JP6585530B2 - 光学モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光学モジュールに関するものである。

特許文献１には、波長変換レーザ装置に関する技術が記載されている。この波長変換レーザ装置は、複数の波長成分を含む光線を出射する光源と、該光線を波長成分毎に分岐する分岐素子と、分岐後の各波長成分を変調する光変調器と、変調後の各波長成分を合波する合波素子とを備えている。

特許文献２には、非線形顕微鏡に関する技術が記載されている。この非線形顕微鏡は、光源と、ダイクロイックミラーと、２つの空間光位相変調素子とを備える。光源は、観察対象物中の特定種類の分子に非線形光学過程による特定波長の光を生起させるためのレーザ光を生成する。ダイクロイックミラーは、レーザ光に含まれる２つの波長成分を分離する。各空間光位相変調素子は、各波長成分の変調を行う。これらの波長成分は変調後に再び合波され、集光手段を介して観察対象物に照射される。

特開２０１５−８７７２９号公報 特開２０１２−４７６３２号公報

近年、光照射装置において様々な形態の照射光を実現するために、光変調器を用いて照射光の強度分布や位相分布を変調する技術が研究されている。このような技術においては、例えば波長選択フィルタや偏光分離素子といった種々の光学素子と複数の光変調器とを組み合わせることにより、照射光の形態を更に多様にできる。

しかしながら、そのような光学系を実現するためには、所望の変調形態に応じて光学素子を適宜選択し、必要な光路設計を行って各光学素子及び各光変調器を精度良く配置する作業が必要となる。そのような作業には熟練が求められ、作業者に負担となる。また、変調形態を変更したい場合には、光路設計を再度行い、各光学素子及び各光変調器を改めて配置し直す必要があり、そのような作業も多大な負担となる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、多様な変調形態を簡便に実現することが可能な光学モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明による光学モジュールは、入力された光を変調して出力する光学モジュールであって、第１ベクトルの正方向に順に並ぶ第１及び第２の光学素子と、第１及び第２の光学素子に対し第１ベクトルと交差する第２ベクトルの正方向に位置するとともに第１ベクトルの正方向に順に並ぶ第３及び第４の光学素子と、第２の光学素子から第１ベクトルの正方向及び第２ベクトルの負方向のうち一の方向に順に並ぶ第１の偏光制御素子及び第１の反射型光変調器と、第３の光学素子から第１ベクトルの負方向及び第２ベクトルの正方向のうち一の方向に順に並ぶ第２の偏光制御素子及び第２の反射型光変調器と、第１及び第２の光学素子と、第３及び第４の光学素子とを、第１ベクトルに沿った方向に相対的に移動させるスライド機構と、を備える。第１の光学素子は、第１の光を透過して第１の光とは波長が異なる第２の光を反射する第１の波長選択面を有する。第１の波長選択面は、第１ベクトル及び第２ベクトルのうち一方の正方向に沿って入射した第２の光を、第１ベクトル及び第２ベクトルのうち他方の正方向へ反射し得る角度で設けられている。第２の光学素子は、第１ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を第１の偏光制御素子へ向けて出射するとともに、第１の反射型光変調器から第１の偏光制御素子を介して戻った光の少なくとも一部を第２ベクトルの正方向へ出射する。第３の光学素子は、第２ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を第２の偏光制御素子へ向けて出射するとともに、第２の反射型光変調器から第２の偏光制御素子を介して戻った光の少なくとも一部を第１ベクトルの正方向へ出射する。第４の光学素子は、第１の光及び第２の光のうち一方の光を反射し他方の光を透過する第２の波長選択面を有する。第２の波長選択面は、第１ベクトル及び第２ベクトルのうち一方の正方向に沿って入射した一方の光を、第１ベクトル及び第２ベクトルのうち他方の正方向へ反射し得る角度で設けられている。

上記の光学モジュールによれば、スライド機構を用いて第１及び第２の光学素子と第３及び第４の光学素子との相対位置関係を変更することにより、幾つかの光路形態の中から所望の形態を容易に選択することができる。従って、後述する実施形態に示されるように、多様な変調形態を簡便に実現することができる。

上記の光学モジュールにおいて、第１及び第２の波長選択面の少なくとも一方は波長選択フィルタ若しくはダイクロイックミラーであってもよい。これにより、第１の光を反射し第２の光を透過する第１の波長選択面、及び／又は第１の光及び第２の光のうち一方の光を反射し他方の光を透過する第２の波長選択面を好適に実現できる。

上記の光学モジュールにおいて、第２及び第３の光学素子の少なくとも一方は偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーであってもよい。これにより、入射光の少なくとも一部を偏光制御素子へ向けて透過するとともに、反射型光変調器から偏光制御素子を介して戻った光の少なくとも一部を反射する光学素子を好適に実現することができる。

上記の光学モジュールにおいて、第２の光学素子に対し、第１ベクトルの正方向及び第２ベクトルの負方向のうち他方向に設けられた第１の遮光部と、第３の光学素子に対し、第１ベクトルの負方向及び第２ベクトルの正方向のうち他方向に設けられた第２の遮光部と、の少なくとも一方を更に備えてもよい。光学モジュールが第１の遮光部を備えることにより、第２の光学素子から第１ベクトルの正方向または第２ベクトルの負方向へ出射する迷光及び変調されずに戻る光を低減することができる。また、光学モジュールが第２の遮光部を備えることにより、第３の光学素子から第１ベクトルの負方向または第２ベクトルの正方向へ出射する迷光及び変調されずに戻る光を低減することができる。

上記の光学モジュールにおいて、第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方は、偏光板、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子の何れかであってもよい。これにより、多様な変調形態が可能となる。

上記の光学モジュールにおいて、第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方は着脱可能であってもよい。これにより、更に多様な変調形態が可能となる。

上記の光学モジュールは、第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方を、光軸周りに回転可能とするための機構を更に備えてもよい。これにより、更に多様な変調形態が可能となる。

上記の光学モジュールにおいて、第１及び第２の反射型光変調器の少なくとも一方は空間光変調器若しくは電気光学変調器であってもよい。これにより、光変調器を小型に構成でき、光学モジュール全体を小型化することができる。

上記の光学モジュールは、第１及び第２の反射型光変調器の少なくとも一方を、光軸周りに回転可能とするための機構を更に備えてもよい。これにより、更に多様な変調形態が可能となる。

本発明に係る光学モジュールによれば、多様な変調形態を簡便に実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る光学モジュールの構成を示す平面図である。 第１及び第２の光学素子それぞれが第３及び第４の光学素子それぞれと光結合された形態（第１形態）を示す。 第２の光学素子が第３の光学素子と光結合された形態（第２形態）を示す。 第１の光学素子が第４の光学素子と光結合された形態（第３形態）を示す。 光学モジュールによる作用を表す図であって、第２及び第３の光学素子が偏光ビームスプリッタである場合を示す。（ａ）は強度変調、（ｂ）は位相変調に関する作用をそれぞれ示す。 光学モジュールによる別の作用を表す図であって、第２及び第３の光学素子がハーフミラーである場合を示す。（ａ）は強度変調、（ｂ）は位相変調、（ｃ）は偏光変調に関する作用をそれぞれ示す。 変調機能と各光学素子（偏光制御素子及び光変調器）との関係をまとめた図表であって、第２及び第３の光学素子が偏光ビームスプリッタである場合を表す。 変調機能と各光学素子（偏光制御素子及び光変調器）との関係をまとめた図表であって、第２及び第３の光学素子がハーフミラーである場合を表す。 光学モジュールの形態毎の変調機能の分類をまとめた図表である。（ａ）は第１形態、（ｂ）は第２形態、（ｃ）は第３形態の場合をそれぞれ示す。 光学モジュールの第１形態を示す平面図である。 Ｙ軸ベクトルの方向から見た光学モジュールの側面図である。 Ｘ軸ベクトルの方向から見た光学モジュールの側面図である。 光学モジュールの第２形態を示す平面図である。 光学モジュールの第３形態を示す平面図である。 第１及び第４の光学素子の具体的な構成例を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は部分拡大図である。 誘電体多層膜の波長選択特性の例を示すグラフである。（ａ）はロングパスフィルタ、（ｂ）はショートパスフィルタの特性をそれぞれ示す。 固定治具の構成を示す図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図をそれぞれ示す。 （ａ）（ｂ）偏光制御素子を固定治具の凹部に挿入する様子を示す。 回転ホルダの構成を示す図である。（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。 第１変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第１形態を示す。 第１変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第２形態を示す。 第１変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第３形態を示す。 第２変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第１形態を示す。 第２変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第２形態を示す。 第２変形例に係る光学モジュールの構成を示す平面図であって、第３形態を示す。 （ａ）拡張構造において想定される４行６列のマトリックスを示す図である。（ｂ）拡張構造の一例を示す図である。 （ａ）（ｂ）拡張構造の一例を示す図である。 （ａ）（ｂ）拡張構造の一例を示す図である。 図２６〜図２８に示された拡張構造を具体的に実現するための構成例を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）全反射ミラー及び波長選択フィルタをミラーホルダ上に搭載する際の位置決め構造を示す側断面図である。 拡張構造を示す平面図である。 拡張構造を示す平面図である。 拡張構造を示す平面図である。 拡張構造を示す平面図である。 拡張構造を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光学モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学モジュール１Ａの構成を示す平面図である。なお、図１には、互いに交差する（一例では直交する）Ｘ軸ベクトル（第１ベクトル）及びＹ軸ベクトル（第２ベクトル）からなる座標系が示されている。図１に示されるように、この光学モジュール１Ａは、第１の光学素子１１、第２の光学素子１２、第３の光学素子１３、及び第４の光学素子１４を備えている。更に、この光学モジュール１Ａは、第１の偏光制御素子２１、第１の光変調器３１、第２の偏光制御素子２２、第２の光変調器３２、第１の遮光部４１、及び第２の遮光部４２を備えている。

