(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部を備えた撮像手段と、前記レンズ部に密着して使用されるフィルタを保持するフィルタ保持手段と、移動体と、該移動体を前記レンズ部の光軸方向に移動させる移動手段と、前記フィルタ保持手段と前記移動体との間に介在され、前記フィルタ保持手段を前記レンズ部に向けて前記光軸方向に付勢して前記フィルタを前記レンズ部に密着させる付勢手段とを備えてなることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記フィルタ保持手段が、複数の前記フィルタを保持する保持部と、該保持部を移動させて該保持部に保持された各フィルタを前記光軸上に位置させることができるように前記保持部を移動可能に支持する支持部とを備えてなるものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記移動体の前記レンズ部から離れる方向への移動に伴って、前記フィルタ保持手段を前記レンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影装置に関し、詳しくは、レンズ部に密着されて使用されるフィルタを備えた撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、暗箱内に収容されている試料から発せられた微弱な蛍光を撮像する撮影装置が知られている。このような撮影装置に用いられる撮影レンズには、互いに異なる透過特性を有する複数種類のフィルタが用意されており、これらのフィルタは撮影する試料に応じて選択され撮影レンズに装着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、撮影レンズに対するフィルタの装着を自動化したいという要求があり、電動式のフィルタ交換システムが検討されている。ところで、電気的な制御によってフィルタをレンズに密着させるにはフォーカス調節による撮影レンズの全長の伸縮を考慮する必要がある。すなわち、撮影レンズの前面に配置されるフィルタが上記フォーカス調節によって撮影レンズから離れてしまうと、この撮影レンズの視野を妨げたり、あるいはフィルタと撮影レンズとの隙間からノイズとなる光が入射することがあるので、このようなフィルタ交換システムにおいては、選択されたフィルタを撮影レンズの先端に密着配置させるとともに、フィルタを撮影レンズの先端に密着させたまま、撮影レンズの伸縮に追従させる機能が必要となる。
【０００４】
しかしながら、撮影レンズの伸縮に追従させてフィルタを常にレンズ先端に密着させておくためには、レンズ先端位置を検出しながら、フィルタを光軸方向に移動させる制御が必要となり、さらに、撮影レンズが複数種類の撮影レンズの中から選択されて交換される場合には、各撮影レンズ毎に全長が異なるので上記制御がさらに複雑になり、装置コストが高いものとなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フィルタのレンズへの密着機構を簡素化し、これにより装置コストを低減することができる撮影装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮影装置は、レンズ部を備えた撮像手段と、レンズ部に密着して使用されるフィルタを保持するフィルタ保持手段と、移動体と、この移動体をレンズ部の光軸方向に移動させる移動手段と、前記フィルタ保持手段と前記移動体との間に介在され、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて前記光軸方向に付勢して前記フィルタをレンズ部に密着させる付勢手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
前記フィルタ保持手段は、複数のフィルタを保持する保持部と、この保持部を移動させて該保持部に保持された各フィルタをレンズ部の光軸上に位置させることができるように前記保持部を移動可能に支持する支持部とを備えることができる。
【０００８】
さらに加えて、この撮影装置は、前記移動体のレンズ部から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段を前記レンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えることができる。
【０００９】
