JP5121635B2

JP5121635B2 - 顕微鏡のレボルバ装置

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Publication number: JP5121635B2
Application number: JP2008220292A
Authority: JP
Inventors: 和宏長谷川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: US20100053742A1; JP2010054851A; US8368268B2

Description

本発明は、対物レンズを切り換える顕微鏡のレボルバ装置に関するものである。

駆動モータを用いて対物レンズを切り換える顕微鏡のレボルバ装置が提案されている。ここで提案されている顕微鏡のレボルバ装置は、レボルバ本体と、レボルバ本体に回転自在に取り付けられ、かつ、回転軸を中心として周縁近くに駆動用歯部が設けられたレボルバ回転部と、動力伝達機構を介してレボルバ回転部を回転させる駆動モータとを備えている。駆動モータには、ステップモータが用いられ、モータ制御手段によって制御されるようになっている。また、レボルバ本体には、非接触位置検出手段としての磁気センサプローブが固定してあり、レボルバ回転部には、位置検出用マグネットが固定してある。位置検出用マグネットは、レンズ装着部の個数に合わせ、レボルバ回転部に形成されたレンズ装着部と一定の位置関係を有するように固定してある。

上述した顕微鏡の回転板切換装置は、レボルバ回転部を正転又は逆転させる信号がモータ制御手段に入力されると、まず、モータ制御手段から一定周波数の駆動パルスを出力して駆動用モータを高速で回転させることにより、レボルバ回転部を素早く回転させる。その後、駆動モータの回転が遅くなるように、パルスの周波数を低くする。そして、低速回転において、磁気センサプローブが位置検出用マグネットを検出すると、レボルバ回転部の回転を停止させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１３８３５４号公報

しかしながら、機械的公差等により磁気センサプローブの検出位置と顕微鏡の光軸中心とのズレを調整する調整機構を用いると、装置が複雑且つ大型化するという問題がある。また、目的の切換位置を検出するために、切換位置の充分手前から減速させる必要があるために切換時間を最短とすることができなかった。さらに、駆動モータからレボルバ回転部に至る歯車装置は、歯車相互間にバックラッシを有するために、駆動モータを停止してもレボルバ回転部が回転することになる。このため、上述した顕微鏡は、対物レンズの光軸が観察光軸に正確に一致するようにレボルバ回転部を停止させることが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、対物レンズの光軸が観察光軸に正確に一致するようにレボルバ回転部を停止させることができるとともに、長時間の使用でも部品の劣化が少なく、耐久性に優れ、切換時間の短縮を図ることができる、クリック機構を使用しない顕微鏡の電動レボルバ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動モータと、レボルバ本体に回転自在に設けられ、かつ、対物レンズが装着されたレボルバ回転部と、前記駆動モータと前記レボルバ回転部との間に設けられ、駆動モータからレボルバ回転部に動力を伝達する歯車装置とを備えた顕微鏡のレボルバ装置において、前記歯車装置は、バックラッシを低減するバックラッシ低減機構を備え、前記バックラッシ低減機構は、前記歯車装置の少なくとも一の歯車を二枚重ねにして片方を回転方向にずらせて構成したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記歯車装置は、少なくとも一の歯車が取り付けられた軸を回転可能に支承したベアリングと、該ベアリングを収容したフレームとを備え、前記バックラッシ低減機構は、前記ベアリングの外輪を径方向に付勢したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記歯車装置は、少なくとも一の歯車が取り付けられた軸を回転可能に支承したベアリングと、該ベアリングを収容したフレームとを備え、前記バックラッシ低減機構は、前記軸を径方向に付勢したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記駆動モータは、パルス電圧に同期して回転するステップモータであって、レボルバ回転部の停止位置から次の停止位置までに前記駆動モータが必要とするステップ数を算出するステップ数算出手段と、前記ステップ数算出手段が算出したステップ数を用いて前記駆動モータを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記レボルバ回転部の停止位置の指標となる原点を検出する原点検出手段を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡のレボルバ装置は、長時間の使用でも部品の劣化が少なく、耐久性に優れ、切換時間の短縮を図ることができる。また、歯車装置がバックラッシを低減するバックラッシ低減機構を備えたので、対物レンズの光軸が観察光軸に正確に一致するようにレボルバ回転部を停止させることができる。

