JP2003090960A

JP2003090960A - 光学素子切換装置およびそれを備えた光学顕微鏡

Info

Publication number: JP2003090960A
Application number: JP2001281881A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shoji; 裕一小路
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】１つ以上の光学素子を飛ばして切り換える際
の振動が小さくできる光学素子切換装置、およびそれを
備えた光学顕微鏡を提供する。【解決手段】光学素子25を保持する第１部材15と、光
路20aに交差する方向に移動可能な第１部材の位置決め
に用いる位置決め部16,17と、位置決め部に係合可能な
係合部33を有する第２部材32と、第１部材を駆動する第
１駆動手段12と、第２部材を駆動する第２駆動手段34
と、切換制御手段と、位置決め制御手段とを備える。切
換制御手段は、第１駆動手段を制御し、第１部材を現在
位置から目標位置まで移動させると共に、該目標位置に
第１部材を停止させる。位置決め制御手段は、第２駆動
手段を制御し、第１部材の停止期間のうち少なくとも一
部において第２部材を係合位置に保って第１部材を位置
決めすると共に、第１部材の移動期間のうち少なくとも
移動開始の直後から移動終了の直前までの期間にわたっ
て継続的に第２部材を離れた位置に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光学素子を
光路に切り換えて配置する電動式の光学素子切換装置、
およびそれを備えた光学顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の光学素子(対物レンズ,
コンデンサレンズ,フィルタなど)を光路に切り換えて配
置する電動式の光学素子切換装置(例えば電動レボルバ
装置)(以下「電動切換装置」という)が知られている。
従来の電動切換装置は、複数の光学素子が取り付けられ
たターレットをモータにより回転させ、最終的な回転の
位置決めを機械的に行うものである。

【０００３】機械的な位置決め機構としては、剛球と、
剛球をターレットのレールに押圧する板ばねと、レール
に設けられた複数のＶ溝とからなる構成が一般に用いら
れている（例えば特開平１１−１７４３４２号公報）。
この構成では、剛球が板ばねによりレールに押圧されて
いるため、ターレットが回転してレール上のＶ溝が剛球
に対向すると、このＶ溝に剛球が落ち込み、ターレット
が機械的に位置決めされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電動切換装置では、１つ以上の光学素子を飛ば
して切り換える場合には、剛球が１つ以上のＶ溝を接触
しながら通過するため、大きな振動が発生するという問
題がある。剛球がＶ溝を通過する際の振動は、剛球がレ
ールからＶ溝に落ち込むときや、剛球がＶ溝からレール
に乗り上げるときに発生する。

【０００５】本発明の目的は、１つ以上の光学素子を飛
ばして切り換える際の振動が小さくできる光学素子切換
装置、およびそれを備えた光学顕微鏡を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の光学素子切換
装置は、光学装置の光路に対し、複数の光学素子を切り
換えて配置する光学素子切換装置において、複数の光学
素子を保持すると共に、光路に交差する方向に移動可能
であり、位置決めに用いられる位置決め部を有する第１
部材と、前記第１部材の前記位置決め部に係合可能な係
合部を有し、該係合部が前記位置決め部に係合する位置
と前記位置決め部から離れた位置との間で移動可能な第
２部材と、第１部材を駆動する第１駆動手段と、第２部
材を駆動する第２駆動手段と、光学素子の切り換え指示
を受け付ける受付手段と、切り換え指示に基づいて第１
駆動手段を制御し、第１部材を現在位置から目標位置ま
で移動させると共に、該目標位置に第１部材を停止させ
る切換制御手段と、第２駆動手段を制御し、第１部材の
停止期間のうち少なくとも一部において第２部材を係合
する位置に保って第１部材を位置決めすると共に、第１
部材の移動期間のうち少なくとも移動開始の直後から移
動終了の直前までの期間にわたって継続的に第２部材を
離れた位置に保つ位置決め制御手段とを備えたものであ
る。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光学素子切換装置において、前記第１部材の前記位置
決め部を凹部とし、前記第２部材の前記係合部を前記凹
部に係合可能な凸部としたものである。請求項３に記載
の発明は、請求項２に記載の光学素子切換装置におい
て、前記位置決め制御手段が、前記切り換え指示に基づ
いて、前記第１部材の移動開始前に前記第２駆動手段を
制御し、前記第２部材を前記係合する位置から前記離れ
た位置まで移動させ、少なくとも前記第１部材の移動終
了の直前まで前記第２部材を前記離れた位置に保つもの
である。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項２または
請求項３に記載の光学素子切換装置において、前記位置
決め制御手段が、前記第１部材の移動終了後に前記第２
駆動手段を制御し、前記第２部材を前記離れた位置から
前記係合する位置まで移動させ、前記第１部材を位置決
めするものである。請求項５に記載の光学顕微鏡は、請
求項１から請求項４の何れか１項に記載の光学素子切換
装置を備えた光学顕微鏡であって、前記光学素子切換装
置が、当該光学顕微鏡の観察光路に対し、複数の対物レ
ンズを切り換えて配置する電動レボルバ装置として用い
られたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。 (第１実施形態)本発明の第１実施形態は、請求項１〜請
求項３,請求項５に対応する。第１実施形態の電動レボ
ルバ装置１０(光学素子切換装置)について詳細に説明す
る前に、この電動レボルバ装置１０を組み込んだ光学顕
微鏡の一例である倒立顕微鏡２０(光学装置)について、
その全体構成を簡単に説明しておく。

