光モジュール、及び光分析装置
【課題】簡素な構成で、かつ所望のギャップを正確に設定でき、正確な分光特性を測定可能な光モジュール、及び光分析装置を提供すること。
【解決手段】第１基板及び第２基板に互いに対向配置されて、ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出電極と、反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データ７２１が記憶された記憶部７２と、検出電極の接触時での最小ギャップにおける静電アクチュエーターに印加している接触電圧を取得する接触検出部７１１と、相関データ７２１から１つのマップを選択するデータ選択部７１２とを備える。相関データ７２１は、最小ギャップに対する接触電圧が異なる複数のマップを備え、データ選択部７１２は、接触検出部７１１で取得した接触電圧に基づいて、マップを選択する。
【解決手段】第１基板及び第２基板に互いに対向配置されて、ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出電極と、反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データ７２１が記憶された記憶部７２と、検出電極の接触時での最小ギャップにおける静電アクチュエーターに印加している接触電圧を取得する接触検出部７１１と、相関データ７２１から１つのマップを選択するデータ選択部７１２とを備える。相関データ７２１は、最小ギャップに対する接触電圧が異なる複数のマップを備え、データ選択部７１２は、接触検出部７１１で取得した接触電圧に基づいて、マップを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所望の目的波長の光を選択して出射する波長可変干渉フィルターを備えた光モジュール、及びこの光モジュールを備えた光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、所定寸法を有するギャップを介して、固定鏡及び可動鏡（一対の反射膜）が対向配置され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）。
この特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、ギャップを調整するために、一対の反射膜の互いに対向する面に、電極が対向配置されており、各電極に駆動電圧を印加することで、静電引力によりギャップを調整することが可能となる。これにより、波長可変干渉フィルターは、当該ギャップに応じた特定波長の光のみを透過させることが可能となる。すなわち、波長可変干渉フィルターは、入射光を一対の反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の光のみを透過させる。
【０００３】
ところで、電極に駆動電圧が印加されていないときの初期ギャップが個々の波長可変干渉フィルターでばらつく場合がある。これは、製造工程によるものや、環境温度の変化により反射膜等に作用する膜応力が変化するためである。このため、各波長可変干渉フィルターの電極に同じ電圧を印加しても、各波長可変干渉フィルターでギャップが異なってしまい、所望のギャップに設定することができない。そこで、特許文献１では、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップにばらつきがある場合でも所望のギャップに設定するための方法の１つとして、電極間の静電容量を測定して、この静電容量に基づいて測定したギャップと、このギャップにおける駆動電圧とに基づいて、所望のギャップに設定するための駆動電圧を算出する方法が例示されている。これにより、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップにばらつきがある場合でも、所望のギャップに設定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、静電容量に基づいて正確にギャップを測定するためには、配線等のノイズの影響を防止して、静電容量を正確に測定する必要がある。このため、電極面積を大きくする必要があり、この場合には基板が大型化してコストが高くなるという問題がある。または、電極間の寸法を微小にする必要があり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、簡素な構成で、かつ所望のギャップを正確に設定でき、正確な分光特性を測定可能な光モジュール、及び光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光モジュールは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、前記反射膜間のギャップを電圧が印加されることで可変するギャップ可変部と、前記第１基板及び前記第２基板に互いに対向配置されて、前記ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出素子と、前記第１反射膜及び前記第２反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の検査対象光を受光する受光手段と、前記反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶された記憶部と、前記検出素子が接触したか否かを判定し、前記検出素子の接触時での前記最小ギャップにおける前記ギャップ可変部に印加している電圧である接触電圧を取得する接触検出部と、前記相関データを読み出し、前記複数のマップのうち、１つのマップを選択するデータ選択部と、選択された前記１つのマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する電圧算出部とを備え、前記相関データは、前記最小ギャップに対する前記接触電圧が異なる複数の前記マップを備え、前記データ選択部は、前記接触検出部で取得した前記接触電圧を有する前記マップを選択することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶部に予め記憶されている。すなわち、この相関データは、検出素子の接触時の最小ギャップでの接触電圧が異なる複数のマップを備えている。そして、最小ギャップとなる場合の接触電圧を取得するために検出素子を設けて、接触検出部は、検出素子の接触時（最小ギャップ時）の接触電圧を取得している。そして、データ選択部は、相関データを参照し、最小ギャップ時の接触電圧に基づいて、複数のマップから１つのマップを選択するので、この選択されたマップからギャップ及び電圧の関係を得ることができる。電圧算出部は、選択されたマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する。
従って、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップのばらつきが製造工程や環境温度の変化によって生じた場合でも、最小ギャップ時の接触電圧に基づいて、ギャップ及び電圧の関係を有するマップを特定することができる。よって、単に検出素子を設けるのみの簡素化な構成で、特定したマップに基づいて、所望のギャップを正確に設定できる。
【０００９】
本発明の光モジュールでは、前記一対の検出素子のうち少なくとも一方の検出素子は、他方の検出素子に向けて膨出した球面状に形成されていることが好ましい。
【００１０】
ここで、例えば、両方の検出素子を平坦面に形成した場合において、検出素子が接触すると、面同士の接触となるため、検出素子の接触位置がギャップの間隔に応じて変化する。このため、接触の検出にタイミングのずれが生じて、接触の検出誤差が生じるおそれがある。ところが、本発明によれば、少なくとも一方の検出電極は他方の検出電極に向けて膨出した球面状に形成されているので、他方の検出電極が平坦面であった場合でも、検出電極同士が接触した際、ギャップの間隔に関係なく常に同じ１点で接触することとなり、接触の検出誤差が生じることなく、接触の検出精度を向上することができる。
【００１１】
本発明の光モジュールでは、前記第１基板及び前記第２基板の互いに対向する面のいずれか一方の面に形成されて、対向する面に向けて突出する突出部を備え、前記突出部は、基板厚み方向に見る平面視において、前記第１基板と対向する可動面を有する可動部、及び前記可動部を前記第２基板の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部で構成される変位部の領域内に形成され、前記一対の検出素子のうち一方の検出素子は、前記突出部の先端に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、突出部の先端に検出素子が配置されているので、検出素子の接触時に反射膜及びギャップ可変部がそれぞれ先に接触しないように突出部の突出寸法を設定しておけばよく、反射膜及びギャップ可変部がそれぞれ接触することを確実に防止できる。
【００１３】
本発明の光モジュールでは、前記検出素子は、前記第１反射膜及び前記第２反射膜上にそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、検出素子を変位する反射膜上に直接形成したので、検出素子が接触した場合の反射膜間のギャップを最小ギャップとして測定すればよく、検出素子を突出部に設ける場合に比べて、反射膜間のギャップを直接検出しているため、最小ギャップと接触時に取得された電圧とに基づいてマップを選択する精度も向上する。
【００１５】
本発明の光モジュールでは、前記ギャップ可変部は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１電極と、前記第２基板に前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを備え、前記一対の検出素子は、前記第１電極及び前記第２電極の外側に設けられていることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、ギャップ可変部の各電極の外側に検出素子を設けたので、例えば、検出電極から引き出される検出電極引出部がギャップ可変部の電極の引出部と干渉することなく引き回すことができ、検出電極引出部の引き回し作業を簡素化できる。
【００１７】
本発明の光分析装置は、前述の光モジュールと、前記光モジュールの前記受光手段により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前述の光モジュールを備えるので、精度の高い光量の測定を実施でき、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な光学特性の分析を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図３】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図４】前記第１実施形態のギャップと電圧との相関関係を示すデータ。
【図５】前記第１実施形態の測色方法を示すフローチャート。
【図６】本発明に係る第２実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図７】本発明に係る第３実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図８】本発明に係る第４実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図９】前記第４実施形態のギャップと電圧との相関関係を示すデータ。
【図１０】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図１１】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図１２】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、第１実施形態の測色装置１（光分析装置）の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、図１に示すように、被検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、測色センサー３（光モジュール）と、測色装置１の全体動作を制御する測色制御装置４とを備えている。この測色装置１は、光源装置２から射出される光を被検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２１】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、被検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２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２は、光源２１から射出された白色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被検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば被検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２２】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、エタロン５と、エタロン５を透過する光を受光する受光素子３１（受光手段）と、エタロン５で透過させる光の波長を可変する駆動回路６と、駆動回路６に制御信号を出力する制御回路部７とを備えている。また、測色センサー３は、エタロン５に対向する位置に、被検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を内部に導く図示しない入射光学レンズを備えている。エタロン５は、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光のみを分光する。そして、測色センサー３は、エタロン５により分光された光を受光素子３１にて受光する。
