JPH08220409A

JPH08220409A - 光学機器

Info

Publication number: JPH08220409A
Application number: JP7024256A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ejima; 聡江島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、カメラ，電子スチルカメラ，ビデ
オカメラ等の光学機器に関し、温度変化により投影手段
と受光手段との間隔が変化することを確実に防止するこ
とを目的とする。【構成】筐体の一側に保持される投影手段からの被写
体像を、前記筐体の他側に結合手段を介して保持される
受光手段に投影する光学機器において、前記結合手段の
前記筐体への接続部を、前記投影手段に対して前記受光
手段より光軸方向に遠くなる位置に設けるとともに、前
記結合手段の熱膨張係数を、前記筐体の熱膨張係数より
大きくして構成する。また、前記筐体を、前記撮像手段
が接続される第１の筐体と、前記結合手段が接続される
第２の筐体とに分割して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ，電子スチルカ
メラ，ビデオカメラ等の光学機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子スチルカメラ，ビデオカメ
ラ等の電子カメラでは、撮影レンズにより投影された被
写体像を、電気的映像信号に変換する撮像素子が配置さ
れている。従来、このような電子カメラにおける撮像素
子の取付構造として、例えば、本出願人が先に出願した
特願平３−２８７０４２号がある。

【０００３】しかしながら、このような撮像素子の取付
構造を有する電子カメラが、屋外で使用されると、夏の
炎天下等では、電子カメラの内部温度が６０℃以上にな
る可能性があり、一方、冬には−２０℃以下になる可能
性がある。このような状態においては、撮影レンズおよ
び撮像素子を保持している筐体の熱膨張による影響で、
撮影レンズと撮像素子の間隔が変化することがある。

【０００４】例えば、撮影レンズと撮像素子とが４０ｍ
ｍ離れた状態で筐体に保持されている場合を想定する。
この場合に、筐体の材料がアルミ合金であるとすると、
アルミ合金の熱膨張係数は２．３×１０^-5であるから、
±３０℃の温度差があったとすると、撮影レンズと撮像
素子の距離は、約±２８μｍずれる計算になる。

【０００５】一方、撮像素子の位置調整を考えると、撮
像素子に入射する光束のＦナンバーが１．４であり、撮
像素子の１画素のサイズが１０μｍ角である場合には、
撮像素子の位置ずれを±１４μｍ以下に調整しないと撮
像素子上の画像がぼけてしまう。また、レンズの材質と
してプラスチック等が用いられている場合には、プラス
チックの温度膨張により屈折率が変化し、やはり撮像素
子上の画像がぼけてしまうことが考えられる。

【０００６】このような問題に対して、温度による形状
変化が大きい材料で撮影レンズの一部を光軸方向に移動
させるといった技術が、例えば、特開昭５７−２０２５
０７号公報，特開昭６１−２７０７１４号公報等に開示
されている。

【０００７】

【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、複数のレンズのうちの数枚を移動
可能に設計するため、光学設計の自由度がなくなる等光
学設計上の制約ができ、好ましい光学設計がしにくくな
るという問題がある。

【０００８】また、温度による形状変化が大きい材料で
レンズ保持部材を作りレンズを保持することは、次のよ
うな機械設計上の問題点を生じさせる。すなわち、温度
による形状変化が大きいプラスチック等は、金型に流し
込まれた時（溶融状態）の寸法と、冷却後の寸法とが大
きく異なるために、製品の寸法精度が悪くなる。

【０００９】このような寸法精度の悪い部品でレンズを
保持すると、レンズの光軸が倒れたりズレたりして所定
の光学性能が得られない。これを解決する方法として、
前述の倒れやズレをなくすべく調整した後に、レンズを
レンズ保持部材に接着する方法もあるが、調整作業のた
めにコストが上昇するという問題があった。

【００１０】さらに、熱変形の大きい金属板であるバイ
メタルなどで保持する方法を用いても、バイメタルの熱
変形の大きさは、厚み方向の曲げ精度が通常±０．１mm
以上であり、真鍮やアルミ等の±０．０１mm以下という
加工精度に比べると、やはりレンズの光軸の精度が得ら
れにくいという問題があった。本発明は、かかる従来の
問題を解決するためになされたもので、温度変化により
投影手段と受光手段との間隔が変化することを確実に防
止することができる光学機器を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の光学機器は、
筐体（例えば、図１の３３、３７、図５の８５、８３）
の一側に保持される投影手段（例えば、図１の１１）か
らの被写体像を、前記筐体の他側に結合手段（例えば、
図１の４５、図５の８９）を介して保持される受光手段
（例えば、図１の１９）に投影する光学機器において、
前記結合手段の前記筐体への接続部（例えば、図１の４
５ｂ、図５の９１）を、前記投影手段に対して前記受光
手段より光軸（Ｏ）方向に遠くなる位置に設けるととも
に、前記結合手段の熱膨張係数を、前記筐体の熱膨張係
数より大きくしてなることを特徴とする。

