JPH10239578A - 光学装置およびこの光学装置を用いた観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭隘部観察用の観察装置への適用に適した、
高性能かつコンパクトな光学装置を提供する。 【解決手段】 光学装置３は、光学系の少なくとも一部
をなす光学素子１０ａ，１０ｂと、各々の互いに対向す
る面上に光学系の光軸Ａ方向に沿って配列された複数の
固定子電極３１ａ〜３４ａを有する一対の固定子２１
ａ，２１ｂと、固定子間２１ａ，２１ｂに配置され光学
素子１０ａ，１０ｂが取付けられた可動子１１ａ，１１
ｂとを有している。可動子１１ａ，１１ｂは、固定子電
極の電位切替えに対応して前記光軸Ａ所定方向に移動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置と、この
光学装置を用いた観察装置、とりわけ狭隘部観察に適し
た観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種プラントの配管内部の点検
等の用途に使用される狭隘部観察装置が知られている。
その一例として、図１２に、従来から知られているプラ
ントの配管の内部を点検するための装置を示す。図１２
に示すように、従来の狭隘部観察装置は、移動装置１０
２に固着された固定焦点式の観察装置本体１０１を用い
て撮像を行い、ケーブル１０３を介して外部に設置され
た制御機能を有するモニタ装置１０４により観察を行う
ようになっている。なお観察装置本体１０１の撮像のた
めに必要な光は、モニタ装置１０４に付設された光源装
置からケーブル１０３内を通る光ファイバにより観察装
置本体１０１に付設された照明装置に供給されるように
なっている。

【０００３】ところで、近年、前述したような狭隘部の
観察を行うにあたって、観察対象部位を適確に観察する
ことに対する要求はますます高くなってきている。この
ようなニーズに対応するために、狭隘部観察用の観察装
置本体の対物光学系には精密なピント調節機能およびズ
ーム機能が求められている。また、対物光学系の高性能
化が求められることに伴い、対物光学系の調節に連携さ
せて観察装置本体に付随する照明装置の照射特性を精密
に調節できる機能も求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、狭隘部観察装
置は、その用途から必然的に装置全体を非常にコンパク
トに構成しなければならないため、対物光学系および照
明光学系を駆動する機構も極めてコンパクトに構成する
ことが要求される。

【０００５】しかしながら、従来の電磁力を用いた駆動
機構は、磁石やコイル等に必要とされるスペースのため
コンパクトに構成する事が困難である。さらに、機構を
工夫を加えてコンパクト化を図ったとしても、電磁力の
大きさは磁石などの体積の大きさに比例するため、十分
な駆動力を得ることが困難となり、上述したような観察
用光学系および照明用光学系の調節機能を備えた狭隘部
観察装置を得ることは現状困難である。

【０００６】本発明は、このようなことを考慮してなさ
れたものであり、コンパクトかつ高性能な駆動機構を有
する光学装置を提供するとともに、狭隘部観察に適した
観察装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光学装置において、光学系と、各々の互
いに対向する面上に所定方向に沿って配列された複数の
固定子電極を有する一対の固定子と、前記固定子間に配
置され、前記固定子電極の電位切替えに対応して前記所
定方向に移動する可動子であって、前記光学系の少なく
とも一部をなす光学素子が取付けられた可動子とを備え
たことを特徴とするものである。

【０００８】本発明によれば、固定子電極に所定パタン
で電圧を印加することにより静電気力により可動子に設
けられた光学素子を移動させることができる。静電気力
は力を発生させる電極の表面積にその力の大きさが比例
し、小さくすると相対的に力の大きさが出力発生部の体
積に比例する電磁力より有利となる。このため、サイズ
が小さい場合でも、十分な駆動力をもって光学素子を移
動させることができるため、高性能な調節機能を有する
光学装置を得ることができる。

【０００９】また、上記光学装置を利用することによ
り、狭隘部観察に適した観察装置を提供することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１１】第１の実施の形態 まず、第１の実施の形態について説明する。図１乃至図
７は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

【００１２】まず、図１により、本発明による観察装置
の一例である狭隘部観察装置の全体構成について説明す
る。図１に示すように狭隘部観察装置は狭隘部に挿入さ
れる観察装置本体１と、観察装置本体１の制御を行う制
御装置５１等が収納された外部装置５０とを備えてい
る。観察装置本体１と外部装置５０とはケーブル８によ
り連結されている。

【００１３】観察装置本体１は、狭隘部観察装置のうち
観察対象物を表す画像を撮像する機能を担うものであ
る。また、外部装置５０は、後述するように、観察装置
本体１により得られた画像を表示する機能、光学装置を
制御する機能、光源機能等を実現する各種装置が収納さ
れ、観察装置本体１が挿入される狭隘部の外部に設置し
て使用するものである。

