JPH0627371A - 観察光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、距離や方向などがことなる観察像
を鮮明に観察できるようにした観察光学系を提供するこ
とを目的とする。 【構成】筒状の本体５と、この本体内に設けられそれぞ
れ異なる部位を観察することができる複数の対物光学系
７ａ〜７ｄと、各対物光学系からの観察像を結像する結
像光学系１１と、この結像光学系の結像位置に配置され
上記結像光学系からの光信号を電気信号に変換する固体
撮像素子１７とを具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はたとえば人体の血管や
原子力発電装置の冷却細管等の内部を観察するためなど
に用いられる観察光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体の血管や原子力発電装置の冷却細管
などの細管内部を観察する場合、自走式のロボットが用
いられる。上記ロボットは対物光学系、この対物光学系
による観察像を結像する結像光学系およびこの結像光学
系で結像された光信号を電気信号に変換する変換手段か
らなる観察光学装置を有する。そして、上記変換手段か
らの電気信号を上記変換手段に接続された発振部から発
振させ、上記細管の外部に設置された受信部で受信する
ことで、上記細管の内部の観察像を得るようになってい
る。

【０００３】従来、このようなロボットに設けられる上
記観察光学装置は、上記対物光学系の焦点距離や観察方
向が一定であった。そのため、距離や方向が異なる部位
を観察するためには、上記ロボット自体の位置や向きを
変えなければならないから、操作性が非常に悪いという
ことがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の観
察光学装置は、その対物光学系の焦点距離や観察方向が
一定であるため、異なる部位を観察する場合にはその操
作が容易でないということがあった。

【０００５】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、焦点距離や観察方向など
を容易に変換できるようにした観察光学装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この第１の発明は、筒状
の本体と、この本体内に設けられそれぞれ異なる部位を
観察することができる複数の対物光学系と、各対物光学
系からの観察像を結像する結像光学系と、この結像光学
系の結像位置に配置され上記結像光学系からの光信号を
電気信号に変換する変換手段とを具備したことを特徴と
する。

【０００７】この第２の発明は、筒状の本体と、この本
体内に設けられそれぞれ異なる部位を観察することがで
きる複数の対物光学系と、上記本体内に可動に設けられ
各対物光学系からの観察像を結像する結像光学系と、こ
の結像光学系を駆動し上記複数の対物光学系のいずれか
１つに対向させる駆動手段と、上記結像光学系の結像位
置にこの結像光学系と一体的に設けられ結像光学系から
の光信号を電気信号に変換する変換手段とを具備したこ
とを特徴とする。

【０００８】この第３の発明は、筒状の本体と、この本
体内に設けられ２つで一組をなし、各組ごとにそれぞれ
焦点距離が異なるとともに異なる部位を観察する複数組
の対物光学系と、上記本体内に可動に設けられ各組の２
つの対物光学系からの観察像をそれぞれ結像する２つの
結像光学系と、この２つの結像光学系を一体的に駆動し
上記複数組の対物光学系のいずれか一組に対向させる駆
動手段と、上記２つの結像光学系の結像位置に各結像光
学系と一体的に設けられ結像光学系からの光信号を電気
信号に変換する変換手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】上記各発明によれば、複数の対物光学系がそれ
ぞれ距離や方向が異なる部位を観察できるため、観察部
位が異なっても、本体を移動させたり、向きを変えずに
観察することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１１】図１乃至図４はこの発明の第１の実施例を
示し、図４は細管Ｐの内部を走行する自走式のロボット
１を示す。このロボット１は駆動部２と、この駆動部２
と一体的に設けられた観察光学装置３とから構成されて
いる。上記駆動部２の外面には圧電素子によって作られ
た多数の脚４が設けられている。この脚４は細管Ｐの外
部からの駆動信号によって蠕動運動し、それによって上
記ロボット１は上記細管Ｐ内を矢印Ｘで示す前進方向あ
るいは逆の後退方向に走行できるようになっている。

【００１２】上記観察光学装置３は図１乃至図３に示す
ように筒状の本体５を備えている。この本体５の内部の
一端側には保持プレ−ト６が設けられ、この保持プレ−
ト６には第１乃至第４の対物光学系７ａ〜７ｄが周方向
にほぼ９０度間隔で保持されている。

【００１３】上記各対物光学系７ａ〜７ｂはホルダ８
と、このホルダ８内に保持された複数の撮像レンズ９か
らなる。そして、各対物光学系７ａ〜７ｄの撮像レンズ
９は、それぞれ異なる焦点距離のものが用いられてい
る。この実施例においては、第１の対物光学系７ａの焦
点距離が最も短く、ついで第２、第３、第４の対物光学
系の順になっている。

【００１４】上記本体５の内部の他端側には結像光学系
１１が設けられている。この結像光学系１１はホルダ１
２およびこのホルダ１２内に設けられた複数の結像レン
ズ１３とからなる。

