光学フィルタ装置
【課題】性能の低下を抑制できる光学フィルタ装置を提供する。
【解決手段】光学フィルタ装置は、ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、ミラーを移動可能な駆動装置と、駆動装置に駆動信号を供給する供給装置と、エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、エタロン素子とは別の波長選択素子と、エタロン素子及び波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、受光装置の出力信号に基づいて、駆動信号を補正する補正装置とを備える。
【解決手段】光学フィルタ装置は、ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、ミラーを移動可能な駆動装置と、駆動装置に駆動信号を供給する供給装置と、エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、エタロン素子とは別の波長選択素子と、エタロン素子及び波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、受光装置の出力信号に基づいて、駆動信号を補正する補正装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタロン素子を備える光学フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射した光のうち目標波長の光を選択して射出する光学フィルタ装置として、エタロン素子を備える光学フィルタ装置が知られている。エタロン素子は、ギャップを介して対向する一対のミラーを有する。そのギャップが調整されることによって、エタロン素子から射出される光の波長が変化する。下記特許文献には、光学フィルタ装置に関する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１５６３２９号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ミラーを移動可能な駆動装置に駆動信号を供給してその駆動装置を駆動することによってギャップを調整する場合、目標ギャップとなるように駆動信号を供給したとしても、例えばエタロン素子の温度変化等、外的要因により、目標ギャップに調整されない可能性がある。その結果、目標波長の光が射出されない等、光学フィルタ装置の性能が低下する可能性がある。
【０００４】
本発明は、性能の低下を抑制できる光学フィルタ装置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】
【０００５】
本発明の態様に従えば、ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、前記ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、前記ミラーを移動可能な駆動装置と、前記駆動装置に前記駆動信号を供給する供給装置と、前記エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、前記エタロン素子とは別の波長選択素子と、前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、前記受光装置の出力信号に基づいて、前記駆動信号を補正する補正装置と、を備える光学フィルタ装置が提供される。
【０００６】
本発明の態様によれば、エタロン素子とは別の波長選択素子を配置し、エタロン素子及び波長選択素子を介した光を受光装置で受光し、その受光装置の出力信号に基づいて、駆動装置に供給する駆動信号を補正するようにしたので、例えばエタロン素子が温度変化しても、エタロン素子から目標波長の光が射出されるように、駆動信号を補正することができる。したがって、その駆動信号に基づいてギャップを調整することによって、エタロン素子から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置の性能の低下を抑制できる。
【０００７】
本発明の態様において、前記供給装置は、前記エタロン素子から射出される光が前記特定波長の光を含むように前記駆動信号を変更可能であり、前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記駆動装置に供給する駆動信号と該駆動信号が供給されたときの前記エタロン素子から射出される光の波長との関係を導出する構成を採用できる。これにより、エタロン素子から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置の性能の低下を抑制できる。
【０００８】
本発明の態様において、前記波長選択素子は、前記特定波長が異なる複数の波長選択素子を含み、前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記複数の波長選択素子のそれぞれを介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記関係を導出する構成を採用できる。これにより、複数の波長選択素子をそれぞれ介した複数の受光結果に基づいて、エタロン素子から目標波長の光を射出させるために駆動信号を正確に補正することができる。
【０００９】
本発明の態様において、前記関係を記憶する記憶装置を備え、前記補正装置は、前記記憶装置の記憶情報に基づいて、前記エタロン素子が目標波長の光を射出するように、前記駆動信号を補正可能である構成を採用できる。これにより、記憶装置の記憶情報に基づいて、エタロン素子から目標波長の光を射出させるために駆動信号を正確に補正することができる。
【００１０】
本発明の態様において、前記波長選択素子は、前記エタロン素子と前記受光装置との間に配置される構成を採用できる。これにより、受光装置は、エタロン素子と波長選択素子とを介した光を良好に受光できる。
【００１１】
本発明の態様において、前記駆動装置は、前記ミラーを支持し、第１部分及び前記１部分より薄い第２部分を有する基板を変形可能な駆動素子を含む構成を採用できる。これにより、駆動素子で基板を変形させて、ギャップを調整することができる。
【００１２】
本発明の態様において、前記駆動素子は、前記基板に配置され、静電力を発生可能な電極を含む構成を採用できる。これにより、静電力を用いてギャップを精度良く調整できる。
【００１３】
本発明の態様において、前記駆動信号は、前記電極に印加する電圧を含む構成を採用できる。これにより、電圧を変化させて、ギャップを精度良く調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る光学フィルタ装置１の一例を示す概略構成図、図２は、光学フィルタ装置１の一部を拡大した側断面図、図３は、図２の平面図である。
【００１６】
図１、図２、及び図３において、光学フィルタ装置１は、ギャップＧを介して対向する一対のミラー２（２Ａ、２Ｂ）を有するエタロン素子３と、ギャップＧの大きさを調整するために、駆動信号に応じて、ミラー２を移動可能な駆動装置４と、駆動装置４に駆動信号を供給する供給装置５と、エタロン素子３を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長を通過させる、エタロン素子３とは別の波長選択素子６と、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置７と、受光装置７の出力信号に基づいて、駆動信号を補正する制御装置８と、制御装置８に接続され、所定の情報を記憶可能な記憶装置８Ｒとを備えている。制御装置８は、例えばコンピュータシステムを含み、所定の演算処理を実行可能である。また、制御装置８は、光学フィルタ装置１全体の動作を制御可能である。
【００１７】
本実施形態において、光学フィルタ装置１は、エタロン素子３の入射側に配置された第１光学系１１、及びエタロン素子３の射出側に配置された第３光学系１３を有する。光学フィルタ装置１は、物体Ｓの像を、第１光学系１１、エタロン素子３、及び第３光学系１３を介して、受光装置７の受光面に形成可能である。受光装置７は、例えばＣＣＤ等の受光素子を含み、物体Ｓの像を取得可能である。
【００１８】
また、本実施形態において、光学フィルタ装置１は、光源１０を備えている。光源１０から射出された光は、第２光学系１２により、エタロン素子３に導かれる。エタロン素子３を透過した光は、第３光学系１３により、受光装置７に導かれる。
