(57)【要約】空間的に非一様な光フィルター特性を示す、光放射ビーム（２４０）をフィルタリングするための光フィルタープレート（１３０）を含む調整可能な光フィルター（１０）。光ビーム形成構成要素（１５０、１６０、１７０、２００）は、フィルター（１０）において光入力放射（１８０）を受光して入力放射から放射ビーム（２４０）を形成し、フィルター（１０）から出力するための出力放射（２００）を形成するためにビームをフィルタープレート（１３０）との光相互作用後に受光するために設けられる。更に、作動構成要素（４０、５０、６０、７０、８０）は、フィルタープレート（１３０）の好ましいフィルター特性を選択するために放射ビーム（２４０）に対してフィルタープレート（１３０）を制御可能に移動させるために設けられる。作動構成要素は、ねじ山が前方ねじ面（４００）及び後方ねじ面（４１０）を有するねじ山付き駆動シャフト（８０）と、バックラッシを減らすために駆動シャフト（８０）の前方ねじ面（４００）及び後方ねじ面（４１０）と弾性的に係合するねじ山付きナット領域（３００、３３０）と、を含み、このねじ山付きナット領域（３００、３３０）は、駆動シャフト（８０）部材のねじ山付きナット領域（３００、３３０）に対する回転に応じてフィルタープレート（１３０）を放射ビーム（２４０）に対して移動させるために、フィルタープレート（１３０）と連結している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光放射ビーム（２４０）をフィルタリングするための、空間的に非一様な光フィルター特性を示す光フィルタリング手段（１３０）と、光入力放射（１８０）をフィルター（１０）で受光し、その入力放射から放射ビーム（２４０）を形成し、フィルター（１０）から出力するための出力放射（２３０）を形成するためにビームをフィルタリング手段との光相互作用後に受光する、光ビーム形成手段（１５０、１６０、１７０、２００）と、を有する調整可能な光フィルター（１０）において、
フィルターが、フィルタリング手段（１３０）の好ましいフィルター特性を選択するために、フィルタリング手段（１３０）を放射ビーム（２４０）に対して制御可能に移動させる作動手段（４０、５０、６０、７０、８０）を更に有し、
前記作動手段は、ねじ山が前方ねじ面（４００）及び後方ねじ面（４１０）を有するねじ山付き駆動部材（８０）と、バックラッシを減らすために駆動部材（８０）の前方ねじ面（４００）及び後方ねじ面（４１０）と弾性的に係合する相補的なねじ山付き受け部材（３００、３３０）と、を含み、
前記受け部材（３００、３３０）は、駆動部材（８０）の受け部材（３００、３３０）に対する回転に応じてフィルタリング手段（１３０）を放射ビーム（２４０）に対して移動させるためにフィルタリング手段（１３０）と連結していることを特徴とするフィルター。
【請求項２】
前記受け部材（３００、３３０）は、前記駆動部材（８０）の前方ねじ面（４００）及び後方ねじ面（４１０）に係合するための、互いに弾性的に付勢された第１構成要素（３００）及び第２構成要素（３３０）を有する請求項１記載のフィルター。
【請求項３】
前記駆動部材（８０）は、回転可能に取り付けられたねじ山付きシャフトを有し、前記第１及び第２構成要素（３００，３３０）は、前記シャフトに係合するための第１及び第２ねじ山付き領域を含み、前記第１領域（３００）は、前記フィルタリング手段（１３０）と機械的に連結しており、前記第２領域（３３０）は、前記第１領域に対してほぼ一定角度の向きになるように拘束されている請求項２記載のフィルター。
【請求項４】
前記第１及び第２領域は、磁力及び静電気力のうちの１つ又は２つ以上によって互いに弾性的に付勢される請求項３記載のフィルター。
【請求項５】
前記第１及び第２領域は、それらの間に位置する弾性部材によって互いに弾性的に付勢される請求項３記載のフィルター。
【請求項６】
前記第１及び第２領域は、それらの間のばね（３５０）によって互いに弾性的に付勢される請求項５記載のフィルター。
【請求項７】
前記第２領域は、前記第１領域と機械的に連結した少なくとも１つの表面に摺動可能に係合するための１つ又は２つ以上の突起（３４０）を含むねじ山付きナット（３３０）である請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項８】
