ビデオマイクロスコープ
【課題】反射光学系を併用した場合に撮像光学系のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能なビデオマイクロスコープを提供する。
【解決手段】複数のレンズ２１Ａ〜２１Ｅよりなる撮像光学系２０の光軸ＯＡを、載置面の上方斜めから載置面上の被写体に向ける。撮像光学系２０の下端には、第１ミラー３１および第２ミラー３２よりなる反射光学系３０を、反射光学系支持機構４０により支持させると共に、撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能とする。撮像光学系２０の上端には、ＣＣＤなどの撮像素子５０を配置する。第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転させることにより、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きを低減ないし解消させる。
【解決手段】複数のレンズ２１Ａ〜２１Ｅよりなる撮像光学系２０の光軸ＯＡを、載置面の上方斜めから載置面上の被写体に向ける。撮像光学系２０の下端には、第１ミラー３１および第２ミラー３２よりなる反射光学系３０を、反射光学系支持機構４０により支持させると共に、撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能とする。撮像光学系２０の上端には、ＣＣＤなどの撮像素子５０を配置する。第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転させることにより、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きを低減ないし解消させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な対象物を様々な角度から観察するのに好適なビデオマイクロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント配線板のはんだ付け箇所の検査など、微小立体物の観察にビデオマイクロスコープが用いられている。ビデオマイクロスコープでは、例えば、特許文献１に記載されたように、載置面に被写体を載せ、上方斜め方向からカメラで観察・撮像し、その画像をモニターに表示させる。カメラは左右に旋回可能とされ、被写体の正面だけでなく左右側面も上方斜め方向から観察可能となっている。
【０００３】
また、特許文献２には、カメラ先端に二枚のミラーによる反射光学系を追加し、このミラーを回転させて観察の俯角を９０°（垂直）〜０°（水平）の範囲で調整することが記載されている。これにより特許文献２のビデオマイクロスコープでは、上方斜めからの観察に加えて、垂直〜水平方向からの観察をも可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―２８１３３
【特許文献２】特開２００９−１８６７２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献２のビデオマイクロスコープでは、オリジナルの撮像光学系のみを用いて観察した被写体の像と、反射光学系を併用して観察した被写体の像とでは、被写体の傾き具合などが微妙に異なってしまう場合があり、更に改善の余地があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、反射光学系を併用した場合に撮像光学系のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能なビデオマイクロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるビデオマイクロスコープは、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の構成要素を含むものである。
（Ａ）観察対象となる被写体が載置される載置面
（Ｂ）載置面の上方斜めから載置面上の被写体に向けられた光軸を有する撮像光学系
（Ｃ）載置面と撮像光学系の下端との間に、載置面側から順に、撮像光学系の光軸の外側の第１ミラーおよび撮像光学系の光軸上の第２ミラーを含む複数のミラーを有し、被写体の像を複数のミラーを経て撮像光学系に導く屈曲光路を形成する反射光学系
（Ｄ）反射光学系を撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持する反射光学系支持機構
（Ｅ）撮像光学系の上端に配置され、反射光学系支持機構による第１ミラーの回転方向位置に応じて撮像光学系の光軸の回りに回転可能な撮像素子
【０００８】
本発明のビデオマイクロスコープでは、載置面に置かれた被写体の像は、反射光学系の複数のミラーを経る屈曲光路により撮像光学系に導かれ、撮像光学系の上端に配置された撮像素子により撮像される。このとき、反射光学系支持機構により反射光学系が撮像光学系の光軸の回りに回転されると、第１ミラーの回転方向位置に応じて、撮像素子が撮像光学系の光軸の回りに回転される。これにより、反射光学系の回転によって生じた被写体の像の傾きが低減ないし解消される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のビデオマイクロスコープによれば、反射光学系の第１ミラーの回転方向位置に応じて撮像素子を回転可能としたので、反射光学系を併用した場合に撮像光学系のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るビデオマイクロスコープの外観を表す斜視図である。
【図２】図１に示したビデオマイクロスコープの側面図である。
【図３】図２に示した撮像光学系および反射光学系の内部構造を表す図である。
【図４】図２に示した撮像光学系の旋回を説明するための図である。
【図５】撮像光学系の旋回による被写体の像を表す図である。
【図６】図２に示した反射光学系の回転を説明するための図である。
【図７】第１ミラーの回転基準位置を説明するための側面図である。
【図８】図２に示した反射光学系支持機構の構成を表す分解斜視図および組立斜視図である。
【図９】反射光学系の回転による被写体の像を表す図である。
【図１０】図２に示した第２ミラーが第１の揺動位置にある場合の側面図である。
【図１１】第２ミラーが第２の揺動位置にある場合の側面図である。
【図１２】反射光学系を併用して図５（Ｂ）と同じ像を得ようとする場合の手順を表す正面図である。
【図１３】図１１に続く手順を表す正面図である。
【図１４】図１３に示した手順により得られた像を表す図である。
【図１５】図１３に続く手順を表す正面図である。
【図１６】図１５に示した手順により得られた像を表す図である。
【図１７】第１ミラーが回転基準位置にある場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図１８】第１ミラーが回転基準位置から時計回り方向に９０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図１９】第１ミラーが回転基準位置から１８０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図２０】第１ミラーが回転基準位置から反時計回りに９０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図２１】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の一例を表す図である。
【図２２】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の他の例を表す図である。
【図２３】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の更に他の例を表す図である。
【図２４】反射光学系および撮像素子の両方を回転させた場合の被写体の像を表す図である。
【図２５】撮像素子回転機構の第１の例を表す斜視図である。
【図２６】図２５に示した反射光学系側ギアを拡大して表す図である。
【図２７】図２６に続く動作を説明するための図である。
【図２８】撮像素子回転機構の第２の例を表す斜視図である。
【図２９】図２８に示した撮像素子回転機構の動作を説明するための図である。
【図３０】反射光学系を図２９とは反対方向に回転させた場合の撮像素子回転機構の動作を説明するための図である。
【図３１】撮像素子回転機構の第３の例を表す斜視図である。
【図３２】図３１に示した撮像素子回転機構の構成を表すブロック図である。
【図３３】撮像素子回転機構の第４の例を表す斜視図である。
【図３４】図３３に示した撮像素子回転機構の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．撮像素子回転機構の第１〜第４の例
【００１２】
（構成）
図１および図２は、本発明の一実施の形態に係るビデオマイクロスコープの外観を表したものである。このビデオマイクロスコープ１は、プリント配線板のはんだ付け箇所の検査など微小立体物の観察に用いられるものであり、観察対象となる被写体２が置かれる載置台１１の上方に、カメラ１２およびモニター１３を有している。
【００１３】
載置台１１は、矩形板状であり、その上面は、観察対象となる被写体が載置される平坦な矩形状の載置面１０となっている。載置台１１の前方側面には、操作部１４が設けられている。操作部１４は、例えば、光量調整用ボリュームスイッチ１４Ａ、ライトパターンスイッチ１４Ｂ、ポインタスイッチ１４Ｃ、電源スイッチ１４Ｄを含んでいる。
【００１４】
載置台１１の後縁の幅方向中央には、アーム１５が設けられている。アーム１５の先端部は前方に屈曲し、載置台１１の載置面１０と間隔をおいて対向している。アーム１５の上面にはモニター１３が配設されると共に、被写体２の位置決めのためのレーザ光を発生するレーザポインタ１６と、載置面１１を照明するための照明部１７とが内蔵されている。アーム１５の先端にはカメラ１２が支持されている。
【００１５】
モニター１３は、カメラ１２の後述する撮像素子５０によって生成された撮像信号に基づいて生成された画像信号が供給されることにより、被写体２の画像を表示するものであり、例えば液晶表示装置により構成されている。モニター１３は、アーム１５の上面に着脱可能に取り付けてもよいし、あるいは、ビデオマイクロスコープ１と離れた箇所に配置してもよい。
【００１６】
レーザーポインタ１６は、載置面１０に向けて位置決め用のレーザ光を照射するものである。載置面１０上のレーザ光の照射位置に被写体２を位置決めすることにより、カメラ１２の後述する撮像光学系２０の光軸ＯＡ上に被写体２を位置させ、被写体２の撮像を容易にすることが可能となる。
【００１７】
照明部１７は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等よりなる複数の光源と、拡散板と、フレネルレンズとを含んで構成されている。
【００１８】
レーザポインタ１６および照明部１７は、制御部１８により制御されている。制御部１８は、光量調整用ボリュームスイッチ１４Ａの操作に応じて照明部１７の光源を一括してオンオフするとともに光源全体の光量の制御を行い、ライトパターンスイッチ１４Ｂの操作に応じて照明部１７の光源の点滅を個別に制御する。また、制御部１８は、ポインタスイッチ１４Ｃの操作に応じてレーザーポインタ１６の点灯、滅灯の制御を行う。なお、電源スイッチ１４Ｄは、カメラ１２、モニター１３，照明部１７，制御部１８等への電源供給のオン、オフ制御を行うためのものである。
【００１９】
図３は、図１に示したカメラ１２の内部構造を表したものである。カメラ１２は、複数のレンズ２１Ａ〜２１Ｅ（以下、レンズ２１と総称する。）よりなる撮像光学系２０を有している。撮像光学系２０の光軸ＯＡ（レンズ２１のすべての光学中心を結んだ線）は、載置面１０の上方斜めから載置面１０上の被写体２に向けられている。撮像光学系２０の光軸ＯＡが載置面１０に対してなす角度α（図２参照）は、例えば４５°程度である。撮像光学系２０の下端には、反射光学系３０が、反射光学系支持機構４０により支持されている。撮像光学系２０の上端には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ；電荷結合素子）などの撮像素子５０が配置されている。
【００２０】
撮像光学系２０は、レンズ２１を収容した多数のレンズマウント２２を連結した筒構造２３を有している。この筒構造２３の上部は、撮像素子５０と共に、先端が半球状の筐体２４で覆われている。図３では、光軸ＯＡの左半分にレンズマウント２２を、光軸ＯＡの右半分にレンズ２１および筒構造２３の外形を表している。なお、レンズマウント２２にはそれぞれ対応するレンズ２１が収容されているが、図３では、そのうち主だった五つのレンズ２１Ａ〜２１Ｅのみを表している。また、レンズ２１はズームレンズであり、倍率セッティングにより光軸ＯＡ方向に移動可能となっている。
【００２１】
この撮像光学系２０は、撮像光学系支持機構６０によりアーム１５の先端に支持されている。撮像光学系支持機構６０は、載置面１０と直交する旋回中心軸ＴＡを中心に撮像光学系２０を旋回可能に支持している。このように撮像光学系２０を水平旋回させることにより、プリズムアセンブリ等の高価な光学部品を用いることなく、被写体２の像を正立状態としたままで左右側面を観察することが可能となっている。旋回範囲は、例えば図４に示したように、アーム１５の先端の幅方向中心（使用者からみて手前側正面）の旋回基準位置Ｔ０から左方に４５°、右方に４５°、合計９０°とすることができる。撮像光学系支持機構６０による撮像光学系２０の旋回は、手動により行ってもよいし、またはモータなどの動力源により行ってもよい。
【００２２】
撮像光学系支持機構６０は、例えば、アーム１５の前方側面の溝１５Ａに緩挿された棒状のガイド部材６１と、このガイド部材６１に結合された環状部材６２とを有している。環状部材６２は、ネジ６２Ａにより筒構造２３の中央付近に固定されている。アーム１５の溝１５Ａ内には公知のガイドレールなどのガイド部材（図示せず）が設けられており、ガイド部材６１は、このガイド部材に滑動可能に結合されている。なお、環状部材６２には筐体２４の下端を嵌め込み可能となっている。
【００２３】
