(57)【要約】  光学フィルタ素子(10)は半透明媒質(14)を有する。該半透明媒質中には、入射光をフィルタリングする遮光剤が溶解している。当該光学フィルタは、前記半透明媒質を貫通する光軸(16)を有する。前記半透明媒質は、前記光軸に対して実質的に平行な厚さ分布を有する。前記厚さ分布は、当該光学フィルタ素子の様々な位置での当該光学フィルタ素子を通過する光路長を決定する。前記光路長は透過率を決定する。当該光学フィルタ素子は、該光学フィルタ素子の透過率分布を制御するため、前記の厚さ分布を制御する制御手段(26,32)をさらに有する。
2010503012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルタ素子であって：
内部に遮光剤が溶解している半透明の媒質であって、光軸が前記半透明の媒質を貫通して延びていて、かつ前記光軸に対して実質的に平行な厚さ分布を有する半透明の媒質；
当該光学フィルタ素子の透過率分布を制御するために前記媒質の厚さ分布を制御する制御手段；
を有する光学フィルタ素子。
【請求項２】
前記遮光剤は、染料及び色素を含む群から選ばれる材料のような吸光剤である、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項３】
前記遮光剤は、反射性雲母片のような光反射剤である、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項４】
前記制御手段が、エレクトロウエッティングを用いて前記厚さ分布を制御するための電極を有する、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項５】
前記半透明媒質が少なくとも部分的に半透明な格納容器内に保持され、
該格納容器は開口部を有し、
該開口部は少なくとも部分的半透明な弾性材料によって覆われ、かつ
前記制御手段は、前記容器内の前記半透明媒質の量を制御するポンプを有する、
請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項６】
内部で吸光材が溶解している第1半透明媒質、及び第2半透明媒質を有する光学フィルタ素子であって、
前記第1及び第2半透明媒質は少なくとも部分的に半透明な容器に保持され、
前記制御手段は、前記第1半透明媒質と前記第2半透明媒質との間に形成されるメニスカスの形状を制御する手段を有する、
請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項７】
前記第1及び第2半透明媒質が実質的に同一の屈折率を有する、請求項6に記載の光学フィルタ素子。
【請求項８】
前記メニスカスの周辺がメニスカス制御素子へ固定され、
該メニスカス制御素子は前記光軸と実質的に平行な平行に可動である、
請求項6に記載の光学フィルタ素子。
【請求項９】
上記請求項のうちのいずれか一項記載の光学フィルタ素子を有する光学系におけるケラレを減少させる方法であって、当該光学フィルタ素子の中心付近での該光学フィルタ素子の透過率が当該光学フィルタ素子の外側周辺付近での該光学フィルタ素子の透過率よりも高くなるように、当該光学フィルタ素子の厚さ分布を制御する手順を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系において生じるケラレを減少させる方法、及びケラレを減少させる光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系はケラレを示す。ケラレは、レンズの中心を透過する光の量とレンズの外側端部を透過する光の量が異なることで生じる。よってケラレはレンズによって生成される像に影響を及ぼす。このことは特にカメラのような装置において問題となる。
【０００３】
ケラレは光学の原理に起因しても生じうる。つまりケラレは光学系に固有である（以降では自然ケラレと呼ぶ）。ケラレは、たとえばレンズのような光学素子の設置に起因して起こるように、人為的な性質も有する。人為的なケラレは小さな絞りを用いることによって減少させることが可能である。
【０００４】