【００１０】倒立顕微鏡２０は、図１に示すように、観
察対象となる標本(不図示)を載置するステージ２１と、
ステージ２１の上方に配置された透過照明装置２２と、
ステージ２１の下方に配置された電動レボルバ装置１０
と、接眼レンズ２３とで構成されている。

【００１１】電動レボルバ装置１０は、詳細は後述する
ように、倒立顕微鏡２０の観察光路２０ａに対し、複数
の対物レンズ２５(光学素子)を切り換えて配置するため
のものである。この電動レボルバ装置１０には、後述す
る制御装置２４が接続されている。また、透過照明装置
２２には、光源２６とターレット２７とコンデンサレン
ズ２８とが設けられる。ターレット２７は、フィルタや
リング絞りなどの光学素子(不図示)を保持している。

【００１２】このように構成された倒立顕微鏡２０で
は、光源２６からの光が照明光学系(不図示)とターレッ
ト２７とコンデンサレンズ２８とを介してステージ２１
上に導かれ、ステージ２１に載置された標本(不図示)が
照明される。そして、標本からの光は、観察光路２０ａ
に配置された対物レンズ２５と観察光学系(不図示)とを
介して接眼レンズ２３に導かれる。標本の拡大像は、接
眼レンズ２３によって観察される。

【００１３】さて次に、第１実施形態の電動レボルバ装
置１０について、図２〜図４を用い詳細に説明する。図
２は、電動レボルバ装置１０を下方から見た図である。
図３は、電動レボルバ装置１０の一部分を側方から見た
図である。図４は、電動レボルバ装置１０に接続された
制御装置２４の構成を示すブロック図である。電動レボ
ルバ装置１０は、図２に示すように、倒立顕微鏡２０の
本体に取り付けられる取付部材１１と、不図示の支持部
材を介して取付部材１１に固定されたターレット駆動モ
ータ１２,位置決め部１３,センサ部１４と、ターレット
駆動モータ１２の回転軸１２ａを中心に回転可能なター
レット１５とで構成されている。

【００１４】また、電動レボルバ装置１０の取付部材１
１には、略円筒状の貫通穴１１ａが設けられている。貫
通穴１１ａの中心軸は、倒立顕微鏡２０の観察光路２０
ａに対して略平行である。このため、観察光路２０ａに
配置された対物レンズ２５(図１)からの光は、貫通穴１
１ａを通過して接眼レンズ２３側に導かれる。電動レボ
ルバ装置１０では、貫通穴１１ａの中心軸（観察光路２
０ａ）に複数の対物レンズ２５のうち何れか１つを切り
換えて配置するため、切り換え対象となる複数の対物レ
ンズ２５が、予めターレット１５に装着される。対物レ
ンズ２５を装着するための装着穴は、ターレット１５の
外側（位置決め部１３,センサ部１４が配置された側と
は反対側）に設けられるため、図２には表れていない。

【００１５】また、複数の対物レンズ２５を保持するタ
ーレット１５(第１部材)は、ターレット駆動モータ１２
の回転軸１２ａを中心として、観察光路２０ａに交差す
る方向に沿って回転可能である。そして、対物レンズ２
５の装着穴(不図示)は、回転軸１２ａを中心とする円周
上に略等間隔で配されている。したがって、ターレット
駆動モータ１２の回転に応じてターレット１５が回転す
ると、複数の対物レンズ２５は、観察光路２０ａを横切
りながら周方向に移動することになる。

【００１６】さらに、ターレット１５の内側（位置決め
部１３,センサ部１４が配置された側）には、円環状の
レール１６が設けられている。レール１６の中心は、回
転軸１２ａ上に位置する。また、ターレット１５のレー
ル１６上には、複数のＶ溝１７が対物レンズ２５の装着
穴(不図示)の配置に応じて略等間隔で設けられている。
レール１６,Ｖ溝１７は、ターレット１５の位置決めに
用いられる凹部（位置決め部）である。

【００１７】さらに、ターレット１５のレール１６の近
傍には、複数のマグネット１８ａ〜１８ｃとスリット１
９とが設けられている。マグネット１８ａ〜１８ｃはタ
ーレット１５の番地検出、スリット１９は位置検出に用
いられる。これらのマグネット１８ａ〜１８ｃ,スリッ
ト１９も、各々、対物レンズ２５の装着穴(不図示)の配
置に応じて配されている。

