(57)【要約】【課題】光の利用効率が高く、部品点数を少なくして装置の長大化・大型化を抑制でき、短波長域を含む広い波長域で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可変フィルタを実現する。【解決手段】波長フィルタ３１は、それぞれ２つの楔状複屈折板からなる第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３を有する。両バビネソレイユ位相板は、内側の複屈折板３５，３７同士をその間に入射側偏光子３８と内側反射膜４０と出射側偏光子３９とを挟んで積層し、外側の複屈折板３４，３６の各主面にそれぞれ外側偏光子４２〜４４，４６〜４８と外側反射膜４５，４９とを光の進行方向に沿って配置する。入射光Ｌ1は入射側偏光子によりｓ偏光とｐ偏光とに分光され、それぞれ第１及び第２バビネソレイユ位相板内部を多重反射しながら透過し、出射側偏光子により合成されて出射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２位相差素子と、入射側偏光子と、第１及び第２外側偏光子と、内側反射膜と、第１及び第２外側反射膜とを備え、
前記第１及び第２位相差素子がそれぞれ、一端から他端に向けて厚さを薄くした楔状をなしかつ互いに対向させて配置され、前記各位相差素子の厚さを変化させるように相対的に変位可能な２枚の位相差板からなり、
前記第１及び第２位相差素子がそれらの間に前記入射側偏光子と前記内側反射膜とを挟んで積層され、前記第１位相差素子の外側主面に前記第１外側偏光子と前記第１外側反射膜とが配置され、前記第２位相差素子の外側主面に前記第２外側偏光子と前記第２外側反射膜とが配置され、
前記第１位相差素子に入射した光が前記入射側偏光子により反射光と透過光とに分光され、前記反射光が、前記第１位相差素子内部を前記第１外側偏光子又は前記第１外側反射膜と前記内側反射膜とによって前記位相差素子主面の法線方向に関して付定の角度をもって多重反射して透過し、前記透過光が、前記第２位相差素子内部を前記第２外側偏光子又は前記第２外側反射膜と前記内側反射膜とによって前記位相差素子主面の法線方向に関して付定の角度をもって多重反射して透過することを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項２】
積層した前記第１及び第２位相差素子間に挟まれた出射側偏光子を更に有し、前記第１位相差素子内部を多重反射した光と前記第２位相差素子内部を多重反射した光とが、前記出射側偏光子により合成されて前記第１及び第２位相差素子から出射することを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ。
【請求項３】
前記第１位相差素子内部を透過する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Γ１ｉが、前記光路を透過する光の波長に対してΓ１ｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ１、ｎ１：２以上の整数）の関係を満足し、かつ前記第２位相差素子内部を透過する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Γ２ｉが、前記光路を透過する光の波長に対してΓ２ｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ２、ｎ２：２以上の整数）の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の波長可変フィルタ。
【請求項４】
前記第１位相差素子内部の前記光路に沿って隣接する２つの前記偏光子及び前記第２位相差素子内部の前記光路に沿って隣接する２つの前記偏光子が、それぞれ平行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乃至３のいずれか記載の波長可変フィルタ。
【請求項５】
前記第１及び第２位相差素子がそれぞれ２つの楔状複屈折板からなり、前記各位相差素子の対向する内側の前記複屈折板が、それらの間に前記入射側偏光子と前記内側反射膜とを挟んで一体に積層されてい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】
前記第１位相差素子が楔角θ１の２つの楔状複屈折板からなり、第２位相差素子が楔角θ２の２つの楔状複屈折板からなり、楔角θ１と楔角θ２とが同じであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項７】
前記第１位相差素子が楔角θ１の２つの楔状複屈折板からなり、第２位相差素子が楔角θ２の２つの楔状複屈折板からなり、楔角θ１と楔角θ２とが異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項８】
前記入射側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７のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項９】
前記出射側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２記載の波長フィルタ。
【請求項１０】
前記外側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９のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１１】
前記外側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９のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１２】
前記第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の前記２板の位相差板が、平行平板の一方の面をそのままにして反対側の面を所定の楔角で傾斜加工して形成され、その傾斜面を互いに対向させ、かつ互いに厚さの厚い方の端部と厚さの薄い方の端部とを同じ側にして互違いに配置されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１３】
前記第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の前記２枚の位相差板が、平行平板の一方の面をそのままにして反対側の面を所定の楔角で傾斜加工して形成され、前記一方の面を互いに対向させ、かつ互いに厚さの厚い方の端部と厚さの薄い方の端部とを同じ側にして互違いに配置されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１４】
前記第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の前記２枚の位相差板が、それらの結晶光学軸を互いに平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１５】
前記第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の前記２枚の位相差板が、それらの結晶光学軸を互いに直交させて配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか記載の波長フィルタ。
【請求項１６】
