JP6722048B2 - ステージ装置およびリニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ステージ装置および該ステージ装置の駆動に用いられるリニアアクチュエータに関する。

顕微鏡に利用されるステージ装置（以下、顕微鏡ステージ）は、観察対象のスライドガラスを載置して、所望の観察領域が顕微鏡視野へ入るように対物レンズに対してｘおよびｙ方向へ移動する。特に病理診断に用いられる顕微鏡では、細胞レベルの観察が要求されるため、顕微鏡ステージに対して高い位置管理精度が要求されている。また、スライドガラスをｘおよびｙ方向へ移動するための操作手段としては、高精度で精細な操作性および応答性が重視されため、ｘおよびｙ方向の摘みを手動操作で回す手動操作機構が使われている。

特許文献１では、顕微鏡ステージとして利用可能な、円筒型リニアモータを用いた電動式ステージが記載されている。この円筒型リニアモータは、原理的にバックラッシュが発生しにくいため、ステージ装置において観察位置を高精度で自動制御することが可能となる。

特許５６２０５０３号公報

一般に、病理診断では、手動モードで顕微鏡ステージを移動して観察を行う。手動モードでは、観察位置を高精度で精細な操作性および応答性で移動できることが要求される。また、顕微鏡ステージでは、上記のような手動モードに加え、電動によりステージを移動する自動モードを実現できることが求められている。自動モードでは、例えば、手動モードにおいて観察した関心領域（Region of Interest）の位置を例えばｘｙ座標で記憶しておき、その記憶された位置へ、速やかに高精度で、自動的に戻ることが出来る。

特許文献１に記載された電動式ステージは、自動モードによるステージの駆動を実現できる。また、ジョイスティクや摘みなどの手動操作部材から得られる電気信号に基づいて電動式ステージを駆動することで、擬似的な手動モードを実現することができる。しかしながら、そのような擬似的な手動モードでは、使用者の微細な操作が高精度且つ高速に反映されず、使用者はストレスを感じてしまう。したがって、手動モードに関しては、機械的な構造により使用者の操作をステージの移動へ変換する構成を用いることが望ましい。このような自動モードと手動モードを実現するステージ装置を実現しようとした場合、特許文献１の電動式ステージのような自動モードの機構と、手動モードのための機構と、それらを切り替える機構を設けることが考えられる。そして、手動モードから自動モード、自動モードから手動モードへの切り替わりの際には、観察位置の微小な移動が生じたりしないようなステージ機構が求められている。顕微鏡観察時では、そのような微動が観察像において大きく現われ、使用者がストレスを感じることになるからである。

そこで、本発明は、自動モードと手動モードの間の切換え時におけるステージ位置（観察位置）の微妙な移動の発生を低減するステージ装置を提供することを目的の一つとする。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的の１つとして位置付けることができる。

上記の目的を達成するための本発明の一態様によるステージ装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１のステージと、
前記第１のステージの面上を第１の方向に相対的に移動する第２のステージと、
手動による駆動力により、前記第２のステージを前記第１の方向へ相対的に移動させるための第１の被駆動部を駆動する第１の駆動手段と、
電動による駆動力により、前記第２のステージを前記第１の方向へ相対的に移動させるための第２の被駆動部を駆動する第２の駆動手段と、を備え、
前記第１の被駆動部と前記第２の被駆動部の少なくとも一部が共通の動作軸を有する。

本発明によれば、自動モードと手動モードの間の切換え時におけるステージ位置（観察位置）の微妙な移動の発生が低減される。

実施形態によるステージ装置１００の外観の一例を示す模式図。 ステージ装置１００を構成するｘステージ、ｙステージ、ステージベースの外観の一例を示す図。 リニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 ｙステージ下面とステージベース上面における構成部品の配置の一例を示す図。 ｙステージ上面とｘステージ上面における構成部品の配置の一例を示す図。 ｘステージ、ｙステージ、ステージベースの積層状態の一例を説明する図。 リニアアクチュエータのフレームの取り付けに関する変形例を示す図。 変形例による、ｙステージへの構成部品の配置の一例を示す図。 変形例による、ｙステージへの構成部品の配置の一例を示す図。 ｘステージ、ｙステージ、ステージベースの積層状態の一例を説明する図。 内側クロスローラガイドと外側クロスローラガイドの配置の一例を説明する図。 クロスローラガイドの組み立て手順（ステージの積層手順）の一例を説明する図。 クロスローラガイドの組み立て手順（ステージの積層手順）の一例を説明する図。 リニアアクチュエータの配置の一例を説明する図。 実施形態によるリニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 実施形態によるリニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 実施形態によるリニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 実施形態によるリニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 実施形態によるリニアアクチュエータの構造の一例を説明する図。 リニアアクチュエータにおける位置基準の一例を説明する図。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態のいくつかを説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態によるステージ装置１００の外観を示す模式図である。本実施形態では、ステージ装置１００を、観察対象のスライドを載置して、顕微鏡の鏡基に対してｘ方向およびｙ方向へ移動する顕微鏡用ステージとして用いる例を説明する。ステージ装置１００は、ステージベース１３０、ｙステージ１２０、ｘステージ１１０が積層された構造を有するｘｙステージである。なお、積層順序は図１の例に限定されるものではなく、ｘステージ１１０の上部にｙステージ１２０を設ける構成としてもよい。ステージ装置１００において、ｙステージ１２０はステージベース１３０の面上をｙ方向に相対的に移動する。また、ｘステージ１１０はｙステージ１２０の面上をｘ方向に相対的に移動する。ここで、ステージベース１３０は第１のステージの一例に相当し、ｙステージ１２０は第２のステージの一例に相当する。また、ｘステージ１１０は第３のステージの一例に相当する。また、ｙ方向は第１の方向の一例に相当し、ｘ方向は第２の方向の一例に相当する。なお、ｙステージ１２０を第１のステージの一例、ｘステージ１１０を第２のステージの一例として捉えることとしても良く、この場合にはｘ方向は第１の方向の一例となる。

より具体的には、ステージベース１３０は、顕微鏡の鏡基のｚベース（不図示）に固定される。ｙステージ１２０はステージベース１３０上を、ｙ軸クロスローラガイド１２１に沿ってｙ方向へ移動可能であり、ｘステージ１１０はｙステージ１２０上を、ｘ軸クロスローラガイド１１１に沿ってｘ方向へ移動可能である。この結果、ｘステージ１１０上に形成される位置管理面ステージ１０１を、ステージベース１３０に対して（顕微鏡の鏡基に対して）ｘ方向およびｙ方向の２方向へ移動させることが可能なｘｙステージが提供される。位置管理面ステージ１０１は、位置管理面ステージ１０１の位置管理を行うためのｘｙスケール板１０２や、スライドが載置されるスライド載置ステージ１０３を有する。なお、ｘｙステージはスライドを載置して対物レンズに対してｘｙ方向へ移動可能であればよく、ｘｙ位置を管理するための構成（位置管理面ステージ１０１など）は図１のものに限られない。ユーザは、手動摘み１６０のｘ摘み１６１を回すことによりｘステージ１１０をｘ方向へ移動させることができ、ｙ摘み１６２を回すことによりｙステージ１２０をｙ方向へ移動させることができる。よって、ユーザは手動摘み１６０を操作することにより位置管理面ステージ１０１をｘｙ方向に移動させることができる。ｙ摘み１６２は第１の駆動手段の一例に相当する。また、ｘ摘み１６１は第３の駆動手段の一例に相当する。

図２は、ステージ装置１００を構成するｘステージ１１０、ｙステージ１２０、ステージベース１３０のそれぞれの外観を示す図である。

ｘステージ１１０には、ｙステージ１２０に配置されるｘ軸クロスローラガイド１１１ｂと対になるｘ軸クロスローラガイド１１１ａが配置されている。ステージベース１３０には、ｙステージ１２０に配置されるｙ軸クロスローラガイド１２１ａと対になるｙ軸クロスローラガイド１２１ｂが配置されている。２つのｘ軸クロスローラガイド１１１ａは２つのｘ軸クロスローラガイド１１１ｂを外側から挟むように配置されており、２つのｙ軸クロスローラガイド１２１ａは２つのｙ軸クロスローラガイド１２１ｂを外側から挟むように配置されている。ｘ軸クロスローラガイド１１１ａ、１１１ｂを、それらの間にクロスローラを挿入した状態で固定することにより、ｘステージ１１０はｙステージ１２０の面上をｘ軸方向に移動可能となる。同様に、ｙ軸クロスローラガイド１２１ａ、１２１ｂの間にクロスローラを挿入して固定することで、ｙステージ１２０はステージベース１３０の面上をｙ軸方向に移動可能となる。

