JPH0215234A - 周波数選択オプチカル・フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は周波数選択オプチカル・フィルター、特にレ
ーザーから目を保護するフィルターに使用するのに好適
な該フィルターに関する。

［従来技術及びその課題］ 回折鏡を試用すれば、光学系から離れた一定周波数又は
狭い帯域幅の望ましくない光を反射することができる。

これら鏡はレーザーから目を保護するフィルターを設計
・構成するさいの重要な技術手段になる。また、これら
鏡はプラグ装置であり、それ自体角度に依存する。特定
の波長が、プラグ方程式：％式％ （但し、λは鏡に直角な内部角度で測定したフィルター
の波長である）により、フィルターの波長及びスペクト
ルの両者によって定マる角度範囲にわたってフィルター
から反射されるに過ぎない。

フィルタ一応答の低波長エツジにおいて定常入射波長が
所望反射波長未満で、フィルターの応答が十分広くて、
所望反射波長をカバーするならば、この波長は０°と±
Ｃ０５（λ１／λ、）０の間にある角度範囲にわたって
反射する。ただし、λ１は反射すべき波長であり、そし
てλ、は高フィルタ一応答側の定常入射波長である。

公知形式の回折鏡フィルターの後方で太きな角度保護範
囲を得るためには、大きなスペクトル幅が必要である。

脅威となる波長が可視光範囲にある場合、これは総合的
な可視明視所伝達に危険な作用を与える。従って、本発
明の目的は比較的狭いスペクトル幅で大きな角度保護範
囲を可能にするフィルターを提供することにある。

本発明のさらに別な目的は、通常の眼鏡における補正レ
ンズの場合と実質的に同じ目からの距離でフィルターを
支持するゴーグルや眼鏡フレームに使用するのに好適な
フィルターを提供することにある。

［課題を解決する手段］ 本発明によれば、負の強度をもつ第１メニスカス・レン
ズと正の強度をもつ第２メニスカス・レンズを備え、第
１レンズの凹面が第２レンズの凸面に一致し、しかも第
１・２レンズの強度の合計が実質的にゼロに等しく、そ
して第１・２レンズ間の等角界面に回折鏡コーチングを
有すること特徴とする周波数選択オプチカル・フィルタ
ーか提供される。

回折鏡コーチングは好適にはホログラフィ−・コーチン
グ、例えば感光性ポリマー・コーチングであればよいが
、誘電性コーチングでもよい。

本発明による好適な形のフィルターでは、第１レンズの
反対面は凸面曲率をもち、これは第２レンズの反対面の
曲率に実質的に等しい。この第２レンズの反対面は凹面
である。

本発明の一つの特定実施態様では、第２レンズの第１吸
光部が同心円状の凸凹面からなり、これの凸面が第２レ
ンズの凹面になり、また第２吸光部が第１吸光部の凹面
に一致する凸面からなり、そして第１・２吸光部間の等
角面に第２の回折鏡コーチングをもつ。

このような構成では、第２レンズの第２吸光部は好適に
はポリカーボネートなどのプラスチック材で形成し、そ
して第２の回折鏡コーチングは好適には誘電性コーチン
グである。

［発明の好適な実施態様］ 以下、例示のみを目的として、本発明フィルターの好適
な実施態様を添付図面について説明していく。

第１〜５図は、断面か異なるオプチカル・フィルターに
組込んだプラグ装置を通過する光の軌跡を示す図であり
、そして 第６図は、本発明による好適な形のオプチカル・フィル
ターの断面図である。

レーサーから目を保護するために使用するのに好適なフ
ィルターとして、プラグ装置に組込んだオブチカ・フィ
ルターを設計するさいに重要なことは、フィルター要素
に対する保護領域、即ち、レーザー光線が透過しない領
域の位置を決定することである。

一般的には、保護領域を可能な限りフィルター基体に接
近すると共に、できるだけ大きくすることが望ましい。

感光領域が広いか、フィルターに対して位置がズしてい
たり、あるいはフィルターに接近して、広角度の作業範
囲か必要な場合に、センサーやシステムのいずれをも保
護することを可能にする。

本明細書冒頭で説明した２つの条件、即ち、比較的狭い
スペクトル帯域幅で広い角度範囲をカバーするフィルタ
ーを設計するための条件は、回折鏡、即ちプラグ装置を
設ける平面基体を考慮するならば、両立しない条件であ
る。

これは第１図について説明しである通りである。第１図
では、平面回折鏡１と、一対の平面ガラス・プレート間
に挟んだ吸光ガラスの平面プレート３からなるフィルタ
ー要素について、フィルターを透過する反射／伝達光線
の境界を示す鏡１の表面の幾つかの点からの円錐形光束
をプロットしたものである。