前記ねじ山付き受け部材は、前記ねじ山付き駆動部材を受け入れるための小さめの穴を含むコンプライアント部材である請求項１記載のフィルター。
【請求項９】
前記コンプライアント部材は、高分子弾性材料から作られる請求項８記載のフィルター。
【請求項１０】
前記高分子弾性材料は、ナイロン６−６、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン・グリコール、酸化ポリエチレン、及び、ポリエチレンのうちの１つ又は２つ以上を含む請求項９記載のフィルター。
【請求項１１】
前記作動手段は、前記ねじ山付き駆動部材（８０）を制御可能に回転させるモータ（７０）と、前記フィルターで制御信号を受信し、この信号に応答して前記モータを駆動する電子制御アセンブリー（１２０）と、を含む請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記モータ（７０）は、ステッピングモータ、直流モータ、及び、リニアモータのうちの１つ又は２つ以上である請求項１１記載のフィルター。
【請求項１３】
前記放射ビーム（２４０）に対する前記フィルタリング手段（１３０）の空間位置を計測する変換手段（１１０）を含む請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記変換手段（１１０）は、前記放射ビームに対する前記フィルタリング手段の動きに応じて出力電位が変化する電位差計を含む請求項１３記載のフィルター。
【請求項１５】
前記変換手段は、前記放射ビームに対する前記フィルタリング手段の空間位置を計測するための、前記フィルタリング手段と機械的に連結したオプティカルエンコーダーを含む請求項１３記載のフィルター。
【請求項１６】
前記フィルタリング手段（１３０）は、層厚又は組成が空間的に変化して非一様な光フィルター特性をもたらす多層光学エタロン構造を有する請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
前記フィルタリング手段は、格子周期が空間的に変化して非一様な光フィルター特性をもたらす回折格子構造を有する請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１８】
前記フィルタリング手段は、機械式ガイド（４０、５０）で拘束されたステージ（６０）上に取り付けられ、前記作動手段により機械的に駆動されることに応じて前記放射ビームに対してほぼ直線的な軌道で移動する請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１９】
前記光フィルタリング手段（１３０）は、前記ねじ山付き駆動部材の回転に応じて調整可能な回転部材に取り付けられる請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光通信システムに使用される調整可能な光フィルターに関する。
【０００２】
従来の光通信システムは、光ファイバー導波路を通じて相互接続された、複数の空間的に分布されたノードを有する。情報を有する光学的放射は、ノード間で情報を伝達するために導波路を通じて搬送される。本発明の関連における光学的放射は、波長が実質的に１５０ナノメートルから５ミクロンの範囲の電磁放射として定義される。
【０００３】
情報は、波長分割多重化（ＷＤＭ）方法で光学的放射上に変調されることが多く、すなわち、情報は、対応する範囲の光学的放射波長の上に各々が変調されたいくつかのチャンネルに細分される。例えば、波長１．５ミクロンの光学的放射が使用される場合、チャンネルに関連した波長範囲は、順番にほぼ０．８ナノメートルの間隔を空けることがある。特定のチャンネルに関連した放射を分離するために、従来はシステムにおいて光放射フィルターが使用された。
【０００４】
システムが再構成できない場合、そのシステムの光フィルターは、製造時に特定チャンネルの放射波長に対して設定される。しかし、通信システムが再構成可能であるべきであるという要求が増えており、これは、そのようなシステムが少なくとも数チャンネルの範囲に亘って調整可能な光フィルターを含むことを必要とする。
