JP3928993B2 - 光量調節機構付き変倍光学装置 - Google Patents
光量調節機構付き変倍光学装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変倍光学装置に関するものであり、特に、特に低倍率及び高倍率であっても像面照度を略一定とすると共に、低倍率においても像のコントラストの低下を防止することができる光量調節機構付き変倍光学装置に関するものである。
そして、本発明の変倍光学装置は、顕微鏡、写真撮影装置、撮像装置、対象物の三次元形状又は二次元形状を画像から求める形状測定装置等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変倍光学装置は、倍率の変更即ち変倍に従って、一定の関係で光学系の開口数（ＮＡ）やＦナンバーを変化させ、倍率に関わらず像面照度が一定となるように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の幾つかの変倍光学装置においては、変倍をさせることに伴って、像面の照度が変化することもあった。
また、従来の変倍光学装置は、変倍に従って一定の関係で開口数（ＮＡ）やＦナンバーを変化させた場合に、低倍率における開口数を、高倍率の開口数に対して倍率比で小さくしなければなかった。このため、開口数を小さくした場合には、分解能、焦点深度等の光学的性能が劣るという課題があった。
また、変倍光学系の対物レンズ系を介して同軸照明をする場合には、対物レンズでの照明光束の反射の影響により、低倍率のときに開口数を小さくして像面照度を一定としようとしても、像のコントラストを悪化させるいう課題もある。
【０００４】
また、受光素子として撮像素子を用いる場合において、撮像素子上での照度に高低があっても、撮像器の感度調整機能により調節することもできた。
しかしながら、この場合には、撮像器の感度調整機能の調節量に応じて、エッジ検出のためのスライスレベルを調整しなければならなかった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明の目的は、分解能及び焦点深度等の光学的性能が良い変倍光学装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、像面照度を一定にすることができる変倍光学装置を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、像のコントラストが良い変倍光学装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明は、１つ以上のレンズ群を含む変倍光学系と、該変倍光学系に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群をその光軸方向に移動させるためのカム機構を有する倍率変更部とを備えた変倍光学装置において、
前記レンズ群を移動させるための前記カム機構は、カム部と、該カム部の作動により移動するカムフォロアー部を含み、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも、大きな開口数となるように絞り径を切り換える絞り径切換部と、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、該絞り径切換部が、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも大きな開口数となるような絞り径に切り替えた際に、前記変倍光学系のレンズ群を通過する光量を減少させ像面照度を一定に保つように透過率を調整する通過光量調節部と、
を備えていることを特徴とする変倍光学装置である。
【０００７】
本発明の実施形態は、以下のとおりである。
前記絞り径切換部が、複数の異なった絞り径の絞り孔を設けた絞りプレートを有し、前記通過光量調節部が、前記複数の絞り孔に透過率の異なったＮＤフィルターを配置してなることを特徴とする。
また、照明用光源と、該照明用光源からの照明光束を前記変倍光学系の光路中に導き、前記変倍光学系の対物レンズを介して対象物を同軸照明をするように構成した照明用光路とを更に含むことを特徴とする。
【０００８】
このように構成することにより、変倍光学装置において、像面照度を一定にすることができ、像のコントラストを良くすることができる。
更に、本発明の変倍光学装置は、変倍光学系のレンズ群を通して形成される対象物の像を撮像する撮像素子を更に含むのが好ましい。
このように構成することにより、対象物の像を効果的かつ明瞭に撮像することができる。
そして、本発明の変倍光学装置は、照明用光源と、該照明用光源からの照明光束を前記変倍光学系の光路中に導き、変倍光学系の対物レンズを介して対象物を同軸照明をするように構成した照明用光路とを更に含むのが好ましい。
このように構成することにより、対象物の像を効果的に照明することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の変倍光学装置の本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）変倍光学装置の全体の構造
図１を参照すると、本発明の変倍光学装置１００は、光学鏡筒１０２と、照明光学系１０４と、変倍駆動部１０６と、駆動検出部１０８と、撮像部１１０とを備える。対象物１１４を撮像する倍率を変えるための変倍光学系１２０が光学鏡筒１０２の中に設けられ、光軸１２０ａを有する。対象物１１４を照明するための照明光源１２４が設けられ、照明光学系１０４に光を供給する。照明光源１２４から照射される光線は照明光学系１０４を通り、照明ミラー１２６で反射し、第１開口部１３０から光学鏡筒１０２に入射し、ハーフミラー１３２で反射して対象物１１４を照明する。
【００１０】
変形例として、ハーフミラー１３２を用いるかわりに、光学鏡筒１０２の下方外周部に配置したリングライト（図示せず）で対象物１１４を照明するように構成してもよい。或いは、光軸１２０ａに近い部分では光を完全に透過し、その周囲では光を一部反射するような部分透過型のハーフミラーを用いてもよいし、或いは、光軸１２０ａに近い部分では光を完全に透過し、その周囲では光を全反射するような中央透過型のミラーを用いてもよい。
変倍駆動部１０６は、変倍光学系１２０に含まれるレンズ群を移動させるために設けられ、例えば、ＤＣモータ又はパルスモータ等で構成される。ＤＣモータはパルスモータより小型に構成することができる。これに対して、パルスモータはその回転角度を正確に制御することができる。
【００１１】
駆動検出部１０８は、変倍光学系１２０に含まれるレンズ群の移動状態を検出するために設けられる。駆動検出部１０８は、例えば、エンコーダ等で構成される。変倍駆動部１０６をパルスモータで構成した場合には、エンコーダを用いなくてもよい。
撮像部１１０は、変倍光学系で形成した像を撮像して画像信号を形成するように設けられる。撮像部１１０は、例えば、ＣＣＤカメラ又はビデオカメラ等で構成される。撮像部１１０から出力される画像信号は、画像処理部に送られる。
（２）変倍光学系の下部の構造
図２を参照すると、変倍光学系１２０は、対物レンズ群１５０と、第１固定レンズ群１５２と、第１移動レンズ群１５４と、第２移動レンズ群１５６と、第２固定レンズ群１５８とを備える。これらのレンズ群は、光学鏡筒１０２の中で、光軸１２０ａに沿って、対象物１１４から撮像部１１０に向かって上記の順序に配置される。従って、対象物１１４の発する光は、対物レンズ群１５０、第１固定レンズ群１５２、第１移動レンズ群１５４、第２移動レンズ群１５６、第２固定レンズ群１５８を通って撮像部１１０に入射する。
【００１２】
ハーフミラー１３２は、対物レンズ群１５０と第１固定レンズ群１５２との間に、光軸１２０ａに対して斜めに配置される。照明光源１２４から照射される光線は第１開口部１３０から光学鏡筒１０２に入射し、ハーフミラー１３２で反射して対象物１１４を照明する。ハーフミラー１３２を透過する光を逃がすための第２開口部１６０が光学鏡筒１０２に設けられる。第１開口部１３０と第２開口部１６０は、光学鏡筒１０２において、光軸１２０ａに対してほぼ対称な位置に設けられる。
（３）変倍光学系の上部の構造
図３を参照すると、変倍駆動部１０６はカム駆動モータ１７０を有する。カムハウジング駆動歯車１７２がカム駆動モータ１７０により回転するように設けられる。
【００１３】
カムハウジング２００が光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられ、カムハウジング歯車２０２を有する。カムハウジング歯車２０２はカムハウジング駆動歯車１７２と噛み合っている。以下で説明するように、カムハウジング２００が回転することにより、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６を移動させ、倍率を変えることができる。
開口数変更部２１０がカムハウジング２００のカメラ側に設けられる。開口数変更部２１０は、倍率の変更に応じて、開口数を変更するために、絞り及びＮＤフィルターを光路に挿入し、或いは、絞り及びＮＤフィルターを光路から外す機構を構成する。開口数変更部２１０は変倍駆動部１０６により作動する。
開口数変更部２１０は、カム駆動モータ１７０により回転する変倍駆動歯車２１２と、変倍駆動歯車２１２と噛み合っているカム駆動歯車２１４と、カム駆動歯車２１４と一体に回転する第１駆動ピン２１６と、光量を調整する絞りを駆動させるための絞り駆動カム２１８と、光量を調整する絞りを含む絞りプレート２２０とを有する。絞りプレート２２０は絞り案内ベアリング２２２に案内されて、光軸１２０ａに対してほぼ垂直に摺動するように設けられる。
【００１４】
対象物１１４の発する光の通過光量を調節するための通過光量調節部２３０が、絞りプレート２２０に設けられる。従って、通過光量調節部２３０の動きは開口数変更部の動きに連動している。通過光量調節部２３０は、絞り及びＮＤフィルターを含む。
カムハウジング２００の回転位置を検出するための駆動検出部１０８（図１参照）を、エンコーダで構成するのが好ましい。エンコーダを使用することにより、カムハウジング２００のカム部と、このカム部によって移動するカムフォロアーの位置を正確に測定することができる。
（４）倍率変更部の構造
図４を参照すると、カムハウジング２００は、ほぼ円筒形状に構成され、上部の内面に円環状の溝２００ｆを有する。ケーシング２４０に固定されたカムハウジング支持部材２５０はリブ２５０ｂを有し、このリブ２５０ｂが溝２００ｆに嵌まることにより、カムハウジング２００は光軸１２０ａを中心に回転可能に支持される。
【００１５】
第１カム部２６０と第２カム部２６２が、カムハウジング２００の円筒形状の下端面の略半分ずつにわたって、それぞれ形成されている。
第１カム部２６０及び第２カム部２６２には、倍率を正確に設定すべき箇所において、第１カム部２６０及び第２カム部２６２が回転しても移動レンズ群を移動させないように、光軸１２０ａに対してほぼ垂直に形成された（傾斜のない）レンズ群位置保持部分２００ｈが設けられている。ここで説明する本発明の実施の形態では、レンズ群位置保持部分は、第１カム部２６０及び第２カム部２６２に、それぞれ５箇所ずつ設けられている。
このようなレンズ群位置保持部分をそれぞれの倍率に対応して第１カム部２６０及び第２カム部２６２に設けることにより、正確に倍率を設定することができる。
【００１６】
カムハウジング２００の外周の一部に設けられたカムハウジング歯車２０２は、カムハウジング駆動歯車１７２と噛み合い、変倍駆動部１０６から伝達される駆動回転力でカムハウジング２００が回転する。
第１キャリッジ３１０が第１移動レンズ群１５４を支持する。第１案内穴３１２が第１キャリッジ３１０に形成される。第１ピラー３１４がケーシング２４０に固定される。第１ピラー３１４の中心軸線３１４ａは光軸１２０ａに対してほぼ平行に設けられる。第１案内穴３１２は第１ピラー３１４の外周部に摺動可能にはめ込まれる。従って、第１キャリッジ３１０に固定された第１移動レンズ群１５４は、光軸１２０ａに沿って移動することができる。
第１カムフォロアー３２０が第１キャリッジ３１０に固定され、第１カムフォロアーばね３２２のばね力により、第１カム部２６０に当接されている。第１カムフォロアー３２０は、その当接方向に対して垂直な方向に設けられた回転軸線を中心とした「ころ」を有するのがよい。この「ころ」の外周が第１カム部２６０にころがり接触するように配置される。
【００１７】
第１回転止め部材３２４が第１キャリッジ３１０に設けられる。
第２キャリッジ３３０が第２移動レンズ群１５６を支持する。第２案内穴３３２が第２キャリッジ３３０に形成される。第２ピラー３３４がケーシング２４０に固定される。第２ピラー３３４の中心軸線３３４ａは光軸１２０ａに対してほぼ平行に設けられる。第２案内穴３３２は第２ピラー３３４の外周部に摺動可能にはめ込まれる。従って、第２キャリッジ３３０に固定された第２移動レンズ群１５６は、光軸１２０ａに沿って移動することができる。
