(57)【要約】【課題】測定顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクターにおいて、消費電力低減対策をとることができ、測定顕微鏡の設計の自由度を上げることができるデジタルプロトラクターを提供すること。【解決手段】信号部と背景部とからなる絶対角度検出用の光学パターンが設けられた回転板に光を照射して信号部と背景部とを検出し、検出した信号部と背景部とに対応する電気信号を出力するアブソリュートエンコーダと、出力された前記電気信号から、回転板の回転角度を算出する信号処理手段と、回転角度を表示する表示手段と、顕微鏡に備えられ、アブソリュートエンコーダと信号処理手段と表示手段とに電力を供給する電源部と、アブソリュートエンコーダおよび信号処理手段への電力の供給を所定間隔で行うように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクター。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号部と背景部とからなる絶対角度検出用の光学パターンが設けられた回転板と、前記光学パターンに光を照射する発光手段と、前記発光手段から照射された前記光により前記信号部と前記背景部とを検出し、検出した前記信号部と前記背景部とに対応する電気信号を生成する受光手段とを有するアブソリュートエンコーダと、
前記アブソリュートエンコーダから出力された前記電気信号から、前記回転板の回転角度を算出する信号処理手段と、
前記信号処理手段が算出した前記回転角度を表示する表示手段と、
顕微鏡に備えられ、前記アブソリュートエンコーダと前記信号処理手段と前記表示手段とに電力を供給する電源部と、
前記アブソリュートエンコーダおよび前記信号処理手段への前記電力の供給を所定間隔で行うように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする前記顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクター。
【請求項２】
前記回転板の回転角度は前記アブソリュートエンコーダおよび前記信号処理手段に前記所定間隔で電力が供給されるごとに前記アブソリュートエンコーダと前記信号処理手段とによって算出され、前記制御手段は、前記所定間隔で電力が供給されるごとに算出される前記回転板の回転角度が所定時間内に変化するか否かによって、前記アブソリュートエンコーダおよび前記信号処理手段への電力の供給間隔を前記所定間隔から変更することを特徴とする請求項１に記載のデジタルプロトラクター。
【請求項３】
前記制御手段は、前記所定間隔で電力が供給されるごとに算出される前記回転板の回転角度が所定時間内に変化するときは前記アブソリュートエンコーダと前記信号処理手段への電力の供給を前記所定間隔のままとし、前記所定間隔で電力が供給されるごとに算出される前記回転板の回転角度が所定時間内に変化しないときは前記アブソリュートエンコーダと前記信号処理手段への電力の供給を前記所定間隔よりも長い間隔とすることを特徴とする請求項２に記載のデジタルプロトラクター。
【請求項４】
前記制御手段は、前記所定間隔で電力が供給されるごとに算出される前記回転板の回転角度が所定時間内に変化しないとき、または前記所定時間を越えて更に所定時間変化しないときは、前記表示手段の表示を消灯することを特徴とする請求項３に記載のデジタルプロトラクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定顕微鏡の接眼部に組み込まれるデジタルプロトラクターは、角度検出にインクリメンタル方式の角度割り出しセンサ（エンコーダ）を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１４６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクリメンタル方式のエンコーダは現在の絶対角度を出力するのではなく、相対的な角度の変化量を出力する。また、測定の途中で電源をオフにするとそれまでのカウント量が失われてしまうので、測定開始位置から測定終了位置までは連続して電力を供給する必要がある。このため、間欠的な電源オン／オフのような消費電力低減対策をとることができないので、電池等で駆動することが難しく、電源ケーブルを接眼部に引き回す必要があった。その結果、測定顕微鏡の設計の自由度が制限されてしまうといったことがある。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、測定顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクターにおいて、消費電力低減対策をとることができ、測定顕微鏡の設計の自由度を上げることができるデジタルプロトラクターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る、顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクターは、信号部と背景部とからなる絶対角度検出用の光学パターンが設けられた回転板と、前記光学パターンに光を照射する発光手段と、前記発光手段から照射された前記光により前記