JP3835525B2 - 波長可変フィルタ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動により波長可変フィルタの光学基板間を微小間隔変位させることにより透過スペクトル特性を変化させる波長可変フィルタ制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ファブリペロー型干渉フィルタにおいて、二枚の光学基板の微小間隔を変位することにより、その透過スペクトル特性を変化させることのできる波長可変フィルタが知られている(特開平８-２８５６８８号)。
【０００３】
この波長可変フィルタは、２００〜３００オングストローム程度の厚みを有するAuなどの透光性の反射層を２枚のガラスやサファイアなどの光学基板の対向面に形成すると共に間に圧電アクチュエータを介して対向配置し、圧電アクチュエータに印加する駆動電源を変えることで、基板間隔を微小間隔変位させることができる。
【０００４】
この波長可変フィルタは、一方の光学基板からの入射光に対し、半透光性をもつ反射層間での多重反射によって生ずる干渉作用に起因して複数の透過スペクトルピークが存在するような透過特性を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の波長可変フィルタは、例えば可視画像を扱うイメージセンサなどに使用されており、光学基板間を高度に平行に保ったまま基板間隔をビデオレートで変化させるため、アクチュエータを３０Ｈｚ以上で駆動させることが求められる。
【０００６】
しかしながら、従来の波長可変フィルタにあっては、光学基板の平行度は組立時の平行度を維持するに止まり、積極的に回路制御により高い平行度を実現できるものはなかった。
【０００７】
また特開平９−２５８１１６号においては、光ファイバーへの応用を想定した波長可変フィルタについて、回路制御により高い平行度を実現できるようにし、また製造行程の簡略化を図るために、透明圧電膜による駆動が提案されている。
【０００８】
しかしながら、透明圧電膜として使用しているＢａＴｉＯ3は、中赤外線域以上において透明性を持たず、赤外線分光画像用に使用することができない問題がある。また単層の圧電膜が変化する事のできる寸法は高々１／１００μｍのオーダーであり、可視光および赤外線画像の撮像に使用するための波長可変フィルタとして実用化することには無理があった。またミクロンオーダーの変位を高速に与えることのできるアクチュエータとして圧電アクチュエータの使用が一般的である。
【０００９】
しかしながら、圧電アクチュエータの駆動周期については、圧電膜に蓄積された電荷が昇圧回路もしくは電源回路を経由して放電されるため、数１０ｍｓの時間を要してしまい、高速の駆動ができないという問題があった。
【００１０】
特にイメージセンサに波長可変フィルタを応用しようとする場合、大きな開口率を要することから、光ファイバーへの応用を想定した従来の波長可変フィルタのように基板平行度を無視することはできない。またビデオレートでの波長可変フィルタ駆動も必要となり、より高速な制御回路が求められる。
【００１１】
本発明は、光学基板の間隔変位に対し高い平行度を保ちながら、高速で基板間隔を変化することのできる波長可変フィルタ制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。
【００１３】
本発明は、相対する片面に反射層を形成した２枚の光学基板間を微小間隔変位させる複数のアクチュエータを備えた波長可変フィルタを有し、アクチュエータの駆動により光学基板間を微小間隔変位させることにより透過スペクトル特性を変化させる波長可変フィルタ制御装置において、アクチュエータを複数箇所に均等配置し、各アクチュエータに対応して２枚の光学基板の相対する面に形成された一対の容量電極と、２枚の光学基板の間隔に依存した一対の容量電極の検出容量に基づいて光学基板の平行間隔を所定の目標間隔に維持するように各アクチュエータをフィードバック制御する制御回路とを備える。
