(57)【要約】 【課題】  複数の対物レンズのいずれか１つを選択的に結像レンズの観察光軸の位置へ迅速に移動させて、選択した対物レンズの光軸を観察光軸に正確に芯合わせする。【解決手段】  対物レンズ交換装置２は、鏡胴に固定された支持部材１１と、支持部材１１に観察光軸Ｌに垂直なＹ軸方向ｙに移動自在に支持されたＹ軸スライダ（第１スライダ）１３と、Ｙ軸スライダ１３にＸ軸方向ｘに移動自在に支持され、対物レンズ４を支持したＸ軸スライダ（第２スライダ）１５と、Ｙ軸スライダ１３を支持部材１１に対してＹ軸方向ｙに往復移動させるＹ軸移動手段（第１の移動手段）２６と、Ｘ軸スライダ１５をＹ軸スライダ１３に対してＸ軸方向ｘに往復移動させるＸ軸移動手段（第２の移動手段）２７と、対物レンズ４の１つを待機位置から観察光軸Ｌに一致する位置に移動させるべくＹ軸、Ｘ軸移動手段２６，２７の作動を制御する制御装置とを備えている。【選択図】      図３
2005257775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズを有する光学系の観察光軸の一端側に倍率の異なる複数の対物レンズを配置すると共に前記観察光軸の他端側に観察手段を配置し、対物レンズ交換装置によって前記対物レンズのうちの１つを選択的に前記観察光軸の位置に移動させ、選択した対物レンズと前記結像レンズを通して前記観察手段によって被検査体を観察するようにした顕微鏡において、
前記対物レンズ交換装置は、前記光学系を設けた鏡胴の一端部に固定された支持部材と、該支持部材に前記観察光軸に垂直な面内において一直線方向に移動自在に支持された第１スライダと、該第１スライダに前記一直線方向に直角な他の直線方向に移動自在に支持され、かつ前記各対物レンズをそれらの光軸が前記観察光軸に平行になるように支持した第２スライダと、前記第１スライダを前記支持部材に対して前記一直線方向に往復移動させる第１の移動手段と、前記第２スライダを前記第１スライダに対して前記他の直線方向に往復移動させる第２の移動手段と、前記対物レンズのうちの１つを選択して待機位置からその光軸が前記観察光軸に一致する位置に移動させるべく前記各移動手段の作動を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする顕微鏡における対物レンズ交換装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記観察光軸の位置を原点とし前記各スライダの移動方向に平行な直角座標軸に関する前記各対物レンズの待機位置における光軸の座標値を予め登録しておき、選択した対物レンズを、その座標値に応じて前記各移動手段を同時に作動させて前記観察光軸に向けて直線状に移動させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡における対物レンズ交換装置。
【請求項３】
前記第１スライダと第２スライダを移動させる移動手段は、それぞれサーボモータと該サーボモータによって駆動されるボールねじ機構とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡における対物レンズ交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種試料を拡大観察する顕微鏡、電子回路基板等における欠陥部を検査、測定する測定顕微鏡やレーザ顕微鏡等の顕微鏡における対物レンズ交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の顕微鏡における対物レンズ交換装置として、可動部材に倍率の異なる複数の対物レンズをそれらの光軸の位置が一直線上に沿うように整列して配置し、前記可動部材を固定部材の直線案内部に沿って測定顕微鏡の結像レンズの光軸（観察光軸）に直交する方向に手動で移動させて、所要の倍率の対物レンズの光軸を前記観察光軸に一致させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、回転部材の外周部に倍率の異なる複数の対物レンズを配置し、前記回転部材をモータによって固定部材の回転案内部に沿って、顕微鏡の観察光軸から離れた位置にある傾斜軸の回りに回転させて、所要の倍率の対物レンズの光軸を前記観察光軸に一致させるようにしたレボルバと称するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−９１８４１号公報