ｙステージ１２０には、ｘステージ１１０をｙステージに対してｘ方向へ移動させるための駆動機構と、ｙステージ１２０をステージベース１３０に対してｙ方向へ移動させるための駆動機構が搭載されている。手動駆動機構１７０は、手動による駆動力により、ｘステージ１１０をｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動させるための被駆動部（本実施形態ではｘステージに連結されたワイヤ）を駆動する。同様に、手動駆動機構１７０は、ｙステージ１２０をステージベース１３０に対してｙ方向へ移動させるための被駆動部（本実施形態ではステージベース１３０に連結されたワイヤ）を駆動する。より具体的には、ｘ摘み１６１、ｙ摘み１６２の回転動作を、それぞれ、図４以降でより具体的に示すｘワイヤ１７３、ｙワイヤ１７４の移動動作に変換する。ｘワイヤ１７３の移動によりｘステージ１１０がｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動し、ｙワイヤ１７４の移動によりｙステージ１２０がステージベース１３０に対してｙ方向へ移動する。ｙワイヤ１７４は第１の被駆動部の一例に相当する。また、ｘワイヤ１７３は第３の被駆動部の一例に相当する。

ｘ方向用のリニアアクチュエータ２００ｘは、ｘステージ１１０をｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動させるための駆動力を提供するリニアアクチュエータである。ｙ方向用のリニアアクチュエータ２００ｙはｙステージ１２０をステージベース１３０に対してｙ方向へ移動させるための駆動力を提供するリニアアクチュエータである。リニアアクチュエータ２００ｘ、２００ｙは同様の構造を有しているので、以下これらを総称する場合には、リニアアクチュエータ２００と記載する。また、リニアアクチュエータ２００がｘ方向用かｙ方向用かを区別する際には、参照符号の末尾にｘ、ｙを付す。

図３は、本実施形態によるリニアアクチュエータ２００の構造を説明する図である。図３（ａ）は、リニアアクチュエータ２００の上面、正面、下面、側面を示す図である。図３（ｂ）、図３（ｅ）は、リニアアクチュエータ２００を、構成要素で分解して示した斜視図である。図３（ｃ）はリニアアクチュエータ２００の取り付けを説明する図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）の一部の断面を示す図である。本実施形態のリニアアクチュエータ２００は、外包部材２０１と外包部材２０１を貫通する穴に挿通されるシャフト２０２よりなる所謂シャフトモータ（シャフトを用いるリニアモータ）を用いている。すなわち、該シャフトモータの該外包部材２０１の貫通孔２１１に該シャフト２０２を通した状態で、シャフト２０２をフレーム２０３に設けた大きめの穴２１４にワイヤ接続部２０４を用いて固定している。そして、ステージ装置１００の実装に際し、駆動ワイヤ１５（図４以降でより具体的に示すｘワイヤ１７３、ｙワイヤ１７４）とシャフト２０２の軸が同軸になる様に、シャフト２０２がフレーム２０３にワイヤ接続部２０４でもって固定される。

以上のような実装の結果として、図３（ａ）、（ｂ）に示されるようなリニアアクチュエータ２００が構成される。図示のようにリニアアクチュエータ２００は、外包部材２０１と、外包部材２０１の貫通孔２１１を摺動可能に挿通されたシャフト２０２と、シャフト２０２をフレーム２０３に固定するとともに駆動ワイヤを接続するためのワイヤ接続機構を提供するワイヤ接続部２０４と、を具備する。外包部材２０１とシャフト２０２の一方がコイルを有し、他方が磁石を有しており、コイルを有する部材への通電により磁石を含む部材がコイルに対して相対的に移動する。すなわち、電動による駆動力を提供する本実施形態によるリニアアクチュエータ２００は、外包部材２０１と外包部材２０１を貫通する穴に挿通されるシャフト２０２よりなる所謂シャフトモータ（シャフトを用いるリニアモータ）が実装時にフレーム２０３に固定されたものである。リニアアクチュエータ２００では、電気信号の付与に応じてシャフト２０２がその長手方向（軸方向）へ動作する。

シャフト２０２は、円形状の断面を有し、外包部材２０１の貫通孔２１１に挿通された状態で、実装時にフレーム２０３に組み込まれ、その両端部がワイヤ接続部２０４によりフレーム２０３に固定される。図３（ｃ）、図３（ｄ）に示されるように、ワイヤ接続部２０４の一端にはシャフト２０２の端部に設けられたネジ部２１３に対応したネジ部が設けられており、他端にはワイヤ固定用の穴部２１２が設けられている。穴部２１２に駆動ワイヤ（後述のｘワイヤ１７３またはｙワイヤ１７４）を差し込み、ワイヤ固定ネジ２０５で径方向から締め付けることにより、シャフト２０２と実質的に同軸に駆動ワイヤが接続されることになる。ここで、同軸というのは、駆動ワイヤの中心軸とシャフト２０２の中心軸が一致した状態のことである。なお、図３では、駆動ワイヤをワイヤ固定ネジ２０５で穴部２１２に固定する形態を示したが、駆動ワイヤを固定する方法はこれに限られるものではない。シャフト２０２と駆動ワイヤが同軸となるように固定できればいかなる構造を採用してもよく、たとえば、カシメにより駆動ワイヤを穴部２１２に固定するようにしてもよい。または、一端に円筒穴を有する円筒ピンの円筒穴に駆動ワイヤの端部を差し込み、ネジまたはカシメにより円筒ピンを駆動ワイヤの端部に固定しておき、この円筒ピンの他端を穴部２１２に挿入し、ワイヤ固定ネジ２０５で固定するようにしても良い。

また、外包部材２０１は、外包部材固定ネジ２０６によりｙステージ１２０に直接に、または取り付け部材を介して間接的に固定される。フレーム２０３は、フレーム固定ネジ２０７によりｘステージ１１０またはステージベース１３０に直接的に、または取り付け部材を介して間接的に固定される。このような構成によれば、ｘ方向のリニアアクチュエータ２００ｘのフレーム２０３ｘはｘステージ１１０に対して固定され、シャフト２０２ｘが外包部材２０１ｘに対してｘ方向に移動するとｘステージ１１０がｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動する。同様に、ｙ方向のリニアアクチュエータ２００ｙのフレーム２０３ｙはステージベース１３０に対して固定され、シャフト２０２ｙが外包部材２０１ｙに対してｙ方向に移動するとｙステージ１２０がステージベース１３０に対してｙ方向へ移動する。ここで、外包部材２０１ｙは第２の駆動手段の一例に相当し、シャフト２０２ｙは第２の被駆動手段の一例に相当する。また、外包部材２０１ｘは第４の駆動手段の一例に相当し、シャフト２０２ｘは第４の被駆動手段の一例に相当する。

なお、本実施形態のリニアアクチュエータ２００の提供形態やステージ装置１００への取り付けは、上述した形態に限られるものではない。たとえば、それぞれの取り付け先であるステージに外包部材２０１やシャフト２０２を固定する部分を設けても良い。また、図３（ｅ）に示されるように、フレーム２０３に設けた大きめのＵ溝に、両端にワイヤ接続部２０４を有するシャフト２０２を挿入し、固定するようにしてもよい。このように、手動駆動用のワイヤと電動駆動用のシャフト２０２とが同軸になり、且つ、その軸方向がステージの移動方向と平行となるように、ステージ装置に装着されれば、いかなる構成が用いられてもよい。したがって、手動駆動用のワイヤがシャフト２０２の軸の延長上の位置で、シャフト２０２の軸と同軸になるように接続されればよく、たとえば図１７により後述するリニアアクチュエータのように、手動駆動用のワイヤはシャフト２０２の両端に接続されていなくてもよい。

図４はｙステージ１２０の下面とステージベース１３０の上面におけるステージ駆動に関わる構成部品の配置を模式的に示す図である。なお、図４は構成部品の配置を説明するための模式図であるため、ステージに設けられた開口部の大きさ位置、形状や、各構成部品の配置位置、大きさなどは、図２に示したステージの構成図と必ずしも一致していない。

