JP5530375B2 - 可変分光素子 - Google Patents
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Description
特許文献3に記載の可変分光素子は、4つのアクチュエータの配置位置における一対の光学基板の面間隔から求まる光学基板の重心位置の制御と、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向する2組のアクチュエータの配置位置における該一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分から求まる光学基板の2方向の回転角度の制御とを切り分けることで、アクチュエータ同士の相互を非干渉化させ、光学特性を高速に変化させることができるようになっている。
また、特許文献3に記載の可変分光素子は、光学基板の回転角度の制御において、回転角度が0度となるように、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向するアクチュエータに極性の異なる信号を入力する。このため、特許文献3に記載の可変分光素子によれば、上記対向するアクチェータの特性に差があったとしてもその差を吸収して角度が0度となるように調整することが可能である。
しかし、特許文献3に記載の可変分光素子において、このアクチュエータの特性の差を吸収できるのが光学基板の回転角度の制御のみであって、光学基板の回転角度の制御は光学基板の面間隔の制御には関与していない。
このため、特許文献3に記載の可変分光素子では、アクチュエータの特性にバラツキがあると、光学基板の重心位置、回転角度を所望の値に制御しても、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向する2組のアクチュエータの配置位置での光学基板の面間隔が異なり、光学基板の面に撓みが発生するおそれがある。光学基板の面に撓みが生ずると、透過する波長の帯域が拡がる強度が低下する等、波長の分解度が悪くなる。
図18(a)は光学基板に備わる4つのアクチュエータx1〜x4の特性が等しい場合の一例である。
図18(a)の例では、可変分光素子を制御した結果、光学基板の重心位置は(500+500+500+500)/4=500nmとなり、光学基板の2方向(直線L13に沿う方向と直線L24に沿う方向)での回転角度は、角度θ1=k1(x1−x3)=0度、角度θ2=k2(x2−x4)=0度となっている。
このとき、光学基板は、500nmの位置で面全体が平坦な状態で水平に配置される。
図18(b)の例では、可変分光素子を制御した結果、光学基板の重心位置は(520+480+520+480)/4=500nmとなり、光学基板における2方向(直線L1’3’に沿う方向と直線L2’4’に沿う方向)の回転角度は、角度θ1’=k1(x1’−x3’)=0度、角度θ2’=k2(x2’−x4’)=0度となっている。
しかし、図18(b)の例では、アクチュエータx1’,x3'の配置位置における光学基板の面間隔が520nm、アクチュエータx2’,x4'の配置位置における光学基板の面間隔が480nmとなっており、光学基板はアクチュエータx2’,x4'の配置位置を結ぶ直線L2’4’に沿う方向の面を谷として撓んでいる。
x1=x−rsinθ
x2=x−rsinφ
x3=x+rsinθ
x4=x+rsinφ
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、θは前記第1の角度、φは前記第2の角度、rは前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面上における重心から前記第1乃至第4静電容量センサの配置位置までの距離である。
x=(x1+x2+x3+x4)/4
θ=R1(x3−x1)
φ=R2(x4−x2)
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、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。
x1=x−rsinθ
x2=x−rsinφ
x3=x+rsinθ
x4=x+rsinφ
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、θは前記第1の角度、φは前記第2の角度、rは前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面上における重心から前記第1乃至第4静電容量センサの配置位置までの距離である。
x=(x1+x2+x3+x4)/4
θ=R1(x3−x1)
φ=R2(x4−x2)
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、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。
なお、本実施例では、第1〜第4ピエゾ素子41〜44のそれぞれが、第1〜第4静電容量センサ31〜34のそれぞれと、一対の光学基板2の対向する面の各々の重心を結んだ線に沿う方向からみて、重なる位置に配置されている。このため、第1〜第4ピエゾ素子41〜44の配置位置における一対の光学基板2の対向する面同士の面間隔x41,x42,x43,x44は、第1〜第4静電容量センサ31〜34の配置位置における一対の光学基板2の対向する面同士の面間隔x1,x2,x3,x4に一致する。
x=(x1+x2+x3+x4)/4
sinθ=(x3−x1)/(r31+r33)
sinφ=(x4−x2)/(r32+r34)
r31=r32=r33=r34=r
であり、第1の角度θ及び第2の角度φはいずれも十分に小さいため、第1の角度θ及び第2の角度φは以下の式により求められる。
θ=(x3−x1)/2r
φ=(x4−x2)/2r
xc1=xc−r41sinθc
xc2=xc−r42sinφc
xc3=xc+r43sinθc
xc4=xc+r44sinφc
r41=r42=r43=r44=r
であり、第1の角度についての指令値θc及び第2の角度についての指令値φc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xc1,xc2,xc3,xc4は、以下の式により求められる。
xc1=xc−rθc
xc2=xc−rφc
xc3=xc+rθc
xc4=xc+rφc
xc1’=xc−rθc−(Δ/2)
xc2’=xc−rφc+(Δ/2)
xc3’=xc+rθc−(Δ/2)
xc4’=xc+rφc+(Δ/2)
使用したエタロン光学基板の直径は約10mmであり、面間隔を0.02秒ごとに800nmと1000nmを移動させるように指令を出して制御している。
図7は光学基板にたわみのある可変光学素子の分光感度と光学基板にたわみのない可変光学素子の分光感度を示すグラフである。
