JP3766236B2 - 光学測定機器用リモートコントローラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば顕微鏡や投影機等の光学測定機器に関し、特に、光学測定機器の可変操作部に用いるリモートコントローラに関する。
【0002】
【背景技術】
周知のように、例えば図8に示すようなズーム型測定顕微鏡のような光学測定機器においては、遠隔位置から焦点操作を行ったり、測定位置の微調整を行うため、対物レンズの焦点合せつまみや被測定物ステージの調整用つまみにリモートコントローラを後付けする場合がある。
【0003】
即ち、従来のリモートコントローラは、例えば特開平8−211301号公報に開示されたように、焦点合せつまみの代わりに、同操作軸に取り付けることができる取付ヘッドHを有するもので、同取付ヘッドHには操作軸を回転させるステッピングモータIを備え、このステッピングモータIはコントローラ本体JのジョイスティックKからの信号を入力される制御装置Lで回転制御される。
つまり、図9に示すように、このジョイスティックKにはその傾け角度に応じた電圧を発生する可変抵抗Mが従動され、V/F変換器Nにより出力電圧に対応した周波数パルスが作られ、同周波数パルスでステッピングモータIが駆動される。
しかしながら、このようなアナログ変化の可変抵抗Mを用いるリモートコントローラでは、可変抵抗Mの電圧値をパルスに変換するV/F変換器Nが必要になるばかりでなく、焦点が合うまでの移動量が大きな場合に、時間がかかり、作業能率が悪い問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
また、作業能率の改善のため、従来では、操作ごとに一定量の微動動作を指示できる微動ボタンスイッチと、この微動ボタンスイッチによる微動動作量の数倍の動作量を指示できる早送りボタンスイッチとを備えるリモートコントローラが実用新案登録第2585883号明細書により提案されている。
つまり、このリモートコントローラにおいては、例えば微動ボタンスイッチの操作ごとにステッピングモータIの駆動のための1パルスのデジタル信号が発生され、早送りボタンスイッチの押圧により10パルスの駆動用デジタル信号が発生される。
したがって、この構造のリモートコントローラでは、焦点合せ軸を粗動作させる場合は早送りボタンスイッチを、微動作させる場合は微動ボタンスイッチを操作させることにより、合焦点までの距離が長い場合でも、単時間で焦点合せを行うことができる。
【0005】
しかしながら、このような複数種のボタンスイッチを併設したリモートコントローラにおいては、機能の異なったボタンスイッチが近接して配置されるから、目的とは異なったボタンスイッチが誤って押圧操作されてしまう場合が多く、このような過誤操作によりオペレータが苛立ちを覚える場合がある。
【0006】
本発明の目的は、以上に述べたような従来のリモートコントローラの問題に鑑み、調整量が大きな場合でも短時間で調整動作を完了でき、しかもオペレータが操作ミスをすることが少ない光学測定機器用リモートコントローラを得るにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、光学測定機器の被測定物を載置するステージや対物レンズの精密移動を行うステッピングモータを備えるリモートコントローラにおいて、指先で回動できるようにコントローラ本体に支持された第1の手動操作部材に追従できかつ回動量に応じて前記ステッピングモータの回転量を指示できるインクリメンタルエンコーダと、前記第1の手動操作部材とは別の第2の手動操作部材に追従できかつ回動量に応じて前記ステッピングモータの回転速度を指示できるアブソリュートエンコーダと、前記インクリメンタルエンコーダ及び前記アブソリュートエンコーダからの信号を入力されてアブソリュートエンコーダで指定された回転速度及びインクリメンタルエンコーダで指示された回動量だけ前記ステッピングモータを駆動する制御装置とを備える光学測定機器用リモートコントローラを提案するものである。
【0008】
後述する本発明の好ましい実施例の説明においては、