【００１８】なお、上記のように構成されたターレット
１５を回転軸１２ａまわりに回転駆動するターレット駆
動モータ１２(第１駆動手段)には、回転量検出装置１２
ｂ(図４)が取り付けられている。この回転量検出装置１
２ｂは、ターレット駆動モータ１２の回転量に応じてパ
ルス信号を出力するセンサ（例えばロータリーエンコー
ダ）であり、ターレット駆動モータ１２の回転量検出に
用いられる。回転量検出装置１２ｂによる回転量検出信
号(パルス信号)は、後述する制御装置２４に出力され
る。

【００１９】次に、ターレット１５の内側に配置された
位置決め部１３について説明する。位置決め部１３は、
図３に示す支持部材３１（図２では図示省略）を介して
取付部材１１(図２)に固定されている。この位置決め部
１３は、上記したレール１６上のＶ溝１７に係合可能な
鋼球３３（係合部,凸部）と、鋼球３３が一端に取り付
けられた板ばね３２（第２部材）と、板ばね３２を駆動
する位置決め駆動モータ３４（第２駆動手段）とで構成
されている。

【００２０】板ばね３２は、その他端側において、支持
部材３５(図３)を介して支持部材３１に固定されてい
る。このため、板ばね３２の一端側（剛球３３が取り付
けられた側）は、板ばね３２の曲げ変形に応じて移動可
能となっている。なお、板ばね３２の一端に取り付けら
れた剛球３３と回転軸１２ａとの距離は、ターレット１
５に設けたレール１６の半径に略等しい。

【００２１】位置決め駆動モータ３４は、リニアステッ
ピングモータである。このため、位置決め駆動モータ３
４の回転軸３４ａは、回転しながら、自身の軸方向に沿
って移動可能である。この位置決め駆動モータ３４は、
支持部材３６(図３)を介して支持部材３１に固定されて
いる。また、回転軸３４ａは、ターレット駆動モータ１
２の回転軸１２ａと略平行であり、回転軸３４ａの先端
部は、図３(ａ),(ｂ)に示すように、板ばね３２のほぼ
中央部に当接している。

【００２２】したがって、回転軸３４ａを繰り出すと、
板ばね３２は、回転軸３４ａの先端部によって押圧さ
れ、一端側（剛球３３が取り付けられた側）がターレッ
ト１５のレール１６に近づく方向に移動する。

【００２３】逆に、回転軸３４ａを引き込めると、回転
軸３４ａの先端部による板ばね３２への押圧力が弱めら
れ、一端側（剛球３３が取り付けられた側）がターレッ
ト１５のレール１６から離れる方向に移動する。上記し
た回転軸３４ａの移動（繰り出し/引き込み)は、第１実
施形態の電動レボルバ装置１０において、主に、レール
１６上のＶ溝１７が剛球３３と対向するときに行われる
（後述する）。

【００２４】レール１６上のＶ溝１７が剛球３３と対向
するときに、回転軸３４ａの移動（繰り出し/引き込
み）が行われると、鋼球３３は、Ｖ溝１７に係合する位
置(図３(ｂ))と、Ｖ溝１７から離れた位置(図３(ａ))と
の間で移動することになる。ちなみに、鋼球３３がＶ溝
１７に係合するとき(図３(ｂ))、ターレット１５は機械
的に位置決めされ、ターレット１５に装着された複数の
対物レンズ２５のうち何れか１つが観察光路２０ａに配
置される。

【００２５】次に、上記の位置決め部１３と同様にター
レット１５の内側に配置されたセンサ部１４について説
明する。センサ部１４は、不図示の支持部材を介して取
付部材１１(図２)に固定されている。このセンサ部１４
は、停止位置検出装置４１（例えばフォトインタラプ
タ）と、番地検出装置４２ａ,４２ｂ,４２ｃ（例えばホ
ールＩＣ）とが、センサ基板４３に配置されたものであ
る。停止位置検出装置４１は、ターレット１５に設けら
れたスリット１９を検出するセンサである。番地検出装
置４２ａ,４２ｂ,４２ｃは、各々、マグネット１８ａ,
１８ｂ,１８ｃを検出するセンサである。停止位置検出
装置４１による停止位置検出信号,番地検出装置４２ａ
〜４２ｃによる番地検出信号,は、後述する制御装置２
４に出力される。

【００２６】構成説明の最後に、電動レボルバ装置１０
に接続された制御装置２４について、図４を用いて説明
する。制御装置２４は、回転指令装置５１と、ＣＰＵ５
５と、ドライバ５６,５７とで構成されている。制御装
置２４のＣＰＵ５５には、上記のターレット駆動モータ
１２に取り付けられた回転量検出装置１２ｂから回転量
検出信号(パルス信号)が入力される。回転量検出信号
は、ターレット駆動モータ１２の回転量を示す信号であ
る。

【００２７】また、制御装置２４のＣＰＵ５５には、停
止位置検出装置４１からの停止位置検出信号と、番地検
出装置４２ａ〜４２ｃからの番地検出信号とが入力され
る。停止位置検出信号は、ターレット１５の停止位置を
示す信号である。番地検出信号は、現在、観察光路２０
ａに配置されている対物レンズ２５の装着穴の番地を示
す信号である。

