WO2012056776A1

WO2012056776A1 - 分光器におけるチルト補正方法

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Publication number: WO2012056776A1
Application number: PCT/JP2011/066925
Authority: WO
Inventors: 原　吉宏
Original assignee: コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-05-03
Also published as: JPWO2012056776A1; CN103180699A; EP2634550A1; US20130222809A1; CN103180699B

Abstract

　分光測定前の粗調工程では、移動鏡を移動させ（＃１１）、移動鏡での反射光と固定鏡での反射光との干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力を合算して、干渉光のコントラストの変化を検出するとともに（＃１２）、そのコントラストの変化に基づいて、両反射光の相対的なチルト量を検知して（＃１３）、初期のチルト誤差を補正する（＃１４）。一方、分光測定前の微調工程では、両反射光の干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力の位相差に基づいて、両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知して初期のチルト誤差を補正する。

Description

分光器におけるチルト補正方法

　本発明は、分光器における移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とのチルト誤差を補正するチルト補正方法に関するものである。

　ＦＴＩＲ（Fourier　Transform　Infrared　Spectroscopy）に利用されるマイケルソン２光束干渉計では、光源から発した赤外光をビームスプリッタで固定鏡および移動鏡の２方向に分割し、その固定鏡および移動鏡でそれぞれ反射して戻ってきた光を上記ビームスプリッタで１つの光路に合成するという構成を採用している。移動鏡を前後に（入射光の光軸方向に）移動させると、分割された２光束の光路差が変化するため、合成された光はその移動鏡の移動量に応じて光の強度が変化する干渉光（インターフェログラム）となる。このインターフェログラムをサンプリングし、ＡＤ変換およびフーリエ変換することにより、入射光のスペクトル分布を求めることができ、このスペクトル分布から、波数（１／波長）ごとの干渉光の強度を求めることができる。

　このようなＦＴＩＲにおいて高い性能を発揮するには、干渉計での干渉効率を最良に保つことが望ましい。そのためには、固定鏡および移動鏡とビームスプリッタとの角度関係をそれぞれ一定に保つ必要がある。つまり、移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とが、最良に干渉する角度からずれて干渉すると、干渉光のコントラストが低下し、高精度な分光分析を行うことができなくなる。このため、両反射光の上記の角度ずれを補正することが必要となる。なお、説明の便宜上、上記の角度ずれのことをチルト誤差（チルトエラー）とも称し、上記の角度ずれを補正することを、チルト補正とも称する。

　この点、例えば特許文献１の装置では、輸送中の衝撃や振動によって干渉状態が悪化している場合でも、分光測定前に固定鏡の角度を調整してチルト補正を行うことにより、干渉状態を回復させることが可能となっている。

特開２００４－２８６０９号公報（請求項１、段落〔００１６〕～〔００２０〕等参照）

　ところで、チルト誤差の種類としては、２種類存在する。一つは、分光測定前の初期のチルト誤差であり、これは、経時変化や衝撃、振動に起因するチルト誤差や、温度変化時の部材の伸縮に起因するチルト誤差を含む。もう一つは、分光測定中に移動鏡を並進駆動させたときに生じるチルト誤差である。

　特許文献１では、上述の通り、分光測定前の初期のチルト誤差を補正しているが、この初期のチルト誤差の補正をさらに２段階で行っている（段落〔００１６〕、〔００１７〕参照）。より詳しくは、第１の段階として、レーザ干渉光（レーザフリンジ）を光検出器（４分割センサ）で検出したときの各分割素子からの出力の振幅を検知しながら、この振幅が最大になるように固定鏡を所定の手順で傾ける。そして、振幅が最大になる固定鏡の位置が見つかると、第２の段階として、今度は、その位置を中心にして、各分割素子からの出力の位相差に基づいて固定鏡の位置を再度を調整する。

　ところが、第１の段階では、４つの分割素子の個々の出力の振幅または１個の出力の振幅を検知しながら、固定鏡を傾けているものと思われる。この場合、個々の分割素子の各受光面積は、４分割センサ全体の受光面積よりも当然小さいため、個々の分割素子の出力においては、固定鏡の傾き（チルト量）の変化に対する振幅（コントラスト）の変化量が、４分割センサ全体を１つのセンサとみなしたときに得られる出力（４つの分割素子の出力の合算）における振幅の変化量よりも大きい。このため、固定鏡を傾けすぎると、振幅を検知することができなくなる場合があり、固定鏡を傾ける範囲が制限される。したがって、特許文献１の構成では、初期のチルト誤差が大きい場合に、その大きな初期のチルト誤差を補正することができないという問題が生ずる。

　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、分光測定前の初期のチルト誤差が大きい場合でも、その大きな初期のチルト誤差を確実に補正することができるチルト補正方法を提供することにある。

　本発明のチルト補正方法は、分光器における移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とのチルト誤差を補正するチルト補正方法であって、分光測定前に、前記両反射光の初期のチルト誤差を検知して補正する粗調工程と、前記粗調工程よりも前記初期のチルト誤差を細かく検知して補正する微調工程とを含む初期調整工程と、分光測定中に、前記移動鏡の移動によって生じる前記両反射光のチルト誤差を検知して補正するダイナミックアライメント工程とを有しており、前記粗調工程では、レーザ光を２つに分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導き、前記移動鏡を移動させながら前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力を合算して前記干渉光のコントラストの変化を検出するとともに、前記コントラストの変化に基づいて、前記両反射光の相対的なチルト量を検知して前記初期のチルト誤差を補正し、前記微調工程では、前記両反射光の干渉光を前記４分割センサで受光したときの各分割素子の出力の位相差に基づいて、前記両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知して前記初期のチルト誤差を補正することを特徴としている。

　本発明によれば、粗調工程にて、各分割素子の出力を合算して干渉光のコントラストの変化を検出するので、干渉光のコントラストの変化に基づく両反射光のチルト量の変化の検知範囲を広くすることができる。これにより、経時変化等によって初期のチルト誤差が大きい場合でも、粗調工程にて、その大きな初期のチルト誤差を確実に検知して補正することができる。

本発明の実施の一形態のフーリエ変換分光分析装置の概略の構成を模式的に示す説明図である。上記フーリエ変換分光分析装置に適用される干渉計の第２の光検出器の概略の構成を示す平面図である。上記第２の光検出器での検出結果に基づいて出力される位相信号を示す説明図である。上記フーリエ変換分光分析装置の干渉計が備える移動鏡駆動機構の概略の構成を示す斜視図である。上記移動鏡駆動機構の断面図である。上記移動鏡駆動機構の駆動部の概略の構成と、剛体および移動鏡の変位の仕方を示す説明図である。上記移動鏡駆動機構の板ばね部の平板部の長さと圧電素子の長さとの比と、上記駆動部への印加電圧との関係を示すグラフである。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す斜視図である。図８の移動鏡駆動機構の断面図である。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。図１１の移動鏡駆動機構における、初期動作での電圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。図１１の移動鏡駆動機構における、定常動作での電圧制御による動作の流れを示すフローチャートである。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。上記移動鏡駆動機構のさらに他の構成を示す断面図である。図４の移動鏡駆動機構において、移動鏡の変位とPitch方向のチルトエラー量（傾き角）との関係を示す説明図である。図４の移動鏡駆動機構において、移動鏡の変位とRoll方向のチルトエラー量（傾き角）との関係を示す説明図である。（ａ）は、Pitch方向を示す説明図であり、（ｂ）は、Roll方向を示す説明図である。（ａ）は、上記干渉計の光路補正装置の概略の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、上記光路補正装置で支持された固定鏡の平面図である。上記固定鏡を非共振駆動する際に行われるフィードバック制御を示すブロック図である。（ａ）は、上記光路補正装置の他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記光路補正装置の側面図である。上記光路補正装置の回動部材の圧電素子側からの底面図である。上記回動部材の回動前後での上記光路補正装置の側面図である。本実施形態のチルト補正方法の大まかな流れを示すフローチャートである。上記チルト補正方法における初期調整工程の粗調工程の詳細な流れを示すフローチャートである。移動鏡での反射光と固定鏡での反射光との相対的な傾きと、そのときのコントラストとの関係を示す説明図である。両反射光の相対的な傾きと、４分割センサの各分割素子の出力を合算して検出される干渉光のコントラストとの関係、および、両反射光の相対的な傾きと、１個の分割素子の出力のみから検出される干渉光のコントラストとの関係を併せて示す説明図である。上記初期調整工程の微調工程の詳細な流れを示すフローチャートである。 Pitch方向の両反射光の相対的な傾きと、Pitch方向に対応する方向に隣接する２つの分割素子の出力の位相差との関係を示す説明図である。上記チルト補正方法におけるダイナミックアライメント工程の詳細な流れを示すフローチャートである。

　本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

　〔１．フーリエ変換分光分析装置の構成〕
　図１は、本実施形態の分光器としてのフーリエ変換分光分析装置の概略の構成を模式的に示す説明図である。この装置は、マイケルソン干渉計の原理を利用して、測定光を分光する装置であり、干渉計１と、演算部２と、出力部３とを有して構成されている。干渉計１は、２光路分岐型のマイケルソン干渉計で構成されているが、その詳細については後述する。演算部２は、干渉計１から出力される信号のサンプリング、Ａ／Ｄ変換およびフーリエ変換を行い、測定光に含まれる波長のスペクトル、すなわち、波数（１／波長）ごとの光の強度を示すスペクトルを生成する。出力部３は、演算部２にて生成されたスペクトルを出力（例えば表示）する。以下、干渉計１の詳細について説明する。

　干渉計１は、第１の光学系１０と、第２の光学系２０と、傾き補正部１００とを有している。以下、順に説明する。

　第１の光学系１０は、測定光入力部１１と、反射コリメータ１２と、ＢＳ（ビームスプリッタ）１３と、固定鏡１４と、移動鏡１５と、反射コリメータ１６と、第１の光検出器１７と、駆動機構１８とを備えている。なお、ＢＳ１３に対する固定鏡１４と移動鏡１５との位置関係は、逆であってもよい。また、ＢＳ１３の厚み分の光路長を補正するための補正板を光路中に設けるようにしてもよい。

　測定光入力部１１は、不図示の光源から出射され、試料を透過または反射した光（測定光、近赤外光）が入射する部分である。反射コリメータ１２は、測定光入力部１１からの光を反射させるとともに平行光に変換してＢＳ１３に導く反射面（コリメート光学系）で構成されている。ＢＳ１３は、入射光、すなわち、測定光入力部１１から出射された光を２つの光に分離して、それぞれを固定鏡１４および移動鏡１５に導くとともに、固定鏡１４および移動鏡１５にて反射された各光を合成し、第１の干渉光として出射するものであり、例えばハーフミラーで構成されている。

　反射コリメータ１６は、ＢＳ１３にて合成されて出射された光を反射させるとともに集光して第１の光検出器１７に導く反射面（集光光学系）で構成されている。第１の光検出器１７は、ＢＳ１３から反射コリメータ１６を介して入射する第１の干渉光を受光してインターフェログラム（干渉パターン）を検出する。なお、上記した反射コリメータ１２・１６は、コリメータレンズであってもよい。

　駆動機構１８は、固定鏡１４にて反射される光の光路と、移動鏡１５にて反射される光の光路との差（光路長の差）が変化するように、移動鏡１５を入射光の光軸方向に平行移動（並進）させる移動鏡駆動機構であり、本実施形態では、平行板ばね式の駆動機構で構成されているが、その詳細については後述する。