受光素子３１は、複数の光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。そして、受光素子３１は、測色制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として測色制御装置４に出力する。
【００２３】
（３−１．エタロンの構成）
図２及び図３は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図２及び図３では、検査対象光が図中上側から入射するものとする。
エタロン５は、例えば、平面視正方形状の板状の光学部材であり、一辺が例えば１０ｍｍに形成されている。このエタロン５は、図２に示すように、第１基板５１及び第２基板５２を備え、これらの基板５１，５２が接合層５３を介して互いに接合されて構成される。これらの２枚の基板５１，５２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２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合部が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２４】
また、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５６（第１反射膜）、及び可動ミラー５７（第２反射膜）が設けられる。ここで、固定ミラー５６は、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５７は、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定ミラー５６及び可動ミラー５７は、ミラー間ギャップＧを介して対向配置されている。ここでのギャップＧは、後述する静電アクチュエーター５４（ギャップ可変部）に電圧が印加されていないときの初期ギャップＧ０である
さらに、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４と、ギャップＧが調整されて接触した際に検出信号を出力する一対の検出電極５５（検出素子）とが設けられている。ここで、一対の検出電極５５は、後述する第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２で構成される。
【００２５】
（３−１−１．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍのガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。この第１基板５１には、図２に示すように、エッチングにより電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成される。
【００２６】
電極形成溝５１１には、ミラー固定部５１２の外周縁から、当該電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の第１電極固定面５１１Ａが形成され、この第１電極固定面５１１Ａには、第１電極５４１が形成される。この第１電極５４１は、図示しない第１電極引出部を介して駆動回路６（図１参照）に接続されている。
なお、第１電極５４１は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５４２との間で電圧を印加することで、第１電極５４１及び第２電極５４２間に静電引力を発生させることが可能なものであれば、特に限定されないが、本実施形態では、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）を用いるが、Ａｕ／Ｃｒなどの金属積層体を用いてもよい。
【００２７】
ミラー固定部５１２は、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、第２基板５２に対向する側の面にミラー固定面５１２Ａを備えている。
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍで円形状のＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜により形成された固定ミラー５６が固定されている。なお、本実施形態では、固定ミラー５６として、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーを用いる例を示すが、分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇ合金単層のミラーを用いる構成としてもよい。
【００２８】
さらに、ミラー固定面５１２Ａにおいて、固定ミラー５６の外側には、第２基板５２に向けて突出する突出部５１２Ｂが形成され、この突出部５１２Ｂの先端に第１検出電極５５１が固定されている。この第１検出電極５５１において、後述する第２検出電極５５２と対向する側の面は膨出して球面状に形成されている。
また、突出部５１２Ｂは、基板厚み方向に見る平面視において、後述する変位部５２１の領域内に形成されており、より具体的には後述する可動部５２２の領域内に形成されている。突出部５１２Ｂの高さ寸法は、各検出電極５５１，５５２の接触時に、固定ミラー５６及び可動ミラー５７、第１電極５４１及び第２電極５４２がそれぞれ接触しないような寸法に形成されている。
【００２９】
また、ミラー固定部５１２のミラー固定面５１２Ａは、エタロン５を透過させる波長域をも考慮して、溝深さが設計されることが好ましい。例えば、本実施形態では、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間の初期ギャップＧ０が４５０ｎｍに設定されている。そして、図３に示すように、第１電極５４１及び第２電極５４２間に電圧を印加することにより、各検出電極５５１，５５２の接触時のギャップＧ（以下では、最小ギャップＧｃと記載）が例えば２５０ｎｍになるまで可動ミラー５７を変位させることが可能となっており、これにより、第１電極５４１及び第２電極５４２間の電圧を可変することで、可視光全域の波長の光を選択的に分光させて透過させることが可能となる。ここで、検出電極５５１，５５２が接触する際の電圧が本発明に係る接触電圧に相当する。
【００３０】
ここで、第１基板５１において、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成されていない部分が第１基板５１の接合面５１３となる。この接合面５１３には、図２及び図３に示すように、接合用の接合層５３が膜状に形成されている。この接合層５３には、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜などを用いることができる。
【００３１】
（３−１−２．第２基板の構成）
第２基板５２は、厚みが例えば２００μｍのガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。この第２基板５２には、例えば平面視で基板中心点を中心とした円形の変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、図２に示すように、円柱状の可動部５２２と、可動部５２２と同軸であり可動部５２２を保持する連結保持部５２３とを備えている。
【００３２】
変位部５２１は、第２基板５２の形成素材である平板状のガラス基材をエッチングにより溝を形成することで形成される。すなわち、変位部５２１は、第２基板５２の第１基板５１に対向しない入射側面に、連結保持部５２３を形成するための円環状の溝部５２３Ａをエッチング形成することで形成されている。
【００３３】
可動部５２２は、連結保持部５２３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、第２基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。この可動部５２２の径寸法は、第１基板５１のミラー固定部５１２の径寸法よりも大きく形成されている。
可動部５２２の第１基板５１に対向する面には、第１基板５１のミラー固定面５１２Ａに平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａには、固定ミラー５６と同一構成の可動ミラー５７が固定されている。
【００３４】
さらに、可動面５２２Ａにおいて、可動ミラー５７の外側には、第１検出電極５５１と対向する第２検出電極５５２が固定されている。この第２検出電極５５２も第１検出電極５５１と同様に、第１検出電極５５１と対向する側の面は膨出して球面状に形成されている。
【００３５】
連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイヤフラムであり、厚み寸法が例えば５０μｍに形成されている。この連結保持部５２３の第１基板５１に対向する第２電極固定面５２３Ｂには、リング状に形成され、第１電極５４１に所定の電磁ギャップを介して対向する第１電極５４１と同一構成の第２電極５４２が形成されている。この第２電極５４２は、図示しない第２電極引出部を介して駆動回路６（図１参照）に接続されている。
第２電極５４２の上面には、第１電極５４１及び第２電極５４２の間の放電等によるリークを防止するために絶縁膜５４３が形成されている。この絶縁膜５４３としては、ＳｉＯ２やＴＥＯＳ（TetraEthoxySilane）などを用いることができ、特に第２基板５２を形成するガラス基板と同一光学特性を有するＳｉＯ２が好ましい。絶縁膜５４３として、ＳｉＯ２を用いる場合、第１基板５１及び絶縁膜５４３の間での光の反射等がないため、第２基板５２上に第２電極５４２を形成した後、第２基板５２の第１基板５１に対向する側の面の全面に絶縁膜を形成することができる。
【００３６】
ここで、第２基板５２の第１基板５１に対向する面において、第１基板５１の接合面５１３と対向する領域が、第２基板５２における接合面５２４となる。この接合面５２４には、第１基板５１の接合面５１３と同様に、主材料としてポリオルガノシロキサンを用いた接合層５３が設けられている。
【００３７】
（３−２．駆動回路の構成）
駆動回路６は、エタロン５の第１電極引出部、第２電極引出部、及び制御回路部７に接続される。この駆動回路６は、制御回路部７から入力される駆動制御信号に基づいて、第１電極引出部及び第２電極引出部を介して、第１電極５４１及び第２電極５４２間に駆動電圧を印加し、変位部５２１を移動させる。
【００３８】
（３−３．制御回路部の構成）
制御回路部７は、測色制御装置４、駆動回路６、及び検出電極５５に接続され、測色センサー３の全体動作を制御する。この制御回路部７は、図１に示すように、制御部７１及び記憶部７２等により構成されている。
ここで、記憶部７２は、例えばメモリーなどの記録媒体を備えて構成され、制御部７１での処理に必要な各種プログラム及びデータを適宜読み出し可能に記憶する。このようなプログラムとして、詳しくは後述するが、例えば、制御部７１にて実行され、検出電極５５の接触の有無を判定し、接触時の静電アクチュエーター５４に印加している電圧Ｖを検出する接触検出プログラムや、記憶部７２に記憶された後述する相関データ７２１から適切なマップＭを選択するデータ選択プログラムや、選択したマップＭに基づいて、所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する電圧算出プログラム等が挙げられる。
【００３９】
また、記憶部７２には、図４に示すギャップＧと電圧Ｖとの関係を示す複数のマップＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・ＭＮ）を有する相関データ７２１が記憶されている。すなわち、この相関データ７２１は、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖ（Ｖ１，Ｖ２・・・ＶＮ）が異なる複数のマップＭを有しており、例えば、マップＭ１は、最小ギャップＧｃに対して、接触電圧Ｖ１の関係を有するものである。