【００１９】
エタロン素子３は、干渉作用により、入射した光のうち、所定波長の光（干渉光）を射出する。一方のミラー２Ａと他方のミラー２Ｂとの間のギャップＧに光が入射すると、干渉作用により、ギャップＧの大きさに応じた波長の光だけがエタロン素子３より射出される。すなわち、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。
【００２０】
図２に示すように、エタロン素子３は、一方のミラー２Ａを支持する第１基板１４と、他方のミラー２Ｂを支持する第２基板１５とを有する。第１基板１４は、第２基板１５と対向する表面１４Ａを有する。第２基板１５は、第１基板１４と対向する表面１５Ａを有する。一方のミラー２Ａは、第１基板１４の表面１４Ａの一部に配置されている。他方のミラー２Ｂは、第２基板１５の表面１５Ａの一部に配置されている。第１、第２基板１４、１５は、光透過性である。また、本実施形態において、第１、第２基板１４、１５は、絶縁性である。本実施形態において、第１、第２基板１４、１５は、例えばガラスで形成されている。第１、第２基板１４、１５は、例えばソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスで形成可能である。
【００２１】
本実施形態において、第１基板１４は、第１部分１４Ｃ及び第１部分１４Ｃより薄い第２部分１４Ｄを有する。厚みが薄い第２部分１４Ｄは、弾性（可撓性）を有し、変形可能（変位可能）である。第２部分１４Ｄが設けられることによって、第１基板１４は、僅かに変形可能である。以下の説明において、第２部分１４Ｄを適宜、ダイヤフラム部１４Ｄ、と称する。第１基板１４が変形することによって、Ｚ軸方向に関する第１基板１４の表面１４Ａと第２基板１５の表面１５Ａとの距離が変化する。第１基板１４が変形することによって、表面１４Ａに配置されている一方のミラー２Ａと、表面１５Ａに配置されている他方のミラー２ＢとのギャップＧの大きさが変化する。
【００２２】
以下の説明において、変形可能な第１基板１４に支持されている一方のミラー２Ａを適宜、可動ミラー２Ａ、と称し、第２基板１５に支持されている他方のミラー２Ｂを適宜、固定ミラー２Ｂ、と称する。
【００２３】
本実施形態において、ミラー２（２Ａ、２Ｂ）は、誘電体多層膜である。すなわち、ミラー２（２Ａ、２Ｂ）は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層された多層膜である。
【００２４】
エタロン素子３を可視光領域、赤外光領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料として、例えばＴｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブ等が挙げられる。エタロン素子３を紫外光領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料として、例えばＡｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＴｈＯ２等が挙げられる。低屈折率層を形成する材料として、例えばＭｇＦ２、ＳｉＯ２等が挙げられる。高屈折率層及び低屈折率層の層数、厚さは、必要とする光学特性に応じて設定される。一般に、多層膜により反射膜を構成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上であり、多層膜により反射防止膜を構成する場合、その光学特性に必要な層数は４層程度である。
【００２５】
本実施形態においては、物体Ｓからの光、及び光源１０から射出される光の少なくとも一方は、エタロン素子３の第１基板１４を介して、ギャップＧに入射する。可動ミラー２Ａは、ギャップＧに入射した光を、固定ミラー２Ｂとの間で複数回反射する。可動ミラー２Ａは、固定ミラー２Ｂと協働して、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を干渉させる。エタロン素子３は、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を、射出面１５Ｂより射出する。
【００２６】
駆動装置４は、入力される駆動信号に応じて、ミラー２を相対移動する。本実施形態において、駆動装置４は、第１基板１４を変形可能な駆動素子１６を含む。上述のように、ダイヤフラム部１４Ｄを含む第１基板１４は、変形可能である。第１基板１４を変形させることによって、可動ミラー２Ａが移動する。可動ミラー２Ａが移動することによって、ギャップＧの大きさが変化する。すなわち、本実施形態においては、制御装置８は、駆動素子１６を用いて第１基板１４を変形して、その第１基板１４に支持されている可動ミラー２Ａを移動して、ギャップＧの大きさを調整する。
【００２７】
本実施形態において、駆動素子１６は、第１、第２基板１４、１５に配置され、静電力を発生可能な電極１６Ａ、１６Ｂを含む。一方の電極１６Ａは、第１基板１４の表面１４Ａに配置され、他方の電極１６Ｂは、第２基板１５の表面１５Ａに配置される。一方の電極１６Ａと他方の電極１６Ｂとは対向する。電極１６Ａは、表面１４Ａにおいて、可動ミラー２Ａの周囲に配置されている。電極１６Ｂは、表面１５Ａにおいて、固定ミラー２Ｂの周囲に配置されている。本実施形態において、表面１４Ａ、１５Ａとほぼ平行なＸＹ平面内において、電極１６Ａ、１６Ｂは、ほぼ円環状である。
【００２８】
電極１６Ａ、１６Ｂを形成する材料としては、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボン、チタン等を分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
【００２９】
供給装置５は、電極１６Ａ、１６Ｂに所定の電圧を印加可能な電源を含む。以下の説明において、供給装置５を適宜、電源５、と称する。電極１６Ａは、引き出し配線１７Ａ及び配線を介して、電源５と接続されている。電極１６Ｂは、引き出し配線１７Ｂ及び配線を介して、電源５と接続されている。電源５は、駆動信号として、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加する。電源５により、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に電位差が生じる。電源５の動作は、制御装置８に制御される。制御装置８は、電源５を制御して、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の電位差を調整可能である。
【００３０】
電極１６Ａ、１６Ｂに電圧が印加されることにより、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に、電圧（電位差）に応じた静電力が発生する。制御装置５は、電源５を制御して、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加し、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に静電力を発生させることによって、第１基板１４を変形させることができる。第１基板１４が変形することによって、ギャップＧの大きさが調整される。
【００３１】
上述のように、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。また、制御装置８は、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の電位差を調整して、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に発生する静電力を調整することによって、ギャップＧの大きさを調整することができる。
【００３２】
したがって、制御装置８は、電源５を制御して電圧を調整して、ギャップＧの大きさを調整することによって、エタロン素子３から射出される光の波長を調整することができる。電源５は、エタロン素子３から射出される光が目標波長の光を含むように、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を変更可能である。
【００３３】
なお、電極１６Ａ、１６Ｂを複数設け、それら複数の電極１６Ａ、１６ＢをＸＹ平面内において複数の位置に配置し、各電極１６Ａ、１６Ｂ間の電位差（静電力）をそれぞれ調整することによって、第２基板１５に対して第１基板１４を傾斜させることもできる。
