JP4887011B2

JP4887011B2 - 拡大撮像装置

Info

Publication number: JP4887011B2
Application number: JP2005206769A
Authority: JP
Inventors: 藤正生佐
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007025212A

Description

本発明は、被観察物表面を拡大して観察するための拡大撮像装置に関し、特に、化粧品を販売する美容部員が、顧客の肌や頭皮の状態に応じて最適の化粧品やシャンプーリンスなどを決定する場合などに、顧客の皮膚や頭皮等を拡大して観察するのに適している。

化粧は、肌に直接化粧品を塗ることにより、肌を白く見せたり、荒れた肌を滑らかに見せたりするために行うものであるから、各化粧品メーカとも肌質に応じて多くの種類の化粧品を販売している。
したがって、消費者にとっては、多種類の中から自分の肌質に適合する化粧品を選ぶことができる一方で、自分の肌質を知らないために真に適した化粧品を選択できないことが多い。

このことは、化粧品を販売している美容部員も同様であり、顧客の肌質を正確に知ることができれば、その肌質に適した化粧品や肌の手入れ法をアドバイスすることができるが、現実には、自分の培ってきた経験と勘で顧客の肌質に適合するであろう化粧品をアドバイスしているのが実情である。
このため、最近では化粧品の販売促進用に様々な診断機器を導入し、顧客の肌質に最適の化粧品を提供できるよう各社ともしのぎを削っている。

肌観察用の拡大撮像装置もそのような診断機器の一つとして用いられているが、その観察対象によって拡大倍率を変えて観察したいとの要望がある。
例えば、縦横斜めに走る細かい綾によって形成される肌理（キメ）の細かさを観察する場合は、２０倍程度の比較的低撮像倍率で直径１〜２ｃｍの範囲を撮像するのが好ましく、一方で、その肌理（キメ）の一つ一つを観察する場合は、２００倍程度の高撮像倍率で直径１〜２ｍｍの極めて限定されたエリアを撮像することが好ましい。

しかし、撮像倍率を変えるために、レンズを交換したりスイッチ操作により照明光強度を変更したりするのが面倒であるため、本出願人は、倍率を変えるたびごとにレンズ交換作業を行う面倒がなく、また、倍率を変えるたびごとに照明光の強度を切り換えるスイッチ操作を行う面倒のない拡大撮像装置を提案した。
特許第３６２６４１５号公報

この拡大撮像装置によれば、２焦点レンズの位置を光軸方向に移動させることにより撮像倍率を切り換えることができ、そのレンズの位置に応じて低倍率撮像照明と高倍率撮像照明を自動的に切り換えるようにしているので、レンズ交換や照明光切換のためのスイッチ操作は一切不要になる。

しかし、低倍率撮像時も高倍率撮像時も一つの観察孔を通して撮像していることから、観察孔を低倍率の撮像エリアに合せて直径１５ｍｍと比較的大きくせざるを得ない。
したがって、これを皮膚に押し当てたときに、皮膚がその弾力で観察孔内に盛り上がり、被写界深度の深い低倍率で撮像するときはまだしも、被写界深度の浅い高倍率で撮像するときは、その皮膚の盛り上がり方次第でピントが合ったりずれたりすると言う問題を生じた。

このため高倍率撮像時には、直径が小さい観察孔を形成したキャップを被せて皮膚の盛り上がりを抑えなければならず、レンズ交換の手間はないもののキャップを着脱する手間を生じ、また、キャップの紛失に備えて予備のキャップを用意しなければならないと言う面倒もある。

そこで本発明は、倍率を変えるときに、レンズ交換はもちろんのこと、キャップを着脱する手間さえも必要なく、低倍率でも高倍率でもピントの合った画像を撮像できるようにすることを技術的課題としている。

