(57)【要約】【課題】高精度な位置決めを容易に行うことができる光学素子、光学系及びそれらの製造方法並びに光学装置を得る。【解決手段】光学素子の有効光学面内の所定の位置に光学的な欠陥を位置決めのためのマーカとして有することを特徴とする光学素子であり、好ましくは、欠陥が、位置決めのためのマーカ１ａであって、光学素子１の有効光学面内の所定の位置に設けられた凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、または素子内に埋め込まれた微粒子であることを特徴としており、マーカ１ａは好ましくは光学素子１の中心または中心の周囲に設けられ、マーカ１ａの面積は、レンズ１の有効光学面の面積の０．４％以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の有効光学面内の所定の位置に光学的な欠陥を位置決めのためのマーカとして有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記欠陥が、位置決めのためのマーカであって、光学素子の有効光学面内の所定の位置に設けられた凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、または素子内に埋め込まれた微粒子であ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】
前記マーカが光学素子の中心または中心の周囲に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記マーカの有効サイズが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
光学素子の全部または一部が有機重合体から形成されており、前記マーカが有機重合体の部分に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
ガラスからなる基材の表面に有機重合体層を設けることにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
光学素子がレンズであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項５または６に記載の光学素子を製造する方法であって、
前記有機重合体の部分を金型を用いて成形し、該金型にマーカ形成部を設けることにより前記有機重合体の部分を成形する際に前記マーカが形成されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記金型に前記有機重合体あるいは前記有機重合体の硬化前の液体を注入するための注入孔が設けられており、該注入孔により前記有機重合体あるいは前記有機重合体の硬化前の液体を注入して成形する際に形成されるバリが前記マーカとなることにより、前記注入孔が前記マーカ形成部として機能することを特徴とする請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の光学素子を製造する方法であって、
前記基材及び前記金型の直径を測定する工程と、
測定したそれぞれの直径の差から、前記基材及び前記金型の側部を基準面に押し当てた際のそれぞれの水平方向の位置ずれを算出し、前記基材及び前記金型のいずれか一方を前記位置ずれ分だけ前記基準面から離すことにより、それぞれの水平方向の位置を合わせる工程と、
前記基材及び前記金型の水平方向の位置を合わせた状態で、前記基材または前記金型を垂直方向に移動させて前記基材に前記金型を押し当て前記有機重合体の部分を成形する工程とを備えることを特徴とする請求項８または９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
基材として球面レンズを用いて請求項６に記載の光学素子を製造する方法であって、
球面を上方に向け水平に保持した前記球面レンズの上に、前記注入孔を有した前記金型を前記注入孔が下方に向かって垂直に延びるように位置させて配置する工程と、
前記金型の前記注入孔を通してオートコリメータの光を前記球面レンズの上に照射し、球面で反射した光が再び前記注入孔に戻るように前記球面レンズ及び前記金型の水平方向の位置を合わせる工程と、
前記球面レンズ及び前記金型の水平方向の位置を合わせた状態で、前記基材または前記金型を垂直方向に移動させて前記基材に前記金型を押し当て前記有機重合体の部分を成形する工程とを備えることを特徴とする請求項９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子を少なくとも１つ含むことを特徴とする光学系。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子と、該光学素子が位置決めされて固定される部材とを有する光学装置であって、前記部材に、前記光学素子との間で位置決めするためのマーカまたはマーカとして用いることができるパターンが設けられていることを特徴とする光学装置。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子と、マーカまたはマーカとして用いることができるパターンを有する他の部品とを組み合わせて光学装置を製造する方法であって、
前記光学素子及び前記他の部品のいずれか一方を、そのマーカまたはパターンが顕微鏡の視野内の所定位置となるように配置する工程と、
前記顕微鏡の水平方向の位置を固定した状態で、前記光学素子及び前記他の部品のうちの他方を、そのマーカまたはパターンが前記顕微鏡の視野内の前記所定位置となるように配置し、これによって前記光学素子と前記他の部品の水平方向の位置決めをする工程とを備えることを特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学系を結像光学系として含むことを特徴とする光学装置。
【請求項１６】