1)前記第2手動操作部材であるロータリリングに追従できる前記アブソリュートエンコーダは任意の方向に回動できる回転型であり、このアブソリュートエンコーダの回転方向の向き及び中立位置からの回動量に応じた回転速度が指示される構造、
2)前記インクリメンタルエンコーダ及び前記アブソリュートエンコーダは同軸関係におかれる構造、
3)前記第1の手動操作部材は指先で回動できるようにコントローラ本体に支持されたロータリディスクであり、前記第2の手動操作部材は前記ロータリディスクに対して同心的に位置されて指先で摘んで回動できるロータリリングである構造、
4)前記ロータリリングは常時前記アブソリュートエンコーダを中立位置に向かって復旧させるリターンスプリングで付勢される構造、
5)前記第1の手動操作部材から前記インクリメンタルエンコーダに至る動力伝達系統にはこれらの手動操作部材及びインクリメンタルエンコーダの位置を安定させる慣性のあるフライホイールが組み込まれる構造、
6)前記制御装置は、前記ステージまたは対物レンズの最大移動位置を予め登録できるレジスタと、前記インクリメンタルエンコーダ及びアブソリュートエンコーダで指示された前記ステッピングモータによる移動量を計数するカウンタと、これらのレジスタの内容とカウンタの内容とを比較してカウンタの内容がレジスタの内容を超えるとき、前記ステージまたは対物レンズの移動を禁止する信号を発信するコンパレータとを内蔵する構造、
7)前記コントローラ本体には、前記ステージまたは対物レンズの最大移動量をセットできる上、下限設定ボタンと、これらの上、下限設定ボタンによる設定値及び前記インクリメンタルエンコーダによる指示量を表示する表示器とが設けられる構造、
8)前記レジスタの内容は電源投入時に予め定められた内容にプリセットされる構造
が説明される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図1から図7について本発明の実施例の詳細を説明する。
図1から図3は本発明の第1実施例によるリモートコントローラを示し、図1に示すように、遠隔操作用フォーカス装置として計画された同コントローラは、測定顕微鏡等の焦点合せ軸の位置に取り付けられる取付ヘッド1及び結合コード2を介して同取付ヘッド1のステッピングモータ3を制御するコントローラ本体4Aを備えている。
つまり、ステッピングモータ3の出力軸3aは軸接手3bを介して焦点合せ軸に結合されるから、ステッピングモータ3の出力軸により同焦点合せ軸が回動され、測定顕微鏡の被測定物ステージと対物レンズとの間の相対的な微調送りが行われる。
【0010】
オペレータの手元におかれるコントローラ本体4Aの表面には、前述したステッピングモータ3を直ちに停止できる指先操作用のストップボタン5Aが配置され、このストップボタン5Aの手前には、操作ノブ6aを摘んで任意の向きに回動操作できるロータリディスク6A(第1の手動操作部材)及び同ロータリディスク6Aの外囲に同心的に位置されて全体を指で掴んで回動操作できるロータリリング7A(第2の手動操作部材)が位置される。
図2に示すように、ロータリディスク6Aは樹脂成形されるコントローラ本体4Aの上蓋4aと下ケース4bとの間に軸支される中心軸8Aを中心として指先で任意の方向に回動できるが、このロータリディスク6Aの外囲には外周面に滑止めローレット7aを形成された環状のロータリリング7Aが自由に回動操作できる状態に支持される。
【0011】
そして、前記ロータリディスク6Aと一体として回転できる前記中心軸8Aには、相対回動角度に応じた数の指令パルスを発信できるインクリメンタルエンコーダ9Aが固定され、また、前記ロータリリング7Aの内面に固定された取付ブラケット10Aに対しては中立位置からのロータリリング7Aの回動向き信号及び同回動角度に応じた周波数の早送り信号を発信できるアブソリュートエンコーダ11Aが前記インクリメンタルエンコーダ9Aの延長上に同心的に固定される。
勿論、図示例のロータリディスク6Aは操作ノブ6aを摘んで回動動作させる構造であるけれども、同操作ノブ6aを廃止してロータリディスク6Aの表面に指先を当てがうことができる円形凹みを形成し、同円形凹みに当てがった指先でロータリディスク6Aを回動動作させる構造であってもよい。
【0012】
