JP3929875B2

JP3929875B2 - 多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置

Info

Publication number: JP3929875B2
Application number: JP2002320611A
Authority: JP
Inventors: 宏和吉村
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004157198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在用いられている多くの光学系は、外部から進入した光が内部の各部で散乱するため、ねらった対象の光以外のノイズとなる散乱光を目的の場所に導いてしまうことになる。そのためかかる光学系では、この散乱光をできるだけ抑制する必要がある。そこで、内部散乱光を抑制する方法として、光学系内部の壁面を黒く塗ったり、カメラのシェードのように段差のある平面にする方法等がある。
【０００３】
また、観察視野の明るさに左右されず、観察視野内の広い範囲で読み取り易く情報を表示することが可能で、高度な内容の情報を容易に表示できる観察光学系が下記の〔特許文献１〕で望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９６２６０号公報（例えば、第４〜６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような内部散乱光を抑制する従来の光学系では、十分に散乱光を抑制することはできない。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みて、光学系の内部に多くの多重隔壁で囲まれた隔離室を作り、この隔離室に対象物以外の多方角から来る散乱光を閉じこめ、何度も乱反射させることで進行する散乱光の方角を変えて多数回壁面に衝突させることにより高能率かつ高精度に散乱光を吸収することができ、また、この隔離室を多段に設け、その隔離室の数を必要とされる精度まで多くすることによって散乱光を軽減する多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために、
〔１〕多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、結像面に連結されるとともに、先端にピンホール等の光取り入れ口を有する長尺状の筒体と、この筒体内部を仕切るとともに、開口を中心にして入射してくる散乱光を阻止する開口部より大きな面積の阻止面を有する複数の隔壁と、この複数の隔壁によって区画されるとともに、入射してくる散乱光を吸収する内壁面を有する複数の隔離室とを具備し、一つの隔離室の隔壁面と内壁面とにおいて散乱光を多数回乱反射させることにより、多数回壁面で吸収せしめるとともに、複数の隔離室を通過させることにより、第一の隔離室では阻止することのできなかった散乱光を第二の隔離室で阻止することを繰り返し、多段的に散乱光を減じ、吸収することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記複数の隔壁の散乱光の阻止面は、開口を中心にした溝を有することを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔２〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした同心円状の溝であることを特徴とする。
【００１０】
〔４〕上記〔２〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした放射状の溝であることを特徴とする。
【００１１】
〔５〕上記〔２〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした複数の山状の隆起部を有する溝であることを特徴とする。
【００１２】
〔６〕上記〔１〕又は〔２〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、円周部が厚く開口に向かって漸次薄くなる厚さを有することを特徴とする。
【００１３】
〔７〕上記〔１〕、〔２〕又は〔６〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、前記隔壁の両面に形成されることを特徴とする。この構造も、乱反射させる散乱光が多数回壁面に衝突することを実現するためのものである。
【００１４】
〔８〕上記〔１〕、〔２〕、〔６〕又は〔７〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、突起物を有する面あるいはざらざらの粗面であるとともに、黒い酸化皮膜で覆った光の吸収面であることを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔１〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記隔離室の内壁面は、突起物を有する面あるいはざらざらの粗面であるとともに、黒い酸化皮膜で覆った光の吸収面であることを特徴とする。
【００１６】
〔１０〕上記〔１〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、ピンホール方式の望遠鏡として構成されることを特徴とする。
【００１７】
〔１１〕上記〔１〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記結像面がカメラ本体に内蔵されることを特徴とする。
【００１８】
〔１２〕上記〔１〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記結像面が天体観測装置本体に内蔵されることを特徴とする。
【００１９】
