(57)【要約】【課題】高倍率での撮影かつ落射照明が可能であり、自由に持ち運びが可能な小型かつ取り扱い性の良い可搬型拡大撮影装置を提供する。【解決手段】本体２の鏡筒４に一体にガラスホルダ８を設け、ガラスホルダにより保持されたブロック状のガラス体９を撮影レンズ５の光軸上であって被写体１２側に配設する。ガラス体９にはレンズ光軸ＣＬに直交する互いに平行な両平面９ａ・９ｂが形成されており、その撮影レンズ側の上側平面に向けてＬＥＤ６の照射光軸ＬＡがレンズ光軸に対して所定の角度をもって照射される。照射光軸はガラス体内で屈折し、下側平面からの出射状態で落射照明に近い状態になり、落射照明と同様の照明効果による撮影を行うことができる。【選択図】図１
2008102258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を拡大して結像する拡大結像光学系と、前記結像位置に設けられて前記被写体の画像データを出力する撮像素子と、前記被写体を落射照明するための落射照明手段とを片手で持ち運び可能なボディに一体化した拡大撮像装置であって、
前記拡大結像光学系の対物レンズの前記被写体側に当該対物レンズの光軸に直行する平行平面を有する透明ブロック体が設けられ、
前記落射照明手段が、前記対物レンズの光軸に対して斜めの照射光軸をもって前記透明ブロック体の前記被写体側とは相反する側の平面に向けて照射するように前記対物レンズの側方に設けられた発光体を有することを特徴とする拡大撮像装置。
【請求項２】
前記発光体の照射角度が、前記平面による前記対物レンズ側への反射光が前記画像データにおけるノイズとなる所定量以下になる範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の拡大撮像装置。
【請求項３】
前記対物レンズによる前記被写体に対する合焦範囲が、前記透明ブロック体の前記被写体側の平面を含む前記被写体側に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の拡大撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を拡大しかつ鮮明に撮影するための拡大撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を拡大して撮影するものとして、例えば顕微鏡に撮像素子（ＣＣＤカメラ等）を取り付けたものがあるが、簡単に撮影するには不便であった。それに対して、被写体を拡大するための光学系及びその拡大された映像を撮影しかつその画像データを出力するための撮像素子を可搬型ボディに一体化したものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、可搬型とするために小型にした撮影装置の場合には、拡大率を高めるほど撮影レンズの焦点距離が短くなり、装置と被写体との距離が非常に短くなるため、照射のためのスペースが狭いという問題が生じる。それに対して、撮像装置としては落射照明が望ましい。
【０００４】
上記従来の撮像装置では、照明用として半導体発光素子を用い、落射照明光源とリング照明光源とを用いることができるようにしている。しかしながら、落射照明光学ユニットをカートリッジ化し、撮像装置本体のシャーシに取付・交換可能にしており、シャーシの側方に落射照明光学ユニットが突設されるようになるため、取り扱い性が悪いという問題がある。また、リング照明光源は、対物レンズを取り囲むように設けられ、対物レンズの周囲から被写体に対して斜めに照射するものであり、落射照明とはならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、高倍率での撮影かつ落射照明が可能であり、自由に持ち運びが可能な小型かつ取り扱い性が良い拡大撮像装置を実現するために本発明に於いては、被写体を拡大して結像する拡大結像光学系と、前記結像位置に設けられて前記被写体の画像データを出力する撮像素子と、前記被写体を落射照明するための落射照明手段とを片手で持ち運び可能なボディに一体化した拡大撮像装置であって、前記拡大結像光学系の対物レンズの前記被写体側に当該対物レンズの光軸に直行する平行平面を有する透明ブロック体が設けられ、前記落射照明手段が、前記対物レンズの光軸に対して斜めの照射光軸をもって前記透明ブロック体の前記被写体側とは相反する側の平面に向けて照射するように前記対物レンズの側方に設けられた発光体を有するものとした。
【０００６】
特に、前記発光体の照射角度が、前記平面による前記対物レンズ側への反射光が前記画像データにおけるノイズとなる所定量以下になる範囲内に設定されていると良い。また、前記対物レンズによる前記被写体に対する合焦範囲が、前記透明ブロック体の前記被写体側の平面を含む前記被写体側に設定されていると良い。
