(57)【要約】【課題】  ピントの調整をほとんどする必要がなく、かつ、簡単に倍率の変更ができる拡大撮像装置を提供すること。【解決手段】  受光面３１を有する撮像素子３と、読取対象Ｄｃ側から進行してきた光を各々が受光面３１に結像させる複数の光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、撮像素子３に対し相対移動可能であり、且つ、複数の光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを保持する保持部材６と、を備え、複数の光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの読取対象Ｄｃ側における合焦範囲Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄはそれぞれ、互いに重なる。【選択図】  図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面を有する撮像素子と、
読取対象側から進行してきた光を各々が上記受光面に結像させる複数の光学系と、
上記撮像素子に対し相対移動可能であり、且つ、複数の上記光学系を保持する保持部材と、を備え、
複数の上記光学系の上記読取対象側における合焦範囲はそれぞれ、互いに重なることを特徴とする、拡大撮像装置。
【請求項２】
上記撮像素子を支持するケースを更に備え、
上記保持部材は、上記ケースに対し相対移動可能に上記ケースに保持されている、請求項１に記載の拡大撮像装置。
【請求項３】
上記保持部材は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸と異なる回転軸を中心に回転可能である、請求項２に記載の拡大撮像装置。
【請求項４】
上記ケースは、上記保持部材を収容する胴部を備え、
上記保持部材は、上記回転軸に垂直な方向に上記胴部から露出している部位を有する、請求項３に記載の拡大撮像装置。
【請求項５】
上記保持部材は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸と交差する方向に沿ってスライド可能である、請求項２に記載の拡大撮像装置。
【請求項６】
上記ケースには、上記読取対象側から進行してきた光を通過させ、且つ、当該光を上記光学系のいずれかに向かわせる光通過空間が形成され、
複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸方向において、上記読取対象側の上記ケースの端部は、上記合焦範囲が互いに重なる範囲に位置する、請求項２ないし５のいずれかに記載の拡大撮像装置。
【請求項７】
上記ケースは、上記保持部材を収容する胴部と、上記光通過空間を囲み、且つ、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸方向において上記胴部に対し微小に接近および離間移動可能に上記胴部に取り付けられたキャップ部とを含む、請求項２ないし６のいずれかに記載の拡大撮像装置。
【請求項８】
上記キャップ部は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸上に位置し、且つ、上記読取対象を押しつける面を有する、請求項７に記載の拡大撮像装置。
【請求項９】
上記胴部に配置され、且つ、上記読取対象に光を照射する面状光源を更に備える、請求項７に記載の拡大撮像装置。
【請求項１０】
上記ケースに配置され、且つ、上記読取対象に赤外線を照射する光源を更に備え、
上記撮像素子は、赤外線を受光可能である、請求項２ないし９のいずれかに記載の拡大撮像装置。
【請求項１１】
上記保持部材には、上記光通過空間を通過してきた光を上記光学系に至らせる光通過穴が形成され、
上記光通過穴を塞ぐカバーを更に備える、請求項２ないし９のいずれかに記載の拡大撮像装置。
【請求項１２】
複数の上記光学系のいずれかは、その光軸方向に沿って上記保持部材に対し相対移動可能である、請求項１ないし１１のいずれかに記載の拡大撮像装置。
【請求項１３】
上記各光学系について下記式により表わされる値Ｌが、複数の上記光学系のいずれについても互いに同一である、請求項１ないし１２のいずれかに記載の拡大撮像装置。
Ｌ＝Ｓ12／（Ｓ1−ｆ）
Ｓ1は上記光を上記受光面に結像させる際の上記光学系の光軸方向における、上記光学系の主点と上記受光面との距離である。
ｆは上記光学系の焦点距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から読取対象を拡大して視認するための拡大撮像装置が知られている。このような拡大撮像装置としては、たとえば電子ルーペ、もしくは、マイクロスコープなどが挙げられる。拡大撮像装置は、ケースと、当該ケースに設けられた、一枚のレンズと撮像素子とを備える。読取対象から進行する光は、レンズにより撮像素子に結像される。撮像素子に入射した光に応じた電気信号を、ディスプレイ画面などに送ることにより、ディスプレイ画面に読取対象の拡大された映像を映すことができる。
【０００３】
このような拡大撮像装置には通常、一組のレンズ群しか配置されていなかった。そのため、ディスプレイ画面に映し出される映像の倍率を変更するには、レンズと読取対象との距離を変化させるべく、ピントの合う位置まで拡大撮像装置自体を読取対象から離間させたり接近させたりする必要があった。このような拡大撮像装置を移動させる作業は面倒なものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５２３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ピントの調整をほとんどする必要がなく、かつ、簡単に倍率の変更ができる拡大撮像装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される拡大撮像装置は、受光面を有する撮像素子と、読取対象側から進行してきた光を各々が上記受光面に結像させる複数の光学系と、上記撮像素子に対し相対移動可能であり、且つ、複数の上記光学系を保持する保持部材と、を備え、複数の上記光学系の上記読取対象側における合焦範囲はそれぞれ、互いに重なることを特徴とする。
