JP2011106936A - 分光測定装置、および分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正確な分光特性を測定可能な分光測定装置、および分析装置を提供する。
【解決手段】分光測定装置３は、互いに対向する固定基板および可動基板と、可動基板に設けられる変位部と、変位部を初期位置に向かって付勢する連結保持部と、変位部および固定基板にギャップを介して対向配置される反射膜と、ギャップを調整する静電アクチュエーターと、ギャップ間隔を演算するギャップ演算手段８２３と、反射膜を透過した光の受光量を測定する受光部６と、変位部を予め設定された第一変位位置まで変位させるギャップ制御手段８２１と、変位部が初期位置に戻る復元過程で、透過光の光量測定、およびギャップの間隔の演算を同時に実施させる測定制御手段８２５と、を具備した。
【選択図】図１
【解決手段】分光測定装置３は、互いに対向する固定基板および可動基板と、可動基板に設けられる変位部と、変位部を初期位置に向かって付勢する連結保持部と、変位部および固定基板にギャップを介して対向配置される反射膜と、ギャップを調整する静電アクチュエーターと、ギャップ間隔を演算するギャップ演算手段８２３と、反射膜を透過した光の受光量を測定する受光部６と、変位部を予め設定された第一変位位置まで変位させるギャップ制御手段８２１と、変位部が初期位置に戻る復元過程で、透過光の光量測定、およびギャップの間隔の演算を同時に実施させる測定制御手段８２５と、を具備した。
【選択図】図１
Description
本発明は、入射光の分光特性を測定する分光測定装置、および分光測定装置を備えた分析装置に関する。
従来、ギャップを介して対向配置させる一対の反射膜を備え、このギャップの寸法を変化させることで、入射光から所望の波長の光を分光させる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に記載の波長可変干渉フィルターは、一対の基板と、これらの基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられる一対の多層膜（反射膜）と、を備えている。また、この波長可変干渉フィルターの一対の反射膜上には、それぞれ静電駆動電極が形成され、静電駆動電極に電圧を印加することでギャップの間隔が調整可能となっている。また、この波長可変干渉フィルターには、ギャップにより生じる容量を測定するギャップ測定電極が設けられ、測定した容量値をフィードバックし、静電駆動電極への電圧の印加を制御する。
上記特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターでは、ギャップ測定電極により測定される容量値に基づいて、静電駆動電極に印加する電圧を制御する。
しかしながら、上記のような構成では、静電駆動電極の膜厚のばらつきや、膜応力のばらつきなどにより、静電駆動電極に作用する静電引力とギャップの変動量との関係が個々の波長可変干渉フィルターにより異なる。したがって、波長可変干渉フィルターにおいて、ギャップの間隔を正確に設定することは困難となる。
しかしながら、上記のような構成では、静電駆動電極の膜厚のばらつきや、膜応力のばらつきなどにより、静電駆動電極に作用する静電引力とギャップの変動量との関係が個々の波長可変干渉フィルターにより異なる。したがって、波長可変干渉フィルターにおいて、ギャップの間隔を正確に設定することは困難となる。
ところで、波長可変干渉フィルターを用いた分光測定器では、波長干渉入射光から所望の波長を分光させて、その分光された光の光量を検出する必要がある。このとき、上記のような波長可変干渉フィルターを用いる構成では、上述したように、ギャップの間隔を正確に設定することが困難であり、所望の値にギャップの間隔を調整したつもりでも誤差が生じてしまう。したがって、このギャップの間隔に基づいて波長可変干渉フィルターを透過した光の波長を算出したとしても、ギャップ間隔に誤差が含まれるために、正確な波長を求めることができない。したがって、このような分光測定器では、ある特定の波長の光の光量を正確に測定することが困難であり、正確な分光特性を測定できないという問題がある。
本発明では、上述のような問題に鑑みて、正確な分光特性を測定可能な分光測定装置、および分析装置を提供することを目的とする。
本発明の分光測定装置は、互いに対向する第一基板および第二基板と、前記第一基板に設けられ、基板厚み方向に沿って変位可能な変位部と、前記変位部を、当該変位部が変位していない位置である初期位置に向かって付勢する付勢手段と、前記第一基板の前記変位部に設けられる第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、ギャップを介して前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、前記ギャップの間隔を変化させるギャップ調整手段と、前記ギャップの間隔を測定するギャップ測定手段と、前記第一反射膜および第二反射膜を透過または反射した光を受光するとともに、受光量を測定する受光手段と、前記ギャップ調整手段を制御し、前記変位部を予め設定された設定変位位置まで変位させるギャップ制御手段と、前記変位部が前記設定変位位置から前記初期位置に戻る復元過程で、前記受光手段による受光量の測定、およびギャップ測定手段によるギャップの間隔の測定を同時に実施させる測定制御手段と、を具備することを特徴とする。
この発明では、分光測定装置に入射した測定対象光の分光特性を測定するために、まず、ギャップ制御手段により、ギャップ調整手段を制御して、変位部を予め設定された設定変位位置に移動させる。そして、測定制御手段は、変位部が付勢手段の付勢力により、変位位置から初期状態に戻るまでの復元過程において、ギャップ測定手段によるギャップの間隔の測定と同時に、透過光または反射光の光量測定を実施する。
なお、この設定変位位置としては、所定電圧を印加した際の変位部の位置の他、変位部の移動可能な限界位置、反射膜同士が接触する位置などに設定することができる。
なお、この設定変位位置としては、所定電圧を印加した際の変位部の位置の他、変位部の移動可能な限界位置、反射膜同士が接触する位置などに設定することができる。
そして、このように設定した設定変位位置から初期位置に戻るまでの復元過程において、ギャップ測定手段によりギャップ間隔を測定する。すなわち、本発明は、ギャップ間隔が所望の値となるように設定するのではなく、復元過程のあるタイミングでギャップ測定手段により正確なギャップを測定する。ここで、上述したように、ギャップ間隔を所望の値に設定することは、個々の分光測定装置における反射膜の膜厚の違いなどにより制御することは困難であるが、ある特定の電圧を印加して、変位部を所定の設定変位位置に移動させた際のギャップの間隔は、例えば工場出荷前の検査過程でギャップ間隔を測定するなどすることで、正確に求めることは可能となる。また、復元過程においてギャップの間隔を測定することは、例えば圧電膜を利用したギャップ間隔の測定や、静電容量を利用したギャップ間隔の測定などにより、簡単な構成で容易に実施することができ、かつ正確なギャップ間隔を測定することが可能となる。
そして、測定制御手段は、このギャップ間隔の測定と同時に、一対の反射膜を透過または反射した分光光を受光手段で受光し、その受光量を測定する。なお、これらのギャップ間隔の測定および受光量の測定の双方を同時行う測定処理を、以降の説明において分光測定処理と称する。
以上により、正確なギャップ間隔に基づいて、一対の反射膜を透過または反射した光の正確な波長を求めることができ、その光に対する光量を得ることができる。また、このような分光測定装置を用い、復元過程で実施する分光測定処理のタイミングをずらすことで、異なる波長に対する受光量を測定することが可能であり、正確な分光特性の測定を実施することができる。
そして、測定制御手段は、このギャップ間隔の測定と同時に、一対の反射膜を透過または反射した分光光を受光手段で受光し、その受光量を測定する。なお、これらのギャップ間隔の測定および受光量の測定の双方を同時行う測定処理を、以降の説明において分光測定処理と称する。
以上により、正確なギャップ間隔に基づいて、一対の反射膜を透過または反射した光の正確な波長を求めることができ、その光に対する光量を得ることができる。また、このような分光測定装置を用い、復元過程で実施する分光測定処理のタイミングをずらすことで、異なる波長に対する受光量を測定することが可能であり、正確な分光特性の測定を実施することができる。
本発明の分光測定装置では、前記測定制御手段は、前記復元過程において、前記受光手段による前記受光量の測定、および前記ギャップ測定手段による前記ギャップの間隔の測定を同時に、かつ複数回実施させることが好ましい。
この発明では、変位部の復元過程において、複数回、ギャップ間隔および受光量の測定を実施する。これにより、１回の復元過程において、複数回の測定を実施するため、例えば、復元過程において、測定タイミングを変えて１回ずつ測定を実施する場合などに比べ、より迅速に測定対象光の全波長域の光に対する分光特性を得ることができる。
さらに、測定を実施するタイミングの間隔を狭めることで、連続的にギャップ間隔および受光量の測定を実施することも可能であり、このような場合、１度の測定で、変位部の変位状態に対する、一対の反射膜を透過または反射した光の光量変化を連続的に取得することができ、容易、かつ正確に、検査対象光の分光特性曲線を得ることができる。
さらに、測定を実施するタイミングの間隔を狭めることで、連続的にギャップ間隔および受光量の測定を実施することも可能であり、このような場合、１度の測定で、変位部の変位状態に対する、一対の反射膜を透過または反射した光の光量変化を連続的に取得することができ、容易、かつ正確に、検査対象光の分光特性曲線を得ることができる。
本発明では、前記ギャップ測定手段は、前記変位部および前記第二基板の前記変位部に対向する面に対向配置される一対の静電容量測定用電極を備えることが好ましい。
この発明では、例えば電位部が変位位置に移動した状態で静電容量測定用電極に電荷を保持させ、ギャップ測定手段は、この静電容量測定用電極に保持された電荷の変化を測定することで、ギャップ間隔を測定する。これにより、簡単な構成で正確なギャップ間隔の測定が可能となる。
また、一対の反射膜のギャップ間隔を調整することで、入射光のうちの所定の波長光のみを透過または反射させる、いわゆるファブリペローエタロンでは、反射膜間のギャップ間隔が非常に小さく設計され、例えば５００ｎｍ以下に設定される。このような微小寸法においても、静電容量測定用電極を用いることで、静電容量に基づいて正確な寸法を測定することができる。
また、一対の反射膜のギャップ間隔を調整することで、入射光のうちの所定の波長光のみを透過または反射させる、いわゆるファブリペローエタロンでは、反射膜間のギャップ間隔が非常に小さく設計され、例えば５００ｎｍ以下に設定される。このような微小寸法においても、静電容量測定用電極を用いることで、静電容量に基づいて正確な寸法を測定することができる。
また、本発明の分光測定装置では、前記ギャップ測定手段は、前記変位部が、前記設定変位位置から、前記設定変位位置および前記初期位置の間の中間変位位置に移動するまでの時間に基づいて、前記ギャップの間隔を測定する構成としてもよい。
上述したような微小寸法であるギャップ間隔を測定する方法として、本発明のように、復元過程において、変位部の移動時間により求めることもできる。例えば、変位部を所定のばね定数を有する付勢手段により付勢して、設定変位位置から初期位置まで変位させる場合、付勢手段のばね定数は一定であるため、例えば気圧や温度などの測定条件が同じ状態であれば、設定変位位置から初期位置まで変位部が移動する復元時間は決まった値となる。したがって、変位部が設定変位位置から所定の中間変位位置まで移動する移動時間を計測することで、容易に、かつ正確にギャップ間隔を演算により算出することができる。
本発明の分光測定装置では、前記ギャップ調整手段は、前記変位部および前記第二基板の前記変位部に対向する面に対向配置される一対の静電駆動電極を備え、これらの前記静電駆動電極に電圧が印加されることで、静電引力により前記変位部を変位させ、前記静電容量測定用電極は、前記静電駆動電極であり、前記ギャップ測定手段は、前記静電駆動電極に保持される電荷に基づいて、前記ギャップの間隔を測定することが好ましい。
ファブリペローエタロンを用いた分光測定装置では、一対の反射膜の間のギャップ間隔を調整する際、変位部に静電駆動電極を用い、この静電駆動電極に電圧を印加することで静電引力によりギャップ間隔を調整することが好ましい。特に、基板厚み寸法が小さく、変位部の駆動のために過剰な駆動力が作用する構成では、基板を損傷するおそれなどがある。これに対して、静電引力によるギャップ間隔の調整では、基板を損傷するような駆動力が発生せず、印加電圧を制御するだけで、微小空間で変位部を駆動させることができる。
