JP2000314607A

JP2000314607A - 測定顕微鏡の接眼レンズ

Info

Publication number: JP2000314607A
Application number: JP11124728A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ochi; 研司越智; Hiroshi Watabe; 広志渡部; Satoshi Adachi; 聡安達; Hiroshi Koizumi; 小泉　　博
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】小型、軽量化を図れるとともに、高精度の角
度測定を行えるようになる測定顕微鏡の接眼レンズを提
供する。【解決手段】測定顕微鏡の接眼レンズ１を、フレーム
２と、このフレーム２に回転自在に設けられたロータ３
と、このロータ３に設けられたレチクル６とを備えたも
のとするとともに、フレーム２内にロータ３の回転変位
量を測定する静電容量型エンコーダ１０を設けて構成し
た。そのため、小型、軽量化を図れるとともに、高精度
の角度測定を行えるようになる。また、ステータ基板と
ロータ基板とのギャップが所定間隔に維持されているの
で、各基板の送信電極、受信電極を有する板面間の距離
に変化が生じず、高精度の角度測定を行えるようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工部品等の
標本を観察する測定顕微鏡の接眼レンズに係り、さらに
詳しくは、機械加工部品等の角度測定を行う際に好適な
接眼レンズに関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、機械加工部品や精密加工部品等
の外形寸法、穴の直径、穴ピッチ等の寸法測定や、角度
測定を行う測定顕微鏡が知られている。この測定顕微鏡
で角度測定を行う際は、十字線等のレチクルを装着した
鏡筒の接眼レンズを回して、被測定物と十字線等とを重
ね合わせて測定している。この際、接眼レンズには、光
電式ロータリエンコーダが組み込まれたものが多く、こ
の光電式ロータリエンコーダでは、固定スケールに対す
る可動スケールの回転変位量を検出することにより、角
度測定が行われるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光電式
ロータリエンコーダでは、回転軸に取り付けた可動スケ
ールの径方向外側に多数のスリットを形成してあり、こ
のスリットの数は、多ければ多いほど分解能が高くなる
ので、多くのスリットを形成するためには、可動スケー
ルの直径を大きくしなければならないという問題があ
り、測定顕微鏡に望まれる小型、軽量化を達成できな
い。

【０００４】また、円板状の可動スケールの直径を大き
くしようとしても、高精度の分解能を得るために、接眼
レンズの１回転分である３６０°を、例えば、３６００
０分割以上とできるような大きさとすることは、多数の
スリットを精度よく形成することが困難であることか
ら、よほど大きくしなければならず、上述のように、小
型、軽量化を達成できない。

【０００５】さらに、大きな直径の可動スケールとすれ
ば、接眼レンズ中央に所定の大きさ（例えば、φ２１以
上）の視野範囲を得ることはできるが、その反面、接眼
レンズが大型化するとともに、重量も重くなり、測定顕
微鏡そのものも大型化する。その結果、顕微鏡の本体精
度、使い勝手も悪くなり、価格も高くなるという問題が
ある。

【０００６】本発明の目的は、小型、軽量化を図れると
ともに、高精度の角度測定を行えるようになる測定顕微
鏡の接眼レンズを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
フレームと、このフレームに回転自在に設けられたロー
タと、このロータに設けられたレチクルとを備え、機械
加工部品等の標本を観察する測定顕微鏡の接眼レンズで
あって、接眼レンズのフレーム内にロータの回転変位量
を測定する静電容量型エンコーダが設けられ、この静電
容量型エンコーダは、フレームに固定され送信電極を有
するステータ基板と、ロータにステータ基板と対向配置
かつ所定のギャップを維持して設けられ送信電極からの
信号を受信する受信電極を有するロータ基板とを備え、
ステータ基板には当該ステータ基板に対して回転するロ
ータ基板の回転位置を検出するとともに、検出した信号
を出力する出力電極が設けられていることを特徴とする
測定顕微鏡の接眼レンズである。

