JP2003107363A

JP2003107363A - 顕微鏡用電動ステージ

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Publication number: JP2003107363A
Application number: JP2002210609A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hasegawa; 和宏長谷川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP4580613B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージ上面に突出部を設けず、操作性の良
い、かつロストモーションが少なく、再現性の高い電動
ステージを提供する。【解決手段】顕微鏡に固定するための固定部材１０
と、標本２を載置し顕微鏡の光軸に対して直角な２方向
に移動可能な可動部材１１と、可動部材１１を移動させ
るステッピングモータ２０と、ステッピングモータ２０
の回転を可動部材１１に伝達する動力伝達手段とを有す
る顕微鏡用電動ステージにおいて、動力伝達手段は、ス
テッピングモータ２０の回転を減速するための平歯車か
らなる減速機１７と、可動部材１１の移動範囲で前記平
歯車に一方向に回転力を与える付勢手段４０とを具備し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡に設け
られ電動で観察対象物を２次元移動させるための顕微鏡
用電動ステージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動ステージには、「自動掃引装
置付顕微鏡」として、実開昭５９−５３３１９号公報所
載の技術（従来例１）が開示されている。図２７および
図２８を用いてこの従来例１を説明する。図２７におい
て、電動ステージの固定ステージ５１１には、Ｘ軸移動
機構５０１、Ｙ軸移動機構５０２が配設されており、顕
微鏡の光軸に対して標本５１２を２次元走査可能にして
いる。Ｘ軸移動機構５０１、Ｙ軸移動機構５０２は、図
２８に示す可動台５０３、クレンメル５０４、ボールネ
ジ５０５、５０６、フレキシブルケーブル５０７、５０
８、および図２７に示すステッピングモータ５０９、５
１０により構成されている。ボールネジ５０５、５０
６、フレキシブルケーブル５０７、５０８はガタなく回
転運動を伝達できるため、ステッピングモータ５０９、
５１０の回転角は、正確に可動台５０３またはクレンメ
ル５０４の直線運動に変換される。上記構成により、ロ
ストモーションの無い高精度なステージを実現すること
が可能である。

【０００３】同様に、「自動掃引装置付顕微鏡」とし
て、実開昭６１−６８２１９号公報所載の技術（従来例
２）が開示されている。顕微鏡の構成は、従来例１とほ
ぼ同様のため説明を省略する。モータからの動力は、ク
ラッチを含む歯車列を介して、クレンメルに設置された
ラックに伝達される。前記クラッチを制御することによ
り、手動と電動との操作を容易に切り換え可能となり、
電動顕微鏡の操作性を向上させる。動力の伝達には、ボ
ールネジを用いず歯車列にて行っている。

【０００４】また、「顕微鏡用ステージ」として、特開
２０００−２１４３９０号公報所載の技術（従来例３）
が開示されている。図２９および図３０を用いてこの従
来例３を説明する。図２９および図３０において、相対
的に移動する二つの部材間、固定台６０１、可動台６０
２の一方にワイヤロープ６０４が張られ、他方には駆動
用のハンドル軸上にプーリ６０３が配設されている。ワ
イヤロープ６０４は付勢部材６０５にて張力が加えられ
ているため、プーリ６０３とワイヤロープ６０４の摩擦
力により過負荷を加えるような異常操作以外では、滑る
ことなく動力が伝達される。

【０００５】さらに、「微小寸法位置決め装置」とし
て、実公平４−２２２５１号公報所載の技術（従来例
４）が開示されている。従来例４では、原点検出用のセ
ンサとして、フォトインタラプタ型が用いられている。
フォトインタラプタ型のセンサとは、発光部と受光部と
がコの字状の部品に対峙した状態で設けられたセンサ
で、コの字状のスリット部に部材を挿入し、発光部から
受光部への光を遮断することで、出力信号を得ることが
可能な廉価なセンサである。発光部と受光部を結ぶ光軸
をセンサ光軸とすると、センサの特性として出力信号を
得るセンサ軸と部材との位置は数１０μｍのバラツキを
持つ。すなわち、部材の位置検出精度として数１０μｍ
となる。

【０００６】一般に、顕微鏡用電動ステージでは、数μ
ｍ程度の原点検出精度が要求されるため、可動部材の移
動を直接フォトインタラプタ型センサにより検出した場
合、要求される原点検出精度を得ることはできない。従
来例４では、モータの回転を可動部材に伝達する伝達手
段として、ネジの回転運動をナットの直進運動に正確に
変換するマイクロメータを用いている。そのため、マイ
クロメータの回転方向をフォトインタラプタ型センサで
検出し、このセンサの信号に基づき位置合わせを行うこ
とで、数μｍ程度の原点検出精度を実現している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術には次のような問題点があった。すなわち、従来例１
では、ボールネジは高価な部品のため、廉価な電動ステ
ージを提供することができない。また、一般に顕微鏡の
ステージ周辺は、対物レンズまたはコンデンサ等の光学
部材が配置されるため、ステージに許されるスペースは
限られるので、ボールネジを用いた構成では、ステージ
上面に突出部が設けられて作業スペースが制限され、ス
テージへの標本の装着がやり難くなり、作業性を損なっ
ていた。

【０００８】従来例２では、ボールネジを用いず、ラッ
ク＆ピニオンを用いて電動ステージを実現しているが、
歯車のバックラッシュにより、以前の送り方向と同じ方
向へ送った場合と逆方向へ送った場合とで、移動距離が
異なるロストモーションが発生して、高精度な電動ステ
ージを実現することができなかった。

【０００９】従来例３では、ワイヤロープを用いた手動
ステージを実現しているが、電動ステージへの実現手段
が開示されていない。

【００１０】従来例４では、マイクロメータと可動部材
との接続を隙間なく行うために引張りバネを用いている
が、顕微鏡で必要な５０ｍｍ以上の移動範囲でバネの作
用力の変化を少なくし、かつ引張りバネの占める空間を
小さくすることは相反し、不可能である。また、従来例
４の原点検出手段をワイヤロープによる動力伝達機構に
当てはめると、可動部材の移動方向で位置を検出するセ
ンサと、ステッピングモータの回転方向の位置を検出す
るセンサが必要となる。しかし、ワイヤロープとプーリ
との間で滑りが生じるため、固定部材に対する可動部材
の位置に対して、ステッピングモータ出力軸の回転方向
の位置は常に同じにはならない。すなわち、ワイヤロー
プを用いた電動ステージでの高精度な原点出し方法は提
案されていない。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、ステージ上面に突出部を設けず、操作性の良い、か
つロストモーションが少なく、再現性の高い電動ステー
ジを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、請求項１に係る発明は、
顕微鏡に固定するための固定部材と、標本を載置し前記
顕微鏡の光軸に対して直角な２方向に移動可能な可動部
材と、該可動部材を移動させるステッピングモータと、
該ステッピングモータの回転を前記可動部材に伝達する
動力伝達手段と、前記可動部材が原点に位置したことを
検出する原点検出手段と、前記原点検出手段からの信号
と前記ステッピングモータの駆動パルス数とを用い前記
可動部材の位置を制御する制御手段とを有する顕微鏡用
電動ステージにおいて、前記動力伝達手段は、前記ステ
ッピングモータの回転を減速するための平歯車からなる
減速機と、前記可動部材の移動範囲で前記平歯車に一方
向に回転力を与える付勢手段とを具備した。