また、ギャップ測定手段は、変位部を駆動させるために静電駆動電極に電圧を印加した後、静電駆動電極に保持された電荷保持量を測定することで、キャップ間隔の測定を実施することができる。すなわち、別途静電容量を測定するための専用の電極を設ける必要がなく、静電駆動電極を静電容量測定用電極として用いることができる。このような構成とすることで、分光特性装置の構成をより簡単にすることができる。
また、ギャップ測定手段は、変位部を駆動させるために静電駆動電極に電圧を印加した後、静電駆動電極に保持された電荷保持量を測定することで、キャップ間隔の測定を実施することができる。すなわち、別途静電容量を測定するための専用の電極を設ける必要がなく、静電駆動電極を静電容量測定用電極として用いることができる。このような構成とすることで、分光特性装置の構成をより簡単にすることができる。
本発明の分光測定装置では、前記ギャップ調整手段は、前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に設けられる静電駆動電極を備え、前記ギャップ制御手段は、前記変位部を前記設定変位位置に変位させる際に前記静電駆動電極に電圧を印加し、前記復元過程において、前記静電駆動電極への電圧印加を停止させる構成とすることが好ましい。
ここで、変位部の復元過程において、静電駆動電極に電圧を印加した状態では、ギャップ間隔の測定が困難となる場合がある。例えば、変位部が設定変位位置から中間変位位置まで移動するために要した時間に基づいてギャップ間隔を測定する場合、静電駆動電極に電圧が印加されている場合、静電引力が作用して変位部の移動速度が変化する。したがって、変位部の移動時間に基づいてギャップを測定する場合、この静電引力を考慮してギャップ間隔を演算する必要があり、ギャップ間隔の演算が複雑化する。また、静電容量測定用電極によりギャップ間隔を測定する場合では、静電駆動電極に電圧が印加されていると、静電駆動電極に保持される電荷の影響により、静電容量測定用電極に保持される電荷保持量が変化する。したがって、静電容量測定用電極から検出される信号にノイズ成分が含まれることになり、精度の高いギャップ間隔測定を実施できない。さらに、静電駆動電極を静電容量測定用電極として用いる場合では、駆動電圧が印加している状態では、ギャップ間隔測定を実施できないという問題がある。
これに対して、本発明では、変位部の復元過程において、静電駆動電極に電圧を印加しないため、上述のような静電駆動電極に保持される電荷による影響を抑制でき、精度の高いギャップ間隔の測定を実施できる。
これに対して、本発明では、変位部の復元過程において、静電駆動電極に電圧を印加しないため、上述のような静電駆動電極に保持される電荷による影響を抑制でき、精度の高いギャップ間隔の測定を実施できる。
本発明の分光測定装置では前記設定変位位置は、前記第一反射膜および前記第二反射膜が当接する限界変位位置であることが好ましい。
ギャップ制御手段により変位部を移動させる量としては、上述したように、例えば、所定電圧を印加した際の変位部の位置を工場出荷時に測定し、データとして保持しておくこともできるが、この場合、工場出荷時点で、上記電圧を印加した状態でのギャップ間隔を測定する必要があり、製造工程の増大に繋がる。これに対して、ギャップ制御手段により、反射膜同士が接触する限界変位位置まで変位部を移動させる構成とした場合、上述のような工場出荷時点でのギャップ測定工程が不要であり、製造効率を向上させることができる。
さらに、反射膜同士が接触した限界変位位置では、ギャップが０となり、この限界変位位置から初期位置までの広い範囲で、ギャップ間隔の測定を実施することができる。したがって、より広い波長域の分光特性の測定を実施することができる。
さらに、反射膜同士が接触した限界変位位置では、ギャップが０となり、この限界変位位置から初期位置までの広い範囲で、ギャップ間隔の測定を実施することができる。したがって、より広い波長域の分光特性の測定を実施することができる。
本発明の分析装置は、分光測定装置と、前記分光測定装置での測定処理により得られる、前記ギャップの間隔に対する前記受光量に基づいて、測定対象光の分光特性を分析する分析手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、分光測定装置により得られる分光特性に基づいて、分析手段により入射光の分光特性を解析する。ここで分析手段による分光特性の解析処理としては、例えば、分光測定装置により得られる、入射光に含まれる各波長成分の光量に基づいて、測定されていない波長成分の光量を演算により補完する補完処理を実施したり、補完処理により測定対象光の分光特性グラフを作成したりする処理などの各種処理を含む。
ここで、上述したように、分光測定装置により、測定対象光の正確な分光特性を測定することができるため、分析手段においても、正確は測定結果に基づいた正確な分析処理を実施することができる。
ここで、上述したように、分光測定装置により、測定対象光の正確な分光特性を測定することができるため、分析手段においても、正確は測定結果に基づいた正確な分析処理を実施することができる。
〔第一実施形態〕
以下、本発明に係る第一実施形態の分析装置である測色装置を図面に基づいて説明する。
（１．測色装置の構成）
図１は、第一実施形態の分析装置である測色装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、測色装置１は、光源装置２と、分光測定装置３と、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から被検査対象Ａに向かって例えば白色光を射出し、被検査対象Ａで反射された光である検査対象光を分光測定装置３に入射させる。そして、分光測定装置３にて検査対象光を分光し、分光した各波長の光の光量をそれぞれ測定する分光特性測定を実施する。そして、測色制御装置４は、得られた分光特性に基づいて、被検査対象Ａの測色処理、すなわちどの波長の色がどの程度含まれているかを分析する。
以下、本発明に係る第一実施形態の分析装置である測色装置を図面に基づいて説明する。
（１．測色装置の構成）
図１は、第一実施形態の分析装置である測色装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、測色装置１は、光源装置２と、分光測定装置３と、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から被検査対象Ａに向かって例えば白色光を射出し、被検査対象Ａで反射された光である検査対象光を分光測定装置３に入射させる。そして、分光測定装置３にて検査対象光を分光し、分光した各波長の光の光量をそれぞれ測定する分光特性測定を実施する。そして、測色制御装置４は、得られた分光特性に基づいて、被検査対象Ａの測色処理、すなわちどの波長の色がどの程度含まれているかを分析する。
（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おり、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。
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おり、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。
（３．分光測定装置の構成）
分光測定装置３は、被検査対象Ａにより反射された測定対象光を分光し、分光された光の光量を測定することで、分光特性を得る装置である。この分光測定装置３は、図１に示すように、エタロン５と、受光手段としての受光部６と、駆動回路７と、制御回路部８と、を備えている。また、分光測定装置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（測定対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。
受光部６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、受光部６は、制御回路部８に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御回路部８に出力する。
分光測定装置３は、被検査対象Ａにより反射された測定対象光を分光し、分光された光の光量を測定することで、分光特性を得る装置である。この分光測定装置３は、図１に示すように、エタロン５と、受光手段としての受光部６と、駆動回路７と、制御回路部８と、を備えている。また、分光測定装置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（測定対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。
受光部６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、受光部６は、制御回路部８に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御回路部８に出力する。
（３−１．エタロンの構成）
図２は、分光測定装置３を構成するエタロン５の概略構成を示す断面図である。
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、第一基板である可動基板５２、および第二基板である固定基板５１を備えている。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、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。これらの中でも、各基板５１，５２の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板５１，５２を形成することで、後述する反射膜５３，５４や、各電極の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板５１，５２は、例えば常温活性化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。
図２は、分光測定装置３を構成するエタロン５の概略構成を示す断面図である。
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、第一基板である可動基板５２、および第二基板である固定基板５１を備えている。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、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。これらの中でも、各基板５１，５２の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板５１，５２を形成することで、後述する反射膜５３，５４や、各電極の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板５１，５２は、例えば常温活性化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。
また、固定基板５１と、可動基板５２との間には、本発明の第二反射膜である固定反射膜５３および第一反射膜である可動反射膜５４が設けられる。ここで、固定反射膜５３は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５４は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５３および可動反射膜５４は、ギャップＧを介して対向配置されている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５３および可動反射膜５４の間のギャップＧの寸法を調整するためのギャップ調整手段としての静電アクチュエーター５５が設けられている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５３および可動反射膜５４の間のギャップＧの寸法を調整するためのギャップ調整手段としての静電アクチュエーター５５が設けられている。
（３−１−１．固定基板の構成）
