JP2006153944A - クリック機構およびそれを用いた電動レボルバ - Google Patents

Abstract

【課題】 寿命が長いクリック機構と、それを用いた電動レボルバを提供する。
【解決手段】 この電動レボルバでは、レボルバ回転板１の外周面に複数のクリック溝４を設け、引張りバネ１４およびレバー１０によって位置決めローラ１２をレボルバ回転板１の外周面側に付勢し、隣接する対物レンズ以外の対物レンズに交換する場合はアクチュエータ１５によってレバー１０を押して位置決めローラ１２をレボルバ回転板１の外周面に接触しない位置に移動させる。したがって、位置決めローラ１２とクリック溝４を回転摩擦させるか、離間させるので、クリック溝４の磨耗が小さくなる。
【選択図】 図１

Description

この発明はクリック機構およびそれを用いた電動レボルバに関し、特に、移動部材を所望の位置で停止させるクリック機構と、それを用いた電動レボルバに関する。

従来の電動レボルバでは、レボルバ回転板の表面に円環状の溝が設けられ、その溝に複数の凹部が設けられる。複数の凹部は、それぞれ複数の対物レンズに対応している。溝に対向して剛球が設けられ、剛球は板バネの一方端表面に固定され、板バネの他方端は固定され、板バネの裏面にアクチュエータが設けられる。

対物レンズの交換時は、レボルバ回転板を回転させ、所定のタイミングで板バネの裏面をアクチュエータで押圧し、剛球を所望の凹部に係合させることにより、レボルバ回転板を所望の位置で停止させ、所望の対物レンズの光軸を顕微鏡の光軸に一致させる（たとえば特許文献１参照）。
特開２００３−９０９６０号公報

しかし、従来の電動レボルバでは、剛球は板バネに固定されて回転しないので、剛球を溝に押圧したときに剛球と溝の摩擦力が大きくなって溝が磨耗し、装置寿命が短いという問題があった。

また、レボルバ回転板が停止しているときは、常にアクチュエータによって剛球を凹部に押圧していたので、アクチュエータへの通電時間が長くなり、アクチュエータの寿命が短いという問題があった。

また、使用している対物レンズに隣接する対物レンズを選択する場合でも、常にアクチュエータによって剛球を溝から離れた位置に移動させてからレボルバ回転板を回転させていたので、対物レンズの交換に時間がかかるという問題があった。

また、レボルバ回転板が停止しているときは、アクチュエータは常に、剛球を溝から離そうとする板バネの力に打ち勝って、板バネを押す必要があるので、大きな駆動力のアクチュエータが必要となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、寿命が長く、位置決め時間が短いクリック機構と、それを用いた電動レボルバを提供することである。

この発明に係るクリック機構は、第１の方向に移動する移動部材を所望の位置で停止させるクリック機構であって、移動部材の表面に所定のピッチで設けられ、それぞれが第１の方向と直交する第２の方向に延在する複数のクリック溝と、移動部材の表面に沿って回転可能に設けられるとともに移動部材の表面と交差する方向に移動可能に設けられ、複数のクリック溝のうちの選択されたクリック溝と係合することにより移動部材を停止させる位置決めローラとを備えたものである。したがって、位置決めローラと移動部材の表面およびクリック溝とを回転摩擦させるので、円環状の溝内の凹部に剛球を押圧してレボルバ回転板の回転を停止させていた従来に比べ、装置の磨耗が小さくなり、装置寿命が長くなる。

好ましくは、さらに、位置決めローラを移動部材の表面側に付勢させるバネ部材と、バネ部材の力に対抗して動作し、前回選択されたクリック溝に隣接するクリック溝以外のクリック溝が選択された場合は位置決めローラを移動部材の表面に接触しない位置に移動させ、前回選択されたクリック溝に隣接するクリック溝が選択された場合は位置決めローラを移動させないアクチュエータとが設けられる。この場合は、常にアクチュエータによって剛球を凹部に押圧していた従来に比べ、アクチュエータへの通電時間が短くなり、アクチュエータの寿命が長くなる。また、使用している対物レンズに隣接する対物レンズを選択する場合でも、常にアクチュエータによって剛球を溝から離れた位置に移動させてからレボルバ回転板を回転させていた従来に比べ、位置決め時間の短縮化を図ることができる。

また好ましくは、さらに、支点軸を中心にして揺動可能に設けられたレバーが設けられ、位置決めローラはレバーの一方端に設けられ、アクチュエータの力はレバーの他方端に作用し、バネ部材の力はレバーの支点軸と他方端との間の所定位置に作用する。この場合は、アクチュエータとバネ部材の力を位置決めローラに容易に伝達させることができる。

