JPS6048733B2 - 減色フィルタ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、減法による色フィルタ技法に、特に、た
とえばカラー画面の投映に適する、多色性照明光からス
ペクトル上の不要な波長部分に相当する光成分を差別的
に減じるために回折効果を利用する、技法に関するもの
である。

減法色フィルタ法は、この分野てよく知られ、カラー
透明画からカラー画面を投映し、あるいは、単に、多色
性（たとえば白色）光源から、特定の色の光ビームを取
出すために、多色性照明光のスペクトル上の不要な波長
部分に相当する光成分を、差別的に吸収させ、かつ照明
光の残りの光成分を透過させるために、一つまたは以上
のカラー染料を利用す。

必然的に、この不要な吸収された成分光の光エネルギー
はカラー透明画の媒体内でこれに含まれる染料によつて
、熱として放散されなければならない。このことは、カ
ラー染料を用いる減色フィルタ法の目的を達するのに固
有の不利な点である。さらに、白−黒の透明画にくらべ
て、カラー染料を用いるカラー透明画は高価であるから
、この点も不利な点である。この比較的に高価であるこ
とが、ある種の目的、たとえばマイクロフィッシュ（カ
ード状に編集作成されたマイクロフィルムの１種）にカ
ラー透明画が広く用いられない一つの要因となつている
。さらにまた、カラー染料の色特性が、経年的に劣化す
る傾向を持つことも、不利な点の一つである。 この発
明にしたがつて、多色性の光（たとえば白色）て照射さ
れた回折光媒体の０次回折光（あるいは、その代りに、
０次回折光以外のすべての回折光の集合）を、カラー染
料を全く用いる必要なしに、減色フィルタ作用の目的を
達するのに利用し得ることがわかつた。

より具体的に言えば、空間的に分布された回折素子から
成るあるパタンを持つ回折光媒体を用いる減色フィルタ
の０回折次色特性は、各回折素子の波形プロファイル（
後出）と、この波形プロファイルの有効光学的ピーク振
幅の絶対値のみによつて決まる。さらに、これらの０回
折次色特性は、回折素子の現われる空間周波数が、０次
を除くすべての回折次を、ｏ回折次の開口の外へ偏向さ
せるのに充分な高い値を持つ限り、その空間周波数とは
関係がない。０次以外のすべての回折次は、その集合体
として０次に対する相補的な（負の）回折次を構成する
。

光学の分野で周知のように、回折媒体は、反射型であつ
ても、あるいは透過型であつてもよい。反射型の回折媒
体は、通常、表面に形成される浮彫（Ｒｅｌｉｅｆ）の
パタンで表わされるのに対して、透過型の非吸収回折媒
体は、回折素子を、屈折率パタン、表面浮彫パタン、あ
るいは、これらの両者の組合せとすることができる。そ
こで、この発明では、回折振幅媒体ではなく、回折位相
媒体を、回折媒体として用いる。この発明の原理は、上
述の、種々の異なつた型の回折位相媒体の任意のものに
、等しく適用できるのであるが、表面浮彫パタン透過型
回折媒体が好ましい。それは、この型のものは、現存す
る、カラー染料を用いるカラー透明画用の映写機に適合
するようにできるからである。まらに、表面浮彫パタン
透過型回折素子は、ホットブレスを用いて、プラスチッ
ク材に、型押しすることによつて、比較的安価に複製品
を作ることができる。透過型回折媒体は、回折媒体内に
おける照射光エネルギーの吸収作用を、事実上除去する
ために、周囲（たとえば、プラスチックの、漂白された
乳剤またはガラス）に比して比較的に高い屈折率を持つ
無色透明な材料で作ることが好ましい。以下、図面を参
照しつ、この発明の構成と以上に述べた特徴と利点を詳
細に説明する。

さて、第１図には、減色フィルタ１００の０次回折光の
みをスクリンに投映するための映写機の典型的な例が示
されている。

より具体的に言えば、減色フィルタ１００は、たとえば
空気のようなその周囲物質と異なつた、事実上一様な、
予じめ定められた回折係数を持つ、プラスチックの型押
しされたもののような、透明なシートから成るものであ
ることが好ましい。このシート状のものは、表面浮彫パ
タンとされた空間分布された回折素子を含んでいる。各
回折素子は、予じめ定められた波形プロファイルと、所
定の光学的ピーク振幅を持つている。減色フィルタ１０
０は、光源からの多色性光で照射される。

