特許 7442135 変位測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-22

(45)【発行日】2024-03-04

(54)【発明の名称】変位測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240226BHJP

   G01L 1/24 20060101ALI20240226BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

G01L1/24 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020079574

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021173703

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】高橋 美枝

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 佳幾

(72)【発明者】

【氏名】福田 一人

【審査官】續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１３０８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１６９３４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０００２１８２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２００６－５０８２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６３０８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｌ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物と接触可能に設けられ、少なくとも１次元の広がりを有する第１のスペーサと、前記第１のスペーサの前記広がりにわたって分布し、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子と、を含むセンサ部と、
前記センサ部に一定の負荷をかけて、前記被測定物の微少な凹凸がある場合、前記センサ部への負荷を前記凹凸に反映させる、負荷装置と、
前記センサ部に含まれる前記２種類以上の発光粒子を発光させる励起エネルギー源と、
前記センサ部からの発光を受光する受光部と、
を備え、前記被測定物の前記凹凸を測定する、変位測定システム。

【請求項2】

前記２種類以上の発光粒子は、一方の種類の発光粒子の発光スペクトルと、他方の種類の発光粒子の励起スペクトルとが重なりを有する、請求項１に記載の変位測定システム。

【請求項3】

前記２種類以上の発光粒子として、半導体ナノ粒子、有機色素のうち、少なくとも１種以上を用いる、請求項１又は２に記載の変位測定システム。

【請求項4】

受光した前記発光の波長分布に基づいて、前記センサ部に接触している前記被測定物の変位を測定する画像解析部を、さらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の変位測定システム。

【請求項5】

被測定物と接触可能に設けられ、励起エネルギーにより第１の波長で発光する第１発光粒子が少なくとも１次元の広がりにわたって分布する第１発光粒子層と、励起エネルギーにより前記第１の波長と異なる第２の波長で発光する第２発光粒子が前記広がりにわたって分布する第２発光粒子層と、前記広がりと交差する方向にわたって前記第１発光粒子層と前記第２発光粒子層とを離間させる第２のスペーサ層と、を含むセンサ部と、
前記センサ部に一定の負荷をかけて、前記被測定物の微少な凹凸がある場合、前記センサ部への負荷を前記凹凸に反映させる、負荷装置と、
前記センサ部に含まれる前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子を発光させる励起エネルギー源と、
前記センサ部からの発光を受光する受光部と、
受光した前記発光の波長分布に基づいて、前記センサ部に接触している前記被測定物の変位を測定する画像解析部と、
を備え、前記被測定物の前記凹凸を測定する、変位測定システム。

【請求項6】

前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子は、一方の種類の発光粒子の発光スペクトルと、他方の種類の発光粒子の吸収スペクトルとが重なりを有する、請求項５に記載の変位測定システム。

【請求項7】

前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子として、半導体ナノ粒子、有機色素のうち、少なくとも１種以上を用いる、請求項５又は６に記載の変位測定システム。

【請求項8】

前記励起エネルギーが、光エネルギー、電気エネルギーのうちの少なくとも一方である、請求項１から７のいずれか一項に記載の変位測定システム。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の前記変位測定システムを用いた、圧力測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変位測定システム、特に、微小変位、圧力を測定する変位測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、変位、または圧力を測定するシステムとしては、感圧樹脂に多数の薄膜トランジスタを組み合わせたものが知られている。
感圧樹脂は、導電性粒子をシリコーンゴム等の絶縁樹脂に分散させてものである、感圧樹脂では、圧力を加えられると、絶縁樹脂内において導電性粒子同士が接触することで、抵抗値が低下する。これにより、感圧樹脂に加えられた圧力を検知できる。多数の薄膜トランジスタは、マトリクス状に配置されており、電極として機能する。

