(57)【要約】【課題】可動鏡が破損しないようにするために、回転制御の軸から制御に加担する圧電素子までの距離を均一にし、応力を均等に分散するようにしたファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法を提供すること。【解決手段】対向配置される固定鏡となる第１の半透過鏡１と可動鏡となる第２の半透過鏡２と、前記第１の半透過鏡との面間隔を変化させるために前記第２の半透過鏡に等間隔に配置された３個以上の圧電素子３を備え、前記第２の半透過鏡に平行で、隣り合う前記圧電素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸のうち前記各圧電素子から前記仮想軸へそれぞれ下ろした垂線の長さが全て等しくなる前記仮想軸を回転軸として、前記第２の半透過鏡を回転させるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される固定鏡となる第１の半透過鏡と可動鏡となる第２の半透過鏡と、前記第１の半透過鏡との面間隔を変化させるために前記第２の半透過鏡に等間隔に配置された３個以上の圧電素子を備え、
前記第２の半透過鏡に平行で、隣り合う前記圧電素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸を含む平面において前記各圧電素子から前記仮想軸へそれぞれ下ろした垂線の長さが全て等しくなる前記仮想軸を回転軸として、
前記第２の半透過鏡を回転させるようにしたことを特徴とするファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法。
【請求項２】
傾斜角度制御に用いる前記複数の仮想軸が全て１点で交わっていることを特徴とする請求項１記載のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファブリ＝ペロー型干渉フィルタの傾斜角度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファブリ＝ペロー型干渉フィルタは固定鏡となる半透過鏡と可動鏡となる半透過鏡が対向するように配置されている。そして、可動鏡となる半透過鏡に複数の圧電素子、例えばピエゾ素子が等間隔で複数配置され、電圧を変化させることにより圧電素子を伸縮させることにより可動鏡の傾斜角度の変更ができるようになっている。
【０００３】
これは、固定鏡と可動鏡が厳密に平行な状態で組み立てられない場合があり、その場合、可動鏡の傾斜を制御することで固定鏡と可動鏡の２面が完全な平行な状態になるよう調整を行う必要があるからである。可動鏡の傾斜角度を変更するに際しては、仮想軸を定めそれに沿って可動鏡の傾斜角度が変更されるよう、複数の圧電素子の伸縮量を適宜調整し、可動鏡が所望方向に所望角度傾斜するように調整制御している。
【０００４】
例えば特許文献１では、ファブリ＝ペロー共振器の制御面を３つ以上のピエゾ素子によって支持し、ピエゾ素子の変位によって固定面に平行な制御面上の直交二軸に対し制御面を回転させることで固定面と制御面の平行度を調整している。
【０００５】
この特許文献１において、３つのピエゾ素子は、半透過鏡に対して１２０°間隔、すなわち等間隔で第１のピエゾ素子を頂点として正三角形となるように配置され、二軸の直交軸のうち、Ｙ軸は半透過鏡に平行で半透過鏡の中心と第１のピエゾ素子の取り付け位置を通る第１の基準軸であり、Ｘ軸は半透過鏡に平行で半透過鏡の中心を通りＹ軸に直角な第２の基準軸となっている。すなわち、Ｘ軸は等間隔で配置された３個のピエゾ素子の重心を通り、第２のピエゾ素子と第３のピエゾ素子を結ぶ線と平行となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０３９９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そして、特許文献１において固定鏡と可動鏡が厳密に平行な状態で組み立てられない場合には、可動鏡の傾斜を制御することで固定鏡と可動鏡が平行な状態になるよう調整を行う。ここで例えば可動鏡をＸ軸中心に回転させようとすると、第１のピエゾ素子の変位量に対し第２、第３のピエゾ素子の変位量は０．５倍とする必要がある。
【０００８】
