[發明專利]可變分光元件

有效

• 申請號: 201180017455.9
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102822720A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 若井浩志
• 申請（專利權）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00;G01B7/30;G01J3/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;于靖帥

技術領域

本發明涉及可變分光元件。

背景技術

以往，作為可變分光元件，公知的是具有標準具（etalon）裝置和控制部，其中，該可變分光元件利用壓電元件這樣的致動器，使隔著空間相對配置的一對光學基板中的任意一方或者雙方移動，由此能夠改變這些光學基板的相對的面或者形成于這些面上的反射膜彼此之間的面間隔（以下，統稱為“光學基板的面間隔”），從而改變光學特性（例如，參照日本特開2008－129149。）。

另外，在這樣的可變分光元件中，為了使光學基板的面間隔成為期望的間隔，在相對的面上配置了用于測定該面間隔的靜電電容傳感器，利用該靜電電容傳感器按照預定的采樣周期測定當前的面間隔，并對測定的面間隔和期望的面間隔進行比較，根據其比較結果對致動器進行驅動，進行面間隔的調整（例如，參照日本特開平6－241899。）。

發明內容

但是，對于日本特開2008－129149和日本特開平6－241899所記載的那樣的可變分光元件而言，例如，在像把該可變分光元件用到取得分光特性連續變化的畫像的分光內窺鏡裝置等中時那樣，必須連續且高速地改變光學特性的情況下，必須要在取得畫像的采樣周期的1幀這樣極短的時間內，控制致動器改變光學基板的面間隔。

并且，由于專利文獻1、2所記載的那樣的可變分光元件的光學特性受到一對光學基板的相對的面或者形成在這些面上的反射膜彼此的平行度的影響很大，所以致動器的控制必須要準確。

但是，在像日本特開2008－129149和日本特開平6－241899所記載的可變分光元件那樣，欲根據來自4個靜電電容傳感器的輸出值來控制光學基板的面間隔和相對的面的平行度的情況下，需要考慮致動器彼此之間的相互干擾來控制4個致動器。并且，由于這樣的運算處理十分復雜，所以在控制上耗費時間，存在無法實現光學特性的高速變化的問題。

本發明正是鑒于這樣的現有技術的問題點而完成的，其目的在于，提供一種能夠高速且準確地改變光學特性的可變分光元件。

為了實現上述目的，本發明的可變分光元件具有：一對光學基板，它們隔著間隔相對地配置；第1至第4靜電電容傳感器，它們各自具有分別配置于所述一對光學基板的相對的面上的一對電極部，檢測各自的配置位置處的所述一對光學基板的相對的面彼此之間的面間隔；以及第1至第4致動器，它們使所述一對光學基板中的至少一方相對于另一方進行相對移動，改變所述一對光學基板的相對的面彼此之間的面間隔，該可變分光元件的特征在于，所述第1靜電電容傳感器和所述第3靜電電容傳感器被配置在以連接所述一對光學基板的相對的面各自的重心的線為軸而對稱的位置處，所述第2靜電電容傳感器和所述第4靜電電容傳感器被配置在以連接所述一對光學基板的相對的面各自的重心的線為軸而對稱的位置處，所述第1至第4致動器分別被配置在從所述一對光學基板的相對的面各自的重心向所述第1至第4靜電電容傳感器各自的中心方向延伸的線上，該可變分光元件具有控制部，該控制部根據所述第1至第4靜電電容傳感器的信號，計算所述一對光學基板的相對的面各自的重心彼此之間的間隔，根據所述第1靜電電容傳感器的信號和所述第3靜電電容傳感器的信號，計算與連接所述重心的線垂直的面和移動的所述光學基板的所述相對的面所成的第1角度，根據所述第2靜電電容傳感器的信號和所述第4靜電電容傳感器的信號，計算與連接所述重心的線垂直的面和移動的所述光學基板的所述相對的面所成的第2角度，根據所述重心彼此之間的間隔和所述第1角度，對所述第1和第3致動器進行驅動，根據所述重心彼此之間的間隔和所述第2角度，對所述第2和第3致動器進行驅動，對所述重心彼此之間的間隔、所述第1角度和所述第2角度進行反饋控制，并且對所述重心彼此之間的間隔、所述第1角度或所述第2角度中的至少一個進行前饋控制。

此外，本發明的可變分光元件優選的是，所述反饋控制是PID控制，所述前饋控制是輸出用所述致動器的彈簧常數除以所述可變分光元件的移動部分的質量而得的值來除如下各值的和而得的值作為輸出值的控制，上述各值是指：對輸入值進行了二階微分后的值；對輸入值的微分值乘以所述致動器的衰減常數并除以所述可變分光元件的移動部分的質量而得的值；以及對輸入值乘以所述致動器的彈簧常數并除以所述可變分光元件的移動部分的質量而得的值。

具體而言，優選的是，所述反饋控制是PID控制，所述前饋控制是對于輸入值u輸出如下的輸出值的控制

y（t）=（d²u/dt²+B·du/dt+C·u）/A，