JPS61107217A - 音響光学フイルタを用いた分光イメ−ジング装置用光学系 - 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） 本発明は特定波長にらいて被写体の像を得るための音響
光学フィルタを用いた分光イメージング装置用の光学装
置に関する。

（発明の背景） 本件出願人は特開昭５８−２１４１２９号として発明の
名称：音響光学素子を用いた分光イメージング装置を出
願している。

前記のような装置において、２酸化テルル等の音響光学
フィルタの音響波の周波数を変化させることによりブラ
ッグ回折光の波長を変えると、音響光学フィルタからの
回折光の出射方向が変わる。

そこで、出射光側にプリズムを入れ、その分散によって
補正する方法が考えられる。

回折による出射角度の色分散とプリズム屈折率の変化に
よる色分散とは異質のものであり、完全な補正は望めな
い。

この状態を第５図を参照して簡単に説明する。

第５図は前述した先の出願に係る音響光学素子を用いた
分光イメージング装置の構成を示す略図である。

この分光イメージング装置において、イメージインテン
シファイヤ１０８の光電面１０９に形成される被測定像
源１１４の像は、音響光学フィルタ１０６に音響トラン
スジューサ１６１を介して、加えられる発振器１１２か
らの周波数により横ずれする。

また音響光学フィルタ１０６内の音波は、音響トランス
ジユーサ１６１の振動波形の不完全さ、あるいは音響光
学フィルタ内での音波の反射等の寄生振動のため理想的
な波形を得るのは困難である。

このことにより、一般には前記光電面１０９上にできる
被測定像源１１４の像は前記寄生振動による側帯回折波
を伴った色にじみを生ずる。

（発明の目的）ｉ゛ 本発明の目的は、音響光学フィルタを用いた分光イメー
ジング装置の前述した問題点を解決し、■前記ブラッグ
回折光の角度色分散による最終像の横ずれをなくすこと ■前記音響光学フィルタ内の音波の不完全さによって生
ずる最終像の色にじみをなくし、最終像の解像度を向上
させること ■回折光の色の純度を上げること・ ができる音響光学フィルタを用いた分光イメージング装
置用光学系を提供することである。

（発明の構成） 前記目的を達成するために本発明による音響光学フィル
タを用いた分光イメージング装置用光学系は、被測定像
源に対して、第１の絞り板、第１のコリメータレンズ、
音響光学フィルタ、第２のコリメータレンズ、第２の絞
り板、像検出器の順に配置される各要素を含み、前記第
１の絞り板は、前記第１のコリメータレンズの入射光側
焦点位置に置かれ第１のテレセントリック光学系を形成
し、前記第２の絞り板は前記第２のコリメータレンズの
出射光側焦点位置に置かれ第２のテレセントリック光学
系を形成し、前記第１のテレセントリック光学系による
前記被測定像源の第１の実像が前記音響光学フィルタの
中央付近に形成され、前記第２のテレセントリック光学
系の光軸は前記音響光学フィルタによるブラッグ回折光
の方向に一致させ前記音響光学フィルタ中央付近に生じ
た前記被測定像源の第１の実像の前記第２のテレセント
リック光学系による第２の実像が前記像検出器に形成さ
れるよう構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図は本発明の光学系の実施例を説明するための分光
イメージング装置の概略構成図である。

暗箱１の一方の開口部には分光イメージングの対象であ
る被測定像源１６が配置されている。

この被測定像源１６からの光は第１の絞り板３を介して
第１のコリメータレンズにより平行光束に変換され、音
響光学フィルタの主要部を構成する音響光学素子４に入
射させられる。

音響光学素子４の下端には、音響トランスジューサ５、
上端には音響波の吸収体６が設けられている。音響光学
素子４の出力面側には角度分散補正プリズム７が設けら
れている。

