JP2009237147A - Wavelength filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透過する光の波長を特定の値及び/又は範囲に固定して又は可変的に制御するための波長フィルタに関する。 The present invention relates to a wavelength filter for controlling or variably controlling the wavelength of transmitted light at a specific value and / or range.
従来、所望の波長領域の光を透過するために様々なバンドパスフィルタが使用されている。例えば、複屈折板を用いて狭帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタとしてリオフィルタが知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。図17は、リオフィルタの基本的構成を示している。同図に示すように、リオフィルタ1は、透過軸の平行な偏光子2a〜2dの間にそれぞれ複屈折板3a〜3cを、それらの結晶光学軸3a1〜3c1が前記偏光子の透過軸2a1〜2d1と45°をなすように配置する。複屈折板3a〜3cには、方解石や水晶等の一軸性結晶が用いられ、その厚さdi は2i−1d(i=1〜3)となるように構成される。特許文献1では、リオフィルタが、背面に反射鏡を配設した液晶表示パネルにおいてRGBの三原色の色純度を高くするために、該液晶表示パネルの表面に積層されている。このリオフィルタを構成するプラスチックフィルムは、液晶表示パネルの背面側から反射される光の透過スペクトルのピークがRGBに対応するように、その光学位相差を決定する。
Conventionally, various band-pass filters are used to transmit light in a desired wavelength region. For example, a rio filter is known as a bandpass filter that transmits only narrow-band light using a birefringent plate (see, for example, Patent Documents 1 to 3). FIG. 17 shows a basic configuration of the Rio filter. As shown in the figure, the Rio filter 1 includes
上記リオフィルタは、使用する複屈折板によって透過スペクトルが特定の波長に固定される。そこで、複屈折板に代えて液晶セルを2枚の偏光子の間に挟んだ波長可変型オプティカル・バンドパスフィルタが知られている(例えば、特許文献2,3を参照)。このバンドパスフィルタの構成を図18に示す。同図において、バンドパスフィルタ11は、偏光子12a〜12dに挟まれた液晶セル13a〜13cへの印加電圧を適当に設定することにより、透過スペクトル波長を変化させる。特に図18のバンドパスフィルタは、透過軸12a1、12b1を直交させて配置した所謂クロスニコルの偏光子12a、12b間の液晶セル13aと、透過軸12b1〜12d1を平行に配置した所謂平行ニコルの偏光子12b〜12dで挟んだ2枚の液晶セル13b、13cとを組み合わせることにより、可視領域に残る2つの単色光のうち一方を除去するように構成されている。
The rio filter has its transmission spectrum fixed at a specific wavelength by the birefringent plate used. Therefore, a wavelength tunable optical bandpass filter in which a liquid crystal cell is sandwiched between two polarizers instead of a birefringent plate is known (see, for example, Patent Documents 2 and 3). The configuration of this bandpass filter is shown in FIG. In the figure, the band pass filter 11 changes the transmission spectrum wavelength by appropriately setting the voltage applied to the liquid crystal cells 13a to 13c sandwiched between the
更に、図18と同様の構成において、偏光子の間に液晶セルと位相差フィルムとからなる複合層を挟んだ波長可変フィルタが知られている(例えば、特許文献4を参照)。この波長可変フィルタの構成を図19に示す。同図において、波長可変フィルタ21は、偏光子22a〜22dに挟まれた各液晶セル23a〜23cにそれぞれ位相差フィルム24a〜24cが重ねて配置されている。この位相差フィルムによって、液晶セルのセル厚を必要最小限に抑え、それによるリタデーション値の減少を補充し、液晶の応答性低下を回避しつつ、狭半値幅の透過率ピークを発生させる。また、液晶セルのセル厚を透過順にd、2d、1.5dに設定することにより、1つの電圧印加装置を共有して全液晶セルに同じ制御電圧を印加し、透過スペクトルの波長を調整することができる。同様に、液晶セルと複屈折フィルムからなるリタデーション板とを2枚の偏光子の間に配置した波長可変液晶フィルタが知られている(例えば、特許文献5を参照)。この波長可変液晶フィルタは、半値幅について液晶と複屈折性フィルムの複屈折の波長分散を組み合わせて、透過率の極大値を示す近傍において波長に対するリタデーションの傾斜が一定になるように調整することにより、可視領域で半値幅を一定にしかつ波長を可変にする。
Furthermore, a wavelength tunable filter having a configuration similar to that of FIG. 18 in which a composite layer composed of a liquid crystal cell and a retardation film is sandwiched between polarizers is known (see, for example, Patent Document 4). The configuration of this wavelength tunable filter is shown in FIG. In the figure, the wavelength
しかしながら、リオフィルタ及び上述した従来の波長可変フィルタは、2つの偏光子及びその間に挟まれた複屈折板又は液晶セル等の位相子を1ブロックとして、これを光路に沿って多段に配置すると、透過スペクトルをより急峻にして狭帯域な透過特性が得られる反面、各構成要素が光軸に沿って直列に配置されるので、部品点数が多くなり、フィルタ全体を長大化・大型化させるという問題がある。 However, the Rio filter and the above-described conventional wavelength tunable filter have two polarizers and a phase shifter such as a birefringent plate or a liquid crystal cell sandwiched between them as one block, and are arranged in multiple stages along the optical path. Although the transmission spectrum is steeper and narrow band transmission characteristics can be obtained, each component is arranged in series along the optical axis, which increases the number of parts and makes the entire filter longer and larger. There is.
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数をできる限り少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制しつつ、多段構造のリオフィルタと同等に、透過スペクトルが急峻で狭帯域特性を発揮し得る波長フィルタを実現することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to reduce the number of parts as much as possible and suppress the increase in the length and size of the entire apparatus, and a multistage rio filter. It is to realize a wavelength filter capable of exhibiting a narrow band characteristic with a sharp transmission spectrum.
本発明によれば、上記目的を達成するために、第1の主面と第2の主面との間に一定の光学的厚さを有し、いずれかの主面に光の入射位置と出射位置と複数の反射位置とを設けた位相子と、該主面の入射位置、出射位置又は複数の反射位置に設けられた複数の偏光子とを備え、位相子に入射位置から入射した光が、位相子内を各反射位置で主面の法線方向に関して角度をもって多重反射し、出射位置から出射するようにした波長フィルタが提供される。 According to the present invention, in order to achieve the above object, the optical surface has a certain optical thickness between the first main surface and the second main surface, and the incident position of the light on any of the main surfaces. Light that includes a phaser provided with an exit position and a plurality of reflection positions, and a plurality of polarizers provided at the incident position, the exit position, or the plurality of reflection positions of the main surface, and is incident on the phaser from the entrance position However, there is provided a wavelength filter in which the inside of the phase shifter is subjected to multiple reflection at an angle with respect to the normal direction of the main surface at each reflection position and is emitted from the emission position.