センターND（減光）フィルタを用いることによってケラレを減少させることは当業者には既知である。係るセンターNDフィルタの外側端部での光学特性は、ケラレが減少するように、中心部の光学特性とは異なっている。しかしそのフィルタは、たとえば絞りの変化、たとえばズームに起因する光学系での変化等から生じうるケラレの変化に適合するのには適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の欠点を克服するのに適した光学素子を有することが必要である。従って本発明の目的は、ケラレの減少、及び光学系での変化への適合に適した方法及び光学フィルタを供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の態様では、本発明は請求項1に記載の光学素子を供する。当該光学素子は半透明の媒質を有する。前記半透明媒質中には、遮光剤が溶解している。前記遮光剤は、当該光学フィルタ素子へ入射する光の少なくとも一部を遮光する。遮光される光の量は、当該光学フィルタ素子の媒質を通り抜ける光路に依存する。前記光路が短い場合には遮光される光の量は少なく、前記光路が長い場合には遮光される光の量は多い。前記光路は当該光学フィルタ素子の媒質の厚さに依存する。本願では、前記媒質の厚さは、当該光学フィルタ素子を貫通する光軸に対して実質的に平行な方向での前記媒質の長さとして定義される。前記媒質の厚さは、前記光軸に対して実質的に垂直である当該光学フィルタ素子の表面にわたって変化して良い。従って以降では、このことを前記媒質の厚さ分布と呼ぶ。前記媒質の厚さ分布は当該光学フィルタ素子の透過率分布を決定する。該透過率分布を制御するため、前記媒質の厚さ分布を制御する制御手段が供される。
【０００７】
ある実施例では、前記遮光剤は、染料及び色素を含む群から選ばれる材料のような吸光剤であって良い。他の実施例では、前記遮光剤は、反射性雲母片のような光反射剤であって良い。前記遮光剤はまた、吸光剤と光反射材との混合物であっても良い。前記遮光剤は如何なる波長の光をも遮光して良いし、又は光スペクトルの一部だけを遮光しても良い。前記遮光剤は可視光を遮光して良いし、かつ/又は、赤外放射線や紫外放射線のような非可視光を遮光しても良い。
【０００８】
ある実施例では、当該光学フィルタ素子は、内部で吸光材が溶解している第1半透明媒質、及び第2半透明媒質を有する。前記第1及び第2半透明媒質は少なくとも部分的に半透明な容器に保持されている。前記制御手段は、前記第1半透明媒質と前記第2半透明媒質との間に形成されるメニスカスの形状を制御する手段を有する。前記第1半透明媒質を通り抜ける光路は当該光学フィルタ素子の透過率を決定する。前記第2半透明媒質は前記容器を満たす。前記第1半透明媒質と前記第2半透明媒質との間に存在するメニスカスの厚さ分布が制御され、ひいては当該光学フィルタ素子の透過率が制御される。前記第1及び第2半透明媒質が実質的に同一の屈折率を有する場合、前記メニスカスの形状は通り抜ける光の方向に影響を及ぼさない。よって当該光学フィルタ素子はレンズ効果を有さずに、フィルタリング効果のみを有する。
【０００９】
本発明の他の態様では、請求項9に記載の方法が供される。当該方法は光学系におけるケラレを減少させる。本発明による光学フィルタ素子は、当該フィルタ素子の中心付近の光をよりフィルタリングし、かつ当該フィルタ素子の外側周辺付近の光をあまりフィルタリングしないように用いられる。それにより当該光学フィルタ素子によるフィルタリング後には、均等な光分布が供される。
【００１０】
本発明による光フィルタ素子はまた、他の種類のフィルタリングにも適していることに留意して欲しい。他の種類のフィルタリングとはたとえば、他の光学効果を補正すること、及び/又は特定の光学効果を発生させることである。さらに当該光学フィルタ素子は、前記光軸に対して垂直な上記表面内で如何なる形状-たとえば円形、正方形等の任意の形状-を有しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光学フィルタ素子の第1実施例の断面を図示している。
【図２】本発明による光学フィルタ素子の第2実施例の断面を図示している。
