JPS63761B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスペツクル拡散板作成装置に関するも
のである。

スペツクル拡散板とはコヒーレント光束で照明
されたスリガラス等の第１の拡散板からの拡散光
束中に生じたスペツクルパターンを記録し得られ
た第２の拡散板である。

そして、このスペツクル拡散板及びその製造方
法は従来から知られている。

本発明のスペツクル拡散板作成装置はこれら従
来の装置で作成したスペツクル拡散板の拡散特性
とは異なる拡散特性を有するスペツクル拡散板を
作成する装置に係るもので、その特徴は個々のス
ペツクルサイズがそろつたスペツクルパターンを
記録したスペツクル拡散板の作成を可能にした点
である。

従つて、本発明の目的はサイズがそろつたスペ
ツクルパターンを記録したスペツクル拡散板が作
成可能なスペツクル拡散板の作成装置を提供する
ことである。

この目的は第１の拡散板を照明するコヒーレン
ト光束中又はコヒーレント光束によつて照明され
た第１の拡散板からの拡散光束中に、その面内の
少なくとも２方向に夫々２個以上の独立した開口
を有し、該開口に内接する円の直径をｄ（以下、
開口の大きさと記す。）、該開口の夫々の重心間の
距離をＤ（以下、開口間の距離と記す。）とする
時、 １＜Ｄ／ｄ４ なる関係を有する遮光板を配することによつて達
成している。

以下添付図面を使用して本発明を説明する。

第１図は１眼レフレツクスカメラのピント板と
して使用されていた拡散板の断面図を示すもの
で、これら従来のピント板は通常機械的方法すな
わち、ガラス板を荒摺りする方法、又は荒摺りさ
れた金属面の凹凸をプラステイク板に転写する方
法等によつて作成されている。このため、これら
の拡散板は第１図に示すように凹凸の大きさにバ
ラツキが有り、又、凹凸の断面形状が非常に鋭い
角を有するため、拡散角度特性は第２図の１の如
くなる。すなわち、０度近辺で非常に高い拡散
光／入射光率を示し、角度が5゜近辺まで急速に拡
散光／入射光率が低下している。さらに角度が大
きくなつた領域では、絶対量は少いものの、かな
りの拡散光が残存する。これらの残存光は拡散板
の通常の使用法、たとえば、画像を投影するスク
リーンとしての使用法等においては、全く不必要
な光であり、光量ロスとなる。

これに対して、本発明の装置で実際に作成され
たスペツクル拡散板の拡散角度特性は第２図の点
線２で示すように中心から必要とする角度即ち、
5゜〜10゜付近まで拡散光が線形的に減小するか、
あるいは同図の破線３で示すようにある角度内に
殆んどの拡散光を集中するか、あるいは一点鎖線
４で示すように拡散特性を示すカーブの全体的形
状は従来のもの、実線１、と余り変わらないが、
すその部分の拡散光を少なくすることによつて、
中央、中間部分の光量を上げたものとなる。本発
明の装置を用いて得られた拡散板の、従来の拡散
板に対して、共通に有する特性は、第２図２に見
る如く角度の大きい拡散光が15゜付近で従来品の
ほぼ半分程度に低下し（第２図２には示されてい
ないが、20゜付近では従来品においては拡散光が
残存するのに対し、本発明によつて得られた拡散
板では殆んど０となる）。低下した分だけ逆に角
度の小さい領域での拡散光が増加している点にあ
る。そして、本発明の装置によつて作成されたス
ペツクル拡散板の好ましい例は第３図にその断面
を示した如くほぼ大きさδのそろつた、滑らかな
微小レンズが密に配列された構造のものである。
このような構成で、第２図の点線２で示した特性
を得るには各微小レンズの高さｈがほぼ一定とす
ると、レンズの直径δをある程度バラツかせ（微
小レンズ間のパワーをバラツかせ）ることによつ
て得られ、又第２図の破線３の如き特性を得るに
は微小レンズの直径δをそろえる（微小レンズ間
のパワーをそろえる）ことが望ましい。

この微小レンズの直径δはスペツクル拡散板を
作成する際に感光材上に形成されるスペツクルの
大きさに密接に関連する。従つて、上述の如き特
性のスペツクル拡散板はスペツクル拡散板を作成
する際に感光材上に形成されるスペツクルの大き
さを制御することによつて得られる。以下、スペ
ツクル拡散板を作成する際に感光材上に形成され
るスペツクルの大きさの制御法について第４図を
使用して説明する。

４はコヒーレント光束５によつて照明されてい
る拡散板である。この拡散板４を２つの開口７，
８を有する遮光板６を介してレンズ９によつて感
光板１０上に投影する。この際感光板１０上に生
ずるパターンは第５図に示すようにスペツクルパ
ターンの中に干渉縞が重なつたものでスペツクル
パターンの平均的大きさδは第４図に於いて遮光
板上の開口の直径をｄ、レンズ９と感光材１０と
の距離をｑ、コヒーレントな光束の波長をλとし
てほぼ δ＝λq／ｄ (1) で与えられる。

