JP2002039739A - Collision prevention sensor - Google Patents

Collision prevention sensor

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JP2002039739A
JP2002039739A JP2000219301A JP2000219301A JP2002039739A JP 2002039739 A JP2002039739 A JP 2002039739A JP 2000219301 A JP2000219301 A JP 2000219301A JP 2000219301 A JP2000219301 A JP 2000219301A JP 2002039739 A JP2002039739 A JP 2002039739A
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JP
Japan
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sensor
contact
collision prevention
detecting
substrate
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JP2000219301A
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Japanese (ja)
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Shinji Kaneko
新二 金子
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a conventional collision prevention sensor which is a contact sensor possibly collides against and breaks equipment and an object because of its inertia even when it is stopped immediately immediately after detection and the operation efficiency of the equipment becomes low when the moving speed is made slow to prevent the collision. SOLUTION: This collision prevention sensor which is made subminiature has a proximity sensor, a contact sensor 2, and their processing circuit 4 adjacently on the same substrate and can stop the equipment immediately after contacting is detected by the contact sensor 2 by reducing the moving speed of the equipment on detecting an approach to an object through the proximity sensor 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、衝突防止センサに
係り、特に対象物と非常に狭い間隔を隔てて駆動する機
器に適用する高機能な衝突防止センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an anti-collision sensor, and more particularly to a high-performance anti-collision sensor applied to equipment driven at a very small distance from an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、高倍率の顕微鏡対物レンズのよ
うに、対象物と非常に狭い間隔をおいて駆動することが
必要な機器では、常に対象物と機器が接触して、対象物
若しくは機器のどちらかが破損する危険が存在する。
2. Description of the Related Art Generally, in a device such as a high-magnification microscope objective lens which needs to be driven at a very small distance from an object, the object always comes into contact with the device, and the object or the device is always in contact. There is a risk that either will be damaged.

【0003】高倍率の顕微鏡対物レンズの例では、オー
トフォーカス機能を搭載することによって、観察する対
象物との接触の危険を回避することができるが、対象物
の形状等の関係で焦点検出に失敗した場合には、やはり
破損の危険が生じる。このため、衝突防止センサを搭載
してインターロックをかけることが望ましい。
In the case of a high-magnification microscope objective lens, the risk of contact with an object to be observed can be avoided by mounting an autofocus function. If it fails, there is still a risk of breakage. For this reason, it is desirable to carry out an interlock by mounting a collision prevention sensor.

【0004】このような用途には、光学式の測距センサ
を用いることも考えられるが、対象物表面の状態によっ
ては正確な距離測定が行えないケースがあり、機械的な
接触センサが最も望ましい。
For such applications, an optical distance measuring sensor may be used. However, there are cases where accurate distance measurement cannot be performed depending on the state of the surface of the object, and a mechanical contact sensor is most desirable. .

【0005】このような接触センサとしては、例えば特
開平11−118636号公報に圧電素子と電極により
構成された接触センサが開示されている。
As such a contact sensor, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-118636 discloses a contact sensor constituted by a piezoelectric element and an electrode.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般的には対物レンズ
と対象物の間が厳密に平行に保たれているわけではない
ので、このような接触センサは対象物と対物レンズに近
接して、対象物と対物レンズの間に配置される必要があ
る。加えて、接触式のセンサの場合は、接触を検知して
直ちに装置を停止させても、移動速度が大きい場合にあ
っては慣性によって停止できず衝突してしまい、機器若
しくは対象物を破損する可能性がある。この問題は、移
動速度を十分に小さくすることで回避できるが、これで
は機器の作動効率を低下させるといった問題に繋がる。
Generally, the contact between the objective lens and the object is not strictly kept parallel, so that such a contact sensor is located close to the object and the objective lens. It must be placed between the object and the objective. In addition, in the case of a contact type sensor, even if the device is stopped immediately after detecting the contact, if the moving speed is high, the device cannot be stopped due to inertia and collide, and the device or the object is damaged. there is a possibility. This problem can be avoided by sufficiently reducing the moving speed, but this leads to a problem that the operation efficiency of the device is reduced.

