JP4959522B2 - 一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、細胞組織や微生物等の観察試料の拡大像を撮像部となる一眼レフカメラボディに装着して結像させ、観察、あるいは、撮影することが可能な一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒に関する。

物体の拡大観察および拡大観察像の映像取得において、従来は据置き型の顕微鏡専用機が使用されている。これらの顕微鏡は、剛性の高い筐体に接眼レンズ、対物レンズ、観察像結像光学部、ステージ、照明、ピント調整機構を同軸上に配置した構造のものである。映像データ取得する場合にも専用機器やカメラ接続用のアダプターを必要となるなど、構造が複雑で操作に熟練を要する。さらに、据置き型であるがために持ち運びには適さず、屋外に持ち出して野外で自然のままの状態の拡大観察や撮影は困難である。また、上記従来の顕微鏡にて拡大観察像を得るためには観察対象を標本や試料に仕立てる必要があり観察するまでの段取りが煩雑であった。

特許文献１には、試料外観の拡大撮影が可能であり、通常のデジタルカメラとしても利用可能な顕微鏡が提案されている。また、別の拡大観察における従来技術として、マクロレンズを一眼レフカメラに装着する方法もある。
特開２００２−１６９１０２号公報

上述した特許文献１のものを含め、従来の拡大観察における顕微鏡では構造が複雑でサイズ、重量ともに大きく操作にも慣れを要し、価格も高い。また、段取りが多く、簡便さや容易さの低さに加え、用途が限られ汎用性も低い等の理由により一般コンシューマーには敷居が高く、研究・医療・教育機関以外へ顕微鏡のユーザーを広げるための阻害要因ともなっている。

また、従来の拡大観察におけるマクロレンズを適用した場合、細胞組織や微生物の観察に必要な高い倍率が得られないだけでなく、Ｎ．Ａ（開口数）が小さいため分解能が低く鮮明な拡大観察像が得られないといった問題があった。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、既存の一眼レフカメラボディに装着することにより、拡大観察像の取得、および、映像化を簡便、かつ、容易な取扱いで、特別な専用機器を使用せずに実現し、しかも、従来の顕微鏡のような煩雑な準備を必要としない構成を有し、顕微鏡としての拡大倍率と高い分解能を有する一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明の第１の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、一眼レフカメラに装着可能な一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、結像レンズと、ミラーとプリズムとの少なくとも一方からなり、結像光軸を折り曲げるための光学部品とを具備しており、上記結像レンズと上記光学部品とにより構成される結像光学系は、上記結像レンズと上記一眼レフカメラに具備される撮像素子との間の光路長が同軸光学系に対し長い折り曲げ結像光学系を形成し、上記折り曲げ結像光学系の光軸上に無限遠補正系の顕微鏡用対物レンズが装着可能である。

本発明の第２の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系の光軸を上記光学部品によって入射側光軸と反射光軸との挟角が９０°未満になるよう折り曲げることにより上記折り曲げ結像光学系を形成する。

本発明の第３の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１または第２の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、さらに、上記結像光学系の光軸に沿って上記顕微鏡用対物レンズを進退駆動するピント位置調整機構部を具備しており、上記ピント位置調整機構部は上記顕微鏡用対物レンズが装着される鏡枠ユニットと、上記鏡枠ユニットを上記結像光軸に沿って案内駆動するガイド部を有する鏡枠駆動ユニットとからなり、上記結像光学系の光軸の折り曲げにより生じた上記顕微鏡用対物レンズおよび上記結像レンズの下方の空間に上記鏡枠駆動ユニットが配置されている。

本発明の第４の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第３のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記ピント位置調整機構部は、上記顕微鏡用対物レンズが装着される鏡枠ユニットを光軸に沿って移動させることによりピント位置調整を行う。

本発明の第５の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第４のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記ピント位置調整機構部は、手動、電動のいずれか、もしくは、それらを組合せた駆動源を有し、上記駆動源によってピント位置を合わせるために上記対物レンズを光軸に沿って移動させることが可能である。

本発明の第６の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第５のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系の光軸が上記顕微鏡用対物レンズの光軸位置と一眼レフカメラのファインダ光軸位置とを揃える方向に折り曲げられている。

本発明の第７の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第６のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系の光軸上にハーフミラーを配し、光源から光を導入することによる照明を有し、光源に供給する電力を変化させることで、所望の明るさを得ることができる。

本発明の第８の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第７のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、観察用被写体に直接光を照射することが可能な照明機構を装着できる。

本発明の第９の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第８のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系の光軸上に絞り調整部を配置する。

本発明の第１０の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第９のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記顕微鏡用対物レンズは、任意の倍率を有するものを装着可能とし、観察倍率が変更できる。

本発明の第１１の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第１０のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系内に変倍光学系を備えることにより観察倍率を変更することが可能である。

本発明の第１２の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第１１のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記結像光学系の結像位置に接眼レンズを配置し、拡大観察像の肉眼による観察が可能である。