【０００７】
上記拡大撮像装置においては、複数の上記光学系のいずれが上記受光面に光を結像させる場合であっても、上記読取対象を同じ位置に配置したままでピントが合っている状態を維持できる。これにより、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させるものを切り替えても、ほとんどピント調整をする必要がなくなる。また、上記拡大撮像装置においては、複数の上記光学系はいずれも上記保持部材に保持されている。そのため、上記保持部材を移動させるだけで、複数の上記光学系のうち光を上記受光面に結像させるものを切り替えることができる。このように、複数の上記光学系のいずれもが上記保持部材に保持された構成は、複数の上記光学系の各々を別々に移動させる必要がなく、簡単に倍率を変更するのに適する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記撮像素子を支持するケースを更に備え、
上記保持部材は、上記ケースに対し相対移動可能に上記ケースに保持されている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記保持部材は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸と異なる回転軸を中心に回転可能である。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは、上記保持部材を収容する胴部を備え、上記保持部材は、上記回転軸に垂直な方向に上記胴部から露出している部位を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記保持部材は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸と交差する方向に沿ってスライド可能である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースには、上記読取対象側から進行してきた光を通過させ、且つ、当該光を上記光学系のいずれかに向かわせる光通過空間が形成され、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸方向において、上記読取対象側の上記ケースの端部は、上記合焦範囲が互いに重なる範囲に位置する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは、上記保持部材を収容する胴部と、上記光通過空間を囲み、且つ、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸方向において上記胴部に対し微小に接近および離間移動可能に上記胴部に取り付けられたキャップ部とを含む。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記キャップ部は、複数の上記光学系のうち上記受光面に光を結像させているものの光軸上に位置し、且つ、上記読取対象を押しつける面を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記胴部に配置され、且つ、上記読取対象に光を照射する面状光源を更に備える。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースに配置され、且つ、上記読取対象に赤外線を照射する光源を更に備え、上記撮像素子は、赤外線を受光可能である。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記保持部材には、上記光通過空間を通過してきた光を上記光学系に至らせる光通過穴が形成され、上記光通過穴を塞ぐカバーを更に備える。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、複数の上記光学系のいずれかは、その光軸方向に沿って上記保持部材に対し相対移動可能である。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各光学系について下記式により表わされる値Ｌが、複数の上記光学系のいずれについても互いに同一である。
Ｌ＝Ｓ12／（Ｓ1−ｆ）
Ｓ1は上記光を上記受光面に結像させる際の上記光学系の光軸方向における、上記光学系の主点と上記受光面との距離である。
ｆは上記光学系の焦点距離である。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置の正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置の側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置の平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置に用いられる撮像素子を模式的に示す斜視図および要部拡大図である。
