光検出装置及び光検出システム
【課題】装置を大型化すること無く選択波長の可変範囲を容易に広げること。
【解決手段】この分光装置は、光源からの光Ｌ２を、光Ｌ２の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させる４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄと、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄが主面１０ａ上に立設され、主面１０ａに沿って回転中心Ｃ１の周りを回転可能にされた平板状の回転テーブル１０とを備える分光装置であって、４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、光入射面１２或いは光出射面１３が、回転テーブル１０の主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａ上の該バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている。
【解決手段】この分光装置は、光源からの光Ｌ２を、光Ｌ２の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させる４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄと、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄが主面１０ａ上に立設され、主面１０ａに沿って回転中心Ｃ１の周りを回転可能にされた平板状の回転テーブル１０とを備える分光装置であって、４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、光入射面１２或いは光出射面１３が、回転テーブル１０の主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａ上の該バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長域の光を分光検出する光検出装置及びそれを含む光検出システムに関するものであり、特に誘電体薄膜干渉フィルタを内蔵する光検出装置及び光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に積層し、その中間のキャビティ層を中間の屈折率を有する誘電体薄膜で形成される干渉フィルタを利用した分光装置が知られている（下記特許文献１参照。）。この分光装置は、回動自在に設けられた干渉フィルタを有し、平行光線を干渉フィルタに入射させる際に干渉フィルタに対する入射角を変化させることによって透過波長を連続的に変化させている。
【０００３】
同様な構成を有するものとして、誘電体多層膜フィルタが設けられた回転テーブルを回転させることによって誘電体多層膜フィルタに対する平行光の入射角度を制御することによって、入射角度に応じた波長可変性を実現する波長可変フィルタが知られている（下記特許文献２参照。）。この波長可変フィルタは、回転テーブル上に４つのフィルタが回転対称に配置された構成を採用することにより、より広い波長範囲を持つ透過光の出力を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２２０３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献２記載の複数フィルタを備える波長可変フィルタでは、回転テーブルの回転時における複数のフィルタ間の干渉によって、透過波長の可変範囲が広く取れない傾向にあった。これは、あるフィルタへの入射角を大きく取ろうとすると入射光が他のフィルタと干渉しやすいために、それぞれのフィルタに対する入射角の範囲が制限されてしまうことに起因している。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、装置を大型化すること無く選択波長の可変範囲を容易に広げることが可能な光検出装置及び光検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光検出装置は、外部から入力された光を、光の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させるｎ個（ｎは３以上の整数）の誘電体薄膜干渉フィルタと、誘電体薄膜干渉フィルタが主面上に立設され、主面に沿って所定点の周りを回転可能にされた平板状の回転支持部材と、誘電体薄膜干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器とを備える光検出装置であって、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、光入射側或いは光出射側の端面が、回転支持部材の表面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている。なお、「誘電体薄膜干渉フィルタ」とは、フィルタへの入射角度に応じてフィルタの性能を表す中心波長がシフトするフィルタのことをいう。
【０００８】
このような光検出装置によれば、外部から回転支持部材の主面に沿って光が入射されて、その光が誘電体薄膜干渉フィルタへの入射角に応じた波長範囲で選択的に誘電体薄膜干渉フィルタを透過されて出力される。このとき、回転支持部材を主面の所定点を中心に回転させることによって、光が透過するｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタを交互に切り替えることができると共に、それぞれのｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタへの光の入射角も変化させることができ、その結果、透過波長を連続的に変更することが可能になる。特に、誘電体薄膜干渉フィルタを、その端面が主面上の所定点と誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置することで、複数の誘電体薄膜干渉フィルタ間の干渉が広い回転角の範囲で低減される結果、回転支持部材を大きくすること無しに選択波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【０００９】
ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面と端面とで形成されるそれぞれの交線が１つの内接円に接するように搭載されている、ことが好適である。この場合、それぞれの誘電体薄膜干渉フィルタの光の入射角の範囲を均等にすることができ、限られた回転支持部材の主面の面積に対して選択波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００１０】
また、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、主面上において内接円の外側に位置するように配置されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、複数の誘電体薄膜干渉フィルタ間の干渉をより一層低減することが出来る。
【００１１】
さらに、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線が互いに等角度を成すように配置されている、ことも好適である。かかる誘電体薄膜干渉フィルタを用いれば、それぞれの誘電体薄膜干渉フィルタの光の入射角の範囲を均等にすることができ、限られた回転支持部材の面積に対して選択波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００１２】
またさらに、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面上において所定点を中心にしてｎ回回転対称となるように配置されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、限られた回転支持部材の面積に対して選択波長の可変範囲をより一層広げることが出来る。
【００１３】
さらにまた、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタには、それぞれ、主面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対する傾斜角を調整するための回転軸部材が取り付けられている、ことも好適である。このような回転軸部材を備えることで、誘電体薄膜干渉フィルタに対する光の入射角の範囲を調整することができるので、所望の選択波長を実現する際の光検出装置の利便性が向上する。
【００１４】
本発明の光検出システムは、上述した光検出装置と光を出力する光源装置とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置を大型化すること無く選択波長の可変範囲を容易に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のフィルタ回転体の平面図である。
【図３】図２のフィルタ回転体に含まれるバンドパスフィルタの透過波長域のピーク波長の入射角依存性を示すグラフである。
【図４】図１のバンドパスフィルタへの光の入射状態を示す図であり、（ａ）は入射角が０度の場合、（ｂ）は入射角が２５度の場合、（ｃ）は入射角が５０度の場合を示す図である。
【図５】図１の光源装置のフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６の光源装置の２つのフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】図８の光源装置の２つのフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１１】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１２】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１３】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図であり、（ａ）は入射角が２０度の場合、（ｂ）は入射角が３５度の場合、（ｃ）は入射角が５０度の場合を示す図である。
【図１４】本発明の変形例であるバンドパスフィルタの透過波長域特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る光検出装置の概略構成を示す平面図である。
【図１６】本発明の応用例である蛍光検出システムの概略構成図である。
【図１７】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１８】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１９】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図２０】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図２１】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光検出装置及び光検出システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置１は、半導体検査装置等の各種検査装置において、特定の発光波長域（例えば、近赤外波長域）を有する光源として用いられる装置である。この光源装置１は、光源からの光のうちの特定の波長域を選択する分光装置の一態様であり、放熱機構としてのヒートシンク２上に取り付けられた光源３と、その光源３から照射された光が入射されて、その光を変換して光ファイバ４を経由して外部出力する光変換光学系５と、光源３及び光変換光学系５を制御する制御系３０とから構成されている。ここで、図１においては、紙面上において光源３の光軸に沿った方向にＸ軸をとり、紙面上においてＸ軸に垂直な方向に沿ってＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向に沿ってＺ軸をとるものとする。
【００１９】
光源３は、発光波長域として可視光成分から赤外成分までの所定波長域を広く含むハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等の光源装置であり、＋Ｘ軸方向に位置する光変換光学系５に向けて非偏光状態の拡散光を出射する。
【００２０】
まず、光変換光学系５の構成について説明する。この光変換光学系５には、光源３の近傍から＋Ｘ軸方向に沿って順に、コリメートレンズ６、波長選択素子７、及びフィルタ回転体８が設けられている。
【００２１】
光源３からの拡散光はコリメートレンズ６によって平行光Ｌ１に変換され、波長選択素子７に入射する。波長選択素子７は、光源３の発光波長域を波長域として有する平行光Ｌ１のうち、所定の波長範囲（例えば、350nm〜750nm）の光を選択するための素子であり、例えば、上記所定の波長範囲の光を透過し、その波長範囲以外の光を反射させるダイクロイックミラーである。この波長選択素子７はその反射面をＸ軸に対して傾斜させて配置されている。コリメートレンズ６から平行光Ｌ１が入射すると、波長選択素子７は、所定の波長範囲を有する光Ｌ２をフィルタ回転体８に向けて＋Ｘ軸方向に透過させ、それ以外の波長成分の光を不必要な光として−Ｙ軸方向に反射させてビームダンパー９で消失させる。なお、波長選択素子７が選択する波長範囲は、光源装置１から最終的に出力される光の波長可変範囲（例えば、400nm〜700nm。以下、「想定波長範囲」と呼ぶ。）を少なくとも含むように設定されている。
【００２２】
ここで、図２を参照して、フィルタ回転体８の構造について詳細に述べる。
【００２３】
フィルタ回転体８は、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４によって回転可能に支持された円板状部材である回転テーブル（回転支持部材）１０と、回転テーブル１０の主面１０ａ上にその周縁に沿って回転対称となるように立設された４枚のバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとによって構成されている。
【００２４】
これらのバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、光入射面１２と光出射面１３との間に公知の誘電体薄膜の積層構造を含む平板状の形状を有する、いわゆる誘電体薄膜干渉型フィルタである。このような構造により、バンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、光入射面１２に対する光の入射角に応じた波長範囲で光を選択的に透過することができる。そして、４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で入射角に対する透過波長域の特性が異なるように、それぞれの誘電体薄膜の材料や膜厚が設定されている。例えば、バンドパスフィルタ１１ａは、光入射面１２に対する光の入射角が０度の場合は、中心波長が約700nmで半値幅が数nmの透過波長域の特性を有し、入射角を大きくするに従って透過波長域が短波長側にシフトし、入射角が５０度の場合は中心波長が約600nmの透過波長域の特性を有する。また、バンドパスフィルタ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、それぞれ、入射角が０度の場合に中心波長が約610nm、約530nm、約460nmとなるバンドパスフィルタ１１ａとは異なる透過波長域特性を有する。図３には、Ｓ偏光およびＰ偏光の入射光に対するバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの透過波長域のピーク波長の入射角依存性を示す。このように、入射角が０度のピーク波長を基準にして入射角の絶対値が大きくなるに従ってピーク波長が小さくなり、その変化率は入射角の絶対値が大きくなるほど大きくなる。
【００２５】
図２に戻って、上記構成のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、回転テーブル１０の主面１０ａに対して、その光入射面１２および光出射面１３がほぼ垂直になるように固定されている。詳細には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの主面１０ａ上の中心点１５ａ〜１５ｄと主面１０ａの回転中心Ｃ１とを結んだ線が、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光入射面１２および光出射面１３に対して傾斜し、その傾斜角が互いに等しくなるように設定されている。さらに、それぞれの光出射面１３と主面１０ａとで形成される４つの交線１６ａ〜１６ｄが、１つの仮想的な内接円１７に接し、かつ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄがこの内接円１７の外側に位置するように設定されている。加えて、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、その中心点１５ａ〜１５ｄと回転中心Ｃ１とを結ぶ４つの線が互いに等角度、すなわち９０度を成すように配置されている。すなわち、４つのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、主面１０ａ上において回転中心Ｃ１を中心にして４回回転対称となるように配置されることになる。
【００２６】
また、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄには、その中心点１５ａ〜１５ｄの近傍にその中心点１５ａ〜１５ｄと回転中心Ｃ１とを結んだ線に対する光入射面１２および光出射面１３の傾斜角を微調整するためにシャフト部材やネジ部材等の回転軸部材１８ａ〜１８ｄが取り付けられていてもよい。
【００２７】
上記構造のフィルタ回転体８は、主面１０ａがＸＹ平面に平行となり、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間に光Ｌ２が入射するように配置される。これにより、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのいずれかを光Ｌ２の光路上に位置するように回転させて選択的に光Ｌ２を入射させることが可能になるとともに、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を所定の角度範囲で変更可能にされる。この場合の各バンドパスフィルタの入射角の可変範囲は、光Ｌ２のビーム幅、バンドパスフィルタの枚数、及びバンドパスフィルタの形状や配置によって決まる。
【００２８】
図１に戻って、光変換光学系５には、フィルタ回転体８によって透過された光Ｌ３の光軸に沿って、＋Ｘ軸方向に順に、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、及び集光レンズ２３が配設されている。光Ｌ３は、その一部がビームサンプラー２１によって反射されて、パワーモニタ２４に導かれてその光強度がモニタされる。その一方で、光Ｌ３は、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、集光レンズ２３を介して光ファイバ４に導光されることにより、外部に照射される。
【００２９】
次に、制御系３０の構成について説明すると、制御系３０は、光源３を給電する光源用電源３１と、回転機構１４を回転駆動する駆動回路３２と、光源用電源３１、駆動回路３２、及びパワーモニタ２４に接続された制御回路３３とから構成されている。
【００３０】
この制御回路３３にはコンピュータ端末３４が接続され、コンピュータ端末３４に対してパワーモニタ２４によってモニタされた光強度値が出力可能にされるとともに、コンピュータ端末３４からの制御信号に応じて光源用電源３１の出力を調整することにより、光源３の光量調整も可能にされる。
【００３１】
また、制御回路３３は、コンピュータ端末３４からの制御信号に応じて、回転機構１４の回転角を制御する機能も有する。このとき、制御回路３３は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が所定の角度になるように回転機構１４の回転角を変更制御する。この回転角は、光源装置１から最終的に出力される発光波長域の中心波長に対応して定められる。
【００３２】
図４を参照して、バンドパスフィルタ１１ａの入射角の可変範囲について例示する。同図では、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａの主面１０ａに沿った幅及び厚さが11mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａまでの最短距離Ｒ１が16.6mmの場合のバンドパスフィルタ１１ａへの光Ｌ２の入射状態を示している。まず、図４（ａ）には、バンドパスフィルタ１１ａの入射角が０度の場合を示しており、このとき光Ｌ２の光路上には他のバンドパスフィルタが位置しないために、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉することはない。また、図４（ｂ）には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを反時計回りに回転させてバンドパスフィルタ１１ａへの入射角を２５度に設定した状態、図４（ｃ）には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを反時計回りにさらに回転させてバンドパスフィルタ１１ａへの入射角を５０度に設定した状態を示しており、どちらの場合もバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉することはない。図４（ｃ）の状態からさらに回転させると、バンドパスフィルタ１１ｂが光Ｌ２の光路上に入ってきてしまうため、２つのバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ間で互いの透過特性が干渉し合って安定した発光波長が得られなくなる。従って、この場合の各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの入射角の可変範囲は０度〜５０度ということになる。
【００３３】
図５には、本実施形態においてバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。特性ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ，ＧＤは、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対する入射角の変化に対応する光透過率の波長特性に対応する。このように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを切り替えながらそれらに関する入射角も制御することで、光源装置１の発光波長の可変域として約４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの広い範囲が実現されることがわかる。
【００３４】
以上説明した光源装置１によれば、光源３から回転テーブル１０の主面１０ａに沿って光Ｌ２が入射されて、その光Ｌ２がバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角に応じた波長範囲で選択的にバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを透過されて出力される。このとき、回転テーブル１０を主面１０ａの回転中心Ｃ１を中心に回転させることによって、光Ｌ２が透過する４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを交互に切り替えることができると共に、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの光Ｌ２の入射角も所定角度範囲で変化させることができ、その結果、発光波長を連続的に変更することが可能になる。
【００３５】
特に、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを、その光入射面１２が主面１０ａ上の回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対して傾斜するように配置することで、複数のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間の干渉が広い回転角（入射角）の範囲で低減される結果、回転テーブル１０を大きくすること無しに発光波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【００３６】
また、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、主面１０ａと光入射面１２又は光出射面１３とで形成されるそれぞれの交線１６ａ〜１６ｄが１つの内接円１７に接するように搭載されているので、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光の入射角の可変範囲を均等にすることができ、限られた回転テーブル１０の面積に対して発光波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００３７】
また、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、主面１０ａ上において内接円１７の外側に位置するので、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間の干渉をより一層低減することが出来る。
【００３８】
さらに、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線が互いに等角度を成しており、主面１０ａ上において回転中心Ｃ１を中心にして４回回転対称となるように配置されているので、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光の入射角の可変範囲を均等にすることができ、限られた回転テーブル１０の面積に対して発光波長の可変範囲をさらに効率良く広げることが出来る。
【００３９】
ここで、本実施形態による発光波長の可変範囲の拡大効果を、比較例と比較することにより説明する。図１７及び図１８は、本発明の比較例であるフィルタ回転体の構造を示す平面図である。
【００４０】
図１７に示すフィルタ回転体９０８Ａは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄが、回転中心Ｃ１からの最短距離が1mm、回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対する光入射面１２の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ａを回転させた場合は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉を生じないためには、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度（図１７の実線で示す状態）〜２１度（図１７の点線で示す状態）に制限される。
【００４１】
また、図１８（ａ）に示すフィルタ回転体９０８Ｂは、フィルタ回転体９０８Ａの回転中心Ｃ１からの最短距離を5mmに広げた場合の例である。この場合、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２７度となりやや拡がるが、本実施形態のフィルタ回転体８に比較するとかなり制限されている。
【００４２】
また、図１８（ｂ）に示すフィルタ回転体９０８Ｃは、フィルタ回転体９０８Ａに対して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの幅及び厚さを18mm、2mmに変更し、回転中心Ｃ１からの最短距離を32mmに広げた場合の例である。この場合、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜３９度と拡大されるが、本実施形態のフィルタ回転体８に比較すると狭くなっている。それにもかかわらず、フィルタ回転体８の回転テーブル１０の直径約30mmに比較して、フィルタ回転体９０８Cの回転テーブル１０の直径を102mm程度にかなり大きくする必要がある。
【００４３】
