可能な光量を増大させることができる。

本発明の電子機器は、第一反射膜及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜、を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞれに
対応するピーク波長を含む光を透過させる干渉フィルターと、所定の波長帯域の光、及び
前記所定の波長帯域以外の光を分離する光分離素子と、前記干渉フィルターを制御する制
御部と、を具備し、前記光分離素子は、それぞれ異なる前記次数に対応して複数設けられ
るとともに、当該光分離素子における前記所定の波長帯域内に前記次数に対応した前記ピ
ーク波長が含まれ、これら複数の光分離素子が前記干渉フィルターの透過光の光路上に順
次配置されたことを特徴とする。

本発明では、上述した発明と同様、同時に複数のピーク波長の光量値を取得することが
できるとともに、各ピーク波長の光量低下を抑制できる。したがって、このような光学モ
ジュールを用いた、本発明の電子機器では、高精度に迅速な処理を実施することができる
。例えば、各光分離素子により分離された光の光量に基づいて分光スペクトルを測定する
場合では、十分な光量に基づいた精度の高い分光スペクトル測定が実施でき、かつ、同時
に複数のピーク波長を検出することができるため、測定の高速化を図ることができる。

本発明に係る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。上記実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。上記実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。上記波長可変干渉フィルターの透過光のスペクトルの一例を示すグラフ。ダイクロイックミラーの反射特性（第１帯域）の一例を示すグラフ。ダイクロイックミラーの反射特性（第２帯域）の一例を示すグラフ。ダイクロイックミラーの反射特性（第３帯域）の一例を示すグラフ。図４に示す第１変動帯域における測定結果の一例を示すグラフ。図４に示す第２変動帯域における測定結果の一例を示すグラフ。図４に示す第３変動帯域における測定結果の一例を示すグラフ。図４に示す第４変動帯域における測定結果の一例を示すグラフ。分光測定装置における分光測定処理の一例を示すフローチャート。１次ピーク波長及び複数の高次ピーク波長におけるギャップ寸法の変化量と波長変化量との関係を示すグラフ。１次ピーク波長及び高次ピーク波長におけるギャップ寸法精度と色差との関係を示すグラフ。本発明の電子機器の一例である測色装置を示すブロック図。本発明の電子機器の一例であるガス検出装置を示す概略図。図１６のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。本発明の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。

以下、本発明に係る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基
づいて、測定対象光のスペクトルを測定する装置である。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。
この分光測定装置１は、図１に示すように、光学モジュール１０と、制御部２０と、を
備えている。

［光学モジュールの構成］
光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５と、光分離部１１と、受光部１２と
、信号変換部１３と、電圧制御部１４と、ギャップ検出部１５と、を備えている。
光学モジュール１０は、測定対象光を、入射光学系（図示省略）を介して波長可変干渉
フィルター５に導き、波長可変干渉フィルター５により測定対象光から複数の次数にそれ
ぞれ対応するピーク波長の光（ピーク波長を中心とした光）を透過させる。そして、透過
光に含まれる各次数にそれぞれ対応したピーク波長の光を、光分離部１１で分離する。そ
して、分離した各ピーク波長の光を受光部１２で個別に受光する。なお、波長可変干渉フ
ィルター５と、光分離部１１と、受光部１２と、により光学ユニット１０Ａを構成してい
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、本発明の干渉フィルターに相当する。図２は、波長可変
干渉フィルター５の概略構成を示す平面図であり、図３は、図２のIII−III線で切断した
、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。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、例えば矩形板状の光学部材である。
この波長可変干渉フィルター５は、固定基板５１及び可動基板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、無アルカリガラス等の各種ガ
ラスや、水晶等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、図３に示すように、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。具体的には、固定基板５１の第一接合部５１
３、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
膜等により構成された接合膜５３により接合されている。
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。

固定基板５１には、図３に示すように、本発明の第一反射膜に相当する固定反射膜５４
が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の第二反射膜に相当する可動反射膜
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、反射膜間ギャップＧ１の距離（ギャップ寸法
）を調整するのに用いられる静電アクチュエーター５６（本発明のギャップ変更部に相当
）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、を備え、各電極５６１，５
６２が対向することにより構成されている（図２の斜線で示す領域）。これらの固定電極
５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極５
６１，５６２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。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップよりも小さく形成され
る構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によって
は、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。

フィルター平面視において、可動基板５２の辺の一辺側（例えば、図２における辺Ｃ３
−Ｃ４）は、固定基板５１よりも外側に突出する。この可動基板５２の突出部分は、固定
基板５１と接合されない電装部５２６である。この可動基板５２の電装部５２６のうち、
波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に露出する面は、電装面５２４で
あり、後述する電極パッド５７２Ｐ，５８１Ｐ，５６３Ｐ，５６４Ｐが設けられる。

（固定基板の構成）
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されたガラス基材を加工することで形
成される。具体的には、図３に示すように、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５
２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。

電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、波長可変干渉フィルター５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、前記平面視における電極配
置溝５１１の中心部から、図３に示すように可動基板５２側に突出して形成されている。
ここで、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、電装面５２４に向かって延出する電
極引出溝５１１Ｂが設けられている。

電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、反射膜設置部５１２の周囲に固定電極５
６１が設けられている。この固定電極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、図２に示す辺Ｃ１−Ｃ２側に開
口を有する略Ｃ字状に形成されている。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Ｃ字開口部付近の外周縁から、図２に示
す辺Ｃ３−Ｃ４に向かって延出する、固定引出電極５６３Ａが設けられている。この固定
引出電極５６３Ａの延出先端部（固定基板５１の辺Ｃ３−Ｃ４に位置する部分）は、可動
基板５２側に設けられた固定接続電極５６３Ｂに、バンプ電極５６３Ｃを介して電気的に
接続される。この固定接続電極５６３Ｂは、電極引出溝５１１Ｂを通り電装面５２４まで
延出し、電装面５２４において固定電極パッド５６３Ｐを構成する。固定電極パッド５６
３Ｐは、電圧制御部１４に接続される。
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）等としてもよい。

反射膜設置部５１２は、上述のように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１
１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５
２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ＴｉＯ_２、低屈折層をＳｉＯ_２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（ＴｉＯ_２やＳ
ｉＯ_２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜等を用いてもよい。

