JPH0815560A - 複数の波長の光を分離又は合成する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学素子としてのダイクロイックミラーを非
平行光路中に配置することを可能として、装置の小形
化、部品点数の削減によるコスト低減を図った光学装置
を提供する。また、異なる複数の積層群を用いて、分光
特性が急峻で不透過帯域の広い波長分離・合成フィルタ
ー及びそれを用いた光学装置を提供する。 【構成】 波長に応じて光を反射又は透過させる波長選
択性を有し、かつ、光の入射角依存性の少ないダイクロ
イックミラーを構成し、これを別々の方向から進行して
くる複数の波長の光の非平行光路中、つまり発散光路又
は集束光路中に配置し、複数の波長の光を合成又は分離
する。このような光学系を用いて物体の有無、距離等を
検出する光センサ装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の波長の光を分離
又は合成する光学装置と、その装置に用いられる多層膜
にて構成した波長分離・合成フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数の波長の光を分離又は合
成して同一方向に投光又は受光する光学装置としては、
図１に示すようなものがある。この光学装置は、波長の
異なる２つの光源１ａ，１ｂ（波長λ1 ，λ2 ）からの
光をそれぞれコリメートレンズ２ａ，２ｂにて平行光と
した上で、光学素子であるダイクロイックミラー２を用
いて波長の違いにより、光を反射又は透過させること
で、合成している。図２はダイクロイックミラーの分光
特性であり、λ1 を反射波長域（例えば７００ｎｍ）、
λ2 を透過波長域（例えば９００ｎｍ）にすれば、ダイ
クロイックミラーで２光波は合成され、両方の波長（λ
1 ，λ2 ）の光を投光できる。

【０００３】また、従来から、この種の光学装置に用い
られる光学フィルターとしては、ダイクロイックミラー
と称される多層膜構造でなるものが知られている。従来
のダイクロイックミラーは、図３（ｂ）に示すように、
その膜構成が、基板（屈折率ｎ＝１．５）／０．４０
Ｈ，０．９６Ｌ，０．９４Ｈ，０．８５Ｌ，（１Ｈ，１
Ｌ）８，１．０１Ｈ，１．０５Ｌ，０．４５Ｈ／Ａｉｒ
（ｎ＝１）となったものがあり、この構成のものは、図
３（ａ）に示すような波長−透過率特性を有する。上記
の各値は、λ＝７５０ｎｍのとき、λ／４を１としたと
きの光学的膜厚（ｎｄ）を表しており、“Ｈ”，“Ｌ”
はそれぞれ高い屈折率を有する物質層と低い屈折率を有
する物質層（例えば、前者が２．２６、後者が１．４
６）であることを表している。これらの物質層の例とし
ては、ＴｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ が揚げられる。また、（１
Ｈ，１Ｌ）８は、物質層の繰り返し積層群で、８回、１
Ｈ，１Ｌが繰り返されていることを表す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな従来の光学装置では、ダイクロイックミラー５（図
１）を平行光路中に配置しているため、装置の大型化及
びコリメートレンズなど部品点数の増大に伴う経済性の
低下等の問題を有していた。

【０００５】また、上記光学フィルターとしてのダイク
ロイックミラーの特性は、図３（ａ）に示す立上り特性
が急峻な程、より接近した２つの波長の光を分離／合成
することができる。ダイクロイックミラーにより２つの
波長の光を合成する例を図４に示す。この場合、ダイク
ロイックミラーに要求される特性としては、図５に示す
ように、波長λ１においては反射率が高く（透過率が低
く）、波長λ２においては透過率が高いものである。こ
のような特性のダイクロイックミラーにおいては、λ１
の光のパワーとλ２の光のパワーが合成後の光パワーへ
と効率良く合成できる。また、波長の違いにより光を分
離する場合にも、全く同様に考えることができる。従っ
て、立上がり特性が急峻なもの程、図５における反射域
と透過域が接近することになり、より接近した２つの波
長の光を分離／合成することができる。

【０００６】ところで、入射角が小さい時に、急峻な立
上り特性を得る方法として、隣り合う２つの物質層の
屈折率差を大きくとる（例えば、ＴｉＯ₂ （ｎ＝２．２
６）とＳｉＯ₂ （ｎ＝１．４６）など）、繰り返し層
群の繰り返し回数を増やす、などがある。また、入射角
が大きい時、例えば、図３（ａ）に示すように、入射角
が７０°の場合、透過率特性はＰ偏光とＳ偏光で違って
くるため、ＬＥＤ光などの光の場合、Ｐ偏光成分とＳ偏
光成分がランダムに混じり合ったランダム偏光であり、
透過率特性はＰ偏光とＳ偏光の平均となるため、５０％
透過域付近でリップルが生じる。ランダム偏光の特性
は、Ｐ偏光の特性とＳ偏光の特性の平均値となるため、
透過率が５０％付近（波長にすると図６で７４０ｎｍ付
近）においてリップルが生じる。なお、図６は従来の膜
構成におけるダイクロイックミラーの入射角７０°にお
ける特性である。このＰ偏光とＳ偏光の違いは、屈折率
差が大きい程、また、繰り返し回数が多い程、顕著とな
る。このリップルにより、結果的には透過率が低い波長
領域から透過率が高い波長領域までの立上りに長い波長
範囲を必要としてしまうため、近接する２つの波長の光
を合成／分離することが困難となる。

【０００７】その解決策として、繰り返し回数は最適
な回数を選び出す、屈折率差が小さくなるように２つ
の物質層を選択する、などが考えられ。に関して、屈
折率差を小さくすると、繰り返し層群が関与する立上り
特性については前述した理由により、改善できるが、繰
り返し層群以外の層（調整層という）に関して不具合が
生じる。すなわち、図３に示した“Ａ”から“Ｂ”の波
長領域（すなわち不透過帯域）に関して、より広いもの
のが望まれる（ＬＥＤ等の光源では波長スペクトル特性
がある程度広いため）のであるが、調整層において２つ
の物質層の屈折率差を小さくすると（例えば後述の図１
８に示すＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ のときなどがある）、不
透過帯域が狭くなってしまうため、効率良く２つの波長
の光を分離／合成することができなくなる。

【０００８】ここで、不透過帯域“Ａ”から“Ｂ”につ
いて説明しておく。不透過帯域は、図５に示した反射帯
域と同じであり、ダイクロイックミラーが反射する光に
関与する。上述の図４、図５において、波長λ１の光を
反射する場合を考えると、図７に示す従来のダイクロイ
ックミラーの場合（入射角４５°）、λ１として選ぶこ
とのできるのは、Ｂ（約６１０ｎｍ）からＡ（約７５０
ｎｍ）の間の波長である。このＢ−Ａ間が短ければ、そ
れだけ選ぶことのできる波長範囲が狭くなる。一方、Ｌ
ＥＤなどの光を光源として用いる場合、波長スペクトル
がある程度広いため、Ｂ−Ａ間が短いと、ＬＥＤから発
光される光の全てを反射できなくなり、パワーロスとな
る（Ｂ−Ａ間以外の波長の光は全てが反射されず、透過
率に従って透過する）。従って、Ｂ−Ａ間がある程度以
上広くなければ、効率良く２つの波長の光を分離／合成
することができなくなる。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するもので、接
近した２つの波長の光を分離／合成するダイクロイック
ミラーを非平行光路中に配置することを可能とし、装置
の小形化、部品点数の削減によるコスト低減を図った光
学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、
異なる複数の積層群を用いて、分光特性が急峻で不透過
帯域の広い波長分離・合成フィルター及びそれを用いた
光学装置、光センサ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光学装置は、波長が互いに異なる第１の光及
び第２の光をそれぞれ出射する第１の発光手段及び第２
の発光手段と、第１の光及び第２の光が異なる面に入射
するように配置され、一方の光を透過し他方の光を反射
することにより第１の光及び第２の光を合成する、光学
多層膜構造を有するダイクロイックミラーとを含み、第
１の光と第２の光の波長は、互いに接近しており、ダイ
クロイックミラーに入射する光の少なくとも一方は、発
散光又は集束光であり、ダイクロイックミラーは、入射
する光の入射角範囲において、第１の光及び第２の光の
合成に関する特性の変化が少ないものである。また、本
発明の光学装置は、波長が互いに異なる第１の光及び第
２の光が混ざりあった状態でほぼ同じ方向から進行して
くる合成光の光路中に配置され、第１の光及び第２の光
の一方の光を透過し他方の光を反射することにより第１
の光及び第２の光を分離する、光学多層膜構造を有する
ダイクロイックミラーと、分離された第１の光及び第２
の光をそれぞれ受光する第１の受光手段及び第２の受光
手段とを含み、第１の光と第２の光の波長は、互いに接
近しており、ダイクロイックミラーに入射する第１の光
及び第２の光の少なくとも一方は、発散光又は集束光で
あり、ダイクロイックミラーは、入射する光の入射角範
囲において、第１の光及び第２の光の分離に関する特性
の変化が少ないものである。ここで、第１の光の波長と
第２の光の波長が接近しているかどうかの判断はダイク
ロイックミラーへの入射角範囲に依存するものであり、
実施例説明から明らかとなるように、同じ入射角範囲に
おいて従来設計によるダイクロイックミラーを使用した
のでは十分分離／合成できない程度に２つの波長が接近
している場合に、２つの波長が接近していると判断され
る。光の分離／合成に関するダイクロイックミラーの特
性とは、分離／合成される光の波長におけるダイクロイ
ックミラーの反射率又は透過率を意味する。光の分離／
合成に関するダイクロイックミラーの特性の変化が小さ
いかどうかは、同じ入射角範囲において従来の設計によ
るダイクロイックミラーを使用したときの特性との比較
により判断される。

