JP5428832B2

JP5428832B2 - ハンドル装置、光学機器

Info

Publication number: JP5428832B2
Application number: JP2009288148A
Authority: JP
Inventors: 敏之小串
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: JP2011128456A

Description

本発明は、ハンドル装置、光学機器に関するものである。

従来、光学機器の可動部、例えば顕微鏡のステージを粗動及び微動するための電動式のハンドル装置として、例えば、粗動中空軸の両端に粗動ハンドルを設け、粗動中空軸の内部を延在する微動軸の両端に微動ハンドルを設け、全体として一軸構成とし、粗動中空軸の回転を検出する第１回転検出手段と、微動軸の回転を検出する第２回転検出手段とを設けたものがある（例えば特許文献１の図３等参照）。

特開平８−１６６５４５号公報

しかしながら、上述の電動式のハンドル装置は、微動軸の回転を検出する第２回転検出手段を粗動中空軸の内部に設けた構造であるため、ハンドル装置を小型化することが望まれていた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、小型化を達成したハンドル装置と、これを有する光学機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るハンドル装置は、可動部を粗動させるための粗動中空軸と、前記粗動中空軸の内部を延在し、前記可動部を微動させるための微動軸と、前記粗動中空軸に設けられた少なくとも１つの粗動ハンドルと、前記微動軸に設けられた少なくとも１つの微動ハンドルと、前記粗動中空軸の外周に設けられ、前記粗動ハンドルの回転に合わせて回転する前記粗動中空軸の回転を検出する第１回転検出手段と、前記微動ハンドルの回転に合わせて回転する前記微動軸の回転を前記粗動中空軸の外部に伝達する回転伝達手段と、前記粗動中空軸の外周に設けられ、前記回転伝達手段によって伝達された前記微動軸の回転を検出する第２回転検出手段と、前記粗動ハンドルの操作に応答して前記可動部が比較的高速移動し、前記微動ハンドルの操作に応答して前記可動部が比較的低速移動するように、前記可動部を移動するための駆動部を制御する制御回路へ、前記第１および第２回転検出手段で検出した検出値を出力する出力手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る光学機器は、前記ハンドル装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型化を達成したハンドル装置と、これを有する光学機器を提供することができる。

実施形態に係るハンドル装置を備えた顕微鏡の一例を示す側面図である。実施形態に係るハンドル装置を示す断面図である。図２に示されるハンドル装置のＡ−Ａ断面図である。

以下、本願の一実施形態に係るハンドル装置と、これを備えた顕微鏡について図面を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る電動式のハンドル装置２９（図２参照）を備えた顕微鏡１について、図１を参照して説明する。なお、図１に示す顕微鏡１は一例であり、この形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態のハンドル装置２９を倒立顕微鏡に適用することも可能である。さらに顕微鏡に限らず、例えばセオドライト等の測量器械に適用することも可能である。

図１に示すように、顕微鏡１は、ベース３、支柱５、アーム７、サブステージ９、接眼レンズ１１等を備える。サブステージ９にはステージ１３が取り付けられている。アーム７にはレボルバ１５が取り付けられ、レボルバ１５には複数の対物レンズ１７が装着されている。

顕微鏡１のベース３には、後述する実施形態のハンドル装置２９が設けられ、粗動ハンドル１９及び微動ハンドル２１がベース３の外部に出ている。検鏡者は、粗動ハンドル１９及び微動ハンドル２１を回転操作することによって、モータ駆動によりサブステージ９及びステージ１３（可動部）を上下方向（観察光路中に配置された対物レンズ１７の光軸方向）に粗動及び微動することができる。