【図３】A-Cは、第1、第2、及び第3透過率分布を有する本発明による光学フィルタ素子の第3実施例の断面を図示している。
【図４】A-Cは、図3A-3Cに図示された実施例の第1、第2、及び第3透過率分布を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降において、本発明は、非限定的な実施例を示す添付の図面を参照することによって、より詳細に説明される。
【００１３】
図中、同様の参照番号は同様の部品及び/又は事項を指し示す。図1は、本発明による光学フィルタ素子10の第1実施例を概略的に図示している。当該光学フィルタ素子10は、上に半透明媒質14が備えられた半透明基板12を有する。半透明媒質中には、たとえば染料、色素、又は反射剤のような遮光剤が溶解している。光軸16は媒質14を貫通して延びる。メニスカス18は媒質14の上に形成される。媒質14の厚さ-つまり-光軸16に対して実質的に平行な方向での長さ-は光軸16で最大をとり、光軸16からの距離が増大すると共に減少する。光が当該光学フィルタ素子10へ入射するとき、光軸16付近を通り抜ける光の大部分が吸収又は反射されることで、フィルタリングされる。その一方で当該光学フィルタ素子10の外側周辺付近を通り抜ける光はほんのわずかしか吸収又は反射されない。媒質14の形状-特にメニスカス18に形状-に起因して、当該光学フィルタ素子10を通り抜ける光がフィルタリングされるだけでなく、当該光学フィルタ素子10はその光に対してレンズ効果を及ぼすことにも留意して欲しい。
【００１４】
本発明によると、当該光学フィルタ素子10の透過率分布を制御するため、媒質14の厚さ分布が制御されて良い。エレクトロウエッティングや当業者には明らかな他の方法といった適当な方法を用いることによって、メニスカス18は変化し、それによりメニスカス18は、たとえばメニスカス20のような形状に変化する。形状18を有するメニスカスと比較すると、そのメニスカスが形状20を有するときには、媒質14の厚さ分布は、光軸16付近の光をあまり遮光せず、かつ当該光学フィルタ素子10周辺付近の光をより遮光する。
【００１５】
図2は、本発明による光学フィルタ素子の他の実施例の断面を図示している。当該光学フィルタ素子10は、内部に開口部24が供されている格納容器22を有する。光軸16は格納容器22を貫通して延びる。従って格納容器22は少なくとも光軸16付近では半透明である。開口部24は半透明の弾性メニスカス18で覆われている。格納容器22は、内部で遮光剤が溶解している媒質14によって満たされる。ポンプ素子26は、媒質14を、格納容器22から貯蔵器28へ、又は貯蔵器28から格納容器22へ押し出すように供されている。
【００１６】
メニスカス18の形状を制御することによって、格納容器22の開口部24付近での媒質14の厚さ分布が制御可能となる。媒質14を貯蔵器28から格納容器22へ押し出すことによって、メニスカス18は、たとえば形状20のような異なる形状をとる。よってメニスカス18を通り抜ける光の透過率分布は所望のように制御及び調節することが可能である。
【００１７】
図3A-3Cは、本発明による光学フィルタ素子の別な実施例を図示している。当該光学フィルタ素子10は格納容器30を有する。格納容器30内で、光軸16が貫通して延びている。格納容器30は、内部で遮光剤が溶解している第1半透明媒質14を保持している。格納容器30はさらに第2半透明媒質34をも保持している。第1半透明媒質14と第2半透明媒質34は共に格納容器30を満たしている。メニスカス18は第1半透明媒質14と第2半透明媒質34との間に形成される。メニスカス18の周辺はメニスカス制御素子32と結合する。メニスカス制御素子32は光軸16と実質的に平行な平行に可動である。メニスカス制御素子32は、たとえば磁力及び/又は圧電力のような適切な手法を用いて動かされて良い。第1半透明媒質の容積と第2半透明媒質の容積は変化しないので、メニスカス制御素子32の位置はメニスカス18の形状を決定する。図3Aにおけるメニスカス制御素子32の第1位置、図3Bにおけるメニスカス制御素子32の第2位置、及び図3Cにおけるメニスカス制御素子32の第3位置によって示されているように、メニスカス18の形状は格納容器30内での第1媒質14と第2媒質34の分布を決定する。メニスカス18の第1、第2、及び第3位置はそれぞれ、対応する第1、第2、及び第3透過率分布となる。
