(57)【要約】      （修正有）【課題】見かけ上、干渉フィルタの機能が低下することが抑制された干渉フィルタアセンブリを提供する。【解決手段】光の進行方向に、集光レンズ１０、平行レンズ２０、干渉フィルタが順次並んで配置された干渉フィルタアセンブリであって、集光レンズと平行レンズは、平行レンズの焦点距離、若しくは、集光レンズの焦点距離だけ離れて配置されており、平行レンズにおける、集光レンズ側の面２０ａが、集光レンズ側に凸となる曲面であり、干渉フィルタ側の面２０ｂが、進行方向に垂直な平面であり、曲面は、回転双曲面である。【選択図】図２
2012128270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の進行方向に、集光レンズ、平行レンズ、干渉フィルタが順次並んで配置された干渉フィルタアセンブリであって、
前記集光レンズと前記平行レンズは、前記平行レンズの焦点距離、若しくは、前記集光レンズの焦点距離だけ離れて配置されており、
前記平行レンズにおける、前記集光レンズ側の面が、前記集光レンズ側に凸となる曲面であり、前記干渉フィルタ側の面が、前記進行方向に垂直な平面であり、
前記曲面は、回転双曲面であることを特徴とする干渉フィルタアセンブリ。
【請求項２】
前記回転双曲面は、前記進行方向の変数をｚ，前記進行方向に垂直な方向の変数をｒ、曲率半径をｃ、−１よりも小さいコーニック係数をｋとすると、次に示す数１
【数１】
2012128270.tif 000005
によって近似されることを特徴とする請求項１に記載の干渉フィルタアセンブリ。
【請求項３】
前記干渉フィルタは、前記平行レンズにおける前記干渉フィルタ側の面に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の干渉フィルタアセンブリ。
【請求項４】
前記干渉フィルタにおける前記平行レンズから離れた面に、撮像素子が形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の干渉フィルタアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の進行方向に、集光レンズ、平行レンズ、干渉フィルタが順次並んで配置された干渉フィルタアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、前方が、集光系の焦点位置に配置され、後方が、可視部検出素子アレイに結像させる位置に配置された２枚のマイクロレンズと、２枚のマイクロレンズの間に配置され、前方のマイクロレンズから出力される光を透過する干渉フィルタと、を備える干渉フィルタアセンブリが提案されている。前方のマイクロレンズは、集光系によって集光された光を平行光とする機能を果たし、後方のマイクロレンズは、平行光を可視部検出素子アレイに集光する機能を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マイクロレンズは、多数のレンズが連結されて成る。そのため、レンズとレンズとの境界に光が入射すると、光が散乱され、その散乱の影響によって、前方のマイクロレンズからは、平行光以外の光が出力されることとなる。干渉フィルタは、所定波長帯域の光を通過させる機能を果たすものであるが、上記した散乱によって、光が垂直に入射しないと、所望の波長帯域の光が出力され難くなり、見かけ上、干渉フィルタの性能が低下する、という問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、見かけ上、干渉フィルタの機能が低下することが抑制された干渉フィルタアセンブリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、平行光を出力するレンズ（平行レンズ）として、集光レンズ側の面が、集光レンズ側に凸となる曲面であり、干渉フィルタ側の面が、進行方向に垂直な平面である平凸レンズを採用しており、その曲面が回転双曲面となっている。本発明者のシミュレーションによると、集光レンズと平行レンズを、平行レンズの焦点距離、若しくは、集光レンズの焦点距離だけ離した状態で、平行レンズの回転双曲面に、集光レンズを介した光が入射すると、集光レンズの球面収差の影響を受けずに、平行レンズから平行光が出力されることが確認された。したがって、本発明によれば、平行レンズとしてマイクロレンズを採用した構成とは異なり、平行光以外の光が干渉フィルタに入射することが抑制され、見かけ上、干渉フィルタの機能が低下することが抑制される。また、平行レンズは、平凸レンズであり、平凸レンズは、一枚のレンズを研磨することで形成される。したがって、多数のレンズが連結されて成るマイクロレンズを平行レンズとして採用する構成と比べて、コストが削減される。
