(57)【要約】【課題】光学システムを薄型化、小型化する際に必要となる光学素子の形状を提案することにある。【解決手段】入射面および出射面に光学機能面を有する光学素子であって、光軸方向から見たとき前記光学機能面内に矩形状の光学有効領域を有し、前記光学有効領域の頂点が前記光学素子の外周近傍に位置しており、前記入射面側の前記光学有効領域の対角線と、前記出射面側の前記光学有効領域の対角線との長さの比が、略１であり、前記矩形の光学有効領域の対角線方向を除く領域に余肉部を有する、光学素子。【選択図】図１
2010262011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面および出射面に光学機能面を有する光学素子であって、
光軸方向から見たとき前記光学機能面内に矩形状の光学有効領域を有し、
前記光学有効領域の頂点が前記光学素子の外周近傍に位置しており、
前記入射面側の前記光学有効領域の対角線と、前記出射面側の前記光学有効領域の対角線との長さの比が、略１であり、
前記矩形の光学有効領域の対角線方向を除く領域に余肉部を有する、
光学素子。
【請求項２】
前記余肉部は、前記光学素子の径方向に突出した形状を有する、請求項１に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置等の光学システムに使用される光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学システム、主に撮像装置に使用される光学素子では、予め研磨（研削）加工やプレス加工などによって光学面が仕上げられたのち、外周部を芯取り加工した形状を有しているものが多い。また、プレス加工時に外周部を規制することで芯取り加工を必要としない形状の光学素子も使用されている。
【０００３】
プレス加工により形成された光学素子は、光学面を安価に非球面形状にすることが可能であり、光学システムを薄型化する上で広く使用されている。しかしながら、プレス加工は、素材を加熱加圧して変形させ所望の光学素子形状を得る手法であるため、素材の重量ばらつきが形成される光学素子の厚みや形状ばらつきに影響するなど課題も多い。これに対し、製造方法や光学素子の形状を工夫した多くの方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光学機能面の外側につば部のある光学素子において、光軸から等しい距離に３ヶ所の位置決め部を持つ外周部が自由曲面形状である光学素子の形状が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光学素子の光学機能面を成形し、同時に外径を規制する光学素子の成形方法において、光学素子材料の外周面の少なくとも一部に径方向に突出部が形成され、これにより外径が規制されたコバ部が成形されていることを特徴とする光学素子の成形方法が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、成形型の加工範囲が非球面レンズの光学有効径と転写余剰範囲からなり、転写余剰範囲が任意の面形状で構成された非球面レンズ成形型を用いて成形する非球面成形レンズの製造法が提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に、その余剰分を流入する構造にすると共に、その空間の上下端部の位置が成形面の縁に沿って、上下方向に変化していることを特徴とする成形装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−１８３６１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３１３６２７号公報
【特許文献３】特開平５−２０８８３３号公報
【特許文献４】特開２０００−１４３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年の薄型の撮像装置においては、光学素子自体の形状が光学システムの薄型化に大きく影響を及ぼすようになってきている。このため光学素子自体の形状、特に凸レンズや凸メニスカスレンズにおいては、光学素子の中心部や外周部などの光学システムの薄型化に影響を及ぼす厚みをできるかぎり薄くする必要がある。
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜４は、光学素子の薄型化に関しては検討されていない。
【００１１】
本発明は、かかる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、光学システムを薄型化、小型化する際に必要となる光学素子の形状を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する光学素子は、入射面および出射面に光学機能面を有する光学素子であって、光軸方向から見たとき前記光学機能面内に矩形状の光学有効領域を有し、前記光学有効領域の頂点が前記光学素子の外周近傍に位置しており、前記入射面側の前記光学有効領域の対角線と、前記出射面側の前記光学有効領域の対角線との長さの比が、略１であり、前記矩形の光学有効領域の対角線方向を除く領域に余肉部を有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記光学素子によれば、光学システムの薄型化、小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）実施の形態１に係る光学素子の上面図、（ｂ）実施の形態１に係る光学素子を対角線xx’で切断したときの断面図、（ｃ）実施の形態１に係る光学素子を対角線以外の場所yy’で切断したときの断面図
