JP3504964B2 - 像安定化装置 - Google Patents
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- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
- G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/0012—Surgical microscopes
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
- H02K41/0352—Unipolar motors
- H02K41/0354—Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
- H02K41/0356—Lorentz force motors, e.g. voice coil motors moving along a straight path
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は像安定化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学装置は周囲環境による振動にさらさ
れている。そのような振動（意図しない接触，建物の揺
れなど）は、特に、観察すべき物体が装置と固定結合さ
れている場合には、光学装置における作業を困難にす
る。
れている。そのような振動（意図しない接触，建物の揺
れなど）は、特に、観察すべき物体が装置と固定結合さ
れている場合には、光学装置における作業を困難にす
る。
【０００３】この問題は特に望遠鏡、カメラ及び手術用
顕微鏡について、それらがスタンドに設置されている場
合にも起こる。手術用顕微鏡は一般には３０倍以下の倍
率を有する。望遠鏡を通して長時間観察するとき、特に
写真撮影を行う場合には、周囲により生じる振動はコン
トラストや分解能を大きく低下させてしまう。同じこと
がカメラにも当てはまる。手術用顕微鏡はブラケットを
介して床面台部又は天井に固定されることが多い。ブラ
ケットの強度は限られているので、手術用顕微鏡を旋回
させようとしたときに特に傾いてしまうので、そのよう
な装置を使用する作業は著しく妨げられる。
顕微鏡について、それらがスタンドに設置されている場
合にも起こる。手術用顕微鏡は一般には３０倍以下の倍
率を有する。望遠鏡を通して長時間観察するとき、特に
写真撮影を行う場合には、周囲により生じる振動はコン
トラストや分解能を大きく低下させてしまう。同じこと
がカメラにも当てはまる。手術用顕微鏡はブラケットを
介して床面台部又は天井に固定されることが多い。ブラ
ケットの強度は限られているので、手術用顕微鏡を旋回
させようとしたときに特に傾いてしまうので、そのよう
な装置を使用する作業は著しく妨げられる。
【０００４】倍率が高くなると、望遠鏡やカメラ（写真
カメラ、フィルムカメラ）における手動操作はほとんど
不可能であるか、あるいは、手動操作によってひどいぶ
れが生じる。
カメラ、フィルムカメラ）における手動操作はほとんど
不可能であるか、あるいは、手動操作によってひどいぶ
れが生じる。
【０００５】像安定化手段それ自体は知られている。特
に、欧州特許第０５０４９３０号により知られているそ
の種の手段においては、モータによりスピンドルを介し
てｘ−ｙ支持台を移動させる。ところが、スピンドルを
介する間接駆動には、調整が直ちに、厳密には行われな
いために、像安定化手段の利用価値は大きく下がるとい
う欠点がある。さらに、使用によりねじ山が摩耗するの
で、ある程度の時間を経た後には調整精度の劣化が起こ
ることを考えに入れておかなければならない。
に、欧州特許第０５０４９３０号により知られているそ
の種の手段においては、モータによりスピンドルを介し
てｘ−ｙ支持台を移動させる。ところが、スピンドルを
介する間接駆動には、調整が直ちに、厳密には行われな
いために、像安定化手段の利用価値は大きく下がるとい
う欠点がある。さらに、使用によりねじ山が摩耗するの
で、ある程度の時間を経た後には調整精度の劣化が起こ
ることを考えに入れておかなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光学
装置の振動（ぶれ）により引起こされる像の動き、特に
光軸に対して垂直な横方向の動きをできる限り抑制する
ような像安定化装置を提供することである。
装置の振動（ぶれ）により引起こされる像の動き、特に
光軸に対して垂直な横方向の動きをできる限り抑制する
ような像安定化装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、振動を補
正する駆動要素をリニアモータで構成することによって
解決される。
正する駆動要素をリニアモータで構成することによって
解決される。
【０００８】リニアモータの使用により、従来通りの構
成の伝動装置を必要とせずに、センサから得られたデー
タを逆位相の摺動運動に直接に変換することができる。
像安定化装置の場合、不必要な質量を移動する必要がな
いので、応答時間はきわめて短くなる。さらに、モータ
と摺動させるべき部品との間に伝動装置を設ける必要は
なく、また、モータが動くたびに、モータにより摺動さ
せられる主部品の直線的な動きに直接に変わるので、休
止時間とヒステリシスが全く存在しないために、応答は
きわめて精密である。バッテリ作動式の装置の場合、摩
擦損失がごく少ない、高い効率は有利である。
成の伝動装置を必要とせずに、センサから得られたデー
タを逆位相の摺動運動に直接に変換することができる。
像安定化装置の場合、不必要な質量を移動する必要がな
いので、応答時間はきわめて短くなる。さらに、モータ