【００１４】次に、観察装置本体１について説明する。
図２に示すように、観察装置本体１は、筐体２と、筐体
２内に配置された光学装置３と、撮像媒体の一例として
ＣＣＤ４とを備えている。本実施形態において、光学装
置３は観察対象物からの物体光のＣＣＤ４に対する結像
関係等を調整する対物光学系としての機能を有するもの
である。

【００１５】筐体２の最前部には、光学装置３が配置さ
れている。また光学装置３の後方には、ＣＣＤ４が配置
されている。ＣＣＤ４により変換された画像信号は、ケ
ーブル８内を通る導線１８により外部装置５０に導か
れ、外部装置５０のＣＲＴ５５に表示されるようになっ
ている。

【００１６】次に、光学装置３について図３乃至図５に
より詳述する。図５に示すように、光学装置３は中空の
直方体形状を有する枠体２０を有している。図３に示す
ように、枠体２０の互いに対向する上側内面２０ａおよ
び下側内面２０ｂには、光学装置３の光軸方向に延びる
上部固定子２１ａおよび下部固定子２１ｂが固着されて
いる。

【００１７】また、図３および図５に示すように、上部
固定子２１ａとの下部固定子２１ｂとの間には、中空の
略直方体形状の可動子１１ａ，１１ｂが配置されてい
る。

【００１８】これら可動子１１ａおよび可動子１１ｂの
中空部には、対物光学系を構成する光学素子の一例とし
て凹レンズ１０ａ，凸レンズ１０ｂがそれぞれ装着され
ている。なお、本実施形態においては、静電気力を発生
させる電極構成部（固定子）の配置部位は、枠体の上下
面に限定されるものではなく、左右面に配置してもよ
い。

【００１９】次に、上部固定子２１および下部固定子２
１ｂについて詳述する。上部固定子２１ａおよび下部固
定子２１ｂは、図３に示すように、例えばガラスまたは
セラミックス等の絶縁体材料からなる基体２２ａおよび
２２ｂをそれぞれ有している。

【００２０】これら基体２２ａおよび基体２２ｂの互い
に対向する面、すなわち可動子１１ａ、１１ｂに相対す
る面には、第１電極パタン３１および第２電極パタン３
２と、第３電極パタン３３および第４電極パタン３４と
がそれぞれ設けられている。

【００２１】基体２２および各電極パタン３１〜３４の
上には連続的に絶縁層（図示せず）が形成され、上部お
よび下部固定子２１ａ，２１ｂの全表面は絶縁層に覆わ
れている。なお、以下、本明細書においては、固定子お
よび可動子の少なくとも一方には、必ず絶縁層が形成さ
れているか、もしくは、固定子と可動子の間にストッパ
ーを設け、両者の電極どうしが直接に接することが無い
ようにするものとするとし、絶縁層およびストッパにつ
いての記述は省略する。

【００２２】図３および図４に示すように、上部固定子
２１ａに設けられた第１電極パタン３１は、上部固定子
２１ａの表面上を光学装置３の光軸Ａに直交する方向に
延びる複数の固定子電極３１ａと、これら複数の固定子
電極３１ａを電気的に接続する接続電極３１ｂとからな
る。

【００２３】図４に示すように、固定子電極３１ａは、
所定のピッチｐをおいて光軸Ａ方向に等間隔で配列され
ている。また、接続電極３１ｂは光学装置３の光軸Ａ方
向に延び、各固定子電極３１ａの一端と接続されてい
る。このように構成された第１電極パタン３１は全体と
して櫛型の形状を有している。

【００２４】また、第２電極パタン３２〜第４電極パタ
ン３４も、第１電極パタン３１と略同一の態様で配置さ
れた複数の固定子電極３２ａ、３３ａ、３４ａと接続電
極３２ｂ、３３ｂ、３４ｂとからなり、第１電極パタン
３１と同様に櫛型の形状を有している。第２電極パタン
３２〜第４パタン３４の固定子電極間のピッチｐは、第
１電極パタン３１の固定子電極間のピッチｐと同一とな
っている。

【００２５】第１電極パタン３１および第２電極パタン
３２は、光学装置３の光軸Ａ方向に１／２ピッチｐ分ず
れた状態で互いに相対し、互いの櫛の歯部分を組み合わ
せるように、すなわち固定子電極３１ａ、３２ａが光軸
Ａ方向に交互に並ぶように配置されている。

