JP2010060652A - 電動ズームユニットと、これを有するズーム顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】手動ズーム顕微鏡のズーム操作を電動化する電動ズームユニットと、これを有するズーム顕微鏡を提供すること。
【解決手段】ハウジング内に配置されたモータ６５と、前記モータの回転軸に形成された回転伝達手段６５ｂと、顕微鏡に備えられたズーム光学鏡筒１０と他の光学部材とに装着する際の装着手段６３，６８とを有し、前記ズーム光学鏡筒に装着された際、前記回転伝達手段は前記ズーム光学鏡筒のズームレンズ群を移動する移動部材に係合して前記モータの回転を前記移動部材に伝達することを特徴とするズーム電動ユニット６０。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動ズームユニットと、これを有するズーム顕微鏡に関する。

従来、ズーム顕微鏡では、ズーム変倍を顕微鏡本体のズームダイヤルを操作することで行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２６４０７５号公報

しかしながら、ズーム顕微鏡において、ズーム変倍を手動で行うものと電動で行うものとは別の光学鏡筒として構成されているため、例えば、手動タイプのズーム顕微鏡を持っているユーザが電動タイプのズーム機能を要求した場合、新たに電動タイプのズーム機能を有する顕微鏡を購入しなければならないと言う問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、ハウジング内に配置されたモータと、前記モータの回転軸に形成された回転伝達手段と、顕微鏡に備えられたズーム光学鏡筒と他の光学部材とに装着する際の装着手段とを有し、前記ズーム光学鏡筒に装着された際、前記回転伝達手段は前記ズーム光学鏡筒のズームレンズ群を移動する移動部材に係合して前記モータの回転を前記移動部材に伝達することを特徴とするズーム電動ユニットを提供する。

また、本発明は、前記電動ズームユニットと、前記電動ズームユニットを装着するズーム光学鏡筒と、を有することを特徴とするズーム顕微鏡を提供する。

本発明によれば、手動ズーム顕微鏡のズーム操作を電動化する電動ズームユニットと、これを有するズーム顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる電動ズームユニットとズーム顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態にかかる電動ズームユニットを装着したズーム顕微鏡の概略構成例を示す側面図である。第１実施の形態では、ズーム顕微鏡は、実体顕微鏡を一例として示す。

図１において、ズーム顕微鏡１００は、標本１が載置されるステージ２が架台３に配置されており、この架台３上に支柱４を介してズーム顕微鏡本体５の対物レンズ６がステージ２に対向するように配置されている。支柱４にはズーム顕微鏡本体５を対物レンズ６の光軸方向に昇降移動させてピント合わせを行うための焦準ハンドル７を含む焦準機構８が配置されている。また、ズーム顕微鏡本体５は、ズーム変倍用の後述するズームレンズを含むズーム光学鏡筒１０を有し、手動操作によってズームレンズを光軸に沿って移動させるための左右一対のズームハンドル９ａ、９ｂが配設されている。

符号１１は、ズーム顕微鏡本体５の上部に位置する三眼鏡筒であり、接眼レンズ１２が正面斜め上向きに取り付けられていると共に、ズーム顕微鏡本体５による観察画像を撮像して記録するためのデジタルカメラ１３を装着する為のカメラポートが設けられている。このデジタルカメラ１３は信号ケーブル１４によりカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１５に接続され、ＣＣＵ１５はケーブル１６により制御用パソコン１７に接続され、該制御用パソコン１７とともに撮像記録手段を構成している。また、制御用パソコン１７にはモニタ１８、およびキーボード１９が接続されている。

また、ズーム光学鏡筒１０と三眼鏡筒１１との間には、両者に着脱自在のオプションユニットである電動ズームユニット６０が装着され、電動ズームユニット６０と制御用パソコン１７の間にズームコントローラ８０がケーブル２０ａを介して接続され、ズームコントローラ８０は制御用パソコン１７にケーブル２０ｂを介して接続されている。