【0007】これらの問題点は、機器と対象物の距離が
離れている場合には移動速度を速くして、ある程度近接
した以降には、移動速度を遅くすることによって解決で
きる。すなわち、接触センサと近接センサを組み合わせ
ることによって、機器若しくは対象物の破損を最小限に
して効率的な動作を行うことが可能になる。
[0007] These problems can be solved by increasing the moving speed when the distance between the device and the object is large, and decreasing the moving speed after the device is approached to some extent. That is, by combining the contact sensor and the proximity sensor, efficient operation can be performed while minimizing damage to the device or the target object.

【0008】しかしながら通常、高倍率の対物レンズの
対象物の間の距離、即ちワークディスタンスは0.2mm
以下の場合もあり、このような狭い空間に配置すること
が可能で、接触センサと近接センサの機能を併せ持つセ
ンサは皆無であった。
Usually, however, the distance between the objects of the high-magnification objective lens, that is, the work distance is 0.2 mm.
In the following cases, there is no sensor that can be arranged in such a narrow space and has both functions of a contact sensor and a proximity sensor.

【0009】そこで本発明は、非常に狭い空間に配置可
能で、且つ近接検知機能を有する超小型の衝突防止セン
サを提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultra-compact anti-collision sensor which can be arranged in a very small space and has a proximity detecting function.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、平面状の基板と、この基板上に設けられた
対象物との接近を非接触で検知する第1のセンサと、上
記基板上に上記第1のセンサと近接して設けられ、上記
対象物との接触を検知する第2のセンサとを有する衝突
防止センサを提供する。またこの衝突防止センサは、基
板上に設けられ対象物との接触により、該基板に発生す
る歪みを検出して、該対象物との接触を検知する接触セ
ンサであり、検出する歪み量を予め設定された第1の閾
値及び第2の閾値と比較し、対象物との接触状態を検出
する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a flat substrate, a first sensor for detecting an approach of an object provided on the substrate in a non-contact manner, A collision prevention sensor is provided on the substrate in proximity to the first sensor, the second sensor detecting contact with the object. The collision prevention sensor is a contact sensor that is provided on a substrate and detects a distortion generated in the substrate by contact with the object, and detects contact with the object. The contact state with the target object is detected by comparing the set first threshold value and the second threshold value.

【0011】以上のような構成の衝突防止センサは、同
一基板上に近接センサと接触センサが配置されて非常に
小型化及び高S/N比が得られ、近接センサにより対象
物に近づいていることを検知して機器の移動速度を減速
させ、接触センサにより接触検知後に直ちに機器を停止
させる。
In the collision prevention sensor having the above-described configuration, the proximity sensor and the contact sensor are arranged on the same substrate, so that a very small size and a high S / N ratio can be obtained, and the proximity sensor approaches the object. Then, the moving speed of the device is reduced, and the device is stopped immediately after the contact is detected by the contact sensor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図1には、本発明によ
る衝突防止センサの第1の実施形態として、顕微鏡対物
レンズの先端部に搭載可能な接触センサの一例を示し説
明する。この実施形態は顕微鏡対物レンズに取り付ける
のに好適な形状として矩形であるが、他の部材に取り付
ける場合には、それぞれに応じた形状にすることは勿論
である。図1(a)は、接触センサを正面から見た図で
あり、図1(b)は、同図(a)のA−A’部分の部分
の断面構成を示し、図1(c)は、同図(a)のB−
B’部分の部分の断面構成を示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a contact sensor that can be mounted on the tip of a microscope objective lens as a first embodiment of a collision prevention sensor according to the present invention. This embodiment has a rectangular shape as a shape suitable for attachment to a microscope objective lens. However, when it is attached to another member, it is needless to say that the shape is adapted to each. FIG. 1A is a view of the contact sensor as viewed from the front, FIG. 1B is a cross-sectional configuration of a portion taken along the line AA ′ in FIG. 1A, and FIG. , B- in FIG.
The cross-sectional configuration of the portion B 'is shown.