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成される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。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形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成される。
電極形成溝５１１は、例えば、エタロン５を厚み方向から見た平面視（以降、エタロン平面視と称す）において、円環形状に形成されている。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部に形成され、電極形成溝５１１の溝底面（電極固定面５１１Ａ）から可動基板５２側に突出して形成される。
そして、電極形成溝５１１の電極固定面５１１Ａには、静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１が形成される。また、固定基板５１には、電極固定面５１１Ａに連続する図示しない第一電極引出溝が形成され、第一電極５５１の外周縁の一部から外側に向かって延出する図示しない第一電極引出部が形成されている。この第一電極引出部は、駆動回路７に接続されている。
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成される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。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形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成される。
電極形成溝５１１は、例えば、エタロン５を厚み方向から見た平面視（以降、エタロン平面視と称す）において、円環形状に形成されている。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部に形成され、電極形成溝５１１の溝底面（電極固定面５１１Ａ）から可動基板５２側に突出して形成される。
そして、電極形成溝５１１の電極固定面５１１Ａには、静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１が形成される。また、固定基板５１には、電極固定面５１１Ａに連続する図示しない第一電極引出溝が形成され、第一電極５５１の外周縁の一部から外側に向かって延出する図示しない第一電極引出部が形成されている。この第一電極引出部は、駆動回路７に接続されている。
反射膜固定部５１２は、上述したように、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円柱状に形成されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、反射膜固定部５１２の可動基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示すが、これに限らない。電極固定面５１１Ａおよび反射膜固定面５１２Ａの高さ位置は、反射膜固定面５１２Ａに固定される固定反射膜５３、および可動基板５２に形成される可動反射膜５４の間のギャップＧの寸法、第一電極５５１および可動基板５２に形成される後述の第二電極５５２の間の寸法、固定反射膜５３や可動反射膜５４の厚み寸法により適宜設定されるものであり、上記のような構成に限られない。例えば反射膜５３，５４として、誘電体多層膜反射膜を用い、その厚み寸法が増大する場合、電極固定面５１１Ａと反射膜固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極固定面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上の反射膜固定溝が形成され、この反射膜固定溝の底面に反射膜固定面５１２Ａが形成される構成などとしてもよい。
そして、反射膜固定面５１２Ａには、例えば直径が約３ｍｍの円形状に形成される固定反射膜５３が固定されている。この固定反射膜５３は、ＡｇＣ単層により形成される反射膜であり、スパッタリングなどの手法により反射膜固定面５１２Ａに形成される。
なお、本実施形態では、固定反射膜５３として、エタロン５で分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇＣ単層の反射膜を用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、エタロン５で分光可能な波長域が狭いが、ＡｇＣ単層反射膜よりも、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、例えばＴｉＯ２−ＳｉＯ２系誘電体多層膜反射膜を用いる構成としてもよい。ただし、この場合、上述したように、固定基板５１の反射膜固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ位置を、固定反射膜５３や可動反射膜５４、分光させる光の波長選択域などにより、適宜設定する必要がある。
なお、本実施形態では、固定反射膜５３として、エタロン５で分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇＣ単層の反射膜を用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、エタロン５で分光可能な波長域が狭いが、ＡｇＣ単層反射膜よりも、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、例えばＴｉＯ２−ＳｉＯ２系誘電体多層膜反射膜を用いる構成としてもよい。ただし、この場合、上述したように、固定基板５１の反射膜固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ位置を、固定反射膜５３や可動反射膜５４、分光させる光の波長選択域などにより、適宜設定する必要がある。
さらに、固定基板５１は、可動基板５２に対向する上面とは反対側の下面において、固定反射膜５３に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。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され、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。
（３−１−２．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エッチングにより加工することで形成される。
具体的には、可動基板５２には、エタロン平面視において、基板中心点を中心とした円形の変位部５２１と、変位部５２１と同軸となる円環状に形成され変位部５２１の外周部に連結される連結保持部５２２と、を備えている。
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エッチングにより加工することで形成される。
具体的には、可動基板５２には、エタロン平面視において、基板中心点を中心とした円形の変位部５２１と、変位部５２１と同軸となる円環状に形成され変位部５２１の外周部に連結される連結保持部５２２と、を備えている。
変位部５２１は、連結保持部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である２００μｍに形成されている。また、変位部５２１は、反射膜固定部５１２の反射膜固定面５１２Ａに平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに可動反射膜５４が固定されている。ここで、この可動反射膜５４と、上記した固定反射膜５３とにより、本発明の一対の反射膜が構成される。また、本実施形態では、可動反射膜５４と固定反射膜５３との間のギャップＧは、初期状態において、例えば４５０ｎｍに設定されている。
ここで、この可動反射膜５４は、上述した固定反射膜５３と同一の構成の反射膜が用いられ、本実施形態では、ＡｇＣ単層反射膜が用いられる。また、ＡｇＣ単層反射膜の膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。
ここで、この可動反射膜５４は、上述した固定反射膜５３と同一の構成の反射膜が用いられ、本実施形態では、ＡｇＣ単層反射膜が用いられる。また、ＡｇＣ単層反射膜の膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。
また、可動面５２１Ａには、第一電極５５１に電磁ギャップを介して対向する、リング状の第二電極５５２が形成されている。ここで、この第二電極５５２および前述した第一電極５５１により静電アクチュエーター５５が構成され、この静電アクチュエーター５５と、駆動回路７と、により、本発明のギャップ調整手段が構成される。
また、第二電極５５２の外周縁の一部からは、図示しない第二電極引出部が外周方向に向かって形成され、駆動回路７に接続されている。そして、駆動回路７から出力される電圧により、第一電極５５１および第二電極５５２の間に静電引力が働き、変位部５２１が反射膜固定部５１２側に移動することで、ギャップＧの間隔（ギャップ間隔）が調整される。
また、第二電極５５２の外周縁の一部からは、図示しない第二電極引出部が外周方向に向かって形成され、駆動回路７に接続されている。そして、駆動回路７から出力される電圧により、第一電極５５１および第二電極５５２の間に静電引力が働き、変位部５２１が反射膜固定部５１２側に移動することで、ギャップＧの間隔（ギャップ間隔）が調整される。
さらに、変位部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の上面において、可動反射膜５４に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。この反射防止膜は、固定基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、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される。
連結保持部５２２は、変位部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成されている。また、連結保持部５２２は、弾性を有し、静電アクチュエーター５５の静電引力により、変位部５２１が固定基板５１側に移動すると、変位部５２１を初期位置に戻すように付勢力が働く。すなわち、連結保持部５２２は、本発明の付勢手段を構成する。
上述のようなエタロン５では、図３に示すような透過特性を有する。図３は、エタロン５の透過特性を示す図である。図３において、「Ｇａｐ」はギャップ間隔を示す。
エタロン５では、一対に反射膜５３，５４の間のギャップＧの間隔（ギャップ間隔）により、透過波長が決定される。すなわち、エタロン５を透過する光は、その半波長の整数倍がギャップ間隔と一致する光であり、半波長の整数倍がギャップ間隔と一致しない光は、反射膜５３，５４により反射される。したがって、図３に示すように、静電アクチュエーター５５によりギャップ間隔をｇ０、ｇ１、ｇ２、ｇ３と変化させることで、エタロン５を透過する光、すなわち透過率が大きい波長がλ０、λ１、λ２、λ３と変化する。
エタロン５では、一対に反射膜５３，５４の間のギャップＧの間隔（ギャップ間隔）により、透過波長が決定される。すなわち、エタロン５を透過する光は、その半波長の整数倍がギャップ間隔と一致する光であり、半波長の整数倍がギャップ間隔と一致しない光は、反射膜５３，５４により反射される。したがって、図３に示すように、静電アクチュエーター５５によりギャップ間隔をｇ０、ｇ１、ｇ２、ｇ３と変化させることで、エタロン５を透過する光、すなわち透過率が大きい波長がλ０、λ１、λ２、λ３と変化する。
（３−２．駆動回路の構成）
駆動回路７は、エタロン５の第一電極引出部、第二電極引出部、および制御回路部８に接続される。この駆動回路７は、制御回路部８から入力される駆動制御信号に基づいて、第一電極引出部および第二引出部を介して、第一電極５５１および第二電極５５２間に駆動電圧を印加し、変位部５２１を予め設定された第一変位位置まで移動させる。
駆動回路７は、エタロン５の第一電極引出部、第二電極引出部、および制御回路部８に接続される。この駆動回路７は、制御回路部８から入力される駆動制御信号に基づいて、第一電極引出部および第二引出部を介して、第一電極５５１および第二電極５５２間に駆動電圧を印加し、変位部５２１を予め設定された第一変位位置まで移動させる。
（３−３．制御回路部の構成）