図7のデータに用いた撓みのある可変光学素子は、光学基板の撓みが50nm程度生じるものを用いた。また、光学基板にたわみのある可変光学素子と光学基板にたわみのない可変光学素子は、600nmの波長で感度が最大となるように設定されている。
光学基板のたわみなしのときは、約5nmのたわみ量、光学基板のたわみありのときは、50nmのたわみ量が生じており、光学基板間の面間隔を600nmに保つように制御している。この状態のときの分光感度特性を、光スペクトルアナライザを用いて測定した。
図7に示すように、光学基板に撓みのない可変光学素子はピーク波長がシャープになるが、光学基板に撓みのある可変光学素子は、分光感度が悪くなり、ピーク波長が横にひろがってしまい、分解能も悪化する。
しかるに、特許文献3に記載のような撓み制御手段を備えていない可変分光素子は、光学基板に備わる夫々のアクチュエータ特性のバラツキ等がある場合に光学基板の撓みをなくすことができず、正確に光学特性を変化させることができない。
これに対し、本実施例の可変分光素子は撓み制御手段を備えているので、光学基板に備わる2方向のアクチュエータ特性のバラツキ等があっても光学基板に撓みが生じないようにすることができる。このため、本実施例の可変光学素子によれば、エタロンに備わる2方向のアクチュエータの特性にバラツキ如何にかかわらず、高速且つ正確に光学特性を変化させることができる。
実施例2は、対向するアクチュエータの配置位置における光学基板の面間隔の位置の差が大きく、光学基板の回転角度を高精度に制御をすることが難しい場合にも適用可能な例である。
対向するアクチュエータ同士の特性の差が大きい場合には、光学基板の回転角度を制御する精度が悪くなる。そこで、実施例2の可変光学素子は、第1の方向での対向するアクチェータの配置位置における光学基板の面間隔の平均と第2の方向での対向するアクチェータの配置位置における光学基板の面間隔の平均との差分を用いて撓み制御を行うように構成されている。なお、エタロン装置の構成は、図1〜図3に示した実施例1の構成と同じである。
xc1=xc−r41sinθc
xc2=xc−r42sinφc
xc3=xc+r43sinθc
xc4=xc+r44sinφc
r41=r42=r43=r44=r
であり、第1の角度についての指令値θc及び第2の角度についての指令値φc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xc1,xc2,xc3,xc4は、以下の式により求められる。
xc1=xc−rθc
xc2=xc−rφc
xc3=xc+rθc
xc4=xc+rφc
xc1”=xc−rθc−(Δ’/2)
xc2”=xc−rφc+(Δ’/2)
xc3”=xc+rθc−(Δ’/2)
xc4”=xc+rφc+(Δ’/2)
実施例3の可変分光素子は、実施例1の可変光学素子の構成に加えて、可変制御部5の作動に際し、第1乃至第4アクチュエータの各々に対し、該各々のアクチュエータの特性差をキャンセルするためのオフセット電圧を印加する特性差補正電圧印加部6を有している。
特性差補正電圧印加部6は、例えば、第1〜第4ピエゾ素子41〜44の各々に対し、各々のピエゾ素子の特性差をキャンセルするために予め設定した固定のオフセット電圧値を格納したROM(図示省略)で構成されており、制御部5の作動に際し、第1〜第4ピエゾ素子41〜44の各々のチャネルに、夫々所定のオフセット電圧を印加する。
あるいは、特性差補正電圧印加部6は、上記ROMに加えて、温湿度センサ(図示省略)と、温湿度情報をキーとする第1〜第4ピエゾ素子41〜44の駆動特性(入力電圧に対する伸縮量)に応じたオフセット電圧のデータを格納したいわゆるルックアップテーブル(図示省略)とで構成し、制御部5の作動に際し、温湿度センサがリアルタイムで検知した温湿度情報に応じて、第1〜第4ピエゾ素子41〜44の各々のチャネルに印加するオフセット電圧を切り替えるようにしてもよい。
そして、特性差補正電圧印加部6を固定のオフセット電圧値を格納したROM(図示省略)で構成した場合には、構成を簡略化できる。また、特性差補正電圧印加部6をオフセット電圧をリアルタイムで切り替えるように構成した場合には、環境変動や経時変化によるピエゾ素子の特性の変動にも対処でき、高精度に光学特性を変化させることができる。
その他の作用効果は、実施例1の可変光学素子と略同じである。
実施例4の可変分光素子は、実施例2の可変光学素子の構成に加えて、可変制御部5の作動に際し、第1乃至第4アクチュエータの各々に対し、該各々のアクチュエータの特性差をキャンセルするためのオフセット電圧を印加する特性差補正電圧印加部6を有している。
特性差補正電圧印加部6の構成は、実施例3の可変光学素子における特性差補正電圧印加部と略同じである。
そして、特性差補正電圧印加部6を固定のオフセット電圧値を格納したROM(図示省略)で構成した場合には、構成を簡略化できる。また、特性差補正電圧印加部6をオフセット電圧をリアルタイムで切り替えるように構成した場合には、環境変動や経時変化によるピエゾ素子の特性の変動にも対処でき、高精度に光学特性を変化させることができる。
その他の作用効果は、実施例2の可変光学素子と略同じである。
図12は図1のエタロン装置の第1の変形例を示す平面図である。図13は図1のエタロン装置の第2の変形例を示す平面図である。図14は図1のエタロン装置の第3の変形例を示す平面図である。図15は図1のエタロン装置の第4の変形例を示す断面図である。
加えて、実施例5においては、指令値変換部55が、センサ出力変換部52で算出した第1ピエゾ素子41の配置位置における光学基板2の面間隔x41と第2ピエゾ素子42の配置位置における光学基板2の面間隔x42との差分値Δ(=|x42−x41|)、あるいは、第1ピエゾ素子41の配置位置における光学基板の面間隔x41と第3ピエゾ素子43の配置位置における光学基板の面間隔x43の平均と第2ピエゾ素子42の配置位置における光学基板の面間隔x42と第4ピエゾ素子44の配置位置における光学基板の面間隔x44の平均との差分値Δ’(=|(x41+x43)/2−(x42+x44)/2|)を用いて、光学基板の撓み制御を行うようにしたので、各軸のピエゾ特性にバラツキがあってもそのバラツキを加味した値に重心位置、角度を調整できる。
このため、実施例5の可変光学素子によれば、エタロンに備わる2方向のアクチュエータの特性にバラツキがあっても、高速且つ正確に光学特性を変化させることができる。
11 筒状部材
12,13 環状部材
12a,13a 開口部
2 一対の光学基板
21 固定基板
22 可動基板
31 第1静電容量センサ
32 第2静電容量センサ
33 第3静電容量センサ
34 第4静電容量センサ
311,312,321,322,331,332,341,342 電極
41 第1ピエゾ素子
42 第2ピエゾ素子
43 第3ピエゾ素子
44 第4ピエゾ素子
51 目標値入力部
52 センサ出力変換部
53 差分値演算部
54 指令値算出部
55 指令値変換部
6 特性差補正電圧印加部
G1 固定基板の対向する面における重心
G2 可動基板の対向する面における重心
Claims (11)
