CN102713543A - 分光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于不会使装置大型化而且容易扩大选择波长的可变范围。本发明的分光装置（1）具备使来自光源（3）的光（L2）在对应于光（L2）的入射角的波长范围内选择性地透过的四个带通滤波器（11a～11d）、和在主面（10a）上立设有带通滤波器（11a～11d）且能够沿着主面（10a）在旋转中心（C1）的周围旋转的平板状的旋转台（10），四个带通滤波器（11a～11d）分别配置成光入射面（12）或光射出面（13）相对于连结旋转台（10）的主面（10a）上的旋转中心（C1）与主面（10a）上的该带通滤波器（11a～11d）的中心点（15a～15d）的线倾斜。

Description

分光装置
技术领域
本发明涉及选择规定波长带的光的分光装置，特别是涉及内置介电体薄膜干涉滤波器的分光装置。
背景技术
一直以来，已知有利用交替地层叠折射率不同的介电体薄膜，且由具有中间的折射率的介电体薄膜形成该中间的空穴（cavity）层的干涉滤波器的分光装置（参照下述专利文献1）。该分光装置具有可自由旋转地设置的干涉滤波器，在使平行光线入射到干涉滤波器时，改变相对于干涉滤波器的入射角，从而连续性地改变透过波长。
作为具有相同的构成的装置，已知有使设有介电体多层膜滤波器的旋转台（table）旋转，从而控制相对于介电体多层膜滤波器的平行光的入射角度，从而实现对应于入射角度的波长可变性的波长可变滤波器（参照下述专利文献2）。该波长可变滤波器采用在旋转台上旋转对称地配置有四个滤波器的构成，从而实现具有更宽的波长范围的透过光的输出。
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-22034号公报
专利文献2：日本特开2004-184674号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可是，在上述的专利文献2所记载的具备多个滤波器的波长可变滤波器中，具有因旋转台的旋转时的多个滤波器之间的干涉而不能宽地取得透过波长的可变范围的趋势。这是起因于如果要较大地取得对某个滤波器的入射角，则入射光容易与其它的滤波器产生干涉，因此相对于各个滤波器的入射角的范围受到限制。
因此，本发明是有鉴于上述的课题而完成的发明，其目的在于提供一种不会使装置大型化而且能够容易地扩大选择波长的可变范围的分光装置。
解决课题的技术手段
为了解决上述课题，本发明的分光装置是具备使来自光源的光在对应于光的入射角的波长范围内选择性地透过的n个（n为3以上的整数）介电体薄膜干涉滤波器、和在主面上立设有介电体薄膜干涉滤波器且能够沿着主面在规定点的周围旋转的平板状的旋转支撑构件的分光装置，n个介电体薄膜干涉滤波器分别配置成光入射侧或光射出侧的端面相对于连结旋转支撑构件的主面上的规定点与主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线倾斜。另外，所谓“介电体薄膜干涉滤波器”，是指对应于向滤波器的入射角度而使呈现滤波器的性能的中心波长产生偏移的滤波器。
根据这样的分光装置，光从光源沿着旋转支撑构件的主面入射，该光在对应于向介电体薄膜干涉滤波器的入射角的波长范围内选择性地透过介电体薄膜干涉滤波器而输出。此时，通过使旋转支撑构件以主面的规定点为中心进行旋转，从而能够交替地切换透过光的n个介电体薄膜干涉滤波器，并且能够改变向n个介电体薄膜干涉滤波器的各个的光的入射角，其结果，能够连续性地改变透过波长。特别的，通过将介电体薄膜干涉滤波器配置成其端面相对于连结主面上的规定点与介电体薄膜干涉滤波的中心点的线倾斜，从而多个介电体薄膜干涉滤波器之间的干涉在宽的旋转角的范围内降低，其结果，不会使旋转支撑构件变大且能够容易扩大选择波长的可变范围。
发明的效果
根据本发明，不会使装置大型化而且能够容易地扩大选择波长的可变范围。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光源装置的概略构成的平面图。
图2是图1的滤波器旋转体的平面图。
图3是表示包含在图2的滤波器旋转体的带通滤波器的透过波长带的峰值波长的入射角依赖性的图表。
图4是表示向图1的带通滤波器的光的入射状态的图，（a）是表示入射角为0度的情况的图，（b）是表示入射角为25度的情况的图，（c）是表示入射角为50度的情况的图。
图5是表示图1的光源装置的滤波器旋转体中的光透过率的波长特性的图表。
图6是表示本发明的第2实施方式所涉及的光源装置的概略构成的平面图。
图7是表示图6的光源装置的两个滤波器旋转体中的光透过率的波长特性的图表。
图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的光源装置的概略构成的平面图。
图9是表示图8的光源装置的两个滤波器旋转体中的光透过率的波长特性的图表。
图10是作为本发明的变形例的滤波器旋转体的平面图。
图11是作为本发明的变形例的滤波器旋转体的平面图。
图12是作为本发明的变形例的滤波器旋转体的平面图。
