JP2009186728A - ビデオマイクロスコープおよび観察用アダプタ - Google Patents

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Abstract

【課題】被写体を多様な方向から観察しつつコストダウン、小型化を図る上で有利なビデオマイクロスコープおよび観察用アダプタを提供する。
【解決手段】撮像装置14の撮像光学系36は、載置面30の上方から被写体2に光軸Lを向けて被写体2の像を撮像素子38に導くものである。撮像装置用支持機構16は、載置面30と直交する旋回中心軸Xを中心に撮像装置14を旋回可能に支持する。第1ミラー24および第2ミラー26は、載置面30と撮像光学系36との間に設けられ被写体2の像を被写体2から撮像光学系36に導くまでの光路を屈曲させて撮像光学系36に導く撮像光学系36の光軸Lを含む単一の平面上を延在する屈曲光路46を形成する。ミラー用支持機構28は、第1、第2ミラー24、26を撮像光学系36の光軸L回りに回転可能に支持する。
【選択図】図1

Description

本発明はビデオマイクロスコープに関し、より詳細には、被写体の像を撮像装置の撮像光学系に導く光路を第1、第2ミラーを用いて屈曲させて被写体を多様な方向から観察するビデオマイクロスコープおよび観察用アダプタに関する。
従来から、載置面の上方に撮像装置を配置し、載置面上に載置された被写体を撮像装置で撮像して得た画像信号をディスプレイに供給することで、ディスプレイに被写体の画像を拡大して表示させるビデオマイクロスコープが用いられている。
このような撮像装置の具体的構成として、載置面の上方から被写体に光軸が向けられ被写体の像を撮像素子に導く撮像光学系を有する撮像装置を有し、撮像装置が載置面と直交する中心軸を中心として旋回可能に設けたものが提供されている(特許文献1参照)。
この撮像装置では、中心軸が載置面に交差する載置面箇所の上に被写体を載置した状態で撮像装置を中心軸を中心として旋回することで、被写体を多様な方向から観察する上で有利となっている。例えば、被写体が、電子部品が半田付けされたプリント基板であれば、電子部品やこの電子部品とプリント基板との半田付け箇所を詳細に観察する上で有利となっている。
特開2007―28133
しかしながら、上記従来のビデオマイクロスコープでは、撮像装置が旋回することによって被写体の周囲部分を斜め上方から見た観察方向で観察することはできるものの、撮像光学系の光軸が載置面となす角度は所定角度(例えば45度程度)に固定されているか、あるいは、調整できたとしても前記所定角度に対して±5度程度の範囲であった。
したがって、被写体に対する撮像光学系の光軸の角度を上下方向に大きく変化させて観察を行うことはできなかった。
そこで、撮像装置の位置や姿勢を変化させて被写体に対する撮像光学系の光軸の角度を上下に大きく変化させる機構を設けることが考えられる。
ところが、このような機構を設ける場合、撮像装置の位置や姿勢の変化に拘わらず、撮像光学系の光軸を載置面上の被写体に向けると共に、撮像光学系と被写体との距離を一定に保持しなくてはならないことは無論のこと、このような機構を、撮像装置を旋回させる機構と両立して設けなくてはならないため、機構自体が極めて複雑でしかも大掛かりなものとなることから、ビデオマイクロスコープのコストダウン、小型化を図る上で不利がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は被写体を多様な方向から観察しつつコストダウン、小型化を図る上で有利なビデオマイクロスコープおよび観察用アダプタを提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明は、観察対象となる被写体が載置される載置面と、前記載置面の上方から前記被写体に光軸が向けられ前記被写体の像を撮像素子に導く撮像光学系を有する撮像装置を備えたビデオマイクロスコープであって、前記載置面と前記撮像光学系との間に設けられ前記被写体の像を前記被写体から前記撮像光学系に導くまでの光路を屈曲させて前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する複数のミラーと、前記複数のミラーを、前記屈曲光路を形成した状態で前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持するミラー用支持機構とを備えることを特徴とする。
また本発明は、観察対象となる被写体が載置される載置面と、前記載置面の上方から前記被写体に光軸が向けられ前記被写体の像を撮像素子に導く撮像光学系を有する撮像装置と、前記撮像光学系を収容する撮像装置用筐体とを備えたビデオマイクロスコープに装着される観察用アダプタであって、前記観察用アダプタは、前記載置面と前記撮像光学系との間に設けられ前記被写体の像を前記被写体から前記撮像光学系に導くまでの光路を屈曲させて前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する複数のミラーと、前記複数のミラーを、前記屈曲光路を形成した状態で前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持するミラー用支持機構とを備え、前記ミラー用支持機構は前記撮像装置用筐体に着脱可能に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、被写体の像を被写体から撮像光学系に導くまでの光路を屈曲させて撮像光学系に導く屈曲光路を形成する複数のミラーを、ミラー用支持機構により撮像光学系の光軸を中心とする中心軸回りに回転可能に支持したので、被写体を多様な方向から観察しつつコストダウン、小型化を図る上で有利となる。
(第1の実施の形態)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本実施の形態のビデオマイクロスコープ10の基本的な構成について説明する。
図1は第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図、図2は図1の側面図である。
図3は第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が9時に位置した状態を示す斜視図、図4は図3の側面図である。
図5は第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が6時に位置した状態を示す斜視図、図6は図5の側面図である。
図7はビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。
図1、図2に示すように、ビデオマイクロスコープ10は、載置台12と、撮像装置14と、撮像装置用支持機構16と、照明部18と、レーザーポインター20と、ディスプレイ22と、第1ミラー24と、第2ミラー26と、ミラー用支持機構28などを含んで構成されている。
載置台12は、前後長さと、左右幅と、上下厚さを有する矩形板状を呈し、その上面に
被写体が載置される平坦な矩形状の平面からなる載置面30が形成され、載置面30に観察対象となる被写体2が載置される。
載置台12の後縁の幅方向中央からアーム32が突設され、アーム32の先部32Aは載置台12の載置面30と間隔をおいて対向するように前方に延在されている。
撮像装置14は、撮像光学系36と、撮像素子38と、それら撮像光学系36、撮像素子38などを収容する撮像装置用筐体34などを含んで構成されている。
撮像光学系36は、載置面30の上方から被写体2に光軸Lを向けて被写体2の像を撮像素子38に導くものである。
撮像素子38は、撮像光学系36によって導かれた被写体2の像を撮像し撮像信号を生成するものである。
撮像装置用支持機構16は、載置面30と直交する旋回中心軸Xを中心に撮像装置14を旋回可能に支持するものであり、具体的には、撮像装置用筐体34が撮像装置用支持機構16によりアーム32の先部32Aに回転可能に支持されている。
本実施の形態では、撮像装置用支持機構16は、撮像装置14を、アーム32の幅方向の中心に位置した箇所から±60度の範囲(合計120度の範囲)で旋回可能に支持している。
撮像装置用支持機構16としては、例えば、アーム32の先部32Aの外周に設けたガイド部材や、撮像装置用筐体34に設けられ前記ガイド部材に滑動可能に結合されるガイドなどで構成するなど従来公知のさまざまな構造が採用可能である。
また、撮像装置用支持機構16は、撮像装置14が旋回する旋回中心軸Xと撮像光学系36の光軸Lとが交差するように構成されている。
したがって、旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する箇所に被写体2が位置していれば、撮像装置14が旋回中心軸Xを中心として旋回した場合、その旋回位置に拘わらず、撮像光学系36の光軸Lは被写体2を通り、被写体2の像が撮影光学系34によって撮像素子38に導かれて撮像されることになる。
本実施の形態では、旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する箇所は載置面30に載置された被写体2の上面あるいはその近傍である。
なお、本実施の形態では、撮像光学系36の光軸Lを含み載置面30と直交する第1の平面内において撮像光学系36の光軸Lが載置面30に対して第1の角度(例えば約45度)で交差しており、撮像装置用筐体34と撮像装置用支持機構16との間には、光軸Lと載置面30とがなす角度を前記第1の角度に対して例えば±5度の範囲で増減する調整機構が設けられている。
この調整機構により撮像装置14を前記第1の平面と直交する軸線回りに揺動させることで光軸Lが揺動され、これにより光軸Lが被写体2を通るように調整できるように図られている。
