JP2013238856A - 顕微鏡の光ビーム路において音を減衰させる装置及び対応する装置を有する顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡の光ビーム路において音を減衰させる装置及び対応する装置を有する顕微鏡を提供する。
【解決手段】顕微鏡の光ビーム路（１）において音を減衰させる装置であって、音放射構成要素、好ましくは高速移動又は振動するビーム偏向手段、特に共振ミラー（３）を封入する防音筐体（筐体）（２）を有し、筐体（２）が少なくとも１つの光学入口／出口開口部（開口部）を備える装置は、筐体（２）、好ましくは筐体の開口部が、本発明を用いない場合には筐体（２）から出る音が、光ビームに影響せずに、相殺的干渉により大方消えるように形成及び／又は構成されることを特徴とする。対応する装置を有する顕微鏡がさらに特許請求される。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡の光ビーム路において音を減衰させる装置であって、音響放射構成要素、好ましくは高速移動又は振動するビーム偏向手段、特に共振ミラーを封入する防音筐体（筐体）を有する装置に関し、筐体は少なくとも１つの光学入口／出口開口部（開口部）を備える。本発明は、対応する装置を有する顕微鏡、好ましくは走査型顕微鏡にさらに関する。

顕微鏡、特に走査型顕微鏡には、大半は顕微鏡の光ビーム内の可動式構成要素により生じる様々な音源が存在する。音響放射は、一方では顕微鏡を使用する人に関して、他方では音響放射に起因する振動に関して、顕微鏡の動作に関連して好ましくない。

走査型顕微鏡では、ビーム偏向装置が、ビーム制御装置として、特に、照明光をインカップリングするように機能し、試料は、例えば、偏向照明ビームにより蛇行するようにライン毎に走査される。試料から戻る検出光はビーム偏向装置を通り、検出器に案内される。

特に、数ｋＨｚの周波数でそれ自体の回転軸を中心として移動するか、又は振動させられるミラーを駆動する共振検流計と併用される場合、特に可動式部品から生じる音により、不愉快で好ましくない雑音が高偏向率で発生する。

ここでの基本的な問題は実際問題としてすでに認識されている。これに関して、単なる例として、特許文献１が参照される。この文献では、移動可能に構成された偏向手段を、入口窓及び／又は出口窓を有する大方防音性の筐体内に位置決めすることがもたらされる。音源は最終的に封入され、入口窓及び／又は出口窓は、ビーム路（照明ビーム路及び／又は検出ビーム路）に影響する光学要素として理解されるべきである。

しかし、特許文献１から既知の封入は、必須の窓が光学的に望ましくないため、実際には問題である。窓は１００％未満の透過率をもたらし、境界面において大きな干渉を生み出す。いかなる場合でもビーム路に必要な光学構成要素（例えば、レンズ）が窓として使用される場合であっても、筐体内に可動式部品を防音的に設置する必要性には、かなりの制限が伴う。可変構成要素、特に例えば、ビームスプリッタスライダは、かなりの困難さを伴ってのみハーメチックシールされた筐体内部に配置することができるが、原理上、外部から操作可能又は作動可能でなければならない。実際に、仮に実施が可能な場合であっても、設計経費は相当なものである。

この時点で、ここで重要なのは本質的に、高速移動する部品により顕微鏡内部に生じる音波をなくすことであることに留意されたい。高速移動し、通常は共振動作する偏向手段を有する、走査型顕微鏡に利用されるビーム偏向装置が、ここでは単なる例として説明され、特許請求される教示を考察する役割を果たす。構成要素、例えば、そのような偏向手段の移動、特に高速移動は、いかなる場合であっても、望ましくない音の放射を生じさせる。ミラーが偏向手段として機能する場合に走査型顕微鏡の状況で日常的なように、音響放射が励起して、数ｋＨｚの範囲内で共振又は非共振で振動する構成要素により音響放射が生じる場合、特に不愉快であると認識される。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４９ ４３７ Ａ１号明細書

本発明の基本的な目的は、光ビーム路に影響せずに、顕微鏡の光ビーム路内の好ましくない音源の音響放射を効率的に減衰させることができるように、これらの種類の装置を構成し、改良することである。適した装置を有する対応する顕微鏡についても記載する。

