JP4814417B2 - 対物レンズ切換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡等の光学装置に適用され、複数の対物レンズの中から観察対象に応じて所望の倍率の対物レンズを選択し、電動で観察光路上に位置させる対物レンズ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置では、モータを所定の電圧で駆動することによりレボルバ可動部を回転させるとともに、レボルバ可動部と固定部との間に機械的な係合機構を設けてレボルバ可動部の回転を停止させている。この係合機構は、レボルバ可動部に取付けられた各対物レンズの光軸が顕微鏡等の光学装置の観察光軸と一致する位置に来るたびに、レボルバ可動部と固定部とを機械的に係合させ、位置決め保持する。
【０００３】
図３４は、従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図であり、図３５は図３４のＸ矢視図である。このクリック機構は、固定部２０１に設けられた板バネ２０２上にボール２０３が固定され、対物レンズ２０４ａ，２０４ｂを備えたレボルバ可動部２０５上に三角錐状の係止穴２０６ａ，２０６ｂが設けられている。ボール２０３と係止穴２０６ａ，２０６ｂの位置は、ボール２０３が係止穴２０６ａまたは２０６ｂに位置した状態で板バネ２０２に応力が生じる高さに調整されている。このように、板バネ２０２の弾性力で係止穴２０６ａ，２０６ｂにボール２０３を呼び込むことで、レボルバ可動部２０５の位置を再現する。
【０００４】
また、例えば特開平５−２８１４５７号公報には、顕微鏡のレボルバ回転装置等として使用可能であり、複数の対物レンズを備えた回転体（レボルバ可動部）をモータで駆動して、各対物レンズを選択的に基準位置に配置する装置が開示されている。この装置は、センサにより、モータが停止した状態を検出したときモータ停止信号を出力し、このセンサからモータ停止信号が出力された後、所定時間後前記センサからのモータ停止信号の中断を透過型センサにて検知し、電子制御回路により前記モータを微少時間回転させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の装置では、レボルバ可動部への対物レンズの装着状態（本数、種類、取付位置）が使用者の使用状況によって様々である。このため、レボルバ可動部を回転させるモータへの負荷も変化するので、モータの最適な停止制御を行なうことが難しい。
【０００６】
また、駆動部であるモータとレボルバ可動部とが遊びを持たずに連結されているため、モータの停止位置に正確さが要求される。このため、モータの停止位置を電気的に検出する手段に難しい調整が必要であり、モータの駆動源を制動する手段に対して複雑な制御が必要であるという問題がある。
【０００７】
またクリック機構は板バネとボールの間に滑りがないため、繰り返し使用により削れが生じ、位置再現性の劣化または、板バネの破損につながる。
【０００８】
また試料上の異常部位にマーキングを行う際の操作性を向上させたスイング方式の対物レンズ切換装置（レボルバ）では、光軸から待避させた対物レンズは光軸との間の角度は約６０°となるため、回転力を規制し姿勢を保持するために大きな力が必要となるが、クリック機構では多くの空間を必要とし、且つ位置決めの際に大きな衝撃が生じる問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成をなし組立調整を容易に行なえ、かつ対物レンズの切換えを、その装着状態の変化に関わらず簡易な制御で確実に行なえる対物レンズ切換装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の対物レンズ切換装置は以下の如く構成されている。
【００１１】
（１）本発明の対物レンズ切換装置は、顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記二つの対物レンズを装着する回動部材と、前記回動部材の回動範囲を制限する二つの当て付け部材と、動力を伝達する伝達領域と前記当て付け部材により制限される前記回動部材の回転範囲よりも広い回転領域とを有し、前記駆動源からの動力を前記伝達領域により前記回動部材へ伝達する伝達手段と、を具備し、前記伝達手段は、前記対物レンズを装着する回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の一方に前記伝達領域を有する弾性部材を設け、かつ他方にピン部材を設けてなり、前記ピン部材が前記弾性部材に前記伝達領域にて挟まれた状態で回動可能としたことを特徴とする。
【００１４】
上記手段を講じた結果、以下のような作用を奏する。
【００１５】
（１）本発明の対物レンズ切換装置によれば、前記回動部材に装着可能な対物レンズを二個とすることで、位置決め機構として前記回動部材を当て付けで停止、位置決めするための前記二つの当て付け部材を採用することが可能となるとともに、前記伝達手段に前記回動部材の回転範囲よりも広い回転領域を設けることで、対物レンズの位置決め時の呼び込み範囲を大きくし、前記駆動源の停止精度をラフにすることが可能となり、安価な装置の提供が可能となる。さらに、対物レンズの位置決めに係る耐久性が向上し、前記駆動源の動作制御も簡易なものとなる。また、本発明の対物レンズ切換装置によれば、対物レンズを重力方向に回転させようとする力に対する抵抗力が対物レンズ切換後に徐々に働くため、対物レンズ切換時に生じる衝撃が少ない。また、ピン部材が弾性部材に挟まれた状態で接しているため、動力伝達経路にガタが少なく、切換時の動作がスムーズである。これにより、製品の品質、耐久性が向上できる。さらに、観察者に疲労を与えないことはもちろんのこと、構成部品が少ないため安価な装置を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す図である。図１に示すように、顕微鏡本体１０１には本対物レンズ切換装置の取付部材１がアリ機構により固着されている。さらに顕微鏡の本体１０１には、接眼レンズ１０２を備えた鏡筒１０３と、観察試料Ｓを載置したステージ１０１’が設けられている。本対物レンズ切換装置の取付部材１には、後述するように回動部材２が支持されており、回動部材２には対物レンズ５ａ（及び対物レンズ５ｂ）が観察光軸Ａ上に位置するよう装着されている。
【００１９】
図２は、上記対物レンズ切換装置の構成を示す斜視分解図である。取付部材１は、その上面が上述した顕微鏡などの光学装置の本体１０１にアリ機構を用いて取付けられている。取付部材１には、観察光軸Ａの位置に開口１ａが設けられており、回転軸３と図示しないベアリングを介して、回動部材２が取付部材１に対して回動（揺動）可能に支持されている。
【００２０】
回動部材２の二つの側面２ａ，２ｂには、それぞれ対物レンズ５ａ，５ｂが取り付けられる。側面２ａには対物レンズの心出し機構が設けられており、もう一方の側面２ｂの対物レンズに対する心調整を行なうことにより、二つの対物レンズを切り換えたときの心ずれを防止できる。
【００２１】
この心出し機構は、対物レンズを取り付けるネジ部と光束を透過する穴とを有し、回動部材２に対して対物レンズ光軸と直交する面内に移動可能に保持された取付台４と、この取付台４を心出しするための二つの調整ビス４ａ，４ｂ及びこれらの調整ビスに対向して取付台４を押圧するプランジャ４ｃとからなっている。調整ビス４ａ，４ｂを回し調整ビスの突出量を調整することで、プランジャ４Ｃに押圧された取付台４の位置を調整し心出しすることが可能である。なお、もう一方の側面２ｂには、回動部材２に対物レンズ５ｂを直接取り付けるためのネジ部が形成されている。なお、観察に供する対物レンズ以外の対物レンズを観察試料Ｓから遠ざけるために、回転軸３は観察光軸Ａに対して直角をなすように配置されている。
【００２２】
また、取付部材１にはビス６ａ，６ａを介して機構部ベース６が取付られている。機構部ベース６の裏面には動力源となるＤＣギヤードモータ７が取付けられている。ＤＣギヤードモータ７の出力軸（後記する７１）は、回転可能に機構部ベース６を貫通しており、機構部ベース６の表面側に突出した出力軸（７１）先端には、動力を伝達するためのモータギヤ８が取付けられている。
【００２３】
機構部ベース６の表面には支軸６１が設けられており、この支軸６１に対して伝達ギヤ９が回転可能に支持されている。伝達ギヤ９はモータギヤ８と噛み合わされている。また、伝達ギヤ９には回動部材２に動力を伝達するための駆動ピン１０が取付けられている。
【００２４】
回動部材２には、ビス１２ａ，１２ａを介してカム１２が一体的に取付けられている。カム１２には開口１２１が設けられており、この開口１２１は伝達部１２１ａと不感領域１２１ｂからなる。カム１２の開口１２１には駆動ピン１０が挿通されており、駆動ピン１０が伝達部１２１ａに位置する状態で、駆動ピン１０からカム１２に動力が伝達される。なお、伝達部１２１ａは駆動ピン１０よりわずかに広い幅を有し、不感領域１２１ｂは伝達部１２１ａよりも広い幅を有する。駆動ピン１０の周囲には、カム１２との接触抵抗を減らすために、図示しないベアリングが取り付けられている。
【００２５】
さらに、機構部ベース６の表面には支軸６２が設けられており、この支軸６２に対してリンク１３が回動可能に支持されている。リンク１３の中央部には付勢ピン１４が設けられており、この付勢ピン１４の周面はカム１２の外周１２２に接している。すなわちリンク１３は、付勢ピン１４を介してカム１２の外周１２２に付勢力を与えるために、その一端部が支軸６２に支持されている。
【００２６】
また、機構部ベース６の表面には支持部材６３が設けられており、この支持部材６３には引張りバネ１５の一端部が取付けられている。この引張りバネ１５の他端部は、リンク１３の他端部の裏面に設けられた支持部材１３１に取付けられている。このような構成により、対物レンズ５ａ、５ｂが観察光軸Ａに位置決めされた際、リンク１３、付勢ピン１４、引張りバネ１５により、カム１２の外周１２２に対して図面上で上方向に付勢力が与えられる。
【００２７】
なお、カム１２の外周１２２は図に示すように、カム１２の回転中心（回転軸３）を中心とした円弧状に形成された中央部１２２ｂと、その両脇に面取りしたように形成された呼び込み部１２２ａ，１２２ｃを有している。
【００２８】
伝達ギヤ９の裏面には遮光部材（薄板状の部材）１８が設けられている。さらに機構部ベース６の表面には、伝達ギヤ９の回転に伴い移動する遮光部材１８を検出するためのセンサ（フォトインタラプタ）１７ａ，１７ｂが設けられている。センサ１７ａ，１７ｂは、それぞれカム１２の外周１２２の呼び込み部１２２ａまたは１２２ｃに付勢ピン１４が到達したときに遮光部材１８を検出する位置に配置されている。
【００２９】
図３は、上記対物レンズ切換装置の制御ブロック図である。図３に示すように、制御部２０１に、センサ１７ａ，１７ｂからなる検出部２０２、ＤＣギヤードモータ７からなる駆動部２０３、ハンドスイッチ（トグルスイッチ）からなる入力部２０４、及び電源２０５が接続されている。
【００３０】
図４〜図９は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を説明するための図であり、図２の矢印Ｂの方向から見た状態を示している。以下、本対物レンズ切換装置の経時的な動作を図４〜図９の順に説明する。なお、図４〜図９において同一な部分には同符号を付してある。
【００３１】
図４は、対物レンズ５ｂが観察光軸Ａ上に位置決めされた状態を示している。この場合、リンク１３上の付勢ピン１４がカム１２の外周１２２の呼び込み部１２２ａを押圧し、回動部材２の面２ｃが取付部材１（または機構部ベース６）に設けられた当てつけ部材としてのストッパ１６ａに押し付けられた状態であるため、観察光軸Ａ上に正確に対物レンズ５ｂが位置決めされた状態となる。
【００３２】
図５は、ハンドスイッチ等の入力部２０４からの観察者による対物レンズの切換え命令により、ＤＣギヤードモータ７が回転しカム１２に駆動ピン１０が接した状態を示す。モータ７の回転が出力軸７１及びモータギヤ８を介して伝達ギヤ９に伝わり、伝達ギヤ９が回転を始めたため駆動ピン１０が図４の位置よりやや上方に移動している。始動からこの状態までは、駆動ピン１０が駆動しても動力はカム１２に伝達しておらず、回動部材２はストッパ１６ａに当て付けられたままの状態である。
