(57)【要約】【課題】  薄い面状の照明装置によりカメラと同一視線から被視体を照明し、影の無い画像を撮像する透視性を有する面状光源及びそれを用いた撮像方法を提供する。【解決手段】  透視性を有する面状光源において、被視体８の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体３と、この発光体３とは反対側の面から前記被視体８を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓２と、前記複数の発光体３及び前記複数の透明窓２が同一面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板１とを具備した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、該発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備したことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項２】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記透明窓及び前記発光体が交互に配列された市松模様状のパターンであることを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項３】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記複数の発光体が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の発光体が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記透明窓としたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項４】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記複数の透明窓が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の透明窓が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記発光体としたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項５】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記反対側の面の前記透明窓以外の部分や前記透明窓の側面を黒く塗るなどの対策を講じることにより、前記反対側の面への光の漏れ及び外光の反射を防ぐようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項６】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記発光体がＬＥＤ、有機ＥＬなどであり、前記発光体の側面を遮光するか、又は前記発光体をガラスなどの透明体で封止する場合に該透明体の放射面に無反射コーティングを施すなどの対策を講じることにより、前記面状光源に平行な方向の光や内部反射による前記反対側の面への光の漏れを防ぐようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項７】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記発光体の発光／消光を瞬時に切り替え可能とし、前記発光体が発光している間は前記発光面側から前記反対側を透視不能であり、前記発光体を消光させると、前記発光面側から前記透明窓を通して前記反対側を透視可能にするシャッター機構を備えたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項８】
請求項１記載の透視性を有する面状光源において、前記複数の発光体を前記支持基板の両面に配列し、前記発光体の発光／消光を面単位で切り替え可能にしたことにより、前記支持基板の両面を切り替え可能な発光面として利用可能にしたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８記載の透視性を有する面状光源において、前記面状光源をサングラス又はゴーグルなどの形態として製作して使用者が装着可能にしたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８記載の透視性を有する面状光源において、前記面状光源を前記発光面を外側に向けて建物や乗り物の窓に設置することにより、前記建物や乗り物の内部では外部が見える通常の窓として機能を保ったまま、前記建物や乗り物の外部に対しては前記発光面を利用した広告などに活用できるようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源。
【請求項１１】