【特許文献２】特許第３３８９６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記前者の顕微鏡における対物レンズ交換装置は、手動で対物レンズを移動させるものであるから、前記結像レンズの観察光軸と対物レンズの光軸との位置合わせの調整作業が面倒であって、その作業時間が長くなると共に、正確な位置合わせが行えない問題がある。また、後者の顕微鏡における対物レンズ交換装置においては、前記結像レンズの観察光軸の位置から回転部材の回転中心を挟んで１８０度反対側近くに位置する対物レンズは、回転部材を正、逆のどちらに回転させても、前記観察光軸の位置までに至る移動経路の距離が長いので、対物レンズの交換時間が長くなる問題がある。この問題は、前記対物レンズの数や口径が増して前記回転部材の直径が大きくなると、一層顕著になる。その上、前記結像レンズの観察光軸と各対物レンズの光軸との芯合わせ精度は、前記回転部材や固定部材の加工精度、それらの組み付け精度に依存するので、それらの精度が不十分であると、顕微鏡による正確な観察ができなくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の対物レンズのうちのいずれか１つを選択的に結像レンズの観察光軸の位置へ迅速に移動させて、選択した対物レンズの光軸を前記観察光軸に正確に芯合わせすることができる顕微鏡における対物レンズ交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置は、結像レンズを有する光学系の観察光軸の一端側に倍率の異なる複数の対物レンズを配置すると共に前記観察光軸の他端側に観察手段を配置し、対物レンズ交換装置によって前記対物レンズのうちの１つを選択的に前記観察光軸の位置に移動させ、選択した対物レンズと前記結像レンズを通して前記観察手段によって被検査体を観察するようにした顕微鏡において、前記対物レンズ交換装置は、前記光学系を設けた鏡胴の一端部に固定された支持部材と、該支持部材に前記観察光軸に垂直な面内において一直線方向に移動自在に支持された第１スライダと、該第１スライダに前記一直線方向に直角な他の直線方向に移動自在に支持され、かつ前記各対物レンズをそれらの光軸が前記観察光軸に平行になるように支持した第２スライダと、前記第１スライダを前記支持部材に対して前記一直線方向に往復移動させる第１の移動手段と、前記第２スライダを前記第１スライダに対して前記他の直線方向に往復移動させる第２の移動手段と、前記対物レンズのうちの１つを選択して待機位置からその光軸が前記観察光軸に一致する位置に移動させるべく前記各移動手段の作動を制御する制御装置とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
この顕微鏡における対物レンズ交換装置においては、制御装置を動作させて、第１移動手段と第２移動手段の一方または両方を作動させ、鏡胴の一端部に固定した支持部材に対する第１スライダの位置方向への直線移動、第１スライダに対する第２スライダの前記一方向に直角な方向への直線移動、または第１スライダと第２スライダの各方向への同時直線移動により、第２スライダに固定した複数の対物レンズのうちのいずれか１つを選択して、その選択した対物レンズをその待機位置から前記観察光軸の位置まで移動させて、該観察光軸に選択した対物レンズの光軸を芯合わせする。しかる後に、選択した対物レンズと結像レンズを通して被検査体の要測定部を鏡胴の他端側に設けた観察手段によって観察することができる。
【０００７】