【図１０】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置における保持部材を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置における保持部材の一の姿勢を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置における保持部材の他の姿勢を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置における保持部材の他の姿勢を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態にかかる拡大撮像装置における保持部材の他の姿勢を示す図である。
【図１５】図１１〜図１４に示した撮像素子の受光面と、光学系と、これらの光学系の理想合焦位置と、の位置関係についてまとめて示す図である。
【図１６】本発明の第１実施形態における光学系のに関する数値の一例を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態にかかる拡大撮像装置の要部断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態にかかる拡大撮像装置の使用状態を示す要部断面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態にかかる拡大撮像装置の要部断面図である。
【図２０】本発明の第３実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態にかかる拡大撮像装置における、撮像素子の受光面と、光学系と、これらの光学系の理想合焦位置と、の位置関係についてまとめて示す図である。
【図２３】本発明の第４実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【図２４】本発明の第５実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【図２５】本発明の第６実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【図２６】本発明の第７実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図１〜図１６を用いて本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の正面図である。図２は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の側面図である。図３は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図８は、図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図３、図７、図８においては一部透視化して示している。
【００２４】
これらの図に示された拡大撮像装置Ａ１は、読取対象Ｄｃを拡大し二次元データとして読み取るためのものである。拡大撮像装置Ａ１により読み取られたデータは、ケーブルＣｂを介してディスプレイＤｐに送られ、拡大された読取対象Ｄｃの映像がディスプレイＤｐに表示される。拡大撮像装置Ａ１は、底面の半径がたとえば２０ｍｍ、高さがたとえば６０ｍｍの略円柱状である。拡大撮像装置Ａ１は、ケース１と、基板２と、撮像素子３と、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、保持部材６と、面状光源７とを備える。
【００２５】
図４に示すように、ケース１は、胴部１１と、蓋１２と、キャップ部１３とを含む。ケース１には、光通過空間１ａと、収容空間１ｂと、光通過空間１ｃとが形成されている。収容空間１ｂは、光通過空間１ａおよび光通過空間１ｃとつながる。胴部１１は、たとえば遮光性に優れた黒色の樹脂よりなる。胴部１１には、収容空間１ｂが形成されている。収容空間１ｂは、図６の右方に開口し、略円柱形状の内面により規定される。胴部１１の外面には、雄ネジ１１ａが形成されている。なお、図１〜図３においては、雄ネジ１１ａの記載を省略している。なお、図１〜図３においては、後述の雌ネジ１３ａの記載も省略している。
【００２６】
蓋１２は、胴部１１に取り付けられており、たとえば遮光性に優れた黒色の樹脂よりなる。蓋１２には、光通過空間１ｃが形成されている。図５に示すように、蓋１２には、円筒状の凹部１２１が形成されている。
【００２７】
キャップ部１３は、筒状であり、胴部１１に取り付けられている。キャップ部１３は、光通過空間１ａを囲んでいる。キャップ部１３は、たとえばアクリル系、エポキシ系、ポリカーボネート系の白色の半透明樹脂よりなる。そのため、キャップ部１３は、外光を透過させるとともに散乱させうる。また、キャップ部１３は、たとえば透明の樹脂よりなっていてもよい。キャップ部１３の内面には、雌ネジ１３ａが形成されている。雌ネジ１３ａは、雄ネジ１１ａに螺合している。これにより、キャップ部１３は、方向ｚにおいて、胴部１１に対し、微小移動可能になっている。キャップ部１３は、端縁１３１を有する。端縁１３１は、読取対象Ｄｃまたはその周囲に押し当てる部分である。
【００２８】
図４に示すように、面状光源７は、胴部１１に配置されている。面状光源７は、読取対象Ｄｃに光を照射するためのものである。面状光源７は、たとえば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）である。
【００２９】
基板２は、蓋１２に配置されている。基板２は、たとえば長矩形状のプリント配線基板である。基板２は、たとえば銅よりなる金属配線層と樹脂層とが積層された構造を有する。
【００３０】