最小ギャップＧｃは、検出電極５５の接触時のミラー間のギャップであり、製造時に予め測定しておくことで取得できるものである。
【００４０】
相関データ７２１は、電圧Ｖを静電アクチュエーター５４に印加した際に第１電極５４１及び第２電極５４２間に発生する静電力Ｆ１と、静電力Ｆ１により変位した変位部５２１が初期ギャップＧ０の位置まで戻ろうとする復元力Ｆ２との釣り合いの関係から得られる。そして、相関データ７２１は、図４に示すように、ギャップＧと電圧Ｖとの相関関係を示すグラフを有して、複数のマップＭを含んだデータとなる。
具体的には、静電力Ｆ１は以下の式（１）で求められ、復元力Ｆ２は以下の式（２）で求められる。そして、これらの釣り合いの関係を示す以下の式（３）に基づいて、相関データ７２１が得られる。
【００４１】
【数１】
・・・（１）
【００４２】
ここで、ε０は、真空の誘電率、Ｖは、電極間に印加される電圧、Ｇ０は、初期ギャップである。ｘは、初期ギャップＧ０と、電圧Ｖが印加された際のギャップＧとの差であり、ｘ＝Ｇ０−Ｇで求めることができる。
【００４３】
【数２】
・・・（２）
【００４４】
ここで、ｋは、バネ定数であり、ｘは、前述の式（１）と同様である。
【００４５】
【数３】
・・・（３）
【００４６】
制御部７１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えて構成され、記憶部７２に記憶されたプログラムを実行する。すなわち、制御部７１は、記憶部７２に記憶されたプログラム及びデータを処理することにより、各種機能を実現する。このような制御部７１は、被検査対象Ａの色を測定する際には、当該プログラムを処理することにより、図１に示すように、接触検出部７１１と、データ選択部７１２と、電圧算出部７１３とを機能として実現する。
【００４７】
接触検出部７１１は、検出電極５５に接続され、駆動回路６により所定電圧が印加された際に、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２が接触したか否かを判定する。そして、接触検出部７１１は、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２が接触したと判定すると、この接触時に静電アクチュエーター５４に印加していた接触電圧Ｖを駆動回路６から取得する。
【００４８】
データ選択部７１２は、記憶部７２から相関データ７２１を読み出して、接触検出部７１１で取得した接触電圧Ｖに基づいて、相関データ７２１のうち適切なマップＭを選択する。具体的に、データ選択部７１２は、例えば、取得した接触電圧がＶ１である場合において、最小ギャップＧｃとなるマップＭ１を選択する。このように、選択するマップＭ１が決まれば、初期ギャップＧ１も一義的に決まる。
【００４９】
電圧算出部７１３は、データ選択部７１２で選択されたマップＭに基づいて、利用者が所望する光の波長に対応する所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出し、駆動制御信号として駆動回路６に出力する。
【００５０】
〔４．測色制御装置の構成〕
測色制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。この測色制御装置４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、測色制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３（分析処理部）などを備えて構成されている。
【００５１】
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を被検査対象Ａに出射させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、測色装置１が測色処理を行う前に、駆動回路６に駆動制御信号を出力して、検出電極５５１，５５２が接触する程度の所定電圧を静電アクチュエーター５４へ印加させる。具体的に、制御回路部７の接触検出部７１１から入力される接触信号を検知するまで、所定電圧を徐々に大きくする旨の駆動制御信号を駆動回路６へ出力する。また、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３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３の制御回路部７に出力する。これにより、測色センサー３の制御回路部７は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５のミラー間ギャップを変動させて、エタロン５を透過する光の波長を変化させる。また、測色処理部４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００５２】
〔５．測色装置の動作〕
次に、本実施形態における測色装置１の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
測色装置１は、被検査対象Ａで反射された光の色度を測定する前に、測色制御装置４の測色センサー制御部４２から駆動回路６に駆動制御信号を出力して、検出電極５５１，５５２が接触する程度の所定電圧を静電アクチュエーター５４に印加させる（ステップＳ１）。
そして、制御回路部７の接触検出部７１１は、検出電極５５１，５５２が接触したか否かを判定する（ステップＳ２）。接触検出部７１１が検出電極５５１，５５２の接触を検出しない場合、ステップＳ１に戻って、測色センサー制御部４２は、駆動回路６に前に印加した所定電圧よりも大きい電圧を静電アクチュエーター５４に印加させる。
一方、接触検出部７１１は、検出電極５５１，５５２が接触すると、接触した旨の接触信号を測色センサー制御部４２に入力し、測色センサー制御部４２に対して駆動回路６への駆動制御信号の出力を停止させる。
【００５３】
次に、測色センサー制御部４２は、駆動回路６に対して駆動制御信号の出力を停止すると、接触検出部７１１に対して検出電極５５１，５５２の接触時の駆動制御信号を出力し、接触検出部７１１は、当該駆動制御信号に基づいて、検出電極５５１，５５２の接触時の接触電圧Ｖを取得する（ステップＳ３）。
そして、データ選択部７１２は、記憶部７２から相関データ７２１を読み出して、接触検出部７１１が取得した接触電圧Ｖ及び最小ギャップＧｃに基づいて、相関データ７２１から適切なマップＭを選択する（ステップＳ４）。
【００５４】
また、測色装置１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色制御装置４の光源制御部４１から光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を被検査対象Ａに出射させる。
また、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、所望の波長の光の受光量を検出する旨の検出信号を制御回路部７に出力する。
【００５５】
そして、制御部７１の電圧算出部７１３は、選択されたマップＭを参照し、検出信号に基づいて、所望の波長に対するギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する（ステップＳ５）。そして、電圧算出部７１３は、算出された電圧Ｖに基づく駆動制御信号を駆動回路６に入力し、静電アクチュエーター５４に電圧Ｖを印加させる。これにより、エタロン５のギャップＧを変動させて、エタロン５を透過する光の波長を変化させる。
次に、測色処理部４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する（ステップＳ６）。
【００５６】
〔６．第１実施形態の作用効果〕
（１）ギャップＧ及び電圧Ｖの関係を示すマップＭを複数有する相関データ７２１が記憶部７２に予め記憶されている。すなわち、この相関データ７２１は、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖが異なる複数のマップＭを備えている。そして、最小ギャップＧｃとなる場合の接触電圧Ｖを取得するために検出電極５５を設け、接触検出部７１１は、検出電極５５の接触時（最小ギャップＧｃ時）の接触電圧Ｖを取得している。そして、データ選択部７１２は、相関データ７２１を参照し、最小ギャップＧｃ時の接触電圧Ｖに基づいて、複数のマップＭから１つのマップＭを選択するので、この選択されたマップＭからギャップＧ及び電圧Ｖの関係を得ることができる。電圧算出部７１３は、選択されたマップＭに基づいて、所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する。
従って、個々のエタロン５で初期ギャップＧ０のばらつきが製造工程や環境温度の変化によって生じた場合でも、最小ギャップＧｃ時の接触電圧Ｖに基づいて、ギャップＧ及び電圧Ｖの関係を有するマップＭを特定することができる。よって、単に検出電極５５を設けるのみの簡素化な構成で、特定したマップＭに基づいて、所望のギャップＧを正確に設定できる。
【００５７】
（２）検出電極５５の互いに対向する側の面がそれぞれ球面状に形成されているので、検出電極５５同士が接触した際、ギャップＧの間隔に関係なく常に同じ１点で接触することとなり、接触の検出誤差が生じることなく、接触の検出精度を向上することができる。
（３）第１電極固定面５１１Ａよりも第１基板５１に近接するミラー固定面５１２Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各電極５４１，５４２が先に接触することを確実に防止できる。さらに、突出部５１２Ｂの高さ寸法を検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触しない寸法に予め設定しておけば、各ミラー５６，５７の接触も確実に防止できる。
【００５８】
［第２実施形態］
以下、本発明に係る第２実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ａは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記第１実施形態でのエタロン５では、第１検出電極５５１は突出部５１２Ｂの先端に設けられ、第１検出電極５５１に対向配置される第２検出電極５５２は可動面５２２Ａに設けられていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ａでは、突出部５１２Ｂを形成せずに、第１検出電極５５１を固定ミラー５６の中央に設け、第２検出電極５５２を可動ミラー５７の中央に設けている点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２は、図６に示すように、各ミラー５６，５７の中央に対向配置されている。すなわち、本実施形態においても、各検出電極５５１，５５２は、平面視で可動部５２２の領域内に位置している。このような構成では、検出電極５５が互いに接触した際のミラー間ギャップＧが最小ギャップＧｃとなる。
【００６０】
上述した第２実施形態のエタロン５Ａによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、検出電極５５をミラー５６，５７の中央に設けたことで、検出電極５５が接触した際のミラー間ギャップＧを最小ギャップＧｃとすることができる。すなわち、最小ギャップＧｃの値が前記第１実施形態と比べて、ミラー間のギャップを直接検出しているため、最小ギャップＧｃと電圧Ｖとに基づいてマップＭを選択する精度が向上する。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、本発明に係る第３実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ｂは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記第１実施形態でのエタロン５では、第１検出電極５５１は突出部５１２Ｂの先端に設けられ、第１検出電極５５１に対向配置される第２検出電極５５２は可動面５２２Ａに設けられていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ｂでは、第１検出電極５５１を電極形成溝５１１の外側に設け、第２検出電極５５２を第２電極固定面５２３Ｂに設けている点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
電極形成溝５１１の外側には、ミラー固定面５１２Ａよりも高い位置に段差部５１４が形成される。この段差部５１４は、連結保持部５２３と対向して、第１検出電極５５１が形成される。そして、第１検出電極５５１を平面視で変位部５２１の領域内に位置させるために、連結保持部５２３の領域が各実施形態よりも大きく形成されている。また、第２検出電極５５２は、第１検出電極５５１と対向配置され、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面（第２電極固定面５２３Ｂ）に形成される。すなわち、検出電極５５は、平面視で電極５４１，５４２の外側に配置されることとなり、また、変位部５２１の領域内に位置している。