この光源は、広帯域の白色光を放射する白熱フィラメン
ト１０２であることが好ましい。このフィラメント１０
２の幅（すなわち、直径または、最大の断面寸法）を、
第１図に示されるように、Ｄで表わす。それぞれ焦点距
離ｆを持つ１対の集光レンズ１０４と１０６が、第１図
に示されるように、一方のレンズ１０４の前方の焦点面
にフィラメント１０２が位置するように置かれている。

したがつて、発散光１０８は、集光レンズ１０４によつ
て平行な光ビーム１１０にされる。この平行光ビーム１
１０は、集光レンズ１０６によつて、１点に集まる光ビ
ーム１１２とされる。図に示されるように、集中光ビー
ム１１２の進路上で集光レンズ１０６の比較的近くに置
かれた減色フィルタ１００は、この光ビーム１１２で照
射される。

減色フィルタ１００からの光出力は、０回折次１１４と
、これにより高い回折次たとえば−１次１１６および＋
１次１１８とから成つている。０回折次１１４の進路の
みに置かれた映写レンズ１２０は、−０回折次出力光１
１４だけをスクリンへ投映するように働く。

第１図に示されるように、−１次と＋１次出力光１１６
と１１８のような高回折次出力光をすべて映写レンズ１
２０の口径の外へ偏向させ、または／および、第１ａ図
で示されるように、映写レンズ１２０の前に不透明な空
間フィルタ１２２を設けることによつて、選択的投映が
できる。この空間フィルタ１２２は、ｏ回折次１１４だ
けを通過させるように、限定された大きさの窓１２４を
備えている。したがつて、ｏ次より高い回折次は、すべ
て、このフィルタ１２２て阻止される。第１図に、略示
されている映写機は、在来の減色法カラーフィルタ映写
機たとえば、スライド映写機と動画映写機と兼用し得る
ものである。

しかし、この０次出力光映写機は、そのような在来の映
写機のみに限定されるべきものでなく、また減色法カラ
ーフィルタも、透明シートに形成された表面浮彫パタン
の形を持つものに限定されるものではない。一般に、こ
の発明の減色法フィルタは、任意の型の、空間分布され
た回折素子のあるパタンを持ち、それらの回折素子が、
それぞれ、それ自身の予じめ定められた波形プロファイ
ルと所定の光学的ピーク振幅を持つ回折媒体とすること
ができる。この映写機に必要なことは、このような回折
媒体から成るカラーフィルタを、多色性ｂの光で照射す
るために、少なくともその光源として、所定の波長スペ
クトルを持つ多色性光源を備えていることである。この
分野で知られているように、回折媒体を、所定波長を持
つ単色光で照射する場合に、この回１折媒体が、この照
射単色光の半波長に等しい光学的ピーク振幅を持つ対称
的方形波回折格子のような、半波長位相遅れ回折構造を
含むものてある場合には、０回折次の光がなくなる。

この発明は、このような回折媒体（あるいは、他の型の
回折媒１体であつて、他の型のパタンを形成する空間分
布された回折素子を含むもの）を、単色光でなく、多色
性の光て照射することによる減色法フィルタ効果に関す
るものである。たとえば、第２図に示された回折格子の
周期的２回折素子について考えよう。

第２図に示された回折格子は、屈折率ｎを持つ物質に形
成された表面浮彫パタンとして表わされているものとす
る。また、この回折格子は、事実上１に等しい屈折率を
持つ環境たとえば空気中に置かれているものとす冫る。
この回折格子は、回折線間隔ｄて繰返される周期的回折
素子２００で構成されている。各回折素子２００は、一
般化された物理的波形プロファイルＳ（ｘ）を持つもの
とする。各回折格子の光学的ピーク振幅は、ａて表わさ
れるものとする。．以上の条件の下で、第２図に示され
た各表面浮彫パタンを持つ回折素子の波形プロファイの
物理的ピーク振幅は、『］てある（回折格子の置かれた
環境が、１に等しくない屈折率Ｎ，を持つ場合には、物
理的ピーク振幅が−となる）。ｎ−ｎｌ 第２図に示された回折格子で回折された光の相対振幅は
、どの回折次についても、回折次数ｍ）照射光波長λ、
格子線間隔ｄ）回折格子の屈折率Ｊ（ｎ）とその周囲の
屈折率（空気の場合は１）との差および各回折素子の波
形プロファイルＳ（ｘ）の関数てある。