このように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に沿って配置した場合は、隣接するフィルタ間の干渉によりフィルタ１枚あたりに割り当てられる入射角度に制約が発生してしまう。また、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角が０度を跨った正負の角度の範囲となるため（例えば、フィルタ回転体９０８Ａの場合、±２１度の範囲）、実質的な入射角変化量が角度可変範囲の半分の角度となってしまう。これに対して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に傾斜させて配置した本実施形態の場合は、フィルタ１枚あたりに割り当てられる入射角度を効率的に広げることが出来ると共に、その入射角度の可変範囲を有効に利用して実質的な入射角を変化させることができる。さらに、本実施形態の場合は、そのようなメリットをフィルタ回転体８を大型化することなく実現することができる。
【００４４】
ここで、図１において、波長選択素子７からビームダンパー９に導かれる波長成分に関しても、フィルタ回転体および回転機構を含む同様な構成の波長選択機構を設けることで、異なる波長域の２つの波長の光を同時に出力可能となる。また、この場合に波長選択素子７をハーフミラーとすれば、同じ波長域において2つの波長の光を同時に出力可能となる。更にこの場合に、波長選択素子７の透過率を適宜選択して複数段配置し、それに対応して波長選択機構を設けることで、多波長出力を得ることも可能になる。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置１０１と第１実施形態にかかる光源装置１との相違点は、フィルタ回転体８と同一構成を有する２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを用いて、光Ｌ２から分離された２つの直線偏光成分Ｌ４，Ｌ５を、それぞれＰ偏光としてフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過させる構成を有する点である。
【００４６】
詳細には、光源装置１０１の光変換光学系１０５には、偏光分離素子２５、ミラー２６，２７、偏光合成素子２８、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂ、及び２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを回転させる回転機構１４Ａ，１４Ｂが設けられている。
【００４７】
偏光分離素子２５は、波長選択素子７を透過した光Ｌ２を受け、光Ｌ２を互いに直交する２つの直線偏光成分に分離するための光学素子であり、例えば、キューブ状の偏光ビームスプリッタ（PBS）である。具体的には、この偏光分離素子２５は、光Ｌ２からＹ軸に沿った偏光方向を有する偏光成分Ｌ４（以下、「水平偏光成分」とも言う。）を分離して＋Ｘ軸方向に透過させると同時に、光Ｌ２からＺ軸に沿った偏光方向を有する偏光成分Ｌ５（以下「垂直偏光成分」とも言う。）を分離して＋Ｙ軸方向に反射させる。
【００４８】
フィルタ回転体８Ａ，８Ｂは、偏光分離素子２５によって透過又は反射される偏光成分Ｌ４，Ｌ５の光軸上にそれぞれ設けられている。これらのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂにそれぞれ搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂ間でＰ偏光及びＳ偏光の入射角に対する透過波長域の特性が同一にされている。より具体的には、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載されるバンドパスフィルタ１１ａ間、バンドパスフィルタ１１ｂ間、バンドパスフィルタ１１ｃ間、及びバンドパスフィルタ１１ｄ間で透過波長域の特性が同一にされている。
【００４９】
フィルタ回転体８Ａは、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ａにその回転テーブル１０の主面１０ａをＸＹ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に水平偏光成分Ｌ４が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ａは、回転テーブル１０を回転させることにより、水平偏光成分Ｌ４のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、水平偏光成分Ｌ４はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＰ偏光の状態で入射することになる。
【００５０】
フィルタ回転体８Ｂは、Ｙ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｂに回転テーブル１０の主面１０ａをＺＸ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に垂直偏光成分Ｌ５が入射するように位置している。また、偏光分離素子２５とフィルタ回転体８Ｂとの間には想定波長範囲のＳ偏光を全反射するミラー２６が配置され、＋Ｙ軸方向に出射された垂直偏光成分Ｌ５を＋Ｘ軸方向に反射してフィルタ回転体８Ｂに入射させるように構成されている。これにより、フィルタ回転体８Ｂは、回転テーブル１０を回転させることにより、垂直偏光成分Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、垂直偏光成分Ｌ５はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＰ偏光の状態で入射することになる。
【００５１】
ここで、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＰ偏光で入射するように回転テーブル１０の回転軸がフィルタ回転体８Ａとフィルタ回転体８Ｂとの間で直交した状態となっているが、回転テーブル１０の回転軸は同じ方向とし、λ/2板等を用いて偏光面を回転してバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＰ偏光で入射するようにしてもよい。尚、λ/2板を用いる場所は、バンドパスフィルタの前後にλ/2板を挿入する。
【００５２】
偏光合成素子２８は、フィルタ回転体８Ａを透過した水平偏光成分Ｌ４の光軸上に沿って＋Ｘ軸方向に配置され、ミラー２７は、この偏光合成素子２８とフィルタ回転体８Ｂとの間に配置されている。ミラー２７は、想定波長範囲のＳ偏光を全反射し、フィルタ回転体８Ｂを透過した垂直偏光成分Ｌ５を反射して−Ｙ軸方向に沿って偏光合成素子２８に入射させる役割を有する。
【００５３】
この偏光合成素子２８は、互いに直交する２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５を合波するための光学素子であり、例えば、キューブ状の偏光ビームスプリッタ（PBS）が用いられる。具体的には、偏光合成素子２８は、Ｘ軸に沿って入射する水平偏光成分Ｌ４と、Ｙ軸に沿って入射する垂直偏光成分Ｌ５を合成して非偏光状態の合成光Ｌ３を生成して、＋Ｘ軸方向に出射させる。偏光合成素子２８によって合成された合成光Ｌ３は、その一部がパワーモニタ２４に導かれると同時に、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、集光レンズ２３を介して光ファイバ４に導光されることにより、外部に照射される。
【００５４】
制御系３０の制御回路３３は、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載された同一光透過特性を有するバンドパスフィルタ１１ａ、バンドパスフィルタ１１ｂ、バンドパスフィルタ１１ｃ、及びバンドパスフィルタ１１ｄのいずれかにそれぞれの偏光成分Ｌ４，Ｌ５が入射し、かつ、その偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が同一となるように、回転機構１４Ａ，１４Ｂの回転角を変更制御する。このように、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５の入射角を同一にすれば、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂが、それぞれの入射角に応じた偏光成分Ｌ４，Ｌ５の透過波長域が一致するように配置されることになる。すなわち、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過後の光成分Ｌ４，Ｌ５は同じスペクトルプロファイルになる。
【００５５】
このような光源装置１０１によれば、偏光分離素子２５によって分離された水平偏光成分Ｌ４がフィルタ回転体８ＡにＰ偏光として入射され、偏光分離素子２５によって分離された垂直偏光成分Ｌ５がフィルタ回転体８Ｂに水平偏光成分Ｌ４と同じ入射角でＰ偏光として入射された後、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過した光が合波されて外部に出射される。ここで、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのＰ偏光に関する入射角に対する透過波長域の特性は同一にされているので、その入射角を適宜設定することで、想定波長範囲内に亘って発光特性の狭帯域化及び安定化が可能になるとともに、光源からの光を効率よく利用して出射させることができる。
【００５６】
また、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を異なる角度にすれば、異なる２つの波長出力を同時に得ることもできる。この場合に２つの波長出力の偏光方向は垂直偏光と水平偏光となっており、互いに直交しているが、偏光解消板等を用いて非偏光状態にすることもできる。
【００５７】
図７には、本実施形態において２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。このように、光源３からの光を２つの直線偏光成分に分けてそれぞれの成分のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を制御することで、発光強度特性を広い可変波長域において安定化させることが可能となることがわかる。
【００５８】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置２０１と第２実施形態にかかる光源装置１０１との相違点は、偏光成分Ｌ４，Ｌ５を、それぞれＳ偏光として２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄを透過させる構成を有する点である。
【００５９】
フィルタ回転体８Ｃは、Ｙ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｃにその回転テーブル１０の主面１０ａをＺＸ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に水平偏光成分Ｌ４が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ｃは、回転テーブル１０を回転させることにより、水平偏光成分Ｌ４のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、水平偏光成分Ｌ４はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＳ偏光の状態で入射することになる。
【００６０】
フィルタ回転体８Ｄは、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｄに回転テーブル１０の主面１０ａをＸＹ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に垂直偏光成分Ｌ５が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ｄは、回転テーブル１０を回転させることにより、垂直偏光成分Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、垂直偏光成分Ｌ５はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＳ偏光の状態で入射することになる。
【００６１】
ここで、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＳ偏光で入射するように回転テーブル１０の回転軸がフィルタ回転体８Ｃとフィルタ回転体８Ｄとの間で直交した状態となっているが、回転テーブル１０の回転軸は同じ方向とし、λ/2板等を用いて偏光面を回転してバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＳ偏光で入射するようにしてもよい。尚、λ/2板を用いる場所は、バンドパスフィルタの前後にλ/2板を挿入する。
【００６２】
制御系３０の制御回路３３は、フィルタ回転体８Ｃ，８Ｄに搭載された同一光透過特性を有するバンドパスフィルタ１１ａ、バンドパスフィルタ１１ｂ、バンドパスフィルタ１１ｃ、及びバンドパスフィルタ１１ｄのいずれかにそれぞれの偏光成分Ｌ４，Ｌ５が入射し、かつ、その偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が同一となるように、回転機構１４Ｃ，１４Ｄの回転角を変更制御する。
【００６３】
このような光源装置１０１によれば、偏光分離素子２５によって分離された水平偏光成分Ｌ４がフィルタ回転体８ＣにＳ偏光として入射され、偏光分離素子２５によって分離された垂直偏光成分Ｌ５がフィルタ回転体８Ｄに水平偏光成分Ｌ４と同じ入射角でＳ偏光として入射された後、２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄを透過した光が合波されて外部に出射される。ここで、２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄに搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのＳ偏光に関する入射角に対する透過波長域の特性は同一にされているので、その入射角を適宜設定することで、想定波長範囲内に亘って発光特性の狭帯域化及び安定化が可能になるとともに、光源からの光を効率よく利用して出射させることができる。
【００６４】
また、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を異なる角度にすれば、異なる２つの波長出力を同時に得ることもできる。この場合に２つの波長出力の偏光方向は垂直偏光と水平偏光となっており、互いに直交しているが、偏光解消板等を用いて非偏光状態にすることもできる。
【００６５】
