CN101681033B - 可调谐滤光器、光源装置及光谱分布测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调谐滤光器，其具备：偏振光分支元件，其将输入光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光；波长色散型分光元件，其将由偏振光分支元件分支了的2个直线偏振光与2个直线偏振光对应地分支为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像；反射型空间调制元件，其对于2个光谱像相互独立地将各波段的直线偏振光调制而反射，通过将由反射型空间调制元件反射的调制光再输入波长色散型分光元件及偏振光分支元件，分支地输出调制光中的由反射型空间调制元件调制了的波段的输出光和未被调制的波段的输出光，朝向偏振光分支元件的输入光及再输入光、以及朝向波长色散型分光元件的输入光及再输入光为平行光束。

Description

可调谐滤光器、光源装置及光谱分布测定装置

技术领域

本发明涉及可调谐滤光器、光源装置及光谱分布测定装置。本发明尤其涉及对各波段的直线偏振光进行调制而获得规定的光谱分布的可调谐滤光器、光源装置及光谱分布测定装置。本申请与下述的日本申请相关。对于利用文献的参照而确认纳入的指定国，将下述的申请中所记载的内容利用参照纳入到本申请，作为本申请的一部分。

1.日本特愿2007-5557      申请日2007年1月15日

2.日本特愿2007-144429    申请日2007年5月31日

背景技术

现有对连续光谱光施加分光调制、变换为具有规定光谱的光而输出的任意光谱产生光源(例如参照专利文献1)。该光源在由内置分光器形成的发光源光谱像位置上，设置偏振片和针对具有透过型液晶元件阵列的光束透过率的空间调制元件，在使分光特性调制后再次利用内置分光器进行波长合波，作为具有规定的光谱的光输出。另外，作为其他的光源装置，有将空间调制元件设为反射型的装置(例如参照专利文献2)。

另一方面，近年来超连续光谱(supercontinuum)光源开始在实际应用中使用(例如参照非专利文献1)。超连续光谱光源是具有连续光谱的白色光源，然而具有如下的以往的灯光源中所没有的特征，即，在几何光学上可以看成点光源，并且输出光中所含的任意的单波长光具有长的相干长度。

专利文献1：日本特开平11-101944号公报

专利文献2：日本特开2005-115377号公报

非专利文献1：Slicing the supercontinuum radiation generatedin photonic crystal fiber using an all-fiber chirped-pulseamplification system：OPTICS EXPRESS Vol.13，No.17

但是，专利文献1的光源中，由于仅使用输入光中的一个方向的直线偏振光，因此即使使用上述非专利文献1的光源，相对于输入光来说，输出光的能量效率也有可能变低。另外，专利文献2的光源中，由于会聚发散光束穿过相邻地配置于液晶元件中的偏光元件内，因此如果不使光束NA足够小，则偏光状态就会紊乱，成为无法正确地反映空间调制元件中的调制的输出光。

发明内容

所以，本发明的目的在于，提供可以解决上述问题的可调谐滤光器、光源装置及光谱分布测定装置。该目的可以利用独立权利要求中记载的特征的组合来达成。另外，从属权利要求规定本发明的更为有利的具体例。

根据本发明的第一方式，可以提供一种可调谐滤光器，具备：偏振光分支元件，其将输入光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光；波长色散型分光元件，其将由偏振光分支元件分支后的2个直线偏振光与2个直线偏振光对应地分支为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像；反射型空间调制元件，其对于2个光谱像相互独立地将各波段的直线偏振光调制并反射，通过将由反射型空间调制元件反射的调制光再输入到波长色散型分光元件及偏振光分支元件，分支地输出调制光中的由反射型空间调制元件调制后的波段的输出光、和未被调制的波段的输出光，朝向偏振光分支元件的输入光及再输入光、以及朝向波长色散型分光元件的输入光及再输入光为平行光束。

根据本发明的第二方式，可以提供一种光源装置，其具备上述可调谐滤光器和向可调谐滤光器输入平行光的光源部。

根据本发明的第三方式，可以提供一种光谱分布测定装置，其具备上述可调谐滤光器、测定来自可调谐滤光器的输出光的光量测定部，基于由反射型空间调制元件调制后的波段、和由光量测定部测定的输出光的强度，来测定输入到可调谐滤光器的输入光的光谱分布。

根据本发明的第四方式，可以提供一种可调谐滤光器，具备：第一偏振光分支元件，其将输入光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光；第一波长色散型分光元件，其将由第一偏振光分支元件分支后的2个直线偏振光与2个直线偏振光对应地分光为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像；透过型空间调制元件，其对于2个光谱像相互独立地将各波段的直线偏振光调制而透过；第二波长色散型分光元件，其与第一波长色散型分光元件共轭地配置，将来自透过型空间调制元件的2个光谱像分别聚光为2个光束；第二偏振光分支元件，其与第一偏振光分支元件共轭地配置，对于来自第二波长色散型分光元件的2个光束，分支地输出由透过型空间调制元件调制了的波段的输出光、和未被调制的波段的输出光，朝向第一偏振光分支元件、第一波长色散型分光元件、第二波长色散型分光元件及第二偏振光分支元件的输入光为平行光束。