- 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、
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るとともに、
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前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第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前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第2の角度を算出し、
前記第1静電容量センサによる信号と前記第2静電容量センサによる信号から前記一対の光学基板における前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記一対の光学基板における前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔との差分を算出し、
前記重心同士の間隔及び前記第1の角度及び前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔との差分に基づいて前記第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の角度及び前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔との差分に基づいて前記第2及び第4アクチュエータを駆動し、
前記重心同士の間隔の算出から前記第2及び第4アクチュエータの駆動に至るまでの処理を、前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔との差分が略ゼロとなるまで繰り返す制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。 - 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。
x1=x−rsinθ
x2=x−rsinφ
x3=x+rsinθ
x4=x+rsinφ
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、θは前記第1の角度、φは前記第2の角度、rは前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面上における重心から前記第1乃至第4静電容量センサの配置位置までの距離である。 - 前記制御部が、
前記第1乃至第4静電容量センサの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の角度を算出するとともに、
前記第1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と前記第2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との差分から前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2のアクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔との差分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。 - 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)
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、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。 - 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、
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るとともに、
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等間隔となる位置に交互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前記一対の光学基板における前記第1乃至第4アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を算出し、
前記第1及び第3アクチュエータの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の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第1の角度を算出し、
前記第2及び第4アクチュエータの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の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第2の角度を算出し、
前記重心同士の間隔及び前記第1の角度及び前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分に基づいて前記第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の角度及び前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分に基づいて前記第2及び第4アクチュエータを駆動し、
前記重心同士の間隔の算出から前記第2及び第4アクチュエータの駆動に至るまでの処理を、前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔の差分が略ゼロとなるまで繰り返す制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。 - 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、
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るとともに、
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前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第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前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第2の角度を算出し、