具体的には、第ｍ次の相対振幅Ａｍ（入射光の振幅が規
準化されて、１であるとき）は、次の式（１）で与えら
れる：そこで、強さ（エネルギー）で表わされる回折効
率は：回折格子をまつ直ぐに突きぬけて進むｏ回折次の
出力光については、式（１）が次式（３）になる：正弦
波形と対称的方形波形が、二つの、一般的な回折格子波
形プロファイルの形である。

正弦波的プロファイルであつて、（ｎ−ｌ）Ｓ（ｘ）一
２πＣＯｓ丁Ｘである場合には、式（３）が、次式（４
）になる。

ん＝ＪＯ（πａ／λ） （４） ここに：ＪＯは、Ｏ次のベッセル関数である。

同様に、式（３）を、対称的方形波プロファイルであつ
て、（ｎ−１）Ｓ（ｘ）＝ ーａ ／２０＜Ｘ＜ｄ／２の場合 ＋ａ ／２ｄ／２＜Ｘ＜ｄの場合 で表わされるものに適用すると、次式（５）が得られる
：ん＝ＣＯｓ（πａ／λ） （５） 上の二つの式（４）と（５）において、０回折次出力光
の振幅Ａ。

は、〔光学的ピーク振幅ａ〕対〔照射光の波長λ〕の比
の関数てあり、また、その関数の形は、波形プロファイ
ルによつて決まることが、注目されよう。式（２）のＡ
ｍを、式（４）と式（５）で、それぞれ、置換２πａえ
ると、０回折次出力光の強さレが、Ｔの関数として変化
する有様を、各回折素子の正弦波プロファイルと対称的
方形波プロファイルの双方について、図上にプロットす
ることができる。

それらのプロットの結果が、第３図に示されている。第
３図に示されるように、これら二つの、異なつた波形プ
ロファイルのそれぞれの打点によつて、最大値と最小値
の全部の連りが示されている。正弦波プロファイル３０
０の継続するサイク２πａルのそれぞれの最大値が、コ
【（位相変化）の大きくなるにつれて、小さくなるのに
対して、対称的方形波プロファイルでは、そういうこと
がない。

代りに、第３図の対称的方形波プロファイル３０２は、
０次透過率が、周期的に、０パーセントまで減り、それ
から再び１００パーセントまで上昇することを示してい
る。任意の一定の値ａを持つ光学的ピーク振幅について
、これらの変動は、 ゜透過率の波長従属性を表わす。
この発明の原理にしたがつて、減色法フィルタとして回
折素子を利用することを可能にするには、この波長従属
性である。正弦波プロファイルあるいは対称的方形プロ
ファイルを持つ回折素子は、少なくともいくらかの波長
選択性を持つのであるが、第３図から、定められた光学
的ピーク振幅ａを持つ対称的方形波格子の波長選択性が
、これらに相当する光学的ピーク振幅ａを持つ正弦波プ
ロファイルを持つ格子の波長選択性より大きいことは、
明らかてある。

すなわち、方形波プロファイルは、その波長選択性が他
の波形プロファイルよりも大きいので、良好な色を発生
させるのに、減色法フィルタとして好ましいのが普通で
ある。しかし、特別の場合に．は、方形波プロファイル
以外の、他の波形プロファイルを、そのプロファイルの
波長選択性が低いにもかかわらず、用いることが望まし
いこともある。したがつて、この発明は、方形波プロフ
ァイルに限定されない。第４図に、対称的方形波プロフ
ァイルと、光学的ピーク振幅ａとして値６５０ｎｍとを
持つ第１の回折格子４００と、同じく対称的方形波プロ
ファイルと、光学的ピーク振幅ａとして値８００ｎｍを
持つ第２の回折格子４０２との二つについて、波長の二
関数としてのｏ回折次の相対強さが示されている。