根据本发明的第五方式，可以提供一种光源装置，其具备上述可调谐滤光器、向可调谐滤光器输入平行光的光源部。

根据本发明的第六方式，可以提供一种光谱分布测定装置，其具备上述可调谐滤光器、测定来自可调谐滤光器的输出光的光量测定部，基于由透过型空间调制元件调制后的波段、和由光量测定部测定的输出光的强度，来测定输入到可调谐滤光器的输入光的光谱分布。

而且，上述的发明的概要并未列举出本发明的全部必要的特征，这些特征组的变形也应当形成发明。

发明效果

由于分别向偏振光分支元件及波长色散型分光元件输入及再输入的光为平行光束，因此就可以抑制穿过这些偏振光分支元件及波长色散型分光元件的过程中的偏光状态调制的局部性(locality)。由此，就可以得到更为正确地反映了反射型空间调制元件及透过型空间调制元件中的调制的输出光。

附图说明

图1是表示发明的实施方式的一例的可调谐滤光器100的概要的图。

图2是表示作为实施方式的一例的光源装置10的概要的图。

图3是表示作为实施方式的一例的光谱分布测定装置20的概要的图。

图4是表示作为实施方式的其他例子的光源装置12的概要的图。

图5是将第一液晶元件阵列152局部放大表示的概略图。

图6表示在输入输出狭缝142的后侧设置了预倾角修正波长板158的例子。

图中标号说明：

10-光源装置，12-光源装置，20-光谱分布测定装置，30-光源部，32-中继光学系统，34-折射镜，36-光源部，40-光量测定部，42-输出光学系统，50-测定对象，60-光源部，62-反射镜，70-行进方向，72-振动方向，80-输入光，82-输出光，84-输出光，100-可调谐滤光器，102-可调谐滤光器，110-第一光学系统，120-第一偏振光分支元件，130-第二光学系统，132-预倾角修正波长板，136-第一光学系统，140-分光部，142-输入输出狭缝，144-准直器，146-波长色散型分光元件，148-照相机光学系统，150-反射型空间调制元件，152-第一液晶元件阵列，154-第二液晶元件阵列，156-调制元件驱动器，158-预倾角修正波长板，160-第三光学系统，162-第二偏振光分支元件，164-针孔，166-第二光学系统，170-运算部，180-液晶部，182-反射镜。

具体实施方式

以下，利用发明的实施方式对本发明进行说明，然而以下的实施方式并非限定权利要求书有关的发明，另外，实施方式中所说明的特征的全部组合对发明的解决途径来说不一定是必须的。

图1是表示作为发明的实施方式的一例的可调谐滤光器100的概要的图。可调谐滤光器100对由光源部30等输入的具有光谱宽度的输入光进行调制，输出具有规定的光谱分布的输出光。图1的可调谐滤光器100具有第一光学系统110、第一偏振光分支元件120、第二光学系统130、分光部140、反射型空间调制元件150、调制元件驱动器156、第三光学系统160及第二偏振光分支元件162。

由光源部30或其他的光学系统等入射的输入光80射入到可调谐滤光器100的第一光学系统110，变换为平行于光轴的平行光束，垂直地输入到第一偏振光分支元件120。第一偏振光分支元件120将该光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光。即，第一偏振光分支元件120例如在图1中沿上下方向分离出P偏振光和S偏振光的行进方向。第一偏振光分支元件120的一例为渥拉斯顿棱镜。通过使用渥拉斯顿棱镜作为第一偏振光分支元件120，就可以得到与薄膜型偏振光束分离器及偏振光滤光器相比更高的消光比。图1中，将光的行进方向70用箭头表示，并且以第一偏振光分支元件120的输入输出面作为基准，对于P偏振光，将振动方向72用双箭头表示，对于S偏振光，将振动方向72用黑圆点表示。

从第一偏振光分支元件120射出的平行光束的P偏振光和S偏振光分别输入到第二光学系统130，变换为主光线平行于光轴的会聚光。在第二光学系统130中射出的光输入到预倾角修正波长板132，在这里被补偿一半反射型空间调制元件150的预倾角相位。

这里，通过按照使第二光学系统130的前侧焦平面与第一偏振光分支元件120的偏振光分离点一致的方式来配置彼此，第二光学系统130就成为射出侧远心的光学系统。这样，从第二光学系统130射出的P偏振光及S偏振光的主光线就分别垂直地射入到预倾角修正波长板132。由此，就可以防止预倾角修正波长板132的延迟量随着光束穿过角度而变动。此外，在图1所示的方式中，第一偏振光分支元件120中，向与第二光学系统130的光轴一致的位置输入了输入光。

从预倾角修正波长板132射出的2个光被输入到分光部140。分光部140具有输入输出狭缝142、准直器144、波长色散型分光元件146及照相机光学系统148，针对这2个光与2个光对应地分光为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像。这里，输入输出狭缝142配置于第二光学系统130的后侧焦平面上。另外，输入输出狭缝142和波长色散型分光元件146分别配置于准直器144的前侧焦点、后侧焦点位置。

在分光部140中，首先，从预倾角修正波长板132射出的光向输入输出狭缝142会聚。输入输出狭缝142在波长色散型分光元件146的分光方向上细，在与之成直角的方向上长。透过了输入输出狭缝142的2个光利用准直器144成为平行光束，输入到波长色散型分光元件146。这2个光分别由波长色散型分光元件146基于波长分光为就一个方向而言(图中为与纸面正交的方向)在空间上具有展宽的光谱像。

