專利名稱：光學(xué)元件以及光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在攝像機(jī)或者靜止圖像照相機(jī)、便攜設(shè)備用照相機(jī)等攝影裝置、頭戴式顯示器或者投影儀等顯示裝置等各種光學(xué)裝置中使用的光學(xué)元件以及光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在非共軸光學(xué)系統(tǒng)中，導(dǎo)入稱為基準(zhǔn)軸的概念，通過把該光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成面做成非對(duì)稱非球面來充分修正像差的設(shè)計(jì)方法或者其設(shè)計(jì)例公開在US5825560、US5847887、US6021004、US6166866、US6292309、US63666411等中。
這樣的非共軸光學(xué)系統(tǒng)稱為離軸光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)考慮了沿著通過影像中心和光瞳中心的光線的基準(zhǔn)軸時(shí)，定義為包括構(gòu)成面的與基準(zhǔn)軸的交點(diǎn)的面法線沒有位于基準(zhǔn)軸上的曲面(離軸曲面)的光學(xué)系統(tǒng)。在該離軸光學(xué)系統(tǒng)中，基準(zhǔn)軸成為彎曲的形狀。
該離軸光學(xué)系統(tǒng)一般構(gòu)成面成為非共軸，即使在反射面中也不會(huì)發(fā)生光暈(vignetting)，因此易于構(gòu)筑使用了反射面的光學(xué)系統(tǒng)。另外，還具有能夠比較自由地進(jìn)行光路的環(huán)繞，通過把構(gòu)成面成型為一體的方法易于制造一體型的光學(xué)系統(tǒng)這樣的特征。因此，能夠構(gòu)成空間效率良好，緊湊的自由形狀的反射光學(xué)元件。
另外，在US6268963以及US公開公報(bào)2003/063400中，公開了通過在棱鏡內(nèi)部使光路(基準(zhǔn)軸)交叉，充分確保光路長度的同時(shí)緊湊地構(gòu)成的光學(xué)棱鏡。
但是，由于光學(xué)棱鏡中的像差修正等，而增加了光學(xué)棱鏡的反射面數(shù)量的情況下，作為各反射面的制造誤差的面形狀誤差或者由于面的原因產(chǎn)生的影響被積累，越增加反射面的數(shù)量，在各反射面中可允許的誤差量越小，成為十分嚴(yán)峻。因此，必須高精度地保證各反射面的面形狀。
在這些光學(xué)棱鏡制造中，根據(jù)近年來成為主流的低成本的要求，廣泛使用由模具進(jìn)行的模壓成型。另外，在把光學(xué)元件安裝到實(shí)際的光學(xué)裝置中的情況下，需要在光學(xué)元件的兩側(cè)設(shè)置突起部分，經(jīng)由該突起部分由保持部件等保持，而這樣的突起部分一般在分割為2個(gè)方向的模具的分割部分中成型。
圖8中表示在US2003/063400中公開的反射光學(xué)元件P。另外，圖9中，表示圖8的光學(xué)元件P中的光學(xué)面R1～R15，中心主光線(基準(zhǔn)軸)PR、以及各光學(xué)面的法線RV1～RV5。各光學(xué)面的法線RV1～RV5朝向相互不同的方向延伸。
圖10是表示由分割為2個(gè)方向的模具成型圖8的光學(xué)元件P時(shí)的狀況的模式圖。該圖中，沿著圖8所示的Y方向分割模具，在光學(xué)元件P的成型以后沿著Y方向去除模具。這里，UM是上模，DM是下模。
圖11中，與光學(xué)面R11和R12相當(dāng)?shù)哪＞叩拿鍾M11、RM12由于對(duì)于這樣去除模具的方向(Y方向)幾乎平行或傾斜成陡峭的角度，因此在脫模時(shí)光學(xué)元件P易于變形。
另外，圖12中表示在制作上模UM時(shí)，切削面RM11、RM12時(shí)的狀況。這里，B是安裝在切削機(jī)上的車刀。通常，在切削模具的表面時(shí)，車刀B接觸該面的法線方向。但是，如圖12所示，切削面RM11時(shí)的車刀B的位置與切削面RM12時(shí)的車刀B的位置形成角度，相差將近180°。然而，通常的切削機(jī)不能夠與這樣大的車刀位置的變更相對(duì)應(yīng)，最多不過變更80°～120°左右的車刀位置。另外，如果面RM11與面RM12的間隔狹窄，則由于車刀B自身不能夠進(jìn)入到面RM11與RM12之間，因此不能夠進(jìn)行由車刀B實(shí)施的切削。
