DE112011100321T5

DE112011100321T5 - Spektralvorrichtung

Info

Publication number: DE112011100321T5
Application number: DE112011100321T
Authority: DE
Inventors: Fumitsugu Fukuyo; Michiharu Yonezawa
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: WO2011089931A1; CN102713543B; US20120314295A1; TWI495855B; JP5048795B2; JP2011149799A; TW201142254A; US9488827B2; DE112011100321B4; CN102713543A

Abstract

Die Aufgabe besteht darin, einen Änderungsbereich selektiver Wellenlängen einfach zu erweitern, ohne eine Vorrichtung zu vergrößern. Eine Spektralvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung enthält vier Bandpassfilter 11a bis 11d, durch die ein Licht L2 von einer Lichtquelle 3 entsprechend einem Einfallwinkel des Lichtes L2 in einem Wellenlängenbereich selektiv durchgelassen wird, sowie einen plattenförmigen Drehtisch 10, in dem die Bandpassfilter 11a bis 11d aufrechtstehend auf einer Hauptfläche 10a installiert sind, und der um einem Dreh-Mittelpunkt C1 entlang der Hauptfläche 10a gedreht werden kann, wobei die vier Bandpassfilter 11a bis 11d jeweils so angeordnet sind, dass Licht-Einfallebenen 12 oder Licht-Austrittsebenen 13 in Bezug auf Linien geneigt sind, die den Dreh-Mittelpunkt C1 auf der Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 und Mittelpunkte 15a und 15d der Bandpassfilter 11a bis 11d verbinden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spektralvorrichtung zum Selektieren von Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich und betrifft insbesondere eine Spektralvorrichtung mit eingebauten dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfiltern.
Technischer Hintergrund
Bekannt ist eine herkömmliche Spektralvorrichtung, bei der ein Interferenzfilter eingesetzt wird, in dem dielektrische Dünnschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes abwechselnd geschichtet sind, und dessen Zwischen-Hohlraumschicht aus einer dielektrischen Dünnschicht besteht, die einen Zwischen-Brechungsindex hat (siehe das weiter unten aufgeführte Patentdokument 1). Diese Spektralvorrichtung weist ein Interferenzfilter auf, das frei gedreht werden kann, und sie ändert einen Auftreffwinkel auf das Interferenzfilter, wenn parallelen Lichtstrahlen zum Auftreffen auf das Interferenzfilter gebracht werden, so dass seine Durchlass-Wellenlänge kontinuierlich geändert wird.
Bekannt ist des Weiteren ein Filter mit variabler bzw. veränderlicher Wellenlänge, das ähnlich aufgebaut ist und bei dem die Veränderlichkeit der Wellenlänge je nach einem Auftreff- bzw. Einfallwinkel erreicht wird, indem ein Drehtisch gedreht wird, der mit dielektrischen Mehrschichtfiltern versehen ist, und ein Auftreffwinkel von Parallellicht auf die dielektrischen Mehrschichtfilter gesteuert wird (siehe das unten aufgeführte Patentdokument 2). Dieses Filter mit variabler Wellenlänge erzielt einen Durchlasslicht-Ausgang, der einen breiteren Wellenlängenbereich aufweist, durch Einsatz einer Konfiguration, bei der vier Filter rotationssymmetrisch auf dem Drehtisch angeordnet sind.
Liste der Anführungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. S62-22034
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2004-184674

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem in Patentdokument 2 offenbarten Filter variabler Wellenlänge, das die Vielzahl von Filtern enthält, wie es oben beschrieben ist, ist jedoch aufgrund der Interferenz zwischen der Vielzahl von Filtern beim Drehen des Drehtischs eine Erweiterung des Änderungsbereiches von Durchlass-Wellenlängen unwahrscheinlich. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass, wenn versucht wird, einen großen Auftreffwinkel eines Filters zu verwenden, das auftreffende bzw. einfallende Licht leicht andere Filter stört, so dass ein Bereich von Auftreffwinkeln auf jeden Filter eingeschränkt wird.
Daher ist die vorliegende Erfindung angesichts dieses Problems gemacht worden, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Spektralvorrichtung zu schaffen, mit der ein Änderungsbereich selektiver Wellenlängen erweitert werden kann, ohne die Vorrichtung zu vergrößern.
Lösung des Problems
Um die oben stehende Aufgabe zu erfüllen, enthält eine Spektralvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung n (n ist eine ganze Zahl, die 3 oder mehr beträgt) dielektrische Dünnschicht-Interferenzfilter, durch die Licht von einer Lichtquelle selektiv innerhalb eines Wellenlängenbereiches entsprechend einem Auftreffwinkel des Lichtes durchgelassen wird, sowie ein plattenförmiges Dreh-Trageelement, in dem die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter aufrechtstehend auf einer Hauptfläche installiert sind und das um einen vorgegebenen Punkt entlang der Hauptfläche gedreht werden kann, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter jeweils so angeordnet sind, dass Abschlussebenen an Licht-Einfallseiten oder Licht-Austrittsseiten in Bezug auf Linien geneigt sind, die den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche des Dreh-Trageelementes und Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auf der Hauptfläche verbinden. Des Weiteren steht der Begriff ”dielektrisches Dünnschicht-Interferenzfilter” für ein Filter, dessen Mittenwellenlänge, die die Leistung des Filters angibt, entsprechend einem Auftreffwinkel auf das Filter verschoben wird.
Bei der oben beschriebenen Spektralvorrichtung wird Licht entlang der Hauptfläche des Dreh-Trageelementes von der Lichtquelle zum Auftreffen gebracht, und das Licht wird entsprechend dem Auftreffwinkel auf die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter innerhalb eines Wellenlängenbereiches durch die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter selektiv durchgelassen und ausgegeben. Dabei ist es, indem das Dreh-Trageelementes gedreht wird, das auf den vorgegebenen Punkt der Hauptfläche zentriert ist, möglich, alternierend zwischen jedem der n dielektrischem Dünnschicht-Interferenzfilter zu wechseln, durch die das Licht durchgelassen wird, und es ist möglich, den Auftreffwinkel den Lichtes auf jedes der n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter zu ändern, so dass die Durchlass-Wellenlänge kontinuierlich geändert werden kann. Insbesondere wird, wenn die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter so angeordnet sind, dass Abschlussebenen derselben in Bezug auf die Linien geneigt sind, die den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche und die Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter verbinden, die Interferenz zwischen der Vielzahl dielektrischer Dünnschicht-Interferenzfilter innerhalb eines breiten Drehwinkel-Bereiches verringert, und daher kann ein Änderungsbereich selektiver Wellenlängen leicht erweitert werden, ohne das Dreh-Trageelement zu vergrößern.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Änderungsbereich selektiver Wellenlängen leicht zu erweitern, ohne die Vorrichtung zu vergrößern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Lichtquellen-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper in 1.
3 ist ein Diagramm, das die Einfallwinkel-Abhängigkeiten einer Spitzen-Wellenlänge in einem Durchlass-Wellenlängenbereich von Bandpassfiltern zeigt, die in dem Filter-Drehkörper in 2 enthalten sind.
4 sind schematische Ansichten, die Auftreffzustände von Licht auf das Bandpass-Filter in 1 zeigen, und 4(B) zeigt einen Fall, in dem der Auftreffwinkel 0° beträgt, 4(B) zeigt einen Fall, in dem der Auftreffwinkel 25° beträgt, und 4(C) zeigt einen Fall, in dem der Auftreffwinkel 50° beträgt.
5 ist ein Diagramm, das die Wellenlängen-Kennlinien von Lichtdurchlässigkeit des Filter-Drehkörpers bei der Lichtquellen-Vorrichtung in 1 zeigt.
6 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Lichtquellen-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
7 ist ein Diagramm, das die Wellenlängen-Kennlinien von Lichtdurchlässigkeit in zwei Filter-Drehkörpern der Lichtquellen-Vorrichtung in 6 zeigt.
8 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Lichtquellen-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
9 ist ein Diagramm, das die Wellenlängen-Kennlinien von Lichtdurchlässigkeit in zwei Filter-Drehkörpern der Lichtquellen-Vorrichtung in 8 zeigt.
10 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper als ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper als ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper als ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung.
