(57)【要約】【課題】部品点数を少なくしかつ装置の長大化・大型化を防止しつつ、透過スペクトルが急峻で狭帯域特性を発揮する多段構造のリオフィルタと同等の波長フィルタを実現する。【解決手段】波長フィルタ３１は、一定の光学的厚さを有する位相子３２と、該位相子の第１及び第２の主面３３，３４の入射位置３３i、出射位置３４o、反射位置３３r1〜３３r4，３４r1〜３４r4にそれぞれ配置された偏光子３５〜３８及び全反射ミラー３９〜４１とを備える。入射光Ｌ1は入射位置から出射位置まで、反射位置で偏光子及び全反射ミラーによって主面の法線方向に関して一定の角度θをもって多重反射しながら位相子内を透過し、出射する。透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する２つの偏光子間の位相差は、π＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）に設定する。【選択図】図１
2009237147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と第２の主面との間に一定の光学的厚さを有し、前記主面に光の入射位置と出射位置と複数の反射位置とを設けた位相子と、前記入射位置、前記出射位置又は前記複数の反射位置に設けられた複数の偏光子とを備え、
前記位相子に前記入射位置から入射した光が、前記位相子内を前記複数の反射位置で前記主面の法線方向に関して角度をもって多重反射し、前記出射位置から出射するようにしたことを特徴とする波長フィルタ。
【請求項２】
ｎ個（ｎ：２以上の整数）の前記偏光子を有し、前記光の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子間の位相差Γｉが、前記光路を透過する光の波長に対してΓｉ＝π＋２π×（ｉ−１）、（但し、ｉ＝１〜ｎ）の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の波長フィルタ。
【請求項３】
ｎ個（ｎ：２以上の整数）の前記偏光子を有し、前記光の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子間の位相差Γｉが、前記光路を透過する光の波長に対してΓｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ）の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の波長フィルタ。
【請求項４】
ｎ個（ｎ：２以上の整数）の前記偏光子を有し、前記光の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子が平行ニコル又はクロスニコルの関係に配置されていることを特徴とする請求項１記載の波長フィルタ。
【請求項５】
前記位相子が固定位相子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項６】
前記位相子が可変位相子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項７】
前記偏光子がワイヤグリッド偏光子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項８】
前記偏光子が吸収型偏光板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の波長フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過する光の波長を特定の値及び／又は範囲に固定して又は可変的に制御するための波長フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所望の波長領域の光を透過するために様々なバンドパスフィルタが使用されている。例えば、複屈折板を用いて狭帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタとしてリオフィルタが知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。図１７は、リオフィルタの基本的構成を示している。同図に示すように、リオフィルタ１は、透過軸の平行な偏光子２ａ〜２ｄの間にそれぞれ複屈折板３ａ〜３ｃを、それらの結晶光学軸３a1〜３c1が前記偏光子の透過軸２a1〜２d1と４５°をなすように配置する。複屈折板３ａ〜３ｃには、方解石や水晶等の一軸性結晶が用いられ、その厚さｄi は２ｉ−１ｄ（ｉ＝１〜３）となるように構成される。特許文献１では、リオフィルタが、背面に反射鏡を配設した液晶表示パネルにおいてＲＧＢの三原色の色純度を高くするために、該液晶表示パネルの表面に積層されている。このリオフィルタを構成するプラスチックフィルムは、液晶表示パネルの背面側から反射される光の透過スペクトルのピークがＲＧＢに対応するように、その光学位相差を決定する。
【０００３】
上記リオフィルタは、使用する複屈折板によって透過スペクトルが特定の波長に固定される。そこで、複屈折板に代えて液晶セルを２枚の偏光子の間に挟んだ波長可変型オプティカル・バンドパスフィルタが知られている（例えば、特許文献２，３を参照）。このバンドパスフィルタの構成を図１８に示す。同図において、バンドパスフィルタ１１は、偏光子１２ａ〜１２ｄに挟まれた液晶セル１３ａ〜１３ｃへの印加電圧を適当に設定することにより、透過スペクトル波長を変化させる。特に図１８のバンドパスフィルタは、透過軸１２a1、１２b1を直交させて配置した所謂クロスニコルの偏光子１２ａ、１２ｂ間の液晶セル１３ａと、透過軸１２b1〜１２d1を平行に配置した所謂平行ニコルの偏光子１２ｂ〜１２ｄで挟んだ２枚の液晶セル１３ｂ、１３ｃとを組み合わせることにより、可視領域に残る２つの単色光のうち一方を除去するように構成されている。
【０００４】
更に、図１８と同様の構成において、偏光子の間に液晶セルと位相差フィルムとからなる複合層を挟んだ波長可変フィルタが知られている（例えば、特許文献４を参照）。この波長可変フィルタの構成を図１９に示す。同図において、波長可変フィルタ２１は、偏光子２２ａ〜２２ｄに挟まれた各液晶セル２３ａ〜２３ｃにそれぞれ位相差フィルム２４ａ〜２４ｃが重ねて配置されている。この位相差フィルムによって、液晶セルのセル厚を必要最小限に抑え、それによるリタデーション値の減少を補充し、液晶の応答性低下を回避しつつ、狭半値幅の透過率ピークを発生させる。また、液晶セルのセル厚を透過順にｄ、２ｄ、１．５ｄに設定することにより、１つの電圧印加装置を共有して全液晶セルに同じ制御電圧を印加し、透過スペクトルの波長を調整することができる。同様に、液晶セルと複屈折フィルムからなるリタデーション板とを２枚の偏光子の間に配置した波長可変液晶フィルタが知られている（例えば、特許文献５を参照）。この波長可変液晶フィルタは、半値幅について液晶と複屈折性フィルムの複屈折の波長分散を組み合わせて、透過率の極大値を示す近傍において波長に対するリタデーションの傾斜が一定になるように調整することにより、可視領域で半値幅を一定にしかつ波長を可変にする。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０００６６９号公報
【特許文献２】特許第３１０２０１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７１２７号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５２０８号公報
【特許文献５】特開２００６−３１７６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、リオフィルタ及び上述した従来の波長可変フィルタは、２つの偏光子及びその間に挟まれた複屈折板又は液晶セル等の位相子を１ブロックとして、これを光路に沿って多段に配置すると、透過スペクトルをより急峻にして狭帯域な透過特性が得られる反面、各構成要素が光軸に沿って直列に配置されるので、部品点数が多くなり、フィルタ全体を長大化・大型化させるという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数をできる限り少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制しつつ、多段構造のリオフィルタと同等に、透過スペクトルが急峻で狭帯域特性を発揮し得る波長フィルタを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記目的を達成するために、第１の主面と第２の主面との間に一定の光学的厚さを有し、いずれかの主面に光の入射位置と出射位置と複数の反射位置とを設けた位相子と、該主面の入射位置、出射位置又は複数の反射位置に設けられた複数の偏光子とを備え、位相子に入射位置から入射した光が、位相子内を各反射位置で主面の法線方向に関して角度をもって多重反射し、出射位置から出射するようにした波長フィルタが提供される。
【０００９】
位相子内を多重反射しながら透過する光の光路に沿って隣接する２つの偏光子間の位相差は、該２つの偏光子間の光路長によって決定され、該位相差に対応して透過スペクトルのピーク波長が設定されるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、多段構造のリオフィルタと同等の構成が得られるように、位相子の主面に設けられる偏光子の数を３つ以上に増やしても、位相子は共通した１つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。特に、部品点数が従来よりも格段に減少するので、製造過程や使用済廃棄における環境への影響が少ないという側面でも極めて有利である。
