JP2000199818A - Optical filter and optical shutter - Google Patents

Optical filter and optical shutter

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JP2000199818A
JP2000199818A JP50399A JP50399A JP2000199818A JP 2000199818 A JP2000199818 A JP 2000199818A JP 50399 A JP50399 A JP 50399A JP 50399 A JP50399 A JP 50399A JP 2000199818 A JP2000199818 A JP 2000199818A
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JP
Japan
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light
filter
substrate
substrates
wavelength
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Japanese (ja)
Inventor
Sho Fukushima
省 福嶋
Yuichiro Otoshi
祐一郎 大利
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a filter capable of largely shifting the wavelength area of fetched light by providing an actuator changing a distance between 1st and 2nd substrates and shifting the wavelength area of emitted light. SOLUTION: Plural PZTs 15 are arranged as the actuator between the substrates 11 and 12. By applying voltage to the PZT 15 from a driving circuit 16 by a control circuit 17, the PZT 15 is extended toward both ends by an amount in accordance with the voltage, so that a distance D between the substrates 11 and 12 is changed. Incident light beams made parallel beams are given to the filter 1 from an oblique direction so as to obtain a specified incident angle θwith respect to reflection films 13 and 14, and the light beams having the various number of reflecting times are included in the light beams transmitted through the film 14, whereby the light beams interfere with each other. By such interference, in what wavelength the phases of the light beams coincide depends on the distance D between the substrates 11 and 12. Therefore, when the distance D between the substrates 11 and 12 is changed, a wavelength region where the intensity of the emitted light beam is high is shifted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学フィルターおよ
び光学シャッターに関し、より詳しくは、エタロンを用
いたフィルターおよびシャッターに関する。
The present invention relates to an optical filter and an optical shutter, and more particularly, to a filter and a shutter using an etalon.

【0002】[0002]

【従来の技術】片面に高反射率の反射膜が形成された2
枚の透明基板を、反射膜を内側にして一定間隔で対向さ
せて配置し、入射光を反射膜間で反射させて干渉させる
ことにより入射光に含まれる一定の波長域の光を取り出
す装置は、エタロンとして古くから知られており、光学
フィルターとして利用されている。近年では、取り出す
光の波長域を可変にしたエタロンフィルターも提案され
ている。
2. Description of the Related Art A reflection film having a high reflectance is formed on one side.
A device for taking out light in a certain wavelength range included in incident light by arranging a plurality of transparent substrates facing each other at regular intervals with the reflective film inside, and reflecting and interfering the incident light between the reflective films. , Has long been known as an etalon and is used as an optical filter. In recent years, an etalon filter in which the wavelength range of light to be extracted is variable has been proposed.

【0003】例えば、米国特許5150236号では、
ファブリーペロエタロンの基板間に液晶を充填し、液晶
に印加する電圧を変化させることにより、取り出す光の
波長域をシフトさせるようにしている。このフィルター
の構成を図13に示す。2つの透明な基板51、52が
対向して平行に配置され、基板51、52の対向面には
それぞれ所定の反射率の反射膜53、54が設けられて
いる。基板51、52間には液晶55が充填され、液晶
55に電圧を印加するための出力可変の電源56が備え
られている。
For example, in US Pat. No. 5,150,236,
Liquid crystal is filled between the substrates of the Fabry-Perot etalon, and the voltage applied to the liquid crystal is changed to shift the wavelength range of the light to be extracted. FIG. 13 shows the configuration of this filter. Two transparent substrates 51 and 52 are arranged in parallel to face each other, and reflection films 53 and 54 having a predetermined reflectance are provided on the facing surfaces of the substrates 51 and 52, respectively. A liquid crystal 55 is filled between the substrates 51 and 52, and a variable output power supply 56 for applying a voltage to the liquid crystal 55 is provided.

【0004】波長に広がりをもつ光が一方の基板51側
から反射膜53、54に対して所定の入射角θで与えら
れる。この光は、反射膜53、54の反射率に応じて一
部分ずつ反射膜53、54を透過しながら、反射膜5
3、54間で反射を繰り返す。反射膜53、54を透過
する光には、反射回数の異なるものが多数含まれること
になり、これらは干渉し合って、位相の略揃った波長が
出射光として取り出される。液晶55の屈折率は印加電
圧に応じて変化し、したがって、液晶55を通る光の位
相も印加電圧に応じて変化する。これにより、反射膜5
3、54を透過する光の位相が揃う波長も変わり、印加
電圧によって出射光の波長域をシフトさせることができ
る。
Light having a spread in wavelength is given from one substrate 51 to the reflection films 53 and 54 at a predetermined incident angle θ. This light passes through the reflecting films 53 and 54 one by one according to the reflectivity of the reflecting films 53 and 54, and
The reflection is repeated between 3, 54. The light transmitted through the reflective films 53 and 54 includes many light beams having different numbers of reflections, and these light beams interfere with each other, and a wavelength having a substantially uniform phase is extracted as emitted light. The refractive index of the liquid crystal 55 changes according to the applied voltage, and therefore, the phase of light passing through the liquid crystal 55 also changes according to the applied voltage. Thereby, the reflection film 5
The wavelengths at which the phases of the lights passing through 3, 54 are uniform also change, and the wavelength range of the emitted light can be shifted by the applied voltage.

【0005】また、米国特許5212584号では、屈
折率が温度に依存して変化する媒質を基板間に充填し、
この媒質に加える熱の変化によって、取り出す光の波長
域をシフトさせることが提案されている。
In US Pat. No. 5,212,584, a medium whose refractive index changes depending on temperature is filled between substrates.
It has been proposed to shift the wavelength range of light to be extracted by changing the heat applied to the medium.

【0006】このように、エタロンを用いる従来のフィ
ルターは、光を通す媒質として電気光学材料や熱光学材
料を使用することにより、媒質の屈折率を可変にして、
取り出す光の波長をシフトさせるようにしている。これ
らのフィルターの代表的な用途は、波長多重光通信にお
ける波長選択や分光センサーである。これらの用途で
は、非常に高分解能の波長選択性が必要であるが、選択
する波長域は狭いのが一般的である。
As described above, a conventional filter using an etalon uses an electro-optical material or a thermo-optical material as a medium through which light passes, thereby making the refractive index of the medium variable.
The wavelength of the light to be extracted is shifted. Typical applications of these filters are wavelength selection and spectral sensors in wavelength division multiplexed optical communications. In these applications, very high resolution wavelength selectivity is required, but the wavelength range to be selected is generally narrow.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、電気光学材
料や熱光学材料の屈折率の変化幅は小さいため、これら
を用いても取り出す光の波長域をあまり大きくシフトさ
せることはできない。例えば、数百nmにわたって波長
域をシフトさせることは困難であり、可視光の中から任
意の波長域を取り出し得るようにしたエタロンフィルタ
ーは実現されていない。
However, since the change width of the refractive index of the electro-optic material or the thermo-optic material is small, the wavelength range of the light to be extracted cannot be shifted too much by using these materials. For example, it is difficult to shift the wavelength range over several hundred nm, and an etalon filter capable of extracting an arbitrary wavelength range from visible light has not been realized.