图13是作为本发明的变形例的滤波器旋转体的平面图，（a）是表示入射角为20度的情况的图，（b）是表示入射角为35度的情况的图，（c）是表示入射角为50度的情况的图。
图14是作为本发明的变形例的带通滤波器的透过波长带特性的图表。
图15是表示本发明的其它的实施方式所涉及的光检测装置的概略构成的平面图。
图16是作为本发明的应用例的荧光检测系统的概略构成图。
图17是作为本发明的比较例的滤波器旋转体的平面图。
图18是作为本发明的比较例的滤波器旋转体的平面图。
图19是作为本发明的比较例的滤波器旋转体的平面图。
图20是作为本发明的比较例的滤波器旋转体的平面图。
图21是作为本发明的比较例的滤波器旋转体的平面图。
符号的说明
11a～11f…带通滤器、15a～15d…中心点、1，101，201…光源装置、301…光检测装置、3…光源、8，8A，8B，8C，8D，108，208，308…滤波器旋转体、10…旋转台（旋转支撑构件）、10a…主面、12…光入射面（端面）、13…光射出面（端面）、17…内接圆、C1…旋转中心、L2，L4，L5…入射光。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的分光装置的优选的实施方式进行详细的说明。另外，在附图的说明中，对相同或相当的部分附上相同的符号，省略重复的说明。另外，各附图是用于说明而绘制的图，且绘制成特别强调说明的对象部位。因此，附图中的各构件的尺寸比例未必与实际的尺寸一致。
[第1实施方式]
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的分光装置的概略构成的平面图。图1所示的光源装置1，为在半导体检查装置等的各种检查装置中，作为具有特定的发光波长带（例如近红外波长带）的光源进行使用的装置。该光源装置1，为选择来自光源的光中的特定的波长带的分光装置的一个方式，由被安装在作为散热机构的散热器2上的光源3；入射从该光源3照射的光，变换该光并经由光纤4输出到外部的光变换光学系统5；以及控制光源3和光变换光学系统5的控制系统30所构成。在此，在图1中，将X轴设定为在纸面上沿着光源3的光轴的方向，在纸面上沿着垂直于X轴的方向设定Y轴，沿着垂直于X轴及Y轴的方向设定Z轴。
光源3为较宽地包括作为发光波长带的从可见光成分至红外光成分的规定波长带的卤素灯、白色LED等的光源装置，且朝向位于+X轴方向的光变换光学系统5射出非偏光状态的扩散光。
首先，针对光变换光学系统5的构成进行说明。在该光变换光学系统5，从光源3的附近起沿着+X轴方向依次设置有准直透镜6、波长选择元件7、以及滤波器旋转体8。
来自光源3的扩散光，通过准直透镜6变换成平行光L1，入射到波长选择元件7。波长选择元件7是用于选择具有作为波长带的光源3的发光波长带的平行光L1中的、规定的波长范围（例如350nm～750nm）的光的元件，例如是透过上述规定的波长范围的光且使该波长范围以外的光反射的分光镜。该波长选择元件7使其反射面相对于X轴倾斜地进行配置。若从准直透镜6入射平行光L1的话，则波长选择元件7使具有规定的波长范围的光L2沿+X轴方向朝向滤波器旋转体8透过，使除此以外的波长成分的光作为不要的光而朝-Y轴方向反射并利用光束阻尼器（damper）9使其消失。另外，波长选择元件7所选择的波长范围设定成至少包含从光源装置1最终输出的光的波长可变范围（例如400nm～700nm。以下称为“假设波长范围”）。
在此，参照图2，针对滤波器旋转体8的构造进行详细地描述。
滤波器旋转体8由利用具有沿着Z轴的旋转轴的旋转机构14而可旋转地被支撑的圆板状构件即旋转台（旋转支撑构件）10、以沿着其周缘而成为旋转对称的方式立设在旋转台10的主面10a上的四个带通滤波器11a、11b、11c、11d所构成。
这些带通滤波器11a、11b、11c、11d为在光入射面12与光射出面13之间包括公知的介电体薄膜的层叠构造的具有平板状的形状的所谓介电体薄膜干涉滤波器。通过这样的构造，带通滤波器11a、11b、11c、11d能够在对应于相对于光入射面12的光的入射角的波长范围内选择性地透过光。而且，以在四个带通滤波器11a～11d之间相对于入射角的透过波长带的特性不同的方式，设定各个介电体薄膜的材料或膜厚。例如，带通滤波器11a，在相对于光入射面12的光的入射角为0度的情况下，具有中心波长为约700nm且半值宽度为数nm的透过波长带的特性，透过波长带随着增大入射角而偏向短波长侧，在入射角为50度的情况下，具有中心波长为约600nm的透过波长带的特性。另外，带通滤波器11b、11c、11d，在入射角为0度的情况下，分别具有中心波长为约610nm、约530nm、约460nm的与带通滤波器11a不同的透过波长带特性。在图3中表示相对于S偏光以及P偏光的入射光的带通滤波器11a～11d的透过波长带的峰值波长的入射角依赖性。这样，以入射角为0度的峰值波长为基准，随着入射角的绝对值增大，峰值波长缩小，入射角的绝对值越大，其变化率就越大。
