JP2007328192A - 光学素子および光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時間の短縮化と製造コストの低廉化とを図ることができる光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子１０は、第１面１１、第２面及び反射面１３を備えており、例えば、第１面１１の面中央に対して略垂直に入射された光が反射面１３の面中央で反射されて第２面１２の面中央から出射されるように形成されている。さらに、第１面１１、第２面１２及び反射面１３では、各々、面中央の波面収差値に比べて、面周縁の波面収差値の方が大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子および光学装置に関する。特に、入射面、出射面及び反射面を有する光学素子に関し、その光学素子を備えた光学装置に関する。

近年、各種光学機器（例えば、ＤＳＣ、ＤＶＣ、携帯電話用カメラ、プロジェクションＴＶ）に搭載するレンズやプリズム等の光学素子として、高い屈折率を有する光学素子が要求されている。

上記光学素子は、従来より、研磨方法やインジェクション成形方法やプレス成形法等を用いて成形されている。研磨方法は、ガラス製の光学素子素材を研磨して光学素子を成形するという方法である。インジェクション成形方法は、光学樹脂を成形用金型に注入して光学素子を成形するという方法である。プレス成形法は、まず、光学素子素材を成形型内に供給し、次に、その光学素子素材を加熱昇温し、続いて、押し型を用いて加熱昇温された光学素子素材を加圧して光学素子を成形し、その後、成形された光学素子を冷却するという方法である。

研磨方法とプレス成形法とを比較すると、研磨方法では、光学素子素材を研磨して光学素子を成形するため曲面状の光学機能面を有する光学素子の成形は困難であるのに対して、プレス成形法では、金型の形状を工夫すれば非球面レンズ等の複雑な形状を有する光学素子を成形可能である。また、インジェクション方法とプレス成形法とを比較すると、インジェクション成形方法では、光学樹脂を成形用金型に注入して光学素子を成形するためガラス製の光学素子を成形できないのに対して、プレス成型法では、ガラス製の光学素子素材を用いればガラス製の光学素子を成形可能である。そのため、プレス成形法を用いれば、研磨方法やインジェクション成形方法を用いる場合に比べて、形状のバリエーションに富み、熱収縮性及び輝度に優れた光学素子を成形可能である。

ところが、プレス成形法では、上述の通り、成形した光学素子を冷却する冷却工程を伴うため、熱収縮が光学素子全体に光学素子の外形に相似して発生するとともに、ひけが光学素子に部分的に発生してしまう。このため、プレス成形法を用いてレンズなどの曲率面からなる光学素子を成形する場合には、次に示す方法に従って補正加工された押し型を用いて光学素子を成形する。

押し型を補正加工する方法は、まず、設計値通りに加工された押し型を用いて光学素子を成形し、次に、所望の光学素子と成形された光学素子との間に生じた形状誤差（つまり、成形された光学素子の収縮量に相当する）を求め、そして、押し型にその誤差分の形状補正を加える補正加工を行うものである。

一方、プレス成形法を用いて複数の光学機能平面からなる光学素子を成形する場合には、ひけの発生を阻止できれば、熱収縮が発生しても光学機能面が平面であるために押し型を補正加工しなくてもよい。ところが、プリズム等の大きな肉厚差を有する光学素子の場合には、ひけの発生を抑制して光学素子を成形することが難しい。そのため、ひけに応じて押し型の押し型面を平面から非平面に補正加工する必要がある。押し型の補正加工は高度な技術を要するため、光学素子の製造歩留まりの悪化を招来する場合が多く、押し型をより簡便に補正加工する方法が研究されている。

例えば、特許文献１には、プレス成形法における冷却工程を工夫することにより、押し型の補正加工の簡素化を図ることができる、と開示されている。この文献に開示されたプレス成形法は、上型の押し型と下型の押し型とを異なる冷却勾配で冷却させるものである。これにより、ひけは光学素子の一面にのみ発生するため、押し型の一面のみを補正加工すればよく、押し型の補正加工を簡素化できる。
特開平７−６９６５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法を用いて光学素子を成形しても押し型の補正加工を行う必要があり、光学素子の成形工程数が増加してしまう。その結果、光学素子の成形時間の短縮や光学素子の製造コストの低廉化を図ることが難しい。