撮像素子３は、基板２に搭載されている。撮像素子３は、たとえばＣＣＤ型もしくはＣＭＯＳ型のカメラ素子と呼ばれるものである。図９は、撮像素子３を模式的に示す斜視図および要部拡大図である。同図に示すように、撮像素子３は矩形状の受光面３１を有する。受光面３１の大きさは、たとえば、縦が３．６ｍｍであり、横が約２．７ｍｍである。受光面３１には、複数の矩形状の単位受光領域３１１がマトリクス状に配置されている。各単位受光領域３１１は、受けた光の光量に応じた起電力を生じさせる、いわゆる光電変換機能を発揮する領域である。単位受光領域３１１の配列ピッチは、たとえば約２μｍである。受光面３１が光を受けると、各単位受光領域３１１ごとの受光量に対応した出力レベルの画像信号が撮像素子３から出力される。撮像素子３から出力された画像信号は、基板２に形成された金属配線、およびケーブルＣｂを介して、ディスプレイＤｐ（ともに図１参照）に送られる。
【００３１】
図５、図６、図８に示すように、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはいずれも、進行してきた光を受光面３１に結像させるために設けられている。光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはそれぞれ、本実施形態においては一枚のレンズであるが、複数のレンズを含むレンズユニットであってもよい。
【００３２】
図１０は、保持部材６のみを示す斜視図である。
【００３３】
保持部材６は、複数の光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを保持するためのものである。保持部材６は、たとえば遮光性に優れた黒色の樹脂よりなる。図６に示すように、保持部材６は、収容空間１ｂに収容され、且つ、ケース１に対し回転可能にケース１に保持されている。保持部材６は、胴部１１から露出している部位を有する。また本実施形態においては、保持部材６の一部は胴部１１から突出している。保持部材６は、本体６１と、軸部６２とを含む。本体６１は、円柱状である。本体６１は、第１面６１１と、側面６１２と、第２面６１３とを有する。第１面６１１は、外郭形状が円である平面であり、且つ、光通過空間１ｃに臨む部位を有する。側面６１２は、第１面６１１とつながる。第２面６１３は、外郭形状が円である平面であり、且つ、側面６１２とつながる。第２面６１３は、光通過空間１ａに臨む部位を有する。
【００３４】
図５〜図８に示すように、本体６１には、４つの穴６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄと、４つの穴６２１ａ，６２１ｂ，６２１ｃ，６２１ｄとが形成されている。穴６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄはいずれも、円柱状であり、第１面６１１側に開口する。一方、４つの穴６２１ａ，６２１ｂ，６２１ｃ，６２１ｄはいずれも、円錐台状であり、第２面６１３側に開口する。穴６１１ａは穴６２１ａと、穴６１１ｂは穴６２１ｂと、穴６１１ｃは穴６２１ｃと、穴６１１ｄは穴６２１ｄと、本体６１の内部においてそれぞれつながっている。
【００３５】
図６に示すように、穴６１１ａには、光学系５ａが配置されている。第２面６１３側から穴６２１ａに進行してきた光は、光学系５ａを通過し、第１面６１１側に向かう。図５に示すように、穴６１１ｂには、光学系５ｂが配置されている。第２面６１３側から穴２２１ｂに進行してきた光は、光学系５ｂおよび穴６１１ｂを通過し、第１面６１１側に向かう。図６に示すように、穴６１１ｃには、光学系５ｃが配置されている。第２面６１３側から穴２２１ｃに進行してきた光は、光学系５ｃおよび穴２１１ｃを通過し、第１面６１１側に向かう。図５に示すように、穴２１１ｄには光学系５ｄが配置されている。第２面６１３側から光学系５ｄを通過した光は、穴２１１ｄを通過し、第１面６１１側に向かう。
【００３６】
なお、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、たとえば接着剤により保持部材６に固定されている。
【００３７】
図６に示すように、軸部６２は、本体６１の第１面６１１の中央に設けられている。軸部６２は、蓋１２の凹部１２１にはめ込まれている。軸部６２を回転軸として、保持部材６は、ケース１に対し図８の矢印方向に回転移動をする。保持部材６は、回転移動をすることにより、順に、図１１〜図１４に示す姿勢をとる。このように、保持部材６がケース１に対し回転移動することにより、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち受光面３１に光を結像させるものが互いに入れ替わる。なお、保持部材６には、保持部材６が図１１〜図１４に示す姿勢からケース１に対し位置ずれをしないように、ケース１と係合する係止部（図示略）が形成されている。
【００３８】
図１１に示す場合、光学系５ａが光を受光面３１に結像させる。このとき、受光面３１は、光学系５ａの光軸ｐａ上に位置している。図１１に示すときの光軸ｐａ方向における、光学系５ａの主点と受光面３１との距離は、距離Ｓ1aである。一方、図１１に示すときの光軸ｐａ方向における、光学系５ａの主点と光学系５ａの理想合焦位置との距離は、距離Ｓ2aである。また、距離Ｓ1aと距離Ｓ2aとの和は、距離Ｌaである。
【００３９】
図１２に示すように、図１１に示す状態から保持部材６がケース１に対し、図８の矢印方向に回転移動することにより、光学系５ｂが光を受光面３１に結像させる。このとき、受光面３１は、光学系５ｂの光軸ｐｂ上に位置している。図１２に示すときの光軸ｐｂ方向における、光学系５ｂの主点と受光面３１との距離は、距離Ｓ1bである。一方、図１２に示すときの光軸ｐｂ方向における、光学系５ｂの主点と光学系５ｂの理想合焦位置との距離は、距離Ｓ2bである。また、距離Ｓ1bと距離Ｓ2bとの和は、距離Ｌbである。
【００４０】