本発明の第１３の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第１２のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記一眼レフカメラから電力及び制御信号を授受可能な電極、もしくは、交換レンズ鏡筒に装着可能な電源を有し、上記一眼レフカメラに連動したピントの調整、または、絞りの調整の被写体撮影に必要な一連動作を電動駆動、または、自動駆動、または、電動駆動と手動操作、または、自動駆動と手動操作の少なくとも１つが可能である。

本発明の第１４の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第１３のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒を固定支持装置に取り付けるための装着部を有する。

本発明の第１５の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、第１〜第１４のいずれかの一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、上記顕微鏡用対物レンズの前方に配置され、観察被写体の観察面に直接、押し当てて観察位置を案内するためのガイド部材が装着可能である。

本発明によれば、例えば、細胞組織や微生物等の標本や観察試料の拡大観察像を簡便かつ容易な取扱い操作で、特別な専用機器を使用せず、しかも、従来の顕微鏡のように煩雑な準備を必要としない構成で、高倍率、且つ、高分解能による鮮明な拡大観察像の取得及び拡大観察像の映像化が実現でき、さらに、既存の一眼レフカメラに装着可能であるため、高い汎用性を有し、同時に、一眼レフカメラに装着された状態で容易に持ち運べ、屋外へ持ち出しての野外での拡大観察も可能となる拡大観察機能を有する一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒を提供することができる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態である一眼レフカメラに装着された状態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。図２は、上記レンズ鏡筒の分解斜視図である。図３は、上記レンズ鏡筒を構成する顕微鏡用対物レンズ装着用鏡枠ユニットおよび鏡枠駆動ユニットの外観を示す斜視図である。図４は、上記レンズ鏡筒の鏡枠筐体に収納される上記各ユニットの側面図である。図５は、上記鏡枠駆動ユニットを下側筐体に取り付けた状態を示す平面図である。図６は、上記一眼レフカメラに装着した状態の上記レンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図である。図７は、上記レンズ鏡筒に内蔵される結像光学系ユニットの正面図である。図８は、上記結像光学系ユニットの側面図である。図９は、図７のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒（以下、レンズ鏡筒と記載する）１は、図１に示すように一眼レフカメラ１０１に対して、そのレンズマウント１０５にマウント４を結合して装着する。さらに、先端部に顕微鏡用対物レンズ９を取り付け、該対物レンズ９をピント位置調節のための進退させ、結像光学系を介して一眼レフカメラ１０１内の撮像素子結像面上に結像させることによって、観察被写体の拡大観察像の観察、または、撮影を可能とするものである。

レンズ鏡筒１が装着可能な一眼レフカメラ１０１は、図１，４に示すようにカメラボディ１０２の内部に撮影光軸Ｏｃ上に配される撮像素子１０６と、光軸Ｏｃとは平行、かつ、異なる光軸となるファインダ光軸Ｏｆ上に配される接眼レンズ１０７を有するファインダ接眼レンズ部１０３と、レリーズ操作釦１０４と、上記レンズマウント１０５等を具備している。

レンズ鏡筒１の先端部に取り付け可能な顕微鏡用対物レンズ９は、無限遠補正系顕微鏡用対物レンズであり、複数種類の倍率の顕微鏡用対物レンズが適用可能である。

レンズ鏡筒１は、図２，４に示すように下側筐体２および該筐体に接合される上側筐体３と、下側筐体２に支持され、ピント位置調整機構部を構成し、後述する鏡枠ユニット６を取り付けて該鏡枠ユニット６を光軸Ｏ1 に沿って進退駆動するための鏡枠駆動ユニット５と、同じくピント位置調整機構部を構成し、鏡枠駆動ユニット５によって進退駆動され、先端部に顕微鏡用対物レンズ９が取り付け可能な鏡枠ユニット６と、下側筐体２に支持され、鏡枠ユニット６に接続されるとともに折り曲げ結像光学系を内蔵する結像光学系ユニット７と、下側筐体２の後端部に固着されるマウント４とからなる。

下側筐体２と上側筐体３とは、下側筐体２の接合面２ｉと上側筐体３の接合面３ａとを接合させ、ビス挿通穴２ｋを挿通させたビスにより一体化される。

上側筐体３には、顕微鏡用対物レンズ９が挿入される光軸Ｏ1 （後述）に沿った前方開口部３ｂと、該開口部下方に鏡枠ベース２７（後述）が挿通する貫通溝３ｃが配されている（図２）。

下側筐体２には、底部中央部に鏡枠駆動ユニット５を収納するための凹部２ｂと、凹部２ｂの両側部にて鏡枠駆動ユニット５を支持するための駆動ユニット支持板取付面２ｅと、後方開口部２ｄと、該開口部両側にて結像光学系ユニット７を支持するための結像光学系ユニット取付面２ｇと、前方下部に配される手動操作リング用開口部２ｍと、さらに、後端部に上述したレンズ鏡筒１のマウント４として機能するマウント２ａが設けられている。