【0003】

また、感圧層と複数の電極が所定の隙間を開けて対抗配置された圧力センサも知られている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、特許文献１に記載の技術では、感圧層と電極の隙間が異なる個別電極をマトリクス状に配置することで、圧力測定範囲が広く、大面積の測定をすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６３２２２４７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記従来の構成では、隙間の異なる個別電極を並べることにより、一定の押圧領域を必要とし、微小領域の測定は困難である。また、個別電極を並べているため、測定面積の広い試料を測定するには回路が複雑化するという課題がある。

【0006】

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、微小領域での変位測定または圧力測定を簡易に評価することを可能とした変位または圧力測定システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る変位測定システムは、被測定物と接触可能に設けられ、少なくとも１次元の広がりを有する第１のスペーサと、前記第１のスペーサの前記広がりにわたって分布し、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類の発光粒子と、を含むセンサ部と、
前記センサ部に含まれる前記２種類の発光粒子を発光させる励起エネルギー源と、
前記センサ部からの発光を受光する受光部と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

以上のように、本発明に係る変位測定システムによれば、微小領域での変位又は圧力を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る変位測定システムの構成を示す概略図である。

【図2】実施の形態１に係る変位測定システムの変形例１の構成を示す概略図である。

【図3】実施の形態１に係る変位測定システムの変形例２の構成を示す概略図である。

【図4】実施の形態２に係る変位測定システムの構成を示す概略図である。

【図5】実施の形態２に係る変位測定システムの変形例３の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

第１の態様に係る変位測定システムは、被測定物と接触可能に設けられ、少なくとも１次元の広がりを有する第１のスペーサと、前記第１のスペーサの前記広がりにわたって分布し、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子と、を含むセンサ部と、
前記センサ部に含まれる前記２種類以上の発光粒子を発光させる励起エネルギー源と、
前記センサ部からの発光を受光する受光部と、
を備える。

【0011】

上記構成によって、微小領域での変位又は圧力を測定することができる。

【0012】

第２の態様に係る変位測定システムは、上記第１の態様において、前記２種類以上の発光粒子は、一方の種類の発光粒子の発光スペクトルと、他方の種類の発光粒子の励起スペクトルとが重なりを有してもよい。

【0013】

第３の態様に係る変位測定システムは、上記第１又は第２の態様において、前記２種類以上の発光粒子として、半導体ナノ粒子、有機色素のうち、少なくとも１種以上を用いてもよい。

【0014】

第４の態様に係る変位測定システムは、上記第１から第３のいずれかの態様において、受光した前記発光の波長分布に基づいて、前記センサ部に接触している前記被測定物の変位を測定する画像解析部を、さらに備えてもよい。

【0015】

第５の態様に係る変位測定システムは、被測定物と接触可能に設けられ、励起エネルギーにより第１の波長で発光する第１発光粒子が少なくとも１次元の広がりにわたって分布する第１発光粒子層と、励起エネルギーにより前記第１の波長と異なる第２の波長で発光する第２発光粒子が前記広がりにわたって分布する第２発光粒子層と、前記広がりと交差する方向にわたって前記第１発光粒子層と前記第２発光粒子層とを離間させる第２のスペーサ層と、を含むセンサ部と、
前記センサ部に含まれる前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子を発光させる励起エネルギー源と、
前記センサ部からの発光を受光する受光部と、
受光した前記発光の波長分布に基づいて、前記センサ部に接触している前記被測定物の変位を測定する画像解析部と、
を備える。

【0016】

第６の態様に係る変位測定システムは、上記第５の態様において、前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子は、一方の種類の発光粒子の発光スペクトルと、他方の種類の発光粒子の吸収スペクトルとが重なりを有してもよい。

【0017】

第７の態様に係る変位測定システムは、上記第５又は第６の態様において、前記第１発光粒子及び前記第２発光粒子として、半導体ナノ粒子、有機色素のうち、少なくとも１種以上を用いてもよい。

【0018】

第８の態様に係る変位測定システムは、上記第１から第７のいずれかの態様において、前記励起エネルギーが、光エネルギー、電気エネルギーのうちの少なくとも一方であってもよい。

