JP2010224011A - Etalon device and optical unit equipped with the same - Google Patents

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etalon
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etalon device that precisely controls the distance between opposing faces of a pair of substrates, without having to depend on the ambient surroundings, such as temperature, and an optical unit equipped with the same. <P>SOLUTION: The etalon device includes the pair of substrates 2 and 3 disposed so as to be opposed across a space and a driving means 4, which drives at least either one of the pair of substrates to adjust the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates. The etalon device includes: a surface distance measurement means 5 for detection for measuring the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates; a surface distance measurement means 6 for reference, disposed near the surface distance measurement means for detection; and a surface-distance fixing member 7, which is formed by using a material whose shape is less apt to change, according to changes in the ambient surroundings and holds the surface distance measurement means for reference so as to measure a predetermined distance. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、一対の基板の面間隔を測定し、その測定結果に基づいてその面間隔の制御を行うエタロン装置と、それを備えた光学ユニットに関する。   The present invention relates to an etalon device that measures a surface interval between a pair of substrates and controls the surface interval based on the measurement result, and an optical unit including the etalon device.

従来から、空間を隔てて対向するように配置された一対の基板の面間隔を、ピエゾ素子のようなアクチュエータにより変化させ、分光特性を変化させることのできるエタロン装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an etalon device is known that can change a spectral characteristic by changing an interval between a pair of substrates arranged to face each other with a space by an actuator such as a piezo element.

また、このようなエタロン装置においては、一対の基板の面間隔を所望の面間隔としておくために、基板の対向する面上に面間隔を測定するためのセンサを配置し、そのセンサにより所定のサンプリング周期で現在の面間隔を測定し、測定した面間隔と所望の面間隔との比較を行い、その比較の結果に基づいてアクチュエータを駆動させて面間隔の調整を行うといった、例えばPID制御のようなフィードバック制御を行うものが知られている。そして、そのような制御を行うエタロン装置の一例が、特許文献1に記載されている。   Further, in such an etalon device, a sensor for measuring the surface interval is disposed on the opposing surfaces of the substrates in order to set the surface interval between the pair of substrates to a desired surface interval, and the sensor determines a predetermined interval. For example, in PID control, the current surface interval is measured at a sampling period, the measured surface interval is compared with a desired surface interval, and the actuator is driven based on the comparison result to adjust the surface interval. What performs such feedback control is known. An example of an etalon device that performs such control is described in Patent Document 1.

特開2008−36199号公報JP 2008-36199 A

この特許文献1に記載されているようなエタロン装置においては、一般的に、面間隔は直接測定されず、静電容量センサ等の出力値に基づいて算出される。しかし、静電容量センサ等の出力値は、温度や湿度等の周辺環境に影響されて変化してしまうことがある。このような場合には、算出された面間隔と実際の面間隔とが一致しないため、正確な面間隔の調整を行うことができない。   In the etalon device as described in Patent Document 1, generally, the surface interval is not directly measured, but is calculated based on an output value of a capacitance sensor or the like. However, the output value of the capacitance sensor or the like may change due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity. In such a case, the calculated face spacing does not match the actual face spacing, so that accurate face spacing adjustment cannot be performed.

そこで、従来のエタロン装置では、使用前に、例えば、光スペクトルアナライザ等の測定器を用いて面間隔とその際のセンサの出力値とをそれぞれ測定し、面間隔の調整量を決定する際に用いるルックアップテーブルや近似曲線をそれらの測定値に対応したものにする等のキャリブレーションを行っておく必要がある。   Therefore, in the conventional etalon device, before use, for example, when measuring the surface interval and the output value of the sensor at that time using a measuring instrument such as an optical spectrum analyzer, when determining the adjustment amount of the surface interval It is necessary to perform calibration such as making the lookup table and approximate curve to be used correspond to those measured values.

しかし、このようなキャリブレーションを行っておいたとしても、使用中に、周辺環境の変化によってセンサの出力値が変化してしまった場合には、正確な面間隔を測定することはできず、正確な面間隔の調整も行うことができない。その結果、所望の分光特性も得られないという問題があった。   However, even if such calibration has been performed, if the output value of the sensor has changed due to changes in the surrounding environment during use, it is not possible to accurately measure the surface spacing. It is not possible to accurately adjust the surface spacing. As a result, there is a problem that desired spectral characteristics cannot be obtained.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度等の周辺環境によらず、正確に一対の基板の対向する面の間隔を制御することのできるエタロン装置及びそれを備えた光学ユニットを提供することである。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to accurately control the distance between the opposing surfaces of a pair of substrates regardless of the surrounding environment such as temperature. It is an object to provide an etalon device and an optical unit including the etalon device.

