CN1700053A - 防潮光学装置 - Google Patents

Abstract

一种光学装置，包括第一光学元件，所述第一光学元件包括一个入射面，来自物体的光入射到该入射面上，所述入射面接触周围环境；主体，所述主体具有一内部并容装有第一光学元件，从而入射面和主体内部是密封的；第二光学元件，所述第二光学元件装在主体内，所述第二光学元件接收来自第一光学元件的光；以及装在主体内的吸收件。在此光学装置中，吸收件具有的吸水能力对应于主体内的至少一定量的保水量。

Description

防潮光学装置

技术领域

本发明涉及一种光学装置，如单筒望远镜或双筒望远镜。

背景技术

一般地，密封防水光学装置，例如日本专利未审定公开2002-122929中披露的水下相机，包括透明外壳或透明窗口。不用说，这种防水光学装置必须防止水进入内部。考虑到它们的用途，例如，在低温下使用这些光学装置由于水汽凝结而成雾变模糊。在这种情况下，削弱了作为具有上述透明部分的光学装置的主要功能。因此，必须控制光学装置内部的水汽压力，以便在任何给定时刻不超过预定值。

迄今，除了上述水下相机外，例如，防水双筒望远镜也是公知的密封防水光学装置。例如，日本专利未审定公开7-209589(对应于美国专利5677789和5883738)披露了这种防水的双筒望远镜。

这种防水双筒望远镜一般具有由诸如铝或镁合金的金属构成的外部元件，用于防止潮气(包括水汽)渗入。另外，将诸如氮的惰性气体充入防水双筒望远镜中，用于消除装配过程中由环境导致的含水汽的空气。在具有图像稳定器的一些近期防水双筒望远镜中，外部元件由树脂构成。

对于水下相机，仅在水下相机在水中实际使用时基本足以达到防水。随后，当打开后盖更换胶卷时清除水汽或水滴。因此，不需要考虑水汽的渗透性。这对于使用另外的水下外壳的光学装置，例如数码相机，也是如此；这里的水下外壳是为了在水中使用的、具有透明窗口的密封外壳。

考虑上述公知的密封光学装置，特别是，由于用户使用装置之后几乎不进行任何维护，因此装置中的水汽含量必须一直处于低水平；另外，必须设有合理的防潮结构。根据公知密封光学装置的防潮结构，如上所述，由金属构成的外部元件能提供优异的气体隔离性和高的强度。但是，在低成本和减小重量方面，这种防潮结构不是非常令人满意，从而阻止了在公众中的流行。

即使光学装置包括由金属制成的并且具有优异气体隔绝性能的外部元件，以下的现象也阻止防潮性能的改善。在装置内部使用保水材料，随着时间过去而产生水汽。在这种情况下，如同下面在计算例子中清楚描述的，必须接受明显超过低温下饱和水汽的大量水汽的存在。

并且，例如，具有图像稳定器并包括由树脂而不是金属制成的外部元件的防水双筒望远镜，其气体隔绝性能差。不幸的是，在使用这种防水双筒望远镜之后，其防水性能在短期内下降。另外，需要较大的设备充入诸如氮气等惰性气体。因此，场所，例如维护场所，受到限制。

发明内容

本发明涉及重量轻、成本低、维护简单的防水光学装置。

根据本发明一个方面，一种光学装置包括第一光学元件，所述第一光学元件包括一个入射面，来自物体的光入射到该入射面上，入射面接触周围环境；主体，所述主体具有内部并容装有第一光学元件，使第一光学元件的入射面和主体内部是密封的；第二光学元件，所述第二光学元件装在主体内，用于接收来自第一光学元件的光；以及装在主体内的吸收件，其中吸收件具有的吸水能力对应于主体内至少一定量的保水量。

根据本发明另一个方面，光学装置包括一对右和左光路；一对右和左第一光学元件，第一光学元件包括入射面，来自物体的光入射到所述入射面上，入射面接触周围环境；具有内部的主体；装在主体内的一对右和左第二光学元件，第二光学元件接收来自相应的第一光学元件的光；一对右和左第三光学元件，第三光学元件包括与周围环境接触的发射面，第三光学元件用于接收经过相应的第一和第二光学元件的光并从发射面发射光；以及装在主体内的吸收件。主体容装一对右和左第一光学元件的每一个，从而第一光学元件的入射面和主体内部是密封的。主体还容装一对右和左第三光学元件的每一个，使第三光学元件的发射面以及主体内部是密封的。吸收件具有对应于主体内的至少一定量的保水量的吸水能力。

