(57)【要約】【課題】簡易な構成で、任意の波長成分を含んだ光を得る。【解決手段】波長選択装置１３は、光の入射位置が所定方向に移動するに従って透過波長が線形的に変化することにより、光源から入射される光のうち任意の波長成分の光を選択して出力するＬＶＦ２４と、ＬＶＦ２４を長手方向へ移動させるパルスモータ３１と、ＬＶＦ２４に対して、１９５０ｎｍの光を発光するＬＥＤ２５と、ＬＶＦ２４を透過した光を受光する受光素子２７と、受光素子２７からの電気信号のピークを検出し、受光信号がピークになった時点の前記ＬＶＦ２４の長手方向の位置を基準位置として設定して、その基準位置に基づいて、ＬＶＦ２４の移動量を制御するコントローラ２９と、を備えている。【選択図】図３
2017102264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射位置が所定方向に移動するに従って透過波長が線形的に変化することにより、光源から入射される光のうち任意の波長成分の光を選択して出力するリニアバリアブルフィルタと、
前記リニアバリアブルフィルタを前記所定方向へ移動させる移動手段と、
前記リニアバリアブルフィルタに対して、所定波長の光を発光する発光手段と、
前記発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光する受光手段と、
前記移動手段が前記リニアバリアブルフィルタを前記所定方向へ移動させて、前記受光手段で受光された光に基づく受光信号のピークを検出し、前記受光信号がピークになった時点の前記リニアバリアブルフィルタの前記所定方向の位置を基準位置として設定する基準位置設定手段と、
前記基準位置設定手段により設定された基準位置に基づいて、前記移動手段による前記バリアブルフィルタの移動量を制御する移動制御手段と、
を備えた波長選択装置。
【請求項２】
光源と、
請求項１記載の波長選択装置と、
を備えた波長可変型光源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長選択装置及び光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基本波光を出力する光源部分と、基本波光を入射して基本波光に含まれる所定の波長を選択的に透過する波長選択素子と、を備えたレーザー光源装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のレーザー光源装置においては、波長選択素子は、基本波光の入射によって吸収波長が変化する材料で構成されており、基本波光の入射によって選択波長が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８６１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、波長選択素子は、異なる吸収波長帯を持つ少なくとも２種類の混合材料で構成されたもの、又は異なる吸収波長帯を持つ材料からなる少なくとも２つの分割領域を持つように構成されたものである。このため、波長選択素子の材料によって、選択できる波長成分及びその数が予め制限されてしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、簡易な構成で、任意の波長成分を含んだ光を選択することができる波長選択装置及び波長可変型光源システム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】
【０００７】
本発明に係る波長選択装置は、光の入射位置が所定方向に移動するに従って透過波長が線形的に変化することにより、光源から入射される光のうち任意の波長成分の光を選択して出力するリニアバリアブルフィルタと、前記リニアバリアブルフィルタを前記所定方向へ移動させる移動手段と、前記リニアバリアブルフィルタに対して、所定波長の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光する受光手段と、前記移動手段が前記リニアバリアブルフィルタを前記所定方向へ移動させて、前記受光手段で受光された光に基づく受光信号のピークを検出し、前記受光信号がピークになった時点の前記リニアバリアブルフィルタの前記所定方向の位置を基準位置として設定する基準位置設定手段と、前記設定手段により設定された基準位置に基づいて、前記移動手段による前記バリアブルフィルタの移動量を制御する移動制御手段と、を備えている。
【０００８】
本発明に係る波長可変型光源システムは、前記光源と、前記波長選択装置と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、簡易な構成で、任意の波長成分を含んだ光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】波長可変型光源システムの概略構成図である。
【図２】波長選択装置の断面図である。