上記の目的を達成するために、本発明のエタロン装置は、空間を隔てて対向するように配置された一対の基板と、該一対の基板の対向する面の間隔を調整するために該一対の基板の少なくともいずれか一方を駆動させる駆動手段とを備えたエタロン装置であって、前記一対の基板の対向する面の間隔を測定するための検出用面間隔測定手段と、前記検出用面間隔測定手段の近傍に配置された参照用面間隔測定手段と、周辺環境の変化により形状が変化しにくい材料を用いて形成されていて所定の間隔を測定するように前記参照用面間隔測定手段を保持する面間隔固定部材とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the etalon device of the present invention includes a pair of substrates arranged to face each other with a space therebetween, and the pair of substrates to adjust the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates. An etalon device comprising a driving means for driving at least one of the substrates, the detecting surface distance measuring means for measuring the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates, and the detecting surface distance measurement The reference surface distance measuring means disposed in the vicinity of the means and the reference surface distance measuring means formed of a material whose shape is not easily changed by changes in the surrounding environment and measuring the predetermined distance. And a surface spacing fixing member.

また、本発明のエタロン装置は、前記検出用面間隔測定手段が、静電容量センサであることが好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is preferable that the detection surface distance measuring means is a capacitance sensor.

また、本発明のエタロン装置は、前記参照用面間隔測定手段が、静電容量センサであることが好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is preferable that the reference surface distance measuring means is a capacitance sensor.

また、本発明のエタロン装置は、前記面間隔固定部材が、前記一対の基板のいずれか一方に一体的に形成されていることが好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is preferable that the inter-surface spacing fixing member is integrally formed on one of the pair of substrates.

なお、本発明のエタロン装置は、前記面間隔固定手段が一体的に形成されている前記基板が、前記駆動手段により駆動しないとさらに好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is more preferable that the substrate on which the surface interval fixing means is integrally formed is not driven by the driving means.

また、本発明のエタロン装置は、複数の前記検出用面間隔測定手段と複数の前記参照用面間隔測定手段とを備え、各々の前記参照用面間隔測定手段が、各々の前記検出用面間隔測定に対応するように配置されていることが好ましい。   Further, the etalon device of the present invention includes a plurality of the detection surface interval measurement means and a plurality of the reference surface interval measurement means, and each of the reference surface interval measurement means includes each of the detection surface intervals. It is preferable that they are arranged so as to correspond to the measurement.

さらに、本発明のエタロン装置は、前記検出用面間隔測定手段と前記参照用面間隔測定手段とが、材質、形状及び温湿度特性のうち少なくとも一つが同一であることが好ましい。   Furthermore, in the etalon device of the present invention, it is preferable that at least one of the material, shape and temperature / humidity characteristics of the detecting surface distance measuring means and the reference surface distance measuring means is the same.

なお、本発明のエタロン装置は、前記検出用面間隔測定手段と前記参照用面間隔測定手段とが、同一の材質、形状及び温湿度特性を有しているとさらに好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is more preferable that the detection surface distance measurement means and the reference surface distance measurement means have the same material, shape and temperature / humidity characteristics.

また、本発明のエタロン装置は、前記駆動手段が、ピエゾ素子であることが好ましい。   In the etalon device of the present invention, it is preferable that the driving means is a piezo element.

また、上記の目的を達成するために、本発明の光学ユニットは、上記いずれかのエタロン装置と、前記検出用面間隔測定手段で測定された情報と前記参照用面間隔測定手段で測定された情報とを取得し該二つの情報に基づいて処理を行い前記基板の駆動量を決定する情報処理手段と、前記情報処理手段からの信号により前記基板を駆動させる前記駆動手段とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the optical unit of the present invention was measured by any one of the above etalon devices, the information measured by the detection surface distance measurement means, and the reference surface distance measurement means. Information processing means for acquiring information and performing processing based on the two information to determine the driving amount of the substrate; and the driving means for driving the substrate by a signal from the information processing means. It is characterized by.

また、本発明の光学ユニットは、前記情報処理手段が、ルックアップテーブルを有していて、該ルックアップテーブルを参照して処理を行い前記基板の駆動量を決定することが好ましい。   In the optical unit according to the aspect of the invention, it is preferable that the information processing unit has a lookup table, and performs processing with reference to the lookup table to determine the driving amount of the substrate.

本発明によれば、温度等の周辺環境によらず、正確に一対の基板の対向する面の間隔を制御することのできるエタロン装置及びそれを備えた光学ユニットを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the etalon apparatus which can control the space | interval of the opposing surface of a pair of board | substrate correctly regardless of surrounding environments, such as temperature, and an optical unit provided with the same can be provided.

本発明の実施例1に係る光学ユニットのエタロン装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the etalon apparatus of the optical unit which concerns on Example 1 of this invention. 図1のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。It is the top view which cut | disconnected a part along the A-A 'line | wire of the etalon apparatus of FIG. 実施例1の光学ユニットの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an optical unit according to Embodiment 1. FIG. 図1のエタロン装置の変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the modification of the etalon apparatus of FIG. 図4のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。FIG. 5 is a plan view of the etalon device of FIG. 4 cut along a line A-A ′. 本発明の実施例2に係る光学ユニットのエタロン装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the etalon apparatus of the optical unit which concerns on Example 2 of this invention. 図6のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。It is the top view which cut | disconnected a part along the A-A 'line | wire of the etalon apparatus of FIG. 図6のエタロン装置の変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the modification of the etalon apparatus of FIG. 図8のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。It is the top view which cut | disconnected a part along the A-A 'line | wire of the etalon apparatus of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1〜図3を用いて、本発明の実施例1に係るエタロン装置を備えた光学ユニットについて詳細に説明する。図1は、本発明の実施例1に係る光学ユニットのエタロン装置を示す概略断面図である。図2は、図1のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。図3は、実施例1の光学ユニットの全体構成を示すブロック図である。   The optical unit including the etalon device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an etalon device of an optical unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the etalon device of FIG. 1 with a part cut along the line A-A ′. FIG. 3 is a block diagram illustrating the overall configuration of the optical unit according to the first embodiment.

