本發(fā)明涉及控制對象光透過條件的光學元件。

背景技術(shù)：

以將來自散射光源的散射光等擴散光作為控制對象的光并從對象光選擇性地取出特定的波長區(qū)域、特定的入射角度的光成分等的形式，作為控制對象光透過條件的光學元件例如是使用利用了電介質(zhì)多層膜的干涉濾光片即帶通濾光片(例如參照專利文獻1、2)

現(xiàn)有專利文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請公開平10-300915號公報

專利文獻2：日本專利申請公開2009-290414號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由光學元件選擇性地從擴散光取出特定的波長區(qū)域、特定的入射角度的光成分是困難的。例如，在使用以上所述的帶通濾光片來從對象光即擴散光取出特定的波長區(qū)域的光成分的情況下，擴散光包含各種各樣的角度成分的性質(zhì)將成為問題。這個原因就在于對于構(gòu)成帶通濾光片的電介質(zhì)多層膜來說，角度依存性存在于光透過的波長特性，且通頻帶(transmission band)或者反射帶的波長區(qū)域由光的入射角而發(fā)生變化。因此，在相對于擴散光使用帶通濾光片的情況下，例如將準直器(collimator)設(shè)置于濾光片的前段等情況、光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會發(fā)生復(fù)雜化。

作為從擴散光取出特定的波長區(qū)域、入射角度的光成分的用途，具體地來說是考慮半導體激光(LD)的濾波、激光雷達系統(tǒng)、激光測距系統(tǒng)等。在如此情況下，就現(xiàn)有手法而言是使用組合了多個透鏡和光學部件的光元件，但是近年來伴隨于其用途擴展到對汽車等的搭載、對小型綜合激光器的應(yīng)用等各種各樣用途而要求有一種耐環(huán)境性以及耐振動性等可靠性高并且以簡單的結(jié)構(gòu)(構(gòu)成)形成的低廉的光學元件。

本發(fā)明就是為了解決以上所述的技術(shù)問題而做出的不懈努力之結(jié)果，其目的在于提供一種耐環(huán)境性等可靠性高并且能夠以簡單結(jié)構(gòu)控制對象光透過條件的光學元件。

解決技術(shù)問題的手段

為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的光學元件的特征在于具備：光學塊(optical block)，透過條件控制的對象光沿著光透過軸的方向透過；由干涉濾光片構(gòu)成的第1波長選擇濾光片，在光學塊的內(nèi)部被設(shè)置于以法線相對于光透過軸成角度α的形式設(shè)定的第1濾光面；由干涉濾光片構(gòu)成的第2波長選擇濾光片，相對于第1波長選擇濾光片位于光透過軸的后方側(cè)，被設(shè)置于在光學塊的內(nèi)部以法線相對于光透過軸成角度α并且相對于第1濾光面非平行且傾斜方向以逆方向成角度2α的形式進行設(shè)定的第2濾光面；光學塊從光透過軸的前方側(cè)按順序組合入射側(cè)塊(block)、第1濾光塊、第2濾光塊、以及出射側(cè)塊的4個塊來構(gòu)成，這4個塊分別是以具有互相相對的第1面以及第2面而第2面的法線相對于光透過軸成角度α的形式由相同材料形成的相同形狀的塊，入射側(cè)塊的第1面成為光入射面，入射側(cè)塊的第2面與第1濾光塊的第2面相連接，第1濾光塊的第1面與第2濾光塊的第1面相連接，第2濾光塊的第2面與出射側(cè)塊的第2面相連接，出射側(cè)塊的第1面成為光出射面，第1波長選擇濾光片被形成于第1濾光塊的第2面上或者入射側(cè)塊的第2面上，第2波長選擇濾光片被形成于第2濾光塊的第2面上或者出射側(cè)塊的第2面上。

就以上所述的光學元件而言是用由使規(guī)定波長的對象光透過的材料構(gòu)成的光學塊、被一體設(shè)置于光學塊內(nèi)部的2個波長選擇用的干涉濾光片即第1波長選擇濾光片以及第2波長選擇濾光片來構(gòu)成將在光學塊上的規(guī)定軸設(shè)定為光透過軸(光軸)的光學元件。另外，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片的相對于光學塊的配置結(jié)構(gòu)是在法線相對于光透過軸成角度α的第1濾光面上配置第1波長選擇濾光片，另外，在法線相對于光透過軸成角度α而相對于第1濾光面非平行且傾斜方向以逆方向成角度2α的第2濾光面上配置第2波長選擇濾光片。

就這樣通過以在光學塊內(nèi)部互相成角度2α的形式配置并固定第1以及第2波長選擇濾光片，從而就能夠?qū)崿F(xiàn)耐環(huán)境性等可靠性高并且穩(wěn)定地控制對象光的透過條件為可能的光學元件。另外，因為通過組合使用在被非平形地配置的第1以及第2波長選擇濾光片各自上的光透過的波長特性從而在改變對象光的入射角度的時候的在第1以及第2波長選擇濾光片上的光透過特性的角度依存性的不同，所以例如能夠適宜實現(xiàn)使在對象光當中特定的波長區(qū)域、入射角度的光成分選擇性地透過等的對象光的透過條件的控制。

另外，就上述結(jié)構(gòu)的光學元件而言，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片被一體設(shè)置的光學塊具體地來說由相同材料、以相同形狀被形成的入射側(cè)塊、第1濾光塊、第2濾光塊以及出射側(cè)塊的4個塊構(gòu)成了光學塊。另外，在如此結(jié)構(gòu)的光學塊上，將入射側(cè)塊的第1面設(shè)定為光入射面，將入射側(cè)塊的第2面連接于第1濾光塊的第2面，將第1濾光塊的第1面連接于第2濾光塊的第1面，將第2濾光塊的第2面連接于出射側(cè)塊的第2面，將出射側(cè)塊的第1面設(shè)定為光出射面。

再有，在如此結(jié)構(gòu)中，將第1濾光塊的第2面以及輸入側(cè)塊的第2面的連接面作為被設(shè)定于光學塊內(nèi)部的第1濾光面，而設(shè)置第1波長選擇濾光片，另外，將第2濾光塊的第2面以及出射側(cè)塊的第2面的連接面作為被設(shè)定于光學塊內(nèi)部的第2濾光面，而設(shè)置第2波長選擇濾光片。就這樣將相同材料、相同形狀的4個塊作為構(gòu)成部件，通過構(gòu)成支撐第1以及第2波長選擇濾光片的光學塊從而能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)量產(chǎn)性高且價廉的光學元件。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的光學元件，由對象光透過的光學塊、被一體設(shè)置于光學塊內(nèi)部的第1以及第2波長選擇濾光片構(gòu)成光學元件，在法線相對于光透過軸成角度α的第1濾光面上配置第1波長選擇濾光片，另外，在以法線相對于光透過軸成角度α并且相對于第1濾光面非平行且傾斜方向以逆方向成角度2α的第2濾光面上配置第2波長選擇濾光片，通過組合以相同材料和相同形狀被形成的入射側(cè)塊、第1濾光塊、第2濾光塊以及出射側(cè)塊并構(gòu)成光學塊從而耐環(huán)境性等可靠性提高另外以簡單的結(jié)構(gòu)控制對象光的透過條件成為可能。