【００３３】
図６は、モータ７の回転が進んだ状態を示している。モータ７の回転が進むことで、伝達ギヤ９上の駆動ピン１０がカム１２の伝達部１２１ａの縁を押圧し始め、回動部材２が回動されている。
【００３４】
図７は、さらにモータ７の回転が進んだ状態を示している。さらにモータ７の回転が進むと、付勢ピン１４はカム１２の外周の円弧部１２２ｂに乗り上げる。このため、付勢ピン１４によるカム１２に作用する力は回動部材２の中心方向となり、付勢ピン１４により回動部材２の回動が規制されることはない。
【００３５】
図８は、さらにモータ７の回転が進んだ状態を示している。さらにモータ７の回転が進むと、付勢ピン１４はカム１２の呼び込み部１２２ｃを押圧するため、回動部材２は面２ｄが取付部材１（または機構部ベース６）に設けられたストッパ１６ｂに当て付くまで、引張りバネ１５の付勢力によって回動させられる。回動部材２の面２ｄがストッパ１６ｂに当て付いた位置では、対物レンズ５ａの中心と観察光軸Ａが正確に位置決めされた状態になるように調整されているため、対物レンズ５ａが目的の位置まで達した状態となる。このとき、遮光部材１８がセンサ１７ａに検出され、モータ７の回転が停止される。
【００３６】
図９は、モータ７の回転が停止した状態を示している。この状態で、さらにモータ７が惰性で回転しても、駆動ピン１０がカム１２の幅が広がった不感領域１２１ｂに位置しているため、モータ７の回転は回動部材２に伝達されない。
【００３７】
これにより、モータ７の停止位置の精度はラフでよいため、小型でトルクの大きなＤＣギヤードモータを使用できる。また、モータ７の停止位置を制御するための位置検出もラフでよくなるため、センサの位置調整も不要となる。
【００３８】
ＤＣギヤードモータはＤＣモータに減速比の大きなギヤヘッドが直結されているので、小型かつ安価で大きなトルクを得ることができる。したがって、想定される最も大きな負荷に対して十分な駆動トルクを有するモータを用いることにより、対物レンズの装着状態に左右されない安定した切換動作を、簡素で安価な構成により実現できる。
【００３９】
図１０は、上記対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャートである。以下、本対物レンズ切換装置の動作手順を図１０を基に説明する。
【００４０】
制御部２０１は、観察者により電源２０５がＯＮにされ、ステップＳ１で、入力部２０４のハンドスイッチが押されたことを検知し、ステップＳ２で、検出部２０２のセンサ１７ａが遮光部材１８を検出した場合、ステップＳ３で、ＤＣギヤードモータ７を時計回り方向（図４〜図９で、図に向かって時計回り方向）へ駆動する。そして制御部２０１は、ステップ４で、センサ１７ｂが遮光部材１８を検出すると、ステップＳ５で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４１】
また制御部２０１は、上記ステップＳ２で、センサ１７ａが遮光部材１８を検出しない場合（センサ１７ｂが遮光部材１８を検出）、ステップＳ６で、ギヤードモータ７を反時計回り方向（図４〜図９で、図に向かって反時計回り方向）へ駆動する。そして制御部２０１は、ステップ７で、センサ１７ａが遮光部材１８を検出した場合、ステップＳ５で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４２】
このように本第１の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として取付部材１（または機構部ベース６）に設けた当て付け部材（ストッパー１６ａ，１６ｂ）を採用することが可能となり、また駆動力の伝達手段に遊びを設けて対物レンズの位置決め時の呼び込み範囲を大きくすることが可能となる。さらに、従来の板バネを用いたクリック式の位置決めに比べ耐久性が向上し、モータの動作制御も簡易なものとなる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す斜視図である。図１１に示す対物レンズ切換装置において上記第１の実施の形態と同じ部分については同符号を付してある。また、本対物レンズ切換装置の制御ブロック図は図３から検出部を削除したものとなる。
【００４４】
図１２のフローチャートを基に本対物レンズ切換装置の動作手順を説明する。制御部２０１は、観察者により電源２０５がＯＮにされ、ステップＳ１１で、入力部２０４のハンドスイッチが押されたことを検知し、ステップＳ１２で、記憶している前回のＤＣギヤードモータ７の回転方向が反時計回り方向である場合、ステップＳ１３で、ＤＣギヤードモータ７を時計回り方向へ駆動する。
【００４５】
また制御部２０１は、上記ステップＳ１２で、記憶している前回のＤＣギヤードモータ７の回転方向が時計回り方向である場合、ステップＳ１４で、ＤＣギヤードモータ７を反時計回り方向へ駆動する。
【００４６】
そして制御部２０１は、ステップＳ１５で、内蔵されているタイマーにより経過時間の計測を開始させ、ステップＳ１６で、予め設定されている時間ｔが経過した場合、ステップＳ１７で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４７】
機械的な動作について更に説明する。モータ７の回転は、その出力軸７１に取付けられた駆動歯車５０（図１３に示す回動歯車５２と同様の形状をなし、回動歯車５２より直径が小さい）を回転させ、駆動歯車５０の回転力は歯型が形成された弾性を有するベルト５１（図１３参照）を介して、回動部材２に固着された回動歯車５２に伝達される。回動部材２が所定量回動すると、回動部材２は取付部材１に固着された板材５３に設けられたピン５４ａ，５４ｂに突き当たり、回動部材２の回転が停止される。切換え時間は切換え動作に必要な時間より長く設定してあるため、回動部材２の回転が規制された後は弾性を有するベルト５１を適量伸ばすことになる。モータは減速比が高いモータを用いているため、モータ停止後、ベルトの張力により回されることなくベルトに張力を保ったままの状態を維持することになる。また、ここで生じたベルトの張力は、待避させた対物レンズによる回転力に抵抗し、停止状態では常に回動部材２を当て付け部材のピン５４ａ，５４ｂに当て付けるための力として作用する。
【００４８】
このように本第２の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として当て付け（ピン５４ａ，５４ｂ）を採用することが可能となり、クリックを用いた従来の製品より耐久性を向上させることが可能となる。また、姿勢を保持するための力が切換え動作の中で徐々に作用するため、切換え時の衝撃が少ないことも製品の耐久性向上につながる。また、前記衝撃の低減は振動の低減につながり、切換え時の像揺れを少なくすることが可能となり、長時間観察を行う観察者への疲労低減につながる。また第１の実施の形態に比べて、簡易な構成で対物レンズの切換えを実施することが可能であるため、安価な装置の提供が可能となる。
【００４９】
このように本第２の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として当て付け（ピン５４ａ，５４ｂ）を採用することが可能となる。さらに、上記第１の実施の形態に比べて、簡易な構成で対物レンズの切換えを実施することができる。
【００５０】
第１，第２の実施の形態では、回動部材２の回転軸３を観察光軸Ａに対して直角に配置していたが、従来の対物レンズ切換装置のように、観察光軸Ａに対して１５度傾斜させて構成しても、同様の作用効果が得られる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。この対物レンズ切換装置は、図１に示した顕微鏡に取付けられる。図１５は図１４のＺ矢視図、図１６は図１４のＹ矢視図、図１７は図１４のＡ−Ａ断面図である。
【００５２】
以下、図１４〜図１７を基に本対物レンズ切換装置の構成について説明する。図１４に示すように、顕微鏡本体１０１には円筒形状の凹部１０１ａが、取付部材１００には円筒形状の凸部１００ａが設けられている。そして、凹部１０１ａに凸部１００ａが嵌合され、さらに固定用のビス（図示省略）を用いることで、顕微鏡本体１０１に取付部材１００が固定されている。
【００５３】
回動部材１０４には、ネジ穴からなる二つの対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂ（１０４ｂは不図示）が設けられている。これら取付部１０４ａ，１０４ｂに、それぞれ対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが約６０度の角度をなすよう取付けられている。また取付部材１００には、回動部材１０４の回転を制限する当付部材１２０ａ，１２０ｂが設けられている。
【００５４】
回動部材１０４の両側部は、それぞれベアリング１０５，１０５を介して、回転軸１０６，１０６にて取付部材１００に回動可能に支持されている。当付部材１２０ａ，１２０ｂの突出量は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの中心が顕微鏡の光軸ｍと一致した位置で回動部材１０４の回転が制限されるように調整されている。
【００５５】
また、回動部材１０４には、カム部材１０７が一体的に取り付けられている。カム部材１０７には、後述するピン部材（ベアリング）１１９の伝達部をなす直穴状の開口１０７ａが設けられている。この開口１０７ａは、回動部材１０４の回転中心からの線上に放射状に設けられており、前記線と対物レンズ１０３ａの中心軸とのなす角及び前記線と対物レンズ１０３ｂの中心軸とのなす角は等しい。
【００５６】
取付部材１００の端面には対物レンズ切換機構のベース１０８が取付られている。ベース１０８には駆動源であるＤＣモータ１０９が固定されている。ＤＣモータ１０９の出力軸端１０９ａにはピニオンギヤ１１０が取り付けられている。またベース１０８には回転軸１１２が設けられており、この回転軸１１２に動力側回動部材１１１が回動可能に取付けられている。動力側回動部材１１１の外周には、ピニオンギヤ１１０と噛み合う歯車部が設けられている。
【００５７】
動力側回動部材１１１の回動部材１０４側には、スライド部材１１３が、２本の固定軸１１４ａ，１１４ｂにて取り付けられている。スライド部材１１３には、長穴１１３ａ，１１３ｂが設けられており、長穴１１３ａは２段の径の穴が連なっている。長穴１１３ａの小さい径の穴には固定軸１１４ａが、大きい径の穴には固定軸１１２が挿通されており、固定軸１１４ａの頂部の径は、長穴１１３ａの小さい穴の径より大きくなっている。また、長穴１１３ｂには固定軸１１４ｂが挿通されており、固定軸１１４ｂの頂部の径は、長穴１１３ｂの径より大きくなっている。これにより、スライド部材１１３は固定軸１１４ａ，１１４ｂ及び固定軸１１２に対して移動可能となっており、長穴１１３ａ，１１３ｂによりストロークが制限されている。
【００５８】
また、スライド部材１１３には、カム部材１０７の開口１０７ａと嵌合する大きさのベアリングからなるピン部材１１９が設けられている。これにより、ピン部材１１９はカム部材１０７の開口１０７ａに沿って移動可能となっている。なお、図１７では、便宜上カム部材１０７全体は図示せず、開口１０７ａのみを図示している。
【００５９】
さらに、動力側回動部材１１１の回動部材１０４側には、バネ固定部材１１５が取付けられている。バネ固定部材１１５には、圧縮バネ１１６を介してスライド部材１１３の突起部１１３１が装着されている。なお、長穴１１３ａにより制限されるスライド部材１１３のストローク（バネ固定部材１１５から遠ざかる方向）の長さＸより圧縮バネ１１６の自由長が長いため、スライド部材１１３は常に圧縮バネ１１６に押圧されることになる。
【００６０】