図９には、本実施形態において２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。この場合も、光源３からの光を２つの直線偏光成分に分けてそれぞれの成分のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を制御することで、発光強度特性を広い可変波長域において安定化させることが可能となることがわかる。
【００６６】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、フィルタ回転体８に搭載するバンドパスフィルタの枚数としては特定の枚数に限定されるものではなく、想定波長範囲およびフィルタ回転体８の面積に応じて３以上の任意の枚数を選択してよい。
【００６７】
図１０には、５枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅを有するフィルタ回転体１０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅまでの最短距離Ｒ１が15.3mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの入射角の可変範囲は０度〜４５度に設定される。
【００６８】
また、図１１には、６枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを有するフィルタ回転体２０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆまでの最短距離Ｒ１が39.4mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの入射角の可変範囲は０度〜４５度に設定される。
【００６９】
また、図１２には、３枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃを有するフィルタ回転体３０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が10mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが18mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃまでの最短距離Ｒ１が3.16mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの入射角の可変範囲は０度〜５０度に設定される。
【００７０】
これに対して、図１９（ａ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｄは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が1.38mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｄを回転させた場合は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅ間で干渉を生じないためには、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜９度に制限される。また、図１９（ｂ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｅは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が16.38mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｅを回転させた場合は、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２４度に制限される。さらに、図１９（ｃ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｆは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が32mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｆを回転させた場合は、回転テーブル１０の径が大きくなるにも関わらず、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２９度に制限される。このように、同じ枚数のバンドパスフィルタを用いた図１０のフィルタ回転体１０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。
【００７１】
また、図２０に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｇは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆが、回転中心Ｃ１からの最短距離が32mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｇを回転させた場合は、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２３度に制限される。このように、同じ枚数のバンドパスフィルタを用いた図１１のフィルタ回転体１０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。
【００７２】
また、図２１（ａ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｈは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが18mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃが、回転中心Ｃ１からの最短距離が0.577mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｈを回転させた場合は、ビーム径が10mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜３８度に制限され、図１２のフィルタ回転体３０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。また、図２１（ｂ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｉは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが26mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃが、回転中心Ｃ１からの最短距離が14.577mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｉを回転させた場合は、ビーム径が10mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜５０度となるが、図１２のフィルタ回転体３０８に比較して回転テーブル１０の径が２倍以上に大きくなる。
【００７３】
フィルタ回転体８のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに関する入射角度の可変範囲は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの傾斜角を変更することで様々な範囲に設定することができる。
【００７４】
例えば、入射角度の可変範囲に含まれる最小角度は０度に限定されるものではない。具体的には、図１３に示すように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が大きくなるように配置して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆに関する入射角の可変範囲を例えば２０度〜５０度になるように設定してもよい。同図では、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが11mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆが、回転中心Ｃ１からの最短距離が16.6mmとなるように設定され、光Ｌ２のビーム径が5mmと設定された例を示している。このように、入射角度の可変範囲に含まれる最小角度を０度より大きくすることで、入射角度変化に対する透過波長域の変化を大きくすることができ、全体の波長可変範囲を大幅に広げることができる。例えば、図３に示すような透過波長域のピーク波長の入射角依存性を有するバンドパスフィルタ１１ａの場合に、入射角を０度〜３０度で変化させた場合では、ピーク波長の変化幅が最大ピーク波長に対して5.43％となる。それに対して、バンドパスフィルタ１１ａの入射角を２０度〜５０度で変化させた場合では、ピーク波長の変化幅が11.18％となり、同じ入射角の変化で透過波長域の変化を大きくとることができることがわかる。
【００７５】
また、本実施形態の光源装置１，１０１，２０１に内蔵されるバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、同一入射角に対する透過波長域における中心波長が互いに異なっていたが、中心波長が同一で半値幅が異なるように構成されていてもよい。図１４（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄにおいて入射角を０度〜５０度の範囲を５度間隔で変化させた場合の透過波長域の特性の一例を示している。このように中心波長が等しいバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを用いた場合は、帯域幅を切り換えながら選択波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【００７６】
本発明の分光装置の実施形態としては、上述した光源装置以外に、図１５に示すような光検出装置３０１を挙げることができる。この光検出装置３０１は、外部から入力された光のうちで所定の波長成分を分光検出するための装置であり、光源装置１０１と同一構成を有する光変換光学系１０５と、外部からの光をコリメートレンズ６に導光する光ファイバ３０３と、光変換光学系１０５によって分光された光を検出する光検出器３０４とを備える。このような光検出装置３０１によっても、外部からの光を分光検出する際に、装置を大型化すること無く検出波長の可変範囲を容易に広げることができる。
【００７７】
また、本発明の応用例としては、図１６に示すような、光源装置１０１と光検出装置３０１とを組み合わせた蛍光検出システム４０１を挙げることができる。この蛍光検出システム４０１では、光源装置１０１から出力される光を、レンズユニット４０２Ａを経由して試料Ａに励起光として照射可能にされ、それに伴い試料Ａから発せられた蛍光をレンズユニット４０２Ｂを経由して光検出装置３０１に入力させることにより、所定波長域の蛍光を検出することが可能にされる。このような蛍光検出システム４０１を用いれば、発光させる励起光の波長域、及び検出する蛍光の波長域を広い範囲で自由に調整することができる。ここで、ある程度限定された試料Ａを測定対象にする場合には、光源装置１０１は、レーザ光源等の一般的な光源に置き換えても良い。
【００７８】
本発明の上述した各実施形態で用いる誘電体薄膜干渉フィルタは、バンドパスフィルタの他、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ等を適用しても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１１ａ〜１１ｆ…バンドパスフィルタ、１５ａ〜１５ｄ…中心点、１，１０１，２０１…光源装置、３０１…光検出装置、３…光源、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，１０８，２０８，３０８…フィルタ回転体、１０…回転テーブル（回転支持部材）、１０ａ…主面、１２…光入射面（端面）、１３…光出射面（端面）、１７…内接円、Ｃ１…回転中心、Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５…入射光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長域の光を分光検出する光検出装置及びそれを含む光検出システムに関するものであり、特に誘電体薄膜干渉フィルタを内蔵する光検出装置及び光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に積層し、その中間のキャビティ層を中間の屈折率を有する誘電体薄膜で形成される干渉フィルタを利用した分光装置が知られている（下記特許文献１参照。）。この分光装置は、回動自在に設けられた干渉フィルタを有し、平行光線を干渉フィルタに入射させる際に干渉フィルタに対する入射角を変化させることによって透過波長を連続的に変化させている。
【０００３】
同様な構成を有するものとして、誘電体多層膜フィルタが設けられた回転テーブルを回転させることによって誘電体多層膜フィルタに対する平行光の入射角度を制御することによって、入射角度に応じた波長可変性を実現する波長可変フィルタが知られている（下記特許文献２参照。）。この波長可変フィルタは、回転テーブル上に４つのフィルタが回転対称に配置された構成を採用することにより、より広い波長範囲を持つ透過光の出力を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２２０３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献２記載の複数フィルタを備える波長可変フィルタでは、回転テーブルの回転時における複数のフィルタ間の干渉によって、透過波長の可変範囲が広く取れない傾向にあった。これは、あるフィルタへの入射角を大きく取ろうとすると入射光が他のフィルタと干渉しやすいために、それぞれのフィルタに対する入射角の範囲が制限されてしまうことに起因している。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、装置を大型化すること無く選択波長の可変範囲を容易に広げることが可能な光検出装置及び光検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光検出装置は、外部から入力された光を、光の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させるｎ個（ｎは３以上の整数）の誘電体薄膜干渉フィルタと、誘電体薄膜干渉フィルタが主面上に立設され、主面に沿って所定点の周りを回転可能にされた平板状の回転支持部材と、誘電体薄膜干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器とを備える光検出装置であって、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、光入射側或いは光出射側の端面が、回転支持部材の表面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている。なお、「誘電体薄膜干渉フィルタ」とは、フィルタへの入射角度に応じてフィルタの性能を表す中心波長がシフトするフィルタのことをいう。
