JP4166306B2

JP4166306B2 - Objective lens switching device

Info

Publication number: JP4166306B2
Application number: JP25855397A
Authority: JP
Inventors: 光彦斉藤; 康輝 ▲高▼濱; 利彦田中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH1195088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、顕微鏡等の光学装置に於いて、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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の顕微鏡等の光学装置に於いて、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、一般的にレボルバと称される対物レンズ切換装置では、モータを所定の電圧で駆動することによりレボルバ可動部を回転させ、レボルバ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。上記係合機構は、レボルバに取付けら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来る度にレボルバ可動部と固定部とが機械的に係合され、位置決め保持されるようになっている。
【０００３】
こうした構成は、例えば特開平５−２８１４５７号公報、特開平７−３１１３４３号公報及び特許公報第２５３９９０３号に開示されている。
図１１は、上記特開平５−２８１４５７号公報に開示されている従来例のレボルバの切り換え装置（以下、第１の従来例と記す）の構成を示した断面図である。
【０００４】
図１１に示されるように、この切り換え装置は、複数の対物レンズ１が取り付けられたレボルバ２と、該レボルバ２の回転及び制動を行うモータ３と、このモータ３の回転をレボルバ２に伝達する伝達機構４とを有している。また、この切り換え装置は、上記モータ３或いは伝達機構４の回転軸にモータ３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５を備えている。
【０００５】
一方、切り換え装置の固定部には、２つの指標に対応する第１及び第２のセンサ６及び７がそれぞれ設けられている。そのため、所望の対物レンズ１が光軸位置の手前に達した時にモータ３の減速を開始し、十分減速した後光軸位置付近に達した時にモータ３が停止されることにより、所望の対物レンズ１が正確且つ迅速に、光学装置の光軸に位置決めすることが可能となっている。
【０００６】
また、レボルバ２には回転部に固定されたクリックボール８と、固定部に固定された板ばね９から成る係合機構が設けられている。
図１２及び図１３は、上記特開平７−３１１３４３号公報に記載されたレボルバ装置（以下、第２の従来例と記す）の構成を示した図である。
【０００７】
図１２及び図１３に於いて、このレボルバ装置は顕微鏡本体１１と、電動レボルバ本体１２とを有した構成となっている。そして、この装置は、図示されない複数の対物レンズを保持するレボルバ１３と、このレボルバ１３の回転及び制動を行うモータ１４と、該モータ１４の制動によって減速されたレボルバ１３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１５と、モータ１４を制御する制御部２１内のレボルバ制御回路２３と、レボルバ１３が所定量回転したことを検出する定量回転検出部１６とを有している。
【０００８】
この定量回転検出部１６はフォトインタラプタ１７及び切欠部１８ａを有する遮光板１８を備えている。また、レボルバ１３には、球形部材１９が摺接するレール２０が設けられている。
【０００９】
上記顕微鏡本体１１にはまた、レボルバ２０の回転指令を行う操作部２０と、制動指令回路２４、モータ出力回路２５を有したレボルバ制御回路２３が備えられている。
【００１０】
そして、上記制御回路２３が定量回転検出部１６から遅延回路２２を介して検出結果を受けて、予め設定された遅延時間の後にモータ１４の制動を開始するように構成している。
【００１１】
このような構成により、所望の対物レンズを正確に位置決めするための調整が、電気的に遅延時間の調整によって可能であるため、調整作業が省力化できる。図１４は、上記特許公報第２５３９９０３号に開示されたレボルバ回転装置（以下、第３の従来例と記す）の構成を示した図である。
【００１２】
このレボルバ回転装置は、レボルバ３１を回転させるモータ駆動装置３２と、レボルバ３１の回転位置を検出するコード装置３３と、目標位置であるレボルバ孔を予め選択するための選択手段としてのキーボード３４及び遠隔制御接続端３５と、モータ駆動装置３２の回転数を制御する制御手段３６と、選択されたレボルバ孔を目標位置に固定するための係合手段（図示せず）とを有している。そして、コード装置３３のコードディスク３７上に、レボルバ３１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３８を配置して、このマーク３８とセンサ３９の協業により、レボルバ３１が目標位置に達する前にモータ駆動装置３２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で、且つ迅速に目標位置に位置決めすることが可能となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年のレボルバ切換装置の自動化に関する要求には、上述した従来例では対応が難しくなってきている。すなわち、より多くの対物レンズを装着できること、及び対物レンズの切換時間を短縮すること、という相反する要求を両立するためには、所望の対物レンズが光軸に迅速且つ正確に位置決めされるようにレボルバの回転を制御する必要がある。しかしながら、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なものとなっている。
【００１４】
例えば、上述した第１の従来例では、所望の対物レンズ１が光軸位置に位置決めされるにあたって、クリックボール８が板ばね９の係合範囲に入る手前で反射型センサ６がマーク板５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３の回転を十分減速する。次に、クリックボール８が板ばね９の係合範囲に入ると、透過型センサ７がマーク板５の切欠部を検出する。この検出信号によって、電子制御回路がモータ３を完全に停止させることにより、クリックボール８が板ばね９の係合範囲にはまり込み、所望の対物レンズ１が光軸上に保持されるようになっている。
【００１５】
この反射型センサ６とマーク板５の反射パターンとの位置関係及び透過型センサ７とマーク板５の切欠部との位置関係は、組立時、正確に調整されたクリックボール８と板ばね９の係合が確実に行われるように最適化されている。
【００１６】
しかしながら、この従来例の場合、モータ３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５は、ターレットではなくモータ３或いは伝達機構４の回転軸に設けられている。このため、伝達機構４のガタ（バッククラッシュ）が大きかったり、対物レンズ切換装置毎にばらついている場合には、各センサ６、７とマーク板５の位置関係の調整が難しいものとなる。また、反射型センサ６と透過型センサ７の両方を正確に調整しなければならないので、調整に時間がかかってしまう。
【００１７】
更に、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３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１の装着状態によらず常に固定のものである。この何れの場合に於いても、レボルバ２のオーバーランやショートランなくクリックボール８と板ばね９の係合を確保するように、マーク板５と各センサ６、７の位置を調整するのは非常に困難である。
【００１８】
また、図１２及び図１３に示された第２の従来例に於いては、所望の対物レンズを光軸位置に位置決めするためのモータ１４の制動タイミングの調整は、電気的な手段により行われる。
【００１９】
レボルバ１３の始動後、所定量回転したことを検出する検出部１６として、例えばフォトインタラプタ１７と遮光板１８とを設け、このフォトインタラプタ１７が遮光板１８の切欠部１８ａを検知することにより検知出力を行う。制御回路２３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１４の制動を行う。遅延時間を変えることにより、遮光板１８の位置の調整なくして制動タイミングの調整が可能である。上記遅延時間は、クリックボール１９がＶ溝２０を乗り越えたり手前で止まったりしないように、レボルバ装置毎に最適に調整する。
【００２０】
しかしながら、この遅延時間はレボルバ装置毎の固定値であり、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１９がＶ溝２０にうまく係合しない恐れがある。また、レボルバ装置の経年変化により、モータ１４への負荷やモータ特性そのものが変化したりすると、更にこの不具合が起こりやすくなる。
【００２１】
また、図１４に示される第３の従来例に於いては、レボルバ３１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３８は、所望の対物レンズを正確で且つ迅速に目標位置に位置決めするため、コードディスク３７上に最適な寸法に形成されている。
【００２２】
しかしながら、やはりこの第３の従来例に於いても、減速マーク３８によって引起こされるレボルバ３１の制動は各レボルバ装置毎に固定であり、上述した対物レンズの装着状態や経年変化には十分対応することができないという課題を有している。
【００２３】
また、上記第１乃至第３の従来例に共通の課題として、切換先の対物レンズの種類に応じてモータの制動条件を変えることができないという点が挙げられる。つまり、何れの場合も対物レンズの装着条件等により、切換速度（切換時間）が変ってしまう。
【００２４】
更に、速度が変わると、当然停止時の衝撃も各条件により変わってきてしまう。停止時の衝撃は、耐久性（摩耗性）に影響すると共に、周辺のごみを散乱させることとなり、特に清潔な環境（クリーンルーム等）での使用が必要な場合には大きな問題となる。
【００２５】
また、油侵対物レンズや水侵対物レンズ等の液侵対物レンズを顕微鏡等光学装置の観察光軸に位置決めする場合、気泡の発生が問題となる。手動操作により対物レンズの切換えを行う時は、気泡ができる限り発生しないようにゆっくりと慎重に切換操作を行えば良い。しかしながら、従来の電動化された対物レンズ切換装置では、切換先の対物レンズの種類によらず常に同じ制動動作であったため、水や油の付着した試料面に対物レンズの先端が勢いよく接触してしまい、気泡の発生が避けられないという不具合があった。
【００２６】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、各対物レンズを光軸に正確に位置決めするための組立調整が容易で、対物レンズの装着状態やレボルバの経年変化に影響を受けず、切換時間及び停止時の振動が安定していて、迅速且つ確実に切換動作が可能な対物レンズ切換装置を提供することにある。
また、切換先の対物レンズの種類や使用者に希望に応じて、切換時間の変更も可能な対物レンズ切換装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１に係る対物レンズ切換装置は、複数の対物レンズが装着可能なターレットと、このターレットを電気的に回動させるための駆動手段と、この駆動手段による回動力をターレットに伝達するための伝達手段と、上記複数の対物レンズのうち何れか１つの対物レンズを光学装置の光軸に正確に位置決めするための機械的な係合手段と、上記対物レンズの切換指令を入力するための操作手段と、この操作手段からの切換指令に応じて上記駆動手段の回動を制御する制御手段とを備え、上記対物レンズのそれぞれが択一的に光学装置の光軸に位置決めされる対物レンズ切換装置に於いて、上記対物レンズが光軸上に配置される際に、上記ターレットの回転位置が上記係合手段の係合範囲内にあることを検出する係合検出手段と、上記ターレットの角度変位を検出する角度検出手段とを具備し、上記制御手段は、上記角度検出手段で検出された信号に基いて上記ターレットの回転速度を上記係合範囲外の特定範囲内で一定に保つ制御を行うことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項２に係る対物レンズ切換装置は、請求項１において、上記係合検出手段が、上記特定範囲内を係合範囲外として検出することを特徴とする。
更に、請求項３に係る対物レンズ切換装置は、請求項１若しくは２の何れかにおいて、上記操作手段が、上記対物レンズの切換指令に加えて上記ターレットの回転速度の指令を入力し、上記制御手段は上記回転速度指令に基いてターレット回転速度を可変することを特徴とする。
【００２９】
請求項４に係る対物レンズ切換装置は、請求項１において、上記ターレットの回転位置を検出し、上記ターレット上に配置される対物レンズを識別する種別検出手段を更に具備することをとする。
請求項５に係る対物レンズ切換装置は、請求項１において、上記制御手段が、所定定時間における上記角度検出手段が検出するパルス数と、予め定められた所定のパルス数と比較し、この比較結果に応じて上記駆動手段に与える駆動信号を変化させることを特徴とする。
【００３０】
請求項６に係る対物レンズ切換装置は、複数の対物レンズが装着可能なターレットと、このターレットを電気的に回動させるための駆動手段と、この駆動手段による回動力をターレットに伝達するための伝達手段と、上記複数の対物レンズのうち何れか１つの対物レンズを光学装置の光軸に正確に位置決めするための機械的な係合手段と、上記対物レンズの切換指令を入力するための操作手段と、この操作手段からの切換指令に応じて上記駆動手段の回動を制御する制御手段とを備え、上記対物レンズのそれぞれが択一的に光学装置の光軸に位置決めされる対物レンズ切換装置に於いて、上記ターレットの回転位置を検出し、上記ターレット上に配置される対物レンズを識別する種別検出手段と、上記ターレットの角度変位を検出する角度検出手段と、を具備し、上記制御手段は、上記角度検出手段で検出された信号に基き、上記ターレットの回転速度を、上記駆動手段の駆動開始時から設定された切換時間が経過するまでの範囲内で一定に保つ制御を行うことを特徴とする。
請求項７に係る対物レンズ切換装置は、請求項６において、上記対物レンズが光軸上に配置される際に、上記ターレットの回転位置が上記係合手段の係合範囲内にあることを検出する係合検出手段を更に具備することを特徴とする。
【００３１】
請求項８に係る対物レンズ切換装置は、複数の対物レンズが装着可能なターレットと、このターレットを電気的に回動させるための駆動手段と、この駆動手段による駆動力をターレットに伝達するための伝達手段と、上記複数の対物レンズのうち何れか１つの対物レンズを光学装置の光軸に正確に位置決めするための機械的な係合手段と、上記駆動手段の回動を制御して上記対物レンズを切換える制御手段とを備え、上記対物レンズのそれぞれが択一的に光学装置の光軸に位置決めされる対物レンズ切換装置に於いて、上記対物レンズの切換指令及び、上記ターレットの回転速度の指令を入力するための操作手段と、上記対物レンズが光軸上に配置される際に、上記ターレットの回転位置が上記係合手段の係合範囲内にあることを検出する係合検出手段と、上記ターレットの角度変位を検出する角度検出手段とを具備し、上記制御手段は、上記ターレットの回転速度を、上記操作手段からの回転速度指令に応じた速度に可変すると共に、上記角度検出手段で検出された信号に基いて上記ターレットの回転速度を上記係合範囲外の特定範囲内で一定に保つ制御を行うことを特徴とする。
請求項９に係る対物レンズ切換装置は、請求項８において、上記制御手段は、上記操作手段から入力される回転速度指令に応じて、上記ターレットの回転速度を調整する速度調整手段を更に具備することを特徴とする。
請求項１０に係る対物レンズ切換装置は、請求項９において、上記制御手段は、所定時間における上記角度検出手段が検出するパルス数と、上記速度調整手段によって調整されたパルス数との比較結果に応じて、上記駆動手段に与える駆動信号を変化させることを特徴とする。
請求項１１に係る対物レンズ切換装置は、請求項１０において、上記速度調整手段は、段階的または無段階に速度調整が可能な入力部を有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１はこの発明の第１の実施の形態となる対物レンズ切換装置の構成を示す断面図、図２は図１のターレットの概略構成を示す平面図である。
【００３３】
図示されない顕微鏡等の光学装置の本体に取付けられる取付部材５１には、支持部材５２が固定され、この支持部材５２に回転部材としてのターレット５３が、ガイドとなる多数のボール５４を介して回動可能に支持されている。ターレット５３は、異なる倍率を有する複数（この例では５個）の対物レンズ５５ａ〜５５ｅが装着可能な対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅを有している。また、観察に供する対物レンズ以外の対物レンズを観察試料から遠避けるため、その回転軸５３ｒが観察光軸に対して１５度の傾きを有している。
【００３４】
ターレット５３の外周部分には、５個の対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅに対応した係合溝Ｖａ〜Ｖｅが、円周上の５ヶ所に形成されている。一方、支持部材５２の上面には、先端にクリックボール５６が固着された板ばね５７が固定されている。この板ばね５７は、クリックボール５６をターレット５３の外周の係合溝Ｖａ〜Ｖｅに押付けるように作用するもので、クリックボール５６が係合溝Ｖａ〜Ｖｅに係合された時、ターレット５３上に装着された各対物レンズ５５ａ〜５５ｅが光軸に正確に一致するようになっている。これらの板ばね５７及びクリックボール５６は、ターレット５３と支持部材５２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している。
