(57)【要約】【課題】  透過光量の低下なく所望するパターンによる光学特性を得ることができる可変光学素子、光学装置および光学特性変更方法を提供する。【解決手段】  可変光学素子であって、制御部と、所定の周波数の電磁波を照射する電磁波発振部と、電磁波発振部が照射する周波数帯の電磁波を吸収してキャリアを形成する光学素子と、を備え、制御部は、電磁波発振部から出射した電磁波を光学素子に照射させることでキャリアを形成し、電磁波と周波数の異なる電磁波を照射する外部の電磁波発振部から照射される電磁波の前記光学素子における透過特性を変える、ことを特徴とする。【選択図】図１
2019144303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、
所定の周波数の電磁波を照射する電磁波発振部と、
前記電磁波発振部が照射する周波数帯の電磁波を吸収してキャリアを形成する光学素子と、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射した電磁波を前記光学素子に照射させることで前記キャリアを形成し、前記電磁波と周波数の異なる電磁波を照射する外部の電磁波発振部から照射される前記電磁波の前記光学素子における透過特性を変える、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射する、ことにより前記外部の電磁波発振部から照射された電磁波の透過特性を変えることを特徴とする可変光学素子。
【請求項３】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部と、
前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射し、
前記光学素子は、前記電磁波発振部および前記外部の電磁波発振部から、前記受信部までの間の電磁波の経路上に配され、前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波の偏光子として機能する、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項４】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部と、
前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射し、
前記光学素子は、前記電磁波発振部および前記外部の電磁波発振部から、前記受信部までの間の電磁波の経路上に配され、前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波の透過光学素子または反射光学素子として機能する、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項５】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部と、
前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射し、
前記光学素子は、前記電磁波発振部および前記外部の電磁波発振部から、前記受信部までの間の電磁波の経路上に配され、前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波のレンズとして機能する、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項６】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記光学素子は、半導体（Ｓｉ，  ＧａＡｓ）であることを特徴とする可変光学素子。
【請求項７】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記光学素子は、光誘起金属・絶縁体転移を示す物質（酸化バナジウム）であることを特徴とする可変光学素子。
【請求項８】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射する、ことにより電磁波発振部の透過特性を変え、
前記照射パターン生成部は、液晶空間光変調器であることを特徴とする可変光学素子。
【請求項９】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射する、ことにより電磁波発振部の透過特性を変え、
前記照射パターン生成部は、前記照射パターンを時間経過に応じて変化させる、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の可変光学素子であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部と、
前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出する受信部と、を備え、
前記制御部は、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射し、