前記第１及び第２位相差素子の少なくとも一方が、少なくとも一方の前記位相差板と組み合わせた平行平板の位相差板を更に有することを特徴とする請求項１乃至１５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１〜３を参照）。図１０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）、即ちｄ、２ｄ、４ｄ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１１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１１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１１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１２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。
【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、例えば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に、又は液晶表示装置において液晶セルの表示の着色を解消するための位相差補償素子として使用されている（例えば、特許文献６〜８を参照）。
【０００６】
【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
【特許文献８】実開平４−９０１６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、リオフィルタ及び上述した従来の波長可変フィルタは、入射光を最初に偏光板で偏光する必要があるため、入射光量の半分が最初の偏光板で吸収又は反射されて失われ、光の利用効率が非常に低い。そこで出射光量を増すために光源の出力を大きくすると、光源ランプの寿命が短くなってコストが増大するという問題が生じる。更に、入射側の最初の偏光板によって、出射光の偏光方向が制限されるため、フィルタの利用の自由度が低い。
【０００８】
また、上述した従来の波長フィルタにおいて、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配置した多段構成は、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、部品点数が多くなる。そのために、フィルタ全体を長大化・大型化させるという問題がある。特に多段構成の可変波長フィルタは、仕様の異なる複数の液晶セルが必要になるので、コストが増加する。
【０００９】
また、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、上述したように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。
【００１０】
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。しかも、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。また、液晶セルは、その屈折率の印加電圧に対する応答が遅いため、印加電圧を連続的に変化させて透過波長を連続的に変化させることは、実用的に困難な場合がある。
【００１１】
しかも、従来の波長フィルタは、偏光子として位相差フィルムのような吸収型偏光子を使用するので、光学的損失が大きい。これに対し、ワイヤグリット偏光子やフォトニック結晶偏光子、輝度向上フィルム等の反射型偏光子は、一般に低損失かつ広帯域な光学特性を有し、耐熱性に優れた特徴を有する。しかしながら、従来の各光学要素を光路に沿って直列に配置した多段構成の波長フィルタに反射型偏光子を用いると、不要な反射光が生じて迷光となるので、良好な光学特性を得られない。
【００１２】
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、耐熱性が高く、短波長領域でも透過効率が高く、応答性が良い等の特徴に着目した。そして、上述した従来の問題点に鑑み、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。
【００１３】
そこで本発明の目的は、光の利用効率が高く、部品点数を少なくでき、それにより装置全体の長大化・大型化を抑制でき、しかも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と共に、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、より簡単かつ高精度に透過波長を可変制御し得る波長可変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】
【００１４】
本発明によれば、上記目的を達成するために、第１及び第２位相差素子と、入射側偏光子と、第１及び第２外側偏光子と、内側反射膜と、第１及び第２外側反射膜とを備え、第１及び第２位相差素子がそれぞれ、一端から他端に向けて厚さを薄くした楔状をなしかつ互いに対向させて配置され、各位相差素子の厚さを変化させるように相対的に変位可能な２枚の位相差板からなり、第１及び第２位相差素子がそれらの間に入射側偏光子と内側反射膜とを挟んで積層され、第１位相差素子の外側主面に第１外側偏光子と第１外側反射膜とが配置され、第２位相差素子の外側主面に第２外側偏光子と第２外側反射膜とが配置され、第１位相差素子に入射した光が入射側偏光子により反射光と透過光とに分光され、その反射光が、第１位相差素子内部を第１外側偏光子又は第１外側反射膜と内側反射膜とによって位相差素子の主面の法線方向に関して一定の角度をもって多重反射して透過し、透過光が、第２位相差素子内部を第２外側偏光子又は第２外側反射膜と内側反射膜とによって位相差素子の主面の法線方向に関して一定の角度をもって多重反射して透過するようにした波長可変フィルタが提供される。
【００１５】
入射光が入射側偏光子により分光され、各分光がそれぞれ第１位相差素子及び第２位相差素子を透過して出射するので、高い光の利用効率が得られる。更に、少なくとも透過率が向上した分は、光源の出力を下げても同じ光量が維持確保されるので、光源ランプの寿命を従来よりも延長させることができる。そして、第１及び第２位相差素子において、それぞれの内部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。位相差素子は、それを構成する２枚の位相差板、即ち複屈折板を相対的に移動させて、その光学的厚さを変化させることにより、透過する光の波長を調整することができる。従って、各位相差素子について、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。
【００１６】
また、多段構造のリオフィルタと同等の構成にする場合に、位相差素子の数を増やす必要が無く、それぞれ共通の第１及び第２位相差素子の外側主面に配置する第１及び第２外側偏光子の数を増やすだけでよいから、従来よりも部品点数を大幅に少なくすることができる。従って、装置全体の長大化・大型化及びコストの増加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、製造過程や使用後の廃棄による環境への影響が少ないという点でも、極めて有利である。
【００１７】
更に、水晶等からなる複屈折板を用いた位相差素子は、紫外域〜青色の短波長域でも高い透過率を発揮するので、短波長域を含む広い波長域の光について、透過波長を可変制御し得る波長可変フィルタを実現することができる。しかも、位相差素子は耐熱性が優れているので、液晶セルを用いた従来技術に比して、波長可変フィルタの耐熱性が大幅に向上する。