また、本発明にかかる顕微鏡のレボルバ装置は、駆動モータを停止した状態で、一方向に回転する力をレボルバ回転部に作用させるバックラッシ低減機構を備えたので、対物レンズの光軸が観察光軸に一致するようにレボルバを停止させることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡のレボルバ装置の好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１に基づいて、本発明の実施の形態であるレボルバ装置を適用した顕微鏡の概要を説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態であるレボルバ装置を適用した顕微鏡の左側面図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態であるレボルバ装置を適用した顕微鏡は、顕微鏡本体１、鏡筒２、ステージ３を備えている。鏡筒２は、顕微鏡本体１を構成するアームの先端に配設され、接眼レンズ４を介して像が観察されるようになっている。ステージ３は、左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｙ方向）並びに上下方向（Ｚ方向）に移動可能であって、ステージハンドル（図示せず）を回転操作することにより、ステージ３を左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｙ方向）に移動させることができるようになっており、焦準ハンドル７を操作することにより、ステージ３を上下方向に移動させることができるようになっている。

（実施の形態１）
つぎに、図２〜図４に基づいて、本発明の実施の形態１であるレボルバ装置を説明する。なお、図２は本発明の実施の形態１であるレボルバ装置の機械的構成を示す側断面図、図３は図２に示したレボルバ装置の要部を説明するための拡大図、図４は図２に示したレボルバ装置の電気的構成を示す概念図である。

本発明の実施の形態１であるレボルバ装置１０は、電動レボルバと称させるレボルバ装置であって、駆動モータ２０によって対物レンズ５が切り換えられるようになっている。図２に示すように、レボルバ装置１０は、レボルバ本体（固定部）１１、レボルバ回転部１２、駆動モータ２０、歯車装置３０を備えている。

レボルバ本体（固定部）１１は、顕微鏡本体１を構成するアームの先端下側に取り付けてある。レボルバ本体１１の下部は、傾斜した円柱形状を呈しており、その下面は、下方が凸となる球面を有している。また、レボルバ本体１１の下部外周には、断面がＶの字となるＶ溝１１ａが全周に亘って形成してある。このＶ溝１１ａを成す二つの傾斜面の交差角度は９０度であり、この二つの傾斜面が後述するボール１４の軌道面となるようになっている。

レボルバ本体１１には、光路１１ｂが形成してあり、対物レンズ５を通った観察光が鏡筒を経て接眼レンズ４に届くようになっている。なお、図２には、接眼レンズ４で観察される観察光の光軸がＯで示してある。

レボルバ回転部１２は、上面に凹部を有しており、その上部内周にＡ部１３が装着されるようになっている。Ａ部１３は、輪状を呈しており、Ａ部１３の接合面内周とＡ部１３が装着されるレボルバ回転部１２の接合面内周とには、それぞれ傾斜面が全周に亘って形成してあり、これら二つの傾斜面は、レボルバ回転部１２にＡ部１３が装着された場合に断面がＶの字となるＶ溝を構成するようになっている。このＶ溝を成す二つの傾斜面の交差角度は９０度であり、この二つの傾斜面が後述するボール１４の軌道面となるようになっている。

このように構成されたレボルバ回転部１２は、レボルバ本体１１との間にボール１４を収容した状態でＡ部１３を装着することにより、レボルバ本体１１に取り付けられ、レボルバ回転部１２は、レボルバ本体１１に回転自在となっている。

レボルバ回転部１２は、下面に下方が凸となる球面を有しており、複数の対物レンズ５が装着されるようになっている。本実施の形態１であるレボルバ装置１０のレボルバ回転部１２には、６つの対物レンズ５が装着されるようになっている。具体的には、レボルバ回転部１２の回転軸Ｐから同一半径となる位置であって、等間隔となる位置に対物レンズ５が装着されるネジ穴（図示せず）が形成してある。したがって、レボルバ回転部１２を時計方向（ＣＷ）あるいは反時計方向（ＣＣＷ）に６分の１回転させると、対物レンズ５が切り替わるようになっている。

また、レボルバ回転部１２の外周には、従動歯車１５が形成してある。従動歯車１５の歯数は、装着される対物レンズ５の数で割り切れる数であって、本実施の形態１では、６で割り切れる歯数である２４０の歯が形成してある。