固定基板５１には、固定反射膜５４を覆う固定導電膜５７（第一透光部材）が設けられ
ている。固定導電膜５７は、光を透過可能な透光性導電材料、例えば酸化インジウムスズ
（ＩＴＯ）で形成されている。また、固定導電膜５７は、各反射膜５４，５５間における
、光が通過する領域に設けられている。
この固定導電膜５７は、屈折率ｎが１よりも大きい部材である。したがって、反射膜５
４，５５間を通過する光の光路長を増大させることができる。なお、透光性導電材料とし
ては、ＩＴＯ以外に、インジウム系酸化物である酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、Ｃ
ｅドープ酸化インジウム（ＩＣＯ）、フッ素ドープ酸化インジウム（ＩＦＯ）、スズ系酸
化物であるアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸
化スズ（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物であるＡｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、Ｇａドープ酸
化亜鉛（ＧＺＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛（ＦＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、等が用いら
れる。また、インジウム系酸化物と亜鉛系酸化物からなるインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ
：登録商標）等が例示できる。
また、この固定導電膜５７は、固定反射膜５４の２倍以上の厚み寸法であることが好ま
しい。例えば、固定反射膜５４をＡｇ合金膜、固定導電膜５７をＩＴＯにより構成する場
合、固定反射膜５４の厚み寸法が３０ｎｍ、固定導電膜５７の厚み寸法が２００ｎｍに形
成される。

固定導電膜５７には固定容量電極５７１が接続されている。この固定容量電極５７１は
、固定電極５６１のＣ字開口部を通り辺Ｃ１−Ｃ２に向かって延出した後、辺Ｃ３−Ｃ４
に向かって延出する。固定容量電極５７１の延出先端部（固定基板５１の辺Ｃ３−Ｃ４に
位置する部分）は、可動基板５２側に設けられた固定容量接続電極５７２に、バンプ電極
５７３を介して電気的に接続される。この固定容量接続電極５７２は、電極引出溝５１１
Ｂを通り電装面５２４まで延出し、電装面５２４において、固定容量電極パッド５７２Ｐ
を構成し、ギャップ検出部１５に接続される。
この固定導電膜５７は、後述する可動導電膜５８と対向している。これら一対の導電膜
５７，５８は、例えば静電アクチュエーター５６の駆動に影響しない程度の高周波電圧を
印加することで、当該導電膜５７，５８に電荷を保持させることができる。すなわち、一
対の導電膜５７，５８は、当該一対の導電膜５７，５８の間に発生する静電容量を検出す
るための静電容量測定用電極として機能する。そして、ギャップ検出部１５により一対の
導電膜５７，５８との間の静電容量を検出することで、導電膜５７，５８間のギャップＧ
２の寸法を算出することが可能となり、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法も算出する
ことができる。

また、固定基板５１の固定反射膜５４が設けられない方の面は、図３に示すように、光
入射面５１６である。光入射面５１６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。
更に、固定基板５１の光入射面５１６には、図３に示すように、例えば酸化クロム等に
より形成される非透光性部材５１５が設けられてもよい（なお、図２においては、非透光
性部材５１５の図示が省略されている。）。この非透光性部材５１５は、環状に形成され
、好ましくは円環状に形成される。そして、非透光性部材５１５の環内周径は、固定反射
膜５４及び可動反射膜５５により光干渉させるための有効径に設定されている。これによ
り、非透光性部材５１５は、波長可変干渉フィルター５に入射する入射光を絞るアパーチ
ャーとして機能する。

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。

（可動基板の構成）
可動基板５２は、厚みが例えば２００μｍに形成されるガラス基材を加工することで形
成されている。
具体的には、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の外側に設けられ、可動部５２
１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。

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。また、本実施形態では、可動部５２１の固定
基板５１と対向する面が、可動面５２１Ａである。

可動電極５６２は、電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１
と対向する位置に、図２に示す辺Ｃ３−Ｃ４側に開口を有する略Ｃ字状に形成されている
。また、可動基板５２には、可動電極５６２のＣ字開口部付近の外周縁から、電装面５２
４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
先端部は、電装面５２４において可動電極パッド５６４Ｐを構成し、電圧制御部１４に接
続される。

可動反射膜５５は、図３に示すように、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。
可動基板５２には、可動反射膜５５を覆う可動導電膜５８が設けられている。可動導電
膜５８は、固定導電膜５７と同様に構成されている。すなわち、可動導電膜５８は、屈折
率が１よりも大きい部材により構成されており、可動反射膜５５の２倍以上の厚み寸法に
形成されている。例えば、本実施形態では、可動反射膜５５（例えばＡｇ合金）の厚み寸
法が３０ｎｍ、可動導電膜５８（例えばＩＴＯ）の厚み寸法が２００ｎｍである。そして
、可動導電膜５８は、上述したように、固定導電膜５７とともに静電容量を検出するため
の静電容量測定用電極として機能する。

この可動導電膜５８には可動容量電極５８１が接続されている。この可動容量電極５８
１は、可動電極５６２のＣ字開口部を通り、電装面５２４に向かって延出する。可動容量
電極５８１の延出先端部（固定基板５１の辺Ｃ３−Ｃ４に位置する部分）は、電装面５２
４において、可動容量電極パッド５８１Ｐを構成し、ギャップ検出部１５に接続される。

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の
厚み寸法は、保持部５２２の厚み寸法よりも大きく、剛性が大きくなる。そのため、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
れる構成等としてもよい。

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５
１３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。

（波長可変干渉フィルターの特性）
図４は、波長可変干渉フィルター５の透過光のスペクトルの一例を示すグラフである。
図４では、４つのギャップ寸法ｄ１〜ｄ４（ｄ１＝５００ｎｍ、ｄ２＝５５０ｎｍ、ｄ３
＝６００ｎｍ、ｄ４＝６５０ｎｍ）の透過光のスペクトルをそれぞれ示している。
一般に、波長可変干渉フィルター５に対して光を入射させると、下記式（１）に基づい
た所定波長の光が取り出される。

［数１］
ｍλ＝２ｎｄcosθ …（１）

上記式（１）において、λは取り出される光の波長、θは入射光の入射角、ｎは反射膜
５４，５５間の媒体の屈折率、ｄは反射膜５４，５５間の距離（ギャップＧ１の寸法）、
ｍは次数である。なお、実際には、反射膜５４，５５の膜厚や光学特性、これら反射膜５
４，５５を支持する各基板５１，５２等の種々の要因により、取り出される光の波長λは
、式（１）からずれる場合があり、例えば図４に示すようなスペクトルが得られる。