結像光学系ユニット７は、前鏡枠４１および該前鏡枠にビス結合される後鏡枠４２と、折り曲げ結像光学系を構成する結像レンズ群４５および第一ミラー４６、第二ミラー４７と、レンズ群４５に当接する押エ枠４３と、押エ枠固定リング４４とからなる（図２，６〜９）。

後鏡枠４２は、前鏡枠４１と一体の状態で取付部４２ａを下側筐体２の結像光学系ユニット取付面２ｇに当て付けてビスをネジ穴２ｈに螺着して固定される。

上記折り曲げ結像光学系は、上述したように結像レンズ群４５と第一ミラー４６および第二ミラー４７とからなり、後述する第一の光軸Ｏ1 と第二の光軸Ｏ2 と第三の光軸Ｏ3を有するＺ状の折り曲げ光学系である。なお、第一ミラー４６および第二ミラー４７に代えてプリズムを適用することも可能である。

結像レンズ群４５は、前鏡枠４１内に嵌入され、押エ枠４３を当て付けた状態で押エ枠固定リング４４を前鏡枠４１に螺着し、締め付けることにより固定支持される。顕微鏡用対物レンズ９から取り込まれる観測被写体の光路上の結像レンズ群４５の光軸が上記光軸Ｏ1 （第一の光軸）となる（すなわち、顕微鏡用対物レンズ９と結像レンズ群４５の光軸は一致している）。

第一ミラー４６および第二ミラー４７は後鏡枠４２に固着され、結像レンズ群４５の後方側に光軸Ｏ1 に対して傾斜しており、それらの反射面が互いに平行状態で離間して位置決めされる。そして、結像レンズ群４５の光軸Ｏ1 の入射側光軸と第一ミラー４６の反射光の光軸（第二光軸）Ｏ2 との挟角が９０°未満となるように第一ミラー４６を傾斜させる。、さらに、該光軸Ｏ2 の入射側光軸に対する第二ミラー４７の反射光の光軸（第三光軸）Ｏ3 の挟角が９０°未満となるよう傾斜させている。上述したように第一ミラー４６と第二ミラー４７との反射面が互いに平行であるので光軸Ｏ1 と光軸Ｏ3とは平行となっている。

カメラ１０１へのレンズ鏡筒１の装着状態では、結像レンズ４５の光軸Ｏ1 の軸心は、カメラ１０１のファインダ接眼レンズ１０７の上記ファインダ光軸Ｏｆと一致している。言い換えると、顕微鏡用対物レンズ９の光軸（光軸Ｏ1 と一致）とファインダ光軸Ｏｆとが一致しており、さらに、光軸Ｏ3の軸心は、カメラ１０１の上記撮影光軸Ｏｃと一致するように各部の寸法が設定されている。

光軸Ｏ1 とＯ2 とＯ3 とを含むＺ状の鏡枠側折り曲げ光学系光路長（結像レンズ４５からマウント４面までの距離）ｆ1aは、所定の距離になるようシム等により調整されている。すなわち、後述する図１０に示すようにレンズマウント１０５からカメラ１０１側撮像素子１０６の結像面１０６ａまでの距離ｆｃとしたとき、無限遠補正系顕微鏡用対物レンズ９から取り込まれる観察被写体の光束Ｌｐが上記鏡枠側折り曲げ光学系光路Ｌｋを経て撮像素子１０６の結像面１０６ａ上に結像するときの全折り曲げ結像光学系光路長ｆ1 が、
ｆ1 ＝ｆ1a＋ｆｃ …（１）
になるように設定されている。

なお、撮影倍率Ｍは、無限遠補正系顕微鏡用対物レンズ９の焦点距離ｆ0 と上記全折り曲げ結像光学系光路長ｆ1 との比で与えられ、
Ｍ＝ｆ1 ／ｆ0 …（２）
となる。

鏡枠駆動ユニット５は、鏡枠ユニット６を光軸Ｏ1 方向に進退駆動するための駆動ユニットであって、駆動ユニット支持台１１と、該支持台の前後下側に固着される前軸支持体１４および固定支持部材１５と、固定支持部材１５に支持される後軸支持体１６と、前後端部を前軸支持体１４および後軸支持体１６により回転可能に支持され、光軸Ｏ1 と平行な方向に沿った案内構造部であるボールネジ軸１７と、ボールネジ軸１７の前後端部に固着され、ボールネジ軸１７のスラスト移動を規制するスラスト止メリング１９，１８と、前軸支持体１４とスラスト止メリング１９との間に挿入され、ボールネジ軸１７に固着される手動操作リング２０と、駆動ユニット支持台１１の上面に固着される案内構造部であるレール台１２と、該レール台の上部に固着され、長手方向が光軸Ｏ1 と平行な方向に沿ったガイドレール３１と、レール台１２の前端面および後端面に固着され、鏡枠ユニット６の前後移動範囲を規制する当接板１３，２１とからなる（図２，３，６）。