回到图2，上述构成的带通滤波器11a～11d被固定成该光入射面12以及光射出面13相对于旋转台10的主面10a大致垂直。详细而言，以连结带通滤波器11a～11d的主面10a上的中心点15a～15d与主面10a的旋转中心C1的线分别相对于带通滤波器11a～11d的光入射面12以及光射出面13倾斜，且该倾斜角互相相等的方式进行设定。再者，由各个光射出面13与主面10a所形成的四条交线16a～16d与一个假想的内接圆17相接，而且，设定成带通滤波器11a～11d的中心点15a～15d位于该内接圆17的外侧。除此之外，带通滤波器11a～11d配置成连结该中心点15a～15d与旋转中心C1的四条线彼此形成相等角度即90度。即，四个带通滤波器11a～11d配置成在主面10a上以旋转中心C1为中心而成为四重旋转对称。
另外，在带通滤波器11a～11d，在该中心点15a～15d的附近，为了微调整相对于连结该中心点15a～15d与旋转中心C1的线的光入射面12及光射出面13的倾斜角，也可以安装有转轴（shaft）构件或螺栓构件等的旋转轴构件18a～18d。
上述构造的滤波器旋转体8配置成主面10a平行于XY平面，光L2入射到主面10a上的旋转中心C1和主面10a的周缘部之间。由此，能够使带通滤波器11a～11d的任一个旋转成位于光L2的光路上并选择性地使光L2入射，并且能够在规定的角度范围内变更相对于带通滤波器11a～11d的入射角。该情况下的各带通滤波器的入射角的可变范围由光L2的光束宽度、带通滤波器的个数、以及带通滤波器的形状或配置而决定。
回到图1，在光变换光学系统5上，沿着通过滤波器旋转体8而透过的光L3的光轴，在+X轴方向上依次配设有光束采样器21、挡板（shutter）22、以及聚光透镜23。光L3，其一部分通过光束采样器21而被反射，并被导入到功率监视器24而监视其光强度。另一方面，光L3，经由光束采样器21、挡板22、聚光透镜23，被导光到光纤4，从而照射到外部。
接着，针对控制系统30的构成进行说明，控制系统30由对光源3供电的光源用电源31、使旋转机构14旋转驱动的驱动电路32、连接到光源用电源31、驱动电路32以及功率监视器24的控制电路33所构成。
在该控制电路33上连接有计算机终端34，能够对计算机终端34输出由功率监视器24监视的光强度值，并且对应于来自计算机终端34的控制信号，调整光源用电源31的输出，从而也可以调整光源3的光量。
另外，控制电路33也具有对应于来自计算机终端34的控制信号，控制旋转机构14的旋转角的功能。此时，控制电路33以相对于带通滤波器11a～11d的入射角成为规定的角度的方式改变控制旋转机构14的旋转角。该旋转角对应于从光源装置1最终输出的发光波长带的中心波长而决定。
参照图4，针对带通滤波器11a的入射角的可变范围进行例示。在该图中，表示光L2的光束径为5mm、带通滤波器11a的沿着主面10a的宽度及厚度为11mm、2mm、从旋转中心C1至带通滤波器11a的最短距离R1为16.6mm的情况下的向带通滤波器11a的光L2的入射状态。首先，在图4（a）中，表示带通滤波器11a的入射角为0度的情况，此时，由于其它的带通滤波器未位于光L2的光路上，所以在带通滤波器11a～11d之间不会产生干涉。另外，在图4（b）中，表示使带通滤波器11a～11d逆时针旋转并将向带通滤波器11a的入射角设定为25度的状态，在图4（c）中，表示进一步使带通滤波器11a～11d逆时针旋转并将向带通滤波器11a的入射角设定为50度的状态，无论哪种情况，在带通滤波器11a～11d之间都不会产生干涉。如果从图4（c）的状态进一步旋转的话，则由于带通滤波器11b会进入到光L2的光路上，所以在两个带通滤波器11a、11b之间彼此的透过特性产生干涉而不能得到稳定的发光波长。因而，该情况下的各带通滤波器11a～11d的入射角的可变范围成为0度～50度。
在图5中，表示在本实施方式中在0度～50度的范围内变更向带通滤波器11a～11d的入射角的情况下的光透过率的波长特性。特性GA、GB、GC、GD，分别与对应于相对于带通滤波器11a，11b、11c、11d的入射角的变化的光透过率的波长特性对应。这样，可知通过一边切换带通滤波器11a～11d一边控制有关其的入射角，从而实现了作为光源装置1的发光波长的可变区域的约400nm～700nm的宽的范围。
根据以上说明的光源装置1，光L2从光源3沿着旋转台10的主面10a而入射，该光L2在对应于向带通滤波器11a～11d的入射角的波长范围内选择性地透过带通滤波器11a～11d而输出。此时，通过使旋转台10以主面10a的中心旋转C1为中心进行旋转，从而能够交替地切换透过光L2的四个带通滤波器11a～11d，并且向各个带通滤波器11a～11d的光L2的入射角也能够在规定角度范围内变化，其结果，可以连续性地改变发光波长。
特别的，通过将带通滤波器11a～11d配置成其光入射面12相对于连结主面10a上的旋转中心C1与带通滤波器11a～11d的中心点15a～15d的线倾斜，从而多个带通滤波器11a～11d之间的干涉在宽的旋转角（入射角）的范围内降低，其结果，不会使旋转台10变大而且容易扩大发光波长的可变范围。