また、動力側回動部材１１１の回動部材１０４側に対して逆側には、２ケ所の折曲げ部（薄板状の部材）１１７ａ，１１７ｂを持つ遮光板１１７が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、動力側回動部材１１１の回動に伴い移動する遮光板１１７の折曲げ部１１７ａ，１１７ｂを検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１１８ａ，１１８ｂが設けられている。
【００６１】
図１８〜図２２は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図であり、図１４のＡ−Ａ断面図である。図１８〜図２２では動作上の主要部を示しており、対物レンズ１０３ａ，１０３ｂ、回動部材１０４、取付部材１００、顕微鏡本体１０１、及びカム部材１０７の開口１０７ａを２点鎖線にて表している。以下、顕微鏡の光軸ｍ上の対物レンズ１０３ａを対物レンズ１０３ｂへ切換える際の動作を説明する。
【００６２】
図１８は、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍ上に位置決めされた状態を示している。この状態では、回動部材１０４が当て付け部材１２０ａに当て付いている。またスライド部材１１３は、遮光板１１７の折曲げ部１１７ｂが回転角センサ１１８ｂにて検知される位置まで回転されている。
【００６３】
またピン部材１１９の位置は、カム部材１０７（開口１０７ａ）とスライド部材１１３の位置により決まり、この状態では圧縮バネ１１６はＸ−Ｓの長さまで圧縮されている。この圧縮バネ１１６の押圧力が対物レンズ１０３ｂや回動部材１０４の重力により生じる回転力に対して抵抗するため、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍに位置した状態を保持することが可能である。
【００６４】
図１９は、ＤＣモータ１０９により動力側回動部材１１１を図に向かって時計回り方向に回転させることにより、スライド部材１１３がストローク端に達し、ピン部材１１９が最も外側に位置した状態を示す。この状態までは、動力側回動部材１１１の回転による力が回動部材１０４にはほとんど伝達されない。つまり、この状態まで回動部材１０４はほとんど回転することはない。
【００６５】
この状態以降、つまり図１９以降（図１９〜図２２）では、動力側回動部材１１１の回転に伴いピン部材１１９が回転すると、ピン部材１１９が嵌合する位置にカム部材１０７（開口１０７ａ）が位置することになる。このため、ピン部材１１９が回転すると、カム部材１０７及び回動部材１０４とともに対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが回転することになる。ピン部材１１９とカム部材１０７の開口１０７ａとは嵌合状態で接しており、伝達経路にガタが無いため、対物レンズの切換動作もスムーズに行なわれる。
【００６６】
図２１は、回動部材１０４が当て付け部材１２０ｂに当て付き、回動部材１０４の回転が停止した状態を示す。圧縮バネ１１６の長さはＸになっているため、対物レンズ１０３ａ等の動力による力に抵抗する押圧力は働いていない。そのため、回動部材１０４と当て付け部材１２０ｂの衝突時は、回動部材１０４と対物レンズの慣性力だけが働くため衝撃は少ない。しかし、遮光板１１７の折曲げ部１１７ａは回転角センサ１１８ａに達していないため、ＤＣモータ１０９の回転は停止していない。
【００６７】
さらに、ＤＣモータ１０９の回転が進み遮光板１１７の折曲げ部１１７ａが回転角センサ１１８ａに検知されると、図２２に示すようにＤＣモータ１０９の回転は停止される。この状態では、圧縮バネ１１６の長さがＸ−Ｓに達している。ＤＣモータ１０９は減速比が高いモータを用いているため、圧縮バネ１１６の押圧力はＤＣモータ１０９を回転させることなく、スライド部材１１３を介してピン部材１１９を外側に押圧することになる。そのため図２２の状態では、対物レンズ１０３ａ等の重力による力に抵抗し、回動部材１０４が当て付け部材１２０ｂに当て付いた状態、つまり対物レンズ１０３ｂを顕微鏡の光軸ｍに位置決めした状態を維持することになる。
【００６８】
このように本対物レンズ切換装置では、顕微鏡の光軸ｍに対して対物レンズを保持させるための力は、当て付け部材に回動部材が当て付いた後に働くため、当て付いた際の衝撃が少ない。よって、対物レンズの切換え動作における発音や振動を防止でき、さらには製品の耐久性の向上が達成可能である。
【００６９】
（第４の実施の形態）
図２３は、本発明の第４の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。この対物レンズ切換装置は、図１に示した顕微鏡に取付けられる。図２４は図２３のＺ矢視図、図２５は図２３のＹ矢視図である。
【００７０】
以下、図２３〜図２５を基に本対物レンズ切換装置の構成について説明する。図２３に示すように、顕微鏡本体１０１には円筒形状の凹部１０１ａが、取付部材１００には円筒形状の凸部１００ａが設けられている。そして、凹部１０１ａに凸部１００ａが嵌合され、さらに固定用のビス（図示省略）を用いることで、顕微鏡本体１０１に取付部材１００が固定されている。
【００７１】
回動部材１０４には、ネジ穴からなる二つの対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂ（１０４ｂは不図示）が設けられている。これら取付部１０４ａ，１０４ｂに、それぞれ対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが約６０度の角度をなすよう取付けられている。また取付部材１００には、回動部材１０４の回転を制限する当付部材１２０ａ，１２０ｂが設けられている。
【００７２】
回動部材１０４の両側部は、それぞれベアリング１０５，１０５を介して、回転軸１０６，１０６にて取付部材１００に回動可能に支持されている。当付部材１２０ａ，１２０ｂの突出量は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの中心が顕微鏡の光軸ｍと一致した位置で回動部材１０４の回転が制限されるように調整されている。
【００７３】
また、回動部材１０４の回転中心上には、片側を接続された対向する２枚の板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａが取付けられている。これら２枚の板バネ１４０，１４０は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの各中心線からなる角を２等分する線の向き、すなわち回動部材１０４の回転方向と直交する向きで取付けられている。
【００７４】
取付部材１００の端面には対物レンズ切換機構のベース１０８が取付けられている。ベース１０８には駆動源であるＤＣモータ１０９が固定されている。ＤＣモータ１０９の出力軸端１０９ａには出力アーム１１０ａが取付られている。出力アーム１１０ａの回動部材１０４側には、板バネ１４０，１４０を押圧可能な位置に軸１４１ａを介してベアリング１４１が設けられている。
【００７５】
また、出力アーム１１０ａの回動部材１０４側に対して逆側には、遮光板（薄板状の部材）１４３が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、出力アーム１１０ａの回動に伴い移動する遮光板１４３を検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１４４ａ，１４４ｂが設けられている。これら回転角センサ１４４ａ，１４４ｂは、互いに回動部材１０４の回転角６０°より大きい約９０°の角度をなし、遮光板１４３を検知する位置に設けられている。
【００７６】
図２６〜図３１は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図であり、図２６は図２３のＢ−Ｂ断面図、図２７〜図３１はＡ−Ａ断面図である。図２６〜図３１では動作上の主要部を示している。以下、顕微鏡の光軸ｍ上の対物レンズ１０３ａを対物レンズ１０３ｂへ切換える際の動作を説明する。
【００７７】
図２６及び図２７は、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍ上に位置決めされた状態を示している。この状態では、回動部材１０４が当て付け部材１２０ａに当て付いている。また出力アーム１１０ａは、遮光板１４３が回転角センサ１４４ａにて検知される位置まで回転されている。
【００７８】
また出力アーム１１０ａ上のベアリング１４１は、一方の板バネ１４０をその弾性域内で押し曲げている。なお、板バネ１４０により回動部材１０４に働く回転モーメントは、対物レンズ１０３ｂや回動部材１０４が回転した際の重力により生じる回転力より十分大きく設定してある。なお、ＤＣモータ１０９は減速比が高いモータを用いているため、板バネの力により回転することはない。そのため、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍに位置した状態を保持することが可能である。
【００７９】
また、当て付け部材１２０ａにより回動部材１０４の位置を再現するため、クリック等の弾性部材による位置再現機構（図３４，図３５参照）より高い再現性が得られる。
【００８０】
図２８は、ＤＣモータ１０９により出力アーム１１０ａを図に向かって反時計回り方向に回転させることにより、ベアリング１４１が板バネ１４０を押し曲げない位置にある状態を示す。図２６及び図２７までは、出力アーム１１０ａが回転しても、対物レンズ１０３ａを光軸ｍに保持するための板バネ１４０による応力が減じるだけであり、回動部材１０４は回転しない。また図２８では、二つの板バネ１４０，１４０の対向する２面の間隔は、ベアリング１４１の直径より小さいため、ベアリング１４１は二つの板バネ１４０，１４０に挟み込まれた状態にある。
【００８１】
図２９は、出力アーム１１０ａの回転により、回動部材１０４が図２８の状態から回転した状態を示す。前述したように、出力アーム１１０ａのベアリング１４１は二つの板バネ１４０，１４０に挟み込まれているため、回動部材１０４が回転する際は常に出力アーム１１０ａ上のベアリング１４１と板バネ１４０，１４０は接している。そのため回動部材１０４の切換動作中は、回動部材１０４の偏心荷重（回転中心に対して偏心した荷重）によりＤＣモータ１０９の回転数の変動はあるものの、回転動作が途切れたりすることなく、スムーズな動きで切換が行なわれる。
【００８２】
図３０は、出力アーム１１０ａが更に回転し、当付部材１２０ｂに回動部材１０４が衝突した状態を示す。この衝突の際は、回動部材１０４の慣性力だけが働き、対物レンズ１０３ｂを保持するための板バネ１４０による力は働いていないため、衝撃力は小さく、大きく振動したり大きな発音を生じることはない。このとき、遮光板１４３は回転角センサ１４４ｂに達していないため、ＤＣモータ１０９の回転は停止しない。また、回動部材１０４の回転範囲は当付部材１２０ｂにて制限されるため、ＤＣモータ１０９の回転範囲に高精度さは要求されない。よって、装置の組立調整は機械加工の精度で得られ、回転角センサの調整は不要である。
【００８３】
図３１は、さらにＤＣモータ１０９の回転が進み、遮光板１４３が回転角センサ１４４ｂに検知されＤＣモータ１０９の回転が停止された状態を示す。ＤＣモータ１０９には減速比が高いモータを用いているため、出力アーム１１０ａのベアリング１４１により板バネ１４０に生じる応力は、ＤＣモータ１０９を回転させることなく、回動部材１０４を当て付け部材１２０ｂに押し当てる方向に働く。そのため、回動部材１０４が対物レンズ１０３ａ等の重力による力に抵抗し当付部材１２０ｂに当て付いた状態、つまり対物レンズ１０３ｂを顕微鏡の光軸ｍに位置決めした状態を維持することになる。
【００８４】
このように本対物レンズ切換装置では、回動部材の当て付け部材への衝突による衝撃が小さいため、対物レンズの切換えによる振動が小さいうえ、対物レンズを保持する力を大きくできるので、切換えによる振動の減衰が早くなる。
【００８５】