実施例1に係る光学ユニットは、図3に示すように、図1及び図2に示すエタロン装置と不図示のコントロールユニットによって構成されている。   As shown in FIG. 3, the optical unit according to the first embodiment includes the etalon device shown in FIGS. 1 and 2 and a control unit (not shown).

まず、図1〜図2を用いて、この光学ユニットのエタロン装置について詳細に説明する。   First, the etalon device of this optical unit will be described in detail with reference to FIGS.

このエタロン装置は、図1及び図2に示すように、外枠1の内部に、エタロン素子である固定基板2と可動基板3、駆動手段である不図示の駆動回路とピエゾ素子4、検出用面間隔測定手段である第1静電容量センサ5、参照用面間隔測定手段である第2静電容量センサ6、面間隔固定部材である固定部材7を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, this etalon device includes a fixed substrate 2 and a movable substrate 3 which are etalon elements, a driving circuit (not shown) and a piezo element 4 which are driving means, and a detection unit. A first capacitance sensor 5 that is a surface interval measuring unit, a second capacitance sensor 6 that is a reference surface interval measuring unit, and a fixing member 7 that is a surface interval fixing member are provided.

外枠1は、筒状部材11の端面の一方に環状部材12を、他方に環状部材13を取り付けて構成された円筒状の外形を有している。なお、環状部材12,13には、その略中央部に、円形の開口部12a,13aが形成されている。このエタロン装置では、その開口部12a,13aを光が通過する。 The outer frame 1, the annular member 1 2 in one end surface of the tubular member 1 1 has the other to be configured by attaching the annular member 1 3 a cylindrical outer shape. The annular members 1 2 and 1 3 are formed with circular openings 1 2 a and 1 3 a at substantially the center thereof. In this etalon device, light passes through the openings 1 2 a and 1 3 a.

固定基板2は、外枠1の内部において開口部12a,13aを通過する光の軸を横切るようにして外枠1の環状部材12に固定された円板状の光学部材である。一方、可動基板3は、外枠1の内部において開口12a,13aを通過する光を遮らないようにして外枠1の環状部材13に固定された4つのピエゾ素子4により、開口部12a,13aを通過する光を横切るように保持されている円板状の光学部材である。 Fixing the substrate 2 is a disc-shaped optical member that is fixed to the annular member 1 2 of the outer frame 1 so as to cross the axis of the light passing through the opening 1 2 a, 1 3 a in the interior of the outer frame 1 is there. On the other hand, the movable substrate 3, the openings 1 2 a, 1 3 4 single piezoelectric element 4 fixed to the annular member 1 3 of the outer frame 1 so as not to block the light passing through a inside of the outer frame 1, It is a disk-shaped optical member that is held so as to cross light passing through the openings 1 2 a and 1 3 a.

なお、固定基板2と可動基板3との対向する面は、空間を隔てて互いに平行となるように配置されている。また、可動基板3は、ピエゾ素子4により、開口部12a,13a通過する光の軸に沿う方向に、対向する面の間隔が変化するように移動される。 The opposing surfaces of the fixed substrate 2 and the movable substrate 3 are arranged to be parallel to each other with a space therebetween. Further, the movable substrate 3 is moved by the piezo element 4 so that the interval between the opposing surfaces changes in the direction along the axis of the light passing through the openings 1 2 a and 1 3 a.

第1静電容量センサ5の2つの電極5a,5bは、固定基板2と可動基板3の対向する面の間隔を測定するため、それらの面上であって外枠1の開口部12a,13aを通過する光を遮らない位置に、互いに対向して配置されている。一方、第2静電容量センサ6の2つの電極6a,6bは、固定部材7により第1静電容量センサ5の近傍において、常に所定の間隔を測定するように、互いに対向して固定されている。より具体的には、エタロン装置の使用時に、第1静電容量センサ5とほぼ同一の周辺環境となる位置に保持されている。なお、第1静電容量センサ5と第2静電容量センサ6とは、材質、形状及び温湿度特性等が同一となっている。 Two electrodes 5a of the first electrostatic capacitance sensor 5, 5b, in order to measure the distance between the opposing surfaces of the fixed substrate 2 and the movable substrate 3, the opening 1 the outer frame 1 a on the faces 2 a , 1 3 a are arranged so as to face each other at positions where they do not block the light passing through them. On the other hand, the two electrodes 6a and 6b of the second capacitance sensor 6 are fixed opposite to each other so as to always measure a predetermined interval in the vicinity of the first capacitance sensor 5 by the fixing member 7. Yes. More specifically, when the etalon device is used, the etalon device is held at a position that is substantially the same as the surrounding environment of the first capacitance sensor 5. The first capacitance sensor 5 and the second capacitance sensor 6 have the same material, shape, temperature and humidity characteristics, and the like.

