JP6916963B2 - 可動レーザビームを備えたモジュール式対物アセンブリ - Google Patents

Description

〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によって本明細書にその全体が組み込まれている２０１８年１月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６２３，３７５号の利益を主張するものである。

赤外線レーザは、支援型生殖技術（ＡＲＴ）でのある一定の作動に関して選ばれる方法になっている。水の吸収帯域に同調された小さい赤外線レーザの利用可能性は、非接触第１種赤外線ビームによる胎芽及び精子上での作動を可能にした。ＡＲＴの実施は、近赤外線（例えば、１４５０から１４８０ｎｍまでの波長）レーザがこの分野で非常に貴重であることを示している。それらは、例えば、殆どの国でそれらが適用されてきた用途である透明帯穿孔及び切除（生検と胎芽の間の接続を切断してこれらを操作すること）に関して及び極体抽出に関して使用することができる。それらはまた、胎摘出のために及び核移植を支援するために使用することができる。

米国特許第８，４２２，１２８号明細書 米国特許第９，３３５，５３２号明細書 米国特許第８，１４９，５０４号明細書

本発明の様々な実施形態は、可動ダイクロイックミラー及び従って可動レーザビームを提供することができる顕微鏡との併用のためのレーザ対物アセンブリを提供する。一部の実施形態では、インジケータビームも同じデバイス内に提供することができる。ミラーが移動する時に、インジケータビームは、レーザビームに対向したままに留まることになり、後者の位置に関する必須の情報を提供する。顕微鏡のカメラシステムを通して見た時に、インジケータビームは、顕微鏡像上に重ね合わされ、且つ発射された時のレーザの位置を示す。

一部の実施形態では、本発明は、レーザ微小手術を実施するために対物レンズを通して且つターゲットに向けてレーザビームを誘導するための第１の側とターゲット上のレーザビーム位置の可視表示を提供するためにレーザビームと反対の方向にカメラに向けてインジケータビームを誘導するための第２の側とを有するダイクロイックミラーを支持するための可動ミラーフレームと、ミラーフレームにその平面に対して実質的に垂直な回復力を与えるように構成された回復支持システムと回復力に対抗するように構成されて少なくとも１つの線形アクチュエータを含む運動学的支持システムとを含むミラーフレーム及びミラーを移動するための作動システムとを含み、可動レーザビームと対向するインジケータビームとを提供するモジュール式顕微鏡対物アセンブリを提供する。

一部の実施形態では、各線形アクチュエータは、ミラーフレームに接触するように構成されたロッドと、それぞれのロッドを移動するように構成された圧電変換器とを含む。

一部の実施形態では、運動学的支持システムは、２つの線形アクチュエータとミラーフレームに接触するように構成されたピンとを含む３点支持システムである。

一部の実施形態では、アセンブリは、ミラーフレームに装着された２つの位置測定磁石と、それに近接して位置決めされた２つのホール効果センサとを更に含む。

一部の実施形態では、回復支持システムは、ミラーフレームと対物本体の間に位置決めされた１又は２以上の磁石又は１又は２以上のバネを含む。

一部の実施形態では、回復支持システムは、少なくとも３つの磁石、すなわち、対物本体内に装着され、かつ相互反発モードで予め決められた距離を離間して配置された上側磁石及び下側磁石と、可動ミラーフレームに装着された中間磁石であって、上側磁石と下側磁石間の空間が中間磁石に実質的に一定の回復力を与えるように上側磁石によって引き付けられる上面と下側磁石によって反発される下面とを有する上記中間磁石とを含む磁気支持システムである。

一部の実施形態では、回復支持システムは、ミラーフレームの各側に３つの６つの磁石であって、３つの各セットが、対物本体内に装着されて相互反発モードで予め決められた距離を離間して配置された上側磁石及び下側磁石と、可動ミラーフレームに装着された中間磁石であって、上側磁石と下側磁石間の空間が中間磁石に実質的に一定の回復力を与えるように上側磁石によって引き付けられる上面と下側磁石によって反発される下面とを有する上記中間磁石とを含む上記６つの磁石を含む磁気支持システムである。