ｙステージ１２０の下面には、ｙ軸クロスローラガイド１２１ａと、リニアアクチュエータ２００ｙの外包部材２０１ｙが固定されている。ｙプーリ１７２とプーリ１７５ａの間にはｙワイヤ１７４がかけられており、ｙワイヤ１７４とシャフト２０２ｙが同軸になるようにリニアアクチュエータ２００ｙが配設され、ワイヤ接続部２０４ｙにｙワイヤ１７４が接続されている。ｙプーリ１７２は、ｙ摘み１６２に対する手動操作に応じて回転し、ｙプーリ１７２の回転によりｙワイヤ１７４が動作する。シャフト２０２ｙは、フレーム２０３ｙに固定されている。フレーム２０３ｙは（必要であれば不図示のブラケットを介して）ステージベース１３０に固定されている。ステージベース１３０の上面には、ｙ軸クロスローラガイド１２１ｂが配置されている。ｙ軸クロスローラガイド１２１ａがｙ軸クロスローラガイド１２１ｂを挟むように構成され、ｙステージ１２０はステージベース１３０に対してｙ方向に移動可能となっている。

以上の構成において、外包部材２０１ｙに対してシャフト２０２ｙをｙ方向へ移動させると、ｙステージ１２０がステージベース１３０に対してｙ方向へ（ｙ軸クロスローラガイド１２１に沿って）移動する。リニアアクチュエータ２００ｙは、外包部材２０１ｙのコイルへの通電に応じてシャフト２０２ｙを移動させるので、リニアアクチュエータ２００ｙの駆動力によりｙステージ１２０をステージベース１３０に対してｙ方向へ移動させ得る。また、ｙ摘み１６２の手動による回転力は手動駆動機構１７０においてｙプーリ１７２の回転力に変換され、ｙワイヤ１７４を移動させる。ｙワイヤ１７４は、ワイヤ接続部２０４そしてフレーム２０３ｙを介してステージベース１３０に連結されているため、ｙワイヤ１７４の移動はステージベース１３０をｙステージ１２０に対してｙ方向へ相対的に移動させる。結果、ｙステージ１２０がステージベース１３０に対してｙ方向へ移動することになる。

図５はｙステージ１２０の上面とｘステージ１１０におけるステージ駆動に関わる構成部品の配置を模式的に示す図である。なお、図４と同様に図５も構成部品の配置を説明するための模式図であるため、ステージに設けられた開口部の大きさ位置、形状や、各構成部品の配置位置、大きさなどは、図２に示したステージの構成図と必ずしも一致していない。

ｙステージ１２０の上面には、ｘ軸クロスローラガイド１１１ｂと、リニアアクチュエータ２００ｘの外包部材２０１ｘが固定されている。ｘプーリ１７１とプーリ１７５ｂの間にはｘワイヤ１７３がかけられており、ｘワイヤ１７３とシャフト２０２ｘが同軸になるようにリニアアクチュエータ２００ｘが配設され、ワイヤ接続部２０４ｘにｘワイヤ１７３が接続されている。ｘプーリ１７１は、ｘ摘み１６１に対する手動操作に応じて回転し、ｘプーリ１７１の回転によりｘワイヤ１７３が動作する。シャフト２０２ｘは、フレーム２０３ｘに固定され、フレーム２０３ｘは（必要であれば不図示のブラケットを介して）ｘステージ１１０に固定されている。ｘステージ１１０の下面（ｙステージ１２０の上面と対向する面）には、ｘ軸クロスローラガイド１１１ａが配置されている。ｘ軸クロスローラガイド１１１ａがｘ軸クロスローラガイド１１１ｂを挟むように構成され、ｘステージ１１０はｙステージ１２０に対してｘ方向に移動可能となっている。

以上の構成において、外包部材２０１ｘに対してシャフト２０２ｘをｘ方向へ移動させることでｘステージ１１０がｙステージ１２０に対してｘ方向へ（ｘ軸クロスローラガイド１１１に沿って）移動することになる。リニアアクチュエータ２００ｘは、外包部材２０１ｘのコイルへの通電に応じてシャフト２０２ｘを移動させるので、リニアアクチュエータ２００ｘの駆動力によりｘステージ１１０をｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動させ得る。また、ｘ摘み１６１の手動による回転力は手動駆動機構１７０においてｘプーリ１７１の回転力に変換され、ｘワイヤ１７３を移動させる。ｘワイヤ１７３の移動に応じてこれと同軸に接続されているワイヤ接続部２０４そしてフレーム２０３ｘもｘ方向へ移動し、フレーム２０３ｘが固定されているｘステージ１１０が移動する。結果、手動によりｘステージ１１０がｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動することになる。

本実施形態のステージ装置１００においては、リニアアクチュエータ２００ｘのシャフト２０２ｘとｘワイヤ１７３が同軸となっている。そのため、電動による駆動力に応じて動作する被駆動部としてのシャフト２０２ｘの動作軸と、手動による駆動力に応じて動作するｘワイヤ１７３の動作軸の少なくとも一部が共通となる。ここで、共通となる動作軸はｘ軸クロスローラガイド１１１により規定されるｘ方向に平行である。このように電動駆動と手動駆動における動作軸を一致させることにより、電動駆動と手動駆動の間の切り替えが行われた際の、ｘステージ１１０の微動の発生を低減することができる。したがって、顕微鏡の観察者は、ストレスなく電動駆動と手動駆動を任意のタイミングで切り替えることができる。ｙステージ１２０とステージベース１３０に関しても、リニアアクチュエータ２００ｙのシャフト２０２ｙとｙワイヤ１７４が同軸に配置されていることから、電動駆動と手動駆動の間の切り替えにおけるｙステージ１２０の微動の発生が低減される。なお、電動駆動と手動駆動の切り替えは手動駆動機構１７０で実行されるが、その構成については図１４により後述する。

次に、図６を参照して、ｘステージ１１０、ｙステージ１２０、ステージベース１３０の積層状態を説明する。図６に示されるように、ｘステージ１１０、ｙステージ１２０、ステージベース１３０はｚ方向に積層される。ｙステージ１２０の下面に固定されたｙ軸クロスローラガイド１２１ａとステージベース１３０の上面に固定されたｙ軸クロスローラガイド１２１ｂにより、ｙステージ１２０はステージベース１３０上をｙ方向へ移動可能に積層されている。同様に、ｘステージ１１０の下面に固定されたｘ軸クロスローラガイド１１１ａとｙステージ１２０の上面に固定されたｘ軸クロスローラガイド１１１ｂにより、ｘステージ１１０はｙステージ１２０上をｘ方向へ移動可能に積層されている。図６では、ｘステージ１１０をｙステージ１２０に対してｘ方向へ移動させた様子が示されている。

また、リニアアクチュエータ２００ｙの外包部材２０１ｙはｙステージ１２０の下面に直接固定され、フレーム２０３ｙは、Ｌ型のブラケット１８１ａを介してステージベース１３０に固定されている。このように、フレーム２０３ｙの底面がステージベース１３０の面に対して垂直になるようにフレーム２０３ｙを固定することで、ステージベース１３０とｙステージ１２０の高さ方向が制約された空間にリニアアクチュエータ２００ｙを配置することができる。

［リニアアクチュエータ２００ｙの取り付けに関する変形例］
なお、ブラケット１８１ａによるリニアアクチュエータ２００ｙ（フレーム２０３ｙ）のステージベース１３０への取り付け方法はこれに限られるものではない。フレーム２０３ｙをステージベース１３０へ取り付ける構成の変形例を図７に示す。図７（ａ）では、フレーム２０３ｙの底面とステージベース１３０の面とが平行になるようにフレーム２０３ｙが固定されている。ブラケット１８１ａを図示のような階段形状とすることで、高さ方向の位置が調整されている。また、図７（ｂ）では、図７（ａ）と同様に、フレーム２０３ｙの底面とステージベース１３０の面とが平行になるようにフレーム２０３ｙが固定されているが、ブラケット１８１ａとして平面板が採用されている。この場合、ｙステージ１２０の下面に凹部を形成することでリニアアクチュエータ２００ｙの高さ方向の大きさを吸収する構成となっている。

［ｙステージ１２０への部品配置に関する変形例］
上記実施形態では、ｙステージ１２０の上面にｘ軸クロスローラガイド１１１ｂが配置され、ｘワイヤ１７３が敷設され、ｙステージ１２０の下面にｙ軸クロスローラガイド１２１ａが配置され、ｙワイヤ１７４が敷設される構成を示した。すなわち、ｙステージ１２０の上面にｘステージ１１０を駆動するための構成が配置され、下面にステージベース１３０に対してｙステージ１２０を駆動するための構成が配置されていた。これに対し、図８〜図１０を参照して、ｙステージ１２０の下面にｘステージ１１０をｘ方向へ駆動するための構成とｙステージ１２０をｙ方向へ駆動するための構成をまとめた構成を説明する。このような構成によれば、ｘ方向及びｙ方向のクロスローラガイドが同一面に配置されるため、ステージ装置１００の組み立てにおける高さ方向の大きさをさらに低減すること、すなわちステージ装置１００の厚みをさらに小さくすることが可能になる。

