(57)【要約】      （修正有）【課題】反射膜間の距離を高い精度で維持又は変化させることが可能であり、高い波長選択特性を有する波長選択素子を提供する。【解決手段】透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する表面ＰＬ１、ＰＬ２を有する一対の基板１１と、互いに対向する表面の各々上に形成された一対の反射膜１２と、一対の基板の各々に接して一対の基板の各々を互いに対して支持する熱伸縮部１３と、熱伸縮部の温度を変化させる調温部１４と、を有する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する表面を有する一対の基板と、
前記互いに対向する表面の各々上に形成された一対の反射膜と、
前記一対の基板の各々に接して前記一対の基板の各々を互いに対して支持する熱伸縮部と、
前記熱伸縮部の温度を変化させる調温部と、を有することを特徴とする波長選択素子。
【請求項２】
前記一対の基板の前記間隙の距離を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記一対の基板の前記間隙の距離に基づいて前記調温部の調温動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項３】
前記検出部は、前記互いに対向する表面上の異なる位置に設けられ、互いに独立して前記一対の基板の前記間隙の距離を検出する複数の検出素子を有することを特徴とする請求項２に記載の波長選択素子。
【請求項４】
前記熱伸縮部は、互いに離間する複数の伸縮部材を有し、
前記調温部は、前記複数の伸縮部材の各々を独立して加熱及び冷却する複数の熱電変換素子を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の波長選択素子。
【請求項５】
前記複数の伸縮部材は、前記一対の反射膜に垂直な方向から見たときに前記一対の反射膜を中心として回転対称に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の波長選択素子。
【請求項６】
前記一対の基板のうちの一方は、前記一対の反射膜及び前記熱伸縮部間に設けられ、前記一対の基板の他方に当接する当接部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の波長選択素子。
【請求項７】
前記熱伸縮部は、熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂材料からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の波長選択素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタなどの波長選択素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルタは、例えば、入射された光の中から所定の波長帯域の光を選択的に出射するように構成された波長選択素子である。例えば、波長選択素子は、互いに対向する一対の反射膜を有する。波長選択素子の波長選択特性（フィルタリング特性）は、当該一対の反射膜間の光学距離によって定まる。また、当該一対の反射膜を変位させる構成を有し、これによって波長選択特性が調節可能な波長可変型の波長選択素子が知られている。
【０００３】
また、波長選択素子は、撮像や光学的な信号処理など、種々の用途に用いられることができる。例えば、特許文献１には、透明媒体の光入射面及び光出射面にそれぞれ設けられた第１及び第２の反射膜と、当該第１及び第２の反射膜間の光学的な共振長を可変する共振長可変媒体とを有する可変光減衰器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2016-161802号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高い波長選択特性を得ることを考慮すると、波長選択素子には、例えば、所望の光のみを確実にかつ安定して出力することが求められる。従って、例えば、波長選択素子における一対の反射膜は、その反射膜間の光学距離が確実に所望の距離となるように配置されることが好ましい。また、波長可変型の波長選択素子においても、当該一対の反射膜は、当該光学距離が確実に所望の距離となるように変位させられることが好ましい。
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、反射膜間の距離を高い精度で維持又は変化させることが可能であり、高い波長選択特性を有する波長選択素子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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する表面を有する一対の基板と、互いに対向する表面の各々上に形成された一対の反射膜と、一対の基板の各々に接して一対の基板の各々を互いに対して支持する熱伸縮部と、熱伸縮部の温度を変化させる調温部と、を有することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施例１に係る波長選択素子の上面図である。