被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、該発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一平面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備した面状光源を、前記発光体の面を前記被視体側に向けて前記被視体と観察者又はカメラとの間に配置し、前記視認又はカメラ撮像の方向とほぼ同一方向から前記発光体の光を前記被視体に照射することにより、照明の影を生じることなく前記被視体を明瞭に観察できるようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１２】
被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、該発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一平面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備した面状光源を、前記発光体の面を前記被視体側に向けて前記被視体と観察者又はカメラとの間に配置することにより、前記被視体に焦点を合わせると前記面状光源の構造はボケて視認できなくなるようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記透明窓及び前記発光体が交互に配列された市松模様状のパターンであることを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１４】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記複数の発光体が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の発光体が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記透明窓としたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１５】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記複数の透明窓が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の透明窓が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記発光体としたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１６】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記反対側の面の前記透明窓以外の部分や前記透明窓の側面を黒く塗るなどの対策を講じることにより、前記反対側の面への光の漏れ及び外光の反射を防ぐようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１７】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記発光体がＬＥＤ、有機ＥＬなどであり、前記発光体の側面を遮光するか、又は前記発光体をガラスなどの透明体で封止する場合に該透明体の放射面に無反射コーティングを施すなどの対策を講じることにより、前記面状光源に平行な方向の光や内部反射による前記反対側の面への光の漏れを防ぐようにしたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１８】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記発光体の発光／消光を瞬時に切り替え可能とし、前記発光体が発光している間は前記発光面側から前記反対側を透視不能であり、前記発光体を消光させると、前記発光面側から前記透明窓を通して前記反対側を透視可能にするシャッター機構を備えたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【請求項１９】
請求項１１又は１２記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記複数の発光体を前記支持基板の両面に配列し、前記発光体の発光／消光を面単位で切り替え可能にしたことにより、前記支持基板の両面を切り替え可能な発光面として利用可能にしたことを特徴とする透視性を有する面状光源を用いた撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被視体に視線と同一方向から照明光を照射することで影を生じることなく明瞭に観察できるようにする透視性を有する面状光源及びそれを用いた撮像方法に関する。
また、本撮像方法を用いた撮像系において、可視方向を制御する手段も併せて提供する。本発明は、広汎な分野、すなわち光学装置、照明装置、窓材、シャッター、眼鏡などへの利用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
目視あるいはカメラによる撮像は、照明光源より光が被視体（被視物）に照射され、その光が被視体から反射して眼あるいはカメラに入射されることにより行われる。効率的に被視体からの反射光を得るには、眼あるいはカメラと同一位置から照明光を照射し、それが眼やカメラに戻る位置関係が最適である。このような光学的位置関係においては、視野内の全てに照明光が照射されることになるため影の発生が無くなる。しかしながら、眼あるいはカメラと照明光源を同一位置に設置することは困難である。
