(57)【要約】【課題】紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域の光について、透過波長の可変制御をより簡単にかつ高精度に行うことができる波長可変フィルタを提供する。【解決手段】波長可変フィルタ３１は、複数の偏光子３２ａ〜３２ｄの間に、それぞれ２枚の同じ楔角θ１〜θ３の楔状複屈折板３４a1〜３４c1，３４a2〜３４c2で構成された複屈折素子であるバビネソレイユ位相板３３ａ〜３３ｃが、光軸４に沿って配置されている。各バビネソレイユ位相板は、一方の複屈折板を光軸と直交する向きに同じ変位量で変位させることにより、その厚さＤ１〜Ｄ３を変化させて、各バビネソレイユ位相板を透過する光の位相差を２ｉ−１×２π+ｋ×２π、（ｉ＝１〜３、ｋ：非負整数）を満足するように補正し、波長可変フィルタを所望の透過波長に変化させる。【選択図】図１
2009115860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の偏光子と、前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを有することを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項２】
前記偏光子の間に配置した位相子を更に有することを特徴とする請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項３】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置した１つのバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、前記光路を透過する光の波長に対して前記ｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝２ｉ−１×２π＋ｋ×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ、ｋ：非負整数）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項４】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、前記光路を透過する光の波長に対して前記ｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝ｉ×２π+ｋ×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ、ｋ：非負整数）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項５】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、前記光路を透過する光の波長に対して前記ｎ個のブロックの位相差Γｉが、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２に記載の波長可変フィルタ。
【請求項６】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光の透過する光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、光路を透過する光の波長に対して前記ｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝ｉ×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２に記載の波長可変フィルタ。
【請求項７】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、前記各ブロックの前記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、前記光路を透過する光の波長に対して、平行ニコルの関係にある前記ブロックの位相差Γａが、Γａ＝２π×ｋａ、（但し、ｋａ：正整数）の関係を満足し、クロスニコルの関係にある前記ブロックの位相差Γｂが、Γｂ＝π＋２π×ｋｂ、（但し、ｋｂ：非負整数）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項８】
２つの偏光子と前記偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなり、前記各ブロックの前記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、前記光路を透過する光の波長に対して、平行ニコルの関係にある前記ブロックの位相差Γａが、Γａ＝２π×ｋａ、（但し、ｋａ：正整数）の関係を満足し、クロスニコルの関係にある前記ブロックの位相差Γｂが、Γｂ＝π＋２π×ｋｂ、（但し、ｋｂ：非負整数）の関係を満足することを特徴とする請求項２に記載の波長可変フィルタ。
【請求項９】
前記ｎ個のブロックの前記各バビネソレイユ位相板がそれぞれ楔角θの２枚１組の複屈折板を２ｉ−１組（ｉ＝１〜ｎ）有し、前記各組の前記複屈折板が、前記バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、前記光路と直交する向きに同じ変位量で変位可能であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項１０】
前記ｎ個のブロックの前記各バビネソレイユ位相板がそれぞれ楔角θの２枚１組の複屈折板を２ｉ組（ｉ＝２〜ｎ）有し、前記各組の前記複屈折板が、前記バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、前記光路と直交する向きに同じ変位量で変位可能であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項１１】
前記ｎ個のブロックの前記各バビネソレイユ位相板が、それぞれ楔角θ１の２枚１組の複屈折板と楔角θ２の２枚１組の複屈折板とを２ｉ−１組（ｉ＝１〜ｎ）有し、前記バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、前記楔角θ１の複屈折板からなる前記各組の複屈折板が前記光路と直交する向きに同じ変位量で変位可能であり、かつ前記楔角θ２の複屈折板からなる前記各組の複屈折板が前記光路と直交する向きに同じ変位量で変位可能であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項１２】
前記ｎ個のブロックの前記各バビネソレイユ位相板がそれぞれ１組の楔角θの２枚の複屈折板からなり、前記ｎ個のブロックの前記複屈折板が前記光路と直交する向きに変位可能であり、かつそれらの変位量が２ｉ−１Ｌ、（ｉ＝１〜ｎ）であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項１３】
前記複屈折板が水晶板からなることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項１４】
前記複屈折板を前記光路と直交する向きに変位させるためのアクチュエータを更に有することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過する光の波長及び／又は波長範囲を制御するための波長可変フィルタに関する。
【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を参照）。図９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は、厚さｄi が２ｉ−１ｄ（ｉ＝１〜３）となるように構成される。複屈折板には、方解石や水晶等の一軸性結晶が用いられる。