【図１Ｂ】実施例１に係る波長選択素子の断面図である。
【図２Ａ】実施例１に係る波長選択素子の模式的な動作説明図である。
【図２Ｂ】実施例１に係る波長選択素子の制御部による制御テーブルの例を示す図である。
【図３】実施例２に係る波長選択素子の上面図である。
【図４Ａ】実施例３に係る波長選択素子の上面図である。
【図４Ｂ】実施例３に係る波長選択素子の断面図である。
【図４Ｃ】実施例３に係る波長選択素子の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１Ａは、実施例１に係る波長選択素子１０の上面を模式的に示す図である。図１Ｂは、波長選択素子１０の断面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１Ａ及び図１Ｂを用いて、波長選択素子１０の構成について説明する。なお、波長選択素子１０は、例えば、光学フィルタである。
【００１１】
波長選択素子１０は、互いに対向する透光性の一対の基板（以下、基板対と称する場合がある）１１を有する。基板対１１は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、シリコンなどからなる。また、図１Ｂに示すように、基板対１１は、平板形状の第１の基板１１Ａ及び第２の基板１１Ｂが互いに対向して配置された構造を有する。なお、本明細書において、透光性とは、光（可視光）を含む電磁波のうち、少なくとも一部の電磁波を透過する特性をいう。
【００１２】
また、図１Ｂに示すように、基板対１１は、各々が間隙（第１の間隙、基板間距離又は表面間距離）ＧＰ１をおいて互いに対向する一対の表面（以下、表面対と称する場合がある）ＰＰを有する。表面対ＰＰは、第１の基板１１Ａに設けられた第１の表面ＰＬ１と、第２の基板１１Ｂに設けられた第２の表面ＰＬ２とからなる。
【００１３】
本実施例においては、第１の表面ＰＬ１は第１の基板１１Ａの主面の一方であり、第２の表面ＰＬ２は第２の基板１１Ｂの主面の一方である。すなわち、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは、主面同士が互いに対向して配置されるように構成されている。また、図１Ｂに示すように、本実施例においては、第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２は、互いに平行に配置されている。なお、本実施例においては、図１Ａに示すように、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは矩形の平面形状を有する。
【００１４】
波長選択素子１０は、間隙（第２の間隙又は膜間距離）ＧＰ２をおいて互いに対向して配置され、電磁波を選択的に透過する特性を有する一対の反射膜（以下、反射膜対と称する場合がある）１２を有する。反射膜対１２の各々は、例えばＡｇ及びＡｇを含む合金からなる薄膜であり、透過性を有する反射膜（反射性の膜）である。本実施例においては、図１Ａに示すように、反射膜対１２は、反射膜対１２に垂直な方向から見たとき、円形の形状を有する。
【００１５】
また、図１Ｂに示すように、反射膜対１２は、基板対１１における第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２の各々上に形成されている。具体的には、反射膜対１２は、第１の基板１１Ａの第１の表面ＰＬ１上に設けられた第１の反射膜１２Ａと、第２の基板１１Ｂの第２の表面ＰＬ２上に設けられた第２の反射膜１２Ｂとからなる。本実施例においては、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは、その互いに対向する表面が互いに平行に配置されている。
【００１６】
反射膜対１２は、例えば、ファブリペローエタロンを構成する。第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは、間隙ＧＰ２の距離（光学距離）を共振器長とする光共振器を構成する。
【００１７】
波長選択素子１０は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの各々に接して第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの各々を互いに対して支持する熱伸縮部（以下、単に伸縮部と称する）１３を有する。伸縮部１３は、温度に応じて伸縮し、基板対１１における間隙ＧＰ１を維持又は変化させる。例えば、伸縮部１３は、熱膨張及び熱収縮（熱による体積変化）を行う材料からなる。また、伸縮部１３は、基板対１１よりも熱膨張係数が大きい材料からなる。
