(57)【要約】【課題】高い取り付け精度で容易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２０は、プリズム本体２２と鍔部２１とを備えている。プリズム本体２２は、側面に２つの光透過面２２ａ、２２ｂ及び光反射面２２ｃが形成された多角柱形に形成されている。鍔部２１は、光透過面２２ａ寄りの端部にプリズム本体２２の両端面２２ｄ、２２ｅから外方に突出するように形成されている。【選択図】図３
2007279136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に２つの光透過面及び光反射面が形成された多角柱形の素子本体と、
上記２つの光透過面の一方の面寄りの端部に該素子本体の両端面から外方に突出するように形成された鍔部と、
を備えた光学素子
【請求項２】
請求項１に記載された光学素子において、
上記素子本体は、上記両端面が円柱の周面の一部を構成するように曲面状に形成されている光学素子。
【請求項３】
請求項２に記載された光学素子において、
上記円柱は上記２つの光透過面の一方の面の法線方向に延びる中心軸を有する光学素子。
【請求項４】
請求項１に記載された光学素子において、
上記２つの光透過面の少なくとも一方が球面又は非球面に形成されている光学素子。
【請求項５】
請求項１に記載された光学素子において、
上記光反射面上に形成された光反射膜をさらに備えた光学素子。
【請求項６】
請求項１に記載された光学素子において、
上記２つの光透過面の一方の面から上記素子本体に垂直に入射した可視光の上記光反射面における光反射率が９０％以上である光学素子。
【請求項７】
請求項１に記載された光学素子において、
上記素子本体はガラス製である光学素子。
【請求項８】
請求項１に記載された光学素子において、
上記素子本体は、その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】
開口が形成されたフォルダと、
２つの光透過面及び光反射面を側面とする多角柱形に形成されており、上記開口に装入された素子本体と、該２つの光透過面の一方の面寄りの端部に該素子本体の両端面から外方に突出するように形成され、上記フォルダに当接する鍔部とを備えた光学素子と、
を備えた光学素子モジュール。
【請求項１０】
開口が形成された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、
上記光学素子は、２つの光透過面及び光反射面を側面とする多角柱形に形成されており、上記開口に装入された素子本体と、該２つの光透過面の一方の面寄りの端部に該素子本体の両端面から外方に突出するように形成され、上記フォルダに当接する鍔部とを備えている光学装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載された光学装置において、
受光素子と、
上記受光素子の受光面に被写体の光学像を形成する撮像光学系と、
を備え、
上記撮像光学系の光路中に上記光学素子が配置されている光学装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載された光学装置において、
光源と、
上記光源から出射された照明光を被照明対象物に照射する照明光学系と、
を備え、
上記照明光学系の光路中に上記光学素子が配置されている光学装置。
【請求項１３】
側面に２つの光透過面及び光反射面が形成された多角柱形の素子本体と、該２つの光透過面の一方の面寄りの端部に該素子本体の両端面から外方に突出するように形成された鍔部とを備えた光学素子を製造するための方法であって、
母材を加熱すると共にプレスすることにより上記光学素子を得る光学素子の製造方法。
【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モジュール、それを備えた光学装置、及び光学素子の製造方法に関する。
【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。特に、プリズムを用いた所謂屈曲光学系では、光学素子の高い取り付け精度や光学素子同士の高い位置決め精度が要求される。
【０００３】
このような状況に鑑み、種々の光学素子の取り付け方法、高い取り付け精度で取り付け可能な光学素子（例えば、プリズム）が提案されている（例えば、特許文献１等）。
【特許文献１】特開平９−７３００５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、従来の光学素子や光学素子の取り付け方法では、十分に高精度且つ容易に光学素子を取り付けることが困難であるという問題がある。従って、高品位な光学装置を容易に実現することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は係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、高い取り付け精度で容易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】
本発明に係る光学素子は、素子本体と鍔部とを備えている。素子本体は、側面に２つの光透過面及び光反射面が形成された多角柱形に形成されている。鍔部は、２つの光透過面の一方の面寄りの端部に素子本体の両端面から外方に突出するように形成されている。
【０００７】
