JP4947508B2

JP4947508B2 - 光沢黒色バッフル

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Publication number: JP4947508B2
Application number: JP2003104986A
Authority: JP
Inventors: 馬越宏太
Original assignee: 株式会社馬越
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004309887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、妨害光の遮光を目的とする光学機器用のバッフルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
遮光用バッフルはカメラなどの光学機器の周囲からの妨害光が、その光学機器の機能、性能に悪影響を及ぼさないように、その光学機器の光学的開口部に達する妨害光を遮光する為に用いられるものである。ただし、光学的開口部とは例えばレンズや光学フィルタのことである。従って、バッフルの内部はその光学機器が感度を有する波長の光の吸収率が大きい方がよい。本発明においては、バッフルにより妨害光を遮光される光学機器の有感度波長の光の吸収率が大きい表面を「黒色表面」と呼ぶ。つまり、バッフルの内部の表面は黒色表面であることが望ましい。黒色表面には、光沢のある黒色表面と、無光沢の黒色表面があり、前者が概ね鏡面反射をする黒色表面であり、後者が概ね拡散反射する黒色表面である。バッフル内部の表面の少なくとも一部分が光沢のある黒色表面（以下、光沢黒色表面という）からなるバッフルを光沢黒色バッフルと呼ぶとすると、従来の光沢黒色バッフルは、例えば、図３のバッフル１ｃである。
【０００３】
図３（Ａ）はバッフル１ｃの上面図、図３（Ｂ）はバッフル１ｃの前面図、図３（Ｃ）は、バッフル１ｃのＣ−Ｃ断面図である。バッフル１ｃの内部の表面はすべて光沢黒色表面であり、図３（Ａ）ではクロスハッチにより示している。
バッフル１ｃは薄い板状のベーン２ｓ〜２ｗを有し、これらをバッフル側板３ｆ及び取付用フランジ８ｃで支持する構造であり、対物側開口部４ｃと接眼側開口部５ｃを有する。バッフル１ｃは１段バッフルであり、接眼側基準開口の端部Ｑ_３と対物側基準開口の端部Ｐ_３を結ぶ直線Ｌ_４と光学機器６ｃの視野中心線Ｚ_３のなす角が、妨害光回避角ω_３となる。すなわち、この場合は、対物側開口部４ｃの形状と接眼側開口部５ｃの形状及びその相対位置関係が、妨害光回避角ω_３を決めているのであるが、接眼側開口部５ｃの代わりに、例えば、光学機器６ｃの光学的開口部７ｃの端部を基準にして、妨害光回避角を算出する場合もある。いずれの場合で、１段バッフルでは、接眼側基準開口の端部は光学的開口部の端部付近に置かれる。
【０００４】
図３（Ｃ）では、バッフル１ｃの視野は点線Ｆ_５、Ｆ_６で示す直線に挟まれた領域であり、ベーン２ｓ〜２ｗの開口の端部を包絡する面が、バッフル１ｃの視野端の境界面となっている。バッフル１ｃの視野は光学機器６ｃの視野よりやや大きくしている。対物側開口部４ｃからバッフル１ｃ内部に入射した妨害光Ｒ_５は、ベーン２ｖの上面で鏡面反射した後、ベーン２ｕの下面で鏡面反射し、さらに側板３ｆの内面に当たる。妨害光Ｒ_５は反射するたびに強度が減衰して、再び光学機器６ｃ内に戻るまでに充分減衰する。例えば、光沢黒色表面が理想的な鏡面反射をする場合、鏡面反射率をρとすれば、４回の反射で妨害光Ｒ_５の強度はρ^４倍になる。
【０００５】
妨害光Ｒ_６は、ベーン２ｖの開口の端部Ｅ_３に当たって反射して、そのうちの一部の反射光Ｒ_７が、光学的開口部７ｃに達する。この反射光Ｒ_７が光学機器６ｃの性能に悪影響を与える迷光となるので、反射光Ｒ_７を少なくする為に、端部Ｅ_３を含むベーン２ｓ〜２ｖの開口の端部はナイフエッジ状に加工されている。
【０００６】