【００１８】
図4A-4Cは、図3A-3Cにそれぞれ図示されたメニスカス18の第1、第2、及び第3位置にそれぞれ対応する第1、第2、及び第3透過率分布を図示している。図4A-4Cでは、透過率のプロットが示されている。横軸には光軸16に垂直な面内での位置がプロットされている。特に、中心位置Cと外側周辺のある1つの位置OPが示されている。図3A-3Cでは、中心位置Cは光軸16と交わる。縦軸には相対透過率がプロットされている。
【００１９】
図3A及び図4Aを参照すると、当該光学フィルタ素子10の透過率は、光軸16と交わる中心Cで相対的に高くなる。光軸16付近での第1媒質14の厚さは小さい。その結果第2媒質34の厚さは大きくなる。第1媒質14が遮光剤を保持しているので、第1媒質14を通り抜ける光路が透過率を決定する。第1媒質14を通り抜ける光路が短いので、透過率は高くなる。光軸16からの距離が増大することで、第1媒質14の厚さが増大する（図3A）。その結果中心Cから外側周辺OPへ向かって距離が増大することによって、透過率は減少する（図4A）。
【００２０】
図3B及び図4Bを参照すると、光軸16付近での第1媒質の厚さが相対的に大きくなる結果、中心C付近での透過率が小さくなる。光軸16への距離が増大すると共に第1媒質14の厚さは減少する。その結果、外側周辺OPへ向かって中心Cへの距離が増大すると共に透過率は増大する。
【００２１】
図3C及び図4Cを参照すると、第1媒質14の厚さは、光軸16に対して平行な方向での格納容器30の長さに等しい。その結果、透過率は光軸16付近で最小となる。ある量の光が光軸16付近を通過できるか否かは、第1媒質14内に溶解する遮光剤による遮光量、及び第1媒質14内での遮光剤の濃度に依存する。図4Cでは、透過率がほぼゼロとなる様子が図示されている。
【００２２】
図3A-3Cに図示された実施例では、第1媒質14の屈折率と第2媒質34の屈折率が実質的に同一である場合には、当該光学フィルタ素子10の光学効果はフィルタ効果に限定されて良い。係る場合、当該光学フィルタ素子10を通り抜ける光はメニスカス18では屈折されず、まっすぐ通り抜ける。よって図3A-3Cの実施例はレンズ効果を有していない。
【００２３】
上では本発明による素子に係る多数の実施例が開示されてきた。図示された実施例では、透過率分布は、光軸及び/又は当該光学フィルタ素子の中心に対して対称である。光学系においては、その系の光軸は当該光学フィルタ素子の中心と交わる必要はないことに留意して欲しい。さらに厚さ分布及び対応する透過率分布も、厚さ分布の制御に用いられる手法及び制御手段によるが、対称である必要はない。
【００２４】
たとえ本発明の詳細な実施例が本明細書に開示されているとはいえ、その詳細な実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明は様々な形態で実施しうることに留意すべきである。従って本明細書に開示されている具体的構造及び機能の詳細は本発明の限定と解すべきではなく、請求項の基礎、及び擬似的には適切な詳細構造で本発明を様々な形態で本発明を行えるように当業者へ教示するための典型的な基礎に過ぎないと解すべきである。図示された実施例のうち、特にメニスカスの形状を制御することで媒質の厚さ分布を制御している実施例で用いられた手法は、単一の実施例と組み合わせられて良い。
【図１】
2010503012.tif 000003
【図２】
2010503012.tif 000004
【図３Ａ】
2010503012.tif 000005
【図３Ｂ】
2010503012.tif 000006
【図３Ｃ】
2010503012.tif 000007
【図４Ａ】
2010503012.tif 000008
【図４Ｂ】
2010503012.tif 000009
【図４Ｃ】