【００１５】上記本体５の他端側の内周面には図３に示
すように導電膜からなる第１の電極１３ａ〜１３ｂが周
方向に４つに分割されて設けられている。上記結像光学
系１１のホルダ１２には、同じく導電膜からなる第２の
電極１４が外周面のほぼ全体にわたって設けられてい
る。上記第１の電極１３ａ〜１３ｄは直流電源１５にそ
れぞれ切換えスイッチ１６を介して接続され、上記第２
の電極１４はア−スされている。つまり、上記直流電源
１５のマイナス側に接続されている。この直流電源１５
は上記ロボット１の駆動部２内に配置される。

【００１６】上記切換えスイッチ１６が切換えられる
と、上記４つの第１の電極１３ａ〜１３ｄの１つにプラ
スの電圧が印加され、残りの３つがマイナス側に導通さ
れるようになっている。それによって、プラスの電圧が
印加された第１の電極の１つと、マイナス側に導通した
第２の電極１４との間に静電力が生じるから、その静電
力によってホルダ１２が上記第１の電極の１つに結合保
持される。なお、上記結像光学系１１のホルダ１２が導
電性の材料で作られている場合には、このホルダ１２の
外周面自体を第２の電極として利用すればよい。

【００１７】上記結像光学系１１のホルダ１２が４つの
第１の電極１３ａ〜１３ｄのいずれかに保持された状態
において、そのホルダ１２の一端は第１乃至第４の対物
光学系７ａ〜７ｄのいずれかに対向する。したがって、
上記対物光学系に入射した観察像は、上記ホルダ１２内
の結像レンズ１３によって結像される。

【００１８】上記ホルダ１２の他端面の上記結像レンズ
１３の結像位置には固体撮像素子１７が一体的に設けら
れている。この固体撮像素子１７に上記結像レンズ１３
からの観察像が入射すると、その光信号が電気信号に変
換される。固体撮像素子１７からの電気信号は、これに
電気的に接続された第１の送受信部１８に入力され、こ
の送受信部１８から細管Ｐの外部へ発振される。

【００１９】上記細管Ｐの外部には第２の送受信部１９
が設けられている。この第２の送受信部１９は上記第１
の送受信部１８からの発振信号を受信し、その信号に基
づく画像をモニタ２１に写し出すようになっている。

【００２０】上記第２の送受信部１９には操作部２２が
接続されている。それによって、上記第２の送受信部１
９は、上記第１の送受信部１８からの発振信号を受信す
るだけでなく、上記操作部２２を操作することで、上記
駆動部２の脚４を蠕動運動させてこの駆動部２を細管Ｐ
内で前進あるいは後退させたり、上記４つの第１の電極
１３ａ〜１３ｄのうち、プラス電圧を印加する電極を切
換えスイッチ１６を介して選択するなどのことができる
ようになている。

【００２１】上記構成のロボット１によって細管Ｐ内を
観察する場合には、まず、操作部２２を操作して第２の
送受信部１９から第１の送受信部１８へ脚４を駆動する
駆動信号を発振させる。それによって、上記ロボット１
が細管Ｐ内を自走するとともに、４つの撮像光学系７ａ
〜７ｄのいずれか１つから結像光学系１１に入射する観
察像が固体撮像素子１７によって電気信号に変換されて
第１の送受信部１８から外部へ発振出力される。それに
よって、外部に設置された第２の送受信部１９が受信
し、その信号をモニタ２１に写しだす。

【００２２】モニタ２１に写し出された像を詳しく観察
したい場合には、操作部２２を操作してロボット１の自
走を停止させる。その状態でモニタ２１に写し出される
観察像のピントがぼけたり、不鮮明である場合には、上
記操作部２２によって切換えスイッチ１６を作動させ
る。この切換えスイッチ１６が作動することで、本体５
の内周面に設けられた４つの第１の電極１３ａ〜１３ｄ
のうち、プラスの電圧が印加される電極が切り替わる。

【００２３】すなわち、図３に実線で示すように結像光
学系１１のホルダ１２が第１の電極１３ａに結合されて
最も焦点距離が短い第１の対物光学系７ａに対向した状
態において、上記操作部２２によって切換えスイッチ１
６を操作すると、上記第１の電極１３ａの時計回り方向
の隣りに位置する第１の電極１３ｂに直流電源１５のプ
ラス電圧が印加され、他の３つ第１の電極１３ａ、１３
ｃ、１３ｄはア−スされる。それによって、結像光学系
１１のホルダ１２は、その第２の電極１４が静電力によ
って上記第１の電極１３ｂに吸引されるから、上記ホル
ダ１２は図３に鎖線で示すように上記第１の電極１３ｂ
に結合保持されることになる。