13 sind Draufsichten auf einen Filter-Drehkörper als ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung, und 13(A) zeigt einen Fall, in dem der Einfallwinkel 20° beträgt, 13(B) zeigt einen Fall, in dem der Einfallwinkel 35° beträgt, und 13(C) zeigt einen Fall, in dem der Einfallwinkel 50° beträgt.
14 sind Diagramme, die die Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche der Bandpassfilter als ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
15 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Licht-Erfassungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
16 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Fluoreszenz-Erfassungssystems als einem Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
18 sind Draufsichten auf Filter-Drehkörper als Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
19 sind Draufsichten auf Filter-Drehkörper als Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Draufsicht auf einen Filter-Drehkörper als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
21 sind Draufsichten auf Filter-Drehkörper als Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer Spektralvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei der Beschreibung der Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt, und überlappende Beschreibung wird umgangen. Des Weiteren dienen die jeweiligen Zeichnungen der Erläuterung und sind so angefertigt, dass die zu erläuternden bestimmten Bereiche besonders hervorgehoben werden. Daher entsprechen die Abmessungsverhältnisse der jeweiligen Elemente in den Zeichnungen nicht notwendigerweise den tatsächlichen Abmessungsverhältnissen.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Lichtquelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Eine in der Zeichnung gezeigte Lichtquellen-Vorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die als eine Lichtquelle mit einem spezifischen Emissions-Wellenlängenbereich (beispielsweise dem nahen Infrarot-Wellenlängenbereich) in verschiedenen Arten von Prüfvorrichtungen, wie beispielsweise Halbleiter-Prüfvorrichtungen, eingesetzt wird. Diese Lichtquellen-Vorrichtung 1 ist ein Aspekt einer Spektralvorrichtung, die einen spezifischen Wellenlängenbereich des Lichtes von einer Lichtquelle selektiert, und sie besteht aus einer Lichtquelle 3, die auf einer Wärmesenke 2 angebracht ist, die als ein Strahlungsmechanismus dient, einem optischen System 5 für Lichtumwandlung, auf das von der Lichtquelle 3 ausgestrahltes Licht zum Auftreffen gebracht wird und die das Licht umwandelt, um das Licht über eine Lichtleitfaser 4 nach außen auszugeben, sowie einem Steuerungssystem 30, das die Lichtquelle 3 und das optische System 5 für Lichtumwandlung steuert. Dabei ist in 1 die X-Achse in einer Richtung entlang der optischen Achse der Lichtquelle 3 auf der Blattoberfläche angeordnet, die Y-Achse ist in einer Richtung vertikal zu der X-Achse auf der Blattoberfläche angeordnet, und die Z-Achse ist in einer Richtung vertikal zu der X-Achse und der Y-Achse angeordnet.
Die Lichtquelle 3 ist eine Lichtquellen-Vorrichtung, wie beispielsweise eine Halogenlampe oder eine weiße LED, die einen vorgegebenen breiten Wellenlängenbereich, der von sichtbaren Lichtkomponenten bis zu Infrarot-Lichtkomponenten reicht, als einen Emissions-Wellenlängenbereich enthält, und die Lichtquelle 3 emittiert ein Diffusionslicht in einem nicht-polarisierten Zustand in Richtung des optischen Systems 5 für Lichtumwandlung, das sich in der Richtung der +X-Achse befindet.
Zunächst wird der Aufbau des optischen Systems 5 für Lichtumwandlung beschrieben. Bei diesem optischen System 5 für Lichtumwandlung sind eine Kollimatorlinse 6, ein wellenlängenselektives Element 7 sowie ein Filter-Drehkörper 8 der Reihe nach von der Umgebung der Lichtquelle 3 her in der Richtung der +X-Achse vorhanden.
Das Diffusionslicht von der Lichtquelle 3 wird durch die Kollimatorlinse 6 in ein Parallellicht L1 umgewandelt, das auf das wellenlängenselektive Element 7 auftrifft. Das wellenlängenselektive Element 7 ist ein Element, das Licht mit einem bestimmten Wellenlängenbereich (beispielsweise 350 nm bis 750 nm) von dem Parallellicht L1 selektiert, das den Emissions-Wellenlängenbereich der Lichtquelle 3 als einen Wellenlängenbereich aufweist, und es ist beispielsweise ein dichroitischer Spiegel, durch den Licht mit der vorgegebenen Wellenlänge hindurchgelassen wird und von dem Licht mit anderen Bereichen als dem Wellenlängenbereich reflektiert wird. Dieses wellenlängenselektive Element 7 ist so angeordnet, dass seine Reflektionsfläche in Bezug auf die X-Achse geneigt ist. Wenn das Parallellicht L1 von der Kollimatorlinse 6 auftrifft, bewirkt das wellenlängenselektive Element 7, dass ein Licht L2 mit einem vorgegebenen Wellenlängenbereich durch selbiges entlang der +X-Achse auf den Filter-Drehkörper 8 zu durchgelassen wird, und reflektiert das Licht, das andere Wellenlängen-Komponenten als den vorgegebenen Wellenlängenbereich hat, als nicht benötigtes Licht in Richtung der –y-Achse und lässt das Licht mit einer Strahl-Dämpfungseinrichtung (beam damper) 9 verschwinden. Des Weiteren wird der durch das wellenlängenselektive Element 7 selektierte Wellenlängenbereich so festgelegt, dass er wenigstens einen Bereich variabler Wellenlänge (beispielsweise von 400 nm bis 700 nm, im Folgenden als ”angenommener Wellenlängenbereich” bezeichnet) von Licht einschließt, das abschließend von der Lichtquellen-Vorrichtung ausgegeben wird.
Im Folgenden wird der Aufbau des Filter-Drehkörper 8 unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
Der Filter-Drehkörper 8 besteht aus einem Drehtisch (Dreh-Trageelement) 10, der ein scheibenförmiges Element ist, das von einem Drehmechanismus 14 mit einer Drehwelle entlang der Z-Achse drehbar getragen wird, sowie aus vier Bandpassfiltern 11a, 11b, 11c und 11d, die aufrechtstehend rotationssymmetrisch auf einer Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 entlang der Umfangskante installiert sind.
Diese Bandpassfilter 11a, 11b, 11c und 11d sind sogenannte Dünnschicht-Interferenzfilter, die plattenförmig sind und eine bekannte geschichtete Struktur aus dielektrischen Dünnschichten zwischen einer Licht-Auftreffebene 12 und einer Licht-Austrittsebene 13 enthalten. Mit diesem Aufbau sind die Bandpassfilter 11a, 11b, 11c und 11d in der Lage, zu bewirken, dass Licht in einem Wellenlängenbereich, der einem Auftreffwinkel von Licht auf der Licht-Auftreffebene 12 entspricht, selektiv durchgelassen wird. Die Materialien und die Schichtdicken der jeweiligen dielektrischen Dünnschichten werden dabei so festgelegt, dass sich die Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche entsprechend einem Auftreffwinkel zwischen den vier Bandpassfiltern 11a bis 11d unterscheiden. Wenn beispielsweise der Auftreffwinkel von Licht auf die Licht-Auftreffebene 12 0° beträgt, weist das Bandpassfilter 11a die Kennlinien des Durchlass-Wellenlängenbereiches auf, dessen Mittenwellenlänge ungefähr 700 nm beträgt und dessen Halbbandbreite einige nm beträgt. Wenn der Auftreffwinkel größer wird, wird der Durchlass-Wellenlängenbereich zur Seite kurzer Wellenlängen hin verschoben. Wenn der Auftreffwinkel 50° beträgt, weist das Bandpassfilter 11a die Kennlinien des Durchlass-Wellenlängenbereiches auf, dessen Mittenwellenlänge ungefähr 600 nm beträgt. Des Weiteren betragen bei den Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche der Bandpassfilter 11b, 11c und 11d die Mittenwellenlängen ungefähr 610 nm, ungefähr 530 nm bzw. ungefähr 460 nm, wenn der Auftreffwinkel 0° beträgt, d. h., sie unterscheiden sich von denen des Bandpassfilters 11a. 3 zeigt die Auftreffwinkel-Abhängigkeiten einer Spitzen-Wellenlänge in den Durchlass-Wellenlängenbereichen der Bandpassfilter 11a bis 11d in Bezug auf S-polarisiertes und P-polarisiertes Einfalllicht. Auf diese Weise wird, wenn ein Absolutwert des Auftreffwinkels in Bezug auf die Spitzen-Wellenlänge bei einem Auftreffwinkel von 0° erhöht wird, die Spitzen-Wellenlänge verringert und die Rate der Änderung nimmt zu, wenn ein Absolutwert des Auftreffwinkels zunimmt.