図５は、図４に示した撮像光学系２０の旋回により得られる被写体２の像を表したものである。図５（Ｂ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により旋回基準位置Ｔ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面および上面を観察可能となる。図５（Ａ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により左方に旋回された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図５（Ｃ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により右方に旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。
【００２４】
撮像光学系２０の旋回中心軸ＴＡと撮像光学系２０の光軸ＯＡとは、載置面１０上の被写体２の上面またはその近傍で交差していることが望ましい。旋回中心軸ＴＡと光軸ＯＡとが交差する箇所に被写体２が位置していれば、撮像光学系２０が旋回中心軸ＴＡを中心として旋回した場合、その旋回位置に拘わらず、撮像光学系２０の光軸ＯＡは被写体２を通り、被写体２の像が撮影光学系２０によって撮像素子５０に導かれて撮像されることが可能となる。そのためには、上述したレーザポインタ１６は、旋回中心軸ＴＡ上に配置されていることが望ましい。
【００２５】
なお、撮像光学系支持機構６０は、撮像光学系２０の光軸ＯＡと載置面１０とのなす角度αを、上述した約４５°から例えば±５度の範囲で増減する調整機構（図示せず）を有していることが望ましい。これにより、被写体２の寸法・形状に応じて撮像光学系２０を揺動させて光軸ＯＡが被写体２を通るように調整することが可能となる。そのような調整機構としては、例えば、操作ダイヤルの回転量に応じて撮像光学系２０を支軸回りに揺動させるなど従来公知のさまざまな構造が採用可能である。
【００２６】
図３に示した反射光学系３０は、載置面１０と撮像光学系２０の下端との間に、載置面１０側から順に、撮像光学系２０の光軸ＯＡの外側の第１ミラー３１と、撮像光学系２０の光軸ＯＡ上の第２ミラー３２を有している。被写体２の像は、第１ミラー３１および第２ミラー３２を通る屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれるようになっている。
【００２７】
第１ミラー３１および第２ミラー３２は、例えば、表面反射ミラーで構成されている。表面反射ミラーは、ガラス表面に蒸着された反射膜で入射光を直接反射させるものであり、入射光がガラスを通過しないものである。これに対して、一般的なミラーはガラスの裏面に反射膜を蒸着し、ガラス表面から入射した光を反射膜で反射させる構成としている。しかしながら、裏面反射ミラーを用いた場合には、仮にガラス表面での反射が無視できるほど小さいときであっても、収差が発生して画像を乱すおそれがあり、それを補正するための光学部品が必要となる。第１ミラー３１および第２ミラー３２を表面反射ミラーで構成することで収差を抑えた撮像が可能となり、被写体２の像の品質向上が可能となる。また、第１ミラー３１および第２ミラー３２を構成する表面反射ミラーの基板面精度は、可視光線の平均波長よりも小さいものであることが望ましい。これにより、被写体２の像の品質を更に向上させることが可能となる。
【００２８】
図３に示した反射光学系支持機構４０は、反射光学系３０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能に支持するものである。回転範囲は、例えば図６に示したように、回転基準位置Ｒ０から、時計回りに３６０°、反時計回りにも３６０°とすることができる。反射光学系支持機構４０による反射光学系３０の旋回は、手動により行ってもよいし、またはモータなどの動力源により行ってもよい。
【００２９】
ここで回転基準位置Ｒ０とは、第１ミラー３１が使用者からみて手前側正面、すなわち、図７に示したように、第１ミラー３１と載置面１０との距離Ｈが最小になる位置である。ちなみに、図１，図２および図６では、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りに１８０°回転した位置（回転基準位置Ｒ０に１８０°対向する位置）にある場合を表しており、このとき第１ミラー３１と載置面１０との距離Ｈは最大となっている。なお、以下の説明においては、時計回りの場合には度数に＋を付し、反時計回りの場合には度数に−を付して表す。
【００３０】
このような反射光学系支持機構４０は、具体的には、第１ミラー３１を支持する第１ステー４１を有している。この第１ステー４１は、筒構造２３の下端に取り付けられた筒部材４２に、ネジ４１Ａにより固定されている。また、第１ステー４１の内側には、第２ミラー３２を支持する第２ステー４３が、支軸４３Ａにより支持されている。
【００３１】
図８は、筒部材４２の一例を表したものである。筒部材４２は、内側筒部材４２Ａおよび外側筒部材４２Ｂを有している。内側筒部材４２Ａは、筒構造２３に着脱可能であると共に外周面にガイド溝４２Ａ１を有している。ガイド溝４２Ａ１は、内側筒部材４２Ａの外周面に連続して一周（３６０°）設けられている。外側筒部材４２Ｂは、内周面にガイド溝４２Ａ１に係合するボールプランジャ４２Ｂ１を有している。このボールプランジャ４２Ｂ１により、外側筒部材４２Ｂは、内側筒部材４２Ａに対して時計回りまたは反時計回りに３６０°回転可能に支持されると共に内側筒部材４２Ａから取り外し可能となっている。また、外側筒部材４２Ｂには第１ステー４１が固定されており、外側筒部材４２Ｂの回転に伴って、第１ステー４１および第２ステー４３も外側筒部材４２Ｂと共に回転可能となっている。
【００３２】
具体的には、ボールプランジャ４２Ｂ１は、外側筒部材４２Ｂの内周面に、周方向に間隔をおいて複数の球体および各球体に対応するスプリングを有している。スプリングは、対応する球体を外側筒部材４２Ｂの内周面から突出する方向に付勢するものである。これにより、球体は外側筒部材４２Ｂの半径方向に往復移動可能となっている。
【００３３】
例えば、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａから抜き出す方向に所定値以上の外力を与えると、球体が外側筒部材４２Ｂ内に没入し、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａから取り外すことが可能となる。
【００３４】
また、例えば、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａに被せる方向に所定値以上の外力を与えると、球体が外側筒部材４２Ｂ内に一旦没入したのちガイド溝４２Ａ１に係合する。これにより外側筒部材４２Ｂは、第１ステー４１および第２ステー４３と共に、内側筒部材４２Ａに回転可能に支持される。なお、このような反射光学系支持機構４０の構成としては、従来公知のさまざまな脱着構造が採用可能である。
【００３５】
図９は、図６に示した反射光学系３０の回転による被写体２の像を表したものである。図９（Ｇ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により回転基準位置Ｒ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面を観察可能となる。図９（Ｆ），図９（Ｄ）および図９（Ａ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により時計回りに回転された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図９（Ｂ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により１８０°回転された場合には、被写体２の主に上面を観察可能となる。図９（Ｈ），図９（Ｅ）および図９（Ｃ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により反時計回りに旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。このように反射光学系３０を回転することにより被写体２を垂直方向から水平方向までの様々な方向から観察する、いわゆるマルチアングル観察が可能となる。
【００３６】
図１０および図１１は、反射光学系支持機構４０の構成の一例を表したものである。第２ステー４３は、第１ステー４１により支軸４３Ａを中心として揺動可能に支持されている。すなわち、第２ステー４３は、図１０に示したように、撮像光学系２０の光軸ＯＡ上において屈曲光路ＯＰを形成する第１の揺動位置Ｐ１と、図１１に示したように、撮影光学系２０の光軸ＯＡから退避した第２の揺動位置Ｐ２との間で切り替え可能となっている。第２ステー４３が第１の揺動位置Ｐ１にある場合には、被写体２の像は反射光学系３０による屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれる。一方、第２ステー４３が第２の揺動位置Ｐ２にある場合には、被写体２の像は、反射光学系３０を介さずに直接、撮像光学系２０に導かれる。このように、反射光学系３０を筒構造２３に取り付けたままで、撮像光学系２０および反射光学系３０を併用する観察と、撮像光学系２０のみを用いる観察とを切り替えることが可能となり、操作の利便性が向上する。なお、第２ステー４３と第１ステー４１との間には、第２ステー４３が第１の揺動位置Ｐ１または第２の揺動位置Ｐ２に位置した際にそれぞれ第１ステー４１に係合することで第２ステー４３の位置を保持する公知のクリック機構が設けられていてもよい。
【００３７】
図３に示した撮像素子５０は、撮像光学系２０によって導かれた被写体２の像を撮像し撮像信号を生成するものであり、例えば矩形形状のＣＣＤ回路基板により構成されている。撮像素子５０は、信号処理部７０を介してモニター１３に接続されている。信号処理部７０は、撮像素子５０によって生成された撮像信号に対して信号処理を行って画像信号を生成し、その画像信号をモニター１３に供給するものである。
【００３８】
この撮像素子５０は、反射光学系支持機構４０による第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能とされている。これにより、このビデオマイクロスコープ１では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となっている。
【００３９】
すなわち、光軸ＯＡを中心に回転可能な反射光学系３０により、様々な観察方向を実現しようとする場合には、カメラ・レンズの回転に伴って被写体の像が回転することがある。特にレンズを被写体に対して垂直に向けた状態では、完全な倒立状態にもなりえる。このような不自然な観察状態を解消するためには、プリズム等の光学アセンブリを追加することも考えられるが、コストの増大は避けられない。本実施の形態では、反射光学系３０の回転に伴って被写体２の像に傾きが生じるが、撮像素子５０を回転させることにより被写体２の像の傾きを補正し、自然な観察状態を維持することが可能となる。以下、このような反射光学系３０および撮像素子５０の回転について更に詳しく説明する。
【００４０】
（動作）
このビデオマイクロスコープ１では、載置面１０に置かれた被写体２の像は、反射光学系３０の第１ミラー３１により光軸ＯＡ側に反射されたのち、第２ミラー３２により、光軸ＯＡ上で撮像光学系２０に向けて反射される屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれ、撮像光学系２０の上端に配置された撮像素子５０により撮像され、モニター１３に表示される。
【００４１】
ここで、撮像光学系２０のみを用いて被写体２を手前側正面から観察した場合、被写体２の像では、図５（Ｂ）に示したように、像の上方が被写体２の奥側、像の下方が被写体２の手前側となっており、かつ被写体２の底辺が水平に見えるのが自然である。被写体２は通常、観察者の方を向くように置かれるからである。
【００４２】
図１２および図１３は、反射光学系３０を併用して図５（Ｂ）と同じく手前側正面からみた像を得ようとする場合の手順を表したものである。まず、図１２に示したように、撮像光学系２０を旋回基準位置Ｔ０において、反射光学系支持機構４０により反射光学系３０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転させる。これにより、第１ミラー３１を右方または左方の約４５°上方斜めの位置まで回転させ、観察の俯角を上方斜め方向とする。なお、反射光学系３０の回転方向は反時計回りまたは時計回りのいずれでもよいが、図１２では、反射光学系３０を矢印Ｒ方向に反時計回りに回転させ、第１ミラー３１を右上方斜めの位置まで回転させた場合を表している。
【００４３】
図１２の状態では、被写体２を右方または左方のいずれかから観察することになる。そこで、図１３に示したように、撮像光学系支持機構６０により撮像光学系２０を左方または右方に旋回させて、第１ミラー３１を観察者からみて手前側正面まで移動させ、左右成分を打ち消す。なお、図１３では、第１ミラー３１が右上方斜めの位置にあるので、撮像光学系２０を左方に旋回させるようにしている。
【００４４】
ところが、このようにして実際に得られる観察画像では、図１４に示したように、被写体２の底辺が水平ではなく左上がりまたは右上がりに傾いてしまう。図１４では、被写体２の像の底辺は、水平方向に対して約３０°右上がりとなっている。
【００４５】
図１５は、図１３に続く手順を表したものである。図１５（Ａ）は、図１３における撮像素子５０の状態を表したものである。撮像素子５０は正立状態、すなわち矩形形状の撮像素子５０の底辺が、旋回中心軸ＴＡと光軸ＯＡとを結ぶ線に対して直交している状態で配設されている。撮像素子５０の中央には、撮像素子５０とＣＣＤ制御回路（図示せず）とを接続するフレキシブルケーブル５１が配設されている。
【００４６】
ここで、図１５（Ｂ）に示したように、撮像素子５０を、反射光学系３０と同方向すなわち反時計回りに回転させ、水平方向に対して右上がりに傾ける。これにより、図１６に示したように、被写体２の像の底辺が水平となり、図５（Ｂ）と同じ像が得られる。第１ミラー３１の回転量が上述した約４５°である場合、撮像素子５０の傾きθが約３０°で被写体２の像の底辺が水平となる。