【００６３】
上述した第３実施形態のエタロン５Ｂによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、検出電極５５は電極５４１，５４２の外側に配置されることとなるので、検出電極５５から引き出される図示しない検出電極引出部が電極５４１，５４２の引出部と干渉することなく引き回すことができ、検出電極引出部の引き回し作業を簡素化できる。
【００６４】
［第４実施形態］
以下、本発明に係る第４実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ｃは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５では静電アクチュエーター５４により変位部５２１を変動させていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ｃでは圧電アクチュエーター５８（ギャップ可変部）により変位部５２１を変動させる点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
第１基板５１は、前記各実施形態のように電極形成溝５１１が形成されておらず、第１電極固定面５１１Ａが第１基板５１の外周縁まで形成されている。
第２基板５２は、前記各実施形態のように連結保持部５２３を形成するためのエッチング加工が施されておらず、平板状に形成されている。
そして、圧電アクチュエーター５８は、第１電極固定面５１１Ａと第２基板５２の第１基板５１に対向する面との間に配置されている。この圧電アクチュエーター５８は、一対の電極５８１，５８２と、この電極５８１，５８２に挟持された圧電体５８３とを備えている。
これにより、一対の電極５８１，５８２に電圧が印加されると、圧電体５８３は印加された電圧を力に変換することで、伸縮するので変位部５２１を変動させる。
【００６６】
また、本実施形態のエタロン５Ｂは圧電アクチュエーター５８により変位部５２１を変動させるものであるため、本実施形態の測色装置１は、図９に示すように、前記第１実施形態の相関データ７２１とは異なる相関データ７２１Ａを有する。この相関データ７２１Ａは、以下の式（５）の関係から導かれるものである。この相関データ７２１Ａも前記第１実施形態の相関データ７２１と同様に、ギャップＧと電圧Ｖとの関係を示す複数のマップＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・ＭＮ）を有しており、この相関データ７２１Ａは、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖ（Ｖ１，Ｖ２・・・ＶＮ）が異なる複数のマップＭを有している。
具体的には、電圧Ｖを一対の電極５８１，５８２に印加した際に圧電体５８３に発生する力Ｆ３は以下の式（４）で求められ、変位部５２１が初期ギャップＧ０の位置まで戻ろうとする復元力Ｆ２は前述の式（２）で求められる。そして、これらの釣り合いの関係を示す以下の式（５）に基づいて、相関データ７２１Ａが得られる。
【００６７】
【数４】
・・・（４）
【００６８】
ここで、αは、比例定数、Ｅは、圧電体のヤング率、ｄは、圧電定数、ｔは、圧電体の厚み寸法、Ｖは、電極間に印加される駆動電圧である。
【００６９】
【数５】
・・・（５）
【００７０】
上述した第４実施形態のエタロン５Ｃによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、ミラー固定面５１２Ａよりも第１基板５１に近接する第１電極固定面５１１Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触することを確実に防止できる。また、本発明のギャップ可変部として圧電アクチュエーター５８を用いることができ、可変方法の汎用性を向上できる。
【００７１】
［実施形態の変形］
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。
図１０は、本発明に係る前記第１実施形態の変形例を示す図である。
図１０に示すように、ミラー固定面５１２Ａが第１電極固定面５１１Ａの中心部に形成された、例えば平面視円形状の溝部５１２Ｃの底面に形成される構成であってもよい。すなわち、このミラー固定面５１２Ａは、第１電極固定面５１１Ａよりも深い位置にある。そして、第１電極固定面５１１Ａは、ミラー固定面５１２Ａよりも第２基板５２に近接して形成されている。
このような構成によれば、ミラー固定面５１２Ａよりも第１基板５１に近接する第１電極固定面５１１Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触することを確実に防止できる。さらに、突出部５１２Ｂの高さ寸法を検出電極５５の接触時に各電極５４１，５４２が先に接触しない寸法に予め設定しておけば、各電極５４１，５４２の接触も確実に防止できる。
【００７２】
図１１は、本発明に係る前記第２実施形態の変形例を示す図である。
図１１に示すように、検出電極５５をミラー５６，５７の端部に設ける構成であってもよい。このような構成によれば、検出電極５５から引き出される検出電極引出部５５Ｌがミラー５６，５７の外側から引き出せばよいので、前述の検出電極５５をミラー５６，５７の中央に配置する場合と比べて、検出電極引出部５５Ｌの引き回し作業を簡素化できる。
【００７３】
図１２は、本発明に係る前記第１実施形態及び第４実施形態の変形例を示す図である。
図１２に示すように、電磁アクチュエーター５９（ギャップ可変部）により変位部５２１を変動させてもよい。
第１基板５１及び第２基板５２と間には、電磁アクチュエーター５９が設けられている。この電磁アクチュエーター５９は、電流が通流される電磁コイル５９１と、電磁力により電磁コイル５９１に対して移動する永久磁石５９２とを備えている。電磁コイル５９１は、第１基板５１の第１電極固定面５１１Ａに設けられ、永久磁石５９２は、連結保持部５２３の第２電極固定面５２３Ｂに設けられ、電磁コイル５９１及び永久磁石５９２は対向配置されている。
これによれば、電磁コイル５９１に電流を通流し、永久磁石５９２からの磁束とこの磁束と電流との相互作用による電磁力により、永久磁石５９２が電磁コイル５９１に向けて移動するので、変位部５２１が変動する。
【００７４】
前記各実施形態では、第１電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとの深さ位置が異なっていたが、第１電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとを同一面に形成する構成としてもよい。
前記各実施形態では、突出部５１２Ｂが第１基板５１のみに形成されていたが、第２基板５２にのみ形成される構成であってもよく、また、第１基板５１及び第２基板５２の両方に形成される構成であってもよい。
【００７５】
前記各実施形態では、本発明に係る検出素子の一例として検出電極を用いたが、これに限定されるものではなく、接触したことを検出できる構成であればよく、例えば、接触した際に信号を出力する接触センサー等を用いてもよい。
前記各実施形態では、検出電極５５が球面状に形成されていたが、この形状に限定されるものではなく、平面状であってもよく、接触可能な形状であれば、他の形状であってもよい。また、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２の両方が球面状であったが、いずれか一方の検出電極５５を球面状に形成した構成であってもよい。
【００７６】
前記各実施形態において、接合面５１３，５２４では、接合層５３により接合されるとしたが、これに限られない。例えば、接合層５３が形成されず、接合面５１３，５２４を活性化し、活性化された接合面５１３，５２４を重ね合わせて加圧することにより接合する、いわゆる常温活性化接合により接合させる構成などとしてもよく、いかなる接合方法を用いてもよい。
【００７７】
前記各実施形態では、本発明の光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として、測色センサー３を備えた測色装置１を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、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モジュールとして用いてもよく、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光分析装置としてもよい。さらに、光分析装置は、このような光モジュールを備えた分光カメラ、分光分析器、医療機器（例えば、血糖値測定センサや内視鏡）などであってもよい。
また、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、光モジュールに設けられたエタロン５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モジュールを備えた光通信装置を本発明の光分析装置としてもよい。これにより、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。
【符号の説明】
【００７８】
１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５…エタロン、３１…受光素子（受光手段）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５４…静電アクチュエーター（ギャップ可変部）、５５…検出電極（検出素子）、５６…固定ミラー（第１反射膜）、５７…可動ミラー（第２反射膜）、５８…圧電アクチュエーター（ギャップ可変部）、５９…電磁アクチュエーター（ギャップ可変部）、７２…記憶部、５１２Ｂ…突出部、５４１…第１電極、５４２…第２電極、７１１…接触検出部、７１２…データ選択部、７１３…電圧算出部、７２１，７２１Ａ…相関データ、Ｇ…ギャップ、Ｇｃ…最小ギャップ、Ｍ…マップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所望の目的波長の光を選択して出射する波長可変干渉フィルターを備えた光モジュール、及びこの光モジュールを備えた光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、所定寸法を有するギャップを介して、固定鏡及び可動鏡（一対の反射膜）が対向配置され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）。
この特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、ギャップを調整するために、一対の反射膜の互いに対向する面に、電極が対向配置されており、各電極に駆動電圧を印加することで、静電引力によりギャップを調整することが可能となる。これにより、波長可変干渉フィルターは、当該ギャップに応じた特定波長の光のみを透過させることが可能となる。すなわち、波長可変干渉フィルターは、入射光を一対の反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の光のみを透過させる。
【０００３】