【図２】（ａ）実施の形態２に係る光学素子の上面図、（ｂ）実施の形態２に係る光学素子を対角線xx’で切断したときの断面図、（ｃ）実施の形態２に係る光学素子を対角線以外の場所yy’で切断したときの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態において同様の動作を行う構成要素に同じ符号を付し、再度の説明を省略する場合がある。
【００１６】
また、本明細書における「光学機能面」とは、光学素子に要求される光学特性を生み出すために必要な面のことであり、光線の経路になる面を意味する。
【００１７】
また、本明細書における「光学有効領域」とは、光学機能面内に存在する領域であり、例えば光学素子が撮像装置等に搭載された場合に、光学機能面の中で実際に使用される領域を意味する。
【００１８】
また、本明細書における「光学有効長」とは、両端点が少なくとも光学機能面上にある線分の長さを意味する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本実施形態に係る光学素子１を入射面側から見たときの概略上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の光学素子１をx−x’で切断したときの断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の光学素子をy−y’で切断したときの断面図である。
【００２０】
図１に示すように、光学素子１は、両凸形状の光学素子である。
【００２１】
光学素子１は、光が入射する入射面２と、入射した光が出射する出射面３とを有する。この入射面２および出射面３は、ほぼ全面が光学機能を有する光学機能面である。
【００２２】
通常、撮像装置における撮像素子は、矩形状の撮像領域を有している。したがって、撮像装置における光学素子の光学機能面も矩形状になることが多い。
【００２３】
そこで、図１（ａ）に示すように、光学素子１の入射面２は、光軸方向から見たとき矩形の形状を有する光学有効領域５と、光学有効領域５の外周に設けられた外周部４を有する。
【００２４】
なお、図は省略しているが、出射面３も矩形の光学有効領域を有している。
【００２５】
なお、本実施形態に係る光学素子１は、少なくとも矩形の光学有効領域５が光学機能を有する面であればよいので、外周部４の表面は光学機能面でなくてもよい。
【００２６】
光学素子１は、矩形の光学有効領域５の対角線方向を除く領域に、余肉部６を有する。本実施形態では、余肉部６は、矩形の光学有効領域５の長辺に対応した位置に設けられており、光学素子１の径方向に突出した形状を有する。
【００２７】
「余肉部」とは、プレス成形時の光学素子素材の重量ばらつきを吸収した部位である。余肉部６は、例えば光学素子の外周部に対応する位置に切り欠き等の構造を有する金型を用いることで形成される。
【００２８】
光学有効領域５の各頂点は、光学素子１の外周近傍に設けられている。したがって、図１（ｂ）に示すように、光学有効領域５の対角線の長さＡ（以下、光学有効長Ａと称する場合もある。）と、光学素子１の外径Ｃとが略同一（Ｃ≒Ａ）の関係を有する。
【００２９】
また、出射面３も同様に、出射面３の光学有効領域の対角線の長さＡ’（以下、光学有効長Ａ’と称する場合もある。）と、光学素子１の外径Ｃとが略同一（Ａ’≒Ｃ）の関係を有する。
【００３０】
さらに、入射面２の光学有効長Ａと、出射面３の光学有効長Ａ’との比は、略１（Ａ／Ａ’≒１）となる。言い換えると、入射面および出射面の光学有効領域の対角線を含む線（図１（ａ）のx−x’）で切断したときの断面に垂直な方向から見たとき（図１（ｂ））、入射面２に入射する入射光の径と、出射面３から出射する出射光の径とが略同一の径となる。
【００３１】
このような構成は、外周近傍に光学有効領域の各頂点を有する光学素子１の外周部分における光軸方向の厚さを薄くすることで実現できる。
【００３２】
具体的に説明すると、光学素子１の外周部分が薄くなることで、入射面２の光学有効領域の頂点と出射面３の光学有効領域の頂点とが近くなる。入射面２の光学有効領域の頂点と出射面３の光学有効領域の頂点とが近くなると、入射面２の光学有効領域の頂点から出射面３の光学有効領域の頂点までの光路が短くなる。光路が短いので、入射面２の光学有効領域の頂点に入射した光は、すぐに出射面３の光学有効領域の頂点に到達する。したがって、光軸方向から見たとき、入射面２の光学有効領域の頂点と、出射面３の光学有効領域の頂点とがほぼ同じ位置になる。したがって、入射面２の光学有効長Ａと、出射面３の光学有効長Ａ’との比は、略１（Ａ／Ａ’≒１）となる。
【００３３】
一方、光学有効領域５の対角線以外の線（図１（ａ）のy−y’）で切断したときの断面に垂直な方向から見たとき（図１（ｃ））、入射面２の光学有効長Ｂに対して、出射面３の光学有効長Ｂ’は短い。つまり、対角線以外の光学有効長どうしの比は略１とはならない。このことについて説明する。
【００３４】
