分光測定装置
【課題】波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性が高い分光測定装置を提供する。
【解決手段】分光カメラは、測定対象光が入射するテレセントリック光学系１１と、測定対象光のうち赤外光を第一光路Ｌ１に分離し、可視光を第二光路Ｌ２に分離する第一ダイクロイックミラー１２１と、第一光路Ｌ１内に配設され、固定反射膜を備えた固定基板、可動反射膜を備えた可動基板、及び電圧印加により可動基板を撓ませて反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる静電アクチュエーターを備えた波長可変干渉フィルター５と、第一光路Ｌ１の赤外光及び第二光路Ｌ２の可視光を射出光路Ｌ３に射出する第二ダイクロイックミラー１２６と、測定対象光を撮像する撮像部１３とを具備した。
【解決手段】分光カメラは、測定対象光が入射するテレセントリック光学系１１と、測定対象光のうち赤外光を第一光路Ｌ１に分離し、可視光を第二光路Ｌ２に分離する第一ダイクロイックミラー１２１と、第一光路Ｌ１内に配設され、固定反射膜を備えた固定基板、可動反射膜を備えた可動基板、及び電圧印加により可動基板を撓ませて反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる静電アクチュエーターを備えた波長可変干渉フィルター５と、第一光路Ｌ１の赤外光及び第二光路Ｌ２の可視光を射出光路Ｌ３に射出する第二ダイクロイックミラー１２６と、測定対象光を撮像する撮像部１３とを具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過波長が異なる複数のバンドパスフィルターを切り替えることで、測定対象光から所定波長の光に対応した光量を取得する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に記載の分光画像撮影システムは、入射光の光路上に、互いに異なる透過波長帯域を有する複数のフィルター（波長固定型バンドパスフィルター）が回転体に設けられており、この回転体を回転させて、入射光のうち、透過させる波長を変化させる構成が採られている。
【０００４】
ところで、特許文献１の分光画像撮影システムでは、透過させる光を、回転体を回転させることで切り替えて測定対象波長を切り替えているが、より細かい測定ピッチ（例えば１０ｎｍ間隔）となる測定対象波長の光量を測定する場合、測定対象波長毎の多くのフィルターが必要となる。これに対して、単体で、細かい測定ピッチ間隔となる測定対象波長を取り出すことが可能な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２参照）。
【０００５】
この特許文献２に記載の光共振器（波長可変干渉フィルター）は、表面に凹部が形成された第一基板と、第二基板とを備え、第二基板が第一基板の凹部内部を閉塞するように接合されている。また、第一基板の凹部の底部、及び第二基板の凹部に対向する面には、互いに対向する高反射膜、及び、これらの反射膜の間のギャップ（反射膜間ギャップ）を調整する電極が設けられている。このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、反射膜間ギャップを調整することが可能となり、反射膜間ギャップに応じた測定対象波長の光を取り出すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３６６５７号公報
【特許文献２】特開平７−２４３９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献２に記載のような波長可変干渉フィルターを用いる場合でも、測定対象となる波長域は限られている。したがって、例えば可視光域及び近赤外域を含む広い波長域に対して光量をそれぞれ測定する場合、特許文献２のような波長可変干渉フィルターを、特許文献１に記載のような、使用するフィルターを切り替え可能な装置に組み込んで、測定を実施する必要がある。
しかしながら、波長可変干渉フィルターは、反射膜間ギャップのギャップ量を調整するために電極に電圧を印加する必要があり、電圧を印加するための配線構成が必要となる。このため、特許文献１に記載の回転体のような駆動機構に、波長可変干渉フィルターを組み入れると、配線構成において断線や接触不良等が発生するおそれがあり、接続信頼性が低下してしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性が大きく、かつ広い波長域に対する分光測定が可能な分光測定装置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】
本発明の分光測定装置は、測定対象光が入射される入射光学系と、前記入射光学系を透過した光を、波長に応じて複数の光路に分離する光分離部と、複数の前記光路に設けられ、所定波長の光を透過させる波長選択部と、複数の前記光路を通過した光を所定の一方向に向かって射出する光射出部と、前記光射出部から射出された光を受光する受光部と、を具備し、複数の前記光路に設けられた前記波長選択部のうちの少なくとも１つは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に反射膜間ギャップを介して対向して配置された第二反射膜と、電圧印加により前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターであり、当該波長可変干渉フィルターは、前記光路内に配設されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、入射光学系に入射される測定対象光は、光分離部により波長域に応じて複数の光路に分離され、各光路内に設けられた波長選択部に入射される。この波長選択部は、入射光のうち所定波長の光、又は所定波長域の光を透過させる。そして、波長選択部を透過した光は光射出部に入射され、光射出部により所定の一方向に向かって射出されて受光部に受光される。
また、本発明では、波長選択部のうち少なくとも１つは、波長可変干渉フィルターにより構成されている。この波長可変干渉フィルターは、第一反射膜及び第二反射膜により光を多重干渉させることで所定の波長の光を取り出すことができ、ギャップ変更部に印加する電圧を変化させることで反射膜間ギャップが変動し、取り出される光の波長が変化する。
【００１１】
このような波長可変干渉フィルターは、ギャップ量変更部に電圧を印加するための配線構成が必要となる。このような配線構成を有する波長可変干渉フィルターを光路内外に移動させる構成にすると、配線構成の断線や接触不良の可能性が増し、接続信頼性が低下してしまう。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターが光路内に配設されている構成であるため、配線構成における断線や接触不良等の不都合を回避でき、接続信頼性を大きくすることができる。
また、本発明では、測定対象光を波長域に応じて複数の光路に分離して、各光路内のそれぞれに波長選択部を配置している。このように、光路毎に測定対象波長域を分けることで、上述のように、波長可変干渉フィルターを１つの光路内に固定することができ、かつ、分光測定装置において広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
以上により、本発明の分光測定装置では、波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性を高めることができ、かつ広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
【００１２】
また、波長可変干渉フィルターは、反射膜間のギャップのギャップ量を変動させて透過波長を選択する。このため、例えば上述した特許文献１の回転体のような駆動機構に波長可変干渉フィルターを組み込むと、駆動機構の駆動による慣性力や振動等により反射膜間ギャップが変動するおそれがある。このような場合、反射膜間ギャップの変動が収まるまでの待機時間を設ける必要があり、測定に要する時間が長くなるという課題もある。さらには、波長可変干渉フィルターの第一反射膜及び第二反射膜が、駆動機構から伝達される振動等により接触することも考えられる。この場合、反射膜が劣化してしまい、波長可変干渉フィルターの分解能が低下してしまうことも考えられる。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターは、入射光の光路内に固定される構成であるため、駆動機構の駆動や振動の影響を受けず、迅速な分光測定を実施でき、かつ、反射膜同士の接触等による分解能の低下も防止できる。
【００１３】
本発明の分光測定装置では、前記入射光学系は、前記入射光の主光線を前記第一反射膜の面または前記第二反射膜の面に対して垂直に導くテレセントリック光学系であることが好ましい。
本発明では、入射光学系として、波長可変干渉フィルターの第一反射膜又は第二反射膜に対して、入射光の主光軸が直交するように、測定対象光を導くテレセントリック光学系が用いられている。このようなテレセントリック光学系から射出された光は、主光線が光軸に対して平行で、波長可変干渉フィルターに対して直交するように導かれる。なお、テレセントリック光学系とは、射出瞳が無限遠にある光学系である。
このように、入射光学系としてテレセントリック光学系を用いることで、波長可変干渉フィルターに光を垂直に入射させることができ、波長可変干渉フィルターにおける分解能の低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の分光測定装置では、前記波長可変干渉フィルターは、前記光分離部により分離された各光路内にそれぞれ設けられることが好ましい。
本発明では、各光路の波長選択部は、波長可変干渉フィルターであり、ギャップ変更部の駆動により、透過光を切り替えることができる。このような分光測定装置では、光分離部により分離された各波長域の光に対して、それぞれ１つの波長可変干渉フィルターにより、透過波長を選択することができ、構成の簡略化を図ることができる。また、波長可変干渉フィルターを用いる場合、駆動電圧を調整して反射膜間ギャップを調整することで、例えば１０ｎｍ間隔等の微小な測定ピッチで透過波長を切り替えることができる。したがって、微小測定ピッチ間隔の分光測定を実施することができ、精細な分光測定を実施することができる。
【００１５】
本発明の分光測定装置では、前記光分離部により分離された複数の前記光路のうち前記波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、前記波長選択部として、波長切替部が設けられ、前記波長切替部は、互いに透過波長域が異なる複数の波長固定型フィルターと、複数の前記波長固定型フィルターを前記光路の内外に移動させ、前記光路内に配置する波長固定フィルターを切り替えるフィルター移動部と、を備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明では、波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、波長選択部として、複数の波長固定型フィルター、及びフィルター移動部を有する波長切替部が設けられる。
この場合、分光測定装置により所定波長域内の光量を取得する場合に、迅速な測定を実施することができる。例えば可視光におけるＲ（赤色；６２０〜７４０ｎｍ）、Ｇ（緑色；５００〜５６０ｎｍ）、Ｂ（青色；４５０〜５００ｎｍ）の波長域の光量の取得を目的とした分光測定を実施する場合がある。このような場合、波長可変干渉フィルターを用い、ＲＧＢの各中心波長に対する光量測定を実施してもよいが、ピーク波長が中心波長域からずれている場合、正確な光量取得ができない場合がある。この場合、反射膜間ギャップを変動させて各波長に対する光量を取得する必要が生じる。これに対して、例えばＲ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い赤色フィルター、Ｇ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い緑色フィルター、及びＢ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い青色フィルターを切り替えて用いることで、所定波長域内の光量を迅速に取得することが可能となる。
したがって、本発明のように複数の波長固定型フィルターをフィルター移動部により切り替えて用いることで、上記のような特定の波長域毎の光量測定を実施する場合に対して、迅速な測定を実施することができる。
【００１７】
本発明の分光測定装置では、前記光分離部は、長波長域の光と、短波長域の光とを分離する第一ダイクロイックプリズムであり、前記光射出部は、前記光分離部により分離された前記長波長域の光と、前記短波長域の光とを前記受光部に向かって射出する第二ダイクロイックプリズムであることが好ましい。
本発明では、光分離部及び光射出部としてダイクロイックプリズムが用いられる。このようなプリズムを用いる場合、例えばミラー等を用いる場合に比べて、入射光学系から受光部までの光学長を長く設定することができ、設計的に有利となる。