【００１４】
このように本発明は、２枚の光学基板に容量電極を形成し、基板間隔に依存した容量を検出して目標間隔を維持するようにフィードバック制御することで、波長可変フィルタをその使用中を通じて積極的に基板間隔と平行度を高精度に維持することができ、例えば特定の２波長の間での波長スペクトル特性の安定した切り替え動作が実現できる。
【００１５】
波長可変フィルタ制御装置の制御回路は、光学基板に形成した一対の容量電極の容量を電圧に変換して容量検出電圧を出力する変換回路と、目標とする基板間隔に相当する目標電圧を出力する目標電圧出力部と、容量検出電圧と目標電圧とを比較して差分信号を出力する比較回路と、差分信号からアクチュエータへの駆動電圧を決定して出力する駆動制御回路とを備える。
【００１６】
特にアクチュエータとして圧電アクチュエータを使用した場合には、波長可変フィルタ制御装置の制御回路は、駆動制御回路からの駆動電圧を昇圧して圧電アクチュエータに印加する昇圧回路と、昇圧回路とアクチュエータの間に、昇圧回路から出力される駆動電圧を高電位から低電位に切替えた際にアクチュエータに蓄積された電荷を放電する放電回路とを備える。
【００１７】
この放電回路は、昇圧回路とアクチュエータの間に配置された電流検出抵抗と、電流検出抵抗の両端の電位を比較しアクチュエータから昇圧回路側に流れる放電電流を検出して放電の開始タイミングを出力する比較器と、比較器からの出力を受けてアクチュエータの高電位部を低電位部に落として放電させるスイッチング回路とを備える。
【００１８】
このようにアクチュエータに対する駆動電圧を高電位から低電位に切替えたタイミングで放電回路を動作して強制的に放電させることで、高速でのアクチュエータの駆動が可能となり、波長可変フィルタのビデオレートでの駆動ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による波長可変フィルタ制御装置を備えた赤外線監視カメラの内部構造を透視状態で表している。赤外線監視カメラ１はレンズユニット２に、対物レンズ２ａ、本発明の制御対象となる波長可変フィルタ４及び結合レンズ２ｂを設けており、本体側に撮像素子として例えばＣＣＤ３を設けている。
【００２２】
図２は本発明による波長可変フィルタ制御装置の実施形態であり、波長可変フィルタの基本構造をその制御回路と共に示している。なお、フィルタ基本構造は、説明を分かりやすくするため、誇大して描いている。
【００２３】
図２において、波長可変フィルタ４はガラスやサファイヤなどで作られた２枚の光学基板５ａ，５ｂの相対する片面に、金属や誘電体多層膜などにより反射層６ａ，６ｂを形成している。また反射層６ａ，６ｂの外側の基板面には、金属により容量電極８ａ，８ｂを形成している。光学基板５ａ，５ｂは、例えば数ｍｍ程度の厚さで形成されている。
【００２４】
光学基板５ａ，５ｂは反射層６ａ，６ｂを相対するようにして、微小間隔として例えば３μｍ隔てて平行に配置する必要がある。このため光学基板５ａ，５ｂは、金属製のホルダ７ａ，７ｂに接着剤などにより固定されている。上側に位置するホルダ７ａは開口１１ａを形成しており、また下側に位置するホルダ７ｂは開口１１ｂを形成しており、この開口１１ｂが波長可変フィルタ４における開口サイズを決めている。
【００２５】
光学基板５ａ，５ｂを固定したホルダ７ａ，７ｂは、例えば３箇所に均等配置されたアクチュエータ９により所定間隔を隔てて平行に対向配置される。アクチュエータ９は光学基板５ａ，５ｂに形成した容量電極８ａ，８ｂの組に対応して、その近傍に設けられている。
【００２６】
アクチュエータ９としては積層型の圧電アクチュエータが適しており、数十層から数百層程度の圧電体を積層することによるμｍオーダの寸法変化を得ることができる。またアクチュエータ９はホルダ７ａ，７ｂ間に配置されているため、光学基板５ａ，５ｂの光学フィルタとしての機能に影響を及ぼすことはない。
【００２７】
