JP4617173B2 - 防湿機能を有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、単眼鏡や双眼鏡などの光学機器に関するものである。

一般的に防水仕様である密閉式光学機器において、例えば特許文献１に開示されている水中カメラ等では、透明なハウジング部分や、あるいは透明な窓部を有している。このような防水仕様の光学機器においては、水分の浸入を防ぐことは勿論のこと、その用途から例えば低温度下での使用時等に、水蒸気の結露による曇りが発生してしまうと、上記した透明部分等を含む光学機器としての主たる機能が阻害される。そのため、常に内部の水上気圧が所定以上に上がらないように配慮する必要がある。

従来において、防水仕様の密閉式光学機器としては、上記した水中カメラの他、防水双眼鏡等が知られている。防水双眼鏡については、例えば特許文献２に開示されている。

このような防水双眼鏡は、外装部材が金属（アルミニウムやマグネシウム合金など）で構成され、水分（水蒸気も含めて）の透過を防止するとともに、組立時の環境下での水蒸気を含んだ空気を除外するために、窒素ガス等の不活性ガスを封入したものが一般的である。なお、近年の防水双眼鏡においては、防振機能を有するものに、外装部材を樹脂で構成したものも現れている。

また、水中カメラにおいては、概ね使用時に防水が達成されれば良く、使用後においては裏蓋を開けてフィルム交換時に水蒸気や水滴を除去できるので、水蒸気の透過性までは気を配らなくても事足りていた。これらは、近年におけるデジタルカメラも含めて、所謂水中ハウジングと称する、水中使用を目的とし透明窓を有する密閉式容器を併用したものにおいても同様である。

以上、従来の密閉式の光学機器においては、特に、使用者が機器を使用した後にメンテナンス（手入れ）をすることが殆どないので、常に機器内部の水蒸気の量が低く押えられていることが必要であり、防湿構造にも相応の注意を払う必要がある。
特開２００２−１２２９２９号公報 特開平７−２０９５８９号公報

上述した従来の密閉式の光学機器においては、特に、使用者が機器を使用した後にメンテナンス（手入れ）をすることが殆どないので、常に機器内部の水蒸気の量が低く押えられていることが必要であり、防湿構造にも相応の注意を払う必要がある。

しかしながら、従来の密閉式光学機器の防湿構造は、上記したように外装部材に金属材料を用いて構成しているため、ガスバリア性に優れ、強度的にも丈夫に出来るものの、低コスト、軽量化の点で必ずしも満足のできるものではなく、このため一般への普及の妨げとなっていた。

また、外装部材に金属材料を用いて構成し、ガスバリア性に優れた外装部材を具備しても、機器の内部が保水性の材料を含んでいると、時間とともに水蒸気ガスが発生し、後述の計算例でも明らかなように低温下での飽和水蒸気量をあっさりと上回る水蒸気ガスの存在を許容することとなり、防湿性能の向上の妨げとなっていた。

また、金属の外装部材ではなく、樹脂を外装部材として構成した防水仕様の防振双眼鏡等においては、ガスバリア性が低く、使用後において短期間で防水性能が低下してしまうという問題を有している。更に、窒素ガス等の封入に関しても、そのための装置が大掛かりとなり、メンテナンスなどの実施できる場所に制限が生ずる等の問題が発生する。

本発明は、軽量で、低コスト化を図ることができ、簡便なメンテナンスが可能となる防湿機能を有する光学機器を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、左右一対の光路を有し本体の内部が密閉構造とされた光学機器であって、
外界からの光が入射する入射面をそれぞれ有し前記本体に前記各入射面と前記本体の内部とが気密状態に保持された左右一対の対物レンズユニットと、前記本体内に収容され、それぞれ一致する前記対物レンズユニットからの光を受ける左右一対の正立プリズムユニットと、それぞれ一致する前記正立プリズムユニットを通過した光を受け、該光を外界に射出する射出面をそれぞれ有し、前記本体に前記射出面と前記本体の内部とが気密状態に保持された左右一対の接眼光学系と、前記対物レンズユニットを収容し、樹脂材料よりなる外カバーと、前記外カバーの内側の面に形成されず前記外カバーの外側の面の全面に形成された金属メッキの気体遮断層と、前記本体内に配置された吸湿部材と、を備え、前記本体の内部に窒素ガスが充填されておらず、前記吸湿部材は、前記本体の内部に存在する保水量以上の吸湿量を有する構成とされている。

