(57)【要約】【課題】落射照明と側射照明の切替作業を簡便化すると同時に側射照明の光量の減少を抑える拡大観察装置を提供する。【解決手段】光ファイバモジュール２１０を、第１の入射部２１５Ａに対応した入射端を有する落射照明用光ファイバ束２１６と、第２の入射部２１５Ｂに対応した入射端を有する側射照明用光ファイバ束２２２との２つの光ファイバ束で構成する。本体部１００に設けられたフィルタ切替部１１０により、少なくとも第１の入射部２１５Ａに光源１０２からの光を導光するか否かを切り替えることで、照明方法の切り替えを実行する。さらに側射照明用光ファイバ束は、直接被写体Ｗを照射できるように、本体部１００側の入射端２１５から被写体Ｗ側の出射端２３０まで、一本の光ファイバで形成され、その長さの光ファイバが多数束ねて構成する。この構成により、側射照明による光量の減少を抑えることが可能となる。【選択図】        図５
2009128881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射し拡大光学系を通して該被写体を撮像手段によって撮影する撮影部と、該撮影部へ前記被写体を照射するための光を供給する光源と前記撮影部で撮影された画像を処理する画像処理手段を有する本体部を備え、
前記撮影部に前記光源から供給された光を入光する入光部と該入光部から導かれた光を前記拡大光学系の光軸に沿って前記撮影部の観察領域内に上方から照射する照射部を有する落射照明手段が形成されてなる拡大観察装置であって、
複数の光ファイバで形成された第１の光ファイバ束と複数の光ファイバで形成された第２の光ファイバ束を内蔵する光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部に前記第１の光ファイバ束および前記第２の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第１の入射部と第２の入射部が隔絶された状態で設けられ、前記第１の光ファイバ束の他端に設けられた前記第１の入射部から入射した光を出射する出射部が前記落射照明手段の前記入光部に接続されると共に、前記第２の光ファイバ束の他端には前記撮影部に着脱可能で前記撮影部の前記落射照明手段の位置よりも前記被写体に近い位置でかつ前記撮影部の観察領域外に位置するように装着され、前記第２の光ファイバ束の各光ファイバから出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射される側射照明手段が設けられた光ファイバモジュールと、
前記本体部に設けられ前記光源からの光を前記第１の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができる切替手段と、
を有することを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】
被写体に光を照射し拡大光学系を通して該被写体を撮像手段によって撮影する撮影部と、該撮影部へ前記被写体を照射するための光を供給する光源と前記撮影部で撮影された画像を処理する画像処理手段、並びに該光源からの光を後記第１の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができる切替手段を有する本体部を備え、
前記撮影部に前記光源から供給された光を入光する入光部と該入光部から導かれた光を前記拡大光学系の光軸に沿って前記撮影部の観察領域内に上方から照射する照射部を有する落射照明手段が形成されてなる拡大観察装置において用いられる光ファイバモジュールであって、
複数の光ファイバで形成された第１の光ファイバ束と複数の光ファイバで形成された第２の光ファイバ束を内蔵する光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部に前記第１の光ファイバ束および前記第２の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第１の入射部と第２の入射部が隔絶された状態で設けられ、前記第１の光ファイバ束の他端に設けられた前記第１の入射部から入射した光を出射する出射部が前記落射照明手段の前記入光部に接続されると共に、前記第２の光ファイバ束の他端には前記撮影部に着脱可能で前記撮影部の前記落射照明手段の位置よりも前記被写体に近い位置でかつ前記撮影部の観察領域外に位置するように装着され、前記第２の光ファイバ束の各光ファイバから出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射される側射照明手段が設けられたことを特徴とする光ファイバモジュール。
【請求項３】
請求項１もしくは２において、
前記側射照明手段は、前記拡大光学系の光軸が通る貫通孔を有し前記第２の光ファイバ束の各光ファイバを保持する円筒形状もしくは角筒形状の保持部材からなり、該保持部材の前記被写体側の端部に前記第２の光ファイバ束の各光ファイバの各出射端を配置すると共に、該各光ファイバの各出射端から出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射されることを特徴とする拡大観察装置または光ファイバモジュール。
【請求項４】
請求項３において、
前記側射照明手段の前記保持部材は前記拡大光学系の光軸と中心軸がほぼ一致する円筒形状であり、該保持部材の前記被写体側の端部に前記第２の光ファイバ束の各光ファイバの各出射端を環状に配置すると共に、該各光ファイバの各出射端から出射される光の光軸がそれぞれ前記拡大光学系の光軸と前記撮影部の観察領域内で交わる方向で出射されることを特徴とする拡大観察装置または光ファイバモジュール。
【請求項５】
請求項３もしくは４において、
前記第２の光ファイバ束は、複数の光ファイバで形成された第３の光ファイバ束と、複数の光ファイバで形成された第４の光ファイバ束とからなり、
前記光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部では、前記第３の光ファイバ束および前記第４の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第３の入射部と第４の入射部が前記第２の入射部内で隔絶された状態で設けられ、
前記側射照明手段は、前記第３の光ファイバ束の各光ファイバと、前記第４の光ファイバ束の各光ファイバとを前記保持部材の前記被写体側の端部にてそれぞれ異なる領域で配置し、前記第３の光ファイバ束の各光ファイバと前記第４の光ファイバ束の各光ファイバのそれぞれから出射される光を前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射させ、
前記切替手段は、前記光源からの光を前記第３の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができると共に、前記第４の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができることを特徴とする拡大観察装置または光ファイバモジュール。
【請求項６】
請求項１、２、３もしくは４において、
前記切替手段は、さらに前記光源からの光を前記第２の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができることを特徴とする拡大観察装置または光ファイバモジュール。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５もしくは６において、
前記光ファイバケーブルは、少なくとも前記第１の光ファイバ束の前記一端近傍から前記出射部近傍まで被覆されていることを特徴とする拡大観察装置または光ファイバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の照明手段と拡大光学系を備えた拡大観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被写体を照明しつつ、その被写体の拡大された画像を得るために、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ、ビデオマイクロスコープ等の拡大観察装置が利用されている。拡大観察装置では、対象物の拡大された画像が画面上に表示されたり、その画像を用いて計測を行なう等の画像処理が行われる。（例えば特許文献１）
【０００３】
拡大観察装置において、明るく均一な照明で被写体を観察する場合には、被写体に拡大光学系の光軸と略同軸方向から光を照射する落射照明方法が用いられ、落射照明では見えにくい鏡面試料の傷、段差などを目立たせて被写体を観察する場合には、被写体に斜め方向から光を照射する側射照明方法が用いられる。
【０００４】
ここで、従来の拡大観察装置における落射照明方法と側射照明方法との切り替え方法を図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図１５は、従来の落射照明を用いた拡大観察装置を示す図である。