【００１２】請求項２の光学機器は、請求項１におい
て、前記筐体は、前記撮像手段が接続される第１の筐体
（例えば、図１の３３、図５の８５）と、前記結合手段
が接続される第２の筐体（例えば、図１の３７、図５の
８３）とに分割可能とされていることを特徴とする。請
求項３の光学機器は、筐体（例えば、図１の３３、３
７）の一側に保持される投影手段（例えば、図１の１
１）からの被写体像を、前記筐体の他側に保持手段（例
えば、図６の９７）を介して保持される受光手段に投影
する光学機器において、前記筐体の他側に前記保持手段
を結合手段（例えば、図６の９３）を介して接続すると
ともに、前記結合手段の前記筐体への接続部を、前記投
影手段に対して前記保持手段の前記結合手段への接続部
より光軸方向に遠くなる位置に設け、前記結合手段の熱
膨張係数を、前記筐体および保持手段の熱膨張係数より
大きくしてなることを特徴とする。

【００１３】請求項４の光学機器は、結合手段（例え
ば、図６の９３）の一側に投影手段（例えば、図６の１
１）を接続するとともに、前記結合手段の他側に、保持
手段（例えば、図６の９７）を介して、前記投影手段か
らの被写体像を受光する受光手段を配置し、前記投影手
段の前記結合手段への接続部（例えば、図６の９５）
を、前記受光手段に対して前記保持手段の前記結合手段
への接続部（例えば、図６の９９）より光軸方向に近く
なる位置に設け、前記結合手段の熱膨張係数を、前記保
持手段の熱膨張係数より大きくしてなることを特徴とす
る。

【００１４】請求項５の光学機器は、請求項１ないし４
において、前記受光手段は、撮像素子（例えば、１９）
であることを特徴とする。請求項６の光学機器は、請求
項１ないし５において、前記投影手段は、被写体像を縮
小する縮小光学系（例えば、図４の８１）であることを
特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の光学機器では、結合手段の筐体への
接続部を、投影手段に対して受光手段より光軸方向に遠
くなる位置に設けたので、投影手段に対して筐体が熱膨
張する方向と、結合手段が熱膨張する方向とが逆の方向
になる。

【００１６】従って、筐体の熱膨張量と結合手段の熱膨
張量を同一にすることにより、投影手段と受光手段との
間隔が、温度に関係なく常に一定になる。また、結合手
段の熱膨張係数を、筐体の熱膨張係数より大きくしたの
で、筐体の光軸方向の寸法に較べて、結合手段の光軸方
向の寸法が小さくなる。請求項２の光学機器では、分割
された第２の筐体に、結合手段が接続される。

【００１７】請求項３の光学機器では、結合手段の筐体
への接続部を、投影手段に対して保持手段の結合手段へ
の接続部より光軸方向に遠くなる位置に設けたので、投
影手段に対して筐体および保持手段が熱膨張する方向
と、結合手段が熱膨張する方向とが逆の方向になる。従
って、筐体の熱膨張量と保持手段の熱膨張量とを加えた
熱膨張量と結合手段の熱膨張量とを同一にすることによ
り、投影手段と受光手段との間隔が、温度に関係なく常
に一定になる。

【００１８】また、結合手段の熱膨張係数を、筐体およ
び保持手段の熱膨張係数より大きくしたので、筐体の光
軸方向の寸法と保持手段の光軸方向の寸法とを加えた寸
法に較べて、結合手段の光軸方向の寸法が小さくなる。
請求項４の光学機器では、投影手段の結合手段への接続
部を、受光手段に対して保持手段の結合手段への接続部
より光軸方向に近くなる位置に設けたので、投影手段に
対して保持手段が熱膨張する方向と、結合手段が熱膨張
する方向とが逆の方向になる。

【００１９】従って、保持手段の熱膨張量と結合手段の
熱膨張量とを同一にすることにより、投影手段と受光手
段との間隔が、温度に関係なく常に一定になる。また、
結合手段の熱膨張係数を、保持手段の熱膨張係数より大
きくしたので、保持手段の光軸方向の寸法に較べて、結
合手段の光軸方向の寸法が小さくなる。請求項５の光学
機器では、受光手段が、撮像素子とされる。

【００２０】請求項６の光学機器では、投影手段が、被
写体像を縮小する縮小光学系とされる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２２】図１は、請求項１，２，５の発明を電子カ
メラに適用した第１の実施例の断面図である。この電子
カメラでは、図示しない被写体像からの光束は、撮影レ
ンズ１１、絞り１３、ビームスプリッタ１５、オプティ
カルローパスフィルタ１７を通り、撮像素子１９に入射
する。