制御回路１０は、光学基板５ａ，５ｂに形成している容量電極８ａ，８ｂで形成される複数組のコンデンサの容量Ｃｘに基づいて光学基板５ａ，５ｂの間隔を検出し、この基板間隔が予め設定した目標値となるように駆動電圧を変化させることで、アクチュエータ９を変位させる。
【００２８】
波長可変フィルタ４は例えば光学基板５ａからの入射光に対し、半透明性をもつ反射層６ａ，６ｂ間での多重反射によって生ずる干渉作用に起因して複数種類のスペクトルを有する光が基板間隔に対応して選択的に光学基板５ｂ側に透過されるようになる。
【００２９】
図３は波長可変フィルタ４のスペクトル特性であり、制御回路１０からアクチュエータ９に加える駆動電圧を２段階に切り替えることで基板間隔を変化させ、実線のスペクトル特性と破線のスペクトル特性を得ることができる。
【００３０】
図４は本発明で使用する波長可変フィルタ４の具体的な実施形態の構造説明図である。なお図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）はＸ−Ｘ断面図、更に図４（Ｃ）は背面図である。
【００３１】
図４において、２枚の光学基板５ａ，５ｂはホルダ７ａ，７ｂにそれぞれ接着剤などにより固定されており、このホルダ７ａ，７ｂは３か所に配置されたアクチュエータ９により例えば３μｍの微小間隔を隔てて配置されている。光学基板５ａ，５ｂの対向する片面には、図２の基本構造に示したように反射層６ａ，６ｂが形成されており、例えば図４（Ａ）の平面図のように光学基板５ａ側の反射層６ａが内側中央に斜線部で示すように形成されている。この反射層６ａの周囲のアクチュエータ９の配置位置に対応した光学基板５ａの面には、３か所に分けて容量電極８ａを形成している。
【００３２】
光学基板５ａの下側に位置する他方の光学基板５ｂの内面にも、反射層６ａに対向して図２のように反射層６ｂが形成され、また３か所の容量電極８ａに対応して図２のように容量電極８ｂが同じく３か所に分かれて形成されている。
【００３３】
このように配置した容量電極間の容量から求められた基板間隔に基づいて、各々の容量に対するアクチュエータを制御することにより、目標の基板間隔を得ることができる。また均等配置された複数のアクチュエータの制御により、各々の位置で等しい基板間隔が設定されることにより、高い基板平行度も実現することができる。
【００３４】
図５は図２及び図４の構造を持つ波長可変フィルタを対象とした本発明による波長可変フィルタ制御装置の実施形態を示した回路ブロック図である。
【００３５】
図５において、本発明による波長可変フィルタ制御装置は、交流電圧源１２、波長可変フィルタ４の光学基板に形成した容量電極８ａ，８ｂにより形成される容量Ｃｘ、変換回路１３、目標電圧出力部１４、比較回路１５、駆動制御回路１６、昇圧回路１７、放電回路１８、及び制御負荷としてのアクチュエータ９で構成される。
【００３６】
変換回路１３は、波長可変フィルタ４の光学基板に設けた容量電極８ａ，８ｂによる容量Ｃｘを直流電圧に変換する。例えば、この変換回路１３の例では、容量電極８ａに交流電圧源１２よりサイン波を印加し、容量電極８ｂに現われる電圧を整流後に積分することで、容量Ｃｘに相当する直流電圧を得ることができる。
【００３７】
目標電圧出力部１４は、予め求められた波長可変フィルタ４における光学基板の基板間隔と変換回路１３による変換電圧の関係を記憶しておき、目標とする基板間隔に相当する目標変換電圧Ｖｔを出力する。
【００３８】
この目標電圧出力部１４としては例えばパーソナルコンピュータを使用することができ、パーソナルコンピュータに波長可変フィルタ４における光学基板の間隔と基板間隔に対応した容量Ｃｘから得られる変換電圧Ｖの関係を関係式あるいはテーブルデータとして記憶しておき、ここに目標とする基板間隔を設定することで対応する変換電圧を読み出し、パーソナルコンピュータのＤＡコンバータからアナログ信号に変換された目標変換電圧Ｖｔを出力する。
【００３９】
比較回路１５は、目標変換電圧Ｖｔと波長可変フィルタ４の容量Ｃｘに対応して得られた変換電圧Ｖとの差分を出力する。駆動制御回路１６は比較回路１５から出力された差分信号に基づいて、アクチュエータ９に対する駆動制御電圧を例えばＰＩ制御により求める。もちろんＰＩ制御に限らず、微分を含んだＰＩＤ制御や単純な積分のみによる制御であってもよい。