反射型空间调制元件150具有第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154，相对于上述2个光谱像相互独立地将各波段的直线偏振光调制而反射。这里，波长色散型分光元件146与第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154分别配置于照相机光学系统148的前侧焦点位置、后侧焦点位置。另外，第一液晶元件阵列152由沿垂直于图1的纸面的方向排列配置的多个液晶元件形成。第二液晶元件阵列154也相同，由沿垂直于图1的纸面的方向排列配置的多个液晶元件形成。此外，第一液晶元件阵列152与第二液晶元件阵列154沿与多个液晶元件所排列的方向正交的方向排列配置。

由上述波长色散型分光元件146分光的2个光谱像利用照相机光学系统148在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154上成像。即，在第一液晶元件阵列152上，沿其阵列方向形成S偏振光的光谱像，在第二液晶元件阵列154上，沿其阵列方向形成P偏振光的光谱像。该情况下，由于照相机光学系统148是射出侧远心的，因此2个光谱像的主光线相对于第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154分别垂直地射入。另外，由于没有与波长对应的入射角度的变动，因此就会防止由第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的液晶元件赋予的延迟随着光束穿过角度而变动，从而成为正确的像。

调制元件驱动器156通过相互独立地调整分别施加在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的多个液晶元件上的电压，来调节各液晶元件的延迟。这样，就可以对射入各液晶元件的每条光改变从第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154中反射而反向地循着入射过来的路径返回的光束的偏振光的状态(一般来说是变为椭圆偏振光)。该情况下，由于朝向第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的输入光是与波长对应地沿多个液晶元件所排列的方向展宽的光谱像，因此通过调整与入射的光的波长对应的液晶元件的延迟，就可以对每个波长将光的偏光状态调制。另外，由于第一液晶元件阵列152与第二液晶元件阵列154相互独立地动作，因此在光学系统中存在偏光特性的情况下，还可以对其进行补偿。

通过将由反射型空间调制元件150反射的调制光再输入到分光部140及第一偏振光分支元件120，就可以分支地输出调制光中的由反射型空间调制元件150将偏光方向调制后的波段的输出光、和未被调制的波段的输出光。更具体来说如下所示。

首先，将由第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154调制而反射后的2个光谱像分别利用照相机光学系统148再输入波长色散型分光元件146，在波长色散型分光元件146中，依波长分散了的光谱像分别会聚为对应的2个平行光束。这里，来自一方的光谱像的聚光对应于在第一偏振光分支元件120中分离的S偏振光，该聚光对于未由第一液晶元件阵列152将偏光方向调制的波长成分具有S偏振光，对于由第一液晶元件阵列152将偏光方向调制了的波长成分具有P偏振光。同样地，来自另一方的光谱像的聚光对应于在第一偏振光分支元件120中分离的P偏振光，该聚光对于未由第二液晶元件阵列154将偏光方向调制的波长成分具有P偏振光，对于由第二液晶元件阵列154将偏光方向调制后的波长成分具有S偏振光。其中，为了简化说明，忽略了由预倾角修正波长板132造成的微小的延迟效应。

此外，由波长色散型分光元件146会聚的2个光束被利用准直器144分别聚光在输入输出狭缝142上，透过输入输出狭缝142，穿过预倾角修正波长板132，再输入到第二光学系统130。再输入到第二光学系统130的2个光束成为平行光束，再输入到第一偏振光分支元件120。图1所示的实施方式中，2个光束向第一偏振光分支元件120再输入时的第一偏振光分支元件120的端面上的位置与从第一偏振光分支元件120中分支地射出的2个直线偏振光的射出位置分别一致。

再输入到第一偏振光分支元件120的2个平行光束成为3条光束而输出。即，未利用第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154接受偏光方向的调制的P偏光的波长成分及S偏光的波长成分由第一偏振光分支元件120集中为一条光束，成为向入射过来的方向返回的输出光82。与之不同，对于利用朝向第一偏振光分支元件120的最初的输入分离出的P偏振光当中的、在第二液晶元件阵列154中接受偏光方向的调制而变换为S偏振光的波长成分、以及利用朝向第一偏振光分支元件120的最初的输入分离出的S偏振光当中的、接受偏光方向的调制而变换为P偏振光的波长成分，利用第一偏振光分支元件120进一步弯曲光路，如图1所示地分别向外侧展宽地行进。

此外，向外侧展宽地行进的P偏振光及S偏振光分别被第一光学系统110聚光后，由第三光学系统160变为平行光束，输入第二偏振光分支元件162。第三光学系统160将该P偏振光和S偏振光集中为一条光而输出了输出光84。图1所示的例子中，第一光学系统110和第三光学系统160形成远焦的光学系统。

以上，由于在可调谐滤光器100中，从第二偏振光分支元件162中输出的输出光84的光谱随着利用第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154受到的延迟而变化，因此就可以利用调制元件驱动器156的输出，使该光谱分布变化，起到作为可调谐滤光器的作用。而且，图1中，分光部140和反射型空间调制元件150形成使用了液晶空间调制元件的零色散型分光器。