と摺動させるべき部品との間に伝動装置を設ける必要は
なく、また、モータが動くたびに、モータにより摺動さ
せられる主部品の直線的な動きに直接に変わるので、休
止時間とヒステリシスが全く存在しないために、応答は
きわめて精密である。バッテリ作動式の装置の場合、摩
擦損失がごく少ない、高い効率は有利である。
【０００９】本発明のもう１つの利点は、リニアモータ
が相対的に小さな幾何学容積しか必要とせず、従って、
安定化装置全体を非常に小型に保つことができるという
点に見られる。
が相対的に小さな幾何学容積しか必要とせず、従って、
安定化装置全体を非常に小型に保つことができるという
点に見られる。
【００１０】像安定化装置におけるリニアモータが多数
の巻線を伴うコイル手段と、固定子と、２つの永久磁石
とから構成されていると有利である。これにより、特に
小型のコンパクトなリニアモータが得られる。
の巻線を伴うコイル手段と、固定子と、２つの永久磁石
とから構成されていると有利である。これにより、特に
小型のコンパクトなリニアモータが得られる。
【００１１】固定子が好ましくは閉じたＵ字形の形状を
呈していると有利である。この特徴は、磁気の流れを最
適化することによってリニアモータの小型化をも促進す
る。２つの永久磁石が固定子の２つのアームに取付けら
れていれば、小型化はさらに促進されることになり、そ
の場合、一方の永久磁石のＮ極は他方の永久磁石のＳ極
に対向している。
呈していると有利である。この特徴は、磁気の流れを最
適化することによってリニアモータの小型化をも促進す
る。２つの永久磁石が固定子の２つのアームに取付けら
れていれば、小型化はさらに促進されることになり、そ
の場合、一方の永久磁石のＮ極は他方の永久磁石のＳ極
に対向している。
【００１２】コイル手段が二重矩形コイルから構成され
ていると、これも、後にその理由を述べる通り、リニア
モータの小型化を支えるものとなる。コイル手段の内面
間の幅が固定子の外面間の幅より大きいとき、一方向へ
の制御された直線運動が得られ、その場合、さらにその
方向に対して垂直な方向に運動を重ね合わせても良い。
ただし、振動の補正に際しては、好ましい方向が存在し
ないのが普通であるので、運動の重ね合わせはごく頻繁
に行われている。
ていると、これも、後にその理由を述べる通り、リニア
モータの小型化を支えるものとなる。コイル手段の内面
間の幅が固定子の外面間の幅より大きいとき、一方向へ
の制御された直線運動が得られ、その場合、さらにその
方向に対して垂直な方向に運動を重ね合わせても良い。
ただし、振動の補正に際しては、好ましい方向が存在し
ないのが普通であるので、運動の重ね合わせはごく頻繁
に行われている。
【００１３】コイル手段が巻付け芯をもたなければ、リ
ニアモータをさらにコンパクトに構成できる。コイル手
段が隆起形状部を有していれば、リニアモータの放熱能
力は向上し、それに伴って、リニアモータの熱安定性
と、蓄積出力も改善される。
ニアモータをさらにコンパクトに構成できる。コイル手
段が隆起形状部を有していれば、リニアモータの放熱能
力は向上し、それに伴って、リニアモータの熱安定性
と、蓄積出力も改善される。
【００１４】コイル手段の巻線のコイル電線が矩形の横
断面を有していれば、巻線が必要とするスペースは少な
くて済み、リニアモータをさらにコンパクトに構成でき
る。像安定化装置の力を加える手段が駆動要素として、
光軸に対して垂直な平面に互いに９０°の角度を成して
配置されている少なくとも２つのリニアモータを含んで
いると、光軸に対して垂直な２つの軸での像安定化が可
能である。
断面を有していれば、巻線が必要とするスペースは少な
くて済み、リニアモータをさらにコンパクトに構成でき
る。像安定化装置の力を加える手段が駆動要素として、
光軸に対して垂直な平面に互いに９０°の角度を成して
配置されている少なくとも２つのリニアモータを含んで
いると、光軸に対して垂直な２つの軸での像安定化が可
能である。
【００１５】移動自由度ごとにそれぞれ２つの相対向す
るリニアモータを使用すると、スペースをさらに節約で
きる。可動光学素子を移動させるために必要な力は、こ
れにより、２つのモータに分配されることになるので、
回転対象形構造の場合、構造容積は一層小さくなる。
るリニアモータを使用すると、スペースをさらに節約で
きる。可動光学素子を移動させるために必要な力は、こ
れにより、２つのモータに分配されることになるので、
回転対象形構造の場合、構造容積は一層小さくなる。
【００１６】像安定化装置を既存の装置でも使用できる
ようにするために、駆動要素として使用されるリニアモ
ータがアダプタの中にあると有利である。
ようにするために、駆動要素として使用されるリニアモ
ータがアダプタの中にあると有利である。
【００１７】リニアモータの駆動方向が光軸に対して垂
直な方向にアライメントされていると、モータと移動さ
せるべき装置との間の伝動装置を省略できる。その結
果、コンパクトで、特に直接に作用する構造が得られ、
そのような構造では、リニアモータと移動させるべき装
置との間の摩擦損失はわずかである。
直な方向にアライメントされていると、モータと移動さ
せるべき装置との間の伝動装置を省略できる。その結
果、コンパクトで、特に直接に作用する構造が得られ、
そのような構造では、リニアモータと移動させるべき装
置との間の摩擦損失はわずかである。
【００１８】リニアモータと駆動される部品との結合が
固定していることも、摩擦損失を少なくするのに有用で
ある。
固定していることも、摩擦損失を少なくするのに有用で
ある。
【００１９】像安定化装置において、光学装置の１つの
光学素子（対物レンズ、像反転光学系、接眼レンズな
ど）をその他の光学素子及び光学装置の装置ハウジング
に対して少なくとも１つのリニアモータにより結合解除