【００２８】制御装置２４の回転指令装置５１は、対物
レンズ２５の切り換え指示をＣＰＵ５５に出力する装置
である。対物レンズ２５の切り換え指示には、観察光路
２０ａに配置すべき対物レンズ２５の装着穴の番地に関
する情報が含まれる。ＣＰＵ５５(受付手段)は、上記し
た回転指令装置５１,停止位置検出装置４１,番地検出装
置４２ａ〜４２ｃ,回転量検出装置１２ｂからの信号に
基づいて、ドライバ５６,５７に制御信号を出力し、タ
ーレット１５を回転または停止させたり、位置決め駆動
モータ３４の回転軸３４ａを移動させたりする（後述す
る）。

【００２９】ドライバ５６は、ＣＰＵ５５からの制御信
号（回転指令,停止指令,制動指令）に基づいて、ターレ
ット駆動モータ１２を駆動する。同様に、ドライバ５７
は、ＣＰＵ５５からの制御信号に基づいて、位置決め駆
動モータ３４を駆動する。なお、上記した回転量検出装
置１２ｂおよびＣＰＵ５５は、請求項の「切換制御手
段」または「位置決め制御手段」に対応する。

【００３０】次に、上記のように構成された電動レボル
バ装置１０における対物レンズ２５の切り換え動作につ
いて、図５のフローチャートを用いて説明する。図５の
フローチャートを開始する時点において、倒立顕微鏡２
０の観察光路２０ａには、ターレット１５に装着された
複数の対物レンズ２５のうち何れか１つが配置されてい
るとする。さらに、ターレット１５に設けられたレール
１６上の複数のＶ溝１７のうち何れか１つには、位置決
め部１３の剛球３３が係合しているとする(図３(ｂ))。

【００３１】制御装置２４のＣＰＵ５５は、図５のステ
ップＳ１において、回転指令装置５１からの指示を待
ち、対物レンズ２５の切り換え指示を受け付ける(Ｓ１
がＹ)と、まず、ターレット１５の機械的な位置決めを
解除する(ステップＳ２)。つまり、ＣＵＰ５５は、ドラ
イバ５７に制御信号を出力して、リニアステッピングモ
ータである位置決め駆動モータ３４の回転軸３４ａをモ
ータ本体側に引き込む方向に移動させる。その結果、回
転軸３４ａの先端部による板ばね３２への押圧力が弱め
られ、剛球３３がＶ溝１７から離れた位置に移動し、タ
ーレット１５の機械的な位置決めが解除される。

【００３２】次に、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１で受け
付けた対物レンズ２５の切り換え指示に基づいて、ドラ
イバ５６に制御信号を出力し、ターレット１５（ターレ
ット駆動モータ１２）を目標位置に向けて回転開始させ
る(ステップＳ３)。このとき既に、ターレット１５の機
械的な位置決めは解除されており、剛球３３とレール１
６とは非接触状態となっているため、剛球３３とＶ溝１
７との接触による振動が生じることはない。

【００３３】ターレット１５を回転開始させると、回転
量検出装置１２ｂからＣＰＵ５５へのパルス信号（ター
レット１５の回転量に対応する信号）の出力が開始さ
れ、ＣＰＵ５５では、パルス信号の計数を開始する。こ
のため、ＣＰＵ５５は、ステップＳ３でターレット１５
の回転を開始させると、回転量検出装置１２ｂからの回
転量検出信号(パルス数)の監視を開始する(ステップＳ
４)。そして、回転量検出信号が所定値に達すると(Ｓ４
がＹ)、ターレット１５の停止処理(ステップＳ５〜Ｓ
９)を行う。

【００３４】ここで、ステップＳ４の判定基準である所
定値とは、(１)対物レンズ２５の切り換え指示を受け付
けた時点でのターレット１５の現在位置（番地検出装置
４２ａ〜４２ｃからの番地検出信号）と、(２)対物レン
ズ２５の切り換え指示に含まれる目標位置（切り換え先
の番地情報）と、(３)ターレット駆動モータ１２にブレ
ーキをかけてから完全に停止するまでの回転量と、(４)
位置決め駆動モータ３４の回転軸３４ａを「剛球３３が
Ｖ溝１７から離れた位置」から「剛球３３がＶ溝１７に
係合する位置」まで移動させる際に必要となる時間とに
基づいて、計算された値である。

【００３５】ＣＰＵ５５は、ステップＳ４において、上
記(１)〜(４)に基づいて計算された所定値と、回転量検
出装置１２ｂからの回転量検出信号(パルス数)との比較
を行い、回転量検出信号が所定値に達すると(Ｓ４が
Ｙ)、ターレット１５の停止処理(ステップＳ５〜Ｓ９)
に進む。すなわち、ＣＰＵ５５は、ドライバ５７に制御
信号を出力して、位置決め駆動モータ３４の回転軸３４
ａをターレット１５のレール１６側に繰り出す方向に移
動開始させる(ステップＳ５)。これにより、回転軸３４
ａの先端部による板ばね３２への押圧力が強められ、剛
球３３がターレット１５のレール１６に近づく方向に移
動開始する。

