JP2000046746A - 拡大観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】観察対象物を画像表示装置に拡大表示する際
に、拡大倍率の調整が自動的に行われ、観察対象物の観
察したい領域を容易に特定することが可能で、観察対象
物を任意の方向から観察可能な拡大観察装置を提供す
る。 【解決手段】観察対象物Ｗの光学像を得る撮像レンズ５
と、光学像を撮像する撮像装置４、撮像装置４によって
撮像された画像データを拡大表示する画像表示装置３と
を有する拡大観察装置であって、撮像レンズ５に対して
任意の位置に保持された観察対象物Ｗと撮像レンズ５と
の距離を測定する距離測定手段８と、測定された距離に
応じて画像データの拡大倍率を変更する画像倍率変更手
段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像レンズを通じ
て取得した観察対象物の光学像を撮像し、これを拡大し
て画像表示装置に表示する拡大観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、電子部品が実装されたプリン
ト基板等の観察対象物を検査するために、プリント基板
の光学像を撮像装置によって撮像して画像表示装置に拡
大表示する拡大観察システムが用いられる。このような
拡大観察システムでは、検査（観察）効率を向上するに
は、撮像装置の焦点位置を調整したり、視野（画角）を
ズーム機能で調整する必要があり、観察対象物の観察し
たい領域を画像表示装置に適切に表示するには相当な時
間を要する。たとえば、特開平６−１７４６５０号公報
には、拡大観察システムにおいて、テーブル上に観察対
象物を位置決めし、観察対象物に対するカメラの焦点を
段階的にかつ自動的に切り換えることにより、焦点位置
の調整作業を効率化する技術が開示されている。また、
特開平９−８３８４３号公報では、カメラの撮像位置を
示す光学ポインタを観察対象物に投影することにより観
察対象物の撮像部位を容易に把握でき、観察対象物の観
察したい領域を画像表示装置にすばやく表示可能な技術
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】観察対象物の観察した
い領域を特定して、画像表示装置に拡大表示する操作を
迅速に行うには、観察対象物の画像の拡大倍率を観察対
象物の大きさや観察対象物の観察したい領域の大きさを
考慮して調整する必要がある。しかしながら、上述した
従来の拡大観察システムにおいては、観察対象物の拡大
倍率については、予め設定された倍率で観察対象物を観
察し、あるいは、拡大倍率を調整する作業を行う必要が
あり、たとえば、観察者がプリント基板等の観察対象物
を保持した状態で観察するような場合には、観察対象物
を保持しながら画像の拡大倍率を調整する作業を行う必
要があり、操作性がよくない。また、上述した従来の拡
大観察システムでは、基本的に、観察対象物をテーブル
等に載置し、観察対象物の一定の方向から撮像するた
め、観察対象物の平面的な画像しか見ることができな
い。

【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであって、観察対象物を画像表示装置に拡大表示する
際に、拡大倍率の調整が自動的に行われ、観察対象物の
観察したい領域を容易に特定することが可能で、観察対
象物を任意の方向から観察可能な拡大観察装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、観察対象物の
光学像を得る撮像レンズと、前記光学像を撮像する撮像
手段と、前記撮像手段によって撮像された画像データを
拡大表示する画像表示手段と、前記撮像レンズに対して
任意の位置に保持された前記観察対象物と前記撮像レン
ズとの距離を測定する距離測定手段と、前記距離に応じ
て前記画像データの拡大倍率を変更する画像倍率変更手
段とを有する。

【０００６】本発明では、観察対象物と撮像レンズとの
距離に応じて画像表示装置に表示される画像の拡大倍率
は決まるので、観察対象物を、たとえば、観察者が手に
保持して観察対象物を移動しながら画像表示装置に表示
される画像の拡大倍率を調整することができる。

【０００７】前記撮像レンズは、前記観察対象物の光学
像の光学的な拡大倍率を変更する光学拡大倍率変更手段
を有し、前記画像倍率変更手段は、前記光学拡大倍率変
更手段に対して拡大倍率を指定する制御信号を出力す
る。