本発明の追加の特徴及び利点を以下に更に説明する。この要約節は、本発明のある一定の特徴を単に例示することを意味しており、本発明の範囲を限定するようには決して意味していない。この要約節で本発明の特定の特徴又は実施形態を議論し損ねること又は１又は２以上の特徴の包含は、主張する本発明を制限するように解釈すべきではない。

以上の要約、並びに本出願の以下の好ましい実施形態の詳細説明は、添付図面と共に読む時により良く理解されるであろう。本出願のシステム及び方法を例示するために、好ましい実施形態を図面に示している。しかし、本出願は、図面通りの配置及び手段に限定されないことを理解しなければならない。

例示的モジュール式顕微鏡対物アセンブリの概略図である。 顕微鏡タレット上に装着された図１Ａのモジュール式顕微鏡対物の側面図である。 図１Ａのモジュール式顕微鏡対物の切欠き図である。 ハウジングを透明に示す図１Ａのモジュール式顕微鏡対物の斜視図である。 ハウジングなしで示す図１Ａのモジュール式顕微鏡対物の斜視図である。 レーザモジュールハウジングを透明に示す図１Ａのレーザモジュールの斜視図である。 図５のレーザモジュールの反対側からの斜視図である。 レーザモジュールとインジケータモジュールとを受け入れるためのスロットを有する図１Ａの装着モジュール式本体の斜視図である。 ハウジングを透明に示す本発明の一部の実施形態による可動ビームレーザ対物アセンブリの概略左手側面図である。 ハウジングなしで示す本発明の一部の実施形態による可動ビームレーザ対物アセンブリの左手側面図である。 インジケータモジュールを示すために光学軸の周りに平面の中に９０°回転させた図９Ａの可動ビーム対物を示す図である。 右手側を示すために追加の９０°を回転させた図９Ｂの可動ビーム対物を示す図である。 レーザモジュールを示すために追加の９０°を回転させた図９Ｃの可動ビーム対物を示す図である。 図９Ａ〜図９Ｄの可動ビーム対物の上面（対物端）図である。 図９Ａ〜図９Ｄの可動ビーム対物の底面（カメラ対面端）図である。 図８のミラーフレームの斜視図である。 図９Ａ及び図９Ｃのミラーフレームの上面図である。 図１３のミラーフレームの底面図である。 本発明の一部の実施形態による可動ビームレーザ対物アセンブリの斜視図である。 図１５の可動ビーム対物の別の斜視図である。 ハウジングなしで示す図１５の可動ビーム対物の左手側の斜視図である。 図１７の可動ビーム対物のその対物端を示す前面斜視図である。 図１７の可動ビーム対物のそのカメラ対面端を示す前面斜視図である。 対物本体から切り離された制御基板を示す図１７の可動ビーム対物の左手側の斜視図である。 ハウジングなし及び制御基板なしで示す図１５の可動ビーム対物の右手側の斜視図である。 本発明の一部の実施形態によるピン及びピンホルダの斜視図である。 本発明の一部の実施形態によるミラーフレームの上面図である。

ＬＹＫＯＳ（登録商標）及びＺＩＬＯＳ−ｔｋ（登録商標）のようなレーザ対物アセンブリは、例えば、両方共にＨａｍｉｌｔｏｎ Ｔｈｏｒｎｅ，Ｉｎｃ．に譲渡され、全内容が引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，４２２，１２８号明細書及び米国特許第９，３３５，５３２号明細書に説明されている。

ＬＹＫＯＳ（登録商標）及びＺＩＬＯＳ−ｔｋ（登録商標）は、通常は、視野中心に位置が固定された静止パルス式フォーカス赤外線（ＩＲ）ビームを提供する。ターゲット（例えば、胎芽又は胚生検）は、一般的に倒立顕微鏡上でマニピュレータを用いてビームフォーカスを横切って移動される。焦点の位置は、顕微鏡像上に重ね合わされたコンピュータ発生式ターゲット像により、又は可視ターゲッティングビーム（本明細書ではＲＥＤ−ｉ（登録商標）とも呼び、例えば、両方共にＨａｍｉｌｔｏｎ Ｔｈｏｒｎｅ，Ｉｎｃ．に譲渡され、全内容が引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，１４９，５０４号明細書及び米国特許第８，４２２，１２８号明細書を参照されたい）により、そのいずれかで示される。レーザは、短いエネルギパルスで選択ターゲットに発射される。望ましい部分を照射するために、ユーザは、レーザを焦点に正確に設定してレーザパルスを発射することができる。ある一定の用途では、一連のレーザパルスを使用することができ、他の用途では、単一パルスが使用される場合がある。この理由から、多パルス機能が好ましくは含められ、例えば、押出生検は、一連の単一又は複数パルスを用いて切断することができる。