前記光学系を除いた部分で処理される画像信号のダイナミックレンジがＤである場合、前記マーカの面積が、前記有効光学面の面積の１／Ｄ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等を含む写真機、ビデオカメラ、液晶プロジェクタ、液晶リアプロジェクタ等を含む映写機、望遠鏡、顕微鏡などの光学機器、光ピックアップなどの光情報機器、光送受信モジュール、光スイッチなどの光通信機器に使用される、レンズ、ミラー、プリズム、フィルタ、回折光学素子などの光学素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、写真機などの光学機器の光学系は、多数のレンズ、ミラー、プリズム、フィルタ、回折光学素子等の光学素子を組み合わせて構成されている。さらに、この光学系にＬＥＤなどの発光素子、ＬＣＤなどの画像表示素子、フォトダイオードなどの受光素子、ＣＣＤなどの受像素子などの部品を組み合わせて、光学装置が構成されている。光学系及び光学装置を組み立てる際には、精密に光軸を合わせる必要がある。光軸のずれた光学系及び光学装置では、像が歪む、ぼける等の問題を生じ、良好な結像性能が得られなくなる。
【０００３】
従来、光学系は、精密に作製されたレンズ等の光学部品を枠にはめ込んで組み立てている。特許文献１においては、２つのレンズ群からなるレンズ鏡筒を開示しており、それぞれのレンズ群を枠で保持している。このように、従来は枠にレンズをはめ込むことにより、実用上問題のない精度で光軸を合わせている。
【０００４】
一方、近年ではデジタルカメラが普及しており、携帯電話などにもデジタルカメラが内蔵されるようになってきている。これらの装置において、光学系は小型化のため直径３ｍｍ程度の複数のレンズで構成されている。また、受像素子であるＣＣＤも小型化及び高精細化が進んできている。その結果、光軸合わせの精度も厳しくなってきており、具体的に数μｍ程度の精度での光軸合わせが必要となってきている。レンズ径の公差が数十μｍ程度であることを考慮すると、従来のように枠にはめ込むだけでは光軸合わせの精度を確保することができない。
【０００５】
特許文献２においては、ドライエッチングなどでレンズの周辺にマーカを設け、このマーカを基準に光軸合わせを行う方法が提案されている。しかしながら、レンズの小型化のため、マーカを設けるスペースも確保しにくくなってきている。
【特許文献１】特開２００３−１７２８０７号公報
【特許文献２】特開２００２−７２０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高精度な位置決めを容易に行うことができる光学素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学素子は、光学素子の有効光学面内の所定の位置に光学的な欠陥を位置決めのためのマーカとして有することを特徴とする光学素子である。
【０００８】
また、本発明の光学素子は、上記欠陥を位置決めのためのマーカとして用いる光学素子であり、例えば、上記欠陥は、凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、素子内に埋め込まれた微粒子などから構成される。
【０００９】
すなわち、本発明の好ましい実施形態における光学素子は、位置決めのためのマーカを有する光学素子であり、光学素子の有効光学面内の所定の位置に凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、または素子内に埋め込まれた微粒子からなるマーカが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の光学素子においては、光学素子の有効光学面内にマーカが設けられている。従って、従来のように光学素子の有効光学面以外の領域に形成する必要がなく、光学素子が小型化しても、マーカを設ける領域を確保することができる。
【００１１】
本発明における有効光学面は、光学素子の設計上光を通過させることができる領域をいう。従って、本発明におけるマーカは、光学素子内の設計上光が通過する領域内に設けられている。
【００１２】
本発明におけるマーカの有効サイズは、２００μｍ以下であることが好ましい。有効サイズを２００μｍ以下とすることにより、マーカを光学顕微鏡の視野内に収まるように形成することができる。マーカの有効サイズの下限値は、マーカを光学顕微鏡で識別できる程度の大きさであればよく、１０μｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以上である。マーカの有効サイズが１０μｍ未満になると、マーカの識別が光学顕微鏡では困難となる場合がある。また、５０μｍ未満になるとマーカを探し出すことが困難になる場合がある。
【００１３】
マーカの有効サイズとは、マーカを用いて位置決めする際に位置決めに有効な領域のサイズを意味しており、マーカの形状の最大径である。従って、マーカが円形の場合は直径が有効サイズであり、楕円形などの形状である場合には長径であり、正方形などの矩形形状である場合には、対角線の長さである。
【００１４】
また、後述するように、マーカが光学素子の中心の周囲に設けられる場合には、マーカによって囲まれる領域がマーカの有効サイズの領域となる。
【００１５】
本発明におけるマーカは、例えば、凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、または素子内に埋め込まれた微粒子からなる。凸部は、例えば、光学素子を成形する際に金型の所定部分に凹部を形成しておくことにより形成することができる。凹部についても同様に金型に凸部を形成しておくことにより形成できる。また、凹部の場合、光学素子の表面を切削加工したり、ウェットエッチングやドライエッチングしたりすることによっても形成することが可能である。
【００１６】
また、着色部については、インクジェット法などにより染料や顔料を含むインクまたは塗料などを光学素子の表面に付着させることにより形成することができる。
【００１７】
また、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡及び微粒子は、素子を形成する際に屈折率の異なる材料を用いたり、気泡または微粒子を含有させることにより形成することができる。
【００１８】