【００１１】また、上記光学装置において、ダイクロイ
ックミラーは、第１及び第２の光のそれぞれの波長をλ
1 ，λ2 とし、ダイクロイックミラーを発散又は集束光
路中に配置したときの中心入射角での透過率が最大透過
率のほぼ１／２となる波長をλD としたとき、λD ＞
（λ1 ＋λ2 ）／２の関係を満たすように特性を選択し
たものである。また、上記光学装置において、ダイクロ
イックミラーは、第１及び第２の光のそれぞれの波長を
λ1 ，λ2 とし、ダイクロイックミラーを発散又は集束
光路中に配置したときの中心入射角での透過率が最大透
過率のほぼ１／２となる波長をλD としたとき、λD ＞
√（λ1 ×λ2 ）の関係を満たすようにダイクロイック
ミラーの特性を選択したものである。また、上記光学装
置において、ダイクロイックミラーは、第１及び第２の
光のそれぞれの波長をλ1 ，λ2 とし、発散又は集束し
て進行する光が入射角θ±αの範囲でダイクロイックミ
ラーへ入射し、（λ1 ＋λ2 ）／２もしくは√（λ1×
λ2 ）の波長に対する透過率が最大透過率のほぼ１／２
となる角度をΧとしたとき、ほぼ、Χ＝ｃｏｓ^-1［（２
×ｃｏｓα−１）×ｃｏｓθ］の関係を満たすように特
性を設定したものである。また、上記光学装置におい
て、ダイクロイックミラーは、屈折率が高い物質層（Ｈ
の層という）と屈折率が中間の物質層（Ｍの層という）
と屈折率が低い物質層（Ｌの層という）の少なくとも３
種類の材料によって構成され、Ｈの層及びＭの層が繰り
返し積層された第１の部分と、Ｈの層及びＬの層からな
る第２の部分と、を含む多層膜から構成されているもの
である。また、上記光学装置において、ダイクロイック
ミラーは、ＴｉＯ₂ の層及びＡｌ₂ Ｏ₃ の層が繰り返し
積層された第１の部分と、ＴｉＯ₂ の層及びＳｉＯ₂ の
層からなる第２の部分と、を含む多層膜から構成されて
いるものである。また、本発明のダイクロイックミラー
は、屈折率が高い物質層（Ｈの層という）と屈折率が中
間の物質層（Ｍの層という）と屈折率が低い物質層（Ｌ
の層という）の少なくとも３種類の材料によって構成さ
れ、Ｈの層及びＭの層が繰り返し積層された第１の部分
と、Ｈの層及びＬの層からなる第２の部分と、を含む多
層膜から構成されているものである。

【００１２】また、上記ダイクロイックミラーは、第１
の部分におけるＨの層及びＭの層は、それぞれ同じ光学
的膜厚で繰り返し積層されているものである。また、上
記ダイクロイックミラーは、第１の部分及び第２の部分
にさらに加えて、Ｈの層及びＬの層がそれぞれ同じ光学
的膜厚で繰り返し積層された第３の部分を含む多層膜か
ら構成されているものである。また、上記ダイクロイッ
クミラーは、第３の部分におけるＨの層及びＬの層は、
第１の部分の光学的膜厚よりも薄い光学的膜厚により構
成されているものである。また、上記ダイクロイックミ
ラーにおいて、ＨはＴｉＯ₂ ，ＭはＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＬはＳ
ｉＯ₂ であるものである。また、本発明のダイクロイッ
クミラーは、屈折率差αの２種類の材料の層がそれぞれ
同じ光学的膜厚で繰り返されて成る第１の部分と、αよ
りも大きい屈折率差の２種類の材料の層から成る第２の
部分と、を含む多層膜から構成されているものである。
また、上記ダイクロイックミラーにおいて、第１の部分
を構成する２種類の材料の内の一つと、第２の部分を構
成する２種類の材料の内の一つとは、同じ材料であるも
のである。また、上記ダイクロイックミラーにおいて、
第１の部分及び第２の部分にさらに加えて、前記第１の
部分とは異なる光学的膜厚で屈折率差αの２種類の材料
がそれぞれ同じ光学的膜厚で繰り返される第３の部分を
含む多層膜から構成されているものである。また、上記
ダイクロイックミラーにおいて、第１の部分及び第２の
部分にさらに加えて、屈折率差αよりも大きい屈折率の
２種類の材料の層がそれぞれ同じ光学的膜厚で繰り返さ
れる第３の部分を含む多層膜から構成されているもので
ある。また、上記ダイクロイックミラーにおいて、第１
の部分の２種類の材料はＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ であり、
第２の部分の２種類の材料はＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ である
ものである。

【００１３】また、本発明の光学装置は、波長の異なる
複数の光を合成し該合成された光を投光する投光部と、
投光部から投光された複数の波長の光の物体による反射
光を受光する受光部とを有したものにおいて、投光部
が、出射波長の異なる複数の発光素子と、複数の発光素
子からの発散光路中に配置された上記記載のいずれかの
ダイクロイックミラーとを備え、受光部により受光され
た複数の波長の光の反射光の大小関係を判別することに
より物体を検出するものである。また、本発明の光学装
置は、所定の波長を含む光を投光する投光部と、投光部
から投光された光の物体による反射光を波長の異なる複
数の光に分離して受光する受光部とを有したものにおい
て、受光部が、反射光の集束光路中に配置され、複数の
波長の光に分離する上記記載のいずれかのダイクロイッ
クミラーと、このダイクロイックミラーによって分離さ
れた複数の波長の光を受光する複数の受光素子とを備
え、受光部により受光された複数の波長の光の反射光の
大小関係を判別することにより物体を検出するものであ
る。また、本発明の光学装置は、波長の異なる複数の光
を合成する光合成部と、この光合成部により合成された
光を伝送する光伝送路とを有したものにおいて、光合成
部が、出射波長の異なる複数の発光素子と、該複数の発
光素子からの発散光路中に配置された上記記載のいずれ
かのダイクロイックミラーとを備え、光伝送路を用いて
多重波長光通信を行うものである。また、本発明の光学
装置は、光を伝送する光伝送路と、この光伝送路により
伝送された光を波長の異なる複数の光に分離する光分離
部とを有したものにおいて、光分離部が、光の集束又は
発散光路中に配置された上記記載のいずれかのダイクロ
イックミラーを備え、光伝送路を用いて多重波長光通信
を行うものである。また、本発明の光学装置は、複数の
波長の光を光伝送路により伝送して双方向多重通信を行
うものにおいて、１つの光伝送路を複数の波長の光によ
る送信及び受信に共通に使用し、送信用の光を発光する
発光素子と、受信用の光を受光する受光素子と、これら
の素子と前記光伝送路との間に配置された上記記載のい
ずれかのダイクロイックミラーとを備え、ダイクロイッ
クミラーは、発光素子の発散光路中であり、かつ、受光
素子の集束光路中に設けられ、該ダイクロイックミラー
に入射される光をその波長に応じて透過し、又は反射す
ることにより、光を波長毎に分離して多重化するもので
ある。また、本発明の光学装置は、波長の異なる複数の
光を合成し該合成された光を対象物体に投光する投光部
と、該対象物体からの反射光を受光して波長間の強度差
を検出する光検出部とを有したものにおいて、投光部
が、出射波長の異なる複数の発光素子と、該複数の発光
素子からの発散光路中に配置された上記記載のいずれか
のダイクロイックミラーとを備え、光検出部により検出
した信号に基づいて対象物体の色を識別するものであ
る。また、本発明の光学装置は、波長の異なる複数の光
ビームを変調し、かつ合成する光源装置と、この光源装
置からの光ビームを走査してスクリーンに投影する光偏
向装置とを備えたものにおいて、光源装置が、上記記載
のいずれかのダイクロイックミラーを用いて光ビームの
合成を行うようにしたものである。また、本発明の光学
装置は、カラー原稿を読み取る色識別部と、この色識別
部による識別結果に基づいてカラー画像を記録する記録
部とを備えたものにおいて、色識別部が、上記記載のい
ずれかのダイクロイックミラーを用いて色を識別するよ
うにしたものである。また、本発明の光学装置は、波長
の異なる複数の光を合成し該合成された光を光ディスク
に照射し、データの書き込み／読み取りを行う光ヘッド
を有したものにおいて、光合成に上記記載のいずれかの
ダイクロイックミラーを用いたものである。

【００１４】

【作用】本発明の光学装置又は光センサ装置において
は、光学多層膜構造を有するダイクロイックミラーによ
って、第１の発光手段及び第２の発光手段から出射され
る互いに異なる波長を持つ第１及び第２の光が、透過又
は反射されることにより、合成される。そして、ダイク
ロイックミラーに入射する光の入射角範囲における光の
合成に関する特性の変化が少ないものであるので、ダイ
クロイックミラーを発散光又は集束光路中、すなわち、
非平行光路中に配置することができ、また、波長が互い
に接近している２つの光を合成することができる。ま
た、本発明の光学装置又は光センサ装置においては、光
学多層膜構造を有するダイクロイックミラーに、波長が
互いに異なる第１及び第２の光が混ざりあった状態でほ
ぼ同じ方向から入射し、透過又は反射されることによ
り、これらの光は分離される。これらの分離された光は
第１及び第２の受光手段により受光される。そして、ダ
イクロイックミラーに入射する光の入射角範囲における
光の分離に関する特性の変化が少ないものであるので、
ダイクロイックミラーを発散光又は集束光路中、すなわ
ち、非平行光路中に配置することができ、また、波長が
互いに接近している２つの光を分離することができる。