另外，按照使第一偏振光分支元件120的偏振光分离点、波长色散型分光元件146的波长分解点及第二偏振光分支元件162的偏振光合波点大致上形成共轭关系的方式，来配置彼此。这样，就可以使穿过第一偏振光分支元件120、波长色散型分光元件146及第二偏振光分支元件162的光束截面积最小而减小昂贵的元件的大小。此外，由于朝向第一偏振光分支元件120的输入光及再输入光、以及朝向波长色散型分光元件146的输入光及再输入光为平行光束，因此就可以抑制穿过这些第一偏振光分支元件120及波长色散型分光元件146的过程中的偏光状态调制的局部性。

图2是表示作为本实施方式的一例的光源装置10的概要的图。以下的图中，对于与图1所示的构成要素相同的构成要素，赋予相同的符号而省略其说明。图2所示的光源装置10在图1所示的可调谐滤光器100中设置了光源部30、中继光学系统32及折射镜34，在这一点上与图1所示的可调谐滤光器100不同。

光源部30是具有连续光谱的白色光源，从光源部30中射出的白色光经由中继光学系统32被折射镜34折射，输入到可调谐滤光器100。此时，通过调整中继光学系统32，透过了第一光学系统110的光束就会成为平行于光轴的平行光束。该光源装置10输出来自第二偏振光分支元件162的输出光84。如前所述，由于利用调制元件驱动器156的输出可以使来自第二偏振光分支元件162的输出光84的光谱分布变化，因此该光源装置10可以作为可变光谱光源装置使用。而且，光源部30只要是具有连续光谱的光源，则不限于可见频域白色光源。

图3是表示作为实施方式的一例的光谱分布测定装置20的概要的图。图3所示的光谱分布测定装置20除了图1所示的可调谐滤光器100以外，还具有中继光学系统32、折射镜34、输出光学系统42、光量测定部40及运算部170。由于光谱分布测定装置20的其他的部分的构成与图1所示的可调谐滤光器100相同，因此省略相同构成的部分的说明，仅对不同的部分进行说明。

从物体(OBJECT)等测定对象50中发出的输入光80经由中继光学系统32被折射镜34折射，射入到可调谐滤光器100。此时，通过调整中继光学系统32，透过了第一光学系统110的光束就会成为平行于光轴的平行光束。来自第二偏振光分支元件162的输出光84被输出光学系统42向光量测定部40聚光，由光量测定部40测定输出光84的强度。

这里，利用调制元件驱动器156，对第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的各液晶元件施加规定量的延迟，利用光量测定部40测定此时的来自第二偏振光分支元件162的输出光84。通过改变施加在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的各液晶元件上的延迟而重复该操作，利用运算部70运算由反射型空间调制元件150调制了的波段的延迟的量和来自第二偏振光分支元件162的输出光84的关系，就可以测定从测定对象50中发出的光的光谱分布。这被称作多元(multiplex)分光法，阿达玛(hadamard)变换分光法是代表例。

另外，例如如果在对应于某个波长的第一液晶元件阵列152的一个液晶元件中，按照使入射的P偏振光的全部(或规定％)变为S偏振光的方式施加调制，在与该波长对应的第二液晶元件阵列154的一个液晶元件中，按照使入射的S偏振光的全部(或上述的规定％)变为P偏振光的方式施加调制，对于其他的波长不施加调制，则只有施加了调制的波长的光被光量测定部40检测出。如果依次改变施加调制的波长而进行该测定，则可以测定入射光的光谱分布。该光谱分布测定装置20没有机械的可动部，机构十分简单。

虽然在以上的说明中，使用了渥拉斯顿棱镜，然而使用将渥拉斯顿棱镜改良后的Normarski棱镜也可以获得相同的效果。

另外，虽然在上述说明中，使用了反射型空间调制元件150，然而也可以使用透过型的空间调制元件。该情况下，取代图1的反射型空间调制元件150，配置对于2个光谱像相互独立地将各波段的直线偏振光调制而透过的透过型空间调制元件，并且将与分光部140相同的构成与该分光部140共轭地配置，将与第一偏振光分支元件120相同的构成与该第一偏振光分支元件120共轭地配置。该情况下，也是将朝向分光部140的波长色散型分光元件146及与之共轭地配置的波长色散型分光元件的输入光变为平行光束。这样，就可以得到更为正确地反映了透过型空间调制元件中的调制的输出光。

图4是表示作为实施方式的其他例子的光源装置12的概要的图。图4的光源装置12具备光源部60、反射镜62及可调谐滤光器102。另外，可调谐滤光器102具有第一偏振光分支元件120、第一光学系统136、分光部140、反射型空间调制元件150、调制元件驱动器156、第二光学系统166及针孔164。

图4的光源部60是具有如下特征的超连续光谱光源，即，可以在几何光学上大致上看成点光源，而且是连续光谱光源。从光源部60中输出的平行光束B1包含具有相互正交的2个振动方向的P偏振光及S偏振光，被反射镜62改变方向，射入到第一偏振光分支元件120。这里，根据配置上的必要性，无论是设置还是不设置反射镜62都可以。而且，图4中，附加在光线上的双向箭头和黑圆点分别表示相互正交的偏振光的振动方向。同时记载有这两个的光线表示兼具双方的偏振光成分的光线。

第一偏振光分支元件120将输入光作为具有相互正交的2个直线偏振光成分的输出光分支输出。第一偏振光分支元件120的一例是利用方解石等双折射晶体形成的渥拉斯顿棱镜，可以获得高消光比(例如100000∶1左右)。也可以取代渥拉斯顿棱镜，而使用诺曼尔斯基(Normarski)棱镜等。而且，将第一偏振光分支元件120略为倾斜地设置，以使表面反射光束不会回到光源部60之中的光源点。

