JP2003279831A

JP2003279831A - 映像拡大装置

Info

Publication number: JP2003279831A
Application number: JP2002171769A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Goto; 正後藤
Original assignee: GOKO INTERNAT CORP KK; GOKO INTERNATIONAL Corp KK
Current assignee: GOKO INTERNAT CORP KK; GOKO INTERNATIONAL Corp KK
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単に倍率を変更可能であり安価な映
像拡大装置を実現する。【解決手段】ベース１に立設したポール２により可
動支持台５の円筒状ブロック部５ａをスライド自在に支
持し、止めねじ５ｄにより任意の位置で固定可能にす
る。可動支持台にアーム部５ｂを介してレール部５ｃを
設け、レール部によりスライダ６をスライド自在に支持
し、スライダには、同軸的に変位自在なレンズホルダ８
と、カメラ１１とを設ける。円筒状ブロックに枢支され
たアーム１３に２本のカムスロット１３ａ・１３ｂを設
け、レンズホルダ及びスライダに設けた各ガイドピン８
ａ・６ａを各カムスロットに突入させることにより、レ
ンズの被写体からの距離に応じて変化するレンズの合焦
位置にカメラを位置させる。レンズに単焦点レンズを用
いてカメラで撮った像を、レンズを変位させるのみで容
易に拡大変更することができ、簡単かつ安価なな構成と
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像拡大装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、物の微細な部分の検査、微細な商
品の確認、製品細部の加工、虫や植物などの細部の観
察、細かな部品の組み立てなどにおいて、対象物を拡大
して視認可能にする映像拡大装置にあっては、拡大用レ
ンズと撮像素子（ＣＣＤなど）とを組み合わせ、撮像素
子による受像結果をモニタで拡大して視認可能にしたも
のがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような映像拡
大装置において、ある倍率で拡大した状態から倍率を変
更したい場合、例えば被写体の一部分を高倍率で拡大し
たい場合には、先ず特定部分を含む比較的広い部分を低
倍率で確認し、拡大したい部分を特定してから高倍率に
変えることになる。そのような場合には、ズームレンズ
付きのものを使用するか、焦点距離の異なるレンズを交
換して調整し直すことが考えられる。しかしながら、ズ
ームレンズ付きのものや、交換レンズを用意するものに
あっては、いずれにしてもレンズ部分が高騰化し、装置
全体が高価になるという問題がある。また、予めズーム
レンズが装着されているものでは装置が大型化し、交換
レンズを使用するものでは交換作業が煩雑化するため、
取り扱い性が悪いというという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、低倍率から高倍率までの大きな倍率の変更が簡単に
可能でありかつ安価な映像拡大装置を実現するために、
本発明に於いては、レンズと、撮像デバイスと、前記レ
ンズ及び前記撮像デバイスを同軸的に配置した状態で支
持するための支持体とを有する映像拡大装置であって、
前記レンズが単焦点レンズであり、前記レンズを支持し
かつその光軸方向に変位可能にするように前記支持体に
スライド支持されたレンズ支持体と、前記撮像デバイス
を前記光軸方向に変位可能にするように前記支持体にス
ライド支持された撮像デバイス支持体と、前記レンズ支
持体を変位させることにより前記撮像デバイスによる被
写体の映像の倍率を変えるべく前記レンズの被写体から
の距離に応じて変化する合焦位置に前記撮像デバイスを
位置させるように前記レンズ支持体と前記撮像デバイス
支持体との間に設けられたカム手段とを有することもの
とした。

【０００５】これによれば、レンズに単焦点レンズを用
い、カム手段を介して合焦位置に撮像デバイスが位置す
るようにすることから、カム手段を介したレンズ支持体
と撮像デバイス支持体との関係を維持した状態で被写体
に対してレンズのピントを合わせることにより、レンズ
支持体を変位させるのみで撮像デバイスで撮った像の倍
率を変更することができ、像の拡大変更を容易に行うこ
とができる。ズームレンズを用いたりレンズ交換したり
する必要がないため、映像拡大装置を低廉化し得る。ま
た、単焦点レンズを用い、その被写体からの距離に応じ
て変化する合焦位置に撮像デバイスをカム手段により位
置させることから、一度ピントを合わせれば、ピントを
合わせ直すことなく、レンズ支持体の変位のみで自由に
倍率を変更することができる。