【００２６】また、下部固定子２１ｂに設けられた第３
電極パタン３３および第４電極パタン３４は、上部固定
子２１ａに設けられた第１電極パタン３１および第２電
極パタン３２と同様の態様で配置されている。

【００２７】また、図４に示すように、第３電極パタン
３３の固定子電極３３ａは、第１電極パタン３１の固定
子電極３１ａに対して軸方向に１／４ピッチｐ分ずれて
配置されている。従って第１電極パタン〜第４電極パタ
ンの固定子電極は、光学装置３０の光軸Ａ方向に対して
３１ａ，３３ａ，３２ａ，３４ａの順に各々１／４ピッ
チｐ分ずれて配置されている。

【００２８】また、各接続電極３１ｂ〜３４ｂの軸方向
端部には各々導線４１、４２、４３、４４が接続されて
おり、これら導線４１〜４４を介して第１〜第４電極パ
タン３１〜３４の電位をそれぞれ独立して外部から調節
することができるようになっている。

【００２９】次に、可動子１１ａおよび可動子１１ｂに
ついて詳述する。可動子１１ａは、例えば鉄、チタニウ
ム等の中空の直方体形状を有する導電性物質からなる。
可動子１１ａの４つの外面のうち、上部固定子２１ａお
よび下部固定子２１ｂに対向する面には、図３および図
５に示すように、光学装置３の光軸Ａ方向と直交する方
向に延びる複数の凸部１２が形成されている。これら凸
部１２は、固定子電極のピッチｐと同じピッチｐをもっ
て光学装置３の光軸Ａ方向に沿って配列されている。ま
た、可動子１１ｂも可動子１１ａと同一の構成を有して
いる。

【００３０】なお、可動子の構成は上記のものに限定さ
れるものではなく可動子の表面に凹凸を作る代わりに、
可動子の母材として、絶縁体材料（例えば、セラミック
スやガラス等）を用い、その表面に固定子の表面に設け
たものと同様に櫛歯状の電極を形成することにより可動
子を構成しても構わない（第２の実施の形態参照）。

【００３１】また、図３に示すように、可動子１１ａお
よび可動子１１ｂには、導線１９ａおよび導線１９ｂが
それぞれ接続されており、この導線１９ａ，１９ｂを介
して各可動子の電位を独立して調節することができるよ
うになっている。導線４１〜４４および導線１９ａ、１
９ｂは、ケーブル８（図１参照）内を経て、外部装置５
０に設けられた電源ドライバ５１に接続されている。

【００３２】なお、本実施形態においては、導線を直接
可動子に接続したが、これに限定されるものではなく、
例えば、枠体２０の左右内面に細い金属ブラシを設け、
この金属ブラシにより可動子との電気的な接続を確保す
ることも好ましい。すなわち、導線を物理的に接続する
か、もしくは細い導電性のブラシにより可動子の電気的
接続を満足することができる。

【００３３】なお、前述した上部固定子２１ａおよび下
部固定子２１ｂは基体２２ａ，２２ｂに所定の形状の金
属薄膜を接着することにより形成しても良いし、スパッ
タリングや蒸着等の手段を用いて基体２２ａ, ２２ｂ上
に導電膜を堆積し、エッチングプロセス等を用いてパタ
ーニングすることによって形成しても良い。また絶縁層
は電気抵抗の高い物質からなる薄いシートを導電膜上に
接着することによって形成しても良いし、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜を堆積するこ
とによって形成しても良い。また導線１９ａ、１９ｂお
よび導線４１〜４４は、導電性の接着剤を用いて接着す
るか又はワイヤボンディング等の手段を用いて接合すれ
ばよい。

【００３４】次に、上記構成からなる本実施形態の作用
について説明する。なお、図６および図７において、黒
色に塗り潰されている部位は正の電位Ｖを有することを
意味し、ハッチングが付されている部位は負の電位−Ｖ
を有することを意味し、白抜きの部位は電位が０である
ことを意味する。

【００３５】まず、可動子１１ａおよび可動子１１ｂを
連動して動かす場合について図６により説明する。この
場合、まず、導線１９ａ、１９ｂを介して電源ドライバ
５１により可動子１１ａおよび可動子１１ｂを負の所定
電位−Ｖに帯電させる。なお両可動子１１ａ，１１ｂを
連動して動かす場合には、可動子を接地して可動子の電
位を０としてもよい。なお、これ以降、可動子１１ａお
よび可動子１１ｂは同様の態様で動くため、可動子１１
ａの作用についてのみ説明する。可動子１１ｂの作用は
図６に示される。なお、以下の説明のように、固定子電
極の電位を＋Ｖまたは−Ｖに切換える場合には、可動子
の電位を−Ｖとすることが必要であり、固定子電極の電
位を＋Ｖまたは０に切換える場合は可動子の電位を０と
する必要がある。

