特許ウォッチ

公開番号2024154082
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023067700
出願日2023-04-18
発明の名称レンズユニットおよび拡大観察装置
出願人株式会社キーエンス
代理人個人,個人
主分類G02B 21/36 20060101AFI20241023BHJP(光学)
要約【課題】観察対象物の多様性に応じた観察を高解像度に実行可能とする。
【解決手段】レンズユニット5は、接続部材52によってスタンド3に対して着脱可能となっている。さらに、レンズユニット5は、装着部56によってカメラヘッド7に対して着脱可能となっている。したがって、スタンド3およびカメラヘッド7からレンズユニット5を取り外すことができ、ワークWに応じてレンズユニット5を適宜交換することができる。その結果、ワークWの多様性に応じた観察を高解像度に実行することが可能となっている。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
撮像素子を収容し、電気的接点が配置されたマウントが形成されたカメラヘッドと、当該カメラヘッドの前記撮像素子により取得した観察対象物の画像に基づき観察用画像を生成するコントローラーとを有する拡大観察装置の前記カメラヘッドに接続されるレンズユニットであって、
複数の対物レンズをそれぞれ接続するための複数の第１接続部を有し、回転することで前記複数の第１接続部のうちの一の第１接続部に接続された対物レンズを選択的に光路上に配置するレボルバと、
観察対象物が載置される載置台を有するスタンドに着脱可能に取り付けられて、前記レボルバにより光路上に配置される対物レンズが当該載置台に向くように前記レボルバを位置させる第２接続部と、
前記レボルバにより光路上に配置される対物レンズを介して得られる前記観察対象物からの像を結像する結像レンズと、
前記結像レンズによる前記観察対象物からの像が前記カメラヘッドの前記撮像素子に結像するように前記カメラヘッドのマウントに着脱可能に接続される第３接続部と、
前記第３接続部が前記カメラヘッドのマウントに接続されることで、前記カメラヘッドの電気的接点と電気的に接続する接点部と、
それぞれ光を射出可能な複数の点灯部のうち、全てを点灯させる全射パターンと一部を点灯させる片射パターンを少なくとも含む複数の照明パターンのそれぞれによって前記観察対象物に光を照射するための光源と、
前記接点部を介して伝送された照明制御に関する情報に基づいて、前記接点部を介して前記光源に供給される電力を制御することで、前記複数の照明パターンのうち前記光源に実行させる照明パターンを選択する照明制御部と、
前記レボルバにより光路上に配置された対物レンズを介して前記光源からの光を前記観察対象物に照射するように前記光源からの光を偏向するとともに当該光の広がり角を抑制するように配光を調整する照明光学系と、
を備えることを特徴とする、レンズユニット。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記照明制御部は、前記接点部を介して伝送された照明制御に関する情報に基づいて、前記全射パターンおよび前記片射パターンのそれぞれで前記観察対象物に照射する光量を制御する、請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記照明光学系は、前記光源からの光を絞る絞りを有する、請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項４】
第１方向に沿って設けられた円筒部をさらに備え、
前記光路は、前記円筒部の内部で第１方向に沿って設けられ、
前記第２接続部は、前記円筒部に対して前記第１方向と直交する第２方向に突出して配置され、
前記照明光学系は、前記円筒部に対して前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に突出して配置される、請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記レボルバの回転軸は、前記光路に対して前記第２方向と反対方向にオフセットするとともに前記第３方向と同一方向にオフセットする、請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記レボルバを回転可能に支持するレボルバ支持部をさらに備え、
前記レボルバ支持部は、前記円筒部に対して前記第２方向と反対方向に突出するとともに前記第３方向と同一方向に突出する、請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項７】