【００１５】また、本発明のダイクロイックミラーにお
いては、屈折率差の小さな物質層の繰り返し積層部と、
屈折率差の大きい物質層との組み合わせにより、透過特
性に生じるリップルを抑え、急峻な分光特性と、広い不
透過帯域特性が得られる。

【００１６】また、上記ダイクロイックミラーを備えた
光学装置においては、投光部の発光素子又は光源から複
数波長の光が発光され、ダイクロイックミラーにより一
方の光は反射され、他方の光は透過されることによりこ
れらの光は合成され、検出物体に向けて投光される。検
出物体からの反射光を受光することにより、検出物体の
有無、距離、変位等を検出することができる。ダイクロ
イックミラーは発光素子又は光源からの発散光路中に配
置されるので、光学系が小型化される。ダイクロイック
ミラーは、複数の受光部での受光のために複数波長の光
を分離するようにも作用し、その場合は、入射光の集束
光路中に配置され、上記と同様に光学系が小型化され
る。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図８は本実施例による光学装置の投光光学系を示し、光
学装置は、互いに異なる波長（λ1 ，λ2 ）の光を非平
行に発散発光する光源（発光ダイオード等の発光素子）
１ａ，１ｂと、この非平行光路中に配置され波長選択性
を有し波長に応じて光を反射又は透過させて光を合成す
る光学素子としてのダイクロイックミラー３と、このダ
イクロイックミラー３により合成された光を平行化する
コリメートレンズ２とからなる。光源１ａ，１ｂは、そ
の光が、ダイクロイックミラー３に対して、別々の方向
から非平行に進行し、一方の光がダイクロイックミラー
３の一方の面に入射し、他方の光がダイクロイックミラ
ー３の他方の面に入射するように配置している。また、
非平行に進行する２つの光は、ダイクロイックミラー３
によって合成された後もそのまま非平行に進行する。

【００１８】上記の構成により、次の効果が得られる。
従来２つのコリメートレンズを必要としていたのに対し
て、１つのコリメートレンズで共用でき、部品点数が削
減でき、装置のローコスト化、小型化が図れる。また、
ダイクロイックミラーの小型化、ローコスト化が図れ、
ひいては装置の小型化が可能となる。

【００１９】上記では投光光学系について示したが、図
９に示すように、受光光学系についても同様に適用でき
る。図９において、受光光学系の装置は、集光レンズ５
と、この集光レンズ５による集束光路中に配置され、２
つの波長の光に分離するダイクロイックミラー３と、分
離された２つの光をそれぞれ受光する受光素子６ａ，６
ｂとからなる。

【００２０】上記のように非平行光路中に配置するダイ
クロイックミラーは、発明者らが確立した以下の理論に
より、実現することが可能となった。発散（集束）光路
中にダイクロイックミラー３を配置する場合、図１０に
示すように、入射角は、θ−ａからθ＋ａの範囲を持つ
ことになる。ダイクロイックミラーなどの光学多層膜に
おいては、入射角がαだけ変化すると、透過特性の波長
シフト量は、ｃｏｓαの関数となる。中心入射角θか
ら、入射角θ−ａ、θ＋ａまでのｃｏｓαの変化量は、
それぞれ、 ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ−ａ） … ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ＋ａ） … この範囲でのｃｏｓαの変化量は、 ＋＝２ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ−ａ）−ｃｏｓ（θ＋ａ） ＝２ｃｏｓθ−２ｃｏｓθ・ｃｏｓａ … となるが、正負を考えて、この量から、中心入射角での
波長のずれを表すことができるが、角度に換算するため
には、これをｃｏｓθからのずれ量と考え、 ｃｏｓθ−（２ｃｏｓθ−２ｃｏｓθｃｏｓａ） ＝−ｃｏｓθ＋２ｃｏｓθｃｏｓａ ＝（２ｃｏｓａ−１）×ｃｏｓθ … となる。

【００２１】つまり、ｃｏｓ^-1｛（２ｃｏｓａ−１）×
ｃｏｓθ｝… で求まる角度Ｘが、θ−ａからθ＋ａの範囲で入射角が
変化する時における、透過特性の波長シフト量の中心と
なる。換言すると、ダイクロイックミラーは、角度Ｘの
入射角での（λ1 ＋λ2 ）／２の波長での透過率が、最
大透過率の１／２となるように設計すればよいことにな
る。

【００２２】具体的なダイクロイックミラーの設計例を
以下に示す。図１１は波長７００ｎｍの光と波長９００
ｎｍの光を効率良く分離／合成できるダイクロイックミ
ラーの透過率特性である。この特性を有するダイクロイ
ックミラーの膜構成は、図１２に示すように、基板（屈
折率ｎ＝１．５１）／０．４０３Ｈ，０．９５６Ｌ，
０．８５４Ｌ，（１Ｈ，１Ｌ）８，１．０１０Ｈ，１．
０５３Ｌ，０．４５０Ｌ／Ａｉｒ（ｎ＝１）である。こ
こに、Ｈ：高い屈折率を有する物質層で、例えば、Ｔｉ
Ｏ2 （ｎ＝２．２６），Ｌ：低い屈折率を有する物質層
で、例えば、ＳｉＯ₂ （ｎ＝１．４６）、但し、光学的
膜厚は、λ＝７６０ｎｍのとき、λ／４を“１”とす
る。

【００２３】いま、光学装置として使うときの中心入射
角θ＝４５°、発散角ａ＝２０°とする場合、上記理論
の式より、Ｘ＝ｃｏｓ^-1｛２ｃｏｓａ−１）×ｃｏｓ
θ｝＝５１．５°であるので、ダイクロイックミラー自
体は、入射角５１．５°のとき、透過率が５０％となる
波長を（λ1 ＋λ2 ）／２＝８００ｎｍ付近になるよう
に設計した。この設計により、光学装置としては、中心
入射角θ（＝４５°）での透過率が最大透過率のほぼ１
／２となる波長λD は、（λ1 ＋λ2 ）／２、この例で
は８００ｎｍよりも大きいものとなっている。

【００２４】ここで、図１に示した従来例のダイクロイ
ックミラーでの入射角依存特性を図１３に示す。図１３
では、ダイクロイックミラーを平行光路中（入射角４５
°）に配置して、波長７００ｎｍの光と波長９００ｎｍ
の光が効率良く分離／合成できるように設計している
（平行光路中であるので、入射角は４５°のみ）。つま
り、（７００＋９００）／２＝８００ｎｍにおいて、入
射角４５°のとき、透過率が５０％となっている。しか
しながら、このような従来のダイクロイックミラーを非
平行光路中に配置した場合、波長７００ｎｍの入射角６
５°の光は効率良く反射できておらず、また、入射角６
５°の光は波長７００ｎｍ付近で波長に対する透過率の
変化が大きいので、光源のスペクトルが温度変化等によ
り波長シフトした場合に反射光の強度が変化してしまう
という問題がある。これに対して本実施例では、波長７
００ｎｍの光は入射角６５°でも透過率が十分小さく、
このような問題がない。一方、波長９００ｎｍでは、従
来例も本実施例も入射角６５°の透過率が低くなるが、
入射角６５°の光は波長９００ｎｍ付近で波長に対する
変化が小さいので、従来例でも本実施例でも問題はな
い。

【００２５】このように本実施例によれば、従来の設計
では効率良く分離／合成できなかった、接近した２つの
波長の非平行光を効率良く分離／合成できる。また、従
来例として√λ1 ×λ2 ＝√７００×９００＝７９４ｎ
ｍにおいて、入射角４５°のとき透過率が５０％となる
ように設計した例もある。この従来の設計における考え
方を以下に説明する。光学多層膜においては、各層の境
界からの光の干渉を利用しており、各層の境界からの光
強度は、各層の膜厚と波長の比で決定される。つまり、
各層の膜厚が波長の何倍に相当するかで、その特性は決
まる。逆に、各層の膜厚が決まっている場合（例えば、
ある設計をされたダイクロイックミラーの特性を考える
と）、設計波長λD に対して短波長側と長波長側では、
その特性の変化の振る舞いは違ってくる。例えば、λD
− ΔλとλD ＋Δλ（ Δλは任意）での特性の変化の
割合を考えた場合、変化の割合は膜厚との比により決ま
るので、それぞれλD − Δλ／λD 、λD ＋ Δλ／λ
D の割合で変化すると考えられる。よって、各波長にお
ける特性は、λD に対する相対波長、つまり、波長の比
により、その特性の変化の割合が決まるため、λ1 、λ
2が与えられたとき、その変化がどちらからも等しくな
る波長は√（λ1 ×λ2 ）で求めることができ、光学多
層膜においては、この波長を中心と考える方が望ましい
というものである。このように設計した場合、上述問題
点がより顕著になる。それに対して、上記の図１１に示
す特性を有するダイクロイックミラーにおいては、上述
問題点が大幅に低減できる。

【００２６】光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤは
例えば図１４（ａ）（ｂ）に示すような発光波長の分布
を有するので、図１１又は図１３の特性を有するダイク
ロイックミラーによる光の分離／合成特性は、発光波長
分布内の各波長についての発光強度と透過率（反射率）
を考慮して求められる。この場合にも従来例よりも本実
施例の方が効率のよい分離／合成ができる。

【００２７】上記実施例によるダイクロイックミラー
は、短波長側を反射させ、長波長側を透過させる長波長
透過フィルターについて示したが、図１５に示すよう
な、短波長側を透過させ長波長側を反射させる短波長透
過フィルターについても、同様に本発明は適用できる。
また、上記実施例で示した現象は、入射角が大きな時に
顕著となる。また、装置の小型化、装置としての設計の
容易度を考えた場合、中心入射角を４５°付近にするこ
とが望ましい。