本発明に係る光学素子モジュールは、フォルダと、光学素子とを備えている。フォルダには開口が形成されている。光学素子は素子本体と鍔部とを備えている。素子本体は、２つの光透過面及び光反射面を側面とする多角柱形に形成されており、開口に装入されている。鍔部は、２つの光透過面の一方の面寄りの端部に素子本体の両端面から外方に突出するように形成されている。鍔部はフォルダに当接している。
【０００８】
本発明に係る光学装置は、開口が形成された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いる。光学素子は、２つの光透過面及び光反射面を側面とする多角柱形に形成されており、開口に装入された素子本体と、２つの光透過面の一方の面寄りの端部に素子本体の両端面から外方に突出するように形成され、フォルダに当接する鍔部とを備えている。
【０００９】
本発明に係る製造方法は、側面に２つの光透過面及び光反射面が形成された多角柱形の素子本体と、２つの光透過面の一方の面寄りの端部に素子本体の両端面から外方に突出するように形成された鍔部とを備えた光学素子を製造するための方法である。本発明に係る製造方法は、母材を加熱すると共にプレスすることにより光学素子を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高品位な光学装置を容易に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】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る撮像装置１の主要部の構成を表す図である。
【００１３】
図２はプリズムモジュール２の斜視図である。
【００１４】
図３はプリズム２０の斜視図である。
【００１５】
図４は図３中の切り出し線ＩＶ−ＩＶで切り出された部分の断面図である。
【００１６】
図５は図３中の切り出し線Ｖ−Ｖで切り出された部分の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態１に係る撮像装置１は、受光素子１１と、レンズ群１２〜１４（第１のレンズ群１４、第２のレンズ群１３、及び第３のレンズ群１２）を含む撮像光学系と、プリズムモジュール２とを備えている。プリズムモジュール２は、撮像光学系の光路中に配置されたプリズム２０と、レンズ１６とを含む。
【００１８】
第１のレンズ群１４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のレンズ群１４から入射した外光はプリズムモジュール２に入射する。入射光は、プリズムモジュール２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のレンズ群１３及び第３のレンズ群１２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１に図示しない記録部（例えば、メモリ等）記録される仕組みとなっている。尚、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。
【００１９】
以下、プリズムモジュール２の構成について、主として図２〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
プリズムモジュール２は、プリズム２０と、プリズムフォルダ１５と、プリズムフォルダ１５に取り付けられたレンズ１６とを備えている。図３に示すように、プリズム２０は、プリズム本体２２と、鍔部２１とを備えている。プリズム本体２２は、互いに垂直な２つの光透過面２２ａ、２２ｂと光反射面２２ｃとを側面とする多角柱形（詳細には直角三角柱形）に形成されている。鍔部２１は、光透過面２２ａよりの端部に両端面２２ｄ、２２ｅから外方に突出するように輪帯状に形成されている。
【００２１】
尚、光透過面２２ａは平面であってもよい。また、光透過面２２ａの全面又は一部が球面又は非球面であってもよい。例えば、図５に示すように、光透過面２２ａからプリズム２０に光が入射する場合は、光透過面２２ａの光学有効領域（光が透過する領域）が凹状に形成されていてもよい。このような構成によれば、プリズム２０に結像機能を付与することができる。さらに、光透過面２２ｂの全面又は一部が球面又は非球面であってもよい。
【００２２】
一方、プリズムフォルダ１５は、プリズム本体２２の形状に対応した形状の、それぞれ凹部を有する一対の板状体１５ａ、１５ｂを備えている。具体的には、各板状体１５ａ、１５ｂは、（仮想の）円柱の周面に沿うように設けられた凹状の曲面部１５ｅ、１５ｆと、その円柱の底面に平行な平面部１５ｃ、１５ｄとを有する。この曲面部１５ｅ、１５ｆにより開口が形成されている。
【００２３】
プリズム本体２２は、曲面部１５ｅ、１５ｆに当接するように、且つ鍔部２１が平面部１５ｃ、１５ｄに当接するように、曲面部１５ｅ、１５ｆにより形成された開口に装入される。このため、プリズム２０のプリズムフォルダ１５奥行き方向の位置は鍔部２１により規制される。従って、プリズム２０のプリズムフォルダ１５奥行き方向の位置を調節する必要がなく、プリズム２０をプリズムフォルダ１５に装入するのみで、容易且つ高精度に取り付けることができる。
【００２４】