【００１８】
本発明の分光測定装置は、前記光分離部により分離される各光路には、それぞれ、光を通過させる開状態と、光を遮断する閉状態とを切り替え可能なシャッターが設けられていることが好ましい。
本発明によれば、各光路においてシャッターが設けられている。このような構成では、例えば、測定対象となる波長の光量を測定する場合に、当該測定対象の波長の光が通過するシャッターを開け（開状態にし）、他の光路のシャッター閉じる（閉状態にする）ことで、測定対象の波長の光のみを受光部で受光することができる。したがって、測定対象波長域における各波長の光の光量をそれぞれ個別に測定することができ、所望波長に対する光量の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】第一実施形態の光路部の構成を示す図。
【図３】第一実施形態のテレセントリック光学系により導かれた光の光路の例を示す図。
【図４】第一実施形態の波長選択部の構成を示す図。
【図５】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６】図５をVI-VI線で断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図７】第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図。
【図８】第二実施形態の光路部の構成を示す図。
【図９】第三実施形態の光路部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る第一実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。
分光カメラ１は、本発明の分光測定装置に相当し、測定対象Ｘで反射された測定対象光（画像光）から各波長に対する分光画像を取得する装置である。図２は、本実施形態の光路部の概略構成を示す図である。
この分光カメラ１は、図１に示すように、テレセントリック光学系１１（入射光学系）と、光路部１２と、撮像部１３（検出部）と、制御部２０と、を備えている。また、光路部１２は、図２に示すように、第一ダイクロイックミラー１２１（光分離部）、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、第二ダイクロイックミラー１２６（光射出部）、波長可変干渉フィルター５（波長選択部）、及び波長切替部６（波長選択部）を備える。
【００２１】
［テレセントリック光学系の構成］
図３は、テレセントリック光学系１１により導かれた光の光路の例を示す図である。なお、図３では、光路部１２において第一ダイクロイックミラー１２１により、波長可変干渉フィルター５が配置される第一光路Ｌ１（図２参照）に分離された光の光路を示す。また、図３では、第一ダイクロイックミラー１２１、第一反射ミラー１２３、第二ダイクロイックミラー１２６を省略するが、実際には、これらのミラー１２１，１２３，１２６により光が反射又は透過されて撮像部１３に至る光路が形成される。
【００２２】
テレセントリック光学系１１は、図３に示すように、複数のレンズ等の光学部品により構成されている。
テレセントリック光学系１１は、分光カメラ１により撮像可能な範囲（画角）から入射された光を、複数のレンズを通して波長可変干渉フィルター５に導光する。この時、テレセントリック光学系１１は、主光線が光軸に対して平行となり、かつ、後述する波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４及び可動反射膜５５に対して直交するように、入射光を光路部１２及び撮像部１３に導く。
【００２３】
なお、ここで述べる直交とは、波長可変干渉フィルター５を透過した透過光のピーク波長にずれが生じない程度の角度であればよい。波長可変干渉フィルター５から透過された透過光のピーク波長は、入射角度の変動量が大きくなるに従って、大きく変化する。また、波長が大きくなるに従って、ピーク波長の変動量も増大する。したがって、テレセントリック光学系１１のレンズ設計においては、波長可変干渉フィルター５により透過させたい波長域に対して、どの程度のピーク波長の変動量を許容できるかにより、適宜設定されればよい。
例えば、１１００ｎｍの光を波長可変干渉フィルター５に入射させる場合、入射角度が２．７度ずれることで、ピーク波長が１ｎｍ変動してしまう。したがって、１１００ｎｍ以下の波長域に対して波長可変干渉フィルター５により分光させる際、主光線の入射角度によるピーク波長の変動量を１ｎｍ以下に抑えたい場合では、テレセントリック光学系１１により導かれる光束の主光線の傾きを２．７度以内に抑える必要がある。
【００２４】
［光路部及び撮像部の構成］
光路部１２に設けられる第一ダイクロイックミラー１２１は、本発明の光分離部を構成する。この第一ダイクロイックミラー１２１は、テレセントリック光学系１１から入射した光を、例えば７５０ｎｍを境界として、長波長域（近赤外域）の光（近赤外光）と、短波長域（可視光域）の光（可視光）とに分離する。すなわち、第一ダイクロイックミラー１２１は、近赤外光を第一光路Ｌ１側に反射し、可視光を第二光路Ｌ２側に透過する。
【００２５】
第一光路Ｌ１には、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、及び波長可変干渉フィルター５が配置される。
第一シャッター１２２は、制御部２０の制御により駆動され、光を通過させる開状態と光を遮断する閉状態とのいずれかに切り替えられる。すなわち、第一シャッター１２２は、第一光路Ｌ１における近赤外光の通過及び遮断を切り替える。
第一反射ミラー１２３は、第一ダイクロイックミラー１２１により反射された近赤外光を波長可変干渉フィルター５に向かって反射する。
【００２６】
波長可変干渉フィルター５は、本発明の波長選択部の一つであり、透過波長を切り替え可能な光学フィルターである。この波長可変干渉フィルター５は、制御部２０に電気的に接続されており、制御部２０の制御により駆動電圧が変化されることで、透過波長を切り替える。また、この波長可変干渉フィルター５は、第一光路Ｌ１に対して固定されている。このため、例えば波長可変干渉フィルター５が、第一光路Ｌ１に対して移動する構成等に比べ、制御部２０との接続部分（配線部分）の配線信頼性が高くなる。
なお、波長可変干渉フィルター５の具体的な構成については後述する。
【００２７】
第二光路Ｌ２には、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、及び波長切替部６が配置される。第二シャッター１２４は、第一シャッター１２２と同様、制御部２０の制御により駆動され、第二光路Ｌ２における可視光の通過及び遮断を切り替える。
第二反射ミラー１２５は、第一ダイクロイックミラー１２１を透過した可視光を波長切替部６に向かって反射する。
【００２８】
波長切替部６は、本発明の波長選択部の一つである。
図４は、本実施形態の波長切替部６を示す概略図である。
波長切替部６は、図４に示すように、透過波長域が異なる複数のカラーフィルター６１（波長固定フィルター）と、フィルター移動部６２とを備える。なお、本実施形態では、カラーフィルター６１として、赤色波長域（６２０〜７４０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｒ、緑色波長域（５００〜５６０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｇ、及び、青色波長域（４００〜４５０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｂが設けられる。
【００２９】
フィルター移動部６２は、例えば回転中心を中心とした回転板６２１と、制御部２０の制御により回転板６２１を所定角度回転させる回転駆動部６２２を有する。回転板６２１には、回転中心点６２３を中心とした仮想円Ｐの周方向に沿って、光を通過させる光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｂ，６２４Ｇ）が設けられる。そして、図４に示すように、各光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｂ，６２４Ｇ）には、それぞれ、カラーフィルター６１（６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ）が設置される。
【００３０】
このような波長切替部６は、３つの光通過孔６２４のいずれか（３つのカラーフィルター６１のいずれか）が第二光路Ｌ２内に配置されるように設置されている。そして、制御部２０の制御により回転駆動部６２２が駆動されることで、回転板６２１が回転し、第二光路Ｌ２に配置されるカラーフィルター６１が切り替えられる。これにより、第二光路Ｌ２から第二ダイクロイックミラー１２６に射出される光の波長域が変更される。
【００３１】
なお、波長切替部６として、図４に示すような回転板６２１を回転させて第二光路Ｌ２に配置するカラーフィルター６１を切り替える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、透過波長が異なる複数のカラーフィルターと、各カラーフィルターの端部を保持し、各カラーフィルターを第二光路Ｌ２の内外に進退移動させるフィルター駆動部を備える構成などとしてもよい。
また、波長固定フィルターとして、カラーフィルターを例示したが、例えば、一対の反射膜により光を多重干渉させて所定波長の光を取り出す、波長固定型干渉フィルター等を用いてもよい。
さらに、波長固定フィルターの数としても３つに限定されず、例えば２つの波長固定フィルターが設けられる構成や、４つ以上波長固定フィルターが設けられる構成などとしてもよい。
【００３２】
第二ダイクロイックミラー１２６は、第一光路Ｌ１を通過した赤外光を撮像部１３に向かう射出光路Ｌ３に透過させ、第二光路Ｌ２を通過した可視光を撮像部１３に向かう射出光路Ｌ３に反射させる。すなわち、第二ダイクロイックミラー１２６は、第一光路Ｌ１を通過した赤外光、及び第二光路Ｌ２を通過した可視光を、所定の一方向に向かって射出する。
ここで、第一光路Ｌ１及び第二光路Ｌ２は、光路長が等しく構成されている。また、第一光路Ｌ１を通過した赤外光及び第二光路Ｌ２を通過した可視光は、第二ダイクロイックミラー１２６により、同一の射出光路Ｌ３上に、光軸が一致する状態で射出される。したがって、撮像部１３により撮像される測定対象光（画像光）は、第一光路Ｌ１を通過した画像光、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光で画素位置がずれることがなく、所定画素位置における各波長の光量を精度よく取得することが可能となる。
なお、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４が開いている状態では、第一光路Ｌ１を通過した画像光、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光は、第二ダイクロイックミラー１２６により合成され、近赤外光と可視光の合成画像光が撮像部１３により撮像される。
【００３３】
撮像部１３は、第二ダイクロイックミラー１２６から射出された光（画像光）を撮像（検出）し、分光画像を取得する。
【００３４】
［波長可変干渉フィルターの構成］
次に、光路部１２の第一光路Ｌ１内に固定される波長可変干渉フィルター５について、図面に基づいて説明する。
図５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６は、図５のVI-VI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、図５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、図６に示すように、固定基板５１および可動基板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。
【００３５】
固定基板５１には、本発明の第一反射膜を構成する固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、本発明の第二反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１（本発明のギャップ）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、本発明におけるギャップ量変更部に相当する。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、これらの電極５６１，５６２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５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または可動基板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。