このスペツクルパターンは第５図に示すように
ピツチＰなる干渉縞によつて分断されている。そ
してこのピツチＰは第４図に於いて二つの開口
７，８を通過した２本の光線１１₁，１１₂の交切
角の半分をαとして Ｐ＝λ／（2sinα） (2) で与えられる。従つて、分断されたスペツクルの
大きさは２本の光線１１₁，１１₂の交切角度すな
わち、２つの開口７，８の間隔Ｄによつて決定さ
れる。第２図グラフ２〜４に示した如き良好な特
性を有する拡散板を得ようとした場合、個々の開
口の大きさによつて決まるスペツクルの平均的な
大きさと、異なつた開口を通過した光束同志の干
渉によつて分断されたスペツクルの大きさ（すな
わちピツチ）との比はある一定の範囲内におくべ
きことが本件発明者の実験によつて解つた。スペ
ツクルの大きさに対し干渉縞のピツチを余り小さ
くし細かく分断し過ぎると良好な拡散板が得られ
なかつた。一般に、空間中に生ずるスペツクルパ
ターンと、それを記録して得られる拡散板の拡散
特性とは、一意的な結びつきはなく、感材の記録
特性によつて大きく変化する。従つて、スペツク
ルの強度分布だけを見て、最終的に得られる拡散
板の特性をうんぬんすることはできない。ただ
し、われわれの用いた記録法、即ち銀塩ブリーチ
法とか、フオトレジストへの記録とか、表面の凹
凸としてスペツクルを記録する場合においては、
δとＰの比δ／Ｐを余り大きくしない方が良い結
果が得られた。これは、大ざつぱにいつてスペツ
クルの大きさに対し、干渉縞を余り細かくする
と、第５図に示したように、スペツクルの存在す
る部分には、干渉効果が現れるが、スペツクルの
存在しない部分には干渉縞がのらず（干渉縞が現
れるとしても暗い干渉縞である）、全体的に粒状
性を均一にする効果がうすれるためと思われる。
スペツクルの大きさと分断されたスペツクルの
比、すなわち、干渉縞のピツチＰとの比は次の様
に与えられる。

第(2)式で示された角度αが小さい時 sinαＤ／（2q） (3) であるから、スペツクルの平均的な大きさδと干
渉縞のピツチＰとの比は(1)、(2)式より、 δ／ｐＤ／ｄ となる。すなわち、スペツクルの大きさと分断さ
れたスペツクルの大きさの比は開口の大きさｄと
２開口間の距離Ｄによつて与えられる。この為、
本件発明者等は少なくとも２方向について夫々２
個の開口が設けられた（２方向以上にした理由は
分断スペツクルの大きさを少なくとも２方向につ
いて制限を行うためである）種々の遮光板、すな
わち、Ｄ，ｄが異なる遮光板、を使用して第４図
の配置で実験した所、Ｄ／ｄ２−３の遮光板を
使用した場合に第２図に示すグラフの２〜４の特
性に近いものが得られた。又、１＜Ｄ／ｄ４で
あれは実用上問題がない拡散特性が得られる。

即ち、これは、遮光板の開口の形態を１＜Ｄ／
ｄ４なる関係を満足するようにすることで、複
数の開口を介して得られる光束同志の干渉による
干渉縞と、夫々の開口の大きさにより規定される
スペツクルサイズとのバランスがとれて、スペツ
クルサイズが均一で粒状性がそろつた拡散板とな
つた為である。又、少なくとも２方向に関して同
様の特性が得られる為、少なくとも２方向の拡散
特性がほぼ等しい拡散板となる。

以下本発明の第１実施例の光学配置を第６図を
使用して説明する。

１２はレーザー光源、例えばHe−Neレーザ
ー、Arイオンレーザー、Krイオンレーザー等か
らのコヒーレントな光束、１３は第１の透過型又
は反射型の拡散板１４を照明する時に望ましくは
結像レンズ１５の中心に収束させるような光束を
得るための照明用レンズ、１６は複数の開口部、
または実質的に複数の閉じた縁を有する遮光領域
の存在する遮光板である。尚、第６図に於いては
第７図に示すように４穴開口２０₁，２０₂，２０
_３，２０₄を有する遮光板が示されている。この４
つ穴開口２０の大きさは夫々ｄで、正方形の頂点
上に配されている。すなわち、遮光板の面上の
ｘ、ｙ方向に沿つて開口は夫々２個づつ設けられ
ている。そしてこれらの開口はＤだけ離れてい
る。そしてｘ方向、又はｙ方向に沿つた２つの直
径と間隔の比は Ｄ／ｄ１〜４ である。又、これ等の開口間に透過率分布が有つ
ても良い。再び第６図に戻つて、１７は拡散板１
４の結像レンズ１５による像、１８はスペツクル
パターン記録用感光材である。このスペツクルパ
ターン記録用感光材１８上には第(1)式で求められ
る平均的大きさσなるスペツクルパターンに第(2)
式で求められるピツチＰなる干渉縞が重ね合わさ
つたパターンが形成される。干渉縞は主として開
口２０₁，２０₂と開口２０₃，２０₄によつて形成
されるｘ方向に延びる干渉縞、と開口２０₁，２
０₃と開口２０₂，２０₄によつて形成されるｙ方
向に延びる干渉縞であるが、開口２０₁と開口２
０₄、開口２０₂と開口２０₃によつて形成される
対角線上に形成される干渉縞も存在する。しかし
ながら対角線上に形成される干渉縞は干渉に寄与
する光量がｘ、ｙ方向に延びる干渉縞形成に寄与
する光量に比して少ないため、スペツクルを分断
する作用は相対的に低い。