【００３６】また、ＣＰＵ５５は、ドライバ５６に制御
信号を出力し、ターレット駆動モータ１２の回転にブレ
ーキを掛けさせる(ステップＳ６)。これにより、ターレ
ット１５の回転速度は減速状態となる。次に、ＣＰＵ５
５は、回転量検出装置１２ｂからの回転量検出信号に基
づいて、ターレット１５（ターレット駆動モータ１２）
が完全に停止したか否かを判定し(ステップＳ７)、完全
に停止するまで待機する。。

【００３７】ターレット１５の回転が減速を開始してか
ら完全に停止するまでの間、剛球３３は、ターレット１
５のレール１６に向けて徐々に近づくことになる。そし
て、剛球３３は、Ｖ溝１７と対向する直前で（未だレー
ル１６と対向しているときに）、レール１６に接触す
る。このときの剛球３３によるレール１６への押圧力
は、未だ非常に弱い。

【００３８】その後、ターレット１５がさらに回転する
と、剛球３３はＶ溝１７と対向することになる。また同
時に、位置決め駆動モータ３４の回転軸３４ａもさらに
繰り出され、剛球３３は、強い押圧力でＶ溝１７に押し
付けられることになる。その結果、剛球３３がＶ溝１７
に係合した状態となり、ターレット１５は機械的に位置
決めされる。

【００３９】ＣＰＵ５５は、ターレット１５の回転が完
全に停止すると(Ｓ７がＹ)、ステップＳ８に進み、停止
位置検出装置４１からの停止位置検出信号に基づいて、
ターレット１５の停止位置が正しいか否かを判定する。
そして、ターレット１５の停止位置が正しい場合(Ｓ８
がＹ)には、ステップＳ１に戻る。また、ターレット１
５の停止位置が正しくない場合(Ｓ８がＮ)は、ステップ
Ｓ９に進み、エラー処理を行う。つまり、ＣＰＵ５５
は、ターレット１５がオーバーラン状態の場合はターレ
ット駆動モータ１２を逆方向に回転させ、ターレット１
５がショートラン状態の場合はターレット駆動モータ１
２を同じ方向に回転させて、ターレット１５の回転位置
を補正する。そして、ターレット１５の停止位置が正し
くなると、ステップＳ１に戻る。

【００４０】このように、第１実施形態の電動レボルバ
装置１０では、ターレット１５の回転期間（図５のＳ３
以降、Ｓ７がＹとなるまでの期間）のうち、一部（Ｓ３
以降、Ｓ７がＹとなる直前までの期間）において、継続
的に、剛球３３をＶ溝１７から離れた位置に保つため、
次の効果を奏する。１つ以上の対物レンズ２５を飛ばし
て切り換える場合に、剛球３３がＶ溝１７から離れた状
態で、１つ以上のＶ溝１７を通過するため、従来のよう
な大きな振動が発生することはない。したがって、例え
ば倒立顕微鏡２０にマイクロマニピュレータを組み込ん
だ場合、電動レボルバ装置１０を用いて対物レンズ２５
を切り換えても、マイクロピペットの先端が操作対象の
細胞から外れるといった不具合は生じない。

【００４１】また、第１実施形態の電動レボルバ装置１
０では、ターレット１５の停止期間（図５のＳ８→Ｓ１
→Ｓ２の期間）のうち、一部（Ｓ８→Ｓ１）において、
剛球３３を「Ｖ溝１７を係合する位置」に保つため、タ
ーレット１５を機械的に位置決めすることができる。そ
の結果、ターレット１５に装着された複数の対物レンズ
２５のうち何れか１つを観察光路２０ａに正確に配置す
ることができる。

【００４２】さらに、第１実施形態の電動レボルバ装置
１０では、ターレット１５の回転開始(Ｓ３)より前(Ｓ
２)にターレット１５の機械的な位置決めを予め解除し
ておき、この解除状態をターレット１５が目標位置に到
達する直前まで維持するため、対物レンズ２５の切り換
え動作を円滑に開始させることができる。また、第１実
施形態の電動レボルバ装置１０では、位置決め駆動モー
タ３４の回転軸３４ａの繰り出し量に応じて、板ばね３
２の押圧力を調節することができる。このため、ターレ
ット１５の減速期間(Ｓ６,Ｓ７)に剛球３３がレール１
６に接触しても、板ばね３２の押圧力を非常に弱いまま
保つことができる。そして、剛球３３がＶ溝１７と対向
したときに板ばね３２の押圧力を強め、剛球３３をＶ溝
１７に確実に係合させることができる。