本発明において、マーカは、光学素子の中心または中心の周囲に設けることが好ましい。光学素子の中心の周囲に設ける場合には、複数のマーカを中心に対し回転対称となる位置に設けることが好ましい。なお、ここで言う中心とは、光軸が通る線上の全ての部分を指し、光学素子内部であっても、表面であっても構わない。また、ここで言う「光軸」は、光学系を構成する一連の光学素子の光学素子の一致した主軸によってできた線を言う。
【００１９】
本発明の光学素子は、光学素子の全部または一部が有機重合体から形成されていてもよい。この場合、マーカは、有機重合体の部分に形成されていることが好ましい。
【００２０】
有機重合体としては、熱可塑性樹脂や紫外線硬化樹脂などのエネルギー硬化樹脂、熱硬化性樹脂、有機無機複合材料などが挙げられる。具体的には、金属アルコキシドを加水分解・重合して生成した有機金属ポリマー材料、アクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、及びこれらの混合物、並びにこれらの樹脂にＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5などの金属酸化物微粒子を分散させたものが挙げられる。
【００２１】
また、本発明の光学素子は、ガラスからなる基材の表面に有機重合体層を設けることにより構成されたものであってもよい。このようなものとして、例えば、ガラス球面レンズの上に、有機重合体層を形成して非球面レンズにした複合型非球面レンズを含む複合型光学素子が挙げられる。さらに、基材としては、ガラスの他にＪＳＲ社のＡＲＴＯＮ樹脂、日本ゼオン社のＺＥＯＮＥＸ樹脂、大阪ガスケミカル社のＯＫＰ４（いずれも商品名）のような光学用樹脂を使用することもできる。
【００２２】
本発明の光学素子の具体例としては、レンズ、ミラー、プリズム、フィルタ、回折光学素子等が挙げられる。
【００２３】
本発明の第１の局面に従う光学素子の製造方法は、光学素子の全部または一部が有機重合体から形成されており、マーカが有機重合体の部分に形成されている光学素子を製造する方法であり、有機重合体の部分を金型を用いて成形し、該金型にマーカ形成部を設けることにより有機重合体の部分を成形する際にマーカを形成することを特徴としている。
【００２４】
金型に設けられるマーカ形成部は、上述のように金型に形成された凸部や凹部などから構成することができる。
【００２５】
また、金型に有機重合体あるいは有機重合体の硬化前の液体を注入するための注入孔が設けられており、該注入孔より有機重合体あるいは有機重合体の硬化前の液体を注入して成形する際に形成されるバリをマーカとしてもよい。従って、このような場合、金型の注入孔がマーカ形成部として機能する。
【００２６】
基材の表面に有機重合体層を設けることにより光学素子を形成する場合、基材と金型の位置合わせは、以下の本発明の第２の局面または第３の局面に従い行うことが可能である。
【００２７】
すなわち、本発明の第２の局面に従う光学素子の製造方法は、基材及び金型の直径を測定する工程と、測定したそれぞれの直径の差から、基材及び金型の側部を基準面に押し当てた際のそれぞれの水平方向の位置ずれを算出し、基材及び金型のいずれか一方を位置ずれ分だけ基準面から離すことにより、それぞれの水平方向の位置を合わせる工程と、基材及び金型の水平方向の位置を合わせた状態で、基材または金型を垂直方向に移動させて基材に金型を押し当て有機重合体の部分を成形する工程とを備えることを特徴としている。
【００２８】
上記の方法に従うことにより、基材と金型の位置合わせを容易に行うことができる。
【００２９】
本発明の第３の局面に従う光学素子の製造方法は、基材として球面レンズを用い、金型として注入孔を有する金型を用いる方法であり、球面を上方に向けて水平に保持した球面レンズの上に、注入孔を有した金型を注入孔が下方に向かって垂直に延びるように位置させて配置する工程と、金型の注入孔を通してオートコリメータの光を球面レンズの上に照射し、球面で反射した光が再び注入孔に戻るように球面レンズ及び金型の水平方向の位置を合わせる工程と、球面レンズ及び金型の水平方向の位置を合わせた状態で、基材または金型を垂直方向に移動させて基材に金型を押し当て有機重合体の部分を成形する工程とを備えることを特徴としている。
【００３０】
上記の方法に従えば、球面レンズと金型の位置合わせを容易にかつ高精度に行うことができる。
【００３１】
本発明の光学系は、上記本発明の光学素子を少なくとも１つ含むことを特徴としている。本発明における光学系は、集光、結像などの光学的な機能を有する少なくとも１つの光学素子からなる構造を備えるものを意味している。従って、光学素子として、レンズ、ミラー、プリズム、フィルタ、回折光学素子などを少なくとも１つ含み、集光、結像などの光学的機能を有するものである。
【００３２】
本発明の光学系は、位置決めのためのマーカを有する光学素子を用いるものであるので、容易に位置決めを行い組み立てることができる。
【００３３】
本発明の光学装置の製造方法は、上記本発明の光学素子と、マーカまたはマーカとして用いることができるパターンを有する他の部品とを組み合わせて光学装置を製造する方法であり、光学素子及び他の部品のいずれか一方を、そのマーカまたはパターンが顕微鏡の視野内の所定位置となるように配置する工程と、顕微鏡の水平方向の位置を固定した状態で、光学素子及び他の部品のうちの他方を、そのマーカまたはパターンが顕微鏡の視野内の上記所定の位置となるように配置し、これによって光学素子と他の部品の水平方向の位置決めをする工程とを備えることを特徴としている。
【００３４】
上記の方法によれば、光学素子と他の部品とを容易にかつ高精度に位置決めして組み立てることができ、高精度に光学系を製造することができる。
【００３５】
本発明の光学装置は、上記本発明の光学系を備えることを特徴としている。本発明の光学装置の具体例としては、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等を含む写真機、ビデオカメラ、液晶プロジェクタ、液晶リアプロジェクタ等を含む映写機、望遠鏡、顕微鏡などの光学機器、光ピックアップなどの光情報機器、光送受信モジュール、光スイッチなどの光通信機器などが挙げられる。
【００３６】