スペクトル幅が３Ｑｎｍのホログラフィ−回折鏡１をこ
の例では使用した。領域Ａは脅威となる光線を排除した
領域である。この領域は、鏡１のスペクトル・パラメー
Ｉ・−を変更すれば、位置又は形状が変更可能である。

しかし、有効径の保護領域Ａを得るためには、幅をかな
り大きく取る必要がある。

第２図に、鏡ｊのスペクトル幅を２倍にした時のフィル
ターの応答を示す。図示から理解できるように、保護領
域Ｂは第１図の保護領域Ａより大きいが、幅が広くなっ
ているため、フィルター要素の明視所伝達が著しく劣化
する。

これは、第３図に示すように、フィルター全体の強度が
ゼロになるように、湾曲吸光プレート９と外側プレート
１１との間に同様に湾曲した回折鏡７を使用すれば、改
善することができる。この構成では、第１図の平面構成
に比較して、保護領域Ｃは広く、またフィルターにより
近接しているが、フィルターのスペクトル幅は第１図の
場合と同じである。

本発明によれば、ガラスやその他の透明材料からなる低
曲率ブロック内に湾曲鏡７及び吸光プレート９を封じ込
めると、さらに改善することができる。

第４図に、ガラス１３の平面・平行ブロック内に１２ジ
オプリ一湾曲鏡７を封じ込めて形成した構成を示す。こ
の場合の重要な特徴は保護領域■〕がフィルターにより
近接していることである。但し、この保護領域は第３図
の場合よりも小さい。勿論、この構成の重量は第１〜３
図のフィルターの場合よりもかなり重い。

最適な構成は、第５図に示すように、９ジオプリ一面ブ
ロック１５内に１２ジオプリ一湾曲鏡７と吸光プレート
９を組込んだ構成である。保護領域Ｅは１２ジオプリ一
系湾曲構成の場合よりもフィルターに近接しているが、
大きさは殆ど変わらない。フィルターの重量は第４図の
ものよりも小さい。

これら重要な特徴は、第６図に示すように、レーザーか
ら目を保護するフィルターの実際の態様で証明された。

第６図では、２つのフィルターを適当な一対の眼鏡フレ
ームに設けることができる。このフィルターはクララン
ガラスのメニスカス・レンズ外側要素１７からなり、こ
の要素の凸面曲面１７ａは９ジオブリーで、凹面１７ｂ
は１２ジオブリーである。要素１７の凸面１７ａに反射
防止コーチング１９を設ける。回折コーチング２１、こ
の実施態様ではホログラフィ−鏡を要素１７の凹面１．
７ｂに設ける。

鏡２１からなるホログラフィ−記録のフリンジはガラス
凹面１７ｂと等角であり、またホログラフィ−鏡２１は
光学的に脅威な波長に等しい波長で反射する。例えば、
この危険な波長は５３２ｎｍ、即ち、周波数倍増ＮｄＹ
ａｇレーザー波長である。クラウン要素１７の外面１７
ａに設けたコーチング１９の反射防止性がホログラムの
構成及び装置の性能に寄与する。

１．０６ａｍというＮｄ−Ｙａｇレーザー波長における
吸光を目的として、ＫＧ３などの吸光性ガラスで中間要
素２３を構成する。

この要素２３は、クラウン要素１７の凹面１７ｂの形状
にマツチする凸面２３ａを備えている。要素２３は一定
の厚みになっているため、その凹面２３ｂは曲率がその
凸面２３ａと同じであり、また該面２３ａと同心である
。

光学セメントを使用して、ホログラフィ−鏡２１の面に
要素２３の凸面２３ａを積層する。要素２３の凹面２３
ｂが６９４ｎｍルビー色波長から、アレキサンダイトレ
ーザー波長をカバーする約８３０ｎｍまでの波長の間に
ある波長を反射する誘電柱鏡コーチング２５を支持する
。

さらに別なフィルターでは、例えばポリカーボネートや
ＣＲ３９などで形成したプラスチックメニスカス・レン
ズの形をした第３要素２７を設ける。これはガラス体１
７．２３に対して等しいが逆の強度をもつように構成す
る。要素２７の凸面２７ａ及び凹面２７ｂはそれぞれレ
ンズ１７の表面１７ｂ及び１７ａと同じ曲率であり、凸
面２７ａを鏡コーチング２５に積層し、３つの要素１７
．２３．２７の合計強度が実質的にゼロになるようにす
る。プラスチック要素２７により、（全体がガラスの構
成に比べた場合）フィルター全体の重量が小さくなり、
ユーザーの保護度を高めるだけでなく、波長を約３８０
ｎｍ未満に光学的に減衰する。

