JPH09138354A - 顕微鏡の回転板切換え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期に亘り、頻繁に使用しても停止位置精度
が変化しない長寿命の顕微鏡における回転板切換え装置
を提供する 【解決手段】 モータ制御手段17により駆動される駆動
用モータ13と、レンズ装着部25を形成した回転板21とを
有し、前記駆動用モータ13により減速機構15を介して回
転板21を駆動する顕微鏡の回転板切換え装置において、
駆動用モータ13としてステップモータを採用すると共
に、非接触位置検出手段31を用いて回転板21の位置検出
を行い、クリック機構を有しない回転板切換え装置とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡に関するも
のであり、尚詳しくは、対物レンズの切り換えなどに用
いられる電動レボルバや電動式ターレットコンデンサな
ど、回転板を回転させてレンズ等の切り換えを行う回転
板切換え装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、顕微鏡には種々の用途に合わせて
各種の顕微鏡が用いられている。そして、これらの顕微
鏡における対物レンズの切り換えを行うためには、従来
からレボルバが使用されている。又、位相差顕微鏡で
は、ターレットコンデンサによりコンデンサレンズやリ
ング絞りの切り換えを行っている。

【０００３】そして、これらのレボルバやターレットな
どの回転板を用いてレンズ等を切り換える回転板切換え
装置では、多くの場合、クリック機構を用いて停止位置
を定めている。又、このレンズなどの切り換えに用いる
回転板切換え装置は、手動により回転板を回転させる場
合のみでなく、今日では、これらの回転板を回転させる
に際して電動式の回転板とされることも多い。即ち、図
３に示すように、レンズ装着部25が形成された回転板21
の周縁近くに駆動用歯部27を形成し、この駆動用歯部27
に噛合する減速機構15を駆動用モータ14で駆動する構造
とし、操作スイッチ19を設けたモータ制御手段17により
駆動用モータ14の正逆回転及び停止を制御することが行
われている。

【０００４】この電動式の回転板切換え装置は、操作ス
イッチ19を押すように操作することにより、回転軸23を
中心に回転板21を所要角度だけ回転させてレンズ装着部
25に取り付けたレンズなどを切り換えるものである。
又、駆動部分である回転板21と固定側である基台部11と
の間には、図４に示すように、クリック機構が設けられ
ており、突出部43を設けた落込みバネ41を例えば回転板
21に設け、且つ、突出部43が嵌入されるクリック溝45を
基台部11に設けておき、突出部43がクリック溝45に嵌入
した位置で回転板21を停止させるものとされている。

【０００５】このクリック機構における突出部43を設け
る落込みバネ41は、レンズ装着部25の位置と突出部43の
位置とを正しく位置合わせを行ってレンズ装着部25の個
数と等しい個数を回転板21に設けるものである。更に、
回転板21にはレンズ装着部25の位置及び個数に合わせて
回転板21の周囲などにレンズ装着部25と同数の切欠き部
29を設けている。そして、フォトセンサ33などの検出器
によりこの切欠き部29を検出するとモータ制御手段17か
ら駆動用モータ14への電力供給を停止するものとしてい
る。

【０００６】又、この切欠き部29を検出する検出器は、
基台部11への取り付け位置が調整され、突出部43がクリ
ック溝45の近くに位置したときに切欠き部29を検出する
位置として基台部11に固定するものである。即ち、図５
に示すように、突出部43がクリック溝45に嵌入した位置
を中心として回転板21が左右に僅かに回転する範囲で検
出器が切欠き部29を検出してその出力信号Ａに例えばＨ
レベルの検知信号を出力するものとしている。

【０００７】従って、操作スイッチ19を操作し、モータ
制御手段17により駆動用モータ14に電圧を印加して駆動
用モータ14を回転させると、突出部43がクリック溝45の
近くまで回転するように回転板21が回転したとき、フォ
トセンサ33などの検出器が切欠き部29を検出して検知信
号を出力する。そして、検出器から出力される検知信号
により駆動用モータ14への電力供給を停止させると、回
転板21は慣性により僅かに回転を継続させ、この慣性に
よる回転において突出部43がクリック溝45に嵌入される
と回転板21の回転が停止し、回転板21を常に特定の位置
に停止させることができるものである。