なお、これらの静電容量センサは、電極間の静電容量が面間隔に比例して変化するという特性を有している。そして、このエタロン装置では、これらの静電容量センサにより面間隔に応じて決定される静電容量を電圧信号に変換して、コントロールユニットへ出力している。   These capacitance sensors have a characteristic that the capacitance between the electrodes changes in proportion to the surface interval. In this etalon device, the capacitance determined according to the surface interval by these capacitance sensors is converted into a voltage signal and output to the control unit.

固定部材7は、固定基板2の近傍において、外枠1に固定されている。なお、この固定部材7は、10〜60℃の範囲において、1℃当たり([1/℃])の熱膨張係数が約0.1×10-6程度であるゼロデュア(ショットAG社(ドイツ)の商品名)やULE(コーニング社(アメリカ)の商品名)といった低熱膨張ガラスにより形成されている。 The fixing member 7 is fixed to the outer frame 1 in the vicinity of the fixed substrate 2. The fixing member 7 has a zero-dur (Shot AG (Germany)) having a thermal expansion coefficient of about 0.1 × 10 −6 per 1 ° C. ([1 / ° C.]) in the range of 10 to 60 ° C. ) And ULE (commercial name of Corning (USA)).

このような低熱膨張ガラスを用いているため、仮に、周辺の温度が50度[℃]変化したとしても、固定部材7の形状は
50[℃]×0.1×10-6[1/℃]=5×10-5
すなわち、0.005%程度しか変化しない。これに対し、一般的なエタロン装置は、基板の面間隔の変化が0.1%程度変化しても、十分な精度の分光をすることができる。つまり、固定部材7の変化量は、エタロン装置が許容できる基板の面間隔の変化量よりも非常に小さい値であるため、固定部材7は温度変化によって変形せず、その結果、固定部材7によって固定されている静電容量センサ6の測定する間隔も変化しないとみなすことができる。
Since such a low thermal expansion glass is used, even if the surrounding temperature changes by 50 degrees [° C.], the shape of the fixing member 7 is 50 [° C.] × 0.1 × 10 −6 [1 / ° C. ] = 5 × 10 −5
That is, it changes only about 0.005%. On the other hand, a general etalon apparatus can perform spectroscopic analysis with sufficient accuracy even if the change in the surface spacing of the substrate changes by about 0.1%. In other words, the amount of change of the fixing member 7 is much smaller than the amount of change in the surface spacing of the substrate that can be allowed by the etalon device, so that the fixing member 7 is not deformed by the temperature change. It can be considered that the measurement interval of the fixed capacitance sensor 6 does not change.

次に、図3を用いて、コントロールユニットの構成とこの光学ユニットにおいて行われる制御について説明する。   Next, the configuration of the control unit and the control performed in this optical unit will be described with reference to FIG.

情報処理手段であるコントロールユニットは、使用者が入力した指令信号と、2つの静電容量センサからの電圧信号を受信するとともに、駆動回路へ指令信号を送信するように構成されている。   The control unit, which is an information processing means, is configured to receive a command signal input by the user and voltage signals from the two capacitance sensors, and transmit the command signal to the drive circuit.

ここで、この光学ユニットにおいてなされる面間隔の制御について説明する。使用者が所望の分光特性、すなわち、所望の面間隔の値をコントロールユニットに入力すると、まず、コントロールユニットは、第1静電容量センサ5が測定した現在の面間隔に関する電圧信号と、第2静電容量センサ6が測定した参照用の面間隔に関する電圧信号とを取得する。その後、コントロールユニットは、その2つの電圧信号の比較し、規格化処理を行う。   Here, the control of the surface interval performed in this optical unit will be described. When the user inputs a desired spectral characteristic, that is, a desired surface spacing value, to the control unit, first, the control unit first outputs a voltage signal relating to the current surface spacing measured by the first capacitance sensor 5, and a second signal. The voltage signal relating to the reference surface interval measured by the capacitance sensor 6 is acquired. Thereafter, the control unit compares the two voltage signals and performs a normalization process.

規格化処理の方法としては、例えば、以下のような方法がある。第1静電容量センサ5の電圧信号の出力値をV1、その出力値の時の面間隔をD1、比例定数をk1とし、第2静電容量センサ6の電圧信号の出力値をV2、その出力値の時の面間隔をD2、比例定数をk2とすると、以下の式(1),(2)が成り立つ。
D1=k1/V1 ・・・(1)
D2=k2/V2 ・・・(2)
As a standardization processing method, for example, there are the following methods. The output value of the voltage signal of the first capacitance sensor 5 is V1, the surface interval at the time of the output value is D1, the proportionality constant is k1, the output value of the voltage signal of the second capacitance sensor 6 is V2, The following formulas (1) and (2) are established, where D2 is the spacing between the output values and k2 is the proportionality constant.
D1 = k1 / V1 (1)
D2 = k2 / V2 (2)