制御回路部８は、分光測定装置３の全体動作を制御する。この制御回路部８は、図１に示すように、例えばＣＰＵ８１、記憶部８２などにより構成されている。そして、ＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶された各種プログラム、各種データに基づいて、分光測定処理を実施する。記憶部８２は、例えばメモリーやハードディスクなどの記録媒体を備えて構成され、各種プログラム、各種データなどを適宜読み出し可能に記憶する。
制御回路部８は、分光測定装置３の全体動作を制御する。この制御回路部８は、図１に示すように、例えばＣＰＵ８１、記憶部８２などにより構成されている。そして、ＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶された各種プログラム、各種データに基づいて、分光測定処理を実施する。記憶部８２は、例えばメモリーやハードディスクなどの記録媒体を備えて構成され、各種プログラム、各種データなどを適宜読み出し可能に記憶する。
ここで、記憶部８２には、プログラムとしては、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、本発明のギャップ測定手段としてのギャップ演算手段８２３、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５が記憶されている。
また、記憶部８２には、ギャップＧの演算のためのギャップ演算データ８２６が記録されている。このギャップ演算データ８２６としては、静電アクチュエーター５５に印加する電圧である初期駆動電圧、および初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加した際のギャップ間隔である第一ギャップ間隔、変位部５２１が第一変位位置から初期位置まで戻るまでに要する所要復元時間が含まれる。ここで、初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加した際の変位部５２１の変位位置（第一変位位置）が、本発明の設定変位位置となる。
このギャップ演算データ８２６は、例えばエタロン５の製造過程において測定されるデータであり、初期データとして記憶部８２に記憶されている。すなわち、エタロン５の製造工程において、予め、初期駆動電圧を設定し、この初期駆動電圧を第一電極５５１および第二電極５５２間に印加した際の、ギャップ間隔（第一ギャップ間隔）を測定する。また、静電アクチュエーター５５への電圧印加を停止し、変位部５２１が第一変位位置から初期位置に戻るまでの所要復元時間を測定する。そして、これらの初期駆動電圧、第一ギャップ間隔、所要復元時間が初期データであるギャップ演算データ８２６として予め記憶部８２に記憶される。
なお、エタロン５の製造過程において、第一変位位置から所定時間経過後のギャップ間隔を予め測定して、復元経過時間とギャップ間隔とを関連付けたテーブルデータまたは、復元経過時間およびギャップ間隔の関係式などを、ギャップ演算データ８２６に含ませる構成としてもよい。
また、記憶部８２には、ギャップＧの演算のためのギャップ演算データ８２６が記録されている。このギャップ演算データ８２６としては、静電アクチュエーター５５に印加する電圧である初期駆動電圧、および初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加した際のギャップ間隔である第一ギャップ間隔、変位部５２１が第一変位位置から初期位置まで戻るまでに要する所要復元時間が含まれる。ここで、初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加した際の変位部５２１の変位位置（第一変位位置）が、本発明の設定変位位置となる。
このギャップ演算データ８２６は、例えばエタロン５の製造過程において測定されるデータであり、初期データとして記憶部８２に記憶されている。すなわち、エタロン５の製造工程において、予め、初期駆動電圧を設定し、この初期駆動電圧を第一電極５５１および第二電極５５２間に印加した際の、ギャップ間隔（第一ギャップ間隔）を測定する。また、静電アクチュエーター５５への電圧印加を停止し、変位部５２１が第一変位位置から初期位置に戻るまでの所要復元時間を測定する。そして、これらの初期駆動電圧、第一ギャップ間隔、所要復元時間が初期データであるギャップ演算データ８２６として予め記憶部８２に記憶される。
なお、エタロン５の製造過程において、第一変位位置から所定時間経過後のギャップ間隔を予め測定して、復元経過時間とギャップ間隔とを関連付けたテーブルデータまたは、復元経過時間およびギャップ間隔の関係式などを、ギャップ演算データ８２６に含ませる構成としてもよい。
ギャップ制御手段８２１は、ＣＰＵ８１により読み出されることで実行されるプログラムであり、駆動回路７に駆動制御信号を出力して、静電アクチュエーター５５を駆動させる。具体的には、ギャップ制御手段８２１は、記憶部８２に記憶されているギャップ演算データ８２６から、初期駆動電圧を読み出し、この初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加する旨の駆動制御信号を駆動回路７に出力する。
計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１の制御により、変位部５２１が第一変位位置に移動した後、初期位置に戻るまでの復元過程の時間を計測する。具体的には、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１によりエタロン５の静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧が印加された状態で、カウンターの値をリセットする。そして、ギャップ制御手段８２１の制御により、静電アクチュエーター５５に印加される初期駆動電圧が切られた時点からの経過時間をカウントする。
ギャップ演算手段８２３は、変位部５２１が第一変位位置に移動された後、連結保持部５２２の復元力により初期位置に戻るまでの復元過程において、ギャップＧの間隔を演算する。
ここで、変位部５２１は、第一変位位置に移動された後、静電アクチュエーター５５への駆動電圧印加が停止、すなわち印加電圧が０Ｖに設定されると、変位部５２１には、連結保持部５２２の復元力のみが作用するため、次式（１）に示すような自由振動の挙動に沿って初期位置まで戻る。
ここで、変位部５２１は、第一変位位置に移動された後、静電アクチュエーター５５への駆動電圧印加が停止、すなわち印加電圧が０Ｖに設定されると、変位部５２１には、連結保持部５２２の復元力のみが作用するため、次式（１）に示すような自由振動の挙動に沿って初期位置まで戻る。
［数１］
ｘ＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α） …（１）
ｘ＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α） …（１）
ここで、変位部５２１の初期位置（変位部５２１が変位していない状態）に位置する際のギャップ間隔をｇ０とし、第一ギャップ間隔をｇ１とすると、Ａ＝ｇ０−ｇ１で求めることができる。また、変位部５２１が第一変位位置から初期位置までに要する所要復元時間をＴ１とすると、ω＝２π／Ｔ＝π／２Ｔ１となり、初期位相α＝π／２となる。また、復元経過時間ｔが経過した後のギャップ間隔をｇとすると、ｘ＝ｇ０−ｇとなる。したがって、ギャップ間隔ｇは、次式（２）により求めることが可能となる。
［数２］
ｇ＝ｇ０−（ｇ０−ｇ１）ｓｉｎ（（２πｔ／Ｔ）＋π／２） …（２）
ｇ＝ｇ０−（ｇ０−ｇ１）ｓｉｎ（（２πｔ／Ｔ）＋π／２） …（２）
したがって、変位部５２１が第一変位位置に移動した際の第一ギャップ間隔ｇ１、第一変位位置から初期位置までに要する復元時間Ｔ１がギャップ演算データ８２６から取得できるため、第一変位位置から所定の復元経過時間が経過した後のギャップ間隔ｇを演算することができる。
光量認識手段８２４は、変位部５２１が第一変位位置に移動された後、連結保持部５２２の復元力により初期位置に戻るまでの復元過程において、受光部６から入力される電気信号（光量検出信号）を取得し、受光部６で測定された、エタロン５を透過した光の光量を認識する。
測定制御手段８２５は、ギャップ演算手段８２３によるギャップ間隔の演算と、光量認識手段８２４による透過光の受光量に応じた光量検出信号の認識と、を同時に実施させる制御（分光測定処理）をする。すなわち、測定制御手段８２５は、ギャップ間隔と、このギャップ間隔に対応して、受光部６で測定される透過光の受光量との双方を同時に取得する。
具体的には、測定制御手段８２５は、変位部５２１が第一変位位置に移動され、静電アクチュエーター５５への初期駆動電圧の印加が停止された後、初期位置に戻るまでの復元過程において、分光測定処理を実施する。また、測定制御手段８２５は、計時手段で計測される復元経過時間と、この復元経過時間に対してギャップ演算手段８２３により演算されるギャップ間隔と、光量認識手段８２４により認識される光量検出信号と、を取得し、これらの復元経過時間、ギャップ間隔、および光量検出信号を関連付けて記憶部８２に記憶する。
また、測定制御手段８２５は、復元過程において、この分光測定処置を複数回実施する。ここで、測定制御手段８２５が分光測定処理を実施するタイミングとしては、分光測定装置３により測定される分光特性の精度などにより適宜設定することが可能である。例えば、予め測定タイミングを設定しておき、記憶部８２に記憶しておき、計時手段にて計時される復元経過時間がこの測定タイミングと一致した際に分光測定処理を実施する処理としてもよい。なお、本実施形態では、予め設定された周期で、計時手段により計時される復元経過時間、ギャップ演算手段８２３により測定されるギャップ間隔、光量測定手段により測定される透過光の光量を同時に取得する構成などとしてもよい。この場合、測定タイミングである周期を狭めることで、ギャップ間隔および透過光の光量の連続的な変化を監視でき、より精度の高い分光特性測定を実施することが可能となる。
具体的には、測定制御手段８２５は、変位部５２１が第一変位位置に移動され、静電アクチュエーター５５への初期駆動電圧の印加が停止された後、初期位置に戻るまでの復元過程において、分光測定処理を実施する。また、測定制御手段８２５は、計時手段で計測される復元経過時間と、この復元経過時間に対してギャップ演算手段８２３により演算されるギャップ間隔と、光量認識手段８２４により認識される光量検出信号と、を取得し、これらの復元経過時間、ギャップ間隔、および光量検出信号を関連付けて記憶部８２に記憶する。
また、測定制御手段８２５は、復元過程において、この分光測定処置を複数回実施する。ここで、測定制御手段８２５が分光測定処理を実施するタイミングとしては、分光測定装置３により測定される分光特性の精度などにより適宜設定することが可能である。例えば、予め測定タイミングを設定しておき、記憶部８２に記憶しておき、計時手段にて計時される復元経過時間がこの測定タイミングと一致した際に分光測定処理を実施する処理としてもよい。なお、本実施形態では、予め設定された周期で、計時手段により計時される復元経過時間、ギャップ演算手段８２３により測定されるギャップ間隔、光量測定手段により測定される透過光の光量を同時に取得する構成などとしてもよい。この場合、測定タイミングである周期を狭めることで、ギャップ間隔および透過光の光量の連続的な変化を監視でき、より精度の高い分光特性測定を実施することが可能となる。
（４．測色制御装置の構成）
測色制御装置４は、分光測定装置３および光源装置２に接続されており、光源装置２の制御、分光測定装置３により取得される分光特性に基づく測色処理を実施する。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、分光特性取得部４２、および測色処理部４３などを備えて構成されている。
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射出させる。
分光特性取得部４２は、分光測定装置３に接続され、分光測定装置３から入力される分光特性を取得する。
測色制御装置４は、分光測定装置３および光源装置２に接続されており、光源装置２の制御、分光測定装置３により取得される分光特性に基づく測色処理を実施する。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、分光特性取得部４２、および測色処理部４３などを備えて構成されている。
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射出させる。
分光特性取得部４２は、分光測定装置３に接続され、分光測定装置３から入力される分光特性を取得する。
