JP2010054888A - レボルバ装置及びレボルバ装置を備える顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】クリック溝等の摩耗を抑制して耐久性の高いレボルバ装置及びレボルバ装置を備える顕微鏡を提供する。
【解決手段】レボルバ回転部材３０の周縁部３９に周方向へ所定の間隔で形成された複数のクリック溝３６に、レボルバ回転部材３０の回転中心へ向けて傾斜するＶ溝面３６Ａ、第２斜面３６Ｂを形成した。また、クリック溝３６間を結ぶ弧状部にレボルバ回転部材３０の回転中心へ向けて傾斜する第１斜面３６Ｃを形成した。Ｖ溝面３６Ａ、第２斜面３６Ｂ及び第１斜面３６Ｃの傾斜角度をベアリングがクリック溝３６及び弧状部に線接触可能な角度とした。また、レボルバ回転部材３０をアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成し、さらにその基材の表面に潤滑性金属を形成した。
【選択図】図６

Description

この発明はレボルバ装置及びレボルバ装置を備える顕微鏡に関する。

従来、顕微鏡のアームに装着されるレボルバ本体と、このレボルバ本体に回転可能に装着されるレボルバ回転部材とで構成されるレボルバ装置を備えている顕微鏡がある。通常、レボルバ回転部材には通常倍率の異なる複数の対物レンズが装着される。

レボルバ装置は、複数の対物レンズの中から選択された対物レンズを正確に観察光軸上に配置するための位置決め機構としてクリック機構を備えている。

このクリック機構は、レボルバ回転部材に設けられ、複数の対物レンズにそれぞれ対応する複数のクリック溝と、レボルバ本体に板ばねを介して設けられ、クリック溝に係合可能な例えばベアリングとを備える。レボルバ回転部材を回転させると、ベアリングが対物レンズに対応するクリック溝に係合し、所望の対物レンズが光軸上に位置決めされる。
特開２００６−２７６１９２号公報

上記クリック機構では、ベアリングは回転軸を中心に転動する円筒状の筐体（内部に鋼球を有する）を備える。したがって、クリック溝及びクリック溝間を結ぶ弧状部と係合部材（例えばベアリング）の相対的な位置関係によってはクリック溝の上面や弧状部の上面と係合部材とが点線接触するため、ベアリングが線接触しないクリック溝及び弧状部の他方は摩耗し易い。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はクリック溝等の摩耗を抑制して耐久性の高いレボルバ装置及びレボルバ装置を備える顕微鏡を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、レボルバ本体と、このレボルバ本体に対して回転可能であるとともに、複数の光学素子を装着可能な回転部材と、前記回転部材の回転軸と、前記回転部材及び前記レボルバ本体の一方の周方向へ所定の間隔で形成される複数のクリック溝と、前記回転部材及び前記レボルバ本体の他方に設けられ、前記クリック溝に係合する係合部材と、この係合部材を前記クリック溝に付勢する付勢手段とを備え、前記係合部材と対峙する前記クリック溝と前記クリック溝間を結ぶ弧状部との少なくとも一方は、前記回転部材の回転軸に対して傾斜し、前記係合部材に線接触又は面接触可能な斜面が形成され、前記回転部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された基材と、その基材の表面に形成された潤滑性金属を有することを特徴とするレボルバ装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のレボルバ装置において、前記斜面は、前記弧状部に形成された、第１斜面だけで形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のレボルバ装置において、前記斜面は、前記クリック溝に形成された、第２斜面だけで構成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載のレボルバ装置において、前記斜面は、前記弧状部に形成された第１斜面と、前記クリック溝に形成され、前記第１斜面と同じ傾斜方向であるが前記第１斜面と異なる傾斜角度を有する第２斜面とで構成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のレボルバ装置において、前記潤滑性金属は、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）タングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載のレボルバ装置において、前記潤滑性金属は、前記基材との金属間化合物形成により結合されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載のレボルバ装置を備えていることを特徴とする顕微鏡である。

この発明によれば、クリック溝等の摩耗を抑制してレボルバ装置及びレボルバ装置を備える顕微鏡の耐久性を高めることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１実施形態に係るレボルバ装置を備える顕微鏡の側面図である。

顕微鏡ＭＳは、アーム１と、アーム１の上部に取り付けられた接眼レンズ２を有する鏡筒３と、アーム１の下面に取り付けられ、複数の対物レンズ４を有するレボルバ装置１０と、アーム１を支持する支持部５に沿って上下動するステージ６とを備えている。レボルバ装置１０はアーム１の下面に対して着脱可能である。