本発明によれば、軽量で、低コスト化を図ることができ、簡便なメンテナンスが可能となる防湿機能を有する光学機器を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により説明する。

［実施例１］
本発明の実施例は、上記した本発明の構成を適用したものであり、密閉構造を具備した防水機能を搭載し、且つ、像振れ補正のための所謂バリアングルプリズムを用いた防振機構（手ぶれ補正機構）を搭載した密閉式防振双眼鏡を構成したものである。

図１は本実施例における密閉式双眼鏡を上方から見た水平断面図であり、図２は本実施例における密閉式双眼鏡を側面から見た垂直断面図である。

これら図１及び図２には、後述するように、内部に吸湿材（吸湿シート３３）が設置された本実施例の構成例が示されている。この吸湿材によって初期の水蒸気を吸湿できるので、防水式双眼鏡で一般的に行われている窒素ガスの充填は特に行わないが、カビの発生などを嫌う場合には窒素ガスを充填すれば効果的である。また、本実施例における密閉構造に関しては、外装部材の各々には、原則的に少なくとも外部に面する部分には気体遮断層として金属メッキが施され、気体遮断性を有する構成（気密状態）とされている。但し、外装部材の内面に関しては、金属メッキが充分に付着しないところも存在するが、少なくとも外部に面しているところは金属メッキが施され、気体（液体は勿論のこと）の透過が防止されている。

つぎに、その具体的構成を図１及び図２を用いて説明する。

図１、図２において、１Ｒ・１Ｌは左右一対の対物光軸（左右一対の光路）である。この左右一対の対物光軸１Ｒ・１Ｌ上には、光学系が物体（外界）側から順に、外界からの光を入射する入射面を有する第１の光学素子としての平行平板である保護ガラス２Ｒ・２Ｌが配置されている。また保護ガラス２Ｒ、２Ｌに一致して、対物鏡筒３Ｒ’・３Ｌ’に保持（収容）された第２の光学素子としての対物レンズユニット３Ｒ・３Ｌが配置されている。さらに、防振駆動制御基板４ａを保持している防振機構（手ぶれ補正機構）４に具備されたバリアングルプリズム（以下ＶＡＰ）素子ユニット５Ｒ・５Ｌ、これらを通過した光を受ける第３の光学素子としての接眼ユニット６Ｒ・６Ｌが左右一対の光路に一致してそれぞれ配置されている。

この接眼ユニット６Ｒ・６Ｌにはそれぞれ、正立プリズムユニット７Ｒ・７Ｌと光を射出する射出面を有する接眼光学系８Ｒ・８Ｌがそれぞれ図１のように所定の位置に配置されているとともに、前記それぞれの対物光軸１Ｒ・１Ｌを中心に接眼ユニット６Ｒと、接眼ユニット６Ｌ全体は定位置回転可能に接眼ベース９に保持されている。これは接眼光学系８Ｒ・８Ｌの光軸は、前記正立プリズムユニット７Ｒ・７Ｌの性質上により対物光軸１から平行シフトした所に配置されるようになるため（図２参照）、このように接眼ユニット６Ｒ・６Ｌをそれぞれ回転させることで、不図示の観察者の両眼の幅に、接眼光学系８Ｒ・８Ｌの幅を合わせることが出来るようにするためである。ここで、外装部品である接眼ベース９は、接眼ユニット６Ｌ・６Ｒを正確に保持する必要があり、撓みが発生すると左右の光学系の光軸ずれが起こってしまうため、アルミニウム材で作られている。従ってこの部分の透湿性は素材が金属であるので考慮しないでよい。