【０００８】このような本発明では、接眼レンズのフレ
ーム内に設けられた静電容量型エンコーダは、信号の変
化を検出して測定するようになっているので、ステータ
基板の送信電極およびロータ基板の受信電極の形状等
を、自在に決めることができ、また、分解能を所望に応
じて高めることができる。従って、小型、軽量化を図れ
るとともに、高精度の角度測定を行える測定顕微鏡の接
眼レンズとすることができる。また、ステータ基板とロ
ータ基板とのギャップが所定間隔に維持されているの
で、各基板の送信電極、受信電極を有する板面間の距離
に変化が生じず、高精度の角度測定を行えるようにな
る。

【０００９】本発明において、所定のギャップとは、ス
テータ基板とロータ基板との互いに対向する面間の隙間
のことをいい、その隙間の寸法は特に限定されないが、
信号強度アップのため、少ない方が好ましい。また、所
定のギャップを維持する手段としては、どのような手段
を用いてもよい。例えば、ギャップは少ない方が好まし
いので、ステータ基板とロータ基板との互いに対向する
面に、所定の厚さの膜部材等を被覆部材として使用して
もよい。また、ステータ基板とロータ基板は、穴加工が
し易く、かつ、コスト低減の可能な、例えば、ガラエボ
等のプリント基板で構成することが好ましい。また、ロ
ータを回転自在とする駆動部と静電容量型エンコーダと
の構成は、両者を兼ねる構成としてもよく、あるいは、
駆動部とは別に静電容量型エンコーダを設ける構成とし
てもよい。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
測定顕微鏡の接眼レンズにおいて、前記送信電極および
出力電極と受信電極との対向する領域には、スルーホー
ル等の凹凸のない静電容量型エンコーダが搭載されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】このような本発明では、平滑な面での信号
の授受が行われるので、高精度の角度測定を行えるよう
になる。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の測定顕微鏡の接眼レンズにおいて、ステータ基
板とロータ基板との互いに対向する面には、それぞれ、
所定のギャップを維持するための被覆部材が設けられ、
ステータ基板とロータ基板とは、被覆部材を介して互い
に接触していることを特徴とするものである。

【００１３】このような本発明では、ステータ基板とロ
ータ基板との互いに対向する面のギャップが、互いに接
触している被覆部材によって維持されるので、各基板の
送信電極、受信電極を有する板面間の距離に変化が生じ
ず、高精度の角度測定を行えるようになる。

【００１４】本発明において、被覆部材としては特に限
定されない。例えば、所定の部材を一重にして使用して
もよく、あるいは、種類の異なる例えば２つの部材を二
重にして使用してもよい。しかし、ステータ基板とロー
タ基板との互いに対向する面のギャップを、長期にわた
って維持できる強度のものが好ましい。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
測定顕微鏡の接眼レンズにおいて、被覆部材は、ソルダ
ーレジストおよびその上に被覆されたフッ素コーティン
グであることを特徴とするものである。

【００１６】このような本発明では、ソルダーレジスト
によって、ステータ基板とロータ基板との互いに対向す
る面の平面度が確保され、また、特に耐摩耗性に優れた
フッ素コーティングにより、両基板の対向する面の強度
が確保される。従って、滑らかな摺動を長期にわたって
保持でき、接眼レンズの長寿命化を図れる。また、両基
板は、ソルダーレジストとフッ素コーティングとを介し
て接触しているので、両基板のギャップはゼロに近くな
る。従って、ステータ基板とロータ基板とを近づけて配
置できるので、全体を小型、軽量化することができる。

【００１７】本発明において、ソルダーレジストおよび
フッ素コーティングの被覆厚さは、それぞれの役割を果
たせる厚さ寸法であればよく、特に限定されない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１に示すように、顕微鏡の接
眼レンズ１は、断面十文字状に形成されたフレーム２を
備えており、このフレーム２内には、断面十文字状に形
成されたロータ３が回転自在に設けられている。