すると有利である。これにより、像安定化のために光学
素子の数が増すことはなくなる。特に望遠鏡の場合に
は、光学素子を追加するたびに望ましくない光損失が起
こるので、この点は有利である。
光学素子（対物レンズ、像反転光学系、接眼レンズな
ど）をその他の光学素子及び光学装置の装置ハウジング
に対して少なくとも１つのリニアモータにより結合解除
すると有利である。これにより、像安定化のために光学
素子の数が増すことはなくなる。特に望遠鏡の場合に
は、光学素子を追加するたびに望ましくない光損失が起
こるので、この点は有利である。
【００２０】対物レンズを少なくとも１つのリニアモー
タにより光学装置の装置ハウジング及び接眼レンズに対
して結合解除することにより、上記の特徴を有利な形態
で得ることができる。対物レンズが光軸に対して垂直な
２つの自由度で結合解除すると、周囲に作用する振動に
よる妨害影響を排除できる。
タにより光学装置の装置ハウジング及び接眼レンズに対
して結合解除することにより、上記の特徴を有利な形態
で得ることができる。対物レンズが光軸に対して垂直な
２つの自由度で結合解除すると、周囲に作用する振動に
よる妨害影響を排除できる。
【００２１】望遠鏡について、写真手段を光学系の一部
としてみなせば、それらの素子も前述のように結合解除
できる。力を加える手段が光学装置の中に位置していれ
ば、光学装置を非常にコンパクトに保つことができる。
としてみなせば、それらの素子も前述のように結合解除
できる。力を加える手段が光学装置の中に位置していれ
ば、光学装置を非常にコンパクトに保つことができる。
【００２２】光軸に対して垂直な少なくとも１つの方向
に、ハウジングに対して相対移動する対物レンズホルダ
が設けられており、且つ駆動要素の一部はハウジングと
固定結合し、第２の部分は対物レンズホルダと固定結合
しているような像安定化手段であれば、その構造は非常
にコンパクトになる。
に、ハウジングに対して相対移動する対物レンズホルダ
が設けられており、且つ駆動要素の一部はハウジングと
固定結合し、第２の部分は対物レンズホルダと固定結合
しているような像安定化手段であれば、その構造は非常
にコンパクトになる。
【００２３】対物レンズマウントは、一般に、動きを妨
害されない２つのマウント（ｘマウント及びｙマウン
ト）から構成されており、そのｘ軸及びｙ軸が互いに垂
直であると共に、光軸に対して垂直に向いているような
像安定化装置であれば、その構成は機械的に非常に安定
する。
害されない２つのマウント（ｘマウント及びｙマウン
ト）から構成されており、そのｘ軸及びｙ軸が互いに垂
直であると共に、光軸に対して垂直に向いているような
像安定化装置であれば、その構成は機械的に非常に安定
する。
【００２４】ここで、１つの光軸を中心とするマウント
が十分に開いた光学開口を有していると、光路は像安定
化装置を通過でき、そのために、外側の寸法を小さいま
まにしておくことができるので、有利である。
が十分に開いた光学開口を有していると、光路は像安定
化装置を通過でき、そのために、外側の寸法を小さいま
まにしておくことができるので、有利である。
【００２５】各マウントが２つの互いに対向するリニア
ガイドを有していると、機械的に非常に安定した像安定
化手段が得られる。その場合、一方のマウントの２つの
リニアガイドは他方のマウントの２つのリニアガイドに
対してできる限り９０°ずれて配置されている。
ガイドを有していると、機械的に非常に安定した像安定
化手段が得られる。その場合、一方のマウントの２つの
リニアガイドは他方のマウントの２つのリニアガイドに
対してできる限り９０°ずれて配置されている。
【００２６】少なくとも１つの主対物レンズを対物レン
ズマウントに固定し且つ駆動要素は主対物レンズと共に
対物レンズマウントを振動に対して逆位相に旋回させる
と、像安定化手段を安定させるのに非常に有用である。
像安定化装置の振動を検出するためのセンサが加速セン
サであると有利である。
ズマウントに固定し且つ駆動要素は主対物レンズと共に
対物レンズマウントを振動に対して逆位相に旋回させる
と、像安定化手段を安定させるのに非常に有用である。
像安定化装置の振動を検出するためのセンサが加速セン
サであると有利である。
【００２７】以下、添付の図面に基づいて本発明をさら
に詳細に説明する。以下では、本発明の本質的な特徴
と、本発明の概念をさらに良く理解するのに有用な解説
及び可能な構成とを記載する。
に詳細に説明する。以下では、本発明の本質的な特徴
と、本発明の概念をさらに良く理解するのに有用な解説
及び可能な構成とを記載する。
【００２８】
【実施例】図１〜図４には、駆動要素として使用される
リニアモータ１を示す。リニアモータ１は本質的な構成
要素としてコイル手段４ａと、固定子４ｂと、２つの永
久磁石２，３とを有する。
リニアモータ１を示す。リニアモータ１は本質的な構成
要素としてコイル手段４ａと、固定子４ｂと、２つの永
久磁石２，３とを有する。
【００２９】固定子４ｂは、たとえば、Ｖａｃｏｆｌｕ
ｘなどの透磁率の高い材料から成る、好ましくは閉じた
Ｕ字形の本体から構成されている。固定子４ｂの２つの
矩形アームの内面には、永久磁石２のＮ極が他方の永久
磁石３のＳ極と対向するように２つの方形の永久磁石
２，３が取付けられている。その結果、それら２つの永
久磁石２，３の間には、垂直に伸びる磁力線４ｃで表わ
されるほぼ一様な磁界が発生する。
ｘなどの透磁率の高い材料から成る、好ましくは閉じた
Ｕ字形の本体から構成されている。固定子４ｂの２つの
矩形アームの内面には、永久磁石２のＮ極が他方の永久
磁石３のＳ極と対向するように２つの方形の永久磁石
２，３が取付けられている。その結果、それら２つの永
久磁石２，３の間には、垂直に伸びる磁力線４ｃで表わ
されるほぼ一様な磁界が発生する。