図３２は、本発明の第４の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。図３３は図３２のＷ矢視図である。
【００８６】
本対物レンズ切換装置は、回動部材１０４における対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの各中心線からなる角を２等分する線上にベアリング１４１を設けている。さらに、ＤＣモータ１０９の出力軸１０９ａに、片側を接続された対向する２枚の板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａが取付けられている。これら２枚の板バネ１４０，１４０は、ベアリング１４１を挟んでいる。
【００８７】
また、板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａとＤＣモータ１０９の出力軸１０９ａの間に、折曲げ部（薄板状の部材）１４５ａを持つ遮光板（薄板状の部材）１４５が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、遮光板１４５の折曲げ部１４５ａを検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１４６ａ，１４６ｂが設けられている。これら回転角センサ１４６ａ，１４６ｂは、互いに回動部材１０４の回転角６０°より大きい約９０°の角度をなし、折曲げ部１４５ａを検知する位置に設けられている。このように構成しても、上記第４の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
本発明は、以下の構成を有している。
【００８９】
［１］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記二つの対物レンズを装着する回動部材と、前記回動部材の回動範囲を制限する二つの当付部材を、動力を伝達する伝達領域と前記当付部材により制限される前記回動部材の回転範囲より広い回転領域とを有し、前記駆動源からの動力を前記伝達領域により前記回動部材へ伝達する伝達機構と、を具備した対物レンズ切換装置。
【００９０】
［２］前記伝達機構は、前記回動部材の回転中心に対して放射状に設けられた前記伝達領域を有するカム部材と、前記駆動源からの動力により回転する動力側回動部材と、この動力側回動部材に設けられたピン部材と、からなり、前記ピン部材が前記カム部材の前記伝達領域と嵌合した状態で回動可能とした上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９１】
［３］前記カム部材の長穴は、前記駆動源の動力を伝達する領域と伝達しない領域とからなる上記［２］記載の対物レンズ切換装置。
【００９２】
［４］前記動力側回動部材上に直動可能に設けられたスライド部材を、前記スライド部材をその直動方向へ付勢する弾性部材とを備え、前記スライド部材を介して前記ピン部材を設けた上記［２］記載の対物レンズ切換装置。
【００９３】
［５］前記回動部材は慣性力だけで前記当付部材に当付けるとともに、前記弾性部材の付勢力が略前記当付部材の方向へ働くことで、所望の前記対物レンズを前記光軸上に保持する上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９４】
［６］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するための力が、前記回動部材が前記当付部材に当て付いてから切換え動作の進行に連れ徐々に作用する上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９５】
［７］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するために力が充分に作用したことを検出するための検出器と、この検出器の検出に応じて前記駆動源の駆動を停止するように制御する制御手段とを、備えた上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９６】
［８］前記伝達機構は、前記駆動源と前記回動部材との動力伝達は弾性を有する弾性伝達部材よりなる、上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９７】
［９］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するための力を充分に作用させるために、前記駆動源による切換え時間より充分長い駆動時間駆動した後駆動源を停止するように制御する制御手段とを、備えた上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【００９８】
［１０］前記弾性伝達部材は、回動部材の回転軸上に設けた歯車と、動力源の出力軸上に設けた歯車とに噛み合う歯形を有する上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【００９９】
［１１］前記弾性伝達部材は、互いにほぼ平行をなす板状のバネからなる上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【０１００】
［１２］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材の前記回転軸に対して放射状に設けられた長穴と前記回転軸と同軸の回転半径よりなる外径部と回動部材に付勢力を与える保持部とを有するカム部材と、前記カム部材の前記長穴に係合された駆動ピン部材と、カム部材の外形部に押圧する付勢ピンを備え、前記駆動源により前記駆動ピン部材を介して前記カム部材を回動させることで、前記当付部材の規制範囲で前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０１】
［１３］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を制限する当付部材を、前記駆動源の駆動軸側に設けられた第１の歯車と、前記回動部材に設けられた第２の歯車と、前記第１の歯車から前記第２の歯車へ動力を伝達する伝達部材とを、備え、前記伝達部材は弾性を有し、前記当付部材の規制範囲で、前記駆動源により第１の歯車、前記伝達部材及び第２の歯車を介して前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０２】
［１４］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材の前記回転軸に対して放射状に設けられた長穴を有するカム部材と、前記カム部材の前記長穴に係合され弾性部材により付勢された移動ピン部材と、を備え前記駆動源により前記移動ピン部材を介して前記カム部材を回動させることで、前記当付部材の規制範囲で前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０３】
［１５］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の一方に設けられた二片の弾性部材と、前記回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の他方に、前記二片の弾性部材で挟まれるように設けられたピン部材と、を備え前記当付部材の規制範囲で、前記駆動源により前記弾性部材及び前記ピン部材を介して前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０４】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成をなし組立調整を容易に行なえ、かつ対物レンズの切換えを、その装着状態の変化に関わらず簡易な制御で確実に行なえる対物レンズ切換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す斜視分解図。
【図３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の制御ブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す斜視図。
【図１２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の回動歯車とベルトを示す図。
【図１４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図１５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＺ矢視図。
【図１６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＹ矢視図。
【図１７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＡ−Ａ断面図。
【図１８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図１９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図２４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図２３のＺ矢視図。
【図２５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図２３のＹ矢視図。
【図２６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３２】本発明の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図３３】本発明の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図３２のＷ矢視図。
【図３４】従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図。
【図３５】従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図３４のＸ矢視図。
【符号の説明】
１…取付部材
２…回動部材
３…回転軸
５ａ，５ｂ…対物レンズ
６…機構部ベース
７…ＤＣギヤードモータ
８…モータギヤ
９…伝達ギヤ
１０…駆動ピン
１２…カム
１３…リンク
１４…付勢ピン
１５…引張りバネ
１６ａ，１６ｂ…ストッパ
１７ａ，１７ｂ…センサ
１８…遮光部材
２０１…制御部
２０２…検出部
２０３…駆動部
２０４…入力部
２０５…電源
５０…歯車
５１…ベルト
５２…歯車
５３…板材
５４ａ，５４ｂ…ピン
１００…取付部材
１０１…顕微鏡本体
１０１’…ステージ
１０２…接眼レンズ
１０３…鏡筒
１０４…回動部材
１０５…ベアリング
１０６…回転軸
１０７…カム部材
１０８…ベース
１０９…ＤＣモータ
１０９ａ…出力軸端
１１０…ピニオンギヤ
１１１…動力側回動部材
１１２…回転軸
１１３…スライド部材
１１４ａ，１１４ｂ…固定軸
１１５…バネ固定部材
１１６…圧縮バネ
１１７…遮光板
１１８ａ，１１８ｂ…回転角センサ
１１９…ピン部材
１２０ａ，１２０ｂ…当付部材
１４０…板バネ
１４１…ベアリング
１４３…遮光板
１４４ａ，１４４ｂ…回転角センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡等の光学装置に適用され、複数の対物レンズの中から観察対象に応じて所望の倍率の対物レンズを選択し、電動で観察光路上に位置させる対物レンズ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置では、モータを所定の電圧で駆動することによりレボルバ可動部を回転させるとともに、レボルバ可動部と固定部との間に機械的な係合機構を設けてレボルバ可動部の回転を停止させている。この係合機構は、レボルバ可動部に取付けられた各対物レンズの光軸が顕微鏡等の光学装置の観察光軸と一致する位置に来るたびに、レボルバ可動部と固定部とを機械的に係合させ、位置決め保持する。
