JP3678416B2 - 撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影装置に関し、詳しくは、レンズ部に密着されて使用されるフィルタを備えた撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、暗箱内に収容されている試料から発せられた微弱な蛍光を撮像する撮影装置が知られている。このような撮影装置に用いられる撮影レンズには、互いに異なる透過特性を有する複数種類のフィルタが用意されており、これらのフィルタは撮影する試料に応じて選択され撮影レンズに装着される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、撮影レンズに対するフィルタの装着を自動化したいという要求があり、電動式のフィルタ交換システムが検討されている。ところで、電気的な制御によってフィルタをレンズに密着させるにはフォーカス調節による撮影レンズの全長の伸縮を考慮する必要がある。すなわち、撮影レンズの前面に配置されるフィルタが上記フォーカス調節によって撮影レンズから離れてしまうと、この撮影レンズの視野を妨げたり、あるいはフィルタと撮影レンズとの隙間からノイズとなる光が入射することがあるので、このようなフィルタ交換システムにおいては、選択されたフィルタを撮影レンズの先端に密着配置させるとともに、フィルタを撮影レンズの先端に密着させたまま、撮影レンズの伸縮に追従させる機能が必要となる。
【0004】
しかしながら、撮影レンズの伸縮に追従させてフィルタを常にレンズ先端に密着させておくためには、レンズ先端位置を検出しながら、フィルタを光軸方向に移動させる制御が必要となり、さらに、撮影レンズが複数種類の撮影レンズの中から選択されて交換される場合には、各撮影レンズ毎に全長が異なるので上記制御がさらに複雑になり、装置コストが高いものとなってしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フィルタのレンズへの密着機構を簡素化し、これにより装置コストを低減することができる撮影装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮影装置は、レンズ部を備えた撮像手段と、レンズ部に密着して使用されるフィルタを保持するフィルタ保持手段と、移動体と、この移動体をレンズ部の光軸方向に移動させる移動手段と、前記フィルタ保持手段と前記移動体との間に介在され、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて前記光軸方向に付勢して前記フィルタをレンズ部に密着させる付勢手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【0007】
前記フィルタ保持手段は、複数のフィルタを保持する保持部と、この保持部を移動させて該保持部に保持された各フィルタをレンズ部の光軸上に位置させることができるように前記保持部を移動可能に支持する支持部とを備えることができる。
【0008】
さらに加えて、この撮影装置は、前記移動体のレンズ部から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段を前記レンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えることができる。
【0009】
前記付勢手段は、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて光軸方向に付勢してフィルタをこのレンズ部に密着させたまま、レンズ部の付勢方向およびこの付勢方向とは反対向への移動に追従させるものである。より具体的には、この付勢手段は、例えば、レンズ部のフォーカス調節におけるレンズ先端の繰出し、およびこの繰出しを戻すときの位置の変動に対して、フィルタを略同一の力でレンズに密着させたまま追従させることができるようにフィルタ保持手段を付勢するものである。また、このような付勢手段としては、バネ等の弾性付勢手段を用いることができる。
【0010】
【発明の効果】
本発明の撮影装置によれば、フィルタ保持手段と移動体との間に介在され、フィルタ保持手段をレンズ部に向けて光軸方向に付勢してフィルタをレンズ部に密着させる付勢手段を備えているので、フィルタが密着されるレンズ部先端の位置がフォーカシング調節によって変動しても、上記付勢手段による付勢によりレンズ部先端にフィルタを密着させたまま上記変動に追従してフィルタ保持手段を移動させることができ、これにより、フィルタのレンズへの密着機構を簡素化することができ、装置コストを低減することができる。