【００１８】
或る実施例では、前記波長可変フィルタが、積層した第１及び第２位相差素子に挟まれた出射側偏光子を更に有し、第１位相差素子内部を多重反射した光と第２位相差素子内部を多重反射した光とが、出射側偏光子により合成されて第１及び第２位相子から出射することにより、入射光量に比して損失の少ない光量の出射光が得られる。
【００１９】
別の実施例では、第１位相差素子内部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Γ１ｉが、該光路を透過する光の波長に対してΓ１ｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ１、ｎ１：２以上の整数）の関係を満足し、かつ第２位相差素子内部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Γ２ｉが、該光路を透過する光の波長に対してΓ２ｉ＝２ｉ−１×２π、（但し、ｉ＝１〜ｎ２、ｎ２：２以上の整数）の関係を満足することにより、いずれも常に２πの整数倍となるので、第１及び第２位相差素子のそれぞれにおいて、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】
更に別の実施例では、第１位相差素子内部の光路に沿って隣接する２つの偏光子及び第２位相差素子内部の光路に沿って隣接する２つの偏光子が、それぞれ平行ニコルの関係に配置されることにより、第１及び第２位相差素子のそれぞれにおいて、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。
【００２１】
或る実施例では、第１及び第２位相差素子がそれぞれ２つの楔状複屈折板からなり、各位相差素子の対向する内側の複屈折板が、それらの間に入射側偏光子と内側反射膜とを挟んで一体に積層されていると、これを１つのアクチュエータで駆動することによって、第１及び第２位相差素子双方の透過スペクトル波長を同時に調整制御することができる。逆に、積層した内側の複屈折板を固定し、各位相差素子の外側の複屈折板を個別に又は一体に駆動することにより、第１及び第２位相差素子の透過スペクトル波長を別個に調整制御することもできる。
【００２２】
また、或る実施例では、第１位相差素子が楔角θ１の２つの楔状複屈折板からなり、第２位相差素子が楔角θ２の２つの楔状複屈折板からなり、楔角θ１と楔角θ２とが同じであることにより、両位相差素子の透過スペクトルを常に同じ波長にかつ同じ割合で調整制御することができる。これは、特に両位相差素子の透過光を合成して出射する場合に有利である。
【００２３】
別の実施例では、第１位相差素子が楔角θ１の２つの楔状複屈折板からなり、第２位相差素子が楔角θ２の２つの楔状複屈折板からなり、楔角θ１と楔角θ２とが異なることにより、各位相差素子の透過スペクトルを異なる波長にかつ異なる割合で調整制御することができる。これは、特に各位相差素子の透過光を別個に出射する場合に有利である。
【００２４】
或る実施例では、入射側偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、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、高い光の利用効率を得ることができる。
【００２５】
別の実施例では、出射側偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、同様に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、高い光の利用効率を得ることができる。
【００２６】
また、或る実施例では、外側偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、第１及び第２位相子内部を透過する光を反射す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ので、有利である。
【００２７】
別の実施例では、外側偏光子が吸収型偏光板であると、別個の反射手段を追加する必要があるとは言え、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。
【００２８】
別の実施例では、位相差素子を構成する第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の２板の位相差板が、平行平板の一方の面をそのままにして反対側の面を所定の楔角で傾斜加工して形成され、その傾斜面を互いに対向させ、かつ互いに厚さの厚い方の端部と厚さの薄い方の端部とを同じ側にして互違いに配置されることにより、それらを互いに傾斜面に沿って相対的に動かして、位相差素子の光学的厚さを変化させることができる。更に別の実施例では、位相差素子を構成する第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の２枚の位相差板が、平行平板の一方の面をそのままにして反対側の面を所定の楔角で傾斜加工して形成され、該一方の面を互いに対向させ、かつ互いに厚さの厚い方の端部と厚さの薄い方の端部とを同じ側にして互違いに配置される。
【００２９】
或る実施例では、第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の２枚の位相差板が、それらの結晶光学軸を互いに平行に配置されることにより、透過光をその偏光方向をそのまま維持して透過させることができる。別の実施例では、第１及び第２位相差素子の少なくとも一方の２枚の位相差板が、それらの結晶光学軸を互いに直交させて配置されることにより、透過光をその偏光方向を９０°回転させて透過させることができる。
【００３０】
また或る実施例では、第１及び第２位相差素子の少なくとも一方が、その少なくとも一方の位相差板と組み合わせた平行平板の位相差板を更に有することにより、透過光の波長範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１（Ａ）〜（Ｃ）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、それぞれに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差素子としての第１バビネソレイユ位相板３２と第２バビネソレイユ位相板３３とを備える。第１バビネソレイユ位相板３２は、同じ楔角θ1を有する２枚の楔状複屈折板３４，３５を備える。第２バビネソレイユ位相板３３は、同じ楔角θ2を有する２枚の楔状複屈折板３６，３７を備える。前記各複屈折板は水晶で形成され、又は他の類似の光学結晶材料で形成される。
【００３３】
図１（Ｃ）に示すように、第１バビネソレイユ位相板３２は、上側の複屈折板３４が楔板３４１と平行平板３４２とからなり、下側の複屈折板３５が楔板のみからなる。前記上側複屈折板の楔板３４１及び下側複屈折板３５は、平行平板の複屈折板の一方の面を研磨等により傾斜加工して、その傾斜面と平行平板面のままである反対側の面との間に所定の楔角θ1を画定するように形成したものである。同様に、第２バビネソレイユ位相板３３は、下側の複屈折板３６が楔板３６１と平行平板３６２とからなり、上側の複屈折板３７が楔板のみからなる。前記下側複屈折板の楔板３６１及び上側複屈折板３７は、同様に平行平板の複屈折板の一方の面を研磨等により傾斜加工して、その傾斜面と平行平板面のままである反対側の面との間に所定の楔角θ2を画定するように形成したものである。
