(57)【要約】  本発明は、複数の光学素子を収容する、軸（１）周りに回動可能なコンポーネント支持体（１１）と、軸（１）に対して相対回動不能に取り付けられたばねアーム（１４）とを備えた光学装置（１０）であって、コンポーネント支持体（１１）は、１つまたは複数の第１係止構造部（１３）を有し、ばねアーム（１４）は、第２係止構造部（１５）を支持しており、第２係止構造部（１５）は、軸（１）周りに前記コンポーネント支持体（１１）を回動させることにより、１つまたは複数の係止位置において、１つの第１係止構造部（１３）または複数の第１係止構造部（１３）のうちの１つと係止係合可能な光学装置（１０）に関する。本発明では、コンポーネント支持体（１１）およびばねアーム（１４）は、磁気的に相補的な要素（１６，１７）を有し、コンポーネント支持体（１１）が１つまたは複数の係止位置にあるとき、ばねアーム（１４）には磁気的に相補的な要素（１６，１７）によって磁気的な引力が作用するようにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を収容する、軸（１）周りに回動可能なコンポーネント支持体（１１）と、前記軸（１）に対して相対回動不能に取り付けられたばねアーム（１４）とを備えた光学装置（１０）であって、前記コンポーネント支持体（１１）は、１つまたは複数の第１係止構造部（１３）を有し、前記ばねアーム（１４）は、第２係止構造部（１５）を支持しており、
前記第２係止構造部（１５）は、前記軸（１）周りに前記コンポーネント支持体（１１）を回動させることにより、１つまたは複数の係止位置において、１つの前記第１係止構造部（１３）または複数の前記第１係止構造部（１３）のうちの１つと係止係合可能である、光学装置（１０）において、
前記コンポーネント支持体（１１）および前記ばねアーム（１４）は、磁気的に相補的な要素（１６，１７）を有し、前記コンポーネント支持体（１１）が１つまたは複数の前記係止位置にあるとき、前記ばねアーム（１４）には前記磁気的に相補的な要素（１６，１７）によって磁気的な引力が作用する、ことを特徴とする光学装置（１０）。
【請求項２】
前記磁気的に相補的な要素（１６，１７）は、永久磁石および強磁性要素を有する、または互いに引きつけるように配置された永久磁石を有する、請求項１記載の光学装置（１０）。
【請求項３】
前記コンポーネント支持体（１１）は、前記永久磁石および／または前記強磁性要素を除き、実質的に非磁性材料から構成される、請求項２記載の光学装置（１０）。
【請求項４】
前記ばねアーム（１４）は、前記コンポーネント支持体（１１）の所定の領域にわたって延在しており、前記ばねアーム（１４）および前記コンポーネント支持体（１１）の少なくとも２つの前記磁気的に相補的な要素（１６，１７）は、１つまたは複数の前記係止位置で平面視において重なっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【請求項５】
前記コンポーネント支持体（１１）は、１つまたは複数の前記係止位置にないとき、前記コンポーネント支持体（１１）に前記第２係止構造部（１５）が接触しないように前記ばねアーム（１４）にプリロードが掛けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【請求項６】
１つまたは複数の前記第１係止構造部（１３）は、１つまたは複数の係止溝として構成されており、
前記第２係止構造部（１５）は、突出した要素、特に転がり軸受を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【請求項７】
電気的な駆動部（１８）を有し、
前記コンポーネント支持体（１１）は、前記電気的な駆動部（１８）に対する係合構造（１９）を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【請求項８】
前記コンポーネント支持体（１１）は、レンズ支持体として、特に対物レンズリボルバとして、蛍光フィルタ支持体として、および／または絞り支持体として構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【請求項９】
複式顕微鏡として構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の光学装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載された、軸周りに回動可能なコンポーネント支持体を備えた光学装置に関する。
【０００２】
背景技術
光学装置において光学素子を位置決めするため、公知のように、軸周りに回動可能なコンポーネント支持体が使用されることが多い。照明光路に、例えば、種々異なるフィルタを導入するためのフィルタホイール、または、例えば、位相コントラスト絞りのような種々異なる絞りを導入するための絞りホイール、および対物レンズリボルバが公知である。