【００３６】次いで、制御装置５２により生成される所
定の電圧印加パタンに基づいて電源ドライバ５１により
導線４１〜４４を介して第１乃至第４電極パタン３１〜
３４にパルス電圧を印加し、第１電極パタン３１、第３
電極パタン３３、第２電極パタン３２および第４電極パ
タン３４に順次パルス電圧を印加し、各電極パタンを順
次正の所定電位Ｖに切り替える。このようにした場合の
可動子の作用を以下に説明する。

【００３７】まず、上部固定子２１ａの電極パタン３１
が正の所定電位Ｖとなっている場合、可動子１１ａの各
凸部１２は、図６（ａ）に示すように、電極パタン３１
の固定子電極３１ａに吸着されている状態にある。

【００３８】次に、上部固定子２１ａの電極パタン３１
の電位を可動子と同極、すなわち−Ｖに切り替えるとと
もに、下部固定子２１ｂの電極パタン３３を正の所定電
位Ｖに切り替える。ここで、静電気力は距離の２乗に反
比例する力である。このため、電極パタン３３の各固定
子電極３３ａには、最も近くにありかつ最も電位差のあ
る物体、すなわち（可動子１１ａの）凸部１２が引き寄
せられる。これにより可動子１１ａは、図６（ｂ）に示
すように、図中右側下方に変位する。

【００３９】次に、下部固定子２１ｂの電極パタン３３
の電位を−Ｖに切り替えるとともに、上部固定子２１ａ
の電極パタン３２を正の所定電位Ｖに切り替える。これ
により上述した作動原理と同一の原理により、可動子１
１ａは、図６（ｃ）に示すように、右側上方に変位す
る。

【００４０】以上のようにして、第１電極パタン３１、
第３電極パタン３３、第２電極パタン３２および第４電
極パタン３４の順に順次電位を−Ｖから正の所定電位Ｖ
に切換えてゆくことにより、固定子１１ａは一対の可動
子２１ａ，２１ｂの間を上下動しながら光学装置３の光
軸Ａ方向（図６右方向）に移動してゆく。

【００４１】なお、前述したように、可動子１１ｂも、
可動子１１ａと同様に、一対の可動子２１ａ，２１ｂの
間を上下動しながら光学装置３の光軸Ａ方向（図６右方
向）に移動してゆく。

【００４２】なお、電極パタン３１〜３４へ可動子と逆
極性の電圧を印加する順序を逆にすれば固定子１１ａ、
１１ｂを逆方向（図６左方向）へ移動させることができ
る。

【００４３】次に、可動子１１ａおよび可動子１１ｂの
いずれか一方のみを単独で動かし、他方を固定したまま
とする場合の一例として、可動子１１ａを動かし、可動
子１１ｂを固定したままとする方法について、図７によ
り説明する。

【００４４】この場合、まず、導線１９ａ、１９ｂを介
して電源ドライバ５１により可動子１１ａおよび可動子
１１ｂを負の所定電位−Ｖに帯電させる。そして可動子
１１ａの電位は負の所定電位−Ｖのまま維持する。

【００４５】前述したように、第１電極パタン３１、第
３電極パタン３３、第２電極パタン３２および第４電極
パタン３４の順に順次電位を−Ｖから正の所定電位Ｖに
切換えてゆくことにより、可動子１１ａは一対の固定子
２１ａ，２１ｂの間を上下動しながら光学装置３の光軸
Ａ方向（図７右側）に移動してゆく。

【００４６】一方、可動子１１ｂの電位は、各電極パタ
ン３１〜３４の電位変動に対応して切り替えられる。す
なわち可動子１１ｂには導線１９ｂを介して正または負
の電圧が印加される。このようにした場合の可動子１１
ｂの作用を以下詳述する。

【００４７】まず、図７（ａ）に示すように、第１電極
パタン３１を正の所定電位Ｖとし、かつ可動子１１ｂを
負の所定電位−Ｖとした場合、可動子１１ｂ（の凸部１
２）は、第１電極パタン３１の固定子電極３１ａに吸着
された状態にある。

【００４８】次に、図７（ｂ）に示すように、第３電極
パタン３３が正の所定電位Ｖに切り替えられた場合、こ
の切り替えと連動して可動子１１ｂの電位を正の所定電
位Ｖに切り替える。すると、可動子１１ｂと第１電極パ
タン３１の固定子電極３１ａとの間には、依然電位差の
ある状態が維持されるため、可動子１１ｂの凸部１２
は、引き続き固定子電極３１ａに吸着された状態を維持
する。

