(57)【要約】      （修正有）【課題】前方の物体の観察と同時に、略側方の物体の観察を行うことが可能な光学素子と、その素子を用いた光学ユニットを提供する。【解決手段】前方の物体側に形成されていて前方の物体側からの光が入射する第一面と、像側に形成された第二面と、前記第一面と前記第二面との間に形成されていて略側方の物体側からの光が入射する第三面とを有していて、前記第一面は、光軸を中心に形成されている第一透過面と、像側を向いていて前記第一透過面の周囲に環状に形成されている第一反射面を有し、前記第二面は、光軸を中心に形成されている第二透過面と、前方の物体側を向いていて前記第二透過面の周囲に環状に形成されている第二反射面を有する。【選択図】図２
2010169792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方の物体側に形成されていて前方の物体側からの光が入射する第一面と、像側に形成された第二面と、前記第一面と前記第二面との間に形成されていて略側方の物体側からの光が入射する第三面とを有していて、
前記第一面は、光軸を中心に形成されている第一透過面と、像側を向いていて前記第一透過面の周囲に環状に形成されている第一反射面を有し、
前記第二面は、光軸を中心に形成されている第二透過面と、前方の物体側を向いていて前記第二透過面の周囲に環状に形成されている第二反射面を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前方の物体側からの光は、前記第一透過面に入射した後に、前記第二透過面から像側へ出射され、
略側方の物体側からの光は、前記第三面に入射した後に、前記第二反射面と前記第一反射面とで順に反射され、前記第二透過面から像側へ出射されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前方の物体と略側方の物体とを観察する光学系と、前記光学系を保持する鏡筒とを備えた光学ユニットにおいて、
前記光学系は、請求項１又は２に記載の前記光学素子を含んでおり、
前記鏡筒は、少なくとも第一鏡筒と、第二鏡筒と、を有し、
前記第一鏡筒が、前記光学素子の第一面に取り付けられ、
前記第二鏡筒が、前記光学素子の第二面に取り付けられていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項４】
前記光学系が、第一光学系及び第二光学系からなり、
前記第一光学系が、前方の物体側から順に、負の屈折力を有する第一レンズ群と、前記光学素子を含む第二レンズ群と、第三レンズ群と、を有し、
前記第二光学系が、略側方の物体側から順に、前記第二レンズ群と、前記第三レンズ群と、を有することを特徴とする請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記光学素子の前記第一反射面の周囲に、第一取付部が形成されており、
前記光学素子の前記第二反射面の周囲に、第二取付部が形成されており、
前記第一鏡筒が、前記第一取付部に取り付けられ、
前記第二鏡筒が、前記第二取付部に取り付けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記第一取付部及び前記第二取付部の少なくとも一方が、階段状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記第一鏡筒が、第一保持部を有し、
前記第二鏡筒が、第二保持部を有し、
前記第一保持部が、前記光学素子の前記第一面で、前記光学素子を保持するとともに、前記第二保持部が、前記光学素子の前記第二面で、前記光学素子を保持し、
前記第一保持部及び前記第二保持部の少なくとも一方が、階段状に形成されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記第一取付部及び前記第二取付部が、光軸に対して、回転対称に形成されている請求項６に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記第一保持部及び前記第二保持部が、光軸に対して、回転対称に形成されている請求項７に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
前記光学素子、前記第一鏡筒及び前記第二鏡筒のいずれもが、光軸に対して、回転対称に配置されている請求項３乃至９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方の物体の観察と同時に、略側方の物体の観察を行うことが可能な光学素子と、その光学素子を用いた光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うことのできる光学系と、その光学系を保持する鏡筒と、を備えた光学ユニットが知られている。ここで、略側方とは、光学系自体の側方だけではなく、光学系の斜め前方や斜め後方も含むものとする。
