(57)【要約】  小型かつ簡易な構成により、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することが可能な分光器を提供する。分光器は、入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部を有する。投光手段は、入射面の長手方向における位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で光を入射させる。
2012131812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部と、
前記入射面の長手方向における位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で前記光を入射させる投光手段と、
を有する分光器。
【請求項２】
前記投光手段は、
前記光を反射するミラー部と、
前記光を前記複数の入射位置に順次入射させるよう前記ミラー部を駆動させる駆動機構と、
を有することを特徴とする請求項１記載の分光器。
【請求項３】
前記投光手段は、前記光を前記複数の入射位置に対して略同時に入射させることを特徴とする請求項１記載の分光器。
【請求項４】
前記フィルタ部を透過した光を反射する反射面が形成された反射部材を有し、
前記投光手段は、前記フィルタ部の第１面側に配置され、
前記反射部材は、前記第１面の反対側の第２面側に配置され、
前記反射面は前記第２面に臨み、且つ前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする請求項１記載の分光器。
【請求項５】
前記反射面は、当該反射面で反射した光を受光素子に導きつつ、当該光の第１面側における表面反射光が前記受光素子に入射しないよう、前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする請求項４記載の分光器。
【請求項６】
前記フィルタ部は、線形可変波長フィルタであることを特徴とする請求項１記載の分光器。
【請求項７】
前記複数の入射位置に対応する位置に配置され、前記フィルタ部を透過した前記光を受光する複数の受光素子を有することを特徴とする請求項１記載の分光器。
【請求項８】
２次元的な広がりを持つ入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部と、
２次元的に位置が異なる前記入射面上の複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で前記光を入射させる投光手段と、
を有する分光器。
【請求項９】
前記投光手段は、
前記光を反射するミラー部と、
前記光を前記複数の入射位置に順次入射させるよう前記ミラー部を駆動させる駆動機構と、
を有することを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１０】
前記投光手段は、前記光を前記複数の入射位置に対して略同時に入射させることを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１１】
前記フィルタ部を透過した光を反射する反射面が形成された反射部材を有し、
前記投光手段は、前記フィルタ部の第１面側に配置され、
前記反射部材は、前記第１面の反対側の第２面側に配置され、
前記反射面は前記第２面に臨み、且つ前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１２】
前記反射面は、当該反射面で反射した光を受光素子に導きつつ、当該光の第１面側における表面反射光が前記受光素子に入射しないよう、前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする請求項１１記載の分光器。
【請求項１３】
前記フィルタ部は、線形可変波長フィルタであることを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１４】
前記複数の入射位置に対応する位置に配置され、前記フィルタ部を透過した前記光を受光する複数の受光素子を有することを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１５】
前記フィルタ部は、所定方向を長手方向とする略直線状の入射面を有し、前記入射面に入射する光の所定波長成分を透過させる複数のフィルタを含み、
当該複数のフィルタの透過波長成分はそれぞれ異なり、
当該複数のフィルタは、前記所定方向に直交する方向に配列されることを特徴とする請求項８記載の分光器。
【請求項１６】
前記フィルタ部は、２次元的な広がりを持つ入射面を有する一枚のフィルタを含み、
当該フィルタは、当該入射面における第１の方向に沿って透過波長成分の中心波長が異なり、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って透過波長成分の中心波長が等しくなるよう形成されていることを特徴とする請求項８記載の分光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離する分光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、測定試料のスペクトル解析や光通信など、光を用いる様々な分野において、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離するために分光器が用いられている。【０００３】
光通信の分野においては、複数の波長成分を含む光を同時に伝送する光波長多重通信（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ。以下、「ＷＤＭ」と記述する）により、一本の光ファイバで大量の情報を伝送することが可能となっている。複数の波長成分に対しては、それぞれ異なる信号が対応付けられている。【０００４】
分光器は、ＷＤＭにより伝送された複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を選択的に検出するために用いられる。【０００５】
例えば引用文献１には、分光機能を有するＯｐｔｉｃａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ（以下、「ＯＰＭ」と記述する）が記載されている。【０００６】
引用文献１記載のＯＰＭは、ｃｙｃｌｉｃａｌｌｙ  ｐｉｖｏｔａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ  ３８で入射光を所定方向に向けて伝達し、当該入射光をＬｅｎｓ４８を介してＬＶＦ（ｌｉｎｅａｒ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｉｌｔｅｒ：線形可変波長フィルタ）５０に垂直に入射させる。そして、ＬＶＦ５０を透過した特定波長の光をＬｅｎｓ５２を介してｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ５４で受光することにより、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を検出するものである（図１６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６８３６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の技術では、ＬＶＦ５０に垂直に光を入射させるためのＬｅｎｓ４８が必要となる（図１６参照）。従って、レンズを配置するための空間が必要となり、分光器が大型化・複雑化するという問題があった。【０００９】
また、光通信等の分野においては、複数（例えば数百）の異なる波長成分を含むブロードバンドの光から特定の波長成分のみを効率的に取り出す技術が要求される。しかし、特許文献１に記載の技術では１次元のＬＶＦ５０を用いているため、ブロードバンドの光に含まれる波長成分を透過させるためには長尺のＬＶＦを設けなければならない。また、そのＬＶＦに合わせたレンズ４８を配置する必要がある。すなわち、各部材が大型化する結果、装置の大型化・複雑化に繋がる恐れがあった。【００１０】
本発明においては、上記課題を解決するために、小型かつ簡易な構成により、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することが可能な分光器を提供することを目的とする。【００１１】
また、本発明においては、小型かつ簡易な構成により、ブロードバンドの光から特定の波長成分を分離することが可能な分光器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】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の分光器は、入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部と、前記入射面の長手方向における位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で前記光を入射させる投光手段と、を有する。