【0019】

第９の態様に係る圧力測定システムは、上記第１から第８のいずれかの態様に係る前記変位測定システムを用いる。

【0020】

以下、実施の形態に係る変位測定システムについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

【0021】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る変位測定システム１０の構成を示す概略図である。なお、図面において、便宜上、センサ部２００の平面内の広がりを示す面内をＸ－Ｙ平面とし、紙面右をＸ方向とし、鉛直上方をＺ方向として示している。
図１において、変位測定システム１０は、励起エネルギー源１００と、センサ部２００と、発光受光素子３００と、画像解析部４００と、を含む。センサ部２００は、被測定物と接触可能に設けられ、少なくとも１次元の広がりを有する第１のスペーサ２１２と、第１のスペーサ２１２の広がりにわたって分布し、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子２１１、２１３と、を含む。励起エネルギー源１００によってセンサ部２００に含まれる２種類以上の発光粒子２１１、２１３を発光させる。発光受光素子３００によって、センサ部２００からの発光を受光する。
この変位測定システム１０によれば、発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子２１１、２１３が少なくとも１次元の広がりにわたって分布しているセンサ部２００を有する。そこで、その発光の波長分布によって、２種類以上の発光粒子２１１、２１３の距離の変化が検出でき、微小領域での変位又は圧力を測定することができる。
なお、センサ部２００は、支持体２２０によって支持してもよい。

【0022】

以下に、この変位測定システム１０を構成する各部材について説明する。

【0023】

＜センサ部＞
センサ部２００は、被測定物と接触可能に設けられている。また、センサ部２００は、少なくとも１次元の広がりを有する第１のスペーサ２１２と、第１のスペーサ２１２の広がりにわたって分布し、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子２１１、２１３と、を含む。

【0024】

センサ部２００の厚みは、１ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは、１ｎｍ以上５００００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは、３ｎｍ以上１００００ｎｍ以下である。１ｎｍより薄いとセンサに必要な発光粒子２１１、２１３間の距離の変化を確保することができない。１０００００ｎｍ（１００μｍ）より厚いと、接触する被測定物の変位による粒子間の距離の変化がセンサ部全体にわたって生じにくくなり、センサとして機能しない。

【0025】

＜第１のスペーサ＞
第１のスペーサ２１２は、少なくとも１次元の広がりを有する。図１では、第１のスペーサ２１２は、２次元の広がりを有する。また、第１のスペーサ２１２内に発光粒子２１１、２１３が分散している。
第１のスペーサは、圧力により圧縮される、かつ、発光粒子２１１、２１３からの発光を阻害しない材料であれば特に制限はされない。例えば、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラートなどを用いることができる。
第１のスペーサ２１２の厚さは、センサ部２００の厚さと実質的に同一であり、１ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは、１ｎｍ以上５００００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは、３ｎｍ以上１００００ｎｍ以下である。

【0026】

＜発光粒子＞
発光粒子２１１、２１３は、励起エネルギーにより発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子２１１、２１３と、を含む。
発光粒子２１１、２１３としては、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化銅インジウム、硫化銀インジウム、リン化インジウムなどをコアとする半導体ナノ粒子、ハロゲン化セシウム鉛のようなペロブスカイト型半導体ナノ粒子、シリコン、カーボンなどをコアとする半導体ナノ粒子、メロシアニン、ペリレンなどの有機色素などを用いることができる。

【0027】

２種類以上の発光粒子２１１、２１３の粒子サイズは、半導体ナノ粒子は、量子サイズ効果が得られる粒子サイズであればよく、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。有機色素は、原料は粉末状であっても、原料粉の粒子サイズによる影響はない。
２種類以上の発光粒子２１１、２１３は、第１のスペーサ２１２内に少なくとも１次元の広がりにわたって実質的に均一に分散している。図１では、２次元にわたって実質的に均一に分布している。