【０００３】
このような眼あるいはカメラと照明光源との位置関係を実現するため、ハーフミラーを視線に対して４５度傾けて配置し、視線と直角な方向から照明光を照射することで、視線と同一線上から照明光を照射する同軸落射照明という手法が考案されている。しかしながら、このような構成は大がかりな装置となってしまい、また照明光は遠距離から照射することで平行光に近くなるため、あらゆる方向からの拡散光による自然に近い照明効果は得られなくなる。
【０００４】
或いは、カメラの周囲にドーナツ状またはドーム状に光源を並べて、均一な照明を行う手法も考案されている。しかしながら、この手法では、カメラ正面からの光線がないため影が生じることが避けられず理想的な照明とならない。
一方、１９６０年代に集積回路製造のために発達したフォトファブリケーションプロセスや超精密加工技術は微細構造を正確に作ることを可能にし、液晶やプラズマディスプレイの実用化を可能とした。本発明で用いるピッチの小さい透明窓と発光体を同一面上に交互に多数配置する光源の構造については、１９９０年代から考案が散見される。例えば、透明アクリル板の片面に逆三角状の溝を多数配置し、板の側面から光を導入することで、面の片側のみが発光し、かつ溝のない部分は透視性を有する構造が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２５５８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５３７５号公報
【特許文献３】特表２００９−５１２９７７号公報
【特許文献４】特開２０００−７５２８７号公報
【特許文献５】特許第４２０７４４１号公報
【特許文献６】特開２００７−４１５３６号公報
【非特許文献】
【０００６】
ＳＩＤ２００８ (Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ) 講演番号４４．２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの考案はフレキシブルな面状光源を提案するものか、あるいは反射型液晶を照明するために液晶素子を透過、反射した光線が観察者側に到達できるようにするため透明部を設けたものに過ぎず、透視性を有する面状光源を結像光学系に応用した考案はない。
このように、これまでに実用されている無影照明は制限の多いものとなっており、本発明の多数の光源と透明窓による理想的な無影化撮像手法が待望されている。
【０００８】
また、瞬時に可視／不可視を切り替えるシャッターも、機械式や液晶を用いた小型のものが限定的に実用化されているが制約が多い。
本発明は、上記状況に鑑みて、薄い面状の照明装置によりカメラと同一視線から投光し、影の無い画像を撮像する、透視性を有する面状光源及びそれを用いた撮像方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、最新の照明素子の特性を有効に活用することで、薄い面状の照明装置によりカメラと同一視線から投光し、影の無い画像を撮像することを課題とした。また、光学系の工夫により、照明の細構造が画像に影響を及ぼさないようにした。さらに、最新の照明素子の高速応答性を生かし、点灯／消灯により、瞬時に被視体を視認可能／不可能に切り替えるように構成した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕透視性を有する面状光源において、被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、この発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記透明窓及び前記発光体が交互に配列された市松模様状のパターンであることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記複数の発光体が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の発光体が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記透明窓としたことを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記規則的なパターンは、前記複数の透明窓が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の透明窓が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記発光体としたことを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記反対側の面の前記透明窓以外の部分や前記透明窓の側面を黒く塗るなどの対策を講じることにより、前記反対側の面への光の漏れ及び外光の反射を防ぐようにしたことを特徴とする。
【００１３】