次に、ズーム光学鏡筒１０の構成例について説明する。

図２は、第１実施の形態にかかるズーム顕微鏡１００のズーム光学鏡筒１０と対物レンズ６の断面図を示し、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３はズーム光学鏡筒１０の断面図であり、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である、図４は、図２においてＣ方向からのズーム光学鏡筒１０の矢視図である。

図２〜図４において、ズーム光学鏡筒１０は、全体的に筒状に形成され、光軸Ｉ上に光学的にパワーを有するズームレンズ３０，３１を含む光学部材により、ズーム光学鏡筒１０が構成されている。ここで、本実施の形態では、左右２本の観察光路が設定されており、ズームレンズ３０，３１は左右の観察光路にそれぞれ設けられている。

また、それぞれのズームレンズ３０、３１は、不図示のレンズ枠を介してレンズ保持部材３４、３４により保持されている。このレンズ保持部材３４、３４は、光軸に対して平行に配置された３本のガイド軸３５ａ、３５ｂ、３５ｃに摺動可能に嵌合しており、ガイド軸３５ａ〜３５ｃに沿って光軸Ｉ方向に移動自在とされている。

また、ズーム光学鏡筒１０は、ガイド軸３５ａ〜３５ｃと平行に配設されて回転可能に支持されたカム軸３６を内部に備えると共に、このカム軸３６に対して水平方向に直交するように配設されたズームノブ軸３７を備えている。また、これらのズームノブ軸３７とカム軸３６との間を連結してズームノブ軸３７の回転をカム軸３６に伝達するための動力伝達手段３８を備えている。

動力伝達手段３８は、ズームノブ軸３７の略中央部に固設された第１のかさ歯車３９と、第１のかさ歯車３９に歯合する第２のかさ歯車４０と、第２のかさ歯車の上部側面外周部に形成された歯４０ａと歯合するカム軸３６の上端部に固設された歯車４１とから構成されている。ズームノブ軸３７を回転すると、第１のかさ歯車３９が回転し、この回転は第２のかさ歯車４０に伝達され、さらに歯４０ａを介して歯車４１に伝達され、歯車４１の回転と共にカム軸３６が回転する。

カム軸３６は、ズーム光学鏡筒１０の下部支持部材４２と上部支持部材４３に回転可能に支持されている。また、ガイド軸３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、下部支持部材４２と上部支持部材４３とにネジ止めなどで固定されている。これにより、レンズ保持部材３４、３４は光軸Ｉに沿った方向にのみ移動可能に支持される。

レンズ保持部材３４、３４は、カム軸３６の外周面に螺旋状に形成された不図示のカム溝に係合するカムフォロア４４ａ、不図示の４４ｂを備え、カム軸３６が回転した際、レンズ保持部材３４、３４はカム溝とカムフォロア４４ａ（４４ｂ）との係合により、回転することなく光軸Ｉに沿ってのみ移動する構成である。

ズームノブ軸３７の左右両端は、ビス等により固定されたズームハンドル９ａ、９ｂを備え、ズームハンドル９ａ、９ｂを回転操作すると、ズームノブ軸３７の回転が動力伝達手段３８を介してカム軸３６の回転として伝達され、カム軸３６の回転にともないカム溝に係合しているカムフォロア４４ａ（４４ｂ）を介してレンズ保持部材３４、３４が光軸Ｉに沿って直線運動に変換されて移動する。このレンズ保持部材３４、３４の移動によりズームレンズ３０、３１も移動し、ズーム倍率が連続的に変化する。これらズームレンズ３０、３１の移動に関わる部材の少なくとも１つをズームレンズ移動手段と称する。

下部保持部材４２と上部保持部材４３とは、略円筒状の下部ハウジング５０と上部ハウジング５１とでカバーされ、レンズ保持部材３４、カム軸３６、ズームノブ軸３７、動力伝達部３８、ズームハンドル９ａ、９ｂおよびカムフォロア４４等によりズーム光学鏡筒１０が構成されている。