測色処理部４３は、分光特性に基づいて、被検査対象Ａの色度を測定する測色処理を実施する。例えば、測色処理部４３は、分光測定装置３から得られた分光特性をグラフ化し、図示しないプリンターやディスプレイなどの出力装置に出力するなどの処理を実施する。
（５．分光測定装置の動作）
次に、上記のような測色装置１を構成する分光測定装置３の動作について図面に基づいて説明する。
図４は、エタロン５における変位部５２１の変位状態を示す図であり、（Ａ）は、静電アクチュエーター５５に電圧が印加されていない初期状態を示す図、（Ｂ）は、静電アクチュエーター５５に初期電圧Ｖ３を印加した状態を示す図、（Ｃ）は、復元過程において、復元経過時間ｔ２が経過した状態を示す図、（Ｄ）は、復元経過時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）が経過した状態を示す図、（Ｅ）は、復元経過時間ｔ４が経過し、変位部５２１が初期位置に復元された状態を示す図である。なお、図中「Gap」はギャップ間隔を示す。
図５は、分光測定装置３に入射する検査対象光の分光特性の例を示す図である。
図６は、図５に示す検査対象光がエタロン５に入射した際の、透過光の光量を示す図である。
図７は、図５に示す検査対象光に対して、受光部６から出力される光量検出信号を示す図である。
次に、上記のような測色装置１を構成する分光測定装置３の動作について図面に基づいて説明する。
図４は、エタロン５における変位部５２１の変位状態を示す図であり、（Ａ）は、静電アクチュエーター５５に電圧が印加されていない初期状態を示す図、（Ｂ）は、静電アクチュエーター５５に初期電圧Ｖ３を印加した状態を示す図、（Ｃ）は、復元過程において、復元経過時間ｔ２が経過した状態を示す図、（Ｄ）は、復元経過時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）が経過した状態を示す図、（Ｅ）は、復元経過時間ｔ４が経過し、変位部５２１が初期位置に復元された状態を示す図である。なお、図中「Gap」はギャップ間隔を示す。
図５は、分光測定装置３に入射する検査対象光の分光特性の例を示す図である。
図６は、図５に示す検査対象光がエタロン５に入射した際の、透過光の光量を示す図である。
図７は、図５に示す検査対象光に対して、受光部６から出力される光量検出信号を示す図である。
上記のような分光測定装置３では、入射光（検査対象光）の分光特性を測定するために、まず、制御回路部８のＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶される各種プログラム、すなわち、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ演算手段８２３、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５を起動させる。
この後、ＣＰＵ８１により起動されたギャップ制御手段８２１は、記憶部８２に記録されるギャップ演算データ８２６から初期駆動電圧を取得し、この初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加する旨の駆動制御信号を駆動回路７に出力する。これにより、変位部５２１は、図４（Ａ）に示すような初期位置から、図４（Ｂ）に示すような第一変位位置まで移動する。この時、ギャップ間隔は、ギャップ演算データ８２６に記憶される第一ギャップ間隔ｇ３となる。
また、計時手段８２２は、変位部５２１が第一変位位置に移動したタイミングで、カウンター値をリセットし、例えば「０」に設定する。
この後、ＣＰＵ８１により起動されたギャップ制御手段８２１は、記憶部８２に記録されるギャップ演算データ８２６から初期駆動電圧を取得し、この初期駆動電圧を静電アクチュエーター５５に印加する旨の駆動制御信号を駆動回路７に出力する。これにより、変位部５２１は、図４（Ａ）に示すような初期位置から、図４（Ｂ）に示すような第一変位位置まで移動する。この時、ギャップ間隔は、ギャップ演算データ８２６に記憶される第一ギャップ間隔ｇ３となる。
また、計時手段８２２は、変位部５２１が第一変位位置に移動したタイミングで、カウンター値をリセットし、例えば「０」に設定する。
さらに、測定制御手段８２５は、変位部５２１が第一変位位置に位置する状態での分光測定処理を実施させる。つまり、測定制御手段８２５は、光量認識手段８２４を制御して、受光部６から出力される光量検出信号を認識させ、認識した光量検出信号を記憶部８２に記憶する。なお、変位部５２１が第一変位位置に移動した状態でのギャップ間隔はギャップ演算データ８２６に記憶される第一ギャップ間隔ｇ３であるため、ギャップ演算手段８２３によるギャップ間隔の演算は実施されない。
この後、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に印加していた初期駆動電圧Ｖ３を停止、すなわち静電アクチュエーター５５への印加電圧を０Ｖに設定する。これにより、変位部５２１には、連結保持部５２２による付勢力のみが作用し、自由振動に挙動に従って初期位置まで復元する。
また、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１により初期駆動電圧Ｖ３が停止されるタイミングｔ１をｔ１＝０とし、以降、変位部５２１が初期位置に戻るまでの復元過程において、復元経過時間ｔをカウントする。
また、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１により初期駆動電圧Ｖ３が停止されるタイミングｔ１をｔ１＝０とし、以降、変位部５２１が初期位置に戻るまでの復元過程において、復元経過時間ｔをカウントする。
そして、測定制御手段８２５は、変位部５２１の復元過程において、計時手段８２２によりカウントされる復元経過時間ｔが予め設定された所定周期となる度に、ギャップ間隔ｇの演算および光量検出信号の取得を同時に行う分光測定処理を実施する。
なお、図４から図７では、計時手段８２２によりカウントされる復元経過時間ｔがｔ＝ｔ２、ｔ３、ｔ４となるタイミングでの分光測定処理を例示するが、実際には、さらに小さい周期に設定され、例えば略連続的に分光測定処理を実施し、略連続的に復元経過時間ｔ、ギャップ間隔ｇ、光量検出信号Ｉを取得する。
なお、図４から図７では、計時手段８２２によりカウントされる復元経過時間ｔがｔ＝ｔ２、ｔ３、ｔ４となるタイミングでの分光測定処理を例示するが、実際には、さらに小さい周期に設定され、例えば略連続的に分光測定処理を実施し、略連続的に復元経過時間ｔ、ギャップ間隔ｇ、光量検出信号Ｉを取得する。
ここで、本実施形態では、復元経過時間ｔにより、ギャップ間隔ｇを演算し、このギャップ間隔ｇからさらに、透過光の波長を求める。すなわち、ギャップ演算手段８２３では、復元経過時間ｔを、上述した式（２）に代入することで、ギャップ間隔ｇが演算される。このギャップ間隔ｇが求まると、図３に示すように、エタロン５を透過する透過光の波長λが決定する。したがって、復元経過時間ｔでの透過光の光量を測定すれば、透過光の波長、およびこの波長に対する光量が測定できる。
例えば、図５に示すような検査対象光が分光測定装置３に入射し、図４（Ｂ）に示すように、変位部５２１が第一変位位置に位置する場合、ギャップ間隔がｇ３となる。この場合は、図６（Ａ）に示すように、波長がλ３となる光のみ透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ３が光量検出信号として出力される。
また、図４（Ｃ）（Ｄ）のように、復元経過時間ｔがｔ＝ｔ２，ｔ３となる復元過程では、ギャップ演算手段８２３によりギャップ間隔ｇ２、ｇ１が演算される。この場合は、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すように、波長がλ２、λ１となる光のみが透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ２，Ｉ１が光量検出信号として出力される。
さらに、図４（Ｅ）に示すように、復元経過時間ｔがｔ＝ｔ４となり、変位部５２１が初期位置に戻った場合、ギャップ間隔がｇ０となる。このギャップ間隔ｇ０は、予めギャップ演算データとして記録されているものを用いてもよいが、式（２）により演算により算出することで、より精度の高い測定が可能となる。この場合は、図６（Ｄ）に示すように、波長がλ０となる光のみが透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ０が光量検出信号として出力される。
例えば、図５に示すような検査対象光が分光測定装置３に入射し、図４（Ｂ）に示すように、変位部５２１が第一変位位置に位置する場合、ギャップ間隔がｇ３となる。この場合は、図６（Ａ）に示すように、波長がλ３となる光のみ透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ３が光量検出信号として出力される。
また、図４（Ｃ）（Ｄ）のように、復元経過時間ｔがｔ＝ｔ２，ｔ３となる復元過程では、ギャップ演算手段８２３によりギャップ間隔ｇ２、ｇ１が演算される。この場合は、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すように、波長がλ２、λ１となる光のみが透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ２，Ｉ１が光量検出信号として出力される。
さらに、図４（Ｅ）に示すように、復元経過時間ｔがｔ＝ｔ４となり、変位部５２１が初期位置に戻った場合、ギャップ間隔がｇ０となる。このギャップ間隔ｇ０は、予めギャップ演算データとして記録されているものを用いてもよいが、式（２）により演算により算出することで、より精度の高い測定が可能となる。この場合は、図６（Ｄ）に示すように、波長がλ０となる光のみが透過され、図７（Ａ）に示すように、電流値Ｉ０が光量検出信号として出力される。
そして、測定制御手段８２５による分光測定処理の測定タイミングをより小さい周期に設定することで、より詳細に波長に対する光量を検出することができ、例えば、連続的に復元経過時間ｔおよび光量検出信号Ｉを取得することで、図７（Ｂ）に示すような分光特性曲線を得ることができる。なお、測定回数が少ない場合、例えば図７（Ａ）に示すような測定結果が得られた場合、これらの測定結果を補完処理することで、図７（Ｂ）のような分光特性曲線を得る構成としてもよい。
（６．第一実施形態の作用効果）
上述したように、上記第一実施形態の測色装置１における分光測定装置３では、ギャップ制御手段８２１により、駆動回路７から静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧を印加して、エタロン５の変位部５２１を第一変位位置まで移動させた後、静電アクチュエーター５５への電圧印加を停止させる。そして、測定制御手段８２５は、変位部５２１が初期位置に復元するまでの復元過程で、分光測定処理を実施し、すなわち、ギャップ演算手段８２３によるギャップ間隔の測定、および光量認識手段８２４による光量測定を実施させる。
上述したように、上記第一実施形態の測色装置１における分光測定装置３では、ギャップ制御手段８２１により、駆動回路７から静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧を印加して、エタロン５の変位部５２１を第一変位位置まで移動させた後、静電アクチュエーター５５への電圧印加を停止させる。そして、測定制御手段８２５は、変位部５２１が初期位置に復元するまでの復元過程で、分光測定処理を実施し、すなわち、ギャップ演算手段８２３によるギャップ間隔の測定、および光量認識手段８２４による光量測定を実施させる。
このため、復元過程において、一対の反射膜５３，５４間のギャップ間隔を正確に求めることができ、受光部６で受光される透過光の正確な波長を求めることができる。
ここで、静電アクチュエーター５５に電圧を印加してギャップ間隔を所望の値に設定する場合では、第一電極５５１および第二電極５５２の膜厚、一対の反射膜５３，５４の膜厚などにより、個々のエタロン５により個体差が生じ、所望のギャップ間隔に設定することが困難となる。また、複数回のフィードバック制御を繰り返すような制御を実施する場合では、ギャップ間隔の調整処理に長時間を要する場合がある。これに対して、上記実施形態の分光測定装置３では、復元過程で、ギャップ間隔を測定するだけで、透過光の波長を求めることができ、迅速な分光測定処理を実施できる。
また、ギャップ測定と同時に光量測定を実施するため、上記のように、求めた正確な波長に対する光量を得ることができる。したがって、ギャップ演算手段８２３によるギャップ測定処理のタイミングを変化させることで、異なる波長の透過光の光量を検出することができる。そして、このように測定された複数波長に対する光量を求めることで、検査対象光の正確な分光特性を取得することができる。
