JPH10133087A - 焦点位置温度変動補償装置 - Google Patents
焦点位置温度変動補償装置Info
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- JPH10133087A JPH10133087A JP29092696A JP29092696A JPH10133087A JP H10133087 A JPH10133087 A JP H10133087A JP 29092696 A JP29092696 A JP 29092696A JP 29092696 A JP29092696 A JP 29092696A JP H10133087 A JPH10133087 A JP H10133087A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的な制御手段を必要とせず、光学系自体
の焦点位置の温度変動に依存せず、受動的に光学系の焦
点位置の温度変動を補償する。 【解決手段】 鏡筒２と光学系３を有する光学部１と、
光学部後方に位置する検出器４を備え、光学部前方から
の入射光８が光学系により集光されて検出器上に結像さ
れる光学装置において、光学部後方に配設され、一端が
鏡筒のインターフェイス面に連接して内部に検出器が位
置する筒状の第一温度補償部材５と、第一温度補償部材
内に配設され、一端において検出器を保持する第二温度
補償部材６と、第一，第二温度補償部材の他端を同一面
において固定する固定板６を具備し、光学部のインター
フェイス面から検出器までの距離をｘ、第一温度補償部
材の長さをＬ1、第二温度補償部材の長さをＬ2とした場
合に、第一及び第二温度補償部材の線膨張係数αＡ，α
Ｂが、ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２となる構成としてある。
の焦点位置の温度変動に依存せず、受動的に光学系の焦
点位置の温度変動を補償する。 【解決手段】 鏡筒２と光学系３を有する光学部１と、
光学部後方に位置する検出器４を備え、光学部前方から
の入射光８が光学系により集光されて検出器上に結像さ
れる光学装置において、光学部後方に配設され、一端が
鏡筒のインターフェイス面に連接して内部に検出器が位
置する筒状の第一温度補償部材５と、第一温度補償部材
内に配設され、一端において検出器を保持する第二温度
補償部材６と、第一，第二温度補償部材の他端を同一面
において固定する固定板６を具備し、光学部のインター
フェイス面から検出器までの距離をｘ、第一温度補償部
材の長さをＬ1、第二温度補償部材の長さをＬ2とした場
合に、第一及び第二温度補償部材の線膨張係数αＡ，α
Ｂが、ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２となる構成としてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を光学系に
より集光して検出器上で結像する光学装置の焦点位置の
温度変動を補償する装置に関し、特に、能動的，機械的
な補償手段を必要とすることなく、また、光学系や光学
部自体の焦点位置の温度変動に依存することなく、受動
的に焦点位置の温度変動を補償でき、光学系や光学部全
体の自由な設計に影響を与えることのない焦点位置温度
変動補償装置に関する。
より集光して検出器上で結像する光学装置の焦点位置の
温度変動を補償する装置に関し、特に、能動的，機械的
な補償手段を必要とすることなく、また、光学系や光学
部自体の焦点位置の温度変動に依存することなく、受動
的に焦点位置の温度変動を補償でき、光学系や光学部全
体の自由な設計に影響を与えることのない焦点位置温度
変動補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光源からの入射光を光学系によ
り集光して検出器上で結像する光学装置においては、装
置が温度上昇に伴い熱膨張し、また温度下降に伴い熱収
縮することによって光学系の焦点位置が変動し、結像性
能を低下させるという問題がある。
り集光して検出器上で結像する光学装置においては、装
置が温度上昇に伴い熱膨張し、また温度下降に伴い熱収
縮することによって光学系の焦点位置が変動し、結像性
能を低下させるという問題がある。
【０００３】これまで、このような光学系における焦点
位置の温度変動の補償を行なう技術としては、光学部全
体の材質及びその形状，位置を最適化することにより、
光学部自体によって焦点位置変動を補償する技術（例え
ば、特開昭６３−２６４７１６号公報記載の投影レン
ズ）や、光学系の焦点位置変動量と鏡筒部の長さの変動
量を等しくすることによりキャンセルする技術（例え
ば、特開平１−２２０２３４号公報記載の光記録再生装
置）などが知られている。
位置の温度変動の補償を行なう技術としては、光学部全
体の材質及びその形状，位置を最適化することにより、