【0028】

＜支持体＞
支持体２２０は、ハンドリングしやすい、かつ、発光粒子２１１、２１３からの発光を阻害しない材料であれば特に制限はされない。例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリアクリルアミド、ポリカーボネートなどを用いることができる。ただし、センサ部２００のハンドリングに問題がなければ、支持体２２０は必ずしも必要な構成ではない。

【0029】

＜励起エネルギー源＞
励起エネルギー源１００は、センサ部２００に含まれる発光粒子２１１、２１３を励起できる励起エネルギー源であれば、特に制限はされない。例えば、光エネルギー源、電気エネルギー源を用いることができる。また、観察範囲内を一括で評価するためには、励起エネルギー源１００によって発光粒子２１１、２１３に均一に励起エネルギーを供給する必要がある。

【0030】

＜発光受光素子＞
発光受光素子３００は、発光粒子２１１、２１３の発光挙動変化を受光できる受光素子であれば、特に制限はされない。特に、観察範囲内を一括で評価できる、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、イメージセンサなどを用いることができる。これらを用いることにより、観察範囲内の発光挙動を瞬時に分析することが可能である。
なお、励起エネルギー源として光エネルギー源を用いる場合は、発光受光素子３００において検出感度を上げるため、波長カットフィルターを用い、励起エネルギー源１００の波長の影響を抑制することが好ましい。

【0031】

＜画像解析部＞
また、受光した発光の波長分布に基づいて、センサ部２００に接触している被測定物の変位を測定する画像解析部４００をさらに備えてもよい。画像解析部４００は、得られたイメージを色度、輝度により解析し、周囲との色度差、輝度差が得られる座標を算出できることが好ましい。画像解析部４００では、受光した発光の波長分布に基づいて、センサ部２００に接触している被測定物の変位を測定する。具体的には、得られた発光の波長分布によって、２種類の発光粒子２１１、２１３の距離の変化が検出でき、微小領域での変位又は圧力を測定することができる。変位測定の原理の詳細については、後述する。

【0032】

なお、この変位測定システム１０において、センサ部２００の平面に対して、斜め方向に励起エネルギー源１００と発光受光素子３００とを配置しているが、上記配置は一例であり、これらの配置を特に制限するものではない。

【0033】

次に、実施の形態１に係る変位測定システムにおける変位測定の原理を説明する。
発光する波長が異なる２種類以上の発光粒子として、一方の発光粒子（ドナー）の蛍光スペクトル（発光スペクトル）と、もう一方の発光粒子（アクセプター）の励起スペクトル（吸収スペクトル）との間に重なりがある場合を考える。この場合において、発光する波長が異なる二つの発光粒子が近接すると、励起エネルギーにより励起したドナーが発光する前に、その励起エネルギーがアクセプターを励起するという挙動が知られている。この挙動をフェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）といい、２種類の発光粒子の発光スペクトルの波長分布の挙動は、２種類の発光粒子間の距離に依存する。特に、ＦＲＥＴ効率をドナー励起数当たりのエネルギー移動数の割合とすると、ＦＲＥＴ効率は、２種類の発光粒子間の距離の６乗に反比例する。そのため、わずかな距離の変化でも発光スペクトルの変化に大きく影響する。

【0034】

この変位測定システム１０では、前述の原理を利用し、被測定物上にセンサ部２００を設置し、一定の負荷をかけることにより、被測定物の微小な凹凸がある場合、センサ部２００への負荷が凹凸箇所のみ他の箇所と異なる。それにより、被測定物の凹凸箇所についてセンサ部２００の対応する箇所の圧縮量が他の箇所と変化する、つまり凹凸箇所のみ２種類の発光粒子間の距離が変化する。２種類の発光粒子間の距離の変化に応じ、ＦＲＥＴ効果により発光スペクトルが変化する。そのため、２種類の発光粒子の発光スペクトルを測定することにより、面内において凹凸箇所で生じた発光スペクトル変化より２種類の発光粒子間の距離の変化、つまり被測定物の変位へ変換することができる。
また、被測定物を測定する前に、レファレンスとなる型を測定し、被測定物による測定とレファレンスとなる型の測定との差分から微小な凹凸箇所と変位との関係を測定することも可能である。
但し、変位量として算出するためには、変位違いの既知材料で発光スペクトル変化を測定しておくことが必要である。

