(57)【要約】【課題】高精度に取り付け可能な光学素子を提供する。【解決手段】プリズム１０は、光入射面１１ａ、光反射面１１ｂ、及び光出射面１１ｃを有するプリズム本体１１と、光反射面１１ｂに形成され、プリズムフォルダ２０の凹状の嵌合部２４に摺動自在に嵌合される凸状の位置決め部１２とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された嵌合部を有するフォルダに取り付けられる光学素子であって、
光入射面と、光出射面と、光反射面とを有する素子本体と、
前記光反射面に形成され、前記フォルダの嵌合部に摺動自在に嵌合される凸部及び凹部のうち少なくとも他方で構成された位置決め部とを備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記素子本体は、前記光入射面、前記光出射面、及び前記光反射面を側面とする多角柱形であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１において、
前記光入射面及び前記光出射面の少なくとも一方は、球面状又は非球面状に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１において、
前記素子本体及び前記位置決め部は、光学母材をプレス成形することにより一体形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された嵌合部を有するフォルダ及び光学素子を含む光学素子モジュールを備えており、
前記光学素子は、光入射面、光出射面、及び光反射面を有する素子本体と、該光反射面に形成され前記フォルダの嵌合部に摺動自在に嵌合される凸部及び凹部のうち少なくとも他方で構成された位置決め部とを有し、
前記フォルダは、前記光学素子の位置決め部と当接し且つ該位置決め部を前記嵌合部に沿って移動させる位置調整部を有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ等の精密光学装置に要求される品位が年々高まってきている。それに伴い、精密光学装置への光学素子の取り付け精度や光学素子同士の位置決め精度に対する要求も年々高まってきている。
【０００３】
プリズムを用いた屈曲光学系では、特にプリズムの光反射面の他の光学素子に対する位置決め精度が光学品位に大きく影響する。このため、プリズムの取り付け方法、高い取り付け精度で取り付け可能なプリズムが種々提案されている（例えば、特許文献１等）。
【特許文献１】特開２００３−１８５９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１に記載されたプリズムでは、プリズムを十分に高精度に取り付けることが困難であるという問題がある。特に、プリズムの光反射面の高い位置決め精度を実現することは困難であるという問題がある。
【０００５】
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、高精度に取り付け可能な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明の光学素子は、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された嵌合部を有するフォルダに取り付けられるものであって、光入射面と、光出射面と、光反射面とを有する素子本体と、光反射面に設けられフォルダの嵌合部に摺動自在に嵌合される凸部及び凹部のうち少なくとも他方で構成された位置決め部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る光学装置は、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された嵌合部を有するフォルダ及び光学素子を含む光学素子モジュールを備えており、光学素子は、光入射面、光出射面、及び光反射面を有する素子本体と、光反射面に形成されフォルダの嵌合部に摺動自在に嵌合される凸部及び凹部のうち少なくとも他方で構成された位置決め部とを有し、フォルダは、光学素子の位置決め部と当接し且つ位置決め部を嵌合部に沿って移動させる位置調整部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、高精度に取り付け可能であるので、高品位な光学装置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】
【０００９】
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。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係るプリズム（光学素子）の構成を示す斜視図である。図１に示すように、プリズム１０は、プリズム本体１１（素子本体）と、位置決め部１２とを備えている。
【００１１】