【００４０】
昇圧回路１７は駆動制御回路１６より出力されるＴＴＬレベルの制御信号を、アクチュエータ９の駆動電圧である数十ボルトから数百ボルトに昇圧する。例えば制御信号の電圧レベルが５Ｖであれば、１０倍に昇圧することにより５０Ｖの駆動電圧を得ることができ、アクチュエータ９を十分に駆動することができる。
【００４１】
放電回路１８は、昇圧回路１７からアクチュエータ９に対する駆動電圧がオフとなったタイミングで強制的にアクチュエータ９をアースに落として放電させる回路構成を備える。即ちアクチュエータ９は昇圧回路１７の内部抵抗と自分自身の容量により比較的大きな放電時定数を持っており、単に昇圧回路１７の駆動電圧をオフしただけでは、例えばビデオレートでの波長可変フィルタの駆動は不可能である。
【００４２】
そこで本発明にあっては、昇圧回路１７とアクチュエータ９の間に放電回路１８を設け、昇圧回路１７からの駆動電圧が高電位から低電位に切替えられた放電開始タイミングを検出し、放電回路１８でアクチュエータ９に蓄積された電荷を急速放電させる。この放電回路１８によってビデオレートでの波長可変フィルタの駆動が可能となる。
【００４３】
図６は図５に示した変換回路１３の実施形態の回路図である。図６において、変換回路１３は、ＣＶ変換部１９、整流回路を構成する理想ダイオード回路２０及び平滑化回路を構成する反転加算回路２１で構成される。この内、理想ダイオード回路２０と反転加算回路２１は絶対値回路２２を構成している。
【００４４】
ＣＶ変換部１９はオペアンプ２３を備え、交流電圧源１２からの例えば１ＫＨｚの正弦波電圧Ｖｓｉｎを、波長可変フィルタの光学基板に形成した容量電極で実現される容量Ｃｘを通してオペアンプ２３の−入力に印加している。このためオペアンプ２３は、波長可変フィルタの基板間隔に対応した容量Ｃｘに比例した振幅を持つ交流変換電圧を出力する。
【００４５】
理想ダイオード回路２０は、オペアンプ２４、抵抗Ｒ２，Ｒ３及びダイオードＤ１，Ｄ２で構成され、ＣＶ変換部１９より出力される変換交流電圧をダイオードＤ１，Ｄ２の損失を生ずることなく全波整流電圧に変換する。
【００４６】
反転加算回路２１はオペアンプ２５、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ１で構成され、理想ダイオード回路２０より出力される全波整流電圧を平滑して直流電圧に変換し、次段の比較回路１５に出力する。
【００４７】
図７は図５の比較回路１５及び駆動制御回路１６の具体的な実施形態を示した回路図である。図７において比較回路１５は、オペアンプ２９、抵抗Ｒ７〜Ｒ１０で構成される。オペアンプ２９の−入力端子側には抵抗Ｒ９を介して目標電圧出力部１４が接続されており、目標変換電圧Ｖｔを入力する。
【００４８】
端子２６ｂには図７の変換回路から出力された変換電圧Ｖが加えられ、抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧されてオペアンプ２９の＋入力端子に入力する。このため比較回路１５は、目標変換電圧Ｖｔと変換電圧Ｖとの差分の反転電圧を差分電圧ΔＶとして出力する。
【００４９】
駆動制御回路１６は、積分回路２７と加算器として機能する差動増幅回路２８で構成される。積分回路２７はオペアンプ３０、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２及びコンデンサＣ２で構成され、比較回路１５からの差分電圧ΔＶを積分して出力する。
【００５０】
差動増幅回路２８は、オペアンプ３１、抵抗Ｒ１３〜Ｒ１６で構成される。差動増幅回路２８の＋入力端子には比較回路１５からの差分電圧ΔＶが抵抗Ｒ１５，Ｒ１６で分圧されて入力され、これに積分回路２７より出力された積分電圧を抵抗Ｒ１３を介して加算することで制御電圧を端子３２ａに出力する。
【００５１】
