JPH09159809A - 焦点位置変動補償装置 - Google Patents

焦点位置変動補償装置

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JPH09159809A
JPH09159809A JP7325553A JP32555395A JPH09159809A JP H09159809 A JPH09159809 A JP H09159809A JP 7325553 A JP7325553 A JP 7325553A JP 32555395 A JP32555395 A JP 32555395A JP H09159809 A JPH09159809 A JP H09159809A
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JP
Japan
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detector
optical system
refractive index
focus position
heater
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JP7325553A
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English (en)
Inventor
Satoshi Suzuki
智 鈴木
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 宇宙空間で使用する光学機器の光学系での焦
点位置の温度、圧力、湿度等の環境変動の影響を、機械
的可動部を用いずに補償できるようにする。 【解決手段】 光学機器1を構成する鏡筒2内に設けた
光学系4とこれを通過した観察光3の結像位置に設けた
像検出センサ5との間に、ほたる石のような屈折率可変
材料からなる光透過部材6を設ける。この光透過部材の
周囲に屈折率を可変するためのヒータ7を設ける。さら
に、環境条件の変化を検出するための温度検出器8、圧
力検出器、湿度検出器等による検出器と、この検出器で
の検出結果に基づき前記ヒータを制御するための制御部
9を設ける。この制御部でヒータを制御することによ
り、光透過部材の屈折率を熱的に変化させることによ
り、光学系の焦点位置の変動を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はたとえばスペースシ
ャトルのような有人宇宙探測機や無人探測機、人工衛星
等に搭載し宇宙空間において使用する光学機器に採用す
る光学系の焦点位置変動補償装置に関し、特に機械的可
動部を用いない焦点位置変動補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば有人宇宙探測機や人工衛星等に
搭載され天体観測を行なうための光学機器においては、
高低差の大きい温度変動のような環境条件の変化によっ
て、光学系の焦点位置が変動することは避けられない。
このため、この種の光学機器には、光学系の焦点位置変
動補償装置を付設することが必要とされている。
【0003】このような光学系の焦点位置の変動を補償
するために従来から知られている方法として、たとえば
光学系とこの光学系を通して観測光を検出器との物理的
間隔を変化させる方法、光学系内のエレメントの間隔を
変化させる方法、さらには特開昭61−79228号公
報で提案されているように気体レンズの屈折率を気体レ
ンズ内部の気体成分比を制御することにより変化させる
方法、あるいは特開昭61−168919号公報で提案
されているように気体レンズの形状をレンズ内部の気体
圧力の変化により変形させる方法等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した焦点
位置変動補償方法は、いずれも機械的可動部を必ず使用
するものであり、前述した宇宙空間のように温度変動が
大きい環境条件下で使用する場合に問題であった。すな
わち、機械的可動部は、動作上での信頼性、寿命の面で
制約があるばかりでなく、可動部自体の小型化、軽量化
を図ることが難しく、さらに電気的制御も複雑である。
【0005】特に、宇宙空間で使用する光学機器におい
ては、上述した動作上での信頼性、寿命、小型化、軽量
化、さらに電気的制御の点で問題がある機械的可動部を
用いることは可能な限り避けることが望まれており、何
らかの対策を講じることが求められている。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、光学系における焦点位置の温度、圧力、湿
度等の環境変動の影響を、機械的可動部を用いずに補償
することができる焦点位置変動補償装置を得ることを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る焦点位置変動補償装置は、光学機器
を構成する鏡筒内に設けた光学系とこの光学系を通過し
た観察光の結像位置に設けた像検出手段との間に、屈折
率可変材料からなる光透過部材を設け、この光透過部材
の周囲に屈折率を可変するためのヒータを設けるととも
に、環境条件の変化を検出するための温度検出器、圧力
検出器、湿度検出器等による検出器とこの検出器での検
出結果に基づき前記ヒータを制御するための制御部とを
設けたものである。
【0008】本発明によれば、温度検出器、圧力検出
器、湿度検出器等による検出器によって環境条件の変化
を検出し、この検出器での検出結果に基づき制御部によ