【００３４】
波長選択素子６は、入射した光のうち、特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタである。バンドバスフィルタは、例えば多層膜を含む。本実施形態において、波長選択素子６は、エタロン素子３と受光装置７との間の光路上に配置されている。本実施形態においては、波長選択素子６は、エタロン素子３（第２基板１５）の射出面１５Ｂに配置されている。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態において、光源１０から射出された光は、射出面１５Ｂの第１エリア１８を通過する。一方、物体Ｓからの光は、射出面１５Ｂの第２エリア１９を通過する。第２エリア１９は、第１エリア１８より小さい。本実施形態においては、波長選択素子６は、第１エリア１８のエッジ近傍に配置されている。具体的には、波長選択素子６は、第２エリア１９の外側であって、第２エリア１９のエッジと第１エリア１８のエッジとの間に配置されている。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態において、波長選択素子６は、第１波長λ１の光を透過させる第１波長選択素子６Ａと、第１波長λ１と異なる第２波長λ２の光を透過させる第２波長選択素子６Ｂとを含む。
【００３７】
受光装置７は、例えばＣＣＤ等の受光素子を含み、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光可能な位置に配置されている。エタロン素子３より射出され、波長選択素子６を介した光は、第３光学系１３を介して、受光装置７に導かれる。
【００３８】
次に、上述の光学フィルタ装置１の動作の一例について説明する。上述のように、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。制御装置８は、エタロン素子３から目標波長の光が射出されるように、電源５を制御して、電極１６Ａ、１６Ｂに所定の電圧を印加し、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の静電力を調整して、ギャップＧを調整する。
【００３９】
本実施形態においては、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係が予め求められる。その関係、すなわち印加される電圧に応じたエタロン素子３の光学特性は、同定実験、シミュレーションによって予め求めることができる。
【００４０】
ここで、同定実験の一例について説明する。まず、エタロン素子３から射出される光が第１波長選択素子６Ａを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第１波長λ１の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第１波長選択素子６Ａを介した、第１波長λ１の光を受光することができる。このときの電圧をＶ１とする。
【００４１】
次に、エタロン素子３から射出される光が第２波長選択素子６Ｂを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第２波長λ２の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第２波長選択素子６Ｂを介した、第２波長λ２の光を受光することができる。このときの電圧をＶ２とする。
【００４２】
図４は、同定実験の結果の一例を示す模式図である。横軸は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧であり、縦軸は、エタロン素子３から射出される光の波長である。図４に示すように、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ１が印加されることによって、エタロン素子３は、第１波長λ１の光を射出する。また、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ２が印加されることによって、エタロン素子３は、第２波長λ２の光を射出する。
【００４３】
本実施形態においては、これらデータに基づいてフィッティング処理（補間処理）が行われる。これにより、図４のラインＬ１で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を求めることができる。なお、図４に示す例では、２つのデータに基づいてフィティング処理が行われるが、もちろん、３つ以上のデータを用いることができる。３つ以上のデータを用いてフィッティング処理を実行することによって、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を、より高精度に求めることができる。
【００４４】
図４のラインＬ１で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係は、記憶装置８Ｒに予め記憶される。
【００４５】
制御装置８は、エタロン素子３から射出される光が目標波長の光となるように、記憶装置８Ｒの記憶情報（ラインＬ１）に基づいて、最適な電圧を求め、その電圧を電極１６Ａ、１６Ｂに印加する。これにより、エタロン素子３は、入射した光のうち、目標波長の光を射出することができる。
【００４６】
ところで、記憶装置８Ｒの記憶情報に基づいて、目標波長の光がエタロン素子３から射出されるように電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加したとしても、例えばエタロン素子３の温度変化等、外的要因により、エタロン素子３から目標波長の光が射出されない可能性がある。例えば、エタロン素子３の温度変化により、第１、第２基板１４、１５のヤング率が変化したり、電極１６Ａ、１６Ｂ間で発生する静電力が変化したりして、記憶装置８Ｒの記憶情報に基づいて、目標波長の光がエタロン素子３から射出されるように電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加したとしても、目標ギャップに調整されず、エタロン素子３から目標波長の光が射出されない可能性がある。
【００４７】
そこで、本実施形態においては、所定のタイミングで、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を補正する処理が実行される。次に、電圧を補正する補正方法について説明する。
【００４８】
制御装置８は、光源１０より光を射出する。光源１０から射出された光は、レンズ１２Ａ及びハーフミラー１２Ｂを含む第２光学系１２を介して、エタロン素子３に照射される。エタロン素子３は、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を射出する。
【００４９】
制御装置８は、エタロン素子３から射出される光が、波長選択素子６（６Ａ、６Ｂ）の特定波長（λ１、λ２）の光を含むように、電極６Ａ、６Ｂに印加する電圧を調整する。
【００５０】
本実施形態においては、エタロン素子３から射出される光が第１波長選択素子６Ａを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第１波長λ１の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第１波長選択素子６Ａを介した、第１波長λ１の光を受光することができる。このときの電圧をＶ１’とする。
【００５１】
次に、エタロン素子３から射出される光が第２波長選択素子６Ｂを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第２波長λ２の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第２波長選択素子６Ｂを介した、第２波長λ２の光を受光することができる。このときの電圧をＶ２’とする。
【００５２】
図５は、補正処理の結果の一例を示す模式図である。横軸は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧であり、縦軸は、エタロン素子３から射出される光の波長である。図５に示すように、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ１’が印加されることによって、エタロン素子３は、第１波長λ１の光を射出する。また、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ２’が印加されることによって、エタロン素子３は、第２波長λ２の光を射出する。