本発明の光学装置においては、マーカとして用いることができる画素パターンや電極パターンなどのパターンを有する部品が含まれていてもよい。この場合、本発明の光学装置は、上記本発明の光学素子と、該光学素子が位置決めされて固定される部材とを有する光学装置であって、該部材に、上記光学素子との間で位置決めするためのマーカまたはマーカとして用いることができるパターンが設けられていることを特徴としている。
【００３７】
本発明の光学装置は、例えば、光学系を結像光学系として含むことを特徴としている。
【００３８】
本発明の光学装置に含まれる光学素子のマーカの面積は、光学系を除いた部分で処理される画像信号のダイナミックレンジがＤである場合、光学素子の有効光学面の面積の１／Ｄ以下であることが好ましい。このようにすることにより、光学系による画像の乱れを装置のノイズレベル以下にすることができるので、画像のＳ／Ｎにほとんど影響することなく光学素子にマーカを形成することができる。
【００３９】
例えば、ＲＧＢ各色が８ビット階調であるデジタルカメラ用レンズにおいては、ダイナミンクレンジは２８＝２５６（≒４８ｄＢ）であるので、マーカの面積は、レンズの有効光学面の面積の１／２５６≒０．４％以下とすればよい。従って、レンズ系が３ｍｍ程度である場合には、マーカの径は２００μｍ以下にすればよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の光学素子は、光学素子の有効光学面内の所定の位置に凸部、凹部、着色部、屈折率の異なる部分、素子内に埋め込まれた気泡、または素子内に埋め込まれた微粒子からなるマーカが設けられている。有効光学面内にマーカが設けられているので、光学素子を小型化してもマーカを設けることができる。
【００４１】
また、マーカが設けられているので、光軸合わせを、このマーカを基準にして行うことができ、高精度な位置決めが可能となる。
【００４２】
また、本発明の第１の局面の光学素子の製造方法によれば、金型にマーカ形成部を設けることにより有機重合体の部分を成形する際にマーカを形成することができ、より簡易にマーカを設けることができる。
【００４３】
また、本発明の第２の局面の光学素子の製造方法によれば、基材と金型の位置を高精度に位置合わせして、基材の上に有機重合体層を形成することができる。
【００４４】
また、本発明の第３の局面の光学素子の製造方法によれば、球面レンズの上に、より高精度に金型を位置合わせすることができ、球面レンズの上に有機重合体層を高精度に形成することができる。
【００４５】
本発明の光学系及び該光学系を用いた光学装置は、位置決めのためのマーカを有する光学素子を用いるものであるので、容易に位置決めを行い組み立てることができる。
【００４６】
本発明の光学系の製造方法によれば、光学素子と他の部品とを容易にかつ高精度に位置決めして組み立てることができるので、高精度に光学系を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例の光学素子であるレンズを示す側面図である。図１に示すようにレンズ１の中心には、凹部からなるマーカ１ａが形成されている。図１に示すように、凹部からなる円形形状のマーカ１ａは、ドリルなどの切削工具１１により形成することができる。レンズ１は、ＢＫ７ガラスからなり、レンズ径は３ｍｍであり、マーカ１ａの径は２００μｍである。また、マーカ１ａの深さは約５０μｍである。
【００４９】
なお、本実施例においては、８ビット階調のデジタルカメラに用いることができるレンズとしており、マーカ１ａの面積は、レンズの有効光学面の０．４％となるように設定されており、マーカの形状は円形であるので、マーカの有効サイズすなわち直径は２００μｍとしている。しかしながら、レンズが本実施例よりも小さい場合や、ビット数のさらに高いデジタル装置において使用する場合や、Ｓ／Ｎの良いアナログ装置などのダイナミックレンジの大きい装置に使用する場合には、マーカの有効サイズをさらに小さくすることが好ましい。
【００５０】
（実施例２）
図２〜図４は、図１に示すレンズを他の部品と組み合わせて光学系を製造する工程を示す図である。レンズ１は、図３に斜視図で示すような半円筒状の枠１２及び１３を用いて固定する。
【００５１】
まず、図２に示すように、半円筒状の枠１２の内側に、接着剤１４を用いて、レンズ１を取り付ける。
【００５２】
次に、図４（ａ）に示すように、半円筒状の枠１２に取り付けたレンズ１を、顕微鏡１４の下方の焦点の位置に配置する。この状態で、顕微鏡１４の視野内の目盛１４ａの位置にレンズ１のマーカ１ａが位置するようにレンズ１を水平方向に移動させる。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示すように、半円筒状の枠１２及びレンズ１を、レンズ設計に基づく所定の量、下方に移動させ、図４（ｃ）に示すように、他の部品であるレンズ１５を真空コレットなどにより把持して顕微鏡１４の下方の焦点の位置に配置し、さらにレンズ１５のマーカ１５ａが目盛１４ａの位置に位置するようにレンズ１５を配置する。
【００５４】
次に、図４（ｄ）に示すように、レンズ１５を接着剤１４により半円筒状の枠１２に取り付ける。
【００５５】
次に、半円筒状の枠１３を半円筒状の枠１２と組み合わせ、接着剤によりレンズ１及びレンズ１５を半円筒状の枠１３に取り付ける。
【００５６】
以上のように、本実施例の光学系は、レンズ１にマーカ１ａを設け、他の部品であるレンズ１５にマーカ１５ａを設けることによりレンズ１及びレンズ１５を高精度に位置決めして組み立てることができる。
【００５７】
本実施例において、レンズ１５は、ＳＦ１０ガラスを用いたメニスカスレンズであり、本実施例の光学系は、色消しレンズとして、一般的なアクロマート系を構成したものである。光学系の構成としては、本実施例のアクロマート系以外のすなわちレンズ枚数が多い複雑なレンズ系であってもよい。また、波長板、フィルタ、回折光学素子などのレンズ以外の光学素子を含むものであってもよい。
【００５８】
（実施例３）
図５は、以上のようにして枠１２及び１３に取り付けたレンズ１及びレンズ１５からなる光学系を、筐体１６内に設けられた撮影素子（ＣＣＤ）１７の上に取り付けて組み立てた光学装置としてのカメラモジュールを示す断面図である。
【００５９】
