(57)【要約】【課題】任意の分光分布特性の光を出力すること。【解決手段】チューナブルフィルタ１００は、偏光ビームスプリッタとして、少なくとも２つの複屈折結晶を組み合わせた複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３を備えるようにし、出力光束を複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３を用いて偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの複屈折結晶を組み合わせた複屈折結晶偏光分離光学部品を有し、入力される光束を偏光して複数の光束に分岐する偏光分岐手段と、
前記偏光分岐手段で分岐された１つの光束を各波長成分に分光する分光手段と、
前記分光手段によって分光された各波長成分の光束を変調して、前記分光手段へ向けて反射する変調手段とを備え、
前記分光手段は、前記変調手段から反射された各波長成分の光束を合成して前記偏光分岐手段へ出力し、
前記偏光分岐手段は、光源から入力される光束を偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を前記分光手段へ出力するとともに、前記合成手段から入力される光束を偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を出力することを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のチューナブルフィルタにおいて、
前記偏光分岐手段は、外部への出力光とは異なる角度で迷光を出力することを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項３】
請求項２に記載のチューナブルフィルタにおいて、
前記偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用の偏光板を通して出力することにより、前記迷光をカットして、前記出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えることを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項４】
請求項２に記載のチューナブルフィルタにおいて、
前記偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用のスリットを通して出力することにより、前記迷光をカットして、前記出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えることを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項５】
請求項２に記載のチューナブルフィルタにおいて、
前記偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用の偏光板、及び迷光カット用のスリットを通して出力することにより、前記迷光をカットして、前記出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えることを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のチューナブルフィルタにおいて、
前記偏光分岐手段は、光源から入力される光を分岐して透過光のみを前記分光手段へ出力することを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のチューナブルフィルタを有することを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューナブルフィルタ、およびチューナブルフィルタを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次のような光源装置が知られている。この光源装置では、指定された分光分布を実現するために各波長成分の減光量を計算する。そして、計算した減光量に基づいてマイクロミラーの傾斜角を算出し、算出した傾斜角に基づいてマイクロミラーを制御することにより、所望のスペクトル分布の光を照射する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８４２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の光源装置では、偏光分離光学部品として薄膜型偏光ビームスプリッタを使用していたが、薄膜型偏光ビームスプリッタを用いると狭い帯域でしか所望のＳ／Ｎが得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるチューナブルフィルタは、少なくとも２つの複屈折結晶を組み合わせた複屈折結晶偏光分離光学部品を有し、入力される光束を偏光して複数の光束に分岐する偏光分岐手段と、偏光分岐手段で分岐された１つの光束を各波長成分に分光する分光手段と、分光手段によって分光された各波長成分の光束を変調して、分光手段へ向けて反射する変調手段とを備え、分光手段は、変調手段から反射された各波長成分の光束を合成して偏光分岐手段へ出力し、偏光分岐手段は、光源から入力される光束を偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を前記分光手段へ出力するとともに、合成手段から入力される光束を偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を出力することを特徴とする。
本発明では、偏光分岐手段は、外部への出力光とは異なる角度で迷光を出力することが好ましい。
偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用の偏光板を通して出力することにより、迷光をカットして、出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。
偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用のスリットを通して出力することにより、迷光をカットして、出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。