光学素子１１，１４は、キューブ型のプリズムであって、波長選択面１１ａ（第１の波長選択面）、波長選択面１４ａ（第２の波長選択面）をそれぞれ有する。波長選択面１１ａ，１４ａの少なくとも一方（例えば双方）は、誘電体多層膜によって構成される波長選択フィルタ若しくはダイクロイックミラーである。波長選択面１１ａは、第１の光を透過するとともに、第１の光とは波長が異なる第２の光を反射する。例えば、波長選択面１１ａは、Ｘ軸ベクトル若しくはＹ軸ベクトルの正方向に沿って同軸で入射した互いに波長が異なる第１及び第２の光を、Ｘ軸ベクトル及びＹ軸ベクトルの各正方向へそれぞれ反射及び透過することにより、これらの光を分岐する。波長選択面１４ａは、互いに波長が異なる第１の光及び第２の光のうち一方の光を反射し他方の光を透過する。例えば、波長選択面１４ａは、Ｙ軸ベクトルの正方向に沿って入射した第１の光と、Ｘ軸ベクトルの正方向に沿って入射した第２の光とを合波する。

光学素子１１，１４の平面形状は正方形であり、その対角線上に波長選択面１１ａ，１４ａが設けられている。波長選択面１１ａ，１４ａは、Ｘ軸ベクトル及びＹ軸ベクトルのうち一方の正方向に沿って入射した光を、Ｘ軸ベクトル及びＹ軸ベクトルのうち他方の正方向へ反射し得る角度で設けられている。すなわち、波長選択面１１ａ，１４ａは、Ｘ軸ベクトル及びＹ軸ベクトルに対して傾斜しており、これらのベクトルが互いに直交する場合、Ｘ軸ベクトルに対する波長選択面１１ａ，１４ａの成す角は例えば反時計回りに４５°である。

光学素子１２，１３は、キューブ型のプリズムであって、反射面１２ａ，１３ａをそれぞれ有する。光学素子１２は、Ｘ軸ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を透過するとともに、光変調器３１から偏光制御素子２１を介して戻った光の少なくとも一部をＹ軸ベクトルの正方向へ反射する。光学素子１３は、Ｙ軸ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を偏光制御素子２２へ向けて透過するとともに、光変調器３２から偏光制御素子２２を介して戻った光の少なくとも一部をＸ軸ベクトルの正方向へ反射する。光学素子１２，１３の少なくとも一方（例えば双方）は、偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーである。一実施例では、光学素子１２，１３の双方が偏光ビームスプリッタである。また、別の実施例では、光学素子１２，１３の双方がハーフミラーである。

偏光制御素子２１，２２の少なくとも一方（例えば双方）は、偏光板（偏光子）、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子（バリアブル・ローテータ）の何れかである。一実施例では、偏光制御素子２１，２２の双方が偏光板である。別の実施例では、偏光制御素子２１，２２の双方が波長板（例えばλ／２板或いはλ／４板）である。更に別の実施例では、偏光制御素子２１，２２の双方がファラデー回転子である。偏光制御素子２１，２２の少なくとも一方（例えば双方）は、着脱可能である。すなわち、偏光制御素子２１は、光学素子１２と光変調器３１との間から取り外されることができる。偏光制御素子２２は、光学素子１３と光変調器３２との間から取り外されることができる。更に、偏光制御素子２１，２２の少なくとも一方（例えば双方）は、光軸周りに回転可能な機構を有する。すなわち、偏光制御素子２１はＸ軸ベクトルに沿った光軸回りに回転可能であり、偏光制御素子２２はＹ軸ベクトルに沿った光軸回りに回転可能である。偏光制御素子２１，２２の光軸とは、例えば偏光制御素子２１，２２の光透過領域の中心を通る軸線である。

光変調器３１，３２は、反射型の光変調器である。光変調器３１，３２の少なくとも一方（例えば双方）は、空間光変調器（ＳＬＭ）若しくは電気光学（ＥＯ）変調器である。空間光変調器は、例えば液晶型である。光変調器３１，３２の少なくとも一方（例えば双方）は、光軸周りに回転可能な機構を有する。すなわち、光変調器３１はＸ軸ベクトルに沿った光軸回りに回転可能であり、光変調器３２はＹ軸ベクトルに沿った光軸回りに回転可能である。光変調器３１，３２の光軸とは、例えば光変調器３１，３２の変調面の中心を通る軸線である。

光学素子１１、光学素子１２、偏光制御素子２１、及び光変調器３１は、Ｘ軸ベクトルの正方向に順に並んでおり、この順に光学的に結合（coupling）されている。光学素子１３，１４からなる光学素子群は、光学素子１１，１２からなる光学素子群に対してＹ軸ベクトルの正方向に位置する。更に、光学素子１３，１４は、Ｘ軸ベクトルの正方向に順に並んでおり、互いに光学的に結合されている。偏光制御素子２２及び光変調器３２は、光学素子１３からＹ軸ベクトルの正方向に順に並んでおり、光学素子１３、偏光制御素子２２、及び光変調器３２はこの順に光学的に結合されている。遮光部４１は、光学素子１２に対しＹ軸ベクトルの負方向に設けられ、光学素子１２と光学的に結合されている。遮光部４２は、光学素子１３に対しＸ軸ベクトルの負方向に設けられ、光学素子１３と光学的に結合されている。本実施形態では、遮光部４１，４２は、それぞれ光学素子１２，１３の側面に貼り付けられている。遮光部４１は、光学素子１２の反射面１２ａからＹ軸ベクトルの負方向に進行した光を吸収する。遮光部４２は、光学素子１３の反射面１３ａからＸ軸ベクトルの負方向に進行した光を吸収する。

光学モジュール１Ａは、スライド機構５０を更に備えている。スライド機構５０は、光学素子１１及び１２と、光学素子１３及び１４とを、Ｘ軸ベクトルに沿った方向（正方向及び負方向）に相対的に移動させる。本実施形態のスライド機構５０は、光学素子１１及び１２、偏光制御素子２１、光変調器３１、並びに遮光部４１を含む第１の光学部品群１０Ａと、光学素子１３及び１４、偏光制御素子２２、光変調器３２、並びに遮光部４２を含む第２の光学部品群１０Ｂとを、Ｘ軸ベクトルに沿った方向に相対的に移動させる。一例では、スライド機構５０は、第１の光学部品群１０Ａを第２の光学部品群１０Ｂに対してＸ軸ベクトルに沿った方向に移動させる。或いは、スライド機構５０は、第２の光学部品群１０Ｂを第１の光学部品群１０Ａに対してＸ軸ベクトルに沿った方向に移動させてもよい。または、スライド機構５０は、第１及び第２の光学部品群１０Ａ，１０Ｂの双方を、互いにＸ軸ベクトルに沿った方向に相対移動するように移動させてもよい。

第１の光学部品群１０Ａと第２の光学部品群１０Ｂとの相対位置関係が図１に示される関係であるとき、光学素子１３が光学素子１１に対してＹ軸ベクトルの正方向に位置し、これらが光学的に結合される。更に、光学素子１４が光学素子１２に対してＹ軸ベクトルの正方向に位置し、これらが光学的に結合される。また、第１の光学部品群１０Ａが第２の光学部品群１０Ｂに対してＸ軸ベクトルの負方向に移動すると、光学素子１３が光学素子１２に対してＹ軸ベクトルの正方向に位置することとなり、これらが光学的に結合される。また、第１の光学部品群１０Ａが第２の光学部品群１０Ｂに対してＸ軸ベクトルの正方向に移動すると、光学素子１４が光学素子１１に対してＹ軸ベクトルの正方向に位置することとなり、これらが光学的に結合される。

図２〜図４は、光学モジュール１Ａの動作の一例を示す図である。図２は、スライド機構５０によって光学素子１１及び１２それぞれが光学素子１３及び１４それぞれと光結合された形態（第１形態）を示す。図３は、スライド機構５０によって光学素子１２が光学素子１３と光結合された形態（第２形態）を示す。図４は、スライド機構５０によって光学素子１１が光学素子１４と光結合された形態（第３形態）を示す。なお、図２〜図４において、理解の容易のため光Ｌ１，Ｌ２の光軸を互いにずらしているが、これらの光軸は一致してもよい。また、理解の容易のため光変調器３１，３２の入射光及び反射光の光軸を互いにずらしているが、これらの光軸は実際には一致する。