【図３】波長選択装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）ＬＶＦに入射される光の波長に対する透過率を示す図、及び（ｂ）ＬＶＦの長手方向の光入射位置とバンドパスの中心波長との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、波長可変型光源システム１の概略構成図である。
【００１２】
波長可変型光源システム１は、１３００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長成分を含む光を出力するハロゲン光源１１と、ハロゲン光源１１から出力された光を伝送する第１の光ファイバ１２と、第１の光ファイバ１２から出力された光が入力される波長選択装置１３と、波長選択装置１３から入力された光を伝送して被写体に照射する第２の光ファイバ１４と、を備えている。
【００１３】
波長選択装置１３は、第１の光ファイバ１２と第２の光ファイバ１４とを機械的に接続すると共に、第１の光ファイバ１２から出力された光の波長成分のうち、ユーザによって選択された波長成分の光のみを第２の光ファイバ１４へ出力する。
【００１４】
また、本実施形態では、ハロゲン光源１１が使用されているが、１３００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長成分を含む光を出力する光源であれば、ハロゲン光源１１に限定されるものではない。また、第１の光ファイバ１２及び第２の光ファイバ１４は、例えば石英ファイバのように、１３００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長成分を含む光を伝送できるものであればよい。
【００１５】
図２は、波長選択装置１３の断面図である。波長選択装置１３は、第１の光ファイバ装着部１３ａ及び第２の光ファイバ装着部１３ｂを備えている。第１の光ファイバ装着部１３ａには、第１の光ファイバ１２が装着される。第２の光ファイバ装着部１３ｂには、第２の光ファイバ１４が装着される。そして、第１の光ファイバ１２から出力された光は、絞り２３及びＬＶＦ２４を介して、第２の光ファイバ１４に入射される。
【００１６】
図３は、波長選択装置１３の機能的な構成を示すブロック図である。波長選択装置１３は、第１の集光レンズ２１と、第２の集光レンズ２２と、絞り２３と、リニアバリアブルフィルタ（以下「ＬＶＦ」という。）２４と、ＬＥＤ２５と、ＬＥＤ駆動部２６と、を有している。
【００１７】
第１の集光レンズ２１は、第１の光ファイバ１２から出力された光（光束）を例えば直径２ｍｍに集光して、絞り２３を介してＬＶＦ２４へ照射する。第２の集光レンズ２２は、ＬＶＦ２４を透過した光（光束）を第２の光ファイバ１４に集光する。
【００１８】
絞り２３は、ユーザの所定の操作により、絞り径が調整可能になっており、光量の半値幅を制御する。
【００１９】
ＬＶＦ２４は、光入射位置を長手方向に移動させることで透過波長を可変できる光干渉フィルタである。ＬＶＦ２４は、バンドパスの中心波長（あるいはエッジフィルタのエッジ波長）が光入射位置に対して線形的に変化する特徴を有する。すなわち、１枚のＬＶＦ２４が、複数の波長フィルタの代用として機能する。
【００２０】
図４（ａ）はＬＶＦ２４に入射される光の波長に対する透過率を示す図であり、同図（ｂ）はＬＶＦ２４の長手方向の光入射位置とバンドパスの中心波長との関係を示す図である。
【００２１】
ハロゲン光源１１の光（１３００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長成分）の中心波長は１９５０ｎｍである。ＬＶＦ２４における１９５０ｎｍを透過する光入射位置（基準位置）が決まれば、１３００ｎｍ及び２６００ｎｍが透過する光入射位置も決まる。
【００２２】
例えば、ＬＶＦ２４における基準位置に対して、長手方向の一方側に所定距離（３０ｍｍ）移動した位置が、波長１３００ｎｍの光が透過する光入射位置になる。また、長手方向の他方側に所定距離（３０ｍｍ）移動した位置が、波長２６００ｎｍの光が透過する光入射位置になる。このため、最初に、ＬＶＦ２４の基準位置を正確に設定することが必要である。  
【００２３】
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、ＬＶＦ２４は、縦１０ｍｍ×横８０ｍｍの板状部材で構成されている。そのうち縦６ｍｍ×横６０ｍｍの範囲において、透過波長が１３００ｎｍ〜２６００ｍｍに変化する。
【００２４】
ＬＥＤ２５は、ＬＶＦ２４の基準位置の設定の際に使用される発光ダイオードであり、１９５０ｎｍの光を発光する。ＬＥＤ駆動部２６は、ＬＥＤ２５を駆動させるドライバである。
【００２５】
波長選択装置１３は、更に、受光素子２７と、信号増幅部２８と、コントローラ２９と、パルスモータ駆動部３０と、パルスモータ３１と、を有している。
【００２６】
受光素子２７は、ＬＶＦ２４を挟んで、ＬＥＤ２５と対向する位置に設けられている。受光素子２７は、ＬＥＤ２５で発光されＬＶＦ２４を透過した光を受光して、受光量に応じた電気信号を発生する。信号増幅部２８は、受光素子２７からの電気信号を増幅して出力する。