【００３０】回転子とも呼ばれるコイル手段４ａは、巻
線（図示せず）がコイル手段４ａの能動的移動方向５ａ
に対して垂直であると共に、永久磁石２，３の磁力線４
ｃに対して垂直に走っているような二重矩形コイルによ
り形成される。コイル手段４ａは、コイルの片方の半体
７ａが固定子４ｂの上方を通り且つコイルのもう片方の
半体８ａが固定子４ｂの下方を通るような形状である。
コイル半体７ａ及び８ａは、固定手段６を含めて片持ち
構造で一体に鋳込まれている。
線（図示せず）がコイル手段４ａの能動的移動方向５ａ
に対して垂直であると共に、永久磁石２，３の磁力線４
ｃに対して垂直に走っているような二重矩形コイルによ
り形成される。コイル手段４ａは、コイルの片方の半体
７ａが固定子４ｂの上方を通り且つコイルのもう片方の
半体８ａが固定子４ｂの下方を通るような形状である。
コイル半体７ａ及び８ａは、固定手段６を含めて片持ち
構造で一体に鋳込まれている。
【００３１】コイル手段４ａの内面間の幅（Ｌ）は固定
子４ｂの外面間の幅（Ａ）より大きいので、コイル手段
４ａは２つの移動自由度を有する。移動方向５ａでは、
永久磁石２，３の磁界が電流の通っているコイル手段４
ａに及ぼす力の作用によって起こる１つの自由度（すな
わち、導体に対して垂直）が得られ、また、移動方向５
ｂでは、それに対して垂直に、コイル本体の内のり
（Ｌ）がより大きいために、リニアモータ１の動作に影
響を及ぼすことなく別の自由度が得られる。
子４ｂの外面間の幅（Ａ）より大きいので、コイル手段
４ａは２つの移動自由度を有する。移動方向５ａでは、
永久磁石２，３の磁界が電流の通っているコイル手段４
ａに及ぼす力の作用によって起こる１つの自由度（すな
わち、導体に対して垂直）が得られ、また、移動方向５
ｂでは、それに対して垂直に、コイル本体の内のり
（Ｌ）がより大きいために、リニアモータ１の動作に影
響を及ぼすことなく別の自由度が得られる。
【００３２】そこで、コイル手段４ａは、リニアモータ
１のできる限り大きな駆動力を強制的に発生させること
を目的として、回転子と固定子との間のエアギャップを
最小にした上で、特に磁力線４ｃの磁力界の中において
同時に重量と体積を最小限に抑えつつコイル手段４ａの
最大実装密度を得るために巻付け本体なしで構成されて
いる。コイル手段４ａは２つの独立した矩形コイル７，
８から成る二重矩形コイルとして製造されており、それ
らのコイルには巻線７ａ，８ａが半分ずつ分割されてい
る。それら２つの矩形コイル７，８は、それぞれ、必要
な横断面をもつ適切な芯に巻付けられている。その後
に、コイル７，８を固定手段６を含めて１つの型にまと
め、次に一体に鋳込むことになる。そのようにして形成
されたコイル手段４ａは最大限の実装密度を有し且つ構
造の体積を最小に抑えてあると共に、最適の機械的強度
と熱伝導性を示す。
１のできる限り大きな駆動力を強制的に発生させること
を目的として、回転子と固定子との間のエアギャップを
最小にした上で、特に磁力線４ｃの磁力界の中において
同時に重量と体積を最小限に抑えつつコイル手段４ａの
最大実装密度を得るために巻付け本体なしで構成されて
いる。コイル手段４ａは２つの独立した矩形コイル７，
８から成る二重矩形コイルとして製造されており、それ
らのコイルには巻線７ａ，８ａが半分ずつ分割されてい
る。それら２つの矩形コイル７，８は、それぞれ、必要
な横断面をもつ適切な芯に巻付けられている。その後
に、コイル７，８を固定手段６を含めて１つの型にまと
め、次に一体に鋳込むことになる。そのようにして形成
されたコイル手段４ａは最大限の実装密度を有し且つ構
造の体積を最小に抑えてあると共に、最適の機械的強度
と熱伝導性を示す。
【００３３】この二重コイル本体４ａの場合、熱を導き
出すように作用する表面は、巻線が分割されていない単
純な矩形コイルと比べて約６０％高くなっている。熱を
さらに効率良く放出するために、適切な鋳型を使用する
ことにより、コイル本体４ａに図に示すような外形部４
ｄを形成する。
出すように作用する表面は、巻線が分割されていない単
純な矩形コイルと比べて約６０％高くなっている。熱を
さらに効率良く放出するために、適切な鋳型を使用する
ことにより、コイル本体４ａに図に示すような外形部４
ｄを形成する。
【００３４】コイル手段４ａは異なるコイル厚さ（ｄ１
／ｄ２）を有する。尚、ｄ２＝ｄ１／２である。固定子
４ｂの周囲に巻付けるに際して巻線７ａ，８ａを分割す
ることにより、コイルの幅はｄ１＝２×ｄ２だけ減少す
る。角のある横断面をもつコイル電線を使用することに
より、体積／出力はさらに大きくなる。巻付け時に必然
的に不整列が生じるため、コイル手段４ａの巻線７ａ，
８ａは移動方向５ａに対して厳密に垂直に走っていると
は限らない。
／ｄ２）を有する。尚、ｄ２＝ｄ１／２である。固定子
４ｂの周囲に巻付けるに際して巻線７ａ，８ａを分割す
ることにより、コイルの幅はｄ１＝２×ｄ２だけ減少す
る。角のある横断面をもつコイル電線を使用することに
より、体積／出力はさらに大きくなる。巻付け時に必然
的に不整列が生じるため、コイル手段４ａの巻線７ａ，
８ａは移動方向５ａに対して厳密に垂直に走っていると
は限らない。
【００３５】二重コイル本体の場合、先に述べた過程で
発生する横方向成分を、巻付け方向の異なる２つのコイ
ル半体を巻付け、その後に鋳込むことによって、さらに
補正できる。一方の半体の横方向成分は、その際に、他
方の半体における逆方向への巻線の傾斜位置を通る横方
向成分を相殺する。
発生する横方向成分を、巻付け方向の異なる２つのコイ
ル半体を巻付け、その後に鋳込むことによって、さらに
補正できる。一方の半体の横方向成分は、その際に、他
方の半体における逆方向への巻線の傾斜位置を通る横方
向成分を相殺する。
【００３６】図５〜図９には、手術用顕微鏡を例にとっ
て、図１〜図４に示す２つのリニアモータ１１，１２並