這樣，從脫模時(shí)的變形或者模具的切削的觀點(diǎn)出發(fā)，可以說最好是各個(gè)光學(xué)面的法線與去除模具的方向構(gòu)成的角度小。
如果不是僅在2個(gè)方向，而是沿著3個(gè)方向或者4個(gè)方向分割模具，則雖然能夠多少解決這些問題，但是在沿著3個(gè)方向或者4個(gè)方向分割模具時(shí)，難以保證各個(gè)模具的位置精度，在成型要求精度比透射面還嚴(yán)格的反射面方面并不適宜。進(jìn)而，與沿著2個(gè)方向分割模具的情況相比較，成型裝置的構(gòu)造復(fù)雜，由此帶來成本上升。
即，如上所述，在內(nèi)部使基準(zhǔn)軸交叉的光學(xué)元件必須在模具等的分界面上下功夫。這一點(diǎn)對(duì)于在US6268963中公開的光學(xué)元件也相同。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供緊湊而且能夠確保光路長度的同時(shí)，不導(dǎo)致成本上升，能夠提高制造精度的光學(xué)元件以及使用了該元件的光學(xué)系統(tǒng)。
為了解決上述課題，本發(fā)明一個(gè)形態(tài)的光學(xué)元件具備具有第一折射面和第二折射面以及多個(gè)反射面的透明體，這里，該透明體能夠把從上述第一折射面入射到上述透明體內(nèi)部的光在上述多個(gè)反射面反射，導(dǎo)向上述第二折射面，進(jìn)而，從上述第一折射面至上述第二折射面的光路當(dāng)從對(duì)于向上述第一折射面的入射光以及來自上述第二折射面的出射光的兩者大致垂直的方向觀看時(shí)，在上述透明體內(nèi)部交叉，當(dāng)把通過上述透明體的第一平面作為邊界的一方以及另一方的區(qū)域分別作為第一以及第二區(qū)域，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第一區(qū)域內(nèi)的反射面作為第一反射面，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第二區(qū)域內(nèi)的反射面作為第二反射面時(shí)，上述透明體能夠使上述入射光在上述第一反射面與上述第二反射面交互反射的同時(shí)，從上述第一折射面導(dǎo)向上述第二折射面。
另外，為了解決上述課題，本發(fā)明一個(gè)形態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)具備具有第一折射面和第二折射面以及多個(gè)反射面的光學(xué)元件，這里，該光學(xué)元件構(gòu)成為當(dāng)把從物體面的中心通過光瞳的中心的光線作為中心主光線時(shí)，該中心主光線經(jīng)過上述第一折射面入射到上述光學(xué)元件內(nèi)部，在上述多個(gè)反射面反射了以后，經(jīng)過上述第二折射面從上述光學(xué)元件出射，進(jìn)而構(gòu)成為，從上述第一折射面至上述第二折射面的上述中心主光線的光路當(dāng)從對(duì)于向上述第一折射面的入射光以及來自上述第二折射面的出射光的兩者大致垂直的方向觀看時(shí)，在上述光學(xué)元件內(nèi)部交叉，當(dāng)把通過上述透明體的第一平面作為邊界的一方以及另一方的區(qū)域分別作為第一以及第二區(qū)域，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第一區(qū)域內(nèi)的反射面作為第一反射面，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第二區(qū)域內(nèi)的反射面作為第二反射面時(shí)，上述透明體能夠使上述入射光在上述第一反射面與上述第二反射面交互反射的同時(shí)，從上述第一折射面導(dǎo)向上述第二折射面。


圖1是表示作為本發(fā)明實(shí)施例1的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)以及成型該光學(xué)元件的模具的配置的剖面圖。
圖2A表示光學(xué)元件的光學(xué)面的面法線與光線以及行進(jìn)方向的關(guān)系。
圖2B表示光學(xué)元件的光學(xué)面的面法線與光線以及行進(jìn)方向的關(guān)系。