另外，平行光束B1被输入到偏离第一光学系统136等光学系统的光轴的位置。图4所示的方式中，平行光束B1被输入到如下的位置，即，处于包含由第一偏振光分支元件120分支的2个直线偏振光的主光轴的面内，且沿与上述光轴正交的方向偏移(向图中的上方偏移的位置)。

平行光束B1由第一偏振光分支元件120作为相互正交的不同偏振光成分分解为光束B2和B3，形成规定的角度地沿不同方向行进。然后，由具有正的放大率的第一光学系统136将这些光束B2、B3分别大致上聚光为点像。这里，最好使在第一偏振光分支元件120内产生的光束B2和B 3的分支点、与第一光学系统136的焦平面尽可能一致。通过如此操作，穿过第一光学系统136后的光束B2和B3的2个主光线就会平行。

从第一光学系统136射出的2个光被输入到分光部140。分光部140具有输入输出狭缝142、准直器144、波长色散型分光元件146及照相机光学系统148，将这2个光分光为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像。

在第一光学系统136的点像位置，设置输入输出狭缝142。由于在光源部60为超连续光谱光源、激光源的情况下，可以大致上以点状聚光，因此也可以没有输入输出狭缝142，然而最好防止多余的光混入分光部140的内部。分光部140的一例是波长色散型。图4所示的例子是波长色散型分光器。另外，波长色散型分光元件146的一例是光栅，然而可以取代光栅而适当地使用棱镜等波长分散元件。

准直器144配置于输入输出狭缝142与波长色散型分光元件146之间。该情况下，最好使准直器144的前侧焦点位置与第一光学系统的后侧焦点位置一致地配置。这样，射入到准直器144的2个光束就分别成为平行光束，而被输入到波长色散型分光元件146。由此就可以抑制穿过波长色散型分光元件146的过程中的偏光状态调制的局部性。

由分光部140形成的2个光谱像成为2个近似平行地排列的线形状。按照相对于各个线状光谱像位置对应1个第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的方式，设置采用了2列阵列构成的反射型空间调制元件150。作为反射型空间调制元件150，例如可以使用反射型液晶元件。在反射型空间调制元件150上连接着空间调制元件驱动器156，控制对各液晶元件的施加电压。虽然并未图示对调制元件驱动器156的控制信号，然而是由外部的个人电脑等控制装置提供的。

分光部140的光学系统最好设置为，射入到反射型空间调制元件150的各液晶元件的2个光谱像的各波长要素光束的主光线尽可能平行地排列。这可以通过将波长色散型分光元件146上的各波长的主光线的分支点配置于照相机光学系统148的前焦平面上，或者配置于其附近来实现。这样，就可以将朝向排列于平面上的第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的入射角度条件统一，可以抑制由入射角度的偏差造成的延迟特性的偏差。另外，可以将杂散光的方向统一，可以使杂散光的处理容易。另外，最好在照相机光学系统148的后焦平面上配置反射型空间调制元件150。

另一方面，上述2个光谱像的主光线在与第一液晶元件阵列152(及第二液晶元件阵列154)的多个液晶元件的排列方向正交的面内，相对于第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154以并非0度的入射角倾斜地入射。这样，射入到第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的2个光谱像的主光线、在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154中反射的2个光谱像的主光线就经不同的光路前进。

在反射型空间调制元件150的光输入输出面上粘接着预倾角修正波长板158。预倾角修正波长板158也被称作延迟补偿板，将在液晶元件中轻微地残存的初期延迟、以及有可能以第一偏振光分支元件120与反射型空间调制元件150之间的光学系统为原因而产生的延迟抵消。此时由于粘接面中的反射光有可能成为杂散光，因此注意使之达到规定的值以下。也可以在粘接面上也安装防反射膜。该情况下，虽然可以相对于第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154准备1个预倾角修正波长板158，然而也可以相对于分支为2个的直线偏振光光束路径分别准备最佳化了的2片预倾角修正波长板158，将其分别贴附在相应的第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154上。

在经反射型空间调制元件150反射光谱像的分光光束的情况下，随着独立地施加在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的各个液晶元件上的电压而产生延迟。所以，由反射型空间调制元件150反射后的分光光束的偏光状态一般来说为椭圆偏振光。通过利用反射型空间调制元件150，使光谱像的每个波长要素独立地产生规定的延迟而椭圆偏振光化，在再穿过第一偏振光分支元件120时，就会使之产生分光衰减作用，对于输出光而言使之具有规定的光谱特性。

而且，光束B2、B3的偏光状态在射入到波长色散型分光元件146时，以及在由反射型空间调制元件150反射后再射入到波长色散型分光元件146时，是大不相同的。在波长色散型分光元件146的分光透过特性中通常来说具有偏振光依赖性，尤其是在光栅的情况下会明显地显现。在想要消除该波长色散型分光元件146的分光特性偏振光依赖性特性时，只要使光束B4和B5再穿过第一偏振光分支元件120时的由第一偏振光分支元件120所致的分光衰减量中具有差异，以抵消波长色散型分光元件146的分光特性偏振光依赖性即可。这一点只要如下操作即可实现，即，通过对光束B4和B5使用不同的预倾角修正波长板158，而对光束B4和B5在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154之间以规定的量附加不同的延迟量。