【０００３】
図３４は、従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図であり、図３５は図３４のＸ矢視図である。このクリック機構は、固定部２０１に設けられた板バネ２０２上にボール２０３が固定され、対物レンズ２０４ａ，２０４ｂを備えたレボルバ可動部２０５上に三角錐状の係止穴２０６ａ，２０６ｂが設けられている。ボール２０３と係止穴２０６ａ，２０６ｂの位置は、ボール２０３が係止穴２０６ａまたは２０６ｂに位置した状態で板バネ２０２に応力が生じる高さに調整されている。このように、板バネ２０２の弾性力で係止穴２０６ａ，２０６ｂにボール２０３を呼び込むことで、レボルバ可動部２０５の位置を再現する。
【０００４】
また、例えば特開平５−２８１４５７号公報には、顕微鏡のレボルバ回転装置等として使用可能であり、複数の対物レンズを備えた回転体（レボルバ可動部）をモータで駆動して、各対物レンズを選択的に基準位置に配置する装置が開示されている。この装置は、センサにより、モータが停止した状態を検出したときモータ停止信号を出力し、このセンサからモータ停止信号が出力された後、所定時間後前記センサからのモータ停止信号の中断を透過型センサにて検知し、電子制御回路により前記モータを微少時間回転させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の装置では、レボルバ可動部への対物レンズの装着状態（本数、種類、取付位置）が使用者の使用状況によって様々である。このため、レボルバ可動部を回転させるモータへの負荷も変化するので、モータの最適な停止制御を行なうことが難しい。
【０００６】
また、駆動部であるモータとレボルバ可動部とが遊びを持たずに連結されているため、モータの停止位置に正確さが要求される。このため、モータの停止位置を電気的に検出する手段に難しい調整が必要であり、モータの駆動源を制動する手段に対して複雑な制御が必要であるという問題がある。
【０００７】
またクリック機構は板バネとボールの間に滑りがないため、繰り返し使用により削れが生じ、位置再現性の劣化または、板バネの破損につながる。
【０００８】
また試料上の異常部位にマーキングを行う際の操作性を向上させたスイング方式の対物レンズ切換装置（レボルバ）では、光軸から待避させた対物レンズは光軸との間の角度は約６０°となるため、回転力を規制し姿勢を保持するために大きな力が必要となるが、クリック機構では多くの空間を必要とし、且つ位置決めの際に大きな衝撃が生じる問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成をなし組立調整を容易に行なえ、かつ対物レンズの切換えを、その装着状態の変化に関わらず簡易な制御で確実に行なえる対物レンズ切換装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の対物レンズ切換装置は以下の如く構成されている。
【００１１】
（１）本発明の対物レンズ切換装置は、顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記二つの対物レンズを装着する回動部材と、前記回動部材の回動範囲を制限する二つの当て付け部材と、動力を伝達する伝達領域と前記当て付け部材により制限される前記回動部材の回転範囲よりも広い回転領域とを有し、前記駆動源からの動力を前記伝達領域により前記回動部材へ伝達する伝達手段と、を具備し、前記伝達手段は、前記対物レンズを装着する回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の一方に前記伝達領域を有する弾性部材を設け、かつ他方にピン部材を設けてなり、前記ピン部材が前記弾性部材に前記伝達領域にて挟まれた状態で回動可能としたことを特徴とする。
【００１４】
上記手段を講じた結果、以下のような作用を奏する。
【００１５】
（１）本発明の対物レンズ切換装置によれば、前記回動部材に装着可能な対物レンズを二個とすることで、位置決め機構として前記回動部材を当て付けで停止、位置決めするための前記二つの当て付け部材を採用することが可能となるとともに、前記伝達手段に前記回動部材の回転範囲よりも広い回転領域を設けることで、対物レンズの位置決め時の呼び込み範囲を大きくし、前記駆動源の停止精度をラフにすることが可能となり、安価な装置の提供が可能となる。さらに、対物レンズの位置決めに係る耐久性が向上し、前記駆動源の動作制御も簡易なものとなる。また、本発明の対物レンズ切換装置によれば、対物レンズを重力方向に回転させようとする力に対する抵抗力が対物レンズ切換後に徐々に働くため、対物レンズ切換時に生じる衝撃が少ない。また、ピン部材が弾性部材に挟まれた状態で接しているため、動力伝達経路にガタが少なく、切換時の動作がスムーズである。これにより、製品の品質、耐久性が向上できる。さらに、観察者に疲労を与えないことはもちろんのこと、構成部品が少ないため安価な装置を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す図である。図１に示すように、顕微鏡本体１０１には本対物レンズ切換装置の取付部材１がアリ機構により固着されている。さらに顕微鏡の本体１０１には、接眼レンズ１０２を備えた鏡筒１０３と、観察試料Ｓを載置したステージ１０１’が設けられている。本対物レンズ切換装置の取付部材１には、後述するように回動部材２が支持されており、回動部材２には対物レンズ５ａ（及び対物レンズ５ｂ）が観察光軸Ａ上に位置するよう装着されている。
【００１９】
図２は、上記対物レンズ切換装置の構成を示す斜視分解図である。取付部材１は、その上面が上述した顕微鏡などの光学装置の本体１０１にアリ機構を用いて取付けられている。取付部材１には、観察光軸Ａの位置に開口１ａが設けられており、回転軸３と図示しないベアリングを介して、回動部材２が取付部材１に対して回動（揺動）可能に支持されている。
【００２０】
回動部材２の二つの側面２ａ，２ｂには、それぞれ対物レンズ５ａ，５ｂが取り付けられる。側面２ａには対物レンズの心出し機構が設けられており、もう一方の側面２ｂの対物レンズに対する心調整を行なうことにより、二つの対物レンズを切り換えたときの心ずれを防止できる。
【００２１】
この心出し機構は、対物レンズを取り付けるネジ部と光束を透過する穴とを有し、回動部材２に対して対物レンズ光軸と直交する面内に移動可能に保持された取付台４と、この取付台４を心出しするための二つの調整ビス４ａ，４ｂ及びこれらの調整ビスに対向して取付台４を押圧するプランジャ４ｃとからなっている。調整ビス４ａ，４ｂを回し調整ビスの突出量を調整することで、プランジャ４Ｃに押圧された取付台４の位置を調整し心出しすることが可能である。なお、もう一方の側面２ｂには、回動部材２に対物レンズ５ｂを直接取り付けるためのネジ部が形成されている。なお、観察に供する対物レンズ以外の対物レンズを観察試料Ｓから遠ざけるために、回転軸３は観察光軸Ａに対して直角をなすように配置されている。
【００２２】
また、取付部材１にはビス６ａ，６ａを介して機構部ベース６が取付られている。機構部ベース６の裏面には動力源となるＤＣギヤードモータ７が取付けられている。ＤＣギヤードモータ７の出力軸（後記する７１）は、回転可能に機構部ベース６を貫通しており、機構部ベース６の表面側に突出した出力軸（７１）先端には、動力を伝達するためのモータギヤ８が取付けられている。
【００２３】
機構部ベース６の表面には支軸６１が設けられており、この支軸６１に対して伝達ギヤ９が回転可能に支持されている。伝達ギヤ９はモータギヤ８と噛み合わされている。また、伝達ギヤ９には回動部材２に動力を伝達するための駆動ピン１０が取付けられている。
【００２４】
回動部材２には、ビス１２ａ，１２ａを介してカム１２が一体的に取付けられている。カム１２には開口１２１が設けられており、この開口１２１は伝達部１２１ａと不感領域１２１ｂからなる。カム１２の開口１２１には駆動ピン１０が挿通されており、駆動ピン１０が伝達部１２１ａに位置する状態で、駆動ピン１０からカム１２に動力が伝達される。なお、伝達部１２１ａは駆動ピン１０よりわずかに広い幅を有し、不感領域１２１ｂは伝達部１２１ａよりも広い幅を有する。駆動ピン１０の周囲には、カム１２との接触抵抗を減らすために、図示しないベアリングが取り付けられている。
【００２５】
さらに、機構部ベース６の表面には支軸６２が設けられており、この支軸６２に対してリンク１３が回動可能に支持されている。リンク１３の中央部には付勢ピン１４が設けられており、この付勢ピン１４の周面はカム１２の外周１２２に接している。すなわちリンク１３は、付勢ピン１４を介してカム１２の外周１２２に付勢力を与えるために、その一端部が支軸６２に支持されている。
【００２６】
また、機構部ベース６の表面には支持部材６３が設けられており、この支持部材６３には引張りバネ１５の一端部が取付けられている。この引張りバネ１５の他端部は、リンク１３の他端部の裏面に設けられた支持部材１３１に取付けられている。このような構成により、対物レンズ５ａ、５ｂが観察光軸Ａに位置決めされた際、リンク１３、付勢ピン１４、引張りバネ１５により、カム１２の外周１２２に対して図面上で上方向に付勢力が与えられる。
【００２７】
なお、カム１２の外周１２２は図に示すように、カム１２の回転中心（回転軸３）を中心とした円弧状に形成された中央部１２２ｂと、その両脇に面取りしたように形成された呼び込み部１２２ａ，１２２ｃを有している。
【００２８】
伝達ギヤ９の裏面には遮光部材（薄板状の部材）１８が設けられている。さらに機構部ベース６の表面には、伝達ギヤ９の回転に伴い移動する遮光部材１８を検出するためのセンサ（フォトインタラプタ）１７ａ，１７ｂが設けられている。センサ１７ａ，１７ｂは、それぞれカム１２の外周１２２の呼び込み部１２２ａまたは１２２ｃに付勢ピン１４が到達したときに遮光部材１８を検出する位置に配置されている。
【００２９】
図３は、上記対物レンズ切換装置の制御ブロック図である。図３に示すように、制御部２０１に、センサ１７ａ，１７ｂからなる検出部２０２、ＤＣギヤードモータ７からなる駆動部２０３、ハンドスイッチ（トグルスイッチ）からなる入力部２０４、及び電源２０５が接続されている。
【００３０】
図４〜図９は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を説明するための図であり、図２の矢印Ｂの方向から見た状態を示している。以下、本対物レンズ切換装置の経時的な動作を図４〜図９の順に説明する。なお、図４〜図９において同一な部分には同符号を付してある。
【００３１】
図４は、対物レンズ５ｂが観察光軸Ａ上に位置決めされた状態を示している。この場合、リンク１３上の付勢ピン１４がカム１２の外周１２２の呼び込み部１２２ａを押圧し、回動部材２の面２ｃが取付部材１（または機構部ベース６）に設けられた当てつけ部材としてのストッパ１６ａに押し付けられた状態であるため、観察光軸Ａ上に正確に対物レンズ５ｂが位置決めされた状態となる。
【００３２】
図５は、ハンドスイッチ等の入力部２０４からの観察者による対物レンズの切換え命令により、ＤＣギヤードモータ７が回転しカム１２に駆動ピン１０が接した状態を示す。モータ７の回転が出力軸７１及びモータギヤ８を介して伝達ギヤ９に伝わり、伝達ギヤ９が回転を始めたため駆動ピン１０が図４の位置よりやや上方に移動している。始動からこの状態までは、駆動ピン１０が駆動しても動力はカム１２に伝達しておらず、回動部材２はストッパ１６ａに当て付けられたままの状態である。
【００３３】
図６は、モータ７の回転が進んだ状態を示している。モータ７の回転が進むことで、伝達ギヤ９上の駆動ピン１０がカム１２の伝達部１２１ａの縁を押圧し始め、回動部材２が回動されている。
【００３４】
図７は、さらにモータ７の回転が進んだ状態を示している。さらにモータ７の回転が進むと、付勢ピン１４はカム１２の外周の円弧部１２２ｂに乗り上げる。このため、付勢ピン１４によるカム１２に作用する力は回動部材２の中心方向となり、付勢ピン１４により回動部材２の回動が規制されることはない。