この課題を達成するために、本発明は、撮像光軸上に形成されたドーム状観察ヘッドの観察孔を被観察物表面に当接させて、前記観察孔から入射された前記被観察物の像を結像光学系により所定倍率に拡大して撮像する撮像素子と、前記観察ヘッドの内側から被観察物に照明光を照射する照明系と、撮像光軸の回りに回動操作される円筒カムにより前記結像光学系を構成するレンズの一部又は全部を撮像光軸方向に沿って低倍率観察位置と高倍率観察位置に往復移動させる倍率調整機構とを備えた拡大撮像装置において、
観察ヘッドには、低倍観察時に被観察物表面に当接させる観察孔となる大口径の低倍率観察アパーチャが形成されると共に、高倍観察時に被観察物表面に当接させる観察孔となる小口径の高倍率観察アパーチャを形成した口径調整板が、前記低倍率観察アパーチャに対して進退するように、観察ヘッド内に形成された支点に回動可能に支持され、
前記倍率調整機構に連動して前記円筒カムにより口径調整板を低倍率観察アパーチャに対して進退させる口径調整機構とを備えたことを特徴としている。

本発明の拡大撮像装置によれば、円筒カムを回動操作することにより、結像光学系を構成するレンズの一部又は全部を撮像光軸方向に沿って低倍率観察位置及び高倍率観察位置に移動させることにより低倍率と高倍率に光学倍率を切り換えることができる。
また、レンズが移動されると、これに連動して、低倍率観察時には口径調整板が退避するので、観察ヘッドに形成された大口径の低倍率観察アパーチャを介して被観察物を撮像できる。
そして、高倍率観察時には口径調整板が進出して、口径調整板が進出するので、小口径の高倍率観察アパーチャを介して被観察物を撮像できる。
したがって、円筒カムを回動させるだけで、レンズ位置を移動させて光学倍率を切り換えることができると同時に、観察孔の口径をその光学倍率に応じて調整することができるので、口径調整のために格別な操作を行う必要がない。

なお、照明光の強度変更が必要な場合は、請求項３に記載されたように、照明系として、低倍率撮像時の撮像エリアを照らす低倍率撮像照明と、高倍率撮像時の撮像エリアを前記低倍率撮像照明より高照度で照らす高倍率撮像照明を設けておき、光学倍率を変更したときに、これに連動して、低倍率撮像照明及び高倍率撮像照明を切換えて点灯させるようにすればよい。

本例では、倍率を変えるときに、レンズ交換はもちろんのこと、キャップを着脱する手間さえも必要なく、低倍率でも高倍率でもピントの合った画像を撮像できるようにするという目的を達成するために、円筒カムによりレンズと口径調整板を同時に移動させて、光学倍率の切り換えと、観察孔の口径調整を同時に行うようにした。

図１は本発明に係る拡大撮像装置を示す概略構成図、図２は拡大倍率に応じた結像光学系の位置関係を示す説明図、図３は照明系を示す説明図である。

図１に示す拡大撮像装置１は、撮像光軸Ｘ上に形成されたドーム状観察ヘッド２の観察孔３を被観察物表面に当接させて、前記観察孔３から入射された被観察物の像を結像光学系４により所定倍率に拡大して撮像する撮像素子５を備えると共に、観察ヘッド２の内側から被観察物に照明光を照射する照明系６を備えている。

観察ヘッド２には観察孔３となる大口径の低倍率観察アパーチャ７Ｌが形成されると共に、観察孔３となる小口径の高倍率観察アパーチャ７Ｈを形成した口径調整板８が、低倍率観察アパーチャ７Ｌに対して進退するように、観察ヘッド２内に形成された支点Ｐ_１に回動可能に支持されている。

結像光学系４は、低倍率（例えば３０倍）と高倍率（例えば１２０倍）の２つの拡大倍率で使用可能な２焦点レンズ９を装着したレンズホルダ１０が、撮像光軸Ｘと並行に固定された鏡筒１１内に摺動可能に配されている。

撮像ヘッド２には撮像光軸Ｘの回りに回動操作される円筒カムＣにより、結像光学系４を構成するレンズ９を撮像光軸Ｘ方向に沿って低倍率観察位置Ｑ_Ｌと高倍率観察位置Ｑ_Ｈに往復移動させる倍率調整機構Ｍ_１と、これに連動して前記円筒カムＣにより口径調整板８を低倍率観察アパーチャ７Ｌに対して進退させる口径調整機構Ｍ_２とを備えている。