また、このような分光測定装置３を備えた測色装置１では、迅速にかつ精度の高い分光特性に基づいた測色処理を実施できる。
ここで、静電アクチュエーター５５に電圧を印加してギャップ間隔を所望の値に設定する場合では、第一電極５５１および第二電極５５２の膜厚、一対の反射膜５３，５４の膜厚などにより、個々のエタロン５により個体差が生じ、所望のギャップ間隔に設定することが困難となる。また、複数回のフィードバック制御を繰り返すような制御を実施する場合では、ギャップ間隔の調整処理に長時間を要する場合がある。これに対して、上記実施形態の分光測定装置３では、復元過程で、ギャップ間隔を測定するだけで、透過光の波長を求めることができ、迅速な分光測定処理を実施できる。
また、ギャップ測定と同時に光量測定を実施するため、上記のように、求めた正確な波長に対する光量を得ることができる。したがって、ギャップ演算手段８２３によるギャップ測定処理のタイミングを変化させることで、異なる波長の透過光の光量を検出することができる。そして、このように測定された複数波長に対する光量を求めることで、検査対象光の正確な分光特性を取得することができる。
また、このような分光測定装置３を備えた測色装置１では、迅速にかつ精度の高い分光特性に基づいた測色処理を実施できる。
また、上記のような分光測定装置３では、測定制御手段８２５は、復元過程において、複数回の分光測定処理を実施する。このため、例えば１度の復元過程で１回の分光測定処理を実施する場合では、検査対象光の分光特性を得るために複数回測定を実施する必要があるが、１度の復元過程で複数の測定結果が得られるため、測定回数を減らすことができる。したがって、検査対象光の分光特性をより迅速に測定することができる。
これに加えて、本実施形態では、測定制御手段８２５により分光測定処理を実施するタイミング周期を小さく設定し、略連続的に分光測定処理を実施する。したがって、一度の測定で、エタロン５により分光可能な波長域の全域に対して、その分光特性を得ることができ、図７（Ｂ）に示すような精度の高い分光特性曲線を得ることができる。
これに加えて、本実施形態では、測定制御手段８２５により分光測定処理を実施するタイミング周期を小さく設定し、略連続的に分光測定処理を実施する。したがって、一度の測定で、エタロン５により分光可能な波長域の全域に対して、その分光特性を得ることができ、図７（Ｂ）に示すような精度の高い分光特性曲線を得ることができる。
さらに、ギャップ演算手段８２３は、復元経過時間ｔに基づいて、式（２）によりギャップ間隔を演算により求めている。このため、ギャップ演算手段８２３は、計時手段８２２により計測される復元経過時間を取得することで、容易にギャップ間隔を演算により求めることができる。このような構成では、ギャップ間隔を測定するために、エタロン５に特別な構成部品を設ける必要がなく、エタロン５の構成を簡単にできる。
そして、測定制御手段８２５により分光測定処理を実施する際に、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に印加する電圧を０Ｖに設定する。このため、変位部５２１には、静電アクチュエーター５５による静電引力が作用しない。したがって、変位部５２１は、連結保持部５２２の付勢力（復元力）による自由振動の挙動にしたがって初期位置まで復元し、ギャップ演算手段８２３は、式（２）に示すような簡単な演算式で正確なギャップ間隔を求めることができる。
また、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ演算手段８２３、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５は、記憶部８２に記憶されるプログラムにより構成され、ＣＰＵ８１により適宜読み出されて実行されることで、分光特性の測定処理が実施される。このような構成とすることで、構造の簡略化を図れ、分光測定装置３の小型化にも対応できる。
〔第二実施形態〕
次に、本発明に係る第二実施形態の測色装置について、図面に基づいて説明する。
図８は、第二実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図である。図８において、前記第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
次に、本発明に係る第二実施形態の測色装置について、図面に基づいて説明する。
図８は、第二実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図である。図８において、前記第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
第二実施形態の測色装置１は、第一実施形態と略同様の構成を有し、分光測定装置３の一部の構成のみが異なる。
すなわち、第二実施形態の分光測定装置３は、エタロン５と、受光手段としての受光部６と、駆動回路７と、ギャップ検出回路９と、制御回路部８と、を備えている。この第二実施形態では、エタロン５を構成する第一電極５５１、第二電極５５２、およびギャップ検出回路９により本発明のギャップ検出手段が構成される。
また、制御回路部８は、ＣＰＵ８１と記憶部８２とを備え、記憶部８２には、ＣＰＵ８１により読み出されて実行されるプログラムとして、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ認識手段８２７、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５が記録されている。
ここで、エタロン５の構成、受光部６、駆動回路７の構成については、上記第一実施形態と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
すなわち、第二実施形態の分光測定装置３は、エタロン５と、受光手段としての受光部６と、駆動回路７と、ギャップ検出回路９と、制御回路部８と、を備えている。この第二実施形態では、エタロン５を構成する第一電極５５１、第二電極５５２、およびギャップ検出回路９により本発明のギャップ検出手段が構成される。
また、制御回路部８は、ＣＰＵ８１と記憶部８２とを備え、記憶部８２には、ＣＰＵ８１により読み出されて実行されるプログラムとして、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ認識手段８２７、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５が記録されている。
ここで、エタロン５の構成、受光部６、駆動回路７の構成については、上記第一実施形態と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
ギャップ検出回路９は、エタロン５の静電アクチュエーター５５である第一電極５５１および第二電極５５２に接続されている。すなわち、第二実施形態では、第一電極５５１および第二電極５５２は、本発明の静電容量測定用電極としても機能する。
ここで、図９にエタロン５の平面図を示す。図９に示すように、第二実施形態のエタロン５は、平面視正方形状に形成されるが、第一電極５５１から対角関係となる頂点５Ａ，５Ｃに向かって、それぞれ、駆動用第一電極引出部５５１Ａ、および検出用第一電極引出部５５１Ｂが形成される。同様にして、第二電極５５２から対角関係となる頂点５Ｂ，５Ｄに向かって、駆動用第二電極引出部５５２Ａ、および検出用第二電極引出部５５２Ｂが形成される。そして、駆動用第一電極引出部５５１Ａの先端部、および駆動用第二電極引出部５５２Ａの先端部は、それぞれ駆動回路７に接続され、検出用第一電極引出部５５１Ｂの先端部、および検出用第二電極引出部５５２Ｂの先端部は、それぞれギャップ検出回路９に接続される。
なお、第一電極５５１および第二電極５５２は、それぞれ１つずつ引出部を備え、これらの引出部に駆動回路７およびギャップ検出回路９の双方が接続される構成であってもよい。ただし、本実施形態のように、エタロン５が、一辺１０ｍｍ程度に形成される微小基板により構成される場合、１つの引出部に駆動回路７およびギャップ検出回路９を接続する構成では、配線作業が困難となるおそれがある。また、ギャップ検出回路９に、駆動回路７による電圧印加のノイズが入りやすくなるなどの問題もある。したがって、図９に示すように、第一電極５５１に、駆動用第一電極引出部５５１Ａ、および検出用第一電極引出部５５１Ｂの双方を形成し、第二電極５５２に駆動用第二電極引出部５５２Ａ、および検出用第二電極引出部５５２Ｂの双方を形成する構成とすることが好ましい。
ここで、図９にエタロン５の平面図を示す。図９に示すように、第二実施形態のエタロン５は、平面視正方形状に形成されるが、第一電極５５１から対角関係となる頂点５Ａ，５Ｃに向かって、それぞれ、駆動用第一電極引出部５５１Ａ、および検出用第一電極引出部５５１Ｂが形成される。同様にして、第二電極５５２から対角関係となる頂点５Ｂ，５Ｄに向かって、駆動用第二電極引出部５５２Ａ、および検出用第二電極引出部５５２Ｂが形成される。そして、駆動用第一電極引出部５５１Ａの先端部、および駆動用第二電極引出部５５２Ａの先端部は、それぞれ駆動回路７に接続され、検出用第一電極引出部５５１Ｂの先端部、および検出用第二電極引出部５５２Ｂの先端部は、それぞれギャップ検出回路９に接続される。
なお、第一電極５５１および第二電極５５２は、それぞれ１つずつ引出部を備え、これらの引出部に駆動回路７およびギャップ検出回路９の双方が接続される構成であってもよい。ただし、本実施形態のように、エタロン５が、一辺１０ｍｍ程度に形成される微小基板により構成される場合、１つの引出部に駆動回路７およびギャップ検出回路９を接続する構成では、配線作業が困難となるおそれがある。また、ギャップ検出回路９に、駆動回路７による電圧印加のノイズが入りやすくなるなどの問題もある。したがって、図９に示すように、第一電極５５１に、駆動用第一電極引出部５５１Ａ、および検出用第一電極引出部５５１Ｂの双方を形成し、第二電極５５２に駆動用第二電極引出部５５２Ａ、および検出用第二電極引出部５５２Ｂの双方を形成する構成とすることが好ましい。
そして、ギャップ検出回路９は、検出用第一電極引出部５５１Ｂおよび検出用第二電極引出部５５２Ｂから第一電極５５１および第二電極５５２に保持されている電荷の保持量を検出する。また、ギャップ検出回路９は、これらの電荷保持量に基づいて、ギャップ間隔を算出し、ギャップ検出信号として制御回路部に出力する。
制御回路部８は、第一実施形態と同様に、分光測定装置３の全体動作を制御する。この制御回路部８は、図８に示すように、例えばＣＰＵ８１、記憶部８２などにより構成されている。そして、ＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶された各種プログラム、各種データに基づいて、分光測定処理を実施する。記憶部８２は、例えばメモリーやハードディスクなどの記録媒体を備えて構成され、各種プログラム、各種データなどを適宜読み出し可能に記憶する。
ここで、記憶部８２には、プログラムとしては、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ認識手段８２７、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５が記憶されている。
また、記憶部８２には、ギャップＧの演算のためのギャップ演算データ８２６が記録され、このギャップ演算データ８２６には、静電アクチュエーター５５に印加する電圧である初期駆動電圧が記録される。
なお、計時手段８２２および光量認識手段８２４については、第一実施形態と同様の構成であり、ＣＰＵ８１により実行されることで同様の動作を実施するため、ここでの説明は省略する。
また、記憶部８２には、ギャップＧの演算のためのギャップ演算データ８２６が記録され、このギャップ演算データ８２６には、静電アクチュエーター５５に印加する電圧である初期駆動電圧が記録される。
なお、計時手段８２２および光量認識手段８２４については、第一実施形態と同様の構成であり、ＣＰＵ８１により実行されることで同様の動作を実施するため、ここでの説明は省略する。
ギャップ制御手段８２１は、ＣＰＵ８１により読み出されることで実行されるプログラムであり、駆動回路７に駆動制御信号を出力して、静電アクチュエーター５５を駆動させる。
ここで、第二実施形態のギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧を印加することで、可動反射膜５４と固定反射膜５３とが当接する、すなわちギャップ間隔が０となる限界変位位置まで、変位部５２１を移動させる。