【０００８】
このような光検出装置によれば、外部から回転支持部材の主面に沿って光が入射されて、その光が誘電体薄膜干渉フィルタへの入射角に応じた波長範囲で選択的に誘電体薄膜干渉フィルタを透過されて出力される。このとき、回転支持部材を主面の所定点を中心に回転させることによって、光が透過するｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタを交互に切り替えることができると共に、それぞれのｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタへの光の入射角も変化させることができ、その結果、透過波長を連続的に変更することが可能になる。特に、誘電体薄膜干渉フィルタを、その端面が主面上の所定点と誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置することで、複数の誘電体薄膜干渉フィルタ間の干渉が広い回転角の範囲で低減される結果、回転支持部材を大きくすること無しに選択波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【０００９】
ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面と端面とで形成されるそれぞれの交線が１つの内接円に接するように搭載されている、ことが好適である。この場合、それぞれの誘電体薄膜干渉フィルタの光の入射角の範囲を均等にすることができ、限られた回転支持部材の主面の面積に対して選択波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００１０】
また、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、主面上において内接円の外側に位置するように配置されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、複数の誘電体薄膜干渉フィルタ間の干渉をより一層低減することが出来る。
【００１１】
さらに、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線が互いに等角度を成すように配置されている、ことも好適である。かかる誘電体薄膜干渉フィルタを用いれば、それぞれの誘電体薄膜干渉フィルタの光の入射角の範囲を均等にすることができ、限られた回転支持部材の面積に対して選択波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００１２】
またさらに、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、主面上において所定点を中心にしてｎ回回転対称となるように配置されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、限られた回転支持部材の面積に対して選択波長の可変範囲をより一層広げることが出来る。
【００１３】
さらにまた、ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタには、それぞれ、主面上の所定点と主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対する傾斜角を調整するための回転軸部材が取り付けられている、ことも好適である。このような回転軸部材を備えることで、誘電体薄膜干渉フィルタに対する光の入射角の範囲を調整することができるので、所望の選択波長を実現する際の光検出装置の利便性が向上する。
【００１４】
本発明の光検出システムは、上述した光検出装置と光を出力する光源装置とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置を大型化すること無く選択波長の可変範囲を容易に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のフィルタ回転体の平面図である。
【図３】図２のフィルタ回転体に含まれるバンドパスフィルタの透過波長域のピーク波長の入射角依存性を示すグラフである。
【図４】図１のバンドパスフィルタへの光の入射状態を示す図であり、（ａ）は入射角が０度の場合、（ｂ）は入射角が２５度の場合、（ｃ）は入射角が５０度の場合を示す図である。
【図５】図１の光源装置のフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６の光源装置の２つのフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】図８の光源装置の２つのフィルタ回転体における光透過率の波長特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１１】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１２】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１３】本発明の変形例であるフィルタ回転体の平面図であり、（ａ）は入射角が２０度の場合、（ｂ）は入射角が３５度の場合、（ｃ）は入射角が５０度の場合を示す図である。
【図１４】本発明の変形例であるバンドパスフィルタの透過波長域特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る光検出装置の概略構成を示す平面図である。
【図１６】本発明の応用例である蛍光検出システムの概略構成図である。
【図１７】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１８】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図１９】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図２０】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【図２１】本発明の比較例であるフィルタ回転体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光検出装置及び光検出システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置１は、半導体検査装置等の各種検査装置において、特定の発光波長域（例えば、近赤外波長域）を有する光源として用いられる装置である。この光源装置１は、光源からの光のうちの特定の波長域を選択する分光装置の一態様であり、放熱機構としてのヒートシンク２上に取り付けられた光源３と、その光源３から照射された光が入射されて、その光を変換して光ファイバ４を経由して外部出力する光変換光学系５と、光源３及び光変換光学系５を制御する制御系３０とから構成されている。ここで、図１においては、紙面上において光源３の光軸に沿った方向にＸ軸をとり、紙面上においてＸ軸に垂直な方向に沿ってＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向に沿ってＺ軸をとるものとする。
【００１９】
光源３は、発光波長域として可視光成分から赤外成分までの所定波長域を広く含むハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等の光源装置であり、＋Ｘ軸方向に位置する光変換光学系５に向けて非偏光状態の拡散光を出射する。
【００２０】
まず、光変換光学系５の構成について説明する。この光変換光学系５には、光源３の近傍から＋Ｘ軸方向に沿って順に、コリメートレンズ６、波長選択素子７、及びフィルタ回転体８が設けられている。
【００２１】
光源３からの拡散光はコリメートレンズ６によって平行光Ｌ１に変換され、波長選択素子７に入射する。波長選択素子７は、光源３の発光波長域を波長域として有する平行光Ｌ１のうち、所定の波長範囲（例えば、350nm〜750nm）の光を選択するための素子であり、例えば、上記所定の波長範囲の光を透過し、その波長範囲以外の光を反射させるダイクロイックミラーである。この波長選択素子７はその反射面をＸ軸に対して傾斜させて配置されている。コリメートレンズ６から平行光Ｌ１が入射すると、波長選択素子７は、所定の波長範囲を有する光Ｌ２をフィルタ回転体８に向けて＋Ｘ軸方向に透過させ、それ以外の波長成分の光を不必要な光として−Ｙ軸方向に反射させてビームダンパー９で消失させる。なお、波長選択素子７が選択する波長範囲は、光源装置１から最終的に出力される光の波長可変範囲（例えば、400nm〜700nm。以下、「想定波長範囲」と呼ぶ。）を少なくとも含むように設定されている。
【００２２】
ここで、図２を参照して、フィルタ回転体８の構造について詳細に述べる。
【００２３】
フィルタ回転体８は、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４によって回転可能に支持された円板状部材である回転テーブル（回転支持部材）１０と、回転テーブル１０の主面１０ａ上にその周縁に沿って回転対称となるように立設された４枚のバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとによって構成されている。
【００２４】
これらのバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、光入射面１２と光出射面１３との間に公知の誘電体薄膜の積層構造を含む平板状の形状を有する、いわゆる誘電体薄膜干渉型フィルタである。このような構造により、バンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、光入射面１２に対する光の入射角に応じた波長範囲で光を選択的に透過することができる。そして、４枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で入射角に対する透過波長域の特性が異なるように、それぞれの誘電体薄膜の材料や膜厚が設定されている。例えば、バンドパスフィルタ１１ａは、光入射面１２に対する光の入射角が０度の場合は、中心波長が約700nmで半値幅が数nmの透過波長域の特性を有し、入射角を大きくするに従って透過波長域が短波長側にシフトし、入射角が５０度の場合は中心波長が約600nmの透過波長域の特性を有する。また、バンドパスフィルタ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、それぞれ、入射角が０度の場合に中心波長が約610nm、約530nm、約460nmとなるバンドパスフィルタ１１ａとは異なる透過波長域特性を有する。図３には、Ｓ偏光およびＰ偏光の入射光に対するバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの透過波長域のピーク波長の入射角依存性を示す。このように、入射角が０度のピーク波長を基準にして入射角の絶対値が大きくなるに従ってピーク波長が小さくなり、その変化率は入射角の絶対値が大きくなるほど大きくなる。
【００２５】
図２に戻って、上記構成のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、回転テーブル１０の主面１０ａに対して、その光入射面１２および光出射面１３がほぼ垂直になるように固定されている。詳細には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの主面１０ａ上の中心点１５ａ〜１５ｄと主面１０ａの回転中心Ｃ１とを結んだ線が、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光入射面１２および光出射面１３に対して傾斜し、その傾斜角が互いに等しくなるように設定されている。さらに、それぞれの光出射面１３と主面１０ａとで形成される４つの交線１６ａ〜１６ｄが、１つの仮想的な内接円１７に接し、かつ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄがこの内接円１７の外側に位置するように設定されている。加えて、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、その中心点１５ａ〜１５ｄと回転中心Ｃ１とを結ぶ４つの線が互いに等角度、すなわち９０度を成すように配置されている。すなわち、４つのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、主面１０ａ上において回転中心Ｃ１を中心にして４回回転対称となるように配置されることになる。
【００２６】
また、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄには、その中心点１５ａ〜１５ｄの近傍にその中心点１５ａ〜１５ｄと回転中心Ｃ１とを結んだ線に対する光入射面１２および光出射面１３の傾斜角を微調整するためにシャフト部材やネジ部材等の回転軸部材１８ａ〜１８ｄが取り付けられていてもよい。
【００２７】
上記構造のフィルタ回転体８は、主面１０ａがＸＹ平面に平行となり、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間に光Ｌ２が入射するように配置される。これにより、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのいずれかを光Ｌ２の光路上に位置するように回転させて選択的に光Ｌ２を入射させることが可能になるとともに、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を所定の角度範囲で変更可能にされる。この場合の各バンドパスフィルタの入射角の可変範囲は、光Ｌ２のビーム幅、バンドパスフィルタの枚数、及びバンドパスフィルタの形状や配置によって決まる。
【００２８】