【００２４】上記結像光学系１１の位置が時計方向に９
０度ずれれば、この結像光学系１１は第１の対物光学系
７ａから、第２の対物光学系７ｂに対向位置する。この
第２の対物光学系７ｂは上記第１の対物光学系７ｂに比
べて焦点距離が長いから、観察部位が上記第１の対物光
学系７ａの焦点距離よりも遠く、第２の対物光学系７ｂ
の焦点距離とほぼ一致する場合には、その観察部位をモ
ニタ２１に鮮明に写し出すことができる。

【００２５】上記結像光学系１１を第２の対物光学系７
ｂに対向させた状態において、モニタ２１に写し出され
る観察部位が不鮮明な場合には、再度、操作部２２を操
作することで、上記結像光学系１１をつぎの第１の電極
１３ｃに結合させる。それによって、上記結像光学系１
１は第３の対物光学系７ｃに対向するから、観察部位間
での距離が上記第３の対物光学系７ｃの焦点距離にほぼ
一致すれば、その観察部位をモニタ２１に鮮明に写し出
すことができる。

【００２６】このように、細管Ｐ内において、モニタ２
１に写し出される像が不鮮明な場合には、ロボット１を
自走させず、結像光学系１１を焦点距離が異なる４つの
対物光学系７ａ〜７ｄのいずれかに対向させることで、
観察部位をモニタ２１に鮮明に写し出すことができるか
ら、その操作性が良好である。つまり、細管Ｐ内におい
て、ロボット１を自走させると、そのロボット１の方向
や距離が狂うなどするため、焦点距離を微調整すること
が容易でないが、この発明はロボット１を自走させずに
焦点距離を微調整できるため、所望する部位の観察を容
易かつ確実に行うことができる。

【００２７】図５と図６はこの発明の第２の実施例を示
す。この実施例は結像光学系１１が本体５に第１の保持
プレ−ト３０によって保持固定され、焦点距離がそれぞ
れ異なる４つの対物光学系７ａ〜７ｄは内筒３１内に第
２の保持プレ−ト３２によって周方向にほぼ９０度間隔
で保持されている。上記内筒３１は上記本体５内に第３
の保持プレ−ト３３に形成された軸受部３３ａに回転自
在に保持されている。上記内筒３１が回転することで、
その回転角度に応じて４つの対物光学系７ａ〜７ｄが上
記結像光学系１１に順次光軸を一致させることができる
ようになっている。

【００２８】上記本体５の内周面の上記内筒３１と対応
する部分には、周方向に４つの第１の電極３４ａ〜３４
ｄが設けられ、上記内筒３１の外周面には第２の電極３
５が周方向にほぼ９０度の範囲にわたって設けられてい
る。上記４つの第１の電極３４ａ〜３４ｄは図示しない
が、上記第１の実施例と同様、切換えスイッチ１６によ
ってそのうちの１つに選択的にプラス電圧を印加するこ
とができる。

【００２９】したがって、この実施例によれば、第１の
電極３４ａにプラスの電圧を印加すれば、この電極３４
ａと第２の電極３５との間に静電力が発生し、その静電
力で内筒３１を結合保持するから、上記第１の対物光学
系７ａを結像光学系１１に対向させることができる。

【００３０】切換えスイッチ１８の切換え操作により、
つぎの第１の電極３４ｂにプラスの電圧を印加すれば、
この第１の電極３４ｂに第２の電極３５が静電力によっ
て吸引される。したがって、上記内筒３１は図６に矢印
で示す時計方向にほぼ９０度回転し、第２の対物光学系
７ｂが結像光学系１１に対向することになる。

【００３１】このように、上記結像光学系１１には焦点
距離が異なる第１乃至第４の対物光学系７ａ〜７ｄを順
次対向させることができるから、それによって、各対物
光学系７ａ〜７ｄの焦点距離に応じて異なる位置にある
観察像を鮮明に観察することができる。

【００３２】図７と図８はこの発明の第３の実施例を示
す。この実施例は本体５の一端側内部には第１乃至第５
の対物光学系４１ａ〜４１ｅが図８に示すように十字状
で、しかも図７に示すように所定の曲率の凸球面上に位
置するよう保持板４０によって保持されている。各対物
光学系４１ａ〜４１ｅはホルダ４２内にそれぞれ焦点距
離が異なるレンズ４３が保持されてなる。

【００３３】上記本体５の内部には、結像光学系４４が
設けられている。この結像光学系４４はホルダ４５と、
このホルダ４５内に保持された複数の結像レンズ４６と
から形成されている。上記ホルダ４６の基端面である、
上記結像レンズ４６の焦点位置には固体撮像素子１７が
設けられている。