位相子内を多重反射しながら透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の位相差は、該2つの偏光子間の光路長によって決定され、該位相差に対応して透過スペクトルのピーク波長が設定されるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、多段構造のリオフィルタと同等の構成が得られるように、位相子の主面に設けられる偏光子の数を3つ以上に増やしても、位相子は共通した1つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。特に、部品点数が従来よりも格段に減少するので、製造過程や使用済廃棄における環境への影響が少ないという側面でも極めて有利である。 The phase difference between two polarizers adjacent to each other along the optical path of light that passes through the phase polarizer while being subjected to multiple reflection is determined by the optical path length between the two polarizers, and the transmission spectrum corresponds to the phase difference. Therefore, the transmission characteristics as a band-pass filter similar to the conventional rio filter can be obtained. Furthermore, even if the number of polarizers provided on the main surface of the phaser is increased to 3 or more so that a configuration equivalent to a multistage rio filter can be obtained, only one common phaser is required. The number of parts can be reduced, and the length and size of the entire apparatus can be suppressed. In particular, since the number of parts is significantly reduced as compared with the prior art, it is extremely advantageous in terms of having less influence on the environment in the manufacturing process and used disposal.
或る実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にn個(n:2以上の整数)の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の位相差Γiが、該光路を透過する光の波長に対してΓi=π+2π×(i−1)、(但し、i=1〜n)の関係を満足することにより、常にπの奇数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。 In one embodiment, the wavelength filter has n (n: integer greater than or equal to 2) polarizers at an incident position, an output position, or a reflection position of the main surface of the phase shifter, and is incident from the incident position to be a phase shifter The phase difference Γi between two polarizers adjacent to each other along the optical path of light passing through the inside is Γi = π + 2π × (i−1) with respect to the wavelength of light passing through the optical path (where i = 1 By satisfying the relationship of ~ n), since it is always an odd multiple of π, transmission characteristics as a bandpass filter similar to the conventional rio filter can be obtained.
別の実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にn個(n:2以上の整数)の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の位相差Γiが、該光路を透過する光の波長に対してΓi=2i−1×2π、(但し、i=1〜n)の関係を満足することにより、同様に常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。 In another embodiment, the wavelength filter has n (n: integer greater than or equal to 2) polarizers at the incident position, emission position, or reflection position of the principal surface of the phase shifter, and is incident from the incident position to be the phase shifter. The phase difference Γi between two polarizers adjacent to each other along the optical path of light passing through the inside is Γi = 2i−1 × 2π with respect to the wavelength of the light passing through the optical path (where i = 1 to n ) Is always always an integer multiple of 2π, so that transmission characteristics as a band-pass filter similar to the conventional rio filter can be obtained.
更に別の実施例では、前記波長フィルタが位相子の主面の入射位置、出射位置又は反射位置にn個(n:2以上の整数)の偏光子を有し、入射位置から入射して位相子内を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子が平行ニコル又はクロスニコルの関係に配置されていることにより、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。 In still another embodiment, the wavelength filter has n (n: integer greater than or equal to 2) polarizers at the incident position, emission position, or reflection position of the main surface of the phase shifter, and enters the phase from the incident position. By arranging two adjacent polarizers in a parallel Nicol or crossed Nicol relationship along the optical path of light transmitted through the optical element, transmission characteristics as a bandpass filter similar to a conventional Rio filter can be obtained. .
或る実施例では、前記波長フィルタの位相子が固定位相子であることにより、透過帯域を特定の波長又は波長範囲に固定することができる。別の実施例では、前記波長フィルタの位相子が可変位相子であることにより、透過帯域を所望の波長又は波長範囲に変更可能にすることができる。 In one embodiment, the transmission band can be fixed to a specific wavelength or wavelength range by using a phase retarder of the wavelength filter. In another embodiment, the phase band of the wavelength filter is a variable phase shifter, so that the transmission band can be changed to a desired wavelength or wavelength range.
或る実施例では、前記波長フィルタの位相子の主面に設けられた偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、該偏光子に入射する光をその偏光方向によって選択的に反射できるので、反射位置に設ける場合に別個の反射手段を追加する必要がなく、部品点数をより少なくできると共に、p偏光及びs偏光のいずれについても高い透過率を発揮するので、高い光利用効率を得ることができる。 In one embodiment, when the polarizer provided on the principal surface of the phase filter of the wavelength filter is a wire grid polarizer, light incident on the polarizer can be selectively reflected according to the polarization direction. There is no need to add a separate reflecting means when provided at the position, the number of components can be reduced, and high transmittance can be obtained for both p-polarized light and s-polarized light, so that high light utilization efficiency can be obtained. .
別の実施例では、前記波長フィルタの位相子の主面に設けられた偏光子が吸収型偏光板であると、反射位置に設ける場合には別個の反射手段を追加する必要があるものの、ワイヤグリッド偏光子のような反射による迷光を生じる虞が無く、そのために波長フィルタの特性を劣化させる虞がない。 In another embodiment, when the polarizer provided on the main surface of the wavelength filter phase shifter is an absorptive polarizing plate, it is necessary to add a separate reflecting means when the polarizer is provided at the reflection position. There is no possibility of causing stray light due to reflection like a grid polarizer, and therefore there is no possibility of degrading the characteristics of the wavelength filter.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明による波長フィルタの好適な実施例を詳細に説明する。尚、各図において、類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して表すことにする。
図1は、本発明による波長フィルタの第1実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ31は、一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子32を備える。前記位相子の第1の主面33には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置33iが設定され、第2の主面34には、図中右端付近に光の出射位置34oが設定されている。更に前記第1の主面には、入射位置33iから出射側に4つの反射位置33r1〜33r4が設定され、前記第2の主面には、入射側から出射位置34oまで4つの反射位置34r1〜34r4が設定されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a wavelength filter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing, similar components are denoted by the same or similar reference numerals.