【０００６】
図１５に示すように、従来の落射照明を用いた拡大観察装置は、本体部６００と、ケーブル７００と、撮影部８００とから構成される。撮影部８００は、支持台９００により支持される。
【０００７】
本体部６００は、内部に光源６０２や画像処理等を行うコントローラ部６０４（図示せず）を有し、ケーブル７００は、落射用光ファイバケーブル７１０と画像伝送ケーブル７５０からなり、撮影部８００は、拡大観察光学系８１０と落射照明部８２０とを有する。
【０００８】
落射用光ファイバケーブル７１０は、一端部が本体部６００にファイバコネクタ７１４を介して接続され、他端部がファイバコネクタ７１６を介して落射照明部８２０の接続部８２２と接続される。本体に内蔵された光源６０２からの光を内部の光ファイバ束７１２により導光し、光ファイバ束７１２の出射端からの光を接続部８２２内のミラー８２２で受けて、撮影部８００内部の光軸Ｇ３上に配置されているハーフミラー８２６に導光される。ハーフミラー８２６が、導光された光を光軸Ｇ３方向に反射することにより落射照明が行なわれる。
【０００９】
図１６は、従来の側射照明を用いた拡大観察装置であり、上記図１５の落射照明を用いた拡大観察装置とほぼ同様の構成である。異なる点としては、本体部６００から落射用光ファイバケーブル７１０が取り外され、代わりに撮影部８００の下端部に側射照明部８３０が装着され、側射用光ファイバケーブル７２０の一端部がファイバコネクタ７２４を介して本体部６００と接続され、他端部に側射照明部８３０が設けられる点である。その他の構成は、上記図１５と同一であれば、同一符号を付してその説明を省略する。側射用光ファイバケーブル７２０内の光ファイバ束７２２は側射照明部８３０の円筒状の筐体８３２内で環状に配置され、さらにその各々の出射端からの光が被写体Ｗに向かうように保持される。
上記差替え作業により、光源６０２からの光が光ファイバ束７２２に導光され、その出射端８３４からの出射光により側射照明が行なわれる。
【００１０】
ユーザが照明方法を落射照明と側射照明との間で相互に切り替えて、同じ被写体の落射照明画像と側射照明画像とを見比べながら観察し所望の画像を得たい場合には、照明方法の切替の都度、落射用光ファイバケーブル７１０と側射用光ファイバケーブル７２０の間で差し替えてから撮像しなければならず、その作業が煩雑であった。
【００１１】
そこで本願出願人は、光ファイバケーブル７１０、７２０の差し替え作業を行わずに、照明方法を切り替えて観察を行なうために、切替装置８５０を発案した（本切替装置８５０は公知ではない）。本切替装置８５０を用いた照明方法の切替を以下に説明する。
【００１２】
図１７および図１８は、切替装置８５０および側射照明部８６０の構造を示す概念図である。図１７は、その斜視図であり、図１８(ａ)は、落射照明を行なう場合の断面図であり、図１８(ｂ)は、側射照明を行なう場合の断面図である。切替装置８５０は、落射照明と側射照明で共通化された光ファイバケーブル７３０の一端部が本体部６００に接続され、他端部が切替装置８５０の接続部８５１に接続されることにより、光源６０２からの光を導光する。
図１８（ａ）に示すように切替装置８５０は、導光された光の光路を切り替える切替ミラー８５２と、切替ミラー８５２が光路に配置された場合に上述したハーフミラー８２６までの光路を覆う落射照明用導光部８５３と、切替ミラー８５２が光路から退避された場合に導光された光を集光するレンズ８５４と、集光された光を側射照明部８６０に反射する固定ミラー８５５とから構成される。
また図１８（ｂ）に示すように側射照明部８６０は、固定ミラー８５５から導光された光を受ける側射用光ファイバ束８６２と、側射用光ファイバ束８６２の各光ファイバ８６２Ａ、８６２Ａ・・・の出射端８６２Ｂ、８６２Ｂ・・・をそれぞれ環状に配置するとともに、その出射端からの光を光軸Ｇ３に対して側方から出射させる観察領円筒状の筐体８６４とから構成されている。
【００１３】
図１８(ａ)に示すように落射照明を行なう場合には、切替ミラー８５２の回転軸８５２Ａに連結された切替ノブ８５２Ｂを回転させることで、切替ミラー８５２を光ファイバケーブル７３０からの光の光軸に対して斜め４５度に対向配置させる。この結果、導光された光が切替ミラー８５２により垂直に反射され、落射照明用導光部８６０内を通じて、撮影部８００内のハーフミラー８２４に導光され、落射照明が行なわれる。
【００１４】
図１８（ｂ）に示すように側射照明を行なう場合には、切替ノブ８５２Ｂを回転することにより、切替ミラー８５２を光ファイバケーブル７３０からの出射光の光路から退避させる。このことにより、光路が変更され、光ファイバケーブル７３０からの光が集光レンズ８５４に導光される。集光レンズ８５４は、導光された光を集光し、固定ミラー８５５は、集光された光を反射して側射用光ファイバ束８６２の入射端に導光させる。上述したように筐体８６４により側射用光ファイバ束８６２の各出射端８６２Ｂが光軸Ｇ３方向に配置されることにより、被写体に側射照明が行なわれる。
【００１５】
上記のような照明方法切替装置８５０を用いれば、光ファイバケーブルの差し替えを行なうことなく切替ノブ８５２Ａを回転操作するだけで、照明方法を切り替えられる。そのため双方の照明方法で撮影された画像を比較しながら所望の画像を撮影するような作業の効率が格段に上がる。しかし、ここで新たな問題が発見された。
【００１６】
照明方法切替装置８５０は、光ファイバ束７３２により導光された光が一度、光ファイバ束７３２の外部に出射され、その出射光をレンズ８５４を用いて集光し、固定ミラー８５５にて反射させて側射用光ファイバ束８６２に導光し、側射照明光として用いている。そのため光ファイバの連続性が光ファイバ束７３２と側射用光ファイバ束８６２との間で途切れてしまっているため、光の伝達ロスが発生してしまっている。この伝達ロスを抑える為に、出射光をレンズ８５４にて集光させ、側射用光ファバー束８６２に導光させているが、レンズ８５４だけでは十分な集光が行なえないほか、固定ミラー８５５の位置ずれ、入射効率の問題等などにより、光ファイバ束７３２により導光された光の全ては側射照明部８６０に導光されず、上記従来技術のシステムよりも光量の減少が生じてしまうという問題が発生してしまった。
【００１７】
この光ファイバ間の光伝達ロスによる光量の減少は、被写体からの反射光の大部分が直接反射光成分である落射照明においては光量の多少の減少は許容できるが、被写体からの反射光の大部分が拡散光成分である側射照明では、十分な観察が行なえない可能性があるという知見を得た。また切替ノブ８５２Ｂが撮影部８００側に設けられているため、本体部６００側で操作できず、もし本体部６００で切替操作を行なうためには、切替ノブ８５２Ｂにステッピングモータなどを設け回転角度を本体部６００側で制御する方法もあるが、切替装置８５０が複雑化したり撮影部８００が大型化してしまうという知見を得た。
【特許文献１】特開２０００−２１４７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、落射照明と側射照明との切替作業を効率化しつつ、側射照明における光量の減少を解消することである。また本体部において照明方法の切替指示が行なうことで、簡便に落射照明画像と側射照明画像と比較しながら、所望の画像を取得できる拡大観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本願発明の第１の発明に係る拡大観察装置は、被写体に光を照射し拡大光学系を通して該被写体を撮像手段によって撮影する撮影部と、該撮影部へ前記被写体を照射するための光を供給する光源と前記撮影部で撮影された画像を処理する画像処理手段を有する本体部を備え、前記撮影部に前記光源から供給された光を入光する入光部と該入光部から導かれた光を前記拡大光学系の光軸に沿って前記撮影部の観察領域内に上方から照射する照射部を有する落射照明手段が形成されてなる拡大観察装置であって、複数の光ファイバで形成された第１の光ファイバ束と複数の光ファイバで形成された第２の光ファイバ束を内蔵する光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部に前記第１の光ファイバ束および前記第２の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第１の入射部と第２の入射部が隔絶された状態で設けられ、前記第１の光ファイバ束の他端に設けられた前記第１の入射部から入射した光を出射する出射部が前記落射照明手段の前記入光部に接続されると共に、前記第２の光ファイバ束の他端には前記撮影部に着脱可能で前記撮影部の前記落射照明手段の位置よりも前記被写体に近い位置でかつ前記撮影部の観察領域外に位置するように装着され、前記第２の光ファイバ束の各光ファイバから出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射される側射照明手段が設けられた光ファイバモジュールと、前記本体部に設けられ前記光源からの光を前記第１の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができる切替手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