　上記の構成において、測定光入力部１１から出射された光（測定光）は、反射コリメータ１２によって平行光に変換された後、ＢＳ１３での透過および反射によって２光束に分離される。分離された一方の光束は移動鏡１５で反射され、他方の光束は固定鏡１４で反射され、それぞれ元の光路を逆戻りしてＢＳ１３で重ね合わせられ、第１の干渉光となる。このとき、駆動機構１８によって移動鏡１５が連続的に移動するが、ＢＳ１３から各ミラー（移動鏡１５、固定鏡１４）までの光路長の差が波長の整数倍のときは、重ね合わされた光の強度は最大となる。一方、移動鏡１５の移動によって２つの光路長に差が生じている場合には、重ね合わされた光の強度に変化が生じる。第１の干渉光は、反射コリメータ１６で集光されて第１の光検出器１７に入射し、そこでインターフェログラムとして検出される。

　演算部２では、第１の光検出器１７からの検出信号（インターフェログラム）をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換およびフーリエ変換することにより、波数ごとの光の強度を示すスペクトルが生成される。上記のスペクトルは、出力部３にて出力（例えば表示）され、このスペクトルに基づき、試料の特性（材料、構造、成分量など）を分析することが可能となる。

　次に、第２の光学系２０および傾き補正部１００について説明する。第２の光学系２０は、上記した第１の光学系１０と構成を一部共有しており、上述した反射コリメータ１２と、ＢＳ１３と、固定鏡１４と、移動鏡１５と、反射コリメータ１６とに加えて、参照光源２１と、光路合成ミラー２２と、光路分離ミラー２３と、第２の光検出器２４とを有している。

　参照光源２１は、移動鏡１５の位置を検出したり、演算部２でのサンプリングのタイミング信号を生成するための光源であり、例えば波長６６０ｎｍあたりの赤色光を参照光として発光する半導体レーザで構成されている。すなわち、参照光源２１を構成する半導体レーザは、測定光入力部１１から出射される光（近赤外光）の最短波長よりも短波長のレーザ光を出射する。参照光源２１として半導体レーザを用いることにより、大型であるＨｅ－Ｎｅレーザを用いる構成に比べて干渉計１を小型化できる。

　光路合成ミラー２２は、測定光入力部１１からの光を透過させ、参照光源２１からの光を反射させることにより、これらの光の光路を同一光路に合成する光軸合成ビームコンバイナである。光路分離ミラー２３は、測定光入力部１１から出射されてＢＳ１３および固定鏡１４（またはＢＳ１３および移動鏡１５）を介して入射する光を透過させ、参照光源２１から出射されてＢＳ１３および固定鏡１４（またはＢＳ１３および移動鏡１５）を介して入射する光を反射させることにより、これらの光の光路を分離するビームスプリッタである。

　第２の光検出器２４は、参照光源２１から出射されてＢＳ１３および固定鏡１４（またはＢＳ１３および移動鏡１５）を介して光路分離ミラー２３に入射し、そこで反射された光（第２の干渉光、参照干渉光）を検出するものであり、例えば４分割センサ（ＳＰＤ；Silicon　Photo　Diode）で構成されている。

　傾き補正部１００は、駆動機構１８による駆動時の移動鏡１５の傾きによって生じる、移動鏡１５での反射光と固定鏡１４での反射光との相対的な傾き（干渉状態が最良となる状態からの角度ずれ）を補正するための駆動を、固定鏡１４に対して行う。以下、移動鏡１５の移動時の傾きに起因して発生する、移動鏡１５での反射光と固定鏡１４での反射光との相対的な傾きのことを、２光路間での光の傾き（チルト誤差、チルトエラー）とも称する。

　ところで、本実施形態では、２つの光路、すなわち、ＢＳ１３で分離された一方の光が移動鏡１５で反射されて再びＢＳ１３に入射するときの光路と、ＢＳ１３で分離された他方の光が固定鏡１４で反射されて再びＢＳ１３に入射するときの光路とが、第１の光学系１０と第２の光学系２０とで共通（同軸）になっている。この構成では、（１）測定光入力部１１、ＢＳ１３、移動鏡１５、ＢＳ１３、第１の光検出器１７の順に進行する光と、測定光入力部１１、ＢＳ１３、固定鏡１４、ＢＳ１３、第１の光検出器１７の順に進行する光との間の相対的な傾き（以下、第１の傾きとも称する）と、（２）参照光源２１、ＢＳ１３、移動鏡１５、ＢＳ１３、第２の光検出器２４の順に進行する光と、参照光源２１、ＢＳ１３、固定鏡１４、ＢＳ１３、第２の光検出器２４の順に進行する光との間の相対的な傾き（以下、第２の傾きとも称する）とが同じになる。したがって、傾き補正部１００は、第２の光検出器２４からの第２の干渉光の受光信号に基づいて、第２の傾きを検出することにより、第１の傾きを検出したのと等価になり、その検出結果に基づいて第１の傾きを補正することができる。

　このような傾き補正部１００は、具体的には、信号処理部１０１と、光路補正装置１０２とで構成されている。信号処理部１０１は、第２の光検出器２４にて検出された第２の干渉光の強度に基づいて、２光路間での光の傾きを検出する。例えば、図２に示すように、第２の光検出器２４の４つの受光領域を反時計回りにＥ１～Ｅ４とし、全体の受光領域の中心に第２の干渉光の光スポットＤが位置しているものとする。受光領域Ｅ１・Ｅ２で検出された光の強度の和をＡ１とし、受光領域Ｅ３・Ｅ４で検出された光の強度の和をＡ２としたときに、時間経過に対する強度Ａ１・Ａ２の変化を示す位相信号として、図３に示す信号が得られたとすると、これらの信号に基づいて２光路間での光の傾き（相対的な傾き方向および傾き量）を検出することができる。この例では、受光領域Ｅ１・Ｅ２と受光領域Ｅ３・Ｅ４とが並ぶ方向（図２では上下方向）に位相差Δに対応する角度だけ、２光路間で光の傾きが生じていることになる。なお、図３の縦軸の強度は相対値で示している。なお、位相信号の周波数が遅い（低い）場合、位相比較ではなく強度比から２光路間での光の傾きを検知することもできる。

　また、全体の受光領域の中心に第２の干渉光の光スポットＤが位置していなくても（光スポットＤが受光面の中心からずれていても）、受光面の場所によって受光した光の強度が異なるため、各受光領域の強度比から、２光路間での光の傾きを検出することができる。例えば、受光領域Ｅ１・Ｅ２で検出された光の強度の和と、受光領域Ｅ３・Ｅ４で検出された光の強度の和との比（第１の比）と、受光領域Ｅ１・Ｅ４で検出された光の強度の和と、受光領域Ｅ２・Ｅ３で検出された光の強度の和との比（第２の比）とを求め、第１の比と第２の比とを比較することにより、２光路間での光の傾きを検出することができる。

　このように、第２の光検出器２４が４分割センサで構成されていることにより、傾き補正部１００（信号処理部１０１）は、４分割センサの各領域（各分割素子）からの信号に基づいて２光路間での光の傾きを確実に検出することができる。

　なお、傾き補正部１００（信号処理部１０１）は、４分割センサの一の領域からの出力と他の領域からの出力との位相差に基づいて、２光路間での光の傾き（傾き角、傾き方向）を検出してもよい。この場合でも、各領域からは、図３と同様の信号が出力されるので、上述した手法で２光路間での光の傾きを検出することができる。

　また、信号処理部１０１は、第２の光検出器２４にて検出された第２の干渉光の強度に基づいて、移動鏡１５の位置を検出するとともに、サンプリングのタイミングを示すパルス信号を生成する。上記した演算部２は、このパルス信号の発生タイミングに同期して、第１の光検出器１７からの検出信号（インターフェログラム）をサンプリングし、デジタルデータに変換することになる。第２の光検出器２４では、移動鏡の位置（光路差）に応じて第２の干渉光の強度が全体的に明と暗との間で変化するので、その強度を検知することにより、移動鏡１５の位置を検出することができる。

　光路補正装置１０２は、信号処理部１０１にて検出された２光路間での光の傾きに基づいて、固定鏡１４で反射される光の光路を補正し、２光路間での光の傾きを補正するものであるが、その詳細については後述する。

　上記の構成において、参照光源２１から出射された光（参照光）は、光路合成ミラー２２で反射され、反射コリメータ１２で平行光に変換された後、ＢＳ１３に入射し、そこで２光束に分離される。ＢＳ１３にて分離された一方の光束は移動鏡１５で反射され、他方の光束は固定鏡１４で反射され、それぞれ元の光路を逆戻りしてＢＳ１３で重ね合わせられて第２の干渉光となる。その後、第２の干渉光は、反射コリメータ１６で反射、集光され、光路分離ミラー２３で反射されて第２の光検出器２４に入射する。

　傾き補正部１００の信号処理部１０１は、上述のように、第２の光検出器２４にて検出された第２の干渉光の強度に基づいて、２光路間での光の傾きを検出し、光路補正装置１０２が、信号処理部１０１での検出結果に基づいて、固定鏡１４の姿勢（ＢＳ１３に対する角度）を調整し、固定鏡１４での反射光の光路を補正することになる。反射光の光路の補正、２光路間での光の傾きの検出、を繰り返すフィードバック制御（図２２参照）を行うことにより、最終的には、２光路間での光の傾きを限りなくゼロに近づけることができる。これにより、第１の光検出器１７にて検出される第１の干渉光のコントラストが低下するのを回避することができる。

　〔２．移動鏡の駆動機構について〕
　（２－１．全体構成）
　次に、上述した駆動機構１８の詳細について説明する。図４は、駆動機構１８の概略の構成を示す斜視図であり、図５は、駆動機構１８の断面図である。この駆動機構１８は、上記の移動鏡１５に加えて、２つの板ばね部３１・３２と、２つの剛体３３・３４と、駆動部３５と、電圧印加部３６と、保持部３７とを有した平行板ばねで構成されている。なお、図５およびそれ以降に登場する断面図では、便宜上、後述する引き出し電極５３および固定電極５４の図示を省略している。

　なお、図４に示すように、駆動機構１８は、剛体３３側と剛体３４側とでＸ方向の幅が異なっているが、これは引き出し電極５３と固定電極５４の形成領域、および保持部３７の形成領域を確保するためであり、このことが移動鏡１５の平行移動に何ら影響を与えるものではない。

　板ばね部３１・３２は、剛体３３・３４を介して互いに対向して（平行に）配置される板ばねである。これらの板ばね部３１・３２は、例えばＳＯＩ（Silicon　on　Insulator）基板を用いて形成されている。板ばね部３１を形成するためのＳＯＩ基板は、シリコンからなる支持層３１ａと、酸化シリコンからなる絶縁酸化膜層（ＢＯＸ層）３１ｂと、シリコンからなる活性層３１ｃとを積層して構成されている。同様に、板ばね部３２を形成するためのＳＯＩ基板も、シリコンからなる支持層３２ａと、絶縁酸化膜層（ＢＯＸ層）３２ｂと、シリコンからなる活性層３２ｃとを積層して構成されている。そして、支持層３１ａ・３２ａが内側で活性層３１ｃ・３２ｃが外側となるように、つまり、活性層３１ｃ・３２ｃよりも支持層３１ａ・３２ａが剛体３３・３４により近い位置となるように、板ばね部３１・３２が対向配置されている。なお、板ばね部３１・３２が対向している方向を、以下ではＺ方向とも称する。このＺ方向は、移動鏡１５の移動方向と同じである。

