(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端開口部側を被写体に対面させた観察スタンドと、上記被写体に対する撮像光路上の一端部にレンズ系を配置して、上記観察スタンドの他端開口部側に摺動自在に嵌挿されるレンズ鏡筒と、
上記レンズ鏡筒の被写体に対向した先端部周辺に固定配置した照明ライトと、上記レンズ系に対応する所要位置に２次元ＣＣＤ素子、およびその駆動回路などを配置して、上記レンズ鏡筒の他端開口部側に摺動自在に嵌挿される映像信号変換部筒体と、
上記観察スタンドとレンズ鏡筒との間には、上記被写体とレンズ系の対物側主点との対物距離を調整する対物距離調整機構と、該対物距離を検出する対物距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するように上記観察スタンドに固定された対物距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドと映像信号変換部筒体との間には、上記被写体と２次元ＣＣＤ素子撮像面との被写体結像距離を調整する被写体結像距離調整機構と、該被写体結像距離を検出する被写体結像距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するように上記観察スタンドに固定された被写体結像距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドの外部又は内部に設置して、映像の倍率を設定する映像倍率設定器と、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとを、それぞれ個別に駆動して上記対物距離と被写体結像距離とを所定の位置に設定するための演算制御装置を備え、
上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号と、上記対物距離位置検出センサーの位置検出信号と、上記被写体結像距離位置検出センサーの位置検出信号を受けて、上記演算制御装置の出力が上記対物距離と被写体結像距離とを、上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号の映像倍率に対応した所定の位置になるように、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとをそれぞれ同時に個別に駆動して所定の関係式に基づいて自動調整設定するように構成したことを特徴とするビデオマイクロスコープ。
【請求項２】
一端開口部側を被写体に対面させた観察スタンドと、上記被写体に対する撮像光路上の一端部にレンズ系を配置して、上記観察スタンドの他端開口部側に摺動自在に嵌挿されるレンズ鏡筒と、
上記レンズ鏡筒の被写体に対向した先端部周辺に固定配置した照明ライトと、上記レンズ系に対応する所要位置に２次元ＣＣＤ素子、およびその駆動回路などを配置して、上記レンズ鏡筒の他端開口部側に摺動自在に嵌挿される映像信号変換部筒体と、
上記観察スタンドとレンズ鏡筒との間には、上記被写体とレンズ系の対物側主点との対物距離を調整する対物距離調整機構と、該対物距離を検出するために検出部の一方を上記観察スタンドに係止し、他方を上記レンズ鏡筒に係止した対物距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するようにした対物距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドと映像信号変換部筒体との間には、上記被写体と２次元ＣＣＤ素子撮像面との被写体結像距離を調整する被写体結像距離調整機構と、該被写体結像距離を検出するために検出部の一方を上記観察スタンドに係止し、他方を上記映像信号変換部筒体に係止した被写体結像距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するようにした被写体結像距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドの外部又は内部に設置して、映像の倍率を設定する映像倍率設定器と、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとを、それぞれ個別に駆動して上記対物距離と被写体結像距離とを所定の位置に設定するための演算制御装置を備え、