上記構成による拡大観察装置によれば、本体部に備えられた切替手段により、第１の光ファイバ束に光源からの光を導光するか否かが切り替えられる。つまり第１の光ファイバ束より光が導かれる落射照明手段から照明光を照射するか否かの切替制御が本体部側で可能となる。ここで第２の光ファイバ束に対して導光の切替作業が行われなかった場合には側射照明が常に行なわれることとなるが、側射照明手段による側射照明の反射光に比べて、落射照明手段からの落射照明による反射光の方が、直接反射成分が多く、輝度が高い。そのため側射照明光と落射照明光とが混在した場合には、落射照明が行なわれる。この結果、落射照明手段の切替制御が可能となれば、実質的に落射照明と側射照明との切替制御が可能となる。
【００２１】
特に側射用の光ファイバ束である第２の光ファイバ束が、本体部側の一端から被写体側の他端まで、一本の連続した光ファイバの束で形成され、第２の光ファイバ束の各光ファイバから出射される光が拡大光学系の光軸に対して側方から撮影部の観察領域内に出射されるように光ファイバが導かれているので、光ファイバ間の投受光等による光の伝達ロスが存在せず光量の減少を抑えることができる。これは、反射光のほとんどが拡散反射成分である側射照明観察においては、落射照明に比べ光量の減少の影響を大きく受けるため、側射照明部に上記構成を採用することは非常に効果的である。このように上記構成による拡大観察装置によれば、切替作業の作業性の向上と、側射照明における光量減少の抑制を同時に達成することができる。
【００２２】
本願発明の第２の発明に係る光ファイバモジュールは、被写体に光を照射し拡大光学系を通して該被写体を撮像手段によって撮影する撮影部と、該撮影部へ前記被写体を照射するための光を供給する光源と前記撮影部で撮影された画像を処理する画像処理手段、並びに該光源からの光を後記第１の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができる切替手段を有する本体部を備え、前記撮影部に前記光源から供給された光を入光する入光部と該入光部から導かれた光を前記拡大光学系の光軸に沿って前記撮影部の観察領域内に上方から照射する照射部を有する落射照明手段が形成されてなる拡大観察装置において用いられる光ファイバモジュールであって、複数の光ファイバで形成された第１の光ファイバ束と複数の光ファイバで形成された第２の光ファイバ束を内蔵する光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部に前記第１の光ファイバ束および前記第２の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第１の入射部と第２の入射部が隔絶された状態で設けられ、前記第１の光ファイバ束の他端に設けられた前記第１の入射部から入射した光を出射する出射部が前記落射照明手段の前記入光部に接続されると共に、前記第２の光ファイバ束の他端には前記撮影部に着脱可能で前記撮影部の前記落射照明手段の位置よりも前記被写体に近い位置でかつ前記撮影部の観察領域外に位置するように装着され、前記第２の光ファイバ束の各光ファイバから出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射される側射照明手段が設けられたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成による光ファイバモジュールを用いることにより、上記第１の発明に係る拡大観察装置と同様にして、上記構成を備えた拡大観察装置において切替作業の作業性の向上と、側射照明における光量減少の抑制を同時に達成することができる。
【００２４】
本願の第３の発明に係る拡大観察装置または光ファイバモジュールは、本願発明の第１もしくは第２の発明において、前記側射照明手段は、前記拡大光学系の光軸が通る貫通孔を有し前記第２の光ファイバ束の各光ファイバを保持する円筒形状もしくは角筒形状の保持部材からなり、該保持部材の前記被写体側の端部に前記第２の光ファイバ束の各光ファイバの各出射端を配置すると共に、該各光ファイバの各出射端から出射される光が前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射されることを特徴とする。
【００２５】
側射用の光ファイバ束である第２の光ファイバ束の光ファイバが、側射照明手段を形成する保持部材の端部まで導かれていることで、より被写体に対して接近した位置で光ファイバから光が出射されるため、光ファイバ間の投受光等による光の伝達ロスや外部への漏れ光が少なく光量の減少を抑えながら、より効率的な側射照明を行なうことが可能となる。
【００２６】
本願の第４の発明に係る拡大観察装置または光ファイバモジュールは、本願発明の第３の発明において、前記側射照明手段の前記保持部材は前記拡大光学系の光軸と中心軸がほぼ一致する円筒形状であり、該保持部材の前記被写体側の端部に前記第２の光ファイバ束の各光ファイバの各出射端を環状に配置すると共に、該各光ファイバの各出射端から出射される光の光軸がそれぞれ前記拡大光学系の光軸と前記撮影部の観察領域内で交わる方向で出射されることを特徴とする。
【００２７】
各光ファイバの各出射端を円筒形状の保持部材の端部に環状に配置し、その出射光の光軸が拡大光学系の光軸と撮影部の観察領域内で交わる方向で出射されることにより、全周方向からの側射照明が可能となり、特に拡大光学系の光軸中心に配置された被写体へ集中的な照明が可能となる。
【００２８】
本願の第５の発明に係る拡大観察装置または光ファイバモジュールは、本願発明の第３もしくは第４の発明において、前記第２の光ファイバ束は、複数の光ファイバで形成された第３の光ファイバ束と、複数の光ファイバで形成された第４の光ファイバ束とからなり、前記光ファイバケーブルの前記本体部に接続される端部では、前記第３の光ファイバ束および前記第４の光ファイバ束の各々の一端に前記光源からの光を入射させるための第３の入射部と第４の入射部が前記第２の入射部内で隔絶された状態で設けられ、前記側射照明手段は、前記第３の光ファイバ束の各光ファイバと、前記第４の光ファイバ束の各光ファイバとを前記保持部材の前記被写体側の端部にてそれぞれ異なる領域で配置し、前記第３の光ファイバ束の各光ファイバと前記第４の光ファイバ束の各光ファイバのそれぞれから出射される光を前記拡大光学系の光軸に対して側方から前記撮影部の観察領域内に出射させ、前記切替手段は、前記光源からの光を前記第３の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができると共に、前記第４の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができることを特徴とする。
【００２９】
上記構成とすることで、第３の光ファイバ束および第４の光ファイバ束のそれぞれの光ファイバを保持部材の端部に異なる領域で配置し、それぞれの光ファイバ束に光源からの光を入射させるかを切り替えることにより、限られた領域からの側射照明が可能となるため、全方向からの側射照明に比べて特定方向により陰影の効いた画像の撮影が可能となる。
【００３０】
本願の第６の発明に係る拡大観察装置または光ファイバモジュールは、本願発明の第１、第２、第３もしくは第４の発明において、前記切替手段は、さらに前記光源からの光を前記第２の入射部に入射させる状態と入射させない状態とに切り替えることができることを特徴とする。
【００３１】
上記構成とすることで、落射照明時に側射照明への導光を行なわないことが可能となるため、落射照明と側射照明との完全な切替が行なえるようになる。
【００３２】
本願の第７の発明に係る拡大観察装置または光ファイバモジュールは、本願発明の第１、第２、第３、第４、第５もしくは第６の発明において、前記光ファイバケーブルは、少なくとも前記第１の光ファイバ束の前記一端近傍から前記出射部近傍まで被覆されていることを特徴とする。
【００３３】
上記構成とすることで、光ファイバモジュールの取り回しの向上が図られる。
【発明の効果】
【００３４】
このように上記構成による拡大観察装置によれば、落射照明と側射照明との切替の作業性向上と、側射照明における光量減少の抑制を同時に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態に係る拡大観察装置の一例を示す斜視図であり、図２は、機能ブロック図である。
【００３７】