図１に戻って、光変換光学系５には、フィルタ回転体８によって透過された光Ｌ３の光軸に沿って、＋Ｘ軸方向に順に、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、及び集光レンズ２３が配設されている。光Ｌ３は、その一部がビームサンプラー２１によって反射されて、パワーモニタ２４に導かれてその光強度がモニタされる。その一方で、光Ｌ３は、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、集光レンズ２３を介して光ファイバ４に導光されることにより、外部に照射される。
【００２９】
次に、制御系３０の構成について説明すると、制御系３０は、光源３を給電する光源用電源３１と、回転機構１４を回転駆動する駆動回路３２と、光源用電源３１、駆動回路３２、及びパワーモニタ２４に接続された制御回路３３とから構成されている。
【００３０】
この制御回路３３にはコンピュータ端末３４が接続され、コンピュータ端末３４に対してパワーモニタ２４によってモニタされた光強度値が出力可能にされるとともに、コンピュータ端末３４からの制御信号に応じて光源用電源３１の出力を調整することにより、光源３の光量調整も可能にされる。
【００３１】
また、制御回路３３は、コンピュータ端末３４からの制御信号に応じて、回転機構１４の回転角を制御する機能も有する。このとき、制御回路３３は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が所定の角度になるように回転機構１４の回転角を変更制御する。この回転角は、光源装置１から最終的に出力される発光波長域の中心波長に対応して定められる。
【００３２】
図４を参照して、バンドパスフィルタ１１ａの入射角の可変範囲について例示する。同図では、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａの主面１０ａに沿った幅及び厚さが11mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａまでの最短距離Ｒ１が16.6mmの場合のバンドパスフィルタ１１ａへの光Ｌ２の入射状態を示している。まず、図４（ａ）には、バンドパスフィルタ１１ａの入射角が０度の場合を示しており、このとき光Ｌ２の光路上には他のバンドパスフィルタが位置しないために、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉することはない。また、図４（ｂ）には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを反時計回りに回転させてバンドパスフィルタ１１ａへの入射角を２５度に設定した状態、図４（ｃ）には、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを反時計回りにさらに回転させてバンドパスフィルタ１１ａへの入射角を５０度に設定した状態を示しており、どちらの場合もバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉することはない。図４（ｃ）の状態からさらに回転させると、バンドパスフィルタ１１ｂが光Ｌ２の光路上に入ってきてしまうため、２つのバンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ間で互いの透過特性が干渉し合って安定した発光波長が得られなくなる。従って、この場合の各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの入射角の可変範囲は０度〜５０度ということになる。
【００３３】
図５には、本実施形態においてバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。特性ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ，ＧＤは、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対する入射角の変化に対応する光透過率の波長特性に対応する。このように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを切り替えながらそれらに関する入射角も制御することで、光源装置１の発光波長の可変域として約４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの広い範囲が実現されることがわかる。
【００３４】
以上説明した光源装置１によれば、光源３から回転テーブル１０の主面１０ａに沿って光Ｌ２が入射されて、その光Ｌ２がバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角に応じた波長範囲で選択的にバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを透過されて出力される。このとき、回転テーブル１０を主面１０ａの回転中心Ｃ１を中心に回転させることによって、光Ｌ２が透過する４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを交互に切り替えることができると共に、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの光Ｌ２の入射角も所定角度範囲で変化させることができ、その結果、発光波長を連続的に変更することが可能になる。
【００３５】
特に、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを、その光入射面１２が主面１０ａ上の回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対して傾斜するように配置することで、複数のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間の干渉が広い回転角（入射角）の範囲で低減される結果、回転テーブル１０を大きくすること無しに発光波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【００３６】
また、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、主面１０ａと光入射面１２又は光出射面１３とで形成されるそれぞれの交線１６ａ〜１６ｄが１つの内接円１７に接するように搭載されているので、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光の入射角の可変範囲を均等にすることができ、限られた回転テーブル１０の面積に対して発光波長の可変範囲を効率良く広げることが出来る。
【００３７】
また、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、主面１０ａ上において内接円１７の外側に位置するので、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間の干渉をより一層低減することが出来る。
【００３８】
さらに、４個のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線が互いに等角度を成しており、主面１０ａ上において回転中心Ｃ１を中心にして４回回転対称となるように配置されているので、それぞれのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの光の入射角の可変範囲を均等にすることができ、限られた回転テーブル１０の面積に対して発光波長の可変範囲をさらに効率良く広げることが出来る。
【００３９】
ここで、本実施形態による発光波長の可変範囲の拡大効果を、比較例と比較することにより説明する。図１７及び図１８は、本発明の比較例であるフィルタ回転体の構造を示す平面図である。
【００４０】
図１７に示すフィルタ回転体９０８Ａは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄが、回転中心Ｃ１からの最短距離が1mm、回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に対する光入射面１２の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ａを回転させた場合は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄ間で干渉を生じないためには、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度（図１７の実線で示す状態）〜２１度（図１７の点線で示す状態）に制限される。
【００４１】
また、図１８（ａ）に示すフィルタ回転体９０８Ｂは、フィルタ回転体９０８Ａの回転中心Ｃ１からの最短距離を5mmに広げた場合の例である。この場合、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２７度となりやや拡がるが、本実施形態のフィルタ回転体８に比較するとかなり制限されている。
【００４２】
また、図１８（ｂ）に示すフィルタ回転体９０８Ｃは、フィルタ回転体９０８Ａに対して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの幅及び厚さを18mm、2mmに変更し、回転中心Ｃ１からの最短距離を32mmに広げた場合の例である。この場合、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜３９度と拡大されるが、本実施形態のフィルタ回転体８に比較すると狭くなっている。それにもかかわらず、フィルタ回転体８の回転テーブル１０の直径約30mmに比較して、フィルタ回転体９０８Cの回転テーブル１０の直径を102mm程度にかなり大きくする必要がある。
【００４３】
このように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に沿って配置した場合は、隣接するフィルタ間の干渉によりフィルタ１枚あたりに割り当てられる入射角度に制約が発生してしまう。また、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角が０度を跨った正負の角度の範囲となるため（例えば、フィルタ回転体９０８Ａの場合、±２１度の範囲）、実質的な入射角変化量が角度可変範囲の半分の角度となってしまう。これに対して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを回転中心Ｃ１と中心点１５ａ〜１５ｄとを結ぶ線に傾斜させて配置した本実施形態の場合は、フィルタ１枚あたりに割り当てられる入射角度を効率的に広げることが出来ると共に、その入射角度の可変範囲を有効に利用して実質的な入射角を変化させることができる。さらに、本実施形態の場合は、そのようなメリットをフィルタ回転体８を大型化することなく実現することができる。
【００４４】
ここで、図１において、波長選択素子７からビームダンパー９に導かれる波長成分に関しても、フィルタ回転体および回転機構を含む同様な構成の波長選択機構を設けることで、異なる波長域の２つの波長の光を同時に出力可能となる。また、この場合に波長選択素子７をハーフミラーとすれば、同じ波長域において2つの波長の光を同時に出力可能となる。更にこの場合に、波長選択素子７の透過率を適宜選択して複数段配置し、それに対応して波長選択機構を設けることで、多波長出力を得ることも可能になる。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置１０１と第１実施形態にかかる光源装置１との相違点は、フィルタ回転体８と同一構成を有する２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを用いて、光Ｌ２から分離された２つの直線偏光成分Ｌ４，Ｌ５を、それぞれＰ偏光としてフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過させる構成を有する点である。
【００４６】
詳細には、光源装置１０１の光変換光学系１０５には、偏光分離素子２５、ミラー２６，２７、偏光合成素子２８、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂ、及び２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを回転させる回転機構１４Ａ，１４Ｂが設けられている。
【００４７】
偏光分離素子２５は、波長選択素子７を透過した光Ｌ２を受け、光Ｌ２を互いに直交する２つの直線偏光成分に分離するための光学素子であり、例えば、キューブ状の偏光ビームスプリッタ（PBS）である。具体的には、この偏光分離素子２５は、光Ｌ２からＹ軸に沿った偏光方向を有する偏光成分Ｌ４（以下、「水平偏光成分」とも言う。）を分離して＋Ｘ軸方向に透過させると同時に、光Ｌ２からＺ軸に沿った偏光方向を有する偏光成分Ｌ５（以下「垂直偏光成分」とも言う。）を分離して＋Ｙ軸方向に反射させる。
【００４８】
フィルタ回転体８Ａ，８Ｂは、偏光分離素子２５によって透過又は反射される偏光成分Ｌ４，Ｌ５の光軸上にそれぞれ設けられている。これらのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂにそれぞれ搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂ間でＰ偏光及びＳ偏光の入射角に対する透過波長域の特性が同一にされている。より具体的には、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載されるバンドパスフィルタ１１ａ間、バンドパスフィルタ１１ｂ間、バンドパスフィルタ１１ｃ間、及びバンドパスフィルタ１１ｄ間で透過波長域の特性が同一にされている。
【００４９】
フィルタ回転体８Ａは、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ａにその回転テーブル１０の主面１０ａをＸＹ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に水平偏光成分Ｌ４が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ａは、回転テーブル１０を回転させることにより、水平偏光成分Ｌ４のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、水平偏光成分Ｌ４はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＰ偏光の状態で入射することになる。
【００５０】