经反射型空间调制元件150反射的光束在波长色散型分光元件146中反向前进中，受到波长合波作用，恢复为2个白色光束B4和B5。此后在输入输出狭缝142上，聚光在与输入时相同的位置。

将如下的平面称作输入输出狭缝面，即，与包含连结在输入输出狭缝142的开口上产生的2个光点的中心的直线、聚光在这2个光点上的光束(聚光光束)的主光线的平面垂直，且包含上述2个光点中心的平面。在光束B2、B3的主光线射入到输入输出狭缝142的各个光点时，按照使各条主光线相对于输入输出狭缝面的法线形成比由上述聚光光束的聚光NA决定的角度更大的角度地入射的方式，倾斜光束B2、B3的主光线的入射角度。通过如此设置，从输入输出狭缝142到反射型空间调制元件150的光束B2、B3；与由反射型空间调制元件150反射后回到输入输出狭缝142的光束B4、B5就会在输入输出狭缝142的附近及反射型空间调制元件150的反射点附近以外分离。这可以从输入输出狭缝142和反射型空间调制元件150的反射面被设为共轭看出。而且，穿过液晶元件内的光线的角度分布越小越好，该情况下由于入射光束和反射光束的角度也是越小越好，因此通过将聚光光束NA设定得足够小，将光束入射倾角也限制得尽可能小，就可以减少光线角度分布的弊病。

从输入输出狭缝142输出的光束被第一光学系统136准直后，再输入到第一偏振光分支元件120。该情况下，在第一偏振光分支元件120中，在与输入光被分支为2个直线偏振光的光束B2、B3而输出的位置在空间上不同的位置，使调制光的2个光束B4、B5再输入。

该情况下，通过如前所述地使第一光学系统136的焦平面与第一偏振光分支元件120的偏振光分支点吻合，射入到输入输出狭缝142的2个光束B2、B3的主光线就会相互平行，从输入输出狭缝142射出的2个光束B4、B5的主光线也会相互平行。另外，在与受到第一光学系统136的准直作用同时，2个光束B4、B5在第一偏振光分支元件120内相交。此时，如前所述，由于光束B2、B3与光束B4、B5被分离，因此光束B4、B5射入第一偏振光分支元件120的位置与光束B2、B3射入的位置成为不同的位置。

返回第一偏振光分支元件120的2个白色光束B4、B5根据偏光成分可以分为：向与从光源部60发出的光束B1最初射入到第一偏振光分支元件120的方向平行的方向偏转的成分、未受到偏转作用而穿过的成分。受到偏转作用的成分的返回的2个白色光束各自的成分基本上重合，大致上成为1条光束从第一偏振光分支元件120中射出。将其称作输出光束B8。后者的未受到偏转作用的偏光成分光在穿过偏振光分支元件后，沿不同的2个方向行进。将它们称作废弃光束B6、B7。此时，如前所述，由于光束B4、B5射入到第一偏振光分支元件120的位置与光束B2、B3射入的位置成为不同的位置，因此可以避免穿过了第一偏振光分支元件120的输出光束B8直接回到光源部60，从而可以避免光源部60的动作变得不稳定。

沿着光路在第一偏振光分支元件120之后，设置具有正的放大率的第二光学系统166，特意地使输出光束B8聚光。废弃光束B6、B7无论是射入第二光学系统166还是不射入都没有关系。通过在输出光束B8的聚光点设置针孔164，仅使输出光束B8穿过，而得到具有规定的光谱的光束。

而且，也可以代替设置第二光学系统166及针孔164，而是简单地设置仅使输出光束B8穿过的开口。该情况下，与设置了第二光学系统166及针孔164的情况相比，在所取出的光束中多少混有杂散光，然而只要它不成为问题，则利用此种构成，也可以得到具有规定的光谱的光束。

另外，在图4所示的实施方式中，平行光束B1被输入如下的位置，即，处于包含由第一偏振光分支元件120分支的2个直线偏振光的主光轴的面内，且向与上述光轴正交的方向偏移的位置(向图中的上方偏移的位置)，并且由此使输出光束B8在包含由第一偏振光分支元件120分支的2个直线偏振光的主光轴的面内且在与上述光轴正交的方向上与平行光束B1并排(沿图中的上下并排)。但是，平行光束B1与平行光束B1的位置关系并不限定于此。作为其他的例子，平行光束B1也可以输入如下的位置，即，在包含由第一偏振光分支元件120分支的2个直线偏振光的主光轴的面的法线方向上偏离光轴的位置(向图4的纸面的近前侧或里侧偏移的位置)。这样，输出光束B8就在包含由第一偏振光分支元件120分支的2个直线偏振光的主光轴的面的法线方向上与平行光束B1并排(与图4的纸面的近前侧和里侧并排)。

图5是将第一液晶元件阵列152局部放大表示的概略图。如图5(a)所示，第一液晶元件阵列152依次具有预倾角修正波长板158、液晶部180及反射镜182。

图5的第一液晶元件阵列152被如下所示地确定位置，即，在设于其内部的反射镜182的反射镜面上，在规定的波长范围中没有遗留地形成上述光谱像并且被反射。所以，光束B2和B3被反射而回到分光部140的内部。而且，由于第二液晶元件阵列154的构成也与第一液晶元件阵列152的构成相同，因此省略说明。