第1実施例によるリモートコントローラは、以上のような構造であるから、ロータリディスク6Aを介して手動操作されるインクリメンタルエンコーダ9A及びロータリリング7Aを介して手動操作されるアブソリュートエンコーダ11Aの出力信号は、図3に示す制御装置12Aに入力され、同制御装置12Aで信号処理される。
つまり、制御装置12Aに結合されたモータドライバ13Aには、ロータリディスク6Aの手動回動量、即ちインクリメンタルエンコーダ9Aで計数された数のパルス出力が与えれられるが、このパルス周波数は、オペレータにより操作されるロータリディスク6Aの回動量に比例する。ロータリリング7Aの回動量、即ちアブソリュートエンコーダ11Aからの出力は早送り速度を指示する。このため、オペレータは、操作ノブ6aでフォーカス用微動送り量を与えられるばかりでなく、ロータリリング7Aの操作で希望の早送り状態にすることができる。
【0013】
焦点合せ時の操作ノブ6a及びロータリリング7Aは、オペレータが片手の3指で軽快に操作できるので、移動量が大きな場合でも、能率よく、単時間で焦点合せを行うことができる。
なお、操作ノブ6a及びロータリリング7Aの操作による焦点合せ動作中、ピント状態が得られた場合には、ストップボタン5Aを指先で押すことにより、インクリメンタルエンコーダ9A及びアブソリュートエンコーダ11Aの信号処理が中止され、ステッピングモータ3が直ちに停止され、ピント状態が保全されることになる。
【0014】
図4は本発明の第2実施例によるリモートコントローラの図2相当断面図であり、上蓋4aと下ケース4bとの間に軸支される中心軸8Bには、ロータリディスク6Bの相対回動角度に応じた数の指令パルスを発信できるインクリメンタルエンコーダ9Bが固定され、ロータリリング7Bの内面の取付ブラケット10Bに中立位置からのロータリリング7Bの回動向き信号及び同回動角度に応じた周波数の早送り信号を発信できるアブソリュートエンコーダ11Bが前記インクリメンタルエンコーダ9Bの延長上に固定してある。
このリモートコントローラの特徴は、前述した中心軸8Bに固定される慣性能率の高いフライホイール14にあり、このフライホイール14によってロータリディスク6Bの回動方向の位置を安定させた点にある。
即ち、中心軸8Bにフライホイール14を固定しておけば、外来振動や指先から僅かの力が加えられただけでは、ロータリディスク6Bが不用意に動かなくなるから、ロータリディスク6Bが過敏になって、焦点位置が不用意にずれるのを防止できる。また、連続回転を行う場合にはスムーズな回転を得ることができる。
【0015】
図5は本発明の第3実施例によるリモートコントローラを示し、このリモートコントローラにおいても、コントローラ本体4Cの上蓋4aの表面に配置されるストップボタン5C、操作ノブ6aを有するロータリディスク6C、ロータリリング7Cが設けられる。
このリモートコントローラの特徴は、リターンスプリング15で中立位置に向かってロータリリング7Cを付勢した点にある。即ち、ロータリリング7Cの下面のピン16と上蓋4aの下面の固定ピン17との間には引っ張りばねで構成したリターンスプリング15が掛けられ、同リターンスプリング15の付勢により図示の中立位置に向かって戻る習性がロータリリング7Cに与えられる。
したがって、このようなリターンスプリング15の付設により、指先や衣服等に触れてロータリリング7Cが一時的に不用意に回動された場合にあっても、ロータリリング7Cが中立位置に自然に復帰するから、突然に早送り状態になるのを防止できる。
なお、前述したリターンスプリング15は、装置固定部とロータリリング7Cとの間に設ける渦巻きばねで置換できる。
【0016】
図6は本発明の第4実施例によるリモートコントローラは、前述したストップボタン5D、操作ノブ6aを有するロータリディスク6D、ロータリリング7Dに加えて、インクリメンタルエンコーダ9D及びアブソリュートエンコーダ11Dから与えられた送り量や予めセットされる上下限界送り位置を表示できる液晶表示器18、この液晶表示器18の前後にあるリセットボタン19、セットボタン20、限界表示ボタン21が設けられ、前記ストップボタン5Dの左右には焦点合せ軸による上下送り限界位置を与える上限設定ボタン22及び下限設定ボタン23が配置される。