【０００７】
なお、回転双曲面とは、請求項２に記載のように、進行方向の変数をｚ，進行方向に垂直な方向の変数をｒ、曲率半径をｃ、−１よりも小さいコーニック係数をｋとすると、次に示す数１
【数１】
2012128270.tif 000003
によって近似される。
【０００８】
請求項３に記載のように、干渉フィルタが、平行レンズにおける干渉フィルタ側の面に形成された構成であれば、干渉フィルタと平行レンズとが離間した構成と比べて、干渉フィルタアセンブリの体格の増大が抑制される。
【０００９】
請求項４に記載のように、干渉フィルタにおける平行レンズから離れた面に、撮像素子が形成された構成であれば、撮像素子と干渉フィルタとが離間した構成と比べて、干渉フィルタアセンブリの体格の増大が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る干渉フィルタアセンブリの概略構成を示す断面図である。
【図２】回転双曲面を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、撮像素子に所定波長帯域の平行光を照射する干渉フィルタアセンブリに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る干渉フィルタアセンブリの概略構成を示す平面図である。図２は、回転双曲面を説明するための断面図である。図１では、光軸を破線で示し、レンズ１０，２０及び干渉フィルタ３０を介して撮像素子４０に入射する光を一点鎖線で示している。図２では、集光レンズ１０から平行レンズ２０に入射する光を、破線、一点鎖線、二点鎖線で示し、面２０ａの曲面が球面ではないことを明瞭とするために、比較例として球面を破線で示している。以下においては、集光レンズ１０から平行レンズ２０へ向う方向を進行方向と示す。
【００１２】
図１に示すように、干渉フィルタアセンブリ１００は、要部として、光を集光する集光レンズ１０と、平行光を出力する平行レンズ２０と、所定波長帯域の光を選択して出力する干渉フィルタ３０と、を有する。図１に示すように、集光レンズ１０、平行レンズ２０、干渉フィルタ３０が進行方向に順次並んでおり、集光レンズ１０と平行レンズ２０の離間距離が、平行レンズ２０の焦点距離、若しくは、集光レンズ１０の焦点距離となっている。図２に示すように、集光レンズ１０で集光された光が平行レンズ２０に入射すると、平行レンズ２０の面２０ａにて、平行光に屈折され、その平行光が、干渉フィルタ３０に照射される。平行光が干渉フィルタ３０に入射すると、干渉フィルタ３０にて、所定波長帯域の光が選択され、選択された光が、干渉フィルタ３０の後段に位置する撮像素子４０に入射する。
【００１３】
集光レンズ１０は、光を集光して、焦点位置に像を結像するレンズである。本発明に係る集光レンズ１０は、広角レンズであり、光が入射する入射面、光が出力する出力面の両方が凸形状を成している。
【００１４】
平行レンズ２０（コリメートレンズ２０）は、平凸レンズであり、集光レンズ１０側の面２０ａが曲面、干渉フィルタ３０側の面２０ｂが平面と成っている。本実施形態では、集光レンズ１０と平行レンズ２０の離間距離が、平行レンズ２０の焦点距離となっており、集光レンズ１０の中心（重心）に、平行レンズ２０の焦点が位置している。平行レンズ２０の面２０ａは、本発明の特徴点なので後述する。
【００１５】
干渉フィルタ３０は、外乱光による光学的なノイズが撮像素子４０に入射することを低減するものである。干渉フィルタ３０は、自身に垂直に入射する光の内、所定波長帯域の光のみを透過させるように設計されており、平行レンズ２０の面２０ｂに形成されている。