【００１３】請求項２または３に係る発明は、顕微鏡に
固定するための固定部材と、標本を載置し前記顕微鏡の
光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部材と、該
可動部材を移動させるステッピングモータと、該ステッ
ピングモータの回転を前記可動部材に伝達する動力伝達
手段と、前記可動部材が原点に位置したことを検出する
原点検出手段と、前記原点検出手段からの信号と前記ス
テッピングモータへの駆動パルス数とを用い前記可動部
材の位置を制御する制御手段とを有する顕微鏡用電動ス
テージにおいて、前記動力伝達手段は、前記ステッピン
グモータの回転を減速するための平歯車からなる減速機
と、前記固定部材に設けた減速機の出力軸上のプーリに
巻き付けられ両端が前記可動部材に取付けられたワイヤ
ロープと、前記可動部材の移動範囲で前記平歯車に一方
向に回転力を与える付勢手段とを具備した。

【００１４】請求項１に係る発明の顕微鏡用電動ステー
ジでは、動力伝達手段は、ステッピングモータの回転を
減速するための平歯車からなる減速機と、可動部材の移
動範囲で平歯車に一方向に回転力を与える付勢手段とを
具備したことにより、平歯車間のバックラッシュが、付
勢手段から平歯車に与える一方向の回転力により吸収さ
れて、ステッピングモータの回転運動が減速機を通じて
正確に可動部材に伝達される。

【００１５】請求項２または３に係る発明の顕微鏡用電
動ステージでは、動力伝達手段は、ステッピングモータ
の回転を減速するための平歯車からなる減速機と、固定
部材に設けた減速機の出力軸上のプーリに巻き付けられ
両端が可動部材に取付けられたワイヤロープと、可動部
材の移動範囲で前記平歯車に一方向に回転力を与える付
勢手段とを具備したことにより、噛み合う歯車間で、動
かされる歯車が常に動かす歯車に押圧されるので、平歯
車間のバックラッシュを除去し、ステッピングモータか
ら可動部材に移動量がロスなく伝達され、また細いワイ
ヤロープを用いるため、装置の張り出しが最小限とな
る。

【００１６】請求項３に係る発明の顕微鏡用電動ステー
ジでは、上記作用に加え、原点検出手段は、可動部材の
移動範囲を規制するための規制部材と、固定部材に対す
る可動部材の位置を検出する位置検出手段と、減速機の
出力軸の回転を検出するための回転検出手段よりなり、
原点検出動作では、可動部材の移動範囲を規制する規制
部材に、可動部材を当て付けるように構成したことによ
り、原点検出時の減速機の回転角を常に一定にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、具体的な実施の形態の説明
に先立ち、顕微鏡と顕微鏡用電動ステージとの関係につ
いて説明する。図１は顕微鏡と顕微鏡用電動ステージと
の関係の説明図である。図１において、顕微鏡１の光軸
Ｘ上には、電動ステージ５に載置された観察対象である
標本２を挟む位置に、標本２を拡大観察するための対物
レンズ３と、標本２に十分な光を照射するためのコンデ
ンサ４とが所定の位置に調整可能に配設されている。ス
テージの上面は、標本の装着作業のため平坦な形状が望
まれ、また、ステージの下面は、顕微鏡の操作部、例え
ば焦準ノブ等があるため、下方での寸法も小さいことが
望まれる。以下、具体的な実施の形態について説明す
る。

【００１８】（実施の形態１）図２〜図４は実施の形態
１を示し、図２は顕微鏡用電動ステージの斜視図、図３
はステージの位置管理をする制御手段の斜視図、図４は
バックラッシュ除去手段の説明図である。

【００１９】図２において、電動ステージ５は、顕微鏡
１（図１参照）に取付けるための固定部材１０に対して
一方向に移動可能な可動部材１１上に標本２を載せ、直
交するもう一方には、標本２を挟んだ状態で可動部材１
１上を滑らせるクレンメル１２にて顕微鏡１の光軸Ｘ
（図１参照）に対して標本２の２次元走査を行ってい
る。

【００２０】つぎに、固定部材１０と可動部材１１との
間のガイドについて説明する。電動ステージ５は、通常
直交する２方向への移動が可能であるが、構成作用は同
様のため、もう一方のガイドの説明は省略する。固定部
材１０にはＶ字形状のガイド溝１０ａ、１０ｂが形成さ
れている。可動部材１１には保持部材１３が螺着され、
固定部材１０のガイド溝１０ａ、１０ｂと平行なＶ字形
状のガイド溝１１ａ、１３ａが形成されている。対峙す
る各ガイド溝には、ボール１４が挿入され、固定部材１
０を可動部材１１と保持部材１３とで挟持した状態に
て、保持部材１３は固定部材１０に螺着されている。そ
のため、可動部材１１はガタ付くことなく、またボール
１４にて点接触で保持されているため摺動抵抗が小さ
く、一方向への移動が可能となっている。

【００２１】動力伝達手段には、細い金属材料の素線を
撚って作られたワイヤロープ１５を用いる。ワイヤロー
プ１５の両端は輪形状になっており、可動部材１１に突
設された２本の支持ピン１６間に張架されている。一方
の支持ピン１６はワイヤロープ１５の張られた方向に移
動可能である。また、固定部材１０上には、減速機１７
が配設され、その減速機出力軸２１上に装着されたプー
リ１８は、２本の支持ピン１６を結ぶ直線に接する位置
に配置され、かつワイヤロープ１５はプーリ１８に１回
転巻き付けられている。

【００２２】移動可能な支持ピン１６を移動させて、ワ
イヤロープ１５の張力を高めることにより、プーリ１８
とワイヤロープ１５の摩擦力を高めることが可能とな
り、過負荷が加わらない限りワイヤロープ１５とプーリ
１８との間で滑りが生じることはない。また、プーリ１
８はワイヤロープ１５に接する位置に配置しているた
め、可動部材１１の移動に伴い、ワイヤロープ１５の全
長が変動することはない。前記二つの作用により、プー
リ１８の回転をワイヤロープ１５に正確に伝達すること
が可能であり、プーリ１８の回転量を正確に可動部材１
１の直線移動量に変換することができる。

【００２３】駆動源としては、ステッピングモータ２０
を用いる。ステッピングモータ２０は、外部からのパル
ス信号を受け、ステータ捲線に生じる電磁力でロータを
吸引し、パルス信号に比例した角度だけ出力軸が回転す
るモータである。ステッピングモータ２０は、出力軸１
回転が２００分割されたモータで、外部より１パルス信
号を発するとモータ出力軸は１．８°回転する。

【００２４】固定部材１０に配設されたステッピングモ
ータ２０の出力軸に直接ワイヤロープ駆動用のプーリを
装着した場合、２．５μｍの分解能を得るためには、プ
ーリの直径は０．１５ｍｍとなり現実的ではない。その
ため分解能を高めるための平歯車による減速機１７を固
定部材１０上に配設している。減速機１７は、歯数の異
なる平歯車を同軸上にて一体に構成し、歯数の異なる歯
車同士を噛み合わせた歯車列により減速する。１組の歯
車の歯数が１：４であり、減速機出力軸２１の歯車２１
Ａとステッピッグモータ２０の出力軸のモータ歯車４３
とを合わせて３組の歯車列とすることにより、１／６４
の減速比を得ている。

【００２５】上記構成により、ステッピングモータ２０
の１ステップでの可動部材１１の移動量は、ワイヤロー
プ１５が巻き付けられる減速機出力軸２１のプーリ１８
の直径を１０ｍｍとすると、ステッピングモータ２０の
分割数が２００なので、１０ｍｍ×π／（２００×６４）≒２．５μｍの分解能をもつことになり、微小な送りが可能となる。