びに対物レンズマウントの装着状態が示されている。
て、図１〜図４に示す２つのリニアモータ１１，１２並
びに対物レンズマウントの装着状態が示されている。
【００３７】必要スペースをできる限り小さくするため
に、モータ１１，１２をアダプタの中心平面１３に対し
て４５°ずらして配置している。これにより、アダプタ
幅（Ｂ）を最小に保持することができる。この場合、固
定子１１ａ又は１２ａはアダプタの基板１５と固定結合
されている。二重コイル１１ｂは、ｙ方向への支持台ガ
イドとして構成されている中間リング１６ａと固定手段
１１ｃを介して結合している。これに対し、二重コイル
１２ｂはｘ方向への支持台ガイドとして構成されている
対物レンズホルダ１６ｂと中間リング１６ａを通し、固
定手段１２ｃを介して結合している。
に、モータ１１，１２をアダプタの中心平面１３に対し
て４５°ずらして配置している。これにより、アダプタ
幅（Ｂ）を最小に保持することができる。この場合、固
定子１１ａ又は１２ａはアダプタの基板１５と固定結合
されている。二重コイル１１ｂは、ｙ方向への支持台ガ
イドとして構成されている中間リング１６ａと固定手段
１１ｃを介して結合している。これに対し、二重コイル
１２ｂはｘ方向への支持台ガイドとして構成されている
対物レンズホルダ１６ｂと中間リング１６ａを通し、固
定手段１２ｃを介して結合している。
【００３８】対物レンズ１７は、その対物レンズ１７の
ｘ方向への動きを可能にする、内側に位置した八角形の
対物レンズホルダ１６ｂに受け入れられている。対物レ
ンズ１７の光軸１３ａは、対物レンズ１７がねじ込まれ
ている対物レンズホルダ１６ｂの厳密な中心に位置す
る。対物レンズホルダ１６ｂは２対のリニアガイド１９
ａ，１９ｂを介して、できる限り少ない摩擦をもって中
間リング１６ａと結合している。中間リング１６ａに対
する内側の対物レンズホルダ１６ｂの動きは一方向、す
なわち、ｘ方向にのみ可能である。
ｘ方向への動きを可能にする、内側に位置した八角形の
対物レンズホルダ１６ｂに受け入れられている。対物レ
ンズ１７の光軸１３ａは、対物レンズ１７がねじ込まれ
ている対物レンズホルダ１６ｂの厳密な中心に位置す
る。対物レンズホルダ１６ｂは２対のリニアガイド１９
ａ，１９ｂを介して、できる限り少ない摩擦をもって中
間リング１６ａと結合している。中間リング１６ａに対
する内側の対物レンズホルダ１６ｂの動きは一方向、す
なわち、ｘ方向にのみ可能である。
【００３９】ここで、対物レンズホルダ１６ｂは、ｘ方
向に、中間リング１６ａの内側での対物レンズ１７の動
きに際して利用できる遊び空間ａ1 を有する。ｘ方向に
対し垂直なｙ方向には、中間リング１６ａはそれに取付
けられている２対のリニアガイド１８ａ，１８ｂと共
に、ｙ方向への対物レンズ１７の動きに際して利用でき
る遊び空間ａ2 を成す。
向に、中間リング１６ａの内側での対物レンズ１７の動
きに際して利用できる遊び空間ａ1 を有する。ｘ方向に
対し垂直なｙ方向には、中間リング１６ａはそれに取付
けられている２対のリニアガイド１８ａ，１８ｂと共
に、ｙ方向への対物レンズ１７の動きに際して利用でき
る遊び空間ａ2 を成す。
【００４０】対物レンズホルダ１６ｂの２対のリニアガ
イド１９ａ，１９ｂに対して９０°ずれた位置に配置さ
れている中間リング１６ａの互いに対向する２対のリニ
アガイド１８ａ，１８ｂは、アダプタのハウジング１５
と固定結合している。２対のリニアガイド１８ａ，１８
ｂ又は１９ａ，１９ｂは、対物レンズがｘ方向にも、ｙ
方向にも容易に動けるように構成されている。
イド１９ａ，１９ｂに対して９０°ずれた位置に配置さ
れている中間リング１６ａの互いに対向する２対のリニ
アガイド１８ａ，１８ｂは、アダプタのハウジング１５
と固定結合している。２対のリニアガイド１８ａ，１８
ｂ又は１９ａ，１９ｂは、対物レンズがｘ方向にも、ｙ
方向にも容易に動けるように構成されている。
【００４１】以上説明した構造によって、対物レンズ１
７をハウジング１５の外側境界に対して対角線方向に、
それら両方向に向かって移動させるｘ／ｙ支持台ガイド
が形成される。このｘ／ｙ支持台ガイドは取付けに要す
るスペースが最小限で済む上に、高い強度を有し、ま
た、対物レンズ１７を通ってｚ方向へ進む光路をさえぎ
らないために、中心は遮断されていない。
７をハウジング１５の外側境界に対して対角線方向に、
それら両方向に向かって移動させるｘ／ｙ支持台ガイド
が形成される。このｘ／ｙ支持台ガイドは取付けに要す
るスペースが最小限で済む上に、高い強度を有し、ま
た、対物レンズ１７を通ってｚ方向へ進む光路をさえぎ
らないために、中心は遮断されていない。
【００４２】このようにして得られる入れ子式の構造を
図８及び図９に示す。ここで、特に、外側中間リング１
６ａの内側に向いたカラー１６ａａは、構造の大きさに
関して不利益を与えることなく、強度を向上させるのに
役立っている。与えられる取付け条件に応じて、このカ
ラー１６ａａの幾何学的形状を変更し、最適化すること
ができる。内側対物レンズ用リング１６ｂと、そのリン
グにある補強カラー１６ｂｂの構成についても同じこと
がいえる。
図８及び図９に示す。ここで、特に、外側中間リング１
６ａの内側に向いたカラー１６ａａは、構造の大きさに
関して不利益を与えることなく、強度を向上させるのに
役立っている。与えられる取付け条件に応じて、このカ
ラー１６ａａの幾何学的形状を変更し、最適化すること
ができる。内側対物レンズ用リング１６ｂと、そのリン
グにある補強カラー１６ｂｂの構成についても同じこと
がいえる。
【００４３】機械的振動の成分は、２つの互いに直交配
置された加速センサを介して測定される（図５〜図９に
は図示せず）。その加速値から二重積分を経て付随する
経路成分を計算する。そのようにして得られる値はＰＩ