【００３６】
（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および反射膜設置部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および可動電極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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、制御部２０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。
【００３９】
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６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。
【００４０】
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、低屈折率膜およ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。
【００４１】
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。
【００４２】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図５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５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。
【００４３】
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、低屈折率膜およ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。
【００４４】
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、制御部２０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、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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
［波長可変干渉フィルターの配置］
以上のような波長可変干渉フィルター５では、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐがそれぞれ制御部２０に接続される。
具体的には、分光カメラ１には、第一ダイクロイックミラー１２１、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、第二ダイクロイックミラー１２６、波長可変干渉フィルター５、及び波長切替部６のフィルター移動部６２を固定する光学筐体（図示略）が設けられている。そして、この光学筐体の第一反射ミラー１２３及び第二ダイクロイックミラー１２６の固定位置の間には、波長可変干渉フィルター５を固定するフィルター固定部（図示略）と、制御部２０に接続される端子部（図示略）が設けられている。そして、波長可変干渉フィルター５は、フィルター固定部に固定され、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐは、端子部に接続される。各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐと、端子部との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）や、ワイヤーボンディング等による接続を用いることができる。
これにより、波長可変干渉フィルター５は、光学筐体の第一光路Ｌ１内に固定される。
【００４８】
また、上述したように、テレセントリック光学系１１により、波長可変干渉フィルター５に入射する光は、固定反射膜５４や可動反射膜５５の面に対して直交し、かつ主光線が光軸に対して平行となる。したがって、固定反射膜５４や可動反射膜５５の面内の位置（画素位置）によって入射光の角度が変わることがない。このため、測定対象光（画像光）の画素位置によらず、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に基づいた所望の測定対象波長の光を取り出すことができる。これにより、撮像部１３により、測定対象波長に対応した分光画像を撮像することが可能となる。
【００４９】
［制御部の構成］
図１に戻り、分光カメラ１の制御部２０について、説明する。
制御部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光カメラ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、シャッター制御部２１と、可視光フィルター切替部２２と、近赤外域可変フィルター駆動部２３と、撮像画像取得部２４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（図示略）を備え、当該記憶部には、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データが記憶される。
【００５０】
シャッター制御部２１は、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４の開閉を制御する。
例えば、分光カメラ１により可視光域及び近赤外域の双方の分光画像を取得する場合、シャッター制御部２１は、まず、第一シャッター１２２を開き、第二シャッター１２４を閉じる。これにより、近赤外域に対する分光画像の取得が可能となる。そして、近赤外域に対して各波長に対応した分光画像が取得されると、シャッター制御部２１は、第一シャッター１２２を閉じ、第二シャッター１２４と開く。これにより、可視光域に対する分光画像の取得が可能となる。
また、可視光域の分光画像及び近赤外域の分光画像のいずれか一方を取得する場合、例えば、分光カメラ１の操作者により、近赤外域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２を開き、第二シャッター１２４を閉じる。また、シャッター制御部２１は、分光カメラ１の操作者により、可視光域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２を閉じ、第二シャッター１２４を開く。
また、シャッター制御部２１は、分光カメラ１の操作者により、可視光及び近赤外光の合成画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４の双方を開いてもよい。
【００５１】
可視光フィルター切替部２２は、可視光域の分光画像を取得する際に、波長切替部６のフィルター移動部６２を駆動させ、第二光路Ｌ２に配置するカラーフィルター６１を順次切り替える。
なお、分光カメラ１の操作者により、所定波長域の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長域に対応したカラーフィルター６１が第二光路Ｌ２上に配置される状態に、フィルター移動部６２を駆動させてもよい。
【００５２】
近赤外域可変フィルター駆動部２３は、近赤外域の分光画像を取得する際に、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に印加する電圧を順次切り替えて、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を順次切り替える。
なお、分光カメラ１の操作者により、所定波長の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長に対応した駆動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に印加してもよい。
撮像画像取得部２４は、撮像部１３により撮像された撮像画像（分光画像）を取得する。
【００５３】
［実施形態の作用効果］
本実施形態の分光カメラ１では、テレセントリック光学系１１から入射した測定対象光（画像光）は、光路部１２の第一ダイクロイックミラー１２１により、第一光路Ｌ１に射出される近赤外光と、第二光路Ｌ２に射出される可視光とに分離される。そして、第一光路Ｌ１内には、固定反射膜５４を有する固定基板５１、可動反射膜５５を有する可動基板５２、及び電圧印加により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変更する静電アクチュエーター５６を備える波長可変干渉フィルター５が固定される。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５が第一光路Ｌ１内に固定されているため、静電アクチュエーター５６に電圧を印加するための配線構成の断線や、端子部における接触不良等の問題がなく、接続信頼性を高めることができる。
また、波長可変干渉フィルター５を光路内外に移動させる構成とした場合、接続信頼性が低下するだけでなく、波長可変干渉フィルター５の移動時に可動部５２１が振動し、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量の変動が収まるまでの待機時間が必要となったり、固定反射膜５４及び可動反射膜５５が接触したりすることが考えられる。これに対して、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５が、第一光路Ｌ１内に固定される構成であるため、上記のような待機時間がなく、反射膜同士の接触に伴う分解能低下も防止できる。
さらに、第一ダイクロイックミラー１２１により、赤外光と可視光とに分離する構成であるため、赤外光に対する分光画像、可視光に対する分光画像をそれぞれ撮像部１３により撮像することができ、広い波長域に対する分光画像の取得が可能となる。
【００５４】
本実施形態では、入射光学系としてテレセントリック光学系１１が用いられ、このテレセントリック光学系１１は、波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４及び可動反射膜５５の面に対して直交し、かつ主光軸が平行となるように、測定対象光（画像光）を導く。
このため、波長可変干渉フィルター５において測定対象光の透過位置によって異なる波長の光が透過される等の不都合がなく、撮像部１３により所望波長に対応した分光画像を精度よく撮像することができる。
【００５５】
本実施形態では、可視光が通過する第二光路Ｌ２には、波長選択部として、波長切替部６が設けられている。この波長切替部６は、ＲＧＢに対応したカラーフィルター６１（６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ）と、当該カラーフィルター６１が配置される光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｇ，６２４Ｂ）を有する回転板６２１、及び回転板６２１を回転させる回転駆動部６２２により構成されるフィルター移動部６２とを備える。
このため、フィルター移動部６２を駆動させて、第二光路Ｌ２上に配置されるカラーフィルター６１を切り替えることで、可視光からカラーフィルター６１に対応した波長域の光を取り出すことができる。
このような波長切替部６を用いることで、所定の波長域内の光を取り出した分光画像、すなわち、画像光のうち赤色成分のみを取り出した分光画像、緑色成分のみを取り出した分光画像、及び青色成分のみを取り出した分光画像をそれぞれ取得することができる。
【００５６】
また、光路部１２には、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４が設けられている。このため、赤外光及び可視光のいずれかを選択して撮像部に導くことができ、所望波長に対応した分光画像を取得することができる。
【００５７】
本実施形態では、第一光路Ｌ１及び第二光路Ｌ２は、光路長が等しく構成され、かつ、第一光路Ｌ１を通過した赤外光、及び第二光路Ｌ２を通過した可視光は、第二ダイクロイックミラー１２６により、同一の射出光路Ｌ３上に、光軸が一致する状態で射出される。
このため、第一光路Ｌ１を通過した画像光の撮像画像、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光の撮像画像において、画素位置を一致させることができる。このため、例えば、分光画像同士を比較する際に、画素ずれ等が発生せず、精度よく、画像比較等の処理を実施できる。
【００５８】
［第二実施形態］
次に本発明の第二実施形態について、以下に説明する。
上記第一実施形態では、第二光路Ｌ２には、波長選択部として波長切替部６が配置される構成を例示した。これに対して、第二実施形態では、可視光が射出される第二光路においても波長可変干渉フィルターが配置される点で上記第一実施形態と相違する。