【０００８】尚、クリック溝45の両側に山形状とした隆
起部を形成し、突出部43がクリック溝45の近くに位置し
たとき、回転板21の回転に対して摺動抵抗を与えること
がある。このように、クリック溝45の近くで回転に抵抗
を与えることにより、手動式の回転板では使用者に停止
位置が近いことを知らせることができる。又、電動式の
回転板では、回転板21の慣性による回転に対して制動を
加えることにより、クリック溝45に突出部43が嵌入した
位置で回転板21を正しく停止させるようにすることがで
きる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、回転板
の停止位置を機械的なクリック機構により位置決めする
構造は、長期間に亘る使用を行うと、突出部やクリック
溝が摩耗し、停止位置が不正確になる欠点があった。
又、電動式の回転板切換え装置では、回転板の停止位置
を機械的なクリック機構とし、駆動用モータとして直流
モータなどが使用されているも、突出部とクリック溝な
どの嵌入離脱により駆動用モータの負荷変動が大きくな
り、駆動用モータの寿命も短くなる欠点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動用モータ
としてステップモータを採用すると共に、非接触位置検
出手段を用いて回転板の停止位置検出を行い、非接触位
置検出手段からの検知信号に基づいて駆動用モータを停
止させるものとし、クリック機構を有しない顕微鏡の回
転板切換え装置とするものである。

【００１１】尚、非接触位置検出手段としては、マイク
ロメートル単位の位置検出が可能なものを用いる。又、
非接触位置検出手段としては、磁気センサを用いること
が好ましい。そして、モータ制御手段は、操作スイッチ
が操作されたとき、高周波数の駆動パルスを所定数のパ
ルス数だけ駆動用モータに出力した後、周波数の低い駆
動パルスを駆動用モータに出力し、非接触位置検出手段
の出力に基づいて駆動パルスの出力を停止するモータ制
御手段とすることがある。

【００１２】尚、低い周波数のパルス出力に際しては、
マイクロステップ駆動方式により駆動パルスの出力を行
うモータ制御手段とすることもある。このように、本発
明は、ステップモータと非接触位置検出手段とを用いて
回転板の停止位置の検出を行いつつ駆動用モータの回転
駆動制御を行う故、クリック機構を用いることなく停止
位置の制御を行うことができる。そして、クリック機構
を用いない故、機械的負荷変動を小さくし、且つ、回転
板の回転抵抗を小さくして駆動用モータの負荷を小さく
することができる。従って、駆動用モータの寿命を長く
すると共に局部的な機械的摩耗を少なくして常に所定の
停止位置で回転板を停止させる回転板切換え装置とする
ことができるものである。

【００１３】尚、非接触位置検出手段としてマイクロメ
ートル単位の位置検出が可能な検出手段とすれば、高精
度の回転板の停止位置を検出することができ、レンズな
どの正しい位置合わせが容易に可能となる。又、非接触
位置検出手段として磁気センサを用いれば、小型にして
且つ１マイクロメートル以下の高精度の位置検出が可能
となる。

【００１４】そして、高周波の駆動パルスを出力した後
に周波数の低いパルスを駆動用モータに出力するモータ
制御手段を有する回転板切換え装置とすれば、レンズな
どの切り換えの初期に回転板を早く回転させ、停止位置
の近くでは回転板を低速で回転させることができる。従
って、レンズなどの切り換えを素早く行うと共に、停止
位置を常に正確に定めることが容易にできることにな
る。

【００１５】更に、低い周波数のパルス出力を行うに際
してマイクロステップ駆動方式によりパルス出力を行う
モータ制御手段とすれば、停止位置制御を容易に高精度
で行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る顕微鏡の回転板切換
え装置の一実施の形態は、図１に示すように、基台部11
に回転板21を回転自在に取り付け、回転軸23を中心とし
て回転板21の周縁近くには駆動用歯部27を形成し、減速
機構15を介して駆動用モータ13により回転板21を回転駆
動するものである。

【００１７】そして、駆動用モータ13としては、ステッ
プモータを使用すると共に、基台部11には非接触位置検
出手段としての磁気センサプローブ31を固定し、固定板
には位置検出用マグネット35を固定するものである。こ
の位置検出用マグネット35は、回転板21に形成された各
レンズ装着部25と一定の位置関係としてレンズ装着部25
の個数に合わせて回転板21に固定するものである。

【００１８】又、モータ制御手段17は、操作スイッチ19
が操作されると駆動用モータ13を正転又は逆転させる制
御手段とするものであり、磁気センサプローブ31の検知
信号により駆動用モータ13への駆動用パルスの出力を停
止するものである。そして、このモータ制御手段17は、
駆動パルスの出力レベルを段階的に変化させ、駆動用モ
ータ13の磁界を多段に変化させるマイクロステップ駆動
方式により駆動用モータ13を駆動制御し得る制御手段と
している。即ち、駆動用モータ13であるステップモータ
の基本ステップ角を更に微細化した回転角で制御し得る
ものとしている。

【００１９】又、磁気センサプローブ31の出力に基づく
位置検出は、ゼロクロス検出により位置検出用マグネッ
ト35と磁気センサプローブ31との相対位置を定めるもの
としている。従って、図１に示すように、５個のレンズ
装着部25に合わせて５個の位置検出用マグネット35を回
転板21に固定し、位置検出用マグネット35と磁気センサ
プローブ31とで非接触位置検出手段としての磁気センサ
を構成すれば、非接触位置検出手段とした磁気センサプ
ローブ31の出力である検知信号は、図２に示すように、
回転板21の約７２度の回転毎にゼロクロスポイントを発
生させ、ゼロクロスポイントの近くで＋及び−の出力値
を有する信号となるものである。

【００２０】この磁気センサプローブ31の出力として
は、磁気センサプローブ31に対して位置検出用マグネッ
ト35のＮ極又はＳ極が近づくと＋又は−の検知信号が出
力され、Ｎ極及びＳ極が等距離になると一旦０となり、
位置検出用マグネット35が磁気センサプローブ31から離
れると逆転して＋又は−の検知信号が出力されることと
なる。そして、位置検出用マグネット35として、数ミリ
メートル程度の小さなものを用い、更に磁気センサプロ
ーブ31に高精度のものを用いると、＋及び−の出力値を
有する検知信号の出力範囲は狭くても、ゼロクロス検出
を行うことにより停止位置精度として１マイクロメート
ル以下の検出精度とすることができるものである。

【００２１】又、各停止位置は、レンズ装着部25の数が
５個であり、５箇所の停止位置を等間隔として約７２度
毎に設けている故、駆動用歯部27の直径及び減速機構15
の減速比などにより回転板21を約７２度だけ回転させる
駆動用モータ13の回転角を予め定めておくことができ
る。従って、所定の位置検出用マグネット35を磁気セン
サプローブ31が検出している状態から隣の位置検出用マ
グネット35を磁気センサプローブ31が検出するまでの駆
動用モータ13の回転角を予め知ることができ、ステップ
モータを駆動用モータ13に使用している故、目的とする
他の位置検出用マグネット35を磁気センサプローブ31に
近接させる位置まで回転させる回転量をモータ制御手段
17から出力するパルス数を設定しておくことができる。
即ち、レンズ装着部25を１つ移動させるための回転板21
の回転に必要なパルス数を設定することにより、レンズ
の交換に必要な回転板21の回転量を制御することができ
るものである。

【００２２】そして、本実施の形態としては、磁気セン
サプローブ31により所定の位置検出用マグネット35を検
出して回転板21を所定位置に停止させるに際し、操作ス
イッチ19の操作により回転板21を正転又は逆転させる信
号がモータ制御手段17に入力されると、先ずモータ制御
手段17から一定周波数のモータを回転駆動させる駆動パ
ルスを出力して駆動用モータ13を高速で回転させること
により回転板21を６０度余り素早く回転させることとし
ている。そして、その後、駆動用モータ13の回転を遅く
するように駆動パルスの周波数を低くして回転板21を７
０度程度まで回転させることとし、低速回転において磁
気センサプローブ31の出力である検知信号に基づいてゼ
ロクロスポイントで駆動用モータ13即ち回転板21の回転
を停止させることとしている。

【００２３】このように、停止位置が近づくまでは高速
で回転板21を回転させ、停止位置が近づくと回転板21を
低速で回転させつつ非接触位置検出手段とした位置検出
用マグネット35と磁気センサプローブ31とによりレンズ
装着部25を正確な位置制御により切り換えるものとして
いる。尚、磁気センサプローブ31の出力である検知信号
により駆動用モータ13を制御するに際しては、マイクロ
ステップ駆動方式を採用し、多極型ステップモータのマ
イクロステップ駆動により、回転板21の周縁において１
マイクロメートル以下の位置制御を可能とし、高精度の
非接触位置検出手段と合わせて高倍率の顕微鏡における
レンズなどの位置合わせを高精度に行うようにしてい
る。

【００２４】又、レンズ装着部25に装着するレンズに番
号などをつける場合は、回転板21の周縁に１つだけ基準
用マグネットを付設し、この基準用マグネットを検出す
る補助磁気センサプローブなどの非接触位置検出手段を
基台部11に取り付けるものである。そして、初期設定と
して電源投入時に駆動用モータ13を一定方向に回転さ
せ、補助磁気センサプローブが基準用マグネットを検出
した後、レンズ装着部25の数に合わせて設けてある位置
検出用マグネット35を検出する磁気センサプローブ31が
最初に位置検出用マグネット35を検出したとき、ゼロク
ロス検出により回転板21を停止させ、常に所定のレンズ
装着部25を特定の位置に停止させておくことがある。

【００２５】尚、この基準用マグネット及び補助磁気セ
ンサプローブとした非接触位置検出手段は、回転板21の
１回転を検出すれば足り、位置精度が要求されないもの
であり、１つの切欠き部とフォトセンサとを用いること
も可能である。更に、非接触位置検出手段としては、光
ファイバー式位置検出センサ、渦電流式変移センサ、レ
ーザー式位置センサ、静電容量式位置センサなどを用い
ることもあり、回転板21の周縁近傍位置をマイクロメー
トル単位で位置検出することにより所定の停止位置制御
を行うこともできる。

【００２６】もっとも、非接触位置検出手段としてマグ
ネットと磁気センサプローブとにより構成する磁気セン
サを用いれば、１マイクロメートル以下の高精度の停止
位置検出を小型の検出器で検出することができ、高倍率
の光学顕微鏡におけるレンズなどの交換に適した小型軽
量の回転板切換え装置とすることができる。このよう
に、駆動用モータ13としてステップモータを採用し、非
接触位置検出手段により回転板21の停止位置を検出する
顕微鏡の回転板切換え装置は、クリック機構を用いずに
回転板21の停止位置を正確に制御することができる。そ
して、クリック機構を設けない回転板切換え装置とする
故、回転板21の機械的抵抗を小さくして滑らかに回転さ
せることができ、駆動用モータ13の負荷を小さくして回
転板切換え装置の寿命を長くすることができる。

【００２７】更に、ステップモータと合わせるモータ制
御手段17として、操作スイッチ19が操作されたとき、所
定数のパルスを高周波数で駆動用モータ13に出力し、そ
の後低い周波数でパルス信号を出力して非接触位置検出
手段からの検知信号によりパルスの出力を停止する制御
手段とすれば、回転板21の回転に際し、所定角度の回転
によるレンズなどの交換を素早く行うことができる。

【００２８】そして、非接触位置検出手段により、回転
板21の位置検出を行って駆動用モータ13の回転を停止さ
せるに際し、マイクロステップ駆動方式によりステップ
モータを駆動する制御手段とすれば、回転板21の停止位
置を定めるに際して１マイクロメートル以下の停止位置
の制御が容易に可能となり、非接触位置検出手段とする
検出器の精度と合わせて高倍率の顕微鏡であっても適切
な停止位置に回転板21を停止させることが容易に可能と
なる。

【００２９】尚、回転板21を所定位置に停止させておく
場合、駆動用モータ13の回転を抑制するオープンループ
モードにより駆動用モータ13を停止させておく場合と、
磁気センサプローブの出力値を０に維持するように駆動
用モータ13を駆動制御して停止させておくクローズドル
ープモードによる場合とがある。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、ステップモ
ータを駆動用モータとし、非接触位置検出手段により回
転板の停止位置を検出して回転板の停止制御を行い、機
械的クリック機構を有しない顕微鏡の回転板切換え装置
であるから、回転板の機械的抵抗を小さくして滑らかに
回転させることができ、駆動用モータの負荷を小さくし
て回転板切換え装置の寿命を長くし、長期間に亘って正
確な停止位置制御を可能とすることができるものであ
る。

【００３１】又、請求項２に記載した発明は、非接触位
置検出手段としてマイクロメートル単位の精度で停止位
置検出をおこなものである故、高倍率の顕微鏡のレンズ
の位置合わせを容易に且つ正確に高精度で行うことが可
能となる。そして請求項３に記載した発明は、非接触位
置検出手段として磁気センサを用いる故、小型にして高
精度の位置検出が容易に可能となり、顕微鏡に容易に取
り付け又は組み込む回転板切換え装置とすることができ
る。

【００３２】更に、請求項４に記載した発明は、高周波
数の駆動パルスにより駆動用モータを高速で回転させた
後、周波数の低く動パルスにより駆動用モータを低速で
駆動するモータ制御手段を有する故、レンズなどの切り
換えを素早く行うことができ、又、停止位置の制御も容
易且つ正確に行い得るものである。尚、請求項５に記載
した発明は、周波数の低い駆動パルスを出力するに際
し、マイクロステップ駆動方式により駆動パルスを出力
するモータ制御手段を有する故、回転板の停止位置を極
めて高精度に制御することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る顕微鏡の回転板切換え装置の一例
を示す図。

【図２】本発明に係る顕微鏡の回転板切換え装置の非接
触位置検出手段の出力信号を示す図。

【図３】従来の顕微鏡の回転板切換え装置の一例を示す
図。

【図４】従来の顕微鏡の回転板切換え装置における回転
板停止機構の一例を示す図。

【図５】従来の顕微鏡の回転板切換え装置における位置
検出手段の出力信号を示す図。

【符号の説明】

１１ 基台部 １３，１４ 駆動用
モータ １５ 減速機構 １７ モータ制御手
段 １９ 操作スイッチ ２１ 回転板 ２３ 回転軸 ２５ レンズ装着部 ２７ 駆動用歯部 ２９ 切欠き部 ３１ 磁気センサプローブ ３３ フォトセンサ ３５ 位置検出用マグネット ４１ 落込みバネ ４３ 突出部 ４５ クリック溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ制御手段により駆動制御される駆
   動用モータと、レンズ装着部を形成した回転板とを有
   し、前記駆動用モータにより減速機構を介して前記回転
   板を駆動する顕微鏡の回転板切換え装置において、前記
   駆動用モータとしてステップモータを採用すると共に、
   位置検出手段として非接触位置検出手段を有し、前記非
   接触位置検出手段により前記回転板の停止位置検出を行
   い、前記モータ制御手段は前記非接触位置検出手段が停
   止位置を検出して検知信号を出力すると前記駆動用モー
   タを停止させる制御手段とし、機械的クリック機構を有
   していないことを特徴とする顕微鏡の回転板切換え装
   置。
2. 【請求項２】 前記非接触位置検出手段は、マイクロメ
   ートル単位の精度で停止位置の検出が可能な非接触位置
   検出手段であることを特徴とする請求項１に記載した顕
   微鏡の回転板切換え装置。
3. 【請求項３】 前記非接触位置検出手段として、磁気セ
   ンサを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載した顕微鏡の回転板切換え装置。
4. 【請求項４】 前記モータ制御手段は、操作スイッチが
   操作されたとき、高周波数の駆動パルスにして所定数の
   パルスを前記駆動用モータに出力した後、周波数の低い
   駆動パルスを前記駆動用モータに出力し、前記非接触位
   置検出手段が出力する検知信号に基づいて駆動パルスの
   出力を停止するモータ制御手段とされたことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３の何れかに記載した顕微鏡の回
   転板切換え装置。
5. 【請求項５】 前記モータ制御手段は、低い周波数の駆
   動パルスを出力するに際し、マイクロステップ駆動方式
   により駆動パルスの出力を行うモータ制御手段としたこ
   とを特徴とする請求項４に記載した顕微鏡の回転板切換
   え装置。