【００３４】
第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３は、それぞれ前記２板の楔状複屈折板が、それらの傾斜面を互いに対向させ、互いに厚さの厚い方の端部と厚さの薄い方の端部とを同じ側にして互違いに配置されている。前記各バビネソレイユ位相板は、図示しないマイクロメータ等からなるアクチュエータによって、それぞれ２枚の複屈折板３４，３５及び３６，３７を相対的に該バビネソレイユ位相板の幅方向に動かし、その光学的厚さを変更して、透過光の波長を調整することができる。複屈折板３４，３５及び３６，３７は、対向する傾斜面を互いに接触させかつそれらを摺動させながら、又は対向する傾斜面を互いに空隙を挟んで離隔した状態で、相対的に動かすことができる。添付図面は、説明を分かり易くするために、前記複屈折板の対向する傾斜面を互いに離隔した状態を示している。
【００３５】
第１バビネソレイユ位相板３２において、楔板３４１と複屈折板３５とは、それらの光学軸Ｏp11，Ｏp12が同じ向きにかつ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向されている。楔板３４１と平行平板３４２とは、光学軸Ｏp11，Ｏp13が互いに直交するようにかつそれぞれ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向される。第２バビネソレイユ位相板３３において、楔板３６１と複屈折板３７とは、それらの光学軸Ｏp21，Ｏp22が同じ向きにかつ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向されている。楔板３６１と平行平板３６２とは、光学軸Ｏp21，Ｏp23が互いに直交するようにかつそれぞれ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向される。
【００３６】
第１バビネソレイユ位相板３２と第２バビネソレイユ位相板３３とは、互いに対向する内側主面の間に即ち内側の複屈折板３５と複屈折板３７との間に、入射側及び出射側偏光子３８，３９と内側反射ミラー４０とを挟んで上下に積層され、両端において接着剤４１で一体に接合される。前記第１バビネソレイユ位相板の外側主面即ち外側の複屈折板３４の一方（図中左側）の端部３２ａ付近を光入射口とし、他方の（図中右側）の端部３２ｂ付近を光出射口とし、光が前記バビネソレイユ位相板の駆動方向と直交する向きに、その長さ方向に沿って図中左から右へ進行するようにする。この光の進行方向に沿って、入射側偏光子３８、内側反射ミラー４０及び出射側偏光子３９が順に配置される。
【００３７】
第１バビネソレイユ位相板３２の外側主面即ち外側の複屈折板３４の上面には、第１外側偏光子４２〜４４と第１外側反射膜４５とが設けられる。図中左側から右側へ前記光の進行方向に沿って、最初に２つの第１外側偏光子４２，４３が、次に第１外側反射膜４５が、最後に第１外側偏光子４４が順に配置される。第２バビネソレイユ位相板３３の外側主面即ち外側の複屈折板３６の下面には、第２外側偏光子４６〜４８と第２外側反射膜４９とが設けられる。同様に、図中左側から右側へ前記光の進行方向に沿って、最初に２つの第２外側偏光子４６，４７が、次に第２外側反射膜４９が、最後に第２外側偏光子４８が順に配置される。
【００３８】
本実施例では、前記入射側及び出射側偏光子と前記第１及び第２外側偏光子とが、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、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され、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。波長フィルタ３１への入射光と前記第１バビネソレイユ位相板の外側複屈折板上面の法線とを含む平面（図１（Ｂ）の紙面）に対して垂直な直線偏光をｓ偏光として図中黒丸点●で、平行な直線偏光をｐ偏光として図中短い両端矢印で表す。前記入射側及び出射側偏光子は、入射光をその偏光方向によって透過又は反射するように分光するものであれば、ワイヤグリッド偏光子以外の様々な公知の偏光子を用いることができる。内側反射膜４０、第１及び第２外側反射膜４５，４９は、例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属膜や誘電体多層膜により形成される。
【００３９】
本実施例では、前記第１外側偏光子、入射側及び出射側偏光子の格子を第１バビネソレイユ位相板３２の幅方向に整合させて、その周期方向が前記バビネソレイユ位相板の光学軸Ｏp11〜Ｏp13と４５°の角度をなし、かつ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向と一致するように配向する。また、前記第２外側偏光子の格子を第２バビネソレイユ位相板３３の長さ方向に整合させて、その周期方向が前記バビネソレイユ位相板の光学軸Ｏp21〜Ｏp23と４５°の角度をなし、かつ前記バビネソレイユ位相板の幅方向と一致するように配向する。例えば前記各偏光子の格子の向きは、図１（Ａ）〜（Ｃ）において多数の平行な細い縦線で表す。
【００４０】
このように波長フィルタ３１は、第１バビネソレイユ位相板３２、入射側偏光子３８、第１外側偏光子４２〜４４、内側反射ミラー４０、第１外側反射膜４５及び出射側偏光子３９からなる第１波長フィルタ部と、第２バビネソレイユ位相板３３、入射側偏光子３８、第２外側偏光子４６〜４８、内側反射ミラー４０、第２外側反射膜４９及び出射側偏光子３９からなる第２波長フィルタ部と一体に備える。本実施例によれば、入射側偏光子３８、内側反射ミラー４０及び出射側偏光子３９が共通するので、部品点数が少なくかつ構成が簡単になる。
【００４１】
波長フィルタ３１への入射光Ｌ1は、前記光入射口から第１バビネソレイユ位相板３２を透過して入射側偏光子３８に入射し、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とに分光される。ｓ偏光は、前記入射側偏光子により前記バビネソレイユ位相板の主面の法線方向に関して所定の角度φをもって反射され、第１バビネソレイユ位相板３２内部を前記法線方向に関して同じ反射角度φで多重反射しながら透過する。ｐ偏光は、前記入射側偏光子を透過して第２バビネソレイユ位相板３３に入射し、その中を同様に前記法線方向に関して同じ反射角度θで多重反射しながら透過する。
【００４２】
前記入射側偏光子により反射されたｓ偏光Ｌsは、第１バビネソレイユ位相板３２を透過して最初の第１外側偏光子３８に反射される。次にｓ偏光Ｌsは、内側反射膜４０に反射されることにより前記第１バビネソレイユ位相板を１度往復透過し、２番目の第１外側偏光子４３に反射される。更にｓ偏光Ｌsは、前記内側反射膜と第１外側反射膜４５とにより３度反射されて、前記第１バビネソレイユ位相板を２度往復透過し、最後の第１外側偏光子４４に反射される。第１外側偏光子４４から反射されたｓ偏光Ｌsは、更に前記第１バビネソレイユ位相板を透過して出射側偏光子３９に反射され、再び前記第１バビネソレイユ位相板を透過して前記光出射口から外部に出射する。
【００４３】
第１バビネソレイユ位相板３２は、その主面間を光が一度透過する間に３６０°の位相差が与えられるように構成されている。前記各偏光子は、ｓ偏光Ｌsの光路に沿って隣接する２つの前記偏光子、即ち入射側偏光子３８と第１外側偏光子４２、第１外側偏光子４２と第１外側偏光子４３、第１外側偏光子４３と第１外側偏光子４４の位相差が、順に３６０°、７２０°、１４４０°に、即ち２ｎ−１×２π、（ｎ：１〜３）となるように配置されている。前記第１波長フィルタ部は、このように位相差が常に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。
