JPH04175717A - 拡大観察装置の対物具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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イスプレィに再生し
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するの
に好適な対物具に関する。

〔従来の技術〕

当量願人は、先に、特開平１−３０８５２７号、特願平
１−２６４６２号及び特願平１−２７３４１９号等とし
て拡大観察装置を提案した７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イス
プレィ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。

〔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。

そこで、この発明では、狭隘部にも差し込めるような構
造を有し、狭い部分や穴の内部を簡単に拡大して観察で
きる拡大観察装置の対物具の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

具体的には、円環状に形成された光源、光源からの光を
集光して観察部位に照射するための集光ガイド、被観察
物の像を捉えて伝送するための光学系、及び光学系で伝
送された像を捉えるための撮像素子を備えており、集光
ガイドは、基端側の大径部から先端側の細長い小径部に
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、大径部の基端に集光端面を有する一方で、小径部の
先端に照射端面を有し、光学系は、集光ガイドの小径部
の内部に先端側から順に内蔵せしめられた対物レンズ及
び分布屈折率形のロッドレンズを含んでなる拡大観察装
置の対物具を提供し、またこのような対物具であって集
光ガイドが縦方向に分割された複数の分割片で形成され
てなる対物具を提供し、さらに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拡
大観察装置の対物具を提供する。

〔作　用〕

この対物具は、その集光ガイドが、基端側の大径部の集
光端面から入射した光源からの光をその漏斗状の形状に
より効率よく集光させながら小径部の先端の照射端面ま
で導き、この照射端面から観察対象部位に強力な照射光
を照射する。一方、細長い小径部の先端部に内蔵されて
いる対物レンズを介して被観察物の像を取り込み、この
像を細長い小径部の間についてロッドレンズにより伝送
して撮像素子で捉え、これを出力してデイスプレィに表
示する。したがって、集光ガイドの細長い小径部を観察
対象部位に差し込むことにより狭隘部でも容易に観察で
きる。

また、このような対物具の集光ガイドを縦方向に分割し
た複数の分割片で形成することにより、その集光率がよ
りよ（なると共に、その成形を行い易くなってよりよい
成形精度が得られる。つまり、一定の入射角度以外の入
射角度で集光端面から入射した光は外部に漏れようとす
るが、各分割片が反射面として働（ことによりこの漏れ
が防止され集光率がよくなる。また、先端側に細長い小
径部を有ししかも全体か滑らかな曲面で連続する漏斗状
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、これを縦分割した分割片により形成するようにす
れば、この面倒か解消され、成形精度も高めることがで
きる。

さらに、像を伝送するためのロッドレンズを含む対物具
では、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
像するようにすることにより、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。

〔実　施　例〕

以下、この発明の詳細な説明する。

対物具１は、第５図に示すように、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、第１図に示すような
撮像ユニット４及び第１図及び第２図に示すような多数
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か接続ケーブル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、そこのデイスプレィに表示される。

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、第１図及び第２図に示すように、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、パ−・・−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、第１図及び第２
図に示すように、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ＩＯの先端の照射端面１
２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、第２図に見られるように、
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１３．１３．１３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ｌＯ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Ｉ５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いる。そして、第４図に示すよう
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１９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てき色収
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）　
ｘＰ　（ｍ／ｍ）　（ｎ＝ｏ、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、第４図に示すよ
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の交点上に現れる。

尚、以上の実施例ではロッドレンズにおける出射端面外
結像という構成を集光ガイド３と組み合わせていたが、
必ずしもこのような組合せにする必要はなく、例えば、
集光ガイド３に替えて光ファイバを埋設した適宜なホル
ダを用いるようにしてもよい。また、円環状の光源を形
成するのに光ファイバ５ｆ、５ｆ、・　群を用いていた
が、これに替えて微小な発光側を円環状に配列するよう
にしてもよい。

〔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きものな
ので、以下の如き効果を有する。

（ａ）、漏斗状形状の集光ガイドを備え、且つこの集光
ガイドの小径部の内部に像伝送用のロッドレンズを備え
ているので、この集光ガイドの細長い小径部を観察対象
部位に差し込むことにより狭隘部でも強力な照明光を以
て鮮明な状態でより有効に拡大観察を行える。

（ｂ）、集光ガイドを複数の分割片で形成することによ
り、集光率がより向上すると共に、成形性がよくなって
よりよい成形精度が得られる。

（Ｃ）、ロッドレンズの結像を出射端面より外部側に外
れた位置とし、この結像位置に撮像素子の受光。

面を臨ませるようにしているので、色収差の原因になる
接眼レンズを不要とできると共に、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、対物具の要部を示す概略断面図、第２図は、
光源と集光ガイドの関係を示す概略斜視図、 第３図は、第２図中の矢示■方向から見た光源の概略底
面図、 第４図は、ロッドレンズにおける光の伝送状態を示す概
略側面図、そして 第５図は、対物具の概略側面図である。 １　　対物具 ３−−一集光ガイド ５・・　光源 ７−　ＣＣＤ素子（撮像素子） ７ｆ−受光面 ９・　−大径部 １０−・−小径部 １１・・・・−集光端面 １２−　・照射端面 １４・・・−・−・対物レンズ １５、・・・−ロッドレンズ １６−　・−光学系 １８゛　入射端面 １９゛出射端面 第５図 手続補正書（自発） 平成　２年１２月２７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、円環状に形成された光源、光源からの光を集光
   して観察部位に照射するための集光ガイド、被観察物の
   像を捉えて伝送するための光学系、及び光学系で伝送さ
   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、 集光ガイドは、基端側の大径部から先端側の細長い小径
   部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、大径部の基端に集光端面を有する一方で、小径
   部の先端に照射端面を有し、光学系は、集光ガイドの小
   径部の内部に先端側から順に内蔵せしめられた対物レン
   ズ及び分布屈折率形のロッドレンズを含んでなることを
   特徴とする拡大観察装置の対物具。
2. （２）、集光ガイドが縦方向に分割された複数の分割片
   で形成されている請求項１記載の拡大観察装置の対物具
   。
3. （３）、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た拡大観察装置の対物具であっ
   て、 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いるこ
   とを特徴とする拡大観察装置の対物具。