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一対の光学基板における前記第1アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記一対の光学基板における前記第3アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔とを平均した第1の方向での面間隔の平均を算出し、
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一対の光学基板における前記第2アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔と前記一対の光学基板における前記第4アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔とを平均した第2の方向での面間隔の平均を算出するとともに、
前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分を算出し、
前記重心同士の間隔及び前記第1の角度及び前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分に基づいて前記第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の角度及び前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分に基づいて前記第2及び第4アクチュエータを駆動し、
前記重心同士の間隔の算出から前記第2及び第4アクチュエータの駆動に至るまでの処理を、前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分が略ゼロとなるまで繰り返す制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。 - 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6に記載の可変分光素子。
x1=x−rsinθ
x2=x−rsinφ
x3=x+rsinθ
x4=x+rsinφ
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、θは前記第1の角度、φは前記第2の角度、rは前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面上における重心から前記第1乃至第4静電容量センサの配置位置までの距離である。 - 前記制御部が、
前記第1乃至第4静電容量センサの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の角度を算出するとともに、
前記第1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と前記第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平均と前記第2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と前記第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との差分から前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分を算出することを特徴とする請求項6に記載の可変分光素子。 - 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6に記載の可変分光素子。
x=(x1+x2+x3+x4)/4
θ=R1(x3−x1)
φ=R2(x4−x2)
但し、xは前記重心同士の間隔、x1〜x4はそれぞれ前記第1乃至第4静電容量センサの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、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。 - 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、
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るとともに、
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等間隔となる位置に交互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前記一対の光学基板における前記第1乃至第4アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を算出するとともに、前記一対の光学基板における前記第1及び第3アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を平均した第1の方向の面間隔の平均と前記一対の光学基板における前記第2及び第4アクチュエータの配置位置での前記一対の光学基板の対向する面同士の面間隔を平均した第2の方向の面間隔の平均を算出し、
前記第1及び第3アクチュエータの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の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第1の角度を算出し、
前記第2及び第4アクチュエータの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の値を用いて前記重心を結んだ線に垂直な面と前記一対の光学基板の対向する面のうち相対的に移動させる一方の光学基板の面とがなす第2の角度を算出し、
前記重心同士の間隔及び前記第1の角度及び前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分に基づいて前記第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の角度及び前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分に基づいて前記第2及び第4アクチュエータを駆動し、
前記重心同士の間隔の算出から前記第2及び第4アクチュエータの駆動に至るまでの処理を、前記第1の方向での面間隔の平均と前記第2の方向での面間隔の平均との差分が略ゼロとなるまで繰り返す制御部を備えていることを特徴とする可変分光素子。 - 前記制御部の作動に際し、前記第1乃至第4アクチュエータの各々に対し、該各々のアクチュエータの特性差をキャンセルするためのオフセット電圧を印加する特性差補正電圧印加部を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の可変分光素子。
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