Die Bandpassfilter 11a bis 11d mit dem oben beschriebenen Aufbau sind, wie unter erneuter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, so befestigt, dass die Licht-Auftreffebene 12 und die Licht-Austrittsebene 13 im Wesentlichen vertikal zu der Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 sind. Das heißt, die Bandpassfilter 11a bis 11d sind im Einzelnen so eingestellt, dass Linien, die Mittelpunkte 15a bis 15d auf der Hauptfläche 10a der Bandpassfilter 11a bis 11d und einen Dreh-Mittelpunkt C₁ der Hauptfläche 10a verbinden, jeweils in Bezug auf die Licht-Auftreffebenen 12 und Licht-Austrittsebenen 13 der Bandpassfilter 11a bis 11d geneigt sind und die Neigungswinkel gleich sind. Des Weiteren sind die Bandpassfilter 11a bis 11d so eingestellt, dass vier Schnittlinien 16a bis 16d, die zwischen den jeweiligen Licht-Austrittsebenen 13 und der Hauptfläche 10a gebildet werden, einen virtuellen einbeschriebenen Kreis 17 berühren und sich die Mittelpunkte 15a bis 15d der Bandpassfilter 11a bis 11d seitlich von dem einbeschriebenen Kreis 17 befinden. Des Weiteren sind die Bandpassfilter 11a bis 11d so angeordnet, dass die vier Linien, die die Mittelpunkte 15a bis 15d und den Dreh-Mittelpunkt C₁ verbinden, Winkel zueinander bilden, die einander gleich sind, d. h. 90° betragen. Das heißt, die vier Bandpassfilter 11a bis 11d sind so angeordnet, dass sie vierfach rotationssymmetrisch auf den Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a zentriert sind.
Des Weiteren können Drehwellen-Elemente 18 bis 18d, wie beispielsweise Wellenelemente oder Spindelelemente, in der Nähe der Mittelpunkte 15a bis 15d an den Bandpassfiltern 11a bis 11d angebracht sein, um Feineinstellung der Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen 12 sowie der Licht-Austrittsebenen 13 zu den Linien durchzuführen, die die Mittelpunkte 15a bis 15d und den Dreh-Mittelpunkt C₁ verbinden.
Der Filter-Drehkörper 8 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist so angeordnet, dass die Hauptfläche 10a parallel zu der X-Y-Ebene ist, und das Licht L2 auf einen Raum zwischen dem Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a und dem Umfangsrandabschnitt der Hauptfläche 10a zum Auftreffen gebracht wird. Damit ist es möglich, jedes beliebige der Bandpassfilter 11a bis 11d zu drehen, um es auf dem optischen Weg des Lichtes L2 anzuordnen, so dass das Licht L2 selektiv darauf auftrifft, und es ist möglich, einen Auftreffwinkel auf den Bandpassfilter 11a bis 11d innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches zu ändern. Der veränderliche Bereich von Auftreffwinkeln auf jedes der Bandpassfilter wird in diesem Fall durch eine Strahlbreite des Lichtes L2, die Anzahl von Bandpassfiltern sowie die Form und Anordnung der Bandpassfilter bestimmt.
Bei dem optischen System 5 für Lichtumwandlung sind, wie unter erneuter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, eine Strahl-Abtasteinrichtung (beam sampler) 21, ein Verschluss 22 sowie eine Kondensorlinse 23 der Reihe nach in der Richtung der +X-Achse entlang der optischen Achse eines Lichtes L3 vorhanden, das über den Filter-Drehkörper 8 durch dieses durchgelassen wird. Das Licht L3 wird durch die Strahl-Abtasteinrichtung 21 teilweise reflektiert und wird durch eine Leistungs-Überwachungseinrichtung 24 geleitet, und seine optische Stärke wird überwacht. Des Weiteren wird das Licht L3 über die Strahl-Abtasteinrichtung 21, den Verschluss 22 sowie die Kondensorlinse 23 zu der Lichtleitfaser 4 geleitet und nach außen gestrahlt.
Was den Aufbau des Steuerungssystems 30 angeht, so besteht das Steuerungssystem 30 aus einer Lichtquellen-Stromquelle 31 zum Zuführen elektrischer Energie zu der Lichtquelle 3, einer Ansteuerschaltung 32 zum drehenden Antreiben des Drehmechanismus 14 und einer Steuerschaltung 33, die mit der Lichtquellen-Stromversorgung 31, der Ansteuerschaltung 32 sowie der Leistungs-Überwachungseinrichtung 24 verbunden ist.
Ein Computer-Terminal 34 ist mit der Steuerschaltung 33 verbunden, so dass es möglich ist, einen Wert der mit der Leistungs-Überwachungseinrichtung 24 überwachten Lichtstärke an das Computer-Terminal 34 auszugeben, und es ist möglich, eine Lichtmenge von der Lichtquelle 3 zu regulieren, indem ein Ausgang der Lichtquellen-Stromzufuhr 31 entsprechend einem Steuersignal von dem Computer-Terminal 34 angepasst wird.
Eine weitere Funktion der Steuerschaltung 33 besteht darin, einen Drehwinkel des Drehmechanismus 14 entsprechend einem Steuersignal von dem Computer-Terminal 34 zu steuern. Dabei steuert die Steuerschaltung 33 einen Drehwinkel des Drehmechanismus 14 und ändert ihn so, dass der Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d ein vorgegebener Winkel ist. Dieser Drehwinkel wird so bestimmt, dass er einer Mittenwellenlänge eines Emissions-Wellenlängenbereiches entspricht, der abschließend von der Lichtquellen-Vorrichtung 1 ausgegeben wird.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf das Bandpassfilter 11a beispielhaft dargestellt. Die Zeichnungen zeigen die Zustände des Auftreffens des Lichtes L2 auf das Bandpassfilter 11a in dem Fall, in dem der Strahl-Durchmesser des Lichtes L2 5 mm beträgt, die Breite und die Dicke entlang der Hauptfläche 10a des Bandpassfilters 11a 11 mm bzw. 2 mm betragen und der kürzeste Abstand R₁ von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ zu dem Bandpassfilter 11a 16,6 mm beträgt. 4A zeigt zunächst den Fall, in dem der Auftreffwinkel auf das Bandpassfilter 11a 10° beträgt, und da sich die anderen Bandpassfilter nicht auf dem optischen Weg des Lichtes L2 befinden, kommt es in keinem Fall zu Interferenz zwischen den Bandpassfiltern 11a bis 11d. Des Weiteren zeigt 4B den Zustand, in dem die Bandpassfilter 11a bis 11d entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht sind, um den Auftreffwinkel auf das Bandpassfilter 11a auf 25° einzustellen, und 4C zeigt den Zustand, in dem die Bandpassfilter 11a bis 11d weiter entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht sind, um den Auftreffwinkel auf das Bandpassfilter 11a auf 50° einzustellen, und in beiden Fällen kommt es nicht zu Interferenz zwischen den Bandpassfiltern 11a bis 11d. Wenn die Bandpassfilter 11a bis 11d von dem Zustand in 4C ausgehend weiter gedreht werden, gelangt das Bandpassfilter 11b auf den optischen Weg des Lichtes L2. Daher stören die jeweiligen Durchlass-Kennlinien der zwei Bandpassfilter 11a und 11b einander, so dass es nicht möglich ist, eine stabile Emissions-Wellenlänge zu erzielen. Dementsprechend reicht der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf jedes der Bandpassfilter 11a bis 11d in diesem Fall von 0° bis 50°.
5 zeigt die Wellenlängen-Kennlinien von Lichtdurchlässigkeit in dem Fall, in dem der Auftreffwinkel auf die jeweiligen Bandpassfilter 11a bis 11d bei der vorliegenden Ausführungsform innerhalb eines Bereiches von 0° bis 50° geändert wird. Die Kennlinien G_A, G_B _, G_C und G_D entsprechen jeweils den Wellenlängen-Kennlinien der Lichtdurchlässigkeit gemäß Änderungen des Auftreffwinkels auf die jeweiligen Bandpassfilter 11a, 11b, 11c und 11d. Es ist klar, dass auf diese Weise ein breiter Bereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 700 nm als ein Änderungsbereich von Emissions-Wellenlängen der Lichtquellen-Vorrichtung 1 erzielt werden kann, indem die Auftreffwinkel derselben gesteuert werden und dabei zwischen den Bandpassfiltern 11a bis 11d gewechselt wird.