FIG. 1 schematically shows the configuration of a first embodiment of a wavelength filter according to the present invention. The
位相子32には、前記第1の主面上の入射位置33iに偏光子35が配置され、前記第2の主面上の出射位置34oに偏光子36が配置されている。更に位相子32には、前記第2の主面上の反射位置34r1と前記第1の主面上の反射位置33r2とにそれぞれ偏光子37,38が配置され、かつ前記各主面の残りの反射位置33r1,33r3,33r4,34r2〜34r4には、それぞれ全反射ミラー39〜41が設けられている。前記全反射ミラーは、例えば前記位相子表面にAl,Ag,Au等の金属膜を蒸着等の方法で付着させることにより形成される。また、前記全反射ミラーは、誘電体多層膜を積層し、所望の直線偏光成分のみを選択的に反射するが、他の直線偏光成分は反射しないように構成することによって、反射による損失をより少なくした反射膜が得られる。
In the
位相子32は、或る実施例において、図2(A)で示すように、透過スペクトルを特定の波長に固定した水晶等の複屈折板42からなる。別の実施例では、位相子32が、図2(B)に示すように、液晶層43aを2枚の透明基板43bで挟んだ液晶セル43からなる。この場合、液晶セル43への印加電圧を制御することにより、波長フィルタ31の透過スペクトルの波長を可変にすることができる。
In an embodiment, the
本実施例では、前記各偏光子が、透明基板の表面に金属細線を周期的に透過波長よりも短い一定の周期で格子状に配列したワイヤグリッド偏光子からなる。ワイヤグリッド偏光子は、格子の周期方向と垂直な振動成分の光を反射し、かつ平行な振動成分の光を透過させるという特性を有する。前記入射位置及び反射位置34r1の偏光子35,37は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。前記出射位置及び反射位置33r2の偏光子36,38は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平行方向に配向されている。
In this embodiment, each polarizer is composed of a wire grid polarizer in which fine metal wires are periodically arranged on the surface of a transparent substrate in a lattice pattern with a constant period shorter than the transmission wavelength. The wire grid polarizer has a characteristic of reflecting light having a vibration component perpendicular to the periodic direction of the grating and transmitting light having a vibration component parallel to the grating. The
波長フィルタ31への入射光L1は、入射位置33iから出射位置34oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子32内を透過する。本実施例では、前記ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したことにより、透過光L2の光路に沿って隣接する2つの偏光子35と37、及び38と36が、それぞれ透過軸を互いに平行にした平行ニコルの関係に配置され、2つの偏光子37と38が、透過軸を互いに直交させたクロスニコルの関係に配置されている。また、位相子32は、透過光L2が一方の前記主面から他方の前記主面まで透過する際の、所望の透過波長についてその偏光面を90°回転させるように構成されている。
Incident light L1 to the
入射光L1は、最終的に透過光L2が出射位置34oから出射する際に、偏光子36で全反射しないように、位相子32の前記主面の法線方向Nに関して或る角度をもって入射させる。入射光L1は、s偏光成分が偏光子35により反射され、p偏光成分が偏光子35を透過して位相子32に入射する。透過光L2は、位相子32を透過する際にp偏光がs偏光に変換され、反射位置34r1の偏光子37により法線方向Nに関して角度θをもって反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置33r1〜33r4及び反射位置34r2〜34r4で前記偏光子又は全反射ミラーにより、法線方向Nに関して同じ角度θをもって交互に反射されて位相子32内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子32を透過する毎に、透過光L2はp偏光がs偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置33r4で全反射ミラー41により反射された透過光L2は、位相子32を透過する際にp偏光がs偏光に変換されて、出射位置34oから出射する。
The incident light L1 is incident at an angle with respect to the normal direction N of the principal surface of the
本実施例では、位相子32が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光L2が透過する際に位相差が180°となるように構成されている。そして、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順にπ+2π×n、(n:0〜2)に、即ち180°、540°、900°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ31は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常にπの奇数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子32は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、唯1つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
In this embodiment, the
図1の実施例において、位相子32をYカット水晶板で形成した場合を説明する。偏光子35を透過して位相子32に入射したp偏光は、その向きが前記位相子の光学軸(図中、2重線の矢印で示す)に対して135°の角度をなす。同様に、前記位相子の内部を繰り返し反射されながら透過するp偏光は、前記位相子の光学軸に対して135°の角度をなす。偏光子37により反射されたs偏光は、その向きが前記位相子の光学軸に対して45°の角度をなす。同様に、前記位相子の内部を繰り返し反射されながら透過するs偏光は、前記位相子の光学軸に対して45°の角度をなす。
In the embodiment of FIG. 1, the case where the
従って、最初に隣接する偏光子35と偏光子37間における透過特性は、特定波長の整数倍となる波長でピークを有する。次に隣接する偏光子37と偏光子38間における透過特性は、前記特定波長の1/2波長の整数倍となる波長でピークを有する。最後に隣接する偏光子38と偏光子36間における透過特性は、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する。隣接する前記偏光子間の各透過スペクトルのピークは、前記特定波長の整数倍の波長で全て重なる。その結果、波長フィルタ31は、前記特定波長の整数倍で急峻なピークが得られる透過特性を示す。
Therefore, the transmission characteristic between the
図3は、第1実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ31´は、偏光子35´〜38´のワイヤグリッド偏光子が、前記格子の周期方向を図1とは逆向きにして配置されている点において、第1実施例と異なる。即ち、入射位置33i及び反射位置34r1の偏光子35´,37´のワイヤグリッド偏光子は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。出射位置34o及び反射位置33r2の偏光子36´,38´は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平行方向に配向されている。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 3 schematically shows a configuration of a modification of the first embodiment. The
入射光L1は、p偏光成分が偏光子35´により反射され、s偏光成分が偏光子35´を透過して位相子32に入射する。透過光L2は、位相子32を透過する際にs偏光がp偏光に変換され、反射位置34r1の偏光子37´により反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置33r1〜33r4及び反射位置34r2〜34r4で前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射されて位相子32内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子32を透過する毎に、透過光L2はp偏光がs偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置33r4で全反射ミラー41により反射された透過光L2は、位相子32を透過する際にs偏光がp偏光に変換されて、出射位置34oから出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component is reflected by the
図4は、第1実施例の別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ31''は、図1の出射位置34oが反射位置34r5に変更され、第1の主面33の全反射ミラー41´を図1よりも短くして該第1の主面の右端付近を開放することにより出射位置33oを設け、かつ反射位置34r5の偏光子36´を構成するワイヤグリッド偏光子が、図中短い矢印で示すように前記格子の周期方向を紙面に関して垂直方向にして配置されている点において、第1実施例と異なる。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 4 schematically shows the configuration of another modification of the first embodiment. In the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子35を透過して位相子32に入射し、各反射位置33r1〜33r4及び反射位置34r1〜34r4で交互に反射されて位相子32内を透過するところまでは、第1実施例と同じである。本実施例では、反射位置33r4で全反射ミラー41により反射された透過光L2が、位相子32を透過する際にp偏光がs偏光に変換された後、反射位置34r5で偏光子36´により反射され、位相子32を透過して第1の主面33の出射位置33oから出射する。
In the incident light L1, the p-polarized component passes through the
図5は、本発明による波長フィルタの第2実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ51は、第1実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子52を備える。位相子52は、一方の主面から他方の主面まで透過光L2が透過する際に位相差が90°となるように構成されている。従って、透過光L2が位相子52の第1、第2の主面間を1回往復すると、位相差が第1実施例と同じ180°となる。
FIG. 5 schematically shows the configuration of a second embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
位相子52の第1の主面53には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置53iが設定され、図中右端付近に光の出射位置53oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置間に8つの反射位置53r1〜53r8が設定されている。第2の主面54には、入射側から出射側に向けて9つの反射位置54r1〜54r9が設定されている。