また、例えばベース３には、ステージ１３上に載置された図示しない標本を照明するための図示しない照明装置が設けられている。照明装置の光源からの照明光は、顕微鏡１の後方から前方へ向かい、ハンドル装置２９の下側を通過してからハンドル装置２９の前側を通過して上方へ向かい、ステージ１３上の標本に照射される。もちろん、アーム７の後方に落射照明装置を設けてもよい。検鏡者は、対物レンズ１７から接眼レンズ１１までの光学系を通して標本を観察することができる。また、アーム７の上部に取り付けられた鏡筒２５に設けられたポート２７に図示しないカメラヘッドを装着して、標本を撮影して画像を得ることもできる。

次に、実施形態に係るハンドル装置２９について図１から図３を参照して説明する。

図２に示すように、ハンドル装置２９は、ベース３の内部に設けられた支持部３１に回転可能に支持された粗動中空軸３３と、粗動中空軸３３の内部を延在し、粗動中空軸３３に回転可能に保持された微動軸３５とを有する。粗動中空軸３３の両端に粗動ハンドル１９がハンドル用固定螺子３７により固定されている。微動軸３５の両端に微動ハンドル２１が設けられている。

図２はハンドル装置２９を検鏡者側から見た図であり、粗動中空軸３３と微動軸３５とが検鏡者側から見てベース３を左右に貫通している。そしてベース３の外部に出ている粗動ハンドル１９と微動ハンドル２１とは、互いに回転可能に嵌合している。本実施形態のハンドル装置２９は、粗動中空軸３３と微動軸３５が同軸であり、全体として一軸構成である。

図２において粗動中空軸３３の右側には円筒部３９が外嵌しており、当該円筒部３９は粗動中空軸３３に円筒部用固定螺子４１により固定されている。また、円筒部３９には第１エンコーダホイール４３が外嵌して固定されている。検鏡者が粗動ハンドル１９を回転させると、それに合わせて粗動中空軸３３、円筒部３９、第１エンコーダホイール４３が回転する。

支持部３１の下側には、第１エンコーダホイール４３を挟むように第１フォトインタラプタ４５が設けられている。第１フォトインタラプタ４５は、出力手段である第１ケーブル４７により図示しない制御回路に接続されており、粗動ハンドル１９の回転量（検出値）、つまり粗動中空軸３３の回転量に比例したパルス数のパルス信号を制御回路に出力する。第１エンコーダホイール４３、第１フォトインタラプタ４５等から、粗動中空軸３３の回転を検出する第１回転検出手段が構成される。

図２において微動軸３５の左側には、左端の小径部４９につながる軸側テーパー５１が形成されている。微動軸３５の小径部４９には円筒状の駒５３と圧縮ばね５５が外嵌している。図２において駒５３の右端には、軸側テーパー５１に対向する駒側テーパー５７が形成されている。

図２及び図３に示すように、粗動中空軸３３の周部には、微動軸３５の軸側テーパー５１の外周位置に、円周に沿って等間隔（１２０度間隔）で３つの穴５９が形成されている。これら３つの穴５９には３つの鋼球（球状部材）６１が回転可能に嵌っている。また、図２において粗動中空軸３３の左側には、３つの穴５９の外周位置に、円筒環（環状部）６３が回転可能に外嵌している。円筒環６３には第２エンコーダホイール６５が外嵌して固定されている。

図２において微動軸３５の小径部４９の左端には雄螺子６７が形成され、左側の微動ハンドル２１の中央から右方向へ突出する突出部６９には雌螺子７１が形成されており、両者が螺合している。組立ての際は、小径部４９に駒５３と圧縮ばね５５を外嵌した後、上記雄螺子６７と雌螺子７１を螺合かつ接着固定して、左側の微動ハンドル２１と小径部４９から右側の微動ハンドル２１までの部分を一体化する。

駒５３は、突出部６９の先端に接する圧縮ばね５５によって図２で右方向に押されており、駒側テーパー５７で３つの鋼球６１を押圧している。３つの鋼球６１は、駒５３に押圧されて微動軸３５の軸側テーパー５１及び円筒環６３の内周面に当接、押し付けられている。駒５３、圧縮ばね５５等から、３つの鋼球６１を押圧して微動軸３５と円筒環６３とに当接させるための押圧部が構成される。

検鏡者が微動ハンドル２１を回転させると、それに合わせて微動軸３５が回転し、同時に３つの鋼球６１が回転して円筒環６３及び第２エンコーダホイール６５を回転させる。ここで、例えば図２において支持部３１の左右の端面と左右の粗動ハンドル１９の内側の端面との間に図示しないウェーブワッシャーを介在させることにより、検鏡者が粗動ハンドル１９を回転させる際に受ける抵抗力を、微動ハンドル２１を回転させる際に受ける抵抗力より大きくすることが望ましい。さらに、粗動ハンドル１９等が傷付くことを防ぐために、および回転を滑らかにするために、ウェーブワッシャーを樹脂で挟むことがさらに望ましい。粗動ハンドル１９を微動ハンドル２１よりも重くすることにより、微動ハンドル２１を回した時に粗動ハンドル１９が回転してしまうことを防ぐことができると共に、通常の手動式のハンドル装置と操作感を同じにすることができる。上述の駒５３、圧縮ばね５５、３つの鋼球６１、円筒環６３等から、粗動中空軸３３の内側にある微動軸３５の回転を粗動中空軸３３の外部に伝達する回転伝達手段が構成される。

支持部３１の下側には、第２エンコーダホイール６５を挟むように第２フォトインタラプタ７３が設けられている。第２フォトインタラプタ７３は、出力手段である第２ケーブル７５により図示しない制御回路に接続されており、微動ハンドル２１の回転量（検出値）、つまり微動軸３５の回転量に比例したパルス数のパルス信号を制御回路に出力する。第２エンコーダホイール６５、第２フォトインタラプタ７３等から、上述の回転伝達手段によって伝達された微動軸３５の回転を検出する第２回転検出手段が構成される。

なお、顕微鏡１のベース３に設けられたハンドル装置２９の中央付近は照明装置の光束が通るため、上述の第１回転検出手段、回転伝達手段及び第２回転検出手段は、ハンドル装置２９の左側や右側に寄せて設けることが望ましい。もちろん、第１回転検出手段と、回転伝達手段及び第２回転検出手段との配置が、本実施形態と左右逆の構成としてもよい。

ハンドル装置２９は以上のように構成されており、上述の図示しない制御回路は、粗動ハンドル１９の操作に応答して顕微鏡１のサブステージ９及びステージ１３が粗動、即ち微動と比較して高速で移動し、また微動ハンドル２１の操作に応答してサブステージ９及びステージ１３が微動、即ち粗動と比較して低速で移動するように、サブステージ９及びステージ１３を移動するための図示しない駆動部を制御する。

より具体的には、制御回路は、検鏡者が粗動ハンドル１９を回転操作した時、第１フォトインタラプタ４５から入力されたパルス信号の周波数に比例した回転速度で不図示の駆動部のモータを回転させることにより、サブステージ９及びステージ１３を上下方向に粗動させる。また制御回路は、検鏡者が微動ハンドル２１を回転操作した時、第２フォトインタラプタ７３から入力されたパルス信号の周波数に比例した回転速度で不図示の駆動部のモータを回転させることにより、サブステージ９及びステージ１３を上下方向に微動させる。

ここで、粗動ハンドル１９を操作した時の回転量と微動ハンドル２１を操作した時の回転量とが同じであっても、サブステージ９及びステージ１３の粗動、微動をそれぞれ実現するために、以下の２通りの方法を用いる。即ち、第１エンコーダホイール４３と第２エンコーダホイール６５の分解能を変える（前者の分解能を後者の分解能より高くする）、又は、制御回路により、入力されたパルス信号の１パルスあたりのモータ回転量を粗動の場合と微動の場合とで変える（第１フォトインタラプタ４５からパルス信号が入力された場合の１パルスあたりのモータ回転量を第２フォトインタラプタ７３からパルス信号が入力された場合の１パルスあたりのモータ回転量よりも大きくする）。

また、上述のようにウェーブワッシャー等を設けて粗動ハンドル１９の回転を微動ハンドル２１の回転よりも重くしておけば、微動ハンドル２１を回した時に粗動ハンドル１９を止めておくことができるため、この時に第１フォトインタラプタ４５から粗動のためのパルス信号が制御回路に入力されることはなく、正確な微動動作が可能となる。

また、粗動ハンドル１９を回した時に微動ハンドル２１が回転したとしても、粗動動作への影響は小さいが、より正確な粗動動作を実現するため、粗動ハンドル１９を回した時に制御回路は第１フォトインタラプタ４５から入力される粗動のためのパルス信号のみでモータを回転させることがより好ましい。

なお、本実施形態のハンドル装置２９によって移動させる可動部が正立顕微鏡１のサブステージ９及びステージ１３である場合を説明したが、これに限らず、例えば倒立顕微鏡であれば対物レンズを移動させてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、従来技術に比べハンドル装置の小型化を達成することができる。

また、本実施形態によれば、スイッチにより電気的に粗動モードと微動モードの切替えを行う必要もなく、通常の手動式のハンドル装置と同じように、粗動ハンドル１９を回転操作して粗動動作を、微動ハンドル２１を回転操作して微動動作を実現することができる。また簡単な構造であり、コストを抑えることもできる。

さらに、本実施形態によれば、粗動中空軸３３の内側にある微動軸３５の回転を粗動中空軸３３の外部に伝達するために、粗動中空軸３３を途中で切って２つに分けるような構造とする必要もなく、左右の粗動ハンドル１９の回転が別々になるという違和感を生ずるような問題もない。

なお、上述の実施形態は例に過ぎず、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。例えば、回転伝達手段として、駒５３、圧縮ばね５５、３つの鋼球６１、円筒環６３等を用いる代わりに、複数のギアで回転伝達手段を構成してもよい。

１顕微鏡
３ベース
９サブステージ
１３ステージ
１７対物レンズ
１９粗動ハンドル
２１微動ハンドル
２９ハンドル装置
３３粗動中空軸
３５微動軸
４３第１エンコーダホイール
４５第１フォトインタラプタ
５３駒
５５圧縮ばね
５９穴
６１鋼球
６３円筒環
６５第２エンコーダホイール
７３第２フォトインタラプタ

Claims

可動部を粗動させるための粗動中空軸と、
前記粗動中空軸の内部を延在し、前記可動部を微動させるための微動軸と、
前記粗動中空軸に設けられた少なくとも１つの粗動ハンドルと、
前記微動軸に設けられた少なくとも１つの微動ハンドルと、
前記粗動中空軸の外周に設けられ、前記粗動ハンドルの回転に合わせて回転する前記粗動中空軸の回転を検出する第１回転検出手段と、
前記微動ハンドルの回転に合わせて回転する前記微動軸の回転を前記粗動中空軸の外部に伝達する回転伝達手段と、
前記粗動中空軸の外周に設けられ、前記回転伝達手段によって伝達された前記微動軸の回転を検出する第２回転検出手段と、
前記粗動ハンドルの操作に応答して前記可動部が比較的高速移動し、前記微動ハンドルの操作に応答して前記可動部が比較的低速移動するように、前記可動部を移動するための駆動部を制御する制御回路へ、前記第１および第２回転検出手段で検出した検出値を出力する出力手段とを有することを特徴とするハンドル装置。
前記回転伝達手段は、前記粗動中空軸の周部に形成された少なくとも１つの穴に回転可能に嵌り、前記粗動中空軸に回転可能に外嵌した環状部と前記微動軸とに接触する少なくとも１つの球状部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のハンドル装置。
前記回転伝達手段は、前記球状部材を押圧して前記微動軸と前記環状部とに当接させるための押圧部を含むことを特徴とする請求項２に記載のハンドル装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドル装置を有することを特徴とする光学機器。