ところで、電極に駆動電圧が印加されていないときの初期ギャップが個々の波長可変干渉フィルターでばらつく場合がある。これは、製造工程によるものや、環境温度の変化により反射膜等に作用する膜応力が変化するためである。このため、各波長可変干渉フィルターの電極に同じ電圧を印加しても、各波長可変干渉フィルターでギャップが異なってしまい、所望のギャップに設定することができない。そこで、特許文献１では、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップにばらつきがある場合でも所望のギャップに設定するための方法の１つとして、電極間の静電容量を測定して、この静電容量に基づいて測定したギャップと、このギャップにおける駆動電圧とに基づいて、所望のギャップに設定するための駆動電圧を算出する方法が例示されている。これにより、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップにばらつきがある場合でも、所望のギャップに設定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、静電容量に基づいて正確にギャップを測定するためには、配線等のノイズの影響を防止して、静電容量を正確に測定する必要がある。このため、電極面積を大きくする必要があり、この場合には基板が大型化してコストが高くなるという問題がある。または、電極間の寸法を微小にする必要があり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、簡素な構成で、かつ所望のギャップを正確に設定でき、正確な分光特性を測定可能な光モジュール、及び光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光モジュールは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、前記反射膜間のギャップを電圧が印加されることで可変するギャップ可変部と、前記第１基板及び前記第２基板に互いに対向配置されて、前記ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出素子と、前記第１反射膜及び前記第２反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の検査対象光を受光する受光手段と、前記反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶された記憶部と、前記検出素子が接触したか否かを判定し、前記検出素子の接触時での前記最小ギャップにおける前記ギャップ可変部に印加している電圧である接触電圧を取得する接触検出部と、前記相関データを読み出し、前記複数のマップのうち、１つのマップを選択するデータ選択部と、選択された前記１つのマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する電圧算出部とを備え、前記相関データは、前記最小ギャップに対する前記接触電圧が異なる複数の前記マップを備え、前記データ選択部は、前記接触検出部で取得した前記接触電圧を有する前記マップを選択することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶部に予め記憶されている。すなわち、この相関データは、検出素子の接触時の最小ギャップでの接触電圧が異なる複数のマップを備えている。そして、最小ギャップとなる場合の接触電圧を取得するために検出素子を設けて、接触検出部は、検出素子の接触時（最小ギャップ時）の接触電圧を取得している。そして、データ選択部は、相関データを参照し、最小ギャップ時の接触電圧に基づいて、複数のマップから１つのマップを選択するので、この選択されたマップからギャップ及び電圧の関係を得ることができる。電圧算出部は、選択されたマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する。
従って、個々の波長可変干渉フィルターで初期ギャップのばらつきが製造工程や環境温度の変化によって生じた場合でも、最小ギャップ時の接触電圧に基づいて、ギャップ及び電圧の関係を有するマップを特定することができる。よって、単に検出素子を設けるのみの簡素化な構成で、特定したマップに基づいて、所望のギャップを正確に設定できる。
【０００９】
本発明の光モジュールでは、前記一対の検出素子のうち少なくとも一方の検出素子は、他方の検出素子に向けて膨出した球面状に形成されていることが好ましい。
【００１０】
ここで、例えば、両方の検出素子を平坦面に形成した場合において、検出素子が接触すると、面同士の接触となるため、検出素子の接触位置がギャップの間隔に応じて変化する。このため、接触の検出にタイミングのずれが生じて、接触の検出誤差が生じるおそれがある。ところが、本発明によれば、少なくとも一方の検出電極は他方の検出電極に向けて膨出した球面状に形成されているので、他方の検出電極が平坦面であった場合でも、検出電極同士が接触した際、ギャップの間隔に関係なく常に同じ１点で接触することとなり、接触の検出誤差が生じることなく、接触の検出精度を向上することができる。
【００１１】
本発明の光モジュールでは、前記第１基板及び前記第２基板の互いに対向する面のいずれか一方の面に形成されて、対向する面に向けて突出する突出部を備え、前記突出部は、基板厚み方向に見る平面視において、前記第１基板と対向する可動面を有する可動部、及び前記可動部を前記第２基板の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部で構成される変位部の領域内に形成され、前記一対の検出素子のうち一方の検出素子は、前記突出部の先端に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、突出部の先端に検出素子が配置されているので、検出素子の接触時に反射膜及びギャップ可変部がそれぞれ先に接触しないように突出部の突出寸法を設定しておけばよく、反射膜及びギャップ可変部がそれぞれ接触することを確実に防止できる。
【００１３】
本発明の光モジュールでは、前記検出素子は、前記第１反射膜及び前記第２反射膜上にそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、検出素子を変位する反射膜上に直接形成したので、検出素子が接触した場合の反射膜間のギャップを最小ギャップとして測定すればよく、検出素子を突出部に設ける場合に比べて、反射膜間のギャップを直接検出しているため、最小ギャップと接触時に取得された電圧とに基づいてマップを選択する精度も向上する。
【００１５】
本発明の光モジュールでは、前記ギャップ可変部は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１電極と、前記第２基板に前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを備え、前記一対の検出素子は、前記第１電極及び前記第２電極の外側に設けられていることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、ギャップ可変部の各電極の外側に検出素子を設けたので、例えば、検出電極から引き出される検出電極引出部がギャップ可変部の電極の引出部と干渉することなく引き回すことができ、検出電極引出部の引き回し作業を簡素化できる。
【００１７】
本発明の光分析装置は、前述の光モジュールと、前記光モジュールの前記受光手段により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前述の光モジュールを備えるので、精度の高い光量の測定を実施でき、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な光学特性の分析を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図３】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図４】前記第１実施形態のギャップと電圧との相関関係を示すデータ。
【図５】前記第１実施形態の測色方法を示すフローチャート。
【図６】本発明に係る第２実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図７】本発明に係る第３実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図８】本発明に係る第４実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図９】前記第４実施形態のギャップと電圧との相関関係を示すデータ。
【図１０】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図１１】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図１２】本発明に係る変形例のエタロンの概略構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、第１実施形態の測色装置１（光分析装置）の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、図１に示すように、被検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、測色センサー３（光モジュール）と、測色装置１の全体動作を制御する測色制御装置４とを備えている。この測色装置１は、光源装置２から射出される光を被検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２１】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、被検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２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２は、光源２１から射出された白色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被検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば被検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２２】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、エタロン５と、エタロン５を透過する光を受光する受光素子３１（受光手段）と、エタロン５で透過させる光の波長を可変する駆動回路６と、駆動回路６に制御信号を出力する制御回路部７とを備えている。また、測色センサー３は、エタロン５に対向する位置に、被検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を内部に導く図示しない入射光学レンズを備えている。エタロン５は、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光のみを分光する。そして、測色センサー３は、エタロン５により分光された光を受光素子３１にて受光する。
受光素子３１は、複数の光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。そして、受光素子３１は、測色制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として測色制御装置４に出力する。
【００２３】
（３−１．エタロンの構成）
図２及び図３は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図２及び図３では、検査対象光が図中上側から入射するものとする。
エタロン５は、例えば、平面視正方形状の板状の光学部材であり、一辺が例えば１０ｍｍに形成されている。このエタロン５は、図２に示すように、第１基板５１及び第２基板５２を備え、これらの基板５１，５２が接合層５３を介して互いに接合されて構成される。これらの２枚の基板５１，５２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２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合部が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２４】
また、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５６（第１反射膜）、及び可動ミラー５７（第２反射膜）が設けられる。ここで、固定ミラー５６は、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５７は、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定ミラー５６及び可動ミラー５７は、ミラー間ギャップＧを介して対向配置されている。ここでのギャップＧは、後述する静電アクチュエーター５４（ギャップ可変部）に電圧が印加されていないときの初期ギャップＧ０である
さらに、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４と、ギャップＧが調整されて接触した際に検出信号を出力する一対の検出電極５５（検出素子）とが設けられている。ここで、一対の検出電極５５は、後述する第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２で構成される。
【００２５】
（３−１−１．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍのガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。この第１基板５１には、図２に示すように、エッチングにより電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成される。
【００２６】
電極形成溝５１１には、ミラー固定部５１２の外周縁から、当該電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の第１電極固定面５１１Ａが形成され、この第１電極固定面５１１Ａには、第１電極５４１が形成される。この第１電極５４１は、図示しない第１電極引出部を介して駆動回路６（図１参照）に接続されている。