第２カムフォロアー３４０が第２キャリッジ３３０に固定され、第２カムフォロアーばね３４２のばね力により、第２カム部２６２に当接されている。第１カムフォロアー３２０の構造と同様に、第２カムフォロアー３４０も又、その当接方向に対して垂直な方向に設けられた回転軸線を中心とした「ころ」を有するのがよい。この「ころ」の外周が第２カム部２６２にころがり接触するように配置される。
【００１８】
第２回転止め部材３４４が第２キャリッジ３３０に設けられる。第１回転止め部材３２４が第２キャリッジ３３０と接触することにより、第１キャリッジ３１０の回転を阻止する。第２回転止め部材３４４が第１キャリッジ３１０と接触することにより、第２キャリッジ３３０の回転を阻止する。
本発明の変倍光学装置１００は、変倍の種類（設定できる倍率の種類）として、５．０倍、３．０倍、２．０倍、１．３倍、０．８倍の５種類の倍率（変倍）を設定することができるように構成されている。レンズの構成やカム部の形状を変更することにより、他の倍率の変倍を設定することもできるし、設定できる変倍の種類の数を変えることもできる。
図５を参照すると、カムハウジング２００の中心軸線を基準にして、その外周に沿って反時計まわり方向に角度を定義する。このような角度の０°から１８０°が第２カム部２６２に対応し、１８０°から３６０°が第１カム部２６０に対応する。第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２に当接する。
【００１９】
第１カム部２６０には、角度の変化に対して光軸方向の位置が変化しない部分即ちレンズ群位置保持部分が５箇所設けられている。すなわち、これらのレンズ群位置保持部分のところでは、第１カム部２６０の形状はカムハウジング２００の中心軸線にほぼ垂直である。
このレンズ群位置保持部分に第１カムフォロアー３２０が当接しているときは、第１移動レンズ群１５４は、光軸１２０ａに沿って移動することがない。５倍保持部分２６０Ｋ５は、この部分に第１カムフォロアー３２０が当接しているときに倍率が５．０倍になる位置に第１移動レンズ群１５４を保持するように構成される。同様に構成された３倍保持部分２６０Ｋ３は、倍率が３．０倍になる位置に対応し、同様に構成された２倍保持部分２６０Ｋ２は、倍率が２．０倍になる位置に対応し、同様に構成された１．３倍保持部分２６０Ｋ１３は、倍率が１．３倍になる位置に対応し、同様に構成された０．８倍保持部分２６０Ｋ０８は、倍率が０．８倍になる位置に対応している。
【００２０】
同様に、第２カム部２６２にも、角度の変化に対して光軸方向の位置が変化しない部分即ちレンズ群位置保持部分が５箇所設けられている。すなわち、これらのレンズ群位置保持部分のところでは、第２カム部２６２の形状はカムハウジング２００の中心軸線にほぼ垂直である。このレンズ群位置保持部分に第２カムフォロアー３４０が当接しているときは、第２移動レンズ群１５６は、光軸１２０ａに沿って移動することがない。
５倍保持部分２６２Ｋ５は、この部分に第２カムフォロアー３４０が当接しているときに倍率が５．０倍になる位置に第１移動レンズ群１５６を保持するように構成される。同様に構成された３倍保持部分２６２Ｋ３は、倍率が３．０倍になる位置に対応し、同様に構成された２倍保持部分２６２Ｋ２は、倍率が２．０倍になる位置に対応し、同様に構成された１．３倍保持部分２６２Ｋ１３は、倍率が１．３倍になる位置に対応し、同様に構成された０．８倍保持部分２６２Ｋ０８は、倍率が０．８倍になる位置に対応している。
【００２１】
このようなレンズ群位置保持部分の大きさは、これに関係する部品の形状及び寸法の交差により決定される。例えば、レンズ群位置保持部分の大きさは、角度で３°から１０°の範囲内にあるように構成するのがよい。
カム部に設けられたレンズ群位置保持部分のうちで、互いに隣接するレンズ群位置保持部分間の形状は、両端に円弧を有する直線又は滑らかな曲線でつなぐのがよい。この構成により、、カムフォロアーが確実に移動できる。
（５）開口数変更部の構造
開口数変更部は、絞りの口径を変える絞り径切換部と、通過する光の照度を変える通過光量調節部とを含む。
図６を参照すると、絞り径切換部において、カム駆動歯車２１４は光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられる。変倍駆動歯車２１２はカム駆動歯車２１４と噛み合い、カム駆動モータの回転により回転する。第１駆動ピン２１６はカム駆動歯車２１４に設けられている。絞り駆動カム２１８は光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられる。
【００２２】
第２駆動ピン４１０がケーシング２４０に固定されている。第２駆動ピン４１０は、２．０倍のような中倍率から５．０倍のような高倍率の範囲で、絞り駆動カム２１８が図６で時計まわり方向に回転するのを阻止するように設けられる。
絞り駆動カム２１８は、第１当接部２１８ａと、第２当接部２１８ｂとを有する。絞り駆動ばね４１２が絞り駆動カム２１８に取付けられ、絞り駆動カム２１８を時計まわり方向に付勢する。第１当接部２１８ａは第１駆動ピン２１６の外周と当接し、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。
第１駆動ピン２１６が図６で反時計まわり方向に回転することにより、絞り駆動カム２１８を反時計まわり方向に回転させることができるように構成されている。従って、図６では、絞り駆動カム２１８は、絞り駆動ばね４１２のばね力により、第２当接部２１８ｂが第２駆動ピン４１０に当接した状態にある。
【００２３】
この構成においては、絞り駆動ばね４１２は、一端をケーシング２４０に固定し、他端を絞り駆動カム２１８に固定したコイルばねとして形成するのがよい。また、絞り駆動ばね４１２は、一端をケーシング２４０に固定し、他端を絞り駆動カム２１８に固定したＣ形のばねとして形成してもよい。いずれの構成においても、絞り駆動ばね４１２のばね力により、常に、絞り駆動カム２１８は時計まわり方向に付勢された状態にある。
倍率を５．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に点線で示す位置２１６Ｋ５にある。
倍率を３．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に点線で示す位置２１６Ｋ３にある。
【００２４】
倍率を２．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に実線で示す位置２１６Ｋ２にあり、この状態で、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接している。
倍率を１．３倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に仮想線で示す位置２１６Ｋ１３にあり、この状態でも、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接する。
倍率を０．８倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に仮想線で示す位置２１６Ｋ０８にあり、この状態でも、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接する。倍率を０．８倍に設定したときには、絞り駆動カム２１８は反時計まわり方向に回転して、図６に仮想線で示す位置２１８Ｋ０８にある。
【００２５】
絞りプレート２２０は光軸１２０ａに対して垂直な平面内で移動可能に設けられる。図６に示す実施の形態では、絞りプレート２２０の移動方向は、光軸１２０ａと変倍駆動歯車２１２の回転中心２１２ｃとを結ぶ直線に対してほぼ垂直な方向である。すなわち、絞りプレート２２０は、図６で見て、上下方向にのみ移動可能に支持されている。絞りプレート２２０は、絞りプレートばね４１６により、光軸１２０ａから遠ざかる方向、すなわち、図６で見て上向き方向に付勢されている。
フォロワ用ベアリング４２０が絞りプレート２２０に設けられている。フォロワ用ベアリング４２０は、絞りプレートばね４１６により、絞りプレート２２０の案内部２１８ｇに当接する。
【００２６】
倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に点線で示す位置４２０Ｇ５にある。倍率を０．８倍に設定したときには、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に仮想線で示す位置４２０Ｇ０８にある。
エンコーダ歯車４３０がカム駆動歯車２１４と噛み合い、カム駆動モータの回転により、変倍駆動歯車２１２及びカム駆動歯車２１４の回転を介して回転する。エンコーダ４３２がエンコーダ歯車４３０に設けられている。
本発明の図６に示す実施の形態では、絞りは３種類の口径を有するものが設けられている。すなわち、直径が５．６ｍｍの第１絞り４５０と、直径が９．１ｍｍの第２絞り４５２と、直径が１４．０ｍｍの第３絞り４５４とが、絞りプレート２２０に設けられる。第１絞り４５０、第２絞り４５２、第３絞り４５４は、この順序で整列して設けられる。
【００２７】
第１絞り４５０は、倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、第１絞り４５０の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
第２絞り４５２は、倍率を１．３倍に設定したときには、第２絞り４５２の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
第３絞り４５４は、倍率を０．８倍に設定したときには、第３絞り４５４の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
通過光量調節部としては、ＮＤフィルターを用いる。
第１絞り４５０の中には、光の透過率がほぼ１００％のガラスフィルター４６０が嵌め込まれている。変形例として、第１絞り４５０の中を空洞としてもよい。
【００２８】
第２絞り４５２の中には、光の透過率がほぼ４０％の第１ＮＤフィルター４６２が嵌め込まれている。第３絞り４５４の中には、光の透過率がほぼ１５％の第２ＮＤフィルター４６４が嵌め込まれている。
従って、倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
また、倍率を１．３倍に設定したときには、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
また、倍率を０．８倍に設定したときには、第２ＮＤフィルター４６４が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
（６）本発明の変倍光学装置の作用
次に、本発明の変倍光学装置の作用について説明する。
（６−１）倍率を５．０倍に設定する場合
第一に、倍率を５．０倍に設定する場合について説明する。
【００２９】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率５．０倍に対応した位置まで回転させる。第１カムフォロアー３２０は、第１カムフォロアーばね３２２のばね力により第１カム部２６０に接触しているので、カムハウジング２００の回転により、第１カムフォロアー３２０と一体に設けられた第１キャリッジ３１０及び第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。
この状態では、第２カムフォロアー３４０は、第２カムフォロアーばね３４２のばね力により第２カム部２６２に接触しているので、カムハウジング２００の回転により、第２カムフォロアー３４０と一体に設けられた第２キャリッジ３３０及び第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
【００３０】
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の５倍保持部分２６０Ｋ５に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の５倍保持部分２６２Ｋ５に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図９に示すような位置に位置決めされる。
図９に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ５は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで一番大きい場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ５は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで一番小さい場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に点線で示す位置２１６Ｋ５になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