【0017】
また、図7に示すように、前述したリセットボタン19、セットボタン20、限界表示ボタン21、上限設定ボタン22、下限設定ボタン23、インクリメンタルエンコーダ9D、アブソリュートエンコーダ11Dは制御装置12Dに結合されて同制御装置12Dに入力信号を与えるが、この制御装置12Dは予めセットされた上下限界送り位置及び新たに登録された上下限界送り位置を記憶するメモリ24、このメモリ24から読み出された上下限界送り量を演算のために登録するレジスタ25、インクリメンタルエンコーダ9D及びアブソリュートエンコーダ11Dで指定された送り量パルス信号を計数するカウンタ26、前記レジスタ25の内容と前記カウンタ26の内容とを比較するコンパレータ27を内蔵する。つまり、前述した各実施例の場合と同様に、制御装置12Dに結合されたモータドライバ13Dには、インクリメンタルエンコーダ9D及びアブソリュートエンコーダ11Dで指示された数のパルス出力が与えられる。カウンタ26の内容がレジスタ25の登録内容と常時比較され、カウンタ26の内容がレジスタ25の内容を超える時、モータドライバ13Dの駆動が停止されると同時に、液晶表示器18に限界に達したことが表示される。
【0018】
第4実施例によるリモートコントローラは、以上のような構成で更に、電源投入により、レジスタ25の内容がクリアされ、予めメモリ24に記憶させてある上下限界送り位置がレジスタ25に読み出され、これと同時に、上下限界送り位置が液晶表示器18に表示される。
【0019】
ロータリディスク6D及びロータリリング7Dを手動操作すると、指示されたステッピングモータ3の送り量がカウンタ26で計数されながら、ステッピングモータ3が指示された向きに駆動されると共に、液晶表示器18にカウンタ26の内容が表示されるから、ユーザは表示器の表示により微調及び早送り量を知ることができる。
勿論、ステッピングモータ3の駆動中にピントがあった場合には、ストップボタン5Dを押すことで、ステッピングモータ3が直ちに停止されるので、被測定物ステージと対物レンズとの間の距離が特定されることになる。
【0020】
オペレータが新たな上下限界送り位置をセットするには、まずロータリディスク6D及びロータリリング7Dを操作してステージを上昇させ、対物レンズと被測定物を最接近させて、その位置にて上限設定ボタン22を押す。次にステージを下限まで下降させて、その位置にて下限設定ボタン23を押す。これらの操作によってステージの上限位置と下限位置がレジスタ25に登録される。更にこれらの値をメモリ24に記憶させるには、セットボタン20を押す。このような操作を繰り返せば、複数組の上下限界送り位置をメモリ24に記憶させることができる。
次に、メモリ24に記憶された複数組の上下限界送り位置を選択するには、限界表示ボタン21を押して複数組の上下限界送り位置を順次、液晶表示器18に表示し、必要な上下限界送り位置が表示されたら、セットボタン20を押すことにより、それらの値がレジスタ25に設定される。この後、ロータリディスク6D及びロータリリング7Dを操作してステッピングモータ3を駆動する。
リセットボタン19を操作した場合は、レジスタ25の内容がクリアされ、メモリ24の先頭に記憶されている上下限界送り位置がレジスタ25に読み出され、これと同時に、上下限界送り位置が液晶表示器18に表示される。
この第4実施例による上下限界送り位置とカウンタ26の内容をコンパレータ27で比較してモータドライバの駆動を阻止することによって、顕微鏡の目視観察を行いながら手探りでリモートコントローラを操作する場合であっても、誤操作による、対物レンズと被測定物の衝突や、ステージを下限位置に衝突させる危険を回避することができる。
【0021】
なお、前記各実施例の説明では、指先で掴んで回転操作するロータリリング7Dにアブソリュートエンコーダ11Dを追従させる例を説明したが、同ロータリリング7Dの代わりに回転レバーとしてもよく、また、操作ノブ6a自体が慣性能率の高い金属ブロックで構成される場合は、操作ノブ6a自体がフライホイール14と同様の作用効果をもつ。