ってヒータを制御することにより、屈折率可変材料から
なる光透過部材の屈折率を熱的に変化させることによ
り、光学系の焦点位置の変動を補償することができる。
【0009】光学機器は、鏡筒内に設けた光学系とこれ
を通過する観察光の焦点位置(結像位置)に設けた像検
出手段とを備えている。この検出手段としては、光学機
器の外部環境条件である温度、圧力または湿度のいずれ
かを検出することができる検出器を用いるが、これに限
定されず、環境条件を検出できる検出器であればこれを
含む。光透過部材を形成する屈折率可変材料としては、
たとえばほたる石があるが、これに限らず、熱的な制御
によって屈折率を可変することができる材料であればよ
い。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る焦点位置変動
補償装置の一つの実施の形態を示し、図において、符号
1はたとえば宇宙空間内で種々の光学的観測を行なうた
めの光学機器で、鏡筒2内に観察光3を取り込むための
光学系4を備えている。5はこの鏡筒2内でこの光学系
4の結像位置に設けた検出器であり、観察光3により得
られる結像によって像検出を行なう像検出センサで、こ
のセンサ5で得られた像信号が外部機器に出力されるよ
うに構成されている。
【0011】6は上述した光学系4と像検出センサ5と
の間に配置した屈折率可変材料からなる光透過部材、7
はこの光透過部材6の周囲に保持するヒータであり、前
記光透過部材6は、前記鏡筒2内でヒータ7を介して所
定位置に保持されている。ここで、このヒータ7は、前
記鏡筒2内で光透過部材6の周囲を保持するような環状
部材として形成され、内部に通電制御によって発熱する
発熱手段を有する構造のものを用いるとよい。しかし、
これに限らず、光透過部材6に熱的な影響を与えること
ができる広く知られている構造のものであればよい。
【0012】8は上述した鏡筒2の前端部外周に付設し
た温度検出器で、鏡筒2内の光学系4に環境条件によっ
て変化を与える外部環境条件の変化を検出するためのも
のである。9はこの温度検出器での検出結果に基づき前
記ヒータ7への通電を制御する制御部である。
【0013】そして、前記光学機器1の周囲環境のうち
の温度条件が変動し、これにより光学系4での焦点位置
が変動したとき、前記温度検出器8により温度情報が検
出され、その検出結果が制御部9に送られることによ
り、この制御部9で生成された制御信号がヒータ7に送
られ、このヒータ7への通電が制御されることにより、
熱に変換される。これにより、前記光透過部材6が熱的
に制御され、温度が変化することにより、この光透過部
材6の屈折率可変材料が変動し、これにより屈折率が変
化し、焦点位置の変動を補償することができる。勿論、
前記制御部9には、温度条件による光学系4の焦点位置
の変動状況、さらに光透過部材6の熱的な制御による焦
点位置の補償状況が予め記憶されており、これによりヒ
ータ7への制御を所要の状態で行なうように構成されて
いる。
【0014】ここで、このような光透過部材6を形成す
る屈折率可変材料としては、ほたる石(CaF2 )のよ
うに屈折率の温度変動が大きいものを用いるとよい。こ
のほたる石を用いるときは、このほたる石の屈折率可変
状況に配慮し、制御部9でのヒータ制御を行なうよに構
成することは勿論である。しかし、これに限らず、光透
過性をもつ材料であって、しかも屈折率を温度変動によ
って変化させることができる材料であればよい。
【0015】図2は上述した実施の形態での変形例を示
し、この実施の形態では、上述した温度検出器8に代え
て、圧力の変化に伴なう光学系4での焦点位置の変動を
検出するための圧力検出器11を用いた場合を示す。こ
のような圧力検出器11を用いると、光学機器1での光
学系4の圧力変化に伴なう焦点位置の変動を補償するこ
とができる。
【0016】図3は上述した二つの実施の形態でのさら
に別の変形例を示し、この実施の形態では、上述した温
度検出器8、圧力検出器11に代えて、湿度の変化に伴
なう光学系4での焦点位置の変動を検出するための湿度
検出器12を用いた場合を示す。このような湿度検出器
12を用いると、光学機器1での光学系4の湿度変化に
伴なう焦点位置の変動を補償することができる。
【0017】図4は本発明のさらに別の実施の形態を示
すものであり、この実施の形態では、上述した図1に示
した温度検出器8に加えて、圧力検出器11、湿度検出
器12を同時に設けることにより、光学系4の温度、圧
力、湿度のような環境条件の変化に伴う焦点位置の変動
を検出し、それぞれの温度情報、圧力情報、湿度情報を
制御部9で総合して判断し、ヒータ7の制御によって、
光学系4の焦点位置の変動を補償することができる。こ
こで、このような環境条件変化の検出情報としては、上
述した温度、圧力、湿度等を選択的に組合わせて利用し
てもよい。
【0018】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、光学機器1各部の形状、構造
等を適宜変形、変更することができる。たとえば光学機
器1としては、鏡筒2内に設けた光学系4とこれを通過
する観察光3の焦点位置(結像位置)に設けた像検出セ
ンサ5とを備えているものを例示したが、これに類する
構造を有する光学機器であれば適用することができる。
さらに、環境条件の変化を検出するための検出器として
は、光学機器1の外部環境条件である温度、圧力または
湿度のいずれかを検出することができる検出器は勿論、
その他の環境条件を検出できる検出器であってもよい。
【0019】また、光透過部材6を形成する屈折率可変
材料としては、たとえばほたる石のように熱的な制御で