【0013】この衝突防止センサ1は、接触センサ2、
近接センサ3及びCMOS構造の処理回路4が形成され
た第1のN型単結晶シリコン薄板5と、複数の電極6が
形成された第2のN型単結晶シリコン薄板7とで構成さ
れ、これらのN型単結晶シリコン薄板は、これらと一体
的に形成されたポリイミド膜8によって連結されてい
る。尚、ポリイミド膜8は下層ポリイミド膜8aと上層
ポリイミド膜8bとが積層されて構成されている。
The collision prevention sensor 1 comprises a contact sensor 2,
The first N-type single-crystal silicon thin plate 5 on which the proximity sensor 3 and the processing circuit 4 having the CMOS structure are formed, and the second N-type single-crystal silicon thin plate 7 on which a plurality of electrodes 6 are formed, are provided. These N-type single-crystal silicon thin plates are connected by a polyimide film 8 formed integrally with them. The polyimide film 8 is configured by laminating a lower polyimide film 8a and an upper polyimide film 8b.

【0014】この接触センサ2においては、第1のN型
単結晶シリコン薄板5にコの字型のスリット9を開け
て、一辺のみにより支持されたカンチレバー状の部位1
0が形成される。この部位10表面上には、上面が平坦
なポリイミドからなる突起部11が形成され、その部位
10の支持部分の第1のN型単結晶シリコン薄板5表面
には、ブリッジ回路12を構成する4つのP型拡散抵抗
12a,12b,12c,12dが配置されている。
尚、カンチレバー状の部位10は、第1のN型単結晶シ
リコン薄板5の他の領域と比較して厚さが薄く形成され
ている。
In this contact sensor 2, a U-shaped slit 9 is opened in the first N-type single-crystal silicon thin plate 5, and a cantilever-shaped portion 1 supported by only one side is formed.
0 is formed. On the surface of the portion 10, a projection 11 made of polyimide having a flat top surface is formed, and on the surface of the first N-type single-crystal silicon thin plate 5 of the supporting portion of the portion 10, a bridge circuit 12 is formed. Two P-type diffused resistors 12a, 12b, 12c, 12d are arranged.
The cantilever-shaped portion 10 is formed to be thinner than other regions of the first N-type single-crystal silicon thin plate 5.

【0015】また、P型拡散抵抗12a〜12dは、後
述するように処理回路4へポリイミド膜8内に形成され
た配線16によって接続される。一方、近接センサ3
は、第1のN型単結晶シリコン薄板5上でポリイミド膜
8に覆われて形成されるコイル13で構成されており、
このコイル13の両端から配線14によって処理回路4
に接続されている。
The P-type diffused resistors 12a to 12d are connected to the processing circuit 4 by wires 16 formed in the polyimide film 8 as described later. On the other hand, the proximity sensor 3
Is composed of a coil 13 formed on the first N-type single-crystal silicon thin plate 5 and covered with the polyimide film 8,
The processing circuit 4 is connected from both ends of the coil 13 by a wiring 14.
It is connected to the.

【0016】このようなコイル13に電流を流した状態
で導電性を有する対象物が近接すると、コイル13のイ
ンダクタンスが変化して検出され、対象物の接近を検知
することができる。尚、第1のN型単結晶シリコン薄板
5と第2のN型単結晶シリコン薄板7との間の領域15
は、ポリイミド膜8のみで構成されているため、十分な
可撓性を有しており、この部分では折り曲げが自在にで
きる。
When an object having conductivity comes close to the coil 13 in a state where an electric current flows, the inductance of the coil 13 changes and is detected, and the approach of the object can be detected. A region 15 between the first N-type single-crystal silicon thin plate 5 and the second N-type single-crystal silicon thin plate 7
Is made of only the polyimide film 8 and therefore has sufficient flexibility, and can be bent freely at this portion.