在上述光学装置中，吸收件具有的吸水能力对应于主体内的保水量至少两倍。主体由合成树脂制成，主体的外部表面可以包括气体阻挡层。气体阻挡层可以是电镀层。吸收件可以具有对应于气体阻挡层内至少一定量保水量的吸水能力。并且，主体由金属制成。上述光学装置可以是一对双筒望远镜。光学装置包括补偿运动模糊的机构。双筒望远镜可以包括补偿运动模糊的机构。并且，在主体内可以装两个吸收件。

参考附图，从下面代表性实施例的说明中，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明第一实施例的一对密封双筒望远镜从上面看到的水平剖视图；

图2是本发明第一实施例的一对密封双筒望远镜从侧面看到的垂直剖视图；

图3是第一实施例的主体的剖视图；

图4是第二实施例的主体的剖视图；

图5是第三实施例的一对双筒望远镜从上面看到的水平剖视图；

图6是第四实施例的一对双筒望远镜从上面看到的水平剖视图；

图7是第五实施例的一对双筒望远镜从上面看到的水平剖视图。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的实施例。

第一实施例

应用本发明上述结构的本发明一个实施例，提供一对密封防震双筒望远镜，它具有密封结构提供防水功能，并具有使用补偿图像模糊的Vari-Angle Prism的图像稳定器(即，用于补偿运动模糊的机构)。图1是根据此实施例的密封双筒望远镜从上面看到的水平剖视图。图2是此实施例的密封双筒望远镜从侧面看到的垂直剖视图。如下所述，图1和2表示其中包括吸收材料(吸收板33)的双筒望远镜的一个例子。由于这种吸收材料可以吸收初始的水汽，因此与通常的防水望远镜不同，它不需要使用氮气。但是，例如，充入氮气在防止霉菌生长方面是有效的。根据此实施例的密封结构，至少在外部元件暴露在外界的表面上形成电镀金属膜作为气体阻挡层，用于提供气体阻挡性能。电镀金属膜不能充分地附着在外部元件的一些内表面上。但是，电镀金属膜至少处于暴露在外界的区域上，除了防止液体渗透，还防止气体渗透。

下面参考图1和2说明具体结构。参看图1和2，在光学系统左右侧从物体开始顺序设置有：在一对右、左物镜光轴1R和1L上的保护玻璃2R和2L，所述保护玻璃是平行的板；利用物镜镜筒3R’和3L’夹持的物镜单元3R和3L；可变角度棱镜(下面称为VAP)元件单元5R和5L，装在图像稳定器(补偿运动模糊的机构)4中，图像稳定器夹持有防震驱动控制基板4a；以及目镜单元6R和6L。

如图1所示，目镜单元6R和6L包括正像棱镜单元7R和7L以及处于预定位置的目镜光学系统8R和8L。每个目镜单元6R和6L夹持在目镜底座9上，使每个目镜单元6R和6L可以在原位置绕相应的物镜光轴1R和1L转动。此结构可以达到如下目的：目镜光学系统8R和8L的光轴由于正像棱镜单元7R和7L的特性而处于沿平行方向偏离物镜光轴1R和1L的位置(见图2)。目镜光学系统8R和8L的宽度可以通过分别转动目镜单元6R和6L调节到观看者双眼(未图示)之间的宽度。目镜底座9是一个外部元件，它必须精确地支撑目镜单元6R和6L。目镜底座9的偏差将使右、左光学系统的光轴偏离。基于此原因，目镜底座9由铝制成。由于目镜底座9由金属制成，因此可以不考虑此零件的潮气渗透性。

下面将主要说明主体机构的结构。

在目镜底座9的前端面上，围绕圆周设有在端面厚度范围内的槽。密封圈10以连续方式处于围绕圆周的槽内。

参看图2，在目镜底座9的后端面上部沿平行于光轴的方向设有装配孔9’。聚焦螺丝12用O形圈13夹持在装配孔9’中，从而聚焦螺丝12可以在目镜底座9中在原位转动。聚焦拨盘14用螺丝14’固定在聚焦螺丝12后面。螺母15装在物镜互锁机构(未图示)中，物镜互锁机构沿光轴方向同时移动物镜单元3R和3L。当转动聚焦拨盘14时，螺母15被形成聚焦螺丝12第一半的螺丝部分拧动，从而沿光轴方向移动物镜单元3R和3L。因此，转动聚焦拨盘14最终沿光轴方向移动物镜单元3R和3L，实现双筒望远镜的聚焦。

