マイクロスコープ

マイクロステッパーモータが鮮明に見せます
頭部装着型の手術・産業用顕微鏡「Varioscope®」が新しいスタンダードです

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医療や産業における高精度な作業や小型化傾向は近年衰えることなく続いています。低侵襲性外科や歯科技術などが工業用微細技術の代表例です。
残念ながら、肉眼で小さな構造を識別するにはかなり苦労します。一次元のビューを提供するルーペを拡大するとしばしば問題が生じます。扱いにくい据え置き型実体顕微鏡は、特に医学の分野では実用的ではありません。しかしまったく新しい光学システムが顕微鏡の形を革命的に変化させました。それはヘッドセットとして着用します。
マイクロステッパーモータがどんな目にも対応でき拡大と鮮明さを制御しています。鮮明な3Dビューは微細血管での疲れない手術を可能にするほか、マイクロ構造の検査や組み立ても可能にしています。

Microscope_2ルーペと顕微鏡による作業は動ける範囲を極めて制約します。ルーペの場合対象との距離は固定的であり、顕微鏡では取り扱いできず大きすぎます。 これに加え視野が極めて狭くなります。これは医療分野では特に不利です。自然界には非常に少数の標準化された部分があるだけで、人の体も例外でないことは周知の事実です。この分野のオーストリアのハイテク企業Life Optics® はより良い解決策を発見しました。最新技術の顕微鏡ヘッドセットです。これなら動きを制約されずに作業できます。
これらの製品はカメラ同様自動フォーカス機構を搭載しています 。ユーザーはルーペのように一定の距離を保つ必要はありません。さらに2つの独立したレンズシステムのおかげで3D視野も確保されます。

実践面では
Microscope_3頭装着式手術用顕微鏡のズーム機能、オートフォーカスと並列補正は光学系の調整用に複雑な構造を要求します。 それにもかかわらず小型軽量で信頼できるソリューションを提供するため、Life Optics®社はFAULHABERグループ企業でマイクロステッパーモータの専門メーカーFAULHABER PRECIstepと協力しています。 結果として可能な限り小さな空間で可能な高い精度技術ができました。
基本バージョンVarioscope AF3ではユーザーは作業距離300~600 mmで自由に動けます。 足で操作できるズーム機能が3.6~7.2倍の可変を実現します。このとき視野は30~144mm、瞳孔間距離は使用者毎に個別の設定を可能にしています。 Varioscope® M5には取り外し可能なモジュール式光学系機器が内蔵されています。交換可能な接眼レンズはズーム範囲を拡大でき、内蔵された照明が装着者自身の影の問題に対処します。調整可能な拡張設定は個人別視覚データにとって特に便利です。 オプションのビデオカメラで装着者の作業手順を正確に記録できます。 Life optics社は様々な要件に適合できるように拡張可能で最適なソリューションを提供します。そしてこの独創的なデザインにより、装置を簡単に別の作業場所へ移すことも可能です。

Microscope_4メカニズムの心臓部
この非常に複雑なポータブルシステムは最先端のマイクロステッパーモータに大きく依存しています。DCモータとは異なり、ステッパーモータは入力パルスごとに構造上規定された回転角を進みます。出力されたデジタルパルス数により常に定義される回転動作を実現できます。結果的にリニアセンサや角度センサの 追加は不要になりました。 ドライブ構成は小型・軽量になり、制御が簡素化されます。 Varioscope®は片目ごとに2つのモータを搭載しています。直径10mmのAM 1020は焦点合わせ用、直径8mmのAM 0820はズーム用です。 フォーカスドライブは頭が動くたびに補正する必要があるため事実上常に作動しています。 このサイズの光学系は精密機器であり、位置決めの絶対的精度に対して高い要求を持っています。

 

Microscope_5機構の持つ遊びによる誤差の問題をFAULHABER PRECIstepは微小歯車を搭載したスピンドルにより解決しました。 0.2mmピッチでモータに結合されたこのスピンドルが10µmの分解能を可能にしています。フォーカス、ズームともに高い分解能で絶対的に遊びとずれが発生せずに調整されます。 この理由によりスピンドルのシャフトは追加で高精密研磨加工され、このプロセスは通常精密時計でしか使用されていません。 特殊潤滑剤を使用しており摩擦が大幅に削減され、これにともない停止状態からの起動トルクも小さくなりました。 ディスクスプリングによる精密ボールベアリングの予荷重により完全に遊びの発生しない動作がトルク1Nまで(実際、この値には到達しません)可能になっています。