附圖說明

圖1是表示光學元件的一個實施方式結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。

圖2是分解表示構(gòu)成被用于圖1所表示的光學元件的光學塊的4個塊的側(cè)面圖。

圖3是表示圖1所表示的光學元件結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖4是表示將圖1所表示的光學元件作為光學快門來進行使用的情況下的關(guān)于快門動作的示意圖。

圖5是表示使用了塊(block)驅(qū)動裝置的光學元件結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6是表示使用了光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置的光學元件結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖7是表示光學元件所涉及的光透過波長特性的圖表。

圖8是表示單一的波長選擇濾光片所涉及的光透過波長特性的圖表。

圖9是表示第1以及第2波長選擇濾光片、以及包含這些濾光片的光學元件的光透過波長特性的圖表。

圖10是表示波長選擇濾光片的光透過波長特性的圖表。

圖11是表示波長選擇濾光片的光透過波長特性的圖表。

圖12(a)以及(b)是表示光學元件的制造方法的一個例子的示意圖。

圖13(a)以及(b)是表示光學元件的制造方法的一個例子的示意圖。

圖14是表示波長選擇濾光片結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖。

圖15是表示反射防止膜結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖。

圖16(a)以及(b)是表示光學元件的制造方法的另一個例子的示意圖。

圖17(a)以及(b)是表示光學元件的制造方法的另一個例子的示意圖。

圖18(a)以及(b)是表示光學元件的制造方法的另一個例子的示意圖。

圖19(a)～(d)是表示光學元件的縫隙(aperture)的使用方式例子的示意圖。

具體實施方式

以下是與附圖一起就本發(fā)明所涉及的光學元件的實施方式進行詳細說明。還有，在附圖的說明過程中將相同符號標注于相同要素，并省略重復(fù)的說明。另外，圖面的尺寸比率與說明對象物并不一定相一致。

圖1是表示本發(fā)明所涉及的光學元件的一個實施方式結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖2是分解表示構(gòu)成被用于圖1所表示的光學元件的光學塊的4個塊的側(cè)面圖。另外，圖3是表示圖1所表示的光學元件結(jié)構(gòu)(立體結(jié)構(gòu))的立體圖。還有，在以下所述各圖中為了便于說明而對應(yīng)于必要表示xyz直角坐標系。

本實施方式所涉及的光學元件1A是一種將規(guī)定波長的光設(shè)定為透過條件控制的對象光并將規(guī)定軸作為光透過軸Ax來構(gòu)成的光學元件，并且是通過具備光學塊10、第1波長選擇濾光片23、第2選擇濾光片24來構(gòu)成。光學塊10是由使包含透過條件控制的對象光的波長的波長區(qū)域的光透過的材料構(gòu)成，并且是以對象光沿著光透過軸Ax的方向透過的形式被構(gòu)成。還有，在圖1中光透過軸Ax的方向與z軸的正方向相一致。另外，被本光學元件1A控制的對象光的透過條件例如是透過光學塊10的對象光的波長、入射角等。

第1波長選擇濾光片23是由具有規(guī)定光透過波長特性(波長選擇特性)的干涉濾光片構(gòu)成，并被設(shè)置于被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第1濾光面13。第1濾光面13是以其法線相對于光透過軸Ax成角度α的形式被設(shè)定。

第2波長選擇濾光片24是由具有規(guī)定光透過波長特性的干涉濾光片構(gòu)成，并相對于第1波長選擇濾光片23位于光透過軸Ax的后方側(cè)且被設(shè)置于被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第2濾光面14。第2濾光面14是以隨著其法線相對于光透過軸Ax成角度α并且相對于第1濾光面13非平行且傾斜方向以逆方向成角度2α的形式被設(shè)定。

在此，表示第1以及第2波長選擇濾光片23,24被配置的第1以及第2濾光面13,14的相對于光透過軸Ax的傾斜角度的角度α是以濾光面13,14成為非平行的形式作為正角度(α＞0°)被設(shè)定。另外，第1以及第2濾光面13,14的傾斜方向如以上所述為逆方向(在圖1的例子中為x軸的正方向、負方向)。第1以及第2波長選擇濾光片23,24被配置的非平行的第1以及第2濾光面13,14被設(shè)定于并非透鏡面或曲面的平面。

圖2是就圖1所表示的光學元件1A特別是就一體性地支撐被用于光學元件1A的第1以及第2波長選擇濾光片23,24的光學塊10表示其具體的一個構(gòu)成例子。

光學塊10上的前方側(cè)的面即光入射面11是以相對于光透過軸Ax成為垂直的平面的形式被形成，在光入射面11上形成相對于規(guī)定波長對象光的反射防止膜21。另外，光學塊10上的后方側(cè)的面即光出射面12也同樣是以相對于光透過軸Ax成為垂直的平面的形式被形成，在光出射面12上形成相對于規(guī)定波長對象光的反射防止膜22。此時，光學塊10的光入射面11和光出射面12成為互相平行的面。還有，關(guān)于光入射面11和光出射面12上的反射防止膜21,22等反射控制膜，如果不需要則也可以做成不設(shè)置的結(jié)構(gòu)。

本構(gòu)成例子中的光學塊10具體地來說正如圖2在z軸方向上分解其結(jié)構(gòu)來進行表示那樣是從光透過軸Ax的前方側(cè)(光入射面11側(cè))按順序組合入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45的4個塊來構(gòu)成。這4個塊30、35、40以及45分別是以互相相對并且非平行的第1面以及第2面的形式由相同材料形成的相同形狀的塊。

在這些塊30、35、40以及45上，各個塊的第1面是以其法線與光透過軸Ax相一致并且相對于光透過軸Ax成為垂直面的形式被形成。另外，各個塊的第2面是以其法線相對于光透過軸Ax成角度α的形式被形成。此時，塊的第2面相對于垂直于光透過軸Ax的平面成為以角度α在x軸方向上進行傾斜的平面。

入射側(cè)塊30的第1面31成為光入射面11，在第1面31上形成反射防止膜21。入射側(cè)塊30的第2面32與第1濾光塊35的第2面37相連接，其連接面成為被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第1濾光面13。在圖2中，第1波長選擇濾光片23被形成于第1濾光塊35的第2面37上。另外，第1濾光塊35的第1面36與第2濾光塊40的第1面41相連接。

第2濾光塊40的第2面42與出射側(cè)塊45的第2面47相連接，其連接面成為被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第2濾光面14。在圖2中，第2波長選擇濾光片24被形成于第2濾光塊40的第2面42上。出射側(cè)塊45的第1面46成為光出射面12，在第1面46上形成反射防止膜22。另外，在如此結(jié)構(gòu)中，第1以及第2波長選擇濾光片23,24例如是由具有相同波長特性(光透過波長特性)的帶通濾光片來構(gòu)成的。