Bei der oben beschriebenen Lichtquellen-Vorrichtung 1 wird das Licht L2 entlang der Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 von der Lichtquelle 3 zum Auftreffen gebracht, und das Licht L2 wird entsprechend dem Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d selektiv durch die Bandpassfilter 11a bis 11d durchgelassen und ausgegeben. Dabei ist es, indem der Drehtisch 10 auf den Dreh-Mittelpunkt C₁ der Hauptfläche 10a zentriert gedreht wird, möglich, abwechselnd zwischen den vier Bandpassfilter 11a bis 11d zu wechseln, durch die das Licht L2 durchgelassen wird, und es ist möglich, den Auftreffwinkel des Lichtes L2 auf die jeweiligen Bandpassfilter 11a bis 11d innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches zu ändern, so dass die Emissions-Wellenlänge kontinuierlich geändert werden kann.
Insbesondere wird, wenn die Bandpassfilter 11a bis 11d so angeordnet sind, dass die optischen Licht-Einfallebenen 12 in Bezug auf die Linien geneigt sind, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a und die Mittelpunkte 15a und 15d der Bandpassfilter 11a bis 11d verbinden, die Interferenz zwischen der Vielzahl von Bandpassfiltern 11a bis 11d innerhalb eines weiten Bereiches von Drehwinkeln (Auftreff- bzw. Einfallwinkeln) verringert, so dass ein Änderungsbereich von Emissions-Wellenlängen leicht ausgedehnt werden kann, ohne den Drehtisch 10 zu vergrößern. Des Weiteren ist es, da die vier Bandpassfilter 11a bis 11d so angebracht sind, dass die jeweiligen Schnittlinien, die zwischen der Hauptfläche 10a und den Licht-Einfallebenen 12 oder den Licht-Austrittsebenen 13 ausgebildet sind, mit dem einen einbeschriebenen Kreis 17 in Kontakt sind, möglich, die Änderungsbereiche der Einfallwinkel von Licht in die jeweiligen Bandpassfilter 11a bis 11d anzugleichen, so dass der Änderungsbereich von Emissions-Wellenlängen in Bezug auf die beschränkte Fläche des Drehtischs 10 wirkungsvoll erweitert werden kann.
Des Weiteren ist es, da sich die vier Bandpassfilter 11a bis 11d jeweils seitlich von dem einbeschriebenen Kreis 17 auf der Hauptfläche 10a befinden, möglich, die Interferenz zwischen den Bandpassfilter 11a bis 11d weiter zu verringern.
Des Weiteren ist es, da die vier Bandpassfilter 11a bis 11d so angeordnet sind, dass die Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte 15a und 15d der Bandpassfilter 11a bis 11d verbinden, Winkel bilden, die einander gleich sind, so dass sie auf den Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a zentriert vierfach rotationssymmetrisch sind, möglich, die Änderungsbereiche der Auftreffwinkel auf die jeweiligen Bandpassfilter 11a bis 11d anzugleichen, so dass der Änderungsbereich von Emissions-Wellenlängen in Bezug auf die beschränkte Fläche des Drehtischs 10 effektiv erweitert werden kann.
Im Folgenden wird der Effekt der Erweiterung des Änderungsbereiches von Emissions-Wellenlängen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand eines Vergleichs mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben. 17 und 18 sind Draufsichten, die den Aufbau der Filter-Drehkörper zeigen, die als Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung dienen.
Ein in 17 gezeigter Filter-Drehkörper 908A ist ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11d entlang der Hauptfläche 10a 10 mm und 2 mm betragen, und die Bandpassfilter 11a bis 11d so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 1 mm beträgt und der Einfallwinkel der Licht-Einfallebene 12 zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte 15a und 15d verbinden, 0° beträgt. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908A gedreht wird, ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, auf 0° (der mit der durchgehenden Linie in 17 dargestellte Zustand) bis 21° (der mit der unterbrochenen Linie in 17 dargestellte Zustand) begrenzt, um keine Interferenz zwischen den Bandpassfiltern 11a bis 11d zu verursachen.
Des Weiteren ist ein in 18B gezeigter Filter-Drehkörper 908B ein Beispiel für den Fall, in dem der kürzeste Abstand zu dem Dreh-Mittelpunkt C₁ des Filter-Drehkörpers 908A auf 5 mm verlängert ist. In diesem Fall reicht der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, von 0° bis 27°, d. h., er ist in gewissem Maße erweitert. Verglichen mit dem Filter-Drehkörper 8 der vorliegenden Erfindung jedoch ist er stark eingeschränkt.
Des Weiteren ist ein in 18B gezeigter Filter-Drehkörper 908C ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11d auf 18 mm und 2 mm geändert sind und der kürzeste Abstand zu dem Dreh-Mittelpunkt C₁ in Bezug auf den Filter-Drehkörper 908A auf 32 mm verlängert ist. In diesem Fall erstreckt sich der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, von 0° bis 39°, d. h., er ist erweitert. Er ist jedoch nach wie vor enger als bei dem Filter-Drehkörper 8 der vorliegenden Ausführungsform. Dennoch ist es notwendig, den Drehmechanismus 14 des Drehtischs 10 des Filter-Drehkörpers 908C, verglichen mit dem Durchmesser des Drehtischs 10 des Filter-Drehkörpers 8, der ungefähr 30 mm beträgt, in erheblichem Maß auf ungefähr 102 mm zu vergrößern.
Auf diese Weise wird, wenn die Bandpassfilter 11a bis 11d entlang der Linien angeordnet sind, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte 15a und 15d verbinden, ein jedem Filter zugeordneter Auftreffwinkel aufgrund von Interferenz zwischen benachbarten Filtern eingeschränkt. Des Weiteren ist ein praktisches Maß der Änderung des Auftreffwinkels ein Winkel, der die Hälfte des Winkel-Änderungsbereiches beträgt, da die Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d innerhalb des Plus-Minus-Bereiches von Winkeln um 0° herum (beispielsweise der Bereich von ±21° bei dem Filter-Drehkörper 908A) liegen. Im Unterschied dazu ist es bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Bandpassfilter 11a bis 11d so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf die Linien geneigt sind, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte 15a und 15d verbinden, möglich, einen jedem Filter zugeordneten Auftreffwinkel effektiv zu erweitern, und möglich, den Änderungsbereich von Auftreffwinkeln effektiv zu nutzen und einen praktischen Auftreffwinkel zu ändern. Des Weiteren ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen derartigen Vorteil zu erzielen, ohne den Filter-Drehkörper 8 zu vergrößern.
Dabei ist es in Bezug auf Wellenlängen-Komponenten, die in 1 von dem wellenlängenselektiven Element 7 zu der Strahl-Dämpfeinrichtung 9 geleitet werden, möglich, gleichzeitig Licht mit zwei Wellenlängen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen auszugeben, wenn ein wellenlängenselektiver Mechanismus vorhanden ist, der einen ähnlichen Aufbau hat und einen Filter-Drehkörper sowie einen Drehmechanismus enthält. Des Weiteren ist es, wenn das wellenlängenselektive Element in diesem Fall aus einem halbdurchlässigen Spiegel besteht, möglich, simultan Licht mit zwei Wellenlängen in ein und demselben Wellenlängenbereich auszugeben. Des Weiteren ist es in diesem Fall, wenn die Durchlässigkeit des wellenlängenselektiven Element 7 entsprechend ausgewählt wird, dass sie eine Vielzahl von Stufen hat, und ein diesen entsprechender wellenlängenselektiver Mechanismus geschaffen wird, möglich, einen Ausgang mit mehreren Wellenlängen zu erreichen.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 ist eine Draufsicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtquelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Unterschied zwischen einer Lichtquellen-Vorrichtung 101, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, und der Lichtquellen-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Lichtquellen-Vorrichtung 101 einen Aufbau hat, bei dem zwei Filter-Drehkörper 8A und 8B mit dem gleichen Aufbau wie dem des Filter-Drehkörpers 8 eingesetzt werden, und zwei linear polarisierte Komponenten L4 und L5, die von dem Licht L2 abgeteilt werden, durch die Filter-Drehkörper 8A bzw. 8B als P-Polarisationen durchgelassen werden.
