WO1999006863A1 - Element optique et appareil d'imagerie l'utilisant - Google Patents

Element optique et appareil d'imagerie l'utilisant Download PDF

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WO1999006863A1
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Takeo Sugawara
Makoto Suzuki
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • G06V40/14—Vascular patterns
    • G06V40/145—Sensors therefor

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and an imaging device using the same.
  • an optical member for transmitting an optical image an optical member in which a plurality of optical fibers are arranged in parallel with each other and integrally formed is known. Also, an optical element in which one end face of the above optical member is cut perpendicularly to the optical axis and the other end face is cut obliquely to the optical axis is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-196444. Published in No. 29 publication. Such an optical element can transmit an optical image incident on the one end face while enlarging (or reducing) the image at a given magnification in a specific direction. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide an optical element capable of obtaining a clear emission image.
  • an optical element of the present invention has a first end face and a second end face which are integrally formed by arranging a plurality of optical fibers in parallel with each other, and intersecting the optical axis at an angle of each other.
  • a first optical member having a plurality of optical fibers arranged in parallel with each other and integrally formed, and intersects the optical axis at an angle of 2
  • a second optical member having a third end face and a fourth end face parallel to the third end face, wherein the second end face and the third end face are in contact with each other; , the shed smaller than 2, the angle 0 i of the optical axis of the first optical member on the optical axis and the second optical member, beta, and has a angle difference between Tohi 2 It is characterized by:
  • the emission direction of the optical image emitted from the fourth end surface of the second optical member is It becomes closer to the normal direction of the fourth end face. Therefore, even when the angle between the second end face and the optical axis is extremely small, a clear light image can be obtained from the fourth end face.
  • FIG. 1 is a perspective view of an optical element.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the optical element.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the use of an optical element.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing propagation of light in the optical element.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing propagation of light in an optical element.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing light propagation in an optical element.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing light propagation in an optical element.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing propagation of light in an optical element.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing light propagation in the optical element.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing propagation of light in the optical element.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of the imaging device.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of the imaging device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (1) Optical element according to an embodiment of the present invention
  • the optical element 10 includes an input optical member 11 and an output optical member 12.
  • the input optical member 11 and the output optical member 12 are integrally formed by arranging a plurality of optical fibers in parallel with each other.
  • the diameter of each optical fin 14 is about 3 to 10 zm, and the refractive index of the core 14a, the refractive index of the clad 14b, and the numerical aperture of the optical fiber 14 constituting each optical member are as shown in Table 1.
  • Table 1 the refractive index of the core 14a, the refractive index of the clad 14b, and the numerical aperture of the optical fiber 14 constituting each optical member are as shown in Table 1.
  • a gap between the optical fibers 14 constituting the input optical member 11 and the output optical member 12 is filled with a light absorbing material 15.
  • the input optical member 11 is cut obliquely at an angle of 20 ° with the incident surface 11a cut at an angle of 90 ° with respect to the optical axis (the optical axis of the optical fiber constituting the optical member).
  • the incident surface 11a and the exit surface 1lb are optically polished.
  • the output optical member 12 has an entrance surface 12a that intersects the optical axis at an angle of 55 °, and an exit surface 12b parallel to the entrance surface 12a, and the entrance surface 12a and the exit surface 12a. b is optically polished.
  • the angle formed by the optical axis of the input optical member 11 and the exit surface 1 lb is smaller than the angle formed by the optical axis of the output optical member 12 and the incident surface 12 a.
  • the exit surface 11b of the input optical member 11 is in contact with the entrance surface 12a of the output optical member 12. Therefore, the light image incident on the incident surface 1 la of the input optical member 11 is transmitted to the output surface 12 b of the output optical member 12.
  • the entrance surface 11a, the exit surface lib of the input optical member 11 and the entrance surfaces 12a, 12b of the output optical member 12 are both perpendicular to the xz plane in Fig. 1.
  • the optical axis of the optical fiber 14 constituting each optical member is parallel to the xz plane in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view when the optical element 10 is cut along a plane parallel to the xz plane.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the optical axes of the respective optical members.
  • Each optical member is actually a bundle of thousands of optical fibers.
  • the angle between the optical axis of the input optical member 11 and the optical axis of the output optical member 12 is the angle between the optical axis of the output optical member 12 and the incident surface 12a.