【００３１】
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に点線で示す位置４２０Ｇ５にある。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置される。
そして、本発明の変倍光学装置では、いずれの倍率においても、変倍光学系自体を全体的に移動させてピント調整を行うように構成するのがよい。このように構成すると、ピント調整に伴う倍率の変動が無いので、極めて正確にピント調整を行うことができる。
（６−２）倍率を３．０倍に設定する場合
第二に、倍率を３．０倍に設定する場合について説明する。
【００３２】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率３．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の３倍保持部分２６０Ｋ３に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の３倍保持部分２６２Ｋ３に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は光軸に沿って移動して位置決めされる。この状態では、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ３（図示せず）は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から二番目の場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ５（図示せず）は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から二番目の場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３３】
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に一点鎖線で示す位置２１６Ｋ３になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１０に点線で示す位置４２０Ｇ５を維持する。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態を維持し、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
（６−３）倍率を２．０倍に設定する場合
第三に、倍率を２．０倍に設定する場合について説明する。
【００３４】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率２．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の２倍保持部分２６０Ｋ２に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の２倍保持部分２６２Ｋ２に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は光軸に沿って移動して、図１１に示すような位置に位置決めされる。図１１に示す状態では、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ２は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から三番目の（中間の）場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ２は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から三番目の（中間の）場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３５】
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に二点鎖線で示す位置２１６Ｋ２になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１０に点線で示す位置４２０Ｇ５を維持する。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態を維持し、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
（６−４）倍率を１．３倍に設定する場合
第四に、倍率を１．３倍に設定する場合について説明する。
【００３６】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率１．３倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の１．３倍保持部分２６０Ｋ１３に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の１．３倍保持部分２６２Ｋ１３に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図１２に示すような位置に位置決めされる。図１２に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ１３は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から四番目の（小さい方から二番目の）場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ１３は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から四番目の（大きい方から二番目の）場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３７】
次に、図８及び図１３を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も反時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１３に示す位置２１６Ｋ１３まで反時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、これに当接する絞り駆動カム２１８も反時計回りの方向に回転する。これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０から離れる。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ１３にある。その結果、絞りプレート２２０は、図１３で下向き方向に移動し、第２絞り４５２の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置される。
（６−５）倍率を０．８倍に設定する場合
第五に、倍率を０．８倍に設定する場合について説明する。
【００３８】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率０．８倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の０．８倍保持部分２６０Ｋ０８に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の０．８倍保持部分２６２Ｋ０８に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図１４に示すような位置に位置決めされる。図１４に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ０８は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで一番小さい場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ０８は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで一番大きい場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３９】
次に、図８及び図１５を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も反時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１５に示す位置２１６Ｋ０８まで反時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、これに当接する絞り駆動カム２１８も反時計回りの方向に回転する。これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０から離れた状態を維持する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１５に点線で示す位置４２０Ｇ０８にある。その結果、絞りプレート２２０は、図１５で更に下向き方向に移動し、第３絞り４５４の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第２ＮＤフィルター４６４が光軸１２０ａ上に配置される。
（６−６）倍率を０．８倍から更に他の倍率に設定する場合
最後に、倍率を０．８倍から更に他の倍率に設定する場合について説明する。
【００４０】
カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率１．３倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動して、図１２に示す状態になる。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１３に示す位置２１６Ｋ１３まで時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
【００４１】
第１駆動ピン２１６の回転により、絞り駆動ばね４１２のばね力により、絞り駆動カム２１８も時計回りの方向に回転する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ１３になる。その結果、絞りプレートばね４１６のばね力により、絞りプレート２２０は、図１５に示す位置から上向き方向に移動して図１３に示す位置になり、第２絞り４５２の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置される。
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率２．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動して、図１１に示す状態になる。
【００４２】
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に示す位置２１６Ｋ２まで時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、絞り駆動ばね４１２のばね力により、絞り駆動カム２１８も時計回りの方向に回転する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ５になる。その結果、絞りプレートばね４１６のばね力により、絞りプレート２２０は、図１３に示す位置から更に上向き方向に移動して図１０に示す位置になり、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置される。
【００４３】
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率３．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図６に示す位置２１６Ｋ３まで時計回りの方向に回転する。しかしながら、絞り駆動カム２１８が第２駆動ピン４１０に当接するので、絞り駆動カム２１８は、時計まわり方向に回転することはできない。その結果、絞りプレート２２０は、図６に示す位置を維持し、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態のままであり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