On the first
位相子52には、前記第1の主面上の入射位置53i及び最初の反射位置53r1に共通の偏光子55が配置され、出射位置53oに偏光子56が配置されている。更に位相子52の前記第1の主面には、反射位置53r4に偏光子57が配置され、残りの反射位置53r1〜53r3,53r5〜53r8に全反射ミラー58a,58bが設けられている。位相子52の前記第2の主面には、全部の反射位置54r1〜54r9を含むように略全面に全反射ミラー59が設けられている。
In the
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置の偏光子55は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。前記出射位置及び反射位置53r4の偏光子56,57は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
Also in this embodiment, each of the polarizers is a wire grid polarizer. As shown by a small circle in the figure, the
波長フィルタ51への入射光L1は、同様に入射位置53iから出射位置53oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子52内を透過する。入射位置53iと反射位置53r1との間は偏光子55が共通するので、位相子52を挟む2つの偏光子は平行ニコルの関係にある。前記ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、透過光L2の光路に沿って隣接する偏光子55と57とはクロスニコルの関係に配置され、偏光子57と56とは平行ニコルの関係に配置される。
Similarly, the incident light L1 to the
入射光L1は、s偏光成分が偏光子55により反射され、p偏光成分が偏光子55を透過して位相子52に入射する。透過光L2は、位相子52を透過する際に直線偏光が90°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置54r1で全反射ミラー59により法線方向Nに関して角度θをもって反射される。そして、位相子52を透過して反射位置53r2で反射される際に、更に90°回転してs偏光の直線偏光となる。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置53r2〜53r8及び反射位置54r2〜54r9で、前記偏光子又は全反射ミラーにより法線方向Nに関して同じ角度θをもって交互に反射され、前記第1の主面と第2の主面間を通過する毎に偏光を90°回転させつつ、位相子52内を透過する。最後に反射位置54r9で全反射ミラー59により反射された透過光L2は、位相子52を透過して円偏光からs偏光に変換され、出射位置54oから偏光子56を透過して出射する。
In the incident light L 1, the s-polarized component is reflected by the
本実施例も、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順にπ+2π×n、(n:0〜2)となるように設定されている。従って、波長フィルタ51は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常にπの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子52は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、1つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
Also in this embodiment, the phase difference between two adjacent polarizers is set to be π + 2π × n (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2. Therefore, in the
図6は、本発明による波長フィルタの第3実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ61は、位相子62が、一方の主面から他方の主面まで透過光L2が1回透過する際に位相差が360°となるように構成されている。
FIG. 6 schematically shows the configuration of a third embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
波長フィルタ61は、第1実施例よりも厚い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子62を備える。前記位相子の第1の主面63には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置63iが設定され、第2の主面64の図中右端付近に光の出射位置64oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置から出射側に3つの反射位置63r1〜63r3が設定され、第2の主面64には、入射側から前記出射位置に向けて3つの反射位置64r1〜64r3が設定されている。
The
位相子62には、前記第1の主面上の入射位置63iに偏光子65が配置され、前記第2の主面上の出射位置64oに偏光子66が配置されている。位相子62の前記第2の主面には、最初の2つの反射位置64r1,64r2に共通の偏光子67が配置されている。更に、位相子62の前記第1の主面には、全部の反射位置63r1〜63r3を含むように全反射ミラー68が設けられている。前記第2の主面の残りの反射位置64r3には、全反射ミラー69が設けられている。
In the
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子65,66は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置64r1,64r2の偏光子67は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
Also in this embodiment, each of the polarizers is a wire grid polarizer. As shown by small circles in the drawing, the
波長フィルタ61に入射した光は、同様に入射位置63iから出射位置64oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子62内を透過する。反射位置64r1,64r2間は偏光子67が共通するので、位相子62を挟む2つの偏光子は平行ニコルの関係にある。また、前記各偏光子を構成するワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、透過光L2の光路に沿って隣接する偏光子65と67、及び67と66とはクロスニコルの関係に配置される。
Similarly, the light incident on the
入射光L1は、最終的に透過光L2が出射位置64oから出射する際に、偏光子66により全反射しないように、位相子62の前記主面の法線方向Nに関して或る角度をもって入射させる。入射光L1は、s偏光成分が偏光子65により反射され、p偏光成分が偏光子65を透過して位相子62に入射する。透過光L2は、p偏光のまま反射位置64r1で偏光子67により法線方向Nに関して角度θをもって反射され、更に前記第1及び第2の主面の反射位置63r1〜63r3,64r2,64r3で前記偏光子又は全反射ミラーにより法線方向Nに関して同じ角度θをもって交互に反射され、位相子52内を透過する。最後に反射位置63r3で全反射ミラー68により反射された透過光L2は、偏光子66によりp偏光からs偏光に変換されて出射する。
The incident light L1 is incident at an angle with respect to the normal direction N of the principal surface of the
本実施例では、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)に、即ち360°、720°、1440°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ61は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子62は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、1つだけで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
In this embodiment, the phase difference between the two adjacent polarizers is 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2, that is, 360 °, 720 °, and 1440 °. As described above, the respective polarizers are arranged. Since the wavelength difference between the two adjacent polarizers is always an integral multiple of 2π, the
図7は、本発明による波長フィルタの第4実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ71は、位相子72が、一方の主面から他方の主面まで透過光L2が透過すると位相差が180°となるように構成されている。従って、透過光L2が位相子72の第1、第2の主面間を1回往復すると、位相差が第3実施例と同じ360°となる。
FIG. 7 schematically shows the configuration of a fourth embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
波長フィルタ71は、第3実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子72を備える。前記位相子の第1の主面73には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置73iが設定され、図中右端付近に光の出射位置73oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置との間に6つの反射位置73r1〜73r6が設定されている。第2の主面74には、入射側から出射側に向けて7つの反射位置74r1〜74r7が設定されている。
The
位相子72には、前記第1の主面上の入射位置73i及び出射位置73oに偏光子75,76が配置され、最初の反射位置73r1に偏光子77が配置されている。更に位相子72の前記第1の主面には、反射位置73r3に偏光子78が配置され、残りの反射位置73r2,73r4〜73r6に全反射ミラー79a,79bが設けられている。位相子32の前記第2の主面には、全部の反射位置74r1〜74r7を含むように略全面に全反射ミラー80が設けられている。
In the
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子75,76は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置73r4の偏光子77,78は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
Also in this embodiment, each of the polarizers is a wire grid polarizer. As shown by small circles in the drawing, the
波長フィルタ71への入射光L1は、同様に入射位置73iから出射位置73oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子72内を透過する。前記各偏光子のワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、入射位置73iと反射位置73r1間及び出射位置73oと反射位置73r3間は、隣接する偏光子75と77、及び78と76がそれぞれクロスニコルの関係に配置される。反射位置73r1,73r3間は、偏光子77と78が平行ニコルの関係に配置される。
