(57)【要約】【課題】従来問題であった光条に虹色が生じて視覚上好ましくない色づきが起こることを低減させる効果を有する光学素子を提供する。【解決手段】高輝度な光源と、それを撮像するための撮像レンズおよび光源像を有し、前記撮像レンズの前部から光源像までの間のいずれかの位置に配置され、高輝度な光源像に光条を発生させる光学素子であって、前記光学素子は少なくとも２種類の線幅の光学的暗部を有する構成としている。【選択図】図１
2004094006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度な光源と、それを撮像するための撮像レンズおよび光源像を有し、前記撮像レンズの前部から光源像までの間のいずれかの位置に配置され、高輝度な光源像に光条を発生させる光学素子であって、
前記光学素子は少なくとも２種類の線幅の光学的暗部を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光学素子は、平行平板からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記少なくとも２種類の線幅の光学的暗部は、曲面を含む面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学的暗部は、クロムエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学的暗部は、ガラス表面に高分子樹脂材料にて形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にクロスフィルタ、クロススクリーンフィルタなどと呼ばれ、高輝度の光源像を撮像したときの光源像に光条を発生させる光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の光学素子である。光学素子は、透明な平行平板１０１の片方の面に、同じ太さの光学的暗部１０２を形成したものである。
ここで、クロスフィルタの原理を説明する。
【０００３】
図６（Ａ）は、図示しない光源像を、撮像レンズＬｅを使って像面ＩＰに撮像しているところである。光源は、理想的な点光源にほぼ合致したものを想定している。しかし、レンズＬｅと像面ＩＰの間にピンホールマスクＭが配置されているため、像面ＩＰに達する光はピンホールマスクを通った光だけである。
【０００４】
図６（Ｃ）は、像面ＩＰにスクリーンを置いたときのイメージ図であり、（Ｂ図はＸＸ’断面での光強度分布を表している。この様に、ピンホールマスクを通った光は、回折の影響を受け、一点には集中せず広がりを見せている。
【０００５】
図７（Ａ）は、図６のピンホールとは、正確に正負（透過と未透過）反対のパターンを持ったマスクＭ２をピンホールＭの代わりに配置した図である。（Ｂ）、（Ｃ）の図は、図６と同様に、それぞれＸＸ’断面での光強度分布と像面ＩＰにスクリーンを置いたときのイメージ図である。図７において、図６のピンホールＭと正負反対であるマスクＭ２によって、ピンホールＭにより出来た光像Ｐｅと全く同じものが形成される。異なるのは、光像の中心に負のピンホールであるマスクＭ２以外の部分を通った光が集光して明るい点像Ｈｅを形成している点である。つまり、一点に集光する光束中に遮蔽物をおくと、光のにじみが起こる事になる。これは、バビネの原理としてよく知られている。
【０００６】
回折現象であるため、マスクＭ２が小さければ、光のにじみは大きい。しかし、にじみ出す光の強度は小さくなる。逆に、マスクＭ２が大きければ、にじみの広がりは小さいが、にじみ出す光は強くなる。ただし、大きすぎると像面ＩＰ上で陰として観測されるようになる。
【０００７】
図８は、図７のマスクＭ２を紙面と垂直方向に線上に伸ばしたマスク（Ｍ３）とした状態を表したものである。図７のマスクＭ２の時に、にじんだ光は円状であったが、マスクＭ３の場合は、図８（Ｃ）の如く、線状（以下光条と呼ぶ）となる。マスクＭ３を図５の如く、格子状に配置すれば、図９の如きイメージとなる。Ｌｉは高輝度の光源像を表し、Ｋｊは光条を表す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高輝度光源を仮に、単一波長の光源であるとし、図９を詳しく観察すると、細かくは図１０の様になる。光条が高輝度光源像Ｌｉからにじみ出て、一旦強度が弱くなるが、再び強くなってまた弱くなると言う様に、回折の高次の繰り返しが起こっている。光源像Ｌｉから光条の強度が落ちる位置までの距離Ｄλは、光の波長とマスクの幅に依存する量である。通常撮像する高輝度光源は、町の街灯であったり、水面にきらめく太陽光の反射であったりする。
【０００９】
そのため、光源は白色光である。そのため、人が関知する４００ｎｍ付近の青の領域から７００ｎｍ付近の赤の領域を考えると、青の領域の光に対するＤλと赤の領域の光に対するＤλとは、２倍近い差があることになる。この波長によるＤλの変化のため、光条に虹色状の色づきが起こり、視覚上好ましくないことが問題である。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、従来問題であった光条に虹色が生じて視覚上好ましくない色づきが起こることを低減させる効果を有する光学素子を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、高輝度な光源と、それを撮像するための撮像レンズおよび光源像を有し、前記撮像レンズの前部から光源像までの間のいずれかの位置に配置され、高輝度な光源像に光条を発生させる光学素子であって、前記光学素子は少なくとも２種類の線幅の光学的暗部を有する構成としている。