  • the angle is 35 °, which is the difference between 55 ° and 20 ° which is the angle between the optical axis of the input optical member 11 and the output surface 1 lb.
  • the configuration shown in FIG. 3 may be used. That is, light is irradiated from the LED 5 or the like to the light-shielding plate 4 or the like having a predetermined pattern, and the light image forming the predetermined input pattern is incident on the incident surface 11 a of the input optical member 11.
  • the optical image is transmitted through the input optical member 11 and the output optical member 12, and is enlarged and output from the output surface 12 b of the output optical member 12. Therefore, as shown in FIG. 3, the input pattern is enlarged by observing the output surface 12 b of the output optical member 12 from a direction 6 substantially perpendicular to the output surface 12 b of the output optical member 12. The output image can be observed.
  • the input surface 1 la of the input optical member 11 1 is perpendicular to the xz plane in FIG. 1 and perpendicular to the optical axis of the input optical member 11 1.
  • the output surface 1 lb is perpendicular to the xz plane and at an angle of 20 ° to the optical axis of the input optical member 11, so that the input optical member 11 is This has the effect of enlarging the incident light image by about 2.92 (1 / s in20 °) in the a-axis direction in Fig. 1 and outputting it.
  • the output optical member 12 is not provided.
  • the light that reaches the output surface 1 lb of the input optical member 11 travels as follows. Ie, the refractive index of the core 14 a of the optical fiber 14 constituting the input optical member 1 1] ⁇ , if the refractive index n Q of the air, the light from the core 14 a of the optical fiber 14 in the air.
  • the critical angle nax when
  • the input optical member 11 used in the present embodiment as described above, only light whose angle with the optical axis is 35 ° or less propagates in the optical fiber 14. Therefore, the light propagating in the optical fiber 14 as shown by the hatched portion in FIG. 5 is totally reflected by the output surface 1 lb of the input optical member 11 and is not emitted to the outside. As a result, no emission image is formed on the emission surface 1 lb of the input optical member 11, or the image becomes extremely dark.
  • the output optical member 12 is provided with the output optical member 12 like the optical element 10 according to the present embodiment, the output optical member 12 is connected to the output surface 11 b of the input optical member 11.
  • Light incident on the incident surface 12a behaves variously according to the incident angle. This will be described in detail below.
  • the input optical member 11 only light whose angle with the optical axis is 35 ° or less propagates in the optical fiber 14, as shown in FIG.
  • the optical axis of the input optical member 11 forms an angle of 35 ° with the optical axis, and the light incident on the output optical member 12 with an incident angle of 35 ° constitutes the output optical member 12. from equal this the refractive index of the optical fiber 1 4 of the core 1 4 a optical fiber 1 4 of the core 1 4 a refractive index n 2 1 constitutes the input optical member 1 1, the input optical member 1 1 It travels straight without refraction at the interface with the output optical members 1 and 2.
  • the output optical member 12 Since the critical angle when light is emitted from the emission surface 12b of the output optical member 12 into the air is 33.3 ° as in the case of the MX , the output optical member 12 The light that has traveled in the core 14a of the optical fiber 14 that constitutes the optical member 14 is totally reflected by the output surface 12b of the output optical member 12 and is not output to the outside.
  • the optical member 11 forms an angle of 33.3 ° with the optical axis of the input optical member 11 and is incident on the output optical member 12 with an incident angle of 36.7 °.
  • Light that is incident on the optical fiber 14 and that has been reflected only an even number of times at the core-cladding interface of the optical fiber 14 constituting the output optical member 12 is totally reflected by the output surface 12 b of the output optical member 12. It is not emitted outside.
  • the optical axis of the input optical member 11 forms an angle of 10 ° with the optical axis of the input optical member 11, and light incident on the output optical member 12 at an incident angle of 80 °, etc. Does not satisfy the condition of total reflection at the core-cladding interface of the optical fiber 14 constituting the optical member 12 for use, and attenuates or disappears.
  • the optical fiber 1 that enters the output optical member 12 in parallel with the optical axis of the input optical member 11 and forms the output optical member 12 Light reflected only an odd number of times at the core-cladding interface of No. 4 is emitted in the normal direction of the emission surface 12 b of the output optical member 12.
  • the optical element 10 according to the present embodiment is provided with the output optical member 12 having the above-described configuration in contact with the output surface 1 lb of the input optical member 11, whereby the output optical member 12 emits light.