前記光学素子は、前記電磁波発振部および前記外部の電磁波発振部から、前記受信部までの間の電磁波の経路上に配され、前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波の偏光子として機能し、
前記照射パターン生成部は、時間経過に応じて前記偏光子を回転させ、
前記受信部は、時間経過に応じて異なる方向の偏光を検出する、
ことを特徴とする可変光学素子。
【請求項１１】
制御部と、
電磁波を照射する第一の電磁波発振部と、
前記第一の電磁波発振部と周波数の異なる電磁波を照射する第二の電磁波発振部と、
前記第二の電磁波発振部が照射する周波数帯の電磁波を吸収するキャリアを形成する光学素子と、を備え、
前記制御部は、前記第一の電磁波発振部から出射した電磁波を前記光学素子に照射させることで前記キャリアを形成し、前記第二の電磁波発振部から照射される前記電磁波の前記光学素子における透過特性を変える、
ことを特徴とする光学装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学装置であって、
前記第一の電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部、を備え、
前記制御部は、前記第一の電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させ、制御された前記照射パターンを前記光学素子に照射する、ことにより電磁波発振部の透過特性を変えることを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
可変光学素子の光学特性変更方法であって、
前記可変光学素子は、
制御部と、
所定の周波数の電磁波を照射する電磁波発振部と、
前記電磁波発振部が照射する周波数帯の電磁波を吸収してキャリアを形成する光学素子と、
前記電磁波と周波数の異なる電磁波を照射する外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出する受信部と、を備え、
前記制御部が、前記電磁波発振部から出射した電磁波を前記光学素子に照射することで前記外部の電磁波発振部から照射される前記電磁波の前記光学素子における透過特性を変えるステップと、
前記受信部が前記外部の電磁波発振部から出射された電磁波を検出するステップと、
を実施することを特徴とする光学特性変更方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学特性変更方法であって、
前記電磁波発振部の照射パターンを制御する照射パターン生成部、を備え、
前記制御部が、前記電磁波発振部から出射される電磁波を前記照射パターン生成部に制御させて前記照射パターンを前記光学素子に照射させることで前記外部の電磁波発振部から照射される前記電磁波の前記光学素子における透過特性を変えるステップと、
を実施することを特徴とする光学特性変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変光学素子、光学装置および光学特性変更方法の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、課題として「可変光学素子の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に可変光学素子の光学特性を変えることが可能な可変光学素子を提供することである」と記載があり、解決手段として「半導体ナノクリスタルを用いた可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルに局所的に電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を局所的に変調することを特徴とする。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０６５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、可変光学素子が多チャンネルで制御されるようになっており、所望するパターン状に光学素子を制御することができる。しかしながら、複雑な形状を実現するためには複雑な経路の電流を流す必要があるが、電流が流れる経路は光を透過しないため透過光量が低下する問題がある。また、その用途も限定されてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、透過光量の低下なく所望するパターンによる光学特性を得ることができる可変光学素子、光学装置および光学特性変更方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る可変光学素子部は、制御部と、所定の周波数の電磁波を照射する電磁波発振部と、上記電磁波発振部が照射する周波数帯の電磁波を吸収してキャリアを形成する光学素子と、を備え、上記制御部は、上記電磁波発振部から出射した電磁波を上記光学素子に照射させることで上記キャリアを形成し、上記電磁波と周波数の異なる電磁波を照射する外部の電磁波発振部から照射される上記電磁波の上記光学素子における透過特性を変える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、透過光量の低下なく所望するパターンによる光学特性を得ることができる可変光学素子、光学装置および光学特性変更方法を得ることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例における電磁波の反射特性を有する可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。