【０００３】
対応するコンポーネント支持体は、軸周りに回動させられるとき、コンポーネントの正確な位置決めを可能にするため、一般に１つまたは複数の位置（係止位置）に係止される。このため、対応するコンポーネント支持体は、一般に１つまたは複数の第１係止構造部、例えば、係止溝もしくは係止ノッチを有する。この第１係止構造部またはこれらの第１係止構造部には、例えば、ばね弾性的な突起、または軸に対して相対回動不能な位置に取り付けられかつばね力が加えられたボールである第２係止構造部を係止係合させることができる。これに関連して、例えば第２係止構造部を支持するばねアームを使用することも可能である。
【０００４】
すなわちこの第２係止構造部は、軸周りにコンポーネント支持体を回動させることにより、１つまたは複数の係止位置において、１つの第１係止構造部または複数の第１係止構造部のうちの１つとそれぞれ係止係合させることが可能であり、これによってコンポーネント支持体を所定の位置に位置決めすることができる。
【０００５】
確実な位置決めを保証するため、上記の第２係止構造部またはこの支持ばねもしくはばねアームには従来、かなりのばね力でプリロードを加えなければならない。しかし、このばね力は、時間の経過と共に小さくなってしまうことがある。さらに、回避することができないのは、例えば、ばね力が加えられたボールである第２係止構造部が、１つまたは複数の係止位置外でも第２係止構造部用に設けられた滑走面もしくは滑走路においてコンポーネント支持体に接触し、この上を摺動または転動することである。これにより、損耗現象が、第２係止構造部にもコンポーネント支持体にも生じ得る。
【０００６】
例えば独国特許出願公開第１０２００９０２４５９９号明細書（DE 10 2009 024 599 A1）にはこの問題が取り上げられている。そこで議論されているように、第２係止構造部として、例えば、コンポーネント支持体の滑走面上を転動し、転動体を介して回動可能に支承された外輪を有する転がり軸受を、特に玉軸受を使用することができる。ここでは確かに滑走面および第１係止構造部は保護されているが、転がり軸受には引き続いて負荷がかかってしまう。
【０００７】
特開２００３−０９０９６０号公報（JP 2003-090960 A）には、対物レンズリボルバが所望の係止位置に達したとき、係止ばねに取り付けられたボールが、モータにより、滑走面に形成された係止溝に押圧される対物レンズリボルバが記載されている。これによりコンポーネント支持体の滑走面を保護することができる。しかしながらこのような解決手段の欠点は、第１には所望の係止位置におけるコンポーネント支持体の確実な固定を保証するため、また第２にはボールおよびボールを収容する係止ノッチの過剰な機械的な負荷を回避するため、モータによって及ぼされかつボールが係止溝に押圧される押圧力を、数多くのスイッチングサイクルにわたって正確に一定に保たなければならないことである。さらにコンポーネント支持体の回動速度が高い場合、その機能を確実に果たせるようにするため、モータは、特に高速に動作しなければならない。この目標は、それがそもそも可能であるとしても、技術的に繁雑かつコストのかかるモータによってはじめて達成可能である。
【０００８】
これに対し、すでに述べた独国特許出願公開第１０２００９０２４５９９号明細書（DE 10 2009 024599 A1）には、解除装置が提案されている。この解除装置は、コンポーネント支持体の検出した回動位置に基づいて制御部によって駆動制御可能であり、またコンポーネント支持体を回動させようとする場合、対応する第２係止要素が、ばねアームによって及ぼされる押圧力に抗してコンポーネント支持体から浮揚するようにしている。これにより、コンポーネント支持体の回動中には第２係止要素と、コンポーネント支持体上の滑走面と、第１係止要素とに機械的な負荷が加わらなくなる。しかしながらこの解決手段にしたがったとしても、第２係止要素を浮揚させるため、高価な電動モータが必要である。
【０００９】
したがって、簡単でしかも比較的低コストで製造可能でありかつ確実に動作し、また説明した諸問題が発生しない、軸周りに回動可能なコンポーネント支持体および対応する係止要素を備えた光学装置が基本的に必要とされる。
【００１０】
発明の開示
本発明では、独立請求項の特徴的構成を備えた、軸周りに回動可能なコンポーネント支持体を備えた光学装置が提案される。有利な実施形態はそれぞれ、従属請求項および以下の説明の対象である。
【００１１】
本発明は、上で引用した従来技術が提案しているように、第２係止要素が、１つまたは複数の係止位置外ではモータ駆動により、１つまたは複数の係止溝から外へ押し出されまたは係止位置においてこの係止溝に押し込められる代わりに、例えば、ばね力が加えられたボールまたはばねアームに取り付けられた転がり軸受である対応する第２係止要素を、磁力によって１つまたは複数の係止位置において能動的に１つまたは複数の第１係止構造部に、例えば、係止溝に引きつけることが特に好適であるという知識を出発点としている。