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、成形時間の短縮化と製造コストの低廉化とを図ることができる光学素子を提供することである。また、そのような光学素子を備えた光学装置を提供することである。

本発明の光学素子は、入射面、出射面及び反射面を備え、入射面の面中央に対して略垂直に入射された光が反射面の面中央で反射されて出射面の面中央から出射されるように形成されている。具体的には、入射面、出射面及び反射面の少なくとも一面では、面中央の波面収差値に比べて、面中央よりも外側の面周縁の波面収差値の方が大きい。

このような構成では、入射面、出射面及び反射面において、各々、面全体の波面収差値を略同一とするための補正を行わなくても、光学素子を成形することができる。

本発明の光学装置は、入射面、出射面および反射面を有しているとともに、入射面の面中央に対して略垂直に入射された光が反射面の面中央で反射されて出射面の面中央から出射されるように形成された光学素子が、光路に配置されている。この光学素子は、入射面、出射面及び反射面の少なくとも１面では、面中央の波面収差値に比べて、面中央よりも外側の面周縁の波面収差値の方が大きい。

本発明では、短時間で且つ低廉に成形することができる。

（実施の形態１）
実施の形態１では、光学素子として略三角柱状のプリズムを例に挙げ、光学装置として撮像装置を例に挙げ、図１乃至図５を用いて、撮像装置１００の構成と、プリズム１０の構成と、プリズム１０の製造方法とを示す。なお、図１は、撮像装置１００の光学系の配置構成を示す模式図である。図１の２点破線は光軸を示しており、同図の矢印は光の進行方向を示している。図２は、本実施形態のプリズム１０を模式図であり、図２（ａ）は、プリズム１０の斜視図であり、図２（ｂ）は、プリズム１０の機能を示す図である。図３は、プリズム１０の光学面を模式的に示す平面図であり、図３（ａ）は、第１面１１及び第２面の模式的な平面図であり、図３（ｂ）は、反射面１３の模式的な平面図である。図４は、プリズム１０の製造装置９の構成を示す模式図である。図５は、図４の一部拡大図である。

まず、図１を用いて、撮像装置１００の構成を示す。

撮像装置１００は、例えば、ＤＳＣ、ＤＶＣ、携帯電話用カメラ及びプロジェクションＴＶ等であり、撮像素子等の受光素子と撮像光学系とを備えている。撮像光学系は、被写体の光学像を受光素子の受光面に映し出す光学系であり、具体的には、図１に示すように、被写体側から受光素子Ｓ側へ向かう方向に従って順に、第１レンズ群Ｇ１、プリズム１０、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が配設された構成となっている。

この撮像装置１００では、光（主に、可視光）は、被写体側から第１レンズ群Ｇ１へ入射後、プリズム１０の第１面１１の面中央１１ａに入射される。面中央１１ａから入射された光は、反射面１３の面中央１３ａで全反射されて、９０度折曲して第２面１２の面中央１２ａから出射される。第２面１２の面中央１２ａから出射された光は、第２レンズ群Ｇ２を通過後、第３レンズ群Ｇ３で集光されて、撮像素子Ｓに入射され電気信号に変換される。なお、可視光は、人間の目に光として感じる波長範囲の電磁波であり、個人差があるが、360〜400nm以上760〜830nm以下の電磁波である。また、上記面中央１１ａおよび１２ａは図３（ａ）に示しており、上記面中央１３ａは図３（ｂ）に示している。

次に、図２を用いて、プリズム１０を示す。

プリズム１０は、d線（ナトリウムランプの出力光の波長、589.0nmまたは589.6nm）に対する屈折率が１．６５以上のガラスからなる。そのため、プリズム１０を備えた光学系の光学全長を短くでき、よって、その光学系を備える装置の小型化を図ることができる。また、可視光をプリズム１０に入射すれば、その可視光は、後述の反射面１３で全反射される。なお、全反射は、９０％以上の反射率で反射することであり、好ましくは９５％以上の反射率で、より好ましくは９７％以上の反射率で反射することである。

また、プリズム１０は、図２（ａ）に示すように、略直角三角形を底面とする三角柱状に形成されており、第１面１１と第２面１２と反射面１３と第３面１４とを有している。第１面１１、第２面１２及び第３面１４は、各々、三角柱の側面の外側である。