また、本実施形態１では、プリズム２０の両端面２２ｄ、２２ｅが円柱の周面の一部を構成するように曲面状に形成されている。詳細には、光透過面２２ａの中心から法線方向に延びる軸Ａを中心軸とする円柱の周面の一部を構成するように形成されている。このため、プリズム２０はプリズムフォルダ１５に取り付け後においても、軸Ａを中心として回動可能である。よって、プリズムフォルダ１５に取り付け後においても、プリズム２０の他の光学部材（例えば、レンズ１６、レンズ群１２、１３等）に対する傾きを精密に（例えば、１’オーダーで）調節することができる。従って、より高精度にプリズム２０を配置することが可能となり、高品位な撮像装置１を実現することが可能となる。
【００２５】
また、撮像装置１を使用するうちに、熱や外部応力等によってプリズム２０の保持位置に狂いが生じた場合であっても、容易にメンテナンスすることができる。
【００２６】
尚、プリズム２０の傾き調整後、プリズム２０をプリズムフォルダ１５に固定することが好ましい。プリズムフォルダ１５への固定は、例えば、熱カシメにより行ってもよく、また、接着剤を用いて行ってもよい。
【００２７】
本実施形態１において、プリズム２０の材質は特に限定されない。例えば、プリズム２０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２０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１の温度が上昇した場合であっても、プリズム２０に歪みが発生しにくく、プリズム２０の光学的性能が変化（劣化）しにくい。
【００２８】
さらに、ガラス製の場合、プリズム２０の屈折率を比較的高くすることが容易である。プリズム２０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、プリズムモジュール２、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。
【００２９】
また、プリズム２０の屈折率を高くすることによって、光反射面２２ｃの光反射率を向上することができる。光反射面２２ｃは、光透過面２２ａに対して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（さらには９５％以上）となるように形成されていることが好ましい。このような高い反射率を実現する観点から、プリズム２０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２０は可視光の透過率が高いものであることが好ましい。
【００３０】
例えばプリズム２０の屈折率が低い場合（例えば、プリズム２０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２２ｃ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２２ｃ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。尚、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。
【００３１】
鍔部２１とプリズム本体２２とはガラスにより一体に成形することが好ましい。しかし、鍔部２１とプリズム本体２２とを別個に形成し、接合させてもよい。その場合、鍔部２１とプリズム本体２２との材質が相互に異なっていてもよい。
【００３２】
プリズム２０がプラスチック製である場合、プリズム２０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２０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２０を一体形成することが特に好ましい。
【００３３】
以下、精密プレス法を用いたプリズム２０の製造工程について、図６及び図７を参照して説明する。
【００３４】
図６はプリズム２０を製造するための製造装置３０の要部の構成を表す断面図である。
【００３５】
図７は製造装置３０の要部の構成を表す分解斜視図である。
【００３６】
まず、図６及び図７を参照しながら製造装置３０の構成について説明する。
【００３７】
製造装置３０は、一対のプレス盤３１、３７と、金型３２〜３６とを備えている。プレス盤３１、３７にはヒーター３８が埋設されており、プレス盤３１、３７及び金型３２〜３６は温度調節可能に構成されている。
【００３８】
金型３２〜３６は、上型３２と、下型３３〜３５と、スリーブ（胴型）３６とに大別することができる。製造装置３０では、下型は、斜切された縦切円柱状の第１の下型３３と、第１の下型３３に対向配置された縦切円柱状の第２の下型３４と、第１の下型３３と第２の下型３４とが嵌合装入される円筒状の第３の下型３５とにより構成されている。しかし、下型３３〜３５は一体に形成されていてもよい。
【００３９】
スリーブ３６は第３の下型３５と、円柱状の上型３２とが摺動可能に嵌合装入されるように円筒状に形成されている。このスリーブ３６によって、上型３２と下型３３〜３５との相対位置ずれが抑制されている。
【００４０】
スリーブ３６の高さは、上型３２の高さと第３の下型３５の高さの和よりも高く設定されている。また、第１の下型３３と、第２の下型３４と、第３の下型３５とは同一高さに形成されている。このため、プレス完了時に上型３２と第３の下型３５との間に間隙が形成されるようになっている。
【００４１】
