JP5454687B2 - 干渉計およびフーリエ変換分光分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイケルソン型の干渉計と、その干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置と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、ＦＴＩＲの分光精度（分解能）は、移動鏡の移動量に応じたものとなり、移動量が大きいほど高分解能となるが、移動鏡の移動量が大きいと、移動鏡の並進性を保つことが困難となり、移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とで相対的な傾きが生じて（各反射光が光軸から傾いて）干渉光のコントラストが低下する。このため、上記傾きを補正することが必要となる。なお、便宜上、移動鏡の移動時の傾きに起因して発生する、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のことを、２光路間での光の傾きとも称する。

また、高感度の測定が要求される場合は、光束径の大きな光を用いる（大きな径の光を検出器で受光する）ことが必要となる。しかし、光束径が大きいと、２光路間での光の傾きの許容量が小さくなり、２光路間で光の傾きが少し生じただけでも干渉光のコントラストが低下する。したがって、特に、高感度の測定が要求される場合は、上記傾きを確実に補正して、低チルトを実現することが必要となる。

そこで、例えば特許文献１では、干渉光を検出するセンサからの出力に基づいて、一方の反射面のチルト角を調整することにより、２つの反射面で反射される各光の相対的な傾きを補正している。

米国特許第４０５３２３１号明細書（Fig.１等参照）

ところが、特許文献１の構成では、２つの反射面のうち、入射光の光軸方向に並進駆動される反射面（移動鏡）は、線形運動アクチュエータによって駆動される。このように線形運動によって移動鏡を移動させる構成では、移動鏡の移動量を大きくして分解能を高めるためには、アクチュエータのサイズを大きくする必要があり、装置が大型化する。また、大型のアクチュエータを駆動する場合は、消費電力も増大する。

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、２光路間での光の傾きを補正できる構成でありながら、小型、低消費電力の構成で移動鏡を大きく移動させることができ、これによって、小型、低消費電力の構成で、移動鏡の高ストロークによる高分解能を実現しつつ、低チルトによる高感度の測定を実現することができる干渉計と、その干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置とを提供することにある。

本発明の干渉計は、移動鏡および固定鏡と、測定光を分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導く一方、前記移動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を合成するビームスプリッタと、前記移動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を前記ビームスプリッタで合成してなる干渉光を検出する光検出器とを有する光学系を備えた干渉計であって、前記移動鏡を入射光の光軸方向に移動させる移動鏡駆動機構と、前記移動鏡駆動機構による駆動時の前記移動鏡の傾きによって生じる、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを補正するための駆動を、前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対して行う傾き補正部とを備え、前記移動鏡駆動機構による前記移動鏡の駆動は、共振駆動である一方、前記傾き補正部による前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対する駆動は、非共振駆動であることを特徴としている。

本発明によれば、傾き補正部が、２光路間での光の傾きを補正するための駆動を、移動鏡および固定鏡の少なくとも一方に対して行い、しかも、その駆動が非共振駆動であるので、上記傾きによって（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。これにより、２光路間での光の傾きの許容量の小さい、光束径の大きい光を用いて（第１の）干渉光を高感度で測定（検出）することができる。また、移動鏡駆動機構による移動鏡の駆動は共振駆動であるので、小型の構成で大きな移動量を確保して高分解能を実現することができ、しかも、移動鏡駆動機構が小型であるので、移動鏡駆動時の消費電力を低減することができる。つまり、小型、低消費電力の構成で、移動鏡の高ストロークによる高分解能を実現しながら、低チルトによる高感度の測定を行うことができる。

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。 図４の移動鏡駆動機構の製造時の大まかな流れを示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、上記移動鏡駆動機構の製造工程を示す断面図である。 複数の板ばね部をシート状に綴った基板の斜視図である。 ２枚の上記基板で挟まれる支持ブロックの斜視図である。 移動鏡を支持片から切り離す前の、上記基板および上記支持ブロックからなる接合体の斜視図である。 上記移動鏡を支持片から切り離した後の、上記接合体の斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１６のＡ−Ａ’線矢視断面で見た移動鏡駆動機構の板ばね部の作製工程をそれぞれ示す断面図である。 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よって移動鏡を移動させた場合のPitchおよびRollの各方向のチルトエラー量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に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を補正するための駆動を、固定鏡１４に対して行う傾き補正部である。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（またはチルトエラー）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。