【0011】
また、フィルタ保持手段を、複数のフィルタを保持する保持部と、この保持部を移動させて、保持部に保持された各フィルタを光軸上に位置させることができるようにこの保持部を移動可能に支持する支持部とを備えるものとすれば、上記複数のフィルタの交換をより効率良く行なうことができる。
【0012】
さらに加えて、移動体のレンズ部から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段をレンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えるようにすれば、フィルタ保持手段がレンズ部から離れる際に、付勢手段に付勢されて不要にフィルタがレンズ部に密着されつづけることを防止することができ、例えば、レンズ部を交換する作業を効率よく行なうことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態による撮影装置の概略構成を示す側面図、図2は撮影装置の主要部であるフィルタ保持手段およびナット移動手段等の概略構成を示す平面図、図3はフィルタが交換レンズに接触したときの様子を示す側面図、図4はフィルタ保持手段を交換レンズに向けて付勢しているときの様子を示す側面図、図5は移動ナットの移動ストロークTを示す図、図6はフィルタが密着されている交換レンズの先端部が繰出された様子を示す側面図、図7はフィルタが密着されている交換レンズの先端部の繰出しが戻された様子を示す側面図である。なお、図2はフィルタ保持手段の上板を外した状態を上方から見た図を示すものである。また、図1および図3から図7は暗箱の中の状態を示す図である。
【0014】
本発明の実施の形態による撮影装置は、レンズ部である交換レンズ11を備えた撮像手段10と、交換レンズ11に密着して使用されるフィルタ21を保持するフィルタ保持手段20と、移動体である移動ナット30と、この移動ナット30を交換レンズ11の光軸方向(図中矢印Z方向、以後光軸Z方向と呼ぶ)に移動させる移動手段であるナット移動手段40と、フィルタ保持手段20と移動ナット30との間に介在され、フィルタ保持手段20を交換レンズ11に向けて上記光軸Z方向に付勢してフィルタ21を交換レンズ11に密着させる付勢手段であるコイルバネ45とを備えている。
【0015】
フィルタ保持手段20は、複数のフィルタであるフィルタ21A、21B、21C、21Dを保持する保持孔23を有する保持部22と、保持部22を回転移動させてこの保持部22に保持された各フィルタ21A、21B、21C、21Dを光軸Z上に位置させることができるように保持部22を移動可能に支持する支持部であるフィルタ回転部50とを備えている。
【0016】
上記撮影装置は、さらに加えて、移動ナット30の交換レンズ11から離れる方向への移動に伴って、フィルタ保持手段20をレンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段である底板64を備えている。なお、この連携手段である下板64はフィルタ保持手段20の一部と兼用されるものである。
【0017】
上記撮像手段10の交換レンズ11、フィルタ保持手段20、移動ナット30、ナット移動手段40、およびコイルバネ45等は、暗箱80の内部に収容されている。
【0018】
撮像手段10は、交換レンズ11の他に、この交換レンズ11が装着される撮像部12を備え、この撮像部12は暗箱80の天板81に配設されている。なお、交換レンズ11はオートフォーカス機構を備えており、レンズ先端部11Aが交換レンズ11から繰り出される量は、暗箱80の底板84上に配設されている試料台85の上に載置される被写体までの距離に応じて自動的に調節される。
【0019】
フィルタ保持手段20は、さらに、暗箱80の天板81と、この暗箱80の側板82に配設され天板81の表面に平行な方向に延びる中板83とに亘って上記光軸Zと平行になるように配設されている円柱形状の一対のシャフト61、シャフト61に嵌合しこのシャフト61が延びる方向に沿って光軸Z方向に移動可能な一対のボールブッシュ62、およびボールブッシュ62の光軸Z方向の両側に配設された上板63および下板64を備え、シャフト61とボールブッシュ62とで構成されたいわゆるリニアスライドによって、上記一対のボールブッシュ62に配設されている上板63および下板64が光軸Z方向に移動可能とされている。なお、この上板63と下板64との間に上記フィルタ回転部50が配設されている。
【0020】