【０００５】
機械的に調整可能な光放射フィルターは、例えば、実験室用又は天体用の分光計において周知であるが、このようなフィルターは、例えばノードを再構成する時、チャンネル間で選択をするのに頻繁な調整が必要な現代の光通信システムに用いるにはあまりにもコストが高く、信頼性がなく、かさばって、そして速度が遅いと従来から考えられている。更に、頻繁に調節された時に精密な機構が摩耗の問題にさらされ、このような摩耗は、調節精度を制限することがある機械的バックラッシをもたらすことが知られている。結果として、光通信システムには、熱的に調整された光放射フィルターと電子的に切換可能な光フィルターとが従来から使用されている。
【０００６】
米国特許第５，４５９，７９９号には、ＷＤＭ多重化通信システム用の調整可能光フィルターが説明されている。このフィルターは、反射格子の直列の配列を有し、それぞれの格子は、格子に関連したチャンネルに対応する波長範囲に亘って放射を遮断するように作動できる。更に、フィルターが、通常、配列に入射するＷＤＭ放射を含む全てのチャンネルを遮断するように作動できるように、格子は、互いに異なるチャンネルを遮断するように組み立てられる。各反射格子には、それを離調する電極又は加熱素子が設けられ、電極又は素子に加えられた制御信号は、直列配列を通じて選択的に伝達される１つ又は２つ以上の目標とするチャンネルと一致しないようにその電極又は要素に関連した格子の波長範囲を移すことができる。この配列には、連続的に調整できないという欠点があり、その調整は、その格子の放射遮断帯域幅に対応する不連続の波長ステップでのみ切り換えることができる。このようなフィルターを含む通信システムが、例えば、チャンネルの波長間隔が０．８ナノメートルから０．３ナノメートルに減らされるといった更に細かい波長ステップが要求される将来にアップグレードを受ける場合、そのような不連続ステップは制約となる。更に、細かい調整分解能を得るために、直列配列に多くの反射格子を組み込むことが必要であり、装置が複雑になり製造コストが上がる。
【０００７】
光通信システムには、将来のシステムのアップグレードに対処するために、連続して調整可能か又は少なくとも十分に細かい波長ステップで調整可能なフィルターを組み込むことが必要であることを本発明者は認識した。更に、光通信システム設計における従来の慣例とは異なり、機械的光フィルターが、特にバックラッシを許容できる程度まで減らすことに関して、将来の光通信システムに容認される性能をもたらすようになり得ることを本発明者は認識した。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、受光した光放射ビームをフィルタリングし、空間的に非一様な光フィルター特性を示す光フィルタリング手段と、フィルターにおいて光学入力放射を受け取ってその入力放射を放射ビームに形成し、フィルターからの出力のための出力放射を形成するために、ビームをフィルタリング手段と光相互作用後に受光する光ビーム形成手段と、を含む調整可能な光フィルターが提供され、本調整可能光フィルターは、フィルタリング手段の好ましいフィルター特性を選択するために、フィルタリング手段を放射ビームに対して制御可能に移動させる作動手段を更に有し、この作動手段は、ねじ部が前方及び後方ねじ面を有するねじ山付き駆動部材と、バックラッシを減らすために駆動部材の前方及び後方ねじ面と弾性的に係合する相補的なねじ山付き受け部材と、を含み、この受け部材は、受け部材に対する駆動部材の回転に応じてフィルタリング手段を放射ビームに対して移動させるために、フィルタリング手段と連結していることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、フィルターを再構成可能型光通信システムで使用可能にするために、光フィルターのバックラッシを十分低レベルまで減らすことができるという利点を提供する。
【００１０】
バックラッシとは、調節の不正確さを補償することができる弾性付勢力を受けない機構の動きの方向に依存する調節の不正確さとして定義される。
【００１１】