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２７参照）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．駆動機構の製造方法について）
次に、駆動機構１８の製造方法として、例として図４で示した駆動機構１８の製造方法について説明する。なお、上述したその他の駆動機構１８についても、これと同様の製造方法を適用することが可能である。

図１４は、図４の駆動機構１８の製造時の大まかな流れを示すフローチャートである。また、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、上記駆動機構１８の製造工程を示す断面図である。まず、図１５（ａ）に示すように、２つの板ばね部３１・３２を作製する（Ｓ３１）。なお、板ばね部３１・３２の作製方法の詳細については後述する。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、剛体３３・３４を互いに離間して配置するとともに、各平板部３１ｐ・３２ｐが剛体３３と剛体３４との間の空間を介して対向するように、剛体３３・３４を介して板ばね部３１・３２を配置する（Ｓ３２）。

次に、図１５（ｃ）に示すように、板ばね部３１に移動鏡１５を形成するとともに（Ｓ３３）、板ばね部３１の所定の位置に駆動部３５を形成する（Ｓ３４）。Ｓ３３における移動鏡１５の形成は、例えば板ばね部３１に対してＡｕをスパッタすることによって行われる。あるいは、ＡｌやＰｔなどの金属材料を蒸着法や接着によって板ばね部３１上に形成することで移動鏡１５を形成してもよい。また、Ｓ３４における駆動部３５の形成は、例えば接着剤を用いて上記した圧電素子３５ａを板ばね部３１に接着することによって行われる。また、このとき、引き出し電極５３および固定電極５４（図４参照）を金属材料のスパッタ等によって同時に板ばね部３１に形成しておく。

なお、Ｓ３２〜Ｓ３４の順序は、適宜変更してもよい。例えば、Ｓ３３よりもＳ３４を先に行ってもよいし、Ｓ３３およびＳ３４の後にＳ３２の工程を行ってもよい。

その後、図１５（ｄ）に示すように、剛体３３・３４と板ばね部３１・３２とを連結する（Ｓ３５）。ただし、このときの連結は、高温高電界下での陽極接合により行われる。そして、圧電素子３５ａの上面の電極４２と固定電極５４、固定電極５４と電圧印加部３６、引き出し電極５３と電圧印加部３６とをワイヤーボンディングによって結線する（Ｓ３６）。これにより、駆動機構１８が完成する。

以上では、１個の駆動機構１８を製造する場合について説明したが、複数（例えば４つ）の駆動機構１８を同時に製造することも可能である。その場合は、以下のようにすればよい。

図１６は、４枚の板ばね部３１（または４枚の板ばね部３２）をシート状に綴った基板５１の斜視図であって、後述する支持ブロック５２との対向側から見た斜視図である。４つの駆動機構１８を同時に製造する場合は、このような基板５１を２枚用意する（Ｓ３１に対応）。

そして、図１７に示すアルカリガラス製の支持ブロック５２を介して、２つの基板５１・５１を対向配置する（Ｓ３２に対応）。上記の支持ブロック５２は、１個の駆動機構１８を構成する剛体３３と剛体３４との間に空間を設けた状態で、剛体３３・３４を４つずつ設けるとともに、これらを一続きに形成したものである。

続いて、図１８に示すように、基板５１の所定部位に移動鏡１５および駆動部３５をそれぞれ形成する（Ｓ３３、Ｓ３４に対応）。このとき、隣り合う駆動部３５の圧電素子３５ａの下面の電極４２に共通して引き出し電極５３を形成するとともに、個々の圧電素子３５ａに対応して固定電極５４を形成する。そして、３本の位置決めピン５５によって位置決めを行いながら、各基板５１・５１と支持ブロック５２とを陽極接合によって接合する（Ｓ３５に対応）。その後、接合体（各基板５１・５１、支持ブロック５２）を太線Ｄ_１・Ｄ_２に沿ってダイサーカットし、支持片５６から移動鏡１５を切り離す。