図７は、第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。図８は、第二実施形態の光路部の概略構成を示す図である。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態の分光カメラ１Ａは、テレセントリック光学系１１と、光路部１２Ａと、撮像部１３と、制御部２０とを備える。
また、本実施形態の光路部１２Ａは、図８に示すように、可視光の光路である第二光路Ｌ２内に、可視光域可変干渉フィルター５Ａが固定される。
この可視光域可変干渉フィルター５Ａは、可視光域において透過波長を順次切り替える構成であるため、波長可変干渉フィルター５よりも反射膜間ギャップＧ１の初期値が小さく設定されている。その他の構成については、波長可変干渉フィルター５と同様である。
【００６０】
制御部２０は、可視光域可変フィルター駆動部２５を備える。また、制御部２０の記憶部には、波長可変干渉フィルター５を駆動させるためのＶ−λデータの他、可視光域可変干渉フィルター５Ａを駆動させるためのＶ−λデータが別途記憶されている。
【００６１】
可視光域可変フィルター駆動部２５は、近赤外域可変フィルター駆動部２３と略同様の処理を実施する。
すなわち、可視光域可変フィルター駆動部２５は、可視光域の分光画像を取得する際に、記憶部に記憶される可視光域可変干渉フィルター５Ａに対応したＶ−λデータを参照し、可視光域可変干渉フィルター５Ａの静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次切り替えて、透過する光の波長を順次切り替える。
【００６２】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、上記第一実施形態と同様、波長可変干渉フィルター５が第一光路Ｌ１内に固定され、可視光域可変干渉フィルター５Ａが第二光路Ｌ２に固定される。このため、波長可変干渉フィルター５や可視光域可変干渉フィルター５Ａと、制御部２０との配線構成において、断線や接触不良等の問題がなく、接続信頼性を向上させることができる。
【００６３】
また、複数のカラーフィルターやカラーフィルターを切り替える波長切替部を光路内に配置する場合、配置スペースを確保するために、装置が大型化したり、分光カメラの構成が複雑化したりする。これに対して、波長可変干渉フィルター５，可視光域可変干渉フィルター５Ａは、単体で複数波長の光を取り出すことができるため、構成の簡略化を図ることができる。
また、波長可変干渉フィルター５及び可視光域可変干渉フィルター５Ａでは、静電アクチュエーター５６に印加する電圧を制御することで、測定ピッチを細かく設定することができる。
【００６４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について以下に説明する。
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、光分離部として、第一ダイクロイックミラー１２１を用い、光射出部として、第二ダイクロイックミラー１２６を用いた。これに対して、第三実施形態では、これらの光分離部及び光射出部として、ダイクロイックプリズムを用いる点で、上記第一及び第二実施形態と相違する。
【００６５】
図９は、第三実施形態の分光カメラにおける光路部の構成を示す図である。なお、本実施形態では、第二実施形態と同様、第二光路Ｌ２に可視光域可変干渉フィルター５Ａが設けられる例を示すが、第一実施形態のように、第二光路Ｌ２には波長切替部６が設けられる構成などとしてもよい。
本実施形態の光路部１２Ｂは、図９に示すように、光分離部である第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、第一シャッター１２２、第一プリズム１２３Ａ、第二シャッター１２４、第二プリズム１２５Ａ、光射出部である第二ダイクロイックプリズム１２６Ａ、波長可変干渉フィルター５、及び可視光域可変干渉フィルター５Ａを備える。
第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、第一プリズム１２３Ａ、第二プリズム１２５Ａ、及び第二ダイクロイックプリズム１２６Ａは、それぞれ、第一ダイクロイックミラー１２１、第一反射ミラー１２３、第二反射ミラー１２５、及び第二ダイクロイックミラー１２６と同様の機能を有する。
すなわち、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａは、測定対象光のうち、近赤外光を第一光路Ｌ１に反射させ、可視光を第二光路Ｌ２に透過させる。第一プリズム１２３Ａは、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａからの近赤外光を波長可変干渉フィルター５に反射させる。第二プリズム１２５Ａは、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａからの可視光を可視光域可変干渉フィルター５Ａに反射させる。そして、第二ダイクロイックプリズム１２６Ａは、第一光路Ｌ１からの赤外光を射出光路Ｌ３に透過させ、第二光路Ｌ２からの可視光を射出光路Ｌ３に反射させる。
【００６６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、光分離部として第一ダイクロイックプリズム１２１Ａが用いられ、光射出部として第二ダイクロイックプリズム１２６Ａが用いられる。また、第一光路Ｌ１には第一プリズム１２３Ａが設けられ、第二光路Ｌ２には第二プリズム１２５Ａが設けられる。
このようなプリズムは、空気よりも屈折率が大きいため、プリズム内に光を通過させることで、テレセントリック光学系１１から撮像部１３までの光学長を長くすることができる。したがって、各光学部材の配置スペースを十分に確保でき、光路部１２Ｂの設計において有利となる。
【００６７】
［変形例］
なお、本発明は前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。
【００６８】
例えば、上記第一実施形態において、入射光学系としてテレセントリック光学系１１を用いる例を示したが、これに限られない。上述した分光カメラ１，１Ａでは、測定対象Ｘの画像を撮像するため、テレセントリック光学系１１を用いることが最適である。一方で、例えば、測定対象の狭い範囲に対する分光スペクトルを測定する場合など、画像として処理する必要性がない場合では、波長可変干渉フィルター５や、可視光域可変干渉フィルター５Ａに対して入射光を垂直に入射させることができればよい。この場合、例えば、コリメータレンズ等を用いて、入射光を平行光としてもよい。
【００６９】
また、光分離部として、単体の第一ダイクロイックミラー１２１、単体の第一ダイクロイックプリズム１２１Ａを用いる例を示したが、例えば複数のダイクロイックミラーや複数のダイクロイックプリズムを用い、更に光を分離させる構成などとしてもよい。例えば、可視光を、さらにダイクロイックプリズム等により赤色光、緑色光、及び青色光に分離させる構成などとしてもよく、測定対象光を、近赤外光、可視光、及び紫外光に分離する構成などとしてもよい。
【００７０】
上記第一から第三実施形態では、近赤外光を反射させ、可視光を透過させる第一ダイクロイックミラー１２１及び第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、近赤外光を透過させ、可視光を反射させる第二ダイクロイックミラー１２６及び第二ダイクロイックプリズム１２６Ａを例示したが、これに限らない。例えば、光分離部として、近赤外光を第二光路Ｌ２に透過させ、可視光を第一光路Ｌ１に反射させる第一ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。同様に、光射出部として、近赤外光を反射させ、可視光を透過させる第二ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。
【００７１】
上記第一から第三実施形態では、第一ダイクロイックミラー１２１（第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ）と第一反射ミラー１２３（第一プリズム１２３Ａ）との間に第一シャッター１２２を設ける構成としたが、第一シャッター１２２が設けられる位置としては、第一光路Ｌ１内に配置される構成であれば、配置位置は特に限定されない。波長可変干渉フィルター５においても同様に、第一光路Ｌ１内に固定される構成であれば、配置位置は特に限定されない。例えば、第一ダイクロイックミラー１２１と第一反射ミラー１２３の間に波長可変干渉フィルター５が配置され、第一反射ミラー１２３と第二ダイクロイックミラー１２６との間に第一シャッター１２２が配置される構成などとしてもよい。
第二シャッター１２４や、可視光域可変干渉フィルター５Ａ、波長切替部６においても同様であり、第二光路Ｌ２内に配置される構成であれば配置位置は特に限定されない。
【００７２】
各光路Ｌ１，Ｌ２に波長選択部である波長可変干渉フィルター５又は可視光域可変干渉フィルター５Ａ、又は波長切替部６が配置される例を示したが、これに限定されない。例えば、上述した変形例のように、光分離部により赤外光、緑色光、及び青色光をそれぞれ分離する場合等では、赤外光の光路、緑色光の光路、及び青色光の光路には波長選択部が配置されず、近赤外光の光路のみに波長可変干渉フィルター５が配置される構成などとしてもよい。
【００７３】
上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５のギャップ量変更部として、電圧印加により静電引力により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変動させる静電アクチュエーター５６を例示したが、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また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、および上部電極層を積層配置させ、下部電極層およ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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ…分光カメラ、５…波長可変干渉フィルター（波長選択部）、５Ａ…可視光域可変干渉フィルター（波長可変干渉フィルター、波長選択部）、６…波長切替部（波長選択部）、１１…テレセントリック光学系（入射光学系）、１３…撮像部（受光部）、５１…固定基板（第一基板）、５２…可動基板（第二基板）、５４…固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、５６…静電アクチュエーター（ギャップ量変更部）、６１…カラーフィルター（波長固定フィルター）、６２…フィルター移動部、１２２…第一シャッター、１２４…第二シャッター、５６１…固定電極、５６２…可動電極、Ｇ１…反射膜間ギャップ、Ｌ１…第一光路、Ｌ２…第二光路、Ｌ３…射出光路、Ｘ…測定対象。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過波長が異なる複数のバンドパスフィルターを切り替えることで、測定対象光から所定波長の光に対応した光量を取得する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に記載の分光画像撮影システムは、入射光の光路上に、互いに異なる透過波長帯域を有する複数のフィルター（波長固定型バンドパスフィルター）が回転体に設けられており、この回転体を回転させて、入射光のうち、透過させる波長を変化させる構成が採られている。
【０００４】
ところで、特許文献１の分光画像撮影システムでは、透過させる光を、回転体を回転させることで切り替えて測定対象波長を切り替えているが、より細かい測定ピッチ（例えば１０ｎｍ間隔）となる測定対象波長の光量を測定する場合、測定対象波長毎の多くのフィルターが必要となる。これに対して、単体で、細かい測定ピッチ間隔となる測定対象波長を取り出すことが可能な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２参照）。
【０００５】
この特許文献２に記載の光共振器（波長可変干渉フィルター）は、表面に凹部が形成された第一基板と、第二基板とを備え、第二基板が第一基板の凹部内部を閉塞するように接合されている。また、第一基板の凹部の底部、及び第二基板の凹部に対向する面には、互いに対向する高反射膜、及び、これらの反射膜の間のギャップ（反射膜間ギャップ）を調整する電極が設けられている。このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、反射膜間ギャップを調整することが可能となり、反射膜間ギャップに応じた測定対象波長の光を取り出すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３６６５７号公報