この時、各反射膜５３，５４に過剰な応力が加わり、膜の平行関係が崩れたりする不都合を防止するために、エタロン５の製造時に、変位部５２１を限界変位位置に移動させるために必要な最低電圧が測定され、初期駆動電圧としてギャップ演算データ８２６に記憶される。なお、各反射膜５３，５４の外周縁に膜厚と同一突出寸法の移動規制部を設け、ギャップ制御手段８２１は、これらの移動規制部が当接する位置まで変位部５２１を移動させる構成などとしてもよい。
ここで、第二実施形態のギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧を印加することで、可動反射膜５４と固定反射膜５３とが当接する、すなわちギャップ間隔が０となる限界変位位置まで、変位部５２１を移動させる。
この時、各反射膜５３，５４に過剰な応力が加わり、膜の平行関係が崩れたりする不都合を防止するために、エタロン５の製造時に、変位部５２１を限界変位位置に移動させるために必要な最低電圧が測定され、初期駆動電圧としてギャップ演算データ８２６に記憶される。なお、各反射膜５３，５４の外周縁に膜厚と同一突出寸法の移動規制部を設け、ギャップ制御手段８２１は、これらの移動規制部が当接する位置まで変位部５２１を移動させる構成などとしてもよい。
ギャップ認識手段８２７は、ギャップ検出回路９から入力されるギャップ検出信号に基づいて、ギャップ間隔を認識する。また、ギャップ認識手段８２７は、認識したギャップ間隔を、復元経過時間ｔ、および光量認識手段８２４により認識される光量（光量検出信号）とともに、記憶部８２に記録する。
測定制御手段８２５は、第一実施形態と略同様の構成であり、ギャップ間隔と、このギャップ間隔に対応して、受光部６で測定される透過光の受光量との双方を同時に取得する。ここで、測定制御手段８２５は、ギャップ認識手段８２７により認識されるギャップ間隔と、光量認識手段８２４による透過光の受光量に応じた光量検出信号の認識と、を同時に実施させる制御（分光測定処理）をする。
次に、上記のような分光測定装置３の動作について図面に基づいて説明する。
図１０は、第二実施形態におけるエタロン５の変位部５２１の変位位置を示す図であり、（Ａ）は、静電アクチュエーター５５に電圧が印加されていない初期状態を示す図、（Ｂ）は、静電アクチュエーター５５に初期電圧Ｖ４を印加した状態を示す図、（Ｃ）は、復元過程において、復元経過時間ｔ２が経過した状態を示す図、（Ｄ）は、復元経過時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）が経過した状態を示す図、（Ｅ）は、復元経過時間ｔ４が経過し、変位部５２１が初期位置に復元された状態を示す図である。なお、図中「Gap」はギャップ間隔を示す。
図１０は、第二実施形態におけるエタロン５の変位部５２１の変位位置を示す図であり、（Ａ）は、静電アクチュエーター５５に電圧が印加されていない初期状態を示す図、（Ｂ）は、静電アクチュエーター５５に初期電圧Ｖ４を印加した状態を示す図、（Ｃ）は、復元過程において、復元経過時間ｔ２が経過した状態を示す図、（Ｄ）は、復元経過時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）が経過した状態を示す図、（Ｅ）は、復元経過時間ｔ４が経過し、変位部５２１が初期位置に復元された状態を示す図である。なお、図中「Gap」はギャップ間隔を示す。
上記のような分光測定装置３では、入射光（検査対象光）の分光特性を測定するために、まず、制御回路部８のＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶される各種プログラム、すなわち、ギャップ制御手段８２１、計時手段８２２、ギャップ認識手段８２７、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５を起動させる。
この後、ＣＰＵ８１により起動されたギャップ制御手段８２１は、記憶部８２に記録されるギャップ演算データ８２６から初期駆動電圧Ｖ４を取得し、この初期駆動電圧Ｖ４を静電アクチュエーター５５に印加する旨の駆動制御信号を駆動回路７に出力する。これにより、変位部５２１は、図１０（Ａ）に示すような初期位置から、図１０（Ｂ）に示すような限界変位位置まで移動し、ギャップ間隔が０に設定される。なお、変位部５２１を限界変位位置に移動させた場合においても、第一電極５５１および第二電極５５２の間には所定の電磁ギャップが形成され、電荷が逃げることがない。
また、計時手段８２２は、変位部５２１が第一変位位置に移動したタイミングで、カウンター値をリセットし、例えば「０」に設定する。
この後、ＣＰＵ８１により起動されたギャップ制御手段８２１は、記憶部８２に記録されるギャップ演算データ８２６から初期駆動電圧Ｖ４を取得し、この初期駆動電圧Ｖ４を静電アクチュエーター５５に印加する旨の駆動制御信号を駆動回路７に出力する。これにより、変位部５２１は、図１０（Ａ）に示すような初期位置から、図１０（Ｂ）に示すような限界変位位置まで移動し、ギャップ間隔が０に設定される。なお、変位部５２１を限界変位位置に移動させた場合においても、第一電極５５１および第二電極５５２の間には所定の電磁ギャップが形成され、電荷が逃げることがない。
また、計時手段８２２は、変位部５２１が第一変位位置に移動したタイミングで、カウンター値をリセットし、例えば「０」に設定する。
さらに、測定制御手段８２５は、変位部５２１が限界変位位置に位置する状態での分光測定処理を実施させる。すなわち、測定制御手段８２５は、光量認識手段８２４を制御して、受光部６から出力される光量検出信号を認識させ、認識した光量検出信号を記憶部８２に記憶する。なお、変位部５２１が限界変位位置に移動した状態では、ギャップ間隔が０となるため、ギャップ検出回路９によるギャップ間隔の測定は実施しなくてもよい。
この後、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に印加していた初期駆動電圧Ｖ４を停止する。これにより、変位部５２１には、連結保持部５２２による付勢力のみが作用し、自由振動に挙動に従って初期位置まで復元する。
また、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１により初期駆動電圧Ｖ４が停止されるタイミングｔ１をｔ１＝０としてカウントし、以降、変位部５２１が初期位置に戻るまでの復元過程において、復元経過時間ｔをカウントする。
また、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１により初期駆動電圧Ｖ４が停止されるタイミングｔ１をｔ１＝０としてカウントし、以降、変位部５２１が初期位置に戻るまでの復元過程において、復元経過時間ｔをカウントする。
そして、測定制御手段８２５は、変位部５２１の復元過程において、計時手段８２２によりカウントされる復元経過時間ｔを監視し、予め設定された一定周期毎に、ギャップ検出回路９によるギャップ間隔の測定および光量検出信号の取得を同時に行う分光測定処理を実施する。
ここで、第二実施形態では、ギャップ検出回路９により、ギャップ間隔ｇを測定する。また、第一実施形態と同様に、ギャップ間隔ｇが測定されると、このギャップ間隔ｇから透過光の波長を求めることができる。したがって、上記のように、復元経過時間ｔにおけるギャップ間隔ｇと、透過光の光量に基づいた光量検出信号を測定すれば、透過光の波長に対する光量を測定できる。
そして、第一実施形態と同様に、測定制御手段８２５による分光測定処理の測定タイミングをより小さい周期に設定することで、より詳細に波長に対する光量を検出することができ、例えば、連続的にギャップ間隔ｇおよび光量検出信号Ｉを取得することで、図７（Ｂ）に示すような分光特性曲線を得ることができる。
（第二実施形態の作用効果）
上述した第二実施形態では、上記第一実施形態の作用効果に加えて次のような効果が得られる。
第二実施形態の測色装置１における分光測定装置３では、ギャップ検出回路９により、静電アクチュエーター５５の第一電極５５１および第二電極５５２に保持される電荷量を検出して、ギャップ間隔ｇを測定する。このような構成では、各電極５５１，５５２に保持される電荷量に基づいたより正確なギャップ間隔を測定することができる。
すなわち、変位部５２１を連結保持部５２２の復元力により初期位置に復元させる場合、自由振動の挙動にほぼ従い、上記第一実施形態に示すギャップ演算手段８２３により、式（２）に基づいて正確なギャップ間隔を算出することができる。しかしながら、厳密には、変位部５２１は、振動幅が減衰し、最終的には初期位置で静止する、いわゆる減衰自由振動となる。ここで、ギャップ演算手段８２３により、減衰自由振動の挙動に基づいた演算式を用い、ギャップ間隔ｇを計算することで、より精密なギャップ間隔を算出することは可能であるが、この場合、演算式が複雑となり、処理時間や処理負荷も増大する。これに対して、ギャップ検出回路９により静電容量に基づいたギャップ間隔の測定では、第一電極５５１および第二電極５５２の静電容量を検出することで容易に、かつ迅速に、より正確なギャップ間隔を求めることができる。
したがって、より正確なギャップ間隔に基づいて、エタロン５を透過する光の波長を算出することができるため、分光特性の測定精度もより向上させることができる。
上述した第二実施形態では、上記第一実施形態の作用効果に加えて次のような効果が得られる。
第二実施形態の測色装置１における分光測定装置３では、ギャップ検出回路９により、静電アクチュエーター５５の第一電極５５１および第二電極５５２に保持される電荷量を検出して、ギャップ間隔ｇを測定する。このような構成では、各電極５５１，５５２に保持される電荷量に基づいたより正確なギャップ間隔を測定することができる。
すなわち、変位部５２１を連結保持部５２２の復元力により初期位置に復元させる場合、自由振動の挙動にほぼ従い、上記第一実施形態に示すギャップ演算手段８２３により、式（２）に基づいて正確なギャップ間隔を算出することができる。しかしながら、厳密には、変位部５２１は、振動幅が減衰し、最終的には初期位置で静止する、いわゆる減衰自由振動となる。ここで、ギャップ演算手段８２３により、減衰自由振動の挙動に基づいた演算式を用い、ギャップ間隔ｇを計算することで、より精密なギャップ間隔を算出することは可能であるが、この場合、演算式が複雑となり、処理時間や処理負荷も増大する。これに対して、ギャップ検出回路９により静電容量に基づいたギャップ間隔の測定では、第一電極５５１および第二電極５５２の静電容量を検出することで容易に、かつ迅速に、より正確なギャップ間隔を求めることができる。
したがって、より正確なギャップ間隔に基づいて、エタロン５を透過する光の波長を算出することができるため、分光特性の測定精度もより向上させることができる。
また、ギャップ検出回路９は、静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１および第二電極５５２の電荷保持量を検出する。したがって、ギャップ間隔の測定用に別途電極を設ける必要がなく、エタロン５の変位部５２１を駆動させるための静電アクチュエーター５５の構成を、そのままギャップ間隔の測定用の電極として用いることができる。これにより、エタロン５の構成が複雑化せず、簡単な構成でギャップ間隔を測定することができる。
また、測定制御手段８２５により分光測定処理を実施する際に、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に印加する電圧を０Ｖに設定する。このため、ギャップ検出回路９に、駆動電圧のノイズが入らず、正確なギャップ間隔の測定を実施することができる。
〔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。
例えば、第一実施形態において、ギャップ制御手段８２１は、初期駆動電圧Ｖ３を静電アクチュエーター５５に印加し、変位部５２１を第一変位位置まで移動させたが、これに限定されない。例えば、第二実施形態のように、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧Ｖ４を印加し、変位部５２１を限界変位位置まで変位させたのち、復元過程での分光測定処理を実施してもよい。同様に、第二実施形態において、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧Ｖ３を印加し、変位部５２１を第一変位位置に移動させる構成としてもよい。
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。