【００３５】
上記取付部材５１には固定板５８が延設されており、この固定板５８にはモータ固定部材５９を介してモータ６０が取付けられている。ターレット５３の外周には、モータ６０の回転を減速しながらターレット５３に回転を伝達するための歯車６１が設けられている。この歯車６１は、モータ６０の回転軸６０ｒに固定された歯車６２と噛合するように構成されている。
【００３６】
また、ターレット５３の外周部分には、対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅに対応した５個の切欠部６３ａ〜６３ｅを有する円盤状の検知板６３が固定されている。一方、取付部材５１には、この検知板６３に相対するようにフォトインタラプタ等のフォトセンサ６５が、取付板６４を介して固定されている。そして、これら検知板６３とフォトセンサ６５とが、係合センサ７４を構成している。
【００３７】
この係合センサ７４は、ターレット５３の係合溝Ｖａ〜Ｖｅとクリックボール５６とが係合している時に所定の検出出力を発生すると共に、ターレット５３の係合溝Ｖａ〜Ｖｅとクリックボール５６の係合によるターレット５３の各停止位置が、検知板６３の各切欠部６３ａ〜６３ｅによる係合センサ７４の検出幅の中心位置と正確に合致するように位置調整されている。
【００３８】
上記モータ６０の回転軸６０ｒに固定された歯車６２には、放射状に均等に多数のスリットが形成されたスリット板６６が取付けられており、このスリット板６６に相対するようにフォトインタラプタ等のフォトセンサ６７がモータ固定部材５９に取付けられている。つまり、このスリット板６６とフォトセンサ６７は、モータ６０の回転軸６０ｒの角度変位に応じてパルス信号を発生するようになっている。また、上記スリット板６６とフォトセンサ６７は、モータ６０の回転角度を検出する角度センサ７５を構成している。
【００３９】
更に、ターレット５３には３個の識別子、例えば指標用磁石６８が、そしてこれら指標用磁石６８と相対する支持部材５２の円周上には３個のセンサ、例えば磁気を検知するホール素子６９が、それぞれ取付けられている。これら指標用磁石６８とホール素子６９とにより、対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅを識別するための種別センサ７３が構成されている。
【００４０】
次に、この種別センサ７３による対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅの識別方法について説明する。
図２に示されるように、ターレット５３上の３個のホール素子６９ａ、６９ｂ、６９ｃは、５個の各対物レンズ５５ａ〜５５ｅが観察光軸上に位置する時に、３個の指標用磁石６８ａ〜６８ｃの何れかと相対し、且つ５個の対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅに設けられている孔に応じて、各々異なったデジタル符号を形成するように構成されている。
【００４１】
図３は、これら３個のホール素子６９ａ〜６９ｃによるデジタル符号の論理関係を表した図である。図２及び図３に於いて、黒丸印は磁石があることを表し、白丸印は磁石がないことを表している。
【００４２】
次に、本実施の形態の電気制御系の構成について説明する。
図４は、この対物レンズ切換装置の電気制御系の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図４に於いて、対物レンズ切換装置を含む光学装置の各部を操作するための各種スイッチを備えたコントローラ７１には、このコントローラ７１からの入力信号を受けると共に、上述した種別センサ７３、係合センサ７４、角度センサ７５の信号により、モータ６０を回転、停止させるための信号を得るＣＰＵ７２が接続されている。このＣＰＵ７２は、上記した信号に基いて、ドライバ７６を介してモータ６０を駆動させる。ＣＰＵ７２は、更に図示されない光学装置の各部へ駆動信号を送るようになっている。
【００４４】
上記コントローラ７１のスイッチとして、例えば目的の対物レンズを光軸上に位置させるための５個の対物指定スイッチや、対物レンズの焦点を合わせるためのフォーカスつまみ、光源の明るさを調整する電圧ボリューム等が備えられている。また、コントローラ７１には、図示されないが、上記光学装置各部への操作指令を入力するスイッチがを備えられると共に、対物レンズ切換装置を含む光学装置の各部の状態を表示する表示部が備えられている。
【００４５】
次に、このように構成された対物レンズ切換装置の第１の実施の形態の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１にて、コントローラ７１の対物レンズ切換指令が入力されると、ＣＰＵ７２に於いて、種別センサ７３が対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅの種別とコントローラ７１から入力された切換先の対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅの種別とが比較されて、ターレット５３の回転方向と切換段階数（１段階は隣の対物レンズ取付部への切換）とが判断される。次いで、ステップＳ２にて、ドライバ７６にモータ６０の回転が指示される。この場合の指示内容としては、駆動電圧（Ｖｉ）及び方向がある。このＶｉは、モータ起動の際の初期電圧である。
【００４６】
モータ６０の始動後、ステップＳ３に於いて、係合センサ７４によりターレット５３の係合が外れたか否かが判断される。ここで、係合が外れたことが検出された時点から、ＣＰＵ７２では角度センサ７５に基いて速度制御が行われる。すなわち、ステップＳ４で、常に角度センサ７５のパルスがカウントされたうえで、一定時間間隔（ｔc ）でこのカウント数が読込まれ、所定のパルス数（Ｐｃ）と比較される。
【００４７】
所定のパルス数とは、例えば図６に示されるようなテーブルで表されるもので、比較の結果が（実際のパルス数の方がテーブルに対して）少なかった場合には、ステップＳ５に進んで、駆動電圧が一定の割合で増加される。或いは、逆に比較の結果が多かった場合は駆動電圧が減少される。
【００４８】
ここで、スリット板６６とフォトセンサ６７の関係を、対物レンズ切換（隣の対物レンズへの切換え）に対してスリット板６６を遮る回数が１０００パルスに設定したとする。また、設定切換時間を０．５ｓｅｃ（隣接する対物レンズに切換え）、ｔc （時間間隔）を５ｍｓｅｃとすると、所定のパルス数（Ｐｃ）は１０パルスとなる。この場合の駆動電圧制御は、図７（ａ）または（ｂ）に示されるようになっている。
【００４９】
すなわち、図６に示されるテーブルに基いて、図７（ａ）または（ｂ）に表される駆動電圧が制御される。この駆動電圧は、図６のテーブルに表されたパルス数から実際にカウントされたパルス数が引かれ、その結果から駆動電圧が５％ずつ（１パルス当たり）可変されているものである。
【００５０】
これらの所定のパルス数との比較及び駆動電圧可変は、目標の係合範囲近くまで行われる。そして、ステップＳ６に於いて、係合センサ７４がオンになった時点でステップＳ７に進んでモータが停止される。これにより、目標の対物レンズが光軸に入る。
【００５１】
このように第１の実施の形態によれば、一定時間間隔でターレットの角度を読込むことにより、回転速度が検出され、所定の回転速度になるようモータの駆動電圧が可変されているため、切換時間が安定（一定）し、また停止時のターレットの速度も一定であることから停止動作も安定しているという利点を有する。すなわち、負荷等が変動しても停止時の動作（振動）が変わることはない。
【００５２】
次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
この第２の実施の形態の基本構成は、上述した第１の実施の形態の図４の構成に基いているが、コントローラ７１に対物レンズ切換スピードの調整スイッチが追加される点が異なる。したがって、他の構成要素についての説明は省略する。
【００５３】
図８（ａ）に示されるように、この対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ａは、例えば４段階の切換式となっており、“１”が最も切換えスピードが遅く、“４”が最も早い設定方法となっている。この対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ａからは、コントローラ７１に設けられている他の対物レンズ切換スイッチ等と同じく、ＣＰＵ７２にスイッチ信号が送られる。
【００５４】
次に、この第２の実施の形態の動作について、図９のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１１にて、コントローラ７１の対物レンズ切換指令が入力されると、ステップＳ１２にて、ＣＰＵ７２により種別センサ７３が対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅの種別とコントローラ７１から入力された切換先の対物レンズ取付部５３ａ〜５３ｅの種別とが比較されて、ターレット５３の回転方向と切換段階数（１段階は隣接する対物レンズ取付部への切換え）とが判断され、ドライバ７６にモータ６０の回転が指示される。この場合の指示内容としては、駆動電圧（Ｖｉ）及び方向がある。Ｖｉはモータ６０の起動の際の初期電圧である。
【００５５】
モータ６０の始動後、ステップＳ１３に於いて、係合センサ７４によりターレット５３の係合が外れたか否かが判断される。ここで、ターレット５３の係合が外れたことが検出された時点から、ＣＰＵ７２により角度センサ７５に基いて速度制御が行われる。
【００５６】
これは、ステップＳ１４にて、常に角度センサ７５のパルスがカウントされたうえで、一定時間間隔（ｔc ）でこのカウント数が読込まれる。また、ステップＳ１５にて、対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ａが読込まれ、続くステップＳ１６に於いて、この設定に対応した駆動電圧算出が行われる。
【００５７】
これは、先ず４段階の設定が、遅い方から切換時間に換算されるもので、例えば、１．０ｓｅｃ、０．７ｓｅｃ、０．５ｓｅｃ、０．４ｓｅｃとすると、それぞれが図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。ＣＰＵ７２では、図１０（ａ）〜（ｄ）に示されるこれら４つのテーブルから、対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ａの状態に対応したテーブルが選択される。そして、選択されたテーブルを基に、上述した第１の実施の形態と同様に、図７（ａ）、（ｂ）のテーブルに対応して駆動電圧が設定される。
【００５８】
そして、ステップＳ１７に於いて係合範囲が判断され、係合センサ７４がオンになったならば、ステップＳ１８に進んでモータ６０の動作が停止される。
尚、切換時間の設定は、正常に動作（停止）する範囲（オーバーランや途中で停止しない範囲）で決めることとなる。
【００５９】
以上のように、第２の実施の形態によれば、使用者が状況に応じて対物レンズの切換速度を可変にすることができるため、速度を遅く設定して停止時の振動を最小限にしたり、時間を重視し切換速度を上げることも可能である。
【００６０】
また、上述した例では、対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ａには４段階のスイッチを用いたが、これに限られるものではない。例えば、図８（ｂ）に示されるようなボリューム式の対物レンズ切換スピード調整スイッチ７８ｂを構成して、微調整できるようにしても良い。その場合は、当然Ａ／Ｄ変換機をＣＰＵ７２側に設けることとなる。
【００６１】
このように、第１及び第２の実施の形態共に、駆動電圧を可変して速度制御を行っているが、駆動電圧は固定としてＰＷＭ駆動としても良い。この場合、デューティーを可変することとなる。これらは駆動源としは直流モータを用いた場合の説明であるが、ステッピングモータなど他のモータでも良く、例えばステッピングモータの場合は駆動周波数を脱調しない範囲で可変していく方式が可能である。
【００６２】
また、上述した実施の形態では、一定時間おきに角度センサ７５のカウント数を読みにいく方法で説明したが、逆に一定カウントするまでの時間を測定しても良い。
【００６３】
更に、上述した実施の形態では、速度制御する範囲を係合センサ７４により決定しているが、モータ６０の起動後からの予め決められた経過時間により、範囲を決定しても良い。
【００６４】
尚、この発明の上記実施態様によれば、以下の如き構成を得ることができる。
すなわち、
（１）複数の対物レンズが装着可能なターレットと、このターレットを電気的に回動させるための駆動手段と、この駆動手段による回動力をターレットに伝達するための伝達手段と、上記複数の対物レンズのうち何れか１つの対物レンズを光学装置の光軸に正確に位置決めするための機械的な係合手段と、上記対物レンズの切換指令を入力するための操作手段と、この操作手段からの切換指令に応じて上記駆動手段の回動を制御する制御手段とを備え、上記対物レンズのそれぞれが択一的に光学装置の光軸に位置決めされる対物レンズ切換装置に於いて、
上記ターレットの回転位置が上記係合手段の係合範囲内にあることを検出する係合検出手段と、
上記ターレットの角度変位を検出する角度検出手段とを具備し、
上記制御手段は、上記角度検出手段で検出された信号に基いて上記ターレットの回転速度を特定範囲内で一定に保つ制御を行うことを特徴とする対物レンズ切換装置。
【００６５】
（２）上記係合検出手段は、上記特定範囲内を係合範囲外として検出することを特徴とした上記（１）に記載の対物レンズ切換装置。
（３）上記操作手段は、上記対物レンズの切換指令に加えて上記ターレットの回転速度の指令を入力し、上記制御手段は上記回転速度指令に基いてターレット回転速度を可変することを特徴とする上記（１）若しくは（２）の何れかに記載の対物レンズ切換装置。
【００６６】
（４）上記制御手段は、所定時間の上記角度検出手段のパルスをカウントして、予め定められた所定のパルス数と比較し、この比較結果に応じて上記駆動手段の駆動電圧を変化させることを特徴とする上記（１）若しくは（２）の何れかに記載の対物レンズ切換装置。
【００６７】
（５）上記制御手段は、上記駆動手段の回動速度を調整する速度調整手段を更に具備することを特徴とする上記（１）若しくは（２）に記載の対物レンズ切換装置。
【００６８】
（６）上記制御手段は、所定時間の上記角度検出手段のパルスをカウントして、予め定められた所定のパルス数と比較し、この比較結果に応じて上記速度調整手段の調整速度を変化させることを特徴とする上記（５）に記載の対物レンズ切換装置。
【００６９】
（７）上記速度調整手段は段階的に速度調整が可能なスイッチで構成されることを特徴とする上記（６）に記載の対物レンズ切換装置。
（８）上記速度調整手段は無段階に速度調整が可能なスイッチで構成されることを特徴とする上記（６）に記載の対物レンズ切換装置。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明においては、ターレットの角度変位を検出する角度検出手段とを設け、この角度検出手段の信号をもとに制御手段がターレット回転速度を一定に保つようにしたので、切換時間及び停止時の振動が一定で安定した切換が可能である。これは対物レンズの装着具合等の負荷の変動や、各部品の耐性的な劣化やばね等の部品ばらつきの影響をうけないため、位置決めセンサの調整もラフで良く、減速位置検出用のセンサ等も省くことが可能である。また使用者が対物レンズの切換速度を設定できるため、油侵対物レンズや水侵対物レンズなどの特殊な対物を使用している場合や、停止時の振動をできるだけ抑えたい場合は切換速度を遅く設定し、工程等で使用され、切換時間が重視されるような場合は切換速度を早く設定するなどの切換が可能となっている。
【００７１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、各対物レンズを光軸に正確に位置決めするための組立調整が容易で、対物レンズの装着状態やレボルバの経年変化に影響を受けず、切換時間及び停止時の振動が安定していて、迅速且つ確実に切換動作が可能な対物レンズ切換装置を提供することができる。また、切換先の対物レンズの種類や使用者に希望に応じて、切換時間の変更も可能な対物レンズ切換装置を提供するもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態となる対物レンズ切換装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のターレットの概略構成を示す平面図である。
【図３】図２の３個のホール素子６９ａ〜６９ｃによるデジタル符号の論理関係を表した図である。
【図４】対物レンズ切換装置の電気制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に於ける対物レンズ切換装置の動作について説明するフローチャートである。
【図６】経過時間と角度センサ７５でカウントされるパルス数との関係を表したテーブルである。
【図７】パルス数と駆動電圧との関係を表したテーブルである。
【図８】この発明の第２の実施の形態で、対物レンズ切換スピード調整スイッチの例を示した図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態の動作について説明するフローチャートである。
【図１０】経過時間と角度センサ７５でカウントされるパルス数との関係を表したテーブルである。
【図１１】第１の従来例を示したもので、レボルバの切り換え装置の構成を示した断面図である。
【図１２】第２の従来例を示したもので、レボルバ装置の構成を示した図である。