【０００６】特に、被写体に対する前記レンズの位置
が、前記レンズにおける無限遠の被写体を対象とする焦
点距離よりも近い所に被写体が位置する範囲に設定可能
であることによれば、単焦点レンズを用いても、その焦
点距離よりも近い所に被写体が位置する場合にはレンズ
の実質焦点距離が変化して高倍率の像が合焦し得るた
め、その変化に応じた合焦位置に撮像デバイスをカム手
段により位置させることにより、容易により一層拡大率
を高めることができる。

【０００７】また、前記カム手段が、前記支持体に傾動
自在に支持されたアームと、前記アームに設けられたレ
ンズ用カム溝及び撮像デバイス用カム溝と、前記レンズ
用カム溝に係合するように前記レンズ支持体に設けられ
たレンズ用係合ピンと、前記撮像デバイス用カム溝に係
合するように前記撮像デバイス支持体に設けられた撮像
デバイス用係合ピンとを有することによれば、アームに
カム溝を設けるという簡単な構成で、レンズの被写体か
らの距離に応じて変化する合焦位置に撮像デバイスを位
置させることができ、拡大映像装置を簡単な構成で実現
し得る。

【０００８】また、前記アームが、倍率変換範囲が異な
るように設けられたレンズ用カム溝及び撮像デバイス用
カム溝を有する別のアームと交換可能に前記支持体に着
脱自在に設けられていることによれば、倍率の異なる別
のレンズを用いる場合に、そのレンズに応じたレンズ及
び撮像デバイスの相対変位を可能にするカム溝を設けた
アームを用意し、そのアームをレンズと共に交換するこ
とにより、拡大範囲の異なる拡大映像を得ることができ
る。

【０００９】また、前記撮像デバイス上での結像の明る
さが常に一定になるように、前記レンズ支持体の変位に
応じて絞りを変える絞り変更手段を設けると良い。特に
高倍率にすると像の明るさが不足するが、レンズ支持体
の位置変化に応じて絞りを変えることにより、倍率が変
化しても像の明るさが変わらないようにすることができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００１１】図１は、本発明が適用された映像拡大装置
の全体を示す側面図であり、図２はその要部分解組み立
て斜視図である。図に示されるように、定盤型のベース
１の上面には、その端の部分にポール２が立設され、中
央付近には矩形平板状のステージ３が設けられている。
ステージ３は、ベース１の上面に固設されたステージ用
ベース４により支持されており、さらにレバー４ａを操
作する（図の矢印Ａ）ことにより図の矢印Ｂに示される
上下方向に変位可能になっている。なお、この上下させ
る機構はジャッキなどにおけるものと同様であって良
く、特別な構造ではないため、その説明を省略する。こ
のステージ３上に、図示されない被写体が載置される。

【００１２】ポール２には、可動支持体５の円筒状ブロ
ック部５ａが軸線方向（上下方向）にスライド可能に組
み付けられている。可動支持体５は、上記円筒状ブロッ
ク部５ａと、円筒状ブロック部５ａから側方（水平方
向）に延出するアーム部５ｂと、アーム部５ｂの延出端
部に設けられたＬ字断面形状のレール部５ｃとからな
る。なお、円筒状ブロック部５ａの周壁部には半径方向
に貫通する止めねじ５ｄが設けられており、その止めね
じ５ｄをねじ込むことによりで、ポール２に対する円筒
状ブロック部５ａのスライドが規制され、可動支持体５
がポール２に固定されている。

【００１３】これらベース１及びポール２と、可動支持
体５とにより支持体が構成されている。

【００１４】上記レール部５ｃは、上記したようにＬ字
断面形状をなす長尺体に形成されていると共に、その長
手方向を上下方向に延在させるように設けられている。
そのレール部５ｃには、その長手方向（上下方向）に変
位自在になるように円筒状のスライダ６が組み付けられ
ている。その組み付け構造は、レール部５ｃのＬ字形の
一辺に相当する壁に設けた台形断面形状の溝７と、スラ
イダ６の外周面に溝７に合わせて突設された逆台形断面
形状の係合突部６ａとの係合による。