上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号と、上記対物距離位置検出センサーの位置検出信号と、上記被写体結像距離位置検出センサーの位置検出信号を受けて、上記演算制御装置の出力が上記対物距離と被写体結像距離とを、上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号の映像倍率に対応した所定の位置になるように、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとをそれぞれ同時に個別に駆動して所定の関係式に基づいて自動調整設定するように構成したことを特徴とするビデオマイクロスコープ。
【請求項３】
一端開口部側を被写体に対面させた観察スタンドと、上記被写体に対する撮像光路上の一端部にレンズ系を配置して、上記観察スタンドの他端開口部側に摺動自在に嵌挿されるレンズ鏡筒と、
上記レンズ鏡筒の被写体に対向した先端部周辺に固定配置した照明ライトと、上記レンズ系に対応する所要位置に２次元ＣＣＤ素子、およびその駆動回路などを配置して、上記レンズ鏡筒の他端開口部側に摺動自在に嵌挿される映像信号変換部筒体と、
上記観察スタンドとレンズ鏡筒との間には、上記被写体とレンズ系の対物側主点との対物距離を調整する対物距離調整機構と、該対物距離を検出する対物距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するようにした対物距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドと映像信号変換部筒体との間には、上記被写体と２次元ＣＣＤ素子撮像面との被写体結像距離を調整する被写体結像距離調整機構と、該被写体結像距離を検出する被写体結像距離位置検出センサーとを設けて、これらを駆動するようにした被写体結像距離調整駆動モーターと、
上記観察スタンドの外部又は内部に設置して、映像の倍率を設定する映像倍率設定器と、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとを、それぞれ個別に駆動して上記対物距離と被写体結像距離とを所定の位置に設定するための演算制御装置を備え、
上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号と、上記対物距離位置検出センサーの位置検出信号と、上記被写体結像距離位置検出センサーの位置検出信号を受けて、上記演算制御装置の出力が上記対物距離と被写体結像距離とを、上記映像倍率設定器からの映像倍率設定信号の映像倍率に対応した所定の位置になるように、上記対物距離調整駆動モーターと被写体結像距離調整駆動モーターとをそれぞれ同時に個別に駆動して所定の関係式に基づいて自動調整設定するように構成するとともに、上記対物距離調整駆動モーターおよび上記対物距離調整駆動モーターを、外方を区切る上記観察スタンドの内部であって、上記映像信号変換部筒体の外側に配置したことを特徴とするビデオマイクロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、ビデオマイクロスコープに関し、さらに詳しくは、レンズ交換などを必要とせずに被写体の撮像倍率を広範囲に亘ってワンタッチで可変自動設定でき、かつ、フォーカスも同時に連動して自動設定されるようにしたビデオマイクロスコープの改良に係るもにである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例によるこの種のビデオマイクロスコープにあっては、一般に、被写体に対してレンズ系を固定させた態様、すなわち、定焦点型に構成されており、このために撮像画像の拡大（縮小）倍率を変更するのには、レンズ系自体を交換する必要があり、あらかじめ必要な倍率毎のレンズ系を準備する必要がある。
【０００３】
また、このような撮像画像の拡大（縮小）倍率を変更するための一つの手段として、ズームレンズ系を配置する場合もあるが、倍率可変範囲が、通常数倍程度と比較的小さく、広範囲に亘る倍率可変は困難なものである。
【０００４】
一方、これらの解決策として、レンズ系を内蔵するレンズ鏡筒を対物距離調整機構により摺動調整して、被写体とレンズ系の対物側との相対的な対物距離を調整できるようにし、また、レンズ鏡筒に対し、２次元ＣＣＤ素子を備える映像信号変換部筒体を拡大（縮小）倍率、およびフォーカス調整機構により摺動調整して、レンズ交換なしに被写体に対する所要の拡大（縮小）倍率を広範囲に得られるようにしたものも特許第２５０９１２０号として提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案の方法では所要の拡大（縮小）倍率を設定調整するたびに、フォーカスの調整もかならず必要であり、２段階の操作が必要で、かつフォーカスが大きくずれた場合は、調整の方向が判り難く、操作に手間を要するという欠点がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、レンズ交換など必要とせずに被写体の撮像倍率を広範囲に亘ってモーター駆動によりワンタッチで可変自動設定でき、かつ、フォーカスも同時に連動してモーター駆動により自動設定し得るようにした、この種のビデオマイクロスコープを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係るビデオマイクロスコープは、被写体に対面した観察スタンドに対し、レンズ系を内蔵して被写体の照明ライトを配置したレンズ鏡筒を内部摺動調整する機構と、その位置を検知する位置センサーとを一体で駆動するモーターにより、被写体とレンズ系の対物側主点までの対物距離を駆動調整できるようにし、また、レンズ鏡筒に対し、内部摺動するようにした２次元ＣＣＤ素子を備える映像信号変換部筒体を、観察スタンドに対して摺動調整する機構と、その位置を検知する位置センサーとを一体で駆動するモーターにより、被写体と２次元ＣＣＤ素子までの被写体結像距離を駆動調整できるようにして、別に用意した映像倍率設定器と演算制御装置を用いて、フォーカス合致時に於ける映像倍率に対する対物距離と、被写体結像距離とを下記関係式（１）式ないし（３）式を常に満足する位置に対物距離調整駆動モーターおよび被写体結像距離調整駆動モーターを演算制御することによって設定された映像倍率に対応した対物距離（ａ）と被写体結像距離（Ｌ）に自動調節設定されるようにしたものである。
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ        ・・・・・（１）式  （基本公式）
ａ＝ｆ＋ｆ／ｍ                ・・・・・（２）式
Ｌ＝ｆ（２＋１／ｍ＋ｍ）＋ｔ  ・・・・・（３）式
ｆ：レンズ系の焦点距離
ａ：対物距離（被写体からレンズ系の対物側主点までの距離）
ｂ：結像距離（レンズ系の結像側主点から２次元ＣＣＤ面までの距離）
ｍ＝ｂ／ａ：レンズ系の結像倍率（結像寸法／被写体寸法）
Ｌ＝ａ＋ｂ＋ｔ：被写体結像距離（被写体から２次元ＣＣＤ面までの距離）
ｔ：レンズの厚み（レンズ系の対物側主点と結像側主点との距離）
【０００８】
すなわち、この発明は、凸レンズの基本公式：１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆより、前記（２）式および（３）式を導き出し、前記演算制御装置によって対物距離調整駆動モーターおよび被写体結像距離調整駆動モーターを駆動制御して、設定された結像倍率に対応した前記対物距離（ａ）と被写体結像距離（Ｌ）に自動調節設定されるように構成したことを特徴とするビデオマイクロスコープである。
【０００９】
【作用】
従って、この発明においては、対物距離調整駆動モーターによって、対物距離（ａ）を制御し、被写体結像距離調整駆動モーターによって、被写体結像距離（Ｌ）を制御するが、これは映像倍率設定器の倍率設定信号と、対物距離位置検出センサーおよび被写体結像距離位置検出センサーの位置検出信号とをうけて演算制御する演算制御装置によって各モーターが、同時に所定の倍率とフォーカスが合致する位置に自動調節され、設定した所望の拡大（縮小）倍率で２次元ＣＣＤ素子上へ鮮明な映像を投影して撮像し得るのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るビデオマイクロスコープの実施例につき、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１および図２は、この発明の一実施例を適用したビデオマイクロスコープの外観形態および内部機構配置を示す正面および平面の各図、図３は、図１のＡ−Ａ線部における内部機構を示す縦断側面図である。
【００１２】
これらの図１ないし図３の各図において、符号１１は、被写体１に対して拡大（縮小）像を観察するための固定的に据え置かれる筒状をした観察スタンド、２１は、軸方向に沿った撮像光路上の一端部にレンズ系、ここでは、対物的に作用する凸レンズ２２を配置したレンズ鏡筒、３１は、開口された一端部内の凸レンズ２２に対応する撮像光路上の所要位置に２次元ＣＣＤ素子３２を備え、かつ当該２次元ＣＣＤ素子３２の駆動回路など３３を内蔵させ、さらに、他端部に当該駆動回路など３３の駆動・制御信号の入力、および駆動回路など３３によって処理されるビデオ信号などの出力のためのケーブルコネクター３４を設けた映像信号変換部筒体である。