図５に示す光学装置としてのカメラモジュールにおいては、撮像素子と光学系の位置決めを、実施例２で説明した方法と同様にして行うことができる。この場合、撮像素子にもマーカを設けることが望ましいが、ＣＣＤなどでは画素のパターンがもともと形成されているため、この画素パターンをマーカとして用いることが可能である。本実施例においては、撮像素子に特にマーカを設けることなく、撮像素子の画素パターンを基準にして撮像素子と光学系の位置決めを行っている。
【００６０】
図２４は、図５に示す本実施例のカメラモジュールを使用したデジタルカメラ装置を示すブロック図である。図２４に示すように、図５に示すカメラモジュール６０は、ＤＡ変換器６１に接続されており、ＤＡ変換器６１はデジタルシグナルプロセッサ６２に接続されている。デジタルシグナルプロセッサ６２には、ディスプレイ６３、外部インターフェイス６４、及び内部メモリ６５が接続されている。ＤＡ変換器６１として、８ｂｉｔのものを使用しているため、装置全体のダイナミックレンジが２５６となり、実施例１のマーカサイズ２００μｍのレンズを使用すれば、マーカによって生じる画像の乱れはＤＡ変換器６１の分解能以下となるため、画像のＳ／Ｎにはほとんど影響しない。
【００６１】
本実施例のデジタルカメラ装置を用いて実際に撮影を行った結果、ノイズや歪みのない良好な画像を得ることができた。
【００６２】
なお、本実施例では、２枚のレンズに光学的欠陥であるマーカを形成しているが、それぞれのマーカは光軸上で重なっているため、マーカを形成することによる影響を二重に受けることはない。
【００６３】
本実施例においては、撮像素子としてＣＣＤを用いているが、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサーなども同様に用いることができる。また、本実施例のカメラモジュールは、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、車載用カメラなどに適用することができる。
【００６４】
（実施例４）
図６は、本発明に従う他の実施例の光学素子であるレンズを、金型を用いた樹脂モールド成形により製造する方法を示す断面図である。図６に示すように、レンズ１を、金型４及び金型５でモールド成形することによりレンズ１を製造することができる。金型４の内面の中止に凹部４ａを形成しておくことにより、レンズ１を成形する際に、レンズ１の中心に凸部からなるマーカ１ａを形成することができる。
【００６５】
なお、ここでは、レンズ１の材料として、ＪＳＲ社のＡＲＴＯＮ樹脂（商品名）を用いている。またレンズ径は３ｍｍであり、マーカ１ａの径は２００μｍであり、高さは約５０μｍである。
【００６６】
なお、上記ＡＲＴＯＮ樹脂以外にも、日本ゼオン社のＺＥＯＮＥＸ樹脂、大阪ガスケミカル社のＯＫＰ４（いずれも商品名）などの光学樹脂材料を用いてもよい。
【００６７】
本発明におけるマーカは、図７（ａ）に示すような凸部、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すような凹部であってもよい。また、図７（ｄ）に示すような環状の凸部であってもよいし、環状の凹部であってもよい。また、凹部及び凸部の形状は特に限定されるものではない。また、上述のように着色部からマーカを形成してもよい。
【００６８】
また、マーカの数は、図８に示すように、１つであってもよいし複数であってもよい。図８（ａ）は平面形状が矩形状のマーカ１ａを示している。図８（ｂ）ではこのような矩形状のマーカ１ａが４箇所に形成されている。このように複数箇所に形成する場合、光学素子の中心の周囲に形成することが好ましく、さらに好ましくは中心に対し回転対称となるように複数のマーカを配置することが好ましい。図８（ｃ）に示すように、平面形状が三角形のマーカを形成してもよい。図８（ｃ）に示すように各三角形の頂点が光学素子の中心に向くように配置すれば、中心の位置が把握しやすい。また、図８（ｄ）は、実施例１などにおいて示している円形形状のマーカを示しており、図８（ｅ）は、図７（ｄ）で示した環状の凸部または環状の凹部の平面形状を示している。なお、このマーカの個数や大きさ、配列を変更することにより、位置決めの情報だけでなく、例えば製造番号、製造時期、レンズ仕様などの情報を記録することも可能である。
【００６９】
図２０は、本発明において、マーカにおける位置決めに有効な領域を説明するための平面図である。図２０（ａ）は、図８（ｂ）と同様のマーカを示しており、このように光学素子の中心の周囲に複数のマーカが設けられる場合には、図２０（ａ）にハッチングで示すようにこれらのマーカによって囲まれる領域が、位置決めに有効な領域１ｂとなる。従って、本発明におけるマーカの有効サイズは、この位置決めに有効な領域１ｂの最大径である。
【００７０】
図２０（ｂ）は、図８（ｃ）に示すマーカであり、このような場合にも、これらのマーカによって囲まれる領域が、位置決めに有効な領域１ｂとなり、この領域１ｂの最大径がマーカの有効サイズとなる。
【００７１】
図２０（ｃ）は、図８（ｅ）に示すマーカであり、このようなマーカの場合には、マーカ１ａによって囲まれる領域が、位置決めに有効な領域１ｂとなる。従って、この領域１ｂの最大径すなわち直径がマーカの有効サイズとなる。
【００７２】
図２０（ｄ）は、直交する２本の直線によって形成されたマーカであり、このような場合には、２本の直線が交わる部分が位置決めに有効な領域１ｂとなり、この領域１ｂにおける最大径すなわち円形領域における直径がマーカの有効なサイズとなる。
【００７３】
なお、「マーカの面積」という場合には、マーカ自体の面積を意味している。
【００７４】
（実施例５）
図９は、本発明に従うさらに他の実施例であるレンズを示す断面図である。図９に示すように、本発明の光学素子であるレンズ１は、基材２の上に有機重合体層３を形成することにより構成されたものであってもよい。例えば、基材２としてガラス球面レンズを用い、この上に有機重合体層３を形成することにより、複合型の非球面レンズ１としてもよい。
【００７５】
有機重合体層３は、図９に示すように、金型４を用いて基材２上に塗布した有機重合体を押圧成形することにより形成してもよい。金型４の内面の中心に凹部４ａを形成しておくことにより、有機重合体層３の中心に凸部としてマーカ３ａを形成することができる。
【００７６】