【0017】図2(a)は、図1に示したP型拡散抵抗
12a〜12dの領域を拡大して示した図であり、図2
(b)は、図1のC−C’部分の断面構成を示してい
る。これらの抵抗素子12a〜12dは、配線16によ
って接続され、ブリッジ回路を構成している。図2
(b)に示すように配線16は、下層ポリイミド膜8a
によってカンチレバー状の部位10から電気的に絶縁さ
れており、この下層ポリイミド膜8aの所定部位に開口
されたコンタクト孔17によってP型拡散抵抗12へ電
気的に接続されている。また、配線16に上方は上層ポ
リイミド膜8bで覆われている。
FIG. 2A is an enlarged view of the region of the P-type diffused resistors 12a to 12d shown in FIG.
(B) shows a cross-sectional configuration of a CC ′ portion of FIG. 1. These resistance elements 12a to 12d are connected by a wiring 16 to form a bridge circuit. FIG.
As shown in (b), the wiring 16 is formed of the lower polyimide film 8a.
The lower polyimide film 8a is electrically connected to the P-type diffusion resistor 12 by a contact hole 17 opened at a predetermined portion of the lower polyimide film 8a. The upper part of the wiring 16 is covered with an upper polyimide film 8b.

【0018】この構成において、突起部11の先端部分
に対象物が接触すると、カンチレバー状の部位10が押
し下げられて、ブリッジ回路12の領域に歪みが生じ
る。この歪みによって、ブリッジ回路12の平衡が崩れ
て出力が変化する。この変化を検出することで対象物へ
の接触を検知することができる。半導体拡散抵抗のゲー
ジ率は、通常の金属被膜の抵抗体などと比較するとかな
り大きいので、このように歪み計測を半導体基板上に形
成した拡散抵抗の抵抗値の変化を計測する構成をとるこ
とによって、高い接触検知感度を得ることができる。ま
た、図1では図示していないが、配線16は処理回路4
に接続されている。
In this configuration, when the object comes into contact with the tip of the projection 11, the cantilever-shaped portion 10 is pushed down, causing distortion in the area of the bridge circuit 12. Due to this distortion, the balance of the bridge circuit 12 is broken and the output changes. By detecting this change, contact with the object can be detected. Since the gauge factor of a semiconductor diffusion resistor is considerably larger than that of a normal metal film resistor, etc., the strain measurement is performed by measuring the change in the resistance value of the diffusion resistor formed on the semiconductor substrate. , High contact detection sensitivity can be obtained. Although not shown in FIG. 1, the wiring 16 is connected to the processing circuit 4.
It is connected to the.

【0019】次に、処理回路4の動作について説明す
る。この処理回路4には、コイル13のインダクタンス
変化と、ブリッジ回路12の出力を計測する。具体的に
は、コイル13を用いた自励振回路を構成して、発信周
波数の変化を求める機能と、ブリッジ回路12に所定の
ブリッジ電圧を印加して出力信号を増幅した後でA/D
変換を行う。このように、同一の半導体基板上にブリッ
ジ回路12(接触センサ2)と近接センサ3の極近くに
処理回路4が形成されているため、近接若しくは接触の
S/N比の高いセンシングができる。
Next, the operation of the processing circuit 4 will be described. The processing circuit 4 measures the change in inductance of the coil 13 and the output of the bridge circuit 12. More specifically, a self-excited oscillation circuit using the coil 13 is formed, and a function for obtaining a change in the oscillation frequency and an A / D converter after a predetermined bridge voltage is applied to the bridge circuit 12 to amplify an output signal.
Perform the conversion. As described above, since the processing circuit 4 is formed very close to the bridge circuit 12 (contact sensor 2) and the proximity sensor 3 on the same semiconductor substrate, sensing with a high S / N ratio of proximity or contact can be performed.

【0020】次に図3には、このような衝突防止センサ
を顕微鏡の先端部に実装した例を示し、実際の動作につ
いて説明する。この衝突防止センサ1は、顕微鏡の高倍
率対物レンズの鏡枠18において、レンズ19の近傍の
上面側20にN型単結晶薄板5側が貼り付けられ、ポリ
イミド膜からなる領域15で折り曲げて、N型単結晶シ
リコン薄板7側(接触センサ2及び近接センサ3)が鏡
枠18の側面21に貼り付けられて実装されている。
Next, FIG. 3 shows an example in which such a collision prevention sensor is mounted on the tip of a microscope, and the actual operation will be described. The anticollision sensor 1 is formed by bending an N-type single-crystal thin plate 5 on an upper surface 20 near a lens 19 in a lens frame 18 of a high-magnification objective lens of a microscope in a region 15 made of a polyimide film. The side of the mold single-crystal silicon thin plate 7 (the contact sensor 2 and the proximity sensor 3) is attached and mounted on the side surface 21 of the lens frame 18.