さらに、図１９に示すように、上記接合体を太線Ｄ_３・Ｄ_４に沿ってダイサーカットし、４台の駆動機構１８に分割する。最後に、不要な部分をさらにダイサーカットした後、個々の圧電素子３５ａの上面の電極４２と固定電極５４、固定電極５４と電圧印加部３６、引き出し電極５３と電圧印加部３６とをワイヤーボンディングによって結線する（Ｓ３６に対応）。これにより、４つの駆動機構１８が完成する。

（２−７．板ばね部の作製方法について）
次に、上述した板ばね部３１・３２の作製方法の詳細について説明する。なお、ここでは、説明の理解をしやすくするために、図１６の基板５１を用いて行う板ばね部３１の作製方法の詳細について説明する。なお、板ばね部３２の作製方法についても同様の手法を採用できる。

図２０（ａ）〜図２０（ｆ）は、板ばね部３１の作製工程を、図１６のＡ−Ａ’線矢視断面で見た場合の断面図である。なお、説明の便宜上、図１６のＡ−Ａ’線上において基板５１を上下に貫通し、板ばね部３１の周囲の空間に対応する部分を貫通部７１・７２とする。また、基板５１において板ばね部３１の平板部３１ｐに対応する部分を領域７３とする。

まず、図２０（ａ）に示すように、図示しないフォトリソ工程によって、ＳＯＩ基板６１上にマスクとなる熱酸化膜６２・６３を順にパターン形成する。なお、ＳＯＩ基板６１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ものとする。上記の熱酸化膜６２・６３は、ＳＯＩ基板６１における支持層３１ａ側に形成されている。

続いて、図２０（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、熱酸化膜６２をマスクとして、ＳＯＩ基板６１における貫通部７１・７２に位置する支持層３１ａの除去を開始するとともに、熱酸化膜６３をマスクとして、領域７３に位置する熱酸化膜６２の除去を開始する。そして、領域７３の熱酸化膜６２を完全に除去した後は、図２０（ｃ）に示すように、残った熱酸化膜６２をマスクとして、ドライエッチングにより、貫通部７１・７２に位置する支持層３１ａおよび領域７３に位置する支持層３１ａを同時に除去する。このような支持層３１ａの段階的な除去により、貫通部７１・７２に位置する支持層３１ａを完全に除去したときには、領域７３の支持層３１ａが若干残る。

次に、図２０（ｄ）に示すように、ドライエッチングにより、支持層３１ａをマスクとして、貫通部７１・７２に位置する絶縁酸化膜層３１ｂを除去する。その後、図２０（ｅ）に示すように、ドライエッチングにより、熱酸化膜６２をマスクとして、貫通部７１・７２に位置する活性層３１ｃおよび領域７３に位置する支持層３１ａを同時に除去する。最後に、図２０（ｆ）に示すように、ドライエッチングにより、支持層３１ａをマスクとして、領域７３の絶縁酸化膜層３１ｂを除去する。残った熱酸化膜６２を除去することにより、図１６の基板５１における板ばね部３１が完成する。

以上のように、駆動機構１８の２つの板ばね部３１・３２を、ＳＯＩ基板６１を用いて形成することにより、上述したように、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術、すなわち、フォトリソグラフィーおよびエッチング等の半導体製造技術と、陽極接合などの接合技術とを複合した技術を用いて、駆動機構１８を製造することができる。また、ＭＥＭＳ技術を用いることにより、リソグラフィーのマスク精度さえ高精度に確保しておけば、１個の駆動機構１８においては２つの平板部３１ｐ・３２ｐの長さがばらつくのを回避することができる。その結果、駆動機構１８の組立時や平行移動時の可動部（剛体３３および移動鏡１５）の傾きを抑えることができ、かなりの精度（±０．３分程度）で可動部を平行移動させることができる。また、個体差をなくす、すなわち、複数の駆動機構１８の個体ごとに平板部３１ｐ・３２ｐの長さがばらつくことも回避できるので、複数の駆動機構１８を安定して作製することができる。

（２−８．駆動機構の他の構成について）
図２１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２２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（Ｓ３１の工程）を大幅に簡略化することができる。

また、図２３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（Ｓ３１の工程）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。