図４及び式（１）に示すように、波長可変干渉フィルター５の透過光は、次数ｍ（ｍ＝
１，２，３，４・・・）に対応した複数のピーク波長を有する。式（１）から分かるよう
に、ギャップＧ１の寸法ｄ（以下、ギャップ寸法ｄとも称する）を固定した場合、次数ｍ
が小さいほど、取り出される光の波長λが大きくなる。逆に、次数ｍが大きいほど、取り
出される波長λが小さくなる。

本実施形態では、図４に示すように、測定対象波長域を可視光域（３８０ｎｍ〜７４０
ｎｍ）とし、順次ギャップ寸法ｄを変更して、４回の測定（ｄ＝ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４
：ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４）を実施するものとする。この場合、図４に示すように、測定
対象波長域内に異なる４つの次数ｍ１〜ｍ４（ｍ１＜ｍ２＜ｍ３＜ｍ４）に対応した４つ
のピーク波長が含まれる。

ここで、ギャップＧ１の寸法ｄを最大寸法ｄ４（例えばｄ４＝６５０ｎｍ）に設定した
際の、次数ｍ１に対応するピーク波長が、測定波長のうちの最大波長λ_Maxとなる。
また、ギャップＧ１の寸法ｄを最小寸法ｄ１（例えばｄ１＝５００ｎｍ）に設定した際
の、次数ｍ４に対応するピーク波長が、測定波長のうちの最小波長λ_minとなる。
また、ギャップ寸法ｄが、ｄ１からｄ４の間で変化された際の、各次数ｍ１，ｍ２，ｍ
３，ｍ４のそれぞれに対応するピーク波長の変動帯域（波長帯域）を、第４変動帯域、第
３変動帯域、第２変動帯域、第１変動帯域とする（図４参照）。

本実施形態の波長可変干渉フィルター５は、上述のように、ギャップ寸法ｄをｄ１に設
定した際の次数ｍ４に対応したピーク波長が最小波長λ_minとなり、ギャップ寸法ｄをｄ
４に設定した際の次数ｍ１に対応したピーク波長が最大波長λ_Maxとなるように、サンプ
リング数（測定回数）、測定対象とする次数ｍ、ギャップ寸法ｄの初期値、及び反射膜５
４，５５間の媒体の屈折率ｎを設定するための導電膜５７，５８の厚みや材質等が適宜設
定されている。また、ギャップ寸法ｄを変化させた際の各変動帯域が互いに重複しないよ
うに、ギャップ寸法ｄの駆動幅、駆動範囲が設定されている。

［光分離部及び受光部の構成］
光分離部１１は、図１に示すように、本発明の光分離素子に相当する、複数のダイクロ
イックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを備えている。
ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、入射光のうち、所定の次数ｍに対応
する光の波長の変動帯域に応じた所定波長帯域の光を反射し、それ以外の光を透過するよ
うに構成されている。また、複数のダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、上
記所定波長帯域が、それぞれ異なる帯域となるように構成されている。

これらダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、波長可変干渉フィルター５の
透過光の光軸上に直列配置されている。すなわち、ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ
，１１Ｃは、波長可変干渉フィルター５の透過光がダイクロイックミラー１１Ａに入射さ
れ、他のダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｃには、それぞれ透過光が入射されるように
、順次配置されている。
なお、波長可変干渉フィルター５の透過光の光路とは、波長可変干渉フィルター５の透
過光の一部が最終的にディテクター１２Ｄに受光されるに至る透過光の光路であり、各ダ
イクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの透過光の光路と一致している。

図５〜図７は、それぞれ、各ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの光学特性
を示すグラフである。なお、以下の説明において、各ダイクロイックミラー１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃによって反射される光の波長帯域、すなわち上記所定波長帯域をそれぞれ、第
１帯域、第２帯域及び第３帯域と称する。
ダイクロイックミラー１１Ａは、本発明の第一光分離素子に相当し、波長可変干渉フィ
ルター５側に配置され、波長可変干渉フィルター５の透過光が入射される。ダイクロイッ
クミラー１１Ａは、次数ｍ４に対応する光を反射する。このダイクロイックミラー１１Ａ
は、図５に示すように、第１帯域として４７０ｎｍ以下の波長帯域の光を反射し、それ以
外の波長帯域に含まれる光を透過させる。ダイクロイックミラー１１Ａによる反射光を第
１反射光Ｌ１、透過光を第１透過光Ｌ２とも称する。つまり、ダイクロイックミラー１１
Ａは、第１変動帯域の光を反射し、第２変動帯域、第３変動帯域、及び第４変動帯域の光
を透過する。

また、ダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｃは、ダイクロイックミラー１１Ａに対して
波長可変干渉フィルター５の反対側に、順次配置されている。
ダイクロイックミラー１１Ｂは、本発明の第二光分離素子に相当し、ダイクロイックミ
ラー１１Ａの透過光が入射され、次数ｍ３に対応する光を反射する。このダイクロイック
ミラー１１Ｂは、図６に示すように、第２帯域として４７０ｎｍ以上かつ５５０ｎｍ以下
の波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー１１Ｂの反射光を、第２反射光Ｌ３、
透過光を第２透過光Ｌ４とも称する。つまり、ダイクロイックミラー１１Ｂは、第２変動
帯域の光を反射し、第１変動帯域、第３変動帯域、及び第４変動帯域の光を透過する。な
お、第１変動帯域の光は、ダイクロイックミラー１１Ａによりほぼ反射されているので、
ダイクロイックミラー１１Ｂに入射される当該第１変動帯域の光の光量は、極めて小さく
、測定精度に影響を与えない程度である。

ダイクロイックミラー１１Ｃは、次数ｍ２に対応する光を反射する。このダイクロイッ
クミラー１１Ｃは、図７に示すように、第３帯域として５５０ｎｍ以上かつ６３０ｎｍ以
下の波長帯域の光を反射、それ以外の光を透過する。ダイクロイックミラー１１Ｃの反射
光を第３反射光Ｌ５、透過光を第３透過光Ｌ６とも称する。なお、第３透過光Ｌ６は、６
３０ｎｍ以上の波長帯域の光である。つまり、ダイクロイックミラー１１Ｃは、第３変動
帯域の光を反射し、第１変動帯域、第２変動帯域、及び第４変動帯域の光を透過する。な
お、第１変動帯域、第２変動帯域の光は、それぞれ、ダイクロイックミラー１１Ａ、１１
Ｂによりほぼ反射されているので、ダイクロイックミラー１１Ｂに入射される当該第１及
び第２変動帯域の光の光量は、極めて小さく、測定精度に影響を与えない程度である。