【００４４】
更に隣接する前記２つの偏光子同士は、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、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ている。従って、前記入射側偏光子により反射されたｓ偏光Ｌsは、その偏光方向を維持したまま、第１バビネソレイユ位相板３２を透過する。
【００４５】
前記入射側偏光子を透過したｐ偏光Ｌpは、第２バビネソレイユ位相板３３を透過して最初の第２外側偏光子４６に入射し、反射される。次にｐ偏光Ｌpは、内側反射膜４０に反射されることにより前記第２バビネソレイユ位相板を１度往復透過し、２番目の第２外側偏光子４７に入射し、反射される。更にｐ偏光Ｌpは、前記内側反射膜と第２外側反射膜４９とにより３度反射されて、前記第２バビネソレイユ位相板を２度往復透過し、最後の第２外側偏光子４８に入射し、反射される。第２外側偏光子４８から反射されたｐ偏光Ｌpは、更に前記第２バビネソレイユ位相板を透過して出射側偏光子３９に入射し、該出射側偏光子及び前記第１バビネソレイユ位相板を透過して前記光出射口から外部に出射する。
【００４６】
第２バビネソレイユ位相板３３は、その主面間を光が一度透過する間に３６０°の位相差が与えられるように構成されている。前記各偏光子は、ｐ偏光Ｌpの光路に沿って隣接する２つの前記偏光子、即ち入射側偏光子３８と第２外側偏光子４６、第２外側偏光子４６と第２外側偏光子４７、第２外側偏光子４７と第２外側偏光子４８の位相差が、順に３６０°、７２０°、１４４０°に、即ち２ｎ−１×２π、（ｎ：１〜３）となるように配置されている。前記第２波長フィルタ部は、このように位相差が常に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。
【００４７】
更に隣接する前記２つの偏光子同士は、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、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ている。従って、前記入射側偏光子を透過したｐ偏光Ｌpは、その偏光方向を維持したまま、第２バビネソレイユ位相板３３を透過する。
【００４８】
第１バビネソレイユ位相板３２を透過したｓ偏光と第２バビネソレイユ位相板３３を透過したｐ偏光とは、出射側偏光子３９により合成され、１つの出射光Ｌ2として前記光出射口から入射光Ｌ1とは異なる方向に出射する。これにより、入射光量に比して出射光量の損失が少なく、光利用効率の高い波長フィルタ３１が実現される。更に、波長フィルタ３１は、前記第１及び第２波長フィルタ部において、第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３が、その外側主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、共通化されて１つだけで済むことに加えて、前記第１及び第２フィルタ部間において、前記入射側偏光子、内側反射膜及び出射側偏光子が共通化されているので、部品点数を大幅に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。
【００４９】
本実施例の波長可変フィルタ３１は、第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３において前記アクチュエータを駆動することにより、それらを透過する光の波長が変化するので、透過スペクトル波長を自在に変化させることができる。特に水晶からなる複屈折板を用いた前記バビネソレイユ位相板は、紫外域〜青色の短波長域でも高い透過率を発揮する。従って、短波長域を含む広い波長域の光について、透過スペクトル波長を可変制御し得る波長可変フィルタが実現される。しかも、バビネソレイユ位相板は耐熱性が優れているので、液晶セルを用いた従来技術に比して、波長可変フィルタ３１の耐熱性が大幅に向上する。
【００５０】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、波長可変フィルタ３１の波長特性、即ち透過スペクトルのピークの透過率をシミュレーションした結果を示している。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第１バビネソレイユ位相板３２を透過して出射する光の光路に沿って図１（Ｂ）に示す各位置Ｐ１〜Ｐ４における光の波長に関する透過率の変化を示している。ここで、λ０は特定波長即ち入射光の波長であり、λは各位置Ｐ１〜Ｐ４における透過光又は出射光の波長である。同図において、実線は、第１バビネソレイユ位相板３２の光学的厚さが基準値である場合を、破線は、該バビネソレイユ位相板をその光学的厚さを基準値よりも薄くした場合を表している。
【００５１】
入射後に、入射側偏光子３８から反射した後の前記光路の位置Ｐ１では、光の透過率は全波長範囲において５０％一定である（図２（Ａ））。第１外側偏光子４２から反射した後の前記光路の位置Ｐ２は、最初に隣接する前記偏光子間の透過特性を示し、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する（図２（Ｂ））。次に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の１／２波長の整数倍の波長でピークを有するから、第１外側偏光子４３から反射した後の前記光路の位置Ｐ３では、これと図２（Ｂ）とを重ね合わせた透過特性を示す（図２（Ｃ））。最後に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の１／４波長の整数倍の波長でピークを有するから、第１外側偏光子４４から反射した後の位置Ｐ４では、更にこれを図２（Ｃ）に重ね合わせた透過特性を示す（図２（Ｄ））。
【００５２】
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ので、前記第１波長フィルタ部は、図２（Ｄ）に示すように、前記特定波長の整数倍で急峻なピークを有する透過特性が得られる。ここで、前記アクチュエータを駆動して第１バビネソレイユ位相板３２の光学的厚さを変化させると、その透過特性は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に破線で例示するように、ピーク波長が高波長側又は低波長側にシフトする。尚、第２バビネソレイユ位相板３３の前記第２波長フィルタ部の透過特性は、前記第１波長フィルタ部と同じであるので、説明を省略する。
【００５３】
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３１１は、出射側偏光子３９１がその偏光方向を紙面に対して平行に配向したものである点において、第１実施例と異なる。即ち、出射側偏光子３９１は、ワイヤグリッド偏光子の前記格子の周期方向を第１実施例の出射側偏光子３９に対して９０°回転させた向きに配置している。
【００５４】