上記目的は、装置に関しては請求項１の特徴により達成される。連係する請求項１７は、本発明による装置を利用する顕微鏡に関して、目的を達成する。

本発明による装置は、筐体、好ましくは筐体の開口部が、防音窓なしで、筐体から出てくる音が大方、光ビームに影響せずに、相殺的干渉により消えるように形成及び／又は構成されることを特徴とする。

本発明により認識されたのは、高速移動する構成要素をビーム路に有する顕微鏡で生じる好ましくない音を、本発明を用いない場合には筐体から出る音が、相殺的干渉により、光ビーム路に影響せずに大方消えるように筐体、好ましくは筐体の開口部が構成されることにより、独創的で驚くほど簡単になくすか、又は少なくとも抑制することができることである。これは、全体的に受動的な対策が音放射構成要素の封入にもたらされる、先に記載した従来技術とは対照的である。

本発明に関して、防音に関する動作が光ビームに影響しないことが極めて重要である。光ビームは、干渉状況の結果として、音がなくなるか、又は少なくともかなり低減する場合であっても、筐体の１つ又は複数の開口部を妨げなく通過することができる。

本発明による音の消失又は低減は、特に、共振ミラーを有する走査型顕微鏡の場合のように、音源が単音源（生成される音が、単一の周波数を有し、恐らくは倍音を有するような）である場合に可能である。その理由は、この場合、結果として生じる音が実質的に、共振振動周波数の周波数成分を有するためである。

従来技術のように、以下、「筐体」と呼ばれる防音筐体が設けられ、筐体は、ビームが入り、及び／又はビームが出る少なくとも１つの開口部を備える。光学入口開口部及び光学出口開口部は、筐体に通常通りに設けられ、両開口部は、同じ（本発明による）原理により、すなわち、相殺的干渉を利用して、音響放射を減衰させることができる。

具体的には、開口部が、音の減衰が管の長さに沿って行われるように、筐体から離れて延びる管により構築される場合、有利である。

特に有利な様式では、管には、管分岐部を止まり穴の様式で形成できるように、管から側方に突出する少なくとも１つの管分岐部が備えられる。管分岐部の長さは、有利には、管分岐部に入り、管分岐部の端部で反射される音波が、直進する波から１８０°の位相差を受け、それにより、管内を直進する波と共に相殺的干渉を生じさせるように選択される。したがって、管分岐部の有効長は、音響波長の１／４又は１／４の奇数倍数であることができる。

音の抑制を最大にするために、２つの波の強度、すなわち、管内を直進する波の強度及び管分岐部から戻ってくる波の強度は、可能であれば同一であるべきであるが、少なくとも同様であるべきである。

管に、一方では消音効果を強めるために、他方では、例えば、異なる可動式構成要素又は倍音により生じる異なる波長の音をなくすために、管から側方に突出する２つ以上の管分岐部が備えられる場合、さらに有利である。

管分岐部が端部において閉じられることはすでに上述したが、音反射壁が閉じられた端部に形成される。

消音挙動又は反射挙動には、例えば、各管分岐部の調整により、特に管分岐部の幅／直径及び／又は長さの適合により影響を及ぼすことができる。管分岐部の長さを変更するために、さらに有利なように、管分岐部の奥行きを変更する音反射壁を提供することが可能であり、上記壁は、管の端部にねじ込むことができる調節ねじにより、又は調節可能／挿入可能調節ピン、調節ロッド、若しくは調節ピストンにより担持又は構成することができる。最終的に重要なことは、管分岐部が長さ又は奥行きの点で調節可能であり、それにより、特定の音周波数に向けて管分岐部の調整が可能なことである。

管分岐部内の干渉状況の調節ひいては調整は、手動で達成することができるが、電動、若しくは油圧、若しくは空気圧により達成することもできる。ここで重要なのは、音周波数が変わる状況であっても、相殺的干渉の実行に最適な適合又は調節が可能なことである。したがって、例えば、特に、異なる動作により周波数が常時変化しており、常時適合が必要な場合、自動再調節を実行することが考えられる。自動動作は、パラメータの対応する検出を用いていかなる場合であっても可能である。