バッフルの性能の指標である減衰率は対物側開口部４ｃに入射する妨害光の強度と接眼側開口部５ｃにおける迷光の強度の比であり、数値が小さいほうが迷光が少なくて性能がよいということである。バッフル１ｃでは、光沢黒色表面がほぼ理想的な鏡面反射をするので、迷光は主として反射光Ｒ_７のようにベーン２ｓ〜２ｖの開口の端部で反射する光である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
内部を光沢黒色表面とした光沢黒色バッフルでは、光沢黒色表面を理想的な鏡面反射をする表面に近づけていくことで、ベーンの開口の端部の反射光と回折光以外の迷光を減らすことができる。回折光による迷光は、光学的開口部と接眼側基準開口の端部の間にわずかな隙間をとれば、その隙間に応じて減らすことが可能であるので主要な問題ではない。つまり、迷光を減らして減衰率を小さくするには、ベーンの開口の端部での反射光、いわゆるナイフエッジ反射光を少なくすればよい。
【０００８】
最も単純に考えれば、ナイフエッジをより鋭くすればよいのであるが、使用するベーンの材質や黒色表面処理の方法によって、鋭く加工するには技術的な限界がある。例えばアルミニウムのようなやわらかい金属では実用的なナイフエッジを加工することは困難であるし、表面処理にメッキを用いる場合には、先端部の半径をメッキ厚よりも小さくすることは、非常に難しい。また、ナイフエッジをベーンの開口（穴）の周囲につけるので、ナイフエッジ加工が難しく、加工コストが高くなるという問題点もあった。
【０００９】
勿論、ベーンの枚数を減らすという方法は容易に着想するが、この場合、ベーン表面での鏡面反射光が充分減衰する回数の反射を行う為に必要なスペースが大きくなるので、バッフルの外径が大きくなりすぎるという問題がある。例えば、図３のバッフル１ｃで、ベーン２ｔ、２ｖを除く場合は、バッフルの外径は３倍程度にしないと、ベーン表面での鏡面反射光が充分に減衰しないで、光学的開口部７ｃに達してしまうと予想される。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上述の問題点を避けながら、ベーンの開口の端部での反射光、いわゆるナイフエッジ反射光をいかに少なくするかということである。なお、複数のベーンにより、光学機器の視野が貫通する開口部を構成する場合は、それらのベーンの光学機器の視野に面した端部を、ベーンの開口の端部として扱うこととする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、前述の課題を解決するために、請求項１に記載の光沢黒色バッフルでは、少なくとも１個のベーンを備えて、そのベーンのうち、少なくとも１個のベーンを光学機器の視野周りの特定の方向に偏った位置に設置することにより、ベーン形状の選択の自由度を増し、例えばベーンを長方形の板にして、その辺の直線部をナイフエッジにすることにより、ナイフエッジ加工を容易にして、安価に高性能なベーンを製作することを可能にした。さらに、実際の使用環境の妨害光入射方向に合わせて、必要な位置にのみベーンを配置するので、バッフルの質量を削減することもできる。
【００１２】
請求項２に記載の光沢黒色バッフルでは、その偏った位置に設置したベーンうち少なくとも１個のベーンの表面の少なくとも一部分を光沢を有する黒色表面として、そのベーンの光沢を有する黒色表面の少なくとも一部分の表面の法線方向が、光学機器の視野中心方向と異なるように、そのベーンが設置することにより、妨害光やその反射光の反射方向を制御する自由度を増して、例えばバッフルを大型化することなしに、妨害光が光学的開口部に達するまでの鏡面反射回数を増やすことにより迷光を減らすことができる。
【００１３】
請求項３に記載の光沢黒色バッフルでは、その接眼側開口部の端部を含まないベーンを少なくとも１個備えて、そのベーンのうちの少なくとも１個のベーンが、そのバッフルの妨害光回避角を算出する為の接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含み、その妨害光回避角より大きいいずれかの角度で入射する妨害光の一部が、そのバッフルの表面のいずれかの領域で一回だけ反射した後にそのバッフルの接眼側開口部に面した光学機器の光学的開口部に到達する構造を有するので、例えば、その光学的開口部近傍のベーンの開口の端部に妨害光が直接当たらないようにして、ナイフエッジ反射による迷光を少なくすることができる。また、妨害光の一部が一回反射後に、光学的開口部に到達することを許容することで、その妨害光回避角を従来から知られている２段バッフルより小さくできる。逆に、妨害光回避角を２段バッフル等しくする場合には、本発明によるバッフルは、２段バッフルよりも小型化できる。