【００４７】
このように第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０が撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転されることにより、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きが低減ないし解消されることが分かる。
【００４８】
図１７は、シミュレーションおよび実測により、第１ミラー３１の回転方向位置に応じた撮像素子５０の最適な傾きθを求めたものである。図１７に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から±１３５°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転され、撮像素子５０の傾きθは第１ミラー３１の回転角度の３分の１（１／３）である。第１ミラー３１が±１３５°を超えて更に回転された場合（＋１３５°〜＋１８０°、−１３５°〜−１８０°）には、撮像素子５０の回転方向は反転される。すなわち、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と逆方向に回転される。第１ミラー３１が１８０°または−１８０°に到達したときに、撮像素子５０は傾きのない正立状態（θ＝０°）に戻る。
【００４９】
ただし、図１７における１３５°、３分の１等の数値については、反射光学系３０の寸法などによって最適値は増減するものであり、また、正確に最適値になっていなかった場合にも一定の効果を得ることが可能である。例えば、撮像素子５０の回転方向を反転させる角度（回転方向反転角度）Ｘ°は９０°以上の角度であれば、被写体２の像の見た目に違和感が少なくなり、図１７と同様の効果が得られる。具体的には、図１８に示したようにＸ＝１２０°，−１２０°、または図１９に示したようにＸ＝９０°，−９０°としてもよい。
【００５０】
以上に基づいて、第１ミラー３１の回転方向位置に応じた撮像素子５０の回転を、図２０ないし図２３を参照して説明する。まず、図２０に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０（被写体２から第１ミラー３１に至る光路が載置面１０に対して平行（ほぼ平行）になる位置；図７参照）にある場合には、撮像素子５０は傾きのない正立状態（θ＝０°）に配置されている。
【００５１】
図２１および図２２に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転される。この場合には、第１ミラー３１の回転角度と撮像素子５０の傾きθとが正の係数（例えば３分の１（１／３））による比例関係を代表例とする正の相関を有することが好ましい。
【００５２】
第１ミラー３１の回転方向位置が±Ｘ°を超えた場合、すなわち第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と反対方向に回転される。このようにすることにより、撮像素子５０をずっと同じ方向に回し続けてフレキシブルケーブル５１がよじれてしまうという深刻な問題が生じることが回避される。また、被写体２の像の傾き程度は倒立状態までいかず、左上がり４５°〜右上がり４５°の範囲と比較的小さいので、撮像素子５０の回転により十分に修正可能である。図２３に示したように、第１ミラーが回転基準位置Ｒ０から１８０°または−１８０°回転される場合には、撮像素子５０は傾きのない元の正立状態（θ＝０°）に戻る。
【００５３】
図２４は、このようにして反射光学系３０および撮像素子５０の両方を回転させた場合に得られる被写体２の像を表したものである。図２４（Ａ）〜図２４（Ｇ）の各図の右下の数字は撮像素子５０の傾きθを表し、時計回りの場合は＋、反時計回りの場合は−を度数の前に付している。図２４（Ｇ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により回転基準位置Ｒ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面を観察可能となる。図２４（Ｆ），図２４（Ｄ）および図２４（Ａ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により時計回りに回転された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図２４（Ｂ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により１８０°回転された場合には、被写体２の主に上面を観察可能となる。図２４（Ｈ），図２４（Ｅ）および図２４（Ｃ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により反時計回りに旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。
【００５４】
図２４から分かるように、反射光学系３０および撮像素子５０の両方を回転させた場合には、図９のように反射光学系３０のみを回転させた場合に比べて、マルチアングル観察がより自然な見え方に近くなっていることが分かる。この相違は、特に斜め方向から被写体２を見たときに明瞭なものとなる。また、反射光学系３０を併用した場合にも、撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ俯角で同じ像を得ることが可能となるので、事実上水平旋回範囲が拡大されたことになる。
【００５５】
撮像素子５０は手動で回転可能としてもよいし、あるいは、以下第１〜第４の例で説明するように、撮像素子回転機構により自動的に撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能としてもよい。
【００５６】
（第１の例）
図２５は、撮像素子回転機構の第１の例を表したものである。この撮像素子回転機構１１０は、撮像素子５０の回転を、ギアによる機械的な機構を用いて行うようにしたものであり、撮像素子側ギア１１１およびこれに噛み合う撮像素子側小ギア１１２を有している。撮像素子側ギア１１１には撮像素子５０が取り付けられている。一方、反射光学系３０側には、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂと、それぞれに噛み合う反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂとが設けられている。反射光学系側小ギア１１４Ａおよび撮像素子側小ギア１１２は、伝達用小ギア１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ，１１６および軸１１７により連結されている。反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび撮像素子側小ギア１１２は、伝達用小ギア１１８，１１６および軸１１７により連結されている。なお、図２５は、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合を表している。
【００５７】
図２６は、図２５に示した反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂおよびその周辺を拡大して表したものである。反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂは、前後に分けて歯が設けられている。また、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂは、撮像素子５０の回転方向反転角度Ｘ°を境にして、円周方向において異なる範囲に歯が設けられている。すなわち、反射光学系側ギア１１３Ａは、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えばＸ°＝±１３５°以内の範囲にある場合のためのものであり、回転基準位置Ｒ０から例えばＸ°＝±１３５°以内の範囲のみに歯が設けられている。反射光学系側ギア１１３Ｂは、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５°〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合のためのものであり、＋１３５°から１８０°を通過して−１３５°までの範囲のみに歯が設けられている。
【００５８】
図２６に示したように、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合には、反射光学系側ギア１１３Ｂの回転力は、反射光学系側小ギア１１４Ｂで受け取られる。反射光学系側小ギア１１４Ｂで受け取られた回転力は、伝達用小ギア１１８，１１６を用いて軸１１７を介して撮像素子側小ギア１１２および撮像素子側ギア１１１に伝えられる。ギア枚数の偶数・奇数の関係から、撮像素子５０の回転方向は第１ミラー３１の回転方向とは逆になる。よって、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と逆方向に回転され、撮像素子５０の回転角度（傾きθ）は第１ミラー３１の回転角度と同じになる。
【００５９】
このとき、反射光学系側小ギア１１４Ｂと伝達用小ギア１１８との間にある反射光学系側小ギア１１４Ａおよび伝達用小ギア１１５Ａは、回転伝達の点で反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８とは分離されている。反射光学系側小ギア１１４Ａおよび伝達用小ギア１１５Ａは筒状の軸（外筒）１１９Ａで連結されており、この外筒１１９Ａは、反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８を接続する内軸１１９Ｂに差し込まれている。
【００６０】
なお、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合に、反射光学系側小ギア１１４Ｂの回転に起因して反射光学系側小ギア１１４Ａが回転することは無害である。なぜなら、この場合には反射光学系側小ギア１１４Ａには噛み合う歯がなくフリーだからである。
【００６１】
図２７は、図２６に続いて、第１ミラー３１の回転方向位置が−１３５°になった状態を表したものである。すなわち、図２７は、反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８，１１６を介して、撮像素子５０を逆方向に回転させる力が伝わる最後の瞬間を表している。第１ミラー３１が図２７よりも少しでも時計回りに回転すると、反射光学系側小ギア１１４Ｂには噛み合う歯がなくなりフリーとなる。代わって、撮像素子側ギア１１１に回転力を与えるのは反射光学系側小ギア１１４Ａとなる。
【００６２】
反射光学系側小ギア１１４Ａは、第１ミラー３１の回転方向位置が−１３５°を過ぎ、回転基準位置Ｒ０を通過して＋１３５°に達するまでの間は、反射光学系側ギア１１３Ａからの回転力を受け取る。反射光学系側小ギア１１４Ａで受け取られた回転力は、筒１１９Ａを通って伝達用小ギア１１５Ａへ伝達され、伝達用小ギア１１５Ｂで３分の１（１／３）の速度に減速される。更に伝達用小ギア１１５Ｃ，１１６により軸１１７を介して撮像素子側小ギア１１２および撮像素子側ギア１１１に伝えられる。これにより、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転され、撮像素子５０の回転角度（傾きθ）は第１ミラー３１の回転角度の３分の１になる。
【００６３】
このように、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂ，伝達用小ギア１１５Ａ〜１１５Ｃ，１１６，１１８は常時かみ合っており、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂのいずれかが反射光学系３０からの回転力を得て、伝達用小ギア１１６により撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向または逆方向に回転される。
【００６４】
そのため、反射光学系側小ギア１１４Ａが反射光学系３０からの回転力を得ている場合には反射光学系側小ギア１１４Ｂは従属的に回転し、反射光学系側小ギア１１４Ｂが反射光学系３０からの回転力を得ている場合には反射光学系側小ギア１１４Ａは従属的に回転する。従属的に回転するとは、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂに相対する歯がないということであり、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂはフリーになるので無害である。ただし、反射光学系３０を高速に回転した場合には、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂは瞬時に交代することになり、衝撃をうける可能性があるので、この部分は特に耐久性に優れた設計にすることが望ましい。
【００６５】
（第２の例）
図２８は、撮像素子回転機構の第２の例を表したものである。この撮像素子回転機構１２０は、撮像素子５０の回転をカム１２１および制御アーム１２２を用いた機械的な機構により行うようにしたものである。なお、図２８は、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合を表している。
【００６６】
カム１２１は、反射光学系支持機構４０に取り付けられている。また、カム１２１は、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を適切な回転方向および回転量で回転させることが可能な形状を有している。例えば、以下の説明では、カム１２１が、第１ミラー３１の回転方向位置が−１８０°〜−１３５°の範囲では撮像素子５０が４５度右上がりとなり、第１ミラー３１の回転方向位置が＋１８０°〜＋１３５°の範囲では撮像素子５０が４５度左上がりとなるような形状を有している場合について説明する。