請求項２に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置は、請求項１に記載の対物レンズ交換装置において、前記制御装置は、前記観察光軸の位置を原点とし前記各スライダの移動方向に平行な直角座標軸に関する前記各対物レンズの待機位置における光軸の座標値を予め登録しておき、選択した対物レンズを、その座標値に応じて前記各移動手段を同時に作動させて前記観察光軸に向けて直線状に移動させることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置は、請求項１または２に記載の対物レンズ交換装置において、前記第１スライダと第２スライダを移動させる移動手段は、それぞれサーボモータと該サーボモータによって駆動されるボールねじ機構とからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置によれば、第１の移動手段によって第１スライダを一直線方向に直線移動させながら、複数の対物レンズを固定した第２スライダを、第１スライダに対してその移動方向に直角な他の直線方向に第２の移動手段によって直線移動させることができるので、選択した対物レンズが観察光軸の位置から離れている場合であっても、２つの移動手段の同時作動による第１スライダと第２スライダの合成移動によって、前記選択した対物レンズを最短の直線移動経路を経て観察光軸の位置へ迅速に移動させることができ、対物レンズの交換作業を短時間で行うることができる。
【００１０】
請求項２に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置によれば、各対物レンズが観察光軸に関していずれの位置にあっても、観察光軸の位置を原点とする直角座標軸に関する座標値にもとづいて２つの移動手段を同時に作動させて、選択した対物レンズをそれらの待機位置から前記観察光軸の位置まで迅速、正確に直線移動させることができるので、対物レンズの観察光軸の位置への交換移動を迅速に行うことができると共に、前記観察光軸に対する対物レンズの光軸の芯合わせを正確に行うことができる。
【００１１】
請求項３に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置によれば、サーボモ−タの回転をボールねじ機構を介して円滑に直線運動に変換して、第１、第２スライダの直線移動を円滑に行うことができ、選択された対物レンズを観察光軸の位置に正確に移動を制御して、位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置について、添付図面を参照して説明する。
図１〜図４において、１は本発明の一実施の形態に係る対物レンズ交換装置２を備えた顕微鏡を示す。この顕微鏡１は、図１に示すように、光軸（観察光軸）ＬをＺ軸方向ｚに沿って設けた結像レンズ３と、該結像レンズ３の下方に設けた対物レンズ４と、該対物レンズ４と結像レンズ３の間に設けたハーフミラー５とがそれらの光軸を結像レンズ３の観察光軸Ｌに一致させて設けられると共に、図示しない照明用投光器に連絡された照明用光ファイバ６から発せられる照明光を反射ミラー７とレンズ８を通して前記ハーフミラー５に入射させる照明器８Ａが設けられている。そして、前記顕微鏡１には、前記結像レンズ３の上方において、受光レンズの光軸を前記観察光軸Ｌに一致させてＣＣＤカメラ（観察手段）９が設けられ、また、前記対物レンズ４の下方において、該対物レンズ４に対して、Ｚ軸方向ｚに垂直な面における互いに直角なＸ軸方向ｘとＹ軸方向ｙに相対的に移動可能なテーブルＴが配置されている。そして、該テーブルＴに載置され、前記照明器８Ａによって対物レンズ４を通して照明される試料（被検査体）Ｗを前記ＣＣＤカメラ９で撮像するようになっている。
【００１３】
前記対物レンズ４は、複数のレンズを組み合わせて倍率の大きさを異ならせた複数個（図の例では４個）の対物レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが用意されており、これらの対物レンズ４ａ〜４ｄのうちの１つを、前記対物レンズ交換装置２によって、選択的に前記観察光軸Ｌの位置に移動させることにより、対物レンズ４の倍率の交換が行われるようになっている。