例えば、第一実施形態において、ギャップ制御手段８２１は、初期駆動電圧Ｖ３を静電アクチュエーター５５に印加し、変位部５２１を第一変位位置まで移動させたが、これに限定されない。例えば、第二実施形態のように、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧Ｖ４を印加し、変位部５２１を限界変位位置まで変位させたのち、復元過程での分光測定処理を実施してもよい。同様に、第二実施形態において、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５に初期駆動電圧Ｖ３を印加し、変位部５２１を第一変位位置に移動させる構成としてもよい。
また、変位部５２１を変位させるギャップ調整手段として、上記第一および第二実施形態では、第一電極５５１および第二電極５５２により構成される静電アクチュエーター５５と、駆動回路７とを備える構成としたが、これに限定されない。例えば、変位部５２１と固定基板５１とを圧電体により連結し、圧電体に電圧を印加し、伸縮させることでギャップ間隔を調整する構成としてもよい。
第二実施形態では、ギャップ検出回路９により静電アクチュエーター５５に保持される電荷保持量を検出したが、上記のような圧電体を用いた構成とする場合、圧電体の変形により発生する電流によりギャップ間隔を検出することができる。
第二実施形態では、ギャップ検出回路９により静電アクチュエーター５５に保持される電荷保持量を検出したが、上記のような圧電体を用いた構成とする場合、圧電体の変形により発生する電流によりギャップ間隔を検出することができる。
さらに、第一および第二実施形態において、第二電極５５２が変位部５２１の可動反射膜の外周側に形成される例を示したが、例えば、連結保持部５２２に設けられる構成などとしてもよい。また、可動基板５２に第二電極形成用の溝を形成する構成としてもよい。さらに、第一電極５５１および第二電極５５２が円環状に形成される例を示したが、これに限定されず、反射膜を挟む位置にそれぞれ電極が形成されていれば、変位部５２１を固定基板５１に対して平行に変位させることができる。
また、第一実施形態において、復元過程において、ギャップ制御手段８２１は、静電アクチュエーター５５への駆動電圧を停止し、連結保持部５２２の復元力により変位部５２１を初期位置まで戻したが、例えば、復元過程において、静電アクチュエーター５５に印加する電圧を制御して、変位部５２１を例えば等速で初期位置まで移動させる構成などとしてもよい。この場合、変位部５２１を等速に維持するための静電アクチュエーター５５への印加電圧制御が複雑となるが、分光測定処理を一定周期で複数回実施する場合、複数の測定で得られるギャップ間隔の変動量を同じにできる。すなわち、第一変位位置から初期位置までを自由振動で変位する変位部５２１に対して、第一変位位置および初期位置近傍では、変位部の速度が遅く、中間位置では変位部の速度が速くなる。このため、エタロン５により分光可能な波長域において、高波長域側および低波長域側に対する光量の測定結果が多く得られ、中間波長域における測定結果が少なくなる。これに対して、上記のように等速で変位部を移動させた場合、全波長域に対して同等の測定結果が得られ、より正確な分光特性測定を実施できる。なお、変位部５２１が自由振動の挙動に従って変位する場合であっても、上述したように、分光測定処理を実施する周期を短くして、例えば連続的にギャップ間隔と光量検出とを実施することで、正確な分光特性曲線を得ることができる。
また、上記第一および第二実施形態では、計時手段８２２は、ギャップ制御手段８２１により、静電アクチュエーター５５への初期駆動電圧の印加が停止されるタイミングを０として、復元経過時間を計測するとしたが、例えば、ギャップ制御手段８２１による初期駆動電圧の印加タイミングから時間を計測するものであってもよい。この場合であっても、初期駆動電圧が停止されるタイミングが計測されていれば、復元経過時間を容易に算出することができ、上記実施形態と同様の処理により、分光測定処理を実施できる。
さらに、上記第二実施形態において、静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１及び第二電極５５２を、ギャップ検出回路９に接続し、本発明の静電容量測定用電極としても機能させる構成としたが、これに限定されない。例えば、ギャップ調整手段を構成する静電アクチュエーター５５の第一電極５５１、第二電極５５２とは別に、一対の静電測定用電極を変位部５２１および固定基板５１に設ける構成としてもよい。この場合、構成が複雑化するが、駆動回路７からの電流を確実に遮断することができ、例えばリーク電流などにより誤差も発生しない。したがって、より信頼性の高いギャップ間隔の測定が実施でき、より信頼性の高い分光特性の測定を実施できる。
また、復元過程における分光測定処理の回数としては、上記実施形態のように、連続的に分光測定処理を実施するものであってもよく、より大きい周期で分光測定処理を実施するものであってもよい。また、１度の復元過程において１回の分光測定処理を実施してもよい。さらに、予め設定された復元経過時間において、分光測定処理を実施してもよい。
そして、第一および第二実施形態では、変位部５２１が第一基板である可動基板にのみ形成される例を示したが、例えば、固定基板５１の反射膜固定部５１２も変位可能な構成としてもよい。
また、付勢手段として、ダイアフラム状の連結保持部５２２を例示したが、例えば変位部５２１の外周縁から径外方向に延びる複数の保持軸が形成され保持軸の弾性力により付勢力が付与される構成などとしてもよく、固定基板５１および可動基板５２の間に、弾性部材を配置し、変位部５２１を初期位置まで押し上げる構成などとしてもよい。
また、付勢手段として、ダイアフラム状の連結保持部５２２を例示したが、例えば変位部５２１の外周縁から径外方向に延びる複数の保持軸が形成され保持軸の弾性力により付勢力が付与される構成などとしてもよく、固定基板５１および可動基板５２の間に、弾性部材を配置し、変位部５２１を初期位置まで押し上げる構成などとしてもよい。
第一および第二実施形態において、エタロン５を透過する光を受光部６により受光する構成としたがこれに限定されない。例えば、エタロン５により反射される光を受光部により受光する構成などとしてもよい。
さらに、測色装置１は、被検査対象Ａに光を照射する光源装置２を備える例を示したが、例えば、自ら光を発するディスプレイなどの表示装置を被検査対象Ａとする場合などでは、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
さらには、光源装置２から射出された光が被検査対象Ａに反射され、この反射光を分光測定装置３により測定する構成を例示したが、例えば、エタロン５を透過した光を被検査対象Ａにて反射させ、受光部６により受光させる構成などとしてもよい。
さらには、光源装置２から射出された光が被検査対象Ａに反射され、この反射光を分光測定装置３により測定する構成を例示したが、例えば、エタロン５を透過した光を被検査対象Ａにて反射させ、受光部６により受光させる構成などとしてもよい。
また、上記第一および第二実施形態において、ギャップ制御手段８２１、計時手段、ギャップ演算手段８２３、ギャップ認識手段８２７、光量認識手段８２４、および測定制御手段８２５は、記憶部８２に記憶されるプログラムであり、ＣＰＵ８１により読み出されることで実行されるソフトウェアとしての構成例を示したが、これに限定されない。例えば、ＩＣなどの集積回路などによりハードウェアとして構成されるものであってもよい。
また、上記第一および第二実施形態では、本発明の分析装置として、検査対象光の色度を測定する測色装置１を例示するが、これに限定されない。すなわち、分析装置としては、例えば、ガス特有の吸収波長を検出することでガス検出を実施するガスセンサーなどにも適用することができる。ここで、分光測定装置３では、エタロン５における一対の反射膜５３，５４間のギャップＧの間隔が正確に求めることができ、このギャップ間隔に対する透過光の光量が得られる。すなわち、分光測定装置３から分析装置に正確な分光特性が出力されるため、分析装置での分光特性を用いた分析処理においても、正確な処理を実施することができる。
１…分析装置としての測色装置、３…分光測定装置、５…エタロン、６…受光手段である受光部、７…ギャップ調整手段の一部を構成する駆動回路、９…ギャップ測定手段の一部を構成するギャップ検出回路、５１…第二基板である固定基板、５２…第一基板である可動基板、５３…第二反射膜である固定反射膜、５４…第一反射膜である可動反射膜、５５…ギャップ調整手段の一部およびギャップ測定手段の一部を構成する静電アクチュエーター、５５１…静電駆動電極および静電容量測定用電極である第一電極、５５２…静電駆動電極および静電容量測定用電極である第二電極、５２１…変位部、５２２…付勢手段である連結保持部、８２１…ギャップ制御手段、８２３…ギャップ測定手段であるギャップ演算手段、８２５…測定制御手段。
Claims (8)
- 互いに対向する第一基板および第二基板と、
前記第一基板に設けられ、基板厚み方向に沿って変位可能な変位部と、
前記変位部を、当該変位部が変位していない位置である初期位置に向かって付勢する付勢手段と、
前記第一基板の前記変位部に設けられる第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、ギャップを介して前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記ギャップの間隔を変化させるギャップ調整手段と、
前記ギャップの間隔を測定するギャップ測定手段と、
前記第一反射膜および第二反射膜を透過または反射した光を受光するとともに、受光量を測定する受光手段と、
前記ギャップ調整手段を制御し、前記変位部を予め設定された設定変位位置まで変位させるギャップ制御手段と、
前記変位部が前記設定変位位置から前記初期位置に戻る復元過程で、前記受光手段による受光量の測定、およびギャップ測定手段によるギャップの間隔の測定を同時に実施させる測定制御手段と、
を具備したことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項１に記載の分光測定装置において、
前記測定制御手段は、前記復元過程において、前記受光手段による前記受光量の測定、および前記ギャップ測定手段による前記ギャップの間隔の測定を同時に、かつ複数回実施させる
ことを特徴とする分光測定装置。 - 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、
前記ギャップ測定手段は、前記変位部および前記第二基板の前記変位部に対向する面に対向配置される一対の静電容量測定用電極を備える
ことを特徴とする分光測定装置。 - 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、
前記ギャップ測定手段は、前記変位部が、前記設定変位位置から、前記設定変位位置および前記初期位置の間の中間変位位置に移動するまでの時間に基づいて、前記ギャップの間隔を測定する
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項３に記載の分光測定装置において、
前記ギャップ調整手段は、前記変位部および前記第二基板の前記変位部に対向する面に対向配置される一対の静電駆動電極を備え、これらの前記静電駆動電極に電圧が印加されることで、静電引力により前記変位部を変位させ、
前記静電容量測定用電極は、前記静電駆動電極であり、
前記ギャップ測定手段は、前記静電駆動電極に保持される電荷に基づいて、前記ギャップの間隔を測定する
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記ギャップ調整手段は、前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に設けられる静電駆動電極を備え、
前記ギャップ制御手段は、前記変位部を前記設定変位位置に変位させる際に前記静電駆動電極に電圧を印加し、前記復元過程において、前記静電駆動電極への電圧印加を停止させる
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記設定変位位置は、前記第一反射膜および前記第二反射膜が当接する限界変位位置である
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の分光測定装置と、
前記分光測定装置での測定処理により得られる、前記ギャップの間隔に対する前記受光量に基づいて、測定対象光の分光特性を分析する分析手段と、
を備えることを特徴とした分析装置。
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