還有，在上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))中，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片的形成位置一般來說第1波長選擇濾光片23如果是被形成于第1濾光塊35的第2面37上或者入射側(cè)塊30的第2面32上的話即可。同樣，第2波長選擇濾光片24如果是被形成于第2濾光塊40的第2面42上或者出射側(cè)塊45的第2面47上的話即可。

接著，就本實施方式所涉及的光學元件1A的效果作如下說明。

就圖1～圖3所表示的光學元件1A而言，是用由使規(guī)定波長λ的對象光透過的光學材料構(gòu)成的光學塊10、相對于光學塊10被一體設(shè)置的2個波長選擇用的干涉濾光片即第1波長選擇濾光片23、第2波長選擇濾光片24來構(gòu)成光學元件1A。在該光學元件1A中，光學塊10上的規(guī)定軸(例如光學塊10的中心軸或者對稱軸等)是作為光透過軸Ax被設(shè)定的。另外，關(guān)于相對于第1以及第2波長選擇濾光片23,24的光學塊10的配置結(jié)構(gòu)，作為結(jié)構(gòu)是將第1波長選擇濾光片23配置于法線相對于光透過軸Ax成角度α的第1濾光面13，另外，將第2波長選擇濾光片24配置于法線相對于光透過軸Ax成角度α并且非平行且傾斜方向相對于第1濾光面13以反方向成角度2α的第2濾光面14。

就這樣通過以在光學塊10內(nèi)部互相成角度2α的形式配置第1以及第2波長選擇濾光片23,24并將其固定于光學塊10，從而實現(xiàn)耐環(huán)境性以及耐振動性等信賴性高且穩(wěn)定控制對象光的透過條件成為可能的光學元件1A。另外，因為通過組合使用在被非平形地配置的第1以及第2波長選擇濾光片23,24各自上的光透過的波長特性從而在改變對象光的入射角度的時候的在第1以及第2波長選擇濾光片上的光透過特性的角度依存性的不同，所以例如能夠適宜實現(xiàn)使在對象光當中特定的波長區(qū)域、入射角度的光成分選擇性地透過等的對象光的透過條件的控制。

另外，就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片23,24被一體設(shè)置的光學塊10具體地來說由相同材料、以相同形狀被形成的入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45的4個塊構(gòu)成了光學塊10。另外，在如此結(jié)構(gòu)的光學塊上，將入射側(cè)塊30的第1面31設(shè)定為光入射面，將入射側(cè)塊30的第2面32連接于第1濾光塊35的第2面37，將第1濾光塊35的第1面36連接于第2濾光塊40的第1面41，將第2濾光塊40的第2面42連接于出射側(cè)塊45的第2面47，將出射側(cè)塊45的第1面46設(shè)定為光出射面12。

再有，在如此結(jié)構(gòu)中，將第1濾光塊35的第2面37以及輸入側(cè)塊30的第2面32的連接面作為被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第1濾光面13，并設(shè)置第1波長選擇濾光片(第1干涉濾光片)23。另外，將第2濾光塊40的第2面42以及出射側(cè)塊45的第2面47的連接面作為被設(shè)定于光學塊10內(nèi)部的第2濾光面14，并設(shè)置第2波長選擇濾光片(第2干涉濾光片)。就這樣將相同材料、相同形狀的4個塊30、35、40以及45作為構(gòu)成部件，通過構(gòu)成一體支撐第1以及第2波長選擇濾光片23,24的光學塊10從而以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)量產(chǎn)性高且價廉的光學元件1A成為可能。

在上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件1A中，入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45的第1面優(yōu)選以相對于各個光透過軸Ax成為垂直的平面的形式被形成。在此情況下，對應(yīng)于入射塊30第1面31的光入射面11以及對應(yīng)于出射塊45第1面46的光出射面12無論哪一個都是相對于光透過軸Ax成為垂直的平面。在如此結(jié)構(gòu)中，例如能夠在光入射面11上不被折射并使對象光向光學塊10內(nèi)部入射。

另外，在上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件1A中其構(gòu)成為由光學塊10來對第1以及第2波長選擇濾光片23,24實行一體化支撐。就如此結(jié)構(gòu)而言，與分開來個別設(shè)置第1以及第2波長選擇濾光片23,24的構(gòu)成等相比較相對作為構(gòu)造體的剛性變高，另外，變得第1以及第2波長選擇濾光片23,24的相對位置不發(fā)生變化。由此，就光學元件1A而言其耐環(huán)境性以及耐振動性等長期可靠性會有所提高。另外，就如此結(jié)構(gòu)而言通過在光學元件1A制作時由4個塊來組合光學塊10，從而固定波長選擇濾光片23,24的非平行的配置。為此，在將光學元件1A配置于對象光的光路上的時候沒有必要實行濾光片的對準等。

作為光學塊10優(yōu)選使用透過規(guī)定波長λ對象光的玻璃塊。作為玻璃塊的材料例如可以列舉合成石英、熔融石英、BK7等光學玻璃材料、塑料等固體有機材料、藍寶石、氟化鈣、氟化鎂等陶瓷材料等。一般來說關(guān)于光學塊10的材料，以固體來一體保持波長選擇濾光片23,24是可能的，只要相對于包含對象光波長λ的目的波長區(qū)域為透明的材料即可。

關(guān)于光學元件1A中的第1以及第2波長選擇濾光片23,24，具體地來說例如在光學元件1A中第1波長選擇濾光片23以及第2波長選擇濾光片24能夠使用是具有相同波長選擇特性(光透過波長特性)的帶通濾光片的結(jié)構(gòu)。就這樣通過將相同特性的帶通濾光片作為第1以及第2波長選擇濾光片23,24來使用，從而就能夠適宜且容易地構(gòu)成及制作光學元件1A。

另外，作為第1以及第2波長選擇濾光片23,24也可以使用具有互相不同的波長選擇特性的干涉濾光片。另外，作為干涉濾光片除了透過規(guī)定波長區(qū)域的光的帶通濾光片之外還可以使用例如短通濾光片、長通濾光片等。另外，如此干涉濾光片例如能夠由電介質(zhì)多層膜來構(gòu)成。在此情況下，作為構(gòu)成電介質(zhì)多層膜的材料一般來說能夠使用被用于光學薄膜成膜的材料，例如可以列舉TiO₂、HfO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、MgF₂、CaF等。

另外，在上述實施方式的光學元件1A中，位于光透過軸Ax的前方側(cè)并設(shè)置有第1波長選擇濾光片23的第1濾光面13是以位于光學塊10內(nèi)部的形式被設(shè)定。在如此結(jié)構(gòu)中，相對于對象光入射角度變化的在第1波長選擇濾光片23上的光透過波長特性的變化變大，因此，能夠適宜實現(xiàn)對象光的透過條件控制。還有，在上述實施方式中，關(guān)于第2濾光面14也同樣是以位于光學塊10內(nèi)部的形式被設(shè)定。