〔１３〕上記〔１２〕記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記天体観測装置本体がコロナを観測するためのコロナグラフの散乱光抑制装置の一部であることを特徴とする。
【００２０】
〔１４〕多重隔壁による波動伝達ならびに波動結像系の散乱波の抑制装置において、先端にピンホール等のＸ線、電磁波、あるいは音波等の波動取り入れ口を有する長尺状の筒体と、この筒体内部を仕切るとともに、開口を中心に入射してくる散乱波を阻止する開口部より大きな面積の阻止面を有する複数の隔壁と、この複数の隔壁によって区画されるとともに、入射してくる散乱波を、第一の隔離室では阻止することができなかった場合、第二の隔離室で阻止することを繰り返し、多段的に減じ吸収する内壁面を有する複数の隔離室とを具備し、前記一つの隔離室の隔壁面と内壁面とにおいて、散乱波を多数回乱反射させることにより、多数回壁面で吸収せしめるとともに、複数の隔離室を通過させることにより散乱波を多段的に吸収することを特徴とする。開口部より大きな面積の阻止面は、乱反射させる散乱光が多数回壁面に衝突することを実現するためのものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１実施例を示す内部散乱光の高精度な抑制装置の模式図、図２はその内部散乱光の抑制装置の隔壁の前面の構成図であり、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３はその内部散乱光の高精度な抑制装置の隔離室の縦断面図である。
【００２３】
図１において、１はＣＣＤ結像面、２はそのＣＣＤ結像面１の前方に配置される長尺状の円筒体、３はその長尺状の円筒体２の先端面に配置されるピンホール３Ａ付きの光取り入れ口（光源側の端面）、４〜８は長尺状の円筒体２の内部を仕切るように配置される複数の隔壁、１１〜１６はそれら複数の隔壁４〜８によって形成される複数の隔離室である。なお、９は光源としての太陽、１０は空からの散乱光である。
【００２４】
また、図２（ａ）に示すように、複数の隔壁４〜８は中央に開口２１を有し、その開口２１の周りの少なくとも光源側の面には、図２（ｂ）に示すように、多くの溝状の斜め平面からなる散乱光の阻止面２２を形成して、吸収されなかった散乱光の一部が阻止面２２によって乱反射するようにさせ、散乱光１０がＣＣＤ結像面１側に隣接する隔離室１１に直接進行するのを阻むようにしている。
【００２５】
また、図３に示すように、複数の隔離室１１〜１６の内壁面は多くの突起物を有する面あるいはざらざらの粗面であるとともに、黒い酸化皮膜などで覆った、光の吸収面３１が形成され、到来する散乱光１０を吸収するようにする。つまり、隔離室の内壁面自体の形状を、光を吸収しやすくするため、黒い酸化皮膜などで覆うだけでなく、凹凸をつけるなどして、角度の違う細かい平面を作製し、散乱光を乱反射によって多くの方角に散らせ反射回数を増やすとともに、光を吸収しやすくする。
【００２６】
図４は本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の第１の形成方法を示す図である。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示すように、開口４２を有する隔壁４１を用意する。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、開口４２を有する隔壁４１に同心円状の溝４３を切削により形成する。
【００２９】
切削が終了したら隔壁４１の作製は完了である。なお、この隔壁４１の内壁面は光を散乱させるとともに、光の吸収面を兼ねることができる。
【００３０】
また、上記同心円状の溝４３の形成は切削に代えて、各種の成形（射出成形、スパッタ、部材のエッチングなど）によってもよい。
【００３１】
図５は本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の第２の形成方法を示す図である。
【００３２】
まず、図５（ａ）に示すように、開口５２を有する隔壁５１を用意する。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、あらかじめ作製された開口５３を中心として同心円状の突起が形成された薄い部材５４を作製する。
【００３４】
そこで、図５（ｃ）に示すように、薄い部材５４の開口５３と、隔壁５１の開口５２が一致するようにして、薄い部材５４を隔壁５１に張り付ける。
【００３５】
ここで、薄い部材５４は隔壁５１とは異なる部材を用いることができ、この薄い部材５４の突起は各種の形成方法（射出成形、スパッタ、部材のエッチングなど）により作製することができる。
【００３６】
図６は本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の阻止面の他の実施例を示す図であり、図６（ａ）は内部散乱光の抑制装置における隔壁の阻止面に開口を中心とした放射状の溝が形成された例、図６（ｂ）は内部散乱光の抑制装置における隔壁の阻止面に、開口を中心にして碁盤目状の溝が形成された例を示す図である。
【００３７】
図６（ａ）に示すように、阻止面には開口５２を中心にして放射状に一連の山状部５５と放射状の溝５６が連続的に形成されている。
【００３８】
また、図６（ｂ）に示すように、阻止面には複数の山状の隆起部（例えば、ピラミッド状の隆起部）５７と基盤目状の溝５８が連続的に形成されている。
【００３９】
更に、阻止面は上記した形状に限定されるものではなく、要するに、到来する散乱光を吸収するようにし、反射する光は隔離室の内壁および対面する阻止面にも多方面に向かい乱反射させるように斜面およびその表面を形成するように構成する。
【００４０】
図７は本発明の第２実施例を示す隔壁の構造を示す図であり、図７（ａ）はその斜視図、図７（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【００４１】