都合のよいことには、受け部材は、バックラッシを減らすために、駆動部材の前方及び後方ねじ面に係合するための、互いに弾性的に付勢された第１及び第２構成要素を含む。前縁及び後縁の両方に弾性付勢力を加えることにより、フィルター内のバックラッシが吸収されるようになる。
【００１２】
駆動部材は、好ましくは、回転可能に取り付けられたねじ山付きシャフトを有し、第１及び第２構成要素は、シャフトに係合するための第１及び第２ねじ山付き領域を含み、第１領域は、フィルタリング手段と機械的に連結し、第２領域は、第１領域に対してほぼ一定角度の向きで拘束されている。このような構成は、特にフィルターの機構が使用により摩耗するとき、ねじ山後縁及びねじ山前縁に対して当接を強化する。
【００１３】
コストを抑えるために、フィルターは、容易に入手可能な部品を使用して製造できることが必要である。従って、有利な態様においては、第１及び第２領域を、その間に配置された弾性部材によって互いに弾性的に付勢することができる。都合のよいことには、第１及び第２領域は、その間にあるばね、例えば、コイルばねによって互いに弾性的に付勢される。弾性部材は、変形例として、例えば弾性高分子材料を含むことができる。
【００１４】
第１領域に対して第２領域を回転的に拘束するために、第２領域は、有利にも、第１領域と機械的に連結した少なくとも１つの表面に摺動的に係合するための１つ又は２つ以上の突起を含むねじ山付きナットである。
【００１５】
上述した第１及び第２ねじ山付き領域の使用するのに比べ、フィルターの構成を大幅に簡略化するために、ねじ山付き受け部材は、好ましくは、ねじ山付き駆動部材を受け入れる小さめの穴を含むコンプライアント部材である。このような構成により、必要な部品数は大幅に少なくなるが、コンプライアントな単一受け部材を使用するのは、上述した弾性的に付勢された第１及び第２ねじ山付き部材を使用するよりも速く摩耗しやすい。都合のよいことには、コンプライアント部材は、弾性高分子材料から作られる。
【００１６】
ねじ山付き受け部材が単一の構成要素の場合、それは、有利にも、ナイロン６−６、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン・グリコール、酸化ポリエチレン、及び、ポリエチレンのうちの１つ又は２つ以上から作られる。このような材料は、フィルター内のバックラッシを吸収するのに必要なコンプライアンスを示す。
【００１７】
都合のよいことには、作動手段は、ねじ山付き駆動部材を制御可能に回転させるモータと、フィルターにおいて制御信号を受信し、この信号に応答してモータを駆動する電子制御アセンブリーと、を含む。モータは、ステッピングモータ、直流モータ、及び、リニアモータのうちの１つ又は２つ以上とすることができる。ステッピングモータは、本質的には、光通信システム内の他のデジタル回路とのインタフェースを成すのに適したデジタル装置である。
【００１８】
通信システムにフィルターの調整状態をモニターさせるために、フィルターは、有利にも、フィルタリング手段の放射ビームに対する空間位置を計測する変換手段を含む。この変換手段により、フィルターに接続された通信システムが、フィルターをサーボ機構で制御して好ましいフィルター設定にするために、変換手段及びステッピングモータを含む位置フィードバックループを確立することができる。変換手段は、有利にも、製造コストを低減するために放射ビームに対するフィルタリング手段の動きに応じてその出力電位が変わる電位差計を含む。しかしながら、電位差計は、周知のように、長期間の使用後、摩耗を受け、それが電位差計に騒音を発生させて信頼性を低下させる可能性がある。このような摩耗に対処するために、変換手段は、好ましくは、フィルタリング手段の放射ビームに対する空間位置を計測するためにフィルタリング手段と機械的に連結したオプティカルエンコーダーを含む。
【００１９】
都合のよいことには、フィルタリング手段は、多層光学エタロン構造であり、その層厚又は組成が空間的に変化して非一様な光フィルター特性をもたらす。エタロンは、通信システムの特定チャンネルに対応する放射を分離するのに必要な特定な比較的狭いフィルター特性を与えることができる。
【００２０】