【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１，３を参照）。図１０に示すように、この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ことができる。特に図１０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１０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からなる複合層と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）。図１１に示すように、この波長可変フィルタ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ことができる。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。
【０００５】
また、位相差を調整できる位相素子として、バビネソレイユ補償板が知られている（例えば、特許文献５を参照）。バビネソレイユ補償板は、光学軸が平行な２枚の楔状複屈折板からなる複屈折素子とそれらとは光学軸方向が直交する平行平面板とを有し、楔状複屈折板を互いに摺動させて複屈折素子の厚さを調整することにより、位相差を制御することができる。一般にバビネソレイユ補償板は、光磁気記録の再生において楕円偏光を直線偏光に戻したり所望の位相差を与えるため、複屈折層を有する光学材料のギャップ厚を測定するため等に使用されている（例えば、特許文献６，７を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６７１２７号公報
【特許文献２】特許第３０００６６９号公報
【特許文献３】特許第３１０２０１２号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５２０８号公報
【特許文献５】特開昭６３−１１３８３８号公報
【特許文献６】特開平３−４０２５２号公報
【特許文献７】特開平９−５０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した液晶フィルタを用いた波長可変フィルタは、リオフィルタと同様に狭帯域のバンドパスフィルタである。液晶セルに印加する電圧を連続的に変化させれば、透過波長を連続的に変化させることも可能であるが、液晶セルの屈折率は印加電圧に対する応答が遅いため、実用的ではない。
【０００８】
しかも、液晶セルは、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜等での反射により透過光量に損失を生じることに加えて、特に紫外域〜青色の短波長域の光を吸収する性質がある。そのため、液晶セルを用いた波長可変フィルタは、短波長域での透過率が大幅に低下するという問題がある。更に、複数の液晶セルへの印加電圧を精密に制御するためには、液晶セル毎に独立した駆動制御回路が必要で、装置全体の構成及び制御が複雑になるという問題を生じる。更に液晶セルは、耐熱性が低く、透過波面収差が大きい等の問題がある。
【０００９】
本願発明者らは、バビネソレイユ補償板が水晶等の透過率が高い材料で形成され、複屈折素子の厚さを機械的に制御して位相差を調整するので、応答性が良い等の特徴に着目した。そして、バビネソレイユ補償板を波長可変フィルタに適用することについて様々な検討を加えた結果、本発明を案出するに至ったものである。
【００１０】
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、バビネソレイユ補償板を利用することにより、紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域の光について、透過波長の可変制御をより簡単にかつ高精度に行うことができる波長可変フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記目的を達成するために、複数の偏光子と、該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを有する波長可変フィルタが提供される。
【００１２】
２枚１組の同じ楔角の複屈折板で構成されるバビネソレイユ位相板は、それを透過する光の位相差を、複屈折板を互いに光軸即ち光路に直交する向きに変位させて、その光軸上の厚さを変化させることにより、調整することができるので、従来のリオフィルタと同様の構造において、透過スペクトル波長を自在に変化させ得る波長可変フィルタが実現される。
【００１３】
或る実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置した１つのバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、光路を透過する光の波長に対してｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝２ｉ−１×２π＋ｋ×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ、ｋ：非負整数）の関係を満足することにより、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。
【００１４】
別の実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、光路を透過する光の波長に対してｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝ｉ×２π+ｋ×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ、ｋ：非負整数）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。
【００１５】
後述するように、バビネソレイユ位相板は、各複屈折板が楔形の部分のみからなる場合には、シングルオーダー（１次モード）の位相板となり、入射角依存性が小さい光学特性を有するのに対し、各複屈折板が楔形の部分と平行平板の部分とを有する場合には、マルチオーダー（マルチモード）の位相板となり、入射角依存性が大きくなる。そこで、本発明によれば、偏光子の間に、バビネソレイユ位相板に加えて、更に位相子を配置することにより、バビネソレイユ位相板がマルチオーダーの位相板である場合にそれを透過する光の位相差からマルチオーダー分を相殺することにより、入射角依存性をシングルオーダーの場合と同程度に小さくできる波長可変フィルタが提供される。
【００１６】
或る実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、光路を透過する光の波長に対してｎ個のブロックの位相差Γｉが、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。
【００１７】
別の実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光の透過する光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、光路を透過する光の波長に対して前記ｎ個のブロックの位相差Γｉが、Γｉ＝ｉ×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。
【００１８】
また或る実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、かつ各ブロックの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る場合に、光路を透過する光の波長に対して、平行ニコルの関係にあるブロックの位相差Γaが、Γa＝２π×ｋa、（但し、ｋa：正整数）の関係を満足し、クロスニコルの関係にあるブロックの位相差Γbが、Γb＝π＋２π×ｋb、（但し、ｋb：非負整数）の関係を満足することにより、いずれも常に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。