Das heißt, ein optisches System 105 für Lichtumwandlung der Lichtquellen-Vorrichtung 101 ist mit einem Polarisations-Strahlteilerelement 25, Spiegeln 26 und 27, einem Polarisations-Kopplerelement 28, den Filter-Drehkörpern 8A und 8B sowie den Drehmechanismen 14A und 14B zum Drehen der Filter-Drehkörper 8A und 8B versehen.
Das Polarisations-Strahlteilerelement 25 ist ein optisches Element, das das durch das wellenlängenselektive Element 7 durchgelassene Licht L2 empfängt und das Licht L2 in zwei zueinander senkrecht linear polarisierte Komponenten teilt, und es ist beispielsweise ein kubisch geformter Polarisations-Strahlteiler (PBS). Das heißt, der Polarisations-Strahlteiler 25 teilt eine polarisierte Komponente L4 mit einer Polarisationsrichtung entlang der Y-Achse (im Folgenden auch als ”horizontal polarisierte Komponente” bezeichnet) von dem Licht L2 ab, und bewirkt, dass die polarisierte Komponente L4 in der Richtung der +X-Achse durchgelassen wird. Gleichzeitig teilt das Polarisations-Strahlteilerelement 25 eine polarisierte Komponente L5 mit einer Polarisationsrichtung entlang der Z-Achse (im Folgenden auch als ”vertikal polarisierte Komponente” bezeichnet) von dem Licht L2 ab und reflektiert die polarisierte Komponente in der Richtung der +Y-Achse.
Die Filter-Drehkörper 8A und 8B sind jeweils auf den optischen Achsen der polarisierten Komponenten L4 und L5 vorhanden, die durch das Polarisations-Strahlteilerelement 25 hindurchgelassen oder von ihm reflektiert werden. Die jeweils an diesen Filter-Drehkörpern 8A und 8B angebrachten Bandpassfilter 11a bis 11d weisen einheitliche Eigenschaften bezüglich der Durchlass-Wellenlängenbereiche bei den Auftreffwinkeln mit P-Polarisation und S-Polarisation für die zwei Filter-Drehkörper 8A und 8B auf. Das heißt, die Eigenschaften bezüglich der Durchlass-Wellenlängenbereiche des Bandpassfilters 11a, des Bandpassfilters 11b, des Bandpassfilters 11c und des Bandpassfilters 11d, die an den zwei Filter-Drehkörpern 8A und 8B angebracht sind, sind einheitlich.
Der Filter-Drehkörper 8A ist an Drehmechanismus 14A, der die Drehwelle entlang der Z-Achse aufweist, so angebracht, dass die Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 entlang der X-Y-Ebene verläuft, und ist so angeordnet, dass die horizontal polarisierte Komponente L4 in einem Raum zwischen dem Dreh-Mittelpunkt C₁ an der Hauptfläche 10a und dem Umfangsrandabschnitt der Hauptfläche 10a (siehe 2) auftrifft. Dementsprechend kann der Filter-Drehkörper 8A den Auftreffwinkel der horizontal polarisierten Komponente L4 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d durch Drehen des Drehtischs 10 ändern, und die horizontal polarisierte Komponente L4 trifft stets in einem P-Polarisierungszustand auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf.
Der Filter-Drehkörper 8B ist an dem Drehmechanismus 14B, der die Drehwelle entlang der Y-Achse aufweist, so angebracht, dass die Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 entlang der Z-X-Ebene verläuft, und er ist so angeordnet, dass die vertikal polarisierte Komponente L5 in einem Raum zwischen dem Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a und dem Umfangsrandabschnitt der Hauptfläche 10a (siehe 2) auftrifft. Des Weiteren ist der Spiegel 26, der Totalreflektion eines S-polarisierten Lichtes in einem angenommenen Wellenlängenbereich bewirkt, zwischen dem Polarisations-Strahlteilerelement 25 und dem Filter-Drehkörper 8B angeordnet, und so eingerichtet, dass er die in der Richtung der +Y-Achse emittierte vertikal polarisierte Komponente L5 in der Richtung der +X-Achse reflektiert, so dass die vertikal polarisierte Komponente L5 auf den Filter-Drehkörper 8B auftrifft. Dementsprechend kann der Filter-Drehkörper 8B den Auftreffwinkel der vertikal polarisierten Komponente L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d durch Drehen des Drehtischs ändern, und die vertikal polarisierte Komponente L5 trifft stets in einem P-Polarisierungszustand auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf.
Die Drehwelle des Drehtischs 10 ist in diesem Fall senkrecht zwischen dem Filter-Drehkörper 8A und dem Filter-Drehkörper 8B angeordnet, so dass die vertikal polarisierte Komponente L5 als eine P-Polarisation auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auftrifft. Dabei hat die Drehwelle des Drehtischs 10 die gleiche Richtung, und die vertikal polarisierte Komponente L5 kann als eine P-Polarisation auf die Bandpassfilter 11a bis 11d zum Auftreffen gebracht werden, indem die Polarisationsebene unter Verwendung von λ/2-Plättchen oder dergleichen gedreht wird.
Des Weiteren werden die λ/2-Plättchen so eingesetzt, dass sie vor und hinter den Bandpassfiltern eingeführt werden.
Das Polarisations-Kopplerelement 28 ist in der Richtung der +X-Achse entlang der optischen Achse der horizontal polarisierte Komponente L4 angeordnet, die durch den Filter-Drehkörper 8A durchgelassen wird, und der Spiegel 27 ist zwischen dem Polarisations-Kopplerelement 28 und dem Filter-Drehkörper 8B angeordnet. Der Spiegel 27 dient dazu, Totalreflektion einer S-Polarisation in einem angenommenen Wellenlängenbereich zu bewirken und die durch den Filter-Drehkörper 8B durchgelassene vertikal polarisierte Komponente L5 zu reflektieren, so dass die vertikal polarisierte Komponente L5 in der Richtung der Y-Achse auf das Polarisations-Kopplerelement 28 auftrifft.
Dieses Polarisations-Kopplerelement 28 ist ein optisches Element, das die zwei polarisierten Komponenten L4 und L5 koppelt, die senkrecht zueinander sind, und es wird beispielsweise ein kubisch geformter Polarisations-Strahlteiler (PBS) eingesetzt. Das heißt, das Polarisations-Kopplerelement 28 führt die entlang der X-Achse auftreffende horizontal polarisierte Komponente L4 und die entlang der Y-Achse auftreffende vertikal polarisierte Komponente L5 zusammen und erzeugt zusammengeführtes bzw. synthetisiertes Licht L3 in einem nicht-polarisierten Zustand und emittiert das synthetisierte Licht L3 in der Richtung der +X-Achse. Das durch das Polarisations-Kopplerelement 28 synthetisierte Licht L3 wird teilweise durch die Leistungs-Überwachungseinrichtung 24 geleitet und wird gleichzeitig über die Strahl-Abtasteinrichtung 21, den Verschluss 22 und die Kondensorlinse 23 zu der Lichtleitfaser 4 geleitet und nach außen ausgestrahlt.
Die Steuerschaltung 33 des Steuerungssystems 30 steuert die Drehmechanismen 14A und 14B und ändert ihre Drehwinkel so, dass die jeweiligen polarisierten Komponenten L4 und L5 auf das Bandpassfilter 11a, das Bandpassfilter 11b, das Bandpassfilter 11c oder das Bandpassfilter 11d auftreffen, die die gleichen Lichtdurchlasseigenschaften haben und an den Filter-Drehkörpern 8A und 8B angebracht sind, und die Auftreffwinkel der polarisierten Komponenten L4 und L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d sind einheitlich. Auf diese Weise sind, wenn die Auftreffwinkel der zwei polarisierten Komponenten L4 und L5 einheitlich sind, die Filter-Drehkörper 8A und 8B so angeordnet, dass die den jeweiligen Auftreffwinkeln entsprechenden polarisierten Komponenten L4 und L5 aneinander angepasst sind. Das heißt, die polarisierten Lichtkomponenten L4 und L5 haben, nachdem sie durch die Filter-Drehkörper 8A und 8B durchgelassen worden sind, das gleiche Spektralprofil.