【０００３】
そのような光学ユニットに用いられる光学系の中には、略側方の物体側からの光を、内部で２回反射した後に、像側へ出射し、ＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）やＣＭＯＳ（ Complementary Metal-Oxide Semiconductor ）等の撮像素子に導く構成のものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００３／０４２７４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている光学系は、略側方の物体側からの光を、２つの部材によって反射した後に、像側へ出射しているため、それらの部材と、それらの部材を保持する鏡筒との累積公差が大きくなった場合には、組立時に、一方の部材に対して他方の部材が偏心した状態となりやすく、結像性能が劣化しやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、結像性能の劣化を抑えることができる光学素子及び光学ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の光学素子は、前方の物体側に形成されていて前方の物体側からの光が入射する第一面と、像側に形成された第二面と、前記第一面と前記第二面との間に形成されていて略側方の物体側からの光が入射する第三面とを有していて、前記第一面は、光軸を中心に形成されている第一透過面と、像側を向いていて前記第一透過面の周囲に環状に形成されている第一反射面を有し、前記第二面は、光軸を中心に形成されている第二透過面と、前方の物体側を向いていて前記第二透過面の周囲に環状に形成されている第二反射面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の光学素子は、前方の物体側からの光は、前記第一透過面に入射した後に、前記第二透過面から像側へ出射され、略側方の物体側からの光は、前記第三面に入射した後に、前記第二反射面と前記第一反射面とで順に反射され、前記第二透過面から像側へ出射されることが好ましい。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、本発明の光学ユニットは、前方の物体と略側方の物体とを観察する光学系と、前記光学系を保持する鏡筒とを備えた光学ユニットにおいて、前記光学系は、上記のいずれかの光学素子を含んでおり、前記鏡筒は、少なくとも第一鏡筒と、第二鏡筒と、を有し、前記第一鏡筒が、前記光学素子の第一面に取り付けられ、前記第二鏡筒が、前記光学素子の第二面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の光学ユニットは、前記光学系が、第一光学系及び第二光学系からなり、前記第一光学系が、前方の物体側から順に、負の屈折力を有する第一レンズ群と、前記光学素子を含む第二レンズ群と、第三レンズ群と、を有し、前記第二光学系が、略側方の物体側から順に、前記第二レンズ群と、前記第三レンズ群と、を有することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光学ユニットは、前記光学素子の前記第一反射面の周囲に、第一取付部が形成されており、前記光学素子の前記第二反射面の周囲に、第二取付部が形成されており、前記第一鏡筒が、前記第一取付部に取り付けられ、前記第二鏡筒が、前記第二取付部に取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光学ユニットは、前記第一取付部及び前記第二取付部の少なくとも一方が、階段状に形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光学ユニットは、前記第一鏡筒が、第一保持部を有し、前記第二鏡筒が、第二保持部を有し、前記第一保持部が、前記光学素子の前記第一面で、前記光学素子を保持するとともに、前記第二保持部が、前記光学素子の前記第二面で、前記光学素子を保持し、前記第一保持部及び前記第二保持部の少なくとも一方が、階段状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光学ユニットは、前記第一取付部及び前記第二取付部が、光軸に対して、回転対称に形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光学ユニットは、前記第一保持部及び前記第二保持部が、光軸に対して、回転対称に形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の光学ユニットは、前記光学素子、前記第一鏡筒及び前記第二鏡筒のいずれもが、光軸に対して、回転対称に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、結像性能の劣化を抑えることができる光学素子及び光学ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る光学ユニットを示す模式図である。