図８は図５の放電回路１８の具体的な実施形態を示した回路図である。放電回路１８は、比較器として動作するオペアンプ３３，３４，３５及び抵抗Ｒ１８〜Ｒ２８、スイッチング回路を構成するトランジスタＱ１１で構成される。この放電回路１８は昇圧回路１７とアクチュエータ９との間に設けられる。
【００５２】
昇圧回路１７は内部抵抗Ｒ１７を持っており、この内部抵抗Ｒ１７は通常、１０ｋΩ程度の値を持つことが多い。一方、圧電素子で構成されるアクチュエータ９は、μＦオーダの容量Ｃ３を持っている。
【００５３】
本発明の波長可変フィルタにより構成される例えば２つの異なる波長の画像の差分画像を生成する微分スペクトルイメージセンサにあっては、ビデオレートである３０Ｈｚで動作することが求められ、このため波長可変フィルタは瞬時に目標とする基板間隔に変化することが必要となる。
【００５４】
ところがμＦオーダの容量Ｃ３を持つアクチュエータ９は内部抵抗Ｒ１７として１０ｋΩ程度を持つ昇圧回路１７に接続されているため、駆動電圧を高電圧から低電圧に変化させようとしても、アクチュエータ９は大きな時定数をもって放電することになる。
【００５５】
図９（Ａ）は本発明による放電回路１８を設けていない場合の入力電圧として０Ｖから１００Ｖの矩形波を入力した際のアクチュエータ駆動電圧の信号波形図である。この放電回路なしの場合には、駆動電圧を高電圧から低電圧に切替えたときから１８ｍｓｅｃ後においても０Ｖまで電圧が低下できない。このため、ビデオレートでの波長可変フィルタの駆動を不可能としている。
【００５６】
そこで本発明にあっては、アクチュエータ８の持っている容量Ｃ３を強制的にアースに落とす放電回路１８を設けている。図８の放電回路１８にあっては、昇圧回路１７とアクチュエータ９を接続する信号線に抵抗Ｒ１９を挿入接続し、この抵抗１９の両端の電位を観察することでアクチュエータ９が放電状態にあるのか充電状態にあるのかを判断する。
【００５７】
即ち、昇圧回路１７側をａ点、アクチュエータ９側をｂ点とすると、ａ点の電位はオペアンプ３４で検出されて検出電圧Ｖａとなり、またｂ点の電位はオペアンプ３３で検出されて検出電圧Ｖｂとして出力される。この検出電圧Ｖａ，Ｖｂは、比較器として動作するオペアンプ３５に入力される。
【００５８】
アクチュエータ９に昇圧回路１７から高電圧の駆動電圧を印加する充電時にあっては、ａ点の電位がｂ点の電位より高いことからオペアンプ３４の検出電圧Ｖａがオペアンプ３３の検出電圧Ｖｂより高く、このためオペアンプ３５の出力はＬレベルとなり、抵抗Ｒ２８を介してトランジスタＱ１１をオフしている。
【００５９】
昇圧回路１７から出力している駆動電圧を低電圧に切替えると、アクチュエータ９の容量Ｃ３から昇圧回路１７の内部抵抗Ｒ１７を通って放電が開始され、このため抵抗Ｒ１９のｂ点の電位がａ点の電位より高くなる。このため、オペアンプ３３の検出電圧Ｖｂがオペアンプ３４の検出電圧Ｖａより高くなり、オペアンプ３５の出力はＨレベルとなり、トランジスタＱ１１をオンし、アクチュエータ９の容量Ｃ３を昇圧回路１７の内部抵抗Ｒ１７を経由せずに抵抗Ｒ１８を介してアースに接続して、急速に放電させる。
【００６０】
ここでトランジスタＱ１１のコレクタ側に接続した抵抗Ｒ１８としては、例えば２ｋΩ程度といった昇圧回路１７の内部抵抗Ｒ１７の数分の１のものを使用している。
【００６１】
図９（Ｂ）は図８の放電回路１８を設けた場合のアクチュエータ駆動電圧の信号波形であり、図９（Ａ）の放電回路なしの場合の放電時間１８ｍｓｅｃ以上に対し、放電回路１８を設けたことによって放電時間を５ｍｓｅｃまで短縮することができる。このため本発明の波長可変フィルタ制御装置にあっては、３０Ｈｚで基板間隔を高速切替えするビデオレートでの波長可変フィルタの駆動が実現できる。
【００６２】
また本発明の波長可変フィルタ４に設けているアクチュエータ９の駆動電圧は、２つの異なる基板間隔に対応した高電圧と低電圧の印加を繰り返していくが、低電圧は必ずしも０Ｖとはならない。
【００６３】