本実施例では、有機重合体層３の材料として、金属アルコキシドを加水分解・重合して生成した有機金属ポリマー材料と、ウレタンアクリレート系樹脂の混合物を用いている。このような有機無機複合体材料を用いることにより、耐熱性や寸法安定性等に優れた複合型光学素子を形成することができる。
【００７７】
（実施例６）
図１０〜図１４は、図９に示す実施例３のような基材２上に金型４を用いて有機重合体層３を形成する製造方法の一例を説明するための図である。
【００７８】
本実施例は、本発明の第２の局面の製造方法に従う実施例であり、基材及び金型の直径を測定し、それぞれの直径の差から、基材及び金型の位置ずれを算出し、この位置ずれ分だけ基材及び金型のいずれか一方を移動させて、基材及び金型の水平方向の位置を合わせた状態で金型を押し当てて有機重合体層を形成する方法である。
【００７９】
図１０は本実施例において用いる製造装置を示す側面図であり、図１１は平面図である。図１０に示すように、ステージ２５の上には基準面２２ａを有する平面ブロック２２が設けられており、ステージ２６の上にはＶ溝ブロック２３が設けられている。このＶ溝ブロック２３は、後述するように、マイクロメータ２７と入れ換えるこができる。ステージ２５とステージ２６の間には、レンズステージ２４が設けられており、レンズステージ２４の上に金型２１が設けられている。金型２１はｚ軸方向すなわち垂直方向に移動可能に設けられている。
【００８０】
また、平面ブロック２１はｘ軸方向に移動可能に設けられており、Ｖ溝ブロック２３も、ｘ軸方向に移動可能なように設けられている。
【００８１】
図１１に示すように、Ｖ溝ブロック２３のＶ溝２３ａの中心と、金型２１の中心は、ｘ軸に平行な同一線上に位置するように設定されている。
【００８２】
また、レンズステージ２４は、ガラス製であり、その下方に、図示されない紫外線光源及びこれを遮るためのシャッターが設けられている。紫外線光源は、有機重合体層を硬化させるための紫外線を照射する光源である。
【００８３】
まず、図１２（ａ）に示すように、金型２１を下方に移動させ、この金型２１に基準面２２ａが当接するように平面ブロック２２を右方向に移動させる。
【００８４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、金型２１を上方に移動させ、ステージ２６の上にマイクロメータ２７を載せる。次に、マイクロメータ２７のヘッドを平面ブロック２２の基準面２２ａに当接するまで延ばし、基準面２２ａまでの距離を測定する。
【００８５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、金型２１を下方に移動させ、一方端を平面ブロック２２の基準面２２ａに接した状態とする。この状態で、マイクロメータ２７のヘッドを金型２１の他方端に当接させ、金型２１の他方端までの距離を測定し、これによって金型２１の径を測定する。
【００８６】
次に図１３（ｄ）に示すように、レンズステージ２４の上にレンズ１をその一方端が平面ブロック２２の基準面２２ａに当接するように載せる。この状態でマイクロメータ２７のヘッドを延ばしレンズ１の他方端に接触させ、これによってレンズ１の径を測定する。
【００８７】
次に図１３（ｅ）に示すように、金型径とレンズ径の差の半分だけ平面ブロック２２を左方向に移動させる。
【００８８】
次に、図１３（ｆ）に示すように、マイクロメータ２７に代えてＶ溝ブロック２３をステージ２６の上に配置させ、Ｖ溝ブロック２３を左方向に移動させてレンズ１を左方向に押し出し、レンズ１の一方端を平面ブロック２２の基準面２２ａに押し当てた状態とし、これによってレンズ１の位置決めを行う。すなわち、図１４に示すように、レンズ１を平面ブロック２２の基準面２２ａにＶ溝ブロック２３で押し当てることにより、レンズ１の位置を位置決めする。次にレンズ１の上に有機重合体層の硬化前の材料を所定量滴下し、滴下後金型２１を下方に移動させ、図１３（ｇ）に示す状態とする。
【００８９】
図１３（ｇ）に示すように、金型２１をレンズ１の上に押し当てた状態で、レンズステージ２４の下方のシャッターを開け、紫外線光源から紫外線を照射し、レンズ１と金型２１の間にモールドされている有機重合体層を紫外線照射により硬化させる。
【００９０】
以上のように、本発明の第２の局面の製造方法に従えば、レンズ及び金型の位置決めを容易にかつ高精度に行い、レンズの上に有機重合体層を形成することができる。高精度に金型が位置決めされているので、レンズの上に設けられるマーカの位置も高い精度で設けることができる。
【００９１】
（実施例７）
図１５は、本発明に従うさらに他の実施例の光学素子であるレンズを示す断面図である。図１５に示すようにレンズ１は、ガラスからなる基材２の上に有機重合体層３を形成することにより構成されている。有機重合体層３には、レンズ１の中心に位置する部分にマーカ３ａが形成されている。
【００９２】
本実施例において、有機重合体層３は、注入孔４ｂが形成された金型４により形成されている。すなわち、金型４の収容部４ｃに有機重合体層の材料を入れ、基材１の上に金型４を載せた状態で、この収容部４ｃ内の材料を注入孔４ｂから押し出すことにより、基材２の上に有機重合体層３を形成している。本実施例の有機重合体層３としては、実施例３と同様のものを用いることができる。従って、下方から紫外線を照射することによりこれを硬化することができる。
【００９３】
本実施例では、マーカ３ａが、金型４の注入孔４ｂによるバリから形成されている。本実施例においては、注入孔４ｂの径は５０〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。従って、マーカ３ａの径も、同様に５０〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００９４】
（実施例８）
図１６は、本発明の第３の局面の製造方法に従い、図１５に示す金型４を基材２の上に位置決めする方法を説明するための断面図である。
【００９５】
図１６（ａ）に示すように、基材２の上に金型４を配置し、オートコリメータの光６を金型４の注入孔４ｂを通して球面レンズである基材２の球面２ａの上に照射する。注入孔４ｂが球面レンズ２の中心から外れている場合には、オートコリメータの光６が照射される球面２ａの部分が傾斜しているので、反射光は注入孔４ｂに戻らない。図１６（ｂ）に示すように、注入孔４ｂが球面レンズ２の中心の真上に位置している場合には、オートコリメータの光６が反射する球面２ａの部分が水平となっているので、反射光は注入孔４ｂに戻り、これを検出器などによって検出することができる。