【００１６】
撮像素子４０は、干渉フィルタ３０から出力される所定波長帯域の光を受光すると、受光した光を電気信号に変換するものである。多数の撮像素子４０が、干渉フィルタ３０における平行レンズ２０から離れた面３０ａに、アレイ状に形成されている。
【００１７】
次に、本発明に係る干渉フィルタアセンブリ１００の特徴点とその作用効果を説明する。図２に示すように、平行レンズ２０の面２０ａは非球面となっている。面２０ａは回転双曲面であり、この曲面は、進行方向の変数をｚ，進行方向に垂直な方向の変数をｒ、曲率半径をｃ、コーニック係数をｋとすると、次に示す数２
【数２】
2012128270.tif 000004
によって近似される。ただし、コーニック係数ｋは、−１よりも小さい値である。本発明者のシミュレーション結果によると、平行レンズ２０の面２０ａに、集光レンズ１０で集光された光が入射すると、図２に示すように、集光レンズ１０の球面収差の影響を受けずに、平行レンズ２０から平行光が出力されることが確認されている。
【００１８】
これによれば、平行レンズとしてマイクロレンズを採用した構成とは異なり、平行光以外の光が干渉フィルタ３０に入射することが抑制されるので、見かけ上、干渉フィルタ３０の機能が低下することが抑制される。また、平行レンズ２０は平凸レンズであり、平凸レンズは、一枚のレンズを研磨することで形成されるので、多数のレンズが連結されて成るマイクロレンズを平行レンズとして採用する構成と比べて、コストが削減される。
【００１９】
上記したように、平行レンズ２０は、集光レンズ１０の球面収差の影響を受けずに、平行光を出力する機能を奏する。したがって、球面収差を考慮せずに、集光レンズ１０を適宜選択することができる。
【００２０】
本実施形態では、干渉フィルタ３０が、平行レンズ２０の面２０ｂに形成されている。これによれば、干渉フィルタ３０と平行レンズ２０とが離間した構成と比べて、干渉フィルタアセンブリ１００の体格の増大が抑制される。
【００２１】
本実施形態では、撮像素子４０が、干渉フィルタ３０の面３０ａに形成されている。これによれば、撮像素子４０と干渉フィルタ３０とが離間した構成と比べて、干渉フィルタアセンブリ１００の体格の増大が抑制される。
【００２２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００２３】
本実施形態では、干渉フィルタ３０が、平行レンズ２０の面２０ｂに形成されている例を示した。しかしながら、干渉フィルタ３０と平行レンズ２０とが離間した構成を採用することもできる。
【００２４】
本実施形態では、撮像素子４０が、干渉フィルタ３０の面３０ａに形成されている例を示した。しかしながら、撮像素子４０と干渉フィルタ３０とが離間した構成を採用することもできる。
【００２５】
本実施形態では、集光レンズ１０と平行レンズ２０の離間距離が、平行レンズ２０の焦点距離である例を示した。しかしながら、集光レンズ１０と平行レンズ２０の離間距離としては上記例に限定されず、集光レンズ１０と平行レンズ２０の離間距離が、集光レンズ１０の焦点距離でも良い。なお、この場合、平行レンズ２０の面２０ａに、集光レンズ１０の焦点が位置する構成が好ましい。また、もちろんであるが、レンズ１０，２０それぞれの焦点距離が同一の場合、平行レンズ２０が集光レンズ１０の焦点位置に配置され、集光レンズ１０が平行レンズ２０の焦点位置に配置される。
【００２６】
本実施形態では、集光レンズ１０の入射面及び出力面の両方が凸形状である例を示した。しかしながら、集光レンズ１０としては、上記例に限定されず、光を集光して、焦点位置に像を結像するレンズであれば、適宜採用することができる。そのような集光レンズ１０としては、例えば、入射面側だけが凸形状となる平凸レンズを採用することができるし、平凸レンズを組み合わせた組レンズを採用することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・集光レンズ
２０・・・平行レンズ
３０・・・干渉フィルタ
４０・・・撮像素子
１００・・・干渉フィルタアセンブリ
【図１】
2012128270.tif 000006
【図２】
2012128270.tif 000007