前記付勢手段は、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて光軸方向に付勢してフィルタをこのレンズ部に密着させたまま、レンズ部の付勢方向およびこの付勢方向とは反対向への移動に追従させるものである。より具体的には、この付勢手段は、例えば、レンズ部のフォーカス調節におけるレンズ先端の繰出し、およびこの繰出しを戻すときの位置の変動に対して、フィルタを略同一の力でレンズに密着させたまま追従させることができるようにフィルタ保持手段を付勢するものである。また、このような付勢手段としては、バネ等の弾性付勢手段を用いることができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の撮影装置によれば、フィルタ保持手段と移動体との間に介在され、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて光軸方向に付勢してフィルタをレンズ部に密着させる付勢手段を備えているので、フィルタが密着されるレンズ部先端の位置がフォーカシング調節によって変動しても、上記付勢手段による付勢によりレンズ部先端にフィルタを密着させたまま上記変動に追従してフィルタ保持手段を移動させることができ、これにより、フィルタのレンズへの密着機構を簡素化することができ、装置コストを低減することができる。
【００１１】
また、フィルタ保持手段を、複数のフィルタを保持する保持部と、この保持部を移動させて、保持部に保持された各フィルタを光軸上に位置させることができるようにこの保持部を移動可能に支持する支持部とを備えるものとすれば、上記複数のフィルタの交換をより効率良く行なうことができる。
【００１２】
さらに加えて、移動体のレンズ部から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段をレンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えるようにすれば、フィルタ保持手段がレンズ部から離れる際に、付勢手段に付勢されて不要にフィルタがレンズ部に密着されつづけることを防止することができ、例えば、レンズ部を交換する作業を効率よく行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態による撮影装置の概略構成を示す側面図、図２は撮影装置の主要部であるフィルタ保持手段およびナット移動手段等の概略構成を示す平面図、図３はフィルタが交換レンズに接触したときの様子を示す側面図、図４はフィルタ保持手段を交換レンズに向けて付勢しているときの様子を示す側面図、図５は移動ナットの移動ストロークＴを示す図、図６はフィルタが密着されている交換レンズの先端部が繰出された様子を示す側面図、図７はフィルタが密着されている交換レンズの先端部の繰出しが戻された様子を示す側面図である。なお、図２はフィルタ保持手段の上板を外した状態を上方から見た図を示すものである。また、図１および図３から図７は暗箱の中の状態を示す図である。
【００１４】
本発明の実施の形態による撮影装置は、レンズ部である交換レンズ１１を備えた撮像手段１０と、交換レンズ１１に密着して使用されるフィルタ２１を保持するフィルタ保持手段２０と、移動体である移動ナット３０と、この移動ナット３０を交換レンズ１１の光軸方向（図中矢印Ｚ方向、以後光軸Ｚ方向と呼ぶ）に移動させる移動手段であるナット移動手段４０と、フィルタ保持手段２０と移動ナット３０との間に介在され、フィルタ保持手段２０を交換レンズ１１に向けて上記光軸Ｚ方向に付勢してフィルタ２１を交換レンズ１１に密着させる付勢手段であるコイルバネ４５とを備えている。
【００１５】
フィルタ保持手段２０は、複数のフィルタであるフィルタ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを保持する保持孔２３を有する保持部２２と、保持部２２を回転移動させてこの保持部２２に保持された各フィルタ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを光軸Ｚ上に位置させることができるように保持部２２を移動可能に支持する支持部であるフィルタ回転部５０とを備えている。
【００１６】
上記撮影装置は、さらに加えて、移動ナット３０の交換レンズ１１から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段２０をレンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段である底板６４を備えている。なお、この連携手段である下板６４はフィルタ保持手段２０の一部と兼用されるものである。
【００１７】
上記撮像手段１０の交換レンズ１１、フィルタ保持手段２０、移動ナット３０、ナット移動手段４０、およびコイルバネ４５等は、暗箱８０の内部に収容されている。
【００１８】
撮像手段１０は、交換レンズ１１の他に、この交換レンズ１１が装着される撮像部１２を備え、この撮像部１２は暗箱８０の天板８１に配設されている。なお、交換レンズ１１はオートフォーカス機構を備えており、レンズ先端部１１Ａが交換レンズ１１から繰り出される量は、暗箱８０の底板８４上に配設されている試料台８５の上に載置される被写体までの距離に応じて自動的に調節される。
