JP4378762B2 - ステージ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はステージ装置に関し、特にXY方向へ移動可能なステージ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ステージ装置は例えば顕微鏡に使用されている。このステージ装置は顕微鏡に固定されたベース板と、このベース板に対してY方向(顕微鏡の前後方向)へ移動可能な中板と、Y方向に対して直交するX方向(顕微鏡の左右方向)へ移動可能な、試料が載置される上板とを備えている。上板はX方向だけでなく中板とともにY方向に移動可能に設けられている。
【0003】
中板には一軸ハンドルが設けられ、この一軸ハンドルを操作することによってステージをX方向及びY方向へ独立に移動させることができる。
【0004】
また、ステージをX方向及びY方向へ移動させるための操作ハンドルをベース板に設けた構成のステージ装置も知られている(特開平9−127427号公報参照)。
【0005】
このステージ装置は、ラック・ピニオンで中板(Y方向へ移動する板)を移動し、それに伴って上板(X方向へ移動する板)をY方向へ移動する。操作ハンドルと上板との間に設けられた上板を移動させるための駆動機構は、2つのレバーと関節点とで構成され、上板のY方向への移動に追従できる構成になっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合、検鏡者が試料を載置した上板をY方向へ移動させたとき、一軸ハンドルもY方向へ移動してしまうので、検鏡者も一軸ハンドルとともに手を動かす必要がある。
【0007】
ところで、通常検鏡者は観察しながら(接眼レンズを覗きながら)ステージを移動させる。
【0008】
そのため、ハンドルから手を一旦離してしまうと手探りでハンドルを探さなければならず、上記のようにハンドルの位置が固定されていないときにはハンドルを探すのが困難であり、使い勝手が悪い。特に、ウエハ、レチクル、液晶基板等を観察するときにはステージが大型になるので、ハンドルの移動量が大きくなり、ハンドルを探すのがより困難になる。
【0009】
すなわち、従来のステージ装置を顕微鏡に使用したとき、きわめて使い難く、顕微鏡を長時間に亘って使用する検鏡者にとって、ステージの操作は多大な疲労を強いられる作業であった。
【0010】
後者の場合、ハンドルの位置が固定されるので、ステージの操作はし易いが、構成が複雑であり、精度(バックラッシを少なくする等)を出しづらく、大きなスペースを必要とするといった問題がある。
【0011】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は使い勝手が良く、しかも構成が簡単なステージ装置を提供することである。
【0012】
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、顕微鏡本体に固定されるベース部材と、このベース部材に対して第1の方向へ移動可能な第1の移動部材と、この第1移動部材に対して前記第1の方向と直交する第2の方向へ移動可能な第2の移動部材と、前記ベース部材に設けられ、前記第1の移動部材を移動させるための第1の回転操作手段と、前記ベース部材に設けられ、前記第2の移動部材を移動させるための第2の回転操作手段と、前記第1の回転操作手段と前記第1の移動部材との間に設けられ、前記第1の回転操作手段の回転力を前記第1の移動部材に伝達し、前記第1及び第2の移動部材を移動させる第1の駆動手段と、前記ベース部材に支持されるとともに、前記第1の方向へ延び、前記第2の回転操作手段の回転操作に応じて回転する回転軸と、前記回転軸と同軸上に設けられ、前記第1の駆動手段の駆動力によって前記第1の移動部材と前記第2の移動部材とともに前記回転軸の軸方向へ移動可能であり、前記回転軸と一体に回転可能な伝達手段と、前記伝達手段と常に嵌合し、前記第2の回転操作手段の回転力を前記第2の移動部材に伝達する第2の駆動手段とを備えていることを特徴とする。
【0013】
第1の回転操作手段を回転させたとき、回転力は第1の駆動手段を介して第1の移動部材に伝達され、第1の移動部材は第1の方向へ移動する。第2の回転操作手段を回転させたとき、回転力は回転軸、伝達手段及び第2の駆動手段を介して第2の移動部材に伝達され、第1の方向と直交する第2の方向へ移動する。伝達手段は第1の移動部材及び第2の移動部材とともに第1の方向へ移動する。このとき、第1の回転操作手段及び第2の回転操作手段はベース板に設けられているので、第1の移動部材及び第2の移動部材を移動させたときであっても移動しない。また、従来例に比し構成が簡単である。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のステージ装置において、前記第2の回転操作手段は前記第1の方向へ延びる前記回転軸上に、前記第1の回転操作手段は前記回転軸に直交する操作軸上にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【0015】
第2の回転操作手段を回転軸上に設けたので、部品点数を削減できる。