前記調整機構としては、例えば、操作ダイヤルの回転量に応じて撮像装置用筐体34を支軸回りに揺動させるなど従来公知のさまざまな構造が採用可能である。
照明部18は、アーム32の先部32Aが載置面30に臨む箇所に設けられ、下方に向けて(載置面30に向けて)照明光を照射するように構成されている。
照明部18は、複数の光源と、拡散板と、フレネルレンズなどを含んで構成されている。
複数の光源は載置面30に平行する平面上で、旋回中心軸Xを中心とする単一の円周上に周方向に等間隔をおいて配置されている。
拡散板は複数の光源を覆うように各光源の下方に設けられ、拡散板は各光源から発せられた光が拡散板を厚さ方向に透過することで光の分布を均一に拡散させる機能を有している。
フレネルレンズは拡散板の下方を覆うように設けられ各光源から発せられ拡散板で拡散された光を収束する機能を有している。
複数の光源は後述する制御部44によって制御され、複数の光源が全て点灯されることにより載置面2が満遍なく照明され、複数の光源が選択的に点灯されることにより載置面2上が選択的に照明されるように構成されている。
レーザーポインター20(特許請求の範囲の光線照射部に相当)は、旋回中心軸Xが通る照明部18の中心に設けられ、図1、図2に示すように、旋回中心軸Xと合致したレーザービーム(特許請求の範囲の位置決め用光線に相当)を載置面30に向けて照射するものである。言い換えると、レーザーポインター20は、レーザービームを、載置面30の上方から旋回中心軸X上を進行させて載置面30に照射するものである。
レーザーポインター20から照射されるレーザービームが被写体2に照射されるように被写体2を載置面30上で位置決めすることにより、撮像光学系36の光軸L上に被写体2を位置させ、撮像装置14による撮像が簡単にできるように図られている。
ディスプレイ22は、撮像素子38によって生成された撮像信号に基づいて生成された画像信号が供給されることにより、被写体2の画像を表示するものであり、例えば液晶表示装置で構成されている。
ディスプレイ22は、図1に示すように、アーム32の先部32Aの上面に着脱可能に取り付けても、あるいは、ビデオマイクロスコープ10と離れた箇所に配置してもよい。
図7に示すように、ビデオマイクロスコープ10は、さらに、信号処理部40、操作部42、制御部44を備えている。
信号処理部40は、信号処理部40は、撮像素子38によって生成された撮像信号に対して信号処理を行って画像信号を生成し、その画像信号をディスプレイ22に供給するものである。
操作部42は、図1に示すように、光量調整用ボリュームスイッチ42A、ライトパターンスイッチ42B、ポインタスイッチ42C、電源スイッチ42Dなどを含んでいる。
制御部44は、光量調整用ボリュームスイッチの操作に応じて照明部18の各光源全体を一括してオンオフするとともに光源全体の光量の制御を行い、ライトパターンスイッチの操作に応じて照明部18の各光源18の点滅を個別に制御し、また、ポインタスイッチ42Cの操作に応じてレーザーポインター20の点灯、滅灯の制御を行う。
なお、電源スイッチ42Dは、それが操作されることにより、撮像装置14、照明部18、ディスプレイ22、信号処理部40、制御部44への電源供給のオン、オフ制御を行うものである。
次に本発明の要部である第1ミラー24と、第2ミラー26と、ミラー用支持機構28について説明する。
第1ミラー24および第2ミラー26は、載置面30と撮像光学系36との間に設けられ被写体2の像を被写体2から撮像光学系36に導くまでの光路を屈曲させて撮像光学系36に導く撮像光学系36の光軸Lを含む単一の平面上を延在する屈曲光路46を形成するものである。
第1ミラー24は、第1ステー48を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸Lの外側で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、被写体2の像を光軸L側に反射させる。
第2ミラー26は、第2ステー50を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸L上で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、第1ミラー24で反射された被写体2の像を光軸L上で撮像光学系36に向けて反射させる。
したがって、屈曲光路46は、被写体2から第1ミラー24に至る直線状の第1光路46Aと、第1ミラーから第2ミラーに至る直線状の第2光路46Bと、第2ミラーから撮像光学系36の光軸L上を通り撮像光学系36に至る第3光路46Cとを含んで構成されている。
さらに、屈曲光路46は、第1光路46Aが、光軸Lと旋回中心軸Xとが交差する点を通るように構成されている。本実施の形態では、前述したように、旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する箇所が被写体2の上面であることから、旋回中心軸Xと光軸Lと第1光路46Aとが被写体2の上面で交差することになる。
なお、第3光路46Cは、光軸L上を通り被写体2の像が撮像光学系36に導かれる撮像光学系36の光路の一部と重複することになる。
本実施の形態では、第1、第2ミラー24、26は表面反射ミラーで構成されている。
表面反射ミラーは、ガラス表面に蒸着された反射膜で入射光を直接反射させるものであり、入射光がガラスを通過しないものである。
これに対して、一般的なミラーはガラスの裏面に反射膜を蒸着し、ガラス表面から入射した光を反射膜で反射させる構成としている。しかしながら、このような構成では、ガラスの表面に向かって進入する光の一部がガラス表面で反射すると共に、残りの光がガラス裏面の反射膜で反射することになるため、ミラーによって反射された像が二重になる不都合が生じる。
これに対して、本実施の形態では、第1、第2ミラー24、26を表面反射ミラーで構成することで像が二重となる不具合が防止され、得られる被写体像の品質の向上が図られている。
また、本実施の形態では、第1、第2ミラー24、26を構成する表面反射ミラーの基板面精度は、共に可視光線の平均波長よりも小さいものであり、得られる被写体像の品質の向上が図られている。
ミラー用支持機構28は、第1、第2ミラー24、26を屈曲光路46を形成した状態で(言い換えるとそれら第1、第2ミラー24、26の位置関係を変えずに)撮像光学系36の光軸L回りに回転可能に支持するものであり、本実施の形態では、ミラー用支持機構28は、撮像装置用筐体34に着脱可能に設けられている。
ミラー用支持機構28は、図8(A)に示すように、内側筒部材52と、外側筒部材54と、球体56と、コイルスプリング(不図示)などを含んで構成されている。
内側筒部材52は、筒状を呈し、その外周面にガイド溝5202が全周にわたり延在形成されている。
本実施の形態では、図1、図2に示すように、撮像装置用筐体34のうち撮像光学系36を収容保持する部分が円筒状の筒部3402として構成され、内側筒部材52はこの筒部3402の先部に取着されている。
外側筒部材54は、図8(B)に示すように、内側筒部材52の外周面に回転可能かつ着脱可能に結合され、第1、第2ステー50はこの外側筒部材54に設けられている。
球体56は複数設けられ、外側筒部材54の周方向に間隔をおいた箇所に外側筒部材54の半径方向に移動可能に組み込まれている。
スプリングは、各球体56に対応して設けられ、各球体56をそれぞれ外側筒部材54の内周面から突出する方向に付勢されており、外側筒部材54が内側筒部材52の外周面に結合された状態で、各球体56の一部が内側筒部材52のガイド溝5202に係合し、これにより第1、第2ミラー24、26は撮像光学系36の光軸Lを中心とする中心軸回りに回転可能に支持されることになる。
また、外側筒部材54を内側筒部材52から抜き出す方向に所定値以上の外力を与えると、球体56が外側筒部材54内に没入し、外側筒粒材を内側筒部材52から取り外すことができる。
また、取り外した外側筒部材54を内側筒部材52に結合させる場合には、外側筒部材54を内側筒部材52へ被せる方向に所定値以上の外力を与えると、球体56が外側筒部材54内にいったん没入したのちガイド溝5202に係合し、これにより外側筒部材54は内側筒部材52に回転可能に支持されることになる。
なお、このようなミラー用支持機構28の構成として従来公知のさまざまな脱着構造が採用可能である。
(使用方法)
次に上述のように構成されたビデオマイクロスコープ10の使用方法について説明する。
予め、撮像装置14は、撮像装置用支持機構16によりアーム32の幅方向の中心に位置しており、また、ミラー用支持機構28が撮像装置用筐体34に装着されているものとする。
まず、レーザーポインタ20から照射されるレーザービームが被写体2に照射されるように被写体2を載置面30上に位置決めして載置する。
これにより、第1光路46Aと光軸Lと旋回中心軸Xとが交差する箇所に被写体2の上面が位置した状態となる。
次に、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置を、図1、図2に示す基準位置とする。
本実施の形態では、第1、第2ミラー24、26の基準位置は、第1ミラー24が第2ミラー26よりも旋回中心軸X寄りの箇所に位置し、旋回中心軸Xと光軸Lとを含む平面内に屈曲光路46が延在する第1ミラー24および第2ミラー26の位置である。
図8(A)は、第1、第2ミラー24、26の基準位置において撮像装置36によって撮像されディスプレイ22に表示される画像を示す。
なお、ミラー用支持機構28により回転可能に支持された第1、第2ミラー24、26の回転は、ユーザーの手により、あるいは、モータなどの動力源によりなされる。