【発明の効果】
【０００７】
このように本発明によれば、対物レンズの被写体側に光軸と直交する平行平面を有する透明ブロック体を設け、その透明ブロック体の被写体側とは相反する側の平面に対して光軸に対して斜めに照射する発光体を設けたことから、その照射光軸が透明ブロック体内で屈折し、透明ブロック体の被写体側平面では被写体に対して光軸に平行な落射照明に近い状態になり、上記特許公報に記載されているハーフミラーを用いずに落射照明と同様の照明効果による撮影を行うことができる。また、透明ブロック体をガラス体とした場合にはハーフミラーを用いるときよりも光量の減衰が少ないため、透明ブロック体に対して斜めに照射しても何等問題ない。また、構造的に照射角度が光軸に対して大きな角度でしか照射できない場合（例えば対物レンズと被写体との間に照明装置を設けて対物レンズの側方から被写体に向けて照射する場合）に対しても、ほぼ光軸に平行な角度で照射することから非常に明るい映像が得られる。さらに、透明ブロック体により対物レンズと被写体との間の空間を可能な範囲で埋めるようにすることができ、それによって光路長を、透明ブロック体をガラス体とした場合には約１．５倍に延ばすことができる。
【０００８】
特に、平面にて対物レンズ側への反射光が生じ、その反射光により画像データにおけるノイズとなる虞があるため、発光体の照射角度がそのノイズとなる所定量以下になる範囲内に設定されていることにより、ノイズが除去された良好な撮影を行うことができる。これは、ハーフミラーを用いずに、透明ブロック体に対して斜めに照射することにより可能であり、本発明の構造において実現し得るものである。なお、上記ノイズが発生する状態は光源からの光線がレンズ側の入射面（被写体側とは相反する側の平面）に反射してレンズに強い光線が当たる場合で、実際にはそのようなことが起こる状態は少ない。さらに、透明ブロック体の被写体側平面を含む被写体側に合焦範囲を設定しておくことにより、透明ブロック体を被写体に密着させた状態での撮影が可能になり、そのように装置を被写体に密着させた状態でも、落射照明効果により鮮明に拡大された像として撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に基づく可搬型拡大撮影装置を示す縦断面図である。本撮影装置は、図に示されるように、筒状体を用いたテレスコピック構造を有し、図における上部に撮像素子としてのＣＣＤ１を内蔵する円筒状本体２と、本体２に同軸的に変位自在に受容されたレンズホルダ３と、本体２の図における下部に同軸的に一体化された鏡筒４とを有し、本体２に外装された円筒状のピント調整リング２ａを回すことによりレンズホルダ３が軸線方向に変位する。なお、その変位構造については公知のピン及び螺旋溝によるカム機構であって良く、その説明は省略する。
【００１０】
鏡筒４の図における軸線方向下端面は開放されており、その開口部４ａに臨むレンズホルダ３の下端部には拡大結像光学系としての撮影レンズ５が固設されている。その撮影レンズ５の光軸（レンズ光軸）ＣＬ上に撮像素子としてのＣＣＤ１が配置されている。なお、ＣＣＤ１の画像データ出力を外部のモニタＭＴに入力することにより、モニタＭＴの画面上でＣＣＤ１により撮影された画像を例えば２００倍から４００倍あるいはそれ以上の倍率で目視することができる。また、必要に応じて印刷することもできる。
【００１１】
鏡筒４の開口部４ａ内にはＣＣＤ１側である図における上部に段部が設けられており、その段部に発光体としてのＬＥＤ６を組み付けられた基板７が固設されている。基板７にはＬＥＤ６を駆動する駆動回路が設けられている。ＬＥＤ６は撮影レンズ５を外囲するように複数配設されている。これは、可搬型の拡大撮影装置にあっては、高倍率化することにより撮影レンズ５の焦点距離が非常に短くなり、撮影レンズ５と被写体１２との間に照明装置を設けるスペースを確保することが困難になり、ＬＥＤ６を用いた簡単な照明構造とするためには撮影レンズ５の側方にＬＥＤ６を配設することになるためである。
【００１２】
そして、鏡筒４の図における下端部には、開口部４ａを覆うようにキャップ状のガラスホルダ８が固着されている。ガラスホルダ８の中央部（レンズ光軸ＣＬ上）には、透明ブロック体としての所定の厚さを有するブロック状のガラス体９がガラスホルダ８の図の下方となる外方へ所定量突出するように設けられている。そのガラス体９はレンズ光軸ＣＬに直交する互いに平行な両平面９ａ・９ｂを有するように形成されている。なお、ガラス体９は、ガラスホルダ９の下部に設けられた開口部のテーパ面に突出方向に密着するテーパ面と、ガラスホルダ９の内側に組み付けられたガラス押さえリング１１との間に挟持されるように固定されている。
【００１３】