前記対物レンズ交換装置２は、図１〜図４に示すように、前記結像レンズ３、ハーフミラー５、照明用光ファイバ６、反射ミラー７、レンズ８等を設けた鏡胴１０の下端（一端）に固定した四角形板状の支持部材１１と、該支持部材１１の下面（前記鏡胴１０と反対側の面）におけるＸ軸方向（図３で上下方向、図４で左右方向）ｘの両端の対辺に固定したＹ軸クロスローラガイドレール（第１案内レール）１２，１２に、クロスローラ１３ａ，１３ａを介してＹ軸方向（図２、図３で左右方向に）ｙに移動自在に支持案内されている移動レール１３ｂ，１３ｂに固定された矩形板状のＹ軸スライダ（第１スライダ）１３と、該Ｙ軸スライダ１３の下面におけるＹ軸方向（図２、図３の左右方向）ｙの両端の対辺に固定したＸ軸クロスローラガイドレール（第２案内レール）１４，１４に、クロスローラ１５ａを介してＸ軸方向ｘに移動自在に支持案内されている移動レール１５ｂ，１５ｂに固定された略正方形で板状のＸ軸スライダ（第２スライダ）１５と、前記Ｙ軸スライダ１３をＹ軸方向ｙに往復移動させるＹ軸サーボモータ１６と、前記Ｘ軸スライダ１５をＸ軸方向ｘに往復移動させるＸ軸サーボモータ１７とを備えている。
【００１４】
前記Ｙ軸クロスローラガイドレール１２とクロスローラ１３ａとＹ軸スライダ１３に固定された移動レール１３ｂとは、Ｙ軸スライダ１３を支持部材１１に対してＹ軸方向ｙに案内移動させるＹ軸直線移動案内機構１８を構成し、前記Ｘ軸クロスローラガイドレール１４とクロスローラ１５ａとＸ軸スライダ１５に固定された移動レール１５ｂとは、Ｘ軸スライダ１５をｙ軸スライダ１３に対してＸ軸方向ｘに案内移動させるＸ軸直線移動案内機構１９を構成している。前記Ｙ軸、Ｘ軸直線移動案内機構１８，１９は、前記転動体による案内機構が各スライダ１３，１５の直線移動をより円滑に案内できて好ましいが、それに代えて従来周知の摺動案内面構造のものを採用することができる。
前記Ｙ軸サーボモータ１６は、前記支持部材１１の下面の四隅部のうちの一個所（図３で左下部）に固定されており、その出力軸に一端部を連結されたボールねじ軸２０が、Ｙ軸方向に延長されて他端部をＹ軸サーボモータ１６と対向する支持部材１１の他の隅部に設けた軸受２１に支持されて軸回りに回転自在に設けられている。そして、前記ボールねじ軸２０は前記Ｙ軸スライダ１３の一側（図３で下側）の中間部に固定したボールナット２２に螺合されている。
【００１５】
また、前記Ｘ軸サーボモータ１７は、前記Ｙ軸スライダ１３の下面の四隅部のうち、前記Ｙ軸サーボモータ１６からＸ軸方向へ離れた一個所（図３で左上部）に固定されており、その出力軸に一端部を連結されたボールねじ軸２３が、Ｘ軸方向に平行に延長されて他端部をＸ軸サーボモータ１７と対向するＹ軸スライダ１３の他の隅部に設けた軸受２４に支持されて軸回りに回転自在に設けられている。そして、前記ボールねじ軸２３は前記Ｘ軸スライダ１５の一端側（図３で左側）の中間部下面に固定したボールナット２５に螺合されている。
なお、前記Ｙ軸，Ｘ軸サーボモータ１６，１７とボールねじ軸２０，２３にボールナット２２，２５に螺合してなるボールねじ機構とにより、Ｙ軸、Ｘ軸スライダ１３，１５をそれぞれＹ軸、Ｘ軸方向ｙ，ｘに往復移動させるＹ軸移動手段（第１の移動手段）２６、Ｘ軸移動手段（第２の移動手段）２７を構成している。しかし、これに限らず、前記Ｙ軸、Ｘ軸移動手段２６，２７は、リニアモータによる移動機構、その他の移動機構による構造のものであってもよい。
【００１６】