【0021】そして衝突防止センサ1の電極6は、リー
ド線(図示せず)を介して外部コントローラに接続さ
れ、フォーカシング動作が制御される。このように電極
6を鏡枠18の側面に配置することによって、リード線
を接続する空間を確保するために実質的な接触センサの
厚さが増大することを防ぐことができる。このため、対
物レンズの最前面のレンズ19と対象物の間隔が非常に
小さい、高倍率の対物レンズにあっても本実施形態の接
触センサを適用することが可能となる。
The electrode 6 of the collision prevention sensor 1 is connected to an external controller via a lead wire (not shown) to control a focusing operation. By arranging the electrode 6 on the side surface of the lens frame 18 as described above, it is possible to prevent a substantial increase in the thickness of the contact sensor in order to secure a space for connecting lead wires. For this reason, the contact sensor according to the present embodiment can be applied to a high-magnification objective lens in which the distance between the frontmost lens 19 of the objective lens and the object is very small.

【0022】このように顕微鏡に実装された衝突防止セ
ンサ1の動作について説明する。顕微鏡の対象物を載せ
たステージは、対物レンズに高速で近接するが、対象物
が導体の場合は、近接に伴い衝突防止センサ1に配置さ
れたコイル13のインダクタンスが変化するので、これ
を処理回路4で検知して、その情報を外部コントローラ
に伝達し、ステージ(図示せず)が近づく速さを減速す
る。
The operation of the collision prevention sensor 1 mounted on the microscope will be described. The stage on which the object of the microscope is placed approaches the objective lens at a high speed. However, when the object is a conductor, the inductance of the coil 13 arranged in the collision prevention sensor 1 changes with the approach. The circuit 4 detects the information, transmits the information to an external controller, and reduces the speed at which the stage (not shown) approaches.

【0023】さらに減速しつつ対象物に近接して突起部
11が対象物に接触すると、ブリッジ回路12の出力が
変化する。この出力情報が処理回路4を経て外部コント
ローラに伝達されると、ステージは直ちに停止される。
コイル13のインダクタンス変化は、センサと対象物の
距離だけでなく対象物の導電率や環境温度にも依存する
ため、対象部までの距離を正確に求めることは困難では
あるが、想定される対象物の導電率と環境温度等の範囲
から、衝突しない範囲で予め閾値を決めておき、その閾
値に達した場合には減速を開始するように制御して、フ
ォーカシングに要する時間を増大させることなく、慣性
に起因した対象物の飛び出しや対象物若しくは対物レン
ズの損傷を回避することができる。
When the projection 11 comes into contact with the object while approaching the object while decelerating further, the output of the bridge circuit 12 changes. When this output information is transmitted to the external controller via the processing circuit 4, the stage is immediately stopped.
Since the change in the inductance of the coil 13 depends not only on the distance between the sensor and the object, but also on the conductivity of the object and the environmental temperature, it is difficult to accurately determine the distance to the object. From the range of the conductivity of the object and the environmental temperature, etc., a threshold value is determined in advance within a range where collision does not occur, and when the threshold value is reached, control is performed to start deceleration, without increasing the time required for focusing. In addition, it is possible to prevent the object from jumping out and damage to the object or the objective lens due to inertia.

【0024】また、対象物が細胞などであった場合にお
ける本実施形態の動作について説明する。顕微鏡では細
胞などを観察する際に、対物レンズとの間にオイルなど
を介在させて観察することがある。この場合、上面にオ
イルで浸した対象物を載せたステージは、高速で対物レ
ンズに接近する。突起部11が液面に接触し、さらにス
テージが上昇すると突起部11の頂面に表面張力が作用
して突起部11を押し下げる。この時にブリッジ回路1
2に生じる歪みを検出してステージを一旦、減速する。
The operation of this embodiment when the object is a cell or the like will be described. When observing cells or the like with a microscope, the observation may be performed with oil or the like interposed between the microscope and the objective lens. In this case, the stage on which the object immersed in oil is placed on the upper surface approaches the objective lens at high speed. When the projection 11 comes into contact with the liquid surface and the stage further rises, surface tension acts on the top surface of the projection 11 to push down the projection 11. At this time, bridge circuit 1
The stage is once decelerated by detecting the distortion occurring in 2.