図２に示される形態では、互いに波長が異なる光Ｌ１と光Ｌ２とが、Ｘ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射する。光Ｌ１は例えば波長７８０ｎｍの赤色光であり、本実施形態における第１の光に相当する。光Ｌ２は例えば波長４８０ｎｍの青色光であり、本実施形態における第２の光に相当する。光Ｌ１は、波長選択面１１ａをＸ軸ベクトルの正方向へ透過し、光学素子１２に入射する。光Ｌ１の少なくとも一部は、反射面１２ａを透過する。このとき、反射面１２ａをＹ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４１に入射して吸収される。続いて、光Ｌ１は、偏光制御素子２１を通過する。このとき、光Ｌ１は偏光制御素子２１による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ１は光変調器３１に達し、光変調器３１によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ１は、偏光制御素子２１による作用を再び受けたのち反射面１２ａに戻り、その少なくとも一部が反射面１２ａにおいてＹ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１４に入射する。光Ｌ１は、波長選択面１４ａをＹ軸ベクトルの正方向へ透過する。

光Ｌ２は、波長選択面１１ａによってＹ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１３に入射する。光Ｌ２の少なくとも一部は、反射面１３ａを透過する。このとき、反射面１３ａをＸ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４２に入射して吸収される。続いて、光Ｌ２は、偏光制御素子２２を通過する。このとき、光Ｌ２は偏光制御素子２２による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ２は光変調器３２に達し、光変調器３２によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ２は、偏光制御素子２２による作用を再び受けたのち反射面１３ａに戻り、その少なくとも一部が反射面１３ａにおいてＸ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１４に入射する。光Ｌ２は、波長選択面１４ａにおいてＹ軸ベクトルの正方向へ反射する。これにより、変調後の光Ｌ１，Ｌ２が互いに合波される。

なお、図２に示された形態では、光Ｌ１，Ｌ２がＸ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射しているが、光Ｌ１，Ｌ２はＹ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射してもよい。その場合、光Ｌ１（この場合、第２の光）は波長選択面１１ａにおいて反射し、光Ｌ２（この場合、第１の光）は波長選択面１１ａを透過するとよい。また、図２に示された形態では、光Ｌ１が波長選択面１４ａを透過し、光Ｌ２が波長選択面１４ａにおいて反射されることによりこれらの光Ｌ１，Ｌ２が合波されているが、光Ｌ１が波長選択面１４ａにおいて反射され、光Ｌ２が波長選択面１４ａを透過することによりこれらの光Ｌ１，Ｌ２が合波されてもよい。

図３に示される形態では、光Ｌ１はＸ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射し、波長選択面１１ａをＸ軸ベクトルの正方向へ透過する。一方、光Ｌ２はＹ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射し、波長選択面１１ａにおいてＸ軸ベクトルの正方向へ反射する。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の進行方向が揃う。これらの光Ｌ１，Ｌ２は、光学素子１２に入射し、それらの少なくとも一部は反射面１２ａを透過する。このとき、反射面１２ａをＹ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４１に入射して吸収される。続いて、光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２１を通過する。このとき、光Ｌ１，Ｌ２は偏光制御素子２１による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ１，Ｌ２は光変調器３１に達し、光変調器３１によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２１による作用を再び受けたのち反射面１２ａに戻り、反射面１２ａにおいてそれらの少なくとも一部がＹ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１３に入射する。

光Ｌ１，Ｌ２の少なくとも一部は、反射面１３ａを透過する。このとき、反射面１３ａをＸ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４２に入射して吸収される。続いて、光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２２を通過する。このとき、光Ｌ１，Ｌ２は偏光制御素子２２による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ１，Ｌ２は光変調器３２に達し、光変調器３２によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２２による作用を再び受けたのち反射面１３ａに戻り、それらの少なくとも一部が反射面１３ａにおいてＸ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１４に入射する。光Ｌ１は、波長選択面１４ａをＸ軸ベクトルの正方向へ透過する。光Ｌ２は、波長選択面１４ａにおいてＹ軸ベクトルの正方向へ反射する。

図４に示される形態では、光Ｌ１はＸ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１１に入射する。光Ｌ１は、波長選択面１１ａをＸ軸ベクトルの正方向へ透過し、光学素子１２に入射する。光Ｌ１の少なくとも一部は、反射面１２ａを透過する。このとき、反射面１２ａをＹ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４１に入射して吸収される。続いて、光Ｌ１は、偏光制御素子２１を通過する。このとき、光Ｌ１は偏光制御素子２１による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ１は光変調器３１に達し、光変調器３１によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ１は、偏光制御素子２１による作用を再び受けたのち反射面１２ａに戻り、その少なくとも一部が反射面１２ａにおいてＹ軸ベクトルの正方向へ反射する。

光Ｌ２は、Ｙ軸ベクトルの正方向に沿って光学素子１３に入射する。光Ｌ２の少なくとも一部は、反射面１３ａを透過する。このとき、反射面１３ａをＸ軸ベクトル負方向へ反射した一部の光は、遮光部４２に入射して吸収される。続いて、光Ｌ２は、偏光制御素子２２を通過する。このとき、光Ｌ２は偏光制御素子２２による作用（偏光面の選択、回転など）を受ける。その後、光Ｌ２は光変調器３２に達し、光変調器３２によって位相などの変調を受ける。変調後の光Ｌ２は、偏光制御素子２２による作用を再び受けたのち反射面１３ａに戻り、その少なくとも一部が反射面１３ａにおいてＸ軸ベクトルの正方向へ反射し、光学素子１４に入射する。光Ｌ２は、波長選択面１４ａにおいてＹ軸ベクトルの正方向へ反射する。

図５は、本実施形態の光学モジュール１Ａによる作用を表す図であって、光学素子１２，１３が偏光ビームスプリッタである場合を示す。図５（ａ）は強度変調、図５（ｂ）は位相変調に関する作用をそれぞれ示す。偏光ビームスプリッタを利用する場合、ハーフミラーのように光が通過するごとに光強度が半減することがないので、ハーフミラーを利用する場合と比較して、光利用効率を高めることができる。

図５（ａ）に示されるように、強度変調においては偏光制御素子２１，２２は不要なので取り外される。従って、偏光ビームスプリッタである光学素子１２，１３を透過した直線偏光（偏光角：０°、図中の矢印Ａ１）の光Ｌ１，Ｌ２は、光変調器３１，３２に直接入射する。ここで、光変調器３１，３２は偏光依存性を有しており、所定の偏光方向Ａ２の光のみを変調するものとする。そして、偏光方向Ａ２を、光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向Ａ１に対して例えば４５°傾ける。このとき、光Ｌ１，Ｌ２のうち偏光方向Ａ２の成分だけが変調され、偏光方向Ａ２と直交する偏光方向Ａ３の成分は変調されない。従って、例えば偏光方向Ａ２の成分にのみ時間遅れを与えると、偏光方向Ａ２，Ａ３の各成分の間に時間差Δが生じる（リターデーション効果）。なお、この時間差Δは、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖに依存する。そして、これらの偏光成分が、偏光ビームスプリッタである光学素子１２，１３において反射すると、偏光方向Ａ１に対して直交する偏光方向Ａ４を有する直線偏光の光Ｌ１，Ｌ２が得られる。この光Ｌ１，Ｌ２の光強度Ｉｎは、Ｉｎ＝ｓｉｎ（Δ＋π／４）として表され、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖを変化させることにより、光強度Ｉｎを任意の大きさに制御することができる。

また、図５（ｂ）に示される位相変調においては、偏光制御素子２１，２２として偏光板を用いる。従って、偏光ビームスプリッタである光学素子１２，１３を透過した光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向Ａ１のうち、偏光板である偏光制御素子２１，２２の偏光方向Ａ５に沿った成分のみが抽出される。偏光制御素子２１，２２の偏光方向Ａ５は、偏光方向Ａ１に対して例えば４５°を成す。そして、偏光方向Ａ５を有する光Ｌ１，Ｌ２が、光変調器３１，３２に入射する。ここで、偏光依存性を有する光変調器３１，３２の偏光方向を例えば偏光方向Ａ５と同じ角度に設定すると、リターデーション効果は生じず、ほぼ全ての光Ｌ１，Ｌ２の位相のみが光変調器３１，３２によって変調される。その際、光Ｌ１，Ｌ２に時間遅れΔを与える。この時間遅れΔは、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖに依存する。その後、光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２１，２２を通過し、光学素子１２，１３に戻る。偏光ビームスプリッタである光学素子１２，１３では、最初の光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向Ａ１に対して直交する偏光方向Ａ４の成分だけが反射する。このときの光Ｌ１，Ｌ２の位相は時間遅れΔと一致するので、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖを変化させることにより、任意の位相に制御することができる。

なお、この例では、光学素子１２，１３の偏光フィルタ効果によって、光Ｌ１，Ｌ２の光強度は半減する。これに対し、偏光制御素子２１，２２として、偏光板に代えてファラデー回転子を使用し、光変調器３１，３２の偏光方向を偏光方向Ａ１と同じ角度に設定すると、偏光方向の回転によって、光学素子１２，１３における光強度の減衰を抑えることができる。

またこの例では、光変調器３１，３２として偏光無依存性のものを用いた場合、リターデーション効果は発生しないが、λ／４板の偏光方向を偏光方向Ａ１に対して４５度に設定し、光変調器３１，３２に円偏光の光を入射することにより、位相変調を行うことができる。