【００２８】上述したような装置においては、ダイクロ
イックミラーの透過光、反射光の両方を使用するため、
ダイクロイックミラーとしては、光の吸収等の損失がな
いものが望まれる。従って、ダイクロイックミラーの光
学多層膜としては、光の吸収がほとんどない誘電体多層
膜により構成されたものがよい。

【００２９】上述した図８に示した投光光学系を用いれ
ば、反射板による反射光を受光し、検出物体により反射
光が遮られることにより受光量が変化することを検出し
て物体を検知するようにした物体検知装置、その他の光
電センサの投光部を小型化することかできる。また、２
波長の分離／合成を２か所以上で用いれば、３波長以上
の分離／合成も可能となる。

【００３０】次に、本発明のダイクロイックミラーの別
の実施例について説明する。ダイクロイックミラーは多
層膜構成でなり、その膜構成は、図１６に示すように、
基板（屈折率ｎ＝１．５）／１．０９Ｈ，０．５５Ｌ，
１．２０Ｈ，０．９２Ｌ（１．１５Ｈ，１．０６Ｍ）
５，０．９７Ｈ，１．６２Ｌ，／Ａｉｒ（ｎ＝１）
…膜構成 となっており、図１７に示す波長−透過率特性を有す
る。光学的膜厚は、λ＝７２０ｎｍのときλ／４を
“１”としている。“Ｈ”，“Ｌ”，“Ｍ”は、それぞ
れ、高、低、中間の屈折率を有する物質層（例えば、
２．２６，１．４６，１．６７）であり、それらの例と
しては、ＴｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ が揚げられ
る。このダイクロイックミラーは、従来のものに比べ、
繰り返し積層群（第１の部分）の屈折率差を小さくし、
それ以外の調整層（第２の部分）の屈折率差を大きくし
ている。

【００３１】本実施例によれば、入射角７０°におい
て、透過率が１０％から９０％に立上る波長域で考える
と、上述の図３（ａ）において、１００ｎｍであるのに
対し、図１７では８０ｎｍとなり、改善されている。従
って、従来の設計によるよりも接近した２つの波長の光
を分離／合成できる。本実施例の効果をより明示するた
めに、上記とは別に、ＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃のみで最適
設計したダイクロイックミラーの入射角２０°での特性
を本実施例に併せて示したのが、図１８である。同図よ
り、ＴｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ のみで構成（調整層もＴｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ で構成）した場合に比べて、ＴｉＯ₂ ，
Ａｌ₂Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ で構成（調整層はＴｉＯ₂ ，Ｓｉ
Ｏ₂ ，繰り返し層群は、ＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ で構成）
の方が、不透過帯域（Ｂ´−Ａ´）が広がっていること
が分かる。

【００３２】光学多層膜により構成されたダイクロイッ
クミラーにおいては、一般的にその特性の急峻性は、主
に繰り返し層の屈折率差及び繰り返し回数により決定づ
けられ、不透過帯域の広さは、主に、いわゆる調整層の
屈折率差により決定づけられる。従って、ＴｉＯ₂ とＡ
ｌ₂ Ｏ₃ で繰り返し層を、ＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ で調整層
をそれぞれ構成することにより、ＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の
みで構成されたものよりも急峻な特性を、ＴｉＯ₂ とＡ
ｌ₂ Ｏ₃ のみで構成されたものよりも広い不透過帯域を
得ることができる。

【００３３】また、本実施例の構成においては、作製
上の容易度などを考えて、同じ光学的膜厚の層の繰り返
しにより膜を構成しているが、光学的膜厚に関しては、
同じ光学的膜厚の層の繰り返しにせずに、その一部また
は全部を、それぞれ各層の光学的膜厚が最適となるよ
う、ばらばらに設計することも可能である。また、材料
に関しては、調整層でより大きな屈折率差を得るために
高屈折率物質として、容易に成膜できるＴｉＯ₂ を選
び、低屈折率物質としても同様にＳｉＯ₂ を選んだ。よ
り屈折率の低い物質としてＭｇＦ₂ が考えられるが、こ
の物質においては、成膜時に発生する応力がＴｉＯ₂ と
同方向のため、多層化すると、クラック等が発生しやす
くなる。また、繰り返し層群においても、適切な屈折率
差を得るためにＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ を選んだ。高屈折
率物質ＴｉＯ₂ を調整層と繰り返し層群とに共通に用い
ることにより、容易に設計、作製することができる。

【００３４】次に、他の実施例による膜構成を説明す
る。この膜構成は、図１９に示すように、基板（屈折率
ｎ＝１．５）／１．２８Ｌ，０．４５Ｈ，０．９９Ｌ，
（０．９４Ｈ，０．９８Ｌ）５，１．３３Ｈ，０．６３
Ｌ，１．２５Ｈ，０．８７Ｌ（１．１５Ｈ，１．０６
Ｍ）５，１．０１Ｈ，１．６３Ｌ，０．１７Ｈ／Ａｉｒ
（ｎ＝１） …膜構成 であり、これにより、図２０に示すように、構成より
も不透過帯域を広げることができる。ここに前述と同様
に、光学的膜厚は、λ＝７２０ｎｍのときλ／４を１と
し、Ｈ，Ｌ，Ｍは、屈折率がそれぞれ２．２６，１．４
６，１．６７で、例えばＴｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ
₃ が掲げられる。本実施例構成は次のようにして得られ
た。図２１に構成における入射角４５°の際の特性を
示している。この特性では、波長６００ｎｍ〜７００ｎ
ｍにおける不透過帯域が０％付近になっていない。そこ
で、図２１に示した（Ａ）の特性を有する積層群を構成
の積層群と合せることにより、図２０に示すように波
長６００ｎｍ〜７００ｎｍの不透過帯域を０％付近まで
にすることができる。（Ａ）の特性を得るための膜構成
は、基本的には構成と同じで、設計波長を短く（すな
わち、光学的膜厚を薄く）設定している。（Ａ）の特性
を得るための膜構成は、構成と同様に、繰り返し層群
を含んでもよく、また、前述したように各光学的膜厚を
ばらばらに最適化しても得ることができる。

【００３５】上記膜構成の基板側の「１．２８Ｌ，０．
４５Ｈ，…１．３３Ｈ，０．６３Ｌ」の部分で、（Ａ）
の特性を得ており、「１．２５Ｈ，０．８７Ｌ，…１．
６３Ｌ，０．１７Ｈ」の部分での特性を得ている。な
お、上記各部分のそれぞれにおいて、調整層の層数及び
光学的膜厚は、トータル的に考えて最適化しているた
め、各部分を個別で考えた時の層数及び光学的膜厚とは
異なっている。本実施例においては、特性（Ａ）を得る
ために、膜構成としては、ＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ のみで構
成している。これは、成膜時の応力の方向がＴｉＯ₂ と
ＳｉＯ₂ では逆のため、容易に多層化が実現できるため
である。また、基本的な特性は、構成により得ている
ため、特性（Ａ）に関しては、比較的多層化が容易なＴ
ｉＯ₂ とＳｉＯ₂ で構成した。なお、調整層の設定等
は、コンピュータ・シュミレーション等の手法を採用す
ることで、適宜に設計を行うことができ、種々の膜構成
が可能である。

【００３６】このように、急峻な特性の不透過帯域の広
いダイクロイックミラーは、上述の図８に示したように
投光光学系の非平行光路中に配置する場合に極めて有効
となる。また、入射角が小さい場合においては、Ｐ偏光
とＳ偏光の透過率特性については差異がなく、この場合
では、屈折率の大きな物質層で繰り返し層群を構成する
方が、急峻な特性が得られる。従って、本発明は、入射
角がある程度以上大きい時に有効である。なお、使い勝
手等を考慮して本実施例においては、中心入射角を４５
°としている。さらには、上記では長波長透過フィルタ
ーについて説明したが、短波長透過フィルターについて
も同様に実施することができる。

【００３７】図２２は本発明を波長多重通信システムに
実施した場合の構成を示す。この実施例は、波長λ１の
光を発生する発光素子１ａと、波長λ２の光を発生する
発光素子１ｂが、ダイクロイックミラー３で合成された
後、レンズ４で集光され、光ファイバーケーブル１００
に供給されるように構成されている。このように構成す
ると、複数の波長の光を光ファイバーケーブル１００で
伝送できるようになる。この場合、各波長の光を所望の
情報で変調しておけば、情報の多重化が容易に行える。

【００３８】続いて、複数の波長の光を光ファイバー等
の通信路により伝送して双方向多重化通信を行う光学装
置のさらに他の例を以下に説明する。図２３は従来のこ
の種の光学装置の構成を示し、波長λ１，λ２の光を伝
送する光ファイバー１０１、波長λ１の光を伝送する光
ファイバー１０２、波長λ２の光を伝送する１０３の間
に３個のレンズ４が配され、平行光路中に従来のダイク
ロイックミラー３（光学素子）が配置されている。それ
に対し、図２４は本実施例の光学装置の構成を示し、本
実施例のダイクロイックミラー３は非平行光路中に設け
られることから、１個のレンズ４を配しているだけであ
る。

【００３９】この光学装置においては、波長λ１，λ２
の光を伝送する光ファイバー１０１の端面から光が出射
され、その光は集光レンズ４を通って集光された後、本
実施例のダイクロイックミラー３により波長λ１，λ２
の光に分離され、それぞれ光ファイバー１０２，１０３
に導かれ、それぞれ送信される。また、光ファイバー１
０２，１０３の端面より出射する波長λ１，λ２の光は
ダイクロイックミラー３によりほぼ同軸に合成され、集
光レンズ４を通じて光ファイバー１０１に導かれる。こ
のため、双方向通信を行っている複数の通信路を１本に
まとめる、又は１本の多重通信を行っている通信路を波
長毎に分けることができる。本実施例によれば、上記従
来の構成に比較し、レンズを１個しか使っていないの
で、装置の小型化、コストの削減が図れる。