【００１９】
フィルタ保持手段２０は、さらに、暗箱８０の天板８１と、この暗箱８０の側板８２に配設され天板８１の表面に平行な方向に延びる中板８３とに亘って上記光軸Ｚと平行になるように配設されている円柱形状の一対のシャフト６１、シャフト６１に嵌合しこのシャフト６１が延びる方向に沿って光軸Ｚ方向に移動可能な一対のボールブッシュ６２、およびボールブッシュ６２の光軸Ｚ方向の両側に配設された上板６３および下板６４を備え、シャフト６１とボールブッシュ６２とで構成されたいわゆるリニアスライドによって、上記一対のボールブッシュ６２に配設されている上板６３および下板６４が光軸Ｚ方向に移動可能とされている。なお、この上板６３と下板６４との間に上記フィルタ回転部５０が配設されている。
【００２０】
フィルタ回転部５０は、保持部２２のフィルタ２１が保持されている面の中央を通してこの保持部２２と結合され、両端が上板６３と下板６４とに軸着されている保持部回転軸５１と、上板６３に軸着されされ保持部回転軸５１に備えられた歯車部５１Ａに噛合する中間歯車５２と、中間歯車５２に噛合する歯車部５４を回転軸上に有し、上板６３上に配設されているフィルタ回転用ステッピングモータ５３とを備えており、フィルタ回転用ステッピングモータ５３に駆動されて回転する歯車５４の回転力が中間歯車５２および歯車５１Ａに伝達され、保持部回転軸５１に結合されている保持部２２が回転される。この保持部２２の回転によって各フィルタ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが回転移動され、光軸Ｚ上に各フィルタ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが配置される。
【００２１】
ナット移動手段４０は、天板８１と中板８３との間に配置され、両端が天板８１と中板８３とに軸着されて上記移動ナット３０が螺合されているボールネジ４１と、中板８３のボールネジ４１が軸着されている側とは反対側に配設され、この中板８３を貫通してボールネジ４１に回転軸が連結されている移動ナット用ステッピングモータ４２とを備え、移動ナット用ステッピングモータ４２の回転駆動によって回転されるボールネジ４１により、このボールネジ４１に螺合している移動ナット３０が光軸Ｚ方向に移動される。
【００２２】
なお、移動ナット３０は、この移動ナット３０の周囲に設けられた切欠部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを通して、その両端が上板６３と下板６４とに軸止されている３本の回り止めピン６５Ａ，６５Ｂ、６５Ｃによって、ボールネジ４１の回りに回転しないように回転が制限されているので、移動ナット用ステッピングモータ４２の回転駆動によってボールネジ４１が回転しても移動ナット３０が回転することなく、この移動ナット３０は光軸Ｚ方向に移動される。
【００２３】
コイルバネ４５は、フィルタ保持手段２０の上板６３の下面Ｓ２と移動ナット３０の上面Ｓ３との間に介在し、上板６３を交換レンズ１１に向けて上記光軸Ｚ方向に付勢することによりフィルタ保持手段２０全体を光軸Ｚ方向に付勢する。
【００２４】
なお、フィルタ回転用ステッピングモータ５３の回転、および移動ナット用ステッピングモータの回転４２は図示しないコントローラによって行なわれる。
【００２５】
次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００２６】
移動ナット用ステッピングモータ４２の回転により、移動ナット３０を光軸Ｚ方向に沿って撮像手段１０から離れる方向に移動させ、フィルタ保持手段２０の下板６４の上面Ｓ５を移動ナット３０の下面Ｓ４で押し下げる。これにより、光軸Ｚ方向に移動可能なフィルタ保持手段２０を、シャフト６１に沿って撮像手段１０から離れる方向に移動させ待機位置Ｐ１に位置させる。
【００２７】
なお、以後光軸Ｚ方向に沿って撮像手段１０から離れる方向を光軸下方向と呼び、光軸Ｚ方向に沿って撮像手段１０に近づく方向を光軸上方向と呼ぶ、また、光軸上方向に移動ナットを移動させるための移動ナット用ステッピングモータ４２の回転方向を正転方向とし、光軸下方向に移動ナットを移動させるための移動ナット用ステッピングモータ４２の回転方向を逆転方向とする。
【００２８】
次に、複数種類の交換レンズ中から選択された交換レンズ１１を撮像部１２に手動で装着する。
【００２９】
つづいて、フィルタ回転部５０のフィルタ回転用ステッピングモータ５３の駆動により保持部２２を回転させ、保持部２２中から選択したフィルタ２１Ａを光軸Ｚ上に位置させる。
【００３０】
次に、移動ナット用ステッピングモータ４２の正転により、移動ナット３０を光軸上方向に移動させて、コイルバネ４５を介して上板６３を付勢した状態のままこの上板６３を光軸上方向に押し上げ、これにより、フィルタ保持手段２０を撮像手段１０に近づく方向に移動させる。