【0025】その後、突起部11が対象物に接触する
と、突起部11はさらに強く押し下げられてブリッジ回
路12に大きな出力変動が生じる。この出力変動の検知
した場合には、ステージの移動を直ちに停止させる。こ
のように液面に接触した時点でステージを一旦減速させ
ることによって、フォーカシングに要する時間を大幅に
増大させることなく、慣性に起因した対象物の飛び出し
や対象物若しくは対物レンズの損傷を回避することがで
きる。
Thereafter, when the projection 11 comes into contact with the object, the projection 11 is pushed down more strongly, and a large output fluctuation occurs in the bridge circuit 12. When the output fluctuation is detected, the movement of the stage is immediately stopped. By temporarily decelerating the stage when it comes into contact with the liquid surface in this way, it is possible to avoid jumping out of the object due to inertia and damage to the object or the objective lens without greatly increasing the time required for focusing. Can be.

【0026】図4は、このような細胞観測を行った場合
のセンサの出力特性について模式的に示したものであ
る。本実施形態におけるブリッジ回路12の出力信号に
ついて、2つの閾値を設ける。即ち、閾値mは突起部1
1が液面に接触した際の表面張力による出力信号よりも
小さい値である。また閾値nは、突起部11が液面に接
触した際の表面張力による出力信号よりも大きく、対象
物に接触した際の出力信号の強度よりも小さい。
FIG. 4 schematically shows the output characteristics of the sensor when such cell observation is performed. Two threshold values are provided for the output signal of the bridge circuit 12 in the present embodiment. That is, the threshold value m is the protrusion 1
1 is a value smaller than the output signal due to the surface tension when contacting the liquid surface. The threshold value n is larger than the output signal due to the surface tension when the protrusion 11 contacts the liquid surface, and smaller than the intensity of the output signal when the protrusion 11 contacts the object.

【0027】通常は、表面張力による出力信号よりも対
象物への接触による出力信号のほうが遥かに大きくなる
ため、表面張力による出力信号を安定して検知できるよ
うに十分に高い歪み計測感度が得られるように構造を最
適化すればよい。このとき、液面に接触した場合の突起
部11に作用する表面張力は、接触面の周囲長に比例す
るので、本実施形態のように、突起部11の頂面が平坦
な形状とすることによって、表面張力の検知感度を高め
ることが可能になる。
Normally, an output signal due to contact with an object is much larger than an output signal due to surface tension, so that a sufficiently high strain measurement sensitivity is obtained so that an output signal due to surface tension can be stably detected. What is necessary is just to optimize a structure so that it may be performed. At this time, since the surface tension acting on the projection 11 when it comes into contact with the liquid surface is proportional to the peripheral length of the contact surface, the top surface of the projection 11 should be flat as in this embodiment. This makes it possible to increase the detection sensitivity of the surface tension.

【0028】以上説明したように、本実施形態の衝突防
止センサによれば、顕微鏡に搭載した場合には、対象物
が導体若しくは対物レンズと対象物の間に液体を介在さ
せる場合の両方にあって、対象物への近接検知と接触検
知の2つの機能を有することで効果的に衝突に起因した
機器(本実施の形態にあっては対物レンズ)若しくは対
象物の損傷を防止することができる。
As described above, according to the collision prevention sensor of the present embodiment, when the object is mounted on a microscope, the object is used both when the liquid is interposed between the conductor or the objective lens and the object. Therefore, by having the two functions of proximity detection and contact detection to the object, it is possible to effectively prevent damage to the device (the objective lens in this embodiment) or the object due to the collision. .

【0029】以上の実施形態について説明したが、本明
細書には以下のような発明も含まれている。
Although the above embodiments have been described, the present specification also includes the following inventions.