〔６〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記発光体がＬＥＤ、有機ＥＬなどであり、前記発光体の側面を遮光するか、又は前記発光体をガラスなどの透明体で封止する場合にこの透明体の放射面に無反射コーティングを施すなどの対策を講じることにより、前記面状光源に平行な方向の光や内部反射による前記反対側の面への光の漏れを防ぐようにしたことを特徴とする。
【００１４】
〔７〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記発光体の発光／消光を瞬時に切り替え可能とし、前記発光体が発光している間は前記発光面側から前記反対側を透視不能であり、前記発光体を消光させると、前記発光面側から前記透明窓を通して前記反対側を透視可能にするシャッター機構を備えたことを特徴とする。
〔８〕上記〔１〕記載の透視性を有する面状光源において、前記複数の発光体を前記支持基板の両面に配列し、前記発光体の発光／消光を面単位で切り替え可能にしたことにより、前記支持基板の両面を切り替え可能な発光面として利用可能にしたことを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕又は〔８〕記載の透視性を有する面状光源において、前記面状光源をサングラス又はゴーグルなどの形態として製作して使用者が装着可能にしたことを特徴とする。
〔１０〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕又は〔８〕記載の透視性を有する面状光源において、前記面状光源を前記発光面を外側に向けて建物や乗り物の窓に設置することにより、前記建物や乗り物の内部では外部が見える通常の窓として機能を保ったまま、前記建物や乗り物の外部に対しては前記発光面を利用した広告などに活用できるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
〔１１〕透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、この発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一平面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備した面状光源を、前記発光体の面を前記被視体側に向けて前記被視体と観察者又はカメラとの間に配置し、前記視認又はカメラ撮像の方向とほぼ同一方向から前記発光体の光を前記被視体に照射することにより、照明の影を生じることなく前記被視体を明瞭に観察できるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
〔１２〕透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、この発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一平面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備した面状光源を、前記発光体の面を前記被視体側に向けて前記被視体と観察者又はカメラとの間に配置することにより、前記被視体に焦点を合わせると前記面状光源の構造はボケて視認できなくなるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
〔１３〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記透明窓及び前記発光体が交互に配列された市松模様状のパターンであることを特徴とする。
〔１４〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記複数の発光体が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の発光体が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記透明窓としたことを特徴とする。
【００１９】
〔１５〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記規則的なパターンは、前記複数の透明窓が円形、六角形、正方形、長方形、三角形などの形状を有し、前記複数の透明窓が規則的に配列された間を埋める格子部分又はメッシュ部分を前記発光体としたことを特徴とする。
〔１６〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記反対側の面の前記透明窓以外の部分や前記透明窓の側面を黒く塗るなどの対策を講じることにより、前記反対側の面への光の漏れを防ぐようにしたことを特徴とする。
【００２０】
〔１７〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記発光体がＬＥＤ、有機ＥＬなどであり、前記発光体の側面を遮光するか、又は前記発光体をガラスなどの透明体で封止する場合にこの透明体の放射面に無反射コーティングを施すなどの対策を講じることにより、前記面状光源に平行な方向の光や内部反射による前記反対側の面への光の漏れを防ぐようにしたことを特徴とする。
【００２１】