【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、取り出す光の波長域を大きくシフトさせることが
可能なフィルター、およびこのフィルターを利用したシ
ャッターを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a filter capable of greatly shifting the wavelength range of light to be extracted, and a shutter using the filter.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、対向面が平行になるように向かい合わ
せて配置され、それぞれの対向面に所定の反射率の反射
膜が設けられた透明な第1の基板と第2の基板より成
り、第1の基板側からの入射光を第2の基板の反射膜と
第1の基板の反射膜で反射することにより干渉させて、
入射光のうちの一部の波長域の光を第2の基板側または
第1の基板側に出射させるフィルターにおいて、第1の
基板と第2の基板の間隔を変化させるアクチュエータを
備えて、出射光の波長域をシフト可能にする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, opposing surfaces are arranged to face each other so as to be parallel, and a reflection film having a predetermined reflectance is provided on each opposing surface. A transparent first substrate and a second substrate, and the incident light from the first substrate side is reflected by the reflection film of the second substrate and the reflection film of the first substrate to cause interference,
A filter that emits light in a part of the wavelength range of the incident light to the second substrate side or the first substrate side, comprising an actuator that changes a distance between the first substrate and the second substrate; The wavelength range of the emitted light can be shifted.

【0010】このフィルターは、第1の基板に設けられ
た反射膜と第2の基板に設けられた反射膜で光を繰り返
し反射して干渉させることにより、入射光の一部を第2
の基板側に、入射光の残りを第1の基板側に出射させ
る。干渉によりどの波長の光が強め合うかは第1の基板
と第2の基板の間隔に依存し、この間隔を変化させると
出射光に含まれる強度の高い波長域はシフトする。フィ
ルターは第1の基板と第2の基板の間隔を変化させるた
めにアクチュエータを備えており、これにより、出射光
の波長域を容易にかつ大きくシフトさせることができ
る。例えば、出射光の波長域を可視光の全範囲にわたっ
てシフトさせることも可能ある。
[0010] This filter repeatedly reflects light on the reflective film provided on the first substrate and the reflective film provided on the second substrate to cause interference, thereby rejecting a part of incident light to the second substrate.
And the rest of the incident light is emitted to the first substrate side. Which wavelength light reinforces due to interference depends on the distance between the first substrate and the second substrate, and changing this distance shifts the wavelength region of high intensity contained in the emitted light. The filter is provided with an actuator for changing the distance between the first substrate and the second substrate, whereby the wavelength range of the emitted light can be easily and largely shifted. For example, the wavelength range of the emitted light can be shifted over the entire range of visible light.

【0011】アクチュエータとしてはどのようなものを
用いてもよく、フィルターの用途に応じたアクチュエー
タを選択すればよい。例えば、印加電圧に応じて伸縮す
るピエゾトランスデューサ(PZT)を使用すれば、高
速かつ高精度で基板の間隔を変化させることができる。
Any actuator may be used, and an actuator may be selected according to the use of the filter. For example, if a piezo transducer (PZT) that expands and contracts according to an applied voltage is used, the distance between the substrates can be changed at high speed and with high accuracy.

【0012】上記構成のフィルターに、アクチュエータ
を介して第1の基板と第2の基板の間隔を変化させると
ともに、変化させる範囲内の各点での第1の基板と第2
の基板の間隔の滞留時間を制御する制御手段を備えて、
出射光の波長分布を可変にするようにしてもよい。
In the filter having the above structure, the distance between the first substrate and the second substrate is changed via the actuator, and the first substrate and the second substrate at each point within the change range are changed.
Control means for controlling the residence time of the interval between the substrates,
The wavelength distribution of the emitted light may be made variable.

【0013】フィルターの出射光の波長域は、どの時点
においてもその時の基板の間隔で定まるが、基板の間隔
を変化させて波長域をシフトさせることにより、出射光
の波長に分布をもたらすことができる。基板の間隔を変
化させることを短い周期で繰り返し行えば、波長分布は
時間平均されて、フィルターはその波長分布の光を出射
するものとなる。
The wavelength range of the light emitted from the filter is determined at any point in time by the distance between the substrates. By changing the distance between the substrates to shift the wavelength range, a distribution of the wavelength of the emitted light can be brought about. it can. If the interval between the substrates is repeatedly changed in a short cycle, the wavelength distribution is averaged over time, and the filter emits light having the wavelength distribution.

【0014】波長分布中の個々の波長の強度は、基板の
間隔がどの値にどれだけの時間設定されるかに依存し、
これを制御する制御手段を備えることで、様々な波長分
布を現出することが可能になる。例えば、基板の間隔を
第1の値と第2の値の間で一定速度で変化させれば、一
定の範囲にわたって強度が均一な波長分布が得られ、基
板の間隔を第1の値と第2の値に同じ時間ずつ交互に設
定すれば、強度が略等しい2つの波長域を含んだ波長分
布が得られる。
The intensity of the individual wavelengths in the wavelength distribution depends on what value and for how long the substrate spacing is set,
By providing a control means for controlling this, various wavelength distributions can be realized. For example, if the distance between the substrates is changed at a constant speed between the first value and the second value, a wavelength distribution having uniform intensity over a certain range can be obtained, and the distance between the substrates can be changed from the first value to the second value. If the values are alternately set to the same value at the same time, a wavelength distribution including two wavelength ranges having substantially equal intensities can be obtained.

【0015】本発明では、また、上記構成のフィルター
に、アクチュエータを介して第1の基板と第2の基板の
間隔を変化させることにより、フィルターの状態を、出
射光の波長域が所定の波長域を含む第1の状態および出
射光の波長域が所定の波長域を含まない第2の状態に設
定する制御手段を備えて、所定の波長域の光に対するシ
ャッターとする。所定の波長域の光をフィルターに入射
させて、フィルターの状態によって所定の波長域の光の
出射と遮断を切り換えることで、シャッター機能が実現
される。
In the present invention, by changing the distance between the first substrate and the second substrate via the actuator through the filter having the above configuration, the state of the filter can be changed so that the wavelength range of the emitted light is a predetermined wavelength. A shutter for setting light in a first wavelength range and a second status in which the wavelength range of the emitted light does not include the predetermined wavelength range; By causing light in a predetermined wavelength range to enter the filter and switching between emission and blocking of light in the predetermined wavelength range according to the state of the filter, a shutter function is realized.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明のフィルターおよび
シャッターについて図面を参照しながら説明する。図1
に、本発明の一実施形態のフィルター1の構成と、光に
対するフィルター1の作用を模式的に示す。フィルター
1はガラス製の透明な第1の基板11および第2の基板
12を備えており、基板11、12は対向して配置され
ている。基板11、12の内側の面すなわち対向面11
a、12aは高精度の平面として仕上げられており、互
いに平行に設定されている。基板11、12の外側の面
11b、12bは対向面11a、12aと平行ではな
く、基板11、12の断面は僅かにくさび状とされてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a filter and a shutter according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 schematically shows the configuration of the filter 1 according to one embodiment of the present invention and the effect of the filter 1 on light. The filter 1 includes a transparent first substrate 11 and a second substrate 12 made of glass, and the substrates 11 and 12 are arranged to face each other. Inner surfaces of substrates 11 and 12, ie, opposing surfaces 11
a and 12a are finished as high-precision planes, and are set parallel to each other. The outer surfaces 11b, 12b of the substrates 11, 12 are not parallel to the opposing surfaces 11a, 12a, and the cross sections of the substrates 11, 12 are slightly wedge-shaped.