【図２】実施例における電磁波の透過特性を有する可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。
【図３】実施例における可視光源１の点灯と消灯を時間の経過に応じて繰り返す場合の発振部、光学素子、受信部のタイミングチャートである。
【図４】可視光源により電磁波の透過特性を可変にする場合の測定処理のフローチャートである。
【図５】第一の実施例においてＩＴＯを用いない光学装置の変形例の模式図である。
【図６】第二の実施例における可視光源の照射パターンを制御するパターン生成部を有する光学装置の模式図である。図６（ｂ）は、光学素子を開口素子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例であり、図６（ｃ）は、光学素子を偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例である。
【図７】第二の実施例において、パターン生成部で生成したパターンを、４ｆ系を用いて伝送する光学装置の模式図である。
【図８】第二の実施例においてＩＴＯを用いない場合の光学装置の模式図である。
【図９】第二の実施例におけるパターン生成部で生成可能なパターン例を示す図である。図９（ａ）は、光学素子をフレネルゾーンプレートとして機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例である。図９（ｂ）は、フレネルゾーンプレートの光学機能を示す例である。
【図１０】光学素子をｘ軸偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例を示す図である。
【図１１】光学素子をメタマテリアルとして機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例を示す図である。
【図１２】可変光学素子を用いた第三の実施例を示す図である。図１２（ａ）は、第三の実施例における可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。図１２（ｂ）は、光学素子をｙ軸偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例である。
【図１３】第三の実施例における可視光源の点灯と消灯と同期したパターン生成部の生成パターンの時間経過を示す図である。図１３（ａ）は、可視光源の時間的な強度変化を示す図であり、図１３（ｂ）は、パターン生成部の時間的な生成パターン変化を示す図である。
【図１４】第三の実施例における可視光源による電磁波の偏光特性を検出する場合の測定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
【実施例１】
【００１０】
図１は、第一の実施例における電磁波の反射特性を有する可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。計測システム１００（光学装置ともいえる）は、可変光学素子部２００と、発振部３と、レンズ５と、受信部８と、を備える。可変光学素子部２００は、電磁波発振部である可視光源１と、光学素子２と、制御部４と、可視光源用レンズ６と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）７と、を含む。
【００１１】
可変光学素子部２００の構成要素である光学素子２は、例えば半導体（Ｓｉ，  ＧａＡｓなど）や半導体の代わりとして光誘起金属・絶縁体転移を示す物質（酸化バナジウムなど）とし、例えば、光学素子２に可視光源１からの電磁波（可視光）を照射すると、光電効果によるキャリアが励起されて、可変光学素子部２００の外部の電磁波発振部である発振部３から照射される電磁波に対する光学素子２の透過率が変わる。光学素子２は、電磁波発振部である可視光源１および外部の電磁波発振部である発振部３から、受信部８までの間の電磁波の経路上に配される。発振部３は、可視光源１とは異なる所定の周波数の電磁波を発振する。制御部４は、可視光源１と発振部３を制御する処理部である。レンズ５は、発振部３が発する電磁波を略平行な電磁波に整える。可視光源用レンズ６は、可視光源１から出射される光を略平行に整える。ＩＴＯ７は、発振部３が発する電磁波については反射させ、可視光源１から出射する光については透過する光学特性を有する。受信部８は、発振部３が発する電磁波を受信し、その強度を検出する。
【００１２】
ここで、発振部３が発する電磁波が、衣類やプラスチックなどを透過する１０ＧＨｚ（ギガヘルツ）以上３０ＴＨｚ（テラヘルツ）以下の周波数帯の電磁波である場合、可視光源１が出射する電磁波の周波数帯域は、例えば、可視光とする等、発振部３の電磁波とは予め異なっている。