另外，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片23,24被配置的濾光面13,14所成的角度2α，例如為小于30°，優(yōu)選設(shè)定在不過分大的角度。即，在增大波長選擇濾光片23,24彼此的角度的情況下，對象光的對應(yīng)于角度變化的透過率的減少效應(yīng)變大，與此相反，將光學元件1A編入光學系統(tǒng)的時候的配置角度變得非?？量獭Ａ硗?，如果波長選擇濾光片23,24彼此的角度變大的話則一體保持那些構(gòu)件的光學塊10將會大型化，并且光學系統(tǒng)中的光學元件1A的占有區(qū)域會增大。關(guān)于第1以及第2濾光面13,14的傾斜角度α優(yōu)選這幾點也被考慮后恰當?shù)刈鞒鲈O(shè)定。

另外，光學元件1A也可以以下所述形式構(gòu)成，即，被做成相對于規(guī)定波長對象光的反射防止膜被形成于光學塊10上的光入射面11即入射側(cè)塊30的第1面31以及光出射面12即出射側(cè)塊45的第1面46當中的至少一方。在圖1中所表示的結(jié)構(gòu)是將為了提高光利用效率的反射防止膜21,22形成于光入射面11以及光出射面12雙方。但是，對于如此反射防止膜來說如果不要的話則做成不設(shè)置的結(jié)構(gòu)也是可以的。

上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A例如也可以以下所述形式構(gòu)成，即，作為使在對象光當中規(guī)定入射條件的光成分(例如具有特定的波長以及入射角度的持有定向性的光成分)選擇性地透過的縫隙(aperture)而起作用。另外，光學元件1A也可以以下所述形式構(gòu)成，即，作為使在對象光當中規(guī)定波長區(qū)域的光成分選擇性地透過的帶通濾光片而起作用。以上所述的光學元件1A對于在元件單體上所具有的這些功能、用途以及其效果來說將在后面做具體陳述。

另外，光學元件1A也可以以下所述形式構(gòu)成，即，作為通過變更在第1以及第2波長選擇濾光片23,24被一體設(shè)置的光學塊10上的光透過軸Ax與相對于光學塊10的對象光的光入射軸的相對角度從而切換在光學塊10上的對象光透過的ON/OFF的光學快門而起作用。

即，就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，通過利用互相非平行地進行配置的第1波長選擇濾光片23以及第2波長選擇濾光片24各自上的光透過波長特性的組合并通過變更光學塊10上的光透過軸Ax與對象光的光入射軸的相對角度θ，從而作為光學塊10上的對象光的透過條件能夠適宜切換其透過的ON/OFF。

例如，將對象光的波長設(shè)定為λ，在光透過軸Ax與光入射軸相一致(相對角度θ＝0°)的時候以第1以及第2波長選擇濾光片23,24一起透過波長λ的對象光的形式設(shè)定各個波長選擇濾光片上的光透過波長特性。此時，光學元件1A對于對象光的透過來說是處于ON的狀態(tài)。相對于此，在光透過軸Ax與光輸入軸成相對角度θ的時候以光學元件1A對于對象光的透過來說成為OFF狀態(tài)的形式恰當設(shè)定對象光的透過的用于ON/OFF切換的相對角度(切換角度)θ。由此，圖1～圖3所表示的結(jié)構(gòu)的光學元件1A成為如作為光學快門來行使功能那樣。還有，關(guān)于相對角度θ的變更與對象光的透過的ON狀態(tài)/OFF狀態(tài)切換的關(guān)系，所謂以上所述的關(guān)系也可以相反地進行設(shè)定。另外，對于對象光的透過的OFF狀態(tài)來說并沒有必要光的透過率為0％，光以不會對光學系統(tǒng)的功能產(chǎn)生影響的程度的透過率來透過是被允許的。

圖4是表示將圖1～圖3所表示的光學元件1A作為光學快門來進行使用的情況下的關(guān)于快門動作的示意圖。在此，在圖1中表示了光學塊10上的光透過軸Ax與相對于光學塊10的波長λ對象光的光入射軸相一致并且對象光透過光學元件1A的ON狀態(tài)，但是在圖4中表示了以光透過軸(點劃線)A線與光入射軸(實現(xiàn)箭頭)成角度θ的形式變更相對角度并且對象光成為不透過光學元件1A的OFF狀態(tài)。

此時，因為第1以及第2濾光面13,14的相對于光透過軸Ax的傾斜方向成為逆方向，所以第1波長選擇濾光片23被配置的第1濾光面13的法線與對象光的光入射軸所成的角度成為φ＝α+θ，另外，第2波長選擇濾光片24被配置的第2濾光面14的法線與對象光的光入射軸所成的角度成為φ＝α-θ。然后，就這樣根據(jù)切換光透過軸Ax與光入射軸的相對角度θ的時候的第1以及第2波長選擇濾光片23,24各自上的光透過波長特性的變化，切換光學元件1A上的對象光的透過ON/OFF。

就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，如果變更波長選擇濾光片23,24被設(shè)置的光學塊10上的光透過軸Ax與相對于光學塊10的對象光的光入射軸的相對角度θ的話則波長選擇濾光片23,24各自上的光透過波長特性就會發(fā)生變化。于是，就如以上所述第1以及第2波長選擇濾光片23,24被非平地配置的結(jié)構(gòu)而言，第1波長選擇濾光片23上的光透過特性和第2波長選擇濾光片24上的光透過特性相對于相對角度θ變更以不同的波長條件進行變化。

因此，通過恰當組合如此第1波長選擇濾光片23以及第2波長選擇濾光片24各自上的光透過特性、以及其變化，從而就能夠適宜控制元件整體上的光透過波長特性，并且適宜實現(xiàn)作為光學快門而起作用的光學元件1A上的對象光的透過ON/OFF切換成為可能。

特別是在將光學元件1A作為光學快門的情況下，不是利用1個波長選擇濾光片上的光透過特性的變化而是利用2個波長選擇濾光片23,24各自的光透過特性的變化的組合，并實行對象光的ON/OFF控制。就如此結(jié)構(gòu)而言，能夠減小為了切換對象光的透過的ON/OFF而成為必要的光透過軸Ax與光入射軸的相對角度θ的變更量，由此，高速條件下的對象光的ON/OFF控制以及光學元件1A的長期可靠性的確保成為可能。另外，就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，構(gòu)成部件的小型化也是可能的，期待著例如對被機械臂安裝的加工激光頭內(nèi)實行的光學快門的設(shè)置等、對各種各樣用途的應(yīng)用。

在將上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A作為光學元件快門來進行使用的情況下，能夠使用的結(jié)構(gòu)是對于光學塊10上的光透過軸Ax與對象光的光入射軸的相對角度θ的變更來說具體地來說例如通過驅(qū)動光學塊10并變更光透過軸的方向從而變更光透過軸與光入射軸的相對角度的結(jié)構(gòu)。或者，能夠使用的結(jié)構(gòu)是通過驅(qū)動將對象光導光到光學塊10的導光光學系統(tǒng)并變更光入射軸的方向從而變更光透過軸與光入射軸的相對角度的結(jié)構(gòu)。

圖5是表示使用了塊(block)驅(qū)動裝置的作為光學快門的光學元件1A結(jié)構(gòu)的示意圖。在本構(gòu)成例中，相對于光學元件1A的光學塊10設(shè)置將ON/OFF控制的對象光導光到光學塊10的導光光學系統(tǒng)50。另外，可以是相對于光學塊10設(shè)置驅(qū)動光學塊10并變更光透過軸的方向的塊驅(qū)動裝置56，由該驅(qū)動裝置56來變更光學塊10上的光透過軸與對象光的光入射軸的相對角度θ的結(jié)構(gòu)。