鏡枠ユニット６は、光軸Ｏ1 に沿った開口部２８ａを有し、顕微鏡用対物レンズ９が装着可能な鏡枠２８と、鏡枠２８の下部に固着される鏡枠ベース２７と、鏡枠ベース２７を介して鏡枠２８を両側から支持するＬ字型の一対の鏡枠ユニット支持台２６と、該鏡枠ユニット支持台に２本の結合片２５により結合支持されるナット支持体２３と、該ナット支持体に挿通させて固着され、その軸中心にボールネジ部を構成するボールネジナット２４と、鏡枠ベース２７の下部に固着され、上記ガイドレール３１と係合するためのリニアガイド部を構成するガイドブロック３２とからなる。

上記ガイドブロック３２は、鏡枠駆動ユニット５のガイドレール３１の側面に形成したＶ溝３１ａにボールを介して長手方向に相対移動可能に係合し、嵌入する。また、上記ボールネジナット２４は、鏡枠駆動ユニット５のボールネジ軸１７にボールを介して回転、進退可能に螺合する。

鏡枠２８の前端部には顕微鏡用対物レンズ９のネジ部が螺合可能なネジ部（雌ネジ）２８ｂが設けられており、該ネジ部２８ｂにより顕微鏡用対物レンズ９を鏡枠２８の先端部に装着することができる。

上述した鏡枠駆動ユニット５に対してその上方側のガイドレール３１にガイドブロック３２を係合させ、かつ、鏡枠駆動ユニット５の下方側のボールネジ軸１７にボールネジナット２４を螺合させた状態で対物レンズ装着用の鏡枠ユニット６が組み付けられる。そして、鏡枠駆動ユニット５は、駆動ユニット支持台１１を下側筐体２の取付面２ｅに当て付けてビスにより固定し、下側筐体２に取り付けられる。

レンズ鏡筒１は、上述したように下側筐体２に結像光学系ユニット７、鏡枠駆動ユニット５および鏡枠ユニット６を組み付け、その上側に上側筐体３を被せ、ビスにより固着し一体化して完成させる。

上述した鏡枠駆動ユニット５および鏡枠ユニット６の組み付け状態において、下側筐体２の手動操作リング用開口部２ｍより露呈している手動操作リング２０の外周部を手動により回転させると、ボールネジ軸１７が回転し、ボールネジナット２４を介して鏡枠ユニット支持台２６がガイドレール３１にガイドされながら光軸Ｏ1 方向に進退駆動される。そして、鏡枠ユニット支持台２６と鏡枠ベース２７と介して支持される対物レンズ用鏡枠２８を光軸Ｏ1 方向に沿って進退させることができる。

上述した構成を有するレンズ鏡筒１をカメラ１０１に装着して撮影（または、観察）状態について、図１０〜１２を用いて説明する。

図１０，１１は、レンズ鏡筒１を装着したカメラ１０１により観察被写体を撮影する状態を示す図であって、図１０は、上記観察被写体の被観察部表面が凸状（または平面状）である場合を示し、図１１は、上記観察被写体の被観察部表面が凹状である場合を示す。図１２は、レンズ鏡筒が折り曲げ結像光学系を持つ場合、または、同軸（非折り曲げ）結像光学系を持つ場合、カメラに装着したときの光路を比較して示す図であって、図１２（Ａ）は、本実施形態のレンズ鏡筒の折り曲げ結像光学系を採用した場合を示し、図１２（Ｂ）は、本実施形態のレンズ鏡筒と異なる同軸結像光学系を採用した場合を示している。

観察被写体の撮影を行う場合、図１に示すように上側筐体３の開口部３ｂを挿通させ、所望の倍率を有する顕微鏡用対物レンズ９を鏡枠２８の先端部のネジ部２８ｂに螺着し、固定する。そして、レンズ鏡筒１をカメラ１０１のレンズマウント１０５にマウント４を係合させてカメラ１０１に装着する。

上記レンズ鏡筒１は、前述したように結像光学系として光軸Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3を有するＺ状の折り曲げ光学系を形成しており、カメラ１０１への装着状態では、結像レンズ４５の光軸Ｏ1 の軸心は、カメラ１０１の上記ファインダ光軸Ｏｆと一致し、さらに、光軸Ｏ3の軸心は、カメラ１０１の上記撮影光軸Ｏｃと一致している。

上述した装着状態のレンズ鏡筒１により図１０に示す観察被写体（観察試料）３０１を撮影するとき、カメラ１０１とレンズ鏡筒１とを手でホールドした状態で観察被写体３０１に顕微鏡用対物レンズ９を接近させる。ファインダ部１０３の接眼レンズ１０７により観察被写体像を観察ながら手動操作リング２０を手動により回転させ、対物レンズ９の位置を調節し、合焦状態でレリーズ釦１０４を押し切って撮影を行う。

上述した合焦状態においては、観察被写体３０１は、顕微鏡用対物レンズ９から対物レンズ焦点距離ｆ0 だけ離れた位置に位置している。撮影倍率Ｍは、前述したように光軸Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 および撮像素子光軸Ｏｃを含む全折り曲げ結像光学系光路長ｆ1 と対物レンズ焦点距離ｆ0 との比で与えられる（式（２））。

