JP2010008788A

JP2010008788A - 光学部材と、これを有する光学系と光学装置

Info

Publication number: JP2010008788A
Application number: JP2008169042A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Okada; 憲明岡田; Motohisa Mori; 元壽毛利
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】光学部材の光学薄膜設計仕様を緩め、容易に光学薄膜製造が行える安価な光学部材と、これを有する光学系と光学装置を提供すること。
【解決手段】光学系内に配置される光学部材であって、前記光学部材は、可視光の分光特性に２〜４の極大値を有し、使用する光源の前記可視光の分光特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚとの積のピーク波長λｘ、λｙ、λｚの少なくとも１つの波長の近傍に前記分光特性のピークを有することを特徴とする光学部材。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学部材と、これを有する光学系と光学装置に関する。

肉眼で観察する光学系では、観察している物体、あるいは得られる画像と対象物との色差が少ないことが重要である。しかし実際の光学系では、ガラスの透過率特性や表示デバイス等の影響で肉眼での色味が変化する。この色差を補正することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−３４４４７７号公報

しかしながら、従来の方法では、光学系の色差補正のために、可視光領域全体に亘って分光特性を調整することから、光学部材の光学薄膜設計が複雑になり製造コストがアップし光学系が高価になるという問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、光学系内に配置される光学部材であって、前記光学部材は、可視光の分光特性に２から４の極大値を有し、使用する光源の前記可視光の分光特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚとの積のピーク波長λｘ、λｙ、λｚの少なくとも１つの波長の近傍に前記分光特性のピークを有することを特徴とする光学部材を提供する。

また、本発明は、前記光学部材を光路中に有することを特徴とする光学系を提供する。

また、本発明は、前記光学系を有することを特徴とする光学装置を提供する。

本発明によれば、光学部材の光学薄膜設計仕様を緩め、容易に光学薄膜製造が行える安価な光学部材と、これを有する光学系と光学装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかる光学部材について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。

はじめに、肉眼観察における色差の補正方法について簡単に説明する。肉眼における表色系は、ＣＩＥ（国際照明委員会）規格で示されるように、可視光である３８０ｎｍから７８０ｎｍに亘る波長域で、使用する光源（例えば、Ｄ_６５光源）の分光特性と３刺激値ｘ、ｙ、ｚと物体の分光特性（分光反射率、分光透過率等）によって色を感じている。また、光源の分光特性と３刺激値ｘ、ｙ、ｚとを掛け合わせた刺激値においてピーク値を示す波長λｘ、λｙ、λｚ近傍の分光特性がほぼ同じであれば、これ以外の波長の分光特性が大きく変化しても肉眼で見える色は変化していないと感じることが判っている。なお、以後の説明では分光特性として分光反射率を代表に説明するが、分光透過率でも同様の効果を奏することは言うまでもない。

図１は、フラットな分光反射率特性を有するハーフミラーを内蔵する色差のある光学系の分光反射率特性の一例を示している。また、図２は、図１に示す分光反射率特性を有する光学系の分光反射率特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚを掛け合わせたＣＩＥ刺激値の分光特性を示す。

図２より、３刺激値ｘ、ｙ、ｚがピークとなる波長は、ほぼλｘ＝６０５ｎｍ、λｙ＝５７０ｎｍ、λｚ＝４６０ｎｍ、である。また、３刺激値ｘ、ｙ、ｚのうちｘ、ｙがｚに比べて刺激値が大きい。また、この光学系のＣＩＥ色座標ｘ、ｙは、図５の膜なしの値ｘ＝０．４４８、ｙ＝０．４０７で示されるように、白色の値からずれている。この結果から、この光学系は赤色と緑色の刺激値が大きく、白色が黄色味を帯び全体として黄色味が強く視認される。従って、このような光学系は、観察物体の色味を正しく再現することができないため問題となる。

そこで、実施の形態にかかる光学系では、上記光学系の色差を補正するために、光学部材であるハーフミラーは、可視光３８０ｎｍから７８０ｎｍに２から４の極大値を有し、使用する光源（例えば、Ｄ_６５光源）の可視光の分光反射率特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚとの積のピーク波長λｘ、λｙ、λｚの少なくとも１つの波長の近傍に分光反射率特性のピークを有するように形成されている。

このような分光反射率特性を有する光学部材を光学系内に配置することで、図１に示すような色差を有する光学系の色差を補正することを可能にしている。

図３は、図１に示す分光特性を有する光学系の色差補正を可能にした実施の形態にかかる光学部材であるハーフミラーの分光反射率特性を示す。このハーフミラーは、分光反射率特性のλｚ＝４６０ｎｍ付近に分光反射率特性のピークを有するように光学薄膜を設計している。