【特許文献２】特開平７−２４３９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献２に記載のような波長可変干渉フィルターを用いる場合でも、測定対象となる波長域は限られている。したがって、例えば可視光域及び近赤外域を含む広い波長域に対して光量をそれぞれ測定する場合、特許文献２のような波長可変干渉フィルターを、特許文献１に記載のような、使用するフィルターを切り替え可能な装置に組み込んで、測定を実施する必要がある。
しかしながら、波長可変干渉フィルターは、反射膜間ギャップのギャップ量を調整するために電極に電圧を印加する必要があり、電圧を印加するための配線構成が必要となる。このため、特許文献１に記載の回転体のような駆動機構に、波長可変干渉フィルターを組み入れると、配線構成において断線や接触不良等が発生するおそれがあり、接続信頼性が低下してしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性が大きく、かつ広い波長域に対する分光測定が可能な分光測定装置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】
本発明の分光測定装置は、測定対象光が入射される入射光学系と、前記入射光学系を透過した光を、波長に応じて複数の光路に分離する光分離部と、複数の前記光路に設けられ、所定波長の光を透過させる波長選択部と、複数の前記光路を通過した光を所定の一方向に向かって射出する光射出部と、前記光射出部から射出された光を受光する受光部と、を具備し、複数の前記光路に設けられた前記波長選択部のうちの少なくとも１つは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に反射膜間ギャップを介して対向して配置された第二反射膜と、電圧印加により前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターであり、当該波長可変干渉フィルターは、前記光路内に配設されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、入射光学系に入射される測定対象光は、光分離部により波長域に応じて複数の光路に分離され、各光路内に設けられた波長選択部に入射される。この波長選択部は、入射光のうち所定波長の光、又は所定波長域の光を透過させる。そして、波長選択部を透過した光は光射出部に入射され、光射出部により所定の一方向に向かって射出されて受光部に受光される。
また、本発明では、波長選択部のうち少なくとも１つは、波長可変干渉フィルターにより構成されている。この波長可変干渉フィルターは、第一反射膜及び第二反射膜により光を多重干渉させることで所定の波長の光を取り出すことができ、ギャップ変更部に印加する電圧を変化させることで反射膜間ギャップが変動し、取り出される光の波長が変化する。
【００１１】
このような波長可変干渉フィルターは、ギャップ量変更部に電圧を印加するための配線構成が必要となる。このような配線構成を有する波長可変干渉フィルターを光路内外に移動させる構成にすると、配線構成の断線や接触不良の可能性が増し、接続信頼性が低下してしまう。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターが光路内に配設されている構成であるため、配線構成における断線や接触不良等の不都合を回避でき、接続信頼性を大きくすることができる。
また、本発明では、測定対象光を波長域に応じて複数の光路に分離して、各光路内のそれぞれに波長選択部を配置している。このように、光路毎に測定対象波長域を分けることで、上述のように、波長可変干渉フィルターを１つの光路内に固定することができ、かつ、分光測定装置において広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
以上により、本発明の分光測定装置では、波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性を高めることができ、かつ広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
【００１２】
また、波長可変干渉フィルターは、反射膜間のギャップのギャップ量を変動させて透過波長を選択する。このため、例えば上述した特許文献１の回転体のような駆動機構に波長可変干渉フィルターを組み込むと、駆動機構の駆動による慣性力や振動等により反射膜間ギャップが変動するおそれがある。このような場合、反射膜間ギャップの変動が収まるまでの待機時間を設ける必要があり、測定に要する時間が長くなるという課題もある。さらには、波長可変干渉フィルターの第一反射膜及び第二反射膜が、駆動機構から伝達される振動等により接触することも考えられる。この場合、反射膜が劣化してしまい、波長可変干渉フィルターの分解能が低下してしまうことも考えられる。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターは、入射光の光路内に固定される構成であるため、駆動機構の駆動や振動の影響を受けず、迅速な分光測定を実施でき、かつ、反射膜同士の接触等による分解能の低下も防止できる。
【００１３】
本発明の分光測定装置では、前記入射光学系は、前記入射光の主光線を前記第一反射膜の面または前記第二反射膜の面に対して垂直に導くテレセントリック光学系であることが好ましい。
本発明では、入射光学系として、波長可変干渉フィルターの第一反射膜又は第二反射膜に対して、入射光の主光軸が直交するように、測定対象光を導くテレセントリック光学系が用いられている。このようなテレセントリック光学系から射出された光は、主光線が光軸に対して平行で、波長可変干渉フィルターに対して直交するように導かれる。なお、テレセントリック光学系とは、射出瞳が無限遠にある光学系である。
このように、入射光学系としてテレセントリック光学系を用いることで、波長可変干渉フィルターに光を垂直に入射させることができ、波長可変干渉フィルターにおける分解能の低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の分光測定装置では、前記波長可変干渉フィルターは、前記光分離部により分離された各光路内にそれぞれ設けられることが好ましい。
本発明では、各光路の波長選択部は、波長可変干渉フィルターであり、ギャップ変更部の駆動により、透過光を切り替えることができる。このような分光測定装置では、光分離部により分離された各波長域の光に対して、それぞれ１つの波長可変干渉フィルターにより、透過波長を選択することができ、構成の簡略化を図ることができる。また、波長可変干渉フィルターを用いる場合、駆動電圧を調整して反射膜間ギャップを調整することで、例えば１０ｎｍ間隔等の微小な測定ピッチで透過波長を切り替えることができる。したがって、微小測定ピッチ間隔の分光測定を実施することができ、精細な分光測定を実施することができる。
【００１５】
本発明の分光測定装置では、前記光分離部により分離された複数の前記光路のうち前記波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、前記波長選択部として、波長切替部が設けられ、前記波長切替部は、互いに透過波長域が異なる複数の波長固定型フィルターと、複数の前記波長固定型フィルターを前記光路の内外に移動させ、前記光路内に配置する波長固定フィルターを切り替えるフィルター移動部と、を備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明では、波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、波長選択部として、複数の波長固定型フィルター、及びフィルター移動部を有する波長切替部が設けられる。
この場合、分光測定装置により所定波長域内の光量を取得する場合に、迅速な測定を実施することができる。例えば可視光におけるＲ（赤色；６２０〜７４０ｎｍ）、Ｇ（緑色；５００〜５６０ｎｍ）、Ｂ（青色；４５０〜５００ｎｍ）の波長域の光量の取得を目的とした分光測定を実施する場合がある。このような場合、波長可変干渉フィルターを用い、ＲＧＢの各中心波長に対する光量測定を実施してもよいが、ピーク波長が中心波長域からずれている場合、正確な光量取得ができない場合がある。この場合、反射膜間ギャップを変動させて各波長に対する光量を取得する必要が生じる。これに対して、例えばＲ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い赤色フィルター、Ｇ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い緑色フィルター、及びＢ波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い青色フィルターを切り替えて用いることで、所定波長域内の光量を迅速に取得することが可能となる。
したがって、本発明のように複数の波長固定型フィルターをフィルター移動部により切り替えて用いることで、上記のような特定の波長域毎の光量測定を実施する場合に対して、迅速な測定を実施することができる。
【００１７】
本発明の分光測定装置では、前記光分離部は、長波長域の光と、短波長域の光とを分離する第一ダイクロイックプリズムであり、前記光射出部は、前記光分離部により分離された前記長波長域の光と、前記短波長域の光とを前記受光部に向かって射出する第二ダイクロイックプリズムであることが好ましい。
本発明では、光分離部及び光射出部としてダイクロイックプリズムが用いられる。このようなプリズムを用いる場合、例えばミラー等を用いる場合に比べて、入射光学系から受光部までの光学長を長く設定することができ、設計的に有利となる。
【００１８】
本発明の分光測定装置は、前記光分離部により分離される各光路には、それぞれ、光を通過させる開状態と、光を遮断する閉状態とを切り替え可能なシャッターが設けられていることが好ましい。
本発明によれば、各光路においてシャッターが設けられている。このような構成では、例えば、測定対象となる波長の光量を測定する場合に、当該測定対象の波長の光が通過するシャッターを開け（開状態にし）、他の光路のシャッター閉じる（閉状態にする）ことで、測定対象の波長の光のみを受光部で受光することができる。したがって、測定対象波長域における各波長の光の光量をそれぞれ個別に測定することができ、所望波長に対する光量の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】第一実施形態の光路部の構成を示す図。
【図３】第一実施形態のテレセントリック光学系により導かれた光の光路の例を示す図。
【図４】第一実施形態の波長選択部の構成を示す図。
【図５】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６】図５をVI-VI線で断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図７】第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図。
【図８】第二実施形態の光路部の構成を示す図。
【図９】第三実施形態の光路部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る第一実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。
分光カメラ１は、本発明の分光測定装置に相当し、測定対象Ｘで反射された測定対象光（画像光）から各波長に対する分光画像を取得する装置である。図２は、本実施形態の光路部の概略構成を示す図である。
この分光カメラ１は、図１に示すように、テレセントリック光学系１１（入射光学系）と、光路部１２と、撮像部１３（検出部）と、制御部２０と、を備えている。また、光路部１２は、図２に示すように、第一ダイクロイックミラー１２１（光分離部）、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、第二ダイクロイックミラー１２６（光射出部）、波長可変干渉フィルター５（波長選択部）、及び波長切替部６（波長選択部）を備える。
【００２１】
［テレセントリック光学系の構成］
図３は、テレセントリック光学系１１により導かれた光の光路の例を示す図である。なお、図３では、光路部１２において第一ダイクロイックミラー１２１により、波長可変干渉フィルター５が配置される第一光路Ｌ１（図２参照）に分離された光の光路を示す。また、図３では、第一ダイクロイックミラー１２１、第一反射ミラー１２３、第二ダイクロイックミラー１２６を省略するが、実際には、これらのミラー１２１，１２３，１２６により光が反射又は透過されて撮像部１３に至る光路が形成される。
【００２２】
テレセントリック光学系１１は、図３に示すように、複数のレンズ等の光学部品により構成されている。
テレセントリック光学系１１は、分光カメラ１により撮像可能な範囲（画角）から入射された光を、複数のレンズを通して波長可変干渉フィルター５に導光する。この時、テレセントリック光学系１１は、主光線が光軸に対して平行となり、かつ、後述する波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４及び可動反射膜５５に対して直交するように、入射光を光路部１２及び撮像部１３に導く。