【００１０】
或る実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にｎ個（ｎ：２以上の整数）の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する２つの偏光子間の位相差Γｉが、該光路を透過する光の波長に対してΓｉ＝π＋２π×（ｉ−１）、（但し、ｉ＝１〜ｎ）の関係を満足することにより、常にπの奇数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００１１】
別の実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にｎ個（ｎ：２以上の整数）の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する２つの偏光子間の位相差Γｉが、該光路を透過する光の波長に対してΓｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ）の関係を満足することにより、同様に常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００１２】
更に別の実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にｎ個（ｎ：２以上の整数）の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する２つの偏光子が平行ニコル又はクロスニコルの関係に配置されていることにより、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００１３】
或る実施例では、前記波長フィルタの位相子が固定位相子であることにより、透過帯域を特定の波長又は波長範囲に固定することができる。別の実施例では、前記波長フィルタの位相子が可変位相子であることにより、透過帯域を所望の波長又は波長範囲に変更可能にすることができる。
【００１４】
或る実施例では、前記波長フィルタの位相子の主面に設けられた偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、該偏光子に入射する光をその偏光方向によって選択的に反射できるので、反射位置に設ける場合に別個の反射手段を追加する必要がなく、部品点数をより少なくできると共に、ｐ偏光及びｓ偏光のいずれについても高い透過率を発揮するので、高い光利用効率を得ることができる。
【００１５】
別の実施例では、前記波長フィルタの位相子の主面に設けられた偏光子が吸収型偏光板であると、反射位置に設ける場合には別個の反射手段を追加する必要があるものの、ワイヤグリッド偏光子のような反射による迷光を生じる虞が無く、そのために波長フィルタの特性を劣化させる虞がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明による波長フィルタの好適な実施例を詳細に説明する。尚、各図において、類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して表すことにする。
図１は、本発明による波長フィルタの第１実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ３１は、一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子３２を備える。前記位相子の第１の主面３３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置３３iが設定され、第２の主面３４には、図中右端付近に光の出射位置３４oが設定されている。更に前記第１の主面には、入射位置３３iから出射側に４つの反射位置３３r1〜３３r4が設定され、前記第２の主面には、入射側から出射位置３４oまで４つの反射位置３４r1〜３４r4が設定されている。
【００１７】
位相子３２には、前記第１の主面上の入射位置３３iに偏光子３５が配置され、前記第２の主面上の出射位置３４oに偏光子３６が配置されている。更に位相子３２には、前記第２の主面上の反射位置３４r1と前記第１の主面上の反射位置３３r2とにそれぞれ偏光子３７，３８が配置され、かつ前記各主面の残りの反射位置３３r1，３３r3，３３r4，３４r2〜３４r4には、それぞれ全反射ミラー３９〜４１が設けられている。前記全反射ミラーは、例えば前記位相子表面にＡｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属膜を蒸着等の方法で付着させることにより形成される。また、前記全反射ミラーは、誘電体多層膜を積層し、所望の直線偏光成分のみを選択的に反射するが、他の直線偏光成分は反射しないように構成することによって、反射による損失をより少なくした反射膜が得られる。
【００１８】
位相子３２は、或る実施例において、図２（Ａ）で示すように、透過スペクトルを特定の波長に固定した水晶等の複屈折板４２からなる。別の実施例では、位相子３２が、図２（Ｂ）に示すように、液晶層４３ａを２枚の透明基板４３ｂで挟んだ液晶セル４３からなる。この場合、液晶セル４３への印加電圧を制御することにより、波長フィルタ３１の透過スペクトルの波長を可変にすることができる。
【００１９】
本実施例では、前記各偏光子が、透明基板の表面に金属細線を周期的に透過波長よりも短い一定の周期で格子状に配列したワイヤグリッド偏光子からなる。ワイヤグリッド偏光子は、格子の周期方向と垂直な振動成分の光を反射し、かつ平行な振動成分の光を透過させるという特性を有する。前記入射位置及び反射位置３４r1の偏光子３５，３７は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。前記出射位置及び反射位置３３r2の偏光子３６，３８は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平行方向に配向されている。
【００２０】
波長フィルタ３１への入射光Ｌ1は、入射位置３３iから出射位置３４oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子３２内を透過する。本実施例では、前記ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したことにより、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する２つの偏光子３５と３７、及び３８と３６が、それぞれ透過軸を互いに平行にした平行ニコルの関係に配置され、２つの偏光子３７と３８が、透過軸を互いに直交させたクロスニコルの関係に配置されている。また、位相子３２は、透過光Ｌ2が一方の前記主面から他方の前記主面まで透過する際の、所望の透過波長についてその偏光面を９０°回転させるように構成されている。
【００２１】
入射光Ｌ1は、最終的に透過光Ｌ2が出射位置３４oから出射する際に、偏光子３６で全反射しないように、位相子３２の前記主面の法線方向Ｎに関して或る角度をもって入射させる。入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子３５により反射され、ｐ偏光成分が偏光子３５を透過して位相子３２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換され、反射位置３４r1の偏光子３７により法線方向Ｎに関して角度θをもって反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置３３r1〜３３r4及び反射位置３４r2〜３４r4で前記偏光子又は全反射ミラーにより、法線方向Ｎに関して同じ角度θをもって交互に反射されて位相子３２内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子３２を透過する毎に、透過光Ｌ2はｐ偏光がｓ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置３３r4で全反射ミラー４１により反射された透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換されて、出射位置３４oから出射する。
【００２２】
本実施例では、位相子３２が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光Ｌ2が透過する際に位相差が１８０°となるように構成されている。そして、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順にπ＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）に、即ち１８０°、５４０°、９００°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ３１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常にπの奇数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子３２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、唯１つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００２３】