【００３１】
フィルタ保持手段２０が光軸上方向に移動されると、フィルタ２１Ａの外枠がレンズ先端部１１Ａに接触し（図３参照）、さらに、移動ナット用ステッピングモータ４２の正転により移動ナット３０を光軸上方向に移動させると、レンズ先端部１１Ａに接触しているフィルタ２１Ａは、これ以上光軸上方向に移動されることなくこの位置（位置Ｐ２）に静止したままとなる。そのため、フィルタ２１Ａを保持しているフィルタ回転部５０およびフィルタ保持手段２０もこの位置で静止したままとなる。
【００３２】
一方、移動ナット用ステッピングモータ４２の正転により光軸上方向に移動されている移動ナット３０は、下板６４の上面Ｓ５を離れて光軸上方向にさらに移動される。これにより、静止している上板６３の下面Ｓ２と光軸上方向に移動する移動ナット３０の上面Ｓ３との間隔が狭められて、両者の間に介在されているコイルバネ４５が収縮する。すなわち、フィルタ保持手段２０と移動ナット３０との間に介在されているコイルバネ４５が、フィルタ保持手段２０を、交換レンズ１１に向けて光軸上方向に付勢してフィルタ２１を交換レンズ１１に密着させる。
【００３３】
上記移動ナット３０の移動量が、この移動ナット３０の移動ストロークＴの略１／２（図４参照）となるようにプログラムされたパルス数で、移動ナット用ステッピングモータ４２の回転が停止され移動ナット３０が位置Ｑ１に停止される。なお、移動ナット３０の移動ストロークＴは、使用可能範囲内で、上板６３の下面Ｓ２と移動ナット３０の上面Ｓ３との間にコイルバネ４５を最大限収縮させて、下面Ｓ２と上面Ｓ３との間隔を最も狭くした状態における移動ナット３０の下面Ｓ４から底板６４の上面Ｓ５までの距離で示される値である（図５参照）
次に、暗箱８０内の試料台８５上に試料８９を配置し、交換レンズ１１のオートフォーカスを動作させる。これにより、被写体の像が撮像部１２の撮像面に正確に結像されるように交換レンズ１１のフォーカス調整が行なわれ、これに伴い交換レンズ１１の繰出量が変更されてレンズ先端部１１Ａの位置が変動する。
【００３４】
ここで、コイルバネ４５によってレンズ先端部１１Ａに向けて付勢されているフィルタ２１Ａは、レンズ先端部１１Ａに密着したままこのレンズ先端部１１Ａの位置の変動に追従して移動する。すなわち、レンズ先端部１１Ａが繰り出されてこのレンズ先端部１１Ａの位置が光軸下方向に移動し、位置Ｐ３に位置するときには、フィルタ２１Ａと共に上板６３が押し下げられて上板６３の下面Ｓ２と移動ナット３０の上面Ｓ３との間隔が狭まりコイルバネ４５の全長がさらに縮められる（図６参照）。このとき、移動ナットは位置Ｑ１に配置されたままである。
【００３５】
一方、レンズ先端部１１Ａの繰出しが戻されてこのレンズ先端部１１Ａの位置が光軸上方向に移動し、位置Ｐ４に位置するときには、上板６３がコイルバネ４５に付勢されて押し上げられ、上板６３の下面Ｓ２と移動ナット３０の上面Ｓ３との間隔が広がりコイルバネ４５の全長が延びる。このときも、移動ナットは位置Ｑ１に配置されたままである。
【００３６】
上記のように、選択された交換レンズ１１に対する移動ナット４５の位置の調節を一回だけ行い、この移動ナット４５を上記位置Ｑ１に位置させておけば、交換レンズ１１のフォーカス調節に伴ってレンズ先端部１１Ａの位置が変動しても、コイルバネ４５の付勢力によってフィルタ２１Ａを交換レンズ１１へ密着させておくことができる。
【００３７】
したがって、試料の変更に伴い、被写体の光軸Ｚ方向の位置が変動してフォーカス調節がなされレンズ先端部１１Ａの位置が変更されても、移動ナット３０が位置Ｑ１に位置していれば上記と同様にフィルタ２１Ａを交換レンズ１１へ密着させておくことができる。
【００３８】
また、フィルタを交換する際には、移動ナット用ステッピングモータ４２の逆転により移動ナット３０を光軸下方向に移動させて、フィルタ２１Ａが交換レンズ１１から離れる位置までフィルタ保持手段２０を移動させ、その後、フィルタ回転部５０の動作によってフィルタ２１Ａを他のフィルタ、例えばフィルタ２１Ｂに交換し、その後、移動ナット用ステッピングモータ４２の正転により移動ナット３０を再び位置Ｑ１に位置させれば、上記と同様に、交換レンズ１１のフォーカス調節によりレンズ先端部１１Ａの位置が変動してもフィルタ２１Ｂを交換レンズ１１へ密着させておくことができる。
【００３９】
なお、移動ナット３０を位置Ｑ１に戻す制御は、移動ナット用ステッピングモータ４２を駆動する際のパルス数を記憶しておく等のことにより実施することができる。
【００４０】
また、フィルタ回転部５０の歯車による駆動力伝達機構にダブルギアを採用して歯車のバックラッシュを低減するようにすれば、保持部２２に保持されている各フィルタ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄをフィルタ回転部５０によって光軸Ｚ上に位置させる際の位置決め精度を向上させることができる。