2010503012.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月3日(2009.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系において生じるケラレを減少させる方法、及びケラレを減少させる光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系はケラレを示す。ケラレは、レンズの中心を透過する光の量とレンズの外側端部を透過する光の量が異なることで生じる。よってケラレはレンズによって生成される像に影響を及ぼす。このことは特にカメラのような装置において問題となる。
【０００３】
ケラレは光学の原理に起因しても生じうる。つまりケラレは光学系に固有である（以降では自然ケラレと呼ぶ）。ケラレは、たとえばレンズのような光学素子の設置に起因して起こるように、人為的な性質も有する。人為的なケラレは小さな絞りを用いることによって減少させることが可能である。
【０００４】
センターND（減光）フィルタを用いることによってケラレを減少させることは当業者には既知である。係るセンターNDフィルタの外側端部での光学特性は、ケラレが減少するように、中心部の光学特性とは異なっている。しかしそのフィルタは、たとえば絞りの変化、たとえばズームに起因する光学系での変化等から生じうるケラレの変化に適合するのには適していない。
【０００５】
特許文献1は、一対の非混和性液体用の密閉されたエレクトロウエッティングチャンバを有する光学素子用の光学部品について開示している。
【０００６】
特許文献2は、圧力下で変形可能なフレキシブル膜を有する液体で満たされた光学チャンバを有する液体レンズ装置について開示している。
【０００７】
特許文献3は、流体が満たされた筐体の端部にわたって設けられた光学的に透明な弾性膜を有する可変出力の流体レンズについて開示している。
【０００８】
特許文献4は、流体間のメニスカスを調節するように、磁場を介して操作される一対の非混和性流体を有する可変焦点レンズについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第6449081号明細書
【特許文献２】西独国特許第571912号明細書
【特許文献３】米国特許第5973852号明細書
【特許文献４】国際公開第2005/119308号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の欠点を克服するのに適した光学素子を有することが必要である。従って本発明の目的は、ケラレの減少、及び光学系での変化への適合に適した方法及び光学フィルタを供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一の態様では、本発明は、内部に遮光剤が溶解している第1半透明媒質、及び第2半透明媒質を有する光学素子を供する。光軸が前記第1及び第2半透明媒質を貫通して延びる。前記半透明媒質は前記光軸に対して実質的に平行な方向に厚さ分布を有する。前記第1及び第2半透明媒質は少なくとも部分的に半透明な格納容器内に保持される。前記第1半透明媒質と第2半透明媒質との間には少なくとも部分的に半透明な弾性メニスカスが存在する。前記遮光剤は、当該光学フィルタ素子へ入射する光の少なくとも一部を遮光する。遮光される光の量は、当該光学フィルタ素子の媒質を通り抜ける光路に依存する。前記光路が短い場合には遮光される光の量は少なく、前記光路が長い場合には遮光される光の量は多い。前記光路は当該光学フィルタ素子の媒質の厚さに依存する。本願では、前記媒質の厚さは、当該光学フィルタ素子を貫通する光軸に対して実質的に平行な方向での前記媒質の長さとして定義される。前記媒質の厚さは、前記光軸に対して実質的に垂直である当該光学フィルタ素子の表面にわたって変化して良い。従って以降では、このことを前記媒質の厚さ分布と呼ぶ。前記媒質の厚さ分布は当該光学フィルタ素子の透過率分布を決定する。該透過率分布を制御するため、前記媒質の厚さ分布を制御する制御手段が供される。前記制御手段は、前記第1半透明媒質と第2半透明媒質との間に形成される前記メニスカスの形状を制御する手段を有する。
【００１２】