拡大観察装置１は、被写体Ｗを拡大して撮像し、撮像された画像を画像処理を施して表示するものであり、本体部１００と、光ファイバモジュール２１０と、画像伝送ケーブル２５０と、撮影部３００とからなり、撮影部３００は、支持台４００に支持されている。詳細は後述するが、本体部１００は、光源１０２を内蔵し、光源１０２からの光が光ファイバモジュール２１０を介して、支持台４００に支持されている撮影部３００に導光される。撮影部３００は、導光された光を用いて、支持台４００のステージＳ上に置かれた被写体Ｗを照明しながら撮影を行う。撮影された画像は画像伝送ケーブル２５０を介して、本体部１００に伝送され、本体部１００は、伝送された画像に所定の画像処理を施し、撮影画像の表示を行う。なお、本実施の形態に係る拡大観察装置１では、撮影画像が本体部１００に一体的に設けた表示部１３０に表示されているが、本体部１００では表示機能は必須ではなく、本体部１００にケーブル等にて接続される別体のモニタに表示されても良い。また画像処理された画像が、取り外し可能な記録媒体に記録され、外部のパーソナルコンピュータ等で表示され観察されてもよい。
【００３８】
本体部１００に内蔵された光源１０２から出射された光は、光源１０２の出射方向に対向配置された後述する切替フィルタ部１１０により、その光の一部が遮光される。切替フィルタ部１１０を通過した光は、切替フィルタ部１１０よりもさらに出射方向側に設置されたファイバ接続部１０４に導光されることで、ファイバ接続部１０４に接続された光ファイバモジュール２１０に導光される。以下に、光ファイバモジュール２１０について説明する。
【００３９】
図３は、光ファイバモジュール２１０の基本構造を説明するための図である。図３（ａ）は、全体構成を表す図であり、図３（ｂ）は、左側から見た側面図、図３（ｃ）は、Ｘ−Ｘ'断面図である。光ファイバモジュール２１０は、複数本の光ファイバで形成され落射照明部３１０に光を導光する落射照明用光ファイバ束２１６（第１の光ファイバ束）と、同じく複数本の光ファイバで形成され側射照明部２２０に光を導光する側射照明用光ファイバ束２２２（第２の光ファイバ束）とを内蔵する。光ファイバモジュール２１０は、その一端に本体部１００のファイバ接続部１０４に接続する本体側ファイバコネクタ２１４を有している。その接続端面２１５が、落射照明用光ファイバ束２１６の入射端で形成されている第１の入射部２１５Ａと側射照明用光ファイバ束２２２の入射端で形成されている第２の入射部２１５Ｂとに、環状の円周部と中心部に隔絶された状態で設けられている。側射照明用光ファイバ束２２２が中心部の第２の入射部２１５Ｂに配置されているのは、本体部１００への接続時に光源１０２の光束の中でより明るい中心部の光を、側射照明手段２２０に導光するためである。
【００４０】
落射照明用光ファイバ束２１６と側射照明用光ファイバ束２２２は、本体部側ファイバコネクタ２１４から、落射照明用光ファイバ束２１６の他端近傍に設けられた保護部材２１７まで、側射照明用光ファイバ束２２２の周辺に落射照明用光ファイバ束２１６を配した状態で、共に被覆されている。落射照明用光ファイバ束２１６は、保護部材２１７内で、周辺部に配された光ファイバ束を集めて束ねなおされ、その他端に落射用ファイバコネクタ２１８を設ける。落射用ファイバコネクタ２１８は、後述する落射照明部３１０の接続部３１２（入光部）に接続される。
【００４１】
側射照明用光ファイバ束２２２は、保護部材２１７から他端までは単独で被覆され、他端に側射照明手段２２０が設けられる。詳細構造は後述するが、側射照明手段２２０は、撮影部３００に着脱自在に装着され、内部に導かれた側射照明用光ファイバ束２２２の各光ファイバは、それぞれ側射照明が可能な方向・位置に配置される。
【００４２】
次に本実施例に係る光ファイバモジュール２１０を撮影部３００と共に詳細に説明する。図４は、本実施例に係る光ファイバモジュール２１０および撮影部３００の分解斜視図であり、図５は、組立て時の部分断面図である。上述したとおり、光ファイバモジュール２１０は、組立て時には、撮影部３００の側面に設けられた接続部３１２に落射用ファイバコネクタ２１８が挿入されると共に、撮影部３００の下端部３０２Ａの外周面に、側射照明部２２０が着脱自在に固定される。
詳細は後述するが、撮影部３００は、その外枠が略円筒状の筐体３０２で構成され、その下端部３０２Ａに側射照明部２２０が固定される。中間部には落射照明部３１０が設けられ、さらに上端に向かって拡大光学系３３０、撮影素子３４０の順で内蔵されている。
【００４３】
図６は、本実施例における本体部側ファイバコネクタ２１４の第１の円筒部材２１４Ａの正面図である。本体部側ファイバコネクタ２１４の接続端面２１５は、第１の円筒部材２１４Ａの内部に設けられた仕切り部材２１５Ｗにより分割される。本実施例における第１の入射部２１５Ａは、略環状形状の領域であって仕切り部材２１５Ｗによりさらに２つの領域に区切られて形成され、第２の入射部２１５Ｂは、上記第１の入射部２１５Ａの中央部に設けられた円形形状の領域で形成される。上記構成により、落射照明用光ファイバ束２１６に光源１０２からの光を入射させるための第１の入射部２１５Ａと、側射照明用光ファイバ束２２２に光源１０２からの光を入射させるための第２の入射部２１５Ｂが隔絶した状態で設けられる。
図４に戻って本体部側光ファイバコネクタ２１４は、切り欠き２１４Ｄが本体部１００のファイバ接続部１０４と係合されることにより、径方向に位置決めされ光軸方向への抜けが防止される。
【００４４】
光ファイバモジュール２２０は、上述したとおり落射照明用光ファイバ束２１６と、側射照明用光ファイバ束２２２と２つの光ファイバ束を内蔵している。
【００４５】
一方の光ファイバ束である落射照明用光ファイバ束２１６は、その一端が前述した第１の入射部２１５Ａに配置され、他端に設けられた出射部には撮影部３００の落射照明部３１０の接続部３１２に挿入される落射用ファイバコネクタ２１８が設けられる。落射用ファイバコネクタ２１８は、落射照明部３１０の接続部３１２に挿入可能な径を有す略円筒形状となっているが、落射用ファイバコネクタ２１８の形状は、これに限らず、接続部３１２に挿入可能な形状であれば、角柱等どのような形であっても良い。
【００４６】
他方の光ファイバ束である側射照明用光ファイバ束２２２は、その一端が前述した第２の入射部２１５Ｂに配置される光ファイバ束であり、上述した落射照明用光ファイバ束２１６とは、保護部材２１７内で分岐される。側射照明用光ファイバ束２２２と落射照明用光ファイバ束２１６との分岐点は、保護部材２１７により保護されることにより、分岐位置が一定に保たれる構成となっている。分岐された側射照明用光ファイバ束２２２の各光ファイバの各出射端は、側射照明部２２０の外周面に設けられた固定部材２２４を介して、側射照明部２２０の照明光照射位置まで導かれている、なお固定部材２２４は、光ファイバの側射照明部２２０からの抜けを防止する。
【００４７】
側射照明部２２０は、外枠が拡大光学系の光軸Ｇと中心軸がほぼ一致する円筒形状の筐体２２６（保持部材）により形成され、筐体２２６の内径は、撮影部３０２の下端部３０２Ａの外径に比べ若干大きめもしくは略同一に設定されている。筐体２２６の側面には、撮影部３００に固定させるための固定穴２２８Ａが、筐体２２６の径方向に向かって３箇所、周方向に１２０度ずつ離間して設けられており、その内側にはめねじが切ってある。固定穴２２８Ａのめねじに対応したおねじが切ってある固定ねじ２２８Ｂを用いて、筐体２２６の中空部に挿入された撮影部３０２の下端部３０２Ａに、３本の固定ねじ２２８Ｂの先端部が径方向に当接されることにより、撮影部３００に着脱自在に固定されることが可能な構成となっている。
【００４８】
図７は、側射照明部２２０内部のファイバ配置における概念図である。図７（ａ）は、側面の部分断面図であり、図７（ｂ）は、平面から見た部分断面図であり、図７（ｃ）は、断面斜視図である。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように筐体２２６の内部には、筐体２２６の形状に合わせたリング状の中空部２２６Ａが形成されている。中空部２２６Ａには、固定部材２２４を通じて、側射照明用光ファイバ束２２２が挿入される。図７（ａ）（ｃ）に示すように側射照明用光ファイバ束２２２を構成する光ファイバ２２２Ａの出射端２３０は、筐体２２６の内周面の下端角部で、出射端２３０から出射される光が拡大光学系３３０の光軸に対して側方から撮影部３００の観察領域内に出射されるように配置される。より詳細には、側射照明用光ファイバ束２２２の各ファイバ２２２Ａ、２２２Ａ・・・の出射端は、側射照明部２２０の筐体２２６に設けられる照明光出射位置まで導かれ、位置決め保持される構成となっている。さらに各光ファイバ２２２Ａ、２２２Ａ・・・は、固定部材２２４と中空部２２６Ａの連通部分で、それぞれ分岐され、それぞれの出射端２３０，２３０・・・が周方向に所定角度ごとに離間して全周にわたり配置される。さらに、各出射端２３０、２３０・・・から出射される光の光軸がそれぞれ拡大光学系３３０の光軸と撮影部の観察領域内で交わる方向で出射されるように配置されることで、観察領域の中心部でより明るい側射照明が可能な構造となっている。
【００５０】