【００６７】
制御アーム１２２は、例えば、一端にカム１２１の周に接するボール部１２２Ａを有し、他端１２２Ｂが撮像素子５０の右側に取り付けられている。なお、制御アーム１２２の他端１２２Ｂは撮像素子５０の右側または左側のいずれかに取り付けられていればよい。
【００６８】
図２９は、反射光学系３０を−１８０°から−１３５°に、時計回り方向に回転させた場合を表したものである。この場合には、カム１２１によりボール部１２２Ａが下がり、これに伴って撮像素子５０の右側が制御アーム１２２により上方に引っ張られて、撮像素子５０が反時計回り（右上がり）に回転する。
【００６９】
図３０は、反射光学系３０を図２９とは反対方向に、すなわち＋１８０°から＋１３５°に、反時計回り方向に回転させた場合を表したものである。この場合には、カム１２１によりボール部１２２Ａが上がり、これに伴って撮像素子５０の右側が制御アーム１２２により下方に下げられ、撮像素子５０が時計回り（左上がり）に回転する。
【００７０】
（第３の例）
図３１は、撮像素子回転機構の第３の例を表したものである。この撮像素子回転機構１３０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、その回転方向位置情報に基づいてサーボモータ１３２により撮像素子５０を回転させるようにしたものである。
【００７１】
反射光学系３０側には、反射光学系側ギア１３３と、それに噛み合う反射光学系側小ギア１３４とが設けられている。反射光学系側ギア１３３は、全周にわたって連続して歯が設けられている。反射光学系側小ギア１３４は、軸１３５を介して原点付ロータリーエンコーダ１３１に連結されている。一方、撮像素子５０側には、撮像素子側ギア１３６およびこれに噛み合う撮像素子側小ギア１３７が設けられている。撮像素子側ギア１３６には撮像素子５０が取り付けられている。撮像素子側小ギア１３７は、軸１３８を介してサーボモータ１３２に連結されている。
【００７２】
図３２は、この撮像素子回転機構１３０の構成を表すブロック図である。原点付ロータリーエンコーダ１３１は、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出するものであり、インタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に接続されている。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０の回転方向および回転量を算出し、その情報をドライバ１４１に供給するものである。サーボモータ駆動部１４１は、ＣＰＵ１４０から供給された情報に基づいてサーボモータ１３２を駆動するものである。
【００７３】
この撮像素子回転機構１３０では、原点付ロータリーエンコーダ１３１が、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、検出結果をインタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に供給する。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０の回転方向および回転量を算出し、その情報をサーボモータ駆動部１４１に供給する。サーボモータ駆動部１４１は、ＣＰＵ１４０から供給された情報に基づいてサーボモータ１３２を駆動し撮像素子側ギア１３６を回転させることにより、撮像素子５０を所定の方向に所定量回転させる。第３の例は、プログラムによりきめ細やかな制御が可能となるという利点を有する。また、第３の例は、第１の例または第２の例に比べて部品コストが低くなるので大量生産に有利である。
【００７４】
（第４の例）
図３３は、撮像素子回転機構の第４の例を表したものである。この撮像素子回転機構１５０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、その回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０によって撮像された画像データを処理することにより、撮像素子５０を回転させたのと同様の画像をモニター１３に表示するようにしたものである。
【００７５】
反射光学系３０側には、第３の例と同様に、反射光学系側ギア１３３と、それに噛み合う反射光学系側小ギア１３４とが設けられている。反射光学系側ギア１３３は、全周にわたって連続して歯がつけられている。反射光学系側小ギア１３４は、軸１３５を介して原点付ロータリーエンコーダ１３１に連結されている。
【００７６】
図３４は、この撮像素子回転機構１５０の構成を表すブロック図である。原点付ロータリーエンコーダ１３１は、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出するものであり、インタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に接続されている。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報を信号処理部７０（図３参照。）に供給するものである。信号処理部７０は、撮像素子５０およびモニター１３に接続されており、撮像素子５０により撮像された画像データおよびＣＰＵ１４０から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて画像処理（回転）を行い、モニター１３に表示させるものである。
【００７７】
この撮像素子回転機構１５０では、原点付ロータリーエンコーダ１３１が、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、検出結果をインタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に供給する。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報を信号処理部７０に供給する。信号処理部７０は、撮像素子５０により撮像された画像データおよびＣＰＵ１４０から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて画像処理（回転）を行い、モニター１３に表示させる。
【００７８】
このように本実施の形態では、反射光学系３０の第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を回転可能としたので、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きを低減ないし解消し、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となる。
【００７９】
また、本実施の形態では、更に以下の二つの利点を得ることも可能となる。第１に、撮像光学系２０のみを用いる場合と、反射光学系３０を併用する場合とでは総光路長が大きく異なっており、これらを切替可能とするためにはレンズ２１に大きなフォーカス範囲が要求されていた。本実施の形態では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となるので、レンズ２１としてフォーカス範囲の小さなレンズを使用することが可能となり、レンズ２１のコストを低減することが可能となる。
【００８０】
また、第２に、テレセントリックなどの特別な設計をされていない一般のレンズを用いた場合には、作動距離に応じて光学倍率が変動するのが一般的であり、レンズのズームカバーの位置を固定していても、光学系切替の際にモニター１３に表示される被写体２のサイズが変動してしまっていた。しかしながら、本実施の形態では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となるので、光学系切替をあえて行う必要はなくなり、このような問題も解消される。
【００８１】
特に、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０にある場合には、撮像素子５０を正立状態で配置し、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０を第１ミラー３１と同じ方向に回転させ、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０を第１ミラー３１と反対方向に回転させ、第１ミラーが回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合には、撮像素子５０を正立状態にするようにしたので、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０の傾きθを最適化することが可能となる。よって、より自然な見え方に近いマルチアングル観察を実現可能となると共に、事実上の水平旋回範囲の拡大が可能となる。
【００８２】
また、特に、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１の回転角度と撮像素子５０の傾きとが比例関係を有するようにしたので、より高い効果を得ることが可能となる。
【００８３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、反射光学系３０が第１ミラー３１および第２ミラー３２の２枚のミラーを有する場合について説明したが、反射光学系３０は３枚以上のミラーを有していてもよい。ただし、反射光学系３０は偶数枚のミラーを有していることが好ましい。偶数枚ではない場合には被写体２の像を画像信号処理にて左右反転する必要があるからである。
【符号の説明】
【００８４】
１…ビデオマイクロスコープ、２…被写体、１０…載置面、１１…載置台、１２…カメラ、１３…モニター、１４…操作部、１５…アーム、１６…レーザポインタ、１７…照明部、１８…制御部、２０…撮像光学系、２１…レンズ、２２…レンズマウント、２３…筒構造、３０…反射光学系、３１…第１ミラー、３２…第２ミラー、４０…反射光学系支持機構、４１…第１ステー、４２…筒部材、４３…第２ステー、５０…撮像素子、５１…フレキシブルケーブル、６０……撮像光学系支持機構、６１…ガイド部材、６２…環状部材、７０…信号処理部、１１０，１２０，１３０，１５０…撮像素子回転機構、ＯＡ……光軸、ＯＰ…屈曲光路、ＲＡ…回転中心軸、ＴＡ…旋回中心軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な対象物を様々な角度から観察するのに好適なビデオマイクロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント配線板のはんだ付け箇所の検査など、微小立体物の観察にビデオマイクロスコープが用いられている。ビデオマイクロスコープでは、例えば、特許文献１に記載されたように、載置面に被写体を載せ、上方斜め方向からカメラで観察・撮像し、その画像をモニターに表示させる。カメラは左右に旋回可能とされ、被写体の正面だけでなく左右側面も上方斜め方向から観察可能となっている。
【０００３】
また、特許文献２には、カメラ先端に二枚のミラーによる反射光学系を追加し、このミラーを回転させて観察の俯角を９０°（垂直）〜０°（水平）の範囲で調整することが記載されている。これにより特許文献２のビデオマイクロスコープでは、上方斜めからの観察に加えて、垂直〜水平方向からの観察をも可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―２８１３３
【特許文献２】特開２００９−１８６７２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献２のビデオマイクロスコープでは、オリジナルの撮像光学系のみを用いて観察した被写体の像と、反射光学系を併用して観察した被写体の像とでは、被写体の傾き具合などが微妙に異なってしまう場合があり、更に改善の余地があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、反射光学系を併用した場合に撮像光学系のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能なビデオマイクロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるビデオマイクロスコープは、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の構成要素を含むものである。
（Ａ）観察対象となる被写体が載置される載置面
（Ｂ）載置面の上方斜めから載置面上の被写体に向けられた光軸を有する撮像光学系
（Ｃ）載置面と撮像光学系の下端との間に、載置面側から順に、撮像光学系の光軸の外側の第１ミラーおよび撮像光学系の光軸上の第２ミラーを含む複数のミラーを有し、被写体の像を複数のミラーを経て撮像光学系に導く屈曲光路を形成する反射光学系
（Ｄ）反射光学系を撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持する反射光学系支持機構
（Ｅ）撮像光学系の上端に配置され、反射光学系支持機構による第１ミラーの回転方向位置に応じて撮像光学系の光軸の回りに回転可能な撮像素子
【０００８】
本発明のビデオマイクロスコープでは、載置面に置かれた被写体の像は、反射光学系の複数のミラーを経る屈曲光路により撮像光学系に導かれ、撮像光学系の上端に配置された撮像素子により撮像される。このとき、反射光学系支持機構により反射光学系が撮像光学系の光軸の回りに回転されると、第１ミラーの回転方向位置に応じて、撮像素子が撮像光学系の光軸の回りに回転される。これにより、反射光学系の回転によって生じた被写体の像の傾きが低減ないし解消される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のビデオマイクロスコープによれば、反射光学系の第１ミラーの回転方向位置に応じて撮像素子を回転可能としたので、反射光学系を併用した場合に撮像光学系のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るビデオマイクロスコープの外観を表す斜視図である。
【図２】図１に示したビデオマイクロスコープの側面図である。