【００３４】上記ホルダ４５の基端部には枠体４７が設
けられ、この枠体４７に上記ホルダ４５が第１の支軸４
８によって図７にＸで示す方向に回動自在に連結されて
いる。上記枠体４７には軸線を上記第１の支軸４８と直
交させて第２の支軸４９が設けられている。上記枠体４
７は上記第２の支軸４９に回転自在に支持されている。
それによって、上記ホルダ４５は上記Ｘ方向と直交する
Ｙ方向に揺動できるようになっている。つまり、上記ホ
ルダ４５の先端は、上記第１乃至第５の対物光学系４１
ａ〜４１ｅが配置された球面とほぼ同じ曲率でＸ、Ｙ方
向に揺動できるようになっている。

【００３５】上記各対物光学系４１ａ〜４１ｅの内面側
には、たとえばＩＴＯ膜などの透明導電膜で作られた第
１の電極５１ａ〜５１ｅが設けられ、上記ホルダ４５の
先端面には同じく透明な材料で作られた第２の電極５２
が設けられている。

【００３６】上記５つの第１の電極５１ａ〜５１ｅに
は、そのうちの１つに選択的に直流のプラス電圧を印加
がすることができ、上記第２の電極５２にはマイナスの
電圧を印加できるようになっている。各電極に電圧を印
加する構成は、図示しないが、上記第１の実施例と同
様、切換えスイッチ１６を用いればよい。

【００３７】このような構成の観察光学装置によれば、
５つの対物光学系４１ａ〜４１ｅのいずれか１つ、たと
えば中央に位置する第１の電極５１ａにプラスの電圧を
印加し、残りの第１の電極５１ｂ〜５１ｅにはマイナス
の電圧を印加するとともに、ホルダ４５の先端に設けら
れた第２の電極５２にもマイナスの電圧を印加する。そ
れによって、上記第２の電極５２と、プラスの電圧が印
加された上記第１の電極５１ａとの間に静電力が発生す
る。その静電力によって、揺動自在に設けられた結像光
学系４４のホルダ４６が揺動し、このホルダ４６の先端
面が上記第１の電極５１ａが設けられた第１の対物光学
系４１ａに対向した状態に位置決め保持されることにな
る。

【００３８】上記結像光学系４４が第１の対物光学系４
１ａに対向位置決めされれば、この第１の対物光学系４
１ａによる観察像が上記結像光学系４４で固体撮像素子
１７上に結像される。したがって、その観察像をモニタ
２１によって観察することができる。

【００３９】上記第１の対物光学系４１ａの焦点距離
と、上記観察像との間の距離が一致せず、モニタ２１に
写し出される像がピントぼけしている場合には、上記結
像光学系４４を駆動して他の対物光学系、たとえば第２
の対物光学系４１ｂに対向させる。この第２の対物光学
系４１ｂの焦点距離と、上記観察像までの距離とが一致
すれば、その観察像を上記モニタ２１に鮮明に写し出す
ことができる。

【００４０】つまり、上記観察光学装置によれば、異な
る焦点距離の５つの対物光学系４１ａ〜４１ｅを有する
から、そのいずれかに結像光学系４４を対向させれば、
上記第１、第２の実施例と同様、細管Ｐ内でロボット１
を移動させず、観察像を鮮明にモニタ２１に写し出すこ
とができる。

【００４１】上記５つの対物光学系４１ａ〜４１ｅは焦
点距離が異なるだけでなく、方向もわずかに異なる。し
たがって、この実施例においては、異なる部位として焦
点距離に応じた異なる距離の観察像だけでなく、異なる
方向の観察像を観察することもできる。

【００４２】図９乃至図１１はこの発明の第４の実施例
を示す。この実施例は観察像を立体的に観察できるよう
にした点で上記各実施例と異なる。すなわち、本体５に
は、２つで１組をなす第１の対物光学系６１と、第２の
対物光学系６２とが保持プレ−ト６によって９０度間隔
で保持されている。これら第１の対物光学系６１と第２
の対物光学系６２とは、それぞれホルダ６３に複数の対
物レンズ６３ａが保持されてなるとともに、焦点距離が
それぞれ異なるよう設定されている。

【００４３】上記本体５内の上記対物光学系６１、６２
と対向する部位には、２つで１組をなす結像光学系６４
がバ−６５によって周方向に１８０度づれて連結されて
配置されている。上記結像光学系６４はホルダ６６と、
このホルダ６６内に保持された複数の結像レンズ６７お
よび各ホルダ６６の後端面に設けられた一対の固体撮像
素子７０とから形成されている。

【００４４】上記バ−６５には、その中心部に支軸６８
が設けられている。この支軸６８は上記本体５の径方向
に沿って架設された支持杆６９に回転自在に支持されて
いる。上記支持杆６９は、上記本体５の上記対物光学系
６１、６２と上記結像光学系６４との間で、しかも２組
の対物光学系６１、６２の光路から外れた位置に架設さ
れている。