受光部１２は、第１反射光Ｌ１、第２反射光Ｌ３、第３反射光Ｌ５、及び第３透過光Ｌ
６をそれぞれ受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号（電流）を出力するディテク
ター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを備える。
ここで、図８〜図１１は、ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれが
受光する光の例を示すグラフである。
ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、それぞれ各ダイクロイックミラー１１Ａ，１
１Ｂ，１１Ｃの反射光の光軸上に配置されている。また、ディテクター１２Ｄは、ダイク
ロイックミラー１１Ｃの第３透過光Ｌ６の光軸上に配置されている。

ディテクター１２Ａは、ダイクロイックミラー１１Ａの反射光である第１反射光Ｌ１の
光軸上に配置され、この第１反射光Ｌ１を受光する。図８に示す第１反射光Ｌ１は、次数
ｍ４に対応する光である。
同様に、ディテクター１２Ｂは、ダイクロイックミラー１１Ｂの反射光である第２反射
光Ｌ３の光軸上に配置され、この第２反射光Ｌ３（図９に示すように次数ｍ３に対応）を
受光する。
また、ディテクター１２Ｃは、ダイクロイックミラー１１Ｃの反射光である第３反射光
Ｌ５の光軸上に配置され、この第３反射光Ｌ５（図１０に示すように次数ｍ２に対応）を
受光する。
また、ディテクター１２Ｄは、ダイクロイックミラー１１Ｃの透過光である第３透過光
Ｌ６の光軸上に配置され、この第３透過光Ｌ６（図１１に示すように次数ｍ１に対応）を
受光する。

［信号変換部、電圧制御部及びギャップ検出部の構成］
信号変換部１３は、図１に示すように、受光部１２、すなわち各ディテクター１２Ａ，
１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが接続され、受光部１２からの検出信号を電圧値（検出電圧）に
変換し、当該検出信号に応じた電圧を増幅したのち、入力された検出電圧（アナログ信号
）をデジタル信号に変換し、制御部２０に出力する。
信号変換部１３は、図示しないが、検出信号を電圧値に変換するＩ−Ｖ変換器、検出信
号に応じた電圧（検出電圧）を増幅するアンプ、及び、アナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器等を備えている。また、これらＩ−Ｖ変換器、アンプ、及びＡ／Ｄ変
換器等は、各ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、個別に設けられている。

電圧制御部１４は、波長可変干渉フィルター５の固定引出電極５６３（固定電極パッド
５６３Ｐ）、及び可動引出電極５６４（可動電極パッド５６４Ｐ）に接続されている。電
圧制御部１４は、制御部２０の制御に基づいて、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パ
ッド５６４Ｐに電圧を印加することで、静電アクチュエーター５６に対して電圧を印加す
る。具体的には、電圧制御部１４は、固定電極パッド５６３Ｐをグランド回路に接続し、
グランド電位にする。一方、可動電極パッド５６４Ｐに対して制御部２０からの制御に基
づいた駆動電位を設定する。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側に変位して、反
射膜間ギャップＧ１の寸法が所定値に設定される。

ギャップ検出部１５は、波長可変干渉フィルター５の固定容量電極パッド５７２Ｐを介
して、固定導電膜５７に接続され、及び可動容量電極パッド５８１Ｐを介して、可動導電
膜５８に接続されている。ギャップ検出部１５は、各導電膜５７，５８間に駆動に影響を
与えない程度の静電容量検出量の高周波電圧を印加するとともに、各導電膜５７，５８間
の静電容量を検出し、検出信号を制御部２０に出力する。なお、ギャップ検出部１５とし
ては、検出信号に基づいて、当該静電容量に基づいたギャップＧ２の寸法を算出し、さら
に、導電膜５７，５８の厚み寸法から、反射膜間ギャップのギャップ寸法ｄを算出した上
で、算出されたギャップ寸法ｄに応じた信号を制御部２０に出力してもよい。

［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、光量取得部２２と、分光測定部２３と、を備える。
また、制御部２０は、各種データを記憶する記憶部３０を備え、記憶部３０には、静電
アクチュエーター５６を制御するためのＶ−λデータや、導電膜５７，５８の膜厚等の各
種パラメーターが記憶される。
このＶ−λデータには、静電アクチュエーター５６に印加する電圧に対する、波長可変
干渉フィルター５を透過する光のピーク波長が記録されている。

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
定するとともに、記憶部３０に記憶されたＶ−λデータから設定した目的波長に対応する
目標電圧値を読み込む。そして、フィルター駆動部２１は、読み込んだ目標電圧値を印加
させる旨の制御信号を電圧制御部１４に出力する。これにより、電圧制御部１４から静電
アクチュエーター５６に目標電圧値の電圧が印加される。
光量取得部２２は、受光部１２により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィル
ター５を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部２３は、光量取得部２２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。

分光測定部２３における分光測定方法としては、例えば、測定対象波長に対して受光部
１２により検出された光量を、当該測定対象波長の光量として分光スペクトルを測定する
方法や、複数の測定対象波長の光量に基づいて分光スペクトルを推定する方法等が挙げら
れる。
分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量の
それぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対し
て、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する
。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、分光測定装置１により測
定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作
用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定す
る。

［分光測定装置における分光測定処理］
次に、本実施形態の分光測定装置１における分光測定処理について説明する。
図１２は、分光測定装置１における分光測定処理の一例を示すフローチャートである。
本実施形態における分光測定処理は、複数の所定のギャップ寸法ｄについて分光測定処
理を行うことで、所定の測定対象波長域（例えば３８０ｎｍ〜７２０ｎｍ）に対して、測
定対象光の分光スペクトルを測定する。この際、１つのギャップ寸法ｄにおいて、複数の
次数ｍに対応する光を同時に測定する。
以下、分光測定処理の一例として、分光測定装置１が、ギャップ寸法ｄを、ｄ１〜ｄ４
（ｄ１＝５００ｎｍ、ｄ２＝５５０ｎｍ、ｄ３＝６００ｎｍ、ｄ４＝６５０ｎｍ）に順次
切り替えて光量測定を行う場合について説明する。また、各ギャップ寸法ｄにおいて、４
つの次数ｍ（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）に対応する光を同時に測定する場合について説明
する。