圖2C表示光學(xué)元件的光學(xué)面的面法線與光線以及行進(jìn)方向的關(guān)系。
圖3是表示使用了實(shí)施例1的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是表示實(shí)施例1的光學(xué)元件的變形例的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖5是表示使用了上述變形例的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖6A是表示作為本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖6B是表示實(shí)施例2的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的正面圖。
圖7表示用于成型實(shí)施例2的光學(xué)元件的模具的配置。
圖8是以往的光學(xué)元件的剖面圖。
圖9表示以往的光學(xué)元件的光學(xué)面與其面法線。
圖10表示用于成型以往的光學(xué)元件的模具的配置。
圖11表示用于成型以往的光學(xué)元件的上模。
圖12是切削加工用于成型以往的光學(xué)元件的模具時(shí)的模式圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1中表示作為本發(fā)明實(shí)施例1的光學(xué)元件以及用于成型該光學(xué)元件的模具。該圖1是本實(shí)施例的光學(xué)元件OE的YZ平面上的剖面圖(可以說是從對(duì)于入射到本實(shí)施例的光學(xué)元件OE的光束以及從光學(xué)元件OE出射的光束二者大致垂直的方向看的圖。詳細(xì)地說，在使用該光學(xué)元件OE的光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)將通過物體面的中心和光學(xué)系統(tǒng)的光瞳的中心的光線作為中心光主線時(shí)，從對(duì)于入射到光學(xué)元件OE的入射側(cè)折射面R1的(緊前的)中心光主線和從出射側(cè)折射面R5出射的(緊后的)中心主光線二者、或者從對(duì)于從入射側(cè)折射面R1入射的(緊后的)中心主光線和從出射側(cè)折射面R5出射的(緊前的)中心主光線二者大致垂直的方向(最好是實(shí)質(zhì)上垂直的方向)看的圖)。圖1中，OE是光學(xué)元件，PP是上模UM與下模DM的分界面。另外，HP是成為用于由保持后述的保持構(gòu)件保持光學(xué)元件OE的基準(zhǔn)的突起部分，在光學(xué)元件OE的左右兩側(cè)平板形或長方體形地形成。該突起部分HP在上下模UM、DM的分界面PP附近，一體地成型在光學(xué)元件OE上。
這里，分界面PP不是在光學(xué)元件OE的成型以后實(shí)際存在的面，而是假想的面，但在本實(shí)施例中，定義為通過形成在光學(xué)元件OE兩側(cè)的兩個(gè)突起部分HP的平面(第一平面)。
在本實(shí)施例中，光學(xué)元件OE的光學(xué)面R1、R3、R5用下模DM形成，光學(xué)面R2、R4用上模UM形成。這里，光學(xué)面R1、R5是透射面(可以是折射面也可以是繞射面，當(dāng)然也可以是平面)，其它的光學(xué)面R2～R4是內(nèi)部反射面。另外，這些光學(xué)面既可以是平面，也可以具有曲率。另外，既可以是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面，也可以是旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
另外，圖中的PR是中心主光線。這里，在本實(shí)施例中，作為中心主光線，指的是把該光學(xué)元件配置在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，從物體面的中心經(jīng)過各光學(xué)面至光瞳中心的光線，在該光學(xué)系統(tǒng)是離軸光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，該中心主光線行進(jìn)的路徑成為基準(zhǔn)軸。