プリズム本体１１は、光入射面１１ａ、光反射面１１ｂ、及び光出射面１１ｃを側面とする多角柱形（詳細には、三角柱状）に形成されている。ここで、光入射面１１ａの中央部分は、凹状の球面又は非球面に形成されている。
【００１２】
なお、図１では、光入射面１１ａの中央部分を凹状の球面又は非球面に形成したものについて説明したが、この形態に限定するものではなく、光入射面１１ａ及び光出射面１１ｃ（詳細には光入射面１１ａの少なくとも一部及び／又は光出射面１１ｃの少なくとも一部）のうち少なくとも一方が凹状又は凸状の球面又は非球面に形成されていてもよい。この構成によれば、プリズム１０に結像機能等を付与することができる。
【００１３】
これにより、光入射面１１ａからプリズム１０に入射した光は、光反射面１１ｂによって反射されるとともに光入射面１１ａで屈折され、光出射面１１ｃから出射される。
【００１４】
位置決め部１２は、光反射面１１ｂの光学機能面以外の領域に形成され、光反射面１１ｂの法線方向に突出した円柱状の突起で構成されている。具体的に、光反射面１１ｂの法線方向からの平面視において、光反射面１１ｂの左上部、左下部、右上部の３箇所に互いに間隔をあけて配置されている。
【００１５】
なお、本実施形態では、位置決め部１２を３つ配置するようにしたが、この形態に限定するものではなく、例えば、光反射面１１ｂの４隅にそれぞれ配置するようにしても構わない。また、位置決め部１２を円柱状の突起で形成するようにしたが、この形態に限定するものではなく、例えば、半球状の突起で形成しても構わない。
【００１６】
図２は本実施形態におけるプリズムモジュールの構成を示す斜視図、図３はプリズムモジュールの構成を示すＡ−Ａ断面図、図４はＢ−Ｂ断面図である。図２〜図４に示すように、このプリズムモジュールは、撮像光学系の光路中に配置されたプリズム１０と、プリズムフォルダ２０と、プリズム１０の光出射面１１ｃと対向するようにプリズムフォルダ２０に取り付けられたレンズ２３とを備えている。
【００１７】
プリズムフォルダ２０は、レンズ保持部２１と、光反射面１１ｂと略同じ形状のプリズム保持面を有するプリズム保持部２２とを備えている。レンズ保持部２１とプリズム保持部２２とは互いに着脱自在に取り付けられている。
【００１８】
プリズム保持部２２のプリズム保持面には、プリズム１０の位置決め部１２を摺動自在に嵌合させる凹状の嵌合部２４が、位置決め部１２の配置に対応する位置に形成されている。
【００１９】
ここで、プリズム１０をプリズムフォルダ２０内に保持する場合には、まず、レンズ保持部２１をプリズム保持部２２から取り外し、プリズム１０の位置決め部１２をプリズム保持部２２の嵌合部２４に嵌合した後、レンズ保持部２１とプリズム保持部２２とを再び取り付けるようにすればよい。
【００２０】
嵌合部２４の底部には、プリズム保持部２２を貫通する貫通孔２５があけられている。貫通孔２５には、位置調整ボルト２６（位置調整部）が締結されている。また、位置調整ボルト２６のボルト頭がプリズム保持部２２の表面から突出しないように、プリズム保持部２２におけるプリズム保持面の反対面には、凹部２７が形成されている。
【００２１】
ここで、位置調整ボルト２６を締め付けていくことで、ボルト先端がプリズム１０の位置決め部１２と当接して、プリズム１０が光反射面１１ｂの法線方向に移動するようになっている。これにより、プリズム１０の光反射面１１ｂは光軸に対して左右方向及び上下方向に調整が可能となり、高い光学性能を有する光学装置を実現することができる。
【００２２】
また、レンズ保持部２１には、プリズム１０の光入射面１１ａと光出射面１１ｃとがなす角部を固定するための突起部２８が形成されている。具体的に、突起部２８は、固定すべき角部の辺の略中央位置に形成されており、位置調整ボルト２６の締め付けにより、プリズム１０の光軸位置を可変としつつプリズム１０を保持することができるようになっている。
【００２３】
なお、図４では、プリズム１０の一部を切り欠いて突起部２８に当接させるようにしているが、プリズム１０を切り欠かずに、突起部２８を光入射面１１ａ側に当接させるようにしても構わない。
【００２４】
図８は従来のプリズム１００の構成を示す斜視図、図９はプリズム１００のプリズムフォルダ１０３への取り付け態様を表す側面図、図１０はプリズムフォルダ１０３に取り付けられたプリズム１００の断面図である。
【００２５】
図８に示すような、プリズム本体１０１と、両端面に立方体状の位置決め用の凸部１０２とを有する従来のプリズム１００の場合、プリズム１００は、光反射面１０１ａの法線方向（図１０においてＹ方向）と傾斜する方向（図９において水平方向）に押し付けて固定される。このため、光反射面１０１ａの法線方向が所望の方向に対して傾きやすい。光反射面１０１ａの法線方向が傾くと、プリズム１００からの光の出射方向が変化してしまうため、高品位な光学系を実現することが困難となる。
【００２６】
それに対して、本実施形態では、位置決め部１２は光反射面１１ｂに設けられている。すなわち、プリズム１０は光反射面１１ｂの法線方向に押圧されてプリズムフォルダ２０に取り付けられる。従って、光反射面１１ｂの法線方向が所望の方向に対して傾くことが抑制され、高精度にプリズム１０を取り付けることができる。その結果、高品位な撮像装置を実現することが可能となる。
【００２７】
さらに、位置調整ボルト２６を締め付けることにより、位置決め部１２を介してプリズム本体１１が光反射面１１ｂの法線方向に移動するから、レンズ２３とプリズム１０との光軸調整を簡単に行うことができ、プリズム１０の位置決め部１２の部品精度によらずとも光軸合わせを精度良く行うことができる。
【００２８】
本実施形態において、プリズム１０の材質は特に限定されない。例えば、プリズム１０は、プラスチック製であってもよく、また、ガラス製（結晶化ガラス製を含む）であってもよい。その中でも特にガラス製であることが好ましい。ガラスによりプリズム１０を形成することによって、高い形状精度、高耐熱性、高い機械的耐久性、及び高い均質性を実現することができる。また、ガラスは熱膨張係数及び光弾性定数が比較的小さいため、撮像装置の温度が上昇した場合であっても、プリズム１０に歪みが発生しにくく、プリズム１０の光学的性能が変化（劣化）しにくい。
【００２９】
さらに、ガラス製の場合、プリズム１０の屈折率を比較的高くすることが容易である。プリズム１０の屈折率を高くすることにより撮像装置の光学系の光路長を短くすることができる。よって、撮像装置をよりコンパクトにすることができる。
【００３０】
また、プリズム１０の屈折率を高くすることによって、光反射面１１ｂの光反射率を向上することができる。光反射面１１ｂは、光入射面１１ａから垂直に入射した可視光（波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光）の光反射率が９０％以上であることが好ましい。さらには９５％以上であることが好ましい。このような高い反射率を実現する観点から、プリズム１０のｄ線（波長が５８９ｎｍの光）の屈折率が１．６以上であることが好ましい。さらには１．６５以上であることが好ましい。また、プリズム１０は可視光の透過率が高いものであることが好ましい。
【００３１】
例えば、プリズム１０の屈折率が低い場合（例えば、プリズム１０が低屈折率ガラスやプラスチックで形成されている場合）などは、光反射面１１ｂ上に光反射膜（図示せず）を形成しても良い。そうすることによって、光反射面１１ｂにおける光反射率を向上することができる。従って、光の高い利用効率を実現することができる。なお、光反射膜は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等によって形成することができる。
【００３２】
本実施形態のように、位置決め部１２とプリズム本体１１とはガラスにより一体形成することが好ましい。また、位置決め部１２とプリズム本体１１とを別個に形成し、接合させてもよい。例えば、三角柱状のプリズム本体１１の光反射面１１ｂに円柱状体からなる位置決め部１２を貼り付けてもよい。その場合、位置決め部１２とプリズム本体１１との材質が相互に異なっていてもよい。
【００３３】
プリズム１０がプラスチック製である場合、プリズム１０は、例えば射出成型法等により形成することができる。一方、プリズム１０がガラス製である場合は、研磨法又は精密プレス法等により形成することができる。その中でも、製造コスト等の観点から精密プレス法を用いてプリズム１０を一体形成することが特に好ましい。
【００３４】
以下、精密プレス法を用いたプリズム１０の製造工程について、図５〜図７を参照して説明する。
【００３５】
図５はプリズム１０を製造するための製造装置３０の要部の構成を表す分解斜視図、図６は製造装置３０の要部の構成を表す断面図、図７は製造装置３０の要部の構成を表す断面図である。
【００３６】
まず、図５〜図７を参照しながら製造装置３０の構成について説明する。製造装置３０は、一対のプレス盤３１，３５と、金型３２〜３４とを備えている。プレス盤３１，３５にはヒーター３６が埋設されており、プレス盤３１，３５及び金型３２〜３４は温度調節可能に構成されている。
【００３７】
金型３２〜３４は、上型３２と、下型３３と、スリーブ（胴型）３４とに大別することができる。上型３２の成形面には、位置決め部１２を成形するための凹部３２ａが形成されている。
【００３８】
下型３３は、対をなす５角柱状の第１の下型３３ａ及び第２の下型３３ｂにより構成されている。第１の下型３３ａ、第２の下型３３ｂは相互に同一高さに形成されている。また、第１の下型３３ａの成形面をなす斜面には、光入射面１１ａの凹部を成形するための球面状又は非球面状の凸部３７が形成されている。
【００３９】
スリーブ３４は上型３２及び下型３３が摺動可能に嵌合装入されるように四角筒状に形成されている。このスリーブ３４によって、上型３２と下型３３との相対位置ずれが抑制されている。
【００４０】