ある実施例では、前記遮光剤は、染料及び色素を含む群から選ばれる材料のような吸光剤であって良い。他の実施例では、前記遮光剤は、反射性雲母片のような光反射剤であって良い。前記遮光剤はまた、吸光剤と光反射材との混合物であっても良い。前記遮光剤は如何なる波長の光をも遮光して良いし、又は光スペクトルの一部だけを遮光しても良い。前記遮光剤は可視光を遮光して良いし、かつ/又は、赤外放射線や紫外放射線のような非可視光を遮光しても良い。
【００１３】
ある実施例では、当該光学フィルタ素子は、内部で吸光材が溶解している第1半透明媒質、及び第2半透明媒質を有する。前記第1及び第2半透明媒質は少なくとも部分的に半透明な容器に保持されている。前記制御手段は、前記第1半透明媒質と前記第2半透明媒質との間に形成されるメニスカスの形状を制御する手段を有する。前記第1半透明媒質を通り抜ける光路は当該光学フィルタ素子の透過率を決定する。前記第2半透明媒質は前記容器を満たす。前記第1半透明媒質と前記第2半透明媒質との間に存在するメニスカスの厚さ分布が制御され、ひいては当該光学フィルタ素子の透過率が制御される。前記第1及び第2半透明媒質が実質的に同一の屈折率を有する場合、前記メニスカスの形状は通り抜ける光の方向に影響を及ぼさない。よって当該光学フィルタ素子はレンズ効果を有さずに、フィルタリング効果のみを有する。
【００１４】
本発明の他の態様では、請求項9に記載の方法が供される。当該方法は光学系におけるケラレを減少させる。本発明による光学フィルタ素子は、当該フィルタ素子の中心付近の光をよりフィルタリングし、かつ当該フィルタ素子の外側周辺付近の光をあまりフィルタリングしないように用いられる。それにより当該光学フィルタ素子によるフィルタリング後には、均等な光分布が供される。
【００１５】
本発明による光フィルタ素子はまた、他の種類のフィルタリングにも適していることに留意して欲しい。他の種類のフィルタリングとはたとえば、他の光学効果を補正すること、及び/又は特定の光学効果を発生させることである。さらに当該光学フィルタ素子は、前記光軸に対して垂直な上記表面内で如何なる形状-たとえば円形、正方形等の任意の形状-を有しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による光学フィルタ素子の第1実施例の断面を図示している。
【図２】本発明による光学フィルタ素子の第2実施例の断面を図示している。
【図３】A-Cは、第1、第2、及び第3透過率分布を有する本発明による光学フィルタ素子の第3実施例の断面を図示している。
【図４】A-Cは、図3A-3Cに図示された実施例の第1、第2、及び第3透過率分布を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以降において、本発明は、非限定的な実施例を示す添付の図面を参照することによって、より詳細に説明される。
【００１８】
図中、同様の参照番号は同様の部品及び/又は事項を指し示す。図1は、本発明による光学フィルタ素子10の第1実施例を概略的に図示している。当該光学フィルタ素子10は、上に半透明媒質14が備えられた半透明基板12を有する。半透明媒質中には、たとえば染料、色素、又は反射剤のような遮光剤が溶解している。光軸16は媒質14を貫通して延びる。メニスカス18は媒質14の上に形成される。媒質14の厚さ-つまり-光軸16に対して実質的に平行な方向での長さ-は光軸16で最大をとり、光軸16からの距離が増大すると共に減少する。光が当該光学フィルタ素子10へ入射するとき、光軸16付近を通り抜ける光の大部分が吸収又は反射されることで、フィルタリングされる。その一方で当該光学フィルタ素子10の外側周辺付近を通り抜ける光はほんのわずかしか吸収又は反射されない。媒質14の形状-特にメニスカス18に形状-に起因して、当該光学フィルタ素子10を通り抜ける光がフィルタリングされるだけでなく、当該光学フィルタ素子10はその光に対してレンズ効果を及ぼすことにも留意して欲しい。
【００１９】