以下説明の便宜上、図1、図2に示すように、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置が前記基準位置に位置した状態を0時(または12時)の位置といい、以下時計の短針が指す時刻を用いて説明する。
図3、図4に示すように、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置が前記基準位置に対して90度反時計回り回転した状態を9時の位置という。
また、図5、図6に示すように、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置が前記基準位置と180度反対側に位置した状態を6時の位置という。
次に、図3、図4に示すように、第1、第2ミラー24、26を0時の位置に回転する。
次に、図5、図6に示すように、第1、第2ミラー24、26を6時の位置に回転する。
このように第1、第2ミラー24、26をミラー用支持機構28を用いて光軸L回りに任意の角度回転させることで、被写体2に対する第1の光路46Aの方向が変化する。
すなわち、第1、第2ミラー24、26が光軸L回りに回転することで、第1の光路46Aが被写体2に対してなす角度をさまざまに変化させることができる。
したがって、被写体2が立方体形状である場合、図9(A)に示すように、被写体2の上面2Aと1つの側面2Bとの2つの面を上方寄りの方向から観察する状態と、図9(B)に示すように、被写体2の上面2Aと2つの側面2B,2Cとの3つの面を斜め上方向から観察する状態と、図9(C)に示すように、被写体2の上面2Aと1つの側面2Bとの2つの面を側方寄りの方向から観察する状態とに変化させて観察することができる。
より詳細に説明すると、第1、第2ミラー24、26が0時に位置した場合と、6時に位置した場合とでは、第1の光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとを含む第1の平面内に延在した状態で、第1の光路46Aが被写体2に対してなす角度のみが異なる。
これに対して、第1、第2ミラー24、26が0時と6時との中間の回転角度に位置した場合は、第1の光路46Aは旋回中心軸Xと光軸Lとを含む第1の平面に対して交差する状態で第1の光路46Aが被写体2に対してなす角度を変化させることができる。
また、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置を任意の位置に位置させた状態で、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回させることで被写体2を周方向にわたって撮像することができることは無論のこと、前述したように、撮像装置14が旋回する旋回中心軸Xと、撮像光学系36の光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する箇所に被写体2の上面が位置していることから、第1、第2ミラー24、26の光軸L回りの回転位置および撮像装置14の旋回位置に拘わらず、第1の光路46Aから被写体2が外れることがないため、被写体2を動かすことなく、撮像光学系36によって被写体2を確実に撮像することができる。
(効果)
以上説明したように本実施の形態によれば、載置面30と撮像光学系36との間に設けられ被写体2の像を被写体2から撮像光学系36に導くまでの光路を屈曲させて撮像光学系36に導く屈曲光路46を形成する第1、第2ミラー24、26を、ミラー用支持機構28により撮像光学系36の光軸Lを中心とする中心軸回りに回転可能に支持することにより被写体2を多様な方向から観察することができ、しかも、第1、第2ミラー24、26およびミラー用支持機構28という極めて簡素な構成により複雑で大掛かりな機構が必要ないためコストダウン、小型化を図る上でも有利となる。
また、本実施の形態によれば、ミラー用支持機構28は撮像装置用筐体34に着脱可能に設けられているため、第1、第2ミラー24、26を使用して被写体2を撮像する場合と、第1、第2ミラー24、26を使用せずに直接被写体2を撮像する場合とを簡単な操作で切り替えることができ、使い勝手の向上を図る上で有利となる。
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。
図10は第2の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図、図11は図10の側面図、図12は図10の正面図であり、以下に示す実施の形態において第1の実施の形態と同一または対応する部分には同一の符号を付して説明する。
第2の実施の形態は第1の実施の形態の変形例であり、被写体2から第1ミラー24に至る直線状の第1光路46Aが載置面30に対して直交させることができる点が第1の実施の形態と相違している。
第2の実施の形態のビデオマイクロスコープ10では、第1の実施の形態と同様に、第1ミラー24および第2ミラー26は、載置面30と撮像光学系36との間に設けられ被写体2の像を被写体2から撮像光学系36に導くまでの光路を屈曲させて撮像光学系36に導く屈曲光路46を形成している。
第1ミラー24は、第1の実施の形態と同様に、第1ステー48を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸Lの外側で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、被写体2の像を光軸L側に反射させる。
また、第1ミラー24は、旋回中心軸Xと光軸Lと第1光路46Aとが被写体2の上面で交差するように設けられている点は第1の実施の形態と同様である。
第2ミラー26は、第1の実施の形態と同様に、第2ステー50を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸L上で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、第1ミラー24で反射された被写体2の像を光軸L上で撮像光学系36に向けて反射させる。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、図10、図11に示すように、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24を支持する第1ステー48の先部が旋回中心軸X近傍まで延在し、この第1ステー48の先部に第1ミラー24が取着されている。
そして、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、図10乃至図12に示すように、第1ミラー24が旋回中心軸X上に位置し、旋回中心軸Xと光軸Lとを含む平面内に屈曲光路46が延在しており、この際、第1ミラー24は、第1の光路46Cが載置面2と直交すると共に、第1の光路46Cが旋回中心軸X上を延在するように設けられている。
屈曲光路46が、被写体2から第1ミラー24に至る直線状の第1光路46Aと、第1ミラーから第2ミラーに至る直線状の第2光路46Bと、第2ミラーから撮像光学系36の光軸L上を通り撮像光学系36に至る第3光路46Cとを含んで構成されている。
また、第1の実施の形態と同様に、第3光路46Cは、光軸L上を通り被写体2の像が撮像光学系36に導かれる撮像光学系36の光路の一部と重複している。
このような第2の実施の形態によれば第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24は、第1の光路46Cが載置面2と直交するように構成されているので、撮像装置14により被写体2をその直上から撮像することができ、被写体2を真上から観察することができ、被写体2を載置面2と直交する方向から観察する上で有利となる。
なお、第2の実施の形態では、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態においては、第1ミラー24が回転軸X上に位置することでレーザーポインター20から照射されるレーザービームが第1ミラー24によって遮られるため、レーザーポインター20の機能が一部制約される。
(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態について説明する。
図13は第3の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図、図14は図10の側面図である。
第3の実施の形態は、第2の実施の形態の変形例であり、被写体2の上面を最大反射させた状態で観察できる点が第1、第2の実施の形態と相違している。
第3の実施の形態のビデオマイクロスコープ10は、第1の実施の形態と同様の屈曲光路46を形成している。
第1ミラー24は、第1の実施の形態と同様に、第1ステー48を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸Lの外側で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、被写体2の像を光軸L側に反射させる。
また、第1ミラー24は、旋回中心軸Xと光軸Lと第1光路46Aとが被写体2の上面で交差するように設けられている点は第1の実施の形態と同様である。
第2ミラー26は、第1の実施の形態と同様に、第2ステー50を介して撮像装置用筐体34に支持され、撮像光学系36の光軸L上で撮像光学系36よりも被写体2側に位置し、第1ミラー24で反射された被写体2の像を光軸L上で撮像光学系36に向けて反射させる。
