JPH075372Y2 - 光ファイバーを用いたマイクロマニプレータのロータリエンコーダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は主として、神経生理学の実験で微小電極を駆動
するマイクロマニプレータに係るものであり、詳しくは
マイクロマニプレータの変位を読み取るロータリエンコ
ーダに関するものである。

（従来の技術） 従来、神経生理学の実験で神経活動を導出又は神経組織
を電気刺激するためのガラス又は金属製の微小電極を目
標とする脳の部位に刺入し駆動するためのマイクロマニ
プレータが使用されてきた。

該微小電極の位置はダイヤルゲージを一回転500μｍに5
0等分し、一目盛を10μｍとする如く手動にて目盛ダイ
ヤルを数えることによってアナログ的に読み取るが、こ
の作業を繰り返すことは煩雑で容易なことではない。

この問題は微小電極の位置をデジタルで表示すれば解決
されるが、それには機械式カウンターによる方法、ポテ
ンショメータやエンコーダによって電気信号に変換した
後デジタルで表示する方法などがある。

（考案が解決しようとする課題） 従来技術で述べもののうちで、特に、エンコーダによる
方法が信頼性や取り扱い及び読み取りの容易さからいっ
てもっとも有力な方法である。

しかし、従来のエンコーダはその構成が複雑であるため
マイクロマニプレータへの組み込みが簡単でなく、又エ
ンコーダの完成品の取付けは軸合わせのための特別な機
構が必要となったりマイクロマニプレータの形状を変更
しなければならないという問題がある。本考案は神経生
理学などの実験に使用するマイクロマニプレータの変位
を電気信号に変換するためのロータリエンコーダを着脱
自在に組み込み簡単な構成にしたものであり、光ファイ
バーを用いることにより上記の問題を解決したものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案に於けるロータリエ
ンコーダの原理を示せば、マイクロマニプレータ内に回
転自在に組み込んだ目盛リングをその円周に沿って光の
反射帯と吸収帯とを交互に等間隔であって、夫々同じ幅
員で配列せしめると共に、該マイクロマニプレータに、
前記目盛リングを発光ダイオードで光照射すべく送光フ
ァイバーを着脱可能に取付ける一方、該目盛リングにて
反射した光を複数個のフォトトランジスターへ導光せし
めるための複数本の受光ファイバーを前記マイクロマニ
プレータに着脱可能に取付け、該受光ファイバーの夫々
の入射光量を周期的に変化せしめて、前記フォトトラン
ジスターにより電気信号で回転を検出する機構である。

（作用） 上記構成による作用は下記の如くである。

即ち、マイクロマニプレータ内に設置した目盛リングが
正回転すれば一方の受光ファイバーの入射光量の変化は
他方の受光ファイバーの入射光量の変化より位相が進
み、又、逆回転すれば一方の受光ファイバーの入射光量
の変化は他方の受光ファイバーの入射光量の変化より位
相が遅れる。

而して、目盛リングの回転方向は夫々複数個のフォトト
ランジスターによる電気信号の相互の位相関係から検出
することが出来ると同時に微小電極の位置を、前記電気
信号に於ける相互の相対的な位相変位からデジタル方式
にて読み取ることが出来る。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明すれば、第１図乃至
第５図に於いて、送光ファイバー１は発光ダイオード２
の光を導いて目盛リング３を照射する。

受光ファイバー４及び５は目盛リング３で反射した光を
導き夫々フォトトランジスター６及び７を照射する。目
盛リング３にはその円周に沿って光の反射帯８と吸収帯
９を交互に等間隔に配列してある。目盛リング３が回転
すると受光ファイバー４及び５の入射光量が周期的に変
化し、これがフォトトランジスター６及び７によって電
気信号に変換される。送光ファイバー１と受光ファイバ
ー４及び５の互いの配置は、第５図（ａ）に示す如く目
盛リング３上で送光ファイバー１の照射域10と受光ファ
イバー４の受光域11が重なった領域を受光ファイバー４
の検出域12とし、送光ファイバー１の照射域10と受光フ
ァイバー５の受光域13が重なった領域を受光ファイバー
５の検出域14とし、また反射帯８又は吸収帯９の円周方
向の幅員を二分の一周期とすれば、検出域12の中心と検
出域14の中心が円周方向で四分の一周期ずれるように構
成する。