変形例として、フィルタリング手段は、好ましくは、回折格子構造であり、その格子周期が空間的に変化して非一様な光フィルター特性をもたらす。
【００２１】
操作中、フィルタリング手段を、フィルターが振動や他の環境の影響を比較的受けないように、望ましくは放射ビームに対してしっかりと保持すべきである。したがって、フィルタリング手段は、有利にも、機械式ガイドよって拘束されたステージに取り付けられ、作動手段によって機械的に駆動されることに応じて放射ビームに対してほぼ直線軌道で移動する。
【００２２】
本発明の実施形態を単に一例として添付図面を参照して以下に説明する。
ここで図１及び図２を参照すると、１０で指示された機械的調整可能光フィルターが示されている。フィルター１０は、関連した蓋２５を有する外部ケーシング２０、ケーシング２０にねじ止めされた装着ブロック３０、及び、互いに平行に配置された機械式ガイド４０，５０を含み、その機械式ガイドの間には、６０で指示された移動式ステージがガイド４０，５０内に形成された精密機械加工スロット６５に取り付けられる。ブロック３０は、ステッピングモータ７０を含み、その回転可能なねじ山付きシャフト８０は、ガイド４０，５０の細長い軸線と平行な方向に、且つそれらの中間に配置される。ステージ６０は、ステージ６０に取り付けられ、シャフト８０のねじ山に係合するねじ山付きナットアセンブリー９０を含む。ステージ６０は、更に、ブロック３０及びガイド４０，５０に対して固定された位置及び向きでケーシング２０に取り付けられた側面位置変換器１１０と連結された突起１００を含む。フィルター１０は、フィルター１０が組み込まれた光通信システムの他の部分（図示せず）とインタフェースバス１２５を通じて接続可能な電子制御回路１２０を更に含む。回路１２０は、駆動バスを通じてモータ７０につながれ、且つ変換器バスを通じて位置変換器１１０につながれている。
【００２３】
ステージ６０はまた、光学エタロンとして機能する複数の光学層が、製造中配置された光フィルタープレート１３０を含む。これらの層は、プレート１３０に沿って空間的にテーパが付けられた厚さを有するように配置され、プレート１３０は、伝達波長がプレート１３０に沿って空間的に変化する伝達応答を示す。変形例として、これらの層は、プレート１３０に沿って空間的に変化する伝達応答をもたらすために、空間的に変化する組成を有するように作ることができる。プレート１３０は、プレートの細長い軸線がケーシング２０内の矢印１４０で示すステージ６０の移動方向と平行になるようにフィルター１０内のステージ６０上に取り付けられる。プレート１３０を作る方法は、当業技術で周知である。
【００２４】
変形例として、プレート１３０は、複数の光学層の代わりに回折格子構造を含むことができ、その格子構造は、それに沿って空間的に非一様な格子周期を有する。
【００２５】
フィルター１０は、ガイド４０，５０及びブロック３０と一定の空間的関係でケーシング２０上にそれぞれ取り付けられた第１及び第２ミラー１５０，１６０を含む。ミラー１５０，１６０は、それらの反射面が矢印１４０で指示される方向に対して４５°の角度、すなわち、ガイド４０，５０の細長い軸線に対して実質的に４５°になるように向けられる。フィルター１０は、更に、第１光ファイバー導波路１８０からの放射を受光し、且つ対応するケーシング２０内の第１自由空間放射ビーム１９０を使用時に出力するための入力オプティカルインタフェース１７０と、第２の自由空間放射ビーム２１０を使用時に受光し、それを第２の光ファイバー導波路２３０内への放射として結合する出力オプティカルインタフェース２００と、を含む。
【００２６】
ステッピングモータ７０をフィルター１０の変形実施形態において他の種類のモータと取り替えることができること、例えば、ステッピングモータ７０の代わりに、ねじ山付きシャフト８０を作動する直流モータ、リニアモータ、又は、電磁モータのうちの１つ又は２つ以上を使用することができることが理解される。
【００２７】
