JP2016194550A - ステージ装置および顕微鏡 - Google Patents
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Description
ステージ板上で前記板状部材を保持する第1保持手段と、
前記第2の方向の剛性より前記第1の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第1の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する第2保持手段と、
前記第1の方向の剛性より前記第2の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第2の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する第3保持手段と、を備えることを特徴とする。
図1は本実施形態による位置管理顕微鏡システム(以下、顕微鏡システム10)の基本構成を示す図である。顕微鏡システム10は、顕微鏡本体101、ステージ装置200、カメラ装着用のアダプタ部300、デジタルカメラ400、制御ユニット500を備える。制御ユニット500は、コントローラ501とディスプレイ502を有する。
ステージ装置200の構成を図2の参照により説明する。図2において、ステージ装置200のXYステージは、平面内の第1の方向(例えば、X方向)と、第1の方向に対して面内方向において交差する第2の方向(例えば、Y方向)に移動可能に構成されている。第1の方向(X方向)および第2の方向(Y方向)に交差する第3の方向(Z方向)は、顕微鏡光軸に対応する。ステージ装置200は、第1の方向および第1の方向に対して交差する第2の方向に広がりを有する板状のXステージ板3(ステージ板)と、Xステージ板3(ステージ板)とは異なる線膨張係数のXYスケール板2(板状部材)と、を有する。
次に、Xステージ210の構成を具体的に説明する。図3に示すように、Xステージ210は、Xステージ210の本体を構成するXステージ板3を有する。Xステージ板3上にXYガラススケール2sと一体に構成されたXYスケール板2が載置される。XYガラススケール2sは、例えば、XYスケール板2の上面に接着されて一体として形成されている。XYスケール板2がXステージ210のXステージ板3上に配置されることにより、XYスケール板2を介してXYガラススケール2sがXステージ210のXステージ板3上に配置される。XYスケール板2上にはスライドガラス20が載せられ、所定位置に保持される。
物体の長さは温度上昇と元の長さに比例した量で伸び縮みする、すなわち、ΔL= αLΔt(ΔL:伸び、L :長さ、ΔT :温度上昇)という関係にあり、温度の上昇に対応して長さが変化する割合を線膨張率(線膨張係数)という。線膨張係数αは、単位長さあたりにおける、温度による長さの変化率として定義される。物体の長さをL、温度をt とすると、線膨張係数αは以下の(1)式で定義される。温度が変化する前の元の物体の長さをL0、温度がtだけ変化したとの物体の長さをLとすると、Lは以下の(2)式で表すことができる。
L=L0(1+αΔt) ・・・(2)
式(2)より、物体の長さLは、元の温度における物体の長さL0と線膨張係数αに比例する。温度変化による物体の長さの変化を少なくするには、例えば、線膨張係数(α)を小さくすること、あるいは、物体の長さを短くすることが有効である。
次に、XYスケール板2をXステージ板3に保持(固定)するための構成を説明する。図3に示すようにXステージ板3の上面には、XYスケール板2を配置するための凹部形状を有する段差部25が形成されている。凹部形状の深さは、XYスケール板2の高さ(厚さ)と略同一に構成されている。XYスケール板2がXステージ板3の段差部25に配置された状態で、XYスケール板2の上面と、Xステージ板3の上面とが略同一の高さとなる。
図4Bは、図4Aのbb断面における第1保持部3a1の断面構造を示す図である。第1保持部3a1は、ステージ板上でXYスケール板2(板状部材)を保持する。第1保持部3a1では、接続部材4bによりXYスケール板2がXステージ板3に保持(固定)される。
図4Cは、図4Aのcc断面における第2保持部3a2の断面構造を示す図である。第2保持部は、第2の方向の剛性より第1の方向の剛性が低い保持構造によりXYスケール板2(板状部材)を保持し、線膨張係数の相違に基づいてXステージ板3とXYスケール板2(板状部材)との間に生じた第1の方向の変形を第2保持部の周辺部に構成された保持構造の弾性変形により吸収する。第2保持部3a2では、接続部材4cによりXYスケール板2がXステージ板3に保持(固定)される。接続部材4cは、第2保持部3a2の雌ねじ部と締結して、XYスケール板2とXステージ板3とを一体的に固定する。図4Cに示すように、第2保持部3a2の周辺部には、複数の穴部(穴部31、32)が形成されている。
図4Dは、図4Aのdd断面における第3保持部3a3の断面構造を示す図である。第3保持部は、第1の方向(X方向)の剛性より第2の方向(Y方向)の剛性が低い保持構造によりXYスケール板2(板状部材)を保持し、線膨張係数の相違に基づいてXステージ板3とXYスケール板2(板状部材)との間に生じた第2の方向(Y方向)の変形を第3保持部の周辺部に構成された保持構造の弾性変形により吸収する。第3保持部3a3では、接続部材4dによりXYスケール板2がXステージ板3に保持(固定)される。接続部材4dは、第3保持部3a3の雌ねじ部と締結して、XYスケール板2とXステージ板3とを一体的に固定する。図4Dに示すように、第3保持部3a3の周辺部には、複数の穴部(穴部41、42)が形成されている。
図4Eは、図4Aのee断面を示しており、第4保持部3a4の断面構造を示す図である。第4保持部3a4で保持されるXYスケール板2(板状部材)の端部において、第1の方向(X方向)および第2の方向(Y方向)に交差する第3の方向(Z方向)に付勢力を発生させる押圧部材5(付勢部)が設けられている。図4Eに示すように押圧部材5は、例えば、ボールプランジャとして構成することが可能である。押圧部材5は、Xステージ板3の上面に対して、鉛直方向に付勢力を発生させる弾性部材5b(圧縮ばね)と、弾性部材5bを保持するハウジング5cと、球形状の部材5a(ボール部材)とを有する。弾性部材5b(圧縮ばね)の一端(下端)はハウジング5cと固定されており、弾性部材5b(圧縮ばね)の他端(上端)に球形状の部材5a(ボール部材)が接続されている。
図7は、第2保持部3a2の周辺部の変形状態を例示的に示す図である。熱ドリフトにより、Xステージ板3とXYスケール板2との間の相対的な変形(伸縮長差ΔL:熱伸縮の差)が発生した状態を例示している。