【００２６】つぎに、ステージの位置を管理する制御手
段について説明する。図３において、固定部材１０に
は、フォトインタラプタ型の原点センサ３０が配設され
ている。また、可動部材１１には、原点サンサ３０を遮
光する遮光板３１が配設されている。原点センサ３０と
遮光板３１とにより原点検出手段を構成している。可動
部材１１を駆動する際は、可動部材１１を決まった一方
向に移動し、遮光板３１にて原点センサ３０を遮光す
る。すなわち、固定部材１０に対する可動部材１１の原
点位置を予め合わせた後、制御手段としての制御部３２
よりのパルス信号にて可動部材１１を駆動する。このよ
うに、制御手段としての制御部３２で、ステッピングモ
ータ２０への出力パルス数を管理することにより、可動
部材１１の位置管理が可能となる。

【００２７】つぎに、減速機１７のバックラッシュ除去
手段について説明する。図２において、減速機出力軸２
１と固定部材１０から立設されたバネ支柱１０Ａとの間
に、回転力が付加されたゼンマイバネ４０が装着されて
いる。バネ支柱１０Ａ、ゼンマイバネ４０および減速機
出力軸２１により付勢手段を構成している。ゼンマイバ
ネ４０の作用を図４を用いて説明する。ステッピングモ
ータ２０は無励磁の状態でも位置を維持する力、ディテ
ントトルクが働く。例えば、ステッピングモータ２０の
ディテントトルクを０．０５Ｎ・ｍとすると、ゼンマイ
バネ４０のトルクを３２Ｎ・ｍ以下とすれば、常にステ
ッピングモータ２０のモータ歯車４３に各歯車が押圧さ
れることになり、歯車のバックラッシュは除去される。
図４の●印は、噛み合う歯車の接点Ｐを、矢印はゼンマ
イバネ４０により生じる回転力を示している。

【００２８】ただし、ゼンマイバネ４０による付勢力
は、駆動時のステッピングモータ２０のトルクを考慮
し、上記の値より小さい値に設定される。また、図２に
示すように、減速機出力軸２１にピン４２を突設し、固
定部材１０には、２本の制限部材４１を立設して減速機
出力軸２１の回転範囲を制限し、ゼンマイバネ４０を損
傷することなく作用させている。

【００２９】以上の構成により、ロストモーションの少
ない送りが実現可能となった。ワイヤロープ１５は、摩
擦力を利用した伝達要素であるため、過負荷が生じた場
合は、ワイヤロープ１５とプーリ１８との間に滑りが生
じる。例えば、可動部材１１と固定部材１０との間に異
物が挟まった場合、前記滑りが生じてステッピングモー
タ２０の駆動力を逃がすことができるので、電動ステー
ジや挟まれた異物の損傷を防ぐことができる。

【００３０】しかし、滑りが生じた場合、ゼンマイバネ
４０の作用範囲と可動部材１１の移動範囲にズレが生
じ、強いては制限部材４１にピン４２が衝突し、可動部
材１０の移動ができなくなる。そのため、外力でワイヤ
ロープ１５がプーリ１８より滑った場合、以下の駆動方
法にて可動部材１１とゼンマイバネ４０との位置調整を
行う。固定部材１０に対する可動部材１１の移動量は既
知であって、ステッピングモータ２０のパルス数でＺＺ
となる。そのため、可動部材１１を移動可能な両方向に
上記ＺＺパルス＋αパルス送った後、原点検出動作を行
う。上記動作により、可動部材１１の移動範囲は、ゼン
マイバネ４０の作用範囲内に位置した上で、可動部材１
１を固定部材１０の原点に位置決めしたことになる。上
記αは、可動部材１１の機械的誤差によるバラツキも含
めた余裕値であり、ゼンマイバネ４０の作用範囲は可動
部材１１の移動範囲に比べて十分大きく設定されてい
る。

【００３１】本実施の形態によれば、簡単な構成でステ
ージ上面に突出部を設けず、操作性がよく、ロストモー
ションが少ない高精度な顕微鏡用電動ステージを廉価に
提供することができる。

【００３２】（実施の形態２）図５および図６は実施の
形態２を示し、図５は顕微鏡用電動ステージの斜視図、
図６はバックラッシュ除去手段の説明図である。本実施
の形態は、実施の形態１と減速機のバックラッシュ除去
手段のみが異なり、他の部分は実施の形態１と同様のた
め異なる部分のみ説明し、同様の部分の図と説明を省略
する。また、図５及び図６においても、同一の部材には
同一の符号を付し説明を省略する。

【００３３】図５および図６において、減速機１７Ａの
平歯車としての減速歯車６１の上面の減速機出力軸２１
上には、減速歯車６１とモジュールおよび歯数が等しい
付勢歯車６０が回動可能に取付けられている。付勢歯車
６０に設けられた長穴６０Ｂより突出した減速歯車６１
のピン６１Ａと付勢歯車６０のピン６０Ａとには、弾発
力を有する引張りバネ６２が張架されている。出力側に
ある減速歯車６１と引張りバネ６２より付勢された付勢
歯車６０とは、駆動側にある回転軸上に配置された同一
モジュールの平歯車としての噛合い歯車６３の歯を減速
歯車６１と付勢歯車６０との双方の歯によって挟み込む
ように噛合している。付勢歯車６０、ピン６０Ａ、ピン
６１Ａおよび引張りバネ６２により付勢手段を構成して
いる。図５では、減速機１７Ａを構成する歯車列上の他
の２ヶ所の回転軸上においても、同一の構成になってい
る。

【００３４】上記構成により、付勢歯車６０は噛合い歯
車６３に対して常に一方向（時計方向）の回転力で押し
付けられている。そのため、歯車を円滑に回転させるた
めのガタであるバックラッシュを除去し、ロストモーシ
ョンの少ない減速機構が実現可能となる。

【００３５】本実施の形態によれば、出力側の減速歯車
および付勢歯車により駆動側の噛合い歯車を挟み込むよ
うにしたことにより、実施の形態１と同様の効果、つま
りロストモーションの少ない減速機構を実現することが
できる。さらに、付勢手段に作用範囲の制限がないた
め、制御も簡略化できる。

【００３６】（実施の形態３）図７および図８は実施の
形態３を示し、図７は顕微鏡用電動ステージの斜視図、
図８はバックラッシュ除去手段の説明図である。本実施
の形態は、実施の形態１および２と減速機のバックラッ
シュ除去手段のみが異なり、他の部分は実施の形態１お
よび２と同様のため異なる部分のみ説明し、同様の部分
の図と説明を省略する。また、図７及び図８において
も、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

【００３７】図７および図８において、減速機１７Ｂの
減速機出力軸２１上の上部に平歯車としての出力歯車７
０が配設され、下部に出力歯車７０とモジュールおよび
歯数が等しい付勢歯車７１が回動可能に配設されてい
る。出力歯車７０の下面に垂設されたピン７０Ａと付勢
歯車７１の上面に立設されたピン７１Ａとの間には、弾
性部材としての引張りバネ７２が張架されている。ステ
ッピングモータ２０のモータ歯車７３と出力歯車７０と
の間には同一モジュールの平歯車としての減速歯車７４
Ａが、また、モータ歯車７３と付勢歯車７１との間には
同一モジュールの平歯車としての減速歯車７４Ｂが、そ
れぞれ噛み合うように配設されている。付勢歯車７１、
ピン７０Ａ、ピン７１Ａおよび引張りバネ７２により付
勢手段を構成している。なお、減速歯車７４Ａ、７４Ｂ
の構成は、実施の形態１の減速歯車と同様のため説明は
省略する。