【図２】図１に示された光学ユニットが備える光学系に含まれている光学素子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る光学ユニットの変形例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る光学ユニットの変形例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例に係る光学ユニットの変形例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例に係る光学ユニットの変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
まず、図１を用いて、本実施例の光学ユニットの構成を説明する。本実施例の光学ユニットは、３つのレンズ群からなり前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うことのできる光学系と、その光学系を保持する２つの鏡筒とを備えている。なお、本実施例では図示されていないが、光学系の後方（像側）には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が配置されている。また、光学系とその撮像素子との間には、ＩＲカットコートを施したローパスフィルターや、ＣＣＤカバーガラスなどが配置されている。
【００２１】
本実施例における前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うことのできる光学系は、前方の物体側から順に、前方の物体側からの光が入射する第一レンズ群Ｇ1と、略側方の物体側からの光が入射する第二レンズ群Ｇ2と、第三レンズ群Ｇ3とを有する。
【００２２】
第一レンズ群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1により構成されている。第二レンズ群Ｇ2は、前方の物体側から順に、前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための光学素子である特殊形状のレンズＬ21と、像側に明るさ絞りが一体的に取り付けられている平レンズＬ22とにより構成されている。第三レンズ群Ｇ3は、前方の物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズＬ31と、両凸レンズＬ32と両凹レンズＬ33とからなる接合レンズと、像側の面が非球面である両凸レンズＬ34と、平レンズＬ35とにより構成されている。なお、レンズＬ21以外のレンズの形状は、上記の形状に限定されるものではない。
【００２３】
ここで、図２を用いて前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための光学素子である特殊形状のレンズＬ21について詳細に説明する。レンズＬ21は、前方の物体側に形成されていて前方の物体側からの光が入射する第一面Ｌ21ａと、像側に形成された第二面Ｌ21ｂと、第一面と第二面との間で全周面に形成されていて略側方の物体側からの光が入射する第三面Ｌ21ｃとを有している。また、第一面Ｌ21ａと第三面Ｌ21ｃとの間には第一取付部Ｌ21ｄが形成されており、第二面Ｌ21ｂと第三面Ｌ21ｃとの間には第二取付部Ｌ21ｅが形成されている。
【００２４】
レンズＬ21の第一面Ｌ21ａは、光軸を中心に形成されている第一透過面Ｌ21ａ1と、像側に向いていて第一透過面Ｌ21ａ1の周囲に環状に形成されている第一反射面Ｌ21ａ2とを有する。第二面Ｌ21ｂは、光軸を中心に形成されている第二透過面Ｌ21ｂ1と、前方の物体側を向いていて第二透過面Ｌ21ｂ1の周囲に環状に形成されている第二反射面Ｌ21ｂ2とを有する。なお、本実施例において、第三面Ｌ21ｃは、前方の物体側の径よりも像側の径を大きく形成されているが、前方の物体側の径よりも像側の径を小さく形成してもよい。ここで、前方の物体側の径とは、第三面Ｌ21ｃにおける最も前方の物体側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいう。また、像側の径とは、第三面Ｌ21ｃにおける最も像側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいう。
【００２５】