  • the emission direction of the light image emitted from the surface 12 b can be close to the normal direction of the emission surface 12 b of the output optical member 12.
  • the output optical member 12 It is possible to obtain a clear enlarged image from the exit surface 1 2b.
  • the light of the input optical member 11 Various deformations are conceivable for the angle between the axis and the incident surface 11a, the exit surface lib, and the angle between the optical axis of the output optical member 12 and the incident surface 12a, exit surface 12b.
  • the size of the range of the incident angle to the incident surface 12a, the range of the output angle of light emitted from the output surface 12b of the output optical member 12 to the outside, and the output optical member 12 Table 2 shows the size ⁇ of the range of the emission angle of the light emitted from the emission surface 12 b of the light emitting device to the outside.
  • the optical element 10 according to the above embodiment can be used as an optical element that reduces an incident image and outputs the image by inputting a light image from the output surface 12 b of the output optical member 12.
  • the imaging device 100 includes the optical element 10 (that is, the optical element 10 having the input optical member 11 and the output optical member 12) and the output optical element. And a CCD 101 provided in contact with the emission surface 12 b of the member 12.
  • the output surface 12 b of the output optical member 12 is in contact with the light receiving surface of the CCD 101.
  • a light-blocking material is provided on all surfaces (hereinafter referred to as side surfaces) of the surface of the input optical member 11 except for the incident surface 11a and the output surface 11b, and on the side surfaces of the output optical member 12. Is provided.
  • a method of providing a light-shielding material on the side surface of each optical member a method of spraying a light-shielding agent (for example, black paint) on the side surface after masking an entrance surface and an emission surface of each optical member, and brushing the light-shielding agent on the side surface And a method of dipping the optical member in a container filled with a light-blocking agent.
  • a light-shielding agent for example, black paint
  • the imaging device 100 is configured to include the optical element 10, the light image incident on the incident surface 11 a of the input optical member 11 is output from the output surface 1 of the output optical member 12.
  • the light can be enlarged and transmitted to 2b, and can be output as a clear light image from the output surface 12b of the output optical member 12.