【００４９】次に、図７（ｃ）に示すように、第２電極
パタン３２が正の所定電位Ｖに切り替えられた場合も、
可動子１１ｂの各凸部１２は、正対する固定子電極３１
ａとの間の電位差に起因して生じる静電気力により、引
き続き固定子電極３１ａに吸着された状態を維持する。

【００５０】次に、図７（ｄ）に示すように、第４電極
パタン３４が正の所定電位Ｖに切り替えられた場合、可
動子１１ｂ正対する固定子電極３１ａとの間の電位差に
起因して生じる静電気力により、引き続き固定子電極３
１ａに吸着された状態を維持する。

【００５１】以上説明したように、各電極パタンの電位
を所定順序で切り替えることと、可動子の電位を適宜切
り替えることにより、可動子１１ａ，１１ｂを互いに連
動して、または一方のみを移動させることができる。

【００５２】なお、可動子の数は２個に限定されるもの
ではない。可動子の数が増えても、上記と同様にして各
可動子を単独に、または連動させて移動させることがで
きる。

【００５３】すなわち、これにより光学装置３を構成す
る各レンズ（光学素子）の絶対的位置（固定子に対する
位置を意味する）および相対的位置関係を調節すること
が可能となるため、ピント調節機能およびズーム機能
（ＣＣＤ４により取得される画像の拡大および縮小機能
を意味する）を有する光学装置３を得ることが可能であ
る。この場合、レンズを駆動する駆動源は静電気力であ
るため、サイズが小さい場合でも十分な駆動力をもって
レンズを駆動することが可能である。従って、本実施形
態によれば、高性能かつコンパクトな光学装置３、ひい
ては高性能かつコンパクトな観察装置本体１を得ること
ができる。

【００５４】なお、対物光学系を構成する光学素子は可
動子に取り付けられたものに限定されるものではなく、
動かない光学素子、例えば枠体２０に固着された光学素
子を対物光学系に含ませてもよい。

【００５５】なお、本実施形態においては、観察対象物
を照らす照明装置の記載は省略したが、照明装置が必要
な場合は、筐体２の適当な部位に設ければよい。この場
合、照明光は、例えば、光ファイバをケーブル８内に通
し、外部の光源装置から照明装置に導けばよい（第２お
よび第３の実施の形態参照）。

【００５６】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。第２の実施
の形態は第１の実施に対して、観察装置本体に設けられ
る光学装置３が、対物光学系と照明光学系とを兼備した
光学装置３Ａとして実現されている点、および固定子の
表面に凸部に代えパターンニングされた電極が設けられ
ている点が異なり、他は第１の実施の形態と略同一であ
る。第２の実施の形態において第１の実施と同一部分に
ついては同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５７】図８に示すように、観察装置本体１Ａは、
筐体２の上部空間２ａに設置された光学装置３Ａおよび
ＣＣＤ４とを備えている。光学装置３Ａは仕切板５上に
固着されるとともに、その全面が筐体２の前面から露出
している。

【００５８】図９に示すように、光学装置３Ａは、例え
ばガラスまたはセラミックス等の不導体からなり略目の
字型の断面を有する枠体６０を有している。この枠体６
０は、一対の仕切板６１により、中央の対物光学系用空
間６２と、両端の一対の照明光学系用空間６３とに区画
されている。各仕切板６１には光学装置３Ａの光軸Ａ方
向に延びるスリット６１ａが形成されている。

【００５９】また、枠体６０には、対物光学系用空間６
２の後端部に面してＣＣＤ４が取付けられている。ＣＣ
Ｄ４からの画像信号は導線１８により外部装置５０Ａの
変換ユニット５６に導かれ、変換ユニット５６によりＣ
ＲＴ５５に表示されるようになっている。

【００６０】また、枠体６０の照明用光学系用空間６３
の後端部は開口を有する板状体により閉塞されており、
前記開口には、ケーブル８内を通る光ファイバ９が連結
された発光部材６８が取付けられている。光ファイバ９
は外部装置５０Ａに設けられた光源装置４４に接続され
ている。

【００６１】また、図９に示すように、枠体６０の天板
６４および底板６５の内側面には第１の実施の形態と同
様の配置態様で、第１乃至第４電極パタン３１〜３４
（底板６５に形成された電極パタン３３、３４は図示せ
ず）が形成されている。すなわち天板６４および底板６
５は、互いに対向して配置された一対の固定子となる。