第１面１１及び第２面１２は、互いに直交する面であり、プリズム１０の入射面または出射面である。すなわち、第１面１１が入射面であれば第２面１２が出射面となり、第２面１２が入射面であれば第１面１１が出射面となる。

反射面１３は、最も面積の大きい側面の内側であり、例えば、図２（ｂ）に示すように、第１面１１の面中央１１ａに入射した光は、プリズム内部を透過して反射面１３の面中央１３ａで反射して第２面１２の面中央１２ａから出射する。

第１面１１及び第２面１２には、図３（ａ）に示すように、各々、面中央１１ａ，１２ａよりも外側の面周縁１１ｂ，１２ｂが形成されている。面中央１１ａ，１２ａには、各々、受光素子Ｓで受光される光が通る一方、面周縁１１ｂ，１２ｂには、各々、受光素子Ｓで受光される光がほとんど通らない。そのため、面周縁１１ｂ，１２ｂの波面収差値は、各々、面中央１１ａ，１２ａの波面収差値よりも大きくてもよく、例えば、２倍程度である。

同様に、反射面１３には、図３（ｂ）に示すように、面中央１３ａよりも外側の面周縁１３が形成されている。面中央１３ａには、受光素子Ｓで受光される光が通る一方、面周縁１３ｂには、受光素子Ｓで受光される光がほとんど通らない。そのため、面周縁１３ｂの波面収差値は、面中央１３ａの波面収差値よりも大きくてもよく、例えば２倍程度である。

さらに、面中央１１ａまたは面中央１２ａの波面収差値をｘとし面中央１３ａの波面収差値をｙとすると、ｘ／ｙ＞２の関係にあり、ｘは０＜ｘ≦λ／４であることが好ましく、ｙは０＜ｙ≦λ／１０であることが好ましい。なお、λは、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの出力光の波長である。

ここで、波面収差とは、理想的な波面と実際の波面との差であり、波面全体に対してrms（Root Mean Square＝２乗平均平方根）値を算出し光の波長で割った値である。波面収差は、一般的には、JIS規格番号JISC5935に記載の波面収差の測定方法を用いて測定される。

このようなプリズム１０では、面中央１１ａ，１２ａ，１３ａと面周縁１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとで、各々、波面収差値が異なる。そのため、プリズム１０を成形する際には、補正加工された金型等を用いて各面全体における波面収差値を略同一としなくてよい。その結果、プリズム１０は、補正加工が施された金型等を用いて成形されたプリズムに比べて、成形時間の短縮化及び成形コストの低廉化を図ることができる。

また、反射面１３の波面収差値ｙは、第１面１１の波面収差値及び第２面１２の波面収差値ｘよりも小さい。その結果、プリズム１０は、更に、成形時間の短縮化及び成形コストの低廉化を図ることができる。

一方、反射面１３の波面収差値ｙは、０＜ｙ≦λ／１０である。そのため、プリズム１０は、補正加工された金型等を用いて成形されたプリズムと略同一の光学性能を有する。具体的には、プリズム１０は、光の位相や光の強度等をほとんど変化させることなく、入射された光を反射することができる。以上より、プリズム１０は、補正加工された金型等を用いて成形しなくてもよいために比較的短時間且つ低コストで成形されるとともに、当該金型等を用いて成形されたプリズムと略同一の光学特性を有する。

続いて、図４及び図５を用いて、プリズム１０の製造方法を示す。

まず、図４に示す製造装置９の準備を行う。具体的には、まず、中型２及び下型３を準備する。準備する中型２及び下型３は、各々、図５に示すように、プリズム形成面部３２，３３を有しており、プリズム形成面部３２，３３には、各々、面中央３２ａ，３３ａよりも外側の面周縁３２ｂ，３３ｂが形成されている。面中央３２ａ，３３ａと面周縁３２ｂ，３３ｂとでは、各々、波面収差値が異なる。具体的には、面中央３２ａ，３３ａの波面収差値は、各々、λ／４以下であり、面周縁３２ｂ，３３ｂの波面収差値は、各々、面中央３２ａ，３３ａの波面収差値よりも大きい。

次に、プリズム形成面部３２，３３を各々上に向けて、中型２及び下型３を製造装置９の胴体４内に入れる。これにより、胴体４の上から内部を見ると、中型２のプリズム成形面部３２と下型３のプリズム成形面部３３とが見える。