また図７（ａ）(c)では概要を示すために、複数本のファイバが離間して配置されているが、これに限らず光ファイバの本数を増やして、各光ファイバ２２２Ａ、２２２Ａ・・・の出射端２３０、２３０・・・が、筐体２２６の内周面の全周にわたり隙間なく配置されても良い。このように円環状に出射端２３０が配置されることにより、全周方向からの側射照明が可能となる。なお図７に示す出射端２３０の光の出射方向と光軸Ｇ方向との間の角度は、落射照明のそれよりも大きく、被写体Ｗへいわゆる側射光を照射できればどのような角度に設定されても良い。
【００５１】
また本実施例では筐体２２６は、円筒形状として説明したが、これに限らず光軸Ｇが通る貫通孔を有している形状であれば、断面が三角や四角、八角等の角筒形状であっても良い。さらには貫通孔を有していなくても、筐体２２６が撮影部３００の観察領域を干渉しないように、観察領域外に設けられればよく、例えば撮影部３００の下端部３０２Ａに断面Ｃ字状の半円筒形状に構成してもよく、また撮影部３００の筐体３０２の外周面に設けられるようなものであっても良い。
また筐体２２６の内周面の下端角部に出射端２３０が配置されているが、これに限らず、筐体２２６の底面に配置されても良い。また被写体Ｗに対してより接近して照明を行なうために、出射端２３０が筐体２２６の最下部に配置されているが、実質的に傾斜方向から照明が行なえれば、筐体２２６のどこにあっても良い。
さらに本実施例は、被写体Ｗを全周方向から照射するために、筐体２２６の全周にわたり、側射照明用光ファイバ束２２０が配置されているが、配置する位置を限定することにより、特定方向からの側射照明を行なえるようにしても良いことは言うまでもない。もちろん後述する切替フィルタ部１１０により、側射照明用光ファイバ束２２０に導光する光の一部を遮光することにより、限定された方向からの側射照明を行なえるようにしてもよい。
【００５２】
上述したように側射照明用光ファイバ束２２０は、本体部１００側の第２の入射部２１５Ｂから被写体Ｗ側の各光ファイバの出射端２３０まで、一本の光ファイバで形成され、その長さの光ファイバが多数束ねられて構成されている。従来技術の切替装置８５０では、光ファイバケーブル７３０の光ファイバ束７３２と側射照明用光ファイバ束８８０とを用いて、光源６０２からの光を被写体Ｗに導光しているため、両光ファイバの入射端・出射端の投受光による光量の減少や、その入射端・出射端間に配置されたレンズやミラーの光学設計誤差による光量の減少が、発生してしまっていた。しかし、上記のように本体部１００側の第２の入射部２１５Ｂから被写体Ｗを臨む各光ファイバの出射端２３０までを連続する一本の光ファイバで形成し、その長さの光ファイバを複数本束ねることにより側射照明用光ファイバ束２２０が構成されているため、光源１０２からの光をロスすることなく側射照明部２２０の照明光出射位置まで供給することが可能となっている。つまり本願発明の側射照明方法では、２本の光ファイバ間の投受光や光学系等による光の伝達のロスが存在しないため光量の減少を抑えることができる。これは、反射光のほとんどが拡散反射成分である側射照明観察においては、落射照明に比べ光量の減少の影響を大きく受けるため、側射照明部に本構成を採用することはさらに効果的である。
【００５３】
次に図５に戻って撮影部３００に設けられ、落射照明用光ファイバ束２１６により導光された光により落射照明を行なう落射照明部３１０について説明する。撮影部３００に着脱自在な側射照明部２２０とは異なり、落射照明部３１０は撮影部３００の側面から内部にわたり撮影部３００と一体に構成されている。落射照明部３００の接続部３１２（入光部）の一端部を形成する第１の筒部３１２Ａに、上述した落射用ファイバコネクタ２１８を光軸Ｇに沿う方向で上方から挿入可能なコネクタ結合部が設けられている。落射用ファイバコネクタ２１８が第１の筒部３１２Ａのコネクタ結合部に挿入されることで、落射照明用光ファイバ束２１６より出射された光を第１の筒部３１２Ａの内部へ導光可能となる。
【００５４】
図５に示すように第１の筒部３１２Ａ内に設けられた絞り３１３Ａは、開口絞りでＮＡ（光線角度）を調整可能とするために設けられ、さらに絞り３１３Ａよりも下方に設けられたレンズ３１３Ｂは、絞り３１３ＡによりＮＡが調整された光を、その光束を拡大しながら、ミラー３１４に導光可能に配置される。ミラー３１４は、第１の筒部３１２Ａの他端に設けられ、導光された光の光軸に対して４５度に傾いて対向配置されており、導光された光をその光軸に対して垂直に反射することによって、第２の筒部３１２Ｂを通じてハーフミラー３１８に導光する。第２の筒部３１２Ｂは、導光された光の光路に沿って、第１の筒部３１２Ａと筐体３０２との間に、各々の部材と垂直な方向に配置され、ミラー３１４から筐体３０２内部のハーフミラー３１８まで、ハーフミラー３１８に向かって径が広がる光路を覆う構成となっている。ハーフミラー３１８は、筐体３０２の拡大光学系３３０と固定された側射照明部２２０との間でかつ光軸Ｇ上で、光軸Ｇに対して４５度傾くと共にミラー３１４と平行に配置され、ミラー３１４により導光された光を下方に反射させることで、光軸Ｇに沿って撮影部３００の観察領域内に上方から落射照明を行ないつつ、被写体Ｗからの反射光は透過させることが可能な構成となっている。本願発明では、接続部３１２が光源１０２からの光を入光する入光部であり、ハーフミラー３１８が入光部から導かれた光を光軸Ｇに沿って撮影部３００の観察領域内に上方から照射する照射部であり、ハーフミラー３１９の位置が落射照明部３２０の出射（照射）位置となる。
【００５５】
本構成では、落射照明用光ファイバ束２１６の出射部から出射された光が、レンズ３１３Ｂ、ミラー３１４、ハーフミラー３１８等を導光される際に、それらの設計誤差、組立て誤差等により光量が多少減少してしまう。しかし、落射照明では、被写体Ｗからの反射光のほとんどが正反射成分であるため、落射照明用光ファイバ束２１６の出射端が直接被写体Ｗに臨んでいないことで、照明光量が多少減少したとしても、観測に対しては十分な光量の反射光が得られる。
なお、本実施例では、接続部３１２は二つの筒部３１２Ａ，３１２Ｂが結合した略Ｌ字形状をしているが、これに限らず、落射用ファイバコネクタ２１８が光軸Ｇに沿って上方から挿入可能であり、その出射光が、光軸Ｇに対して垂直に曲げられて撮影部３００内に導光されることが可能な状態で、その光路を適宜覆うことが可能であればどのような形状であっても良い。
また本実施例では、ハーフミラー３１８を用いて、照明を光軸Ｇ方向に落射しているが、照明方向は実質的に光軸Ｇ方向を向いていれば、多少のずれは本願発明の範疇に含まれる。なお同軸落射照明をおこなうと、被写体Ｗからの反射光のうち正反射成分が増加するためより輝度の高い画像を撮影することが可能となる。
【００５６】
側射照明もしくは落射照明されたステージＳ上の被写体Ｗの光像は、ハーフミラー３１８を通過して、筐体３０２の中間部３０２Ｂの内部に配置されたレンズ又はレンズ群からなる拡大光学系３３０により拡大され、最終的にその光路上に設置された撮影素子３４０（撮影手段）に結像する。撮影素子３４０は、筐体３０２の上部３０２Ｄに接続されたカメラ部３４２内に配設され、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳなどで実現される。拡大光学系３３０は、図５に示す筐体３０２の中間部３０２Ｂの外周に配置されたグリップ部３０２Ｃを、光軸Ｇを中心として回転させることにより、ピン３０４が、グリップ部３０２Ｃと拡大光学系３３０と間に設けられた図示しないカム機構により光軸方向に移動することにより、拡大光学系３３０が光軸Ｇ方向に移動され、被写体像に対するピントの位置調整が可能となっている。
【００５７】
次に図１に戻って撮影部３００を支持する支持台４００について説明する。なお、図１に示すように水平面内で直交する２方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。支持台４００は、基台４０２と、基台４０２に立設する支柱４０３と、基台４０２により支持されるステージＳを有する。支柱４０３は、取り付け部４０５により撮影部３００を、その長手方向がＺ軸方向（高さ方向）に沿うように、取り付けて支持する。支柱４０３は、撮影部３００を取り付け部４０５と共にZ軸方向（高さ方向）に移動自在とするために、支柱４０３と取り付け部４０５との間に図示しないラック・ピニオン機構を有している。このラック・ピニオン機構は段付の粗微調ダイヤルを有するＺ軸調整つまみ４０６により駆動され、ステージＳと撮影部３００との間の距離、つまりステージＳ上に配置された被写体Ｗまでのワークディスタンスを調整することができる。実際の観察では、Ｚ軸調整つまみ４０６によりワークディスタンスの粗調および微調を行なう構成となっている。
【００５８】