同様に、図１３に示すように、図１２に示す状態から保持部材６がケース１に対しさらに図８の矢印方向に回転移動することにより、光学系５ｃが光を受光面３１に結像させる。このとき、受光面３１は、光学系５ｃの光軸ｐｃ上に位置している。図１３に示すときの光軸ｐｃ方向における、光学系５ｃの主点と受光面３１との距離は、距離Ｓ1cである。一方、図１３に示すときの光軸ｐｃ方向における、光学系５ｃの主点と光学系５ｃの理想合焦位置との距離は、距離Ｓ2cである。また、距離Ｓ1cと距離Ｓ2cとの和は、距離Ｌcである。
【００４１】
同様に、図１４に示すように、図１３に示す状態から保持部材６がケース１に対しさら図８の矢印方向に回転移動することにより、光学系５ｄが光を受光面３１に結像させる。このとき、受光面３１は、光学系５ｄの光軸ｐｄ上に位置している。図１４に示すときの光軸ｐｄ方向における、光学系５ｄの主点と受光面３１との距離は、距離Ｓ1dである。一方、図１４に示すときの光軸ｐｄ方向における、光学系５ｄの主点と光学系５ｄの理想合焦位置との距離は、距離Ｓ2dである。また、距離Ｓ1dと距離Ｓ2dとの和は、距離Ｌdである。
【００４２】
図１５は、図１１〜図１４に示した撮像素子３の受光面３１と、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、これらの光学系の理想合焦位置と、の位置関係についてまとめて示す図である。
【００４３】
Ｓ1k，Ｓ2k，ｆk(焦点距離)，Ｌk（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）については、以下の関係が成立している。
１／Ｓ1k＋１／Ｓ2k＝１／ｆk  （レンズの公式）・・・（１）
Ｓ1k＋Ｓ2k＝Ｌk  ・・・（２）
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
【００４４】
Ｌkを、（１）式と（２）式からＳ2kを消去してＳ1kとｆkのみで表すと、
Ｌk＝Ｓ1k2／（Ｓ1k−ｆk）・・・（３）
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
となる。
【００４５】
図１５において、合焦範囲Ｒａに読取対象Ｄｃが位置している場合、光学系５ａが読取対象Ｄｃから進行する光を受光面３１に結像するときに、ピントが合っているように認識される。合焦範囲Ｒａは、図１５における光軸ｐａにおいて、理想合焦位置より前方被写界深度Ｄｎａだけ光学系５ａに近接する位置から、理想合焦位置より後方被写界深度Ｄｆａだけ光学系５ａから離間する位置までの範囲である。図１５においては、合焦範囲Ｒａは、実際の大きさに比して誇張して記載している。以下同様である。
【００４６】
同様に、光学系５ｂに関しても、合焦範囲Ｒｂ、前方被写界深度Ｄｎｂ、および後方被写界深度Ｄｆｂが規定される。同様に、光学系５ｃに関しても合焦範囲Ｒｃ、前方被写界深度Ｄｎｃ、および後方被写界深度Ｄｆｃが規定される。同様に、光学系５ｄに関しても合焦範囲Ｒｄ、前方被写界深度Ｄｎｄ、および後方被写界深度Ｄｆｄが規定される。
【００４７】
図１５に示すように、各光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが読取対象Ｄｃから進行する光を受光面３１に結像する場合における、合焦範囲Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄはいずれも、互いに重なっている。そのため、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのいずれが受光面３１に光を結像させる場合であっても、読取対象Ｄｃを合焦範囲Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが互いに重なった範囲に配置すれば、ピントが合った状態で読取対象Ｄｃを撮像できる。本実施形態においては、当該範囲には、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの各光軸方向において、端縁１３１が位置している。そのため、端縁１３１を読取対象Ｄｃに押し当てて読取対象Ｄｃを撮像すると、ピントが合った映像を得ることができる。また本実施形態ではさらに、Ｌk（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）のいずれもが一定の値Ｌである場合を示している。
【００４８】
次に、Ｓ1k、Ｓ2k、ｆkの値の決定方法の一例について説明する。
【００４９】
ここでは、値Ｌkと、実倍率ｍk（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と、ディスプレイ倍率Ｄの値とが既に決定されている場合について述べる。実倍率ｍkとは、ディスプレイＤｐの一次元の大きさに対する、ディスプレイＤｐに表示される部分の実際の撮像対象Ｄｃの一次元の大きさの割合である。ディスプレイ倍率Ｄとは、受光面３１の一次元の大きさに対するディスプレイＤｐの一次元の大きさの割合である。
【００５０】
実倍率ｍkは、Ｓ1k、Ｓ2k、Ｄを用いて以下のように表わされる。
ｍk＝Ｓ1k／Ｓ2k×Ｄ  （ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）・・・（４）
【００５１】
（１）式〜（４）式により、Ｓ1k、Ｓ2k、およびｆkは、値Ｌk、実倍率ｍk、およびディスプレイ倍率Ｄを用いて、
Ｓ1k＝ｍkＬk／（Ｄ＋ｍk）
Ｓ2k＝ＤＬk／（Ｄ＋ｍk）
ｆk＝ＤｍkＬk／（Ｄ＋ｍk）2
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
と表わされる。
【００５２】
たとえば、Ｌk（＝Ｌ）＝５０ｍｍ、ｍk＝２０、Ｄ＝７４としたい場合には、拡大撮像装置Ａ１において、たとえば光学系５ｂを、
Ｓ1b＝１０．６４
Ｓ2b＝３９．３６
となる位置に配置し、
ｆb＝８．３７
となるものを用いればよい。
【００５３】