【００４４】
この場合においても、エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率５．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図６に示す位置２１６Ｋ５まで時計回りの方向に回転する。しかしながら、絞り駆動カム２１８は第２駆動ピン４１０に当接した状態を維持しているので、絞り駆動カム２１８は、時計まわり方向に回転することはできない。その結果、絞りプレート２２０は、図６に示す位置を維持し、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態のままであり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
【００４５】
この場合においても、エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
（７）本発明の変倍光学装置の制御回路の構成とその作動
次に、本発明の変倍光学装置の制御回路の構成とその作動について説明する。
図１６を参照すると、本発明の変倍光学装置は入力部材６１０と、入力制御回路６１２と、モータ駆動回路６１４とを備える。入力部材６１０はプッシュスイッチ又はタッチスイッチ等のスイッチで構成され、変倍光学装置の動作のオン・オフ、倍率の設定、照明光源の点滅、表示装置のオン・オフ、表示内容の設定及び変更等の情報を入力できるように構成されている。
【００４６】
入力部材６１０より入力された入力信号は入力制御回路６１２に入力される。入力部材６１０より入力された情報に基づいて、入力制御回路６１２はモータ駆動回路６１４を作動させる。モータ駆動回路６１４はモータ駆動信号をカム駆動モータ１７０に出力する。カム駆動モータ１７０の回転によりカムハウジング２００は回転し、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６を移動させる。また、カム駆動モータ１７０の回転によりカム駆動歯車２１４は回転し、絞りプレート２２０の位置を制御する。
エンコーダ４３２はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、回転制御回路４３４はエンコーダ４３２の回転の状態を検出して、希望する倍率になるように、第１移動レンズ群１５４及び第２移動れンズ群１５６を移動させるモータ駆動回路６１４の出力信号を制御する。
【００４７】
カム駆動モータ１７０をステップモータで構成する場合には、モータ駆動回路６１４の出力するパルス数を計数することにより、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６の移動を制御することができるので、回転制御回路４３４及びエンコーダ４３２を設けなくてもよい。
本発明の変倍光学装置は又、テレビカメラ部６３０と、画像処理部６３２と、表示部６３４とを備える。テレビカメラ部６３０は、対象物１１４の像の焦点面に配置され、例えば、ＣＣＤカメラで構成される。表示部６３４は、例えば、ブラウン管ディスプレイで構成される。
撮像部１１０を構成するテレビカメラ部６３０がレンズ系の結像面に配置され、対象物１１４の像を受像する。テレビカメラ部６３０は入力制御回路６１２の出力する信号に基づいて作動する。画像処理部６３２は、テレビカメラ部６３０の出力する画像信号を入力して、この画像信号を処理し、表示部６３４により対象物１１４の像を表示する。表示部６３４は、入力制御回路６１２の出力する信号に基づいて、倍率等を表示する。
【００４８】
入力制御回路６１２、モータ駆動回路６１４、回転制御回路４３４及び画像処理部６３２をそれぞれ独立した回路として構成してもよい。或いは、入力制御回路６１２、モータ駆動回路６１４、回転制御回路４３４及び画像処理部６３２の動作プログラムをＲＯＭ（図示せず）に記憶させ、入力部材６１０より入力された情報をＲＡＭ（図示せず）に記憶させ、このＲＡＭが記憶しているデータを用いて、ＣＰＵ（図示せず）をＲＯＭ記憶しているプログラムにより作動させるように構成してもよい。
（８）本発明の変倍光学装置の光学特性
次に、本発明の変倍光学装置の実施の形態の光学特性について説明する。
表１は、本発明の変倍光学装置の実施の形態の光学特性を示し、５種類の倍率に対する開口数（ＮＡ）、焦点深度（ｍｍ）及び分解能（μｍ）を示す表である。
【００４９】
【表１】
光学性能（１）
表１を参照すると、本発明の変倍光学装置では、倍率５．０倍、３．０倍、２．０倍の高倍率から中倍率にかけては、倍率比に応じて開口数を小さくし、像面照度を一定に保つ関係としている。
【００５０】
一方、本発明の変倍光学装置では、低倍率に相当する１．３倍と０．８倍の倍率における開口数は、像面照度を一定とするために必要な絞り径を挿入したときの開口数よりも大きな値となるように設定されている。そして、像面照度を一定とするために、本発明の変倍光学装置では又、１．３倍と０．８倍の倍率において、それぞれ適当なＮＤフィルターを用いている。
なお、ここでいう低倍率、高倍率とは、変倍可能範囲内で低倍率よりか高倍率よりかを意味するもので拡大倍率、縮小倍率とは異なるものである。
ここで、低倍率に相当する１．３倍と０．８倍の倍率においては、ＮＤフィルターを用いることなく像面照度を一定とするために、必要な絞り径を挿入したときの開口数及び光学特性は、以下に示す表２に記載したようになる。
【００５１】
【表２】
光学性能（２）
一般に、
焦点深度：Ｚ＝λ／（２ＮＡ2 ） ・・・（式１）
分解能： ε＝０．６１λ／（ＮＡ） ・・・（式２）
の関係が知られている。
【００５２】
画像測定装置の用途においては、焦点深度が浅い（数字が小さい）方が、焦点合わせを行うことによりＺ方向の位置を、より精密に測定することができることとなる。
一般に、像面照度は、開口数ＮＡの２乗に比例する関係がある。
表１に示す本発明の実施の形態では、上述した口径の絞りだけを挿入した状態における倍率１．３倍の時の像面照度は、倍率が５倍のときの像面照度に対して次の値だけ明るくなる。
０．０３７2 ／（（０．０９３／５）×１．３）2 ＝２．３４
従って、両者を略同じ像面照度とするには、
（１／２．３４）×１００＝４２．７％
すなわち、４２．７％程度の減光が必要となる。
【００５３】
従って、第１ＮＤフィルター４６２としては、光の透過率がほぼ４０〜４５％のものを用いるのがよい。上述した本発明の実施の形態では、第１ＮＤフィルター４６２は、光の透過率がほぼ４０％のものを用いている。
また倍率が０．８倍の場合には、
０．０３６2 ／（（０．０９３／５）×０．８）2 ＝５．８５
従って、両者を略同じ像面照度とするには、
（１／５．８５）×１００＝１７％
すなわち、１７％程度の減光が必要となる。
従って、第２ＮＤフィルター４６４としては、光の透過率がほぼ１５〜２０％のものを用いるのがよい。上述した本発明の実施の形態では、第２ＮＤフィルター４６４は、光の透過率がほぼ１５％のものを用いている。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、変倍光学装置において上記のような構成としたので、以下に記載する効果を有する。
（１）変倍光学装置の分解能及び焦点深度等の光学的性能を良くすることができる。
（２）変倍光学装置において、像面照度を一定にすることができる。
（３）変倍光学装置において、同軸照明時の像のコントラストを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変倍光学装置の実施の形態の全体構造を示す正面図である。
【図２】本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系の下部構造を示す部分断面図である。
【図３】本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系の上部構造を示す部分断面図である。
【図４】本発明の変倍光学装置の実施の形態の倍率変更部の構造を示す部分断面図である。
【図５】カメラ側から見て反時計まわり方向に角度を定めて展開した状態における、本発明の変倍光学装置の実施の形態の第１カム部と第２カム部の光軸方向の形状を示す展開図である。
【図６】本発明の変倍光学装置の実施の形態の開口数変更部のカメラ側から見た平面図である。
【図７】本発明の変倍光学装置の実施の形態の倍率変更部のブロック図である。
【図８】本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部のブロック図である。
【図９】倍率を５倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１０】倍率を５倍又は３倍又は２倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１１】倍率を２倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１２】倍率を１．３倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１３】倍率を１．３倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１４】倍率を０．８倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１５】倍率を０．８に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１６】本発明の変倍光学装置の実施の形態のブロック図である。
【符号の説明】
１００ 変倍光学装置
１０２ 光学鏡筒
１０４ 照明光学系
１０６ 変倍駆動部
１０８ 駆動検出部
１１０ 撮像部
１１４ 対象物
１２０ 変倍光学系
１２０ａ 光軸
１２４ 照明光源
１２６ 照明ミラー
１３０ 第１開口部
１３２ ハーフミラー
１５０ 対物レンズ群
１５２ 第１固定レンズ群
１５４ 第１移動レンズ群
１５６ 第２移動レンズ群
１５８ 第２固定レンズ群
１６０ 第２開口部
１７０ カム駆動モータ
１７２ カムハウジング駆動歯車
２００ カムハウジング
２０２ カムハウジング歯車
２１０ 開口数変更部
２１２ 変倍駆動歯車
２１４ カム駆動歯車
２１６ 第１駆動ピン
２１８ 絞り駆動カム
２１８ａ 第１当接部
２１８ｂ 第２当接部
２２０ 絞りプレート
２２２ 絞り案内ベアリング
２３０ 通過光量調節部
２４０ ケーシング
２５０ カムハウジング支持部材
２６０ 第１カム部
２６０Ｋ５ ５倍保持部分
２６０Ｋ３ ３倍保持部分
２６０Ｋ２ ２倍保持部分
２６０Ｋ１３ １．３倍保持部分
２６０Ｋ０８ ０．８倍保持部分
２６２ 第２カム部
２６２Ｋ５ ５倍保持部分
２６２Ｋ３ ３倍保持部分
２６２Ｋ２ ２倍保持部分
２６２Ｋ１３ １．３倍保持部分
２６２Ｋ０８ ０．８倍保持部分
２００ｈ レンズ群位置保持部分
３１０ 第１キャリッジ
３１２ 第１案内穴
３１４ 第１ピラー
３２０ 第１カムフォロアー
３２２ 第１カムフォロアーばね
３２４ 第１回転止め部材
３３０ 第２キャリッジ
３３２ 第２案内穴
３３４ 第２ピラー
３４０ 第２カムフォロアー
３４２ 第２カムフォロアーばね
３４４ 第２回転止め部材
４１０ 第２駆動ピン
４１２ 絞り駆動ばね
４１６ 絞りプレートばね
４２０ フォロワ用ベアリング
４３０ エンコーダ歯車
４３２ エンコーダ
４５０ 第１絞り
４５２ 第２絞り
４５４ 第３絞り
４６０ ガラスフィルター
４６２ 第１ＮＤフィルター
４６４ 第２ＮＤフィルター
６１０ 入力部材
６１２ 入力制御回路
６１４ モータ駆動回路
６３０ テレビカメラ部
６３２ 画像処理部
６３４ 表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、変倍光学装置に関するものであり、特に、特に低倍率及び高倍率であっても像面照度を略一定とすると共に、低倍率においても像のコントラストの低下を防止することができる光量調節機構付き変倍光学装置に関するものである。
そして、本発明の変倍光学装置は、顕微鏡、写真撮影装置、撮像装置、対象物の三次元形状又は二次元形状を画像から求める形状測定装置等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変倍光学装置は、倍率の変更即ち変倍に従って、一定の関係で光学系の開口数（ＮＡ）やＦナンバーを変化させ、倍率に関わらず像面照度が一定となるように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の幾つかの変倍光学装置においては、変倍をさせることに伴って、像面の照度が変化することもあった。