在目镜单元6R和6L用目镜底座9夹持的位置处，目镜单元6R和6L的内部空间与主体的空间是相连续的。因此，在安装目镜单元6R和6L的位置具有O形圈6R’和6L’，在中间位置具有密封圈7R’和7L’，在装目镜光学系统8R和8L的位置具有O形圈8R’和8L’。因此，在这些部分可以保持密封。

作为主体的外盖11由树脂制成，并在其后端包括圆周法兰。外盖11用螺丝(未图示)从目镜底座9后面固定，从而后端的圆周法兰加压接触在密封圈10上。因此，在此部分可以保持密封。如图2所示，外盖11由上外盖11U和下外盖11D构成。上外盖11U和下外盖11D在基本水平部分强力结合，从而彼此组合在一起。

外盖11由树脂制成。因此，如图3所示，在外盖11几乎所有区域的至少外表面上设有电镀金属膜P，以防止气体、例如水蒸汽、渗透。(但是，并未在电极25附近通过掩蔽形成电镀金属膜，这将在下面说明。相反，在此区域填充绝缘密封材料。)至少两种金属可以用作电镀金属膜。

上外盖11U包括在上表面上方延伸的平面部分11Ua。在平面部分11Ua的内表面上或内表面附近设有两个突出部分11Ub和11Uc。

另外，吸收板33作为预定数量的吸收材料，例如，用双面胶带粘在上外盖11U的上内表面中心附近(还示于图3)。

与上外盖11U的平面部分11Ua一样，下外盖11D包括在下表面上方延伸的平面部分11Da。在下外盖11D的平面部分11Da的后面，用多个螺丝17固定三角架安装螺丝16。在平面部分11Da前面，能装两节电池18的电池盒19向上设在双筒望远镜内部。电池盒19与下外盖11D成形为相同零件。并且，在顶部具有两个槽11Db和11Dc，用于配合设在上外盖11U内表面上或内表面附近的两个突出部分11Ub和11Uc。槽11Db和11Dc以及突出部分11Ub和11Uc，例如，用粘合剂强力粘在一起。

电池盒19包括可打开和可关闭的电池盖20，电池盖覆盖在下表面的开口上。在电池盖20的周边附近具有O形圈21，与电池盒19下表面的开口接触。这种结构为电池盒19提供了防水性。

电池盖的打开和关闭拨盘22具有O形圈23，并装在电池盖20的中心处，从而当装入电池18后，使电池盖20保持关闭。在电池盖20内部设有与两节电池18接触的公共电极24。

两个电极25用螺丝27固定在电池盒19的最内部，从而可以与两节电池18接触。电极25包括突起26，将电从电池盒19的最里面小孔引到内部。如上所述，在电极25附近(例如，电极25接触下外盖的区域以及包括电池盒19最里面小孔周边和螺丝27的区域)，将绝缘密封材料填充在电极25的突起26与电池盒19的最里面小孔之间的空间中，从而保持密封。

一对右、左物镜支架28R和28L装在外盖11的相应前端。O形圈29R和29L分别装在物镜支架28R和28L与外盖11的前端之间。因此，可以在这些部分保持密封。O形圈30R和30L以及为平行板的保护玻璃2R和2L位于所述对右、左物镜框架28R和28L的前方内侧。通过拧紧一对夹持圈31R和31L，O形圈30R和30L以及保护玻璃2R和2L彼此压紧接触。因此，在这些部分保持密封。

下面描述图像稳定功能的结构和操作。

电池盒19中的两节电池18的电力通过相应的电极25从电池盒19的最内侧小孔传导到内部。接着，例如通过导线(未图示)，将电力输送到夹持在图像稳定器(即，补偿运动模糊的机构)4中的防震驱动控制基板4a。

当启动图像稳定的电力控制开关(未图示)转到开启状态时，执行如下操作：电力开始传导，防止驱动控制基板4a驱动装在图像稳定器4中的VAP元件单元5R和5L，以便执行图像稳定化功能，同时处理来自基板上的诸如振动陀螺仪的运动模糊传感器(未图示)传来的信号。当在这种补偿运动模糊的机构中使用树脂，并且另外机构包括一个单元时，例如通过加热难以去除潮气。此实施例中的密封双筒望远镜的防潮结构在这种情况下特别有效。