前記Ｘスライダ１５には、その外形に相似する仮想の正四角形の頂点に相当する位置に中心を有するねじ穴が、上下に貫通して開けられており、該ねじ穴には倍率の異なる前記対物レンズ４ａ〜４ｄが下側から螺合されて固定、支持されている。前記支持部材１１の中央部分には前記結像レンズ３の光軸Ｌの位置に一致させて所定大きさの照明光を通過させる貫通穴２８が開けられており、前記Ｙ軸，Ｘ軸スライダ１３，１５がＹ軸，Ｘ軸方向ｙ，ｘへの移動行程（前記仮想の正四角形の一辺、すなわち、対物レンズ４ａ〜４ｄの隣接するもの同士の中心間距離に相当）の各両端に至ると、前記対物レンズ４ａ〜４ｄのいずれか１つの光軸が前記貫通穴２８の中心に一致するようになっている。そして、前記Ｙ軸スライダ１３には、前記貫通穴２８の中心を通るＹ軸方向ｙの直線上に、Ｙ軸スライダ１３の移動行程の両端位置で前記貫通穴２８に連通する照明光を通過させる一対の貫通穴２９，２９が開けられている。該一対の貫通穴２９，２９は、前記Ｘ軸スライダ１５が図３に示すＸ軸方向ｘの一方（図３で下方）の移動行程端では対物レンズ４ａ，４ｂが対抗し、そこから他方（図３で上方）の移動行程端に移動したとき、前記対物レンズ４ｃ，４ｄに対向するようになっている。そして、前記貫通穴２９，２９は対物レンズ４ａ，４ｂの径より大きくされ、それらの対物レンズ４ａ，４ｂの光軸を前記光軸Ｌに合わせた時に、対物レンズ４ａ，４ｂから結像レンズ３に至る光束が貫通穴２９，２９に干渉しないようになっている。
なお、各対物レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの倍率は、例えば、それぞれ、順に５倍、２０倍、５０倍、１００倍に設定されている。
【００１７】
さらに、前記顕微鏡１は、前記Ｙ軸、Ｘ軸サーボモータ１６，１７や前記テーブルＴをＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動させるテーブル駆動手段のサーボモータ（図示せず），前記顕微鏡をＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙに直角なＺ軸方向ｚ（前記観察軸方向Ｌ）に移動させるＺ軸駆動手段のサーボモータ（図示せず）を作動させるモータドライバ３０と、前記鏡胴１０の他端（図２、図４で上端）に取り付けた前記ＣＣＤカメラ９、前記モータドライバ３０および前記照明用投光器（図示せず）の動作を制御する制御コンピュータ（制御装置）３１とを備えている。
前記制御コンピュータ３１は、前記ＣＣＤカメラ９に接続され、該ＣＣＤカメラ９が前記試料Ｗからの反射光Ｒによって試料Ｗの被検査部を撮像して得られた画像を演算処理して所要の画像データを得る画像処理部３１ａと、前記モータドライバ３０に接続され、該モータドライバ３０を介して前記対物レンズ４の倍率の交換動作を制御する対物レンズ交換制御部３１ｂと、前記画像処理部３１ａで得られた画像データ等を表示する表示器３１ｃと、前記画像処理部２８ｂから得られた画像データにもとづいて所要の演算をして、その演算結果により前記対物レンズ交換制御部３１ｂに指令して前記モータドライバ３０によって前記Ｙ軸、Ｘ軸サーボモータ１６，１７に所要の動作を行わせたり、前記画像処理部３１ａから得られた画像データをメモリ（図示せず）に記憶させたり、前記表示部３１ｃに画像を表示させる主制御部３１ｄと、必要な指令を設定入力するキーボード等の入力手段３１ｅと、顕微鏡１の動作プログラム、前記入力手段３１ｅで入力された各種設定数値や前記主制御部３１ｄで得られたデータ等が登録される主メモリ等（図示せず）とを備えている。
【００１８】
次に、前記構成の顕微鏡１における対物レンズ交換装置２の作用について、図５〜図７を参照しながら説明する。
顕微鏡１の対物レンズの倍率変換に際して、各対物レンズ４ａ〜４ｄを、それらの光軸が前記観察光軸Ｌに正しく一致した位置から離れた待機位置（原位置）と前記観察光軸Ｌの位置との間で正確に往復移動、位置決めさせるために、前記観察光軸Ｌの位置を原点とし前記Ｘ軸、Ｙ軸方向ｘ、ｙに沿う直角座標に関する前記待機位置の座標値を採取するティーティング動作を行う。