【0017】基板11、12の対向面11a、12aに
はそれぞれ、周辺部を除く略全域に反射膜13、14が
設けられている。反射膜13は入射光の全波長範囲を一
様に反射するように設定されており、表面側からの光に
対する反射率rは1に近い値、例えば0.8〜0.9程
度である。基板11側からの光に対する反射膜13の反
射率は小さく、その光の大部分を透過させる。反射膜1
4も反射膜13と全く同じに設定されている。
On the opposing surfaces 11a and 12a of the substrates 11 and 12, reflection films 13 and 14 are provided substantially over the entire area except the peripheral portion. The reflection film 13 is set so as to uniformly reflect the entire wavelength range of the incident light, and the reflectance r with respect to light from the surface side is a value close to 1, for example, about 0.8 to 0.9. The reflectance of the reflection film 13 with respect to light from the substrate 11 side is small, and most of the light is transmitted. Reflective film 1
4 is set exactly the same as the reflection film 13.

【0018】基板11、12の間にはアクチュエータと
してPZT15が複数配置されており、各PZT15は
接着剤によって両端を対向面11a、11bの周辺部に
固定されている。各PZT15には印加電圧を供給する
駆動回路16が設けられており、駆動回路16から電圧
供給用の配線がPZT15の両端に接続されている。フ
ィルター1は、各駆動回路16を制御するための制御回
路17を備えており、各駆動回路16の出力電圧は制御
回路17によって個別に制御される。PZT15は駆動
回路16から電圧を印加されると、その電圧に応じた量
だけ両端方向に伸張する。これにより、基板11、12
の間隔Dが変化する。
A plurality of PZTs 15 are arranged as actuators between the substrates 11 and 12, and both ends of each PZT 15 are fixed to the periphery of the opposing surfaces 11a and 11b by an adhesive. Each PZT 15 is provided with a drive circuit 16 for supplying an applied voltage, and wiring for voltage supply from the drive circuit 16 is connected to both ends of the PZT 15. The filter 1 includes a control circuit 17 for controlling each drive circuit 16, and the output voltage of each drive circuit 16 is individually controlled by the control circuit 17. When a voltage is applied from the drive circuit 16, the PZT 15 expands in both end directions by an amount corresponding to the voltage. Thereby, the substrates 11, 12
Is changed.

【0019】フィルター1には平行光束とされた入射光
が、反射膜13、14に対して所定の入射角θとなるよ
うに、斜め方向から与えられる。入射光は基板11、1
2のどちら側から与えてもよいが、ここでは、第1の基
板11側から与えるとして説明する。入射光は、基板1
1および反射膜13を透過して、反射膜14に達する。
この光は反射膜14の反射率rに応じて大部分が反射さ
れ、残りの一部のみ反射膜14を透過する。反射膜14
を透過した光は基板12も透過して出射光となる。
The filter 1 is provided with a parallel beam of incident light, which is obliquely applied to the reflection films 13 and 14 so as to have a predetermined incident angle θ. The incident light is applied to the substrates 11, 1
2 may be provided from either side, but here, the description will be made assuming that the first substrate 11 is provided. The incident light is
1 and the reflection film 13 to reach the reflection film 14.
Most of this light is reflected according to the reflectance r of the reflective film 14, and only the remaining part passes through the reflective film 14. Reflective film 14
Is transmitted through the substrate 12 and becomes emitted light.

【0020】反射膜14によって反射された光は反射膜
13に達し、その反射率rに応じて大部分が反射され、
一部のみ出射光(不図示)となる。反射膜13によって
反射された光は再び反射膜14に達し、大部分が反射さ
れ一部のみ出射光となる。光はその後も反射膜13、1
4によって繰り返し反射され、その間に全て出射光とな
る。以下、第2の基板12側の出射光を透過光、第1の
基板11側の出射光を反射光ともいう。
The light reflected by the reflection film 14 reaches the reflection film 13 and is largely reflected according to the reflectance r.
Only a part is emitted light (not shown). The light reflected by the reflection film 13 reaches the reflection film 14 again, and most of the light is reflected, and only part of the light is emitted light. The light is thereafter reflected by the reflective film 13, 1
The light is repeatedly reflected by the light source 4, and all light is emitted during that time. Hereinafter, the outgoing light on the second substrate 12 side is also referred to as transmitted light, and the outgoing light on the first substrate 11 side is also referred to as reflected light.

【0021】反射膜14を透過する光には、反射回数が
0のもの、2のもの、4のものというように、様々な反
射回数の光が含まれることになり、これらの光が互いに
干渉する。この干渉により、位相が略同じ光は強め合
い、位相が略逆の光は弱め合って、基板12側の出射光
には強度の高い波長域が複数現れる。どの波長の光の位
相が一致するかは基板11と基板12の間隔Dに依存
し、したがって、基板11と基板12の間隔Dが変化す
ると出射光の強度の高い波長域はシフトする。
Light transmitted through the reflective film 14 includes light having various numbers of reflections, such as 0, 2, and 4, the number of reflections, and these lights interfere with each other. I do. Due to this interference, light having substantially the same phase is strengthened, and light having substantially the opposite phase is weakened, and a plurality of wavelength regions having high intensity appear in the light emitted from the substrate 12 side. The wavelengths of the light whose phases match each other depend on the distance D between the substrate 11 and the substrate 12, and therefore, when the distance D between the substrate 11 and the substrate 12 changes, the wavelength region where the intensity of the emitted light is high shifts.

【0022】反射膜13を透過する光にも、反射回数が
1のもの、3のもの、5のものというように、様々な反
射回数の光が含まれる。これらの光が干渉し合うことに
より、基板11側の出射光(反射光)は、入射光から基
板12側の出射光(透過光)を除いた光となる。
The light transmitted through the reflective film 13 includes light having various numbers of reflections, such as one, three, and five times. When these lights interfere with each other, the outgoing light (reflected light) on the substrate 11 side becomes light obtained by removing the outgoing light (transmitted light) on the substrate 12 side from the incident light.

【0023】フィルター1では、PZT15に電圧を印
加することにより、基板11と基板12の間隔Dを変化
させて、出射光の波長域をシフトさせる。このとき、制
御回路17は、各PZT15の伸張量を同じにして、基
板11、12の間隔が常に一様になるようにする。この
ため、フィルター1の全体にわたって一様な干渉が生
じ、出射光の波長域が変形したり出射光にノイズが混入
したりすることがない。また、反射膜13、14を透過
した光の一部は、基板11、12の外側の面11b、1
2bで反射されて反射膜13、14間に再進入するが、
外側の面11b、12bは対向面11a、11bとは平
行でないため、この光によって出射光にノイズが生じる
こともない。
In the filter 1, by applying a voltage to the PZT 15, the distance D between the substrate 11 and the substrate 12 is changed to shift the wavelength range of the emitted light. At this time, the control circuit 17 makes the amount of expansion of each PZT 15 the same so that the distance between the substrates 11 and 12 is always uniform. For this reason, uniform interference occurs throughout the filter 1, and the wavelength range of the emitted light is not deformed and noise is not mixed into the emitted light. A part of the light transmitted through the reflection films 13 and 14 is transmitted to the outer surfaces 11 b and 1 of the substrates 11 and 12.
It is reflected by 2b and reenters between the reflection films 13 and 14,
Since the outer surfaces 11b and 12b are not parallel to the opposing surfaces 11a and 11b, the light does not cause noise in the emitted light.