【００５３】
制御装置８は、受光装置７がエタロン素子３及び第１、第２波長選択素子６Ａ、６Ｂを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’、Ｖ２’に基づいて、電極６Ａ、６Ｂに印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子３から射出される光の波長との関係を導出する。
【００５４】
すなわち、本実施形態においては、上述のデータに基づいてフィッティング処理（補間処理）が行われる。これにより、図５のラインＬ２で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を求めることができる。
【００５５】
なお、図５に示す例では、透過可能な波長が異なる第１、第２波長選択素子６Ａ、６Ｂそれぞれを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’、Ｖ２’に基づいて、すなわち２つのデータに基づいてフィティング処理が行われるが、いずれか一方のデータに基づいてラインＬ２を導出することもできる。ラインＬ１は既知なので、例えば第１波長選択素子６Ａを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’に基づいて、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’と差に応じた量だけ、ラインＬ１をシフトすることにより、ラインＬ２を得ることができる。
【００５６】
なお、もちろん３つ以上のデータを用いることができる。３つ以上のデータを用いてフィッティング処理を実行することによって、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を、より高精度に求めることができる。
【００５７】
図５のラインＬ２で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係は、記憶装置８Ｒに記憶される。
【００５８】
制御装置８は、エタロン素子３が目標波長の光を射出するように、記憶装置８Ｒの記憶情報（ラインＬ２）に基づいて、最適な電圧を求め、その電圧を電極１６Ａ、１６Ｂに印加する。これにより、エタロン素子３は、入射した光のうち、目標波長の光を射出することができる。
【００５９】
以上のように補正処理が終了した後、制御装置８は、物体Ｓの像情報を取得する。物体Ｓの像情報を取得するとき、光源１０は光を射出しない。物体Ｓから発生した光は、第１光学系１１、エタロン素子３、及び第３光学系１３を介して、受光装置７に入射する。受光装置７には、物体Ｓから発生する光のうち、目標波長の光だけが入射する。受光装置７の受光面には、物体Ｓから発生した光のうち、目標波長の光に基づく像が形成される。
【００６０】
本実施形態においては、波長選択素子６は、物体Ｓから発生する光が通過する第２エリア１９の外側に配置されているので、受光装置７には、波長選択素子６からの光は入射せず、物体Ｓの像のみが形成される。したがって、光学フィルタ装置１は、物体Ｓの像を良好に取得することができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、エタロン素子３とは別の波長選択素子６を配置し、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光装置７で受光し、その受光装置７の出力信号に基づいて、電圧１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を補正するようにしたので、例えばエタロン素子３が温度変化しても、エタロン素子３から目標波長の光が射出されるように、電圧を補正することができる。したがって、その電圧に基づいてギャップＧを調整することによって、エタロン素子３から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置１の性能の低下を抑制できる。
【００６２】
なお、上述の実施形態においては、波長選択素子６が、エタロン素子３と受光装置７との間の光路上に配置されている場合を例にして説明したが、例えば光源１０とエタロン素子３との間の光路上等、エタロン素子３の入射側に配置されていてもよい。
【００６３】
なお、上述の実施形態においては、第１、第２基板１４、１５を移動するための駆動装置が、第１、第２基板１４、１５に配置され、静電力を発生可能な電極１６Ａ、１６Ｂを含む場合を例にして説明したが、例えば第２基板１５の表面１５Ａに、ローレンツ力で駆動するモータ（例えばボイスコイルモータ）の固定子を配置し、第１基板１４の表面１４Ａに可動子を配置して、ローレンツ力によって、第１、第２基板１４、１５に配置されているミラー２を移動するようにしてもよい。
【００６４】
なお、上述の実施形態においては、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光が受光装置７に受光されるように、受光装置７の受光結果に基づいて、制御装置８が電極１６、１６Ｂに印加する電圧を調整しているが、例えば作業者が電圧を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る光学フィルタ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る光学フィルタ装置の一部を拡大した側断面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】電極に印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子から射出される光の波長との関係の一例を示す図である。
【図５】補正処理後における、電極に印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子から射出される光の波長との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…光学フィルタ装置、２…ミラー、２Ａ…可動ミラー、２Ｂ…固定ミラー、３…エタロン素子、４…駆動装置、５…供給装置、６…波長選択素子、６Ａ…第１波長選択素子、６Ｂ…第２波長選択素子、７…受光装置、８…制御装置、８Ｒ…記憶装置、１４…第１基板、１４Ｃ…第１部分、１４Ｄ…第２部分、１５…第２基板、１６Ａ…電極、１６Ｂ…電極、Ｇ…ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタロン素子を備える光学フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射した光のうち目標波長の光を選択して射出する光学フィルタ装置として、エタロン素子を備える光学フィルタ装置が知られている。エタロン素子は、ギャップを介して対向する一対のミラーを有する。そのギャップが調整されることによって、エタロン素子から射出される光の波長が変化する。下記特許文献には、光学フィルタ装置に関する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１５６３２９号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ミラーを移動可能な駆動装置に駆動信号を供給してその駆動装置を駆動することによってギャップを調整する場合、目標ギャップとなるように駆動信号を供給したとしても、例えばエタロン素子の温度変化等、外的要因により、目標ギャップに調整されない可能性がある。その結果、目標波長の光が射出されない等、光学フィルタ装置の性能が低下する可能性がある。
【０００４】
本発明は、性能の低下を抑制できる光学フィルタ装置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】
【０００５】
本発明の態様に従えば、ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、前記ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、前記ミラーを移動可能な駆動装置と、前記駆動装置に前記駆動信号を供給する供給装置と、前記エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、前記エタロン素子とは別の波長選択素子と、前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、前記受光装置の出力信号に基づいて、前記駆動信号を補正する補正装置と、を備える光学フィルタ装置が提供される。