なお、第１電極５４１は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５４２との間で電圧を印加することで、第１電極５４１及び第２電極５４２間に静電引力を発生させることが可能なものであれば、特に限定されないが、本実施形態では、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）を用いるが、Ａｕ／Ｃｒなどの金属積層体を用いてもよい。
【００２７】
ミラー固定部５１２は、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、第２基板５２に対向する側の面にミラー固定面５１２Ａを備えている。
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍで円形状のＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜により形成された固定ミラー５６が固定されている。なお、本実施形態では、固定ミラー５６として、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーを用いる例を示すが、分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇ合金単層のミラーを用いる構成としてもよい。
【００２８】
さらに、ミラー固定面５１２Ａにおいて、固定ミラー５６の外側には、第２基板５２に向けて突出する突出部５１２Ｂが形成され、この突出部５１２Ｂの先端に第１検出電極５５１が固定されている。この第１検出電極５５１において、後述する第２検出電極５５２と対向する側の面は膨出して球面状に形成されている。
また、突出部５１２Ｂは、基板厚み方向に見る平面視において、後述する変位部５２１の領域内に形成されており、より具体的には後述する可動部５２２の領域内に形成されている。突出部５１２Ｂの高さ寸法は、各検出電極５５１，５５２の接触時に、固定ミラー５６及び可動ミラー５７、第１電極５４１及び第２電極５４２がそれぞれ接触しないような寸法に形成されている。
【００２９】
また、ミラー固定部５１２のミラー固定面５１２Ａは、エタロン５を透過させる波長域をも考慮して、溝深さが設計されることが好ましい。例えば、本実施形態では、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間の初期ギャップＧ０が４５０ｎｍに設定されている。そして、図３に示すように、第１電極５４１及び第２電極５４２間に電圧を印加することにより、各検出電極５５１，５５２の接触時のギャップＧ（以下では、最小ギャップＧｃと記載）が例えば２５０ｎｍになるまで可動ミラー５７を変位させることが可能となっており、これにより、第１電極５４１及び第２電極５４２間の電圧を可変することで、可視光全域の波長の光を選択的に分光させて透過させることが可能となる。ここで、検出電極５５１，５５２が接触する際の電圧が本発明に係る接触電圧に相当する。
【００３０】
ここで、第１基板５１において、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成されていない部分が第１基板５１の接合面５１３となる。この接合面５１３には、図２及び図３に示すように、接合用の接合層５３が膜状に形成されている。この接合層５３には、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜などを用いることができる。
【００３１】
（３−１−２．第２基板の構成）
第２基板５２は、厚みが例えば２００μｍのガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。この第２基板５２には、例えば平面視で基板中心点を中心とした円形の変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、図２に示すように、円柱状の可動部５２２と、可動部５２２と同軸であり可動部５２２を保持する連結保持部５２３とを備えている。
【００３２】
変位部５２１は、第２基板５２の形成素材である平板状のガラス基材をエッチングにより溝を形成することで形成される。すなわち、変位部５２１は、第２基板５２の第１基板５１に対向しない入射側面に、連結保持部５２３を形成するための円環状の溝部５２３Ａをエッチング形成することで形成されている。
【００３３】
可動部５２２は、連結保持部５２３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、第２基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。この可動部５２２の径寸法は、第１基板５１のミラー固定部５１２の径寸法よりも大きく形成されている。
可動部５２２の第１基板５１に対向する面には、第１基板５１のミラー固定面５１２Ａに平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａには、固定ミラー５６と同一構成の可動ミラー５７が固定されている。
【００３４】
さらに、可動面５２２Ａにおいて、可動ミラー５７の外側には、第１検出電極５５１と対向する第２検出電極５５２が固定されている。この第２検出電極５５２も第１検出電極５５１と同様に、第１検出電極５５１と対向する側の面は膨出して球面状に形成されている。
【００３５】
連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイヤフラムであり、厚み寸法が例えば５０μｍに形成されている。この連結保持部５２３の第１基板５１に対向する第２電極固定面５２３Ｂには、リング状に形成され、第１電極５４１に所定の電磁ギャップを介して対向する第１電極５４１と同一構成の第２電極５４２が形成されている。この第２電極５４２は、図示しない第２電極引出部を介して駆動回路６（図１参照）に接続されている。
第２電極５４２の上面には、第１電極５４１及び第２電極５４２の間の放電等によるリークを防止するために絶縁膜５４３が形成されている。この絶縁膜５４３としては、ＳｉＯ２やＴＥＯＳ（TetraEthoxySilane）などを用いることができ、特に第２基板５２を形成するガラス基板と同一光学特性を有するＳｉＯ２が好ましい。絶縁膜５４３として、ＳｉＯ２を用いる場合、第１基板５１及び絶縁膜５４３の間での光の反射等がないため、第２基板５２上に第２電極５４２を形成した後、第２基板５２の第１基板５１に対向する側の面の全面に絶縁膜を形成することができる。
【００３６】
ここで、第２基板５２の第１基板５１に対向する面において、第１基板５１の接合面５１３と対向する領域が、第２基板５２における接合面５２４となる。この接合面５２４には、第１基板５１の接合面５１３と同様に、主材料としてポリオルガノシロキサンを用いた接合層５３が設けられている。
【００３７】
（３−２．駆動回路の構成）
駆動回路６は、エタロン５の第１電極引出部、第２電極引出部、及び制御回路部７に接続される。この駆動回路６は、制御回路部７から入力される駆動制御信号に基づいて、第１電極引出部及び第２電極引出部を介して、第１電極５４１及び第２電極５４２間に駆動電圧を印加し、変位部５２１を移動させる。
【００３８】
（３−３．制御回路部の構成）
制御回路部７は、測色制御装置４、駆動回路６、及び検出電極５５に接続され、測色センサー３の全体動作を制御する。この制御回路部７は、図１に示すように、制御部７１及び記憶部７２等により構成されている。
ここで、記憶部７２は、例えばメモリーなどの記録媒体を備えて構成され、制御部７１での処理に必要な各種プログラム及びデータを適宜読み出し可能に記憶する。このようなプログラムとして、詳しくは後述するが、例えば、制御部７１にて実行され、検出電極５５の接触の有無を判定し、接触時の静電アクチュエーター５４に印加している電圧Ｖを検出する接触検出プログラムや、記憶部７２に記憶された後述する相関データ７２１から適切なマップＭを選択するデータ選択プログラムや、選択したマップＭに基づいて、所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する電圧算出プログラム等が挙げられる。
【００３９】
また、記憶部７２には、図４に示すギャップＧと電圧Ｖとの関係を示す複数のマップＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・ＭＮ）を有する相関データ７２１が記憶されている。すなわち、この相関データ７２１は、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖ（Ｖ１，Ｖ２・・・ＶＮ）が異なる複数のマップＭを有しており、例えば、マップＭ１は、最小ギャップＧｃに対して、接触電圧Ｖ１の関係を有するものである。
最小ギャップＧｃは、検出電極５５の接触時のミラー間のギャップであり、製造時に予め測定しておくことで取得できるものである。
【００４０】
相関データ７２１は、電圧Ｖを静電アクチュエーター５４に印加した際に第１電極５４１及び第２電極５４２間に発生する静電力Ｆ１と、静電力Ｆ１により変位した変位部５２１が初期ギャップＧ０の位置まで戻ろうとする復元力Ｆ２との釣り合いの関係から得られる。そして、相関データ７２１は、図４に示すように、ギャップＧと電圧Ｖとの相関関係を示すグラフを有して、複数のマップＭを含んだデータとなる。
具体的には、静電力Ｆ１は以下の式（１）で求められ、復元力Ｆ２は以下の式（２）で求められる。そして、これらの釣り合いの関係を示す以下の式（３）に基づいて、相関データ７２１が得られる。
【００４１】
【数１】
・・・（１）
【００４２】
ここで、ε０は、真空の誘電率、Ｖは、電極間に印加される電圧、Ｇ０は、初期ギャップである。ｘは、初期ギャップＧ０と、電圧Ｖが印加された際のギャップＧとの差であり、ｘ＝Ｇ０−Ｇで求めることができる。
【００４３】
【数２】
・・・（２）
【００４４】
ここで、ｋは、バネ定数であり、ｘは、前述の式（１）と同様である。
【００４５】
【数３】
・・・（３）
【００４６】
制御部７１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えて構成され、記憶部７２に記憶されたプログラムを実行する。すなわち、制御部７１は、記憶部７２に記憶されたプログラム及びデータを処理することにより、各種機能を実現する。このような制御部７１は、被検査対象Ａの色を測定する際には、当該プログラムを処理することにより、図１に示すように、接触検出部７１１と、データ選択部７１２と、電圧算出部７１３とを機能として実現する。
【００４７】
接触検出部７１１は、検出電極５５に接続され、駆動回路６により所定電圧が印加された際に、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２が接触したか否かを判定する。そして、接触検出部７１１は、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２が接触したと判定すると、この接触時に静電アクチュエーター５４に印加していた接触電圧Ｖを駆動回路６から取得する。
【００４８】
データ選択部７１２は、記憶部７２から相関データ７２１を読み出して、接触検出部７１１で取得した接触電圧Ｖに基づいて、相関データ７２１のうち適切なマップＭを選択する。具体的に、データ選択部７１２は、例えば、取得した接触電圧がＶ１である場合において、最小ギャップＧｃとなるマップＭ１を選択する。このように、選択するマップＭ１が決まれば、初期ギャップＧ１も一義的に決まる。
【００４９】
電圧算出部７１３は、データ選択部７１２で選択されたマップＭに基づいて、利用者が所望する光の波長に対応する所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出し、駆動制御信号として駆動回路６に出力する。
【００５０】
〔４．測色制御装置の構成〕
測色制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。この測色制御装置４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、測色制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３（分析処理部）などを備えて構成されている。
【００５１】
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を被検査対象Ａに出射させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、測色装置１が測色処理を行う前に、駆動回路６に駆動制御信号を出力して、検出電極５５１，５５２が接触する程度の所定電圧を静電アクチュエーター５４へ印加させる。具体的に、制御回路部７の接触検出部７１１から入力される接触信号を検知するまで、所定電圧を徐々に大きくする旨の駆動制御信号を駆動回路６へ出力する。また、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３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３の制御回路部７に出力する。これにより、測色センサー３の制御回路部７は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５のミラー間ギャップを変動させて、エタロン５を透過する光の波長を変化させる。また、測色処理部４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００５２】