另外，相對于塊驅(qū)動裝置56設(shè)置例如由計算機等構(gòu)成的控制裝置52?？刂蒲b置52通過控制憑靠塊驅(qū)動裝置56的光學塊10驅(qū)動動作從而控制光學元件1A上的對象光的透過的ON/OFF動作。另外，相對于控制裝置52連接被用于相關(guān)于對象光ON/OFF控制的信息的向操作者顯示的顯示裝置53、以及在由操作者來輸入對于ON/OFF控制來說為必要的信息和指示等的時候被使用的輸入裝置54。

圖6是表示使用了光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置的作為光學快門的光學元件1A結(jié)構(gòu)的示意圖。在本構(gòu)成例中，可以是相對于對對象光實施導光的導光光學系統(tǒng)50設(shè)置驅(qū)動導光光學系統(tǒng)50并變更光入射軸的方向的光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置57，由該驅(qū)動裝置57來變更光學塊10上的光透過軸與對象光的光入射軸的相對角度θ的結(jié)構(gòu)。另外，控制裝置52通過控制憑靠光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置57的導光光學系統(tǒng)50驅(qū)動動作從而控制光學元件1A上的對象光的透過的ON/OFF動作。另外，相對于控制裝置52連接顯示裝置53以及輸入裝置54。

就這樣在將光學元件1A適用于光學快門的情況下，通過設(shè)置驅(qū)動光學塊10的塊驅(qū)動手段即塊驅(qū)動裝置56或者驅(qū)動對象光的導光光學系統(tǒng)50的光學系統(tǒng)驅(qū)動手段即光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置57，從而適宜實現(xiàn)光透過軸Ax與光入射軸的相對角度θ的變更、以及取決于該變更的對象光的透過的ON/OFF控制就成為可能。還有，在結(jié)構(gòu)為驅(qū)動導光光學系統(tǒng)50來變更光入射軸的方向的結(jié)構(gòu)的情況下，作為由光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置57驅(qū)動的導光光學系統(tǒng)50的光學部件例如由反射鏡、棱鏡以及透鏡等。另外，也可以制成使用塊驅(qū)動裝置和光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置雙方來驅(qū)動光學塊10和導光光學系統(tǒng)50雙方的結(jié)構(gòu)。

特別是就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，因為如以上所述對象光的ON/OFF控制所必要的光透過軸與光入射軸的相對角度θ的變更量變小，所以能夠減小由驅(qū)動裝置來驅(qū)動光學塊10或者導光光學系統(tǒng)50的時候的驅(qū)動量。另外，就這樣通過光學塊10或者導光光學系統(tǒng)50的驅(qū)動量變小，從而對象光的ON/OFF切換過程中的可動部磨損等的發(fā)生被抑制，并且長期使用過程中的快門的可靠性以及耐久性等提高。還有，關(guān)于驅(qū)動裝置56,57的動作控制，也可以做成不設(shè)置控制裝置52而由操作者的手動操作等來使驅(qū)動裝置工作的結(jié)構(gòu)。

已就上述實施方式所涉及的光學元件1A的具體的結(jié)構(gòu)(構(gòu)成)例子以及其光學特性作了說明。在此，將對象光的波長被設(shè)定為λ＝532nm；第1以及第2波長選擇濾光片23,24各自上的傾斜度被設(shè)定為α＝10°；波長選擇濾光片23,24的所成的角度被設(shè)定為2α＝20°的情況下的光學元件1A的特性作為一個例子來進行說明。另外，作為第1以及第2波長選擇濾光片23,24是使用相同特性的帶通濾光片。

還有，以下所述的圖7～圖11的圖表所表示的光透過波長特性無論哪一個都是取決于模擬實驗結(jié)果的特性。另外，以下的說明過程中，關(guān)于光學塊10上的相對于光透過軸Ax的對象光的光入射軸的傾斜角度θ，在前方側(cè)的第1波長選擇濾光片23上將第1濾光面13的法線與光入射軸所成的角度變化到φ＝α+θ的方向設(shè)定為角度θ的正方向，并且將變化到φ＝α-θ的方向設(shè)定為角度θ的負方向。

圖7是表示光學元件1A所涉及的光透過波長特性的圖表。在圖7的圖表中橫軸表示波長(nm)，縱軸表示光的透過率(％)。另外，在圖7中曲線A1表示光透過軸與光入射軸的相對角度(相對于光學塊10的對象光的入射角度)為θ＝0.0°的情況下的光透過特性，曲線A2表示θ＝+0.4°或者-0.4°的情況下的光透過特性，曲線A3表示θ＝+0.8°或者-0.8°的情況下的光透過特性，曲線A4表示θ＝+1.0°或者-1.0°的情況下的光透過特性。

如圖7的圖表所示，在對象光的光入射軸與光學塊10上的光透過軸(光學塊10的中心軸)Ax相一致(或者為平行)的θ＝0.0°的情況下，光學元件1A相對于波長λ＝532nm的對象光顯示出大致100％的透過率。相對于此，如果增大相對于光透過軸Ax的光入射軸的傾斜角度θ的話則對象光的透過率減小，在角度θ＝±0.8°的情況下透過率成為1％以下。

就這樣根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A，通過少許變更光透過軸Ax與光入射軸的相對角度θ，從而就能夠適宜控制對象光的透過的ON/OFF或者透過的光成分的選擇等透過條件。另外，就如此光學元件1A而言，光學塊10的光入射面11以及光出射面12的面積就這樣成為透過條件控制的有效面積。因此，即使是對象光的光束直徑大的那樣的情況也同樣能夠適宜控制對象光的透過條件。

圖8是表示在光學元件1A中作為第1以及第2波長選擇濾光片23,24而被使用的單一波長選擇濾光片所涉及的光透過波長特性的圖表。在圖8中，左端的曲線B1表示光入射軸的傾斜角度(光透過軸與光入射軸的相對角度)為θ＝+1.0°的情況下的光透過特性，曲線B2表示θ＝+0.8°的情況下的光透過特性，曲線B3表示θ＝+0.4°的情況下的光透過特性，中央的曲線B4表示θ＝0.0°的情況下的光透過特性，曲線B5表示θ＝-0.4°的情況下的光透過特性，曲線B6表示θ＝-0.8°的情況下的光透過特性，右端的曲線B7表示θ＝-1.0°的情況下的光透過特性。

如圖8的圖表所示，在使光入射軸的傾斜角度θ以正方向進行變化的情況下因為朝向波長選擇濾光片的對象光的入射角度φ(按照圖4)，所以帶通濾光片上的透過波長帶向短波長側(cè)位移。另外，在使光入射軸的傾斜角度θ以負方向進行變化的情況下因為對象光的入射角度φ減小，所以帶通濾光片上的透過波長帶向長波長側(cè)位移。