  • the imaging device 100 is in contact with the output surface 12 b of the output optical member 12.
  • transmission to the output surface 12b of the output optical member 12 can be achieved.
  • the transmitted light image can be captured.
  • the imaging device 100 is provided with the light shielding member 102 on the side surface of each optical member, thereby preventing light from entering the inside of each optical member from the side surface and increasing the S / N ratio. be able to.
  • the imaging device 100 can capture an enlarged image with clear, high contrast, and high resolution.
  • the CCD 100 is provided in contact with the optical device 10; however, the output image output from the optical device 10 is output through a lens or the like.
  • the light may be incident on the CCD 101.
  • the optical element of the present invention can be used in, for example, an imaging device.

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Description

明 細
光学素子並びにこれを用いた撮像装置 技術分野
本発明は、 光学素子並びにこれを用いた撮像装置に関するものである。 背景技術
光イメージを伝送する光学部材として、 複数の光ファイバを互いに平行 に配置して一体成形した光学部材が知られている。 また、 上記光学部材の 一方の端面を光軸に対して垂直にカツ卜し、 他方の端面を光軸に対して斜 めにカツトした光学素子が、 例えば特閧昭 6 0 - 1 9 4 4 2 9号公報に開 示されている。 かかる光学素子は、 上記一方の端面に入射した光イメージ を、 特定の方向に任意の倍率に拡大 （または縮小） して伝送することがで きる。 発明の開示
しかし、 上記光学素子は、 拡大率を大きくするために上記他方の端面と 光軸とのなす角を小さくすると、 上記他方の端面から出射される出射ィ メ一ジが不鮮明になるという問題点があった。 そこで、 本発明は、 鮮明な 出射イメージを得ることができる光学素子を提供することを課題とする。 上記課題を解決するために、 本発明の光学素子は、 複数の光ファイバを 互いに平行に配置して一体成形され、 光軸とそれぞれひ の角度で交 差する第 1の端面、 第 2の端面を有する第 1の光学部材と、 複数の光ファ ィバを互いに平行に配置して一体成形され、 光軸とひ 2の角度で交差する 第 3の端面と、 前記第 3の端面に平行な第 4の端面とを有する第 2の光学 部材とを備え、 前記第 2の端面と前記第 3の端面は接しており、 前記/? i は、 前記ひ 2よりも小さく、 前記第 1の光学部材の光軸と前記第 2の光学 部材の光軸とのなす角 0 iは、 β、とひ 2との差の角度となっていることを 特徴としている。
第 1の光学部材の第 2の端面に接して、 上記構成の第 2の光学部材を設 けることで、 上記第 2の光学部材の第 4の端面から出射される光イメージ の出射方向は、 第 4の端面の法線方向に近くなる。 従って、 上記第 2の端 面と光軸との角度が極めて小さい場合であっても、 第 4の端面から鮮明な 光イメージを得ることが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 光学素子の斜視図である。
図 2は、 光学素子の模式断面図である。
図 3は、 光学素子の使用説明図である。
図 4は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 5は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 6は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 7は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 8は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 9は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 1 0は、 光学素子内の光の伝搬を示す説明図である。
図 1 1は、 撮像装置の構成図である。
図 1 2は、 撮像装置の構成図である。 発明を実施するための最良の形態 (1) 本発明の実施形態に係る光学素子
本発明の実施形態に係る光学素子について図面を参照して説明する。 ま ず本実施形態に係る光学素子の構成について説明する。 光学素子 10は、 図 1に示すように、 入力用光学部材 1 1と出力用光学部材 12を備えて構 成されている。
入力用光学部材 1 1及び出力用光学部材 12は、 複数の光ファイバを互 いに平行に配置して一体成形されている。 各光ファイノ 14の径は、 3~ 10 zm程度であり、 各光学部材を構成する光ファイバ 14のコア 14 a の屈折率、 クラッド 14bの屈折率、 開口数は表 1に示すとおりである。 表 1