Similarly, the incident light L1 entering the
入射光L1は、s偏光成分が偏光子75により反射され、p偏光成分が偏光子75を透過して位相子72に入射する。透過光L2は、位相子72を透過する際にp偏光がs偏光に変換され、反射位置74r1で全反射ミラー80により反射され、更に前記第1及び第2の主面の反射位置73r1〜73r6及び反射位置74r2〜74r7で前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射されて位相子72内を透過する。透過光L2は、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子72を透過する毎に、p偏光がs偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置74r7で全反射ミラー80により反射された透過光L2は、位相子72を透過する際にs偏光からp偏光に変換され、偏光子76を透過して出射する。
In the incident light L 1, the s-polarized component is reflected by the
本実施例も、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)に、即ち360°、720°、1440°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ81は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
Also in this embodiment, the phase difference between two adjacent polarizers is 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2, that is, 360 °, 720 °, and 1440 °. As described above, the respective polarizers are arranged. In the
図8は、本発明による波長フィルタの第5実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ81は、位相子82が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光L2が透過する際に位相差が90°となるように構成されている。従って、透過光L2が前記第1、第2の主面間を2回往復すると、位相差が第3実施例と同じ360°になる。
FIG. 8 schematically shows the configuration of a fifth embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
波長フィルタ81は、第3実施例よりも薄い一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子82を備える。前記位相子の第1の主面83には、図中左端付近に該位相子への入射位置83iが設定され、図中右端付近に光の出射位置83oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置との間に13の反射位置83r1〜83r13が設定されている。第2の主面84には、入射側から出射側に向けて14の反射位置84r1〜84r14が設定されている。
The
位相子82には、前記第1の主面上の入射位置83iに偏光子85が配置され、出射位置83oに偏光子86が配置されている。更に位相子82の前記第1の主面には、反射位置83r2,83r6に偏光子87,88が配置され、残りの反射位置83r1,83r3〜83r5,83r7〜53r13に全反射ミラー89a〜89cが設けられている。位相子82の前記第2の主面には、全部の反射位置84r1〜84r14を含むように略全面に全反射ミラー90が設けられている。
In the
本実施例も、前記各偏光子はワイヤグリッド偏光子からなる。前記入射位置及び出射位置の偏光子85,86は、図中小円で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して平面方向に配向されている。反射位置83r2,83r6の偏光子87,88は、図中短い矢印で示すように、前記格子の周期方向が紙面に関して垂直方向に配向されている。
Also in this embodiment, each of the polarizers is a wire grid polarizer. As shown by small circles in the drawing, the
波長フィルタ81への入射光L1は、同様に入射位置83iから出射位置83oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子82内を透過する。前記偏光子のワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したので、入射位置83iと反射位置83r2間及び出射位置83oと反射位置83r6間は、隣接する偏光子85と87、及び88と86がそれぞれクロスニコルの関係に配置される。
反射位置83r2,83r6の偏光子87,88は、平行ニコルの関係に配置される。
Similarly, the incident light L1 entering the
The
入射光L1は、s偏光成分が偏光子85により反射され、p偏光成分が偏光子85を透過して位相子82に入射する。透過光L2は、位相子82を透過する際に直線偏光が90°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置84r1で全反射ミラー90により反射される。そして、位相子82を透過して反射位置83r1で反射される際に、更に90°回転してs偏光の直線偏光となり、更に前記第1及び第2の主面の反射位置83r2〜83r13,84r2〜84r14で、前記偏光子又は全反射ミラーにより交互に反射され、位相子82内を透過する。その際に、透過光L2は、前記第1の主面と第2の主面間を通過する毎に偏光を90°回転させる。最後に反射位置84r14で全反射ミラー90により反射された透過光L2は、位相子82を透過することにより、円偏光からp偏光に変換され、出射位置83oから偏光子86を透過して出射する。
In the incident light L 1, the s-polarized component is reflected by the
本実施例も、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)に、即ち360°、720°、1440°となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ81は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
Also in this embodiment, the phase difference between two adjacent polarizers is 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2, that is, 360 °, 720 °, and 1440 °. As described above, the respective polarizers are arranged. In the
上記各実施例の波長フィルタは、前記偏光子をワイヤグリット偏光子で構成した。別の実施例では、偏光フィルムや偏光二色性の樹脂製偏光板のような吸収型偏光子を用いることができる。この場合、吸収型偏光子は、入射光をその偏光方向に応じて透過又は吸収する性質を有するので、前記位相子の前記主面間で反射させるためには、その背面に全反射ミラーを設ける必要がある。 In the wavelength filter of each of the above embodiments, the polarizer is composed of a wire grid polarizer. In another embodiment, an absorptive polarizer such as a polarizing film or a polarizing dichroic resin polarizing plate can be used. In this case, the absorptive polarizer has a property of transmitting or absorbing incident light according to the polarization direction thereof, and in order to reflect between the main surfaces of the phaser, a total reflection mirror is provided on the back surface thereof. There is a need.
図9は、本発明による波長フィルタの第6実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ91は、第1実施例の波長フィルタ31において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものであり、第1実施例と同じ位相子32を備える。位相子32の第1の主面33には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置33iが、第2の主面34には図中右端付近に光の出射位置34oが設定されている。更に前記第1の主面には、入射位置33iから出射側に4つの反射位置33r1〜33r4が設定され、前記第2の主面には、入射側から出射位置34oまで4つの反射位置34r1〜34r4が設定されている。
FIG. 9 schematically shows the configuration of a sixth embodiment of a wavelength filter according to the present invention. The
位相子32には、前記第1の主面上の入射位置33iに偏光子92が配置され、前記第2の主面上の出射位置34oに偏光子93が配置されている。更に位相子32には、前記第2の主面上の反射位置34r1と前記第1の主面上の反射位置33r2とにそれぞれ偏光子94,95が配置されている。前記第1の主面上の残りの反射位置33r1,33r3,33r4には、それぞれ偏光子92,95と同じ厚さの透明ガラス板96a,96bが配置され、該透明ガラス板及び偏光子95を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー97が設けられている。前記第2の主面上の残りの反射位置34r2〜34r4には、偏光子93,94と同じ厚さの透明ガラス板98が配置され、該透明ガラス板及び偏光子94を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー99が設けられている。前記全反射ミラーは、例えばAl,Ag,Au等の金属膜を蒸着等の方法で付着させることにより形成される。また、前記全反射ミラーは、誘電体多層膜を積層し、所望の直線偏光成分のみを選択的に反射するが、他の直線偏光成分は反射しないように構成することによって、反射による損失をより少なくした反射膜が得られる。
In the
第1実施例と同様に、位相子32は、図2(A)で示すように、透過スペクトルを特定の波長に固定した水晶等の複屈折板42で構成することができる。また、位相子32は、図2(B)に示すように、液晶層43aを2枚の透明基板43bで挟んだ液晶セル43で構成することができる。この場合、液晶セル43への印加電圧を制御することにより、フィルタ91の透過スペクトルの波長を可変にすることができる。
Similar to the first embodiment, the
本実施例においても、吸収型偏光子からなる前記各偏光子は、第1実施例の偏光子と同様に、透過光の偏光方向を選択して配置される。前記入射位置及び反射位置33r2の偏光子92,95は、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置34r1の偏光子93,94は、図中小円で示すように、入射光のs偏光成分を透過させかつp偏光成分を吸収するように配置される。
Also in the present embodiment, each of the polarizers composed of absorption polarizers is arranged by selecting the polarization direction of the transmitted light in the same manner as the polarizer of the first embodiment. The
