(57)【要約】【課題】複数の光学面を有する光学素子と撮像素子または表示素子との高精度な位置決め精度を確保し、光学素子に施された反射膜の保護、防塵性、遮光性等を向上させることができ、また光学要素の駆動手段等を設けるに際してスペース効率を図ることが可能となる光学素子ユニットを提供する。【解決手段】少なくとも平面又は曲面からなる複数の反射面と透過面とを有する光学素子１０１と、撮像素子又は表示素子１０５と、該撮像素子又は表示素子を支持部により支持して前記光学素子をその外形外接寸法内部に収納する収納部材１０４，１０６と、を有する光学素子ユニット１００であって、該光学素子と該収納部材はそれぞれ位置決め部材１０４ｂ，１０４ｃを有し、これらの位置決め部材によって、該光学素子を前記収納部材に支持された該撮像素子又は表示素子に対して位置決め可能に構成する。【選択図】            図１
2006078518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも平面又は曲面からなる複数の反射面と透過面とを有する光学素子と、撮像素子又は表示素子と、該撮像素子又は表示素子を支持部により支持して前記光学素子をその外形外接寸法内部に収納する収納部材と、を有する光学素子ユニットであって、
前記光学素子と前記収納部材はそれぞれ位置決め部材を有し、これらの位置決め部材によって、前記光学素子を前記収納部材に支持された前記撮像素子又は表示素子に対して位置決めを可能としたことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項２】
前記収納部材に収納された光学素子の外形外接寸法内部の収納領域において、前記光学素子の外形が凹部となっている部分に、絞り又はシャッター等の駆動手段を配設可能としたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子ユニット。
【請求項３】
前記光学素子は、入射側又は出射側の少なくとも一方に軸対称な光学系を保持する光学系保持部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学素子ユニット。
【請求項４】
前記収納部材は、前記光学素子の反射面を覆い、前記光学素子の反射面に施された反射膜を保護し得る大きさを有す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ユニット。
【請求項５】
前記光学素子が有する前記位置決め部は、前記光学素子の対向する２側面の少なくとも一方に設けられ、前記撮像素子に入射し、または前記表示素子から出射する物体像の光軸と直交していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子ユニット。
【請求項６】
前記光学素子は、平面からなる反射面を１面、自由曲面からなる反射面を４面、自由曲面からなる透過面を２面有する光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及びこれを用いた光学素子ユニットに関し、特に光学素子として、平面及び／または曲面からなる反射面若しくは透過面を有する所謂自由曲面プリズムを用いた光学素子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平面及び／または曲面からなる反射面若しくは透過面を有する光学素子（以下、自由曲面プリズムという。）は、物体からの入射光束を反射若しくは透過させ、所定方向に導光する為の光学部品として、光学機器、具体的には望遠鏡等の観察機器やカメラ等の撮像機器に用いられてきた。
ところで、自由曲面プリズムを用いた光学機器の場合、その光学性能を劣化させないために、自由曲面プリズムと他の素子、例えばＣＣＤ等の撮像素子や液晶パネル等の表示素子とを高精度に取り付ける必要があった。
自由曲面プリズムと他の素子との取り付け方法としては、例えば特許文献１に示されるような構成が知られている。この従来例では図９に示すように、少なくとも３つの光学面を備えた光学プリズム９１の側面９１ｅ、９１ｆに、ＣＣＤ等の撮像素子を備えた鏡枠９４を取り付けるための凸部９１ｂ、９１ｃが形成され、これが位置決め部材とされている。また、そこでは撮像素子を直接取り付けるための取り付け部を光学プリズムに一体的に成形した実施例も開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３３７８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来例では、該光学プリズムと撮像素子との位置決め等については開示されているが、光学プリズムに施された反射膜の保護、あるいは防塵性、遮光性といったハンドリング性に関しては開示されておらず、また、該光学プリズムを撮影系に用いた場合、より高品位な画像を撮影するために必要なシャッターや絞り等に関する配慮等がなされているものではない。