(57)【要約】【課題】光学素子を外部からの衝撃に強く、かつ確実に精度良く取付部材に取り付けることで、良好な光学性能が得られる光学素子を提供する。【解決手段】プリズム３０（光学素子）は、プリズム本体３１（光学素子本体）と、一対の取付部３４ａ，３４ｂとを備えている。取付部３４ａ，３４ｂは、プリズム本体３１に、プリズム本体３１の重心を挟んで対向して形成されている。【選択図】図３
2007140172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子本体と、
上記光学素子本体に該光学素子本体の重心を挟んで対向して形成された一対の取付部と、
を備えた光学素子。
【請求項２】
請求項１の光学素子において、
上記取付部は、凹部又は凸部で構成されている光学素子。
【請求項３】
請求項１の光学素子において、
上記光学素子本体は三角柱形状であり、
上記一対の取付部は上記光学素子本体の三角柱の両端面に形成されている光学素子。
【請求項４】
請求項３の光学素子において、
上記光学素子本体は、互いに直交する２つの直交側面と、該２つの直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する直角三角柱形状である光学素子。
【請求項５】
請求項４の光学素子において、
上記傾斜側面には反射膜が設けられている光学素子。
【請求項６】
請求項４の光学素子において、
上記光学素子本体は、上記２つの直交側面の一方から当該直交側面に対して垂直に入射した可視光の上記傾斜側面による反射率が９０％以上である光学素子。
【請求項７】
請求項１の光学素子において、
上記光学素子本体は、ガラス製である光学素子。
【請求項８】
請求項１の光学素子において、
上記光学素子本体は、ｄ線に対する屈折率が１．６５以上である光学素子。
【請求項９】
光学素子本体に該光学素子本体の重心を挟んで対向して形成された一対の取付部を有する光学素子と、
上記一対の取付部に対応して形成された被取付部を有し、上記光学素子が収納される収納部材と、
を備えた光学素子ユニット。
【請求項１０】
受光素子と、
互いに直交する２つの直交側面と、該２つの直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する直角三角柱形状に形成されているプリズムと、
を備え、
上記プリズムは、直角三角柱の両端面に直角三角柱の重心を挟んで対向する一対の取付部が形成されているとともに、上記プリズムへの入射光が上記傾斜側面において上記受光素子に向けて反射されるように配置されている撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０の撮像装置において、
上記プリズムは、上記入射光が上記２つの直交側面のうち一方から入射し、他方から出射するように配置されている撮像装置。
【請求項１２】
光源と、
互いに直交する２つの直交側面と、該２つの直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する直角三角柱形状に形成されているプリズムと、
を備え、
上記プリズムは、直角三角柱の両端面に直角三角柱の重心を挟んで対向する一対の取付部が形成されているとともに、上記光源からの光が上記傾斜側面において反射されるように配置されている照明装置。
【請求項１３】
請求項１２の照明装置において、
上記プリズムは、上記光源からの光が上記２つの直交側面のうち一方から入射し、他方から出射するように配置されている照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、それを備えた光学素子ユニット、それを備えた撮像装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリズムは、ＤＳＣ、ＤＶＣ等に代表される撮像装置や、ＣＤやＤＶＤなどの光学ピックアップ等の精密光学機器の主要部品として広く用いられている。このようなプリズムを用いた精密光学機器において、良好な光学性能を得るためには、収納部材にプリズムを確実に精度良く取り付ける必要がある。一般に、プリズムは、接着剤を用いて収納部材に接着される。このとき、接着剤が硬化時に収縮するので、接着剤が塗布されたプリズムにおける光学機能面の薄肉部分が引っ張られ、光学機能面が変形してしまうおそれがある。
【０００３】
そこで、プリズムの薄肉部分での接着を避け、プリズムにおける直交する２つの面の交差稜線部と、収納部材に設けた台座部とを接着剤で点接着することで、上記光学機能面の変形を防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３３４４９９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、上記特許文献１の光学素子では、交差稜線部と台座部との点接着により、プリズムと収納部材とが接着されているため、十分な接着強度が得られず、外部からの衝撃に弱いという問題があった。さらに、位置決めが困難であり、プリズムを確実に精度良く収納部材に取り付けることが困難であるという問題があった。
【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、光学機能面の変形を防止するとともに、光学素子を外部からの衝撃に強く、かつ確実に精度良く取付部材に取り付けることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる光学素子は、光学素子本体と一対の取付部とを備えている。取付部は、光学素子本体の重心を挟んで対向して形成されている。
【０００７】
本発明にかかる光学素子ユニットは、本発明にかかる光学素子と収納部材とを備えている。収納部材は、一対の取付部に対応して形成された被取付部を有し、光学素子が収納される。
【０００８】
本発明にかかる撮像装置は、受光素子とプリズムとを備えている。プリズムは、互いに直交する２つの直交側面と、２つの直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する三角柱形状に形成されている。プリズムは、直角三角柱の両端面に直角三角柱の重心を挟んで対向する一対の取付部が形成されている。プリズムは、プリズムへの入射光が傾斜側面において受光素子に向けて反射されるように配置されている。
【０００９】
本発明にかかる照明装置は、光源とプリズムとを備えている。プリズムは、互いに直交する２つの直交側面と、２つの直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する三角柱形状に形成されている。プリズムは、直角三角柱の両端面に直角三角柱の重心を挟んで対向する一対の取付部が形成されている。プリズムは、光源からの光が傾斜側面において反射されるように配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる光学素子は、光学機能面の変形を防止することができるとともに、外部からの衝撃に強く、かつ確実に精度良く取付部材に取り付けることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る撮像装置１を示す。撮像装置１は、受光素子１１と、複数のレンズ群（具体的には、第１レンズ群１２、第２レンズ群１３、第３レンズ群１４）と、光学素子ユニット２０とを備えている。
【００１３】
第１レンズ群１２は、外光が入射するように、撮像装置１から露出するように配置されている。第１レンズ群１２から入射した外光は、光学素子ユニット２０に入射する。入射した光は、光学素子ユニット２０により異なる光軸方向の光に変換される。変換された光は、第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４により、受光素子１１上に結像される。結像された画像は、受光素子１１において電気信号に変換出力され、図示しない記録部（例えば、メモり等）に記録される仕組みとなっている。なお、受光素子１１は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）や、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）等によって構成することができる。
【００１４】
図２は、上記光学素子ユニット２０の断面を示す。光学素子ユニット２０は、プリズム３０と、第１光学レンズ２１と、第２光学レンズ２２と、プリズム３０を収納する収納部材２３とを備えている。収納部材２３の第１レンズ群１２側には、第１光学レンズ２１が接合されている。収納部材２３の第１光学レンズ１が接合される部分には、内径が第１光学レンズ２１の外径とほぼ同様のリング状の切欠部２４が形成されている。
【００１５】
一方、第１光学レンズ２１は、光学有効部２１ａと、光学有効部２１ａの外周に形成された枠部２１ｂとを有している。上記切欠部２４に枠部２１ｂを接合させることにより、第１光学レンズ２１が収納部材２３に取り付けられる。
【００１６】
同様に、収納部材２３の第２レンズ群１３側には、第２光学レンズ２２が接合されている。収納部材２３の第２光学レンズ２２が接合される部分には、内径が第２光学レンズ２２の外径とほぼ同様のリング状の切欠部２５が形成されている。
【００１７】
一方、第２光学レンズ２２は、光学有効部２２ａと、光学有効部２２ａの外周に形成された枠部２２ｂとを有している。切欠部２５に枠部２２ｂを接合させることにより、第２光学レンズ２２が収納部材２３に取り付けられる。
【００１８】
収納部材２３は、凹部に構成された一対の被取付部（図示せず）を有している。
【００１９】
図３に示すように、プリズム３０は、プリズム本体３１を備えている。プリズム本体３１は、互いに直交する２つの直交側面と、該直交側面のそれぞれに対して傾斜する傾斜側面とを有する直角三角柱形状に形成されている。プリズム本体３１は、直交側面が光入射面３２ａ及び光出射面３２ｃ、傾斜側面が光反射面３２ｂとして構成されている。プリズム３０は、光入射面３２ａから、入射した光が光反射面３２ｂにより反射されて、光出射面３２ｃから出射するように形成されている。プリズム３０は、光入射面３２ａが第１レンズ群１２側に、光出射面３２ｃが第２レンズ群１３側になるように収納部材２３に配置されている。
【００２０】
プリズム３０は、プリズム本体３１の三角柱の第１，第２端面３３ａ，３３ｂに、上記収納部材２３の被取付部に対応して形成された一対の取付部３４ａ，３４ｂを備えている。プリズム３０の取付部３４ａ，３４ｂが各被取付部に接合されることにより、プリズム３０が収納部材２３に収納される。取付部３４ａ，３４ｂは、プリズム本体３１の重心を挟んで対向して形成されている。したがって、プリズム３０を外部からの衝撃に強く収納部材２３に取り付けることができる。
【００２１】
上記プリズム３０の取付部３４ａ，３４ｂは、凸部３５ａ，３５ｂで構成されている。一方、収納部材２３の被取付部は、取付部３４ａ，３４ｂに対応する凹部で構成されている。そして、凸部３５ａ，３５ｂが各被取付部に係合されている。このため、プリズム３０が凸部３５ａ，３５ｂによって収納部材２３に支持されるので、例えば、接着剤を用いて点接着した場合と比較して、プリズム３０は強固に収納部材２３に固定されることになる。
【００２２】
また、凸部３５ａ，３５ｂを取付の基準位置としてプリズム３０を収納部材２３に取り付けることができるので、プリズム３０を容易かつ高精度に位置決めすることができる。さらに、例えば、接着剤を用いて点接着する場合のように取付途中においてプリズム３０が変位することが抑制される。したがって、プリズム３０の高精度な取り付けが可能となり、高品位な撮像装置１を実現することができる。
【００２３】
さらに、凸部３５ａ，３５ｂは、平面視略矩形状に形成され、各被取付部はこれらに対応する平面視略矩形状の凹部に形成されている。このため、プリズム本体３１の収納部材２３に対する回転が規制されるので、プリズム３０を確実に収納部材２３に取り付けることができる。なお、収納部材２３の被取付部は、凸部３５ａ，３５ｂに嵌合する凹部で構成されていなくてもよく、プリズム本体３１が確実に収納部材２３に取り付けられる構成であればよい。例えば、被取付部を一対の平板部により構成し、この平板部により凸部３５ａ，３５ｂを狭持することで、プリズム本体３１を収納部材２３に取り付けてもよい。また、取付部３４ａ，３４ｂは、凹部で構成されていてもよい。この場合、収納部材２３の各被取付部は、これらに対応する凸部で構成されていればよい。
【００２４】
さらに、図４に示すように、プリズム本体３１の第１，第２端面３３ａ，３３ｂを、各頂点がプリズム本体３１の重心を挟んで対向するように膨出した曲面に形成し、この各頂点を取付部３４ａ，３４ｂとして構成してもよい。そして、被取付部により取付部３４ａ，３４ｂを狭持することで、プリズム３０が収納部材２３に取り付けられればよく、取付部３４ａ，３４ｂ及び被取付部の形状は特に限定されるものではない。プリズム本体３１の重心を挟んで対向するように形成された第１，第２端面３３ａ，３３ｂの各頂点を、取付部３４ａ，３４ｂとして構成しているので、プリズム３０を外部からの衝撃に強く収納部材２３に取り付けることができる。
【００２５】
上述のように、本実施形態１におけるプリズム３０は、凸部３５ａ，３５ｂにより強固に収納部材２３に取り付けられるが、さらに高強度な取り付けが要求される場合には、接着剤を併用してもよい。例えば、凸部３５ａ，３５ｂと被取付部とを接着剤により接着してもよい。凸部３５ａ，３５ｂを接着することにより、単に平面同士を接着する場合と比較して、接着面の面積を小さくすることができる。このため、例えば、撮像装置１の温度が上昇して各部材の形状寸法が変化したような場合であっても、プリズム３０にかかる応力を小さくすることができる。したがって、機械的耐久性及び熱的安定性がともに高く、高品位な撮像装置１を実現することができる。
【００２６】
プリズム３０の材質は特に限定されるものではなく、例えば、プラスチック製又はガラス製（結晶化ガラス製を含む）であってもよい。しかし、特にガラス製であることが好ましい。ガラス製とすることによって、プリズム３０を高い形状精度、高耐熱性、高い機械的耐久性、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１の温度が上昇した場合であっても、プリズム３０に歪みが発生しにくく、光学素子ユニット２０の光学的性能が劣化しにくい。
【００２７】
さらに、ガラス製の場合、プリズム３０の屈折率を比較的高くすることが容易である。プリズム３０の屈折率を高くすることにより、撮像装置１の光学系（レンズ群１２〜１４、光学素子ユニット２０及び受光素子１１）の光路長を短くすることができる。よって、撮像装置１をよりコンパクトにすることができる。
【００２８】
また、プリズム３０の屈折率を高くすることによって、光反射面３２ｂの光反射率を向上することができる。光反射面３２ｂは、光入射面３２ａからプリズム本体３１に垂直に入射した可視光（波長が３００ｎｍ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３０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３０は、可視光の透過率が高いものであることが好ましい。
【００２９】
例えば、プリズム３０の屈折率が低い場合（例えば、プリズム３０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）には、光反射面３２ｂ上に光反射膜（図示せず）を形成してもよい。このことによって、光反射面３２ｂ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、金、アルミ等によって形成することができる。
【００３０】