また、従来の変倍光学装置は、変倍に従って一定の関係で開口数（ＮＡ）やＦナンバーを変化させた場合に、低倍率における開口数を、高倍率の開口数に対して倍率比で小さくしなければなかった。このため、開口数を小さくした場合には、分解能、焦点深度等の光学的性能が劣るという課題があった。
また、変倍光学系の対物レンズ系を介して同軸照明をする場合には、対物レンズでの照明光束の反射の影響により、低倍率のときに開口数を小さくして像面照度を一定としようとしても、像のコントラストを悪化させるいう課題もある。
【０００４】
また、受光素子として撮像素子を用いる場合において、撮像素子上での照度に高低があっても、撮像器の感度調整機能により調節することもできた。
しかしながら、この場合には、撮像器の感度調整機能の調節量に応じて、エッジ検出のためのスライスレベルを調整しなければならなかった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明の目的は、分解能及び焦点深度等の光学的性能が良い変倍光学装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、像面照度を一定にすることができる変倍光学装置を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、像のコントラストが良い変倍光学装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明は、１つ以上のレンズ群を含む変倍光学系と、該変倍光学系に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群をその光軸方向に移動させるためのカム機構を有する倍率変更部とを備えた変倍光学装置において、
前記レンズ群を移動させるための前記カム機構は、カム部と、該カム部の作動により移動するカムフォロアー部を含み、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも、大きな開口数となるように絞り径を切り換える絞り径切換部と、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、該絞り径切換部が、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも大きな開口数となるような絞り径に切り替えた際に、前記変倍光学系のレンズ群を通過する光量を減少させ像面照度を一定に保つように透過率を調整する通過光量調節部と、
を備えていることを特徴とする変倍光学装置である。
【０００７】
本発明の実施形態は、以下のとおりである。
前記絞り径切換部が、複数の異なった絞り径の絞り孔を設けた絞りプレートを有し、前記通過光量調節部が、前記複数の絞り孔に透過率の異なったＮＤフィルターを配置してなることを特徴とする。
また、照明用光源と、該照明用光源からの照明光束を前記変倍光学系の光路中に導き、前記変倍光学系の対物レンズを介して対象物を同軸照明をするように構成した照明用光路とを更に含むことを特徴とする。
【０００８】
このように構成することにより、変倍光学装置において、像面照度を一定にすることができ、像のコントラストを良くすることができる。
更に、本発明の変倍光学装置は、変倍光学系のレンズ群を通して形成される対象物の像を撮像する撮像素子を更に含むのが好ましい。
このように構成することにより、対象物の像を効果的かつ明瞭に撮像することができる。
そして、本発明の変倍光学装置は、照明用光源と、該照明用光源からの照明光束を前記変倍光学系の光路中に導き、変倍光学系の対物レンズを介して対象物を同軸照明をするように構成した照明用光路とを更に含むのが好ましい。
このように構成することにより、対象物の像を効果的に照明することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の変倍光学装置の本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）変倍光学装置の全体の構造
図１を参照すると、本発明の変倍光学装置１００は、光学鏡筒１０２と、照明光学系１０４と、変倍駆動部１０６と、駆動検出部１０８と、撮像部１１０とを備える。対象物１１４を撮像する倍率を変えるための変倍光学系１２０が光学鏡筒１０２の中に設けられ、光軸１２０ａを有する。対象物１１４を照明するための照明光源１２４が設けられ、照明光学系１０４に光を供給する。照明光源１２４から照射される光線は照明光学系１０４を通り、照明ミラー１２６で反射し、第１開口部１３０から光学鏡筒１０２に入射し、ハーフミラー１３２で反射して対象物１１４を照明する。
【００１０】
変形例として、ハーフミラー１３２を用いるかわりに、光学鏡筒１０２の下方外周部に配置したリングライト（図示せず）で対象物１１４を照明するように構成してもよい。或いは、光軸１２０ａに近い部分では光を完全に透過し、その周囲では光を一部反射するような部分透過型のハーフミラーを用いてもよいし、或いは、光軸１２０ａに近い部分では光を完全に透過し、その周囲では光を全反射するような中央透過型のミラーを用いてもよい。
変倍駆動部１０６は、変倍光学系１２０に含まれるレンズ群を移動させるために設けられ、例えば、ＤＣモータ又はパルスモータ等で構成される。ＤＣモータはパルスモータより小型に構成することができる。これに対して、パルスモータはその回転角度を正確に制御することができる。
【００１１】
駆動検出部１０８は、変倍光学系１２０に含まれるレンズ群の移動状態を検出するために設けられる。駆動検出部１０８は、例えば、エンコーダ等で構成される。変倍駆動部１０６をパルスモータで構成した場合には、エンコーダを用いなくてもよい。
撮像部１１０は、変倍光学系で形成した像を撮像して画像信号を形成するように設けられる。撮像部１１０は、例えば、ＣＣＤカメラ又はビデオカメラ等で構成される。撮像部１１０から出力される画像信号は、画像処理部に送られる。
（２）変倍光学系の下部の構造
図２を参照すると、変倍光学系１２０は、対物レンズ群１５０と、第１固定レンズ群１５２と、第１移動レンズ群１５４と、第２移動レンズ群１５６と、第２固定レンズ群１５８とを備える。これらのレンズ群は、光学鏡筒１０２の中で、光軸１２０ａに沿って、対象物１１４から撮像部１１０に向かって上記の順序に配置される。従って、対象物１１４の発する光は、対物レンズ群１５０、第１固定レンズ群１５２、第１移動レンズ群１５４、第２移動レンズ群１５６、第２固定レンズ群１５８を通って撮像部１１０に入射する。
【００１２】
ハーフミラー１３２は、対物レンズ群１５０と第１固定レンズ群１５２との間に、光軸１２０ａに対して斜めに配置される。照明光源１２４から照射される光線は第１開口部１３０から光学鏡筒１０２に入射し、ハーフミラー１３２で反射して対象物１１４を照明する。ハーフミラー１３２を透過する光を逃がすための第２開口部１６０が光学鏡筒１０２に設けられる。第１開口部１３０と第２開口部１６０は、光学鏡筒１０２において、光軸１２０ａに対してほぼ対称な位置に設けられる。
（３）変倍光学系の上部の構造
図３を参照すると、変倍駆動部１０６はカム駆動モータ１７０を有する。カムハウジング駆動歯車１７２がカム駆動モータ１７０により回転するように設けられる。
【００１３】
カムハウジング２００が光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられ、カムハウジング歯車２０２を有する。カムハウジング歯車２０２はカムハウジング駆動歯車１７２と噛み合っている。以下で説明するように、カムハウジング２００が回転することにより、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６を移動させ、倍率を変えることができる。
開口数変更部２１０がカムハウジング２００のカメラ側に設けられる。開口数変更部２１０は、倍率の変更に応じて、開口数を変更するために、絞り及びＮＤフィルターを光路に挿入し、或いは、絞り及びＮＤフィルターを光路から外す機構を構成する。開口数変更部２１０は変倍駆動部１０６により作動する。
開口数変更部２１０は、カム駆動モータ１７０により回転する変倍駆動歯車２１２と、変倍駆動歯車２１２と噛み合っているカム駆動歯車２１４と、カム駆動歯車２１４と一体に回転する第１駆動ピン２１６と、光量を調整する絞りを駆動させるための絞り駆動カム２１８と、光量を調整する絞りを含む絞りプレート２２０とを有する。絞りプレート２２０は絞り案内ベアリング２２２に案内されて、光軸１２０ａに対してほぼ垂直に摺動するように設けられる。
【００１４】
対象物１１４の発する光の通過光量を調節するための通過光量調節部２３０が、絞りプレート２２０に設けられる。従って、通過光量調節部２３０の動きは開口数変更部の動きに連動している。通過光量調節部２３０は、絞り及びＮＤフィルターを含む。
カムハウジング２００の回転位置を検出するための駆動検出部１０８（図１参照）を、エンコーダで構成するのが好ましい。エンコーダを使用することにより、カムハウジング２００のカム部と、このカム部によって移動するカムフォロアーの位置を正確に測定することができる。
（４）倍率変更部の構造
図４を参照すると、カムハウジング２００は、ほぼ円筒形状に構成され、上部の内面に円環状の溝２００ｆを有する。ケーシング２４０に固定されたカムハウジング支持部材２５０はリブ２５０ｂを有し、このリブ２５０ｂが溝２００ｆに嵌まることにより、カムハウジング２００は光軸１２０ａを中心に回転可能に支持される。
【００１５】
第１カム部２６０と第２カム部２６２が、カムハウジング２００の円筒形状の下端面の略半分ずつにわたって、それぞれ形成されている。
第１カム部２６０及び第２カム部２６２には、倍率を正確に設定すべき箇所において、第１カム部２６０及び第２カム部２６２が回転しても移動レンズ群を移動させないように、光軸１２０ａに対してほぼ垂直に形成された（傾斜のない）レンズ群位置保持部分２００ｈが設けられている。ここで説明する本発明の実施の形態では、レンズ群位置保持部分は、第１カム部２６０及び第２カム部２６２に、それぞれ５箇所ずつ設けられている。
このようなレンズ群位置保持部分をそれぞれの倍率に対応して第１カム部２６０及び第２カム部２６２に設けることにより、正確に倍率を設定することができる。
【００１６】
カムハウジング２００の外周の一部に設けられたカムハウジング歯車２０２は、カムハウジング駆動歯車１７２と噛み合い、変倍駆動部１０６から伝達される駆動回転力でカムハウジング２００が回転する。
第１キャリッジ３１０が第１移動レンズ群１５４を支持する。第１案内穴３１２が第１キャリッジ３１０に形成される。第１ピラー３１４がケーシング２４０に固定される。第１ピラー３１４の中心軸線３１４ａは光軸１２０ａに対してほぼ平行に設けられる。第１案内穴３１２は第１ピラー３１４の外周部に摺動可能にはめ込まれる。従って、第１キャリッジ３１０に固定された第１移動レンズ群１５４は、光軸１２０ａに沿って移動することができる。
第１カムフォロアー３２０が第１キャリッジ３１０に固定され、第１カムフォロアーばね３２２のばね力により、第１カム部２６０に当接されている。第１カムフォロアー３２０は、その当接方向に対して垂直な方向に設けられた回転軸線を中心とした「ころ」を有するのがよい。この「ころ」の外周が第１カム部２６０にころがり接触するように配置される。
【００１７】
第１回転止め部材３２４が第１キャリッジ３１０に設けられる。
第２キャリッジ３３０が第２移動レンズ群１５６を支持する。第２案内穴３３２が第２キャリッジ３３０に形成される。第２ピラー３３４がケーシング２４０に固定される。第２ピラー３３４の中心軸線３３４ａは光軸１２０ａに対してほぼ平行に設けられる。第２案内穴３３２は第２ピラー３３４の外周部に摺動可能にはめ込まれる。従って、第２キャリッジ３３０に固定された第２移動レンズ群１５６は、光軸１２０ａに沿って移動することができる。
第２カムフォロアー３４０が第２キャリッジ３３０に固定され、第２カムフォロアーばね３４２のばね力により、第２カム部２６２に当接されている。第１カムフォロアー３２０の構造と同様に、第２カムフォロアー３４０も又、その当接方向に対して垂直な方向に設けられた回転軸線を中心とした「ころ」を有するのがよい。この「ころ」の外周が第２カム部２６２にころがり接触するように配置される。
【００１８】
第２回転止め部材３４４が第２キャリッジ３３０に設けられる。第１回転止め部材３２４が第２キャリッジ３３０と接触することにより、第１キャリッジ３１０の回転を阻止する。第２回転止め部材３４４が第１キャリッジ３１０と接触することにより、第２キャリッジ３３０の回転を阻止する。
本発明の変倍光学装置１００は、変倍の種類（設定できる倍率の種類）として、５．０倍、３．０倍、２．０倍、１．３倍、０．８倍の５種類の倍率（変倍）を設定することができるように構成されている。レンズの構成やカム部の形状を変更することにより、他の倍率の変倍を設定することもできるし、設定できる変倍の種類の数を変えることもできる。