図13、図14に示すように、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24を支持する第1ステー48の先部が旋回中心軸Xの手前箇所まで延在し、照明部18から載置面2上の被写体2の上面に向けて照射され上面で反射された照明光19が最大光量となる箇所に位置するように、第1ステー48の先部に第1ミラー24が取着されている。
第2の実施の形態と異なり、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24は旋回中心軸Xから半径方向外方に(第2ミラー26寄りに)離間した箇所に位置し、旋回中心軸Xと光軸Lとを含む単一の平面内に屈曲光路46が延在している。
屈曲光路46が、被写体2から第1ミラー24に至る直線状の第1光路46Aと、第1ミラーから第2ミラーに至る直線状の第2光路46Bと、第2ミラーから撮像光学系36の光軸L上を通り撮像光学系36に至る第3光路46Cとを含んで構成されている点と、屈曲光路46は、第1光路46Aが、光軸Lと旋回中心軸Xとが交差する点を通るように構成されている点は第1の実施の形態と同様である。
また、第1の実施の形態と同様に、第3光路46Cは、光軸L上を通り被写体2の像が撮像光学系36に導かれる撮像光学系36の光路の一部と重複している。
このような第3の実施の形態によれば第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、照明部18から載置面2上の被写体2の上面に向けて照射され上面で反射された照明光が最大光量となる箇所に位置するように第1ミラー24が設けられているので、照明光が最大反射で第1の光路46Cに沿って進行することになり、したがって、撮像装置14により被写体2の上面が最大反射で反射した状態を撮像することができ、最大反射で反射する被写体2の上面を観察する必要がある場合に有利となる。
特に、被写体2の平坦な上面にエッチングなどで形成した文字などを観察する場合、平坦部分は反射率が高いため白く見え、表面が荒されたエッチング部分は反射率が低いので暗く見えることになる。この際、第3の実施の形態のように、被写体2の上面が最大反射で反射する状態とすることにより、平坦部分とエッチング部分とのコントラストを強調することができ、このようなエッチングが施された被写体2を明瞭に観察する上で有利となる。
また、照明光が被写体の面で最大反射する状態で観察する場合、従来のビデオマイクロスコープでは被写体の面が観察光軸に垂直になるよう、被写体を傾ける必要があった。また、撮像光学系を載置面に対して垂直に設置するビデオマイクロスコープにおいては、ハーフミラーを用いた落射照明を必要とした。
これに対して第3の実施の形態のビデオマイクロスコープ10によれば、被写体を傾ける必要が無く、またハーフミラーも必要としないため、作業性の向上を図る上で、あるいは、構成の簡素化を図る上で有利となる。
なお、第3の実施の形態では、第1、第2ミラー24、26の回転位置に拘わらず、第1ミラー24が回転軸Xから離れた箇所に位置しているため、レーザーポインター20から照射されるレーザービームが第1ミラー24によって遮られることはなく、レーザーポインター20の機能を有効に利用できることは無論である。
(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態について説明する。
図15乃至図17は高さが異なる被写体2を撮像するビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。
なお、図15乃至図17、図21乃至図23では、説明の都合上、第1、第2ミラー24、26を0時の位置に回転した状態と、6時の位置に回転した状態との双方を同一の図面に示すと共に、第2ステー50の図示を省略している。
第1の実施の形態では、図15に示すように載置面30の上に載置された被写体2の上面の箇所で旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差している場合について説明した。
したがって、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回した場合、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転した場合のいずれにおいても、旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する点は被写体2の上面の箇所に位置しており、したがって、撮像装置14によって被写体2の上面を確実に撮像することができる。
一方、図16に示すように、図15の被写体2よりも上面の高さが低い被写体2を撮像する場合には、前述した調整機構を用いて、撮像光学系36の光軸Lを含み載置面30と直交する第1の平面内において撮像装置14を第1の平面と直交する軸線回りに揺動させ、これにより光軸Lおよび第1の光路46Aを揺動させることで光軸Lおよび第1の光路46Aが被写体2の上面で交差させればよいことになる。
しかしながら、この場合、旋回中心軸Xは動かないため、被写体2の上面で交差する光軸Lおよび第1の光路46Aの点は旋回中心軸Xに対して該旋回中心軸Xと直交する方向に(載置面30と平行な方向に)ずれることになる。
また、図17に示すように、図15の被写体2よりも上面の高さが高い被写体2を撮像する場合には、前記の調整機構により光軸Lおよび第1の光路46Aを揺動させることで光軸Lおよび第1の光路46Aが被写体2の上面で交差させればよいことになる。
しかしながら、この場合においても、旋回中心軸Xは動かないため、被写体2の上面で交差する光軸Lおよび第1の光路46Aの点は旋回中心軸Xに対して該旋回中心軸Xと直交する方向に(載置面30と平行な方向に)ずれることになる。
したがって、図16、図17の何れの場合においても、被写体2を撮像するために最適な位置と、レーザーポインター20のレーザービームを用いて位置決めした被写体2の位置との間にずれが生じ、レーザーポインター20を用いた被写体2の位置決めを行うことができないという不都合が生じる。
第4の実施の形態は、載置面30上に載置した被写体2の高さに拘わらず、被写体2を確実に撮像して観察でき、レーザーポインター20を用いた被写体2の位置決めを可能としたものである。
図18はミラー揺動機構58の斜視図、図19はミラー揺動機構58の側面図、図20は第4の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図、図21、図22は第4の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。
図18、図19に示すように、第1ミラー24と第1ステー48との間にミラー揺動機構58が設けられている。
ミラー揺動機構58は、第1ミラー24を、屈曲光路46を含む単一の平面と直交する軸線回りに揺動させるものである。
本実施の形態では、ミラー揺動機構58は、支軸60と、ミラー取り付け板62と、モータ64などを含んで構成されている。
支軸60は、第1ステー48の先部に前記単一の平面と直交する方向に軸心を向けて設けられている。
ミラー取り付け板62は、第1ミラー24の輪郭よりも大きな輪郭を有する矩形板状を呈し、その厚さ方向の一方の面に、第1ミラー24の反射面の反対側に位置する背面が取着される。
ミラー取り付け板62は、その一辺の中間部が支軸60を介して第1ステー48の先部に回転可能に支持されている。
ミラー取り付け板62の支軸60を挟む2辺のうちの一方の辺から起立片6202が起立されている。
起立片6002には、支軸62を中心とする円周方向に沿って延在する長孔6204が設けられ、該長孔6204には雌ねじ部材6206が長孔6204の延在方向に移動可能に設けられている。
モータ64は、本体6402と本体6402によって回転駆動される駆動軸6404とを有している。
駆動軸6404の外周にはボールねじが形成されており、このボールねじが雌ねじ部材6206に螺合されている。
したがって、モータ64が駆動され駆動軸6404が正逆回転することにより、雌ねじ部材6206および起立片6202を介してミラー取り付け板62および第1ミラー24が一体的に支軸60を中心にして揺動され、これにより、第1ミラー24が、前記単一の平面と直交する軸線回りに揺動するように構成されている。
図20に示すように、第4の実施の形態では、第1の実施の形態の構成に加えて、第1センサ66、モータドライバ68がさらに設けられている。
第1センサ66は、前記調整機構によって揺動される撮像装置14の揺動量、言い換えると、光軸Lの揺動量を検出し、その検出結果を制御部44に供給するものである。
第1センサ66としては、ポテンショメータやロータリーエンコーダなど従来公知のさまざまな回転量を検出するセンサが採用可能である。
モータドライバ68は、制御部44の制御に基づいてモータ64に駆動電流を供給することでモータ64を正転、反転させるものである。
制御部44は、第1センサ66から供給される撮像装置14(光軸L)の揺動量に基づいて、第1ミラー24によって形成される第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する点を通るために必要な第1ミラー24の角度を計算により算出し、該算出した角度に基づいてモータドライバ68を介してモータ64を駆動制御する。
なお、制御部44による第1ミラー24の揺動量の制御は、上述の方法に限定されるものではなく、例えば、第1センサ66から供給される撮像装置14(光軸L)の揺動量と、該揺動量に対応する第1ミラー24の角度とをテーブルとして予めメモリに格納しておき、制御部44が、第1センサ66から供給される撮像装置14(光軸L)の揺動量に基づいて前記テーブルから前記揺動量に対応する第1ミラー24の角度を読み出し、この読み出した角度に基づいてモータドライバ68を介してモータ64を駆動制御するなど従来公知のさまざまな制御方法が採用可能である。