【0024】フィルター1の透過率Tすなわち入射光に
対する基板12側の出射光の強度の比は、いわゆるファ
ブリーペロエタロンとして知られる式(1)によって求
められる。 T=1/{1+F・sin2(δ/2)} ・・・(1)
The transmittance T of the filter 1, that is, the ratio of the intensity of the outgoing light on the substrate 12 side to the incident light is obtained by the equation (1) known as a Fabry-Perot etalon. T = 1 / {1 + F · sin 2 (δ / 2)} (1)

【0025】ここで、δは、基板11、12の間の媒質
の屈折率n、基板11、12の間隔D、入射角θ、およ
び入射光の波長λによって定まる位相差であり、式
(2)で得られる。 δ=4π・n・D・cos(θ)/λ ・・・(2)
Here, δ is a phase difference determined by the refractive index n of the medium between the substrates 11 and 12, the interval D between the substrates 11 and 12, the incident angle θ, and the wavelength λ of the incident light. ). δ = 4π · n · D · cos (θ) / λ (2)

【0026】また、Fは、反射膜13、14の反射率r
で定まるパラメータであり、式(3)で得られる。 F=4・r2/(1−r22 ・・・(3)
F is the reflectance r of the reflection films 13 and 14
And is obtained by equation (3). F = 4 · r 2 / (1−r 2 ) 2 (3)

【0027】式(1)から明らかなように、透過率Tが
最大になるのは、式(2)の位相差δが0、±2π、±
4π・・・のときである。基板11、12の間の媒質の
屈折率nおよび入射角θが一定の場合、位相差δは基板
11、12の間隔Dに比例し、波長λに反比例する。し
たがって、透過光には強度の高い波長域が規則的に現
れ、また、基板11、12の間隔Dを変化させること
で、強度の高い波長域をシフトさせることができる。こ
のとき、強度の高い波長域それぞれの中心波長のシフト
量は、間隔Dの変化量に比例する。
As is apparent from the equation (1), the transmittance T is maximized when the phase difference δ in the equation (2) is 0, ± 2π, ± 2π.
4π... When the refractive index n and the incident angle θ of the medium between the substrates 11 and 12 are constant, the phase difference δ is proportional to the distance D between the substrates 11 and 12, and inversely proportional to the wavelength λ. Therefore, a high-intensity wavelength region appears regularly in transmitted light, and the high-intensity wavelength region can be shifted by changing the distance D between the substrates 11 and 12. At this time, the shift amount of the center wavelength in each of the wavelength regions having high intensity is proportional to the change amount of the interval D.

【0028】フィルター1の透過率Tの具体例を図2〜
図4に示す。これらの図は、可視光の波長範囲400〜
700nm全体について算出した透過率を表している。
図2は、反射膜13、14の反射率r=0.8、入射角
θ=30゜、基板11、12間の媒質を空気(屈折率n
=1)として、波長λ=550nmで透過率が最大にな
るように基板11、12の間隔Dを設定した場合の透過
率である。このとき、間隔D=423nmである。λ=
530〜570nmの範囲で50%以上の透過率、λ=
510〜590nmの範囲で80%以上の透過率となっ
ている。
Specific examples of the transmittance T of the filter 1 are shown in FIGS.
As shown in FIG. These figures show the visible light wavelength range of 400 to
It shows the transmittance calculated for the entire 700 nm.
FIG. 2 shows that the reflectance r of the reflection films 13 and 14 is 0.8, the incident angle θ is 30 °, and the medium between the substrates 11 and 12 is air (refractive index n).
= 1), the transmittance when the distance D between the substrates 11 and 12 is set such that the transmittance is maximum at the wavelength λ = 550 nm. At this time, the interval D is 423 nm. λ =
50% or more transmittance in the range of 530 to 570 nm, λ =
The transmittance is 80% or more in the range of 510 to 590 nm.

【0029】図3および図4はそれぞれ基板11、12
の間隔Dを、図2のときの値から−77nmおよび+3
9nm変化させて、346nmおよび462nmとした
場合の透過率である。図3においては、強度の高い波長
域が短波長側に100nmシフトして中心波長は450
nmとなっており、図4においては、強度の高い波長域
が長波長側に50nmシフトして中心波長は600nm
となっている。強度の高い波長域は、基板11、12の
間隔を狭めて短波長側にシフトさせるとやや狭まるが、
大きな波形変化は生じない。なお、図4では、強度の高
い隣の波長域の一部が400nm付近に現れている。
FIGS. 3 and 4 show substrates 11, 12 respectively.
From the values in FIG. 2 at −77 nm and +3
The transmittance when 346 nm and 462 nm are changed by 9 nm. In FIG. 3, the wavelength region of high intensity is shifted by 100 nm to the short wavelength side and the center wavelength is 450.
In FIG. 4, the wavelength region with high intensity is shifted by 50 nm to the longer wavelength side and the center wavelength is 600 nm.
It has become. The wavelength region having a high intensity is slightly narrowed by shifting the distance between the substrates 11 and 12 to the shorter wavelength side.
No significant waveform change occurs. In FIG. 4, a part of the adjacent wavelength region having high intensity appears near 400 nm.

【0030】このように、基板11、12の間隔Dを変
化させることで強度の高い波長域を大きくシフトさせる
ことが可能である。間隔Dを変化させるべき量は取り出
す光の波長のオーダー程度となるが、本実施形態のフィ
ルター1では、基板11、12の間隔Dを変化させるア
クチュエータとして、分解能がnm程度ときわめて高い
PZTを使用しており、間隔Dしたがって波長域の中心
波長を精度よく制御することができる。また、PZTは
μsec程度の高速で駆動することが可能であり、間隔
Dの変化すなわち波長域のシフトをきわめて短い時間で
行うことができる。なお、アクチュエータとしてはPZ
T以外のものを使用することも可能であり、フィルター
の用途に応じて適切なアクチュエータを選択すればよ
い。
As described above, by changing the distance D between the substrates 11 and 12, it is possible to largely shift the wavelength region having a high intensity. The amount by which the interval D should be changed is on the order of the wavelength of the light to be extracted. In the filter 1 of this embodiment, PZT having an extremely high resolution of about nm is used as an actuator for changing the interval D between the substrates 11 and 12. Therefore, the interval D and therefore the center wavelength of the wavelength range can be controlled with high accuracy. Further, the PZT can be driven at a high speed of about μsec, and the change of the interval D, that is, the shift of the wavelength range can be performed in a very short time. The actuator is PZ
It is also possible to use one other than T, and an appropriate actuator may be selected according to the use of the filter.

【0031】図5に示すように、第1の基板11側の出
射光を利用することも可能である。この使用形態ではフ
ィルター1は反射型となり、第2の基板12側の出射光
を利用する図2の使用形態ではフィルター1は透過型と
なる。フィルター1の反射率Rと透過率Tの関係は、ご
く僅かな吸収を無視すれば、R=1−Tとなり、前述の
ように、反射光は入射光から透過光を除いた光となる。
一例として、透過率Tが図4のときのフィルター1の反
射率Rを図6に示す。フィルター1に白色光を入射させ
る場合、反射光と透過光は互いに補色の関係になるか
ら、透過型として設定したフィルター1の反射光または
反射型として設定したフィルター1の透過光を取り出す
ようにすれば、補色フィルターとしても利用することが
できる。
As shown in FIG. 5, the light emitted from the first substrate 11 can be used. In this mode of use, the filter 1 is of a reflection type, and in the mode of use of FIG. 2 utilizing the emitted light on the second substrate 12 side, the filter 1 is of a transmission type. The relationship between the reflectance R and the transmittance T of the filter 1 is R = 1-T if negligible absorption is ignored. As described above, the reflected light is light obtained by removing transmitted light from incident light.
As an example, FIG. 6 shows the reflectance R of the filter 1 when the transmittance T is as shown in FIG. When white light is made incident on the filter 1, the reflected light and the transmitted light have a complementary color relationship with each other. For example, it can be used as a complementary color filter.