図１の実施例において、位相子３２をＹカット水晶板で形成した場合を説明する。偏光子３５を透過して位相子３２に入射したｐ偏光は、その向きが前記位相子の光学軸（図中、２重線の矢印で示す）に対して１３５°の角度をなす。同様に、前記位相子の内部を繰り返し反射されながら透過するｐ偏光は、前記位相子の光学軸に対して１３５°の角度をなす。偏光子３７により反射されたｓ偏光は、その向きが前記位相子の光学軸に対して４５°の角度をなす。同様に、前記位相子の内部を繰り返し反射されながら透過するｓ偏光は、前記位相子の光学軸に対して４５°の角度をなす。
【００２４】
従って、最初に隣接する偏光子３５と偏光子３７間における透過特性は、特定波長の整数倍となる波長でピークを有する。次に隣接する偏光子３７と偏光子３８間における透過特性は、前記特定波長の１／２波長の整数倍となる波長でピークを有する。最後に隣接する偏光子３８と偏光子３６間における透過特性は、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する。隣接する前記偏光子間の各透過スペクトルのピークは、前記特定波長の整数倍の波長で全て重なる。その結果、波長フィルタ３１は、前記特定波長の整数倍で急峻なピークが得られる透過特性を示す。
【００２５】
図３は、第１実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ３１´は、偏光子３５´〜３８´のワイヤグリッド偏光子が、前記格子の周期方向を図１とは逆向きにして配置されている点において、第１実施例と異なる。即ち、入射位置３３i及び反射位置３４r1の偏光子３５´，３７´のワイヤグリッド偏光子は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。出射位置３４o及び反射位置３３r2の偏光子３６´，３８´は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平行方向に配向されている。他の構成は、図１の波長フィルタ３１と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子３５´により反射され、ｓ偏光成分が偏光子３５´を透過して位相子３２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｓ偏光がｐ偏光に変換され、反射位置３４r1の偏光子３７´により反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置３３r1〜３３r4及び反射位置３４r2〜３４r4で前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射されて位相子３２内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子３２を透過する毎に、透過光Ｌ2はｐ偏光がｓ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置３３r4で全反射ミラー４１により反射された透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｓ偏光がｐ偏光に変換されて、出射位置３４oから出射する。
【００２７】
図４は、第１実施例の別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ３１''は、図１の出射位置３４oが反射位置３４r5に変更され、第１の主面３３の全反射ミラー４１´を図１よりも短くして該第１の主面の右端付近を開放することにより出射位置３３oを設け、かつ反射位置３４r5の偏光子３６´を構成するワイヤグリッド偏光子が、図中短い矢印で示すように前記格子の周期方向を紙面に関して垂直方向にして配置されている点において、第１実施例と異なる。他の構成は、図１の波長フィルタ３１と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子３５を透過して位相子３２に入射し、各反射位置３３r1〜３３r4及び反射位置３４r1〜３４r4で交互に反射されて位相子３２内を透過するところまでは、第１実施例と同じである。本実施例では、反射位置３３r4で全反射ミラー４１により反射された透過光Ｌ2が、位相子３２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換された後、反射位置３４r5で偏光子３６´により反射され、位相子３２を透過して第１の主面３３の出射位置３３oから出射する。
【００２９】
図５は、本発明による波長フィルタの第２実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ５１は、第１実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子５２を備える。位相子５２は、一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が透過する際に位相差が９０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が位相子５２の第１、第２の主面間を１回往復すると、位相差が第１実施例と同じ１８０°となる。
【００３０】
位相子５２の第１の主面５３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置５３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置５３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置間に８つの反射位置５３r1〜５３r8が設定されている。第２の主面５４には、入射側から出射側に向けて９つの反射位置５４r1〜５４r9が設定されている。
【００３１】
位相子５２には、前記第１の主面上の入射位置５３i及び最初の反射位置５３r1に共通の偏光子５５が配置され、出射位置５３oに偏光子５６が配置されている。更に位相子５２の前記第１の主面には、反射位置５３r4に偏光子５７が配置され、残りの反射位置５３r1〜５３r3，５３r5〜５３r8に全反射ミラー５８ａ，５８ｂが設けられている。位相子５２の前記第２の主面には、全部の反射位置５４r1〜５４r9を含むように略全面に全反射ミラー５９が設けられている。
【００３２】
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置の偏光子５５は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。前記出射位置及び反射位置５３r4の偏光子５６，５７は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
【００３３】
波長フィルタ５１への入射光Ｌ1は、同様に入射位置５３iから出射位置５３oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子５２内を透過する。入射位置５３iと反射位置５３r1との間は偏光子５５が共通するので、位相子５２を挟む２つの偏光子は平行ニコルの関係にある。前記ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する偏光子５５と５７とはクロスニコルの関係に配置され、偏光子５７と５６とは平行ニコルの関係に配置される。
【００３４】
入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子５５により反射され、ｐ偏光成分が偏光子５５を透過して位相子５２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子５２を透過する際に直線偏光が９０°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置５４r1で全反射ミラー５９により法線方向Ｎに関して角度θをもって反射される。そして、位相子５２を透過して反射位置５３r2で反射される際に、更に９０°回転してｓ偏光の直線偏光となる。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置５３r2〜５３r8及び反射位置５４r2〜５４r9で、前記偏光子又は全反射ミラーにより法線方向Ｎに関して同じ角度θをもって交互に反射され、前記第１の主面と第２の主面間を通過する毎に偏光を９０°回転させつつ、位相子５２内を透過する。最後に反射位置５４r9で全反射ミラー５９により反射された透過光Ｌ2は、位相子５２を透過して円偏光からｓ偏光に変換され、出射位置５４oから偏光子５６を透過して出射する。
【００３５】
本実施例も、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順にπ＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）となるように設定されている。従って、波長フィルタ５１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常にπの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子５２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、１つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００３６】