図５を参照すると、カムハウジング２００の中心軸線を基準にして、その外周に沿って反時計まわり方向に角度を定義する。このような角度の０°から１８０°が第２カム部２６２に対応し、１８０°から３６０°が第１カム部２６０に対応する。第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２に当接する。
【００１９】
第１カム部２６０には、角度の変化に対して光軸方向の位置が変化しない部分即ちレンズ群位置保持部分が５箇所設けられている。すなわち、これらのレンズ群位置保持部分のところでは、第１カム部２６０の形状はカムハウジング２００の中心軸線にほぼ垂直である。
このレンズ群位置保持部分に第１カムフォロアー３２０が当接しているときは、第１移動レンズ群１５４は、光軸１２０ａに沿って移動することがない。５倍保持部分２６０Ｋ５は、この部分に第１カムフォロアー３２０が当接しているときに倍率が５．０倍になる位置に第１移動レンズ群１５４を保持するように構成される。同様に構成された３倍保持部分２６０Ｋ３は、倍率が３．０倍になる位置に対応し、同様に構成された２倍保持部分２６０Ｋ２は、倍率が２．０倍になる位置に対応し、同様に構成された１．３倍保持部分２６０Ｋ１３は、倍率が１．３倍になる位置に対応し、同様に構成された０．８倍保持部分２６０Ｋ０８は、倍率が０．８倍になる位置に対応している。
【００２０】
同様に、第２カム部２６２にも、角度の変化に対して光軸方向の位置が変化しない部分即ちレンズ群位置保持部分が５箇所設けられている。すなわち、これらのレンズ群位置保持部分のところでは、第２カム部２６２の形状はカムハウジング２００の中心軸線にほぼ垂直である。このレンズ群位置保持部分に第２カムフォロアー３４０が当接しているときは、第２移動レンズ群１５６は、光軸１２０ａに沿って移動することがない。
５倍保持部分２６２Ｋ５は、この部分に第２カムフォロアー３４０が当接しているときに倍率が５．０倍になる位置に第１移動レンズ群１５６を保持するように構成される。同様に構成された３倍保持部分２６２Ｋ３は、倍率が３．０倍になる位置に対応し、同様に構成された２倍保持部分２６２Ｋ２は、倍率が２．０倍になる位置に対応し、同様に構成された１．３倍保持部分２６２Ｋ１３は、倍率が１．３倍になる位置に対応し、同様に構成された０．８倍保持部分２６２Ｋ０８は、倍率が０．８倍になる位置に対応している。
【００２１】
このようなレンズ群位置保持部分の大きさは、これに関係する部品の形状及び寸法の交差により決定される。例えば、レンズ群位置保持部分の大きさは、角度で３°から１０°の範囲内にあるように構成するのがよい。
カム部に設けられたレンズ群位置保持部分のうちで、互いに隣接するレンズ群位置保持部分間の形状は、両端に円弧を有する直線又は滑らかな曲線でつなぐのがよい。この構成により、、カムフォロアーが確実に移動できる。
（５）開口数変更部の構造
開口数変更部は、絞りの口径を変える絞り径切換部と、通過する光の照度を変える通過光量調節部とを含む。
図６を参照すると、絞り径切換部において、カム駆動歯車２１４は光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられる。変倍駆動歯車２１２はカム駆動歯車２１４と噛み合い、カム駆動モータの回転により回転する。第１駆動ピン２１６はカム駆動歯車２１４に設けられている。絞り駆動カム２１８は光軸１２０ａを中心に回転可能に設けられる。
【００２２】
第２駆動ピン４１０がケーシング２４０に固定されている。第２駆動ピン４１０は、２．０倍のような中倍率から５．０倍のような高倍率の範囲で、絞り駆動カム２１８が図６で時計まわり方向に回転するのを阻止するように設けられる。
絞り駆動カム２１８は、第１当接部２１８ａと、第２当接部２１８ｂとを有する。絞り駆動ばね４１２が絞り駆動カム２１８に取付けられ、絞り駆動カム２１８を時計まわり方向に付勢する。第１当接部２１８ａは第１駆動ピン２１６の外周と当接し、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。
第１駆動ピン２１６が図６で反時計まわり方向に回転することにより、絞り駆動カム２１８を反時計まわり方向に回転させることができるように構成されている。従って、図６では、絞り駆動カム２１８は、絞り駆動ばね４１２のばね力により、第２当接部２１８ｂが第２駆動ピン４１０に当接した状態にある。
【００２３】
この構成においては、絞り駆動ばね４１２は、一端をケーシング２４０に固定し、他端を絞り駆動カム２１８に固定したコイルばねとして形成するのがよい。また、絞り駆動ばね４１２は、一端をケーシング２４０に固定し、他端を絞り駆動カム２１８に固定したＣ形のばねとして形成してもよい。いずれの構成においても、絞り駆動ばね４１２のばね力により、常に、絞り駆動カム２１８は時計まわり方向に付勢された状態にある。
倍率を５．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に点線で示す位置２１６Ｋ５にある。
倍率を３．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に点線で示す位置２１６Ｋ３にある。
【００２４】
倍率を２．０倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に実線で示す位置２１６Ｋ２にあり、この状態で、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接している。
倍率を１．３倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に仮想線で示す位置２１６Ｋ１３にあり、この状態でも、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接する。
倍率を０．８倍に設定したときには、第１駆動ピン２１６は、図６に仮想線で示す位置２１６Ｋ０８にあり、この状態でも、第１駆動ピン２１６は第１当接部２１８ａと当接する。倍率を０．８倍に設定したときには、絞り駆動カム２１８は反時計まわり方向に回転して、図６に仮想線で示す位置２１８Ｋ０８にある。
【００２５】
絞りプレート２２０は光軸１２０ａに対して垂直な平面内で移動可能に設けられる。図６に示す実施の形態では、絞りプレート２２０の移動方向は、光軸１２０ａと変倍駆動歯車２１２の回転中心２１２ｃとを結ぶ直線に対してほぼ垂直な方向である。すなわち、絞りプレート２２０は、図６で見て、上下方向にのみ移動可能に支持されている。絞りプレート２２０は、絞りプレートばね４１６により、光軸１２０ａから遠ざかる方向、すなわち、図６で見て上向き方向に付勢されている。
フォロワ用ベアリング４２０が絞りプレート２２０に設けられている。フォロワ用ベアリング４２０は、絞りプレートばね４１６により、絞りプレート２２０の案内部２１８ｇに当接する。
【００２６】
倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に点線で示す位置４２０Ｇ５にある。倍率を０．８倍に設定したときには、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に仮想線で示す位置４２０Ｇ０８にある。
エンコーダ歯車４３０がカム駆動歯車２１４と噛み合い、カム駆動モータの回転により、変倍駆動歯車２１２及びカム駆動歯車２１４の回転を介して回転する。エンコーダ４３２がエンコーダ歯車４３０に設けられている。
本発明の図６に示す実施の形態では、絞りは３種類の口径を有するものが設けられている。すなわち、直径が５．６ｍｍの第１絞り４５０と、直径が９．１ｍｍの第２絞り４５２と、直径が１４．０ｍｍの第３絞り４５４とが、絞りプレート２２０に設けられる。第１絞り４５０、第２絞り４５２、第３絞り４５４は、この順序で整列して設けられる。
【００２７】
第１絞り４５０は、倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、第１絞り４５０の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
第２絞り４５２は、倍率を１．３倍に設定したときには、第２絞り４５２の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
第３絞り４５４は、倍率を０．８倍に設定したときには、第３絞り４５４の中心が光軸１２０ａと一致するように絞りプレート２２０に配置されている。
通過光量調節部としては、ＮＤフィルターを用いる。
第１絞り４５０の中には、光の透過率がほぼ１００％のガラスフィルター４６０が嵌め込まれている。変形例として、第１絞り４５０の中を空洞としてもよい。
【００２８】
第２絞り４５２の中には、光の透過率がほぼ４０％の第１ＮＤフィルター４６２が嵌め込まれている。第３絞り４５４の中には、光の透過率がほぼ１５％の第２ＮＤフィルター４６４が嵌め込まれている。
従って、倍率を５．０倍、３．０倍及び２．０倍に設定したときには、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
また、倍率を１．３倍に設定したときには、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
また、倍率を０．８倍に設定したときには、第２ＮＤフィルター４６４が光軸１２０ａ上に配置されるように構成されている。
（６）本発明の変倍光学装置の作用
次に、本発明の変倍光学装置の作用について説明する。
（６−１）倍率を５．０倍に設定する場合
第一に、倍率を５．０倍に設定する場合について説明する。
【００２９】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率５．０倍に対応した位置まで回転させる。第１カムフォロアー３２０は、第１カムフォロアーばね３２２のばね力により第１カム部２６０に接触しているので、カムハウジング２００の回転により、第１カムフォロアー３２０と一体に設けられた第１キャリッジ３１０及び第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。
この状態では、第２カムフォロアー３４０は、第２カムフォロアーばね３４２のばね力により第２カム部２６２に接触しているので、カムハウジング２００の回転により、第２カムフォロアー３４０と一体に設けられた第２キャリッジ３３０及び第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
【００３０】
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の５倍保持部分２６０Ｋ５に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の５倍保持部分２６２Ｋ５に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図９に示すような位置に位置決めされる。
図９に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ５は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで一番大きい場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ５は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで一番小さい場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に点線で示す位置２１６Ｋ５になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
【００３１】
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図６に点線で示す位置４２０Ｇ５にある。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置される。
そして、本発明の変倍光学装置では、いずれの倍率においても、変倍光学系自体を全体的に移動させてピント調整を行うように構成するのがよい。このように構成すると、ピント調整に伴う倍率の変動が無いので、極めて正確にピント調整を行うことができる。
（６−２）倍率を３．０倍に設定する場合
第二に、倍率を３．０倍に設定する場合について説明する。