　支持層３１ａおよび絶縁酸化膜層３１ｂ、支持層３２ａおよび絶縁酸化膜層３２ｂは、それぞれ部分的に除去されている。より詳しくは、支持層３１ａおよび絶縁酸化膜層３１ｂは、剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域が残存し、これら以外の部分が除去されている。なお、支持層３１ａにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、支持層３１ａにおいて剛体３３と直接対向する支持層３１ａ_１、および剛体３４と直接対向する支持層３１ａ_２をそれぞれ指す。また、絶縁酸化膜層３１ｂにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、絶縁酸化膜層３１ｂにおいて、支持層３１ａ_１を介して剛体３３と対向する絶縁酸化膜層３１ｂ_１、および支持層３１ａ_２を介して剛体３４と対向する絶縁酸化膜層３１ｂ_２をそれぞれ指す。

　同様に、支持層３２ａおよび絶縁酸化膜層３２ｂは、剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域が残存し、これら以外の部分が除去されている。なお、支持層３２ａにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、支持層３２ａにおいて剛体３３と直接対向する支持層３２ａ_１、および剛体３４と直接対向する支持層３２ａ_２をそれぞれ指す。また、絶縁酸化膜層３２ｂにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、絶縁酸化膜層３２ｂにおいて、支持層３２ａ_１を介して剛体３３と対向する絶縁酸化膜層３２ｂ_１、および支持層３２ａ_２を介して剛体３４と対向する絶縁酸化膜層３２ｂ_２をそれぞれ指す。

　このように支持層３１ａ・３２ａおよび絶縁酸化膜層３１ｂ・３２ｂが部分的に除去されている結果、活性層３１ｃのうち、剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域を除く部位と、活性層３２ｃのうち、剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域を除く部位とが、剛体３３と剛体３４との間の空間を介して直接対向している。なお、活性層３１ｃにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、活性層３１ｃにおいて、支持層３１ａ_１および絶縁酸化膜層３１ｂ_１を介して剛体３３と対向する活性層３１ｃ_１と、支持層３１ａ_２および絶縁酸化膜層３１ｂ_２を介して剛体３４と対向する活性層３１ｃ_２とをそれぞれ指す。また、活性層３２ｃにおける剛体３３との対向領域および剛体３４との対向領域とは、活性層３２ｃにおいて、支持層３２ａ_１および絶縁酸化膜層３２ｂ_１を介して剛体３３と対向する活性層３２ｃ_１と、支持層３２ａ_２および絶縁酸化膜層３２ｂ_２を介して剛体３４と対向する活性層３２ｃ_２とをそれぞれ指す。

　また、板ばね部３１・３２は、平板部３１ｐ・３２ｐをそれぞれ有している。平板部３１ｐ・３２ｐは、板ばね部３１・３２のうち、剛体３３と剛体３４との間の空気層を介して対向する平板部分である。ここでは、各平板部３１ｐ・３２ｐは、各ＳＯＩ基板から、剛体３３との対向領域（支持層３１ａ_１・３２ａ_１、絶縁酸化膜層３１ｂ_１・３２ｂ_１）および剛体３４との対向領域（支持層３１ａ_２・３２ａ_２、絶縁酸化膜層３１ｂ_２・３２ｂ_２）を除いて支持層３１ａ・３２ａおよび絶縁酸化膜層３１ｂ・３２ｂを除去したときに、剛体３３と剛体３４との間の空間を介して対向する活性層３１ｃ・３２ｃでそれぞれ構成されている。

　板ばね部３１の支持層３１ａにおける剛体３３・３４との対向領域（支持層３１ａ_１・３１ａ_２）は、剛体３３・３４とそれぞれ連結されている。同様に、板ばね部３２の支持層３２ａにおける剛体３３・３４との対向領域（支持層３２ａ_１・３２ａ_２）は、剛体３３・３４とそれぞれ連結されている。

　剛体３３・３４は、板ばね部３１・３２の間でそれらが対向する方向（Ｚ方向）とは垂直方向に離間して配置されている。なお、剛体３３・３４が離間して配置される方向、つまり、剛体３３・３４が空気層を介して並んで配置される方向を、以下ではＹ方向とも称する。ここで、上記したＸＹＺの各方向は、互いに直交している。

　剛体３３は、板ばね部３１（特に支持層３１ａ_１）と連結されているとともに、板ばね部３２（特に支持層３２ａ_１）と連結されている。同様に、剛体３４は、板ばね部３１（特に支持層３１ａ_２）と連結されているとともに、板ばね部３２（特に支持層３２ａ_２）と連結されている。

　また、剛体３３・３４は両方とも、板ばね部３１・３２の各平板部３１ｐ・３２ｐよりも厚いガラスで構成されている。本実施形態では、上記のガラスとして、例えば酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）や酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）を含むアルカリガラスを用いている。

　本実施形態では、剛体３３・３４がガラスで構成され、板ばね部３１の支持層３１ａ_１・３１ａ_２および板ばね部３２の支持層３２ａ_１・３２ａ_２がともにシリコンで構成されているため、剛体３３・３４と板ばね部３１・３２とは、例えば陽極接合により連結されている。なお、陽極接合とは、シリコンおよびガラスに数百℃の温度下で数百Ｖの直流電圧を印加し、Ｓｉ－Ｏの共有結合を生じさせることによって両者を直接、接合する手法である。

　保持部３７は、駆動機構１８を干渉計１に固定する際に固定部材等で保持される部分であり、駆動機構１８を上下で挟持して保持できるように、剛体３４の上方および下方に位置する板ばね部３１・３２の外表面（剛体３３・３４側とは反対側の面）の縁にそれぞれ設けられている。

　駆動部３５は、板ばね部３１・３２の一方を曲げ変形させることにより、剛体３４に対して剛体３３および移動鏡１５を（Ｚ方向に）平行移動させるものである。本実施形態では、駆動部３５は、板ばね部３１の表面に設けられているが、その配置位置の詳細については後述する。一方、上記の移動鏡１５は、板ばね部３１における剛体３３の上方で、かつ、剛体３３とは反対側の表面に設けられている。なお、駆動部３５および移動鏡１５は、板ばね部３２に設けられていてもよい。

　ここで、駆動部３５は、後述する電圧印加部３６からの印加電圧に応じて伸縮する圧電素子（ＰＺＴ素子）３５ａで構成されている。この圧電素子３５ａは、図６に示すように、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）４１を電極４２・４３で挟持した構造となっている。電極４２・４３に正または負の電圧を印加し、ＰＺＴ４１を水平方向に伸縮させることにより、板ばね部３１を曲げ変形させることができ、剛体３３とともに移動鏡１５を変位させることができる。例えば、電極４２・４３への電圧印加によってＰＺＴ４１が水平方向に伸びたときには、板ばね部３１が上に凸となるように変形するため、剛体３３とともに移動鏡１５は下方に変位する。一方、電極４２・４３への上記とは逆極性の電圧印加によってＰＺＴ４１が水平方向に縮んだときには、板ばね部３１が下に凸となるように変形するため、剛体３３とともに移動鏡１５は上方に変位する。

　このように、電極４２・４３に正または負の電圧を印加し、ＰＺＴ４１を水平方向に伸縮させることにより、板ばね部３１を曲げ変形させることができ、これによって剛体３４に対して剛体３３および移動鏡１５を変位させることができる。

　図４で示した電圧印加部３６は、圧電素子３５ａに電圧を印加するものである。このような圧電素子３５ａへの電圧の印加は、以下の構成によって実現できる。板ばね部３１において圧電素子３５ａが設けられている面と同一面に、引き出し電極５３と、固定電極５４とを形成しておく。圧電素子３５ａの形成前に、引き出し電極５３としての金属膜を板ばね部３１上に蒸着しておき、この金属膜に圧電素子３５ａの下面の電極４３を接触させることにより、下面の電極４３を引き出すことができる。この引き出し電極５３は、電圧印加部３６とワイヤーボンディングされる。

　また、固定電極５４は、圧電素子３５ａの上面の電極４２とワイヤーボンディングされ、電圧印加部３６ともワイヤーボンディングされる。この構成により、電圧印加部３６は、引き出し電極５３および固定電極５４を介して圧電素子３５ａに電圧を印加することが可能となる。なお、引き出し電極５３および固定電極５４は、板ばね部３１の表面において、剛体３４の上方でワイヤーボンディングがしやすい位置であれば、どこに形成されてもよい。

　（２－２．共振一次モードについて）
　ところで、平行板ばねにおいて、圧電素子に電圧を印加しても移動体（例えば剛体３３や移動鏡１５に相当する）は平行移動ではなく、傾いて移動する場合がある。これは、圧電素子の伸縮によって一方の板ばね部だけが伸縮（変形）することにより、２つの板ばね部同士で長さが異なってしまうことが原因と考えられる。

　そこで、本実施形態では、平行板ばねの共振一次モードで移動体が平行移動することに着目し、電圧印加部３６は、板ばね部３１・３２の一部と剛体３３とを含む系で決まる一次の共振周波数ｆ_０と同じ周波数ｆ（＝ｆ_０）で、圧電素子３５ａに電圧を印加する。なお、共振一次モードとは、図６に示すように、例えば板ばね部３１において、圧電素子３５ａの伸縮によってもＺ方向に全く変位しない点Ａ_０を節とし、そこから１個目の腹（点Ａ_１）が自由端の位置で最大変位になるような振動モードを言う。なお、このときの共振周波数ｆ_０（Ｈｚ）は、以下のように表される。
　　ｆ_０＝（１／２π）・√（ｋ／ｍ）
　　　ただし、
　　　　ｋ：ばね部のばね定数
　　　　ｍ：平行移動部の質量（ｇ）
である。

　なお、上記の「ばね部」とは、板ばね部３１・３２において変形によって実質的にばねとして機能する部分を指し、具体的には、板ばね部３１の平板部３１ｐと、板ばね部３２の平板部３２ｐとを指す。また、上記の「平行移動部」とは、上記ばね部の変形によって平行移動する部分であり、具体的には、板ばね部３１の支持層３１ａ_１、絶縁酸化膜層３１ｂ_１および活性層３１ｃ_１と、板ばね部３２の支持層３２ａ_１、絶縁酸化膜層３２ｂ_１および活性層３２ｃ_１と、剛体３３とを指す。なお、移動鏡１５の質量は上記のｍには考慮されていない。これは、移動鏡１５は薄膜であり、その質量をほとんど無視できると考えられることによる。

　このように、電圧印加部３６は、板ばね部３１・３２および剛体３３が一体となって共振する際の共振周波数ｆ_０と同じ周波数ｆで圧電素子３５ａに電圧を印加するので、剛体３３および移動鏡１５が傾いて移動するのを抑えることができる。しかも、共振によって剛体３３および移動鏡１５を変位させるので、他の周波数で圧電素子３５ａに電圧を印加して剛体３３および移動鏡１５を変位させる場合に比べて、これらの変位量を確実に増大させることができる。

　（２－３．駆動部の配置位置について）
　次に、駆動部３５（圧電素子３５ａ）の配置位置の詳細について説明する。図４および図５に示すように、圧電素子３５ａは、板ばね部３１における板ばね部３２とは反対側の表面に設けられている。しかも、圧電素子３５ａは、板ばね部３１の上記表面において、剛体３３・３４が並んで配置される方向（Ｙ方向）における、板ばね部３１の平板部３１ｐの中央Ｃよりも剛体３４側に設けられている。このような圧電素子３５ａの配置により、以下の効果を得ることができる。