【００２３】ビームスプリッタ１５の上方には、全反射
ミラー２１が設けられ、ビームスプリッタ１５の下方に
は、集光レンズ２３、測光素子２５が設けられている。
撮影レンズ１１は、レンズ２７，２９からなり鏡筒３１
に保持されている。鏡筒３１は、筐体３３にネジ３５に
より固定されている。

【００２４】筐体３３の右側には、複数の突起３７ａを
有する第１結合部材３７が配置されている。第１結合部
材３７は、固定板３９と筐体３３との間に配置されてい
る。また、固定板３９には、ネジ穴３９ａが形成されて
おり、第一結合部材３７には貫通穴３７ｂが形成されて
いる。

【００２５】そして、筐体３３側からのネジ４１を、固
定板３９に形成されたネジ穴３９ａに螺合することによ
り、第１結合部材３７が、固定板３９と筐体３３との間
に挟持固定されている。ネジ４１が貫通する第１結合部
材３７の貫通穴３７ｂは、ネジ４１の直径に対して十分
に大きな寸法になっており、ネジ４１が緩んだ状態で
は、光軸Ｏに対して直交方向に若干量移動可能となって
いる。

【００２６】撮像素子保持部材４３は、図示しないネジ
により第２結合部材４５に固設されており、撮像素子保
持部材４３と第２結合部材４５との間には、オプティカ
ルローパスフィルター１７、防塵ゴム４７、撮像素子１
９が挟持されている。第２結合部材４５には、円筒状の
複数の突起４５ａが一体的に設けられており、その先端
には、第１結合部材３７の突起３７ａが嵌合されてい
る。

【００２７】また、筐体３３と撮像素子保持部材４３と
の間には、蛇腹状の防塵ゴム４９が設けられている。以
下、この第１の実施例の電子カメラの動作の説明を行
う。この電子カメラでは、図示しない被写体から発せら
れた光束Ａは、撮影レンズ１１に入射し、絞り１３で所
定光量に絞られた後、ビームスプリッタ１５に入射す
る。

【００２８】ビームスプリッタ１５は、光束Ａに対して
５％の光束Ｃを反射し、９５％の光束Ｂを透過させる。
光束Ｂは、オプティカルローパスフィルタ１７を透過
し、撮像素子１９に入射する。

【００２９】光束Ｂは、撮像素子１９で反射し、光束Ｄ
となってビームスプリッタ１５に再度入射する。光束Ｄ
は、光束Ｂに比べて約４０パーセント、光束Ａに比べて
３８パーセントの光量となっている。そして、光束Ｄの
一部は、ビームスプリッタ１５で下方向に反射され、光
束Ｄの内の５パーセント、光束Ａの２パーセントの光束
が、光束Ｅとなって集光レンズ２３に入射し、測光素子
２５に入射する。

【００３０】一方、光束Ｃは、全反射ミラー２１で反射
され、殆ど光量の損失のないまま光束Ｆとなってビーム
スプリッタ１５に再度入射する。光束Ｆの内の９５パー
セント、光束Ａに対して４．８パーセントの光束が、光
束Ｇとして集光レンズ２３で集光され、測光素子２５に
入射する。上記の結果、光束Ｅと光束Ｇとを合わせて、
光束Ａに対して６．８パーセントの光束が、測光素子２
５に入射する。

【００３１】この値は、同じく５パーセントの反射率を
有するビームスプリッタを使用した場合に、撮像素子に
入射する光量は同じでありながら、測光素子へは光束Ａ
に対して５パーセントの光束しか入射しない従来例と比
較すると、約３６％も測光素子２５に入射する光量が増
えていることを意味している。そして、上述した電子カ
メラでは、光束ＣとＦおよび光束ＢとＤが同じ光路を往
復することによって、撮影レンズ１１から測光素子２５
までの必要な光路長を確保することが可能となり、装置
を小型化することができる。

【００３２】以上のようにして測光素子２５に入射した
光束を基に、ストロボなどの閃光発光装置の光量制御等
が行われる。また、撮像素子１９に入射した光束は、図
示しない信号処理回路を経て、記録媒体に記録される。

【００３３】次に、上述した電子カメラの撮像素子１９
の位置調整について説明する。一般に、撮像素子１９
は、撮影レンズ１１に対して所定の位置に設定されなけ
ればならない。また、例えば、撮影レンズ１１の開放Ｆ
値がＦ１．４、撮像素子１９の画素ピッチが１０μｍの
場合には、光軸Ｏ方向には、所定の位置に対して傾きも
含めて±１４μｍ以下に調整しなければならない。

【００３４】そして、光軸Ｏに直交する方向について
は、撮影レンズ１１の中心を通る光軸Ｏと撮像素子１９
の中心とを合わせることが通常行われている。このよう
な位置調整のために、図２に示すような調整装置が用い
られる。図２において、符号５１は、調整の基準となる
チャート５３を有する撮影レンズ保持治工具である。