如上所述，根据此实施例的密封双筒望远镜，例如，将O形圈、密封橡胶和绝缘密封材料装在外部元件之间形成的空间中，实现完全的密封。并且，电池盒的安装使密封双筒望远镜中外部元件的上和下表面以及与上和下表面类似的表面在内部彼此连接。结果，电池盒形成一个加强零件。因此，尽管外部元件主要由树脂零件构成，但可以实现高强度结构。例如，即使由于环境变化而在双筒望远镜内部和外部之间产生压力差，也可将右和左光轴的偏差减小到最低程度。

下面详细说明吸收板33的数量的确定。吸收板33装在上外盖11U的上内表面的大致中心处，并设置为预定数量的吸收材料。此实施例的双筒望远镜满足如下条件：

(1)内部空间的体积V为768cm³；

(2)外部元件的树脂材料或者外电镀面内部的类似部分的重量Mj如下：外部元件的重量Mj约为142g，VAP单元的重量Mj约为50g。因此，总重量Mj约为192g。相应地，当通常树脂的吸水率为0.2％时，则保水量为Mj×0.002＝0.384g。

(3)假定组件在25℃以及湿度50％的条件下工作。在这种环境中，当密封具有项(1)体积的空气时，根据公知的计算公式，空气中的保水量约为0.009g。

(4)因此，电镀面内部的保水量估计值Mt为(2)+(3)＝0.393g。

(5)Zeosheet(商标名称，来自Shinagawa Chemicals Co.，Ltd.，吸水率17％)用作吸收板33。计算出对应项(4)的重量为0.393÷0.17→2.31g。

换言之，在此实施例中，主体内部的保水量估计值定义为上述的Mt。数值Mt是以下两个重量的总和：(i)主体密封空间内部以及密封空间的壁表面所用树脂重量的0.2％(为了简化计算，估计树脂总重的0.2％等于放出的水量)；以及(ii)在25℃以及湿度50％条件下空气的含水量，该空气的体积为主体的内部空间体积。此实施例所用的吸收板(吸收材料)能够吸收的水量大于或等于上述保水量，并且至少是保水量的1.2倍，更进一步是保水量的1.5倍。

在上述情况下，根据项(5)的计算，使用至少2.31g吸收板33是足够的。因此，在此实施例的双筒望远镜中，可以吸收电镀金属膜内的所有保水量，该金属膜是用于防止含水气体渗透的气体阻挡膜。因此，还可以省略为了去除潮气而进行的氮气填充。将适当超出上述重量的重量确定为吸收板33的实际重量。如上所述，当安全系数是1.2倍时，所用的Zeosheet(商标名称，保水材料或吸收材料)为2.31×1.2→2.77g或更多。

根据此实施例的密封双筒望远镜的防潮结构，外部元件由树脂制成，通过电镀在外部元件的至少外表面上形成不可渗透膜，吸收材料布置在光学装置中，吸收材料的吸水能力至少是电镀部分内部保水量的估计值。因此，可以得到重量轻和便宜的密封光学装置。特别是，生产过程不需要填充，例如，氮气或低湿度的干燥空气，而填充过程是需要特殊设备的。因此，可以比较简单地进行生产和维护。

第二实施例

下面说明本发明的第二实施例。

第二实施例的密封防震双筒望远镜具有与第一实施例相同的形状。第二实施例的双筒望远镜具有防水功能的密封结构以及使用Vari-Angle Prism补偿图像模糊的图像稳定器。如图4所示，形成暴露在外部空气的外部元件的外盖11由金属制成。吸收板33结合在外盖11内部。

与第一实施例相同的形状、结构以及类似的部分不再说明。

但在第二实施例中，形成主体的外盖11的结构与第一实施例不同。下面将根据第一实施例项(1)到(5)所示的预定值说明此实施例双筒望远镜的预定值。

(6)内部空间的体积V约为768cm³；

(7)由于外部元件由金属制成，因此假定外部元件不保水。在装置内部的VAP单元中使用的树脂材料的重量约为50g。因此，当通常树脂的吸水率为0.2％时，则保水量为0.1g。

(8)当组件在与第一实施例相同的环境下，空气中的保水量约为0.009g。

(9)因此，装置内部的保水量估计值为(7)+(8)＝0.109g。

(10)Zeosheet(商标名称，来自Shinagawa Chemicals Co.，Ltd.，吸水率17％)用作吸收板33。计算出对应项(9)的重量为0.109÷0.17→0.64g。

因此，根据项(10)的计算，使用至少0.64g吸收板33是足够的。因此，可以吸收在此实施例的双筒望远镜内部的保水量。当安全系数是1.2倍时，所用的吸收板33为0.64×1.2→0.77g或更多。

