JP2001008080A - 観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に持ち運ぶことができるようにした、観
察装置を提供すること。 【解決手段】 被観察物Ｗが載置される支持台１２と、
支持台上の被観察物の光学像を得る撮像光学系１３ａ及
びこの撮像光学系による光学像を撮像する撮像手段１３
ｂから成る撮像部１３と、上記撮像部を支持する支柱１
４と、各駆動手段を制御するための駆動制御部１６を備
え、上記撮像部からの撮像信号を外部に出力し、駆動制
御部１６への指令を伝達できる汎用インタフェースを含
んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小物体を立体的
に撮像するための撮像装置，拡大表示装置及びデジタル
カメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、微小物体を観察する場
合、被観察物の画像を撮像カメラによって撮像して、画
像を取り込むようにした、拡大観察装置が知られてい
る。このような拡大表示装置は、例えば図８に示すよう
に、構成されている。図８において、拡大観察装置１
は、ベース２上に配設された支持台３と、この支持台３
上に載置された被観察物Ｗを上方から撮像する撮像部４
と、撮像部４を上下動可能に支持するようにベース２に
設けられた垂直な支柱５とを有している。

【０００３】上記支持台３は、ベース２に対して、水平
な二軸方向即ちＸＹ方向に移動可能に支持されていると
共に、水平駆動部３ａにより、ＸＹ方向に移動調整され
るようになっている。ここで、水平駆動部３ａは、それ
ぞれＸＹ方向に関して例えばパルスモータ等の駆動モー
タを備えている。

【０００４】上記撮像部４は、撮像レンズ４ａ及び撮像
カメラ４ｂから構成されている。撮像レンズ４ａは、複
数枚のレンズから構成されるズーム式拡大光学系（図８
では、鏡筒及び対物レンズ４ｃのみが示されている）で
ある。そして、撮像レンズ４ａのズーミングは、内蔵さ
れたズーム駆動モータ（図示せず）により行なわれるよ
うになっている。このズーム駆動モータは、例えばパル
スモータ等の駆動モータとして構成されている。また、
撮像カメラ４ｂは、例えばＣＣＤ（固体撮像素子）カラ
ーカメラであって、その受光面（図示せず）が、上記撮
像レンズ４ａの焦点面に位置するように配設されてい
る。

【０００５】さらに、上記撮像部４は、支柱５に対して
垂直駆動部５ａにより、支柱５に沿って上下方向に移動
調整されるようになっている。ここで、垂直駆動部５ａ
は、例えばパルスモータ等の駆動モータを備えている。

【０００６】このような構成の拡大観察装置１によれ
ば、外部の表示部及び制御部として、図８に示すよう
に、据置型のパーソナルコンピュータ６が使用される。
そして、撮像部４の撮像カメラ４ｂからの撮像信号は、
パーソナルコンピュータ６の本体６ａ内に取り付けられ
た画像取込み部６ｂによって、パーソナルコンピュータ
６内に取り込まれ、その画像表示装置６ｃの画面上に表
示されるようになっている。また、撮像部４のズーム駆
動モータ，水平駆動部３ａ及び垂直駆動部５ａは、パー
ソナルコンピュータ６の本体６ａ内に取り付けられたモ
ータ制御部６ｄにより、駆動制御されるようになってい
る。

【０００７】これにより、パーソナルコンピュータ６の
本体６ａが、モータ制御部６ｄを介して、撮像部４のズ
ーム駆動モータ，水平駆動部３ａ及び垂直駆動部５ａを
適宜に駆動制御することによって、支持台３上の被観察
物に対して、撮像部４を相対的に垂直移動，水平移動及
びズーミングすることにより、被観察物の所望の部位
を、所望の倍率で焦点合わせする。これにより、被観察
物の光学像が、撮像レンズ４ａを介して撮像カメラ４ｂ
の受光面に結像され、この像が撮像カメラ４ｂによって
撮像され、その撮像信号がパーソナルコンピュータ６の
本体６ａ内に取り付けられた画像取込み部６ｂによって
取り込まれ、画像表示装置６ｃの画面上に表示される。