偏光分岐手段から出力された光束を迷光カット用の偏光板、及び迷光カット用のスリットを通して出力することにより、迷光をカットして、出力光のみを外部へ出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。
偏光分岐手段は、光源から入力される光を分岐して透過光のみを分光手段へ出力するようにしてもよい。
本発明による光源装置は、上記いずれかのチューナブルフィルタを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複屈折結晶偏光分離光学部品を用いることにより、広い帯域で所望のＳ／Ｎを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光源装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】チューナブルフィルタの一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】複屈折結晶偏光ビームスプリッタの構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態における光源装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。光源装置１０は、チューナブルフィルタ１００と光源２００とで構成される。図２で後述するように、光源２００は、チューナブルフィルタ１００が備えるオプティカルファイバの入射端に接続され、光源２００からオプティカルファイバを介してチューナブルフィルタ１００に光が入射される。なお、光源２００としては、白色光源、例えばキセノンランプやハロゲンランプ等が用いられる。
【０００９】
図２は、チューナブルフィルタ１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。チューナブルフィルタ１００は、オプティカルファイバ１０１と、リレーレンズ１０２と、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３と、リレーレンズ１０４と、入出力スリット１０５と、コリメータレンズ１０６と、グレーティング１０７と、結像レンズ１０８と、反射型液晶素子アレイデバイス（空間変調素子）１０９と、空間変調素子ドライバ１１０と、ポラライザ１１１と、コンデンサーレンズ１１２と、迷光カットスリット１１３と、オプティカルファイバ１１４とを備えている。
【００１０】
オプティカルファイバ１０１を介して入力された光源２００からの入射光は、リレーレンズ１０２で略平行な光にコリメートされ複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３に入力される。なお、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３としては、図３に示すような、２つの複屈折結晶をエアギャップを持たせて組み合わせたグラン・フーコープリズム、または２つの複屈折結晶を接着剤を用いて接合したグラン・トムソンプリズムが用いられる。
【００１１】
この複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３は、２つの複屈折結晶の屈折率の違いを利用して、入射光束の常光成分を全反射するように図３中に示す角度βを設定することにより、入射光束の常光成分を全反射し（ｓ偏光）、異常光成分のみを透過する（ｐ偏光）ことができる。すなわち、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３は、入射光束を常光成分と異常光成分とに分岐することができる。この場合、常光成分とは異なる角度でフレネル反射成分（ｐ偏光）が反射され、これが迷光として発生する。
【００１２】
複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３を透過する異常光成分は、電場ベクトルが図２の紙面に略平行方向で光軸に直交する方向の直線偏光であり、この異常光成分がリレーレンズ１０４で入出力スリット１０５の開口部に集光される。ここで、リレーレンズ１０２、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３、およびリレーレンズ１０４は偏光分岐光学系を構成している。なお、入出力スリット１０５は、図２の紙面に略垂直な方向に略長方形の開口が形成されている。
【００１３】
入出力スリット１０５の開口部から射出した光は、コリメータレンズ１０６で略平行な光にコリメートされ、波長分散作用を有するグレーティング１０７に入射し、結像レンズ１０８でスペクトラム像を形成する。コリメータレンズ１０６、グレーティング１０７、および結像レンズ１０８は波長分散型分光光学系を構成している。そして、スペクトラム像ができる位置に空間変調素子である反射型液晶素子アレイデバイス１０９が配設されている。
【００１４】
反射型液晶素子アレイデバイス１０９は、液晶層１０９ｂと、液晶層１０９ｂを挟んで入射側にウェッジ形状を有するカバーガラス１０９ａと、液晶層１０９ｂに対してカバーガラス１０９ａと対向する位置に平面ミラー１０９ｃが配置されている。液晶層１０９ｂはカバーガラス１０９ａと平面ミラー１０９ｃの間に密閉されている。なお、カバーガラス１０９ａの外部に接した面における表面反射以外の反射光強度は実用上無視できる。また、カバーガラス１０９ａは、ガラス以外であっても透明媒質からなるものであれば使用可能である。
【００１５】
なお、図２では図示していないが、反射型液晶素子アレイデバイス１０９は、独立制御される変調素子である複数の液晶素子が１次元的に配列されており、配列の方向はスペクトラム像の波長分散方向である図２の紙面に垂直な方向に一致している。反射型液晶素子アレイデバイス１０９の１次元に配列された個々の液晶素子は空間変調素子ドライバ１１０によってそれぞれ独立に制御され、個々の液晶素子内を往復する光は素子毎に異なるリターデーションが付加される。
【００１６】