【００１４】
請求項４に記載の光沢黒色バッフルでは、その接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含むベーンとその対物側開口部との間に、少なくとも１個のベーンを備えて、これをベーンＶと呼ぶと、そのベーンＶの端部の少なくとも一部分が、その光学機器の光学的開口部の中心位置から不可視であるようにすることで、妨害光がその不可視となったベーンの端部で1回反射した後に光学的開口部の中心位置に直接到達しないようにして、ナイフエッジ反射による迷光を減らしている。
【００１５】
請求項５に記載の光沢黒色バッフルでは、その接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含むベーンとその対物側開口部との間に備えられたベーンの端部の少なくとも一部分が、その光学機器の光学的開口部のいずれの部位からも不可視であるようにすることで、妨害光がその不可視となったベーンの端部で1回反射した後に光学的開口部に直接到達しないようにして、ナイフエッジ反射による迷光を減らしている。
【００１６】
請求項６に記載の光沢黒色バッフルでは、その接眼側開口部に面した光学機器の光学的開口部に到達する妨害光の一部を反射した領域の少なくとも一部分を含む少なくとも１個のベーンを有して、そのベーンの接眼側開口部に面した表面の少なくとも一部分が光沢を有する黒色表面からなり、その光沢を有する黒色表面の少なくとも一部分がその光学機器の視野と反対側のバッフル側面に向いて傾いていることにより、例えばバッフルの側面内部にそのベーン自身の影をつくり、その影の部分で反射した光だけがそのベーンで鏡面反射して光学的開口部に達し得るようにして、そのベーン以外の端部で反射した光がそのベーンで鏡面反射して光学的開口部に達することがないようにして、迷光を減らしている。
【００１７】
請求項７に記載の光沢黒色バッフルでは、その妨害光回避角を算出する為の対物側基準開口の端部の少なくとも一部分が、その光学機器の光学的開口部のいずれの部位からも不可視であることにより、例えば妨害光がその不可視である対物側基準開口の端部において回折した光が、直接光学的開口部に達しないようにして迷光を低減している。
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１８】
【実施例】
本発明によるバッフルの第１の実施例を図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の第１の実施例であるバッフル１ａの図で、図１（Ａ）は上面図、図１（Ｂ）は前面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００１９】
バッフル１ａの主要構成は、ベーン２ａ〜２ｉとこれらを支えるバッフル側板３ａ〜３ｄとバッフル全体を固定する為の取付用フランジ８ａであり、対物側開口部４ａと接眼側開口部５ａを有する。また、バッフル１ａは、太陽などの遠い光源から発せられたほぼ平行光である妨害光を減衰する為のバッフルである。なお、妨害光の光源までの距離が近い時は、入射光束が平行光でなくなって、光沢黒色バッフルの設計は一般的には難しくなるが、そのようなバッフルであっても本発明の請求項に示す特徴を示していれば、本発明によるバッフルである。
【００２０】
図１（Ａ）のクロスハッチ部は、バッフル１ａの内部の表面が光沢黒色表面であることを示すものである。すなわちバッフル１ａは光沢黒色バッフルである。なお、バッフル１ａでは内部の表面ほぼすべてが光沢黒色面であるが、必要に応じて部分的に光沢黒色表面としてもよい。
【００２１】