Ｄ制御装置の目標値を表す。制御装置は、２つのリニア
モータ１１，１２を駆動する２つの、それらの成分に対
応する出力最終段を制御する。
置された加速センサを介して測定される（図５〜図９に
は図示せず）。その加速値から二重積分を経て付随する
経路成分を計算する。そのようにして得られる値はＰＩ
Ｄ制御装置の目標値を表す。制御装置は、２つのリニア
モータ１１，１２を駆動する２つの、それらの成分に対
応する出力最終段を制御する。
【００４４】リニアモータ１１，１２は、ｘ／ｙ支持台
に取付けられた対物レンズ１７を振動運動とは逆位相に
動かす。瞬間的な現在値は成分に対応する線形経路セン
サにより測定されて、調整値として制御装置に供給され
る。
に取付けられた対物レンズ１７を振動運動とは逆位相に
動かす。瞬間的な現在値は成分に対応する線形経路セン
サにより測定されて、調整値として制御装置に供給され
る。
【００４５】顕微鏡においては、主対物レンズ１７（又
はその光学結像部分）の逆位相偏向は、顕微鏡を理想的
に調整した場合であっても３０倍以内の倍率範囲で顕微
鏡全体の振動によって通常は主観的に認知される像の劣
化（観察者の目は顕微鏡の射出ひとみで倍率に合わせて
拡大された像の動きを追うことができなくなってしまう
ので、主観的には画質が非常に悪いと感じる）が少なく
とも強力に改善するという結果をもたらす。これとは対
象的に、主対物レンズ１７の相対運動は客観的には画質
をわずかに劣化させるだけであるが、像の動きは大きく
減少するので、目は構造の詳細を再び追いかけることが
でき、それに伴って始めて１つの像を再び認知する結果
となるために、全体的に見て主観的には像は著しく改善
される。その上、静止状態で、すなわち、振動を伴わな
いよう、顕微鏡を設置した場合、対物レンズは光軸１３
ａで調整されており、従って、通常の顕微鏡と同様に等
しい画質が得られる。
はその光学結像部分）の逆位相偏向は、顕微鏡を理想的
に調整した場合であっても３０倍以内の倍率範囲で顕微
鏡全体の振動によって通常は主観的に認知される像の劣
化（観察者の目は顕微鏡の射出ひとみで倍率に合わせて
拡大された像の動きを追うことができなくなってしまう
ので、主観的には画質が非常に悪いと感じる）が少なく
とも強力に改善するという結果をもたらす。これとは対
象的に、主対物レンズ１７の相対運動は客観的には画質
をわずかに劣化させるだけであるが、像の動きは大きく
減少するので、目は構造の詳細を再び追いかけることが
でき、それに伴って始めて１つの像を再び認知する結果
となるために、全体的に見て主観的には像は著しく改善
される。その上、静止状態で、すなわち、振動を伴わな
いよう、顕微鏡を設置した場合、対物レンズは光軸１３
ａで調整されており、従って、通常の顕微鏡と同様に等
しい画質が得られる。
【００４６】図５〜図９に示す実施例では、顕微鏡が振
動しているときにのみ、すなわち、加速値が測定された
ときにのみ、対物レンズの光軸に対して垂直な平面の中
で応答（すなわち、対向運動）が起こるようになってい
る。すなわち、評価できない加速値を伴うほぼ一定の並
進運動に際しては、目は像の変化を追いかけることがで
きるので、運動の補正は起こらず、一方、たとえば、高
倍率の範囲で、相応する加速値を伴なう意図しない振動
に対しては、運動の補正を適用することにより、一般
に、主観的には再び像が認知されるのである。
動しているときにのみ、すなわち、加速値が測定された
ときにのみ、対物レンズの光軸に対して垂直な平面の中
で応答（すなわち、対向運動）が起こるようになってい
る。すなわち、評価できない加速値を伴うほぼ一定の並
進運動に際しては、目は像の変化を追いかけることがで
きるので、運動の補正は起こらず、一方、たとえば、高
倍率の範囲で、相応する加速値を伴なう意図しない振動
に対しては、運動の補正を適用することにより、一般
に、主観的には再び像が認知されるのである。
【００４７】図１０ａ及び図１０ｂには、手術室で普通
に見られるような従来通りの懸架方式の手術用顕微鏡３
１，３１ａを示す。手術用顕微鏡３１をスタンド３２に
固定すると、軸方向の力３４と横方向の力３４ａが共に
スタンドの台部分３５に作用を及ぼす。そこで、それた
の力３４，３４ａはスタンド３２の構成部品３５ａ，３
５ｂ，３５ｃ，３５ｄを経て伝達されるので、力３４，
３４ａは手術用顕微鏡３１を相応して移動させる結果を
もたらす。
に見られるような従来通りの懸架方式の手術用顕微鏡３
１，３１ａを示す。手術用顕微鏡３１をスタンド３２に
固定すると、軸方向の力３４と横方向の力３４ａが共に
スタンドの台部分３５に作用を及ぼす。そこで、それた
の力３４，３４ａはスタンド３２の構成部品３５ａ，３
５ｂ，３５ｃ，３５ｄを経て伝達されるので、力３４，
３４ａは手術用顕微鏡３１を相応して移動させる結果を
もたらす。
【００４８】また、手術用顕微鏡３１ａを天井懸架構造
３６によって手術室の天井に固定した場合には、軸方向
と横方向の力３７，３７ａは天井固定部３６と、天井懸
架構造３６の構成部品３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ
とを経て手術用顕微鏡３１ａへ伝達される。
３６によって手術室の天井に固定した場合には、軸方向
と横方向の力３７，３７ａは天井固定部３６と、天井懸
架構造３６の構成部品３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ
とを経て手術用顕微鏡３１ａへ伝達される。
【００４９】手術用顕微鏡３１，３１ａの結合解除は、
ａ）垂直支持アーム３５ｃ，３６ｃと水平支持アーム３
５ｂ，３６ｂとの間； ｂ）垂直支持アーム３５ｃ，３６ｃと手術用顕微鏡３
１，３１ａとの間； ｃ）手術用顕微鏡３１，３１ａ自体 で実行可能である。