可変することができる材料を例示したが、これと同様に
熱的な制御で屈折率を変化させることができるものであ
ればよい。さらに、上述した実施の形態では、屈折率可
変材料による光透過部材6での屈折率を可変するための
手段としてヒータ7を用いたが、本発明はこれに限ら
ず、たとえば光透過部材6を磁気的な影響を与えること
により屈折率が変化する材料で形成し、制御部9からの
制御によって磁気的に屈折率を変化させる電磁石を用い
てもよい。
【0020】
【実施例】焦点位置変動補償装置を、機械的可動部を用
いず、通電制御によって選択的に加熱されるヒータを用
いる。この焦点位置変動補償装置を、宇宙空間で使用す
る光学機器の光学系での焦点位置の変動を補償するため
に用いる。像検出手段として、光学系、さらに屈折率可
変材料からなる光透過部材を通過して集光される観察光
による結像を検出する像検出センサを用いる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る焦点位
置変動補償装置によれば、光学機器を構成する鏡筒内に
設けた光学系とこの光学系を通過した観察光の結像位置
に設けた像検出手段との間に、屈折率可変材料からなる
光透過部材を設け、この光透過部材の周囲に屈折率を可
変するためのヒータを設けるとともに、環境条件の変化
を検出するための温度検出器、圧力検出器、湿度検出器
等による検出器とこの検出器での検出結果に基づき前記
ヒータを制御するための制御部とを設けたので、簡単な
構成であるにもかかわらず、以下に述べる効果を奏す
る。
【0022】すなわち、本発明によれば、温度検出器、
圧力検出器、湿度検出器等による検出器の選択的な使用
によって環境条件の変化を検出し、この検出器での検出
結果に基づき制御部によってヒータを制御することで、
屈折率可変材料からなる光透過部材の屈折率を熱的に変
化させることができ、これにより機械的可動部を用いる
ことなく、光学系の焦点位置の変動を簡単にしかも適切
に補償することができる。
【0023】特に、本発明によれば、宇宙空間のように
温度や圧力、湿度等を始めとする各種の環境条件が厳し
く、しかも機械的可動部の使用が困難なところで使用す
る光学機器での光学系の焦点位置の変動の補償するため
に用いて効果的である。換言すれば、本発明によれば、
機械的可動部を用いずに、環境条件による焦点位置の変
動を補償することができ、これにより宇宙空間で用いる
光学機器における環境条件による制約を緩和することが
できる。これは、光学系の焦点位置の変動を補償するう
えでの動作上での信頼性、寿命、さらに小型化、軽量化
や電気制御の容易性等の点で制約があった機械的可動部
を用いることなく、焦点位置の変動を補償することがで
きるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る焦点位置変動補償装置の一つの
実施の形態を示す光学機器の構成図である。
【図2】 図1の焦点位置変動補償装置の変形例を示す
構成図である。
【図3】 図1、図2の焦点位置変動補償装置のさらに
別の変形例を示す構成図である。
【図4】 本発明に係る焦点位置変動補償装置の他の実
施の形態を示す光学機器の構成図である。
【符号の説明】
1…光学機器、2…鏡筒、3…観測光、4…光学系、5
…像検出センサ(像検出手段)、6…屈折率可変材料に
よる光透過部材、7…ヒータ、8…温度検出器、9…制
御部、11…圧力検出器、12…湿度検出器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学系とこの光学系を通過した観察光の
    結像位置に設けた像検出手段とを鏡筒内部に設けている
    光学機器において、 前記光学系と像検出手段との間に、屈折率可変材料から
    なる光透過部材を設け、かつこの光透過部材の周囲に屈
    折率を可変するためのヒータを設けるとともに、環境条
    件の変化を検出するための検出器とこの検出器での検出
    結果に基づき前記ヒータを制御するための制御部とを設
    けたことを特徴とする焦点位置変動補償装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の焦点位置変動補償装置に
    おいて、 環境条件の変化を検出するための検出器として、温度検
    出器を設けたことを特徴とする焦点位置変動補償装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の焦点位置変動補償装置に
    おいて、 環境条件の変化を検出するための検出器として、圧力検
    出器を設けたことを特徴とする焦点位置変動補償装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の焦点位置変動補償装置に
    おいて、 環境条件の変化を検出するための検出器として、湿度検
    出器を設けたことを特徴とする焦点位置変動補償装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の焦点位置変動補償装置に
    おいて、 環境条件の変化を検出するための検出器として、温度検
    出器、圧力検出器、湿度検出器の少なくとも二つを設け
    たことを特徴とする焦点位置変動補償装置。
JP7325553A 1995-12-14 1995-12-14 焦点位置変動補償装置 Pending JPH09159809A (ja)

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