〔５．測色装置の動作〕
次に、本実施形態における測色装置１の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
測色装置１は、被検査対象Ａで反射された光の色度を測定する前に、測色制御装置４の測色センサー制御部４２から駆動回路６に駆動制御信号を出力して、検出電極５５１，５５２が接触する程度の所定電圧を静電アクチュエーター５４に印加させる（ステップＳ１）。
そして、制御回路部７の接触検出部７１１は、検出電極５５１，５５２が接触したか否かを判定する（ステップＳ２）。接触検出部７１１が検出電極５５１，５５２の接触を検出しない場合、ステップＳ１に戻って、測色センサー制御部４２は、駆動回路６に前に印加した所定電圧よりも大きい電圧を静電アクチュエーター５４に印加させる。
一方、接触検出部７１１は、検出電極５５１，５５２が接触すると、接触した旨の接触信号を測色センサー制御部４２に入力し、測色センサー制御部４２に対して駆動回路６への駆動制御信号の出力を停止させる。
【００５３】
次に、測色センサー制御部４２は、駆動回路６に対して駆動制御信号の出力を停止すると、接触検出部７１１に対して検出電極５５１，５５２の接触時の駆動制御信号を出力し、接触検出部７１１は、当該駆動制御信号に基づいて、検出電極５５１，５５２の接触時の接触電圧Ｖを取得する（ステップＳ３）。
そして、データ選択部７１２は、記憶部７２から相関データ７２１を読み出して、接触検出部７１１が取得した接触電圧Ｖ及び最小ギャップＧｃに基づいて、相関データ７２１から適切なマップＭを選択する（ステップＳ４）。
【００５４】
また、測色装置１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色制御装置４の光源制御部４１から光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を被検査対象Ａに出射させる。
また、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、所望の波長の光の受光量を検出する旨の検出信号を制御回路部７に出力する。
【００５５】
そして、制御部７１の電圧算出部７１３は、選択されたマップＭを参照し、検出信号に基づいて、所望の波長に対するギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する（ステップＳ５）。そして、電圧算出部７１３は、算出された電圧Ｖに基づく駆動制御信号を駆動回路６に入力し、静電アクチュエーター５４に電圧Ｖを印加させる。これにより、エタロン５のギャップＧを変動させて、エタロン５を透過する光の波長を変化させる。
次に、測色処理部４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する（ステップＳ６）。
【００５６】
〔６．第１実施形態の作用効果〕
（１）ギャップＧ及び電圧Ｖの関係を示すマップＭを複数有する相関データ７２１が記憶部７２に予め記憶されている。すなわち、この相関データ７２１は、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖが異なる複数のマップＭを備えている。そして、最小ギャップＧｃとなる場合の接触電圧Ｖを取得するために検出電極５５を設け、接触検出部７１１は、検出電極５５の接触時（最小ギャップＧｃ時）の接触電圧Ｖを取得している。そして、データ選択部７１２は、相関データ７２１を参照し、最小ギャップＧｃ時の接触電圧Ｖに基づいて、複数のマップＭから１つのマップＭを選択するので、この選択されたマップＭからギャップＧ及び電圧Ｖの関係を得ることができる。電圧算出部７１３は、選択されたマップＭに基づいて、所望のギャップＧに設定するための電圧Ｖを算出する。
従って、個々のエタロン５で初期ギャップＧ０のばらつきが製造工程や環境温度の変化によって生じた場合でも、最小ギャップＧｃ時の接触電圧Ｖに基づいて、ギャップＧ及び電圧Ｖの関係を有するマップＭを特定することができる。よって、単に検出電極５５を設けるのみの簡素化な構成で、特定したマップＭに基づいて、所望のギャップＧを正確に設定できる。
【００５７】
（２）検出電極５５の互いに対向する側の面がそれぞれ球面状に形成されているので、検出電極５５同士が接触した際、ギャップＧの間隔に関係なく常に同じ１点で接触することとなり、接触の検出誤差が生じることなく、接触の検出精度を向上することができる。
（３）第１電極固定面５１１Ａよりも第１基板５１に近接するミラー固定面５１２Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各電極５４１，５４２が先に接触することを確実に防止できる。さらに、突出部５１２Ｂの高さ寸法を検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触しない寸法に予め設定しておけば、各ミラー５６，５７の接触も確実に防止できる。
【００５８】
［第２実施形態］
以下、本発明に係る第２実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ａは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記第１実施形態でのエタロン５では、第１検出電極５５１は突出部５１２Ｂの先端に設けられ、第１検出電極５５１に対向配置される第２検出電極５５２は可動面５２２Ａに設けられていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ａでは、突出部５１２Ｂを形成せずに、第１検出電極５５１を固定ミラー５６の中央に設け、第２検出電極５５２を可動ミラー５７の中央に設けている点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２は、図６に示すように、各ミラー５６，５７の中央に対向配置されている。すなわち、本実施形態においても、各検出電極５５１，５５２は、平面視で可動部５２２の領域内に位置している。このような構成では、検出電極５５が互いに接触した際のミラー間ギャップＧが最小ギャップＧｃとなる。
【００６０】
上述した第２実施形態のエタロン５Ａによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、検出電極５５をミラー５６，５７の中央に設けたことで、検出電極５５が接触した際のミラー間ギャップＧを最小ギャップＧｃとすることができる。すなわち、最小ギャップＧｃの値が前記第１実施形態と比べて、ミラー間のギャップを直接検出しているため、最小ギャップＧｃと電圧Ｖとに基づいてマップＭを選択する精度が向上する。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、本発明に係る第３実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ｂは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記第１実施形態でのエタロン５では、第１検出電極５５１は突出部５１２Ｂの先端に設けられ、第１検出電極５５１に対向配置される第２検出電極５５２は可動面５２２Ａに設けられていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ｂでは、第１検出電極５５１を電極形成溝５１１の外側に設け、第２検出電極５５２を第２電極固定面５２３Ｂに設けている点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
電極形成溝５１１の外側には、ミラー固定面５１２Ａよりも高い位置に段差部５１４が形成される。この段差部５１４は、連結保持部５２３と対向して、第１検出電極５５１が形成される。そして、第１検出電極５５１を平面視で変位部５２１の領域内に位置させるために、連結保持部５２３の領域が各実施形態よりも大きく形成されている。また、第２検出電極５５２は、第１検出電極５５１と対向配置され、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面（第２電極固定面５２３Ｂ）に形成される。すなわち、検出電極５５は、平面視で電極５４１，５４２の外側に配置されることとなり、また、変位部５２１の領域内に位置している。
【００６３】
上述した第３実施形態のエタロン５Ｂによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、検出電極５５は電極５４１，５４２の外側に配置されることとなるので、検出電極５５から引き出される図示しない検出電極引出部が電極５４１，５４２の引出部と干渉することなく引き回すことができ、検出電極引出部の引き回し作業を簡素化できる。
【００６４】
［第４実施形態］
以下、本発明に係る第４実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態のエタロン５Ｃは、前記第１実施形態のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５では静電アクチュエーター５４により変位部５２１を変動させていた。これに対し、本実施形態のエタロン５Ｃでは圧電アクチュエーター５８（ギャップ可変部）により変位部５２１を変動させる点で相違する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
第１基板５１は、前記各実施形態のように電極形成溝５１１が形成されておらず、第１電極固定面５１１Ａが第１基板５１の外周縁まで形成されている。
第２基板５２は、前記各実施形態のように連結保持部５２３を形成するためのエッチング加工が施されておらず、平板状に形成されている。
そして、圧電アクチュエーター５８は、第１電極固定面５１１Ａと第２基板５２の第１基板５１に対向する面との間に配置されている。この圧電アクチュエーター５８は、一対の電極５８１，５８２と、この電極５８１，５８２に挟持された圧電体５８３とを備えている。
これにより、一対の電極５８１，５８２に電圧が印加されると、圧電体５８３は印加された電圧を力に変換することで、伸縮するので変位部５２１を変動させる。
【００６６】
また、本実施形態のエタロン５Ｂは圧電アクチュエーター５８により変位部５２１を変動させるものであるため、本実施形態の測色装置１は、図９に示すように、前記第１実施形態の相関データ７２１とは異なる相関データ７２１Ａを有する。この相関データ７２１Ａは、以下の式（５）の関係から導かれるものである。この相関データ７２１Ａも前記第１実施形態の相関データ７２１と同様に、ギャップＧと電圧Ｖとの関係を示す複数のマップＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・ＭＮ）を有しており、この相関データ７２１Ａは、最小ギャップＧｃに対する接触電圧Ｖ（Ｖ１，Ｖ２・・・ＶＮ）が異なる複数のマップＭを有している。
具体的には、電圧Ｖを一対の電極５８１，５８２に印加した際に圧電体５８３に発生する力Ｆ３は以下の式（４）で求められ、変位部５２１が初期ギャップＧ０の位置まで戻ろうとする復元力Ｆ２は前述の式（２）で求められる。そして、これらの釣り合いの関係を示す以下の式（５）に基づいて、相関データ７２１Ａが得られる。
【００６７】
【数４】
・・・（４）
【００６８】
ここで、αは、比例定数、Ｅは、圧電体のヤング率、ｄは、圧電定数、ｔは、圧電体の厚み寸法、Ｖは、電極間に印加される駆動電圧である。
【００６９】
【数５】
・・・（５）
【００７０】
上述した第４実施形態のエタロン５Ｃによれば、前記第１実施形態の作用効果（１）、（２）と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、ミラー固定面５１２Ａよりも第１基板５１に近接する第１電極固定面５１１Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触することを確実に防止できる。また、本発明のギャップ可変部として圧電アクチュエーター５８を用いることができ、可変方法の汎用性を向上できる。
【００７１】
［実施形態の変形］
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。
図１０は、本発明に係る前記第１実施形態の変形例を示す図である。
図１０に示すように、ミラー固定面５１２Ａが第１電極固定面５１１Ａの中心部に形成された、例えば平面視円形状の溝部５１２Ｃの底面に形成される構成であってもよい。すなわち、このミラー固定面５１２Ａは、第１電極固定面５１１Ａよりも深い位置にある。そして、第１電極固定面５１１Ａは、ミラー固定面５１２Ａよりも第２基板５２に近接して形成されている。