フィルタ回転部50は、保持部22のフィルタ21が保持されている面の中央を通してこの保持部22と結合され、両端が上板63と下板64とに軸着されている保持部回転軸51と、上板63に軸着されされ保持部回転軸51に備えられた歯車部51Aに噛合する中間歯車52と、中間歯車52に噛合する歯車部54を回転軸上に有し、上板63上に配設されているフィルタ回転用ステッピングモータ53とを備えており、フィルタ回転用ステッピングモータ53に駆動されて回転する歯車54の回転力が中間歯車52および歯車51Aに伝達され、保持部回転軸51に結合されている保持部22が回転される。この保持部22の回転によって各フィルタ21A、21B、21C、21Dが回転移動され、光軸Z上に各フィルタ21A、21B、21C、21Dが配置される。
【0021】
ナット移動手段40は、天板81と中板83との間に配置され、両端が天板81と中板83とに軸着されて上記移動ナット30が螺合されているボールネジ41と、中板83のボールネジ41が軸着されている側とは反対側に配設され、この中板83を貫通してボールネジ41に回転軸が連結されている移動ナット用ステッピングモータ42とを備え、移動ナット用ステッピングモータ42の回転駆動によって回転されるボールネジ41により、このボールネジ41に螺合している移動ナット30が光軸Z方向に移動される。
【0022】
なお、移動ナット30は、この移動ナット30の周囲に設けられた切欠部31A、31B、31Cを通して、その両端が上板63と下板64とに軸止されている3本の回り止めピン65A,65B、65Cによって、ボールネジ41の回りに回転しないように回転が制限されているので、移動ナット用ステッピングモータ42の回転駆動によってボールネジ41が回転しても移動ナット30が回転することなく、この移動ナット30は光軸Z方向に移動される。
【0023】
コイルバネ45は、フィルタ保持手段20の上板63の下面S2と移動ナット30の上面S3との間に介在し、上板63を交換レンズ11に向けて上記光軸Z方向に付勢することによりフィルタ保持手段20全体を光軸Z方向に付勢する。
【0024】
なお、フィルタ回転用ステッピングモータ53の回転、および移動ナット用ステッピングモータの回転42は図示しないコントローラによって行なわれる。
【0025】
次に上記実施の形態における作用について説明する。
【0026】
移動ナット用ステッピングモータ42の回転により、移動ナット30を光軸Z方向に沿って撮像手段10から離れる方向に移動させ、フィルタ保持手段20の下板64の上面S5を移動ナット30の下面S4で押し下げる。これにより、光軸Z方向に移動可能なフィルタ保持手段20を、シャフト61に沿って撮像手段10から離れる方向に移動させ待機位置P1に位置させる。
【0027】
なお、以後光軸Z方向に沿って撮像手段10から離れる方向を光軸下方向と呼び、光軸Z方向に沿って撮像手段10に近づく方向を光軸上方向と呼ぶ、また、光軸上方向に移動ナットを移動させるための移動ナット用ステッピングモータ42の回転方向を正転方向とし、光軸下方向に移動ナットを移動させるための移動ナット用ステッピングモータ42の回転方向を逆転方向とする。
【0028】
次に、複数種類の交換レンズ中から選択された交換レンズ11を撮像部12に手動で装着する。
【0029】
つづいて、フィルタ回転部50のフィルタ回転用ステッピングモータ53の駆動により保持部22を回転させ、保持部22中から選択したフィルタ21Aを光軸Z上に位置させる。
【0030】
次に、移動ナット用ステッピングモータ42の正転により、移動ナット30を光軸上方向に移動させて、コイルバネ45を介して上板63を付勢した状態のままこの上板63を光軸上方向に押し上げ、これにより、フィルタ保持手段20を撮像手段10に近づく方向に移動させる。
【0031】
フィルタ保持手段20が光軸上方向に移動されると、フィルタ21Aの外枠がレンズ先端部11Aに接触し(図3参照)、さらに、移動ナット用ステッピングモータ42の正転により移動ナット30を光軸上方向に移動させると、レンズ先端部11Aに接触しているフィルタ21Aは、これ以上光軸上方向に移動されることなくこの位置(位置P2)に静止したままとなる。そのため、フィルタ21Aを保持しているフィルタ回転部50およびフィルタ保持手段20もこの位置で静止したままとなる。
【0032】
一方、移動ナット用ステッピングモータ42の正転により光軸上方向に移動されている移動ナット30は、下板64の上面S5を離れて光軸上方向にさらに移動される。これにより、静止している上板63の下面S2と光軸上方向に移動する移動ナット30の上面S3との間隔が狭められて、両者の間に介在されているコイルバネ45が収縮する。すなわち、フィルタ保持手段20と移動ナット30との間に介在されているコイルバネ45が、フィルタ保持手段20を、交換レンズ11に向けて光軸上方向に付勢してフィルタ21を交換レンズ11に密着させる。