分断されたスペツクルパターンが記録された感
光材１８を処理することによつて第３図に示した
拡散板が得られた。尚、感光材の処理はその感光
材の種類によつて処理が異なる。すなわち、感光
材が銀塩フイルムの際はよく知られた各種の、ブ
リーチ処理が採用され、ホトレジの場合はレジス
トにマツチした現像液処理法を用いて、望ましい
拡散板を得る。

第８図、第９図は第６図と異なる光学配置を示
すもので第８図中レーザー光源からの光束２７は
コンデンサーレンズ２８、開口２９を通して拡散
板３０を照明する。コンデンサーレンズ２８から
の出射光の収束位置は感光材面上でスペツクルの
強度分布が一様である限り余り問題ではない。
又、第９図のように開口２９と拡散板３０を入れ
換えても良い。

第１０図には３つの開口２２₁，２２₂，２２₃
を有する遮光板２１が示されている。これらの開
口２２は夫々大きさｄを有し、これらの間隔はＤ
であり、ｄとＤの関係は １＜Ｄ／ｄ４ である。

以上のように遮光板の開口の形状は種々考えら
れるが、この遮光板の持つべき性質は遮光板の面
上の少なくとも２方向に沿つて夫々２個以上の開
口を有し、この開口の大きさをｄ、その方向に沿
つた開口の開隔をＤとすると、Ｄ／ｄが１より
大、４以下、好ましくは２〜３の間であつた際良
好な拡散板が得られ、尚、第４図の装置によつ
て、感光材として銀塩フイルムを使用した際、ブ
リーチを行つた後粒子サイズ10μ、5μ、3μ程度の
ものなど各種の拡散板が得られた、また山の高さ
は0.5〜1.0μ程度で、これを１眼レフレツクスカ
メラのピント板として使用した際、明かるく（結
像レンズのＦNo.にもよるが、従来のマツト面に比
較し３割から５割程度明るさが増大する）、又絞
りを絞り込んでも周辺光量の低下の少ないフアイ
ンダー像が得られた。以上の説明では、作成され
たスペツクル拡散板は透過型であることを前提と
して行つたが、スペツクル拡散板上に金属を蒸着
して反射型スペツクル拡散板にして良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリガラス等の拡散板の断面
図、第２図は従来の拡散板及び、本発明の装置に
よつて作成された拡散板の配光特性図、第３図は
本発明の装置によつて作成された拡散板の断面
図、第４図は、スペツクルパターンの大きさ、干
渉縞のピツチ間隔を説明するための図、第５図は
第４図の光学配置によつて形成されるスペツクル
パターンを示す図、第６図は本発明の装置の実施
例を示す図、第７図は第６図に示された遮光板を
説明する図、第８，９図は第６図と構成が異なる
実施例を示す図、第１０図は第７図に示した遮光
板の変形例である。 第６図中、１２はコヒーレントな光束、１３は
照明用レンズ、１４は第１の拡散板、１５は結像
レンズ、１６は遮光板、１７は第１の拡散板の
像、１８は感光材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の拡散板を照明するコヒーレント光束
   中、又はコヒーレント光束によつて照明された第
   １の拡散板からの拡散光束中に光透過領域を有す
   る遮光板を設け得られたスペツクルパターンを光
   感材に記録し、第２の拡散板としてスペツクル拡
   散板を得るスペツクル拡散板作成装置において、
   前記遮光板には、その面内で相異なる複数の方向
   を設定した時に、該複数の方向の夫々の方向にお
   いて複数個の開口が存する様に開口が形成されて
   おり、該夫々の開口の大きさはほぼ等しく、夫々
   の開口に内接する円の直径をｄ、夫々の開口の重
   心間の距離をＤとする時、前記夫々の開口が互い
   に、 １＜Ｄ／ｄ４ なる関係を有することを特徴とするスペツクル拡
   散板作成装置。