【０００８】前記撮像手段は、撮像した画像の倍率を電
子的に連続的に変更する電子拡大倍率変更手段を有し、
前記画像倍率変更手段は、前記電子拡大倍率変更手段に
対して拡大倍率を指定する制御信号を出力する。

【０００９】前記画像倍率変更手段は、前記観察対象物
と前記撮像レンズとの距離の増加に伴って比例的に拡大
倍率を小さくする。

【００１０】前記距離測定手段は、前記撮像レンズの光
軸上の前記観察対象物と前記撮像レンズとの距離を測定
する。このような構成によれば、観察対象物の撮像レン
ズの光軸上の位置と撮像レンズとの距離が一定であれ
ば、観察対象物の姿勢が異なっても拡大倍率は一定であ
り、観察対象物の種々の方向からの画像を画像表示装置
に拡大表示することができる。

【００１１】前記撮像レンズは、前記観察対象物に対す
る焦点距離を調整するためのフォーカスレンズと、この
フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ用電動機
を有し、前記距離測定手段によって測定された距離に基
づいて、前記撮像レンズの焦点を前記観察対象物に自動
的に合わせる制御指令を前記フォーカスレンズ用電動機
に出力する自動合焦点手段をさらに有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る拡大観察システムの外観を示す斜視図であ
り、図２は、本実施形態に係る拡大観察システムの一構
成例を示す説明図である。本実施形態に係る拡大観察シ
ステムの観察対象物Ｗは、たとえば、電子回路が組み込
まれたプリント基板である。図１において、本実施形態
に係る拡大観察システム１は、コ字上に形成された架台
１１の上部板１１ａ上に設置された画像表示装置３と、
架台１１の上部板１１ａの下面に固定された撮像装置４
と、撮像装置４に設けられた撮像レンズ鏡筒５と、撮像
レンズ鏡筒５の先端に設けられた照明装置７と、架台１
１の下部板１１ｂに設けられた測距離装置８と、制御装
置３１とを有する。

【００１３】撮像レンズ鏡筒５は、観察対象物Ｗの光学
拡大像を得るためのものであり、たとえば、マクロタイ
プのカメラレンズを用いることができる。撮像レンズ鏡
筒５には、焦点距離を調整するためのフォーカスレンズ
が内蔵され、また、このフォーカスレンズを回転駆動す
るための電動機６を備えている。電動機６には、たとえ
ば、ＤＣ（直流）タイプのサーボモータを用いることが
できる。フォーカスレンズは、電動機６の駆動による回
転によって撮像レンズ鏡筒５の光軸方向に移動可能とな
っており、これにより撮像レンズ鏡筒５の章程位置は調
整される。

【００１４】撮像装置４は、撮像レンズ鏡筒５を通じて
得られた観察対象物Ｗの光学拡大像を撮像する。撮像装
置４には、たとえば、ＣＣＤ(charge coupled device)
撮像素子を用いたＣＣＤカメラを用いることができる。
撮像装置４の撮像した画像データは、映像信号４ｓとし
て画像表示装置３に出力される。また、撮像装置４は、
画像の結像位置を変えることなく、画像の倍率を連続的
に電子的に変化させる電子ズーム機能部を有している。
この電子ズーム機能部による画像の拡大倍率は、外部か
らの、たとえば、電圧信号からなる拡大倍率信号によっ
て変更可能となっている。

【００１５】照明装置７は、観察対象物Ｗに光を照らす
ために設けられており、たとえば、蛍光灯を使用したリ
ングライトを用いることができる。照明装置７で観察対
象物Ｗに光を照らすことより、観察対象物Ｗの像が見や
すくなる。