図６は、本発明による波長フィルタの第３実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ６１は、位相子６２が、一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が１回透過する際に位相差が３６０°となるように構成されている。
【００３７】
波長フィルタ６１は、第１実施例よりも厚い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子６２を備える。前記位相子の第１の主面６３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置６３iが設定され、第２の主面６４の図中右端付近に光の出射位置６４oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置から出射側に３つの反射位置６３r1〜６３r3が設定され、第２の主面６４には、入射側から前記出射位置に向けて３つの反射位置６４r1〜６４r3が設定されている。
【００３８】
位相子６２には、前記第１の主面上の入射位置６３iに偏光子６５が配置され、前記第２の主面上の出射位置６４oに偏光子６６が配置されている。位相子６２の前記第２の主面には、最初の２つの反射位置６４r1，６４r2に共通の偏光子６７が配置されている。更に、位相子６２の前記第１の主面には、全部の反射位置６３r1〜６３r3を含むように全反射ミラー６８が設けられている。前記第２の主面の残りの反射位置６４r3には、全反射ミラー６９が設けられている。
【００３９】
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子６５，６６は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置６４r1，６４r2の偏光子６７は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
【００４０】
波長フィルタ６１に入射した光は、同様に入射位置６３iから出射位置６４oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子６２内を透過する。反射位置６４r1，６４r2間は偏光子６７が共通するので、位相子６２を挟む２つの偏光子は平行ニコルの関係にある。また、前記各偏光子を構成するワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する偏光子６５と６７、及び６７と６６とはクロスニコルの関係に配置される。
【００４１】
入射光Ｌ1は、最終的に透過光Ｌ2が出射位置６４oから出射する際に、偏光子６６により全反射しないように、位相子６２の前記主面の法線方向Ｎに関して或る角度をもって入射させる。入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子６５により反射され、ｐ偏光成分が偏光子６５を透過して位相子６２に入射する。透過光Ｌ2は、ｐ偏光のまま反射位置６４r1で偏光子６７により法線方向Ｎに関して角度θをもって反射され、更に前記第１及び第２の主面の反射位置６３r1〜６３r3，６４r2，６４r3で前記偏光子又は全反射ミラーにより法線方向Ｎに関して同じ角度θをもって交互に反射され、位相子５２内を透過する。最後に反射位置６３r3で全反射ミラー６８により反射された透過光Ｌ2は、偏光子６６によりｐ偏光からｓ偏光に変換されて出射する。
【００４２】
本実施例では、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）に、即ち３６０°、７２０°、１４４０°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ６１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子６２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、１つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００４３】
図７は、本発明による波長フィルタの第４実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ７１は、位相子７２が、一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が透過すると位相差が１８０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が位相子７２の第１、第２の主面間を１回往復すると、位相差が第３実施例と同じ３６０°となる。
【００４４】
波長フィルタ７１は、第３実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子７２を備える。前記位相子の第１の主面７３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置７３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置７３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置との間に６つの反射位置７３r1〜７３r6が設定されている。第２の主面７４には、入射側から出射側に向けて７つの反射位置７４r1〜７４r7が設定されている。
【００４５】
位相子７２には、前記第１の主面上の入射位置７３i及び出射位置７３oに偏光子７５，７６が配置され、最初の反射位置７３r1に偏光子７７が配置されている。更に位相子７２の前記第１の主面には、反射位置７３r3に偏光子７８が配置され、残りの反射位置７３r2，７３r4〜７３r6に全反射ミラー７９ａ，７９ｂが設けられている。位相子３２の前記第２の主面には、全部の反射位置７４r1〜７４r7を含むように略全面に全反射ミラー８０が設けられている。
【００４６】
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子７５，７６は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置７３r4の偏光子７７，７８は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
【００４７】
波長フィルタ７１への入射光Ｌ1は、同様に入射位置７３iから出射位置７３oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子７２内を透過する。前記各偏光子のワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、入射位置７３iと反射位置７３r1間及び出射位置７３oと反射位置７３r3間は、隣接する偏光子７５と７７、及び７８と７６がそれぞれクロスニコルの関係に配置される。反射位置７３r1，７３r3間は、偏光子７７と７８が平行ニコルの関係に配置される。
【００４８】
入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子７５により反射され、ｐ偏光成分が偏光子７５を透過して位相子７２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子７２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換され、反射位置７４r1で全反射ミラー８０により反射され、更に前記第１及び第２の主面の反射位置７３r1〜７３r6及び反射位置７４r2〜７４r7で前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射されて位相子７２内を透過する。透過光Ｌ2は、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子７２を透過する毎に、ｐ偏光がｓ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置７４r7で全反射ミラー８０により反射された透過光Ｌ2は、位相子７２を透過する際にｓ偏光からｐ偏光に変換され、偏光子７６を透過して出射する。
【００４９】
本実施例も、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）に、即ち３６０°、７２０°、１４４０°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ８１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００５０】
図８は、本発明による波長フィルタの第５実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ８１は、位相子８２が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光Ｌ2が透過する際に位相差が９０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が前記第１、第２の主面間を２回往復すると、位相差が第３実施例と同じ３６０°になる。
【００５１】