図２はこの発明の一実施形態に係るレボルバ装置の断面図、図３は図２のＡ矢視図である。図２、図３は円筒形の転動体であるベアリング（係合部材）２３がクリック溝３６に落ち込んだ状態を示している。

レボルバ装置１０はレボルバ本体２０とレボルバ回転部材（回転部材）３０とを備える。クリック機構の一部を構成する板ばね（付勢手段）２１はほぼ三角形の平板であり、その基端部が２つのビス２２でレボルバ本体２０の段差部２５に取り付けられている。板ばね２１の係合部材側端部にはベアリング（係合部材）２３が回転可能に支持されている。

ベアリング２３の中心孔に装着されたほぼ円柱状の支持部材２４の端部は半円柱状に形成されている。支持部材２４は平面２４ａとこの平面２４ａに直交する平面２４ｂとを有する。板ばね２１の係合部材側端部の下面が支持部材２４の平面２４ａに溶接されている。その結果、ベアリング２３の中心軸Ｏと板ばね２１の係合部材側端部の下面とは同一仮想平面上に位置する。なお、ベアリング２３の板ばね２１への取付方法は上述のものに限られるものではなく、特開２００６−２７６１９２号公報に記載されているように、板ばね２１の係合部材側端部をＬ字形に折り曲げ、板ばね２１の係合部材側端部にベアリング２３の中心軸Ｏを支持させるようにしてもよい。

クリック溝３６にベアリング２３を落ち込ませることで対物レンズ４の位置決めが行われる。なお、板ばね２１は平板状のものに限られない。

ベアリング２３としては、例えばラジアル玉軸受やラジアルコロ軸受が用いられる。なお、高い回転精度が要求される場合には静圧軸受けを採用すればよい。また、ころがり軸受に代えて円筒形焼結含油軸受等のすべり軸受を用いることもできる。なお、ベアリング２３の直径は５ｍｍ程度である。

レボルバ回転部材３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された基材と、その基材の表面に形成された潤滑性金属を有しており、レボルバ回転部材３０の周縁部３９の上面には、クリック溝３６が周方向へ等間隔に形成されている。

前記潤滑性金属は、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）タングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１種である。また、前記潤滑性金属は、前記基材との金属間化合物形成により結合されている。

クリック溝３６はレボルバ回転部材３０の周縁部３９の上面に周方向へ等間隔で形成されている。クリック溝３６の数はレボルバ回転部材３０に装着可能な対物レンズ４の数と同じ（この実施形態の場合は５）である。

また、レボルバ本体２０の中央部には下方へ突出する筒部２８が形成され、この筒部２８に形成されたねじ穴２７にレボルバ回転部材３０の回転中心となる皿ねじ３１が螺着されている。この皿ねじ３１の座面にはテーパ面３１ａが形成されている。

レボルバ回転部材３０の中心部には皿ねじ３１の頭部を収容可能な中心穴３２が形成されており、テーパ面３１ａと中心穴３２の内周面との間にはベアリングボール３３が転動可能に配置されている。

また、レボルバ本体２０の周縁部に形成された段差部２６と、レボルバ回転部材３０の周縁部３９の内周面３５との間にはベアリングボール３４が転動可能に配置されている。

この構成によって、レボルバ回転部材３０はレボルバ本体２０に対して回転可能に支持される。レボルバ回転部材３０には複数の対物レンズ４を装着するための複数の装着孔３７が周方向へ等間隔に形成されている。

図４はレボルバ回転部材の部分側面図、図５は図４の５Ａ−５Ａ線に沿う断面図、図６は図４のＢ矢視図である。図５の紙面に向かって左側にレボルバ回転部材３０の回転軸が配置されている。

レボルバ回転部材３０の周縁部３９の上面には５つのクリック溝３６が形成されている。クリック溝３６間を結ぶ５つの弧状部３９Ａの上面には第１斜面３６Ｃが形成されている。第１斜面３６Ｃはレボルバ回転部材３０の回転軸へ向けて傾斜している。

クリック溝３６は第１斜面３６Ｃに連なる第２斜面３６Ｂとこの第２斜面３６Ｂに連なるＶ溝面３６Ａとで構成されている。第２斜面３６Ｂ、Ｖ溝面３６Ａのそれぞれの傾斜方向は第１斜面３６Ｃの傾斜方向と同じでレボルバ回転部材３０の回転軸に向かって傾斜しているが、それぞれの傾斜角度は第１斜面３６Ｃの傾斜角度と異なる。

