JP2006023421A - 携帯光学機器及び車載用光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】
レンズの白化を抑制した携帯光学機器を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明にかかる携帯光学機器及び車載用光学機器は、内部が乾燥された第１の気体で満たされ、内部と外部が遮断されている鏡筒１と、鏡筒１内部に含まれる１枚もしくは複数枚のガラス製レンズ群３０と、を有するものである。このような構成により鏡筒１内部の水、水蒸気、水素を除去すると共に鏡筒１内部への水、水蒸気、水素等の浸入を防ぎ、レンズの白化を抑制した携帯光学機器を提供することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は携帯して屋外で使用される携帯光学機器及び車載用光学機器に関する。

水蒸気が存在すると、温度変化等によって水蒸気が水滴として付着する現象が発生することは良く知られている。

上記の様な現象に対して、顕微鏡や内視鏡等のレンズを含む鏡筒内部を不活性ガスや乾燥気体で満たすことにより、鏡筒内部の結露やレンズの劣化等を抑止する技術が提案されている。特許文献１には、内部に複数のレンズを備え不活性ガスが封入された上でシールされている鏡筒を備える蛍光顕微鏡の例が示されている。

また、特許文献２には医療に用いる内視鏡において、光学ユニット内部を不活性ガスで置換する例が示されている。これらの例は内視鏡や顕微鏡等、主に屋内での使用を前提としたものであり、本発明とはその性質を異にするものである。
特開２０００−２９２７０４号公報 特開２００１−１２８９２１号公報

他方、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等の携帯することを前提とした光学機器においては、小型化は最も重要なテーマの一つである。光学機器の大きさを決定する上では、レンズの大きさや厚さは重要な要素の一つとなり得る。光学機器のレンズには主にプラスチックやガラスが使用される。プラスチックの屈折率が１．５０〜１．７０であるのに対しガラスの屈折率は１．５２３〜１．９０である。このため、同じ倍率を得る上でガラス製のレンズの方がプラスチック製のレンズよりも薄くできる。よって光学機器の小型化のためにはガラス製のレンズを使用するのが有益である。

ここで、ガラスの表面物質は親水性の域にあり水と馴染みやすい。そのため、ガラス表面に水滴が付着するとガラスの成分が溶け出しその部分が白く濁る白化が発生する。また、水素も同様にこのような現象の要因となり得る。更に、携帯用や車載用の屋外でも使用される光学機器に関しては屋外を持ち歩くことが前提であるため、屋内で使用する機器にはない特有の問題として例えば太陽光に含まれる紫外線による問題が生じる。例えば、水蒸気が紫外線を吸収して解離することにより水素が発生するために白化の進行が促進されてしまう。この問題は車載用の光学機器に関しても同様に発生する。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、レンズの白化を抑制した携帯光学機器及び車載用光学機器を提供することを目的とする。

本発明にかかる携帯光学機器及び車載用光学機器は、内部が不活性ガスで満たされ、内部と外部が遮断されている鏡筒と、前記鏡筒内部に固定された１枚もしくは複数枚のガラス製レンズと、を有するものである。このような構成により鏡筒内部の水、水蒸気、水素を除去すると共に鏡筒内部への水、水蒸気、水素等の浸入を防ぎ、レンズの白化を抑制した携帯光学機器及び車載用光学機器を提供することができる。

ここで、前記鏡筒の両端部をそれぞれ封止するプラスチック製の透明部材を更に有してもよい。これにより、外気と接触する面はガラス特有の問題である水分による白化を生じない携帯光学機器及び車載用光学機器を提供することができる。

また、前記不活性ガスによって置換された雰囲気内で製造されることが好ましい。これにより、鏡筒内部の雰囲気の置換作業を容易に行なうことができる。

もしくは、前記鏡筒は当該鏡筒の内部の雰囲気を置換するための置換孔を更に有し、鏡筒に組み立て後内部の雰囲気を前記第１の気体で置換することによって製造してもよい。これにより、組み立てを空気中で行なう事ができる。

本発明により、レンズの白化を抑制した携帯光学機器及び車載用光学機器を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。また、説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