【００１８】
本実施例においては、伸縮部１３は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを互いに接合する接合部として機能する。例えば、伸縮部１３は、熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂材料、例えばアクリル樹脂、シリコン樹脂及びエポキシ樹脂などからなる。
【００１９】
図１Ｂに示すように、本実施例においては、伸縮部１３は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間に設けられている。従って、伸縮部１３は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間において第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを互いに相対的に変位させる（両者を離れさせ又は近づかせる）。また、基板対１１は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間において互いに接合されている。
【００２０】
なお、図１Ａに示すように、本実施例においては、反射膜対１２は基板対１１の中央部に設けられ、伸縮部１３は基板対１１の周辺領域に形成されている。また、伸縮部１３は、反射膜１２に垂直な方向から見たとき、反射膜対１２を取り囲むように設けられている。
【００２１】
また、本実施例においては、伸縮部１３は、反射膜対１２を中心として回転対称に配置され、互いに離間する複数の伸縮部材１３Ａを有する。本実施例においては、伸縮部１３は、９０度回転対称に配置された４つの伸縮部材１３Ａを有する。図の明確さのため、図１Ａには、伸縮部１３（伸縮部材１３Ａ）の領域にハッチングを施している。
【００２２】
波長選択素子１０は、伸縮部１３の温度を変化させる調温部１４を有する。例えば、調温部１４は、伸縮部１３を加熱及び冷却して伸縮部１３の温度調節を行う。例えば、調温部１４は、電圧の印加によって熱を放出又は吸収する熱電変換素子１４Ａを有する。熱電変換素子１４Ａは、例えばペルチェ素子を含む。
【００２３】
また、調温部１４は、電熱変換素子１４Ａから放出された熱を伸縮部１３に伝導し、又は電熱変換素子１４Ａが吸収する熱を伸縮部１３から伝導する熱伝導部１４Ｂを有する。熱伝導部１４Ｂは、例えば、高い熱伝導率を有する金属材料、例えば銅合金及びアルミ合金などからなる。
【００２４】
本実施例においては、熱伝導部１４Ｂは、第２の基板１１Ｂの側面及び底面（第２の表面ＰＬ２とは反対側の主面）に接している。熱伝導部１４Ｂは、第２の基板１１Ｂの位置を保持する保持部材として機能する。また、熱伝導部１４Ｂは、反射膜対１２に垂直な方向から見たとき、反射膜対１２の領域、すなわち光透過領域に開口部ＡＰを有する。
【００２５】
また、本実施例においては、熱電変換素子１４Ａは、熱伝導部１４Ｂの周囲（側面）に設けられている。熱電変換素子１４Ａは、熱伝導部１４Ｂの周囲から熱伝導部１４Ｂに熱を与える（受ける）。
【００２６】
換言すれば、本実施例においては、調温部１４は、第２の基板１１Ｂの側面及び底面を加熱及び冷却する。伸縮部１３は、第２の基板１１Ｂが加熱及び冷却されることで、第２の基板１１Ｂを介して加熱及び冷却される。これによって熱膨張及び熱収縮（体積変化）を行う。
【００２７】
波長選択素子１０は、調温部１４による伸縮部１３の調温動作を制御する制御部１５を有する。本実施例においては、制御部１５は、熱電変換素子１４Ａに接続され、熱電変換素子１４Ａに印加する駆動電圧（制御電圧ＣＶ）の生成及びその調節を行う。また、制御部１５は、この制御電圧ＣＶを熱電変換素子１４Ａに印加する。熱電変換素子１４Ａは、制御電圧ＣＶに応じて熱の放出及び吸収を行う。
【００２８】
また、本実施例においては、波長選択素子１０は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂにおける表面対ＰＰの間隙ＧＰ１の距離を検出する間隙検出部（以下、単に検出部と称する）１６を有する。検出部１６は、本実施例においては、基板対１１の第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２上にそれぞれ形成され、間隙をおいて互いに対向して配置された第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂからなる。
【００２９】