このため、単純に駆動目標電圧の切替タイミングに同期させて放電回路をスイッチングしてアクチュエータ９をアースに落とすことはできず、このため図８の放電回路１８の実施形態に示すように、昇圧回路１７とアクチュエータ９との間に設けた抵抗Ｒ１９に流れる充電電流と放電電流から充放電の開始と終了を検出した放電制御が有効である。
【００６４】
図１０は図４の波長可変フィルタに設けている２枚の光学基板５ａ，５ｂの相対する面に形成している一対の容量電極８ａ，８ｂから外部に信号を取り出すための配線パターン構造の一実施形態の説明図である。ここで図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は側面図、図１０（Ｃ）は背面図である。
【００６５】
図１０において，一対の光学基板５ａ，５ｂは、その直径方向にずらして配置されることで、フィルタ蒸着領域４０となる反射層の形成面、即ち基板相対面をずらした周辺部で外部に露出させ、光学基板５ｂにあっては図１０（Ａ）のように内側の露出した面に配線パターン３６ｂを形成し、図１０（Ｂ）のように、ここに銀ペースト３８ｂによりワイヤ３７ｂを接続して外部に取り出している。
【００６６】
同様に光学基板５ａについても、図１０（Ｃ）のように直径方向にずらして露出した内側周辺部の面に配線パターン３６ａを形成し、銀ペースト３８ａにより固着することでワイヤ３７ａを外部に取り出している。
【００６７】
このように２枚の光学基板５ａを径方向にずらして露出した内側面に配線パターン３６ａ，３６ｂを形成し、ここに銀ペースト３８ａ，３８ｂによりワイヤ３７ａ，３７ｂを固定する構造としたことで、銀ペースト３８ａ，３８ｂによるワイヤ固着のためのスペースが十分に確保でき、配線取出構造によって２枚の光学基板５ａ，５ｂの内側に蒸着している反射層の微小な間隔を保持したまま外部に配線を取り出すことができる。
【００６８】
なお図１０にあっては、配線パターン３６ａ，３６ｂとして一対のパターンを示しているが、実際には図４のように各光学基板５ａ，５ｂにつき３つの容量電極８ａ，８ｂを持つことから、少なくとも３つの配線パターンが取り出される。また図４の実施形態にあっては、光学基板５ａ，５ｂの中央に配置している反射層６ａについても容量電極として利用していることから、ここからも配線パターンが取り出され、合計４つの配線パターンが形成されることになる。
【００６９】
図１１は波長可変フィルタにおける配線取出構造の他の実施形態であり、この実施形態にあっては２枚の光学基板の周辺部の各々に切欠を設けることにより配線パターンを外部に取り出すようにしたことを特徴とする。
【００７０】
図１１（Ａ）において、光学基板５ａの左側の周辺部は切欠部４１ａのように切り欠かれ、ここに反対側に位置する光学基板５ｂの内側の面を露出させ、そこに配線パターン３６ｂを形成し、図１１（Ｂ）のように銀ペースト３８ｂにより固着したワイヤ３７ｂを外部に取り出している。
【００７１】
同様に、図１１（Ｃ）のように光学基板５ｂは図１１（Ａ）の切欠部４１ａの反対側で切欠部４１ｂとなるように切り欠かれ、ここに光学基板５ａの内側の面を露出させている。この露出面には配線パターン３６ａが形成され、図１１（Ｂ）のように銀ペースト３８ａにより固着されたワイヤ３７ａが外部に取り出されている。
【００７２】
このような切欠部４１ａ，４１ｂを設けた配線取出構造にあっては、２枚の光学基板５ａ，５ｂの中心を合わせた形で内面に反射層を形成したフィルタ蒸着領域４０が設けられることとなり、図１０の光学基板をずらした場合に比べフォルダに対する取付構造が簡単にできる。
【００７３】
図１２は波長可変フィルタにおける配線取出構造の他の実施形態であり、この実施形態にあっては２枚の光学基板の周辺部合わせ面の各々に切欠を設けることにより配線パターンを外部に取り出すようにしたことを特徴とする。
【００７４】
図１２（Ａ）（Ｂ）において、光学基板５ａの左側の周辺部合わせ面は切欠部４２ａのように切り欠いて光学基板５ｂの合わせ面を露出させ、ここに配線パターン３６ｂを形成し、銀ペースト３８ｂにより固着したワイヤ３７ｂを外部に取り出している。