【００１９】
また別の実施例では、波長可変フィルタが、２つの偏光子と該偏光子の間に配置したバビネソレイユ位相板及び位相子とを１ブロックとして、光路に沿って配置したｎ個（ｎ：２以上の整数）のブロックからなる多段構造を有し、かつ各ブロックの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る場合に、光路を透過する光の波長に対して、平行ニコルの関係にあるブロックの位相差Γaが、Γa＝２π×ｋa、（但し、ｋa：正整数）の関係を満足し、クロスニコルの関係にあるブロックの位相差Γbが、Γb＝π＋２π×ｋb、（但し、ｋb：非負整数）の関係を満足するにより、同様にいずれも常に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。
【００２０】
或る実施例では、ｎ個のブロックの各バビネソレイユ位相板がそれぞれ楔角θの２枚１組の複屈折板を２ｉ−１組（ｉ＝１〜ｎ）有し、各組の複屈折板が、バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、光路と直交する向きに同じ変位量で変位させ得るように構成される。これにより、各バビネソレイユ位相板の厚さの制御が比較的簡単で、位相差の高精度な調整制御が可能となる。更に、各バビネソレイユ位相板が同じ楔角の複屈折板の組で構成されるので、寸法精度にばらつきが少なく、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。また、位相差の調整に当たり、複屈折板を機械的に操作してバビネソレイユ位相板の厚さを制御するので、良好な応答性が得られる。
【００２１】
別の実施例では、ｎ個のブロックの各バビネソレイユ位相板がそれぞれ楔角θの２枚１組の複屈折板を２ｉ組（ｉ＝２〜ｎ）有し、各組の複屈折板が、バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、光路と直交する向きに同じ変位量で変位させ得るように構成される。これにより、各組の複屈折板は同じ変位量に対して厚さの変化量が小さくなるので、位相差のより高精度な調整制御が可能となる。従って、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。
【００２２】
更に別の実施例では、ｎ個のブロックの各バビネソレイユ位相板が、それぞれ楔角θ１の２枚１組の複屈折板と楔角θ２の２枚１組の複屈折板とを２ｉ−１組（ｉ＝１〜ｎ）有し、バビネソレイユ位相板の厚さを変化させるように、楔角θ１の複屈折板からなる各組の複屈折板が光路と直交する向きに同じ変位量で変位可能であり、かつ楔角θ２の複屈折板からなる各組の複屈折板が光路と直交する向きに同じ変位量で変位させ得るように構成される。これにより、楔角θ１の各組の楔状複屈折板と楔角θ２の各組の楔状複屈折板とで、変位量に対する厚さの変化率を異ならしめることができる。その結果、各バビネソレイユ位相板の厚さを大きく変化させたい場合は、変化率の大きい方の組の楔状複屈折板を先に変位させ、その後に変化率の小さい方の組の楔状複屈折板を変位させると、より素早く短時間でかつ高精度に所望の厚さに調整することができる。また、各複屈折素子の厚さを調整する自由度が増すので、様々な用途又は使用条件に対応し得る、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。
【００２３】
また、別の実施例では、ｎ個のブロックの各バビネソレイユ位相板がそれぞれ１組の楔角θの２枚の複屈折板からなり、ｎ個のブロックの複屈折板が光路と直交する向きに変位可能であり、かつそれらの変位量を２ｉ−１Ｌ、（ｉ＝１〜ｎ）にすることにより、各複屈折素子を構成する複屈折板の枚数が１組２枚だけ済むので、部品点数が少なく、組立及びメンテナンスが簡単になり、低コスト化を図ることができる。また、各複屈折板の楔角が同じであるので、寸法精度にばらつきが少なく、駆動制御が簡単であり、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。
【００２４】
更にまた別の実施例では、複屈折板を光軸と直交する向きに変位させるためのアクチュエータを更に有すると、複屈折板の駆動制御を安定させることができるので、好都合である。
【００２５】
特にバビネソレイユ位相板の複屈折板は水晶板から形成すると好都合である。水晶は一軸性結晶で、光の透過率が高く、紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域において透過率が低下せず、耐熱性に優れ、透過波面収差の問題を生じない。従って、従来の液晶セルを用いた波長可変フィルタが有する問題点を有効に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明による波長可変フィルタの好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の基本構成を備えた波長可変フィルタの第１実施例を示している。図１（Ａ）に示すように、第１実施例の波長可変フィルタ３１は、従来のリオフィルタと同様に、透過軸を平行に配置した平行ニコルの複数の偏光子３２ａ〜３２ｄを有する。前記偏光子間には、それらと平行にそれぞれバビネソレイユ位相板３３ａ〜３３ｃが光軸４即ち光路に沿って配置されている。前記各バビネソレイユ位相板は、それぞれ２枚の同じ楔角θ１〜θ３の楔状複屈折板３４a1〜３４c1，３４a2〜３４c2で構成されている。前記各バビネソレイユ位相板において、前記２枚の楔状複屈折板は、それぞれ結晶光学軸３５ａ〜３５ｃを互いに平行にかつ前記偏光子の透過軸３２a1〜３２d1とは４５°をなすように配置される。
【００２７】
図１（Ｂ）に示すように、前記バビネソレイユ位相板の一方の複屈折板３４a1〜３４c1は、マイクロメータからなるアクチュエータ３６ａ〜３６ｃによって、他方の複屈折板３４a2〜３４c2と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。前記各アクチュエータ３６ａ〜３６ｃは共通の制御回路３７により駆動制御され、それによって複屈折板３４a1〜３４c1の変位量Ｌ１〜Ｌ３を調整する。これにより、前記各バビネソレイユ位相板の厚さＤ１〜Ｄ３を変化させて、それらの位相差を補正することができる。
【００２８】
このように本実施例の波長可変フィルタ３１は、２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板とを１ブロックとして、３つのブロックを透過順に多段に配置した構成を有する。別の実施例では、４つ以上の前記ブロックを多段に配置することができる。一般にｎ個（ｎ≧２）のブロックを配置した構造において、各ブロック即ちｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のブロックを透過する光の位相差Γｉは、Γｉ＝２ｉ−１×２π+ｋ×２π、ｋ＝０，１，２，…（非負整数）となる。本実施例では、ｎ＝３である。
【００２９】
本発明に使用するバビネソレイユ位相板の光学作用について、図２を用いて説明する。図２（Ａ）は、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ、ｎ：正整数）のバビネソレイユ位相板３３ｉを示している。バビネソレイユ位相板３３ｉを構成する楔角θｉの２枚の複屈折板３４i1，３４i2は、光学軸３５i1，３５i2が、図２（Ｂ）に示すように平行に配置される。複屈折板３４i1，３４i2は、それぞれ光軸４上での厚さｄｉ及び楔角θｉの楔形に相当する部分と、厚さｔi1，ｔi2の平行平板に相当する部分とを有する。
【００３０】
