(57)【要約】    【課題】光学部材用の磁気的に位置決めされる精密保持装置において、光学器械の光学部品を担持する可動担持体を磨耗なしに精密に保持させることができるように構成する。    【解決手段】少なくとも１つの光学部材（４）を保持する担持体（２）は、精密止め面（６）を有するハウジング凹部（５）内に位置変更可能に配置されている。精密止め面（６）に対する担持体（２）の接触圧を得るため、同極になるように方向づけられた磁石対（Ａ１/Ａ２またはＢ１/Ｂ２）を次のように配置し、すなわち１つの磁石（Ａ１またはＢ１）がハウジング凹部（５）内に、そしてこの磁石と対応関係にある磁石（Ａ２またはＢ２）が担持体（２）内に設けられるように配置する。担持体（２）の上面のための精密止め面（６）は、光学部材（４）を光学器械のハウジング（１）内で精密位置決めするための参照面（７）を形成している。    【選択図】図１ａ
2004157538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学器械において少なくとも１つの光学部材を保持するための、磁気的に位置決めされる精密保持装置において、
少なくとも１つの光学部材（４）を保持する担持体（２；３）が、精密止め面（６）を有するハウジング凹部（５）内に位置変更可能に配置され、精密止め面（６）に対する担持体（２；３）の接触圧を得るため、同極になるように方向づけられた磁石対（Ａ１/Ａ２またはＢ１/Ｂ２）が次のように配置され、すなわち１つの磁石（Ａ１またはＢ１）がハウジング凹部（５）内に、そしてこの磁石と対応関係にある磁石（Ａ２またはＢ２）が担持体（２；３）内に設けられるように配置され、担持体（２；３）の上面のための精密止め面（６）が、光学部材（４）を光学器械のハウジング（１）内で精密位置決めするための参照面（７）を形成していることを特徴とする精密保持装置。
【請求項２】
１つの磁石対（Ａ１/Ａ２またはＢ１/Ｂ２）に属している磁石の軸線（１４ａまたは１４ｂ）が、９０゜の角度で参照面（７）に立てた垂線（１６）と角度（α）を成し、担持体（２；３）上で作動位置にある光学部材（４）が極性の異なる２つの磁石（Ａ２,Ｂ２）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１に記載の精密保持装置。
【請求項３】
各光学部材（４）のための担持体（２；３）が、ラッチノッチ（１１ａまたは１１ｂ）と、該担持体の１つの長手側に設けられる操作部（１２）とを有し、光学部材（４）の作動位置において担持体（２；３）の他の長手側が光学器械ストッパー（１０）と接触することを特徴とする、請求項１または２に記載の精密保持装置。
【請求項４】
担持体（２）の待機位置を実現するため、磁石（Ａ２とＢ１）が互いに対応しあって１つの対極の磁石対（Ａ２/Ｂ１）を形成する程度に担持体（２）をハウジング（１）から引き出し可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の精密保持装置。
【請求項５】
同極の磁石対を可動な精密保持装置および精密位置決め装置に使用することを特徴とする使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学器械において少なくとも１つの光学部材を保持するための、磁気的に位置決めされる精密保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば顕微鏡のような光学器械においては、ミラー、ビームスプリッタ−、フィルタ、レンズ、回折格子、プリズム、或いはダイオードのような光学部材を光学器械に出し入れして、使用可能な一列の光学部材の中の他の光学部材と交換することが操作者にとって必要である。この場合、光学部材の作動位置への位置決めは高精度で行なわねばならない。
【０００３】
たとえば誘電性ビームスプリッタ−のような、光学器械の利用者が選択的に光路内へ挿入できる光学部材を配置したスライダは知られている。このような光学部材を一時的にしか接続しない場合には、第１の使用位置（いわゆる「作動位置」）と、第２の「待機位置」（この位置では光学部材は非作動状態にある）とを備えた長いスライダが有利である。光学部材の交換はスライダの交換によって行う。使用位置と待機位置とはスライド方向においてストッパーまたはラッチによって特徴づけられる。可能な列のなかの１つの列から１つの光学部材を光路内へ挿入する場合には、光学部材を横に並べたスライダ、或いは光学部材を円形に並べたホイールが有利である。この場合、スライド方向または回転方向における利用可能な位置は、光学部材が複数個ある場合、複数個のラッチによって特徴づけられる。光路内で利用されている光学部材のスライド面または回転面外側への正確な位置決めは、たとえば精密なあり溝ガイドによって実現され、或いはばね力で参照面に対し押圧することによって実現される。
【０００４】
特許文献１からは、顕微鏡用のフィルタ交換器が知られている。このフィルタ交換器にはフィルタマウントが設けられ、フィルタマウントは機械的補助手段または磁気的補助手段によってフィルタホイールに再現可能に保持されている。この磁気保持装置の具体的な特徴、作用、およびフィルタホイールでの位置決めに関しては記載されていない。
【０００５】
特許文献２には顕微鏡用対物レンズレボルバーが記載されている。異なる作業位置を特徴づけるため、レボルバーシェルには複数個の磁石が固定され、これら磁石は磁場センサと協働してコード検知を行う。
【０００６】
特許文献３からは、円形プレート上に予め取り付けられ、ベースプレート上に位置決めすることのできる光学部材が知られている。この扇形プレートの下面に設けられた機械的隆起部は筒状要素と協働して、円形プレートでの正確な位置決めを可能にする。扇形プレートとベースプレートには補助的に磁石が挿入されている。たとえば１つの磁石はそのN極が対応する磁石のＳ極と協働する。ベースプレート上には極性が異なる磁石が挿着されている。したがって、間違った方向づけ或いは交換ミスを回避するため、４つの扇形プレートのそれぞれをベースプレート上の特定の個所にしか取り付けることができない。この文献からは、所定の反発過程を得るために同極の磁石を使用するという観点は読み取れない。
【０００７】
さらに特許文献４から知られているレーザーカッティングヘッドは、磁気保持装置により上部ハウジングに取り付けられている。カッティングヘッドが不慮に損傷した場合、前記磁気保持装置はある程度「基準破断個所」として機能する。すなわちレーザーカッティングヘッドを無理やりハウジングから押して外すことができる。磁気保持装置の態様に関してはこれ以上記載されていない。すなわち、磁気保持装置はリング状の磁気接触面と考えることができる。この場合も対極磁石領域が協働する。
【０００８】
特許文献５には、磁気保持部を有するめがねまたはマスクが記載されている。めがねおよびめがね担持体用のフロントカバーが開示されており、めがねとめがね担持体とは溝・ばね結合部と前記磁気保持部とにより互いに取り外し可能に結合されている。
【０００９】
非特許文献１からは磁石ロック装置が知られており、個々のロック位置は円板を無接触に固定させる。この従来技術の欠点は以下の点にある。この文献によれば、あり溝ガイドが設けられているが、あり溝ガイドは、部品を移動させるには小さな公差を必要とするので、面倒な製造方式でしか製造できず、しかも遊びを持っていない。
【００１０】
ばねによって部材を参照面に対し押圧させるには、ばね力を慎重に調整することが必要であり、押圧により両方の接触面が磨耗する結果になる。
【００１１】
ケーシング或いは位置調整可能な部材に装着されている磁石を１個だけ用いて磁気保持させると、この磁石に対し磁化可能な材料を設けねば、利用可能な位置に磁気力を作用させることができないばかりか、この位置の外側では磁化可能な材料を使用しないようにして位置調整を行うことが不可能になるという欠点がある。
【００１２】
スライダが長ければ、１個の磁石の力だけでは、スライダを参照面に拘束的に保持させるには十分でない。磁化可能な材料の特殊なケースとしては、１個または複数個の磁石をケーシングと位置調整可能な部材との両方に設けて、利用可能な位置で磁石が互いに引き合うようにする。しかしながら、互いに引き合う磁石の欠点は、これらの磁石を参照面の上方と下方に配置せねばならず、参照面の両側に空間が必要であるため、光路に影響を及ぼすことである。
【００１３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１９７０２７５４Ａ１号公報
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許公開第３６３０６３２Ａ１号公報
【特許文献３】米国特許第６３２２２２３Ｂ１号公報
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許公開第１９７２３７４Ａ１号公報
【特許文献５】ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０００１７６３Ｕ１号
【非特許文献１】W. krause : "Konstruktionselement der Feinmechanik"（精密機械工学の構成要素）、VEB Verlag Technik出版、ベルリン、１９８９年第１版、第４５０頁および第４５１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の精密保持装置において、公知の解決法の欠点を持たず、光学器械の光学部品を担持する可動担持体を磨耗なしに精密に保持させることができるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するため、少なくとも１つの光学部材を保持する担持体が、精密止め面を有するハウジング凹部内に位置変更可能に配置され、精密止め面に対する担持体の接触圧を得るため、同極になるように方向づけられた磁石対が次のように配置され、すなわち１つの磁石がハウジング凹部内に、そしてこの磁石と対応関係にある磁石が担持体内に設けられるように配置され、担持体の上面のための精密止め面が、光学部材を光学器械のハウジング内で精密位置決めするための参照面を形成していることを特徴とするものである。本発明の他の構成は従属項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１ａは、顕微鏡等の光学器械用のハウジング１を示している。ハウジング１は直線状担持体２用の、たとえばスライダ用の押し込みチャネルを有している。操作部１２を用いると、直線状担持体２をストッパー１０に係止されるまでハウジング１内へ押し込むことができる。直線状担持体２内には光学部材４、たとえばフィルタ或いはレンズがある。図１ａは光学器械内の光学部材４をいわゆる「作動位置」で示したものである。光学部材４の光軸９（光学器械全体の光軸もこの領域にある）は図示では鉛直方向に延びている。担持体２の下面はハウジング１に対して変位する精密変位面６上にあり、二重矢印１３で示したように変位することができる。図２は図１ａの図示に対応したもので、ハウジング１から一部を引き出した担持体２を、光学部材４に対するいわゆる「待機位置」で示したものである。
【００１７】
担持体２内には、光学部材４の両側に磁石Ａ２またはＢ２が設けられている。磁石は永久磁石であり、磁石の方向は、磁石Ａ２のＳ極と磁石Ｂ２のＮ極が図１ａおよび図２において上向きになるように選定されている。
【００１８】
ハウジング１内には磁石Ａ１とＢ１も設けられている。磁石Ａ１は磁石Ａ２に付設され、磁石Ｂ１は磁石Ｂ２に付設されている。本発明によれば、磁石Ａ１またはＢ１の方向は、磁石Ａ１のＳ極が磁石Ａ２のＳ極側に向くように、且つ磁石Ｂ１のＮ極が磁石Ｂ２のＮ極側に向くように選定されている。その結果、互いに対応する２つの磁石対Ａ１／Ａ２およびＢ１／Ｂ２が生じ、この場合この「対応関係」は、一般に知られているように引き合い挙動を示さず、永久に反発しあう反発挙動を示す。このように同極に方向づけられた磁石対Ａ１／Ａ２およびＢ１／Ｂ２は、本発明によれば、担持体２を作動位置で永久的に参照面７に対し押圧させることにより、ハウジング１内での光学部材４に対する精密な位置決めを保証させるために使用する。
【００１９】
光学部材４の両側に位置決めされている２つの磁石対Ａ１／Ａ２およびＢ１／Ｂ２を使用する目的は、参照面７に対し単なる「点状の」押圧ではなく、「面の」押圧を生じさせるためである。
【００２０】
本発明の範囲内では、対応関係にある磁石をある程度「対角線方向」に配置し、その際１つのストッパーまたは角度がずれている２つのストッパーを設けて、２つの空間方向または３つの空間方向で精密位置決めを保証するようにしてもよい。
【００２１】
２つの空間方向で精密位置決めを実現する場合には、垂線１６と担持体２の直進方向１３とによって張られる面内で角度αを決定する。
【００２２】
３つの空間方向で精密位置決めを実現する場合には、垂線１６を含み且つ担持体２の直進方向１３に対しほぼ４５゜の角度を成している面内で角度αを決定する。
【００２３】
図２は、担持体２を引き出した状態で光学部材４に対する「待機位置」を示したものである。光学部材４は光軸９の外側にあり、すなわち作動位置の外側にある。担持体２のこのような位置は、たとえば、光学部材４を他の光学部材と交換して、担持体２をストッパー１０までハウジング１内へ押し込むことにより新しい光学部材を作動位置へもたらすか、或いは、光学部材４を必要な場合だけ光路（光軸９によって示唆されている）内へ挿入するために利用することができる。
【００２４】
待機位置における磁石Ｂ１／Ａ２の対向配置から、別の発明的な観点が生じる。磁石Ｂ１のＮ極が磁石Ａ２のＳ極と対応関係にあるので、磁石対Ｂ１／Ａ２は対極的に位置決めされている。したがって相互に引き合う結果となり、担持体２がハウジング１から不慮に引き出されたり、落下することが防止されるので望ましい。
【００２５】
さらに図１ａからわかるように、互いに協働する磁石対Ａ１／Ａ２またはＢ１／Ｂ２を次のように位置決めし、互いに方向づけすることが有利であり、すなわち磁石Ａ１の軸線１４ａを磁石Ａ２の対応する軸線と整列させ、且つ参照面７に垂直に立つ垂線１６、すなわちハウジング１内への担持体２の直進方向に垂直に立つ垂線１６と角度αを成すようにするのが有利である。角度αは０＜α＜４５゜の範囲にあるのが有利である。軸線１４ａが傾斜していることにより、すなわち角度αをα＞０に選定することにより、ストッパー１０のほうへ指向する反発押圧力の付加成分が実現される。一般的には次のように言うことができる。互いに付設されている同極の磁極を結ぶ線、たとえば磁石Ａ１とＡ２のＳ極或いは磁石Ｂ１とＢ２のＮ極を結ぶ線は、ストッパー１０またはすでに２つの空間方向における精密位置決めの実現と関連して述べたような複数個のストッパーの方向に押圧成分を有する。
【００２６】
図３ａは直線状担持体２を切換えスライダとして構成した実施形態を示したものである。担持体２は３つの光学部材４を含んでおり、そのうち中央にある光学部材が作動位置にある。これは光軸９が図示されていることによりわかる。担持体２の片側にはラッチ１１ａ、すなわちノッチが設けられ、ラッチ１１ａはハウジング１に対応的に設けたラッチ突起と係合する。各光学部材４の両側には磁石Ａ２またはＢ２が設けられ、その極性、すなわち磁石の方向はすべて同一方向に向けられている。この実施形態でも磁石対Ａ２／Ａ１またはＢ２／Ｂ１が設けられている。なお図では磁石Ａ１またはＢ１を破線で示したが、これはこの磁石が図面の下方に配置されていることを示したものである。この実施形態では、図１ａの実施形態とは異なり、両磁石対Ａ２/Ａ１およびＢ２/Ｂ１の軸線の方向は互いに平行にずれている（図３ａの線Ｙ−Yの断面図である図３ｂを参照）。互いに対応関係にある同極の磁石対を空間的に付設したこの変形実施形態によっても、ラッチ１１ａのほうへ指向する全反発力の補助作用が生じる。
【００２７】
図３ｂからわかるように凹部５が設けられている。この凹部５は、その深さに関し、挿入される担持体２よりもかなり大きい。磁石対Ｂ１/Ｂ２には反発作用がなく、担持体の片側を、参照面７を形成している内側の精密止め面６に対して押圧させている。
【００２８】
図４は、円板として構成された回転担持体３を示したものである。担持体３は６つの光学部材４を含んでおり、作動位置にある光学部材４はその光軸９を図示した光学部材である。フィルタホイール自身は周囲に６つのラッチノッチを有している。図からわかるように、作動位置にある光学部材４に付設されているラッチノッチは、対応するラッチ突起と係合している。なお本出願では、簡単のために、ラッチノッチとラッチ突起をまとめてラッチ１１ｂ（図４）または１１ａ（図３ａ）と記すことにする。図４からわかるように、ラッチ突起はハウジング１の筒状の内壁に設けられている。担持体３は軸線１５のまわりに回転可能に支持されている。
【００２９】
光学部材４とその間にある位置決めされた磁石Ａ１,Ｂ１等とはその中心が円形の線上にあり、図４の図面の面を突き刺している軸線１５を表す点はこの仮想の円形の線の中心を表わしている。
【００３０】
図４からわかるように、軸線１５は筒状のハウジング１の軸線（図示せず）に対し偏心しているが、これは構造的な理由から生じるものであり、すなわちラッチ１１ｂを解除するとき、つまりラッチ１１ｂが図４に図示した光学部材ロック位置から離れるときに、円板状の担持体３が直径方向へ待避するのが避けられないことを考慮したものである。
【００３１】
以上、本発明によれば複数個の光学部材を保持し、光学器械内部の精密作動位置へもたらすことができる担持体の２つの実施形態（直線状切換えスライダとしての担持体と円板状の担持体）に関し説明したが、もちろん他の構成の担持体も可能であり、たとえば非直線状の長尺の担持体、円錐状のレボルバー立体形状の担持体、或いは立方体状の光学部材をチェーンリンク状に並べた担持体も可能である。磁石の特殊な材料（たとえばネオジム）を選定する場合、または磁石の具体的な形状（たとえば正方形或いは多角形の横断面の磁石）を選定する場合、或いは磁石の種類（たとえば電磁石）を選定する場合も、基本的には特殊なタイプへの制限はない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】引き出し可能な担持体のための本発明による磁気保持装置の第１実施形態の側面図である。
【図１ｂ】図１ａの線Ｘ−Ｘによる断面図である。
【図２】図１ａに対応する側面図であるが、担持体を引き出した位置（待機位置）で示した図である。
【図３ａ】磁石対の他の位置決め態様を持つ磁気保持装置の第２実施形態の平面図である。
【図３ｂ】図３ａの線Ｙ−Ｙによる断面図である。
【図４】光学部材のための回転可能な担持体を備えた磁気保持装置の第３実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１                  ハウジング
２                  スライダとしての直線状担持体
３                  ホイールとしての回転担持体
４                  光学部材
５                  ハウジングに設けた凹部
６                  凹部の内側の精密止め面
７                  参照面
８                  開口部
９                  作動位置にある光学部材の光軸
１０                直線状担持体のためのストッパー
１１ａ              直線状担持体のためのラッチ
１１ｂ              回転担持体のためのラッチ
１２                直線状担持体のための操作部
１３                直線状担持体の直進方向を示す二重矢印
１４ａ              磁石Ａ１の軸線
１５                磁石Ｂ１の軸線
１６                参照面に垂直な垂線
１７                直線状担持体の突起
Ａ１，Ｂ１          直線状担持体に設けた磁石
Ａ２，Ｂ２          直線状担持体または回転担持体に設けた磁石
α                  磁石（Ａ１,Ａ２,Ｂ１,Ｂ２）の軸線（１４ａまたは１４ｂ）と参照面７に対し直角に立つ垂線１６との成す角度
【図１ａ】
2004157538.tif 000003
【図１ｂ】
2004157538.tif 000004
【図２】
2004157538.tif 000005
【図３ａ】
2004157538.tif 000006
【図３ｂ】
2004157538.tif 000007
【図４】
2004157538.tif 000008