また、図４は実施の形態にかかるハーフミラーを内蔵した光学系の分光反射率特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚを掛け合わせた刺激値の分光特性である。実施の形態にかかるハーフミラーを内蔵して色差補正した光学系は、図２に示す元の光学系のＣＩＥ３刺激値に比較してｚの刺激値が増加し、ｘ、ｙの刺激値が低下している。

この結果、実施の形態にかかるハーフミラーを内蔵する光学系では、図５に示すように、ＣＩＥ色座標ｘ、ｙは、膜なしの黄色味のｘ＝０．４４８、ｙ＝０．４０７から膜ありの白色のｘ＝０．３６２、ｙ＝０．３１９に光学系のＣＩＥ色座標ｘ、ｙ値が変化し、黄色味から白色に補正できる。

また、ハーフミラーの分光反射率特性において、極大値の数が少ないことは、ハーフミラーに形成した光学薄膜の層数が少ないことに相当し、これにより光学部材の製造工数を削減でき、安価にハーフミラーを製造することができる。

また、このハーフミラーは、上記特性を１０層膜以下の光学薄膜（ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２）で達成している。これは、可視光の反射率特性をほぼフラットな特性にするために１２層から１５層以上の光学薄膜を形成する場合に比べて少ない層数で光学系の色差の補正を達成している。

次に、実施の形態にかかる光学部材を有するカメラについて図６を参照して説明する。

図６において、カメラ１は、撮影レンズ２を備えたデジタル一眼レフカメラである。カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、実施の形態にかかる光学部材であるクイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして焦点板４に結像されたこの光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ６で正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子７へ到達する。これにより被写体からの光は、撮像素子７によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ１による被写体の撮影を行うことができる。

カメラ１は、実施の形態にかかる光学部材のクイックリターンミラー３を有することにより、光学系が有する色差を補正し色差のない高い結像性能を達成することができる。

以上述べたように、実施の形態にかかる光学部材は、使用する光源（例えば、Ｄ_６５光源）の分光特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚを掛け合わせた刺激値のピーク波長λｘ、λｙ、λｚの少なくとも１つの波長の近傍に分光反射率特性のピーク値を有することで、光学系の色差を補正して肉眼での色差を少なくすることを達成している。この結果、光学薄膜の層数を従来に比べ少なくすることができ、安価に光学部材を製造することが可能になる。

なお、実施の形態における分光特性は、ハーフミラー、クイックリターンミラー等のミラーに限らず、他の光学部材、例えばレンズ面、あるいはフィルタ面等に適用することも可能である。

また、上記実施の形態では、青色と赤色に分光特性のピークを持つように設計したが、光学系の分光特性によってはピークは１つでも良い。

また、上記説明では、光源としてＤ_６５光源を例に説明したが、他の光源（例えば、標準光源Ａ、補助標準光源Ｃ等）、あるいは実際に使用する光源（例えば、水銀ランプ、キセノンランプ、カメラの補助光源等）でも同様の効果を奏することは言うまでもない。

また、光学装置としてカメラを示したが、これ以外の光学測定器等にも適用できることは言うまでもない。

色差のある光学系の分光反射率特性の一例を示す。図１に示す分光特性とＣＩＥ３刺激値を掛け合わせた刺激値の分光特性を示す。図１に示す光学系の色差を改善する本実施の形態にかかる光学部材の分光反射率特性を示す。図１に示す分光特性を有する光学系に実施の形態にかかる光学部材を配置した時の光学系の分光特性とＣＩＥ３刺激値を掛け合わせた刺激値の分光特性を示す。図１の光学系（膜なし）と実施の形態にかかる光学部材を有する光学系（膜あり）のＣＩＥ色座標ｘ、ｙ値をそれぞれ示す。実施の形態にかかる光学部材を有するカメラの概略構成図を示す。

符号の説明

１カメラ
２撮影レンズ
３クイックリターンミラー
４焦点板
５ペンタプリズム
６接眼レンズ
７撮像素子

Claims

光学系内に配置される光学部材であって、
前記光学部材は、可視光の分光特性に２から４の極大値を有し、使用する光源の前記可視光の分光特性とＣＩＥ３刺激値ｘ、ｙ、ｚとの積のピーク波長λｘ、λｙ、λｚの少なくとも１つの波長の近傍に前記分光特性のピークを有することを特徴とする光学部材。
前記分光特性のピークは、前記ピーク波長λｘ、λｙ、λｚに対して、λｘ±３０ｎｍ、λｙ±３０ｎｍ、λｚ±１５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の光学部材。
前記光学部材は、１０層以下の光学薄膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学部材。
前記光学部材は、ミラーを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学部材。
前記光学部材は、屈折力を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学部材。
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部材を光路中に有することを特徴とする光学系。
請求項６に記載の光学系を有することを特徴とする光学装置。