【００３８】上記構成により、引張りバネ７２は自由長
より伸ばされた状態で張架されているため、出力歯車７
０、減速歯車７４Ａは反時計方向に付勢され、付勢歯車
７１、減速歯車７４Ｂは時計方向に付勢される。これに
より、常にモータ歯車７３によって減速歯車７４Ａおよ
び出力歯車７０は一方向より押圧されるため、歯車のバ
ックラッシュを除去し、ロストモーションの少ない減速
機が実現可能となる。なお、図面の簡略化のため、減速
歯車は１組しか図示していないが、さらに大きな減速比
を得るために複数組の減速歯車を用いても、作用効果は
同様である。

【００３９】本実施の形態によれば、実施の形態２と同
様の効果に加え、引張りバネにて引き合う歯車が１組と
なるため、組立性を向上させることができる。

【００４０】（実施の形態４）図９は実施の形態４を示
し、顕微鏡用電動ステージの斜視図である。本実施の形
態は、実施の形態１と可動部材の駆動機構および減速機
のバックラッシュ除去手段のみが異なり、他の部分は実
施の形態１と同様のため異なる部分のみ説明し、同様の
部分の図と説明を省略する。また、図９においても、同
一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

【００４１】図９において、可動部材１１の側面には、
ラック８０が配設されている。固定部材１０には、平歯
車の歯車列によってなる減速機８１が配設され、減速機
８１のピニオンとしての出力歯車８６がラック８０と噛
合している。また、固定部材１０上の減速機８１の近傍
には回転軸８２が立設され、回転軸８２には、出力歯車
８６とモジュールおよび歯数の同一な平歯車からなる付
勢歯車８３が回動可能に取着され、ラック８０と噛合し
ている。付勢歯車８３と固定部材１０から立設されたバ
ネ支柱１０Ａとの間には、ゼンマイバネ８４が配設され
ている。バネ支柱１０Ａ、回転軸８２、付勢歯車８３お
よびゼンマイバネ８４により付勢手段を構成している。

【００４２】上記構成により、ゼンマイバネ８４による
回転力は、付勢歯車８３よりラック８０、減速機８１と
伝達され、ステッピングモータ２０の出力軸に取着され
たモータ歯車８５を押圧する力となる。

【００４３】本実施の形態によれば、実施の形態１と同
様の効果に加え、ゼンマイバネの回転力により、歯車の
バックラッシュを除去することができ、ロストモーショ
ンを少なくしたラック＆ピニオンによる電動ステージを
提供することができる。

【００４４】（実施の形態５）図１０は実施の形態５を
示し、顕微鏡用電動ステージの斜視図である。本実施の
形態は、実施の形態１と可動部材の駆動機構および減速
機のバックラッシュ除去手段のみが異なり、他の部分は
実施の形態１と同様のため異なる部分のみ説明し、同様
の部分の図と説明を省略する。また、図１０において
も、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

【００４５】図１０において、可動部材１１の側面に
は、平歯車としてのラック９０が配設されている。ラッ
ク９０の上面には、ラック９０とモジュールが同一の付
勢歯車としての付勢ラック９２が配備され、ラック９０
上に立設された２本のピン９１に付勢ラック９２に穿設
された２つの長孔９２ａが摺動自在に嵌装している。付
勢ラック９２の長孔９２ａの近傍には、それぞれピン９
３が立設され、ピン９１とピン９３との間に弾性部材と
しての引張りバネ９４が張架されている。固定部材１０
には、実施の形態２の付勢歯車６０と減速歯車６１との
組合せ（図５、図６参照）と同様の歯車列によって構成
された減速機９５が配設され、減速機９５のピニオンと
しての出力歯車９６がラック９０および付勢ラック９１
と噛合している。ピン９１、付勢ラック９２、長孔９２
ａ、ピン９３および引張りバネ９４により付勢手段を構
成している。

【００４６】ラック９０に立設されたピン９１の直径に
対して付勢ラック９２に穿設された長孔９２ａの幅は数
μｍ程度大きくしてあるため、ガタ付くことが殆どなく
一方向に移動可能である。ラック９０と付勢ラック９２
とが減速機９５の出力歯車９６と噛み合う際は、引張り
バネ９４には力が作用した状態にあるため、出力歯車９
６を常にラック９０と付勢ラック９２とで挟み込んだ状
態となる。

【００４７】本実施の形態によれば、実施の形態１と同
様の効果に加え、ラック９０は常に出力歯車９６に押し
付けられた状態のため、バックラッシュによりロストモ
ーションが生じることのない電動ステージの実現が可能
となる。

【００４８】（実施の形態６）図１１〜図１９は実施の
形態６を示し、図１１は顕微鏡用電動ステージの斜視
図、図１２は固定部材可動部材間のガイドの拡大側面
図、図１３はワイヤロープの張力調整部の拡大断面図、
図１４はバックラッシュ除去手段の説明図、図１５は原
点検出手段の説明図、図１６は原点検出動作の説明図、
図１７は原点検出動作のフローチャート１、図１８は駆
動プーリの偏心による移動量変化の説明図、図１９は原
点検出動作のフローチャート２である。

【００４９】図１１において、固定部材１１０は、顕微
鏡１（図１参照）に取り付けるための部材であり、固定
部材１１０に対して一方向に移動可能な可動部材１１１
上に標本２を載せ、直交するもう一方には、標本２を挟
んだ状態で可動部材１１１上を滑らせるクレンメル１１
２にて顕微鏡１の光軸Ｘ（図１参照）に対して２次元走
査を行っている。

【００５０】つぎに、固定部材１１０と可動部材１１１
との間で直線運動を行うためのガイドについて説明す
る。図１において、電動ステージ５は、通常、直交する
２方向への移動が可能なガイドを有するが、２方向の各
々のガイドの構成、作用は互いに同一のため、一方のガ
イドの説明のみ行い、他方のガイドの説明は省略する。
図１１において、固定部材１１０には、Ｖ字形状のガイ
ド溝１１０ａ、１１０ｂが形成されている。また、可動
部材１１１には、保持部材１１３が螺着され、固定部材
１１０のガイド溝１１０ａ、１１０ｂと平行なＶ字形状
のガイド溝１１１ａ、１１３ａが形成されている。対峙
する各ガイド溝には、図１２に示すように、ボール１１
４が挿入され、固定部材１１０を可動部材１１１と保持
部材１１３（図１１参照）とで挟持した状態にて、保持
部材１１３は可動部材１１１に螺着されている。そのた
め、可動部材１１１はガタ付くことなく、またボール１
１４にて点接触で保持されているため摺動抵抗が小さ
く、一方向への移動が可能となっている。

【００５１】動力伝達手段には、細い金属材料の素線を
撚って作られたワイヤロープ１１５を用いる。ワイヤロ
ープ１１５の両端は輪形状になっており、可動部材１１
１に突設された２本の支持ピン１１６ａ、１１６ｂ間に
張架されている。図１３に示すように、一方の支持ピン
１１６ａはワイヤロープ１１５に直交する面に対してワ
イヤロープ１１５を張る方向に４５度の斜面を有する張
力調整部材１１７に螺着されている。また、皿形状ビス
１１８は、張力調整部材１１７の斜面に線接触する円錐
部を有する。また、図１１において、固定部材１１０上
には、減速機１１９が配設され、その減速機出力軸１２
０上に装着された駆動プーリ１２１は、２本の支持ピン
１１６ａ、１１６ｂを結ぶ直線に接する位置に配置さ
れ、かつワイヤロープ１１５は駆動プーリ１２１に１回
転巻き付けられている。