なお、この第一反射面Ｌ21ａ2や第二反射面Ｌ21ｂ2は、蒸着法により形成されている。具体的には、例えば、第一透過面Ｌ21ａ1に、第一透過面Ｌ21ａ1と同形状のマスクをした上で、第一面Ｌ21ａ全体に対してミラーコーティングを施し、その後該マスクを剥がすようにする。このような方法を用いれば、マスクされた部分はミラーコーティングされないため、第一反射面Ｌ21ａ2を形成した後でも、第一透過面Ｌ21ａ1を透過面として用いることができる。なお、第一反射面Ｌ21ａ2や第二反射面Ｌ21ｂ2の形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。
【００２６】
また、レンズＬ21の第一面Ｌ21ａの第一反射面Ｌ21ａ2の周囲には、第一取付部Ｌ21ｄが形成されている。第一取付部Ｌ21ｄは、図１に示すように第一鏡筒Ｔ1に取り付けられる。なお、この第一取付部Ｌ21ｄは、光軸を中心とした筒状の面Ｌ21ｄ1と、光軸と略垂直な環状の面Ｌ21ｄ2とにより環状であって階段状に形成されている。一方、レンズＬ21の第二面Ｌ21ｂの第二反射面Ｌ21ｂ2の周囲には、第二レンズ群Ｇ2を保持する第二鏡筒Ｔ2が図１に示すように取り付けられる第二取付部Ｌ21ｅが形成されている。このように、本実施例の光学ユニットは、前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための光学系であるレンズＬ21に、鏡筒を取り付けるための取付部が形成されているため、従来の光学ユニットのように光学系のレンズの径よりも大きな保持部材を設ける必要はない。ここで、第一鏡筒Ｔ1、レンズＬ21、第二鏡筒Ｔ2は、いずれもが、光軸に対して、回転対称に配置されている。また、第一取付部Ｌ21ｄも、光軸に対して、回転対称となるように形成されている。
【００２７】
次に、図１及び図２を用いて本実施例の光学ユニットの光学系に入射した光の辿る経路を説明する。本実施例の光学ユニットの光学系に前方の物体側から入射する光ＬＣ1は、まず、レンズＬ1を通過する。そして、レンズＬ1を通過した光ＬＣ1は、レンズＬ21の第一面Ｌ21ａの第一透過面Ｌ21ａ1に入射する。その後、第一透過面Ｌ21ａ1に入射した光ＬＣ1は、レンズＬ12の第二面Ｌ21ｂの第二透過面Ｌ21ｂ1から出射される。第二透過面Ｌ21ｂ1から出射した光ＬＣ1は、レンズＬ22，レンズＬ31，レンズＬ32，レンズＬ33，レンズＬ34，レンズＬ35を順に通過し、撮像素子に入射する。それによって、前方の物体の像が撮像素子に結像する。
【００２８】
他方、本実施例の光学ユニットの光学系に略側方の物体側から入射する光ＬＣ2は、まず、レンズＬ21の第三面Ｌ21ｃに入射する。そして、第三面Ｌ21ｃに入射した光ＬＣ2は、レンズＬ21の第二面Ｌ21ｂの第二反射面Ｌ21ｂ2で物体側に反射される。その後、第二反射面Ｌ21ｂ2で反射された光ＬＣ2は、レンズＬ21の第一面Ｌ21ａの第一反射面Ｌ21ａ2で像側に反射される。さらに、その後、第二反射面Ｌ21ａ2で反射された光ＬＣ2は、レンズＬ12の第二面Ｌ21ｂの第二透過面Ｌ21ｂ1から出射される。第二透過面Ｌ21ｂ1から出射した光ＬＣ2は、レンズＬ22，レンズＬ31，レンズＬ32，レンズＬ33，レンズＬ34，レンズＬ35を順に通過し、撮像素子に入射する。それによって、略側方の物体の像が撮像素子に結像する。
【００２９】
本実施例の光学ユニットを構成する光学系の第二レンズ群Ｇ2には、レンズＬ21が含まれている。そして、このレンズＬ21は、第一反射面Ｌ21ａ2と第二反射面Ｌ21ｂ2を有する光学素子である。そのため、レンズＬ21を十分な精度で作製すれば、２つの反射面の配置関係も十分な精度を持つものとなり、光学ユニットの組立時に、第一反射面Ｌ21ａ2が第二反射面Ｌ21ｂ2に対して偏心することを防止できる。その結果、本実施例のレンズＬ21のような光学素子を用いた光学ユニットは、従来のように、一方の部材（第一反射面Ｌ21ａ2）に対して、他方の部材（第二反射面Ｌ21ｂ2）が偏心した状態になりにくく、結像性能の劣化を防止することができる。
【００３０】
また、第一鏡筒Ｔ1、レンズＬ21、第二鏡筒Ｔ2は、いずれもが、光軸に対して、回転対称となるように配置されている。このため、光学ユニットの組立時に、第一鏡筒Ｔ1に保持される第一レンズ群Ｇ1、レンズＬ21を含む第二レンズ群Ｇ2、第二鏡筒Ｔ2に保持される第二レンズ群Ｇ2の、それぞれの光軸を容易に一致させることができる。このため、複数のレンズが偏心するのを防止することができ、結像性能の劣化を防止できる。
【００３１】
また、第一取付部Ｌ21ｄも、光軸に対して、回転対称となるように形成されている。このため、光学ユニットの組立時に、光軸を中心に、第一鏡筒Ｔ1とレンズＬ21とを回転させながら、偏心調整を行いやすい。このため、本実施例の光学ユニットは、第一鏡筒Ｔ1とレンズＬ21とが偏心した状態になりにくく、偏心による結像性能の劣化を防止することができる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、２つの鏡筒を、それぞれ光学素子に形成した取付部に取り付けているが、取付部を形成せず、２つの反射面の裏側の反射しない面に直接取り付けてもよい。