【００３５】
図８は、さらにモータ７の回転が進んだ状態を示している。さらにモータ７の回転が進むと、付勢ピン１４はカム１２の呼び込み部１２２ｃを押圧するため、回動部材２は面２ｄが取付部材１（または機構部ベース６）に設けられたストッパ１６ｂに当て付くまで、引張りバネ１５の付勢力によって回動させられる。回動部材２の面２ｄがストッパ１６ｂに当て付いた位置では、対物レンズ５ａの中心と観察光軸Ａが正確に位置決めされた状態になるように調整されているため、対物レンズ５ａが目的の位置まで達した状態となる。このとき、遮光部材１８がセンサ１７ａに検出され、モータ７の回転が停止される。
【００３６】
図９は、モータ７の回転が停止した状態を示している。この状態で、さらにモータ７が惰性で回転しても、駆動ピン１０がカム１２の幅が広がった不感領域１２１ｂに位置しているため、モータ７の回転は回動部材２に伝達されない。
【００３７】
これにより、モータ７の停止位置の精度はラフでよいため、小型でトルクの大きなＤＣギヤードモータを使用できる。また、モータ７の停止位置を制御するための位置検出もラフでよくなるため、センサの位置調整も不要となる。
【００３８】
ＤＣギヤードモータはＤＣモータに減速比の大きなギヤヘッドが直結されているので、小型かつ安価で大きなトルクを得ることができる。したがって、想定される最も大きな負荷に対して十分な駆動トルクを有するモータを用いることにより、対物レンズの装着状態に左右されない安定した切換動作を、簡素で安価な構成により実現できる。
【００３９】
図１０は、上記対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャートである。以下、本対物レンズ切換装置の動作手順を図１０を基に説明する。
【００４０】
制御部２０１は、観察者により電源２０５がＯＮにされ、ステップＳ１で、入力部２０４のハンドスイッチが押されたことを検知し、ステップＳ２で、検出部２０２のセンサ１７ａが遮光部材１８を検出した場合、ステップＳ３で、ＤＣギヤードモータ７を時計回り方向（図４〜図９で、図に向かって時計回り方向）へ駆動する。そして制御部２０１は、ステップ４で、センサ１７ｂが遮光部材１８を検出すると、ステップＳ５で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４１】
また制御部２０１は、上記ステップＳ２で、センサ１７ａが遮光部材１８を検出しない場合（センサ１７ｂが遮光部材１８を検出）、ステップＳ６で、ギヤードモータ７を反時計回り方向（図４〜図９で、図に向かって反時計回り方向）へ駆動する。そして制御部２０１は、ステップ７で、センサ１７ａが遮光部材１８を検出した場合、ステップＳ５で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４２】
このように本第１の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として取付部材１（または機構部ベース６）に設けた当て付け部材（ストッパー１６ａ，１６ｂ）を採用することが可能となり、また駆動力の伝達手段に遊びを設けて対物レンズの位置決め時の呼び込み範囲を大きくすることが可能となる。さらに、従来の板バネを用いたクリック式の位置決めに比べ耐久性が向上し、モータの動作制御も簡易なものとなる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す斜視図である。図１１に示す対物レンズ切換装置において上記第１の実施の形態と同じ部分については同符号を付してある。また、本対物レンズ切換装置の制御ブロック図は図３から検出部を削除したものとなる。
【００４４】
図１２のフローチャートを基に本対物レンズ切換装置の動作手順を説明する。制御部２０１は、観察者により電源２０５がＯＮにされ、ステップＳ１１で、入力部２０４のハンドスイッチが押されたことを検知し、ステップＳ１２で、記憶している前回のＤＣギヤードモータ７の回転方向が反時計回り方向である場合、ステップＳ１３で、ＤＣギヤードモータ７を時計回り方向へ駆動する。
【００４５】
また制御部２０１は、上記ステップＳ１２で、記憶している前回のＤＣギヤードモータ７の回転方向が時計回り方向である場合、ステップＳ１４で、ＤＣギヤードモータ７を反時計回り方向へ駆動する。
【００４６】
そして制御部２０１は、ステップＳ１５で、内蔵されているタイマーにより経過時間の計測を開始させ、ステップＳ１６で、予め設定されている時間ｔが経過した場合、ステップＳ１７で、ＤＣギヤードモータ７の駆動を停止する。
【００４７】
機械的な動作について更に説明する。モータ７の回転は、その出力軸７１に取付けられた駆動歯車５０（図１３に示す回動歯車５２と同様の形状をなし、回動歯車５２より直径が小さい）を回転させ、駆動歯車５０の回転力は歯型が形成された弾性を有するベルト５１（図１３参照）を介して、回動部材２に固着された回動歯車５２に伝達される。回動部材２が所定量回動すると、回動部材２は取付部材１に固着された板材５３に設けられたピン５４ａ，５４ｂに突き当たり、回動部材２の回転が停止される。切換え時間は切換え動作に必要な時間より長く設定してあるため、回動部材２の回転が規制された後は弾性を有するベルト５１を適量伸ばすことになる。モータは減速比が高いモータを用いているため、モータ停止後、ベルトの張力により回されることなくベルトに張力を保ったままの状態を維持することになる。また、ここで生じたベルトの張力は、待避させた対物レンズによる回転力に抵抗し、停止状態では常に回動部材２を当て付け部材のピン５４ａ，５４ｂに当て付けるための力として作用する。
【００４８】
このように本第２の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として当て付け（ピン５４ａ，５４ｂ）を採用することが可能となり、クリックを用いた従来の製品より耐久性を向上させることが可能となる。また、姿勢を保持するための力が切換え動作の中で徐々に作用するため、切換え時の衝撃が少ないことも製品の耐久性向上につながる。また、前記衝撃の低減は振動の低減につながり、切換え時の像揺れを少なくすることが可能となり、長時間観察を行う観察者への疲労低減につながる。また第１の実施の形態に比べて、簡易な構成で対物レンズの切換えを実施することが可能であるため、安価な装置の提供が可能となる。
【００４９】
このように本第２の実施の形態によれば、回動部材２に装着可能な対物レンズを２個とすることで、位置決め機構として当て付け（ピン５４ａ，５４ｂ）を採用することが可能となる。さらに、上記第１の実施の形態に比べて、簡易な構成で対物レンズの切換えを実施することができる。
【００５０】
第１，第２の実施の形態では、回動部材２の回転軸３を観察光軸Ａに対して直角に配置していたが、従来の対物レンズ切換装置のように、観察光軸Ａに対して１５度傾斜させて構成しても、同様の作用効果が得られる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。この対物レンズ切換装置は、図１に示した顕微鏡に取付けられる。図１５は図１４のＺ矢視図、図１６は図１４のＹ矢視図、図１７は図１４のＡ−Ａ断面図である。
【００５２】
以下、図１４〜図１７を基に本対物レンズ切換装置の構成について説明する。図１４に示すように、顕微鏡本体１０１には円筒形状の凹部１０１ａが、取付部材１００には円筒形状の凸部１００ａが設けられている。そして、凹部１０１ａに凸部１００ａが嵌合され、さらに固定用のビス（図示省略）を用いることで、顕微鏡本体１０１に取付部材１００が固定されている。
【００５３】
回動部材１０４には、ネジ穴からなる二つの対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂ（１０４ｂは不図示）が設けられている。これら取付部１０４ａ，１０４ｂに、それぞれ対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが約６０度の角度をなすよう取付けられている。また取付部材１００には、回動部材１０４の回転を制限する当付部材１２０ａ，１２０ｂが設けられている。
【００５４】
回動部材１０４の両側部は、それぞれベアリング１０５，１０５を介して、回転軸１０６，１０６にて取付部材１００に回動可能に支持されている。当付部材１２０ａ，１２０ｂの突出量は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの中心が顕微鏡の光軸ｍと一致した位置で回動部材１０４の回転が制限されるように調整されている。
【００５５】
また、回動部材１０４には、カム部材１０７が一体的に取り付けられている。カム部材１０７には、後述するピン部材（ベアリング）１１９の伝達部をなす直穴状の開口１０７ａが設けられている。この開口１０７ａは、回動部材１０４の回転中心からの線上に放射状に設けられており、前記線と対物レンズ１０３ａの中心軸とのなす角及び前記線と対物レンズ１０３ｂの中心軸とのなす角は等しい。
【００５６】
取付部材１００の端面には対物レンズ切換機構のベース１０８が取付られている。ベース１０８には駆動源であるＤＣモータ１０９が固定されている。ＤＣモータ１０９の出力軸端１０９ａにはピニオンギヤ１１０が取り付けられている。またベース１０８には回転軸１１２が設けられており、この回転軸１１２に動力側回動部材１１１が回動可能に取付けられている。動力側回動部材１１１の外周には、ピニオンギヤ１１０と噛み合う歯車部が設けられている。
【００５７】
動力側回動部材１１１の回動部材１０４側には、スライド部材１１３が、２本の固定軸１１４ａ，１１４ｂにて取り付けられている。スライド部材１１３には、長穴１１３ａ，１１３ｂが設けられており、長穴１１３ａは２段の径の穴が連なっている。長穴１１３ａの小さい径の穴には固定軸１１４ａが、大きい径の穴には固定軸１１２が挿通されており、固定軸１１４ａの頂部の径は、長穴１１３ａの小さい穴の径より大きくなっている。また、長穴１１３ｂには固定軸１１４ｂが挿通されており、固定軸１１４ｂの頂部の径は、長穴１１３ｂの径より大きくなっている。これにより、スライド部材１１３は固定軸１１４ａ，１１４ｂ及び固定軸１１２に対して移動可能となっており、長穴１１３ａ，１１３ｂによりストロークが制限されている。
【００５８】
また、スライド部材１１３には、カム部材１０７の開口１０７ａと嵌合する大きさのベアリングからなるピン部材１１９が設けられている。これにより、ピン部材１１９はカム部材１０７の開口１０７ａに沿って移動可能となっている。なお、図１７では、便宜上カム部材１０７全体は図示せず、開口１０７ａのみを図示している。
【００５９】
さらに、動力側回動部材１１１の回動部材１０４側には、バネ固定部材１１５が取付けられている。バネ固定部材１１５には、圧縮バネ１１６を介してスライド部材１１３の突起部１１３１が装着されている。なお、長穴１１３ａにより制限されるスライド部材１１３のストローク（バネ固定部材１１５から遠ざかる方向）の長さＸより圧縮バネ１１６の自由長が長いため、スライド部材１１３は常に圧縮バネ１１６に押圧されることになる。
【００６０】
また、動力側回動部材１１１の回動部材１０４側に対して逆側には、２ケ所の折曲げ部（薄板状の部材）１１７ａ，１１７ｂを持つ遮光板１１７が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、動力側回動部材１１１の回動に伴い移動する遮光板１１７の折曲げ部１１７ａ，１１７ｂを検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１１８ａ，１１８ｂが設けられている。
【００６１】
図１８〜図２２は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図であり、図１４のＡ−Ａ断面図である。図１８〜図２２では動作上の主要部を示しており、対物レンズ１０３ａ，１０３ｂ、回動部材１０４、取付部材１００、顕微鏡本体１０１、及びカム部材１０７の開口１０７ａを２点鎖線にて表している。以下、顕微鏡の光軸ｍ上の対物レンズ１０３ａを対物レンズ１０３ｂへ切換える際の動作を説明する。