フィルタ回転体８Ｂは、Ｙ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｂに回転テーブル１０の主面１０ａをＺＸ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に垂直偏光成分Ｌ５が入射するように位置している。また、偏光分離素子２５とフィルタ回転体８Ｂとの間には想定波長範囲のＳ偏光を全反射するミラー２６が配置され、＋Ｙ軸方向に出射された垂直偏光成分Ｌ５を＋Ｘ軸方向に反射してフィルタ回転体８Ｂに入射させるように構成されている。これにより、フィルタ回転体８Ｂは、回転テーブル１０を回転させることにより、垂直偏光成分Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、垂直偏光成分Ｌ５はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＰ偏光の状態で入射することになる。
【００５１】
ここで、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＰ偏光で入射するように回転テーブル１０の回転軸がフィルタ回転体８Ａとフィルタ回転体８Ｂとの間で直交した状態となっているが、回転テーブル１０の回転軸は同じ方向とし、λ/2板等を用いて偏光面を回転してバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＰ偏光で入射するようにしてもよい。尚、λ/2板を用いる場所は、バンドパスフィルタの前後にλ/2板を挿入する。
【００５２】
偏光合成素子２８は、フィルタ回転体８Ａを透過した水平偏光成分Ｌ４の光軸上に沿って＋Ｘ軸方向に配置され、ミラー２７は、この偏光合成素子２８とフィルタ回転体８Ｂとの間に配置されている。ミラー２７は、想定波長範囲のＳ偏光を全反射し、フィルタ回転体８Ｂを透過した垂直偏光成分Ｌ５を反射して−Ｙ軸方向に沿って偏光合成素子２８に入射させる役割を有する。
【００５３】
この偏光合成素子２８は、互いに直交する２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５を合波するための光学素子であり、例えば、キューブ状の偏光ビームスプリッタ（PBS）が用いられる。具体的には、偏光合成素子２８は、Ｘ軸に沿って入射する水平偏光成分Ｌ４と、Ｙ軸に沿って入射する垂直偏光成分Ｌ５を合成して非偏光状態の合成光Ｌ３を生成して、＋Ｘ軸方向に出射させる。偏光合成素子２８によって合成された合成光Ｌ３は、その一部がパワーモニタ２４に導かれると同時に、ビームサンプラー２１、シャッタ２２、集光レンズ２３を介して光ファイバ４に導光されることにより、外部に照射される。
【００５４】
制御系３０の制御回路３３は、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載された同一光透過特性を有するバンドパスフィルタ１１ａ、バンドパスフィルタ１１ｂ、バンドパスフィルタ１１ｃ、及びバンドパスフィルタ１１ｄのいずれかにそれぞれの偏光成分Ｌ４，Ｌ５が入射し、かつ、その偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が同一となるように、回転機構１４Ａ，１４Ｂの回転角を変更制御する。このように、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５の入射角を同一にすれば、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂが、それぞれの入射角に応じた偏光成分Ｌ４，Ｌ５の透過波長域が一致するように配置されることになる。すなわち、フィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過後の光成分Ｌ４，Ｌ５は同じスペクトルプロファイルになる。
【００５５】
このような光源装置１０１によれば、偏光分離素子２５によって分離された水平偏光成分Ｌ４がフィルタ回転体８ＡにＰ偏光として入射され、偏光分離素子２５によって分離された垂直偏光成分Ｌ５がフィルタ回転体８Ｂに水平偏光成分Ｌ４と同じ入射角でＰ偏光として入射された後、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂを透過した光が合波されて外部に出射される。ここで、２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂに搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのＰ偏光に関する入射角に対する透過波長域の特性は同一にされているので、その入射角を適宜設定することで、想定波長範囲内に亘って発光特性の狭帯域化及び安定化が可能になるとともに、光源からの光を効率よく利用して出射させることができる。
【００５６】
また、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を異なる角度にすれば、異なる２つの波長出力を同時に得ることもできる。この場合に２つの波長出力の偏光方向は垂直偏光と水平偏光となっており、互いに直交しているが、偏光解消板等を用いて非偏光状態にすることもできる。
【００５７】
図７には、本実施形態において２つのフィルタ回転体８Ａ，８Ｂのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。このように、光源３からの光を２つの直線偏光成分に分けてそれぞれの成分のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を制御することで、発光強度特性を広い可変波長域において安定化させることが可能となることがわかる。
【００５８】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る光源装置の概略構成を示す平面図である。同図に示す光源装置２０１と第２実施形態にかかる光源装置１０１との相違点は、偏光成分Ｌ４，Ｌ５を、それぞれＳ偏光として２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄを透過させる構成を有する点である。
【００５９】
フィルタ回転体８Ｃは、Ｙ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｃにその回転テーブル１０の主面１０ａをＺＸ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に水平偏光成分Ｌ４が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ｃは、回転テーブル１０を回転させることにより、水平偏光成分Ｌ４のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、水平偏光成分Ｌ４はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＳ偏光の状態で入射することになる。
【００６０】
フィルタ回転体８Ｄは、Ｚ軸に沿った回転軸を有する回転機構１４Ｄに回転テーブル１０の主面１０ａをＸＹ平面に沿わせるように取り付けられ、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１と主面１０ａの周縁部との間（図２参照）に垂直偏光成分Ｌ５が入射するように位置している。これにより、フィルタ回転体８Ｄは、回転テーブル１０を回転させることにより、垂直偏光成分Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角を変更可能にされ、かつ、垂直偏光成分Ｌ５はバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対して常にＳ偏光の状態で入射することになる。
【００６１】
ここで、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＳ偏光で入射するように回転テーブル１０の回転軸がフィルタ回転体８Ｃとフィルタ回転体８Ｄとの間で直交した状態となっているが、回転テーブル１０の回転軸は同じ方向とし、λ/2板等を用いて偏光面を回転してバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへＳ偏光で入射するようにしてもよい。尚、λ/2板を用いる場所は、バンドパスフィルタの前後にλ/2板を挿入する。
【００６２】
制御系３０の制御回路３３は、フィルタ回転体８Ｃ，８Ｄに搭載された同一光透過特性を有するバンドパスフィルタ１１ａ、バンドパスフィルタ１１ｂ、バンドパスフィルタ１１ｃ、及びバンドパスフィルタ１１ｄのいずれかにそれぞれの偏光成分Ｌ４，Ｌ５が入射し、かつ、その偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに対する入射角が同一となるように、回転機構１４Ｃ，１４Ｄの回転角を変更制御する。
【００６３】
このような光源装置１０１によれば、偏光分離素子２５によって分離された水平偏光成分Ｌ４がフィルタ回転体８ＣにＳ偏光として入射され、偏光分離素子２５によって分離された垂直偏光成分Ｌ５がフィルタ回転体８Ｄに水平偏光成分Ｌ４と同じ入射角でＳ偏光として入射された後、２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄを透過した光が合波されて外部に出射される。ここで、２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄに搭載されたバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄのＳ偏光に関する入射角に対する透過波長域の特性は同一にされているので、その入射角を適宜設定することで、想定波長範囲内に亘って発光特性の狭帯域化及び安定化が可能になるとともに、光源からの光を効率よく利用して出射させることができる。
【００６４】
また、２つの偏光成分Ｌ４，Ｌ５のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を異なる角度にすれば、異なる２つの波長出力を同時に得ることもできる。この場合に２つの波長出力の偏光方向は垂直偏光と水平偏光となっており、互いに直交しているが、偏光解消板等を用いて非偏光状態にすることもできる。
【００６５】
図９には、本実施形態において２つのフィルタ回転体８Ｃ，８Ｄのバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を０度〜５０度の範囲で変更した場合の光透過率の波長特性を示している。この場合も、光源３からの光を２つの直線偏光成分に分けてそれぞれの成分のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄへの入射角を制御することで、発光強度特性を広い可変波長域において安定化させることが可能となることがわかる。
【００６６】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、フィルタ回転体８に搭載するバンドパスフィルタの枚数としては特定の枚数に限定されるものではなく、想定波長範囲およびフィルタ回転体８の面積に応じて３以上の任意の枚数を選択してよい。
【００６７】
図１０には、５枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅを有するフィルタ回転体１０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅまでの最短距離Ｒ１が15.3mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの入射角の可変範囲は０度〜４５度に設定される。
【００６８】
また、図１１には、６枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを有するフィルタ回転体２０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が5mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆまでの最短距離Ｒ１が39.4mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの入射角の可変範囲は０度〜４５度に設定される。
【００６９】
また、図１２には、３枚のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃを有するフィルタ回転体３０８の構造を示している。この場合、光Ｌ２のビーム径が10mm、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが18mm、2mm、回転中心Ｃ１からバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃまでの最短距離Ｒ１が3.16mmとなっており、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃを反時計回りに回転させると、各バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの入射角の可変範囲は０度〜５０度に設定される。
【００７０】
これに対して、図１９（ａ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｄは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が1.38mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｄを回転させた場合は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅ間で干渉を生じないためには、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜９度に制限される。また、図１９（ｂ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｅは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが10mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が16.38mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｅを回転させた場合は、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２４度に制限される。さらに、図１９（ｃ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｆは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅが、回転中心Ｃ１からの最短距離が32mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｅの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｆを回転させた場合は、回転テーブル１０の径が大きくなるにも関わらず、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２９度に制限される。このように、同じ枚数のバンドパスフィルタを用いた図１０のフィルタ回転体１０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。