Bei der Lichtquellen-Vorrichtung 101 werden, nachdem die durch das Polarisations-Strahlteilerelement 25 abgeteilte horizontal polarisierte Komponente L4 als eine P-Polarisation zum Auftreffen auf den Filter-Drehkörper 8A gebracht worden ist, und die durch das Polarisations-Strahlteilerelement 25 abgeteilte vertikal polarisierte Komponente L5 als eine P-Polarisation in dem gleichen Auftreffwinkel wie dem der horizontal polarisierten Komponente L4 zum Auftreffen auf den Filter-Drehkörper 8B gebracht worden ist, die durch die zwei Filter-Drehkörper 8A und 8B durchgelassenen Lichter gekoppelt und nach außen emittiert. Daher ist es, da die Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche in Bezug auf die Auftreffwinkel der P-Polarisaionen auf die Bandpassfilter 11a bis 11d, die an den zwei Filter-Drehkörpern 8A und 8B angebracht sind, einheitlich sind, wenn die Auftreffwinkel entsprechend eingestellt werden, möglich, den Bereich der Emissions-Kennlinien über den angenommenen Wellenlängenbereich zu verschmälern und zu stabilisieren, und es ist möglich, das Licht von der Lichtquelle effizient zu nutzen, um das Licht zu emittieren.
Des Weiteren ist es, wenn die Auftreffwinkel der zwei polarisierten Komponenten L4 und L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf verschiedene Winkel eingestellt werden, möglich, gleichzeitig zwei verschiedene Wellenlängen-Ausgänge zu erzielen. In diesem Fall sind die Polarisationsrichtungen der zwei Wellenlängen-Ausgänge eine vertikale Polarisation und eine horizontalen Polarisation, die senkrecht zueinander sind. Weiterhin können die zwei Wellenlängen-Ausgänge unter Verwendung von Depolarisations-Plättchen oder dergleichen in einen nicht-polarisierten Zustand gebracht werden.
7 zeigt die Wellenlängen-Kennlinien der Lichtdurchlässigkeit in dem Fall, in dem die Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d der zwei Filter-Drehkörper 8A und 8B in der vorliegenden Ausführungsform innerhalb eines Bereiches von 0° bis 50° geändert werden. So wird verständlich, dass Licht von Lichtquelle in zwei linear polarisierte Komponenten geteilt wird, und die Auftreffwinkel der jeweiligen Komponenten auf die Bandpassfilter 11a bis 11d so gesteuert werden, dass die Kennlinien der Stärke der Emission in einem breiten Änderungs-Wellenlängenbereich stabilisiert werden können.
Dritte Ausführungsform
8 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Aufbau einer Lichtquellen-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Unterschied zwischen der in der Zeichnung dargestellten Lichtquellen-Vorrichtung 201 und der Lichtquellen-Vorrichtung 101 gemäß der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Lichtquellen-Vorrichtung 201 so aufgebaut ist, dass die polarisierten Komponenten L4 und L5 als S-Polarisationen durch zwei sich drehende Körper 8C bzw. 8D durchgelassen werden.
Der Filter-Drehkörper 8C ist an Drehmechanismus 14C, der die Drehwelle entlang der Y-Achse aufweist, so angebracht, dass die Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 entlang der Z-X-Ebene verläuft, und ist so angeordnet, dass die horizontal polarisierte Komponente L4 in einem Raum zwischen dem Dreh-Mittelpunkt C₁ an der Hauptfläche 10a und dem Umfangsrandabschnitt der Hauptfläche 10a (siehe 2) auftrifft. Dementsprechend kann der Filter-Drehkörper 8C den Auftreffwinkel der horizontal polarisierten Komponente L4 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d durch Drehen des Drehtischs 10 ändern, und die horizontal polarisierte Komponente L4 trifft stets in einem S-Polarisierungszustand auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf.
Der Filter-Drehkörper 8D ist an dem Drehmechanismus 14D, der die Drehwelle entlang der Z-Achse aufweist, so angebracht, dass die Hauptfläche 10a des Drehtischs 10 entlang der X-Y-Ebene verläuft, und er ist so angeordnet, dass die vertikal polarisierte Komponente L5 in einem Raum zwischen dem Dreh-Mittelpunkt C₁ auf der Hauptfläche 10a und dem Umfangsrandabschnitt der Hauptfläche 10a (siehe 2) auftrifft. Dementsprechend kann der Filter-Drehkörper 8D den Auftreffwinkel der vertikal polarisierten Komponente L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d durch Drehen des Drehtischs ändern, und die vertikal polarisierte Komponente L5 trifft stets in einem S-Polarisierungszustand auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf.
Die Drehwelle des Drehtischs 10 ist hier senkrecht zwischen dem Filter-Drehkörper 8C und dem Filter-Drehkörper 8D angeordnet, so dass die vertikal polarisierte Komponente L5 als eine S-Polarisation auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auftrifft. Dabei hat die Drehwelle des Drehtischs 10 die gleiche Richtung, und die vertikal polarisierte Komponente L5 kann als eine S-Polarisation auf die Bandpassfilter 11a bis 11d zum Auftreffen gebracht werden, indem die Polarisationsebene unter Verwendung von λ/2-Plättchen oder dergleichen gedreht wird. Des Weiteren werden die λ/2-Plättchen so eingesetzt, dass sie vor und hinter den Bandpassfiltern eingeführt werden.
Die Steuerschaltung 33 des Steuerungssystems 30 steuert die Drehmechanismen 14C und 14D und ändert ihre Drehwinkel so, dass die jeweiligen polarisierten Komponenten L4 und L5 auf das Bandpassfilter 11a, das Bandpassfilter 11b, das Bandpassfilter 11c oder das Bandpassfilter 11d auftreffen, die die gleichen Lichtdurchlasseigenschaften haben und an den Filter-Drehkörpern 8C und 8D angebracht sind, und die Auftreffwinkel der polarisierten Komponenten L4 und L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d sind einheitlich.
Bei der Lichtquellen-Vorrichtung 201 werden, nachdem die durch das Polarisations-Strahlteilerelement 25 abgeteilte horizontal polarisierte Komponente L4 als eine S-Polarisation zum Auftreffen auf den Filter-Drehkörper 8C gebracht worden ist, und die durch das Polarisations-Strahlteilerelement 25 abgeteilte vertikal polarisierte Komponente L5 als eine S-Polarisation in dem gleichen Auftreffwinkel wie dem der horizontal polarisierten Komponente L4 zum Auftreffen auf den Filter-Drehkörper 8D gebracht worden ist, die durch die zwei Filter-Drehkörper 8C und 8D durchgelassenen Lichter gekoppelt und nach außen emittiert. Daher ist es, da die Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche in Bezug auf die Auftreffwinkel der S-Polarisationen auf den Bandpassfilter 11a bis 11d, die an den zwei Filter-Drehkörpern 8C und 8D angebracht sind, einheitlich sind, wenn die Auftreffwinkel entsprechend eingestellt werden, möglich, den Bereich der Emissions-Kennlinien über den angenommenen Wellenlängenbereich zu verschmälern und zu stabilisieren, und es ist möglich, das Licht von der Lichtquelle effizient zu nutzen, um das Licht zu emittieren.
Des Weiteren ist es, wenn die Auftreffwinkel der zwei polarisierten Komponenten L4 und L5 auf die Bandpassfilter 11a bis 11d auf verschiedene Winkel eingestellt werden, möglich, gleichzeitig zwei verschiedene Wellenlängen-Ausgänge zu erzielen. In diesem Fall sind die Polarisationsrichtungen der zwei Wellenlängen-Ausgänge eine vertikale Polarisation und eine horizontalen Polarisation, die senkrecht zueinander sind. Weiterhin können die zwei Wellenlängen-Ausgänge unter Verwendung von Depolarisations-Plättchen oder dergleichen in einen nicht-polarisierten Zustand gebracht werden.