倍率調整機構Ｍ_１は、レンズホルダ１０の周面から突出形成された従動ピン１２が、鏡筒１１の直線スリットＳ_１と、観察ヘッド２の周面に形成された直線スリットＳ_２に挿通されて、円筒カムＣのレンズ用カム溝１３に係合されている。
このレンズ用カム溝１３は、例えば円筒カムＣを９０度回転させたときに、その始点１３ａ及び終点１３ｂ間の距離ｄ_１が、低倍率観察位置Ｑ_Ｌから高倍率観察位置Ｑ_Ｈまでのレンズ移動距離Ｄ_Ｌに等しく設計されている。

口径調整機構Ｍ_２は、固定節となる観察ヘッド２と、従動節となる口径調整板８と、リンク１４及び１５の４節を支点Ｐ_１〜Ｐ_４で回動可能に連結した両てこ機構Ｌと、その原動側のリンク１５に中間リンク１６を介して連結されたスライダリンク１７とを備え、このスライダリンク１７に形成された従動ピン１７ａが、観察ヘッド２の周面に形成された直線スリットＳ_３に挿通されて、円筒カムＣの口径調整用カム溝１８に係合されている。
この口径調整用カム溝１８は、レンズ用カム溝１３に対して１８０度の位相差を持って配されており、例えば円筒カムＣを９０度回転させたときに、その始点１８ａ及び終点１８ｂ間の距離ｄ_２が、口径調整板８を進退させることのできる所定の距離に設計されている。

これにより、レンズ９が低倍率観察位置Ｑ_Ｌにあるときに円筒カムＣを９０度回転させると、レンズ用カム溝１３により従動ピン１２を介してレンズホルダ１０が撮像光軸Ｘ前方に距離ｄ_１＝Ｄ_Ｌ移動され、レンズ９が高倍率観察位置Ｑ_Ｈに位置決めされる。
これと同時に、口径調整用カム溝１８により従動ピン１７ａを介してスライダリンク１７が前方に距離ｄ_２移動され、中間リンク１６を介して両てこ機構Ｌの原動側リンク１５が起こされ、これに従動して口径調整板８が支点Ｐ_１の回りに回動されて、観察ヘッド２に開口された低倍率観察アパーチャ７Ｌが塞がれ、小口径の高倍率観察アパーチャ７Ｈが観察孔３として撮像光軸Ｘ上に位置することとなる。

また、レンズ９が高倍率観察位置Ｑ_Ｈにあるときに円筒カムＣを反対方向に９０度回転させると、レンズ用カム溝１３により従動ピン１２を介してレンズホルダ１０が撮像光軸Ｘ後方に距離ｄ_１＝Ｄ_Ｌ移動され、レンズ９が高倍率観察位置Ｑ_Ｌに位置決めされる。
これと同時に、口径調整用カム溝１８により従動ピン１７ａを介してスライダリンク１７が後方に距離ｄ_２移動され、中間リンク１６を介して両てこ機構Ｌの原動側リンク１５が引っ張られ、これに従動して低倍率観察アパーチャ７Ｌを塞いでいた口径調整板８が支点Ｐ_１の回りに反転されて撮像光軸Ｘから退避するので、観察ヘッド２が開放され、大口径の低倍率観察アパーチャ７Ｌが観察孔３として撮像光軸Ｘ上に位置することとなる。

照明系６は、低倍率撮像時に低倍率観察アパーチャ７Ｌで囲まれた撮像エリアを照らす低倍率撮像照明２０Ｌと、高倍率撮像時に高倍率観察アパーチャ７Ｈで囲まれた撮像エリアを前記低倍率撮像照明２０Ｌより高照度で照らす高倍率撮像照明２０Ｈを備えると共に、低倍率観察アパーチャ７Ｌ及び高倍率観察アパーチャ７Ｈを撮像光軸Ｘ上に位置させたときに、これに連動して、低倍率撮像照明２０Ｌ及び高倍率撮像照明２０Ｈを切り換えて点灯させる照明切換手段２１を備えている。