続いて、プリズム素材５を準備する。具体的には、材質は、d線に対する屈折率が１．６５以上のガラスである。また、形状は、特に限定されないが、成形後のプリズムの形状に似た形状であれば後の加熱工程における熱エネルギー量や加熱時間などを削減でき、その結果、ひけなどが最大限に抑制されたプリズムを成形可能なため、略円柱状であることが好ましく、略三角柱状であればさらに好ましい。

続いて、上型１を準備する。準備する上型１は、図５に示すように、プリズム形成面部３１を有しており、プリズム形成面部３１には、面中央３１ａよりも外側の面周縁３１ｂが形成されている。中型２及び下型３と同じく、面中央３１ａと面周縁３１ｂとでは波面収差値が異なり、面中央３１ａの波面収差値はλ／１０以下である一方、面周縁３１ｂの波面収差値は、面中央３１ａの波面収差値よりも大きい。

続いて、準備したプリズム素材５を製造装置９の胴体４内に入れ、プリズム形成面部３１を下にしてプリズム素材５の上に上型１を置く。これにより、プリズム素材５の表面には、プリズム形成面部３１，３２，３３が接触する。

続いて、上型１の上に設置された上ヒータブロック６と下型３の下に設置された下ヒータブロック７とを用いて、プリズム素材５をその軟化点温度付近にまで昇温させて軟化させる。

続いて、上型１に圧力を加えてプリズム素材５を加圧し、上型１のプリズム形成面部１ａをプリズム素材５に転写する。このように、上型１をプリズム素材５に転写すれば、中型２及び下型３をプリズム素材５に転写する場合に比べて、プリズム素材５への転写を高めることができる。これにより、プリズム１０の反射面１３の面中央１３ａの波面収差値を確実にλ／１０以下とすることができる。

そして、上及び下ヒータブロック６，７を用いて、プリズム素材５を常温付近にまで冷却させる。このとき、ガラス軟化点温度よりも若干低い温度にまで徐冷後、常温付近まで急冷することが好ましい。これにより、プリズム１０を成形することができる。

以下に、本実施形態におけるプリズム１０が奏する効果をまとめる。

プリズム１０は、第１面１１、第２面１２及び反射面１３には、各々、面周縁１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが形成されているため、補正加工が施された押し型を用いて成形しなくてよい。よって、プリズム１０は、成形時間の短縮化及び成形コストの低廉化を図ることができる。

一方、プリズム１０は、補正加工が施された押し型を用いて成形された従来のプリズムと略同一の光学性能を有するため、従来のプリズムと略同一の用途に用いることができ、ＤＳＣ、ＤＶＣ、携帯電話用カメラ及びプロジェクションＴＶ等の光学機器に搭載することができる。さらに、搭載された光学機器の小型化を図ることができる。

また、プリズム１０の反射面１３は、プリズム素材５を加圧する押し型（上型１）を用いて成形されるため、波面収差値を確実にλ／１０以下にすることができる。

また、プレス成型法を用いてプリズム１０を成形するため、図２（ａ）に記載の形状のプリズムだけでなく、様々な形状のプリズムを成形することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、図６を用いて、プリズム２０の構成を示す。図６は、本実施形態におけるプリズム２０の端面を模式的に示す図である。

本実施形態のプリズム２０は、以下に示す点が上記実施形態１のプリズム１０と異なる。すなわち、プリズム２０は、d線に対する屈折率が１．６以上の樹脂からなり、また、プリズム２０の第３面１４には、反射膜２１（例えば、アルミニウム膜、誘電体膜）が形成されている。反射膜２１は、入射された光を反射する特性を有している。このように、d線に対する屈折率が１．６０以上の樹脂からなるプリズムであっても、第３面１４に反射膜２１を形成すれば、可視光を反射面１３の面中央１３ａで全反射させることができる。そのため、プリズム２０は、上記実施形態１のプリズム１０と略同一の効果を奏する。