另外，四个带通滤波器11a～11d被搭载成由主面10a和光入射面12或光射出面13所形成的各个交线16a～16d与一个内接圆17相接，因此，能够使各个带通滤波器11a～11d的光的入射角的可变范围均等，从而相对于受限制的旋转台10的面积能够效率良好地扩大发光波长的可变范围。
另外，四个带通滤波器11a～11d在主面10a上分别位于内接圆17的外侧，因此，能够更进一步地降低带通滤波器11a～11d之间的干涉。
再有，四个带通滤波器11a～11d配置成连结旋转中心C1和带通滤波器11a～11d的中心点15a～15d的线彼此形成相等角度且在主面10a上以旋转中心C1为中心而成为四重旋转对称，因此，能够使各个带通滤波器11a～11d的光的入射角的可变范围均等，从而相对于受限制的旋转台10的面积而能够更加效率良好地扩大发光波长的可变范围。
在此，通过与比较例比较来说明根据本实施方式的发光波长的可变范围的扩大效果。图17及图18是表示作为本发明的比较例的滤波器旋转体的构造的平面图。
图17所示的滤波器旋转体908A为配置成带通滤波器11a～11d的沿着主面10a的宽度及厚度为10mm、2mm、带通滤波器11a～11d离旋转中心C1的最短距离为1mm、相对于连结旋转中心C1与中心点15a～15d的线的光入射面12的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908A旋转的情况下，由于在带通滤波器11a～11d之间不会产生干涉，因此光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围被限制为0度（图17的实线所示的状态）～21度（图17的虚线所示的状态）。
另外，图18（a）所示的滤波器旋转体908B为离滤波器旋转908A的旋转中心C1的最短距离扩大到5mm的情况下的例子。在此情况下，光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围稍微扩大成0度～27度，但与本实施方式的滤波器旋转体8比较，仍受到相当的限制。
另外，图18（b）所示的滤波器旋转体908C为相对于滤波器旋转体908A而言，将带通滤波器11a～11d的宽度及厚度变更为18mm、2mm，且离旋转中心C1的最短距离扩大到32mm的情况下的例子。在此情况下，光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围扩大成0度～39度，但与本实施方式的滤波器旋转8相比，仍变窄。尽管如此，与滤波器旋转体8的旋转台10的直径约30mm相比，需要使滤波器旋转体908C的旋转台10的直径相当大地扩大到102mm左右。
这样，在将带通滤波器11a～11d沿着连结旋转中心C1与中心点15a～15d的线进行配置的情况下，由于邻接的滤波器之间的干涉，每个滤波器所分配的入射角度产生限制。另外，由于向带通滤波器11a～11d的入射角为横跨0度的正负的角度的范围（例如，在滤波器旋转体908A的情况下，±21度的范围），所以实际的入射角变化量为角度可变范围的一半的角度。对此，使带通滤波器11a～11d与连结旋转中心C1和中心点15a～15d的线倾斜地配置的本实施方式的情况下，能够有效地扩大每个滤波器所分配到的入射角度，并且能够有效地利用该入射角度的可变范围而改变实际的入射角。进而，本实施方式的情况下，能够不使滤波器旋转体8大型化而实现这样的优点。
在此，在图1中，即使有关从波长选择元件7导入到光束阻尼器9的波长成分，通过设置包含滤波器旋转体以及旋转机构的相同构成的波长选择机构，从而也能够同时输出不同的波长带的两个波长的光。另外，在此情况下，若波长选择元件7为半反射镜（half mirror）的话，则能够在相同的波长带中同时输出两个波长的光。再有，在此情况下，适当选择波长选择元件7的透过率并配置多级，且对应于此而设置波长选择机构，从而也能够得到多波长输出。
[第2实施方式]
接着，针对本发明的第2实施方式进行说明。图6是表示本发明的第2实施方式所涉及的光源装置的概略构成的平面图。同图所示的光源装置101与第1实施方式所涉及的光源装置1的不同点在于，具有使用具有与滤波器旋转体8相同构成的两个滤波器旋转体8A、8B，并将从光L2分离的两个直线偏光成分L4、L5分别作为P偏光而透过滤波器旋转体8A、8B的构成。
详细而言，在光源装置101的光变换光学系统105上设置有偏光分离元件25、反射镜26、27、偏光合成元件28、滤波器旋转体8A、8B以及使两个滤波器旋转体8A、8B旋转的旋转机构14A、14B。
偏光分离元件25为用于接受透过了波长选择元件7的光L2并将光L2分离成互相垂直的两个直线偏光成分的光学元件，例如为立方体状的偏光分束器（PBS）。具体而言，该偏光分离元件25从光L2分离具有沿着Y轴的偏光方向的偏光成分L4（以下也称为“水平偏光成分”），并使其在+X轴方向上透过，同时从光L2分离具有沿着Z轴的偏光方向的偏光成分L5（以下也称为“垂直偏光成分”），并使其在+Y轴方向上反射。