圖9是表示第1以及第2波長選擇濾光片23,24、以及包含這些濾光片的光學元件1A整體所涉及的光透過波長特性的圖表。在此，表示了在以正方向?qū)⒐馊肷漭S的傾斜角度θ設(shè)定成+1.0°的情況下的光透過特性。另外，在圖9中曲線C1表示第1波長選擇濾光片23上的光透過特性(濾光片1)，曲線C2表示第2波長選擇濾光片24上的光透過特性(濾光片2)。另外，曲線C3表示包含第1以及第2波長選擇濾光片23,24的光學元件1A整體上的光透過特性(濾光片1+2)。

如圖9的圖表所示，在使光入射軸的傾斜角度θ以正方向進行變化的時候，朝向第1波長選擇濾光片23的對象光的入射角度增加并成為φ＝α+θ，其透過波長帶向短波長側(cè)位移。另外，此時，朝向第2波長選擇濾光片24的對象光的入射角度減小并成為φ＝α-θ，其透過波長帶向長波長側(cè)位移。因此，對于這第1以及第2波長選擇濾光片23,24上的光透過特性被合成的光學元件1A整體上的光透過特性來說成為波長選擇濾光片23,24中的一方透過波長帶被另一方透過波長帶消除，其結(jié)果如圖9的曲線C3所示作為整體在光學元件1A上的透過波長帶消失。就上述結(jié)構(gòu)的光學元件1A而言，由如此光透過波長特性的變化來實現(xiàn)對對象光的透過條件的控制。

另外，就以上所述的光學元件1A而言，通過制成在光學塊10中對第1以及第2波長選擇濾光片23,24實施一體化的結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)剛性高的濾光片構(gòu)造體，但是如以上所述在將第1以及第2波長選擇濾光片23,24配置于光學塊10內(nèi)部的情況下，由此除了結(jié)構(gòu)的效應(yīng)之外也能夠還獲得如以下所述那樣的光學效應(yīng)。

圖10是表示在將波長選擇濾光片(第1波長選擇濾光片23或者第2波長選擇濾光片24)配置于玻璃制的光學塊10內(nèi)部的情況下的光透過波長特性的圖表。在圖10中，曲線D1表示光入射軸的傾斜角度為θ＝0°的情況下的光透過特性，曲線D2表示θ＝+5°的情況下的光透過特性，曲線D3表示θ＝-5°的情況下的光透過特性。

另外，圖11是表示在將波長選擇濾光片配置于空氣中的情況下的光透過波長特性的圖表。在圖11中，曲線D6表示光入射軸的傾斜角度為θ＝0°的情況下的光透過特性，曲線D7表示θ＝+5°的情況下的光透過特性，曲線D8表示θ＝-5°的情況下的光透過特性。

如圖10以及圖11的圖表所示，在以θ＝±5°的范圍使光入射軸的傾斜角度進行變化的情況下，就將波長選擇濾光片配置于玻璃中的結(jié)構(gòu)而言，透過波長帶在波長528nm～535nm的范圍內(nèi)進行變化。另外，就將波長選擇濾光片配置于空氣中的結(jié)構(gòu)而言，透過波長帶在波長529nm～534nm的范圍內(nèi)進行變化。即，通過將波長選擇濾光片配置于玻璃塊的內(nèi)部，從而相對于光入射軸的傾斜角度θ的變化的透過波長帶的波長位移量變大。因此，如果是將第1以及第2波長選擇濾光片23,24配置于光學塊10內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的話則變得各個波長選擇濾光片上的光透過波長特性的變化、以及由該變化引起的對象光的透過條件的控制效果被強調(diào)。例如，就如此結(jié)構(gòu)而言，能夠使特定的入射角之外的對象光較強地衰減并且不使其透過的形式進行處理。

關(guān)于上述實施方式所涉及的光學元件1A的具體構(gòu)成(結(jié)構(gòu))例子以及其制造方法等，參照圖2以及圖12～圖18來進行說明。圖12以及圖13是就光學元件的制造方法的一個例子進行表示的示意圖。在本構(gòu)成例子中，首先，作為各個傾斜角度為α＝10°的傾斜基板準備光學塊10中的成為入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45的相同材料、以及相同形狀的4個塊。這4個塊例如如圖12(a)所示是作為具有第1面61以及第2面62的棒狀棱鏡構(gòu)件60來進行準備。

接著，如圖12(b)所示，將涂層涂布于4個棱鏡構(gòu)件60當中成為第1濾光塊35的棱鏡構(gòu)件60的第2面(棱鏡斜面)62上、以及成為第2濾光塊40的棱鏡構(gòu)件60的第2面62上，并分別形成成為第1以及第2波長選擇濾光片23,24的電介質(zhì)多層膜的波長選擇濾光片(干涉濾光片)63。

在此，圖14是表示作為第1以及第2波長選擇濾光片23,24被使用的波長選擇濾光片的結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖。在圖14中是就構(gòu)成波長選擇濾光片的各層表示了它們的材料以及物理膜厚(nm)。就圖14所表示的波長選擇濾光片而言，通過將膜厚60nm的TiO₂膜111以及膜厚94nm的SiO₂膜112各7層形成于成為基體的塊100上，在其之上形成1層膜厚120nm的TiO₂膜121，再在其之上形成膜厚94nm的SiO₂膜131以及膜厚60nm的TiO₂膜132各7層，從而構(gòu)成了波長選擇濾光片。

在結(jié)束了棱鏡構(gòu)件60的第2面62上的波長選擇濾光片63的形成之后，如圖13(a)所示粘接波長選擇濾光片63被形成的棱鏡構(gòu)件60即棱鏡構(gòu)件64的第2面、波長選擇濾光片63沒有被形成的棱鏡構(gòu)件60即棱鏡構(gòu)件65的第2面并做成塊構(gòu)件66而準備好了2個那樣的塊構(gòu)件66。這2個塊構(gòu)件66分別構(gòu)成光學塊10的前方側(cè)部分以及后方側(cè)部分。

接著，如圖13(b)所示通過粘結(jié)2個塊構(gòu)件66彼此并以由切割線67所表示的形式以恰當?shù)某叽缜懈畛鰤K構(gòu)件，從而獲得由入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45構(gòu)成的光學塊10、第1以及第2波長選擇濾光片23,24被一體化的光學元件1A。還有，在各個塊(棱鏡構(gòu)件)的粘結(jié)過程中所使用的是例如粘結(jié)劑、或者光膠(optical contact)等。

另外，也可以如圖2所示將為了提高光利用率的反射防止膜21,22形成于4個塊構(gòu)件當中成為光入射面11的入射側(cè)塊30的第1面31上、以及成為光出射面12的出射側(cè)塊45的第1面46上。另外，如此的反射防止膜的形成與波長選擇濾光片的形成相同優(yōu)選在切割光學元件之前的塊構(gòu)件、或者棱鏡構(gòu)件的階段來實行。

在此，圖15是表示作為反射防止膜21,22被使用的反射防止膜(反射防止濾光片)的結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖。在圖15中是就構(gòu)成反射防止膜的各層表示了它們的材料以及物理膜厚(nm)。就圖15所表示的反射防止膜而言，通過將膜厚80nm的Al₂O₃膜151、膜厚136nm的HfO₂膜152以及膜厚98nm的MgF₂膜153各1層形成于成為基體的塊100上，從而構(gòu)成了反射防止膜。

