JP2919969B2 - 光学素子 - Google Patents

光学素子

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学素子、特に、再帰反射素子、再帰結像
素子および光学伝送反転素子に関する。
観察または記録のために三次元情報を得る際に、像の
伝送または反射の分野で重要な特徴は、解像度である。
画面の等倍共役像を中継するのに再帰反射／再帰結像
スクリーンまたは光学伝送反転スクリーンを用いる従来
の装置は、すべて、解像度が、最前方面に結像する光束
を再帰反射または光学伝送するマイクロ光学素子のピッ
チまたはパッキング密度あるいはこれら両方によって制
限されている。観察領域内のマイクロ光学素子の数は、
任意所与の方向における側方解像度、それ故、深さ解像
度を決める。マイクロ・スクリーン・テクスチャの影響
を減らす種々の方法が提案されてきたが、これらの方法
では、高価であり、整合をとるのが難しい区画式光学ネ
ットワークを必要とするか、あるいは、レンズまたはレ
ンズ・アレイの焦点面でのマイクロ・スクリーンの物理
的な動きを必要とするか、もしくは、マイクロ面を横切
って像を走査しなければならないのである。後の２つの
方法では、リアルタイム装置を実現することはできず、
急速に移動する対象物で用いるときには装置の有用性を
低下させる。
本発明の目的は、比較的簡単でコスト効率のよい方法
でマイクロ・スクリーン・テクスチャの影響を排除しな
いまでもかなり低下させることによって解像度を改良す
ることにある。
本発明によれば、観察または記録のために三次元情報
を与える再帰反射装置、再帰結像装置または光学伝送反
射装置の光学素子は、再帰反射スクリーンまたは光学伝
送スクリーンと、このスクリーンに対象物の像を合焦す
る１つまたはそれ以上のレンズとを包含し、１つまたは
それ以上のレンズと組み合わせてあって、１つまたはそ
れ以上のレンズから出射する波長を種々の程度に変位さ
せ、各レンズからの像を前記スクリーン上にスペクトル
・ストリークとして展開する手段を設けたことを特徴と
する。
変位手段は、好ましくは、機械的あるいは光学的に生
成したブレーズ格子または複数のプリズムで形成した格
子である。あらゆる方向に回析がある場合には、回析プ
レートまたはゾーンプレートも同等に用い得る。
格子などのような変位手段を、結像レンズおよび投射
／伝送像を広い領域にわたるスペクトル・ストリークへ
広げて種々の程度に波長の変位を生じさせることと組み
合わせて用いることにより、それぞれがそれ自体、そし
て、種々のスクリーン・パターンまたは独特に変位した
パターンを有する多数のスクリーン位置から多数の波長
を発生させることになり、この場合の最も有利な効果
は、当初のスクリーン・パターンをそれが投射像または
伝送像の任意の部分を形成するのを防ぐに充分な程度に
抑えるということにある。
本発明の光学素子の重要な利点は、多数のスクリーン
位置を同時に使用した場合に、側方解像度、それ故、深
さ解像度が増大するということにある。
ランダムなマイクロ光学素子分布を持つスクリーンの
場合、像を結像レンズの軸線に対して直角な１つの軸線
において展開させることだけでよいが、一方、たとえ
ば、像を互いに60度で軸線内で変位させる精密ハニカム
・アレイのスクリーン・テクスチャを排除するのに多数
の個別の角度変位が必要である。
本発明の光学素子の別の重要な利点は、レンズ結像し
た像を同時に多数のスクリーン位置に展開させるため、
スクリーン構造になんらかの局部的な破損があるかまた
はスクリーン面になんらかの局部的な障害物がある場
合、最終的な再帰反射像または伝送像に見えにくくなる
ことがある。
本発明の実施例を、以下、添付図面を参照しながら説
明する。
第１図は、本発明の光学素子を具体化した光学反射装
置を示す。
第２図は、本発明による光学素子を具体化した光学伝
送装置を示す。
第１図において、ここに概略的に示す光学反射装置
は、結像レンズ１、これに組み合わせたブレーズ格子
２、マイクロ光学反射面を有する反射器３と、結像レン
ズ１と対象物５との間に設置したビームスプリッタ４と
を有する。対象物からの入射光は、レンズ１によって集
められ、反射器３上に合焦させられ、このとき格子を通
過することによって、対象物の像が反射器３の大きな面
積にわたって広げられる。格子は、光の種々の波長を種
々の程度に変位させ、波長が或るスペクトル・ストリー
クとして反射器に入射する。したがって、観察点または
反射像を記録する手段の位置でビームスプリッタ４およ
びレンズによって合焦した反射像は、同じ数の種々のス
クリーン位置から反射し、それぞれがそれ自体の種々の
スクリーン・パターンあるいはそれ自体の独特の変位し
たスクリーン・パターンを有する多数の波長を発生させ
ることになる。直接的な結果として、反射像において可
視状態に留まらない程度まで当初のスクリーン・パター
ンを大きく抑制するということである。
明らかなように、簡略化のために単一の結像レンズを
示すが、インライン式多レンズ装置のそれぞれのレンズ
でも、あるいは、二次元レンズ・アレイでも同じ効果を
奏することができ、それぞれがスクリーン上に対象物の
部分像を投射する多数のレンズの結果としてまだ大きい
スクリーン・パターンの抑制が可能であり、各投射部分
像をスペクトル・スミアとしてスクリーン上に入射せる
ことができる。
第２図において、光学伝送装置が概略的に示してあ
り、これは、対象物７に向かうレンズ６の第１アレイを
有し、これに対応したブレーズ格子８が対象物と反対側
でアレイ上に位置している。レンズ７および格子８を越
えて、放射方向において、マイクロ光学伝送スクリーン
９が設けてあり、この伝送スクリーン上に各レンズ６が
対象物の一部を合焦させる。格子を設けたことにより、
伝送スクリーン上に入射した各像が大きな面積にわたっ
て広げられる。この格子は、各レンズから出射する種々
の波長を種々の程度に変位させ、その結果、これらの波
長は伝送スクリーン上にスペクトル・ストリークとして
入射する。
伝送スクリーンから、各像部分は第２のレンズ・アレ
イの対応するレンズに送られる。この第２レンズ・アレ
イの前に、第２のブレーズ格子11が配置してある。各レ
ンズは、その像部分を集め、伝送像の観察点または記録
点に再構築像を合焦させる。
第１図の反射装置の場合と同様に、第２図の伝送装置
でも、再構築された伝送像に可視状態で留まらない程度
まで伝送スクリーン・パターンを大きく抑制する。
したがって、本発明の１つの重要な結果は、側方およ
び深さにおける解像度を向上させた反射像または伝送像
を得るということである。別の重要な結果は、像を反射
スクリーンまたは伝送スクリーン上にスペクトル・スト
リークとして展開し、反射像または伝送像が比較的多数
のスクリーン位置から出射するようにして結果として、
反射スクリーンあるいは伝送スクリーンにおけるいかな
る局部的な欠陥もあるいは対象物から反射スクリーンあ
るいは伝送スクリーンへの光路内にあるいかなる局部的
な障害物も従来装置よりは見えなくなるということであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード スティーヴンス イギリス国 ティーダヴリュ15 １ディ ージー ミドルセックス アシュフォー ド チェストナット ロード 28 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/44