Figure imgf000005_0001
また、 入力用光学部材 1 1及び出力用光学部材 12を構成する各光ファ ィバ 14の間隙には、 光吸収材 15が充填されている。
入力用光学部材 1 1は、 光軸 （光学部材を構成する光ファイバの光軸） に対して、 90° の角度をもってカットされた入射面 1 1 aと、 20° の 角度をもって斜めにカツトされた出射面 1 l bを有しており、 入射面 1 1 a及び出射面 1 l bは、 光学研磨がなされている。
出力用光学部材 12は、 光軸と 55° の角度で交差する入射面 12 aと、 入射面 12 aに平行な出射面 12 bとを有しており、 入射面 12 a及び出 射面 12 bは、 光学研磨がなされている。 ここで、 入力用光学部材 1 1の 光軸と出射面 1 l bとのなす角は、 出力用光学部材 12の光軸と入射面 1 2 aとのなす角よりも小さくなつている。
入力用光学部材 1 1の出射面 1 1 bと出力用光学部材 12の入射面 12 aは接している。 従って、 入力用光学部材 11の入射面 1 l aに入射した 光イメージは、 出力用光学部材 12の出射面 12 bまで伝送される。 ここで、 入力用光学部材 1 1の入射面 1 1 a、 出射面 l i b及び出力用 光学部材 1 2の入射面 1 2 a、 1 2 bはともに、 図 1の x z平面と垂直に なっており、 各光学部材を構成する光ファイバ 1 4の光軸は、 図 1の x z 平面に平行となっている。
図 2は、 光学素子 1 0を x z平面に平行な平面で切断したときの模式断 面図である。 尚、 図 2は、 各光学部材の光軸の関係を表す模式断面図であ り、 各光学部材は、 実際には数千の光ファイバの束となっている。 ここで、 入力用光学部材 1 1の光軸と出力用光学部材 1 2の光軸とのなす角は、 出 力用光学部材 1 2の光軸と入射面 1 2 aとのなす角である 5 5 ° と入力用 光学部材 1 1の光軸と出射面 1 l bとのなす角である 2 0 ° との差の角度 である 3 5 ° となっている。
例えば、 所定の画像パターンを拡大して観察するために光学素子 1 0を 用いるときは、 図 3に示すようにすればよい。 すなわち、 所定のパターン を有する遮光板 4等に L E D 5等から光を照射して、 入力用光学部材 1 1 の入射面 1 1 aに上記所定の入力パターンを形成する光イメージを入射さ せる。 当該光イメージは、 入力用光学部材 1 1、 出力用光学部材 1 2内を 伝送し、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから、 拡大されて出射される。 従って、 図 3に示すように、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bに略垂直 な方向 6から出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bを観察することで、 入力 パターンを拡大した出力イメージを観察することができる。
次に、 本実施形態に係る光学素子の作用について説明する。 まず、 図 4 に示すように、 空気中から入力用光学部材 1 1の入射面 1 l aに入射した 光が、 入力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 1 4のコア—クラッド界 面で屈折、 反射しながら伝搬する場合について考える。 入力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 1 4のコア 1 4 aの屈折率を クラッド 1 4 bの屈折率を n 1 2、 コア 1 4 aからクラヅド 1 4 bへの入射角を εェとす ると、 コアークラッド界面における全反射条件
s ine ^ > 1). 1 2/ n 1 1 ( 1)
を満たすような光のみが、 入力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 14 内を伝搬する。
本実施形態にかかる光学素子 10においては、 1 ^= 1. 82、 n12 =
1. 49 5であるので、 £ iが 55° 以上となる光は、 入力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 14内を伝搬する。 すなわち、 図 4の斜線部に示 すように、 光軸とのなす角が 35° 以下となるような光のみが入力用光学 部材 1 1を構成する光ファイバ 14内を伝搬することになる。
また、 入力用光学部材 1 1の入射面 1 l aは、 図 1の x z平面に垂直で、 かつ、 入力用光学部材 1 1の光軸に対して垂直であり、 また、 入力用光学 部材 1 1の出射面 1 l bは、 x z平面に垂直で、 かつ、 入力用光学部材 1 1の光軸と 20° の角度をなしていることより、 入力用光学部材 1 1は、 入射面 1 1 aに入射した光イメージを、 図 1の a軸方向に約 2. 92 ( 1 /s in20° ) 倍に拡大して出力する作用がある。
続いて、 入力用光学部材 1 1の出射面 1 l bから出射した光が、 出力用 光学部材 1 2を構成する光ファイバ 14のコア一クラッ ド界面で屈折、 反 射しながら伝搬する場合について考える。
ここでまず、 比較のために、 出力用光学部材 12を備えていない場合に ついて考えてみる。 出力用光学部材 1 2を備えていない場合は、 入力用光 学部材 1 1の出射面 1 l bに到達した光は、 以下のように進行する。 すな わち、 入力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 14のコア 14 aの屈折 率 ] ^、 空気の屈折率 nQとすれば、 光ファイバ 14のコア 14 aから空 気中に光が出射される場合の臨界角 naxは、
