JP2011209574A5 - - Google Patents

Description

上記の目的を達成するために、本発明の可変分光素子は、間隔を隔てて対向するように配置された一対の光学基板と、各々が前記一対の光学基板の対向する面の夫々に配置された一対の電極部を有していて各々の配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を検出する第１乃至第４静電容量センサと、前記一対の光学基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させて前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を変化させる第１乃至第４アクチュエータを備えた可変分光素子において、前記第１静電容量センサと前記第３静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、前記第２静電容量センサと前記第４静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、前記第１乃至第４アクチュエータの各々が、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心から前記第１乃至第４静電容量センサの各々の中心方向へ伸びる線の線上に配置されており、前記第１乃至第４静電容量センサによる信号から前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心同士の間隔を算出し、前記第１静電容量センサによる信号と前記第３静電容量センサによる信号とから前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第１の角度を算出し、前記第２静電容量センサによる信号と前記第４静電容量センサによる信号とから前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第２の角度を算出し、前記重心同士の間隔及び前記第１の角度に基づいて前記第１及び第３アクチュエータを駆動し、前記重心同士の間隔及び前記第２の角度に基づいて前記第２及び第４アクチュエータを駆動する制御部を備えていることを特徴とする。

また、本発明の可変分光素子は、前記制御部が、前記第１乃至第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の平均から前記重心同士の間隔を算出し、前記第１及び第３静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分から前記第１の角度を算出し、前記第２及び第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分から前記第２の角度を算出することが好ましい。

また、本発明の可変分光素子は、前記第１乃至第４静電容量センサの各々と前記第１乃至第４アクチュエータの各々とが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として該軸に沿う方向からみて重なる位置に配置されており、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｘ＝（ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃＋ｘ₄）／４
θ＝Ｒ₁（ｘ₃−ｘ₁）
φ＝Ｒ₂（ｘ₄−ｘ₂）
ただし、ｘは前記重心同士の間隔、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃及びｘ₄はそれぞれ前記第１乃至第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔、θは前記第１の角度、φは前記第２の角度、Ｒ₁及びＲ₂は所定の係数である。

また、一対の光学基板２の対向する面の重心を結んだ線に垂直な面と可動基板２₂の固定基板２₁と対抗する面とがなす第１の角度θ及び第２の角度φについては、既知の値である可動基板２₂の対向する面の重心Ｇ₂から第１〜第４静電容量センサ３₁、３₂、３₃、３₄の電極３₁₂、３₂₂、３₃₂、３₄₂の中心までの可動基板２₂の対向する面上における距離ｒ₃₁、ｒ₃₂、ｒ₃₃、ｒ₃₄を用いて、以下の式が成り立つ。
ｓｉｎθ＝（ｘ₃−ｘ₁）／（ｒ₃₁＋ｒ₃₃）
ｓｉｎφ＝（ｘ₄−ｘ₂）／（ｒ₃₂＋ｒ₃₄）

なお、第１〜第４ピエゾ素子４₁、４₂、４₃、４₄のそれぞれに対する指令値ｘ_c1、ｘ_c2、ｘ_c3、ｘ_c4については、既知の値である第１〜第４ピエゾ素子４₁、４₂、４₃、４₄の中心までの可動基板２₂の対向する面上における距離ｒ₄₁、ｒ₄₂、ｒ₄₃、ｒ₄₄を用いて、以下の式が成り立つ。
ｘ _c1＝ｘ_c−ｒ₄₁ｓｉｎθ_c
ｘ _c2＝ｘ_c−ｒ₄₂ｓｉｎφ_c
ｘ _c3＝ｘ_c＋ｒ₄₃ｓｉｎθ_c
ｘ _c4＝ｘ_c＋ｒ₄₄ｓｉｎφ_c

また、本実施例においては、
ｒ₄₁＝ｒ₄₂＝ｒ₄₃＝ｒ₄₄＝ｒ
であり、第１の角度についての指令値θ_c及び第２の角度についての指令値φ_cはいずれも十分に小さいため、第１〜第４ピエゾ素子４₁、４₂、４₃、４₄のそれぞれに対する指令値ｘ_c1、ｘ_c2、ｘ_c3、ｘ_c4は以下の式により求められる。
ｘ_c1＝ｘ _c −ｒθ_c
ｘ_c2＝ｘ _c −ｒφ_c
ｘ_c3＝ｘ _c ＋ｒθ_c
ｘ_c4＝ｘ _c ＋ｒφ_c