この実施例では、隔壁６１の片側には散乱光の阻止面６２を形成するが、その阻止面６２は内部に向かってその隔壁６１の厚みが漸次薄くなるように形成する。つまり、隔壁６１の円周部６３の厚みｔ₁は最も厚く、開口６４に向かって次第に厚みが小さくなり、開口６４の周辺部６５での厚みｔ₂は最も薄くなるように形成する。これは、外壁に近い円周部で強度を強くするために厚くし、開口部の先端の面の厚みｔ ₂ では散乱を極力抑えるため薄くするものである。当然散乱光の阻止面６２には開口６４を中心とした同心円状の溝６６を形成して入射してくる散乱光を阻止するようにする。
【００４２】
このように構成したので、隔壁の開口６４の周辺部６５の厚みは小さく、周辺部６５の面積は小さくなり、この面で反射する散乱光の次の隔離室への侵入率を低減することができる。この開口の周辺部６５の形状は平面だけでなく、丸みを帯びさせたり、凹凸など表面加工により乱反射を助けるなど、開口の周辺部６５からの反射光が直接結像面に入射するのを防止するように構成することが望ましい。
【００４３】
図８は本発明の第３実施例を示す隔壁の構造を示す図であり、図８（ａ）は厚みが一様な隔壁の両面に入射してくる散乱光を阻止する阻止面を形成した例、図８（ｂ）は厚みが外周から内部に向かって薄くなる隔壁の両面に入射してくる散乱光を阻止する阻止面を形成した例を示す図である。
【００４４】
図８（ａ）に示すように、厚みが一様な隔壁７１はその中心部に開口７２を備えており、その隔壁７１の両面に入射してくる散乱光を阻止する阻止面７３，７４を形成するようにしている。
【００４５】
また、図８（ｂ）に示すように、厚みが外周から内部に向かって薄くなる隔壁８１にはその中心部に開口８２を備えており、その隔壁８１の両面に入射してくる散乱光を阻止する阻止面８３，８４を形成するようにしている。
【００４６】
このように構成したので、隔壁の両面において、入射してくる散乱光を有効に阻止することができる。
【００４７】
また、このような複数の隔壁の阻止面も、多くの突起物を有する面あるいはざらざらの粗面にし、黒い酸化皮膜などで覆った光の吸収面を形成して、到来する散乱光を乱反射させるとともに吸収するようにする。つまり、隔壁の阻止面の形状を、光を吸収しやすくするため、黒い酸化皮膜などで覆うだけでなく、凹凸をつけるなどして、角度の違う細かい平面を作製することにより、入射してくる散乱光を有効に阻止することができる。
【００４８】
なお、ピンホール方式の望遠鏡として構成される場合、あるいはレンズを使った場合も、前記隔壁の開口部の大きさは全光学系の光の通路を妨げないように作製し、前記光取り入れ口の大きさと隔壁の大きさの比の小ささは、用途が要求する精度の散乱光の抑制が達成できるかによって決める。すなわち、一段階の隔離室で完全抑制はできないから多段の隔離室を設けるが、隔離室の数と前記光取り入れ口の大きさと隔壁の大きさの比の小ささ、および内壁面の反射率の組み合わせで、散乱光の抑制が達成できるように設計する。
【００４９】
図９は本発明の適用例であるカメラのフードを示す図である。
【００５０】
この図において、９１は本発明にかかる内部散乱光の抑制装置、９２はカメラ本体であり、内部散乱光の抑制装置９１により散乱光による色のにじみを防止することができる。
【００５１】
図１０は、本発明の適用例である天体観測装置（コロナを観測するコロナグラフ）を示す図である。
【００５２】
この図において、１０１は本発明にかかる内部散乱光の抑制装置、１０２は天体観測装置本体であり、空からの散乱光１０５，１０６の進入を有効に阻止して、光源としての太陽１０３からの太陽光１０４のみを受光して撮像することができる。
【００５３】
そして、本発明の内部散乱光の抑制装置は以下のような特徴を有する。すなわち、
（１）この内部散乱光の抑制装置は、様々な大きさ、形状をとることができ、目的の光学系に応じて、変化させることができる。したがって、上記の実施例に限るものでなく、散乱光をトラップさせるあらゆる形状の隔離室を多重に含むことを特徴とする。
【００５４】
（２）散乱光の壁面での反射回数を増やし、反射するたびに光を吸収させて散乱光を低減する。
【００５５】
（３）開口部と比較して円筒体の径を大きくする。つまり、散乱光を反射・吸収させる隔離室は、トラップする対象となる光の通る道より大きくなるように構成する。
【００５６】
（４）隔離室の内壁面自体の形状も、光を吸収しやすくするため、黒い酸化皮膜などで覆うだけでなく、凹凸をつけるなどして、角度の違う細かい平面を作製し、散乱光の反射回数を増やすとともに、光を吸収しやすくする。
【００５７】
本発明の応用範囲は広く、カメラ用レンズのフードにこの方式を取り入れれば、散乱光を大きく低減させることができ、色のにじみも格段に低減できる。
【００５８】
また、天文学の上でも、コロナを観測するコロナグラフに応用でき、一般の望遠鏡の設計にも応用可能である。
【００５９】
さらに、太陽光だけでなく、医療用Ｘ線や、電磁波、音波等の波動のあらゆる領域、つまり、散乱波の低減が必要なあらゆる領域で応用可能であり、本発明は、これらの応用を除外するものでない。
【００６０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、光学系の内部に多くの多重隔壁で囲まれた室を作り、この室に散乱光を閉じこめ、何度も乱反射させることにより、進行する散乱光を高精度に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す内部散乱光の抑制装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す内部散乱光の抑制装置の隔壁の前面の構成図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す内部散乱光の抑制装置の隔離室の縦断面図である。
【図４】本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の第１の形成方法を示す図である。