【００４３】つまり、機械的な位置決め機構(１３)の剛
球３３が目標位置のＶ溝１７に落ち込むときの振動を小
さくでき、対物レンズ２５の切り換え動作を円滑に終了
させることができる。 (第２実施形態)次に、本発明の第２実施形態について説
明する。

【００４４】本発明の第２実施形態は、請求項１〜請求
項５に対応する。第２実施形態の電動レボルバ装置６０
は、図６に示すように、上記した電動レボルバ装置１０
(図１)の位置決め部１３,Ｖ溝１７に代えて、位置決め
部６３,Ｖ溝６７を設けたものである。また、電動レボ
ルバ装置６０には、上記した電動レボルバ装置１０のレ
ール１６と同様のものは設けられない。

【００４５】なお、電動レボルバ装置６０の他の構成要
素(１１,１２,１４,１５,１８ａ〜１８ｃ,１９)は、上
記した電動レボルバ装置１０と同じであるため、その説
明を省略する。図６では、上記した電動レボルバ装置１
０と同じ構成要素の一部(１２,１８ａ〜１８ｃ,１９)に
ついて図示省略した。さて、第２実施形態の電動レボル
バ装置６０の位置決め部６３,Ｖ溝６７について説明す
る。

【００４６】位置決め部６３は、図６に示すように、位
置決め駆動モータ６４と、その回転軸６４ａの先端部に
取り付けられた係合部材６５とで構成されている。位置
決め駆動モータ６４(第２駆動手段)は、リニアステッピ
ングモータであり、その回転軸６４ａがターレット駆動
モータ１２の回転軸１２ａに対して略直交するように配
置されている。

【００４７】係合部材６５(第２部材)は、Ｖ溝６７に嵌
合可能な先端面(係合部,凸部)を有し、位置決め駆動モ
ータ６４の回転軸６４ａの移動（繰り出し/引き込み）
に応じて、ターレット１５の半径方向に移動する。Ｖ溝
６７(位置決め部,凹部)は、係合部材６５の方に開口を
向けて、ターレット１５に形成されている。したがっ
て、ターレット１５のＶ溝６７が係合部材６５と対向す
るときに、位置決め駆動モータ６４の回転軸６４ａを繰
り出すと(図７(ａ))、係合部材６５は、ターレット１５
のＶ溝６７に近づく方向に移動し、最終的には、先端面
がＶ溝６７に嵌合した状態(図７(ｂ))となる。また逆
に、位置決め駆動モータ６４の回転軸６４ａを引き込め
ると、係合部材６５は、ターレット１５のＶ溝６７から
離れる方向に移動する。

【００４８】次に、上記のように構成された電動レボル
バ装置６０における対物レンズ２５の切り換え動作につ
いて、図８のフローチャートを用いて説明する。この電
動レボルバ装置６０にも、図４に示す制御装置２４が接
続されている。

【００４９】図８のフローチャートを開始する時点にお
いて、ターレット１５に設けられた複数のＶ溝６７のう
ち何れか１つには、位置決め部６３の係合部材６５が係
合しているとする(図７(ｂ))。制御装置２４のＣＰＵ５
５は、図８のステップＳ１１において、回転指令装置５
１から対物レンズ２５の切り換え指示を受け付ける(Ｓ
１１がＹ)と、まず、ターレット１５の機械的な位置決
めを解除する(ステップＳ１２)。つまり、ＣＵＰ５５
は、位置決め駆動モータ６４の回転軸６４ａをモータ本
体側に引き込む方向に移動させる。その結果、係合部材
６５がＶ溝６７から離れた位置に移動し(図７(ａ))、タ
ーレット１５の機械的な位置決めが解除される。

【００５０】次に、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１１で受
け付けた対物レンズ２５の切り換え指示に基づいて、タ
ーレット１５（ターレット駆動モータ１２）を目標位置
に向けて回転開始させる(ステップＳ１３)。このとき既
に、ターレット１５の機械的な位置決めは解除されてい
るため、係合部材６５とＶ溝６７との接触による振動が
生じることはない。

【００５１】また、ＣＰＵ５５は、ターレット１５の回
転を開始させると、回転量検出装置１２ｂからの回転量
検出信号(パルス数)の監視を開始する(ステップＳ１
４)。そして、回転量検出信号が所定値に達すると(Ｓ１
４がＹ)、ターレット１５の停止処理(ステップＳ１５〜
Ｓ１９)を行う。ここで、ステップＳ１４の判定基準で
ある所定値とは、(１)対物レンズ２５の切り換え指示を
受け付けた時点でのターレット１５の現在位置（番地検
出装置４２ａ〜４２ｃからの番地検出信号）と、(２)対
物レンズ２５の切り換え指示に含まれる目標位置（切り
換え先の番地情報）と、(３)ターレット駆動モータ１２
にブレーキをかけてから完全に停止するまでの回転量と
に基づいて、計算された値である。