下部ハウジング５０の対物レンズ６側には、内側向きに形成された円筒状の凸部が下部保持部材４２の下部に嵌合すると共に、対物レンズ６が螺合して固定されるネジ部５３を有している。また上部ハウジング５１に外周をカバーされた上部保持部材４３の上部円筒状部分の内周部は、後述する電動ズームユニット６０のオスアリ部や、三眼鏡筒１１のオスアリ部と係合するメスアリ部４５が形成され、かつ装着されたオスアリ部を固定するための固定ネジ４６が配置されている。

また、上部支持部材４３のカム軸３６が係合する部分には貫通穴が形成され、カム軸３６が回転可能に嵌合し、かつカム軸３６の頭部が露出している。そして、カム軸３６の頭部には溝部３６ａが形成されている。このようにして、ズーム顕微鏡１００のズーム光学鏡筒１０が構成されている。なお、カム軸３６の頭部の溝部３６ａは、一本溝に限らず十字溝、星型溝等、各種形状を用いることができる。

次に、第１実施の形態にかかる電動ズームユニット６０について図面を参照しつつ説明する。

図５（ａ）は、第１実施の形態にかかる電動ズームユニット６０の断面図（（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図）であり、（ｂ）は（ａ）のＥ方向からの矢視図である。

図５において、電動ズームユニット６０は、円筒状部材６１をベースに構成されている。円筒状部材６１は、円筒の略中間部に楕円状の開口６１ａを有する仕切り部６２を有し、これにより、紙面上方の上部と紙面下方の下部とに分けられる。

円筒状部材６１の上部側の内周には、三眼鏡筒１１等のオスアリ部を有する光学装置を装着するためのメスアリ部６３が形成され、かつ装着されたオスアリ部を固定するためのネジ６４が配置されている。

円筒状部材６１の下部側には、前述のズーム光学鏡筒１０の上部保持部材４３に形成されたメスアリ部４５に装着して固定されるオスアリ部６８が形成されている。

また、円筒状部材６１には、モータ６５（例えば、電動モータ、パルスモータなど）が仕切り部材６２の下部側に固定されている。モータ６５の回転軸６５ａには、図２、図４に示す、カム軸３６の溝部３６ａと係合する係合部である例えば突起部６５ｂが形成されている。なお、突起部６５ｂの形状は、溝部３６ａに係合する形状であれば良い。また、モータ６５は、モータ６５の回転を検出する回転検出装置６５ｄ（例えば、ロータリエンコーダ等）が配置されている。モータ６５の回転制御は、後述する基板を介してズームコントローラ８０に接続されたケーブル２０ａを介して行われる。

また、仕切り部材６２の楕円状の開口部６１ａを挟んでモータ６５に対向する位置には回転検出装置６５ｄからの信号がケーブル６５ｃにより入力され、所定の処理を行いズーム光学鏡筒１０の倍率を外部にケーブル２０ａで出力する電子回路を搭載した基板６６が配置されている。ケーブル２０ａは基板６６と図１に示すズームコントローラ８０と接続され、ズームコントローラ８０はケーブル２０ｂを介して制御パソコン１７と接続している。このようにして、電動ズームユニット６０が構成されている。

図１に示す、第１実施の形態にかかる電動ズームユニット６０を搭載するズーム顕微鏡１００では、電動ズームユニット６０をズーム光学鏡筒１０に装着したとき、モータ６５の突起部６５ｂが、ズーム光学鏡筒１０のカム軸３６の頭部の溝部３６ａに係合するように構成されている。