目盛リング３が第４図又は第５図（ａ）の矢標で示す方
向に回転すれば受光ファイバー４の入射光量の変化は受
光ファイバー５の入射光量の変化より位相が進み、それ
と逆方向に回転すれば受光ファイバー４の入射光量の変
化は受光ファイバー５の入射光量の変化より位相が遅れ
る。従って、目盛リング３の回転方向はフォトトランジ
スター６及び７による電気信号の間の位相関係から検出
出来る。

即ち、第４図に於いて目盛リング３が回転した時、フォ
トトランジスター６及び７によって得られる電気信号は
第５図（ｂ）に示す如くなり、而して、回転角（数）の
デジタル表示が可能となる。

具体的にフォトトランジスター以後の機構を挙げれば第
５図（ｃ）に示す如く、先ずフォトトランジスター６及
び７から出力した正弦波信号は夫々増幅器P1,P2にて正
弦増幅せしめられ、次いで夫々波形整形回路Q1,Q2にて
アナログ的信号をパルス信号に変換し、更に双方のパル
ス信号を同時に方向検出カウンタードライバー回路Ｒに
入力せしめてここで回転角（数）を演算して表示器Ｓで
デジタル表示すれば良い。

第１図は本考案の実施例の概略図で、マイクロマニプレ
ータＭの送りネジ15に目盛リング３を固定し、光ファイ
バーの先端プラグ17をマイクロマニプレータＭの側面よ
り挿入する構成となっている。

第２図及び第３図は夫々本実施例に於けるマイクロマニ
プレータＭの側面方向から見た部分断面図と上方向から
見た部分断面図である。先端プラグ17はキー18を有す外
筒19と３本の光ファイバー20を挿入した内筒21から構成
されている。

３本の光ファイバー20は内筒の中に第５図（ａ）に示す
ような照射域10と二つの受光域11,13に対応すべく正三
角形状になるように樹脂によって固定されている。先端
プラグ17は止めネジ22によってマイクロマニプレータＭ
本体に固定されている。目盛リング３に対する３本の光
ファイバー20間の位置の調整は内筒21を回転し互いの検
出域の中心の位相差が四分の一周期になるところでセッ
トビス23によって固定する。

（考案の効果） 而して、本考案は、一定の直径と開口角を持つ送光・受
光用の３本の光ファイバの先端を正三角形状に配置し、
それを回転し固定できるように構成することによって、
一定範囲の周期の長さを持つ目盛リングに適合できるよ
うにすると共に、エンコーダの分解能を従来の構成の場
合の２倍以上に高められるようにすることができる。
又、本考案によるロータリエンコーダを取り付けたマイ
クロマニプレータは使用する上で、 （１）微小電極の位置をデジタルで読み取ることができ
るようになるので、実験者は実験中に細かい目盛を読み
取る作業を繰り返すことによる精神的及び肉体的疲労か
ら解放され作業能率が大幅に向上する。

（２）従来と同じ形状のマイクロマニプレータを使用で
きるので、実験器具の配置を変更する必要がない。

（３）微小電極の位置の読み取りの誤りが減少する。

（４）光ファイバーを用いているので、神経活動の記録
にアーチファクトを与えない。

（５）マイクロマニプレータと光ファイバーの着脱が簡
単である。

（６）機械的な衝撃に強く、取り扱いが簡単である。等
の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の概略図、第２図は本実施例の
マイクロマニプレータ要部の部分縦断側面図、第３図は
同じく第２図上Ｘ−Ｘ部分の部分縦断平面図、第４図は
目盛リングと光ファイバーとの配置関係を示す斜視図、
第５図（ａ）は目盛リング要部の原理的概略図、第５図
（ｂ）はフォトトランジスターの出力信号波形の位相関
係を示す原理的説明図、第５図（ｃ）はアナログ信号を
パルス信号としてデジタル表示する機構を説明する回路
構成図である。 Ｍ…マイクロマニプレータ、１…送光ファイバー、２…
発光ダイオード、4,5…受光ファイバー、6,7…フォトト
ランジスター、８…反射帯、９…吸収帯

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロマニプレータ本体内の送りネジの
   軸に、同じ幅員を持つ光の反射帯と吸収帯とを交互に外
   周をＮ等分するように配列した目盛リングを固定し、そ
   れに対向してその面を光照射する１本の送光ファイバと
   その反射光を受光する２本の受光ファイバとの先端を正
   三角形状に且つ一体として回転自在であって対向する目
   盛リングまでの距離を可変固定できるように配置したこ
   とを特徴とする光ファイバを用いたマイクロマニプレー
   タのロータリエンコーダ。