図８はｙステージ１２０の下面とステージベース１３０の上面におけるステージ駆動に関わる構成部品の配置を模式的に示す図である。なお、図８は構成部品の配置を説明するための模式図であるため、ステージに設けられた開口部の大きさ位置、形状や、各構成部品の配置位置、大きさなどは、図２に示したステージの構成図と必ずしも一致していない。

ｙステージ１２０の下面には、ｙ軸クロスローラガイド１２１ａと、リニアアクチュエータ２００ｙの外包部材２０１ｙが固定されている。ｙプーリ１７２とプーリ１７５ａの間にはｙワイヤ１７４がかけられており、ｙワイヤ１７４とシャフト２０２ｙが同軸になるようにリニアアクチュエータ２００ｙが配設され、ワイヤ接続部２０４ｙにｙワイヤ１７４が接続されている。さらに、ｙステージ１２０の下面にはｘ軸クロスローラガイド１１１ｂが固定されている。また、リニアアクチュエータ２００ｘの外包部材２０１ｘが不図示のブラケットを介してｙステージ１２０に固定されている。ｘプーリ１７１は、ｙプーリ１７２と同軸で上下方向（Ｚ方向）に重なるように配置されており、ｘプーリ１７１とプーリ１７５ｂの間にはｘワイヤ１７３がかけられている。そして、ｘワイヤ１７３とシャフト２０２ｘが同軸になるようにリニアアクチュエータ２００ｘが配設され、ワイヤ接続部２０４ｘにｘワイヤ１７３が接続されている。

図４で説明したように、ｙステージ１２０をｙ方向へ駆動するためのリニアアクチュエータ２００ｙの、シャフト２０２ｙを保持するフレーム２０３ｙは、たとえばブラケット１８１ａを介してステージベース１３０に固定される。ステージベース１３０の上面には、ｙ軸クロスローラガイド１２１ｂが配置されている。ｙ軸クロスローラガイド１２１ａがｙ軸クロスローラガイド１２１ｂを挟むように構成され、ｙステージ１２０はステージベース１３０に対してｙ方向に移動可能となっている。これにより、シャフト２０２ｙがｙ方向へ駆動されると、ｙステージ１２０がステージベース１３０に対してｙ方向へ移動する。

図９はｙステージ１２０の上面を示す図である。図８に示したように、ｙステージ１２０の下面にステージ駆動のための構成部品が配置されるため、ｙステージ１２０の上面には構成部品が配置されない。したがって、ｙステージ１２０とｘステージ１１０の間隔を狭くすることができ、ステージ装置１００の高さ方向の大きさを低減できる。ｘステージ１１０には、２つのｘ軸クロスローラガイド１１１ａが不図示のブラケットを介して固定され、ｙステージ１２０に固定された２つのｘ軸クロスローラガイド１１１ｂを外側から挟むように固定される。これにより、ｘステージ１１０がｙステージ１２０に対してｘ方向に移動可能に積層される。なお、ｘステージ１１０にはブラケットを介してｘ軸クロスローラガイド１１１ａが固定されるため、ｙステージ１２０では、ブラケットを通すための開口 が、ｘ軸クロスローラガイド１１１ｂに沿って設けられている。

図１０は、ｘステージ１１０、ｙステージ１２０、ステージベース１３０の積層状態を示す図である。ｘステージ１１０とｙステージ１２０との間にｘ軸クロスローラガイド１１１は存在せず、図６に示した構造に比べて、ステージ装置１００のｚ方向の厚みが減少している。また、ｙステージ１２０の下面に敷設されたｘワイヤ１７３とリニアアクチュエータ２００ｘのシャフト２０２ｘとを同軸に接続するために、シャフト２０２ｘの位置をｙステージ１２０の下面よりも低い位置とする必要がある。そのためフレーム２０３ｘは、ブラケット１８１ｂを介してｘステージ１１０に固定されている。さらに、ｙステージ１２０の下面に固定されたｘ軸クロスローラガイド１１１ｂとｘ軸クロスローラガイド１１１ａを対向させるために、ｘ軸クロスローラガイド１１１ａはブラケット１８１ｄを介してｘステージ１１０に固定される。なお、ブラケット１８１ｄは、クロスローラガイドをしっかりと保持するため、ｘステージ１１０の機構と一体的に構成されても良い。ブラケット１８１ｃは、ｘ方向のリニアアクチュエータ２００ｘの外包部材２０１ｘをｙステージ１２０に対して固定するためのブラケットであり、これにより、シャフト２０２ｘの位置に合わせるように外包部材２０１ｘのｚ方向位置が調整される。

なお、上記実施形態および変形例のステージ装置１００において、ステージベース１３０がｙステージ１２０をｙ方向に摺動可能に支え、ｙステージ１２０がｘステージ１１０をｘ方向に摺動可能に支えている。そして、ステージベース１３０は、顕微鏡の鏡基のｚベース（不図示）に固定されてｘｙ方向に不動である。このｘｙ方向不動のステージベース１３０上に配設されたｙ軸クロスローラガイド１２１ｂと、ｙステージ１２０に配設されたｙ軸クロスローラガイド１２１aと、両者の間に挿入されたクロスローラとがｙ方向の摺動機構を構成する。摺動軸は１２１ｂと１２１aのｙ軸方向中間線であり、２本の平行なｙ軸方向中間線がステージベース１３０がｙステージ１２０を支える支点（支線）である。この支点間隔が広いほど、広い上物を安定に支えることが出来て有利である。

図１１は、上側ステージとしてのｙステージ１２０と下側ステージとしてのステージベース１３０におけるクロスローラガイドの構成を示す図である。図１１（ａ）（ｂ）は、ｙステージ１２０に内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂが配設され、ステージベース１３０に外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａが配設された状態を示している。また、図１１（ｃ）（ｄ）は、ｙステージ１２０に外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａが配設され、ステージベース１３０に内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂが配設された状態を示している。図１１（ｃ）（ｄ）に示すように、下側のステージ（ステージベース１３０）のクロスローラガイドを内側として用いた方が上側のステージ（ｙステージ１２０）を支える支点（支線）の間隔が広くなり、上側のステージをより安定に支えることが可能となる。こうした理由で、ステージ装置１００では、下側のステージであるステージベース１３０に固定されるｙ軸クロスローラガイド１２１ｂは内側となり、クロスローラを挿入するための凹部（Ｖ溝）が外部方向を向くように固定される。また、上側のステージであるｙステージ１２０に固定されるｙ軸クロスローラガイド１２１ａは外側となり、クロスローラを挿入するための凹部（Ｖ溝）が内部方向を向くように固定される。ｘステージ１１０とｙステージ１２０の間のｘ軸クロスローラガイド１１１についても、同様である。すなわち、上側のステージであるｘステージ１１０に固定されるｘ軸クロスローラガイド１１１ａは外側となり、下側のステージであるｙステージ１２０に固定されるｘ軸クロスローラガイド１１１ｂは内側となる。

次に、図１２〜図１４を参照して、図８〜図１０で説明したステージ装置１００におけるクロスローラガイドの組み立て手順について説明する。以下に説明するように、ｙステージ１２０の同一面（図８〜図１０では下面）にｘ軸クロスローラガイド１１１とｙ軸クロスローラガイド１２１が配設されると、クロスローラガイドの組み立てが容易になる。

まず、図１２（ａ）に示されるように、矩形のｙ軸（内側用）平行治具３０１を外側から押さえつけるように、内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂのペアをステージベース１３０の上面に固定する。続いて、図１２（ｂ）に示されるように、矩形のｘ軸（内側用）平行治具３０２を外側から押さえつけるように、内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂのペアをｙステージ１２０の下面に固定する。

次に、図１２（ｃ）に示されるように、直角治具３０３を用いて、２つの外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａのうちの一方をｙステージ１２０の下面に固定する。直角治具３０３の一辺を、図１２（ｂ）で固定された内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂの一方に押し当てた状態で、直角治具３０３の他の辺に外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａを押し当てて固定する。これにより、内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂに対して直角に外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａが固定される。