【０００８】さらに、上記拡大観察装置１によれば、被
観察物Ｗの三次元画像を取り込むこともできる。これ
は、図９に示すように、パーソナルコンピュータ６が、
位置制御部（モータ制御部）６ｄにより、水平駆動部３
ａ，垂直駆動部５ａ及びズーム駆動モータ４ｄのうち、
垂直駆動部５ａを駆動制御して、撮像部４を被観察物Ｗ
に対して垂直方向に僅かな距離づつ移動させながら、撮
像部４の撮像カメラ４ｂにより被観察物Ｗの撮像を行な
う。これにより、パーソナルコンピュータ６は、撮像部
４からの撮像信号を画像データ入力手段（画像取込み
部）６ｂにより取込んで、画像データ記憶部６ｅに記憶
させ、合焦点画像データ抽出部６ｆにより、画像の焦点
が合っている部分のみのデータを抽出して、三次元画像
データ合成部６ｇにより抽出したデータに基づいて一つ
の三次元画像データを合成し、三次元画像表示部６ｈに
より所定方向から見た被観察物Ｗの立体画像を生成し
て、画像表示装置６ｃの画面上に表示するようになって
いる。尚、三次元画像表示部６ｈにおける所定方向は、
パーソナルコンピュータ６に接続されたマウス６ｉ等に
より適宜に選定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の拡大観察装置１においては、画像取込み部６ｂ
は、例えばイメージグラバボード等の基板状の拡張カー
ドであって、パーソナルコンピュータ６の本体６ａ内に
装着されるようになっている。また、モータ制御部６ｄ
は、同様に、基板状の拡張カードであって、パーソナル
コンピュータ６の本体６ａ内に装着されると共に、パー
ソナルコンピュータ６の本体６ａにインストールされた
ソフトウェアにより動作し、各駆動モータに対してそれ
ぞれ所定の指令パルスを送出するようになっている。

【００１０】しかしながら、上述した基板状の拡張カー
ドである画像取込み部６ｂ及びモータ制御部６ｄは、比
較的大型であって、据置型のパーソナルコンピュータ６
の本体６ａ内に装着されるようになっており、所謂ノー
トブック型等の携帯型のパーソナルコンピュータ内に装
着することはできない。このため、拡大観察装置１は、
常に据置型のパーソナルコンピュータ６と組み合わせて
使用する必要があることから、容易に持ち運ぶことがで
きないという問題があった。また、上記拡大観察装置１
は、移動先の据置型のパーソナルコンピュータに接続し
て使用することは可能であるが、接続するパーソナルコ
ンピュータの本体に、それぞれ画像取込み部６ｂ及びモ
ータ制御部６ｄとしての拡張カードが装着されている必
要があり、容易に使用することができないという問題が
あった。

【００１１】本発明は、以上の点に鑑み、容易に持ち運
ぶことができるようにした、観察装置を提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、被観察物が載置される支持台と、支持台
上の被観察物の光学像を得る撮像光学系及びこの撮像光
学系による光学像を撮像する撮像手段から成る撮像部
と、上記撮像部からの撮像信号を外部に出力するインタ
フェースと、少なくとも上記撮像部を光軸方向にそって
移動させる手段を含む駆動手段と、この駆動手段を制御
するための駆動制御部とを含んでおり、上記インタフェ
ースが、汎用インタフェースにより構成され、上記駆動
制御部がこの汎用インターフェースを介して、外部の制
御手段により制御される構成とした、観察装置により、
達成される。

【００１３】請求項１の構成によれば、撮像部により撮
像された被観察物の撮像信号が、汎用インタフェース、
好ましくはＩＥＥＥ１３９４インタフェースまたはＵＳ
Ｂインタフェースを介して外部に出力されるので、この
ような汎用インタフェースを備えたものであれば、所謂
携帯型のパーソナルコンピュータにも接続することが可
能であり、観察装置の撮像部による撮像信号が、汎用イ
ンタフェースを介して、携帯型のパーソナルコンピュー
タによって画像取り込みされ、その画像表示部の画面上
に被観察物の画像が表示される。

【００１４】また、少なくとも撮像装置を移動させる駆
動手段が、観察装置に内蔵された駆動制御部により制御
されるようになっており、この駆動制御部は、汎用イン
タフェース、好ましくはＵＳＢインタフェースまたはＲ
Ｓ−２３２Ｃインタフェースを介して外部から制御され
るので、このような汎用インタフェースを備えたもので
あれば、所謂携帯型のパーソナルコンピュータにも接続
することが可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１６】図１は本発明の実施形態にかかる拡大観察
装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、その概略
構成を模式的に示す説明図である。図１及び図２におい
て、拡大観察装置１０は、ベース１１上に配設された支
持台１２と、この支持台１２上に載置された被観察物Ｗ
を上方から撮像する撮像部１３と、撮像部１３を上下動
可能に支持するようにベース１１に設けられた垂直な支
柱１４とを備えている。

【００１７】上記支持台１２は、ベース１１に対して、
水平な二軸方向即ちＸＹ方向に移動可能に支持されてい
ると共に、水平駆動部１２ａにより、ＸＹ方向に移動調
整されるようになっている。ここで、水平駆動部１２ａ
は、支持台１２を水平な２方向であるＸＹ方向にそれぞ
れ移動させるための駆動手段として、例えばパルスモー
タ等の駆動モータ１２ｂ，１２ｃを備えている。

【００１８】上記撮像部１３は、撮像レンズ１３ａ及び
撮像カメラ１３ｂから構成されている。撮像レンズ１３
ａは、複数枚のレンズから構成されるズーム式拡大光学
系（図１及び図２では、鏡筒及び対物レンズ１３ｃのみ
が示されている）である。そして、撮像レンズ１３ａの
ズーミングは、内蔵されたズーム駆動モータ（図示せ
ず）により行なわれるようになっている。このズーム駆
動モータは、例えばパルスモータ等の駆動モータとして
構成されている。また、撮像カメラ１３ｂは、例えばＣ
ＣＤ（固体撮像素子）カラーカメラであって、その受光
面（図示せず）が、上記撮像レンズ１３ａの焦点面に位
置するように配設されている。

【００１９】さらに、上記撮像部１３は、支柱１４に対
して垂直駆動部１５により、支柱１４に沿って上下方向
に移動調整されるようになっている。ここで、垂直駆動
部１５は、例えばパルスモータ等の駆動モータを備えて
いる。

【００２０】即ち、撮像部１３の撮像カメラ１３ｂは、
汎用インタフェース、例えばＩＥＥＥ１３９４インタフ
ェースを介して外部の表示部に接続されるようになって
いる。また、水平駆動部１２ａ，垂直駆動部１５及びズ
ーム駆動モータ等の各駆動部を駆動制御するための駆動
制御部１６が、例えばベース１１に内蔵されており、こ
の駆動制御部１６は、汎用インタフェース、例えばＵＳ
Ｂインタフェースを介して、外部の制御部に接続される
ようになっている。つまり、この拡大観察装置１０で
は、装置側に各駆動部または駆動手段を駆動制御するた
めの駆動パルスを生成するための駆動制御部１６を備え
ているので、汎用インターフェイスを介して接続される
外部の制御手段は、駆動制御に関する指示を装置側に与
えるだけで、各駆動部を駆動制御することができるよう
になっている。

【００２１】ここで、上述した外部の表示部及び外部の
制御部として、例えば図１及び図２に示すように、上記
汎用インタフェースとしてのＩＥＥＥ１３９４インタフ
ェース及びＵＳＢインタフェースを備えた携帯型のパー
ソナルコンピュータ２０が使用される。携帯型のパーソ
ナルコンピュータ２０は、表示部としての画像表示装置
２１，ＩＥＥＥ１３９４インタフェース２２及びＵＳＢ
インタフェース２３を備えていると共に、入力操作部と
してのマウス２４が接続されている。

【００２２】図３は、上記拡大観察装置１０とこれを制
御するための制御手段としての携帯型のパーソナルコン
ピュータ２０の電気的構成を示している。図３におい
て、携帯型のパーソナルコンピュータ２０の位置制御指
令部２５から出力される位置制御指令信号が、汎用イン
タフェースとしてのＵＳＢインタフェース２３を介し
て、拡大観察装置１０の駆動制御部１６内の位置制御部
１６ａに入力され、モータドライバ１６ｂを介して、各
駆動部即ち水平駆動部１２ａの駆動モータ１２ｂ，１２
ｃ，垂直駆動部１５の駆動モータ１５ａ及びズーム駆動
モータ（図示せず）の駆動制御を行なうようになってい
る。

【００２３】また、撮像カメラ１３ｂからの画像信号
は、汎用インタフェースとしてのＩＥＥＥ１３９４イン
タフェースを介して、携帯型のパーソナルコンピュータ
２０の画像データ入力手段２６により取り込まれ、さら
に画像データ記憶部２７に記憶される。そして、合焦点
画像データ抽出部２８により、画像の焦点が合っている
部分のみのデータを抽出して、三次元画像データ合成部
２９により抽出したデータに基づいて一つの三次元画像
データを合成し、三次元画像表示部３０により所定方向
から見た被観察物Ｗの立体画像を生成して、画像表示装
置２１の画面上に表示するようになっている。尚、三次
元画像表示部３０における所定方向は、パーソナルコン
ピュータ２０に接続されたマウス２４等により適宜に選
定される。

【００２４】本実施形態による拡大観察装置１０は、以
上のように構成されており、被観察物Ｗの観察を行なう
場合には、以下のようにして使用される。先づ、観察す
べき被観察物Ｗが支持台１２上に載置される。そして、
被観察物Ｗの像が、撮像レンズ１３ａを介して撮像カメ
ラ１３ｂの受光面に結像する。ここで、制御手段として
の携帯型のパーソナルコンピュータ２０の位置制御指令
部２５が、位置制御指令を拡大観察装置１０の駆動制御
部１６内の位置制御部１６ａに出力することにより、モ
ータドライバ１６ｂを介して、水平駆動部１２ａの駆動
モータ１２ｂ，１２ｃ，垂直駆動部１５の駆動モータ１
５ａ及びズーム駆動モータ（図示せず）の駆動制御を行
なう。これにより、被観察物Ｗに対する撮像部１３のフ
ォーカシング，ズーミング及び水平方向の位置合わせが
行なわれ、撮像画面内にて最適な被観察物Ｗの像を得る
ことができる。そして、撮像カメラ１３ｂにより撮像さ
れた撮像信号が、ＩＥＥＥ１３９４インタフェース２２
を介して、パーソナルコンピュータ２０内に画像が取り
込まれ、画像表示装置２１の画面上に画像が表示される
ことにより、被観察物Ｗの観察が行われる。

【００２５】また、立体的な被観察物Ｗ１の観察を行な
う場合には、図４に示すように、被観察物Ｗ１に対し
て、撮像部１３の垂直駆動部１５の駆動モータ１５ａが
携帯型のパーソナルコンピュータ２０の位置制御指令部
２５により制御されることにより、撮像部１３が垂直方
向Ｚに関して所定間隔毎に間欠駆動され、例えば位置Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃと順次に移動され、各位置Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃにて、撮像部１３による被観察物Ｗ１の撮像が行な
われる。ここで、各位置Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃにおいて撮像
された画像は、例えば図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
すように、それぞれ被観察物Ｗ１の下部Ａ，中間部Ｂ及
び上部Ｃに焦点が合った状態になっている。