複屈折板３４i1，３４i2の前記平行平板相当部分では、次の式が成立する。
（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×（ｔi1＋ｔi2）＝ｍ×２π
ここで、［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］＝Δｎ  とすると、
ｍ＝（ｔi1＋ｔi2）×Δｎ／λ0
ｍ＝１，２，３，…  （正整数）
ここで、ｔi1＋ｔi2＝ｍ×λ0／Δｎ＝ｔi とおく。尚、ｎｅ(λ0)は波長λ0におけるバビネソレイユ位相板３３ｉの異常光屈折率、ｎｏ(λ0)は波長λ0におけるバビネソレイユ位相板３３ｉの常光屈折率、Δｎは異常光屈折率と常光屈折率との屈折率差である。
【００３１】
波長可変フィルタを透過する光の波長を波長λ0から波長λ1に変化させた場合について説明する。複屈折板３４i1を光軸４に直交するＸ方向に変位させる前のバビネソレイユ位相板３３ｉの波長λ0における位相差をΓi（λ0・(2di+ti)）とすると、
Γi（λ0・(2di+ti)）
＝（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×（２ｄi＋ｔi）
＝２ｉ−１×２π+ｋ×２π
ｋ＝０，１，２，…  （非負整数）
となる。
【００３２】
同様にして、バビネソレイユ位相板３３ｉの複屈折板３４i1を光軸４に直交するＸ方向に変位させる前の波長λ1における位相差をΓi（λ1・(2di+ti)）とすると、
Γi（λ1・(2di+ti)）
＝（２π／λ1）×［ｎｅ(λ1)−ｎｏ(λ1)］×（２ｄi＋ｔi）
となる。尚、ｎｅ(λ1)は波長λ１におけるバビネソレイユ位相板３３ｉの異常光屈折率、ｎｏ(λ1)は波長λ1におけるバビネソレイユ位相板３３ｉの常光屈折率である。
【００３３】
バビネソレイユ位相板の波長分散（波長依存性）によって、その波長λ1における位相差は、
Γi（λ1・(2di+ti)）≠Γi（λ0・(2di+ti)）＝２ｉ−１×２π+ｋ×２π
となるから、２πの整数倍からずれてしまう。そこで、波長λ1における位相差を波長λ0における位相差と等しく、即ち２ｉ−１×２π+ｋ×２πとなるように、複屈折板３４i1をＸ方向にＸiだけ変位させる。
【００３４】
複屈折板３４i1をＸ方向にＸi変位させた後のバビネソレイユ位相板３３ｉの波長λ1における位相差をΓi（λ1・(2di+ti+Xi・tanθi)）とすると、
Γi（λ1・(2di+ti+Xi・tanθi)）
＝（２π／λ1）×［ｎｅ(λ1)−ｎｏ(λ1)］×（２ｄi＋ｔi＋Ｘi×tanθi）
＝Γi（λ1・(2di+ti)）＋（2π／λ1）×［ｎｅ(λ1)−ｎｏ(λ1)］×（Ｘi×tanθi）
となる。即ち、複屈折板３４i1を変位量Ｘiだけ変位させることで、バビネソレイユ位相板３３ｉの波長λ1における位相差を、波長λ0における位相差Γi（λ0・(2di+ti)）と等しくなるように補正することができる。
【００３５】
尚、バビネソレイユ位相板は、前記平行平板相当部分の厚さがｔi1＝ｔi2＝０である場合に、シングルオーダー（１次モード）の位相板となり、それ以外の場合に、マルチオーダー（マルチモード）の位相板となる。シングルオーダーのバビネソレイユ位相板は、入射角度依存性が、マルチオーダーのバビネソレイユ位相板に比べて小さくなるという光学特性を有する。
【００３６】
第１実施例では、各バビネソレイユ位相板３３ａ〜３３ｃの位相差Γ１〜Γ３が常に、
２ｉ−１×２π+ｋ×２π、（ｉ＝１〜３、ｋ：非負整数）
を満足するように、即ちそれぞれ２π+ｋ×２π、２×２π+ｋ×２π、４×２π+ｋ×２πに維持されるように、その厚さＤ１〜Ｄ３の変化量を補正する。これは、アクチュエータ３６ａ〜３６ｃを駆動制御して、複屈折板３４a1〜３４c1の変位量Ｌ１〜Ｌ３を調整することにより行う。
【００３７】
本実施例において、前記各複屈折板の楔角度θｉ（ｉ＝１〜３）が、θ１＝θ２＝θ３である場合、前記各ブロックの複屈折板３４a1〜３４c1の変位量Ｌ１〜Ｌ３は、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝１：２：４の関係となる。
【００３８】
また、本実施例において、前記各複屈折板の楔角度θｉ（ｉ＝１〜３）が、θ１：θ２：θ３＝１：２：４である場合、tanθｉ≒θｉが成立する範囲では、前記各ブロックの複屈折板３４a1〜３４c1の変位量Ｌ１〜Ｌ３を同一に、即ちＬ１＝Ｌ２＝Ｌ３にすることができる。
【００３９】
本発明は、第１実施例のように、３つの前記ブロックの位相差が、Γｉ＝２ｉ−１×２π+ｋ×２π、（ｉ＝１〜３、ｋ：非負整数）の関係となる、例えばΓ１＝２π、Γ２＝２×２π＝４π、Γ３＝４×２π＝８πとなる場合以外にも適用できる。例えば、３つの前記ブロックの位相差が、Γ１＝２π、Γ２＝２×２π＝４π、Γ３＝３×２π＝６πとなる波長可変リオフィルタにも適用できる。一般的に言えば、本発明は、ｎ個のブロックの位相差がΓｉ＝ｉ×２π、（ｉ＝１〜ｎ、ｎ≧２）の関係となる波長可変リオフィルタにも適用することができる。
【００４０】
図３は、第１実施例の変形例である波長可変リオフィルタを示している。この波長可変リオフィルタ４１は、透過軸を直交させたクロスニコルに配置した複数の偏光子４２ａ〜４２ｄを有する点で、第１実施例と異なる。透過順に最初の２つの偏光子４２ａ、４２ｂは透過軸４２ａ１、４２ｂ１が平行に配置され、それに対して３番目の偏光子４２ｃの透過軸４２ｃ１は４５°をなすように、４番目の偏光子４２ｄの透過軸４２ｄ１は直交するように配置されている。２つの前記偏光子間には、第１実施例と同様に、それらと平行にそれぞれ２枚の楔状複屈折板からなるバビネソレイユ位相板４３ａ〜４３ｃが光軸４に沿って配置されている。前記各バビネソレイユ位相板において、前記２枚の楔状複屈折板は、その結晶光学軸４４ａ〜４４ｃを互いに平行に、かつ透過順に最初の２つの前記偏光子の透過軸４２a1、４２b1とは４５°をなし、３番目の前記偏光子の透過軸４２c1とは直交するように配置される。
【００４１】
このように偏光子４２ａ〜４２ｄの配置がクロスニコルの関係にある波長可変リオフィルタ４１の場合、それぞれに２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板とからなる３つのブロックは、その位相差Γｉが、Γ１＝２π、Γ２＝２×２π＝４π、Γ３＝１．５×２π＝３πとなる。一般的に言えば、本発明は、ｎ個（ｎ≧２）のブロックを有する構成において、少なくともいずれか１つの例えばｉ番目のブロックが、クロスニコルに配置した偏光子を有し、かつ該ブロックの位相差がΓｉ＝（２×ｉ−１）×π、（ｉ＝１〜ｎ）を満足する場合にも、適用することができる。
【００４２】
図４は、本発明による波長可変フィルタの第２実施例を示している。図４（Ａ）に示すように、第２実施例の波長可変フィルタ５１は、図１の第１実施例と同様に、透過軸を平行に配置した平行ニコルの複数の偏光子５２ａ〜５２ｄを有する。前記偏光子間には、それらと平行にそれぞれバビネソレイユ位相板５３ａ〜５３ｃが光軸４に沿って配置されている。前記各バビネソレイユ位相板は、それぞれが２枚の同じ楔角θの楔状複屈折板５４a1〜５４c1，５４a2〜５４c2で構成されている。更に前記偏光子間には、前記各バビネソレイユ位相板の後側に、平行平面板からなる複屈折素子５５ａ〜５５ｃが配置されている。前記各バビネソレイユ位相板において、前記２枚の楔状複屈折板は、それぞれ結晶光学軸５６ａ〜５６ｃを互いに平行にかつ前記偏光子の透過軸５２a1〜５２d1とは４５°をなすように配置される。各複屈折素子５５ａ〜５５ｃの光学軸５５a1〜５５c1は、前記バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板の光学軸５６ａ〜５６ｃと直交する向きに配置される。
【００４３】