【００９６】
従って、オートコリメータの光６の反射光を検出することにより、金型４の注入孔４ｂが球面レンズ２の中心の上に位置するか否かを判断することができる。球面レンズ２の中心上に注入孔４ｂが位置した状態で、金型４を球面レンズ２に押し当てて図１５に示すように有機重合体層３を形成することにより、マーカ３ａを球面レンズ２の中心の位置に形成することができる。
【００９７】
（実施例９）
図１７は、本発明のさらに他の実施例の光学素子である回折光学素子を示す平面図である。図１８は、図１７に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００９８】
図１７及び図１８に示すように、凸部７ｂ及び凹部７ｃが繰り返し設けられることにより回折光学素子が形成されている。本実施例においては、中心に凸部としてマーカ７ａが形成されている。
【００９９】
本実施例の回折光学素子は、光ピックアップに用いることができる回折光学素子であり、ビームを３分割する機能、光ディスクからの戻り光をフォトＩＣに振り分けるビームスプリッタの機能、フォーカスエラーを検出するために非点収差を付与する機能の３つの機能を有するように設計された計算機生成ホログラムである。例えば、実施例２において用いたＪＳＲ社製のＡＲＴＯＮ樹脂を用いて形成することができる。
【０１００】
図１９は、図１７及び図１８に示す回折光学素子を用いてホログラムユニットを組み立てる方法を説明するための断面図である。
【０１０１】
図１９（ａ）に示すように、まず、フォトＩＣ３１の上の所定の位置に半導体レーザー３２を取り付ける。これは、通常のダイボンダを用いることにより、正確に位置決めして取り付けることができる。このように半導体レーザーを付けたフォトＩＣを、リードフレーム３３の上に銀ペーストで接着する。この位置決めは、リードフレーム３３に設けたマーカを基準にして行うことができる。
【０１０２】
この状態でリードフレーム３３を、図１９（ａ）に示すように、顕微鏡１４のステージの上に設置する。マーカとしては、半導体レーザー３２の発光点を用い、この発光点を顕微鏡１４の目盛１４ａを用いて正確に中心に合わせる。
【０１０３】
次に、リードフレーム３３の上部に、側面を真空コレットで保持して回折光学素子７を載せ、回折光学素子のマーカ７ａが見えるように顕微鏡１４のステージの高さを調整する。リードフレーム３３及び顕微鏡１４の位置を固定したまま、回折光学素子７の水平方向の位置を調整し、顕微鏡１４の目盛１４ａを用いて、回折光学素子７のマーカ７ａが正確に中心に合うように位置合わせし、この状態で回折光学素子７を接着剤でリードフレーム３３に固定する。
【０１０４】
以上のようにして、本実施例の回折光学素子を、半導体レーザー及びフォトＩＣと組み合わせて、ホログラムユニットを製造することができる。
【０１０５】
（実施例１０）
図２１は、本発明の一実施例の光学装置であるプロジェクタを示す模式的断面図である。図２１に示すプロジェクタ４０においては、図４に製造工程を示した実施例２のアクロマート系の光学系４４が用いられている。本実施例のプロジェクタ４０においては、照明用ランプ４１から照射された光が、照明用レンズ４２を通り、映像が表示された液晶表示素子（ＬＣＤ）４３に入射し、これを通過して光学系４４を通りスクリーン等に出射される。
【０１０６】
本実施例で用いた光学系４４のレンズ径は５０ｍｍである。また、レンズ系４４で用いたレンズ１のマーカ１ａ及びレンズ１５のマーカ１５ａの有効サイズは２００μｍである。このプロジェクタ４０で再生する映像は、例えば、Ｓ／Ｎ比４６ｄＢ程度の（約２００倍）のＳ／ＶＨＳビデオの映像である場合、これらのマーカの径は、画像信号のダイナミックレンジがＤである場合、レンズの有効光学面の面積の１／Ｄ以下であればよいので、約３．６ｍｍ以下であればよい。しかしながら、光学顕微鏡で認識できる程度の大きさであればよいので、有効サイズを２００μｍとしている。
【０１０７】
（実施例１１）
図２２は、本発明の光学装置である光ファイバー通信用光送受信モジュールを示す模式的断面図である。本実施例の光ファイバー通信用光送受信モジュール５０においては、筐体５９に、発光素子５１、発光素子５２、及び波長選択フィルタ５５が設けられており、波長選択フィルタ５５と発光素子５１の間にはレンズ５３が設けられ、波長選択フィルタ５５と受光素子５２の間にはレンズ５４が設けられている。筐体５９には、光ファイバー５６の端部が接続されている。発光素子５１及びレンズ５３は、フレーム５７に取り付けられており、このフレーム５７が筐体５９に取り付けられている。また受光素子５２及びレンズ５４は、フレーム５８に取り付けられており、このフレーム５８が筐体５９に取り付けられている。
【０１０８】
レンズ５３の有効光学面の中心にはマーカ５３ａが形成されており、レンズ５４の有効光学面の中心にはマーカ５４ａが形成されており、波長選択フィルタ５５の有効光学面の中心にはマーカ５５ａが形成されている。
【０１０９】
発光素子５１から発光した光は、レンズ５３を通り波長選択フィルタ５５に照射され、波長選択フィルタ５５は発光素子５１から発光された光の波長を選択的に透過するので、発光素子５１からの光は、波長選択フィルタ５５を透過し、光ファイバー５６の端部に入射する。従って、発光素子５１から発光することにより、光ファイバー５６に光を送信することができる。
【０１１０】
光ファイバー５６の端部から光送受信モジュール５０に出射された光は、波長選択フィルタ５５に出射され、波長選択フィルタ５５は、光ファイバー５６からの光の波長を透過させずに反射させるので、光ファイバー５６からの光を反射する。波長選択フィルタ５５で反射された光は、レンズ５４を通り、受光素子５２に入射する。従って、光ファイバー５６からの光を受光素子５２で受光することができ、光ファイバー５６から供給された光信号を受信することができる。
【０１１１】