代替又は追加として、必要な相殺的干渉を生じさせるための管分岐部の調整は、管／管分岐部に適した材料を選択することにより達成することができ、適した材料は画定された消音挙動を有する。管分岐部の幾何学的形状及び材料の両方を使用することができ、したがって、管分岐部の調整に利用することができる。

すでに上述したように、管は１つ又は複数の管分岐部を包含することができる。上述した実施形態に対する代替として、管分岐部を、管から進み、管内に再び開き、適合した音響波長を有する迂回路として形成することが可能である。特に有利には、迂回路は、音響波長の半分に等しい量だけ管よりも長い音響路長を有する。これもまた、相殺的干渉の発生を保証する。

原理上、音は、筐体の内部内の異なる位置からも同じように「摘み取る」ことができ、対応する位相遅延を伴って、光路が使用する開口部内の音と結合することができ、それにより、相殺的干渉が生じる。

各開口部の画定について筐体及び筐体から進む管を参照して、好ましくない音を減衰させるさらなる対策（補足的）がもたらされる場合、さらに有利である。このために、筐体の内部及び／又は管（及び任意選択的に管分岐部）の内部に、各内面を少なくとも部分的に内張りする消音器を提供することが可能である。特に、可変周波数音源の場合、理想的には、光ビーム路に影響せずに、消音材料が内部に内張りされた管を、筐体の光学開口部として使用することが可能である。筐体の内部及び非常に長い管内に形成される消音材料の提供は、相殺的干渉に対する代替として、すなわち、広帯域消音器として管の内張りに沿って見ることができる。そのような内張りは、相殺的干渉に関して本発明による態様も有する：管の縁部において伝播する音は、中央よりも遅く、又は少なくとも中央とは異なる速度で伝播するため、中央を進む音成分と比較した、縁部を進む音成分の位相遅延により、特により長い移動距離にわたるこれらの２つの成分の混合後、相殺的干渉を形成することができ、この相殺的干渉は、本発明の教示と同様に、最終的に再度、外部に向かう雑音の抑制を生じさせる。

本発明の教示を有利に実施し改良する様々な方法がある。そのために、読み手は、一方では請求項１に従属する請求項を参照し、他方では、図面を参照する本発明の好ましい例示的な実施形態の以下の説明を参照する。図面を参照する本発明の好ましい例示的な実施形態の説明と併せて、一般に好ましい実施形態及び本教示のさらなる展開の説明も付与される。

光ビームが、窓を通して振動ミラー（音源）まで案内され、そこから、管分岐部を有する管を通して筐体外に案内される、本発明による装置の例示的な実施形態の概略図である。 管分岐部の可変調整が、音の各周波数に適合するように、スライダによりもたらされる、図１の題材の概略図である。 管分岐部の可変調整が、音の各周波数に適合するように、管分岐部内に突出するねじによりもたらされる、図１の題材の概略図である。 管に、適合した音響路長を有する迂回路が備えられる、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 迂回路が、筐体と管との間に延びる音響路長を有する、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 筐体は、管を有する入口開口部及び出口開口部を備え、両管には、相殺的干渉を両側から生じさせるために、管分岐部が備えられる、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 一連の２つのフィルタによる音減衰を強めるために、管のうちの１つに２つの管分岐部が備えられる、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 １つの管内に異なる長さの２つの管分岐部が設けられ、２つの離散した音周波数を同時に減衰する、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 筐体は、管を有する入口開口部及び出口開口部を備え、両管には、相殺的干渉を両側から生じさせるために、管分岐部が備えられ、追加の消音器が筐体の内壁に設けられる、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。 消音器が、筐体の内壁及び非常に長い管の内壁の両方に形成される、本発明による装置の例示的なさらなる実施形態の概略図である。

図１に示されるように、顕微鏡（図に示されず）の光ビーム路１において音を減衰させる装置は防音筐体２（以下、「筐体」と呼ぶ）を含み、筐体２は、音放射構成要素を封入するように機能する。振動ビーム偏向手段を構成する振動ミラー３が、音源の例として示される。