図６は、本実施形態の光学モジュール１Ａによる別の作用を表す図であって、光学素子１２，１３がハーフミラーである場合を示す。図６（ａ）は強度変調、図６（ｂ）は位相変調、図６（ｃ）は偏光変調に関する作用をそれぞれ示す。なお、ハーフミラーは偏光ビームスプリッタと異なり偏光フィルタ効果を有しない。従って、光変調器３１，３２の回転角に制限はなく、光変調器３１，３２と偏光制御素子２１，２２との成す角のみを考慮すればよい。

図６（ａ）に示される強度変調においては、偏光制御素子２１，２２として偏光板を用いる。従って、ハーフミラーである光学素子１２，１３を透過した光Ｌ１，Ｌ２の任意の偏光方向Ａ７のうち、偏光板である偏光制御素子２１，２２の偏光方向Ａ８に沿った成分のみが抽出される。偏光制御素子２１，２２の偏光方向Ａ８は、偏光方向Ａ７に対して例えば４５°を成す。そして、偏光方向Ａ８を有する光Ｌ１，Ｌ２が、光変調器３１，３２に入射する。ここで、偏光依存性を有する光変調器３１，３２の偏光方向を例えば偏光方向Ａ７と同じ角度に設定すると、偏光方向Ａ７の成分だけが変調され、偏光方向Ａ７と直交する偏光方向Ａ９の成分は変調されない。従って、例えば偏光方向Ａ７の成分にのみ時間遅れを与えると、偏光方向Ａ７，Ａ９の各成分の間に時間差Δが生じる。この時間差Δは、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖに依存する。その後、偏光方向Ａ７，Ａ９の各成分は、偏光制御素子２１，２２を通過する際に、その時間差Δに応じた光強度に調整される。すなわち、光Ｌ１，Ｌ２の光強度Ｉｎは、Ｉｎ＝ｓｉｎ（Δ＋π／４）として表され、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖを変化させることにより、光強度Ｉｎを任意の大きさに制御することができる。

また、図６（ｂ）に示される位相変調においては、偏光制御素子２１，２２として偏光板を用いるが、偏光制御素子２１，２２の偏光方向は、ハーフミラーである光学素子１２，１３を透過した光Ｌ１，Ｌ２の任意の偏光方向Ａ７と一致するように設定される。従って、偏光方向Ａ７を有する光Ｌ１，Ｌ２が、光変調器３１，３２に入射する。ここで、偏光依存性を有する光変調器３１，３２の偏光方向を例えば偏光方向Ａ７と同じ角度に設定すると、ほぼ全ての光Ｌ１，Ｌ２が光変調器３１，３２によって変調される。その際、光Ｌ１，Ｌ２に時間遅れΔを与える。この時間遅れΔは、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖに依存する。その後、光Ｌ１，Ｌ２は、偏光制御素子２１，２２を通過し、光学素子１２，１３において反射する。なお、このときの光Ｌ１，Ｌ２の位相は時間遅れΔと一致するので、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖを変化させることにより、任意の位相に制御することができる。

また、図６（ｃ）に示される偏光変調においては、偏光制御素子２１，２２としてλ／４板を用いる。従って、ハーフミラーである光学素子１２，１３を透過した光Ｌ１，Ｌ２が偏光制御素子２１，２２を通過すると、偏光方向Ａ７の成分と、偏光方向Ａ７と直交する偏光方向Ａ９の成分との間に時間差λ／４が生じる。そして、偏光依存性を有する光変調器３１，３２の所定の偏光方向を例えば偏光方向Ａ７と同じ角度に設定すると、リターデーション効果のみが得られる。すなわち、偏光方向Ａ７の成分だけが変調され、偏光方向Ａ９の成分は変調されない。従って、例えば偏光方向Ａ７の成分にのみ時間遅れを与えると、偏光方向Ａ７，Ａ９の各成分の間に時間差（Δ＋λ／４）が生じる。なお、この時間差Δは、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖに依存する。その後、偏光方向Ａ７，Ａ９の各成分の間の時間差は、λ／４板である偏光制御素子２１，２２において再びλ／４増加し、（Δ＋λ／２）となる。これらの偏光成分が光学素子１２，１３を経ると、Δの値に応じて、以下に示される偏光状態の光Ｌ１，Ｌ２が得られる。
・Δ＝λ／２のとき：直線偏光
・Δ＝λ／４のとき：円偏光
・Δが上記以外のとき：楕円偏光
すなわち、光変調器３１，３２に与えられる電圧ｖを変化させることにより、任意の偏光状態に制御することができる。

なお、図５及び図６に示された形態は、強度変調、位相変調、及び偏光変調の一例に過ぎず、他にも様々な形態が可能である。図７及び図８は、変調機能と各光学素子（偏光制御素子２１，２２及び光変調器３１，３２）との関係をまとめた図表である。図７は光学素子１２，１３が偏光ビームスプリッタである場合（図５を参照）を表し、図８は光学素子１２，１３がハーフミラーである場合（図６を参照）を表す。図７及び図８において、「ＮＵＬＬ」は当該素子が配置されないことを表し、数値は当該素子の偏光方向の角度（単位：度）を表す。「Ｘ」は入射光の偏光方向の角度を表し、「Ｙ」は偏光方向の角度が任意であることを表す。

光学素子１２，１３が偏光ビームスプリッタである場合について述べる。図７に示されるように、強度変調においては、少なくとも１つの形態が考えられる。すなわち、偏光制御素子２１，２２としては偏光板、１／４板、及びファラデー回転子、可変偏光回転子のいずれも配置されない。光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えば４５°である。また、位相変調においては、少なくとも３つの形態（１）〜（３）が考えられる。すなわち、（１）偏光制御素子２１，２２として偏光板が用いられ、偏光方向の角度は例えば４５°である。そして、光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えば４５°である。（２）偏光制御素子２１，２２としてファラデー回転子が用いられ、偏光方向の角度は任意である。そして、光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えば０°である。（３）偏光制御素子２１，２２としてλ／４板が用いられ、偏光方向の角度は例えば４５°である。そして、光変調器３１，３２は等方性（偏光無依存性）のものが用いられる。

次に、光学素子１２，１３がハーフミラーである場合について述べる。図８に示されるように、強度変調においては、少なくとも１つの形態が考えられる。すなわち、偏光制御素子２１，２２としては偏光板が用いられ、その偏光方向の角度は例えば（４５＋Ｘ）°である。そして、光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えばＸ°である。また、位相変調においては、少なくとも２つの形態（４）及び（５）が考えられる。すなわち、（４）偏光制御素子２１，２２として偏光板が用いられ、偏光方向の角度は例えばＸ°である。そして、光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えばＸ°である。（５）偏光制御素子２１，２２としてλ／４板が用いられ、偏光方向の角度は例えば４５°である。そして、光変調器３１，３２には等方性（偏光無依存性）のものが用いられる。また、偏光変調においては、少なくとも１つの形態が考えられる。すなわち、偏光制御素子２１，２２としてはλ／４板が用いられ、その偏光方向の角度は例えば（４５＋Ｘ）°である。そして、光変調器３１，３２には一軸性（偏光依存性）のものが用いられ、その偏光方向の角度は例えばＸ°である。

図９は、光学モジュール１Ａの形態毎の変調機能の分類をまとめた図表である。図９（ａ）は図２に示された第１形態の場合を示し、図９（ｂ）は図３に示された第２形態の場合を示し、図９（ｃ）は図４に示された第３形態の場合を示す。また、図中のＩｎは強度変調、Ｐｈは位相変調、Ｐｌは偏光変調を指す。◎は光変調器３１，３２としてＥＯ変調器及びＳＬＭのいずれを用いても実現可能であることを示し、○は光変調器３１，３２としてＥＯ変調器を用いて実現可能であることを示し、×は光変調器３１，３２としてＥＯ変調器及びＳＬＭのいずれを用いても実現できないことを示す。

図９（ａ）に示されるように、第１形態では、光変調器３１，３２それぞれにおいて強度変調または位相変調を行う場合に、ＥＯ変調器を用いる形態と、ＳＬＭを用いる形態との双方が存在する。また、光変調器３１，３２の少なくとも一方において偏光変調を行う場合には、ＥＯ変調器を用いる形態のみ許容される。従って、第１形態には、ＥＯ変調器を用いる９パターンの形態と、ＳＬＭを用いる４パターンの形態とが含まれる。

また、図９（ｂ）に示されるように、第２形態では、光変調器３１，３２の双方において強度変調を行う場合、光変調器３１，３２の双方において位相変調を行う場合、並びに、光変調器３１において強度変調を行い光変調器３２において位相変調を行う場合に、ＥＯ変調器を用いる形態と、ＳＬＭを用いる形態との双方が存在する。また、光変調器３１において偏光変調を行い、光変調器３２において強度変調若しくは位相変調を行う場合には、ＥＯ変調器を用いる形態のみ許容される。従って、第２形態には、ＥＯ変調器を用いる５パターンの形態と、ＳＬＭを用いる３パターンの形態とが含まれる。