【００３２】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率３．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の３倍保持部分２６０Ｋ３に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の３倍保持部分２６２Ｋ３に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は光軸に沿って移動して位置決めされる。この状態では、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ３（図示せず）は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から二番目の場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ５（図示せず）は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から二番目の場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３３】
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に一点鎖線で示す位置２１６Ｋ３になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１０に点線で示す位置４２０Ｇ５を維持する。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態を維持し、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
（６−３）倍率を２．０倍に設定する場合
第三に、倍率を２．０倍に設定する場合について説明する。
【００３４】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率２．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の２倍保持部分２６０Ｋ２に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の２倍保持部分２６２Ｋ２に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は光軸に沿って移動して、図１１に示すような位置に位置決めされる。図１１に示す状態では、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ２は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から三番目の（中間の）場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ２は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から三番目の（中間の）場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３５】
次に、図８及び図１０を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に二点鎖線で示す位置２１６Ｋ２になる。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
この状態では、絞り駆動カム２１８は第１駆動ピン２１６と当接しておらず、これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０の外周と当接する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１０に点線で示す位置４２０Ｇ５を維持する。その結果、絞りプレート２２０の第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態を維持し、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
（６−４）倍率を１．３倍に設定する場合
第四に、倍率を１．３倍に設定する場合について説明する。
【００３６】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率１．３倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の１．３倍保持部分２６０Ｋ１３に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の１．３倍保持部分２６２Ｋ１３に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図１２に示すような位置に位置決めされる。図１２に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ１３は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで大きい方から四番目の（小さい方から二番目の）場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ１３は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで小さい方から四番目の（大きい方から二番目の）場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３７】
次に、図８及び図１３を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も反時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１３に示す位置２１６Ｋ１３まで反時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、これに当接する絞り駆動カム２１８も反時計回りの方向に回転する。これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０から離れる。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ１３にある。その結果、絞りプレート２２０は、図１３で下向き方向に移動し、第２絞り４５２の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置される。
（６−５）倍率を０．８倍に設定する場合
第五に、倍率を０．８倍に設定する場合について説明する。
【００３８】
図７を参照すると、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率０．８倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動する。また、カムハウジング２００の回転により、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
従って、図５に示すように、第１カムフォロアー３２０は第１カム部２６０の０．８倍保持部分２６０Ｋ０８に当接し、第２カムフォロアー３４０は第２カム部２６２の０．８倍保持部分２６２Ｋ０８に当接する。その結果、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６は、図１４に示すような位置に位置決めされる。図１４に示す状態は、第１移動レンズ群１５４と第１固定レンズ群１５２との間の距離ＤＡ０８は、第１移動レンズ群１５４が移動する５つの位置のうちで一番小さい場合を示し、第２移動レンズ群１５６と第２固定レンズ群１５８との間の距離ＤＢ０８は、第２移動レンズ群１５６が移動する５つの位置のうちで一番大きい場合を示す。そして、対象物１１４の像は撮像部１１０に結像される。
【００３９】
次に、図８及び図１５を参照すると、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も反時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１５に示す位置２１６Ｋ０８まで反時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、これに当接する絞り駆動カム２１８も反時計回りの方向に回転する。これに対して、第２当接部２１８ｂは第２駆動ピン４１０から離れた状態を維持する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１５に点線で示す位置４２０Ｇ０８にある。その結果、絞りプレート２２０は、図１５で更に下向き方向に移動し、第３絞り４５４の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第２ＮＤフィルター４６４が光軸１２０ａ上に配置される。
（６−６）倍率を０．８倍から更に他の倍率に設定する場合
最後に、倍率を０．８倍から更に他の倍率に設定する場合について説明する。
【００４０】
カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率１．３倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動して、図１２に示す状態になる。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１３に示す位置２１６Ｋ１３まで時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
【００４１】
第１駆動ピン２１６の回転により、絞り駆動ばね４１２のばね力により、絞り駆動カム２１８も時計回りの方向に回転する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ１３になる。その結果、絞りプレートばね４１６のばね力により、絞りプレート２２０は、図１５に示す位置から上向き方向に移動して図１３に示す位置になり、第２絞り４５２の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、第１ＮＤフィルター４６２が光軸１２０ａ上に配置される。
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率２．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動して、図１１に示す状態になる。
【００４２】
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図１０に示す位置２１６Ｋ２まで時計回りの方向に回転する。エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
第１駆動ピン２１６の回転により、絞り駆動ばね４１２のばね力により、絞り駆動カム２１８も時計回りの方向に回転する。従って、フォロワ用ベアリング４２０は、図１３に点線で示す位置４２０Ｇ５になる。その結果、絞りプレートばね４１６のばね力により、絞りプレート２２０は、図１３に示す位置から更に上向き方向に移動して図１０に示す位置になり、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態になり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置される。
【００４３】
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率３．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図６に示す位置２１６Ｋ３まで時計回りの方向に回転する。しかしながら、絞り駆動カム２１８が第２駆動ピン４１０に当接するので、絞り駆動カム２１８は、時計まわり方向に回転することはできない。その結果、絞りプレート２２０は、図６に示す位置を維持し、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態のままであり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
【００４４】
この場合においても、エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
更に、カム駆動モータ１７０により、カムハウジング駆動歯車１７２を回転させ、カムハウジング２００を倍率５．０倍に対応した位置まで回転させる。カムハウジング２００の回転により、第１移動レンズ群１５４は第１ピラー３１４に沿って移動し、第２移動レンズ群１５６は第２ピラー３３４に沿って移動する。
また、カム駆動モータ１７０が回転すると、変倍駆動歯車２１２が回転して、カム駆動歯車２１４も時計回りの方向に回転し、第１駆動ピン２１６は、図６に示す位置２１６Ｋ５まで時計回りの方向に回転する。しかしながら、絞り駆動カム２１８は第２駆動ピン４１０に当接した状態を維持しているので、絞り駆動カム２１８は、時計まわり方向に回転することはできない。その結果、絞りプレート２２０は、図６に示す位置を維持し、第１絞り４５０の中心は光軸１２０ａと一致した状態のままであり、ガラスフィルター４６０が光軸１２０ａ上に配置された状態を維持する。