【図３】図２に示した撮像光学系および反射光学系の内部構造を表す図である。
【図４】図２に示した撮像光学系の旋回を説明するための図である。
【図５】撮像光学系の旋回による被写体の像を表す図である。
【図６】図２に示した反射光学系の回転を説明するための図である。
【図７】第１ミラーの回転基準位置を説明するための側面図である。
【図８】図２に示した反射光学系支持機構の構成を表す分解斜視図および組立斜視図である。
【図９】反射光学系の回転による被写体の像を表す図である。
【図１０】図２に示した第２ミラーが第１の揺動位置にある場合の側面図である。
【図１１】第２ミラーが第２の揺動位置にある場合の側面図である。
【図１２】反射光学系を併用して図５（Ｂ）と同じ像を得ようとする場合の手順を表す正面図である。
【図１３】図１１に続く手順を表す正面図である。
【図１４】図１３に示した手順により得られた像を表す図である。
【図１５】図１３に続く手順を表す正面図である。
【図１６】図１５に示した手順により得られた像を表す図である。
【図１７】第１ミラーが回転基準位置にある場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図１８】第１ミラーが回転基準位置から時計回り方向に９０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図１９】第１ミラーが回転基準位置から１８０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図２０】第１ミラーが回転基準位置から反時計回りに９０°回転された場合の撮像素子の回転を表す上面図である。
【図２１】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の一例を表す図である。
【図２２】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の他の例を表す図である。
【図２３】第１ミラーの回転方向位置および撮像素子の傾き量の関係の更に他の例を表す図である。
【図２４】反射光学系および撮像素子の両方を回転させた場合の被写体の像を表す図である。
【図２５】撮像素子回転機構の第１の例を表す斜視図である。
【図２６】図２５に示した反射光学系側ギアを拡大して表す図である。
【図２７】図２６に続く動作を説明するための図である。
【図２８】撮像素子回転機構の第２の例を表す斜視図である。
【図２９】図２８に示した撮像素子回転機構の動作を説明するための図である。
【図３０】反射光学系を図２９とは反対方向に回転させた場合の撮像素子回転機構の動作を説明するための図である。
【図３１】撮像素子回転機構の第３の例を表す斜視図である。
【図３２】図３１に示した撮像素子回転機構の構成を表すブロック図である。
【図３３】撮像素子回転機構の第４の例を表す斜視図である。
【図３４】図３３に示した撮像素子回転機構の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．撮像素子回転機構の第１〜第４の例
【００１２】
（構成）
図１および図２は、本発明の一実施の形態に係るビデオマイクロスコープの外観を表したものである。このビデオマイクロスコープ１は、プリント配線板のはんだ付け箇所の検査など微小立体物の観察に用いられるものであり、観察対象となる被写体２が置かれる載置台１１の上方に、カメラ１２およびモニター１３を有している。
【００１３】
載置台１１は、矩形板状であり、その上面は、観察対象となる被写体が載置される平坦な矩形状の載置面１０となっている。載置台１１の前方側面には、操作部１４が設けられている。操作部１４は、例えば、光量調整用ボリュームスイッチ１４Ａ、ライトパターンスイッチ１４Ｂ、ポインタスイッチ１４Ｃ、電源スイッチ１４Ｄを含んでいる。
【００１４】
載置台１１の後縁の幅方向中央には、アーム１５が設けられている。アーム１５の先端部は前方に屈曲し、載置台１１の載置面１０と間隔をおいて対向している。アーム１５の上面にはモニター１３が配設されると共に、被写体２の位置決めのためのレーザ光を発生するレーザポインタ１６と、載置面１１を照明するための照明部１７とが内蔵されている。アーム１５の先端にはカメラ１２が支持されている。
【００１５】
モニター１３は、カメラ１２の後述する撮像素子５０によって生成された撮像信号に基づいて生成された画像信号が供給されることにより、被写体２の画像を表示するものであり、例えば液晶表示装置により構成されている。モニター１３は、アーム１５の上面に着脱可能に取り付けてもよいし、あるいは、ビデオマイクロスコープ１と離れた箇所に配置してもよい。
【００１６】
レーザーポインタ１６は、載置面１０に向けて位置決め用のレーザ光を照射するものである。載置面１０上のレーザ光の照射位置に被写体２を位置決めすることにより、カメラ１２の後述する撮像光学系２０の光軸ＯＡ上に被写体２を位置させ、被写体２の撮像を容易にすることが可能となる。
【００１７】
照明部１７は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等よりなる複数の光源と、拡散板と、フレネルレンズとを含んで構成されている。
【００１８】
レーザポインタ１６および照明部１７は、制御部１８により制御されている。制御部１８は、光量調整用ボリュームスイッチ１４Ａの操作に応じて照明部１７の光源を一括してオンオフするとともに光源全体の光量の制御を行い、ライトパターンスイッチ１４Ｂの操作に応じて照明部１７の光源の点滅を個別に制御する。また、制御部１８は、ポインタスイッチ１４Ｃの操作に応じてレーザーポインタ１６の点灯、滅灯の制御を行う。なお、電源スイッチ１４Ｄは、カメラ１２、モニター１３，照明部１７，制御部１８等への電源供給のオン、オフ制御を行うためのものである。
【００１９】
図３は、図１に示したカメラ１２の内部構造を表したものである。カメラ１２は、複数のレンズ２１Ａ〜２１Ｅ（以下、レンズ２１と総称する。）よりなる撮像光学系２０を有している。撮像光学系２０の光軸ＯＡ（レンズ２１のすべての光学中心を結んだ線）は、載置面１０の上方斜めから載置面１０上の被写体２に向けられている。撮像光学系２０の光軸ＯＡが載置面１０に対してなす角度α（図２参照）は、例えば４５°程度である。撮像光学系２０の下端には、反射光学系３０が、反射光学系支持機構４０により支持されている。撮像光学系２０の上端には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ；電荷結合素子）などの撮像素子５０が配置されている。
【００２０】
撮像光学系２０は、レンズ２１を収容した多数のレンズマウント２２を連結した筒構造２３を有している。この筒構造２３の上部は、撮像素子５０と共に、先端が半球状の筐体２４で覆われている。図３では、光軸ＯＡの左半分にレンズマウント２２を、光軸ＯＡの右半分にレンズ２１および筒構造２３の外形を表している。なお、レンズマウント２２にはそれぞれ対応するレンズ２１が収容されているが、図３では、そのうち主だった五つのレンズ２１Ａ〜２１Ｅのみを表している。また、レンズ２１はズームレンズであり、倍率セッティングにより光軸ＯＡ方向に移動可能となっている。
【００２１】
この撮像光学系２０は、撮像光学系支持機構６０によりアーム１５の先端に支持されている。撮像光学系支持機構６０は、載置面１０と直交する旋回中心軸ＴＡを中心に撮像光学系２０を旋回可能に支持している。このように撮像光学系２０を水平旋回させることにより、プリズムアセンブリ等の高価な光学部品を用いることなく、被写体２の像を正立状態としたままで左右側面を観察することが可能となっている。旋回範囲は、例えば図４に示したように、アーム１５の先端の幅方向中心（使用者からみて手前側正面）の旋回基準位置Ｔ０から左方に４５°、右方に４５°、合計９０°とすることができる。撮像光学系支持機構６０による撮像光学系２０の旋回は、手動により行ってもよいし、またはモータなどの動力源により行ってもよい。
【００２２】
撮像光学系支持機構６０は、例えば、アーム１５の前方側面の溝１５Ａに緩挿された棒状のガイド部材６１と、このガイド部材６１に結合された環状部材６２とを有している。環状部材６２は、ネジ６２Ａにより筒構造２３の中央付近に固定されている。アーム１５の溝１５Ａ内には公知のガイドレールなどのガイド部材（図示せず）が設けられており、ガイド部材６１は、このガイド部材に滑動可能に結合されている。なお、環状部材６２には筐体２４の下端を嵌め込み可能となっている。
【００２３】
図５は、図４に示した撮像光学系２０の旋回により得られる被写体２の像を表したものである。図５（Ｂ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により旋回基準位置Ｔ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面および上面を観察可能となる。図５（Ａ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により左方に旋回された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図５（Ｃ）に示したように、撮像光学系２０が撮像光学系支持機構６０により右方に旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。
【００２４】
撮像光学系２０の旋回中心軸ＴＡと撮像光学系２０の光軸ＯＡとは、載置面１０上の被写体２の上面またはその近傍で交差していることが望ましい。旋回中心軸ＴＡと光軸ＯＡとが交差する箇所に被写体２が位置していれば、撮像光学系２０が旋回中心軸ＴＡを中心として旋回した場合、その旋回位置に拘わらず、撮像光学系２０の光軸ＯＡは被写体２を通り、被写体２の像が撮影光学系２０によって撮像素子５０に導かれて撮像されることが可能となる。そのためには、上述したレーザポインタ１６は、旋回中心軸ＴＡ上に配置されていることが望ましい。
【００２５】
なお、撮像光学系支持機構６０は、撮像光学系２０の光軸ＯＡと載置面１０とのなす角度αを、上述した約４５°から例えば±５度の範囲で増減する調整機構（図示せず）を有していることが望ましい。これにより、被写体２の寸法・形状に応じて撮像光学系２０を揺動させて光軸ＯＡが被写体２を通るように調整することが可能となる。そのような調整機構としては、例えば、操作ダイヤルの回転量に応じて撮像光学系２０を支軸回りに揺動させるなど従来公知のさまざまな構造が採用可能である。
【００２６】
図３に示した反射光学系３０は、載置面１０と撮像光学系２０の下端との間に、載置面１０側から順に、撮像光学系２０の光軸ＯＡの外側の第１ミラー３１と、撮像光学系２０の光軸ＯＡ上の第２ミラー３２を有している。被写体２の像は、第１ミラー３１および第２ミラー３２を通る屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれるようになっている。
【００２７】
第１ミラー３１および第２ミラー３２は、例えば、表面反射ミラーで構成されている。表面反射ミラーは、ガラス表面に蒸着された反射膜で入射光を直接反射させるものであり、入射光がガラスを通過しないものである。これに対して、一般的なミラーはガラスの裏面に反射膜を蒸着し、ガラス表面から入射した光を反射膜で反射させる構成としている。しかしながら、裏面反射ミラーを用いた場合には、仮にガラス表面での反射が無視できるほど小さいときであっても、収差が発生して画像を乱すおそれがあり、それを補正するための光学部品が必要となる。第１ミラー３１および第２ミラー３２を表面反射ミラーで構成することで収差を抑えた撮像が可能となり、被写体２の像の品質向上が可能となる。また、第１ミラー３１および第２ミラー３２を構成する表面反射ミラーの基板面精度は、可視光線の平均波長よりも小さいものであることが望ましい。これにより、被写体２の像の品質を更に向上させることが可能となる。
【００２８】
図３に示した反射光学系支持機構４０は、反射光学系３０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能に支持するものである。回転範囲は、例えば図６に示したように、回転基準位置Ｒ０から、時計回りに３６０°、反時計回りにも３６０°とすることができる。反射光学系支持機構４０による反射光学系３０の旋回は、手動により行ってもよいし、またはモータなどの動力源により行ってもよい。
【００２９】
ここで回転基準位置Ｒ０とは、第１ミラー３１が使用者からみて手前側正面、すなわち、図７に示したように、第１ミラー３１と載置面１０との距離Ｈが最小になる位置である。ちなみに、図１，図２および図６では、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りに１８０°回転した位置（回転基準位置Ｒ０に１８０°対向する位置）にある場合を表しており、このとき第１ミラー３１と載置面１０との距離Ｈは最大となっている。なお、以下の説明においては、時計回りの場合には度数に＋を付し、反時計回りの場合には度数に−を付して表す。
【００３０】
このような反射光学系支持機構４０は、具体的には、第１ミラー３１を支持する第１ステー４１を有している。この第１ステー４１は、筒構造２３の下端に取り付けられた筒部材４２に、ネジ４１Ａにより固定されている。また、第１ステー４１の内側には、第２ミラー３２を支持する第２ステー４３が、支軸４３Ａにより支持されている。
【００３１】
図８は、筒部材４２の一例を表したものである。筒部材４２は、内側筒部材４２Ａおよび外側筒部材４２Ｂを有している。内側筒部材４２Ａは、筒構造２３に着脱可能であると共に外周面にガイド溝４２Ａ１を有している。ガイド溝４２Ａ１は、内側筒部材４２Ａの外周面に連続して一周（３６０°）設けられている。外側筒部材４２Ｂは、内周面にガイド溝４２Ａ１に係合するボールプランジャ４２Ｂ１を有している。このボールプランジャ４２Ｂ１により、外側筒部材４２Ｂは、内側筒部材４２Ａに対して時計回りまたは反時計回りに３６０°回転可能に支持されると共に内側筒部材４２Ａから取り外し可能となっている。また、外側筒部材４２Ｂには第１ステー４１が固定されており、外側筒部材４２Ｂの回転に伴って、第１ステー４１および第２ステー４３も外側筒部材４２Ｂと共に回転可能となっている。
【００３２】