【００６２】
図１８は、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍ上に位置決めされた状態を示している。この状態では、回動部材１０４が当て付け部材１２０ａに当て付いている。またスライド部材１１３は、遮光板１１７の折曲げ部１１７ｂが回転角センサ１１８ｂにて検知される位置まで回転されている。
【００６３】
またピン部材１１９の位置は、カム部材１０７（開口１０７ａ）とスライド部材１１３の位置により決まり、この状態では圧縮バネ１１６はＸ−Ｓの長さまで圧縮されている。この圧縮バネ１１６の押圧力が対物レンズ１０３ｂや回動部材１０４の重力により生じる回転力に対して抵抗するため、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍに位置した状態を保持することが可能である。
【００６４】
図１９は、ＤＣモータ１０９により動力側回動部材１１１を図に向かって時計回り方向に回転させることにより、スライド部材１１３がストローク端に達し、ピン部材１１９が最も外側に位置した状態を示す。この状態までは、動力側回動部材１１１の回転による力が回動部材１０４にはほとんど伝達されない。つまり、この状態まで回動部材１０４はほとんど回転することはない。
【００６５】
この状態以降、つまり図１９以降（図１９〜図２２）では、動力側回動部材１１１の回転に伴いピン部材１１９が回転すると、ピン部材１１９が嵌合する位置にカム部材１０７（開口１０７ａ）が位置することになる。このため、ピン部材１１９が回転すると、カム部材１０７及び回動部材１０４とともに対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが回転することになる。ピン部材１１９とカム部材１０７の開口１０７ａとは嵌合状態で接しており、伝達経路にガタが無いため、対物レンズの切換動作もスムーズに行なわれる。
【００６６】
図２１は、回動部材１０４が当て付け部材１２０ｂに当て付き、回動部材１０４の回転が停止した状態を示す。圧縮バネ１１６の長さはＸになっているため、対物レンズ１０３ａ等の動力による力に抵抗する押圧力は働いていない。そのため、回動部材１０４と当て付け部材１２０ｂの衝突時は、回動部材１０４と対物レンズの慣性力だけが働くため衝撃は少ない。しかし、遮光板１１７の折曲げ部１１７ａは回転角センサ１１８ａに達していないため、ＤＣモータ１０９の回転は停止していない。
【００６７】
さらに、ＤＣモータ１０９の回転が進み遮光板１１７の折曲げ部１１７ａが回転角センサ１１８ａに検知されると、図２２に示すようにＤＣモータ１０９の回転は停止される。この状態では、圧縮バネ１１６の長さがＸ−Ｓに達している。ＤＣモータ１０９は減速比が高いモータを用いているため、圧縮バネ１１６の押圧力はＤＣモータ１０９を回転させることなく、スライド部材１１３を介してピン部材１１９を外側に押圧することになる。そのため図２２の状態では、対物レンズ１０３ａ等の重力による力に抵抗し、回動部材１０４が当て付け部材１２０ｂに当て付いた状態、つまり対物レンズ１０３ｂを顕微鏡の光軸ｍに位置決めした状態を維持することになる。
【００６８】
このように本対物レンズ切換装置では、顕微鏡の光軸ｍに対して対物レンズを保持させるための力は、当て付け部材に回動部材が当て付いた後に働くため、当て付いた際の衝撃が少ない。よって、対物レンズの切換え動作における発音や振動を防止でき、さらには製品の耐久性の向上が達成可能である。
【００６９】
（第４の実施の形態）
図２３は、本発明の第４の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。この対物レンズ切換装置は、図１に示した顕微鏡に取付けられる。図２４は図２３のＺ矢視図、図２５は図２３のＹ矢視図である。
【００７０】
以下、図２３〜図２５を基に本対物レンズ切換装置の構成について説明する。図２３に示すように、顕微鏡本体１０１には円筒形状の凹部１０１ａが、取付部材１００には円筒形状の凸部１００ａが設けられている。そして、凹部１０１ａに凸部１００ａが嵌合され、さらに固定用のビス（図示省略）を用いることで、顕微鏡本体１０１に取付部材１００が固定されている。
【００７１】
回動部材１０４には、ネジ穴からなる二つの対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂ（１０４ｂは不図示）が設けられている。これら取付部１０４ａ，１０４ｂに、それぞれ対物レンズ１０３ａ，１０３ｂが約６０度の角度をなすよう取付けられている。また取付部材１００には、回動部材１０４の回転を制限する当付部材１２０ａ，１２０ｂが設けられている。
【００７２】
回動部材１０４の両側部は、それぞれベアリング１０５，１０５を介して、回転軸１０６，１０６にて取付部材１００に回動可能に支持されている。当付部材１２０ａ，１２０ｂの突出量は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの中心が顕微鏡の光軸ｍと一致した位置で回動部材１０４の回転が制限されるように調整されている。
【００７３】
また、回動部材１０４の回転中心上には、片側を接続された対向する２枚の板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａが取付けられている。これら２枚の板バネ１４０，１４０は、対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの各中心線からなる角を２等分する線の向き、すなわち回動部材１０４の回転方向と直交する向きで取付けられている。
【００７４】
取付部材１００の端面には対物レンズ切換機構のベース１０８が取付けられている。ベース１０８には駆動源であるＤＣモータ１０９が固定されている。ＤＣモータ１０９の出力軸端１０９ａには出力アーム１１０ａが取付られている。出力アーム１１０ａの回動部材１０４側には、板バネ１４０，１４０を押圧可能な位置に軸１４１ａを介してベアリング１４１が設けられている。
【００７５】
また、出力アーム１１０ａの回動部材１０４側に対して逆側には、遮光板（薄板状の部材）１４３が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、出力アーム１１０ａの回動に伴い移動する遮光板１４３を検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１４４ａ，１４４ｂが設けられている。これら回転角センサ１４４ａ，１４４ｂは、互いに回動部材１０４の回転角６０°より大きい約９０°の角度をなし、遮光板１４３を検知する位置に設けられている。
【００７６】
図２６〜図３１は、上記のように構成された対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図であり、図２６は図２３のＢ−Ｂ断面図、図２７〜図３１はＡ−Ａ断面図である。図２６〜図３１では動作上の主要部を示している。以下、顕微鏡の光軸ｍ上の対物レンズ１０３ａを対物レンズ１０３ｂへ切換える際の動作を説明する。
【００７７】
図２６及び図２７は、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍ上に位置決めされた状態を示している。この状態では、回動部材１０４が当て付け部材１２０ａに当て付いている。また出力アーム１１０ａは、遮光板１４３が回転角センサ１４４ａにて検知される位置まで回転されている。
【００７８】
また出力アーム１１０ａ上のベアリング１４１は、一方の板バネ１４０をその弾性域内で押し曲げている。なお、板バネ１４０により回動部材１０４に働く回転モーメントは、対物レンズ１０３ｂや回動部材１０４が回転した際の重力により生じる回転力より十分大きく設定してある。なお、ＤＣモータ１０９は減速比が高いモータを用いているため、板バネの力により回転することはない。そのため、対物レンズ１０３ａが顕微鏡の光軸ｍに位置した状態を保持することが可能である。
【００７９】
また、当て付け部材１２０ａにより回動部材１０４の位置を再現するため、クリック等の弾性部材による位置再現機構（図３４，図３５参照）より高い再現性が得られる。
【００８０】
図２８は、ＤＣモータ１０９により出力アーム１１０ａを図に向かって反時計回り方向に回転させることにより、ベアリング１４１が板バネ１４０を押し曲げない位置にある状態を示す。図２６及び図２７までは、出力アーム１１０ａが回転しても、対物レンズ１０３ａを光軸ｍに保持するための板バネ１４０による応力が減じるだけであり、回動部材１０４は回転しない。また図２８では、二つの板バネ１４０，１４０の対向する２面の間隔は、ベアリング１４１の直径より小さいため、ベアリング１４１は二つの板バネ１４０，１４０に挟み込まれた状態にある。
【００８１】
図２９は、出力アーム１１０ａの回転により、回動部材１０４が図２８の状態から回転した状態を示す。前述したように、出力アーム１１０ａのベアリング１４１は二つの板バネ１４０，１４０に挟み込まれているため、回動部材１０４が回転する際は常に出力アーム１１０ａ上のベアリング１４１と板バネ１４０，１４０は接している。そのため回動部材１０４の切換動作中は、回動部材１０４の偏心荷重（回転中心に対して偏心した荷重）によりＤＣモータ１０９の回転数の変動はあるものの、回転動作が途切れたりすることなく、スムーズな動きで切換が行なわれる。
【００８２】
図３０は、出力アーム１１０ａが更に回転し、当付部材１２０ｂに回動部材１０４が衝突した状態を示す。この衝突の際は、回動部材１０４の慣性力だけが働き、対物レンズ１０３ｂを保持するための板バネ１４０による力は働いていないため、衝撃力は小さく、大きく振動したり大きな発音を生じることはない。このとき、遮光板１４３は回転角センサ１４４ｂに達していないため、ＤＣモータ１０９の回転は停止しない。また、回動部材１０４の回転範囲は当付部材１２０ｂにて制限されるため、ＤＣモータ１０９の回転範囲に高精度さは要求されない。よって、装置の組立調整は機械加工の精度で得られ、回転角センサの調整は不要である。
【００８３】
図３１は、さらにＤＣモータ１０９の回転が進み、遮光板１４３が回転角センサ１４４ｂに検知されＤＣモータ１０９の回転が停止された状態を示す。ＤＣモータ１０９には減速比が高いモータを用いているため、出力アーム１１０ａのベアリング１４１により板バネ１４０に生じる応力は、ＤＣモータ１０９を回転させることなく、回動部材１０４を当て付け部材１２０ｂに押し当てる方向に働く。そのため、回動部材１０４が対物レンズ１０３ａ等の重力による力に抵抗し当付部材１２０ｂに当て付いた状態、つまり対物レンズ１０３ｂを顕微鏡の光軸ｍに位置決めした状態を維持することになる。
【００８４】
このように本対物レンズ切換装置では、回動部材の当て付け部材への衝突による衝撃が小さいため、対物レンズの切換えによる振動が小さいうえ、対物レンズを保持する力を大きくできるので、切換えによる振動の減衰が早くなる。
【００８５】
図３２は、本発明の第４の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図である。図３３は図３２のＷ矢視図である。
【００８６】
本対物レンズ切換装置は、回動部材１０４における対物レンズ取付部１０４ａ，１０４ｂの各中心線からなる角を２等分する線上にベアリング１４１を設けている。さらに、ＤＣモータ１０９の出力軸１０９ａに、片側を接続された対向する２枚の板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａが取付けられている。これら２枚の板バネ１４０，１４０は、ベアリング１４１を挟んでいる。
【００８７】
また、板バネ１４０，１４０の接続部１４０ａとＤＣモータ１０９の出力軸１０９ａの間に、折曲げ部（薄板状の部材）１４５ａを持つ遮光板（薄板状の部材）１４５が取付けられている。さらに、ベース１０８の回動部材１０４側には、遮光板１４５の折曲げ部１４５ａを検知するための回転角センサ（フォトインタラプタ）１４６ａ，１４６ｂが設けられている。これら回転角センサ１４６ａ，１４６ｂは、互いに回動部材１０４の回転角６０°より大きい約９０°の角度をなし、折曲げ部１４５ａを検知する位置に設けられている。このように構成しても、上記第４の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