　まず、圧電素子３５ａは、上述したようにＰＺＴ４１を薄い電極４２・４３で挟持した構造であることから、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）のような磁石とコイルとを用いた電磁式駆動源に比べて格段に小型、薄型である。また、電磁式駆動源を用いる場合は、その設置位置（広い空間）も確保しなければならず、駆動機構自体が大型化するが、小型で薄型の圧電素子３５ａを駆動源として用いる場合は、本発明のように曲げ変形させたい部位（板ばね部３１の表面）に圧電素子３５ａを直接形成すればよく、広い設置空間を確保する必要もない。したがって、駆動部３５を圧電素子３５ａで構成して板ばね部３１の表面に設けることにより、小型の駆動機構１８を確実に実現することができる。その結果、その駆動機構１８を適用した干渉計１ひいては分光分析装置を確実に小型化することができる。

　また、圧電素子３５ａが板ばね部３１の平板部３１ｐの表面全体ではなく、表面の一部に設けられているので、板ばね部３１の曲げ変形時にその圧電素子３５ａが負荷となるのを軽減することができ、低い駆動電圧でも圧電素子３５ａを駆動することができる。しかも、圧電素子３５ａが平板部３１ｐの中央Ｃよりも剛体３４側に設けられているので、低い駆動電圧で圧電素子３５ａを駆動しても、図６で示したように板ばね部３１を確実に共振させることができ、これによって剛体３３および移動鏡１５を大きく変位させることができる。したがって、このような駆動機構１８を適用した分光分析装置においては、高分解能を確実に実現することができる。

　また、図５に示すように、圧電素子３５ａにおける剛体３４側の面を面Ｓ１とし、剛体３３側の面を面Ｓ２とする。そして、剛体３４における剛体３３側の面を面Ｓ３とする。本実施形態では、Ｙ方向において、面Ｓ１は、面Ｓ３よりも剛体３３とは反対側に位置しており、面Ｓ２は、平板部３１ｐの中央Ｃに対して剛体３４側で、かつ、面Ｓ３よりも剛体３３側に位置している。

　このように、圧電素子３５ａが面Ｓ３をまたぐように、つまり、圧電素子３５ａの一部が剛体３４の上方に位置するように、板ばね部３１の表面に設けられているので、上記したように板ばね部３１の表面で剛体３４の上方に引き出し電極５３および固定電極５４を形成しておけば、引き出し電極５３や固定電極５４と他の部位（例えば圧電素子３５ａの上面の電極４２、電圧印加部３６）とをワイヤーボンディングによって接続する際の板ばね部３１の破損を回避することができる。つまり、このときのボンディング作業は剛体３４の上方で行われるので、平板部３１ｐに外部からの応力が働くことはなく、それによる板ばね部３１の破損を回避することができる。また、ボンディングしたワイヤーは、平板部３１ｐの上方ではなく剛体３４の上方に位置するので、ボンディング後も、そのワイヤーが平板部３１ｐを抑えて板ばね部３１の変形（共振）を阻害することがなく、板ばね部３１の変形に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

　このとき、Ｙ方向において、板ばね部３１の平板部３１ｐの長さをＬ１（ｍｍ）とし、面Ｓ３を含む面から剛体３３側の圧電素子３５ａの長さをＬ２（ｍｍ）とすると、
　　　　　Ｌ２／Ｌ１≦０．３
を満足することが望ましい。その理由は以下の通りである。

　板ばね部３１・３２の一方（ここでは板ばね部３１）に圧電素子３５ａが設けられる構成では、圧電素子３５ａの平板部３１ｐ上での長さが長くなると、板ばね部３１・３２間で変形時のバランスが崩れ、剛体３３および移動鏡１５が傾いて移動するとともに、その傾きが大きくなる。つまり、圧電素子３５ａは平板部３１ｐ上で短ければ短いほど、剛体３３および移動鏡１５の移動時の傾きが小さくなるのでよい。

　また、図７は、移動鏡１５の変位量を一定としたときの、Ｌ２／Ｌ１と圧電素子３５ａへの印加電圧（電界強度）との関係を示すグラフである。なお、図７の縦軸の電界強度は、圧電素子３５ａの長さで規格化している。同図より、Ｌ２／Ｌ１＞０．３の場合、印加電圧自体は小さくできるが、Ｌ２／Ｌ１の変化量に対する印加電圧の変化量が小さく、印加電圧を大きく低減できる効果が小さい。

　したがって、Ｌ２／Ｌ１≦０．３を満足することにより、Ｌ２はＬ１に対して十分に小さいので、剛体３３および移動鏡１５の移動時の傾きを抑える効果を十分に得ながら、効率よく圧電素子３５ａを駆動することができる。

　なお、上記の条件式は、板ばね部３１・３２および剛体３３の構成材料や各平板部３１ｐ・３２ｐの厚さに関係なく得ることができる。その理由は以下の通りである。

　Ｌ１に対してＬ２が小さいと、圧電素子３５ａの剛体３３側の端部に応力が一番かかり、上記端部が板ばね部３１から離れる方向に力がかかるため、剛体３３および移動鏡１５の所望の変位を得るためには、圧電素子３５ａに大きな電圧を印加することが必要になる（図７参照）。一方、Ｌ１に対してＬ２が大きいと、圧電素子３５ａへの電圧印加時に圧電素子３５ａが沿ってくるため、圧電素子３５ａにおける剛体３４側の端部に一番応力がかかるようになる。このような傾向は、板ばね部３１・３２および剛体３３の構成材料が変わっても、各平板部３１ｐ・３２ｐの厚さが変わっても、剛体３３および移動鏡１５の変位量を一定とすれば、同じである。したがって、板ばね部３１・３２および剛体３３の構成材料や各平板部３１ｐ・３２ｐの厚さによっては、剛体３３および移動鏡１５の所望の変位量を得るための、圧電素子３５ａへの印加電圧の値（絶対値）は変動するとしても、Ｌ２／Ｌ１の比としては、板ばね部３１・３２および剛体３３の構成材料や各平板部３１ｐ・３２ｐの厚さに関係なく、０．３以下であればよいと言える。

　（２－４．圧電素子を２つ設ける構成について）
　図８は、駆動機構１８の他の構成を示す斜視図であり、図９は、図８の駆動機構１８の断面図である。この駆動機構１８は、圧電素子３５ａとは異なる圧電素子３８を備えている点で、図４および図５の駆動機構１８とは異なっている。この圧電素子３８は、板ばね部３２における板ばね部３１とは反対側の表面であって、板ばね部３１・３２の対向方向（Ｚ方向）に垂直な面Ｒに対して、圧電素子３５ａと対称となる位置に設けられている。

　このように圧電素子３８を設けることにより、平行板ばねを構成する駆動機構１８の上下のバランスを良好に保つ、すなわち、板ばね部３１・３２をバランスよく変形させることが可能となり、剛体３３および移動鏡１５を平行移動させるときの平行度を向上させることが可能となる。つまり、剛体３３および移動鏡１５を平行に限りなく近い状態で移動（変位）させることができる。また、圧電素子３８を上記のように設けるだけでよく、圧電素子３８に電圧を印加するための配線は不要なので、簡便な構成で平行移動の際の平行度を容易に向上させることができる。

　また、図１０は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。この駆動機構１８は、図８および図９のように２つの圧電素子３５ａ・３８を設けた構成において、電圧印加部３６が両方の圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加する構成となっている。つまり、板ばね部３２側にも、板ばね部３１側に設けた引き出し電極５３および固定電極５４に対応する電極（図示せず）が設けられ、これらの電極と圧電素子３８の上下の電極および電圧印加部３６とがワイヤーボンディングによって電気的に接続されている。この構成では、電圧印加部３６は、圧電素子３５ａの伸縮による板ばね部３１の変形と、圧電素子３８の伸縮による板ばね部３２の変形とが同一となるように、圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加することが望ましい。

　つまり、図１０において、板ばね部３１・３２の変形によって剛体３３および移動鏡１５を上方（Ｚ方向）に移動させるためには、圧電素子３５ａが水平方向に縮む一方、圧電素子３８が水平方向に伸びるような電圧を、各圧電素子３５ａ・３８に印加する必要がある。逆に、板ばね部３１・３２の変形によって剛体３３および移動鏡１５を下方に移動させるためには、圧電素子３５ａが水平方向に伸びる一方、圧電素子３８が水平方向に縮むような電圧を、各圧電素子３５ａ・３８に印加する必要がある。

　したがって、図１０において、圧電素子３５ａ・３８におけるＰＺＴの分極方向が例えば互いに逆向き（一方が上向きで他方が下向き）であれば、圧電素子３５ａ・３８のＰＺＴを挟む２つの電極のうち、ＰＺＴに対して同じ側に位置する電極に同じ極性の電圧が同じ周波数で印加されるように、電圧印加部３６は各圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加すればよい。例えば、電圧印加部３６は、圧電素子３５ａの上側の電極４２（ＰＺＴ４１に対して剛体３４とは反対側の電極）と、圧電素子３８の上側の電極（ＰＺＴに対して剛体３４側の電極）とに同じ極性の電圧が印加されるように、各圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加すればよい。

　また、圧電素子３５ａ・３８におけるＰＺＴの分極方向が例えば同じ向き（例えば両方とも上向き）であれば、圧電素子３５ａ・３８のＰＺＴを挟む２つの電極のうち、ＰＺＴに対して同じ側に位置する電極に互いに逆極性の電圧が同じ周波数で印加されるように、電圧印加部３６は各圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加すればよい。例えば、電圧印加部３６は、圧電素子３５ａの上側の電極４２に正の電圧を印加したときに、圧電素子３８の上側の電極（ＰＺＴに対して剛体３４側の電極）に負の電圧が印加されるように、各圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加すればよい。

　電圧印加部３６が上記のように各圧電素子３５ａ・３８に電圧を印加することにより、板ばね部３１・３２を同じように変形（共振）させることができ、一方の変形が他方の変形を阻害することがなく、共振しやすくなる。したがって、剛体３３および移動鏡１５を平行移動させるときの平行度を確実に向上させることができる。

　（２－５．共振周波数の変動に対応可能な構成について）
　ところで、圧電素子は、電圧を印加すると伸縮するが、逆に、力を加えて変形させたときには、その歪みに応じた電圧を出力する。共振時に剛体３３および移動鏡１５の変位が最大になると、圧電素子も大きく歪むので、圧電素子から出力される電圧（例えば絶対値）も最大になる。したがって、このことを利用し、圧電素子から出力される電圧（特に最大電圧）を監視すれば、共振によって剛体３３および移動鏡１５が変位しているか否かを検知することができ、共振周波数の変動に対応することも可能となる。なお、共振周波数の変動は、例えば、参照光源２１の発熱による環境温度の変化により、熱膨張または収縮によって上記したばね部の形状が変化し、ばね定数が変化することによって起こり得る。以下、共振周波数の変動に対応可能な具体的構成について説明する。

　図１１は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。この駆動機構１８は、図８および図９のように２つの圧電素子３５ａ・３８を設ける構成に加えて、検出部３９および制御部４０を備えている。なお、図８および図９の構成が基本であるので、電圧印加部３６は一方の圧電素子３５ａにのみ電圧を印加し、他方の圧電素子３８へは電圧を印加しないことを念のために断っておく。

　検出部３９は、板ばね部３２の変形時に、圧電素子３８から出力される、圧電素子３８の歪みに応じた電圧から、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出するセンサである。圧電素子３８から出力される電圧（例えば絶対値）が大きいほど、剛体３３および移動鏡１５が大きく変位していることになるので、検出部３９は圧電素子３８から出力される電圧の最大電圧（例えば絶対値）を検出することにより、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出することができる。なお、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の大きさと方向（正負の符号）とに基づいて、剛体３３および移動鏡１５の変位量と方向（変位した位置）とを検出することもできる。