【0032】フィルター1の出射光に含まれる強度の高
い波長域は、一時点ではその時の基板11、12の間隔
Dによって定まり一定である。しかしながら、間隔Dを
変化させると、その変化の期間全体にわたる出射光に波
長分布をもたらすことができる。特に、光の利用時間よ
りも短い周期で間隔Dを繰り返し変化させれば、波長分
布は時間平均されて、フィルター1はその波長分布の光
を出射するものとなる。波長分布中の個々の波長の強度
は、基板11、12の間隔Dがどの値にどれだけの時間
設定されるかに依存するから、制御回路17によって間
隔Dの変化速度を制御することにより、任意の波長分布
を得ることができる。
The wavelength range where the intensity of light included in the light emitted from the filter 1 is high is fixed at a point in time by the distance D between the substrates 11 and 12 at that time. However, changing the spacing D can result in a wavelength distribution in the outgoing light over the entire period of the change. In particular, if the interval D is repeatedly changed in a cycle shorter than the light use time, the wavelength distribution is averaged over time, and the filter 1 emits light having the wavelength distribution. Since the intensity of each wavelength in the wavelength distribution depends on what value and how long the interval D between the substrates 11 and 12 is set, by controlling the changing speed of the interval D by the control circuit 17, Any wavelength distribution can be obtained.

【0033】PZT15に印加する電圧とフィルター1
の出射光の波長分布の関係を図7〜図9に例示する。図
7において、(a)は印加電圧の時間変化を示してお
り、(b)はフィルター1の透過光の波長分布を示して
いる。この例では、常時一定の電圧V1を印加してお
り、透過光には強度の高い波長域がただ1つ現れてい
る。
Voltage applied to PZT 15 and filter 1
7 to 9 illustrate the relationship between the wavelength distributions of the outgoing light beams. 7A shows the time change of the applied voltage, and FIG. 7B shows the wavelength distribution of the light transmitted through the filter 1. In this example, a constant voltage V1 is always applied, and only one wavelength region with high intensity appears in the transmitted light.

【0034】図8の例は、(a)または(b)に示すよ
うに、2つの電圧V1、V2間で印加電圧を直線的に変
化させることを繰り返すものである。このとき、電圧V
1、V2間での一回の変化により、(c)に示した如
く、強度の高い波長域がシフトしていく。この印加電圧
の変化を繰り返すと、時間平均した波長分布は(d)に
示したようになる。この制御では、フィルター1は可視
光に含まれる青色(B)光、緑色(G)光および赤色
(R)光のうち、B光からG光の一部までを透過させる
バンドパスフィルターとして機能する。
In the example shown in FIG. 8, as shown in (a) or (b), the application voltage is linearly changed between two voltages V1 and V2. At this time, the voltage V
One change between V1 and V2 shifts the wavelength region of high intensity as shown in (c). When this change of the applied voltage is repeated, the time-averaged wavelength distribution becomes as shown in (d). In this control, the filter 1 functions as a band-pass filter that transmits a part of B light to G light among blue (B) light, green (G) light, and red (R) light included in visible light. .

【0035】図9の例では、(a)に示すように、印加
電圧をV1からV2まで一定速度で上昇させて直ちにV
3まで上昇させ、V3からV4まで一定速度で上昇させ
て直ちにV5まで上昇させ、さらに一定速度でV6まで
上昇させて、V1に戻すことを繰り返している。このと
き、(b)に示すように、V1からV2まで、V3から
V4まで、およびV5からV6までの電圧変化に応じ
て、強度の高い波長域が3つの範囲で次第にシフトし、
V2からV3までおよびV4からV5までの急激な電圧
変化に対応する範囲には、強度の高い波長域は現れな
い。この印加電圧の変化を繰り返すことで、時間平均し
た波長分布は(c)に示したようになる。この制御で
は、フィルター1は、B光、G光およびR光を透過さ
せ、中間の色光をほとんど透過させないカラーフィルタ
ーとして機能する。
In the example of FIG. 9, as shown in FIG. 9A, the applied voltage is increased from V1 to V2 at a constant speed, and
3, increasing from V3 to V4 at a constant speed, immediately increasing to V5, further increasing to V6 at a constant speed, and returning to V1. At this time, as shown in (b), the wavelength range of high intensity gradually shifts in three ranges according to the voltage change from V1 to V2, from V3 to V4, and from V5 to V6,
In the range corresponding to the abrupt voltage change from V2 to V3 and from V4 to V5, a wavelength region with high intensity does not appear. By repeating the change of the applied voltage, the wavelength distribution averaged over time is as shown in FIG. In this control, the filter 1 functions as a color filter that transmits B light, G light, and R light, and hardly transmits intermediate color light.

【0036】このように、フィルター1は、PZT15
への印加電圧を制御することで波長分布を任意に設定す
ることが可能であり、多機能のフィルターとして利用で
きる。特に、PZTは印加電圧に高速に応答するから、
印加電圧を変化させる周期をきわめて短くすることが可
能であり、出射光の1回の利用時間が短く百μsec程
度あるいはさらに短い場合でも、フィルター1は均一な
波長分布の光を提供することができる。
As described above, the filter 1 is a PZT15
The wavelength distribution can be arbitrarily set by controlling the voltage applied to the filter, and can be used as a multifunctional filter. In particular, since PZT responds quickly to the applied voltage,
The cycle of changing the applied voltage can be made extremely short, and the filter 1 can provide light having a uniform wavelength distribution even when the use time of one emitted light is short and about 100 μsec or even shorter. .

【0037】出射光の強度の高い波長域を変化させるこ
とが可能なフィルター1は、入射光の全体に対するシャ
ッター、または入射光に含まれる特定の波長域の光に対
するシャッターとしても機能する。すなわち、出射光の
強度の高い波長域を、入射光の波長範囲外に設定すれ
ば、入射光全体を遮断することができ、特定の波長域外
に設定すれば、その波長域の光を遮断することができ
る。特定の波長域を複数設定して、遮断する光を順次切
り換えることも可能である。シャッターとしてフィルタ
ー1を機能させるときも、PZT15の特長が生かされ
て、応答性に優れたシャッターとなる。
The filter 1 capable of changing the wavelength range where the intensity of the emitted light is high also functions as a shutter for the entire incident light or a shutter for light in a specific wavelength range included in the incident light. That is, if the wavelength range where the intensity of the emitted light is high is set outside the wavelength range of the incident light, the entire incident light can be blocked, and if it is set outside the specific wavelength range, the light in that wavelength range is blocked. be able to. It is also possible to set a plurality of specific wavelength ranges and sequentially switch the light to be blocked. Even when the filter 1 functions as a shutter, the characteristics of the PZT 15 are utilized to provide a shutter with excellent responsiveness.