本実施例の波長可変フィルタ５１は、２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板及び前記平行平面板からなる複屈折素子とを１ブロックとして、３つのブロックを透過順に多段に配置した構成を有する。別の実施例では、４つ以上の前記ブロックを多段に配置することもできる。
【００４４】
図１の第１実施例では、上述したように、バビネソレイユ位相板をマルチオーダーの位相板としたとき、その入射角度依存性が、シングルモードのバビネソレイユ位相板に比べて大きくなるという特性がある。本実施例の波長可変フィルタは、バビネソレイユ位相板をマルチオーダーの位相板としたときに、入射角度依存性を小さくすることを目的としている。
【００４５】
本実施例に使用するバビネソレイユ位相板の位相差について、図５を用いて説明する。図５（Ａ）は、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ、ｎ：正整数）のバビネソレイユ位相板５３ｉを示している。図５（Ｂ）に示すように、バビネソレイユ位相板５３ｉを構成する２枚の楔状複屈折板５４i1，５４i2は、その光学軸５６i1，５６i2が互いに平行に配置され、それらと９０°をなすように、平行平面板の複屈折素子５５ｉの光学軸５５i1が配置される。複屈折板５４i1，５４i2は、それぞれ光軸４上での厚さｄｉ及び楔角θｉの楔形に相当する部分と、厚さｔi1，ｔi2の平行平板に相当する部分とを有する。
【００４６】
ここで、平行平面板の複屈折素子５５ｉの厚さｔiを
ｔi1，＋ｔi2＝ｍ×λ０／Δｎ＝ｔi
ｍ＝１，２，３，…  （正整数）
となるように設定する。Δｎは異常光屈折率と常光屈折率との屈折率差である。更に、複屈折素子５５ｉの光学軸と複屈折板５４i1，５４i2の光学軸とが９０°をなすように配置されるので、バビネソレイユ位相板５３ｉの位相差Γaiと複屈折素子５５ｉの位相差Γbiとは、次のように表される。
Γai＝（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×（２ｄi＋ｔi）
＝２ｉ−１×２π+ｋ×２π
Γbi＝（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×ｔi
＝ｋ×２π
ｋ＝０，１，２，…  （非負整数）
尚、ｎｅ(λ0)は波長λ０におけるバビネソレイユ位相板５３ｉの異常光屈折率、ｎｏ(λ0)は波長λ0におけるバビネソレイユ位相板５３ｉの常光屈折率である。
【００４７】
従って、ｉ番目のブロックを透過する光の位相差Γｉは、バビネソレイユ位相板５３ｉの位相差Γaiと複屈折素子５５ｉの位相差Γbiとから、次のように算出される。
Γｉ＝Γai−Γbi
＝（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×（２ｄi＋ｔi）
−（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×ｔi
＝（２π／λ0）×［ｎｅ(λ0)−ｎｏ(λ0)］×２ｄi
＝２ｉ−１×２π    （ｉ＝１〜ｎ、ｎ：正整数）
このように本実施例によれば、各ブロックの位相差Γｉからマルチモード分（ｋ×２π）が相殺される。その結果、第２実施例の波長可変フィルタ５１は、入射角度依存性が、第１実施例において複屈折板３４i1，３４i2の厚さがｔi1＝ｔi2＝０であるシングルオーダーのバビネソレイユ位相板３３ｉを用いた波長可変フィルタと同程度に小さくなる。
【００４８】
尚、波長可変フィルタ５１を透過する光の波長λをλ0からλ1に変えた場合に生じる位相差の変化は、バビネソレイユ位相板５３ｉの複屈折板５４i1をＸ方向に変位させることにより補正する。そのために複屈折板５６i1の変位量を算出する方法は、第１実施例に関連して上述した方法と同様に行うので、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図４（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板５３ａは、一方の複屈折板５４alを、マイクロメータからなるアクチュエータ５７ａによって、他方の複屈折板５４a2と摺動させつつ、光軸４と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板５３ａの楔形部分、即ち複屈折板５４a1，５４a2の前記楔形相当部分の光軸上の厚さｄ１を変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。他方の複屈折板５４a2には、平行平面板の複屈折素子５５ａが貼り付けられている。
【００５０】
透過順に２番目のバビネソレイユ位相板５３ｂは、その厚さ即ち２枚の楔状複屈折板５４b1，５４b2を合わせた厚さが最初のバビネソレイユ位相板５３ａの２倍である。一方の複屈折板５４b1は、マイクロメータからなるアクチュエータ５７ｂによって、他方の複屈折板５４b2と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板５３ｂの楔形部分、即ち複屈折板５４b1，５４b2の前記楔形相当部分の光軸上の厚さｄ２を変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。他方の複屈折板５４b2には、平行平面板の複屈折素子５５ｂが貼り付けられている。
【００５１】
透過順に３番目のバビネソレイユ位相板５３ｃは、その厚さ即ち２枚の楔状複屈折板５４c1，５４c2を合わせた厚さが最初のバビネソレイユ位相板５３ａの４倍である。一方の複屈折板５４c1は、マイクロメータからなるアクチュエータ５７ｃによって、他方の複屈折板５４c2と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板５３ｃの楔形部分、即ち複屈折板５４c1，５４c2の前記楔形相当部分の光軸上の厚さｄ３を変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。他方の複屈折板５４c2には、平行平面板の複屈折素子５５ｃが貼り付けられている。
【００５２】
各アクチュエータ５７ａ〜５７ｃは、共通の制御回路５８によって駆動制御される。本実施例の各バビネソレイユ位相板５３ａ〜５３ｃにおいて、前記アクチュエータによる複屈折板５４a1〜５４c1の変位量Ｌｉ（ｉ＝１〜３）は、その楔形相当部分の光軸上の厚さｄｉの変化量Δｄｉとの間に、次の関係を有する。
Δｄｉ＝Ｌｉ×ｔａｎθ
各複屈折板５４a1〜５４c1の変位量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は１：２：４となるように、即ち透過順に２ｉ−１Ｌ（ｉ＝１〜３）となるように制御される。これによって、各バビネソレイユ位相板５３ａ〜５３ｃの厚さＤ１〜Ｄ３は１：２：４に、即ち透過順に２ｉ−１Ｄ（ｉ＝１〜３）に維持される。
【００５３】
本実施例において、前記ブロックを４つ以上に増やした場合、各ブロックの前記複屈折板の変位量Ｌｉは透過順に２ｉ−１Ｌ（ｉ＝１〜ｎ）となる。そして、常に各ブロックのバビネソレイユ位相板の厚さは透過順に２ｉ−１Ｄ（ｉ＝１〜３）となるから、その位相差は透過順に２ｉ−１×２π（ｉ＝１〜ｎ）に維持される。
【００５４】
第２実施例によれば、波長可変フィルタ５１の各ブロックは、２つの偏光子の間に配置したマルチモードのバビネソレイユ位相板とマルチモードの平行平面板の複屈折板とを組み合わせて構成することにより、その位相差からマルチモード分が相殺される。その結果、入射角度依存性の小さい波長可変フィルタを実現することができる。また、前記各バビネソレイユ位相板を構成する楔状複屈折板は、いずれも同じ楔角に形成されるので、寸法精度にばらつきが少なく、前記アクチュエータによる駆動制御が簡単であり、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。
【００５５】