また、上記課題を解決するために、請求項２に記載の分光器は、請求項１記載の分光器であって、前記投光手段は、前記光を反射するミラー部と、前記光を前記複数の入射位置に順次入射させるよう前記ミラー部を駆動させる駆動機構と、を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項３に記載の分光器は、請求項１記載の分光器であって、前記投光手段は、前記光を前記複数の入射位置に対して略同時に入射させることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項４に記載の分光器は、請求項１記載の分光器であって、前記フィルタ部を透過した光を反射する反射面が形成された反射部材を有し、前記投光手段は、前記フィルタ部の第１面側に配置され、前記反射部材は、前記第１面の反対側の第２面側に配置され、前記反射面は前記第２面に臨み、且つ前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする。なお、請求項４に記載の特徴を、請求項２又は請求項３に記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項５に記載の分光器は、請求項４記載の分光器であって、前記反射面は、当該反射面で反射した光を受光素子に導きつつ、当該光の第１面側における表面反射光が前記受光素子に入射しないよう、前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項６に記載の分光器は、請求項１記載の分光器であって、前記フィルタ部は、線形可変波長フィルタであることを特徴とする。なお、請求項６に記載の特徴を、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項７に記載の分光器は、請求項１記載の分光器であって、前記複数の入射位置に対応する位置に配置され、前記フィルタ部を透過した前記光を受光する複数の受光素子を有することを特徴とする。なお、請求項７に記載の特徴を、請求項２〜請求項６のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
また、請求項８に記載の分光器は、２次元的な広がりを持つ入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部と、２次元的に位置が異なる前記入射面上の複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で前記光を入射させる投光手段と、を有する。
また、上記課題を解決するために、請求項９に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記投光手段は、前記光を反射するミラー部と、前記光を前記複数の入射位置に順次入射させるよう前記ミラー部を駆動させる駆動機構と、を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項１０に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記投光手段は、前記光を前記複数の入射位置に対して略同時に入射させることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項１１に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記フィルタ部を透過した光を反射する反射面が形成された反射部材を有し、前記投光手段は、前記フィルタ部の第１面側に配置され、前記反射部材は、前記第１面の反対側の第２面側に配置され、前記反射面は前記第２面に臨み、且つ前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする。なお、請求項１１に記載の特徴を、請求項９又は請求項１０に記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項１２に記載の分光器は、請求項１１記載の分光器であって、前記反射面は、当該反射面で反射した光を受光素子に導きつつ、当該光の第１面側における表面反射光が前記受光素子に入射しないよう、前記入射面に対して非平行に配置されることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、請求項１３に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記フィルタ部は、線形可変波長フィルタであることを特徴とする。なお、請求項１３に記載の特徴を、請求項９〜請求項１２のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項１４に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記複数の入射位置に対応する位置に配置され、前記フィルタ部を透過した前記光を受光する複数の受光素子を有することを特徴とする。なお、請求項１４に記載の特徴を、請求項９〜請求項１３のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項１５に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記フィルタ部は、所定方向を長手方向とする略直線状の入射面を有し、前記入射面に入射する光の所定波長成分を透過させる複数のフィルタを含み、当該複数のフィルタの透過波長成分はそれぞれ異なり、当該複数のフィルタは、前記所定方向に直交する方向に配列されることを特徴とする。なお、請求項１５に記載の特徴を、請求項９〜請求項１４のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
また、上記課題を解決するために、請求項１６に記載の分光器は、請求項８記載の分光器であって、前記フィルタ部は、２次元的な広がりを持つ入射面を有する一枚のフィルタを含み、当該フィルタは、当該入射面における第１の方向に沿って透過波長成分の中心波長が異なり、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って透過波長成分の中心波長が等しくなるよう形成されていることを特徴とする。なお、請求項１６に記載の特徴を、請求項９〜請求項１４のいずれかに記載の分光器に適用することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分光器は、入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部を有する。投光手段は、入射面の長手方向における位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で光を入射させる。従って、従来のようなレンズを設ける必要がないため、小型かつ簡易な構成により、複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することができる。【００１４】
また、本発明にかかる分光器は、２次元的な広がりを持つ入射面に対して入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ部を有する。投光手段は、２次元的に位置が異なる入射面上の複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で光を入射させる。従って、従来のようなレンズを設ける必要がないため、小型かつ簡易な構成により、ブロードバンドの光から特定の波長成分を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る分光器の斜視図である。
【図２Ａ】第１の実施形態に係る分光器の側面図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態に係る分光器の上面図である。
【図３】第１の実施形態に係るフィルタ部の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る分光器における光の進み方を説明する図である。
【図５】第１の実施形態に係る分光器における光の進み方を説明する図である。
【図６】変形例１に係る分光器の構成の一部を示す図である。
【図７】変形例２に係る分光器におけるバンドパスフィルタ特性の中心波長の入射角度に対する変化を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る分光器の斜視図である。
【図９Ａ】第２の実施形態に係る分光器の側面図である。
【図９Ｂ】第２の実施形態に係る分光器の上面図である。
【図９Ｃ】第２の実施形態に係る分光器内部の斜視図である。
【図１０】第２の実施形態に係るフィルタ部の構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る分光器における光の進み方を説明する図である。
【図１２】第２の実施形態に係る分光器における光の進み方を説明する図である。
【図１３】変形例１に係る分光器の構成の一部を示す図である。
