JP3241051B2 - 拡大観察装置の対物具 - Google Patents
拡大観察装置の対物具Info
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- JP3241051B2 JP3241051B2 JP41518790A JP41518790A JP3241051B2 JP 3241051 B2 JP3241051 B2 JP 3241051B2 JP 41518790 A JP41518790 A JP 41518790A JP 41518790 A JP41518790 A JP 41518790A JP 3241051 B2 JP3241051 B2 JP 3241051B2
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、観察装置本体と対物
具とからなり、対物具で取り入れた像を観察装置本体の
ディスプレイに再生して被観察物の拡大観察を行う拡大
観察装置に関し、特にその対物具、とりわけ狭い部分や
穴の内部を観察したり、あるいは内視鏡として用いるの
に好適な対物具に関する。
具とからなり、対物具で取り入れた像を観察装置本体の
ディスプレイに再生して被観察物の拡大観察を行う拡大
観察装置に関し、特にその対物具、とりわけ狭い部分や
穴の内部を観察したり、あるいは内視鏡として用いるの
に好適な対物具に関する。
【０００２】
【従来の技術】当出願人は、先に、特開平１−３０８５
２７号、特願平１−２６４６２号であるいは特願平１−
２７３４１９号等として拡大観察装置を提案した。この
拡大観察装置は、対物具及び観察装置本体よりなり、対
物具を被観察物側に持っていってその像を取り、これを
観察装置本体のディスプレイに表示して観察するように
してなるもので、何らの技能や熟練を必要とせず誰でも
手軽に５０倍〜数千倍の倍率での観察を行えるというも
のである。
２７号、特願平１−２６４６２号であるいは特願平１−
２７３４１９号等として拡大観察装置を提案した。この
拡大観察装置は、対物具及び観察装置本体よりなり、対
物具を被観察物側に持っていってその像を取り、これを
観察装置本体のディスプレイに表示して観察するように
してなるもので、何らの技能や熟練を必要とせず誰でも
手軽に５０倍〜数千倍の倍率での観察を行えるというも
のである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この拡大観察
装置は、その対物具の構造から、例えば、ギヤボックス
の内部とか入り組んで配列された部品の隙間等のような
狭い部分での観察には必ずしも適していないし、また内
視鏡的利用にも必ずしも適していない。このような狭隘
部観察（機械部品中の狭い部分の観察あるいは内視鏡的
利用等）に適するようにするためには、被観察物の像の
伝送用としてロッドレンズを用いるのが有力な手段であ
る。ただ、従来のロッドレンズの用いられ方をそのまま
適用するとなると多くの付随的光学系が必要で、対物具
の小型化や像の鮮明化という点で不十分である。そこ
で、この発明では、ロッドレンズを用いて狭隘部観察を
可能とするについて、より小型化でき、また像の鮮明化
を図れるようにすることを目的としている。
装置は、その対物具の構造から、例えば、ギヤボックス
の内部とか入り組んで配列された部品の隙間等のような
狭い部分での観察には必ずしも適していないし、また内
視鏡的利用にも必ずしも適していない。このような狭隘
部観察（機械部品中の狭い部分の観察あるいは内視鏡的
利用等）に適するようにするためには、被観察物の像の
伝送用としてロッドレンズを用いるのが有力な手段であ
る。ただ、従来のロッドレンズの用いられ方をそのまま
適用するとなると多くの付随的光学系が必要で、対物具
の小型化や像の鮮明化という点で不十分である。そこ
で、この発明では、ロッドレンズを用いて狭隘部観察を
可能とするについて、より小型化でき、また像の鮮明化
を図れるようにすることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】具体的には、被観察物の
像を伝送するためのロッドレンズを含んだ光学系、及び
ロッドレンズで伝送された像を捉えるための撮像素子を
備えており、ロッドレンズがその出射端面より外部側に
外れた位置に結像する長さとされ、そして撮像素子がそ
の受光面をロッドレンズの結像位置に臨ませる状態で配
されてなる対物具を提供し、また照明光を導くための光
ファイバがロッドレンズの周囲に沿う状態で設けられて