また、駆動モータ２０は、フレーム２１を介してレボルバ本体１１に取り付けてある。駆動モータ２０は、パルス電圧に同期して回転するハイブリッドタイプのステップモータであって、本実施の形態１では、ステップ角が１．８度で、２００ステップ（パルス）で出力軸２０ａが一回転するものを用いている。

歯車装置３０は、駆動モータ２０とレボルバ回転部１２との間に設けられ、駆動モータ２０からレボルバ回転部１２（従動歯車１５）に動力を伝達するものであって、フレーム２１の内部に構成してある。歯車装置３０は、複数の歯車３１，３２，３３，３４，３５、（１５）から構成してあり、駆動モータ２０の回転を減速してレボルバ回転部１２に伝達するようになっている。具体的には、モータ歯車３１、第一大歯車３２、第一小歯車３３、第二大歯車３４、出力歯車３５を備えている。

モータ歯車３１は、駆動モータ２０の出力軸２０ａに取り付けられた歯車であって、具体的には、歯数が１０の平歯車で構成してある。

第一大歯車３２は、モータ歯車３１と噛合する歯車であって、具体的には、歯数が４０の平歯車で構成してある。したがって、モータ歯車３１が１回転すると、第一大歯車３２は４分の１回転し、モータ歯車３１が４回転すると、第一大歯車３２は１回転することになり（４分の１に減速）、第一大歯車３２とモータ歯車３１とはいつも同じ歯で噛み合うことになる。この第一大歯車３２は、第一減速軸３７に取り付けてあり、第一大歯車３２は、第一減速軸３７と一体となって回転するようになっている。

第一減速軸３７は、両端を細径にした段付軸であって、フレーム２１に回転可能に支承してある。具体的には、第一減速軸３７を支承するフレーム２１にラジアルベアリング３８を収容する段付穴２１ａ，２１ｂを形成し、こられ段付穴２１ａ，２１ｂに収容したラジアルベアリング３８の内輪に第一減速軸３７の端部が圧入してある（しまりばめ）。

第一小歯車３３は、第一大歯車３２と同一回転する歯車であって、具体的には、歯数が１０の平歯車で構成してある。第一小歯車３３は、第一大歯車３２と同様に、第一減速軸３７に取り付けてあり、第一小歯車３３は、第一減速軸３７と一体となって回転するようになっている。

第二大歯車３４は、第一小歯車３３と噛合する歯車であって、具体的には、歯数が４０の平歯車で構成してある。したがって、第一小歯車３３が１回転すると、第二大歯車３４は４分の１回転し、第一小歯車３３が４回転すると、第二大歯車３４は１回転することになり（４分の１に減速）、第二大歯車３４と第一小歯車３３とはいつも同じ歯で噛み合うことになる。この第二大歯車３４は、第二減速軸３９に取り付けてあり、第二大歯車３４は、第二減速軸３９と一体となって回転するようになっている。

第二減速軸３９は、第一減速軸３７と同様に、両端を細径にした段付軸であって、フレーム２１に回転可能に支承してある。具体的には、第二減速軸３９を支承するフレーム２１にラジアルベアリング３８を収容する段付穴２１ｃ，２１ｄを形成し、これら段付穴２１ｃ，２１ｄに収容したラジアルベアリング３８の内輪に第二減速軸３９の端部が圧入してある（しまりばめ）。

出力歯車３５は、第二大歯車３４と同一回転するとともに、従動歯車１５と噛合する歯車であって、具体的には、歯数が４０の平歯車で構成してある。したがって、出力歯車３５が１回転すると、従動歯車１５（レボルバ回転部１２）が６分の１回転することになり（６分の１に減速）、対物レンズ５が隣の対物レンズ５に切り替わることになる。また、出力歯車３５が６回転すると、従動歯車１５（レボルバ回転部１２）が１回転するので、従動歯車１５と出力歯車３５とはいつも同じ歯で噛み合うことになる。出力歯車３５は、第二大歯車３４と同様に、第二減速軸３９に取り付けてあり、出力歯車３５は、第二大歯車３４と一体となって回転するようになっている。