同様に、光学系５ｂと異なる他の光学系５ａ，５ｃ，５ｄに関する値を求めることができる。
【００５４】
上述の前方被写界深度Ｄnkは、
Ｄnk＝Ｓ2k2εkＦk／（ｆk2＋Ｓ2kεkＦk）
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
と表わされる。
また、上述の後方被写界深度Ｄfkは、
Ｄfk＝Ｓ2k2εkＦk／（ｆk2−Ｓ2kεkＦk）
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
と表わされる。
【００５５】
ここで、εkは、各光学系の許容錯乱円直径であり、
εk＝０．０１２×Ｄ／ｍk
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
で表わされる。
また、Ｆkは、各光学系のＦナンバーであり、
Ｆk＝ｆK／（有効径）
（ｋ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
で表わされる。
【００５６】
図１６には、本実施形態における上述の各パラメータの数値の一例を示している。同図（ａ）は、実倍率ｍk、ディスプレイ倍率Ｄ、距離Ｌkの各値を予め設定してその他の各数値を求めた場合の例である。同図（ｂ）は、ディスプレイ倍率ｍk、距離Ｌk、焦点距離ｆkの各値を予め設定してその他の各数値を求めた場合の例である。
【００５７】
次に、拡大撮像装置Ａ１の使用方法について説明する。
【００５８】
図１１に示したように、このような拡大撮像装置Ａ１を使用する場合、読取対象Ｄｃもしくは読取対象Ｄｃの周囲に端縁１３１を押し当てる。この状態においては、読取対象Ｄｃから進行する光は、光学系５ａによって受光面３１に結像される。このとき、読取対象Ｄｃの映像が、実際の読取対象Ｄｃを比較的低倍率で拡大した状態でディスプレイＤｐに表示される。このとき、上述のように既にピントがあった状態となっている。なお、より鮮明な画像を得たい場合には、キャップ部１３を胴部１１に対し回転させ、ピントの微調整をするとよい。たとえば、読取対象Ｄｃがキャップ部１３の内径より小さい物体であり且つ厚みｈを有する場合に、キャップ部１３が当該物体を収容するようにキャップ部１３の端縁１３１を当該物体を載置している面に押し当て、その後、キャップ部１３を胴部１３に対し回転させることにより胴部１１をこの面から厚みｈ分だけ離間させるとよい。
【００５９】
次に、図１２に示したように、読取対象Ｄｃもしくは読取対象Ｄｃの周囲に端縁１３１を押し当てた状態のまま、保持部材６をケース１に対し（図８の反時計周りに）回転移動させる。すると、読取対象Ｄｃから進行する光が、光学系５ｂによって受光面３１に結像されることとなる。このとき、読取対象Ｄｃの映像が、図１１に示したよりも高い倍率で実際の読取対象Ｄｃを拡大された状態でディスプレイＤｐに表示される。このときも、上述のように既にピントがあった状態となっている。なお、より鮮明な画像を得たい場合には、キャップ部１３を胴部１１に対し回転させ、ピントの微調整をするとよい。
【００６０】
同様に、保持部材６をケース１に対しさらに（図８の反時計周りに）回転移動させることにより、図１１、図１２に示したよりもより高い倍率で拡大された読取対象Ｄｃを、ディスプレイＤｐに表示できる。
【００６１】
次に、拡大撮像装置Ａ１の作用について説明する。
【００６２】
拡大撮像装置Ａ１においては、図１５に示したように、合焦範囲Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが、互いに重なっている。そのため、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのいずれが受光面３１に光を結像させる場合であっても、読取対象Ｄｃを同じ位置に配置したままでピントが合っている状態を維持できる。これにより、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち受光面３１に光を結像させるものを切り替えても、ほとんどピント調整をする必要がなくなる。
【００６３】
キャップ部１３は、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち受光面３１に光を結像させているものの光軸方向において、胴部１１に対し微小に移動可能である。そのため、ピントの微調整をすることができ、読取対象Ｄｃのより鮮明な画像を得ることができる。
【００６４】
拡大撮像装置Ａ１においては、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはいずれも保持部材６に保持されている。そのため、保持部材６をケース１に対し移動させるだけで、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち光を受光面３１に結像させるものを切り替えることができる。このように、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのいずれもが保持部材６に保持された構成は、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの各々を別々に移動させる必要がなく、簡単に倍率を変更するのに適する。
【００６５】
図１〜図３に示したように、拡大撮像装置Ａ１においては、保持部材６は、胴部１１に収容され、且つ、胴部１１から露出している部位を有する。そのため、拡大撮像装置Ａ１を使用する者は、たとえば、右手の人差し指および中指を胴部１１に添え、同じく右手の親指を保持部材６の露出している部位に添えて、片手のみで、保持部材６を胴部１１に対し回転させることができる。片手のみで保持部材６をケース１に対し回転させることができるこのような構成は、操作性に優れている。
【００６６】