【００６２】なお、各電極パタン３１〜３４は、固定子
電極３１ａ〜３４ａの大部分が対物光学系用空間６２に
対応する位置に、接続用電極３１ｂ〜３４ｂが照明用光
学系用空間６３に対応する位置に、それぞれ配置されて
いる。第１乃至第４電極パタン３１〜３４はそれぞれ導
線４１〜４４を介して電源ドライバ５１に接続されてい
る。

【００６３】このように各電極パタン３１〜３４を配置
するため、天板６４および底板６５と仕切板６１との間
には隙間が形成されており、天板６４および底板６５と
仕切板６１とは、光軸Ａ方向の前端側および後端側のみ
で連結されている。

【００６４】一方、図１０（ａ）に示すように、可動子
７０は、略矩形断面を有する第１部材７１と、第１部材
７１に連結部材７３を介して連結されたリング状断面の
一対の第２部材７２とを有している。可動子７０のうち
少なくとも第１部材７１はガラスまたはセラミックス等
の絶縁体材料からなる。

【００６５】このうち第１部材７１の内側には、図１０
（ａ）（ｂ）に示すように、対物光学系を構成するレン
ズ１０（またはレンズ群）が固着されている。一方、第
２部材の内側には、照明光学系を構成するレンズ７５
（またはレンズ群）が固着されている。

【００６６】また、第１部材７１の上面７１ａおよび下
面７１ｂには、図１０（ｃ）（ｄ）に示すように、電極
パタン８０がそれぞれ形成されている。これら電極パタ
ン８０は第１の実施の形態に記した電極パタン３１〜３
４と同一の手法で形成される。

【００６７】このうち、上面７１ａに形成された電極パ
タン８０は、レンズ１０の光軸Ａ方向に対して垂直方向
に延びる複数の可動子電極８１と、レンズ１０の光軸Ａ
方向に延びる接続電極８２とからなる。可動子電極８１
は枠体６０に形成された第１乃電極パタン３１の固定子
電極３１ａのピッチｐと同一のピッチｐをもって、レン
ズ１０の光軸Ａ方向に配列されている。接続電極８２は
可動子電極８０ａの端部に設けられ、各可動子電極８１
を互いに電気的に接続している。

【００６８】下面７１ｂに形成された電極パタン８０
は、中心線Ｃ２（図１０（ａ）参照）に関して、上面７
１ａに形成された電極パタン８０と対称に形成されてい
る。上面７１ａの電極パタン８０と下面７１ｂの電極パ
タン８０とは、図示しない導線等により互いに電気的に
接続されている。電極パタン８０は導線１９を介して電
源ドライバ５１に接続されている。

【００６９】上記構成を有する可動子７０は、図９に示
すように、第１部材７１が対物光学系用空間６２に、第
２部材７２が照明用光学系用空間６３に、それぞれ収容
されている。なお、仕切板６１のスリット６１ａ内に
は、固定子７０の連結部材７２が挿通されている。

【００７０】なお、第１部材７１に電極パタン８０を設
けることに代えて、第１部材７１を導電性物質から形成
するとともに上面７１ａおよび下面７１ｂに第１の実施
の形態と同様に所定ピッチで凸部を形成してもよい。逆
に、第１の実施の形態および後述する第３の実施の形態
における可動子を、本実施形態のように絶縁性物質とそ
の上に形成された導電性パタンとから構成してもよい。

【００７１】次に、上記構成からなる本実施形態の作用
について説明する。

【００７２】本実施形態においても、第１の実施の形態
と同様に、可動子７０を所定電位とし、第１乃至第４電
極パタン３１〜３４に所定順序で可動子７０と反対の極
性の電圧を印加することにより、可動子７０を光軸Ａ方
向に移動させることができる。

【００７３】また、可動子７０には、照明光学系用の光
学素子（レンズ７５）も取付けられているため、対物光
学系の光学素子（レンズ１０）の移動に連動させて照明
光学系用の光学素子を移動させることができる。すなわ
ち、対物光学系のピント調節またはズーム調節を行った
場合、照明光学系の照明条件の調節を合わせて行うこと
ができる。このため、光学装置３Ａに照明光学系専用の
駆動機構を設ける必要がなくなるため、光学装置３Ａを
コンパクトかつ簡潔に構成することができる。

【００７４】なお、本実施形態においては、１つの可動
子７０を設けた例を示したが、これに限定されるもので
はなく、対物光学系用空間６２内の可動子７０の前後に
第１の実施の形態で示したような可動子１１ａ，１１ｂ
等を配置して、これら追加の可動子を可動子７０と連動
させ、または単独で移動させるように構成してもよい。