【００１５】スライダ６には、ステージ３に対向する下
面に対して同軸的かつ出没自在になるようにレンズ支持
体としてのレンズホルダ８が受容されている。そのレン
ズホルダ８の下端部に単焦点レンズ９が設けられてい
る。このレンズホルダ８と単焦点レンズ９との結合は例
えばカメラと同様のねじ結合であって良い。なお、レン
ズ９は、機械的な説明にあってはレンズ単体とその保持
枠とを一体化したものを言い、光学的な説明にあっては
レンズ単体を言うものとする。

【００１６】スライダ６の上端には、撮像デバイスとし
て例えばＣＣＤ（図示せず）を内蔵するカメラ１１が取
り付けられている。カメラ１１（ＣＣＤ）は、レンズ９
の光軸上に同軸的に配置されている。なお、撮像デバイ
スとしては、ＣＣＤに限られるものではなく、光を電気
に変換するものであれば良い。なお、カメラ１１は、機
械的な説明にあってはＣＣＤを含むカメラ全体を言い、
光学的な説明にあってはＣＣＤの受像面を言うものとす
る。

【００１７】上記可動支持体５の円筒状ブロック５ａの
側面には、側方に突出する二段形状のボス部１２が設け
られている。そのボス部１２の小径部が枢軸１２ａをな
し、その枢軸１２ａには、アーム１３の一端部に設けら
れた孔１３ａが嵌装されている。また、アーム１３の他
端部はスライダ６の側方に達するようにされている。こ
のようにして、支持体の一部をなす円筒状ブロック５ａ
に傾動自在にアーム１３が支持されている。なお、枢軸
１２ａにはねじ孔が設けられており、そのねじ孔に止め
ねじ１４をねじ込んで、ボス部１２の大径部と止めねじ
１４の頭とによりアーム１３を挟持することによりアー
ム１３の傾動角度を固定するようにしている。

【００１８】図３に併せて示されるように、アーム１３
の他端部側には、２本のカム溝としてのカムスロット１
３ｂ・１３ｃが設けられている。その一方のカムスロッ
ト１３ｂは、アーム１３の長手方向に延在する直線状に
形成され、他方のカムスロット１３ｃは、一方のカムス
ロット１３ｂに略平行する部分及びその部分から遠ざか
る部分を有するＪ字状に形成されている。そして、一方
のカムスロット１３ｂには、レンズホルダ８に一体的に
突設されたガイドピン８ａが突入し、他方のカムスロッ
ト１３ｃには、スライダ６に一体的に突設されたガイド
ピン６ｂが突入している。

【００１９】スライダ６は、図１に実線で示されるステ
ージ３に対する最接近位置と、想像線で示される最遠位
置との２位置間で変位し得る。スライダ６を変位させる
には、アーム１３に一体的に突設されたロッド１３ｄを
持ってアーム１３を傾動させることにより行う。アーム
１３の傾動に応じて、ガイドピン６ｂがカムスロット１
３ｃにより押し上げまたは押し下げられると共に、スラ
イダ６がレール部６ｃにより上下方向にガイドされてい
ることからスライダ６が上下動する。なお、レール部６
ｃによるガイド方向はレンズ９の光軸と平行になるよう
に設定されている。

【００２０】また、スライダ６を上記変動（上下動）範
囲内の任意の位置で停止状態に保持するために、図示例
ではアーム１３と円筒状ブロック５ａとの間に釣り合い
ばね１５を設け、スライダ６の重量バランスを取るよう
にしている。これにより、上記止めねじ１４を緩めてア
ーム１３を任意の位置まで傾動し、再び止めねじ１４を
ねじ込むことにより任意の角度にアーム１３を固定する
ことができる。なお、スライダ６の重量バランスを取る
ためには、上記ばねによる釣り合いに限られるものでは
なく、バランスを取れる機構であれば良く、例えば、ア
ーム１３を枢軸部から反対方向に延出しその延出端部に
バランスウェイトを設けるようにしても良い。

【００２１】また、図示例では、ポール２の上端部に多
関節構造の固定ジョイント１６を介してモニタ１７が取
り付けられている。このモニタ１７にはカメラ１１の映
像出力信号が入力される。このように、支持体に、撮像
デバイスからの映像信号に応じて画像を表示するモニタ
が首振り可能に設けられていることによれば、図示例の
ように、固定ジョイント１６の関節部のねじを緩めたり
締めたりすることにより、モニタ１７の映像面の向きを
三次元的に変えることができるため、取り扱い性が良
い。

【００２２】このようにして構成された映像拡大装置に
あっては、ステージ３の上面に拡大して写したい被写体
を載置し、その被写体またはその一部をレンズ９により
拡大し、カメラ１１を介してモニタ１７に映すようにな
っている。

【００２３】本発明にあっては、単焦点レンズ９を用い
ており、レンズ９の合焦位置にカメラ１１の受像面（Ｃ
ＣＤ）が位置するように、各カムスロット１３ｂ・１３
ｃにより各ガイドピン８ａ・６ａの相対位置が規制され
ている。図示例では、カメラ１１の受像面（ＣＣＤ）上
での倍率が、図１の実線で示される最接近位置では１．
０倍となり、図１の想像線で示される最遠位置では０．
２倍となるようにされている。そして、例えば２５倍に
拡大してモニタ１７上に映すと良く、その場合にはモニ
タ１７上での倍率は５倍〜２５倍の間で変化する。

【００２４】まず、準備作業としては、例えばスライダ
６を最遠位置に固定し、その状態でモニタ１７で確認し
ながら、止めねじ５ｄを緩めて可動支持体５を上下動さ
せてピントを合わせる。また、必要に応じて可動支持体
５をポール２の軸線回りに回動させて、被写体の拡大し
たい部位がモニタ１７の中央に位置するように調整す
る。その状態で止めねじ５ｄをねじ込んで可動支持体５
を固定する。なお、さらにピントを微調整する必要があ
る場合には、レバー４ａを操作してステージ３を上下さ
せることで可能である。

【００２５】次に、本発明による上記倍率変化の要領に
ついて説明する。図４に示されるように、レンズ９が位
置Ｏにあるとして、前側（被写体側）主点をＨｆ、後側
（カメラ側）主点をＨｒ、前側焦点をＦｆ、後側焦点を
Ｆｒとすると、レンズの焦点距離ｆは、Ｈｆ〜Ｆｆ間の
距離（＝Ｈｒ〜Ｆｒ間の距離）となる。

【００２６】また、被写体が位置Ｐにあり、その像が結
像位置Ｑにあり、Ｐ〜Ｆｆ間の距離＝ａとし、Ｑ〜Ｆｒ
間の距離＝ｂとすると、ｆ×ｆ＝ａ×ｂ…（１）となる。

【００２７】また、位置Ｐの被写体に対する結像位置Ｑ
における像の倍率λは、 λ＝（ｆ＋ｂ）／（ｆ＋ａ）…（２）となる。

【００２８】単焦点レンズ９の焦点距離を２５ｍｍと
し、距離ａを１２５ｍｍ〜２５ｍｍまで変化させた場合
の距離ｂ、カメラ９（ＣＣＤ）での倍率λｃ、モニタ１
７での倍率λの例を表１に示す。

【００２９】

【表１】また、Ｐ〜Ｆｆ間の距離ａを横軸とし、レンズ９及びカ
メラ１１の位置（被写体からの距離）と、カメラ１１
（ＣＣＤ上）及びモニタ１７上での倍率とを縦軸とした
グラフを図５に示す。

【００３０】本図示例では、図５に示されるように、レ
ンズ９の被写体からの距離の変化を線形とし、それに対
してカメラ１１を距離ａの増加に連れて漸増させるよう
に変化させている。これらの変化を、上記したように各
カムスロット１３ｂ・１３ｃの形状により簡単に行うこ
とができる。すなわち、アーム１３を単純に傾動させる
のみで、レンズ９及びカメラ１１が図５に示されるよう
に変化し得る。そして、距離ａの変化（２５ｍｍ〜１２
５ｍｍ）の範囲内で、図５に示されるように倍率を変化
させることができ、上記したようにモニタ１７上で５倍
〜２５倍に拡大された映像を見ることができる。

【００３１】この場合には、５×ズームレンズを用いた
ものと同様の効果が得られ、それを単焦点レンズとカメ
ラとを組み合わせた簡単な構造で実現し得る。したがっ
て、廉価なレンズを用いて高倍率ズームレンズと同等の
倍率変化効果が得られ、廉価な映像拡大装置を実現し得
る。

【００３２】また、従来例で示した倍率変更のためにレ
ンズを交換するものの場合には、そのレンズ交換のみな
らず、改めてピント調節が必要であり、それらの作業が
煩雑であった。それに対して、上記図示例に代表される
本発明のものでは、一旦ピントを合わせたら、そのピン
トの合ったままの状態で倍率の変更が可能であり、希望
の倍率にする作業を容易に行うことができ、取り扱い性
が良い。

【００３３】一般にレンズ装着の場合、ピントが合焦し
ていない場合には、合焦した場合と異なる大きさになる
場合が多く、希望する倍率にしたつもりでも、合焦後改
めてレンズを交換する必要が生じる場合がある。それに
対して、本発明によれば、常にピントが合焦されている
ため、上記したように倍率の変更を容易に行うことがで
きる。

【００３４】また、被写体の細部を拡大して観察したい
場合には、上記準備作業で示したように、倍率の小さい
状態、すなわち広範囲に観察できる状態で希望する細部
の位置を探し出し、その部分だけを必要な倍率に拡大す
ることができる。したがって、ある部位を拡大観察し、
続けて他の部位を拡大観察したい場合などにおいて、そ
の作業を容易にかつ速やかに行うことができる。

【００３５】さらに、上記したようにレンズ９がレンズ
ホルダ８にねじ結合などにより着脱自在に設けられてい
ることにより、倍率の異なるレンズ１９を希望する場合
には容易に対応可能である。なお、この場合にはその交
換レンズ１９の焦点距離に合わせた各カムスロットを設
けたアームを交換する。

【００３６】また、本映像拡大装置にあっては、図示例
ではカメラ１１の映像信号をモニタ１７に出力している
が、より一層画面サイズの大きなモニタや家庭用テレビ
ジョン受像機に出力してそれらによる観察を行うことも
可能であるばかりでなく、プリンタを接続することによ
り、画像のハードコピーも可能である。

【００３７】なお、図示例ではアーム１３にカムスロッ
ト１３ｂ・１３ｃを設けてレンズ９とカメラ１１との相
対的変位の変化を実現したが、図示例の機構に限られる
ものではない。例えば、アーム１３の傾動運動に連動す
るギヤを設け、そのギヤの山のピッチを図５の相対的変
化に合わせた変化とすることにより、そのギヤの回転に
伴ってレンズホルダ８に対するスライダ６の相対的変位
を実現させることができる。

【００３８】次に、本発明に基づく第２の実施の形態を
図６を参照して以下に示す。なお、図において上記図示
例と同様の部分については同一の符号を付してその詳し
い説明を省略する。図６では、ポール２に対して、任意
の位置に固定可能にされた可動支持体２１を介して、レ
ンズ９及びＣＣＤカメラ１１を内蔵するケーシング２２
が支持されている。なお、図６のものにあっては、ケー
シング２２側に溝７が設けられ、可動支持体２１側に係
合突部６ａが設けられている。そして、止めねじ１４に
よりケーシング２２を任意の位置で固定するようになっ
ている。

【００３９】また、図７に併せて示されるように、ケー
シング２２の左右両側部には、アームを介して吊り下げ
られた左右一対の照明器２３が設けられている。これら
照明器２３は、ベース１上の被写体を照射するためのも
のである。なお、この図示例にあっては、可動支持体２
１が、ポール２に対してその軸線方向（上下方向）にス
ライド自在にかつ凹凸係合により軸線回りの回動を規制
されている。そのため、上記図示例のステージ３の代わ
りに、可動支持体２１を上下に変位させれば良いが、ス
テージ３を設けても良い。

【００４０】図８に示されるように、ケーシング２２内
には、レンズホルダ８に保持されたレンズ９と、絞り変
更手段としての絞り可変装置２４と、スライダ６に保持
されたカメラ１１とが、レンズ９の光軸上に同軸的に配
設されている。そして、ケーシング２２の略下半分に設
けられた円筒部２２ａの外周面に鏡筒２５が回動自在に
嵌装されている。

【００４１】鏡筒２５には、上記図示例のカムスロット
１３ｂ・１３ｃに相当する各リード溝２５ａ・２５ｂが
設けられている。それらリード溝２５ａ・２５ｂの形状
を図９の展開図で示す。図において、直線状のリード溝
２５ａにはレンズホルダ８のガイドピン８ａが係合し、
湾曲状のリード溝２５ｂにはスライダ６のガイドピン６
ｂが係合している。

【００４２】なお、各ガイドピン８ａ・６ｂの図９に示
される位置は、図８に対応し、レンズ９が最低位置に位
置している状態である。この状態から鏡筒２５を図９の
矢印Ｃに示される向きに回すことにより、各ガイドピン
８ａ・６ｂが対応するリード溝２５ａ・２５ｂによりガ
イドされるため、レンズ９及びカメラ１１が各リード溝
２５ａ・２５ｂの形状に応じて上下方向に変位する。

【００４３】また、本図示例では、レンズホルダ８に絞
り可変装置２４が一体的に設けられている。この絞り可
変装置２４は、図１０に示されるように、円板状ケーシ
ング２４ａ内に例えば３枚の羽根２４ｂを有し、ケーシ
ング２４ａから半径方向外向きに突出するレバー２４ｃ
により羽根２４ｂを開閉して、絞りを変化させるように
したものである。なお、レバー２４ｃは、絞りを最も絞
る方向にばね付勢されており、図１０（ａ）は最小絞り
の状態である。その状態からレバー２４ｃを矢印Ｄに示
される向きに変位させることにより、図１０（ｂ）に示
されるように絞りが最大に開放された状態になり得る。

【００４４】この絞り可変装置２４のケーシング２４ａ
がレンズホルダ８のカメラ１１側に一体的に取り付けら
れ、そのレバー２４ｃが、円筒部２２ａに設けられたリ
ード溝２２ｂに係合している。このリード溝２２ｂは、
レンズホルダ８が上記鏡筒２５の回動に伴って上下動し
得る範囲に渡って、絞り可変装置２４のレバー２４ｃを
ガイドするように形成されている。

【００４５】この第２の実施の形態における上記距離ａ
の変化を例えば４〜５０ｍｍとして、以下に示す。その
距離ａの変化に対応する他の値（ｂ、Ｌ、λｃ、λ）を
表２に示す。ここでＬは、被写体の位置Ｐから結像位置
Ｑ（カメラ１１）までの距離であり、（Ｌ＝ａ＋ｂ＋２
ｆ）で表せる。なお、前側主点Ｈｆ及び後側主点Ｈｒ間
の距離を無視する。

【００４６】

【表２】また、距離ａを横軸とし、レンズ９及びカメラ１１の位
置（Ｌ）と、カメラ１１（ＣＣＤ上）及びモニタ１７上
での倍率とを縦軸としたグラフを図１１に示す。

【００４７】この第２の実施の形態では、図１１に示さ
れるように、レンズ９の被写体からの距離の変化を線形
とし、それに対してカメラ１１を距離ａの増加に連れて
レンズ９に近づけ、距離ａが約２５ｍｍの所を境として
漸増させるように変化させている。この２５ｍｍ以上の
各値の変化にあっては、第１の実施の形態と同様であ
る。

【００４８】このような変化を、上記したように各リー
ド溝２５ａ・２５ｂの形状により簡単に行うことができ
る。したがって、鏡筒２５を回動させるのみで、レンズ
９及びカメラ１１が図１１に示されるように変化し得
る。これにより、被写体のレンズ９による結像が合焦す
る関係を維持しつつカメラ１１を変位させることがで
き、レンズ９の変位に応じて倍率を変化させることがで
きる、という所期の目的を達成することができる。な
お、鏡筒２５は、例えば摩擦抵抗力により任意の位置で
止めることができるようになっている。

【００４９】例えば距離ａの変化が４〜５０ｍｍの場合
には、図１１及び表２に示されるように、モニタ１７上
で１２．５倍〜１５６．３倍にも拡大された映像を見る
ことができる。なお、図８は距離ａが４ｍｍの状態であ
り、図１２に距離ａが２５ｍｍの場合、図１３に距離ａ
が５０ｍｍの場合を示す。このように、鏡筒２５の回転
量に応じてレンズ９が変位し、その合焦位置の変化に合
わせてカメラ１１を変位させると共に、倍率の変化に応
じて絞りが変化することができる。

【００５０】図４で示したものにおいて、レンズの位置
をＯ、前側主点をＨｆ、後側主点をＨｒ、前側焦点をＦ
ｆ、後側焦点をＦｒとすれば、ｆ＝Ｈｆ・Ｆｆ＝Ｈｒ・Ｆｒとなる。そして、位置Ｐにある被写体の結像位置をＱと
し、Ｐ〜Ｆｆ＝ａ、Ｑ〜Ｆｒ＝ｂとすれば、上記式
（１）の関係になり、位置Ｑにおける被写体の像の倍率
λは、上記式（２）となる。これにより、高倍率の像が
得られる。