【0038】シャッターとしてのフィルター1の利用形
態の一例を図10に示す。この例は、フィルター1を透
過型のカラー画像読み取り装置2に組み込んだものであ
る。読み取り装置2はフィルター1、光源部21、検出
部25、および搬送部29を備えている。読み取り対象
であるカラー画像Fは、フィルター1と検出部25の間
に配置され、搬送部29によってフィルター1の透過光
に対して垂直な方向に搬送されて、一部分ずつ読み取ら
れる。
FIG. 10 shows an example of the use of the filter 1 as a shutter. In this example, the filter 1 is incorporated in a transmission type color image reading device 2. The reading device 2 includes a filter 1, a light source unit 21, a detection unit 25, and a transport unit 29. The color image F to be read is arranged between the filter 1 and the detection unit 25, is conveyed by the conveyance unit 29 in a direction perpendicular to the light transmitted through the filter 1, and is read one by one.

【0039】光源部21は、白色光を発するランプ2
2、ランプ22の光を反射するリフレクタ23、および
リフレクタ23によって反射された光を平行光束として
フィルター1に入射させるコリメータレンズ24より成
る。検出部25は、多数の電荷結合素子(CCD)が2
次元に配列されたエリアセンサー26、エリアセンサー
26の出力信号を処理する信号処理回路27、およびフ
ィルター1とカラー画像Fを透過した光をエリアセンサ
ー26の受光面に結像させる結像レンズ28より成る。
The light source 21 is a lamp 2 that emits white light.
2. A reflector 23 that reflects the light of the lamp 22 and a collimator lens 24 that causes the light reflected by the reflector 23 to enter the filter 1 as a parallel light flux. The detection unit 25 includes a large number of charge-coupled devices (CCDs).
An area sensor 26 arranged in a dimension, a signal processing circuit 27 for processing an output signal of the area sensor 26, and an image forming lens 28 for forming light transmitted through the filter 1 and the color image F on a light receiving surface of the area sensor 26. Become.

【0040】信号処理回路27はエリアセンサー26の
出力信号をから、B光の像を表すB信号、G光の像を表
すG信号、R光の像を表すR信号を個別に生成する。エ
リアセンサー26の各CCDは、可視光の全波長に感応
するように設定されている。これにより、読み取り装置
2は、B光、G光、R光に選択的に感応する3種のCC
Dを交互に配置した装置に比べて、3倍の解像度を有し
ている。このような設定のエリアセンサー26にB光、
G光、R光を同時に導くと、信号処理回路27は信号処
理を正しく行うことができなくなる。
The signal processing circuit 27 individually generates a B signal representing an image of B light, a G signal representing an image of G light, and an R signal representing an image of R light from the output signal of the area sensor 26. Each CCD of the area sensor 26 is set to be sensitive to all wavelengths of visible light. As a result, the reading device 2 can select three types of CCs selectively sensitive to the B light, the G light, and the R light.
It has three times the resolution of a device in which Ds are alternately arranged. B light is applied to the area sensor 26 having such a setting,
If the G light and the R light are guided simultaneously, the signal processing circuit 27 cannot perform signal processing correctly.

【0041】そこで、フィルター1はB光、G光、R光
を所定の時間ずつ個別に透過させる。各色光の透過に際
して制御回路17は、フィルター1をバンドパスフィル
ターとして機能させる。フィルター1がB光、G光、R
光のうちの1つの色光を透過させた後、信号処理回路2
7がエリアセンサー26の出力信号を処理する。この間
にエリアセンサー26が可視光を受けると、次の色光の
信号に誤差が生じる。このため、制御回路17は、次の
色光を透過させるまで、フィルター1の透過光の波長域
を可視光の波長範囲外に設定して、フィルター1を可視
光に対するシャッターとして機能させる。
Therefore, the filter 1 transmits the B light, the G light, and the R light individually for a predetermined time. When transmitting each color light, the control circuit 17 causes the filter 1 to function as a band-pass filter. Filter 1 is B light, G light, R light
After transmitting one of the lights, the signal processing circuit 2
7 processes the output signal of the area sensor 26. If the area sensor 26 receives visible light during this time, an error occurs in the signal of the next color light. For this reason, the control circuit 17 sets the wavelength range of the transmitted light of the filter 1 outside the wavelength range of the visible light until the next color light is transmitted, and causes the filter 1 to function as a shutter for the visible light.

【0042】信号処理回路27の処理が終わると、フィ
ルター1は次の色光を透過させ、その後その信号処理に
要する期間、可視光を遮断する。B光、G光、R光の処
理が全て終わると、搬送部29はエリアセンサー26の
大きさに応じた距離だけカラー画像Fを搬送し、次の読
み取り領域をフィルター1とエリアセンサー26の間に
位置させる。この間もフィルター1は可視光を遮断す
る。この処理を繰り返すことによりカラー画像Fの全体
が読み取られる。カラー画像が写真フィルムのように連
続したものでは、コマ送りの間にもフィルター1は可視
光を遮断する。
When the processing of the signal processing circuit 27 is completed, the filter 1 transmits the next color light, and thereafter blocks visible light for a period required for the signal processing. When all the processes of the B light, the G light, and the R light are completed, the transport unit 29 transports the color image F by a distance corresponding to the size of the area sensor 26, and sets the next reading area between the filter 1 and the area sensor 26. Position. During this time, the filter 1 also blocks visible light. By repeating this process, the entire color image F is read. If the color image is continuous like a photographic film, the filter 1 blocks visible light even during frame advance.

【0043】なお、ここでは、フィルター1を光源部2
1と読み取り対象の画像Fの間に配置しているが、フィ
ルター1を画像Fと検出部25の間に配置するようにし
てもよい。カラー画像読み取り装置2のうち、シャッタ
ー1と光源部21とを取り出せばシャッターを備えた光
源装置となり、プロジェクター等の画像表示装置にも利
用できる。
Here, the filter 1 is connected to the light source 2
1 and the image F to be read, the filter 1 may be arranged between the image F and the detection unit 25. When the shutter 1 and the light source unit 21 of the color image reading device 2 are taken out, the light source device is provided with a shutter, and can be used for an image display device such as a projector.

【0044】フィルター1の2つの基板11、12の対
向面11a、12aは常に平行に設定する必要がある。
このため、基板11、12の周辺部に取り付けられるP
ZT15は1つではなく複数配設するのがよい。PZT
15の好ましい配設例を図11の正面図に示す。
The opposing surfaces 11a and 12a of the two substrates 11 and 12 of the filter 1 must always be set in parallel.
For this reason, the P attached to the peripheral portions of the substrates 11 and 12
It is preferable to provide a plurality of ZTs 15 instead of one. PZT
15 preferred arrangement examples are shown in the front view of FIG.

【0045】図11において、(a)は、幅の広い2つ
のPZT15a、15bを対向させて、基板11、12
の側辺に沿って配置したものである。(b)は幅の広い
4つのPZT15a〜15dを1対ずつ対向させて、基
板11、12の側辺に沿って配置したものである。
(c)は幅の狭い3つのPZT15a〜15cを基板1
1、12の隣合う2隅と、反対側の側辺の中央近傍に配
置したものである。(d)は、幅の狭い4つのPZT1
5a〜15dを基板11、12の4隅に配置したもので
ある。
In FIG. 11, (a) shows two substrates 11 and 12 with two wide PZTs 15a and 15b opposed to each other.
Are arranged along the sides. (B) is a diagram in which four wide PZTs 15a to 15d are arranged along the sides of the substrates 11 and 12 so as to face each other.
(C) shows three narrow PZTs 15a to 15c mounted on a substrate 1.
It is arranged near two adjacent corners 1 and 12 and near the center of the opposite side. (D) shows four narrow PZT1s.
5a to 15d are arranged at four corners of the substrates 11 and 12.