光ビーム４は、窓５を通って筐体２の内部に移動し、筐体２内部のミラー３に衝突し、ミラー３の角度位置に従って管６内に、管６を通るように向けられ、管６は、筐体２の入口開口部及び出口開口部を画定する。

相殺的干渉をもたらすために、特に、高周波数で振動するミラー３から進む音を大方消すために、管６は、止まり穴のように形成され、すなわち、端部に音反射壁８を備える管分岐部７を備える。管分岐部７は、管６から側方に、例えば直交して突出し、管６内を直進する音波から約１８０°位相変更するように備えられ寸法決めされ、それにより、管分岐部７から反射して出る音波が、直進する音波と共に、相殺的干渉になる。それに対応して、管分岐部７の長さは音響波長の１／４であることができる。

図２に示される例示的な実施形態では、管分岐部７の長さの可変調整が可能であり、音反射壁８が、単に象徴的に挿入可能ロッド９により管分岐部７内に担持される。音反射壁８及びロッド９は、ピストンロッドを有するピストンのように形成することができる。電動又は油圧／空気圧での動作が、特に、管分岐部７の自動適合又は調整のために考えられる。

図３に示される例示的な実施形態では、音反射壁８は、ねじ１０により作動し、そしてねじ１０は、手動で、又は例えば、スピンドルを利用して電気モータを介して作動又は駆動することができる。図３に示される例示的な実施形態は、その他の点では、図１及び図２の例示的な実施形態に対応する。

図４は、本発明による装置のさらなる例示的な実施形態を示し、管６には、音波長の半分に等しい量だけ管６を通る平行移動路よりも長いように迂回路１１が備えられ、それにより、可能な音響経路の両方に沿って進む音波が１８０°の相対位相差を示す。その結果、特にそれにより生成される相殺的干渉により、音圧が管６の端部において生成される。

図５は、図４の例示的な実施形態に対する変形を示し、音は筐体２から直接摘み取られる。したがって、迂回路１１は筐体２から側方開口部を通って管６内に延び、それにより、迂回路１１を進む音は、対応する位相遅延を伴って、光路が使用する開口部内の音と結合される。相殺的干渉をこのようにして同様に実施することができる。

図６に示される例示的な実施形態は、２つの管６の提供により、光学入口開口部及び光学出口開口部の両方の領域において相殺的干渉を生じさせる作用を画定する。図１〜図５の例示的な実施形態による窓の提供は、ここでは必要ない。両管６には各管分岐部７が備えられ、２つの管分岐部７は図１〜図５に関する上記言明に従って動作する。

図７の例示的な実施形態は、１つの管６にさらなる第２の管分岐部を追加して、特に、最終的に一連の２つの「フィルタ」により音減衰を強化する。２つの管分岐部７は同一に形成される。

図８の例示的な実施形態は、２つの管分岐部７を備える管に関して、管分岐部７が異なる長さのものであるという点で、図７の例示的な実施形態と異なる。これにより、特に管分岐部７の数及び構成に従って、２つ以上の離散した音周波数を同時に減衰させることができる。

１つのみの管６が図８に示される例示的な実施形態において設けられるが、窓５をなくして、図６及び図７の実施形態により、２つの管６をここで提供することもできる。特徴の任意の対応する組み合わせが可能である。

図９における例示的な実施形態は図６の例示的な実施形態に実質的に対応し、筐体２の内壁に消音器１２が備えられる。これは、光学開口部又は管６での相殺的干渉により、音響エネルギーが実質的に筐体２に反射して戻るという点で有利である。消音器１２の追加提供により、特に、追加して使用される消音器１２により筐体２内部の雑音レベルの低減が生じるように、相殺的干渉作用との相乗効果がもたらされる。

図１０に示される例示的な実施形態は、可変周波数の音源の状況に関連し、消音器は、筐体２の内部及び細長い管６の内部の両方において、それぞれの場合で内壁に配置又は形成される。非常に単純な実施形態の状況では、この種の管６は、光ビーム路に悪影響を及ぼさせずに、筐体２の光学開口部として使用することができる。一種の広帯域消音器がここで形成される。