ここで、フィルター１０の動作を図１及び図２を参照して説明する。数チャンネルの放射成分を含む入力放射が、ファイバー導波路１８０に沿ってオプティカルインタフェース１７０に誘導される。インタフェース１７０は、その入力放射から第１ミラー５０の反射面に伝搬する第１放射ビーム１９０を形成する。第１ミラー１５０は、そこで受光した放射を反射し、プレート１３０に向かって伝搬する第３放射ビーム２４０を形成し、第３ビーム２４０は、プレート１３０の領域で垂直に受光される。プレート１３０の領域によって伝達された伝達波長の範囲に対応する第３ビーム２４０の放射成分は、プレート１３０を通って伝達され、それが受光される第２ミラー１６０に向かって前方に伝搬する。第２ミラー１６０は、そこで受光した放射を反射して、第２のオプティカルインタフェース２００まで通過する第２ビーム２１０を形成し、この第２ビームは、第２オプティカルインタフェースで集められて第２ファイバー導波路２３０の中に集束され、それに沿って更に伝搬する。
【００２８】
ミラー４０，５０に対して横方向にステージ６０を移動させることにより、第３ビーム２４０をプレート１３０の優先的に選定された領域で受光し、それによってフィルター１０を調整する。位置変換器１１０は、ミラー１５０，１６０に対する、従って第３ビーム２４０に対するステージ６０の位置を感知し、それによりフィルター１０が調整される波長の指示を与える。ステージ６０は、ステッピングモータ７０を使用してシャフト８０を回転させることによって、第３ビーム２４０に対して移動される。モータ７０は、通信システム（図示せず）からインタフェースバス１２５を通じて回路１２０で受信される制御命令に応じて、シャフト８０を何段階で回転すべきかを決定する制御回路１２０から電力供給される。更に、制御回路１２０はまた、位置感知信号を変換器１１０から受信し、それをインタフェースバス１２５を通じてシステムに出力するのに適したデジタルフォーマットに処理するように作動できる。処理された位置感知信号をモニターすることにより、システムは、フィルター１０を好ましい波長に調整することができる。
【００２９】
変換器１１０は、都合のよいことには、ステージ６０の高い位置精度がそれほど重要ではない低コストの用途の電位差計である。より高い位置感知精度が要求されるとき、変換器１１０は、例えば、モアレ縞計数技術を利用する光学変換器、又は、オプティカルエンコーダーであるのがよい。
【００３０】
ナットアセンブリー９０は、バックラッシを実質的になくすために本発明者によって開発された。このようなバックラッシの低減は、フィルター１０に対して向上された調節精度及び光学調整の正確さを与える。更に、ナットアセンブリー９０はまた、シャフト８０のねじ山の摩耗に順応することができ、それにより、上述した電子的に調整可能なフィルターに比べて、フィルター１０の信頼性を将来の光通信システムでの数年に亘る長期間の使用を満足させる程度にまで上げることができる。
【００３１】
ここで、ナットアセンブリー９０を図３及び図４を参照して説明する。ナットアセンブリー９０は、ステージ６０に取り付けられたアセンブリーケーシングを有し、このケーシングは、ねじ山付きシャフト８０に係合するためのねじ穴を有する第１ナット領域３００を含む。アセンブリーケーシングは、更に、その横方向の両側面に２つのスロット３１０を備え、また、スロット３１０の間に図４に示すような円形の細長い空隙領域３２０を含む。第１ナット領域３００は、空隙領域３２０の一端に形成される。ケーシングは、例えば、内部に空隙領域３２０及びスロット３１０が圧延され、第１ナット領域３１０の穴及びそれに関連したねじ山が形成された青銅、アルミニウム、又は、ステンレス鋼から作ることができる。
【００３２】
アセンブリー９０は、更に、シャフト８０に係合するための中央のねじ穴を含む第２ねじ山付きナット３３０を有する。ねじ山付きナット３３０は、スロット３１０と摺動係合する２つの突起３４０を含む。第１ナット領域３００と第２ねじ山付きナット３３０との間の空隙領域３２０には、圧縮コイルばね３５０が組み込まれる。
【００３３】
操作中、ばね３５０は圧縮状態に維持され、第１及び第２ナット３００，３３０を分離するほぼ一定の付勢力が加えられる。ナット３００，３３０の両方がねじ山付きシャフト８０に係合し、一定の相互の相対的角度方向及び分離を維持する結果として、付勢力は、シャフト８０がステージ６０を外部ケーシング２０内で移動させるためにナット３００，３３０及びステージ６０に対して回転される時にほぼ一定のままである。