具体的には、ボールプランジャ４２Ｂ１は、外側筒部材４２Ｂの内周面に、周方向に間隔をおいて複数の球体および各球体に対応するスプリングを有している。スプリングは、対応する球体を外側筒部材４２Ｂの内周面から突出する方向に付勢するものである。これにより、球体は外側筒部材４２Ｂの半径方向に往復移動可能となっている。
【００３３】
例えば、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａから抜き出す方向に所定値以上の外力を与えると、球体が外側筒部材４２Ｂ内に没入し、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａから取り外すことが可能となる。
【００３４】
また、例えば、外側筒部材４２Ｂを内側筒部材４２Ａに被せる方向に所定値以上の外力を与えると、球体が外側筒部材４２Ｂ内に一旦没入したのちガイド溝４２Ａ１に係合する。これにより外側筒部材４２Ｂは、第１ステー４１および第２ステー４３と共に、内側筒部材４２Ａに回転可能に支持される。なお、このような反射光学系支持機構４０の構成としては、従来公知のさまざまな脱着構造が採用可能である。
【００３５】
図９は、図６に示した反射光学系３０の回転による被写体２の像を表したものである。図９（Ｇ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により回転基準位置Ｒ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面を観察可能となる。図９（Ｆ），図９（Ｄ）および図９（Ａ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により時計回りに回転された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図９（Ｂ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により１８０°回転された場合には、被写体２の主に上面を観察可能となる。図９（Ｈ），図９（Ｅ）および図９（Ｃ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により反時計回りに旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。このように反射光学系３０を回転することにより被写体２を垂直方向から水平方向までの様々な方向から観察する、いわゆるマルチアングル観察が可能となる。
【００３６】
図１０および図１１は、反射光学系支持機構４０の構成の一例を表したものである。第２ステー４３は、第１ステー４１により支軸４３Ａを中心として揺動可能に支持されている。すなわち、第２ステー４３は、図１０に示したように、撮像光学系２０の光軸ＯＡ上において屈曲光路ＯＰを形成する第１の揺動位置Ｐ１と、図１１に示したように、撮影光学系２０の光軸ＯＡから退避した第２の揺動位置Ｐ２との間で切り替え可能となっている。第２ステー４３が第１の揺動位置Ｐ１にある場合には、被写体２の像は反射光学系３０による屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれる。一方、第２ステー４３が第２の揺動位置Ｐ２にある場合には、被写体２の像は、反射光学系３０を介さずに直接、撮像光学系２０に導かれる。このように、反射光学系３０を筒構造２３に取り付けたままで、撮像光学系２０および反射光学系３０を併用する観察と、撮像光学系２０のみを用いる観察とを切り替えることが可能となり、操作の利便性が向上する。なお、第２ステー４３と第１ステー４１との間には、第２ステー４３が第１の揺動位置Ｐ１または第２の揺動位置Ｐ２に位置した際にそれぞれ第１ステー４１に係合することで第２ステー４３の位置を保持する公知のクリック機構が設けられていてもよい。
【００３７】
図３に示した撮像素子５０は、撮像光学系２０によって導かれた被写体２の像を撮像し撮像信号を生成するものであり、例えば矩形形状のＣＣＤ回路基板により構成されている。撮像素子５０は、信号処理部７０を介してモニター１３に接続されている。信号処理部７０は、撮像素子５０によって生成された撮像信号に対して信号処理を行って画像信号を生成し、その画像信号をモニター１３に供給するものである。
【００３８】
この撮像素子５０は、反射光学系支持機構４０による第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能とされている。これにより、このビデオマイクロスコープ１では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となっている。
【００３９】
すなわち、光軸ＯＡを中心に回転可能な反射光学系３０により、様々な観察方向を実現しようとする場合には、カメラ・レンズの回転に伴って被写体の像が回転することがある。特にレンズを被写体に対して垂直に向けた状態では、完全な倒立状態にもなりえる。このような不自然な観察状態を解消するためには、プリズム等の光学アセンブリを追加することも考えられるが、コストの増大は避けられない。本実施の形態では、反射光学系３０の回転に伴って被写体２の像に傾きが生じるが、撮像素子５０を回転させることにより被写体２の像の傾きを補正し、自然な観察状態を維持することが可能となる。以下、このような反射光学系３０および撮像素子５０の回転について更に詳しく説明する。
【００４０】
（動作）
このビデオマイクロスコープ１では、載置面１０に置かれた被写体２の像は、反射光学系３０の第１ミラー３１により光軸ＯＡ側に反射されたのち、第２ミラー３２により、光軸ＯＡ上で撮像光学系２０に向けて反射される屈曲光路ＯＰを経て撮像光学系２０に導かれ、撮像光学系２０の上端に配置された撮像素子５０により撮像され、モニター１３に表示される。
【００４１】
ここで、撮像光学系２０のみを用いて被写体２を手前側正面から観察した場合、被写体２の像では、図５（Ｂ）に示したように、像の上方が被写体２の奥側、像の下方が被写体２の手前側となっており、かつ被写体２の底辺が水平に見えるのが自然である。被写体２は通常、観察者の方を向くように置かれるからである。
【００４２】
図１２および図１３は、反射光学系３０を併用して図５（Ｂ）と同じく手前側正面からみた像を得ようとする場合の手順を表したものである。まず、図１２に示したように、撮像光学系２０を旋回基準位置Ｔ０において、反射光学系支持機構４０により反射光学系３０を撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転させる。これにより、第１ミラー３１を右方または左方の約４５°上方斜めの位置まで回転させ、観察の俯角を上方斜め方向とする。なお、反射光学系３０の回転方向は反時計回りまたは時計回りのいずれでもよいが、図１２では、反射光学系３０を矢印Ｒ方向に反時計回りに回転させ、第１ミラー３１を右上方斜めの位置まで回転させた場合を表している。
【００４３】
図１２の状態では、被写体２を右方または左方のいずれかから観察することになる。そこで、図１３に示したように、撮像光学系支持機構６０により撮像光学系２０を左方または右方に旋回させて、第１ミラー３１を観察者からみて手前側正面まで移動させ、左右成分を打ち消す。なお、図１３では、第１ミラー３１が右上方斜めの位置にあるので、撮像光学系２０を左方に旋回させるようにしている。
【００４４】
ところが、このようにして実際に得られる観察画像では、図１４に示したように、被写体２の底辺が水平ではなく左上がりまたは右上がりに傾いてしまう。図１４では、被写体２の像の底辺は、水平方向に対して約３０°右上がりとなっている。
【００４５】
図１５は、図１３に続く手順を表したものである。図１５（Ａ）は、図１３における撮像素子５０の状態を表したものである。撮像素子５０は正立状態、すなわち矩形形状の撮像素子５０の底辺が、旋回中心軸ＴＡと光軸ＯＡとを結ぶ線に対して直交している状態で配設されている。撮像素子５０の中央には、撮像素子５０とＣＣＤ制御回路（図示せず）とを接続するフレキシブルケーブル５１が配設されている。
【００４６】
ここで、図１５（Ｂ）に示したように、撮像素子５０を、反射光学系３０と同方向すなわち反時計回りに回転させ、水平方向に対して右上がりに傾ける。これにより、図１６に示したように、被写体２の像の底辺が水平となり、図５（Ｂ）と同じ像が得られる。第１ミラー３１の回転量が上述した約４５°である場合、撮像素子５０の傾きθが約３０°で被写体２の像の底辺が水平となる。
【００４７】
このように第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０が撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転されることにより、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きが低減ないし解消されることが分かる。
【００４８】
図１７は、シミュレーションおよび実測により、第１ミラー３１の回転方向位置に応じた撮像素子５０の最適な傾きθを求めたものである。図１７に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から±１３５°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転され、撮像素子５０の傾きθは第１ミラー３１の回転角度の３分の１（１／３）である。第１ミラー３１が±１３５°を超えて更に回転された場合（＋１３５°〜＋１８０°、−１３５°〜−１８０°）には、撮像素子５０の回転方向は反転される。すなわち、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と逆方向に回転される。第１ミラー３１が１８０°または−１８０°に到達したときに、撮像素子５０は傾きのない正立状態（θ＝０°）に戻る。
【００４９】
ただし、図１７における１３５°、３分の１等の数値については、反射光学系３０の寸法などによって最適値は増減するものであり、また、正確に最適値になっていなかった場合にも一定の効果を得ることが可能である。例えば、撮像素子５０の回転方向を反転させる角度（回転方向反転角度）Ｘ°は９０°以上の角度であれば、被写体２の像の見た目に違和感が少なくなり、図１７と同様の効果が得られる。具体的には、図１８に示したようにＸ＝１２０°，−１２０°、または図１９に示したようにＸ＝９０°，−９０°としてもよい。
【００５０】
以上に基づいて、第１ミラー３１の回転方向位置に応じた撮像素子５０の回転を、図２０ないし図２３を参照して説明する。まず、図２０に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０（被写体２から第１ミラー３１に至る光路が載置面１０に対して平行（ほぼ平行）になる位置；図７参照）にある場合には、撮像素子５０は傾きのない正立状態（θ＝０°）に配置されている。
【００５１】
図２１および図２２に示したように、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転される。この場合には、第１ミラー３１の回転角度と撮像素子５０の傾きθとが正の係数（例えば３分の１（１／３））による比例関係を代表例とする正の相関を有することが好ましい。
【００５２】
第１ミラー３１の回転方向位置が±Ｘ°を超えた場合、すなわち第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と反対方向に回転される。このようにすることにより、撮像素子５０をずっと同じ方向に回し続けてフレキシブルケーブル５１がよじれてしまうという深刻な問題が生じることが回避される。また、被写体２の像の傾き程度は倒立状態までいかず、左上がり４５°〜右上がり４５°の範囲と比較的小さいので、撮像素子５０の回転により十分に修正可能である。図２３に示したように、第１ミラーが回転基準位置Ｒ０から１８０°または−１８０°回転される場合には、撮像素子５０は傾きのない元の正立状態（θ＝０°）に戻る。
【００５３】
図２４は、このようにして反射光学系３０および撮像素子５０の両方を回転させた場合に得られる被写体２の像を表したものである。図２４（Ａ）〜図２４（Ｇ）の各図の右下の数字は撮像素子５０の傾きθを表し、時計回りの場合は＋、反時計回りの場合は−を度数の前に付している。図２４（Ｇ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により回転基準位置Ｒ０に支持されている場合には、被写体２の主に正面を観察可能となる。図２４（Ｆ），図２４（Ｄ）および図２４（Ａ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により時計回りに回転された場合には、被写体２の主に上面および左側面を観察可能となる。図２４（Ｂ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により１８０°回転された場合には、被写体２の主に上面を観察可能となる。図２４（Ｈ），図２４（Ｅ）および図２４（Ｃ）に示したように、反射光学系３０が反射光学系支持機構４０により反時計回りに旋回された場合には、被写体２の主に上面および右側面を観察可能となる。
【００５４】
図２４から分かるように、反射光学系３０および撮像素子５０の両方を回転させた場合には、図９のように反射光学系３０のみを回転させた場合に比べて、マルチアングル観察がより自然な見え方に近くなっていることが分かる。この相違は、特に斜め方向から被写体２を見たときに明瞭なものとなる。また、反射光学系３０を併用した場合にも、撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ俯角で同じ像を得ることが可能となるので、事実上水平旋回範囲が拡大されたことになる。
【００５５】
撮像素子５０は手動で回転可能としてもよいし、あるいは、以下第１〜第４の例で説明するように、撮像素子回転機構により自動的に撮像光学系２０の光軸ＯＡの回りに回転可能としてもよい。
【００５６】
（第１の例）
図２５は、撮像素子回転機構の第１の例を表したものである。この撮像素子回転機構１１０は、撮像素子５０の回転を、ギアによる機械的な機構を用いて行うようにしたものであり、撮像素子側ギア１１１およびこれに噛み合う撮像素子側小ギア１１２を有している。撮像素子側ギア１１１には撮像素子５０が取り付けられている。一方、反射光学系３０側には、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂと、それぞれに噛み合う反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂとが設けられている。反射光学系側小ギア１１４Ａおよび撮像素子側小ギア１１２は、伝達用小ギア１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ，１１６および軸１１７により連結されている。反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび撮像素子側小ギア１１２は、伝達用小ギア１１８，１１６および軸１１７により連結されている。なお、図２５は、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合を表している。
【００５７】
図２６は、図２５に示した反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂおよびその周辺を拡大して表したものである。反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂは、前後に分けて歯が設けられている。また、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂは、撮像素子５０の回転方向反転角度Ｘ°を境にして、円周方向において異なる範囲に歯が設けられている。すなわち、反射光学系側ギア１１３Ａは、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えばＸ°＝±１３５°以内の範囲にある場合のためのものであり、回転基準位置Ｒ０から例えばＸ°＝±１３５°以内の範囲のみに歯が設けられている。反射光学系側ギア１１３Ｂは、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５°〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合のためのものであり、＋１３５°から１８０°を通過して−１３５°までの範囲のみに歯が設けられている。
【００５８】
図２６に示したように、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合には、反射光学系側ギア１１３Ｂの回転力は、反射光学系側小ギア１１４Ｂで受け取られる。反射光学系側小ギア１１４Ｂで受け取られた回転力は、伝達用小ギア１１８，１１６を用いて軸１１７を介して撮像素子側小ギア１１２および撮像素子側ギア１１１に伝えられる。ギア枚数の偶数・奇数の関係から、撮像素子５０の回転方向は第１ミラー３１の回転方向とは逆になる。よって、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と逆方向に回転され、撮像素子５０の回転角度（傾きθ）は第１ミラー３１の回転角度と同じになる。
【００５９】
このとき、反射光学系側小ギア１１４Ｂと伝達用小ギア１１８との間にある反射光学系側小ギア１１４Ａおよび伝達用小ギア１１５Ａは、回転伝達の点で反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８とは分離されている。反射光学系側小ギア１１４Ａおよび伝達用小ギア１１５Ａは筒状の軸（外筒）１１９Ａで連結されており、この外筒１１９Ａは、反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８を接続する内軸１１９Ｂに差し込まれている。
【００６０】
なお、第１ミラー３１の回転方向位置が回転基準位置Ｒ０から例えば＋１３５〜＋１８０°、または−１３５°〜−１８０°の範囲にある場合に、反射光学系側小ギア１１４Ｂの回転に起因して反射光学系側小ギア１１４Ａが回転することは無害である。なぜなら、この場合には反射光学系側小ギア１１４Ａには噛み合う歯がなくフリーだからである。
【００６１】
図２７は、図２６に続いて、第１ミラー３１の回転方向位置が−１３５°になった状態を表したものである。すなわち、図２７は、反射光学系側小ギア１１４Ｂおよび伝達用小ギア１１８，１１６を介して、撮像素子５０を逆方向に回転させる力が伝わる最後の瞬間を表している。第１ミラー３１が図２７よりも少しでも時計回りに回転すると、反射光学系側小ギア１１４Ｂには噛み合う歯がなくなりフリーとなる。代わって、撮像素子側ギア１１１に回転力を与えるのは反射光学系側小ギア１１４Ａとなる。
【００６２】
反射光学系側小ギア１１４Ａは、第１ミラー３１の回転方向位置が−１３５°を過ぎ、回転基準位置Ｒ０を通過して＋１３５°に達するまでの間は、反射光学系側ギア１１３Ａからの回転力を受け取る。反射光学系側小ギア１１４Ａで受け取られた回転力は、筒１１９Ａを通って伝達用小ギア１１５Ａへ伝達され、伝達用小ギア１１５Ｂで３分の１（１／３）の速度に減速される。更に伝達用小ギア１１５Ｃ，１１６により軸１１７を介して撮像素子側小ギア１１２および撮像素子側ギア１１１に伝えられる。これにより、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向に回転され、撮像素子５０の回転角度（傾きθ）は第１ミラー３１の回転角度の３分の１になる。
【００６３】
このように、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂ，伝達用小ギア１１５Ａ〜１１５Ｃ，１１６，１１８は常時かみ合っており、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂのいずれかが反射光学系３０からの回転力を得て、伝達用小ギア１１６により撮像素子５０が第１ミラー３１と同じ方向または逆方向に回転される。
【００６４】
そのため、反射光学系側小ギア１１４Ａが反射光学系３０からの回転力を得ている場合には反射光学系側小ギア１１４Ｂは従属的に回転し、反射光学系側小ギア１１４Ｂが反射光学系３０からの回転力を得ている場合には反射光学系側小ギア１１４Ａは従属的に回転する。従属的に回転するとは、反射光学系側ギア１１３Ａ，１１３Ｂに相対する歯がないということであり、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂはフリーになるので無害である。ただし、反射光学系３０を高速に回転した場合には、反射光学系側小ギア１１４Ａ，１１４Ｂは瞬時に交代することになり、衝撃をうける可能性があるので、この部分は特に耐久性に優れた設計にすることが望ましい。
【００６５】
（第２の例）
図２８は、撮像素子回転機構の第２の例を表したものである。この撮像素子回転機構１２０は、撮像素子５０の回転をカム１２１および制御アーム１２２を用いた機械的な機構により行うようにしたものである。なお、図２８は、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合を表している。
【００６６】
カム１２１は、反射光学系支持機構４０に取り付けられている。また、カム１２１は、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を適切な回転方向および回転量で回転させることが可能な形状を有している。例えば、以下の説明では、カム１２１が、第１ミラー３１の回転方向位置が−１８０°〜−１３５°の範囲では撮像素子５０が４５度右上がりとなり、第１ミラー３１の回転方向位置が＋１８０°〜＋１３５°の範囲では撮像素子５０が４５度左上がりとなるような形状を有している場合について説明する。
【００６７】
制御アーム１２２は、例えば、一端にカム１２１の周に接するボール部１２２Ａを有し、他端１２２Ｂが撮像素子５０の右側に取り付けられている。なお、制御アーム１２２の他端１２２Ｂは撮像素子５０の右側または左側のいずれかに取り付けられていればよい。
【００６８】
図２９は、反射光学系３０を−１８０°から−１３５°に、時計回り方向に回転させた場合を表したものである。この場合には、カム１２１によりボール部１２２Ａが下がり、これに伴って撮像素子５０の右側が制御アーム１２２により上方に引っ張られて、撮像素子５０が反時計回り（右上がり）に回転する。
【００６９】
図３０は、反射光学系３０を図２９とは反対方向に、すなわち＋１８０°から＋１３５°に、反時計回り方向に回転させた場合を表したものである。この場合には、カム１２１によりボール部１２２Ａが上がり、これに伴って撮像素子５０の右側が制御アーム１２２により下方に下げられ、撮像素子５０が時計回り（左上がり）に回転する。
【００７０】
（第３の例）
図３１は、撮像素子回転機構の第３の例を表したものである。この撮像素子回転機構１３０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、その回転方向位置情報に基づいてサーボモータ１３２により撮像素子５０を回転させるようにしたものである。
【００７１】
反射光学系３０側には、反射光学系側ギア１３３と、それに噛み合う反射光学系側小ギア１３４とが設けられている。反射光学系側ギア１３３は、全周にわたって連続して歯が設けられている。反射光学系側小ギア１３４は、軸１３５を介して原点付ロータリーエンコーダ１３１に連結されている。一方、撮像素子５０側には、撮像素子側ギア１３６およびこれに噛み合う撮像素子側小ギア１３７が設けられている。撮像素子側ギア１３６には撮像素子５０が取り付けられている。撮像素子側小ギア１３７は、軸１３８を介してサーボモータ１３２に連結されている。
【００７２】
図３２は、この撮像素子回転機構１３０の構成を表すブロック図である。原点付ロータリーエンコーダ１３１は、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出するものであり、インタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に接続されている。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０の回転方向および回転量を算出し、その情報をドライバ１４１に供給するものである。サーボモータ駆動部１４１は、ＣＰＵ１４０から供給された情報に基づいてサーボモータ１３２を駆動するものである。
【００７３】
この撮像素子回転機構１３０では、原点付ロータリーエンコーダ１３１が、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、検出結果をインタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に供給する。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０の回転方向および回転量を算出し、その情報をサーボモータ駆動部１４１に供給する。サーボモータ駆動部１４１は、ＣＰＵ１４０から供給された情報に基づいてサーボモータ１３２を駆動し撮像素子側ギア１３６を回転させることにより、撮像素子５０を所定の方向に所定量回転させる。第３の例は、プログラムによりきめ細やかな制御が可能となるという利点を有する。また、第３の例は、第１の例または第２の例に比べて部品コストが低くなるので大量生産に有利である。
【００７４】
（第４の例）
図３３は、撮像素子回転機構の第４の例を表したものである。この撮像素子回転機構１５０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、その回転方向位置情報に基づいて、撮像素子５０によって撮像された画像データを処理することにより、撮像素子５０を回転させたのと同様の画像をモニター１３に表示するようにしたものである。
【００７５】
反射光学系３０側には、第３の例と同様に、反射光学系側ギア１３３と、それに噛み合う反射光学系側小ギア１３４とが設けられている。反射光学系側ギア１３３は、全周にわたって連続して歯がつけられている。反射光学系側小ギア１３４は、軸１３５を介して原点付ロータリーエンコーダ１３１に連結されている。
【００７６】
図３４は、この撮像素子回転機構１５０の構成を表すブロック図である。原点付ロータリーエンコーダ１３１は、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出するものであり、インタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に接続されている。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報を信号処理部７０（図３参照。）に供給するものである。信号処理部７０は、撮像素子５０およびモニター１３に接続されており、撮像素子５０により撮像された画像データおよびＣＰＵ１４０から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて画像処理（回転）を行い、モニター１３に表示させるものである。
【００７７】
この撮像素子回転機構１５０では、原点付ロータリーエンコーダ１３１が、反射光学系側ギア１３３の回転量に基づいて第１ミラー３１の回転方向位置を検出し、検出結果をインタフェース１３９を介してＣＰＵ１４０に供給する。ＣＰＵ１４０は、原点付ロータリーエンコーダ１３１により検出された第１ミラー３１の回転方向位置情報を信号処理部７０に供給する。信号処理部７０は、撮像素子５０により撮像された画像データおよびＣＰＵ１４０から供給された第１ミラー３１の回転方向位置情報に基づいて画像処理（回転）を行い、モニター１３に表示させる。
【００７８】
このように本実施の形態では、反射光学系３０の第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０を回転可能としたので、反射光学系３０の回転によって生じた被写体２の像の傾きを低減ないし解消し、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となる。
【００７９】