また、前述した各インクリメンタルエンコーダ9D及びアブソリュートエンコーダ11Dは、第1及び第2の手動操作部材に格子円板を、装置固定側に検出器を位置した構成であってもよく、さらに、これらのインクリメンタルエンコーダ9D及びアブソリュートエンコーダ11Dは、光学式、磁気式、静電容量式、接触式等の公知の構成から任意に選択できる。
【0022】
そして、前述したアブソリュートエンコーダ11Dの回動量と操作向きにより定まる早送り速度は一定の関数変化とするか、または、関数テーブルを用意して同テーブルの参照により最終的な早送り速度を得てもよく、早送り駆動パルスは、アブソリュートエンコーダ11Dの出力をデジタル/パルス変換回路で変換するものの他、アブソリュートエンコーダ11Dのデジタル出力を直接に制御装置12Dに入力させ、ソフトウエアによりパルス出力を得ることもできる。
また、図6においてはストップボタン5Dを有する構成としたが、ロータリディスク6D及びロータリリング7Dから手を離せばロータリディスク6Dの回転は停止し、ロータリリング7Dは中立位置へ戻り、その結果ステッピングモータ3の駆動は停止するので、このストップボタン5Dは必ずしも必須ではない場合がある。
更に、図7においてメモリ24を不揮発性とすれば、電源が遮断されても上下限界送り位置を記憶・保存することができる。
メモリ24に記憶される複数組の上下限界送り位置は、顕微鏡の種類や被測定物の大きさ(厚さ)あるいは使用する対物レンズに依存して決まる固定値をあらかじめ記憶させておき、それらから任意選択あるいは自動選択させることも可能である。すなわち顕微鏡種類、被測定物厚さ、対物レンズ種類を検出して、その結果を基にしてメモリ24から最適な上下限界送り位置を自動選択し、その結果をレジスタ25へ設定する構成としてもよい。
更に、図7の第4実施例においては、顕微鏡に物理的な下限リミットスイッチを設けてこの下限リミットスイッチによりステッピングモータの下方駆動を阻止する構成とすれば、下限設定ボタン23を省略できる。
また、原点復帰ボタンを設け、前記下限リミットスイッチを原点スイッチと見做して原点復帰機能を付加することも出来る。即ち原点復帰ボタンが操作されると、ステージは一定速度で下降を開始し、下限リミットスイッチが検出された位置でステッピングモータの下方駆動を阻止すると同時に、カウンタ26をリセットする構成とすれば、下限リミットスイッチ位置におけるカウンタ26の計数値をゼロリセットすることが容易になる。
そして、各実施例においては、対物レンズに対して被測定物を載置したステージの上下駆動を行う場合について説明したが、対物レンズを上下駆動する場合にも同様に実施できることは明白である。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロータリディスク(第1の手動操作部材)に追従するインクリメンタルエンコーダで微動量を発信させ、このロータリディスクと同心的なロータリリング(第2の手動操作部材)に追従するアブソリュートエンコーダで早送り量を与えるので、移動量が大きな微調整時であっても、迅速に遠隔調整を行うことができ、誤って手動調整することが少ない光学測定機器用リモートコントローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一部を切欠いて示した本発明の第1実施例によるリモートコントローラの全体斜視図である。
【図2】同リモートコントローラの要部拡大断面図である。
【図3】同リモートコントローラのブロックダイヤグラムである。
【図4】本発明の第2実施例によるリモートコントローラの図2相当断面図である。
【図5】本発明の第3実施例によるリモートコントローラの要部拡大平面図である。
【図6】本発明の第4実施例によるリモートコントローラの要部拡大平面図である。
【図7】同リモートコントローラのブロックダイヤグラムである。
【図8】リモートコントローラを後付けされた従来のズーム型測定顕微鏡の全体斜視図である。
【図9】同リモートコントローラのブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
1 取付ヘッド
3 ステッピングモータ
4A〜4D コントローラ本体
5A〜5D ストップボタン
6A〜6D ロータリディスク