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて、複数の光学面を有する光学素子と撮像素子または表示素子との高精度な位置決め精度を確保し、光学素子に施された反射膜の保護、防塵性、遮光性等を向上させることができ、また光学要素の駆動手段等を設けるに際してスペース効率を図ることが可能となる光学素子ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のように構成した光学素子ユニットを提供するものである。
すなわち、本発明の光学素子ユニットは、少なくとも平面又は曲面からなる複数の反射面と透過面とを有する光学素子と、撮像素子又は表示素子と、該撮像素子又は表示素子を支持部により支持して前記光学素子をその外形外接寸法内部に収納する収納部材と、を有する光学素子ユニットであって、前記光学素子と前記収納部材はそれぞれ位置決め部材を有し、これらの位置決め部材によって、前記光学素子を前記収納部材に支持された前記撮像素子又は表示素子に対して位置決めを可能としたことを特徴としている。
また、本発明においては、前記収納部材に収納された光学素子の外形外接寸法内部の収納領域において、前記光学素子の外形が凹部となっている部分に、絞り又はシャッター等の駆動手段を配設可能とした構成を採ることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の光学面を有する光学素子と撮像素子または表示素子との高精度な位置決め精度を確保し、光学素子に施された反射膜の保護、防塵性、遮光性等を向上させることができ、また光学要素の駆動手段等を設けるに際してスペース効率を図ることが可能となる光学素子ユニットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【０００８】
［実施例１］
本発明における実施例１は上記した本発明を適用して光学素子ユニットを構成したものである。
図１（ａ）、（ｂ）は実施例１における光学素子ユニット全体の斜視図であり、図２は実施例１における光学素子ユニット全体の正面図である。
また、図３（ａ）、（ｂ）は実施例１における光学素子全体の斜視図であり、図４（ａ）は実施例１における光学素子全体の正面図、図４（ｂ）は実施例１における光学素子に設けた軸対称な光学系を保持する保持部を示す断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）は実施例１における光学素子と撮像素子との位置関係を示す図であり、図６は実施例１における収納部材に設けた撮像素子を支持する支持部を示す断面図である。
【０００９】
図１において、１０１はアクリル、ポリカーボネイト等の光学成型樹脂材料からなる光学素子であり、平面及び／または曲面からなる反射面若しくは透過面を有し、反射面には所定の反射膜、透過面には所定の反射防止膜が施されている。
図３（ａ）において、物体からの入射光束１０１ｉｎは、光学素子１０１の入射側に設けられた軸対称な光学系１０２を透過した後、光学素子１０１の入射面１０１ｘ（不図示）へと入射する。
入射後、物体からの入射光束１０１ｉｎは、光学素子１０１内で数回の反射を繰り返した後、最終的に光学素子１０１の最終面である出射面１０１ｚから透過して、後述する撮像素子１０５へ入射する光束１０１ｏｕｔとなる。このような光学素子として、例えば平面からなる反射面を１面、自由曲面からなる反射面を４面、自由曲面からなる透過面を２面有する光学素子を用いることができる。
光学素子１０１の入射側には、図４（ｂ）に示したように、軸対称な光学系１０２を保持するための保持部１０１ａを設け、また、軸対称な光学系１０２と光学素子１０１の第１面との間には固定絞り１０３を配置し、有害光の除去を行っている。
軸対称な光学系１０２の固定は、図４（ａ）に示したように、上下に設けた二箇所の凹部１０１ｄに接着剤を充填し行う。
【００１０】
一方、光学素子１０１には、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、互いに平行な２側面１０１ｅ、１０１ｆを有しており、その一方１０１ｆに後述する収納部材１０４との位置決め用突起部１０１ｂ、１０１ｃを設けている。