從未圖示的物體面發(fā)出的中心主光線PR首先從透射面R1入射到光學(xué)元件OE內(nèi)，經(jīng)過反射面R2、R3以及R4到達(dá)透射面R5，從該透射面R5出射到光學(xué)元件OE的外部。
這里，如從圖1可知，中心主光線PR在光學(xué)元件OE內(nèi)的3個(gè)位置(圖中用圓圈包圍的位置)交叉。這里，中心主光線在光學(xué)元件OE內(nèi)的交叉位置可以是4個(gè)或4個(gè)以上(可以交叉4次或4次以上)，相反交叉位置可以是2個(gè)，最好交叉位置有3～5個(gè)。但只要在從圖1那樣的方向觀看時(shí)交叉即可。即，從對(duì)于入射到光學(xué)面R1的中心主光線(基準(zhǔn)軸)和光學(xué)面R5出射的中心主光線(基準(zhǔn)軸)的兩者大約垂直的方向觀看時(shí)(圖1那樣的觀看方法)，在光學(xué)元件(透明體)OE內(nèi)，只要其中心主光線交叉即可。當(dāng)然，最好是實(shí)際上交叉，在本實(shí)施例中就是實(shí)際交叉。
另外，當(dāng)從透射面R1朝向反射面R2時(shí)，當(dāng)從反射面R2朝向反射面R3時(shí)，當(dāng)從反射面R3朝向反射面R4時(shí)以及當(dāng)從反射面R4朝向透射面R5時(shí)，必然橫切分界面PP。
對(duì)于反射面，換言之，當(dāng)以分界面PP為邊界，把上述的區(qū)域作為第一區(qū)域I，把下側(cè)的區(qū)域作為第二區(qū)域II時(shí)，反射面R2～R4按照中心光線PR前進(jìn)的順序，交互配置在第一區(qū)域I和第二區(qū)域II中。另外，在本實(shí)施例中，包括透射面R1、R5的所有的光學(xué)面參照中心主光線PR前進(jìn)的順序，交互配置在第一區(qū)域I和第二區(qū)域II中。
通過采用這種光學(xué)面的配置，各光學(xué)面的面法線與去除模具UM、DM的方向(模具的分割方向圖中的Y方向)構(gòu)成的角度比用圖8～10說明的以往的光學(xué)元件小。使用圖2A以及圖2B說明該理由。
圖2A表示由反射面Ra反射的中心主光線PR沒有橫切分界面PP而朝向下一個(gè)反射面Rb的情況。另外，圖2B表示由反射面Ra反射的中心主光線PR橫切分界面PP朝向下一個(gè)反射面Rb的情況。這里，φ是反射面Ra的面法線RVa與去除模具的方向(Y方向)構(gòu)成的角度。另外，RVb是下一個(gè)反射面Rb的面法線。
如從這些圖所明確的那樣，如圖2B所示，在從反射面Ra朝向反射面Rb的中心主光線PR橫切分界面PP的情況下φ減小。這是因?yàn)樵诎褕D2A的反射面Ra傾斜使得其面法線RVa更朝向上方的情況下，反射面Rb配置在分界面PP的下側(cè)。即，如圖1所示，如果中心主光線PR從一個(gè)反射面朝向下一個(gè)反射面時(shí)必定橫切分界面PP即通過2個(gè)突起部分HP的平面，則反射面的面法線與去除模具的方向構(gòu)成的角度減小。這一點(diǎn)在本實(shí)施例中，可以說也存在于透射面R1與下一個(gè)反射面R2之間，以及反射面R4與下一個(gè)透射面R5之間。
另一方面，圖2C表示使圖2B所示的反射面Rb沿著與分界面PP平行的方向偏離(遠(yuǎn)離反射面Ra)的情況。這種情況下，與圖2B相比較φ增大。即，如果反射面的面間隔增大則φ增大。因此，需要決定分界面PP，使得在光學(xué)元件OE中，作為面間隔變長的一個(gè)光學(xué)面和下一個(gè)光學(xué)面的、配置在第一區(qū)域I中在左右方向即沿著分界面PP的方向一方的最端部的光學(xué)面、以及配置在第二區(qū)域II中在左右方向另一方的最端部的光學(xué)面(以下，把它們稱為最端部的光學(xué)面)的面法線與去除模具方向構(gòu)成的角度減小。
在本實(shí)施例中，「最端部的光學(xué)面」是在第一區(qū)域I中最接近左側(cè)的突起部分HP的反射面R4和在第二區(qū)域II中最接近右側(cè)的突起部分HP的透射面R5。這些反射面R4與透射面R5之間的面間隔在光學(xué)元件OE中最長。另外，在第二區(qū)域II中最接近左側(cè)的突起部分HP的透射面R1與在第一區(qū)域I中最接近右側(cè)的突起部分HP的反射面R2也相當(dāng)于「最端部的光學(xué)面」。
如果說明反射面R4和透射面R5，則該反射面R4與透射面R5的面法線對(duì)于模具去除方向的梯度(斜率)由從反射面R4朝向透射面R5的中心主光線PR或者連接反射面R4的面頂點(diǎn)與透射面R5的面頂點(diǎn)的直線與分界面PP的法線n構(gòu)成的角度θ大致決定。