【図１４】変形例２に係る分光器におけるバンドパスフィルタ特性の中心波長の入射角度に対する変化を示す図である。
【図１５】変形例３に係る分光器におけるフィルタ部の構成を示す図である。
【図１６】従来技術に係る光学系を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１から図５を参照して、第１の実施形態に係る分光器について説明を行う。
【００１７】
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態における分光器１は、フィルタ部２、投光手段３、反射部材４、受光素子５、及びスペクトル解析部６を含んで構成されている。図１は分光器１の一例を示す斜視図である。図２Ａは分光器１の側面図（図１のｙ−ｚ方向）である。図２Ｂは、分光器１の上面図（図１のｘ−ｙ方向）である。図１、図２Ａ及び図２Ｂにおける破線矢印は、分光器１にファイバＦ（図１参照）を通じて入射した光Ｌの経路の一例を模式的に示すものである。図１及び図２における一点鎖線矢印は、フィルタ部２を透過した波長成分Ｌｋ（ｋ＝１〜ｎ）の経路の一例を模式的に示すものである。
【００１８】
＜フィルタ部＞
分光器１内において、フィルタ部２は投光手段３からの光Ｌが入射する位置に配置されている。なお、本実施形態及び変形例１では、フィルタ部２として線形可変波長フィルタ２１を用いる構成について説明を行う。また、変形例２では、透過特性が均一のバンドパスフィルタを用いる構成について説明を行う。
【００１９】
フィルタ部２は、第１面２ａ、及び第２面２ｂを有する。第１面２ａと第２面２ｂは互いに反対側にある。第１面２ａには、投光手段３からの光Ｌが入射する。すなわち、第１面２ａは、フィルタ部２の入射面を形成している（以下、「入射面２ａ」と記述する）。光Ｌが入射する入射面２ａ上の位置（以下、「入射位置」と記述する）は、複数ある。フィルタ部２は、入射面２ａに対して入射する光Ｌの所定の波長成分Ｌｋを透過させる。入射面２ａから入射した光Ｌのうち、所定の波長成分Ｌｋのみが第２面２ｂから出射される。すなわち、第２面２ｂは、フィルタ部２の出射面を形成している（以下、「出射面２ｂ」と記述する）。投光手段３は、入射面２ａ側にフィルタ部２と所定距離を介して配置される。反射部材４は、出射面２ｂ側にフィルタ部２と所定距離を介して配置される。
【００２０】
なお、実際には、フィルタ部２の厚みは光Ｌの光路の長さと比較して薄く（光Ｌが通過する距離が短く）形成されている。また、反射部材４と出射面２ｂとの距離は、投光手段３と入射面２ａとの距離に比べ、短く形成されている。従って、入射面２ａ側からフィルタ部２を透過し反射部材４で反射された波長成分Ｌｋは、当該波長成分Ｌｋが入射面２ａ側からフィルタ部２を透過する経路α（図２Ｂ参照）とほぼ同じ経路β（図２Ｂ参照）で出射面２ｂ側からフィルタ部２を透過し、受光素子５に達する（各図面では、発明の内容を理解し易くするために誇張した記載となっている）。
【００２１】
ここで、線形可変波長フィルタ２１の一般的な構成について図３を用いて説明を行う。図３は、分光器１の上面からフィルタ部２（線形可変波長フィルタ２１）を見た場合の図面である。
【００２２】
線形可変波長フィルタ２１は、入射面２１ａ（第１面２ａ）、及び出射面２１ｂ（第２面２ｂ）を有する。入射面２１ａには、投光手段３からの光Ｌ´が入射する。その入射方向は、投光手段３の反射面３１ａ（後述）の向きによって決まる。入射面２１ａは、その反対側の出射面２１ｂ（第２面２ｂ）の長手方向に対して所定の傾きを有している。入射面２１ａより複数の波長成分Ｌ´ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を含む光Ｌが入射した場合であっても、その入射位置によって透過する波長成分Ｌ´ｋが異なっている（図３参照）。つまり、線形可変波長フィルタ２１は、複数の波長成分を含む光を特定の波長成分に分離することができる。
【００２３】
＜投光手段＞
投光手段３は、光ファイバＦ等により導かれて分光器１内に入射した光Ｌを、入射面２ａの長手方向（図２Ｂのγ方向）における位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で入射させる。本実施形態における入射角度は、投光手段３が初期位置にあるときの法線を基準とし、当該法線に対する光Ｌの傾きで表される角度である。なお、「初期位置」とは、例えばフィルタ部２の出射面２ｂとミラー部３ａの反射面３１ａとが平行になっているときのミラー部３ａの位置をいう。
【００２４】
投光手段３は、ミラー部３ａ、及び駆動機構３ｂを含んで構成されている。ミラー部３ａは、分光器１内に入射した光Ｌを反射する反射面３１ａを有する。駆動機構３ｂは、制御部（図示なし）等からの制御信号に基づいてミラー部３ａを回転軸Ｏ（図２Ａ及び図２Ｂ参照）に対して回転させることで、反射面３１ａで反射された光Ｌを入射面２ａ上に設けられた複数の入射位置に順次入射させる。投光手段３は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーやポリゴンミラーである。
【００２５】
また、投光手段３が駆動機構３ｂを有しない構成を適用することも可能である。その一例として、分光器１内に光Ｌを導く光ファイバＦの出射端に凹レンズ等の光Ｌを発散できる発散部材を配する。また、投光手段３は、ミラー等の部材である。投光手段３は、発散部材によって発散された光Ｌを入射面２ａ上の複数の入射位置に対して同時に入射させることができる位置に固定されている。なお、この場合には、あるタイミングで照射された光Ｌに含まれる複数の波長成分Ｌｋを受光素子５で検出する際のタイミングが同じになればよい。従って、光Ｌは略同時に入射面２ａ上の複数の入射位置に入射されればよい。
【００２６】
ここで、フィルタ部２（入射面２ａ）に対して発散した光を入射させる場合、入射面２ａの中心部と比べ、入射面２ａの端部は入射する光量が弱くなる可能性がある。このような場合には、例えば、スペクトル解析部６において、受光素子５による受光結果に対して入射面２ａに当たる光Ｌの強度分布を考慮し、その分布を打ち消すような係数を用いて補正を行うことで光の強度のバラツキを抑えることができる。
【００２７】
＜反射部材＞
反射部材４は、ミラー等の光学素子である。反射部材４は、フィルタ部２の出射面２ｂ側に配置される。反射部材４には、フィルタ部２を透過した波長成分Ｌｋを反射する反射面４ａが形成されている。反射面４ａは、出射面２ｂに臨み、その長手方向に対して平行に配置される（図２Ｂ参照）。その結果、反射面４ａは入射面２ａに対して非平行に配置される（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。反射面４ａで反射された波長成分Ｌｋは、上述の通り、光Ｌがフィルタ部２を透過した経路α（図２Ｂ参照）とほぼ同じ経路β（図２Ｂ参照）を経由して、受光素子５に導かれる。反射部材４は、出射面２ｂから出射された波長成分Ｌｋを反射できるように出射面２ｂの長手方向における長さと同じ長さで形成されている。
【００２８】
フィルタ部２の出射面２ｂ側に反射部材４を配置することにより、フィルタ部２を透過した特定の波長λｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対応する波長成分Ｌｋは、反射部材４で反射され、出射面２ｂ側からフィルタ部２に再度入射する。従って、光Ｌをフィルタ部２の入射面２ａ側から入射させた場合に、特定の波長λｋに対応する波長成分Ｌｋのみを分離できなかった場合であっても（所謂、クロストークが生じた場合であっても）、波長成分Ｌｋを再度フィルタ部２に透過させることにより（出射面２ｂ側から入射させることにより）、特定の波長λｋに対応する波長成分Ｌｋのみを透過させることができる。すなわち、波長成分の検出選択性を改善することが可能となる。
【００２９】
＜受光素子＞
受光素子５は、フィルタ部２を透過した波長成分Ｌｋを受光する。受光素子５は例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。受光素子５は、入射面２ａの複数の入射位置に対応する位置に複数設けられている（図２Ｂ参照）。すなわち、複数の受光素子５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、複数の入射位置と一対一の対応関係にある。
【００３０】
ここで、特許文献１では、特定の波長成分を検出する場合に、その波長成分に対応するＬＶＦ５０の位置に光を正確に当てることができるかどうか、更には特定の波長成分がその対応する位置を通過したかどうかを判断することが困難である。従って、分光器を使用する度にＬＶＦ５０に対するｃｙｃｌｉｃａｌｌｙ  ｐｉｖｏｔａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ３８の角度のキャリブレーションが必要となり、使用者にとって煩雑であり、検出確度の低下にも繋がるおそれがある。
【００３１】
これに対し、本実施形態の受光素子５の位置は、フィルタ部２への光Ｌの入射位置と対応付けられているため、ある入射位置に入射した光Ｌに含まれる波長成分Ｌｋを受光する受光素子５を確定できる。従って、投光手段３とフィルタ部２とのキャリブレーションを行わなくとも複数の波長成分Ｌ１〜Ｌｎを含む光Ｌから特定の波長成分Ｌｋを特定の受光素子で分離することが可能となる。