滤波器旋转体8A、8B分别设置在通过偏光分离元件25而透过或反射的偏光成分L4、L5的光轴上。分别搭载在这些滤波器旋转体8A、8B的带通滤波器11a～11d，在两个滤波器旋转体8A、8B之间相对于P偏光及S偏光的入射角的透过波长带的特性相同。更具体而言，在搭载于两个滤波器旋转体8A、8B的带通滤波器11a之间、带通滤波器11b之间、带通滤波器11c之间、以及带通滤波器11d之间，使透过波长带的特性相同。
滤波器旋转体8A，以使该旋转台10的主面10a沿着XY平面的方式安装在具有沿着Z轴的旋转轴的旋转机构14A，且定位成水平偏光成分L4入射到主面10a上的旋转中心C1与主面10a的周缘部之间（参照图2）。由此，滤波器旋转体8A，通过使旋转台10旋转，从而能够变更水平偏光成分L4的相对于带通滤波器11a～11d的入射角，而且，水平偏光成分L4相对于带通滤波器11a～11d一直以P偏光的状态进行入射。
滤波器旋转体8B，以使旋转台10的主面10a沿着ZX平面的方式安装在具有沿着Y轴的旋转轴的旋转机构14B，且定位成垂直偏光成分L5入射到主面10a上的旋转中心C1与主面10a的周缘部之间（参照图2）。另外，在偏光分离元件25与滤波器旋转体8B之间配置有使假设波长范围的S偏光全反射的反射镜26，且被构成为向+X轴方向反射在+Y轴方向上射出的垂直偏光成分L5并入射到滤波器旋转体8B。由此，滤波器旋转体8B，通过使旋转台10旋转，从而能够变更垂直偏光成分L5的相对于带通滤波器11a～11d的入射角，而且，垂直偏光成分L5相对于带通滤波器11a～11d一直以P偏光的状态进行入射。
在此，以向带通滤波器11a～11d以P偏光进行入射的方式，使旋转台10的旋转轴在滤波器旋转体8A与滤波器旋转体8B之间成为垂直的状态，但是，也可以使旋转台10的旋转轴成为相同的方向，且使用λ/2板等，使偏光面旋转，从而向带通滤波器11a～11d以P偏光进行入射。还有，使用λ/2板的场所，在带通滤波器的前后插入λ/2板。
偏光合成元件28，沿着透过滤波器旋转体8A的水平偏光成分L4的光轴上，配置在+X轴方向，反射镜27，配置在该偏光合成元件28与滤波器旋转体8B之间。反射镜27，具有使假设波长范围的S偏光进行全反射，反射透过了滤波器旋转体8B的垂直偏光成分L5并沿着-Y轴方向入射到偏光合成元件28的作用。
该偏光合成元件28是用于将互相垂直的两个偏光成分L4、L5进行合波的光学元件，例如使用立方体状的偏光分束器（PBS）。具体而言，偏光合成元件28，合成沿着X轴入射的水平偏光成分L4和沿着Y轴入射的垂直偏光成分L5，生成非偏光状态的合成光L3，并朝+X轴方向射出。通过偏光合元件28而合成的合成光L3，其一部分被导入到功率监视器24，同时经由光束采样器21、挡板22、聚光透镜23而被导光到光纤4，从而照射到外部。
控制系统30的控制电路33，以各个偏光成分L4、L5入射到搭载在滤波器旋转体8A、8B上的具有相同光透过特性的带通滤波器11a、带通滤波器11b、带通滤波器11c、以及带通滤波器11d的任一个，且该偏光成分L4、L5的相对于带通滤波器11a～11d的入射角成为相同的方式，变更控制旋转机构14A、14B的旋转角。这样，如果使两个偏光成分L4、L5的入射角相同，则滤波器旋转体8A、8B配置成对应于各个入射角的偏光成分L4、L5的透过波长带一致。即，透过滤波器旋转体8A、8B后的光成分L4、L5成为相同的光谱轮廓。
根据这样的光源装置101，由偏光分离元件25分离的水平偏光成分L4作为P偏光而入射到滤波器旋转体8A，由偏光分离元件25分离的垂直偏光成分L5作为P偏光以与水平偏光成分L4相同的入射角而入射到滤波器旋转体8B，之后，透过了两个滤波器旋转体8A、8B的光被合波而射出到外部。在此，因为相对于与搭载在两个滤波器旋转体8A、8B的带通滤波器11a～11d的P偏光有关的入射角的透过波长带的特性相同，所以适当设定该入射角，从而遍及假设波长范围内而能够实现发光特性的狭带域化及稳定化，并且能够效率良好地利用来自光源的光并射出。
另外，如果使两个偏光成分L4、L5的向带通滤波器11a～11d的入射角为不同的角度，则也能够同时得到不同的两个波长输出。在此情况下，两个波长输出的偏光方向成为垂直偏光和水平偏光，且互相垂直，但也能够使用偏光解除板等而形成为非偏光状态。
在图7中，表示在本实施方式中在0度～50度的范围内变更向两个滤波器旋转体8A、8B的带通滤波器11a～11d的入射角的情况下的光透过率的波长特性。这样，可知通过将来自光源3的光分成两个直线偏光成分并控制各个成分的向带通滤波器11a～11d的入射角，从而能够使发光强度特性在宽的可变波长带内稳定化。
[第3实施方式]
图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的光源装置的概略构成的平面图。同图所示的光源装置201与第2实施方式所涉及的光源装置101的不同点在于，具有将偏光成分L4、L5分别作为S偏光而透过两个滤波器旋转体8C、8D的构成。
滤波器旋转体8C，以使该旋转台10的主面10a沿着ZX平面的方式安装在具有沿着Y轴的旋转轴的旋转机构14C，且定位成水平偏光成分L4入射到主面10a上的旋转中心C1与主面10a的周缘部之间（参照图2）。由此，滤波器旋转体8C，通过使旋转台10旋转，从而能够变更水平偏光成分L4的相对于带通滤波器11a～11d的入射角，而且，水平偏光成分L4相对于带通滤波器11a～11d一直以S偏光的状态进行入射。