【００３５】チャート５３には、画面四隅の位置を表す
マーク、そして四隅および中央部の解像度を見るための
矢車模様が印刷されている。符号５５は、第２結合部材
４５を保持し、互いに直交する３軸方向に移動でき、ま
た、３軸回りに回転できる計６自由度を有する調整治具
である。ここで、光軸Ｏと平行な方向をＺ軸とし、直交
する方向をＸ，Ｙ軸とする。

【００３６】また、Ｚ軸回りの回転をφ、Ｘ軸、Ｙ軸回
りの回転を各々ψωとする。図１において、ネジ４１を
緩めた状態において、ネジ４１に対する貫通穴３７ｂの
余裕分だけ、第１結合部材３７、第２結合部材４５、撮
像素子保持部材４３、オプティカルローパスフィルタ１
７、撮像素子１９が、一体的にＸ，Ｙ方向に移動可能と
なっており、φ方向に回動可能となっている。

【００３７】また、第１結合部材３７の突起３７ａに対
して、第２結合部材４５の突起４５ａの嵌合穴４５ｂ
が、Ｚ軸方向に摺動することにより、第２結合部材４５
と一体的に、撮像素子保持部材４３、オプティカルロー
パスフィルタ１７、撮像素子１９がＺ軸方向に移動可能
となっている。

【００３８】さらに、突起３７ａに対して嵌合穴４５ｂ
が緩く嵌合しているため、ψ、ω方向への回動が若干量
可能となっている。そして、図２に示すように、調整治
具５５に第２結合部材４５を保持させた状態において、
チャート５３の画像が撮像素子１９上に結像するよう
に、調整治具５５を操作して撮像素子１９の位置が調整
される。

【００３９】次に、調整された位置でネジ４１を締め付
けることにより、第１結合部材３７が、筐体３３と固定
板３９との間に挟持固定される。この後、嵌合穴４５ｂ
と突起３７ａとを接着固定し、撮像素子１９の位置調整
が完了する。ところで、一般に材料は温度上昇にともな
って膨張し、温度下降にともなって収縮する。

【００４０】従って、上述した接着部である嵌合穴４５
ｂと撮影レンズ１１の瞳位置（ここでは絞り１３の位置
と一致している）の距離Ｌ１は熱膨張にともなって伸び
る。一方、同じく嵌合穴４５ｂと撮像素子１９との距離
Ｌ０も伸びる。なお、一般に、撮像素子１９のパッケー
ジはセラミックスで形成されており、セラミックスの熱
膨張係数は、後述するように、第２結合部材４５に比べ
てはるかに小さいので、撮像素子１９と第２結合部材４
５との接合面５７と嵌合穴４５ｂとの距離をＬ０として
良い。

【００４１】ここで、距離Ｌ１の間の部材を構成する材
料の平均熱膨張係数をα１とし、第２結合部材４５を構
成する材料の熱膨張係数をα０とすると、Ｌ１×α１＝Ｌ０×α０ −−−（１）とすることにより、両者の熱膨張量が等しくなり互いに
変形を相殺するため、撮影レンズ１１の射出瞳と撮像素
子１９との距離であるＬ１−Ｌ０を一定に保つことが可
能となる。

【００４２】このことにより、撮影レンズ１１の射出瞳
位置と撮像素子１９との距離を常に一定に保つことが可
能となる。ここで、構成部材の具体的な材料に言及する
と、筐体３３、第１結合部材３７は、温度膨張係数の低
い材料、例えば、アルミ合金（熱膨張係数２．３×１０
^-5）、ガラス繊維を多く含んだポリカーボネイト（熱膨
張係数１．２×１０^-5〜３．８×１０^-5程度）、ガラス
繊維を含んだ熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂あるいは
フェノール樹脂（熱膨張係数０．８〜３．５×１０^-5）
で形成されている。

【００４３】なお、上記構成要素の一部を、さらに熱膨
張係数の小さいセラミック（熱膨張係数０．３〜０．６
×１０^-5）で形成しても良い。一方、第２結合部材４５
は、熱膨張係数の比較的大きいＡＢＳ樹脂（熱膨張係数
８〜１１×１０^-5）あるいはフッ素樹脂（熱膨張係数７
〜１４×１０^-5）により形成されている。

【００４４】上記の材料より、例えば、距離Ｌ１の構成
材料をすべてアルミ合金（熱膨張係数２．３×１０^-5）
で形成し、距離Ｌ０を構成する第２結合部材４５をＡＢ
Ｓ樹脂（１１×１０^-5）で形成した場合、Ｌ０は、Ｌ０＝２．３／１１×Ｌ１＝０．２１×Ｌ１ −−−（２）にすれば良い。