n。 s i n 90 ° =n 1 1 s i n (2)
を満たす。 ここで、 ri -l. 82、 n0=l. 00とすると、 臨界角 Sma 3[は約3 3 . 3 ° となる。 また、 本実施形態に用いる入力用光学部材 1 1に おいては、 すでに説明したとおり、 光軸とのなす角が 3 5 ° 以下となるよ うな光のみが光ファイバ 1 4内を伝搬する。 従って、 図 5の斜線部に示す ような、 光ファイバ 1 4内を伝搬してきた光は、 入力用光学部材 1 1の出 射面 1 l bで全反射し、 外部に出射されない。 その結果、 入力用光学部材 1 1の出射面 1 l bには、 出射イメージが形成されないか、 あるいは著し く暗いイメージとなる。
これに対し、 本実施形態に係る光学素子 1 0の如く、 出力用光学部材 1 2を備えて構成される場合、 入力用光学部材 1 1の出射面 1 1 bから出力 用光学部材 1 2の入射面 1 2 aに入射した光は、 その入射角に応じて様々 に振る舞う。 以下詳細に説明する。
入力用光学部材 1 1においては、 光軸とのなす角が 3 5 ° 以下となるよ うな光のみが光ファイバ 1 4内を伝搬することは上述の通りであるが、 図 6に示すように、 入力用光学部材 1 1の光軸と 3 5 ° の角度をなし、 3 5 ° の入射角を持って出力用光学部材 1 2に入射した光は、 出力用光学部 材 1 2を構成する光ファイバ 1 4のコア 1 4 aの屈折率 n 2 1が入力用光学 部材 1 1を構成する光ファイバ 1 4のコア 1 4 aの屈折率 と等しいこ とから、 入力用光学部材 1 1と出力用光学部材 1 2との界面で屈折せずに 直進する。 さらに、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから空気中に光が 出射される場合の臨界角も、 上記 MXと同様に 3 3 . 3 ° であるため、 出 力用光学部材 1 2を構成する光ファイバ 1 4のコア 1 4 a内を進行してき た光は、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bで全反射し、 外部には出射さ れない。
同様に、 図 7に示すように入力用光学部材 1 1の光軸と 3 3 . 3 ° の角 度をなし、 3 6 . 7 ° の入射角を持って出力用光学部材 1 2に入射した光、 図 8に示すように入力用光学部材 1 1の光軸と平行に出力用光学部材 1 2 に入射し、 かつ、 出力用光学部材 1 2を構成する光ファイバ 1 4のコア— クラッド界面で偶数回だけ反射した光などは、 出力用光学部材 1 2の出射 面 1 2 bで全反射し、 外部には出射されない。
また、 図 9に示すように、 入力用光学部材 1 1の光軸と 1 0 ° の角度を なし、 8 0 ° の入射角を持って出力用光学部材 1 2に入射した光などは、 出力用光学部材 1 2を構成する光ファイバ 1 4のコア—クラッド界面で全 反射条件を満たさず、 減衰、 消滅する。
しかし、 図 1 0に示すように、 入力用光学部材 1 1の光軸とに平行に出 力用光学部材 1 2に入射し、 かつ、 出力用光学部材 1 2を構成する光ファ ィバ 1 4のコア—クラッド界面で奇数回だけ反射した光などは、 出力用光 学部材 1 2の出射面 1 2 bの法線方向に出射される。 より具体的には、 入 力用光学部材 1 1を構成する光ファイバ 1 4内を伝搬してきた光軸とのな す角が 3 5 ° 以下である光のうち、 3 6 . 7 ° 〜7 0 ° の入射角を持って 出力用光学部材 1 2に入射し、 かつ、 出力用光学部材 1 2を構成する光 ファイバ 1 4のコア—クラッド界面で奇数回だけ反射した光は、 0 ° 〜9 0 ° の範囲の出射角を持って出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから出射 されることになる。
続いて、 本実施形態に係る光学素子の効果について説明する。 本実施形 態に係る光学素子 1 0は、 入力用光学部材 1 1の出射面 1 l bに接して、 上記構成の出力用光学部材 1 2を設けることで、 出力用光学部材 1 2の出 射面 1 2 bから出射される光イメージの出射方向を、 出力用光学部材 1 2 の出射面 1 2 bの法線方向に近くすることができる。 その結果、 入射ィ メージの拡大率を大きくするために入力用光学部材 1 1の出射面 1 1 bと 光軸とのなす角を極めて小さくした場合であっても、 出力用光学部材 1 2 の出射面 1 2 bから鮮明な拡大イメージを得ることが可能となる。
上記実施形態に係る光学素子 1 0においては、 入力用光学部材 1 1の光 軸と入射面 1 1 a、 出射面 l i bとのなす角、 出力用光学部材 1 2の光軸 と入射面 1 2 a、 出射面 1 2 bとのなす角について様々な変形が考えられ る。
入力用光学部材 1 1の光軸と入射面 1 l a、 出射面 1 l bとのなす角を 適宜調節することで、 任意の拡大率を得ることが可能となる。
また、 出力用光学部材 1 2の光軸と入射面 1 2 aとのなす角 （=出射面 1 2 bとのなす角） ひを様々に変化させた場合における、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから外部に光が出射されるような入射面 1 2 aへの入 射角 の範囲、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから外部に光が出射さ れるような入射面 1 2 aへの入射角 の範囲の大きさ△ 、 出力用光学部 材 1 2の出射面 1 2 bから外部に出射される光の出射角 の範囲、 及び、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから外部に出射される光の出射角 の 範囲の大きさ Δ を表 2に示す。
表 2
Figure imgf000010_0001
表 2より、 出力用光学部材 1 2の光軸と入射面 1 2 aとのなす角ひを 5 5 ° よりも小さく、 あるいは大きくすると、 が小さくなり、 伝達効率 が悪くなる。 ただし、 出力用光学部材 1 2の光軸と入射面 1 2 aとのなす 角ひを大きくすると、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bから出射される 光の出射方向が、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bの法線方向により多 く分布するようになる。 また、 出力用光学部材 1 2の光軸と入射面 1 2 a とのなす角ひを 9 0 ° とすると、 出力用光学部材 1 2に入射した光は、 出 力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bで全て全反射してしまい、 外部には出射 されない。 また、 上記実施形態に係る光学素子 1 0は、 出力用光学部材 1 2の出射 面 1 2 bから光イメージを入力することで、 入射イメージを縮小して出力 する光学素子としても使用できる。 ( 2 ) 本発明の実施形態に係る光学素子を用いた撮像装置
続いて、 上記実施形態に係る光学素子を用いた撮像装置について、 図面 を参照して説明する。 まず上記実施形態に係る光学素子を用いた撮像装置 の構成について説明する。 撮像装置 1 0 0は、 図 1 1に示すように上記光 学素子 1 0 (すなわち、 入力用光学部材 1 1及び出力用光学部材 1 2を備 えた光学素子 1 0 ) と、 上記出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bに接して 設けられた C C D 1 0 1とを備えて構成される。 ここで、 より具体的には、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bは C C D 1 0 1の受光面と接している。 さらに、 入力用光学部材 1 1の表面のうち入射面 1 1 aと出射面 1 1 b とを除く全表面 （以下側面という） 、 及び、 出力用光学部材 1 2の側面に は、 遮光材が設けられている。
各光学部材の側面に遮光材を設ける方法としては、 各光学部材の入射面 と出射面をマスクした後に、 側面に遮光剤 （例えば黒色のペイント） を吹 き付ける方法、 側面に遮光剤を刷毛で塗布する方法、 遮光剤の満たされた 容器内に光学部材を浸ける方法等によって行うことができる。
続いて上記実施形態に係る光学素子を用いた撮像装置の作用、 効果につ いて説明する。 撮像装置 1 0 0は、 上記光学素子 1 0を備えて構成される ことから、 入力用光学部材 1 1の入射面 1 1 aに入射した光イメージを出 力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bまで拡大、 伝送し、 出力用光学部材 1 2 の出射面 1 2 bから明瞭な光イメージとして出力することができる。
また、 撮像装置 1 0 0は、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bに接して
C C D 1 0 1を設けることで、 出力用光学部材 1 2の出射面 1 2 bまで伝 送した光イメージを撮像することができる。
さらに、 撮像装置 1 0 0は、 各光学部材の側面に遮光材 1 0 2を設けて いることで、 各光学部材の内部に側面から光が入射することが防止され、 S /N比を高めることができる。
その結果、 撮像装置 1 0 0は、 明瞭でコントラスト、 解像度の高い拡大 イメージを撮像することが可能となる。
また、 上記実施形態に係る光学素子 1 0を構成する入力用光学部材 1 1 の入射面 1 2 a接して C C D 1 0 1を設けた、 図 1 2に示すような撮像装 置 1 1 0を構成することも可能である。
さらに、 上記撮像素子 1 0 0、 または 1 1 0においては、 C C D 1 0 0 を光学素子 1 0に接して設けていたが、 光学素子 1 0から出力された出力 イメージを、 レンズ等を介して C C D 1 0 1に入射させても良い。 産業上の利用の可會 生
本発明の光学素子は、 上記のように、 例えば撮像装置に用いることが可 能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の光ファイバを互いに平行に配置して一体成形され、 光軸と それぞれひ の角度で交差する第 1の端面、 第 2の端面を有する第 1 の光学部材と、
複数の光ファイバを互いに平行に配置して一体成形され、 光軸とひ 2の 角度で交差する第 3の端面と、 前記第 3の端面に平行な第 4の端面とを有 する第 2の光学部材と
を備え、
前記第 2の端面と前記第 3の端面は接しており、
前記/? iは、 前記ひ 2よりも小さく、
前記第 1の光学部材の光軸と前記第 2の光学部材の光軸とのなす角 Θ！ は、 とひ 2との差の角度となっている、
ことを特徴とする光学素子。
2 . 前記ひ は、 9 0 ° である
ことを特徴とする請求項 1に記載の光学素子。
3 . 前記ひ 2は、 鋭角である
ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の光学素子。
4 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の光学素子と、
前記第 4の端面側に設けられた撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
5 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の光学素子と、 前記第 1の端面側に設けられた撮像素子と を備えたことを特徴とする撮像装置。
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