これら二つの対称的方形波格子４００と４０２の０次透
過率の波長従属性が、スペクトルの可視領域（４００−
７０ｎｍ）に亘つて、全く異なることに注目すべきであ
る。この発明の原理にしたがつ４て、回折媒体から、特
定の減色フィルタを設計するさいに利用されるのは、こ
の事実である。測色法の分野で知られているように、「
標準観察者（ＴｈｅＳｔａｎｄａｒｄＯｂｓｅｒｖｅｒ
）」の原色表示値から成る標準測色データを、標準白色
光源に対する色と輝度効率の双方を定義するのに利用て
きる。たとえば、対称的方形波回折格子の照射に、有効
輻射温度Ｔ＝３２叩Ｘを持つ標準白色光源が用いられる
と、ｏ回折次出力光の色と輝度効率とは、その対称的方
形波回折格子の光学的ピーク振幅ａの値のみによつて決
まる。次の表１は、それぞれ異なつた光学的ピーク振幅
ａを持つ複数の対称的方形波格子の各々に関する色と輝
度好率を示すものである。

表１の数値は、「標準観測者」の標準の測色データを利
用し、第４図と同様な透過率曲線を用いて計算したもの
である。そのような標準測的データは、「物理．化学ハ
ンドブック （Ｈｅｎｄｌｘ）０ｋ０ｆＣｈｅｍｉｓｔ
ｒｙａｎｄＰｈｙｓ１ｃｅ）」第４６版、１９６５−６
６、Ｅ −１６６頁に示されている。この表１から、光
学的ピーク振幅ａの値として、８００ｎｍを持つ対称的
方形波回折格子は、有効輻射温度３２凹Ｘの光源からの
白色光て照射されると、マゼンタの色を持つ０次回折光
を生じることが判る。

このような、光学的ピーク振幅８００ｎｍを持つ対称的
方形回折格子４０２は第４図の二つの曲線の一方４０２
に対応するものである。この、第４図での、８００ｎｍ
光学的ピーク振幅方形波格子の曲線４０２から、照射光
のかなり大きい部分が、スペクトルの可視領域の青と赤
との両端部分で、格子を透過し、スペクトルの可視領域
の中央（縁に近い）部分では、比較的僅かな光しか透過
しないことがわかる。この第４図に示される、減色フィ
ルタ作用が、透過した０次出力光がマゼンタ（赤と青の
混色）の色光として現われる理由である。第４図で示さ
れるように、光スペクトルの可視領域ての、対称的方形
波透過曲線の分布は、その対称的方形波回折格子の光学
的ピーク振幅ａの値によつてのみ決定されるから、この
光学的ピーク振幅ａの値を適切に選ぶことによつて、ｏ
回折次出力光で表わされる色を、表１に表示された色の
任意のものであるように、選定することができることに
なる。第５図は、ＣＩＥ色図表に、表１に表示された光
学的ピーク振幅の８例をプロットしたものを示す。

測色の分野て知られているように、ＣＩＥ色図表上の各
々の点は、ある飽和度を持つ、ある色相に直接対応する
。第５図のＣＩＥ色図表に示されるように、表１に示さ
れた、８通りの光学ピーク振幅のそれぞれに相当する８
個の点は、すべて一つの渦線上に在る。この第５図のＣ
ＩＥ色図表に示された渦線上のそれぞれの点は、対称的
方形波プロファイルを持つ回折格子に対応し、唯一の変
数は、対称的方形波プロファイル回折格子の、それぞれ
の点に対応する光学的ピーク振幅ａである。しかし、こ
の発明は、対称的方形波プロファイルを持つ回折格子の
みに限定されるものてはない。回折格子が、対称的方形
波プロファイルではない、なにか定められた波形プロフ
ァイルを持つものであり、かつ、その波形の光学的ピー
ク振幅ａの関数として、その波形プロファイルのブロッ
クが、ＣＩＥ色図表になされるから、それらの打点は、
第５図の対称的方形波について描かれた渦線ではない、
なにか他の特定の線上に在ることになる。減色法フィル
タの作成に特別の関心の持たれる回折格子プロファイル
は、対称的方形波プロファイルではなく、第６図に示さ
れるような、非対称的方形波プロファイルである。