【００１３】
図１では、光学素子２として半導体（Ｓｉ，  ＧａＡｓなど）を用い、可視光源１から出射される可視光を光学素子２に照射することで、光学素子２の内部に光電効果によるキャリアを励起している。
【００１４】
図２は、第一の実施例における電磁波の透過特性を有する可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。図２に示す構成では、可視光源１からの出射を停止している。このように可視光源１からの出射を停止すると、光学素子２の内部にキャリアが無くなる。あるいは、励起されたキャリアが拡散する。
【００１５】
ここで、光学素子２の内部に励起されたキャリアは、可変光学素子部２００の外部の発振部３が発する電磁波にとっては金属的な振る舞いをする。そのため、キャリアが存在する領域を、発振部３が発する電磁波は透過することができない。一方で、生成したキャリアが拡散すれば、発振部３が発する電磁波は、光学素子２を透過することができるようになる。
【００１６】
これらの特性により、図１の例では、発振部３が発する電磁波は光学素子２のキャリアにより遮断されることとなる。一方で、図２の例では、発振部３が発する電磁波が光学素子２を透過し受信部８まで達することとなる。
【００１７】
図３は、計測システム１００において、可視光源１の点灯と消灯を時間の経過に応じて繰り返す場合の発振部、光学素子、受信部のタイミングチャートである。図３の（ａ）は制御部４により可視光源１の可視光強度Ｉｖｉｎの点灯と消灯をある時間間隔に繰り返した状態を表し、図３の（ｂ）は発振部３が電磁波発振強度Ｉｉｎの電磁波を連続的に一定の強さで発していることを表している。図３の（ｃ）は光学素子２の時間的な透過率の変化を表し、図３の（ｄ）は受信部８で検出される電磁波強度を表している。図３のタイミングチャートから、光学素子２に照射される可視光源１の点灯と消灯に同期して光学素子２の透過率が変化するため、発振部３の電磁波を受信する受信部８の検出強度も変化することがわかる。
【００１８】
なお、図３のタイミングチャートでは、可視光源１の可視光強度Ｉｖｉｎは一定としたが、これを変化させることにより、透過と遮断の中間的な透過率の制御も可能である。
【００１９】
図４は、可視光源により電磁波の透過特性を可変にする場合の測定処理のフローチャートである。測定処理は、計測システム１００の使用開始時に開始される。
【００２０】
まず、制御部４は、発振部３を制御して、発振部３から電磁波発振強度Ｉｉｎで電磁波の出射を開始する（ステップＳ３０１）。
【００２１】
そして、制御部４は、可視光源１から出射するか否か判定する（ステップＳ３０２）。具体的には、制御部４は、光学素子２の内部にキャリアを生成する必要があるか否かを判定する。キャリアを生成する必要がある場合には、制御部４は、可視光源１から出射する判定を行い、必要が無い場合には、制御部４は、可視光源１からの出射を行わないと判定する。このキャリアの生成の必要性は、予め定められた情報に従って、あるいは外部からの操作に応じて、制御部４が判定する。
【００２２】
可視光源１から出射する場合（ステップＳ３０２にて「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部４は、ステップＳ３０６に制御を進ませる。可視光源１から出射しない場合（ステップＳ３０２にて「Ｎｏ」の場合）には、制御部４は、ステップＳ３０７に制御を進ませる。
【００２３】
可視光源１から出射する場合（ステップＳ３０２にて「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部４は、可視光源１から出射する（ステップＳ３０６）。具体的には、制御部４で可視光源１を制御して、可視光強度Ｉｖｉｎの可視光を出射させる。この可視光が光学素子２に当たると、光学素子２の内部にキャリアが生成されることとなる。
【００２４】
一方で、可視光源１から出射しない場合（ステップＳ３０２にて「Ｎｏ」の場合）には、制御部４は、可視光源１を制御して、可視光源１が点灯していれば可視光源１からの光の出射を停止する。これにより光学素子２の内部にキャリアは生成されない。或いは、生成されたキャリアがすでに存在しても拡散することとなる。
【００２５】
次に、受信部８は、強度信号を取得する（ステップＳ３０３）。具体的には、受信部８は、発振部３が発した電磁波強度を受信し、その強度信号を取得する。
【００２６】
その後、制御部４は、測定終了か否かを判定する（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部４は、そのまま測定を終了するか否かについては、使用者から指示を受け付けるか、運用スケジュール等の予め定められた情報に従って判定する。測定終了せずに測定を継続する場合（ステップＳ３０４にて「Ｎｏ」の場合）には、制御部４は、ステップＳ３０２に制御を戻す。
【００２７】
測定終了する場合（ステップＳ３０４にて「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部４は、発振部３と可視光源１の出射を停止して計測を終了させる（ステップＳ３０５）。
【００２８】