図6では、第2保持部3a2の周辺部に形成された4つの弾性保持構造35〜38(バネ構造)と、第3保持部3a3の周辺部に形成された4つの弾性保持構造45〜48(バネ構造)について説明した。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
3a1:第1保持部、3a2:第2保持部、3a3:第3保持部、
3a4:第4保持部、5:押圧部材、8:押圧受け材
Claims (17)
- 第1の方向および前記第1の方向に対して交差する第2の方向に広がりを有する板状のステージ板と、前記ステージ板とは異なる線膨張係数の板状部材と、を有するステージ装置であって、
ステージ板上で前記板状部材を保持する第1保持手段と、
前記第2の方向の剛性より前記第1の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第1の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する第2保持手段と、
前記第1の方向の剛性より前記第2の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第2の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する第3保持手段と、
を備えることを特徴とするステージ装置。 - 前記第1保持手段は、
前記第1の方向および前記第2の方向および、前記第1の方向および前記第2の方向に交差する第3の方向において、前記ステージ板に対する前記板状部材の移動を拘束する
ことを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。 - 前記第1保持手段における保持面の中心位置は、前記第1の方向および前記第2の方向の基準位置であり、
前記第2保持手段は、前記基準位置を通る第1の方向の軸上に配置されており、
前記第3保持手段は、前記基準位置を通る第2の方向の軸上に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のステージ装置。 - 前記第2保持手段の前記保持構造は、前記第2保持手段の位置を中心として、第1の方向の軸上の対称の位置に形成された複数の穴部を有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のステージ装置。 - 前記第2保持手段の前記保持構造は、前記第2保持手段の位置を中心として、第2の方向の対称の位置に形成された複数の穴部を更に有し、
前記第1の方向に形成された前記複数の穴部の開口幅は、前記第2の方向に形成された前記複数の穴部の開口幅より大きく構成されている
ことを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。 - 前記第2保持手段の前記保持構造は、前記複数の穴部の間に構成されることを特徴とする請求項4または5に記載のステージ装置。
- 前記第3保持手段の前記保持構造は、前記第3保持手段の位置を中心として、第2の方向の軸上の対称の位置に形成された複数の穴部を有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のステージ装置。 - 前記第3保持手段の前記保持構造は、前記第3保持手段の位置を中心として、第1の方向の対称の位置に形成された複数の穴部を更に有し、
前記第2の方向に形成された前記複数の穴部の開口幅は、前記第1の方向に形成された前記複数の穴部の開口幅より大きく構成されている
ことを特徴とする請求項7に記載のステージ装置。 - 前記第3保持手段の前記保持構造は、前記複数の穴部の間に構成されることを特徴とする請求項7または8に記載のステージ装置。
- 前記ステージ板上で前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた相対的な変形を前記第1の方向および前記第2の方向において許容する第4保持手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のステージ装置。
- 前記板状部材は、
前記第4保持手段で保持される端部において、前記第1の方向および前記第2の方向に交差する第3の方向に付勢力を発生させる付勢手段を備える
ことを特徴とする請求項10に記載のステージ装置。 - 前記第4保持手段は、
前記付勢力に基づいて、前記板状部材を前記第3の方向に押下して、前記ステージ板に対する前記板状部材の前記第3の方向の変形を拘束する押圧受け部材を備える
ことを特徴とする請求項11に記載のステージ装置。 - 前記付勢手段は、前記板状部材の端部に保持された圧縮ばねと、前記圧縮ばねに接続されたボール部材により構成されていることを特徴とする請求項11または12に記載のステージ装置。
- 前記第2保持手段および前記第3保持手段は、前記板状部材に構成されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のステージ装置。
- 前記第2保持手段および前記第3保持手段は、前記ステージ板に構成されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のステージ装置。
- 第1の方向および前記第1の方向に対して交差する第2の方向に広がりを有する板状のステージ板と、前記ステージ板とは異なる線膨張係数の板状部材と、を有するステージ装置であって、
前記第2の方向の剛性より前記第1の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第1の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する保持手段と、
前記第1の方向の剛性より前記第2の方向の剛性が低い保持構造により前記板状部材を保持し、前記線膨張係数の相違に基づいて前記ステージ板と前記板状部材との間に生じた第2の方向の変形を前記保持構造の弾性変形により吸収する保持手段と、
を備えることを特徴とするステージ装置。 - 請求項1乃至16のいずれか1項に記載のステージ装置を有することを特徴とする顕微鏡。
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- 2015-03-31 JP JP2015073490A patent/JP6562680B2/ja active Active
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