〔１８〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記発光体の発光／消光を瞬時に切り替え可能とし、前記発光体が発光している間は前記発光面側から前記反対側を透視不能であり、前記発光体を消光させると、前記発光面側から前記透明窓を通して前記反対側を透視可能にするシャッター機構を備えたことを特徴とする。
【００２２】
〔１９〕上記〔１１〕又は〔１２〕記載の透視性を有する面状光源を用いた撮像方法において、前記複数の発光体を前記支持基板の両面に配列し、前記発光体の発光／消光を面単位で切り替え可能にしたことにより、前記支持基板の両面を切り替え可能な発光面として利用可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例を示す照明装置の構造の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例を示す撮像光学系の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示す光学系を用いて撮像する構成の一例を示す図である。
【図４】有機ＥＬを用いて製作した本発明に供するパネルのパターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
透視性を有する面状光源は、被視体の方向のみに光を照射するようにした複数の発光体と、この発光体とは反対側の面から前記被視体を視認又はカメラ撮像するための複数の透明窓と、前記複数の発光体及び前記複数の透明窓が同一面上に２μｍ〜３ｍｍ程度のピッチを有する規則的なパターンで配置された支持基板とを具備する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
近年の小型薄型の発光体（発光素子）を、例えば図１のように市松模様状に配置し、発光体（発光素子）がない部分を透明窓として開口すれば、透視が可能な面状の照明装置を構成することが可能である。このような照明装置を図２に示すような構成で、被視体とレンズの間に配置する。観察者が被視体を見るために照明装置のさらに先に焦点を合わせると、焦点の合っていない照明装置の形状はボケるが、被視体は多数の透明窓からの光線が集まり、目の網膜あるいはカメラの撮像面に良好に結像する状態となる。発光体（発光素子）と透明窓の大きさは、大きいと、それぞれの形状がある程度視認されてしまうが、これらのピッチを小さくしてゆくことで、観察者からは視認されなくなる。一方、多数の発光体（発光素子）は全体として面状光源として作用するようになり、さらに、発光体（発光素子）からの光線は、図２に示すように、被視体から結像面に向かう全ての光線に対して正反対の方向から照射する光線成分が存在する構造になる。
【００２７】
図１の断面図に示すように、発光体（発光素子）は配置されている面の主に法線方向に照明光を照射し、発光体（発光素子）が配置されていない裏面側には光が漏れないように出来る。こうすることで、被視体には視線と同一の方向から良好な面状の拡散光を照射すると同時に、反対側からは照明された被視体が透視できるようになる。照明光は観察者側には入らないため、良好なコントラストで観察可能である。
【００２８】
さらに、このような構成においては、発光面側から反対側を見ると眩惑されて透視できない一方、発光していない面からは発光面の向こう側を照明光を伴って良好に透視できる。さらに発光体の発光をＯＦＦにすれば、瞬時に双方向から透視可能な状態となる。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す照明装置の構造の一例を示す概略図であり、図１（ａ）はその上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【００２９】
これらの図において、１は支持基板、２は透明窓、３は発光体（発光素子）をそれぞれ示している。
支持基板１は、透明窓２と発光体３を保持できるものであれば材質の制限はない。支持基板１の全体が透明体で、発光体３を搭載する構造でも良い。支持基板１がフレキシブルであれば、曲げることが可能な透視性を有する面状光源とすることもできる。また、支持基板１は平面である必要はなく、円筒面や球面などの曲面、多面体の複数の面などで構成することもできる。支持基板１は発光体３の熱を逃がす役割を担ってもよい。この場合は、基板材料は熱伝導率が高い素材が好適となる。また、発光体３へ給電するための配線も必要に応じて配置し支持する。さらに、支持基板１に光導波路を設け、発光部に光を供給する構造としても良い。
【００３０】
透明窓２は、光が透過するものであれば材質に制限はない。光を良好に透過する材質として、光学ガラス、透明プラスチックが汎用されているが、それらの特性や加工法は当該業界においては既知であり、コストや加工性、透明性などの指標により適宜選択が可能である。さらに、透明窓２は単なる通し穴であっても良い。また、透明窓２にレンズ、フィルタなどの機能を持たせることも可能である。例えば蛍光観察の場合、紫外光などの短波長光を照射して、蛍光で生じる長波長の光のみを透過するフィルタを透明窓材とすれば、蛍光画像が観察できる。
【００３１】
透明窓２の形状はいかなるものでも良いが、製造加工の容易さ、複数個を並べる場合の配置性の良さを考慮すると、円形、六角形、正方形、長方形、三角形などが候補となる。あるいは、発光体３以外の場所を透明窓として利用する場合は、メッシュ状となる。