【図５】本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の第２の形成方法を示す図である。
【図６】本発明の内部散乱光の抑制装置の隔壁の阻止面の他の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す隔壁の構造を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す隔壁の構造を示す図である。
【図９】本発明の適用例であるカメラのフードを示す図である。
【図１０】本発明の適用例である天体観測装置（コロナを観測するコロナグラフ）を示す図である。
【符号の説明】
１ＣＣＤ結像面
２長尺状の円筒体
３光取り入れ口（光源側の端面）
３Ａピンホール
４〜８，４１，５１，６１，７１，８１隔壁
９，１０３光源としての太陽
１０，１０５，１０６空からの散乱光
１１〜１６隔離室
２１，４２，５２，５３，６４，７２，８２開口
２２，６２，７３，７４，８３，８４散乱光の阻止面
３１光の吸収面
４３，６６同心円状の溝
５４同心円状の突起が形成された薄い部材
５５一連の山状部
５６放射状の溝
５７複数の山状の隆起部
５８碁盤目状の溝
６３円周部
６５開口の周辺部
９１，１０１内部散乱光の抑制装置
９２カメラ本体
１０２天体観測装置本体
１０４太陽光

Claims

（ａ）結像面に連結されるとともに、先端にピンホール等の光取り入れ口を有する長尺状の筒体と、
（ｂ）該筒体内部を仕切るとともに、開口を中心にして入射してくる散乱光を阻止する開口部より大きな面積の阻止面を有する複数の隔壁と、
（ｃ）該複数の隔壁によって区画されるとともに、入射してくる散乱光を吸収する内壁面を有する複数の隔離室とを具備し、
（ｄ）前記一つの隔離室の隔壁面と内壁面とにおいて散乱光を多数回乱反射させることにより、多数回壁面で吸収せしめるとともに、複数の隔離室を通過させることにより、第一の隔離室では阻止することのできなかった散乱光を第二の隔離室で阻止することを繰り返し、多段的に散乱光を減じ、吸収することを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記複数の隔壁の散乱光の阻止面は、開口を中心にした溝を有することを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項２記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした同心円状の溝であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項２記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした放射状の溝であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項２記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記溝は開口を中心にした複数の山状の隆起部を有する溝であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１又は２記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、円周部が厚く開口に向かって漸次薄くなる厚さを有することを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１、２又は６記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、前記隔壁の両面に形成されることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１、２、６又は７記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記散乱光の阻止面は、突起物を有する面あるいはざらざらの粗面であるとともに、黒い酸化皮膜で覆った光の吸収面であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記隔離室の内壁面は、突起物を有する面あるいはざらざらの粗面であるとともに、黒い酸化皮膜で覆った光の吸収面であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、ピンホール方式の望遠鏡として構成されることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記結像面がカメラ本体に内蔵されることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記結像面が天体観測装置本体に内蔵されることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
請求項１２記載の多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置において、前記天体観測装置本体がコロナを観測するためのコロナグラフの散乱光抑制装置の一部であることを特徴とする多重隔壁による光学系散乱光の抑制装置。
（ａ）先端にピンホール等のＸ線、電磁波、あるいは音波等の波動取り入れ口を有する長尺状の筒体と、
（ｂ）該筒体内部を仕切るとともに、開口を中心に入射してくる散乱波を阻止する開口部より大きな面積の阻止面を有する複数の隔壁と、
（ｃ）該複数の隔壁によって区画されるとともに、入射してくる散乱波を、第一の隔離室では阻止することができなかった場合、第二の隔離室で阻止することを繰り返し、多段的に減じ吸収する内壁面を有する複数の隔離室とを具備し、
（ｄ）前記一つの隔離室の隔壁面と内壁面とにおいて、散乱波を多数回乱反射させることにより、多数回壁面で吸収せしめるとともに、複数の隔離室を通過させることにより散乱波を多段的に吸収することを特徴とする多重隔壁による波動伝達ならびに波動結像系の散乱波の抑制装置。