【００３２】
＜スペクトル解析部＞
スペクトル解析部６は、受光素子５で受光された波長成分Ｌｋに基づく電気信号を解析し、当該波長Ｌｋに含まれる情報を抽出する。
【００３３】
なお、本実施形態では、分光器１がフィルタ部２、投光手段３、反射部材４、受光素子５、及びスペクトル解析部６を含む構成について説明を行ったが、分光器１の構成はこれに限られない。例えば、フィルタ部２の出射面２ｂ側に受光素子５を配置すれば、反射部材４は不要である。従って、分光器１の構成を簡易化できる。この場合にも、受光素子５は入射面２ａの複数の入射位置に対応する位置に複数設けられる。
【００３４】
また、受光素子５及びスペクトル解析部６は分光器１とは別体で（例えば分光器１の外部に）設けられていてもよい。すなわち、本発明における分光器としては、少なくともフィルタ部２と投光手段３を有していればよい。
【００３５】
＜光の進み方＞
次に、図４を参照して本実施形態の分光器１における光Ｌの進み方について説明を行う。図４は、分光器１の内部を上側（ｘ−ｙ方向）から見た図である。なお、図４においては、説明の便宜上、ｎ個の光Ｌが投光手段３の異なる位置で反射されるように記載されているが、実際には投光手段３の実質的に同一位置にて各光Ｌは反射される。図４に示す構成では、フィルタ部２として線形可変波長フィルタ２１を用い、投光手段３としてＭＥＭＳミラーを用いる。図４は、光ファイバＦを介して分光器１に入射した複数の波長成分Ｌ１〜Ｌｎが重畳された光Ｌが投光手段３から線形可変波長フィルタ２１を透過し、当該フィルタで分離された波長成分Ｌｋが反射部材４で反射され、受光素子５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に至るまでの一例を示している。線形可変波長フィルタ２１の入射面２１ａにおける入射位置は、ｎ箇所あるとする。これを入射位置２１ａｋ（ｋ＝１〜ｎ）とする。光Ｌが入射位置２１ａｋに対して入射する入射角度θｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、ＭＥＭＳミラーが初期位置にあるときの法線Ｎに対して線形可変波長フィルタ２１の厚みが厚くなる方向から入射する光Ｌの傾きを正とし、法線Ｎに対して線形可変波長フィルタ２１の厚みが薄くなる方向から入射する光Ｌの傾きを負とする。図４では、線形可変波長フィルタ２１の境界面（入射面２１a及び出射面２１ｂ）での屈折は無視している。なお、図４は分光器１の内部を上側から見た図であるため、投光手段３、線形可変波長フィルタ２１、反射部材４、及び受光素子５−ｋが同一平面上にあるように記載されているが、実際には、図２Ａに示すように、それぞれのｚ方向の位置は異なっている。
【００３６】
まず、ＭＥＭＳミラーのミラー部３ａを初期位置から第１の位置に移動させる。「第１の位置」とは、線形可変波長フィルタ２１の入射面２１ａ上の第１の入射位置２１ａ１に光ファイバからの光Ｌを入射させることができるミラー部３ａの位置（向き）である。
【００３７】
光ファイバからの光Ｌは第１の位置にあるミラー部３ａに導かれる。ミラー部３ａは光ファイバからの光Ｌを第１の入射位置２１ａ１に対して入射角度＋θ１で入射させる。
【００３８】
第１の入射位置２１ａ１においては、入射した光Ｌのうち、第１の波長成分Ｌ１のみが線形可変波長フィルタ２１を透過し、反射部材４に至る。反射部材４（反射面４ａ）は、波長成分Ｌ１を反射させ、線形可変波長フィルタ２１の出射面２１ｂに入射させる。出射面２１ｂから入射した波長成分Ｌ１は、線形可変波長フィルタ２１を透過し、第１の入射位置２１ａ１に対応する位置に配置された第１の受光素子５−１で受光される。
【００３９】
次に、ミラー部３ａは、駆動機構３ｂにより移動され、第１の位置とは異なる第２の位置に配置される。ミラー部３ａは、光Ｌを入射面２１ａ上の第２の入射位置２１ａ２に対して入射角度＋θ２で入射させる。なお、入射角度θ１と入射角度θ２は角度が異なっている。
【００４０】
第２の入射位置２１ａ２においては、入射した光Ｌのうち、第２の波長成分Ｌ２のみが線形可変波長フィルタ２１を透過し、反射部材４に至る。反射部材４は、波長成分Ｌ２を反射させ、線形可変波長フィルタ２１の出射面２１ｂに入射させる。出射面２１ｂから入射した波長成分Ｌ２は、線形可変波長フィルタ２１を透過し、第２の入射位置２１ａ２に対応する位置に配置された第２の受光素子５−２で受光される。
【００４１】
これらの動作を第ｎの入射位置２１ａｎまで繰り返すことで、分光器１によって、光Ｌに含まれる複数の波長成分Ｌ１〜Ｌｎを分離することが可能となる。なお、実際には、ミラー部３ａは連続的に移動される。従って、ミラー部３ａによって反射された光Ｌは、第ｋの入射位置２１ａｋに連続的に入射することとなる。
【００４２】
スペクトル解析部６において、受光素子５−１〜５−ｎで受光された波長成分Ｌ１〜Ｌｎに基づく電気信号を解析することにより、波長成分Ｌ１〜Ｌｎにそれぞれ含まれる情報（例えば、光通信であれば、サーバーからの情報）を抽出することが可能となる。なお、光通信（波長成分毎に情報を載せる場合）では、１回の計測では光Ｌのスペクトル分布が得られるだけである。計測を繰り返すことにより、各スペクトルの時間変化を得ることができ、最終的に各波長成分の品質（波長、パワー、ＳＮ比）情報を取得することが可能となる。
【００４３】
＜第１の実施形態の作用・効果＞
本実施形態に係る分光器の作用及び効果について説明する。
【００４４】
分光器１に設けられた投光手段３は、フィルタ部２の入射面２ａ上の複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で光を入射させる。フィルタ部２は入射位置毎に特定の波長成分のみを透過させる。よって、入射位置に応じた各波長成分を検出することが可能となる。すなわち、本実施形態に記載の発明は、フィルタ部２へ垂直な光を入射させるためのレンズ（例えば、特許文献１のＬｅｎｓ４８）が不要となることから、小型かつ簡易な構成により複数の波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することができる。
【００４５】
なお、複数の入射位置の位置や数は、分離したい波長成分の数によって決定される。すなわち、分離したい波長成分の数に対応する数だけ受光素子５が必要となる結果、当該受光素子５と対応する入射面２ａ上の位置が入射位置として決定される。
【００４６】
また、投光手段３は、光Ｌを反射するミラー部３ａと、光Ｌを複数の入射位置に順次入射させるようミラー部３ａを駆動させる駆動機構３ｂとを有する。よって、フィルタ部２の入射面２ａ上の複数の入射位置に対して順次光を入射させることが可能となる。従って、フィルタ部２の第２面２ｂから出射される光同士が干渉を起こす可能性が低いため、当該光同士間でのクロストークを抑えることができる。
【００４７】
また、フィルタ部２を透過した光を反射する反射面４ａが形成された反射部材４を設ける。この場合、例えば図５に示すように、投光手段３はフィルタ部２の入射面２ａ側に配置され、反射部材４は、入射面２ａの反対側の出射面２ｂ側に配置される。反射面４ａは出射面２ｂに臨み、且つ入射面２ａとは非平行に配置される。なお、図５は、分光器１の内部を側面（ｙ−ｚ方向）から見た場合の図である。
【００４８】
この場合、光Ｌはフィルタ部２を２回透過するので、特定の波長に近い波長成分が複数含まれていたとしても当該波長成分のみを対応する受光素子５−ｋで受光できる。すなわち、クロストークを抑えることができる。更に、反射面４ａを入射面２ａと非平行に配置することにより、反射面４ａで反射した波長成分Ｌｋを受光素子５−ｋに導きつつ、光Ｌの入射面２ａにおける表面反射光Ｌ´´が受光素子５−ｋに入射しないようにできる。
【００４９】
また、実施形態では、フィルタ部２を線形可変波長フィルタ２１で構成している。線形可変波長フィルタ２１は、光Ｌの入射位置により、透過する波長成分Ｌｋが異なっている。従って、それぞれの入射位置に対して入射される光Ｌの角度（入射角度）を変更することにより、広い範囲の波長成分の検出が可能となる。すなわち、光Ｌが広範囲の波長成分を含む場合であっても、簡易な構成により、特定の波長成分を分離することができる。
【００５０】
また、分光器１は、複数の入射位置に対応する位置に配置され、フィルタ部２を透過した光を受光する複数の受光素子５を有する。受光素子５の位置が、フィルタ部２への光の入射位置と対応付けられているため、各受光素子５−ｋは対応する入射位置を経由した特定の波長成分Ｌｋを検出することができる。従って、投光手段３とフィルタ部２とのキャリブレーションを行う必要がない。
【００５１】
＜変形例１＞
上記実施形態では、投光手段３としてＭＥＭＳミラー等を用いる構成について説明を行ったがこれに限られない。図６に示すように、投光手段３としてレンズ部材７を用い、フィルタ部２の出射面２ｂ側に受光素子５を配置する構成も可能である。
【００５２】
レンズ部材７は、例えばコリメートレンズであり、ファイバＦから出射された発散光を平行光に変換する。レンズ部材７は、フィルタ部２の入射面２ａに設けられた複数の入射位置に対して、ファイバＦから出射された発散光を略同時に入射させることができる部材であればよい。従って、レンズ部材７は、コリメートレンズのように発散光を平行光に変換するものでなくともよい。