【００１９】ロータ３の接眼側端部（測定側）には、十
文字線等のパターンが記されたレチクル６が取り付けら
れ、また、ロータ３の大径部には、回転駆動部材４（ゴ
ム等の軟質部材で形成されたＯリング、または、ギヤ
等）が係合しており、このＯリング４は、フレーム２の
外部に設けられたつまみ５の先端に取り付けられてい
る。従って、つまみ５を回すと、回転駆動部材４を介し
てロータ３が回転することになる。

【００２０】前記フレーム２内には、一般的な測定器に
組み込まれている静電容量型エンコーダとほぼ同様の構
造の静電容量型エンコーダ１０が設けられている。静電
容量型エンコーダ１０は、円板状のメイン基板１２およ
びステータ基板１３と、このステータ基板１３と対向す
るロータ基板２３とを備えて構成されている。ステータ
基板１３の中心には、図３に示すように、所定の大きさ
の穴１３Ａが明けられ、ロータ基板２３の中心には、図
４に示すように、所定の大きさの穴２３Ａが明けられて
いる。また、メイン基板１２にも図示しないが同じよう
な穴が明けられている。メイン基板１２とステータ基板
１３とは、図２に示すように、間にスペーサ１１を挟ん
でフレーム２に固定されている。

【００２１】メイン基板１２には、図示しないが、静電
容量型エンコーダのカスタムＩＣ、上位のカウンターと
の通信回路および操作スイッチ等が配置されている。ス
テータ基板１３の一面には、図２，３に示すように、送
信電極１４および出力電極１５が設けられている。ま
た、ロータ基板２３には、図２，４に示すように、受信
電極２４およびＧＮＤ（アース；符合略）が設けられて
いる。

【００２２】ステータ基板１３に設けられた送信電極１
４は、図３に示すように、複数個が円周方向に沿って等
間隔に配列され、これらの送信電極１４は、クロストー
クの影響を少なくするために、８相電極を１単位とする
複数のユニット電極群１７に形成されている。そして、
この送信電極１４には、図示しない電圧印加回路によ
り、順次、所定の位相、本実施形態では、π／４の位相
をずらした正弦波、あるいは矩形波の交流電圧が印加さ
れるようになっている。また、送信電極１４の外周側に
は、電気回線の結線を行うための外側スルーホール１４
Ａと内側スルーホール１４Ｂとが形成されている。

【００２３】ロータ基板２３の前記受信電極２４は、送
信電極１４から送信される信号を受信するものであり、
複数の送信電極１４に対応して複数設けられている。

【００２４】ここで、ステータ基板１３の送信電極１４
とロータ基板２３の受信電極２４との外径大きさは異な
っており、両者１４，２４を重ね合わせたとき、図３に
想像線で示すように、送信電極１４の内側スルーホール
１４Ｂの内側に、受信電極２４の外径Ａの線が位置し、
そこからさらに内側に、受信電極２４の内径Ｂの線が位
置するようになっている。そして、送信電極１４と受信
電極２４との重なり部２０が、送信部、すなわち、静電
容量部を形成している。また、ステータ基板１３におい
て、送信電極１４の内径部よりさらに内側の部位の、受
信電極２４との重なり部２１が、前記出力部１５を形成
している。

【００２５】駆動に際しては、ロータ基板２３をつまみ
を回すことによって回転させると、送信電極１４と受信
電極２４とが相対移動することとなり、その結果、ステ
ータ基板１３の出力電極１５により、受信電極２４から
ロータ基板２３の回転変位量に応じた周期変化を有する
静電容量信号が検出される。その検出信号は、変位量に
応じた電気信号パルスとして計数回路に入力され、計数
値を出力して、デジタル表示器に表示される。

【００２６】このようなステータ基板１３の送信電極１
４および出力電極１５が設けられた面は、図２に示すよ
うに、まず、被覆部材を構成するソルダーレジスト３０
が前記穴１３Ａの外周全面に施工された後、そのソルダ
ーレジスト３０上に、被覆部材を構成するフッ素コーテ
ィング３１が施工されたコーティング面３２とされてい
る。