　制御部４０は、電圧印加部３６による圧電素子３５ａへの電圧印加を制御するものである。より具体的には、制御部４０は、検出部３９にて検出された剛体３３および移動鏡１５の最大変位の変動に応じて、圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数が変動するように、電圧印加部３６を制御する。このような制御を行う制御部４０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）を含んで構成されている。

　また、上記した電圧印加部３６は、ＶＣＯ（voltage　controlled　oscillator）回路を含んで構成されている。ＶＣＯ回路とは、入力電圧に応じて出力電圧の周波数を変化させる回路である。したがって、電圧印加部３６は、制御部４０の制御によって出力電圧（圧電素子３５ａへの印加電圧）の周波数を変化させることができる。

　次に、制御部４０の電圧制御による動作の流れについて、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２および図１３は、制御部４０の電圧制御による動作の流れを示すフローチャートであり、図１２は、共振周波数を探す初期動作でのものを示し、図１３は、共振周波数の変動に振動周波数を追従させる定常動作でのものを示している。

　初期動作においては、まず、制御部４０は、電圧印加部３６のＶＣＯ回路の入力電圧の上昇を開始し、出力電圧の周波数を増大させる（Ｓ１）。そして、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の最大値（例えば絶対値）を検出し、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出する（Ｓ２）。

　続いて、制御部４０は、Ｓ２で検出した最大変位とそれよりも前に検出した最大変位との大小を比較する（Ｓ３）。ここで、動作開始時においては剛体３３および移動鏡１５の最大変位はゼロであるので、Ｓ２で検出した最大変位はそれよりも前に検出した最大変位よりも必ず大きいことになる（Ｓ３でＮｏ）。したがって、制御部４０は、ＶＣＯ回路の入力電圧をさらに上昇させ、出力電圧の周波数をさらに増大させる（Ｓ４）。

　以降は、Ｓ２～Ｓ４の工程を繰り返し、制御部４０は、Ｓ２で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも小さくなった時点で（Ｓ３でＹｅｓ）、剛体３３および移動鏡１５が最大変位に達したと判断してＶＣＯ回路の入力電圧の上昇を停止させる（Ｓ５）。剛体３３および移動鏡１５が最大変位に達したときには、剛体３３および移動鏡１５は共振によって振動していると判断できるので、このときのＶＣＯ回路の出力電圧の周波数を共振周波数として考えることができる。つまり、このような初期動作により、上述した理論計算によらなくても、共振周波数を求めることができる。

　定常動作においては、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の最大値（例えば絶対値）を検出し、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出する（Ｓ１１）。制御部４０は、Ｓ１１で検出した最大変位とそれよりも前に検出した最大変位（例えば図１２のＳ５でＶＣＯ回路の入力電圧の上昇を停止させる直前に検出した最大変位）との大小を比較する（Ｓ１２）。ここで、共振周波数が変動していない場合には、Ｓ１１で検出した最大変位は前回の最大変位と同じであるので（Ｓ１２でＮｏ）、その場合は、本フローを終了する。なお、複数の共振周波数がある場合は、剛体３３および移動鏡１５の最大変位をメモリしておき、最大変位となる周波数を共振周波数とする。

　一方、共振周波数が変動すると、Ｓ１１で検出した最大変位が前回の最大変位よりも小さくなるので（Ｓ１２でＹｅｓ）、この場合、制御部４０は、ＶＣＯ回路の入力電圧を上昇させ、出力電圧の周波数を増大させる（Ｓ１３）。そして、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の最大値を検出し、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出する（Ｓ１４）。

　続いて、制御部４０は、Ｓ１４で検出した最大変位とそれよりも前に検出した最大変位（例えばＳ１１で検出した最大変位）との大小を比較する（Ｓ１５）。Ｓ１４で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも大きい場合（Ｓ１５でＮｏ）、周波数が増大する方向に最大変位が増大することがわかるので、制御部４０は、ＶＣＯ回路の入力電圧をさらに上昇させ、出力電圧の周波数を増大させる（Ｓ１６）。そして、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の最大値を検出し、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出する（Ｓ１７）。そして、制御部４０は、Ｓ１７で検出した最大変位とそれよりも前に検出した最大変位（例えばＳ１４で検出した最大変位）との大小を比較する（Ｓ１８）。

　Ｓ１７で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも大きい場合（Ｓ１８でＮｏ）、最大変位が増大する余地があると考えられるので、Ｓ１６～Ｓ１８の工程を繰り返す。そして、制御部４０は、Ｓ１７で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも小さくなった時点で（Ｓ１８でＹｅｓ）、剛体３３および移動鏡１５が最大変位に達し、圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数が共振周波数に一致したと判断して、本フローを終了する。

　また、Ｓ１５において、Ｓ１４で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも小さい場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、周波数が減少する方向に最大変位が増大することがわかるので、制御部４０は、ＶＣＯ回路の入力電圧を下降させ、出力電圧の周波数を減少させる（Ｓ１９）。そして、検出部３９は、圧電素子３８から出力される電圧の最大値を検出し、剛体３３および移動鏡１５の最大変位を検出する（Ｓ２０）。そして、制御部４０は、Ｓ２０で検出した最大変位とそれよりも前に検出した最大変位（例えばＳ１４で検出した最大変位）との大小を比較する（Ｓ２１）。

　Ｓ２０で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも大きい場合（Ｓ２１でＮｏ）、最大変位が増大する余地があると考えられるので、Ｓ１９～Ｓ２１の工程を繰り返す。そして、制御部４０は、Ｓ２０で検出した最大変位がそれよりも前に検出した最大変位よりも小さくなった時点で（Ｓ２１でＹｅｓ）、剛体３３および移動鏡１５が最大変位に達し、圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数が共振周波数に一致したと判断して、本フローを終了する。

　以上のように、制御部４０は、検出部３９にて検出された剛体３３および移動鏡１５の最大変位の変動に応じて、ＶＣＯ回路の出力電圧の周波数（圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数）が変動するように電圧印加部３６を制御するので、たとえ駆動機構１８の動作中に環境温度変化等によって共振周波数が変動したとしても、ＶＣＯ回路の出力電圧の周波数を、変動する共振周波数に追従させることができる。

　特に、制御部４０は、検出部３９にて検出された電圧に基づいて、圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数が共振周波数に一致するように電圧印加部３６（ＶＣＯ回路）を制御するので、共振周波数が変動するような、あるいは変動しやすい環境下で本発明の駆動機構１８が使用される場合でも、常に安定した共振状態を保つことができる。

　なお、以上では、検出部３９にて検出された電圧に基づき、剛体３３および移動鏡１５の変位をモニタし、その変位に基づいて電圧印加部３６を制御しているが、検出部３９にて検出される電圧の正負の符号の所定時間内での反転回数から振動周波数を検知し、その振動周波数に基づいて電圧印加部３６を制御する（圧電素子３５ａへの印加電圧の周波数を、変動する共振周波数に追従させる）ことも可能である。

　（２－６．駆動機構の他の構成について）
　図１４は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。同図に示すように、駆動機構１８の板ばね部３１の平板部３１ｐは、絶縁酸化膜層３１ｂと活性層３１ｃとの２層で構成されていてもよく、板ばね部３２の平板部３２ｐは、絶縁酸化膜層３２ｂと活性層３２ｃとの２層で構成されていてもよい。

　また、図１５は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。同図に示すように、駆動機構１８の板ばね部３１・３２は、平板状のシリコン基板８１・８１でそれぞれ構成されていてもよい。なお、板ばね部３１・３２（シリコン基板８１・８１）と、ガラスからなる剛体３３・３４との連結には、陽極接合を用いることができる。この構成では、平板状のシリコン基板８１・８１で剛体３３・３４を挟むという簡単な構成で駆動機構１８を容易に実現することができる。また、ＳＯＩ基板６１を用いる場合に比べて、板ばね部３１・３２の作製工程を大幅に簡略化することができる。

　また、図１６は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。同図に示すように、駆動機構１８の板ばね部３１・３２は、平板状のガラス基板９１・９１でそれぞれ構成されていてもよい。この場合、例えば厚さ１００μｍ以下のガラス（例えばアルカリガラス）に対してレーザー加工またはダイシング加工を施すことにより、ガラス基板９１・９１を得ることができる。なお、板ばね部３１・３２（ガラス基板９１・９１）と、ガラスからなる剛体３３・３４との連結には、オプティカルコンタクトまたは拡散接合を用いることができる。なお、オプティカルコンタクトとは、平滑な面同士を密着させ、分子の引力によって２部材を連結する方法である。拡散接合とは、母材を溶融させることなく加熱、加圧保持し、接合面を横切って接合界面の原子を拡散させて接合部を得る方法である。

　このように、板ばね部３１・３２をガラス基板９１・９１でそれぞれ構成することにより、平板状のガラス基板９１・９１で剛体３３・３４を挟むという簡単な構成で駆動機構１８を容易に実現することができる。また、ＳＯＩ基板６１を用いる場合に比べて、板ばね部３１・３２の作製工程を大幅に簡略化することができる。さらに、剛体３３・３４および板ばね部３１・３２の構成材料がともにガラスとなるので、温度変化による駆動機構１８の変形を確実に防止することができ、温度変化に起因して可動部（剛体３３および移動鏡１５）が傾くのを確実に防止することができる。

　また、剛体３３・３４と板ばね部３１・３２との連結に、上述した陽極接合をはじめ、オプティカルコンタクトや拡散接合など、接着剤なしで連結する方法を採用しているので、接着剤を用いたときのような製造誤差（製造時の接着剤の収縮の影響）を排除することができ、駆動機構１８を干渉計１や分光分析装置に適用したときに、大型のコーナーキューブを設置することなく、高精度な干渉による高分解能を実現することができる。つまり、干渉計１ひいては分光分析装置を小型化しながら、高精度な干渉による高分解能を実現することができる。

　なお、板ばね部３１・３２は、上記のシリコン基板８１やガラス基板９１の代わりに、金属（鉄、アルミニウム、合金など）からなる平板で構成されていてもよい。

　なお、上述した剛体３３・３４は、ガラスではなく、シリコンで構成されていてもよい。このとき、板ばね部３１・３２と剛体３３・３４との連結部が、シリコンとガラスとの連結となる場合には、接合方法として陽極接合を用いることができ、上記連結部がシリコンとシリコンとの連結となる場合には、接合方法としてオプティカルコンタクトまたは拡散接合を用いることができる。

　また、図１７は、駆動機構１８のさらに他の構成を示す断面図である。駆動機構１８の駆動部３５は、電磁式駆動源で構成されてもよい。この駆動部３５は、コイル３５ｂと、磁石３５ｃとで構成されている。コイル３５ｂは、１本の銅線を数周巻回させたものであり、その一端および他端が電圧印加部３６と接続されている。また、コイル３５ｂは、剛体３３の側面に設けられる磁石３５ｃと対向するように離間して配置（固定）されている。磁石３５ｃは、剛体３３の側面に設けられており、剛体３３側がＮ極でコイル３５ｂ側がＳ極となっている。したがって、コイル３５ｂと磁石３５ｃとの間では、コイル３５ｂから磁石３５ｃに向かう方向が、磁界Ｂの方向となる。

　上記の構成において、電圧印加部３６からコイル３５ｂに対して、例えば図１７の紙面に垂直な方向であって、手前から奥に向かって電流を流すと、フレミングの左手の法則により、そのような電流の向きと、磁界Ｂの方向との関係により、コイル３５ｂには図中下向きの力Ｆが働く。逆に、図１７の紙面奥側から手前に向かってコイル３５ｂに電流を流すと、コイル３５ｂには図中上向きの力Ｆが働く。実際には、コイル３５ｂは、固定されているため、コイル３５ｂに流す電流の向きを交番させると、磁石３５ｃ側の剛体３３が上下に移動する。したがって、このように駆動部３５を電磁式駆動源で構成し、コイル３５ｂに流す電流を制御することにより、剛体３３を介して２つの板ばね部３１・３２を共振させることができ、これによって移動鏡１５を共振駆動することができる。