【００４５】さらに、Ｌ１の距離に含まれる構成材料を
ポリカーボネイトにした場合には、Ｌ０＝１．２／１１×Ｌ１＝０．１×Ｌ１ −−−（３）程度でよい。さらに、距離Ｌ１に含まれる、例えば、筐
体３３と第１結合部材３７とをセラミック（熱膨張係数
０．３〜０．６×１０^-5）で構成した場合には、さらに
Ｌ０の長さを短くすることが可能である。

【００４６】なお、上記寸法に関しては、撮影レンズ１
１のガラスの温度膨張による焦点位置のズレは無視した
が、熱膨張による結像位置のズレを実験的に測定できれ
ば、その値も含めてＬ０の長さを決定することが可能で
ある。すなわち、撮影レンズ１１の結像位置が、単位温
度当たり長さＰ１だけ左方向にずれるとすると、Ｌ１×α１＋Ｐ１＝Ｌ０×α０ −−−（４）を満足するようにＬ０を決定すればよい。

【００４７】ところで、一般的に熱膨張係数の大きい材
料を用いた樹脂部品は、成形時に溶融状態と凝固状態の
間で変形が大きく、部品の寸法精度が悪くなる。しかし
ながら、本発明の構成において、第２結合部材４５の寸
法精度が悪くても、撮像素子１９の取付の際に位置調整
がなされるので、寸法精度の誤差を吸収することがで
き、寸法精度のばらつきは組立上の問題とはならない。

【００４８】また、突起３７ａおよび突起４５ａは、光
軸Ｏに対して等距離にかつ対称に設けられているので、
光軸Ｏに対して直交する方向への熱膨張による変形は相
殺され、撮像素子１９の中心は、光軸Ｏに対して移動し
ない。ところで、樹脂の熱膨張係数は、樹脂の成形時の
湯流れの方向によっても微妙に変わり、とくにガラス繊
維を含む物では、流れに沿った方向では、熱膨張係数が
小さく、湯流れに直交する方向では、熱膨張係数が比較
的大きくなっている。

【００４９】従って、実際には、厳密に（１）式を満足
するような熱膨張係数の設定は難しい。このような問題
に対応するため、使用最高温度または最低温度において
撮像素子１９の位置がずれても画質に影響を与えない範
囲に収まるようにして、熱膨張係数の誤差を吸収するこ
とが可能である。

【００５０】ここで、撮像素子１９の画素の大きさをＮ
mm、入射光束のＦナンバーをＦ、通常温度（２０℃）か
ら±Ｔ℃の範囲で使用可能とする。すると、Ｆ×Ｎmmだ
け撮像素子１９の位置が移動しても画質には影響がな
い。

【００５１】これは、画素の大きさまでは、像がぼけて
も撮像素子１９上でボケを検出できないことによるもの
である。（４）式をこの許容値を考慮した形式にする
と、Ｔ×（Ｌ１×α１＋Ｐ１−Ｌ０×α０）＜Ｆ×Ｎ −−−（５）となり、この式を満足するようにα１とα０およびＬ０
を決定すればよい。

【００５２】上述した第１の実施例の電子カメラでは、
第２結合部材４５の第１結合部材３７への接続部を、撮
影レンズ１１に対して撮像素子１９より光軸Ｏ方向に遠
くなる位置に設けたので、撮影レンズ１１に対して第１
結合部材３７が熱膨張する方向と、第２結合部材４５が
熱膨張する方向とが逆の方向になる。従って、筐体３３
および第１結合部材３７の熱膨張量と第２結合部材４５
の熱膨張量を同一にすることにより、撮影レンズ１１と
撮像素子１９との間隔が、温度に関係なく常に一定にな
り、温度変化により撮影レンズ１１と撮像素子１９との
間隔が変化することを確実に防止することができる。

【００５３】この結果、撮影レンズ１１の結像位置を、
撮像素子１９の位置に常に一致させることができる。ま
た、第２結合部材４５の熱膨張係数を、筐体３３および
第１結合部材３７の熱膨張係数より大きくしたので、筐
体３３および第１結合部材３７の光軸Ｏ方向の寸法に較
べて、第２結合部材４５の光軸Ｏ方向の寸法が小さくな
り、コンパクトな光学機器を得ることができる。

【００５４】さらに、上述した電子カメラでは、筐体３
３から分離可能な第１結合部材３７に、第２結合部材４
５を接続するようにしたので、撮影レンズ１１と撮像素
子１９との位置調整が容易になる。また、撮像素子１９
により、撮影レンズ１１からの被写体像を電気的映像信
号に確実に変換することができる。