波長フィルタ８１は、第３実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子８２を備える。前記位相子の第１の主面８３には、図中左端付近に該位相子への入射位置８３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置８３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置との間に１３の反射位置８３r1〜８３r13が設定されている。第２の主面８４には、入射側から出射側に向けて１４の反射位置８４r1〜８４r14が設定されている。
【００５２】
位相子８２には、前記第１の主面上の入射位置８３iに偏光子８５が配置され、出射位置８３oに偏光子８６が配置されている。更に位相子８２の前記第１の主面には、反射位置８３r2，８３r6に偏光子８７，８８が配置され、残りの反射位置８３r1，８３r3〜８３r5，８３r7〜５３r13に全反射ミラー８９ａ〜８９ｃが設けられている。位相子８２の前記第２の主面には、全部の反射位置８４r1〜８４r14を含むように略全面に全反射ミラー９０が設けられている。
【００５３】
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子８５，８６は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置８３r2，８３r6の偏光子８７，８８は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
【００５４】
波長フィルタ８１への入射光Ｌ1は、同様に入射位置８３iから出射位置８３oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子８２内を透過する。前記偏光子のワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、入射位置８３iと反射位置８３r2間及び出射位置８３oと反射位置８３r6間は、隣接する偏光子８５と８７、及び８８と８６がそれぞれクロスニコルの関係に配置される。
反射位置８３r2，８３r6の偏光子８７，８８は、平行ニコルの関係に配置される。
【００５５】
入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子８５により反射され、ｐ偏光成分が偏光子８５を透過して位相子８２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子８２を透過する際に直線偏光が９０°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置８４r1で全反射ミラー９０により反射される。そして、位相子８２を透過して反射位置８３r1で反射される際に、更に９０°回転してｓ偏光の直線偏光となり、更に前記第１及び第２の主面の反射位置８３r2〜８３r13，８４r2〜８４r14で、前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射され、位相子８２内を透過する。その際に、透過光Ｌ2は、前記第１の主面と第２の主面間を通過する毎に偏光を９０°回転させる。最後に反射位置８４r14で全反射ミラー９０により反射された透過光Ｌ2は、位相子８２を透過することにより、円偏光からｐ偏光に変換され、出射位置８３oから偏光子８６を透過して出射する。
【００５６】
本実施例も、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）に、即ち３６０°、７２０°、１４４０°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ８１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００５７】
上記各実施例の波長フィルタは、前記偏光子をワイヤグリット偏光子で構成した。別の実施例では、偏光フィルムや偏光二色性の樹脂製偏光板のような吸収型偏光子を用いることができる。この場合、吸収型偏光子は、入射光をその偏光方向に応じて透過又は吸収する性質を有するので、前記位相子の前記主面間で反射させるためには、その背面に全反射ミラーを設ける必要がある。
【００５８】
図９は、本発明による波長フィルタの第６実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ９１は、第１実施例の波長フィルタ３１において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものであり、第１実施例と同じ位相子３２を備える。位相子３２の第１の主面３３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置３３iが、第２の主面３４には図中右端付近に光の出射位置３４oが設定されている。更に前記第１の主面には、入射位置３３iから出射側に４つの反射位置３３r1〜３３r4が設定され、前記第２の主面には、入射側から出射位置３４oまで４つの反射位置３４r1〜３４r4が設定されている。
【００５９】
位相子３２には、前記第１の主面上の入射位置３３iに偏光子９２が配置され、前記第２の主面上の出射位置３４oに偏光子９３が配置されている。更に位相子３２には、前記第２の主面上の反射位置３４r1と前記第１の主面上の反射位置３３r2とにそれぞれ偏光子９４，９５が配置されている。前記第１の主面上の残りの反射位置３３r1，３３r3，３３r4には、それぞれ偏光子９２，９５と同じ厚さの透明ガラス板９６ａ，９６ｂが配置され、該透明ガラス板及び偏光子９５を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー９７が設けられている。前記第２の主面上の残りの反射位置３４r2〜３４r4には、偏光子９３，９４と同じ厚さの透明ガラス板９８が配置され、該透明ガラス板及び偏光子９４を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー９９が設けられている。前記全反射ミラーは、例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属膜を蒸着等の方法で付着させることにより形成される。また、前記全反射ミラーは、誘電体多層膜を積層し、所望の直線偏光成分のみを選択的に反射するが、他の直線偏光成分は反射しないように構成することによって、反射による損失をより少なくした反射膜が得られる。
【００６０】
第１実施例と同様に、位相子３２は、図２（Ａ）で示すように、透過スペクトルを特定の波長に固定した水晶等の複屈折板４２で構成することができる。また、位相子３２は、図２（Ｂ）に示すように、液晶層４３ａを２枚の透明基板４３ｂで挟んだ液晶セル４３で構成することができる。この場合、液晶セル４３への印加電圧を制御することにより、フィルタ９１の透過スペクトルの波長を可変にすることができる。
【００６１】
本実施例においても、吸収型偏光子からなる前記各偏光子は、第１実施例の偏光子と同様に、透過光の偏光方向を選択して配置される。前記入射位置及び反射位置３３r2の偏光子９２，９５は、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置３４r1の偏光子９３，９４は、図中小円で示すように、入射光のｓ偏光成分を透過させかつｐ偏光成分を吸収するように配置される。
【００６２】
波長フィルタ９１への入射光Ｌ1は、入射位置３３iから出射位置３４oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子３２内を透過する。本実施例では、前記偏光子を上述したように配置したので、透過光Ｌ2の光路に沿って全ての隣接する２つの偏光子が、それぞれ透過軸を互いに直交させたクロスニコルの関係に配置されている。また、位相子３２は、透過光Ｌ2が一方の前記主面から他方の前記主面まで透過する際の、所望の透過波長についてその偏光面を９０°回転させるように構成されている。
【００６３】
入射光Ｌ1は、最終的に透過光Ｌ2が出射位置３４oから出射する際に、偏光子９３で全反射しないように、位相子３２の前記主面の法線方向Ｎに関して或る角度をもって入射させる。入射光Ｌ1は、ｓ偏光成分が偏光子９２に吸収され、ｐ偏光成分が偏光子９２を透過して位相子３２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換され、反射位置３４r1の全反射ミラー９９により偏光子９４を往復しかつ法線方向Ｎに関して角度θをもって反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置３３r1〜３３r4，３４r2〜３４r4で全反射ミラー９７，９９により前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ法線方向Ｎに関して同じ角度θをもって交互に反射されて位相子３２内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子３２を透過する毎に、透過光Ｌ2はｐ偏光がｓ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置３３r4で全反射ミラー９７により反射された透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｐ偏光がｓ偏光に変換されて、出射位置３４oから偏光子９３を透過して出射する。
【００６４】