反射型液晶素子アレイデバイス１０９から射出した光は素子毎に、すなわち波長要素毎に異なる楕円偏光になる。反射型液晶素子アレイデバイス１０９で楕円偏光化された光は、結像レンズ１０８、グレーティング１０７、およびコリメータレンズ１０６とで構成される波長分散型分光光学系内を進行する過程で波長合波作用を受け、入出力スリット１０５の開口部に集光される。
【００１７】
入出力スリット１０５の開口部から射出した光は、リレーレンズ１０４でコリメートされ、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３では、図３を用いて上述したように、入射光束は常光成分と異常光成分とに分岐され、さらにフレネル反射成分が迷光として発生する。このとき、上述したように、常光成分は、入射光の電場ベクトルと直交する方向の直線偏光として反射される。また、フレネル反射成分は、常光成分とは異なる角度で反射されるため、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３は、常光成分とフレネル反射成分とを分離することができる。
【００１８】
複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３によって反射された常光成分は、迷光カット用の偏光板であるポラライザ１１１を通過してコンデンサーレンズ１１２によって後側焦点位置に集光される。そして、コンデンサーレンズ１１２によって集光された光は、迷光カットスリット１１３へ入射し、オプティカルファイバ１１４を介して外部に導出される。また、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３によって反射されたフレネル反射成分は、明光カット用のポラライザ１１１や迷光カットスリット１１３によってカットされる。
【００１９】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）チューナブルフィルタ１００は、偏光ビームスプリッタとして、２つの複屈折結晶を組み合わせた複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３を備えるようにし、出力光束を複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３を用いて偏光して複数の光束に分岐し、その１つの光束を出力するようにした。このように、複屈折結晶偏光分離光学部品を用いることにより、広い帯域で所望のＳ／Ｎを得ることが可能となる。
【００２０】
（２）複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３は、外部への出力する常光成分とは異なる角度でフレネル反射成分を反射して出力するため、外部への出力光と迷光とを分離することができる。
【００２１】
（３）チューナブルフィルタ１００は、迷光カット用の偏光板であるポラライザ１１１、
及び迷光カットスリット１１３を通して光を出力することにより、迷光をカットして、出力光のみを外部へ出力することができる。
【００２２】
―変形例―
なお、上述した実施の形態の光源装置は、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、チューナブルフィルタ１００は、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３で反射されたフレネル反射成分、すなわち明光をカットするために、ポラライザ１１１と迷光カットスリット１１３を備える例について説明した。しかしながら、チューナブルフィルタ１００は、ポラライザ１１１と迷光カットスリット１１３との少なくとも一方を備えるようにしてもよい。また、フレネル反射成分は、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３によって常光成分とは異なる角度で反射されるため、フレネル反射成分がオプティカルファイバ１１４に入射しない角度で反射される場合には、チューナブルフィルタ１００は、ポラライザ１１１および迷光カットスリット１１３をいずれも備えていなくてもよい。
【００２３】
（２）上述した実施の形態では、チューナブルフィルタ１００は、反射型液晶素子アレイデバイス１０９により各波長成分の光を変更する例について説明した。しかしながら、特開２００６−１８４２３４号公報に記載されている光源装置のように、マイクロミラーを用いて各波長成分の光を減光するようにしてもよい。
【００２４】
（３）上述した実施の形態では、チューナブルフィルタ１００は、複屈折結晶偏光ビームスプリッタ１０３として、例えば、グラン・フーコープリズムやグラン・トムソンプリズムを備える例について説明した。しかしながら、チューナブルフィルタ１００は、少なくとも２つの複屈折結晶を組み合わせた他の種類の複屈折結晶偏光ビームスプリッタを備えるようにしてもよい。
【００２５】
（４）上述した実施の形態では、チューナブルフィルタ１００をオプティカルファイバ１０１の入射端に光源１００を接続することによって光源装置１０として用いる例について説明した。しかしながら、チューナブルフィルタ１００は、他の用途にも用いることができる。例えば、オプティカルファイバ１０１の入射端に光学系を接続し、当該光学系によって集光された各種光源からのスペクトル光がオプティカルファイバ１０１を介して入力されることにより、チューナブルフィルタ１００をスペクトル測定装置として用いることもできる。
【００２６】
なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  光源装置、１００  チューナブルフィルタ、１０１、１１４  オプティカルファイバ、１０２、１０４  リレーレンズ、１０３  複屈折結晶偏光ビームスプリッタ、１０５  入出力スリット、１０６  コリメータレンズ、１０７  グレーティング、１０８  結像レンズ、１０９  反射型液晶素子アレイデバイス（空間変調素子）、１１０  空間変調素子ドライバ、１１１  ポラライザ、１１２  コンデンサーレンズ、１１３  迷光カットスリット、２００  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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