光１１　Ｐ３１３の出力は前記音響トランスジューサ５
を介して前記音響光学素子に接続されている。

この発振器１３の発振周波数は波長制御器１４により任
思の周波数に設定可能であり、設定された周波数は波長
表示装置１５により表示される。

音響光学フィルタにより回折させられた光は第２のコリ
メータレンズ８、第２の絞り板９を介して、イメージイ
ンテンシファイヤ１０の光電面に回折光の像を形成する
。

次に第２図を参照して前記光学系をさらに詳しく説明す
る。

第１のコリメークレンズ２の入射側焦点位置には第１の
絞り板３が置かれ被測定像源１６からの主１　　　　　
　光線は第１の絞り板３の中心を通り、コリメータレン
ズ２を出た後光軸に平行となって、音響光学素子４に入
射する。

すなわち第１のコリメータレンズ２と第１の絞り板３に
より、第１のテレセントリック光学系が形成されており
、音響光学素子４に対し可能な限り平行光束に近い状態
で入射光束が送り込まれる。

また被測定像源１６はその第１の実像１７が音響光学フ
ィルタ４の中央付近にできるよう第１の絞り板３から適
当な距離だけ離れた位置に置かれている。

゛　被測定像源１６の中心から出る光束１８は音響光学
素子４によって非回折光束２１とその両側にブラッグ回
折光束２０および２２に分けられる。

このブラッグ回折光束２０および２２は音響光学素子４
に印加される音波の周波数と一定の関係を有する波長を
持った単色光となっている。

一般に音響光学素子４に印加される音波の周波数を変化
させるとブラッグ回折光の出射角は周波数が高（なるに
したがって回折角が大きくなり、いわゆる出射角の色分
散を生ずる。　　　　　　　　　　　　　、第２図の構
成では回折光束の一方２０を使用する　　　　・　　′
ことを前提としてプリズム７を入れることにより光束２
０の色分散を補正している。

しかし全ての波長に亘って完全な補正をすることは不可
能であり、通常のコリメータ系でその焦点に被測定像源
を置き、出射側より望遠鏡で観察した場合には音波の周
波数を変化させると像が移動してしまう。

これに対し本発明により、被測定像源１６の第１の実像
Ｉ７を音響光学素子４の中央付近に作れば、１７上の一
点からでた光束は第２のコリメータレンズ８を通った第
２の実像ｌｌ上の一点に全て結像するため、音波の周波
数を変え、回折光の色を変える時に生ずる回折光束の出
射角度の変化によっても最終実像の位置は全く変化しな
い。　　　　゛さらに従来の装置では、音波の波形の不
完全さや音響光学素子４内部での反射波等の寄生振動に
より、回折光は主波長の光束の両側に弱いしかも色が順
次変化する側帯波を伴うことが多く、最終像は色にじみ
を伴った解像度の低い像しか青られないことがあった。

これに対して本発明の光学系では、第１の実像１７を音
響光学素子４の中央付近に作ることと第２のコリメータ
レンズ８とその出射側焦点位置におかれた絞り板９から
成る第２のテレセントリ７り光学系を用いることにより
、色にじみの全くない解像度の極めて高い最終実像１１
が得られる。

さらに詳細に説明すると第３図で第２の絞り板９上には
第１の絞り板３の実像ができているが、音響光学素子４
によって非回折光とその両側にブラッグ回折光に分けら
れた第１の絞り板３の３個の像、すなわち３２，３１．
３３が並んで発生する。

これ等の３個の像の内、＠３１は第２図に示す光路図の
光束２０に対応するものであり、ｔ１１３２は光束２１
に対応し、像３３は光束２２に対応するものである。

回折光束による像３１．３３は主波長光による絞り板３
の像の両側に主波長とは異なる波長の光束による強度の
低い絞り板３の像が何個も横方向に広がって発生する。

この実施例では第２の絞り板９の絞り孔の大きさを主波
長光による絞り板３の像の大きさに等しいかやや小さい
ものとしている。

これにより、回折光束による像３３と非回折光の像３２
を阻止し、さらに目的とする回折光束による像３１の主
波長光による絞り板３の像の両側に主波長とは異なる波
長の光束による強度の低い３の像を阻止することができ
る。