【図１３】第２の従来例を示したもので、レボルバ装置の構成を示したブロック図である。
【図１４】第３の従来例を示したもので、レボルバ回転装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
５１取付部材、
５２支持部材、
５３ターレット、
５３ａ〜５３ｅ対物レンズ取付部、
５３ｒ、６０ｒ回転軸、
５４ボール、
５５ａ〜５５ｅ対物レンズ、
５６クリックボール、
５７板ばね、
５８固定板、
５９モータ固定部材、
６０モータ、
６１、６２歯車、
６３検知板、
６３ａ〜６３ｅ切欠部、
６４取付板、
６５、６７フォトセンサ、
６６スリット板、
６８指標用磁石、
６９、６９ａ〜６９ｅホール素子、
７１、８１コントローラ、
７２、８２ＣＰＵ、
７３種別センサ、
７４係合センサ、
７５角度センサ、
７６、８３ドライバ、
８４メモリ、
Ｖａ〜Ｖｅ係合溝。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective lens switching device that selects an objective lens having a desired magnification from a plurality of objective lenses according to an observation target and positions the objective lens on an observation optical path in an optical apparatus such as a microscope.
[0002]
[Prior art]
In a conventional optical device such as a microscope, an objective lens switching device generally called a revolver that selects an objective lens having a desired magnification according to an observation target and positions the objective lens on an observation optical path is provided with a predetermined motor. The revolver movable part is rotated by driving with a voltage of, and a mechanical engagement mechanism is provided between the revolver movable part and the fixed part to stop the rotation of the revolver. The engaging mechanism mechanically engages the revolver movable part and the fixed part each time the optical axis of each objective lens attached to the revolver comes to a position that matches the observation optical axis of an optical device such as a microscope. The positioning is held.
[0003]
Such a configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-281457, 7-31143, and 2539903.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional revolver switching device (hereinafter referred to as a first conventional example) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-281457.
[0004]
As shown in FIG. 11, this switching device transmits a revolver 2 to which a plurality of objective lenses 1 are attached, a motor 3 that rotates and brakes the revolver 2, and the rotation of the motor 3 to the revolver 2. And a transmission mechanism 4. In addition, the switching device includes a mark plate 5 having two index portions for giving a deceleration timing and a stop timing of the motor 3 to the rotation shaft of the motor 3 or the transmission mechanism 4.
[0005]
On the other hand, the fixed part of the switching device is provided with first and second sensors 6 and 7 corresponding to two indices, respectively. Therefore, when the desired objective lens 1 reaches the position near the optical axis position, the motor 3 starts to decelerate, and after sufficiently decelerated, the motor 3 is stopped when reaching the vicinity of the optical axis position. 1 can be accurately and quickly positioned on the optical axis of the optical device.
[0006]
Further, the revolver 2 is provided with an engagement mechanism including a click ball 8 fixed to the rotating portion and a plate spring 9 fixed to the fixed portion.
12 and 13 are diagrams showing a configuration of a revolver device (hereinafter referred to as a second conventional example) described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-311343.
[0007]
12 and 13, the revolver device includes a microscope main body 11 and an electric revolver main body 12. Then, this apparatus has a revolver 13 that holds a plurality of objective lenses (not shown), a motor 14 that rotates and brakes the revolver 13, and a revolver 13 that is decelerated by the braking of the motor 14 at a predetermined position. It has a positioning unit 15 that mechanically stops, a revolver control circuit 23 in a control unit 21 that controls the motor 14, and a quantitative rotation detection unit 16 that detects that the revolver 13 has rotated a predetermined amount.
[0008]
This fixed rotation detection unit 16 includes a light shielding plate 18 having a photo interrupter 17 and a notch 18a. The revolver 13 is provided with a rail 20 with which the spherical member 19 is slidably contacted.
[0009]
The microscope main body 11 is also provided with an operation unit 20 for instructing rotation of the revolver 20, a revolver control circuit 23 having a braking command circuit 24 and a motor output circuit 25.
[0010]
The control circuit 23 receives the detection result from the fixed rotation detection unit 16 via the delay circuit 22 and starts braking the motor 14 after a preset delay time.
[0011]
With such a configuration, adjustment for accurately positioning a desired objective lens can be performed by adjusting the delay time electrically, so that the adjustment work can be saved. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a revolver rotating device (hereinafter referred to as a third conventional example) disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2539903.
[0012]
The revolver rotating device includes a motor driving device 32 that rotates the revolver 31, a code device 33 that detects the rotational position of the revolver 31, a keyboard 34 as a selection unit for selecting a revolver hole that is a target position, and a remote device. The control connection end 35, control means 36 for controlling the rotation speed of the motor drive device 32, and engagement means (not shown) for fixing the selected revolver hole at the target position are provided. A deceleration mark 38 corresponding to the number of objective lenses for starting braking of the revolver 31 is arranged on the code disk 37 of the code device 33, and the revolver 31 is set to the target by the cooperation of the mark 38 and the sensor 39. Since the number of rotations of the motor drive device 32 is reduced before reaching the position, the desired objective lens can be accurately and quickly positioned at the target position.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to respond to the recent demand for automation of the revolver switching device in the above-described conventional example. In other words, in order to satisfy the conflicting requirements of being able to mount more objective lenses and shortening the switching time of the objective lenses, the desired objective lens should be positioned quickly and accurately on the optical axis. It is necessary to control the rotation of the revolver. However, since the mounting state (number, type, mounting position) of the objective lens varies depending on the user of the apparatus, the load on the motor that rotates the revolver also changes, so that it is difficult to perform optimal motor stop control. It has become.
[0014]
For example, in the above-described first conventional example, when the desired objective lens 1 is positioned at the optical axis position, the reflective sensor 6 is placed on the mark plate 5 before the click ball 8 enters the engagement range of the leaf spring 9. The reflection pattern is detected, and the electronic control circuit sufficiently decelerates the rotation of the motor 3 by this detection signal. Next, when the click ball 8 enters the engagement range of the leaf spring 9, the transmission sensor 7 detects the notch portion of the mark plate 5. Due to this detection signal, the electronic control circuit completely stops the motor 3 so that the click ball 8 fits into the engagement range of the leaf spring 9 and the desired objective lens 1 is held on the optical axis. ing.
[0015]
The positional relationship between the reflection type sensor 6 and the reflection pattern of the mark plate 5 and the positional relationship between the transmission type sensor 7 and the cutout portion of the mark plate 5 are the same as those of the click ball 8 and the leaf spring 9 adjusted accurately during assembly. Optimized to ensure engagement.
[0016]