在光學(xué)元件OE內(nèi)中心主光線交叉的情況下，由于中心主光線PR從兩端的光學(xué)面朝向光學(xué)元件OE的內(nèi)側(cè)前進(jìn)，因此能夠稍微緩和規(guī)定面法線與去除模具方向構(gòu)成的角度的限制，具體地講，能夠緩和規(guī)定10°左右。從脫模性或者模具的切削加工的容易性出發(fā)，最好是面法線與去除模具方向構(gòu)成的角度在60°或其以內(nèi)，更理想的是40°或其以內(nèi)。為了滿足該條件，θ最好設(shè)定為小于等于70°，更理想的是設(shè)定為小于等于50°。
另外，在透射面R1與反射面R2之間最好也滿足上述θ的條件。
圖3中表示把上述光學(xué)元件OE適用在攝像機(jī)等攝影裝置的電子取景器或者頭戴式顯示器等顯示裝置中使用的觀測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的情況。
圖3中，HM是使用突起部分HP保持光學(xué)元件OE的保持構(gòu)件，一體地設(shè)置或者固定在裝置主體中。把突起部分HP的特定面作為基準(zhǔn)面，使該基準(zhǔn)面搭接到保持構(gòu)件HM的基準(zhǔn)面上，通過用未圖示的粘接劑把兩者粘接在一起，用保持構(gòu)件HM定位保持光學(xué)元件OE。
另外，D是由液晶元件或者自發(fā)光元件構(gòu)成的圖像顯示元件。來自圖像顯示元件D的光從透射面R1入射到光學(xué)元件OE，由反射面R2～R4反射了以后從透射面R5出射，導(dǎo)向觀察者的眼睛E。
另外，在上述實(shí)施例中，說明了在圖1的左右方向(Z方向)的兩側(cè)設(shè)置了突起部分HP的情況，而也可以像圖4所示的光學(xué)元件OE’那樣，在X方向的兩端設(shè)置突起部分HP。這種情況下，分界面PP的設(shè)定(定義)、多個(gè)反射面R1～R4對(duì)于分界面PP的配置以及θ應(yīng)該滿足的條件與圖1的實(shí)施例相同。
另外，在上述實(shí)施例中，說明了把突起部分HP形成為平板形狀或者長方體形的情況，但是突起部分的形狀不限于這些。例如，既可以是立方體形狀，也可以是把一部分做成平面的大致圓柱形狀等。
圖5中，示出如圖3所示，在X方向的兩端設(shè)置立方體形狀的突起部分HP，進(jìn)而把該突起部分HP的形狀做成其平面部分對(duì)于分界面PP構(gòu)成45°角度的光學(xué)元件OE”。而且，圖5中，示出把該光學(xué)元件OE”用作為攝影光學(xué)系統(tǒng)的情況。
圖5中，HM”是使用該突起部分HP保持光學(xué)元件OE”的保持構(gòu)件。另外，IE是由CCD傳感器或者CMOS傳感器等構(gòu)成的攝影元件(光電變換元件)。來自未圖示的被拍攝物體的光從透射面R1入射到光學(xué)元件OE”，由反射面R2～R4反射了以后，從透射面R5”出射導(dǎo)向攝影元件IE。該攝影光學(xué)系統(tǒng)適用于在便攜電話機(jī)等便攜信息終端中搭載的小型攝影光學(xué)系統(tǒng)。
實(shí)施例2圖6A以及圖6B中，示出作為本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)元件。圖中的OE2是光學(xué)元件，T1是入射面(透射面、折射面)，RR是折返反射面，R1～4是具有曲率的反射面，T2是出射面(透射面、折射面)。
另外，PP是沿著圖7所示的上下分割了的模具UM、DM的分界面，HP是成為用于由未圖示的保持構(gòu)件保持光學(xué)元件OE2的基準(zhǔn)的突起部分。突起部分HP在分界面PP附近，在光學(xué)元件OE2的左右兩側(cè)一體成型。另外，分界面PP與實(shí)施例1相同，在成型后的光學(xué)元件OE2中是假想的面，但是在本實(shí)施例中，也定義為通過形成在光學(xué)元件OE2兩側(cè)的2個(gè)突起部HP的平面(第一平面)。另外，PR是中心主光線。
來自未圖示的物體的光束(包括中心主光線PR)通過入射面T1，由折返反射面RR彎曲，順序由反射面R1～R4反射，從出射面T2出射。
圖7所示的上模UM形成光學(xué)元件OE2的反射面RR、R2、R4，下模DM形成反射面R1、R3以及出射面T2。另外，入射面T1由未圖示的其它的模具形成。
在本實(shí)施例中，中心主光線PR在光學(xué)元件OE2內(nèi)的2個(gè)位置(圖中用圓圈包圍的位置)交叉。