まず、分光測定装置１は、図１２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ｄをｄ１に設定する（ステップＳ１）。
制御部２０のフィルター駆動部２１は、光学モジュール１０の電圧制御部１４に対して
、波長可変干渉フィルター５をギャップ寸法ｄ４＝６５０ｎｍに設定する指令信号を出力
する。これにより、電圧制御部１４は、制御部２０からの制御信号に基づいて、波長可変
干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に電圧を印加する。これにより、波長可変
干渉フィルター５のギャップ寸法ｄがｄ１に設定される。

次に、分光測定装置１は、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法ｄを測定する（ス
テップＳ２）。
分光測定部２３は、ギャップ検出部１５からの検出信号に基づいて、ギャップＧ２の寸
法を算出し、さらに、記憶部３０に記憶された導電膜５７，５８の膜厚に基づいて、反射
膜間ギャップＧ１のギャップ寸法ｄを算出する。分光測定部２３は、算出されたギャップ
寸法ｄを、メモリー等の記憶手段に記憶する。なお、フィルター駆動部２１は、算出され
たギャップ寸法ｄに基づいて、静電アクチュエーター５６への印加電圧を制御する、フィ
ードバック処理を実施してもよい。この場合、ギャップ寸法ｄをより精度よく、所望値に
設定できる。

次に、分光測定装置１は、ギャップ寸法ｄ１に設定した際の光量を測定する（ステップ
Ｓ３）。
波長可変干渉フィルター５は、入射された測定対象光から、反射膜５４，５５による多
重干渉により、例えば、図４に示すｄ４に対応した光を透過する。この透過光には、次数
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４のそれぞれに対応した第１，第２，第３，第４変動帯域のピーク
波長光（干渉光）が含まれている。このため、波長可変干渉フィルター５の透過光は、ま
ず、ダイクロイックミラー１１Ａに入射されることで、次数ｍ４に対応する第１変動帯域
のピーク波長の光が第１反射光Ｌ１として反射され、それ以外の光が透過される。ダイク
ロイックミラー１１Ａによって反射された第１反射光Ｌ１は、ディテクター１２Ａによっ
て受光される。
ダイクロイックミラー１１Ａを透過した光は、ダイクロイックミラー１１Ｂに入射され
ることで、次数ｍ３に対応する第２変動帯域のピーク波長の光が第２反射光Ｌ３として反
射され、それ以外の光を透過される。ダイクロイックミラー１１Ｂによって反射された第
２反射光Ｌ３は、ディテクター１２Ｂによって受光される。
ダイクロイックミラー１１Ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー１１Ｃに入射され
ることで、次数ｍ２に対応する第３変動帯域のピーク波長の光が第３反射光Ｌ５として反
射され、それ以外の光を第３透過光Ｌ６として透過される。ダイクロイックミラー１１Ｃ
によって反射された第３反射光Ｌ５は、ディテクター１２Ｃによって、また、透過された
第３透過光Ｌ６は、ディテクター１２Ｄによって受光される。
そして、各ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、受光光量に応じた検出信
号を信号変換部１３を介して制御部２０に出力する。
制御部２０の光量取得部２２は、各ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄで受
光された光の光量を順次取得し、ギャップ寸法ｄと関連付けて、メモリー等の記憶手段に
記憶する。

次に、分光測定装置１は、測定対象となるギャップ寸法ｄの全てで光量を取得したか否
か、すなわちギャップ寸法を変更するか否かを判定する（ステップＳ４）。
この場合、分光測定装置１は、ギャップ寸法ｄ１以外でも光量を取得する必要があるの
で（ステップＳ４においてＹＥＳと判定）、ステップＳ１に戻り、他のギャップ寸法ｄ２
，ｄ３，ｄ４についても同様の処理を行う。

次に、全ての各ギャップ寸法ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４について光量を取得したら（ステ
ップＳ４においてＮＯと判定）、分光測定部２３は、記憶手段に記憶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Ｓ５）。
ここで、次数ｍ４に対応する第１反射光Ｌ１は、図８に示すように、次数ｍ４よりも高
次数のピーク波長を含んでいる。このような場合、上述の分光スペクトルの推定方法によ
り、第１反射光Ｌ１の光量の測定結果から、次数ｍ４に対応するピーク波長及び光量を推
定することで、分光スペクトルを推定する。
なお、ダイクロイックミラー１１Ａと、ディテクター１２Ａとの間に、第１変動帯域に
対応する波長の光のみを透過させるバンドパスフィルターを配置してもよい。この場合、
ディテクター１２Ａで受光される光は、次数ｍ４の干渉光となる。したがって、分光スペ
クトルの推定を行う必要がなく、分光スペクトルの測定精度を向上させることができるう
え、制御部２０の処理負荷を抑制できる。

［分光測定装置の作用効果］
本実施形態の分光測定装置１が備える光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター
５の透過光の光路上に直列配置された複数のダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１
Ｃを備えている。これら複数のダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、入射光
のうち、所定の次数ｍに対応する光の波長の変動帯域に応じた所定波長帯域の光を反射し
、それ以外の光を透過するように構成されている。また、複数のダイクロイックミラー１
１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、上記所定波長帯域が、それぞれ異なる帯域となるように構成さ
れている。
このような構成では、一度の測定で、同時に複数の次数ｍに対応するピーク波長の光量
値（本実施形態では４つの次数ｍに対応する１６の波長における光量値）を取得すること
ができる。これにより、１つの次数（例えば１次）の干渉光を用いる場合では、１６回の
測定を行う必要があるところ、本実施形態では４回の測定で済む。したがって、分光測定
装置１では、大幅に測定時間を短縮することができる。