Claims (5)

1. 間隔を隔てて対向するように配置された一対の光学基板と、各々が前記一対の光学基板の対向する面の夫々に配置された一対の電極部を有していて各々の配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を検出する第１乃至第４静電容量センサと、前記一対の光学基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させて前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を変化させる第１乃至第４アクチュエータを備えた可変分光素子において、
   前記第１静電容量センサと前記第３静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、
   前記第２静電容量センサと前記第４静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、
   前記第１乃至第４アクチュエータの各々が、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心から前記第１乃至第４静電容量センサの各々の中心方向へ伸びる線の線上に配置されており、
   前記第１乃至第４静電容量センサによる信号から前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心同士の間隔を算出し、前記第１静電容量センサによる信号と前記第３静電容量センサによる信号とから前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第１の角度を算出し、前記第２静電容量センサによる信号と前記第４静電容量センサによる信号とから前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第２の角度を算出し、前記重心同士の間隔及び前記第１の角度に基づいて前記第１及び第３アクチュエータを駆動し、前記重心同士の間隔及び前記第２の角度に基づいて前記第２及び第４アクチュエータを駆動する制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。
2. 前記第１乃至第４静電容量センサ各々と前記第１乃至第４アクチュエータの各々とが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として該軸に沿う方向からみて重なる位置に配置されており、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変分光素子。
   ｘ₁＝ｘ−ｒｓｉｎθ
   ｘ₂＝ｘ−ｒｓｉｎφ
   ｘ₃＝ｘ＋ｒｓｉｎθ
   ｘ₄＝ｘ＋ｒｓｉｎφ
   ただし、ｘは前記重心同士の間隔、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃及びｘ₄はそれぞれ前記第１乃至第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔、θは前記第１の角度、φは前記第２の角度、ｒは前記可動基板の対向する面上における重心から前記静電容量センサまでの距離である。
3. 前記制御部が、前記第１乃至第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の平均から前記重心同士の間隔を算出し、前記第１乃及び第３静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分から前記第１の角度を算出し、前記第２乃及び第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分から前記第２の角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変分光素子。
4. 前記第１乃至第４静電容量センサの各々と前記第１乃至第４アクチュエータの各々とが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として該軸に沿う方向からみて重なる位置に配置されており、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変分光素子。
   ｘ＝（ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃＋ｘ₄）／４
   θ＝Ｒ₁（ｘ₃−ｘ₁）
   φ＝Ｒ₂（ｘ₄−ｘ₂）
   ただし、ｘは前記重心同士の間隔、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃及びｘ₄はそれぞれ前記第１乃至第４静電容量センサの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔、θは前記第１の角度、φは前記第２の角度、Ｒ₁及びＲ₂は所定の係数である。
5. 間隔を隔てて対向するように配置された一対の光学基板と、各々が前記一対の光学基板の対向する面の夫々に配置された一対の電極部を有していて各々の配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を検出する第１乃至第４静電容量センサと、前記一対の光学基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させて前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を変化させる第１乃至第４アクチュエータを備えた可変分光素子において、
   前記第１静電容量センサと前記第３静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、
   前記第２静電容量センサと前記第４静電容量センサとが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として対称となる位置に配置されており、
   前記第１乃至第４静電容量センサと前記第１乃至第４アクチュエータが、前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心を結んだ線を軸として該軸に沿う方向からみて交互に等間隔となるように環状に配置されており、
   前記第１乃至第４静電容量センサによる信号から前記一対の光学基板の対向する面の各々の重心同士の間隔を算出し、前記第１乃至第４の静電容量センサによる信号から求めた第１及び第３アクチュエータの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第１の角度を算出し、前記第１乃至第４の静電容量センサによる信号から求めた第２及び第４アクチュエータの配置位置における前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と移動させる前記光学基板の前記対向する面とがなす第２の角度を算出し、前記重心同士の間隔、前記第１の角度及び前記第２の角度に基づいて前記第１乃至第４アクチュエータを駆動する制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。