另外，如果對(duì)于反射面進(jìn)行觀看，則當(dāng)以分界面PP為邊界，把上述的區(qū)域作為第一區(qū)域I，把下側(cè)的區(qū)域作為第二區(qū)域II時(shí)，所有的反射面RR、R1～R4按照中心主光線PR前進(jìn)的順序，交互地配置在第一區(qū)域I和第二區(qū)域II。即，當(dāng)從折返反射面RR朝向反射面R1時(shí)，當(dāng)從反射面R1朝向反射面R2時(shí)，當(dāng)從反射面R2朝向反射面R3時(shí)，當(dāng)從反射面R3朝向反射面R4時(shí)，在每一個(gè)中，必然橫切分界面PP。另外，在本實(shí)施例中，當(dāng)從反射面R4朝向透射面R5時(shí)，也橫切分界面PP。
通過采用這種光學(xué)面的配置，與實(shí)施例1相同，各光學(xué)面的面法線與去除模具UM、DM的方向構(gòu)成的角度比用圖8～10說明過的以往的光學(xué)元件小。
另外，在本實(shí)施例中，一個(gè)光學(xué)面和下一個(gè)光學(xué)面的面間隔變長(最長)的是在第一區(qū)域I中配置在右端部即最接近右側(cè)的突起部分HP位置的反射面R2和在第二區(qū)域II中配置在左端部即最接近左側(cè)的突起部分HP位置的反射面R3(以下，把它們稱為最端部的光學(xué)面)，使得這些反射面R2、R3的面法線與去除模具的方向構(gòu)成的角度減小那樣，決定分界面PP。
即，把從反射面R2朝向反射面R3的中心主光線PR或者連接反射面R2的面頂點(diǎn)和反射面R3的面頂點(diǎn)的直線與分界面PP的法線n構(gòu)成的角度θ設(shè)定為小于等于70°，更理想的是小于等于50°。另外，在本實(shí)施例中，θ是69.3°。由此，抑制反射面R2、R3的面法線對(duì)于模具去除方向的梯度(斜率)。
這樣構(gòu)成的光學(xué)元件OE2使用在圖3或者圖5所示那樣的攝影裝置(例如照相機(jī)或者攝像機(jī)等)或者顯示裝置(投影儀等)或者稱為觀察裝置的光學(xué)裝置的光學(xué)系統(tǒng)(攝影光學(xué)系統(tǒng)、投射光學(xué)系統(tǒng)、觀察光學(xué)系統(tǒng)等)中。這時(shí)，該光學(xué)元件OE在經(jīng)過突起部分HP定位的基礎(chǔ)上，由保持構(gòu)件保持。
另外，突起部分HP如圖4所示，也可以設(shè)置在與圖6A、6B不同一側(cè)的兩端。
另外，具有本實(shí)施例的光學(xué)元件的反射面可以作為滿足全反射條件那樣的反射面，也可以實(shí)施單層或者多層反射膜，使用電介質(zhì)多層膜作為反射面，或者還可以使用金屬薄膜形成反射面。
另外，本發(fā)明不依賴于光學(xué)元件的形狀或者光學(xué)面的數(shù)量，能夠適用于所有由2個(gè)透射面和具有多個(gè)反射面的透明體構(gòu)成、在該透明體的內(nèi)部中心主光線至少交叉一次的光學(xué)元件或者光學(xué)系統(tǒng)。另外，本發(fā)明能夠適用于不僅包括攝影光學(xué)系統(tǒng)、觀察光學(xué)系統(tǒng)，還包括在投影儀中使用的投射光學(xué)系統(tǒng)等的各種光學(xué)裝置的光學(xué)系統(tǒng)中所使用的光學(xué)元件。
如果依據(jù)上述實(shí)施例，則能夠得到不僅在緊湊的同時(shí)能夠確保光路長度，還能夠抑制發(fā)生面形狀的誤差或者成本上升的光學(xué)元件以及光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)裝置。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有包括第一折射面、第二折射面和多個(gè)反射面的透明體，其特征在于該透明體能夠使從上述第一折射面入射到上述透明體內(nèi)部的光在上述多個(gè)反射面反射后將其導(dǎo)向上述第二折射面，進(jìn)而當(dāng)從對(duì)于向上述第一折射面的入射光以及來自上述第二折射面的出射光的兩者大致垂直的方向觀看時(shí)，從上述第一折射面至上述第二折射面的光路在上述透明體內(nèi)交叉，進(jìn)而，當(dāng)把通過上述透明體的第一平面作為邊界的一方以及另一方的區(qū)域分別作為第一以及第二區(qū)域，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