【００２７】また、ロータ基板２３の一面は、図４に示
すように、その外周一部が、ノイズ防止のために金メッ
キされたメッキ部４３とされ、残りの面は、ステータ基
板１３と同様に、被覆部材であるソルダーレジスト４０
が前記穴１３Ａを除いて施工された後、その上に、フッ
素コーティング４１が施工されたコーティング面４２と
されている。

【００２８】ステータ基板１３とロータ基板２３とは、
互いのコーティング面３２，４２を介して接触してい
る。このため、両者１３，２３のギャップは、コーティ
ング面３２，４２で、ゼロに近い状態で維持され、信号
強度アップが図られている。また、両者１３，２３は、
フッ素コーティング面３２，４２同士で摺動することに
なる。

【００２９】次に、このような本実施形態の作用を説明
する。測定顕微鏡の載物台上に載せられた機械加工部品
等の標本を観察するために、測定者は、接眼レンズ１の
フレーム２に取り付けられたつまみ５を回して、ロータ
３、ひいてはロータ基板２３およびレチクル６を、顕微
鏡の光軸回りに回し、十字線等のレチクル６と標本とを
重ねて所定の角度測定を行う。

【００３０】フレーム２に固定されたステータ基板１３
に対して、ロータ基板２３が回転すると、ステータ基板
１３に設けた送信電極１４の送信部２０から送信される
信号に対して、ロータ基板２３の受信電極２４の回転量
に応じた信号がフィードバックされる。つまり、ステー
タ基板１３の出力電極１５により、ロータ基板２３の回
転変位量に応じた周期変化を有する静電容量信号が検出
される。メイン基板１２では、ステータ基板１３の出力
電極１５から出力される信号を読み取り、外部の表示部
へ回転量を転送する。そして、表示部では、その信号が
デジタル表示され、測定値をＬＥＤ表示して知らせる。

【００３１】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。接眼レンズ１のフレーム２内に設けた静電容量型エン
コーダ１０は、信号の変化を検出して角度を測定するよ
うになっているので、ステータ基板１３の送信電極１４
およびロータ基板２３の受信電極２４の形状等を、自在
に決めることができ、また、分解能を所望に応じて高め
ることができる。従って、小型、軽量化を図れるととも
に、高精度の角度測定を行える。

【００３２】ステータ基板１３とロータ基板２３との
ギャップは、各基板１３，２３のコーティング面３２，
４２で、ゼロに近い状態で維持されている。従って、ス
テータ基板１３とロータ基板２３とを近づけて配置でき
るので、全体を小型、軽量化することができる。

【００３３】ステータ基板１３とロータ基板２３と
は、ソルダーレジスト３０，４０が施工された後、その
上に、フッ素コーティング３１，４１が施工されたコー
ティング面３２，４２を有する。そのため、レジスト３
０，４０で平面度を確保でき、また、特に耐摩耗性に優
れたフッ素コーティング３１，４１により、両基板１
３，２３の対向する面の強度を確保できる。従って、滑
らかな摺動を長期にわたって保持でき、接眼レンズの長
寿命化を図れる。

【００３４】送信部、すなわち、静電容量部を形成す
る送信電極１４と受信電極２４との重なり部２０は、送
信電極１４の内側スルーホール１４Ｂのさらに内側に設
けられているので、平滑な面での信号の授受が行われる
ことになり、高精度の角度測定を行えるようになる。

【００３５】ロータ３の大径部には、ロータ３および
ロータ基板２３を回転させるために、つまみ５の先端に
取り付けられた回転駆動部材４（Ｏリング、または、ギ
ヤ等）が係合しており、回転駆動部材４としてＯリング
を使用した場合は、ロータ３の回転を、滑らかに、か
つ、極めて微少に行え、これにより、高精度な測定を容
易に行える。