検出部１６における第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂは、間隙ＧＰ１の距離に応じて静電容量が変化する平行平板コンデンサとして機能する。本実施例においては、第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂは、基板対１１の第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２上にそれぞれ膜状に形成されている。また、第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂは、それぞれ第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂを取り囲むように環状に形成されている。
【００３０】
また、本実施例においては、波長選択素子１０は、検出部１６の第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ接続された第１及び第２の接続電極１７Ａ及び１７Ｂからなる接続電極対１７を有する。第１及び第２の接続電極１７Ａ及び１７Ｂは、基板対１１の側部（本実施例においては角部）から、それぞれ第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂに接続されている。
【００３１】
また、本実施例においては、波長選択素子１０は、反射膜対１２を透過する光の波長（選択波長）を算出する選択波長算出部（以下、本実施例においては単に算出部と称する）１８を有する。具体的には、算出部１８は、接続電極１７を介して検出部１６の第１及び第２の検出電極１６Ａ及び１６Ｂ間に生じた静電容量（検出容量ＤＱ）を検出することで、表面対１１の間隙ＧＰ１の距離を検出する。そして、算出部１８は、当該検出した間隙ＧＰ１に基づいて反射膜対１２の間隙ＧＰ２（膜間距離）を算出し、これによって波長選択素子１０の選択波長を算出する。
【００３２】
また、本実施例においては、制御部１５は、算出部１８による算出結果（選択波長の実測値）に基づいて、調温部１４の制御値（制御電圧ＣＶ）を補正（校正）する。すなわち、本実施例においては、波長選択素子１０は、検出部１６によって検出された実際の間隙ＧＰ１の距離（すなわち波長選択特性）をフィードバックしつつ、伸縮部１３の伸縮動作（共振器長の調節動作）を制御する。
【００３３】
なお、波長選択素子１０は、例えば外部から、波長選択特性の設定値、当該設定値までの変化速度や変化条件などを指定する情報が入力される入力部（図示せず）を有していてもよい。例えば、波長選択素子１０の制御部１５は、当該入力部から取得した特性の設定値に基づいて、調温部１４の調温動作の制御を行うことができる。なお、例えば、制御部１５は、当該設定値を取得していない場合、起動時又は直前における反射膜対１２の間隙ＧＰ２を保持するように、又は間隙ＧＰ２の初期設定値となるように、調温部１４を制御してもよい。
【００３４】
次に、図２Ａを用いて波長選択素子１０の動作について説明する。図２Ａは、図１Ｂと同様の断面図である。図２Ａを用いて、入射光ＩＬが波長選択素子１０に入射してから選択光ＳＬとして外部に取出されるまでの動作を模式的に示す図である。まず、入射光ＩＬは、第１の基板１１Ａを介して波長選択素子１０に入射する。入射光ＩＬは、第１の基板１１Ａを透過した後、反射膜対１２の第１の反射膜１２Ａを透過する。
【００３５】
入射光ＩＬのうち、反射膜対１２の間隙ＧＰ２（膜間の光学距離）に対応する波長の光は第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間で多重反射を繰り返して残存し、他の波長の光は反射する。この残存した波長の光は、選択光ＳＬとして第２の反射膜１２Ｂを透過する。そして、選択光ＳＬは、第２の反射膜１２Ｂを透過した後、第２の基板１１Ｂから出射する。このようにして、波長選択素子１０は、入射された光（電磁波）を選択的に出力（透過）する。
【００３６】
なお、本実施例においては、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは間隙をおいて互いに対向している。すなわち、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間には空気が存在するのみとなっている。また、調温部１４の熱伝導部１４Ｂは、反射膜対１２の領域に開口部ＡＰを有する。
【００３７】
従って、波長選択素子１０における光の透過領域に設けられた部材は、基板対１１及び反射膜対１２のみとなっている。従って、入射光ＩＬや選択光ＳＬが減衰することが抑制され、多くの所望の選択光ＳＬを取り出すことができる。従って、選択光ＳＬの出力強度が大きく、選択光ＳＬを高い効率で種々の用途に用いることができる。
【００３８】
図２Ｂは、制御部１５が有する調温部１４の制御テーブルの一例を示す図である。例えば、制御部１５は、図に示すように、制御電圧ＣＶ（制御値）に対応する伸縮部１３の温度、反射膜対１２の間隙ＧＰ２、及び反射膜対１２を透過する波長（選択波長）を示すテーブルを有する。制御部１５は、この制御テーブルに基づいて調温部１４の調温動作を制御する。