透明窓２は、迷光の影響を低減するために無反射コーティングを施すことが望ましい。また、窓材の側面を反射率を下げるために黒く塗る等の対策は、発光面の反対方向に光が漏れない及び外光の反射を防ぐために有効である。
【００３２】
発光体３は、光を発するものであればどのような素子を用いても良い。具体的には、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、白熱フィラメント、放電素子、プラズマ発光素子、蛍光素子などが挙げられる。とりわけ、ＬＥＤ、有機ＥＬは、小型化、薄型化が容易で高効率であるため本発明での発光素子には好適である。また、発光素子は光導波路から供給される光を正面方向のみに照射可能な素子であっても良い。ＬＥＤなどの点光源においては、発光素子ごとに前面への指向性を高めるためにレンズを装着してもよい。発光体３は支持基板１上に搭載しても、支持基板１中に埋め込んでも良い。
【００３３】
発光体３が発する光の波長は自由に選択可能である。または複数の波長を含む白色などでもよい。さらに、赤、緑、青などの発光体を規則的に配置し、色別に光量を変化させることにより、色相、明度などが制御可能なカラー光源としても良い。発光体３が発する光は可視光に限る必要はなく、紫外光、赤外光などの不可視光でもよい。
発光体３の形状はいかなるものを用いても良いが、透明窓２と同様、効率的な配置を考慮すれば、円形、六角形、正方形、長方形、三角形などが候補となる。また、多数の透明窓以外が光るメッシュ状としてもよい。発光体３は主に配置面から前方の法線方向に光を照射し、後方への照射光は極力抑制する必要がある。素子に厚さがあり、横方向に光の照射があると、裏側へ光が漏れやすくなるので、側面を遮光するなどして横方向の光を抑制することが望ましい。発光体３として有機ＥＬを用いる場合、発光体はガラスなどの透明体で封止される。この場合、封止する透明体の内部反射により裏面への光の漏れが生じないようにするため、放射面に無反射コーティングを施すことが有効である。有機ＥＬの発光体は蒸着または塗布で形成するため、微細なパターンの形成が容易であり、本発明には好適である。有機ＥＬに限らず、発光体の保護などのために透明なカバーを配置する場合は、内部反射による後方への光の漏れを抑えるため、無反射コーティングや不要な部分のマスクなどの対策を施すことが望ましい。
【００３４】
発光体３は基本的には、面状光源の片面のみに配置されるが、透明窓２を避けて基板の両面に配置しても良い。この場合、発光する面を切り替えることで、観察者側と被観察側を瞬時に切り替えることが可能となる。
図２は本発明の実施例を示す撮像光学系の一例を示す図である。
この図において、４は目の網膜あるいはカメラの撮像面、５は結像した被視体（被視物）の実像、６はレンズ、７は本発明における透視性を有する面状光源、８は被視体、９は焦点位置をそれぞれ示している。本発明で用いる透視性を有する面状光源７は、被視体８とカメラまたは観察者の間に設置して用いる。被視体８に焦点を合わせると、面状光源７はボケて低い解像度で写ることになる。つまり、被視体８に焦点を合わせると、面状光源７の構造はボケて視認できなくなるようにした。面状光源７の透明窓のピッチをこの解像度以下にすることにより、面状光源の形状は写らなくなる。また、被視体８は多数の透明窓を通して網膜あるいは撮像面４に良好に結像する。また、発光体からは視線となる光線と同一方向から被視体８に照明光が照射されるため、視界中に影が生じることはない。
【００３５】
ここで述べるレンズ６は人間の目の水晶体、カメラのレンズなど結像光学系を構成するためのレンズである。レンズ６は複数でも良いし、反射光学系、回折格子などを含むことができる。
結像面は目の網膜あるいはカメラの撮像面４となる。カメラの撮像面４は、感光フィルム、ＣＣＤやＣＭＯＳの電子撮像素子、撮像管の撮像面などが例として挙げられる。通常、レンズ６と撮像面４の間には、光量や被写界深度を調整するための絞り機構が挿入される。本発明においては、絞りは極力開放として被写界深度を浅くすることが望ましい。結像面の光量は発光体の光量を調整することでコントロール可能である。
【００３６】
本発明で用いる透視性を有する面状光源７を建物の窓として用いると、昼間は景色が見え、外光を取り入れられる通常の窓として機能し、夜間は発光体を点灯することで、面照明として使用することが可能となる。光は全て建物の内側に照射できるので、従来の両面に発光する透明パネルに比べてロスを半分に抑えることができる。一方、本発明の面状光源７の発光面を部屋や乗り物の窓の外側に向けると、内部からは外が透視できる普通の窓として機能し、外部からは発光面として視認される。発光部の形状を文字やイラストとすることで、光る広告とすることができる。この光る広告は、点滅や色彩を変えることで注目度を上げられるが、窓の内側からはそれらの点滅等は見えないため、居住性を低下させることがない。
【００３７】
本発明で用いる透視性を有する面状光源７は、発光側から反対側を見ようとすると眩しいため透視できない。すなわち、人間の目は入射光量を調節するため瞳孔の大きさを調節しており、強い入射光があれば、瞳孔は小さくなり微弱な光は感知できなくなる。このため、面状光源７の向こう側の相対的に暗い景色は見えなくなるのである。この特性を利用すれば、発光側からは透視できないが、発光していない側からは反対側を良好に透視可能な方向性をもつ透明仕切とすることができる。この特性は発光体の発光をＯＦＦにすることで瞬時に無くすことができる。発光体を両面に配置した透視性を有する面状光源とすれば、発光面を切り替えることで、方向性を切り替えることも可能である。
