光遅延器
【課題】
ＭＥＭＳスキャナを用いることによって、遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器を提供する。
【解決手段】
自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ７と、レンズ７から出射された平行光を、元の光路を通るようにレンズ７に反射させる反射体８と、反射面４１を有し中心軸を中心に回転可能な回転体３５と回転体駆動手段５０とを含んで構成され、回転体３５の反射面４１で中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光をレンズ７に向けて反射させ、その反射光がレンズ７によって平行光に変換された後に反射体３５で反射され、再びレンズ７を透過して元の光路を通って反射面４１に入射されて反射されるとき、この反射によって反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を回転体駆動手段５０により変化させるＭＥＭＳスキャナ６０とを備えた。
ＭＥＭＳスキャナを用いることによって、遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器を提供する。
【解決手段】
自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ７と、レンズ７から出射された平行光を、元の光路を通るようにレンズ７に反射させる反射体８と、反射面４１を有し中心軸を中心に回転可能な回転体３５と回転体駆動手段５０とを含んで構成され、回転体３５の反射面４１で中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光をレンズ７に向けて反射させ、その反射光がレンズ７によって平行光に変換された後に反射体３５で反射され、再びレンズ７を透過して元の光路を通って反射面４１に入射されて反射されるとき、この反射によって反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を回転体駆動手段５０により変化させるＭＥＭＳスキャナ６０とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の遅延量（光路長）を連続的に変化させる光遅延器に関し、特に遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フーリエ変換分光等に用いられる光遅延器としては、遅延量を高速に連続的に繰り返し変化させることが必要である。この種の光遅延器として、従来、対数螺旋形状の鏡を回転させて遅延量を変化させるものがあった。（例えば、特許文献1参照）
【０００３】
従来の光遅延器の概略構成を図１２に示す。対数螺旋鏡１は主軸２を中心として矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ回転可能に設けられており、主軸２の軸方向に垂直な断面の外輪郭１ａが主軸２の中心を原点（対数螺旋鏡１の原点）Ｐとする対数螺旋形状とされ、かつこの対数螺旋形状とされた外輪郭１ａの主軸２の軸方向に沿った側面（凸面）が凸鏡面１ｂとされている。回転駆動部５は、対数螺旋鏡１を主軸２を中心としてＨ１、Ｈ２方向へ回転させる。垂直反射鏡４は、反射光軸６に対して垂直となるように対数螺旋鏡１の凸鏡面１ｂに向けられており、原点Ｐを通る光軸３に沿って入射されて凸鏡面１ｂで反射光軸６に沿って反射された光を、入射し反射させて再び反射光軸６に沿って凸鏡面１ｂに戻している。
【０００４】
この光遅延器において、回転駆動部５によって対数螺旋鏡１をＨ１方向へ回転させると、この対数螺旋鏡１の原点Ｐを通る光軸３に沿って入射される光の凸鏡面１ｂ上の入射位置が光軸３の原点Ｐの方向に沿って移動し、またＨ２方向へ回転させると光軸３の原点Ｐの反対方向に沿って移動する。これによって、光軸３に沿って入射された光の凸鏡面１ｂに到達するまでの光路長が変えられ、その結果、入射された光が凸鏡面１ｂ、垂直反射鏡４及び凸鏡面１ｂでそれぞれ反射されて元へ戻るまでの光路長（遅延量）が変えられる。そして、回転駆動部５で対数螺旋鏡１を矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ所定の周期で交互に繰り返して回転させることによって、遅延量を連続的に繰り返し変化させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０６４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の光遅延器では、対数螺旋鏡１を矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ所定の周期で交互に繰り返して回転させて遅延量を連続的に繰り返し変化させる場合、対数螺旋鏡１が回転軸（主軸２）に対して非対称であるために振動が発生し、それによって装置が破損しやすく、またそのために、遅延量を変化させる速度（周期）を数１００Ｈｚ以上の高速にはできないという問題があった。
【０００７】
本発明は、ＭＥＭＳスキャナを用いることによって、これらの課題を解決し、遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光遅延器では、自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ(７)と、該レンズから出射された前記平行光を、元の光路を通るように該レンズに反射させる反射体（８）と、反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記レンズに向けて反射させ、その反射光が該レンズによって前記平行光に変換された後に前記反射体で反射され、再び該レンズを透過して元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えた。
【０００９】
また、本発明の請求項２の光遅延器では、凹面鏡(９)と、反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記凹面鏡に向けて反射させ、その反射光が該凹面鏡によって反射されて再び元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えた。
【００１０】
また、本発明の請求項３の光遅延器では、上述した請求項１又は２の光遅延器において、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、固定基板（３６、３７）と、該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を前記中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、一面側に前記入射光を反射させるための前記反射面が設けられた回転板（４０）とを有しており、かつ、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成した。
【００１１】
また、本発明の請求項４の光遅延器では、入射された光を元の光路を通るように反射させる反射体（１０）と、透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を前記反射体に向けて透過させ、その透過光が前記反射体で反射されて再び元の光路を通って前記回転体に入射されて透過されるとき、この透過によって前記透過面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）とを備えた。
【００１２】