次に、本体機構の構成を中心に説明する。

接眼ベース９の前端面には、その厚みの中で凹部の溝が全周にわたり形成されており、その溝の中にはシールリング１０が凹部の溝に沿って全周にわたり切れ目無く配置されている。

また、図２に示すように接眼ベース９後端の平面部のやや上には光軸と平行に嵌合穴９’が設けられており、嵌合穴９’には、フォーカスネジ１２がＯリング１３とともに接眼ベース９において定位置回転可能に保持されている。そのため、フォーカスネジ１２の後部にビス１４’によってビス止めされたフォーカスダイアル１４を回転操作する事で、対物レンズユニット３Ｒ・３Ｌを同時に光軸方向に移動可能とする不図示の対物連動機構に設けられたナット１５が、フォーカスネジ１２の前半部を形成しているネジ部と螺合し、光軸方向に移動が可能となって、最終的に、フォーカスダイアル１４を回転させる事で、対物レンズユニット３Ｒ・３Ｌを同時に光軸方向に移動可能とし双眼鏡のピント合わせを実現できるように構成されている。

なお、接眼ユニット６Ｒ・６Ｌは、接眼ベース９に保持されるところで内部の空間が、本体側の空間と連続しているため、接眼ユニット６Ｒ・６Ｌの保持部にはＯリング６Ｒ’・６Ｌ’が、中間部にはシールリング７Ｒ’・７Ｌ’が、接眼光学系８Ｒ・８Ｌに関わるところにはＯリング８Ｒ’・８Ｌ’がそれぞれ配置されていて、これらの部分ではそれぞれ密閉性を保つことが可能となっている。

本体としての外カバー１１は、樹脂材料からなり、後端部に全周つば部が形成されている。後端部の全周つば部がシールリング１０と圧接するように、接眼ベース９の後方から不図示のビスによってビス止めされているためこの部分の密閉性を保つことが可能となっている。外カバー１１は、図２に示すように、上側外カバー１１Ｕと下側外カバー１１Ｄの２部品に分かれており、お互いは略水平部分において強固に接着され一体化されている。

外カバー１１は、図３に示すように、樹脂材料よりなるので、水蒸気等の気体の透過を防ぐために、部品のほぼ全面の少なくとも外側の面には、金属メッキＰが全面に形成されている（但し、後述の電極２５付近はマスキングによりメッキをしないで、その代わりに絶縁性のシール部材を充填しておく）。この金属メッキには、２種類以上の金属を用いるのが望ましい。

ここで、上側外カバー１１Ｕは上面部に前後左右に広がる平面部１１Ｕａを有しているとともに、その平面部１１Ｕａの内面側もしくはその内面側の近傍には２つの凸形状部１１Ｕｂ・１１Ｕｃが形成されている。

また、所定量の吸湿部材としての吸湿シート３３が上側外カバー１１Ｕの上面部の内面のほぼ中央に両面テープ等で接着保持されている（図３にも示す）。

また、下側外カバー１１Ｄは、下面部に上側外カバー１１Ｕの平面部１１Ｕａ同様に前後左右に広がる平面部１１Ｄａを有している。上側外カバー１１Ｕの平面部１１Ｄａの後方には、三脚座取り付けネジ部材１６が複数のビス１７によってビス止めされている一方、平面部１１Ｄａの前方は電池１８を２本収納可能とする電池収納部１９が双眼鏡内部に上方に向かって一体的に成型されている。また、更にその最上部には２つの凹部１１Ｄｂ・１１Ｄｃが形成されて、上側外カバー１１Ｕの内面側もしくはその内面側の近傍に形成された２つの凸形状部１１Ｕｂ・１１Ｕｃと係合し、接着剤等によって強固に接合されている。

電池収納部１９には下面の入り口を塞ぐ開閉式の電池蓋２０があり、電池蓋２０の周囲近傍には電池収納部１９の下面入り口に接して、電池収納部１９内を防水するためのＯリング２１が設けられている。

また、電池蓋２０の中央には電池１８を収納後、電池蓋２０が閉じた状態を維持できるように、Ｏリング２３を有した電池蓋開閉ダイアル２２が設置されているとともに、電池蓋２０の内側には２本の電池１８に同時に接する共通電極２４が設けられている。