いる対物具を提供する。
像を伝送するためのロッドレンズを含んだ光学系、及び
ロッドレンズで伝送された像を捉えるための撮像素子を
備えており、ロッドレンズがその出射端面より外部側に
外れた位置に結像する長さとされ、そして撮像素子がそ
の受光面をロッドレンズの結像位置に臨ませる状態で配
されてなる対物具を提供し、また照明光を導くための光
ファイバがロッドレンズの周囲に沿う状態で設けられて
いる対物具を提供する。
【０００５】
【作 用】この対物具は、ロッドレンズがその出射端面
より外部側に外れた位置に像を結像させ、この結像を撮
像素子で直接的に撮像するようにするようにしているの
で、ロッドレンズの通常の使用法である端面結像、つま
りロッドレンズの出射端面に結像させる方法に比べ、接
眼レンズが不要となり、この結果、色収差の問題が解消
すると共に構造も簡単になり、また、出射端面の研磨精
度や付着ゴミの影響を受けずに済み、良質の像を安定し
て得られる。また、照明光を導くための光ファイバをロ
ッドレンズの周囲に沿う状態で設けるようにすることに
より、その照明構造を非常に簡単なものにでき、小型化
とコストダウンを図れる。
より外部側に外れた位置に像を結像させ、この結像を撮
像素子で直接的に撮像するようにするようにしているの
で、ロッドレンズの通常の使用法である端面結像、つま
りロッドレンズの出射端面に結像させる方法に比べ、接
眼レンズが不要となり、この結果、色収差の問題が解消
すると共に構造も簡単になり、また、出射端面の研磨精
度や付着ゴミの影響を受けずに済み、良質の像を安定し
て得られる。また、照明光を導くための光ファイバをロ
ッドレンズの周囲に沿う状態で設けるようにすることに
より、その照明構造を非常に簡単なものにでき、小型化
とコストダウンを図れる。
【０００６】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この実
施例による対物具１は、図５に示すように、本体部２及
び本体部２に対し螺合により着脱自在とされた集光ガイ
ド３により形成されている。本体部２は、円筒状でその
内部に、図１に示すような撮像ユニット４及び図１及び
図２に示すような多数の光ファイバ５ｆ、５ｆ、……か
らなる光源５を備えており、撮像ユニット４からのケー
ブル４ｃと、光ファイバ５ｆの束の外部への延長部分が
接続ケーブル６として外部へ延設されている。撮像ユニ
ット４は、後述の光学系で伝送された像を捉えるための
もので、撮像素子としてのＣＣＤ素子７やその他の素子
を予め撮像用にユニット化してなるもので、これで捉え
られた像は、ケーブル４ｃを介して図外の観察装置本体
に送られ、そこのディスプレイに表示される。また、こ
の撮像ユニット４の先には遮光カバーＳが取り付けられ
ており、その内部には、複数の遮光絞りｉ、ｉ、……が
必要最小限の光路Ｔを形成するように円環状で突設され
ている。この遮光絞りｉ、ｉ、……による必要最小限の
光路Ｔの形成は鮮明な画像を得る上で極めて有用であ
る。光源５は、外部の図示せぬ発光源から照明光を導く
ためのもので、図１及び図２に示すように、多数の光フ
ァイバ５ｆ、５ｆ、……からなっており、各光ファイバ
５ｆ、５ｆ、……の先端部を環状のホルダ８に植設する
ことにより円環状に形成されている。集光ガイド３は、
円環状の光源５からの照明光を観察対象部位に集中させ
て照射することにより大倍率での観察に必要である強力
な照明光を得るためのもので、例えばアクリル樹脂（メ
タクリル樹脂）のような透明性の高い合成樹脂で作られ
ている。具体的には、図１及び図２に示すように、基端
側の大径部９から先端側の細長い小径部１０にかけて全
体が滑らかな曲面で連続する漏斗状の形状とされてお
り、このような漏斗状の形状であることにより、大径部
９の基端の集光端面１１から入射した光源５からの照明
光が集光ガイド３の中実内部を全反射により導かれて伝
送し小径部１０の先端の照射端面１２から観察対象部位
に集中して照射するようになっている。また、この集光
ガイド３は、図２に見られるように、縦分割した３個の
分割片３ｐを接合させて形成されている。このように複
数の分割片３ｐにより形成するようにしたのは、その集
光率をよりよくするためであり、またその成形を行い易
くするためである。つまり、集光ガイド３の中実内部を
全反射により伝送し得る光は集光端面１１から一定の範
囲の入射角度で入射した光だけで、それ以外の光は外部
に漏れようとするが、各分割片３ｐの接合面１３、１
３、１３が反射面として働くことによりこの漏れが防止