【００５３】
受光素子５は、フィルタ部２の出射面２ｂ側に配置され、フィルタ部２を透過した光Ｌｋを受光する。
【００５４】
この場合には、光Ｌを一度照射すれば、当該光Ｌに含まれる異なる波長成分を取り出すことができるため分光にかかる時間を短縮できる。
【００５５】
また、投光手段３の他の例として、駆動しない（つまり固定配置された）凸面ミラーを用いることが可能である。投光手段３は、光Ｌの進行方向を変更することが可能なものであれば、その具体的構成は任意である。
【００５６】
＜変形例２＞
上記実施形態では、フィルタ部２として線形波長可変フィルタ２１を用いる構成で説明を行ったがこれに限られない。例えば、透過特性が均一のバンドパスフィルタであっても、当該バンドパスフィルタに入射する光の入射角度によってバンドパスフィルタを通過する光の伝搬距離が異なる結果、透過する波長も異なることが知られている。その一例を図７に示す。なお、図７のグラフでは、縦軸を透過ピーク波長（ｎｍ）とし、横軸を入射角度（ｄｅｇ）としている。
【００５７】
つまり、このようなバンドパスフィルタに対して入射する光の入射角度を投光手段３で変更することで、簡易な構成により、異なる波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することが可能となる。また、バンドパスフィルタは線形可変波長フィルタ２１に比べ、作成が容易である。従って、バンドパスフィルタを用いることにより分光器１の製造コストを抑えることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図８から図１２を参照して、本実施形態に係る分光器について説明を行う。
【００５９】
図８〜図９Ｃに示すように、本実施形態における分光器３０１は、フィルタ部３０２、投光手段３０３、反射部材３０４、受光素子３０５、及びスペクトル解析部３０６を含んで構成されている。図８は分光器３０１の一例を示す斜視図である。図９Ａは、分光器３０１の側面図（図８のｙ−ｚ方向）である。図９Ｂは、分光器３０１の上面図（図８のｘ−ｙ方向）である。図９Ｃは、分光器３０１内におけるフィルタ部３０２（フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃ（後述））、及び投光手段３０３（ミラー部３０３ａ（後述））を示す斜視図である。本実施形態では、分光器３０１を側面（図９Ａ）から見た場合の手前方向をｘ方向とする（図８、図９Ｂ参照）。また、分光器３０１の側面（図９Ａ）における短辺方向をｙ方向とする。また、分光器３０１の側面（図９Ａ）における長辺方向をｚ方向とする。図８〜図９Ｃにおける破線矢印は、分光器３０１にファイバＦ（図８参照）に入射した光Ｌの経路の一例を模式的に示すものである。図８〜図９Ｃにおける一点鎖線矢印は、フィルタ部３０２を透過した波長成分Ｌｋ（ｋ＝１〜ｎ）の経路の一例を模式的に示すものである。
【００６０】
＜フィルタ部＞
分光器３０１内において、フィルタ部３０２は投光手段３０３からの光Ｌが入射する位置に配置されている。なお、本実施形態及び変形例１では、フィルタ部３０２（フィルタ３０２ａ〜３０２ｃ（後述））として線形可変波長フィルタを用いる構成について説明を行う。変形例２では、透過特性が均一のバンドパスフィルタを用いる構成について説明を行う。変形例３では、所定方向において複数の入射位置を透過する波長成分の中心波長が異なり、当該所定方向と直交する方向において透過する波長成分の中心波長が等しくなるようなフィルタを用いる構成について説明を行う。
【００６１】
フィルタ部３０２は、第１面３２１及び第２面３２２を有する（図９Ｂ参照）。第１面３２１、及び第２面３２２は互いに反対側にある。第１面３２１及び第２面３２２は、ｘｚ方向に２次元的な広がりを持っている。第１面３２１には、投光手段３０３からの光Ｌが入射する。すなわち、第１面３２１は、フィルタ部３０２の入射面を形成している（以下、「入射面３２１」と記述する）。光Ｌが入射する入射面３２１上の位置（以下、「入射位置」と記述する）は、複数ある。フィルタ部３０２は、入射面３２１に対して入射する光Ｌの所定の波長成分Ｌｋを透過させる。入射面３２１から入射した光Ｌのうち、所定の波長成分Ｌｋのみが第２面３２２から出射される。すなわち、第２面３２２は、フィルタ部３０２の出射面を形成している（以下、「出射面３２２」と記述する）。投光手段３０３は、入射面３２１側にフィルタ部３０２と所定距離を介して配置される。反射部材３０４は、出射面３２２側にフィルタ部３０２と所定距離を介して配置される。
【００６２】
なお、実際には、フィルタ部３０２の厚みは光Ｌの光路の長さと比較して薄く（光Ｌが通過する距離が短く）形成されている。また、反射部材３０４と出射面３２２との距離は、投光手段３０３と入射面３２１との距離に比べ、短く形成されている。従って、入射面３２１側からフィルタ部３０２を透過し反射部材３０４で反射された波長成分Ｌｋは、当該波長成分Ｌｋが入射面３２１側からフィルタ部３０２を透過する経路α（図９Ｂ参照）とほぼ同じ経路β（図９Ｂ参照）で出射面３２２側からフィルタ部３０２を透過し、受光素子３０５に達する（各図面では、発明の内容を理解し易くするために誇張した記載となっている）。
【００６３】
本実施形態におけるフィルタ部３０２は、複数のフィルタ（複数の線形可変波長フィルタ）３０２ａ〜３０２ｃを有する（図９Ａ及び図９Ｃ参照）。各フィルタ３０２ａ〜３０２ｃは、それぞれ入射面（第１面）３２１ａ・３２１ｂ・３２１ｃ、及び出射面（第２面）３２２ａ・３２２ｂ・３２２ｃを有する。入射面３２１ａ〜３２１ｃと出射面３２２ａ〜３２２ｃは互いに反対側にある。入射面３２１ａ〜３２１ｃ（出射面３２２ａ〜３２２ｃ）は、それぞれ所定方向を長手方向とする略直線状に形成されている。本実施形態では、ｘ方向を長手方向としている。
【００６４】
なお、入射面３２１ａ〜３２１ｃは、実際には２次元的な広がりを持っているが、本明細書中において入射面３２１ａ〜３２１ｃは、１次元的な構造（略直線状）であるとして扱う。
【００６５】
フィルタ３０２ａ〜３０２ｃは、入射面３２１ａ〜３２１ｃ（出射面３２２ａ〜３２２ｃ）が２次元的な広がりを持つ入射面３０２ａを形成するよう（図９Ｃ参照）、所定方向（長手方向。ｘ方向）に直交する方向に配列されている。本実施形態では、ｚ方向が「所定方向と直交する方向」となる。
【００６６】
フィルタ３０２ａは、入射面３２１ａに対して入射する光Ｌの所定の波長成分Ｌａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を透過させる。入射面３２１ａから入射した光Ｌのうち、所定の波長成分Ｌａｍのみが出射面３２２ａから出射される。フィルタ３０２ｂは、入射面３２１ｂに対して入射する光Ｌの所定の波長成分Ｌｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を透過させる。入射面３２１ｂから入射した光Ｌのうち、所定の波長成分Ｌｂｍのみが出射面３２２ｂから出射される。フィルタ３０２ｃは、入射面３２１ｃに対して入射する光Ｌの所定の波長成分Ｌｃｍ（ｍ＝１〜ｎ）を透過させる。入射面３２１ｃから入射した光Ｌのうち、所定の波長成分Ｌｃｍのみが出射面３２２ｃから出射される。所定の波長成分Ｌａｍ〜Ｌｃｍはそれぞれが異なる波長成分である。すなわち、フィルタ３０２ａ〜３０２ｃは、透過させる波長成分がそれぞれ異なる。
【００６７】
ここで、フィルタ３０２ａ〜３０２ｃとして用いられる線形可変波長フィルタ５００の一般的な構成について図１０を用いて説明を行う。図１０は、分光器３０１の上面からフィルタ部３０２（線形可変波長フィルタ５００）を見た場合の図面である。
【００６８】
線形可変波長フィルタ５００は、入射面５０１（第１面３２１）、及び出射面５０２（第２面３２２）を有する。入射面５０１には、投光手段３０３からの光Ｌ´が入射する。その入射方向は、投光手段３０３の反射面３３１ａ（後述）の向きによって決まる。入射面５０１は、その反対側の出射面５０２（第２面３２２）の長手方向に対して所定の傾きを有している。入射面５０１より複数の波長成分Ｌ´ａｋ（ｋ＝１〜ｎ）を含む光Ｌが入射した場合であっても、その入射位置によって透過する波長成分Ｌ´ａｋが異なっている（図１０参照）。つまり、線形可変波長フィルタは、複数の波長成分を含む光を特定の波長成分に分離することができる。
【００６９】
＜投光手段＞
投光手段３０３は、光ファイバＦ等により導かれて分光器３０１内に入射した光Ｌを、入射面３２１（入射面３２１ａ〜３２１ｃ）の２次元的に位置が異なる複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で入射させる。本実施形態における入射角度は、投光手段３０３が初期位置にあるときの法線を基準とし、当該法線に対する光Ｌの傾きで表される角度である。なお、「初期位置」とは、例えばフィルタ部３０２の出射面３２２とミラー部３０３ａの反射面３３１ａとが平行になっているときのミラー部３０３ａの位置をいう。
【００７０】
投光手段３０３は、ミラー部３０３ａ、及び駆動機構３０３ｂを含んで構成されている。ミラー部３０３ａは、分光器３０１内に入射した光Ｌを反射する反射面３３１ａを有する。駆動機構３０３ｂは、制御部（図示なし）等からの制御信号に基づいてミラー部３０３ａを回転軸Ｏ１（図９Ｂ及び図９Ｃ参照）に対して回転させることで、反射面３３１ａで反射された光Ｌを入射面３０２ａ上のｘ方向の複数の入射位置に順次入射させる。また、駆動機構３０３ｂは、制御部（図示なし）等からの制御信号に基づいてミラー部３０３ａを回転軸Ｏ２（図９Ａ及び図９Ｃ参照）に対して回転させることで、反射面３３１ａで反射された光Ｌを入射面３２１上のｚ方向の複数の入射位置に順次入射させる。投光手段３０３は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーやポリゴンミラーである。
【００７１】
また、投光手段３０３が駆動機構３０３ｂを有しない構成を適用することも可能である。その一例として、分光器３０１内に光Ｌを導く光ファイバＦの出射端に凹レンズ等の光Ｌを発散できる発散部材を配する。また、投光手段３０３は、ミラー等の部材である。投光手段３０３は、発散部材によって発散された光Ｌを入射面３２１上の複数の入射位置に対して同時に入射させることができる位置に固定されている。なお、この場合には、あるタイミングで照射された光Ｌに含まれる複数の波長成分Ｌｋを受光素子３０５で検出する際のタイミングが同じになればよい。従って、光Ｌは略同時に入射面３２１上の複数の入射位置に入射されればよい。
【００７２】
ここで、フィルタ部３０２（入射面３２１）に対して発散した光を入射させる場合、入射面３２１の中心部と比べ、入射面３２１の端部は入射する光量が弱くなる可能性がある。このような場合には、例えば、スペクトル解析部３０６において、受光素子３０５による受光結果に対して入射面３２１に当たる光Ｌの強度分布を考慮し、その分布を打ち消すような係数を用いて補正を行うことで光の強度のバラツキを抑えることができる。
【００７３】
＜反射部材＞
反射部材３０４は、ミラー等の光学素子である。反射部材３０４は、フィルタ部３０２の出射面３２２側に配置される。反射部材３０４には、フィルタ部３０２を透過した波長成分Ｌｋを反射する反射面３０４ａが形成されている。反射面３０４ａは、出射面３２２に臨み、その長手方向に対して平行に配置される（図９Ｂ参照）。その結果、反射面３０４ａは入射面３２１に対して非平行に配置される（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。反射面３０４ａで反射された波長成分Ｌｋは、上述の通り、光Ｌがフィルタ部３０２を透過した経路α（図９Ｂ参照）とほぼ同じ経路β（図９Ｂ参照）を経由して、受光素子３０５に導かれる。反射部材３０４は、出射面３２２から出射された波長成分Ｌｋを反射できるように出射面３２２の長手方向における長さと同じ長さで形成されている。
【００７４】
フィルタ部３０２の出射面３２２側に反射部材３０４を配置することにより、フィルタ部３０２を透過した特定の波長λｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対応する波長成分Ｌｋは、反射部材３０４で反射され、出射面３２２側からフィルタ部３０２に再度入射する。従って、光Ｌをフィルタ部３０２の入射面３２１側から入射させた場合に、特定の波長λｋに対応する波長成分Ｌｋのみを分離できなかった場合であっても（所謂、クロストークが生じた場合であっても）、波長成分Ｌｋを再度フィルタ部３０２に透過させることにより（出射面３２２側から入射させることにより）、特定の波長λｋに対応する波長成分Ｌｋのみを透過させることができる。すなわち、波長成分の検出選択性を改善することが可能となる。
【００７５】
＜受光素子＞
受光素子３０５は、フィルタ部３０２を透過した波長成分Ｌｋを受光する。受光素子３０５は例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。受光素子３０５は、入射面３２１の複数の入射位置に対応する位置に複数設けられている（図９Ｂ参照）。すなわち、複数の受光素子３０５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、複数の入射位置と一対一の対応関係にある。本実施形態では、入射面３２１の複数の入射位置は２次元的な広がりを有する。従って、複数の受光素子３０５−ｋもその入射位置に対応して２次元的な広がりをもって配置される。
【００７６】
ここで、特許文献１では、特定の波長成分を検出する場合に、その波長成分に対応するＬＶＦ５０の位置に光を正確に当てることができるかどうか、更には特定の波長成分がその対応する位置を通過したかどうかを判断することが困難である。従って、分光器を使用する度にＬＶＦ５０に対するｃｙｃｌｉｃａｌｌｙ  ｐｉｖｏｔａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ３８の角度のキャリブレーションが必要となり、使用者にとって煩雑であり、検出確度の低下にも繋がるおそれがある。
【００７７】
これに対し、本実施形態の受光素子３０５の位置は、フィルタ部３０２への光Ｌの入射位置と対応付けられているため、ある入射位置に入射した光Ｌに含まれる波長成分Ｌｋを受光する受光素子３０５を確定できる。従って、投光手段３０３とフィルタ部３０２とのキャリブレーションを行わなくとも複数の波長成分Ｌ１〜Ｌｎを含む光Ｌから特定の波長成分Ｌｋを特定の受光素子で分離することが可能となる。
【００７８】
＜スペクトル解析部＞
スペクトル解析部３０６は、受光素子３０５で受光された波長成分Ｌｋに基づく電気信号を解析し、当該波長Ｌｋに含まれる情報を抽出する。
【００７９】
なお、本実施形態では、分光器３０１がフィルタ部３０２、投光手段３０３、反射部材３０４、受光素子３０５、及びスペクトル解析部３０６を含む構成について説明を行ったが、分光器３０１の構成はこれに限られない。例えば、フィルタ部３０２の出射面３２２側に受光素子３０５を配置すれば、反射部材３０４は不要である。従って、分光器３０１の構成を簡易化できる。この場合にも、受光素子３０５は入射面３２１の複数の入射位置に対応する位置に複数設けられる。
【００８０】
また、受光素子３０５及びスペクトル解析部３０６は分光器３０１とは別体で（例えば分光器３０１の外部に）設けられていてもよい。すなわち、本発明における分光器としては、少なくともフィルタ部３０２と投光手段３０３を有していればよい。
【００８１】
＜光の進み方＞
次に、図１１を参照して本実施形態の分光器３０１における光Ｌの進み方について説明を行う。図１１は、分光器３０１の内部を上側（ｘ−ｙ方向）から見た図である。なお、図１１においては、説明の便宜上、ｎ個の光Ｌが投光手段３０３の異なる位置で反射されるように記載されているが、実際には投光手段３０３の実質的に同一位置にて各光Ｌは反射される。図１１は、フィルタ部３０２として線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃ、投光手段３０３としてＭＥＭＳミラーを用いる。図１１は、光ファイバＦを介して分光器３０１に入射した光Ｌが投光手段３０３から線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃを透過し、当該フィルタで分離された波長成分Ｌａｍ（Ｌｂｍ・Ｌｃｍ：ｍ＝１〜ｎ）が反射部材３０４で反射され、受光素子３５１−ｋ（３５２−ｋ・３５３−ｋ：ｋ＝１〜ｎ）に至るまでの一例を示している。線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃの入射面３２１ａ・３２１ｂ・３２１ｃにおける入射位置は、それぞれｎ箇所あるとする。これを入射位置３２１ａｋ・３２１ｂｋ・３２１ｃｋ（ｋ＝１〜ｎ）とする。光Ｌが入射位置３２１ａｋ・３２２ａｋ・３２３ａｋに対して入射する入射角度θｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、ＭＥＭＳミラーが初期位置にあるときの法線Ｎ（図１１参照）を基準（つまりθｋ＝０）として、線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃの厚みが厚くなる方向（＋ｘ方向）を正とし、薄くなる方向（−ｘ方向）を負とする。受光素子３０５としては、入射位置３２１ａｋ・３２１ｂｋ・３２１ｃｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対応する位置に、受光素子３５１−ｋ・３５２−ｋ・３５３−ｋが設けられているものとする。図１１では、線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃの境界面（入射面３２１a・３２１ｂ・３２１ｃ、及び出射面３２２ａ・３２２ｂ・３２２ｃ）での屈折は無視している。なお、図１１は分光器３０１の内部を上側から見た図であるため、投光手段３０３、線形可変波長フィルタ３０２ａ（３０２ｂ、３０２ｃ）、反射部材３０４、及び受光素子３０５１−ｋ（３５２−ｋ、３５３−ｋ）が同一平面上にあるように記載されているが、実際には、図９Ａに示すように、それぞれのｚ方向の位置は異なっている。
【００８２】
まず、ＭＥＭＳミラーのミラー部３０３ａを初期位置から第１の位置に移動させる。「第１の位置」とは、線形可変波長フィルタ３０２ａの入射面３２１ａ上の第１の入射位置３２１ａ１に光ファイバからの光Ｌを入射させることができるミラー部３０３ａの位置（向き）である。