本例では、多数の高輝度白色ＬＥＤを撮像光軸Ｘの回りに環状に配列されて成り、図３に示すように、中心角３０°間隔で配された高倍率撮像照明２０Ｈとなる１２個のＬＥＤと、その間に中心角６０°間隔で配された低倍率撮像照明２０Ｌとなる６個のＬＥＤがリング状の台座２２に取り付けられてなる。

低倍率撮像照明２０Ｌは、照射角度の広いＬＥＤが用いられ、その照射光軸が観察孔３の中心に向けて斜めに配され、低倍率観察アパーチャ７Ｌ内を万遍なく照射できるようになっている。
また、高倍率撮像照明２０Ｈは、照射角度の狭いＬＥＤが用いられ高倍率観察アパーチャ７Ｈ内にスポット的に照明されるようになっている。

このように、高倍率撮像照明２０ＨのＬＥＤの数が低倍率撮像照明２０ＬのＬＥＤよりも多く配列され、且つ、高倍率撮像照明２０Ｈは集光されて照射面積が低倍率撮像照明２０Ｌの照射面積に比して狭くなっているので、高倍率撮像照明２０Ｈは高照度で照明でき、十分に明るい画像が得られる。

また、照明切換手段２１として、本例では、図１に示すように、レンズホルダ１０に形成された従動ピン１２により操作される低倍率及び高倍率撮像照明点灯用の二つのマイクロスイッチ２５Ｌ及び２５Ｈを備えている。
低倍率撮像照明点灯用のマイクロスイッチ２５Ｌは、レンズ９が低倍率観察位置Ｑ_Ｌに位置したときの従動ピン１２の位置に対応して配され、高倍率撮像照明点灯用のマイクロスイッチ２５Ｈは、レンズ９が高倍率観察位置Ｑ_Ｈに位置したときの従動ピン１２の位置に対応して配されている。

したがって、レンズ９が低倍率観察位置Ｑ_Ｌに位置したときは、従動ピン１２により低倍率撮像照明点灯用のマイクロスイッチ２５ＬがＯＮされ、低倍率撮像照明２０Ｌが点灯される。
また、レンズ９が高倍率観察位置Ｑ_Ｈに位置したときは、従動ピン１２により高倍率撮像照明点灯用のマイクロスイッチ２５ＨがＯＮされ、高倍率撮像照明２０Ｈが点灯されることになる。

さらに、図示は省略するが、拡大撮像装置１には撮像素子５のドライバが内蔵され、画像信号をコンピュータなどに有線又は無線で送信し、その画像をコンピュータのディスプレイに表示させるようになっている。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
まず、低倍率で撮像するときは、拡大撮像装置１をコンピュータ（図示せず）に接続し、撮像装置１のメインスイッチ（図示せず）をＯＮした後、円筒カムＣを低倍率側に回転させれば、レンズ９が後方に移動して低倍率撮像位置Ｑ_Ｌに位置決めされ、これに連動して図１（ａ）に示すように、口径調整板８が退避して低倍率観察アパーチャ７Ｌが観察孔３として撮像光軸Ｘ上に開口される。

また、これと同時に、レンズホルダ１０に形成された従動ピン１２がマイクロスイッチ２５Ｌをオンして低倍率撮像照明２０Ｌが点灯されるので、この状態で、観察ヘッド２を被観察物となる肌に当てると、低倍率観察アパーチャ７Ｌで囲まれた部分が３０倍の拡大倍率で撮像される。

次いで、高倍率で撮像するときは、円筒カムＣを高倍率側に回転させれば、レンズ９が前方に移動して高倍率撮像位置Ｑ_Ｈに位置決めされ、これに連動して図１（ｂ）に示すように、口径調整板８が進出して低倍率観察アパーチャ７Ｌを塞ぎ、高倍率観察アパーチャ７Ｈが観察孔３として撮像光軸Ｘ上に開口される。