されて集光率がよくなる。また、前記の如き漏斗状の形
状を１回成形で成形するのはかなり面倒なものである
が、これを分割片３ｐより形成するようにすれば、この
面倒が解消され、金型設計や成形精度の確保についてよ
り有利になる。さらに、この集光ガイド３は、その小径
部１０の内部に先端側から順に対物レンズ１４及びロッ
ドレンズ１５を配列してなる光学系１６を内蔵してい
る。尚、対物レンズ１４の先端とロッドレンズ１５の後
端に設けられているのは何れもカバーガラス１７であ
る。対物レンズ１４は、後述のロッドレンズ１５と同様
の分布屈折率形レンズであるが、ロッドレンズ１５が像
を単に伝送するだけなのに対し、所定の設計倍率で拡大
像を得られるようになっている。ロッドレンズ１５は、
分布屈折率形、つまり屈折率が中心軸から外周に向かっ
て放物線状に分布するタイプの像伝送体で円柱棒状をし
ている。そして、図４に示すように、屈折率の分布状態
に応じたサインカーブ状の光路により光を伝搬させるこ
とにより、像をそのまま入射端面１８側から出射端面１
９側へ伝送するようになっている。ところで、このよう
なロッドレンズは従来より知られているものであるが、
従来では出射端面に像を結像させ、この出射端面に結像
した像をさらに複数の凸レンズからなる接眼レンズを介
して観察する構成にして用いるのが一般であったが、こ
のロッドレンズ１５では、出射端面１９より先に結像さ
せ、この結像位置にＣＣＤ素子７の受光面７ｆを臨ませ
るようにしている。このような構成とすることにより、
前述の接眼レンズを不要とでき色収差の問題が解消する
と共に構造も簡単になり、また出射端面１９の研磨精度
や付着ゴミの影響を受けずに済み、良質の像を安定して
得られる。このような出射端面外の結像は、光路の蛇行
周期のピッチ長Ｐに対し、ロッドレンズ１５の長さを
（ｎ＋Ｘ）×Ｐ（ｍ／ｍ）（ｎ＝０、１、２、３、…
…；Ｘは約0.8 程度）という長さに設定することにより
得られる。そして、出射端面外の結像面は、図４に示す
ように、このような長さによる出射端面１９で中断され
た光路曲線に対する接線Ｌの交点上に現れる。図６に示
すのは他の実施例で、前記実施例が照明光を得るのに多
数の光ファイバ５ｆ、５ｆ，……による円環状の光源５
と漏斗状の集光ガイド３を組み合わせて用いていたのに
対し、外部の発光源から照明光を細い光ファイバ束３０
により直接的に被観察物Ｍへ照射するようにしている。
具体的には、外部の発光源から伸びてきている光ファイ
バ束３０をロッドレンズ１５の周囲に沿わせる状態で設
け、その照射端面３１が対物レンズ１４の先端に臨むよ
うにしてある。このような構造は、その照明構造をより
簡単なものにでき、小型化とコストダウンに結びつく。
尚、この例では光ファイバ束３０を１本しか用いていな
いが、より強力な照明が要求される場合には必要に応じ
て複数の光ファイバ束３０をロッドレンズ１５の周囲に
沿わせその照射端面３１を環状に配列することになる。
施例による対物具１は、図５に示すように、本体部２及
び本体部２に対し螺合により着脱自在とされた集光ガイ
ド３により形成されている。本体部２は、円筒状でその
内部に、図１に示すような撮像ユニット４及び図１及び
図２に示すような多数の光ファイバ５ｆ、５ｆ、……か
らなる光源５を備えており、撮像ユニット４からのケー
ブル４ｃと、光ファイバ５ｆの束の外部への延長部分が
接続ケーブル６として外部へ延設されている。撮像ユニ
ット４は、後述の光学系で伝送された像を捉えるための
もので、撮像素子としてのＣＣＤ素子７やその他の素子
を予め撮像用にユニット化してなるもので、これで捉え
られた像は、ケーブル４ｃを介して図外の観察装置本体
に送られ、そこのディスプレイに表示される。また、こ
の撮像ユニット４の先には遮光カバーＳが取り付けられ
ており、その内部には、複数の遮光絞りｉ、ｉ、……が
必要最小限の光路Ｔを形成するように円環状で突設され
ている。この遮光絞りｉ、ｉ、……による必要最小限の
光路Ｔの形成は鮮明な画像を得る上で極めて有用であ
る。光源５は、外部の図示せぬ発光源から照明光を導く
ためのもので、図１及び図２に示すように、多数の光フ
ァイバ５ｆ、５ｆ、……からなっており、各光ファイバ
５ｆ、５ｆ、……の先端部を環状のホルダ８に植設する
ことにより円環状に形成されている。集光ガイド３は、
円環状の光源５からの照明光を観察対象部位に集中させ
て照射することにより大倍率での観察に必要である強力
な照明光を得るためのもので、例えばアクリル樹脂（メ
タクリル樹脂）のような透明性の高い合成樹脂で作られ