次に動作について説明する。
図21、図22に示すように、高さが異なる2つの被写体2をそれぞれ観察する場合について説明する。
図21に示すように高さが低い被写体2を観察する場合、あるいは、図22に示すように高さが高い被写体2を観察する場合の何れの場合においても、まず、レーザーポインター20から照射されるレーザービームを用いて被写体2を載置面30上において旋回中心軸X上に位置決めする。
次いで、前記調整機構によって光軸Lが被写体2の上面の箇所で旋回中心軸Xと交差するように撮像装置14を揺動させる。
すると、制御部44は、第1センサ66で検出された撮像装置14の揺動量に対応した第1ミラー24の角度分モータ64を駆動する。
これにより、図21、図22に示すように、載置面30の上に載置された被写体2の上面の箇所で旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差した状態となる。
したがって、この状態で、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回した場合、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転した場合のいずれにおいても、旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する点は被写体2の上面の箇所に位置しており、したがって、撮像装置14によって被写体2の上面を確実に撮像することができる。
以上説明したように、第4の実施の形態によれば、前記調整機構によって揺動される撮像装置14の揺動量に応じて第1ミラー24の角度を調整することで旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する点を被写体2の上面の箇所に位置させることができる。
したがって、被写体2の高さの高低に拘わらず、レーザーポインター20を用いた位置決めを行うことができることは無論のこと、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回した場合、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転した場合のいずれにおいても、撮像装置14によって被写体2の上面を確実に撮像でき、高さが異なる被写体2を多様な方向から観察する上で有利となる。
なお、第4の実施の形態では、ミラー揺動機構58が支軸60と、ミラー取り付け板62と、モータ64などを含んで構成されている場合について説明したが、ミラー揺動機構58の構成はこれに限定されるものではなく、従来公知のさまざまな揺動機構が採用可能であり、モータ以外の従来公知のさまざまなアクチュエータを用いることが可能である。
また、ミラー揺動機構58がモータ64を用いて第1ミラー24を揺動させる場合について説明したが、モータ64などのアクチュエータを設けず、ミラー揺動機構58が手動によって第1ミラー24を揺動させるものであってもよく、要するに第1ミラー24の角度を調整することで旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する点を被写体2の上面の箇所に位置させることができればよい。
(第5の実施の形態)
次に第5の実施の形態について説明する。
図23は第1、第2ミラー24、26を光軸L回りに回転させた際の屈曲光路46の説明図である。
ミラー用支持機構28や撮像光学系36は部品誤差や組み立て誤差を有していることから、撮像光学系36の光軸Lとミラー用支持機構28の回転中心軸との間には、多少のずれが生じる。
図23に実線で示す屈曲光路46は、撮像光学系36の光軸Lに対してミラー用支持機構28の回転中心軸が合致した理想的な状態を示している。
破線で示す屈曲光路46は、撮像光学系36の光軸Lに対してミラー用支持機構28の回転中心軸がずれている状態を示している。
図23に示すように、破線で示す屈曲光路46が形成されている状態で、第1、第2ミラー24、26を光軸L回りに回転させると、旋回中心軸Xと光軸Lとの交点からずれた箇所を第1光路46Aが通ることになる。
このような第1光路46Aのずれが生じると、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回した場合、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転した場合のいずれにおいても、撮像装置14によって撮像される被写体2の箇所が移動してしまうため、観察を行う上で不利が生じる。
そこで、第5の実施の形態では、第1ミラー24の角度を調整することにより上記不具合を回避するようにしたものである。
図24は第5の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。
図24に示すように、第5の実施の形態では、第4の実施の形態(図20)に加えて、第2センサ70が設けられている。
第2センサ70は、上述のようにユーザーまたは動力源により回転される第1、第2ミラー24、26の揺動量を検出し、その検出結果を制御部44に供給するものである。
第2センサ70としては、ポテンショメータやロータリーエンコーダなど従来公知のさまざまな回転量を検出するセンサが採用可能である。
予め、第1、第2ミラー24、26の揺動量と、該揺動量分第1、第2ミラー24、26が揺動された際に第1ミラー24によって形成される第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する点を通るために必要な第1ミラー24の角度とが関連付けられたデータがメモリに補正テーブルとして格納されている。
制御部44は、第4の実施の形態と同様に第1センサ66から供給される撮像装置14(光軸L)の揺動量に基づいて、第1ミラー24によって形成される第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する点を通るために必要な第1ミラー24の角度を第1の角度として計算により算出する。
また、制御部44は、第2センサ70から供給される第1、第2ミラー24、26の揺動量に基づいて、前記補正テーブルから第1ミラー24によって形成される第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する点を通るために必要な第1ミラー24の角度を第2の角度として読み出す。
そして、制御部44は第1の角度を第2の角度を用いて補正し、この補正した角度に基づいてモータドライバ68を介してモータ64を駆動制御する。
したがって、第5の実施の形態によれば、第4の実施の形態の効果に加え、撮像光学系36の光軸Lに対してミラー用支持機構28の回転中心軸がずれていることに起因する屈曲光路46(第1光路46A)のずれを補正することができるため、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回した場合、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転した場合のいずれにおいても、撮像装置14によって撮像される被写体2の箇所が固定され安定した観察を行う上で有利となる。
なお、第5の実施の形態では、第1センサ66および第2センサ70の双方の検出結果を用いて第1ミラー24の角度を調整したが、第2センサ70の検出結果のみを用いて第1ミラー24の角度を調整するようにしてもよい。
なお、第5の実施の形態においても第4の実施の形態と同様に、ミラー揺動機構58として従来公知のさまざまな揺動機構が採用可能であり、モータ以外の従来公知のさまざまなアクチュエータを用いることが可能であり、また、ミラー揺動機構58が手動によって第1ミラー24を揺動させるものであってもよく、第1ミラー24の角度を調整することで旋回中心軸Xと、光軸Lと、第1の光路46Aとが交差する点を被写体2の上面の箇所に位置させることができればよい。
(第6の実施の形態)
次に第6の実施の形態について説明する。
第6の実施の形態は、第4、第5の実施の形態におけるミラー揺動機構58を用いることによって第1光路46Aを載置面30に対して直交させた状態での観察を可能としたものである。
図25、図26は第6の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図、図27は第6の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。
図25、図26に示すように、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24を支持する第1ステー48の先部が旋回中心軸Xの手前箇所まで延在し、第1ステー48の先部にミラー揺動機構58を介して第1ミラー24が屈曲光路46を含む単一の平面と直交する軸線回りに揺動可能に設けられている。
また、第1ミラー24が回転軸Xから離れた箇所に位置することで、第1、第2ミラー24、26の回転位置に拘わらず、レーザーポインター20から照射されるレーザービームが第1ミラー24によって遮られることなくレーザーポインター20の機能を有効に利用できるように図られている。
図27に示すように、操作部42に垂直観察スイッチ42Eが設けられている。
制御部44は、垂直観察スイッチ42Eのオン、オフ操作に応じて、モータドライバ68を介してモータ64を駆動制御することにより、第1ミラー24の角度を図25に示す垂直観察用角度と図26に示す通常角度とに揺動させるように構成されている。
なお、前記撮像光学系36の光軸Lを含み載置面30と直交する第1の平面内において撮像光学系36の光軸Lは載置面30に対して第1の角度(例えば約45度)で交差した状態にあるものとする。