上述した顕微鏡用対物レンズ９の短い焦点距離ｆ0 に対して上記折り曲げ結像光学系を採用したことにより光路長ｆ1 を長く取ることができ、細胞組織や微生物等の標本や試料を観察するための高い倍率が得られる。また、顕微鏡用対物レンズ９はＮ．Ａの値が大きく、従来の一眼レフカメラ用マクロレンズと比較すると分解能が高く、鮮明な観察像を得ることができる。

一方、図１０に示した平面状の観察被写体３０１に対して、図１１に示すように凹状の観察被写体３０２であった場合、レンズ鏡筒１の下側筐体２が観察部周辺に当たるので顕微鏡用対物レンズ９を観察被写体３０２に接近させることができない。そこで、手動操作リング２０を手動により回転させて顕微鏡用対物レンズ９を上記筐体２より前方に繰り出し、観察被写体３０２と顕微鏡用対物レンズ９との距離を対物レンズ焦点距離ｆ0 とした合焦状態での撮影が可能となる。この状態においても撮影倍率Ｍは、同様に上記全折り曲げ結像光学系光路長ｆ1 と対物レンズ焦点距離ｆ0 との比で与えられ、変化しない。

なお、撮影倍率を変えて撮影を行うためには焦点距離の異なる顕微鏡用対物レンズ９を装着すればよい。

上述したようにレンズ鏡筒１においては、図１０，１１に示すように結像光学系がＺ状に折り曲げられていることから下側筐体２の第二ミラー４７の前方のスペースＢに上述した鏡枠駆動ユニット５を配置することができ、レンズ鏡筒１の構成部材の効率のよい配置ができ、レンズ鏡筒のコンパクト化が可能になる。

さらに、レンズ鏡筒１では、図１２（Ａ）に示すように上述した折り曲げ結像光学系を適用しており、長い全折り曲げ結像光学系光路長ｆ1 が得られる筐体２，３の全長Ｓ1 は、短くなり、高倍率を得やすい。一方、図１２（Ｂ）に示す同軸結像光学系を適用したレンズ鏡筒１Ｅの場合の筐体の全長として同じ全長Ｓ1 を採用したとすると、光軸Ｏ1Eを有する同軸（非折り曲げ）結像光学系光路長ｆ2 は、光軸の折り曲げがない分だけ上記光路長ｆ1 より短くなり、高倍率を得にくい。

また、レンズ鏡筒１においては、図１２（Ａ）に示すように前述したように顕微鏡用対物レンズ９の光軸が結像レンズ４５の光軸Ｏ1 を介してカメラ１０１のファインダ光軸Ｏｆと一致していることから観察被写体３０１の光軸と観察者の視線とのズレが生じない。同軸結像光学系を適用したレンズ鏡筒１Ｅでは、ファインダ光軸Ｏｆと顕微鏡用対物レンズ光軸と一致する同軸結像光学系の光軸Ｏ1Eとは、距離Ｐ0 のズレがあり、視線に対して被写体の撮影範囲の中心位置がずれる。

以上、説明したように本実施形態のレンズ鏡筒１によれば、一眼レフカメラ１０１に装着することにより手軽に観察被写体の拡大撮影や観察を行うことができ、携帯性もよく、野外観察等も可能となる。

また、結像光学系として折り曲げ結像光学系を採用することによりレンズ鏡筒１の長さが短い状態、かつ、実効光路長を長くとることが可能であり、拡大倍率を大きくすることが可能となる。また、カメラ側のファインダ光軸と顕微鏡用対物レンズ光軸とが一致することから、観察時の視線に対する被写体の撮影範囲の中心位置のズレをなくすことができ、所望の観察範囲に対物レンズ光軸を合わせやすくなる。

さらに、上記折り曲げ結像光学系を採用することでピント調節用鏡枠駆動ユニットの筐体内での配置が容易になり、レンズ鏡筒の小型化にも寄与する。なお、折り曲げ結像光学系を適用しない同軸結像光学系を採用した場合、同じ長さの鏡筒で同様の拡大倍率を得ようとすると、他に複数のレンズ群を光路中に付加して配置する必要があり、光学系の構成が複雑化すると同時に光学性能も劣化する可能性もある。

また、レンズ鏡筒１によれば、倍率の異なる顕微鏡用接眼レンズ９を装着することによって所望の拡大倍率の撮影が可能となる。また、観察被写体の観察面の凹凸形状に対しても顕微鏡用接眼レンズ９を光軸方向に進退移動させることにより撮影倍率を変えることなく対応することが可能である。

なお、上述した一眼レフカメラ１０１側のファインダ部１０３は、光学ファインダとして説明したが、これに限らずＥＶＦ（電子ビューファインダ）を適用したファインダ部であってもよい。