続いて、図１２（ｄ）に示されるように、他の一方の外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａを仮止めした後、ｙステージ１２０の外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａのペアが、ステージベース１３０の内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂのペアを外側から挟み込むようにｙステージ１２０をステージベース１３０に載せる。その後、外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａと内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂの間のＶ溝にクロスローラを挿入する。その後、調整用の土手３０４ａの調整ネジ３０５ａを締める方向へ回すことで、仮止めした外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａを所定トルクで内側に押し込み、その状態で仮止めしたｙ軸クロスローラガイド１２１ａをｙステージ１２０に固定する。なお、土手３０４ａは、図８〜図１０等では記載を省略しているが、クロスローラガイドの組み立て調整において、ｙステージ１２０に設けられた外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａを押し込むのに必要な構成であり、ｙステージ１２０の下面に設けられている。土手３０４ａはｙステージ１２０に取り外し可能な構成（治具）として提供されてもよい。また、調整ネジ３０５ａは、ｙ軸クロスローラガイド１２１ａをｙステージ１２０に固定するためのネジ（不図示）位置に応じて設けられていることが好ましい。

上述したように、ｙステージ１２０に固定される外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａはステージベース１３０上の内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂを挟み込むように配置される。したがって、仮止めした一方の外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａを調整ネジ３０５ａにより所定トルクで押し込むことで、内側のｙ軸クロスローラガイド１２１ｂと外側のｙ軸クロスローラガイド１２１ａが適切な力で押圧しあった状態となる。この状態を図１３（ａ）に示す。この状態で、ｙ軸クロスローラガイド１２１ａをｙステージ１２０にしっかりと固定することでｙ軸クロスローラガイドの組み立てが完了する。以上のように、土手３０４ａは、クロスローラガイドの押圧調整機構として機能する。すなわち、土手３０４ａは、クロスローラを挿入するための凹部が内部方向を向く外側のクロスローラガイドの一つをステージの内部方向へ押し出す力を加える。これにより、クロスローラを挿入するための凹部が外部方向を向く内側のクロスローラガイドに対して外側のクロスローラガイドを所定の押圧状態として、クロスローラガイドを固定することが可能になる。

続いて、図１３（ｂ）に示されるように、ｘステージ１１０の下面において、ｘ軸（外側用）平行治具３０６を挟むように外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａを固定し、その後、調整用の一方の外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａを緩めて外側にずらし仮止めする。そして、図１３（ｃ）に示されるように、ｘステージ１１０をｙステージ１２０に積層する。上述したように、ｘステージ１１０に固定される外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａはｙステージ１２０上の内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂを挟み込むように配置される。その後、外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａと内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂの間のＶ溝にクロスローラを挿入する。

クロスローラガイドの押圧調整機構としての土手３０４ｂの調整ネジ３０５ｂを締める方向へ回すことで、仮止めした外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａを所定トルクで内側に押し込み（図１３（ｃ））、その状態で仮止めしたｘ軸クロスローラガイド１１１ａをｘステージ１１０に固定する。これにより、内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂと外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａが適切な力で押圧しあう状態（図１３（ｄ））となる。なお、土手３０４ｂは、図８〜図１０等では記載を省略しているが、クロスローラガイドの組み立て調整において、ｘステージ１１０に設けられた外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａを押し込むのに必要な構成であり、ｘステージ１１０の下面に設けられている。土手３０４ｂはｘステージ１１０に対して取り外し可能な構成（治具）として提供されてもよい。また、調整ネジ３０５ｂは、ｘ軸クロスローラガイド１１１ａをｙステージ１２０に固定するためのネジ（不図示）位置に応じて設けられていることが好ましい。こうして、ｘステージ１１０に固定される外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａはｙステージ１２０上の内側のｘ軸クロスローラガイド１１１ｂを挟み込むように配置される。この状態で、外側のｘ軸クロスローラガイド１１１ａをｘステージ１１０にしっかりと固定することでｘ軸クロスローラガイド１１１の組み立てが完了する。

次に、図４、図５、図８、図９で説明した、ｘ軸クロスローラガイド１１１、ｙ軸クロスローラガイド１２１、ｘ方向のリニアアクチュエータ２００ｘ、ｙ方向のリニアアクチュエータ２００ｙ、手動駆動機構１７０、ｘワイヤ１７３、ｙワイヤ１７４のレイアウトを図１４（ａ）に示す。なお図１４（ａ）では、ｙステージ１２０の上面、下面の区別なく構成要素の配置状態を示している。なお、手動駆動機構１７０は、ｘステージ１１０のｘ方向の移動に関しては、ｘ摘み１６１（図１）のシャフトに接続されたｘローラ１７７がｘ摘み１６１の回転操作に応じて回転する。ｘ用伝達ローラ１７９ｘは手動駆動時にｘローラ１７７とｘプーリ１７１を押圧して、ｘローラ１７７の回転をｘプーリ１７１に伝える。このように、ｘ用伝達ローラ１７９ｘによるｘローラ１７７とｘプーリ１７１への押圧と解除を切り替えることにより手動駆動と電動駆動が切り替わる。ｙステージの１２０のｙ方向の移動に関しては、ｙ摘み１６２（図１）のシャフトに接続されたｙローラ１７８がｙ摘み１６２の回転操作に応じて回転する。ｙ用伝達ローラ１７９ｙは手動駆動時にｙローラ１７８とｙプーリ１７２を押圧して、ｙローラ１７８の回転をｙプーリ１７２に伝えるようになっている。

図１４（ｂ）は、ｙワイヤ１７４の別の敷設例を示した図である。図１４（ｂ）のレイアウトによれば、手動駆動機構１７０、リニアアクチュエータ２００ｘ、２００ｙの配置位置の分散化が図られるため、ステージのバランスがよくなる。但し、ｘワイヤ１７３の引き回し距離が長くなる。

以上説明したように、第１実施形態のステージ装置１００によれば、電動駆動時の被駆動部であるシャフト２０２と手動駆動時の被駆動部である駆動ワイヤの、ステージの移動方向に平行な動作軸が共通となる。これにより、バックラッシュの発生しにくいシャフトモータ（シャフトを用いるリニアモータ、シャフトが円筒の場合は円筒型リニアモータ）を用いた電動駆動と、手動摘み１６０を用いた手動駆動の間の切り替えにおいて、ｘｙステージの位置が安定して保たれる。したがって、たとえば、ステージ装置１００を顕微鏡ステージとして用いれば、電動駆動と手動駆動の間の切り替えにおいて、観察位置がずれることが無く、使用者はストレスを感じることなく顕微鏡観察を行うことができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態のステージ装置では、リニアアクチュエータの主要な構成としてシャフトモータ（円筒型リニアモータ）を使用している。一般にシャフトモータは、位置関係が機械的に固定されていない別部材である外包部材と、外包部材に内挿されるシャフト（円筒型のロッド部材）とよりなっている。この構成は、設計自由度は高いという利点はあるが、実装時に位置合せが必要であり、組立・調整の自動化に不向きであり、コストアップに繋がる。例えば、外包部材を駆動側ステージに、一方、円筒型ロッド部材は被駆動側ステージに、所定精度で適切な位置関係で取り付けるには、人手に依存する複雑な作業が要求される。また、シャフトと外包部材は、取り付けるまでは位置関係が固定されない別部材である為、組立前にロッド部材への傷、曲がり、金属片などの磁気による付着が生じないように適切に管理する必要もあり、これもコストアップに繋がる。第２実施形態では、上述したステージ装置への適用に適したリニアアクチュエータの提供形態を開示する。第２実施形態のリニアアクチュエータによれば、第１実施形態で説明したステージ装置の組立・調整の簡単化が実現され、製造コストが低減される。

以下、第２実施形態では、第１実施形態のステージ装置１００において好適に用いられるリニアアクチュエータに関して、更に説明する。なお、第２実施形態で例示されるリニアアクチュエータ２００は、顕微鏡用ステージへの適用に限られるものではなく、種々の１次元ステージ、２次元ステージのリニアアクチュエータとして提供可能である。