また、第２実施例において、各ブロックを透過する光の位相差は、上述したようにΓｉ＝２ｉ−１×２π、ｉ＝１〜ｎに限定されるものでなく、Γｉ＝ｉ×２π、ｉ＝１〜ｎとしてもよい。更に、第２実施例の波長可変フィルタ５１は、全てのブロックについて前記偏光子を平行ニコルの関係に配置したが、いずれかのブロックについて前記偏光子をクロスニコルの関係となるように配置することもできる。
【００５６】
図６は、本発明による波長可変フィルタの第３実施例を示している。図６（Ａ）に示すように、第３実施例の波長可変フィルタ６１は、従来のリオフィルタと同様に、透過軸を平行に配置した平行ニコルの複数の偏光子６２ａ〜６２ｄを有する。前記偏光子間には、それらと平行にそれぞれバビネソレイユ位相板６３ａ〜６３ｃが光軸４に沿って配置されている。図６（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板６３ａは、同じ楔角θの２枚の楔状複屈折板６４a1，６４a2で構成される。これら２枚の複屈折板６４a1，６４a2と同じものを１組として、透過順に２番目のバビネソレイユ位相板６３ｂは、２組の楔状複屈折板６４b1〜６４b4で成され、透過順に３番目のバビネソレイユ位相板６３ｃは、４組の楔状複屈折板６４c1〜６４c8で構成されている。
【００５７】
更に前記偏光子間には、バビネソレイユ位相板６３ａ〜６３ｃの後に、平行平面板からなる複屈折素子６５ａ〜６５ｃが配置されている。各バビネソレイユ位相板６３ａ〜６３ｃの前記楔状複屈折板は、それぞれ光学軸６６ａ〜６６ｃを互いに平行にかつ前記偏光子の透過軸６２al〜６２d1とは４５°をなすように配置される。各複屈折素子６５ａ〜６５ｃの光学軸６５a1〜６５c1は、前記バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板の光学軸６６ａ〜６６ｃと直交する向きに配置される。
【００５８】
本実施例も、このように２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板及び平行平面板の前記複屈折素子とを１ブロックとして、３つのブロックを透過順に多段に配置して構成される。別の実施例では、４つ以上の前記ブロックを多段に配置することもできる。一般的に言えば、ｎ個（ｎ≧２）のブロックを配置した構造において、各ブロック即ちｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のブロックを透過する光の位相差Γｉは、２ｉ−１×２πとなる。
【００５９】
図６（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板６３ａは、一方の複屈折板６４a1をマイクロメータからなるアクチュエータ６７ａによって、他方の複屈折板６４a2と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板６３ａの楔形部分、即ち複屈折板６４a1，６４a2の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。他方の複屈折板６４a2には、複屈折素子６５ａが貼り付けられている。
【００６０】
透過順に２番目のバビネソレイユ位相板６３ｂは、最初及び３番目の複屈折板６４b1，６４b3をそれぞれマイクロメータからなるアクチュエータ６７b1，６７b2によって、他の複屈折板６４b2，６４b4と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板６３ｂの楔形部分、即ち複屈折板６４b1〜６４b4の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。最後の複屈折板６４b4には、複屈折素子６５ｂが貼り付けられている。
【００６１】
透過順に３番目のバビネソレイユ位相板６３ｃは、最初、３番目、５番目及び７番目の複屈折板６４c1，６４c3，６４c5，６４c7をそれぞれマイクロメータからなるアクチュエータ６７c1〜６７c4によって、他の複屈折板６４c2，６４c4，６４c6，６４c8と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板６３ｃの楔形部分、即ち複屈折板６４c1〜６４c8の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。最後の複屈折板６４c8には、複屈折素子６５ｃが貼り付けられている。
【００６２】
バビネソレイユ位相板６３ａ〜６３ｃの前記各アクチュエータは、共通の制御回路６８によって駆動制御される。各バビネソレイユ位相板６３ａ〜６３ｃにおける前記複屈折板の変位量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、同一の変位量Ｌとなるように制御される。これにより、前記各バビネソレイユ位相板の厚さＤ１〜Ｄ３を変化させて、前記各バビネソレイユ位相板の位相差Γ１，Γ２，Γ３を常に２π，２×２π、４×２πの関係に維持することができる。従って、４つ以上のブロックを有する場合でも、各ブロックのバビネソレイユ位相板を透過する光の位相差Γｉは、透過順に２ｉ−１×２π、（ｉ＝１〜ｎ）となるように制御することができる。
【００６３】
本実施例によれば、前記各複屈折板の変位量を同一であるので、その制御が比較的簡単であり、位相差の高精度な調整制御が可能となる。更に、前記各複屈折素子が同じ楔角の複屈折板の組で構成されるので、寸法精度にばらつきが少なく、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現できる。また、複屈折素子の厚さを機械的に制御して位相差を調整するので、良好な応答性を得ることができる。
【００６４】
またバビネソレイユ位相板は、一般に複屈折板が水晶等の一軸性結晶で形成されるので、光の透過率が高く、耐熱性に優れている。更に水晶は、紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域において透過率が低下せず、透過波面収差の問題を生じないから、本発明のバビネソレイユ位相板には好適の材料である。
【００６５】
偏光子３２ａ〜３２ｄには、従来公知の様々な偏光子を用いることができる。例えば、一般に利用されているＰＶＡ（ポリビニルアルコール）又はそれとヨウ素との組合せを延伸させた樹脂フィルム偏光板、アルミニウム等の無機材料薄膜やフォトニック結晶を基板上に形成した無機偏光板、基板上に格子状の金属微細構造を形成したグリッド偏光板、ＰＢＳ（偏波ビームスプリッタ）プリズム等がある。ＰＶＡの樹脂フィルム偏光板が４００ｎｍ以上の波長で光の吸収が大きいのに対し、アルミニウムの無機偏光板は３５０〜８００ｎｍの広い可視光域で透過率が良くかつ耐熱性に優れている。フォトニック結晶の無機偏光板も耐熱性に優れ、光源用の波長可変フィルタに適している。ＰＢＳプリズムは特に１５０〜１７０ｎｍの短波長域での透過率が良く、紫外域の光源用の波長可変フィルタに適している。
【００６６】
図７は、本発明による波長可変フィルタの第４実施例を示している。図７（Ａ）に示すように、第４実施例の波長可変フィルタ７１は、上記各実施例と同様に、透過軸を平行に配置した平行ニコルの複数の偏光子７２ａ〜７２ｄを有する。前記偏光子間には、それらと平行にそれぞれバビネソレイユ位相板７３ａ〜７３ｃが光軸４に沿って配置されている。図７（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板７３ａは、楔角θ１の２枚の楔状複屈折板を１組として、２組の楔状複屈折板７４a1〜７４a4で構成されている。透過順に２番目のバビネソレイユ位相板７３ｂは、同様に楔角θ１の２枚の楔状複屈折板を１組として、４組の楔状複屈折板７４b1〜７４b8で構成され、透過順に３番目のバビネソレイユ位相板７３ｃは、８組の楔状複屈折板７４c1〜７４c16で構成されている。
【００６７】