【００３４】
ばね３５０は、フィルター１０の変形実施形態において他の種類の弾性構成要素と取り替えることができること、例えば、ばね３５０は、バックラッシを吸収するためにナット３００，３３０の間に反発力又は引力をもたらす弾性部材で置き換えることができることが理解される。
【００３５】
突起３４０は、例えば隙間２５ミクロン以下でスロット３１０に精密に適合することが好ましい。そのような精密な適合は、モータ７０がシャフト８０の回転方向を逆転した時にスロット３１０の側縁に接触する突起３４０により生じる振動がプレート１３０の擾乱を引き起こさず、従ってフィルター１０の光学性能を低下させないことを保証する。
【００３６】
ナット３００，３３０を互いに反発させるばね３５０によって作り出された付勢力は、フィルター１０のバックラッシを減らすのに有効である。更に、その力はまた、シャフト８０のねじ山、及び、シャフト８０に係合するナット３００，３３０のねじ山に対しても発生する摩耗を相殺する。
【００３７】
必要に応じて、コイルばね３５０は、ナット３００，３３０を互いに分離する力を加えることができる別の種類のコンプライアント構成要素で置き換えることができ、例えば、ばね３５０の代わりに弾性圧縮性ポリマースリーブを使用することができる。
【００３８】
ナットアセンブリー９０には、バックラッシを吸収するほぼ一定の力をもたらすという恩典がある。変形例として、バックラッシは、ナットアセンブリー９０に頼らずに、外部ケーシング２０に対してステージ６０を弾性的に付勢することにより、例えばステージ６０とケーシング２０との間に圧縮ばねを含むことにより減らすことができるが、ケーシング２０に対してステージ６０をそのように弾性的に付勢することは、ステージ６０がケーシング２０に対して移動される時にケーシング２０とステージ６０との間に生じた力が変動し、それによってナットアセンブリー９０が使用された場合に比べてシャフト８０のねじ山のより不均一な摩耗をもたらすという欠点を有する。
【００３９】
ここで、ナットアセンブリー９０の動作を図５を参照して更に詳細に説明する。ばね３５０は、４１０で指示されるシャフト８０のねじ山の後方ねじ面に第１ナット３００を係合する反発力Ｆ１を発生する。更に、ばね３５０はまた、４００によって指示されるシャフト８０のねじ山の前方ねじ面に第２ナット３３０を係合する対応する反発力Ｆ２を発生する。前縁及び後縁の両方を弾性的に係合することにより、フィルター１０においてバックラッシを大幅に減らすことができる。
【００４０】
アセンブリー９０を、製造を簡単にするのに変更することができる。変形アセンブリー９０を図６に示し、シャフト８０に係合する第２ナット５００は直線的な外形を有する。アセンブリー９０のためのケーシング５１０の変形実施形態は、第２ナット５００を摺動可能に収容するための矩形の空隙を含む。この空隙は、フライス作業によって作り出すことができる。更に、第２ナット５００が取り付けられている時には、作動時に第２ナット５００の横方向の動きを制限するために、取外し可能な保持プレート５２０をケーシング５１０内にねじ止めすることができる。
【００４１】
アセンブリー９０は、図７に示すように更に簡略化することができる。ナットアセンブリーは、ステージ６０に取り付けられ、シャフト８０のねじ山に係合するための貫通ねじ穴を含むコンプライアント・ポリマーブロック６００として実装することができる。ブロック６００がコンプライアントであることから、それは、シャフト８０のねじ山の前方及び後方ねじ面の両方を弾性的に係合するのに有効である。概念的には、上述の第１及び第２ナット３００，３３０はブロック６００の形態に効果的に融合され、ブロックの材料がねじ面上に係合する弾性付勢力をもたらす。製造時、作動時のシャフト８０とブロック６００との弾性係合を得るのに、シャフト８０を収容するブロック６００の穴を少し小さめにするようにすることは重要であり、穴が大き過ぎるとバックラッシが現れることになる。
【００４２】
ブロック６００は、好ましくは、ナイロン６−６、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン・グリコール、酸化ポリエチレン、及び、ポリエチレンのうちの１つ又は２つ以上の弾性ポリマーから作られる。