第６図に示されるように、非対称的方形波プロファイル
６００は、非対称パラメータεの値が０ではないこと（
すなわち、対称的方形波のデューティサイクルがちよう
ど５０％であるのに対して、非対称方形波のデューティ
サイクルは、５０％以外の値を持つ）を除いて、すべて
の点で対称的方形波プロファイルに似ている。他の条件
がすべて等しいことから、Ｅ＝ フ０（５０％デューテ
ィサイクル）である対称的方形波プロファイルについて
は、照射光の最大量が、Ｏ回折次より高い回折次、回折
されるのに対して、Ｅ＝ー１または＋１である（０％ま
たは１００％負荷）の、限界的な非対称の場合には、照
射光に、０回折次より高い回折次へ回折されるものがな
いことは、明らかである。このことは、これらの限定さ
れた楊合には、表面浮彫パタンの回折素子が、全く消失
することから、正当である。したがつて、このよう限界
的な場合には、すべての照射光は、通常は回折を行なう
媒体を、回折を伴なわすに真直ぐに突き抜け、０回折次
出力光として回折格子から出る。一般に、ｏ次回折光の
強さに与える、方形波プロファイルの非対称性の効果は
、第７図に示されたものになる。

第７図には、ある光学的ピーク振幅を持つ対称的方形波
（ε＝０）についての、波長の関数としての、０回折次
出力光の相対的強さについて、第４図に示されたものと
同様な第１の曲線７００が示されている。さらに、第７
図には、非対称的という点を除けば第１の曲線のものと
一致する、非対称方形波プロファイル（ε≠０）につい
ての第２の曲線７０２が示されている。第７図かられか
るように、第１の曲線７００と第２の曲線７０２は、１
に等しいＩ。において、透過率最大点が一致している。
しかし、Ｅ＝０である第１の曲線７００の最小点は、Ｉ
Ｏ＝Ｏで現われ、Ｅ≠０てある第２の曲線の最小点は、
ＩＯ＝ε゜で現われる。これは、他の条件がすべて等し
いとして、０回折次で表わされる色相の飽和度が、方形
波の非対称性が増すにしたがつて（すなわち、デューテ
ィサイクルが５０％から離れる大きさによつて）、減少
することを示している。第６図に示される非対称方形波
回折格子６００について、さらに定量的に考えると、非
対称方形波回折格子について、前出の式（１）と（２）
を検討して得られる、非対称方形波回折格子のための、
ｏ回折次の出力光の強さＩ。

は、次のように表わされることになる：ＩＯ＝（１−Ｅ
２）ＣＯｓ２（πａ／λ）＋Ｅ２（６）すなわち、０て
はない値を持つＥの、ＩＯの波長従属性におよぼす効果
は、白色光に相当する常数項Ｅ２が付加されることであ
る。

その結果、透過，光の色度は不変であるが、飽和度が変
化する。これまでに論じたところでは、この発明の原理
にしたがつて製作される減色フィルタは、単一の回折格
子から成るものである。しかし、このことは、すべての
場合に必要な条件ではない。減色フイルタは、二つまた
はより多くの、互いに重畳された回折格子から成るもの
とすることができる。カラー画面の場合には、人間の眼
のΞつの刺戟色に対する感受性という点から見て、Ξつ
の重畳された回折格子を用い、これらのΞつの格子の各
々が、３原色の別々の一つに対応する光学的ピーク振幅
を持つものであるようにすることが望ましい。第８図に
、Ξつの重畳された回折格子８００，８０２および８０
４から成る構成が示されている。第８図に示されるよう
に、これらの回折格 ノ子８００，８０２および８０４
は、すべて、同一の線間隔を持つが、互いにある角をな
すように置かれている。これらの、互いにある角（たと
えば６０゜）をなすような配置によつて、望ましくない
空間唸り周波数の発生が防がれる。これらの望ましくな
い空間唸り周波数は、第８図に示される、互いにある角
をなすように置かれる回折格子の代りに、互いに異なる
線間隔を持つ複数の回折格子を用いても、回避すること
ができる。また、空間唸り周波の回避に、複数の回折格
子について、線間にある角をなすような配置と線間隔の
異なる配置との双方を利用できることは、勿論である。
さらに定量的に言えば、複数個の位相格子を重畳させて
得られる０次回折効率は、重畳される格子の各々のｏ次
回折効率の積て与えられる。３個の位相格子が重畳され
、それぞれの格子の０次回折効率がＩｃ（λ）、ＩＭ（
λ）とＩＹ（λ）であるとすれは、合成される０次回折
効率は、次の式（７）で表わされる積ＩＯ（λ）で与え
られる：ＩＯ（λ）＝Ｉｃ（λ）・ＩＭ（λ）・ＩＹ（
λ）（７）この式（７）は「独立の」回折格子について
成り立つ。