光学部自体によって焦点位置変動を補償する技術（例え
ば、特開昭６３−２６４７１６号公報記載の投影レン
ズ）や、光学系の焦点位置変動量と鏡筒部の長さの変動
量を等しくすることによりキャンセルする技術（例え
ば、特開平１−２２０２３４号公報記載の光記録再生装
置）などが知られている。
【０００４】ここで、特開昭６３−２６４７１６号公報
記載の投影レンズは、光学部を所定の第１群〜第５群レ
ンズにより構成するとともに、これら各レンズの焦点距
離，レンズの曲率半径，レンズのパワー，レンズの屈折
率の対温度変動率を、特定の条件を満たすように構成す
ることで、温度変動に伴う焦点位置の変動を補償するよ
うにしたものである。
記載の投影レンズは、光学部を所定の第１群〜第５群レ
ンズにより構成するとともに、これら各レンズの焦点距
離，レンズの曲率半径，レンズのパワー，レンズの屈折
率の対温度変動率を、特定の条件を満たすように構成す
ることで、温度変動に伴う焦点位置の変動を補償するよ
うにしたものである。
【０００５】また、特開平１−２２０２３４号公報記載
の光記録再生装置は、温度変動に伴ってコリメータレン
ズの焦点距離を変動させるとともに、光学部に熱膨張係
数が小さい補償部材を使用することによって、光源の発
光位置を常にコリメータレンズの焦点位置と一致させ、
これによって焦点位置の温度変動を補償するようにした
ものである。
の光記録再生装置は、温度変動に伴ってコリメータレン
ズの焦点距離を変動させるとともに、光学部に熱膨張係
数が小さい補償部材を使用することによって、光源の発
光位置を常にコリメータレンズの焦点位置と一致させ、
これによって焦点位置の温度変動を補償するようにした
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、光学系を特定条件を満たすレンズ
群により構成する必要がある特開昭６３−２６４７１６
号公報記載の投影レンズはもとより、特開平１−２２０
２３４号公報記載の光記録再生装置においても、温度変
動に伴う光学系の焦点位置の変動量を、光学部を構成す
る鏡筒の変動量に近づける必要があったため、温度補償
を光学系の焦点距離変動に大きく依存することとなって
いた。このため、このような従来装置では、光学系や光
学部全体の設計にあたって、温度変動による焦点位置変
動量から受ける制約がきわめて大きくなるという問題が
あった。
うな従来の技術では、光学系を特定条件を満たすレンズ
群により構成する必要がある特開昭６３−２６４７１６
号公報記載の投影レンズはもとより、特開平１−２２０
２３４号公報記載の光記録再生装置においても、温度変
動に伴う光学系の焦点位置の変動量を、光学部を構成す
る鏡筒の変動量に近づける必要があったため、温度補償
を光学系の焦点距離変動に大きく依存することとなって
いた。このため、このような従来装置では、光学系や光
学部全体の設計にあたって、温度変動による焦点位置変
動量から受ける制約がきわめて大きくなるという問題が
あった。
【０００７】また、特に特開平１−２２０２３４号公報
記載の光記録再生装置では、鏡筒の材質が正の温度特性
（熱膨張性）を有する場合に限られていたので、光学系
が負の温度特性、すなわち、焦点距離がマイナスに変動
する場合に対応できないという問題もあった。
記載の光記録再生装置では、鏡筒の材質が正の温度特性
（熱膨張性）を有する場合に限られていたので、光学系
が負の温度特性、すなわち、焦点距離がマイナスに変動
する場合に対応できないという問題もあった。
【０００８】本発明は、このような従来の技術が有する
問題を解決するために提案されたものであり、能動的，
機械的な制御手段を必要とせずに、かつ、光学系や光学
部自体の焦点位置の温度変動に依存することなく、受動
的に光学系の焦点位置の温度変動を補償でき、光学系や
光学部の自由な設計に影響を与えることのない焦点位置
温度変動補償装置の提供を目的とする。
問題を解決するために提案されたものであり、能動的，
機械的な制御手段を必要とせずに、かつ、光学系や光学
部自体の焦点位置の温度変動に依存することなく、受動
的に光学系の焦点位置の温度変動を補償でき、光学系や
光学部の自由な設計に影響を与えることのない焦点位置
温度変動補償装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載の焦点位置温度変動補償装置は、
鏡筒とこの鏡筒内に配設される光学系とを有する光学部
と、この光学部の後方に位置する検出器とを具備し、前
記光学部の前方より入射した入射光が前記光学系により
集光されて前記検出器上に結像される光学装置におい
て、前記光学部の後方に配設される筒状部材であって、
一端が前記鏡筒のインターフェイス面に連接し、内部に
前記検出器が位置する第一温度補償部材と、この第一温
度補償部材内に配設される筒状部材であって、一端にお
いて前記検出器を保持する第二温度補償部材と、これら