また、プラスチック要素２７の凹面２７ｂには、伝達損
をさらに減少する反射防止コーチング（図示せず）を設
けることができる。

第６図のフィルターは、ホログラフィ−鏡、誘電柱鏡及
び吸光ガラスを新規な構成で組合わせて使用するレーザ
ーに対する保護装置を与えるものであり、広い範囲にわ
たって考えられ目の位置に対して保護が必要なフィルタ
ーの作業条件に最適な性能を発揮するものである。

回折コーチング２１は好適には適当な記録媒体に記録し
た反射ホログラムである。しかし、表面１７ｂに蒸着し
た多層誘電層を代りに用いることも可能である。

要約すると、第６図フィルターの特徴は次の通りである
。

Ａ９曲率の高い面１７ｂを使用して、保護領域を拡大す
るのに必要な鏡コーチング２１のスペトル幅を小さくす
る。

Ｂ、この面１７ｂを浅い基体（１７，２７）に埋込んで
、鏡２１の角度カバー範囲を拡大すると共に、保護領域
をフィルターに近接させる。これは、レンズ２７／空気
界面における屈折及び保護領域から離れていく光線の屈
折によって行い、これにより保護領域を拡大する。

Ｃ，フィルターを３部分に分割し、内側要素２７をプラ
スチックで形成し、これにより全体の重量を小さくする
と共に、フィルター全体に衝撃保護を与える。

Ｄ、吸光性ガラス又はプラスチ・ツクで形成することが
できる平行面要素２３をフィルター内に設けて、厚みを
一定にして、表面全体にわたる減衰を均一化する。

Ｅ、誘電性コーチングを形成することができる２つの内
部凹面１７ｂ及び２３ａをフィルター内に設けて、凹面
に設けた時に、コーチングの特性の均一化をさらに図る
。

Ｆ、凹面１７ｂ及び凸面２３ａをフィルター内に設けて
、この」二にホログラムを設け、次に積層して、湿分に
対して凹凸のあるシールを形成する。これは、ホログラ
ムの記録媒体としてダイクロメート処理ゼラチンを使用
する場合に、特に重要である。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、断面が異なるオプチカル・フィルターに
組込んだプラグ装置を通過する光の軌跡を示す図であり
、そして 第６図は、本発明による好適な形のオプチカル・フィル
ターの断面図である。 １７．２３．２７はメニスカス・レンズ、１７ｂは凹面
、２１は鏡コーチング、２３ａは凸面である。 手 続 補 （自発） 平成１年 ５月２６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）負の強度をもつ第１メニスカスレンズ（１７）と
   正の強度をもつ第２メニスカスレンズ（２３、２７）を
   備え、第１レンズの凹面（１７ｂ）が第２レンズ（２３
   、２７）の凸面（２３ａ）に一致し、しかも第１レンズ
   （１７）・第２レンズ（２３、２７）の強度の合計が実
   質的にゼロに等しく、そして第１レンズ（１７）・第２
   レンズ（２３、２７）間の等角界面に回折鏡コーチング
   （２１）を有すること特徴とする周波数選択オプチカル
   ・フィルター。 （２）該コーチング（２１）がホログラフィー・コーチ
   ングである請求項第１項記載のフィルター。 （３）該コーチング（２１）が誘電性コーチングである
   請求項第１項記載のフィルター。（４）第１レンズ（１
   ７）の反対面（１７ａ）が凸面曲率をもち、これが第２
   レンズ（２３、２７）の反対面（２７ｂ）の曲率に実質
   的に等しく、この第２レンズ（２７）の反対面（２７ｂ
   ）が凹面である請求項第１〜３項いずれか１項記載のフ
   ィルター。 （５）第１レンズ（１７）の該凹面（１７ｂ）及び第２
   レンズ（２３、２７）の該凸面（２３ａ）が１２ジオプ
   トリー曲率をもち、また第１レンズ（１７）及び第２レ
   ンズ（２３、２７）の該反対面（１７ａ、２７ｂ）が９
   ジオプリー曲率をもつ請求項第４項記載のフィルター。 （６）第２レンズ（２３、２７）の第１吸光部（２３）
   が同心円状の凸面（２３ａ）及び凹面（２３ｂ）からな
   り、これの凸面（２３ａ）が第２レンズ（２３、２７）
   の凸面になり、また第２吸光部（２７）が第１吸光部（
   ２３）の凹面（２３ｂ）に一致する凸面からなり、そし
   て第１・２吸光部（２３、２７）間の等角面（２３ｂ、
   ２７ａ）に第２回折鏡コーチング（２５）を形成した請
   求項第１〜５項のいずれか１項記載のフィルター。 （７）該第２部分（２７）がプラスチック材からなる請
   求項第６項記載のフィルター。 （８）該プラスック材がポリカーボネートである請求項
   第７項記載のフィルター。 （９）第２回折鏡コーチング（２５）が誘電性コーチン
   グである請求項第１〜８項のいずれか１項記載のフィル
   ター。