(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２０は、プリズム本体２１と、当接部２２とを備えている。プリズム本体２１は、光入射面２１ａと、光出射面２１ｃと、光反射面２１ｂとを有する。当接部２２は光反射面２１ｂと平行な当接面２２ａを有する。プリズム２０は、当接面２２ａが平面部１５ａに当接するように当接部２２でもってフォルダ１５に係合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面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、
上記光反射面と平行な当接面を有し、該当接面が上記平面部に当接するように上記フォルダに係合される当接部と、
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、上記光入射面、上記光出射面、及び上記光反射面を側面とする多角柱形である光学素子。
【請求項３】
請求項２に記載された光学素子において、
上記当接部は、上記光反射面の法線方向からの平面視において上記素子本体よりも外方に突出している光学素子。
【請求項４】
請求項１に記載された光学素子において、
上記光入射面及び上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、
上記光反射面の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、
上記光入射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】
平面部を有するフォルダと、
光入射面、光出射面、及び光反射面を有する素子本体と、該光反射面に平行な当接面を有し、該当接面が上記平面部に当接するように上記フォルダに係合された当接部とを有する光学素子と、
を備えた光学素子モジュール。
【請求項１０】
平面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、
上記光学素子は、光入射面、光出射面、及び光反射面を有する素子本体と、該光反射面と平行な当接面を有し、該当接面が上記平面部に当接するように上記フォルダに係合される当接部ととを有する光学装置。
【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。
【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、及びそれを備えた光学装置に関する。
【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】
プリズムを用いた所謂屈曲光学系では、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】
本発明に係る光学素子は、素子本体と、当接部とを備えている。素子本体は、光入射面と、光出射面と、光反射面とを有する。当接部は光反射面と平行な当接面を有する。本発明に係る光学素子は、その当接面が平面部に当接するように当接部でもってフォルダに係合される。
【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。フォルダは平面部を有する。光学素子は、素子本体と、当接部とを備えている。素子本体は、光入射面、光出射面、及び光反射面を有する。当接部は光反射面に平行な当接面を有する。当接部は当接面が平面部に当接するようにフォルダに係合されている。
【０００８】
本発明に係る光学装置は、平面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、光入射面と、光出射面と、光反射面とを有する素子本体と、光反射面と平行な当接面を有し、当接面が平面部に当接するようにフォルダに係合される当接部ととを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光学素子は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
図２は本実施形態１におけるプリズムモジュール２の斜視図である。
【００１３】
図３は本実施形態１におけるプリズム２０の斜視図である。
【００１４】
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、プリズムフォルダ１５とを含む。
【００１５】
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。
【００１６】
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３を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
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２１と、当接部２２とを備えている。プリズム本体２１は、光入射面２１ａ、光反射面２１ｂと、光出射面２１ｃと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。
【００１８】
当接部２２は、光反射面２１ｂの法線方向からの平面視においてプリズム本体２１から外方に突出するように額縁状に形成されている。言い換えれば、当接部２２は端面２１ｄ、２１ｅ、光入射面２１ａ、及び光出射面２１ｃの光反射面２１ｂ寄りの一部を覆うように額縁状に形成されている。突出した部分の一部分には、光反射面２１ｂと平行な当接面２２ａが形成されている。
【００１９】
一方、プリズムフォルダ１５は、一対の、例えば平面視三角形状の板状体により構成されている。プリズムフォルダ１５には、当接面２２ａが当接するための平面部１５ａを含む凹部が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、プリズム２０は、当接面２２ａが平面部１５ａに当接するように、当接部２２でもってプリズムフォルダ１５に係合されている。
【００２１】
図４は従来のプリズム１００の斜視図である。
【００２２】
図５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である。
【００２３】
図６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。
【００２４】
図４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６においてＹ方向）と傾斜する方向（図５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。
【００２５】
それに対して、本実施形態１では、当接部２２は、光反射面２１ｂと平行な当接面２２ａが平面部１５ａに当接するように係合される。すなわち、プリズム２０は光反射面２１ｂの法線方向に押圧されてプリズムフォルダ１５に取り付けられる。従って、光反射面２１ｂ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２０を取り付けることができる。その結果、高品位な撮像装置１を実現することが可能となる。
【００２６】
尚、光入射面２１ａ及び／又は光出射面２１ｃ（詳細には光入射面２１ａの少なくとも一部及び／又は光出射面２１ｃの少なくとも一部）は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。例えば、光入射面２１ａの一部が凹非球面状に形成されていてもよい。この構成によれば、プリズム２０に結像機能等を付与することができる。
【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２１ｂの光反射率を向上することができる。光反射面２１ｂは、光入射面２１ａ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２１ｂ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２１ｂ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】