【００３９】
なお、例えば、伸縮部１３の温度を測定又は設定することが困難である又は好ましくない場合、制御部１５は、伸縮部１３の温度に代えて、伸縮部１３の近傍の第２の基板１１Ｂの温度をパラメータとして記憶してもよい。また、反射膜対１２の間隙ＧＰ２に代えて、基板対１１の間隙ＧＰ１をパラメータとして用いてもよい。
【００４０】
例えば、制御部１５は、設定された選択波長（例えば波長λ１）を目標値とし、当該目標値に対応する制御電圧（例えば電圧Ｖ１）を調温部１４の熱電変換素子１４Ａに印加する。これによって、調温部１４は、基板対１１を加熱及び冷却し、基板対１１（伸縮部１３）が温度Ｔ１となるように調節動作を行う。これによって、伸縮部１３は、当該温度に応じて伸縮動作（体積変化）を行う。
【００４１】
伸縮部１３が伸縮することで、基板対１１の第１の基板１１Ａは、その第１の表面ＰＬ１が第２の基板１１Ｂから離れるように、又は第２の基板１１Ｂに近づくように、第２の基板１１Ｂに対して相対的に移動（変位）する。これによって、反射膜対１２の第１の反射膜１２Ａは、第１の基板１１Ａの移動に応じて変位する。これによって、第１の反射膜１２Ａの第２の反射膜１２Ｂとの間の間隙ＧＰ２が変化する。このように、制御部１５は、調温部１４の制御を行い、反射膜対１２の間隙ＧＰ２、すなわち波長選択特性を調節する。
【００４２】
なお、本実施例においては、制御部１５は、算出部１８から選択波長の実測値を取得し、これに基づいて選択波長と制御電圧ＣＶとの関係を比較及び補正する。すなわち、制御部１５は、検出部１６が検出した基板対１１の間隙ＧＰ１に基づいて、調温部１４の調温動作を制御する。例えば、波長選択素子１０は、所定の温度範囲を外れた温度環境下で使用される場合でも、制御部１５によって制御電圧ＣＶの補正を行うことによって正確な特性で波長選択を行うことができる。
【００４３】
なお、本実施例においては、波長選択素子１０が検出部１６、接続電極１７及び算出部１８を有する場合について説明した。しかし、波長選択素子１０は、検出部１６、接続電極１７及び算出部１８を有していなくてもよい。
【００４４】
例えば、設計上の温度下で波長選択素子１０を使用する場合、伸縮部１３の材料及びこの熱膨張率に基づく間隙ＧＰ１は予め算出しておくことができる。従って、波長選択素子１０は、上記した実際の特性を測定する機能を有していなくとも、調温部１４によって設計上のパラメータに基づいて伸縮部１３を伸縮させればよい。
【００４５】
なお、波長選択素子１０が検出部１６及び算出部１８を有することによって、制御部１５の制御値を実際の特性に基づいて補正することができる。従って、例えば種々の使用環境で使用される場合でも、確実に所望の間隙ＧＰ２に設定されるように反射膜対１２を変位させることができる。
【００４６】
また、上記した基板対１１、反射膜対１２、調温部１４の構成は一例に過ぎない。例えば、基板対１１は円板形状又は多角板形状を有していてもよいし、反射膜対１２は矩形の形状又は多角形状を有していてもよい。また、調温部１４は、基板対１１を加熱又は冷却することで伸縮部１３を加熱及び冷却する場合について説明したが、調温部１４は、伸縮部１３を直接的に加熱及び冷却してもよい。例えば、熱伝導部１４Ｂが伸縮部１３の一部又は全部に接していてもよい。
【００４７】
また、伸縮部１３の構成は一例に過ぎない。本実施例においては、伸縮部１３が回転対称に設けられた複数の伸縮部材１３Ａを有する場合について説明したが、伸縮部１３は複数の伸縮部材１３Ａを有していなくてもよい。例えば、接続電極１７が基板対１１の端部に延びるように形成されていない場合、伸縮部１３は、反射膜対１２の周囲を完全に取り囲むように一体的に形成されていてもよい。
【００４８】
なお、伸縮部１３が複数の伸縮部材１３Ａを有することで、高い自由度で基板対１１（反射膜対１２）の支持及び変位を行うことができる。また、伸縮部１３（及び伸縮部材１３Ａの各々）が反射膜対１２を取り囲むように形成されていることで、変位時における反射膜対１２の間隙ＧＰ２の膜内のムラを防止することができる。
【００４９】
また、複数の伸縮部材１３Ａは、回転対称に設けられていなくてもよい。例えば、伸縮部１３は、複数の伸縮部材１３Ａとして、熱による伸縮材料がドット状に配置されていてもよい。伸縮部１３が複数の伸縮部材１３Ａを有することによって、伸縮部１３の全体としての伸縮動作のムラを防止することができる。例えば、伸縮部１３は、等方的（放射状）に熱膨張又は熱収縮（体積変化）を行う。従って、互いに離間して複数の伸縮部材１３Ａを設けることで、その各々の伸縮方向が安定し、例えば第１の反射膜１２Ａの変位時における第１の反射膜１２Ａの傾斜を防止することができる。
【００５０】