この光学ユニットのエタロン装置では、第2静電容量センサ6の周辺環境を、第1静電容量センサ5の周辺環境と同一とみなすことができるため、k1=k2とすることができる。そのため、以下の式(1),(2)は以下の式(3),(4)とすることができる。
D1=k1/V1 ・・・(3)
D2=k1/V2 ・・・(4)
In the etalon device of this optical unit, since the surrounding environment of the second capacitance sensor 6 can be regarded as the same as the surrounding environment of the first capacitance sensor 5, k1 = k2. Therefore, the following formulas (1) and (2) can be changed to the following formulas (3) and (4).
D1 = k1 / V1 (3)
D2 = k1 / V2 (4)

さらに、温度等の周辺環境の変動による変動分をΔkとすると、式(3),(4)は、
以下の式(5),(6)となる。
D1=(k1+Δk)×V1 ・・・(5)
D2=(k1+Δk)×V2 ・・・(6)
Furthermore, if the fluctuation due to the fluctuation of the surrounding environment such as temperature is Δk, the equations (3) and (4) are
The following equations (5) and (6) are obtained.
D1 = (k1 + Δk) × V1 (5)
D2 = (k1 + Δk) × V2 (6)

そして、式(5),(6)より、以下の式(7)を得ることができる。
D1=V1/V2×D2 ・・・(7)
And from the formulas (5) and (6), the following formula (7) can be obtained.
D1 = V1 / V2 × D2 (7)

このとき、この光学ユニットのエタロン装置では、第2静電容量センサ6により面間隔が、固定部材7により温度等の周辺環境にかかわらず常に一定となるようになっている。すなわち、面間隔D2は常に一定である。また、第1静電容量センサ5と第2静電容量センサ6とは、材質、形状及び温湿度特性等が同一である。そのため、第1静電容量センサ5の電圧信号の出力値V1と、第2静電容量センサ6の電圧信号の出力値V2から、実際の基板の面間隔D1を正確に算出することができる。   At this time, in the etalon device of the optical unit, the surface distance is always constant by the second capacitance sensor 6 regardless of the surrounding environment such as temperature by the fixing member 7. That is, the surface interval D2 is always constant. The first capacitance sensor 5 and the second capacitance sensor 6 have the same material, shape, temperature and humidity characteristics, and the like. Therefore, the actual substrate spacing D1 can be accurately calculated from the output value V1 of the voltage signal of the first capacitance sensor 5 and the output value V2 of the voltage signal of the second capacitance sensor 6.

なお、このような規格化処理は、予めコントロールユニット内の記憶手段に記憶させたルックアップテーブルや近似曲線を用いて行う。   Note that such normalization processing is performed using a look-up table or an approximate curve stored in advance in storage means in the control unit.

そして、このようにして規格化処理を行った後に、コントロールユニットは、算出された実際の基板の面間隔の値と、使用者が所望する面間隔の値との比較を行う。その後、コントロールユニットは、その比較の結果に基づいて、PID制御等による演算を行い、エタロン装置の駆動回路に信号を送信する。   Then, after performing the normalization process in this way, the control unit compares the calculated value of the actual surface spacing of the substrate with the value of the surface spacing desired by the user. Thereafter, the control unit performs a calculation by PID control or the like based on the result of the comparison, and transmits a signal to the drive circuit of the etalon device.

信号を受信したエタロン装置の駆動回路は、電力増幅を行い、ピエゾ素子を駆動させる。その結果、ピエゾ素子により、面間隔が変更され、調整が行われる。   The drive circuit of the etalon device that has received the signal performs power amplification and drives the piezo element. As a result, the surface interval is changed and adjustment is performed by the piezo element.

その後、所定の周期ごとに、コントロールユニットは、2つの静電容量センサから電圧信号を取得し、面間隔の調整をし続ける。   Thereafter, at predetermined intervals, the control unit acquires voltage signals from the two capacitance sensors and continues to adjust the surface interval.

このように、本発明のエタロン装置を備えた光学ユニットは、固定された参照用のセンサを備えるとともに、それを参照しつつ面間隔の制御を所定の周期毎に実行し続けるため、従来のエタロン装置を備えた光学ユニットとは異なり、使用中の周辺環境の変化に影響されずに、正確に面間隔を制御することができる。   As described above, the optical unit including the etalon device according to the present invention includes the fixed reference sensor and continuously executes the control of the surface interval for each predetermined period while referring to the sensor. Unlike the optical unit equipped with the apparatus, the distance between the surfaces can be accurately controlled without being affected by changes in the surrounding environment during use.

次に、図4及び図5を用いて、実施例1に係るエタロン装置の変形例を示す。図4は、実施例1に係るエタロン装置の変形例を示す概略断面図である。図5は、図4のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。なお、これらの図において、実施例1に係る光学ユニットのエタロン装置とほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらの部材やコントロールユニットで行われる処理についての詳細な説明は省略する。また、図4においては、複数の静電容量センサと固定部材のうち、各々1つにのみ符号を付している。さらに、図5において、静電容量センサの電極には、電極ごとの符号を用いず、静電容量センサの代表符号を付している。   Next, a modification of the etalon device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a modification of the etalon device according to the first embodiment. FIG. 5 is a plan view of the etalon device of FIG. 4 with a part cut along the line A-A ′. In these drawings, members having substantially the same configuration as those of the optical unit etalon device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of the processes performed by those members and the control unit are as follows. Omitted. Further, in FIG. 4, only one of each of the plurality of capacitance sensors and the fixing member is given a reference numeral. Furthermore, in FIG. 5, the electrode of the capacitance sensor is given a representative code of the capacitance sensor without using a code for each electrode.