【００３６】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できるものであれ
ば、次に示すような変形形態、またはその他の変形形態
でもよいものである。例えば、前記実施形態では、ステ
ータ基板１３と、ロータ基板２３との対向するそれぞれ
の面に、ソルダーレジスト３０，４０およびフッ素コー
ティング３１，４１を施工してあるが、これに限らず、
ソルダーレジストのみを施工してもよい。しかし、摺動
面の強度を確保し、接眼レンズ１の長寿命化のために
は、ソルダーレジストに加えてフッ素コーティングを施
工した前記実施形態の方が好ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の測定顕
微鏡の接眼レンズによれば、接眼レンズのフレーム内に
設けられた静電容量型エンコーダは、信号の変化を検出
して測定するようになっているので、ステータ基板の送
信電極およびロータ基板の受信電極の形状等を、自在に
決めることができ、また、分解能を所望に応じて高める
ことができる。従って、小型、軽量化を図れるととも
に、高精度の角度測定を行える測定顕微鏡の接眼レンズ
とすることができる。また、ステータ基板とロータ基板
とのギャップが所定間隔に維持されているので、各基板
の送信電極、受信電極を有する板面間の距離に変化が生
じず、高精度の角度測定を行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る測定顕微鏡の接眼レ
ンズを示す図である。

【図２】本実施形態の接眼レンズの要部を示す模式図で
ある。

【図３】本実施形態のステータ基板を示す正面図であ
る。

【図４】本実施形態のロータ基板を示す正面図である。

【符号の説明】

１測定顕微鏡の接眼レンズ２フレーム６レチクル１０静電容量型エンコーダ１２メイン基板１３ステータ基板１４送信電極１５出力電極２０静電容量部となる重なり部２３ロータ基板２４受信電極３０，４０被覆部材であるソルダーレジスト３１，４１被覆部材であるフッ素コーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安達聡神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１株式会社ミツトヨ内 (72)発明者小泉博栃木県宇都宮市下栗町2200番地株式会社ミツトヨ内Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA21 BD20 CA09 CA34 DA01 DA05 DD02 2F064 MM14 MM25 2F077 AA25 NN02 PP01 QQ17 TT71 WW04 WW08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームと、このフレームに回転自在に
設けられたロータと、このロータに設けられたレチクル
とを備え、機械加工部品等の標本を観察する測定顕微鏡
の接眼レンズであって、前記接眼レンズのフレーム内に前記ロータの回転変位量
を測定する静電容量型エンコーダが設けられ、この静電
容量型エンコーダは、前記フレームに固定され送信電極
を有するステータ基板と、前記ロータに前記ステータ基
板と対向配置かつ所定のギャップを維持して設けられ前
記送信電極からの信号を受信する受信電極を有するロー
タ基板とを備え、前記ステータ基板には当該ステータ基
板に対して回転する前記ロータ基板の回転位置を検出す
るとともに、検出した信号を出力する出力電極が設けら
れていることを特徴とする測定顕微鏡の接眼レンズ。
【請求項２】請求項１に記載の測定顕微鏡の接眼レン
ズにおいて、前記送信電極および出力電極と受信電極と
の対向する領域には、スルーホール等の凹凸のない静電
容量型エンコーダが搭載されていることを特徴とする測
定顕微鏡の接眼レンズ。
【請求項３】請求項１または２に記載の測定顕微鏡の
接眼レンズにおいて、前記ステータ基板とロータ基板と
の互いに対向する面には、それぞれ、前記所定のギャッ
プを維持するための被覆部材が設けられ、前記ステータ
基板とロータ基板とは、前記被覆部材を介して互いに接
触していることを特徴とする測定顕微鏡の接眼レンズ。
【請求項４】請求項３に記載の測定顕微鏡の接眼レン
ズにおいて、前記被覆部材は、ソルダーレジストおよび
その上に被覆されたフッ素コーティングであることを特
徴とする測定顕微鏡の接眼レンズ。