信号部と前記背景部とを検出し、検出した前記信号部と前記背景部とに対応する電気信号を生成する受光手段とを有するアブソリュートエンコーダと、前記アブソリュートエンコーダから出力された前記電気信号から、前記回転板の回転角度を算出する信号処理手段と、前記信号処理手段が算出した前記回転角度を表示する表示手段と、顕微鏡に備えられ、前記アブソリュートエンコーダと前記信号処理手段と前記表示手段とに電力を供給する電源部と、前記アブソリュートエンコーダおよび前記信号処理手段への前記電力の供給を所定間隔で行うように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定顕微鏡に組み込まれるデジタルプロトラクターにおいて、消費電力低減対策をとることができ、測定顕微鏡の設計の自由度を上げることができるデジタルプロトラクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るデジタルプロトラクターが接眼レンズ部に組み込まれている状態を模式的に示す側面図である。
【図２】実施形態に係るデジタルプロトラクターの構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るデジタルプロトラクターに用いられるアブソリュートエンコーダの構成を示す図である。
【図４】実施形態に用いられているアブソリュートパターンである。
【図５】受光素子アレイを構成する受光素子である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一つの実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るデジタルプロトラクターは、測定顕微鏡（図示省略）の接眼レンズ部に組み込まれ、被検物（図示省略）の角度の測定に用いられる。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るデジタルプロトラクターが接眼レンズ部に組み込まれている状態を模式的に示す側面図であり、図２は、本実施形態に係るデジタルプロトラクターの構成を示すブロック図である。また、図３は、本実施形態に係るデジタルプロトラクターに用いられるアブソリュートエンコーダの構成を示す図である。
【００１１】
本実施形態に係るデジタルプロトラクター１は、図２に示すように、角度を測定し、測定結果を電気信号に変換して出力するアブソリュートエンコーダ７と、アブソリュートエンコーダ７からの電気信号を処理して絶対角度を算出する信号処理部１０と、信号処理部１０での処理結果を表示する表示部１３と、アブソリュートエンコーダ７と信号処理部１０と表示部１３とを制御する制御部１６とを備えている。また、デジタルプロトラクター１には、アブソリュートエンコーダ７、信号処理部１０、表示部１３および制御部１６に駆動電力を供給する電源１９および電源オン／オフ部２２とが備えられている。なお、図２において、実線の矢印は電力の供給を示し、点線は信号等の電気的なつながりを示している。
【００１２】
アブソリュートエンコーダ７、信号処理部１０、および表示部１３への電力の供給は、電源１９から電源オン／オフ部２２を介して行われている。本実施形態においては、後述するように、電源１９には電池を用いており、電源オン／オフ部２２は制御部１６からの指示によりこれら各構成部位への電力の供給および供給の停止を行っている。
【００１３】
図１に示すように、測定顕微鏡（図示省略）の接眼レンズ部４には断面が十字形状のフレーム２５が設けられ、フレーム２５内には、断面形状が十字状のロータ２８が回転自在に設けられている。ロータ２８の内部は空洞であり、接眼側（測定者側）端部には十字線等のパターンが記されたレチクル３１が取付けられている。ロータ２８はフレーム２５の外部に設けられた回転つまみ３４とＯリング３７を介して連結しており、測定者が回転つまみ３４を回転させるとＯリング３７を介して回転する。すると、ロータ２８に取付けられたレチクル３１もロータ２８とともに回転する。
【００１４】
アブソリュートエンコーダ７はフレーム２５内に設けられ、図１に示すように、ロータ２８を中心としてロータ２８とともに回転する円形のスリット板４０を備えている。スリット板４０には、図３に示すように、角度を検出するためのアブソリュートパターン４３が形成されている。図４は本実施形態に用いられているアブソリュートパターンである。アブソリュートパターン４３は、図４に示すように、光を透過する複数のスリット４６と、スリット４６間の遮光部４９とがロータ２８と同心の円環状に所定の規則に従って配列されて形成されている。
【００１５】
スリット板４０に設けられたアブソリュートパターン４３と回転軸方向に対向する位置には、アブソリュートパターン４３に対して光を照射するＬＥＤ等の発光素子５２が設けられている。また、スリット板４０を間に挟んで、発光素子５２と対向する位置には受光素子アレイ５５が配置されている。受光素子アレイ５５は複数のフォトダイオードあるいはフォトトランジスタ等の受光素子５８が円弧状に隣接して並んで構成されている。受光素子アレイ５５では、受光素子５８ごとに光の入射の有無が検出され、この光の入射の有無が電気信号として信号処理部１０に出力される。
【００１６】