第１バビネソレイユ位相板３２を透過して最後の第１外側偏光子４４に反射されたｓ偏光は、出射側偏光子３９１を透過する。第２バビネソレイユ位相板３３を透過して最後の第２外側偏光子４８に反射されたｐ偏光は、出射側偏光子３９１により反射される。第１バビネソレイユ位相板３２及び第２バビネソレイユ位相板３３をそれぞれ透過したｓ偏光とｐ偏光とは、出射側偏光子３９１により合成されて、第１バビネソレイユ位相板３２側の前記光出射口の裏側に位置する第２位相子３３の外側主面の端部３３ｂ（図中右側）付近を光出射口として、外部へ入射光Ｌ1と同じ方向に出射する。本実施例では、このように出射光Ｌ2の向きを変えることができる。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。
【００５５】
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３１２は、図２の実施例と同様に出射側偏光子３９１の偏光方向を紙面に対して平行に配向したことに加えて、入射側偏光子３８１をその偏光方向が紙面に対して平行に配向したものであり、かつ第１外部偏光子４２１〜４４１及び第２外部偏光子４６１〜４８１の偏光方向を第１実施例とは逆にした点において、第１実施例と異なる。第１外部偏光子４２１〜４４１は、その偏光方向が紙面に対して平行に配向され、かつ第２外部偏光子４６１〜４８１は、その偏光方向が紙面に対して垂直に配向されている。
【００５６】
これにより、入射光Ｌ1は、前記光入射口から第１バビネソレイユ位相板３２を透過し、入射側偏光子３８１によりｐ偏光成分が反射されて、第１バビネソレイユ位相板３２内部を多重反射しながら透過する。ｓ偏光成分は、入射側偏光子３８１を透過して第２バビネソレイユ位相板３３に入射し、その中を多重反射しながら透過する。前記第１バビネソレイユ位相板及び第２バビネソレイユ位相板をそれぞれ透過したｐ偏光とｓ偏光とは、出射側偏光子３９１により合成されて、第１バビネソレイユ位相板３２側の前記光出射口から外部に出射する。このように、ｓ偏光及びｐ偏光がいずれの第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３を透過するかは、自由に設定することができる。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。
【００５７】
図５は、第１実施例の更に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３１３は、出射側偏光子３９を省略し、かつ最後の第１外側偏光子４４１が図３の実施例と同様に偏光方向を紙面に対して平行に配向したものである点において、第１実施例と異なる。これにより、第１バビネソレイユ位相板３２内部を透過したｓ偏光は、最後の第１外側偏光子４４に入射し、これを透過してそのまま外部に出射する。第２バビネソレイユ位相板３３内部を透過したｐ偏光は、最後の第２外側偏光子４８に入射して反射される。反射されたｐ偏光は、前記第２バビネソレイユ位相板、接着剤４１及び第１バビネソレイユ位相板３２を透過して外部に出射する。この場合、接着剤４１は、波長フィルタ３１３の所望の透過波長域で十分な光透過性を有するものが好ましい。
【００５８】
このように本実施例によれば、所望の波長域で異なる偏光成分の２つの光を別個に取り出すことができる。また、第１バビネソレイユ位相板３２と第２バビネソレイユ位相板３３とを互いに異なる光学的厚さに設定すると、２つの異なる波長の光を取り出すことができる。これは、例えば第１バビネソレイユ位相板３２の楔角θ１と第２バビネソレイユ位相板３３の楔角θ２とが異なるように設定したり、各バビネソレイユ位相板を別個に駆動すればよい。更に別の実施例では、別個に出射した２つの光を、波長フィルタ３１３の外側に配置した偏光ビームスプリッタや複屈折板等の光学手段によって合成することができる。
【００５９】
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、波長可変フィルタ３１３の波長特性、即ち透過スペクトルのピークの透過率をシミュレーションした結果を示している。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第１バビネソレイユ位相板３２を透過して出射する光の光路に沿って図５（Ｂ）に示す各位置Ｐ１〜Ｐ４における光の波長に関する透過率の変化を示している。ここで、λ０は特定波長即ち入射光の波長であり、λは各位置Ｐ１〜Ｐ４における透過光又は出射光の波長である。同図において、実線は、第１バビネソレイユ位相板３２の光学的厚さが基準値である場合を、破線は、該バビネソレイユ位相板をその光学的厚さを基準値よりも薄くした場合を表している。
【００６０】
入射後に、入射側偏光子３８から反射した後の前記光路の位置Ｐ１では、光の透過率は全波長範囲において５０％一定である（図６（Ａ））。第１外側偏光子４２から反射した後の前記光路の位置Ｐ２は、最初に隣接する前記偏光子間の透過特性を示し、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する（図６（Ｂ））。次に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の１／２波長の整数倍の波長でピークを有するから、第１外側偏光子４３から反射した後の前記光路の位置Ｐ３では、これと図６（Ｂ）とを重ね合わせた透過特性を示す（図６（Ｃ））。最後に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の１／４波長の整数倍の波長でピークを有するから、第１外側偏光子４４から出射した後の位置Ｐ４では、更にこれを図６（Ｃ）に重ね合わせた透過特性を示す（図２（Ｄ））。
【００６１】
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ので、前記第１波長フィルタ部は、図６（Ｄ）に示すように、前記特定波長の整数倍で急峻なピークを有する透過特性が得られる。ここで、前記アクチュエータを駆動して第１バビネソレイユ位相板３２の光学的厚さを変化させると、その透過特性は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に破線で例示するように、ピーク波長が高波長側又は低波長側にシフトする。尚、第２バビネソレイユ位相板３３の前記第２波長フィルタ部の透過特性は、前記第１波長フィルタ部と同じであるので、説明を省略する。
【００６２】
図７は、第１実施例の更に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３１４は、前記第１及び第２外側偏光子をワイヤグリッド偏光子から吸収型偏光子に置き換えた点において、第１実施例と異なる。吸収型偏光子としては、例えば樹脂フィルム又はシートを用いた二色性偏光板がある。吸収型偏光子は、所定波長又は波長範囲の光を透過する性質を有するので、その裏側に反射膜を設ける必要がある。
【００６３】
第１バビネソレイユ位相板３２の外側主面には、吸収型偏光子からなる第１外側偏光子５０，５１が第１実施例の第１外側偏光子４２，４３の位置に、吸収型偏光子からなる第１外側偏光子５２が第１実施例の第１外側偏光子４４の位置にそれぞれ配置され、かつそれらに第１外側反射膜５３と第１外側反射膜５４とが積層されている。第２バビネソレイユ位相板３３の外側主面には、吸収型偏光子からなる第２外側偏光子５５，５６が第１実施例の第２外側偏光子４６，４７の位置に、吸収型偏光子からなる第２外側偏光子５２が第１実施例の第２外側偏光子４８の位置にそれぞれ配置され、かつそれらに第１外側反射膜５８と第１外側反射膜５９とが積層されている。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。
【００６４】