However, in the case of this conventional example, the mark plate 5 having two index portions for giving the deceleration timing and the stop timing of the motor 3 is provided on the rotating shaft of the motor 3 or the transmission mechanism 4 instead of the turret. For this reason, when the play (back crush) of the transmission mechanism 4 is large or varies for each objective lens switching device, it is difficult to adjust the positional relationship between the sensors 6 and 7 and the mark plate 5. In addition, since both the reflective sensor 6 and the transmissive sensor 7 must be accurately adjusted, it takes time to adjust.
[0017]
Furthermore, although the load inertia to the motor 3 varies greatly depending on the mounting state (type, number, mounting position, etc.) of the objective lens, adjustment of this positional relationship is always fixed regardless of the mounting state of the objective lens 1. . In any of these cases, the positions of the mark plate 5 and the sensors 6 and 7 are adjusted so as to ensure the engagement between the click ball 8 and the leaf spring 9 without overrun or short run of the revolver 2. It is very difficult.
[0018]
In the second conventional example shown in FIGS. 12 and 13, the adjustment of the braking timing of the motor 14 for positioning the desired objective lens at the optical axis position is performed by electrical means. .
[0019]
For example, a photo interrupter 17 and a light shielding plate 18 are provided as a detection unit 16 that detects that the revolver 13 has been rotated by a predetermined amount after the revolver 13 is started, and the photo interrupter 17 detects a notch 18 a of the light shielding plate 18 to detect output. I do. Upon receiving this detection output, the control circuit 23 outputs a delay after a preset delay time elapses, and brakes the motor 14 at this timing. By changing the delay time, it is possible to adjust the braking timing without adjusting the position of the light shielding plate 18. The delay time is optimally adjusted for each revolver device so that the click ball 19 does not get over the V groove 20 or stop in front.
[0020]
However, since this delay time is a fixed value for each revolver device and cannot respond to changes in the mounting state (type, number, mounting position) of the objective lens, depending on the mounting state of the objective lens, the click ball 19 has a V groove 20 There is a risk of not engaging well. Further, when the load on the motor 14 or the motor characteristics themselves change due to the secular change of the revolver device, this problem is more likely to occur.
[0021]
Further, in the third conventional example shown in FIG. 14, the deceleration mark 38 corresponding to the number of objective lenses for starting the braking of the revolver 31 is used to accurately and quickly target the desired objective lens. Therefore, it is formed on the code disk 37 with an optimal dimension.
[0022]
However, also in the third conventional example, the braking of the revolver 31 caused by the deceleration mark 38 is fixed for each revolver device, and sufficiently responds to the above-described objective lens mounting state and aging. It has the problem that it cannot be done.
[0023]
A problem common to the first to third conventional examples is that the braking condition of the motor cannot be changed according to the type of objective lens to be switched to. That is, in any case, the switching speed (switching time) changes depending on the mounting condition of the objective lens.
[0024]
Furthermore, if the speed changes, the impact at the time of stopping naturally changes depending on each condition. The impact at the time of stopping affects the durability (wearability) and scatters surrounding dust, which becomes a big problem particularly when it is necessary to use in a clean environment (clean room or the like).
[0025]
Further, when a liquid immersion objective lens such as an oil immersion objective lens or a water immersion objective lens is positioned on the observation optical axis of an optical device such as a microscope, the generation of bubbles becomes a problem. When the objective lens is switched by manual operation, the switching operation may be performed slowly and carefully so that bubbles are not generated as much as possible. However, in the conventional motorized objective lens switching device, the braking operation is always the same regardless of the type of objective lens to be switched to, so that the tip of the objective lens comes into contact with the sample surface to which water or oil adheres. As a result, there was a problem that the generation of bubbles was unavoidable.
[0026]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to facilitate assembly adjustment for accurately positioning each objective lens on the optical axis, and to influence the mounting state of the objective lens and the secular change of the revolver. It is an object of the present invention to provide an objective lens switching device in which switching time and vibration at the time of stopping are stable, and switching operation can be performed quickly and reliably.
It is another object of the present invention to provide an objective lens switching device capable of changing the switching time according to the type of objective lens to be switched and the user's desire.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the objective lens switching device according to claim 1 is for transmitting a turret to which a plurality of objective lenses can be mounted, a driving means for electrically rotating the turret, and a rotational force by the driving means to the turret. Transmission means, mechanical engagement means for accurately positioning any one of the plurality of objective lenses on the optical axis of the optical device, and a command for switching the objective lens An objective lens comprising an operating means and a control means for controlling the rotation of the driving means in response to a switching command from the operating means, wherein each of the objective lenses is alternatively positioned on the optical axis of the optical device In the switching device,When the objective lens is placed on the optical axis,It comprises engagement detection means for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means, and angle detection means for detecting angular displacement of the turret, and the control means comprises the angle Based on the signal detected by the detecting means, the rotational speed of the turret is determined.Outside the above engagement rangeIt is characterized by performing control to keep it constant within a specific range.
[0028]
  An objective lens switching device according to claim 2 is:In claim 1,The engagement detecting means detects that the specific range is outside the engagement range.
  Furthermore, the objective lens switching device according to claim 3 is:In either claim 1 or 2,The operation means inputs a command for the rotation speed of the turret in addition to the instruction for switching the objective lens, and the control means varies the turret rotation speed based on the rotation speed command.
[0029]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the objective lens switching device according to the first aspect, further comprising a type detecting means for detecting the rotational position of the turret and identifying the objective lens arranged on the turret.
  According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the objective lens switching device according to the first aspect, wherein the control means compares the number of pulses detected by the angle detection means at a predetermined time with a predetermined number of pulses. The drive signal given to the drive means is changed according to the result.
[0030]