上述した歯車装置３０は、モータ歯車３１を１６回転させると、第一大歯車３２及び第一小歯車３３が４回転、第二大歯車３４及び出力歯車３５が１回転、従動歯車１５（レボルバ回転部１２）が６分の１回転し、対物レンズ５が隣の対物レンズ５に切り換わることになる。

また、歯車装置３０は、バックラッシを低減するバックラッシ低減機構を備えている。ここで低減するバックラッシは、一対の歯車（モータ歯車３１と第一大歯車３２、第一小歯車３３と第二大歯車３４、出力歯車３５と従動歯車１５）を噛み合わせた時の歯面間の遊びと、ラジアルベアリング３８の内輪と外輪との間に生じる遊びとである。

まず、一対の歯車を噛み合わせた時の歯面間の遊びを低減するバックラッシ低減機構について説明する。このバックラッシ低減機構は、歯車装置３０の少なくとも一の歯車を二枚重ねにして片方を回転方向にずらしたものであって、本実施の形態１では、第一大歯車３２、第二大歯車３４、出力歯車３５に適用している。これらの歯車は、図３に示すように、軸３７に固定された固定歯車３２ａと、固定歯車３２ａと同一諸元であって軸３７に対して回転可能な回転歯車３２ｂとを有し、これらにそれぞれ立設した接続ピン４１，４２を弾性部材４３（例えば、引っ張りコイルバネ）で連結している。なお、弾性部材４３は、レボルバ回転部１２の回転時における抵抗力とレボルバ回転部１２に装着された対物レンズ５によるモーメントよりも十分に大きな力が働くように設定してある。この弾性部材４３は、噛み合わせた時に対となる歯車（モータ歯車３１、第一小歯車３３、従動歯車１５）との間に生じる歯面間の遊びが小さくなるように作用する。

つぎに、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構について説明する。このバックラッシ低減機構は、上述したように減速軸３７，３９をラジアルベアリング３８の内輪に圧入するとともに、ラジアルベアリング３８の外輪を径方向に付勢するものであって、例えば、図３に示すように、第一減速軸３７を支承するラジアルベアリング３８の外輪と第二減速軸３９を支承するラジアルベアリング３８の外輪との間に形成した溝に収容した弾性部材（例えば、板バネ）５１をネジ止めすることにより構成してある。この弾性部材５１は、第一減速軸３７を支承するラジアルベアリング３８と第二減速軸３９を支承するラジアルベアリング３８とが離反する方向に付勢するようになっている。そして、この付勢力によって予圧され、ラジアルベアリング３８の外輪が弾性変形し、各ラジアルベアリング３８において内輪と外輪との間に生じる遊びが低減されるようになっている。

このように構成された顕微鏡のレボルバ装置１０は、図４に示すように、コントローラ６０によって制御されるようになっている。コントローラ６０は、入力部６１を備えるとともに、原点センサ６２と上述した駆動モータ２０とが接続してある。入力部６１は、対物レンズ５の切換操作を入力するためのものであって、図４に示すように、一対の矢印キー６１ａ，６１ｂで構成してある。原点センサ６２は、レボルバ回転部１２の停止位置の指標となる原点を検出するためのものであって、具体的には、フォトインタラプタにより構成してある。原点センサ６２は、レボルバ回転部１２に取り付けた遮光板１２ａを指標としており、遮光板１２ａが遮光した位置を原点としている。

また、コントローラ６０は、演算部６０１、記憶部６０２を有している。演算部６０１は、駆動モータ２０に出力するステップ数（パルス数）を算出するようになっており、記憶部６０２は、駆動モータ２０に出力したステップ数（パルス数）を記憶するようになっている。より具体的には、駆動モータ２０を反時計方向に回転させるステップを正とし、時計方向に回転させるステップを負として記憶するようになっている。そして、演算部６０１は、記憶部６０２に記憶してあるステップ数によって現在位置を識別するとともに、算出したステップ数に基づいて駆動モータ２０を制御するようになっている。

なお、対物レンズ５の切換に用いるステップ数は、原点から対物レンズ５の光軸Ｑが観察光軸Ｏに一致するまでに要するステップ数を顕微鏡の出荷前に測定し、この値を用いるようになっている。これは、歯車の噛み合わせ等の機械的なばらつきを排除し、正確な切り換えを行うためである。