また拡大撮像装置Ａ１においては、保持部材６は、胴部１１から突出している部位を有する。そのため、保持部材６が胴部１１から露出しているが胴部１１に完全に収容されているものに比べ、保持部材６を操作する指が胴部１１に触れにくい。このような拡大撮像装置Ａ１は、さらに操作性に優れているといえる。
【００６７】
拡大撮像装置Ａ１は、胴部１１に配置された面状光源７を備えている。ＬＥＤ等の点光源を用いた場合と比較して、面状光源７はより均一な光を読取対象Ｄｃに照射する。そのため、ＬＥＤ等の点光源を用いた場合に比べ、方向ｚにおいて、面状光源７を端縁１３１寄りの位置に配置できる。そのため、面状光源７が配置された胴部１１を、方向ｚにおいて、より端縁１３１に接近させることができる。これにより、読取対象Ｄｃと光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとの距離がより小さくなる。その結果、より小型で且つ高倍率の拡大撮像装置Ａ１を得ることができる。
【００６８】
図１７〜図１９を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。図１７は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の要部断面図である。同図に示す拡大撮像装置Ａ２は、光学系５ｄを保持する保持部４１と、保持部４１に設けられたつまみ部４２と、をさらに備えている点において、第１実施形態にかかる拡大撮像装置Ａ１と主に相違する。
【００６９】
保持部４１は、方向ｚにおいて移動可能に収容されている。つまみ部４２は、保持部材６における側面６１２から露出している。第１実施形態では、光学系５ｄの主点が受光面３１からＳ1dの距離だけ離間した位置に、光学系５ｄは固定されていた。だが、第２実施形態においては、図１９に示すように、光学系５ｄは、保持部４１とともに、光学系５ｄの主点が受光面３１からＳ2dだけ離間した位置に移動可能になっている。
【００７０】
光学系５ｄを方向ｚにおいて移動させるには、図１８に示す姿勢となるように保持部材６をケース１に対し回転する。そして、つまみ部４２を指で操作することにより、保持部４１とともに光学系５ｄを移動させる。
【００７１】
拡大撮像装置Ａ２においては、図１９に示したように、光学系５ｄが光学系５ｄの主点が受光面３１からＳ2dだけ離間した位置に移動した場合であっても、ピントが合った状態で読取対象Ｄｃを読み取ることができる。そのため、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの数を増加させずに、拡大撮像装置Ａ２における拡大倍率の種類を増加させることができる。
【００７２】
図２０〜図２２を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。図２０、図２１は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。これらの図に示された拡大撮像装置Ａ３は、保持部材６が略直方体状であり、且つ、ケース１にスライド可能にケース１に保持されている点において、上述の拡大撮像装置Ａ１と主に相違する。
【００７３】
図２１に示すように、保持部材６において、穴６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄは、第１面６１１の面内方向視において同一直線上に配置されている。
【００７４】
図２２は、拡大撮像装置Ａ３における、受光面３１と、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、これらの光学系の理想合焦位置と、の位置関係についてまとめて示す図である。光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これらの光軸上に受光面３１が位置するときの、受光面３１と光学系の主点との距離Ｓ1kと，光学系の主点と理想合焦位置との距離Ｓ2kとが第１実施形態と同一となるように配置されている。よって、拡大撮像装置Ａ３においても、合焦範囲Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが、互いに重なっている。そのため、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのいずれが受光面３１に光を結像させる場合であっても、読取対象Ｄｃを同じ位置に配置したままでピントが合っている状態を維持できる。これにより、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち受光面３１に光を結像させるものを切り替えても、ほとんどピント調整をする必要がなくなる。
【００７５】
キャップ部１３は、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち受光面３１に光を結像させているものの光軸方向において、胴部１１に対し微小に移動可能である。そのため、ピントの微調整をすることができ、読取対象Ｄｃのより鮮明な画像を得ることができる。
【００７６】
拡大撮像装置Ａ３は、胴部１１に配置された面状光源７を備えている。ＬＥＤ等の点光源を用いた場合と比較して、面状光源７はより均一な光を読取対象Ｄｃに照射する。そのため、ＬＥＤ等の点光源を用いた場合に比べ、方向ｚにおいて、面状光源７を端縁１３１寄りの位置に配置できる。そのため、面状光源７が配置された胴部１１を、方向ｚにおいて、より端縁１３１に接近させることができる。これにより、読取対象Ｄｃと光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとの距離がより小さくなる。その結果、より小型で且つ高倍率の拡大撮像装置Ａ３を得ることができる。
【００７７】