還有，在以上所述的構(gòu)成例中已就使用預(yù)先加工成規(guī)定尺寸的4個塊來組成光學塊10的結(jié)構(gòu)(構(gòu)成)作了說明，但是并不限定于該結(jié)構(gòu)，例如使用以下所述方法也是可能的，即，在對波長選擇濾光片等實施成膜并粘貼于塊之后以濾光片的傾斜角度成為規(guī)定角度的形式相對于光學塊實行憑借研磨等的加工的方法。另外，在以上所述的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))例中已經(jīng)表示了使用棒狀的棱鏡構(gòu)件來制造多個光學元件1A的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))，但是并不限定于這樣的構(gòu)成，也可以作為一種使用以規(guī)定大小被切割出來的棱鏡構(gòu)件來制造單一的光學元件1A的構(gòu)成。

圖16、圖17以及圖18是表示光學元件的制造方法的其他例子的示意圖。在本構(gòu)成例子中，首先，作為以陣列狀形成并排列了多個棱鏡的棱鏡陣列基板來分別準備光學塊10中的成為入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45的相同材料以及相同形狀的4個塊。這4個陣列基板例如如圖16(a)所示是作為具有平面狀的第1面71以及成為鋸齒狀的面(棱鏡陣列面)的第2面72的棱鏡陣列構(gòu)件70而被準備的。

接著，如圖16(b)所示，將涂層涂布于4個棱鏡構(gòu)件70當中成為第1濾光塊35的棱鏡構(gòu)件70的第2面(棱鏡斜面)72上、以及成為第2濾光塊40的棱鏡構(gòu)件70的第2面72上，并分別形成成為第1以及第2波長選擇濾光片23,24的電介質(zhì)多層膜的波長選擇濾光片(干涉濾光片)73。

在完成了棱鏡構(gòu)件70的形成之后，如圖17(a)所示粘接波長選擇濾光片73被形成的棱鏡陣列構(gòu)件70即棱鏡陣列構(gòu)件74的第2面、波長選擇濾光片73沒有被形成的棱鏡陣列構(gòu)件70即棱鏡陣列構(gòu)件75的第2面并做成塊陣列構(gòu)件76而準備好了2個這樣的塊陣列構(gòu)件76。這2個塊陣列構(gòu)件76分別構(gòu)成光學塊10的前方側(cè)部分以及后方側(cè)部分。

接著，如圖17(b)所示粘結(jié)2個塊陣列構(gòu)件76彼此。再有，如圖18(a)、(b)所示關(guān)于被粘結(jié)的塊陣列構(gòu)件76，如由切割線77進行表示的那樣通過以恰當?shù)某叽缜懈畛鰤K構(gòu)件，從而獲得由入射側(cè)塊30、第1濾光塊35、第2濾光塊40以及出射側(cè)塊45構(gòu)成的光學塊10、第1以及第2波長選擇濾光片23,24被一體化的光學元件1A。

還有，在本構(gòu)成例中表示了將塊陣列切割成單一的塊并做成光學元件1A的構(gòu)成，但是并限定于這樣的構(gòu)成，如圖18(a)所示也可以就這樣以塊陣列的狀態(tài)做成作為光學元件陣列1B而起作用的作為光學元件的構(gòu)成。就如此塊陣列形狀的光學元件而言，與塊形狀的光學元件相比較成為平板形狀，節(jié)省空間是可能的。

接著，就上述實施方式以及構(gòu)成例所涉及的光學元件1A的功能和用途作進一步如下說明。就使用了被非平行地設(shè)置于光學塊10內(nèi)部的第1以及第2波長選擇濾光片23,24的上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件1A而言，是利用相關(guān)于圖7～圖11已在上文敘述過的光學特性從而就能夠?qū)ο蠊獾耐高^條件作各種各樣的控制。

例如，就圖7所表示的光透過波長特性而言，在光學塊10上的光透過軸Ax與對象光的光入射軸的相對角度為θ＝0°附近，特定波長λ＝532nm的光成分的透過率變高。為此，在以單體來使用該光學元件1A的情況下，能夠作為使特定的波長區(qū)域且特定的入射角度的光成分選擇性地透過并將其他波長區(qū)域以及其他入射角度的光成分排除在外的光學濾光片來性行使其功能。

如果使用這樣的光學元件1A的話則例如從憑靠散射光源的對象光簡便地切割出接近于單色且定向性高的光線是可能的。就這樣從擴散光切割出具有定向性的單色光線的技術(shù)能夠被期待廣泛應(yīng)用的有例如由復(fù)雜的機構(gòu)構(gòu)成的分光計的結(jié)構(gòu)的簡化、二維分光計的實現(xiàn)、簡易單色光源的實現(xiàn)、或者不使用復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)就切割出平行光(collimated light)從而實現(xiàn)焦點深度深的攝像的構(gòu)成等。另外，以上所述的光學元件1A是一種使用了玻璃塊等光學塊10的固體結(jié)構(gòu)體，對于振動多的環(huán)境例如在野外的使用等來說還能夠確保可靠性。

如此的光學元件1A能夠作為在對象光當中切割出特定波長區(qū)域的光成分的帶通濾光片來進行利用。在此，在現(xiàn)有的帶通濾光片上具有電介質(zhì)多層膜濾光片以及吸收型濾光片(所謂有色玻璃濾光片)2種濾光片。吸收型濾光片不依存于對象光的入射角度就可使特定波長帶的光透過。然而，就如此吸收型濾光片而言，透過波長帶的半值高度窄的濾光片的實現(xiàn)是困難的，透過后的光持有一定程度寬度的波長成分。

另外，電介質(zhì)多層膜濾光片其透過波長帶的設(shè)計自由度高，另外，縮窄透過波長帶的半值高度也是可能的，但是透過帶的波長區(qū)域依存于對象光的入射到濾光片的入射角度進行變化。為此，在由電介質(zhì)多層膜濾光片來過濾對象光的情況下，透過后的光的波長成分由擴散光的入射角度而會變得有所不同。相對于此，就組合被非平行地配置的2個波長選擇濾光片23,24來進行使用的上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件1A而言，既保持透過波長帶的半值高度等的設(shè)計自由度又切割出僅特定波長以及入射角度的光成分是可能的。

另外，光學元件1A能夠作為在對象光當中切割出特定入射條件(例如特定的入射角度范圍)的光成分的縫隙(aperture)來進行利用。就現(xiàn)有的縫隙(aperture)而言，切割出具有定向性的光是可能的，但是例如由于散射光源位置與縫隙位置相近等的配置關(guān)系或者縫隙直徑的大小等而在切割為可能的角度成分以及光量等等方面會有限制。特別是因為縫隙遮擋擴散光的大部分并且只用通過開口部分的光線，所以光利用效率低下。相對于此，就上述構(gòu)成的光學元件1A而言，因為元件的有效直徑以及有效面積就這樣作為開口而起作用，所以與現(xiàn)有的縫隙相比較相對能夠提高光利用效率。