本実施例においても、前記各偏光子の偏光方向を図４の実施例のように変えることができる。また本実施例は、図５の実施例のように構成して出射側偏光子３９を省略し、かつ第１外側偏光子４４の偏光方向を変えて、異なる偏光成分の２つの光を別個に取り出することができる。また、第１バビネソレイユ位相板３２と第２バビネソレイユ位相板３３とを互いに異なる光学的厚さに設定して、２つの異なる波長の光を取り出すことができる。
【００６５】
図８は、第１実施例の更に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３１５は、図２の実施例において、図５の実施例と同様に前記第１及び第２外側偏光子をワイヤグリッド偏光子から吸収型偏光子に置き換えたものである。本実施例によれば、前記第１及び第２バビネソレイユ位相板を透過したｓ偏光とｐ偏光とを、出射側偏光子３９１で合成し、第２バビネソレイユ位相板３３の外側主面の端部３３ｂ（図中右側）付近を光出射口として、外部へ入射光Ｌ1と同じ方向に出射することができる。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。
【００６６】
図９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６１は、第１及び第２バビネソレイユ位相板６２，６３が第１実施例よりも短く、かつそれらの間に挟まれた出射側偏光子６９が、入射側偏光子６８と内側反射膜７０との間に配置されている。第１バビネソレイユ位相板６２の外側主面には、ワイヤグリッド偏光子からなる第１外側偏光子７２と第１外側反射膜７３とが配置されている。第２バビネソレイユ位相板６３の外側主面には、ワイヤグリッド偏光子からなる第２外側偏光子７５と第２外側反射膜７６とが配置されている。積層した第１及び第２バビネソレイユ位相板６２，６３には、それぞれ光の入射方向とは反対側の端面に垂直反射膜７４，７７が設けられている。
【００６７】
入射側偏光子６８に反射された入射光Ｌ1のｓ偏光成分は、第１バビネソレイユ位相板６２を透過して第１外側偏光子７２に反射される。次にｓ偏光は、内側反射膜７０に反射されて前記第１バビネソレイユ位相板を１度往復透過し、再び第１外側偏光子７２に反射される。更にｓ偏光は、前記内側反射膜と垂直反射膜７４と第１外側反射膜７３とにより４度反射されて、前記第１バビネソレイユ位相板を２度往復透過し、再び第１外側偏光子７２に反射されて出射側偏光子６９に入射する。このように第１バビネソレイユ位相板６２内部を多重反射して透過したｓ偏光は、出射側偏光子６９を透過し、第２バビネソレイユ位相板６３を透過して外部に出射する。
【００６８】
前記入射側偏光子を透過した入射光Ｌ1のｐ偏光成分は、第２バビネソレイユ位相板６３を透過して第２外側偏光子７５に反射される。次にｐ偏光は、内側反射膜７０に反射されて前記第２バビネソレイユ位相板を１度往復透過し、再び第２外側偏光子７５に反射される。更にｐ偏光は、前記内側反射膜と垂直反射膜７７と第２外側反射膜７６とにより４度反射されて、前記第２バビネソレイユ位相板を２度往復透過し、再び第２外側偏光子７５に反射されて出射側偏光子６９に入射する。このように第２バビネソレイユ位相板６３内部を多重反射して透過したｐ偏光は、出射側偏光子６９に反射され、第２バビネソレイユ位相板６３を透過して外部に出射する。
【００６９】
第１実施例と同様に、第１及び第２バビネソレイユ位相板６２，６３は、それらの主面間を光が一度透過する間に３６０°の位相差が与えられるように構成されている。入射側偏光子６８、出射側偏光子６９、第１及び第２外側偏光子７２，７５は、第１及び第２バビネソレイユ位相板６２，６３の光路に沿って隣接する２つの前記偏光子の位相差が、順に３６０°、７２０°、１４４０°に、即ち２ｎ−１×２π、（ｎ：１〜３）となるように配置されている。このように位相差が常に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。
【００７０】
第１バビネソレイユ位相板６２を透過したｓ偏光と第２バビネソレイユ位相板６３を透過したｐ偏光とは、出射側偏光子６９で合成され、１つの出射光Ｌ2として、第２バビネソレイユ位相板６３の外側主面の光出射口から出射する。これにより、入射光量に比して出射光量の損失が少なく、光利用効率の高い波長フィルタ６１が実現される。更に、波長フィルタ６１は、前記第１及び第２バビネソレイユ位相板を透過する光が前記端面で折り返されて双方向に進行するので、第１実施例よりも更に部品点数を大幅に少なくでき、かつ特に装置の長さ寸法を小型化することができる。
【００７１】
上記各実施例の第１及び第２バビネソレイユ位相板３２，３３，６２，６３は、図１に関連して上述したように、それぞれ２枚の複屈折板の一方が楔板と平行平板とから構成されている。このように平行平板の複屈折板を組み合わせることによって、バビネソレイユ位相板の位相差を０°から無限大までの広い範囲で自由に設定できるので、透過波長範囲を高い自由度をもって設計することができる。
【００７２】
別の実施例では、以下に例示するように、上記実施例と異なる様々な構成のバビネソレイユ位相板を用いることができる。尚、本明細書では、説明を簡単にするため、以下に図１の第１バビネソレイユ板３２に関連して説明するが、第２バビネソレイユ板についても同様の構成を適用し得ることは言うまでもない。
【００７３】
図１０に示すバビネソレイユ位相板３２１は、図１の第１バビネソレイユ板３２から平行平板３４２を省略したものである。従って、上側の複屈折板３４は楔板だけで構成される。複屈折板３４，３５の光学軸Ｏp1，Ｏp2は、図１の実施例と同様に、同じ向きにかつ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向されている。この場合、前記第１〜第３偏光子及び前記上側反射ミラーは、楔板の平行平板面３４ｃ上に設けられる。このように２枚の楔板だけでバビネソレイユ位相板を構成することによって、部品点数を最小にし、フィルタ全体の構成を簡単にかつより小型にすることができる。
【００７４】
図１１に示すバビネソレイユ位相板３２２は、図１の第１バビネソレイユ板３２において、両複屈折板３４，３５をそれぞれ上下逆向きにし、かつ上側複屈折板３４の平行平板３４２と下側複屈折板３５の平行平板面３５ｃとを対向させて配置している。楔板３４１及び複屈折板３５の光学軸Ｏp1，Ｏp2は同じ向きにかつ前記バビネソレイユ位相板の長さ方向に対して４５°の向きに配向され、平行平板３４２の光学軸Ｏp3は楔板３４１の光学軸Ｏp1に対して互いに直交するように配向される。この場合、前記第１〜第３偏光子及び前記上側反射ミラーは楔板３４１の傾斜面３４ｄ上に設けられ、前記下側反射ミラーは下側複屈折板３４の傾斜面上に設けられる。本実施例のバビネソレイユ位相板３２２は、位相差を調整する際に、両複屈折板３４，３５をその対向面の面方向と平行に、それらを前記対向面で摺接させた状態でも、より円滑に駆動することができる。
【００７５】
図１２に示すバビネソレイユ位相板３２３は、図１１のバビネソレイユ位相板３２２において、図１０の実施例と同様に平行平板３４２を省略したものである。上側の複屈折板３４は楔板だけで構成され、その平行平板面３４ｃと下側複屈折板３５の平行平板面３５ｃとを対向させて配置される。これにより、バビネソレイユ位相板３２３の位相差を調整する際に、両複屈折板３４，３５をその対向する平行平板面の面方向と平行に、それらを前記平行平板面で摺接させた状態であっても、円滑に駆動できる。更に、２枚の楔板だけでバビネソレイユ位相板を構成することによって、部品点数を最小にし、フィルタ全体の構成を簡単にかつより小型にすることができる。
【００７６】