【0046】前述のように、本実施形態では接着剤を用
いてPZT15を基板11、12に固定しているが、他
の方法でPZT15と基板11、12を組み合わせてフ
ィルターを作製してもよい。一例を図12の斜視図に示
す。
As described above, in this embodiment, the PZT 15 is fixed to the substrates 11 and 12 using an adhesive, but a filter may be manufactured by combining the PZT 15 and the substrates 11 and 12 by another method. . One example is shown in the perspective view of FIG.

【0047】図12では、幅の広い2つのPZT15
a、15bを対向して配置するとともに、基板11と基
板12を2本のコイルばね18a、18bで連結して、
間隔が狭まる方向に基板11、12を付勢している。P
ZT15a、15bは電圧を印加されるとコイルばね1
8a、18bの付勢力に抗して伸張し、基板11、12
の間隔を変化させる。基板11、12の対向面11a、
12aには、PZT15a、15bの幅と厚さに応じた
溝が形成されており、PZT15a、15bの両端はこ
れらの溝に挿入されている。これにより、対向面11
a、12aに沿う方向のPZT15a、15bの移動が
防止されている。
In FIG. 12, two wide PZTs 15
a and 15b are arranged to face each other, and the substrate 11 and the substrate 12 are connected by two coil springs 18a and 18b.
The substrates 11 and 12 are urged in a direction in which the interval is reduced. P
When a voltage is applied, the ZTs 15a and 15b
8a, 18b, the substrates 11, 12
Change the interval. Opposing surfaces 11a of the substrates 11, 12;
Grooves corresponding to the width and thickness of the PZTs 15a and 15b are formed in the 12a, and both ends of the PZTs 15a and 15b are inserted into these grooves. Thereby, the facing surface 11
The movement of the PZTs 15a and 15b along the directions a and 12a is prevented.

【0048】基板11、12に対して垂直な方向のPZ
T15の長さは、基板11、12の間隔を規定するもの
であり、フィルター1の性能にきわめて大きな影響を及
ぼす。この方向のPZT15の長さはできるだけ精密に
設定する必要があるが、加工誤差が生じることもあり、
また、接着によって固定する場合は、PZT15の長さ
の精度が良くても接着剤の厚さによって基板11、12
の間隔が不均一になることもある。
PZ perpendicular to substrates 11 and 12
The length of T15 defines the distance between the substrates 11 and 12, and greatly affects the performance of the filter 1. The length of the PZT 15 in this direction needs to be set as precisely as possible, but a processing error may occur,
Further, in the case of fixing by bonding, even if the precision of the length of the PZT 15 is high, the substrates 11, 12 may be formed depending on the thickness of the adhesive.
May be uneven.

【0049】しかしながら、フィルター1の作製時にお
ける基板11、12の間隔の不均一さは、印加電圧によ
って使用時に容易に除去することができる。例えば、図
11(d)の構成で、4つのPZT15a〜15dの長
さが、接着剤の厚さを含めて、全て異なっていた場合を
考える。PZT15a〜15dの長さをそれぞれL1〜
L4とし、L1<L2<L3<L4であったとすると、
PZT15a〜15dには、E1>E2>E3>E4の
関係にある電圧E1〜E4をそれぞれ印加する。すなわ
ち、短いPZTに相対的に大きな電圧を印加して、その
PZTを相対的に大きく伸張させることで、全てのPZ
T15a〜15dの長さを一致させることができる。
However, the unevenness of the interval between the substrates 11 and 12 at the time of manufacturing the filter 1 can be easily removed at the time of use by the applied voltage. For example, consider a case in which the lengths of the four PZTs 15a to 15d are all different, including the thickness of the adhesive, in the configuration of FIG. The length of PZTs 15a to 15d is L1 to L1, respectively.
L4, and if L1 <L2 <L3 <L4,
Voltages E1 to E4 having a relationship of E1>E2>E3> E4 are applied to the PZTs 15a to 15d, respectively. That is, by applying a relatively large voltage to a short PZT and relatively expanding the PZT relatively, all PZTs are expanded.
The lengths of T15a to 15d can be matched.

【0050】図1を参照して説明したように、フィルタ
ー1では複数のPZT15のそれぞれに駆動回路16を
設けているが、これは上記の補正を行うためである。制
御回路17は、作製時の各PZT15の長さを記憶した
不揮発性のメモリを備えており、記憶内容を参照して、
駆動回路16の出力電圧を個別に制御する。これによ
り、フィルター1の基板11、12の間隔は常時均一に
保たれる。
As described with reference to FIG. 1, the filter 1 is provided with the drive circuit 16 for each of the plurality of PZTs 15 in order to perform the above-described correction. The control circuit 17 includes a non-volatile memory that stores the length of each PZT 15 at the time of fabrication.
The output voltage of the drive circuit 16 is individually controlled. Thereby, the interval between the substrates 11 and 12 of the filter 1 is always kept uniform.

【0051】このように、基板11、12の間隔を常に
確実に均一にすることができるのは、制御信号である印
加電圧を物理的大きさの変化に変換して、その大きさの
変化を何も介さずに基板11、12に直接伝達するPZ
Tを、アクチュエータとして使用していることによると
ころが大きい。
As described above, the uniform spacing between the substrates 11 and 12 can be always ensured because the applied voltage, which is a control signal, is converted into a change in physical magnitude, and the change in the magnitude is converted. PZ that transmits directly to the substrates 11, 12 without any intervention
This is largely due to the use of T as an actuator.

【0052】なお、ここでは基板11、12の間の媒質
を空気とした例について説明したが、フィルター1全体
を透明な容器に収容して、基板間を真空にしたり、屈折
率の高い他の媒質を基板間に存在させたりしてもよい。
Although the example in which the medium between the substrates 11 and 12 is air has been described here, the entire filter 1 is housed in a transparent container, and the space between the substrates is evacuated, or another filter having a high refractive index is used. A medium may be present between the substrates.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明のフィルターによるときは、アク
チュエータによって2つの基板の間隔を自由に変化させ
ることができるから、出射光の波長域のシフト量が多く
なって、波長が広範囲に広がる入射光から所望の波長域
を選出することが可能になる。例えば、可視領域全体の
光の中から青色光、緑色光、赤色光を任意に取り出すこ
とができて、カラー画像の読み取りや表示にも用いるこ
とができる。しかも、2つの基板のどちら側から光を出
射させるかによって、透過型または反射型のフィルター
となって使い勝手がよい上、補色関係にある光のいずれ
をも利用することが可能である。
According to the filter of the present invention, the distance between the two substrates can be freely changed by the actuator, so that the shift amount of the wavelength range of the outgoing light increases and the incident light having a wide wavelength range. , A desired wavelength range can be selected. For example, blue light, green light, and red light can be arbitrarily extracted from light in the entire visible region, and can be used for reading and displaying a color image. In addition, depending on which side of the two substrates emits light, a filter of a transmission type or a reflection type is provided, which is easy to use and can use any light having a complementary color relationship.

【0054】また、アクチュエータを介して2つの基板
の間隔を変化させ、変化させる範囲内の各点での基板の
間隔の滞留時間を制御するようにすることで、取り出す
光の波長分布を任意に設定することができる。
Further, by changing the distance between the two substrates via the actuator and controlling the residence time of the distance between the substrates at each point within the range to be changed, the wavelength distribution of the light to be extracted can be arbitrarily set. Can be set.