【0035】

なお、２種類の発光粒子２１１，２１３は、図１では、第１のスペーサ２１２に均一に配置されているように示しているが、実際には２種類の発光粒子間の距離は均一ではなく、平均距離を中心として理想的には正規分布しているものと考えられる。したがって、発光粒子間の距離が幅をもって分布していることに依存して、発光スペクトル変化も幅をもって分布することとなる。

【0036】

ここで、２種類以上の発光粒子であるドナー、アクセプターのどちらも半導体ナノ粒子を用いた場合について説明する。半導体ナノ粒子は、半導体結晶をもつナノサイズの粒子であり、量子サイズ効果により粒子径に応じ、発光スペクトルが変化するという特性をもつ。また、同一の粒子径であっても、材料が異なれば、発光スペクトルが変化するという特性をもつ粒子であり、様々な発光スペクトルを実現することが可能である。

【0037】

なお、発光粒子において、同一粒子径で材料系が異なる場合、材料そのものがもつエネルギーギャップが大きいほうが短波長側に発光を示す。発光波長が短波長側の半導体ナノ粒子を半導体ナノ粒子Ａ、発光波長が長波長側の半導体ナノ粒子を半導体ナノ粒子Ｂとする。２つの半導体ナノ粒子間の距離が十分離れた状態では、半導体ナノ粒子Ａと半導体ナノ粒子Ｂは、それぞれの発光スペクトルを示す。被測定物により半導体ナノ粒子間の距離が近接した場合、その距離に応じて、半導体ナノ粒子Ａ、Ｂが励起され、半導体ナノ粒子Ａが発光する前に半導体ナノ粒子Ａから半導体ナノ粒子Ｂへのエネルギー移動が起こり、半導体ナノ粒子Ａから発光されるはずのエネルギーが半導体ナノ粒子Ｂの発光に利用される。結果として、半導体ナノ粒子Ａの発光スペクトル強度が減少し、半導体ナノ粒子Ｂの発光スペクトルが増強する。つまり、２つの半導体ナノ粒子の全体の発光スペクトルにおいて、短波長側の半導体ナノ粒子Ａの発光スペクトル強度が単体の場合より減少し、長波長側の半導体ナノ粒子Ｂの発光スペクトル強度が単体の場合より増強された波長分布を有する。全体の発光スペクトルにおける波長分布の挙動は、２つの半導体ナノ粒子Ａ、Ｂ間の距離に応じて変化する。
そこで、センサ部の面内の発光スペクトルの波長分布に基づいて、２種類の半導体ナノ粒子Ａ、Ｂ間の距離の変化、つまり被測定物の変位を算出できる。
なお、センサ部の面内の発光スペクトルの波長分布に基づいて、被測定物の変位に代えて被測定物から受ける圧力を算出してもよい。

