JPH1123950A - 対物レンズ切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズをモータによって切り換える際に
ゴミの発生がなく、小型化でき、しかも高精度に位置決
めする。 【解決手段】 複数の対物レンズ２０が装着され、支持
部材２に回転可能に取り付けられた回転部材１と、支持
部材２に取り付けられ、回転部材１を所定量回転させる
ステッピングモータからなるモータ５と、モータ５の回
転軸と回転部材１の回転軸とが、所定の角度及び／又は
所定の偏心量で回転を伝達するように連結する連結部材
６とを備える。回転の伝達のためのギヤが不要となり、
ギヤからのゴミの発生がない。モータ５が光軸を遮るこ
とがなく、その分、回転部材１を小さくでき、小型化で
きる。ステッピングモータのため、制御性が良好で高精
度の位置決めができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
択して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】図２０は、実開平６−６８０１７号に記
載された従来の対物レンズ切換装置を示す。この装置
は、複数の対物レンズ２００が装着された回転部材（タ
ーレット）１０１が支持部材１０６に回転可能に取り付
けられている。支持部材１０６は、固定部２１０を介し
て顕微鏡等の観察装置の装置本体（図示省略）に取り付
けられる。Ｏは、対物レンズの光軸である。

【０００３】ターレット１０１の外側には、円環状の伝
達ギヤ１０２が設けられており、この伝達ギヤ１０２に
直接あるいはアイドラギヤ１０３を介して、モータギヤ
１０５が噛合している。モータギヤ１０５は、保持部材
２２０に取り付けられたモータ１０４のモータ軸に取り
付けられており、モータ１０４の回転を伝達ギヤ１０２
に伝達する。又、ターレット１０１の外周部分には、ク
リックボール１０７が取り付けられると共に、支持部材
１０６の先端には、クリックボール１０７に係合する板
バネ１０８が取り付けられており、クリックボール１０
７と板バネ１０８とが係合することにより、ターレット
１０１の回転状態が固定されるようになっている。

【０００４】かかる装置は、従来、手動操作用に構成さ
れていた対物レンズ切換装置の操作部材に代えて、伝達
ギヤ１０２及びモータ１０４とギヤ１０２を設けたもの
であり、従来の手動操作の対物レンズ切換装置とは、装
置本体に取り付けられる支持部材１０６、複数の対物レ
ンズが装着されて回転するターレット１０１、板バネ１
０８、クリックボール１０７を含む構成が共通となって
いる。

【０００５】これに加え、この装置では、板バネ１０８
の先端に磁性部材２４０が取り付けられると共に、磁性
部材２４０と対向するように磁気発生部材１０９が設け
られている。これらの部材２４０、１０９は、クリック
ボール１０７に対して板バネ１０８を離反、接近させる
係合力調整手段を構成するものであり、これによりモー
タ１０４に作用する負荷トルクを軽減し、駆動トルクの
小さい小型モータの適用を可能としている。

【０００６】以上のモータ１０４及びギヤ１０２、１０
３、１０５の周囲には、これらを覆うカバー１１０が設
けられている。カバー１１０は、固定部２１０に取り付
けられており、ターレット１０１を除く上述した機構部
品を包囲することにより、ギヤが相互噛合することによ
って発生するゴミが観察試料に落下することを防止して
いる。

【０００７】図２１は、特開平８−２９６９５号公報に
記載された切換装置を示し、複数の対物レンズ２００を
一定の軸芯回りに回転自在なレボルバー（ターレット）
１１２に複数の対物レンズ２００が装着されている。レ
ボルバー１１２は、その上方に位置するようにフレーム
１１１に取り付けられたステッピングモータ１１３に直
結されて回転し、且つ、任意の対物レンズを所定の光軸
位置に位置決めするように停止する。このレボルバー１
１２は、ステッピングモータ１１３の相原点を位置決め
位置とするものである。２５０は、フレーム１１１に取
り付けられた鏡筒、２６０は、対物レンズ２００の下方
に位置されたＸＹテーブルである。

【０００８】この装置では、対物レンズの切換え動作が
コントローラ２７０によって制御されるようになってい
る。コントローラ２７０は、ステッピングモータ１１３
の駆動を行うマイクロステップドライバ１１４を備えて
いる。この装置では、対物レンズの光軸への位置決めに
機械的な規正を用いないため、耐久性が良く、しかもス
テッピングモータの相原点を対物レンズの位置決め位置
としているため、精度の良い位置決めが可能となってい
る。

【０００９】図２２は、特開平６−１０９９６２号公報
に記載された切換装置であり、装置本体に固定される固
定部１２１と、固定部１２１に回転可能に取り付けられ
複数の対物レンズが装着可能な回転部（ターレット）１
２２と、ターレット１２２を回転させるモータ１２３と
を有している。固定部１２１には、ターレット１２２を
回転可能に支持する筒状の固定軸１２４が設けられ、こ
の固定軸１２４内にモータ１２３が挿入され固定されて
いる。さらに、固定軸１２４の下側には、筒状のカバー
１２５が取り付けられることにより固定軸１２４の下端
を覆っていると共に、カバー１２５に設けられた内歯歯
車１２５ａを介してモータ１２３の回転を伝達するよう
になっている。これにより、発生したゴミが観察試料上
に落ちることを防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示す従来の装
置では、元来、手動操作用に使用されていたレンズ切換
の操作部材の代わりにギヤ１０２を取り付け、このギヤ
１０２にモータ１０４からの駆動力を伝達するようにし
たものであり、ギヤ１０２、１０３、１０５の噛み合い
により発生するゴミの落下を防止するため、カバー１１
０を設けている。ところが、ターレット１０１を回転可
能とするためには、カバー１１０とターレット１０１と
の間にある程度の隙間が必要であり、隙間が存在するこ
とにより防塵対策が不十分となる問題を有している。