微分干渉観察を行うための光学フィルタである第１微分干渉フィルタを前記光路に対して挿入するための挿入孔を有する第１微分干渉フィルタ装着部をさらに備え、
前記第１微分干渉フィルタは、前記第１微分干渉フィルタ装着部の挿入孔に対して、前記第１方向と直交するとともに前記第２方向および前記第３方向に対して傾いた方向から挿入される、請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記第１微分干渉フィルタ装着部の挿入孔に対する前記第１微分干渉フィルタの挿抜を検知して、前記接点部を介して前記コントローラーに出力する第１微分干渉フィルタ検知部をさらに備えた、請求項７に記載のレンズユニット。
【請求項９】
第１偏光フィルタを前記光路に対して挿入するための挿入孔を有する第１偏光フィルタ装着部をさらに備え、
前記第１偏光フィルタは、前記第１偏光フィルタの装着部の挿入孔に対して、前記第３方向と反対方向から挿入される、請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１偏光フィルタ装着部の挿入孔に対する前記第１偏光フィルタの挿抜を検知して、前記接点部を介して前記コントローラーに出力する第１偏光フィルタ検知部をさらに備えた、請求項９に記載のレンズユニット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、観察対象物に光を照射しつつ観察対象物を撮像することで観察用画像を取得する拡大観察技術に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１の拡大観察装置は、カメラヘッドを手持ちして観察対象物を観察できるものであり、カメラヘッドはマウントを介して対物レンズと接続するとともに、光源を内蔵するものである。また、拡大観察装置は、カメラヘッドがレンズを介してスタンドに固定されて、載置台に載置される観察対象物を観察できるものである。カメラヘッドには、制御信号を伝搬する信号ケーブルと照明光を伝搬するファイバーケーブルとを接続することなく拡大観察装置のユーザビリティを改善したものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－８６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような拡大観察装置は、観察対象物の特性に応じた性能（倍率など）を有するレンズをカメラヘッドにマウントすることによって観察対象物の観察用画像を取得できる。しかしながら、観察対象物の多様性に応じた観察を高解像度に行うためには限界があり、さらなる改善が求められていた。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、観察対象物の多様性に応じた観察を高解像度に実行可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係るレンズユニットは、撮像素子を収容し、電気的接点が配置されたマウントが形成されたカメラヘッドと、当該カメラヘッドの撮像素子により取得した観察対象物の画像に基づき観察用画像を生成するコントローラーとを有する拡大観察装置のカメラヘッドに接続されるレンズユニットであって、複数の対物レンズをそれぞれ接続するための複数の第１接続部を有し、回転することで複数の第１接続部のうちの一の第１接続部に接続された対物レンズを選択的に光路上に配置するレボルバと、観察対象物が載置される載置台を有するスタンドに着脱可能に取り付けられて、レボルバにより光路上に配置される対物レンズが当該載置台に向くようにレボルバを位置させる第２接続部と、レボルバにより光路上に配置される対物レンズを介して得られる観察対象物からの像を結像する結像レンズと、結像レンズによる観察対象物からの像がカメラヘッドの撮像素子に結像するようにカメラヘッドのマウントに着脱可能に接続される第３接続部と、第３接続部がカメラヘッドのマウントに接続されることで、カメラヘッドの電気的接点と電気的に接続する接点部と、それぞれ光を射出可能な複数の点灯部のうち、全てを点灯させる全射パターンと一部を点灯させる片射パターンを少なくとも含む複数の照明パターンのそれぞれによって観察対象物に光を照射するための光源と、接点部を介して伝送された照明制御に関する情報に基づいて、接点部を介して光源に供給される電力を制御することで、複数の照明パターンのうち光源に実行させる照明パターンを選択する照明制御部と、レボルバにより光路上に配置された対物レンズを介して光源からの光を観察対象物に照射するように光源からの光を偏向するとともに当該光の広がり角を抑制するように配光を調整する照明光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明の第１態様に係るレンズユニットでは、レボルバは、複数の対物レンズをそれぞれ接続するための複数の第１接続部を有し、回転することで複数の第１接続部のうちの一の第１接続部に接続された対物レンズを選択的に光路上に配置する。