また、電池収納部１９の一番奥には２本の電池１８にそれぞれ接して、電池収納部１９の一番奥の子穴から内部に通電するための突出部２６を設けた２個の電極２５がビス２７により固着されている。尚、前述のように電極２５の近辺（例えば、電極２５が下カバーに接する当たりや、前記電池収納部１９の一番奥の子穴とビス２７などの周囲も含んだ領域）は、電極２５の突出部２６と電池収納部１９の一番奥の子穴の隙間には、密閉を保つための絶縁性のシール部材が充填されている。

左右一対の対物枠２８Ｒ・２８Ｌは、外カバー１１の左右の先端部に螺合し、それぞれＯリング２９Ｒ・２９Ｌを配置する事でこの部分での密閉性を保つことが可能となっている。又Ｏリング３０Ｒ・３０Ｌと平行平板である保護ガラス２Ｒ・２Ｌは、左右一対の対物枠２８Ｒ・２８Ｌの前面の内側には配置されるとともに、一対の押え環３１Ｒ・３１Ｌによってねじ込んで同時に圧接固定されるのでこの部分での密閉性が保たれる。

次に、防振機能の構成と動作を説明する。

電池収納部１９に収納された２本の電池１８からの電気は、それぞれの電極２５を通じ、電池収納部１９の一番奥の子穴から内部に導かれ、不図示のリード線等によって防振機構（手ぶれ補正機構）４に保持された防振駆動制御基板４ａに通電供給されている。

一方、防振作動を開始するための、不図示の電気操作スイッチがＯＮに操作されると、防振駆動制御基板４ａは、通電がスタートするとともに、ここに搭載されている振動ジャイロなどの不図示の手ぶれセンサーの信号を処理しつつ、防振機構４に具備されたＶＡＰ素子ユニット５Ｒ・５Ｌを防振駆動する。このような手ぶれ補正機構に樹脂材を使し、しかもユニットに構成した場合などは、加熱などによる除湿が困難であるため、本実施例の密閉式双眼鏡の防湿構造がより有効である。

上記構成における本実施例の密閉式双眼鏡は、上述したように外装部品の合わせ目にはＯリングやシールゴム、或いは絶縁性のシール部材の充填などが実施されており、完全密閉の構成となっている。又、電池収納部を密閉式双眼鏡外装部材の上下部の平面、或いは上下部の平面部に準ずる面どうしの内部で連結する補強部として設定したために、外装部材が樹脂部材主体であるにもかかわらず、丈夫な構造が達成でき、例えば、環境の変化により双眼鏡の内外の圧力差が発生しても、左右の光軸ずれなども最小限に抑えられた双眼鏡となっている。

次に、上側外カバー１１Ｕの上面部の内面のほぼ中央に保持された所定量の吸湿材としての吸湿シート３３の設定量に関して、以下に詳細に説明する。

本実施例の双眼鏡において、
（１）内部の空間の容積Ｖは、７６８立法センチメートルである。
（２）外装部材の外側のメッキ面の内側にある樹脂材料の重量Ｍｊは外装部材とＶＡＰユニットが、それぞれ、１４２グラム、５０グラムあり、合計で１９２グラムある。これより、一般的な樹脂材の吸湿率を０．２％として、保水量はＭｊ×０．００２＝０．３８４グラムである。
（３）組立時の環境を、温度２５℃で、湿度５０％とすると、このとき（１）の容積の空気が封じ込められ、公知の計算式より含有している保水量は、約０．００９グラムである。
（４）従って、メッキ面の内側に予測される保水量Ｍｔは、（２）＋（３）＝０．３９３グラムである。
（５）吸湿シート３３として、品川化成株式会社製、商品名「ゼオシート（Ｚｅｏ−ｓｈｅｅｔ）」（吸湿率１７％）を用いて、上記（４）に相当する重量を計算すると、
０．３９３÷０．１７⇒２．３１グラムが求まる。