レンズ鏡筒１における上記手動操作リング（手動回転調節リング）２０の回転操作方式に替えて、ボールネジ軸１７を回転駆動する電動駆動部を内蔵し、カメラ１０１側からの制御のもとで鏡枠駆動ユニット５によるピント位置調節駆動を行い、自動ピント位置調節可能な構成とすることも可能である。具体的には、鏡枠駆動ユニット５にボールネジ軸１７を回転駆動するための駆動モータを配し、さらに、マウント４（２ａ）にカメラ１０１側との通信用接点部および駆動モータ制御部とを配する構成とする。そして、カメラ１０１側の制御部からの制御のもとで上記通信用接点部を介してカメラ１０１側の供給電力と制御信号により上記駆動モータを駆動し、ボールネジ軸１７を回転させ、ピント位置を自動調節することも可能である。あるいは、手動ピント調節とモータ駆動によるピント調節とを切り換えて行う構成を採用することもできる。

また、上述した構成のレンズ鏡筒１の結像光学系の結像位置の後方に接眼レンズを配する構成とすることにより簡易的な観察被写体の拡大観察を行うことも可能となる。レンズ鏡筒１が装着される一眼レフカメラにブレ補正機能付きの一眼レフカメラを適用することによりカメラぶれの影響を抑えた高倍率の撮影が可能となる。

レンズ鏡筒１の結像光学系の光軸Ｏ1 上の対物レンズ９と結像レンズ４５との間に絞り装置４５ａ（図１２（Ａ））を配置することにより適正な露光状態での拡大撮影を行うことができる。この場合、マウント部の通信用接点部を介して絞り制御信号を取り込み、上記絞り装置を制御することが可能である。絞り装置４５ａは、結像レンズ４５と第一ミラー４６との間に配置してもよい。あるいは、絞り装置４５ａを光軸Ｏ2 上、または、光軸Ｏ3 上に配置してもよい。

次に本発明の第二の実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒について、図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施形態のレンズ鏡筒の構成の要部を示す図である。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１Ａは、図１３に示すように図２〜図１２（Ａ）等に示した第一実施形態のレンズ鏡筒１に対して第一の光軸Ｏ1 上に変倍機能部としての変倍レンズ群５２，５３を付加したものである。このレンズ鏡筒１Ａのその他の構成は、第一の実施形態のレンズ鏡筒１と同様であり、同一の構成要素には同一符号を付し、以下、異なる部分について説明する。

上述したようにレンズ鏡筒１Ａにおいては、変倍レンズ群５２，５３が光軸Ｏ1 上の結像レンズ群４５と第一ミラー４６の間に配されており、変倍レンズ群５２，５３は、それぞれ図示しないレンズ進退駆動機構により光軸Ｏ1 上を進退駆動させる。該変倍レンズ群５２，５３の進退位置によって所望の撮影、観察倍率が得られる。

次に本発明の第三の実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒について、図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態のレンズ鏡筒の構成の要部を示す図である。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１Ｂは、図１４に示すように図２〜図１２（Ａ）等に示した第一実施形態のレンズ鏡筒１に対して第一の光軸Ｏ1 上に落射照明機構部を付加して配置するものである。すなわち、第一の光軸Ｏ1 上にハーフミラー５６を配し、該ハーフミラー上方部に照明筒部５４に支持される照明用光源５５を配する。このレンズ鏡筒１Ｂのその他の構成は、第一の実施形態のレンズ鏡筒１と同様であり、同一の構成要素には同一符号を付し、以下、異なる部分について説明する。

本実施形態のレンズ鏡筒１Ｂにて照明用光源５５から射出される落射照明光は、ハーフミラー５６で前方に向けて反射され、結像レンズ４５および対物レンズ９を透過して光軸Ｏ1 と同軸上で観察被写体に照射される。上記照明光で照明された上記観察被写体の被写体光束は、対物レンズ９、結像レンズ４５、ハーフミラー５６を透過して折り曲げ結像光学系を経て撮像素子１０６の結像面１０６ａ上に被写体像として結像し、撮影が行われる。

照明用光源５５に供給される電力は、レンズ鏡筒１Ｂに内蔵する電源、または、外部電源より供給してもよいが、カメラ１０１のレンズマウント１０５に設けられる電気接点部を介してカメラ１０１側から電力供給を受けてもよい。

本実施形態のレンズ鏡筒１Ｂによれば、第一の実施形態のレンズ鏡筒１と同様の効果に加えて、さらに、輝度の低い観察被写体に対しても良好な拡大撮影画像を得ることができる。

次に本発明の第四の実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒について、図１５を用いて説明する。
図１５は、本実施形態のレンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１Ｃは、図１５に示すように図１の第一実施形態のレンズ鏡筒１に対して上側筐体３の先端部の顕微鏡用対物レンズ９の両側位置に外付け落射照明機構部を付加して配置したものである。このレンズ鏡筒１Ｃのその他の構成は、第一の実施形態のレンズ鏡筒１と同様であり、同一の構成要素には同一符号を付し、以下、異なる部分について説明する。