この位置決め用突起部１０１ｂ、１０１ｃは、光学素子１０１が射出成型によって作られた成型品であることから、型合わせの際に生じるパーテュングラインを逃がすために、パーテュングラインと直交する方向に二方取りされた形状になっている。
【００１１】
また、図３（ｂ）で示すように、位置決め用突起部１０１ｂ、１０１ｃは、撮像素子１０５へ入射する光束１０１ｏｕｔに対し、直交する方向に軸を有する形状になっている。
尚、本実施例で示した光学素子１０１は、入射光束１０１ｉｎと出射光束１０１ｏｕｔとが互いに直交するように構成されているが、これらが互いに平行となる光学素子も考えられる。
１０４は、光学素子１０１全体を収納する収納部材であり、底面部と１方向が開口した３方向の壁面部を有している。
収納部材１０４の底面部には、光学素子１０１に設けた位置決め用突起部１０１ｂ、１０１ｃに対応する位置決め用孔部１０４ｂ、１０４ｃと後述する電磁モータ１０７を固定するための固定部１０４ｄ、１０４ｅが形成されている。
【００１２】
一方、収納部材１０４の１方向の壁面部には、図６で示すように、後述する撮像素子１０５を支持する支持部１０４ａが形成されており、撮像素子１０５及びローパスフィルタ１０５ａ、赤外カットフィルタ１０５ｂを支持することができる。
本実施例の場合、支持部１０４ａの形状が、撮像素子１０５及びローパスフィルタ１０５ａ、赤外カットフィルタ１０５ｂそれぞれの外形を支持する形状になっているが、光学素子１０１と撮像素子１０５との相対的な位置関係を、例えば６軸方向に調整する必要がある場合には、面支持可能な支持部とすることも考えられる。この場合、撮像素子１０５の固定は、例えば紫外線硬化タイプの接着剤で行えば良い。
【００１３】
以上の説明からわかるように、光学素子１０１と収納部材１０４に設けた位置決めを用いることにより、収納部材１０４に支持された撮像素子１０５と光学素子１０１とを高精度に位置決めし、かつ、支持することができる。
【００１４】
１０５は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳからなる撮像素子であり、ローパスフィルタ１０５ａ、赤外カットフィルタ１０５ｂを含んでいる。赤外カットフィルタ１０５ｂは、透過タイプ、反射タイプの何れでもよい。
１０６は、収納部材１０４と適合するように構成された蓋部材であり、光学素子１０１の入射方向から光学素子１０１全体を覆うようになっている。また、光学素子１０１の入射部に対応した位置には略丸形状の開口部１０６ａが形成されている。
従って、光学素子１０１は、収納部材１０４と蓋部材１０６によって、その全体が覆われ、光学素子１０１に施された反射膜の保護、光学素子１０１と撮像素子１０５の防塵性を向上させている。
【００１５】
１０７は、電磁モータであり、光学素子１０１の入射側に配置したＮＤフィルタ１０７ａを駆動する。ＮＤフィルタ１０７ａは、物体からの入射光束１０１ｉｎの光量を調整するもので、撮像素子１０５の情報に基づいて駆動される。
電磁モータ１０７は、光学素子１０１の外形が凹形状となっている部分に配置され、収納部材１０４に設けられた固定部１０４ｄ、１０４ｅによって、収納部材１０４に固定されている。
【００１６】
以上、説明したように、実施例１では、光学素子１０１の有する２側面の少なくとも一方に収納部材１０４との位置決め用突起部１０１ｂ、１０１ｃを設け、収納部材１０４にはこれに対応した位置決め用孔部１０４ｂ、１０４ｃを設ける。さらに、撮像素子１０５を支持する支持部１０４ａ、ＮＤフィルタ１０７ａを駆動する電磁モータ１０７を固定する固定部１０４ｄ、１０４ｅを設ける。一方、電磁モータ１０７は、光学素子１０１の外形が凹部となっている部分に配置され、矩形状の光学素子ユニット１００から突出しないようになっている。
従って、複数の光学面を有する光学素子と撮像素子との高精度な位置決めを確保しつつ、かつ、光学素子に施された反射膜の保護、防塵性、遮光性といったハンドリング性をも向上させた光学素子ユニットを提供することができる。
【００１７】
［実施例２］
本発明の実施例２では、実施例１の構成に、さらにシャッター部を追加して光学素子ユニットを構成している。
尚、実施例１と同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。図７（ａ）、（ｂ）は実施例２における光学素子ユニット全体の斜視図であり、図８は実施例２における光学素子ユニット全体の正面図である。
【００１８】
図７（ａ）において、２０４は光学素子２０１全体を収納する収納部材であり、底面部と１方向が開口した３方向の壁面部を有している。