すなわち、これらの格子は、前に論じたように、空間唸
り周波数の発生を回避するために、異なつた格子線間隔
および／または格子線の向きを−持つものでなければな
らない。以上の条件の満たされない場合には、相互変調
効果によつて、式（７）に、望ましくない空間唸り周波
数を含む項が付加されることになる。（式（７）は、在
来のカラーフィルムであつて、Ｉｃ，ＩＭとＩＹが、Ξ
つの積層さ（れた染料に関する光学的透過曲線を表わす
ものに 。ついても適用することができる。）たとえば
、回折格子８００，８０２および８０１４のそれぞれの
光学的ピーク振幅は、１組の原色 （すなわちシアン（
赤マイナス）、マゼンタ（緑マイナス）と黄（青マイナ
ス）に対応するように選ぶことができる。

計算により、方形波回折格子について、シアンは、光学
的ピーク振幅Ａｃ＝９２０ｎｍに対応し、マゼンタは、
光学的ピーク振幅ＡＭ＝７８５ｎｍに対応し、黄は、光
学的ピーク振幅ＡＹ＝６５５ｎｍに対応することが判る
。第８図で、Ξつの回折格子の線が、互いの間に６０゜
の角をなしているものとすれば、これらの光学的ピーク
振幅ＡＣ，ａＭおよびＡＹは、一定に保つことができ、
しかも、対応する非対称パラメータＥｃ，ＥＭおよびＥ
Ｙは、互いに独立に制御できる。このことが行なわれる
と、表２に表示された色列（ＣＯｌＯｒｇａｍｕｔ）が
得られる。

表２に示されたシアン、マゼンタおよび黄の原色を用い
て得られる色の全域が、第９図のＣ■色図表にプロット
されている。

第９図の六辺形内の任意の色は、εＣ，εＭおよびεΥ
を適当に選ぶことによつて、得られる。その色の明るさ
は、これらの対称性パラメータのΞつ全部を、同じ方向
に、同じ大きさだけ同時に変化させることにより調節で
きる。色の範囲は、在来のカラーフィルムで得られる範
囲（これは、カラーテレビジョンで得られる範囲より、
いくらか狭い）に相当する。信頼できる働きを得るには
、各格子の振幅が数パーセントの公差内に維持され、か
つ、方形波プロファイルの緑が比較的鋭く、すなわち、
約１０パーセントまたはそれ以下の幻配を持つものとさ
れることが肝要である。三つの非対称パラメータＥｃ，
ＥＭおよびＥＹのそれぞれの値だけが、空間分布パタン
を持つ回折素子の場所によつて、画面の色と輝度情報に
したがつて変化するものでなければならない。以上に述
べたところでは、減色フィルタは、一つの回折格子か、
または、複数の重畳された回折格子で作られるものとし
たが、減色フィルタを構成する回折媒体の空間分布され
た回折素子が、回折格子で構成されるとは、本質的な条
件でななＺい。

たとえば、回折された光を、０回折次の光と、より高次
の回折光に分離するのに充分な程度に細かい、一つまた
は重畳された複数の「２進数的」位相遅延構造を得るた
めに、方形波格子の代りに、他の型の階段状関数波形プ
ロファイルを用１いることができる。たとえば、非対称
方形波格子の代りに、うまく決められた厚さを持つ点の
規則的な配列を用いることができる。これは、印刷で一
般に用いられる構造に相当する。二つの厚さレベルを持
つ面積の比が非対称方形波格子におけるものと同じであ
れば、前述の回折格子に関する式に対してある関係がで
きる。すなわち、光学的進路＋士を持つ面積１＋ε （８） 光学的進路−士を持つ面積 ２１−ε 点による構造は、印刷におけるスクリーニングで行なわ
れるように、点の大きさを変えることで得られる。

しかし、この回折構造の具体的な選択は、この発明に関
する限りては、重要なものではない。さて、第１図に戻
つて、多色性光源としてのフィラメント１０２が有限の
幅Ｄを持つことは、それぞれ焦点距離ｆを持つ集光レン
ズ１０４と１０６によつて、このフィラメントが、映写
レンズ１２０の主平面に、このレンズ１２０の直径に相
当する光の拡がりＤを持つように、投影されることを意
味する。