以上が、可視光源１により外部からの電磁波の透過特性を可変にする場合の測定処理の流れである。可視光源１により外部からの電磁波の透過特性を可変にする測定処理によれば、透過光量の低下なく所望するパターンによる光学特性を得ることができる。
【００２９】
なお、第一の実施例では、発振部３が発する電磁波について、衣類やプラスチックなどを透過する１０ＧＨｚ以上から３０ＴＨｚ以下の周波数帯の電磁波としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１０ＧＨｚ以下の電磁波でも良い。
【００３０】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、図５のようにＩＴＯ７を使わずに可視光源１から出射した光を光学素子２に照射するようにしてもよい。
【００３１】
図５は、第一の実施例においてＩＴＯを用いない光学装置の変形例の模式図である。図５では、発振部３から出射された電磁波は、ＩＴＯ７により反射されることなく直進して光学素子２に照射される。一方で、可視光源１から出射された光も、直進して光学素子２に斜めから照射される。そのため、可視光源１は、光学素子２への照射角度を考慮して光学素子２に形成したいキャリアのパターンを照射する。
【００３２】
ここで、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【実施例２】
【００３３】
図６は、第二の実施例における可視光源の照射パターンを制御するパターン生成部を有する光学装置の模式図である。とくに図６（ｂ）は、光学素子を開口素子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例であり、図６（ｃ）は、光学素子を偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例である。
【００３４】
すでに説明した第一の実施例と、第二の実施例との違いは、可視光源１から出射される光をパターン生成部９により制御することで、光学素子２の内部に生成するキャリアのパターンを任意に変えられる点にある。これにより、光学素子２は透過率変更の機能だけでなく、開口素子、偏光子、レンズのそれぞれとして機能することが可能となる。
【００３５】
パターン生成部９には、例えば液晶空間光変調器を用いることができる。図６（ａ）は、パターン生成部９を可視光源用レンズ６とＩＴＯ７との間に配置した例である。図６（ａ）では、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示すパターンをパターン生成部９において生成する。
【００３６】
図６（ｂ）は、光学素子２を開口素子として機能させるパターンＡの例である。このパターンＡを用いた場合、可視光源１から可視光が出射されると、当該可視光は、可視光源用レンズ６を透過する際に略平行光になり、パターンＡを含むパターン生成部９を透過し、光学素子２上に照射される。これにより光学素子２内部に、キャリアが生成される遮断領域１０とキャリアが生成されない透過領域１１の２つの領域が形成される。
【００３７】
このようにパターン生成部９で生成されたパターンに応じて光学素子２上に互いに異なる透過率を有する２つの領域が形成された状態で、レンズ５で略平行光にされた発振部３が発する電磁波が光学素子２に照射される。この発振部３から発せられた電磁波は、キャリアが存在する遮断領域１０では反射され、キャリアが存在しない透過領域１１を透過する。また、可視光源１を連続的に点灯した場合、光学素子２を照射している間は遮断領域１０と透過領域１１の２つの領域が存在し続け、可視光源１の照射を停止すると遮断領域１０と透過領域１１の２つの領域は生成されたキャリアの拡散に伴って消え、発振部３が発する電磁波は受信部８に到達することとなる。
【００３８】
図６（ｃ）では、該図に示すようにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸をとり、発振部３が発する電磁波の偏波方向をｙ軸方向とすると、光学素子２を偏光子として機能させるパターンＢの例である。このパターンＢを用いた場合、可視光源１から可視光が出射されると、当該可視光は、可視光源用レンズ６で略平行光になり、パターンＢを含むパターン生成部９を透過し、光学素子２上に照射される。これにより光学素子２内部に、ｙ軸方向に延伸するキャリアが生成される遮断領域１０とキャリアが生成されない透過領域１１とが、ｘ軸方向に交互に（縞状に）形成される。遮断領域１０と透過領域１１が交互に形成された状態で、レンズ５で略平行光にされた発振部３が発する電磁波が光学素子２に照射されると、光学素子２は発振部３が発する電磁波を遮断領域１０では反射させ、透過領域１１では透過させるような偏光子として機能する。これらの領域は、可視光源１を消灯すれば、生成されたキャリアの拡散に伴って消えることになる。
【００３９】
本発明は、上記した第二の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した第二の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、パターン生成部９を可視光源用レンズ６とＩＴＯ７との間に配置したが、これに限られるものでは無く、可視光源１から光学素子２までの電磁波の経路上に配置するものであればよい。