　〔３．移動鏡の共振駆動時の性能について〕
　次に、上述した構成の駆動機構１８によって移動鏡１５を共振駆動した場合の性能について説明する。図１８および図１９は、駆動機構１８によって移動鏡をＺ方向に±１．５ｍｍ駆動する場合の移動鏡の変位とチルトエラー量（傾き角）との関係をそれぞれ示しており、図１８はPitch方向のチルトエラー量を、図１９はRoll方向のチルトエラー量を示している。

　ここで、図２０（ａ）（ｂ）は、移動鏡１５の傾き方向であるPitch方向およびRoll方向を示している。PitchおよびRollの各方向は、以下のように定義される。すなわち、駆動機構１８の板ばね部３１の延設方向（剛体３３・３４が並ぶ方向）をＹ方向として、板ばね部３１の共振によって移動鏡１５をＺ方向に平行移動させる構成において、ＹＺ平面に垂直な方向をＸ方向としたとき、Pitch方向とは、移動鏡１５がＹＺ平面内で傾く際の傾き方向であり、Roll方向とは、移動鏡１５がＺＸ平面内で傾く際の傾き方向である。

　移動鏡１５をＺ方向に±１．５ｍｍ並進させた場合、図１８から、Pitch方向のチルトエラーが±０．５分程度残っており、図１９から、Roll方向のチルトエラーが０．２分程度残っていることがわかる。Pitch方向にチルトエラーが生じる要因は、例えば、平行板ばねのＺ方向の厚み誤差、平行移動部の先端側へのチルト、平行移動部と支持部のＺ方向の厚み誤差、平行移動部および支持部の平面性の低下、などが考えられる。一方、Roll方向にチルトエラーが生じる要因は、例えば、平行移動部のＸ方向の厚み誤差、平行板ばねと平行移動部のＸ方向へのシフト誤差、圧電素子３５ａのＸ方向への貼り付け誤差、平行板ばねのRoll方向への捩れ、などがある。

　なお、上記の平行板ばねとは、板ばね部３１・３２において変形によって実質的にばねとして機能する部分を指し、具体的には、板ばね部３１の平板部３１ｐと、板ばね部３２の平板部３２ｐとを指す。また、上記の平行移動部とは、上記の平行板ばねの変形によって平行移動する部分であり、具体的には、例えば図５の構成では、板ばね部３１の支持層３１ａ_１、絶縁酸化膜層３１ｂ_１および活性層３１ｃ_１と、板ばね部３２の支持層３２ａ_１、絶縁酸化膜層３２ｂ_１および活性層３２ｃ_１と、剛体３３とを指す。また、上記の支持部とは、支持層３１ａ_２、絶縁酸化膜層３１ｂ_２、活性層３１ｃ_２、支持層３２ａ_２、絶縁酸化膜層３２ｂ_２、活性層３２ｃ_２、および剛体３４を指す。

　本実施形態では、上述した補正部１００の光路補正装置１０２によって固定鏡１４を非共振駆動することにより、分光測定中の移動鏡１５の共振駆動によって発生する上記のチルトエラーを補正している。なお、光路補正装置１０２は、このような分光測定中に発生するチルトエラーを補正する以外にも、分光測定前の経時変化や温度変化に起因して発生するチルトエラー（初期のチルトエラー）も補正することができる。以下、光路補正装置１０２の詳細について説明する。

　〔４．光路補正装置の詳細について〕
　（４－１．光路補正装置の構成）
　図２１（ａ）は、光路補正装置１０２の概略の構成を示す側面図であり、図２１（ｂ）は、光路補正装置１０２で支持された固定鏡１４の平面図である。光路補正装置１０２は、電圧印加によって伸縮する複数（図２１（ｂ）では４つ）の圧電素子１０３を有している。各圧電素子１０３の伸縮方向の一端面は、固定鏡１４と連結されている一方、他端面は、固定台１０４に連結され、各圧電素子１０３が支持されている。各圧電素子１０３は、固定鏡１４の底面の中心を通る軸に対して周方向に等間隔で（９０度おきに）配置されている。この結果、２つの圧電素子１０３・１０３が上記軸を挟んで対向配置されるとともに、このように対向配置される圧電素子１０３・１０３が２組存在することになる。

　ここで、移動鏡１５が例えば７０Ｈｚの共振周波数で共振駆動される場合、移動鏡１５のチルトエラーに４次の高周波成分まで含まれているとすると、光路補正装置１０２には、２８０Ｈｚでの非共振駆動（後述するサーボ駆動）が可能な性能が要求される。そこで、本実施形態では、積層型の圧電素子１０３を複数用いて高速応答を実現している。圧電素子１０３を４本使用することにより、各対の圧電素子でPitch、Rollの各方向のチルトエラーの補正（チルト補正）を行うことができる。以下、具体的に説明する。なお、圧電素子１０３の数は３つであっても、チルト補正は可能である。

　圧電素子１０３への印加可能電圧を１５０Ｖとすると、この１５０Ｖに対して、少し余裕を持つために１００Ｖまでの電圧印加が調整できるように、光路補正装置１０２を設計する。固定鏡１４側と移動鏡１５側との機械的なチルトエラー（設計誤差）がゼロの場合、各圧電素子１０３への印加電圧を例えば５０Ｖにする。これに対して、Pitch、Rollの各方向のチルトエラーがある場合、対向配置した圧電素子１０３・１０３の一方に対して５０Ｖよりも大きい電圧を印加し、他方に対して５０Ｖよりも小さい電圧を印加することにより、一方の圧電素子１０３は伸長し、他方の圧電素子１０３は収縮するので、固定鏡１４を傾けることができる。長さ５ｍｍ程度の圧電素子１０３を利用し、対向する圧電素子１０３・１０３を２ｍｍの間隔で配置すれば、±４分程度のチルト調整が可能となる。

　分光分析装置では、分光測定前に初期のチルトエラーを測定し、そのチルトエラーが±０．２分程度のレベルになるように、各圧電素子１０３を伸縮させて固定鏡１４の傾きを調整する。なお、分光測定前のチルト補正の詳細については後述する。その後、分光測定においては、移動鏡１５を並進駆動（共振）させ、移動鏡１５の駆動によって生ずるチルトエラーをリアルタイムでモニタしながら、各圧電素子１０３の伸縮によって固定鏡１４を非共振駆動し、常にチルトエラーがゼロになるようにサーボ駆動する。

　図２２は、分光測定中において、固定鏡１４を非共振駆動する際に行われるフィードバック制御（サーボ駆動）を示すブロック図である。同図に示すように、光路補正装置１０２は、上述した圧電素子１０３の他に、ＰＩＤコントローラ１０５を有している。このＰＩＤコントローラ１０５は、比例動作、積分動作、微分動作を組み合わせた制御を行うコントローラであり、信号処理部１０１にて検出されたチルト量（チルトエラー）とサーボ目標値（チルト量ゼロ）とに基づいて、チルト量が目標値に近づくように（常にゼロになるように）、各圧電素子１０３への電圧印加を制御して、非共振駆動による各圧電素子１０３の伸縮によって固定鏡１４の傾きを調整する。このようなフィードバック制御により、移動鏡１５の移動に応じてチルトエラーが変動する場合でも、そのチルトエラーを適切に補正することができる。なお、このようなＰＩＤ制御は、本実施形態では、Pitch、Rollの各方向について行われる。この結果、分光測定中のチルトエラーは、Pitch、Rollの各方向ともに、常に±０．１分以下となる。

　なお、第２の光検出器２４（４分割センサ）におけるPitchおよびRollの各方向の軸と、固定鏡１４のチルト補正の際のPitchおよびRollの各方向の軸とを機械的に調整することは容易ではないため、現実的には、マイクロコンピュータ等の軸変換演算手段を用いて、前者の軸を後者の軸に変換して対応することになる。

　ところで、上記の光路補正装置１０２は、図２１（ａ）に示すように、取付枠１０６をさらに有している。この取付枠１０６は、光路補正装置１０２を干渉計１に取り付けるための取付部材であり、固定鏡１４を側方から囲むように固定台１０４に設けられている。取付枠１０６を構成する４つの面にはそれぞれ、干渉計１への取付時の位置調整用の穴１０６ａが複数設けられている。穴１０６ａの径は、これに差し込まれるネジの径よりも若干大きい。したがって、干渉計１に対して取付枠１０６をネジ止めする際に、取付枠１０６の位置を微調整することができる。

　これにより、光路補正装置１０２の干渉計１に対する取付位置、すなわち、固定鏡１４の位置を微調整することができ、製品出荷前にチルト補正を行うことができる。例えば、製品出荷時に、各ブロックの組立誤差の積み重ねにより、±１５分のチルトエラーが発生する場合には、上記した取付位置の機械的な調整によって、移動鏡１５のチルトエラーが±１分のレベルになるように調整することができる。

　（４－２．光路補正装置の他の構成）
　図２３（ａ）は、光路補正装置１０２の他の構成を示す平面図であり、図２３（ｂ）は、上記光路補正装置１０２の側面図である。なお、図２３（ａ）では、便宜上、固定鏡１４の図示を省略している。図２３（ａ）（ｂ）に示す光路補正装置１０２も干渉計１および分光分析装置に適用することが可能である。

　この光路補正装置１０２は、固定鏡１４を支持しながら回動する回動部材１１１を備えている。回動部材１１１は、ステンレス等の金属で構成された直径の異なる２つの円柱部１１１ａ・１１１ｂが同軸で、かつ、回動中心Ｐを通る軸で連結された形状のミラー支持台で構成されている。大径の円柱部１１１ａの直径は、固定鏡１４（ここでは円盤状とする）の直径と概ね同じであり、固定鏡１４はこの円柱部１１１ａにおける円柱部１１１ｂとは反対側の端面で支持されている。一方、小径の円柱部１１１ｂにおける大径の円柱部１１１ａとは反対側の端面には、微小な間隙を介して束ねられて配置される四角柱状の４本の圧電素子１１２（１１２ａ～１１２ｄ）が固着されている。小径の円柱部１１１ｂの半径は、概ね圧電素子１１２の断面の１辺の長さの半分に設定されている。

　圧電素子１１２は、電圧印加によって、回動部材１１１が回動する方向と対応する方向に伸縮する変位部材である。この圧電素子１１２は、伸縮方向に垂直な端面１１２Ｓの一部の領域１１２Ｓ_１でのみ、接着剤１１３（図２５参照）を介して回動部材１１１と連結されている。これにより、圧電素子１１２の端面１１２Ｓと対向する回動部材１１１の領域を、回動中心Ｐにより近い第１の領域１１１Ｒ_１と、回動中心Ｐからより遠い第２の領域１１１Ｒ_２とに分割したとき、圧電素子１１２は、電圧印加による伸長時に、端面１１２Ｓの一部の領域１１２Ｓ_１で、接着剤１１３を介して回動部材１１１の第１の領域１１１Ｒ_１を押圧して、回動部材１１１を回動させることが可能となる。