第一及び第二温度補償部材の他端を同一面において固定
する一の固定板とを具備し、前記第一温度補償部材と第
二温度補償部材を異なる線膨張係数の部材により形成す
ることにより、前記光学装置の焦点位置の温度変動を補
償する構成としてある。
本発明の請求項１記載の焦点位置温度変動補償装置は、
鏡筒とこの鏡筒内に配設される光学系とを有する光学部
と、この光学部の後方に位置する検出器とを具備し、前
記光学部の前方より入射した入射光が前記光学系により
集光されて前記検出器上に結像される光学装置におい
て、前記光学部の後方に配設される筒状部材であって、
一端が前記鏡筒のインターフェイス面に連接し、内部に
前記検出器が位置する第一温度補償部材と、この第一温
度補償部材内に配設される筒状部材であって、一端にお
いて前記検出器を保持する第二温度補償部材と、これら
第一及び第二温度補償部材の他端を同一面において固定
する一の固定板とを具備し、前記第一温度補償部材と第
二温度補償部材を異なる線膨張係数の部材により形成す
ることにより、前記光学装置の焦点位置の温度変動を補
償する構成としてある。
【００１０】また、請求項２記載の焦点位置温度変動補
償装置は、前記光学部のインターフェイス面から前記検
出器までの距離をｘとし、前記第一温度補償部材の長さ
をＬ1、前記第二温度補償部材の長さをＬ2とした場合
に、前記第一温度補償部材の線膨張係数αＡ及び前記第
二温度補償部材の線膨張係数αＢが、 ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２ となる構成としてある。
償装置は、前記光学部のインターフェイス面から前記検
出器までの距離をｘとし、前記第一温度補償部材の長さ
をＬ1、前記第二温度補償部材の長さをＬ2とした場合
に、前記第一温度補償部材の線膨張係数αＡ及び前記第
二温度補償部材の線膨張係数αＢが、 ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２ となる構成としてある。
【００１１】さらに、請求項３記載の焦点位置温度変動
補償装置は、前記第一温度補償部材及び第二温度補償部
材が、 αＡＬ１＜αＢＬ２ となるように設定された構成としてあり、請求項４記載
の焦点位置温度変動補償装置は、前記第一温度補償部材
及び第二温度補償部材が、 αＡＬ１＞αＢＬ２ となるように設定された構成としてある。
補償装置は、前記第一温度補償部材及び第二温度補償部
材が、 αＡＬ１＜αＢＬ２ となるように設定された構成としてあり、請求項４記載
の焦点位置温度変動補償装置は、前記第一温度補償部材
及び第二温度補償部材が、 αＡＬ１＞αＢＬ２ となるように設定された構成としてある。
【００１２】このような構成からなる本発明の焦点位置
温度変動補償装置によれば、２種類の補償材の組み合わ
せにより、焦点位置の温度変動が正負どちらの温度特性
を有する場合にも対応でき、温度補償を光学系自体に依
存しないため、光学系や光学部全体の設計に制約を与え
ることなく、受動的に温度補償することができる。
温度変動補償装置によれば、２種類の補償材の組み合わ
せにより、焦点位置の温度変動が正負どちらの温度特性
を有する場合にも対応でき、温度補償を光学系自体に依
存しないため、光学系や光学部全体の設計に制約を与え
ることなく、受動的に温度補償することができる。
【００１３】また、本発明の焦点位置温度変動補償装置
では、温度補償のための機械的，能動的な手段を必要と
することなく受動的に温度補償が実現できるので、装置
が複雑，大型化することもなく、広い温度範囲で結像性
能を維持することができ、光学系の動作温度範囲を広げ
ることが可能となる。
では、温度補償のための機械的，能動的な手段を必要と
することなく受動的に温度補償が実現できるので、装置
が複雑，大型化することもなく、広い温度範囲で結像性
能を維持することができ、光学系の動作温度範囲を広げ
ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の焦点位置温度変動
補償装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。まず、本発明の焦点位置温度変動補償装置の原理に
ついて、図１及び図２を参照して説明する。
補償装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。まず、本発明の焦点位置温度変動補償装置の原理に
ついて、図１及び図２を参照して説明する。
【００１５】ここで、図１は、本実施形態に係る焦点位
置温度変動補償装置の概略構成を示す側面断面図であ
る。また、図２は、図１に示す本装置の動作を示す概略
構成側面断面図であり、（ａ）は温度変動前、（ｂ）は
温度変動後の状態を示している。
置温度変動補償装置の概略構成を示す側面断面図であ
る。また、図２は、図１に示す本装置の動作を示す概略
構成側面断面図であり、（ａ）は温度変動前、（ｂ）は