なお、一般に、樹脂製プリズムは、ガラス製プリズムに比べて軽い。そのため、軽量が要求されている撮像装置等の装置に、本実施形態のプリズム２０を搭載することが好ましい。一方、一般に、ガラス製プリズムは、樹脂製プリズムに比べて熱収縮性に優れており、また、反射膜を形成しなくても可視光を反射面で全反射させることができる。そのため、光学性能や低廉化が要求されている撮像装置等の装置に、上記実施形態１のプリズム１０を搭載することが好ましい。以上より、装置が要求されている条件に応じて、上記実施形態１のプリズム１０と本実施形態のプリズム２０とを使い分ければよい。

（実施の形態３）
実施の形態３では、光学装置として照明装置を例に挙げ、図７を用いて、上記実施形態１のプリズム１０を照明装置２００に搭載した場合を示す。図７は、照明装置２００の光学系の配置構成を示す模式図である。図７の２点破線は光軸を示しており、同図の矢印は光の進行方向を示している。

照明装置２００は、一眼レフカメラ等であり、光源と照明光学系とを備えている。照明光学系は、光源から放射された光を被照明対象物に照射する光学系であり、具体的には、図７に示すように、光源Ｌ側から被照明対象物側へ向かう方向に従って順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、プリズム１０及び第３レンズ群Ｇ３が配設された構成となっている。

光は、光源Ｌから放射され、第１レンズ群Ｇ１でコリメートされて第２レンズ群Ｇ２を通過後、プリズム１０の第２面１２の面中央１２ａに入射される。第２面１２の面中央１２ａに入射された光は、反射面１３の面中央１３ａで全反射されて、９０度折曲して第１面１１の面中央１１ａから出射される。第１面１１の面中央１１ａから出射された光は、第３レンズ群Ｇ３を通過して照明装置２００の外部へ出射される。なお、上記面中央１１ａおよび１２ａは図３（ａ）に示しており、上記面中央１３ａは図３（ｂ）に示している。

（その他の実施形態）
上記実施形態１、２または３は、以下に示す構成であってもよい。

プリズムは、底面を略直角三角形とする三角柱状としたが、勿論、この形状に限定されない。反射面の面中央の波面収差値ｙが入射面の面中央の波面収差値及び出射面の面中央の波面収差値のうちの小さい方の波面収差値ｘに対してｘ／ｙ＞２であればよく、好ましくは、ｙがλ／１０以下であり、ｘがλ／４以下であればよい。

反射防止膜が、第１面及び第２面に形成されていてもよい。これにより、例えば、光は、第１面でほとんど反射することなく第１面からプリズム内へ入射し、第２面でほとんど反射することなく第２面から出射するため、好ましい。

面中央及び面周縁は、各々、図３に示す形状に限定されない。また、第１面、第２面及び反射面には、各々、面中央及び面周縁以外の部分が形成されていてもよい。

撮像装置及び照明装置は、各々、上記実施形態１のガラス製プリズムを搭載しているが、上記実施形態２の樹脂製プリズムを搭載してもよい。

本実施例では、プリズムの入射面、出射面及び反射面の面中央の波面収差値を最適化した。また、最適化されたプリズムの成形方法を検討した。
＜実施例１＞
実施例１では、プリズムの反射面の面中央の波面収差値、入射面の面中央の波面収差値及び出射面の面中央の波面収差値を最適化した。
−最適化方法−
まず、上記実施形態１に記載したプリズムの反射面の面中央の波面収差値が表１に記載の値であり、入射面の面中央の波面収差値及び出射面の面中央の波面収差値が表２に記載の値であるプリズム（１番プリズム〜６番プリズム）を用意した。

次に、反射波面の収差測定装置（Ｚｙｇｏ社製のＧＰＩ-ｘｐ）を用いて、各プリズムにＨｅ−Ｎｅレーザからの出力光（６３３ｎｍ）を入射した場合に各プリズムの反射面の面中央で反射された反射波面の収差、各プリズムの入射面の面中央で反射された反射波面の収差、及び各プリズムの出射面の面中央で反射された反射波面の収差を測定した。

続いて、カメラ映像機器工業会規格ＣＩＰＡＤＣ−００３−２００３のデジタルカメラの解像度測定方法に基づき、測定された反射波面を目視により観察して、各プリズムがデジタルカメラ等に搭載できるか否かを検討した。
−結果−
表１に反射面の面中央の波面収差値の最適化に関する実験結果を示し、表２に入射面及び出射面の面中央の波面収差値の最適化に関する実験結果を示す。なお、表１における×は使用不可能なプリズムであることを示しており、○は使用可能なプリズムであることを示しており、◎は非常に良好なプリズムであることを示している。また、△はプリズムとして使用可能であるが、好ましい状態ではないことを示している。