【００５２】皿形状ビス１１８をネジ込んで、張力調整
部材１１７をワイヤロープ１１５の張り方向に移動さ
せ、ワイヤロープ１１５の張力を高めることにより、実
使用範囲内の加速度で可動部材１１１を動かしている限
り、駆動プーリ１２１とワイヤロープ１１５との間で滑
りを生じることはない。また、駆動プーリ１２１は、ワ
イヤロープ１１５に接する位置に配設されているため、
可動部材１１１の移動に伴いワイヤロープ１１５の全長
が変動することなく、駆動源の回転量と、可動部材１１
１の移動量とを正確に比例させることができる。すなわ
ち、駆動プーリ１２１の回転量を制御することにより可
動部材１１１の移動量を正確に制御することが可能とな
る。

【００５３】つぎに、減速機１１９のバックラッシュ除
去手段について説明する。図１１および図１４におい
て、減速機１１９の平歯車としての減速歯車１２３Ａ、
１２３Ｂと減速機出力歯車１２０Ａとには、モジュール
および歯数が等しい付勢歯車１２５がそれぞれ回動可能
に取付けられている。付勢歯車１２５に設けられた長穴
１２５ａより突出し、減速歯車１２３Ａ、１２３Ｂと減
速機出力歯車１２０Ａとに配設されたバネカケ１２６
と、それぞれの付勢歯車１２５に配設されたバネカケ１
２７とには、弾発力を有する引張りバネ１２８が張架さ
れている。図１４は、モータ歯車１２４と減速歯車１２
３Ｂとの間のバックラッシュ除去手段の説明図である。
付勢歯車１２５は、減速歯車１２３Ｂとモジュール、歯
数が同一のため、外径が同じであるが、説明を分かり易
くするために減速歯車１２３Ｂに対して小さく図示して
いる。

【００５４】減速歯車１２３Ｂを固定し、引張りバネ１
２８を引っ張る方向、図１４では、時計方向に付勢歯車
１２５を回し、引張りバネ１２８を歯の数で２歯以上伸
ばし、各歯車の歯を合わせた状態で固定し、減速歯車１
２３Ｂと付勢歯車１２５とにモータ歯車１２４を噛み合
わせる。噛み合わせ状態から減速歯車１２３Ｂと付勢歯
車１２５との固定を解除すると、引張りバネ１２８によ
り減速歯車１２３Ｂと付勢歯車１２５とが引き合う。減
速歯車１２３Ｂは時計方向に回転し、付勢歯車１２５は
反時計方向に回転し、各々モータ歯車１２４に当て付い
た状態となる。引張りバネ１２８は、歯数で２つ以上引
き伸ばされているため、一旦歯車を噛み合わせれば、以
後引張りバネ１２８の力は作用し続ける。すなわち、歯
車伝動で必要なバックラッシュがあっても、モータ歯車
１２４に対して常に減速歯車１２３Ｂは一方向から当て
付くため、バックラッシュに影響されない歯車伝動が可
能となる。付勢歯車１２５、バネカケ１２６、１２７、
および引張りバネ１２８により付勢手段を構成してい
る。図１１では、減速機１１９を構成する他の２ヶ所の
減速歯車上においても、同一の構成になっている。

【００５５】つぎに、固定部材１１０と可動部材１１１
との相対的な位置合わせを行う原点検出手段について説
明する。図１５において、固定部材１１０には、可動部
材１１１の移動方向に直角な断面で、オスアリ１２９ａ
を有する規制部材ガイド部１２９が形成され、規制部材
としての原点規制部材１３０および反原点規制部材１３
１には、オスアリ１２９ａに面接触するメスアリ１３０
ａ、１３１ａがそれぞれ形成されている。また、原点規
制部材１３０および反原点規制部材１３１には、規制部
材ガイド部１２９のオスアリ１２９ａを押圧する固定ツ
マミ１３２がそれぞれ螺合している。また、原点規制部
材１３０および反原点規制部材１３１には、可動部材１
１１の側面の２ヶ所に突設された当て付けピン１３７と
当接する規制面１３０ｂ、１３１ｂが形成され、規制面
１３０ｂ、１３１ｂの近傍には、フォトインタラプタ型
のセンサによる原点センサ１３３、反原点センサ１３４
が配設されている。また、この原点センサ１３３、反原
点センサ１３４に対応する可動部材１１１の側面には、
原点遮光板１３９、反原点遮光板１３８が配設されてい
る。

【００５６】図１５において、固定ツマミ１３２をネジ
込むと、規制部材ガイド部１２９のオスアリ１２９ａ
を、原点規制部材１３０、反原点規制部材１３１のメス
アリ１３０ａ、１３１ａで押圧し、規制部材ガイド部１
２９上で原点規制部材１３０、反原点規制部材１３１を
任意の位置で固定が可能となる。また、駆動プーリ１２
１の回転軸に回転中心を合わせた位置に板状の遮光円板
１３５を配設する。遮光円板１３５には、回転中心から
１ヶ所、放射状の開口部１３５ａが形成されている。ま
た、固定部材１１０には、遮光円板１３５の開口部１３
５ａを検知するためのプーリ回転センサ１３６が配設さ
れている。原点センサ１３３、反原点センサ１３４およ
びプーリ回転センサ１３６は、制御部３２に接続されて
いる。原点センサ１３３、反原点センサ１３４、反原点
遮光板１３８、原点遮光板１３９、遮光円板１３５、プ
ーリ回転センサ１３６および制御部３２により原点検出
手段を構成している。

【００５７】つぎに、上記構成に基づく原点検出手段の
制御フローを図１５〜図１７を用いて説明する。はじめ
に、図１５において、原点規制部材１３０方向へ可動部
材１１１を移動させるステッピングモータ１２２（図１
１参照）の回転方向を時計方向、反原点規制部材１３１
方向に可動部材１１１を移動させるステッピングモータ
１２２の回転方向を反時計方向とする。また、図１６
は、可動部材１１１と駆動プーリ１２１との動作を表
し、固定部材１１０に対する可動部材１１１の位置と、
プーリ回転センサ１３６と遮光円板１３５の開口部１３
５ａとの角度を関数ＳＩＮを用いて表している。図１７
は、制御フローを示すフローチャートであり、これらを
用いて説明する。

【００５８】原点検出の開始指令を受け、ステッピングモータ１２２（図１１参照）を反時計
方向に回転させ、可動部材１１１を反原点規制部材１３
１の方向に移動させる。反原点センサ１３４で反原点遮光板１３８を検出し
て、可動部材１１１を停止させる。更に、ステッピングモータ１２２を反時計方向に第
１規定量Ｋ１だけ回転させる。ここで、第１規定量Ｋ１
は、下記の式で定義される。Ｋ１＝Ａ１−Ｂ１＋α Ａ１：反原点規制部材１３１の規制面１３１ｂから当て
付けピン１３７までの距離Ｂ１：反原点センサ１３４から反原点遮光板１３８まで
の距離 α：０．１ｍｍこの動作では、反原点センサ１３４の検出誤差、反原点
規制部材１３１と可動部材１１１とに対する反原点遮光
板１３８および当て付けピン１３７の機械的誤差を考慮
し、反原点規制部材１３１が確実に当て付けピン１３７
に当接するための移動量をステッピングモータ１２２
（図１１参照）で移動させている。ただし、ワイヤロー
プ１１５の滑り量は最小としている。