請求項3記載の発明は、請求項1に記載のステージ装置において、前記回転軸と前記伝達手段とがボールスプライン機構を構成することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1に記載のステージ装置において、前記第1の回転操作手段と前記第2の回転操作手段とは同軸上で回転可能に配置されていることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1はこの発明の第1実施形態に係るステージ装置の概略構成図、図2は図1のA矢視図、図3は図1のB矢視図である。
【0018】
顕微鏡ステージは、ベース板(ベース部材)10と、中板(第1の移動部材)20と、上板(第2の移動部材)30と、第1の回転操作部(第1の回転操作手段)40と、第2の回転操作部(第2の回転操作手段)50と、回転軸60と、伝達部材(伝達手段)70とを備えている。
【0019】
中板20をY方向(図1の図面貫通方向)へ案内するガイド部12が、顕微鏡本体に固定されたベース板10に設けられている。このガイド部12は、ベース板10に形成された溝12a、中板20に形成された溝21a及びボール21bで構成される。
【0020】
また、上板30をX方向(図2の図面貫通方向)へ案内するガイド部22が中板20に設けられている。このガイド部22は、中板20に形成された溝22a、上板30に形成された溝32a及びボール32bで構成される。
【0021】
ベース板10にはベース補助板11が一体に固着している。
【0022】
中板20をY方向へ移動させるための第1の回転操作部40と上板30をX方向へ移動させるための第2の回転操作部50とが操作軸13の一端に設けられている。
【0023】
なお、第2の回転操作部50は第1の回転操作部40と同じ操作軸13上に設けられているが、両回転操作部40,50をそれぞれ別個独立に回転させることができる。
【0024】
回転操作部40を回転させるとプーリ14が回転する。このプーリ14はY方向へ所定距離だけ離して設けられたプーリ15にベルト14aを介して連結されている。プーリ15はベース補助板11に回転可能に取り付けられた軸15aの一端に取り付けられている。
【0025】
ラック23と噛み合うピニオン16が軸15aの他端に設けられている。ラック23は中板20にY方向へ沿うように設けられている。ラック23とピニオン16とで第1の駆動手段を構成する。
【0026】
また、回転操作部50を回転させるとその回転は、ベース補助板11を貫通し、自在継手61を介してY方向へ延びる回転軸60に伝達される。回転軸60はベース補助板11に設けられた軸受17a,17bによって回転可能に支持されている。
【0027】
回転軸60には円筒状の伝達部材70が取り付けられている。この伝達部材70は回転軸60の軸方向(Y方向)へ移動でき、回転軸60と一体に回転する。
【0028】
伝達部材70の一端にピニオン71が形成され、他端にフランジ部72が形成されている。
【0029】
ピニオン71は上板30の固定されたラック31と噛み合っている。このラック31はX方向へ沿うように設けられている。ラック31とピニオン71とで第2の駆動手段を構成する。
【0030】
フランジ部72は中板20に固定されたブロック24に回転可能に支持されていて、中板20の移動に伴ってY方向へ伝達部材70を移動させることができる。
【0031】
試料ホルダ35はクランプビス(図示せず)等によって上板30に取り付けられている。したがって、クランプビスを緩めるだけで検鏡する試料に応じて他の試料ホルダに容易に取り換えることができる。
【0032】
図4は回転軸と伝達部材とで構成されるボールスプライン機構を説明する斜視図であり、伝達部材の一部を切り欠いて示してある。
【0033】
回転軸60の外周面と伝達部材70の内周面とにそれぞれ溝60aと溝70aとが設けられている。鋼球75は溝70aに沿って転動しながら循環する。伝達部材70は回転軸60と一体に回転でき、回転軸60に沿って直線運動できる。
【0034】
上記ステージ装置は次のように動作する。
【0035】
第1の回転操作部40を回転させたとき、回転力はプーリ14、ベルト14a、プーリ15、軸15a、ピニオン16及びラック23を介して中板20に伝達される。そのため、中板20はY方向へ移動する。
【0036】
第2の回転操作部50を回転させたとき、回転力は自在継手61、回転軸60、伝達部材70、ピニオン71及びラック31を介して上板30に伝達される。そのため、上板30はX方向へ移動する。
【0037】
このとき、伝達部材70は中板20及び上板30とともにY方向へ追従して動くことができるので、ピニオン71とラック31とは常に噛み合っている。
【0038】
この第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
▲1▼操作軸13がベース板に設けられているので、中板20及び上板30を移動させたときであっても、第1の回転操作部40及び第2の回転操作部50は移動しない。したがって、顕微鏡ステージは使い易く、試料を顕微鏡で観察しながら(接眼レンズで覗きながら)ステージを移動させる操作も容易に行うことができるので、検鏡者の疲労を軽減することができる。
▲2▼従来の(ツアイス出願の)顕微鏡ステージに比し構成が簡単であるので、余分なスペースを必要とせず、ステージの小型化を図るとともに、低コストで精度が良い。
▲3▼ベルト14aによって回転操作部40の回転力をベルト14aを介して軸15aに伝達しているので、操作軸13を検鏡者側に位置させることができるとともにラックが検鏡者側へ突き出ないので、ウエハ、レチクル、液晶基板等を観察するときのようにステージが大型になる場合であっても回転操作部40,50は操作し易い。