【００４０】図２５は他の実施例構成を示す。この例
は、光ファイバー１００を用いて通信している電話回線
にＣＡＴＶ等の映像情報を多重化し、送信し、これを家
庭内１０１で分波装置１０２で分岐し、映像はＴＶに、
電話回線は電話機に伝達されるようにしたものである。
この場合、電話回線は双方向通信、映像情報は片方向通
信であるので、分波装置１０２に本実施例によるダイク
ロイックミラーを用いた光学装置を適用することができ
る。この実施例によれば、上述したように、従来、３個
のレンズが必要であったのに対して、１個のレンズで済
み、小型化、低コスト化が可能となる。

【００４１】さらに、複数の波長の光を１本の光ファイ
バー等の通信路により伝送して双方向多重化通信を行う
光学装置について説明する。図２６は従来のこの種の光
学装置の構成を示し、発光素子１からの波長λ１の光を
光ファイバー１００により伝送し、光ファイバー１００
を通して伝送されてくる波長λ２の光を受光素子６によ
り受光するものである。この場合、３個のレンズを用い
て、平行光路中にダイクロイックミラー３を配置してい
る。それに対して、図２７は本実施例の光学装置であ
り、非平行光路中に本実施例のダイクロイックミラー３
を配して、１個のレンズ４だけの済むような構成として
いる。この実施例においても、従来の構成に比較して、
装置の小型化、低コスト化が図れる。

【００４２】次に、本発明を反射型光電センサに実施し
た例について説明する。図２８は反射型光電センサの構
成を示す。同センサの投光部は、それぞれ異なる波長λ
１、λ２で発光する光源１ａ、光源１ｂと、その発散光
路中に配置した本発明によるダイクロイックミラー３
と、投光レンズ４とからなる。投光部は、光を投光レン
ズ４を通して検出物体Ｍに向けて投光する。また、受光
部は、検出物体Ｍからの反射光を受光レンズ５を通して
受光素子６で受光する。

【００４３】この光電センサの信号処理回路は、図２９
に示すごとくである。光源１ａ、光源１ｂは、発振回路
及び駆動回路を用いて交互に時分割で発光され、受光素
子６の出力信号をアンプ７で増幅し、サンプルホールド
回路８を用いて各光源の発光と同期をとって各波長の反
射光量を検出し、割算回路９により２つの波長の反射光
の比を演算し、比較回路１０を用いてその値が設定した
しきい値より大きいか小さいかを比較することで、特定
の色の検出物体の有無を検出する。

【００４４】このように２波長の反射光量の比で検出す
る場合には、１波長の投光ビームを用いた装置に比べ、
反射光量の絶対値が変動しても誤動作することがなく、
確実に対象物体を検出できる。つまり、レンズ部などの
汚れや検出物体の距離変動があっても確実に物体を検出
でき、また、検出物体の背景に高反射率の物体が通過す
るようなことがあっても、色が違えば誤検知することは
ない。具体的に説明すると、１波長の投光ビームを用い
た装置で、例えば、青色の物体が移動して来るのを所定
のスレッシュレベルにて検知している場合を考えると、
その背景に白色の物体が通過した時に、反射光量が増え
誤動作することがある。それに対して、２波長、例え
ば、赤色光と赤外光とを用いて反射光量の比で検出する
場合には、背景に白色の物体が通過しても、白色は赤色
光と赤外光とをほぼ同じ比率で反射するため、上記のよ
うな誤動作を起こすことがない。

【００４５】また、上記の構成にすることで、従来に比
べ、２つの投光レンズを１つで共用できると共に、ダイ
クロイックミラーも光合成面を小さくできるので、その
面積を小さくでき、コストも安くなる。従って、投光光
学系全体を小さくでき、装置全体の小型化、低コスト化
が実現できる。

【００４６】また、次のような構成にすることでさらな
る効果が得られる。図３０に示すように、投光レンズ４
を、ｘ軸、ｙ軸（ダイクロイックミラー３がｙ軸を中心
に傾いている）をとったとき、ｘ軸方向の開口数ＮＡ
（ＮＡ＝レンズ半径／焦点距離ｆ）が小さく、ｙ軸方向
の開口数ＮＡが大きくなるような長方形レンズにする。
ダイクロイックミラー３への入射角範囲は光源からの出
射角範囲が同じでも、ｙ軸方向に比べ、ｘ軸方向の入射
角範囲が広くなる。また、ダイクロイックミラー３は一
般的に入射角依存性を持つ。従って、ｘ、ｙ軸方向の開
口数ＮＡが同じであれば、投光ビームの強度分布がｘ軸
方向に非対称になる。強度分布が非対称であると、例え
ば、移動物体を検出する時に、検知のタイミングが食い
違ってくることがある。そこで、ｘ軸方向のＮＡが小さ
く、ｙ軸方向のＮＡが大きくなるようにすることで、投
光ビームの強度分布を上下左右対称に近づけることがで
きる。これにより、検知のタイミングが食い違うような
ことが防止される。

【００４７】また、２つの波長の光源のうち、波長の短
い方の光源をダイクロイックミラー３により反射される
側の光源１ａとし、波長の長い方の光源をダイクロイッ
クミラー３により透過される側の光源１ｂとする。光源
は一般的に波長の短い方が最大発光パワーが小さく、検
出物体へ投光するパワーの有効利用を考えると、波長の
短い方の光源は、フレネル反射によるパワーロスが生じ
る透過側で用いるよりも、反射側で用いる方が望まし
い。

【００４８】また、図３１に示すように、２つの投光ビ
ームは、作製上、２つの光源１ａ，１ｂの位置ずれ、ダ
イクロイックミラー３の角度ずれ及び位置ずれなどの要
因から、調整機構を設けて調整した場合は別として、完
全に一致させることは困難である。ビームずれ要因のう
ちダイクロイックミラー３の位置ずれは、２つの光源１
ａ，１ｂからダイクロイックミラー３へのそれぞれの光
軸が存在する平面に対して平行な方向のみのずれとな
り、その他の要因は垂直、平行の両方向へのずれとなる
ため、２つの投光ビームのずれは、光源の光軸の存在す
る平面に対して垂直方向よりも平行方向に大きくずれ
る。従って、投光ビームに対して垂直に移動してくる検
出物体を検出する場合、図３２に示すように、検出物体
Ｍの移動方向に対して光源の光軸の存在する平面が垂直
になるようにセンサを設置すれば、検出物体Ｍに投光ビ
ーム全体が完全に照射されていない状態でも、誤動作な
く検出物体Ｍの検出が可能となる。

【００４９】上記の光学系は、２つ以上の光源から光学
素子へのそれぞれの光軸と、投光部から検出物体への光
軸と、検出物体から受光部への光軸は同一平面内にあ
り、投光ビームに対して垂直に移動してくる検出物体を
検出するものである。つまり、検出物体の移動方向に対
して３つの光軸の存在する平面が垂直になるようにセン
サは設置されている。この場合の投光ビームと受光部の
視野は図３３のようになっており、いま、検出物体が、
上記の移動方向とは異なって、図示の矢印のように３つ
の光軸の存在する平面上にて移動すると仮定すると、検
出物体Ｍ１，Ｍ２の距離によって、図示のように移動方
向に対して異なった位置にて検出されて不都合である。
それに対して、本実施例のように、検出物体が３つの光
軸の存在する平面に対して垂直（つまり本紙面に対して
垂直方向）に移動する場合には、検出物体の距離によっ
て検知する位置が変わることはない。かくして、上記の
光学系により、検出物体の位置決めなどの用途において
安定した検出ができる。

【００５０】本発明を反射型光電センサに実施したさら
に他の例について説明する。光学系の構成は上記実施例
と同じで、光源１ａは赤色光、光源１ｂは赤外光を発光
する光源を用いる。信号処理回路は、図３４に示すよう
に、２つの光源１ａ，１ｂを同時に発光させ、受光素子
６の出力信号を増幅し、発光タイミングでサンプルホー
ルド（Ｓ／Ｈ）し、比較回路１０でその値があるしきい
値より大きいか小さいかを比較して検出物体の有無を検
出する。従来の赤外光のみのセンサでは投光ビームが見
えないために、装置を設置するときの光軸調整が困難で
あった。また、投光ビームを可視である赤色光にし、光
軸調整を容易にしたものがあるが、赤色光は緑色や青色
の検出物体に対して反射率が低く、検出が不安定である
という問題点があった。従って、本実施例のように光源
に赤外光と赤色を用いることで、従来の問題点が解決で
きる。

【００５１】また、図３１に示したように、２つの波長
の投光ビームの光軸、拡がり角は作製上、光源１ａ，１
ｂを構成する発光素子の外形とチップの位置ずれ、投光
レンズ４と２つの発光素子の相対的な位置ずれ、ダイク
ロイックミラー３の角度ずれなどによりバラツキが生じ
る。そこで、図３５に示すように、赤色光の投光ビーム
が赤外光の投光ビームの中に含まれるように２つの投光
ビームの拡がり角を設計する。つまり、赤色光の投光ビ
ームの拡がり角をθ１、赤外光の投光ビームの拡がり角
をθ２、赤色光と赤外光の光軸の角度ずれをθｄとした
とき、（θ２／２）＞（θ１／２）＋θｄを満たすよう
に設計する。具体的には、光源１ｂから投光レンズ４ま
での光路長を光源１ａから投光レンズ４までの光路長よ
り短くすることで、赤外光の投光ビームの拡がり角を赤
色光の投光ビームより大きくする。従って、センサの設
置時に可視である赤色光の投光ビームを基準に光軸調整
すれば、安定に検出物体が検出できるようになる。