【００１６】測距離装置８は、観察対象物Ｗまでの距離
を測定する装置であり、たとえば、超音波を利用した測
距離装置や、レーザを用いた測距離装置を用いることが
できる。測距離装置８は、撮像レンズ鏡筒５の光軸上に
配置されている。測距離装置８の測定値は、たとえば、
電圧信号で制御装置３１に出力される。画像表示装置３
は、撮像装置４からの画像データを画面３ａに表示する
ためのものであり、たとえば、ビデオモニタを用いるこ
とができる。

【００１７】制御装置３１は、距離データ入力部３２
と、距離換算部３３と、拡大倍率決定部３４と、拡大倍
率信号出力部３５と、自動合焦点制御部３６とを有す
る。制御装置３１は、たとえば、マイクロプロセッサが
搭載され、電圧入力手段（アナログ入力）および電圧出
力手段（アナログ出力）と、上記の焦点位置調整用の電
動機６を駆動するドライバとを備え、ソフトウエアによ
って動作するＣＰＵボードをパーソナルコンピュータに
付加することにより構成することができる。

【００１８】距離データ入力部３２は、測距離装置８の
測定した測距離装置８と観察対象物Ｗとの距離の電圧信
号からなる測定データ８ｓをディジタル信号に変換して
制御装置３１に取り込む。

【００１９】距離換算部３３は、距離データ入力部３２
に入力された測定データから、撮像レンズ鏡筒５と観察
対象物Ｗとの距離ｘを算出して、距離信号３３ｓとして
拡大倍率決定部３４および自動合焦点制御部３６に出力
する。なお、距離ｘの算出は、架台１１に対する撮像レ
ンズ５の取付位置および測距離装置８の取付位置から算
出することができる。

【００２０】自動合焦点制御部３６は、距離換算部３３
から得られた撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離
ｘに基づいて、撮像レンズ鏡筒５の焦点位置が観察対象
物Ｗに合うように、撮像レンズ鏡筒５に内蔵されたフォ
ーカスレンズを回転駆動する制御指令３５ｓをフォーカ
スレンズ駆動用の電動機６に出力する。

【００２１】拡大倍率決定部３４は、距離換算部３３か
ら得られた撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離ｘ
に基づいて、撮像装置４の電子ズーム機能の拡大倍率を
決定し、拡大倍率信号３４ｓを拡大倍率信号出力部３５
に出力する。ここで、図３は、上記制御装置３１の拡大
倍率決定部３４における拡大倍率の決定方法の一例につ
いて説明するための図である。拡大倍率決定部３４は、
図３に示すように、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗと
の距離ｘが離れるほど、電子ズームの拡大倍率を比例的
に小さくし、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離
ｘが近づくほど拡大倍率を大きく指定する。

【００２２】拡大倍率信号出力部３５は、拡大倍率決定
部３４から入力された拡大倍率信号３４ｓをアナログ
（電圧）信号３５ｓに変換して、撮像装置４に出力す
る。撮像装置４の電子ズーム機能部では、拡大倍率信号
３５ｓに応じた拡大倍率で、撮像装置において撮像した
画像データを拡大する。

【００２３】次に、上記構成の拡大観察システムによる
観察対象物Ｗの観察手順の一例について説明する。ま
ず、たとえば、電子部品が実装されたプリント基板から
なる観察対象物Ｗを架台１１の上部板１１ａと下部板１
１ｂとの間に形成された空間に挿入する。この状態で、
測距離装置８によって観察対象物Ｗまでの距離が測定さ
れ、この測定信号８ｓが制御装置３１の距離データ入力
部３２に入力され、距離換算部３３において、撮像レン
ズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離ｘが算出される。

【００２４】自動合焦点制御部３６では、撮像レンズ鏡
筒５に内蔵されたフォーカスレンズを回転駆動する制御
指令３５ｓをフォーカスレンズ駆動用の電動機６に出力
し、フォーカスレンズが合焦点位置に移動される。これ
により、撮像レンズ鏡筒５を通じて得られる画像は、常
に観察対象物Ｗに焦点が合ったものとなる。

【００２５】観察対象物Ｗを撮像レンズ鏡筒５に対して
近づけると、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離
ｘが短くなり、撮像装置４の電子ズーム機能の拡大倍率
は大きくなる。画像表示装置３には、観察対象物Ｗの局
所的な拡大画像が表示され、観察対象物Ｗの局部の観察
が可能となる。

【００２６】一方、観察対象物Ｗを撮像レンズ鏡筒５か
ら遠ざけると、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距
離ｘが長くなり、撮像装置４の電子ズーム機能の拡大倍
率は小さくなる。画像表示装置３には、観察対象物Ｗの
広い領域の像あるいは全体像が表示され、観察対象物Ｗ
の大局的な観察が可能となる。

【００２７】また、観察対象物Ｗを保持した状態で、撮
像レンズ鏡筒５の光軸に対して傾けると観察対象物Ｗを
斜め方向から見た画像を画像表示装置３に表示させるこ
とができる。このとき、撮像レンズ鏡筒５の光軸上にお
ける観察対象物Ｗの保持位置を一定に保ちながら観察対
象物Ｗを任意の方向に傾斜させると、観察対象物Ｗの画
像の拡大倍率は一定で、観察対象物Ｗを真上方向および
斜め方向から見た拡大画像を画像表示装置３に表示させ
ることができる。

【００２８】以上のように、本実施形態によれば、たと
えば、観察者の手で保持した状態で撮像レンズ鏡筒５の
下方に挿入された観察対象物Ｗの画像が画像表示装置３
に表示された状態で、観察対象物Ｗの位置を変化させる
ことで、画像の拡大倍率を調整しながら観察対象物Ｗの
観察したい領域を迅速に探し出して画像表示装置３に表
示することが可能になる。また、本実施形態によれば、
観察対象物Ｗを撮像レンズ鏡筒５に近づけることによっ
て観察対象物Ｗの画像を拡大でき、観察対象物Ｗを撮像
レンズ鏡筒５から遠ざけることによって観察対象物Ｗの
画像を縮小できることから、たとえば、拡大倍率を調整
するための操作スイッチなどの操作をしなくても観察対
象物Ｗの画像を容易に所望の拡大倍率に調整することが
可能になる。

【００２９】また、本実施形態によれば、観察対象物Ｗ
を撮像レンズ鏡筒５に対して任意の距離および姿勢に位
置させることができることから、観察対象物Ｗの一定の
方向からのみの観察だけでなく、様々な方向からの画像
を観察することができ、観察対象物Ｗを立体的に把握す
ることが容易となる。また、本実施形態によれば、観察
対象物Ｗと撮像レンズ鏡筒５との距離は、観察対象物Ｗ
の撮像レンズ鏡筒５の光軸上の位置までの距離であり、
この距離が一定であれば、観察対象物Ｗの姿勢が変化し
ても画像の拡大倍率は一定であり、観察対象物Ｗを種々
の方向から一定の拡大倍率で画像表示装置３に表示する
ことができる。また、本実施形態によれば、観察対象物
Ｗの全体像および観察対象物Ｗの局所的拡大画像を連続
的に表示することができ、観察対象物Ｗの観察効率（検
査効率）を向上させることができる。

【００３０】上述した実施形態では、画像表示装置に表
示された画像の拡大に撮像装置４の有する電子ズーム機
能を用いたが、本発明はこれに限定されない。たとえ
ば、撮像レンズ鏡筒５に観察対象物Ｗを光学的に拡大す
るズームレンズを内蔵するとともに、このズームレンズ
を駆動するズームレンズを撮像レンズ鏡筒の光軸方向に
移動させる送り機構およびこの送り機構を駆動する送り
機構駆動用電動機を撮像レンズ鏡筒５に設け、送り機構
駆動用電動機を制御装置３１の拡大倍率決定部３４の拡
大倍率信号に基づく制御指令によって駆動する構成とす
ることにより、観察対象物Ｗの光学像の拡大倍率を可変
とすることができる。