【０００６】
本発明の態様によれば、エタロン素子とは別の波長選択素子を配置し、エタロン素子及び波長選択素子を介した光を受光装置で受光し、その受光装置の出力信号に基づいて、駆動装置に供給する駆動信号を補正するようにしたので、例えばエタロン素子が温度変化しても、エタロン素子から目標波長の光が射出されるように、駆動信号を補正することができる。したがって、その駆動信号に基づいてギャップを調整することによって、エタロン素子から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置の性能の低下を抑制できる。
【０００７】
本発明の態様において、前記供給装置は、前記エタロン素子から射出される光が前記特定波長の光を含むように前記駆動信号を変更可能であり、前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記駆動装置に供給する駆動信号と該駆動信号が供給されたときの前記エタロン素子から射出される光の波長との関係を導出する構成を採用できる。これにより、エタロン素子から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置の性能の低下を抑制できる。
【０００８】
本発明の態様において、前記波長選択素子は、前記特定波長が異なる複数の波長選択素子を含み、前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記複数の波長選択素子のそれぞれを介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記関係を導出する構成を採用できる。これにより、複数の波長選択素子をそれぞれ介した複数の受光結果に基づいて、エタロン素子から目標波長の光を射出させるために駆動信号を正確に補正することができる。
【０００９】
本発明の態様において、前記関係を記憶する記憶装置を備え、前記補正装置は、前記記憶装置の記憶情報に基づいて、前記エタロン素子が目標波長の光を射出するように、前記駆動信号を補正可能である構成を採用できる。これにより、記憶装置の記憶情報に基づいて、エタロン素子から目標波長の光を射出させるために駆動信号を正確に補正することができる。
【００１０】
本発明の態様において、前記波長選択素子は、前記エタロン素子と前記受光装置との間に配置される構成を採用できる。これにより、受光装置は、エタロン素子と波長選択素子とを介した光を良好に受光できる。
【００１１】
本発明の態様において、前記駆動装置は、前記ミラーを支持し、第１部分及び前記１部分より薄い第２部分を有する基板を変形可能な駆動素子を含む構成を採用できる。これにより、駆動素子で基板を変形させて、ギャップを調整することができる。
【００１２】
本発明の態様において、前記駆動素子は、前記基板に配置され、静電力を発生可能な電極を含む構成を採用できる。これにより、静電力を用いてギャップを精度良く調整できる。
【００１３】
本発明の態様において、前記駆動信号は、前記電極に印加する電圧を含む構成を採用できる。これにより、電圧を変化させて、ギャップを精度良く調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る光学フィルタ装置１の一例を示す概略構成図、図２は、光学フィルタ装置１の一部を拡大した側断面図、図３は、図２の平面図である。
【００１６】
図１、図２、及び図３において、光学フィルタ装置１は、ギャップＧを介して対向する一対のミラー２（２Ａ、２Ｂ）を有するエタロン素子３と、ギャップＧの大きさを調整するために、駆動信号に応じて、ミラー２を移動可能な駆動装置４と、駆動装置４に駆動信号を供給する供給装置５と、エタロン素子３を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長を通過させる、エタロン素子３とは別の波長選択素子６と、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置７と、受光装置７の出力信号に基づいて、駆動信号を補正する制御装置８と、制御装置８に接続され、所定の情報を記憶可能な記憶装置８Ｒとを備えている。制御装置８は、例えばコンピュータシステムを含み、所定の演算処理を実行可能である。また、制御装置８は、光学フィルタ装置１全体の動作を制御可能である。
【００１７】
本実施形態において、光学フィルタ装置１は、エタロン素子３の入射側に配置された第１光学系１１、及びエタロン素子３の射出側に配置された第３光学系１３を有する。光学フィルタ装置１は、物体Ｓの像を、第１光学系１１、エタロン素子３、及び第３光学系１３を介して、受光装置７の受光面に形成可能である。受光装置７は、例えばＣＣＤ等の受光素子を含み、物体Ｓの像を取得可能である。
【００１８】
また、本実施形態において、光学フィルタ装置１は、光源１０を備えている。光源１０から射出された光は、第２光学系１２により、エタロン素子３に導かれる。エタロン素子３を透過した光は、第３光学系１３により、受光装置７に導かれる。
【００１９】
エタロン素子３は、干渉作用により、入射した光のうち、所定波長の光（干渉光）を射出する。一方のミラー２Ａと他方のミラー２Ｂとの間のギャップＧに光が入射すると、干渉作用により、ギャップＧの大きさに応じた波長の光だけがエタロン素子３より射出される。すなわち、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。
【００２０】
図２に示すように、エタロン素子３は、一方のミラー２Ａを支持する第１基板１４と、他方のミラー２Ｂを支持する第２基板１５とを有する。第１基板１４は、第２基板１５と対向する表面１４Ａを有する。第２基板１５は、第１基板１４と対向する表面１５Ａを有する。一方のミラー２Ａは、第１基板１４の表面１４Ａの一部に配置されている。他方のミラー２Ｂは、第２基板１５の表面１５Ａの一部に配置されている。第１、第２基板１４、１５は、光透過性である。また、本実施形態において、第１、第２基板１４、１５は、絶縁性である。本実施形態において、第１、第２基板１４、１５は、例えばガラスで形成されている。第１、第２基板１４、１５は、例えばソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスで形成可能である。
【００２１】
本実施形態において、第１基板１４は、第１部分１４Ｃ及び第１部分１４Ｃより薄い第２部分１４Ｄを有する。厚みが薄い第２部分１４Ｄは、弾性（可撓性）を有し、変形可能（変位可能）である。第２部分１４Ｄが設けられることによって、第１基板１４は、僅かに変形可能である。以下の説明において、第２部分１４Ｄを適宜、ダイヤフラム部１４Ｄ、と称する。第１基板１４が変形することによって、Ｚ軸方向に関する第１基板１４の表面１４Ａと第２基板１５の表面１５Ａとの距離が変化する。第１基板１４が変形することによって、表面１４Ａに配置されている一方のミラー２Ａと、表面１５Ａに配置されている他方のミラー２ＢとのギャップＧの大きさが変化する。
【００２２】
以下の説明において、変形可能な第１基板１４に支持されている一方のミラー２Ａを適宜、可動ミラー２Ａ、と称し、第２基板１５に支持されている他方のミラー２Ｂを適宜、固定ミラー２Ｂ、と称する。
【００２３】
本実施形態において、ミラー２（２Ａ、２Ｂ）は、誘電体多層膜である。すなわち、ミラー２（２Ａ、２Ｂ）は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層された多層膜である。
【００２４】
エタロン素子３を可視光領域、赤外光領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料として、例えばＴｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブ等が挙げられる。エタロン素子３を紫外光領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料として、例えばＡｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＴｈＯ２等が挙げられる。低屈折率層を形成する材料として、例えばＭｇＦ２、ＳｉＯ２等が挙げられる。高屈折率層及び低屈折率層の層数、厚さは、必要とする光学特性に応じて設定される。一般に、多層膜により反射膜を構成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上であり、多層膜により反射防止膜を構成する場合、その光学特性に必要な層数は４層程度である。