ている。具体的には、図１及び図２に示すように、基端
側の大径部９から先端側の細長い小径部１０にかけて全
体が滑らかな曲面で連続する漏斗状の形状とされてお
り、このような漏斗状の形状であることにより、大径部
９の基端の集光端面１１から入射した光源５からの照明
光が集光ガイド３の中実内部を全反射により導かれて伝
送し小径部１０の先端の照射端面１２から観察対象部位
に集中して照射するようになっている。また、この集光
ガイド３は、図２に見られるように、縦分割した３個の
分割片３ｐを接合させて形成されている。このように複
数の分割片３ｐにより形成するようにしたのは、その集
光率をよりよくするためであり、またその成形を行い易
くするためである。つまり、集光ガイド３の中実内部を
全反射により伝送し得る光は集光端面１１から一定の範
囲の入射角度で入射した光だけで、それ以外の光は外部
に漏れようとするが、各分割片３ｐの接合面１３、１
３、１３が反射面として働くことによりこの漏れが防止
されて集光率がよくなる。また、前記の如き漏斗状の形
状を１回成形で成形するのはかなり面倒なものである
が、これを分割片３ｐより形成するようにすれば、この
面倒が解消され、金型設計や成形精度の確保についてよ
り有利になる。さらに、この集光ガイド３は、その小径
部１０の内部に先端側から順に対物レンズ１４及びロッ
ドレンズ１５を配列してなる光学系１６を内蔵してい
る。尚、対物レンズ１４の先端とロッドレンズ１５の後
端に設けられているのは何れもカバーガラス１７であ
る。対物レンズ１４は、後述のロッドレンズ１５と同様
の分布屈折率形レンズであるが、ロッドレンズ１５が像
を単に伝送するだけなのに対し、所定の設計倍率で拡大
像を得られるようになっている。ロッドレンズ１５は、
分布屈折率形、つまり屈折率が中心軸から外周に向かっ
て放物線状に分布するタイプの像伝送体で円柱棒状をし
ている。そして、図４に示すように、屈折率の分布状態
に応じたサインカーブ状の光路により光を伝搬させるこ
とにより、像をそのまま入射端面１８側から出射端面１
９側へ伝送するようになっている。ところで、このよう
なロッドレンズは従来より知られているものであるが、
従来では出射端面に像を結像させ、この出射端面に結像
した像をさらに複数の凸レンズからなる接眼レンズを介
して観察する構成にして用いるのが一般であったが、こ
のロッドレンズ１５では、出射端面１９より先に結像さ
せ、この結像位置にＣＣＤ素子７の受光面７ｆを臨ませ
るようにしている。このような構成とすることにより、
前述の接眼レンズを不要とでき色収差の問題が解消する
と共に構造も簡単になり、また出射端面１９の研磨精度
や付着ゴミの影響を受けずに済み、良質の像を安定して
得られる。このような出射端面外の結像は、光路の蛇行
周期のピッチ長Ｐに対し、ロッドレンズ１５の長さを
（ｎ＋Ｘ）×Ｐ（ｍ／ｍ）（ｎ＝０、１、２、３、…
…；Ｘは約0.8 程度）という長さに設定することにより
得られる。そして、出射端面外の結像面は、図４に示す
ように、このような長さによる出射端面１９で中断され
た光路曲線に対する接線Ｌの交点上に現れる。図６に示
すのは他の実施例で、前記実施例が照明光を得るのに多
数の光ファイバ５ｆ、５ｆ，……による円環状の光源５
と漏斗状の集光ガイド３を組み合わせて用いていたのに
対し、外部の発光源から照明光を細い光ファイバ束３０
により直接的に被観察物Ｍへ照射するようにしている。
具体的には、外部の発光源から伸びてきている光ファイ
バ束３０をロッドレンズ１５の周囲に沿わせる状態で設
け、その照射端面３１が対物レンズ１４の先端に臨むよ
うにしてある。このような構造は、その照明構造をより
簡単なものにでき、小型化とコストダウンに結びつく。
尚、この例では光ファイバ束３０を１本しか用いていな
いが、より強力な照明が要求される場合には必要に応じ
て複数の光ファイバ束３０をロッドレンズ１５の周囲に
沿わせその照射端面３１を環状に配列することになる。
【００１９】
【発明の効果】この発明による対物具は、以上説明して
きた如く、より鮮明な像が得られ、また、より小型化で
きるものなので、機械部品中の狭い部分の観察あるいは
内視鏡的利用等の狭隘部観察について大きな前進をもた
らすことができる。
きた如く、より鮮明な像が得られ、また、より小型化で
きるものなので、機械部品中の狭い部分の観察あるいは
内視鏡的利用等の狭隘部観察について大きな前進をもた
らすことができる。
【００２０】
【図１】対物具の要部を示す断面図である。
【図２】光源と集光ガイドの関係を示す斜視図である。