【００８３】
光ファイバからの光Ｌは第１の位置にあるミラー部３０３ａに導かれる。ミラー部３０３ａは光ファイバからの光Ｌを第１の入射位置３２１ａ１に対して入射角度＋θ１で入射させる。
【００８４】
第１の入射位置３２１ａ１においては、入射した光Ｌのうち、第１の波長成分Ｌａ１のみが線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４（反射面３０４ａ）は、波長成分Ｌａ１を反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ａの出射面３２２ａに入射させる。出射面３２２ａから入射した波長成分Ｌａ１は、線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、第１の入射位置３２１ａ１に対応する位置に配置された第１の受光素子３５１−１で受光される。
【００８５】
次に、ミラー部３０３ａは、駆動機構３０３ｂにより移動され、第１の位置とは異なる第２の位置に配置される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ａ上の第２の入射位置３２１ａ２に対して入射角度＋θ２で入射させる。なお、入射角度θ１と入射角度θ２は角度が異なっている。
【００８６】
第２の入射位置３２１ａ２においては、入射した光Ｌのうち、第２の波長成分Ｌａ２のみが線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、波長成分Ｌａ２を反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ａの出射面３２２ａに入射させる。出射面３２２ａから入射した波長成分Ｌａ２は、線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、第２の入射位置３２１ａ２に対応する位置に配置された第２の受光素子３５１−２で受光される。
【００８７】
同様に、ミラー部３０３ａは、駆動機構３０３ｂにより移動され、第ｎの位置に配置される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ａ上の第ｎの入射位置３２１ａｎに対して入射角度−θｎで入射させる。
【００８８】
第ｎの入射位置３２１ａｎにおいては、入射した光Ｌのうち、第ｎの波長成分Ｌａｎのみが線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、当該波長成分Ｌａｎを反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ａの出射面３２２ａに入射させる。出射面３２２ａから入射した波長成分Ｌａｎは、線形可変波長フィルタ３０２ａを透過し、第ｎの入射位置３２１ａｎに対応する位置に配置された第ｎの受光素子３５１−ｎで受光される。
【００８９】
上記動作は線形可変波長フィルタ３０２ｂ及び線形可変波長フィルタ３０２ｃでも同様である。
【００９０】
すなわち、駆動機構３０３ｂにより、ミラー部３０３ａは回転軸Ｏ２を軸として回転し、線形可変波長フィルタ３０２ｂにおける第１の位置に移動される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ｂ上の第１の入射位置３２１ｂ１に対して入射角度＋θ１で入射させる。
【００９１】
線形可変波長フィルタ３０２ｂにおける第１の入射位置３２１ｂ１においては、入射した光Ｌのうち、第１の波長成分Ｌｂ１のみが透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、当該波長成分Ｌｂ１を反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ｂの出射面３２２ｂに入射させる。出射面３２２ｂから入射した波長成分Ｌｂ１は、線形可変波長フィルタ３０２ｂを透過し、第１の入射位置３２１ｂ１に対応する位置に配置された第１の受光素子３５２−１で受光される。
【００９２】
同様に、ミラー部３０３ａは、駆動機構３０３ｂにより移動され、第ｎの位置に配置される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ｂ上の第ｎの入射位置３２１ｂｎに対して入射角度−θｎで入射させる。
【００９３】
第ｎの入射位置３２１ｂｎにおいては、入射した光Ｌのうち、第ｎの波長成分Ｌｂｎのみが線形可変波長フィルタ３０２ｂを透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、当該波長成分Ｌｂｎを反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ｂの出射面３２２ｂに入射させる。出射面３２２ｂから入射した波長成分Ｌｂｎは、線形可変波長フィルタ３０２ｂを透過し、第ｎの入射位置３２１ｂｎに対応する位置に配置された第ｎの受光素子３５２−ｎで受光される。
【００９４】
また、駆動機構３０３ｂにより、ミラー部３０３ａは回転軸Ｏ２を軸として回転し、線形可変波長フィルタ３０２ｃにおける第１の位置に移動される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ｃ上の第１の入射位置３２１ｃ１に対して入射角度＋θ１で入射させる。
【００９５】
線形可変波長フィルタ３０２ｃにおける第１の入射位置３２１ｃ１においては、入射した光Ｌのうち、第１の波長成分Ｌｃ１のみが透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、当該波長成分Ｌｃ１を反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ｃの出射面３２２ｃに入射させる。出射面３２２ｃから入射した波長成分Ｌｃ１は、線形可変波長フィルタ３０２ｃを透過し、第１の入射位置３２１ｃ１に対応する位置に配置された第１の受光素子３５３−１で受光される（図１３参照）。
【００９６】
同様に、ミラー部３０３ａは、駆動機構３０３ｂにより移動され、第ｎの位置に配置される。ミラー部３０３ａは、光Ｌを入射面３２１ｃ上の第ｎの入射位置３２１ｃｎに対して入射角度−θｎで入射させる。
【００９７】
第ｎの入射位置３２１ｃｎにおいては、入射した光Ｌのうち、第ｎの波長成分Ｌｃｎのみが線形可変波長フィルタ３０２ｃを透過し、反射部材３０４に至る。反射部材３０４は、当該波長成分Ｌｃｎを反射させ、線形可変波長フィルタ３０２ｃの出射面３２２ｃに入射させる。出射面３２２ｃから入射した波長成分Ｌｃｎは、線形可変波長フィルタ３０２ｃを透過し、第ｎの入射位置３２１ｃｎに対応する位置に配置された第ｎの受光素子３５３−ｎで受光される。
【００９８】
これらの動作により、分光器３０１によって、光Ｌに含まれる複数の波長成分Ｌａｍ〜Ｌｃｍを分離することが可能となる。なお、実際には、ミラー部３０３ａは連続的に移動される。従って、ミラー部３０３ａによって反射された光Ｌは、フィルタ部３０２（線形可変波長フィルタ３０２ａ〜３０２ｃ）に対して連続的に入射することとなる。
【００９９】
スペクトル解析部３０６において、受光素子３５１−１〜３５３−ｎで受光された波長成分Ｌａ１〜Ｌｃｎに基づく電気信号を解析することにより、波長成分Ｌａ１〜Ｌｃｎにそれぞれ含まれる情報（例えば、光通信であれば、サーバーからの情報）を抽出することが可能となる。なお、光通信（波長成分毎に情報を載せる場合）では、１回の計測では光Ｌのスペクトル分布が得られるだけである。計測を繰り返すことにより、各スペクトルの時間変化を得ることができ、最終的に各波長成分の品質（波長、パワー、ＳＮ比）情報を取得することが可能となる。
【０１００】
＜第２の実施形態の作用・効果＞
本実施形態に係る分光器の作用及び効果について説明する。
【０１０１】
分光器３０１に設けられた投光手段３０３は、フィルタ部３０２の２次元的な広がりを持つ入射面３２１上の複数の入射位置に対して、それぞれ異なる入射角度で光を入射させる。フィルタ部３０２は入射位置毎に特定の波長成分のみを透過させる。特に、本実施形態におけるフィルタ部３０２は、所定方向を長手方向とする略直線状の入射面３２１を有し、入射面３２１に入射する光の所定波長成分を透過させるフィルタ３０２ａ〜３０２ｃを含む。フィルタ３０２ａ〜３０２ｃは透過させる所定波長成分がそれぞれ異なる。フィルタ３０２ａ〜３０２ｃは、所定方向に直交する方向に配列される。よって、多数の入射位置に応じた多数の波長成分を検出することが可能となる。すなわち、本実施形態に記載の発明は、フィルタ部３０２へ垂直な光を入射させるためのレンズ（例えば、特許文献１のＬｅｎｓ４８）が不要となることから、小型かつ簡易な構成により、ブロードバンドの光から特定の波長成分を分離することができる。
【０１０２】
なお、複数の入射位置の位置や数は、分離したい波長成分の数によって決定される。すなわち、分離したい波長成分の数に対応する数だけ受光素子３０５が必要となる結果、当該受光素子３０５と対応する入射面３２１上の位置が入射位置として決定される。
【０１０３】