実施の形態１
図１は本実施形態にかかる携帯光学機器の鏡筒１の例を模式的に表した模式図である。図１によると、本実施形態にかかる鏡筒１は、外装２と、外装２に固定されたレンズ３１、レンズ３２、レンズ３３、レンズ３４、レンズ３５（以下レンズ群３０とする）からなる。ここで、例としてレンズは５枚としたがこれに限定されるものではなく、４枚以下でも６枚以上でもよい。また鏡筒１内部の空間Ｐは窒素、ヘリウム、アルゴン等及びそれらの混合気体の不活性ガスによって満たされている。

外装２は円筒状の形状を有し、内部に水が浸入しない水密構造を有している。レンズ群３０はガラス製のレンズである。外装２とレンズ３１及びレンズ３５との接点はシールされており、鏡筒１の内部と外部は遮断されている。従って鏡筒１内部は不活性ガスの雰囲気が保たれる。こうすることにより鏡筒１内部の水、水蒸気、水素が可能な限り除去されるので結露や白化が防止される。また、携帯して屋外にて使用することがあり得るので、レンズ３１又はレンズ３５から鏡筒内部へ紫外線が入射することも考えられる。鏡筒１内部の水又は水蒸気は紫外線によって水素に解離され結果的に白化を促進することとなる。これを防止するためにも鏡筒１内部を不活性ガスで満たすことは有益である。

ここで、鏡筒１内部の水、水蒸気、水素を除去するだけであれば真空にするだけでもよい。しかし鏡筒１内部を真空状態とすると、鏡筒１内部と外部で気圧に差が出てしまうために、鏡筒１内部へ外気を引き込む力が働く。ガラスに悪影響を与えない不活性ガスで鏡筒１内部を満たすことによってこのような力は働かなくなる。また、鏡筒１のシールを完全にすれば外気が鏡筒１内部へ浸入することは無いが、鏡筒１内部を不活性ガスで満たすことと鏡筒１をしっかりシールすることを併せて行なうことにより、より信頼性を高めることができる。

次に図２を用いて本実施形態にかかる携帯光学機器の製造方法の例について説明する。図２は本実施形態にかかる携帯光学機器の鏡筒１を製造するための製造装置１０の例を表す模式図である。図２に示すように製造装置１０は鏡筒１の組み立てを行なう作業室４と、作業室に組み立て部品を入れるための置換室５と、作業室４及び置換室５に置換気体を供給するためのボンベ６と、置換室５内の気体を置換するためのポンプ７と、作業室４及び置換室５の不活性ガスの内圧を調節する圧力弁８とからなる。

作業室４は鏡筒１の組み立てを行なうための作業室であり、不活性ガスによって置換された雰囲気が保たれている。置換室５は作業室４に部品を入れる際に雰囲気の置換をする場所である。ボンベ６は作業室４及び置換室５に不活性ガスを供給するためのボンベである。作業室４及び置換室５とボンベ６との通路には圧力弁８が設けられており、作業室４及び置換室５の内圧を圧力弁８で調節する。ポンプ７は置換室５を真空引きするためのポンプである。

作業室４と置換室５並びに置換室５と外部との間にはそれぞれ扉９１、扉９２が設けられており、当該扉を閉めると完全にシールされるようになっている。外部から置換室５に鏡筒１を組み立てるための部品を入れるとき及び置換室５から作業室４へ部品を入れるときはそれぞれ扉９１、扉９２を開いて双方の間を行き来させる。

次に製造装置１０の動作について図３のフローチャートを用いて説明する。ます、鏡筒１を組み立てるための部品を扉９２から置換室５に入れる（Ｓ１０１）。この時、鏡筒１を組み立てるための各部品はそれぞれ材質に好適な洗浄方法によって洗浄され、清浄な状態であることが好ましい。次にポンプ７によって置換室５内部を真空引きする（Ｓ１０２）。置換室５が真空に引かれたら、ボンベ６から置換室５へ不活性ガスを導入する（Ｓ１０３）。この時の置換室５の不活性ガスの内圧は作業室４の内圧と同等であるのが好ましく、更には外気と同等の圧力であることが好ましい。

置換室５内部の雰囲気が不活性ガスによって満たされたら、扉９１を開いて置換室５内部の部品を作業室４へ移動させる（Ｓ１０４）。置換室５内部の雰囲気は不活性ガスになっているので、この状態で扉９１を開いても作業室４の不活性ガスの雰囲気が悪化することは無い。作業室４の中で鏡筒１を組み立てる（Ｓ１０５）ことにより、鏡筒１内部の雰囲気も作業室４と同様の不活性ガスの雰囲気となる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１では、鏡筒内部の水、水蒸気、水素を除去すると共に鏡筒内部への水、水蒸気、水素等の浸入を防ぎ、レンズのヤケを防止し、レンズが白く濁ることを抑制した携帯光学機器を提供することができる。