本実施形態１のように、当接部２２とプリズム本体２１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、当接部２２とプリズム本体２１とを別個に形成し、接合させてもよい。例えば、図７に示すように、三角柱状のプリズム本体２１の端面２１ｄ、２１ｅに角柱状体からなる当接部２２を貼り付けてもよい。その場合、当接部２２とプリズム本体２１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８〜図１０を参照して説明する。
【００３４】
図８は製造装置３０の要部の構成を表す分解斜視図である。
【００３５】
図９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。
【００３６】
図１０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。
【００３７】
まず、図８〜図１０を参照しながら製造装置３０の構成について説明する。
【００３８】
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。
【００３９】
金型３２〜３４は、上型３２と、下型３３ａ〜３３ｃと、スリーブ（胴型）３４とに大別することができる。製造装置３０では、下型は、対をなす５角柱状の第１の下型３３ａ及び第２の下型３３ｂと、第１の下型３３ａ及び第２の下型３３ｂの両端面側に配置された板状の一対の第３の下型３３ｃとにより構成されている。第１の下型３３ａ、第２の下型３３ｂ、及び第３の下型３３ｃは相互に同一高さに形成されている。尚、下型３３ａ〜３３ｃは一体に形成されていてもよい。
【００４０】
スリーブ３４は下型３３ａ〜３３ｃ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３３ａ〜３３ｃとの相対位置ずれが抑制されている。
【００４１】
スリーブ３４の高さは、上型３２の高さと下型３３ａ〜３３ｃの高さの和よりも高く設定されている。このため、プレス完了時に上型３２と下型３３ａ〜３３ｃとの間に間隙が形成されるようになっている。この隙間により当接部２２が形成される。
【００４２】
尚、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。
【００４３】
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〜３３ｃ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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。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〜３３ｃ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。
【００４６】
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２０を完成させることができる。
【００４７】
（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１１を参照しながら説明する。尚、本実施形態２の説明において、図２及び図３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。
【００４８】
図１１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。
【００４９】
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ではレンズ１６が第２のレンズ群１３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、レンズ１６が第３のレンズ群４４と対向するように配置されている。
【００５０】
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２１ｂで反射されてプリズムモジュール２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。
【００５１】
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。
【００５２】
（変形例）
上記実施形態１では、当接部２２はプリズム本体２１から突出するように形成されているが、本発明はこの構成に限定されない。他の構成例として、本変形例では、当接部５１が三角柱状のプリズム本体５２の両端面に切欠き状に形成された例について説明する。
【００５３】
図１２は本変形例１に係るプリズム５０の斜視図である。
【００５４】
図１３はプリズムフォルダ５３に取り付けられたプリズム５０の正面図である。
【００５５】
プリズム５０は、三角柱状のプリズム本体５２と、プリズム本体５２の両端面に切欠き状に形成された当接部５１とを備えている。当接部５１には光反射面５２ａと平行な当接面５１ａが形成されている。
【００５６】
一方、プリズムフォルダ５３は、一対の板状体により構成されている。プリズムフォルダ５３には当接面５１ａに当接するための平面部５３ａが形成されており、当接部５１の形状に対応した凸部が形成されている。
【００５７】
プリズム５０は、当接面５１ａが平面部５３ａに当接するように当接部５１でもってプリズムフォルダ５３に取り付けられている。このため、本変形例においても、上記実施形態１と同様に、プリズム５０は光反射面５２ａの法線方向に押圧されてプリズムフォルダ５３に取り付けられる。従って、光反射面５２ａ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５０を取り付けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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】
【００５９】
【図１】実施形態１に係る撮像装置１の構成を表す図である。
【図２】実施形態１におけるプリズムモジュール２の斜視図である。
【図３】実施形態１におけるプリズム２０の斜視図である。
【図４】従来のプリズム１００の斜視図である。
【図５】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である。
【図６】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。
【図７】実施形態１の変形例に係るプリズムの斜視図である。
【図８】製造装置３０の要部の構成を表す分解斜視図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】変形例に係るプリズム５０の斜視図である。
【図１３】プリズムフォルダ５３に取り付けられたプリズム５０の正面図である。
【符号の説明】
【００６０】
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、５３      プリズムフォルダ
１５ａ、５３ａ    平面部
１６      レンズ
２０、５０      プリズム
２１、５２      プリズム本体
２１ａ    光入射面
２１ｂ、５２ａ    光反射面
２１ｃ    光出射面
２１ｄ、２１ｅ  端面
２２、５１      当接部
２２ａ、５１ａ    当接面
３０      製造装置
３１、３５      プレス盤
３２      上型
３３ａ〜３３ｃ  下型
３４      スリーブ
３６      ヒーター
４１      光源
【図１】
2007279137.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】
2007279137.tif 000009
【図８】
2007279137.tif 000010
【図９】
2007279137.tif 000011
【図１０】
2007279137.tif 000012
【図１１】
2007279137.tif 000013
【図１２】
2007279137.tif 000014
【図１３】
2007279137.tif 000015