図１（Ｃ）の光学機器６ａは、その光学的開口部７ａから、視野中心線Ｚ_１の方向を見る機器で、例えばＣＣＤカメラなどである。光学的開口部としては、レンズ、光学フィルタなどがこれにあたる。図１（Ｃ）では、バッフル１ａの視野は点線Ｆ_１、Ｆ_２で挟まれた領域であり、ベーン２ｂ、２ｄの視野中心線Ｚ_１に面する端部を包絡する面が、バッフル１ａの視野端の境界面の一部と重なっている。ベーン２ｇ、２ｉについても同様である。また、ベーン２ｅ，２ｆの開口の端部を包絡する面に囲われた領域は、ほぼバッフル１ａの視野に等しく、光学機器６ａの視野よりやや大きい。
【００２２】
ベーン２ａ、２ｅ、２ｆには、光学機器６ａの視野が貫通する開口があるのに対して、２ｂと２ｇ、２ｃと２ｈ、２ｄと２ｉはそれぞれ対になって、視野を挟むように設置されている。つまり、これらは視野周りの特定の方向に偏って設置されているので、バッフル１ａは請求項１に記載したバッフルである。なお、請求項１のバッフルには、バッフル１ａのように視野の周りに均等に位置するベーン２ａ、２ｅ、２ｆを含んでいるバッフルも含まれる。また、ベーン２ａ，２ｅ、２ｆの開口が円形でないのは、光学機器６ａの撮像素子が正方形であることを想定しているからである。
【００２３】
バッフル１ａでは、妨害光の入射する方向を図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面を含む平面内のベクトルの方向に限定しているので、妨害光は図１（Ａ）では矢印Ｓ_１または矢印Ｓ_２の方向から入射することになる。通常のバッフルでは、ベーンは視野を囲うように取り付けるものであるが、バッフル１ａでは妨害光の入射する方向に合わせてベーンが必要なところにのみベーンをつけているのである。この構造は光沢黒色表面での反射が鏡面反射かそれに近い反射であることを活用している。すなわち、バッフル内部の表面を拡散反射面にした場合は、妨害光の入射の方向にあまり依存せずに反射光がバッフル内部に等方的に広がるので、ベーンを偏在させるとは好ましくないが、光沢黒色表面であれば、妨害光の入射の方向と反射する表面の向きで反射光の方向が決まるので、反射光の方向に合わせてベーンを偏在させることが可能となる。なお、妨害光が特定の方向から入射するというのは、例えば人工衛星や宇宙探査機に取り付けられる光学機器にとってはよくあることであり、バッフル１ａの用途を著しく限定するものではない。また、入射方向に多少の幅がある場合は、その幅に合わせてバッフル１ａの奥行きを長くすれば良い。
【００２４】
ベーン２ｂ〜２ｄ、２ｇ〜２ｉは、表面の法線方向が、視野中心線Ｚ_１とは異なるので、バッフル１ａは請求項２に記載したバッフルでもある。光沢黒色表面を用いるバッフルでは、ベーンを傾けることは設計の自由度を広げて、バッフルがなるべく小さくなるようにバッフルを設計する上で利用価値の高い手法である。また、視野周りに均等にベーンを配置したベーン構成でベーンを傾ける場合は、ベーンが例えば円錐台や四角錐台のような形状になるため、ベーン表面での反射方向が複雑になり設計が煩雑になるデメリットや、ベーンの製作にコストがかかるというデメリットがあるが、バッフル１ａでは前述のようにベーンを特定方向に配置しているのでこのようなデメリットを避けることができる。つまり、バッフル１ａでは、傾けて取り付けているベーン２ｂ〜２ｄ、２ｇ〜２ｉはすべて、長方形の平板であるので、傾きをつけても表面は平面のままである。従って、反射光線の反射方向はベーンの１表面につき１方向のみであり、設計が煩雑になることはない。また、傾きをつけるにはこれらのベーンを側板３ａ、３ｂへ固定する位置をずらすだけでよいので、傾ける為のコストは、ほとんど無視できる程度であると考えられる。
【００２５】