【００７１】
また、図２０に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｇは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが12mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆが、回転中心Ｃ１からの最短距離が32mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｇを回転させた場合は、ビーム径が5mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜２３度に制限される。このように、同じ枚数のバンドパスフィルタを用いた図１１のフィルタ回転体１０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。
【００７２】
また、図２１（ａ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｈは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが18mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃが、回転中心Ｃ１からの最短距離が0.577mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｈを回転させた場合は、ビーム径が10mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜３８度に制限され、図１２のフィルタ回転体３０８に比較して、入射角の可変範囲が大きく制限される。また、図２１（ｂ）に示す本発明の比較例であるフィルタ回転体９０８Ｉは、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの主面１０ａに沿った幅及び厚さが26mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃが、回転中心Ｃ１からの最短距離が14.577mm、回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｃの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が０度となるように配置された例である。このフィルタ回転体９０８Ｉを回転させた場合は、ビーム径が10mmの光Ｌ２の入射角の可変範囲が０度〜５０度となるが、図１２のフィルタ回転体３０８に比較して回転テーブル１０の径が２倍以上に大きくなる。
【００７３】
フィルタ回転体８のバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄに関する入射角度の可変範囲は、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄの傾斜角を変更することで様々な範囲に設定することができる。
【００７４】
例えば、入射角度の可変範囲に含まれる最小角度は０度に限定されるものではない。具体的には、図１３に示すように、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆを、主面１０ａ上の回転中心Ｃ１とバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの中心点とを結ぶ線に対する光入射面の傾斜角が大きくなるように配置して、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆに関する入射角の可変範囲を例えば２０度〜５０度になるように設定してもよい。同図では、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆの主面１０ａに沿った幅及び厚さが11mm、2mmであって、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｆが、回転中心Ｃ１からの最短距離が16.6mmとなるように設定され、光Ｌ２のビーム径が5mmと設定された例を示している。このように、入射角度の可変範囲に含まれる最小角度を０度より大きくすることで、入射角度変化に対する透過波長域の変化を大きくすることができ、全体の波長可変範囲を大幅に広げることができる。例えば、図３に示すような透過波長域のピーク波長の入射角依存性を有するバンドパスフィルタ１１ａの場合に、入射角を０度〜３０度で変化させた場合では、ピーク波長の変化幅が最大ピーク波長に対して5.43％となる。それに対して、バンドパスフィルタ１１ａの入射角を２０度〜５０度で変化させた場合では、ピーク波長の変化幅が11.18％となり、同じ入射角の変化で透過波長域の変化を大きくとることができることがわかる。
【００７５】
また、本実施形態の光源装置１，１０１，２０１に内蔵されるバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄは、同一入射角に対する透過波長域における中心波長が互いに異なっていたが、中心波長が同一で半値幅が異なるように構成されていてもよい。図１４（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄにおいて入射角を０度〜５０度の範囲を５度間隔で変化させた場合の透過波長域の特性の一例を示している。このように中心波長が等しいバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄを用いた場合は、帯域幅を切り換えながら選択波長の可変範囲を容易に広くすることができる。
【００７６】
本発明の分光装置の実施形態としては、上述した光源装置以外に、図１５に示すような光検出装置３０１を挙げることができる。この光検出装置３０１は、外部から入力された光のうちで所定の波長成分を分光検出するための装置であり、光源装置１０１と同一構成を有する光変換光学系１０５と、外部からの光をコリメートレンズ６に導光する光ファイバ３０３と、光変換光学系１０５によって分光された光を検出する光検出器３０４とを備える。このような光検出装置３０１によっても、外部からの光を分光検出する際に、装置を大型化すること無く検出波長の可変範囲を容易に広げることができる。
【００７７】
また、本発明の応用例としては、図１６に示すような、光源装置１０１と光検出装置３０１とを組み合わせた蛍光検出システム４０１を挙げることができる。この蛍光検出システム４０１では、光源装置１０１から出力される光を、レンズユニット４０２Ａを経由して試料Ａに励起光として照射可能にされ、それに伴い試料Ａから発せられた蛍光をレンズユニット４０２Ｂを経由して光検出装置３０１に入力させることにより、所定波長域の蛍光を検出することが可能にされる。このような蛍光検出システム４０１を用いれば、発光させる励起光の波長域、及び検出する蛍光の波長域を広い範囲で自由に調整することができる。ここで、ある程度限定された試料Ａを測定対象にする場合には、光源装置１０１は、レーザ光源等の一般的な光源に置き換えても良い。
【００７８】
本発明の上述した各実施形態で用いる誘電体薄膜干渉フィルタは、バンドパスフィルタの他、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ等を適用しても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１１ａ〜１１ｆ…バンドパスフィルタ、１５ａ〜１５ｄ…中心点、１，１０１，２０１…光源装置、３０１…光検出装置、３…光源、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，１０８，２０８，３０８…フィルタ回転体、１０…回転テーブル（回転支持部材）、１０ａ…主面、１２…光入射面（端面）、１３…光出射面（端面）、１７…内接円、Ｃ１…回転中心、Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５…入射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された光を、前記光の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させるｎ個（ｎは３以上の整数）の誘電体薄膜干渉フィルタと、
前記誘電体薄膜干渉フィルタが主面上に立設され、前記主面に沿って所定点の周りを回転可能にされた平板状の回転支持部材と、
前記誘電体薄膜干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器とを備える光検出装置であって、
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、光入射側或いは光出射側の端面が、前記回転支持部材の前記表面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている、
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面と前記端面とで形成されるそれぞれの交線が１つの内接円に接するように搭載されている、
ことを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、前記主面上において前記内接円の外側に位置するように配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の光検出装置。
【請求項４】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線が互いに等角度を成すように配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面上において前記所定点を中心にしてｎ回回転対称となるように配置されている、
ことを特徴とする請求項４記載の光検出装置。
【請求項６】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタには、それぞれ、前記主面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対する傾斜角を調整するための回転軸部材が取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光検出装置と前記光を出力する光源装置とを備える、
ことを特徴とする光検出システム。
【請求項１】
外部から入力された光を、前記光の入射角に応じた波長範囲で選択的に透過させるｎ個（ｎは３以上の整数）の誘電体薄膜干渉フィルタと、
前記誘電体薄膜干渉フィルタが主面上に立設され、前記主面に沿って所定点の周りを回転可能にされた平板状の回転支持部材と、
前記誘電体薄膜干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器とを備える光検出装置であって、
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、光入射側或いは光出射側の端面が、前記回転支持部材の前記表面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対して傾斜するように配置されている、
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面と前記端面とで形成されるそれぞれの交線が１つの内接円に接するように搭載されている、
ことを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、それぞれ、前記主面上において前記内接円の外側に位置するように配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の光検出装置。
【請求項４】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線が互いに等角度を成すように配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタは、前記主面上において前記所定点を中心にしてｎ回回転対称となるように配置されている、
ことを特徴とする請求項４記載の光検出装置。
【請求項６】
前記ｎ個の誘電体薄膜干渉フィルタには、それぞれ、前記主面上の前記所定点と前記主面上の該誘電体薄膜干渉フィルタの中心点とを結ぶ線に対する傾斜角を調整するための回転軸部材が取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光検出装置と前記光を出力する光源装置とを備える、
ことを特徴とする光検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２３３９１４（Ｐ２０１２−２３３９１４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６０６６２（Ｐ２０１２−１６０６６２）
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【分割の表示】特願２０１０−１１０１２（Ｐ２０１０−１１０１２）の分割
【原出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【分割の表示】特願２０１０−１１０１２（Ｐ２０１０−１１０１２）の分割
【原出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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