【００５２】ＣＰＵ５５は、ステップＳ１４において、
上記(１)〜(３)に基づいて計算された所定値と、回転量
検出装置１２ｂからの回転量検出信号(パルス数)との比
較を行い、回転量検出信号が所定値に達すると(Ｓ１４
がＹ)、ターレット１５の停止処理(ステップＳ１５〜Ｓ
１９)に進む。すなわち、ＣＰＵ５５は、ターレット駆
動モータ１２の回転にブレーキを掛けさせる(ステップ
Ｓ１５)。これにより、ターレット１５は減速状態とな
る。次いで、ＣＰＵ５５は、回転量検出装置１２ｂから
の回転量検出信号に基づいて、ターレット１５（ターレ
ット駆動モータ１２）が完全に停止したか否かを判定し
(ステップＳ１６)、完全に停止するまで待機する。

【００５３】そして、ターレット１５が完全に停止する
と(Ｓ１６がＹ)、ＣＰＵ５５は、ターレット駆動モータ
１２の出力をフリー状態(オープン)にしてからステップ
Ｓ１７に進み、位置決め駆動モータ６４の回転軸６４ａ
を繰り出す方向に移動開始させる。これにより、係合部
材６５がターレット１５のＶ溝６７に近づく方向に移動
開始し、最終的には、係合部材６５の先端面がＶ溝６７
に嵌合した状態(図７(ｂ))となる。

【００５４】次に、ＣＰＵ５５は、停止位置検出装置４
１からの停止位置検出信号に基づいて、ターレット１５
の停止位置が正しいか否かを判定し(ステップＳ１８)、
正しい場合(Ｓ１８がＹ)には、ステップＳ１１に戻る。
また、ターレット１５の停止位置が正しくない場合(Ｓ
１８がＮ)は、ステップＳ１９にてエラー処理を行った
後、ステップＳ１１に戻る。

【００５５】このように、第２実施形態の電動レボルバ
装置６０では、ターレット１５の回転期間（図８のＳ１
３以降、Ｓ１６がＹとなるまでの期間）の全体におい
て、係合部材６５を「Ｖ溝６７から離れた位置」に保つ
ため、次の効果を奏する。第１に、対物レンズ２５を切
り換える際の係合部材６５とＶ溝６７との接触を回避で
き、機械的な位置決め機構(６３)における摩耗を確実に
抑えることができる。したがって、Ｖ溝６７およびレー
ルの摩耗が全くなく、対物レンズ２５を切り換える際の
位置決め精度を長期にわたって高く維持できる。また、
摩耗粉である金属粉塵の発生も少なくでき、金属粉塵に
よる試料の汚染も防止できる。

【００５６】第２に、１つ以上の対物レンズ２５を飛ば
して切り換える場合に、係合部材６５がＶ溝６７から離
れた状態で、１つ以上のＶ溝６７を通過するため、大き
な振動が発生することは全くない。したがって、例えば
倒立顕微鏡２０にマイクロマニピュレータを組み込んだ
場合、電動レボルバ装置６０を用いて対物レンズ２５を
切り換えても、マイクロピペットの先端が操作対象の細
胞から外れるといった不具合は生じない。

【００５７】また、第２実施形態の電動レボルバ装置６
０では、ターレット１５の停止期間（図８のＳ１７→Ｓ
１８→Ｓ１１→Ｓ１２の期間）のうち、一部（Ｓ１７→
Ｓ１８→Ｓ１１）において、係合部材６５をＶ溝６７を
係合する位置に保つため、ターレット１５を機械的に位
置決めすることができる。その結果、ターレット１５に
装着された複数の対物レンズ２５のうち何れか１つを観
察光路２０ａに正確に配置することができる。

【００５８】さらに、第２実施形態の電動レボルバ装置
６０では、ターレット１５の回転開始(Ｓ１３)より前
(Ｓ１２)にターレット１５の機械的な位置決めを予め解
除しておき、この解除状態をターレット１５が目標位置
に到達した後まで維持するため、対物レンズ２５の切り
換え動作を円滑に開始させることができる。また、第２
実施形態の電動レボルバ装置６０では、ターレット１５
の回転が停止した後(Ｓ１７)で、ターレット１５を機械
的に位置決めするため、機械的な位置決め機構(６３)の
係合部材６５が目標位置のＶ溝６７に落ち込むときの振
動を非常に小さくでき、対物レンズ２５の切り換え動作
を円滑に終了させることができる。

【００５９】なお、上記した実施形態では、電動レボル
バ装置１０,６０を倒立顕微鏡２０に組み込む例を説明
したが、本発明の電動レボルバ装置は、倒立顕微鏡に限
らず、他の光学顕微鏡に組み込むこともできる。本発明
の電動レボルバ装置では、摩耗粉である金属粉塵がほと
んど発生しないため、これを組み込んだ半導体検査分野
の光学顕微鏡において、検査試料の汚染を低減すること
ができる。