〔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２４は、駆動機構１８によって移動鏡をＺ方向に±１．５ｍｍ移動させた場合のPitchおよびRollの各方向のチルトエラー量（２光路間での光の傾き量）を示している。ここで、図２５（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２４から、Pitch方向のチルトエラーが±０．３分程度残っており、Roll方向のチルトエラーが±０．７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、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。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２６（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２６（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２６（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５０Ｈｚ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、２００Ｈｚ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（チルト補正とも称する）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、測定前に初期状態のチルト量（２光路間での光の傾き量）を前述した方法で測定し、チルト量が±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。その後、移動鏡１５を並進駆動（共振）させ、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２７は、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。

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２６（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、製品出荷前に初期の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、上記した初期の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２８（ａ）は、光路補正装置１０２の他の構成を示す平面図であり、図２８（ｂ）は、上記光路補正装置１０２の側面図である。なお、図２８（ａ）では、便宜上、固定鏡１４の図示を省略している。図２８（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３０参照）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２９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２８（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（本実施例では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２８（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、本実施例では、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。本実施例では、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３０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３０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２８（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２８（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。

〔５．補足〕
以上では、移動鏡１５を駆動する駆動機構１８を、圧電素子を用いた平行板ばね機構で構成した例について説明したが、その他に、例えばＭＭ（ムービングマグネット）を用いた電磁式の駆動機構で構成し、移動鏡１８を共振駆動することも可能である。

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。

〔６．まとめ〕
以上のように、本実施形態の干渉計１において、駆動機構１８による移動鏡１５の駆動は、共振駆動である一方、傾き補正部１００による固定鏡１４（または移動鏡１５）の駆動は、非共振駆動である。傾き補正部１００による固定鏡１４（または移動鏡１５）の非共振駆動により、２光路間での光の傾き（チルトエラー）によって第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、そのようなチルトエラーの許容量の小さい、光束径の大きい光を用いて第１の干渉光を高感度で測定（検出）することができる。

また、駆動機構１８による移動鏡１５の駆動は共振駆動であるので、小型の構成で、移動鏡１５の大きな移動量を確保して高分解能を実現することができる。しかも、駆動機構１８が小型であるので、移動鏡１５の駆動時の消費電力を低減することもできる。

よって、本実施形態の構成によれば、小型、低消費電力の構成で、移動鏡１５の高ストロークによる高分解能を実現しながら、低チルトによる高感度の測定を行うことができる。また、移動鏡１５の共振駆動により、移動鏡１５の高速駆動が可能となって測定時間が短くなり、外乱（外部振動等）にも強いというメリットもある。

また、傾き補正部１００によるチルトエラーを補正するための駆動は、チルトエラーを検出しながら、フィードバック制御によってチルト補正量を調整するサーボ駆動であるので、チルトエラーが移動鏡１５の移動に応じて変動する場合でも、そのチルトエラーを適切に補正することができる。

また、傾き補正部１００は、第２の光検出器２４での第２の干渉光の検出結果に基づいて、移動鏡１５の位置を検出するとともに、チルトエラーを検出する。このように、移動鏡１５の位置検出用の第２の光学系２０を利用して、チルトエラーを検出する構成とすることにより、チルトエラーを検出する専用の光学系を別途用いる必要が無く、干渉計１を小型化することができる。

また、傾き補正部１００は、チルトエラーを補正するための非共振駆動を固定鏡１４に対して行うので、移動鏡１５に対して上記非共振駆動を行う場合に比べて、構成が複雑化することなく、チルトエラーを補正することができる。

また、傾き補正部１００は、圧電素子１０３（または圧電素子１１２）の伸縮によって固定鏡１４の傾きを調整するので、チルトエラーを容易にかつ確実に補正することができる。

また、傾き補正部１００は、圧電素子１１２を有する構成において、圧電素子１１２の伸長時に、圧電素子１１２の端面１１２Ｓの一部の領域１１２Ｓ_１と連結された回動部材１１１を押圧して回動させることにより、回動部材１１１で支持される固定鏡１４の傾きを調整する。