ここで、波長可変干渉フィルター５の透過光に対して、バンドパスフィルターを並列に
配置しても、複数の次数ｍに対応する光を同時に測定することができる。しかしながら、
このような構成では、各次数ｍに対応する光を、波長可変干渉フィルター５の透過光の一
部から取り出すことになる。したがって、各バンドパスフィルターを透過する光の光量が
減少するため、受光部における受光量も低減し、受光効率が低下する。この場合、短時間
で測定を行うと、分光精度を確保するために十分な受光量を得ることができず、高精度の
分光測定を実施できない。そこで、高精度の分光測定を実施するために、波長可変干渉フ
ィルターを大型化して、受光量を増大させることが考えられる。しかしながら、波長可変
干渉フィルターの大型化により光学モジュールや分光測定装置自体も大型化し、さらに、
波長可変干渉フィルターの各基板の撓み、各反射膜の撓み等も発生しやすく、分光精度が
低下する。
これに対して、本実施形態の光学モジュール１０では、複数のダイクロイックミラー１
１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、波長可変干渉フィルター５の透過光の光路上に直列配置されて
いる。すなわち、波長可変干渉フィルター５の透過光がダイクロイックミラー１１Ａに入
射し、ダイクロイックミラー１１Ａの第１透過光Ｌ２がダイクロイックミラー１１Ｂに入
射し、ダイクロイックミラー１１Ｂの第２透過光Ｌ４がダイクロイックミラー１１Ｃに入
射するように、複数のダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、配置されている
。
このような構成では、各ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、波長可変干
渉フィルター５の透過光の全部を入射させるようにダイクロイックミラー１１Ａを配置す
ることができる。また、波長可変干渉フィルター５の透過光の一部を透過するダイクロイ
ックミラー１１Ａの第１透過光Ｌ２を、ダイクロイックミラー１１Ｂに入射させて、第２
反射光Ｌ３として分離させディテクター１２Ｂに受光させている。ダイクロイックミラー
１１Ｃについても、ダイクロイックミラー１１Ｂに続いて、同様に構成されている。
これにより、各ディテクター１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄでの受光量が、上記のよ
うな従来の構成に比べて増大し、高い分光精度を得るとともに、測定時間の大幅な短縮を
図ることができる。

本実施形態では、ダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｃは、それぞれ１つの次数ｍに対
応するピーク波長を含む光を反射させる。
このような構成では、ダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｃからの反射光である第２反
射光Ｌ３及び第３反射光Ｌ５は、それぞれ、次数ｍ３及び次数ｍ２に対応するピーク波長
を含み、それ以外の次数ｍに対応する光を含まない。これにより、各ディテクター１２Ｂ
，１２Ｃによる受光結果が、それぞれ次数ｍ３，ｍ２に対応するピーク波長の光量値とな
るので、スペクトルの推定を行う必要がなく、高精度かつ容易に分光スペクトルの測定を
行うことができる。

本実施形態では、また、波長可変干渉フィルター５は、各反射膜５４，５５の間に配置
された固定導電膜５７及び可動導電膜５８を備えている。
これら導電膜５７，５８は、各反射膜５４，５５間を通過する光の光路長を増大させる
ことができ、上記式（１）の反射膜５４，５５間の媒体の屈折率ｎに対応する値を大きく
することができる。これにより、反射膜５４，５５間の距離を大きくすることなく、測定
対象波長域内に高い次数ｍに対応したピーク波長を含ませることができる。
また、導電膜５７，５８は、各反射膜５４，５５をそれぞれ覆っているので、保護膜と
して機能し、各反射膜５４，５５の劣化を抑制することができる。
さらに、高次ピーク波長を用いて測定を実施する場合、低次ピーク波長を用いる場合に
比べて、測定対象波長域に、より多くのピーク波長を含ませることができるため、これら
に対応したダイクロイックミラーを用いることで、より多くのピーク波長を同時に測定す
ることができる。

さらには、高次ピーク波長を用いて測定を実施することで、測定精度の向上を図ること
もできる。
図１３は、１次（ｍ＝１）の干渉光と、２以上の次数に対応する干渉光とについて、ギ
ャップ寸法ｄの変化量に対する、波長λの変化量を示すグラフである。図１３示すように
、１次の干渉光よりも、高次の干渉光の方が、ギャップ寸法ｄの変化に対する波長変化が
小さい。
したがって、上記のように、高次ピーク波長を測定に用いることで、ギャップ寸法ｄの
変動に対する、波長変化を抑制することができる。これにより、波長可変干渉フィルター
５の駆動時に、所望のギャップ寸法ｄからずれが生じた場合でも、波長のずれを抑制する
ことができ、測定精度を向上させることができる。

また、図１４は、１次の干渉光と、高次数の干渉光とのそれぞれを用いて測色処理を行
った際のギャップ寸法ｄの精度と、色差ΔＥとの関係を示すグラフである。なお、図１４
には、５００色（波長）について測定した場合を一例として示している。図１４に示すよ
うに、１次の干渉光を用いた場合よりも、本実施形態の光学モジュール１０を用いて、高
次数の干渉光を用いた場合の方が、色差を小さくすることができる。したがって、本実施
形態の光学モジュール１０を用いた場合、所望のギャップ寸法ｄからずれが生じた場合で
も、測色精度を向上させることができる。

本実施形態の光学モジュール１０は、ギャップ検出部１５により、固定導電膜５７及び
可動導電膜５８の間の静電容量を検出し、当該静電容量からギャップ寸法ｄを算出する。
そして、分光測定装置１は、ギャップ寸法ｄの検出結果に基づいて、波長可変干渉フィル
ター５のギャップ寸法ｄの制御を行う。
本実施形態では、上述したように、高次ピーク波長を用いた測定を実施するため、反射
膜間ギャップＧ１のギャップ寸法ｄを大きく設定する必要がある。ここで、反射膜５４，
５５と同じ高さ位置に容量検出用電極を設けた場合、ギャップ間隔が大きすぎるため、ギ
ャップ検出精度が低下することが考えられる。これに対して、本実施形態では、反射膜５
４，５５を覆う導電膜５７，５８間のギャップ寸法を検出する。この場合、反射膜間ギャ
ップＧ１よりも小さいギャップＧ２の寸法における静電容量を検出するため、ギャップ検
出精度の向上を図れる。

［その他の実施形態］
なお、本発明は上記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。
例えば、上記実施形態では、ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、所定の
帯域での光の反射率が１であり、それ以外の帯域の光の反射率が０（透過率が１）である
として説明したが、これに限定されない。実際には、ダイクロイックミラーは、所定の帯
域以外の透過率１よりも小さく、所定の帯域以外の波長の一部を反射する。つまり、ダイ
クロイックミラーにより透過させたい波長の光の一部は反射されることになり、反射させ
たい波長の光の一部は透過されることになる。
この場合、波長可変干渉フィルター５の透過光の光路において、光学特性が高い順にダ
イクロイックミラーを配置する。すなわち、反射対象の帯域の光の透過率が低く、反射対
象である帯域以外の光（透過対象の帯域の光）の反射率が低い順に、ダイクロイックミラ
ーを配置する。
これにより、ダイクロイックミラーの反射光に、所定の帯域以外の光（透過対象の帯域
の光）が含まれることを抑制でき、測定精度を向上できる。また、波長可変干渉フィルタ
ー５側に配置されたダイクロイックミラーによって、所定の帯域以外の光（透過対象の帯
域の光）が反射されることで、受光部１２における受光量の低下を抑制できる。