また、本発明の請求項５の光遅延器では、透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を透過させて出射光とするとき、当該出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）を備えた。
【００１３】
また、本発明の請求項６の光遅延器では、上述した請求項４又は５の光遅延器において、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、固定基板（３６、３７）と、該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、前記入射光を透過させるための前記透過面が設けられた回転板（６６）とを有しており、かつ、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成した。
【００１４】
また、本発明の請求項７の光遅延器では、上述した請求項４〜６のいずれかの光遅延器において、前記回転体の前記透過面であって前記入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体（１１）を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項1、２、４及び５の光遅延器では、ＭＥＭＳスキャナを用いて遅延量（光路長）を変化させるようにしたので、遅延量の高速、繰り返し可変ができ、また装置の小型化ができる。
【００１６】
本発明の請求項３及び６の光遅延器では、入射光を反射又は透過させるためのＭＥＭＳスキャナの回転体を、固定基板と、その縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部と、軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともにこの軸部を結ぶ線を中心軸として固定基板に対して回転自在に支持され、入射光を反射又は透過させるための反射面又は透過面が設けられた回転板とによって構成して、回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の電気信号によって回転板に力を与え、回転板を固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるようにしている。このため、回転板を高速に往復回転させることができ、しかも、その回転中心が回転板内にあるため、その回転板に設けられた反射面又は透過面の角度の変化量を大きくすることができる。それにより、遅延量の高速、繰り返し可変ができる。
【００１７】
本発明の請求項７の光遅延器では、入射光を透過させるためのＭＥＭＳスキャナの回転体の透過面に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体を備えるようにしたので、遅延量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を記載する。
【００１９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の光遅延器の構成を図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。ＭＥＭＳスキャナ６０は回転体３５及び回転体駆動手段５０で構成されており、その回転体駆動手段５０は回転体３５を中心軸で往復回転させて回転体３５の反射面４１の角度を所定の範囲で変化させる。回転体３５の中心軸の軸線から所定距離離れた反射面４１に入射された入射光はレンズ７に向けて反射される。レンズ７は、自身の焦点Ｆを通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ（例えば凸レンズ）であり、回転体３５の反射面４１からの反射光を平行光に変換して反射体８に出射する。反射体８は、例えばミラーあるいはレンズ７自体に施された反射率の高い膜であり、レンズ７からの平行光を元の光路を通るようにレンズ７に反射させる。反射体８で反射された反射光は再びレンズ７を透過し、元の光路を通って回転体３５の反射面４１に入射し反射されて出射光となる。
【００２０】
回転体駆動手段５０は、回転体３５の反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を変化させる。なお、回転体３５の反射面４１で反射されてレンズ７に向かう反射光の光路はレンズ７の焦点Ｆを通る光路である。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナとは、マイクロ電気機械式構造体（電気信号の制御を受けて機械的に動作する構造体）によって形成されたスキャナを意味している。
【００２１】
入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は、図２（ａ）に示すように、回転体３５の反射面４１の角度によって変化する。すなわち、入射光が回転体３５の反射面４１に入射する位置が反射面４１の角度によって異なり、それによって光路長差が生じる。具体的に示すと、入射光が中心軸から５ｍｍ離れた反射面４１に入射し、反射面４１の角度が入射光の光軸に対して４５度から±３度変化したとすると、光路長差は往復で１．４ｍｍとなる。なお、入射光が回転体３５の反射面４１で反射されてレンズ7及び反射体８を通って再び反射面４１へ戻って来るまでの光路長は反射面４１の角度によらずほぼ一定である。
【００２２】
なお、図２（ａ）では、レンズ７の焦点Ｆが回転体３５の反射面４１とレンズ７との間に位置する場合を示したが、図２（ｂ）に示すように、回転体３５の反射面４１がレンズ７の焦点Ｆとレンズ７との間に位置するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、ＭＥＭＳスキャナ６０を構成する回転体３５及び回転体駆動手段５０について説明する。すなわち、回転体３５は、図３に示すように、横長矩形で互いに平行に配置された一対の固定基板３６、３７と、この一対の固定基板３６、３７の長辺側縁部の中央からこの固定基板３６、３７と直交する方向に所定幅、所定長さで延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な一対の軸部３８、３９と、横長矩形で一方の長辺側縁部の中央部で軸部３８の先端に連結され、他方の長辺側縁部の中央部で軸部３９の先端に連結された回転板４０とを有している。この回転板４０は、捩じれ変形可能な軸部３８、３９に中心部が支持されているので、この軸部３８、３９を結ぶ線を中心軸として固定基板３６、３７に対して回転することができる。また、軸部３８、３９と回転板４０とからなる部分の固有振動数ｆ0は、回転板４０自体の形状や質量及び軸部３８、３９のバネ定数によって決まる。
【００２４】
また、回転板４０の一面側には、光を反射するための反射面４１が形成されている。この反射面４１は、回転板４０自体を鏡面仕上げして形成したり、反射率の高い膜（図示しない）を蒸着あるいは接着して形成したものであってもよい。なお、この回転体３５は、薄い半導体基板からエッチング処理等により一体的に切り出されたもので、金属膜の蒸着加工により高導電性を有している。
【００２５】
支持基板４５は絶縁性を有する材料からなり、その一面側の上部と下部には、前方へ突出する支持台４５ａ、４５ｂが形成されており、回転体３５の固定基板３６、３７は、この上下の支持台４５ａ、４５ｂに接した状態で固定されている。また、支持基板４５の一面側中央部の両端には、回転体３５の回転板４０の両端にそれぞれ対向する電極板４６、４７がパターン形成されている。この電極板４６、４７は、後述する駆動信号発生器５５とともに回転体駆動手段５０（図１参照）を構成するものであり、回転板４０の両端部に静電力を交互にかつ周期的に印加して、回転板４０を、軸部３８、３９を結ぶ線を中心軸に往復回転運動させる。