第一區(qū)域內(nèi)的反射面作為第一反射面，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第二區(qū)域內(nèi)的反射面作為第二反射面時(shí)，上述透明體能夠使上述入射光在上述第一反射面和上述第二反射面交互反射的同時(shí)，從上述第一折射面導(dǎo)向上述第二折射面，其中第一反射面包括至少一個(gè)反射面，第二反射面包括至少一個(gè)反射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于將來自上述第一折射面的入射光僅由上述多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)以后導(dǎo)向上述第二折射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于從上述第一折射面入射的入射光的至上述第二折射面的光路交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于在上述透明體的兩側(cè)分別設(shè)置不起光學(xué)作用的突起部分，上述第一平面是通過上述兩側(cè)的突起部分的平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于上述兩個(gè)折射面以及上述多個(gè)反射面中，當(dāng)把連接配置在上述第一區(qū)域中在沿著上述第一平面的第一方向的最端部的面的面頂點(diǎn)、與配置在上述第二區(qū)域中在與上述第一方向相反的第二方向的最端部的面的面頂點(diǎn)的直線對(duì)于上述第一平面的法線構(gòu)成的角度記為θ時(shí)，滿足θ≤70°的條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于上述入射光是從物體面的中心通過光瞳中心的中心主光線，該中心主光線在透明體的內(nèi)部交叉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于上述第一反射面和上述第二反射面的總計(jì)是三個(gè)面或其以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于當(dāng)從對(duì)于向上述第一折射面的入射光以及來自上述第二折射面的出射光的兩者大致垂直的方向觀看時(shí)，從上述第一折射面至上述第二折射面的光路在上述透明體內(nèi)在三個(gè)位置交叉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于從上述第一折射面至上述第二折射面的光路在上述透明體內(nèi)在三個(gè)位置交叉。
10.一種光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)具有包括第一折射面、第二折射面和多個(gè)反射面的光學(xué)元件，其特征在于上述光學(xué)元件構(gòu)成為，當(dāng)把從物體面的中心通過光瞳中心的光線作為中心主光線時(shí)，該中心主光線經(jīng)由上述第一折射面入射到上述光學(xué)元件內(nèi)部、在上述多個(gè)反射面反射了以后經(jīng)由上述第二折射面從上述光學(xué)元件出射；進(jìn)而構(gòu)成為，當(dāng)從對(duì)于從上述第一折射面入射到上述光學(xué)元件的上述中心主光線以及朝向上述第二折射面的出射緊前的上述中心主光線兩者大致垂直的方向觀看時(shí)，從上述第一折射面至上述第二折射面的上述中心主光線的光路在上述光學(xué)元件內(nèi)部交叉，進(jìn)而，當(dāng)把通過上述光學(xué)元件的第一平面作為邊界的一方以及另一方的區(qū)域分別作為第一以及第二區(qū)域，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第一區(qū)域內(nèi)的反射面作為第一反射面，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第二區(qū)域內(nèi)的反射面作為第二反射面時(shí)，上述透明體能夠使上述入射光在上述第一反射面和上述第二反射面交互反射的同時(shí)，從上述第一折射面導(dǎo)向上述第二折射面，其中第一反射面包括至少一個(gè)反射面，第二反射面包括至少一個(gè)反射面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于將來自上述第一折射面的入射光僅由上述多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)以后導(dǎo)向上述第二折射面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述中心主光線的光路在上述光學(xué)元件內(nèi)交叉。