更に前記偏光子間には、前記各バビネソレイユ位相板の後側に、平行平面板からなる複屈折素子７５ａ〜７５ｃが配置されている。前記各バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板は、それぞれ光学軸７６ａ〜７６ｃを互いに平行にかつ前記偏光子の透過軸７２a1〜７２d1とは４５°をなすように配置される。各複屈折素子７５ａ〜７５ｃの光学軸７５a1〜７５c1は、前記バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板の光学軸７６ａ〜７６ｃと直交する向きに配置される。
【００６８】
本実施例も、このように２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板及び平行平面板の前記複屈折素子とを１ブロックとして、３つのブロックを透過順に多段に配置して構成される。別の実施例では、４つ以上の前記ブロックを多段に配置することもできる。一般的に言えば、ｎ個（ｎ≧２）のブロックを配置した構造において、各ブロック即ちｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のブロックを透過する光の位相差Γｉは、２ｉ−１×２πとなる。
【００６９】
本実施例では、図７（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板７３ａは、最初及び３番目の複屈折板７４a1，７４a3を、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ７７a1，７７a2によって、他の複屈折板７４a2，７４a4と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板７３ａの楔形部分、即ち複屈折板７４a1〜７４a4の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板７４a4には、複屈折素子７５ａが貼り付けられている。
【００７０】
透過順に２番目のバビネソレイユ位相板７３ｂは、最初、３番目、５番目及び７番目の複屈折板７４b1，７４b3，７４b5，７４b7を、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ７７b1〜７７b4によって、他の複屈折板７４b2，７４b4，７４b6，７４b8と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板７３ｂの楔形部分、即ち複屈折板７４b1〜７４b8の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板７４b8には、複屈折素子７５ｂが貼り付けられている。
【００７１】
透過順に３番目のバビネソレイユ位相板７３ｃは、１番目から１つ置きに配置された１５番目までの複屈折板７４c1，７４c3，７４c5，７４c7，７４c9，７４c11，７４c13，７４c15を、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ７７c1〜７７c8によって、他の複屈折板７４c2，７４c4，７４c6，７４c8，７４c10，７４c12，７４c14，７４c16と摺動させつつ、光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板７３ｃの楔形部分、即ち複屈折板７４c1〜７４c16の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板７４ｃ１６には、複屈折素子７５ｃが貼り付けられている。
【００７２】
バビネソレイユ位相板７３ａ〜７３ｃの前記各アクチュエータは、共通の制御回路７８によって駆動制御される。各バビネソレイユ位相板７３ａ〜７３ｃにおける前記複屈折板の変位量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、同一の変位量Ｌとなるように制御される。これにより、前記各バビネソレイユ位相板の厚さＤ１〜Ｄ３を変化させて、前記各バビネソレイユ位相板の位相差Γ１，Γ２，Γ３を常に２π，２×２π、４×２πの関係に維持することができる。従って、４つ以上のブロックを有する場合でも、各ブロックのバビネソレイユ位相板を透過する光の位相差Γｉが、透過順に２ｉ−１×２π、（ｉ＝１〜ｎ）となるように制御することができる。
【００７３】
本実施例によれば、上記第３実施例の作用効果に加え、バビネソレイユ位相板７３ａ〜７３ｃの前記楔形部分の厚さが第３実施例と同じ大きさの場合でも、前記複屈折板の楔角θ１を第３実施例の場合よりも小さくすることができる。これによって、同じ変位量Ｌであっても、バビネソレイユ位相板の厚さをより高精度に調整制御できるので、位相差のより高精度な補正が可能となる。従って、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現することができる。
【００７４】
図８は、本発明による波長可変フィルタの第５実施例を示している。図８（Ａ）に示すように、第５実施例の波長可変フィルタ８１は、上記各実施例と同様に、透過軸を平行に配置した平行ニコルの複数の偏光子８２ａ〜８２ｄを有する。前記偏光子間には、それらと平行にそれぞれバビネソレイユ位相板８３ａ〜８３ｃが光軸４に沿って配置されている。図８（Ｂ）に示すように、過順に最初のバビネソレイユ位相板８３ａは、楔角θ１の２枚の楔状複屈折板の組と楔角θ２の２枚の楔状複屈折板の組とからなる２組の楔状複屈折板８４a1〜８４a4で構成されている。透過順に２番目のバビネソレイユ位相板８３ｂは、同様に楔角θ１の２枚の楔状複屈折板の組と楔角θ２の２枚の楔状複屈折板の組とを透過順に交互に、各２組配置した４組の楔状複屈折板８４b1〜８４b8で構成され、透過順に３番目のバビネソレイユ位相板８３ｃは、それらを各４組配置した８組の楔状複屈折板８４c1〜８４c16で構成されている。
【００７５】
更に前記偏光子間には、前記各バビネソレイユ位相板の後側に、平行平面板からなる複屈折素子８５ａ〜８５ｃが配置されている。前記各バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板は、それぞれ光学軸８６ａ〜８６ｃを互いに平行にかつ前記偏光子の透過軸８２a1〜８２d1とは４５°をなすように配置されている。各複屈折素子８５ａ〜８５ｃの光学軸８５a1〜８５c1は、前記バビネソレイユ位相板の楔状複屈折板の光学軸８６ａ〜８６ｃと直交する向きに配置されている。
【００７６】
本実施例も、このように２枚の前記偏光子とその間に挟まれた前記バビネソレイユ位相板及び平行平面板の前記複屈折素子とを１ブロックとして、３つのブロックを透過順に多段に配置して構成される。別の実施例では、４つ以上の前記ブロックを多段に配置することもできる。一般的に言えば、ｎ個（ｎ≧２）のブロックを配置した構造において、各ブロック即ちｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のブロックを透過する光の位相差Γｉは、２ｉ−１×２πとなる。
【００７７】
本実施例では、図８（Ｂ）に示すように、透過順に最初のバビネソレイユ位相板８３ａは、第４実施例と同様に、最初及び３番目の複屈折板８４a1，８４a3を、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ８７a1，８７a2によって、他の複屈折板８４a2，８４a4と摺動させつつ、前記光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板８３ａの楔形部分、即ち複屈折板８４a1〜８４a4の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板８４a4には、複屈折素子８５ａが貼り付けられている。
【００７８】