可動ビームを提供することができる改善されたレーザ対物アセンブリが当業技術に必要である。

本発明の複数の実施形態は、非常に小さい寸法の標準対物内に適合するように構成された小型可動ビームレーザ対物を提供する。この小さい可搬可動レーザ源は、ビームをコンピュータ発生式ターゲットに又はフォーカスターゲット指定器（例えば、ＲＥＤ−ｉ（登録商標））ビームのスポットに向けることを可能にする。

顕微鏡レーザビームを発生して視野を横切って移動するための小型化された機構は、図１Ａ〜図１Ｂ及び図２〜図７に示すように、更に引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，４２２，１２８号明細書に詳細に説明されているように一般的にＬＹＫＯＳ（登録商標）のように作動するように小型レーザ対物内に好ましくは構成される。可動ビームレーザ対物の一般的な作動を示す概略図である図１Ａを参照すると、ハウジング１１０内の顕微鏡対物アセンブリ１００の中に組み込まれたハウジング６００内のレーザアセンブリ／モジュール５００は、光学軸１２２に対して逆平行な落射照明平行化ＩＲレーザビーム５２２を有するように配置される。レーザ源５１０から第１の経路５２４に沿って平行化レンズ５２０を通して供給されたＩＲレーザビーム５２２は、本発明のミラーフレーム（図１Ａの概略図にはミラーフレームを示しておらず、例えば、図８、図９Ａ、図９Ｃ、図１２〜図１４を参照されたい）内に装着された４５°ダイクロイックミラー１２４の第１の側の面１２４ａ上に４５°ミラー５３０（任意的なコーティング５３２、例えば、ミラー５３０からの赤外線レーザビーム５２２の反射率を高めることができる赤外線反射器を有する）によって第２の経路５３４に沿って反射され、この第１の側の面１２４ａから第３の経路５３５に沿って光学系を通るように反射され、対物１２０によってターゲット上にフォーカスされる。それは、ターゲット内で吸収される。顕微鏡コンデンサーからの標準可視ビームは、他の方向からターゲットを照明し、ターゲットの像が対物によって形成されてカメラに伝達される。従って、レーザ光と像ビームは、反対方向に進行する。

同時に、インジケータ源３１０から第１のインジケータ経路３２４に沿ってインジケータ平行化レンズ３２０を通して供給される平行化ＬＥＤインジケータビーム３２２（様々な用途において像視野とのコントラストを与えるために一般的に約６３３ｎｍの波長であるが、例えば、４００ｎｍから７００ｎｍまでの異なる波長を使用することができる）は、レーザビーム経路５３５に対して逆平行に発生され、ミラーフレーム（図１Ａの概略図にはミラーフレームを示しておらず、例えば、図８、図９Ａ、図９Ｃ、図１２〜図１４を参照されたい）内のダイクロイックミラー１２４の第２の（カメラに対面する）側の面１２４ｂ上に調節可能ミラー３３０によって第２のインジケータ経路３３４に沿って反射され、更に約９０°でレーザビーム経路５３５と反対の方向に反射される。このＬＥＤ光は、ターゲット上のレーザ場所のインジケータを提供し、かつ第３のインジケータ経路３３５に沿ってレンズ３３６とタレット５０上のタレットマウント１３０とを通ってカメラに進行する。同時に、顕微鏡システムによってターゲット像が提供され、その上にＬＥＤインジケータからの赤色ドットが重ね合わせ状態で出現し、ターゲット上のレーザの位置を示す。