この構成では、圧電素子１１２の端面１１２Ｓの一部の領域１１２Ｓ_１と回動部材１１１とが連結されているので、端面１１２Ｓの全体と回動部材１１１とを連結すする構成に比べて、見掛け上の力点の位置Ｑを、圧電素子１１２の端面１１２Ｓの中心よりも回動中心Ｐ側に近づけることができる（図３０参照）。なお、見掛け上の力点の位置Ｑとは、圧電素子１１２の伸長時に、圧電素子１１２が接着剤１１３を介して回動部材１１１を１点で押圧したのと等価と考えられるときの力点の位置のことであり、厳密には、接着剤１１３における回動部材１１１との接触面の中心とはずれているが、便宜的に上記接触面の中心と考えても差し支えはない。これにより、同じ圧電素子１１２の伸長量でも回動部材１１１を押圧して大きく回動させることができ、小型の構成で固定鏡１４の傾き量を大きく調整することができる。

また、上記の回動部材１１１は、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よりも回動中心Ｐ側で、圧電素子１１２の端面１１２Ｓの一部の領域１１２Ｓ_１と連結されているので、上記した小型の構成で固定鏡１４の傾き量を大きく調整できる効果を確実に得ることができる。

また、傾き補正部１００は、複数の圧電素子１０３（または圧電素子１１２）を有しているので、伸長させる圧電素子を選択することによって、固定鏡１４の傾きを任意の方向に調整することができ、チルトエラーを確実に補正することができる。

また、上述した駆動機構１８において、２つの板ばね部３１・３２を剛体３３・３４を介して平行に配置し、圧電素子３５ａの伸縮によって板ばね部３１を共振させて移動鏡１５を入射光の光軸方向に移動させる構成とすることにより、移動鏡１５の共振駆動を確実に実現することができる。

なお、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する場合でも、本発明の干渉計を適用することが可能である。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。

以上のように、本実施形態で説明した干渉計は、測定光をビームスプリッタにて分離して移動鏡および固定鏡に導き、前記移動鏡および前記固定鏡での各反射光を前記ビームスプリッタにて合成してなる干渉光を光検出器に導く光学系を備えた干渉計であって、前記移動鏡を入射光の光軸方向に移動させる移動鏡駆動機構と、前記移動鏡駆動機構による駆動時の前記移動鏡の傾きによって生じる、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを補正するための駆動を、前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対して行う傾き補正部とを備え、前記移動鏡駆動機構による前記移動鏡の駆動は、共振駆動である一方、前記傾き補正部による前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対する駆動は、非共振駆動である。

上記の構成によれば、測定光は、ビームスプリッタにて分離されて移動鏡および固定鏡に導かれる。移動鏡および固定鏡での各反射光は、ビームスプリッタで合成され、干渉光として光検出器に導かれる。このとき、移動鏡駆動機構によって移動鏡が入射光の光軸方向に移動（並進）するので、移動鏡での反射光と固定鏡での反射光との間で光路差が変化し、これによって干渉光の強度が変化する。したがって、本実施形態の干渉計を例えばフーリエ変換分光分析装置に適用した場合には、干渉光（インターフェログラム）をフーリエ変換して入射光のスペクトル分布を求めることにより、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。

ここで、移動鏡の移動量が大きいと、移動鏡を並進させることが困難となり、移動鏡に傾きが生じて、移動鏡での反射光と固定鏡での反射光とで相対的な傾き（２光路間での光の傾き）が生じる。しかし、傾き補正部が、２光路間での光の傾きを補正するための駆動を、移動鏡および固定鏡の少なくとも一方に対して行い、しかも、その駆動が非共振駆動であるので、上記傾きによって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。これにより、２光路間での光の傾きの許容量の小さい、光束径の大きい光を用いて干渉光を高感度で測定（検出）することができる。

また、移動鏡駆動機構による移動鏡の駆動は、共振駆動であるので、小型の構成で、大きな移動量を確保して高分解能を実現することができる。また、移動鏡駆動機構は小型であるので、移動鏡駆動時の消費電力を低減することもできる。

つまり、上記構成によれば、小型、低消費電力の構成で、移動鏡の高ストロークによる高分解能を実現しながら、低チルトによる高感度の測定が可能となる。

なお、上記の測定光を出射する光源は、干渉計の内部にあってもよいし、外部にあってもよい。つまり、干渉計にて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。

本実施形態の干渉計において、前記傾き補正部による駆動は、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを検出しながら、フィードバック制御によって前記傾きの補正量を調整するサーボ駆動であることが望ましい。