【００１３】しかして、前記観察スタンド１１は、一端開口部内に被写体１を受け入れ得る口径の筒状に形成され、他端開口側から前記レンズ鏡筒２１が比較的密な状態で内接して軸方向に沿い摺動自在に嵌挿されると共に、当該レンズ鏡筒２１の先端部周囲には被写体１を照明するためのリング状をした照明用ライト２３が固定されていて、当該観察スタンド１１と当該レンズ鏡筒２１との間には、一端開口部内に受け入れられる被写体１と前記凸レンズ２２との相対的な対物距離を位置調整するための対物距離調整機構１２と、当該対物距離を検出するための対物距離位置検出センサー１３と、これらを駆動する対物距離調整駆動モーター１４が設けてある。
【００１４】
なお、前記照明用ライト２３は、前記被写体１を有用に照明できさえすれば、必ずしもリング状であること、あるいはランプ等である必要はなく、光ファイバー等で外部光源から持ち込む方法でもよい。また、観察スタンド１１に固定してもよいが、レンズ鏡筒２１に固定する方が倍率に対応した被写体明るさが得られる点で有効である。
【００１５】
ここで、前記対物距離調整機構１２としては、例えば、前記レンズ鏡筒２１の側面に取り付けられたラック２４に対するピニオン２５を、前記対物距離調整駆動モーター１４で回転することによって、前記観察スタンド１１に対して前記レンズ鏡筒２１が上下動するようにする。また、当該対物距離調整駆動モーター１４には直流の正逆回転型のもので、減速機構を内蔵したものがよい。
【００１６】また、前記レンズ鏡筒２１に対しては、ここでも、他端開口部側から前記映像信号変換部筒体３１が比較的密な状態で内接して軸方向に沿い摺動自在に嵌挿されており、前記観察スタンド１１と当該映像信号変換部筒体３１との間には、前記被写体１と２次元ＣＣＤ素子３２の撮像面との、相対的な被写体結像距離を位置調整するための被写体結像距離調整機構１５と、当該被写体結像距離を検出するための被写体結像距離位置検出センサー１６と、これらを駆動する被写体結像距離調整駆動モーター１７が設けてある。
【００１７】
ここで、前記被写体結像距離調整機構１５としては、例えば、前記映像信号変換部筒体３１の側面に取り付けられたラック３５が、前記レンズ鏡筒２１の同一側面上に設けられたスリット状の窓から覗く形で、かつ、軸方向に沿い摺動自在に嵌挿される状態にして、ピニオン３６と噛み合い、これを前記被写体結像距離調整駆動モーター１７で回転することによって、観察スタンド１１に対して前記映像信号変換部筒体３１が、レンズ鏡筒２１に摺動しながら上下動するようにする。また、当該被写体結像距離調整駆動モーター１７には、ここでも直流の正逆回転型のもので、減速機構を内蔵したものがよい。
【００１８】
なお、この対物距離調整機構１２および被写体結像距離調整機構１５についても、対物距離調整駆動モーター１４および被写体結像距離調整駆動モーター１７が回転することによって前記レンズ鏡筒２１および前記映像信号変換部筒体３１がそれぞれ個別に上下動するような機構のものであれば、どんな機構方法でもよく、例えばヘリコイド筒の回転によるものでもよいし、また、必要あればモーターとピニオンの間にベベルギアーやオームギアーなどを介してもよい。
【００１９】
また、対物距離位置検出センサー１３および、被写体結像距離位置検出センサー１６には、例えば、スライド形の可変抵抗器を用い、それぞれの摺動ノブ２６および３７は、前記レンズ鏡筒２１および映像信号変換部筒体３１に連結されており、それぞれの上下動に対して抵抗変化出力が得られるようになっている。
【００２０】
図４は、この発明に於ける前記対物距離調整駆動モーター１４と、前記被写体結像距離調整駆動モーター１７とを演算制御装置４１によって駆動制御する一連の構成を示し、図５はその具体的実施の回路構成の一例を示す。
【００２１】
図４において、符号４２は、前記演算制御装置４１に対して映像倍率設定信号４３（ｍ）を出力する前記映像倍率設定器、また当該演算制御装置４１には、前記対物距離位置検出センサー１３からの対物距離位置検出信号４４（ａ）および前記被写体結像距離位置検出センサー１６からの被写体結像距離位置検出信号４５（Ｌ）が入力され、当該演算制御装置４１は、前記関係式（２）式および（３）式を常に満足するように前記対物距離調整駆動モーター１４と、前記被写体結像距離調整駆動モーター１７とを駆動制御設定するように働く。また、符号４７はフォーカス微調整器である。
【００２２】
図５においては、前記対物距離位置検出センサー１３および前記被写体結像距離位置検出センサー１６としてスライド形可変抵抗器を用いた例で、符号４６および４６ａは、前記対物距離調整駆動モーター１４および前記被写体結像距離調整駆動モーター１７を駆動制御するそれぞれの電圧信号で、プラスかマイナスかの符号により、それぞれのモーターは正または逆回転をし、前記関係式（２）式および（３）式を満足するとそれに対応して、電圧信号がゼロとなり、それぞれ個別にモーターは停止するように回路設計され、また、フォーカス微調整器４７は、２連型の可変抵抗器で、これによりフォーカスを微調整したときに倍率が変動しないよに回路設計されており、また、前記映像倍率設定器４２としては、多回路多接点切替器４９を用い、前記対物距離位置検出信号４４（ａ）および被写体結像距離位置検出信号４５（Ｌ）が各設定倍率に対応した値となるように電圧設定回路４８および４８ａで設定された回路設計になっている。さらに、切替えスイッチの予備回路を用いて、拡大（縮小）映像のスーパーインポーズ画面の倍率表示設定信号としても利用される。