前記垂直観察用角度は、図25に示すように、第1、第2ミラー24、26が0時(基準位置)に位置した状態で、第1光路46Aが載置面30に対して直交する角度である。
この際、第1光路46Aは旋回中心軸Xと間隔をおいて平行した状態となる。
したがって、観察対象となる被写体2は、載置面30上において旋回中心軸Xから直交する方向に離間した第1光路46Aが通る箇所に載置する必要がある。
前記通常角度は、図26に示すように、第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが被写体2の上面において交差する点を通る角度である。
次に動作について説明する。
被写体2を真上から観察する場合には、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、垂直観察スイッチ42Eをオン操作する。
これにより、図25に示すように、ミラー揺動機構58によって第1ミラー24が垂直観察用角度に揺動され、しがって、第1の光路46Cが載置面2と直交した状態となる。
この際、第1光路46Aは旋回中心軸Xと間隔をおいて平行した状態となるので、観察対象となる被写体2を、載置面30上において旋回中心軸Xから直交する方向に離間した第1光路46Aが通る箇所に載置する。
すると、屈曲光路46を介して被写体2をその直上から撮像することができ、被写体2を真上から観察することができ、被写体2を載置面2と直交する方向から観察する上で有利となる。
被写体2を斜め上方から観察する場合には、垂直観察スイッチ42Eをオフ操作する。
この場合、被写体2はレーザーポインター20から照射されるレーザービームを用いて載置面30上に位置させる。
これにより、図26に示すように、ミラー揺動機構58によって第1ミラー24が通常角度に揺動され、したがって、第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが被写体2の上面において交差する点を通る。
すると、第1の実施の形態と同様に、屈曲光路46を介して撮像装置14により被写体2を撮像することができ、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回し、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転して被写体2を多様な方向から観察することができる。
したがって、第6の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態でミラー揺動機構58によって第1ミラー24を垂直観察用角度に揺動することにより、第1の光路46Cが載置面2と直交した状態となるので、被写体2を載置面2と直交する方向から観察する上で有利となる。
また、第1ミラー24が垂直観察用角度に揺動された状態で、前記調整機構により撮像光学系36の光軸Lと載置面30とがなす角度を前記第1の角度に対して増減することで第1光路46Aが被写体2の上面に交差する角度を増減することができる。
したがって、被写体2の上面が載置面2に対して傾斜している場合に、前記調整機構を用いることで第1光路46Aを被写体2の上面に対して正確に直交するように調整することができるため、被写体2を載置面2と正確に直交する方向から観察する上で有利となる。
(第7の実施の形態)
次に第7の実施の形態について説明する。
第7の実施の形態は、第4、第5の実施の形態におけるミラー揺動機構58を用いることによって高さが高い被写体2の観察を可能としたものである。
図28乃至図30は第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図、図31は第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。
図28に示すように、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、第1ミラー24を支持する第1ステー48の先部が旋回中心軸Xの手前箇所まで延在し、第1ステー48の先部にミラー揺動機構58を介して第1ミラー24が屈曲光路46を含む単一の平面と直交する軸線回りに揺動可能に設けられており、第1ミラー24が回転軸Xから離れた箇所に位置することで、第1、第2ミラー24、26の回転位置に拘わらず、レーザーポインター20から照射されるレーザービームが第1ミラー24によって遮られることなくレーザーポインター20の機能を有効に利用できるように図られている点は第6の実施の形態と同様である。
図31に示すように、操作部42に高位置観察スイッチ42Fが設けられている。
制御部44は、高位置観察スイッチ42Fのオン、オフ操作に応じて、モータドライバ68を介してモータ64を駆動制御することにより、第1ミラー24の角度を図28に示す高位置観察用角度と、図26に示す通常角度とに揺動させるように構成されている。
前記高位置観察用角度は、図28に示すように、第1、第2ミラー24、26が0時(基準位置)に位置した状態で、載置面30からの高さが高い被写体2の上面に対して第1光路46Aが鋭角で交差する角度である。
この際、第1光路46Aは被写体2の上面箇所で旋回中心軸Xと交差するが、旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する点は通らない。
言い換えると、第1光路46Aと旋回中心軸Xとが交差する第1の点P1は、旋回中心軸Xと光軸Lとが交差する第2の点P2に対して載置面30から離れる向きに離間した箇所に位置している。
前記通常角度は、図26に示すように、第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが被写体2の上面において交差する点を通る角度である。
次に動作について説明する。
まず、被写体2をレーザーポインター20から照射されるレーザービームを用いて載置面30上に位置させ、被写体2を旋回中心軸X上に位置させる。
高さが高い被写体2を観察する場合には、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態で、高位置観察スイッチ42Fをオン操作する。
これにより、図28に示すように、ミラー揺動機構58によって第1ミラー24が高位置観察用角度に揺動され、したがって、第1の光路46Cは、被写体2の上面箇所で(第1の点P1で)旋回中心軸Xと交差している。この際、光軸Lは第2の点P2で旋回中心軸Xと交差する。載置面2と直交した状態となる。
この際、第1光路46Aは旋回中心軸Xと間隔をおいて平行した状態となるので、観察対象となる被写体2を、載置面30上において旋回中心軸Xから直交する方向に離間した第1光路46Aが通る箇所に載置する。
すると、屈曲光路46を介して高さが高い被写体2を斜め上方から撮像して観察することができる。
また、前記調整機構を用いて、撮像光学系36の光軸Lを含み載置面30と直交する第1の平面内において撮像装置14を第1の平面と直交する軸線回りに揺動させることで第1の光路46Aを揺動させると、図28乃至図30に示すように、第1の光路46Aが旋回中心軸Xと交差する第1の点P1を載置面30から離間接近する方向に動かすことができる。
したがって、観察しようとする被写体2の上面に第1の点P1が位置するように前記調整機構を用いて撮像装置14を揺動させることにより、高さが異なる被写体2を確実に撮像して観察することができる。
また、被写体2が旋回中心軸X上に位置しているので、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回して被写体2を多様な方向から観察することができる。
高さが低い被写体2を斜め上方から観察する場合には、垂直観察スイッチ42Eをオフ操作する。
これにより、図26に示すように、ミラー揺動機構58によって第1ミラー24が通常角度に揺動され、したがって、第1光路46Aが旋回中心軸Xと光軸Lとが被写体2の上面において交差する点(第3の点)を通る。
すると、第1の実施の形態と同様に、屈曲光路46を介して撮像装置14により被写体2を撮像することができ、撮像装置14を旋回中心軸Xを中心に旋回し、あるいは、第1、第2ミラー24、26を光軸L周りに回転して被写体2を多様な方向から観察することができる。
したがって、第7の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態でミラー揺動機構58によって第1ミラー24を高位置観察用角度に揺動することにより、第1の光路46Cが被写体2の上面を通るので、高さが高い被写体2を斜め上方から観察する上で有利となる。
例えば、被写体が、電子部品が半田付けされたプリント基板であれば、電子部品の高さは大小さまざまであるため、高さが異なる被写体を複雑な操作を行うことなく、簡単に観察することが必要であるが、第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10によれば被写体2の高さが大きく変わっても簡単な操作で被写体2を撮像して観察することができ、電子部品やプリント基板の目視による検査作業の効率化を図る上で極めて有利となる。
また、前記調整機構を用いて光軸Lを揺動することで観察できる被写体2の高さには限界があり、しかも、光軸Lを揺動すると、光軸Lが被写体2の上面に交差する角度が所望の角度よりも小さくなり観察に適した角度を得られない不利がある。
また、撮像装置10の位置をより高い位置に位置させた専用のアームを別途作成したり、あるいは、撮像装置10の位置を上下に移動できる機構を設けることも考えられるが、何れの場合も低コスト化、小型化を図る上で不利があった。