上記外付け落射照明機構部は、上側筐体３の先端部の両側に植設される可撓性支持軸６１，６２と、該支持軸の先端部に取付けられる照明傘６３，６４と、該照明傘６３，６４内に保持される光源６５，６６とからなる。

光源６５，６６からの落射照明光により直接的に観察被写体を照明することができ、適正な被写体輝度が得られる。また、支持軸６１，６２を撓ませることによって観察被写体の良好な照明状態が得られる。

なお、本実施形態の場合も上述した第三の実施形態の場合と同様に照明用光源６５，６６に供給される電力は、レンズ鏡筒１Ｃに内蔵する電源、または、外部電源より供給してもよいが、カメラ１０１のレンズマウント１０５に設けられる電気接点部を介してカメラ１０１側から電力供給を行うことも可能である。

次に本発明の第五の実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒について、図１６を用いて説明する。
図１６は、本実施形態のレンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１Ｄは、図１６に示すように図１の第一実施形態のレンズ鏡筒１に対して観察被写体に当接可能なガイド部材７１を先端部に配置したものである。このレンズ鏡筒１Ｄのその他の構成は、第一の実施形態のレンズ鏡筒１と同様であり、同一の構成要素には同一符号を付し、以下、異なる部分について説明する。

本実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１Ｄの上側筐体３の先端部に顕微鏡用対物レンズ９を跨いだ状態で着脱可能なコの字形状のガイド部材７１が取り付けられる。このガイド部材７１の先端平面部の光軸Ｏ1 上の位置に開口部７１ａが設けられている。

観察被写体の拡大撮影、観察を行う場合、カメラ１０１に装着されたレンズ鏡筒１Ｄのガイド部材７１の先端部を上記観察被写体の観察部表面に当て付けて、撮影、または、観察を行う。ガイド部材７１が上記観察被写体に直接、当接しているのでレンズ鏡筒１Ｄを安定して固定支持することができ、カメラぶれの少ない安定した状態で拡大撮影、または、観察が可能となる。

上述した第一〜四の実施形態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、図１７の外観図に示すように固定支持装置に取り付けることにより簡易据え置き型の顕微鏡装置として利用することができる。

すなわち、図１７に示すように一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒１〜１Ｃを固定支持装置２０１の鏡筒支持部２０３に装着部を介して固定し、安定した装着状態で観察被写体の拡大撮影、または、観察を行うことができる。

固定支持装置２０１は、ベース板２０２に立設され、固定される鏡筒支持部２０３を有しており、さらに、ベース板２０２上には鏡筒支持部２０３の前方側にステージ２０５が配されており、ステージ２０５には試料保持器２０４が取り付けられている。また、ステージ２０５の下部に透過照明ユニット２０６が設けられている。

レンズ鏡筒１〜１Ｃのいずれにも下側筐体２の背面部に装着部としてのネジ部２ｊが設けられている（図６）。レンズ鏡筒１〜１Ｃは、固定ビスを用いて下側筐体２のネジ部２ｊにより鏡筒支持部２０３に装着される。

上述したレンズ鏡筒１等の固定支持装置２０１への装着状態で観察被写体をステージ２０５上にセットし、従来の据え置き型の顕微鏡装置と同様に、手動操作リング２０を操作することにより観察被写体の拡大撮影、または、観察を行うことができる。

上述のようにレンズ鏡筒１〜１Ｃは、固定支持装置２０１を用いることで簡易据え置き型の顕微鏡装置としても利用することも可能であり、利用範囲が広がる。

この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。例えば、ボールネジ軸１７の前端部に固着したスラスト止めリング１９と、ボールネジ軸１７に固着した手動操作リング２０とを一体部品として形成するとともに、該一体部品をボールネジ軸１７に割り締めにより固定してもよい。

さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

本発明による一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒は、特別な専用機器を使用せず、しかも、従来の顕微鏡のように煩雑な準備を必要としない構成で、簡便かつ容易な取扱い操作で高倍率、且つ、高分解能の鮮明な観察被写体の拡大観察像の取得及び拡大観察像の映像化が実現でき、さらに、既存の一眼レフカメラに装着可能で高い汎用性を有する一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒として利用することができる。