矢印Ｓ_１の方向から角度α_１より小さい入射角で入射する妨害光の一部は、ベーン２ｂの端部Ｅ_１に当たって反射して、光学機器６ａの光学的開口部７ａに直接到達する。さらに、バッフル１ａの妨害光回避角ω_１は、図１（Ｃ）において、接眼側基準開口の端部Ｑ_１と対物側基準開口の端部Ｐ_１を結ぶ線Ｌ_２と視野中心線Ｚ_１のなす角度であり、Ｑ_１は接眼側開口部の端部を含まないベーン２ｄに含まれるので、バッフル１ａは請求項３に記載のバッフルでもある。なお、Ｑ_１は、ベーン２ｄの最先端よりもわずかに離れた位置であるので、妨害光回避角ω_１で入射した妨害光が、ベーン２ｄの先端部に直接当たってその反射光が光学的開口部７ａに達することはない。また、光学的開口部７ａ近傍のベーン２ｅ、２ｉについても同様にその先端部に妨害光が直接当たってその反射光が光学的開口部７ａに達することはないので、ナイフエッジ反射による迷光を大幅に低減することが可能である。
【００２６】
いわゆる１段バッフルでは、接眼側基準開口の端部は接眼開口部の端付近から光学的開口部の端の間に置くものであるから、バッフル１ａの構造は、通常の１段バッフルとは異なっている。また、妨害光回避角ω_１より大きい角度で入射した妨害光が、ベーン２ｂの端部Ｅ_１に直接当たってその反射光が光学的開口部７ａに達することが可能であるから、バッフル１ａは２段バッフルでもない。
【００２７】
これを図４を用いて説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）は、請求項３の発明を説明する模式図であり、図４（Ａ）は２段バッフル１ｄの模式図、図４（Ｂ）は本発明によるバッフル１ｅの模式図である。これらのバッフルのベーン２０ａ〜２０ｘはすべて、円板に円形の穴を空けた形状である。２段バッフル１ｄの接眼側基準開口の端部Ｑ_４を含むベーン２０ｇより上のベーン２０ａ〜２０ｆは、点線Ｇ_４で示す直線よりも右にあって、光学的開口部７ｄからは不可視である。従って、妨害光回避角ω_４より大きい角度で入射する妨害光が、バッフル１ｄのいずれの領域に当たっても、その反射光は直接光学的開口部に達することは無い。これに対してバッフル１ｅの接眼側基準開口の端部Ｑ_５を含むベーン２０ｔより上のベーン２０ｍ〜２０ｓのうち、ベーン２０ｍの一部は、点線Ｇ_５で示される直線の左側にあって、光学的開口部７ｅから可視の領域にある。当然、妨害光回避角ω_５より大きい角度で入射する妨害光であっても、ベーン２０ｍの端部にある対物側基準開口の端部Ｐ_５に当たった光の一部は、直接光学的開口部７ｅに達するのである。
【００２８】
２段バッフル１ｄとバッフル１ｅの内部の表面が同じで、ベーン２０ａとベーン２０ｍの以外の形状が同じであれば、２段バッフル１ｄの迷光は、バッフル１ｅの迷光よりも少ないのは明らかである。しかし、同時にバッフル１ｅの妨害光回避角ω_５は、２段バッフル１ｄの妨害光回避角ω_４より小さい。すなわち請求項３に記載のバッフルでは、類似の形状の従来の２段バッフルより妨害光回避角が小さくできるというメリットもある。
【００２９】
もし、２段バッフル１ｄとバッフル１ｅの内部の表面が、すべて拡散反射する無光沢の黒色表面からなれば、バッフル１ｅの迷光は、２段バッフル１ｄの迷光よりもかなり大きくなることが予想される。それは、例えば光学的開口部７ｅには、Ｐ_５でのナイフエッジ反射による迷光の他に、妨害光が直射するベーン２０ｎ〜２０ｔにより照らされるベーン２０ｍの下面で拡散反射する光が迷光として入ってくるからである。
【００３０】
しかし、バッフル１ｅの内部の表面が、例えばすべて光沢黒色表面からなれば、妨害光がベーン２０ｎ〜２０ｔで反射した光が、直接ベーン２０ｍの下面に当たらないようにベーン２０ｎ〜２０ｔの位置や傾きを決めることが可能であるし、ベーン２０ｍの傾きを変えれば、ベーン２０ｍの下面に当たった光が光学的開口部７ｅに反射しないようにすることも可能である。従って、バッフル１ｅの迷光と２段バッフル１ｄの迷光の差を、Ｐ_５でのナイフエッジ反射による迷光程度にまで抑えることが可能であり、迷光の差がこの程度であれば、妨害光回避角ω_５が妨害光回避角ω_４より小さいというメリットが重視されるケースが充分に考えられるのである。
【００３１】
つまり、ほぼ同じ形状で、妨害光回避角が小さくできるということは、妨害光回避角が同じならサイズを小さくできるということであるから、例えば、１段バッフルでは減衰率が大きすぎるが、２段バッフルほど減衰率が小さい必要もない場合は、本発明によるバッフルを使用することで、バッフルのサイズを２段バッフルより小さくすることが可能になるのである。