収納部材２０４の底面部には、光学素子２０１に設けた第１の位置決め用突起部（図１の１０１ｂに相当する）、第２の位置決め用突起部（図１の１０１ｃに相当する）に対応する位置決め用孔部２０４ｂ、２０４ｃと電磁モータ１０７を固定するための固定部２０４ｄ、２０４ｅ、さらに、シャター用電磁モータ２０７を固定するための固定部２０４ｆ、２０４ｇが形成されている。
【００１９】
一方、収納部材２０４の１方向の壁面部には、図７（ａ）で示すように、撮像素子１０５を支持する支持部２０４ａが形成されており、撮像素子１０５及びローパスフィルタ１０５ａ、赤外カットフィルタ１０５ｂを支持することができる。
シャター用電磁モータ２０７は、電磁モータ１０７と同様に光学素子２０１の外形が凹部となっている部分に配置され、収納部材２０４に設けられた固定部２０４ｆ、２０４ｇによって、収納部材２０４に固定されている。
したがって、矩形状の光学素子ユニット２００からそれぞれの電磁モータ１０７とシャター用電磁モータ２０７が突出しないようになっているので、スペース効率の優れた光学素子ユニットになっている。
【００２０】
以上、説明したように、実施例２では、光学素子２０１の有する２側面の少なくとも一方に収納部材２０４との位置決め用突起部２０１ｂ、２０１ｃを設け、収納部材２０４にはこれに対応した位置決め用孔部２０４ｂ、２０４ｃを設ける。
さらに、撮像素子１０５を支持する支持部２０４ａ、ＮＤフィルタ１０７ａを駆動する電磁モータ１０７を固定する固定部２０４ｄ、２０４ｅを設ける。
また、電磁モータ１０７とシャター用電磁モータ２０７は、光学素子１０１の外形が凹部となっている部分に配置され、矩形状の光学素子ユニット２００から突出しないようになっている。
したがって、複数の光学面を有する光学素子と撮像素子との高精度な位置決めを確保しつつ、且つ、光学素子に施された反射膜の保護、防塵性、遮光性といったハンドリング性をも向上させた光学素子ユニットを提供することができる。
なお、上記各実施例の光学素子ユニットでは、収納部材に対して光学素子と撮像素子を設ける構成としたが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば撮像素子に代えて表示素子を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１における光学素子ユニット全体の斜視図。
【図２】本発明の実施例１における光学素子ユニット全体の正面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１における光学素子全体の斜視図。
【図４】（ａ）は本発明の実施例１における光学素子全体の正面図、（ｂ）は本発明の実施例１における光学素子に設けた軸対称な光学系を保持する保持部を示す断面図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１における光学素子と撮像素子との位置関係を示す図。
【図６】本発明の実施例１における収納部材に設けた撮像素子を支持する支持部を示す断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）本発明の実施例２における光学素子ユニット全体の斜視図。
【図８】本発明の実施例２における光学素子ユニット全体の正面図。
【図９】特許文献１の従来例における自由曲面プリズムと他の素子との取り付け方法を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１００：光学素子ユニット
１０１：光学素子
１０１ｂ、１０１ｃ：位置決め用突起部
１０１ｅ、１０１ｆ：互いに平行な２側面
１０１ｘ：入射面
１０１ｚ：出射面
１０２：軸対称な光学系
１０３：固定絞り
１０４：収納部材
１０４ａ：支持部
１０４ｂ、１０４ｃ：位置決め用孔部
１０４ｄ、１０４ｅ：固定部
１０５：撮像素子
１０６：蓋部材
１０６ａ：開口部
１０７：電磁モータ
１０７ａ：ＮＤフィルタ
【図１】
2006078518.tif 000003
【図２】
2006078518.tif 000004
【図３】
2006078518.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006078518.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006078518.tif 000009
【図８】
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【図９】
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