本実施例も、位相子３２が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光Ｌ2が透過する際に位相差が１８０°となるように構成されている。そして、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順にπ＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ９１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常にπの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子３２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、唯１つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００６５】
図１０は、第６実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ９１´は、図３の実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ９１´は、偏光子９２´〜９５´の偏光方向を図９とは逆向きにして配置されている点において、第６実施例と異なる。即ち、前記入射位置及び反射位置３３r2の偏光子９２´，９５´は、図中小円で示すように、入射光のｓ偏光成分を透過させかつｐ偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置３４r1の偏光子９３´，９４´は、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。他の構成は、図９の波長フィルタ９１と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００６６】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子９２´に吸収され、ｓ偏光成分が偏光子９２´を透過して位相子３２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｓ偏光がｐ偏光に変換され、反射位置３４r1の全反射ミラー９９により偏光子９４´を往復して反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置３３r1〜３３r4，３４r2〜３４r4で全反射ミラー９７，９９により前記偏光子又は透明ガラス板を往復して交互に反射されて位相子３２内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子３２を透過する毎に、透過光Ｌ2はｓ偏光がｐ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置３３r4で全反射ミラー９７により反射された透過光Ｌ2は、位相子３２を透過する際にｓ偏光がｐ偏光に変換されて、出射位置３４oから偏光子９３´を透過して出射する。
【００６７】
図１１は、第６実施例の別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ９１''は、図４の実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ９１''は、図９の出射位置３４oが反射位置３４r5に変更され、第１の主面３３の透明ガラス基板９６ｂ´及び全反射ミラー９７´を図９よりも短くして該第１の主面の右端付近を開放することにより出射位置３３oを設け、かつ全反射ミラー９９´が反射位置３４r5の偏光子９３を覆うように設けられている点において、第６実施例と異なる。他の構成は、図９の波長フィルタ９１と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００６８】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子３５を透過して位相子３２に入射し、各反射位置３３r1〜３３r4及び反射位置３４r1〜３４r4で交互に反射されて位相子３２内を透過するところまでは、第６実施例と同じである。本実施例では、透過光Ｌ2が、反射位置３３r4で全反射ミラー９７´により反射されて位相子３２を透過する際にｐ偏光からｓ偏光に変換された後、反射位置３４r5で偏光子３６´により偏光子９３を往復しかつ反射され、位相子３２を透過して第１の主面３３の出射位置３３oから出射する。
【００６９】
図１２は、本発明による波長フィルタの第７実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ１０１は、図５の第２実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ１０１は、第２実施例と同じ位相子５２を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が透過する際に位相差が９０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が位相子５２の第１、第２の主面間を１回往復すると、位相差が第２実施例と同じ１８０°となる。
【００７０】
位相子５２の第１の主面５３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置５３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置５３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置間に８つの反射位置５３r1〜５３r8が設定されている。第２の主面５４には、入射側から出射側に向けて９つの反射位置５４r1〜５４r9が設定されている。
【００７１】
位相子５２には、前記第１の主面上の入射位置５３i及び出射位置５３oにそれぞれ偏光子１０２，１０３が配置されている。更に前記第１の主面には、反射位置５３r1，５３r4にそれぞれ偏光子１０４，１０５が配置されている。前記第１の主面の残りの反射位置５３r2，５３r3，５３r5〜５３r8には、それぞれ偏光子１０４，１０５と同じ厚さの透明ガラス板１０６ａ，１０６ｂが配置され、該透明ガラス板及び偏光子１０４，１０５を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー１０７が設けられている。前記第２の主面には、全部の反射位置５４r1〜５４r9を含むように略全面に透明ガラス板１０８及び全反射ミラー１０９が設けられている。尚、透明ガラス板１０８を省略して、全反射ミラー１０９を前記第２の主面に直接形成することもできる。
【００７２】
波長フィルタ１０１への入射光Ｌ1は、同様に入射位置５３iから出射位置５３oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子５２内を透過する。前記入射位置及び反射位置５３r4の偏光子１０２，１０４は、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置５３r2の偏光子１０３，１０５は、図中小円で示すように、入射光のｓ偏光成分を透過させかつｐ偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子は、いずれもクロスニコルの関係にある。
【００７３】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子１０２を透過して位相子５２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子５２を透過する際に直線偏光が９０°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置５４r1で全反射ミラー１０９により反射されて位相子５２を透過し、反射位置５３r2で反射される際に、更に９０°回転してｓ偏光の直線偏光となる。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置５３r2〜１０２r8，５４r2〜５４r9で、前記全反射ミラーにより交互に反射され、前記第１の主面と第２の主面間を通過する毎に偏光を９０°回転させつつ、位相子５２内を透過する。最後に反射位置５４r9で全反射ミラー１０９により反射された透過光Ｌ2は、位相子５２を透過して円偏光からｓ偏光に変換されて、出射位置５３oから偏光子１０３を透過して出射する。
【００７４】
本実施例も、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順にπ＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）となるように設定されているので、波長フィルタ１０１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常にπの奇数倍となり、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子５２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、唯１つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００７５】
図１３は、本発明による波長フィルタの第８実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ１１１は、図６の第３実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ１１１は、第３実施例と同じ位相子６２を備え、一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が１回透過する際に位相差が３６０°となるように構成されている。