【００５９】ステッピングモータ１２２（図１１参
照）を時計方向に回転させる。原点センサ１３３で可動部材１１１の原点遮光板１
３９を検出して、可動部材１１１を停止させる。更に、ステッピングモータ１２２を時計方向に第２
規定量Ｋ２回転させる。ここで、第２規定量Ｋ２は、下
記の式で定義される。Ｋ２＝Ａ２−Ｂ２＋α Ａ２：原点規制部材１３０の規制面１３０ｂから当て付
けピン１３７までの距離Ｂ２：原点センサ１３３から原点遮光板１３９までの距
離 α：０．１ｍｍ〜の動作では、原点規制部材１３０に確実に可動部
材１１１を当接するための最小量をステッピングモータ
１２２で移動させている。すなわち、ワイヤロープ１１
５の滑り量は最小である。ステッピングモータ１２２を反時計方向に回転させ
る。プーリ回転センサ１３６で駆動プーリ１２１の回転
位置を検出し、原点検出動作を終了する。

【００６０】本原点検出手段での固定部材１１０と可動
部材１１１との位置合わせは、機械的に固定部材１１０
へ可動部材１１１を当接させることで行う。一般的なボ
ールネジによる伝動機構での機械的な位置合わせでは、
伝動機構に過負荷を与え、機械の損傷につながるため現
実的でないが、ワイヤロープ１１５を伝動手段として用
いた場合、ワイヤロープ１１５と駆動プーリ１２１との
間で滑りが生じ、過負荷を機械に与えることはない、し
かし、厳密には、ワイヤロープ１１５と駆動プーリ１２
１との間での滑りは、ワイヤロープ１１５の損傷につな
がるため、滑り量はなるべく小さくした。

【００６１】また、駆動プーリ１２１と減速機１１９
（図１１参照）とは、前述のように、回転体で構成され
る。一般的な加工法では、プーリ外径と回転軸との偏心
量は、数１０μｍ存在し、その偏心量が可動部材１１１
の移動量の誤差となる。図１８では、回転軸の中心をＰ
０、プーリ外径の中心をＰ１とし、回転軸Ｐ０とワイヤ
ロープ１１５の駆動プーリ１２１への接触面側との間
に、プーリ外径の中心Ｐ１が位置した状態（図１８
（ａ））での駆動プーリ１２１によるワイヤロープ１１
５の送り量と、プーリ外径の中心Ｐ１とワイヤロープ１
１５の駆動プーリ１２１への接触面側との間に回転軸Ｐ
０が位置した状態（図１８（ｂ））での駆動プーリ１２
１によるワイヤロープ１１５の送り量との違いを示し
た。

【００６２】すなわち、比例関係にあるべき駆動プーリ
１２１の回転角とワイヤロープ１１５との送り量が、駆
動プーリ１２１の１回転をピッチとして偏心量分の差を
生じる。偏心量は加工精度に依存し、１０μｍ以下の加
工は現実的ではない。本原点検出手段では、可動部材１
１１の位置に対して駆動プーリ１２１の回転角を常に同
じにすることで、偏心誤差はあるが、可動部材１１１の
位置により変動しないようにするため、機械的な位置合
わせ時に駆動プーリ１２１の回転角を合わせる動作を加
えた。また、駆動プーリ１２１以外の回転体の偏心によ
る誤差を駆動プーリ１２１の回転角に合わせるため、減
速機１１９（図１１参照）の減速比は、前述のように、
整数比の１：４としている。

【００６３】ワイヤロープ１１５と駆動プーリ１２１と
の間の滑りは、通常使用状態では生じない。しかし、原
点検出のため、機械的にワイヤロープ１１５と駆動プー
リ１２１との間では滑りを生じさせる。そのため、原点
検出動作では、はじめに、〜の動作（図１６、図１
７参照）で駆動プーリ１２１に対する可動部材１１１の
位置を逆側に移動させた後、原点側で反対方向に滑らせ
て駆動プーリ１２１の回転位置合わせを行う。〜の
動作を行わずに原点検出動作を行うと、ワイヤロープ１
１５と駆動プーリ１２１との間で滑りが生じない大半の
場合で、駆動プーリ１２１の回転位置合わせのために駆
動プーリ１２１を約１回転滑らせなくてはならなくな
り、〜の動作を加えた場合に比べ１００倍程度余計
に滑らる必要がある。

【００６４】また、前述のように、規制部材を可動式と
して説明したが、規制部材を固定して使用する場合は、
原点センサ１３３は削除できる。図１９に制御フローを
示す。図１７の制御フローの〜に替えて、図１９で
は、下記☆の動作を行う。☆ ステッピングモータを第
３規定量Ｋ３だけ時計方向に回転させる。ここで、第３
規定量Ｋ３は下記の式で定義される。Ｋ３＝Ｓ＋α Ｓ：固定部材１１０に対する規制部材１３０、１３１に
よる可動部材１１１の移動範囲量 α：余裕値

【００６５】本実施の形態によれば、簡単な構成でステ
ージ上面に突出部を設けず、操作性が良く、ロストモー
ションが少ない高精度な顕微鏡用電動ステージを廉価に
提供することができる。また、規制部材を可動式にした
場合には、可動部材の移動範囲に対して標本の観察範囲
が小さい場合、可動部材の移動範囲を制限して原点検出
時の無駄な動きをなくし、作業タクトの向上を図るとと
もに、標本と対物レンズとの衝突などの事故を回避する
ことができる。また、規制部材を固定式とした場合は、
センサ、ガイドを含めた規制部材の簡素化が可能で、コ
ストダウンが可能となる。

【００６６】（実施の形態７）図２０および図２１は実
施の形態２を示し、図２０は顕微鏡用電動ステージの斜
視図、図２１はバックラッシュ除去手段の説明図であ
る。本実施の形態は、実施の形態６とバックラッシュ除
去手段のみが異なり、他の部分は実施の形態６と同様の
ため異なる部分のみ説明し、同様の部分の図と説明を省
略する。

【００６７】図２０および図２１において、減速機１１
９の減速機出力軸１２０の上部に平歯車としての出力歯
車１２０Ａが配設され、下部に出力歯車１２０Ａとモジ
ュールおよび歯数が等しい付勢歯車１２５が回動可能に
配設されている。出力歯車１２０Ａの下面に垂設された
ピン１３６と付勢歯車１２５の上面に立設されたピン１
３７との間には弾性部材としての引張りバネ１２８が張
架されている。ステッピングモータ１２２のモータ歯車
１２４と出力歯車１２０Ａとの間には同一モジュールの
平歯車としての減速歯車１２３Ｃが、また、モータ歯車
１２４と付勢歯車１２５との間には同一モジュールの平
歯車としての減速歯車１２３Ｄが、それぞれ噛み合うよ
うに配設されている。付勢歯車１２５、ピン１３６、１
３７および引張りバネ１２８により付勢手段を構成して
いる。なお、減速歯車１２３Ｃ、１２３Ｄの構成は、実
施の形態６の減速歯車１２３Ａ、１２３Ｂと同様のため
説明を省略する。

【００６８】上記構成により、図２１に示すように、引
張りバネ１２８が自由長より伸ばされた状態で張架され
ているため、出力歯車１２０Ａ、減速歯車１２３Ｃは、
太い矢印方向に回転し、付勢歯車１２５、減速歯車１２
３Ｄは細い矢印方向に回転する。これにより、常にモー
タ歯車１２４に減速歯車１２３Ｃは一方向より接するた
め、歯車のバックラッシュを除去し、ロスモーションの
少ない減速機が可能となる。なお、図面簡略化のため、
減速歯車は一組しか図示していないが、さらに大きな減
速比を得るために、複数組の減速歯車を用いても、作用
効果は同様である。