Ｖ溝面３６Ａ、第２斜面３６Ｂ、第１斜面３６Ｃと回転軸３１に直交する面とのなす角度がα、β、γ（α＜β＜γ）である。角度γは、ベアリング２３が弧状部３９Ａの上面を転動している状態でベアリング２３と第１斜面３６Ｃとが線接触する角度、角度α、βはクリック溝３６に落ち込んだ状態でベアリング２３と第２斜面３６Ｂ、Ｖ溝面３６Ａとが線接触する角度である。なお、α＝０°、β＝５°、γ＝１０°である。

図７、８はレボルバ装置の部分断面図である。図７はベアリングがクリック溝に落ち込んだ状態を示し、図８はベアリングがクリック溝間の弧状部を転動している状態を示す。

図に基いてレボルバ装置１０の動作を説明する。回転軸３１（図２参照）を中心としてレボルバ回転部材３０を回転させると、ベアリング２３はレボルバ回転部材３０の周縁部３９の上面を板ばね２１に付勢されながら相対的に転動する。

弧状部３９Ａの上面を転動するベアリング２３は第１斜面３６Ｃからクリック溝３６の第２斜面３６Ｂ（図６参照）を経てＶ溝面３６Ａに落ち込む。Ｖ溝面３６Ａ、第２斜面３６Ｂ、第１斜面３６Ｃがレボルバ回転部材３０の回転中心へ向けて傾斜しているので、ベアリング２３は第１斜面３６Ｃ、第２斜面３６Ｂ及びＶ溝面３６Ａに対して線接触している。つまり、ベアリング２３の形状は回転軸を有する円筒形の筐体中に複数の鋼球を備えるものである。この円筒形の筐体の円筒表面が周縁部３９の上面又は溝の上面に常に当接した状態にある。

Ｖ溝面３６Ａに落ち込んだベアリング２３は板ばね２１の付勢力によってＶ溝面３６Ａに押し付けられる。その結果、対物レンズ４（図２参照）が観察光軸上に位置決めされる。

この実施形態によれば、ベアリング２３は第１斜面３６Ｃ、第２斜面３６Ｂ、Ｖ溝面３６Ａを線接触状態で転動するので、従来例のようにベアリング２３が周縁部３９（弧状部３９Ａ）の上面又はクリック溝３６を点接触状態（周縁部９の上面又はクリック溝３６の上面とベアリング２３の外周面の辺部とが接触する状態）で摺動することに起因する弧状部３９Ａ又はクリック溝３６の摩耗や変形を大幅に抑制でき、長期間に亘って位置決め精度や安定したクリック動作を維持することができる。また、ベアリング２３の中心軸Ｏと板ばね２１の係合部材側端部の下面とが同一仮想平面上に位置させれば、板ばね２１に生じるねじれが小さくなり、高い位置決め精度を得ることができる。

なお、上記実施形態では、レボルバ回転部材３０にクリック溝３６を、板ばね２１を介してレボルバ本体２０にベアリング２３をそれぞれ設けたが、レボルバ回転部材３０に付勢手段として板ばね２１を介してベアリングを、レボルバ本体２０にクリック溝をそれぞれ設け、ベアリングをクリック溝に落ち込ませるようにしてもよい。

また、上記実施形態は手動タイプのレボルバ装置にも、電動タイプのレボルバ装置にも適用可能である。高速で対物レンズの切換動作を繰り返す半導体検査装置等に用いられる電動タイプのレボルバ装置に上記実施形態を適用することは特に有効である。

なお、係合部材はベアリング２３に限られるものではなく、転動しない円柱や円錐台等の辺部を有する部材の場合に有効である。

図９はレボルバ回転部材の変形例を示す部分側面図である。
レボルバ回転部材１３０の周縁部１３９の上面にはクリック溝１３６と、クリック溝１３６間を結ぶ弧状部１３９Ａとが形成されている。弧状部１３９Ａの上面には第１斜面１３６Ｃが形成されている。第１斜面１３６Ｃはレボルバ回転部材１３０の回転軸へ向けて傾斜している。

クリック溝１３６は第１斜面１３６Ｃに連なるＶ溝面である。Ｖ溝面１３６の傾斜方向は第１斜面１３６Ｃの傾斜方向と同じであるがＶ溝面１３６の傾斜角度は第１斜面１３６Ｃの傾斜角度と異なる。因みに、第１斜面１３６Ｃは回転軸に対して直交する面としてもよい。

図１０、１１はこの発明の第２実施形態に係るレボルバ装置の部分断面図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１０はベアリングがクリック溝に落ち込んだ状態を示し、図１１はベアリングが弧状部３９Ａを転動している状態を示す。