本実施形態のリニアアクチュエータ２００は、
・外包部材２０１と外包部材２０１の貫通孔にシャフト２０２が挿通された形態のリニアモータと（外包部材２０１とシャフト２０２の一方がコイルを有し、他方が永久磁石を有する）、
・手動操作用のワイヤとシャフト２０２を同軸に接続するための接続部と、
・シャフト２０２を取り付けるフレーム２０３と、を有し、
シャフト２０２が、外包部材２０１を挿通した状態で、シャフト２０２の軸がフレーム２０３の位置基準に対し、所定精度でもって組みつけられた状態で提供される一体型リニアアクチュエータである。図３（ａ）に示されるリニアアクチュエータ２００は、実装の結果として、上記所定精度が得られるリニアアクチュエータが構成される例を示している。以下、本実施形態のリニアアクチュエータ２００の構成例について説明する。

［構成例１］
図１５のリニアアクチュエータ２００ａは、図３で説明したリニアアクチュエータ２００のワイヤ接続部２０４に改造を加えたものである。図３に示した構成では、実装時にワイヤ接続部をフレーム２０３を挟んでシャフト２０２に取り付けるもので、ワイヤ固定ネジ２０５の回転方向の位置（位相）は、実装上の都合により任意の位置にすることが出来る。これに対して、図１５に示される一体型リニアアクチュエータの構成では、ワイヤ固定部（接続カバー２２２とワイヤ固定ネジ２０５）がシャフト固定部（シャフト固定ネジ２２１）に回転可能に構成されている。したがって、一体型リニアアクチュエータとして取り付けた後に、ワイヤ固定ネジ２０５の位置を回転して、好適な位置でワイヤを固定することが可能となっている。なお、図１５でも図３と同様に、ワイヤ接続部２０４は、シャフトの両端の側において、シャフトの軸と同軸になるように駆動ワイヤを装着可能なワイヤ接続機構を提供する構成である。

図１５（ａ）は、リニアアクチュエータ２００ａの外観を示す図である。外包部材２０１の貫通孔にシャフト２０２が挿通されたシャフトモータにおいて、シャフト２０２の両端が、ワイヤ接続部２０４によりフレーム２０３に所定精度で固定される。たとえば、フレーム２０３はコの字形状を有し、底面パネル２０３１とその両側の側面パネル２０３２を有し、シャフト２０２の両端が側面パネル２０３２に所定精度で固定される。ワイヤ接続部２０４は、２つの側面パネル２０３２に形成された所定精度の貫通孔（図３と異なり大きめでない）を通してシャフト２０２の両端部をネジ止めすることでシャフト２０２を２つの側面パネル２０３２の間に固定するネジ部（図１５（ｂ）のシャフト固定ネジ２２１）を有する。また、ワイヤ接続部２０４は、そのネジ部と同軸となるように駆動ワイヤ（ｘワイヤ１７３、ｙワイヤ１７４）の端部を固定するワイヤ固定部（図１５（ｂ）の接続カバー２２２）を有する。以下、具体的に説明する。

リニアアクチュエータ２００ａのワイヤ接続部２０４は、図１５（ｂ）に示されるように、シャフト固定ネジ２２１、接続カバー２２２、接続カバー固定ネジ２２３を有する。図１５（ｃ）に示されるように、シャフト固定ネジ２２１はシャフト２０２の端部に設けられたネジ部２１３とのネジ締めによりフレーム２０３の側面パネル２０３２にシャフト２０２を固定する。シャフト固定ネジ２２１のネジ部に隣接して、側面パネル２０３２の貫通孔と嵌合する円筒部２２１１が設けられており、シャフト２０２の軸とシャフト固定ネジ２２１の軸の位置が所定の精度で同軸となるようにしている。接続カバー２２２はシャフト固定ネジ２２１を内包する凹部を有し、その凹部の反対側の面には駆動ワイヤ１５を挿入するための穴を有している。接続カバー２２２は接続カバー固定ネジ２２３によりシャフト固定ネジ２２１に固定される。また、接続カバー２２２に挿入された駆動ワイヤ１５の端部は、ワイヤ固定ネジ２０５により接続カバー２２２に固定される。なお、駆動ワイヤ１５の先端部には所定径のスリーブが装着されており、駆動ワイヤ１５とシャフト２０２の軸をより正確に一致させるようにしている。

以上のようなリニアアクチュエータ２００ａによれば、駆動ワイヤ１５がシャフト２０２と同軸の関係を有して接続される。また、接続カバー２２２は、接続カバー固定ネジ２２３により、ワイヤ固定ネジ２０５へのアクセスが容易となる任意の回転位置でシャフト固定ネジ２２１に固定することができ、便利である。なお、図３でも説明したように、穴部２１２への駆動ワイヤ１５の固定は、図示の形態に限られるものではなく、いかなる構造が用いられてもよい。たとえば、カシメにより駆動ワイヤ１５の端部が穴部２１２に固定されてもよい。または、図１５（ｂ）に示すように、円筒穴を有する円筒ピン１５０１の穴部に駆動ワイヤの端部を差し込み、ネジまたはカシメにより固定し、この駆動ワイヤ１５が一端に接続された円筒ピンの他端を穴部２１２に挿入し、ワイヤ固定ネジ２０５で固定しても良い。これは、後述の構成例２以降のリニアアクチュエータについても同様である。

図１５（ｄ）は、図１５（ａ）に示されるリニアアクチュエータ２００ａにおいて、フレーム２０３が側面パネル２０３２よりさらに外側に延びた底面パネル２０３１を有するものである。図１５（ａ）、図１５（ｄ）のいずれの形態においても、ワイヤ接続部２０４が側面パネル２０３２から伸び出ており、ワイヤ接続部２０４のワイヤを接続する位置がシャフト２０２の軸の延長上にある。

図２０は、リニアアクチュエータ２００ａにおける位置基準を説明する図である。フレーム２０３は、２つの側面パネル２０３２に設けられた貫通孔によって規定される軸位置および軸方向に対して所定の位置関係を有する軸位置基準および軸方向基準としての基準凸部２０３５と基準凸部２０３６を有する。ここで、軸位置とは、フレーム２０３に固定されたシャフト２０２の中心軸の位置であり、軸方向とはその中心軸の方向である。基準凸部２０３５により、図２０（ａ）に示されるように、基準凸部２０３５の頂点位置からシャフト２０２の中心位置（同軸位置）までの距離Ａが規定される。また、取り付け穴の周囲の基準凸部２０３６により、シャフト２０２の中心位置までの距離Ｂが規定される。こうして、基準凸部２０３５、２０３６により、シャフト２０２の軸位置が規定される。また、底面パネルの同じ辺上にある基準凸部２０３５の頂点を結ぶ線は、シャフト２０２の軸方向を示す（シャフト２０２の軸方向と平行である）。

このようなフレーム２０３の基準を用いることで、リニアアクチュエータ２００ａを精度よく、容易に、第１実施形態のステージ装置１００へ組み込むことができる。なお、以下に示す構成例においても、フレーム２０３は同様の位置基準、軸方向基準を有する。

［構成例２］
図１６は、リニアアクチュエータ２００の更に別の構成例であるリニアアクチュエータ２００ｂを示す図である。図１６（ａ）はリニアアクチュエータ２００ｂの外観を示す図である。図１６（ｂ）はリニアアクチュエータ２００ｂの分解図である。外包部材２０１の貫通孔にシャフト２０２が挿通され、シャフト２０２の両端が、ワイヤ接続部２０４によりフレーム２０３に所定精度で固定されている。リニアアクチュエータ２００ｂのワイヤ接続部２０４では、一方の端部にシャフト２０２のネジ部２１３に適合したネジ部が形成され、他方の端部にはフック部２３１が形成されている。ネジ部により、２つの側面パネル２０３２に形成された所定精度の貫通孔を通してシャフト２０２の両端部がネジ止めされ、シャフト２０２が２つの側面パネル２０３２の間に所定精度で固定されている。ワイヤ接続機構の端部としてのフック部２３１は、端部がリング状に形成された駆動ワイヤ１５をひっかけるためにフック形状を有している。フック部２３１に、駆動ワイヤ１５の端部に形成されたリング１５０２をひっかけることにより、シャフト２０２とワイヤが同軸に接続されることになる。

［構成例３］
図１７は、リニアアクチュエータ２００の更に別の構成例であるリニアアクチュエータ２００ｃを示す図である。図１７（ａ）はリニアアクチュエータ２００ｃの外観を示す斜視図、図１７（ｂ）はリニアアクチュエータ２００ｃの断面図、図１７（ｃ）は、シャフト固定部およびワイヤ接続部の詳細な断面図である。リニアアクチュエータ２００ｃのフレーム２０３は、底面パネル２０３１に直交して対向する側面パネル２０３２の対と、側面パネル２０３２の対を挟むように設けられた、底面パネル２０３１に直交して対向する第２側面パネル２０３３の対とを有する