【００６９】本実施の形態によれば、実施の形態６と同
様の効果に加え、引張りバネの挿入個所が１ヶ所のため
組み立て時間の短縮が可能である。

【００７０】（実施の形態８）図２２〜図２６は実施の
形態８を示し、図２２は顕微鏡用電動ステージの斜視
図、図２３はバックラッシュ除去手段の説明図、図２４
はゼンマイ規制軸の詳細説明図、図２５はゼンマイ作動
範囲補正のための制御フローチャート、図２６はゼンマ
イ作動範囲補正時の動作説明図である。本実施の形態
は、実施の形態６と減速機のバックラッシュ除去手段
と、ゼンマイの作動範囲と可動部材の移動範囲合わせの
制御のみが異なり、他の部分は実施の形態６と同様のた
め、異なる部分のみ説明し、同様の部分の図と説明を省
略する。

【００７１】図２２において、減速機出力軸１２０と固
定部材１１０から立設されたバネ支柱１４１との間に回
転力が付加されたゼンマイバネ１４２が装着されてい
る。減速機出力軸１２０、バネ支柱１４１およびゼンマ
イバネ１４２により付勢手段を構成している。ゼンマイ
バネ１４２の作用について図２３を用いて説明する。ス
テッピングモータ１２２（図２２参照）は、無励磁の状
態でも位置を維持する力、ディテントトルクが働く。例
えば、ステッピングモータ１２２のディテントトルクを
０．０５Ｎ・ｍとすると、ゼンマイバネ１４２のトルク
を３２Ｎ・ｍ以下とすれば、ステッピングモータ１２２
を回転させることなく、各歯車をモータ歯車１２４が押
圧することが可能となり、歯車間のバックラッシュは除
去される。図２３の●印（３ヶ所）は、噛み合う歯車の
接点を、矢印はゼンマイバネ１４２により生じる回転力
を示している。ただし、ゼンマイバネ１４２による付勢
力は、駆動時のステッピングモータ１２２のトルクを考
慮し、上記の値より小さい値に設定される。

【００７２】以上の構成により、ロストモーションの少
ない送りが実現可能となった。図２２において、ワイヤ
ロープ１１５は、摩擦力を利用した伝動要素であるた
め、過負荷が生じた場合は、ワイヤロープ１１５と駆動
プーリ１２１との間に滑りが生じる。例えば、可動部材
１１１と固定部材１１０との間に異物が挟まった場合、
前記滑りが生じてステッピングモータ１２２の駆動力を
逃がすことができるので、電動ステージや、挟まれた異
物の損傷を防ぐことができる。

【００７３】しかし、滑りが生じた場合、ゼンマイバネ
１４２の作動範囲と可動部材１１１の移動範囲にズレが
生じる。ゼンマイバネ１４２により回転物にトルクを付
加する場合、ゼンマイバネ１４２の作動範囲は、ある範
囲で規制して使用しなければならない。規制しない場
合、ゼンマイバネ１４２のトルクが足りなくなるか、ま
たは、ゼンマイバネ１４２を損傷してしまう。

【００７４】そのため、以下の構成で、ゼンマイバネ１
４２の作動範囲の制限と、可動部材１１１の移動範囲と
ゼンマイバネ１４２の作動範囲とがズレた場合の補正と
を行う。出力歯車１２０Ａに噛み合う規制歯車１４３が
固定部材１１０に回転可能に配設されている。規制歯車
１４３の出力軸１４３Ａには、回転軸に直角な方向にゼ
ンマイピン１４４が突設されている。固定部材１１０に
は、ゼンマイピン１４４に当て付く位置に２本のゼンマ
イ規制ピン１４５が立設されている。また規制歯車１４
３には、回転軸に対して直交する開口部１４６ａを有す
る遮光円板１４６が取り付けられている。ゼンマイピン
１４４とゼンマイ規制ピン１４５と遮光円板１４６との
関係を図２４に示す。可動部材１１１（図２２参照）の
移動範囲Ｓとゼンマイバネ１４２の作動範囲の中心を合
わせた状態で、可動部材１１１の移動範囲Ｓの両端から
それぞれＡの位置に第１センサ１４７、第２センサ１４
８が配設されている。さらに、第１センサ１４７、第２
センサ１４８の位置（Ｓ＋２Ａ）からそれぞれＢの位置
で２本のゼンマイピン１４４とゼンマイ規制ピン１４５
とが接触するようになっている。すなわち、（Ｓ＋２Ａ
＋２Ｂ）がゼンマイバネ１４２（図２２参照）の作動範
囲となる。

【００７５】上記構成によるゼンマイバネ１４２の作動
範囲と、可動部材１１１の移動範囲のズレ補正制御のフ
ローを以下に説明する。図２４、図２５および図２６に
おいて、第１センサ１４７または第２センサ１４８が遮
光円板１４６の開口部１４６ａを検出すると、ゼンマイ
バネ１４２の作動範囲端に対して、現在の可動部材１１
１の位置は寸法Ｂとなる。この状態は、可動部材１１１
の移動を続けるとゼンマイバネ１４２の作動範囲端に達
し、可動部材１１１の移動が不能になる可能性を示すも
のである。そのため、作業者にズレ補正を行うかどうか
の確認を行った後、実施指示があれば、検出した第１セ
ンサ１４７、第２センサ１４８と反対側に第４規定量Ｋ
４だけ可動部材１１１を移動させる。ここで、第４規定
量Ｋ４は、下記の式で定義される。Ｋ４＝（Ａ−２Ｂ＋Ｓ）／２Ｓ：可動部材の移動範囲Ａ：ゼンマイピン１４４とゼンマイ規制ピン１４５とで
決定するゼンマイバネ１４２の作動範囲Ｂ：余裕値

【００７６】上述の第４規定量Ｋ４とは、ゼンマイバネ
１４２の作動位置を、（可動部材１１１の移動範囲＋
Ａ）だけ反対側に移動させることを意味する。移動量が
可動部材１１１の移動範囲以上のため、可動部材１１１
は検出されてセンサとは反対側の移動端にいることにな
る。すなわち、ゼンマイバネ１４２の作動範囲の中心
と、可動部材１１１の移動範囲Ｓの中心とを合わせたこ
とになる。

【００７７】本実施の形態によれば、実施の形態６と同
様の効果に加え、出力軸に配設されたゼンマイバネのみ
で全ての歯車のバックラッシュを除去でき、且つ歯車を
組み込んだ後にゼンマイバネを取り付けられるので、歯
車の歯形を合わせる作業が不要なため、実施の形態７よ
りさらに組み立て調整が容易になる。

【００７８】本発明の具体的な実施の形態から、つぎの
ような構成の技術的思想が導き出される。（付記）（１）前記動力伝達手段は、前記固定部材に設けた減
速機の出力軸上のプーリに巻き付けられ両端が前記可動
部材に取付けられたワイヤロープ、または前記固定部材
に設けた減速機の出力軸に設けたピニオンと可動部材に
設けたラックよりなり、前記付勢手段は、前記減速機の
出力軸と前記固定部材との間に設けたゼンマイバネであ
ることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用電動ステー
ジ。