【００２６】
一方、回転体駆動手段５０（図１参照）の一部を構成する駆動信号発生器５５は、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すように、回転体３５の電位を基準として電極板４６、４７に対して、固有振動数ｆ0に対応した周波数（あるいは固有振動数ｆ0の近傍の振動数に対応した周波数）を有し、位相が１８０°ずれた駆動信号Ｄａ、Ｄｂを印加して、電極板４６と回転板４０の一端側との間及び電極板４７と回転板４０の他端側との間に、交互にかつ周期的に静電力(引力）を与え、回転板４０を固有振動数ｆ0あるいはその近傍の振動数で所定角度範囲を往復回転させる。なお、図４では、２つの駆動信号Ｄａ、Ｄｂがデューティ比５０％の矩形波の場合を示しているが、両信号のデューティ比は５０％以下であってもよく、また、波形も矩形波に限らず、正弦波、三角波等であってもよい。
【００２７】
このように構成されたＭＥＭＳスキャナ６０では、回転体３５を、一対の固定基板３６、３７と、その縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部３８、３９と、軸部３８、３９の先端に自身の縁部で連結され、軸部３８、３９に対して対称な形状に形成され、一面側に反射面４１が形成された回転板４０とによって構成するとともに、回転体３５の軸部３８、３９と回転板４０とからなる部分の固有振動数ｆ0に対応した周波数の駆動信号によって回転板４０に力を与えて、回転板４０を固有振動数ｆ0又はその近傍の振動数で往復回転させている。
【００２８】
このため、僅かな電気エネルギーで回転板４０を高速に往復回転させることができ、しかも、その回転中心が回転板４０の内部（この場合、中央部）にあるので、回転板４０の反射面４１への入射光の反射角の変化量を大きくすることができる。なお、軸部３８、３９のバネ定数は、軸部３８、３９の長さ、幅、厚み、材質によって決まり、このバネ定数と、回転板４０の形状、厚み、材質等で固有振動数ｆ0が決定され、これらのパラメータを選ぶことにより、固有振動数ｆ0を数１００Ｈｚ〜数１０ＫＨｚの範囲内で設定することができる。
【００２９】
したがって、本発明の第１実施形態の光遅延器は、このようなＭＥＭＳスキャナ６０（回転体３５及び回転体駆動手段５０で構成される）を用いて構成するようにしたので、遅延量の高速、繰り返し可変（最大数１０ＫＨｚ）ができ、また装置の小型化ができる。
【００３０】
なお、上述の図３の説明では、回転体３５を導電性の高い材料で構成していたが、回転体３５を導電性の低い材料で構成する場合には、回転板４０の反射面４１と反対面の両側（全面でもよい）に電極板４６、４７と対向する電極板をそれぞれ設け、更に固定基板３６、３７の背面側にも電極板を設け、それらの電極板の間をパターン等によって接続する。そして、支持基板４５の支持台４５ａ、４５ｂの表面に、固定基板３６、３７の背面側の電極板と接触する電極板をパターン形成して、その少なくとも一方を基準電位ラインとして上述した駆動信号発生器５５に接続すればよい。
【００３１】
また、固定基板３６、３７の一端側同士の間あるいは両端の間を連結して、固定基板をコの字枠あるいは矩形枠状に形成してもよい。また、回転板４０の形状も任意であり、上述の横長矩形の他に、円形、楕円形、長円形、菱形、正方形、多角形等であってもよい。また、高速往復回転時の空気抵抗を減らすために、回転板４０の内側に大きな穴あるいは多数の小さな穴を設けてもよい。
【００３２】
また、上述の図３の説明では、回転体３５の回転板４０の両端にそれぞれ対向する２つの電極板４６、４７を設けていたが、一方側の電極板（例えば電極板４６）だけによって静電力を印加してもよい。また、駆動方式についても、上述の静電力の他に、電磁力によって回転板４０を往復回転させてもよい。この場合、例えば、上述の電極板４６、４７の代わりにコイルを用い、回転板４０の両端部に磁性体あるいはコイルを設け、コイル間あるいはコイルと磁性体との間に発生する磁界による吸引力及び反発力によって、回転板４０を往復回転させる。
【００３３】
また、上述の静電力や電磁力を回転板４０に直接与える方法の他に、超音波振動子等によって上述の固有振動数ｆ0又はその近傍の振動を回転体３５全体に加えて、その振動を回転板４０に伝達させて往復回転させることも可能である。この場合、振動子を支持基板４５の背面側や支持台４５ａ、４５ｂの部分に設けることで、その振動を回転板４０に効率的に伝達することができる。
【００３４】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の光遅延器の構成を図５に示す。第２実施形態は、図１に示した第１実施形態とは、図１におけるレンズ７及び反射体８を、図５における凹面鏡９で構成した点のみ異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。回転体３５の中心軸の軸線から所定距離離れた反射面４１に入射された入射光は凹面鏡９に向けて反射される。凹面鏡９に入射されて反射された反射光は再び元の光路を通って回転体３５の反射面４１に入射し反射されて出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体３５の反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を変化させる。入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は第１実施形態と同様に求められる。なお、回転体３５の反射面４１で反射されて凹面鏡９に向かう反射光の光路は凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）を通る光路である。
【００３５】
なお、ここで、凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）が回転体３５の反射面４１と凹面鏡９との間に位置する場合を図６（ａ）に、また回転体３５の反射面４１が凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）と凹面鏡９との間に位置する場合を図６（ｂ）に示す。
【００３６】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の光遅延器の構成を図７に示す。ＭＥＭＳスキャナ７０は回転体６５及び回転体駆動手段５０で構成されており、その回転体駆動手段５０は回転体６５を中心軸で往復回転させて回転体６５の透過面６７の角度を所定の範囲で変化させる。回転体６５の透過面６７に入射された入射光は回転体６５を透過して反射体１０に入射する。反射体１０は、例えばミラーあるいはＭＥＭＳスキャナ７０自体に施された反射率の高い膜であり、回転体６５からの透過光を元の光路を通るように回転体６５に反射させる。反射体１０で反射された透過光は再び元の光路を通って回転体６５に入射され透過されて出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体６５の透過面６７から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体６５の透過面６７の角度を変化させる。
【００３７】
入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は、入射光が回転体６５を透過するときの光路長によって変化する。すなわち、その光路長は入射光の光軸に対する回転体６５の透過面６７の角度によって変わる。具体的には、その光路長（δ）は、図９に示すように、回転体６５の厚さをｄ、屈折率をｎ、入射光の光軸の垂直方向に対する回転体６５の透過面６７の角度をθとすると、δ＝２・ｎ・ｄ・（１／ｃｏｓθ）で表わされる。したがって、θ＝０のときに光路長が一番短く、θが大きくなるにしたがって光路長が長くなる。なお、入射光が回転体６５を透過して反射体１０で反射され再び回転体６５へ戻って来るまでの光路長は回転体６５の透過面６７の角度によらず一定である。
【００３８】
なお、回転体６５の透過面６７の角度を変えたときの光路長差（遅延量差）を大きくしたい場合には、回転体６５の厚さを厚くするか、又は図８に示すように、回転体６５の透過面６７の入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体１１、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を設けるようにすればよい。
【００３９】
ここで、ＭＥＭＳスキャナ７０を構成する回転体６５及び回転体駆動手段５０について説明する。第１実施形態のＭＥＭＳスキャナ６０とは、下記の（１）、（２）のみ異なり他は同一である。したがって詳細説明は省略する。（１）図３において、ＭＥＭＳスキャナ６０の場合には、回転体３５の一部を構成する回転板４０の一面側に光を反射するための反射面４１を形成したが、ＭＥＭＳスキャナ７０の場合には、回転体６５の一部を構成する回転板６６の一面側に光を透過させるための透過面６７を形成するとともにその背面にも透過面を形成する。透過面は、回転板６６に誘電体多層膜でなる反射防止膜を蒸着すると、透過率を向上させることができる。（２）図３において、ＭＥＭＳスキャナ６０の場合には、支持基板４５に絶縁性を有する材料を用いたが、ＭＥＭＳスキャナ７０の場合には、支持基板４５に絶縁性を有しかつ光を透過する材料、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を用いるとともに、この支持基板４５の回転板６６に対向する面とその背面とに光を透過させるための透過面を形成する。
【００４０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態の光遅延器の構成を図１０に示す。第４実施形態は、図７に示した第３実施形態とは、図７における反射体１０を備えていない点のみ異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。回転体６５の透過面６７に入射された入射光は回転体６５を透過して出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体６５からの出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体６５の透過面６７の角度を変化させる。入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は第３実施形態と同様に求められる。
【００４１】
なお、回転体６５の透過面６７の角度を変えたときの光路長差（遅延量差）を大きくしたい場合には、回転体６５の厚さを厚くするか、又は図１１に示すように、回転体６５の透過面６７の入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体１１、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図
【図２】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図
【図３】ＭＥＭＳスキャナを説明するための分解斜視図
【図４】駆動信号を説明するための図
【図５】本発明の第２実施形態の構成を示す図
【図６】本発明の第２実施形態の動作を説明するための図
【図７】本発明の第３実施形態の構成を示す図
【図８】本発明の第３実施形態の別の構成を示す図
【図９】本発明の第３実施形態の動作を説明するための図
【図１０】本発明の第４実施形態の構成を示す図
【図１１】本発明の第４実施形態の別の構成を示す図
【図１２】従来例の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１・・・対数螺旋鏡、１ａ・・・外輪郭、１ｂ・・・凸鏡面、２・・・主軸、３・・・光軸、４・・・垂直反射鏡、５・・・回転駆動部、６・・・反射光軸、７・・・レンズ、８，１０・・・反射体、９・・・凹面鏡、１１・・・透明体、３５，６５・・・回転体、３６，３７・・・固定基板、３８，３９・・・軸部、４０，６６・・・回転板、４１・・・反射面、４５・・・支持基板、４５ａ，４５ｂ・・・支持台、４６，４７・・・電極板、５０・・・回転体駆動手段、５５・・・駆動信号発生器、６０，７０・・・ＭＥＭＳスキャナ、６７・・・透過面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の遅延量（光路長）を連続的に変化させる光遅延器に関し、特に遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フーリエ変換分光等に用いられる光遅延器としては、遅延量を高速に連続的に繰り返し変化させることが必要である。この種の光遅延器として、従来、対数螺旋形状の鏡を回転させて遅延量を変化させるものがあった。（例えば、特許文献1参照）
【０００３】
従来の光遅延器の概略構成を図１２に示す。対数螺旋鏡１は主軸２を中心として矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ回転可能に設けられており、主軸２の軸方向に垂直な断面の外輪郭１ａが主軸２の中心を原点（対数螺旋鏡１の原点）Ｐとする対数螺旋形状とされ、かつこの対数螺旋形状とされた外輪郭１ａの主軸２の軸方向に沿った側面（凸面）が凸鏡面１ｂとされている。回転駆動部５は、対数螺旋鏡１を主軸２を中心としてＨ１、Ｈ２方向へ回転させる。垂直反射鏡４は、反射光軸６に対して垂直となるように対数螺旋鏡１の凸鏡面１ｂに向けられており、原点Ｐを通る光軸３に沿って入射されて凸鏡面１ｂで反射光軸６に沿って反射された光を、入射し反射させて再び反射光軸６に沿って凸鏡面１ｂに戻している。
【０００４】
この光遅延器において、回転駆動部５によって対数螺旋鏡１をＨ１方向へ回転させると、この対数螺旋鏡１の原点Ｐを通る光軸３に沿って入射される光の凸鏡面１ｂ上の入射位置が光軸３の原点Ｐの方向に沿って移動し、またＨ２方向へ回転させると光軸３の原点Ｐの反対方向に沿って移動する。これによって、光軸３に沿って入射された光の凸鏡面１ｂに到達するまでの光路長が変えられ、その結果、入射された光が凸鏡面１ｂ、垂直反射鏡４及び凸鏡面１ｂでそれぞれ反射されて元へ戻るまでの光路長（遅延量）が変えられる。そして、回転駆動部５で対数螺旋鏡１を矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ所定の周期で交互に繰り返して回転させることによって、遅延量を連続的に繰り返し変化させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０６４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の光遅延器では、対数螺旋鏡１を矢印Ｈ１、Ｈ２方向へ所定の周期で交互に繰り返して回転させて遅延量を連続的に繰り返し変化させる場合、対数螺旋鏡１が回転軸（主軸２）に対して非対称であるために振動が発生し、それによって装置が破損しやすく、またそのために、遅延量を変化させる速度（周期）を数１００Ｈｚ以上の高速にはできないという問題があった。
【０００７】
本発明は、ＭＥＭＳスキャナを用いることによって、これらの課題を解決し、遅延量の高速、繰り返し可変を可能とした光遅延器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光遅延器では、自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ(７)と、該レンズから出射された前記平行光を、元の光路を通るように該レンズに反射させる反射体（８）と、反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記レンズに向けて反射させ、その反射光が該レンズによって前記平行光に変換された後に前記反射体で反射され、再び該レンズを透過して元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えた。
【０００９】
また、本発明の請求項２の光遅延器では、凹面鏡(９)と、反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記凹面鏡に向けて反射させ、その反射光が該凹面鏡によって反射されて再び元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えた。
【００１０】
また、本発明の請求項３の光遅延器では、上述した請求項１又は２の光遅延器において、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、固定基板（３６、３７）と、該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を前記中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、一面側に前記入射光を反射させるための前記反射面が設けられた回転板（４０）とを有しており、かつ、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成した。
【００１１】
また、本発明の請求項４の光遅延器では、入射された光を元の光路を通るように反射させる反射体（１０）と、透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を前記反射体に向けて透過させ、その透過光が前記反射体で反射されて再び元の光路を通って前記回転体に入射されて透過されるとき、この透過によって前記透過面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）とを備えた。
【００１２】
また、本発明の請求項５の光遅延器では、透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を透過させて出射光とするとき、当該出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）を備えた。
【００１３】
また、本発明の請求項６の光遅延器では、上述した請求項４又は５の光遅延器において、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、固定基板（３６、３７）と、該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、前記入射光を透過させるための前記透過面が設けられた回転板（６６）とを有しており、かつ、前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成した。
【００１４】
また、本発明の請求項７の光遅延器では、上述した請求項４〜６のいずれかの光遅延器において、前記回転体の前記透過面であって前記入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体（１１）を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項1、２、４及び５の光遅延器では、ＭＥＭＳスキャナを用いて遅延量（光路長）を変化させるようにしたので、遅延量の高速、繰り返し可変ができ、また装置の小型化ができる。
【００１６】
本発明の請求項３及び６の光遅延器では、入射光を反射又は透過させるためのＭＥＭＳスキャナの回転体を、固定基板と、その縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部と、軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともにこの軸部を結ぶ線を中心軸として固定基板に対して回転自在に支持され、入射光を反射又は透過させるための反射面又は透過面が設けられた回転板とによって構成して、回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の電気信号によって回転板に力を与え、回転板を固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるようにしている。このため、回転板を高速に往復回転させることができ、しかも、その回転中心が回転板内にあるため、その回転板に設けられた反射面又は透過面の角度の変化量を大きくすることができる。それにより、遅延量の高速、繰り返し可変ができる。
【００１７】
本発明の請求項７の光遅延器では、入射光を透過させるためのＭＥＭＳスキャナの回転体の透過面に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体を備えるようにしたので、遅延量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を記載する。
【００１９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の光遅延器の構成を図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。ＭＥＭＳスキャナ６０は回転体３５及び回転体駆動手段５０で構成されており、その回転体駆動手段５０は回転体３５を中心軸で往復回転させて回転体３５の反射面４１の角度を所定の範囲で変化させる。回転体３５の中心軸の軸線から所定距離離れた反射面４１に入射された入射光はレンズ７に向けて反射される。レンズ７は、自身の焦点Ｆを通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ（例えば凸レンズ）であり、回転体３５の反射面４１からの反射光を平行光に変換して反射体８に出射する。反射体８は、例えばミラーあるいはレンズ７自体に施された反射率の高い膜であり、レンズ７からの平行光を元の光路を通るようにレンズ７に反射させる。反射体８で反射された反射光は再びレンズ７を透過し、元の光路を通って回転体３５の反射面４１に入射し反射されて出射光となる。
【００２０】
回転体駆動手段５０は、回転体３５の反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を変化させる。なお、回転体３５の反射面４１で反射されてレンズ７に向かう反射光の光路はレンズ７の焦点Ｆを通る光路である。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナとは、マイクロ電気機械式構造体（電気信号の制御を受けて機械的に動作する構造体）によって形成されたスキャナを意味している。
【００２１】
入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は、図２（ａ）に示すように、回転体３５の反射面４１の角度によって変化する。すなわち、入射光が回転体３５の反射面４１に入射する位置が反射面４１の角度によって異なり、それによって光路長差が生じる。具体的に示すと、入射光が中心軸から５ｍｍ離れた反射面４１に入射し、反射面４１の角度が入射光の光軸に対して４５度から±３度変化したとすると、光路長差は往復で１．４ｍｍとなる。なお、入射光が回転体３５の反射面４１で反射されてレンズ7及び反射体８を通って再び反射面４１へ戻って来るまでの光路長は反射面４１の角度によらずほぼ一定である。
【００２２】
なお、図２（ａ）では、レンズ７の焦点Ｆが回転体３５の反射面４１とレンズ７との間に位置する場合を示したが、図２（ｂ）に示すように、回転体３５の反射面４１がレンズ７の焦点Ｆとレンズ７との間に位置するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、ＭＥＭＳスキャナ６０を構成する回転体３５及び回転体駆動手段５０について説明する。すなわち、回転体３５は、図３に示すように、横長矩形で互いに平行に配置された一対の固定基板３６、３７と、この一対の固定基板３６、３７の長辺側縁部の中央からこの固定基板３６、３７と直交する方向に所定幅、所定長さで延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な一対の軸部３８、３９と、横長矩形で一方の長辺側縁部の中央部で軸部３８の先端に連結され、他方の長辺側縁部の中央部で軸部３９の先端に連結された回転板４０とを有している。この回転板４０は、捩じれ変形可能な軸部３８、３９に中心部が支持されているので、この軸部３８、３９を結ぶ線を中心軸として固定基板３６、３７に対して回転することができる。また、軸部３８、３９と回転板４０とからなる部分の固有振動数ｆ0は、回転板４０自体の形状や質量及び軸部３８、３９のバネ定数によって決まる。
【００２４】
また、回転板４０の一面側には、光を反射するための反射面４１が形成されている。この反射面４１は、回転板４０自体を鏡面仕上げして形成したり、反射率の高い膜（図示しない）を蒸着あるいは接着して形成したものであってもよい。なお、この回転体３５は、薄い半導体基板からエッチング処理等により一体的に切り出されたもので、金属膜の蒸着加工により高導電性を有している。
【００２５】
支持基板４５は絶縁性を有する材料からなり、その一面側の上部と下部には、前方へ突出する支持台４５ａ、４５ｂが形成されており、回転体３５の固定基板３６、３７は、この上下の支持台４５ａ、４５ｂに接した状態で固定されている。また、支持基板４５の一面側中央部の両端には、回転体３５の回転板４０の両端にそれぞれ対向する電極板４６、４７がパターン形成されている。この電極板４６、４７は、後述する駆動信号発生器５５とともに回転体駆動手段５０（図１参照）を構成するものであり、回転板４０の両端部に静電力を交互にかつ周期的に印加して、回転板４０を、軸部３８、３９を結ぶ線を中心軸に往復回転運動させる。
【００２６】
一方、回転体駆動手段５０（図１参照）の一部を構成する駆動信号発生器５５は、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すように、回転体３５の電位を基準として電極板４６、４７に対して、固有振動数ｆ0に対応した周波数（あるいは固有振動数ｆ0の近傍の振動数に対応した周波数）を有し、位相が１８０°ずれた駆動信号Ｄａ、Ｄｂを印加して、電極板４６と回転板４０の一端側との間及び電極板４７と回転板４０の他端側との間に、交互にかつ周期的に静電力(引力）を与え、回転板４０を固有振動数ｆ0あるいはその近傍の振動数で所定角度範囲を往復回転させる。なお、図４では、２つの駆動信号Ｄａ、Ｄｂがデューティ比５０％の矩形波の場合を示しているが、両信号のデューティ比は５０％以下であってもよく、また、波形も矩形波に限らず、正弦波、三角波等であってもよい。
【００２７】
このように構成されたＭＥＭＳスキャナ６０では、回転体３５を、一対の固定基板３６、３７と、その縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部３８、３９と、軸部３８、３９の先端に自身の縁部で連結され、軸部３８、３９に対して対称な形状に形成され、一面側に反射面４１が形成された回転板４０とによって構成するとともに、回転体３５の軸部３８、３９と回転板４０とからなる部分の固有振動数ｆ0に対応した周波数の駆動信号によって回転板４０に力を与えて、回転板４０を固有振動数ｆ0又はその近傍の振動数で往復回転させている。
【００２８】
このため、僅かな電気エネルギーで回転板４０を高速に往復回転させることができ、しかも、その回転中心が回転板４０の内部（この場合、中央部）にあるので、回転板４０の反射面４１への入射光の反射角の変化量を大きくすることができる。なお、軸部３８、３９のバネ定数は、軸部３８、３９の長さ、幅、厚み、材質によって決まり、このバネ定数と、回転板４０の形状、厚み、材質等で固有振動数ｆ0が決定され、これらのパラメータを選ぶことにより、固有振動数ｆ0を数１００Ｈｚ〜数１０ＫＨｚの範囲内で設定することができる。
【００２９】
したがって、本発明の第１実施形態の光遅延器は、このようなＭＥＭＳスキャナ６０（回転体３５及び回転体駆動手段５０で構成される）を用いて構成するようにしたので、遅延量の高速、繰り返し可変（最大数１０ＫＨｚ）ができ、また装置の小型化ができる。
【００３０】
なお、上述の図３の説明では、回転体３５を導電性の高い材料で構成していたが、回転体３５を導電性の低い材料で構成する場合には、回転板４０の反射面４１と反対面の両側（全面でもよい）に電極板４６、４７と対向する電極板をそれぞれ設け、更に固定基板３６、３７の背面側にも電極板を設け、それらの電極板の間をパターン等によって接続する。そして、支持基板４５の支持台４５ａ、４５ｂの表面に、固定基板３６、３７の背面側の電極板と接触する電極板をパターン形成して、その少なくとも一方を基準電位ラインとして上述した駆動信号発生器５５に接続すればよい。
【００３１】
また、固定基板３６、３７の一端側同士の間あるいは両端の間を連結して、固定基板をコの字枠あるいは矩形枠状に形成してもよい。また、回転板４０の形状も任意であり、上述の横長矩形の他に、円形、楕円形、長円形、菱形、正方形、多角形等であってもよい。また、高速往復回転時の空気抵抗を減らすために、回転板４０の内側に大きな穴あるいは多数の小さな穴を設けてもよい。
【００３２】
また、上述の図３の説明では、回転体３５の回転板４０の両端にそれぞれ対向する２つの電極板４６、４７を設けていたが、一方側の電極板（例えば電極板４６）だけによって静電力を印加してもよい。また、駆動方式についても、上述の静電力の他に、電磁力によって回転板４０を往復回転させてもよい。この場合、例えば、上述の電極板４６、４７の代わりにコイルを用い、回転板４０の両端部に磁性体あるいはコイルを設け、コイル間あるいはコイルと磁性体との間に発生する磁界による吸引力及び反発力によって、回転板４０を往復回転させる。
【００３３】
また、上述の静電力や電磁力を回転板４０に直接与える方法の他に、超音波振動子等によって上述の固有振動数ｆ0又はその近傍の振動を回転体３５全体に加えて、その振動を回転板４０に伝達させて往復回転させることも可能である。この場合、振動子を支持基板４５の背面側や支持台４５ａ、４５ｂの部分に設けることで、その振動を回転板４０に効率的に伝達することができる。
【００３４】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の光遅延器の構成を図５に示す。第２実施形態は、図１に示した第１実施形態とは、図１におけるレンズ７及び反射体８を、図５における凹面鏡９で構成した点のみ異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。回転体３５の中心軸の軸線から所定距離離れた反射面４１に入射された入射光は凹面鏡９に向けて反射される。凹面鏡９に入射されて反射された反射光は再び元の光路を通って回転体３５の反射面４１に入射し反射されて出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体３５の反射面４１から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体３５の反射面４１の角度を変化させる。入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は第１実施形態と同様に求められる。なお、回転体３５の反射面４１で反射されて凹面鏡９に向かう反射光の光路は凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）を通る光路である。