本発明によると、当該光学フィルタ素子10の透過率分布を制御するため、媒質14の厚さ分布が制御されて良い。エレクトロウエッティングや当業者には明らかな他の方法といった適当な方法を用いることによって、メニスカス18は変化し、それによりメニスカス18は、たとえばメニスカス20のような形状に変化する。形状18を有するメニスカスと比較すると、そのメニスカスが形状20を有するときには、媒質14の厚さ分布は、光軸16付近の光をあまり遮光せず、かつ当該光学フィルタ素子10周辺付近の光をより遮光する。
【００２０】
図2は、本発明による光学フィルタ素子の他の実施例の断面を図示している。当該光学フィルタ素子10は、内部に開口部24が供されている格納容器22を有する。光軸16は格納容器22を貫通して延びる。従って格納容器22は少なくとも光軸16付近では半透明である。開口部24は半透明の弾性メニスカス18で覆われている。格納容器22は、内部で遮光剤が溶解している媒質14によって満たされる。ポンプ素子26は、媒質14を、格納容器22から貯蔵器28へ、又は貯蔵器28から格納容器22へ押し出すように供されている。
【００２１】
メニスカス18の形状を制御することによって、格納容器22の開口部24付近での媒質14の厚さ分布が制御可能となる。媒質14を貯蔵器28から格納容器22へ押し出すことによって、メニスカス18は、たとえば形状20のような異なる形状をとる。よってメニスカス18を通り抜ける光の透過率分布は所望のように制御及び調節することが可能である。
【００２２】
図3A-3Cは、本発明による光学フィルタ素子の別な実施例を図示している。当該光学フィルタ素子10は格納容器30を有する。格納容器30内で、光軸16が貫通して延びている。格納容器30は、内部で遮光剤が溶解している第1半透明媒質14を保持している。格納容器30はさらに第2半透明媒質34をも保持している。第1半透明媒質14と第2半透明媒質34は共に格納容器30を満たしている。メニスカス18は第1半透明媒質14と第2半透明媒質34との間に形成される。メニスカス18の周辺はメニスカス制御素子32と結合する。メニスカス制御素子32は光軸16と実質的に平行な平行に可動である。メニスカス制御素子32は、たとえば磁力及び/又は圧電力のような適切な手法を用いて動かされて良い。第1半透明媒質の容積と第2半透明媒質の容積は変化しないので、メニスカス制御素子32の位置はメニスカス18の形状を決定する。図3Aにおけるメニスカス制御素子32の第1位置、図3Bにおけるメニスカス制御素子32の第2位置、及び図3Cにおけるメニスカス制御素子32の第3位置によって示されているように、メニスカス18の形状は格納容器30内での第1媒質14と第2媒質34の分布を決定する。メニスカス18の第1、第2、及び第3位置はそれぞれ、対応する第1、第2、及び第3透過率分布となる。
【００２３】
図4A-4Cは、図3A-3Cにそれぞれ図示されたメニスカス18の第1、第2、及び第3位置にそれぞれ対応する第1、第2、及び第3透過率分布を図示している。図4A-4Cでは、透過率のプロットが示されている。横軸には光軸16に垂直な面内での位置がプロットされている。特に、中心位置Cと外側周辺のある1つの位置OPが示されている。図3A-3Cでは、中心位置Cは光軸16と交わる。縦軸には相対透過率がプロットされている。
【００２４】
図3A及び図4Aを参照すると、当該光学フィルタ素子10の透過率は、光軸16と交わる中心Cで相対的に高くなる。光軸16付近での第1媒質14の厚さは小さい。その結果第2媒質34の厚さは大きくなる。第1媒質14が遮光剤を保持しているので、第1媒質14を通り抜ける光路が透過率を決定する。第1媒質14を通り抜ける光路が短いので、透過率は高くなる。光軸16からの距離が増大することで、第1媒質14の厚さが増大する（図3A）。その結果中心Cから外側周辺OPへ向かって距離が増大することによって、透過率は減少する（図4A）。
【００２５】
図3B及び図4Bを参照すると、光軸16付近での第1媒質の厚さが相対的に大きくなる結果、中心C付近での透過率が小さくなる。光軸16への距離が増大すると共に第1媒質14の厚さは減少する。その結果、外側周辺OPへ向かって中心Cへの距離が増大すると共に透過率は増大する。
【００２６】