【００４５】
この場合においても、エンコーダ歯車４３０はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、エンコーダ４３２によりカム駆動歯車２１４及びカムハウジング２００の位置を検出する。
（７）本発明の変倍光学装置の制御回路の構成とその作動
次に、本発明の変倍光学装置の制御回路の構成とその作動について説明する。
図１６を参照すると、本発明の変倍光学装置は入力部材６１０と、入力制御回路６１２と、モータ駆動回路６１４とを備える。入力部材６１０はプッシュスイッチ又はタッチスイッチ等のスイッチで構成され、変倍光学装置の動作のオン・オフ、倍率の設定、照明光源の点滅、表示装置のオン・オフ、表示内容の設定及び変更等の情報を入力できるように構成されている。
【００４６】
入力部材６１０より入力された入力信号は入力制御回路６１２に入力される。入力部材６１０より入力された情報に基づいて、入力制御回路６１２はモータ駆動回路６１４を作動させる。モータ駆動回路６１４はモータ駆動信号をカム駆動モータ１７０に出力する。カム駆動モータ１７０の回転によりカムハウジング２００は回転し、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６を移動させる。また、カム駆動モータ１７０の回転によりカム駆動歯車２１４は回転し、絞りプレート２２０の位置を制御する。
エンコーダ４３２はカム駆動歯車２１４の回転により回転し、回転制御回路４３４はエンコーダ４３２の回転の状態を検出して、希望する倍率になるように、第１移動レンズ群１５４及び第２移動れンズ群１５６を移動させるモータ駆動回路６１４の出力信号を制御する。
【００４７】
カム駆動モータ１７０をステップモータで構成する場合には、モータ駆動回路６１４の出力するパルス数を計数することにより、第１移動レンズ群１５４及び第２移動レンズ群１５６の移動を制御することができるので、回転制御回路４３４及びエンコーダ４３２を設けなくてもよい。
本発明の変倍光学装置は又、テレビカメラ部６３０と、画像処理部６３２と、表示部６３４とを備える。テレビカメラ部６３０は、対象物１１４の像の焦点面に配置され、例えば、ＣＣＤカメラで構成される。表示部６３４は、例えば、ブラウン管ディスプレイで構成される。
撮像部１１０を構成するテレビカメラ部６３０がレンズ系の結像面に配置され、対象物１１４の像を受像する。テレビカメラ部６３０は入力制御回路６１２の出力する信号に基づいて作動する。画像処理部６３２は、テレビカメラ部６３０の出力する画像信号を入力して、この画像信号を処理し、表示部６３４により対象物１１４の像を表示する。表示部６３４は、入力制御回路６１２の出力する信号に基づいて、倍率等を表示する。
【００４８】
入力制御回路６１２、モータ駆動回路６１４、回転制御回路４３４及び画像処理部６３２をそれぞれ独立した回路として構成してもよい。或いは、入力制御回路６１２、モータ駆動回路６１４、回転制御回路４３４及び画像処理部６３２の動作プログラムをＲＯＭ（図示せず）に記憶させ、入力部材６１０より入力された情報をＲＡＭ（図示せず）に記憶させ、このＲＡＭが記憶しているデータを用いて、ＣＰＵ（図示せず）をＲＯＭ記憶しているプログラムにより作動させるように構成してもよい。
（８）本発明の変倍光学装置の光学特性
次に、本発明の変倍光学装置の実施の形態の光学特性について説明する。
表１は、本発明の変倍光学装置の実施の形態の光学特性を示し、５種類の倍率に対する開口数（ＮＡ）、焦点深度（ｍｍ）及び分解能（μｍ）を示す表である。
【００４９】
【表１】
光学性能（１）
【００５０】
一方、本発明の変倍光学装置では、低倍率に相当する１．３倍と０．８倍の倍率における開口数は、像面照度を一定とするために必要な絞り径を挿入したときの開口数よりも大きな値となるように設定されている。そして、像面照度を一定とするために、本発明の変倍光学装置では又、１．３倍と０．８倍の倍率において、それぞれ適当なＮＤフィルターを用いている。
なお、ここでいう低倍率、高倍率とは、変倍可能範囲内で低倍率よりか高倍率よりかを意味するもので拡大倍率、縮小倍率とは異なるものである。
ここで、低倍率に相当する１．３倍と０．８倍の倍率においては、ＮＤフィルターを用いることなく像面照度を一定とするために、必要な絞り径を挿入したときの開口数及び光学特性は、以下に示す表２に記載したようになる。
【００５１】
【表２】
光学性能（２）
焦点深度：Ｚ＝λ／（２ＮＡ2 ） ・・・（式１）
分解能： ε＝０．６１λ／（ＮＡ） ・・・（式２）
の関係が知られている。
【００５２】
画像測定装置の用途においては、焦点深度が浅い（数字が小さい）方が、焦点合わせを行うことによりＺ方向の位置を、より精密に測定することができることとなる。
一般に、像面照度は、開口数ＮＡの２乗に比例する関係がある。
表１に示す本発明の実施の形態では、上述した口径の絞りだけを挿入した状態における倍率１．３倍の時の像面照度は、倍率が５倍のときの像面照度に対して次の値だけ明るくなる。
０．０３７2 ／（（０．０９３／５）×１．３）2 ＝２．３４
従って、両者を略同じ像面照度とするには、
（１／２．３４）×１００＝４２．７％
すなわち、４２．７％程度の減光が必要となる。
【００５３】
従って、第１ＮＤフィルター４６２としては、光の透過率がほぼ４０〜４５％のものを用いるのがよい。上述した本発明の実施の形態では、第１ＮＤフィルター４６２は、光の透過率がほぼ４０％のものを用いている。
また倍率が０．８倍の場合には、
０．０３６2 ／（（０．０９３／５）×０．８）2 ＝５．８５
従って、両者を略同じ像面照度とするには、
（１／５．８５）×１００＝１７％
すなわち、１７％程度の減光が必要となる。
従って、第２ＮＤフィルター４６４としては、光の透過率がほぼ１５〜２０％のものを用いるのがよい。上述した本発明の実施の形態では、第２ＮＤフィルター４６４は、光の透過率がほぼ１５％のものを用いている。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、変倍光学装置において上記のような構成としたので、以下に記載する効果を有する。
（１）変倍光学装置の分解能及び焦点深度等の光学的性能を良くすることができる。
（２）変倍光学装置において、像面照度を一定にすることができる。
（３）変倍光学装置において、同軸照明時の像のコントラストを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変倍光学装置の実施の形態の全体構造を示す正面図である。
【図２】本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系の下部構造を示す部分断面図である。
【図３】本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系の上部構造を示す部分断面図である。
【図４】本発明の変倍光学装置の実施の形態の倍率変更部の構造を示す部分断面図である。
【図５】カメラ側から見て反時計まわり方向に角度を定めて展開した状態における、本発明の変倍光学装置の実施の形態の第１カム部と第２カム部の光軸方向の形状を示す展開図である。
【図６】本発明の変倍光学装置の実施の形態の開口数変更部のカメラ側から見た平面図である。
【図７】本発明の変倍光学装置の実施の形態の倍率変更部のブロック図である。
【図８】本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部のブロック図である。
【図９】倍率を５倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１０】倍率を５倍又は３倍又は２倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１１】倍率を２倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１２】倍率を１．３倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１３】倍率を１．３倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１４】倍率を０．８倍に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の変倍光学系を示す部分断面図である。
【図１５】倍率を０．８に設定したときにおける、本発明の変倍光学装置の実施の形態の通過光量調節部を示す部分平面図である。
【図１６】本発明の変倍光学装置の実施の形態のブロック図である。
【符号の説明】
１００ 変倍光学装置
１０２ 光学鏡筒
１０４ 照明光学系
１０６ 変倍駆動部
１０８ 駆動検出部
１１０ 撮像部
１１４ 対象物
１２０ 変倍光学系
１２０ａ 光軸
１２４ 照明光源
１２６ 照明ミラー
１３０ 第１開口部
１３２ ハーフミラー
１５０ 対物レンズ群
１５２ 第１固定レンズ群
１５４ 第１移動レンズ群
１５６ 第２移動レンズ群
１５８ 第２固定レンズ群
１６０ 第２開口部
１７０ カム駆動モータ
１７２ カムハウジング駆動歯車
２００ カムハウジング
２０２ カムハウジング歯車
２１０ 開口数変更部
２１２ 変倍駆動歯車
２１４ カム駆動歯車
２１６ 第１駆動ピン
２１８ 絞り駆動カム
２１８ａ 第１当接部
２１８ｂ 第２当接部
２２０ 絞りプレート
２２２ 絞り案内ベアリング
２３０ 通過光量調節部
２４０ ケーシング
２５０ カムハウジング支持部材
２６０ 第１カム部
２６０Ｋ５ ５倍保持部分
２６０Ｋ３ ３倍保持部分
２６０Ｋ２ ２倍保持部分
２６０Ｋ１３ １．３倍保持部分
２６０Ｋ０８ ０．８倍保持部分
２６２ 第２カム部
２６２Ｋ５ ５倍保持部分
２６２Ｋ３ ３倍保持部分
２６２Ｋ２ ２倍保持部分
２６２Ｋ１３ １．３倍保持部分
２６２Ｋ０８ ０．８倍保持部分
２００ｈ レンズ群位置保持部分
３１０ 第１キャリッジ
３１２ 第１案内穴
３１４ 第１ピラー
３２０ 第１カムフォロアー
３２２ 第１カムフォロアーばね
３２４ 第１回転止め部材
３３０ 第２キャリッジ
３３２ 第２案内穴
３３４ 第２ピラー
３４０ 第２カムフォロアー
３４２ 第２カムフォロアーばね
３４４ 第２回転止め部材
４１０ 第２駆動ピン
４１２ 絞り駆動ばね
４１６ 絞りプレートばね
４２０ フォロワ用ベアリング
４３０ エンコーダ歯車
４３２ エンコーダ
４５０ 第１絞り
４５２ 第２絞り
４５４ 第３絞り
４６０ ガラスフィルター
４６２ 第１ＮＤフィルター
４６４ 第２ＮＤフィルター
６１０ 入力部材
６１２ 入力制御回路
６１４ モータ駆動回路
６３０ テレビカメラ部
６３２ 画像処理部
６３４ 表示部
Claims (3)
- １つ以上のレンズ群を含む変倍光学系と、該変倍光学系に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群をその光軸方向に移動させるためのカム機構を有する倍率変更部とを備えた変倍光学装置において、
前記レンズ群を移動させるための前記カム機構は、カム部と、該カム部の作動により移動するカムフォロアー部を含み、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも大きな開口数となるように絞り径を切り換える絞り径切換部と、
前記カム部の低倍率への変倍作動により、該絞り径切換部が、像面照度を一定に保つような倍率比に応じた開口数よりも大きな開口数となるような絞り径に切り替えた際に、前記変倍光学系のレンズ群を通過する光量を減少させ像面照度を一定に保つように透過率を調整する通過光量調節部と、
を備えていることを特徴とする変倍光学装置。 - 前記絞り径切換部が、複数の異なった絞り径の絞り孔を設けた絞りプレートを有し、前記通過光量調節部が、前記複数の絞り孔に透過率の異なったＮＤフィルターを配置してなることを特徴とする請求項１に記載の変倍光学装置。
- 照明用光源と、該照明用光源からの照明光束を前記変倍光学系の光路中に導き、前記変倍光学系の対物レンズを介して対象物を同軸照明をするように構成した照明用光路とを更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変倍光学装置。
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| JP30708097A JP3928993B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 光量調節機構付き変倍光学装置 |
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