本発明によれば、ＬＥＤ６の照射軸ＬＡが、レンズ光軸ＣＬに対して斜めに傾けられてガラス体９の上側平面９ａに向けられている。より具体的には、図２に示されるようにレンズ光軸ＣＬに対して照射軸ＬＡが照射角度θ１の傾きとなるようにされ、その照射角度θ１で上側平面９ａに照射光がガラス体９に入ると、ガラス体９の屈折率によりレンズ光軸ＣＬに対して角度θ２（＜θ１）となって進む。ガラス体９の内部を進んだ照射光はガラス体９の下側平面９ｂから外（図の下方）に出射されるが、その照射光の光軸の出射位置がレンズ光軸ＣＬに位置するように上記照射角度θ１をガラス体９の屈折率を考慮して設定することができる。このようにして落射照明手段が構成されている。
【００１４】
なお、上記したように撮影レンズ５を外囲するように配設された複数のＬＥＤ６により、ＬＥＤ６の位置では全体としてリング状の光となるが、図３の破線に示されるようにＬＥＤ６の照射光はある程度の拡がりを有しており、例えばガラス体９の下側平面９ｂから距離Ｄの位置にある被写体１２を撮影する場合にその位置でレンズ光軸ＣＬに照射光の拡がりのレンズ光軸ＣＬ側の縁を揃えるようにすることにより、リング状の光を円板状の光（径Ａ）とすることができる。これも、上記照射角度θ１の調整で可能である。
【００１５】
このように構成された本撮影装置にあっては、被写体１２に対して撮影レンズ５を図１の矢印Ｂに示されるように変位させて、拡大された像をＣＣＤ１の受光面に結像させ、その画像データをモニタＭＴに出力して目視することができる。この時、被写体１２に照射される照射光にあっては落射照明が望ましい。本発明によれば、上記したようにレンズ光軸ＣＬに対して、ＬＥＤ６の照射光軸ＬＡが比較的大きな角度θ１（例えば４５度）であっても、ガラス体９を通過した照射光の光軸は屈折（スネルの法則）して比較的小さな角度θ２にて被写体１２を照射することになり、ほぼ落射照明と言って良い照射状態となる。これにより、好適な照明により鮮明な拡大撮影を行うことができる。
【００１６】
なお、角度θ１の設定にあっては、上側平面９ａで反射光が生じて撮影レンズ５を照射して画像データにノイズが生じてしまう限度手前までとし、かつ角度θ２ができるだけ０度（レンズ光軸ＣＬと平行）に近付けるようにすると良い。
【００１７】
また、ガラス体９を撮影装置の一部として一体化していることから、下側平面９ｂを被写体に密接させて撮影することができる。この場合には装置の一部を被写体に密接させることから、被写体との関係においてふらつくことがなく、固定された状態で撮影するのと同等なり、ぶれのない安定した撮影結果が得られる。特に、密接させる下側平面ｂが平面であることから、撮影対象がチップ表面などの平面であれば好適に安定する。撮影レンズ５の位置を調整して合焦位置を下側平面９ｂとすることにより、例えば皮膚のような被写体の場合には密接させた位置が合焦位置となり、鮮明な拡大撮影を容易に行うことができる。このような被写体に密着させた状態での撮影にあっては、高倍率によって起こる映像の振動を防ぐ効果もある。なお、合焦範囲としては、下側平面９ｂを含む被写体側のレンズ特性に応じた範囲とすると良い。
【００１８】
また、ガラス体９の下側平面９ｂからある程度離れた位置に焦点位置を合わせて撮影する場合には、図４（ａ）・（ｂ）にそれぞれ示されるようなアダプタ１３・１４をガラスホルダ８を利用して装着すると良い。ガラスホルダ８の外周面に周方向係合溝８ａを設けておき、アダプタ１３を、ある程度弾性変形可能な外周壁を有する孔あき皿状に形成する。アダプタ１３の上記外周壁の内周面に周方向係合溝８ａに係合する係合突部１３ａを設けておくことにより、アダプタ１３を必要に応じて容易に取り付け取り外しすることができる。
【００１９】
アダプタ１３にあっては、ガラス体９を外囲する小径円筒部１３ｂが形成されており、さらに小径円筒部１３ｂの周方向の一部がガラス体９側に凹設されている。その凹部を鞍形状に対応させるように設けることにより、最も凹んだ部分を被写体に当てて撮影する場合には図に示されるように距離Ｄ１を確保した撮影を行うことができる。被写体の表面形状が湾曲しかつ一定の距離をおいて安定した撮影を行う場合に有効である。
【００２０】
アダプタ１４にあっては、上記係合突部１３ａに対応する係合突部１４ａを設ける点は上記と同じであって良く、上記小径円筒部１３ｂの代わりに大径円筒部１４ｂを設けている。また、その大径円筒部１４ｂにあっては、全周に渡って同一高さ（軸線方向高さ）に形成されている。被写体の回りが平面状であって被写体に対して一定の距離Ｄ２をおいてガラス体９の下側平面９ｂを位置させて撮影する場合にこのアダプタ１４を用いると良い。なお、アダプタの種類（形状）にあっては上記２種類に限られるものではなく、被写体に応じて任意の形状のものを作成して用いることができる。
【００２１】