第１実施の形態では、ズームコントローラ８０のズームアップスイッチ８１、ズームダウンスイッチ８２を操作すると、ケーブル２０ａを介してパワーが供給されてモータ６５が回転し、この回転が突起部６５ｂに係合している溝部３６ａを介してカム軸３６の回転として伝達され、カム軸３６の回転にともない不図示のカム溝に係合しているカムフォロア４４ａ（４４ｂ）を介してレンズ保持部材３４、３４が光軸Ｉに沿って直線運動に変換されて移動する。このレンズ保持部材３４、３４の移動によりズームレンズ３０、３１も移動し、ズーム倍率が連続的に変化する。なお、ズームレンズ３０、３１は少なくとも一方が移動することで倍率を変更できるように構成することも可能である。

また、この際、モータ６５に配置されている回転検出装置６５ｄでモータ６５の回転（すなわちカム軸３６の回転）変位を検出する。検出された回転変位である回転角度が、ケーブル６５ｃで基板６６に送られ基板６６の電子回路で装着されたズーム光学鏡筒１０に応じた所定の処理が行われ、ズーム光学鏡筒１０の倍率に変換されてズームコントローラ８０、あるいは制御用パソコン１７に出力される。なお、倍率の変換には、基板６６上に配置されたメモリーに回転角度とズーム光学鏡筒１０の機種に応じた倍率の関係を記したテーブルを設け、このテーブルを参照して回転角度を倍率に換算して出力する構成も可能である。

以上述べたように、第１実施の形態にかかる電動ズームユニット６０は、顕微鏡本体５のズーム光学鏡筒１０と三眼鏡筒１１との間の光路に装着することで、手動ズーム光学鏡筒１０を電動ズーム光学鏡筒に変更することができる。これにより、新たに電動ズーム光学鏡筒を購入する必要が無くなる。

（第２実施の形態）
次に、第２実施の形態にかかる電動ズームユニットについて図を参照しつつ説明する。なお第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図６は、第２実施の形態にかかる電動ズームユニットを装着したズーム顕微鏡の概略構成例を示す側面図である。第２実施の形態では、第１実施の形態と同様にズーム顕微鏡は、実体顕微鏡を一例として示す。第２実施の形態では、取り付けられるズーム光学鏡筒の機能を自動認識できる構成となっている。

図６において、ズーム顕微鏡２００は、第１実施の形態に対してズーム顕微鏡本体２０５、ズーム光学鏡筒２１０、電動ズームユニット２６０の一部の構成が異なり、他の構成は同様であるので詳細な説明は省略する。

ズーム光学鏡筒２１０の構成例について第１実施の形態と異なる構成についてのみ以下に説明する。

図７は、第２実施の形態にかかるズーム顕微鏡２００のズーム光学鏡筒２１０と対物レンズ６の断面図を示す。図８は、図７においてＣ方向からのズーム光学鏡筒２１０の矢視図である。

図７、図８において、ズーム光学鏡筒２１０は、上部支持部材４３の上端部４３ａのズームノブ軸３７側に、３つの位置２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃに磁石を配置し、磁石の有無でズーム光学鏡筒２１０の機種情報を与えるように構成されている。また、３つの位置から略９０度の位置に、回転方向位置決めピン２０３が上端部４３ａから突出して配設されている。なお、磁石の数は、３つに限定されず判別したい機種数により適宜増減可能である。

次に、第２実施の形態にかかる電動ズームユニット２６０について図面を参照しつつ、第１実施の形態と異なる構成についてのみ以下に説明する。

図９は、第２実施の形態にかかる電動ズームユニット２６０の断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ方向からの矢視図である。

図９において、電動ズームユニット２６０は、円筒状部材２６１をベースに構成されている。オスアリ部６８の外側に延在する円筒状部材２６１の底部２６１ａには３つの磁気検出素子（例えば、ホール素子等）２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを搭載した基板２０２ｄが固着されている。また、楕円状の開口部２６１ａを挟んで対向する位置の円筒状部材２６１の底部２６１ｂと基板２０２ｄの表面の位置はほぼ同じ面にあるように構成されている。これにより、電動ズームユニット２６０をズーム光学鏡筒２１０に装着した際、ズーム光学鏡筒２１０の上部支持部材４３の上端４３ａに配置された磁石２０１ａ〜２０１ｃと電動ズームユニット２６０のホール素子２０２ａ〜２０２ｃとを接近して配置することが可能になる。