図3C及び図4Cを参照すると、第1媒質14の厚さは、光軸16に対して平行な方向での格納容器30の長さに等しい。その結果、透過率は光軸16付近で最小となる。ある量の光が光軸16付近を通過できるか否かは、第1媒質14内に溶解する遮光剤による遮光量、及び第1媒質14内での遮光剤の濃度に依存する。図4Cでは、透過率がほぼゼロとなる様子が図示されている。
【００２７】
図3A-3Cに図示された実施例では、第1媒質14の屈折率と第2媒質34の屈折率が実質的に同一である場合には、当該光学フィルタ素子10の光学効果はフィルタ効果に限定されて良い。係る場合、当該光学フィルタ素子10を通り抜ける光はメニスカス18では屈折されず、まっすぐ通り抜ける。よって図3A-3Cの実施例はレンズ効果を有していない。
【００２８】
上では本発明による素子に係る多数の実施例が開示されてきた。図示された実施例では、透過率分布は、光軸及び/又は当該光学フィルタ素子の中心に対して対称である。光学系においては、その系の光軸は当該光学フィルタ素子の中心と交わる必要はないことに留意して欲しい。さらに厚さ分布及び対応する透過率分布も、厚さ分布の制御に用いられる手法及び制御手段によるが、対称である必要はない。
【００２９】
たとえ本発明の詳細な実施例が本明細書に開示されているとはいえ、その詳細な実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明は様々な形態で実施しうることに留意すべきである。従って本明細書に開示されている具体的構造及び機能の詳細は本発明の限定と解すべきではなく、請求項の基礎、及び擬似的には適切な詳細構造で本発明を様々な形態で本発明を行えるように当業者へ教示するための典型的な基礎に過ぎないと解すべきである。図示された実施例のうち、特にメニスカスの形状を制御することで媒質の厚さ分布を制御している実施例で用いられた手法は、単一の実施例と組み合わせられて良い。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に遮光剤が溶解している第1半透明媒質、及び第2半透明媒質を有する光学フィルタ素子であって、
光軸が前記第1及び第2半透明媒質を貫通して延びていて、
前記第1及び第2半透明媒質は前記光軸に対して実質的に平行な厚さ分布を有し、
前記第1及び第2半透明媒質は少なくとも部分的に半透明な格納容器内に保持され、
当該光学フィルタ素子は：
前記第1半透明媒質と第2半透明媒質との間に存在する少なくとも部分的に半透明な弾性メニスカス；及び
当該光学フィルタ素子の透過率分布を制御するために前記媒質の厚さ分布を制御する制御手段であって、前記第1半透明媒質と第2半透明媒質との間に形成される前記メニスカスの形状を制御する手段を有する制御手段；
を有する光学フィルタ素子。
【請求項２】
前記遮光剤は、染料及び色素を含む群から選ばれる材料のような吸光剤である、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項３】
前記遮光剤は、反射性雲母片のような光反射剤である、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項４】
前記第1及び第2半透明媒質が実質的に同一の屈折率を有する、請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項５】
前記メニスカスの周辺がメニスカス制御素子へ固定され、
該メニスカス制御素子は前記光軸と実質的に平行な平行に可動である、
請求項1に記載の光学フィルタ素子。
【請求項６】
上記請求項のうちのいずれか一項記載の光学フィルタ素子を有する光学系におけるケラレを減少させる方法であって、前記第1半透明媒質と第2半透明媒質との間に存在する少なくとも部分的に半透明な弾性メニスカスの形状を制御して、当該光学フィルタ素子の厚さ分布を制御することで、当該光学フィルタ素子の中心付近での該光学フィルタ素子の透過率を当該光学フィルタ素子の外側周辺付近での該光学フィルタ素子の透過率よりも高くする、手順を有する方法。
【国際調査報告】
2010503012.tif 000011
2010503012.tif 000012
2010503012.tif 000013