【００２５】
本実施形態においては、物体Ｓからの光、及び光源１０から射出される光の少なくとも一方は、エタロン素子３の第１基板１４を介して、ギャップＧに入射する。可動ミラー２Ａは、ギャップＧに入射した光を、固定ミラー２Ｂとの間で複数回反射する。可動ミラー２Ａは、固定ミラー２Ｂと協働して、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を干渉させる。エタロン素子３は、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を、射出面１５Ｂより射出する。
【００２６】
駆動装置４は、入力される駆動信号に応じて、ミラー２を相対移動する。本実施形態において、駆動装置４は、第１基板１４を変形可能な駆動素子１６を含む。上述のように、ダイヤフラム部１４Ｄを含む第１基板１４は、変形可能である。第１基板１４を変形させることによって、可動ミラー２Ａが移動する。可動ミラー２Ａが移動することによって、ギャップＧの大きさが変化する。すなわち、本実施形態においては、制御装置８は、駆動素子１６を用いて第１基板１４を変形して、その第１基板１４に支持されている可動ミラー２Ａを移動して、ギャップＧの大きさを調整する。
【００２７】
本実施形態において、駆動素子１６は、第１、第２基板１４、１５に配置され、静電力を発生可能な電極１６Ａ、１６Ｂを含む。一方の電極１６Ａは、第１基板１４の表面１４Ａに配置され、他方の電極１６Ｂは、第２基板１５の表面１５Ａに配置される。一方の電極１６Ａと他方の電極１６Ｂとは対向する。電極１６Ａは、表面１４Ａにおいて、可動ミラー２Ａの周囲に配置されている。電極１６Ｂは、表面１５Ａにおいて、固定ミラー２Ｂの周囲に配置されている。本実施形態において、表面１４Ａ、１５Ａとほぼ平行なＸＹ平面内において、電極１６Ａ、１６Ｂは、ほぼ円環状である。
【００２８】
電極１６Ａ、１６Ｂを形成する材料としては、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボン、チタン等を分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
【００２９】
供給装置５は、電極１６Ａ、１６Ｂに所定の電圧を印加可能な電源を含む。以下の説明において、供給装置５を適宜、電源５、と称する。電極１６Ａは、引き出し配線１７Ａ及び配線を介して、電源５と接続されている。電極１６Ｂは、引き出し配線１７Ｂ及び配線を介して、電源５と接続されている。電源５は、駆動信号として、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加する。電源５により、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に電位差が生じる。電源５の動作は、制御装置８に制御される。制御装置８は、電源５を制御して、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の電位差を調整可能である。
【００３０】
電極１６Ａ、１６Ｂに電圧が印加されることにより、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に、電圧（電位差）に応じた静電力が発生する。制御装置５は、電源５を制御して、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加し、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に静電力を発生させることによって、第１基板１４を変形させることができる。第１基板１４が変形することによって、ギャップＧの大きさが調整される。
【００３１】
上述のように、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。また、制御装置８は、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の電位差を調整して、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に発生する静電力を調整することによって、ギャップＧの大きさを調整することができる。
【００３２】
したがって、制御装置８は、電源５を制御して電圧を調整して、ギャップＧの大きさを調整することによって、エタロン素子３から射出される光の波長を調整することができる。電源５は、エタロン素子３から射出される光が目標波長の光を含むように、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を変更可能である。
【００３３】
なお、電極１６Ａ、１６Ｂを複数設け、それら複数の電極１６Ａ、１６ＢをＸＹ平面内において複数の位置に配置し、各電極１６Ａ、１６Ｂ間の電位差（静電力）をそれぞれ調整することによって、第２基板１５に対して第１基板１４を傾斜させることもできる。
【００３４】
波長選択素子６は、入射した光のうち、特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタである。バンドバスフィルタは、例えば多層膜を含む。本実施形態において、波長選択素子６は、エタロン素子３と受光装置７との間の光路上に配置されている。本実施形態においては、波長選択素子６は、エタロン素子３（第２基板１５）の射出面１５Ｂに配置されている。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態において、光源１０から射出された光は、射出面１５Ｂの第１エリア１８を通過する。一方、物体Ｓからの光は、射出面１５Ｂの第２エリア１９を通過する。第２エリア１９は、第１エリア１８より小さい。本実施形態においては、波長選択素子６は、第１エリア１８のエッジ近傍に配置されている。具体的には、波長選択素子６は、第２エリア１９の外側であって、第２エリア１９のエッジと第１エリア１８のエッジとの間に配置されている。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態において、波長選択素子６は、第１波長λ１の光を透過させる第１波長選択素子６Ａと、第１波長λ１と異なる第２波長λ２の光を透過させる第２波長選択素子６Ｂとを含む。
【００３７】
受光装置７は、例えばＣＣＤ等の受光素子を含み、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光可能な位置に配置されている。エタロン素子３より射出され、波長選択素子６を介した光は、第３光学系１３を介して、受光装置７に導かれる。
【００３８】
次に、上述の光学フィルタ装置１の動作の一例について説明する。上述のように、エタロン素子３から射出される光の波長は、ギャップＧの大きさに応じて変化する。制御装置８は、エタロン素子３から目標波長の光が射出されるように、電源５を制御して、電極１６Ａ、１６Ｂに所定の電圧を印加し、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の静電力を調整して、ギャップＧを調整する。
【００３９】
本実施形態においては、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係が予め求められる。その関係、すなわち印加される電圧に応じたエタロン素子３の光学特性は、同定実験、シミュレーションによって予め求めることができる。
【００４０】
ここで、同定実験の一例について説明する。まず、エタロン素子３から射出される光が第１波長選択素子６Ａを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第１波長λ１の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第１波長選択素子６Ａを介した、第１波長λ１の光を受光することができる。このときの電圧をＶ１とする。
【００４１】