【００２３】
なお、図５では、アナログサーボ制御の一例を示したが、例えば前記対物距離位置検出センサー１３および被写体結像距離位置検出センサー１６として回転型のディジタルエンコーダー或いはマグネスケールなどのデジタル位置検出センサーを用い、前記倍率設定器としても必要な桁数のディジタルスイッチを用いて、かつ、演算制御装置にマイクロコンピューター、或いはパソコンなどを用いて前記対物距離調整駆動モーター１４および前記被写体結像距離調整駆動モーター１７を同様にディジタル演算制御する方法でもよい。また、この場合前記対物距離調整駆動モーター１４および被写体結像距離調整駆動モーター１７として、パルスモーターを用いることもできる。
【００２４】
従って、上記一実施例によるビデオマイクロスコープの構成では、前記映像倍率設定器４２を、任意の倍率にワンタッチ設定するだけで、前記レンズ鏡筒２１と前記映像信号変換部筒体３１が、それぞれを駆動するモーターにより同時に、個別に所定の倍率と、フォーカス位置に速やかに自動設定され、鮮明な映像が得られるものである。また、図５の回路構成は、その全て、または一部（例えば前記映像倍率設定器４２とフォーカス微調整器４７のみ）を図１ないし図３に示す機構部本体に内蔵、設置させて、さらに操作性をよくすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、各実施例において詳述したように、この発明によれば、対物距離駆動調整モーターによって、対物距離（ａ）を前記関係式（２）に基づいて自動制御し、被写体結像距離調整駆動モーターによって、被写体結像距離（Ｌ）を前記関係式（３）に基づいて自動制御するが、これは映像倍率設定器の倍率設定信号と、対物距離位置検出センサーおよび被写体結像距離位置検出センサーの位置検出信号とを受けて演算制御する演算制御装置によって各モーターが同時に、所定の倍率と、フォーカスが合致する位置に自動調節設定されるもので、この結果、ワンタッチで、かつ、迅速自動的に被写体の画像を、設定した所望通りの拡大（縮小）倍率で２次元ＣＣＤ素子上へ鮮明に投影して容易に撮像できるのであり、撮像画像の拡大（縮小）倍率を変更するために、従来のようにあらかじめ所望する各レンズ系を準備して、変更の度ごとに各レンズ系を一々交換する必要がなく、かつまた、倍率変更の操作と、その度にフォーカスも調整操作が必要とするということもなく、極めて広範囲に亘る被写体の拡大（縮小）画像をワンタッチで容易に観察し得るという優れた特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を適用したビデオマイクロスコープの１部断面正面図。
【図２】同上ビデオマイクロスコープの内部透視平面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の一実施例を適用したビデオマイクロスコープのモーター演算制御周辺の系統を示した構成図。
【図５】図４の具体的実施の一例を示す回路図。
【符号の説明】
１  被写体
１１  観察スタンド
１２  対物距離調整機構
１３  対物距離位置検出センサー
１４  対物距離調整駆動モーター
１５  被写体結像距離調整機構
１６  被写体結像距離位置検出センサー
１７  被写体結像距離調整駆動モーター
２１  レンズ鏡筒
２２  凸レンズ
２３  照明用ライト
２４  ラック
２４  ラック
２５  ピニオン
２６  摺動ノブ
３１  映像信号変換部筒体
３２  ２次元ＣＣＤ素子
３３  駆動回路など
３４  ケーブルコネクター
３５  ラック
３６  ピニオン
３７  摺動ノブ
４１  演算制御装置
４２  映像倍率設定器
４３（ｍ）  映像倍率設定信号
４４（ａ）  対物距離位置検出信号
４５（Ｌ）  被写体結像距離位置検出信号
４６  電圧信号
４６ａ  電圧信号
４７  フォーカス微調整器
４８  電圧設定回路
４８ａ  電圧設定回路
４９  多回路多接点型切替器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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