５ｂ，３６ｂとの間； ｂ）垂直支持アーム３５ｃ，３６ｃと手術用顕微鏡３
１，３１ａとの間； ｃ）手術用顕微鏡３１，３１ａ自体 で実行可能である。
【００５０】図５〜図７の実施例においては、通常、手
術用顕微鏡３１，３１ａの焦点深度が手術用顕微鏡３
１，３１ａの光軸での軸方向振動の排除を不要にするの
で、横方向振動に関して手術用顕微鏡３１，３１ａにお
ける結合解除が実現されている。その軸方向の振動をも
排除すべきであるならば、公知のオートフォーカス手段
によって排除を実行できる。
術用顕微鏡３１，３１ａの焦点深度が手術用顕微鏡３
１，３１ａの光軸での軸方向振動の排除を不要にするの
で、横方向振動に関して手術用顕微鏡３１，３１ａにお
ける結合解除が実現されている。その軸方向の振動をも
排除すべきであるならば、公知のオートフォーカス手段
によって排除を実行できる。
【００５１】手術用顕微鏡３１，３１ａにおける横方向
振動の排除に見られる特別の利点は、移動すべき質量が
非常にわずかであり、それによって補正手段をごく小型
に構成でき、アダプタとして形成できるということであ
る。この利点をさらに補足するものとして、システムの
反応時間が急速であることが挙げられる。
振動の排除に見られる特別の利点は、移動すべき質量が
非常にわずかであり、それによって補正手段をごく小型
に構成でき、アダプタとして形成できるということであ
る。この利点をさらに補足するものとして、システムの
反応時間が急速であることが挙げられる。
【図１】リニアモータを示す部分断面図。
【図２】図１に示すリニアモータの部分断面平面図。
【図３】図１に示すリニアモータの部分断面正面図。
【図４】図１に示すリニアモータの斜視図。
【図５】安定させた対物レンズマウントの部分断面平面
図。
図。
【図６】図５に示す対物レンズマウントのｙ方向平面
図。
図。
【図７】図５に示す対物レンズマウントのｘ方向平面
図。
図。
【図８】図５に示す対物レンズマウントのｙ方向断面
図。
図。
【図９】図２ａに示す対物レンズマウントのｘ方向断面
図。
図。
【図１０】（Ａ）はスタンドに装着した手術用顕微鏡を
示し、（Ｂ）は天井懸架構造に装着した手術用顕微鏡を
示す図。
示し、（Ｂ）は天井懸架構造に装着した手術用顕微鏡を
示す図。
１ リニアモータ
２，３ 永久磁石
４ａ コイル手段
４ｂ 固定子
１１，１２ リニアモータ
１３ａ 光軸
１５ ハウジング
１６ａ 中間リング
１６ｂ 対物レンズホルダ
１７ 対物レンズ
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ リニアガイド
３１，３１ａ 手術用顕微鏡
３２ スタンド
３５ｂ，３５ｃ，３６ｂ，３６ｃ 支持アーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−175077（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 27/64
Claims (8)
- 【請求項１】 光学構造にその周辺から作用する振動を
補償する駆動要素が少なくとも１つ設けられており、且
つセンサからの振動を表す信号を駆動要素（１，１１，
１２）に与える信号に変換する電子回路が設けられてい
る光学装置のための像安定化装置であって、前記駆動要
素（１，１１，１２）がリニアモータから構成されてい
る像安定化装置において、 前記リニアモータ（１１，１２）は、前記光学構造に結
合するコイル手段（４ａ）と、固定子（４ｂ）および２
つの永久磁石（２，３）から構成されており、 前記２つの永久磁石により形成される磁界中を、前記コ
イル手段（４ａ）が 前記振動を補償するため第１の方向
に運動することを特徴とする像安定化装置。 - 【請求項２】 コイル手段（４ａ）は二重矩形コイルか
ら構成されていることを特徴とする請求項１記載の像安
定化装置。 - 【請求項３】 コイル手段（４ａ）の内面間の幅（Ｌ）
は固定子（４ｂ）の外面間の幅（Ａ）より大きいことを
特徴とする請求項１又は２記載の像安定化装置。 - 【請求項４】 コイル手段（４ａ）は巻付け芯をもたな
いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の像安定化装置。 - 【請求項５】 前記リニアモータ（１１，１２）は少な
くとも２つ設けられており、それらのリニアモータは光
軸（１３ａ，３３，３８）への垂線に対してほぼ９０°
の角度を成すよう配置されていることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の像安定化装置。 - 【請求項６】 少なくとも１つのリニアモータ（１１，
１２）はアダプタ（１５）の中に設けられていることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の像安定
化装置。 - 【請求項７】 リニアモータ（１１，１２）の駆動方向
は光軸に対して垂直な方向にアライメントされているこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の像
安定化装置。 - 【請求項８】 リニアモータ（１１，１２）は光学装置
（３１，３１ａ）の内部にあることを特徴とする請求項
１〜７のいずれか１項に記載の像安定化装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4244073 | 1992-12-24 | ||