【0030】(1)平面状の基板と、この基板上に設け
られた対敷物との接近を非接触で検知する第1のセンサ
と、上記基板上に上記第1のセンサと近接して設けられ
対象物との接触を検知する第2のセンサとを有する衝突
防止センサである。
(1) A first sensor for detecting, in a non-contact manner, an approach between a planar substrate and a mating object provided on the substrate, and a first sensor provided on the substrate in close proximity to the first sensor. And a second sensor for detecting contact with the object.

【0031】(2)上記第1のセンサはコイルと、この
コイルのインダクタンスの変化を検出する回路とを有
し、インダクタンスの変化により対象物との接近を検出
する上記(1)項に記載の衝突防止センサである。
(2) The first sensor according to (1), wherein the first sensor has a coil and a circuit for detecting a change in inductance of the coil, and detects an approach to an object based on the change in inductance. It is a collision prevention sensor.

【0032】(3)上記第2のセンサは上記基板上に突
出した受圧部と、受圧部周辺の基板の重みを検出する歪
み検出機構とを有し、上記歪み検出機構により対象物と
の接触を検知する上記(1)項に記載の衝突防止センサ
である。
(3) The second sensor has a pressure receiving portion protruding above the substrate, and a distortion detecting mechanism for detecting the weight of the substrate around the pressure receiving portion, and the distortion detecting mechanism contacts the object. The collision prevention sensor according to the above mode (1), which detects a collision.

【0033】(4)上記第1のセンサは、半導体からな
る基板上に形成されたインダクタンスを検拙する回路を
有する上記(1)項または(2)項に記載の衝突防止セ
ンサである。
(4) The first sensor is a collision prevention sensor according to the above item (1) or (2), which has a circuit for detecting an inductance formed on a semiconductor substrate.

【0034】(5)上記第2のセンサは、半導体からな
る基板上に形成された電気回路を有し、基板の歪みによ
って上記電気回路に発生する電流または電圧の変化を検
拙することを特徴とする上記(1)項または(3)項に
記載の衝突防止センサである。
(5) The second sensor has an electric circuit formed on a substrate made of a semiconductor, and detects a change in current or voltage generated in the electric circuit due to distortion of the substrate. The collision prevention sensor according to the above item (1) or (3).

【0035】(6)上記電気回路は、ブリッジ回路であ
る上記(5)項に記載の衝突センサである。
(6) The collision sensor according to the above (5), wherein the electric circuit is a bridge circuit.

【0036】(7)上記第1のセンサの受圧部上面は、
ほぼ平面である上記(1)項に記載の衝突防止センサで
ある。
(7) The upper surface of the pressure receiving portion of the first sensor is
The collision prevention sensor according to the above (1), which is a substantially flat surface.

【0037】(8)基板上に設けられ対象物との接触に
より基板に発生する歪みを検出して対象物との接触を検
知するセンサであり、検出する歪み量を予め設定された
第1の閾値及び第2の閾値と比較し、対象物との接触状
態を検出する衝突防止センサである。
(8) A sensor provided on the substrate for detecting distortion generated in the substrate due to contact with the object and detecting contact with the object, wherein the amount of distortion to be detected is set to a first preset value. This is a collision prevention sensor that compares the threshold value and the second threshold value to detect a contact state with an object.

【0038】(9)上記第1の閾値は液体の表面と接触
センサの接触によって発生する歪み量であり、上記第2
の閾値は固体からなる対象物との接触によって発生する
歪み量であることを特徴とする上記(8)項に記載の衝
突防止センサである。
(9) The first threshold is the amount of distortion caused by the contact of the contact sensor with the surface of the liquid.
The threshold value is a distortion amount generated by contact with a solid object, and is a collision prevention sensor according to the above mode (8).

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、非
常に狭い空間に配置可能で、且つ近接検知機能を有する
超小型の衝突防止センサを提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an ultra-compact collision prevention sensor which can be arranged in a very narrow space and has a proximity detection function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による衝突防止センサの一実施形態に係
る構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example according to an embodiment of a collision prevention sensor according to the present invention.