本実施形態においては、スリット板４０には１トラック型のアブソリュートパターン４３が形成されている。１トラック型のアブソリュートパターン４３では、Ｍ系列という符号配列の規則に従ってスリット４６と遮光部４９とが配列されている。例えば、ｎビットのＭ系列で、光の透過部であるスリット４６に対応する符号を「１」、遮光部４９に対応する符号を「０」とすると、１つのトラック上の連続するｎ個の符号の示す値が全ての位置において異なるようになっている。したがって、アブソリュートパターン４３の連続するｎ個の符号の示す配列とスリット板４０の回転位置とを予め信号処理部１０に記憶させておくことで、スリット４６を透過した透過光に対応する符号１の出力と、遮光部４９に対応する符号０の出力との配列に基づいてスリット板４０の回転位置の絶対値を求めることができる。
【００１７】
さらに具体的に説明する。発光素子５２から出射された光はスリット板４０のアブソリュートパターン４３に到達し、アブソリュートパターン４３の連続する合計ｎ個のスリット４６および遮光部４９の範囲が照射される。照射された光は、照射範囲において、アブソリュートパターン４３の光の透過部であるスリット４６を透過する部分と、スリット４６間の遮光部４９によって遮光される部分とに分けられる。スリット４６を透過した光は受光素子アレイ５５に到達する。図５は照射範囲内の受光素子アレイ５５を構成する受光素子（例えば４個）を示している。スリット４６を透過した光を受光素子５８Ａが検出しているとすると、その出力を１とする。また、受光素子５８Ｂが光を検出していない、つまり遮光部４９を検出しているとすると、その出力を０とする。他の受光素子５８Ｃ、５８Ｄについても同様に１または０の出力となる。こうして１と０によるｎ個の符号の配列が決定する。このように、受光素子アレイ５５においては、アブソリュートパターン４３のスリット４６および遮光部４９は、発光素子５２からの光に対してそれぞれ信号部および背景部を構成している。受光素子５８でこのように生成された電気信号は信号処理部１０に入力される。信号処理部１０では、入力された電気信号の配列を識別し、予め記憶されたアブソリュートパターン４３の連続するｎ個の符号の示す値と回転位置とからスリット板４０の現在の回転角度を絶対角度で算出する。算出された絶対角度の信号は、信号処理部１０から出力され、表示用ラッチ６１を介して表示部１３に表示される。
【００１８】
アブソリュートエンコーダ７では、常に定まったゼロ位置を原点とした回転角度が読み出される。したがって実際の被検物における角度測定では、例えば被検物上のα線とβ線とのなす角度を測定する場合、測定者はまず、接眼レンズ４を覗きながら、回転つまみ３４を回転させてレチクル３１を回転させ、レチクル３１の十字線等の目盛り線と被検物のα線とを合わせる。するとゼロ位置に対するα線の絶対角度が測定され、表示部１３に測定結果が表示される。次に、レチクル３１を再度回転させてレチクル３１の目盛り線とβ線とを合わせる。するとゼロ位置に対するβ線の絶対角度が測定され、表示部１３に表示される。α線の測定値とβ線の測定値との差がα線とβ線とのなす角度となる。なお、本実施形態においては、１点目の測定位置であるα線と２点目の測定位置であるβ線との絶対角度の差を自動で計算し、２点目の測定位置であるβ線の絶対角度が表示部１３に表示された後、α線とβ線とのなす角度が表示部１３に表示されるようにプログラムされている。
【００１９】
このように、本実形態においては、デジタルプロトラクター１にアブソリュートエンコーダ７を用い、測定された絶対角度を利用して被検物に対する角度測定を行っている。このようにすれば、例えば上記の例にあっては、被検物のα線およびβ線をそれぞれ測定する時のみ電力が供給されていればα線とβ線とのなす角度の測定ができる。したがって、インクリメンタルエンコーダにあっては測定開始位置から測定終了位置まで連続して電力を供給しておく必要があったが、本実施形態ではアブソリュートエンコーダ７に連続して電力を供給していなくても被検物に対する角度測定が可能となっている。
【００２０】
このように、アブソリュートエンコーダ７に連続して電力を供給しなくても角度測定が可能なので、本実施形態のデジタルプロトラクター１の電源は電池を用いている。電池の種類、形状、配置状態等は特に限定されない。電池をアブソリュートエンコーダ７とともに測定顕微鏡に内蔵することで、接眼部周辺に電力供給用のケーブルを引き回す必要がなくなり、その結果、測定顕微鏡の設計の自由度が大きく向上している。さらに、デジタルプロトラクター１の電源１９を電池とすることで、以下に述べるようにデジタルプロトラクター１の消費電力を低減するという効果も発揮している。
【００２１】
本実施形態では、アブソリュートエンコーダ７および信号処理部１０への電池からの電力供給は、制御部１６により電源オン／オフ部２２を介して間欠的に行われている。つまりアブソリュートエンコーダ７および信号処理部１０の電力供給のオン、オフを所定間隔で繰り返し行い、電力供給がオンの時にのみアブソリュートエンコーダ７と信号処理部１０とに電力が供給されている。電力供給がオンになるごとに、アブソリュートエンコーダ７はスリット板４０のゼロ位置に対する現在の絶対角度を読み出して電気信号を出力し、信号処理部１０は入力された電気信号を処理して絶対角度を算出し、算出結果を表示部１３に表示する。電力供給がオンとなる間隔は、例えば１００ｍｓ間隔とし、測定者が操作に違和感を覚えない時間間隔としている。また、電力供給時間は、アブソリュートエンコーダ７が現在の絶対角度を読み出して電気信号を出力し、信号処理部１０が入力された電気信号を処理して絶対角度を算出し、表示部１３に表示された測定値を更新するのに必要な時間であり、例えば０．１ｍｓ間である。つまりこの場合、１００ｍｓごとに０．１ｍｓの間、電源が投入される。アブソリュートエンコーダ７の電力の消費は発光素子５２による消費が最も大きいので、このようにアブソリュートエンコーダ７への電力供給を間欠的に行うことにより、デジタルプロトラクター１の電力の消費を低減することができる。