【００３８】
さらに、本発明をサングラスやゴーグルとして製作すれば、装着者は照明器具を持つことなく常に明るい照明下で周囲を見ることが出来るようになる。特に細かい作業をする際に、従来は固定の照明器具により頭上あるいは横から照明することが一般的であり、細部に影ができてしまう問題があったが、本発明の面状光源７を使用すれば、常に影を生じることなく対象物を見ながら作業ができるようになる。また、本発明の面状光源は面状であり軽量化することが容易であるため、装着器具として好適な特性を有している。
【００３９】
また、サングラスとして使用する場合、面全体を光らせることで眼を視認できないようにして表情を隠す機能を実現できる。従来から照明付のゴーグル等は実用化されているが、面状光源ではないため人間に視線を向けると眩惑させてしまい、意匠性も低かった。サングラス面全体を光らせることで、意匠的な効果と対人使用を両立できるようになる。
また、本発明の面状光源７をカメラの手前に配置することにより良好な照明光を照射できるばかりでなく、被撮影側からはカメラを視認できなくなる効果がある。この効果を利用すれば、照明にカムフラージュして監視カメラ等を隠蔽することができる。
【００４０】
以下において、本発明の実施について具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に記載する例に限定されるものではない。
本発明の照明に用いる支持基板は薄くて丈夫なものが望ましい。支持基板が厚いということは、透明窓の側面の厚さが増えるということであり、後方への光の漏れを生じやすくなる。また、発光体の熱を逃がすためには熱伝導率、熱の放射率が高く、耐熱性、難燃性を有する材質が望ましい。
【００４１】
透明窓、発光体の大きさは小さい方が良い。各素子の配列ピッチとして２μｍから３ｍｍ程度が好適である。ピッチに下限があるのは、結像光学系において分解能は光波長程度が限界であり、それよりピッチを細かくしても意味がないからである。また、ピッチが光波長に近づくと回折による裏面への回り込みが大きくなり、対策が必要となる。ピッチの上限は、本発明の面状光源７を置いた位置での光学系の分解能により定まる。深度が浅い光学系においては、本発明の面状光源７を焦点位置からずらすことで急減に分解能が低下するため細かいピッチである必要はないが、深度が深く分解能が高い光学系では微細なピッチが要求される。また、人間の目視を前提とした装置では、人間が通常認識できなくなる０．１ｍｍ以下が望ましい。
【００４２】
透明窓２の配置は方向性が少ない六角形を蜂の巣状に並べたようなものが望ましい。長い直方体を並べたような構造だと、被視体８が縞模様を持っている場合、縞模様と透明窓２の縞構造に干渉が生じモアレ縞を発生するからである。モアレの発生を低減するために、ピッチをランダムに変化させて空間パワースペクトラムのピークを分散させる手法が考えられる。
【００４３】
支持基板１上に発光体３と透明窓２を効率良く配置し、発光体３も透明窓２もない無駄なスペースを極力小さくすることが、本発明を用いた装置や光学系の性能向上に有効であることは明らかである。本発明の面状光源７上に無駄なく透明窓２と発光体３のみを搭載した理想的な条件において、発光体３の全面積に対する割合をＬ、透明窓２の全面積に対する割合をＴと表すと、無駄な面積がないと仮定しているので
Ｌ＋Ｔ＝１                                  …（１）
である。発光体３の放射光強度は発光体３の面積割合と概ね比例関係にあるので、被視体８からの反射光強度は、発光体３の面積割合と比例関係にある。また、被視体８からカメラや観察者に届く光量は透明窓２の面積割合と比例関係にある。従って、カメラまたは観察者に届く被視体８からの反射光強度Ｍは発光体３の面積割合と透明窓２の面積割合を乗じた量に比例する。すなわち
Ｍ＝ａ×Ｌ×Ｔ                              …（２）
である。ここでａは等式とするための比例定数である。上記式（１）を用いて上記式（２）のＴを消去すると
Ｍ＝ａ×Ｌ×（１−Ｌ)                       …（３）
上記（３）式においてＭが最大になるのはＬ＝０．５の時である。すなわち透明窓２と発光体１の面積が１：１の割合のとき、本発明ではカメラまたは観察者が被視体８の反射光を最大に受けることになる。
【００４４】
しかしながら、実際の製造においては、配線スペースや裏面への光の漏れを防止するため、支持基板１の全面を発光体３と透明窓２で無駄なく埋めることは難しく、本発明においてはこれらの構成比を規定するものではない。また、発光体３と透明窓２の面積比についても、放熱効果やカメラの感度により適宜選択可能とする。
一般的には、本発明の面状光源７はカメラ側に極力近い位置に設置することが望ましい。こうすることで、焦点位置から遠い場所に配置することになり、面状光源７の形状が画像に写らなくなる。しかしながら、面状光源７をカメラの直前に置く構成では、光源と被写体の距離が離れるため、光量が低下する問題が生じる。この問題は、面状光源７に用いる発光体３の輝度を向上すること、面状光源７の光の放射角をカメラの視野角と同程度として無駄な方向への照射をなくすこと、面状光源７の面積を大きくして光量を増大させることによって改善可能である。