【００１２】
また、前記光学素子は、例えば平行平板からなることが好ましい。
【００１３】
なお、前記少なくとも２種類の線幅の光学的暗部は、曲面を含む面に形成されていることが望ましい。
【００１４】
前記光学的暗部は、クロムエッチングにより形成されている構成であってもよいし、ガラス表面に高分子樹脂材料にて形成されている構成であってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である光学素子について説明するための図である。透明な平行平板１の片方の面に、第一の光学的暗部２と第二の光学的暗部３を形成している。暗部３の線幅は、暗部２の線幅の約６０％である。
【００１６】
ここでＤλは、暗部の線幅（Ｗとする）とほぼ逆比例の関係にある。
Ｄλ∝ｆ（λ）・１／Ｗ　∵ｆ（λ）は、λで決まる比例係数　・・・（式−１）
従って、暗部２の６０％の線幅を持つ暗部３のＤλ３は、Ｄλ２の約１．７倍である。
【００１７】
図２（Ａ）は暗部２により形成された光条を、（Ｂ）は暗部３により形成された光条を示している。これらの図は説明を簡単にするために、単一波長を想定した図である。光学的暗部２、３が形成された面上で、光束に対する暗部２と暗部３の位置関係（暗部２、３と光束中心からの距離関係など）は異なっている。しかし、光条は高輝度光源像Ｌｉから放射状に発することには、どちらの暗部であっても変わりはない。したがって、２種類の光条は図２（Ｃ）の様に重なって観測され、光条の強度分布が平均化される。白色で考えた場合、各波長により前述の図２に示した作用があり、光条の色づきが低減する。ただし、暗部２と暗部３の位置関係（間隔）が狭く、双方の線幅とほぼ等しいか狭い様ならば、間隔による回折の影響も起こるため、望ましくないため、影響が無い程度に離しておく必要がある。双方の線幅は、回折を観測できる幅であるため、少なくとも、双方の線幅の数倍の間隔は必要である。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態である光学素子について詳細に説明する。
【００１８】
図３は、２種類の線幅を持つ光学素子であるが、第一の暗部２と第二の暗部３は同じ間隔で、暗部と暗部を等間隔（同一種類の暗部の１／２の間隔）にて配置した実施形態である。特殊な効果を得るために、撮像光路中に光学的な暗部を配置するのだが、この様な高輝度光源以外の部分を撮像することに対しては、あまり好ましいこととは言えない。この実施形態は暗部が占める面積を最小に抑えるのに効果がある。
【００１９】
暗部としては、Ｃｒによるパターン形成、ガラスエッチングによる方法、ガラス面にレプリカ法によって、線パターンを形成する方法なども考えられる。ガラスエッチングやレプリカ法などでは、図４の様に、基板表面に線状の山や溝を形成する。しかし、暗部となるべき部分の表面が鏡面であると、光条の発生効果が出せないため、表面を磨りガラス状にするなどの処置が必要である。また、ガラスモールドや高分子材料を使った型による成形法なども考えられる。
【００２０】
これらの実施形態では、平行平板の片面、つまり一つの面に複数の暗部を形成したが、平行平板を配置する位置が、像面より十分に距離がある（平行平板の光学的厚みの数倍以上）ならば、両面に着けることも可能である。
【００２１】
また、実際に配置する位置は、高輝度光源と対物レンズの間で対物レンズより（対物レンズに近い）の位置から、像面までに存在する、光束が通る光学的な透過面上であればいい。透過面は平面である必要はなく、曲面であっても光条の特殊効果を発生させることが出来る。ただし、像面に近すぎると、回折による効果が得られない。
【００２２】
本実施形態は、縦と横の２方向のみとしたが、一つの方向で一本（一方向）の光条を発生することは明白である。したがって、　３方向や４方向とすることも可能である。これらは、それぞれ一般にスノーフィルター、サニーフィルターなどと呼ばれている。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本願各発明によれば、少なくとも２種類以上の線幅の光学的暗部を持たせることとしたことにより、従来あった光条に虹色が生じて視覚上好ましくない色づきを低減する効果を有する光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である光学素子を説明するための図。
【図２】本実施形態による光学素子の効果を説明するための図。
【図３】本発明の第２実施形態である光学素子を説明するための図。
【図４】従来例を説明するための図。
【図５】光条を発生させる従来の光学素子の原理を説明するための図。
【図６】光条を発生させる光学素子の原理を説明する図。
【図７】光条を発生させる光学素子の原理を説明する図。
【図８】光条を発生させる光学素子の原理を説明する図。
【図９】光条を発生させる光学素子の原理を説明する図。
【図１０】光条を発生させる光学素子の原理を説明する図。
【符号の説明】
１　光学素子
２　第一の光学的暗部
３　第２の光学的暗部
【図１】
2004094006.tif 000003
【図２】
2004094006.tif 000004
【図３】
2004094006.tif 000005
【図４】
2004094006.tif 000006
【図５】
2004094006.tif 000007
【図６】
2004094006.tif 000008
【図７】
2004094006.tif 000009
【図８】
2004094006.tif 000010
【図９】
2004094006.tif 000011
【図１０】
2004094006.tif 000012