−１回折次出力光１１６と、＋１回折次出力光１１８が
、映写レンズ１２０の口径の外に充分にはずれ、かつ、
Ｏ回折次出力光１１４と重なることが絶対にないように
するために、第１次回折光の最小回折角は、フィラメン
トの幅による上記の光の拡がりを超えるものでなければ
ならない。周知のように、ｏ次と第１次との間の回折の
最小角の正弦は、λ／ｄ（ここに：ｄは、第 う２図に
示される回折素子の空間周知であり、λは、最小光波長
すなわち、青色光の波長）に等しい。さらに、周知のよ
うに、フィラメントの幅Ｄによる上記の光の拡がりの角
の正弦はＤ／ｆに等しい。映写レンズ１２０の口径内で
、０回折次と、高回折次のどれかとのどのような重なり
をも防ぐのに充分な程度まで、高回折次光を偏向させる
ことが重要であるから、第１次回折光の角は、フィラメ
ントの幅による上記光の拡がりを越えなければならない
。この条件は、次の場合に、常に満たされる：λｆ λ／ｄ＞Ｄ／ｆ すなわちｄ＜■ （９）青色光の波長
０．４ｎｍが可視領域で最短の波長であるから、式（９
）で、λの値は、０．４ｎｍとすべきである。

たとえばマイクロフィッシュの読取器として用いられる
、市販の映写機における代表的な値は、ｆ ＝４０ｗＲ
であり、Ｄ＝６−である。そこで、このような市販の映
写機において、０回折次と第１回折次との重なりを避け
るには、λ＝０．４ｎｍとすれば、式（９）から、回折
素子の空間素子ｄの値は、２．７μｍ未満でなければな
らないことになる。式（９）のｄは、色に影響をおよぼ
すＡ。（式（３）一（５）参照）を表わすどの式にも現
われないから、式（９）は、ｄのとり得る最大値に対す
る唯一の制限である。すなわち、ｄは、減色フィルタ１
００の分解能と、読出し光学系の規準（ＣＯｌｌｉｍａ
ｔｉＯｎ）の制限にのみ影響をおよぼす。第１図に示さ
れる映写機では、減色フィルタ１００からの有用な出力
光として０回折次だけを用いている。

ｏ回折次出力光と、すべての高回折次出力光との和は、
常に、入射多色性光の和に（フィルタでの吸収と反射が
無ければ、ただし、これらは通常無視できる）等しいか
ら、非吸収性回折構造については、ｏ回折次出力光以外
のすべての回折次出力光の集合は、０回折次出力光の相
補的（負の）回折次に相当する。第１０図に、第１図に
示された映写機の変形が示されている。第１０テ図の映
写機は、０回折次以外のすべての（あるいは、少なくと
も実質的にすべての）回折次からの出力光を投映するこ
とができる。このことは、第１０図に示されるように、
第１図の映写レンズ１２０を、シュリーレン光学系１０
００に置き換えフることによつて、可能になる。周知の
ように、シュリーレン光学系は、０回折次以外のすべて
の（あるいは、実質的にすべての）回折次の場合の投映
に有効である。同様に、減色フィルタの背後で、種々の
高回折次から発する光を適当な球面角の範囲で集めるこ
とも、思い浮ぶであろう。白色光の分散のせいで、得ら
れる光は、回折素子の形状だけではなく、それらの間隔
ｄにも左右される。この発明の原理を利用する減色フィ
ルタは、この分野で知られている、種々のやり方で作る
ことができる。