先ず、前記Ｘ軸，Ｙ軸サーボモータ１７，１６を原点復帰させ（ステップＳ１）た後、任意の対物レンズ（低倍率の対物レンズが望ましい）４を前記Ｘ軸，Ｙ軸サーボモータ１７，１６によって結像レンズ３の光軸Ｌの近辺に移動させ、前記テーブルＴの上に、ワークＷの代わりに、図８に示すようなティーチング用十字マーク基板（以下、単に「マーク基板」という）Ｍを載置して、照明用投光器から光りファイバ６、反射ミラー７、レンズ８、ハーフミラー５および任意の対物レンズ（低倍率の対物レンズが望ましい）４を介して照明光Ｓを前記マーク基板Ｍに照射しながら、その反射光によってマーク基板Ｍに記した十字マークｍの角部である基準点ｍ１を前記ＣＣＤカメラ９で撮像表示させた像を見ながら、測定者が前記テーブルＴ上の前記ティーチング用十字マーク基板を、前記基準点ｍ１の像が最も良く見える顕微鏡光軸下（結像レンズ３の光軸Ｌ下）の位置にセットする（ステップＳ２）。
【００１９】
次に、前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに予め登録されていた、例えば、倍率１００倍の対物レンズ４ｄに対する初期Ｘ、Ｙ座標値を主制御部３１ｄにダウンロードした（ステップＳ３）後に、前記モータドライバ３０に指令して（ステップＳ４）、Ｘ軸、Ｙ軸サーボモータ１７，１６を、それらに設けたエンコーダ（位置検出器）１７ａ，１６ａの検出値にもとづく位置フィードバック制御により作動させて、前記対物レンズ４ｄを、前記Ｘ軸スライダ１５とＹ軸スライダ１３を介して待機位置（原位置）からＸ軸，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動させる（ステップＳ５）。そして、前記対物レンズ４ｄが前記初期Ｘ、Ｙ座標値だけ移動したところで、対物レンズ４ｄを通して前記マーク基板Ｍの十字マークｍを前記ＣＣＤカメラ９で撮像し、前記画像処理部３１ａで処理して表示部３１ｃに表示された画像を見ながら、前記十字マークｍの基準点ｍ１に対物レンズ４ｄの焦点位置が一致するように、前記キーボード３１ｅを操作し対物レンズ交換制御部３１ｂを介して前記Ｘ軸、Ｙ軸サーボモータ１７，１６を寸動（インチング）させることにより、前記Ｘ軸スライダ１５とＹ軸スライダ１３をＸ軸，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ微移動させる（ステップＳ６）。そして、前記十字マークｍの基準点ｍ１に対物レンズ４ｄの焦点位置が一致したところで、前記Ｘ軸、Ｙ軸サーボモータ１７，１６のエンコーダ１７ａ，１６ａによる各位置検出値を、前記観察光軸Ｌに対する前記対物レンズ４ｄの待機位置の正しいＸ、Ｙ座標値として、前記初期Ｘ、Ｙ座標値に代えて前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録させる（ステップＳ７）。
【００２０】
次いで、例えば、倍率５０倍の対物レンズ４ｃについて、前記ステップＳ３〜ステップＳ７の動作と同様なステップＳ８〜ステップＳ１２の動作を行って、前記観察光軸Ｌに対する前記対物レンズ４ｃの光軸位置の正しいＸ、Ｙ座標値を前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録させる。続いて、例えば、倍率２０倍の対物レンズ４ｂについて、前記ステップＳ３〜ステップＳ７の動作と同様なステップＳ１３〜ステップＳ１７の動作を行って、前記観察光軸Ｌに対する前記対物レンズ４ｂの光軸位置の正しいＸ、Ｙ座標値を前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録させる。最後に、残りの倍率５倍の対物レンズ４ａについて、前記ステップＳ３〜ステップＳ７の動作と同様なステップＳ１８〜ステップＳ２２の動作を行って、前記観察光軸Ｌに対する前記対物レンズ４ａの光軸位置の正しいＸ、Ｙ座標値を前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録させて、ティーチング動作を終了する。
【００２１】