また好ましくは、支点軸と所定位置の間の距離は、レバーの一方端と支点軸との間の距離よりも長い。この場合は、バネ部材の力よりも強い力で位置決めローラをクリック溝に押し付けることができ、位置決め剛性を高めることができる。

また、この発明に係る電動レボルバは、上記クリック機構と、それぞれ複数のクリック溝に対応して移動部材に設けられ、各々が対物レンズを保持する複数の保持部材とを備えたものである。この場合は、対物レンズを迅速に交換することができる。

以上のように、この発明によれば、寿命が長く、位置決め時間が短いクリック機構と、それを用いた電動レボルバを提供することができる。

図１は、この発明の一実施の形態による電動レボルバの構成を示す図である。図１において、この電動レボルバは、複数（図では５つ）の対物レンズを搭載して回転するレボルバ回転板１を備える。レボルバ回転板１は所定の厚みを有する円形の板を加工したものであり、その中央部にはレボルバ回転板１を回転させるための駆動モータ２の回転軸が結合されている。レボルバ回転板１には、レボルバ回転板１と同心の円周上に略等間隔で、５つの対物レンズ取付孔３が開口されている。各対物レンズ取付孔３には、対物レンズが取り付けられる。

また、レボルバ回転板１の外周面には、レボルバ回転板１の停止位置を決定するための５つのクリック溝４が略等間隔で形成されている。５つのクリック溝４はそれぞれ５つの対物レンズ取付孔３に対応して設けられ、各クリック溝４はレボルバ回転板１の軸方向に延在している。レボルバ回転板１は、取付部材５を介してたとえば顕微鏡に取り付けられる。

レボルバ回転板１に隣接して、クリック機構取付板６がネジ７によって取付部材５に固定されている。クリック機構取付板６には、支点軸８とバネポスト９が立設されている。Ｌ字型のレバー１０が支点軸８を中心として揺動可能に設けられる。レバー１０の一方端部には、ローラ軸１１と位置決めローラ１２が設けられている。位置決めローラ１２は、ローラ軸１１を中心として回転するボールベアリングであり、レボルバ回転板１の外周面に沿って回転し、クリック溝４に係合してレボルバ回転板１の回転を停止させるものである。また、位置決めローラ１２は、レバー１０により、レボルバ回転板１の外周面と交差する方向に移動可能に設けられている。

レバー１０の他方端部と支持軸８との間の所定位置には、バネポスト１３が立設されている。バネポスト９と１３の間に引張りバネ１４が架け渡され、これにより、位置決めローラ１２がレボルバ回転板１の外周面側に付勢される。バネポスト１３から支点軸８の回転中心までの距離は、支点軸８の回転中心からローラ軸１１の回転中心までの距離の約２倍に設定されている。したがって、このレバー比により引張りバネ１４の引張り力の約２倍大きな力で位置決めローラ１２をクリック溝４に押し付けることができ、位置決めの剛性を高めることができる。

また、レバー１０の他方端部に対向してアクチュエータ１５の駆動軸１５ａの先端が配置され、アクチュエータ１５は取付部材５に固定される。アクチュエータ１５は、レボルバ回転板１の回転時の所定期間に引張りバネ１４の力に対抗して動作し、駆動軸１５ａを伸ばしてレバー１０の他方端部を押し、レボルバ回転板１の外周面およびクリック溝１４から位置決めローラ１２を離す。支点軸８の中心からアクチュエータ１５の駆動軸１５ａがレバー１０を押す位置までの距離は、支点軸８の中心から引張りバネ１４用のバネポスト１３の位置までの距離よりも長くなっている。したがって、レバー比により引張りバネ１４よりも弱い力のアクチュエータ１５でレバー１０を押し戻すことができるので、アクチュエータ１５の小型化を図ることができる。

次に、この電動レボルバの動作について説明する。図２（ａ）はレボルバ回転板１が停止している状態を示す図であり、図２（ｂ）はレボルバ回転板１が回転している状態を示す図である。レボルバ回転板１が停止している状態では、図２（ａ）に示すように、位置決めローラ１２は、引張りバネ１４の引張り力により、クリック溝４に押し付けられてクリック溝４に係合し、レボルバ回転板１の回転を停止させる。このとき、アクチュエータ１５の駆動軸１５ａの先端はレバー１０に接触していない。なお、取付部材５に対するクリック機構取付板６の位置をネジ７を緩めて調整することにより、クリック溝４に対する位置決めローラ１２の位置を最適な位置に調整することができる。