波長フィルタ91への入射光L1は、入射位置33iから出射位置34oまで、前記各反射位置で前記偏光子及び全反射ミラーにより多重反射しながら位相子32内を透過する。本実施例では、前記偏光子を上述したように配置したので、透過光L2の光路に沿って全ての隣接する2つの偏光子が、それぞれ透過軸を互いに直交させたクロスニコルの関係に配置されている。また、位相子32は、透過光L2が一方の前記主面から他方の前記主面まで透過する際の、所望の透過波長についてその偏光面を90°回転させるように構成されている。
Incident light L1 to the
入射光L1は、最終的に透過光L2が出射位置34oから出射する際に、偏光子93で全反射しないように、位相子32の前記主面の法線方向Nに関して或る角度をもって入射させる。入射光L1は、s偏光成分が偏光子92に吸収され、p偏光成分が偏光子92を透過して位相子32に入射する。透過光L2は、位相子32を透過する際にp偏光がs偏光に変換され、反射位置34r1の全反射ミラー99により偏光子94を往復しかつ法線方向Nに関して角度θをもって反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置33r1〜33r4,34r2〜34r4で全反射ミラー97,99により前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ法線方向Nに関して同じ角度θをもって交互に反射されて位相子32内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子32を透過する毎に、透過光L2はp偏光がs偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置33r4で全反射ミラー97により反射された透過光L2は、位相子32を透過する際にp偏光がs偏光に変換されて、出射位置34oから偏光子93を透過して出射する。
The incident light L1 is incident at an angle with respect to the normal direction N of the principal surface of the
本実施例も、位相子32が、一方の前記主面から他方の前記主面まで透過光L2が透過する際に位相差が180°となるように構成されている。そして、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順にπ+2π×n、(n:0〜2)となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ91は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常にπの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子32は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、唯1つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
Also in this embodiment, the
図10は、第6実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ91´は、図3の実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ91´は、偏光子92´〜95´の偏光方向を図9とは逆向きにして配置されている点において、第6実施例と異なる。即ち、前記入射位置及び反射位置33r2の偏光子92´,95´は、図中小円で示すように、入射光のs偏光成分を透過させかつp偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置34r1の偏光子93´,94´は、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。他の構成は、図9の波長フィルタ91と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 10 schematically shows a configuration of a modified example of the sixth embodiment. The
入射光L1は、p偏光成分が偏光子92´に吸収され、s偏光成分が偏光子92´を透過して位相子32に入射する。透過光L2は、位相子32を透過する際にs偏光がp偏光に変換され、反射位置34r1の全反射ミラー99により偏光子94´を往復して反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置33r1〜33r4,34r2〜34r4で全反射ミラー97,99により前記偏光子又は透明ガラス板を往復して交互に反射されて位相子32内を透過する。その際に、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子32を透過する毎に、透過光L2はs偏光がp偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置33r4で全反射ミラー97により反射された透過光L2は、位相子32を透過する際にs偏光がp偏光に変換されて、出射位置34oから偏光子93´を透過して出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component is absorbed by the
図11は、第6実施例の別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ91''は、図4の実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ91''は、図9の出射位置34oが反射位置34r5に変更され、第1の主面33の透明ガラス基板96b´及び全反射ミラー97´を図9よりも短くして該第1の主面の右端付近を開放することにより出射位置33oを設け、かつ全反射ミラー99´が反射位置34r5の偏光子93を覆うように設けられている点において、第6実施例と異なる。他の構成は、図9の波長フィルタ91と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 11 schematically shows the configuration of another modification of the sixth embodiment. The
入射光L1は、p偏光成分が偏光子35を透過して位相子32に入射し、各反射位置33r1〜33r4及び反射位置34r1〜34r4で交互に反射されて位相子32内を透過するところまでは、第6実施例と同じである。本実施例では、透過光L2が、反射位置33r4で全反射ミラー97´により反射されて位相子32を透過する際にp偏光からs偏光に変換された後、反射位置34r5で偏光子36´により偏光子93を往復しかつ反射され、位相子32を透過して第1の主面33の出射位置33oから出射する。
In the incident light L1, the p-polarized component passes through the
図12は、本発明による波長フィルタの第7実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ101は、図5の第2実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ101は、第2実施例と同じ位相子52を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光L2が透過する際に位相差が90°となるように構成されている。従って、透過光L2が位相子52の第1、第2の主面間を1回往復すると、位相差が第2実施例と同じ180°となる。
FIG. 12 schematically shows the configuration of a seventh embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
位相子52の第1の主面53には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置53iが設定され、図中右端付近に光の出射位置53oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置間に8つの反射位置53r1〜53r8が設定されている。第2の主面54には、入射側から出射側に向けて9つの反射位置54r1〜54r9が設定されている。
On the first
位相子52には、前記第1の主面上の入射位置53i及び出射位置53oにそれぞれ偏光子102,103が配置されている。更に前記第1の主面には、反射位置53r1,53r4にそれぞれ偏光子104,105が配置されている。前記第1の主面の残りの反射位置53r2,53r3,53r5〜53r8には、それぞれ偏光子104,105と同じ厚さの透明ガラス板106a,106bが配置され、該透明ガラス板及び偏光子104,105を覆うようにそれらの背面に全反射ミラー107が設けられている。前記第2の主面には、全部の反射位置54r1〜54r9を含むように略全面に透明ガラス板108及び全反射ミラー109が設けられている。尚、透明ガラス板108を省略して、全反射ミラー109を前記第2の主面に直接形成することもできる。
In the
波長フィルタ101への入射光L1は、同様に入射位置53iから出射位置53oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子52内を透過する。前記入射位置及び反射位置53r4の偏光子102,104は、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。前記出射位置及び反射位置53r2の偏光子103,105は、図中小円で示すように、入射光のs偏光成分を透過させかつp偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光L2の光路に沿って隣接する2つの前記偏光子は、いずれもクロスニコルの関係にある。
Similarly, the incident light L1 entering the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子102を透過して位相子52に入射する。透過光L2は、位相子52を透過する際に直線偏光が90°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置54r1で全反射ミラー109により反射されて位相子52を透過し、反射位置53r2で反射される際に、更に90°回転してs偏光の直線偏光となる。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置53r2〜102r8,54r2〜54r9で、前記全反射ミラーにより交互に反射され、前記第1の主面と第2の主面間を通過する毎に偏光を90°回転させつつ、位相子52内を透過する。最後に反射位置54r9で全反射ミラー109により反射された透過光L2は、位相子52を透過して円偏光からs偏光に変換されて、出射位置53oから偏光子103を透過して出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component passes through the
本実施例も、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順にπ+2π×n、(n:0〜2)となるように設定されているので、波長フィルタ101は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常にπの奇数倍となり、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子52は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、唯1つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
Also in this embodiment, since the phase difference between two adjacent polarizers is set to be π + 2π × n, (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2, the wavelength filter In 101, the phase difference between each two adjacent polarizers is always an odd multiple of π, and transmission characteristics as a bandpass filter similar to the conventional rio filter can be obtained. Further, since the