【００７６】
位相子６２の第１の主面６３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置６３iが設定され、第２の主面６４の図中右端付近に光の出射位置６４oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置から出射側に３つの反射位置６３r1〜６３r3が設定され、第２の主面６４には、入射側から前記出射位置に向けて３つの反射位置６４r1〜６４r3が設定されている。
【００７７】
位相子６２には、前記第１の主面上の入射位置６３iに偏光子１１２が配置され、前記第２の主面上の出射位置６４oに偏光子１１３が配置されている。前記第２の主面には、最初の２つの反射位置６４r1，６４r2に共通の偏光子１１４が配置されている。更に、位相子６２の前記第１の主面には、全部の反射位置６３r1〜６３r3を含むように透明ガラス板１１５及び全反射ミラー１１６が設けられている。前記第２の主面の残りの反射位置６４r3には、偏光子１１４と同じ厚さの透明ガラス板１１７が設けられ、かつそれらを覆うように全反射ミラー１１８が形成されている。
【００７８】
波長フィルタ１１１に入射した光は、入射位置６３iから出射位置６４oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子６２内を透過する。本実施例では、全部の偏光子１１２〜１１４が、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する偏光子１１２と１１４、及び１１４と１１３は、いずれも位相子６２を挟んで平行ニコルの関係にある。
【００７９】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子１１２を透過して位相子６２に入射する。透過光Ｌ2は、ｐ偏光のまま位相子６２を透過し、反射位置６４r1の全反射ミラー１１８により偏光子１１４を往復して反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置６３r1〜６３r3，６４r2，６４r3で全反射ミラー１１６，１１８により交互に反射され、前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ位相子６２内を透過する。最後に反射位置６３r3で全反射ミラー１１６により反射された透過光Ｌ2は、偏光子１１３を透過して出射する。
【００８０】
本実施例では、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）となるように、各偏光子が配置されている。波長フィルタ１１１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子６２は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する２つの前記偏光子間で共通して使用され、唯１つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
【００８１】
図１４は、本発明による波長フィルタの第９実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ１２１は、図７の第４実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ１２１は、第４実施例と同じ位相子７２を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が透過すると位相差が１８０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が位相子７２の第１、第２の主面間を１回往復すると、位相差が第８実施例と同じ３６０°となる。
【００８２】
位相子７２の第１の主面７３には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置７３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置７３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置間に６つの反射位置７３r1〜７３r6が設定されている。第２の主面７４には、入射側から出射側に向けて７つの反射位置７４r1〜７４r7が設定されている。
【００８３】
位相子７２には、前記第１の主面上の入射位置７３i及び最初の反射位置７３r1に共通の偏光子１２２が配置され、出射位置７３oに偏光子１２３が配置されている。更に前記第１の主面には、反射位置７３r3に偏光子１２４が配置され、残りの反射位置７３r2，７３r4〜７３r6に偏光子１２２，１２４と同じ厚さの透明ガラス板１２５ａ，１２５ｂが設けられ、かつそれら透明ガラス板及び偏光子１２４と反射位置７３r1にある偏光子１２２の部分を覆うように、全反射ミラー１２６が設けられている。前記第２の主面には、全部の反射位置７４r1〜７４r7を含むように全面に透明ガラス板１２７及び全反射ミラー１２８が設けられている。尚、透明ガラス板１２７を省略して、全反射ミラー１２８を前記第２の主面に直接形成することもできる。
【００８４】
波長フィルタ１２１に入射した光は、入射位置７３iから出射位置７３oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子７２内を透過する。本実施例では、全部の偏光子１２２〜１２４が、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する偏光子１２２と１２４、及び１２４と１２３は、いずれも位相子７２を挟んで平行ニコルの関係にある。
【００８５】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子１２２を透過して位相子７２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子７２を透過してｐ偏光がｓ偏光に変換され、反射位置７４r1で全反射ミラー１２８により反射される。更に透過光Ｌ2は、前記第１及び第２の主面の反射位置７３r1〜７３r6，７４r2〜７４r7で全反射ミラー１２６，１２８により交互に反射され、前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ位相子７２内を透過する。透過光Ｌ2は、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子７２を透過する毎に、ｐ偏光がｓ偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置７４r7で全反射ミラー１２８により反射された透過光Ｌ2は、位相子７２を透過する際にｓ偏光からｐ偏光に変換され、偏光子１２３を透過して出射する。
【００８６】
本実施例も、隣接する２つの偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ１２１は、このように隣接する各２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００８７】
図１５は、本発明による波長フィルタの第１０実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ１３１は、図８の第５実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ１３１は、第５実施例と同じ位相子８２を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光Ｌ2が透過すると位相差が９０°となるように構成されている。従って、透過光Ｌ2が位相子８２の第１、第２の主面間を２回往復すると、位相差が第８実施例と同じ３６０°となる。
【００８８】
位相子８２の第１の主面８３には、図中左端付近に該位相子への入射位置８３iが設定され、図中右端付近に光の出射位置８３oが設定されている。更に前記第１の主面には、前記入射位置と出射位置間に１３の反射位置８３r1〜８３r13が設定されている。第２の主面８４には、入射側から出射側に向けて１４の反射位置８４r1〜８４r14が設定されている。
【００８９】
位相子８２には、前記第１の主面上の入射位置８３iに偏光子１３２が配置され、出射位置８３oに偏光子１３３が配置されている。更に前記第１の主面には、反射位置８３r2，８３r6に偏光子１３４，１３５が配置され、残りの反射位置８３r1，８３r3〜８３r5，８３r7〜５３r13に偏光子１３４，１３５と同じ厚さの透明ガラス板１３６ａ，１３６ｂが配置され、これら透明ガラス板及び偏光子１３４，１３５を覆うように全反射ミラー１３７が設けられている。前記第２の主面には、全部の反射位置８４r1〜８４r14を含むように全面に透明ガラス板１１３８及び全反射ミラー１３９が設けられている。尚、透明ガラス板１３８を省略して、全反射ミラー１３９を前記第２の主面に直接形成することもできる。
【００９０】
波長フィルタ１３１に入射した光は、入射位置８３iから出射位置８３oまで、前記各反射位置で全反射ミラー１３７，１３９により多重反射しながら位相子８２内を透過する。本実施例では、全部の偏光子１３２〜１３５が、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光Ｌ2の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子は、いずれも位相子８２を挟んで平行ニコルの関係にある。