滤波器旋转体8D，以使旋转台10的主面10a沿着XY平面的方式安装在具有沿着Z轴的旋转轴的旋转机构14D，且定位成垂直偏光成分L5入射到主面10a上的旋转中心C1与主面10a的周缘部之间（参照图2）。由此，滤波器旋转体8D，通过使旋转台10旋转，从而能够变更垂直偏光成分L5的相对于带通滤波器11a～11d的入射角，而且，垂直偏光成分L5相对于带通滤波器11a～11d一直以S偏光的状态进行入射。
在此，以向带通滤波器11a～11d以S偏光进行入射的方式，使旋转台10的旋转轴在滤波器旋转体8C与滤波器旋转体8D之间成为垂直的状态，但是也可以使旋转台10的旋转轴成为相同的方向，且使用λ/2板等使偏光面旋转，从而向带通滤波器11a～11d以S偏光进行入射。还有，使用λ/2板的场所，在带通滤波器的前后插入λ/2板。
控制系统30的控制电路33，以各个偏光成分L4、L5入射到搭载在滤波器旋转体8C、8D上的具有相同光透过特性的带通滤波器11a、带通滤波器11b、带通滤波器11c、以及带通滤波器11d的任一个，且该偏光成分L4、L5的相对于带通滤波器11a～11d的入射角成为相同的方式，变更控制旋转机构14C、14D的旋转角。
根据这样的光源装置101，通过偏光分离元件25所分离的水平偏光成分L4作为S偏光而入射到滤波器旋转体8C，通过偏光分离元件25所分离的垂直偏光成分L5作为S偏光以与水平偏光成分L4相同的入射角而入射到滤波器旋转体8D，之后，透过了两个滤波器旋转体8C、8D的光被合波而射出到外部。在此，相对于与搭载在两个滤波器旋转体8C、8D的带通滤波器11a～11d的S偏光相关的入射角的透过波长带的特性相同，所以适当设定该入射角，从而能够遍及假设波长范围内而实现发光特性的狭带域化及稳定化，并且能够效率良好地利用来自光源的光并射出。
另外，如果使两个偏光成分L4、L5的向带通滤波器11a～11d的入射角为不同的角度，则也能够同时得到不同的两个波长输出。在此情况下，两个波长输出的偏光方向成为垂直偏光和水平偏光，互相垂直，但也能够使用偏光解除板等而形成为非偏光状态。
在图9中，表示在本实施方式中在0度～50度的范围内变更向两个滤波器旋转体8C、8D的带通滤波器11a～11d的入射角的情况下的光透过率的波长特性。在此情况下，可知通过将来自光源3的光分成两个直线偏光成分并控制各个成分的向带通滤波器11a～11d的入射角，从而能够使发光强度特性在宽的可变波长带中稳定化。
还有，本发明并不限于上述的实施方式。例如，搭载在滤波器旋转体8的带通滤波器的个数并不限于特定的个数，可以对应于假设波长范围以及滤波器旋转体8的面积而选择3个以上的任意的个数。
在图10中，表示具有五个带通滤波器11a～11e的滤波器旋转体108的构造。在此情况下，光L2的光束径为5mm，带通滤波器11a～11e的沿着主面10a的宽度及厚度为10mm、2mm，从旋转中心C1至带通滤波器11a～11e的最短距离R1为15.3mm，若使带通滤波器11a～11e逆时针旋转的话，则各带通滤波器11a～11e的入射角的可变范围被设定为0度～45度。
另外，在图11中，表示具有六个带通滤波器11a～11f的滤波器旋转体208的构造。在此情况下，光L2的光束径为5mm，带通滤波器11a～11f的沿着主面10a的宽度及厚度为12mm、2mm，从旋转中心C1至带通滤波器11a～11f的最短距离R1为39.4mm，若使带通滤波器11a～11f逆时针旋转的话，则各带通滤波器11a～11f的入射角的可变范围被设定为0度～45度。
另外，在图12中，表示具有三个带通滤波器11a～11c的滤波器旋转体308的构造。在此情况下，光L2的光束径为10mm，带通滤波器11a～11c的沿着主面10a的宽度及厚度为18mm、2mm，从旋转中心C1至带通滤波器11a～11c的最短距离R1为3.16mm，若使带通滤波器11a～11c逆时针旋转的话，则各带通滤波器11a～11c的入射角的可变范围被设定为0度～50度。
对此，图19（a）所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908D，为配置成带通滤波器11a～11e的沿着主面10a的宽度及厚度为10mm、2mm，带通滤波器11a～11e离旋转中心C1的最短距离为1.38mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11e的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908D旋转的情况下，由于在带通滤波器11a～11e之间不会产生干涉，所以光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～9度。