【００５２】本発明をマークセンサ装置に実施した例を
図３６に示す。投光部は、それぞれ波長λ１、λ２で発
光する光源１ａ、１ｂを備え、ダイクロイックミラー３
により発散光路中で光源１ａからの光を反射、光源１ｂ
からの光を透過させて合成し、投光レンズ４により検出
物体Ｍに投光する構成である。また、受光部は、検出物
体Ｍからの反射光を受光レンズ５を介して受光素子６で
受光する構成である。光源１ａ、光源１ｂは交互に時分
割で発光され、図３７に示すような処理回路を用いて、
受光素子６の出力信号から各光源１ａ，１ｂの発光と同
期をとって各波長の反射光量を検出し、その比を割算回
路９で演算し、その演算結果を比較回路１０にてスレッ
シュレベルと比較して検出物体Ｍのマークを検出する。

【００５３】本実施例による２波長を用いたマークセン
サ装置によれば、１波長を用いたマークセンサ装置に比
べ、２つの波長の光のうちどちらかの波長についての検
出物体での反射率が下地のそれと違う色であれば検出で
きるため、検出可能なマークの種類が多くなる。また、
検出物体の下地とマークの色が白と黒の組み合わせの場
合、下地とマークとで２つの波長の反射光信号の比はほ
ぼ同じになるが、加算回路１１を用いて２つの反射光量
の和を求めることで、マークを検出することができる。

【００５４】本発明を色識別装置に実施した例を図３８
に示す。投光部は、赤色、緑色、青色でそれぞれ発光す
る光源１ａ、１ｂ，１ｃを備え、発散光路中でダイクロ
イックミラー３ａにより光源１ａからの光を透過し、光
源１ｂからの光を反射させて合成し、その合成された光
をダイクロイックミラー３ｂにより透過させ、光源１ｃ
から光を反射させて合成し、投光レンズ４により検出物
体Ｍに投光する構成である。また、受光部は、検出物体
Ｍからの反射光を受光レンズ５を介して、赤色光、緑色
光、青色光のそれぞれに対して感度を有するカラーセン
サ６０で受光する構成である。この色識別装置の信号処
理回路を図３９に示す。カラーセンサ６０の出力から発
光タイミングと同期をとって各波長の受光量を検出し、
色識別回路１３により検出物体Ｍの色を識別する。

【００５５】図４０は色識別装置の他の実施例を示す。
この例では、受光部に投光部と同じように２つのダイク
ロイックミラー３ｃ，３ｄを用い、赤色、緑色、青色の
３つの波長の反射光を分離し、それぞれの波長の光をそ
れぞれの受光素子６ａ，６ｂ，６ｃで受光する。また、
この例の他に、図３６、図３７のように３つの光源を時
分割で発光させ、受光部では１つの受光素子で受光し、
それぞれの光源の発光タイミングで同期をとり、各波長
の反射光量を検出するようにしてもよい。

【００５６】図４１は、本発明を色識別センサに応用し
た例である。この例では、発光素子１ａを赤色光源、発
光素子１ｂを緑色光源、発光素子１ｃを青色光源とし、
発光素子１ａと発光素子１ｂの出力光をダイクロイック
ミラー３ａで合成し、その合成した光と発光素子１ｃか
ら発生した光をダイクロイックミラー３ｂで合成する。
そして、レンズ４によってその合成した光を集光して対
象物体Ｍ上に合焦させ、そこからの反射光をレンズ５を
介して集光し、回折格子５ａで回折させ、受光素子アレ
ー６ａで検出する。このように構成すると反射光の波長
間の強度差又は強度比から対象物体の色を識別すること
ができる。回折格子５ａは、波長により回折角が異なる
ので、波長毎に光を分割して受光することができる。図
示のように、ダイクロイックミラー３ａ，３ｂとして
は、板状のものだけでなく、キューブ状やプリズム状の
ものでもよい。

【００５７】本発明を測距センサに実施した例を図４２
に示す。投光部は、それぞれ波長λ１、λ２で発光する
光源１ａ、１ｂを備え、ダイクロイックミラー３により
発散光路中で光源１ａからの光を反射し、光源１ｂから
の光を透過させて合成し、投光レンズ４により検出物体
Ｍに投光する構成である。また、受光部は、検出物体Ｍ
からの反射光を受光レンズ５を介して投光部と同じダイ
クロイックミラー３により２つの波長に分離し、それぞ
れ位置検出素子ＰＳＤ１，ＰＳＤ２で受光する構成であ
る。測距方法は、三角測距方式で検出物体Ｍまでの距離
に対応した位置検出素子ＰＳＤ１，ＰＳＤ２上のスポッ
トの位置を検出し、検出物体Ｍの距離を検出するもので
ある。

【００５８】測距センサの信号処理回路を図４３に示
す。この回路は、加算回路１４、減算回路１５、割算回
路１６、平均値演算回路１７等から構成され、測距の他
に色検出も可能とされている。色検出は、位置検出素子
ＰＳＤ１の２つの出力の和ＶＳ１と位置検出素子ＰＳＤ
２の２つの出力の和ＶＳ２の比ＶＳ１／ＶＳ２により行
う。また、距離測定は、位置検出素子ＰＳＤ１の２つの
出力の和／差であるＶＳ１／ＶＤ１と、位置検出素子Ｐ
ＳＤ２の２つの出力の和／差であるＶＳ２／ＶＤ２との
平均によって検出する。また、ここでは受光素子として
位置検出素子を用いたが、２分割以上の受光素子を用い
ても実現できる。

【００５９】本発明を簡易形状認識センサに実施した例
を図４４に示す。投光部は、それぞれ波長λ１、λ２で
発光する光源１ａ，１ｂを備え、ダイクロイックミラー
３により発散光路中で光源１ａからの光を反射し、光源
１ｂからの光を透過させて合成し、投光レンズ４により
検出物体Ｍに投光する構成である。２つの投光ビームの
関係は一方の拡がり角が他方よりも小さい同心円状にな
っている。一般的に波長の短い光源は最大発光パワーが
小さいため、２つの波長の光のうち短い波長の光の方を
小さい拡がり角とすることが望ましい。また、受光部
は、検出物体Ｍからの反射光を受光レンズ５を介して受
光素子６で受光する構成である。

【００６０】この形状認識センサの信号処理回路を図４
５に示す。２つ光源１ａ，１ｂは交互に時分割で発光さ
れており、受光素子６の出力信号をアンプ７で増幅した
後、各光源の発光と同期をとって各波長の反射光量を検
出し、２つの反射光量の比を割算回路９で求める。拡が
り角が大きい方の波長の反射光量をＰ１、小さい方のそ
れをＰ２とし、２つの投光ビームの全体のパワーが等し
いと仮定すると、検出物体Ｍが拡がり角の大きい方の投
光ビームより大きい場合、Ｐ１／Ｐ２はほぼ１になり、
検出物体Ｍが拡がり角の大きい投光ビームと小さい投光
ビームの間の大きさの場合、小さければ小さいほどＰ１
／Ｐ２は小さくなる。従って、Ｐ１／Ｐ２の比により検
出物体Ｍの大きさが検出できることになる。

【００６１】上記各実施例では反射型のセンサを示した
が、これに限られず、図４６に示すように、検出物体Ｍ
により遮光されなかった光を受光する透過型のセンサに
も同様に適用できる。さらにまた、反射型、透過型のい
ずれりのタイプのセンサにおいても、図４７に示すよう
に、波長の異なる２つの投光ビームを互いにずらせて投
光する構成とした場合、スポットの一部が重なっている
場合も重なり部分がない場合にも、いずれのスポット投
光の受光量が多いかを検出することで、検出物体の位置
つまり検出物体のずれ方向の大きさや形状を判断するこ
とができる。

【００６２】図４８は本発明をレーザディスプレイに応
用した例である。赤、緑、青の３本のレーザービームを
それぞれ図示しない光変調器によってカラーテレビジョ
ンの３色の信号により強度変調し合成する光源装置２４
を構成し、そこから送出された光を反射鏡２５ａによっ
て反射させ、ガルバノメータ２６に導いている。光の合
成は、例えば、ダイクロイックミラーを用いて行えばよ
い。ガルバノメータ２６は、垂直方向の走査を行い、回
転多面鏡２８は水平方向の走査を行う。また、光偏向器
を小さくして周波数応答をよくするため２つのリレーレ
ンズ２７ａ，２７ｂを用い、それぞれの焦点に偏向器が
来るようにし、２つのレンズ間隔は両方の焦点距離の和
になるように配置してある。回転多面鏡２８による走査
光をスクリーン２９に投影すると、解像度と彩度の高い
カラーテレビジョンのディスプレイとなる。

【００６３】図４９は本発明をカラーイメージスキャナ
に適用した例である。これは、入力走査部３０と出力走
査部３１を同期部３２によって同期させて回転させる。
そして、入力走査部３０に取り付けられたカラー原稿３
６を例えば図４１に示したような色識別センサ３３によ
って識別し、その情報をコンピュータ３４に送る。コン
ピュータ３４では供給された識別結果に基づいて光源３
５を制御し、出力走査部３１の記録材料３７にカラー画
像を記録する。