【００２３】
なお、ここで述べる直交とは、波長可変干渉フィルター５を透過した透過光のピーク波長にずれが生じない程度の角度であればよい。波長可変干渉フィルター５から透過された透過光のピーク波長は、入射角度の変動量が大きくなるに従って、大きく変化する。また、波長が大きくなるに従って、ピーク波長の変動量も増大する。したがって、テレセントリック光学系１１のレンズ設計においては、波長可変干渉フィルター５により透過させたい波長域に対して、どの程度のピーク波長の変動量を許容できるかにより、適宜設定されればよい。
例えば、１１００ｎｍの光を波長可変干渉フィルター５に入射させる場合、入射角度が２．７度ずれることで、ピーク波長が１ｎｍ変動してしまう。したがって、１１００ｎｍ以下の波長域に対して波長可変干渉フィルター５により分光させる際、主光線の入射角度によるピーク波長の変動量を１ｎｍ以下に抑えたい場合では、テレセントリック光学系１１により導かれる光束の主光線の傾きを２．７度以内に抑える必要がある。
【００２４】
［光路部及び撮像部の構成］
光路部１２に設けられる第一ダイクロイックミラー１２１は、本発明の光分離部を構成する。この第一ダイクロイックミラー１２１は、テレセントリック光学系１１から入射した光を、例えば７５０ｎｍを境界として、長波長域（近赤外域）の光（近赤外光）と、短波長域（可視光域）の光（可視光）とに分離する。すなわち、第一ダイクロイックミラー１２１は、近赤外光を第一光路Ｌ１側に反射し、可視光を第二光路Ｌ２側に透過する。
【００２５】
第一光路Ｌ１には、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、及び波長可変干渉フィルター５が配置される。
第一シャッター１２２は、制御部２０の制御により駆動され、光を通過させる開状態と光を遮断する閉状態とのいずれかに切り替えられる。すなわち、第一シャッター１２２は、第一光路Ｌ１における近赤外光の通過及び遮断を切り替える。
第一反射ミラー１２３は、第一ダイクロイックミラー１２１により反射された近赤外光を波長可変干渉フィルター５に向かって反射する。
【００２６】
波長可変干渉フィルター５は、本発明の波長選択部の一つであり、透過波長を切り替え可能な光学フィルターである。この波長可変干渉フィルター５は、制御部２０に電気的に接続されており、制御部２０の制御により駆動電圧が変化されることで、透過波長を切り替える。また、この波長可変干渉フィルター５は、第一光路Ｌ１に対して固定されている。このため、例えば波長可変干渉フィルター５が、第一光路Ｌ１に対して移動する構成等に比べ、制御部２０との接続部分（配線部分）の配線信頼性が高くなる。
なお、波長可変干渉フィルター５の具体的な構成については後述する。
【００２７】
第二光路Ｌ２には、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、及び波長切替部６が配置される。第二シャッター１２４は、第一シャッター１２２と同様、制御部２０の制御により駆動され、第二光路Ｌ２における可視光の通過及び遮断を切り替える。
第二反射ミラー１２５は、第一ダイクロイックミラー１２１を透過した可視光を波長切替部６に向かって反射する。
【００２８】
波長切替部６は、本発明の波長選択部の一つである。
図４は、本実施形態の波長切替部６を示す概略図である。
波長切替部６は、図４に示すように、透過波長域が異なる複数のカラーフィルター６１（波長固定フィルター）と、フィルター移動部６２とを備える。なお、本実施形態では、カラーフィルター６１として、赤色波長域（６２０〜７４０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｒ、緑色波長域（５００〜５６０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｇ、及び、青色波長域（４００〜４５０ｎｍ）を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター６１Ｂが設けられる。
【００２９】
フィルター移動部６２は、例えば回転中心を中心とした回転板６２１と、制御部２０の制御により回転板６２１を所定角度回転させる回転駆動部６２２を有する。回転板６２１には、回転中心点６２３を中心とした仮想円Ｐの周方向に沿って、光を通過させる光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｂ，６２４Ｇ）が設けられる。そして、図４に示すように、各光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｂ，６２４Ｇ）には、それぞれ、カラーフィルター６１（６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ）が設置される。
【００３０】
このような波長切替部６は、３つの光通過孔６２４のいずれか（３つのカラーフィルター６１のいずれか）が第二光路Ｌ２内に配置されるように設置されている。そして、制御部２０の制御により回転駆動部６２２が駆動されることで、回転板６２１が回転し、第二光路Ｌ２に配置されるカラーフィルター６１が切り替えられる。これにより、第二光路Ｌ２から第二ダイクロイックミラー１２６に射出される光の波長域が変更される。
【００３１】
なお、波長切替部６として、図４に示すような回転板６２１を回転させて第二光路Ｌ２に配置するカラーフィルター６１を切り替える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、透過波長が異なる複数のカラーフィルターと、各カラーフィルターの端部を保持し、各カラーフィルターを第二光路Ｌ２の内外に進退移動させるフィルター駆動部を備える構成などとしてもよい。
また、波長固定フィルターとして、カラーフィルターを例示したが、例えば、一対の反射膜により光を多重干渉させて所定波長の光を取り出す、波長固定型干渉フィルター等を用いてもよい。
さらに、波長固定フィルターの数としても３つに限定されず、例えば２つの波長固定フィルターが設けられる構成や、４つ以上波長固定フィルターが設けられる構成などとしてもよい。
【００３２】
第二ダイクロイックミラー１２６は、第一光路Ｌ１を通過した赤外光を撮像部１３に向かう射出光路Ｌ３に透過させ、第二光路Ｌ２を通過した可視光を撮像部１３に向かう射出光路Ｌ３に反射させる。すなわち、第二ダイクロイックミラー１２６は、第一光路Ｌ１を通過した赤外光、及び第二光路Ｌ２を通過した可視光を、所定の一方向に向かって射出する。
ここで、第一光路Ｌ１及び第二光路Ｌ２は、光路長が等しく構成されている。また、第一光路Ｌ１を通過した赤外光及び第二光路Ｌ２を通過した可視光は、第二ダイクロイックミラー１２６により、同一の射出光路Ｌ３上に、光軸が一致する状態で射出される。したがって、撮像部１３により撮像される測定対象光（画像光）は、第一光路Ｌ１を通過した画像光、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光で画素位置がずれることがなく、所定画素位置における各波長の光量を精度よく取得することが可能となる。
なお、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４が開いている状態では、第一光路Ｌ１を通過した画像光、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光は、第二ダイクロイックミラー１２６により合成され、近赤外光と可視光の合成画像光が撮像部１３により撮像される。
【００３３】
撮像部１３は、第二ダイクロイックミラー１２６から射出された光（画像光）を撮像（検出）し、分光画像を取得する。
【００３４】
［波長可変干渉フィルターの構成］
次に、光路部１２の第一光路Ｌ１内に固定される波長可変干渉フィルター５について、図面に基づいて説明する。
図５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６は、図５のVI-VI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、図５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、図６に示すように、固定基板５１および可動基板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。
【００３５】
固定基板５１には、本発明の第一反射膜を構成する固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、本発明の第二反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１（本発明のギャップ）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、本発明におけるギャップ量変更部に相当する。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、これらの電極５６１，５６２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５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または可動基板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。
【００３６】
（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および反射膜設置部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および可動電極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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、制御部２０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。
【００３９】
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６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。
【００４０】
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、低屈折率膜およ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。
【００４１】
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。
【００４２】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図５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５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。
【００４３】
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、低屈折率膜およ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。
【００４４】
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、制御部２０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、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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
［波長可変干渉フィルターの配置］
以上のような波長可変干渉フィルター５では、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐがそれぞれ制御部２０に接続される。
具体的には、分光カメラ１には、第一ダイクロイックミラー１２１、第一シャッター１２２、第一反射ミラー１２３、第二シャッター１２４、第二反射ミラー１２５、第二ダイクロイックミラー１２６、波長可変干渉フィルター５、及び波長切替部６のフィルター移動部６２を固定する光学筐体（図示略）が設けられている。そして、この光学筐体の第一反射ミラー１２３及び第二ダイクロイックミラー１２６の固定位置の間には、波長可変干渉フィルター５を固定するフィルター固定部（図示略）と、制御部２０に接続される端子部（図示略）が設けられている。そして、波長可変干渉フィルター５は、フィルター固定部に固定され、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐは、端子部に接続される。各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐと、端子部との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）や、ワイヤーボンディング等による接続を用いることができる。