また、投光手段３０３は、光Ｌを反射するミラー部３０３ａと、光Ｌを複数の入射位置に順次入射させるようミラー部３０３ａを駆動させる駆動機構３０３ｂとを有する。よって、フィルタ部３０２の入射面３２１上の複数の入射位置に対して順次光を入射させることが可能となる。従って、フィルタ部３０２の第２面３２２から出射される光同士が干渉を起こす可能性が低いため、当該光同士間でのクロストークを抑えることができる。
【０１０４】
また、フィルタ部３０２を透過した光を反射する反射面３０４ａが形成された反射部材３０４を設ける。この場合、例えば図１２に示すように、投光手段３０３はフィルタ部３０２の入射面３２１側に配置され、反射部材３０４は、入射面３２１の反対側の出射面３２２側に配置される。反射面３０４ａは出射面３２２に臨み、且つ入射面３２１とは非平行に配置される。なお、図１２は、分光器３０１の内部を側面（ｙ−ｚ方向）から見た場合の図である。
【０１０５】
この場合、光Ｌはフィルタ部３０２を２回透過するので、特定の波長に近い波長成分が複数含まれていたとしても特定の波長成分Ｌｋを対応する受光素子３０５−ｋで受光できる。すなわち、クロストークを抑えることができる。更に、反射面３０４ａを入射面３２１と非平行に配置することにより、反射面３０４ａで反射した波長成分Ｌｋを受光素子３０５−ｋに導きつつ、光Ｌの入射面３２１における表面反射光Ｌ´´が受光素子３０５−ｋに入射しないようにできる。
【０１０６】
また、実施形態では、フィルタ部３０２を線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃで構成している。線形可変波長フィルタ３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃは、光Ｌの入射位置により、透過する波長成分Ｌｋが異なっている。従って、それぞれの入射位置に対して入射される光Ｌの角度（入射角度）を変更することにより、広い範囲の波長成分の検出が可能となる。すなわち、光Ｌが広範囲の波長成分を含む場合であっても、簡易な構成により、特定の波長成分を分離することができる。
【０１０７】
また、分光器３０１は、複数の入射位置に対応する位置に配置され、フィルタ部３０２を透過した光を受光する複数の受光素子３０５を有する。受光素子３０５の位置が、フィルタ部３０２への光の入射位置と対応付けられているため、各受光素子３０５−ｋは対応する入射位置を経由した特定の波長成分Ｌｋを検出することができる。従って、投光手段３０３とフィルタ部３０２とのキャリブレーションを行う必要がない。
【０１０８】
＜変形例１＞
上記実施形態では、投光手段３０３としてＭＥＭＳミラー等を用いる構成について説明を行ったがこれに限られない。図１３に示すように、投光手段３０３としてレンズ部材３０７を用い、フィルタ部３０２の出射面３２２側に受光素子３０５を配置する構成も可能である。
【０１０９】
レンズ部材３０７は、例えばコリメートレンズであり、ファイバＦから出射された発散光を平行光に変換する。レンズ部材３０７は、フィルタ部３０２の入射面３２１に設けられた複数の入射位置に対して、ファイバＦから出射された発散光を略同時に入射させることができる部材であればよい。従って、レンズ部材３０７は、コリメートレンズのように発散光を平行光に変換するものでなくともよい。
【０１１０】
受光素子３０５は、フィルタ部３０２の出射面３２２側に配置され、フィルタ部３０２を透過した光Ｌｋを受光する。
【０１１１】
この場合には、光Ｌを一度照射すれば、当該光Ｌに含まれる異なる波長成分を取り出すことができるため分光にかかる時間を短縮できる。
【０１１２】
また、投光手段３０３の他の例として、駆動しない（つまり固定配置された）凸面ミラーを用いることが可能である。投光手段３０３は、光Ｌの進行方向を変更することが可能なものであれば、その具体的構成は任意である。
【０１１３】
＜変形例２＞
上記実施形態では、フィルタ部３０２として複数の線形波長可変フィルタを用いる構成で説明を行ったがこれに限られない。例えば、透過特性が均一のバンドパスフィルタであっても、当該バンドパスフィルタに入射する光の入射角度によってバンドパスフィルタを通過する光の伝搬距離が異なる結果、透過する波長も異なることが知られている。その一例を図１４に示す。なお、図１４のグラフでは、縦軸を透過ピーク波長（ｎｍ）とし、横軸を入射角度（ｄｅｇ）としている。
【０１１４】
つまり、このようなバンドパスフィルタを複数設け、それらのバンドパスフィルタに対して入射する光の入射角度を投光手段３０３で変更することで、簡易な構成により、異なる波長成分を含む光から特定の波長成分を分離することが可能となる。また、バンドパスフィルタは線形可変波長フィルタに比べ、作成が容易である。従って、バンドパスフィルタを用いることにより分光器３０１の製造コストを抑えることができる。
【０１１５】
＜変形例３＞
また、フィルタ部３０２として図１５に示すようなフィルタ５１０を用いることも可能である。図１５はフィルタ５１０を入射面５１０ａ側から見た図である。本変形例では、フィルタ５１０の長辺方向をｘ方向とし、フィルタ５１０の短辺方向をｙ方向として説明を行う。
【０１１６】
フィルタ５１０は、ｘｙ方向に２次元的な広がりを持つ入射面５１０ａを有する一枚のフィルタである。フィルタ５１０は、例えば、複数の入射位置５１０ａｋ〜５１４ａｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。
【０１１７】
フィルタ５１０は、第１の方向（ｘ方向）において厚みが異なっている。すなわち、ｘ方向における複数の入射位置５１０ａｋ（ｋ＝１〜ｎ）を透過する波長成分Ｌｋの中心波長λｋは、それぞれの入射位置５１０ａｋにおいて異なる。
【０１１８】
一方、フィルタ５１０は、ｘ方向と直交する方向（ｙ方向。第２の方向）においては、厚みが均一である。すなわち、ｙ方向において透過する波長成分Ｌｋの中心波長λｋは等しくなるよう形成されている。例えば、入射位置５１０ａ１を透過する波長成分Ｌｋの中心波長λｋと、入射位置５１１ａ１〜５１４ａ１を透過する波長成分Ｌｋの中心波長λｋとは等しくなる。
【０１１９】
このようなフィルタ５１０に対して投光手段３０３により光を入射させると、ｙ方向においては入射位置５１０ａｋ〜５１４ａｋにおける入射角度がそれぞれ異なることになる。従って、ｘ方向だけでなくｙ方向においても波長成分毎に分離することが可能となる。すなわち、一枚のフィルタ５１０を用いた場合であっても、簡易な構成により、ブロードバンドの光から特定の波長成分を分離することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  分光器
２  フィルタ部
２ａ  第１面（入射面）
２ｂ  第２面（出射面）
３  投光手段
３ａ  ミラー部
３ｂ  駆動機構
４  反射部材
４ａ  反射面
５  受光素子
６  スペクトル解析部
３０１  分光器
３０２  フィルタ部
３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ  フィルタ（線形可変波長フィルタ）
３０３  投光手段
３０３ａ  ミラー部
３０３ｂ  駆動機構
３０４  反射部材
３０４ａ  反射面
３０５  受光素子
３０６  スペクトル解析部
３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ  第１面（入射面）
３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ  第２面（出射面）
【図１】
2012131812.tif 000003
【図２Ａ】
2012131812.tif 000004
【図２Ｂ】
2012131812.tif 000005
【図３】
2012131812.tif 000006
【図４】
2012131812.tif 000007
【図５】
2012131812.tif 000008
【図６】
2012131812.tif 000009
【図７】
2012131812.tif 000010
【図８】
2012131812.tif 000011
【図９Ａ】
2012131812.tif 000012
【図９Ｂ】
2012131812.tif 000013
【図９Ｃ】
2012131812.tif 000014
【図１０】
2012131812.tif 000015
【図１１】
2012131812.tif 000016
【図１２】
2012131812.tif 000017
【図１３】
2012131812.tif 000018
【図１４】
2012131812.tif 000019
【図１５】
2012131812.tif 000020
【図１６】
2012131812.tif 000021
【国際調査報告】
2012131812.tif 000022
2012131812.tif 000023
2012131812.tif 000024
2012131812.tif 000025
2012131812.tif 000026
2012131812.tif 000027
2012131812.tif 000028
2012131812.tif 000029
2012131812.tif 000030
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