上記実施形態では、波長可変干渉フィルター５及び各ダイクロイックミラー１１Ａ，１
１Ｂ，１１Ｃの透過光も含む）の光路が直線である構成を例示したが、これに限定されな
い。すなわち、上記透過光が、ミラー等により曲げられた曲線である構成としてもよい。
この場合でも、透過光の光路に沿って、複数のダイクロイックミラーを配置すればよい。
また、上記実施形態では、ダイクロイックミラーの反射光を、直接、ディテクターで受
光する構成としたが、これに限定されない。例えば、ダイクロイックミラーとディテクタ
ーとの間に、所望の波長帯域以外の光を除去するカットフィルターを設けるようにしても
よい。また、ダイクロイックミラーの反射光をさらに分離するためのダイクロイックミラ
ーを設ける等の構成を採用してもよい。

上記実施形態において、測定対象となる波長域、ギャップ寸法ｄ、及び、複数の次数ｍ
、並びに、当該複数の次数ｍのそれぞれにおける変動帯域、及びダイクロイックミラーの
反射対象波長の帯域等を、具体的な数値を挙げて説明したが、これに限定されない。
例えば、測定対象波長域を３８０ｎｍ〜７２０ｎｍとしたが、これに限定されず、３８
０ｎｍ以下の波長域や７２０ｎｍ以上の波長域を含むように測定対象波長域を設定しても
よい。この場合、測定対象となる複数の次数ｍのそれぞれにおける変動帯域が、当該測定
対象波長域に含まれるように、波長可変干渉フィルター５のギャップ寸法ｄの初期値や、
各導電膜５７，５８の厚み等を適宜設定する等により構成すればよい。また、これに応じ
て、ダイクロイックミラーの反射対象とする波長帯域を適宜設定すればよい。

上記実施形態では、ダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｃは、測定対象となる複数の次
数ｍのうちの、１つの次数に対応するピーク波長を含む光を反射させる構成をとしたが、
これに限定されない。例えば、図８に示すダイクロイックミラー１１Ａのように、複数の
次数ｍに対応するピーク波長を含む光を反射させる構成としもよい。なお、この場合、測
定結果から、分光スペクトルを推定することで、各ピーク波長に対する光量を精度よく測
定することができる。

上記実施形態では、ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、反射対象となる
波長帯域がそれぞれ異なるように構成したが、これに限定されない。例えば、上記帯域の
一部が重なるように構成してもよい。例えば、ダイクロイックミラー１１Ａとダイクロイ
ックミラー１１Ｂとの反射帯域の一部が重なっていても、ダイクロイックミラー１１Ａに
より当該重なった帯域の光が反射され、ディテクター１２Ａにより受光される。

上記実施形態では、ダイクロイックミラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、測定対象となる
次数の光が反射光に含まれる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、測定対象
となる次数の光が透過光に含まれる構成でもよい。この場合、透過光をディテクターで受
光するとともに、反射光を光分離素子によってさらに分離するように構成してもよい。

上記実施形態では、光分離素子としてダイクロイックミラーを例示したが、これに限定
されない。光分離素子としては、例えばダイクロイックプリズム等の、上述のダイクロイ
ックミラーと同様の機能を有する光学素子を用いてもよい。また、ダイクロイックミラー
では、波長可変干渉フィルター５を透過した光を、反射光及び透過光に分離したが、例え
ば、クロスダイクロイックプリズム等を用いて、波長帯域に応じた３つ以上の光路（例え
ば赤色波長域を第１方向に反射し、青色波長域を第２方向に反射し、緑色波長域を透過さ
せる）に分離してもよい。

上記実施形態では、導電膜５７，５８を静電容量測定用の電極として用いる構成を例示
したが、これに限定されず、静電容量測定用の電極を別途設けるようにしてもよい。なお
、上記実施形態のように、保護膜としても導電膜５７，５８を静電容量測定用の電極とし
て用いることにより、波長可変干渉フィルター５の構成を簡略化できる。
上記実施形態では、固定反射膜５４に、直接、固定導電膜５７を設ける構成を例示した
が、これに限定されず、固定反射膜５４及び固定導電膜５７の間に、誘電体多層膜等の他
の機能性膜を設けてもよい。また、可動反射膜５５及び可動導電膜５８についても同様で
ある。

上記実施形態では、波長可変干渉フィルター５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
る構成を例示したが、これに限定されない。例えば、反射膜間ギャップＧ１を変更するア
クチュエーターとして、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。

上記実施形態では、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、上記実施形態では、矩形状の基板５１，５２を備える波長可変干渉フィルター５
を例示したが、これに限定されない。例えば、基板５１，５２は、フィルター平面視にお
ける形状が、矩形以外の各種多角形状であってもよく、円形又は楕円形であってもよい。
また、基板５１，５２は、側面が曲面を含む構成でもよい。

上記実施形態では、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、分光素子をより薄型化することができる。

また、上記実施形態において、光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５を収
容する筐体を備えていてもよい。このような構成では、波長可変干渉フィルター５を収容
した筐体内部を真空状態（又は減圧状態）に維持することができる。これにより、波長可
変干渉フィルター５を高精度に駆動させることができ、かつ、反射膜等の波長可変干渉フ
ィルター５を構成する各部材の劣化を抑制できる。

また、本発明の電子機器として、上記実施形態では、分光測定装置１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、及び電子機器を適用することができる
。

例えば、図１５に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適
用することもできる。
図１５は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置４００の一例を示すブロック図で
ある。
この測色装置４００は、図１５に示すように、検査対象Ａに光を射出する光源装置４１
０と、測色センサーとしての光学モジュール１０と、測色装置４００の全体動作を制御す
る制御装置４３０（処理部）と、を備える。そして、この測色装置４００は、光源装置４
１０から射出される光を検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を光学モジュー
ル１０にて受光し、光学モジュール１０にから出力される検出信号に基づいて、検査対象
光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
なお、光学モジュール１０は、上記実施形態と同様の構成であるので、その説明は省略
し、図１５においても簡略化して図示している。

光源装置４１０、光源４１１、複数のレンズ４１２（図１５には１つのみ記載）を備え
、検査対象Ａに対して例えば基準光（例えば、白色光）を射出する。また、複数のレンズ
４１２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置４１０は、光源
４１１から射出された基準光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レ
ンズから検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置４１０を備え
る測色装置４００を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場
合、光源装置４１０が設けられない構成としてもよい。