【００４５】上記本体５の内周面には、周方向にほぼ９
０度間隔で４つの第１の電極７１が設けられ、上記一対
の結像光学系６４のホルダ６６の外周面の上記第１の電
極７１と対向する部位にはそれぞれ第２の電極７２が設
けられている。上記第１の電極７１は周方向に１８０度
離れた２つが対をなす。つまり、各組の一対の第１の電
極７１は、図示しないが、第１の実施例と同様の直流電
源１５によってそれぞれプラスあるいはマイナスの電圧
が印加されるようになっている。

【００４６】このような構成によれば、切換えスイッチ
１６の操作により、２組の第１の電極７１のいずれか一
方の一対の第１の電極７１に、直流電源１５のプラス電
圧を印加すると、その一対の第１の電極７１と、マイナ
スの電圧が印加された第２の電極７２との間に静電力が
生じる。その静電力によって一対の結像光学系６４が支
軸６８を支点として回転し、上記第１の電極７１と第２
の電極７２が対向した状態で上記結像光学系６４が保持
される。

【００４７】それによって、一対の結像光学系６４は、
一対の対物光学系６１に対向するから、これら対物光学
系６１からの像が上記一対の結像光学系６４の固体撮像
素子７０に結像される。つまり、観察像をそれぞれ一対
の第１の対物光学系６１、結像光学系６４および固体撮
像素子７０によって立体的に結像させることができるか
ら、モニタ２１によって立体的に観察することができ
る。

【００４８】上記切換えスイッチ１６によって他の一対
の第１の電極７１にプラスの電圧を印加すれば、上記一
対の結像光学系６４が図１１に矢印Ａで示す方向にほぼ
９０度回転して一対の第２の対物光学系６２に対向位置
決めされる。上記第２の対物光学系６２は上記第１の対
物光学系６１と焦点距離が異なる。したがって、上記第
１の対物光学系６１とは異なる距離にある観察像を鮮明
に観察することができる。

【００４９】図１２と図１３はこの発明の第５の実施例
を示す。この実施例は、図７と図８に示す上記第３の実
施例とほぼ同じ構成において、立体的な観察を行えるよ
うにしたものである。すなわち、本体５の一端側には２
つで１組をなす、それぞれ焦点距離が異なる第１乃至第
６の対物光学系８１ａ〜８１ｆが所定の曲率の凸球面状
をなした保持板８０によって保持されている。各対物光
学系はホルダ８２と、このホルダ８２に保持されたレン
ズ８３からなる。

【００５０】一方、結像光学系８４は、上記対物光学系
８１ａ〜８１ｆと同様、２つで１組をなしており、それ
ぞれホルダ８５と、このホルダ８５内に保持された複数
の結像レンズ８６からなる。一対の結像光学系８４は、
本体５に対して支持手段８７に軸受体８８を介して支持
されている。上記軸受体８８は、詳細は省略するが、上
記支持手段８７に基端部を支点として矢印で示すＸ方向
およびこのＸ方向に対して直交するＹ方向に揺動自在に
支持されている。

【００５１】上記軸受体８８は、上記一対の結像光学系
８４が一体的に挿入保持された筒部８９を回転自在に支
持した支持部９１および上記筒部８９を回転駆動する駆
動部９２からなる。この駆動部９２の内周面には周方向
に９０度間隔で４つの駆動電極９３が設けられ、上記筒
部８９の外周面には同じく周方向に９０度間隔で４つの
被駆動電極９４が設けられている。

【００５２】４つの駆動電極９３と被駆動電極９４と
に、図示しない直流電源のプラス電圧とマイナス電圧と
を、同じく図示しない切り換えスイッチを介して選択的
に印加することができるようになっている。それによっ
て、各電極間に生じる静電力で上記一対の結像光学系８
４を支持部９１に対して周方向に９０度ずつ回転させる
ことができるようになっている。

【００５３】一方、上記各対物光学系８１ａ〜８１ｆの
内面にはそれぞれ透明導電膜からなる第１の電極９５が
設けられ、上記一対の結像光学系８４のホルダ８５の先
端には同じく光学的に透明導電膜からなる第２の電極９
６が設けられている。各ホルダ８５の後端には、それぞ
れ固体撮像素子９７が設けられている。

【００５４】上記各対物光学系８１ａ〜８１ｅの１つの
第１の電極９５には、図示しない直流電源のプラス電圧
を選択的に印加できる。このとき、残りの第１の電極９
５および第２の電極９６にはマイナスの電圧が印加され
る。それによって、プラスの電圧が印加された第１の電
極９５と第２の電極９６との間に静電力が発生するか
ら、その静電力によって上記一対の結像光学系８４はＸ
方向あるいはＹ方向に揺動して所定の対物光学系と対向
した状態で位置決め保持される。