また、電動ズームユニット２６０の底部２６１ａ上の基板２０２ｄから略９０度の位置には、ズーム光学鏡筒２１０の上部支持部材４３に形成されている、回転方向位置決めピン２０３が係合する位置決め溝２０４が形成されている。

また、基板２６６と基板２０２ｄとは、ケーブル２０２ｅで接続され、ホール素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃからの信号が基板２６６に送られる。基板２６６は、基板２０２ｄからの信号と、後述するモータ６５に配置された回転検出装置６５ｄからの信号に基づき所定の処理を行い、装着されているズーム光学鏡筒２１０の機種を判別すると共に対応する倍率をケーブル２０ａを介してズームコントローラ８０、あるいは制御用パソコン１７に出力する。

図６に示す、第２実施の形態にかかる電動ズームユニット２６０を搭載するズーム顕微鏡２００では、電動ズームユニット２６０をズーム光学鏡筒２１０装着したとき、電動ズームユニット２６０のモータ６５の突起部６５ｂが、ズーム光学系２１０のカム軸３６の溝部３６ａに係合するように構成されている。また、ホール素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが、位置２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ磁石の存在を検出するように構成されている。ここでは、３つのホール素子が配置されているので８種類（２^３＝８ビット）のズーム光学系２１０を判別することができる。

第２実施の形態では、ズームコントローラ８０のズームアップスイッチ８１、ズームダウンスイッチ８２を操作すると、モータ６５が回転し、この回転が突起部６５ｂに係合している溝部３６ａを介してカム軸３６の回転として伝達され、カム軸３６の回転にともない不図示のカム溝に係合しているカムフォロア４４ａ（４４ｂ）を介してレンズ保持部材３４、３４が光軸Ｉに沿って直線運動に変換されて移動する。このレンズ保持部材３４、３４の移動によりズームレンズ３０、３１も移動し、ズーム倍率が連続的に変化する。なお、ズームレンズ３０、３１は少なくとも一方が移動することで倍率を変更できるように構成することも可能である。

また、この際、モータ６５に配置されている回転検出装置６５ｄでモータ６５の回転（すなわちカム軸３６の回転）変位を検出する。また、ホール素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが位置２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ磁石の有無を検出する。基板２０２ｄからの信号と、検出された回転変位である回転角度から、基板２６６の電子回路で所定の処理が行われズーム光学鏡筒２１０の機種判別と共に倍率変換されて、外部のズームコントローラ８０や制御用パソコン１７に出力される。なお、倍率の変換には、基板２６６上に配置されたメモリーに回転角度とズーム光学系２１０の機種に応じた倍率の関係を記したテーブルを設け、このテーブルを参照して回転角度を倍率に換算して出力してもよい。

以上述べたように、第２実施の形態にかかる電動ズームユニット２６０は、顕微鏡本体２０５のズーム光学鏡筒２１０と三眼鏡筒１１との間の光路に装着することで、手動ズーム光学鏡筒１０を電動ズーム光学鏡筒に変更することができる。これにより、新たに電動ズーム光学鏡筒を購入する必要が無くなる。また、ホール素子により装着したズーム光学鏡筒２１０の機種を判別することができ、機種に応じた倍率を簡単容易に出力、表示することができる。

なお、上記全ての実施の形態では、電動ズームユニットをズーム光学鏡筒と三眼鏡筒の間に装着した場合について述べたが、ズーム光学鏡筒と対物レンズとの間の光路中に挿脱可能に構成することも可能である。

また、照明光学系を装着する場合、ズーム光学鏡筒と照明光学系との間の光路に装着することも可能である。この場合、標本側から順に、対物レンズ、ズーム光学鏡筒、電動ズームユニット、照明光学系、三眼鏡筒が装着されたズーム顕微鏡を構成することができる。