【００３５】
なお、ここで、凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）が回転体３５の反射面４１と凹面鏡９との間に位置する場合を図６（ａ）に、また回転体３５の反射面４１が凹面鏡９の焦点距離ｆの２倍の点（２ｆ）と凹面鏡９との間に位置する場合を図６（ｂ）に示す。
【００３６】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の光遅延器の構成を図７に示す。ＭＥＭＳスキャナ７０は回転体６５及び回転体駆動手段５０で構成されており、その回転体駆動手段５０は回転体６５を中心軸で往復回転させて回転体６５の透過面６７の角度を所定の範囲で変化させる。回転体６５の透過面６７に入射された入射光は回転体６５を透過して反射体１０に入射する。反射体１０は、例えばミラーあるいはＭＥＭＳスキャナ７０自体に施された反射率の高い膜であり、回転体６５からの透過光を元の光路を通るように回転体６５に反射させる。反射体１０で反射された透過光は再び元の光路を通って回転体６５に入射され透過されて出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体６５の透過面６７から出射される出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体６５の透過面６７の角度を変化させる。
【００３７】
入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は、入射光が回転体６５を透過するときの光路長によって変化する。すなわち、その光路長は入射光の光軸に対する回転体６５の透過面６７の角度によって変わる。具体的には、その光路長（δ）は、図９に示すように、回転体６５の厚さをｄ、屈折率をｎ、入射光の光軸の垂直方向に対する回転体６５の透過面６７の角度をθとすると、δ＝２・ｎ・ｄ・（１／ｃｏｓθ）で表わされる。したがって、θ＝０のときに光路長が一番短く、θが大きくなるにしたがって光路長が長くなる。なお、入射光が回転体６５を透過して反射体１０で反射され再び回転体６５へ戻って来るまでの光路長は回転体６５の透過面６７の角度によらず一定である。
【００３８】
なお、回転体６５の透過面６７の角度を変えたときの光路長差（遅延量差）を大きくしたい場合には、回転体６５の厚さを厚くするか、又は図８に示すように、回転体６５の透過面６７の入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体１１、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を設けるようにすればよい。
【００３９】
ここで、ＭＥＭＳスキャナ７０を構成する回転体６５及び回転体駆動手段５０について説明する。第１実施形態のＭＥＭＳスキャナ６０とは、下記の（１）、（２）のみ異なり他は同一である。したがって詳細説明は省略する。（１）図３において、ＭＥＭＳスキャナ６０の場合には、回転体３５の一部を構成する回転板４０の一面側に光を反射するための反射面４１を形成したが、ＭＥＭＳスキャナ７０の場合には、回転体６５の一部を構成する回転板６６の一面側に光を透過させるための透過面６７を形成するとともにその背面にも透過面を形成する。透過面は、回転板６６に誘電体多層膜でなる反射防止膜を蒸着すると、透過率を向上させることができる。（２）図３において、ＭＥＭＳスキャナ６０の場合には、支持基板４５に絶縁性を有する材料を用いたが、ＭＥＭＳスキャナ７０の場合には、支持基板４５に絶縁性を有しかつ光を透過する材料、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を用いるとともに、この支持基板４５の回転板６６に対向する面とその背面とに光を透過させるための透過面を形成する。
【００４０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態の光遅延器の構成を図１０に示す。第４実施形態は、図７に示した第３実施形態とは、図７における反射体１０を備えていない点のみ異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。回転体６５の透過面６７に入射された入射光は回転体６５を透過して出射光となる。回転体駆動手段５０は、回転体６５からの出射光の上記入射光に対する遅延量が所望の値となるように回転体６５の透過面６７の角度を変化させる。入射光に対する出射光の遅延量（光路長）は第３実施形態と同様に求められる。
【００４１】
なお、回転体６５の透過面６７の角度を変えたときの光路長差（遅延量差）を大きくしたい場合には、回転体６５の厚さを厚くするか、又は図１１に示すように、回転体６５の透過面６７の入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体１１、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス等を設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図
【図２】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図
【図３】ＭＥＭＳスキャナを説明するための分解斜視図
【図４】駆動信号を説明するための図
【図５】本発明の第２実施形態の構成を示す図
【図６】本発明の第２実施形態の動作を説明するための図
【図７】本発明の第３実施形態の構成を示す図
【図８】本発明の第３実施形態の別の構成を示す図
【図９】本発明の第３実施形態の動作を説明するための図
【図１０】本発明の第４実施形態の構成を示す図
【図１１】本発明の第４実施形態の別の構成を示す図
【図１２】従来例の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１・・・対数螺旋鏡、１ａ・・・外輪郭、１ｂ・・・凸鏡面、２・・・主軸、３・・・光軸、４・・・垂直反射鏡、５・・・回転駆動部、６・・・反射光軸、７・・・レンズ、８，１０・・・反射体、９・・・凹面鏡、１１・・・透明体、３５，６５・・・回転体、３６，３７・・・固定基板、３８，３９・・・軸部、４０，６６・・・回転板、４１・・・反射面、４５・・・支持基板、４５ａ，４５ｂ・・・支持台、４６，４７・・・電極板、５０・・・回転体駆動手段、５５・・・駆動信号発生器、６０，７０・・・ＭＥＭＳスキャナ、６７・・・透過面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ(７)と、
該レンズから出射された前記平行光を、元の光路を通るように該レンズに反射させる反射体（８）と、
反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記レンズに向けて反射させ、その反射光が該レンズによって前記平行光に変換された後に前記反射体で反射され、再び該レンズを透過して元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項２】
凹面鏡(９)と、
反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記凹面鏡に向けて反射させ、その反射光が該凹面鏡によって反射されて再び元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、