【００５５】このような構成によれば、一対の結像光学
系８４を第１乃至第６の対物光学系８１ａ〜８１ｆのい
ずれかに対向位置決めさせることができる。それによっ
て、距離や方向などの観察部位が異なる観察像を鮮明に
観察することができるばかりか、一対の対物光学系およ
び一対の結像光学系８４によって観察された観察像を一
対の固体撮像素子９７に結像できるから、上記観察像を
立体的に観察することができる。

【００５６】図１４はこの発明の第６の実施例を示す。
この実施例は筒状の本体５に中空状の球体１０１が球面
軸受１０２によって回転自在に支持されている。上記球
体１０１には結像光学系１０３が設けられている。この
結像光学系１０３は筒状のホルダ１０４と、このホルダ
１０４内に保持された複数の結像レンズ１０４ａから形
成されている。そして、上記ホルダ１０４はその先端面
を球体１０１の外面に露出させて保持されている。この
ホルダ１０４の先端面には透光性の第１の電極１０５が
設けられ、後端面には固体撮像素子１０６が設けられて
いる。

【００５７】上記本体５の先端面には、上記球体１０１
と同じ曲率の球面状に形成された保持板１０７が設けら
れている。この保持板１０７には、焦点距離が異なる複
数の対物光学系１０８が設けられている。この対物光学
系１０８は、上記保持板１０７に貫通して設けられたホ
ルダ１０９と、このホルダ１０９に保持された対物レン
ズ１１０とからなり、上記ホルダ１０９の後端面には透
光性の第２の電極１１１が設けられている。

【００５８】上記第１の電極１０５と第２の電極１１１
とは図示しない直流電源に、同じく図示しない切換えス
イッチを介して接続されている。この切換えスイッチの
操作により、上記複数の第２の電極１１１のうちの１つ
にプラスの電圧を印加できるようになっている。それに
よって、その第２の電極１１１と第１の電極１０５との
間に静電力が発生するから、その静電力によって球体１
０１が回転し、上記第１の電極１０５が第２の電極１１
１に対向するよう状態で上記球体１０１が位置決め保持
される。

【００５９】したがって、所定の焦点距離を持つ対物光
学系１０８の第２の電極１１１にプラスの電圧を印加す
れば、その対物光学系１０８に結像光学系１０３を対向
させることができるから、その対物光学系１０８の焦点
距離と方向に応じて観察像を鮮明に観察することができ
る。

【００６０】図１５はこの発明の第７の実施例を示す。
この実施例は上記第５の実施例とほぼ同じ構成である
が、本体５ａが筒状でなく、コ字状であるという点で異
なる。なお、他の点は上記第５の実施例と同じであるの
で、同一部分には同一記号を付して説明を省略する。

【００６１】上記本体５ａをコ字状に形成すれば、その
本体５ａは前方だけでなく、両側も開放しているので、
結像光学系１０３および対物光学系１０８による観察を
前方と両側方とにわたって行うことができる。

【００６２】図１６はこの発明の第８の実施例を示す。
この実施例は両端面が閉塞された中空筒状の本体５ｂを
有する。この本体５ｂの先端壁には第１の対物レンズ１
２１が保持され、先端部外周壁には周方向に等間隔で複
数、この実施例では２つの第２の対物レンズ１２２が保
持されている。これら各対物レンズ１２１、１２２は異
なる焦点距離のものが用いられている。

【００６３】観察像が上記本体５ｂの前方にある場合、
第１の対物レンズ１２１から入射した観察像は、上記本
体５ｂ内の保持板１２３に保持された第１の結像レンズ
１２４で結像されて固体撮像素子１２５上に結像され
る。観察像が本体５ｂの側方にある場合、上記一対の第
２の対物レンズ１２２のいずれか一方から入射した観察
像が反射ミラ−１２５で反射した後、第２の結像レンズ
１２６で結像されて上記固体撮像素子１２５上に結像さ
れる。上記固体撮像素子１２５からの電気信号は、上記
第１の実施例と同様な手段によって、モニタに送信され
るようになっている。

【００６４】上記第１、第２の対物レンズ１２１、１２
２と対向する本体５ｂ内にはそれぞれ液晶シャッタ１２
７が配置されている。各液晶シャッタ１２７は図示しな
い操作部によって選択的に作動させることができる。そ
れによって、３つの対物レンズから入射する観察像のう
ちのいずれか１つだけを、上記固体撮像素子１２５上に
結像させることができるようになっている。

【００６５】このような構成の観察光学装置によれば、
３つのシャッタ１２７を選択的に作動させることで、本
体５ｂの前方あるいは側方の観察像を固体撮像素子１２
５上に結像し、その観察像をモニタに写し出すことがで
きる。