前回選択された対物レンズに隣接した対物レンズが次に使用する対物レンズとして選択された場合は、まず制御装置(図示せず)からの切換指令に応答して駆動モータ２が駆動し、レボルバ回転板１が移動目標の対物レンズ位置に回転を始める。位置決めローラ１２はローラ軸１１を中心にして回転しながら、レバー１０を介して支点軸８を中心に回転してクリック溝４のエッジ部に乗り上げ、クリック溝４との係合が外れてレボルバ回転板１の外周面に移動する。このとき、位置決めローラ１２は引張りバネ１４の引張り力により、レボルバ回転板１の外周面に押し付けられて回転する。

位置決めローラ１２が移動目標の対物レンズ位置にあるクリック溝４に係合する直前に、停止位置検出センサ(図示せず)が感応して、制御装置からの停止指令により駆動モータ２への通電を停止する。レボルバ回転板１は慣性モーメントにより回転を続け、位置決めローラ１２がクリック溝４に係合して、レボルバ回転板１の回転が停止する。このとき、制御装置は位置検出センサ(図示せず)により、レボルバ回転板１が正常な位置に停止したかどうかを確認する。

また、前回選択された対物レンズに隣接した対物レンズ以外の対物レンズが次に使用する対物レンズとして選択された場合は、制御装置からの切換指令に応答して駆動モータ１４が回転し、レボルバ回転板１１が移動目標の対物レンズ位置に回転を始める。位置決めローラ１２はローラ軸１１を中心にして回転しながら、レバー１０を介して支点軸８を中心に回転し、クリック溝４との係合が外れてレボルバ回転板１の外周面に移動する。このとき、位置決めローラ１２は引張りバネ１４の引張り力により、レボルバ回転板１１の外周面で回転を始めるが、同時に制御装置からの駆動指令に応答してアクチュエータ１５が駆動軸１５ａを所定の位置まで伸ばしてレバー１０の他方端を押し、図２（ｂ）に示すように、位置決めローラ１２とレボルバ回転板１１の外周面との間にわずかな隙間を開けてそれらが接触しないようにする。

飛ばされる対象の対物レンズ位置においても位置決めローラ１２とレボルバ回転板１は接触していないため、位置決めローラ１２がクリック溝４と係合するときに発生する振動が無く、迅速かつスムーズに移動目標の対物レンズ位置に移動する。位置決めローラ１２がクリック溝４と係合する前に、クリック解除位置検出センサ（図示なし）が感応して、制御装置からの指令により、アクチュエータ１５は駆動軸１５ａを所定の位置まで引き込む。位置決めローラ１２は引張りバネ１４の引張り力により、レボルバ回転板１の外周面を押さえながら回転する。

位置決めローラ１２がクリック溝４に係合する直前に、停止位置検出センサが感応して、制御装置からの停止指令により駆動モータ２への通電を停止する。レボルバ回転板１は慣性モーメントにより回転を続け、位置決めローラ１２がクリック溝４に係合し、レボルバ回転板１の回転が停止する。このとき、制御装置は位置検出センサにより正常な位置に停止したかを確認する。

なお、クリック解除位置検出センサと停止位置検出センサを省略し、駆動モータ２をエンコーダ付きのモータに置き換えて、エンコーダの信号によりクリック解除位置と停止位置を検出してもよい。

この実施の形態では、位置決め用ローラ１２としてボールベアリングを使用しているので、クリック溝４の磨耗を少なくすることができ、装置の長寿命化を図ることができる。

また、使用した対物レンズをそれに隣接した対物レンズと交換する場合、アクチュエータ１５を駆動させることなく対物レンズを交換するので、対物レンズを迅速に交換することができる。また、手動でレボルバ回転板１を回転させて対物レンズを交換することも可能である。

また、１つ以上の対物レンズを飛ばして交換する場合、位置決めローラ１２が隣接する対物レンズに対応するクリック溝４に到達するまでにアクチュエータ１５の動作を終えれば、位置決めローラ１２がクリック溝４に接触しながら通過するときの大きな振動の発生を回避できるので、レボルバ回転板１の回転速度を速くすることができ、レンズ交換に要する時間を短縮することができる。