另外，图19（b）所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908E，为配置成带通滤波器11a～11e的沿着主面10a的宽度及厚度为10mm、2mm，带通滤波器11a～11e离旋转中心C1的最短距离为16.38mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11e的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908E旋转的情况下，光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～24度。再有，图19（c）所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908F，为配置成带通滤波器11a～11e的沿着主面10a的宽度及厚度为12mm、2mm，带通滤波器11a～11e离旋转中心C1的最短距离为32mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11e的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908F旋转的情况下，不管旋转台10的直径变大，光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～29度。这样，与使用相同个数的带通滤波器的图10的滤波器旋转体108比较，入射角的可变范围受到较大的限制。
另外，图20所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908G，为配置成带通滤波器11a～11f的沿着主面10a的宽度及厚度为12mm、2mm，带通滤波器11a～11f离旋转中心C1的最短距离为32mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11f的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908G旋转的情况下，光束径为5mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～23度。这样，与使用相同个数的带通滤波器的图11的滤波器旋转体108比较，入射角的可变范围受到较大的限制。
另外，图21（a）所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908H，为配置成带通滤波器11a～11c的沿着主面10a的宽度及厚度为18mm、2mm，带通滤波器11a～11c离旋转中心C1的最短距离为0.577mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11c的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908H旋转的情况下，光束径为10mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～38度，与图12的滤波器旋转体308比较，入射角的可变范围受到较大的限制。另外，图21（b）所示的作为本发明的比较例的滤波器旋转体908I，为配置成带通滤波器11a～11c的沿着主面10a的宽度及厚度为26mm、2mm，带通滤波器11a～11c离旋转中心C1的最短距离为14.577mm，相对于连结旋转中心C1与带通滤波器11a～11c的中心点的线的光入射面的倾斜角为0度的例子。在使该滤波器旋转体908H旋转的情况下，光束径为10mm的光L2的入射角的可变范围被限制在0度～50度，但与图12的滤波器旋转体308比较，旋转台10的直径扩大至2倍以上。
与滤波器旋转体8的带通滤波器11a～11d有关的入射角度的可变范围，通过变更带通滤波器11a～11d的倾斜角，从而能够设定为各式各样的范围。
例如，包含在入射角度的可变范围中的最小角度并不限定为0度。具体而言，如图13所示，也可以以相对于连结主面10a上的旋转中心C1与带通滤波器11a～11f的中心点的线的光入射面的倾斜角变大的方式配置带通滤波器11a～11f，将有关带通滤波器11a～11f的入射角的可变范围设定为例如20度～50度。在同图中，表示带通滤波器11a～11f的沿着主面10a的宽度及厚度为11mm、2mm，带通滤波器11a～11f离旋转中心C1的最短距离被设定为16.6mm，光L2的光束径被设定为5mm的例子。这样，包含在入射角度的可变范围中的最小角度大于0度，从而能够加大相对于入射角度变化的透过波长带的变化，并能够大幅地扩大整体的波长可变范围。例如，在具有如图3所示的透过波长带的峰值波长的入射角度依赖性的带通滤波器11a的情况下，在使入射角在0度～30度变化的情况下，峰值波长的变化宽度相对于最大峰值波长而言为5.43%。相对于此，在使带通滤波器11a的入射角在20度～50度变化的情况下，峰值波长的变化宽度为11.18%，从而可知能够以相同的入射角的变化来增加透过波长带的变化。