上述した顕微鏡のレボルバ装置１０は、電源の投入によってコントローラ６０が初期化動作を開始する。初期化動作は、レボルバ回転部１２の停止位置と記憶部６０２に記憶してあるステップ数とを一致させるための動作であって、演算部６０１は、レボルバ回転部１２を時計方向に回転させ、原点センサ６２が遮光板１２ａを検出した位置を原点とする。そして、演算部６０１は、記憶部６０２に記憶してあるステップ数をゼロにする。なお、初期化動作は、原点センサ６２の検出位置のばらつきを少なくし、検出精度を高めるために、駆動モータ２０の回転速度を対物レンズ５の切換時の回転速度よりも遅くするようにしてある。

初期化動作が完了すると、顕微鏡のレボルバ装置１０は通常動作状態となり、演算部６０１は、入力部６１からの入力にしたがって対物レンズ５を切り換えることになる。すなわち、矢印キー６１ａ，６１ｂの操作にしたがって駆動モータ２０を駆動させることにより、レボルバ回転部１２を回転させることになる。

矢印キー６１ａ，６１ｂが操作されると、演算部６０１は、記憶部６０２に記憶してあるステップ数と切換指示に対応するステップ数の差分を算出し、駆動モータ２０へ出力するとともに、記憶部６０２に切換指示に対応するステップ数を記憶する。すると、駆動モータ２０は、入力されたステップ数だけ回転し、停止する（オープンループ制御）。

上述した顕微鏡のレボルバ装置１０によれば、第一大歯車３２、第二大歯車３４、出力歯車３５に、一対の歯車を噛み合わせたときの歯面間の遊びを低減するバックラッシ低減機構を適用したので、歯車装置３０における歯面間の遊びが極限まで低減される。また、レボルバ回転部１２や装着された対物レンズ５による負荷でレボルバ回転部１２の停止位置がずれることもなくなる。

また、第一減速軸３７、第二減速軸３９に、ラジアルベアリング３８の内輪と外輪との間に生じるバックラッシ低減機構を適用したので、歯車装置３０におけるラジアルベアリング３８の内輪と外輪との間に生じする遊びが低減される。したがって、第一減速軸３７及び第二減速軸３９の振れが抑えられるとともに、ラジアルベアリング３８の剛性が高められる。

さらに、原点から対物レンズ５の光軸Ｑが観察光軸Ｏに一致するまでに要するステップ数を顕微鏡の出荷前に測定し、この値を用いて対物レンズ５を切り換えるので、歯車の噛み合わせ等の機械的なばらつきを排除し、正確な切り換えが行える。

くわえて、駆動モータ２０は入力されたステップ数だけ回転し、停止するので、駆動モータ２０を低速にして停止位置を検出する必要がなく、対物レンズ５の切り換え（レボルバ回転部の回転）が高速に行える。

なお、上述したバックラッシ低減機構を備えていない顕微鏡のレボルバ装置（実機）のロストモーション（位置決め方向による再現性）は２０μｍ程度である。これに対して、歯面間の遊びを低減するバックラッシ低減機構を備えた顕微鏡のレボルバ装置（実機）のロストモーションは５μｍ程度であることが実証された。また、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構をさらに備えた顕微鏡のレボルバ装置（実機）のロストモーションは１μｍ程度であることが実証された。

（実施の形態１の変形例１）
つぎに、図５に基づいてベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構を変形したレボルバ装置を説明する。なお、図５は、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例１の要部を示す側断面図である。また、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構を除いて、上述した実施の形態であるレボルバ装置１０と異なるところはない。

図５に示すように、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例１は、第一減速軸３７の一端と他端とをそれぞれ支承する二つのラジアルベアリング３８の外輪を同時に押圧する押圧部材７１を備えたものであって、押圧部材７１は、板状体（例えば、板バネ）をコの字となるように折り曲げることにより構成してある。この押圧部材７１は、中央をフレームにネジ止めすることにより、二つのラジアルベアリング３８を同時に押圧するようになっている。そして、この押圧力によってラジアルベアリング３８は予圧され、ラジアルベアリング３８の外輪が弾性変形し、各ラジアルベアリング３８において内輪と外輪との間に生じる遊びが低減されるようになっている。

このバックラッシ低減機構によれば、歯車装置３０におけるラジアルベアリング３８の内輪と外輪との間に生じる遊びが低減される。したがって、第一減速軸３７の振れが抑えられるとともに、ラジアルベアリング３８の剛性が高められる。