【0038】

（変形例１）
図２は、実施の形態１に係る変位測定システムの変形例１の構成を示す概略図である。
変形例１に係る変位測定システム１０ａは、実施の形態１に係る変位測定システムと対比すると、２種類の発光粒子２１１、２１４が、同一材料で粒子径が異なるものである点で相違する。同一材料で粒子径が異なる場合、量子サイズ効果により粒子径が小さいほうが短波長側に発光を示す。図２において、粒子径の小さい発光粒子２１１が短波長側に発光波長を有し、粒子径の大きい発光粒子２１４が長波長側に発光波長を有する。発光粒子に半導体ナノ粒子を用いる場合には、粒子径の小さい発光粒子２１１が短波長側の半導体ナノ粒子Ａに該当し、粒子径の大きい発光粒子２１４が長波長側の半導体ナノ粒子Ｂに該当する。前述したように短波長側の半導体ナノ粒子Ａと長波長側の半導体ナノ粒子Ｂとの粒子間距離に応じて、エネルギー移動が起こり、発光スペクトルの波長分布が変化する。
そこで、センサ部の面内の発光スペクトルの波長分布に基づいて、２種類の半導体ナノ粒子Ａ、Ｂ間の距離の変化、つまり被測定物の変位を算出できる。
なお、発光粒子に有機色素を用いた場合についても同様の原理で被測定物の変位を検出できる。

【0039】

上述のように、ＦＲＥＴ現象が生じると短波長側で発光する発光粒子又は色素分子の発光スペクトルが減少し、長波長側で発光する発光粒子又は色素分子の発光スペクトルが増強する。短波長側の発光ピーク波長と長波長側の発光ピーク波長とは、１０ｎｍ以上離れている方が好ましい。より好ましくは３０ｎｍ以上である。１０ｎｍより発光ピーク波長が近いと発光強度が低いスペクトルの発光ピーク強度がもう一方のスペクトルと重なり、発光スペクトルにおける波長分布の変化の検出が困難になる。
また、発光スペクトルにおける波長分布の微小な変化を検出するためには、２種類の発光粒子間の距離を一定にする必要があり、第１のスペーサ２１２を構成する樹脂材への２種類の発光粒子の分散時に高濃度均一分散が求められる。

【0040】

（変形例２）
図３は、実施の形態１に係る変位測定システムの変形例２の構成を示す概略図である。
変形例２に係る変位測定システムは、実施の形態１に係る変位測定システムと対比すると、励起エネルギー源として電気エネルギー源１１０を用いる点で相違する。
図３に示すように、電気エネルギー源１１０を使用する場合は、例えば、陽極基板２３０と陰極基板２４０との間にセンサ部２００を挟んで、センサ部２００に電圧を印加することによって電気エネルギーを印加できる。この場合には、陽極基板２３０の上にセンサ部２００を積層し、その上に陰極基板２４０を積層することによって、構成できる。
陽極基板２３０は、発光粒子２１１、２１３からの発光を阻害しない基板が好ましく、例えば、ＩＴＯなどを用いることができる。また、陰極基板２４０は、アルミニウム等を用いることができる。
なお、センサ部２００の構成は、実施の形態１及び変形例１の構成を用いることができるので、説明を省略する。

【0041】

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る変位測定システムの構成を示す概略図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
実施の形態２に係る変位測定システム１０ｃは、実施の形態１に係る変位測定システムと対比すると２種類の第１発光粒子２１１及び第２発光粒子２１３がそれぞれ第１発光粒子層１１及び第２発光粒子層１２を構成している点で相違する。
この変位測定システム１０ｃは、図２に示すように、励起エネルギー源１００と、センサ部２００と、発光受光素子３００と、画像解析部４００と、を含む。センサ部２００は、被測定物と接触可能に設けられている。また、センサ部２００は、第１発光粒子層１１と、第２のスペーサ層２１２ａと、第２発光粒子層１２と、を含む。第１発光粒子層１１は、励起エネルギーにより第１の波長で発光する第１発光粒子２１１が少なくとも１次元の広がりにわたって分布する。第２発光粒子層１２は、励起エネルギーにより第１の波長と異なる第２の波長で発光する第２発光粒子２１３が上記広がりにわたって分布する。第２のスペーサ層２１２ａによって上記広がりと交差する方向にわたって第１発光粒子層１１と第２発光粒子層１２とを離間させる。励起エネルギー源１００によって、センサ部２００に含まれる第１発光粒子２１１及び第２発光粒子２１３を発光させる。受光発光素子３００によってセンサ部からの発光を受光する。また、画像解析部４００によって、受光した発光の波長分布に基づいて、センサ部２００に接触している被測定物の変位を測定する。