【0055】さらに、アクチュエータを介して2つの基
板の間隔を変化させ、出射光の波長域が所定の波長域を
含む状態と含まない状態にフィルターを設定すること
で、その所定の波長域の光に対するシャッターとなる。
離間した複数の波長域を所定の波長域とし、フィルター
の出射光の波長域がこれらの波長域を順に含むようにす
れば、取り出す光の波長域を順次切り換えることも可能
である。
Further, by changing the distance between the two substrates via the actuator and setting the filter so that the wavelength range of the emitted light includes and does not include the predetermined wavelength range, the light in the predetermined wavelength range is obtained. Shutter.
If a plurality of spaced wavelength ranges are set as predetermined wavelength ranges and the wavelength range of the light emitted from the filter includes these wavelength ranges in order, it is possible to sequentially switch the wavelength range of the light to be extracted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態のフィルターの構成と、
光に対する作用を模式的に示す側面図。
FIG. 1 shows the configuration of a filter according to an embodiment of the present invention;
The side view which shows the effect | action with respect to light typically.

【図2】 上記フィルターの透過率の例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of transmittance of the filter.

【図3】 上記フィルターの基板間隔を小さくしたとき
の透過率を示す図。
FIG. 3 is a view showing transmittance when the substrate interval of the filter is reduced.

【図4】 上記フィルターの基板間隔を大きくしたとき
の透過率を示す図。
FIG. 4 is a view showing transmittance when the substrate interval of the filter is increased.

【図5】 上記フィルターを反射型として使用する形態
を示す側面図。
FIG. 5 is a side view showing an embodiment in which the filter is used as a reflection type.

【図6】 上記フィルターの反射率の例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of the reflectance of the filter.

【図7】 上記フィルターのPZTへの印加電圧と出射
光の波長分布の関係の例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a relationship between a voltage applied to PZT of the filter and a wavelength distribution of emitted light.

【図8】 上記フィルターのPZTへの印加電圧と出射
光の波長分布の関係の他の例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the relationship between the voltage applied to PZT of the filter and the wavelength distribution of emitted light.

【図9】 上記フィルターのPZTへの印加電圧と出射
光の波長分布の関係のさらに他の例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing still another example of the relationship between the voltage applied to PZT of the filter and the wavelength distribution of emitted light.

【図10】 上記フィルターをシャッターとして使用す
るカラー画像読み取り装置の概略構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a color image reading apparatus that uses the filter as a shutter.

【図11】 上記フィルターのPZTの配設例を示す正
面図。
FIG. 11 is a front view showing an example of disposing PZT of the filter.

【図12】 上記フィルターの他の構成例を示す斜視
図。
FIG. 12 is a perspective view showing another configuration example of the filter.

【図13】 従来のフィルターの構成と、光に対する作
用を模式的に示す側面図。
FIG. 13 is a side view schematically showing a configuration of a conventional filter and an action on light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィルター 11、12 基板 11a、12a 基板対向面 13、14 反射膜 15 PZT(アクチュエータ) 16 駆動回路 17 制御回路 2 カラー画像読み取り装置 21 光源部 22 ランプ 23 リフレクタ 24 コリメータレンズ 25 検出部 26 エリアセンサー 27 信号処理回路 28 結像レンズ REFERENCE SIGNS LIST 1 filter 11, 12 substrate 11a, 12a substrate facing surface 13, 14 reflective film 15 PZT (actuator) 16 drive circuit 17 control circuit 2 color image reading device 21 light source unit 22 lamp 23 reflector 24 collimator lens 25 detector 26 area sensor 27 Signal processing circuit 28 Imaging lens

フロントページの続き Fターム(参考) 2H041 AA21 AB10 AB14 AB15 AB16 AC08 AZ01 AZ05 2H048 GA13 GA25 GA51 GA61 GA62 5G435 AA00 BB17 CC12 DD04 DD13 FF03 GG01 GG02 GG13 GG28Continued on the front page F term (reference) 2H041 AA21 AB10 AB14 AB15 AB16 AC08 AZ01 AZ05 2H048 GA13 GA25 GA51 GA61 GA62 5G435 AA00 BB17 CC12 DD04 DD13 FF03 GG01 GG02 GG13 GG28

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向面が平行になるように向かい合わせ
て配置され、それぞれの対向面に所定の反射率の反射膜
が設けられた透明な第1の基板と第2の基板より成り、
第1の基板側からの入射光を第2の基板の反射膜と第1
の基板の反射膜で反射することにより干渉させて、入射
光のうちの一部の波長域の光を第2の基板側または第1
の基板側に出射させるフィルターにおいて、 第1の基板と第2の基板の間隔を変化させるアクチュエ
ータを備えて、出射光の波長域をシフト可能にしたこと
を特徴とするフィルター。
A transparent substrate having a reflective film having a predetermined reflectance provided on each of the opposed surfaces, wherein the first and second substrates are provided with a reflective film having a predetermined reflectance;
The incident light from the first substrate side is transmitted to the reflection film of the second substrate and the first substrate.
The light is reflected by the reflection film of the first substrate to cause interference, so that light in a part of the wavelength range of the incident light is transmitted to the second substrate or the first substrate.
A filter that emits light toward the substrate side, the actuator including an actuator that changes a distance between the first substrate and the second substrate, wherein a wavelength range of the emitted light can be shifted.
【請求項2】 前記アクチュエータを介して第1の基板
と第2の基板の間隔を変化させるとともに、変化させる
範囲内の各点での第1の基板と第2の基板の間隔の滞留
時間を制御する制御手段を備えて、出射光の波長分布を
可変にしたことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ
ー。
2. The method according to claim 1, wherein the distance between the first substrate and the second substrate is changed via the actuator, and the dwell time of the distance between the first substrate and the second substrate at each point within the range to be changed. 2. The filter according to claim 1, further comprising a control unit for controlling a wavelength distribution of the emitted light.
【請求項3】 所定の波長域の光に対するシャッターで
あって、 請求項1に記載のフィルターと、 前記アクチュエータを介して第1の基板と第2の基板の
間隔を変化させることにより、フィルターの状態を、出
射光の波長域が前記所定の波長域を含む第1の状態およ
び出射光の波長域が前記所定の波長域を含まない第2の
状態に設定する制御手段を備えて、 前記所定の波長域の光をフィルターに入射させて、フィ
ルターの状態によって前記所定の波長域の光の出射と遮
断を切り換えることを特徴とするシャッター。
3. A shutter for light in a predetermined wavelength range, wherein the filter according to claim 1 and the distance between the first substrate and the second substrate are changed via the actuator. Controlling means for setting a state to a first state in which the wavelength range of the emitted light includes the predetermined wavelength range and a second state in which the wavelength range of the emitted light does not include the predetermined wavelength range, A shutter in which the light in the predetermined wavelength range is switched between emitting and blocking the light in the predetermined wavelength range depending on the state of the filter.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506153A (en) * 2004-07-08 2008-02-28 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. light source
JP2008061970A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Olympus Corp Variable spectral element and variable spectral apparatus
WO2009063881A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Spectral device, solid state imaging device, image display device, analysis device, and electronic information device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506153A (en) * 2004-07-08 2008-02-28 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. light source
JP2008061970A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Olympus Corp Variable spectral element and variable spectral apparatus
WO2009063881A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Spectral device, solid state imaging device, image display device, analysis device, and electronic information device
JP2009121935A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Sharp Corp Spectral device, solid-state imaging device, image display device, analyzer, and electronic information apparatus

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