前記のようにして、全ての対物レンズ４ａ〜４ｄについて，原点に対する光軸位置の正しいＸ、Ｙ座標値を前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録された後に、前記テーブルＴに載置された試料Ｗを観察するにあたって、該観察に必要な倍率の対物レンズを交換する場合、例えば、図３に示すように、前記観察光軸Ｌの位置にある２０倍の対物レンズ４ｂからその対角線位置にある５０倍の対物レンズ４ｃに交換する場合は、図７に示すように、前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録された対物レンズ４ｃのＸ、Ｙ座標値を前記主制御部３１ｄにダウンロードされ（ステップＳ１）、該主制御部３１ｄから前記サーボドライバ３０に対し対物レンズ４ｃのＸ、Ｙ座標値に対応する移動量だけ前記Ｘ軸サーボモータ１７とＹ軸サーボモータ１６とを同時に作動させる指令が出され（ステップＳ２）、Ｘ軸サーボモータ１７とＹ軸サーボモータ１６がそれらのエンコーダ１７ａ，１６ａの各検出値にもとづく位置フィードバック制御により作動して、前記Ｘ軸スライダ１５とＹ軸スライダ１３をＸ軸、Ｙ軸方向ｘ，ｙへそれぞれＸ、Ｙ座標値に対応する移動量だけ移動させる（ステップＳ３）。これにより、前記対物レンズ４ｃが前記観察光軸Ｌに向かって、対物レンズ４ｃ，４ｂの中心を相互に結ぶ対角線上に沿って移動し、対物レンズ４ｃの光軸が観察光軸Ｌの位置に一致したところで停止して位置決めされ、２０倍の対物レンズ４ｂから５０倍の対物レンズ４ｃへの対物レンズの交換が終了する。以下、同様にして必要な倍率の対物レンズを観察光軸Ｌの位置へ交換移動させることができる。
【００２２】
前記のように、実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置２によれば、前記結像レンズ３を有する光学系を設けた鏡胴１０の一端部に固定された支持部材１１と、該支持部材１１に前記光学系の観察光軸Ｌに垂直な面内においてＹ軸方向ｙに移動自在に支持されたＹ軸スライダ１３と、該Ｙ軸スライダ１３にＹ軸方向ｙに直角なＸ軸方向ｘに移動自在に支持され、かつ対物レンズ４をその光軸が前記観察光軸Ｌに平行になるように支持したＸ軸スライダ１５と、前記Ｙ軸スライダ１３を前記支持部材１１に対してＹ軸方向ｙに往復移動させるＹ軸サーボモータ１６およびボールねじ軸２０、ボールナット２２からなるＹ軸移動手段２６と、前記Ｘ軸スライダ１５を前記Ｙ軸スライダ１３に対してＸ軸方向ｘに往復移動させるＸ軸サーボモータ１７およびボールねじ軸２３、ボールナット２５からなるＸ軸移動手段２７と、前記対物レンズ４のうちの１つを選択して待機位置からその光軸が前記観察光軸Ｌに一致する位置に移動させるべく前記Ｙ軸、Ｘ軸移動手段２６，２７の作動を制御する制御装置３１とを備えた構成とされている。
【００２３】
したがって、前記Ｙ軸移動手段２６によってＹ軸スライダ１３をＹ軸方向ｙに直線移動させながら、複数の対物レンズ４ａ〜４ｄを固定したＸ軸スライダ１５を、Ｙ軸スライダ１３に対してその移動方向に直角なＸ軸方向ｘにＸ軸移動手段２７によって直線移動させることができるので、選択した対物レンズ４が観察光軸Ｌの位置から離れている場合であっても、２つの移動手段の同時作動によるＹ軸スライダ１３とＸ軸スライダ１５の合成移動によって、レボルバ式のレンズ交換装置のように回転迂回路を通らずに、最短の直線移動経路を経て、前記選択した対物レンズ４を観察光軸Ｌの位置へ迅速に移動させることができ、対物レンズの交換作業を短時間で行うことができる。そして、前記Ｙ軸、Ｘ軸サーボモ−タ１６，１７の回転をボールねじ機構を介して円滑に直線運動に変換し、前記Ｙ軸、Ｘ軸各スライダ１３，１５をフィードバック制御により直線移動させるので、その直線移動を円滑に行って選択された対物レンズ４を観察光軸Ｌの位置に正確に移動、位置決めすることができる。
【００２４】