  An objective lens switching device according to claim 6 is a turret to which a plurality of objective lenses can be attached, a driving means for electrically rotating the turret, and a rotational force by the driving means for transmitting to the turret. Transmission means, mechanical engagement means for accurately positioning any one of the plurality of objective lenses on the optical axis of the optical device, and operation for inputting the objective lens switching command And an objective lens switching unit, wherein each of the objective lenses is alternatively positioned on the optical axis of the optical device. The objective lens switching unit is configured to control the rotation of the driving unit in response to a switching command from the operation unit. In the apparatus, type detection means for detecting the rotational position of the turret and identifying the objective lens arranged on the turret, and angle detection for detecting the angular displacement of the turret. Comprising means, and said control means, based on the detected signal by the angle detecting means, the rotational speed of the turret, the drive of the drive meansstartControl is performed to keep constant within a range from the time until the set switching time elapses.
  An objective lens switching device according to a seventh aspect of the present invention is the objective lens switching device according to the sixth aspect, wherein when the objective lens is disposed on the optical axis, the rotational position of the turret is detected within the engagement range of the engagement means. It further comprises engagement detecting means for performing the above.
[0031]
  An objective lens switching device according to claim 8 is a turret to which a plurality of objective lenses can be attached, a driving means for electrically rotating the turret, and a driving force by the driving means for transmitting to the turret. A transmission means, a mechanical engagement means for accurately positioning any one of the plurality of objective lenses on the optical axis of the optical device, and a rotation of the drive means to control the objective. Control means for switching lenses, and in an objective lens switching device in which each of the objective lenses is alternatively positioned on the optical axis of the optical device, the objective lens switching command and the rotation speed of the turret are controlled. An operation means for inputting a command and a mechanism for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means when the objective lens is disposed on the optical axis. Detecting means and angle detecting means for detecting angular displacement of the turret, wherein the control means changes the rotational speed of the turret to a speed according to a rotational speed command from the operating means, and Control is performed to keep the rotational speed of the turret constant within a specific range outside the engagement range based on a signal detected by the angle detection means.
  The objective lens switching device according to a ninth aspect of the present invention is the objective lens switching device according to the eighth aspect, wherein the control means further includes speed adjusting means for adjusting the rotational speed of the turret in accordance with a rotational speed command input from the operating means. It is characterized by that.
  An objective lens switching device according to a tenth aspect is the objective lens switching device according to the ninth aspect, wherein the control means uses a comparison result between the number of pulses detected by the angle detection means at a predetermined time and the number of pulses adjusted by the speed adjustment means. Accordingly, the drive signal given to the drive means is changed.
  An objective lens switching device according to an eleventh aspect is the one according to the tenth aspect, wherein the speed adjusting means has an input unit capable of adjusting the speed stepwise or steplessly.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an objective lens switching device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the turret in FIG.
[0033]
A support member 52 is fixed to an attachment member 51 attached to the body of an optical device such as a microscope (not shown), and a turret 53 as a rotation member is rotated on the support member 52 via a number of balls 54 serving as guides. Supported as possible. The turret 53 includes objective lens attachment portions 53a to 53e to which a plurality of (in this example, five) objective lenses 55a to 55e having different magnifications can be attached. Further, in order to avoid the objective lens other than the objective lens used for observation from the observation sample, the rotation axis 53r has an inclination of 15 degrees with respect to the observation optical axis.
[0034]
Engaging grooves Va to Ve corresponding to the five objective lens mounting portions 53 a to 53 e are formed at five locations on the circumference on the outer peripheral portion of the turret 53. On the other hand, a leaf spring 57 having a click ball 56 fixed to the tip is fixed to the upper surface of the support member 52. The leaf spring 57 acts to press the click ball 56 against the engagement grooves Va to Ve on the outer periphery of the turret 53. When the click ball 56 is engaged with the engagement grooves Va to Ve, the turret 53 is pressed. Each of the objective lenses 55a to 55e mounted on the top exactly matches the optical axis. The leaf spring 57 and the click ball 56 constitute an engagement means that contacts with a predetermined engagement force between the turret 53 and the support member 52.
[0035]
A fixing plate 58 extends from the attachment member 51, and a motor 60 is attached to the fixing plate 58 via a motor fixing member 59. A gear 61 for transmitting the rotation to the turret 53 while reducing the rotation of the motor 60 is provided on the outer periphery of the turret 53. The gear 61 is configured to mesh with a gear 62 fixed to the rotation shaft 60 r of the motor 60.
[0036]
A disc-shaped detection plate 63 having five notches 63a to 63e corresponding to the objective lens attachment portions 53a to 53e is fixed to the outer peripheral portion of the turret 53. On the other hand, a photo sensor 65 such as a photo interrupter is fixed to the attachment member 51 via the attachment plate 64 so as to face the detection plate 63. The detection plate 63 and the photo sensor 65 constitute an engagement sensor 74.
[0037]
The engagement sensor 74 generates a predetermined detection output when the engagement grooves Va to Ve of the turret 53 are engaged with the click ball 56, and also the engagement grooves Va to Ve of the turret 53 and the click ball 56. Each stop position of the turret 53 due to the engagement is adjusted so as to accurately match the center position of the detection width of the engagement sensor 74 by the notches 63a to 63e of the detection plate 63.
[0038]
The gear 62 fixed to the rotating shaft 60r of the motor 60 is provided with a slit plate 66 in which a large number of slits are uniformly formed in a radial pattern, and a photo interrupter or the like is provided so as to face the slit plate 66. A sensor 67 is attached to the motor fixing member 59. That is, the slit plate 66 and the photo sensor 67 generate a pulse signal in accordance with the angular displacement of the rotation shaft 60r of the motor 60. The slit plate 66 and the photo sensor 67 constitute an angle sensor 75 that detects the rotation angle of the motor 60.
[0039]
Further, the turret 53 has three identifiers, for example, index magnets 68, and three sensors, for example, a hall element 69 for detecting magnetism, on the circumference of the support member 52 facing the index magnets 68. Each installed. The index magnet 68 and the hall element 69 constitute a type sensor 73 for identifying the objective lens attachment portions 53a to 53e.
[0040]
Next, a method for identifying the objective lens attachment portions 53a to 53e by the type sensor 73 will be described.
As shown in FIG. 2, the three Hall elements 69a, 69b, and 69c on the turret 53 include three index magnets 68a when the five objective lenses 55a to 55e are positioned on the observation optical axis. ˜68c, and different digital codes are formed according to the holes provided in the five objective lens attachment portions 53a to 53e.
[0041]
FIG. 3 is a diagram showing a logical relationship of digital codes by these three Hall elements 69a to 69c. 2 and 3, black circles indicate that there is a magnet, and white circles indicate that there is no magnet.
[0042]
Next, the configuration of the electric control system of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electric control system of the objective lens switching device.
[0043]
In FIG. 4, a controller 71 having various switches for operating each part of the optical device including the objective lens switching device receives an input signal from the controller 71, and the above-described type sensor 73 and engagement. A CPU 72 is connected to obtain signals for rotating and stopping the motor 60 based on signals from the sensor 74 and the angle sensor 75. The CPU 72 drives the motor 60 via the driver 76 based on the above signal. The CPU 72 further sends a drive signal to each part of the optical device (not shown).
[0044]
As switches of the controller 71, for example, five objective designation switches for positioning the objective lens on the optical axis, a focus knob for focusing the objective lens, a voltage volume for adjusting the brightness of the light source, etc. Is provided. Although not shown, the controller 71 is provided with a switch for inputting an operation command to each part of the optical device and a display unit for displaying the state of each part of the optical device including the objective lens switching device. Yes.
[0045]
Next, the operation of the first embodiment of the objective lens switching device configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when an objective lens switching command from the controller 71 is input in step S1, the CPU 72 causes the type sensor 73 to input the type of the objective lens mounting portions 53a to 53e and the switching destination objective lens input from the controller 71. The types of the attachment portions 53a to 53e are compared to determine the rotation direction of the turret 53 and the number of switching steps (one step is switching to the next objective lens attachment portion). Next, in step S2, the driver 76 is instructed to rotate the motor 60. In this case, the instruction content includes a drive voltage (Vi) and a direction. This Vi is an initial voltage when the motor is started.
[0046]
After the motor 60 is started, in step S3, it is determined by the engagement sensor 74 whether or not the turret 53 has been disengaged. Here, from the time when it is detected that the engagement is disengaged, the CPU 72 performs speed control based on the angle sensor 75. That is, in step S4, the pulses of the angle sensor 75 are always counted, and the count number is read at a constant time interval (tc) and compared with a predetermined pulse number (Pc).
[0047]
The predetermined number of pulses is represented by a table as shown in FIG. 6, for example. If the comparison result is smaller (the actual number of pulses is smaller than the table), the process proceeds to step S5. Thus, the drive voltage is increased at a constant rate. Or, conversely, when there are many comparison results, the drive voltage is decreased.
[0048]
Here, it is assumed that the relationship between the slit plate 66 and the photosensor 67 is set such that the number of times that the slit plate 66 is blocked with respect to objective lens switching (switching to the adjacent objective lens) is 1000 pulses. If the setting switching time is 0.5 sec (switching to an adjacent objective lens) and tc (time interval) is 5 msec, the predetermined number of pulses (Pc) is 10 pulses. The drive voltage control in this case is as shown in FIG. 7 (a) or (b).
[0049]
That is, the drive voltage shown in FIG. 7A or 7B is controlled based on the table shown in FIG. The drive voltage is obtained by subtracting the number of pulses actually counted from the number of pulses shown in the table of FIG. 6 and changing the drive voltage by 5% (per pulse) from the result.
[0050]
The comparison with the predetermined number of pulses and the variable drive voltage are performed up to the target engagement range. In step S6, when the engagement sensor 74 is turned on, the process proceeds to step S7 and the motor is stopped. As a result, the target objective lens enters the optical axis.
[0051]
Thus, according to the first embodiment, the rotational speed is detected by reading the angle of the turret at regular time intervals, and the drive voltage of the motor is varied so as to be a predetermined rotational speed. Since the switching time is stable (constant), and the speed of the turret at the time of stopping is also constant, the stopping operation is also stable. That is, even when the load or the like fluctuates, the operation (vibration) at the time of stopping does not change.
[0052]
Next explained is the second embodiment of the invention.
The basic configuration of the second embodiment is based on the configuration of FIG. 4 of the first embodiment described above, except that an adjustment switch for the objective lens switching speed is added to the controller 71. Therefore, the description about another component is abbreviate | omitted.
[0053]
As shown in FIG. 8A, the objective lens switching speed adjustment switch 78a is, for example, a four-stage switching type, with “1” being the slowest switching speed and “4” being the fastest setting method. It has become. From the objective lens switching speed adjustment switch 78a, a switch signal is sent to the CPU 72 as with other objective lens switching switches provided in the controller 71.
[0054]
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when an objective lens switching command from the controller 71 is input in step S11, the type sensor 73 is input by the CPU 72 to the type of the objective lens mounting portions 53a to 53e and the switching destination input from the controller 71 in step S12. The types of the objective lens mounting portions 53a to 53e are compared to determine the rotation direction of the turret 53 and the number of switching steps (one step is switching to the adjacent objective lens mounting portion), and the driver 76 rotates the motor 60. Is instructed. In this case, the instruction content includes a drive voltage (Vi) and a direction. Vi is an initial voltage when the motor 60 is started.
[0055]
After the motor 60 is started, in step S13, it is determined by the engagement sensor 74 whether or not the turret 53 has been disengaged. Here, from the time when it is detected that the turret 53 is disengaged, the CPU 72 performs speed control based on the angle sensor 75.
[0056]
In step S14, the pulse of the angle sensor 75 is always counted, and this count is read at a constant time interval (tc). In step S15, the objective lens switching speed adjustment switch 78a is read, and in step S16, the driving voltage corresponding to this setting is calculated.
[0057]
This is because the four-stage setting is converted into the switching time from the later one. For example, when 1.0 sec, 0.7 sec, 0.5 sec, and 0.4 sec are set, respectively, FIG. This corresponds to (b), (c), and (d). In the CPU 72, a table corresponding to the state of the objective lens switching speed adjustment switch 78a is selected from these four tables shown in FIGS. Then, based on the selected table, the drive voltage is set corresponding to the tables of FIGS. 7A and 7B, as in the first embodiment described above.
[0058]
If the engagement range is determined in step S17 and the engagement sensor 74 is turned on, the process proceeds to step S18 and the operation of the motor 60 is stopped.
The setting of the switching time is determined by the range that normally operates (stops) (overrun or the range that does not stop halfway).
[0059]
As described above, according to the second embodiment, since the user can change the switching speed of the objective lens according to the situation, the speed is set low to minimize the vibration at the time of stop. It is also possible to increase the switching speed with emphasis on time.
[0060]
In the above-described example, the four-stage switch is used as the objective lens switching speed adjustment switch 78a. However, the present invention is not limited to this. For example, a volume type objective lens switching speed adjustment switch 78b as shown in FIG. 8B may be configured so that fine adjustment can be performed. In that case, of course, an A / D converter is provided on the CPU 72 side.
[0061]
As described above, in both the first and second embodiments, the drive voltage is varied and the speed control is performed. However, the drive voltage may be fixed and the PWM drive may be performed. In this case, the duty is varied. These are explanations when a DC motor is used as a drive source, but other motors such as a stepping motor may be used. For example, in the case of a stepping motor, a method of changing the drive frequency within a range that does not step out is possible. .
[0062]
In the above-described embodiment, the method of reading the count number of the angle sensor 75 at regular intervals has been described, but conversely, the time until the count is counted may be measured.
[0063]
Furthermore, in the above-described embodiment, the speed control range is determined by the engagement sensor 74, but the range may be determined by a predetermined elapsed time after the motor 60 is started.
[0064]
In addition, according to the said embodiment of this invention, the following structures can be obtained.
That is,
(1) A turret to which a plurality of objective lenses can be attached, a drive means for electrically rotating the turret, a transmission means for transmitting the rotational force of the drive means to the turret, and the plurality of objectives Mechanical engagement means for accurately positioning any one of the objective lenses on the optical axis of the optical device, operating means for inputting a switching command for the objective lens, and from the operating means And an objective lens switching device in which each of the objective lenses is alternatively positioned on the optical axis of the optical device.
Engagement detection means for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means;
An angle detection means for detecting the angular displacement of the turret,
2. The objective lens switching device according to claim 1, wherein the control means performs control to keep the rotation speed of the turret constant within a specific range based on the signal detected by the angle detection means.
[0065]
(2) The objective lens switching device according to (1), wherein the engagement detection unit detects that the specific range is outside the engagement range.
(3) The operation means inputs a command for the rotation speed of the turret in addition to the instruction for switching the objective lens, and the control means varies the turret rotation speed based on the rotation speed command. The objective lens switching device according to any one of (1) and (2) above.
[0066]
(4) The control means counts the pulse of the angle detection means for a predetermined time, compares it with a predetermined number of pulses, and changes the drive voltage of the drive means according to the comparison result. The objective lens switching device according to any one of (1) and (2), characterized in that:
[0067]
(5) The objective lens switching device according to (1) or (2), wherein the control means further includes speed adjusting means for adjusting a rotation speed of the driving means.
[0068]
(6) The control means counts the pulses of the angle detection means for a predetermined time, compares it with a predetermined number of pulses, and changes the adjustment speed of the speed adjustment means according to the comparison result. The objective lens switching device according to (5) above, wherein
[0069]
(7) The objective lens switching device according to (6), wherein the speed adjusting means includes a switch capable of adjusting the speed stepwise.
(8) The objective lens switching device according to (6), wherein the speed adjusting means includes a switch capable of adjusting the speed steplessly.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, the angle detection means for detecting the angular displacement of the turret is provided, and the control means keeps the turret rotation speed constant based on the signal of the angle detection means. The switching time and vibration at the time of stopping are constant and stable switching is possible. This is not affected by fluctuations in the load, such as the mounting condition of the objective lens, resistance deterioration of each component, or variations in components such as springs. Therefore, the positioning sensor can be adjusted roughly, and a sensor for detecting the deceleration position, etc. Can also be omitted. In addition, since the user can set the switching speed of the objective lens, slow down the switching speed when using a special objective such as an oil immersion objective lens or a water immersion objective lens, or when you want to minimize vibration during stoppage. When it is set and used in a process or the like and the switching time is important, switching such as setting the switching speed fast is possible.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the assembly adjustment for accurately positioning each objective lens on the optical axis is easy, and it is not affected by the mounting state of the objective lens or the secular change of the revolver. It is possible to provide an objective lens switching device that is stable in vibration and that can be switched quickly and reliably. It is also possible to provide an objective lens switching device that can change the switching time according to the type of objective lens to be switched and the user's desire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an objective lens switching device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a schematic configuration of the turret in FIG. 1. FIG.
3 is a diagram illustrating a logical relationship of digital codes by three Hall elements 69a to 69c in FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electric control system of the objective lens switching device.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the objective lens switching device in the first embodiment;
6 is a table showing the relationship between elapsed time and the number of pulses counted by the angle sensor 75. FIG.
FIG. 7 is a table showing the relationship between the number of pulses and the drive voltage.
FIG. 8 is a diagram showing an example of an objective lens switching speed adjustment switch in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment of the present invention;
10 is a table showing the relationship between elapsed time and the number of pulses counted by the angle sensor 75. FIG.
FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a revolver switching device according to a first conventional example.
FIG. 12 shows a second conventional example and is a diagram showing a configuration of a revolver device.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a revolver device, showing a second conventional example.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a revolver rotating device according to a third conventional example.
[Explanation of symbols]
51 mounting members,
52 support members,
53 Turret,
53a to 53e Objective lens mounting portion,
53r, 60r rotation axis,
54 balls,
55a-55e objective lens,
56 Click ball,
57 leaf spring,
58 fixing plate,
59 Motor fixing member,
60 motor,
61, 62 gears,
63 detector plate,
63a-63e notch,
64 mounting plate,
65, 67 Photo sensor,
66 slit plate,
68 Indicator magnets,
69, 69a-69e Hall element,
71, 81 controller,
72, 82 CPU,
73 type sensors,
74 engagement sensor,
75 angle sensor,
76, 83 drivers,
84 memory,
Va to Ve engagement grooves.

Claims

A turret to which a plurality of objective lenses can be mounted; a drive means for electrically rotating the turret; a transmission means for transmitting a rotational force by the drive means to the turret; and the plurality of objective lenses A mechanical engagement means for accurately positioning any one objective lens on the optical axis of the optical device, an operation means for inputting a switching command for the objective lens, and a switching command from the operating means. And an objective lens switching device in which each of the objective lenses is selectively positioned on the optical axis of the optical device.
Engagement detection means for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means when the objective lens is disposed on the optical axis;
An angle detection means for detecting the angular displacement of the turret,
The objective lens switching device according to claim 1, wherein the control means performs control to keep the rotation speed of the turret constant within a specific range outside the engagement range based on a signal detected by the angle detection means.

The objective lens switching device according to claim 1, wherein the engagement detection unit detects that the specific range is outside the engagement range.

2. The operation means inputs a command for the rotation speed of the turret in addition to a command for switching the objective lens, and the control means varies the turret rotation speed based on the rotation speed command. Or the objective-lens switching apparatus in any one of 2.

The objective lens switching device according to claim 1, further comprising a type detection unit that detects a rotational position of the turret and identifies an objective lens disposed on the turret.

The control means compares the number of pulses detected by the angle detection means at a predetermined time with a predetermined number of pulses, and changes the drive signal applied to the drive means according to the comparison result. 2. The objective lens switching device according to claim 1, wherein

A turret to which a plurality of objective lenses can be mounted; a drive means for electrically rotating the turret; a transmission means for transmitting a rotational force by the drive means to the turret; and the plurality of objective lenses A mechanical engagement means for accurately positioning any one objective lens on the optical axis of the optical device, an operation means for inputting a switching command for the objective lens, and a switching command from the operating means. And an objective lens switching device in which each of the objective lenses is selectively positioned on the optical axis of the optical device.
Type detection means for detecting the rotational position of the turret and identifying the objective lens arranged on the turret;
An angle detection means for detecting the angular displacement of the turret,
Based on the signal detected by the angle detection means, the control means performs control to keep the rotation speed of the turret constant within a range from the start of driving of the drive means to the set switching time. An objective lens switching device characterized in that:

The engagement detection means for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means when the objective lens is disposed on the optical axis. 6. The objective lens switching device according to 6.

A turret to which a plurality of objective lenses can be attached, a driving means for electrically rotating the turret, a transmission means for transmitting a driving force by the driving means to the turret, and the plurality of objective lenses A mechanical engagement means for accurately positioning any one objective lens on the optical axis of the optical device; and a control means for switching the objective lens by controlling the rotation of the drive means. In an objective lens switching device in which each of the lenses is alternatively positioned on the optical axis of the optical device,
Operation means for inputting a command for switching the objective lens and a command for the rotational speed of the turret,
Engagement detection means for detecting that the rotational position of the turret is within the engagement range of the engagement means when the objective lens is disposed on the optical axis;
An angle detection means for detecting the angular displacement of the turret,
The control means varies the rotation speed of the turret to a speed according to a rotation speed command from the operation means, and also engages the rotation speed of the turret based on a signal detected by the angle detection means. An objective lens switching device characterized by performing control to keep constant within a specific range outside the range.

9. The objective lens switching device according to claim 8, wherein the control means further comprises speed adjusting means for adjusting the rotational speed of the turret in accordance with a rotational speed command input from the operation means.

The control means changes a drive signal applied to the drive means in accordance with a comparison result between the number of pulses detected by the angle detection means in a predetermined time and the number of pulses adjusted by the speed adjustment means. The objective lens switching device according to claim 9.

11. The objective lens switching device according to claim 10, wherein the speed adjusting means includes an input unit capable of adjusting the speed stepwise or steplessly.