【００７５】なお、第１の実施の形態と同様に、動かな
い光学素子を対物光学系および／または照明光学系に含
ませてもよい（第３の実施の形態でも同じ）。

【００７６】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。第３の実施
の形態は第２の実施に対して光学装置の対物光学系部分
と照明用光学系部分とが互いに独立して移動可能に設け
られている点が異なり、他は第２の実施の形態と略同一
である。第３の実施の形態において第２の実施と同一部
分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００７７】観察装置本体１Ｂは、筐体２の上部空間２
ａに、光学装置として光学装置３Ｂと、ＣＣＤ４とを備
えている（図８参照）。

【００７８】図１１に示すように、光学装置３Ｂの枠体
６０の対物光学系用空間６２には、レンズ１０（対物光
学系用光学素子）が取り付けられた第１可動子９０ａ
が、照明用光学系用空間６３にはレンズ７５（照明光学
系用光学素子）が取り付けられた第２可動子９０ｂがそ
れぞれ収容されている。なお、第２の実施と異なり、第
１可動子９０ａと第２可動子９０ｂとは互いに構造的に
連結されておらず、相互に自由な位置関係を採ることが
できるようになっている。

【００７９】これら第１可動子９０ａおよび第２可動子
９０ｂの構造は、第１の実施の形態で説明した可動子１
１ａおよび可動子１１ｂの構造と略同一である。すなわ
ち、第１可動子９０ａおよび第２可動子９０ｂは、中空
の矩形断面を有する導電性物質からなり、その上下面に
は固定子電極のピッチｐと同じピッチｐで凸部１２が形
成されている。

【００８０】第１可動子９０ａおよび第２可動子９０ｂ
には、電源ドライバ５１に接続された導線１９ａおよび
導線１９ｂがそれぞれ接続されている。なお、本実施形
態においては、２つの第２可動子９０ｂは互いに連動し
て動かすのが通常であるため、配線の省スペースの観点
から、２つの第２可動子９０ｂは相互に電気的に接続さ
れていることが好ましい。

【００８１】また、本実施形態においては、枠体６０の
天板６４および底板６５に形成された固定子電極３１ａ
〜３４ａは、対物光学系用空間６２のみならず、照明用
光学系用空間６３の上方を十分にカバーするように延び
ている。

【００８２】なお、第１乃至第４電極パタン３１〜３４
は、対物光学系用空間６２および照明用光学系用空間６
３に対応する位置にそれぞれ別個に設けてもかまわない
が（この場合、櫛歯状の電極パタンが１２個形成され
る）、この観察装置本体１Ｂは狭隘部観察用のものであ
り、スペース効率を考慮すると、本実施形態の如く、１
つの第１可動子９０ａおよび２つの第２可動子９０ｂに
対して１組の電極パタン３１〜３４を設けること、すな
わち第１乃至第４電極パタン３１〜３４を対物光学系用
の可動子９０ａと照明光学系用の可動子９０ｂとで共用
することが好ましい。

【００８３】次に、上記構成を有する本実施形態の作用
について説明する。

【００８４】第１可動子９０ａ第２可動子９０ｂを動か
すには、第１の実施の形態で説明したように、固定子電
極および可動子に所定の手順で電源ドライバ５１により
電圧を印加すればよい。すなわち、第１可動子９０ａと
第２可動子９０ｂとを連動して動かしたい場合には、第
１の実施の形態で説明した可動子１１ａと可動子１１ｂ
とを連動させて移動させる方法と同様にして、固定子電
極および可動子に所定の手順で電圧を印加すればよい。
また、第１可動子９０ａおよび第２可動子９０ｂのいず
れか一方を移動させたい場合には、第１の実施の形態で
説明した、可動子１１ａと可動子１１ｂとのいずれか一
方のみを移動させる方法と同様に固定子電極および可動
子に所定の手順で電圧を印加すればよい。

【００８５】なお、本実施形態によれば、第１可動子９
０ａ第２可動子９０ｂを独立して移動させることが可能
であるので、対物光学系のピント調節およびズーム調節
に対応して照明光学系の合焦位置をより精密に調整する
ことが可能である。このような調整は、例えば、電源ド
ライバ５１が発した電圧パルス数をカウントすることに
より、対物光学系を構成する光学素子の位置（絶対的位
置および相対的位置）を算出し、これに基づいて制御装
置５２の演算部により対物光学系の合焦位置を算出し、
これに基づいて照明光学系を構成する光学素子の最適位
置を算出すればよい。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンパクトかつ十分な駆動力を得ることができる駆動機
構を備えた光学装置を得ることができる。このため、ピ
ント調節機能およびズーム調節機能を有する対物光学系
および照明光学系を備えた狭隘部観察に適した観察装置
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光学装置を具
備した狭隘部観察装置の全体構成を示す図。