【００３２】
図１（Ｃ）の点線Ｇ_２で示される直線よりベーン２ｃの端部は右側にあって、このベーン２ｃの端部は、光学的開口部７ａの中心位置から不可視である。ベーン２ｃは対物側開口部４ａと接眼側基準開口の端部Ｑ_１を含むベーン２ｄの間にあるベーンであるから、バッフル１ａは請求項４に記載のバッフルでもある。さらに、このベーン２ｃの端部は、光学的開口部７ａのいずれの部位からも不可視であるから、請求項５に記載のバッフルでもある。
【００３３】
バッフル１ａは、ベーン２ｃ、２ｈの端部でのナイフエッジ反射が、直接光学的開口部７ａに到達しないので、迷光が少なくて減衰率が小さいバッフルとなっている。勿論、バッフル１ａのようにベーン２ｃ、２ｈが光学的開口部７ａのいずれの部位からも見えないようにした場合が、迷光を最も少なくできるが、光学的開口部７ａの中心位置から見えないようにする場合でも迷光を減らす効果を充分期待できる。
【００３４】
バッフル１ａのベーン２ｂ、２ｇは、図１（Ｃ）のように傾いているので、バッフル１ａは請求項６に記載のバッフルでもある。ベーン２ｂ、２ｇを適切な向きに傾けることは迷光を低減する為に非常に有効な方法である。それは、ベーン２ｂ、２ｇの接眼側開口部５ａに面した表面で反射した光の一部は、光学的開口部７ａに到達し得るので、ベーン２ｂ、２ｇの傾きが不適切であると、減衰が充分でない妨害光の反射光がこれらのベーン表面で鏡面反射して、その光が光学的開口部７ａに達してしまうからである。逆に、バッフル１ａのように、ベーン２ｂ、２ｇの接眼側開口部５ａに面した表面を、それぞれ視野と反対側のバッフル側面である側板３ｃ、３ｄに向けていれば、光学的開口部７ａの位置からベーン２ｂ、２ｇを見た場合にそこに映るのはバッフル側板３ｃ、３ｄの内面である。そしてこの場所は、ベーン２ｂ、２ｇの影になって直接妨害光が当たらない場所であるから、暗い場所である。ベーン２ｂ、２ｇの影の下限位置は、妨害光入射角によって異なるが、最も大きい角度α_１で入射して側板３ｃに当たる光線は点線Ｌ_１で示された直線上にあるのでこの線より上は常に影となる。従って、図１（Ｃ）から判断して、バッフル１ａのベーン２ｂ、２ｇ影の大きさは充分と言える。
【００３５】
また、光線Ｒ_１が２回鏡面反射後にベーン２ｂに当たる光Ｒ_２は、ベーン２ｂの表面に対してほぼ垂直に入射するので、この光Ｒ_２が鏡面反射した光は光学的開口部７ａに達することはない。
【００３６】
ベーン２ａは、妨害光回避角を定義しない方向も含めて、入射する妨害光の光束を制限するのに有効である。また、エッジ２ａにある対物側基準開口の端部Ｐ_１は点線Ｇ_１で示される直線より左側にあって、このＰ_１が光学的開口部７ａのいずれの場所からも不可視である。すなわちバッフル１ａは請求項７に記載のバッフルでもある。この構成はナイフエッジ反射による迷光を少なくするのに有効であるし、このＰ_１のナイフエッジを鋭く加工しなくてもよいというメリットもある。
【００３７】
さらにこのベーン２ａには、ベーン２ｂ及びベーン２ｇより下側まで入射する妨害光の入射角度を角度α_１以下に制限する機能がある。これはバッフル側板３ｃ、３ｄにつくられるベーン２ｂ、２ｇの影が小さくならないようにする効果と、鏡面反射の光線追跡を容易にする効果がある。
【００３８】
また、バッフル１ａの迷光は非常に少ないので、回折光に対しての配慮も施している。例えば、Ｐ_１での回折光は、Ｐ_１のナイフエッジを鈍くすることで減らすことができる上、回折光はベーン２ｇに遮られて、直接光学的開口部７ａに達することはできない。
【００３９】
本発明によるバッフルの第２の実施例を図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の第２の実施例であるバッフル１ｂの図で、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は前面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００４０】