【0033】
上記移動ナット30の移動量が、この移動ナット30の移動ストロークTの略1/2(図4参照)となるようにプログラムされたパルス数で、移動ナット用ステッピングモータ42の回転が停止され移動ナット30が位置Q1に停止される。なお、移動ナット30の移動ストロークTは、使用可能範囲内で、上板63の下面S2と移動ナット30の上面S3との間にコイルバネ45を最大限収縮させて、下面S2と上面S3との間隔を最も狭くした状態における移動ナット30の下面S4から底板64の上面S5までの距離で示される値である(図5参照)
次に、暗箱80内の試料台85上に試料89を配置し、交換レンズ11のオートフォーカスを動作させる。これにより、被写体の像が撮像部12の撮像面に正確に結像されるように交換レンズ11のフォーカス調整が行なわれ、これに伴い交換レンズ11の繰出量が変更されてレンズ先端部11Aの位置が変動する。
【0034】
ここで、コイルバネ45によってレンズ先端部11Aに向けて付勢されているフィルタ21Aは、レンズ先端部11Aに密着したままこのレンズ先端部11Aの位置の変動に追従して移動する。すなわち、レンズ先端部11Aが繰り出されてこのレンズ先端部11Aの位置が光軸下方向に移動し、位置P3に位置するときには、フィルタ21Aと共に上板63が押し下げられて上板63の下面S2と移動ナット30の上面S3との間隔が狭まりコイルバネ45の全長がさらに縮められる(図6参照)。このとき、移動ナットは位置Q1に配置されたままである。
【0035】
一方、レンズ先端部11Aの繰出しが戻されてこのレンズ先端部11Aの位置が光軸上方向に移動し、位置P4に位置するときには、上板63がコイルバネ45に付勢されて押し上げられ、上板63の下面S2と移動ナット30の上面S3との間隔が広がりコイルバネ45の全長が延びる。このときも、移動ナットは位置Q1に配置されたままである。
【0036】
上記のように、選択された交換レンズ11に対する移動ナット45の位置の調節を一回だけ行い、この移動ナット45を上記位置Q1に位置させておけば、交換レンズ11のフォーカス調節に伴ってレンズ先端部11Aの位置が変動しても、コイルバネ45の付勢力によってフィルタ21Aを交換レンズ11へ密着させておくことができる。
【0037】
したがって、試料の変更に伴い、被写体の光軸Z方向の位置が変動してフォーカス調節がなされレンズ先端部11Aの位置が変更されても、移動ナット30が位置Q1に位置していれば上記と同様にフィルタ21Aを交換レンズ11へ密着させておくことができる。
【0038】
また、フィルタを交換する際には、移動ナット用ステッピングモータ42の逆転により移動ナット30を光軸下方向に移動させて、フィルタ21Aが交換レンズ11から離れる位置までフィルタ保持手段20を移動させ、その後、フィルタ回転部50の動作によってフィルタ21Aを他のフィルタ、例えばフィルタ21Bに交換し、その後、移動ナット用ステッピングモータ42の正転により移動ナット30を再び位置Q1に位置させれば、上記と同様に、交換レンズ11のフォーカス調節によりレンズ先端部11Aの位置が変動してもフィルタ21Bを交換レンズ11へ密着させておくことができる。
【0039】
なお、移動ナット30を位置Q1に戻す制御は、移動ナット用ステッピングモータ42を駆動する際のパルス数を記憶しておく等のことにより実施することができる。
【0040】
また、フィルタ回転部50の歯車による駆動力伝達機構にダブルギアを採用して歯車のバックラッシュを低減するようにすれば、保持部22に保持されている各フィルタ21A、21B、21C、21Dをフィルタ回転部50によって光軸Z上に位置させる際の位置決め精度を向上させることができる。
【0041】
上記実施の形態においては付勢手段としてコイルバネを用いる例を示したが、この付勢手段は板バネ、エアシリンダ、あるいは電磁石等どのような手法を採用したものであってもよい。また、移動手段もボールネジによって移動ナットを移動させる方式に限らず、光軸Z方向の所定に位置に移動体を移動させるものであればどのような方式を採用してもよい。
【0042】
また、支持部は保持部を自動的に移動させるものに限らず、この支持部は保持部が手動で移動されるように構成されたものであってもよい。
【0043】
また、フィルタ保持手段に保持されるフィルタの数は4つに限らずいくつでもよい。
【0044】