ステージＳは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なＸ−Ｙステージからなる。Ｘ軸の調整は、段付のＸ―Ｙ軸調整つまみ４１０により行われる。被写体Ｗは、押さえピン４１４より固定されてステージＳに載置され、観測者は、上述したＸ―Ｙ軸調整つまみ４１０により、水平方向の撮像位置を調整する。なお、本実施例では、撮影部３００自体をＺ軸調整つまみによりＺ軸方向（高さ方向）に調整することで、ワークディスタンスを調整しているが、これに限らず、ステージＳにＺ軸調整機構を備え、このＺ軸調整機構を用いてＺ軸方向の位置を調整しても良い。
【００５９】
次に支持台４００により支持された撮影部３００により撮影された画像を本体部１００に伝送する画像伝送ケーブル２５０について説明する。画像伝送ケーブル２５０は、その一端に設けられたコネクタ２５２を介して、撮影部３００の最上部に設けられた接続部３４４に接続され、さらに他端に設けられたコネクタ２５４を介して、後述する本体部１００の接続部１２２に接続されることで、撮影素子３４０にて撮影された画像を本体部１００に伝送する。撮影部１００と本体部１００との間には、画像伝送ケーブル２５０以外にも、カメラ部３４２の制御を行なう制御線２５４やカメラ部３４２への電力を供給する電源線２５６などが存在し、これらのケーブルは一体的に束ねられた一本のケーブルとして形成することによりケーブルの取り回しの向上を図っている。本体部１００からの撮影部３００への指令は、制御線２５４により伝送され、撮影素子３４０のシャッタースピードやゲインなどの調整が行われる。
なお、本実施例では、上記ケーブルは、実際の導線を用いて実現されているが、これに限らず、無線通信を用いて画像転送等を行っても良い。
【００６０】
次に画像伝送ケーブル２５０により撮影画像が転送される本体部１００について説明する。図２に示したとおり本体部１００は、上述した光源１０２や切替フィルタ部１１０のほかに、画像伝送ケーブル２５０を接続するケーブル接続部１２２と、切替フィルタ部１１０の切替制御や撮影画像への画像処理、撮影部３００への設定処理などの拡大観察装置内の全ての演算処理・設定処理を行うコントローラ部１２０と、撮影画像や計測結果を表示する表示部１３０と、表示部１３０に表示された設定画面を操作して各種設定の選択を行う操作部１７０とを有している。本体部１００の外枠は、略直方体の筐体１８０からなり、内部に上述の光源１０２、切替フィルタ部１１０と、コントローラ部１２０とを有している。さらに、その前面に表示部１３０を備え、側面にファイバ接続部１０４と、ケーブル接続部１２２とを備えると共に図示しないマウスやキーボードなどから構成される操作部１７０が接続される。
【００６１】
コントローラ部１２０は、本実施例においてはＣＰＵやメモリ、グラフィックチップにより実現され、撮影部３００により撮影された画像を画像伝送ケーブル２５０を介して入力し、入力された撮影画像に対して合成処理や色補正、コントラスト補正など行ってから表示部１３０に表示させる。さらに表示部１３０に表示された撮影画像に対して、操作部１７０のマウス等を用いてエッジピッチの計測位置の設定や面積計測の領域指定、高さ測定箇所の設定などの計測条件の設定を行なう。コントローラ部１２０は、設定された計測条件に基づいて、撮影画像に対して計測処理を行い、その結果を表示部１３０の撮影画像とは異なる位置に表示したり、撮影画像の計測箇所付近に重畳して表示したりする。
なお本実施例では、画像処理として、画像補正処理や計測処理をあげているが、これに限らず撮影部３００への撮影指令や、シャッター時間の設定、絞りの設定などの撮影部３００への撮影条件の設定処理、撮影された画像の表示部１３０への単なる生画像の表示処理なども本体部１００で行われる画像処理に含まれることは言うまでもない。
【００６２】
次に、前述した本体部１００のフィルタ切替部１１０とその周辺構造について詳述する。図８（ａ）は、本体部１００の内部構造のうちフィルタ切替部１１０の周辺構造を表した分解斜視図である。光源１０２は、ハロゲンランプにより実現されるが、これに限らずメタルハライドランプ、ＬＥＤ、白熱灯、蛍光灯などにより実現されても良い。光源１０２は、発熱量が多いので、出射面１０３とは反対側に排熱用のファン１６０が配置される。出射面１０３から延びている点線が光源の光軸Ｇ２である。
【００６３】
切替フィルタ部１１０は、光源１０２からの光の一部を遮光するフィルタ板１１１と、フィルタ板１１１を軸１１２まわりにギア１１３、１１４を介して回転させるためのステッピングモータ１１６とから構成されている。フィルタ板１１１には、直径の異なる円形の開口１１１Ａ、１１１Ｂが軸１１２を中心とした円周上に離間して設けられている。開口１１１Ａの直径は、光ファイバモジュール２１０の接続端面２１５の第２の入射部２１５Ｂと略同一であり、開口１１１Ｂの直径は、開口１１１Ａの直径よりも大きく、第１の入射部２１５Ａの直径と略同一である。ステッピングモータ１１６は、コントローラ部１２０により制御され、フィルタ板１１１をそれぞれの開口１１１の中心が光軸Ｇ２と重なるような所定の位置に回動可能である。本実施例では、ステッピングモータ１１６をより精度よく制御させるために、フィルタ板１１１の端部に突起部１１９を設け、その軌道上にリミットスイッチ１１８を設けている。起動時等に、ステッピングモータ１１６を回転させ、突起部１１９により、リミットスイッチ１１８を押下させる。リミットスイッチ１１８からの信号のタイミングと、ステッピングモータ１１６のエンコーダの位置との関係により、ステッピングモータ１１６の位置補正が可能となる。このいわゆる原点出し作業により、常にステッピングモータ１１６の位置制御を正確に行なうことができるので、光源１０２との関係で開口１１１Ａ，１１１Ｂの中心を光軸Ｇ２に正確に位置決めすることが可能な構成となっている。
【００６４】
ファイバ接続部１０４は、上述した本体部側ファイバコネクタ２１４の第１の円筒部材２１４Ａの外径よりもその内径が大きく設定された円筒形状をなしており、筐体１０１に固定された台１０６に取り付けられ、その外周面にピン１０４Ａが突設されると共に内周面に凹形状のガイド受け１０４Ｂが設けられている。
一方、本体部側ファイバコネクタ２１４の第１の円筒部材２１４Ａには、上述したガイド受け１０４Ｂに対応させた凸形状のガイド２１４Ｃがその外周面に設けられている。第１の円筒部材２１４Ａとその径中心が一致し、底面部が一体的に設けられている第２の円筒部材２１４Ｂは、その内径がファイバ接続部１０４の外径よりも大きく設定されており、上述したピン１０４Ａと係合する切欠け２１４Ｄが設けられている。
【００６５】
ファイバ接続部１０４に、本体部側ファイバコネクタ２１４を接続する際には、ファイバ接続部１０４の内部に、第１の円筒部材２１４Ａのガイド２１４Ｃをガイド受け１０４Ｂに対応させながら挿入し、さらに本体部側ファイバコネクタ２１４が円周方向に回転されることでピン１０４Ａが第２の円筒部材２１４Ｂの切欠け２１４Ｄと係合される構成となっている。上記構成により、光ファイバモジュール２１０の光軸Ｇ２方向の抜けを防止しつつ、フィルタ板１１１の開口１１１Ａ，１１１Ｂと光ファイバモジュール２１０の接続端面２１５との間での位置決めが、光軸Ｇ２と垂直な平面および光軸Ｇ２を中心とした回転方向で行なわれる。
【００６６】
光源１０２の光のうち開口１１１Ａもしくは１１１Ｂを通過した光が、ファイバ接続部１０４により位置決めされた光ファイバケーブル２１０の接続端面２１５に導光され、その光を用いて撮影部３００の落射照明部３１０もしくは側射照明部３２０により照明が行うことが可能となる。
本実施例では、光ファイバモジュール２１０の一端部の接続端面２１５の第１および第２の入射部２１５Ａ、２１５Ｂの形状は、本体部１００のフィルタ１１１の開口１１１Ａ、１１１Ｂの形状に対応して設計されており、光源１０２からの光の一部が開口１１１Ａ、１１１Ｂを通って、第１および第２の入射部２１５Ａ、２１５Ｂの両方もしくは第２の入射部２１５Ｂに選択的に導光されることで、照明方法の切替が行うことが可能となる。
なお第１および第２の入射部２１５Ａ、２１５Ｂの形状は、これに限らず、端面を半円に分割してもよいし、３分割以上してもよい。要するに第１および第２の入射部２１５Ａ、２１５Ｂの形状が、開口１１１Ａ、１１１Ｂの形状に対応していればどのような形状であっても良い。
また開口の形状としては、フィルタ板が光源からの光を全く遮光しない形状もありえるが、本願発明における「光源からの光の一部を遮光するフィルタ板」とは、フィルタ板に設けられた複数の開口のうち少なくとも一つが、光軸に配置された場合に光源からの光を遮光する機能を有することを意味する。
【００６７】
次に本実施例における拡大観察装置１を用いた落射照明観察および側射照明観察とその切替作業について、説明する。
まず落射照明観察を行なう方法を説明する。観察に先立ち、観測者は光ファイバモジュール２１０の本体側ファイバコネクタ２１４をファイバ接続部１０４に接続し、落射照明用ファイバコネクタ２１８を接続部３１２に接続し、側射照明部２２０を撮影部３００の下端部３０２Ａに固定する。また画像伝送ケーブル２５０をコネクタ２５２，２５４を用いて、撮影部３００と本体部１００に接続する。
【００６８】