另外，内置在本实施方式的光源装置1、101、201的带通滤波器11a～11d，相对于相同入射角的透过波长带的中心波长互不相同，但也可以构成为中心波长相同而半值宽度不同。在图14（a）～（d）中，分别表示在带通滤波器11a～11d中使入射角在0度～50度的范围以5度间隔变化的情况下的透过波长带的特性的一个例子。这样，在使用中心波长相等的带通滤波器11a～11d的情况下，能够一边切换频带宽度一边容易地扩大选择波长的可变范围。
作为本发明的分光装置的实施方式，除了上述的光源装置以外，可以列举如图15所示的光检测装置301。该光检测装置301为用于分光检测从外部输入的光中的规定的波长成分的装置，具备具有与光源装置101相同构成的光变换光学系统105、将来自外部的光导光到准直透镜6的光纤303、用于检测通过光变换光学系统105分光的光的光检测器304。通过这样的光检测装置301，在分光检测来自外部的光时，也不会使装置大型化，而且能够容易地扩大检测波长的可变范围。
另外，作为本发明的应用例，如图16所示，可以列举组合光源装置101与光检测装置301的荧光检测系统401。在该荧光检测系统401中，将从光源装置101输出的光，经由透镜单元402A而能够作为激励光照射到试料A，使伴随此的从试料A所发出的荧光，经由透镜单元402B而输入到光检测装置301，从而能够检测规定波长带的荧光。若使用这样的荧光检测系统401，则能够在宽的范围内自由地调整所发光的激励光的波长带、以及所检测的荧光的波长带。在此，在使被某一程度限定的试料A为测定对象的情况下，光源装置101也可以置换为激光光源等的一般的光源。
本发明的上述的各实施方式中所使用的介电体薄膜干涉滤波器，除了带通滤波器之外，也可以应用高通滤波器、低通滤波器、陷波滤波器等。
在此，优选n个介电体薄膜干涉滤波器被搭载成由主面与端面所形成的各个交线与一个内接圆相接。在此情况下，能够使各个介电体薄膜干涉滤波器的光的入射角的范围均等，相对于受限的旋转支撑构件的主面的面积而能够效率良好地扩大选择波长的可变范围。
另外，优选n个介电体薄膜干涉滤波器分别被配置成在主面上位于内接圆的外侧。若采用该构成，则能够更进一步降低多个介电体薄膜干涉滤波器之间的干涉。
另外，优选n个介电体薄膜干涉滤波器被配置成连结主面上的规定点与主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线彼此形成相等角度。若采用该介电体薄膜干涉滤波器，则能够使各个介电体薄膜干涉滤波器的光的入射角的范围均等，相对于受限的旋转支撑构件的面积而能够效率良好地扩大选择波长的可变范围。
再有，优选n个介电体薄膜干涉滤波器被配置成在主面上以规定点为中心而成为n重旋转对称。若采用该构成，则相对于受限的旋转支撑构件的面积而能够更进一步地扩大选择波长的可变范围。
再有，优选在n个介电体薄膜干涉滤波器上分别安装有用于调整相对于连结主面上的规定点与主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线的倾斜角的旋转轴构件。因为具备这样的旋转轴构件，从而能够调整相对于介电体薄膜干涉滤波器的光的入射角的范围，所以提高了实现所期望的选择波长时的分光装置的便利性。
产业上的可利用性
本发明以选择规定波长带的光的分光装置作为使用用途，不会使装置大型化，而且能够容易地扩大选择波长的可变范围。

Claims (6)

1.一种分光装置，其特征在于，
具备：
n个介电体薄膜干涉滤波器，使来自光源的光在对应于所述光的入射角的波长范围内选择性地透过，其中，n为3以上的整数；和
平板状的旋转支撑构件，在主面上竖立设置有所述介电体薄膜干涉滤波器，且能够沿着所述主面在规定点的周围旋转，
所述n个介电体薄膜干涉滤波器分别配置成光入射侧或光射出侧的端面相对于连结所述旋转支撑构件的所述表面上的所述规定点与所述主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线倾斜。
2.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，
所述n个介电体薄膜干涉滤波器被搭载成由所述主面和所述端面所形成的各个交线与一个内接圆相接。
3.如权利要求2所述的分光装置，其特征在于，
所述n个介电体薄膜干涉滤波器分别被配置成在所述主面上位于所述内接圆的外侧。
4.如权利要求1~3中的任一项所述的分光装置，其特征在于，
所述n个介电体薄膜干涉滤波器被配置成连结所述主面上的所述规定点与所述主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线彼此形成相等角度。
5.如权利要求4所述的分光装置，其特征在于，
所述n个介电体薄膜干涉滤波器被配置成在所述主面上以所述规定点为中心而成为n重旋转对称。
6.如权利要求1~5中的任一项所述的分光装置，其特征在于，
在所述n个介电体薄膜干涉滤波器上分别安装有用于调整相对于连结所述主面上的所述规定点与所述主面上的该介电体薄膜干涉滤波器的中心点的线的倾斜角的旋转轴构件。
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