つまり、本実施例において、本体内部に存在する予測される保水量とは、上記のＭｔのことであり、そのＭｔは、本体の密閉空間の内部及び密閉空間の壁面に使われている樹脂の重量の０．２％（計算を簡略化するために樹脂全体の重量の０．２％が放出される水分量と推定する）と、本体内部空間の容積が２５℃で湿度５０％の場合に含有する水分量との合計のことである。そして、本実施例の吸湿シート（吸湿材）は、その保水量以上の水分を吸水可能、より好ましくはその保水量の１．２倍以上の水分を吸水可能であることが望ましい。さらに好ましくは１．５倍以上の水分を吸水できると良い。

ここでは、吸湿シート３３を上記（５）の計算値２．３１グラム以上だけ用いれば、本実施例の双眼鏡の、気体遮断層であるガスバリア（水分を含むガスの行き来を防止する）膜である金属メッキの内側の保水量をすべて吸収する事が可能となり、水分を除去する目的での窒素ガス封入も省略できる。実際の吸湿シート３３の重量としてはこの値を超える適当な量を決定すればよい。なお、前述のように安全率を１．２倍とすれば、２．３１×１．２⇒２．７７グラム以上の商品名「ゼオシート」（保水材、吸湿材）を用いればよい。

本実施例においては、密閉式双眼鏡の防湿構造において、外装部品を樹脂材で構成し、少なくとも外面側に不透湿のメッキを施すとともに、メッキ部分より内側部分の、予測される保水量以上の吸湿量を有する吸湿材を光学機器内に配置する構成としたため、軽くて安価な密閉式光学機器を構成でき、製造時には、特に特別な装置を必要とする、窒素ガスや、湿度の低い乾燥空気などの充填の必要が無くなり、より簡便に製造やメンテナンスが可能となる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２について説明する。

実施例２は、上述の実施例１と同じ形状をし、密閉構造を具備して防水機能を搭載し、且つ、像振れ補正のための所謂バリアングルプリズムを用いた防振機構を搭載した密閉式防振双眼鏡であり、図４に示すように、外気に面する外装部材である外カバー１１が、図４に示すように、金属材料で構成されているものである。外カバー１１の内部には吸湿シート３３が接着固定されている。

形状と構成等における実施例１と同じ部分の説明は省略する。

但し、実施例２では本体である外カバーの構造が異なるため、前記実施例１の（１）〜（５）に示す実施例の設定値に対応させて、以下に説明する。

本実施例の双眼鏡において、
（６）内部の空間の容積は、７６８立法センチメートルである。
（７）外装部材は金属であり保水しないとするが、機器内部に配置されたＶＡＰユニットに含まれる樹脂材料の重量が、５０グラムある。これより、一般的な樹脂材の吸湿率を０．２％として、保水量は０．１グラムである。
（８）実施例１と同様の組立時の環境下として、保水量は、約０．００９グラムである。
（９）従って、機器内部に予測される保水量は、（７）＋（８）＝０．１０９グラムである。
（１０）吸湿シート３３として、品川化成株式会社製、商品名「ゼオシート（Ｚｅｏ−ｓｈｅｅｔ）」（吸湿率１７％）を用いて、上記（９）に相当する重量を計算すると、
０．１０９÷０．１７⇒０．６４グラムが求まる。

従って、吸湿シート３３を上記（１０）の計算値０．６４グラム以上だけ用いれば、実施例の双眼鏡の内部に存在する保水量を吸収する事が可能となる。安全率を１．２倍とすれば、０．６４×１．２⇒０．７７グラム以上用いればよい。

本体として金属材料を用いた本実施例２では、保水量が実施例１の約３．６分の１程度とすることができるため、吸湿シートを縮小できる効果がある。

従来の双眼鏡等の光学機器において、外装部材を金属材料で構成するとともに窒素ガスを充填するという防湿方式を採用した場合、初期の除湿はできるものの、上記（２）や（７）に記した所の、内部の樹脂等が保水している水分を吸水することはできない。これに対し、本実施例のように適切な吸水能力を有する吸湿シートを内部空間に配置すれば、従来よりも簡単で低コストに水分の除去を行うことができる。