【００４１】
上記実施の形態においては付勢手段としてコイルバネを用いる例を示したが、この付勢手段は板バネ、エアシリンダ、あるいは電磁石等どのような手法を採用したものであってもよい。また、移動手段もボールネジによって移動ナットを移動させる方式に限らず、光軸Ｚ方向の所定に位置に移動体を移動させるものであればどのような方式を採用してもよい。
【００４２】
また、支持部は保持部を自動的に移動させるものに限らず、この支持部は保持部が手動で移動されるように構成されたものであってもよい。
【００４３】
また、フィルタ保持手段に保持されるフィルタの数は４つに限らずいくつでもよい。
【００４４】
また、この撮影装置には、必ずしも連携手段を備える必要はなく、連携手段が備えられてえいなくても、上記交換されるフィルタのレンズへの密着機構を簡素化する効果を得ることができる。
【００４５】
上記実施の形態のフィルタ保持手段（フィルタ交換機構）を備えた撮影装置は、フィルタ保持手段に保持されているフィルタを、レンズ部に向けて付勢した形でこのフィルタをレンズ部の前面に密着させることを特徴としている。そのため、上記付勢に使用されるコイルバネによって発生される付勢力が強すぎると、レンズ部を付勢する大きな力がこのレンズ部に継続的に加えられるので、レンズ部の繰出しの構造によっては、一旦、焦点を合わせても（フォーカス調節を行なっても）、時間の経過とともに焦点がずれてしまうことがある。これを回避するため、また、さらにレンズ部のより大きな繰出し長に対応できるように、コイルバネのバネ強さを所定の範囲内に抑えて装置を設計する必要がある。すなわち、フィルタ保持手段（フィルタ交換機構、またはフィルタチェンジャユニット）の自重を支えるに足る強さを持ち、かつレンズ部の可動部（例えば繰出し）を押し上げない程度のバネ強さに設計して、上記付勢力を発生させるようにする必要がある。
【００４６】
このように、上記実施の形態において示した装置に使用するコイルバネの設計には、従来のものとは異なる特別な配慮が必要となる。また、コイルバネを用いない付勢手段においても上記と同様の特別な配慮が必要となることは言うまでもない。
【００４７】
以下、上記コイルバネの設計例について説明する。
【００４８】
レンズ部のフォーカス合せによるレンズの繰出し量が最大４０ｍｍで、この繰出し量に対応可能にコイルバネを設計すると、以下のようになる。
【００４９】
バネレート：０．０５〜０．１５Ｎ／ｍｍ
自由長：１５０〜２００ｍｍ
使用範囲：コイルバネを圧縮し、コイルバネの全長が１０ｍｍから５０ｍｍとなる範囲
この設定において、バネレート０．１Ｎ／ｍｍ、自由長１８０ｍｍのコイルバネを用いるとするとコイルバネの力（Ａ）は約１３Ｎから１７Ｎの範囲で変化する。
【００５０】
一方、このコイルバネは、フィルタやフィルタ保持手段（フィルタ交換機構またはフィルタチェンジャユニットとも呼ぶ）を支えているが、フィルタの取り外し等によって重量の増減があるので、このフィルタおよびフィルタ保持手段を支えるのに必要な力（Ｂ）は９Ｎから１２Ｎの範囲で変化する。
【００５１】
したがって、レンズを押し上げる力は総合して（Ａ）−（Ｂ）となり、この値｛（Ａ）−（Ｂ）｝は１Ｎから８Ｎの間で変化することになる。その結果、レンズ部の繰出しを押し戻す力（付勢力）は最大８Ｎとなり、レンズ部としては、この力に抗しうるものを採用することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による撮影装置の概略構成を示す側面図
【図２】フィルタ保持手段およびナット移動手段の概略構成を示す平面図
【図３】フィルタが交換レンズに接触したときの様子を示す側面図
【図４】フィルタが交換レンズを付勢しているときの様子を示す側面図
【図５】移動ナットの移動ストロークＴを示す図
【図６】フィルタが密着されている交換レンズの先端部が繰出された様子を示す側面図
【図７】フィルタが密着されている交換レンズの先端部の繰出しが戻された様子を示す側面図
【符号の説明】
１１    交換レンズ
１０    撮像手段
２０    フィルタ保持手段
２１    フィルタ
３０    移動ナット
４０    ナット移動手段
４５    コイルバネ
５０    フィルタ回転部
【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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【図６】
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【図７】
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