また、図９（ｃ）に示されるように、第３形態では、光変調器３１，３２の双方において強度変調または位相変調を行う場合に、ＥＯ変調器を用いる形態と、ＳＬＭを用いる形態との双方が存在する。また、光変調器３１，３２の双方において偏光変調を行う場合には、ＥＯ変調器を用いる形態のみ許容される。従って、第３形態には、ＥＯ変調器を用いる３パターンの形態と、ＳＬＭを用いる２パターンの形態とが含まれる。

以上のことから、本実施形態の光学モジュール１Ａによれば、計２６パターンの変調形態を実現することができる。

ここで、光学モジュール１Ａの具体的な構成例について、図１０〜図１４を参照しながら説明する。図１０は光学モジュール１Ａの第１形態を示す平面図である。図１１はＹ軸ベクトルの方向から見た光学モジュール１Ａの側面図である。図１２はＸ軸ベクトルの方向から見た光学モジュール１Ａの側面図である。図１３は光学モジュール１Ａの第２形態を示す平面図である。図１４は光学モジュール１Ａの第３形態を示す平面図である。これらの図に示されるように、光学モジュール１Ａは、第１の光学部品群１０Ａ、第２の光学部品群１０Ｂ、及びスライド機構５０を搭載する平板状のブレッドボード６１を備えている。

第１の光学部品群１０Ａは、前述した光学素子１１及び１２、偏光制御素子２１、並びに光変調器３１に加えて、固定治具２３及び回転ホルダ３３を有する。固定治具２３は、偏光制御素子２１を着脱可能に固定するための治具であって、偏光制御素子２１が挿入されるための凹部を有し、光学素子１２と回転ホルダ３３との間に配置される。回転ホルダ３３は、光変調器３１を支持するとともに、光軸周りに光変調器３１を回転可能とする。回転ホルダ３３は、光学素子１２に対してＸ軸ベクトルの正方向に配置される。

第１の光学部品群１０Ａは、平坦な表面を有するレールベンチ５２上に搭載されている。中でも光学素子１１及び１２は、高さ調節のため、スペーサ１８（図１１、図１２参照）を介してレールベンチ５２上に搭載されている。レールベンチ５２は、Ｘ軸ベクトルに沿って延びるレール５１とともにスライド機構５０を構成する。すなわち、レールベンチ５２はレール５１の長手方向に移動可能に設けられ、ツマミ５３によってレール５１を挟み込むことにより、Ｘ軸ベクトルの方向における所望の位置に固定される。これにより、レールベンチ５２上の第１の光学部品群１０Ａが、第２の光学部品群１０Ｂに対して相対的に移動可能とされる。

第２の光学部品群１０Ｂは、前述した光学素子１３及び１４、偏光制御素子２２、並びに光変調器３２に加えて、固定治具２４及び回転ホルダ３４を有する。固定治具２４は、偏光制御素子２２を固定するための治具であって、偏光制御素子２２が挿入されるための凹部を有し、光学素子１３と回転ホルダ３４との間に配置される。回転ホルダ３４は、光変調器３２を支持するとともに、光軸周りに光変調器３２を回転可能とする。回転ホルダ３４は、光学素子１３に対してＹ軸ベクトルの正方向に配置される。第２の光学部品群１０Ｂは、平坦な表面を有するスペーサ６２上に搭載されている。中でも光学素子１３及び１４は、高さ調節のため、スペーサ１９（図１２を参照）を介してスペーサ６２上に搭載されている。スペーサ６２は、ブレッドボード６１上に固定され、レール５１に対してＹ軸ベクトルの正方向に並んで配置されている。

なお、レール５１及びレールベンチ５２はリニアレールであればよく、例えば自動ステージであってもよい。また、スペーサ６２に代えて、レール５１及びレールベンチ５２と同様の構成を有するレール及びレールベンチが第２の光学部品群１０Ｂを搭載してもよい。その場合、レール５１及びレールベンチ５２に代えて、スペーサが第１の光学部品群１０Ａを搭載してもよい。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、光学素子１１の具体的な構成例を示す図である。図１５（ａ）は光学素子１１の平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。なお、光学素子１４の具体的な構成は、光学素子１１と同様である。

図１５（ａ）に示されるように、光学素子１１は三角柱状のプリズム１６及び１７を有する。プリズム１６及び１７は、互いの側面同士が接合されることにより一体化されている。そして、その接合面が波長選択面１１ａとなっている。すなわち、図１５（ｂ）に示されるように、プリズム１６の側面上には、誘電体膜１５ａ及び１５ｂが交互に積層されて成る誘電体多層膜１５が蒸着により形成されている。誘電体膜１５ａは例えばＴｉＯ₂膜であり、誘電体膜１５ｂは例えばＳｉＯ₂膜である。そして、誘電体多層膜１５の最表面は、接着層６３を介してプリズム１７の側面と接合されている。接着層６３としては、例えば石英ガラスと同程度の屈折率（１．４８）を有するアクリル系の透明接着剤が用いられる。この誘電体多層膜１５によって、波長選択面１１ａの機能が好適に実現される。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、誘電体多層膜１５の波長選択特性の例を示すグラフである。図１６（ａ）はロングパスフィルタの特性を示し、図１６（ｂ）はショートパスフィルタの特性を示す。なお、図中の実線はｐ偏光に対する反射率を表し、破線はｓ偏光に対する反射率を表す。例えばこれらの特性によって、波長７８０ｎｍの赤色光である光Ｌ１を透過（または反射）し、波長４８０ｎｍの青色光である光Ｌ２を反射（または透過）する波長選択面１１ａ，１４ａを好適に実現できる。一例では、誘電体多層膜１５は、７８０ｎｍ±５０ｎｍの範囲で透過（または反射）し、４８０ｎｍ±５０ｎｍの範囲で反射（または透過）する。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、固定治具２３の構成を示す図である。図１７（ａ）は固定治具２３の正面図を示し、図１７（ｂ）は固定治具２３の上面図を示す。なお、固定治具２４の構成は、固定治具２３と同様である。

固定治具２３は、略半円形の側面形状を有しており、その内部に断面半円形状の凹部２３ａを有する。凹部２３ａは、偏光制御素子２１を収容する。そして、偏光制御素子２１の光通過領域を露出させるために、凹部２３ａの前壁及び後壁には、開口部の中央から下方に延びる切り欠き部２３ｂが形成されている。また、凹部２３ａの前壁または後壁の内側には、偏光制御素子２１をガイドするための一対の突起２３ｃが設けられている。一対の突起２３ｃは、固定治具２３の上下方向（すなわちブレッドボード６１の表面の法線方向）を長手方向として設けられている。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、偏光制御素子２１を固定治具２３の凹部２３ａに挿入する様子を示す。これらの図に示されるように、偏光制御素子２１は、光通過領域２１ｃの周辺に、一対の突起２３ｃをそれぞれ収容するための一対の溝２１ａと、一対の突起２３ｃをそれぞれ収容するための別の一対の溝２１ｂとを有する。そして、溝２１ａの長手方向と、溝２１ｂの長手方向とは、所定の角度（例えば４５°）を成している。或る変調形態においては、図１８（ａ）に示されるように、一対の突起２３ｃが一対の溝２１ａに収容される角度でもって偏光制御素子２１が固定治具２３に挿入される。また、別の変調形態においては、図１８（ｂ）に示されるように、一対の突起２３ｃが一対の溝２１ｂに収容される角度でもって偏光制御素子２１が固定治具２３に挿入される。このように、一対の突起２３ｃ、一対の溝２１ａ、及び一対の溝２１ｂは、偏光制御素子２１を光軸周りに回転可能とするための機構である。

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、回転ホルダ３３の構成を示す図である。図１９（ａ）は回転ホルダ３３の側面図を示し、図１９（ｂ）は回転ホルダ３３の正面図を示す。なお、回転ホルダ３４の構成は、回転ホルダ３３と同様である。

回転ホルダ３３は、略円環状の回転部３３ｂと、略円環状の固定部３３ｃとを有する。回転部３３ｂと固定部３３ｃとは、光軸方向と中心軸線方向とが一致する向きで揃えられ、光軸方向に並んで配置されている。そして、回転部３３ｂは、固定部３３ｃに対して中心軸線周りに回転可能となっている。回転部３３ｂ及び固定部３３ｃは同心円形の開口３３ｄ及び３３ｅをそれぞれ有し、これらの開口３３ｄ，３３ｅ内を光が通過する。光変調器３１は、回転部３３ｂの開口３３ｄにおいて変調面が露出するように、回転部３３ｂに固定される。すなわち、回転ホルダ３３は、光変調器３１を光軸周りに回転可能とするための機構である。

以上に説明した本実施形態の光学モジュール１Ａによって得られる効果について、従来の課題とともに説明する。前述したように、光照射装置においては、例えば波長選択フィルタや偏光分離素子といった種々の光学素子と複数の光変調器とを組み合わせることにより、多様な照射光の形態を実現できる。しかし、そのためには、所望の変調形態に応じて光学素子を選択し、光学系を組む（すなわち、必要な光路設計を行って各光学素子及び各光変調器を精度良く配置する）作業が必要となる。また、変調形態を変更したい場合には、光学系を再び組み直す必要がある。これに対し、本実施形態の光学モジュール１Ａによれば、図２〜図４に示されたように、スライド機構５０を用いて光学素子１１，１２と光学素子１３，１４との相対位置関係を変更することにより、幾つかの光路形態の中から所望の形態を容易に選択することができる。従って、多様な変調形態を簡便に実現することができるので、光学系を組むことに熟練していない作業者であっても、所望の変調形態を容易に得ることができる。