【００２６】これにより、携帯型のパーソナルコンピュ
ータ２０は、撮像部１３からの各撮像信号をＩＥＥＥ１
３９４インタフェース２２を介して画像データ入力手段
２６により取込んで、画像データ記憶部２７に記憶さ
せ、合焦点画像データ抽出部２８により、画像の焦点が
合っている部分のみのデータを画素毎に抽出して、三次
元画像データ合成部２９により抽出したデータに基づい
て、例えば図６に示すように、各画素毎の高さｈによ
り、全体として一つの三次元画像データを合成し、三次
元画像表示部３０により所定方向から見た被観察物Ｗの
立体画像を生成して、図７に示すように、画像表示装置
６ｃの画面上に表示するようになっている。尚、三次元
画像表示部３０における所定方向は、パーソナルコンピ
ュータ２０に接続されたマウス２４等により適宜に選定
される。

【００２７】このようにして、本発明による拡大観察装
置１０は、被観察物Ｗの撮像信号が、汎用インタフェー
スであるＩＥＥＥ１３９４インタフェースを介して、携
帯型のパーソナルコンピュータ２０に送出されると共
に、各駆動部即ち水平駆動部１２ａの駆動モータ１２
ｂ，１２ｃ，垂直駆動部１５の駆動モータ１５ａ及びズ
ーム駆動モータ（図示せず）の駆動制御が、汎用インタ
フェースであるＵＳＢインタフェースを介して携帯型の
パーソナルコンピュータ２０により行なわれる。従っ
て、従来のように表示部及び制御部として使用されるパ
ーソナルコンピュータに、基板上の拡張カードとしての
画像取込み部及びモータ制御部を装着する必要がなく、
汎用インタフェースであるＩＥＥＥ１３９４インタフェ
ース及びＵＳＢインタフェースを利用して、パーソナル
コンピュータの画像表示装置を表示部として使用し、且
つパーソナルコンピュータを制御部として使用すること
ができる。

【００２８】これにより、表示部及び制御部として、汎
用インタフェースとして上述したＩＥＥＥ１３９４イン
タフェース及びＵＳＢインタフェースを備えた所謂ノー
トブック型等の携帯型のパーソナルコンピュータ２０が
使用されるので、拡大観察装置１０が表示部及び制御部
としての携帯型のパーソナルコンピュータ２０と共に容
易に持ち運ぶことができ、例えば屋外でも使用可能とな
る。

【００２９】また、拡大観察装置１０のみを持ち運ん
で、移動先にて汎用インタフェースとして上述したＩＥ
ＥＥ１３９４インタフェース及びＵＳＢインタフェース
を備えた所謂ノートブック型等の携帯型のパーソナルコ
ンピュータ２０に接続することにより、拡大観察装置１
０の表示部及び制御部として使用することができるの
で、従来のように、パーソナルコンピュータに拡張カー
ドとしての画像取込み部及びモータ制御部が装着されて
いる必要はなく、容易に拡大観察装置１０を使用するこ
とができる。従って、このような拡大観察装置１０を、
パーソナルコンピュータに対する周辺機器として供給す
ることができる。

【００３０】したがって、上述の実施形態の観察装置１
０によれば、表示部及び制御部として、汎用インタフェ
ースを備えた携帯型のパーソナルコンピュータ等が使用
されるので、観察装置を携帯型パーソナルコンピュータ
と共に持ち運ぶことが可能となり、使用範囲が大幅に拡
大し、利便性が向上することになる。また、観察装置の
みを持ち運ぶ場合にも、移動先に汎用インタフェースを
備えた携帯型のパーソナルコンピュータ等があれば、従
来のような拡張カードとしての画像取込み部やモータ制
御部がパーソナルコンピュータに装着されていなくて
も、本観察装置のための表示部及び制御部として使用す
ることができ、利便性がより一層向上することになる。

【００３１】上述した実施形態においては、撮像カメラ
１３からの画像信号は、汎用インタフェースとしてのＩ
ＥＥＥ１３９４インタフェースを使用して携帯型のパー
ソナルコンピュータ２０に入力されるようになっている
が、これに限らず、他の汎用インタフェース、例えばＵ
ＳＢインタフェースを使用するようにしてもよい。ま
た、上述した実施形態においては、各駆動部のモータ制
御は、汎用インタフェースとしてＵＳＢインタフェース
を使用して携帯型のパーソナルコンピュータ２０により
駆動制御されるようになっているが、これに限らず、他
の汎用インタフェース、例えばＲＳ−２３２Ｃ等を使用
するようにしてもよい。

【００３２】また、上述した実施形態においては、撮像
レンズ１３ａがズーム式拡大光学系として構成された拡
大観察装置について説明しているが、これに限らず、非
ズーム式の拡大光学系や長焦点光学系が使用される観察
装置に対しても、本発明を適用することが可能である。

【００３３】さらに、上述した実施形態においては、表
示部及び制御部として、携帯型のパーソナルコンピュー
タ２０が使用されているが、汎用インタフェースを備え
たものであれば、他の機器も使用されることは明らかで
ある。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、容
易に持ち運ぶことができるようにした、観察装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による拡大観察装置の一実施形態を示す
概略斜視図である。

【図２】図１の拡大観察装置の構成を示す概略図であ
る。

【図３】図１の拡大観察装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図１の拡大観察装置による三次元被観察物の観
察時の撮像部の移動状態を示す部分拡大斜視図である。

【図５】図５の撮像部の各移動位置における撮像画面を
示す図である。

【図６】図５の各撮像画面の合焦部分から三次元画像の
合成を説明する説明図である。

【図７】図５の各撮像画面から合成された三次元画像の
表示画面の一例を示す図である。

【図８】従来の拡大観察装置の一例の構成を示す概略図
である。

【図９】図８の拡大観察装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０・・・拡大観察装置、１１・・・ベース、１２・・
・支持台、１２ａ・・・水平駆動部、１３・・・撮像
部、１３ａ・・・撮像レンズ（撮像光学系）、１３ｂ・
・・撮像カメラ（撮像手段）、１４・・・支柱、１５・
・・垂直駆動部、１６・・・モータ制御部、２０・・・
携帯型のパーソナルコンピュータ、２１・・・画像表示
装置、２２・・・ＩＥＥＥ１３９４インタフェース、２
３・・・ＵＳＢインタフェース、２４・・・マウス。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被観察物が載置される支持台と、 支持台上の被観察物の光学像を得る撮像光学系及びこの
   撮像光学系による光学像を撮像する撮像手段から成る撮
   像部と、 上記撮像部からの撮像信号を外部に出力するインタフェ
   ースと、 少なくとも上記撮像部を光軸方向にそって移動させる手
   段を含む駆動手段と、 この駆動手段を制御するための駆動制御部とを含んでお
   り、 上記インタフェースが、汎用インタフェースにより構成
   され、上記駆動制御部がこの汎用インターフェースを介
   して、外部の制御手段により制御される構成としたこと
   を特徴とする観察装置。
2. 【請求項２】 上記撮像光学系が、拡大光学系であるこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の観察装置。
3. 【請求項３】 上記汎用インタフェースが、ＩＥＥＥ１
   ３９４インタフェースであることを特徴とする、請求項
   １に記載の観察装置。
4. 【請求項４】 上記汎用インタフェースが、ＵＳＢイン
   タフェースであることを特徴とする、請求項１に記載の
   観察装置。
5. 【請求項５】 上記汎用インタフェースが、ＲＳ−２３
   ２Ｃインタフェースであることを特徴とする、請求項１
   に記載の観察装置。
6. 【請求項６】 上記撮像光学系が、ズーム光学系であっ
   て、倍率変更駆動手段により、焦点距離を変更されるよ
   うに構成されており、 この倍率変更駆動手段が、外部の制御部により汎用イン
   タフェースを介して制御されることを特徴とする、請求
   項１に記載の観察装置。
7. 【請求項７】 上記支持台が、光軸に垂直な二軸方向に
   移動可能であって、上記駆動手段の一部である駆動手段
   によってこの二軸方向に位置調整されるように構成され
   ており、 この駆動手段が、上記駆動制御部により制御されること
   を特徴とする、請求項１に記載の観察装置。