上述したように、光学有効領域５の各頂点部分は光学素子１の外周近傍に位置するため、光軸方向の厚さが薄くなっている。しかし、光学有効領域５の各辺における光軸方向の厚さは、光学有効領域５の各頂点における光軸方向の厚さよりも厚い。光軸方向の厚さが厚いので、光路が長くなる。入射面２の光学有効領域５の各辺に入射した光は入射面２で屈折され出射面３に到達するので、光路が長い分、屈折された光は光軸側に寄ることになる。したがって、出射面３の光学有効長Ｂ’は、入射面２の光学有効長Ｂよりも短くなる。よって、対角線以外の光学有効長どうしの比は略１とはならない（Ｂ／Ｂ’≠１）。
【００３５】
従来の光学素子は、矩形の光学有効領域の頂点が光学素子の外周近傍に位置していなかったので、矩形の光学有効領域以外の領域が無駄になっていた。しかし、本実施形態に係る光学素子１は、矩形の光学有効領域の頂点が光学素子の外周近傍に位置しており、入射面側の光学有効領域の対角線と、出射面側の光学有効領域の対角線との長さの比が、略１となるので、入射面および出射面における光学有効領域が占める割合を多くすることができる。したがって、従来の光学素子よりも光学有効領域以外の領域を少なくすることができるので、光学素子自体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る光学素子１は、入射面２の光学有効領域の頂点から出射面３の光学有効領域の頂点までの光路が短いので、従来の光学素子よりも外周部分を薄くすることができる。外周部分が薄くなるのに伴い、光学素子１の中心部も薄くすることができる。したがって、光学素子１全体を薄くすることができる。
【００３７】
このような光学素子１を撮像装置等の光学システムに採用することで、光学システムを従来よりも薄型化、小型化することができる。
【００３８】
また、光学素子素材の重量にばらつきがあっても、余分な素材は余肉部６として形成されるので、光学素子素材の厳密な重量調整が不要となる。そのため、光学素子を効率良く製造することができる。
【００３９】
また、光学素子が薄くなる程、強度が弱くなり割れやすくなる可能性もあるが、光学素子１は余肉部６を有しているので、光学素子１の厚さを薄くしても割れにくくなる。
【００４０】
また、このような光学素子１を保持させる場合は、外周部４を光学素子１の保持部として用いることができる。
【００４１】
また、光学素子１を撮像装置等に搭載する場合、余肉部６を光学素子１の位置合わせ用のマークや、光学素子１の方向確認用のマークに利用できるので、撮像装置の組立も容易になる。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は、本実施形態に係る光学素子１０の上面および断面図である。
【００４３】
本実施形態に係る光学素子１０は、外周部４が径方向に凹となるように外周規制された余肉部６を有する点が実施の形態１に係る光学素子１と異なっている。
【００４４】
余肉部６は、光学有効領域５の長辺に対応する位置に設けられており、実施の形態１に係る光学素子１の余肉部６より肉厚に形成されている。そのため、実施の形態１に係る光学素子と同様に、光学素子素材の重量にばらつきがあっても、余分な素材は余肉部６として吸収されるので、光学素子素材の厳密な重量調整が不要となる。そのため光学素子を効率良く製造することができる。  
【００４５】
また、光学素子が薄くなる程、強度が弱くなり割れやすくなる可能性もあるが、光学素子１０は余肉部６を有しているので、光学素子１０の厚さを薄くしても割れにくくなる。
【００４６】
また、このような光学素子１０を保持させる場合は、外周部４を光学素子１０の保持部として用いることができる。
【００４７】
また、光学素子１０を撮像装置等に搭載する場合、余肉部６を光学素子１０の位置合わせ用のマークや、光学素子１０の方向確認用のマークに利用できるので、撮像装置の組立も容易になる。
【００４８】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、余肉部は光学有効領域５の長辺側としたがこれに限らず、短辺側にあってもよく、また長辺側および短辺側の両方にあってもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、余肉部は、平坦な面を有しているがこのような平坦な面部が無い形状であってもよい。
【００５０】
上記実施形態では、光学素子を両凸レンズとしてあるが、これに限らず、例えば、凸メニスカスレンズであってもよい。
【００５１】
また上記実施形態は、製作工法に限りはなく、研磨加工、プレス成形、射出成形等、いずれの工法において形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態は、材料に限りはなく、ガラス、プラスチック、セラミックス等、いずれの材料でもよい。
【００５３】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００５４】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る光学素子は、カメラやムービー等の撮像装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１、１０  光学素子
２  入射面
３  出射面
４  外周部
５  光学有効領域
６  余肉部
Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’  光学有効長
Ｃ  外径
【図１】
2010262011.tif 000003
【図２】
2010262011.tif 000004