また、本実施の形態では、更に以下の二つの利点を得ることも可能となる。第１に、撮像光学系２０のみを用いる場合と、反射光学系３０を併用する場合とでは総光路長が大きく異なっており、これらを切替可能とするためにはレンズ２１に大きなフォーカス範囲が要求されていた。本実施の形態では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となるので、レンズ２１としてフォーカス範囲の小さなレンズを使用することが可能となり、レンズ２１のコストを低減することが可能となる。
【００８０】
また、第２に、テレセントリックなどの特別な設計をされていない一般のレンズを用いた場合には、作動距離に応じて光学倍率が変動するのが一般的であり、レンズのズームカバーの位置を固定していても、光学系切替の際にモニター１３に表示される被写体２のサイズが変動してしまっていた。しかしながら、本実施の形態では、反射光学系３０を併用した場合に撮像光学系２０のみを用いた場合と同じ像を得ることが可能となるので、光学系切替をあえて行う必要はなくなり、このような問題も解消される。
【００８１】
特に、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０にある場合には、撮像素子５０を正立状態で配置し、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０を第１ミラー３１と同じ方向に回転させ、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１が回転されると共に撮像素子５０を第１ミラー３１と反対方向に回転させ、第１ミラーが回転基準位置Ｒ０から１８０°にある場合には、撮像素子５０を正立状態にするようにしたので、第１ミラー３１の回転方向位置に応じて撮像素子５０の傾きθを最適化することが可能となる。よって、より自然な見え方に近いマルチアングル観察を実現可能となると共に、事実上の水平旋回範囲の拡大が可能となる。
【００８２】
また、特に、第１ミラー３１が回転基準位置Ｒ０から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、第１ミラー３１の回転角度と撮像素子５０の傾きとが比例関係を有するようにしたので、より高い効果を得ることが可能となる。
【００８３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、反射光学系３０が第１ミラー３１および第２ミラー３２の２枚のミラーを有する場合について説明したが、反射光学系３０は３枚以上のミラーを有していてもよい。ただし、反射光学系３０は偶数枚のミラーを有していることが好ましい。偶数枚ではない場合には被写体２の像を画像信号処理にて左右反転する必要があるからである。
【符号の説明】
【００８４】
１…ビデオマイクロスコープ、２…被写体、１０…載置面、１１…載置台、１２…カメラ、１３…モニター、１４…操作部、１５…アーム、１６…レーザポインタ、１７…照明部、１８…制御部、２０…撮像光学系、２１…レンズ、２２…レンズマウント、２３…筒構造、３０…反射光学系、３１…第１ミラー、３２…第２ミラー、４０…反射光学系支持機構、４１…第１ステー、４２…筒部材、４３…第２ステー、５０…撮像素子、５１…フレキシブルケーブル、６０……撮像光学系支持機構、６１…ガイド部材、６２…環状部材、７０…信号処理部、１１０，１２０，１３０，１５０…撮像素子回転機構、ＯＡ……光軸、ＯＰ…屈曲光路、ＲＡ…回転中心軸、ＴＡ…旋回中心軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象となる被写体が載置される載置面と、
前記載置面の上方斜めから前記載置面上の前記被写体に向けられた光軸を有する撮像光学系と、
前記載置面と前記撮像光学系の一端との間に、前記載置面側から順に、前記撮像光学系の光軸の外側の第１ミラーおよび前記撮像光学系の光軸上の第２ミラーを含む複数のミラーを有し、前記被写体の像を前記複数のミラーを経て前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する反射光学系と、
前記反射光学系を前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持する反射光学系支持機構と、
前記撮像光学系の他端に配置され、前記反射光学系支持機構による前記第１ミラーの回転方向位置に応じて前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能な撮像素子と
を備えたビデオマイクロスコープ。
【請求項２】
前記第１ミラーが、前記第１ミラーと前記載置面との距離が最小になる回転基準位置にある場合には、前記撮像素子は正立状態で配置され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーが回転されると共に前記撮像素子が前記第１ミラーと同じ方向に回転され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーが回転されると共に前記撮像素子が前記第１ミラーと反対方向に回転され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から１８０°にある場合には、前記撮像素子は正立状態になる
請求項１記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項３】
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーの回転角度と前記撮像素子の傾きとが比例関係を有する
請求項２記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項４】
前記Ｘ°は９０°以上の角度である
請求項３記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項５】
前記撮像素子を前記撮像光学系の光軸の回りに回転させる撮像素子回転機構を備えた
請求項４記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項６】
前記撮像素子回転機構は、
前記反射光学系支持機構に取り付けられたカムと、
一端に前記カムの周に接するボール部を有し、他端が前記撮像素子の左側または右側のいずれかに取り付けられた制御アームと
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項７】
前記撮像素子回転機構は、
前記撮像素子が取り付けられた撮像素子側ギアと、
前記撮像素子側ギアに噛み合う撮像素子側小ギアと、
前記反射光学系支持機構に設けられた反射光学系側ギアと、
前記反射光学系側ギアに噛み合う反射光学系側小ギアと、
前記撮像素子側小ギアおよび前記反射光学系側小ギアを連結する伝達用小ギアおよび軸と
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項８】
前記撮像素子回転機構は、
前記第１ミラーの回転方向位置を検出する原点付ロータリーエンコーダと、
前記原点付ロータリーエンコーダにより検出された前記第１ミラーの回転方向位置情報に基づいて前記撮像素子を回転させるサーボモータと
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項９】
前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像光学系を旋回可能に支持する撮像光学系支持機構を備えた
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１０】
前記反射光学系は偶数枚のミラーを有する
請求項９記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１１】
前記撮像光学系を収容する筒構造を有し、
前記反射光学系支持機構は、
前記筒構造に着脱可能であると共に外周面にガイド溝を有する内側筒部材と、
内周面に前記ガイド溝に係合するボールプランジャを有し、前記ボールプランジャにより前記内側筒部材に対して回転可能に支持されると共に前記内側筒部材から取り外し可能な外側筒部材と、
前記外側筒部材に取り付けられ、前記第１ミラーを支持する第１ステーと、
前記第１ステーに取り付けられ、前記第２ミラーを支持する第２ステーと
を備えた請求項１０記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１２】
前記第２ステーは、前記撮像光学系の光軸上において前記屈曲光路を形成する第１の揺動位置と、前記撮影光学系の光軸から退避した第２の揺動位置との間で揺動可能である
請求項１１記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１】
観察対象となる被写体が載置される載置面と、
前記載置面の上方斜めから前記載置面上の前記被写体に向けられた光軸を有する撮像光学系と、
前記載置面と前記撮像光学系の一端との間に、前記載置面側から順に、前記撮像光学系の光軸の外側の第１ミラーおよび前記撮像光学系の光軸上の第２ミラーを含む複数のミラーを有し、前記被写体の像を前記複数のミラーを経て前記撮像光学系に導く屈曲光路を形成する反射光学系と、
前記反射光学系を前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能に支持する反射光学系支持機構と、
前記撮像光学系の他端に配置され、前記反射光学系支持機構による前記第１ミラーの回転方向位置に応じて前記撮像光学系の光軸の回りに回転可能な撮像素子と
を備えたビデオマイクロスコープ。
【請求項２】
前記第１ミラーが、前記第１ミラーと前記載置面との距離が最小になる回転基準位置にある場合には、前記撮像素子は正立状態で配置され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーが回転されると共に前記撮像素子が前記第１ミラーと同じ方向に回転され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りにＸ°と１８０°との間、または反時計回りにＸ°と１８０°との間の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーが回転されると共に前記撮像素子が前記第１ミラーと反対方向に回転され、
前記第１ミラーが前記回転基準位置から１８０°にある場合には、前記撮像素子は正立状態になる
請求項１記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項３】
前記第１ミラーが前記回転基準位置から時計回りまたは反時計回りにＸ°以内の範囲で回転される場合には、前記第１ミラーの回転角度と前記撮像素子の傾きとが比例関係を有する
請求項２記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項４】
前記Ｘ°は９０°以上の角度である
請求項３記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項５】
前記撮像素子を前記撮像光学系の光軸の回りに回転させる撮像素子回転機構を備えた
請求項４記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項６】
前記撮像素子回転機構は、
前記反射光学系支持機構に取り付けられたカムと、
一端に前記カムの周に接するボール部を有し、他端が前記撮像素子の左側または右側のいずれかに取り付けられた制御アームと
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項７】
前記撮像素子回転機構は、
前記撮像素子が取り付けられた撮像素子側ギアと、
前記撮像素子側ギアに噛み合う撮像素子側小ギアと、
前記反射光学系支持機構に設けられた反射光学系側ギアと、
前記反射光学系側ギアに噛み合う反射光学系側小ギアと、
前記撮像素子側小ギアおよび前記反射光学系側小ギアを連結する伝達用小ギアおよび軸と
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項８】
前記撮像素子回転機構は、
前記第１ミラーの回転方向位置を検出する原点付ロータリーエンコーダと、
前記原点付ロータリーエンコーダにより検出された前記第１ミラーの回転方向位置情報に基づいて前記撮像素子を回転させるサーボモータと
を備えた請求項５記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項９】
前記載置面と直交する旋回中心軸を中心に前記撮像光学系を旋回可能に支持する撮像光学系支持機構を備えた
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１０】
前記反射光学系は偶数枚のミラーを有する
請求項９記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１１】
前記撮像光学系を収容する筒構造を有し、
前記反射光学系支持機構は、
前記筒構造に着脱可能であると共に外周面にガイド溝を有する内側筒部材と、
内周面に前記ガイド溝に係合するボールプランジャを有し、前記ボールプランジャにより前記内側筒部材に対して回転可能に支持されると共に前記内側筒部材から取り外し可能な外側筒部材と、
前記外側筒部材に取り付けられ、前記第１ミラーを支持する第１ステーと、
前記第１ステーに取り付けられ、前記第２ミラーを支持する第２ステーと
を備えた請求項１０記載のビデオマイクロスコープ。
【請求項１２】
前記第２ステーは、前記撮像光学系の光軸上において前記屈曲光路を形成する第１の揺動位置と、前記撮影光学系の光軸から退避した第２の揺動位置との間で揺動可能である
請求項１１記載のビデオマイクロスコープ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【公開番号】特開２０１１−１８６２２３（Ｐ２０１１−１８６２２３Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１９７８（Ｐ２０１０−５１９７８）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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