此外，对将由在光学元件的表面产生的反射光引起的杂散光从输出光中分离的方法进行说明。预倾角修正波长板158是基于如前所述的理由设置的，而在该情况下，在预倾角修正波长板158的表面，产生光的反射，它会成为杂散光。为了将该杂散光分离，最好增大预倾角修正波长板158的厚度。

如图5(a)所示，朝向第一液晶元件阵列152的入射光束穿过预倾角修正波长板158、液晶部180，在反射镜182的表面形成光点S，在反射镜182的表面反射，成为反射光返回而形成输出光。另一方面，该入射光束的一部分在预倾角修正波长板158的表面反射，成为反射光返回而形成杂散光。所以，只要将在预倾角修正波长板158的表面反射的反射光与在反射镜182的表面反射的反射光分离即可。

为此，只要将预倾角修正波长板158的厚度加大，以使将在预倾角修正波长板158的表面的反射光束向反射镜182的表面投影的截面S1、与上述光点S如图5(b)所示地分离即可。通过如此设置，就可以利用设于与反射镜182的表面共轭的位置的针孔164，如图4所示地仅使输出光束B8穿过，遮断预倾角修正波长板158的表面反射光束，对于减少杂散光来说是有效的。

而且，图5中省略了液晶的内部结构图示，作为液晶部180图示。另外在未在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154上粘接预倾角修正波长板158的情况下，只要将图5的预倾角修正波长板158替换为第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的外罩玻璃来看即可。图5中未图示液晶详细结构，在液晶部180中包含外罩玻璃、液晶层等。

图6表示在输入输出狭缝142的后侧设置了预倾角修正波长板158的例子。如图6(a)所示，预倾角修正波长板158也可以不粘接在第一液晶元件阵列152及第二液晶元件阵列154的光输入输出面上，也可以独立地设于输入输出狭缝142的附近。该情况下，入射光聚光在输入输出狭缝面上，形成光点S。另一方面，该入射光的一部分在预倾角修正波长板158的表背面反射，成为反射光返回，形成杂散光。所以，只要将这些反射光从输出光中分离即可。

为此，在将在预倾角修正波长板158的表面反射的反射光向输入输出面上的投影截面设为S1，将在预倾角修正波长板158的背面反射的反射光向输入输出狭缝面上的投影截面设为S2时，只要如图6(b)所示，将S与S1、S与S2分别分离，隔开输入输出狭缝142与预倾角修正波长板158的表面的间隔地设置即可。通过如此设置，利用与输入输出狭缝面共轭的针孔164，如图4所示仅输出光束B8穿过，预倾角修正波长板158的表背面的反射光束被遮断。而且，在输入输出狭缝142的前侧设置了预倾角修正波长板158的情况下，同样的关系也是成立的。

虽然在以上的说明中，作为光源使用了超连续光谱光源，然而在使用其他的激光源的情况下，也可以发挥发明的特征。但是，在使用了超连续光谱光源的情况下，发明特别有效。

以上，根据图1到图6所示的实施方式，使用包含P偏振光和S偏振光双方的输入光的双方的偏振光，可以得到具有规定的光谱分布的输出光。该情况下，通过将P偏振光的各波段和S偏振光的各波段的偏光方向独立地调制，就可以在输出光中对每个波段改变P偏振光和S偏振光的比例。这样，就可以测定光学薄膜等测定对象物的偏光特性。另外，可以独立地补偿P偏振光和S偏振光的光学系统的偏振光依赖性。

另外，由于向第一偏振光分支元件120及波长色散型分光元件146分别输入及再输入的光为平行光束，因此就可以抑制在穿过这些第一偏振光分支元件120及波长色散型分光元件146的过程中的偏光方向的调制。这样，就可以得到更为正确地反映了反射型空间调制元件150中的调制的输出光。

另外，根据图4所示的实施方式，由于在第一偏振光分支元件120中，在与输入光被分支为2个直线偏振光输出的位置在空间上不同的位置，使调制光的2个光束再输入，因此就可以避免再输入第一偏振光分支元件120的光束直接返回光源部60，从而可以避免光源部60的动作变得不稳定。此外，根据图5及图6所示的实施方式，可以减少由光学元件表面反射造成的杂散光，实现高消光比。

以上使用实施方式对本发明进行了说明，然而本发明的技术范围并不限定于上述实施方式中记载的范围。对于本领域技术人员来说，显而易见，可以在上述实施方式中加入多种多样的变更或改良。从技术方案的记载可知，此种加入了变更或改良的方式也可以包含于本发明的技术范围中。

Claims (19)

1.一种可调谐滤光器，其特征在于，

具备：

偏振光分支元件，其将输入光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光；

波长色散型分光元件，其将由所述偏振光分支元件分支后的所述2个直线偏振光与所述2个直线偏振光对应地分支为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像；及

反射型空间调制元件，其针对所述2个光谱像相互独立地对各波段的直线偏振光进行调制并反射，

通过将由所述反射型空间调制元件反射后的调制光再输入到所述波长色散型分光元件及所述偏振光分支元件，从而分支地输出所述调制光中的由所述反射型空间调制元件调制后的波段的输出光和未被调制的波段的输出光，