なお、図５には図示しないが、このバックラッシ低減機構を第二減速軸３９にも適用し、第二減速軸３９の一端と他端とをそれぞれ支承する二つのラジアルベアリング３８の外輪を同時に押圧することが好ましい。

（実施の形態１の変形例２）
つぎに、図６に基づいてベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構を変形したレボルバ装置を説明する。なお、図６は、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例２の要部を示す側断面図である。また、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構を除いて、上述した実施の形態であるレボルバ装置１０と異なるところはない。

図６に示すように、ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例２は、軸（第一減速軸３７、第二減速軸３９）を押圧するものであって、ベアリング７２を先端に回転自在に支承した押圧部材７３によって構成してある。押圧部材７３は、板状体（例えば、板バネ）をＬ字状に折り曲げることにより構成してある。押圧部材７３の先端には、軸７４が取り付けてあり、この軸７４にベアリング７２が回転自在に取り付けてある。また、押圧部材７３の基端をフレーム２１にネジ止めすることにより、軸３７を押圧するようになっている。そして、この押圧力によってラジアルベアリング３８は予圧され、各ラジアルベアリング３８において内輪と外輪との間に生じる遊びが低減されるようになっている。

なお、図６には図示しないが、このバックラッシ低減機構を第二減速軸３９にも適用し、第二減速軸３９を押圧することが好ましい。

（実施の形態２）
つぎに、図７に基づいて実施の形態２であるレボルバ装置を説明する。なお、図７は、本発明の実施の形態２であるレボルバ装置の概要を示す斜視図である。

図７に示すように、本発明の実施の形態２であるレボルバ装置のレボルバ回転部１１２は回転自在であって、レボルバ回転部１１２の回転軸Ｐは、１５度斜めに傾いている。また、レボルバ回転部１１２には、複数の対物レンズ１０５が装着されるようになっている。本実施の形態２であるレボルバ装置のレボルバ回転部１１２には、６つの対物レンズ１０５が装着されるようになっている。具体的には、レボルバ回転部１１２の回転軸Ｐから同一半径となる位置であって、等間隔となる位置に対物レンズ１０５が装着されるネジ穴（図示せず）が形成してある。したがって、レボルバ回転部１１２を時計方向（ＣＷ）あるいは反時計方向（ＣＣＷ）に６分の１回転させると、対物レンズ１０５が切り替わるようになっている。

また、レボルバ回転部１１２の外周には、従動歯車（図示せず）が形成してある。従動歯車の歯数は装着される対物レンズの数で割り切れる数であって、本実施の形態２では、６で割り切れる歯数である２４０の歯が形成してある。

レボルバ回転部１１２は、駆動モータ１２０によって回転させられるようになっており、レボルバ回転部１１２と駆動モータ１２０との間には歯車装置（減速機）（図示せず）が設けてある。歯車装置は、駆動モータ１２０から入力された動力を減速してレボルバ回転部１１２（従動歯車）に伝達するものであって、内部に減速歯車を有する一方、出力軸に従動歯車と噛合する出力歯車１３５を有している。

出力歯車１３５は、一回転で対物レンズ１０５を切り換えることができる歯車であって、具体的には、歯数が４０の平歯車で構成してある。したがって、出力歯車１３５が１回転すると、従動歯車（レボルバ回転部１１２）が６分の１回転することになり（６分の１に減速）、対物レンズ１０５が隣の対物レンズ１０５に切り替わることになる。また、出力歯車１３５が６回転すると、従動歯車（レボルバ回転部１１２）が１回転するので、従動歯車と出力歯車１３５とはいつも同じ歯で噛み合うことになる。

また、本実施の形態であるレボルバ装置１１０は、駆動モータ１２０を停止した状態で一方向に回転する力をレボルバ回転部１１２に作用させるバックラッシ低減機構を備えている。