また、本実施例においては、伸縮部１３が熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂材料からなる場合について説明したが、伸縮部１３の構成はこれに限定されない。伸縮部１３は、基板対１１よりも大きな熱膨張率を有する材料から構成されていればよい。なお、伸縮部１３を熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂材料から構成した場合、伸縮部１３を基板対１１の接合部として機能させることができる。従って、他に接合部を設けること、基板対１１内に接合領域を設けることなどが不要となる。従って、基板対１１をコンパクト化することができる。
【００５１】
上記したように、本実施例においては、波長選択素子１０は、透光性を有し、間隙ＧＰ１をおいて互いに対向する表面ＰＰを有する一対の基板１１と、当該互いに対向する表面ＰＰの各々上に形成された一対の反射膜１２と、当該一対の基板１１の各々に接して当該一対の基板１１の各々を互いに対して支持する熱伸縮部１３と、当該熱伸縮部１３の温度を変化させる調温部１４と、を有する。従って、反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の距離を高い精度で維持又は変化させることが可能であり、高い波長選択特性を有する波長選択素子１０を提供することができる。
【実施例２】
【００５２】
図３は、実施例２に係る波長選択素子２０の模式的な上面図である。波長選択素子２０は、調温部２１、検出部２２、平行度算出部２３、選択波長算出部２４及び制御部２５を有する。また、波長選択素子２０は、波長選択素子１０と同様の基板対１１、反射膜対１２及び伸縮部１３を有する。
【００５３】
調温部２１は、互いに独立して熱電変換動作を行う複数（本実施例においては４つ）の熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及び２１Ｄを有する。熱電変換素子２１Ａ〜２１Ｄの各々は、熱伝導部１４Ｂ上に設けられ、熱伝導部１４Ｂを介して伸縮部１３を加熱又は冷却する。
【００５４】
本実施例においては、図３に示すように、反射膜対１２に垂直な方向、すなわち入射光ＩＬの入射方向及び選択光ＳＬの出射方向（光の透過方向）をｚ方向とする。また、反射膜対１２に平行な方向（ｚ方向に垂直な方向）であり、かつ互いに直交する方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向とする。また、ｘ方向及びｙ方向に沿った軸をｘ軸及びｙ軸とし、ｘ軸及びｙ軸によって定義される平面をｘｙ平面とする。
【００５５】
従って、本実施例においては、反射膜対１２の第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは、その互いに対向する表面がｘｙ平面に沿って配置されているものとする。また、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは、ｚ方向において互いに対向して配置されているものとする。また、本実施例においては、基板対１１の第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２は、ｘｙ平面に沿って形成され、ｚ方向において互いに対向している。
【００５６】
本実施例においては、伸縮部１３の４つの伸縮部材１３Ａの各々は、反射膜対１２を挟んでｘ方向に沿って２つ配置され、ｙ方向に沿って２つ配置されている。また、調温部２１の熱電変換素子２１Ａ〜２１Ｄの各々は、伸縮部材１３Ａの各々を独立して加熱及び冷却する。また、制御部２５は、熱電変換素子２１Ａ〜２１Ｄの各々の動作を独立して制御する。
【００５７】
すなわち、本実施例においては、調温部２１は、伸縮部材１３Ａの各々を独立して伸縮させる。従って、例えば、伸縮部材１３Ａの各々を互いに異なる伸縮量で伸縮させることができる。これによって、第１の反射膜１２Ａを、その膜内（ｘｙ平面内）の異なる位置において互いに異なる変位量で変位させることができる。
【００５８】
また、検出部２２は、互いに独立して検出動作を行う複数の検出素子２２Ａ及び２２Ｂを有する。本実施例においては、検出部２２の検出素子２２Ａ及び２２Ｂは、ｘ方向において反射膜対１２を挟んで互いに対向するように配置されている。検出素子２２Ａ及び２２Ｂの各々は、検出部１６と同様に、基板対１１の第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２上にそれぞれ形成された２つの検出電極からなる。
【００５９】
本実施例においては、検出部２２は、検出素子２２Ａ及び２２Ｂによって、反射膜対１２におけるｘ方向の異なる位置での間隙ＧＰ２の変位量の各々を独立して検出する。また、検出部２２においては、検出素子２２Ａ及び２２Ｂの各々に静電容量（検出容量ＤＱ１）が生ずる。従って、基板対１１の間隙ＧＰ１の距離を正確に検出することができる。