【図２】第１の実施の形態による光学装置を具備した観
察装置本体の構成を示す断面図であって、図１のII−II
断面を示す図。

【図３】第１の実施の形態による光学装置の構成の詳細
を示す断面図であって、かつ光学装置と外部装置、とり
わけその電源ドライバと光学装置の接続関係を示す図。

【図４】電極パタンの配置を示す固定子の平面図であっ
て、図３のＺ１方向およびＺ２方向から固定子を見た状
態を示す図。

【図５】第１の実施の形態による光学装置の構成の詳細
を示す断面図であって、図３のＶ−Ｖ断面を示す図。

【図６】２つの可動子を連動して動かす場合の固定子電
極へのパルス電圧の印加パタンと可動子の動きとの関係
を示す図。

【図７】２つの可動子を独立して動かす場合の固定子電
極および可動子へのパルス電圧の印加パタンと可動子の
動きとの関係を示す図。

【図８】本発明の第２の実施の形態による光学装置を具
備した狭隘部観察装置の全体構成を示す図である。本図
には、光学装置を具備した観察装置本体の構成を示す破
断斜視図が含まれる。

【図９】第２の実施の形態による光学装置の構成の詳細
を示す斜視図であって、かつ光学装置と外部装置、とり
わけその電源ドライバと光学装置の接続関係を示す図。

【図１０】第２の実施の形態における固定子の構成を示
す図であって、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は
側面図、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は固定子の上
面および下面をそれぞれ示す平面図。

【図１１】第３の実施の形態による光学装置の構成の詳
細を示す斜視図であって、かつ光学装置と外部装置、と
りわけその電源ドライバと光学装置の接続関係を示す
図。

【図１２】従来の狭隘部観察装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ （対物光学系用）光学素子 １１ａ，１１ｂと、７０、９０ａ，９０ｂ 可動子 ２２ａ，２２ｂ，６０ 固定子 ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ 固定子電極 ７５ （照明光学系用）光学素子 ９０ａ 第１可動子 ９０ｂ 第２可動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 23/00 Ｇ０２Ｂ 23/00 Ｈ０２Ｎ 1/00 Ｈ０２Ｎ 1/00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学系と、 各々の互いに対向する面上に所定方向に沿って配列され
   た複数の固定子電極を有する一対の固定子と、 前記固定子間に配置され、前記固定子電極の電位切替え
   に対応して前記所定方向に移動する可動子であって、前
   記光学系の少なくとも一部をなす光学素子が取付けられ
   た可動子と、を備えたことを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】前記可動子は複数設けられ、 前記複数の可動子は、各々の電位を独立して調節できる
   ようになっていることを特徴とする請求項１記載の光学
   装置。
3. 【請求項３】撮像媒体と、 観察対象物からの物体光を前記撮像媒体に導く対物光学
   系と、 照明光を観察対象物に導く照明光学系と、 各々の互いに対向する面上に所定方向に沿って配列され
   た複数の固定子電極を有する一対の固定子と、 前記固定子間に配置され、前記固定子電極の電位切替え
   に対応して前記所定方向に移動する可動子であって、前
   記対物光学系の少なくとも一部をなす光学素子と前記照
   明光学系の少なくとも一部をなす光学素子とが構造的に
   連結されて取付けられた可動子と、を備えたことを特徴
   とする観察装置。
4. 【請求項４】撮像媒体と、 観察対象物からの物体光を前記撮像媒体に導く対物光学
   系と、 照明光を観察対象物に導く照明光学系と、 各々の互いに対向する面上に所定方向に沿って配列され
   た複数の固定子電極を有する一対の固定子と、 前記固定子間に配置され、前記固定子電極の電位切替え
   に対応して前記所定方向に移動する第１可動子であっ
   て、前記対物光学系の少なくとも一部をなす光学素子が
   取付けられた第１可動子と、 前記固定子間に配置され、前記固定子電極の電位切替え
   に対応して前記所定方向に移動する第２可動子であっ
   て、前記照明光学系の少なくとも一部をなす光学素子が
   取付けられた第２可動子と、を備え、 前記第１可動子と前記第２可動子の電位を独立して調節
   することができるようになっていることを特徴とする観
   察装置。
5. 【請求項５】前記第１可動子の移動情報に基づいて、前
   記第２可動子の適正位置を算出し、算出された適正位置
   に基づいて前記固定子電極および可動子の電位を制御す
   る制御装置を更に備えたことを特徴とする請求項４記載
   の観察装置。