バッフル１ｂの主要構成は、ベーン２ｊ〜２ｒとこれらを支えるバッフル側板３ｅとバッフル全体を固定する為の取付用フランジ８ｂであり、対物側開口部４ｂと接眼側開口部５ｂを有する。
【００４１】
図２（Ａ）のクロスハッチ部は、バッフルの内部の表面が光沢黒色表面であることを示すものである。なお、バッフル１ｂでは内部の表面ほぼすべてが光沢黒色面であるが、必要に応じて部分的に光沢黒色表面としてもよい。
【００４２】
図２（Ｃ）の光学機器６ｂは、その光学的開口部７ｂから、視野中心線Ｚ_２の方向を見るもので、例えばスタースキャナなどである。光学的開口部としては、レンズ、光学フィルタなどがこれにあたる。図２（Ｃ）では、バッフル１ｂの視野は点線Ｆ_３、Ｆ_４で挟まれた領域であり、ベーン２ｊ、２ｐ、２ｑ、２ｒの視野中心線Ｚ_２に面する端部を包絡する面に囲われた領域は、ほぼバッフル１ｂの視野に等しく、光学機器６ｂの視野よりやや大きい。
【００４３】
バッフル１ｂのすべてのベーン２ｊ〜２ｒは、円板に円形の穴が空いた形状であり、視野中心線Ｚ_２に対して軸対称である。これはバッフル１ｂが、妨害光の入射方向を限定していない為である。
【００４４】
バッフル１ｂに入射する妨害光は、ベーン２ｊの端部で反射して光学機器６ｂの光学的開口部７ｂに直接到達することが可能である。さらに、バッフル１ｂの妨害光回避角ω_２は、図２（Ｃ）において、接眼側基準開口の端部Ｑ_２と対物側基準開口の端部Ｐ_２を結ぶ線Ｌ_３と視野中心線Ｚ_２のなす角度であり、Ｑ_２は接眼側開口部の端部を含まないベーン２ｐに含まれるので、バッフル１ｂは請求項３に記載のバッフルである。なお、Ｑ_２は、ベーン２ｐの最先端よりもわずかに離れた位置であるので、妨害光回避角ω_２で入射した妨害光が、ベーン２ｐの先端部に直接当たってその反射光が光学的開口部７ｂに達することはない。
【００４５】
図２（Ｃ）においてベーン２ｋ、２ｍ、２ｎの右側の端部は図２（Ｃ）の点線Ｇ_３で示される直線より右側にあって、これらのベーン２ｋ、２ｍ、２ｎの端部は、光学的開口部７ｂの中心位置から不可視である。従ってバッフル１ｂは請求項４に記載のバッフルでもある。さらに、このベーン２ｋ、２ｍ、２ｎの端部は、光学的開口部７ｂのいずれの部位からも不可視であるから、請求項５に記載のバッフルでもある。
【００４６】
バッフル１ｂのベーン２ｊ〜２ｒの表面の法線方向は、視野中心線Ｚ_２と平行であって、傾いていないが、より高性能を必要とする場合は、例えば、バッフル１ａのようにベーンを傾けてもよい。その場合は、ベーンが円錐台の形となる。ただし、ベーンの加工やナイフエッジの加工は難しくなる。バッフル１ｂはベーン加工がそれほど難しくない代わりに、その迷光はベーンを傾けた場合に比べてやや多いと予想される。それは光線Ｒ_３がベーン２ｍの上面に入射した時、鏡面反射せずに拡散反射したごくわずかな光が、ベーン２ｊの下面で鏡面反射して光学的開口部７ｂに達する光Ｒ_４となる為である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による光沢黒色バッフルは、前述のような特性を有するので以下のような優れた効果を発揮する。
【００４８】
例えば図４（Ａ）に示す２段バッフル１ｄのような形状で、接眼側開口径３２ｍｍ、バッフル視野φ１３度（半頂角６．５度円錐）、妨害光回避角±２６度（２方向）で内部が無光沢黒色表面からなる２段バッフルを設計すると、図４のＨ_１に相当する全長は７１５ｍｍ、Ｄ_１に相当する対物側開口径は、２９６ｍｍほどになる。これに対し、前記条件と同一条件で本発明の第１の実施例のバッフル１ａと同様の形状の光沢黒色バッフルを設計すると、例えば、全長は３６０ｍｍ程度、対物側開口サイズは１４４ｍｍ平方程度になり、いずれも２段バッフルの半分程度の大きさである。前述のようにバッフル１ａは、２段バッフルとほぼ同じくらいまで減衰率を小さくできるので、ユーザーの減衰率要求値がバッフル１ａの減衰率より大きければ、そのユーザーは２段バッフルの代わりに本発明によるバッフルを使用することが可能である。例えば、人工衛星や宇宙探査機などの宇宙機に搭載される光学機器用のバッフルの場合、サイズが小さいことや質量が小さいことは非常に大きいメリットであるし、対物側開口面積が小さいことは、例えば太陽からの熱入力を減らすことができて、宇宙機全体の熱設計の問題を解決することにもつながるものである。