なお、ズーム光学鏡筒の機種判別に用いられる手段は、上述の磁石とホール素子に限らず、ホトインタラプター等の別の手段を適宜用いることもことも可能である。

第１実施の形態にかかる電動ズームユニットを装着したズーム顕微鏡の概略構成例を示す側面図である。 第１実施の形態にかかるズーム顕微鏡のズーム光学鏡筒と対物レンズの断面図を示し、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 ズーム光学鏡筒の断面図であり、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２においてＣ方向からのズーム光学鏡筒の矢視図である。 第１実施の形態にかかる電動ズームユニットの断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ方向からの矢視図である。 第２実施の形態にかかる電動ズームユニットを装着したズーム顕微鏡の概略構成例を示す側面図である。 第２実施の形態にかかるズーム顕微鏡のズーム光学鏡筒と対物レンズの断面図を示し、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図７においてＣ方向からのズーム光学鏡筒の矢視図である。 第２実施の形態にかかる電動ズームユニットの断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ方向からの矢視図である。

符号の説明

１００、２００ ズーム顕微鏡
１ 標本
２ ステージ
３ 架台
４ 支柱
５、２０５ ズーム顕微鏡本体
６ 対物レンズ
７ 焦準ハンドル
８ 焦準機構
９ ズームハンドル
１０、２１０ ズーム光学鏡筒
１１ 三眼鏡筒
１２ 接眼レンズ
１３ デジタルカメラ
１４、１６ ケーブル
１５ ＣＣＵ
１７ 制御用パソコン
１８ モニタ
１９ キーボード
６０、２６０ ズーム電動ユニット
６１、２６１ 円筒状部材
２６、２６２ 仕切り部材
６３ メスアリ部
６４ ネジ
６５ モータ
６５ｂ 突起部
６５ｄ 回転検出装置
６６、２６６ 基板
６８ オスアリ部
３０、３１ ズームレンズ
３４ レンズ保持枠
３５ ガイド軸
３６ カム軸
３７ ズームノブ軸
３８ 動力伝達手段
３９ 第１のかさ歯車
４０ 第２のかさ歯車
４１ 歯車
４２ 下部支持部材
４３ 上部支持部材
４４ カムフォロア
８０ ズームコントローラ
８１ ズームアップスイッチ
８２ ズームダウンスイッチ
８３ ズーム倍率表示部
２０１ 磁石
２０２ ホール素子
２０３ 位置決めピン
２０４ 位置決め溝

Claims (6)

1. ハウジング内に配置されたモータと、
   前記モータの回転軸に形成された回転伝達手段と、
   顕微鏡に備えられたズーム光学鏡筒と他の光学部材とに装着する際の装着手段とを有し、前記ズーム光学鏡筒に装着された際、前記回転伝達手段は前記ズーム光学鏡筒のズームレンズ群を移動する移動部材に係合して前記モータの回転を前記移動部材に伝達することを特徴とする電動ズームユニット。
2. 前記モータは、前記モータの回転変位を検出する回転検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電動ズームユニット。
3. 前記モータの回転を制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記回転検出手段からの信号に基づき、前記ズーム光学鏡筒のズーム倍率を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電動ズームユニット。
4. 前記装着手段の近傍の前記ズーム光学鏡筒側に前記ズーム光学系の機種を判別するための少なくとも１つの磁気検出手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動ズームユニット。
5. 前記コントローラは、前記磁気検出手段からの信号に基づき前記ズーム光学鏡筒の機種を判別し、前記回転検出手段からの信号を前記機種に対応するテーブルを参照してズーム倍率に換算し、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動ズームユニット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電動ズームユニットと、
   前記電動ズームユニットを装着するズーム光学鏡筒と、
   を有することを特徴とするズーム顕微鏡。

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