【００６６】なお、この実施例においては、各対物レン
ズ１２１、１２２に対向して液晶シャッタ１２７を配置
し、各対物レンズからの観察像を選択的に固体撮像素子
１２５に入射させたが、固体撮像素子１２５の入射面を
各対物レンズ１２１、１２２から入射する範囲に応じて
光学的に隔別し、それぞれの範囲の電気信号を選択的に
モニタに写し出すことができるようにすれば、上記液晶
シャッタ１２７がなくとも、それぞれの視野方向に応じ
た観察を行うことができる。

【００６７】図１７はこの発明の第９の実施例を示す。
この実施例は本体５ｃの一端側に多面体鏡１３１が設け
られている。この多面体鏡１３１は角錐台状をなし、そ
の外周面には４つの反射面１３２（２つだけ図示）が形
成されている。また、多面体鏡１３１の中央部には貫通
孔１３３が穿設されている。

【００６８】上記多面体鏡１３１にはその４つの反射面
１３２と、貫通孔１３３にそれぞれ観察像が入射する。
上記反射面１３２と貫通孔１３３から入射した観察像
は、それぞれ結像レンズ１３４で結像されて固体撮像素
子１３５上に結像される。この固体撮像素子１３５は、
各結像レンズ１３４の結像範囲に応じて光学的に隔別さ
れている。

【００６９】それによって、上記固体撮像素子１３５か
らの電気信号を受信する図示しないモニタは、上記固体
撮像素子１３５の各範囲の電気信号を選択的に表示する
ことができる。

【００７０】図１８と図１９はこの発明の第１０の実施
例を示す。この実施例の観察光学装置は第１の結像光学
系１４１と第２の結像光学系１４２とが一体化されてな
る。各結像光学系１４１、１４２は半円筒体１４３と、
この半円筒体１４３と、半円形状の複数のレンズ１４４
とが、たとえば合成樹脂などによって一体成形されてな
る。

【００７１】上記一対の結像光学系１４１、１４２はそ
れぞれの半円筒体１４３を接合させて組み合わされ、そ
の後端面には固体撮像素子１４５が設けられている。こ
の固体撮像素子１４４は一対の半円筒体１４３がなす円
形とほぼ同じ大きさに形成されていて、その入射面側に
は各結像光学系１４１、１４２と対向する半円形状の第
１の液晶シャッタ１４６と第２の液晶シャッタ１４７と
がそれぞれ設けられている。

【００７２】なお、各結像光学系１４１、１４２の複数
のレンズ１４４の一部は、図１８に示すように光軸方向
の位置がずれている。それによって、各結像光学系１４
１、１４２の結像位置は異なっている。

【００７３】このような構成の観察光学装置によれば、
第１の結像光学系１４１と第２の結像光学系１４２との
結像位置が異なるから、これら結像光学系によって異な
る位置の観察像を固体撮像素子１４５上に結像させるこ
とができる。その場合、第１の液晶シャッタ１４６ある
いは第２の液晶シャッタ１４７のいずれか一方を作動さ
せれば、どちらか一方の結像光学系によって結像された
観察像だけを観察することができる。また、半円筒体１
４３と複数のレンズ１４４とを一体成形したから、生産
性や組立性の向上を計ることができる。

【００７４】なお、上記各実施例では結像光学系を駆動
する駆動手段として電極を用い、一対の電極間に静電力
を発生させることで上記結像光学系を駆動するようにし
たが、電極に代わり、マイクロモ−タを用いて結像光学
系を駆動してもよく、その手段は限定されるものでな
い。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたようにこの第１の発明の観察
光学装置によれば、本体にそれぞれ異なる部位を観察す
ることができる複数の対物光学系を設け、各対物光学系
からの観察像を結像光学系で結像し、その光信号を電気
信号に変換するようにした。

【００７６】また、この第２の発明の観察装置によれ
ば、本体にそれぞれ異なる部位を観察する複数の対物光
学系を設け、各対物光学系からの観察像を結像する結像
光学系を可動に設け、この結像光学系のいずれか１つを
駆動手段によって駆動して複数の対物光学系のいずれか
１つに対向させ、上記結像光学系によって結像された光
信号を電気信号に変換できるようにした。そのため、距
離や方向が異なる部位の観察像を１つの観察光学装置に
よって鮮明に観察することができる。

【００７７】また、この発明の他の態様によれば、２つ
で１組をなすとともにそれぞれ異なる部位を観察するこ
とができる複数組の対物光学系を設けるとともに、各組
の２つの対物光学系からの観察像をそれぞれ結像する２
つの結像光学系を設け、各結像光学系で結像された光信
号を電気信号に変換できるようにした。

【００７８】そのため、距離や方向が異なる部位の観察
像を１つの観察光学装置によって鮮明に観察することが
できるばかりか、その観察を２つの対物光学系と結像光
学系とによって立体的に観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す観察光学装置の
断面図。