【００６４】図５０は本発明を２波長光ヘッドに適用し
た例である。これは、波長の異なる光を発生する発光素
子１ａ，１ｂからの出力をダイクロイックミラー３によ
って合成し、偏光ビームスプリッタ４０及びレンズ４１
を介して光ディスク４２に照射し、データのダイレクト
オーバーライト、並列読取りを行うものである。光源が
１つの場合、光ディスク４２へのデータの書き込みは、
１度ピットを消してからディスク４２が回転するのを待
って、書き込みを行う必要があるため、処理が遅れる
が、この例では、直接書換えを行うダイレクトオーバー
ライトが行えるので、高速処理を行うことができるよう
になる。また、読取りは２つのトラック溝の情報を同時
に読み取れるので、高速読み取りが可能になる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１乃至９の
光学装置又は光センサ装置によれば、波長が互いに異な
る光を合成又は分離する入射角依存性の低い多層膜構造
を有するダイクロイックミラーを、発散又は集束光路
中、すなわち、非平行光路中に配置し、波長に応じて光
を反射又は透過させ、光を合成又は分離させるようにし
たので、従来のように平行光路中に光学素子を配置した
場合に比べ、装置の小形化、部品点数の削減、コストの
低減が図れる。換言すれば、従来のダイクロイックミラ
ーの構成は、非平行光路中では入射角が変わると、反射
すべき波長の光を反射できずに透過してしまうようなこ
とが起こるため、平行光路中でしか使用できなかったの
に対して、本発明では、入射角依存性が低くなっている
ため、非平行光路中にて使用でき、従って、上記の効果
がえられる。また、合成又は分離される２つの光の波長
をλ1 ，λ2 とし、光学素子の中心入射角での透過率が
最大透過率のほぼ１／２になる波長をλD としたとき、
例えば、λD が（λ1 ＋λ2 ）／２よりも大きくなるよ
うに光学素子を設計する、つまり、設計波長を中心周波
数からずらすことで、効率良く２波長を分離又は合成す
ることができる。

【００６６】また、本発明の請求項１０乃至１９のダイ
クロイックミラーによれば、繰り返し積層部として屈折
率差の小さな物質層を選択し、繰り返し層以外で、透過
特性に生じるリップルを整合する調整層として屈折率差
の大きい物質層を選択し、これらを組み合わせたので、
急峻な分光特性と、広い不透過帯域特性が得られる。従
って、近接する２つの波長の光を確実に合成／分離する
ことができる。

【００６７】また、本発明の請求項２０乃至２８の光学
装置によれば、波長の異なる２つの光源からの光を発散
光路中でダイクロイックミラーにより合成し、投光レン
ズにより検出物体に投光する構成とし、あるいは、波長
の異なる２つの光の集束光路中でダイクロイックミラー
により該光を分離する構成としたので、従来装置に比べ
て、２つの投光レンズを１つで共用でき、また、光学部
材を小さくでき、投光光学系全体を小さくでき、従っ
て、装置の低コスト化及び小型化が実現できる。さら
に、本発明の光学多層膜構造を有したダイクロイックミ
ラーを用いて、一方の光源からの光は反射させ、他方の
光は透過させるようにすることで、反射される光は光学
部材の基板を透過しないので、収差のないビームを検出
物体に投光でき、安定した物体検出を行うことが可能と
なり、従って、検出物体の位置検出に誤差を生じること
がなくなり、反射型センサ及び透過型のセンサとして使
用可能であり、さらには、検出物体の形状や有無、距離
の検出の他に、色識別等も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光学装置の構成を示す図である。

【図２】従来の光学素子の分光特性図である。

【図３】（ａ）は従来のダイクロイックミラーの構成を
示す図、（ｂ）はその波長−透過率特性図である。

【図４】ダイクロイックミラーによる２つの波長の光を
合成する例を示す図である。

【図５】ダイクロイックミラーに要求される特性を示す
図である。

【図６】従来のダイクロイックミラーの入射角７０°に
おけるＰ偏光とＳ偏光の成分を含めた特性図である。

【図７】従来のダイクロイックミラーの入射角４５°に
おける特性図である。

【図８】本発明の実施例による光学装置の投光光学系の
構成図である。

【図９】他の実施例による受光光学系の構成図である。

【図１０】光学素子の非平行光路中における作用を説明
するための図である。

【図１１】光学素子の設計例を説明するための分光特性
図である。

【図１２】上記特性を有するダイクロイックミラーの膜
構成を示す図である。

【図１３】従来のダイクロイックミラーの入射角依存性
を示す特性図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ長波長光源の波長ス
ペクトルを示す図である。

【図１５】従来のダイクロイックミラーの他の例での特
性図である。

【図１６】本発明の一実施例によるダイクロイックミラ
ーの膜構成を示す図である。

【図１７】本発明の実施例によるダイクロイックミラー
の波長−透過率特性図である。

【図１８】本実施例の効果を説明するための波長−透過
率特性図である。

【図１９】他の実施例によるダイクロイックミラーの膜
構成を示す図である。

【図２０】他の実施例によるダイクロイックミラーの波
長−透過率特性図である。

【図２１】他の実施例を説明するための波長−透過率特
性図である。

【図２２】本発明を波長多重通信システムに実施した例
を示す図である。

【図２３】従来の双方向多重化通信を行う光学装置の構
成例を示す図である。

【図２４】本発明の実施例による光学装置の構成を示す
図である。

【図２５】他の実施例構成を示す図である。

【図２６】従来の双方向多重化通信を行う光学装置の構
成例を示図である。

【図２７】本発明の実施例による光学装置の構成を示す
図である。

【図２８】本発明の実施例による光センサ装置の光学系
を示す図である。

【図２９】同装置の信号処理回路の回路図である。

【図３０】長方形レンズを用いた投光部を示す斜視図で
ある。

【図３１】投光のビームずれを説明する図である。

【図３２】光学系の配置を示す斜視図である。

【図３３】検出物体の距離による検出位置の違いを説明
する図である。

【図３４】他の実施例による信号処理回路の回路図であ
る。

【図３５】２つの投光ビームの関係を示す図である。

【図３６】本発明の他の実施例によるマークセンサの光
学系を示す図である。

【図３７】マークセンサの信号処理回路の回路図であ
る。

【図３８】本発明のさらに他の実施例による色識別装置
の光学系を示す図である。

【図３９】色識別装置の信号処理回路の回路図である。

【図４０】色識別装置の他の例を示す図である。

【図４１】他の実施例による色識別センサを示す図であ
る。

【図４２】他の実施例による測距センサの光学系を示す
図である。

【図４３】測距センサの信号処理回路の回路図である。

【図４４】（ａ）は本発明の実施例による簡易形状認識
装置の光学系を示す図、（ｂ）はそのスポットを示す図
である。

【図４５】簡易形状認識装置の信号処理回路の回路図で
ある。

【図４６】透過型の簡易形状認識装置の光学系を示す図
である。

【図４７】２つのビームをずらせた場合のスポットの関
係を示す図で、（ａ）はスポットが重なっている場合、
（ｂ）はスポットの重なる部分がない場合を示す。

【図４８】本発明の実施例によるレーザディスプレイを
示す図である。

【図４９】本発明の実施例によるカラーイメージスキャ
ナを示す図である。

【図５０】本発明の実施例による２波長光ヘッドを示す
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 光源（発光素子） ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ダイクロイックミラー
（光学素子） ４ 投光レンズ ５ 受光レンズ（集光レンズ） ６，６ａ，６ｂ 受光素子 １００，１０１，１０２，１０３ 光ファイバー ＰＳＤ１，ＰＳＤ２ 位置検出素子 Ｍ 検出物体

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長が互いに異なる第１の光及び第２の
   光をそれぞれ出射する第１の発光手段及び第２の発光手
   段と、 第１の光及び第２の光が異なる面に入射するように配置
   され、一方の光を透過し他方の光を反射することにより
   第１の光及び第２の光を合成する、光学多層膜構造を有
   するダイクロイックミラーとを含み、 第１の光と第２の光の波長は、互いに接近しており、 ダイクロイックミラーに入射する光の少なくとも一方
   は、発散光又は集束光であり、 ダイクロイックミラーは、入射する光の入射角範囲にお
   いて、第１の光及び第２の光の合成に関する特性の変化
   が少ないことを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 波長が互いに異なる第１の光及び第２の
   光が混ざりあった状態でほぼ同じ方向から進行してくる
   合成光の光路中に配置され、第１の光及び第２の光の一
   方の光を透過し他方の光を反射することにより第１の光
   及び第２の光を分離する、光学多層膜構造を有するダイ
   クロイックミラーと、 分離された第１の光及び第２の光をそれぞれ受光する第
   １の受光手段及び第２の受光手段とを含み、 第１の光と第２の光の波長は、互いに接近しており、 ダイクロイックミラーに入射する第１の光及び第２の光
   の少なくとも一方は、発散光又は集束光であり、 ダイクロイックミラーは、入射する光の入射角範囲にお
   いて、第１の光及び第２の光の分離に関する特性の変化
   が少ないことを特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光学装置におい
   て、 前記第１及び第２の光のそれぞれの波長をλ1 ，λ2 と
   し、前記ダイクロイックミラーを発散又は集束光路中に
   配置したときの中心入射角での透過率が最大透過率のほ
   ぼ１／２となる波長をλD としたとき、 λD ＞（λ1 ＋λ2 ）／２ の関係を満たすようにダイクロイックミラーの特性を選
   択したことを特徴とする光学装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の光学装置におい
   て、 前記第１及び第２の光のそれぞれの波長をλ1 ，λ2 と
   し、前記ダイクロイックミラーを発散又は集束光路中に
   配置したときの中心入射角での透過率が最大透過率のほ
   ぼ１／２となる波長をλD としたとき、 λD ＞√（λ1 ×λ2 ） の関係を満たすようにダイクロイックミラーの特性を選
   択したことを特徴とする光学装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の光学装置におい
   て、 前記第１及び第２の光のそれぞれの波長をλ1 ，λ2 と
   し、発散又は集束して進行する光が入射角θ±αの範囲
   で前記ダイクロイックミラーへ入射し、（λ1＋λ2 ）
   ／２もしくは√（λ1 ×λ2 ）の波長に対する透過率が
   最大透過率の１／２となる角度をΧとしたとき、 ほぼ、Χ＝ｃｏｓ^-1［（２×ｃｏｓα−１）×ｃｏｓ
   θ］の関係を満たすようにダイクロイックミラーの特性
   を設定したことを特徴とする光学装置。
6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載の光学装置におい
   て、 前記ダイクロイックミラーが、屈折率が高い物質層（Ｈ
   の層という）と屈折率が中間の物質層（Ｍの層という）
   と屈折率が低い物質層（Ｌの層という）の少なくとも３
   種類の材料によって構成され、Ｈの層及びＭの層が繰り
   返し積層された第１の部分と、Ｈの層及びＬの層からな
   る第２の部分と、を含む多層膜から構成されていること
   を特徴とする光学装置。
7. 【請求項７】 請求項１又は２に記載の光学装置におい
   て、 前記ダイクロイックミラーが、ＴｉＯ₂ の層及びＡｌ₂
   Ｏ₃ の層が繰り返し積層された第１の部分と、ＴｉＯ₂
   の層及びＳｉＯ₂ の層からなる第２の部分と、を含む多
   層膜から構成されていることを特徴とする光学装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の光学装置を含む投光
   部、及び投光部より投光された光を受光する受光部、 を有することを特徴とする光センサ装置。
9. 【請求項９】 前記第１の光の波長及び前記第２の光の
   波長を含む光を検出物体に向けて投光する投光部、及び
   請求項２に記載の光学装置を含む受光部、 を有することを特徴とする光センサ装置。
10. 【請求項１０】 屈折率が高い物質層（Ｈの層という）
    と屈折率が中間の物質層（Ｍの層という）と屈折率が低
    い物質層（Ｌの層という）の少なくとも３種類の材料に
    よって構成され、Ｈの層及びＭの層が繰り返し積層され
    た第１の部分と、Ｈの層及びＬの層からなる第２の部分
    と、を含む多層膜から構成されていることを特徴とする
    ダイクロイックミラー。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のダイクロイックミ
    ラーにおいて、 前記第１の部分におけるＨの層及びＭの層は、それぞれ
    同じ光学的膜厚で繰り返し積層されていることを特徴と
    するダイクロイックミラー。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１に記載のダイクロ
    イックミラーにおいて、 前記第１の部分及び前記第２の部分にさらに加えて、Ｈ
    の層及びＬの層がそれぞれ同じ光学的膜厚で繰り返し積
    層された第３の部分を含む多層膜から構成されているこ
    とを特徴とするダイクロイックミラー。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のダイクロイックミ
    ラーにおいて、 前記第３の部分におけるＨの層及びＬの層は、第１の部
    分の光学的膜厚よりも薄い光学的膜厚により構成されて
    いることを特徴とするダイクロイックミラー。
14. 【請求項１４】 請求項１０乃至１３のいずれかに記載
    のダイクロイックミラーにおいて、 ＨはＴｉＯ₂ ，ＭはＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＬはＳｉＯ₂ であるこ
    とを特徴とするダイクロイックミラー。
15. 【請求項１５】 屈折率差αの２種類の材料の層がそれ
    ぞれ同じ光学的膜厚で繰り返されて成る第１の部分と、
    αよりも大きい屈折率差の２種類の材料の層から成る第
    ２の部分と、を含む多層膜から構成されていることを特
    徴とするダイクロイックミラー。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載のダイクロイックミ
    ラーにおいて、 前記第１の部分を構成する２種類の材料の内の一つと、
    前記第２の部分を構成する２種類の材料の内の一つと
    は、同じ材料であることを特徴とするダイクロイックミ
    ラー。
17. 【請求項１７】 請求項１５に記載のダイクロイックミ
    ラーにおいて、 前記第１の部分及び前記第２の部分にさらに加えて、前
    記第１の部分とは異なる光学的膜厚で屈折率差αの２種
    類の材料がそれぞれ同じ光学的膜厚で繰り返される第３
    の部分を含む多層膜から構成されていることを特徴とす
    るダイクロイックミラー。
18. 【請求項１８】 請求項１５に記載のダイクロイックミ
    ラーにおいて、 前記第１の部分及び前記第２の部分にさらに加えて、屈
    折率差αよりも大きい屈折率の２種類の材料の層がそれ
    ぞれ同じ光学的膜厚で繰り返される第３の部分を含む多
    層膜から構成されていることを特徴とするダイクロイッ
    クミラー。
19. 【請求項１９】 請求項１５乃至１８のいずれかに記載
    のダイクロイックミラーにおいて、 前記第１の部分の２種類の材料はＴｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃
    であり、前記第２の部分の２種類の材料はＴｉＯ₂ とＳ
    ｉＯ₂ であるダイクロイックミラー。
20. 【請求項２０】 波長の異なる複数の光を合成し該合成
    された光を投光する投光部と、前記投光部から投光され
    た複数の波長の光の物体による反射光を受光する受光部
    とを有した光学装置において、 前記投光部は、出射波長の異なる複数の発光素子と、前
    記複数の発光素子からの発散光路中に配置された請求項
    １０乃至１９のいずれかに記載のダイクロイックミラー
    とを備え、 前記受光部により受光された複数の波長の光の反射光の
    大小関係を判別することにより物体を検出することを特
    徴とする光学装置。
21. 【請求項２１】 所定の波長を含む光を投光する投光部
    と、前記投光部から投光された光の物体による反射光を
    波長の異なる複数の光に分離して受光する受光部とを有
    した光学装置において、 前記受光部は、前記反射光の集束光路中に配置され、複
    数の波長の光に分離する請求項１０乃至１９のいずれか
    に記載のダイクロイックミラーと、このダイクロイック
    ミラーによって分離された複数の波長の光を受光する複
    数の受光素子とを備え、 前記受光部により受光された複数の波長の光の反射光の
    大小関係を判別することにより物体を検出することを特
    徴とする光学装置。
22. 【請求項２２】 波長の異なる複数の光を合成する光合
    成部と、この光合成部により合成された光を伝送する光
    伝送路とを有した光学装置において、 前記光合成部は、出射波長の異なる複数の発光素子と、
    該複数の発光素子からの発散光路中に配置された請求項
    １０乃至１９のいずれかに記載のダイクロイックミラー
    とを備え、 前記光伝送路を用いて多重波長光通信を行うことを特徴
    とする光学装置。
23. 【請求項２３】 光を伝送する光伝送路と、この光伝送
    路により伝送された光を波長の異なる複数の光に分離す
    る光分離部とを有した光学装置において、 前記光分離部は、光の集束又は発散光路中に配置された
    請求項１０乃至１９のいずれかに記載のダイクロイック
    ミラーを備え、 前記光伝送路を用いて多重波長光通信を行うことを特徴
    とする光学装置。
24. 【請求項２４】 複数の波長の光を光伝送路により伝送
    して双方向多重通信を行う光学装置において、 １つの光伝送路を複数の波長の光による送信及び受信に
    共通に使用し、 送信用の光を発光する発光素子と、受信用の光を受光す
    る受光素子と、これらの素子と前記光伝送路との間に配
    置された請求項１０乃至１９のいずれかに記載のダイク
    ロイックミラーとを備え、 前記ダイクロイックミラーは、前記発光素子の発散光路
    中であり、かつ、前記受光素子の集束光路中に設けら
    れ、該ダイクロイックミラーに入射される光をその波長
    に応じて透過し、又は反射することにより、光を波長毎
    に分離して多重化することを特徴とする光学装置。
25. 【請求項２５】 波長の異なる複数の光を合成し該合成
    された光を対象物体に投光する投光部と、該対象物体か
    らの反射光を受光して波長間の強度差を検出する光検出
    部とを有した光学装置において、 前記投光部は、出射波長の異なる複数の発光素子と、該
    複数の発光素子からの発散光路中に配置された請求項１
    ０乃至１９のいずれかに記載のダイクロイックミラーと
    を備え、 前記光検出部により検出した信号に基づいて対象物体の
    色を識別することを特徴とする光学装置。
26. 【請求項２６】 波長の異なる複数の光ビームを変調
    し、かつ合成する光源装置と、この光源装置からの光ビ
    ームを走査してスクリーンに投影する光偏向装置とを備
    えた光学装置において、 前記光源装置は、請求項１０乃至１９のいずれかに記載
    のダイクロイックミラーを用いて光ビームの合成を行う
    ようにしたことを特徴とする光学装置。
27. 【請求項２７】 カラー原稿を読み取る色識別部と、こ
    の色識別部による識別結果に基づいてカラー画像を記録
    する記録部とを備えた光学装置において、 前記色識別部は、請求項１０乃至１９のいずれかに記載
    のダイクロイックミラーを用いて色を識別するようにし
    たことを特徴とする光学装置。
28. 【請求項２８】 波長の異なる複数の光を合成し該合成
    された光を光ディスクに照射し、データの書き込み／読
    み取りを行う光ヘッドを有した光学装置において、 前記の光合成に請求項１０乃至１９のいずれかに記載の
    ダイクロイックミラーを用いたことを特徴とする光学装
    置。