表１に示すように、反射面の面中央の波面収差値は、λ／１０以下であることが好ましく、その値が小さい方が好ましいことがわかった。

表２に示すように、入射面及び出射面の面中央の波面収差値は、λ／４以下であることが好ましく、λ／５以下であれば更に好ましく、その値が小さい方が好ましいことがわかった。

以上より、反射面の面中央の波面収差値がλ／１０以下であり、入射面及び出射面の面中央の波面収差値がλ／５以下であるプリズムでは、良好な投影評価を得ることができた。そのため、入射面及び出射面の面中央の波面収差値ｘと反射面の面中央の波面収差値ｙとの関係が、ｘ/ｙ＞２であることが好ましいといえる。
＜実施例２＞
実施例２では、ガラス製のプリズム素材を用いて、上記実施例１で良好と評価したプリズムを成形する方法を検討した。

図４に示す製造装置を用いて、プリズムを成形した。具体的には、まず、上型として、プリズム成形面部の面中央の波面収差値がλ／１０以下に加工された上型を用い、中型及び下型として、各々、プリズム成形面部の面中央の波面収差値がλ／４以下に加工された中型及び下型を用いた。また、プリズム素材としては、側面を鏡面に加工された円柱状の成形用材料（株式会社住田光学ガラス製、Ｋ−ＶＣ７８（ｎｄ：１．６６９１０、Ｔｇ：５２０℃、Ａｔ：５５６℃）を用いた。

次に、図４に示すように、プリズム素材を中型及び下型と上型とで挟んで胴体に収容し、５分かけて５２０℃付近にまで昇温した。そして、上型を下に押して軟化したプリズム素材に圧力を供給し、上型のプリズム素子形成面部をプリズム素材表面に転写させた。

続いて、下ヒータブロックのヒータ部を８分かけて５１０℃付近にまで徐冷させ、上ヒータブロックのヒータ部を１２分かけて５１０℃付近にまで徐冷させて、その後、上及び下ヒータブロックのヒータ部の通電を停止して常温まで急冷させた。

続いて、製造装置の胴体から金型を取り出し、金型を分解してプリズムを取り外した。これにより、略直角二等辺三角形を底面とする三角柱状のプリズム（底面の等辺が１０ｍｍであり、底面の斜辺が１４ｍｍであり、高さが１５ｍｍである）を得ることができた。詳細には、成形されたプリズムでは、入射面及び反射面は、各々、１０ｍｍ×１５ｍｍの矩形であり、その面中央は、各々、７ｍｍ×８ｍｍの矩形であった。また、プリズムの反射面は１４ｍｍ×１５ｍｍの矩形であり、反射面の面中央は７ｍｍ×１１ｍｍの矩形であった。

そして、JIS規格番号JISC5935に記載の波面収差の測定方法に従って、入射面、出射面及び反射面の面中央の波面収差値を測定した。すると、反射面の面中央の波面収差値がλ／１０以下であり、入射面及び出射面の面中央の波面収差値がλ／４以下であった。
＜実施例３＞
実施例３では、樹脂製のプリズム素材を用いて、上記実施例１で良好と評価したプリズムを成形する方法を検討した。

図４に示す製造装置と上記実施例１に記載の上型、中型及び下型とを用いて、プリズムを成形した。プリズム素材としては、円柱加工された成形用材料（大阪ガスケミカル(株)製、ＯＫＰ４（ｎｄ：１．６１３、Ｔｇ：１２４℃）を用いた。

次に、図４に示すように、プリズム素材を中型及び下型と上型とで挟んで胴体に収容して１５０℃まで昇温した。そして、上型を下に押して軟化したプリズム素材に圧力を供給して、加圧成形した。