このようなサーボ駆動により、２光路間での光の傾きが移動鏡の移動に応じて変動する場合でも、上記傾きを適切に補正することができる。

本実施形態の干渉計は、前記干渉光、前記光検出器、前記光学系を、それぞれ、第１の干渉光、第１の光検出器、第１の光学系とすると、参照光源を有し、前記参照光源からの光を前記ビームスプリッタにて分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導き、前記移動鏡および前記固定鏡での各反射光を前記ビームスプリッタにて合成してなる第２の干渉光を第２の光検出器に導く第２の光学系をさらに備え、前記傾き補正部は、前記第２の光検出器での第２の干渉光の検出結果に基づいて、前記移動鏡の位置を検出するとともに、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを検出する構成であってもよい。

この構成では、傾き補正部は、移動鏡の位置検出用（移動鏡側と固定鏡側との光路差検出用）の第２の光学系を利用して、２光路間での光の傾きも検出するので、２光路間での光の傾きを検出する専用の光学系を別途用いる必要が無く、干渉計を小型化することができる。

本実施形態の干渉計において、前記第２の光検出器は、４分割センサで構成されていることが望ましい。

この構成では、傾き補正部は、第２の光検出器としての４分割センサの各領域からの信号に基づいて、一方の光に対する他方の光の傾き（傾き方向および傾き量（角度差））を確実に検出することができる。

本実施形態の干渉計において、前記傾き補正部による非共振駆動は、前記固定鏡に対して行うことが望ましい。

傾き補正部が、共振駆動される移動鏡とは異なる固定鏡に対して、非共振駆動を行うことにより、構成が複雑化することなく、２光路間での光の傾きを補正することができる。

本実施形態の干渉計において、前記傾き補正部は、圧電素子の伸縮によって前記固定鏡の傾きを調整する構成であってもよい。

この構成では、圧電素子の伸縮によって固定鏡の傾きを容易に調整して、２光路間での光の傾きを補正することができる。

本実施形態の干渉計において、前記傾き補正部は、前記圧電素子の伸長時に、前記圧電素子の端面の一部と連結された支持台を押圧して回動させることにより、前記支持台で支持される前記固定鏡の傾きを調整する構成であってもよい。

この構成では、圧電素子の端面の一部と支持台とが連結されているので、端面の全体と支持台とが連結されている構成に比べて、同じ圧電素子の伸長量でも支持台を押圧して大きく回動させることができ、小型の構成で固定鏡の傾き量を大きく調整することができる。

本実施形態の干渉計において、前記支持台は、前記圧電素子の端面の中心を通る伸縮方向に沿った中心軸よりも回動中心側で、前記圧電素子の端面の一部と連結されていることが望ましい。

この構成では、圧電素子の少ない伸長量で支持台を大きく回動させることができ、小型の構成で固定鏡の傾き量を大きく調整できる効果を確実に得ることができる。

本実施形態の干渉計において、前記圧電素子は、複数設けられていることが望ましい。

この構成では、伸長させる圧電素子を選択することによって、固定鏡の傾きを任意の方向に調整することができる。

本実施形態の干渉計において、前記移動鏡駆動機構は、剛体を介して平行に配置される２つの板ばねと、前記２つの板ばね部の一方に配置される圧電素子とを有しており、前記移動鏡は、前記２つの板ばね部の一方に配置されており、前記圧電素子の伸縮による前記板ばね部の共振によって、入射光の光軸方向に移動する構成であってもよい。

このように、２つの板ばね部を剛体を介して平行に配置し、圧電素子の伸縮によって板ばね部を共振させることによって移動鏡を移動させるので、移動鏡駆動機構による移動鏡の共振駆動を確実に実現することができる。

本実施形態のフーリエ変換分光分析装置は、上述した本実施形態の干渉計と、前記干渉計で得られるインターフェログラムをフーリエ変換する演算部とを備えている構成であってもよい。

本実施形態の干渉計によれば、移動鏡の移動量を増大させたときに移動鏡の並進性が崩れても、傾き補正部による２光路間での光の傾きの補正により、（第１の）光検出器で検出される（第１の）干渉光のコントラストが低下するのを抑えることができる。したがって、本実施形態の干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置では、演算部でのフーリエ変換によって得られるスペクトルに基づく分光分析を精度よく行うことができる。つまり、高性能なフーリエ変換分光分析装置を実現することができる。