実施の形態２
本実施の形態では、実施の形態１に示した携帯光学機器に一部プラスチックのレンズを用いた形態について説明する。プラスチックのレンズは屈折率でガラスに劣るものの、水、水蒸気、水素との反応による白化を起こさないという利点がある。

図４は本実施形態にかかる携帯光学機器の鏡筒１０１の例を模式的に表した模式図である。実施の形態１と同様の記号を付した部分については実施の形態１と同様の機能とし、説明を省略する。鏡筒１０１は、外装２と外装２に固定されたレンズ３２、レンズ３３、レンズ３４（以下レンズ群３０とする）と、透明板１３１、透明板１３５からなる。ここで、例としてレンズは３枚としたがこれに限定されるものではなく、２枚以下でも４枚以上でもよい。また鏡筒１内部の空間Ｐはヘリウム、アルゴン等の不活性ガスによって置換されている。

透明板１３１、透明板１３５は例えばプラスチック等のガラス以外の材質でできている。外装２と透明板１３１及び透明板１３５との接点はシールされており、鏡筒１の内部と外部は遮断されている。これにより鏡筒１０１内部の雰囲気が不活性ガスに保たれること及びそのことによる効果は実施の形態１と同様である。

透明板１３１及び透明板１３５は実施の形態１におけるレンズ３１及びレンズ３５に代わるものである。これらの部品は鏡筒内部と外部とを遮断する役割をも有するため、自身が外気と接触することは免れない。先述の通りガラスは水分によってヤケを生じる虞があるため、外部と接触する部分に関してのみプラスチックを用いるのが本実施の形態の趣旨である。透明板１３１及び透明板１３５はただの透明な板でもよいし、レンズであってもよい。

外気と接触する部分に関しては外部からの洗浄も容易に行なうことができる部分であるので、ガラスであってもよい場合もある。特に透明板１３１及び透明板１３５にもレンズとしての機能が必要である場合には小型化の面で実施の形態１のようにガラスの方が好ましい場合もある。本実施の形態のように透明板１３１及び透明板１３５を用いることが好ましい場合としては、例えば水中用カメラや多湿地帯での使用が頻繁である場合等の水分のことを通常よりも更に考慮しなければならない場合等であり、使用の用途や形態に応じて適宜選択されるべきである。

以上説明したように、本発明の実施の形態２では、外気と接触する面はガラス特有の問題である水分によるヤケを生じない携帯光学機器を提供することができる。

実施の形態３
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２について、図３のフローチャートとは別の製造方法によって製造する方法を説明する。

図５は本実施形態にかかる携帯光学機器の鏡筒２０１及び鏡筒２０１内部の雰囲気を不活性ガスに置換する置換装置２１０の例を模式的に表す模式図である。実施の形態１と同様の記号を付した部分については実施の形態１と同様の機能とし、説明を省略する。鏡筒２０１は、外装２と外装２に固定されたレンズ３２、レンズ３３、レンズ３４（以下レンズ群３０とする）と、透明板２３１、透明板２３５からなる。ここで、例としてレンズは３枚としたがこれに限定されるものではなく、２枚以下でも４枚以上でもよい。また鏡筒１内部の空間Ｐはヘリウム、アルゴン等の不活性ガスによって置換されている。

透明板２３１、透明板２３５と外装２との接点はシールされており、鏡筒２０１と外部とは遮断されているので、鏡筒２０１内部の雰囲気は不活性ガスで保たれる。透明板２３１、透明板２３５はレンズでもただの透明な板でもよく、更にその材質はガラスでもプラスチックでもよい。これらは携帯光学機器の用途や使用の形態に応じて適宜選択される。外装２は鏡筒２０１内部と置換装置２１０とを接続するための置換孔２０２を有する。置換孔２０２に置換装置２１０が接続されていない場合、置換孔２０２はシールされており、外部と遮断されている。