【図2】図1に示したブリッジ回路の構成例とその断面
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a bridge circuit illustrated in FIG. 1 and a cross-sectional configuration thereof.

【図3】本実施形態の衝突防止センサを顕微鏡の先端部
に実装した例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the collision prevention sensor according to the present embodiment is mounted on the tip of a microscope.

【図4】本実施形態の衝突防止センサを顕微鏡の先端部
に実装して細胞観測を行った場合のセンサの出力特性に
ついて模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating output characteristics of the sensor when a cell is observed by mounting the collision prevention sensor of the present embodiment on the tip of a microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…衝突防止センサ 2…接触センサ 3…近接センサ 4…処理回路 5…第1のN型単結晶シリコン薄板 6…電極 7…第2のN型単結晶シリコン薄板 8…ポリイミド膜 8a…下層ポリイミド膜 8b…上層ポリイミド膜 9…スリット 10…部位 11…突起部 12…ブリッジ回路 12a,12b,12c,12d…P型拡散抵抗 13…コイル 14…配線 15…領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Collision prevention sensor 2 ... Contact sensor 3 ... Proximity sensor 4 ... Processing circuit 5 ... 1st N type single crystal silicon thin plate 6 ... Electrode 7 ... 2nd N type single crystal silicon thin plate 8 ... Polyimide film 8a ... Lower layer polyimide Film 8b Upper polyimide film 9 Slit 10 Part 11 Projection 12 Bridge circuit 12a, 12b, 12c, 12d P-type diffused resistor 13 Coil 14 Wiring 15 Area

フロントページの続き Fターム(参考) 2F051 AA00 AB06 AC07 BA07 2F063 AA23 AA25 AA50 BA30 BB02 BD15 CA08 CA28 CA35 CA40 DA01 DA02 DA04 DA05 DA23 DB03 DD02 DD08 EC03 EC06 EC14 EC15 EC20 EC22 GA05 GA27 LA04 LA19 LA27 2F069 AA44 AA68 AA98 BB40 DD01 DD27 DD30 GG02 GG04 GG06 GG20 HH09 JJ06 JJ13 JJ25 JJ30 MM04 NN08 RR03 Continued on front page F-term (reference) 2F051 AA00 AB06 AC07 BA07 2F063 AA23 AA25 AA50 BA30 BB02 BD15 CA08 CA28 CA35 CA40 DA01 DA02 DA04 DA05 DA23 DB03 DD02 DD08 EC03 EC06 EC14 EC15 EC20 EC22 GA05 GA27 LA04 LA19 LA27 2F068 AA A44 DD27 DD30 GG02 GG04 GG06 GG20 HH09 JJ06 JJ13 JJ25 JJ30 MM04 NN08 RR03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平面状の基板と、 この基板上に設けられた対象物との接近を非接触で検知
する第1のセンサと、 上記基板上に上記第1のセンサと近接して設けられ、上
記対象物との接触を検知する第2のセンサと、を有する
ことを特徴とする衝突防止センサ。
A first sensor for detecting an approach of an object provided on the substrate in a non-contact manner; a first sensor provided on the substrate in proximity to the first sensor; And a second sensor that detects contact with the object.
【請求項2】 上記第1のセンサは、 コイルと、該コイルのインダクタンスの変化を検出する
回路と、を有し、 インダクタンスの変化により上記対象物との接近を検出
することを特徴とする請求項1に記載の衝突防止セン
サ。
2. The method according to claim 1, wherein the first sensor has a coil and a circuit for detecting a change in inductance of the coil, and detects an approach to the object based on the change in inductance. Item 2. The collision prevention sensor according to Item 1.
【請求項3】 基板上に設けられ対象物との接触によ
り、該基板に発生する歪みを検出して、該対象物との接
触を検知するセンサであり、検出する歪み量を予め設定
された第1の閾値及び第2の閾値と比較し、対象物との
接触状態を検出することを特徴とする衝突防止センサ。
3. A sensor provided on a substrate, for detecting a strain generated on the substrate by contact with the object, and detecting contact with the object, wherein the amount of distortion to be detected is set in advance. A collision prevention sensor that detects a contact state with an object by comparing with a first threshold value and a second threshold value.
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