【００２７】
コントローラ２９は、ユーザの操作に応じて、絞り２３の絞り径を任意のサイズに制御できる。また、コントローラ２９は、パルスモータ駆動部３０を介して、パルスモータ３１の回転数を制御する。パルスモータ駆動部３０は、コントローラ２９の制御に従ってパルスモータ３１へパルスを出力して、パルスモータ３１を駆動する。
【００２８】
また、コントローラ２９は、ＬＶＦ２４の基準位置の設定の際には、信号増幅部２８から出力された電気信号をモニターして、電気信号のピーク値を検出する。
【００２９】
パルスモータ３１は、回転数に応じて、ＬＶＦ２４を長手方向へ移動させる。例えば、パルスモータ３１は、正方向の１パルスが供給されると、正方向に１回転して、ＬＶＦ２４を正方向へ１ｍｍ移動させる。パルスモータ３１は、逆方向の１パルスが供給されると、逆方向に１回転して、ＬＶＦ２４を逆方向１ｍｍ移動させる。
【００３０】
以上のように構成された波長可変型光源システム１では、最初に、ＬＶＦ２４の基準位置が設定され、次に、出力光の波長が選択される。
【００３１】
基準位置の設定では、コントローラ２９は、ＬＥＤ２５を発光させて、パルスモータ駆動部３０を介してパルスモータ３１を回転させてＬＶＦ２４を長手方向へ移動させる。このとき、コントローラ２９は、受光素子２７からの電気信号をモニターすることで、電気信号のピーク値を検出する。
【００３２】
そして、コントローラ２９は、電気信号がピークになった時点でパルスモータ３１の回転を停止して、その時点のＬＶＦ２４の位置を基準位置として設定する。基準位置は、波長１９５０ｎｍの光が最も透過する光入射位置である。以下では、基準位置でのパルスモータ３１の回転数を０とする。
【００３３】
次に、出力光の波長が選択される。ここでは、パルスモータ３１が１回転すると、ＬＶＦ２４が１ｍｍ移動する。また、基準位置に対して正方向に３０ｍｍ移動した位置が、２６００ｎｍの光が最も透過する光入射位置になる。一方、基準位置に対して逆方向に３０ｍｍ移動した位置が、１３００ｎｍの光が最も透過する光入射位置になる。
【００３４】
パルスモータ３１が１回転すると、移動波長Δλは次の通りになる。
Δλ＝（２６００−１３００）／６０＝２１．６７ｎｍ
【００３５】
したがって、パルスモータ３１がｎ回転すると、ＬＶＦ２４の透過波長λは次の通りになる。但し、ｎは−３０から３０までの整数である。
λ＝１９５０＋ｎ・Δλ  ［ｎｍ］        ・・・（１）  
そこで、パルスモータ３１の回転数ｎを調整することで、式（１）を満たす波長成分の光が得られる。
【００３６】
また、絞り２３は、選択波長の性能を左右する要素であり、コントローラ２９によって制御可能である。絞り２３の絞り径が小さい場合は、光量は少なくなるものの半値幅が小さく、波長選択性の高い光源が得られる。一方、絞り径が大きい場合は、半値幅が大きく波長選択性は低くなるが、光量の多い光源が得られる。これらの２つの光源のいずれを選択するかについては、ユーザが自由に選択できる。なお、絞り２３の絞り径の制御、ＬＶＦ２４の移動量の制御については、どちらを先行してもよい。
【００３７】
以上のように、波長可変型光源システム１は、１９５０ｎｍの光をＬＶＦ２４に透過させて、その透過光が最大となるＬＶＦ２４の位置を基準位置として設定し、基準位置に基づいてＬＶＦ２４の移動量を調整することで、任意の波長を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で設計変更されたものにも適用可能である。
【００３９】
例えば、ＬＥＤ２５は、１９５０ｎｍの光を発光するものであるが、他の波長の光を発光するものでもよい。また、本実施形態では、パルスモータ３１が１回転して光入射位置が１ｍｍ移動する毎に波長が２１．６７ｎｍ変化しているが、これに限定されるものではない。
【００４０】
また、波長可変型光源システム１は、図１に示す構成から第１の光ファイバ１２及び第２の光ファイバ１４を省略した構成であってもよい。この場合、光源１１の集光位置に合わせて波長選択装置１３の第１の集光レンズ２１を配置すればよい。また、波長選択装置１３の第２の集光レンズ２２の先に被写体を置いて、直接照明することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  波長可変型光源システム
１１  光源
１２  第１の光ファイバ
１３  波長選択装置
１４  第２の光ファイバ
２１  第１の集光レンズ
２２  第２の集光レンズ
２３  絞り
２４  ＬＶＦ
２５  ＬＥＤ
２６  ＬＥＤ駆動部
２７  受光素子
２８  信号増幅部
２９  コントローラ
３０  パルスモータ駆動部
３１  パルスモータ
【図１】
2017102264.tif 000003
【図２】
2017102264.tif 000004
【図３】
2017102264.tif 000005
【図４】
2017102264.tif 000006