これにより、波長可変干渉フィルター５は、光学筐体の第一光路Ｌ１内に固定される。
【００４８】
また、上述したように、テレセントリック光学系１１により、波長可変干渉フィルター５に入射する光は、固定反射膜５４や可動反射膜５５の面に対して直交し、かつ主光線が光軸に対して平行となる。したがって、固定反射膜５４や可動反射膜５５の面内の位置（画素位置）によって入射光の角度が変わることがない。このため、測定対象光（画像光）の画素位置によらず、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に基づいた所望の測定対象波長の光を取り出すことができる。これにより、撮像部１３により、測定対象波長に対応した分光画像を撮像することが可能となる。
【００４９】
［制御部の構成］
図１に戻り、分光カメラ１の制御部２０について、説明する。
制御部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光カメラ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、シャッター制御部２１と、可視光フィルター切替部２２と、近赤外域可変フィルター駆動部２３と、撮像画像取得部２４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（図示略）を備え、当該記憶部には、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データが記憶される。
【００５０】
シャッター制御部２１は、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４の開閉を制御する。
例えば、分光カメラ１により可視光域及び近赤外域の双方の分光画像を取得する場合、シャッター制御部２１は、まず、第一シャッター１２２を開き、第二シャッター１２４を閉じる。これにより、近赤外域に対する分光画像の取得が可能となる。そして、近赤外域に対して各波長に対応した分光画像が取得されると、シャッター制御部２１は、第一シャッター１２２を閉じ、第二シャッター１２４と開く。これにより、可視光域に対する分光画像の取得が可能となる。
また、可視光域の分光画像及び近赤外域の分光画像のいずれか一方を取得する場合、例えば、分光カメラ１の操作者により、近赤外域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２を開き、第二シャッター１２４を閉じる。また、シャッター制御部２１は、分光カメラ１の操作者により、可視光域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２を閉じ、第二シャッター１２４を開く。
また、シャッター制御部２１は、分光カメラ１の操作者により、可視光及び近赤外光の合成画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４の双方を開いてもよい。
【００５１】
可視光フィルター切替部２２は、可視光域の分光画像を取得する際に、波長切替部６のフィルター移動部６２を駆動させ、第二光路Ｌ２に配置するカラーフィルター６１を順次切り替える。
なお、分光カメラ１の操作者により、所定波長域の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長域に対応したカラーフィルター６１が第二光路Ｌ２上に配置される状態に、フィルター移動部６２を駆動させてもよい。
【００５２】
近赤外域可変フィルター駆動部２３は、近赤外域の分光画像を取得する際に、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に印加する電圧を順次切り替えて、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を順次切り替える。
なお、分光カメラ１の操作者により、所定波長の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長に対応した駆動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に印加してもよい。
撮像画像取得部２４は、撮像部１３により撮像された撮像画像（分光画像）を取得する。
【００５３】
［実施形態の作用効果］
本実施形態の分光カメラ１では、テレセントリック光学系１１から入射した測定対象光（画像光）は、光路部１２の第一ダイクロイックミラー１２１により、第一光路Ｌ１に射出される近赤外光と、第二光路Ｌ２に射出される可視光とに分離される。そして、第一光路Ｌ１内には、固定反射膜５４を有する固定基板５１、可動反射膜５５を有する可動基板５２、及び電圧印加により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変更する静電アクチュエーター５６を備える波長可変干渉フィルター５が固定される。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５が第一光路Ｌ１内に固定されているため、静電アクチュエーター５６に電圧を印加するための配線構成の断線や、端子部における接触不良等の問題がなく、接続信頼性を高めることができる。
また、波長可変干渉フィルター５を光路内外に移動させる構成とした場合、接続信頼性が低下するだけでなく、波長可変干渉フィルター５の移動時に可動部５２１が振動し、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量の変動が収まるまでの待機時間が必要となったり、固定反射膜５４及び可動反射膜５５が接触したりすることが考えられる。これに対して、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５が、第一光路Ｌ１内に固定される構成であるため、上記のような待機時間がなく、反射膜同士の接触に伴う分解能低下も防止できる。
さらに、第一ダイクロイックミラー１２１により、赤外光と可視光とに分離する構成であるため、赤外光に対する分光画像、可視光に対する分光画像をそれぞれ撮像部１３により撮像することができ、広い波長域に対する分光画像の取得が可能となる。
【００５４】
本実施形態では、入射光学系としてテレセントリック光学系１１が用いられ、このテレセントリック光学系１１は、波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４及び可動反射膜５５の面に対して直交し、かつ主光軸が平行となるように、測定対象光（画像光）を導く。
このため、波長可変干渉フィルター５において測定対象光の透過位置によって異なる波長の光が透過される等の不都合がなく、撮像部１３により所望波長に対応した分光画像を精度よく撮像することができる。
【００５５】
本実施形態では、可視光が通過する第二光路Ｌ２には、波長選択部として、波長切替部６が設けられている。この波長切替部６は、ＲＧＢに対応したカラーフィルター６１（６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ）と、当該カラーフィルター６１が配置される光通過孔６２４（６２４Ｒ，６２４Ｇ，６２４Ｂ）を有する回転板６２１、及び回転板６２１を回転させる回転駆動部６２２により構成されるフィルター移動部６２とを備える。
このため、フィルター移動部６２を駆動させて、第二光路Ｌ２上に配置されるカラーフィルター６１を切り替えることで、可視光からカラーフィルター６１に対応した波長域の光を取り出すことができる。
このような波長切替部６を用いることで、所定の波長域内の光を取り出した分光画像、すなわち、画像光のうち赤色成分のみを取り出した分光画像、緑色成分のみを取り出した分光画像、及び青色成分のみを取り出した分光画像をそれぞれ取得することができる。
【００５６】
また、光路部１２には、第一シャッター１２２及び第二シャッター１２４が設けられている。このため、赤外光及び可視光のいずれかを選択して撮像部に導くことができ、所望波長に対応した分光画像を取得することができる。
【００５７】
本実施形態では、第一光路Ｌ１及び第二光路Ｌ２は、光路長が等しく構成され、かつ、第一光路Ｌ１を通過した赤外光、及び第二光路Ｌ２を通過した可視光は、第二ダイクロイックミラー１２６により、同一の射出光路Ｌ３上に、光軸が一致する状態で射出される。
このため、第一光路Ｌ１を通過した画像光の撮像画像、及び第二光路Ｌ２を通過した画像光の撮像画像において、画素位置を一致させることができる。このため、例えば、分光画像同士を比較する際に、画素ずれ等が発生せず、精度よく、画像比較等の処理を実施できる。
【００５８】
［第二実施形態］
次に本発明の第二実施形態について、以下に説明する。
上記第一実施形態では、第二光路Ｌ２には、波長選択部として波長切替部６が配置される構成を例示した。これに対して、第二実施形態では、可視光が射出される第二光路においても波長可変干渉フィルターが配置される点で上記第一実施形態と相違する。
図７は、第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。図８は、第二実施形態の光路部の概略構成を示す図である。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態の分光カメラ１Ａは、テレセントリック光学系１１と、光路部１２Ａと、撮像部１３と、制御部２０とを備える。
また、本実施形態の光路部１２Ａは、図８に示すように、可視光の光路である第二光路Ｌ２内に、可視光域可変干渉フィルター５Ａが固定される。
この可視光域可変干渉フィルター５Ａは、可視光域において透過波長を順次切り替える構成であるため、波長可変干渉フィルター５よりも反射膜間ギャップＧ１の初期値が小さく設定されている。その他の構成については、波長可変干渉フィルター５と同様である。
【００６０】
制御部２０は、可視光域可変フィルター駆動部２５を備える。また、制御部２０の記憶部には、波長可変干渉フィルター５を駆動させるためのＶ−λデータの他、可視光域可変干渉フィルター５Ａを駆動させるためのＶ−λデータが別途記憶されている。
【００６１】
可視光域可変フィルター駆動部２５は、近赤外域可変フィルター駆動部２３と略同様の処理を実施する。
すなわち、可視光域可変フィルター駆動部２５は、可視光域の分光画像を取得する際に、記憶部に記憶される可視光域可変干渉フィルター５Ａに対応したＶ−λデータを参照し、可視光域可変干渉フィルター５Ａの静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次切り替えて、透過する光の波長を順次切り替える。
【００６２】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、上記第一実施形態と同様、波長可変干渉フィルター５が第一光路Ｌ１内に固定され、可視光域可変干渉フィルター５Ａが第二光路Ｌ２に固定される。このため、波長可変干渉フィルター５や可視光域可変干渉フィルター５Ａと、制御部２０との配線構成において、断線や接触不良等の問題がなく、接続信頼性を向上させることができる。
【００６３】
また、複数のカラーフィルターやカラーフィルターを切り替える波長切替部を光路内に配置する場合、配置スペースを確保するために、装置が大型化したり、分光カメラの構成が複雑化したりする。これに対して、波長可変干渉フィルター５，可視光域可変干渉フィルター５Ａは、単体で複数波長の光を取り出すことができるため、構成の簡略化を図ることができる。
また、波長可変干渉フィルター５及び可視光域可変干渉フィルター５Ａでは、静電アクチュエーター５６に印加する電圧を制御することで、測定ピッチを細かく設定することができる。
【００６４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について以下に説明する。
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、光分離部として、第一ダイクロイックミラー１２１を用い、光射出部として、第二ダイクロイックミラー１２６を用いた。これに対して、第三実施形態では、これらの光分離部及び光射出部として、ダイクロイックプリズムを用いる点で、上記第一及び第二実施形態と相違する。
【００６５】
図９は、第三実施形態の分光カメラにおける光路部の構成を示す図である。なお、本実施形態では、第二実施形態と同様、第二光路Ｌ２に可視光域可変干渉フィルター５Ａが設けられる例を示すが、第一実施形態のように、第二光路Ｌ２には波長切替部６が設けられる構成などとしてもよい。