朝向所述偏振光分支元件的输入光及再输入光、以及朝向所述波长色散型分光元件的输入光及再输入光为平行光束。

2.根据权利要求1所述的可调谐滤光器，其特征在于，还具备：

在所述偏振光分支元件与所述波长色散型分光元件之间，使一方的后侧焦点位置与另一方的前侧焦点位置一致地配置的一对光学系统；及

在所述波长色散型分光元件与所述反射型空间调制元件之间，将所述波长色散型分光元件与所述反射型空间调制元件分别配置于前侧焦平面及后侧焦平面的光学系统。

3.根据权利要求2所述的可调谐滤光器，其特征在于，还具备输入输出狭缝，其配置于所述一对光学系统的所述一方的后侧焦平面上，输入输出所述2个直线偏振光。

4.根据权利要求3所述的可调谐滤光器，其特征在于，将所述偏振光分支元件的偏振光分离点与所述一对光学系统中的所述一方的前侧焦平面一致地配置。

5.根据权利要求4所述的可调谐滤光器，其特征在于，所述2个光谱像的主光线相对于所述反射型空间调制元件垂直地入射。

6.根据权利要求5所述的可调谐滤光器，其特征在于，所述偏振光分支元件为渥拉斯顿棱镜或诺曼尔斯基棱镜中的任一个。

7.根据权利要求1所述的可调谐滤光器，其特征在于，在所述偏振光分支元件中，在空间上与入射光被分支为2个直线偏振光而输出的位置不同的位置，使调制光的2个光束再输入。

8.根据权利要求7所述的可调谐滤光器，其特征在于，还具备：

在所述偏振光分支元件与所述波长色散型分光元件之间，使一方的后侧焦点位置与另一方的前侧焦点位置一致地配置的一对光学系统；及

在所述波长色散型分光元件与所述反射型空间调制元件之间，将所述波长色散型分光元件与所述反射型空间调制元件分别配置于前侧焦平面及后侧焦平面的光学系统。

9.根据权利要求8所述的可调谐滤光器，其特征在于，还具备输入输出狭缝，其配置于所述一对光学系统的所述一方的后侧焦平面上，输入输出所述2个直线偏振光。

10.根据权利要求9所述的可调谐滤光器，其特征在于，将所述偏振光分支元件的偏振光分离点与所述一对光学系统中的所述一方的前侧焦平面一致地配置。

11.根据权利要求10所述的可调谐滤光器，其特征在于，输入输出狭缝面的法线与聚光在所述输入输出狭缝的所述2个直线偏振光的聚光光束的各自的主光线的夹角具有比由所述聚光光束的聚光NA决定的角度大的角度，所述输入输出狭缝面与包含连结所述聚光光束的主光线和所述2个直线偏振光分别聚光的2个光点的中心的直线的平面垂直，并包含连结所述2个光点的中心的直线。

12.根据权利要求11所述的可调谐滤光器，其特征在于，在所述偏振光分支元件中，使输入光输入到自所述一对光学系统的所述一方的光轴偏离的位置。

13.根据权利要求12所述的可调谐滤光器，其特征在于，所述2个光谱像的主光线相对于所述反射型空间调制元件倾斜地入射。

14.根据权利要求13所述的可调谐滤光器，其特征在于，所述偏振光分支元件是渥拉斯顿棱镜或诺曼尔斯基棱镜中的任一种。

15.一种光源装置，其特征在于，具备权利要求1所述的可调谐滤光器、向所述可调谐滤光器输入平行光的光源部。

16.一种光谱分布测定装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的可调谐滤光器、

测定来自所述可调谐滤光器的输出光的光量测定部，

基于由所述反射型空间调制元件调制后的波段和由所述光量测定部测定的输出光的强度，来测定输入到所述可调谐滤光器的输入光的光谱分布。

17.一种可调谐滤光器，具备：

第一偏振光分支元件，其将输入光分支为具有相互正交的振动方向的2个直线偏振光；

第一波长色散型分光元件，其将由所述第一偏振光分支元件分支后的所述2个直线偏振光与所述2个直线偏振光对应地分光为就一个方向而言在空间上具有展宽的2个光谱像；

透过型空间调制元件，其针对所述2个光谱像相互独立地对各波段的直线偏振光进行调制并透过；

第二波长色散型分光元件，其与所述第一波长色散型分光元件共轭地配置，将来自所述透过型空间调制元件的上述2个光谱像分别聚光为2个光束；及

第二偏振光分支元件，其与所述第一偏振光分支元件共轭地配置，对于来自所述第二波长色散型分光元件的2个光束，分支地输出由所述透过型空间调制元件调制后的波段的输出光、和未被调制的波段的输出光，

朝向所述第一偏振光分支元件、所述第一波长色散型分光元件、所述第二波长色散型分光元件及所述第二偏振光分支元件的输入光为平行光束。

18.一种光源装置，其特征在于，具备：

权利要求17所述的可调谐滤光器、

向所述可调谐滤光器输入平行光的光源部。

19.一种光谱分布测定装置，其特征在于，具备：

权利要求17所述的可调谐滤光器、

测定来自所述可调谐滤光器的输出光的光量测定部，

基于由所述透过型空间调制元件调制后的波段和由所述光量测定部测定的输出光的强度，来测定输入到所述可调谐滤光器的输入光的光谱分布。

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