【００５５】そして、上述した電子カメラでは、撮像素
子１９の保持機構の一部に熱膨張係数が大きいことによ
る寸法精度の悪い部材があったとしても、撮像素子１９
が、調整により取り付けられるため、取付精度の悪化を
調整により自動的に吸収することができる。また、撮影
レンズ１１の保持機構に温度補償機構を設置する必要が
ないため、撮影レンズ１１の取付寸法精度が悪化するこ
とがなく、光学設計の自由度を充分に確保することがで
きる。

【００５６】図３は、請求項１，２，５の発明に対応す
る第２の実施例であり、第１の実施例と同じ機能を有す
る部分には同じ符号を付して説明を省略する。この実施
例では、ビームスプリッタ５９の光束分割面５９ａより
前側が上方に延在され、この延在部５９ｂの上面に、全
反射コーティングにより全反射ミラー６１が形成され、
ビームスプリッタ５９と全反射ミラー６１とが一体に構
成されている。

【００５７】この実施例では、ビームスプリッタ５９と
全反射ミラー６１とを一体に構成したので、部品点数を
低減し組立性を向上することができる。図４は、請求項
１，２，５，６に対応する本発明の第３の実施例であ
り、第１の実施例と同じ機能を有する部分には同じ符号
を付して説明を省略する。この第３の実施例は、３５mm
フィルムで使用される撮影レンズ６３によって一次結像
面６５に作られる３６mm×２４mm角の空中像を、約９mm
×７mmの有効画素サイズを有する撮像素子１９上へ縮小
投影し、画像を電気的信号として記録するための装置で
ある。

【００５８】図４では、撮影レンズ６３によって集光し
た光束が、４５度ミラー６７で上方に反射され、焦点板
６９に結像した後に、測光光学系７１で被写体輝度が測
定され、またファインダー光学系７３によって被写体像
が使用者に観察される。一方、撮影時には、４５度ミラ
ー６７は上方に待避し、シャッター７５が開口し、撮影
レンズ６３によって結像した空中像が一次結像面６５に
結像し、その後に設けられたフィールドレンズ７７、リ
レーレンズ７９、ビームスプリッタ１５を経て第１の実
施例と同様に撮像素子１９に入射し結像する。

【００５９】なお、リレーレンズ７９は、通常、複数の
枚数のレンズによって構成されるが、説明上、理想的な
一枚の薄いレンズとして示してある。上記の構成におい
ても、第１の実施例と同様に、ビームスプリッタ１５へ
入射した光束の一部は撮像素子１９へ透過し、その反射
光は再度ビームスプリッタ１５で反射し、測光素子２５
へ入射する。

【００６０】また、ビームスプリッタ１５へ入射した残
りの光束は、全反射ミラー２１へ反射し、全反射ミラー
２１で反射した光束は、再度ビームスプリッタ１５を透
過し、測光素子２５へ入射する。従って、第１の実施例
と同様に、撮像素子１９へ入射する光量を減少すること
なく、測光素子２５への入射光量を増やすことが可能で
ある。

【００６１】次に、この第３の実施例の電子カメラの熱
膨張による影響を述べる。先ず、一次結像面６５とリレ
ーレンズ７９との間の熱膨張と、撮像素子１９上での結
像位置の関係について述べる。一次結像面６５とリレー
レンズ７９との距離をＬ２、第１結合部材３７と第２結
合部材４５との接着部である嵌合穴４５ｂとリレーレン
ズ７９との距離をＬ１、第２結合部材４５の長さをＬ０
とする。

【００６２】また、距離Ｌ２を構成する材料を平均した
熱膨張係数をα２とし、同様にＬ１を構成する材料を平
均した熱膨張係数をα１、第２結合部材４５の熱膨張係
数をα０とする。一次結像面６５上の像の大きさと、リ
レーレンズ７９によって撮像素子１９上に投影される像
の大きさの比βは、 β＝（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ２ −−−（６）となる。

【００６３】ここで、Ｌ２が熱膨張により変化した場合
の撮像素子１９上での結像位置の変化量△Ｌ１は、
（６）式をＬ２に対して微分することにより、 △L1＝｛（L1-L0)/L2 ｝² ×α2 ×L2＝β² ×α2 ×L2---(7) となる。Ｌ２が熱膨張を起こすと結像位置は左側へずれ
るので、△Ｌ１は左側の方向を正の符号とする。

【００６４】次に、撮影レンズ６３の熱膨張による撮像
素子１９上での像の左側への移動量をＰ３とする。な
お、この値に関しては、焦点板６９と一次結像面６５と
が４５度ミラー６７に対して共役な位置にあり、使用者
によって焦点板６９上で合焦が確認されれば、一次結像
面６５上でもほぼ合焦していることから、殆ど無視でき
る。