【００２２】
本実施形態においては、電力が供給されるごとにアブソリュートエンコーダ７によって絶対角度が測定される。そして、電力が供給されるごとに測定される絶対角度の値の変化に応じて、制御部１６が電力の供給間隔を変更するようになっている。つまり、間欠的に電力が供給され、アブソリュートエンコーダ７が絶対角度を測定し、信号処理部１０が絶対角度を算出するごとに制御部１６は算出された値を記憶する。そして測定される値が頻繁に変化するようであれば、制御部１６は測定者が測定中であると判断する。そうすると、制御部１６は電源オン／オフ部２２の設定を当初の設定（例えば上記の例では１００ｍｓ間隔）のまま維持し、短い間隔で電力を供給するようにして操作に違和感のないようにする。
【００２３】
反対に、測定された値が所定の時間変化しない場合は、制御部１６は誰も操作を行っていないと判断する。そうすると、制御部１６は電源オン／オフ部２２の設定を変更し、電力の供給間隔を長くする。すなわち電力供給がオンとなる間隔を長くして、電力消費を抑制する（第１省電力状態）。さらに、第１省電力状態において所定の時間に亘って測定された値が変化しないようであれば、制御部１６は電源オン／オフ部２２に対して表示部１３の表示を消灯する指示を出す。こうすることで、表示用の電力の消費も低減する（第２省電力状態）。そして第１省電力状態または第２省電力状態においてデジタルプロトラクター１の操作が行われた場合、制御部１６は電源オン／オフ部２２の設定を変更し、電力の供給間隔を第１または第２省電力状態となる前の状態に復帰し、表示部１３の表示も復帰する。こうしてデジタルプロトラクター１は速やかに測定が可能な状態に復帰する。
【００２４】
このように、本実施形態においては、制御部１６はスリット板４０の絶対角度の測定値が所定時間内に変化しているか否かを判断して電力の供給間隔を調節し、消費電力を低減している。電力の供給間隔および電源投入時間は標準パターン（例えば電力の供給が１００ｍｓ間隔、電源投入時間が０．１ｍｓ間）とその他の数パターンを予め制御部１６が記憶していて、測定者が測定に際して選択できるようになっている。また、測定対象や測定状況により１回の測定に要する時間は異なってくるので、電力供給の間隔および電力供給時間は測定者が任意に設定できるようにしても良い。また、表示部１３の表示がオフ状態の時は、省電力状態であることをパイロットランプで通知するようにしても良い。
【００２５】
また、本実施形態では、省電力状態を電力の供給間隔を長くする第１省電力状態と、さらに表示部１３の表示を消灯する第２省電力状態との２段階を設けているが、例えば電力の供給間隔を長くすると同時に表示部１３の表示を消灯するようにしても良い。あるいは、電力の供給間隔を何段階かに分けて長くするようにしても良い。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態に係るデジタルプロトラクター１によれば、アブソリュートエンコーダ７を用い、電源を電池として測定顕微鏡に内蔵したため、接眼部周辺に電力供給用のケーブルを引き回す必要がなくなり、その結果、測定顕微鏡の設計の自由度を大きく向上させることができる。また、電源を電池とすることでアブソリュートエンコーダ７および信号処理部１０に間欠的に電力を供給し、消費電力を削減することができる。誰も操作をしていない時は電力供給間隔を長くして、さらに消費電力を削減することができる。また、誰も操作をしていない時は表示用の消費電力も削減することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては１トラック型のアブソリュートパターンを用いているが、他の方式のアブソリュートパターン、例えば多トラック型のアブソリュートパターンを用いても同様の効果を発揮する。このように本発明の構成は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  デジタルプロトラクター
４  接眼レンズ部
７  アブソリュートエンコーダ
１０  信号処理部
１３  表示部
１６  制御部
１９  電源
２２  電源オン／オフ部
２５  フレーム
２８  ロータ
３１  レチクル
３４  回転つまみ
３７  Oリング
４０  スリット板
４３  アブソリュートパターン
４６  スリット
４９  遮光部
５２  発光素子
５５  受光素子アレイ
５８  受光素子
６１  表示用ラッチ
【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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