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１５に示すように、光源制御部４３１、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４３１は、光源装置４１０に接続され、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して、所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４３２は、光学モジュール１０に接続され、例えば利用者の設定入
力に基づいて、光学モジュール１０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指令信号を光学モジュール１０に出力する。これにより、光学モジュ
ール１０の電圧制御部１４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、本発明の制御部であり、受光部１２により検出された受光量から
、検査対象Ａの色度を分析する。また、測色処理部４３３は、上記実施形態と同様、受光
部１２により得られた光量を計測スペクトルＤとして、分光スペクトルＳを推算すること
で検査対象Ａの色度を分析してもよい。なお、分光スペクトルを推定する方法は、上記実
施形態で説明した方法を用いればよい。

また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースの
システムが挙げられる。このようなシステムとしては、例えば、波長可変干渉フィルター
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。

図１６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１７は、図１６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１６に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１
２０Ａ、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、光学ユニット１０Ａ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１
３５Ａと、光源１３５Ａ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，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図１７に示すように、ガス検出装置１００の表面には、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。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１７に示すように、ＣＰＵ等により構
成された信号処理部１４４、光源１３５Ａ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などを備
えている。また、ガス検出装置１００には、Ｖ−λデータを記憶する記憶部（図示略）を
備える。なお、電圧制御部１４６及び信号処理部１４４は、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶部に
記憶されるＶ−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター
５６に印加する電圧を制御する。

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１４
８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。

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１４
４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１３５Ａを作動させる
。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａ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。また、光源１３５Ａ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１
３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａ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１
２０Ｂ、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
一部の水蒸気などが除去される。

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に対して制
御信号を出力する。これにより、電圧制御部１４６は、記憶部から測定対象波長に対応す
る電圧値を読み込み、その電圧を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。この場合、波長可変干
渉フィルター５から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
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。

なお、上記図１６及び図１７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を例示したが
、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。

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。

図１８は、波長可変干渉フィルター５を利用した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１８に示すように、検出器２１０（光学モジュール）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
２１１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
導入された光を受光する光学ユニット１０Ａと、を備えている。
また、制御部２２０は、光源２１１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２２１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（処理制御部）と、記憶部２２５と、を備えている。

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２２１により光源２
１１が制御されて、光源２１１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を通って光学ユニット１０Ａの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は電圧制御部２２２の制御により、波長可変
干渉フィルター５は、上記実施形態に示すような駆動方法で駆動される。これにより、波
長可変干渉フィルター５から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取
り出された光は、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２２
４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。

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。更に、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、更には、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。

また、図１８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。
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。

更には、本発明の光学モジュール、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。

また、電子機器としては、波長可変干渉フィルター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、分光分析機などにも適用できる。
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として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。
本発明の光学モジュール、及び電子機器は、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、波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デ
バイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複
数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスによ
り所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進
でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。

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他の構
造等に適宜変更できる。

１…分光測定装置（電子機器）、５…波長可変干渉フィルター（干渉フィルター）、１
０…光学モジュール、１０Ａ…光学ユニット（光学モジュール）、１１Ａ，１１Ｂ，１１
Ｃ…ダイクロイックミラー（光分離素子）、１４…電圧制御部、１５…ギャップ検出部、
２０…制御部、２１…フィルター駆動部、２２…光量取得部、２３…分光測定部、５４…
固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、５７…固定導電膜、５８
…可動導電膜、１３８…制御部、２００…食物分析装置（電子機器）、２２０…制御部、
４００…測色装置（電子機器）、４３０…制御装置。

Claims

第一反射膜と、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、を備え、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞれに対応するピーク波長の光を透過させる干渉フィルターと、
所定の波長帯域の光と、前記所定の波長帯域以外の光とを分離する複数の光分離素子と、
を具備し、
前記複数の光分離素子のうちの一つは、前記所定の波長帯域内に前記複数の次数のうちの一つに対応した前記ピーク波長が含まれ、前記複数の光分離素子の各々が前記干渉フィルターの透過光の光路上に配置され、
前記第一反射膜を覆う第一透光部材、及び前記第二反射膜を覆い、所定の光学ギャップを介して前記第一透光部材に対向する第二透光部材をさらに備え、
前記干渉フィルターは、前記ギャップ寸法を変更するギャップ変更部をさらに備え、
前記第一透光部材及び前記第二透光部材は、導電性を有し、
前記第一透光部材と前記第二透光部材との間の静電容量を検出する容量検出部をさらに備えたことを特徴とする光学モジュール。
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記干渉フィルターは、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間に配置された透光部材を備えた
ことを特徴とする光学モジュール。
第一光を透過させる干渉フィルターと、
前記第一光を複数の光に分離する複数の光分離素子と、
を含み、
前記干渉フィルターは、
第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記第一反射膜を覆うように配置される第一透光部材と、
前記第二反射膜を覆うように配置される第二透光部材と、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部と、
を含み、
前記複数の光分離素子のうちの一つは、前記第一光のうちの第一次数に対応する波長の光を含む第二光と、前記第一光のうちの前記第二光以外の光である第三光と、を分離し、
前記第一透光部材及び前記第二透光部材は、導電性を有し、
前記第一透光部材と前記第二透光部材との間の静電容量が検出されることを特徴とする光学モジュール。
請求項１または請求項２に記載の光学モジュールにおいて、
前記複数の光分離素子の各々は、ダイクロイックミラーであることを特徴とする光学モジュール。
第一反射膜と、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、を備え、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間のギャップ寸法に応じた、複数の次数のそれぞれに対応するピーク波長の光を含む光を透過させる干渉フィルターと、
所定の波長帯域の光、及び前記所定の波長帯域以外の光を分離する複数の光分離素子と、
を具備し、
前記複数の光分離素子のうちの一つは、前記所定の波長帯域内に前記複数の次数のうちの一つに対応した前記ピーク波長が含まれ、
前記複数の光分離素子は、前記干渉フィルターの透過光が入射される第一光分離素子と、前記第一光分離素子によって分離された光が入射される第二光分離素子と、を含み、
前記第一反射膜を覆う第一透光部材、及び前記第二反射膜を覆い、所定の光学ギャップを介して前記第一透光部材に対向する第二透光部材をさらに備え、
前記干渉フィルターは、前記ギャップ寸法を変更するギャップ変更部をさらに備え、
前記第一透光部材及び前記第二透光部材は、導電性を有し、
前記第一透光部材と前記第二透光部材との間の静電容量を検出する容量検出部をさらに備えた
ことを特徴とする光学モジュール。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学モジュールと、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、
を具備した
ことを特徴とする電子機器。