【００４５】
〔実施例１〕
図３は本発明の実施例を示す光学系を用いて撮像する構成の一例を示す図である。
この図に示すような配置で撮像環境を構築した。１０はカメラ、１１は透視性を有する面状光源、１２は被視体である。
照明装置の支持基板として、ガラスエポキシ製のユニバーサル基板（ＭＯＤＥＬ：ＩＣＢ−８８ＳＥＧ、サンハヤト株式会社製）を用いた。この支持基板には２．５４ｍｍのピッチでφ０．９ｍｍの穴が正方格子状に穿孔されている。この基板にチップＬＥＤ（ＳＬＭ−２１０ＤＴ、ローム株式会社製、全長２ｍｍ、幅１．２５ｍｍ）を穴を避けて格子状に搭載した。チップＬＥＤは直列接続し定電流駆動した。ＬＥＤへの給電はφ０．３２ｍｍのスズメッキ銅線を半田付けすることで行い、配線は穴とＬＥＤの発光部を避けながら基板側面まで延長して基板端面の給電点まで配線した。基板のＬＥＤが搭載されていない面、穴の側面、ＬＥＤチップの側面は全て黒の塗料（Ｎｏ．５１ブラック、大創産業株式会社製）で塗装し、反射率を低減するとともに、ＬＥＤにおいては横に放射される光を遮光することで、裏側に漏れる光線がないようにした。
【００４６】
このようにして製作した透視性を有する面状光源１１を、ＩＴＶカメラ（ＷＡＴ−１２０Ｎ、ワテック株式会社製）１０と、被視体１２として白色プラスチックペレット（大きさ約３ｍｍ×２．５ｍｍ）との中間に配置して撮像を行った。レンズ（Ｒｏｄａｇｏｎ、ｆ＝３５ｍｍ）の絞りを開放して深度を浅くした状態では、面状光源１１の透明窓となる各穴の形状は画像に現れることなく、被視体１２の重なり合ったプラスチックペレットの奥まで照明された画像が高解像度で得られた。またＬＥＤの照明光はカメラ１０側には殆ど漏れないように出来たため、従来の側面からの照明画像と比較してもコントラストの低下はなかった。
〔実施例２〕
図４は有機ＥＬを用いて製作した本発明に供するパネルのパターン図であり、有機ＥＬパネル２０は、六角形状の透明窓２１、その周囲のメッシュ部の発光面２２からなる。
【００４７】
本発明を実施するための有機ＥＬパネルの構造及び特性は、上記非特許文献１に詳述されている。本発明の効果を有機ＥＬで実証するために、図４に示す最適化した構造のパネルを試作した。試作パネルはガラス面全体に透明電極を配し、図示の六角形窓以外のフレーム部に発光層、電極金属を蒸着することで、低い面抵抗で発光層に電力を供給できるようにした。ガラス基板サイズ７０ｍｍ□、うち発光面サイズは４５ｍｍ□、パターンのピッチは２ｍｍ、発光部と透明窓部の面積比は約１：１である。このパネルを照明に用いて撮像光学系を構築して機能を確認した。カメラにＴｏｓｈｉｂａ製３ＣＣＤ  ＩＴＶカメラＩＫ−ＴＵ４０Ｄを用い、レンズはＮｉｋｏｎ製Ｚｏｏｍ−Ｎｉｋｋｏｒ３０−７０ｍｍとＫｅｎｋｏ製ＡＣ  ＣｌｏｓｅＵｐ  Ｎｏ２を２枚組み合わせて、被写界深度の浅い光学系を構築した。試作した有機ＥＬパネルを被写体とレンズの概ね中間に配置して画像を撮像した。焦点を被写体に合わせ、絞りを開放することで、有機ＥＬパネルの微細構造が全く画像に現れない被写体のみの画像が得られた。また得られた画像は理論どおり、深い穴がある被写体でも穴の奥まで照明されて影が生じることがなく、さらに同軸落射照明では観察が難しい金属面（サンプルとして五百円硬貨を使用）でも、無調整でハレーションのない良好な画像が得られた。この結果から、本発明の光源が同軸落射照明と面光源の特徴を併せ持つ照明方法となることが実証できた。さらに、試作した有機ＥＬパネルの発光面をカメラ側に向け発光させると、被写体の撮像はできなかった。すなわち、発光体の光でハレーションが生じてしまい、また発光体がハレーションを起こさないように絞りを絞ると、発光体の向こう側の被写体からの光が相対的に非常に弱いため画像が得られなかった。また、カメラ側に向けた発光をＯＦＦにすれば、瞬時に被写体の撮像が可能であった。
【００４８】
この結果から、本発明を用いることで、被視体をカメラの視線と同一方向から照明しながら、良好な画像を得られ、シャッター、視認方向の制御が可能であることは明らかである。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の透視性を有する面状光源及びそれを用いた撮像方法は、薄い面状の照明装置によりカメラと同一視線から投光し、影の無い画像を撮像する透視性を有する面状光源として利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１    支持基板
２    透明窓
３    発光体（発光素子）
４    目の網膜あるいはカメラの撮像面
５    結像した被視体の実像
６    レンズ
７，１１    透視性を有する面状光源
８，１２    被視体
９    焦点位置
１０  カメラ
２０    有機ＥＬパネル
２１    六角形状の透明窓
２２    メッシュ部の発光面
【図１】
2014096253.tif 000003
【図２】
2014096253.tif 000004
【図３】
2014096253.tif 000005
【図４】
2014096253.tif 000006