【図３】図２中の矢示Ｙ方向から見た光源の底面図であ
る。
る。
【図４】ロッドレンズにおける光の伝送状態を示す側面
図である。
図である。
【図５】対物具の側面図である。
【図６】他の実施例における図１相当の断面図である。
【図７】図６中の矢示Ｚ方向から見た底面図である。
１ 対物具 ７ ＣＣＤ素子（撮像素子） ７ｆ 受光面 １５ ロッドレンズ １８ 入射端面 １９ 出射端面 ３０ 光ファイバ束
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−274907（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−210759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−86664（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−186419（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 被観察物の像を伝送するための一のロッ
ドレンズを含んだ光学系、及びこのロッドレンズで伝送
された像を捉えるための撮像素子を備えた拡大観察装置
の対物具であって、 前記ロッドレンズが、その出射端面より外部側に結像位
置を持つような長さであって、Ｐを光路の蛇行周期のピ
ッチ長、ｎを０以上の整数、Ｘを０．８として、（ｎ＋
Ｘ）×Ｐで表される長さとされ、 前記撮像素子がその受光面を前記結像位置に臨ませる位
置に配されていると共に、その受光面が前記結像位置に
おける像の大きさに合致し、且つ前記ロッドレンズの出
射端面よりも大きな大きさとされており、ロッドレンズ
の出射端面からの像を前記撮像素子の受光面に直接結像
させるように構成されていることを特徴とする拡大観察
装置の対物具。 - 【請求項２】 照明光を導くための光ファイバがロッド
レンズの周囲に沿う状態で設けられている、請求項１記
載の拡大観察装置の対物具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41518790A JP3241051B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 拡大観察装置の対物具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41518790A JP3241051B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 拡大観察装置の対物具 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02302510A Division JP3120445B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 拡大観察装置の対物具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04208914A JPH04208914A (ja) | 1992-07-30 |
| JP3241051B2 true JP3241051B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18523577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41518790A Expired - Fee Related JP3241051B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 拡大観察装置の対物具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241051B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP41518790A patent/JP3241051B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04208914A (ja) | 1992-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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