【００４０】
図７は、第二の実施例において、パターン生成部で生成したパターンを、４ｆ系を用いて伝送する光学装置の模式図である。図７では、パターン生成部９と光学素子２の間に４ｆ系を組み、パターン生成部９で生成したパターンを光学素子２まで伝送できるようにした構成例である。このようにすることで、より遠方までパターンを伝送することができるようになる。
【００４１】
図８は、第二の実施例においてＩＴＯを用いない場合の光学装置の模式図である。図８に示す光学装置では、図６のようにＩＴＯ７を使うことなく、可視光源１から出射した光を光学素子２に照射する。
【００４２】
図９は、第二の実施例におけるパターン生成部で生成可能なパターン例を示す図である。図９（ａ）は、光学素子を同心円上の模様を有するフレネルゾーンプレートとして機能させるためにパターン生成部９で生成するパターン８ａの例である。図９（ｂ）は、フレネルゾーンプレートの光学機能（集光機能、レンズ機能）を示す例である。
【００４３】
パターン８ａをパターン生成部９で生成する場合、可視光源１から出射された光は、可視光源用レンズ６で略平行光になり、フレネルゾーンプレートのパターン８ａを含むパターン生成部９を透過し、光学素子２に照射される。この照射パターンに応じて光学素子２にキャリアが生成され、レンズ５で略平行光にされた発振部３が発する電磁波が光学素子２に照射されると、光学素子２は、図９（ｂ）に示すように、発振部３が発する電磁波を集光する機能をもつレンズとして機能する。この他にも、パターン８ａに限られず、回折光学素子で実現可能な電磁波の制御は本実施例の適用により実現することができる。
【００４４】
図１０は、光学素子をｘ軸偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン８ｂの例を示す図である。図１０に示すようにパターン８ｂを用いると、可視光源１から出射された光が、可視光源用レンズ６で略平行光になり、パターン８ｂを含むパターン生成部９を透過し、光学素子２に照射される。この照射パターンに応じて光学素子２にキャリアが生成され、レンズ５で略平行光にされた発振部３が発する電磁波が光学素子２に照射されると、光学素子２は発振部３が発する電磁波を遮断領域１０では反射させ、透過領域１１では透過させることで、ｘ軸方向の偏光子として機能する。これらの遮断領域１０と透過領域１１とは、可視光源１を消灯すれば、生成されたキャリアの拡散に伴って消えることになる。
【００４５】
図１１は、光学素子をメタマテリアルとして機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例を示す図である。パターン生成部９は、光学素子をメタマテリアルとして機能させるためのグリッド型のパターン８ｃを生成する。図１１に示すグリッド型のパターン８ｃを用いると、可視光源１から出射された光が、可視光源用レンズ６で略平行光になり、パターン生成部９を透過し、光学素子２に照射する。この照射パターンに応じて光学素子２にキャリアが生成され、レンズ５で略平行光にされた発振部３が発する電磁波が光学素子２に照射されるようにすることで、この電磁波をメタマテリアルとして機能させることができる。
【００４６】
ここで、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【実施例３】
【００４７】
図１２は、可変光学素子を用いた第三の実施例を示す図である。図１２（ａ）は、第三の実施例における可変光学素子部を用いた光学装置の模式図である。図１２（ｂ）は、光学素子２をｙ軸偏光子として機能させるためのパターン生成部で生成するパターン例である。
【００４８】
第三の実施例では、第一の実施例および第二の実施例とは異なり、測定対象物１２の後側に、パターン生成部９と光学素子２を含む可変光学素子部２００が配置されている。そのため、複屈折を有する測定対象物１２により生じる偏光方向を検出することが可能となる。
【００４９】
複屈折を有する測定対象物１２に発振部３が発する電磁波が入射すると、複屈折の影響により偏光方向の変化が発生する。第三の実施例は、この偏光方向の変化を検出するための光学装置である。また、図１２（ｂ）は、パターン生成部９で発振部３が発する電磁波の偏波方向のｙ軸成分を透過させる偏光子を形成する場合のパターンの例である。
【００５０】
図１３は、第三の実施例における可視光源の点灯と消灯と同期したパターン生成部の生成パターンの時間経過を示す図である。図１３（ａ）は、可視光源の時間的な強度変化を示す図であり、図１３（ｂ）は、パターン生成部の時間的な生成パターン変化を示す図である。
【００５１】
図１３（ｂ）のパターン切替え信号に従い、可視光源１の消灯時にパターン生成部９の生成するパターンを一旦リフレッシュした後、パターン生成部９で生成するパターンを変更する。このパターンの変更後に可視光源１の点灯をする。ここで、例えば、図１３（ｂ）で最初に示したパターン生成部９が生成するパターンをパターン１とすると、次のパターン２ではパターン１を４５度時計周りに回転させている。このように、測定対象物１２の内部の複屈折により生じる偏光を検出する場合には、図１３（ｂ）のようにパターン生成部９が生成する偏光子のパターンを細かに変えることで、偏光方向を適切に検出することが可能となる。図１４に、本実施例の測定処理のフローチャートを示す。