続いて、下ヒータブロックのヒータ部を１０分で１１４℃まで徐冷させ、その後、上及び下ヒータブロックのヒータ部の通電を停止して常温まで急冷させた。

続いて、製造装置から金型を取り出し、金型を分解してプリズムを取り出した。これにより、略直角二等辺三角形を底面とする三角柱状のプリズム（底面の等辺が９ｍｍであり、底面の斜辺が１２ｍｍであり、高さが１５ｍｍである）を得ることができた。詳細には、成形されたプリズムでは、入射面及び反射面は、各々、９ｍｍ×１５ｍｍの矩形であり、その面中央は、各々、４．５ｍｍ×７．５ｍｍの矩形であった。また、プリズムの反射面は１２ｍｍ×１５ｍｍの矩形であり、反射面の面中央は６ｍｍ×７．５ｍｍの矩形であった。

そして、JIS規格番号JISC5935に記載の波面収差の測定方法に従って、入射面、出射面及び反射面の面中央の波面収差値を測定した。すると、反射面の面中央の波面収差値がλ／１０以下であり、入射面及び出射面の面中央の波面収差値がλ／４以下であった。

上記実施例２及び本実施例の結果から、プリズム成形面部の面中央の波面収差値がλ／１０以下に加工された上型と、プリズム成形面部の面中央の波面収差値がλ／４以下に加工された中型及び下型とを用いれば、樹脂製のプリズム素材を用いた場合であっても、上記実施例１で良好と評価されたプリズムを成形することができた。

以上説明したように、本発明は、光学素子と、光学素子を備えた光学装置について有用であり、特に、プリズムと、プリズムを備えた光学装置について有用である。

実施形態１における撮像装置の光学系の配置構成を示す模式図。 実施形態１及び３におけるプリズムの模式図。 実施形態１及び３におけるプリズムの光学面の模式的な平面図。 プリズムの成形装置の腰部断面図。 プリズムの成形装置の一部拡大図。 実施形態２におけるプリズムの端面の模式図。 実施形態３における照明装置の光学系の配置構成を示す模式図。

符号の説明

５ プリズム素材（光学素子素材）
１０，２０ プリズム（光学素子）
１１ 第１面（入射面または出射面）
１２ 第２面（出射面または入射面）
１３ 反射面
１４ 第３面
２１ 反射膜
１００ 撮像装置（光学装置）
２００ 照明装置（光学装置）

Claims (9)

1. 入射面、出射面及び反射面を備え、該入射面の面中央に対して略垂直に入射された光が該反射面の面中央で反射されて該出射面の面中央から出射されるように形成され、
   前記入射面、前記出射面及び前記反射面の少なくとも１つでは、前記面中央の波面収差値に比べて、該面中央よりも外側の面周縁の波面収差値の方が大きいことを特徴とする光学素子。
2. 前記反射面の前記面中央の波面収差値ｙは、前記入射面の前記面中央の波面収差値及び前記出射面の前記面中央の波面収差値のうちの小さい方の波面収差値ｘに対して、ｘ／ｙ＞２の関係にあり、
   前記入射面の前記面中央の前記波面収差値及び前記出射面の前記面中央の前記波面収差値のうちの小さい方の波面収差値ｘは、０＜ｘ≦λ／４であり、
   前記反射面の前記面中央の前記波面収差値ｙは、０＜ｙ≦λ／１０である（λは、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの出射光の波長である）ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記入射面の前記面中央から光学素子内部に入射された可視光が前記反射面の前記面中央で全反射されるように、当該入射面と当該反射面とが所定の角度をなしていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
4. ガラス製である請求項１に記載の光学素子。
5. ｄ線に対する屈折率が１．６以上である請求項１に記載の光学素子。
6. 前記入射面、前記出射面および前記反射面をそれぞれ側面とする略三角柱状のプリズムであり、
   前記反射面には、前記入射された光を反射する特性を持つ反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
7. 入射面、出射面及び反射面を有しているとともに、該入射面の面中央に対して略垂直に入射された光が該反射面の面中央で反射されて該出射面の面中央から出射されるように形成された光学素子が、光路上に配置された光学装置であって、
   前記光学素子は、
   前記入射面、前記出射面及び前記反射面の少なくとも１つでは、前記面中央の波面収差値に比べて、該面中央よりも外側の面周縁の波面収差値の方が大きいことを特徴とする光学装置。
8. 受光素子と、
   前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、
   前記プリズムは、前記撮像光学系の光路上に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学装置。
9. 光源と、
   前記光源から放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、
   前記プリズムは、前記照明光学系の光路上に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学装置。

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