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】観察または記録のために三次元情報を与え
    る再帰反射装置、再帰結像装置または光学伝送反転装置
    の光学素子であり、再帰反射スクリーンまたは光学伝送
    スクリーンと、このスクリーンに対象物の像を合焦する
    １つまたはそれ以上のレンズとを包含する光学素子にお
    いて、１つまたはそれ以上のレンズと組み合わせてあっ
    て、１つまたはそれ以上のレンズから出射する波長を種
    々の程度に変位させ、各レンズからの像を前記スクリー
    ン上にスペクトル・ストリークとして展開する手段を設
    けたことを特徴とする光学素子。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の光学素子におい
    て、観察点または記録点に前記１つまたはそれ以上のレ
    ンズによって合焦させられた再構築像を方向付けるビー
    ムスプリッタ（４）を設けたことを特徴とする光学素
    子。
  3. 【請求項３】光学伝送スクリーン（９）と、この伝送ス
    クリーン（９）と対象物（７）との間に設けた１つまた
    はそれ以上のレンズ（６）と、伝送スクリーン（９）と
    像の再構築点との間に設けた１つまたはそれ以上のレン
    ズ（10）とを包含する光学素子において、放射方向にお
    いて前記１つまたはそれ以上のレンズ（６）を越えて、
    １つまたはそれ以上のレンズ（６）から出射する波長を
    種々の程度に変位させ、各レンズからの像をスペクトル
    ・ストリークとして伝送スクリーン上に展開する手段
    （８）が設けてあり、また、各レンズ（10）の前方に、
    各スペクトル・ストリークを再構築して、観察点または
    記録点に前記１つまたはそれ以上のレンズ（10）によっ
    て合焦させられた再構築像を与える手段（11）を設けた
    ことを特徴とする光学素子。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項から第３項のうちいずれ
    か１つに記載の光学素子において、手段（２、８、11）
    が格子であることを特徴とする光学素子。
  5. 【請求項５】請求の範囲第４項記載の光学素子におい
    て、格子（２、８、11）がブレーズ格子であることを特
    徴とする光学素子。
  6. 【請求項６】請求の範囲第４項記載の光学素子におい
    て、格子（２、８、11）が、スペクトル成分を種々の位
    置に変位させることのできる多数のプリズムまたは類似
    の素子によって構成してあることを特徴とする光学素
    子。
  7. 【請求項７】請求の範囲第４項記載の光学素子におい
    て、手段（２、８、11）が回析プレートまたはゾーンプ
    レートであることを特徴とする光学素子。
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EP (1) EP0513122B1 (ja)
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AT (1) ATE111235T1 (ja)
AU (1) AU7227791A (ja)
DE (1) DE69103880T2 (ja)
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WO (1) WO1991011745A1 (ja)

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