このとき、ピエゾ素子と可動鏡の接続部は固定されているため可動鏡を撓ませなければならない。可動鏡にピエゾ素子によってかけられる応力の比は回転軸からピエゾ素子までの距離の二乗に反比例する。Ｘ軸（回転軸）から各ピエゾ素子の距離が均一ではなく、第１のピエゾ素子からＸ軸までの距離を１とすると、第２、第３のピエゾ素子までの距離は１／２である。したがって、可動鏡には第２、第３のピエゾ素子によって第１のピエゾ素子による応力の４倍の応力がかかる。そのため、可動鏡を破損に至らしめる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、可動鏡が破損しないようにするために、回転制御の軸から制御に加担する圧電素子までの距離を均一にし、応力を均等に分散するようにしたファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によるファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法は、対向配置される固定鏡となる第１の半透過鏡と可動鏡となる第２の半透過鏡と、前記第１の半透過鏡との面間隔を変化させるために前記第２の半透過鏡に等間隔に配置された３個以上の圧電素子を備え、前記第２の半透過鏡に平行で、隣り合う前記圧電素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸を含む平面において前記各圧電素子から前記仮想軸へそれぞれ下ろした垂線の長さが全て等しくなる前記仮想軸を回転軸として、前記第２の半透過鏡を回転させるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法においては、傾斜角度制御に用いる前記複数の仮想軸が全て１点で交わっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可動鏡への応力がそれぞれに均等に分散され、応力が軽減され、可動鏡または可動鏡とピエゾ素子の接続部が破損しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明で使用するファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法について、ピエゾ素子が３個の場合の説明図である。
【図３】本発明のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法について、ピエゾ素子が４個の場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法は、対向配置される固定鏡となる第１の半透過鏡と可動鏡となる第２の半透過鏡と、第１の半透過鏡との面間隔を変化させるために第２の半透過鏡に等間隔に配置された３個以上の圧電素子を備えている。
２枚の半透過鏡が対向するように配置され、そのうちの一枚は固定されており、他方は圧電素子により可動となっている。圧電素子としては例えばピエゾ素子が使用される。
【００１５】
そして、第２の半透過鏡に平行で、隣り合う圧電素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸を含む平面において各圧電素子から仮想軸へそれぞれ下ろした垂線の長さが全て等しくなる仮想軸を回転軸として、第２の半透過鏡は回転させられるように制御される。
各圧電素子から仮想軸までの距離は等しいので、仮想軸を挟み圧電素子を伸ばす側と縮める側で、伸縮量を同じにすることにより仮想軸を回転軸として可動鏡はその傾斜が制御されることになる。
したがって、可動鏡に働く応力は圧電素子を伸ばす側と縮める側で等しくなり、可動鏡への応力がそれぞれに均等に分散され、応力が軽減され、可動鏡または可動鏡とピエゾ素子の接続部が破損しにくくなる。
【００１６】
また、傾斜角度制御に用いる複数の仮想軸が全て１点で交わっている。
このようにすると、いずれの回転軸に対しても各圧電素子は等しい距離に配置されるため、回転制御の際に各圧電素子の変位によって可動鏡にかかる応力を均等分散でき、応力の集中による可動鏡の破損を防ぐことができる。
【実施例１】
【００１７】
次に、本発明のファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの傾斜角度制御方法についてピエゾ素子が３個の場合を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、ファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタの一例を図１に示す。ファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタは図示したように固定鏡となる第１の半透過鏡１と、第１の半透過鏡１に平行に対向配置され可動鏡となる第２の半透過鏡２と、第２の半透過鏡２を支える３個の圧電素子３から構成されている。そして、３個の圧電素子３は第２の半透過鏡２の外周部に等間隔で配置されている。
【００１８】
また、圧電素子３としてはピエゾ素子を使用する。以下においては図２に示すように圧電素子３として等間隔（１２０°間隔）で配置されている３個のピエゾ素子３１，３２，３３を使用する例について説明する。
ピエゾ素子３１，３２，３３は電圧を印加することで全長が変位し、これによって可動鏡となる第２の半透過鏡２は固定鏡となる第１の半透過鏡１に対する距離が変化する。３個のピエゾ素子３１，３２，３３のそれぞれの変化量を異ならせることで角度も変化する。したがって、３個のピエゾ素子３１，３２，３３の変位を制御することで可動鏡となる第２の半透過鏡２の固定鏡となる第１の半透過鏡１に対する距離と角度が制御されることになる。
【００１９】
次に、このように構成されたファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタについて本発明の傾斜角度制御方法を図２に基づいて説明する。
可動鏡となる第２の半透過鏡２は、隣り合うピエゾ素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸を含む平面において各ピエゾ素子から下ろした垂線がどのピエゾ素子からも全て長さが等しくなる仮想軸を回転軸として第２の半透過鏡２は回転させられるようにする。
【００２０】
まず、ピエゾ素子３１とピエゾ素子３２の中点と、ピエゾ素子３１とピエゾ素子３３の中点を結ぶ線を仮想軸とする。この仮想軸を含む平面においてこの仮想軸に対しピエゾ素子３１から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３２から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３３から下ろした垂線の長さが全て等しくなるので、この仮想軸を回転軸Ａとする。
【００２１】
同様に、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３１の中点と、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３３の中点を結ぶ線を仮想軸とする。この仮想軸を含む平面においてこの仮想軸に対しピエゾ素子３１から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３２から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３３から下ろした垂線の長さが全て等しくなるので、この仮想軸を回転軸Ｂとする。
【００２２】
また同様に、ピエゾ素子３３とピエゾ素子３２の中点と、ピエゾ素子３３とピエゾ素子３１の中点を結ぶ線を仮想軸とする。この仮想軸を含む平面においてこの仮想軸に対しピエゾ素子３１から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３２から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３３から下ろした垂線の長さが全て等しくなるので、この仮想軸を回転軸Ｃとする。
そして、回転軸Ａと回転軸Ｂと回転軸Ｃをそれぞれ軸として第２の半透過鏡２の傾斜角度を制御する。
【００２３】
まず、回転軸Ａに対して第２の半透過鏡２を回転させる場合は、ピエゾ素子３1とピエゾ素子３２，３３をそれぞれ逆方向に等距離変位させるよう電圧を印加する。これにより、第２の半透過鏡２は回転軸Ａを軸として、例えばピエゾ素子３１側は図の紙面の奥方向へ、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３３側は紙面の手前方向に向って回転する。
【００２４】
同様に回転軸Ｂを軸として、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３１，３３をそれぞれ逆方向に等距離変位させるよう電圧を印加する。これにより、第２の半透過鏡２は回転軸Ｂを軸とし回転する。
【００２５】
また、同様に回転軸Ｃを軸として、ピエゾ素子３３とピエゾ素子３１，３２をそれぞれ逆方向に等距離変位させるよう電圧を印加する。これにより、第２の半透過鏡２は回転軸Ｃを軸として回転する。
【００２６】
このようにして第２の半透過鏡２の回転を行うことで可動鏡となる第２の半透過鏡２の固定鏡となる第１の半透過鏡１に対する傾斜角度を制御できる。
【００２７】
こうすることでピエゾ素子３１，３２，３３の変位による可動鏡となる第２の半透過鏡２への応力を均等分散し、可動鏡にかかる応力に偏りがないようにして可動鏡の固定鏡に対する傾斜角度の制御を行うことができるようになる。
【実施例２】
【００２８】
次に、ファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタのピエゾ素子が４個の場合について説明する。
図３に示したように可動鏡となる第２の半透過鏡２の外周部に４個のピエゾ素子３１，３２，３３，３４が均等に配置されている。
【００２９】
次に、このように構成されたファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタについて本発明の傾斜角度制御方法を図３に基づいて説明する。
可動鏡となる第２の半透過鏡２は、隣り合うピエゾ素子間の中点同士の任意の二箇所を結ぶ仮想軸のうちこの仮想軸を含む平面において各ピエゾ素子から下ろした垂線がどのピエゾ素子からも全て長さが等しくなる仮想軸を回転軸として第２の半透過鏡２は回転させられるようにする。
【００３０】
まず、ピエゾ素子３１とピエゾ素子３２の中点と、ピエゾ素子３３とピエゾ素子３４の中点を結ぶ線を仮想軸とする。この仮想軸を含む平面においてこの仮想軸に対しピエゾ素子３１から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３２から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３３から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３４から下ろした垂線の長さが全て等しくなるので、この仮想軸を回転軸Ａとする。
【００３１】
同様に、ピエゾ素子３１とピエゾ素子３４の中点と、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３３の中点を結ぶ線を仮想軸とする。この仮想軸を含む平面においてこの仮想軸に対しピエゾ素子３１から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３２から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３３から下ろした垂線の長さと、ピエゾ素子３４から下ろした垂線の長さが全て等しくなるので、この仮想軸を回転軸Ｂとする。
【００３２】
すなわち、隣り合うピエゾ素子を結ぶ直線の中点同士を結ぶ直線のうち、各ピエゾ素子からの距離が均等になるものは図３において回転軸Ａと回転軸Ｂである。また、これらの軸は一点で交わるため、いずれの回転軸に対しても制御範囲が対称的となる。さらにこの場合は、可動鏡となる第２の半透過鏡２の中心と回転軸Ａ，Ｂの交点が一致するため、制御範囲は可動鏡中心に対し点対称となる。
そして、回転軸Ａと回転軸Ｂをそれぞれ軸として第２の半透過鏡２の傾斜角度を制御する。
【００３３】
まず、回転軸Ａに対して第２の半透過鏡２を回転させる場合は、ピエゾ素子３１，３４とピエゾ素子３２，３３をそれぞれ逆方向に等距離変位させるよう電圧を印加する。これにより、第２の半透過鏡２は回転軸Ａを軸として、例えばピエゾ素子３１，３４側は図の紙面の奥方向へ、ピエゾ素子３２とピエゾ素子３３側は紙面の手前方向に向って回転する。
【００３４】
同様に回転軸Ｂを軸として、ピエゾ素子３１，３２とピエゾ素子３３，３４をそれぞれ逆方向に等距離変位させるよう電圧を印加する。これにより、第２の半透過鏡２は回転軸Ｂを軸として回転する。
【００３５】
いずれの回転軸に対しても各ピエゾ素子は等しい距離に配置されるため、回転制御の際に各ピエゾ素子の変位によって可動鏡となる第２の半透過鏡２にかかる応力を均等分散でき、応力の集中による可動鏡の破損を防ぐことができる。
【００３６】
なお、第２の半透過鏡を回転制御するためには仮想軸が第２の半透過鏡内に位置することが好ましい。仮想軸が第２の半透過鏡内に含まれると、仮想軸に対して第２の半透過鏡の回転は第１の半透過鏡に対し平行な方向への変位を考慮する必要がなくなる。第１、第２の半透過鏡の位置関係に横ずれが発生しない。また、圧電素子の伸縮方向に直交する方向への力が不要である。このため制御が容易となる。
【００３７】
さらに好ましくは、第２の半透過鏡の第１の半透過鏡側の表面に仮想軸が位置する。この場合、第２の半透過鏡を回転しても第１、第２の半透過鏡の中心間の距離が変わらないため第１、第２の半透過鏡を通過した光の中心波長がずれることを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ファブリ＝ペロー型可変干渉フィルタに限らず同様な構成をとるエタロンについても適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１              第１の半透過鏡
２              第２の半透過鏡
３              圧電素子
３１，３２，３３，３４      ピエゾ素子
Ａ，Ｂ，Ｃ      回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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