この実施形態は、レボルバ本体２２０の中央の段差部２２５の高さを第１実施形態の段差部２５より高くした点及び周縁部１３９の上面又はクリック溝１３６の上面の傾斜方向がレボルバ本体２２０の回転軸からレボルバ本体の外周方向に向かって傾斜している点で第１実施形態と相違する。このとき、角度αとγとの関係は、α＞γである。なお、α＝１７．５°、γ＝１２．５°である。

レボルバ本体２２０の周縁部に形成された段差部２２６と、レボルバ回転部材３０の周縁部３９の内周面３５との間にはベアリングボール３４が転動可能に配置されている。

また、レボルバ本体２２０の中央の段差部２２５には板ばね２１の基端部がビス２２で取り付けられているレボルバ回転部材３０はレボルバ本体２２０に対して回転可能に支持されている。

この実施形態によれば、レボルバ回転部材３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された基材と、その基材の表面に形成された潤滑性金属を有しており、レボルバ回転部材３０の周縁部３９の上面には、クリック溝３６が周方向へ等間隔に形成されている。

そして、潤滑性金属の上面を板ばね２１に支持されたベアリングボール３４が摺動する。したがって、ベアリングボール３４の摺動は耐摩耗性の高い材料同士が接触することになり、摩耗が抑えられ、対物レンズ４の位置決め精度が悪化し難くなる。これとともに、レボルバ回転部材３０には、硬度は低いが軽い材料を使用することができる。
レボルバ装置の動作は第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。なお、上記各実施形態において、αとγとの角度差が小さい場合には、β＝α又はβ＝γとしてもよい。この場合、より部材の加工が容易になる。

また、上記各実施形態では、この発明をレボルバ装置に適用した場合について述べたが、ターレット（フィルタ用）に適用することもできる。

更に、上記各実施形態では弧状部とクリック部３６，２３６との両方に斜面を形成したが、弧状部及びクリック部３６，２３６の一方をレボルバ本体２０の上面と平行な平面とし、弧状部及びクリック部３６，２３６の他方を斜面としてもよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係るレボルバ装置を備える顕微鏡の側面図である。 図２はこの発明の一実施形態に係るレボルバ装置の断面図である。 図３は図２のＡ矢視図である。 図４はレボルバ回転部材の部分側面図である。 図５は図４の５ａ−５ａ線に沿う断面図である。 図６は図４のＢ矢視図である。 図７はレボルバ装置の部分断面図である。 図８はレボルバ装置の部分断面図である。 図９はレボルバ回転部材の変形例を示す部分側面図である。 図１０はこの発明の第２実施形態に係るレボルバ装置の部分断面図である。 図１１はこの発明の第２実施形態に係るレボルバ装置の部分断面図である。

符号の説明

１０：レボルバ装置、２０：レボルバ本体、２１：板ばね（付勢手段）、２３：ベアリング（係合部材）、３０：レボルバ回転部材（回転部材）、３６，１３６，２３６：クリック溝、３６Ａ：Ｖ溝面、３６Ｂ：第２斜面、３６Ｃ：第１斜面、３９Ａ：弧状部、ＭＳ：顕微鏡。

Claims (7)

1. レボルバ本体と、
   このレボルバ本体に対して回転可能であるとともに、複数の光学素子を装着可能な回転部材と、
   前記回転部材の回転軸と、
   前記回転部材の周方向へ所定の間隔で形成される複数のクリック溝と、
   前記レボルバ本体の他方に設けられ、前記クリック溝に係合する係合部材と、
   この係合部材を前記クリック溝に付勢する付勢手段とを備え、
   前記係合部材と対峙する前記クリック溝と前記クリック溝間を結ぶ弧状部との少なくとも一方は、前記回転部材の回転軸に対して傾斜し、前記係合部材に線接触又は面接触可能な斜面が形成され、
   前記回転部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された基材と、その基材の表面に形成された潤滑性金属を有することを特徴とするレボルバ装置。
2. 前記斜面は、前記弧状部に形成された、第１斜面だけで形成されていることを特徴とする請求項１記載のレボルバ装置。
3. 前記斜面は、前記クリック溝に形成された、第２斜面だけで構成されていることを特徴とする請求項１記載のレボルバ装置。
4. 前記斜面は、前記弧状部に形成された第１斜面と、前記クリック溝に形成され、前記第１斜面と同じ傾斜方向であるが前記第１斜面と異なる傾斜角度を有する第２斜面とで構成されていることを特徴とする請求項１記載のレボルバ装置。
5. 前記潤滑性金属は、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）タングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のレボルバ装置。
6. 前記潤滑性金属は、前記基材との金属間化合物形成により結合されていることを特徴とする請求項５記載のレボルバ装置。
   
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載のレボルバ装置を備えていることを特徴とする顕微鏡。