【００７５】
同様に、図１２（Ａ）（Ｃ）のように光学基板５ｂは図１２（Ａ）の切欠部４２ａの反対側合わせ面で切欠部４２ｂのように切り欠いて光学基板５ａの合わせ面を露出させ、ここに配線パターン３６ａを形成し、銀ペースト３８ａにより固着されたワイヤ３７ａを外部に取り出されている。
【００７６】
このような光学基板５ａ，５ｂの合わせ面に切欠部４２ａ，４２ｂを設けた配線取出構造にあっては、配線パターン３６ａ，３６ｂに対するワイヤ３７ａ，３７ｂの接続部分が外部に露出せず、湿度などの外気の影響による劣化を受けにくい。
【００７７】
図１３は本発明における波長可変フィルタの配線取出構造の他の実施形態であり、この実施形態にあっては２枚の光学基板の内側の合せ面の周辺部に環状の切欠を形成するようにしたことを特徴とする。
【００７８】
図１３（Ｂ）から明らかなように光学基板５ａ，５ｂのそれぞれはフィルタ蒸着領域４０となる内側の反射層の形成面の周辺部に環状段差４３ａ，４３ｂを形成しており、この環状段差４３ａ，４３ｂの部分に図１３（Ａ）（Ｃ）のように、それぞれ配線パターン３６ａ，３６ｂを形成し、銀ペースト３８ａ，３８ｂにより固着したワイヤ３７ａ，３７ｂを外部に取り出している。
【００７９】
この実施形態にあっては、光学基板５ａ，５ｂの合せ面周辺部を削って環状段差４３ａ，４３ｂを形成するという簡単な加工で、光学基板に形成した反射層の微小間隔に影響が出ないようにしている。
【００８０】
図１４は本発明の波長可変フィルタにおける配線取出構造の他の実施形態であり、この実施形態にあっては相対面に形成している容量電極からの配線パターン３６ａ，３６ｂを光学基板５ａ，５ｂの周側面まで延長して形成し、この周側面の部分でワイヤ３７ａ，３７ｂを銀ペースト３８ａ，３８ｂにより固着して外部に取り出している。この場合にも微小な光学基板５ａ，５ｂの間隔を保持したまま容量電極からの配線を外部に取り出すことができる。
【００８１】
ここで図１０〜図１４の配線取出構造にあっては、図４のように形成した容量電極８ａ，８ｂからの配線パターンに対する配線取出構造を例にとるものであったが、本発明は容量電極に限定されず、光学基板の相対面に形成された他の電極に対する配線パターンについても同様の構造により外部に取り出すことができる。
【００８２】
なお、上記の実施形態は図１のような赤外線監視カメラに内蔵する波長可変フィルタ制御装置を例にとるものであったが、本発明はこれに限定されず、微分イメージセンサや他の適宜の光学機械、分析機械などに使用される波長可変フィルタにつき、そのまま適用するができる。
【００８３】
またアクチュエータの均等配置は，３箇所に限定されず、４箇所或いはそれ以上であっても良い。
【００８４】
また、上記の実施形態では、アクチュエータはホルダ間に配置されているが、光学基板間の周囲に配置することもできる。更に本発明は上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、波長可変フィルタにおける２枚の光学基板に対向して容量電極を形成し、基板間隔に依存した容量を検出して目標間隔を維持するようにアクチュエータをフィードバック制御することで、波長可変フィルタをその使用中を通じて積極的に基板間隔と平行度を高精度に維持できるため、波長スペクトル特性の安定した切替動作を補償して高精度の波長スペクトル特性を得ることができる。
【００８６】
また昇圧回路とアクチュエータとの間に、アクチュエータからの放電を検出して強制的に放電させる放電回路を設けたことで、異なる基板間隔で繰り返し動作するためのアクチュエータに対する高電圧と低電圧の切替えに対し、高電圧から低電圧に切り替えたときのアクチュエータの放電を急速に行って基板間隔の変位を高速駆動することができ、例えば波長可変フィルタを特定の２波長でビデオレートで切替駆動するような高速駆動を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の干渉フィルタを用いた撮像装置の説明図