次に、エタロン素子３から射出される光が第２波長選択素子６Ｂを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第２波長λ２の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第２波長選択素子６Ｂを介した、第２波長λ２の光を受光することができる。このときの電圧をＶ２とする。
【００４２】
図４は、同定実験の結果の一例を示す模式図である。横軸は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧であり、縦軸は、エタロン素子３から射出される光の波長である。図４に示すように、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ１が印加されることによって、エタロン素子３は、第１波長λ１の光を射出する。また、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ２が印加されることによって、エタロン素子３は、第２波長λ２の光を射出する。
【００４３】
本実施形態においては、これらデータに基づいてフィッティング処理（補間処理）が行われる。これにより、図４のラインＬ１で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を求めることができる。なお、図４に示す例では、２つのデータに基づいてフィティング処理が行われるが、もちろん、３つ以上のデータを用いることができる。３つ以上のデータを用いてフィッティング処理を実行することによって、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を、より高精度に求めることができる。
【００４４】
図４のラインＬ１で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係は、記憶装置８Ｒに予め記憶される。
【００４５】
制御装置８は、エタロン素子３から射出される光が目標波長の光となるように、記憶装置８Ｒの記憶情報（ラインＬ１）に基づいて、最適な電圧を求め、その電圧を電極１６Ａ、１６Ｂに印加する。これにより、エタロン素子３は、入射した光のうち、目標波長の光を射出することができる。
【００４６】
ところで、記憶装置８Ｒの記憶情報に基づいて、目標波長の光がエタロン素子３から射出されるように電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加したとしても、例えばエタロン素子３の温度変化等、外的要因により、エタロン素子３から目標波長の光が射出されない可能性がある。例えば、エタロン素子３の温度変化により、第１、第２基板１４、１５のヤング率が変化したり、電極１６Ａ、１６Ｂ間で発生する静電力が変化したりして、記憶装置８Ｒの記憶情報に基づいて、目標波長の光がエタロン素子３から射出されるように電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加したとしても、目標ギャップに調整されず、エタロン素子３から目標波長の光が射出されない可能性がある。
【００４７】
そこで、本実施形態においては、所定のタイミングで、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を補正する処理が実行される。次に、電圧を補正する補正方法について説明する。
【００４８】
制御装置８は、光源１０より光を射出する。光源１０から射出された光は、レンズ１２Ａ及びハーフミラー１２Ｂを含む第２光学系１２を介して、エタロン素子３に照射される。エタロン素子３は、ギャップＧの大きさに応じた波長の光を射出する。
【００４９】
制御装置８は、エタロン素子３から射出される光が、波長選択素子６（６Ａ、６Ｂ）の特定波長（λ１、λ２）の光を含むように、電極６Ａ、６Ｂに印加する電圧を調整する。
【００５０】
本実施形態においては、エタロン素子３から射出される光が第１波長選択素子６Ａを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第１波長λ１の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第１波長選択素子６Ａを介した、第１波長λ１の光を受光することができる。このときの電圧をＶ１’とする。
【００５１】
次に、エタロン素子３から射出される光が第２波長選択素子６Ｂを通過するように、制御装置８は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を調整する。電圧が調整され、エタロン素子３から射出される光が第２波長λ２の光を含むことによって、受光装置７は、エタロン素子３及び第２波長選択素子６Ｂを介した、第２波長λ２の光を受光することができる。このときの電圧をＶ２’とする。
【００５２】
図５は、補正処理の結果の一例を示す模式図である。横軸は、電極１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧であり、縦軸は、エタロン素子３から射出される光の波長である。図５に示すように、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ１’が印加されることによって、エタロン素子３は、第１波長λ１の光を射出する。また、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧Ｖ２’が印加されることによって、エタロン素子３は、第２波長λ２の光を射出する。
【００５３】
制御装置８は、受光装置７がエタロン素子３及び第１、第２波長選択素子６Ａ、６Ｂを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’、Ｖ２’に基づいて、電極６Ａ、６Ｂに印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子３から射出される光の波長との関係を導出する。
【００５４】
すなわち、本実施形態においては、上述のデータに基づいてフィッティング処理（補間処理）が行われる。これにより、図５のラインＬ２で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を求めることができる。
【００５５】
なお、図５に示す例では、透過可能な波長が異なる第１、第２波長選択素子６Ａ、６Ｂそれぞれを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’、Ｖ２’に基づいて、すなわち２つのデータに基づいてフィティング処理が行われるが、いずれか一方のデータに基づいてラインＬ２を導出することもできる。ラインＬ１は既知なので、例えば第１波長選択素子６Ａを介した光を受光したときの電圧Ｖ１’に基づいて、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’と差に応じた量だけ、ラインＬ１をシフトすることにより、ラインＬ２を得ることができる。
【００５６】
なお、もちろん３つ以上のデータを用いることができる。３つ以上のデータを用いてフィッティング処理を実行することによって、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係を、より高精度に求めることができる。
【００５７】
図５のラインＬ２で示すような、電源１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧（電位差）と、その電圧に対応する、エタロン素子３から射出される光の波長との関係は、記憶装置８Ｒに記憶される。
【００５８】
制御装置８は、エタロン素子３が目標波長の光を射出するように、記憶装置８Ｒの記憶情報（ラインＬ２）に基づいて、最適な電圧を求め、その電圧を電極１６Ａ、１６Ｂに印加する。これにより、エタロン素子３は、入射した光のうち、目標波長の光を射出することができる。
【００５９】
以上のように補正処理が終了した後、制御装置８は、物体Ｓの像情報を取得する。物体Ｓの像情報を取得するとき、光源１０は光を射出しない。物体Ｓから発生した光は、第１光学系１１、エタロン素子３、及び第３光学系１３を介して、受光装置７に入射する。受光装置７には、物体Ｓから発生する光のうち、目標波長の光だけが入射する。受光装置７の受光面には、物体Ｓから発生した光のうち、目標波長の光に基づく像が形成される。
【００６０】