【００３３】
また、上記実施例においては、第一取付部Ｌ21ｄを階段状に形成しているが、必ずしもそのような形状にする必要は無く、例えば、図３に示す本発明に係る光学ユニットの変形例における第一取付部Ｌ21ｄ’のように、階段状に形成しなくてもよい。
【００３４】
また、上記実施例においては、光学素子の前方の物体側に階段状の第一取付部Ｌ21ｄを形成しているが、このような取付部は、必ずしも光学素子の前方の物体側に形成する必要はなく、図４に示す本発明に係る光学ユニットの変形例のように、光学素子を第二レンズ群Ｇ2に含まれるレンズＬ21とレンズＬ22とにより構成し、その光学素子の像側に階段状の第二取付部Ｌ21-22ｅを形成してもよい。
【００３５】
なお、この変形例においては、第二取付部Ｌ21-22ｅが、光軸に対して、回転対称となるように形成されているため、第二鏡筒Ｔ2と光学素子とを容易に当て付けて組み立てることができる。このため、本変形例の光学ユニットは、両者が偏心した状態になりにくく、偏心による結像性能の劣化を防止することができる。
【００３６】
また、この変形例においては、光学素子を２つのレンズで構成することによって、その光学素子の像側に階段状の第二取付部Ｌ21-22ｅを形成している。しかし、上記実施例の第一取付部Ｌ21ｄの形成方法と同様の手法を用いて、一つのレンズ、たとえば、レンズＬ21のみに階段状の第二取付部を形成してもよい。
【００３７】
また、上記実施例や変形例においては、光学素子の物体側又は像側のいずれか一方にのみ階段状の取付部を形成しているが、図５に示す本発明に係る光学ユニットの変形例における第一取付部Ｌ21ｄ及び第二取付部Ｌ21-22ｅのように、両面に形成してもよい。
【００３８】
なお、この変形例においては、第一取付部Ｌ21ｄ及び第二取付部Ｌ21-22ｅのいずれもが、光軸に対して、回転対称となるように形成されているため、光学素子の第一取付部Ｌ21ｄ及び第二取付部Ｌ21-22ｅに、第一鏡筒Ｔ1及び第二鏡筒Ｔ2を容易に当て付けて組み立てることができる。このため、本変形例の光学ユニットは、光学素子と第一鏡筒Ｔ1及び第二鏡筒Ｔ2とが偏心した状態になりにくく、偏心による結像性能の劣化を防止することができる。
【００３９】
また、上記実施例や変形例においては、光学素子に取付部を形成していたが、これに代えて、第一鏡筒の光学素子の第一面に取り付けられる面及び第二鏡筒の光学素子の第二面に取り付けられる面のいずれか一方又は両方に、保持部を形成してもよい。例えば、図６に示す本発明に係る光学ユニットの変形例のように、第一鏡筒Ｔ1のレンズＬ21側の端部に第一保持部Ｔ1ａを形成し、第二鏡筒Ｔ2の前方の物体側の端部に第二保持部Ｔ2ａを形成してもよい。
【００４０】
なお、この変形例においては、第一保持部Ｔ1ａ及び第二保持部Ｔ2ａを、階段状に形成するとともに、光軸に対して、回転対称となるように形成しているため、光学素子と、第一保持部Ｔ1及び第二保持部Ｔ2とを容易に当て付けて組み立てることができる。このため、本変形例の光学ユニットは、光学素子と第一鏡筒Ｔ1及び第二鏡筒Ｔ2とが偏心した状態になりにくく、偏心による結像性能の劣化を防止することができる。
【００４１】
なお、本発明は、これらの例に限られず、上記実施例及び変形例の種々の組み合わせも、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
Ｇ1                第一レンズ群
Ｇ2                第二レンズ群
Ｇ3                 第三レンズ群
Ｌ1，Ｌ21，Ｌ22，Ｌ23，Ｌ31，Ｌ32，Ｌ33，Ｌ34，Ｌ35        レンズ
ＬＣ1，ＬＣ2        光
Ｌ21ａ              第一面
Ｌ21ａ1             第一透過面
Ｌ21ａ2             第一反射面
Ｌ21ｂ              第二面
Ｌ21ｂ1             第二透過面
Ｌ21ｂ2             第二反射面
Ｌ21ｅ，Ｌ21-22ｅ   第二取付部
Ｌ21ｃ              第三面
Ｔ1                 第一鏡筒
Ｔ1ａ               第一保持部
Ｔ2                 第二鏡筒
Ｔ2ａ               第二保持部
【図１】
2010169792.tif 000003
【図２】
2010169792.tif 000004
【図３】
2010169792.tif 000005
【図４】
2010169792.tif 000006
【図５】
2010169792.tif 000007
【図６】
2010169792.tif 000008