これに対して、第7の実施の形態によれば、専用のアームや高価で複雑な機構を何ら必要とすることなく、第1ミラー24をミラー揺動機構58によって揺動させることにより、高さが高い被写体2を斜め上方から観察することができ低コスト化、小型化を図る上で極めて有利となる。
また、第1ミラー24が高位置観察用角度に揺動された状態で、前記調整機構により撮像装置14を揺動することで第1光路46Aが旋回中心軸Xと交差する第1の点P1の位置を載置面30に対して離間接近する方向に動かすことができるので、高さが異なる被写体2の観察を行う上で有利となる。
(第8の実施の形態)
次に第8の実施の形態について説明する。
図33は第8の実施の形態のビデオマイクロスコープ10において第1、第2ミラー24、26を使用した観察状態を示す動作説明図、図34は第8の実施の形態のビデオマイクロスコープ10において第1、第2ミラー24、26を使用しない観察状態を示す動作説明図である。
図8を流用して説明すると、ミラー用支持機構28は、第1の実施の形態と同様に、内側筒部材52と、外側筒部材54と、球体56と、コイルスプリング(不図示)などを含んで構成されている。
そして、図33に示すように、屈曲光路46は、被写体2から第1ミラー24に至る直線状の第1光路46Aと、第1ミラー24から第2ミラー26に至る直線状の第2光路46Bと、第2ミラー26から撮像光学系36の光軸L上を通り撮像光学系36に至る第3光路46Cとを含んで構成されている。
ミラー支持機構28は、第1ミラー24を支持する第1ステー48と、第2ミラー26を支持する第2ステー50とを含んで構成されている。
第2ステー50は、第1ステー24により、第2光路46Bおよび第3光路46Cを形成する箇所に第2ミラー26を位置させる第1の揺動位置(図33)と、撮影光学系36の光軸Lから退避した箇所に第2ミラー26を位置させる第2の揺動位置(図34)との間で揺動可能に支持されている。
第8の実施の形態では、第2ステー50は支軸72を介して第1ステー24に揺動可能に支持されている。
また、第2ステー50と第1ステー48との間には、第1ステー48が第1、第2の揺動位置に位置した際にそれぞれ第1ステー48に係合することで第1ステー48の第1、第2の揺動位置を保持する従来公知のクリック機構が設けられている。
このような第8の実施の形態によれば、ミラー用支持機構28を撮像装置用筐体34に装着した状態で、第2ステー50を第1の揺動位置に位置させることにより第1、第2ミラー24、26を使用して被写体2を撮像することができ、第2ステー50を第2の揺動位置に位置させることにより第1、第2ミラー24、26を使用せずに直接被写体2を撮像することができる。
したがって、第1の実施の形態のように、ミラー用支持機構28を撮像装置用筐体34に脱着することで第1、第2ミラー24、26を使用して被写体2を撮像する場合と、第1、第2ミラー24、26を使用せずに直接被写体2を撮像する場合とを切り替える構成に比較して操作性の向上を図る上で有利となる。
(実施例)
次に、第1、第2ミラー24、26の実施例について説明する。
図32は、第1、第2ミラー24、26の実施例を示す説明図である。
撮像光学系36から被写体2までの屈曲光路46を構成する第1、第2ミラー24、26のサイズは、観察光路の作図により求められる。
やみくもに大きなミラーを使うことは、コストの増大につながる上、特に被写体2に近い側の第1ミラー24については、レーザーポインター20から照射されるレーザービームを遮って機能を損なうことにもなるので好ましくない。
ミラーサイズは、使用する撮像光学系36のレンズの特性に関係し、ズーム倍率が低い場合に大きなものが必要となる。
一般的なマクロレンズにおいては、撮像光学系36の先端から被写体2へ至るにつれて広い光路空間を必要とする。
従来のビデオマイクロスコープにおける光路空間の一例を挙げると、最もズーム倍率を低く設定したとき、標準ワーキングディスタンス(=155mm)において、光路幅(撮像光学系36の光軸Lに対して垂直な寸法)は約15mmである。
また、光軸L上である鏡筒先端からの距離108mmにおいて、光路幅は約13mmである。
また、光軸L上である鏡筒先端からの距離37mmにおいて、光路幅は約9mmである。
第1、第2ミラー24、26として必要なミラーサイズは、上述した光路幅と第1、第2ミラー24、26の反射角によって求められる。
例えば、被写体に近い方の第1ミラー24は、撮像光学系36先端から108mmの箇所にあり、反射角が48°の場合、13 ÷ cos 48°≒19.4 [mm]である。
第1ミラー24の水平方向の寸法は、画角4:3により、13×4/3 = 17.3 [mm]であり、これにより適当にマージンをもたせると、第1ミラー24は、20mm角の正方形ミラーが望ましい。
次に、撮像光学系36に近い方の第2ミラー26は、撮像光学系36先端から37mmの箇所にあり、反射角が69°の場合 9 ÷ cos 69°≒ 25 [mm]となる。
第2ミラー26の水平方向の寸法は、画角 4:3により、9×4/3 = 12 [mm]であり、適当にマージンをもたせると、第2ミラー26は、15×30 mm程度の長方形でよい。
なお、上述した実施の形態では、第1、第2ミラー24、26の2枚のミラーで屈曲光路46を構成した場合について説明したが、屈曲光路を構成するミラーの枚数は3枚以上であってもよい。
また、上述した実施の形態では、載置面30と直交する旋回中心軸Xを中心に撮像装置14を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構16を備える場合について説明したが、撮像装置用支持機構16を有しないビデオマイクロスコープにも本発明は無論適用可能である。
また、上述した実施の形態では、第1、第2ミラー24、26やミラー支持機構28がビデオマイクロスコープ10に備わっている場合について説明したが、第1、第2ミラー24、26やミラー支持機構から観察用アダプタが構成され、本発明は、この観察用アダプタに適用可能であり、すなわち、ビデオマイクロスコープ10から切り離された観察用アダプタにも無論適用可能である。
また、上述した実施の形態では、照明部18およびレーザーポインター20の制御を行う制御部44によって、第1ミラー24の揺動制御を行う場合について説明したが、第1ミラー24の揺動制御を上記制御部44とは別に設けた専用の制御部によって行うなど任意であることは無論である。
第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図である。 図1の側面図である。 第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が9時に位置した状態を示す斜視図である。 図3の側面図である。 第1の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が6時に位置した状態を示す斜視図である。 図5の側面図である。 ビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。 (A)はミラー用支持機構28の分解斜視図、(B)はミラー用支持機構28の組み立て斜視図である。 (A)は第1、第2ミラー24、26の0時の位置において撮像装置36によって撮像されディスプレイ22に表示される画像を示す説明図、(B)は第1、第2ミラー24、26の9時の位置において撮像装置36によって撮像されディスプレイ22に表示される画像を示す説明図、(C)は第1、第2ミラー24、26の6時の位置において撮像装置36によって撮像されディスプレイ22に表示される画像を示す説明図である。 第2の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図である。 図10の側面図である。 図10の正面図である。 第3の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の第1、第2ミラー24、26の回転位置が0時に位置した状態を示す斜視図である。 図10の側面図である。 高さが異なる被写体2を撮像するビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 高さが異なる被写体2を撮像するビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 高さが異なる被写体2を撮像するビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 ミラー揺動機構58の斜視図である。 ミラー揺動機構58の側面図である。 第4の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。 第4の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第4の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第1、第2ミラー24、26を光軸L回りに回転させた際の屈曲光路46の説明図である。 第5の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。 第6の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第6の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第6の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。 第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の動作説明図である。 第7の実施の形態のビデオマイクロスコープ10の制御系の構成を示すブロック図である。 第1、第2ミラー24、26の実施例を示す説明図である。 第8の実施の形態のビデオマイクロスコープ10において第1、第2ミラー24、26を使用した観察状態を示す動作説明図である。 第8の実施の形態のビデオマイクロスコープ10において第1、第2ミラー24、26を使用しない観察状態を示す動作説明図である。