このような構成によれば、ミラー固定面５１２Ａよりも第１基板５１に近接する第１電極固定面５１１Ａに第１基板５１に向けて突出する突出部５１２Ｂを設け、その先端に第１検出電極５５１が配置されているので、検出電極５５の接触時に各ミラー５６，５７が先に接触することを確実に防止できる。さらに、突出部５１２Ｂの高さ寸法を検出電極５５の接触時に各電極５４１，５４２が先に接触しない寸法に予め設定しておけば、各電極５４１，５４２の接触も確実に防止できる。
【００７２】
図１１は、本発明に係る前記第２実施形態の変形例を示す図である。
図１１に示すように、検出電極５５をミラー５６，５７の端部に設ける構成であってもよい。このような構成によれば、検出電極５５から引き出される検出電極引出部５５Ｌがミラー５６，５７の外側から引き出せばよいので、前述の検出電極５５をミラー５６，５７の中央に配置する場合と比べて、検出電極引出部５５Ｌの引き回し作業を簡素化できる。
【００７３】
図１２は、本発明に係る前記第１実施形態及び第４実施形態の変形例を示す図である。
図１２に示すように、電磁アクチュエーター５９（ギャップ可変部）により変位部５２１を変動させてもよい。
第１基板５１及び第２基板５２と間には、電磁アクチュエーター５９が設けられている。この電磁アクチュエーター５９は、電流が通流される電磁コイル５９１と、電磁力により電磁コイル５９１に対して移動する永久磁石５９２とを備えている。電磁コイル５９１は、第１基板５１の第１電極固定面５１１Ａに設けられ、永久磁石５９２は、連結保持部５２３の第２電極固定面５２３Ｂに設けられ、電磁コイル５９１及び永久磁石５９２は対向配置されている。
これによれば、電磁コイル５９１に電流を通流し、永久磁石５９２からの磁束とこの磁束と電流との相互作用による電磁力により、永久磁石５９２が電磁コイル５９１に向けて移動するので、変位部５２１が変動する。
【００７４】
前記各実施形態では、第１電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとの深さ位置が異なっていたが、第１電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとを同一面に形成する構成としてもよい。
前記各実施形態では、突出部５１２Ｂが第１基板５１のみに形成されていたが、第２基板５２にのみ形成される構成であってもよく、また、第１基板５１及び第２基板５２の両方に形成される構成であってもよい。
【００７５】
前記各実施形態では、本発明に係る検出素子の一例として検出電極を用いたが、これに限定されるものではなく、接触したことを検出できる構成であればよく、例えば、接触した際に信号を出力する接触センサー等を用いてもよい。
前記各実施形態では、検出電極５５が球面状に形成されていたが、この形状に限定されるものではなく、平面状であってもよく、接触可能な形状であれば、他の形状であってもよい。また、第１検出電極５５１及び第２検出電極５５２の両方が球面状であったが、いずれか一方の検出電極５５を球面状に形成した構成であってもよい。
【００７６】
前記各実施形態において、接合面５１３，５２４では、接合層５３により接合されるとしたが、これに限られない。例えば、接合層５３が形成されず、接合面５１３，５２４を活性化し、活性化された接合面５１３，５２４を重ね合わせて加圧することにより接合する、いわゆる常温活性化接合により接合させる構成などとしてもよく、いかなる接合方法を用いてもよい。
【００７７】
前記各実施形態では、本発明の光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として、測色センサー３を備えた測色装置１を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、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モジュールとして用いてもよく、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光分析装置としてもよい。さらに、光分析装置は、このような光モジュールを備えた分光カメラ、分光分析器、医療機器（例えば、血糖値測定センサや内視鏡）などであってもよい。
また、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、光モジュールに設けられたエタロン５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モジュールを備えた光通信装置を本発明の光分析装置としてもよい。これにより、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。
【符号の説明】
【００７８】
１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５…エタロン、３１…受光素子（受光手段）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５４…静電アクチュエーター（ギャップ可変部）、５５…検出電極（検出素子）、５６…固定ミラー（第１反射膜）、５７…可動ミラー（第２反射膜）、５８…圧電アクチュエーター（ギャップ可変部）、５９…電磁アクチュエーター（ギャップ可変部）、７２…記憶部、５１２Ｂ…突出部、５４１…第１電極、５４２…第２電極、７１１…接触検出部、７１２…データ選択部、７１３…電圧算出部、７２１，７２１Ａ…相関データ、Ｇ…ギャップ、Ｇｃ…最小ギャップ、Ｍ…マップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、
前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、
前記反射膜間のギャップを電圧が印加されることで可変するギャップ可変部と、
前記第１基板及び前記第２基板に互いに対向配置されて、前記ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出素子と、
前記第１反射膜及び前記第２反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の検査対象光を受光する受光手段と、
前記反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶された記憶部と、
前記検出素子が接触したか否かを判定し、前記検出素子の接触時での前記最小ギャップにおける前記ギャップ可変部に印加している電圧である接触電圧を取得する接触検出部と、
前記相関データを読み出し、前記複数のマップのうち、１つのマップを選択するデータ選択部と、
選択された前記１つのマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する電圧算出部とを備え、
前記相関データは、前記最小ギャップに対する前記接触電圧が異なる複数の前記マップを備え、
前記データ選択部は、前記接触検出部で取得した前記接触電圧を有する前記マップを選択する
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記一対の検出素子のうち少なくとも一方の検出素子は、他方の検出素子に向けて膨出した球面状に形成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記第１基板及び前記第２基板の互いに対向する面のいずれか一方の面に形成されて、対向する面に向けて突出する突出部を備え、
前記突出部は、
基板厚み方向に見る平面視において、前記第１基板と対向する可動面を有する可動部、及び前記可動部を前記第２基板の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部で構成される変位部の領域内に形成され、
前記一対の検出素子のうち一方の検出素子は、前記突出部の先端に設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記検出素子は、前記第１反射膜及び前記第２反射膜上にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記ギャップ可変部は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１電極と、前記第２基板に前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを備え、
前記一対の検出素子は、前記第１電極及び前記第２電極の外側に設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光手段により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部とを備える
ことを特徴とする光分析装置。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、
前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、
前記反射膜間のギャップを電圧が印加されることで可変するギャップ可変部と、
前記第１基板及び前記第２基板に互いに対向配置されて、前記ギャップが可変されて最小となる最小ギャップにおいて互いに接触する一対の検出素子と、
前記第１反射膜及び前記第２反射膜間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の検査対象光を受光する受光手段と、
前記反射膜間のギャップ及び電圧の関係を示すマップを複数有する相関データが記憶された記憶部と、
前記検出素子が接触したか否かを判定し、前記検出素子の接触時での前記最小ギャップにおける前記ギャップ可変部に印加している電圧である接触電圧を取得する接触検出部と、
前記相関データを読み出し、前記複数のマップのうち、１つのマップを選択するデータ選択部と、
選択された前記１つのマップに基づいて、所望のギャップに設定するための電圧を算出する電圧算出部とを備え、
前記相関データは、前記最小ギャップに対する前記接触電圧が異なる複数の前記マップを備え、
前記データ選択部は、前記接触検出部で取得した前記接触電圧を有する前記マップを選択する
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記一対の検出素子のうち少なくとも一方の検出素子は、他方の検出素子に向けて膨出した球面状に形成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記第１基板及び前記第２基板の互いに対向する面のいずれか一方の面に形成されて、対向する面に向けて突出する突出部を備え、
前記突出部は、
基板厚み方向に見る平面視において、前記第１基板と対向する可動面を有する可動部、及び前記可動部を前記第２基板の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部で構成される変位部の領域内に形成され、
前記一対の検出素子のうち一方の検出素子は、前記突出部の先端に設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記検出素子は、前記第１反射膜及び前記第２反射膜上にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光モジュールにおいて、
前記ギャップ可変部は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１電極と、前記第２基板に前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを備え、
前記一対の検出素子は、前記第１電極及び前記第２電極の外側に設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光手段により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部とを備える
ことを特徴とする光分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８８４１９（Ｐ２０１２−８８４１９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３３３９（Ｐ２０１０−２３３３３９）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【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２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【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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