これに対して、観察対象物が載置される載置台を有するスタンドに着脱可能に取り付けられる第２接続部が具備されており、第２接続部がスタンドに取り付けられると、レボルバにより光路上に配置される対物レンズが載置台を向く。つまり、レンズユニットは、第２接続部によってスタンドに対して着脱可能となっている。さらに、カメラヘッドのマウントに着脱可能に接続される第３接続部が具備されており、この第３接続部は、結像レンズによる観察対象物からの像がカメラヘッドの撮像素子に結像するように、カメラヘッドのマウントに接続される。つまり、レンズユニットは、第３接続部によってカメラヘッドに対して着脱可能となっている。したがって、スタンドおよびカメラヘッドからレンズユニットを取り外すことができ、観察対象物に応じてレンズユニットを適宜交換することができる。その結果、観察対象物の多様性に応じた観察を高解像度に実行することが可能となっている。
【０００８】
このように、観察対象物を撮像する撮像素子を有するカメラヘッドと、観察対象物に光を照射しつつ観察対象物で反射された光をカメラヘッドに導くレボルバ式のレンズユニットとが、着脱可能に別体で構成されている。ただし、このように別体に構成した場合、カメラヘッドとレンズユニットとのそれぞれにケーブルを接続する必要が生じる。つまり、観察用画像の取得のための制御を実行するコントローラーとカメラヘッドとを接続して、撮像素子が取得した観察対象物の撮像画像をカメラヘッドからコントローラーに伝送するケーブルが必要となる。また、レンズユニットに対しては、別途用意された光源からの光を導くケーブル（例えば、光ファイバケーブル）を接続する必要がある。すなわち、カメラヘッドとレンズユニットとを別体化することで、接続すべきケーブルの本数が増えるといった問題が生じる。
【０００９】
これに対して、本発明の第１態様に係るレンズユニットでは、それぞれ光を射出可能な複数の点灯部のうち、全てを点灯させる全射パターンと一部を点灯させる片射パターンを少なくとも含む複数の照明パターンのそれぞれによって観察対象物に光を照射するための光源が具備されている。しかも、第３接続部がカメラヘッドのマウントに接続されることで、カメラヘッドの電気的接点と電気的に接続する接点部が設けられている。そして、レンズユニットに設けられた照明制御部が、接点部を介して伝送された照明制御に関する情報に基づいて、接点部を介して光源に供給される電力を制御することで、複数の照明パターンのうち光源に実行させる照明パターンを選択する。したがって、レンズユニットにケーブルを接続する必要がない。その結果、ケーブルの本数を増やすことなく、カメラヘッドとレンズユニットとを別体化することが可能となっている。
【００１０】
本発明の第２態様に係るレンズユニットは、撮像素子を収容し、電気的接点が配置されたマウントが形成されたカメラヘッドと、当該カメラヘッドの撮像素子により取得した観察対象物の画像に基づき観察用画像を生成するコントローラーとを有する拡大観察装置のカメラヘッドに接続されるレンズユニットであって、複数の対物レンズをそれぞれ接続するための複数の第１接続部を有し、回転することで複数の第１接続部のうちの一の第１接続部に接続された対物レンズを選択的に光路上に配置するレボルバと、観察対象物が載置される載置台を有するスタンドに着脱可能に取り付けられて、レボルバにより光路上に配置される対物レンズが当該載置台に向くようにレボルバを位置させる第２接続部と、レボルバにより光路上に配置される対物レンズを介して得られる観察対象物からの像を結像する結像レンズと、結像レンズによる観察対象物からの像がカメラヘッドの撮像素子に結像するようにカメラヘッドのマウントに着脱可能に接続される第３接続部と、第３接続部がカメラヘッドのマウントに接続されることで、カメラヘッドの電気的接点と電気的に接続する接点部と、それぞれ光を射出可能な複数の点灯部のうち、全てを点灯させる全射パターンと一部を点灯させる片射パターンを少なくとも含む複数の照明パターンのそれぞれによって観察対象物に光を照射するための光源と、レボルバにより光路上に配置された対物レンズを介して光源からの光を観察対象物に照射するように光源からの光を偏向するとともに当該光の広がり角を抑制するように配光を調整する照明光学系と、を備え、光源は、照明制御に関する情報に基づいて制御された、接点部を介して光源に供給される電力によって、複数の照明パターンを選択的に実行することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許