9 zeigt die Wellenlängen-Kennlinien der Lichtdurchlässigkeit in dem Fall, in dem die Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d der zwei Filter-Drehkörper 8C und 8D in der vorliegenden Ausführungsform innerhalb eines Bereiches von 0° bis 50° geändert werden. Auch in diesem Fall wird verständlich, dass Licht von Lichtquelle 3 in zwei linear polarisierte Komponenten geteilt wird, und die Auftreffwinkel der jeweiligen Komponenten auf die Bandpassfilter 11a bis 11d so gesteuert werden, dass die Kennlinien der Stärke der Emission in einem breiten Änderungs-Wellenlängenbereich stabilisiert werden können.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist die Anzahl von Bandpassfiltern, die an dem Filter-Drehkörper 8 angebracht sind, nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, und es kann eine beliebige Anzahl, die 3 oder mehr beträgt, entsprechend einem angenommenen Wellenlängenbereich und einer Fläche des Filter-Drehkörpers 8 ausgewählt werden.
10 zeigt den Aufbau eines Filter-Drehkörpers 108 mit fünf Bandpassfiltern 11a bis 11e. In diesem Fall beträgt ein Strahl-Durchmesser des Lichtes L2 5 mm, die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11e entlang der Hauptfläche 10a betragen 10 mm und 2 mm, und der kürzeste Abstand R₂ von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ zu den Bandpassfiltern 11a bis 11e beträgt 15,3 mm, und wenn die Bandpassfilter 11a bis 11e entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, wird der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf jedes der Bandpassfilter 11a bis 11e auf 0° bis 45° eingestellt.
Des Weiteren zeigt 11 den Aufbau eines Filter-Drehkörpers 208 mit sechs Bandpassfiltern 11a bis 11f. In diesem Fall beträgt ein Strahl-Durchmesser des Lichtes L2 5 mm, die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11f entlang der Hauptfläche 10a betragen 12 mm und 2 mm, und der kürzeste Abstand R₁ von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ zu den Bandpassfiltern 11a bis 11f beträgt 39,4 mm, und wenn die Bandpassfilter 11a bis 11f entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, wird der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf jedes der Bandpassfilter 11a bis 11f auf 0° bis 45° eingestellt.
Des Weiteren zeigt 12 den Aufbau eines Filter-Drehkörpers 308 mit drei Bandpassfiltern 11a bis 11c. In diesem Fall beträgt ein Strahl-Durchmesser des Lichtes L2 10 mm, die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11c entlang der Hauptfläche 10a betragen 18 mm und 2 mm, und der kürzeste Abstand R₁ von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ zu den Bandpassfiltern 11a bis 11c beträgt 3,16 mm, und wenn die Bandpassfilter 11a bis 11c entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, wird der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf jedes der Bandpassfilter 11a bis 11c auf 0° bis 50° eingestellt.
Im Unterschied dazu ist ein in 19A als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigter Filter-Drehkörper 908D ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11e entlang der Hauptfläche 10a 10 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11e so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 1,38 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11e verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908D gedreht wird, ist der Änderungsbereich der Auftreffwinkel des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, um keine Interferenz zwischen den Bandpassfilter 11a bis 11e zu bewirken, auf 0° bis 9° beschränkt. Des Weiteren ist ein in 19B als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellter Filter-Drehkörper 908E ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11e entlang der Hauptfläche 10a 10 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11e so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 16,38 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11e verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908E gedreht wird, ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, auf 0° bis 24° beschränkt. Darüber hinaus ist ein in 19C als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigter Filter-Drehkörper 908F ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11e entlang der Hauptfläche 10a 12 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11e so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 32 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11e verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908F gedreht wird, ist der Änderungsbereich der Auftreffwinkel des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, unabhängig von der Tatsache, dass der Durchmesser des Drehtischs 10 vergrößert ist, auf 0° bis 29° beschränkt. Auf diese Weise ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkel, verglichen mit dem Filter-Drehkörper 108 in 10, bei dem die gleiche Anzahl von Bandpassfiltern eingesetzt wird, stark eingeschränkt.
Des Weiteren ist ein in 20 als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellter Filter-Drehkörper 908G ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11f entlang der Hauptfläche 10a 12 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11f so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 32 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11f verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908G gedreht wird, ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 5 mm beträgt, auf 0° bis 23° beschränkt. Auf diese Weise ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkel, verglichen mit dem Filter-Drehkörper 208 in 11, bei dem die gleiche Anzahl von Bandpassfiltern eingesetzt wird, stark eingeschränkt.
Des Weiteren ist ein in 21A als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellter Filter-Drehkörper 908H ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11c entlang der Hauptfläche 10a 18 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11c so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 0,577 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11c verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908H gedreht wird, ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 10 mm beträgt, auf 0° bis 38° beschränkt, und verglichen mit dem Filter-Drehkörper 308 in 12 ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln stark eingeschränkt. Des Weiteren ist ein in 21B als ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellter Filter-Drehkörper 908I ein Beispiel, bei dem die Breite und die Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11c entlang der Hauptfläche 10a 26 mm und 2 mm betragen und die Bandpassfilter 11a bis 11c so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 14,577 mm beträgt und die Neigungswinkel der Licht-Auftreffebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11c verbinden, 0° betragen. Wenn dieser Filter-Drehkörper 908I gedreht wird, ist der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln des Lichtes L2, dessen Strahl-Durchmesser 10 mm beträgt, auf 0° bis 50° beschränkt. Dabei wird der Durchmesser des Drehtischs 10, verglichen mit dem Filter-Drehkörper 308 in 12, um mehr als das Doppelte vergrößert.
Der Änderungsbereich von Auftreffwinkeln auf die Bandpassfilter 11a bis 11d des Filter-Drehkörpers 8 kann auf verschiedene Bereiche eingestellt werden, indem die Neigungswinkel der Bandpassfilter 11a bis 11d geändert werden.
Beispielsweise ist der minimale Winkel, der in dem Änderungsbereich von Auftreffwinkeln enthalten ist, nicht auf 0° beschränkt. Das heißt, die Bandpassfilter 11a bis 11f können, wie in 13 gezeigt, so angeordnet sein, dass die Neigungswinkel der Licht-Einfallebenen zu den Linien, die den Dreh-Mittelpunkt C₁ an der Hauptfläche 10a und die Mittelpunkte der Bandpassfilter 11a bis 11f verbinden, vergrößert werden, und der Änderungsbereich der Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11f beispielsweise auf 20° bis 50° eingestellt wird. Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel, bei dem die Breite und Dicke der Bandpassfilter 11a bis 11f entlang der Hauptfläche 10a 11 mm und 2 mm betragen, die Bandpassfilter 11a bis 11f so angeordnet sind, dass der kürzeste Abstand von dem Dreh-Mittelpunkt C₁ 16,6 mm beträgt und der Strahl-Durchmesser des Lichtes L2 auf 5 mm eingestellt ist. Auf diese Weise ist es, wenn der in dem Änderungsbereich von Auftreffwinkeln enthaltene kleinste Winkel auf mehr als 0° eingestellt wird, möglich, eine Änderung des Durchlass-Wellenlängenbereiches zum Ändern des Auftreffwinkels zu vergrößern, wodurch es möglich wird, den gesamten Wellenlängen-Änderungsbereich erheblich zu erweitern. Beispielsweise beträgt, wenn bei dem Bandpassfilter 11a der Auftreffwinkel von einer Spitzen-Wellenlänge in dem Durchlass-Wellenlängenbereich abhängig ist, wie in 3 dargestellt, wenn der Auftreffwinkel innerhalb eines Bereiches von 0° bis 30° geändert wird, die Änderungsbreite von Spitzen-Wellenlängen 5,43% in Bezug auf die maximale Wellenlänge. Es versteht sich, dass im Unterschied dazu, wenn der Auftreffwinkel auf das Bandpassfilter 11a innerhalb eines Bereiches von 20° bis 50° geändert wird, die Änderungsbreite von Spitzen-Wellenlängen 11,18% beträgt, wodurch es möglich wird, mit der gleichen Änderung des Auftreffwinkels eine erhebliche Änderung des Durchlass-Wellenlängenbereiches zu erzielen.