【００６０】
また、波長選択素子２０は、当該検出素子２２Ａ及び２２Ｂの各々が検出した反射膜対１２の異なる位置での間隙ＧＰ２に基づいて、第１の反射膜１２Ａの第２の反射膜１２Ｂに対する平行度を算出する平行度算出部２３を有する。本実施例においては、平行度算出部２３は、第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２の平行度を算出する。これによって、例えば、第１の表面ＰＬ１が第２の表面ＰＬ２に対して傾いている場合、その傾き量や方向を検出することができる。なお、選択波長算出部２４は、この検出容量ＤＱ１に基づいて波長選択素子２０の選択波長を算出する。
【００６１】
また、制御部２５は、平行度算出部２３及び選択波長算出部２４の算出結果に基づいて、調温部２１の調温動作を制御する。例えば、制御部２５は、当該算出結果に基づいて、調温部２１の４つの熱電変換素子２１Ａ〜２１Ｄの各々に制御電圧ＣＶ１を印加する。
【００６２】
従って、例えば、調温部２１は、初期又は変位時における反射膜対１２の間隙ＧＰ２の膜内での差を縮小することができる。例えば、調温部２１は、平行度算出部２３が算出した第１の反射膜１２Ａの平行度に基づいて、第１の反射膜１２Ａを意図的にわずかに傾斜させる（例えば膜内の所定の位置のみを変位させる）ことができる。従って、例えば使用環境などによって生じ得る反射膜対１２の膜内の間隙ＧＰ２のムラ及び変位ムラを解消することができる。
【００６３】
なお、本実施例においては、調温部２１が４つの熱電変換素子２１Ａ〜２１Ｄを有し、その各々が互いに独立して動作する場合について説明したが、調温部２１の構成はこれに限定されない。調温部２１は、２つ以上の互いに独立して熱電変換動作を行う熱電変換素子を有していればよい。例えば、調温部２１の熱電変換素子２１Ａ及び２１Ｂは、互いに同一の動作を行ってもよい。
【００６４】
また、本実施例においては、検出部２２がｘ方向に２つの検出素子２２Ａ及び２２Ｂを有する場合について説明したが、検出部２２の構成はこれに限定されない。例えば、検出部２２は、３つ以上の検出素子を有していてもよい。
【００６５】
また、本実施例においても、実施例１と同様に、想定内の環境下で使用される場合など、予め（例えば出荷前に）測定した通りに反射膜対１２が配置及び変位される場合、検出部２２が設けられる必要はない。この場合、制御部２５は、検出部２２の検出結果を用いることなく、出荷時のパラメータに基づいて調温部２１を制御すればよい。
【００６６】
また、本実施例においては、波長選択素子２０が平行度算出部２３を有する場合について説明したが、波長選択素子２０は平行度算出部２３を有していなくてもよい。例えば、基板対１１の平行度は作業者が測定してもよいし、波長選択素子２０に外部から基板対１１の平行度を算出する装置が接続されてもよい。
【００６７】
このように、波長選択素子２０は、検出部２２が互いに独立して検出動作を行う複数の検出素子２２Ａ及び２２Ｂを有する。制御部２５は、複数の検出素子２２Ａ及び２２Ｂが検出した反射膜対１２の間隙ＧＰ２に基づいて調温部２１を制御する。従って、反射膜対１２の実際の位置関係を正確に検出することができ、これに基づいて反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の距離を高い精度で維持又は変化させることができる。
【実施例３】
【００６８】
図４Ａは、実施例３に係る波長選択素子３０の模式的な上面図である。図４Ｂは、波長選択素子３０の模式的な断面図である。図４Ｃは、図４Ｂの破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。図４Ａ〜図４Ｃを用いて波長選択素子３０について説明する。波長選択素子３０は、基板対３１の構成を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有する。
【００６９】
本実施例においては、基板対３１は、反射膜対１２と伸縮部１３との間に設けられ、互いに当接する当接部３２を有する。図４Ｂに示すように、本実施例においては、当接部３２は、反射膜対１２の外周を取り囲むように設けられている。また、伸縮部１３は、当接部３２の外側に形成されている。
【００７０】
より具体的には、本実施例においては、第１の基板３１Ａの第１の表面ＰＬ１は、第１の基板３１Ａの一方の主面（第１の主面）ＭＳ１の中央部分からなる。また、第２の基板３１Ｂにおける第１の表面ＰＬ１（主面ＭＳ１）に対向する主面（第２の主面）ＭＳ２には凹部が設けられており、当該凹部の底面が第２の表面ＰＬ２である。反射膜対１２は、この第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２上にそれぞれ形成されている。
【００７１】