【００９１】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子１３２を透過して位相子８２に入射する。透過光Ｌ2は、位相子８２を透過して直線偏光が９０°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置８４r1で全反射ミラー１３７により反射される。そして、位相子８２を透過して反射位置８３r1で反射され、偏光子１３４を往復して位相子８２を透過する際に、更に偏光が９０°回転してｓ偏光の直線偏光となる。透過光Ｌ2は、更に前記第１及び第２の主面の反射位置８３r2〜８３r13，８４r2〜８４r14で前記全反射ミラーにより交互に反射され、偏光子１３５又は前記透明ガラス板を往復して位相子８２内を透過する。その際に、透過光Ｌ2は、前記第１の主面と第２の主面間を通過する毎に偏光を９０°回転させる。最後に反射位置８４r14で全反射ミラー１３９により反射された透過光Ｌ2は、位相子８２を透過することにより、円偏光からｐ偏光に変換され、出射位置８３oから偏光子１３３を透過して出射する。
【００９２】
本実施例も、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２ｎ×２π、（ｎ：０〜２）となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ１３１は、このように隣接する２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
【００９３】
図１６は、本発明による波長フィルタの第１１実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ１４１は、一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子１４２を備える。位相子１４２は、一方の主面から他方の主面まで透過光が１回透過する際に位相差が３６０°となるように構成されている。前記位相子の第１の主面１４３には、図中左端付近に該位相子への入射位置１４３iが設定され、該入射位置から右方に３つの反射位置１４３r1〜１４３r3が設定されている。第２の主面１４４には、図中中央付近の出射位置１４４oと、３つの反射位置１４４r1〜１４４r3とが設定されている。更に位相子１４２には、前記入射位置とは反対側の端面１４２aに１つの反射位置１４２rが設定されている。
【００９４】
位相子１４２には、前記第１の主面上の入射位置１４３iに偏光子１４５が配置され、前記第２の主面上の出射位置３４o、反射位置１４４r1，１４４r2を含むように共通の偏光子１４６が配置されている。更に位相子１４２には、前記第１の主面上の反射位置１４３r1〜１４３r3を含むように、透明ガラス板１４７及び全反射ミラー１４８が設けられている。前記第２の主面には、反射位置１４４r3に偏光子１４６と同じ厚さの透明ガラス板１４９が配置され、かつ全反射ミラー１５０，１５１が、出射位置１４４o及びその付近を空けて、透明ガラス板１４９及び偏光子１４６の反射位置１４４r1，１４４r3を覆うように形成されている。更に、位相子１４２端面の反射位置１４２rには、全反射ミラー１５２が設けられている。
【００９５】
本実施例では、偏光子１４３，１４６が吸収型偏光板で形成されている。前記両偏光子は、図中短い矢印で示すように、入射光のｐ偏光成分を透過させかつｓ偏光成分を吸収するように配置される。
【００９６】
入射光Ｌ1は、ｐ偏光成分が偏光子１４５を透過して位相子１４２に入射する。透過光Ｌ2は、ｐ偏光のまま反射位置１４４r1で全反射ミラー１５０により法線方向Ｎに関して角度θをもって反射され、偏光子１４６を往復して位相子１４２を透過し、前記第１の主面の反射位置１４３r1で全反射ミラー１４７により反射される。更に透過光Ｌ2は位相子１４２を透過して反射位置１４４r2で反射され，偏光子１４６を往復して位相子１４２を透過し、反射位置１４３r3で反射されて位相子端面１４２aに至り、反射位置１４２rで位相子１４２の内側に反射される。位相子端面１４２aで反射された透過光Ｌ2は、位相子１４２を透過し、前記各主面の反射位置１４４r3，１４３r2で反射され、位相子１４２及び偏光子１４６を透過して出射位置１４４oから出射する。透過光Ｌ2は、位相子端面１４２aで反射される際にｐ偏光がｓ偏光に変換され、反射位置１４４r3で反射される際に再びｓ偏光に変換される。
【００９７】
本実施例は、隣接する２つの前記偏光子間の位相差が、透過光Ｌ2の光路に沿って順に２π＋２π×ｎ、（ｎ：０〜２）となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ１４１は、このように隣接する２つの偏光子間の位相差が常に２πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。しかも、透過光Ｌ2の光路が位相子端面で折り返されるので、光路長に対して位相子の長さを上記各実施例の約半分に短くすることができる。
【００９８】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、波長フィルタの入射位置、出射位置、反射位置は、上記各実施例以外の様々な位置に設定することができる。また、上記各波長フィルタの各偏光子は、反射型のワイヤグリット偏光子と吸収型偏光板とを組み合わせて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による波長フィルタの第１実施例を概略的に示す断面図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）図はそれぞれ位相子の異なる実施例を概略的に示す断面図。
【図３】第１実施例の別の変形例を概略的に示す断面図。
【図４】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図５】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図６】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図７】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図８】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図９】第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１０】本発明による波長フィルタの第２実施例を概略的に示す断面図。
【図１１】第２実施例の別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１２】第２実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１３】第２実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１４】第２実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１５】第２実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１６】第２実施例の更に別の変形例を概略的に示す断面図。
【図１７】リオフィルタの基本的構成を示す図。
【図１８】液晶セルを用いた従来例の構成図。
【図１９】液晶セルを用いた別の従来例の構成図。
【符号の説明】
【０１００】
１…リオフィルタ、２ａ〜２ｄ，１２ａ〜１２ｄ，２２ａ〜２２ｄ，３５〜３８，５５〜５７，６５〜６７，７５〜７８，８５〜８８，９２〜９５，１０２〜１０５，１１２〜１１４，１２２〜１２４，１３２〜１３５，１４５，１４６…偏光子、２a1〜２d1，１２a1〜１２d11…透過軸、３ａ〜３ｃ…複屈折板、３a1〜３c1…光学軸、４…光軸、１１…バンドパスフィルタ、１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｃ，４３…液晶セル、２１…波長可変フィルタ、２４ａ〜２４ｃ…位相差フィルム、３１，３１´，３１''，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，１４１…波長フィルタ、３２，５２，６２，７２，８２，１４２…位相子、３３，５３，６３，７３，８３，１４３…第１の主面、３３i，５３i，６３i，７３i，８３i，１４３i…入射位置、３３o，３４o，５３o，６４o，７３o，８３o，１４４o…出射位置、３３r，３４r，５３r，５４r，６３r，６４r，７３r，７４r，８３r，８４r，１４２r，１４３r，１４４r…反射位置、３４，５４，６４，７４，８４，１４４…第２の主面、３９〜４１，５８ａ，５８ｂ，５９，６８，６９，７９ａ，７９ｂ，８０，８９ａ〜８９ｃ，９０，９７，９９，１０７，１０９，１１６，１１８，１２６，１５８，１３７，１３９，１４８，１５０〜１５２…全反射ミラー、４２…固定位相板、４３ａ…液晶層、４３ｂ…透明基板、９６ａ，９６ｂ，９８，１０６ａ，１０６ｂ，１０８，１１５，１１７，１２５ａ，１２５ｂ，１３６ａ，１３６ｂ，１３８，１４７，１４９…透明ガラス板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2009237147.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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