このエタロン装置では、第1静電容量センサ5と第2静電容量センサ6と固定部材7をそれぞれ複数備えている。なお、第1静電容量センサ5と第2静電容量センサ6は、最も近傍に配置されているもの同士を、互いに対応するものとして、コントロールユニットにおいて規格化処理が行われる。このエタロン装置を用いれば、さらに正確な面間隔の制御を行うことが可能となる。   This etalon device includes a plurality of first capacitance sensors 5, second capacitance sensors 6, and fixing members 7. Note that the first electrostatic capacity sensor 5 and the second electrostatic capacity sensor 6 are subjected to normalization processing in the control unit assuming that the ones arranged closest to each other correspond to each other. If this etalon device is used, it becomes possible to perform more accurate control of the surface interval.

図6及び図7を用いて、実施例2に係るエタロン装置を備えた光学ユニットについて詳細に説明する。図6は、本発明の実施例2に係る光学ユニットのエタロン装置を示す概略断面図である。図7は、図6のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。静電容量センサの電極には、電極ごとの符号を用いず、静電容量センサの代表符号を付している。   The optical unit including the etalon device according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an etalon device of an optical unit according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 is a plan view of the etalon device of FIG. 6 with a part cut along the line A-A ′. The electrode of the capacitance sensor is given a representative code of the capacitance sensor without using a code for each electrode.

なお、本実施例に係る光学ユニットは、実施例1に係る光学ユニットと、エタロン装置の構成のみが異なっている。そこで、以下においては、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらの部材やコントロールユニットで行われる処理についての詳細な説明は省略し、実施例1の光学ユニットに係るエタロン装置と、本実施例に係る光学ユニットのエタロン装置の相違点についてのみ説明する。   The optical unit according to the present embodiment is different from the optical unit according to the first embodiment only in the configuration of the etalon device. Therefore, in the following, members having substantially the same configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the processing performed by those members and the control unit is omitted, and the etalon according to the optical unit of Example 1 is omitted. Only the difference between the apparatus and the etalon apparatus of the optical unit according to the present embodiment will be described.

本実施例のエタロン装置の固定基板2は、実施例1のエタロン装置において、固定部材7を形成しているものと同様の低熱膨張ガラスにより形成されている。そして、その固定基板2には、その周面部から中心部に向かって、外枠1の開口部12a,13aを通過する光を遮らない位置に、第2静電容量センサ6の電極6a,6bを配置するための取付部2aが形成されている。 The fixed substrate 2 of the etalon device of the present embodiment is formed of the same low thermal expansion glass as that in which the fixing member 7 is formed in the etalon device of the first embodiment. The fixed substrate 2 has a second electrostatic capacitance sensor 6 at a position where light passing through the openings 1 2 a and 1 3 a of the outer frame 1 is not blocked from the peripheral surface portion toward the center portion. A mounting portion 2a for arranging the electrodes 6a and 6b is formed.

このような取付部2aに、第2静電容量センサ6を配置しているため、本実施例のエタロン装置は、実施例1のように固定部材を必要としない。その結果、エタロン装置全体を実施例1のエタロン装置よりも小型化しやすい。   Since the second capacitance sensor 6 is arranged in such a mounting portion 2a, the etalon device of the present embodiment does not require a fixing member as in the first embodiment. As a result, the etalon device as a whole can be made smaller than the etalon device of the first embodiment.

次に、図8及び図9を用いて、実施例2に係るエタロン装置の変形例を示す。図8は、実施例2に係るエタロン装置の変形例を示す概略断面図である。図9は、図8のエタロン装置のA−A’線に沿って一部を切断した平面図である。なお、これらの図において、実施例2に係る光学ユニットのエタロン装置とほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらの部材やコントロールユニットで行われる処理についての詳細な説明は省略する。また、図8においては、複数の静電容量センサと固定部材のうち、各々1つにのみ符号を付している。さらに、図9において、静電容量センサの電極には、電極ごとの符号を用いず、静電容量センサの代表符号を付している。   Next, a modification of the etalon device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a modification of the etalon device according to the second embodiment. FIG. 9 is a plan view of the etalon device of FIG. 8 with a part cut along the line A-A ′. In these drawings, members having substantially the same configuration as those of the optical unit etalon device according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of the processes performed by those members and the control unit are as follows. Omitted. In FIG. 8, only one of each of the plurality of capacitance sensors and the fixing member is given a reference numeral. Further, in FIG. 9, the electrode of the capacitance sensor is given a representative code of the capacitance sensor without using a code for each electrode.