また本発明によれば、被写体の表面での乱反射を防止して撮影する場合に有効である。被写体の表面の形状により高倍率で撮影する場合に照射光が被写体の表面で乱反射する場合がある。その乱反射を防ぐためには、図５に示されるように、被写体１２の表面に透明なコロイド状の粘液１５を貼り付け、その粘液の表面にガラス体９の下側平面９ｂを密着させることにより、被写体１２の表面の形状によって起きる乱反射の大部分を除去することができ、透明感のある明瞭な映像をモニタＭＴで観察することができる。この場合、光学系と被写体との間にガラスと空気との界面が一面となり、空気界面が複数（２〜３枚）存在する場合に比べて鮮明な映像が得られる。なお、装置の被写体側の先端にガラス体９が設けられていることから、そのガラス体９の下側平面９ｂに直接上記粘液や液体を塗布することができ、撮影後には粘液などを拭き取って簡単に除去することができ、粘液などを用いた撮影を簡単に行うことができる。
【００２２】
従来の撮影装置の場合には撮影レンズが被写体に対して露出しており、撮影レンズが汚れないようにするために撮影レンズの前面をフィルタ状のガラスで覆う場合がある。その状態で透明溶液と透明シートとを用いて撮影する場合には、被写体と撮影レンズとの間にフィルタ状ガラスの両面と透明シートの片面との合計３面の空気界面が生じ、映像の鮮明度が阻害されてしまう。それに対して本願発明によれば、空気界面はガラス体９の撮影レンズ５側の上側平面９ａのみの１面となり、十分な鮮明度が確保された映像を得ることができる。
【００２３】
また、ガラス体９とガラスホルダ８との密着度を例えばシール材を用いて水密にすることにより、ガラス体９の先端部分を液面下に没入させて撮影することができる。この場合には、シャーレなどに水を入れて水中の微生物などを観察及び撮影するのに有効である。観察や撮影後には上記と同様にガラス体９の表面を拭き取るなどの簡単な清掃で良く、取り扱い性が良い。
【００２４】
なお、ガラス体９のガラス材料として一般的な屈折率１．５程度のものを用いた場合には、撮影レンズ５から焦点までの距離が空気中に対してガラス体９の内部では１．５倍になる。ガラス体９の厚さについては、撮影レンズ５の被写体側のレンズ面から撮影レンズ５がその機構上有する被写体側の合焦範囲内（その合焦位置から撮影レンズ５のレンズ面直近位置まで）で自由に設定でき、例えば撮影レンズ５から至近合焦位置までの４０〜５０％程度が考えられるが、構造上可能な範囲でできるだけ多く取ることが望ましい。
【００２５】
また、高倍率になればなるほど光学系と被写体側合焦位置との距離は短くなり、装置を被写体に対する合焦位置に合わせることが難しくなるが、ガラス体９の屈折率が例えば１．５であるとすると、その光路長が空気の場合に比して１．５倍になるため、撮影レンズ５から先端までの部分を突出した形になり、高倍率における合焦位置に合わせる際の装置の使い勝手が良くなる。
【００２６】
なお、上記図示例では可搬型（携帯可能）としたが、携帯用に限られるものではなく据え置き型にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかる拡大撮像装置は、２００〜４００倍（例えば１４インチモニタ上では６００〜８００倍も可能である）といった高倍率での撮影が可能な持ち運び可能な小型の撮影装置において撮影レンズと被写体との間に照明のための十分なスペースが取れないものであっても、撮影に好適な落射照明状態での撮影が可能であり、微小な被写体の拡大撮影に対して極めて有効であり、例えば工業、医学、植物、美容（肌など）、警察（指紋など）の各分野に有効に利用することができる。そのような有効な撮影を簡単な構造で実現可能であり、上記各分野に限られず種々の高倍率拡大撮影が望まれる分野に安価な撮影装置として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に基づく可搬型拡大撮影装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明に基づく照明光の光軸を示す要部拡大説明図である。
【図３】本発明に基づく照明状態を示す要部拡大説明図である。
【図４】（ａ）はアダプタの一例を示す断面図であり、（ｂ）アダプタの他の例を示す断面図である。
【図５】粘液を用いて撮影する場合の要部を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ＣＣＤ
２  本体
３  レンズホルダ
４  鏡筒
５  撮影レンズ
６  ＬＥＤ
８  ガラスホルダ
９  ガラス体、９ａ・９ｂ  平面
１３・１４  アダプタ
【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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