そして、本実施形態の光学モジュール１Ａによれば、レーザ加工装置などの光照射装置において、同一箇所に異なる集光深さでもって光を照射したり、或いは、パルス幅や繰り返し周波数などの照射条件がそれぞれ異なる複数の光を照射対象物に同時に照射するといった、多様な変調形態を提供できる。

また、本実施形態のように、波長選択面１１ａ，１４ａの少なくとも一方は波長選択フィルタ若しくはダイクロイックミラーであってもよい。これにより、光Ｌ１を透過し光Ｌ２を反射する（或いは、光Ｌ１を反射し光Ｌ２を透過する）波長選択面１１ａ、及び／又は光Ｌ１，Ｌ２のうち一方を反射し他方を透過する波長選択面１４ａを好適に実現できる。

また、本実施形態のように、光学素子１２，１３の少なくとも一方は偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーであってもよい。これにより、入射光の少なくとも一部を偏光制御素子２１（２２）へ向けて透過するとともに、光変調器３１（３２）から偏光制御素子２１（２２）を介して戻った光の少なくとも一部を反射する光学素子１２，１３を好適に実現することができる。
特に、偏光ビームスプリッタは光損失を抑制できるのでより好適である。

また、本実施形態のように、光学モジュール１Ａは、光学素子１２に対しＹ軸ベクトルの負方向に設けられた遮光部４１と、光学素子１３に対しＸ軸ベクトルの負方向に設けられた遮光部４２と、の少なくとも一方を備えてもよい。光学モジュール１Ａが遮光部４１を備えることにより、光学素子１２からＹ軸ベクトルの負方向へ出射する迷光、及び変調されずに光反射面１２ａへ戻る光を低減することができる。また、光学モジュール１Ａが遮光部４２を備えることにより、光学素子１３からＸ軸ベクトルの負方向へ出射する迷光、及び変調されずに光反射面１３ａへ戻る光を低減することができる。

また、本実施形態のように、偏光制御素子２１，２２の少なくとも一方は、偏光板、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子の何れかであってもよい。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の偏光状態を様々に制御することができ、多様な変調形態が可能となる。

また、本実施形態のように、偏光制御素子２１，２２は、固定治具２３，２４に対して着脱可能であってもよい。これにより、偏光制御素子２１，２２を備える形態と備えない形態との切り替えが容易になり、更に多様な変調形態が可能となる。

また、本実施形態のように、光学モジュール１Ａは、偏光制御素子２１，２２を光軸周りに回転可能とするための機構（溝２１ａ，２１ｂ、突起２３ｃ）を備えてもよい。これにより、最初の光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向に対して偏光制御素子２１，２２を様々な角度に容易に設定することができ、更に多様な変調形態が可能となる。

また、本実施形態のように、光変調器３１，３２の少なくとも一方はＳＬＭ若しくはＥＯ変調器であってもよい。これにより、光変調器３１，３２を小型に構成でき、光学モジュール１Ａ全体を小型化することができる。

また、本実施形態のように、光学モジュール１Ａは、光変調器３１，３２を光軸周りに回転可能とするための機構（回転ホルダ３３，３４）を備えてもよい。これにより、最初の光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向に対して光変調器３１，３２を様々な角度に容易に設定することができ、更に多様な変調形態が可能となる。

（第１変形例）
図２０〜図２２は、上記実施形態の第１変形例に係る光学モジュール１Ｂの構成を示す平面図である。図２０は第１形態を示し、図２１は第２形態を示し、図２２は第３形態を示す。本変形例の構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

この光学モジュール１Ｂと上記実施形態との相違点は、第３の光学素子の構成、並びに、第２の偏光制御素子、第２の反射型光変調器、及び第２の遮光部の配置である。すなわち、この光学モジュール１Ｂでは、第２の光学部品群１０Ｃが、第１実施形態の光学素子１３、偏光制御素子２２、光変調器３２、及び遮光部４２に代えて、光学素子（第３の光学素子）７３、偏光制御素子（第２の偏光制御素子）２５、光変調器（第２の反射型光変調器）３５、及び遮光部（第２の遮光部）４３を有する。なお、これら以外の第２の光学部品群１０Ｃの構成は、第１実施形態の第２の光学部品群１０Ｂと同様である。

光学素子７３は、キューブ型のプリズムであって、反射面７３ａを有する。光学素子７３は、Ｙ軸ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を偏光制御素子２５へ向けて反射するとともに、光変調器３５から偏光制御素子２５を介して戻った光の少なくとも一部をＸ軸ベクトルの正方向へ透過する。光学素子７３は、例えば偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーである。なお、これ以外の光学素子７３の構成は、前述した光学素子１３と同様である。

偏光制御素子２５及び光変調器３５は、光学素子７３からＸ軸ベクトルの負方向に順に並んでいる。偏光制御素子２５は、偏光板（偏光子）、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子の何れかである。偏光制御素子２５は着脱可能であり、偏光制御素子２２と同様の構成によって、光学素子７３と光変調器３２との間から取り外されることができる。更に、偏光制御素子２５は、例えば図１８に示されたような機構によって、光軸周りに回転可能とされている。光変調器３５は、反射型であって、例えばＳＬＭ若しくはＥＯ変調器である。光変調器３５は、例えば図１９に示された機構によって、光軸周りに回転可能とされている。

遮光部４３は、光学素子７３に対しＹ軸ベクトルの正方向に設けられ、光学素子７３と光学的に結合されている。遮光部４３は、光学素子７３の反射面７３ａを透過してＹ軸ベクトルの正方向に進行した光を吸収する。

（第２変形例）
図２３〜図２５は、上記実施形態の第２変形例に係る光学モジュール１Ｊの構成を示す平面図である。図２３は第１形態を示し、図２４は第２形態を示し、図２５は第３形態を示す。本変形例の構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

この光学モジュール１Ｊと上記実施形態との相違点は、第２の光学素子の構成、並びに、第１の偏光制御素子、第１の反射型光変調器、及び第１の遮光部の配置である。すなわち、この光学モジュール１Ｊでは、第１の光学部品群１０Ｄが、第１実施形態の光学素子１２、偏光制御素子２１、光変調器３１、及び遮光部４１に代えて、光学素子（第２の光学素子）７２、偏光制御素子（第１の偏光制御素子）２６、光変調器（第１の反射型光変調器）３６、及び遮光部（第１の遮光部）４４を有する。なお、これら以外の第１の光学部品群１０Ｄの構成は、第１実施形態の第１の光学部品群１０Ａと同様である。

光学素子７２は、キューブ型のプリズムであって、反射面７２ａを有する。光学素子７２は、Ｘ軸ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を偏光制御素子２６へ向けて反射するとともに、光変調器３６から偏光制御素子２６を介して戻った光の少なくとも一部をＹ軸ベクトルの正方向へ透過する。光学素子７２は、例えば偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーである。なお、これ以外の光学素子７２の構成は、前述した光学素子１２と同様である。

偏光制御素子２６及び光変調器３６は、光学素子７２からＹ軸ベクトルの負方向に順に並んでいる。偏光制御素子２６は、偏光板（偏光子）、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子の何れかである。偏光制御素子２６は着脱可能であり、偏光制御素子２１と同様の構成によって、光学素子７２と光変調器３６との間から取り外されることができる。更に、偏光制御素子２６は、例えば図１８に示されたような機構によって、光軸周りに回転可能とされている。光変調器３６は、反射型であって、例えばＳＬＭ若しくはＥＯ変調器である。光変調器３６は、例えば図１９に示された機構によって、光軸周りに回転可能とされている。

遮光部４４は、光学素子７２に対しＸ軸ベクトルの正方向に設けられ、光学素子７４と光学的に結合されている。遮光部４４は、光学素子７２の反射面７２ａを透過してＸ軸ベクトルの正方向に進行した光を吸収する。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態として、光学モジュール１Ａの周辺に設けられる拡張構造について説明する。光学モジュール１Ａは複数の機能を簡便に利用できる一方で、形態変化に伴う光路切換えによって光の入射方向と出射方向とが同軸とならないことがある。これを解消するには、例えば光学モジュール周辺に複数のミラーおよび分光素子を適切に配置することで、光の入射方向と出射方向を同軸にすることができる。拡張構造の形態は、例えば光Ｌ１，Ｌ２の各変調回数をＡ，Ｂ（Ａ，Ｂは０以上の整数）としたとき、式（１）のように５種類に分類される。
md(A,B) = {md(1,1),md(1,0),md(0,1),md(2,0),md(0,2)} ・・・（１）
上記５種類の拡張構造の形態を選択的に用いて、光学的に接続すると任意のＡ，Ｂに対して機能を拡張することができる。いま、図２６（ａ）に示されるように、４行６列のマトリックスを想定する。行方向は図１に示されたＸ軸ベクトルに沿っており、列方向はＹ軸ベクトルに沿っているものとする。そして、このマトリックス上の第ｍ行第ｎ列（ｍ，ｎは０以上の整数）の位置をＡｄ（ｍ，ｎ）と定義する。一例として、図には第１行第２列の位置Ａｄ（１，２）が示されている。なお、以下の説明では、光Ｌ１，Ｌ２の入射口（ｓ）をＡｄ（２，０）に設定し、出射口（ｅ）をＡｄ（２，５）に設定する。入射口（ｓ）及び出射口（ｅ）の位置は任意である。