第１，第２光学レンズ２１，２２の材質は特に限定されず、例えば、ガラス製又はプラスチック製であってもよい。第１，第２光学レンズ２１，２２は、プリズム３０と同一材料で形成されていてもよい。この構成によれば、撮像装置１の温度が上昇した場合であっても、プリズム３０と第１，第２光学レンズ２１，２２との熱膨張率がほぼ同一となるため、プリズム３０に歪み等が生じにくくなる。
【００３１】
プリズム３０がプラスチック製である場合、プリズム３０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３０がガラス製である場合、プリズム３０は、例えば、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。
【００３２】
なお、本実施形態１では、プリズム３０は、直角三角柱形状に形成されているが、例えば、多角柱形状（台形柱状等）に形成されていてもよい。
【００３３】
また、本実施形態１では、取付部３４ａ，３４ｂは、プリズム本体３１の三角柱の第１，第２端面３３ａ，３３ｂに形成されているが、他の面に形成されていてもよい。この場合、プリズム本体３１の重心を挟んで対向し、かつ、プリズム本体３１の光学的に機能しない部分に形成されていればよい。
【００３４】
また、本実施形態１では、光入射面３２ａと光出射面３２ｃとは直交しているが、これらは、直交していなくてもよい。
【００３５】
また、本実施形態１では、プリズム３０に第１，第２光学レンズ２１，２２が接合されているが、プリズム３０にレンズ以外の光学素子（例えば、プリズム、偏光板、色フィルタ基板等）を接合させてもよい。
【００３６】
また、第１レンズ群１２、第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４は、それぞれ光軸方向に変位可能に構成されていてもよい。
【００３７】
また、本実施形態１では、プリズム３０は、光入射面３２ａから、入射した光が光反射面３２ｂにより反射されて、光出射面３２ｃから出射するように形成されているが、第１レンズ群１２からの光が、光反射面３２ｂの外面により反射されて、第２レンズ群１３側に出射されるように形成され、収納部材２３に配置されてもよい。すなわた、プリズム３０が外面反射型のプリズムとして構成されていてもよい。
【００３８】
《発明の実施形態２》
上記実施形態１において、光学素子ユニット２０を用いた撮像装置１について説明したが、光学素子ユニット２０は、撮像装置以外の光学装置にも用いることができる。例えば、照明装置にも用いることができる。本実施形態２では、光学素子ユニット２０を備えた照明装置２について、図４を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態２の説明において、図２及び図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３９】
図４は、本実施形態２に係る照明装置２を示す。本発明の実施形態２に係る照明装置２は、光源４１と、レンズ群（第１レンズ群４２，第２レンズ群４３及び第３レンズ群４４）と、光学素子ユニット２０とを備えている。なお、本実施形態２においては、光源４１側が、プリズム本体３１の光入射面３２ａに、第１レンズ群４２側が光反射面３２ｃになるようにプリズム３０が配置される。
【００４０】
光源４１は、例えば、平行光又は拡散光を出射する光源である。光源４１から出射された光は、第１レンズ群４２と第２レンズ群４３とを透過して光学素子ユニット２０の光入射面３２ａに入射する。光学素子ユニット２０に入射した光は、光反射面３２ｂで反射されて光出射面３２ｃから出射する。光学素子ユニット２０から出射した光は第３レンズ群４４を透過して照明装置２から出射される仕組みとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、収納部材の所定位置に、確実に精度良く保持できるので、光学素子、それを備えた光学素子ユニット、それを備えた撮像装置及び照明装置等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１に係る撮像装置の主要部の構成を表す図である。
【図２】実施形態１における光学素子ユニットの断面図である。
【図３】プリズムを示す斜視図である。
【図４】その他の実施形態に係るプリズムを示し、（ａ）は、第１端面から見た場合、（ｂ）は、光反射面から見た場合を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る照明装置の主要部の構成を表す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      撮像装置
２      照明装置
１１    受光素子
３０    プリズム
３１    プリズム本体
３２ａ  光入射面
３２ｂ  光反射面
３２ｃ  光出射面
３３ａ  第１端面
３３ｂ  第２端面
３４ａ  取付部
３４ｂ  取付部
３５ａ  凸部
３５ｂ  凸部
４１    光源
【図１】
2007140172.tif 000003
【図２】
2007140172.tif 000004
【図３】
2007140172.tif 000005
【図４】
2007140172.tif 000006
【図５】
2007140172.tif 000007