【００７９】付記（１）によれば、請求項１に係る発明
の効果に加え、ゼンマイバネの付勢力が減速機の出力軸
に作用し、ワイヤロープの弛みまたはピニオンとラック
とのバックラッシュを吸収するようにしたので、簡単な
構成で、廉価な電動ステージを提供することができる。

【００８０】（２）前記付勢手段は、前記減速機の前
記平歯車の回転軸上に配設された付勢歯車が、弾性部材
により前記平歯車と連結され且つ前記平歯車と同一モジ
ュールの平歯車に噛み合うように構成したことを特徴と
する請求項１記載の顕微鏡用電動ステージ。

【００８１】付記（２）によれば、請求項１に係る発明
の効果に加え、弾性部材の付勢力によって、出力側の平
歯車と付勢歯車とが、噛み合う駆動側の平歯車の歯を挟
み込むようにしたので、極めてロストモーションの少な
い、高精度の電動ステージを提供することができる。

【００８２】（３）前記付勢手段は、前記減速機内の
前記平歯車と、前記平歯車の回転軸上で回動可能に配設
され前記平歯車とモジュールと歯数が同一な平歯車より
なる付勢平歯車と、前記平歯車と前記付勢平歯車との間
に連結された弾性部材よりなり、前記弾性部材は前記平
歯車と前記付勢平歯車により噛み合う平歯車とを押圧さ
せるように構成したことを特徴とする請求項２記載の顕
微鏡用電動ステージ。

【００８３】付記（３）によれば、請求項２に係る発明
の効果に加え、平歯車と付勢平歯車により噛み合う平歯
車とを弾性部材により押圧するので、バックラッシュを
なくし、固定部材に対する可動部材の送り精度を高める
ことができる。

【００８４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、平歯車間
のバックラッシュが、付勢手段から平歯車に与える一方
向の回転力により吸収されて、ステッピングモータの回
転運動が減速機を通じて正確に可動部材に伝達されるよ
うにしたので、ステージ上に突出部を設けず、操作性の
よい、かつロストモーションが少ない高精度の電動ステ
ージを提供することができる。

【００８５】請求項２または３に係る発明によれば、噛
み合う歯車間で、動かされる歯車が常に動かす歯車に押
圧されるので、平歯車間のバックラッシュを除去し、ス
テッピングモータから可動部材に移動量がロスなく伝達
され、また、細いワイヤロープを用いるため、装置の張
り出しが最小限となるようにしたので、ステージ上に突
出部を設けず、操作性が良く、かつ、ステッピングモー
タによるステージ位置の位置決めが高精度になるととも
に、異物がワイヤロープに挟まった場合には、スリップ
し、標本と対物レンズとの衝突を回避することができ
る。

【００８６】請求項３に係る発明によれば、上記効果に
加え、原点検出時の減速機の回転角を常に一定になるよ
うにしたので、高い精度の原点検出と、高い再現性を有
する電動ステージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】顕微鏡と顕微鏡用電動ステージとの関係の説明
図である。

【図２】実施の形態１の顕微鏡用電動ステージの斜視図
である。

【図３】実施の形態１のステージの位置管理をする制御
手段の斜視図である。

【図４】実施の形態１のバックラッシュ除去手段の説明
図である。

【図５】実施の形態２の顕微鏡用電動ステージの斜視図
である。

【図６】実施の形態２のバックラッシュ除去手段の説明
図である。

【図７】実施の形態３の顕微鏡用電動ステージの斜視図
である。

【図８】実施の形態３のバックラッシュ除去手段の説明
図である

【図９】実施の形態４の顕微鏡用電動ステージの斜視図
である。

【図１０】実施の形態５の顕微鏡用電動ステージの斜視
図である。

【図１１】実施の形態６の顕微鏡用電動ステージの斜視
図である。

【図１２】実施の形態６の固定部材可動部材間のガイド
の拡大側面図である。

【図１３】実施の形態６のワイヤロープの張力調整部の
拡大断面図である。

【図１４】実施の形態６のバックラッシュ除去手段の説
明図である。

【図１５】実施の形態６の原点検出手段の説明図であ
る。

【図１６】実施の形態６の原点検出動作の説明図であ
る。

【図１７】実施の形態６の原点検出動作のフローチャー
ト１である。

【図１８】実施の形態６の駆動プーリの偏心による移動
量変化の説明図である。

【図１９】実施の形態６の原点検出動作のフローチャー
ト２である。

【図２０】実施の形態７の顕微鏡用電動ステージの斜視
図である。

【図２１】実施の形態７のバックラッシュ除去手段の説
明図である。

【図２２】実施の形態８の顕微鏡用電動ステージの斜視
図である。

【図２３】実施の形態８のバックラッシュ除去手段の説
明図である。

【図２４】実施の形態８のゼンマイ規制軸の詳細説明図
である。

【図２５】実施の形態８のゼンマイ作動範囲補正のため
の制御フローチャートである。

【図２６】実施の形態８のゼンマイ作動範囲補正時の動
作説明図である。

【図２７】従来例１の自動掃引装置付顕微鏡の斜視図で
ある。

【図２８】従来例１の電動ステージの斜視図である。

【図２９】従来例３の顕微鏡用ステージの斜視図であ
る。

【図３０】従来例３の線状部材の伝達機構を示す模式図
である。

【符号の説明】

２標本１０固定部材１１可動部材１７減速機２０ステッピングモータ４０ゼンマイバネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顕微鏡に固定するための固定部材と、標
本を載置し前記顕微鏡の光軸に対して直交する方向に移
動可能な可動部材と、該可動部材を移動させるステッピ
ングモータと、該ステッピングモータの回転を前記可動
部材に伝達する動力伝達手段と、前記可動部材が原点に
位置したことを検出する原点検出手段と、前記原点検出
手段からの信号と前記ステッピングモータへの駆動パル
ス数とを用い前記可動部材の位置を制御する制御手段と
を有する顕微鏡用電動ステージにおいて、前記動力伝達手段は、前記ステッピングモータの回転を
減速するための平歯車からなる減速機と、前記可動部材
の移動範囲で前記平歯車に一方向に回転力を与える付勢
手段とを具備したことを特徴とする顕微鏡用電動ステー
ジ。
【請求項２】顕微鏡に固定するための固定部材と、標
本を載置し前記顕微鏡の光軸に対して直交する方向に移
動可能な可動部材と、該可動部材を移動させるステッピ
ングモータと、該ステッピングモータの回転を前記可動
部材に伝達する動力伝達手段と、前記可動部材が原点に
位置したことを検出する原点検出手段と、前記原点検出
手段からの信号と前記ステッピングモータへの駆動パル
ス数とを用い前記可動部材の位置を制御する制御手段と
を有する顕微鏡用電動ステージにおいて、前記動力伝達手段は、前記ステッピングモータの回転を
減速するための平歯車からなる減速機と、前記固定部材
に設けた減速機の出力軸上のプーリに巻き付けられ両端
が前記可動部材に取付けられたワイヤロープと、前記可
動部材の移動範囲で前記平歯車に一方向に回転力を与え
る付勢手段とを具備したことを特徴とする顕微鏡用電動
ステージ。
【請求項３】前記原点検出手段は、前記可動部材の移
動範囲を規制するための規制部材と、前記固定部材に対
する前記可動部材の位置を検出する位置検出手段と、前
記減速機の出力軸の回転を検出するための回転検出手段
よりなり、原点検出動作では、前記可動部材の移動範囲を規制する
前記規制部材に、前記可動部材を当て付けるように構成
したことを特徴とする請求項２記載の顕微鏡用電動ステ
ージ。