7A〜7D ロータリリング
9A,9B インクリメンタルエンコーダ
11A,11B アブソリュートエンコーダ
12A,12D 制御装置
13A,13D モータドライバ
14 フライホイール
15 リターンスプリング
18 液晶表示器
24 メモリ
25 レジスタ
26 カウンタ
27 コンパレータ
Claims (9)
- 光学測定機器の被測定物を載置するステージや対物レンズの精密移動を行うステッピングモータを備えるリモートコントローラにおいて、指先で回動できるようにコントローラ本体に支持された第1の手動操作部材に追従できかつ回動量に応じて前記ステッピングモータの回転量を指示できるインクリメンタルエンコーダと、前記第1の手動操作部材とは別の第2の手動操作部材に追従できかつ回動量に応じて前記ステッピングモータの回転速度を指示できるアブソリュートエンコーダと、前記インクリメンタルエンコーダ及び前記アブソリュートエンコーダからの信号を入力されてアブソリュートエンコーダで指定された回転速度及びインクリメンタルエンコーダで指示された回動量だけ前記ステッピングモータを駆動する制御装置とを備えることを特徴とする光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記第2の手動操作部材に追従できる前記アブソリュートエンコーダは任意の方向に回動できる回転型であり、このアブソリュートエンコーダの回転方向の向き及び中立位置からの回動量に応じた回転速度が指示されることを特徴とする請求項1記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記インクリメンタルエンコーダ及び前記アブソリュートエンコーダは同軸関係におかれることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記第1の手動操作部材は指先で回動できるようにコントローラ本体に支持されたロータリディスクであり、前記第2の手動操作部材は前記ロータリディスクに対して同心的に位置されて指先で摘んで回動できるロータリリングであることを特徴とする請求項1記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記ロータリリングは常時前記アブソリュートエンコーダを中立位置に向かって復旧させるリターンスプリングで付勢されることを特徴とする請求項2記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記第1の手動操作部材から前記インクリメンタルエンコーダに至る動力伝達系統にはこれらの手動操作部材及びインクリメンタルエンコーダの位置及び回転を安定させる慣性のあるフライホイールが組み込まれることを特徴とする請求項1記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記制御装置は、前記ステージまたは対物レンズの最大移動位置を予め登録できるレジスタと、前記インクリメンタルエンコーダ及びアブソリュートエンコーダで指示された前記ステッピングモータによる移動量を計数するカウンタと、これらのレジスタの内容とカウンタの内容とを比較してカウンタの内容がレジスタの内容を超えるとき、前記ステージまたは対物レンズの移動を禁止する信号を発信するコンパレータとを内蔵することを特徴とする請求項1記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記コントローラ本体には、前記ステージまたは対物レンズの最大移動量をセットできる上、下限設定ボタンと、これらの上、下限設定ボタンによる設定値及び前記インクリメンタルエンコーダ及びアブソリュートエンコーダによる指示量を表示する表示器とが設けられることを特徴とする請求項7記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
- 前記レジスタの内容は電源投入時に予め定められた内容にプリセットされることを特徴とする請求項8記載の光学測定機器用リモートコントローラ。
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