なお、第３実施形態においても、第２実施形態で示した光学系５ｄが方向ｚに移動可能な構成を採用してもよい。
【００７８】
図２３を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。図２３は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。同図に示す拡大撮像装置Ａ４は、キャップ部１３が押しつけ面１３２を備える点において、第１実施形態にかかる拡大撮像装置Ａ１と相違する。このような構成は、第２、第３の各実施形態にかかる拡大撮像装置にも適用できる。
【００７９】
拡大撮像装置Ａ４によると、押しつけ面１３２により読取対象Ｄｃを押しつけた状態で、読取対象Ｄｃを読み取ることができる。そのため、読取対象Ｄｃが凹凸形状を有する場合でも、ディスプレイＤｐに表示される読取対象Ｄｃの映像の全体を、ピントの合ったものにすることができる。
【００８０】
図２４を用いて、本発明の第５実施形態について説明する。図２４は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。同図に示した拡大撮像装置Ａ５は、赤外線を照射可能な光源７１を備え、撮像素子３が赤外線を受光可能なＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ2）系イメージセンサである点において、上述の実施形態にかかる拡大撮像装置と相違する。このような構成によると、拡大撮像装置Ａ５をたとえば暗室で用いることができる。もしくは、拡大撮像装置Ａ５を偽札を発見する用途に用いることができる。このような構成は、第２、第３、第４の各実施形態にかかる拡大撮像装置にも適用できる。
【００８１】
図２５を用いて、本発明の第６実施形態について説明する。図２５は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。同図に示した拡大撮像装置Ａ６は、カバー８を備える点において、第１実施形態にかかる拡大撮像装置Ａ１と相違する。カバー８は、保持部材６の第２面６１３側に配置されている。カバー８は、穴６２１ａ，６２１ｂ，６２１ｃ，６２１ｄを塞いでいる。これにより、穴６２１ａ，６２１ｂ，６２１ｃ，６２１ｄに埃などの異物が侵入することを防止できる。このような構成は、第２、第４、第５の各実施形態にかかる拡大撮像装置にも適用できる。
【００８２】
図２６を用いて、本発明の第７実施形態について説明する。図２６は、本実施形態にかかる拡大撮像装置の断面図である。同図に示した拡大撮像装置Ａ７は、カバー８１，８２を更に備える点において、第２実施形態にかかる拡大撮像装置Ａ２と相違する。カバー８１は、保持部材６に対し、第１面６１１側に配置されている。カバー８２は、保持部材６に対し、第２面６１３側に配置されている。このような構成によると、光学系５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに埃が付着するのを防止できる。
【００８３】
本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、キャップ部で読取対象もしくはその周囲を押しつけない顕微鏡などの光学機器においても、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７  拡大撮像装置
１  ケース
１ａ，１ｃ  光通過空間
１ｂ  収容空間
１１  胴部
１１ａ  雄ネジ
１２  蓋
１２１  凹部
１３  キャップ部
１３ａ  雌ネジ
１３１  端縁
１３２  押しつけ面
２  基板
３  撮像素子
３１  受光面
３１１  単位受光領域
４１  保持部
４２  つまみ部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  光学系
６  保持部材
６１  本体
６１１  第１面
６１２  側面
６１３  第２面
６２  軸部
６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄ  穴
６２１ａ，６２１ｂ，６２１ｃ，６２１ｄ  穴
７  面状光源
８，８１，８２  カバー
Ｄｃ  読取対象
【図１】
2011150045.tif 000003
【図２】
2011150045.tif 000004
【図３】
2011150045.tif 000005
【図４】
2011150045.tif 000006
【図５】
2011150045.tif 000007
【図６】
2011150045.tif 000008
【図７】
2011150045.tif 000009
【図８】
2011150045.tif 000010
【図９】
2011150045.tif 000011
【図１０】
2011150045.tif 000012
【図１１】
2011150045.tif 000013
【図１２】
2011150045.tif 000014
【図１３】
2011150045.tif 000015
【図１４】
2011150045.tif 000016
【図１５】
2011150045.tif 000017
【図１６】
2011150045.tif 000018
【図１７】
2011150045.tif 000019
【図１８】
2011150045.tif 000020
【図１９】
2011150045.tif 000021
【図２０】
2011150045.tif 000022
【図２１】
2011150045.tif 000023
【図２２】
2011150045.tif 000024
【図２３】
2011150045.tif 000025
【図２４】
2011150045.tif 000026
【図２５】
2011150045.tif 000027
【図２６】
2011150045.tif 000028