［実施例３］
次に、本発明の実施例３について説明する。

図５は実施例３の密閉式防振双眼鏡を示す図である。実施例３において、図１の実施例１と同一の部材には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例３の双眼鏡では、本体である外カバー１１の内部に、左右一対の対物光軸１Ｒ・１Ｌに沿って、吸湿シート５３Ｒ、５３Ｌを２箇所に接着固定している。ここで、２つの吸湿シート５３Ｒ、５３Ｌで、実施例１で用いた吸湿シート３３と同等の吸湿量を有する構成としている。

［実施例４］
次に、本発明の実施例４について説明する。

図６は実施例４の密閉式防振双眼鏡を示す図である。実施例４において、図５の実施例３と同一の部材には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例４の双眼鏡では、防振機構（手ぶれ補正機構）６４にシフトレンズユニット６５Ｒ・６５Ｌを用いた構成としている。シフトレンズユニット６５Ｒ、６５Ｌのシフ・チルト移動により手ぶれを補正する構成となっている。そして実施例４でも、本体である外カバー１１の内部に、左右一対の対物光軸１Ｒ・１Ｌに沿って、吸湿シート５３Ｒ、５３Ｌを２箇所に接着固定している。

［実施例５］
次に、本発明の実施例５について説明する。

図７は実施例５の密閉式双眼鏡を示す図である。実施例５において、図６の実施例４と同一の部材には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例５の双眼鏡では、防振機構（手ぶれ補正機構）を省いた構成としている。そして実施例５でも、本体である外カバー１１の内部に、左右一対の対物光軸１Ｒ・１Ｌに沿って、吸湿シート５３Ｒ、５３Ｌを２箇所に接着固定している。

上述した各実施例によれば、軽量で、低コスト化を図ることができ、簡便なメンテナンスが可能となる防湿機能を有する光学機器を実現することができる。

本発明の実施例１における密閉式双眼鏡を上方から見た水平断面図 本発明の実施例１における密閉式双眼鏡を側面から見た垂直断面図 実施例１の本体を示す断面図 実施例２の本体を示す断面図 実施例３の双眼鏡を上方から見た水平断面図 実施例４の双眼鏡を上方から見た水平断面図 実施例５の双眼鏡を上方から見た水平断面図

符号の説明

１Ｒ・１Ｌ 左右一対の対物光軸
２Ｒ・２Ｌ 保護ガラス
４ 防振機構
９ 接眼ベース
３３ 吸湿シート

Claims (4)

1. 左右一対の光路を有し本体の内部が密閉構造とされた光学機器であって、
   外界からの光が入射する入射面をそれぞれ有し前記本体に前記各入射面と前記本体の内部とが気密状態に保持された左右一対の対物レンズユニットと、前記本体内に収容され、それぞれ一致する前記対物レンズユニットからの光を受ける左右一対の正立プリズムユニットと、それぞれ一致する前記正立プリズムユニットを通過した光を受け、該光を外界に射出する射出面をそれぞれ有し、前記本体に前記射出面と前記本体の内部とが気密状態に保持された左右一対の接眼光学系と、前記対物レンズユニットを収容し、樹脂材料よりなる外カバーと、前記外カバーの内側の面に形成されず前記外カバーの外側の面の全面に形成された金属メッキの気体遮断層と、前記本体内に配置された吸湿部材と、を備え、
   前記本体の内部に窒素ガスが充填されておらず、前記吸湿部材は、前記本体の内部に存在する保水量以上の吸湿量を有することを特徴とする光学機器。
2. 前記樹脂材料を使用し、前記対物レンズユニットからの光を受ける左右一対のバリアングルプリズム素子ユニットを具備する防振機構を前記気密状態に保持された前記本体の内部に備え、
   前記正立プリズムユニットは、前記防振機構からの光を受けることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記吸湿部材は、前記外カバーと防振機構との間で、前記外カバーに接着保持されていることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 前記吸湿部材は、左右一対の前記バリアングル素子ユニットに対して１つずつ設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。

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