本実施形態においては、波長選択素子６は、物体Ｓから発生する光が通過する第２エリア１９の外側に配置されているので、受光装置７には、波長選択素子６からの光は入射せず、物体Ｓの像のみが形成される。したがって、光学フィルタ装置１は、物体Ｓの像を良好に取得することができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、エタロン素子３とは別の波長選択素子６を配置し、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光を受光装置７で受光し、その受光装置７の出力信号に基づいて、電圧１６Ａ、１６Ｂに印加する電圧を補正するようにしたので、例えばエタロン素子３が温度変化しても、エタロン素子３から目標波長の光が射出されるように、電圧を補正することができる。したがって、その電圧に基づいてギャップＧを調整することによって、エタロン素子３から目標波長の光を射出させることができ、光学フィルタ装置１の性能の低下を抑制できる。
【００６２】
なお、上述の実施形態においては、波長選択素子６が、エタロン素子３と受光装置７との間の光路上に配置されている場合を例にして説明したが、例えば光源１０とエタロン素子３との間の光路上等、エタロン素子３の入射側に配置されていてもよい。
【００６３】
なお、上述の実施形態においては、第１、第２基板１４、１５を移動するための駆動装置が、第１、第２基板１４、１５に配置され、静電力を発生可能な電極１６Ａ、１６Ｂを含む場合を例にして説明したが、例えば第２基板１５の表面１５Ａに、ローレンツ力で駆動するモータ（例えばボイスコイルモータ）の固定子を配置し、第１基板１４の表面１４Ａに可動子を配置して、ローレンツ力によって、第１、第２基板１４、１５に配置されているミラー２を移動するようにしてもよい。
【００６４】
なお、上述の実施形態においては、エタロン素子３及び波長選択素子６を介した光が受光装置７に受光されるように、受光装置７の受光結果に基づいて、制御装置８が電極１６、１６Ｂに印加する電圧を調整しているが、例えば作業者が電圧を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る光学フィルタ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る光学フィルタ装置の一部を拡大した側断面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】電極に印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子から射出される光の波長との関係の一例を示す図である。
【図５】補正処理後における、電極に印加する電圧と、その電圧が印加されたときのエタロン素子から射出される光の波長との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…光学フィルタ装置、２…ミラー、２Ａ…可動ミラー、２Ｂ…固定ミラー、３…エタロン素子、４…駆動装置、５…供給装置、６…波長選択素子、６Ａ…第１波長選択素子、６Ｂ…第２波長選択素子、７…受光装置、８…制御装置、８Ｒ…記憶装置、１４…第１基板、１４Ｃ…第１部分、１４Ｄ…第２部分、１５…第２基板、１６Ａ…電極、１６Ｂ…電極、Ｇ…ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、
前記ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、前記ミラーを移動可能な駆動装置と、
前記駆動装置に前記駆動信号を供給する供給装置と、
前記エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、前記エタロン素子とは別の波長選択素子と、
前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、
前記受光装置の出力信号に基づいて、前記駆動信号を補正する補正装置と、を備える光学フィルタ装置。
【請求項２】
前記供給装置は、前記エタロン素子から射出される光が前記特定波長の光を含むように前記駆動信号を変更可能であり、
前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記駆動装置に供給する駆動信号と該駆動信号が供給されたときの前記エタロン素子から射出される光の波長との関係を導出する請求項１記載の光学フィルタ装置。
【請求項３】
前記波長選択素子は、前記特定波長が異なる複数の波長選択素子を含み、
前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記複数の波長選択素子のそれぞれを介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記関係を導出する請求項２記載の光学フィルタ装置。
【請求項４】
前記関係を記憶する記憶装置を備え、
前記補正装置は、前記記憶装置の記憶情報に基づいて、前記エタロン素子が目標波長の光を射出するように、前記駆動信号を補正可能である請求項３記載の光学フィルタ装置。
【請求項５】
前記波長選択素子は、前記エタロン素子と前記受光装置との間に配置される請求項１〜４のいずれか一項記載の光学フィルタ装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記ミラーを支持し、第１部分及び前記１部分より薄い第２部分を有する基板を変形可能な駆動素子を含む請求項１〜５のいずれか一項記載の光学フィルタ装置。
【請求項７】
前記駆動素子は、前記基板に配置され、静電力を発生可能な電極を含む請求項６記載の光学フィルタ装置。
【請求項８】
前記駆動信号は、前記電極に印加する電圧を含む請求項７記載の光学フィルタ装置。
【請求項１】
ギャップを介して対向する一対のミラーを有するエタロン素子と、
前記ギャップを調整するために、駆動信号に応じて、前記ミラーを移動可能な駆動装置と、
前記駆動装置に前記駆動信号を供給する供給装置と、
前記エタロン素子を通過する光の光路上の少なくとも一部に配置され、特定波長の光を通過させる、前記エタロン素子とは別の波長選択素子と、
前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光可能な位置に配置された受光装置と、
前記受光装置の出力信号に基づいて、前記駆動信号を補正する補正装置と、を備える光学フィルタ装置。
【請求項２】
前記供給装置は、前記エタロン素子から射出される光が前記特定波長の光を含むように前記駆動信号を変更可能であり、
前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記波長選択素子を介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記駆動装置に供給する駆動信号と該駆動信号が供給されたときの前記エタロン素子から射出される光の波長との関係を導出する請求項１記載の光学フィルタ装置。
【請求項３】
前記波長選択素子は、前記特定波長が異なる複数の波長選択素子を含み、
前記補正装置は、前記受光装置が前記エタロン素子及び前記複数の波長選択素子のそれぞれを介した光を受光したときの駆動信号に基づいて、前記関係を導出する請求項２記載の光学フィルタ装置。
【請求項４】
前記関係を記憶する記憶装置を備え、
前記補正装置は、前記記憶装置の記憶情報に基づいて、前記エタロン素子が目標波長の光を射出するように、前記駆動信号を補正可能である請求項３記載の光学フィルタ装置。
【請求項５】
前記波長選択素子は、前記エタロン素子と前記受光装置との間に配置される請求項１〜４のいずれか一項記載の光学フィルタ装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記ミラーを支持し、第１部分及び前記１部分より薄い第２部分を有する基板を変形可能な駆動素子を含む請求項１〜５のいずれか一項記載の光学フィルタ装置。
【請求項７】
前記駆動素子は、前記基板に配置され、静電力を発生可能な電極を含む請求項６記載の光学フィルタ装置。
【請求項８】
前記駆動信号は、前記電極に印加する電圧を含む請求項７記載の光学フィルタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２４４４９８（Ｐ２００９−２４４４９８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９６３１（Ｐ２００８−８９６３１）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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