【００１１】図２１に示す装置では、レボルバー（ター
レット）１１２の回転のため、ステッピングモータ１１
３を用い、対物レンズ１１１の位置決めにステッピング
モータ１１３の相原点を用いているが、ステッピングモ
ータ１１３の一回転中に所定個数存在する相原点と対物
レンズ１１１の光軸とを正確に一致させておく必要があ
る。このため、組立が非常に困難となっている。

【００１２】又、位置決めに機械的な規正を用いていな
いため、ステッピングモータ１１３を常に励磁しておく
必要がある。このためステッピングモータ１１３からか
なりの熱が発生し、対物レンズ切換装置や顕微鏡、測定
器等の装置本体への熱の遮断を配慮した複雑な構造とす
る必要がある。

【００１３】さらに、観察に供する対物レンズ以外の対
物レンズを観察試料の表面から遠ざける必要があり、こ
のためには、光軸とレボルバー１１２の回転軸との間に
１０〜２０度程度の角度を持たせて構成しているのが通
常である。ところが、図２１のように、レボルバー１１
２の回転軸の上方にステッピングモータ１１３を配置す
る場合には、ステッピングモータ１１３が対物レンズか
らの光束を遮るため、レボルバー１１２を大型化して光
束を確保する必要がある。従って、装置全体が大型化す
る問題がある。

【００１４】さらに、この場合には、対物レンズの取付
状態によってレボルバー１１２を回転させる力が作用す
る。この回転させる力は、対物レンズがレボルバー１１
２のそれぞれの装着孔に均等に装着されていない場合や
対物レンズ毎に重量が極端に異なるなど、重さが偏在し
た場合に大きくなる。このような大きな回転力に対し、
ステッピングモータ１１３の励磁静止トルクだけでは正
確な位置決めが困難となる問題が発生する。

【００１５】図２２に示す装置では、ターレット１２２
を回転可能に支持する筒状の固定軸１２４の内側にモー
タ１２３を配し、このモータ１２３の下側にモータ１２
３の回転を伝達するカバー１２５を設けることにより、
発生したゴミが観察試料上に落ちるのを防止している
が、回転力伝達のためにギヤを用いる以上はゴミの発生
そのものを抑制することができない。

【００１６】加えて、ターレット１２２の中心を回転さ
せる構造となっており、この構造ではターレット１２２
の外周を回転させる場合に比べて、各々のギヤにかなり
大きな力が作用する。このため、ゴミの発生が著しいと
共に、耐久性が低下する。

【００１７】さらに、ターレット１２２の中心を回転さ
せるためには、大きなトルクが必要となる。これに対
し、モータとして回転停止制御の比較的容易なステッピ
ングモータを使用して、筒状の固定軸１２４の内側に配
置するためには、大型化したターレット１２２に大きな
トルクを作用させる必要があり、ステッピングモータも
大型化するため、全体を小型化することができない問題
がある。

【００１８】本発明は以上のような問題点を考慮してな
されたものであり、対物レンズの切換に伴うゴミの発生
を抑制して耐久性を向上させるとともに、対物レンズの
装着がいかなる状態であっても常に正確な位置決めが可
能であり、しかも構成が簡単で、コンパクトな対物レン
ズ切換装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数の対物レンズが装着され、
支持部材に回転可能に取り付けられた回転部材と、前記
支持部材に取り付けられ、前記回転部材を所定量回転さ
せるモータとを備え、このモータの回転軸と前記回転部
材の回転軸とが、所定の角度及び／又は所定の偏心量で
回転を伝達する連結部材によって連結されていることを
特徴とする。

【００２０】上述した構造では、複数の対物レンズが装
着可能なターレット等の回転部材の回転軸とモータの回
転軸とを、所定の角度及び／又は所定の偏心量をもって
回転を伝達する連結部材によって連結しているため、モ
ータを光軸位置から遠ざけることができ、モータが光束
を遮ることがない、このため、光束を確保するために回
転部材を大型化する必要がなくなり、モータの種類や大
きさを自由に選択できる。特に、顕微鏡の対物レンズレ
ボルバー等の回転部材のように、その回転軸と光軸との
間に所定の角度が設定されている場合には、この角度と
同じ角度で回転部材の回転軸とモータの回転軸とを連結
することができる。これにより、回転部材を大型化する
ことなく、対物レンズからの光束を遮断しないようにモ
ータを配置することができる。

【００２１】また、連結部材は回転部材を始めとする構
成部品の機械的寸法の精度が良くない場合においても、
カップリングとして作用するためモータへの負荷が著し
く増加したり、モータの耐久性を悪化させるようなこと
はなくなる。

【００２２】さらに、モータの回転軸と回転部材の回転
軸とを連結部材によって連結して回転を伝達するため、
相互に噛合して回転を伝達するギヤが不要となる。この
ため、ギヤの噛み合いによって発生するゴミがなくな
る。

【００２３】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記モータがステッピングモータであり、初期
設定された前記各対物レンズの切換えに必要なパルス数
に基づいて、前記ステッピングモータが駆動されること
を特徴とする。

【００２４】この構造では、モータをステッピングモー
タとすると共に、各対物レンズ間の切換えに必要な駆動
パルスを初期設定し、以後、この設定をもとにステッピ
ングモータを駆動するため、複数の対物レンズの各位置
をステッピングモータのパルス数として定義付けするこ
とができる。一般に、２つの軸間を所定の角度を有して
連結した場合、一方の軸を一定の速度で回転させても、
他方の軸は等速回転しない。したがってこのような連結
部材を介してモータの回転軸と、回転部材の回転軸とを
連結すると、回転部材上に一定の間隔で対物レンズが装
着されているにもかかわらず、各対物レンズ間の切換に
要するモータ軸の回転角は一定値ではない。これに対
し、請求項２の発明では、ステッピングモータのパルス
数によって各対物レンズの位置を初期設定するため、以
後の対物レンズ切換動作が可能となる。そして対物レン
ズ切換指令に対してモータを駆動、停止する際に特別な
センサを必要としないので、構成が容易となる。

【００２５】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発明であって、前記支持部材と回転部材との間に、所定
の係合力で相互に接触している係合手段が設けられてお
り、この係合手段に、前記係合力を増減させる調整手段
が連結されていることを特徴とする。

【００２６】この構造では、係合手段の係合力により、
回転部材の回転がある程度、拘束されるため、精度の高
い位置決めが可能となる。調整手段は、この係合手段の
係合力を増減させるため、係合手段が必要以上の係合力
で接触することを防止することができる。このため、係
合手段の変形や磨耗を防止することができる。また、調
整手段によりモータの必要トルクを軽減することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１の対物
レンズ切換装置の構成を示す。顕微鏡等の装置本体（図
示省略）に取り付けられる筒状の固定部１５に支持部材
２が取り付けられ、この支持部材２に回転部材としての
ターレット１が回転可能に取り付けられている。ターレ
ット１は、異なった倍率を有した複数（５個）の対物レ
ンズ２０が装着可能な取付部１ａ〜１ｅを有しており、
ガイドとなる多数のボール３を介して支持部材２に回転
自在に取り付けられている。又、観察に供する対物レン
ズ２０以外の対物レンズを観察試料から遠ざけるため、
水平に対して１５度の傾きを有してターレット１が支持
されている。

【００２８】支持部材２の上面にはアダプタ４を介して
モータ５が取り付けられている。モータ５から延びてい
る回転軸５ａは、アダプタ４及び支持部材５に形成され
た貫通孔４ａ、２ａ内に進入している。モータ５は回転
軸５ａが観察用の光軸Ｏと平行となるように配置され
る。

【００２９】１ｒは、ターレット１の回転中心（回転
軸）であり、この回転中心１ｒ及びモータ５の回転軸５
ａが連結部材としてのユニバーサルジョイント６によっ
て連結されている。ユニバーサルジョイント６は、２つ
の軸間を所定の角度を有した状態で連結するものであ
り、その一端６ａがターレット１の回転中心１ｒに固定
され、一端６ｂがモータ５の回転軸５ａに固定されてい
る。このユニバーサルジョイント６は、モータ５の回転
軸５ａとターレット１の回転軸とが１５度の角度を有す
るように連結している。

【００３０】ターレット１の外周には、図３に示すよう
にターレット１の全周を囲むよう係合板７が取り付けら
れている。係合板７には、５個の対物レンズ取付部１ａ
〜１ｅに対応した係合溝７ａ〜７ｅが円周状の５箇所に
形成されている。一方、支持部材２の上面には、図１に
示すように先端にクリックボール９が固着された板バネ
８が固定されている。板バネ８は、クリックボール９を
ターレット１の外周の係合板７の係合溝７ａ〜７ｅに押
し付けるように作用する。そして、クリックボール９が
係合溝７ａ〜７ｅに係合されたとき（図２参照）、ター
レット１に装着された各対物レンズ２０が光軸Ｏと一致
するようになっている。これらの板バネ８及びクリック
ボール９は、ターレット１と支持部材２との間で所定の
係合力を有して接触する係合手段を構成する。

【００３１】光軸Ｏ上に位置している対物レンズの種類
を判別するため、図３に示すように、支持部材２の上面
に種別センサ１０が配置されると共に、係合板７にはマ
グネット群Ｍａ〜Ｍｅが配置されている。マグネット群
Ｍａ〜Ｍｅは、係合板７の係合溝７ａ〜７ｅの間に配置
されており、それぞれターレット１の対物レンズ取付部
１ａ〜１ｅに対応している。各マグネット群は１個〜３
個のマグネットの組み合わせにより構成される。一方、
種別センサ１０は、係合板７上に配置されたマグネット
群Ｍａ〜Ｍｅと相対するように所定の間隔で並べられた
３個のホール素子からなっている。

【００３２】図４は、種別センサ１０の検出方法を示
す。１個のホール素子とマグネットの組合せによりＯＮ
かＯＦＦの２通り、すなわち１ビットの情報が得られる
ので、３個のホール素子とマグネットの組合わせで、２
³＝８通りの組み合わせが可能であるが、本実施の形態
の場合、対物レンズ２０は５個なので適当に５通りの組
合せを選択すれば良い。

【００３３】さらに、ターレット１の外周には、図３に
示すように、モータ５の停止タイミングを得るための５
個の切欠部１１ａ〜１１ｅを有する円盤状の検知板１１
が設けられており、この検知板１１に対応して支持部材
２の上面に固定板１２を介してフォトインタラプタ等の
停止センサ１３が固定されている。停止センサ１３は、
検知板１１の切欠部１１ａ〜１１ｅを検知したときに、
モータ５に停止タイミングを与えると、板バネ８に取り
付けられたクリックボール９がターレット１側の係合板
７の係合溝７ａ〜７ｅに係合するように正確に位置調整
されている。図１において、１４はモータ５、支持部材
２、固定部１５、固定板１２その他の機構部品を覆うカ
バーである。

【００３４】図５は、この実施形態の制御系を示し、コ
ントローラ２１とＣＰＵ２２とが接続され、モータ５の
制御を行うドライバ２３がＣＰＵ２２に接続されてい
る。コントローラ２１は、対物レンズ切換装置を含む顕
微鏡等装置本体の各部を操作する。ＣＰＵ２２は、コン
トローラ２１からの入力信号を受けるとともに、種別セ
ンサ１０、停止センサ１３の信号によりモータ５を回
転、停止させるための信号を出力する。ドライバ２３
は、ＣＰＵ２２からの信号を受けてモータ５を駆動す
る。なお、ＣＰＵ２２は、図示しない顕微鏡等装置本体
の各部へ駆動信号を送るように作動する。

【００３５】以上の構成の本実施の形態の動作について
説明する。コントローラ２１から対物レンズ切換指令が
発せられると、ＣＰＵ２２は種別センサ１０により検知
された対物レンズ２０の種類とコントローラ２１からの
指定対物レンズの種類とを比較して、ターレット１をど
ちらの方向に何段階（１段階は隣に装着されている対物
レンズへの切換とする）駆動させれば良いかを判断し、
ドライバ２３に駆動指令を与える。コントローラ２１か
らの切換指令が隣の対物レンズの場合、モータ５がドラ
イバ２３からの駆動信号により回転し、停止センサ１３
が検知板１１の最初の切欠部を検出すると、ＣＰＵ２２
がこの検出信号を受けてドライバ２３にモータ５の停止
指令を送る。

【００３６】コントローラ２１からの切換指令が１個の
対物レンズをおいてさらに隣の対物レンズへの切換（２
段階の切換）の場合、モータ５が回転して、停止センサ
１３が検知板１１の２つ目の切欠部を検出すると、ＣＰ
Ｕ２２がドライバ２３にモータ５の停止指令を送る。こ
れによりモータ５が停止する。そして、モータ５の停止
後、種別センサ１０により検知される信号がコントロー
ラ２１による切換指令の対物レンズによる信号と一致し
ている場合、対物レンズの切換が完了したものとして、
コントローラ２１の図示しない表示部に切換後の対物レ
ンズに相当する番号、例えばａ〜ｅの番号が表示され
る。

【００３７】本実施の形態では、モータ５の回転軸５ａ
とターレット１の回転中心１ｒとをユニバーサルジョイ
ント６で連結しているが、この構造の優位性について図
６を参照して説明する。図６は、図１に示される本実施
の形態の対物レンズ切換装置とまったく同じ外径のター
レット３１を有し、同一のモータ５を使用した場合を示
す。異なる点は、ユニバーサルジョイント６を用いるこ
となく、モータ５の回転軸５ａとターレット３１の回転
中心３１ｒとを直結していることである。

【００３８】この場合、モータ５の回転軸５ａが垂直方
向から１５度の傾きをもっているため、モータ５が対物
レンズ２０の光束Ｌの一部を遮るため、同じ大きさのモ
ータ５を使用するにはターレット３１の外径をさらに大
きくする必要がある。これに対し、本実施の形態のよう
に、ユニバーサルジョイント６を使用する場合は、対物
レンズ２０が装着されるターレット１の外径を小さくす
ることができる。

【００３９】なお、ユニバーサルジョイント６はモータ
５の回転を等速でターレット１に伝達することができ
ず、各対物レンズ間の切換に要するモータ５の回転角が
異なるが、本実施の形態の場合はターレット１の外周に
モータ５の停止タイミングを与える検知板１１とこれに
相対する停止センサ１３を設けているので指定した対物
レンズを確実に選択することができるものである。

【００４０】またモータ５の停止制御のために、停止タ
イミングを与える検知板１１とフォトインタラプタから
なる停止センサ１３とを用いているが、これにさらにモ
ータ５の停止位置の前後にモータ５の減速タイミングを
与えるセンサを追加して、モータ５が停止する前に制動
を作用させることもできる。これにより、対物レンズの
装着状態の相違による慣性力の影響を少なくして、より
大きな対物レンズを装着しても安定した切換動作が可能
となるばかりでなく、切換に要する時間を短縮できるメ
リットがある。

【００４１】図７は、この実施の形態の変形例を示し、
ターレット１側の係合板７に、支持ブラケット４２を介
して電磁ソレノイド４１が取り付けられ、この電磁ソレ
ノイド４１の軸４１ａが支持部材２からの板バネ８の先
端に連結されている。電磁ソレノイド４１は、板バネ８
とクリックボール９との係合力を調整する調整手段とし
て作用するものであり、電磁ソレノイド４１を設けるこ
とにより、駆動時の負荷トルクを軽減できるため、より
小型のモータを使用することができる。

【００４２】この構造では、電磁ソレノイド４１に通電
することにより、その軸４１ａが吸引され、板バネ４２
が連動して引き上げられる。従って、対物レンズ切換時
のモータ駆動以前にソレノイド４１に通電して板バネ８
を引き上げ、この状態でモータ５を駆動し、モータ５停
止後にソレノイド４１の通電を解除する。これにより板
バネ４２の先端に固着されたクリックボール９が係合板
７の係合溝７ａ〜７ｅのいずれかに係合して、対物レン
ズ３０を確実に位置決めする。この構造を顕微鏡の対物
レンズレボルバに適用する場合、およそ駆動トルクを１
／２〜１／３程度に軽減することができ、モータ５への
負荷を軽減させることができる。

【００４３】（実施の形態２）図８は、本発明の実施の
形態２を示し、実施の形態１と同一の要素には同一符号
を付してある。この実施の形態２ではモータとしてステ
ッピングモータ５１を用いるものである。

【００４４】ステッピングモータ５１は、支持部材２に
取り付けられたアダプタ４に装着されており、その回転
軸５１ａがアダプタ４及び支持部材２の貫通孔２ａ、４
ａに進入している。この回転軸５１ａにはユニバーサル
ジョイント６の他端６ｂが連結され、同ジョイント６の
一端６ａにはターレット１の回転軸１ｒが連結されてい
る。

【００４５】図９は、この実施の形態における制御系を
示し、５２は対物レンズ切換装置を含む装置本体の各部
を操作するためのコントローラ、５３はコントローラ５
２からの入力信号を受けるとともに、種別センサ１０か
らの信号によりステッピングモータ５１を回転制御する
ためのＣＰＵ、５４はステッピングモータ５１を駆動す
るドライバである。

【００４６】この実施の形態では、最初に各対物レンズ
間の切換に必要な駆動パルスを初期設定する。すなわ
ち、対物レンズ切換装置の電源を投入することにより、
初期設定モードでＣＰＵ５３がトライバ５４に指令を与
え、ステッピングモータ５１を駆動させる。ＣＰＵ５３
は種別センサ１０からの信号をチェックしながら、ター
レット１の各対物レンズ取付け部１ａ〜１ｅの間の切換
に必要なパルス数をカウントし記憶する。種別センサ１
０による各対物レンズ取付部１ａ〜１ｅの検知範囲は、
係合板７の各係合溝７ａ〜７ｅを中心とした所定の幅を
もっているが、ここでは種別センサ１０によって検知さ
れた範囲の中心位置が係合板７の各係合溝７ａ〜７ｅに
よる係止位置にほぼ一致することから、ＣＰＵ５３はこ
の中心位置のパルス数を記憶し、初期設定動作を完了す
る。

【００４７】この初期設定の後、コントローラ５２より
対物レンズ切換の指令を入力する。これによりＣＰＵ
は、種別センサ１０によって検知されている対物レンズ
の種類と、コントローラ５２からの指定対物レンズの種
類とを比較して、初期設定により記憶されている駆動パ
ルス数から指定対物レンズへの切換に必要なパルス数を
算出し、ドライバ５４に駆動指令を与える。このドライ
バ５４からのパルスはステッピングモータ５１に送られ
ステッピングモータ５１が駆動する。

【００４８】そして、駆動が停止すると、ＣＰＵ５３は
再び種別センサ１０の信号を読み、この信号が指定され
た対物レンズに相当する信号の場合、ステッピングモー
タ５１の励磁を切る。ステッピングモータ５１の励磁を
切ることにより、係合板７の係合溝７ａ〜７ｅにクリッ
クボール９が引き込まれてターレット１に装着された対
物レンズが正確に位置決めされる。

【００４９】このときステッピングモータ５１は初期設
定されたパルス数に基づく回転位置から少し回転するこ
とがあるが、次の対物レンズ切換動作時にクリックボー
ル９による位置決め位置からステッピングモータ５１を
駆動させることにより、必ずクリックボール９の引き込
み範囲に入るようになっている。従って、励磁を切るこ
とにより対物レンズ２０を正確に位置決めすることがで
きる。

【００５０】以上のように実施の形態２においては、ス
テッピングモータ５１を用いると共に、初期設定された
各対物レンズ間の切換に必要な駆動パルス数によりステ
ッピングモータ５１を駆動して概略の位置決めを行い、
その後、励磁を切ることにより機械的な係合力で正確な
位置決めを行うようにしたので、実施の形態１に示した
検知板１１、停止センサ１３、固定板１２等の駆動停止
のための部材が不要となる。このため、部品点数が少な
くなり、簡単な構成で、高精度な対物レンズ切換装置と
することができる。

【００５１】なお、本実施の形態においても、図７に示
す実施の形態１と同様に、クリックボール９の係合力を
電磁ソレノイド４１により調整することにより駆動時の
負荷トルクを軽減することができ、これにより小型のモ
ータの使用が可能である。また、小型で大きな駆動トル
クを得るため、バックラッシュの少ないギヤードステッ
ピングモータを使用することも可能である。

【００５２】さらに、以上の実施の形態１及び２では、
複数の対物レンズ２０が装着されるターレット１を水平
に対して１５度の傾きを持つようにしたが、本発明にお
いてはターレット１を傾けることなく水平に配置しても
良い。又、ターレット１を回転させるモータ５の回転軸
５ａを光軸Ｏに対して平行としたが、この回転軸５ａを
紙面と垂直とし、連結部材によってターレット１と連結
しても良い。

【００５３】（実施の形態３）図１０は本発明の実施の
形態３を示す。支持部材２の回転自在に取り付けられた
ターレット（取付体）２７には、倍率が例えば５倍（以
下５×）、１０×，２０×，５０×，１００×と異なる
複数の対物レンズ２が同一円周上に所定の順序で配置さ
れている。又、支持部材２には、ステッピングモータ
（パルスモータ）２５が取り付けられ、このステッピン
グモータ２５の駆動軸２６がターレット２７に連結され
ている。従って、この実施の形態では、ステッピングモ
ータ２５とターレット２７とが連結部材を介することな
く、直結された構造となっている。

【００５４】又、支持部材２には、先端にクリックボー
ル９が取り付けられた板バネからなるクリックバネ８が
延設されている。クリックボール９はターレット２７の
上面に形成されている凹面部３７（図１１参照）と係合
することにより、対物レンズ２０を所定の光軸上に設定
し、且つ保持する。なお、対物レンズの種類及び組み合
わせは上記以外であっても構わない。

【００５５】ステッピングモータ２５は、駆動部３３に
よって駆動が制御される。駆動部３３は、制御部３４に
接続されており、制御部３４は操作部３５と接続されて
いる。又、制御部３４はメモリ３６を備えている。操作
部３５は、各対物レンズ２に対応して設けられており、
目標（目的）とする対物レンズ２を選択して、光路に挿
入するためのものである。制御部３４は、操作部８によ
り選択された対物レンズ２０に対応するパルスパターン
及び現在位置をメモリ３６から読み出し、駆動部３３に
対して回転指令を与える。

【００５６】この実施の形態では、操作者が操作部３５
を操作し、対物レンズ交換の指令を出すと、制御部３４
は目的の対物レンズ２０までのパルスパターンを予めメ
モリ１０に記憶されているパターンの中から選択し駆動
部３３に出力する。駆動部３３では、制御部３４からの
出力信号に応じてステッピングモータ２５を駆動し、駆
動軸２６を通してターレット２７を回転させることによ
り目的の倍率の対物レンズ２０を所定の光軸Ｏ付近まで
移動させる。

【００５７】図１１に示すように、ターレット２７には
凹面部３７が形成されており、クリックボール９はクリ
ックバネ８の弾性力によりターレット２７の凹面部３７
に引き込まれる。これにより、各対物レンズ２０が所定
の光軸上（クリック位置）に高精度に設定される。これ
らの凹面部３７及びクリックボール９を有したクリック
バネ８は、機械的な係合力によって対物レンズが光軸に
停止するように、ターレット２７の回転を制動する係合
部材を構成する。

【００５８】この機械的引き込み範囲をステッピングモ
ータ２５が１つのパルス出力で移動する移動距離より広
く取ることにより行き足らず（ショートラン）やオーバ
ーランを防ぐことができる。即ち、ステッピングモータ
２５の通常の停止精度は±３分程度であり、その場合の
クリックボール９の位置を駆動軸２６に対して半径５５
ｍｍとすると、円周上の停止精度は約４７μｍとなるの
で、クリックバネ８による引き込み範囲をこれ以上に設
定すれば良い。例えば、直径４ｍｍのクリックボール９
に対して凹面部３７の幅を５ｍｍ程度に設定することに
より、十分なマージンを確保することができる。また、
クリックボール９と凹面部３７の寸法は加工精度のみで
決まるため、サブミクロンオーダーの精度が可能とな
り、対物レンズ組立装置組立時の精度を鑑みても、完全
にクリックボールが引き込まれた状態で１〜５μｍの停
止精度を確保できる。

【００５９】クリックバネ８の撓み力とステッピングモ
ータ２５の駆動トルクとの関係は、停止動作時はクリッ
クバネ８の撓み力の方が強くないと機械的に引き込むこ
とができない一方、移動開始時には駆動トルクが撓み力
に優らないとクリックボール９が凹面部３７との係合状
態から脱出できなくなる。

【００６０】そこで、ステッピングモータ２５の通常の
駆動トルクは撓み力より十分大きくし、図１１の停止手
段１のように、クリックボール９が機械的引き込み範囲
に入った後、ステッピングモータ２５の励磁を切ること
により、クリックバネ８の撓み力だけで対物レンズ２０
を所定の光軸上に設定させることができる。又、停止手
段２のように、ステッピングモータ２５を弱電流で励磁
させることも可能である。この停止手段２によれば、ク
リックバネ８の撓み力で対物レンズ２０を所定の光軸上
に設定させるだけでなく、振動などにより対物レンズ２
０が光軸から外れないようにクリックバネ８の撓み力を
補助することができる。しかも、励磁電流を制御するこ
とにより、クリックバネ８の撓み量の精度を向上させる
必要もなくなる。

【００６１】このような実施の形態３によれば、ステッ
ピングモータのパターンにより回転制御を行うことによ
り、クリック直前の減速センサやクリックセンサを必要
とすることなく、対物レンズの光軸に対する停止を高精
度とすることができる。

【００６２】なお、この実施の形態では、凹面部３７と
クリックボール９は、ターレット２７とクリックバネ８
のどちらにあっても差し支えない。又、駆動軸２６を減
速ギヤやカップリング等の伝達部材に変更しても良い。

【００６３】（実施の形態４）図１２は、本発明の実施
の形態４を示す。上述した実施の形態３では、予めメモ
リ３６０に記憶された対物レンズ位置からの移動経歴で
現在の対物レンズ位置を判断しているが、対物レンズ交
換や不用意な操作により異なった対物レンズが光軸上に
設定された場合、実施の形態３の制御系だけでは修復は
不可能である。そこで、この実施の形態では、ターレッ
ト２７の上面に突起部３８を形成すると共に、この突起
部３８を検出する変位センサ３９を支持部材２に配置し
ている。

【００６４】突起部３８は、図１３及び図１４に示すよ
うに、クリックバネ８の引き込み範囲内に相当する幅を
有し、且つ各対物レンズ毎に異なる高さを有している。
変位センサ３９はこの突起部３８の高さ変化を検出す
る。変位センサ３９は、図１２に示すように、制御部３
４と接続されており、検出したデータが制御部３８に出
力される。

【００６５】この実施の形態では、操作者が操作部３５
を操作して、対物レンズ交換の指令を出すと、制御部３
４は対物レンズまでのパルスパターンを予めメモリ１０
に記憶されているパターンの中から選択し、駆動部３３
に出力する。駆動部３３では、制御部３４からの出力信
号に応じてステッピングモータ２５を駆動し、駆動軸２
６を通してターレット２７を回転させる。これにより、
目的の倍率の対物レンズ２０を所定の光軸Ｏ付近まで移
動させる。

【００６６】この移動によって、突起部３８の高さが変
位センサ３９に検出されると、その変位量が制御部３４
に出力される。制御部３４は、この変位から図１４のよ
うにクリックボール９の引き込み範囲に到達したこと及
びどの対物レンズが光軸上に入ったかを同時に認識する
ことができる。

【００６７】制御部３４は変位センサ３９のチャタリン
グ防止やクリックがより光軸に近づくため、必要に応じ
て適切な遅延を行った後、予め設定されていたパルスパ
ターンの途中であっても駆動を停止させる。これにより
何らかの要因によるステッピングモータ２５の脱調など
による行き足らずやオーバーランの発生を防ぐことがで
きる。また、制御部３４は、光軸Ｏ上に対物レンズ２０
が設定される毎に現在の対物レンズ位置を認識し、メモ
リ３６に記憶している対物レンズ位置と比較することに
より、何らかの要因により異なった対物レンズが光軸上
に設定された場合であっても、それを修正することによ
り確実な制御を行うことができる。

【００６８】この実施の形態では、駆動部３３によって
作動が制御される電磁ソレノイド４１が支持部材２に取
り付けられおり、その軸４１ａがクリックバネ８に連結
されている。電磁ソレノイド４１はクリックバネ８を持
ち上げることができ、ステッピングモータ駆動時はクリ
ックバネ８を持ち上げることにより、クリックボール９
とターレット２７との磨耗を防止し、これらの形状の変
化を防止することができ、高精度な停止精度を長期間持
続することができる。

【００６９】この実施の形態４では、何らかの要因によ
り異なった対物レンズが光軸上に設定された場合でも、
光軸上に位置している対物レンズの種類を認識すること
ができ、クリックの行き足らずやオーバーランを防ぐこ
とができる。

【００７０】図１５及び図１６は、この実施の形態に関
連する従来の検出方法を示し、４３、４４、４５は、タ
ーレット２７の上方に配置されたセンサである。それぞ
れのセンサ４３、４４、４５は、クリックボール９がタ
ーレット２７のクリック位置に存在するか否かを検出
し、「０」又は「１」の信号を出力する。この信号に基
づいて制御部３４は、図１６のテーブルから光軸上の対
物レンズを検出する。これに対し、本実施の形態では、
クリック検出を一つの物理量を有した表示手段（突起部
３８）によって検出するものであり、図１５、図１６の
ような従来の検出方法に比べ、センサを削減できると共
に、検出に必要な面積の縮小化ができ、装置を小型化す
ることができる。

【００７１】なお、本実施の形態では、物理量の検出と
して突起部３８と変位センサ３９とを使用することによ
り、距離変化量を検出しているが、これに代えて光学的
変化量、磁気変化量、応力変化利用などを検出としても
構わない。

【００７２】（実施の形態５）図１７〜図１９は、本発
明の実施の形態５を示す。ターレット２７には、図１７
に示すように、最高倍率対物レンズ６１、最低倍率対物
レンズ６２が隣接するように配置されている。この実施
の形態では、図１８に示すように、最高倍率対物レンズ
６１から最低倍率対物レンズ６２に向かって、倍率が順
に変化するように対物レンズ６３が配置されるものであ
る。

【００７３】又、ターレット２７における最高倍率対物
レンズ６１の取り付け位置には最高対象表示６４がラベ
ル貼り、印刷、刻印等によって表示されており、観測者
が容易に確認できるようになっている。図１７におい
て、クリックボール６５が各対物レンズ６１、６２、６
３、…と対応したターレット２７の上面に設けられてい
ると共に、支持部材２からはクリックボール６５に係合
するクリックバネ６６が延設されている。さらに、ター
レット２７における最高倍率対物レンズ６１の取付位置
に対応した位置には、マーク６８がラベル貼り、印刷、
刻印等によって形成されている。さらに、支持部材２に
は、このマーク６８を検出する最高倍率検出センサ６７
が取り付けられている。

【００７４】図１９は、この実施の形態の制御を示すフ
ローチャートである。操作者が操作部３５を操作する
か、若しくはコンピュータなどによりコマンドを入力す
ることにより、対象交換の指令が制御部３４に伝達され
る（ステップＳ１）。これにより、制御部３４は、入力
された移動コマンドが２つ以上のコマンドでないかを判
断する（ステップＳ３）。

【００７５】移動コマンドが２つ以上の場合は、ステッ
プＳ４の処理により、複数の対物レンズの内、最も低倍
率の対物レンズを選択し、そのレンズを目標の対物レン
ズに設定する。次に、ステップＳ４に続くステップＳ５
では、実施の形態４と同様な検出機構により、対物レン
ズが光軸Ｏ上に設定されているかを判断する。この判断
の結果、設定されている場合、ステップＳ１４に移行す
る。ステップＳ１４では、目標対物レンズまで最高倍率
対物レンズ６１が途中で通過することなく移動するよう
に移動方向を設定した後、ステップＳ１５の処理により
通常のモータ回転制御を行う。

【００７６】対物レンズが光軸上に設定されていない場
合で、しかも前回に設定した対物レンズが標本等に衝突
して移動々作の途中で停止した場合（ステップＳ６）
は、その停止位置が最高倍率対物レンズ（ｍａｘ．Ｏ
Ｂ）と最低倍率対物レンズ（ｍａｘ．ＯＢ）の中間で停
止したか否かを判断する（ステップＳ７）。ステップＳ
７の判断により中間で停止している場合は、ステップＳ
８の処理により最高倍率対物レンズ６１から最低倍率対
物レンズ６２に移動する方向（図１８における矢印Ａ方
向）に回転するように設定する。これ以外のときは、ス
テップＳ１１のように、低倍率の方向（図１８における
矢印Ｂ方向）に対物レンズを移動させるように回転方向
を設定する。

【００７７】ターレット２７が手によって回転された場
合等のように制御部３４では現在位置を認識できない場
合は、図１７に示す最高対物レンズ検出センサ６７によ
って最高対物レンズ６１と最低対物レンズ６２との中間
で停止して以下の判断をし、その有無で上述したと同様
に移動方向が設定される。この場合、移動々作の途中で
停止した場合であっても、最高倍率検出センサ６７によ
って最高倍率対物レンズ６１と最低倍率対物レンズ６２
の中間で停止しているか否かの検出を行っても良い（ス
テップＳ９）。

【００７８】次に、ステップＳ１２の処理により、その
位置から最も近いクリックへ移動し、ステップＳ１３に
移行する。ステップＳ１３では、実施の形態４と同様な
検出機構により、現在の正確な位置を検出する。そし
て、ステップＳ４で設定された目標対物レンズまで最高
倍率対物レンズ６１を途中で通過することなく移動する
ように移動方向を設定した後（ステップＳ１４）、通常
のモータ回転動作を行って対物レンズの転換を行う（ス
テップＳ１５）。

【００７９】ステップＳ１２、Ｓ１５の処理中は、ステ
ップＳ１６に示す割り込み処理により、定期的にクリッ
クから移動してきた時間を計測し、その時間が通常回転
動作では考えられない時間を経過した場合はモータを逆
回転させ、最も近い対物レンズを光軸上に設定して停止
させる。

【００８０】このような実施の形態によれば、操作者が
意図しないコマンドが出力されても、不用意に高倍率の
対物レンズが光軸上に設定されることがない。又、前回
の対物レンズが標本等に衝突して移動々作の途中で停止
した場合や、ターレット２７を手で回した場合など光軸
上に対物レンズが設定されていない場合であっても不用
意に高倍率の対物レンズが光軸上に設定されるのを防止
でき、且つモータ移動々作中にモータに負荷が作用した
場合は、これらを回避することができる。

【００８１】以上説明した本発明は、以下の発明を含む
ものである。 （１） 複数の対物レンズが装着された回転可能な回転
部材と、この回転部材に回転駆動力を伝達して一の対物
レンズを光軸上に移動させるステッピングモータと、こ
のステッピングモータに回転駆動指令を与えるドライバ
と、各対物レンズの移動に必要なパルスパターンを記憶
し、選択された一の対物レンズが光軸に移動するための
パルスを前記ドライバに出力する制御部と、機械的な係
合力によって一の対物レンズを光軸上に停止させる係合
部材とを備えていることを特徴とする対物レンズ切換装
置。

【００８２】（２） 前記制御部は、前記パルスパター
ンによるステッピングモータの駆動の後、ステッピング
モータの励磁を切って前記対物レンズを光軸上に位置決
めすることを特徴とする上記（１）項記載の対物レンズ
切換装置。

【００８３】（３） 前記制御部は、前記パルスパター
ンによるステッピングモータの駆動の後、対物レンズを
光軸上に保持するための励磁を前記ステッピングモータ
に作用させることを特徴とする上記（１）項記載の対物
レンズの切換装置。

【００８４】（４） 前記回転部材は、各対物レンズに
対応した物理量の突起部を有し、この突起部を検出する
センサにより対物レンズの種別を認識することを特徴と
する上記（１）項記載の対物レンズ切換装置。

【００８５】（５） 倍率が円周上で順に変化するよう
に複数の対物レンズが装着された回転可能な回転部材
と、この回転部材を回転させるステッピングモータと、
前記回転部材の回転駆動信号を前記ステッピングモータ
に出力すると共に、前記対物レンズを光軸上に移動させ
るための回転部材の回転方向を決定し、決定した回転方
向指令信号を前記ステッピングモータに出力する制御部
とを備えていることを特徴とする対物レンズの切換装
置。

【００８６】（６） ２以上の対物レンズを選択する信
号が入力されたとき、前記制御部は、最低倍率対物レン
ズを選択し、最低倍率対物レンズの方向への回転指令信
号を出力することを特徴とする上記（５）項記載の対物
レンズ切換装置。

【００８７】（７） 前記回転部材の回転中に回転部材
が停止したとき、前記制御部は、倍率が低い対物レンズ
の方向への回転方向指令信号を出力することを特徴とす
る上記（５）項記載の対物レンズ切換装置。

【００８８】（８） 前記回転部材の回転中に、光軸が
最高倍率対物レンズと最低倍率対物レンズとの間に位置
するように回転部材が停止したとき、前記制御部は、最
高倍率対物レンズから最低倍率対物レンズの方向に回転
する回転方向指令信号を出力する一方、光軸が最高倍率
対物レンズと最低倍率対物レンズとの間以外に位置する
ように回転部材が停止したとき、前記制御部は、倍率が
低い対物レンズの方向へ回転する回転方向指令信号を出
力することを特徴とする上記（５）項記載の対物レンズ
切換装置。

【００８９】

【発明の効果】以上、説明したように請求項１の発明に
よれば、所定の角度及び／又は所定の偏心量をもって回
転を伝達する連結部材によってモータの回転軸と回転体
の回転軸とを連結しているため、モータを光軸位置から
遠ざけることができ、モータが光束を遮ることがなく、
光束を確保するために回転部材を大型化する必要がな
い。又、連結部材はカップリングとして作用するためモ
ータへの負荷が著しく増加したり、モータの耐久性を悪
化させるようなことがない。さらに、ギヤの必要がなく
なるため、ギヤの噛み合いによって発生するゴミがなく
なる。

【００９０】請求項２の発明によれば、モータをステッ
ピングモータとし、複数の対物レンズの各位置をステッ
ピングモータのパルス数に対応させて駆動するため、対
物レンズの正確な切換動作が可能となる。又、対物レン
ズ切換指令に対してモータを駆動、停止する際に特別な
センサを必要としないので、構成が容易となる。

【００９１】請求項３の発明によれば、調整手段が係合
手段の係合力を増減させるため、係合手段が必要以上の
係合力で接触することを防止することができ、係合手段
の変形や磨耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の断面図である。

【図２】クリックボールと係合板との関係を示す断面図
である。

【図３】ターレットの底面図である。

【図４】対物レンズを検出するためのテーブル図であ
る。

【図５】実施の形態１の制御系を示すブロック部であ
る。

【図６】実施の形態１の優位性を説明する断面図であ
る。

【図７】実施の形態１の変形例を示す側面図である。

【図８】実施の形態２の断面図である。

【図９】実施の形態２の制御系のブロック図である。

【図１０】実施の形態３の断面図である。

【図１１】実施の形態３の制御を示すタイミングチャー
トである。

【図１２】実施の形態４の断面図である。

【図１３】実施の形態４の検出を説明する平面図であ
る。

【図１４】実施の形態４の検出を説明する特性図であ
る。

【図１５】実施の形態４の検出の優位性を示す平面図で
ある。

【図１６】実施の形態４の優位性を示すテーブル図であ
る。

【図１７】実施の形態５の斜視図である。

【図１８】実施の形態５のターレットの底面図である。

【図１９】実施の形態の作動を説明するフローチャート
である。

【図２０】従来装置の断面図である。

【図２１】別の従来装置の斜視図である。

【図２２】さらに、別の従来装置の断面図である。

【符号の説明】

１ ターレット（回転部材） ２ 支持部材 ５ モータ ６ ユニバーサルジョイント（連結部材） ８ 板バネ ９ クリックボール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の対物レンズが装着され、支持部材
   に回転可能に取り付けられた回転部材と、 前記支持部材に取り付けられ、前記回転部材を所定量回
   転させるモータとを備え、 このモータの回転軸と前記回転部材の回転軸とが、所定
   の角度及び／又は所定の偏心量で回転を伝達する連結部
   材によって連結されていることを特徴とする対物レンズ
   切換装置。
2. 【請求項２】 前記モータがステッピングモータであ
   り、初期設定された前記各対物レンズの切換えに必要な
   パルス数に基づいて、前記ステッピングモータが駆動さ
   れることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ切換装
   置。
3. 【請求項３】 前記支持部材と回転部材との間に、所定
   の係合力で相互に接触している係合手段が設けられてお
   り、この係合手段に、前記係合力を増減させる調整手段
   が連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載
   の対物レンズ切換装置。