本発明は、以下の構成を有している。
【００８９】
［１］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記二つの対物レンズを装着する回動部材と、前記回動部材の回動範囲を制限する二つの当付部材を、動力を伝達する伝達領域と前記当付部材により制限される前記回動部材の回転範囲より広い回転領域とを有し、前記駆動源からの動力を前記伝達領域により前記回動部材へ伝達する伝達機構と、を具備した対物レンズ切換装置。
【００９０】
［２］前記伝達機構は、前記回動部材の回転中心に対して放射状に設けられた前記伝達領域を有するカム部材と、前記駆動源からの動力により回転する動力側回動部材と、この動力側回動部材に設けられたピン部材と、からなり、前記ピン部材が前記カム部材の前記伝達領域と嵌合した状態で回動可能とした上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９１】
［３］前記カム部材の長穴は、前記駆動源の動力を伝達する領域と伝達しない領域とからなる上記［２］記載の対物レンズ切換装置。
【００９２】
［４］前記動力側回動部材上に直動可能に設けられたスライド部材を、前記スライド部材をその直動方向へ付勢する弾性部材とを備え、前記スライド部材を介して前記ピン部材を設けた上記［２］記載の対物レンズ切換装置。
【００９３】
［５］前記回動部材は慣性力だけで前記当付部材に当付けるとともに、前記弾性部材の付勢力が略前記当付部材の方向へ働くことで、所望の前記対物レンズを前記光軸上に保持する上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９４】
［６］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するための力が、前記回動部材が前記当付部材に当て付いてから切換え動作の進行に連れ徐々に作用する上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９５】
［７］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するために力が充分に作用したことを検出するための検出器と、この検出器の検出に応じて前記駆動源の駆動を停止するように制御する制御手段とを、備えた上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９６】
［８］前記伝達機構は、前記駆動源と前記回動部材との動力伝達は弾性を有する弾性伝達部材よりなる、上記［１］記載の対物レンズ切換装置。
【００９７】
［９］重力による回転力に対して前記対物レンズを光軸上に保持するための力を充分に作用させるために、前記駆動源による切換え時間より充分長い駆動時間駆動した後駆動源を停止するように制御する制御手段とを、備えた上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【００９８】
［１０］前記弾性伝達部材は、回動部材の回転軸上に設けた歯車と、動力源の出力軸上に設けた歯車とに噛み合う歯形を有する上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【００９９】
［１１］前記弾性伝達部材は、互いにほぼ平行をなす板状のバネからなる上記［８］記載の対物レンズ切換装置。
【０１００】
［１２］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材の前記回転軸に対して放射状に設けられた長穴と前記回転軸と同軸の回転半径よりなる外径部と回動部材に付勢力を与える保持部とを有するカム部材と、前記カム部材の前記長穴に係合された駆動ピン部材と、カム部材の外形部に押圧する付勢ピンを備え、前記駆動源により前記駆動ピン部材を介して前記カム部材を回動させることで、前記当付部材の規制範囲で前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０１】
［１３］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を制限する当付部材を、前記駆動源の駆動軸側に設けられた第１の歯車と、前記回動部材に設けられた第２の歯車と、前記第１の歯車から前記第２の歯車へ動力を伝達する伝達部材とを、備え、前記伝達部材は弾性を有し、前記当付部材の規制範囲で、前記駆動源により第１の歯車、前記伝達部材及び第２の歯車を介して前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０２】
［１４］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換え装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材の前記回転軸に対して放射状に設けられた長穴を有するカム部材と、前記カム部材の前記長穴に係合され弾性部材により付勢された移動ピン部材と、を備え前記駆動源により前記移動ピン部材を介して前記カム部材を回動させることで、前記当付部材の規制範囲で前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０３】
［１５］顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、前記顕微鏡に装着される取付部材と、前記二つの対物レンズが装着され、回転軸を介して前記取付部材に回動可能に支持される回動部材と、前記回動部材の回動を規制する当付部材と、前記回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の一方に設けられた二片の弾性部材と、前記回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の他方に、前記二片の弾性部材で挟まれるように設けられたピン部材と、を備え前記当付部材の規制範囲で、前記駆動源により前記弾性部材及び前記ピン部材を介して前記回動部材を回動させる対物レンズ切換装置。
【０１０４】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成をなし組立調整を容易に行なえ、かつ対物レンズの切換えを、その装着状態の変化に関わらず簡易な制御で確実に行なえる対物レンズ切換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す斜視分解図。
【図３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の制御ブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を説明するための図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置を適用した顕微鏡の構成を示す斜視図。
【図１２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の回動歯車とベルトを示す図。
【図１４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図１５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＺ矢視図。
【図１６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＹ矢視図。
【図１７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図１４のＡ−Ａ断面図。
【図１８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図１９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２２】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２３】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図２４】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図２３のＺ矢視図。
【図２５】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図２３のＹ矢視図。
【図２６】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２７】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２８】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図２９】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３０】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ切換装置の動作を順次送りして説明するための図。
【図３２】本発明の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す一部側断面図。
【図３３】本発明の実施の形態の変形例に係る対物レンズ切換装置の構成を示す図３２のＷ矢視図。
【図３４】従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図。
【図３５】従来の対物レンズ切換装置に適用される係合機構の一例であるクリック機構の構成を示す図３４のＸ矢視図。
【符号の説明】
１…取付部材
２…回動部材
３…回転軸
５ａ，５ｂ…対物レンズ
６…機構部ベース
７…ＤＣギヤードモータ
８…モータギヤ
９…伝達ギヤ
１０…駆動ピン
１２…カム
１３…リンク
１４…付勢ピン
１５…引張りバネ
１６ａ，１６ｂ…ストッパ
１７ａ，１７ｂ…センサ
１８…遮光部材
２０１…制御部
２０２…検出部
２０３…駆動部
２０４…入力部
２０５…電源
５０…歯車
５１…ベルト
５２…歯車
５３…板材
５４ａ，５４ｂ…ピン
１００…取付部材
１０１…顕微鏡本体
１０１’…ステージ
１０２…接眼レンズ
１０３…鏡筒
１０４…回動部材
１０５…ベアリング
１０６…回転軸
１０７…カム部材
１０８…ベース
１０９…ＤＣモータ
１０９ａ…出力軸端
１１０…ピニオンギヤ
１１１…動力側回動部材
１１２…回転軸
１１３…スライド部材
１１４ａ，１１４ｂ…固定軸
１１５…バネ固定部材
１１６…圧縮バネ
１１７…遮光板
１１８ａ，１１８ｂ…回転角センサ
１１９…ピン部材
１２０ａ，１２０ｂ…当付部材
１４０…板バネ
１４１…ベアリング
１４３…遮光板
１４４ａ，１４４ｂ…回転角センサ
Claims (1)
- 顕微鏡に取付けられ、二つの対物レンズを駆動源により電動で前記顕微鏡の光軸上に切換える対物レンズ切換装置であって、
前記二つの対物レンズを装着する回動部材と、
前記回動部材の回動範囲を制限する二つの当て付け部材と、
動力を伝達する伝達領域と前記当て付け部材により制限される前記回動部材の回転範囲よりも広い回転領域とを有し、前記駆動源からの動力を前記伝達領域により前記回動部材へ伝達する伝達手段と、
を具備し、
前記伝達手段は、
前記対物レンズを装着する回動部材側及び前記駆動源の駆動軸側の一方に前記伝達領域を有する弾性部材を設け、かつ他方にピン部材を設けてなり、
前記ピン部材が前記弾性部材に前記伝達領域にて挟まれた状態で回動可能としたことを特徴とする対物レンズ切換装置。
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