固定基板（３６、３７）と、
該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、
該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を前記中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、一面側に前記入射光を反射させるための前記反射面が設けられた回転板（４０）とを有しており、かつ、
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、
前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成されていることを特徴とする請求項1又は２に記載の光遅延器。
【請求項４】
入射された光を元の光路を通るように反射させる反射体（１０）と、
透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を前記反射体に向けて透過させ、その透過光が前記反射体で反射されて再び元の光路を通って前記回転体に入射されて透過されるとき、この透過によって前記透過面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項５】
透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を透過させて出射光とするとき、当該出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）を備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、
固定基板（３６、３７）と、
該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、
該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、前記入射光を透過させるための前記透過面が設けられた回転板（６６）とを有しており、かつ、
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、
前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光遅延器。
【請求項７】
前記回転体の前記透過面であって前記入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体（１１）を備えたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の光遅延器。
【請求項１】
自身の焦点を通る光路上から入射された光を平行光に変換するレンズ(７)と、
該レンズから出射された前記平行光を、元の光路を通るように該レンズに反射させる反射体（８）と、
反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記レンズに向けて反射させ、その反射光が該レンズによって前記平行光に変換された後に前記反射体で反射され、再び該レンズを透過して元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項２】
凹面鏡(９)と、
反射面（４１）を有し中心軸を中心に回転可能な回転体（３５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記反射面で前記中心軸の軸線から所定距離離れた部位に入射された入射光を前記凹面鏡に向けて反射させ、その反射光が該凹面鏡によって反射されて再び元の光路を通って前記反射面に入射されて反射されるとき、この反射によって該反射面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記反射面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、
固定基板（３６、３７）と、
該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、
該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を前記中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、一面側に前記入射光を反射させるための前記反射面が設けられた回転板（４０）とを有しており、かつ、
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、
前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成されていることを特徴とする請求項1又は２に記載の光遅延器。
【請求項４】
入射された光を元の光路を通るように反射させる反射体（１０）と、
透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を前記反射体に向けて透過させ、その透過光が前記反射体で反射されて再び元の光路を通って前記回転体に入射されて透過されるとき、この透過によって前記透過面から出射される出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）とを備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項５】
透過面（６７）を有する回転体（６５）と回転体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回転体の前記透過面に入射された入射光を透過させて出射光とするとき、当該出射光の前記入射光に対する遅延量が所望の値となるように前記回転体の前記透過面の角度を前記回転体駆動手段により変化させるＭＥＭＳスキャナ（７０）を備えたことを特徴とする光遅延器。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体は、
固定基板（３６、３７）と、
該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、
該軸部の先端に自身の縁部で連結されるとともに該軸部を結ぶ線を中心軸として前記固定基板に対して回転自在に支持され、前記入射光を透過させるための前記透過面が設けられた回転板（６６）とを有しており、かつ、
前記ＭＥＭＳスキャナの回転体駆動手段は、
前記回転体の軸部と回転板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記回転板に力を与えて、該回転板を前記固有振動数又はそれに近い振動数で往復回転させるように構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光遅延器。
【請求項７】
前記回転体の前記透過面であって前記入射光が入射される位置に、屈折率が１より大きくかつ光を透過させる透明体（１１）を備えたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の光遅延器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−４７３３３（Ｐ２００６−４７３３３Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２３６０８（Ｐ２００４−２２３６０８）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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