本発明は、マイケルソン型の干渉計、およびそれ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。

１ 干渉計
２ 演算部
１０ 第１の光学系
１１ 測定光入力部
１３ ＢＳ（ビームスプリッタ）
１４ 固定鏡
１５ 移動鏡
１７ 第１の光検出器
１８ 駆動機構（移動鏡駆動機構）
２０ 第２の光学系
２１ 参照光源
２４ 第２の光検出器（４分割センサ）
３１ 板ばね部
３２ 板ばね部
３３ 剛体
３４ 剛体
３５ａ 圧電素子
１００ 傾き補正部
１０１ 信号処理部（傾き補正部）
１０２ 光路補正装置（傾き補正部）
１０３ 圧電素子
１１１ 回動部材（支持台）
１１２ 圧電素子

Claims (12)

1. 移動鏡および固定鏡と、
   測定光を分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導く一方、前記移動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を合成するビームスプリッタと、
   前記移動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を前記ビームスプリッタで合成してなる干渉光を検出する光検出器とを有する光学系を備えた干渉計であって、
   前記移動鏡を入射光の光軸方向に移動させる移動鏡駆動機構と、
   前記移動鏡駆動機構による駆動時の前記移動鏡の傾きによって生じる、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを補正するための駆動を、前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対して行う傾き補正部とを備え、
   前記移動鏡駆動機構による前記移動鏡の駆動は、共振駆動である一方、前記傾き補正部による前記移動鏡および前記固定鏡の少なくとも一方に対する駆動は、非共振駆動であり、
   前記移動鏡駆動機構は、剛体を介して平行に配置される２つの板ばね部を有しており、
   前記移動鏡は、前記２つの板ばね部の一方に配置されており、前記板ばね部の共振によって、入射光の光軸方向に移動することを特徴とする干渉計。
2. 前記移動鏡駆動機構は、前記２つの板ばね部の一方に配置される圧電素子を有しており、前記圧電素子の伸縮によって前記板ばね部を共振させることにより、前記移動鏡を共振駆動することを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
3. 前記移動鏡駆動機構は、電磁式の駆動機構によって前記板ばね部を共振させることにより、前記移動鏡を共振駆動することを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
4. 前記傾き補正部による駆動は、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを検出しながら、フィードバック制御によって前記傾きの補正量を調整するサーボ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干渉計。
5. 前記干渉光、前記光検出器、前記光学系を、それぞれ、第１の干渉光、第１の光検出器、第１の光学系とすると、
   参照光源を有し、前記参照光源からの光を前記ビームスプリッタにて分離して前記移動鏡および前記固定鏡に導き、前記移動鏡および前記固定鏡での各反射光を前記ビームスプリッタにて合成してなる第２の干渉光を第２の光検出器に導く第２の光学系をさらに備え、
   前記傾き補正部は、前記第２の光検出器での第２の干渉光の検出結果に基づいて、前記移動鏡の位置を検出するとともに、前記移動鏡での反射光と前記固定鏡での反射光との相対的な傾きを検出することを特徴とする請求項４に記載の干渉計。
6. 前記第２の光検出器は、４分割センサで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の干渉計。
7. 前記傾き補正部による非共振駆動は、前記固定鏡に対して行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の干渉計。
8. 前記傾き補正部は、圧電素子の伸縮によって前記固定鏡の傾きを調整することを特徴とする請求項７に記載の干渉計。
9. 前記傾き補正部は、前記圧電素子の伸長時に、前記圧電素子の端面の一部と連結された支持台を押圧して回動させることにより、前記支持台で支持される前記固定鏡の傾きを調整することを特徴とする請求項８に記載の干渉計。
10. 前記支持台は、前記圧電素子の端面の中心を通る伸縮方向に沿った中心軸よりも回動中心側で、前記圧電素子の端面の一部と連結されていることを特徴とする請求項９に記載の干渉計。
11. 前記圧電素子は、複数設けられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の干渉計。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の干渉計と、
    前記干渉計で得られるインターフェログラムをフーリエ変換する演算部とを備えていることを特徴とするフーリエ変換分光分析装置。

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