図２６（ｂ）は、拡張構造の一例である拡張形態ｍｄ（１，１）を示す図である。この構造では、光学素子１１がＡｄ（２，２）に配置され、光学素子１２がＡｄ（２，３）に配置され、光学素子１３がＡｄ（１，２）に配置され、光学素子１４がＡｄ（１，３）に配置されている。すなわち、光学素子１１〜１４は第１形態を成している。そして、Ａｄ（０，３）、Ａｄ（０，５）、及びＡｄ（２，５）にそれぞれ全反射ミラーＭ（０，３）、Ｍ（０，５）、及びＭ（２，５）が配置されている。

この構造において、Ａｄ（２，０）から行方向に沿って光学素子１１に光Ｌ１，Ｌ２を入射させる。光Ｌ１，Ｌ２は、変調後、光学素子１４から列方向に沿ってミラーＭ（０，３）へ出射される。なお、光学素子１１〜１４における光Ｌ１，Ｌ２の光路は図２と同様である。ミラーＭ（０，３）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（０，５）へ向ける。ミラーＭ（０，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（２，５）へ向ける。ミラーＭ（２，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２の向きを変え、行方向に沿って出射させる。このような構造によって、第１形態において入射口（ｓ）から入力された光Ｌ１，Ｌ２を変調し、出射口（ｅ）から出力することができる。

図２７（ａ）は、拡張構造の別の一例である拡張形態ｍｄ（２，０）を示す図である。この構造では、光学素子１１がＡｄ（２，１）に配置され、光学素子１２がＡｄ（２，２）に配置され、光学素子１３がＡｄ（１，２）に配置され、光学素子１４がＡｄ（１，３）に配置されている。すなわち、光学素子１１〜１４は第２形態を成している。そして、Ａｄ（０，１）、Ａｄ（０，５）、及びＡｄ（２，５）にそれぞれ全反射ミラーＭ（０，３）、Ｍ（０，５）、及びＭ（２，５）が配置され、Ａｄ（１，５）に波長選択フィルタＦ（１，５）が配置されている。波長選択フィルタＦ（１，５）は、光Ｌ１の波長を反射し、光Ｌ２の波長を透過する。

この構造において、Ａｄ（２，０）から行方向に沿って光学素子１１に光Ｌ１，Ｌ２を同軸で入射させる。光Ｌ１は、光学素子１１〜１４を通り、光変調器３１，３２によって変調される。その後、光Ｌ１は、光学素子１４から行方向に沿って波長選択フィルタＦ（１，５）へ出射される。波長選択フィルタＦ（１，５）は、この光Ｌ１をミラーＭ（２，５）へ向ける。また、光Ｌ２は、変調されることなく、光学素子１１から列方向に沿ってミラーＭ（０，１）へ出射される。ミラーＭ（０，１）は、この光Ｌ２をミラーＭ（０，５）へ向ける。ミラーＭ（０，５）は、この光Ｌ２をミラーＭ（２，５）へ向ける。光Ｌ２は、波長選択フィルタＦ（１，５）を透過する。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の光路が再び同軸となる。ミラーＭ（２，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２の向きを変えて出射させる。このような構造によって、第２形態において入射口（ｓ）から同軸で入力された光Ｌ１，Ｌ２のうち光Ｌ１のみを２回変調し、再び同軸として出射口（ｅ）から出力することができる。

図２７（ｂ）は、拡張構造の更に別の一例である拡張形態ｍｄ（０，２）を示す図である。この構造では、光学素子１１〜１４が図２７（ａ）と同様に配置されており、第２形態を成している。そして、Ａｄ（０，１）、Ａｄ（０，５）、Ａｄ（２，０）、Ａｄ（２，５）、Ａｄ（３，０）、及びＡｄ（３，１）にそれぞれ全反射ミラーＭ（０，１）、Ｍ（０，５）、Ｍ（２，０）、Ｍ（２，５）、Ｍ（３，０）、及びＭ（３，１）が配置され、Ａｄ（０，３）に波長選択フィルタＦ（０，３）が配置されている。波長選択フィルタＦ（０，３）は、光Ｌ１の波長を透過し、光Ｌ２の波長を反射する。

この構造において、行方向に沿ってＭ（２，０）に光Ｌ１，Ｌ２を同軸で入射させる。ミラーＭ（２，０）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（３，０）へ向ける。ミラーＭ（３，０）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（３，１）へ向ける。ミラーＭ（３，１）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２を光学素子１１へ向ける。これにより、光Ｌ１，Ｌ２はＹ軸ベクトル正方向に沿って光学素子１１に入射することができる。光Ｌ１は、変調されることなく、光学素子１１から列方向に沿ってミラーＭ（０，１）へ出射される。ミラーＭ（０，１）は、この光Ｌ１をミラーＭ（０，５）へ向ける。光Ｌ１は、波長選択フィルタＦ（０，３）を透過する。一方、光Ｌ２は、光学素子１１〜１４を通り、光変調器３１，３２によって変調される。その後、光Ｌ２は、光学素子１４から列方向に沿って波長選択フィルタＦ（０，３）へ出射される。波長選択フィルタＦ（０，３）は、光Ｌ２をミラーＭ（０，５）へ向ける。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の光路が再び同軸となる。ミラーＭ（０，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（２，５）へ向ける。ミラーＭ（２，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２の向きを変えて出射させる。このような構造によって、第２形態において入射口（ｓ）から同軸で入力された光Ｌ１，Ｌ２のうち光Ｌ２のみを２回変調し、再び同軸として出射口（ｅ）から出力することができる。

図２８（ａ）は、拡張構造の更に別の一例である形態ｍｄ（１，０）を示す図である。この構造では、光学素子１１がＡｄ（２，３）に配置され、光学素子１２がＡｄ（２，４）に配置され、光学素子１３がＡｄ（１，２）に配置され、光学素子１４がＡｄ（１，３）に配置されている。すなわち、光学素子１１〜１４は第３形態を成している。そして、Ａｄ（１，５）及びＡｄ（２，５）にそれぞれ全反射ミラーＭ（１，５）及びＭ（２，５）が配置されており、Ａｄ（１，４）に波長選択フィルタＦ（１，４）が配置されている。波長選択フィルタＦ（１，４）は、光Ｌ１の波長を反射し、光Ｌ２の波長を透過する。

この構造において、Ａｄ（２，０）から行方向に沿って光学素子１１に光Ｌ１，Ｌ２を同軸で入射させる。光Ｌ１は、光学素子１１，１２を通り、光変調器３１によって変調される。その後、光Ｌ１は、光学素子１２から列方向に沿って波長選択フィルタＦ（１，４）へ出射される。波長選択フィルタＦ（１，４）は、この光Ｌ１をミラーＭ（１，５）へ向ける。また、光Ｌ２は、光学素子１１，１４を通り、変調されることなく光学素子１４から行方向に沿ってミラーＭ（１，５）へ出射される。このとき、光Ｌ２は波長選択フィルタＦ（１，４）を透過する。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の光路が再び同軸となる。ミラーＭ（１，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（２，５）へ向ける。ミラーＭ（２，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２の向きを変えて出射させる。このような構造によって、第３形態において入射口（ｓ）から同軸で入力された光Ｌ１，Ｌ２のうち光Ｌ１のみを１回変調し、再び同軸として出射口（ｅ）から出力することができる。

図２８（ｂ）は、拡張構造の更に別の一例である拡張形態ｍｄ（０，１）を示す図である。この構造では、光学素子１１〜１４が図２８（ａ）と同様に配置されており、第３形態を成している。そして、Ａｄ（０，３）、Ａｄ（０，５）、Ａｄ（２，０）、Ａｄ（２，５）、Ａｄ（３，０）、及びＡｄ（３，３）にそれぞれ全反射ミラーＭ（０，３）、Ｍ（０，５）、Ｍ（２，０）、Ｍ（２，５）、Ｍ（３，０）、及びＭ（３，３）が配置されている。また、Ａｄ（３，２）に波長選択フィルタＦ（３，２）が配置されている。波長選択フィルタＦ（３，２）は、光Ｌ１の波長を透過し、光Ｌ２の波長を反射する。

この構造において、行方向に沿ってＭ（２，０）に光Ｌ１，Ｌ２を同軸で入射させる。ミラーＭ（２，０）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（３，０）へ向ける。ミラーＭ（３，０）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２を波長選択フィルタＦ（３，２）へ向ける。波長選択フィルタＦ（３，２）は、光Ｌ１を透過し、光Ｌ２を光学素子１３へ向ける。ミラーＭ（３，３）は、この光Ｌ１を光学素子１１へ向ける。光Ｌ１は、列方向に沿って光学素子１１に入射するが、変調されることなく光学素子１４から列方向に沿ってミラーＭ（０，３）へ出射される。一方、光Ｌ２は、列方向に沿って光学素子１３に入射する。光Ｌ２は、光変調器３２によって変調されたのち、光学素子１４から列方向に沿ってミラーＭ（０，３）へ出射される。これにより、光Ｌ１，Ｌ２の光路が再び同軸となる。ミラーＭ（０，３）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（０，５）へ向ける。ミラーＭ（０，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２をミラーＭ（２，５）へ向ける。ミラーＭ（２，５）は、これらの光Ｌ１，Ｌ２の向きを変えて出射させる。このような構造によって、第３形態において入射口（ｓ）から同軸で入力された光Ｌ１，Ｌ２のうち光Ｌ２のみを１回変調し、再び同軸として出射口（ｅ）から出力することができる。