本実施形態の光路部１２Ｂは、図９に示すように、光分離部である第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、第一シャッター１２２、第一プリズム１２３Ａ、第二シャッター１２４、第二プリズム１２５Ａ、光射出部である第二ダイクロイックプリズム１２６Ａ、波長可変干渉フィルター５、及び可視光域可変干渉フィルター５Ａを備える。
第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、第一プリズム１２３Ａ、第二プリズム１２５Ａ、及び第二ダイクロイックプリズム１２６Ａは、それぞれ、第一ダイクロイックミラー１２１、第一反射ミラー１２３、第二反射ミラー１２５、及び第二ダイクロイックミラー１２６と同様の機能を有する。
すなわち、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａは、測定対象光のうち、近赤外光を第一光路Ｌ１に反射させ、可視光を第二光路Ｌ２に透過させる。第一プリズム１２３Ａは、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａからの近赤外光を波長可変干渉フィルター５に反射させる。第二プリズム１２５Ａは、第一ダイクロイックプリズム１２１Ａからの可視光を可視光域可変干渉フィルター５Ａに反射させる。そして、第二ダイクロイックプリズム１２６Ａは、第一光路Ｌ１からの赤外光を射出光路Ｌ３に透過させ、第二光路Ｌ２からの可視光を射出光路Ｌ３に反射させる。
【００６６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、光分離部として第一ダイクロイックプリズム１２１Ａが用いられ、光射出部として第二ダイクロイックプリズム１２６Ａが用いられる。また、第一光路Ｌ１には第一プリズム１２３Ａが設けられ、第二光路Ｌ２には第二プリズム１２５Ａが設けられる。
このようなプリズムは、空気よりも屈折率が大きいため、プリズム内に光を通過させることで、テレセントリック光学系１１から撮像部１３までの光学長を長くすることができる。したがって、各光学部材の配置スペースを十分に確保でき、光路部１２Ｂの設計において有利となる。
【００６７】
［変形例］
なお、本発明は前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。
【００６８】
例えば、上記第一実施形態において、入射光学系としてテレセントリック光学系１１を用いる例を示したが、これに限られない。上述した分光カメラ１，１Ａでは、測定対象Ｘの画像を撮像するため、テレセントリック光学系１１を用いることが最適である。一方で、例えば、測定対象の狭い範囲に対する分光スペクトルを測定する場合など、画像として処理する必要性がない場合では、波長可変干渉フィルター５や、可視光域可変干渉フィルター５Ａに対して入射光を垂直に入射させることができればよい。この場合、例えば、コリメータレンズ等を用いて、入射光を平行光としてもよい。
【００６９】
また、光分離部として、単体の第一ダイクロイックミラー１２１、単体の第一ダイクロイックプリズム１２１Ａを用いる例を示したが、例えば複数のダイクロイックミラーや複数のダイクロイックプリズムを用い、更に光を分離させる構成などとしてもよい。例えば、可視光を、さらにダイクロイックプリズム等により赤色光、緑色光、及び青色光に分離させる構成などとしてもよく、測定対象光を、近赤外光、可視光、及び紫外光に分離する構成などとしてもよい。
【００７０】
上記第一から第三実施形態では、近赤外光を反射させ、可視光を透過させる第一ダイクロイックミラー１２１及び第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ、近赤外光を透過させ、可視光を反射させる第二ダイクロイックミラー１２６及び第二ダイクロイックプリズム１２６Ａを例示したが、これに限らない。例えば、光分離部として、近赤外光を第二光路Ｌ２に透過させ、可視光を第一光路Ｌ１に反射させる第一ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。同様に、光射出部として、近赤外光を反射させ、可視光を透過させる第二ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。
【００７１】
上記第一から第三実施形態では、第一ダイクロイックミラー１２１（第一ダイクロイックプリズム１２１Ａ）と第一反射ミラー１２３（第一プリズム１２３Ａ）との間に第一シャッター１２２を設ける構成としたが、第一シャッター１２２が設けられる位置としては、第一光路Ｌ１内に配置される構成であれば、配置位置は特に限定されない。波長可変干渉フィルター５においても同様に、第一光路Ｌ１内に固定される構成であれば、配置位置は特に限定されない。例えば、第一ダイクロイックミラー１２１と第一反射ミラー１２３の間に波長可変干渉フィルター５が配置され、第一反射ミラー１２３と第二ダイクロイックミラー１２６との間に第一シャッター１２２が配置される構成などとしてもよい。
第二シャッター１２４や、可視光域可変干渉フィルター５Ａ、波長切替部６においても同様であり、第二光路Ｌ２内に配置される構成であれば配置位置は特に限定されない。
【００７２】
各光路Ｌ１，Ｌ２に波長選択部である波長可変干渉フィルター５又は可視光域可変干渉フィルター５Ａ、又は波長切替部６が配置される例を示したが、これに限定されない。例えば、上述した変形例のように、光分離部により赤外光、緑色光、及び青色光をそれぞれ分離する場合等では、赤外光の光路、緑色光の光路、及び青色光の光路には波長選択部が配置されず、近赤外光の光路のみに波長可変干渉フィルター５が配置される構成などとしてもよい。
【００７３】
上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５のギャップ量変更部として、電圧印加により静電引力により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変動させる静電アクチュエーター５６を例示したが、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また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、および上部電極層を積層配置させ、下部電極層およ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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ…分光カメラ、５…波長可変干渉フィルター（波長選択部）、５Ａ…可視光域可変干渉フィルター（波長可変干渉フィルター、波長選択部）、６…波長切替部（波長選択部）、１１…テレセントリック光学系（入射光学系）、１３…撮像部（受光部）、５１…固定基板（第一基板）、５２…可動基板（第二基板）、５４…固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、５６…静電アクチュエーター（ギャップ量変更部）、６１…カラーフィルター（波長固定フィルター）、６２…フィルター移動部、１２２…第一シャッター、１２４…第二シャッター、５６１…固定電極、５６２…可動電極、Ｇ１…反射膜間ギャップ、Ｌ１…第一光路、Ｌ２…第二光路、Ｌ３…射出光路、Ｘ…測定対象。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象光が入射される入射光学系と、
前記入射光学系を透過した光を、波長に応じて複数の光路に分離する光分離部と、
複数の前記光路に設けられ、所定波長の光を透過させる波長選択部と、
複数の前記光路を通過した光を所定の一方向に向かって射出する光射出部と、
前記光射出部から射出された光を受光する受光部と、
を具備し、
複数の前記光路に設けられた前記波長選択部のうちの少なくとも１つは、
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に反射膜間ギャップを介して対向して配置された第二反射膜と、
電圧印加により前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターであり、
当該波長可変干渉フィルターは、前記光路内に配設されている
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記入射光学系は、前記入射光の主光線を前記第一反射膜の面または前記第二反射膜の面に対して垂直に導くテレセントリック光学系である
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分光測定装置において、
前記波長可変干渉フィルターは、前記光分離部により分離された各光路内にそれぞれ設けられた
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離された複数の前記光路のうち前記波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、前記波長選択部として、波長切替部が設けられ、
前記波長切替部は、互いに透過波長域が異なる複数の波長固定型フィルターと、複数の前記波長固定型フィルターを前記光路の内外に移動させ、前記光路内に配置する波長固定フィルターを切り替えるフィルター移動部と、を備えた
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部は、長波長域の光と、短波長域の光とを分離する第一ダイクロイックプリズムであり、
前記光射出部は、前記光分離部により分離された前記長波長域の光と、前記短波長域の光とを前記受光部に向かって射出する第二ダイクロイックプリズムである
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離される各光路には、それぞれ、光を通過させる開状態と、光を遮断する閉状態とを切り替え可能なシャッターが設けられている
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項１】
測定対象光が入射される入射光学系と、
前記入射光学系を透過した光を、波長に応じて複数の光路に分離する光分離部と、
複数の前記光路に設けられ、所定波長の光を透過させる波長選択部と、
複数の前記光路を通過した光を所定の一方向に向かって射出する光射出部と、
前記光射出部から射出された光を受光する受光部と、
を具備し、
複数の前記光路に設けられた前記波長選択部のうちの少なくとも１つは、
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に反射膜間ギャップを介して対向して配置された第二反射膜と、
電圧印加により前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターであり、
当該波長可変干渉フィルターは、前記光路内に配設されている
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記入射光学系は、前記入射光の主光線を前記第一反射膜の面または前記第二反射膜の面に対して垂直に導くテレセントリック光学系である
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分光測定装置において、
前記波長可変干渉フィルターは、前記光分離部により分離された各光路内にそれぞれ設けられた
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離された複数の前記光路のうち前記波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、前記波長選択部として、波長切替部が設けられ、
前記波長切替部は、互いに透過波長域が異なる複数の波長固定型フィルターと、複数の前記波長固定型フィルターを前記光路の内外に移動させ、前記光路内に配置する波長固定フィルターを切り替えるフィルター移動部と、を備えた
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部は、長波長域の光と、短波長域の光とを分離する第一ダイクロイックプリズムであり、
前記光射出部は、前記光分離部により分離された前記長波長域の光と、前記短波長域の光とを前記受光部に向かって射出する第二ダイクロイックプリズムである
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離される各光路には、それぞれ、光を通過させる開状態と、光を遮断する閉状態とを切り替え可能なシャッターが設けられている
ことを特徴とする分光測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０９０５５（Ｐ２０１３−１０９０５５Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２３７４（Ｐ２０１１−２５２３７４）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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