【００６０】また、上記した実施形態では、複数の対物
レンズ２５を光路に切り換えて配置する電動レボルバ装
置の例を説明したが、本発明は、対物レンズ以外の光学
素子（コンデンサレンズやフィルタなど）を光路に切り
換えて配置する電動式の光学素子切換装置にも適用でき
る。さらに、上記した実施形態では、位置決め駆動モー
タ(３４,６４)をリニアステッピングモータで構成した
が、これに代えてＤＣモータおよび偏心カムからなる構
成を用いることもできる。また、光学素子切換装置(１
０,６０)を制御する制御装置(２４)が外付けにされた例
を説明したが、制御装置(２４)は内蔵型にしても良い。

【００６１】また、上記した実施形態では、ターレット
１５側に位置決め用の凹部（Ｖ溝１７,６７）を設け、
位置決め駆動モータ(３４,６４)側に位置決め用の凸部
（剛球３３または係合部材６５）を設けたが、本発明は
これに限定されない。例えば、ターレット１５側に凸部
を設け、位置決め駆動モータ(３４,６４)側に凹部を設
けても良い。さらに、ターレットの機械的な位置決め機
構としては、凹部と凸部との組み合わせに限らず、磁石
を用いることもできる。

【００６２】さらに、上記した実施形態では、回転式の
ターレットを例に説明したが、スライダー式のものにも
適用可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１つ以上の光学素子を飛ばして切り換える場合でも確実
に振動を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の電動レボルバ装置１０を組み込
んだ倒立顕微鏡２０の全体構成を示す図である。

【図２】第１実施形態の電動レボルバ装置１０を下方か
ら見た図である。

【図３】電動レボルバ装置１０の一部分（位置決め部１
３）を側方から見た図である。

【図４】電動レボルバ装置１０に接続された制御装置２
４の構成を示すブロック図である。

【図５】電動レボルバ装置１０における対物レンズ２５
の切り換え動作の手順を示すフローチャートである。

【図６】第２実施形態の電動レボルバ装置６０を下方か
ら見た図である。

【図７】電動レボルバ装置６０の位置決め部６３を拡大
して見た図である。

【図８】電動レボルバ装置６０における対物レンズ２５
の切り換え動作の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０，６０電動レボルバ装置１１取付部材１２ターレット駆動モータ１３，６３位置決め部１４センサ部１５ターレット１６レール１７，６７Ｖ溝２０倒立顕微鏡２１ステージ２２透過照明装置２３接眼レンズ２４制御装置２５対物レンズ３２板ばね３３剛球３４，６４位置決め駆動モータ６５係合部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学装置の光路に対し、複数の光学素子
を切り換えて配置する光学素子切換装置において、前記複数の光学素子を保持すると共に、前記光路に交差
する方向に移動可能であり、位置決めに用いられる位置
決め部を有する第１部材と、前記第１部材の前記位置決め部に係合可能な係合部を有
し、該係合部が前記位置決め部に係合する位置と前記位
置決め部から離れた位置との間で移動可能な第２部材
と、前記第１部材を駆動する第１駆動手段と、前記第２部材を駆動する第２駆動手段と、前記光学素子の切り換え指示を受け付ける受付手段と、前記切り換え指示に基づいて前記第１駆動手段を制御
し、前記第１部材を現在位置から目標位置まで移動させ
ると共に、該目標位置に前記第１部材を停止させる切換
制御手段と、前記第２駆動手段を制御し、前記第１部材の停止期間の
うち少なくとも一部において前記第２部材を前記係合す
る位置に保って前記第１部材を位置決めすると共に、前
記第１部材の移動期間のうち少なくとも移動開始の直後
から移動終了の直前までの期間にわたって継続的に前記
第２部材を前記離れた位置に保つ位置決め制御手段とを
備えたことを特徴とする光学素子切換装置。
【請求項２】請求項１に記載の光学素子切換装置にお
いて、前記第１部材の前記位置決め部は、凹部であり、前記第２部材の前記係合部は、前記凹部に係合可能な凸
部であることを特徴とする光学素子切換装置。
【請求項３】請求項２に記載の光学素子切換装置にお
いて、前記位置決め制御手段は、前記切り換え指示に基づい
て、前記第１部材の移動開始前に前記第２駆動手段を制
御し、前記第２部材を前記係合する位置から前記離れた
位置まで移動させ、少なくとも前記第１部材の移動終了
の直前まで前記第２部材を前記離れた位置に保つことを
特徴とする光学素子切換装置。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の光学素
子切換装置において、前記位置決め制御手段は、前記第１部材の移動終了後に
前記第２駆動手段を制御し、前記第２部材を前記離れた
位置から前記係合する位置まで移動させ、前記第１部材
を位置決めすることを特徴とする光学素子切換装置。
【請求項５】請求項１から請求項４の何れか１項に記
載の光学素子切換装置を備えた光学顕微鏡であって、前記光学素子切換装置は、当該光学顕微鏡の観察光路に
対し、複数の対物レンズを切り換えて配置する電動レボ
ルバ装置として用いられることを特徴とする光学顕微
鏡。