【図２】同じく正面図。

【図３】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】同じくロボットの構成図。

【図５】この発明の第２の実施例を示す観察光学装置の
断面図。

【図６】同じく図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図７】この発明の第３の実施例を示す観察光学装置の
断面図。

【図８】同じく正面図。

【図９】この発明の第４の実施例を示す観察光学装置の
断面図。

【図１０】同じく図９のＣ−Ｃ線に沿う正面図。

【図１１】同じく図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図。

【図１２】この発明の第５の実施例を示す観察光学装置
の断面図。

【図１３】同じく正面図。

【図１４】この発明の第６の実施例を示す観察光学装置
の断面図。

【図１５】この発明の第７の実施例を示す観察光学装置
の断面図。

【図１６】この発明の第８の実施例を示す観察光学装置
の断面図。

【図１７】この発明の第９の実施例を示す観察光学装置
の概略図。

【図１８】この発明の第１０の実施例を示す観察光学装
置の断面図。

【図１９】同じく一方の結像光学系の斜視図。

【符号の説明】

５、５ａ，５ｂ，５ｃ…本体、７ａ〜７ｄ，４１ａ〜４
１ｅ，６１，６２，８１ａ〜８１ｆ，１０８，１２１，
１２２…対物光学系、１１，４４，６４，８４，１０
３，１２４，１２６，１３４…結像光学系、１７，７
０，９７，１０６，１２５，１３５…固体撮像素子、１
３ａ〜１３ｄ，７１…第１の電極（駆動手段）、１４，
７２…第２の電極（駆動手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 勝宣 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 渡邉 晴美 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 高須 登 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の本体と、この本体内に設けられそ
   れぞれ異なる部位を観察することができる複数の対物光
   学系と、各対物光学系からの観察像を結像する結像光学
   系と、この結像光学系の結像位置に配置され上記結像光
   学系からの光信号を電気信号に変換する変換手段とを具
   備したことを特徴とする観察光学装置。
2. 【請求項２】 筒状の本体と、この本体内に設けられそ
   れぞれ異なる部位を観察することができる複数の対物光
   学系と、上記本体内に可動に設けられ各対物光学系から
   の観察像を結像する結像光学系と、この結像光学系を駆
   動し上記複数の対物光学系のいずれか１つに対向させる
   駆動手段と、上記結像光学系の結像位置にこの結像光学
   系と一体的に設けられ結像光学系からの光信号を電気信
   号に変換する変換手段とを具備したことを特徴とする観
   察光学装置。
3. 【請求項３】 上記複数の対物光学系は、それぞれ焦点
   距離が異なることを特徴とする［請求項１］または［請
   求項２］記載の観察光学装置。
4. 【請求項４】 上記複数の対物光学系は、それぞれ光軸
   方向が異なることを特徴とする［請求項１］または［請
   求項２］記載の観察光学装置。
5. 【請求項５】 上記結像光学系は、上記本体の内周面に
   沿って移動自在に設けられており、上記駆動手段は、上
   記本体の内周面に周方向に分割されて設けられた複数の
   第１の電極および上記観察光学系に設けられ上記複数の
   第１の電極のいずれか１つとの間に発生する静電力によ
   って結合して上記結像光学系を位置決めする第２の電極
   からなることを特徴とする［請求項２］記載の観察光学
   装置。
6. 【請求項６】 上記結像光学系は上記変換手段が設けら
   れた基端側を支点として揺動自在に設けられ、上記複数
   の対物光学系は上記結像光学系の揺動支点からほぼ同一
   の距離をなすよう配設されているとともに、上記駆動手
   段は上記各対物光学系に設けられた複数の第１の電極お
   よび上記観察光学系の先端に設けられ上記複数の第１の
   電極のいずれか１つとの間に発生する静電力によって結
   合して上記結像光学系を位置決めする第２の電極からな
   ることを特徴とする［請求項２］記載の観察光学装置。
7. 【請求項７】 上記第１の電極と第２の電極とは、光を
   透過する透明導電膜からなることを特徴とする［請求項
   ６］記載の観察光学装置。
8. 【請求項８】 筒状の本体と、この本体内に設けられ２
   つで一組をなし、各組ごとにそれぞれ異なる部位を観察
   することができる複数組の対物光学系と、上記本体内に
   可動に設けられ各組の２つの対物光学系からの観察像を
   それぞれ結像する２つの結像光学系と、この２つの結像
   光学系を一体的に駆動し上記複数組の対物光学系のいず
   れか一組に対向させる駆動手段と、上記２つの結像光学
   系の結像位置に各結像光学系と一体的に設けられ結像光
   学系からの光信号を電気信号に変換する変換手段とを具
   備したことを特徴とする観察光学装置。