外包部材２０１の貫通孔にシャフト２０２が挿通された状態で、シャフト２０２の両端が、シャフト固定ネジ２２１ａによりフレーム２０３の側面パネル２０３２に固定される。フレーム２０３の底面パネル２０３１は、側面パネル２０３２の位置よりもさらに外側へ延びており、その底面パネル２０３１の両端には第２側面パネル２０３３が設けられている。第２側面パネル２０３３には、ワイヤ接続部２０４ａにより駆動ワイヤ１５が接続される。

図１７（ｃ）に示されるように、シャフト２０２は両端にネジ部２１３を有し、シャフト固定ネジ２２１ａにより側面パネル２０３２を挟んでネジ締めされ、側面パネル２０３２に固定される。また、ワイヤ接続部２０４ａの一方の端部にネジ部が設けられており、固定ネジ２３２により第２側面パネル２０３３を挟んでネジ締めされ、第２側面パネル２０３３に固定される。側面パネル２０３２と第２側面パネル２０３３の穴は、シャフト２０２とワイヤが同軸に配置されるように形成されている。

なお、上記の例では、ワイヤ接続部２０４ａを固定するための第２側面パネル２０３３が、側面パネル２０３２の位置からさらに外側に延びた底面パネル２０３１に設けられた例を説明したが、これに限られるものではない。シャフト２０２と駆動ワイヤ１５が同軸となるようにシャフト２０２と駆動ワイヤ１５を固定する構成であればよいので種々の変形が可能である。たとえば、側面パネル２０３２の両側と上側の３辺の何れかよりシャフト２０２の軸方向に延びる部材とその先に第２側面パネル２０３３が設けられた構成でもよい。

［構成例４］
図１８は、リニアアクチュエータ２００の更に別の変形例としてのリニアアクチュエータ２００ｄを示す図である。図１８（ａ）はリニアアクチュエータ２００ｄの外観を示す斜視図、図１８（ｂ）はリニアアクチュエータ２００ｄの分解図、図１８（ｃ）はフレーム２０３の変形例を示す図である。リニアアクチュエータ２００ｄでは、外包部材２０１の貫通孔にシャフト２０２が挿通されたシャフトモータにおいて、シャフト２０２がその両端にワイヤ接続部２０４ｃを有する構成となっている。

シャフト２０２は、ワイヤ接続部２０４ｃのネジ部２１３ａとシャフト固定ナット２３３によりフレーム２０３の側面パネル２０３２に固定される。側面パネル２０３２は、ワイヤ接続部２０４ｃを有するシャフト２０２を受け入れるために、所定精度で形成されたＵ字型の切り込みを有している。すなわち、シャフト２０２をＵ字型の切り込みにしっかりと差し込むことで、シャフト２０２の軸位置とフレーム２０３との位置関係が図２０に示すのと同程度に維持されるものである。また、ワイヤ接続部２０４ｃのネジ部２１３ａよりも先端側の端面には、ワイヤを受け入れる穴部２１２が設けられている。穴部２１２に駆動ワイヤ１５を挿入してワイヤ固定ネジ２０５で径方向に締め付けることで、駆動ワイヤ１５がワイヤ接続部２０４ｃに固定される。

なお、以上のような、ワイヤ接続部が一体化されたシャフト２０２をステージに固定するためのフレーム２０３として、図１８（ｃ）に示されるような、分離されたフレーム２０３ａが用いられてもよい。分離されたフレーム２０３ａは、底面パネル２０３１ａと側面パネル２０３２ａからなるＬ字の形状を有する。ただし、分離されたフレーム２０３ａとシャフト２０２の位置関係は、所定精度で保持されることが必要である。なお、このような分離型のフレームは図１５〜１８に示したリニアアクチュエータにも適用できる。なお、図３に示すシャフトモータを使用する場合にも、分離型のフレームは実装上、便利であり、分離されたフレーム２０３ａはステージ側に作り込まれていてもよい。

［構成例５］
図１９は、リニアアクチュエータ２００の更に別の変形例としてのリニアアクチュエータ２００ｅを示す図である。リニアアクチュエータ２００ｅのワイヤ接続機構は、駆動ワイヤの固定位置を、シャフト２０２の軸方向に移動させるための構成を含み、これにより駆動ワイヤ１５のテンションを調整可能としたものである。一般に駆動ワイヤのテンション調整は、たとえば図１４（ａ）において、プーリ１７５ａのｙ方向への移動やプーリ１７５ｂのｘ方向への移動によりなされる。しかるに、プーリ移動調整機構の追加を伴うと同時に、テンション調整時のアクセス路を確保する事が必要になり、コストアップに繋がる。これに対し、リニアアクチュエータ２００ｅでは、以下に示すような構成によりフレーム２０３において駆動ワイヤのテンション調整が可能となる。そのため、使用者はより容易にテンション調整を実施できる。

リニアアクチュエータ２００ｅは、シャフト２０２を側面パネル２０３２に固定し、ｘワイヤ１７３またはｙワイヤ１７４を接続するとともに、接続されたワイヤのテンションの調整を可能とするテンション調整部２４０を有する。図１９（ａ）はリニアアクチュエータ２００ｅの外観を示す図、図１９（ｂ）はシャフト固定部およびテンション調整部２４０の分解構成図、図１９（ｃ）はテンション調整部の組み立て状態図、図１９（ｄ）はテンション調整部２４０の断面構成図を示す。

図１９（ｂ）、（ｄ）に示されるように、シャフト２０２は、その端面に設けられたネジ部２１３とシャフト固定ネジ２２１によって側面パネル２０３２にネジ締めされ、所定精度で固定される。テンション調整部２４０は、調整ネジ部２４１、調整スリーブ固定ナット２４２、ワイヤ固定部２４３、テンション調整スリーブ２４４を有する。調整ネジ部２４１は、シャフト固定ネジ２２１を収容する凹部を有する円筒部分２４１１ａと、調整スリーブ固定ナット２４２およびテンション調整スリーブ２４４に形成されたネジに適合するネジ部分２４１１ｂとを有する。また、円筒部分２４１１ａには、固定ネジ２２３のためのネジ穴２４１１ｃが設けられている。

まず、シャフト固定ネジ２２１で、シャフト２０２をフレーム２０３（側面パネル２０３２）に所定精度で固定する。その後、調整ネジ部２４１の凹部でシャフト固定ネジ２２１を覆い、収容した状態で固定ネジ２２３により、調整ネジ部２４１をシャフト固定ネジ２２１に固定する。ワイヤ固定部２４３は、駆動ワイヤ１５を差し込むための穴を有し、テンション調整スリーブ２４４の貫通孔を通して穴に差し込まれた駆動ワイヤ１５をワイヤ固定ネジ２０５により固定する。ワイヤ固定部２４３はテンション調整スリーブ２４４の内部に収容される。そして、テンション調整スリーブ２４４（内側にネジ部分を有する）を回して、調整ネジ部２４１のネジ部分にねじ込み、テンション調整スリーブ２４４の位置を変化させることでワイヤ固定部２４３の位置を軸方向に（矢印１９０１の方向に）移動させ、駆動ワイヤ１５のテンションを調整することができる。すなわち、テンション調整スリーブ２４４の位置の変化によりリニアアクチュエータ２００ｅの両側にあるワイヤ固定部２４３の間の距離が変化する。テンション調整終了後は、調整スリーブ固定ナット２４２により、テンション調整スリーブ２４４を締め付け、調整ネジ部２４１における位置を固定する。こうして、駆動ワイヤ１５のテンションを調整することができる。猶、テンション調整機構は、リニアアクチュエータのシャフトの両端に具備される様に説明したが、片側のみに有っても良い。

なお、上述したテンション調整部２４０は、図１６のようにワイヤ接続部をフック形状にした場合、図１７のように別の側面パネルにワイヤ接続部を設けた場合、図１８のようにシャフトの両端にワイヤ接続部を設けた場合など、何れの形態にも適用できる。

１００：ステージ装置、１１０：ｘステージ、１２０：ｙステージ、１３０：ステージベース、２００：リニアアクチュエータ、２０１：外包部材、２０２：シャフト、２０３：フレーム

Claims (30)