なお、金型３２〜３４は、耐熱性の材料により形成されていることが好ましい。例えば、金型３２〜３４は、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、セラミックス等で形成されていることが好ましい。また、金型３２〜３４の表面により高い耐熱性を有する膜（離型膜）を形成してもよい。
【００４１】
上型３２は第１のプレス盤３１に取り付けられている。一方、下型３３ａ，３３ｂは第２のプレス盤３５に取り付けられている。第１のプレス盤３１及び／又は第２のプレス盤３５は図６において図示しない加圧装置（例えば、サーボモーターやエアーシリンダ、オイルシリンダ等）に接続されている。その加圧装置によって第１のプレス盤３１と第２のプレス盤３５とは相対的に変位可能に構成されている。
【００４２】
次に、製造装置３０を用いたプリズム１０の製造工程について説明する。まず、金型３２〜３４の内部に母材（例えば、ガラスプリフォーム）を挿入する。なお、挿入するガラスプリフォームの形状は、略楔形、円柱、球状等、特に限定するものではないが、成形されるプリズム１０の形状に近い略楔形のガラスプリフォームを用いるようにすれば、ガラスプリフォームからプリズム１０へ成形する際の変形量を比較的少なくすることができて好ましい。このため、ガラスプリフォームの成形温度を低くすることができ、金型３２〜３４の寿命を長くすることができる。
【００４３】
次に、ヒーター３６により金型３２〜３４及び母材を加熱する。加熱は、例えば母材温度が母材の軟化温度近傍になるまで行われる。その後、加圧装置（図示せず）により上型３２と下型３３ａ，３３ｂとの相対位置を変化させることにより母材をプレスする。
【００４４】
プレス後、金型３２〜３４を所定の温度まで徐冷（アニール）することによりプリズム１０を完成させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、プリズム１０の位置決め部１２が円柱状の凸部で構成されたものについて説明したが、この形態に限定されるものではなく、例えば、凹部で構成されていてもよい。この場合には、プリズムフォルダ２０の嵌合部２４を凸部で構成すればよい。また、位置決め部１２を凸部のみで構成する形態に限定するものではなく、凸部と凹部とを適宜配置した構成としてもよい。
【００４６】
また、位置決め部１２の形状は円柱状に限らず、半球状、円錐状としてもよい。この点は、凹部で構成した場合の溝断面形状についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明の光学素子は、高精度に取り付け可能であるので高品位な光学装置を実現することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。特に、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、携帯電話用カメラ、プロジェクションテレビ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るプリズム（光学素子）の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態におけるプリズムモジュールの構成を示す斜視図である。
【図３】プリズムモジュールの構成を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】プリズムモジュールの構成を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】プリズムを製造するための製造装置の要部の構成を表す分解斜視図である。
【図６】製造装置の要部の構成を表す断面図である。
【図７】製造装置の要部の構成を表す断面図である。
【図８】従来のプリズムの構成を示す斜視図である。
【図９】プリズムのプリズムフォルダへの取り付け態様を表す側面図である。
【図１０】プリズムフォルダに取り付けられたプリズムの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０      プリズム（光学素子）
１１      プリズム本体（素子本体）
１１ａ    光入射面
１１ｂ    光反射面
１１ｃ    光出射面
１２      位置決め部
２０      プリズムフォルダ
２１      レンズ保持部
２２      プリズム保持部
２３      レンズ
２４      嵌合部
２６      位置調整ボルト（位置調整部）
【図１】
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【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】
2007333861.tif 000009
【図８】
2007333861.tif 000010
【図９】
2007333861.tif 000011
【図１０】
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