図９は、フィルタ板１１１と本体側ファイバコネクタ２１４の接続端面２１５との位置関係を説明する図である。図９（ａ）は、光源１０２側から見たフィルタ板１１１と本体側ファイバコネクタ２１４の斜視図であり、図９（ｂ）（ｃ）は、各照明方法での光源１０２側から見た正面図である。図８（ａ）および、図９（ｂ）は落射照明モードにおける切替フィルタ部１１０周辺の図である。
操作部１７０のマウス等により表示部１３０に表示されたＧＵＩ（グラフィカルインターフェース）を用いて、照明モードが落射照明モードに設定されると、コントローラ部１２０より切替フィルタ部１１０のステッピングモータ１１６に動作信号が出力される。この動作信号によりステッピングモータ１１６が回転し、ギア１１３、１１４を介してフィルタ板１１１が軸１１２まわりに回動することで、開口１１１Ｂの中心が光源１０２の光軸Ｇ２上に配置される。
開口１１１Ｂの中心が光源１０２の光軸Ｇ２上に配置されることにより、光ファイバモジュール２１０の接続端面２１５の第１の入射部２１５Ａおよび第２の入射部２１５Ｂの双方に、光源１０２からの光が導光される。双方の領域に光が導光されると、落射照明部３１０および側射照明部３２０の双方から照明が行なわれる。通常、側射照明部３２０からの側射照明による反射光に比べて、落射照明部３１０からの落射照明による反射光の方が、直接反射成分が多く、輝度が高いため、側射照明光と落射照明光とが混在した場合には、落射照明が行なわれる。この結果、観測者は、落射照明された被写体Ｗを撮影部３００のカメラ部３４２を用いて、撮影することが可能となる。
【００６９】
撮影された画像は、画像伝送ケーブル２５０を介して、本体部１００のコントローラ部１２０に伝送され、上述した所定の画像処理が施されて表示部１３０に表示される。表示された画像の中で被写体Ｗが所望の位置に表示されていない場合には、Ｘ−Ｙ軸調整つまみ４１０を用いてステージＳをＸ−Ｙ方向に移動させて、被写体Ｗが所望の位置で撮影されるように調整する。また画像がぼけてしまっている場合には、Ｚ軸調整つまみ４０６を用いて、被写体Ｗと撮影部３００とのワークディスタンスを調整してピントの調整を行なう。これらの調整を行なうことで所望の撮影画像が取得することが可能となる。
【００７０】
上述した落射照明観察では、被写体Ｗのほぼ真上から照明光を当てており直接反射成分が多いため、反射率の低い被写体Ｗでも比較的輝度の高い画像が得られる。また一方被写体Ｗの傷やバリなどを観測したい場合には、被写体Ｗを観測の光軸Ｇの斜め方向から照明光を当てる側射照明観察が適している。以下に、側射照明観察を行なう場合を説明する。
【００７１】
操作部１７０のマウス等により、表示部１３０に表示されているＧＵＩを操作し、照明モードを側射照明モードに設定する。この設定により、コントローラ部１２０より切替フィルタ部１１０のステッピングモータ１１６に動作信号が出力され、動作信号によりステッピングモータ１１６が回転することで、今度は開口１１１Ｂより直径の小さい開口１１１Ａが光軸Ｇ２上に配置される。
図８（ｂ）および図９（ｃ）が側射照明モードにおける切替フィルタ部１１０周辺の図である。開口１１１Ａが光軸Ｇ２上に配置されることにより、光ファイバモジュール２１０の第２の入射部２１５Ｂにのみ、光源１０２からの光が導光され、第１の入射部２１５Ａへは遮光される。その結果、側射照明用光ファイバ束２２０にのみ光が導光されるので、落射照明は行なわれずに側射照明のみが行なわれる。このようにして、観測者は、側射照明された被写体Ｗを撮影部３００のカメラ部３４２にて撮影された画像を表示部１３０で観察することができる。
なお、本願発明における遮光とは本来完全に光を遮断していることを言い、本実施例においても漏れ光などが発生しないことが望ましいが、各部品の寸法誤差や組立て誤差により生じる意図しない若干の漏れ光が発生する場合も含めた意味であることは言うまでもない。
【００７２】
側射照明観察から再び落射照明観察を行なうことで、両照明方法のうちどちらが適切かを比較しながら観察したい場合は、再び操作部１７０にて照明モードを設定画面上で側射照明モードから落射照明モードに切り替えるだけで、切替フィルタ部１１０の開口１１１Ｂから１１１Ａへの切り替えが行なわれ、側射照明観察から落射照明観察に容易に切り替えることが可能となっている。このことにより観測者は、両観察方法を適宜切り替えながら、所望の撮影画像を得ることができる。
【００７３】
さらに観測者がどちらの照明方法で照明を行なえばよいか不明である場合には、それぞれの照明方法で撮影された撮影画像からより好ましい撮影画像を観測者に選択させることで、照明条件を設定させるプレビュー機能を有していることが望ましい。図１０に、プレビュー機能の画面を示す。観測者がプレビューボタン５８２を押すと、照明モードが落射照明モードに切り替わり落射照明観察で被写体Ｗを撮影した後、照明モードが自動的に側射照明モードに切り替わり、側射照明観察で被写体Ｗを再度撮影する。取得された照明方法が異なる２枚の撮影画像を表示部１３０に並べて表示する。画面の左側に、落射照明観察の表示ウィンドウ５８３が、画面の右側に側射照明観察の表示ウィンドウ５８４が、それぞれ表示され、そのタグにどちらの照明方法で観察されたが表示される。
【００７４】
図１０の撮影画像５９０Ａ、５９０ＢはＩＣの表面の撮影画像の例である。ＩＣ表面には、金メッキ加工がされたグランド導線である金メッキ導線５９１と、酸化膜である保護部材膜５９２と、保護部材膜５９２に覆われている信号導線である内部パターン５９３が存在している。金メッキ導線５９０の表面は、凹凸が多く反射率が低い。逆に保護部材膜５９１は表面の凹凸が少なく、金メッキ導線より反射率が高い。内部パターン５９３は保護部材膜５９２で覆われているため、その表面は反射率が高いが、その内部パターンの断面にあわせて、周辺の表面より盛りあがっている。
【００７５】
図１１（ａ）に落射照明観察を行なった場合の照明光の反射の模式図を示し、図１１（ｂ）に側射照明観察を行なった場合の照明光の反射の模式図を示す。
落射照明観察を行なった場合には、落射照明光５９５Ａが被写体Ｗにほぼ垂直に照射される。内部パターン５９３の表面も含め保護部材膜５９２の表面に照射された光のほとんどは直接反射光５９６Ａとして反射され、撮影部３００にて捉えられる。逆に金メッキ導線５９０は、その表面の凹凸により拡散反射され、拡散反射光５９６Ｂのうち垂直方向に反射された光が、撮影部３００に捉えられ、内部の撮影素子３４２にて被写体Ｗの光像が撮影される。図１０の撮影画像５９０Ａが、その際の撮影画像である。直接反射光５９６Ａ成分が全体的に多いため、全体的に輝度が高い画像となる。
【００７６】
図１１（ｂ）に示すように側射照明観察を行なった場合には、側射照明光５９５Ｂが被写体Ｗに、斜め方向から照射される。金メッキ導線５９１においては、拡散反射がなされるため、ほぼ同様の画像が得られるが、保護部材膜５９２の表面では、凹凸が少なく反射率が高いためほとんどの反射光が、直接反射光５９６Ａとなってしまい、垂直方向に存在する撮影部３００へ光がほとんど反射されない。一方、内部パターン５９３の表面では、角部５９４が存在するため、その部分で拡散反射が行なわれ、拡散反射光５９６Ｂのうち、垂直方向に反射されたものが撮影部３００にて捉えられ、内部の撮影素子３４２にて被写体Ｗの光像が撮影される。図１０の撮影画像５９０Ｂが、その際の撮影画像である。直接反射光５９６Ａが、撮影部３００にて捉えられないため、保護部材膜５９２の部分は非常に暗い画像となるが、表面に凹凸を有する金メッキ導線５９０や内部パターン５９３の角部５９４では、エッジが強調された画像を取得できる。
【００７７】
観測者は、撮影画像５９０Ａ，５９０Ｂを比較して観察し、所望の画像を表示画面５８１のポインタ５８５を用いて指定すると、次回の撮影からは選択された画像の照明観察方法にて、撮影が行なわれる。そのため、観測者が予めどちらの照明方法が適切であるか把握していなかったとしても、本プレビュー機能により、所望の照明観察方法を容易に選択することができる。
【００７８】
次に、光ファイバケーブル２１０の接続端面２１５およびフィルタ板１１１の開口の変形例を説明する。本実施例では、光ファイバケーブル２２０の接続端面２１５の形状の都合により、落射照明観察を行なう際には、落射照明と側射照明が同時に行なわれていたが、もちろんこれに限られない。図１２は光ファイバケーブル２２０の入射端の変形例であり、図１３は、フィルタ板１１１の開口１１１Ａ、１１１Ｂの変形例である。図１２（ａ）のように、第１の入射部２１５Ａと第２の入射部２１５Ｂをそれぞれ半円形状にし、図１３（ａ）に示したように開口１１１Ａ，１１１Ｂもそれに対応した半円形状の開口とすることで、導光する領域を落射照明用ファイバ束に対応した第１の入射部２１５Ａか側射照明用ファイバ束２２０に対応した第２の入射部２１５Ｂかのどちらを選択するかを完全に切り替えることができる。その結果、落射照明観察中に、側射照明が行なわれることがなくなり、純粋に落射照明だけで照明した画像が撮像することができる。
【００７９】