図２９は、図２６〜図２８に示された拡張構造を具体的に実現するための構成例を示す平面図である。図２９に示されるように、この拡張構造１Ｃは、図１０〜図１４に示された光学モジュール１Ａと、平板状のミラーホルダ６４と、複数の全反射ミラーＭ（０，１）、Ｍ（０，３）、Ｍ（０，５）、Ｍ（１，５）、Ｍ（２，０）、Ｍ（２，５）、Ｍ（３，０）、Ｍ（３，１）、及びＭ（３，３）と、波長選択フィルタＦ（０，３）、Ｆ（１，４）、Ｆ（１，５）、及びＦ（３，２）とを備えている。光学モジュール１Ａ並びにこれらの全反射ミラー及び波長選択フィルタは、全てミラーホルダ６４上に搭載されている。

ここで、図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は、全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦをミラーホルダ６４上に搭載する際の位置決め構造を示す側断面図である。全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦは、図３０（ａ）に示されるように、四角形状の平板である支持板７０上に搭載されている。支持板７０の板面積は全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦの底面積よりも大きく、全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦの周辺に位置する支持板７０の部分には複数の孔７１が形成されている。一方、ミラーホルダ６４には、これらの孔７１にそれぞれ対応する複数の位置決めピン６５が設けられている。そして、図３０（ｂ）に示されるように、複数の孔７１が位置決めピン６５に挿入されることにより、ミラーホルダ６４上に全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦが着脱可能に取り付けられ、位置決めされる。

なお、図２９のミラーＭ（０，１）、Ｍ（０，５）、Ｍ（２，５）、及びＭ（３，０）については、図２６〜図２８に示された拡張構造において使用されない場合であっても光Ｌ１，Ｌ２の進路の妨げとはならないので、ミラーホルダ６４上に常時固定されてもよい。また、一つの支持板７０における孔７１の数は、例えば奇数（一例では３つ）であるとよい。これにより、全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦの向きを間違えてミラーホルダ６４上に搭載することを防止できる。

図３１〜図３５は、前述した図２６〜図２８の形態に対応して、ミラーホルダ６４上に全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦが配置された拡張構造１Ｄ〜１Ｈを示す平面図である。これらの拡張構造１Ｄ〜１Ｈでは、図２９に示された拡張構造１Ｃにおいて光Ｌ１，Ｌ２の光路の妨げとなる全反射ミラーＭ及び波長選択フィルタＦが取り除かれている。

具体的には、図３１に示される拡張構造１Ｄは、図２６（ｂ）の形態ｍｄ（１，１）に対応しており、常時固定のミラーに加えて、ミラーＭ（０，３）がミラーホルダ６４に取り付けられて成る。図３２に示される拡張構造１Ｅは、図２７（ａ）の形態ｍｄ（２，０）に対応しており、常時固定のミラーに加えて、ミラーＭ（１，５）がミラーホルダ６４に取り付けられて成る。図３３に示される拡張構造１Ｆは、図２７（ｂ）の形態ｍｄ（０，２）に対応しており、常時固定のミラーに加えて、ミラーＭ（０，３）、Ｍ（２，０）、及びＭ（３，１）がミラーホルダ６４に取り付けられて成る。図３４に示される拡張構造１Ｇは、図２８（ａ）の形態ｍｄ（１，０）に対応しており、常時固定のミラーに加えて、波長選択フィルタＦ（１，４）及びＦ（１，５）がミラーホルダ６４に取り付けられて成る。図３５に示される拡張構造１Ｈは、図２８（ｂ）の形態ｍｄ（０，１）に対応しており、常時固定のミラーに加えて、波長選択フィルタＦ（０，３）、ミラーＭ（２，０）、Ｍ（３，２）、及びＭ（３，３）がミラーホルダ６４に取り付けられて成る。

以上に説明した本実施形態の拡張構造によれば、あらゆる変調形態において光Ｌ１，Ｌ２の入射時及び出射時に光Ｌ１，Ｌ２を同軸とすることができ、光学モジュール１Ａをより簡便に扱うことができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｊ…光学モジュール、１Ｃ〜１Ｈ…拡張構造、１０Ａ〜１０Ｄ…光学部品群、１１〜１４，７２，７３…光学素子、１１ａ，１４ａ…波長選択面、１２ａ，１３ａ，７２ａ，７３ａ…反射面、１５…誘電体多層膜、１５ａ，１５ｂ…誘電体膜、１６，１７…プリズム、１８，１９…スペーサ、２１，２２，２５，２６…偏光制御素子、２１ａ，２１ｂ…溝、２１ｃ…光通過領域、２３，２４…固定治具、２３ａ…凹部、２３ｂ…切り欠き部、２３ｃ…突起、３１，３２，３５，３６…光変調器、３３，３４…回転ホルダ、３３ｂ…回転部、３３ｃ…固定部、３３ｄ，３３ｅ…開口、４１〜４４…遮光部、５０…スライド機構、５１…レール、５２…レールベンチ、５３…ツマミ、６１…ブレッドボード、６２…スペーサ、６３…接着層、６４…ミラーホルダ、６５…位置決めピン、７０…支持板、７１…孔、Ａ１〜Ａ９…偏光方向、Ｆ…波長選択フィルタ、Ｌ１，Ｌ２…光、Ｍ…全反射ミラー。

Claims (9)

1. 入力された光を変調して出力する光学モジュールであって、
   第１ベクトルの正方向に順に並ぶ第１及び第２の光学素子と、
   前記第１及び第２の光学素子に対し前記第１ベクトルと交差する第２ベクトルの正方向に位置するとともに前記第１ベクトルの正方向に順に並ぶ第３及び第４の光学素子と、
   前記第２の光学素子から前記第１ベクトルの正方向及び前記第２ベクトルの負方向のうち一の方向に順に並ぶ第１の偏光制御素子及び第１の反射型光変調器と、
   前記第３の光学素子から前記第１ベクトルの負方向及び前記第２ベクトルの正方向のうち一の方向に順に並ぶ第２の偏光制御素子及び第２の反射型光変調器と、
   前記第１及び第２の光学素子と、前記第３及び第４の光学素子とを、前記第１ベクトルに沿った方向に相対的に移動させるスライド機構と、を備え、
   前記第１の光学素子は、第１の光を透過して前記第１の光とは波長が異なる第２の光を反射する第１の波長選択面を有し、前記第１の波長選択面は、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルのうち一方の正方向に沿って入射した前記第２の光を、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルのうち他方の正方向へ反射し得る角度で設けられ、
   前記第２の光学素子は、前記第１ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を前記第１の偏光制御素子へ向けて出射するとともに、前記第１の反射型光変調器から前記第１の偏光制御素子を介して戻った光の少なくとも一部を前記第２ベクトルの正方向へ出射し、
   前記第３の光学素子は、前記第２ベクトルの正方向に沿って入射した光の少なくとも一部を前記第２の偏光制御素子へ向けて出射するとともに、前記第２の反射型光変調器から前記第２の偏光制御素子を介して戻った光の少なくとも一部を前記第１ベクトルの正方向へ出射し、
   前記第４の光学素子は、前記第１の光及び前記第２の光のうち一方の光を反射し他方の光を透過する第２の波長選択面を有し、前記第２の波長選択面は、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルのうち一方の正方向に沿って入射した前記一方の光を、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルのうち他方の正方向へ反射し得る角度で設けられている、光学モジュール。
2. 前記第１及び第２の波長選択面の少なくとも一方は波長選択フィルタ若しくはダイクロイックミラーである、請求項１に記載の光学モジュール。
3. 前記第２及び第３の光学素子の少なくとも一方は偏光ビームスプリッタ若しくはハーフミラーである、請求項１または２に記載の光学モジュール。
4. 前記第２の光学素子に対し、前記第１ベクトルの正方向及び前記第２ベクトルの負方向のうち他方向に設けられた第１の遮光部と、
   前記第３の光学素子に対し、前記第１ベクトルの負方向及び前記第２ベクトルの正方向のうち他方向に設けられた第２の遮光部と、の少なくとも一方を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学モジュール。
5. 前記第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方は、偏光板、波長板、ファラデー回転子、可変偏光回転子の何れかである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学モジュール。
6. 前記第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方は着脱可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学モジュール。
7. 前記第１及び第２の偏光制御素子の少なくとも一方を、光軸周りに回転可能とするための機構を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学モジュール。
8. 前記第１及び第２の反射型光変調器の少なくとも一方は空間光変調器若しくは電気光学変調器である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学モジュール。
9. 前記第１及び第２の反射型光変調器の少なくとも一方を、光軸周りに回転可能とするための機構を更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学モジュール。

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