透過順に２番目のバビネソレイユ位相板８３ｂの複屈折素子５４ｂは、最初、３番目、５番目及び７番目の複屈折板８４b1，８４b3，８４b5，８４b7が、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ８７b1〜８７b4によって、他の複屈折板８４b2，８４b4，８４b6，８４b8と摺動させつつ、光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板８３ｂの楔形部分、即ち複屈折板８４b1〜８４b8の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板８４b8には、複屈折素子８５ｂが貼り付けられている。
【００７９】
透過順に３番目のバビネソレイユ位相板８３ｃは、１番目から１つ置きに配置された１５番目までの複屈折板８４c1，８４c3，８４c5，８４c7，８４c9，８４c11，８４c13，８４c15を、それぞれマイクロメータからなるアクチュエータ８７c1〜８７c8によって、他の複屈折板８４c2，８４c4，８４c6，８４c8，８４c10，８４c12，８４c14，８４c16と摺動させつつ、光軸と直交する向きに変位させることができる。これにより、バビネソレイユ位相板８３ｃの楔形部分、即ち複屈折板８４c1〜８４c16の楔形相当部分の光軸上の厚さを変化させて、該バビネソレイユ位相板の位相差を補正する。透過順に最後の複屈折板８４c16には、複屈折素子８５ｃが貼り付けられている。
【００８０】
バビネソレイユ位相板８３ａ〜８３ｃの前記各アクチュエータは、共通の制御回路８８によって駆動制御される。本実施例において、各バビネソレイユ位相板８３ａ〜８３ｃにおける前記複屈折板の変位量は、楔角θ１の前記各組の楔状複屈折板の変位量Ｌ11，Ｌ21，Ｌ31を同一にし、かつ楔角θ２の前記各組の楔状複屈折板の変位量Ｌ12，Ｌ22，Ｌ32を同一にしつつ、変位量Ｌ11，Ｌ21，Ｌ31と変位量Ｌ12，Ｌ22，Ｌ32とを異なる大きさにすることができる。この場合にも、前記各バビネソレイユ位相板の厚さＤ１〜Ｄ３が補正されることによって、それらを透過する光の位相差Γ１，Γ２，Γ３を常に２π，２×２π、４×２πの関係に維持することができる。当然ながら、変位量Ｌ11，Ｌ21，Ｌ31と変位量Ｌ12，Ｌ22，Ｌ32とを同じ大きさにすることができる。４つ以上のブロックを有する場合にも、同様に各ブロックのバビネソレイユ位相板を透過する光の位相差Γｉは、透過順に２ｉ−１×２π、（ｉ＝１〜ｎ）となるように制御される。
【００８１】
本実施例によれば、楔角θ１の前記各組の楔状複屈折板と楔角θ２の前記各組の楔状複屈折板とで、変位量に対する厚さの変化率が異なる。そのため、前記各複屈折素子の厚さを大きく変化させたい場合は、変化率の大きい方の前記組の楔状複屈折板を先に変位させ、その後で変化率の小さい方の前記組の楔状複屈折板を変位させることにより、より素早く短時間でかつ高精度に所望の厚さに調整することができる。また、変位量Ｌ11，Ｌ21，Ｌ31と変位量Ｌ12，Ｌ22，Ｌ32とを異なる値に組み合わせることによって、前記各複屈折素子の厚さを調整する自由度が増すので、様々な用途又は使用条件に対応し得る、高精度で信頼性の高い波長可変フィルタを実現できる。
【００８２】
上記各実施例では、波長可変フィルタを構成する各ブロックを、それらを透過する光の位相差が透過順に、例えばΓ１＝２π、Γ２＝２×２π、Γ３＝４×２πのような公比２の等比数列、即ち２ｉ−１×２π、（ｉ＝１〜ｎ）の関係となるように配置して説明した。しかしながら、本発明は、このような配置に限定されるものでなく、例えば位相差が透過順に逆の等比数列をなすように配置したり、Γ１＝２×２π、Γ２＝２π、Γ３＝４×２πのように透過順に関係なくランダムに配置することもできる。これは更に、波長可変フィルタの各ブロックを透過する光の位相差が、例えばΓ１＝２π、Γ２＝２×２π、Γ３＝３×２πのようなΓｉ＝ｉ×２π、（ｉ＝１〜ｎ）の関係となる場合、及び例えばΓ１＝２π、Γ２＝４π、Γ３＝３πのように、いずれかのブロックの偏光子がクロスニコルの関係に配置される場合も同様である。これらの場合、前記各ブロックは、例えばΓ１＝４π、Γ２＝２π、Γ３＝６π等の順で、又はΓ１＝４π、Γ２＝２π、Γ３＝３π等の順で配置することができる。
【００８３】
以上、本発明についてその好適な実施例を用いて詳細に説明したが、本発明はその技術的範囲において上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、上記第１，第２実施例において、各バビネソレイユ位相板の複屈折板を１個の共通のアクチュエータで駆動することができる。また、第３実施例では、楔角が異なる組の複屈折板毎にそれぞれ１個の共通のアクチュエータで駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（Ａ）図は本発明による波長可変フィルタの基本構成を有する第１実施例の構成図、（Ｂ）図はバビネソレイユ位相板の構成及び動作を示す図。
【図２】（Ａ）図はバビネソレイユ位相板の側面図、（Ｂ）図はそれを入射方向から見た図。
【図３】第１実施例の変形例の波長可変フィルタの構成を示す図
【図４】（Ａ）図は本発明による波長可変フィルタの第２実施例の構成図、（Ｂ）図はバビネソレイユ位相板の構成及び動作を示す図。
【図５】（Ａ）図はバビネソレイユ位相板及び複屈折素子の側面図、（Ｂ）図はそれを入射方向から見た図。
【図６】（Ａ）図は本発明による波長可変フィルタの第３実施例の構成図、（Ｂ）図はバビネソレイユ位相板の構成及び動作を示す図。
【図７】（Ａ）図は本発明による波長可変フィルタの第４実施例の構成図、（Ｂ）図はバビネソレイユ位相板の構成及び動作を示す図。
【図８】（Ａ）図は本発明による波長可変フィルタの第５実施例の構成図、（Ｂ）図はバビネソレイユ位相板の構成及び動作を示す図。
【図９】リオフィルタの基本的構成を示す図。
【図１０】液晶セルを用いた従来例の構成図。
【図１１】液晶セルを用いた別の従来例の構成図。
【符号の説明】
【００８５】
１…リオフィルタ、２ａ〜２ｄ，１２ａ〜１２ｄ，２２ａ〜２２ｄ，３２ａ〜３２ｄ，４２ａ〜４２ｄ，５２ａ〜５２ｄ，６２ａ〜６２ｄ，７２ａ〜７２ｄ，８２ａ〜８２ｄ…偏光子、２a1〜２d1，１２a1〜１２d1，３２a1〜３２d1，４２a1〜４２d1，５２a1〜５２d1，６２a1〜６２d1，７２a1〜７２d1，８２a1〜８２d1…透過軸、３ａ〜３ｃ，３４a1〜３４c1，３４a2〜３４c2，３４i1，３４i2，５４a1〜５４c1，５４a2〜５４c2，５４i1，５４i2，６４a1，６４a2，６４b1〜６４b4，６４c1〜６４c8，７４a1〜７４a4，７４b1〜７４b8，７４c1〜７４c16，８４a1〜８４a4，８４b1〜８４b8，８４c1〜８４c16…複屈折板、３a1〜３c1，３５ａ〜３５ｃ，３５i1，３５i2，４４ａ〜４４ｃ，５５a1〜５５c1，５５i1，５６ａ〜５６ｃ，５６i1，５６i2，６５a1〜６５c1，６６ａ〜６６ｃ，７５a1〜７５c1，７６ａ〜７６ｃ，８５a1〜８５c1，８６ａ〜８６ｃ…光学軸、４…光軸、１１…バンドパスフィルタ、１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｃ…液晶セル、２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１…波長可変フィルタ、２４ａ〜２４ｃ…位相差フィルム、３３ａ〜３３ｃ，３３ｉ，４３ａ〜４３ｃ，５３ａ〜５３ｃ，５３ｉ，６３ａ〜６３ｃ，７３ａ〜７３ｃ，８３ａ〜８３ｃ…バビネソレイユ位相板、５５ａ〜５５ｃ，５５ｉ，６５ａ〜６５ｃ，７５ａ〜７５ｃ，８５ａ〜８５ｃ…複屈折素子、３６ａ〜３６ｃ，５７ａ〜５７ｃ，６７ａ，６７b1，６７b2，６７c1〜６７c4，７７a1，７７a2，７７b1〜７７b4，７７c1〜７７c8，８７a1，８７a2，８７b1〜８７b4，８７c1〜８７c8，…アクチュエータ、３７，５８，６８，７８，８８…制御回路。
【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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