ここでも同様に、消音器材料を用いての管システムの内張りは、相殺的干渉に関して本発明による効果を有する。管の縁部における音は、消音器材料の性質により、中央よりも遅く、又は少なくとも中央とは異なる速度で伝播するため、中央を進む音成分と比較した、縁部を進む音成分の位相遅延により、特により長い移動距離にわたるこれらの２つの成分の混合後、相殺的干渉を形成することができ、この相殺的干渉は最終的に再度、外部に向かう雑音の抑制を生じさせる。

繰り返しを避けるために、本発明による装置のさらなる有利な実施形態に関して、読み手は、説明の概説部分及び添付の特許請求の範囲を参照する。

最後に、明確に、上述した本発明による装置の例示的な実施形態が、特許請求される教示を考察するだけの役割を果たし、特許請求される教示を例示的な実施形態に限定しないことに留意されたい。

１ 光ビーム路
２ 筐体、防音筐体
３ ミラー
４ 光ビーム、ビーム
５ 窓
６ 管
７ 管分岐部
８ 音反射壁
９ ロッド
１０ ねじ
１１ 迂回路
１２ 消音器

Claims (17)

1. 顕微鏡の光ビーム路（１）にて音を減衰させる装置であって、音放射構成要素、好ましくは高速移動する又は振動するビーム偏向手段、特に共振ミラー（３）を封入する防音筐体（筐体）（２）を有し、前記筐体（２）は少なくとも１つの光学入口／出口開口部（開口部）を備え、
   前記筐体（２）、好ましくは前記筐体の前記開口部は、前記筐体（２）あるいは前記開口部がなければ前記筐体（２）から出るような音が、前記光ビーム（４）に影響せずに、相殺的干渉により大方消えるように形成及び／又は構成される、装置。
2. 光学入口開口部と光学出口開口部が別個の開口部として設けられ、両方の開口部は、同じ原理に従って音響放射を減衰させる、請求項１に記載の装置。
3. 前記開口部は、前記筐体（２）から離れて延びる管（６）により構築されている、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記管（６）には、前記管（６）から側方に突出する少なくとも１つの管分岐部（７）が備えられる、請求項３に記載の装置。
5. 前記管（６）には、前記管（６）から側方に突出する２つ以上の管分岐部（７）が備えられる、請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記管分岐部（７）は、好ましくは音反射壁（８）により端部を閉じられる、請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記管分岐部（７）は、特に、異なる音周波数を同時に減衰させるために、様々に形成され、好ましくは、異なる奥行きを有する、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記管分岐部（７）内を進んで前記管分岐部（７）内部で反射される音波が、前記管（６）内で長手方向に進む音から１８０度の位相変更を受け、長手方向に進む波に対する相殺的干渉をもたらすように、前記管分岐部（７）が構成される、請求項４〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記管分岐部（７）の調整が、前記管分岐部（７）の幅／直径、及び／又は長さを適合させることにより達成される、請求項４〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記管分岐部（７）の奥行きを変更する音反射壁（８）が、前記管分岐部（７）の長さを変更するために設けられる、請求項９に記載の装置。
11. 前記音反射壁（８）は、前記管分岐部（７）の端部にねじ込むことができる調節ねじ（１０）により、又は挿入可能な調節ピン、調節ロッド、若しくは調節ピストンにより担持され、又は構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記管分岐部（７）内の干渉状況の調節、ひいては調整は、電動、油圧、又は空気圧で達成される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記管分岐部（７）の調整は、画定された消音挙動を有する適切な材料を選択することにより達成される、請求項４〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記管分岐部（７）は、前記管（６）から進んで前記管（６）内に再び開く迂回路（１１）として形成され、適合した音響波長を有し、前記迂回路（１１）は、好ましくは、前記音響波長の半分に等しい量だけ前記管（６）よりも長い音響路長を有する、請求項４〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 複数の消音器（１２）が、前記筐体（２）の内部及び／又は前記管（６）の内部に設けられている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記消音器（１２）が、各内壁面の少なくとも部分的な内張りとして形成されている、請求項１５に記載の装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置を有する顕微鏡、特に走査型顕微鏡。