　ここで、図２４は、回動部材１１１の圧電素子１１２側からの底面図である。第１の領域１１１Ｒ_１および第２の領域１１１Ｒ_２についてさらに詳しく説明する。回動部材１１１において、圧電素子１１２の端面１１２Ｓと対向する領域を１１１Ｒとすると、第１の領域１１１Ｒ_１は、領域１１１Ｒのうちで、回動部材１１１の小径の円柱部１１１ｂの端面に位置する領域であり、圧電素子１１２の端面１１２Ｓの中心を通る伸縮方向に沿った中心軸Ｌよりも回動部材１１１の回動中心Ｐ（図２３（ｂ）参照）に近い領域となっている。一方、第２の領域１１１Ｒ_２は、領域１１１Ｒの残りの領域、すなわち、大径の円柱部１１１ａの端面に位置する領域である。このようにして、領域１１１Ｒは、回動中心Ｐにより近い第１の領域１１１Ｒ_１と、回動中心Ｐからより遠い第２の領域１１１Ｒ_２とに分割されている。

　また、圧電素子１１２は、回動部材１１１の異なる領域を押圧するために、上述のように複数（本実施形態では４本）設けられている。各圧電素子１１２ａ～１１２ｄの伸縮方向は、回動部材１１１の回動方向とそれぞれ対応しているが、図２３（ｂ）では、一例として、圧電素子１１２ａ・１１２ｃの伸縮方向（Ｂ－Ｂ’方向）と、回動部材１１１の回動方向（Ａ－Ａ’方向）とが対応していることを示している。圧電素子１１２ａと圧電素子１１２ｃ、圧電素子１１２ｂと圧電素子１１２ｄは、回動部材１１１の回動中心Ｐを通る軸に対して対向配置されている。各圧電素子１１２は、回動部材１１１とは反対側の端面全体で、エポキシ接着剤を介して、ステンレス等の金属からなる固定台１１４に固着されている。

　なお、上述した圧電素子１１２による回動部材１１１の押圧の仕方は、全ての圧電素子１１２ａ～１１２ｄに共通して言える。したがって、上述した回動部材１１１の第１の領域１１１Ｒ_１および第２の領域１１１Ｒ_２は、各圧電素子１１２ａ～１１２ｄに対応して設けられ、各圧電素子１１２ａ～１１２ｄは、伸長時に、接着剤１１３を介して、対応する第１の領域１１１Ｒ_１を押圧することによって回動部材１１１を回動させることになる。

　上記の接着剤１１３は、各圧電素子１１２と回動部材１１１とを接着して連結する連結部材である。接着剤１１３による接続部分（連結部分）は、光路補正装置１０２の特性を決める上で重要な部分であり、本実施形態では、接着剤としては比較的ヤング率の大きいエポキシ接着剤や適度な弾性を有するエポキシ・変成シリコーン接着剤等が仕様に沿った形で適宜選択されている。また、接着剤１１３の厚さも重要であるため、径の揃った球形のプラスチックビーズが接着剤１１３に混合されていることが望ましい。本実施形態では、接着剤１１３として、直径３０μｍのプラスチックビーズを混合したエポキシ接着剤を用いた。

　また、上記した各圧電素子１１２は、電圧印加部（図示せず）と接続されており、各圧電素子１１２ａ～１１２ｄへの電圧印加を個別に制御することによって、各圧電素子１１２ａ～１１２ｄを個別に伸縮させることが可能となっている。

　図２５は、光路補正装置１０２の側面図であって、回動部材１１１の回動前後での姿勢を示している。なお、図２５では、便宜上、圧電素子１１２ｂの図示を省略している。圧電素子１１２ａには＋ｖ（Ｖ）の電圧が印加されており、圧電素子１１２ａはｄ（ｍｍ）だけ伸びている（ｄ（＋）の変位）。一方、圧電素子１１２ｃには－ｖ（Ｖ）の電圧が印加されており、圧電素子１１２ｃはｄ（ｍｍ）だけ縮んでいる（ｄ（－）の変位）。これにより、圧電素子１１２ａは、接着剤１１３を介して回動部材１１１の円柱部１１１ｂを押圧し、回動部材１１１全体が固定鏡１４を支持したまま、回動中心Ｐを中心として、図２３（ａ）に示すｙ軸回りに回動角θ（°）だけ回動する。なお、回動部材１１１が回動するときの回動中心Ｐは、構成部材の力学関係によって決まる。

　一方、固定鏡１４を図２３（ａ）に示すｘ軸回りに回動させる場合は、圧電素子１１２ｂと圧電素子１１２ｄとに位相が１８０°ずれた電圧を印加すればよい。これにより、ｙ軸回りのときと同様の原理により、固定鏡１４を支持したまま、回動中心Ｐを中心として回動部材１１１をｘ軸回りに回動させることができる。

　ここでは、固定鏡１４および回動部材１１１をｙ軸回りおよびｘ軸回りに回動させる場合を示したが、これらｙ軸およびｘ軸回りの回動を組み合わせることで、任意の首振り運動を実現することが可能である。これにより、チルト補正を適切に行うことができる。例えば、断面が１．６５ｍｍ×１．６５ｍｍの圧電素子１１２を４本用い、小径の円柱部１１１ｂの半径、すなわち、回動中心Ｐを通る軸から第１の領域１１１Ｒ_１の円周までの距離を０．７ｍｍとして固定鏡１４を非共振で駆動した場合、小型の構成でありながら、±７分のチルト補正を行うことができる。

　なお、以上では、光路補正装置１０２によるチルト補正を、固定鏡１４に対して行っているが、移動鏡１５に対して行うことも可能であり、また、固定鏡１４および移動鏡１５の両者に対して行うことも可能である。例えば、光路補正装置１０２の各圧電素子１０３の一端面を、駆動機構１８の土台に連結すれば、各圧電素子１０３の伸縮により、移動鏡１５を非共振で駆動して、チルト補正を行うことが可能となる。

　〔５．チルト補正の手順について〕
　次に、本実施形態におけるチルト補正の手順の詳細について説明する。

　前述したように、移動鏡１５での反射光と固定鏡１４での反射光との最良な干渉状態からの角度ずれを示すチルトエラー（チルト誤差、両反射光の相対的な傾き）には、分光測定前の経時変化等に起因する初期のチルト誤差と、分光測定中に移動鏡１５の並進駆動に起因するチルト誤差との２種類がある。そこで、本実施形態では、図２６に示すように、分光測定前には、初期のチルト誤差を補正する初期調整工程（＃１）を行い、分光測定中には、移動鏡１５の移動によって生じるチルト誤差をリアルタイムで補正するダイナミックアライメント工程（＃２）を行う。ここで、＃１での初期調整工程は、粗調工程（＃１０）と微調工程（＃２０）とからなり、初期のチルト誤差を粗調工程で大きく補正した後、微調工程で細かく補正する。以下、各工程の詳細について説明する。

　〔５－１．粗調工程について〕
　図２７は、初期調整工程の粗調工程の詳細な流れを示すフローチャートである。粗調工程では、まず、移動鏡１５を駆動しながら（＃１１）、レーザ干渉光を第２の光検出器２４（４分割センサ）で検出して、このときの干渉光のコントラストの変化を検出するとともに（＃１２）、このコントラストの変化に基づいて、チルト誤差（チルト量）を検知する（＃１３）。そして、上述した圧電素子１０３等の伸縮によって固定鏡１４を非共振で駆動してチルト誤差を補正する（＃１４）。なお、コントラストとは、干渉光の明暗の強度比を示し、明暗の差が大きくなるほどコントラストは高くなる。

　図２８は、移動鏡１５での反射光と固定鏡１４での反射光との相対的な傾き（チルト誤差）と、そのときのコントラストとの関係を示している。同図より、Pitch方向およびRoll方向において両反射光の相対的な傾きがゼロのときにコントラストは最大（例えば１）となり、各方向のどちらに両反射光の相対的な傾きが生じても、コントラストは低下することがわかる。したがって、干渉光のコントラストを検出しながら、Pitch方向およびRoll方向に例えば０．５分ピッチで固定鏡１４を駆動することにより、最もコントラストが高くなる固定鏡１４の位置を探すことができ、これによって初期のチルト誤差を大きく補正することができる。なお、最初は、Pitch方向およびRoll方向に１分ピッチで固定鏡１４を駆動し、その後０．５分ピッチで固定鏡１４を駆動して、最もコントラストが高くなる固定鏡１４の位置を探すことにより、初期のチルト誤差を大きく補正してもよい。

　ここで、本実施形態では、干渉光のコントラストを検出するにあたり、４分割センサの各分割素子の出力を合算して検出している。これは以下の理由による。

　図２９は、両反射光の相対的な傾きと、４分割センサの各分割素子の出力を合算して検出される干渉光のコントラストとの関係、および、両反射光の相対的な傾きと、１個の分割素子の出力のみから検出される干渉光のコントラストとの関係を併せて示している。なお、ここでは、干渉光の光束径を例えばφ１．６５ｍｍとし、第２の光検出器２４の前に配置される絞りによって、上記光束径を例えばφ１ｍｍに規制している。各分割素子の出力を合算してコントラストを検出する場合は、両反射光の相対的な傾きを１６０秒（約３分）まで変化させても、コントラストの変化を検出できることがわかる（同図では０．４～１の変化）。これは、逆に、コントラストの変化に基づく、両反射光の相対的な傾きの検出可能範囲が１６０秒と広いことを意味する。

　これに対して、１個の分割素子の出力のみからコントラストを検出する場合は、両反射光の相対的な傾きを１２０秒に変化させると、コントラストがゼロとなり、それ以上の傾きではコントラストを検出することができなくなる。このため、該傾きを変化させることができる範囲は、１２０秒以下となる。つまり、該傾きの検出可能範囲が、前者よりも後者で狭くなる。これは、干渉光の一定の光束径に対してセンサの受光面積が小さいほど、コントラストの変化に対する感度が高くなり、出力（振幅）の変化が大きくなるからである。

　このように、粗調工程において、各分割素子の出力を合算して干渉光のコントラストを検出することにより、両反射光の相対的な傾きの変化に対する干渉光のコントラストの変化量が小さくなるため、逆に、干渉光のコントラストの変化に基づく両反射光の相対的な傾き（チルト量）の検知可能範囲を広くすることができる。したがって、経時変化等によって初期のチルト誤差が大きい場合でも、粗調工程にて、その大きな初期のチルト誤差を確実に検知して補正することができる。

　なお、粗調工程では、コントラストの変化に基づく、固定鏡１４の傾きの検知可能範囲が約３分と広くなることにより、図２９で示すように、傾きの変化に対するコントラストの変化が小さくなるため、コントラストの変化に基づいて０．２分以下のピッチで固定鏡１４の傾きを検知することはできなくなる。このような固定鏡１４の傾きを検知できるピッチの最小値（上記の例では０．２分）のことを、分解能とも称する。

　〔５－２．微調工程について〕
　次に、初期調整工程の微調工程について説明する。図３０は、微調工程の詳細な流れを示すフローチャートである。微調工程では、まず、移動鏡１５と固定鏡１４との位相差（光路差）がゼロ付近となるように、移動鏡１５を微小駆動しながら（＃２１）、レーザ干渉光を第２の光検出器２４（４分割センサ）で検出して、このときの移動鏡１５の位置を検出する（＃２２）。そして、位相差ゼロ付近での両反射光の相対的な傾き量（チルト量）および相対的な傾き方向（チルト方向）を検知する（＃２３）。そして、上述した圧電素子１０３等の伸縮によって固定鏡１４を非共振で駆動してチルト誤差を補正する（＃２４）。

　ここで、＃２１では、移動鏡１５を往復移動するように駆動したときの最大駆動振幅の１／１０以下の範囲内（位相差ゼロの位置を中心に±０．２ｍｍの範囲内）で、移動鏡１５を駆動する。このような移動鏡１５の移動範囲内では、移動鏡１５はほぼ静止に近い状態で駆動され、両反射光の位相差がゼロ近傍となる。