また、前記制御装置３１は、前記観察光軸Ｌの位置を原点し前記Ｙ軸、Ｘ軸スライダ１３，１５の移動方向に平行な直角座標軸に関する前記各対物レンズ４ａ〜４ｄの待機位置における光軸の座標値を、予め前記対物レンズ交換制御部３１ｂのメモリに登録しておき、選択した対物レンズ４ａ（４ｂ〜４ｄ）を、その座標値に応じて前記Ｙ軸、軸移動手段２６，２７を同時に作動させて前記観察光軸Ｌに向けて直線状に移動させるように構成したので、各対物レンズ４ａ〜４ｄが観察光軸Ｌに関していずれの位置にあっても、前記直角座標軸に関する座標値にもとづいて前記２つの移動手段２６，２７を同時に作動させることにより、選択した対物レンズ４ａ（４ｂ〜４ｄ）をそれらの待機位置から前記観察光軸Ｌの位置まで迅速、正確に直線移動させることができる。したがって、対物レンズ４の観察光軸Ｌの位置への交換移動を迅速に行うことができると共に、前記観察光軸Ｌに対する対物レンズ４の光軸の芯合わせを正確に行うことができる。
【００２５】
なお、前記一実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置２においては、前記Ｘ軸スライダ１５に倍率の異なる４個の対物レンズ４ａ〜４ｄを正四角形の各頂点の位置に配置して設けたが、これに限らず、対物レンズ４は４個以外の複数個を設けてもよく、それらの前記Ｘ軸スライダ１５への配置も任意である。また、前記支持部材１１にＹ軸スライダ１３をＹ軸方向ｙへ移動自在に支持し、該Ｙ軸スライダ１３にＸ軸スライダ１５をＸ軸方向ｘへ移動自在に支持したが、これに限らず、前記支持部材１１にＸ軸スライダ１５をＸ軸方向ｘへ移動自在に支持し、Ｘ軸スライダ１５にＹ軸スライダ１３をＹ軸方向ｙへ移動自在に支持するようにしてもよい。さらに、前記結像レンズ３と対物レンズ４を通して鏡胴１０に設けた前記ＣＣＤカメラ９でテーブルＴ上の試料Ｗを撮像する測定顕微鏡に適用した例を示したが、これに限らず、前記鏡胴１０にＣＣＤカメラ９に代えて、プリズムと接眼レンズを有する接眼ヘッド（観察手段）を設けて前記試料を観察する顕微鏡に適用してもよく、レーザ加工機に付設しそのレーザ照射用光学系の結造レンズと対物レンズを共用して被加工物の表面を前記ＣＣＤカメラ９で検査するようにした測定顕微鏡に適用することもできる。また、前記サーボモータ１６，１７をステッピングモータに代えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置を備えた顕微鏡を示す系統図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置を一部断面で示した側面図である。
【図３】図２の一部断面で示したイ矢視図である。
【図４】図２の一部断面で示したロ矢視図である。
【図５】対物レンズの待機位置座標のティーチング動作を説明するフロー図である。
【図６】同じくティーチング動作（つづき）を説明するフロー図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡における対物レンズ交換装置の作用を説明するフロー図である。
【図８】ティーチング用十字マーク基板の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  顕微鏡
２  対物レンズ交換装置
３  結像レンズ
４  対物レンズ
６  照明用光ファイバ
９  ＣＣＤカメラ（観察手段）
１０  鏡胴
１１  支持部材
１２  Ｙ軸クロスローラガイド（第１案内レール）
１３  Ｙ軸スライド（第１スライダ）
１４  Ｘ軸クロスローラガイド（第２案内レール）
１５  Ｘ軸スライダ（第２スライダ）
１６  Ｙ軸サーボモータ
１７  Ｘ軸サーボモータ
２０，２３  ボールねじ
２２，２５  ボールナット
２６  Ｙ軸移動手段（第１の移動手段）
２７  Ｘ軸移動手段（第２の移動手段）
３０  モータドライバ
３１  制御コンピュータ（制御装置）
３１ａ  画像処理部
３１ｂ  対物レンズ交換制御部
３１ｃ  表示部
３１ｄ  主制御部
Ｌ  結像レンズの光軸（観察光軸）
Ｍ  ティーチング用マーク基板（マーク基板）
ｍ１  基準点
Ｔ  テーブル
Ｗ  試料（被検査体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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