このエタロン装置では、第2静電容量センサ6を取り付けるための取付部2bを固定基板2に複数設け、第1静電容量センサ5と第2静電容量センサ6を複数備えている。なお、第1静電容量センサ5の電圧信号に対応する参照用の電圧信号としては、その第1静電容量センサ5の両隣に配置された2つの第2静電容量センサ6の電圧信号のいずれか、又はそれら2つの第2静電容量センサ6の電圧信号の平均値を用いて、コントロールユニットにおいて規格化処理が行われる。このエタロン装置を用いれば、さらに正確な面間隔の制御を行うことが可能となる。   In this etalon device, a plurality of attachment portions 2 b for attaching the second capacitance sensor 6 are provided on the fixed substrate 2, and a plurality of first capacitance sensors 5 and a plurality of second capacitance sensors 6 are provided. The reference voltage signal corresponding to the voltage signal of the first capacitance sensor 5 is the voltage signal of the two second capacitance sensors 6 arranged on both sides of the first capacitance sensor 5. A normalization process is performed in the control unit using one or the average value of the voltage signals of the two second capacitance sensors 6. If this etalon device is used, it becomes possible to perform more accurate control of the surface interval.

なお、本発明は、これらの例に限定されるものではなく、上記実施例の種々の組み合わせも本発明に含まれる。   In addition, this invention is not limited to these examples, The various combinations of the said Example are also included in this invention.

また、上記実施例においては、面間隔を測定する手段は、検出用面間隔測定手段と参照用面間隔測定手段とが、各々対応するように、1組又は4組備える構成となっているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、検出用面間隔測定手段と参照用面間隔測定手段の数が異なっていても良いし、同数であっても、2〜3組又は5組以上備えていても良い。   In the above-described embodiment, the means for measuring the surface interval is configured to include one set or four sets so that the detection surface interval measurement unit and the reference surface interval measurement unit correspond to each other. The etalon device of the present invention is not limited to these examples, and the number of detection surface distance measuring means and the number of reference surface distance measuring means may be different, or even two or three. You may have set or 5 sets or more.

また、上記実施例においては、参照用面間隔測定手段は、検出用面間隔測定手段の近傍に配置されているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、周辺環境が同一となる場所であれば、外枠内のどこに配置してもかまわない。   In the above embodiment, the reference surface distance measuring means is arranged in the vicinity of the detection surface distance measuring means, but the etalon device of the present invention is not limited to these examples, and the surrounding environment As long as they are the same, they can be placed anywhere in the outer frame.

また、上記実施例においては、参照用面間隔測定手段は、電極の対向する面が開口部を通過する光の軸に対して垂直となるように配置されているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、電極の対向する面が、開口部を通過する光の軸に対して垂直となる方向等、異なる方向を向くように配置しても良い。   In the above embodiment, the reference surface distance measuring means is arranged so that the opposing surfaces of the electrodes are perpendicular to the axis of light passing through the opening, but the etalon device of the present invention is However, the present invention is not limited to these examples, and the electrodes may be arranged so that the facing surfaces of the electrodes face different directions such as a direction perpendicular to the axis of light passing through the opening.

また、上記実施例においては、面間隔測定手段として静電容量センサ5,6を用いているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、例えば、対向する部材の一方にコイル、他方に金属板を対向するように配置して、コイルとコンデンサによる共振回路を構成し、その共振回路で形成される高周波数の磁界によって渦電流を発生させ、この渦電流による磁界の変化を利用して部材間の変位を測定する、いわゆる渦電流方式のセンサを用いてもかまわない。   In the above embodiment, the capacitance sensors 5 and 6 are used as the surface distance measuring means, but the etalon device of the present invention is not limited to these examples. For example, one of the opposing members A coil and a metal plate are placed opposite each other to form a resonance circuit composed of a coil and a capacitor, and an eddy current is generated by a high-frequency magnetic field formed by the resonance circuit. You may use what is called an eddy current type sensor which measures the displacement between members using a change.

また、上記実施例においては、参照用面間隔測定手段と検出用面間隔測定手段のいずれにも、静電容量センサを用いているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、それぞれ異なるセンサを用いてもかまわない。   In the above embodiment, the capacitance sensor is used for both the reference surface distance measuring means and the detection surface distance measuring means, but the etalon device of the present invention is limited to these examples. Instead, different sensors may be used.

また、上記実施例においては、参照用面間隔測定手段と検出用面間隔測定手段とは、材質、形状及び温湿度特性等が同一であるが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、それらが異なっていてもかまわない。なお、その場合には、参照用面間隔測定手段と検出用面間隔測定手段との、それらの面間隔に対する出力値の関係を事前にルックアップテーブルや近似曲線として、情報処理手段に記憶させておき、規格化処理の際に用いる必要がある。   In the above embodiment, the reference surface distance measuring means and the detection surface distance measuring means have the same material, shape, temperature and humidity characteristics, etc., but the etalon device of the present invention is limited to these examples. It doesn't matter, they can be different. In this case, the information processing means stores in advance the relationship between the output values of the reference surface distance measuring means and the detection surface distance measuring means with respect to the surface distance as a look-up table or an approximate curve. In addition, it is necessary to use it in the normalization process.

また、上記実施例においては、面間隔固定部材を形成するための材料として、低熱膨張ガラスを用いているが、本発明のエタロン装置はこれらの例に限定されるものではなく、エタロン装置の使用される周辺環境に応じて、面間隔固定部材を形成する材料を、湿度や静電気等の影響を受けにくい材料等に変更してもかまわない。   Further, in the above embodiment, low thermal expansion glass is used as a material for forming the surface spacing fixing member, but the etalon device of the present invention is not limited to these examples, and the use of the etalon device. Depending on the surrounding environment, the material for forming the inter-surface spacing fixing member may be changed to a material that is not easily affected by humidity, static electricity, or the like.

1 外枠
1 筒状部材
2,13 環状部材
2a,13a 開口部
2 固定基板
2a 取付部
3 可動基板
4 ピエゾ素子
5 第1静電容量センサ
5a,5b 電極
6 第2静電容量センサ
6a,6b 電極
7 固定部材
1 outer frame 1 1 cylindrical member 1 2 , 1 3 annular member 1 2 a, 1 3 a opening 2 fixed substrate 2 a mounting portion 3 movable substrate 4 piezo element 5 first capacitance sensor 5 a, 5 b electrode 6 second Capacitance sensor 6a, 6b Electrode 7 Fixing member

Claims (11)

空間を隔てて対向するように配置された一対の基板と、該一対の基板の対向する面の間隔を調整するために該一対の基板の少なくともいずれか一方を駆動させる駆動手段とを備えたエタロン装置であって、
前記一対の基板の対向する面の間隔を測定するための検出用面間隔測定手段と、
前記検出用面間隔測定手段の近傍に配置された参照用面間隔測定手段と、
周辺環境の変化により形状が変化しにくい材料を用いて形成されていて所定の間隔を測定するように前記参照用面間隔測定手段を保持する面間隔固定部材とを備えていることを特徴とするエタロン装置。
An etalon comprising a pair of substrates disposed so as to face each other with a space therebetween, and drive means for driving at least one of the pair of substrates to adjust the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates A device,
A detecting surface interval measuring means for measuring an interval between opposing surfaces of the pair of substrates;
A reference surface distance measuring means disposed in the vicinity of the detection surface distance measuring means;
A surface interval fixing member that is formed using a material whose shape does not easily change due to a change in the surrounding environment and holds the reference surface interval measuring means so as to measure a predetermined interval. Etalon device.
前記検出用面間隔測定手段が、静電容量センサであることを特徴とする請求項1に記載のエタロン装置。   The etalon device according to claim 1, wherein the detection surface interval measuring unit is a capacitance sensor. 前記参照用面間隔測定手段が、静電容量センサであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエタロン装置。   The etalon device according to claim 1, wherein the reference surface distance measuring unit is a capacitance sensor. 前記面間隔固定部材が、前記一対の基板のいずれか一方に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエタロン装置。   4. The etalon device according to claim 1, wherein the inter-surface spacing fixing member is integrally formed on one of the pair of substrates. 5. 前記面間隔固定手段が一体的に形成されている前記基板が、前記駆動手段により駆動しないことを特徴とする請求項4に記載のエタロン装置。   The etalon device according to claim 4, wherein the substrate on which the surface interval fixing unit is integrally formed is not driven by the driving unit. 複数の前記検出用面間隔測定手段と複数の前記参照用面間隔測定手段とを備え、
各々の前記参照用面間隔測定手段が、各々の前記検出用面間隔測定に対応するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエタロン装置。
A plurality of detection surface interval measurement means and a plurality of reference surface interval measurement means,
6. The etalon device according to claim 1, wherein each of the reference surface distance measuring means is arranged to correspond to each of the detection surface distance measurements.
前記検出用面間隔測定手段と前記参照用面間隔測定手段とが、材質、形状及び温湿度特性のうち少なくとも一つが同一であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のエタロン装置。   The said detection surface space | interval measuring means and the said reference surface space | interval measurement means are at least 1 among the material, a shape, and temperature / humidity characteristics, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Etalon equipment. 前記検出用面間隔測定手段と前記参照用面間隔測定手段とが、同一の材質、形状及び温湿度特性を有していることを特徴とする請求項7に記載のエタロン装置。   The etalon device according to claim 7, wherein the detection surface interval measurement unit and the reference surface interval measurement unit have the same material, shape, and temperature / humidity characteristics. 前記駆動手段が、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のエタロン装置。   The etalon device according to claim 1, wherein the driving unit is a piezo element. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のエタロン装置と、
前記検出用面間隔測定手段で測定された情報と前記参照用面間隔測定手段で測定された情報とを取得し該二つの情報に基づいて処理を行い前記基板の駆動量を決定する情報処理手段と、
前記情報処理手段からの信号により前記基板を駆動させる前記駆動手段とを備えていることを特徴とする光学ユニット。
The etalon device according to any one of claims 1 to 9,
Information processing means for acquiring information measured by the detection surface distance measurement means and information measured by the reference surface distance measurement means, and performing processing based on the two pieces of information to determine the driving amount of the substrate When,
An optical unit comprising: the driving unit that drives the substrate by a signal from the information processing unit.
前記情報処理手段が、ルックアップテーブルを有していて、該ルックアップテーブルを参照して処理を行い前記基板の駆動量を決定することを特徴とする請求項10に記載のコントロールユニット。   11. The control unit according to claim 10, wherein the information processing means has a lookup table, and performs processing with reference to the lookup table to determine the driving amount of the substrate.
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