圖19(a)～(d)是就光學元件1A的作為縫隙的使用方式的例子進行表示的示意圖。在圖19(a)所表示的構(gòu)成例中，由光學元件1A從包含多波長光成分的散射光即對象光Lin中持有定向性地取出特定波長區(qū)域的光Lout。另外，在圖19(b)所表示的構(gòu)成例中，相對于提供具有角度擴展的對象光Lin的LD等光源80設(shè)置光學元件1A并取出僅狹窄角度范圍的光Lout。

在圖19(c)所表示的構(gòu)成例中，相對于顯示裝置81以各個光學元件對應(yīng)于顯示裝置81上的像素的形式配置多個光學元件被排列成陣列狀的光學元件陣列1B，從而實現(xiàn)在表示上持有定向性的顯示。另外，在圖19(d)所表示的構(gòu)成例中，相對于光電二極管等光檢測器82設(shè)置光學元件1A，由光學元件1A來對散射光等對象光Lin實施濾光，由光檢測器82只檢測特定的入射角度的光Lout。

在此，關(guān)于光學元件1A的尺寸，例如在圖3所表示的立體結(jié)構(gòu)中，x軸方向的寬度為30mm，y軸方向的寬度為30mm，z軸方向的寬度為20mm。如此光學元件作為一般的光學部件編入到各種光學系統(tǒng)是可能的。還有，關(guān)于光學元件的尺寸等的元件構(gòu)成條件，對應(yīng)于其具體的用途等也可以不限于上述內(nèi)容來做適當設(shè)定。

本發(fā)明所涉及的光學元件并不是限定于以上所述的實施方式以及構(gòu)成例的光學元件，只要不脫離本發(fā)明的宗旨各種各樣的變形都是可能的。例如，關(guān)于構(gòu)成光學元件的第1以及第2波長選擇濾光片所涉及的光透過波長特性以及取決于該第1以及第2波長選擇濾光片的光學元件的功能等并不限定于以上所述的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))，具體地來說可以使用各種各樣的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))。

本發(fā)明所涉及的光學元件的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))為具備：(1)光學塊(optical block)，透過條件控制的對象光沿著光透過軸的方向透過；(2)第1波長選擇濾光片，由在光學塊的內(nèi)部被設(shè)置于以法線相對于光透過軸成角度α的形式進行設(shè)定的第1濾光面的干涉濾光片構(gòu)成；(3)第2波長選擇濾光片，由被設(shè)置于相對于第1波長選擇濾光片位于光透過軸的后方側(cè)并在光學塊的內(nèi)部法線以相對于光透過軸成角度α而非平行且傾斜方向相對于第1濾光面以逆方向成角度2α的形式進行設(shè)定的第2濾光面的干涉濾光片構(gòu)成；(4)光學塊是從光透過軸的前方側(cè)按順序組合入射側(cè)塊、第1濾光塊、第2濾光塊、以及出射側(cè)塊的4個塊來構(gòu)成的，這4個塊分別是以具有互相相對的第1面以及第2面并且以第2面的法線相對于光透過軸成角度α的形式由相同材料形成的相同形狀的塊，(5)入射側(cè)塊的第1面成為光入射面，入射側(cè)塊的第2面與第1濾光塊的第2面相連接，第1濾光塊的第1面與第2濾光塊的第1面相連接，第2濾光塊的第2面與出射側(cè)塊的第2面相連接，出射側(cè)塊的第1面成為光出射面，(6)第1波長選擇濾光片被形成于第1濾光塊的第2面上或者入射側(cè)塊的第2面上，第2波長選擇濾光片被形成于第2濾光塊的第2面上或者出射側(cè)塊的第2面上。

在上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件中，入射側(cè)塊、第1濾光塊、第2濾光塊以及出射側(cè)塊的第1面優(yōu)選以相對于光透過軸成為垂直的平面的形式被形成。在此情況下，對應(yīng)于入射側(cè)塊第1面的光入射面以及對應(yīng)于出射側(cè)塊第1面的光出射面無論哪一個都相對于光透過軸成為垂直的平面。就如此構(gòu)成而言，例如不在光入射面進行折射，并且能夠使對象光入射到光學塊的內(nèi)部。

另外，關(guān)于第1以及第2波長選擇濾光片，光學元件能夠做成的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))是第1波長選擇濾光片以及第2波長選擇濾光片為具有相同波長選擇特性的帶通濾光片。就這樣通過將相同特性的帶通濾光片設(shè)定為第1以及第2波長選擇濾光片，從而就能夠適宜而且容易地構(gòu)成光學元件。另外，作為第1以及第2波長選擇濾光片也可以使用具有互相不同的波長選擇特性的干涉濾光片。另外，作為干涉濾光片除了帶通濾光片之外還可以使用例如短通濾光片、長通濾光片等。

另外，光學元件也可以被做成構(gòu)成(結(jié)構(gòu))為相對于規(guī)定波長對象光的反射防止膜被形成于光學塊上的光入射面即入射側(cè)塊的第1面以及光出射面即出射側(cè)塊的第1面當中的至少一方。還有，還可以做成構(gòu)成(結(jié)構(gòu))是對于如此的反射防止膜來說如果不需要的話則可不設(shè)置。

上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))的光學元件例如也可以被做成的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))是作為使在對象光當中規(guī)定的入射條件的光成分選擇性地透過的縫隙(aperture)而起作用。另外，光學元件也可以被做成的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))是作為擇性地使在對象光當中規(guī)定的波長區(qū)域的光成分透過的帶通濾光片而起作用?；蛘?，光學元件也可以被做成的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))是作為光學快門而起作用，所述光學快門通過變更在第1以及第2波長選擇濾光片被一體設(shè)置的光學塊上的光透過軸與相對于光學塊的對象光的光入射軸的相對角度從而作為在光學塊上的對象光的透過條件來切換透過的ON/OFF。

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明作為耐環(huán)境性等可靠性高另外能夠以簡單的構(gòu)成(結(jié)構(gòu))控制對象光的透過條件的光學元件來進行利用是可能的。

符號說明

1A.光學元件

10.光學塊

11.光入射面

12.光出射面

13.第1濾光面

14.第2濾光面

21、22.反射防止膜

23.第1波長選擇濾光片

24.第2波長選擇濾光片

Ax.光透過軸

1B.光學元件陣列

30.入射側(cè)塊

31.第1面

32.第2面

35.第1濾光塊

36.第1面

37.第2面

40.第2濾光塊

41.第1面

42.第2面

45.出射側(cè)塊

46.第1面

47.第2面

50.導光光學系統(tǒng)

52.控制裝置

53.顯示裝置

54.輸入裝置

56.塊驅(qū)動裝置

57.光學系統(tǒng)驅(qū)動裝置

60、64、65.棱鏡構(gòu)件

61.第1面

62.第2面

63.波長選擇濾光片

66.塊構(gòu)件

67.切割線

70、74、75.棱鏡陣列構(gòu)件

71.第1面

72.第2面

73.波長選擇濾光片

76.塊陣列構(gòu)件

77.切割線