Des Weiteren haben die in die Lichtquellen-Vorrichtungen 1, 101 und 201 der vorliegenden Ausführungsform eingebauten Bandpassfilter 11a bis 11d jeweils unterschiedliche Mittenwellenlängen in den Durchlass-Wellenlängenbereichen in Bezug auf den gleichen Auftreffwinkel. Sie können jedoch so eingerichtet sein, dass sie gleiche Mittenwellenlänge und unterschiedliche Halb-Bandbreiten haben. 14A bis 14D zeigen jeweils Beispiele der Kennlinien der Durchlass-Wellenlängenbereiche für den Fall, in dem die Auftreffwinkel auf die Bandpassfilter 11a bis 11d innerhalb eines Bereiches von 0° bis 50° geändert werden. Auf diese Weise ist es, wenn die Bandpassfilter 11a bis 11d mit der gleichen Mittenwellenlänge eingesetzt werden, möglich, den Änderungsbereich selektiver Wellenlängen beim Wechseln der Bandbreite einfach zu erweitern.
Als eine Ausführung einer anderen Spektralvorrichtung der vorliegenden Erfindung als die oben beschrieben Lichtquellen-Vorrichtungen kann eine Licht-Erfassungsvorrichtung 301 angeführt werden, wie sie in 15 dargestellt ist. Diese Licht-Erfassungsvorrichtung 301 ist eine Vorrichtung zum spektroskopischen Erfassen einer vorgegebenen Wellenlängen-Komponente in von außen eingeleitetem Licht, und sie enthält ein optisches System 105 für Lichtumwandlung, das den gleichen Aufbau hat wie die Lichtquellen-Vorrichtung 101, eine Lichtleitfaser 303, die das Licht von außen zu der Kollimatorlinse 6 leitet, sowie einen Fotodetektor 304, der das spektroskopische Licht von dem optischen System 105 für Lichtumwandlung erfasst. Mit der Licht-Erfassungsvorrichtung 301 ist es ebenfalls leicht möglich, einen Änderungsbereich von Erfassungs-Wellenlängen ohne Vergrößerung der Vorrichtung beim spektroskopischen Erfassen von Licht von außen zu erweitern.
Des Weiteren kann als ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Fluoreszenz-Erfassungssystem 401 angeführt werden, wie es in 16 dargestellt ist, und bei dem die Lichtquellen-Vorrichtung 101 und die Licht-Erfassungsvorrichtung 301 kombiniert sind. Bei diesem Fluoreszenz-Erfassungssystem 401 ist es möglich, eine Probe A mit von der Lichtquellen-Vorrichtung 101 als ein Anregungslicht über eine Linseneinheit 402 ausgegebenem Licht zu bestrahlen, und von der Probe A aufgrund der Bestrahlung emittierte Fluoreszenz wird über eine Linseneinheit 402B in die Licht-Erfassungsvorrichtung 301 eingeleitet, wodurch es möglich wird, die Fluoreszenz in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich zu erfassen. Wenn das Fluoreszenz-Erfassungssystem 401 eingesetzt wird, ist es möglich, den Wellenlängenbereich eines zu emittierenden Anregungslichtes und den Wellenlängenbereich zu erfassender Fluoreszenz in einem breiten Bereich frei anzupassen. Dabei kann, wenn die auf eine Ausdehnung beschränkte Probe A als ein zu messendes Objekt dient, die Lichtquellen-Vorrichtung 101 durch eine allgemeine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserlichtquelle, ersetzt werden.
Als die in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzten dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter können zusätzlich zu den Bandpassfiltern Hochpassfilter, Tiefpassfilter, Kerbfilter und dergleichen eingesetzt werden.
Dabei werden die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter vorzugsweise so angebracht, dass die jeweiligen Schnittlinien, die zwischen der Hauptfläche und den Endebenen ausgebildet sind, Kontakt mit dem einen einbeschriebenen Kreis haben. In diesem Fall ist es möglich, die Bereiche von Auftreffwinkeln von Licht auf die jeweiligen dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auszugleichen, wodurch es möglich wird, den Änderungsbereich selektiver Wellenlängen in Bezug auf die begrenzte Ausdehnung der Hauptfläche des Dreh-Trageelementes wirkungsvoll zu erweitern.
Des Weiteren werden die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter vorzugsweise jeweils so angeordnet, dass sie sich seitlich von dem einbeschriebenen Kreis auf der Hauptfläche befinden. Wenn ein derartiger Aufbau eingesetzt wird, kann die Interferenz zwischen der Vielzahl dielektrischer Dünnschicht-Interferenzfilter weiter verringert werden.
Des Weiteren werden die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter vorzugsweise so angeordnet, dass die Linien, die einen vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche und die Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter verbinden, gleiche Winkel zueinander bilden. Wenn derartige dielektrische Dünnschicht-Interferenzfilter verwendet werden, ist es möglich, die Bereiche von Auftreffwinkeln von Licht auf die jeweiligen dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter anzugleichen, wodurch es möglich wird, den Änderungsbereich selektiver Wellenlängen in Bezug auf die begrenzte Fläche des Dreh-Trageelementes wirkungsvoll zu erweitern.
Des Weiteren werden die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter vorzugsweise so angeordnet, dass sie auf einen bestimmten Punkt auf der Hauptfläche zentriert n-fach rotationssymmetrisch sind. Wenn eine derartige Anordnung eingesetzt wird, ist es möglich, den Änderungsbereich selektiver Wellenlängen in Bezug auf die begrenzte Fläche des Dreh-Trageelementes weiter auszudehnen.
Des Weiteren sind vorzugsweise Drehwellen-Elemente zum Einstellen der Neigungswinkel zu den Linien, die einen vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche und die Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auf der Hauptfläche verbinden, jeweils an den n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfiltern angebracht. Wenn diese Drehwellen-Elemente enthalten sind, ist es möglich, den Bereich von Auftreffwinkeln von Licht auf die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter anzupassen, wodurch die Betätigung der Spektralvorrichtung beim Erzielen einer gewünschten selektiven Wellenlänge erleichtert wird.
Industrielle Einsetzbarkeit
Die vorliegende Erfindung wird als die Spektralvorrichtung eingesetzt, mit der Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich ausgewählt wird, wodurch es möglich wird, den Änderungsbereich selektiver Wellenlängen zu erweitern, ohne die Vorrichtung zu vergrößern.
Bezugszeichenliste

11a bis 11f: Bandpassfilter
15a bis 15d: Mittelpunkte
1, 101, 201: Lichtquellen-Vorrichtungen
301: Lichterfassungs-Vorrichtung
3: Lichtquelle
8, 8A, 8B, 8C, 8D, 108, 208, 308: Filter-Drehkörper
10: Drehtisch (Dreh-Trageelement)
10a: Hauptfläche
12: Licht-Einfallebene (Abschlussebene)
13: Licht-Austrittsebene (Abschlussebene)
17: einbeschriebener Kreis
C₁: Dreh-Mittelpunkt
L2, L4 L5: einfallende Lichter

Claims

Spektralvorrichtung, die umfasst: n (wobei n eine ganze Zahl ist, die 3 oder mehr beträgt) dielektrische Dünnschicht-Interferenzfilter, durch die Licht von einer Lichtquelle entsprechend einem Einfallwinkel des Lichtes selektiv innerhalb eines Wellenlängenbereiches durchgelassen wird; und ein plattenförmiges Dreh-Trageelement, in dem die dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter aufrechtstehend auf einer Hauptfläche installiert sind und das um einen vorgegebenen Punkt entlang der Hauptfläche herum gedreht werden kann, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter jeweils so eingerichtet sind, dass Abschlussebenen an Licht-Einfallseiten oder Licht-Austrittsseiten in Bezug auf Linien geneigt sind, die den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche des Dreh-Trageelementes und Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auf der Hauptfläche verbinden.
Spektralvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter so angebracht sind, dass entsprechende, zwischen der Hauptfläche und den Abschlussebenen ausgebildete Schnittlinien Kontakt mit einem einbeschriebenen Kreis haben.
Spektralvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter so angeordnet sind, dass sie sich jeweils seitlich von dem eingeschriebenen Kreis auf der Hauptfläche befinden.
Spektralvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter so angeordnet sind, dass die Linien, die den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche und die Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auf der Hauptfläche verbinden, gleiche Winkel zueinander bilden.
Spektralvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter so angeordnet sind, dass sie auf den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche zentriert n-fach rotationssymmetrisch sind.
Spektralvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Drehwellen-Elemente zum Einstellen von Neigungswinkeln zu den Linien, die den vorgegebenen Punkt auf der Hauptfläche und die Mittelpunkte der dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfilter auf der Hauptfläche verbunden, jeweils an den n dielektrischen Dünnschicht-Interferenzfiltern angebracht sind.