【００１２】
本発明は、光学素子を収容する、軸周りに回動可能なコンポーネント支持体と、軸に対して相対回動不能に取り付けられたばねアームとを備えた光学装置を提案する。このコンポーネント支持体は、例えば、１つまたは複数の係止溝である１つまたは複数の第１係止構造部を有する。ばねアームは、例えば、係止ボールまたは転がり軸受である第２係止構造部を支持する。軸周りにコンポーネント支持体を回動させることにより、１つまたは複数の係止位置において、第１係止構造部または複数の第１係止構造部のうちの１つと第２係止構造部を係止係合させることができる。この点において、本発明で提案されるコンポーネント支持体は、従来技術のそれと違いはない。
【００１３】
本発明では、コンポーネント支持体およびばねアームは、磁気的に相補的な要素を有し、コンポーネント支持体が１つの係止位置にまたは複数の係止位置のうちの１つにあるとき、互いに磁気的に相補的な要素により、ばねアームに磁気的な引力が及ぼされるようになっている。言い換えると、すでに述べたように、コンポーネント支持体が対応する１つまたは複数の係止位置を占めると直ちに、第２係止構造部が磁力によって１つまたは複数の対応する第１係止構造部に引きつけられる。
【００１４】
こうして、コンポーネント支持体が回動させられ、第２係止構造部が１つまたは複数の第１係止構造部の外にあるとき、例えば、係止ボールまたは転がり軸受けである第２係止構造部は摩耗せず、また対応する摩耗現象が、コンポーネント支持体それ自体に、例えば、従来設けられているような滑走面に生じない、ということを保証することができる。
【００１５】
本発明の別の利点は、従来技術よりも小さな力で対応するばねアームにプリロードを掛けるだけでよいという点である。これによりばねアームもしくはばね材料への負荷は軽減され、疲労の発生が阻止される。本発明は、例えば上記の独国特許出願公開第１０２００９０２４５９９号明細書（DE 10 2009 024599 A1）に記載されているような能動的な係止浮揚が省略されているのにもかかわらず、対応するコンポーネント支持体もしくはこれに収容された光学素子の正確かつ再現可能な機械的な位置決めを可能にする。
【００１６】
本発明において「磁気的に相補的な要素」とは、以下のようなすべての要素であると理解される。すなわち空間的に十分に近くに位置決めした場合、これらの要素間に機械的に有効な磁気的な引力が形成されるようなすべての要素のことであると理解される。磁気的に相補的な要素は、例えば、互いに適切に配置された永久磁石であってよく、または永久磁石と、永久磁石によって引き寄せられる強磁性要素とから構成される要素対であってよい。磁気的に相補的な要素は、例えば、ばねアームに及ぼされる磁力を増大させるため、１つの係止位置に１つまたは複数設けてよい。
【００１７】
言い換えると、すなわち磁気的に相補的な要素は、好適には、永久磁石および強磁性要素を有するまたは互いに引き寄せるように配置された永久磁石を有する。対応する要素は、コンポーネント支持体上の１つまたは複数の所定の位置に配置することができるため、これらの要素によって、ばねアームがこの位置またはこれらの位置でのみ引きつけられ、そこでばねアームにおける第２係止構造部がコンポーネント支持体の第１係止構造部と係止係合すること、が保証される。１つまたは複数の所定の係止位置の外では、上述のように、ばねアームの第２係止構造部は、コンポーネント支持体から浮揚している、もしくは浮揚していなくてもわずかなばね力でこれに押し付けられる。
【００１８】
このような所定の引きつけを保証するため、特に永久磁石がばねアームに配置されている場合、コンポーネント支持体が永久磁石および／または強磁性要素を除き、実質的に非磁性材料から構成されると有利であり得る。例えば、コンポーネント支持体用の材料として、アルミニウム、真鍮または適切なプラスチックが使用可能である。ここでコンポーネント支持体が「実質的に」非磁性材料から構成されていることについては、磁性材料が本発明によって提案されるメカニズムに作用を及ぼさない限り、例えば、機械的に強化するため、特定の位置を識別するなどのため、当然このコンポーネント支持体が適切な位置において磁性材料を有し得ることは明らかである。
【００１９】
ばねアームは、コンポーネント支持体の所定の領域にわたって延在しており、上記ばねアームおよびコンポーネント支持体の磁気的に相補的な要素のうちの少なくとも２つが、１つまたは複数の係止位置において、軸の仮想延長線に沿って、平面視において重なっていると、対応する光学素子は特に有利である。こうして磁気的に相補的な要素を互いに空間的に近くにもたらして、これによって磁力を最大化することが可能である。
【００２０】
上述のように、対応する光学装置において有利には、コンポーネント支持体が１つまたは複数の係止位置にないとき、コンポーネント支持体に第２係止構造部が接触しないようにばねアームにプリロードが掛けられている。すでに詳細に説明したように、これにより第２係止構造部および／またはコンポーネント支持体における摩耗の発生が低減される。
【００２１】
有利には、コンポーネント支持体の１つまたは複数の第１係止構造部は、１つまたは複数の溝として構成されており、第２係止構造部は、突出した要素、特にボールまたは転がり軸受を有する。特に転がり軸受は、本発明の枠内での使用に特に有利である。なぜならば、このような転がり軸受は、第１係止構造部から「転がり出る」ことが可能であり、したがって転がり軸受は、時間が経過しても全く損耗しないか損耗したとしてもわずかだからである。１つまたは複数の係止構造部の外では有利には転がり軸受とコンポーネント支持体との間には接触が存在しないかまたはわずかな押圧力による接触しか存在しないため、転がり軸受も前に説明した従来技術よりも極めて少ない程度にしか損耗しない。本発明の枠内において使用する転がり軸受は、例えば、玉軸受け、円筒ころ軸受として、または特に有利には針状ころ軸受として構成することが可能である。
【００２２】
対応するコンポーネント支持体は、有利には、コンポーネント支持体に対する電気的な駆動部を含む光学装置において使用される。したがってコンポーネント支持体は、有利には、このような電気的な駆動部に対する係合構造を有する。本発明は、このような電動式のコンポーネント支持体において特別な利点を奏する。なぜならばここでは係止位置の高速の切換速度および頻繁な切換が生じ、ひいては従来のコンポーネント支持体では大きな摩耗が発生するからである。係合構造は、例えば、コンポーネント支持体の周囲にわたって環状に延在するリングギアであってよく、電気的な駆動部によって駆動されるピニオンがこのリングギアに噛み合う。
【００２３】
本発明の有利な実施の形態によれば、コンポーネント支持体は、レンズ支持体として、特に対物レンズリボルバもしくは拡大率交換器として、蛍光フィルタ支持体または別のフィルタの支持体として、および／または、例えば、位相コントラスト絞り用の絞り支持体として構成可能である。あらゆる用途において、本発明はその利点を奏する。特に本発明の光学装置は、複式顕微鏡として、例えば、倒立顕微鏡として構成され、コンポーネント支持体は照明光路に配置される。
【００２４】
本発明の別の利点および実施形態は、以下の説明および添付の図面から得られる。
【００２５】
上で挙げた特徴および以下にさらに説明する特徴は、それぞれ示した組み合わせだけでなく、本発明の枠を逸脱することがなければ別の組み合わせにおいてもまたは単独で使用できることは明らかである。
【００２６】
本発明を実施の形態に基づいて図面で略示し、また図面を参照して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るアセンブリをそれぞれ係止位置で（図１Ａ）および係止位置の外で（図１Ｂ）示す斜視図である。
【図２】図１Ａおよび図１Ｂによるアセンブリをそれぞれ係止位置で（図２Ａ）および係止位置の外（図２Ｂ）で示す部分断面側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る光学装置を大幅に簡略化して示す図である。
【００２８】
本発明の実施の形態
図１Ａおよび図１Ｂにはそれぞれ本発明の特に好適な実施の形態に係るアセンブリが斜視図に示されている。このアセンブリは、軸１周りに回動可能なコンポーネント支持体１１を有し、このコンポーネント支持体１１には、光学素子、例えば、レンズまたはフィルタを収容するための複数の収容部１２が設けられている。コンポーネント支持体１１には、ここでは係止溝の形態の複数の第１係止構造部１３が形成されている。
【００２９】
図１Ａおよび図１Ｂに示したアセンブリは、軸１に対して相対回動不能に取り付けられたばねアーム１４をさらに有し、このばねアーム１４は、ここでは転がり軸受として示されている第２係止構造部１５を有する。コンポーネント支持体１１を軸１周りに回動させることにより、第１係止構造部１３と、ばねアーム１４における第２係止構造部１５との間に係止係合を形成することができる。
【００３０】
図１Ａによれば、コンポーネント支持体１１が係止位置に回動させられたため、第２係止構造部１５は、第１係止構造部１３と係止係合している。これに対して図１Ｂによれば、コンポーネント支持体１１が係止位置にないため、第２係止構造部１５は、第１係止構造部１３の横に位置している。
【００３１】
ばねアーム１４に、磁気的に相補的な要素１７が配置されており、コンポーネント支持体１１に、磁気的に相補的な要素１６が配置されている。図１Ａに示したように、コンポーネント支持体１１が係止位置に回動させられると、ばねアーム１４の磁気的に相補的な要素１７と、コンポーネント支持体１１の対応する相補的な要素１６とが互いに向き合うため、ばねアーム１４に磁力が及ぼされる。この磁力が、第２係止構造部１５を第１係止構造部１３に引きつけ、ひいては第１係止構造部１３と第２係止構造部１５との間に係止係合を形成するかまたはこれを強める。
【００３２】
図１に示した係止位置から外へコンポーネント支持体１１が回動させられると、図１Ｂに示したように、磁気的に相補的な要素１６と１７と間の間隔が拡大し、磁力は低下する。ばねアーム１４のばね材料の適切なプリロードにより、ばねアームにおける第２係止構造部１５は、第１係止構造部１３との係合状態から解除される。その際、すでに述べたように、ばねアーム１４のばね材料のプリロードは、コンポーネント支持体１１が係止位置から外へ回動させられると、ばねアーム１４の第２係止構造部１５がもはやコンポーネント支持体１１と機械的な接触を有しないように選択される。摩耗の発生は、このようにして格段に低減される。
【００３３】
図１Ａおよび図１Ｂに示したアセンブリの別の要素として電気的な駆動部１８が設けられており、この電気的な駆動部は、特に参照符号を付していないピニオンを支持しており、図示のケースでは同様に軸１に対して相対回動不能に取り付けられている。電動モータ１８のピニオンは、コンポーネント支持体１１の係合構造１９に係合するため、このコンポーネント支持体を回動させることができる。
【００３４】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに対応するが、このアセンブリは側面図で、また境界線２によって区切られて部分断面図で示されている。図１Ａおよび図１Ｂにすでに示した要素には同じ参照符号が付されており、わかり易くするためにこれらの要素を繰り返して説明することはしない。図２Ａおよび図２Ｂに示したように、コンポーネント支持体１１には、特に磁石または強磁性のピンを埋め込むことが可能で、これに、ばねアーム１４における磁石または強磁性のピンが対向している。これらの磁石もしくは強磁性のピンはそれぞれ、磁気的に相補的な要素１６，１７である。ばねアーム１４が強磁性材料から製造される場合、ばねアーム１４の強磁性のピン１７は、ばねアームと一体に形成することができ、これによって材料コストが節約され、製造が容易になる。
【００３５】
図３には顕微鏡の形態の光学装置が大幅に簡略化した図で示されており、この光学装置には、全体に参照符号１０が付されている。対応するコンポーネント支持体には、前の図と同様に参照符号１１が付されている。コンポーネント支持体１１は、ここではフィルタ支持体として、光学装置１０の反射光路に形成されている。コンポーネント支持体１１に配置されている光学素子は、電動モータ１８によるコンポーネント支持体１１の回動により、光学装置１０の反射光路３に導入することができる。択一的または付加的には、光学素子１２’として、対応する対物レンズを支持する対物レンズリボルバの形態のコンポーネント支持体１１’を設けることも可能である。本発明は基本的には、斜めに配置された軸周りに回動する、対応する対物レンズリボルバ１１’を使用して実現することも可能である。対物レンズリボルバ１１’を、適切な電動モータ１８’を用いて回動させることも可能であり、これによって所定の対物レンズを反射光路３に導入することができる。
【００３６】
光学装置１０においては対物レンズより像側に試料支持体４が示されており、この試料支持体４は、試料ステージ５上で同軸駆動部６を用いてｘおよびｙ方向に移動させることが可能である。照明ユニット７を用い、ビームスプリッタ８を介して照明光を反射光路３に入力結合することができる。ミラー９を介して光路を偏向させ、観察者の眼２０によってこの光路を観察可能にすることができ、このために好適には図３に特に示していない別の光学素子が準備される。
【符号の説明】
【００３７】
１  軸、  ２  境界線、  ３  反射光路、  ４  試料支持体、  ５  試料ステージ、  ６  同軸駆動部、  ７  照明ユニット、  ８  ビームスプリッタ、  ９  ミラー、  １０  光学装置、  １１  コンポーネント支持体、  １２  光学素子用の収容部、  １３  第１係止構造部、  １４  ばねアーム、  １５  第２係止構造部、  １６，１７  磁気的に相補的な要素、  １８  電気的な駆動部、  １９  係合構造、  ２０  観察者の眼
【図１Ａ】
2019501423.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2019501423.tif 000006
【図３】
2019501423.tif 000007
【国際調査報告】
2019501423.tif 000008
2019501423.tif 000009
2019501423.tif 000010
2019501423.tif 000011