これにより側対波によって生じている主波長以外の光束
も阻止され最終像１１の色純度を向上させることができ
る。

次に、像源からの光束と目的とする回折光の光路を平行
に保つことができる第２の実施例について説明する。

第４図に示すように、入射光軸と補正プリズム７を出た
後の光軸との成す角をθとし、第２のコリメータし・ン
ズの焦点距離をｆ２とするとｄ＝ｆ２・ｔａｎθ で定まるＭｄだけ第２のコリメータレンズ８を偏心させ
れば、第２のコリメータレンズ８のプリズム効果により
、第２のコリメータレンズ８を出た後の光束の光軸は入
射光束の光軸と平行となる。

（発明の効果） いるので、音響光学フィルタを用いた分光イメージング
装置において、前記ブラッグ回折光の角度色分散による
最終像の横ずれをなくし、前記音響光学フィルタ内の音
波の不完全さによって生ずる最隷冬像の色にじみをな（
し、最終像の解像度を向上させ、回折光の色の純度を上
げることができる。

さらに第２のコリメータレンズに前述したｄ＝ｆ２　・
　ｔａｎθの制限を与えることにより、入射光束と回折
光束を平行に保つことができる。

入射光束と出射光束とを平行にすることができるとイメ
ージインテンシファイヤ、ＴＶ左カメラの像検出装置の
取付、保持が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学系を使用した分光イメージン
グ装置を示す略図である。 第２図は本発明による分光イメージング装置の光学系の
光路図である。 第３図は色純度向上効果の説明図である。 第４図は入射側光束と出射側光束を平行にする場合の出
射側光学系配置図である。 第５図は従来の分光イメージング装置の構成例を示す略
図である。 １・・・暗箱 ２・・・第１のコリメータレンズ ３・・・第１の絞り板 ４・・・音響光学フィルタ ５・・・音響トランスジューサ ６、・・・音響波の吸収体 ７・・・角度分散補正プリズム ８・・・第２のコリメータレンズ ９・・・第２の絞り板 ９１・・・第２の絞り板の絞り孔 ｌＯ・・・イメージインテンシファイヤ１１・・・イメ
ージインテンシファイヤの光電面に形成された回折光の
像 １２・・・イメージインテンシファイヤの螢光面１３・
・・発振器 １４・・・波長制御器 １５・・・波長表示器 １６・・・被測定像源 １７・・・音響光学フィルタに形成された被測定像源の
像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定像源に対して、第１の絞り板、第１のコリ
   メータレンズ、音響光学フィルタ、第２のコリメータレ
   ンズ、第２の絞り板、像検出器の順に配置される各要素
   を含み、前記第１の絞り板は、前記第１のコリメータレ
   ンズの入射光側焦点位置に置かれ第１のテレセントリッ
   ク光学系を形成し、前記第２の絞り板は前記第２のコリ
   メータレンズの出射光側焦点位置に置かれ第２のテレセ
   ントリック光学系を形成し、前記第１のテレセントリッ
   ク光学系による前記被測定像源の第１の実像が前記音響
   光学フィルタの中央付近に形成され、前記第２のテレセ
   ントリック光学系の光軸は前記音響光学フィルタによる
   ブラッグ回折光の方向に一致させ前記音響光学フィルタ
   中央付近に生じた前記被測定像源の第１の実像の前記第
   ２のテレセントリック光学系による第２の実像が前記像
   検出器に形成されるよう構成した音響光学フィルタを用
   いた分光イメージング装置用光学系。
2. （２）前記第２の絞り板の開口は、目的とする回折光の
   主波長による像の大きさと等しいかまたは小さい特許請
   求の範囲第１項記載の音響光学フィルタを用いた分光イ
   メージング装置用光学系。
3. （３）前記第２のコリメータレンズの光軸を前記音響光
   学フィルタへの入射光束に平行に保ち、前記ブラッグ回
   折光束の主光線から以下の式が規定する量ｄだけ前記入
   射光束に直角方向に移動させて配置し、前記回折光束を
   前記音響光学フィルタへの入射光束に平行にした特許請
   求の範囲第１項記載の音響光学フィルタを用いた分光イ
   メージング装置用光学系。 記 ｄ＝ｆ＿２ｔａｎθ ただしｆ＿２：第２のコリメータレンズの焦点距離θ：
   音響光学フィルタへの入射光束に対するブラッグ回折光
   束の偏角 以上