図13は、本発明による波長フィルタの第8実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ111は、図6の第3実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ111は、第3実施例と同じ位相子62を備え、一方の主面から他方の主面まで透過光L2が1回透過する際に位相差が360°となるように構成されている。
FIG. 13 schematically shows the configuration of an eighth embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The wavelength filter 111 of this embodiment uses an absorptive polarizing plate as a polarizer in place of the wire grid polarizer in the third embodiment of FIG. The wavelength filter 111 includes the
位相子62の第1の主面63には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置63iが設定され、第2の主面64の図中右端付近に光の出射位置64oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置から出射側に3つの反射位置63r1〜63r3が設定され、第2の主面64には、入射側から前記出射位置に向けて3つの反射位置64r1〜64r3が設定されている。
On the first
位相子62には、前記第1の主面上の入射位置63iに偏光子112が配置され、前記第2の主面上の出射位置64oに偏光子113が配置されている。前記第2の主面には、最初の2つの反射位置64r1,64r2に共通の偏光子114が配置されている。更に、位相子62の前記第1の主面には、全部の反射位置63r1〜63r3を含むように透明ガラス板115及び全反射ミラー116が設けられている。前記第2の主面の残りの反射位置64r3には、偏光子114と同じ厚さの透明ガラス板117が設けられ、かつそれらを覆うように全反射ミラー118が形成されている。
In the
波長フィルタ111に入射した光は、入射位置63iから出射位置64oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子62内を透過する。本実施例では、全部の偏光子112〜114が、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光L2の光路に沿って隣接する偏光子112と114、及び114と113は、いずれも位相子62を挟んで平行ニコルの関係にある。
The light that has entered the wavelength filter 111 passes through the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子112を透過して位相子62に入射する。透過光L2は、p偏光のまま位相子62を透過し、反射位置64r1の全反射ミラー118により偏光子114を往復して反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置63r1〜63r3,64r2,64r3で全反射ミラー116,118により交互に反射され、前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ位相子62内を透過する。最後に反射位置63r3で全反射ミラー116により反射された透過光L2は、偏光子113を透過して出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component passes through the
本実施例では、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)となるように、各偏光子が配置されている。波長フィルタ111は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、位相子62は、前記主面に設けられる偏光子の数に拘わらず、隣接する2つの前記偏光子間で共通して使用され、唯1つで済むから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。
In this embodiment, the polarizers are arranged so that the phase difference between the two adjacent polarizers becomes 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2. Yes. Since the wavelength filter 111 thus always has a phase difference between two adjacent polarizers that is an integral multiple of 2π, transmission characteristics as a band-pass filter similar to the conventional rio filter can be obtained. Further, since the
図14は、本発明による波長フィルタの第9実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ121は、図7の第4実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ121は、第4実施例と同じ位相子72を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光L2が透過すると位相差が180°となるように構成されている。従って、透過光L2が位相子72の第1、第2の主面間を1回往復すると、位相差が第8実施例と同じ360°となる。
FIG. 14 schematically shows the configuration of a ninth embodiment of a wavelength filter according to the present invention. The
位相子72の第1の主面73には、図中左端付近に該位相子への光の入射位置73iが設定され、図中右端付近に光の出射位置73oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置間に6つの反射位置73r1〜73r6が設定されている。第2の主面74には、入射側から出射側に向けて7つの反射位置74r1〜74r7が設定されている。
On the first
位相子72には、前記第1の主面上の入射位置73i及び最初の反射位置73r1に共通の偏光子122が配置され、出射位置73oに偏光子123が配置されている。更に前記第1の主面には、反射位置73r3に偏光子124が配置され、残りの反射位置73r2,73r4〜73r6に偏光子122,124と同じ厚さの透明ガラス板125a,125bが設けられ、かつそれら透明ガラス板及び偏光子124と反射位置73r1にある偏光子122の部分を覆うように、全反射ミラー126が設けられている。前記第2の主面には、全部の反射位置74r1〜74r7を含むように全面に透明ガラス板127及び全反射ミラー128が設けられている。尚、透明ガラス板127を省略して、全反射ミラー128を前記第2の主面に直接形成することもできる。
In the
波長フィルタ121に入射した光は、入射位置73iから出射位置73oまで、前記各反射位置で前記全反射ミラーにより多重反射しながら位相子72内を透過する。本実施例では、全部の偏光子122〜124が、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光L2の光路に沿って隣接する偏光子122と124、及び124と123は、いずれも位相子72を挟んで平行ニコルの関係にある。
The light incident on the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子122を透過して位相子72に入射する。透過光L2は、位相子72を透過してp偏光がs偏光に変換され、反射位置74r1で全反射ミラー128により反射される。更に透過光L2は、前記第1及び第2の主面の反射位置73r1〜73r6,74r2〜74r7で全反射ミラー126,128により交互に反射され、前記偏光子又は透明ガラス板を往復しかつ位相子72内を透過する。透過光L2は、一方の前記主面から他方の前記主面まで位相子72を透過する毎に、p偏光がs偏光に又はその逆に変換される。最後に反射位置74r7で全反射ミラー128により反射された透過光L2は、位相子72を透過する際にs偏光からp偏光に変換され、偏光子123を透過して出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component passes through the
本実施例も、隣接する2つの偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ121は、このように隣接する各2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
Also in this embodiment, the polarizers are arranged so that the phase difference between two adjacent polarizers becomes 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2. Yes. Since the wavelength difference between the two adjacent polarizers is always an integer multiple of 2π, the
図15は、本発明による波長フィルタの第10実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ131は、図8の第5実施例において、ワイヤグリット偏光子に代えて、吸収型偏光板を偏光子として用いたものである。波長フィルタ131は、第5実施例と同じ位相子82を備え、その一方の主面から他方の主面まで透過光L2が透過すると位相差が90°となるように構成されている。従って、透過光L2が位相子82の第1、第2の主面間を2回往復すると、位相差が第8実施例と同じ360°となる。
FIG. 15 schematically shows the structure of a tenth embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
位相子82の第1の主面83には、図中左端付近に該位相子への入射位置83iが設定され、図中右端付近に光の出射位置83oが設定されている。更に前記第1の主面には、前記入射位置と出射位置間に13の反射位置83r1〜83r13が設定されている。第2の主面84には、入射側から出射側に向けて14の反射位置84r1〜84r14が設定されている。
On the first
位相子82には、前記第1の主面上の入射位置83iに偏光子132が配置され、出射位置83oに偏光子133が配置されている。更に前記第1の主面には、反射位置83r2,83r6に偏光子134,135が配置され、残りの反射位置83r1,83r3〜83r5,83r7〜53r13に偏光子134,135と同じ厚さの透明ガラス板136a,136bが配置され、これら透明ガラス板及び偏光子134,135を覆うように全反射ミラー137が設けられている。前記第2の主面には、全部の反射位置84r1〜84r14を含むように全面に透明ガラス板1138及び全反射ミラー139が設けられている。尚、透明ガラス板138を省略して、全反射ミラー139を前記第2の主面に直接形成することもできる。
In the
波長フィルタ131に入射した光は、入射位置83iから出射位置83oまで、前記各反射位置で全反射ミラー137,139により多重反射しながら位相子82内を透過する。本実施例では、全部の偏光子132〜135が、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。従って、透過光L2の光路に沿って隣接する2つの前記偏光子は、いずれも位相子82を挟んで平行ニコルの関係にある。