【0042】

本実施の形態２では、励起エネルギー源１００、発光受光素子３００、画像解析部４００は、本実施の形態１と同じ構成要素であるため、説明を省略する。
本実施の形態２のセンサ部は、第１の波長で発光する第１発光粒子２１１を含む第１発光粒子層１１と、第２の波長で発光する第２発光粒子２１１を含む第２発光粒子層１２と、第２のスペーサ層２１２ａと、支持体２２０と、から構成されている。層構造としては、第１発光粒子層１１と、第２発光粒子層１２と、が第２のスペーサ層２１２ａを介して対向して配置されている。つまり、ドナー側の粒子とアクセプター側の粒子との間に第２のスペーサ層２１２ａが配置されている。換言すれば、変位を受けない状態では、ドナー側の粒子とアクセプター側の粒子とが第２のスペーサ層２１２ａの厚みについて離間されている。
これによって、ドナー側の粒子とアクセプター側の粒子との距離を実施の形態１のように平均距離を中心とする分布ではなく、第２のスペーサ層２１２ａの厚みとして規定できる。

【0043】

＜第２のスペーサ層＞
第２のスペーサ層２１２ａの厚みは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。さらに好ましくは３ｎｍ以上３００ｎｍである。１ｎｍより薄いと２種類の発光粒子間の距離の変化が確保できず、センサとして使用できない。本実施の形態２においては、第２のスペーサ層２１２ａの厚みは１０００ｎｍ以下で十分センサとして成り立つ。

【0044】

第２のスペーサ層２１２ａの製造方法としては、特に制限されないが、例えばＬａｙｅｒｂｙＬａｙｅｒ（ＬＢＬ）法やスピンコーター法などのような薄膜制御できる工法を用いることができる。
ここでＬＢＬ法とは、カチオン性のポリマーとアニオン性のポリマーを静電気力により交互に吸着させ、薄膜制御できる工法である。

【0045】

第２のスペーサ層２１２ａの材料としては、特に制限されないが、採用する工法により一部制限される。例えば、ＬＢＬ法では、ポリアリルアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどのカチオン性ポリマー、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、アニオン性のポリマーなどのイオン性のポリマーを使用することができる。また、スピンコーター法では、溶媒に溶解する材料であれば特に制限はされないが、上述のイオン性ポリマー、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラートなどを使用することができる。

【0046】

第２のスペーサ層２１２ａの厚みを制御することにより、面内での発光する２種類の発光粒子間の距離を任意に制御することができる。
なお、センサ部２００による変位測定の原理としては、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0047】

（変形例３）
図５は、実施の形態２に係る変位測定システムの変形例３の構成を示す概略図である。
この変位測定システム１０ｄは、実施の形態２に係る変位測定システムと対比すると、第２発光粒子２１４が第１発光粒子２１１と同一材料からなり粒子径が異なる点で相違する。上記の点は、変形例１と同様である。
なお、第２のスペーサ層２１２ａ及びセンサ部２００による変位測定の原理は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。

【0048】

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係る変位測定システムによれば、微小領域での変位又は圧力を簡易に測定することが可能となる。本発明に係る変位測定システムは、光学レンズや精密加工部品等の微小な傷や凹凸の測定の用途にも適用できる。

【符号の説明】

【0050】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 変位測定システム
１１ 第１発光粒子層
１２ 第２発光粒子層
１００ 励起エネルギー源
２００ センサ部
２１１ 発光粒子、第１発光粒子
２１２ 第１のスペーサ
２１２ａ 第２のスペーサ層
２１３ 発光粒子、第２発光粒子
２１４ 発光粒子、第２発光粒子
２２０ 支持体
２３０ 陽極基板
２４０ 陰極基板
３００ 発光受光素子
４００ 画像解析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】