【００４９】
勿論、バッフル１ａに限らず、本発明の第２の実施例のように、本発明の請求項のうちのいくつかの請求項を使用してユーザーの仕様にあった光沢黒色バッフルを設計することが可能であるし、その場合でも本発明による光沢黒色バッフルは２段バッフルより有意に小型となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバッフルの第１の実施例を表す図面である。
【図２】本発明によるバッフルの第２の実施例を表す図面である。
【図３】従来の光沢黒色バッフルの例を表す図面である。
【図４】請求項３の発明を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅバッフル
２ａ〜２ｗベーン
３ａ〜３ｆバッフル側板
４ａ〜４ｃ対物側開口部
５ａ〜５ｃ接眼側開口部
６ａ〜６ｃ光学機器
７ａ〜７ｅ光学的開口部
８ａ〜８ｃフランジ
２０ａ〜２０ｘベーン
Ｄ_１，Ｄ_２対物側開口径
Ｅ_１，Ｅ_３端部
Ｆ_１〜Ｆ_７直線
Ｇ_１〜Ｇ_５直線
Ｈ_１，Ｈ_２バッフル全長
Ｌ_１〜Ｌ_４直線
Ｐ_１〜Ｐ_５対物側基準開口の端部
Ｑ_１〜Ｑ_５接眼側基準開口の端部
Ｒ_１〜Ｒ_７光線
Ｓ_１，Ｓ_２矢印（妨害光入射方向）
Ｚ_１〜Ｚ_３視野中心線
α_１角度
ω_１〜ω_５妨害光回避角

Claims

妨害光を遮光するべく光学機器の光学的開口部を周囲するバッフルであって、前記バッフルの内側の表面の少なくとも一部分が光沢を有する黒色表面からなり、前記バッフルは前記光学的開口部に面した接眼側開口部と、前記接眼側開口部の反対側に位置する対物側開口部を有し、前記バッフルは少なくとも１個の、前記対物側開口部の端部と前記接眼側開口部の端部のいずれも含まないベーンを備え、前記少なくとも１個のベーンが、前記バッフルの妨害光回避角を算出する為の接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含み、前記妨害光回避角より大きいいずれかの角度で入射する妨害光の一部が、前記バッフルの表面のいずれかの領域で一回だけ反射した後に前記光学的開口部に到達することを特徴とするバッフル。
前記接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含む前記ベーンと前記対物側開口部との間に、少なくとも１個のベーンを備えた前記バッフルであって、前記接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含む前記ベーンと前記対物側開口部との間に備えられた前記少なくとも１個のベーンの端部の少なくとも一部分が、前記光学機器の光学的開口部の中心位置から不可視であることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
前記接眼側基準開口の端部の少なくとも一部分の端部を含む前記ベーンと前記対物側開口部との間に備えられた前記少なくとも１個のベーンの端部の少なくとも一部分が、前記光学機器の前記光学的開口部のいずれの部位からも不可視であることを特徴とする請求項２に記載のバッフル。
前記光学的開口部に到達する前記妨害光の一部を反射した前記領域の少なくとも一部分を含む少なくとも１個のベーンを有し、前記光学的開口部に到達する前記妨害光の一部を反射した前記領域の少なくとも一部分を含む前記少なくとも１個のベーンの前記接眼側開口部に面した表面の少なくとも一部分が光沢を有する黒色表面からなり、前記光沢を有する黒色表面の少なくとも一部分が前記光学機器の視野と反対側のバッフル側面に向いて傾いていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバッフル。
前記妨害光回避角を算出する為の対物側基準開口の端部の少なくとも一部分が、前記光学的開口部のいずれの部位からも不可視であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバッフル。