JP2008040306A - 拡大観察用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 落射照明および側射照明の双方が可能な拡大観察用照明装置において、シンプルな構造で、照明ムラや視野欠けを防止する
【解決手段】 本照明装置は、筒体２０内に筒体２０の軸方向Ｓに沿って移動自在に設けられ、斜め下方の外方に向かって径が拡がるように出射された円環状の光線束Ｌを下方の反射位置Ｐｒにおいて被写体Ｗに向かって反射して落射光Ｌｄを照射すると共に、上方の退避位置Ｐｅにおいて反射せず、かつ、遮光しない第１ミラーと、筒体２０内に設けられ、第１ミラー６１が上方の退避位置Ｐｅにあるときは、第１ミラー６１が遮光しなかった光Ｌを反射して被写体Ｗに側射光Ｌｓを照射し、かつ、第１ミラー６１が前記反射位置Ｐｒにあるときは光Ｌが第１ミラー６１に遮光されて反射しない第２ミラー６２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は拡大観察用に用いられ照明角度を変更できる照明装置に関するものである。

拡大撮像装置は、種々の物体表面や人体の皮膚などの被写体を撮像して、その拡大像をモニタに写し出す。この種の拡大撮像装置では、被写体の凹凸などに応じた適切な照明を行う必要がある（下記特許文献１参照）。そのため、たとえば、被写体への照明光を、一方向からだけでなく、照明光の入射角（照明角度）を変更させて照射し得る照明装置を備えた拡大撮像装置が提案されている。
特開２００１−１２５０００（要約）

この種の照明装置の一例を図５に示す。
図５(a) ，(b) に示すように、この例では上下動しながら揺動する羽根状ミラー１０４を備えている。導光手段１３に導光された光Ｌは集光レンズ１０１から羽根状ミラー１０４で反射されて被写体Ｗに照射される。

図５(a) の落射照明においては、集光レンズ１０１からの光Ｌが大きい入射角で羽根状ミラー１０４に入射し、被写体Ｗに向かって落射光Ｌｄが照射される。
一方、図５(b) の側射照明においては、集光レンズ１０１からの光Ｌが小さい入射角で羽根状ミラー１０４に入射し、被写体Ｗに向かって側射光Ｌｓが照射される。

しかし、ミラーを上下に移動させる構造は、リング状のミラーのような１個の固体では、実現不可能で、実際の装置においては、羽根状ミラー１０４のように、薄い羽根状のミラーを複数枚組合わせて、その羽根の重なり具合を変えることで実現している。これは、構造が複雑な上に照明ムラの要因になる。

したがって、本発明の主目的の１つは、落射照明および側射照明の双方が可能な拡大観察用照明装置においてシンプルな構造で、かつ、照明ムラの生じにくい拡大観察用照明装置を提供することである。

従来の照明装置の他の例を図６に示す。この例では可動ミラー１０２および固定ミラー１０３を備える。
図６(a) に示す落射照明においては、導光手段１３に導光された光Ｌは、集光レンズ１０１から可動ミラー１０２および固定ミラー１０３に反射されて、落射光Ｌｄを被写体Ｗに照射する。
一方、図６(b) に示す側射照明においては、導光手段１３に導光された光Ｌは、集光レンズ１０１から、下方に移動した可動ミラー１０２のみに反射されて、側射光Ｌｓを被写体Ｗに照射する。

しかし、この例では可動ミラー１０２の内方に固定ミラー１０３を設けているので、レンズの有効径φと視野Ｆとで囲まれた空間Ｋに、前記固定ミラー１０３が近づく。前記空間Ｋの形状や大きさは、前記レンズの有効径φ、視野Ｆおよび観察距離などによって変化する。そのため、空間Ｋの外径が大きいときや、光ファイバ１３の出射口と空間Ｋとの距離が小さいときには、固定ミラー１０３が空間Ｋ内に入り「視野欠け」が生じることがある。

したがって、本発明の別の主目的は、落射照明および側射照明の双方が可能な拡大観察用照明装置において、視野欠けを生じにくくすることである。

ところで、図６(a) の可動ミラー１０２が上方の落射位置Ｐｄと図６(b) の下方の側射位置Ｐｓとの間を移動する際に、図７に示すように、可動ミラー１０２で反射された光Ｌが被写体Ｗの視野Ｆに照射されないときがある。このとき、画像は極端に暗くなり、どこを見ているかが分かりづらくなる。

したがって、本発明の他の目的は、落射照明と側射照明とに切り換える途中においても被写体を明瞭に観察することが可能な拡大観察用照明装置を提供することである。

本第１発明の拡大観察用照明装置は 円環状の光線束を出射する導光手段を備えた拡大撮像装置の先端部に装着され、前記導光手段から出射された光を筒体の先端の近傍の被写体に向かって落射光および側射光のいずれか一方で選択的に照明することが可能な照明装置であって、前記筒体内に該筒体の軸方向に沿って移動自在に設けられ、斜め下方の外方に向かって径が拡がるように出射された円環状の光線束を下方の反射位置において前記被写体に向かって反射して落射光を照射すると共に、上方の退避位置において反射せず、かつ、遮光しない第１ミラーと、前記筒体内に設けられ、前記第１ミラーが上方の退避位置にあるときは、前記第１ミラーが遮光しなかった光を反射して被写体に側射光を照射し、かつ、前記第１ミラーが前記反射位置にあるときは前記光が第１ミラーに遮光されて反射しない第２ミラーとを備えている。

落射照明の際には、前記第１ミラーを下方の反射位置に移動させる。この場合、前記第１ミラーは、第２ミラーに光が入射しないように光を遮光すると共に、被写体に向かって光を反射して小さな入射角で被写体に光を照射する。したがって、落射光による落射照明がなされる。

側射照明の際には、前記第１ミラーを上方の退避位置に移動させる。この場合、前記導光手段からの光は第１ミラーで反射されず、かつ遮光されないで、前記第２ミラーで反射され、大きな入射角で被写体に照射される。したがって、側射光による側射照明がなされる。

このように、本第１発明は、第１ミラーを筒体の軸方向に移動させるだけで、２種類の照明を実現することができる。そのため、ミラーを羽根状に分割する必要がない。したがって、照明装置の構造がシンプルになるとともに、照明ムラの生じるおそれもない。

特に、本第１発明は、斜め下方の外方に向かって径が拡がるように出射された光を、前記第１および第２のミラーが筒体の中央の下端部に向かって反射するから、前記両ミラーを筒体の内周に近接して配置できる。したがって、視野を大きくしてもミラーが視野の範囲に入りにくい。

なお、本発明において、「落射照明」とは、被写体に対し比較的小さな入射角で入射する光（落射光）で照明することをいう。一方、「側射照明」とは、被写体に対し比較的大きな入射角で入射する光（側射光）で照明することをいう。

本発明において、上下方向とは拡大撮像装置のレンズの光軸に平行な方向をいう。上方とは該レンズに近づく方向、つまり筒体の基端側に向かう方向をいう。下方とは該レンズから遠ざかる方向、つまり筒体の先端側に向かう方向をいう。

本第１発明の好適な実施例では、導光手段からの光を集光させる集光レンズを備えている。これにより、迷光を防止し得ると共に、照明の効率を向上させることができる。

本第１発明のある実施例では、前記導光手段からの光を径方向の斜め下方の外方に向かって偏向させる偏向手段を更に備えている。
一般に、拡大観察装置の導光手段は、軸方向に平行に光を出射するので、前記偏向手段を設けることにより、斜め下方の外方に向かって径が拡がる（ここでいう「拡がる」とは分散の意味ではなく、外側へ曲げることを意味する）ような円環状の光が得られる。

本第１発明の他の好適な実施例では、偏向手段よりも径方向の内方に設けられ光を遮光する遮光リングを更に備えている。かかる遮光リングは迷光が被写体に入射するのを防止するので、鮮明な画像が得られる。

かかる偏向手段としてはプリズムを用いるのが好ましい。
偏向手段としては集光レンズを傾けてもよいが、偏向プリズムに比べ設計が煩わしい。また、偏向手段としてはミラーを用いることもできるが、光を反射するミラーを小さな筒体内に配置しにくい。
これらに比べプリズムは設計が容易で、かつ小さな筒体内に容易に配置できる。

本第１発明では、第１ミラーはその先端側に光を反射しない粗面が形成されたスカート部を備えているのが好ましい。このようなスカート部は被写体に向かって迷光が反射されるのを抑制する。

本第２発明では、円環状の光線束を出射する導光手段を備えた拡大撮像装置の先端部に装着され、前記導光手段から出射された光を筒体の先端の近傍の被写体に向かって落射光および側射光のいずれか一方で選択的に照明することが可能な照明装置であって、前記導光手段からの光を筒体内の径方向の外方に向かって偏向させると共に前記筒体の先端に向かって偏向させる偏向手段と、下方の側射位置で前記偏向手段からの光を反射して前記被写体に側射光を照射し、前記側射位置よりも上方の落射位置で前記偏向手段からの光を反射して筒体の内方に向かわせる第１ミラーと、前記第１ミラーよりも径方向の内方の位置で、かつ、前記第１ミラーの前記側射位置よりも上方の位置に設けられ、前記落射位置の第１ミラーから反射された光を反射して前記被写体に落射光を照射する第２ミラーとを備えている。

側射照明の際には、第１ミラーを下方の側射位置に移動させる。この場合、偏向手段からの光は下方の第１ミラーで反射され、被写体に大きな入射角で入射する。したがって、側射光による側射照明がなされる。

落射照明の際には、第１ミラーを上方の落射位置に移動させる。この場合、偏向手段からの光は上方の第１ミラーで内方に向かって反射され、第２ミラーに入射し、更に、第２ミラーで反射され、被写体に小さな入射角で入射する。したがって、落射光による落射照明がなされる。

この第２発明においても、前記第１発明と同様に照明装置の構造がシンプルになるとともに、照明ムラの生じるおそれもない。

特に、本第２発明は、偏向手段が導光手段からの光を筒体内の径方向の外方に向かって偏向させるから、第１ミラーを導光手段よりも径方向の外方に配置できる。そのため、第２ミラーも外方に寄せて配置することが可能になる。したがって、視野を大きくしてもミラーが視野の範囲に入りにくい。

本第２発明において、偏向手段は、前記導光手段からの光を筒体内の径方向の外方に向かって反射する第３ミラーと、前記第３ミラーからの光を筒体の先端に向かって反射する第４ミラーとを備えていてもよい。

以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１〜図３は第１実施例を示す。

図１において、拡大撮像装置の撮像部１の先端部１２ｂには照明ヘッド（照明装置）２が装着されている。前記撮像部１は、撮像素子１０およびレンズユニット１１が内蔵された筒状の本体部１２を備えている。この拡大撮像装置は、以下に説明するように照明ヘッド２の前方（下方）の被写体Ｗに光を照射し、該被写体Ｗの像をレンズユニット１１によって撮像素子１０に結像させて、モニタ（図示せず）等の表示装置に拡大した映像を写し出すものである。

前記本体部１２の基端部１２ａには、多数の素線を束ねた光ファイバ（拡大撮像装置の導光手段の一例）１３が挿入されており、この光ファイバ１３は本体部１２の先端部１２ｂにおいて円環状に配設されている。したがって、図２の光ファイバ１３からは円環状の光線束Ｌが照明ヘッド２内に出射される。本実施例の場合、光ファイバ１３からの光Ｌはレンズユニット１１の光軸１１ｃと概ね平行に出射される。

図２の断面図に示すように、前記照明ヘッド２は、内筒２１、外筒２２および先端筒２３を備えた筒体２０に照明用の光学系が内蔵されている。前記内筒２１は撮像部１の先端部１２ｂにねじ込んで固定されており、これにより、照明ヘッド２が撮像部１に着脱自在に設けられている。

本照明ヘッド２は、円環状の集光レンズ３、偏向プリズム（偏向手段の一例）４、可動ミラー（第１ミラーの一例）６１および固定ミラー（第２ミラーの一例）６２を備えている。前記集光レンズ３および偏向プリズム４は遮光リング５を介して筒体２０に固定されている。
各光学素子３，４，６１，６２は円環状であるから、構造がシンプルでかつ照明ムラも生じにくい。

以下に説明するように、前記可動ミラー６１はピン２４を介して筒体２０の軸方向Ｓに沿って、上下方向に移動自在に設けられている。前記内筒２１には、前記軸方向Ｓに沿って案内溝２１ａが形成されている。一方、前記外筒２２には、カム溝２２ａが螺旋上に斜めに形成されている。前記ピン２４はカム溝２２ａおよび案内溝２１ａに嵌合している。したがって、外筒２２を内筒２１に対して回転させることにより、可動ミラー６１が図２（ａ）の反射位置Ｐｒと図２（ｂ）の退避位置Ｐｅとの間を移動する。

前記固定ミラー６２は先端筒２３の先端に設けられており、前記可動ミラー６１よりも径が大きく、かつ、可動ミラー６１よりも筒体２０の先端（下方）に配置されている。

以下に説明するように、この照明ヘッド２は光ファイバ１３から出射された光Ｌを筒体２０の先端の近傍の被写体Ｗに向かって図２（ａ）の落射光Ｌｄおよび図２（ｂ）の側射光Ｌｓのいずれか一方で選択的に照明することが可能で、かつ、これらの中間の照明を行うこともできる。

前記集光レンズ３は光ファイバ１３からの光Ｌを集光させて偏向プリズム４に入射させる。偏向プリズム４は、光ファイバ１３からの光Ｌを径方向の斜め下方の外方に向かって偏向させる。すなわち、偏向プリズム４から出射された光Ｌは、筒体２０の先端に行くに従いテーパ状に拡がる。

図２（ａ）の落射照明の際には、可動ミラー６１を下方の反射位置Ｐｒに移動し、比較的小さい入射角αの落射光Ｌｄを被写体Ｗに照射する。この落射照明の際には、前記偏向プリズム４からの光Ｌを下方の反射位置Ｐｒにおいて可動ミラー６１が被写体Ｗに向かって反射して落射光Ｌｄを照射する。前記落射照明の際には、前記可動ミラー６１は偏向プリズム４から固定ミラー６２への光路に侵入して前記光Ｌを遮光し、当該光を固定ミラー６２に入射させない。したがって、被写体Ｗには側射光Ｌｓが入射しないから、実質的に落射光Ｌｄのみによる照明がなされる。

図２（ｂ）の側射照明の際には、可動ミラー６１を上方の退避位置Ｐｅに移動し、比較的大きい入射角αの側射光Ｌｓを被写体Ｗに照射する。この側射照明の際には、前記可動ミラー６１は偏向プリズム４と固定ミラー６２との間の光路から退避して前記偏向プリズム４からの光Ｌを遮光も反射もしない。したがって、光Ｌは下方の固定ミラー６２に反射され、該固定ミラー６２から被写体Ｗに側射光Ｌｓが照射される。

前記可動ミラー６１の先端側には、光Ｌを正反射しない粗面が形成されたスカート部６１ｓが設けられている。したがって、被写体Ｗには落射光Ｌｄや迷光が入射しにくいから、実質的に側射光Ｌｓのみによる照明がなされる。

図３の中間の照明において、被写体Ｗには落射光Ｌｄおよび側射光Ｌｓの双方が入射する。この中間の照明においては、可動ミラー６１が前記反射位置Ｐｒ（図２）と退避位置Ｐｅ（図２）との間の中間の中間位置Ｐｍを移動する。

前記中間照明の際には、偏向プリズム４からの光Ｌは、その一部が可動ミラー６１に反射され、落射光Ｌｄとして被写体Ｗに入射し、残部が可動ミラー６１に反射されずに固定ミラー６２に反射され、側射光Ｌｓとして被写体Ｗに入射する。したがって、落射照明と側射照明とを切り換える途中において映像が極端に暗くなることがなく、常に被写体Ｗのどこを見ているのかを明瞭に認識することができる。

本照明ヘッド２においては、２つのミラー６１，６２が筒体２０の内周に近接して配置できるから、視野Ｆを大きくしても空間Ｋ内にミラー６１，６２が入ることがない。したがって、視野欠けが生じにくい。

図４（ａ），（ｂ）は第２実施例を示す。
本実施例の照明ヘッド２は、円環状の集光レンズ３と、偏向手段４Ａと、円環状の第１ミラー６１Ａおよび第２ミラー６２Ａを備えている。

前記偏向手段４Ａは光ファイバ１３からの光Ｌを筒体（図示せず）内の径方向の外方に向かって偏向させると共に前記筒体の先端に向かって偏向させるもので、本実施例の場合、円環状の第３ミラー４３Ａおよび第４ミラー４４Ａを備える。前記第３ミラー４３Ａは、前記光ファイバ１３からの光Ｌを筒体（図示せず）内の径方向の外方に向かって反射する。前記第４ミラー４４Ａは前記第３ミラー４３Ａからの光Ｌを筒体（図示せず）の先端に向かって反射する。

前記偏向手段４Ａにより光Ｌの光路が筒体（図示せず）の径方向の外方に移動するから、第２ミラー６２Ａの内径を大きくすることができる。したがって、視野Ｆが大きくなっても視野欠けが生じにくい。

前記第１ミラー６１Ａは第２ミラー６２Ａよりも径大で、かつ、図４（ａ）の側射位置Ｐｓと図４（ｂ）の落射位置Ｐｄとの間を上下に移動できるようになっている。前記第１ミラー６１Ａは、図４（ａ）の下方の側射位置Ｐｓにおいては光Ｌを被写体Ｗに向かって直接反射し、一方、図４（ｂ）の上方の落射位置Ｐｄにおいては光Ｌを第２ミラー６２Ａに向かって反射する。

図４（ａ）の側射照明の際には、第１ミラー６１Ａを下方の側射位置Ｐｓに移動させる。この場合、第１ミラー６１Ａは前記偏向手段４Ａからの光Ｌを反射して前記被写体Ｗに側射光Ｌｓを照射する。この際、第２ミラー６２Ａには光Ｌは入射しない。

図４（ｂ）の落射照明の際には、第１ミラー６１Ａを側射位置Ｐｓ（図４（ａ））よりも上方の落射位置Ｐｄに移動させる。この場合、第１ミラー６１Ａは前記偏向手段４Ａからの光Ｌを反射して筒体（図示せず）の内方に向かわせる。前記第２ミラー６２Ａは前記第１ミラー６１Ａよりも径方向の内方の位置で、かつ、図４（ａ）の前記第１ミラー６１Ａの前記側射位置Ｐｓよりも上方の位置に設けられ、図４（ｂ）の前記落射位置Ｐｄの第１ミラー６１Ａから反射された光Ｌを反射して前記被写体Ｗに落射光Ｌｄを照射する。

なお、本実施例の場合、図４（ａ）の側射位置Ｐｓと図４（ｂ）の落射位置Ｐｄとの間を第１ミラー６１Ａが移動している際には、視野Ｆに光Ｌが照射されないタイミングが存在する。
本第２実施例のその他の構成は、前記第１実施例と同様であり、同一部分もしくは相当部分に同一符号を付してその説明を省略する。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、集光レンズは必ずしも設ける必要がない。
また、第１実施例において、光ファイバからの光が筒体の径方向の斜め外方に向かって出射される場合は偏向プリズムなどの偏向手段を設ける必要がない。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

本発明は拡大観察用の照明装置に適用することができる。

一般的な拡大観察装置の一例を示す側面図である。 第１発明にかかる照明装置の一実施例を示し、（ａ）は落射照明の状態を示す拡大断面図、（ｂ）は側射照明の状態を示す拡大縦断面図である。 同実施例を落射照明と側射照明の中間の照明状態で示す拡大縦断面図である。 第２発明にかかる照明装置の一実施例を示し、（ａ）は側射照明の状態を示す拡大縦断面図、（ｂ）は落射照明の状態を示す拡大縦断面図である。 従来の照明装置を示す概念図である。 他の従来の照明装置を示す概念図である。 同従来の照明装置を示す概念図である。

符号の説明

１：撮像部
１１：レンズユニット
１２：本体部
１０：撮像素子
１２ａ：基端部
１２ｂ：先端部
１３：光ファイバ（導光手段）
２：照明ヘッド（照明装置）
２０：筒体
２１：内筒（筒体）
２２：外筒（筒体）
２３：先端筒（筒体）
３：集光レンズ
４：偏向プリズム（偏向手段）
４Ａ：偏向手段
４３Ａ：第３ミラー
４４Ａ：第４ミラー
５：遮光リング
６１：可動ミラー（第１ミラー）
６１ｓ：スカート部
６２：固定ミラー（第２ミラー）
６１Ａ：第１ミラー
６２Ａ：第２ミラー
Ｆ：視野
Ｌ：光線束，光
Ｌｄ：落射光
Ｌｓ：側射光
Ｓ：軸方向
Ｗ：被写体
Ｐｒ：反射位置
Ｐｅ：退避位置
Ｐｍ：中間位置
Ｐｓ：側射位置
Ｐｄ：落射位置

Claims (8)

1. 円環状の光線束を出射する導光手段を備えた拡大撮像装置の先端部に装着され、前記導光手段から出射された光を筒体の先端の近傍の被写体に向かって落射光および側射光のいずれか一方で選択的に照明することが可能な照明装置であって、
   前記筒体内に該筒体の軸方向に沿って移動自在に設けられ、斜め下方の外方に向かって径が拡がるように出射された円環状の光線束を下方の反射位置において前記被写体に向かって反射して落射光を照射すると共に、上方の退避位置において反射せず、かつ、遮光しない第１ミラーと、
   前記筒体内に設けられ、前記第１ミラーが上方の退避位置にあるときは、前記第１ミラーが遮光しなかった光を反射して被写体に側射光を照射し、かつ、前記第１ミラーが前記反射位置にあるときは前記光が第１ミラーに遮光されて反射しない第２ミラーとを備えた拡大観察用照明装置。
2. 請求項１において、前記導光手段からの光を集光させる集光レンズを更に備えた拡大観察用照明装置。
3. 請求項１もしくは２において、前記導光手段からの光を径方向の斜め下方の外方に向かって偏向させる偏向手段を更に備えた拡大観察用照明装置。
4. 請求項３において、前記偏向手段がプリズムからなる拡大観察用照明装置。
5. 請求項３もしくは４において、前記偏向手段よりも径方向の内方に設けられ光を遮光する遮光リングを更に備えた拡大観察用照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、前記第１ミラーはその先端側に光を反射しない粗面が形成されたスカート部を備えた拡大観察用照明装置。
7. 円環状の光線束を出射する導光手段を備えた拡大撮像装置の先端部に装着され、前記導光手段から出射された光を筒体の先端の近傍の被写体に向かって落射光および側射光のいずれか一方で選択的に照明することが可能な照明装置であって、
   前記導光手段からの光を筒体内の径方向の外方に向かって偏向させると共に前記筒体の先端に向かって偏向させる偏向手段と、
   下方の側射位置で前記偏向手段からの光を反射して前記被写体に側射光を照射し、前記側射位置よりも上方の落射位置で前記偏向手段からの光を反射して筒体の内方に向かわせる第１ミラーと、
   前記第１ミラーよりも径方向の内方の位置で、かつ、前記第１ミラーの前記側射位置よりも上方の位置に設けられ、前記落射位置の第１ミラーから反射された光を反射して前記被写体に落射光を照射する第２ミラーとを備えた拡大観察用照明装置。
8. 請求項７において前記偏向手段は、前記導光手段からの光を筒体内の径方向の外方に向かって反射する第３ミラーと、前記第３ミラーからの光を筒体の先端に向かって反射する第４ミラーとを備えた拡大観察用照明装置。

Images