【0039】
なお、上記実施形態では直交する操作軸13と回転軸60との連結に自在継手61を用いたが、自在継手61に代えて例えば傘歯車、ウオ−ムギヤ、ベルト又はワイヤ等を用いてもよい。
【0040】
図5はこの発明の第2実施形態に係るステージ装置を適用した顕微鏡ステージの概略構成図であり、第1実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0041】
中板20を移動させるための第1の回転操作部140の操作軸113は、軸15aと一体に設けられている。
【0042】
第1の回転操作部140を回転することによって、回転力は操作軸113、ピニオン16、ラック23を介して中板20に伝達され、中板20がY方向へ移動する。
【0043】
上板30を移動させるための第2の回転操作部150はY方向へ延びる回転軸60の一端に設けられている。
【0044】
第2の回転操作部150を回転させることによって、回転力は回転軸60、ピニオン71、ラック31を介して上板30に伝達され、上板30がX方向へ移動する。
【0045】
この第2実施形態によれば、第1実施形態の効果▲1▼及び▲2▼と同様の効果を奏するとともに、第1実施形態のように軸方向を変えるための自在継手61を用いない分だけ部品点数が削減されるので、構成が簡略化され、精度が向上するとともにコストの低減を図ることができる。
【0046】
なお、上記各実施形態において、ブロック24は伝達部材70を中板20及び上板30に確実に追従でき、フランジ72の回転を損なわせないように、摩擦係数の小さい材料を使用したり、フランジ72との摺動部に潤滑用の油を施したりするのが好ましい。
【0047】
また、上記各実施形態では、回転軸60と伝達部材70とにボールスプライン機構を構成したが、回転軸60と一体に回転し、回転軸60に沿って直線運動できる機構であればよく、例えば鋼球を用いず、伝達部材70の内周面に回転軸60の溝と係合する突起を設ける構成としてもよい。
【0048】
更に、上記各実施形態は顕微鏡ステージに適用した場合で説明したが、このステージ装置は測定機等にも適用することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項1に記載の発明のステージ装置によれば、使い勝手が良く、また、従来例に比しステージの小型化を図ることができる。
【0050】
請求項2に記載の発明のステージ装置によれば、構成が簡略化され、精度が向上するとともにコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の第1実施形態に係るステージ装置の概略構成図である。
【図2】図2は図1のA矢視図である。
【図3】図3は図1のB矢視図である。
【図4】図4は回転軸と伝達部材とで構成されるボールスプライン機構を説明する斜視図である。
【図5】図5はこの発明の第2実施形態に係るステージ装置を適用した顕微鏡ステージの概略構成図である。
【符号の説明】
10 ベース板(ベース部材)
16,71 ピニオン
20 中板(第1の移動部材)
23,31 ラック
30 上板(第2の移動部材)
40,140 第1の回転操作部(第1の回転操作手段)
50,150 第2の回転操作部(第2の回転操作手段)
60 回転軸
70 伝達部材(伝達手段)
Claims (4)
- 顕微鏡本体に固定されるベース部材と、
このベース部材に対して第1の方向へ移動可能な第1の移動部材と、
この第1移動部材に対して前記第1の方向と直交する第2の方向へ移動可能な第2の移動部材と、
前記ベース部材に設けられ、前記第1の移動部材を移動させるための第1の回転操作手段と、
前記ベース部材に設けられ、前記第2の移動部材を移動させるための第2の回転操作手段と、
前記第1の回転操作手段と前記第1の移動部材との間に設けられ、前記第1の回転操作手段の回転力を前記第1の移動部材に伝達し、前記第1及び第2の移動部材を移動させる第1の駆動手段と、
前記ベース部材に支持されるとともに、前記第1の方向へ延び、前記第2の回転操作手段の回転操作に応じて回転する回転軸と、
前記回転軸と同軸上に設けられ、前記第1の駆動手段の駆動力によって前記第1の移動部材と前記第2の移動部材とともに前記回転軸の軸方向へ移動可能であり、前記回転軸と一体に回転可能な伝達手段と、
前記伝達手段と常に嵌合し、前記第2の回転操作手段の回転力を前記第2の移動部材に伝達する第2の駆動手段と
を備えていることを特徴とするステージ装置。 - 前記第2の回転操作手段は前記第1の方向へ延びる前記回転軸上に、前記第1の回転操作手段は前記回転軸に直交する操作軸上にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。
- 前記回転軸と前記伝達手段とがボールスプライン機構を構成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の回転操作手段と前記第2の回転操作手段とは同軸上で回転可能に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。
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