また、この撮影装置には、必ずしも連携手段を備える必要はなく、連携手段が備えられてえいなくても、上記交換されるフィルタのレンズへの密着機構を簡素化する効果を得ることができる。
【0045】
上記実施の形態のフィルタ保持手段(フィルタ交換機構)を備えた撮影装置は、フィルタ保持手段に保持されているフィルタを、レンズ部に向けて付勢した形でこのフィルタをレンズ部の前面に密着させることを特徴としている。そのため、上記付勢に使用されるコイルバネによって発生される付勢力が強すぎると、レンズ部を付勢する大きな力がこのレンズ部に継続的に加えられるので、レンズ部の繰出しの構造によっては、一旦、焦点を合わせても(フォーカス調節を行なっても)、時間の経過とともに焦点がずれてしまうことがある。これを回避するため、また、さらにレンズ部のより大きな繰出し長に対応できるように、コイルバネのバネ強さを所定の範囲内に抑えて装置を設計する必要がある。すなわち、フィルタ保持手段(フィルタ交換機構、またはフィルタチェンジャユニット)の自重を支えるに足る強さを持ち、かつレンズ部の可動部(例えば繰出し)を押し上げない程度のバネ強さに設計して、上記付勢力を発生させるようにする必要がある。
【0046】
このように、上記実施の形態において示した装置に使用するコイルバネの設計には、従来のものとは異なる特別な配慮が必要となる。また、コイルバネを用いない付勢手段においても上記と同様の特別な配慮が必要となることは言うまでもない。
【0047】
以下、上記コイルバネの設計例について説明する。
【0048】
レンズ部のフォーカス合せによるレンズの繰出し量が最大40mmで、この繰出し量に対応可能にコイルバネを設計すると、以下のようになる。
【0049】
バネレート:0.05〜0.15N/mm
自由長:150〜200mm
使用範囲:コイルバネを圧縮し、コイルバネの全長が10mmから50mmとなる範囲
この設定において、バネレート0.1N/mm、自由長180mmのコイルバネを用いるとするとコイルバネの力(A)は約13Nから17Nの範囲で変化する。
【0050】
一方、このコイルバネは、フィルタやフィルタ保持手段(フィルタ交換機構またはフィルタチェンジャユニットとも呼ぶ)を支えているが、フィルタの取り外し等によって重量の増減があるので、このフィルタおよびフィルタ保持手段を支えるのに必要な力(B)は9Nから12Nの範囲で変化する。
【0051】
したがって、レンズを押し上げる力は総合して(A)−(B)となり、この値{(A)−(B)}は1Nから8Nの間で変化することになる。その結果、レンズ部の繰出しを押し戻す力(付勢力)は最大8Nとなり、レンズ部としては、この力に抗しうるものを採用することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による撮影装置の概略構成を示す側面図
【図2】フィルタ保持手段およびナット移動手段の概略構成を示す平面図
【図3】フィルタが交換レンズに接触したときの様子を示す側面図
【図4】フィルタが交換レンズを付勢しているときの様子を示す側面図
【図5】移動ナットの移動ストロークTを示す図
【図6】フィルタが密着されている交換レンズの先端部が繰出された様子を示す側面図
【図7】フィルタが密着されている交換レンズの先端部の繰出しが戻された様子を示す側面図
【符号の説明】
11 交換レンズ
10 撮像手段
20 フィルタ保持手段
21 フィルタ
30 移動ナット
40 ナット移動手段
45 コイルバネ
50 フィルタ回転部
Claims (3)
- レンズ部を備えた撮像手段と、前記レンズ部に密着して使用されるフィルタを保持するフィルタ保持手段と、移動体と、該移動体を前記レンズ部の光軸方向に移動させる移動手段と、前記フィルタ保持手段と前記移動体との間に介在され、前記フィルタ保持手段を前記レンズ部に向けて前記光軸方向に付勢して前記フィルタを前記レンズ部に密着させる付勢手段とを備えてなることを特徴とする撮影装置。
- 前記フィルタ保持手段が、複数の前記フィルタを保持する保持部と、該保持部を移動させて該保持部に保持された各フィルタを前記光軸上に位置させることができるように前記保持部を移動可能に支持する支持部とを備えてなるものであることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
- 前記移動体の前記レンズ部から離れる方向への移動に伴って、前記フィルタ保持手段を前記レンズ部から離れる方向に連動させて移動させる連携手段を備えていることを特徴とする請求項1または2記載の撮影装置。
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