本実施例の光送受信モジュール５０で用いているレンズ５３及び５４のレンズ径は、１ｍｍであり、これらのレンズ５３及び５４に形成されたマーカ５３ａ及び５４ａの有効サイズは２００μｍである。また、波長選択フィルタ５５に形成したマーカ５５ａの有効サイズも２００μｍである。本実施例の光送受信も５０においては、これらのマーカ５３ａ、５４ａ、及び５５ａの影響を受けることなく、光ファイバー５６に光信号を送信することができ、光ファイバー５６からの光信号を受信することができる。
【０１１２】
図２３は、図２２に示す実施例の光送受信モジュールを製造する工程を示す模式的断面図である。
【０１１３】
図２３（ａ）に示すように、まず、フレーム５７に取り付けられた発光素子５１を、光学顕微鏡１４を用いて所定の位置に配置する。この際、発光素子５１に形成された電極パターンを目印にして、光学顕微鏡１４の視野内の目盛１４ａに合わせて所定の位置に配置する。
【０１１４】
次に、図２３（ｂ）に示すように、フレーム５７の上方に、レンズ５３を取り付ける。この際、レンズ５３のマーカ５３ａを目印にして、発光素子５１との位置関係を合わせる。発光素子５１は、上述のように、素子に形成された電極パターンの所定箇所を目印にしてレンズ５３との位置関係を合わせる。
【０１１５】
次に、図２３（ｃ）に示すように、上記のようにしてレンズ５３と発光素子５１を取り付けたフレーム５７を、筐体５９の所定箇所にはめ込む。筐体５９内には、４５°傾けて、波長選択フィルタ（帯域透過フィルタ）５５が設置されている。筐体５９内にフレーム５７をはめ込む際、波長選択フィルタ５５に形成されたマーカ５５ａと、レンズ５３に形成されたマーカ５３ａと、発光素子５１の電極パターンの所定箇所とを用い、これらが一直線上に来るように位置調整しながらフレーム５７を筐体５９にはめ込み、接着剤で固定する。なお、接着剤に代えて、レーザースポット溶接などの方法を用いて固定してもよい。
【０１１６】
次に、図２３（ｄ）に示すように、筐体５９の孔５９ａから波長選択フィルタ５５が観察できるように筐体５９をセッティングし、この状態で、光ファイバー５６の先端部が、波長選択フィルタ５５で反射して見えるように光ファイバー５６を位置合わせしながら、光ファイバー５６の端部を筐体５９に接着剤等で固定する。この際、光ファイバー５６中に光を伝送させ、この光を波長選択フィルタ５５で反射させて、これを光学顕微鏡１４で観察し、波長選択フィルタ５５に形成されたマーカ５５ａと光ファイバー５６からの光が重なるように位置決めする。
【０１１７】
次に、図２３（ｅ）に示すように、受光素子５２及びレンズ５４を筐体５９に取り付ける。受光素子５２及びレンズ５４は、図２３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明した発光素子５１及びレンズ５３と同様に、フレーム５８に、受光素子５２とレンズ５４を位置合わせして取り付け、受光素子５２及びレンズ５４を取り付けたフレーム５８を筐体５９の孔５９ａに挿入して取り付ける。この際、図２３（ｅ）に示すように、筐体５９の孔５９ｂを通して、波長選択フィルタ５５のマーカ５５ａと、レンズ５４のマーカ５４ａと、受光素子５２のマーカとして用いる電極パターンの所定箇所とが一直線上になるようにフレーム５８を筐体５９に接着剤等で取り付ける。
【０１１８】
以上のようにして、発光素子５１、受光素子５２、レンズ５３、レンズ５４、波長選択フィルタ５５、及び光ファイバー５６の端部のそれぞれの位置を所定の位置に合わせた状態で、光送受信モジュール５０を組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明に従う一実施例の光学素子を示す断面図。
【図２】図１に示す実施例の光学素子を枠に取り付けた状態を示す断面図。
【図３】レンズを固定するための半円筒状の枠を示す斜視図。
【図４】図１に示す実施例の光学素子を位置決めして取り付ける方法を説明する断面図。
【図５】図１に示す実施例の光学素子を撮像素子（ＣＣＤ）と組み合わせて製造したカメラモジュールを示す断面図。
【図６】本発明に従う他の実施例の光学素子を示す断面図。
【図７】本発明におけるマーカの形状の例を示す断面図。
【図８】本発明におけるマーカの形状の例を示す平面図。
【図９】本発明に従うさらに他の実施例の光学素子を示す断面図。
【図１０】本発明の第２の局面の光学素子の製造方法の実施例において用いた製造装置を示す側面図。
【図１１】本発明の第２の局面の光学素子の製造方法の実施例において用いた製造装置を示す平面図。
【図１２】本発明の第２の局面の光学素子の製造方法の実施例において用いた製造装置を示す側面図。
【図１３】本発明の第２の局面の光学素子の製造方法の実施例において用いた製造装置を示す側面図。
【図１４】Ｖ溝ブロックでレンズの位置を位置決めする状態を示す平面図。
【図１５】本発明に従うさらに他の実施例の光学素子を示す断面図。
【図１６】本発明の第３の局面に従う製造方法の実施例を説明するための断面図。
【図１７】本発明に従うさらに他の実施例の光学素子を示す平面図。
【図１８】図１７に示すＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図１９】図１７に示す回折光学素子を用いてホログラムユニットを組み立てる方法を説明するための断面図。
【図２０】本発明におけるマーカの有効サイズを説明するための平面図。
【図２１】本発明に従う一実施例のプロジェクタを示す模式的断面図。
【図２２】本発明に従う一実施例の光ファイバー通信用光送受信モジュールを示す模式的断面図。
【図２３】図２２に示す光送受信モジュールを製造する工程を示す模式的断面図。
【図２４】図５に示すカメラモジュールを用いた本発明に従う一実施例のデジタルカメラ装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１２０】
１…レンズ
１ａ…マーカ
２…基材
２ａ…基材の球面
３…有機重合体層
３ａ…マーカ
４…金型
４ａ…マーカ形成部
４ｂ…注入孔
４ｃ…収容部
５…金型
６…オートコリメータの光
７…回折光学素子
７ａ…マーカ
７ｂ…回折光学素子の凸部
７ｃ…回折光学素子の凹部
【図１】
2006268015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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