【００５２】
図１４は、第三の実施例における可視光源による電磁波の偏光特性を検出する場合の測定処理のフローチャートである。測定処理は、計測システム１００の使用開始時に開始される。
【００５３】
まず、制御部４は、パターン生成部９で生成するパターンを選択する（ステップＳ７０１）。具体的には、制御部４は、パターン生成部９で生成するパターンを一つ選択する。この選択は、使用者から都度指示を受け付けてもよいし、予め定められたパターンであってもよい。
【００５４】
そして、制御部４は、可視光源１を制御して、可視光強度Ｉｖｉｎの可視光を可視光源１から出射し光学素子２の内部にキャリアを生成する（ステップＳ７０２）。具体的には、制御部４は、Ｓ３０６と同様の制御を行う。
【００５５】
そして、制御部４で発振部３を制御して、電磁波発振強度Ｉｉｎの電磁波を発振部３から出射開始する（ステップＳ７０３）。具体的には、制御部４は、Ｓ３０１と同様の制御を行う。
【００５６】
そして、発振部３が発した電磁波強度を受信部８で受信し強度信号を取得する（ステップＳ７０４）。具体的には、制御部４は、Ｓ３０３と同様の制御を行う。
【００５７】
そして、制御部４は、測定を終了するか否かを判定する（ステップＳ７０５）。具体的には、制御部４は、Ｓ３０４と同様の判定を行う。
【００５８】
測定を終了しない場合（ステップＳ７０５にて「Ｎｏ」の場合）には、制御部４は、測定を継続し、パターン生成部９で生成するパターンを変更するか否かを判定する（ステップＳ７０６）。パターンを変更しない場合（ステップＳ７０６で「Ｎｏ」の場合）には、制御部４は、制御をステップＳ７０７へ進める。
【００５９】
パターンを変更する場合（ステップＳ７０６にて「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部４は、パターン生成部９のパターンを変更する（ステップＳ７０９）。具体的には、制御部４は、ステップＳ７０１と同様にパターンを選択する。
【００６０】
そして、制御部４は、可視光源１が点灯していれば出射を停止する（ステップＳ７０７）。その後、制御部４は、制御をステップＳ７０２へ戻す。
【００６１】
測定を終了する場合（ステップＳ７０５にて「Ｙｅｓ」の場合）、可視光源１と発振部３とを停止させる（ステップＳ７０８）。
【００６２】
以上が、第三の実施例における可視光源による電磁波の偏光特性を検出する場合の測定処理の流れである。第三の実施例における可視光源による電磁波の偏光特性を検出する場合の測定処理によれば、機械的な動作なしに、時間経過に応じて透過光量の低下なく所望する複数のパターンを切り替えて測定することができる。
【００６３】
以上が、第三の実施例である。本発明は、第三の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、第三の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００６４】
また、上記の第一の実施例、第二の実施例、第三の実施例を通じて、制御部４は、少なくとも中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）と、メモリと、制御ソフトウェアを含むコンピュータ装置で実現できる。
【００６５】
例えば、制御部４は、所定のプログラムをメモリにロードしてＣＰＵで実行することで実現可能である。
【００６６】
なお、これに限られず、制御部４は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）やマイコンで実現されるものであってもよい。
【００６７】
なお、上述した実施例にかかる制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えても良い。以上、本発明について、実施形態を中心に説明した。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・可視光源、２・・・光学素子、３・・・発振部、４・・・制御部、５、６・・・レンズ、７・・・ＩＴＯ、８・・・受信部。
【図１】
2019144303.tif 000003
【図２】
2019144303.tif 000004
【図３】
2019144303.tif 000005
【図４】
2019144303.tif 000006
【図５】
2019144303.tif 000007
【図６】
2019144303.tif 000008
【図７】
2019144303.tif 000009
【図８】
2019144303.tif 000010
【図９】
2019144303.tif 000011
【図１０】
2019144303.tif 000012
【図１１】
2019144303.tif 000013
【図１２】
2019144303.tif 000014
【図１３】
2019144303.tif 000015
【図１４】
2019144303.tif 000016