本発明の第一の実施形態である一眼レフカメラに装着された状態の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。 図１のレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図１のレンズ鏡筒を構成する顕微鏡用対物レンズ装着用鏡枠ユニットおよび鏡枠駆動ユニットの外観を示す斜視図である。 図１のレンズ鏡筒の鏡枠筐体に収納される各ユニットの側面図である。 図１のレンズ鏡筒における鏡枠駆動ユニットを下側筐体に取り付けた状態を示す平面図である。 図１のレンズ鏡筒を一眼レフカメラに装着した状態での該レンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図である。 図１のレンズ鏡筒に内蔵される結像光学系ユニットの正面図である。 図１のレンズ鏡筒の結像光学系ユニットの側面図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 図１のレンズ鏡筒を装着したカメラにより被観察部表面が凸状（または平面状）である観察被写体を撮影する状態を示す図である。 図１のレンズ鏡筒を装着したカメラにより被観察部表面が凹状である観察被写体を撮影する状態を示す図である。 図１のレンズ鏡筒のように結像光学系が折り曲げ結像光学系である場合と同軸結像光学系をもつ場合のカメラ装着状態における光路を比較して示す図であって、図１２（Ａ）は、本実施形態のレンズ鏡筒の折り曲げ結像光学系を持つ場合を示し、図１２（Ｂ）は、本実施形態のレンズ鏡筒と異なる同軸結像光学系を持つ場合を示している。 本発明の第二の実施形態の一眼レフカメラ用レンズ鏡筒の構成の要部を示す図である。 本発明の第三の実施形態の一眼レフカメラ用レンズ鏡筒の構成の要部を示す図である。 本発明の第四の実施形態の一眼レフカメラ用レンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。 本発明の第五の実施形態の一眼レフカメラ用レンズ鏡筒の外観を示す斜視図である。 本発明の第一〜第四実施形態の一眼レフカメラ用レンズ鏡筒が取り付け可能な固定支持装置の外観図である。

符号の説明

５ …鏡枠駆動ユニット（ピント位置調整機構部）
６ …鏡枠ユニット（ピント位置調整機構部）
９ …顕微鏡用対物レンズ
４５ …結像レンズ群（結像レンズ，折り曲げ結像光学系）
４６ …第一ミラー（光学部品，折り曲げ結像光学系）
４７ …第二ミラー（光学部品，折り曲げ結像光学系）
Ｏｃ …撮像素子結像面上の光軸
Ｏｆ …ファインダ光軸
Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 …折り曲げ結像光学系の光軸

Claims (15)

1. 一眼レフカメラに装着可能な一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒において、
   結像レンズと、
   ミラーとプリズムとの少なくとも一方からなり、結像光軸を折り曲げるための光学部品と、
   を具備しており、上記結像レンズと上記光学部品とにより構成される結像光学系は、上記結像レンズと上記一眼レフカメラに具備される撮像素子との間の光路長が同軸光学系に対し長い折り曲げ結像光学系を形成し、上記折り曲げ結像光学系の光軸上に無限遠補正系の顕微鏡用対物レンズが装着可能であることを特徴とする一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
2. 上記結像光学系の光軸を上記光学部品によって入射側光軸と反射光軸との挟角が９０°未満になるよう折り曲げることにより上記折り曲げ結像光学系を形成することを特徴とする請求項１記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
3. さらに、上記結像光学系の光軸に沿って上記顕微鏡用対物レンズを進退駆動するピント位置調整機構部を具備しており、上記ピント位置調整機構部は上記顕微鏡用対物レンズが装着される鏡枠ユニットと、上記鏡枠ユニットを上記結像光軸に沿って案内駆動するガイド部を有する鏡枠駆動ユニットとからなり、上記結像光学系の光軸の折り曲げにより生じた上記顕微鏡用対物レンズおよび上記結像レンズの下方の空間に上記鏡枠駆動ユニットが配置されていることを特徴とする請求項１、または、２のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
4. 上記ピント位置調整機構部は、上記顕微鏡用対物レンズが装着される鏡枠ユニットを光軸に沿って移動させることによりピント位置調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
5. 上記ピント位置調整機構部は、手動、電動のいずれか、もしくは、それらを組合せた駆動源を有し、上記駆動源によってピント位置を合わせるために上記対物レンズを光軸に沿って移動させることが可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
6. 上記結像光学系の光軸が、上記顕微鏡用対物レンズの光軸位置と一眼レフカメラのファインダ光軸位置とを揃える方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
7. 上記結像光学系の光軸上にハーフミラーを配し、光源から光を導入することによる照明を有し、光源に供給する電力を変化させることで、所望の明るさを得ることができることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
8. 観察用被写体に直接光を照射することが可能な照明機構を装着できることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
9. 上記結像光学系の光軸上に絞り調整部を配したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
10. 上記顕微鏡用対物レンズは、任意の倍率を有するものを装着可能とし、観察倍率が変更できることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
11. 上記結像光学系内に変倍光学系を備えることにより観察倍率を変更することが可能であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
12. 上記結像光学系の結像位置に接眼レンズを配置し、拡大観察像を肉眼で観察可能とすることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
13. 上記一眼レフカメラから電力及び制御信号を授受可能な電極、もしくは、交換レンズ鏡筒に装着可能な電源を有し、上記一眼レフカメラに連動したピントの調整、または、絞りの調整の被写体撮影に必要な一連動作を電動駆動、または、自動駆動、または、電動駆動と手動操作、または、自動駆動と手動操作の少なくとも１つが可能であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
14. 上記一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒を固定支持装置に取り付けるための装着部を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。
15. 上記顕微鏡用対物レンズの前方に配置され、観察被写体の観察面に直接、押し当てて観察位置を案内するためのガイド部材が装着可能であることを特徴とした請求項１から１４のいずれかに記載の一眼レフカメラ用交換レンズ鏡筒。

Images