　位相差がゼロ近傍となる移動鏡１５の位置では、移動鏡１５の移動量がほとんどゼロであるため、移動鏡１５の移動によって生じるチルト誤差をほとんど考える必要がなく、このとき生じているチルト誤差は、経時変化等による初期のチルト誤差のうち、粗調工程で補正しきれなかった残りのチルト誤差にほぼ等しいと考えることができる。したがって、＃２３では、粗調工程で補正しきれなかった残りのチルト誤差（チルト量、チルト方向）を検知することができる。

　また、＃２３では、両反射光の干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力の位相差に基づいて、両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知する。

　図３１は、例えばPitch方向の両反射光の相対的な傾きと、Pitch方向に対応する方向に隣接する２つの分割素子の出力の位相差との関係を示している。同図に示すように、各分割素子の出力の位相差より、約６０秒（１分）の上記傾きを検出できることがわかる。また、上記傾きが０秒から６０秒あたりまでは、位相差の変化量が大きいので、上記位相差に基づいて上記傾きを０．０１分ピッチで検出することも可能である。なお、Roll方向についても、図３１と同様の関係が得られる。このように、微調工程では、粗調工程よりも高い分解能でチルト量を検知することができる。しかも、微調工程では、各分割素子の出力の位相差を見るので、位相差がどの２つの分割素子で生じているかによって、チルト方向も検知することができる。

　したがって、微調工程では、＃２３で検知したチルト量およびチルト方向に基づき、＃２４にて、初期のチルト誤差がなくなる方向に所定量だけ固定鏡１４を傾けてチルト補正を行うことができる。その結果、分光測定前に、初期のチルト誤差を高精度に取り除いておくことができる。したがって、その後の分光測定においては、分光測定中のダイナミックアライメント工程にて、移動鏡１５の移動によって生じるチルト誤差を補正することによって、分光分析を高精度に行うことができる。

　なお、位相差がゼロとなる移動鏡１５の位置は、例えば第１の光学系１０の第１の光検出器１７の出力からも得ることができる。第１の光学系１０の測定光入力部１１が近赤外光を発する場合、移動鏡１５の位相差がゼロとなる位置では、どの波長の光についても干渉強度が最大となる、いわゆるセンターバーストが起こるので、第１の光検出器１７の出力に基づいてセンターバーストを監視することにより、移動鏡１５の位相差がゼロとなる位置を検出することができる。

　なお、両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知するにあたり、図２で示したように、複数の分割素子（例えば受光領域Ｅ１・Ｅ２）の出力の和と、複数の分割素子（例えば受光領域Ｅ３・Ｅ４）の出力の和との位相差に基づいて、チルト量およびチルト方向を検知するようにしてもよい。

　〔５－３．ダイナミックアライメント工程について〕
　次に、ダイナミックアライメント工程について説明する。図３２は、ダイナミックアライメント工程の詳細な流れを示すフローチャートである。ダイナミックアライメント工程は、測定光入力部１１から測定光を導入しながら移動鏡１５を最大振幅で並進駆動する分光測定中に行われるものであり、上述したフィードバック制御（図２２参照）により、Pitch、Rollの各方向について行われる。

　すなわち、分光測定中に、第２の干渉光を第２の光検出器２４（４分割センサ）で受光したときの各分割素子の出力に基づいて、移動鏡１５の移動によって生じる両反射光のチルト量およびチルト方向（Pitch、Rollの各方向）をリアルタイムで検知し（＃３１、＃３２）、圧電素子１０３等の伸縮によって固定鏡１４を非共振駆動することにより、両反射光のチルト誤差を補正する（＃３３、＃３４）。なお、チルト量およびチルト方向の検知の仕方は、移動鏡１５を最大振幅で駆動する点を除き、微調工程と全く同様である。つまり、Pitch方向に対応する方向に隣接する２つの分割素子の出力の位相差に基づいて、Pitch方向のチルト量を検知することができ、Roll方向に対応する方向に隣接する２つの分割素子の出力の位相差に基づいて、Roll方向のチルト量を検知することができる。ダイナミックアライメント工程では、結果的に、Pitch、Rollの各方向ともに、チルト誤差を±０．１分以下に抑えることができる。

　以上、初期調整工程の粗調工程、微調工程、ダイナミックアライメント工程についてまとめると、表１のようになる。

　〔６．効果〕
　以上のように、本実施形態のチルト補正方法においては、粗調工程にて、各分割素子（全分割素子）の出力を合算して干渉光のコントラストおよびその変化を検出するので、干渉光のコントラストの変化に基づく両反射光のチルト量の変化の検知範囲を広くすることができる。これにより、経時変化等によって初期のチルト誤差が大きい場合でも、粗調工程にて、その大きな初期のチルト誤差を確実に検知して補正することができる。

　また、微調工程では、両反射光の干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力の位相差に基づいて、両反射光の相対的なチルト量を検知するので、粗調工程よりも細かくチルト量を検知することができる。しかも、位相差を見る２つの分割素子を選択することで、チルト方向も検知することができる。したがって、微調工程では、粗調工程よりも分解能の高いチルト補正が可能となる。

　また、微調工程では、移動鏡１５の移動によるチルト誤差がほとんど生じない、位相差ゼロ近傍でチルト誤差を検知して補正するので、移動鏡１５の移動に起因しない、粗調工程で補正しきれなかった残りの初期のチルト誤差を微調工程で確実に取り除くことができる。これにより、分光測定前に、初期のチルト誤差を高精度に取り除いておくことができる。

　また、ダイナミックアライメント工程により、移動鏡１５の移動によって生じるチルト誤差を、分光測定を行いながらリアルタイムで補正することができる。また、分光測定中に移動鏡１５を共振駆動すると、移動鏡１５を大変位で移動させることができるが、移動鏡１５の移動量が大きいと、並進性を確保することが困難になり、チルト誤差が生じやすくなる。したがって、ダイナミックアライメント工程による分光測定中のチルト誤差の補正は、特に、移動鏡１５を共振駆動する場合に非常に有効となる。

　また、初期調整工程（粗調工程、微調工程）およびダイナミックアライメント工程では、固定鏡１４を駆動することによってチルト誤差を補正するので、チルト誤差の補正機構と、移動鏡１５の駆動機構１８とを別構成とすることができる。これにより、移動鏡１５の駆動機構１８が複雑化するのを回避することができる。

　また、本実施形態では、固定鏡１４の非共振駆動によってチルト補正を行うので、チルト補正を簡単に行うことができる。このとき、圧電素子１０３等の伸縮により、固定鏡１４の非共振駆動を確実に実現することができる。

　また、移動鏡１５は、平行板ばねを用いた駆動機構１８によって共振駆動されている（図４等参照）。平行板ばねを用いることにより、移動鏡１５を容易に共振駆動することができる。このとき、平行板ばねを構成する２つの板ばね部３１・３２の一方３１の表面には、圧電素子３５ａが形成されており、移動鏡１５は、圧電素子３５ａの伸縮による２つの板ばね部３１・３２の共振によって、共振駆動される。このような圧電素子３５ａを用いた平行板ばねにより、移動鏡１５の共振駆動を確実に実現することができる。

　また、図７で示したように、駆動機構１８は、コイル３５ｂと磁石３５ｃとを有する駆動部３５を備えていてもよい。そして、移動鏡１５は、コイル３５ｂに流す電流を制御することによって２つの板ばね部３１・３２を共振させることにより、共振駆動されてもよい。この場合は、駆動部３５としてコイル３５ｂと磁石と３５ｃを用いた電磁方式により、移動鏡１５の共振駆動を確実に実現することができる。

　〔７．その他〕
　本実施形態では、干渉計の外部で試料に光を当てて、試料を介して得られる光を干渉計に入射させて分光分析を行う場合について説明したが、例えば、干渉計の外部から導入した光を用いて干渉計にて干渉光を生成し、その干渉光を試料に当てて分光分析を行う場合や、干渉計の外部から入射する光そのものを分析の対象としてもよい。また、本実施形態で示した測定光入力部１１の代わりに測定光源を配置すれば、測定光源の分析を行うこともできる。さらに、干渉計が測定光源を内蔵して、測定光源から出射される測定光を試料に照射する構成としてもよい。したがって、第１の干渉光を得るための測定光は、干渉計が内蔵している光源から出射される光であってもよいし、干渉計の外部から入射してくる光であってもよいと言える。

　本発明は、マイケルソン型の干渉計を用いて分光分析を行うフーリエ変換分光分析装置に利用可能である。

　　１４　　　固定鏡
　　１５　　　移動鏡
　　１８　　　駆動機構
　　２４　　　第２の光検出器（４分割センサ）
　　３１　　　板ばね部
　　３２　　　板ばね部
　　３５ａ　　圧電素子
　　３５ｂ　　コイル
　　３５ｃ　　磁石
　１０３　　　圧電素子
　１１２　　　圧電素子

Claims

　分光器における移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とのチルト誤差を補正するチルト補正方法であって、
　分光測定前に、前記両反射光の初期のチルト誤差を検知して補正する粗調工程と、前記粗調工程よりも前記初期のチルト誤差を細かく検知して補正する微調工程とを含む初期調整工程と、
　分光測定中に、前記移動鏡の移動によって生じる前記両反射光のチルト誤差を検知して補正するダイナミックアライメント工程とを有しており、
　前記粗調工程では、レーザ光を２つに分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導き、前記移動鏡を移動させながら前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との干渉光を４分割センサで受光したときの各分割素子の出力を合算して前記干渉光のコントラストの変化を検出するとともに、前記コントラストの変化に基づいて、前記両反射光の相対的なチルト量を検知して前記初期のチルト誤差を補正し、
　前記微調工程では、前記両反射光の干渉光を前記４分割センサで受光したときの各分割素子の出力の位相差に基づいて、前記両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知して前記初期のチルト誤差を補正することを特徴とするチルト補正方法。
　前記微調工程では、前記移動鏡を往復移動するように駆動したときの最大駆動振幅の１／１０以下の移動範囲において、前記両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知して前記初期のチルト誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載のチルト補正方法。
　前記ダイナミックアライメント工程では、前記両反射光の干渉光を前記４分割センサで受光したときの各分割素子の出力に基づいて、前記両反射光の相対的なチルト量およびチルト方向を検知して、前記移動鏡の移動によって生じる前記両反射光のチルト誤差を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のチルト補正方法。
　分光測定中における前記移動鏡の駆動は、共振駆動であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のチルト補正方法。
　前記初期調整工程および前記ダイナミックアライメント工程では、前記固定鏡を駆動することによってチルト誤差を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のチルト補正方法。
　前記初期調整工程および前記ダイナミックアライメント工程では、前記固定鏡の非共振駆動によって、チルト誤差を補正することを特徴とする請求項５に記載のチルト補正方法。
　前記固定鏡は、圧電素子の伸縮によって非共振駆動されることを特徴とする請求項６に記載のチルト補正方法。
　前記移動鏡は、平行板ばねを用いた駆動機構によって共振駆動されることを特徴とする請求項４に記載のチルト補正方法。
　前記平行板ばねを構成する２つの板ばね部の少なくとも一方の表面には、圧電素子が形成されており、
　前記移動鏡は、前記圧電素子の伸縮による前記２つの板ばね部の共振によって、共振駆動されることを特徴とする請求項８に記載のチルト補正方法。
　前記平行板ばねには磁石が配置されている一方、前記磁石と離間してコイルが配置されており、
　前記移動鏡は、前記コイルに流す電流を制御することによって前記２つの板ばね部を共振させることにより、共振駆動されることを特徴とする請求項８に記載のチルト補正方法。