【００６５】そして、フィールドレンズ７７の熱膨張に
よる撮像素子１９上での像の左側への移動量をＰ２、リ
レーレンズ７９の熱膨張による撮像素子１９上での像の
左側への移動量をＰ１とする。なお、これらの値は、実
験的または数値計算によって求めてよい。以上の変数に
対して温度膨張による影響を吸収するために必要な長さ
Ｌ０は、 △Ｌ１＋Ｌ１×α１＋Ｐ３＋Ｐ２＋Ｐ１＝Ｌ０×α０---(8) の関係を有する。

【００６６】従って、（８）式に（７）式を代入して、 α2×L2×β²＋L1×α1＋P3＋P2＋P1＝L0×α0---(９) となるようにα２、α１、α０、Ｌ０を決定すればよ
い。また、（５）式と同様に、熱膨張率のばらつきに対
して余裕をもたせる場合には、 α2×L2×β²＋L1×α1＋P3＋P2＋P1-L0 ×α0 ＜Ｆ×Ｎ---(10) を満足するα２、α１、α０、Ｌ０を決定すればよい。

【００６７】この第３の実施例においても第１の実施例
とほぼ同様の効果を得ることができるが、この実施例で
は、撮影レンズ６３で一次結像面６５に結像した被写体
像を、フィールドレンズ７７とリレーレンズ７９とを有
する縮小光学系８１でさらに縮小して撮像素子１９に投
影することができる。図５は、請求項１，２，５に対応
する本発明の第４の実施例であり、第１の実施例と同じ
機能を有する部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００６８】この実施例では、第１結合部材８３は、筐
体８５に対して、隙間からなる調整代８７を介して設け
られており、撮像素子１９の調整後に、調整代８７に接
着剤を充填するようになっている。なお、この実施例で
は、第１結合部材８３と第２結合部材８９とをネジ止
め、あるいは接着等により固定しても良い。

【００６９】この実施例では、第１結合部材８３と第２
結合部材８９との間に調整代９１が設けられ、接着剤が
充填可能とされている。なお、接着剤としてはエポキシ
系の樹脂の他、ハンダなどの溶融金属を使用しても良い
が、周囲の部材が熱膨張を起こさないように冷却しなが
ら接合する必要がある。

【００７０】この第４の実施例においても、筐体８５お
よび第１結合部材８３の熱膨張量と、第２結合部材８９
の熱膨張量を等しくなるように、各部材の熱膨張係数を
設定することにより、熱膨張による画像のボケを防止す
ることができる。そして、この実施例では、第２結合部
材８９を、第１結合部材８３に嵌合する必要がないの
で、その分設計の自由度を増大することができる。

【００７１】図６は、請求項４，５に対応する本発明の
第５の実施例であり、第１の実施例と同じ機能を有する
部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。この
実施例では、撮影レンズ１１を保持する鏡筒３１は、結
合部材９３と接続部９５にて、接着により接続されてい
る。

【００７２】また、撮像素子１９を保持する保持部材９
７と結合部材９３とは、接続部９９にて、接着により接
続されている。そして、接続部９５は、接続部９９に対
して、光軸方向において、撮像素子１９に近い位置に位
置されている。また、結合部材９３の熱膨張係数α０
は、鏡筒３１の熱膨張係数α１および保持部材９７の熱
膨張係数α２より大きくされている。

【００７３】従って、撮影レンズ１１の射出瞳位置（こ
の実施例では絞り１３の位置と等しい）と接続部９５と
の距離Ｌ１の熱膨張量と、接続部９９と撮像素子１９と
の距離Ｌ２の熱膨張量とを加えた熱膨張量が、結合部材
９３の距離Ｌ０の熱膨張量と等しくなるようにＬ０およ
びＬ２を選択することにより、射出瞳位置と撮像素子１
９との距離を一定にすることができる。

【００７４】なお、以上述べた実施例では、本発明を電
子カメラに適用した例について述べたが、本発明はかか
る実施例に限定されるものではなく、例えば、フィルム
を受光手段とするカメラあるいはステッパー等の光学機
器に広く適用することができる。また、以上述べた第５
の実施例では、鏡筒３１を結合部材９３に直接接続した
例について述べたが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、例えば、鏡筒を筐体に接続し、筐体に
結合部材を接続しても良い。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の光学機器
では、結合手段の筐体への接続部を、投影手段に対して
受光手段より光軸方向に遠くなる位置に設けたので、投
影手段に対して筐体が熱膨張する方向と、結合手段が熱
膨張する方向とが逆の方向になる。

【００７６】従って、筐体の熱膨張量と結合手段の熱膨
張量を同一にすることにより、投影手段と受光手段との
間隔が、温度に関係なく常に一定になり、温度変化によ
り投影手段と受光手段との間隔が変化することを確実に
防止することができる。この結果、投影手段の結像位置
を、受光手段の位置に常に一致させることができる。