また全周方向からの側射照明による撮影画像よりも、さらに特定方向に陰影の効いた撮影画像を得るため側射照明の実現方法を説明する。図１２（ｂ）に示すように、光ファイバケーブル２１０の接続端面２１５の区分け領域を３つに増やす。図１４は、側射照明部３２０の筐体３２２の下面図である。光ファイバモジュール２１０の第１の入射部２１５Ｃに対応した入射端を有する側射照明用光ファイバ束２２０Ａは、筐体３２２の第１の領域３２２Ａにその出射端を有するように配置され、第２の入射部２１５Ｄに対応した入射端を有する側射照明用光ファイバ束２２０Ｂは、筐体３２２の第２の領域３２２Ｂにその出射端を有するように配置される。また光ファイバモジュール２１０の第３の入射部２１５Ｅには、落射照明用光ファイバ束２１６の入射端が対応する。ここでフィルタ板１１１には、図１３（ｂ）に示すように、４つの開口１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆが設けられる。ステッピングモータ１１６により、フィルタ板１１１が回転し、光軸Ｇ２に開口１１１Ｃが配置されることで、第３の入射部２１５Ｅにのみ光が導光され、落射照明が行なわれる。次に光軸Ｇ２に開口１１１Ｄが配置されることで、第１の入射部２１５Ｃにのみ光が導光され、筐体３２２の第１の領域３２２Ａからのみ被写体Ｗに側射照明が行なわれる。同様に光軸Ｇ２に開口１１１Ｅが配置されると、第２の入射部２１５Ｄにのみ光が導光され、筐体３２２の第２の領域３２２Ｂからのみ被写体Ｗに側射照明が行なわれる。上記のような構成を採用すれば、ある特定方向からの側射照明が行なわれ、より陰影の効いた撮影画像が得られる。
もちろん、光軸Ｇ２に開口１１１Ｆが配置されると、第１および第２の領域２１５Ｃ、２１５Ｄに光が導光され、筐体３２２の第１および第２の領域３２２Ａ、３２２Ｂから全周に渡り側射照明が行なわれれることとなることは言うまでもない。
【００８０】
また図６で示した構成の光ファイバケーブル２１０の接続端面２１５の場合には、図１３（ｃ）に示すように開口部１１１Ｂの形状を、第１の入射部２１５Ａの形状に合わせて、中央部に円形状のフィルタを設け、それを支持する支持部を仕切り部材２１５Ｗに合わせて径方向に細長く形成すれば、導光する領域を第１の入射部２１５Ａか第２の入射部２１５Ｂかのどちらを選択するかを完全に切り替えることができる。特に光源１０２から光のうち中央部の明るい光を側射照明用光ファイバ２２２に入射させつつ、切替が行なえるため図１３（ａ）に示した変形例よりも、側射照明の光量減少を抑えることができる。
【００８１】
以上、本願発明の拡大観察装置１は、操作部１４０を用いて、照明モードを切り替えるだけで、切替フィルタ部１１０にて、光源１０２からの光を少なくとも落射照明用光ファイバ束２１６に導光するか否かを切り替えられる。その結果、落射照明観察と側射照明観察とを本体部１００で切り替えることができるため、光ファイバケーブルの付け替えを行なう必要がなく、簡便に切替作業を行うことができる。また側射照明用光ファイバ束２１０が、本体部１００の光源１０２に対向する入射端から、側射照明部２２０の出射端までの長さを有した光ファイバを複数本束ねた光ファイバ束で形成することにより、光源１０２からの光をロスすることなく側射照明部２２０の照明光出射位置まで供給することが可能な構成となっているため、光ファイバ間の光の伝達ロスで発生する光量減少を可能な限り抑えることが可能となる。つまり本願発明によれば、拡大観察装置における照明方法の切替作業の簡素化と、側射照明時の光量減少の低減を同時に実現するという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本願発明の一例を示す全体斜視図
【図２】本願発明の一例を示す機能ブロック図
【図３】光ファイバモジュール２１０の基本構成図
【図４】光ファイバモジュール２１０および撮影部３００の分解斜視図
【図５】光ファイバモジュール２１０および撮影部３００の組立て時の部分断面図
【図６】本体部側ファイバコネクタ２１４の第１の円筒部材２１４Ａの正面図
【図７】側射照明部２２０のファイバ配置の概念図  （ａ）平面部分断面図  （ｂ）側面部分断面図  (c)  断面斜視図
【図８】フィルタ切替部１１０の周辺構造  （ａ）側射照明時  （ｂ）落射照明時
【図９】フィルタ切替部１１０の切替時の説明図
【図１０】プレビューモードの表示画面
【図１１】照明光の反射モデル  （ａ）落射照明時  （ｂ）側射照明時
【図１２】本体部側ファイバコネクタ２１４の第１の円筒部材２１４Ａの正面図の変形例
【図１３】フィルタ板１１１の変形例
【図１４】側射照明部２２０の筐体３２２の下面図
【図１５】従来の落射照明時の拡大観察装置
【図１６】従来の側射照明時の拡大観察装置
【図１７】切替装置８５０および側射照明部８６０の概念図（斜視図）
【図１８】切替装置８５０および側射照明部８６０の概念図（断面図）  （ａ）落射照明時  （ｂ）側射照明時
【符号の説明】
【００８３】
１        拡大観察装置
１００    本体部
１０２    光源
１０３    出射面
１０４    ファイバ接続部
１０４Ａ  ピン
１０４Ｂ  ガイド受け
１１０    切替部
１１１    フィルタ板１１１
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ、１１１Ｆ  開口
１１２    軸
１１３、１１４  ギア
１１６    ステッピングモータ
１１８    リミットスイッチ
１１９    突起部
１２０    コントローラ部
１２２    コネクタ
１３０    表示部
１７０    操作部
２１０    光ファイバモジュール
２１４    本体部側ファイバコネクタ
２１４Ａ  第１の円筒部材
２１４Ｂ  第２の円筒部材
２１４Ｃ  ガイド
２１４Ｄ  切り欠き
２１５    接続端面
２１５Ａ  第１の入射部
２１５Ｂ  第２の入射部
２１５Ｃ  第１の入射部
２１５Ｄ  第２の入射部
２１５Ｅ  第３の入射部
２１５Ｗ  仕切り部材
２１６    落射照明用光ファイバ束
２１７    保護部材
２１８    落射用ファイバコネクタ
２２０    側射照明部
２２２    側射照明用光ファイバ束
２２２Ａ  光ファイバ
２２４    固定部材
２２６    筐体
２２６Ａ  中空部
２２８Ａ  固定穴
２２８Ｂ  固定ねじ
２３０    出射端
２５０    画像伝送ケーブル
２５２Ａ，２５２Ｂ  コネクタ
２５４    制御線
２５６    電源線
３００    撮影部
３０２Ａ  下端部
３０２Ｂ  中間部
３０２Ｃ  グリップ部
３０２Ｄ  上部
３１０    落射照明部
３１２    接続部
３１２Ａ  第１の筒部
３１２Ｂ  第２の筒部
３１３Ａ  絞り
３１３Ｂ  レンズ
３１４    ミラー
３１８    ハーフミラー
３３０    拡大光学系
３４０    撮影素子
３４２    カメラ部
４００    支持台
４０２    基台
４０３    支柱
４０５    取り付け部
４０６    Ｚ軸調整つまみ
４１０    Ｘ軸調整つまみ
４１２    Ｙ軸調整つまみ
４１４    押さえピン
５８１    プレビュー画面
５８２    プレビューボタン
５８３    落射照明観察用表示ウィンドウ
５８４    側射照明観察用表示ウィンドウ
５９０    撮影画像
５９２    保護部材膜
５９３    内部パターン
５９４    角部
５９５Ａ  落射照明光
５９５Ｂ  側射照明光
５９６Ａ  直接反射光
５９６Ｂ  拡散反射光
６００    本体部
７００    ケーブル
７１０    落射用光ファイバケーブル
７１２    光ファイバ束
７１４    ファイバコネクタ
７２０    側射用光ファイバケーブル
７２２    光ファイバ束
７２４    ファイバコネクタ
７３０    光ファイバケーブル
８００    撮影部
８１０    拡大光学系
８２０    落射照明部
８２２    接続部
８２４    ミラー
８２６    ハーフミラー
８３０    側射照明部
８３２    筐体
８３４    出射端
８５０    切替装置
８５１    接続部
８５２    切替ミラー
８５２Ａ  回転軸
８５２Ｂ  切替ノブ
８５３    落射照明用導光部
８５４    レンズ
８６０    側射照明部
８６２    側射用光ファイバ束
８６２Ａ  光ファイバ
８６２Ｂ  出射端
８６４    筐体
９００    支持台
【図１】
2009128881.tif 000003
【図２】
2009128881.tif 000004
【図３】
2009128881.tif 000005
【図４】
2009128881.tif 000006
【図５】
2009128881.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009128881.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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