バックラッシ低減機構は、対物レンズ１０５が切り替わった場合にレボルバ回転部１１２に一方向に回転する力を作用させる歯車１８１（以下の説明において「回転力生成歯車１８１」という）であって、図７に示すように、回転力生成歯車１８１は、傾いた状態で従動歯車と噛合するようになっている。回転力生成歯車１８１は、従動歯車（レボルバ回転部１１２）と同様に、斜めに１５度傾いており、対物レンズ１０５が切り替わった場合に同じ位置で停止するようになっている。このため、回転力生成歯車１８１は、歯数が４０の平歯車で構成してあり、従動歯車が６分の１回転することにより、対物レンズ１０５が隣のものと切り替わると、回転力生成歯車１８１が１回転し、同じ位置で停止するようになっている。また、回転力生成歯車１８１が６回転すると、従動歯車（レボルバ回転部１１２）が１回転するので、従動歯車と回転力生成歯車１８１とはいつも同じ歯で噛み合うことになる。

回転力生成歯車１８１には、一方向に回転力を生成させるウエイト１８２が設けてある。ウエイト１８２は、回転力生成歯車１８１の回転中心から外れた位置に設けられ、対物レンズ１０５が切り替わった場合に、回転力生成歯車１８１に回転力が生じさせるようになっている。このため、回転力生成歯車１８１は、ウエイト１８２が上死点と下死点との間を二分する位置で、切り換え位置で停止した従動歯車（レボルバ回転部１１２）と噛合するようになっている。

すなわち、回転力生成歯車１８１の回転軸を１５度傾けるとともに、回転力生成歯車１８１は、ウエイト１８２が上死点と下死点との間を二分する位置で、切り換え位置で停止した従動歯車と噛合するようになっているため、ウエイト１８２の重力は、回転力生成歯車１８１の径内方向に（回転軸に向かって）作用するとともに（分力１）、周方向（回転方向）にも作用することになる（分力２）。したがって、ウエイト１８２が上死点と下死点との間を二分する位置に回転力生成歯車１８１が位置する場合には、レボルバ回転部１１２を常に一方向に回転させる力（分力２）が回転力生成歯車１８１に作用することになる。

上述した実施の形態２であるレボルバ装置は、上述した実施の形態１と同様に、初期化動作後に、通常動作を行うようになっている。そして、対物レンズ１０５の切り換えに必要なステップ数だけ回転させ、駆動モータ１２０を停止させると、回転力生成歯車１８１は、ウエイト１８２が上死点と下死点との間を二分する位置で停止する。

すると、ウエイト１８２によって、回転力生成歯車１８１には、一方向に回転する力が生じ、この回転する力はレボルバ回転部１１２を他方向に回転させるように作用する。したがって、出力歯車１３５とレボルバ回転部１１２との間に、レボルバ回転部１１２が他方向に回転を許容するバックラッシがある場合には、回転力生成歯車１８１が一方向に回転することにより、レボルバ回転部１１２を他方向に空転させ、従動歯車の歯が出力歯車１３５の歯に接することになる。

例えば、ウエイト１８２によって、回転力生成歯車１８１に時計方向（ＣＷ）に回転する力が生じるものとする。この回転する力は、レボルバ回転部１１２を反時計方向（ＣＣＷ）に回転させるように作用する。したがって、出力歯車１３５とレボルバ回転部１１２との間に、レボルバ回転部１１２が反時計方向（ＣＣＷ）に回転を許容バックラッシがある場合には、回転力生成歯車１８１が時計方向（ＣＷ）に回転することにより、レボルバ回転部１１２を反時計方向に空転させ、従動歯車の歯が出力歯車１３５の歯に接することになる。

なお、対物レンズ１０５が隣のものと切り替わると、回転力生成歯車１８１が１回転し、同じ位置で停止するので、従動歯車と回転力生成歯車１８１との噛み合わせを変更しない限り、回転力生成歯車１８１に生じる力の方向は変わることがない。

上述した実施の形態２であるレボルバ装置１１０において、出力歯車１３５が反時計回りに回転するように駆動モータ１２０を駆動すると、レボルバ回転部１１２は時計方向に回転するので、出力歯車１３５とレボルバ回転部１１２との間には、レボルバ回転部１１２が時計方向に回転する方向にのみ回転を許容するバックラッシがあるものと想定される。しかしながら、上述した例のように、ウエイト１８２によって、回転力生成歯車１８１に時計方向に回転する力が作用するものとすれば、レボルバ回転部１１２が時計方向に回転することはない。すなわち、この状態でバックラッシを考慮する必要ない。