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于在上述光學(xué)元件的兩側(cè)分別設(shè)置不起光學(xué)作用的突起部分，上述第一平面是通過上述兩側(cè)的突起部分的平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述兩個(gè)折射面以及上述多個(gè)反射面中，當(dāng)在配置在上述第一區(qū)域中在沿著上述第一平面的第一方向的最端部的面、與配置在上述第二區(qū)域中在與上述第一方向相反的第二方向的最端部的面之間行進(jìn)的上述中心主光線對(duì)于上述第一平面的法線構(gòu)成的角度記為θ時(shí)，滿足θ≤70°的條件。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述第一反射面和上述第二反射面的總計(jì)是三個(gè)面或其以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于從上述方向觀看時(shí)，從上述第一折射面至上述第二折射面的上述中心主光線的光路在上述光學(xué)元件內(nèi)在三個(gè)位置交叉。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于從上述第一折射面至上述第二折射面的上述中心主光線的光路在上述光學(xué)元件內(nèi)在三個(gè)位置交叉。
18.一種光學(xué)裝置，其特征在于具有權(quán)利要求10～15所述的光學(xué)系統(tǒng)；使用上述突起部分保持上述光學(xué)系統(tǒng)的保持構(gòu)件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光學(xué)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括配置在物體面位置的至少一個(gè)圖像顯示元件，其中上述光學(xué)系統(tǒng)將包含上述中心主光線、來自上述至少一個(gè)圖像顯示元件的光束向投射面投射。
20.一種光學(xué)裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1～7所述的光學(xué)元件；使用上述突起部分保持上述光學(xué)元件的保持構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供光學(xué)元件以及光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)裝置。該光學(xué)元件具備具有第一折射面、第二折射面和多個(gè)反射面的透明體，該透明體能夠使從上述第一折射面入射到上述透明體內(nèi)部的光在上述多個(gè)反射面反射后導(dǎo)向上述第二折射面，從上述第一折射面至上述第二折射面的光路在上述透明體內(nèi)交叉，當(dāng)把通過上述透明體的第一平面作為邊界的一方以及另一方的區(qū)域分別作為第一以及第二區(qū)域，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第一區(qū)域內(nèi)的反射面作為第一反射面，把上述多個(gè)反射面中配置在上述第二區(qū)域內(nèi)的反射面作為第二反射面時(shí)，上述透明體能夠使上述入射光在上述第一反射面和上述第二反射面交互反射的同時(shí)，從上述第一折射面導(dǎo)向上述第二折射面。
文檔編號(hào)G02B27/02GK1677156SQ20051006276
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
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