根据使用金属作为主体的第二实施例，由于保水量约为第一实施例的1/3.6，因此可以大大减小吸收板的尺寸。

根据诸如双筒望远镜的公知光学装置，外部元件由金属制成，另外在装置中填充氮气，用于形成防潮结构。在这种情况下，尽管去除了初始的潮气，但不能吸收，例如，项(2)或(7)描述的内部树脂所含的水分。相反，根据此实施例，由于在内部空间中设有具有适当吸水能力的吸收板，因此与公知的光学装置相比，可以更简单地和在较低成本下去除水。

第三实施例

下面将说明本发明的第三实施例。

图5表示第三实施例的密封防震双筒望远镜。在第三实施例中，与图1的第一实施例相同的元件具有相同的参考数字，因此省略其重复说明。

在第三实施例的双筒望远镜中，通过沿一对右和左物镜光轴1R和1L方向将吸收板53R和53L粘在作为主体的外盖11的内部实现固定吸收板53R和53L。两块吸收板53R和53L的总吸水能力等于第一实施例所用吸收板33的吸水能力。

第四实施例

下面将说明本发明的第四实施例。

图6表示第四实施例的密封防震双筒望远镜。在第四实施例中，与图5的第三实施例相同的元件具有相同的参考数字，并且省略其重复说明。

在第四实施例的双筒望远镜中，位移(shift)透镜单元65R和65L用于图像稳定器(用于补偿运动模糊的机构)64。运动模糊的补偿是通过位移透镜单元65R和65L的位移或倾转运动实现的。在第四实施例的双筒望远镜中，如同第三实施例，通过沿一对右和左物镜光轴1R和1L方向将吸收板53R和53L粘在作为主体的外盖11的内部实现固定吸收板53R和53L。

第五实施例

下面将说明本发明的第五实施例。

图7表示第五实施例的密封防震双筒望远镜。在第五实施例中，与图6的第四实施例的相同的元件具有相同的参考数字，并且省略其重复说明。

第五实施例的双筒望远镜不包括图像稳定器(补偿运动模糊的机构)。在第五实施例的双筒望远镜中，如同第四实施例，通过沿一对右和左物镜光轴1R和1L方向将吸收板53R和53L粘在作为主体的外盖11的内部实现固定吸收板53R和53L。

根据上述实施例，可以得到重量轻、成本低以及维护简单的防水光学装置。

虽然参考例证性实施例说明了本发明，但应该理解的是本发明不限于所述的实施例。相反，本发明覆盖包括在权利要求精神和范围内的各种修改和等同结构。权利要求的范围符合最广泛的释义，从而包括所有这些修改和等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种光学装置，包括：

第一光学元件，所述第一光学元件包括一个入射面，来自物体的光入射到该入射面上，所述入射面接触周围环境；

主体，所述主体具有一内部并容装有第一光学元件，从而入射面和主体内部是密封的；

第二光学元件，所述第二光学元件装在主体内，所述第二光学元件接收来自第一光学元件的光；以及

装在主体内的吸收件，

其中吸收件具有的吸水能力对应于主体内的至少一定量的保水量。

2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于吸收件具有的吸水能力对应于主体内的至少两倍量的保水量。

3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于所述主体包括合成树脂，并且主体的外部表面包括气体阻挡层。

4.如权利要求3所述的光学装置，其特征在于所述气体阻挡层包括电镀层。

5.如权利要求3所述的光学装置，其特征在于所述吸收件具有的吸水能力对应于气体阻挡层内的至少一定量的保水量。

6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于所述主体包括金属。

7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于所述光学装置是一对双筒望远镜。

8.如权利要求1所述的光学装置，还包括补偿运动模糊的机构。

9.如权利要求7所述的光学装置，还包括补偿运动模糊的机构。

10.如权利要求1所述的光学装置，还包括

第三光学元件，第三光学元件包括与周围环境接触的发射面，所述第三光学元件接收穿过第一和第二光学元件的光以及从发射面发射光，

其中所述主体容装有第三光学元件，从而发射面和主体内部是密封的。

11.如权利要求10所述的光学装置，

其中一对第一光学元件、一对第二光学元件和一对第三光学元件设在右侧和左侧，

主体容装有所述对右和左第一光学元件的每一个，从而第一光学元件的入射面和主体内部是密封的，以及

主体还容装有所述对右和左第三光学元件的每一个，从而第三光学元件的发射面以及主体内部是密封的。

12.如权利要求11所述的光学装置，其特征在于所述吸收件包括两个吸收件。

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