たとえば、予じめ定められた色相を現わす対称方形波回
折格子を作る簡単な方法の一つは、顕微鏡用のスライド
と同様の、薄いガラス基板に、予じめ定められた厚さを
持つ正のホトレジストの層を設けることから始められる
。この層の厚さは、この層が光に曝され、現像が行なわ
れて、その光に曝された部分のみから、すべてのホトレ
ジストがガラス基板から除去されたのち、現像後の、光
に曝されなかつたホトレジストの深さが、予じめ選定さ
れた色相に組合わされる光学的ピーク振幅にちようど相
当する値を持つように、計算される。このホトレジスト
への露光が、ガラス板上に、クロムで形成された回折格
子による密着焼付で行なわれるなら、現像の終つたホト
レジストは、現像後の露光されなかつたホトレジストの
厚さだけで決まる光学的ピーク振幅を持つ対称的方形波
プロファイル回折格子を生じる。このようにして、所望
のｏ回折次色伝達関数を持つ減色フィルタが実現される
。さらに、与えられたカラー場面の色分離ネガティブを
用いる同様な技法を、ホトレジストに、方形波格子を形
成することに適用して、色分離ネガティブで表わされる
色が、ホトレジスト回折格子の光学的ピーク振幅て表わ
されるものと同じであニリ、かつ、そのネガティブの輝
度が、デューティサイクルの変動に対応するものが得ら
れる。

それぞれが、別々の原色に対応する光学的ピーク振幅を
持つ、Ξつの、このようなホトレジスト回折格子を作り
、これらの格子を互いに重ね（前に論じ３たように、互
いの間に、適当な角度のずれを与えて）ると、カラー場
面のカラー画面を表わす減色フィルタが得られる。たと
えばパルス幅変調された電子ビームによるレコーダのよ
うな、他の、空間分布された回折素４．子をホトレジス
トに記録する手段を用いて、カラー場面にグレイスケー
ルを形成し、あるいは、減色フィルタの飽和度を制御す
るために、非対称パラメータεの値が制御される空間分
布された回折素子が得られる。この発明の原理を実施す
る種々の方法は、この分野では周知されているから、以
上で例として述べた方法だけがこの発明を実施できる方
法ではないことは当然である。

図面の簡単な説明第１図は、表面浮彫パタン透過型回折
媒体のｏ回折次を投映するための映写機の要領を示す図
、第１ａ図は、空間フィルタを用いる第１図の映写機の
変形を示す図、第２図は、回折格子の周期的素子の、各
々の回折素子が一般化された波形プロファイルとある光
学的ピーク振幅とを持つものを示す図、第３図は、格子
の光学的ピーク振幅と光波長との比の関数として、正弦
波形プロファイルと対称的方形波波形プロファイルとを
持つ、二つの回折素子の、相対的０回折次光効率を示す
図表、第４図は、光波長の関数として、異なつた光学的
ピーク振幅を持つ、二つの、対称的方形波プロファイル
回折格子の相対的０回折次光効率を示す図表、第５図は
、対称的方形波形プロファイル回折格子の光学的ピーク
振幅の関数として、広帯域白色光で照射された対称的方
形波回折格子から得られる、０次回析出力光の測色定量
的パラメータを、ＣＩＥ図表上に示すもの、第６図は、
非対称方形波形プロフアイイルを示す図表、第７図は、
波長の関数として、方形波形プロファイルにおける非対
称性が、ｏ回折次光効率におよぼす効果を示す図表、第
８図は、Ξつの、重畳された、互いの間に角を作る回折
格子の要領を示す図、第９図は、広帯域白色光で照射さ
れる、三つの、重畳された方形波プロファイルを持つ回
折格子のｏ回折次出力光の測色定量的能力を示すＣＩＥ
図表、第１０図は、０回折次以外の、実質的にすべての
回折次の集合を投映するための、シュリーレン光学系を
用いる映写機の要領を示す図である。

１０２・・・・・・多色性光源、１０４と１０６・・・
・・・集光レンズ、１００・・・・・・色フィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 与えられた波長スペクトルを持つ与えられた多色性
   の光の一部を、少なくともある角をもつて回折させ、与
   えられた光のそれぞれの波長成分の各一部をスペクトル
   波長の予め定められた関数として０回折次より高い回折
   次のものに変換し、また与えられた光の残りのすべてを
   事実上０回折次に変換する段階を有し、前記ある角は、
   ０回折次より高い回折次のフィルタ出力光のどれとも重
   なりの生じることのない位置で、フィルタ０回折次出力
   光を得るのに充分な大きさであり、また、０回折次より
   高い回折次の前記それぞれの波長成分の各一部と前記与
   えられた光の残りのすべてとのうち一方だけを通過させ
   他方の通過を阻止する段階を有し、色フィルタ出力光は
   その段階において通過した光の波長成分によつて決定さ
   れる色を示す、減色フィルタ方法。