また、アクチュエータ１５の動作により位置決めローラ１２がクリック溝４に接触しながら通過するときの衝撃を回避できるので、クリック溝４の磨耗を抑えることができる。

また、１つ以上の対物レンズを飛ばして交換する場合だけ、アクチュエータ１５を動作させればよいので、アクチュエータ１５の長寿命化を図ることができる。

図３は、上述の電動レボルバが搭載された微細パターン修正装置の外観を示す図である。図３において、この微細パターン修正装置は、基板上に形成された微細パターンの欠陥を観察する観察光学系２０と、倍率の異なる複数の対物レンズのうちの選択された対物レンズの光軸を観察光学系２０の光軸に一致させる電動レボルバ２１と、観察光学系２０によって観察される微細パターンの欠陥を撮影するＣＣＤカメラ２２と、観察光学系２０によって観察された微細パターンの欠陥にレーザ光を照射して除去するレーザ装置２３とを備える。

また、この微細パターン修正装置は、修正対象となる基板が載置されるステージ２４と、観察光学系２０、電動レボルバ２１、ＣＣＤカメラ２２およびレーザ装置２３を搭載して基板に垂直なＺ軸方向に移動するＺ軸テーブル２５と、Ｚ軸テーブル２５を搭載して基板に平行なＸ軸方向に移動するＸ軸テーブル２６と、Ｘ軸テーブル２６を搭載して基板に平行でかつＸ軸と直交するＹ軸方向に移動するＹ軸テーブル２７とを備える。

欠陥を修正する場合は、基板をステージ２４上に載置し、Ｘ軸テーブル２６およびＹ軸テーブル２７を移動させて観察光学系２０の光軸を欠陥の中心に移動させ、電動レボルバ２１によって標準の対物レンズを最適な対物レンズに交換し、Ｚ軸テーブル２５を移動させて対物レンズの焦点を欠陥に合わせ、レーザ光を照射して欠陥を除去する。電動レボルバ２１は、上述のように、対物レンズを迅速に交換できるので、欠陥の観察過程に要する時間を短縮し、生産性を向上させることができる。また、電動レボルバ２１は寿命が長いので、パターン修正装置の長寿命化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態による電動レボルバの構成を示す図である。 図１に示した電動レボルバの動作を説明するための図である。 図１に示した電動レボルバが搭載された微細パターン修正装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１ レボルバ回転板、２ 駆動モータ、３ 対物レンズ取付孔、４ クリック溝、５ 取付部材、６ クリック機構取付板、７ ネジ、８ 支点軸、９，１３ バネポスト、１０ レバー、１１ ローラ軸、１２ 位置決めローラ、１４ 引張りバネ、１５ アクチュエータ、２０ 観察光学系、２１ 電動レボルバ、２２ ＣＣＤカメラ、２３ レーザ装置、２４ ステージ、２５ Ｚ軸テーブル、２６ Ｘ軸テーブル、２７ Ｙ軸テーブル。

Claims (5)

1. 第１の方向に移動する移動部材を所望の位置で停止させるクリック機構であって、
   前記移動部材の表面に所定のピッチで設けられ、それぞれが前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する複数のクリック溝、および
   前記移動部材の表面に沿って回転可能に設けられるとともに前記移動部材の表面と交差する方向に移動可能に設けられ、前記複数のクリック溝のうちの選択されたクリック溝と係合することにより前記移動部材を停止させる位置決めローラを備える、クリック機構。
2. さらに、前記位置決めローラを前記移動部材の表面側に付勢させるバネ部材、および
   前記バネ部材の力に対抗して動作し、前回選択されたクリック溝に隣接するクリック溝以外のクリック溝が選択された場合は前記位置決めローラを前記移動部材の表面に接触しない位置に移動させ、前回選択されたクリック溝に隣接するクリック溝が選択された場合は前記位置決めローラを移動させないアクチュエータを備える、請求項１に記載のクリック機構。
3. さらに、支点軸を中心にして揺動可能に設けられたレバーを備え、
   前記位置決めローラは前記レバーの一方端に設けられ、
   前記アクチュエータの力は前記レバーの他方端に作用し、
   前記バネ部材の力は前記レバーの支点軸と他方端との間の所定位置に作用する、請求項１または請求項２に記載のクリック機構。
4. 前記支点軸と前記所定位置の間の距離は、前記レバーの一方端と前記支点軸との間の距離よりも長い、請求項３に記載のクリック機構。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載のクリック機構と、
   それぞれ前記複数のクリック溝に対応して前記移動部材に設けられ、各々が対物レンズを保持する複数の保持部材とを備える、電動レボルバ。

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