【図２ 】本発明の波長可変フィルタの基本構造を制御装置と共に示した説明図
【図３】波長可変フィルタの基板間隔Xを変えたときの波長用スペクトルの特性図
【図４】本発明による波長可変フィルタの実施形態を示した構造説明図
【図５】図２の制御装置の実施形態を示した回路ブロック図
【図６】図５の変換回路の実施形態を示した回路図
【図７】図５の比較回路と駆動制御回路の実施形態を示した回路図
【図８】図５の放電回路の実施形態を示した回路図
【図９】図５の放電回路によるアクチュエータ駆動電圧を放電回路なしの場合と対比して示した信号波形図
【図１０】光学基板をずらして配線パターンを配置した配線取出し構造の説明図
【図１１】光学基板の周辺部を切り欠いて配線パターンを配置した配線取出し構造の説明図
【図１２】光学基板の周辺合せ面の一部片面に段差を形成して配線パターンを配置した配線取出し構造の説明図
【図１３】光学基板の周辺合せ面に環状の段差を形成して配線パターンを配置した配線取出し構造の説明図
【図１４】光学基板の周側面に配線パターンを配置した配線取出し構造の説明図
【符号の説明】
１：赤外線監視カメラ
２：レンズユニット
２a：対物レンズ
２b：結像レンズ
３：ＣＣＤ
４：波長可変型フィルタ
５a，５b：光学基板
６a，６b：反射層
７a，７b：ホルダ
８ａ，８ｂ：容量電極
９：アクチュエータ(圧電素子)
１０：制御回路
１１ａ，１１ｂ：開口
１２：交流電圧源
１３：変換回路
１４：目標電圧出力部
１５：比較回路
１６：駆動制御回路
１７：昇圧回路
１８：放電回路
１９：ＣＶ変換部
２０：理想ダイオード回路（整流回路）
２１：反転加算回路
２２：絶対値回路
２３，２４，２５，２９，３０，３１，３３，３４，３５：オペアンプ
２７：積分回路
２８：差動増幅回路（加算器）

Claims (1)

1. 相対する片面に反射層を形成した２枚の光学基板間を微小間隔変位させる複数のアクチュエータを備えた波長可変フィルタを有し、前記アクチュエータの駆動により前記光学基板間を微小間隔変位させることにより透過スペクトル特性を変化させる波長可変フィルタ制御装置において、
   前記アクチュエータを複数箇所に均等配置し、
   前記各アクチュエータに対応して前記２枚の光学基板の相対する面に形成された一対の容量電極と、
   前記２枚の光学基板の間隔に依存した前記一対の容量電極の検出容量に基づいて前記光学基板の平行間隔を所定の目標間隔に維持するように前記各アクチュエータをフィードバック制御する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、
   前記光学基板に形成した一対の容量電極の容量を電圧に変換して容量検出電圧を出力する変換回路と、
   目標とする基板間隔に相当する目標電圧を出力する目標電圧出力部と、
   前記容量検出電圧と目標電圧とを比較して差分信号を出力する比較回路と、
   前記差分信号からアクチュエータへの駆動電圧を決定して出力する駆動制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記アクチュエータとして圧電アクチュエータを使用した場合、更に、
   前記駆動制御回路からの駆動電圧を昇圧して前記アクチュエータに印加する昇圧回路と、
   前記昇圧回路とアクチュエータの間に、前記昇圧回路から出力される駆動電圧を高電位から低電位に切替えた際に前記アクチュエータに蓄積された電荷を放電する放電回路と、
   を設け、
   前記放電回路は、
   前記昇圧回路とアクチュエータの間に配置された電流検出抵抗と、
   前記電流検出抵抗の両端の電位を比較し、前記アクチュエータから昇圧回路側に流れる放電電流を検出して放電の開始タイミングを出力する比較器と、
   前記比較器からの出力を受けてアクチュエータの高電位部を低電位部に落として放電させるスイッチング回路と、
   を備えたことを特徴とする波長可変フィルタ制御装置。

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