一方、出力歯車１３５が時計方向に回転するように駆動モータ１２０を駆動すると、レボルバ回転部１１２は反時計方向に回転するので、出力歯車１３５とレボルバ回転部１１２との間には、レボルバ回転部１１２が反時計方向に回転する方向にのみ回転するバックラッシがあるものと想定される。ここで、上述した例のように、ウエイト１８２によって、回転力生成歯車１８１に時計方向に回転する力が作用するものとすれば、レボルバ回転部１１２がバックラッシの分だけ回転することになる。そして、バックラッシの分だけ回転したレボルバ回転部１１２は、出力歯車１３５が反時計回りに回転するように駆動モータ１２０を駆動した場合と停止位置が等しくなる。

したがって、上述した実施の形態２であるレボルバ装置は、駆動モータ１２０の回転方向によってレボルバ回転部１１２の停止位置がずれる事態が抑制できる。

本発明の実施の形態であるレボルバ装置を適用した顕微鏡の左側面図である。本発明の実施の形態１であるレボルバ装置の機械的構成を示す側断面図である。図２に示したレボルバ装置の要部を説明するための拡大図である。図２に示したレボルバ装置の電気的構成を示す概念図である。ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例１の要部を示す側断面図である。ベアリングの内輪と外輪との間に生じる遊びを低減するバックラッシ低減機構の変形例２の要部を示す側断面図である。本発明の実施の形態２であるレボルバ装置の概要を示す斜視図である。

符号の説明

１顕微鏡本体
２鏡筒
３ステージ
４接眼レンズ
５対物レンズ
７焦準ハンドル
１０レボルバ装置
１１レボルバ本体
１１ａＶ溝
１１ｂ光路
１２レボルバ回転部
１２ａ遮光板
１３Ａ部
１４ボール
１５従動歯車
２０駆動モータ
２０ａ出力軸
２１フレーム
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ段付穴
３０歯車装置
３１モータ歯車
３２第一大歯車
３２ａ固定歯車
３２ｂ回転歯車
３３第一小歯車
３４第二大歯車
３５出力歯車
３７第一減速軸
３８ラジアルベアリング
３９第二減速軸
４１，４２接続ピン
４３弾性部材
５１弾性部材
６０コントローラ
６０１演算部
６０２記憶部
６１入力部
６１ａ，６１ｂ矢印キー
６２原点センサ
７１押圧部材
７２ベアリング
７３押圧部材
７４軸
１０５対物レンズ
１１０レボルバ装置
１１２レボルバ回転部
１２０駆動モータ
１３５出力歯車
１８１回転力生成歯車
１８２ウエイト
Ｏ観察光軸
Ｐ回転軸
Ｑ光軸

Claims

駆動モータと、レボルバ本体に回転自在に設けられ、かつ、対物レンズが装着されたレボルバ回転部と、前記駆動モータと前記レボルバ回転部との間に設けられ、駆動モータからレボルバ回転部に動力を伝達する歯車装置とを備えた顕微鏡のレボルバ装置において、
前記歯車装置は、バックラッシを低減するバックラッシ低減機構を備え、
前記バックラッシ低減機構は、前記歯車装置の少なくとも一の歯車を二枚重ねにして片方を回転方向にずらせて構成したことを特徴とする顕微鏡のレボルバ装置。
前記歯車装置は、少なくとも一の歯車が取り付けられた軸を回転可能に支承したベアリングと、該ベアリングを収容したフレームとを備え、
前記バックラッシ低減機構は、前記ベアリングの外輪を径方向に付勢したことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡のレボルバ装置。
前記歯車装置は、少なくとも一の歯車が取り付けられた軸を回転可能に支承したベアリングと、該ベアリングを収容したフレームとを備え、
前記バックラッシ低減機構は、前記軸を径方向に付勢したことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡のレボルバ装置。
前記駆動モータは、パルス電圧に同期して回転するステップモータであって、
レボルバ回転部の停止位置から次の停止位置までに前記駆動モータが必要とするステップ数を算出するステップ数算出手段と、
前記ステップ数算出手段が算出したステップ数を用いて前記駆動モータを駆動する駆動手段と
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の顕微鏡のレボルバ装置。
前記レボルバ回転部の停止位置の指標となる原点を検出する原点検出手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡のレボルバ装置。