(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学部材を電動で切換える光学部材切換装置において、
電動駆動源と、
前記光学部材を装着する切換部材と、
前記電動駆動源に設けられたモータ歯車と、
前記モータ歯車に噛み合う平歯車と、
前記平歯車と一体に形成され、前記電動駆動源からの動力の伝達を休止するための伝達休止部及び前記電動駆動源からの動力を伝達するための動力伝達部を有する原動車と、
前記切換部材に設けられた大歯車と、
前記大歯車に噛み合う小歯車と、
前記小歯車と一体に形成され、前記原動車からの動力の伝達を休止するための、外周が鳩尾形状の固定部である従伝達休止部及び前記原動車からの動力を伝達するための、外周が前記鳩尾形状の固定部以外の部分に設けられた外転サイクロイド曲線近似の歯形の従歯溝である従動力伝達部を有する従動車と、
前記電動駆動源と前記切換部材との間の動力伝達休止期間中に、前記複数の光学部材のうち少なくとも１つの光学部材を光路上に位置決めするための位置決め手段と、
前記複数の光学部材のうち少なくとも１つの光学部材が前記位置決め手段によって光路上に位置決めされたことを検出する検出手段と、を具備し、
前記原動車の前記伝達休止部と前記従動車の前記従伝達休止部との間隙による前記切換部材の回転量は、前記位置決め手段による前記切換部材の回転量より少ないことを特徴とする光学部材切換装置。
【請求項２】
前記小歯車の送り誤差をα、バックラッシをβ、前記原動車の前記伝達休止部と前記従動車の前記従伝達休止部との間の隙間による前記従動車の回転角をＡ、前記位置決め手段の呼び込み量をＢ、前記大歯車と前記小歯車のギヤ比数をｎとすると、
α＜Ａ／ｎ＜Ｂ−α−β
の式で表示されることを特徴とする請求項１記載の光学部材切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡等の光学装置において、複数の光学部材の中から観察対象に応じて所望の光学部材を選択して観察光路上に位置決めする光学部材切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学部材切換装置には、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決めする一般的にレボルバと呼ばれる対物レンズ切換装置や、落射蛍光観察で蛍光試薬の特性に合わせ複数のキューブ（フィルタブロック）を観察光路と照明光路との分岐点に配置させるキューブ切換装置などがある。従来、この種の装置では、モータを所定の電圧で駆動することによりレボルバの可動部を回転させ、レボルバの可動部と固定部との間に機械的な係合機構を設けてレボルバの回転を停止させている。係合機構は、レボルバに装着された各対物レンズの光軸が顕微鏡等の光学装置の観察光軸と一致する位置にくる度に、レボルバ可動部と固定部とを機械的に係合させ、位置決め保持するようになっている。
【０００３】
これらの光学部材切換装置の第１の例として、特開平５−２８１４５７号公報に開示された技術（従来例１）がある。この対物レンズ切換装置は、図２４に示すように、複数の対物レンズ１０１が取付けられたレボルバ１０２と、レボルバ１０２の回転および制動を行うモータ１０３と、このモータ１０３の回転をレボルバ１０２に伝達する伝達機構１０４とを有し、モータ１０３または伝達機構１０４の回転軸にモータ１０３の減速タイミングと停止タイミングを与える２つの指標部を有するマーク板１０５を、装置固定部１０９には２つの指標に対応する反射型センサ１０６および透過型センサ１０７をそれぞれ設けている。また、レボルバ１０２の外周上面にはクリックボール１０８が固着され、レボルバ１０２が回動自在に嵌装する固定部材１１０に固着された板バネ１１１の図示しない先端孔にクリックボール１０８が係合することにより、所望の対物レンズ１０１が観察光軸ｍに位置決めされるようになっている。
【０００４】
所望の対物レンズ１０１が観察光軸ｍの手前に到達した時にモータ１０３の減速を開始し、十分減速した後、観察光軸ｍの位置付近に到達した時にモータ１０３を停止させる。このとき、クリックボール１０８が、弾発力によって付勢された板バネ１１１の図示しない先端孔の係合範囲に入る手前にて、反射型センサ１０６がマーク板１０５の反射パターンを検出し、この検出信号により電子制御回路がモータ１０３の回転を十分に減速し、つぎにクリックボール１０８が板バネ１１１の係合範囲に入ると、透過型センサ１０７がマーク板１０５の切欠き部を検出し、この検出信号により電子制御回路がモータ１０３を完全に停止させる。これによりクリックボール１０８が板バネ１１１の先端孔の係合範囲に嵌入し、所望の対物レンズ１０１が観察光軸ｍに位置決めされる。これにより、対物レンズを正確かつ迅速に光学装置の光軸に位置決めすることができる。
【０００５】
つぎに、光学部材切換装置の第２の例として、特開平７−３１１３４３号公報に開示された技術（従来例２）がある。この対物レンズ切換装置は、図２５および図２６に示すように、図示しない対物レンズを保持するレボルバ１１２と、レボルバ１１２の回転および制動を行うモータ１１３と、モータ１１３の制動によって減速したレボルバ１１２を予め定められた位置に機械的に停止させる位置決め部１１４と、モータ１１３を制御するレボルバ制御回路１１５と、レボルバ１１２が所定量回転したことを検出する定量回転検出部１１６とを有し、レボルバ制御回路１１５が定量回転検出部１１６からの検出結果を受けて、予め設定された遅延時間の後にモータ１１３の制動を開始するように構成されている。
【０００６】
所望の対物レンズを観察光軸に位置決めするためのモータ１１３の制動タイミングの調整は、電気的手段で行われている。レボルバ１１２の始動後、所定量回転したことを検出する検出手段１１６としては、例えばフォトインタラプタ１１７と遮光板１１８とを設け、このフォトインタラプタ１１７が遮光板１１８の切欠き１１８ａを検知することにより検知出力を行う。レボルバ制御回路１１５は、この検知出力を受けて、予め設定された遅延時間の経過後、遅延出力を行い、このタイミングでモータ１１３の制動を行う。所望の対物レンズを正確に位置決めするための調整が、電気的な遅延時間の調整によって可能であるため、調整作業の省力化ができる。
【０００７】
さらに、光学部材切換装置の第３の例として、特許第２５３９９０３号（ライカ）に開示された技術（従来例３）がある。この対物レンズ切換装置は、図２７に示すように、レボルバ１２１を回転させるモータ駆動装置１２２と、レボルバ１２１の回転位置を検出するコード装置１２３と、目標位置であるレボルバ穴を予め選択するための選択手段１２４と、モータ駆動装置１２２の回転を制御する制御手段１２５と、選択されたレボルバ穴を目標位置に固定するための係合手段（図示せず）とを有し、コード装置１２３のコードディスク１２７上にレボルバの制動を開始するための対物レンズの数に対応した減速マーク１２８を配置して、この減速マーク１２８とセンサ１２９との協業により、レボルバ１２１が目標位置に到達する前にモータ駆動装置１２２の回転数を減少させるようにしたので、所望の対物レンズを正確かつ迅速に目標位置に位置決めすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術にはつぎのような問題点があった。すなわち、上述のいずれの従来例においても、対物レンズの装着状態（本数、種類、取付け位置）は装置使用者によって様々であるため、レボルバを回転させるモータへの負荷も変化するので、モータの最適な停止制御が困難であった。
【０００９】
従来例１では、図２４に示すように、反射型センサ１０６とマーク板１０５の反射パターンとの位置関係、および透過型センサ１０７とマーク板１０５の切欠き部との位置関係は、組立時には正確に調整され、クリックボール１０８と板バネ１１１との係合が確実に行われるように最適化されている。しかしながら、本従来例の場合、モータ１０３の減速タイミングと停止タイミングとを与える２つの指標部を有するマーク板１０５は、レボルバ１０２ではなく、モータ１０３または伝達機構１０４の回転軸に設けられているため、伝達機構１０４のガタ（バックラッシ）が大きかったり、対物レンズ切換装置ごとにばらついている場合には、各センサ１０６、１０７とマーク板１０５との位置関係の調整が難しい。
【００１０】
また、反射型センサ１０６と透過型センサ１０７の両方を正確に調整しなければならないので、調整に時間がかかる。さらに、対物レンズの装着状態（種類、本数、取付け位置等）によってモータ１０３への負荷慣性は大きく異なるが、この位置関係の調整は、対物レンズ１０１の装着状態によらず常に固定のものであり、このいずれの場合においても、レボルバ１０２のオーバランやショートランなく、クリックボール１０８と板バネ１１１との係合を確保するように、マーク板１０５と各センサ１０６、１０７との位置関係を調整するのは非常に困難である。
【００１１】
従来例２では、図２５に示すように、遅延時間はクリックボール１１９がＶ溝１２０を乗り越えたり、手前で止まったりしないように、レボルバ装置ごとに最適に調整する。しかしながら、この遅延時間はレボルバ装置ごとの固定値であり、対物レンズの装着状態（種類、本数、取付け位置）の変化に対応できないため、対物レンズの装着状態によってはクリックボール１１９がＶ溝１２０にうまく係合しない恐れがある。また、レボルバ装置の径年変化により、モータ１１３（図２６参照）への負荷やモータ特性そのものが変化したりするとさらにこの不具合が生じやすい。
【００１２】
従来例３では、図２７に示すように、レボルバ１２１の制動を開始するための対物レンズの数に対応した減速マーク１２８は、所望の対物レンズを正確かつ迅速に目標位置に位置決めするため、コードディスク１２７上に最適な寸法に形成されている。しかしながらこの従来例においても、上述の対物レンズの装着状態や、径年変化には十分対応することができないという欠点を有している。
【００１３】
また、従来例１〜３に共通の問題点として、回転位置を電気的に検出しモータの制動を行って位置決めするため、難しい調整や複雑な制御手段が必要で、かつ、光学部材の装着状態の変化に対応できなかった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な手段で位置関係の調整が容易に行え、かつ光学部材の装着状態の変化に対応し、確実に光学部材を切り換えることができる光学部材切換装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の発明によれば、複数の光学部材を電動で切換える光学部材切換装置において、電動駆動源と、前記光学部材を装着する切換部材と、
前記電動駆動源に設けられたモータ歯車と、前記モータ歯車に噛み合う平歯車と、前記平歯車と一体に形成され、前記電動駆動源からの動力の伝達を休止するための伝達休止部及び前記電動駆動源からの動力を伝達するための動力伝達部を有する原動車と、前記切換部材に設けられた大歯車と、前記大歯車に噛み合う小歯車と、前記小歯車と一体に形成され、前記原動車からの動力の伝達を休止するための、外周が鳩尾形状の固定部である従伝達休止部及び前記原動車からの動力を伝達するための、外周が前記鳩尾形状の固定部以外の部分に設けられた外転サイクロイド曲線近似の歯形の従歯溝である従動力伝達部を有する従動車と、前記電動駆動源と前記切換部材との間の動力伝達休止期間中に、前記複数の光学部材のうち少なくとも１つの光学部材を光路上に位置決めするための位置決め手段と、前記複数の光学部材のうち少なくとも１つの光学部材が前記位置決め手段によって光路上に位置決めされたことを検出する検出手段と、を具備し、前記原動車の前記伝達休止部と前記従動車の前記従伝達休止部との間隙による前記切換部材の回転量は、前記位置決め手段による前記切換部材の回転量より少ないことを特徴とする。
【００１６】
このような光学部材切換装置では、電動駆動源の動力を光学部材を装着する切換部材の間欠割り出し動作に変換し、位置決め手段によって光学部材を光路上に正確に位置決めし、かつ、検出手段によって光学部材の位置決めを確認する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態においては、光学部材切換装置として対物レンズ切換装置およびキューブ切換装置をそれぞれ具体的な実施の形態で説明するが、若干の構成の変更があるものの、互いに他の形態の光学部材切換装置に適用することができる。以下、具体的な実施の形態について説明する。なお、各実施の形態間において、同一の部材には同一の符号を付して対応させている。
【００２２】
図１〜図１０は実施の形態１を示し、図１は対物レンズ切換装置の縦断面図、図２は図１のＹ−Ｙ断面図、図３は図１のＸ−Ｘ断面図、図７は制御系の構成図、図８は制御系のフローチャート、図９は間欠動作伝達手段の動作説明図、図１０は変形例の縦断面図、図１１は図１０のＷ矢視図である。
【００２３】
図１において、顕微鏡の本体（図示省略）に取付けられる取付け部材１に支持部材２が固定され、この支持部材２に切換部材としてのターレット３がガイドとなる多数のボール４を介して回転可能に支持されている。ターレット３は異なる倍率を有する複数（本実施の形態では５個）の光学部材としての対物レンズ５ａ〜５ｅ（一部図示省略）を有しており、観察に供する対物レンズを観察試料から遠ざけるため、ターレット３の回転軸ｎが顕微鏡の観察光軸ｍに対して１５度傾斜している。ターレット３の外周に形成された嵌合部６には大歯車７が嵌装されており、大歯車７には長穴７ａ（図３参照）が穿設され、取付けネジ８によって円周方向に位置調整されて、ターレット３に固定可能になっている。
【００２４】
図２に示すように、ターレット３の上面には、取付け可能な対物レンズ５ａ〜５ｅの個数分（本実施の形態では５個）のＶ溝１５が回転軸ｎを中心にして放射状に刻設されている。また、支持部材２の上面には板バネ１６が固着され、板バネ１６の先端にはクリックボール１７が装着されている。クリックボール１７は板バネ１６の弾発力によりＶ溝１５に付勢されて係合し、ターレット３を円周方向に位置決めするようになっている。Ｖ溝１５、板バネ１６およびクリックボール１７は、ターレット３と支持部材２との位置決め手段を構成している。
【００２５】
図１において、取付け部材１には支持部材２４が取着され、支持部材２４には支持アーム２５が垂設されている。支持アーム２５には、モータ１９と原動車１３と従動車９とが取着されている。従動車９には、上面に小歯車１０が同軸に固着され、ターレット３に嵌装した大歯車７と噛合している。また、小歯車１０の下面側の従動車９には、図２に示すように、外転サイクロイド曲線を近似した歯溝１１が８個と、鳩尾形状の固定部１２とが形成されている。
【００２６】
図２に示すように、原動車１３には、従動車９の８個の歯溝１１のピッチ円直径の１．５倍であるピッチ円直径上に、従動車９の歯溝１１の円周ピッチと同一の円周ピッチで８個の係合ピン１４が立設されている。すなわち、従動車９の歯溝１１が４５°間隔のため、原動車１３の係合ピン１４は３０°間隔で立設されている。従って、前記ピンのピッチ円直径上で、２１０°の区間は係合ピン１４が立設されているが、残りの１５０°の区間（後述の円筒部２１の近傍）には係合ピンが欠落している。また、原動車１３の中央には、従動車９の鳩尾形状の固定部１２の凹部１２ａに密接する形状の円筒部２１が立設されている。円筒部２１の上面には、原動車１３の位置検出用の遮光部２２が設けられ、図１に示すように、この遮光部２２に対向する位置に、フォトインタラプタ型のセンサ２３が支持部材２４に取着されている。遮光部２２とセンサ２３とによって原動車１３が１回転したことを検出する検出手段を構成している。さらに、原動車１３の外周には平歯車１８が形成され、モータ１９の出力軸に取着されたモータ歯車２０と噛合していて動力伝達が行われるようになっている。原動車１３と従動車９とによって間欠動作伝達手段を構成している。
【００２７】
上記各部材は、対物レンズ５ａ〜５ｅの内の１つが観察光軸ｍ状に位置決めされた状態、すなわち、板バネ１６により付勢されたクリックボール１７がＶ溝１４に係合した状態で、従動車９の固定部１２の凹部１２ａの中心位置と原動車１３の円筒部２１の中心位置が合致した状態（図２参照）になるように、噛み合い調整としてのターレット３と大歯車７との位置調整が長穴７ａに嵌入している取付けネジ８によって行われる。また、原動車１３の円筒部２１と従動車９の固定部１２との間には、隙間が形成されている。隙間は、小歯車１０の送り誤差（累積ピッチ誤差）より大きく、かつ、隙間と小歯車１０の送り誤差とバックラッシとを加算した量が、Ｖ溝１５の中心と板バネ１６に付勢されたクリックボール１７の中心が異なっていても付勢力でクリックボール１７がＶ溝１５に呼び込まれる呼び込み量より小さい。
【００２８】
図４は、図２に示した図１のＹ−Ｙ断面図のＶ溝１５の呼び込み量Ｂを示す図であり、図５は図４に示したＺ矢視図であり、クリック部の詳細を示す図である。また、図６は従動車と、原動車の円筒部との位置関係を示す図である。
【００２９】
ここで、小歯車の送り誤差をα、小歯車のバックラッシをβ、原動車１３の円筒部２１と従動車９の固定部１２との間の隙間による従動車９の回転角をＡ、Ｖ溝１５の呼び込み量をＢとすると、これらの関係は、以下の式で表示される。
【００３０】
α＜Ａ／５＜Ｂ−α−β
このような光学部材切換装置によれば、原動車２１の連続回転に対して、従動車９が間欠的に回転し、かつ歯車等の機械的誤差に影響されずに正確な位置出しが可能となる。
【００３１】
つぎに、対物レンズ切換装置の制御系について説明する。図７において、ターレット３の外周部には、３個のホールセンサとマグネット（３ビット単位）が取付けられており、対物レンズの取付け孔位置に応じた信号が発せられる種別センサ２６を構成している。この種別センサ２６により観察光軸ｍに位置する対物レンズの取付け孔を認識することができる。また、前述した原動車１３の回転角を検出するセンサ２３（図１参照）により、原動車１３の回転角が検出され、正確な位置決めが可能になる。センサ２３と種別センサ２６との２つの信号と、ハンドスイッチ２９等の外部入力手段からの信号により、制御部２８はターレット３の回転方向と回転量を判断し、モータドライバ２７に信号を送る。なお、図７においては、ハンドスイッチ２９は光学部材を順送り方向に切り換えるためのスイッチと、逆送り方向に切り換えるためのスイッチとを設けた場合について示したが、光学部材の数（レボルバの数）に対応したスイッチを設けてもよい。図８に示すように、原動車１３のセンサ２３の信号がＯＮで、かつ種別センサ２６の信号が適合した際に、モータ１９の駆動を停止させる。
【００３２】
つぎに、間欠動作伝達手段の動作を、図９を用いて説明する。
【００３３】
▲１▼の状態は、対物レンズ５ａ〜５ｅの１つが観察光軸ｍに位置決めされた状態、すなわち、板バネ１６により付勢されたクリックボール１７がＶ溝１５に係合した状態での従動車９と原動車１３との関係を示す。従動車９の固定部１２と原動車１３の円筒部２１とが隙間を介して向かい合っているため、従動車９は隙間に相当する回転角で回転できる。しかし、この回転角は、Ｖ溝１５の呼び込み量より小さいためガタはあるが、Ｖ溝１５の中心までクリックボール１７が呼び込まれており、ターレット３が正確に位置決めされている。この状態では、原動車１３が回転を開始しても従動車９は回転しない。この区間は、モーターの停止精度の余裕になる。
【００３４】
▲２▼の状態は、原動車１３がある量回転した状態で、原動車１３の係合ピン１４と従動車９の歯溝１１とが接触している状態を示す。▲１▼〜▲２▼までは、原動車１３の回転は従動車９には伝達されない。また、従動車９の固定部１２に隣接した歯溝１１に対して係合ピン１４は接線に近い方向から接触し始めるため、接触時は原動車１３の回転力が従動車９に徐々に伝達され衝撃が少ない。係合ピン１４が歯溝１１に接触する状態では、原動車１３の円筒部２１の端部が、従動車９の固定部１２の凹部１２ａ（図２参照）の中心位置より図９▲２▼の図上で下方に位置するので、従動車１３は矢印Ａの方向に回転可能となっている。
【００３５】
▲３▼の状態は、原動車１３がさらに回転した状態を示す。原動車１３の円筒部２１が、従動車９の固定部１２から完全に外れた状態にある。以後の▲３▼、▲４▼、▲５▼では、従動車９の歯溝１１に、原動車１３の係合ピン１４が順次係合し、回転するので従動車９は矢印Ａ方向に従属回転する。この間の従動車９の回転数は一定速度となっている。
【００３６】
▲６▼の状態は、▲１▼から従動車９が１回転し、従動車９の固定部１２に原動車１３の円筒部２１が係合し初めて、従動車９の回転が止められる。回り始めとは逆に、従動車９の歯溝１１に対して、原動車１３の係合ピン１４が回転の接線方向に近い向きで抜けていくので、原動車１３の回転運動が従動車９にあまり伝達されず、停止前の減速効果がある。
【００３７】
さらに、原動車１３が回転すると、原動車１３の円筒部２１に設けた遮光部２２をセンサ２３が検出し、原動車１３の回転が検知されて、モータ１９への電力供給を停止する。これにより、従動車９は１回転して、▲１▼の状態に復帰し、ターレット３は、小歯車１０と大歯車７とのギヤ比（本実施の形態では１：５）に従って１／５回転し、対物レンズが切り換えられる。
【００３８】
モータ１９は、電力供給が停止されても、従動車９の固定部１２の中心位置から原動車１３の円筒部２１の端部がはみ出さない範囲でモータ１９が回転停止すればよいため、停止精度が厳しく要求されることはない。すなわち、停止精度がラフでよく、安価なＤＣギヤードモータが利用できる。また、原動車１３の回転に対して従動車９は加減速を行い、始動時および停止時の衝撃が少ないので、騒音が少なく、耐久性に優れている。また、従動車の凹部と原動車の円筒部により回転が規制されるため、トルクに余裕のあるモーターを選定しておけば、装着負荷に影響されず確実な切換が可能である。
【００３９】
本実施の形態では、図１０および図１１に示すように、原動車１３は遮光部２２を設け、これに対向してセンサ２３を支持部材２４に取り付けることにより、モータ１９を停止させる信号を得ているが、これに代えて、モータ歯車２０にも遮光部２２Ａを設け、これに対向してセンサ２３Ａを支持部材２４に取り付けるように構成してもよい。この場合、原動車１３の平歯車１８とモータ１９のモータ歯車２０とのギヤ比を４：５とする。対物レンズを切り換えるために原動車１３を１回転させるには、モータ歯車２０は４／５回転回転する。同方向に原動車１３を５回転させたとき、モータ歯車２０は４回転し、遮光部２２Ａは最初の位置に戻る。すなわち、原動車１３の遮光部２２とモータ歯車２０の遮光部２２Ａが同時に検出され、この位置では常に所定の対物レンズが観察光軸ｍに位置決めされることになり、原点検出センサとして利用することができる。顕微鏡本体に傾斜して取付けるレボルバの場合、ターレット機構に構成する位置検出センサでは、狭いスペースで配線しなければならない問題が解決される。
【００４０】
本実施の形態によれば、制御系やモータの停止精度によらず，機械的手段でターレットの正確な位置決めが行なえる。そのため制御系を単純にでき且つ組み立てが容易なためコストダウンが可能で、更に駆動源であるモータに正確な停止精度が要求されないため安価なモータを使用でき大幅なコストダウンが可能である。また、装着負荷の違いや切換時間（速度）に影響されることがないため、多くのユニットに応用することが可能である。また、前者の単純さ（制御系、組立）と機構の余裕（負荷、時間）により信頼性が高い切換え機構を提供できる。
【００４１】
（実施の形態２）
図１２〜図１８は実施の形態２を示し、図１２は対物レンズ切換装置の縦断面図、図１３は間欠動作伝達手段の斜視図、図１４は図１２のＺ−Ｚ断面図、図１５は対物レンズの切換動作の第１の状態を示す斜視図、図１６は対物レンズの切換動作の第２の状態を示す斜視図、図１７は対物レンズの切換動作の第３の状態を示す斜視図、図１８は図１４のＷ−Ｗ断面図である。
【００４２】
図１２において、顕微鏡の本体（図示省略）に取付けられる取付け部材１に支持部材２が固定され、この支持部材２に切換部材としてのターレット３がガイドとなる多数のボール４を介して回転可能に支持されている。ターレット３は異なる倍率を有する複数（本実施の形態では６個）の対物レンズ５ａ〜５ｆ（一部図示省略）を有しており、観察に供する対物レンズを観察試料から遠ざけるため、ターレット３の回転軸ｎが顕微鏡の観察光軸ｍに対して１５度傾斜している。
【００４３】
ターレット３の外周には、上面側に第１従動車３８、下面側に第２従動車３９が取着されている。図１３に示すように、第１従動車３８には、６個の対物レンズ取付け部３ａ〜３ｆに対応した位置決め溝Ｖａ〜Ｖｆが第１従動車３８の内周に放射状に形成されている。一方、図１４において、支持部材２の上面には、先端にクリックボール３６が固着された板バネ３７が取着されている。板バネ３７は、クリックボール３６を第１従動車３８の内周の位置決め溝Ｖａ〜Ｖｆに押圧するように作用し、クリックボール３６が位置決め溝Ｖａ〜Ｖｆに係合したとき、ターレット３上に装着された各対物レンズ５ａ〜５ｆが観察光軸ｍに正確に合致するようになっている。これらの板バネ３７、クリックボール３６および位置決め溝Ｖａ〜Ｖｆは、ターレット３と支持部材２との間で所定の係合力を有して接触する位置決め手段を構成している。
【００４４】
図１４に示すように、第１従動車３８の外周には、取付けられる対物レンズ５ａ〜５ｆの取付け本数（本実施の形態では６本）の整数倍（ここでは３６ヶ所）の係合溝３８ａ1〜３８ａ36が回転軸ｎを中心に放射状かつ等間隔に形成されている。第２従動車３９の外周にも、第１従動車３８と同様の係合溝３９ｂ1〜３９ｂ36が形成されているが、対物レンズ５ａ〜５ｆが観察光軸に位置決めされた状態で、ターレット３の回転軸ｎと原動車４０の回転軸ｐとを結ぶ直線の両側の係合溝（３９ｂ1、３９ｂ2、３９ｂ7、３９ｂ8、３９ｂ13、３９ｂ14、３９ｂ19、３９ｂ20、３９ｂ25、３９ｂ26、３９ｂ31、３９ｂ32の合計１２ヶ所）は欠落している（図１４中では、３８ａ1、３８ａ2、３８ａ7・・・の２点鎖線にて表示の部位で対応付けしている）。
【００４５】
図１２において、取付け部材１には固定板４１が延設され、この固定板４１にはモータ固定部材４２を介してモータ４３が取着され、モータ４３の回転軸にはモータ歯車４４が取着されている。また、モータ固定部材４２には、原動車４０が回転自在に取着されている。原動車４０の下端には、平歯車４５が固着され、モータ歯車４４と噛合し、モータ４３の動力は原動車４０に伝達される。原動車４０の回転軸ｐは、図１４に示すように、観察光軸ｍとターレット３の回転軸ｎとを結んだ直線と、係合溝３８ａの中心線と従動車３８の外形線との交点ｑに於ける接線とが交叉する位置に配置される。また、図１５に示すように、原動車４０の表裏には、回転軸ｐと交点ｑとの距離を半径とする円周上に、２つの係合ピン４６ａ、４６ｂが回転軸ｐを点対称とする位置に立設されている。この係合ピン４６ａおよび４６ｂが第１従動車３８の係合溝３８ａ1〜３８ａ36および第２従動車３９の係合溝３９ｂ3〜３９ｂ36（上述のように一部欠落）に係合して、原動車４０の回転運動を間欠的にターレット３に伝達する。原動車４０と第１従動車３８と第２従動車３９とにより、間欠動作伝達手段を構成している。
【００４６】
また、図１４および図１８に示すように、支持部材２の上面に取着した取付け板３２には、検出センサ４８が第１従動車３８の係合溝３８ａ1〜３８ａ36の内側の円周上に穿設された検出孔４７ａ〜４７ｆに対向するように配設されている。検出孔４７ａ〜４７ｆは、対物レンズ５ａ〜５ｆが観察光軸ｍに位置決めされたとき、検出センサ４８と合致するように調整されている。また、検出孔４７ａ〜４７ｆの近傍の円周上は反射防止のため黒塗りされており、検出センサ４８からの光は検出孔４７ａ〜４７ｆを透過して支持部材２の上面で反射し、検出センサ４８で受光される。この信号により、ターレット３が回転完了したことを検出し、モータ４３（図１２参照）を停止させる。検出孔４７ａ〜４７ｆと検出センサ４８とにより、検出手段を構成している。また、検出孔４７ａ〜４７ｆより若干外側の円周上には、原点孔４９（図示省略）が穿設されており、この原点孔４９に対向して、原点検出センサ５０が取付け板３２に配設されている。この作用は、検出孔４７ａ〜４７ｆおよび検出センサ４８と同様のため説明を省略する。
【００４７】
つぎに、原動車４０の回転によるターレット３の動作を、図１４〜図１７を用いて、対物レンズ５ａから対物レンズ５ｂに切り換える場合を説明する。
【００４８】
▲１▼  図１５において、対物レンズ５ａが観察光軸ｍに位置決めされた状態から、原動車４０が矢印Ａ方向に回転を開始し、係合ピン４６ａが第１従動車３８の係合溝３８ａ1と係合して、第１従動車３８およびターレット３を矢印Ｂ方向に回転させる。原動車４０と係合溝３８ａ1とは、原動車４０の回転角で１７０°（第１従動車３８では１０°の回転範囲）係合するため、ターレット３は初期状態から矢印Ｂ方向へ１０°回転した状態となる。係合ピン１６ａは、第１従動車３８の係合溝３８ａ1に接する方向から係合し、接する方向へ外れるため、原動車４０による第１従動車３８および第２従動車３９すなわちターレット３の角速度は０で終始し、かつ角加速度は小さいため、クリックボール３６と従動車３８との抵抗、およびターレット３とボール４との抵抗により、速やかに移動、停止することになる。
【００４９】
▲２▼  原動車４０が更に１０°回転した状態（初期から回転角で１８０°、図示省略）では、原動車４０の係合ピン４６ｂは、第２従動車３９の外周内に位置するが、第１従動車３８の係合溝３８ａ2に対応する第２従動車３９の係合溝３９ｂ2は欠落しているために、原動車４０の回転運動は伝達されないので、ターレット３は初期状態から１０°回転したままの状態でいる。
【００５０】
▲３▼  つぎに、図１６に示すように、原動車４０が１８０°回転した状態では、原動車４０の係合ピン４６ａが第１従動車３８の係合溝３８ａ2と係合し、▲１▼と同様に、ターレット３は更に１０°回転する。すなわち、初期状態から２０°回転したことになる。
【００５１】
▲４▼  つぎに、図１７に示すように、原動車４０が１８０°回転した状態では、原動車４０の係合ピン４６ｂが第２従動車３９の係合溝３９ｂ3と係合し、第２従動車３９即ちターレット３は１０°回転する。すなわち、初期状態から３０°回転したことになる。
【００５２】
▲５▼、▲３▼、▲４▼、▲３▼の状態をさらに繰り返すことにより、初期状態からターレット３は６０°回転したことになる。
【００５３】
▲６▼  つぎに、原動車４０が１８０°回転した状態では、▲２▼と同様に、原動車４０の係合ピン４６ｂで第２従動車３９を回転させることはできない。
【００５４】
ターレット３が６０°回転した状態（▲５▼終了時点）では、支持部材２の上面に設けた板バネ３７の先端に固着されたクリックボール３６が、第１従動車３８の位置決め溝Ｖｂの呼び込み範囲にあるため、クリックボール３６は板バネ３７の弾発力により位置決め溝Ｖｂに係合し、観察光軸ｍに対物レンズ５ｂの光軸が正確に合致し、対物レンズ５ａから対物レンズ５ｂに切り換えられる。この時点で、検出センサ４８は検出孔４７ｂを透過して支持部材２の上面で反射した光を受光し、この信号によりモータ４３を停止させる。
【００５５】
本実施の形態によれば、制御系やモータの停止精度によらず，機械的手段でターレットの正確な位置決めが行なえる。そのため制御系を単純にでき且つ組み立てが容易なためコストダウンが可能で、更に駆動源であるモータに正確な停止精度が要求されないため安価なモータを使用でき大幅なコストダウンが可能である。また、装着負荷の違いや切換時間（速度）に影響されることがなく、また、前者の単純さ（制御系、組立）と機構の余裕（負荷、時間）により信頼性が高い切換え機構を提供できる。また、検出孔を従動車に設けたことにより、構成部材を削減することができる。さらに、位置決め部以外の従動車の不要な係合溝では、原動車の不感帯（従動車が回転しない角度）を狭めることが可能なため、従動車の移動時間の短縮をすることができる。
【００５６】
（実施の形態３）
図１９〜図２１は実施の形態３を示し、図１９はキューブ切換装置の縦断面図、図２０はキューブ切換装置の平面図、図２１は間欠動作伝達手段の動作説明図である。
【００５７】
図１９および図２０において、キューブ切換装置の外観部材５７には、光学部材としてのキューブ５１を複数本（本実施の形態では４本）取付け可能なターレット５４が軸５４Ａの回りに回転自在に配設されている。ターレット５４には、従動車５２が一体に固着されている。従動車５２は、取付け可能なキューブ５１と同数の係合溝５２ａ〜５２ｄを外周に向けて放射状に形成している。キューブ５１を観察光軸ｍに配置した状態で、ターレット５４の回転軸ｎと観察光軸ｍとを結ぶ線に対し、係合溝５２ａ〜５２ｄは４５°傾斜して配置されている。また、ターレット５４の回転軸ｎと観察光軸ｍとを結ぶ線に直交する直線ａ上には、原動車５３が配設されている。原動車５３の回転軸ｏは、係合溝５２ａの中心線と従動車５２の外径線との交点ｐにおける接線と直線ａとの交点に位置する。原動車５３の上面には、大歯車５６が一体に固着されており、回転軸ｏと交点ｐとを半径とする円周上に大歯車５６から１本の係合ピン５５が垂設され、係合溝５２ａ〜５２ｄと係合できるようになっている。
【００５８】
原動車５３が回転し、従動車５２の係合溝５２ａに原動車５３の係合ピン５５が係合する範囲（原動車５３では９０°、従動車では９０°）で原動車５３の回転運動が伝達される。係合ピン５５が時計回りに回転し係合溝５２ａに係合開始する位置では、原動車５３の凹部５３ａの端部が従動車５２の係合凹部５２ｓの中心位置（直線ａ上）となるため、従動車５２は原動車５３によって回転可能になる。上記の回転範囲外では、従動車５２に設けた係合凹部５２ｓと原動車５３の外径部５３ｂとが接触するため、従動車５２は固定されている。原動車５３および大歯車５６は、外観部材５７に回転自在に支持されている。原動車５３および大歯車５６と従動車５２とにより間欠動作伝達手段を構成している。
【００５９】
また、外観部材５７には、モータ５８が取着され、モータ５８の回転軸にはモータ歯車５９が取付けられている。モータ歯車５９は、外観部材５７に回転自在に支持された中間歯車６０に噛合し、中間歯車６０は大歯車５６に噛合して、モータ５８の動力が原動車５３に伝達される。原動車５３の外径部５３ｂと従動車５２の係合凹部５２ｓとの間には、若干のガタを有する。このため、外観部材５７に取着された板バネ６１と、板バネ６１の先端に固着されたクリックボール６２とが配設され、ターレット５４にはＶ溝５４ａ〜５４ｄが刻設されている。このＶ溝５４ａ〜５４ｄに板バネ６１の弾発力によって付勢されたクリックボール６２が係合することによって、ターレット５４の正確な位置出しを行うように位置決め手段を構成している。なお、図示しない検出センサと検出マークとがターレットに配設されており、その信号が制御装置を介してモータ５８を停止させるように検出手段が構成されている。
【００６０】
つぎに、図２１を用いて、間欠動作伝達手段の動作を説明する。図２１（ａ）の状態は、原動車５３の係合ピン５５が従動車５２に係合溝５２ａに係合を開始する。このとき、従動車の係合凹部５２ｓは原動車５３の外径部５３ｂと係合しているが、原動車５３の凹部５３ａの端部が係合凹部５２ｓの中心位置（直線ａ上）となるため、係合ピン５５が矢印Ａ方向に回転して係合溝５２ａ内に進入し、従動車５２は矢印Ｂ方向に従属回転する。回転運動は、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）と進行し、図２１（ｄ）の状態とする。すなわち、原動車５３の係合ピン５５が従動車５２の係合溝５２ａから離れるとき、原動車５３の凹部５３ａの端部が従動車５２の係合凹部５２ｓの中心位置（直線ａ上）となり、原動車５３が回転しても、従動車５２の係合凹部５２ｓが原動車５３の外径部５３ｂに当接して回転することはできない。ただし、前述のように、原動車５３の外径部５３ｂと従動車５２の係合凹部５２ｓとの間には、若干のガタがあるので、ターレット５４はクリックボール６２とＶ溝５４ａ〜５４ｄとの係合により正確に位置出しされる。
【００６１】
以上のように、原動車５３が１／４回転する間に従動車５２が１／４回転して、原動車５３が残りの３／４回転する間は従動車５２は停止しており、間欠動作の伝達が行われる。原動車５３の３／４回転中に図示しない検出センサと検出マークとからなる検出手段からの信号によりモータ５８が停止される。
【００６２】
本実施の形態によれば、制御系をモータの停止精度によらず、機械的手段で切換が行なえ、かつキューブの装着状態の変化に影響されることなく、確実にキューブを切り換えることができる。また、原動車に大歯車を使用したため、モータの必要なトルクが小さくでき、装置全体をコンパクトに構成することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
図２２は実施の形態４を示し、キューブ切換装置の一部を示す平面図である。本実施の形態は、実施の形態２の第１の変形例であって、回転式の対物レンズ切換装置の間欠動作伝達手段を直動式のキューブ切換装置に適用したものである。図２２において、原動車４０は実施の形態２と同様の機構で図示しないモータより歯車列によって回転運動は伝達される。原動車４０の円板部の表裏には係合ピン４６ａ、４６ｂが立設されている。また、キューブ７０を取付けたキューブ支持部材（不図示）の表裏にも、第１従動車３８Ａと第２従動車３９Ｂ（図示省略）とが取着され、一体で直進運動が行われるように構成されている。第１従動車３８Ａには、係合ピン４６ａ、４６ｂの間隔と同一のピッチで、係合溝３８ａ〜３８ｉ・・・が形成されており、係合ピン４６ａが係合して、原動車４０が矢印Ａ方向に回転することにより、キューブ支持部材を矢印Ｂの方向に移動させる。また、第２従動車３９Ｂにも係合溝３９ａ〜３９ｉ・・・が形成されているが、キューブ７０が観察光軸ｍに位置決めされる部分（３９ａ、３８ｆ、３８ｇ・・・）の係合溝は欠落している（図２２において一点鎖線で示す部分）。その他の構成、作用、効果は実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
【００６４】
（実施の形態５）
図２３は実施の形態５を示し、対物レンズ切換装置の一部であって、間欠動作伝達手段の動作を示す図である。本実施の形態は、実施の形態２の第２の変形例であって、実施の形態３と同様に、原動車４０Ｂと従動車３８Ｂとの回転固定手段として、原動車４０Ｂには、固定部８０ａ、８０ｂを、従動車３８Ｂには係合凹部８１ａを設けたものである。その他の構成、作用は実施の形態３と同様のため、説明を省略する。本実施の形態では、原動車の係合ピンが従動車から外れた際に回転力を規制する手段を備えるため、間欠的な動力伝達がより確実となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、電動駆動源の動力を光学部材を装着する切換部材の間欠割り出し動作に変換し、位置決め手段によって光学部材を光路上に正確に位置決めし、かつ、検出手段によって光学部材の位置決めを確認するようにしたので、簡単な手段で位置関係の調整が容易に行え、かつ光学部材の装着状態の変化に対応し、確実に光学部材を切り換えることができる。
【００６６】
また、上記効果に加え、原動車の係合ピンが従動車の歯溝に係合して従動車を１回転させ、原動車の円筒部が従動車の鳩尾形状の固定部に係合している間は原動車が回転していても、従動車を停止させて間欠動作を伝達するようにしたので、電動駆動源の回転制御をラフにすることができる。
【００６７】
さらに、上記効果に加え、原動車の回転運動が、２本の係合ピンによって、第１の従動車と第２の従動車とに交互に効率よく伝達されるようにしたので、光学部材の取付け数に応じた割出し角度を容易に得ることができる。
【００６８】
さらに、上記効果に加え、簡単な機構で間欠動作伝達手段を構成できるので、光学部材切換装置の構造を簡潔にし、安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の対物レンズ切換装置の縦断面図である。
【図２】実施の形態１の図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図３】実施の形態１の図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】実施の形態１の図２に示した図１のＹ−Ｙ断面図のＶ溝１５の呼び込み量Ｂを示す図である。
【図５】図４に示したＺ矢視図である。
【図６】従動車と、原動車の円筒部との位置関係を示す図である。
【図７】実施の形態１の制御系の構成図である。
【図８】実施の形態１の制御系のフローチャートである。
【図９】実施の形態１の間欠動作伝達手段の動作説明図である。
【図１０】実施の形態１の変形例の縦断面図である。
【図１１】実施の形態１の図１０のＷ矢視図である。
【図１２】実施の形態２の対物レンズ切換装置の縦断面図である。
【図１３】実施の形態２の間欠動作伝達手段の斜視図である。
【図１４】実施の形態２の図１２のＺ−Ｚ断面図である。
【図１５】実施の形態２の対物レンズの切換動作の第１の状態を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態２の対物レンズの切換動作の第２の状態を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態２の対物レンズの切換動作の第３の状態を示す斜視図である。
【図１８】実施の形態２の図１４のＷ−Ｗ断面図である。
【図１９】実施の形態３のキューブ切換装置の縦断面図である。
【図２０】実施の形態３のキューブ切換装置の平面図である。
【図２１】実施の形態３の間欠動作伝達手段の動作説明図である。
【図２２】実施の形態４のキューブ切換装置の一部を示す平面図である。
【図２３】実施の形態５の対物レンズ切換装置の一部であって、間欠動作伝達手段の動作を示す図である。
【図２４】従来例１の光学部材切換装置の縦断面図である。
【図２５】従来例２の光学部材切換装置の平面図である。
【図２６】従来例２の光学部材切換装置の制御装置のブロック図である。
【図２７】従来例３の光学部材切換装置の構成図である。
【符号の説明】
３  ターレット
５ａ〜５ｅ  対物レンズ
７  大歯車
９  従動車
１０  小歯車
１２  固定部
１３  原動車
１５  Ｖ溝
１６  板バネ
１７  クリックボール
１８  平歯車
１９  モータ
２０  小歯車
２１  円筒部
２２  遮光部
２３  検出センサ
【図１】
0004615686.tif 000002
【図２】
0004615686.tif 000003
【図３】
0004615686.tif 000004
【図４】
0004615686.tif 000005
【図５】
0004615686.tif 000006
【図６】
0004615686.tif 000007
【図７】
0004615686.tif 000008
【図８】
0004615686.tif 000009
【図９】
0004615686.tif 000010
【図１０】
0004615686.tif 000011
【図１１】
0004615686.tif 000012
【図１２】
0004615686.tif 000013
【図１３】
0004615686.tif 000014
【図１４】
0004615686.tif 000015
【図１５】
0004615686.tif 000016
【図１６】
0004615686.tif 000017
【図１７】
0004615686.tif 000018
【図１８】
0004615686.tif 000019
【図１９】
0004615686.tif 000020
【図２０】
0004615686.tif 000021
【図２１】
0004615686.tif 000022
【図２２】
0004615686.tif 000023
【図２３】
0004615686.tif 000024
【図２４】
0004615686.tif 000025
【図２５】
0004615686.tif 000026
【図２６】
0004615686.tif 000027
【図２７】
0004615686.tif 000028