温度変動後の状態を示している。
【００１６】これらの図において、１は光学部であり、
鏡筒２と、この鏡筒２内に配設された光学系３とを有し
ている。４は検出器で、光学部１の後方に位置してお
り、図示しない光源からの入射光８が光学部１の前方か
ら入射して光学系３により集光され、この検出器４上に
結像する光学装置となっている。
鏡筒２と、この鏡筒２内に配設された光学系３とを有し
ている。４は検出器で、光学部１の後方に位置してお
り、図示しない光源からの入射光８が光学部１の前方か
ら入射して光学系３により集光され、この検出器４上に
結像する光学装置となっている。
【００１７】５は第一温度補償部材で、光学部１の後方
に配設される筒状部材である。この第一温度補償部材
は、一端側において光学部１の鏡筒２のインターフェイ
ス面に連設されており、図１に示すように、内部に検出
器４が配設されるようになっている。
に配設される筒状部材である。この第一温度補償部材
は、一端側において光学部１の鏡筒２のインターフェイ
ス面に連設されており、図１に示すように、内部に検出
器４が配設されるようになっている。
【００１８】６は第二温度補償部材で、第一温度補償部
材５の内部に配設された筒状部材であり、一端側におい
て検出器４を保持する保持手段となっている。そして、
これら第一温度補償部材５及び第二温度補償部材６の後
方には、一の固定板７が配設されており、この固定板７
によって第一温度補償部材５及び第二温度補償部材６の
他端が同一面において固定されている。
材５の内部に配設された筒状部材であり、一端側におい
て検出器４を保持する保持手段となっている。そして、
これら第一温度補償部材５及び第二温度補償部材６の後
方には、一の固定板７が配設されており、この固定板７
によって第一温度補償部材５及び第二温度補償部材６の
他端が同一面において固定されている。
【００１９】このような構成からなる本装置では、入射
光８が光学系３により集光され、検出器４上で結像する
とともに、温度変動により、光学部１の光学系３及び鏡
筒２の形状，物性が変化し、焦点位置に変動が生じる
が、温度変動により伸縮する第一温度補償部材５と第二
温度補償部材６によって、検出器４の位置を変動させ、
焦点位置の温度変動を補償するようになっている。
光８が光学系３により集光され、検出器４上で結像する
とともに、温度変動により、光学部１の光学系３及び鏡
筒２の形状，物性が変化し、焦点位置に変動が生じる
が、温度変動により伸縮する第一温度補償部材５と第二
温度補償部材６によって、検出器４の位置を変動させ、
焦点位置の温度変動を補償するようになっている。
【００２０】具体的には、以下の原理により温度補償が
達成される。図１に示すように、光学部１のインターフ
ェイス面から検出器４までの距離（以下、「バックフォ
ーカス」という）をｘとし、第一温度補償部材５の長さ
をＬ1、第二温度補償部材の長さをＬ2とする。また、第
一温度補償部材５の線膨張係数をαＡ、第二温度補償部
材の線膨張係数をαＢとする。
達成される。図１に示すように、光学部１のインターフ
ェイス面から検出器４までの距離（以下、「バックフォ
ーカス」という）をｘとし、第一温度補償部材５の長さ
をＬ1、第二温度補償部材の長さをＬ2とする。また、第
一温度補償部材５の線膨張係数をαＡ、第二温度補償部
材の線膨張係数をαＢとする。
【００２１】この場合に、検出器４の位置は、第一温度
補償部材５の変動量αＡＬ１［ｍ／℃］から第二温度補
償部材６の変動量αＢＬ２［ｍ／℃］を引いたαＡＬ１
−αＢＬ２［ｍ／℃］となる。ここで、αＡ，αＢは、
線膨張係数であって温度補償材によって決まる値であ
り、Ｌ１，Ｌ２は、任意に設定できるパラメータであ
る。
補償部材５の変動量αＡＬ１［ｍ／℃］から第二温度補
償部材６の変動量αＢＬ２［ｍ／℃］を引いたαＡＬ１
−αＢＬ２［ｍ／℃］となる。ここで、αＡ，αＢは、
線膨張係数であって温度補償材によって決まる値であ
り、Ｌ１，Ｌ２は、任意に設定できるパラメータであ
る。
【００２２】従って、 ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２ を満足するようにＬ１，Ｌ２を選択することにより、光
学部１の焦点位置温度変動を補償することができる。
学部１の焦点位置温度変動を補償することができる。
【００２３】また、 αＡＬ１＜αＢＬ２ となるように設定すると、焦点距離が縮む方向にマイナ
ス変動する負の温度特性に対応することができ、 αＡＬ１＞αＢＬ２ となるように設定すると、焦点距離が伸びる方向にプラ
ス変動する正の温度特性に対応することが可能となる。
ス変動する負の温度特性に対応することができ、 αＡＬ１＞αＢＬ２ となるように設定すると、焦点距離が伸びる方向にプラ
ス変動する正の温度特性に対応することが可能となる。
【００２４】ここで、第一温度補償部材５及び第二温度
補償部材６は、使用温度付近での線膨張係数の差が大き
い材料ほど望ましい。この第一温度補償部材５及び第二
温度補償部材６を構成する材料の組み合わせとしては、
金属系であれば、例えばインバールとマグネシウム、イ
ンバールとジュラルミン等の組み合わせが望ましい。
補償部材６は、使用温度付近での線膨張係数の差が大き
い材料ほど望ましい。この第一温度補償部材５及び第二
温度補償部材６を構成する材料の組み合わせとしては、
金属系であれば、例えばインバールとマグネシウム、イ
ンバールとジュラルミン等の組み合わせが望ましい。
【００２５】また、非金属も含めた場合、インバールと
テフロン等の組み合わせとすることもできる。なお、入
射光８を集光させる光学部１は、鏡筒２を含めて任意の
温度特性を有していてかまわない。
テフロン等の組み合わせとすることもできる。なお、入
射光８を集光させる光学部１は、鏡筒２を含めて任意の
温度特性を有していてかまわない。
【００２６】次に、このような構成からなる本実施形態
の焦点位置温度変動補償装置の動作について、図２を参
照して説明する。まず、温度がＴ0［℃］のときの状態
を図２（ａ）に示す。この場合、光学系３の焦点は検出
器４に合っており、このときの光学系３の焦点距離を
ｆ、検出器４までのバックフォーカスはｘ、第一温度補
償部材５の長さはＬ1、第二温度補償部材６の長さはＬ2
となっている。
の焦点位置温度変動補償装置の動作について、図２を参
照して説明する。まず、温度がＴ0［℃］のときの状態
を図２（ａ）に示す。この場合、光学系３の焦点は検出
器４に合っており、このときの光学系３の焦点距離を
ｆ、検出器４までのバックフォーカスはｘ、第一温度補
償部材５の長さはＬ1、第二温度補償部材６の長さはＬ2
となっている。
【００２７】全体の温度がΔＴ［℃］だけ上昇したとき
の状態を図２（ｂ）に示す。光学系の焦点距離の伸びを
Δｆとし、検出器までのバックフォーカスの伸びをΔ
ｘ、第一温度補償部材５の長さの伸びをΔＬ１、第二温
度補償部材６の長さの伸びをΔＬ２とすると、温度ΔＴ
による焦点位置のずれ量は次式で表わされる。 Δｘ＋ΔＬ2−ΔＬ1
の状態を図２（ｂ）に示す。光学系の焦点距離の伸びを
Δｆとし、検出器までのバックフォーカスの伸びをΔ
ｘ、第一温度補償部材５の長さの伸びをΔＬ１、第二温
度補償部材６の長さの伸びをΔＬ２とすると、温度ΔＴ
による焦点位置のずれ量は次式で表わされる。 Δｘ＋ΔＬ2−ΔＬ1
【００２８】ここで、Δｘは、Δｆを含む光学部１全体
の温度特性によるもので、各光学装置によって異なり、
任意の値でかまわない。そして、このΔｘを第一温度補
償部材５，第二温度補償部材６の変動分ΔＬ1，ΔＬ2に
よってキャンセルすることにより、温度補償が可能とな
る。
の温度特性によるもので、各光学装置によって異なり、
任意の値でかまわない。そして、このΔｘを第一温度補
償部材５，第二温度補償部材６の変動分ΔＬ1，ΔＬ2に
よってキャンセルすることにより、温度補償が可能とな
る。
【００２９】これを具体的に示すと、図２（ａ）のとき
は、 ｘ＋Ｌ2＝Ｌ1 の関係がある。従って、図２（ｂ）のときに温度補償が
行なわれるためには、 ｘ＋Δｘ＋Ｌ2＋ΔＬ2＝Ｌ1＋ΔＬ1 ∴Δｘ＋ΔＬ2＝ΔＬ1 の関係を満足すればよい。
は、 ｘ＋Ｌ2＝Ｌ1 の関係がある。従って、図２（ｂ）のときに温度補償が
行なわれるためには、 ｘ＋Δｘ＋Ｌ2＋ΔＬ2＝Ｌ1＋ΔＬ1 ∴Δｘ＋ΔＬ2＝ΔＬ1 の関係を満足すればよい。
【００３０】そして、第一温度補償部材５の線膨張係数
をαＡ、第二温度補償部材６の線膨張係数をαＢとする
と、 ΔＬ1＝αＡＬ1ΔＴ ΔＬ2＝αＢＬ2ΔＴ となる。
をαＡ、第二温度補償部材６の線膨張係数をαＢとする
と、 ΔＬ1＝αＡＬ1ΔＴ ΔＬ2＝αＢＬ2ΔＴ となる。
【００３１】従って、 を満足するＬ1，Ｌ2を選定することにより、温度補償が
実現される。
実現される。
【００３２】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。以下のような条件で実験した結果、きわめて良好
な温度補償が得られた。ここで、以下に示す実施例は、
光学部１が負の温度特性を有する場合の補償例である。
する。以下のような条件で実験した結果、きわめて良好
な温度補償が得られた。ここで、以下に示す実施例は、
光学部１が負の温度特性を有する場合の補償例である。
【００３３】第一温度補償部材５にインバール（α＝
０．１３×１０-6）、第二温度補償部材６にマグネシウ
ム（α＝２４．８×１０-6）を用い、バックフォーカス
ｘは１７．５ｍｍとしてあり、第一温度補償部材５の線
膨張率＜第二温度補償部材６の線膨張率となるように材
質が選択されている。
０．１３×１０-6）、第二温度補償部材６にマグネシウ
ム（α＝２４．８×１０-6）を用い、バックフォーカス
ｘは１７．５ｍｍとしてあり、第一温度補償部材５の線
膨張率＜第二温度補償部材６の線膨張率となるように材
質が選択されている。
【００３４】そして、焦点位置の温度変動量、すなわち
バックフォーカスの変動量Δｘが−２［μｍ／℃］であ
る光学部１に対しては、 となる。なお、ΔＴ＝１℃とした。
バックフォーカスの変動量Δｘが−２［μｍ／℃］であ
る光学部１に対しては、 となる。なお、ΔＴ＝１℃とした。
【００３５】この方程式を解くと、Ｌ1＝９８．７［ｍ
ｍ］，Ｌ2＝８１．２［ｍｍ］が得られる。よって、こ
の値にＬ1，Ｌ2を設定することにより、光学部１の焦点
距離の温度変動が補償されることになる。
ｍ］，Ｌ2＝８１．２［ｍｍ］が得られる。よって、こ
の値にＬ1，Ｌ2を設定することにより、光学部１の焦点
距離の温度変動が補償されることになる。
【００３６】次に、このような本実施例の動作について
説明する。２０℃の温度で検出器に焦点を結んでいる状
態を考えると、温度がΔＴ［℃］上昇したとすると、光
学部の焦点位置は２×ΔＴ［μｍ］だけ、ｘの負の方向
（図２（ｂ）における矢印と反対の方向）に移動するこ
とになる。
説明する。２０℃の温度で検出器に焦点を結んでいる状
態を考えると、温度がΔＴ［℃］上昇したとすると、光
学部の焦点位置は２×ΔＴ［μｍ］だけ、ｘの負の方向
（図２（ｂ）における矢印と反対の方向）に移動するこ
とになる。
【００３７】一方、Ｌ1，Ｌ2は、 ΔＬ1＝αＡ・Ｌ1・ΔＴ＝０．０１×ΔＴ［μｍ］（ｘ
の正の方向） ΔＬ2＝αＢ・Ｌ2・ΔＴ＝２．０１×ΔＴ［μｍ］（ｘ
の負の方向） となるので、全体で検出器をｘの負の方向に２．００×
ΔＴ［μｍ］だけ移動させることになる。これによっ
て、焦点位置の移動と検出器の移動が互いにキャンセル
することにより、受動的温度補償が実現できる。
の正の方向） ΔＬ2＝αＢ・Ｌ2・ΔＴ＝２．０１×ΔＴ［μｍ］（ｘ
の負の方向） となるので、全体で検出器をｘの負の方向に２．００×
ΔＴ［μｍ］だけ移動させることになる。これによっ
て、焦点位置の移動と検出器の移動が互いにキャンセル
することにより、受動的温度補償が実現できる。
【００３８】なお、本実施例では、光学部の焦点位置の
温度変動が正の場合にも対応することができる。この場
合には上述した負の温度変動の場合と、第一及び第二温
度補償部材５，６の材質の選び方が相違する。
温度変動が正の場合にも対応することができる。この場
合には上述した負の温度変動の場合と、第一及び第二温
度補償部材５，６の材質の選び方が相違する。
【００３９】すなわち、光学部の焦点位置の温度変動が
正の場合には、第一温度補償部材５の線膨張係数が第二
温度補償部材６の線膨張係数より大きくなるように材質
を選定する。
正の場合には、第一温度補償部材５の線膨張係数が第二
温度補償部材６の線膨張係数より大きくなるように材質
を選定する。
【００４０】具体的な実施例としては、第一温度補償部
材５にテフロン（α＝１０５×１０-6）を、第二温度補
償部材６にインバール（α＝０．１３×１、０-6）を用
い、バックフォーカスｘは１７．５ｍｍとしてあり、第
一温度補償部材５の線膨張率＜第二温度補償部材６の線
膨張率となるように材質が選択されている。
材５にテフロン（α＝１０５×１０-6）を、第二温度補
償部材６にインバール（α＝０．１３×１、０-6）を用
い、バックフォーカスｘは１７．５ｍｍとしてあり、第
一温度補償部材５の線膨張率＜第二温度補償部材６の線
膨張率となるように材質が選択されている。
【００４１】そして、焦点位置の温度変動Δｘが＋２
［μｍ／℃］である光学部１に対しては、 となる。なお、上述した実施例と同様、ΔＴ＝１℃とし
た。
［μｍ／℃］である光学部１に対しては、 となる。なお、上述した実施例と同様、ΔＴ＝１℃とし
た。
【００４２】この方程式を解くと、Ｌ1＝１９．０［ｍ
ｍ］，Ｌ2＝１．５［ｍｍ］が得られる。よって、この
値にＬ1，Ｌ2に設定することにより、光学部１の焦点距
離の温度変動が補償されることになる。
ｍ］，Ｌ2＝１．５［ｍｍ］が得られる。よって、この
値にＬ1，Ｌ2に設定することにより、光学部１の焦点距
離の温度変動が補償されることになる。
【００４３】この結果、第二温度補償部材６に保持され
た検出器４の動きは、焦点位置と同じ正の温度特性を持
ち、上記の場合と同様、第一温度補償部材５と第二温度
補償部材６によって温度変動がキャンセルされ、焦点距
離の温度補償を実現することができる。
た検出器４の動きは、焦点位置と同じ正の温度特性を持
ち、上記の場合と同様、第一温度補償部材５と第二温度
補償部材６によって温度変動がキャンセルされ、焦点距
離の温度補償を実現することができる。
【００４４】このように、本実施形態の焦点位置温度変
動補償装置によれば、２種類の補償材の組み合わせによ
り、焦点位置の温度変動が正負どちらの温度特性を有す
る場合にも対応でき、温度補償を光学系自体に依存しな
いため、光学系の設計に制約を与えることなく、受動的
に温度補償することができる。
動補償装置によれば、２種類の補償材の組み合わせによ
り、焦点位置の温度変動が正負どちらの温度特性を有す
る場合にも対応でき、温度補償を光学系自体に依存しな
いため、光学系の設計に制約を与えることなく、受動的
に温度補償することができる。
【００４５】また、本発明の焦点位置温度変動補償装置
では、温度補償のための機械的，能動的な手段を必要と
することなく受動的に温度補償が実現できる。このた
め、装置が複雑，大型化することなく、広い温度範囲で
結像性能を維持することができ、光学系の動作温度範囲
を広げることが可能となる。
では、温度補償のための機械的，能動的な手段を必要と
することなく受動的に温度補償が実現できる。このた
め、装置が複雑，大型化することなく、広い温度範囲で
結像性能を維持することができ、光学系の動作温度範囲
を広げることが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の焦点位置温
度変動補償装置によれば、能動的，機械的な制御手段を
必要とせずに、かつ、光学部自体の焦点位置の温度変動
に依存することなく、受動的に光学系の焦点位置の温度
変動を補償でき、光学部の設計も温度補償手段に影響さ
れず自由に行なうことが可能となる。
度変動補償装置によれば、能動的，機械的な制御手段を
必要とせずに、かつ、光学部自体の焦点位置の温度変動
に依存することなく、受動的に光学系の焦点位置の温度
変動を補償でき、光学部の設計も温度補償手段に影響さ
れず自由に行なうことが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係る焦点位置温度変動補
償装置の概略構成を示す側面断面図である。
償装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す本発明の焦点位置温度変動補償装置
の動作を示す概略構成側面断面図であり、（ａ）は温度
変動前、（ｂ）は温度変動後の状態を示している。
の動作を示す概略構成側面断面図であり、（ａ）は温度
変動前、（ｂ）は温度変動後の状態を示している。
１ 光学部 ２ 鏡筒 ３ 光学系 ４ 検出器 ５ 第一温度補償部材 ６ 第二温度補償部材 ７ 固定板 ８ 入射光
Claims (4)
- 【請求項１】 鏡筒とこの鏡筒内に配設される光学系と
を有する光学部と、この光学部の後方に位置する検出器
とを具備し、前記光学部の前方より入射した入射光が前
記光学系により集光されて前記検出器上に結像される光
学装置において、 前記光学部の後方に配設される筒状部材であって、一端
が前記鏡筒のインターフェイス面に連接し、内部に前記
検出器が位置する第一温度補償部材と、 この第一温度補償部材内に配設される筒状部材であっ
て、一端において前記検出器を保持する第二温度補償部
材と、 これら第一及び第二温度補償部材の他端を同一面におい
て固定する一の固定板とを具備し、 前記第一温度補償部材と第二温度補償部材を異なる線膨
張係数の部材により形成することにより、前記光学装置
の焦点位置の温度変動を補償することを特徴とする焦点
位置温度変動補償装置。 - 【請求項２】 前記光学部のインターフェイス面から前
記検出器までの距離をｘとし、前記第一温度補償部材の
長さをＬ1 、前記第二温度補償部材の長さをＬ2とした
場合に、 前記第一温度補償部材の線膨張係数αＡ及び前記第二温
度補償部材の線膨張係数αＢが、 ｘ＝αＡＬ１−αＢＬ２ となる請求項１記載の焦点位置温度変動補償装置。 - 【請求項３】 前記第一温度補償部材及び第二温度補償
部材が、 αＡＬ１＜αＢＬ２ となるように設定された請求項２記載の焦点温度変動補
償装置。 - 【請求項４】 前記第一温度補償部材及び第二温度補償
部材が、 αＡＬ１＞αＢＬ２ となるように設定された請求項２記載の焦点温度変動補
償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29092696A JPH10133087A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 焦点位置温度変動補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29092696A JPH10133087A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 焦点位置温度変動補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10133087A true JPH10133087A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17762305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29092696A Pending JPH10133087A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 焦点位置温度変動補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10133087A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002058261A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-22 | Tokin Corp | 圧電アクチュエータ |
| DE10250985A1 (de) * | 2002-10-29 | 2004-05-19 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Verfahren zur Komensation thermisch bedingter Veränderungen in einem optischen System, optische Anordnung und Nachführeinrichtung |
| DE10261973B4 (de) * | 2002-05-10 | 2006-04-20 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Optisches System für eine Kamera sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2007148047A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置 |
| US7486857B2 (en) | 2006-06-21 | 2009-02-03 | Fujitsu Limited | Temperature-independent optical wavelength identification apparatus and optical wavelength identification method |
| EP2781933A1 (de) * | 2013-03-18 | 2014-09-24 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optischer Sensor |
| JP2015028655A (ja) * | 2014-09-24 | 2015-02-12 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP29092696A patent/JPH10133087A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002058261A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-22 | Tokin Corp | 圧電アクチュエータ |
| JP4562878B2 (ja) * | 2000-08-04 | 2010-10-13 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 圧電アクチュエータ |
| DE10261973B4 (de) * | 2002-05-10 | 2006-04-20 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Optisches System für eine Kamera sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
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| DE10250985B4 (de) * | 2002-10-29 | 2005-06-23 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Verfahren zur Kompensation thermisch bedingter Veränderungen in einem optischen System, optische Anordnung und Nachführeinrichtung |
| JP2007148047A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置 |
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| JP2015028655A (ja) * | 2014-09-24 | 2015-02-12 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
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