また、図４Ｂに示すように、本実施例においては、当接部３２は、基板対３１の第２の基板３１Ｂの第２の表面ＰＬ２から突出する平坦な頂面の突起ＰＪと、第１の基板３１Ａの第１の表面ＰＬ１とが互いに当接する部分である。突起ＰＪは、その頂面において第１の基板３１Ａに当接する。すなわち、本実施例においては、第２の基板３１Ｂの突起ＰＪが当接部３２をなす。
【００７２】
ここで、図４Ｃを用いて、突起ＰＪ及び当接部３２について説明する。なお、図４Ｃにおいては、一部の図示を省略している。本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板３１Ｂにおける伸縮部１３の配置面（接合用表面）及び第２の表面ＰＬ２から突出した部分である。例えば、本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板３１Ｂの主面ＭＳ２に凹部を形成することによって残存した主面ＭＳ２の部分である。
【００７３】
このように、本実施例においては、第１及び第２の基板３１Ａ及び３１Ｂの一方は、反射膜対１２及び伸縮部１３間に設けられ、その他方に当接する当接部３２を有する。間隙ＧＰ１の距離、すなわち第１及び第２の表面ＰＬ１及びＰＬ２間の対向距離は、当接部３２によって確定される。換言すれば、当接部３２は、間隙ＧＰ１が最小となる基板対３１の位置を画定する。
【００７４】
本実施例においては、例えば、当接部３２が接触している状態の間隙ＧＰ２の距離に対応する選択波長を設定可能な下限値とし、設定値に応じて伸縮部１３を膨張させるような調温をすることで、安定して選択波長を維持又は変化させることができる。例えば、本実施例においては、動作中は下限値に設定している場合を除き、基板同士が離れていることとなる。従って、調温部１４によって伸縮部１３を伸縮させることで、正確に反射膜対１２の間隙ＧＰ２の距離を維持及び変化させることができる。
【００７５】
また、当接部３２を設けることで、少なくとも当接部３２が接する場合には設計上の基板対３１の平行度を確保できる。従って、反射膜対１２の間隙ＧＰ２を変化させる際の初期値が安定する。従って、反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の距離を高い精度で維持又は変化させることができる。
【００７６】
なお、例えば低温での使用など、使用環境によっては、伸縮部１３が過剰に収縮し、当接部３２を支点として第１の基板３１が撓む場合が想定される。しかし、使用開始時において検出部１６を用いて第１の基板３１Ａが平坦さを保持する制御値を初期値（最小値）として設定しておくことで、より安定して動作を行うことができる。
【００７７】
また、本実施例においては、当接部３２は、反射膜対１２を取り囲むように設けられた複数の当接片３２Ａを有する。従って、反射膜対１２の間隙ＧＰ２の初期の平行度を確定することができる。従って、正確に反射膜対１２を変位させることができる。
【００７８】
なお、上記した当接部３２の構成は一例に過ぎない。当接部３２は、反射膜対１２と伸縮部１３との間に設けられていればよい。例えば、当接部３２が複数の当接片３２Ａを有していなくてもよい。また、当接部３２は、反射膜対１２を取り囲んでいなくてもよい。
【００７９】
このように、本実施例においては、波長選択素子３０の基板対３１が当接部３２を有する。すなわち、波長選択素子３０は、伸縮部１３を介して第１及び第２の基板３１Ａ及び３１Ｂが接する部分に加え、これよりも高い硬度の基板すなわち剛体同士が当接する部分とを有する。従って、例えば使用環境などに関わらず、反射膜対１２の間隙ＧＰ２が安定する。従って、反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の距離を高い精度で維持又は変化させることが可能であり、高い波長選択特性を有する波長選択素子３０を提供することができる。
【００８０】
なお、上記した実施例は互いに組み合わせることができる。例えば波長選択素子２０が当接部３２を有していてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０、２０、３０  波長選択素子
１１、３１  一対の基板
１２  一対の反射膜
ＰＰ  一対の表面
１３  伸縮部
１４、２１  調温部
１５、２５  制御部
１６、２２  検出部
１８、２４  選択波長算出部
２３  平行度算出部
【図１Ａ】
2018205473.tif 000003
【図１Ｂ】
2018205473.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2018205473.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
2018205473.tif 000008
【図４Ｂ】
2018205473.tif 000009
【図４Ｃ】
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