【００７７】また、結合手段の熱膨張係数を、筐体の熱
膨張係数より大きくしたので、筐体の光軸方向の寸法に
較べて、結合手段の光軸方向の寸法が小さくなり、コン
パクトな光学機器を得ることができる。請求項２の光学
機器では、分割された第２の筐体に、結合手段を接続す
るようにしたので、投影手段と受光手段との位置調整が
容易になる。

【００７８】請求項３の光学機器では、結合手段の筐体
への接続部を、投影手段に対して保持手段の結合手段へ
の接続部より光軸方向に遠くなる位置に設けたので、投
影手段に対して筐体および保持手段が熱膨張する方向
と、結合手段が熱膨張する方向とが逆の方向になる。従
って、筐体の熱膨張量と保持手段の熱膨張量とを加えた
熱膨張量と結合手段の熱膨張量とを同一にすることによ
り、投影手段と受光手段との間隔が、温度に関係なく常
に一定になり、温度変化により投影手段と受光手段との
間隔が変化することを確実に防止することができる。

【００７９】また、結合手段の熱膨張係数を、筐体およ
び保持手段の熱膨張係数より大きくしたので、筐体の光
軸方向の寸法と保持手段の光軸方向の寸法とを加えた寸
法に較べて、結合手段の光軸方向の寸法が小さくなり、
コンパクトな光学機器を得ることができる。請求項４の
光学機器では、投影手段の結合手段への接続部を、受光
手段に対して保持手段の結合手段への接続部より光軸方
向に近くなる位置に設けたので、投影手段に対して保持
手段が熱膨張する方向と、結合手段が熱膨張する方向と
が逆の方向になる。

【００８０】従って、保持手段の熱膨張量と結合手段の
熱膨張量とを同一にすることにより、投影手段と受光手
段との間隔が、温度に関係なく常に一定になり、温度変
化により投影手段と受光手段との間隔が変化することを
確実に防止することができる。また、結合手段の熱膨張
係数を、保持手段の熱膨張係数より大きくしたので、保
持手段の光軸方向の寸法に較べて、結合手段の光軸方向
の寸法が小さくなり、コンパクトな光学機器を得ること
ができる。

【００８１】請求項５の光学機器では、受光手段が、撮
像素子とされるため、投影手段からの被写体像を電気的
映像信号に確実に変換することができる。請求項６の光
学機器では、投影手段が、被写体像を縮小する縮小光学
系とされるため、例えば、撮影レンズで一次結像面に結
像した被写体像を、縮小光学系でさらに縮小して受光手
段に投影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電子カメラを示す断面
図である。

【図２】第１の実施例における撮像素子の取付の様子を
示す一部断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の電子カメラを示す断面
図である。

【図４】本発明の第３の実施例の電子カメラを示す断面
図である。

【図５】本発明の第４の実施例の電子カメラを示す断面
図である。

【図６】本発明の第５の実施例の電子カメラを示す断面
図である。

【符号の説明】

１１撮影レンズ１９撮像素子３３筐体３７，８３第１結合部材４５，８９第２結合部材８１縮小光学系９３結合部材９７保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体の一側に保持される投影手段からの
被写体像を、前記筐体の他側に結合手段を介して保持さ
れる受光手段に投影する光学機器において、前記結合手段の前記筐体への接続部を、前記投影手段に
対して前記受光手段より光軸方向に遠くなる位置に設け
るとともに、前記結合手段の熱膨張係数を、前記筐体の
熱膨張係数より大きくしてなることを特徴とする光学機
器。
【請求項２】請求項１記載の光学機器において、前記筐体は、前記撮像手段が接続される第１の筐体と、
前記結合手段が接続される第２の筐体とに分割可能とさ
れていることを特徴とする光学機器。
【請求項３】筐体の一側に保持される投影手段からの
被写体像を、前記筐体の他側に保持手段を介して保持さ
れる受光手段に投影する光学機器において、前記筐体の他側に前記保持手段を結合手段を介して接続
するとともに、前記結合手段の前記筐体への接続部を、
前記投影手段に対して前記保持手段の前記結合手段への
接続部より光軸方向に遠くなる位置に設け、前記結合手
段の熱膨張係数を、前記筐体および保持手段の熱膨張係
数より大きくしてなることを特徴とする光学機器。
【請求項４】結合手段の一側に投影手段を接続すると
ともに、前記結合手段の他側に、保持手段を介して、前
記投影手段からの被写体像を受光する受光手段を配置
し、前記投影手段の前記結合手段への接続部を、前記受
光手段に対して前記保持手段の前記結合手段への接続部
より光軸方向に近くなる位置に設け、前記結合手段の熱
膨張係数を、前記保持手段の熱膨張係数より大きくして
なることを特徴とする光学機器。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項記載の
光学機器において、前記受光手段は、撮像素子であることを特徴とする光学
機器。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項記載の
光学機器において、前記投影手段は、被写体像を縮小する縮小光学系である
ことを特徴とする光学機器。