【００４３】
変形例として、ブロック６００は、金属又は金属合金、例えばステンレス鋼、青銅、又は、アルミニウムから作ることができ、シャフト８０のねじ山は、シャフト８０を収容するためにブロック６００の穴に形成された対応するねじ山の前方及び後方ねじ面の両方に弾性的に係合するために、一層のコンプライアントポリマーでコンフォーマルに被覆される。しかし、このような変形装置が使用される場合、製造許容誤差は、図１から図４に示すナットアセンブリー９０の許容誤差と比較してもっと精密に調整されなければならない。
【００４４】
本発明の範囲から逸脱することなく、当業者がフィルター１０に対して修正を行うことができることが理解される。例えば、シャフト８０のねじ山と第１及び第２ナット３００，３３０の相補的なねじ山とは、正弦波の断面形状とすることができる。変形例として、ねじ山は、矩形の断面形状を有し、ＰＴＦＥのようなコンプライアントポリマーの層でこのようなねじ山の前縁及び後縁を被覆することができる。
【００４５】
上述の例において、シャフト８０に係合する単一のナットを、シャフト８０のねじ山とナットのねじ山との間の許容間隙を充填する石油系潤滑油、オイル、又は、潤滑パウダーなどの粘性充填剤と共に備えるナットアセンブリー９０の使用は、フィルター１０のバックラッシを減らすための満足な解決法ではなく、このような粘性充填剤は、フィルター１０の使用時にそれ自体を再分配することができ、それにより、モータ７０がステージ６０を好ましい位置まで移動させるように命令された時にケーシング２０内のステージ６０の位置を再現できず、このような非再現性がバックラッシとして現れるということが理解される。
【００４６】
上述の例において、シャフト８０は、例えばモータ７０の円形重ね板ばねによりそれ自体が弾性的に付勢され、シャフト８０は、ガイド４０，５０及び外部ケーシング２０に対して軸線方向の直線的なバックラッシを示さない。
【００４７】
フィルター１０は、上述の例において、第３ビーム２４０に対して直線的に作動される光フィルタープレート１３０をその上に有するステージ６０を含むものとして説明されたが、ステージ６０がそれに対するシャフト８０の回転によって回転される回転部材として実施されるように、フィルター１０を変更することができることが理解される。シャフト８０のねじ山は、そのねじ山の前縁及び後縁に係合することができる回転部材の相補的構造に係合することができる。
【００４８】
上述の例において、第１ナット３００，３３０間の弾性付勢力は、ナット３００，３３０をシャフト８０のねじ山前縁及び後縁に弾性係合させるようにするためにコイルばね３５０によってもたらされる。フィルター１０の変形実施形態では、ばね３５０が省かれて代わりに磁気構成要素が使用され、ナット３００，３３０に力を加えてシャフト８０に弾性係合させるようにすることができる。磁気構成要素は、引力又は反発力を適宜提供するように配置することができる。更に、この磁気構成要素は、永久磁石材料及び電磁石のうちの１つ又は２つ以上を基本にすることができる。
【００４９】
ナット３００，３３０をシャフト８０に弾性係合させる弾性力の静電気的な発生もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による機械的調整可能な光放射フィルターの概略平面図である。
【図２】図１に示すフィルターの概略側面図である。
【図３】図１及び図２に示すフィルターのねじ山付きナットアセンブリーの側面図である。
【図４】図３に示すナットアセンブリーの端面図である。
【図５】図３及び図４に示すナットアセンブリーの拡大図である。
【図６】図１及び図２に示すフィルターに使用するナットアセンブリーの変形形態を示す図である。
【図７】図１及び図２に示すフィルターに使用するナットアセンブリーの更なる変形形態を示す図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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