置換孔２０２は内部弁２０３を有し、置換装置２１０を取り外す際に鏡筒２０１内部が外気と遮断された状態で取り外せるようになっている。透明板２３１、透明板２３５と外装２との接点はシールされており、鏡筒２０１と外部とは遮断されているので、鏡筒２０１内部の雰囲気は不活性ガスで保たれる。置換装置２１０は少なくともボンベ６と、ポンプ７と、ガス供給弁２０８と、ポンプ弁２０９と、それらを接続する管とからなる。これらはシールされ、外気と遮断された状態で接続されるが、唯一、鏡筒２０１に設けられている置換孔２０２との接続部のみ外部と通じている。

次に図５の構成によって鏡筒２０１を製造する製造方法の例について、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、鏡筒２０１を組み立てる（Ｓ２０１）。この時、鏡筒２０１を組み立てるための各部品はそれぞれ材質に好適な洗浄方法によって洗浄され、清浄な状態であることが好ましい。次に置換孔２０２と置換装置２１０とを接続する（Ｓ２０２）。置換孔２０２と置換装置２１０との接続部はシールされた状態となる。内部弁２０３とポンプ弁２０９とを開き（Ｓ２０３）、ポンプ７によって鏡筒２０１内部を真空引きする（Ｓ２０４）。

鏡筒２０１が真空に引かれたらポンプ弁２０９を閉じ、ガス供給弁２０８を開く（Ｓ２０５）。そして鏡筒２０１内部へ不活性ガスを供給する（Ｓ２０６）。この時の鏡筒２０１内部の内圧は外気と同等の圧力であることが好ましい。鏡筒２０１内部が不活性ガスによって置換されたら、内部弁２０３及びガス供給弁２０８を閉じ（Ｓ２０７）、置換装置２１０を取り外す（Ｓ２０８）。

このような手順により内部が不活性ガスによって置換された鏡筒２０１を製造する事ができる。以上説明したように本発明の実施の形態３にかかる形態光学機器は、組立作業を空気中で行なう事ができる。

その他の実施の形態
実施の形態１及び２について、本発明を携帯光学機器に適用した例について説明したが、本発明は車載用の光学機器にも適用できる。光学機器を車載用として屋外で使用する事により生じる課題は携帯用として屋外で使用する事による課題を解決する方法で解決できる。例えば車のバック時の後部確認用のカメラモジュールは後部バンパーの下部に取り付けられる。当然に太陽光による紫外線の影響は受けるので、当該発明を適用し内部を不活性ガスで満たしておく事は有効な手段となる。

本発明の実施の形態１にかかる携帯光学機器の鏡筒を表す模式図である 本発明の実施の形態１にかかる携帯光学機器の鏡筒の製造装置を表す模式図である。 本発明の実施の形態１にかかる携帯光学機器の鏡筒の製造方法を現すフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる携帯光学機器の鏡筒を表す模式図である。 本発明の実施の形態３にかかる携帯光学機器の鏡筒及び当該鏡筒の製造時の構成を表す模式図である。 本発明の実施の形態３にかかる携帯光学機器の鏡筒の製造方法を現すフローチャートである。

符号の説明

１ 鏡筒、２ 外装、３０ レンズ群、３１、３２、３３、３４、３５ レンズ
４ 作業室、５ 置換室、６ ボンベ、７ ポンプ、８ 圧力弁、
９１、９２ 扉、１０ 製造装置、１０１ 鏡筒、１３１ 透明板、
１３５ 透明板、２０１ 鏡筒、２０２ 置換孔、２０３ 内部弁、
２０８ ガス供給弁、２０９ ポンプ弁、２１０ 置換装置、
２３１ 透明板、２３５ 透明板、Ｐ 空間

Claims (4)

1. 内部が不活性ガスで満たされ、内部と外部が遮断されている鏡筒と、
   前記鏡筒内部に固定された１枚もしくは複数枚のガラス製レンズと、
   を有する携帯又は車載用の光学機器。
2. 前記鏡筒の両端部をそれぞれ封止するプラスチック製の透明部材を更に有する請求項１に記載の携帯又は車載用の光学機器。
3. 前記不活性ガスによって置換された雰囲気内で製造されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の携帯又は車載用の光学機器。
4. 前記鏡筒は当該鏡筒の内部の雰囲気を置換するための置換孔を更に有し、鏡筒に組み立て後内部の雰囲気を前記第１の気体で置換することによって製造されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の携帯又は車載用の光学機器。

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