図１３に示すバビネソレイユ位相板３２４は、図１１の実施例において、各複屈折板３４，３５が、その傾斜面３４ｄ，３５ｄにそれぞれ同じ楔角θの楔状ガラス板７８，７９を貼り合わせて、平行平板に形成されている。これにより、前記第１〜第３偏光子、前記上側反射ミラー及び下側反射ミラーは、それぞれ楔板７８の上面及び楔板７９の下面即ち平行平板面に設けられるので、その位置合わせが簡単で製造が容易になる。また、複屈折板３４，３５は、バビネソレイユ位相板３２４の位相差を調整する際に、それらを対向面で摺接させた状態であっても、円滑に駆動できる。
【００７７】
図１４に示すバビネソレイユ位相板３２５は、図１３の実施例において、図１０の実施例と同様に上側複屈折板３４から平行平板３４２を省略したものである。これにより、部品点数を少なくし、構成を簡単にすることができる。上側複屈折板３４は、楔板３４１に楔状ガラス板７８を貼り合わせて平行平板に形成され、同様に楔状ガラス板７９を貼り合わせて平行平板に形成した下側複屈折板３５と対向させて配置される。従って、複屈折板３４，３５は、バビネソレイユ位相板３２５の位相差を調整する際に、それらを対向面で摺接させた状態であっても、円滑に駆動できる。
【００７８】
図１５に示すバビネソレイユ位相板３２６は、図１０の実施例において、複屈折板３４，３５の光学軸Ｏp1，Ｏp2が、いずれも前記バビネソレイユ位相板の長さ方向と同じ向きに配向されている。一般に複屈折板は、その外周形状に関して光学軸を水平又は垂直な向きに配向すると、特に楔板の加工において製造が簡単になるので有利である。尚、この場合には、複屈折板３４，３５の光学軸の向きに対応して、バビネソレイユ位相板３２６の上側及び下側主面に設けられる偏光子の偏光軸を、図１の実施例の場合から４５°回転させた向きに配向する必要がある。
【００７９】
更に別の実施例では、図１３及び図１４の実施例において、複屈折板３４，３５をそれぞれ上下逆向きにし、かつそれらに貼り付けた楔状ガラス板７８，７９同士を対向させて配置することができる。また、これら様々な構成のバビネソレイユ位相板は、図３乃至図５、図７乃至図９の各実施例についても、同様に適用することができる。
【００８０】
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、上記各波長フィルタは、２段構造に又は４段以上の多段構造に構成することができる。また、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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（Ａ）図は、本発明による波長可変フィルタの第１実施例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図は光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図は入射側の端面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）図はそれぞれ第１実施例の透過特性を示す線図。
【図３】（Ａ）図は、第１実施例の変形例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図は光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図は入射側の端面図。
【図４】（Ａ）図は、第１実施例の別の変形例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図は光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図は入射側の端面図。
【図５】（Ａ）図は、第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図は光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図は入射側の端面図。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）図はそれぞれ図５の実施例の透過特性を示す線図。
【図７】（Ａ）図は、第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図はその光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図はその入射側の端面図。
【図８】（Ａ）図は、第１実施例の更に別の変形例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図は光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図は入射側の端面図。
【図９】（Ａ）図は、本発明による波長可変フィルタの第２実施例を概略的に示す平面図、（Ｂ）図はその光の進行方向に沿って示す側面図、（Ｃ）図はその入射側の端面図。
【図１０】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１１】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の更に別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１２】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の更に別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１３】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の更に別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１４】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の更に別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１５】（Ａ）図は、バビネソレイユ位相板の更に別の構成を示す側面図、（Ｂ）図はその平面図。
【図１６】リオフィルタの基本的構成を示す図。
【図１７】液晶セルを用いた従来例の構成図。
【図１８】液晶セルを用いた別の従来例の構成図。
【符号の説明】
【００８２】
１…リオフィルタ、２ａ〜２ｄ，１２ａ〜１２ｄ，２２ａ〜２２ｄ…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…液晶セル、２１…波長可変フィルタ、２４ａ〜２４ｃ…位相差フィルム、３１，３１１〜３１６，６１…波長可変フィルタ、３２，３２１〜３２６，３３，６２，６３…バビネソレイユ位相板、３４〜３７，６４〜６７…楔状複屈折板、３４１，３６１，６４１，６６１…楔板、３４２，３６２，６４２，６６２…平行平板、３８，３８１，６８…入射側偏光子、３９，３９１，６９…出射側偏光子、４０，７０…内側反射膜、４１，７１…接着剤、４２〜４４，４２１〜４４１，５０〜５２，７２…第１外側偏光子、４５，４５１，５３，５４，７３…第１外側反射膜、４６〜４８，４６１〜４８１，５５〜５７，７５…第２外側偏光子、４９，４９１，５８，５９，７６…第２外側反射膜、７４，７７…垂直反射膜、７８，７９…楔状ガラス板。
【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】
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【図１８】
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