これと同時に、レンズホルダ１０に形成された従動ピン１２がマイクロスイッチ２５Ｈをオンして低倍率撮像照明２０Ｈが点灯されるので、この状態で、観察ヘッド２を被観察物となる肌に当てると、高倍率観察アパーチャ７Ｈで囲まれた部分が１２０倍の拡大倍率で撮像される。

以上述べたように、本例の拡大撮像装置１によれば、円筒カムＣを回動させるだけの操作で、レンズ９を所定の位置に位置決めして倍率変換を行うことができるだけでなく、これに連動させて、低倍率観察アパーチャ７Ｌと高倍率観察アパーチャ７Ｈを光軸上に位置させることができ、さらに、照明２０Ｌ及び２０Ｈの切換えを行わせることができるという大変優れた効果を奏する。

なお、上記実施例の説明では円筒カムＣを観察ヘッド２に外装し、手で直接回動操作する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、円筒カムＣを撮像ヘッド２に内蔵させ、撮像ヘッド２に外装した操作リングと一体的に回動させたり、小型モータと共に撮像ヘッド２に内蔵させて該モータにより駆動操作させる場合であっても良い。

本発明は、化粧品を販売する美容部員が、顧客の肌や頭皮の状態に応じて最適の化粧品やシャンプーリンスなどを決定する場合などに、顧客の皮膚や頭皮等の被観察物の表面を例えば２０倍と２００倍というように倍率を変化させて撮像する用途に適している。

本発明に係る拡大撮像装置を示す概略構成図。円筒カムと従動ピンの関係を示す説明図。照明系を示す説明図。

符号の説明

１拡大撮像装置
２観察ヘッド
３観察孔
Ｘ撮像光軸
４結像光学系
５撮像素子
６照明系
９レンズ
８口径調整板
Ｍ_１倍率調整機構
Ｍ_２口径調整機構
Ｃ円筒カム

Claims

撮像光軸上に形成されたドーム状観察ヘッドの観察孔を被観察物表面に当接させて、前記観察孔から入射された前記被観察物の像を結像光学系により所定倍率に拡大して撮像する撮像素子と、前記観察ヘッドの内側から被観察物に照明光を照射する照明系と、撮像光軸の回りに回動操作される円筒カムにより前記結像光学系を構成するレンズの一部又は全部を撮像光軸方向に沿って低倍率観察位置と高倍率観察位置に往復移動させる倍率調整機構とを備えた拡大撮像装置において、
観察ヘッドには、低倍観察時に被観察物表面に当接させる観察孔となる大口径の低倍率観察アパーチャが形成されると共に、高倍観察時に被観察物表面に当接させる観察孔となる小口径の高倍率観察アパーチャを形成した口径調整板が、前記低倍率観察アパーチャに対して進退するように、観察ヘッド内に形成された支点に回動可能に支持され、
前記倍率調整機構に連動して前記円筒カムにより口径調整板を低倍率観察アパーチャに対して進退させる口径調整機構とを備えたことを特徴とする拡大撮像装置。
前記口径調整機構が、前記円筒カムにより往復移動するスライダを原動子とし、前記口径調整板を従動子とするリンク機構でなる請求項１記載の拡大観察装置。
前記照明系が、低倍率撮像時に被観察物を照らす低倍率撮像照明と、高倍率撮像時に前記低倍率撮像照明より高照度で被観察物を照らす高倍率撮像照明とを備え、前記レンズを移動させて低倍率観察位置と高倍率観察位置に位置させたときに、これに連動して低倍率撮像照明及び高倍率撮像照明を点灯させる照明切換手段を備えた請求項１記載の拡大撮像装置。
前記低倍率撮像照明及び高倍率撮像照明として、多数の高輝度ＬＥＤが撮像光軸の回りに環状に配列されてなる請求項３記載の拡大撮像装置。