1. 第１のステージと、
   前記第１のステージの面上を第１の方向に相対的に移動する第２のステージと、
   手動による駆動力により、前記第２のステージを前記第１の方向へ相対的に移動させるための第１の被駆動部を駆動する第１の駆動手段と、
   電動による駆動力により、前記第２のステージを前記第１の方向へ相対的に移動させるための第２の被駆動部を駆動する第２の駆動手段と、を備え、
   前記第１の被駆動部と前記第２の被駆動部の少なくとも一部が共通の動作軸を有することを特徴とするステージ装置。
2. 前記共通の動作軸は、前記第１の方向と平行であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記第１の方向は、前記第１および第２のステージに配置されたクロスローラガイドにより規定され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。
4. 前記第２の駆動手段は、外包部材と前記外包部材を貫通する穴に挿通されたシャフトを有するシャフトモータの外包部材であり、前記第２の被駆動部は前記シャフトモータの前記シャフトであ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。
5. 前記第１の駆動手段は、ユーザの手動操作に応じて回転するプーリを有し、前記第１の被駆動部は、前記プーリにより移動するワイヤであることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記シャフトを前記第１のステージに固定する固定手段をさらに備え、
   前記第２の駆動手段である前記外包部材と前記第１の駆動手段は前記第２のステージに固定され、
   前記第１の被駆動部である前記ワイヤが前記シャフトの軸の延長上の位置で、前記シャフトの軸と同軸になるように接続されていることを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
7. 前記固定手段は、前記シャフトの両端を固定するための２つの側面パネルと、該２つの側面パネルを固定する底面パネルを有するフレームを含むことを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
8. 前記外包部材は前記第２のステージに固定され、前記シャフトは前記第１のステージに固定され、前記シャフトの両端部に前記ワイヤが接続されることを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
9. 前記フレームは、前記第１のステージに固定されることを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
10. 前記シャフトと前記外包部材の一方がコイルを含み、他方が磁石を含むことを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載のステージ装置。
11. 前記シャフトの断面が円形状であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１項に記載のステージ装置。
12. 前記第１のステージの面上に前記第２のステージを前記第１の方向へ移動可能に積層するためのクロスローラガイドであって、前記第１のステージに配置されるクロスローラガイドは、クロスローラを挿入するための凹部がステージの外部方向を向き、前記第２のステージに配置されるクロスローラガイドはクロスローラを挿入するための凹部が内部方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のステージ装置。
13. 前記第２のステージの面上を前記第１の方向とは異なる第２の方向に相対的に移動する第３のステージと、
    手動による駆動力により、前記第３のステージを前記第２の方向へ相対的に移動させるための第３の被駆動部を駆動する第３の駆動手段と、
    電動による駆動力により、前記第３のステージを前記第２の方向へ相対的に移動させるための第４の被駆動部を駆動する第４の駆動手段とをさらに備え、
    前記第３の被駆動部と前記第４の被駆動部の少なくとも一部が共通の動作軸を有することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
14. 前記第３の被駆動部と前記第４の被駆動部の共通の動作軸は、前記第２の方向に平行であることを特徴とする請求項１３に記載のステージ装置。
15. 前記第１の駆動手段及び第３の駆動手段と、前記第２の駆動手段と、前記第４の駆動手段とは、それぞれ前記第２のステージの異なる３つの辺に分散して配置されることを特徴とする請求項１３または１４に記載のステージ装置。
16. 前記第１および第２の駆動手段と前記第１の方向の移動を規定するクロスローラガイドが前記第２のステージの前記第１のステージと対向する面に設けられ、
    前記第３および第４の駆動手段と前記第２の方向の移動を規定するクロスローラガイドが前記第２のステージの前記第３のステージと対向する面に設けられることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のステージ装置。
17. 前記第１および第２の駆動手段と前記第１の方向の移動を規定するクロスローラガイド、および前記第３および第４の駆動手段と前記第２の方向の移動を規定するクロスローラガイドが、前記第２のステージの前記第１のステージと対向する面に設けられることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のステージ装置。
18. 前記第２のステージの面上に前記第３のステージを前記第２の方向へ移動可能に積層するためのクロスローラガイドであって、前記第２のステージに配置されるクロスローラガイドは、クロスローラを挿入するための凹部がステージの外部方向を向き、前記第３のステージに配置されるクロスローラガイドはクロスローラを挿入するための凹部が内部方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のステージ装置。
19. クロスローラを挿入するための凹部が内部方向を向くクロスローラガイドの一つを、前記内部方向へ押し出す力を加えることにより、クロスローラを挿入するための凹部が外部方向を向くクロスローラガイドに対して所定の押圧状態とするための押圧調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２または１８に記載のステージ装置。
20. 顕微鏡のためのステージ装置であって、
    前記顕微鏡に固定されるステージベースと、
    前記ステージベースの面上を第１の方向に相対的に移動するｙステージと、
    観察対象のスライドを載置して、前記ｙステージの面上を前記第１の方向に直交する第２の方向に相対的に移動するｘステージと、
    電動による駆動力により、前記ｙステージを前記第１の方向へ相対的に移動させるための第１のシャフトを駆動する第１のシャフトモータと、
    電動による駆動力により、前記ｘステージを前記第２の方向へ相対的に移動させるための第２のシャフトを駆動する第２のシャフトモータと、
    手動による駆動力により、前記ｙステージを前記第１の方向へ移動させるための第１のワイヤを移動させる駆動手段と、手動による駆動力により、前記ｘステージを前記第２の方向へ移動させるための第２のワイヤを移動させる駆動手段と、を備え、
    前記第１のワイヤが前記第１のシャフトと同軸になるように敷設され、
    前記第２のワイヤが前記第２のシャフトと同軸になるように敷設されていることを特徴とする顕微鏡ステージ。
21. 外包部材と、
    前記外包部材を貫通する穴に挿通されるシャフトと、
    前記シャフトの両端の側において、前記シャフトの軸と同軸になるようにワイヤを装着可能なワイヤ接続機構と、を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。
22. 前記外包部材と前記シャフトの一方がコイルを含み、他方が磁石を含むことを特徴とする請求項２１に記載のリニアアクチュエータ。
23. 前記ワイヤ接続機構が前記シャフトの両端部に設けられていることを特徴とする請求項２１または２２に記載のリニアアクチュエータ。
24. 底面パネルと、前記底面パネルに直交して対向する２つの側面パネルとを有するフレームをさらに備え、
    前記ワイヤ接続機構は、
    前記２つの側面パネルに形成された貫通孔を通して前記シャフトの両端部をネジ止めすることで前記シャフトを前記２つの側面パネルの間に固定するネジ部と、
    前記ネジ部と同軸となるようにワイヤを固定するワイヤ固定部を有することを特徴とする請求項２１または２２に記載のリニアアクチュエータ。
25. 前記ネジ部は、前記シャフトの軸と前記ネジ部の軸の位置が所定の精度で同軸となるように、前記側面パネルの前記貫通孔と嵌合する円筒部を含むことを特徴とする請求項２４に記載のリニアアクチュエータ。
26. 底面パネルと、前記底面パネルに直交して対向する側面パネルとを有するフレームをさらに備え、
    前記ワイヤ接続機構は前記側面パネルから伸び出ており、前記ワイヤ接続機構のワイヤを接続する位置は、前記シャフトの軸の延長上にあることを特徴とする請求項２１に記載のリニアアクチュエータ。
27. 底面パネルと、前記底面パネルに直交して対向する第１の側面パネルの対と、前記第１の側面パネルの対を挟むように設けられた前記底面パネルに直交して対向する第２の側面パネルの対とを有するフレームをさらに備え、
    前記第１の側面パネルに形成された貫通孔を通して前記シャフトの両端部をネジ止めすることで前記シャフトを前記第１の側面パネルの対の間に固定するネジ部と、
    前記ネジ部と同軸となるようにワイヤを前記第２の側面パネルに固定するワイヤ固定部とを有することを特徴とする請求項２１または２２に記載のリニアアクチュエータ。
28. 前記フレームは、前記２つの側面パネルに設けられた前記貫通孔によって規定される軸位置および軸方向に対して所定の位置関係を有する位置基準および軸方向基準を有することを特徴とする請求項２４または２５に記載のリニアアクチュエータ。
29. 前記ワイヤ接続機構は、端部がリング状に形成されたワイヤをひっかけるフック形状を有することを特徴とする請求項２１に記載のリニアアクチュエータ。
30. 前記ワイヤ接続機構は、前記ワイヤの固定位置を、前記シャフトの軸方向に移動させる移動手段をさらに備え、前記ワイヤのテンションを調整可能としたことを特徴とする請求項２１乃至２９のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。

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