The light incident on the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子132を透過して位相子82に入射する。透過光L2は、位相子82を透過して直線偏光が90°回転して、図中小楕円で示すように円偏光に変換され、反射位置84r1で全反射ミラー137により反射される。そして、位相子82を透過して反射位置83r1で反射され、偏光子134を往復して位相子82を透過する際に、更に偏光が90°回転してs偏光の直線偏光となる。透過光L2は、更に前記第1及び第2の主面の反射位置83r2〜83r13,84r2〜84r14で前記全反射ミラーにより交互に反射され、偏光子135又は前記透明ガラス板を往復して位相子82内を透過する。その際に、透過光L2は、前記第1の主面と第2の主面間を通過する毎に偏光を90°回転させる。最後に反射位置84r14で全反射ミラー139により反射された透過光L2は、位相子82を透過することにより、円偏光からp偏光に変換され、出射位置83oから偏光子133を透過して出射する。
In the incident light L 1, the p-polarized component passes through the
本実施例も、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2n×2π、(n:0〜2)となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ131は、このように隣接する2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
Also in this embodiment, the polarizers are arranged so that the phase difference between the two adjacent polarizers becomes 2n × 2π and (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2. ing. In the
図16は、本発明による波長フィルタの第11実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ141は、一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子142を備える。位相子142は、一方の主面から他方の主面まで透過光が1回透過する際に位相差が360°となるように構成されている。前記位相子の第1の主面143には、図中左端付近に該位相子への入射位置143iが設定され、該入射位置から右方に3つの反射位置143r1〜143r3が設定されている。第2の主面144には、図中中央付近の出射位置144oと、3つの反射位置144r1〜144r3とが設定されている。更に位相子142には、前記入射位置とは反対側の端面142aに1つの反射位置142rが設定されている。
FIG. 16 schematically shows the configuration of an eleventh embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
位相子142には、前記第1の主面上の入射位置143iに偏光子145が配置され、前記第2の主面上の出射位置34o、反射位置144r1,144r2を含むように共通の偏光子146が配置されている。更に位相子142には、前記第1の主面上の反射位置143r1〜143r3を含むように、透明ガラス板147及び全反射ミラー148が設けられている。前記第2の主面には、反射位置144r3に偏光子146と同じ厚さの透明ガラス板149が配置され、かつ全反射ミラー150,151が、出射位置144o及びその付近を空けて、透明ガラス板149及び偏光子146の反射位置144r1,144r3を覆うように形成されている。更に、位相子142端面の反射位置142rには、全反射ミラー152が設けられている。
In the
本実施例では、偏光子143,146が吸収型偏光板で形成されている。前記両偏光子は、図中短い矢印で示すように、入射光のp偏光成分を透過させかつs偏光成分を吸収するように配置される。
In this embodiment, the
入射光L1は、p偏光成分が偏光子145を透過して位相子142に入射する。透過光L2は、p偏光のまま反射位置144r1で全反射ミラー150により法線方向Nに関して角度θをもって反射され、偏光子146を往復して位相子142を透過し、前記第1の主面の反射位置143r1で全反射ミラー147により反射される。更に透過光L2は位相子142を透過して反射位置144r2で反射され,偏光子146を往復して位相子142を透過し、反射位置143r3で反射されて位相子端面142aに至り、反射位置142rで位相子142の内側に反射される。位相子端面142aで反射された透過光L2は、位相子142を透過し、前記各主面の反射位置144r3,143r2で反射され、位相子142及び偏光子146を透過して出射位置144oから出射する。透過光L2は、位相子端面142aで反射される際にp偏光がs偏光に変換され、反射位置144r3で反射される際に再びs偏光に変換される。
In the incident light L 1, the p-polarized component passes through the
本実施例は、隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、透過光L2の光路に沿って順に2π+2π×n、(n:0〜2)となるように、前記各偏光子が配置されている。波長フィルタ141は、このように隣接する2つの偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。しかも、透過光L2の光路が位相子端面で折り返されるので、光路長に対して位相子の長さを上記各実施例の約半分に短くすることができる。
In this embodiment, the polarizers are arranged so that the phase difference between two adjacent polarizers is 2π + 2π × n, (n: 0 to 2) in order along the optical path of the transmitted light L2. ing. In the
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、波長フィルタの入射位置、出射位置、反射位置は、上記各実施例以外の様々な位置に設定することができる。また、上記各波長フィルタの各偏光子は、反射型のワイヤグリット偏光子と吸収型偏光板とを組み合わせて用いることができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or changes within the technical scope thereof. For example, the incident position, the emission position, and the reflection position of the wavelength filter can be set at various positions other than the above embodiments. Moreover, each polarizer of each said wavelength filter can be used combining a reflection type wire grid polarizer and an absorption type polarizing plate.
1…リオフィルタ、2a〜2d,12a〜12d,22a〜22d,35〜38,55〜57,65〜67,75〜78,85〜88,92〜95,102〜105,112〜114,122〜124,132〜135,145,146…偏光子、2a1〜2d1,12a1〜12d11…透過軸、3a〜3c…複屈折板、3a1〜3c1…光学軸、4…光軸、11…バンドパスフィルタ、13a〜13c,23a〜23c,43…液晶セル、21…波長可変フィルタ、24a〜24c…位相差フィルム、31,31´,31'',51,61,71,81,91,101,111,121,131,141…波長フィルタ、32,52,62,72,82,142…位相子、33,53,63,73,83,143…第1の主面、33i,53i,63i,73i,83i,143i…入射位置、33o,34o,53o,64o,73o,83o,144o…出射位置、33r,34r,53r,54r,63r,64r,73r,74r,83r,84r,142r,143r,144r…反射位置、34,54,64,74,84,144…第2の主面、39〜41,58a,58b,59,68,69,79a,79b,80,89a〜89c,90,97,99,107,109,116,118,126,158,137,139,148,150〜152…全反射ミラー、42…固定位相板、43a…液晶層、43b…透明基板、96a,96b,98,106a,106b,108,115,117,125a,125b,136a,136b,138,147,149…透明ガラス板。 1 ... Rio filter, 2a-2d, 12a-12d, 22a-22d, 35-38, 55-57, 65-67, 75-78, 85-88, 92-95, 102-105, 112-114, 122 ˜124, 132˜135, 145, 146... Polarizer, 2a1˜2d1, 12a1˜12d11, transmission axis, 3a˜3c, birefringent plate, 3a1˜3c1, optical axis, 4 ... optical axis, 11 ... band pass filter , 13a-13c, 23a-23c, 43 ... liquid crystal cell, 21 ... tunable filter, 24a-24c ... retardation film, 31, 31 ', 31' ', 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111 , 121, 131, 141 ... wavelength filters, 32, 52, 62, 72, 82, 142 ... phase shifters, 33, 53, 63, 73, 83, 143 ... first main surface, 33i, 53i, 63i, 73i , 8 i, 143i ... incident position, 33o, 34o, 53o, 64o, 73o, 83o, 144o ... emission position, 33r, 34r, 53r, 54r, 63r, 64r, 73r, 74r, 83r, 84r, 142r, 143r, 144r ... Reflection position, 34, 54, 64, 74, 84, 144 ... second main surface, 39 to 41, 58a, 58b, 59, 68, 69, 79a, 79b, 80, 89a to 89c, 90, 97, 99 , 107, 109, 116, 118, 126, 158, 137, 139, 148, 150 to 152, total reflection mirror, 42, fixed phase plate, 43 a, liquid crystal layer, 43 b, transparent substrate, 96 a, 96 b, 98, 106 a 106b, 108, 115, 117, 125a, 125b, 136a, 136b, 138, 147, 149... Transparent glass plates.
Claims (8)
前記位相子に前記入射位置から入射した光が、前記位相子内を前記複数の反射位置で前記主面の法線方向に関して角度をもって多重反射し、前記出射位置から出射するようにしたことを特徴とする波長フィルタ。 A phaser having a constant optical thickness between the first main surface and the second main surface, and having a light incident position, an output position, and a plurality of reflection positions on the main surface; A plurality of polarizers provided at the incident position, the emission position or the plurality of reflection positions;
The light incident on the phaser from the incident position is multiple-reflected at an angle with respect to the normal direction of the main surface at the plurality of reflection positions in the phaser and is emitted from the emission position. Wavelength filter.
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