【００３１】また、上述した実施形態では、観察対象物
Ｗを撮像レンズ鏡筒５に近づけると、画像表示装置に表
示された画像が拡大され、観察対象物Ｗを撮像レンズ鏡
筒５から遠ざけると画像表示装置に表示された画像が縮
小される構成としたが、本発明はこれに限定されない。
撮像レンズ鏡筒５は、本来、観察対象物Ｗの像を光学的
に拡大する機能を有しており、電子ズーム機能を用いな
くても撮像レンズ鏡筒５の有するレンズの画角の変化に
より視野は変化する。たとえば、この視野の変化を打ち
消すように、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗとの距離
に応じて撮像装置４の有する電子ズーム機能（拡大倍
率）を制御すれば、撮像レンズ鏡筒５と観察対象物Ｗと
の距離が変化しても、画像表示装置に表示される画像の
視野が変化しない拡大観察システムを構成することも可
能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、観察対象物を撮像手段
の下方に挿入して、撮像レンズに対して移動することに
より、観察対象物の拡大画像を見ながら拡大倍率を調整
することができ、観察対象物の全体像および観察対象物
の局所的拡大像を容易に表示させることができ、観察対
象物の観察したい領域を迅速に探し出して拡大表示する
ことができる。また、一定倍率で観察対象物を撮像レン
ズの光軸に対して任意の角度で傾斜させた画像を画像表
示装置に表示させることができ、観察対象物の立体的形
状を容易に把握することができ、また、観察対象物の平
面方向からでは観察できない領域を容易に観察すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る拡大観察システムの
外観を示す斜視図である。

【図２】本実施形態に係る拡大観察システムの一構成例
を示す説明図である。

【図３】本実施形態に係る拡大観察システムの拡大倍率
の指定方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１…拡大観察システム、３…画像表示装置、４…撮像装
置、５…撮像レンズ鏡筒、６…電動機、７…照明装置、
８…測距離装置、３１…制御装置、３２…距離データ入
力部、３３…距離換算部、３４…拡大倍率決定部、３５
…拡大倍率信号出力部、３６…自動合焦点制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観察対象物の光学像を得る撮像レンズと、 前記光学像を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像データを拡大表示
   する画像表示手段と、 前記撮像レンズに対して任意の位置に保持された前記観
   察対象物と前記撮像レンズとの距離を測定する距離測定
   手段と、 前記距離に応じて前記画像データの拡大倍率を変更する
   画像倍率変更手段とを有する拡大観察装置。
2. 【請求項２】前記撮像レンズは、前記観察対象物の光学
   像の光学的な拡大倍率を変更する光学拡大倍率変更手段
   を有し、 前記画像倍率変更手段は、前記光学拡大倍率変更手段に
   対して拡大倍率を指定する制御信号を出力する請求項１
   に記載の拡大観察装置。
3. 【請求項３】前記撮像手段は、撮像した画像の倍率を電
   子的に連続的に変更する電子拡大倍率変更手段を有し、 前記画像倍率変更手段は、前記電子拡大倍率変更手段に
   対して拡大倍率を指定する制御信号を出力する請求項１
   に記載の拡大観察装置。
4. 【請求項４】前記画像倍率変更手段は、前記観察対象物
   と前記撮像レンズとの距離の増加に伴って比例的に拡大
   倍率を小さくする請求項１に記載の拡大観察装置。
5. 【請求項５】前記距離測定手段は、前記撮像レンズの光
   軸上の前記観察対象物と前記撮像レンズとの距離を測定
   する請求項１に記載の拡大観察装置。
6. 【請求項６】前記撮像レンズは、前記観察対象物に対す
   る焦点距離を調整するためのフォーカスレンズと、この
   フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ用電動機
   を有し、 前記距離測定手段によって測定された距離に基づいて、
   前記撮像レンズの焦点を前記観察対象物に自動的に合わ
   せる制御指令を前記フォーカスレンズ用電動機に出力す
   る自動合焦点手段をさらに有する請求項１に記載の拡大
   観察装置。