符号の説明
2……被写体、10……ビデオマイクロスコープ、14……撮像装置、16……撮像装置用支持機構、24……第1ミラー、26……第2ミラー、28……ミラー用支持機構、30……載置面、36……撮像光学系、38……撮像素子、46……屈曲光路、X……旋回中心軸。

Claims (16)

  1. 観察対象となる被写体が載置される載置面と、
    前記載置面の上方から前記被写体に光軸が向けられ前記被写体の像を撮像素子に導く撮像光学系を有する撮像装置を備えたビデオマイクロスコープであって、
    前記載置面と前記撮像光学系との間に設けられ前記被写体の像を前記被写体から前記撮像光学系に導くまでの光路を屈曲させて前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する複数のミラーと、
    前記複数のミラーを、前記屈曲光路を形成した状態で前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持するミラー用支持機構とを備える、
    ことを特徴とするビデオマイクロスコープ。
  2. 前記複数のミラーは2枚のミラーであり、
    前記2枚のミラーのうちの一方のミラーは、前記撮像光学系の光軸の外側で前記撮像光学系よりも前記被写体側に位置し前記被写体の像を前記光軸側に反射させる第1ミラーであり、
    前記2枚のミラーのうちの他方のミラーは、前記撮像光学系の光軸上で前記撮像光学系よりも前記被写体側に位置し前記第1ミラーで反射された前記被写体の像を前記光軸上で前記撮像光学系に向けて反射させる第2ミラーである、
    ことを特徴とする請求項1記載のビデオマイクロスコープ。
  3. 前記撮像装置は、前記撮像光学系を収容する撮像装置用筐体を有し、
    前記ミラー用支持機構は前記撮像装置用筐体に着脱可能に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1記載のビデオマイクロスコープ。
  4. さらに載置台を備え、
    前記載置面は前記載置台の上面で構成され、
    前記載置台から起立しその先部が前記載置面の上方に位置するアームが設けられ、
    前記アームの先部に前記載置面に向けて照明光を照射する照明部が設けられ、
    前記撮像装置用支持機構は前記アームの先部に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1記載のビデオマイクロスコープ。
  5. 前記屈曲光路が、前記被写体から前記第1ミラーに至る直線状の第1光路と、前記第1ミラーから前記第2ミラーに至る直線状の第2光路と、前記第2ミラーから前記撮像光学系の光軸上を通り前記撮像光学系に至る第3光路とを含んで構成されている、
    ことを特徴とする請求項2記載のビデオマイクロスコープ。
  6. 前記屈曲光路が、前記被写体から前記第1ミラーに至る直線状の第1光路と、前記第1ミラーから前記第2ミラーに至る直線状の第2光路と、前記第2ミラーから前記撮像光学系の光軸上を通り前記撮像光学系に至る第3光路とを含んで構成され、
    前記ミラー支持機構は、前記第1ミラーを支持する第1ステーと、前記第2ミラーを支持する第2ステーとを含んで構成され、
    前記第2ステーは、前記第1ステーにより、前記第2光路および前記第3光路を形成する箇所に前記第2ミラーを位置させる第1の揺動位置と、前記撮影光学系の光軸から退避した箇所に前記第2ミラーを位置させる第2の揺動位置との間で揺動可能に支持されている、
    ことを特徴とする請求項2記載のビデオマイクロスコープ。
  7. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構をさらに備え、
    前記屈曲光路は、前記第1光路が、前記撮像光学系の光軸と前記旋回中心軸とが交差する点を通るように構成されている、
    ことを特徴とする請求項5記載のビデオマイクロスコープ。
  8. 前記屈曲光路は、前記撮像光学系の光軸を含む単一の平面上を延在する、
    ことを特徴とする請求項5記載のビデオマイクロスコープ。
  9. 前記第1、第2ミラーが前記撮像光学系の光軸の回りに所定の角度回転された基準位置で、前記第1光路と前記載置面とが直交する、
    ことを特徴とする請求項5記載のビデオマイクロスコープ。
  10. 前記屈曲光路は、前記撮像光学系の光軸を含む単一の平面上を延在し、
    前記第1ミラーを、前記単一の平面と直交する軸線回りに揺動させるミラー揺動機構が設けられている、
    ことを特徴とする請求項5記載のビデオマイクロスコープ。
  11. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構をさらに備え、
    前記撮像装置は、前記撮像光学系を収容する撮像装置用筐体を有し、
    前記撮像光学系の光軸を含み前記載置面と直交する第1の平面内において前記撮像光学系の光軸が前記載置面に対して第1の角度で交差しており、前記撮像装置用筐体を、前記撮像光学系の光軸と前記載置面とがなす角度を前記第1の角度に対して増減する方向に揺動して調整する調整機構が設けられ、
    前記調整機構によって揺動される前記撮像装置の揺動量を検出する第1センサが設けられ、
    前記第1センサから供給される前記撮像装置の揺動量に基づいて、前記第1光路が、前記旋回中心軸と前記撮像光学系の光軸とが交差する点を通るために必要な前記第1ミラーの角度を求めると共に、該求めた角度に基づいて前記ミラー揺動機構を介して前記第1ミラーを揺動させる制御部が設けられ、
    前記ミラー揺動機構は前記制御部により、前記第1光路が前記交差する点を通るように揺動制御される、
    ことを特徴とする請求項10記載のビデオマイクロスコープ。
  12. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構をさらに備え、
    前記ミラー用支持機構によって回転される前記第1、第2ミラーの揺動量を検出する第2センサが設けられ、
    前記第2センサから供給される前記第1、第2ミラーの揺動量に基づいて、前記第1光路が、前記旋回中心軸と前記撮像光学系の光軸とが交差する点を通るために必要な前記第1ミラーの角度を求めると共に、該求めた角度に基づいて前記ミラー揺動機構を介して前記第1ミラーを揺動させる制御部が設けられ、
    前記ミラー揺動機構は前記制御部により、前記第1光路が前記交差する点を通るように揺動制御される、
    ことを特徴とする請求項10記載のビデオマイクロスコープ。
  13. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構をさらに備え、
    前記ミラー揺動機構を制御する制御部が設けられ、
    前記ミラー揺動機構は前記制御部により、前記第1ミラーの角度を、前記第1光路が前記載置面と直交する垂直観察用角度と、前記第1光路が前記旋回中心軸と前記撮像光学系の光軸とが交差する点を通る通常角度とに揺動制御される、
    ことを特徴とする請求項10記載のビデオマイクロスコープ。
  14. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構をさらに備え、
    前記ミラー揺動機構を制御する制御部が設けられ、
    前記ミラー揺動機構は前記制御部により前記第1ミラーの角度を、前記第1光路が前記旋回中心軸と交差する点が前記旋回中心軸と前記撮像光学系の光軸とが交差する点よりも前記載置面から離れる方向に離間する高位置観察用角度と、前記第1光路が前記旋回中心軸と前記撮像光学系の光軸とが交差する点を通る通常角度とに揺動制御される、
    ことを特徴とする請求項10記載のビデオマイクロスコープ。
  15. 前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像装置を旋回可能に支持する撮像装置用支持機構と、
    位置決め用光線を、前記載置面の上方から前記旋回中心軸上を進行させて前記載置面に照射する光線照射部とをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項1記載のビデオマイクロスコープ。
  16. 観察対象となる被写体が載置される載置面と、前記載置面の上方から前記被写体に光軸が向けられ前記被写体の像を撮像素子に導く撮像光学系を有する撮像装置と、前記撮像光学系を収容する撮像装置用筐体とを備えたビデオマイクロスコープに装着される観察用アダプタであって、
    前記観察用アダプタは、
    前記載置面と前記撮像光学系との間に設けられ前記被写体の像を前記被写体から前記撮像光学系に導くまでの光路を屈曲させて前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する複数のミラーと、
    前記複数のミラーを、前記屈曲光路を形成した状態で前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持するミラー用支持機構とを備え、
    前記ミラー用支持機構は前記撮像装置用筐体に着脱可能に設けられている、
    ことを特徴とする観察用アダプタ。
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