(57)【要約】【課題】組み付け作業を簡略化できるようにする。【解決手段】十字線レチクルスケール円板２５は、周方向に沿って形成されるエンコーダスケールパターン２５ｂと、被測定物の像を結像する対物光学系の結像位置に形成される十字線レチクルパターン２５ａとを有し、エンコーダセンサヘッド２８は、被測定物の像に重畳された十字線レチクルパターン２５ａの回転操作に応じて光軸回りを回転する十字線レチクルスケール円板２５に形成されたエンコーダスケールパターン２５ｂを読み取って、十字線レチクルスケール円板２５の回転量及び回転方向を検出し、その検出結果を示す信号をカウンタ表示部に供給して表示させる。これにより、芯出し調整の回数を減らすことができ、組み付け作業を簡略化することができる。本発明は、例えば、顕微鏡用のデジタルプロトラクタに適用できる。【選択図】図２
2010261804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って形成される所定のエンコーダスケールパターンと、少なくとも一方向に延びる直線を示しているレチクルとを有し、被測定物の像を結像する対物光学系の結像位置に配置され、前記対物光学系の光軸回りに回転可能な回転板と、
前記レチクルの回転操作に応じて回転する前記回転板に形成された前記エンコーダスケールパターンを読み取って、前記回転板の回転量及び回転方向を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする角度測定装置。
【請求項２】
前記回転板に形成された前記エンコーダスケールパターンと前記レチクルとの間に配置され、前記回転操作に応じて前記光軸回りを回転駆動する回転駆動体に対して、前記回転板を固定させる固定部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の角度測定装置。
【請求項３】
前記回転板の材質は、ガラスである
ことを特徴とする請求項１に記載の角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、十字線などの角度測定用の基準線が示されているレチクルの回転を検出することにより、被測定物の角度を測定するデジタルプロトラクタが普及している。
【０００３】
この種のデジタルプロトラクタとしては、例えば、特許文献１や非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１４６０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「測定顕微鏡ＭＦシリーズ／ＭＦ−Ｕシリーズカタログ Catalog No.4273(15)」，株式会社ミツトヨ，2008年，p.15
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、デジタルプロトラクタで用いられるエンコーダでは、回転軸の芯ずれが生じることがあるので、精度を維持するためには芯出し調整を行う必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来のデジタルプロトラクタであると、レチクルとエンコーダのスケール円板とが別体に構成されているために、レチクルとスケール円板のそれぞれについての芯出し調整を行う必要があり、組み付けに手間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、芯出し調整の手間を低減することにより、組み付け作業を簡略化できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の角度測定装置は、周方向に沿って形成される所定のエンコーダスケールパターンと、少なくとも一方向に延びる直線を示しているレチクルとを有し、被測定物の像を結像する対物光学系の結像位置に配置され、前記対物光学系の光軸回りに回転可能な回転板と、前記レチクルの回転操作に応じて回転する前記回転板に形成された前記エンコーダスケールパターンを読み取って、前記回転板の回転量及び回転方向を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組み付け作業を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用したデジタルプロトラクタの一実施の形態の構成、及び、接眼部の断面を示す図である。
【図２】デジタルプロトラクタの一部断面を含む平面図である。
【図３】十字線レチクルスケール円板の平面図である。
【図４】デジタルプロトラクタを顕微鏡に装着したときの、顕微鏡の光学系の構成の一部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明を適用したデジタルプロトラクタの一実施の形態を示す図である。図１は、本発明を適用したデジタルプロトラクタ１１の全体の構成、及び、デジタルプロトラクタ１１の接眼部の断面図を示している。図２は、デジタルプロトラクタ１１の一部断面を含む平面図である。
【００１４】
図１に示すように、デジタルプロトラクタ１１においては、レンズ２３を保持するレンズ保持筒２２がケース２１の上部に取り付けられ、それらのケース２１とレンズ保持筒２２により、デジタルプロトラクタ１１の筐体が構成されている。この筐体内には、回転筒２４が、その回転軸がレンズ２３の光軸Ａと一致し、かつ回転筒２４が回転軸回りに回転可能となるように、ケース２１に取り付けられる。
【００１５】
回転筒２４の上面には、ガラスや透明な樹脂等の透明な材質で形成される十字線レチクルスケール円板２５が、その中心とレンズ２３の光軸とが一致するように固定される。従って、十字線レチクルスケール円板２５は、回転筒２４が回転すると、光軸Ａを回転軸として回転することになる。
【００１６】
図２に示すように、十字線レチクルスケール円板２５においては、その中央部分には、十字線レチクルパターン２５ａが形成され、その外周部分には、エンコーダスケールパターン２５ｂが周方向に沿って、十字線レチクルパターン２５ａの十字線の交点を中心とした円状に配列される。
【００１７】
十字線レチクルパターン２５ａは、十字線からなるパターンであり、被測定物の角度測定用の基準線となる。また、エンコーダスケールパターン２５ｂは、後述するエンコーダセンサヘッド２８が、十字線レチクルスケール円板２５の回転量及び回転方向を検出するために設けられたパターンである。そして、十字線レチクルパターン２５ａの十字線の交点とエンコーダスケールパターン２５ｂの配列中心とは、回転筒２４の回転中心と同心になるようにパターンが形成されている。
【００１８】
また、十字線レチクルスケール円板２５の回転筒２４への固定方法としては、例えば、図２に示すように、十字線レチクルスケール円板２５の平面上に押さえ環２６を配置し、その押さえ環２６をボルト２７で固定する方法がある。
【００１９】
具体的には、図３に示すように、十字線レチクルスケール円板２５には、十字線レチクルパターン２５ａとエンコーダスケールパターン２５ｂの間に、ボルト２７を挿通させるためのボルト挿通孔２５ｃが４箇所設けられている。また、これらのボルト挿通孔２５ｃと対応するように、回転筒２４及び押さえ環２６にも同様のボルト挿通孔が設けられており、それらのボルト挿通孔２５ｃにボルト２７を挿通して、締め付けることで、十字線レチクルスケール円板２５が回転筒２４に取り付けられる。このように、十字線レチクルスケール円板２５を固定する際に、押さえ環２６を間に挟んでボルト２７を挿通させることにより、十字線レチクルスケール円板２５がボルト２７の締め付け力で割れることを防止できる。また、押さえ環２６は、ドーナツ型の形状を有しており、十字線レチクルスケール円板２５の十字線レチクルパターン２５ａとエンコーダスケールパターン２５ｂとが形成されている領域の間の空き領域に配置されるので、この押さえ環２６を配置したとしても、被測定物の角度測定には何ら影響を及ぼすものではない。
【００２０】
なお、十字線レチクルスケール円板２５を固定する際には、回転筒２４の回転中心と、十字線レチクルスケール円板２５の十字線レチクルパターン２５ａ及びエンコーダスケールパターン２５ｂの中心とを、一致させて固定する必要がある。パターン形成の一般的な工程能力として、同心度は±5μm以下とすることが可能である。また、回転中心とパターンの中心との許容される偏心量は、約10μm以下である。
【００２１】
このように、十字線レチクルスケール円板２５には、回転筒２４の回転中心と同心になるように、十字線レチクルパターン２５ａとエンコーダスケールパターン２５ｂとが形成されているので、それらパターンの中心についての芯出し調整をすればよく、レチクルとスケール円板のそれぞれについて芯出し調整をする場合に比べて、その回数を減らすことができる。
【００２２】
図１に戻り、筐体を構成するケース２１の内部の左端には、横向きの凹溝２８ａが形成されているエンコーダセンサヘッド２８が設置されている。十字線レチクルスケール円板２５の外端の一部は、横向きの凹溝２８ａの間に所定の間隔を空けて挟まれており、回転筒２４が光軸Ａ回りに回転することにより、凹溝２８ａに挟まれる十字線レチクルスケール円板２５の外端の位置、すなわち、エンコーダスケールパターン２５ｂの位置が変化する。
【００２３】
そして、このエンコーダセンサヘッド２８と十字線レチクルスケール円板２５により、被測定物の角度を測定するエンコーダが構成される。すなわち、エンコーダセンサヘッド２８は、凹溝２８ａの間を通過するエンコーダスケールパターン２５ｂを読み取ることで、十字線レチクルスケール円板２５の回転量及び回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を、ケーブル３１を介して後述するカウンタ表示部３２（図４）に供給する。このエンコーダセンサヘッド２８から出力される信号は、例えば、十字線レチクルスケール円板２５の回転量をパルスの数により表し、回転方向をパルスの位相により表す。
【００２４】
具体的には、光学式のエンコーダの場合、凹溝２８ａには、十字線レチクルスケール円板２５の周方向に沿って形成されるエンコーダスケールパターン２５ｂ（スリット）を挟み込んで、その一方に発光素子が、他方に受光素子が対向配置される。そして、受光素子は、発光素子から出射された光のうちのスリットを透過した（透過光）のみを受光する。すなわち、受光素子では、十字線レチクルスケール円板２５が回転すると、その回転速度とスリットの角度ピッチで決まる周期で変化する透過光量に対応する信号が得られる。この透過光量に対応する信号に所定の信号処理を施すことにより、十字線レチクルスケール円板２５の回転量及び回転方向を示す信号が得られる。
【００２５】
なお、以上のように構成されるエンコーダの計測方法としては、インクリメンタル方式又はアブソリュート方式のいずれの方法を採用してもよい。
【００２６】
回転環２９は、図１におけるケース２１の右下部を貫通するように設けられ、回転環２９の上端の外周に設けられている平歯車２９ａが、回転筒２４の平歯車２４ａと係合している。これにより、回転環２９を軸回りに回転させることで、回転筒２４が回転し、それにともない、十字線レチクルスケール円板２５が光軸Ａ回りに回転することになる。
【００２７】
次に、図４を参照しながら、デジタルプロトラクタ１１を顕微鏡に装着して使用する場合の例について説明する。
【００２８】
図４は、デジタルプロトラクタ１１を顕微鏡１０１に装着したときの、顕微鏡１０１の光学系の構成の一部を模式的に示す図である。
【００２９】
デジタルプロトラクタ１１を顕微鏡１０１に装着した状態において、顕微鏡１０１の対物光学系を構成する対物レンズ１１２の光軸Ａと、デジタルプロトラクタ１１のレンズ２３の光軸Ａとが一致し、対物光学系の結像位置に、十字線レチクルスケール円板２５に形成された十字線レチクルパターン２５ａが配置される。そして、ステージ１１１上に載置された被測定物１０２の像は、対物レンズ１１２により、十字線レチクルパターン２５ａの位置おいて結像する。これにより、十字線レチクルパターン２５ａが重畳された被測定物１０２の像を、レンズ２３により拡大して観察することが可能となる。つまり、ユーザは、被測定物１０２の角度測定を行う場合、レンズ２３を覗き込みながら回転環２９を操作して、被測定物１０２に重畳された十字線を回転させることにより、その回転量に対応した被測定物１０２の所望の辺に対する相対角度を、カウンタ表示部３２に表示させることができる。
【００３０】
このように、本実施の形態では、レチクルとエンコーダのスケール円板とを別体に構成するのではなく、十字線レチクルパターン２５ａが形成された十字線レチクルスケール円板２５を用いた構成により被測定物の角度測定を行うので、芯出し調整を行う場合には、この十字線レチクルスケール円板２５についての芯出し調整だけを行えばよいこととなり、従来と比べて芯出し調整の回数を減らすことができ、組み付け作業を簡略化することができる。
【００３１】
また、それぞれがガラス等の透明な材質からなるレチクルとスケール円板とを別体に用意するとなると、製造コストが高くなるが、本実施の形態では、十字線レチクルパターン２５ａとエンコーダスケールパターン２５ｂが、ガラス等の透明な材質からなる１枚の十字線レチクルスケール円板２５に形成されているため、製造コストを抑えることができる。
【００３２】
さらに、十字線レチクルパターン２５ａとエンコーダスケールパターン２５ｂとが形成された十字線レチクルスケール円板２５を用いることで、それらのパターンの位置精度は、パターンを別体に形成した場合よりもパターン形成の工程能力により一般的に高い精度となるため、本実施の形態の構成を採用することにより、角度測定精度も向上する。
【００３３】
なお、十字線レチクルスケール円板２５に形成される十字線レチクルパターン２５ａは、必ずしも十字線である必要はなく、少なくとも一方向に延びる直線が示されていればよい。
【００３４】
また、十字線レチクルスケール円板２５の材質としては、透明であれば樹脂でもよいが、精度が高いのはガラスであるので、ガラスを用いるのが好適である。
【００３５】
さらに、本実施の形態では、十字線レチクルスケール円板２５を固定する固定部材として、押さえ環２６を一例に説明したが、例えば、ボルト２７にワッシャを取り付けて固定する方法など、上述した押さえ環２６以外の他の部材を用いて、十字線レチクルスケール円板２５を固定してもよい。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  デジタルプロトラクタ，  ２１  ケース，  ２２  レンズ保持筒，  ２３  レンズ，  ２４  回転筒，  ２４ａ  平歯車，  ２５  十字線レチクルスケール円板，  ２５ａ  十字線レチクルパターン，  ２５ｂ  エンコーダスケールパターン，  ２６  押さえ環，  ２７  ボルト，  ２８  エンコーダセンサヘッド，  ２８ａ  凹溝，  ２９  回転環，  ２９ａ  平歯車，  ３１  ケーブル，  ３２  カウンタ表示部，  １０１  顕微鏡，  １０２  被測定物，  １１１  ステージ，  １１２  対物レンズ
【図１】
2010261804.tif 000003
【図２】
2010261804.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010261804.tif 000006