| DE4244073.4 | 1992-12-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07325270A JPH07325270A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3504964B2 true JP3504964B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=6476534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34599493A Expired - Lifetime JP3504964B2 (ja) | 1992-12-24 | 1993-12-24 | 像安定化装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5786936A (ja) |
| JP (1) | JP3504964B2 (ja) |
| CH (1) | CH687108A5 (ja) |
| DE (1) | DE4342717B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10319462A (ja) * | 1997-05-20 | 1998-12-04 | Asahi Optical Co Ltd | 像振れ補正機構 |
| JP4550997B2 (ja) | 1998-07-31 | 2010-09-22 | ライカ インストルメンツ（シンガポール）プライベート リミテッド | Ｘ−ｙ方向移動用手術用顕微鏡スタンド |
| US6628457B2 (en) * | 2000-07-11 | 2003-09-30 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Antivibration microscope |
| DE10134896C5 (de) * | 2000-07-19 | 2015-04-23 | Carl Zeiss Meditec Ag | Kopflupe |
| US6492614B2 (en) | 2001-01-25 | 2002-12-10 | Axsun Technologies, Inc. | System and process for magnetic fixturing of optical components on bench for solder attach |
| DE10121732A1 (de) * | 2001-05-04 | 2002-11-07 | Leica Microsystems | Mikroskop und Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops |
| DE10306440A1 (de) | 2003-02-15 | 2004-08-26 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Mikroskop mit Stativ |
| CN102135661B (zh) * | 2003-05-20 | 2014-06-04 | 卢西德有限公司 | 用于对患者身体所选位置进行成像的共焦显微镜 |
| DE102004017730B4 (de) * | 2004-04-10 | 2006-05-24 | Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel | Verfahren zur Rotationskompensation sphärischer Bilder |
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| KR100754730B1 (ko) | 2005-05-26 | 2007-09-03 | 삼성전자주식회사 | 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치 |
| KR100713520B1 (ko) | 2005-05-31 | 2007-04-30 | 삼성전자주식회사 | 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치 |
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| US3756686A (en) * | 1971-09-08 | 1973-09-04 | Optigon Res & Dev Corp | Servo-integrating stabilizer |
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1993
- 1993-11-18 CH CH03435/93A patent/CH687108A5/de not_active IP Right Cessation
- 1993-12-15 DE DE4342717A patent/DE4342717B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-20 US US08/170,615 patent/US5786936A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-24 JP JP34599493A patent/JP3504964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4342717A1 (de) | 1994-06-30 |
| CH687108A5 (de) | 1996-09-13 |
| JPH07325270A (ja) | 1995-12-12 |
| US5786936A (en) | 1998-07-28 |
| DE4342717B4 (de) | 2005-05-25 |
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