尚、金型３２〜３６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３２〜３６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３２〜３６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。
【００４２】
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３３〜３５は第２のプレス盤３７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３７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３７とは相対的に変位可能に構成されている。
【００４３】
次に、製造装置３０を用いたプリズム２０の製造工程について説明する。
【００４４】
まず、金型３２〜３６の内部に母材（例えば、ガラスプリフォーム）を挿入する。ヒーター３８により金型３２〜３６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３３〜３５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。プリズム本体２２の表面は下型３３〜３５によって形成される。一方、鍔部２１の周縁部分（突出部分）は下型３３〜３５、上型３２、スリーブ３６によって形成される。
【００４５】
プレス後、金型３２〜３６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２０を完成させることができる。
【００４６】
（実施形態２）
上記実施形態１において、プリズムモジュール２を用いた撮像装置１について説明したが、プリズムモジュール２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、プリズムモジュール２を備えた照明装置３の構成について図８を参照しながら説明する。尚、尚、本実施形態２の説明において、図２〜図５は実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００４７】
図８は本実施形態２に係る照明装置３の主要部の構成を表す図である。
【００４８】
本実施形態２に係る照明装置３は、光源４１と、レンズ群４２〜４４（第１のレンズ群４２、第２のレンズ群４３、及び第３のレンズ群４４）を含む照明光学系と、プリズム２０が照明光学系の光路中に位置するように配置されたプリズムモジュール２とを備えている。尚、上記実施形態１では光透過面２２ａが第１のレンズ群１４と対向するように配置されているのに対し、本実施形態２では、光透過面２２ａが第２のレンズ群４３と対向するように配置されている。
【００４９】
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のレンズ群４２と第２のレンズ群４３とを透過してプリズムモジュール２に入射する。プリズムモジュール２に入射した光は光反射面２２ｃで反射されてプリズムモジュール２から（詳細には、光透過面２２ａから）出射する。プリズムモジュール２から出射した光は第３のレンズ群４４を透過して照明装置３から出射される仕組みとなっている。
【００５０】
上記実施形態１において説明したように、プリズム２０は高精度な取り付けが容易である。従って、高品位な照明装置３を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明に係る光学素子は、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】
【００５２】
【図１】実施形態１に係る撮像装置１の主要部の構成を表す図である。
【図２】プリズムモジュール（光学素子モジュール）２の斜視図である。
【図３】プリズム２０の斜視図である。
【図４】図３中の切り出し線ＩＶ−ＩＶで切り出された部分の断面図である。
【図５】図３中の切り出し線Ｖ−Ｖで切り出された部分の断面図である。
【図６】プリズム２０を製造するための製造装置３０の断面図である。
【図７】製造装置３０の分解斜視図である。
【図８】実施形態２に係る照明装置３の主要部の構成を表す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１      撮像装置
２      プリズムモジュール
３      照明装置
１１      受光素子
１２〜１４、４２〜４４      レンズ群
１５      プリズムフォルダ
１５ａ、１５ｂ  板状体
１５ｃ、１５ｄ  平面部
１５ｅ、１５ｆ  曲面部
１６      レンズ
２０      プリズム
２１      鍔部
２２      プリズム本体
２２ａ、２２ｂ  光透過面
２２ｃ    光反射面
２２ｄ、２２ｅ  端面
３０      製造装置
３１、３７      プレス盤
３２      上型
３３〜３５      下型
３６      スリーブ
３８      ヒーター
４１      光源
【図１】
2007279136.tif 000003
【図２】
2007279136.tif 000004
【図３】
2007279136.tif 000005
【図４】
2007279136.tif 000006
【図５】
2007279136.tif 000007
【図６】
2007279136.tif 000008
【図７】
2007279136.tif 000009
【図８】
2007279136.tif 000010