【００５１】すなわち、単焦点レンズ９を用いても、被
写体が無限大に位置する場合の焦点距離よりも近い所に
被写体が位置する場合にはレンズ９の実質焦点距離が変
化して高倍率の像が得られる。レンズの実質焦点距離
は、本図示例の焦点距離２５ｍｍのレンズのような場合
には、被写体が無限大にある場合と１ｍに位置する場合
とでは、レンズから０．３ｍｍ程度被写体側に長くなる
程度であり、この程度ではほとんど変わらないとみなせ
る。そして、被写体が至近距離となるレンズ９から５０
ｍｍ以内に位置するようになると、実質焦点距離が大き
く変化する。その変化に応じてカメラ１１を変位させて
おり、被写体がレンズ９に近づいて実質焦点距離が変化
しても、常に合焦した状態で、倍率λｃを表２に示され
るように増大させることができる。

【００５２】なお、本図示例では、モニタ１７上の映像
の大きさをカメラ１１のＣＣＤ上の像に対して２５倍と
している。この倍率は任意の値に設定可能であるが、解
像度の高い拡大映像を実現するためには、被写体に対す
るカメラ１１のＣＣＤ上の像の拡大率を大きくすること
が重要である。それは、本発明により実現できる。

【００５３】本映像拡大装置にあっては、例えば距離ａ
が４〜１２５ｍｍの範囲を全領域として設定した場合に
は、その全領域あるいは目的に応じて選択した領域（例
えば図示例の距離ａが４〜５０ｍｍの範囲）を利用でき
るように、レンズ９及びカメラ１１の移動範囲を設定
し、それに応じてカムスロット１３ｂ・１３ｃやリード
溝２５ａ・２５ｂを形成することにより、各種仕様のも
のを提供することができる。

【００５４】また、カメラ１１の位置の違いや、上記し
たようにレンズ９の実質焦点距離の変化にかかわらず、
さらに被写体の凹凸変化による観察位置の違いにも関係
なく、常に何れかの位置に固定されたレンズ位置に対し
て合焦位置が不変である。そのため、被写体の照明対象
（観察対象）位置が変わらず、照明系の照射位置を変更
する必要がない。

【００５５】また、一般に、被写体の特定部分を拡大し
たい場合でも、先ず広い範囲（低倍率）で写し、その範
囲で位置を合わせ（光軸を合わせる）、拡大させる。こ
のような操作の場合、広い範囲での被写体上の明るさに
対して、拡大していくと映像が暗くなる。それに対し
て、本発明では、上記したように絞り可変装置２４を用
い、レンズ９の変位に応じて絞りを変化させている。倍
率が低い場合には絞り、倍率を高めるに連れて絞りを開
放していくことにより、映像の明るさを一定にすること
ができる。

【００５６】これは、焦点距離／口径（レンズ有効径）
の値を同一にすることが明るさが変わらないことによ
る。絞り（口径）をレンズ９の変位に応じて変えること
により、照明の強さを変える必要が無く、またカメラ１
１のＣＣＤの電気的処理を行うことなく、常に同一の明
るさの映像結果が得られる。これにより、照明装置２３
の明るさの制御を行う必要が無く、照明装置２３を低廉
化し得る。

【００５７】

【発明の効果】このように本発明によれば、レンズに単
焦点レンズを用いて撮像デバイスで撮った像を、レンズ
支持体を変位させるのみで容易に拡大変更することがで
きる。ズームレンズを用いたりレンズ交換したりする必
要がないため、映像拡大装置を低廉化し得る。また、単
焦点レンズを用い、その被写体からの距離に応じて変化
する合焦位置に撮像デバイスをカム手段により位置させ
ることから、一度ピントを合わせれば、ピントを合わせ
直すことなく、レンズ支持体の変位のみで自由に倍率を
変更することができる。さらに、被写体の任意の細部を
拡大観察したい場合に、倍率の小さい状態（全体を観察
できる状態）で細部の位置を探し出し、その部分だけを
必要な倍率に拡大することを容易に行うことができる。

【００５８】特に、被写体に対するレンズの位置を、レ
ンズにおける無限遠の被写体を対象とする焦点距離より
も近い所に被写体が位置する範囲に設定可能とすること
により、単焦点レンズを用いても、その焦点距離よりも
近い所に被写体が位置する場合にはレンズの実質焦点距
離が変化して高倍率の像が合焦し得るため、容易により
一層拡大された映像を得ることができる。

【００５９】また、アームにカム溝を設けるという簡単
な構成で、レンズの被写体からの距離に応じて変化する
合焦位置に撮像デバイスを位置させることができ、拡大
映像装置を簡単な構成で実現し得る。特に、アームが支
持体に着脱自在に設けられていることによれば、倍率の
異なる別のレンズを用いる場合に、そのレンズに応じた
レンズ及び撮像デバイスの相対変位を可能にするカム溝
を設けたアームを用意し、そのアームをレンズと共に交
換することにより、拡大範囲の異なる拡大映像を得るこ
とができる。

【００６０】また、撮像デバイス上での結像の明るさが
常に一定になるように、レンズ支持体の変位に応じて絞
りを変える絞り変更手段を設けることにより、倍率が変
化しても像の明るさが変わらないようにすることがで
き、照明装置を低廉化し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された映像拡大装置の全体を示す
側面図。

【図２】映像拡大装置の要部分解組み立て斜視図。

【図３】アームを示す拡大側面図。

【図４】被写体と像の関係を示す説明図。

【図５】レンズの被写体からの距離の違いに対するレン
ズ及びカメラ位置、倍率の各変化を示す図。

【図６】本発明に基づく第２の実施の形態を示す全体側
面図。

【図７】第２の実施の形態を示す全体正面図。

【図８】第２の実施の形態における要部拡大縦断面図。

【図９】鏡筒の展開図。

【図１０】（ａ）は絞り可変装置を示す斜視図であり、
（ｂ）は絞りを開放した状態を示す斜視図。

【図１１】距離ａが至近距離の場合における図５に対応
する図。

【図１２】距離ａが２５ｍｍの場合を示す図８に対応す
る図。

【図１３】距離ａが５０ｍｍの場合を示す図８に対応す
る図。

【符号の説明】

１ベース２ポール３ステージ４ステージ用ベース５可動支持体６スライダ７溝８レンズホルダ９単焦点レンズ１１カメラ１２ボス部、１２ａ枢軸１３アーム、１３ｂ・１３ｃカムスロット１４止めねじ２１可動支持体２２ケーシング、２２ｂリード溝２３照明器２４絞り可変装置２５鏡筒、２５ａ・２５ｂリード溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズと、撮像デバイスと、前記レンズ
及び前記撮像デバイスを同軸的に配置した状態で支持す
るための支持体とを有する映像拡大装置であって、前記レンズが単焦点レンズであり、前記レンズを支持しかつその光軸方向に変位可能にする
ように前記支持体にスライド支持されたレンズ支持体
と、前記撮像デバイスを前記光軸方向に変位可能にする
ように前記支持体にスライド支持された撮像デバイス支
持体と、前記レンズ支持体を変位させることにより前記
撮像デバイスによる被写体の映像の倍率を変えるべく前
記レンズの被写体からの距離に応じて変化する合焦位置
に前記撮像デバイスを位置させるように前記レンズ支持
体と前記撮像デバイス支持体との間に設けられたカム手
段とを有することを特徴とする映像拡大装置。
【請求項２】被写体に対する前記レンズの位置が、前
記レンズにおける無限遠の被写体を対象とする焦点距離
よりも近い所に被写体が位置する範囲に設定可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の映像拡大装置。
【請求項３】前記カム手段が、前記支持体に傾動自在
に支持されたアームと、前記アームに設けられたレンズ
用カム溝及び撮像デバイス用カム溝と、前記レンズ用カ
ム溝に係合するように前記レンズ支持体に設けられたレ
ンズ用係合ピンと、前記撮像デバイス用カム溝に係合す
るように前記撮像デバイス支持体に設けられた撮像デバ
イス用係合ピンとを有することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の映像拡大装置。
【請求項４】前記アームが、倍率変換範囲が異なるよ
うに設けられたレンズ用カム溝及び撮像デバイス用カム
溝を有する別のアームと交換可能に前記支持体に着脱自
在に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の映像拡大装置。
【請求項５】前記撮像デバイス上での結像の明るさが
常に一定になるように、前記レンズ支持体の変位に応じ
て絞りを変える絞り変更手段を設けたことを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の映像拡大装
置。