一部の実施形態では、インジケータ源３１０からの光及び／又はレーザ源５１０からの光のダイクロイックミラー１２４からの反射は、このミラーの一方又は両方の上のコーティングによって強めることができる。例えば、第１の側の面１２４ａは、入射レーザビームの赤外線波長で反射率を高めて可視光波長及び紫外線波長で透過するように設計された層で被覆することができる。第２の側の面１２４ｂは、反射器コーティング又は他の反射増強機構を含むことができる。これに代えて、第２の側の面１２４ｂは、そこからのインジケータビームの反射が最小にされるように非被覆状態に留めるか又は反射防止コーティングで被覆することができ、この場合に、第１の側の面１２４ａを用いてレーザビームとインジケータビームの両方を反対方向に反射することができる。この代替実施形態では、経路３３４上のインジケータビームは、ダイクロイックミラーのカメラに対面する面１２４ｂを通って進行し、ダイクロイックミラーの面１２４ａ（対物レンズに対面する）上のコーティングによって内部反射され、面１２４ｂによってレーザビーム経路５３５に対して正確に逆平行な方向に透過される。面１２４ａ上のコーティングは、レーザ源波長とインジケータ源波長の両方を好ましくは同時に反射するように設計することができる。

ハウジング４００内のインジケータアセンブリ／モジュール３００からのＬＥＤインジケータ光は、ダイクロイックミラーのいずれかの面１２４ａ又は面１２４ｂから上述のように反射されるので、両方の場合に、ダイクロイックミラー１２４を経路３３５に沿って離れるインジケータビーム３２２は、面１２４ａから反射されたレーザビーム経路５３５に対して逆平行になる。従って、調節可能ミラー３３０は、経路３３５に沿うインジケータビームをカメラ／接眼レンズにおいてターゲットの像と一致させるように設定することができる。ＬＥＤ像は、下記で詳細に説明するように本発明によって与えられるダイクロイックミラー１２４の運動にも関わらず、レーザターゲットと一致したままに留まり、その上に重ね合わされた状態で出現する。

図７に一般的に示すレーザモジュール５００及びインジケータモジュール３００それぞれを受け入れるためのスロット２１０、２２０を有するモジュール式本体２００は、本発明では、光学軸１２２に対して４５°で切り込まれて（図８を参照されたい）可動ダイクロイックミラー１２４がその中に嵌め込まれて下記で詳細に説明するようにミラーフレーム８０５上で支持されるスロット８２３を有するように好ましくは適応される。

図８、図９Ａ〜図９Ｄ、及び図１０〜図１４を参照すると、一部の実施形態では、レーザは、以下の通りに可動ビームレーザ対物８００の内部システムによってステアリングすることができる。

レーザビームは、ダイクロイックミラー１２４から約９０°でターゲットに向けて反射される。ダイクロイックミラー１２４は、それを２つの軸において移動することができるようにミラーフレーム８０５上に装着され、経路５３５に沿ってレーザビームをターゲット上のいずれかの点の上に向けることができる。

ダイクロイックミラーフレーム８０５は、例えば、ミラー面に対して直角にピン８０８に対して回復力によって押される。一部の実施形態では、ピン８０８は、ミラーフレーム８０５の３点支持のうちの１つの点（他の２つの支持は、下記で説明するようにアクチュエータロッド８１４、８２８の先端によって与えられる）を形成することができる静止頂点ピンである。ミラーフレーム８０５上には、ピン８０８がその中に嵌め込まれるように構成されるカップ８０９を設けることができる。一部の実施形態では、カップ８０９は、ミラーフレーム８０５の頂点に機械加工されたサファイア円錐ピボット孔を含むことができる。

回復力は、例えば、ミラーフレーム８０５と対物本体の間に取り付けられた例えばバネ、１又は２以上の磁石、又は他の回復手段によって与えることができる。一部の実施形態では、回復力は、ミラーフレーム８０５の各側に３つが下記で説明するように配置された６つの直角柱磁石（例えば、１．５ｍｍ径、１．５ｍｍ高）によって与えられる。

第１の磁石８１０は、対物本体内に装着され、かつミラーフレーム８０５の周囲に装着された第２の磁石８１１を引き寄せ、それによってミラーフレーム８０５を上方に強制する。

ミラーフレーム８０５内に装着された第２の磁石８１１の上面は、第１の磁石８１０の下面に引き付けられる。

第３の磁石８１２は、ダイクロイックミラー１２４の下の対物本体内の第１の磁石８１０の反対側に第１の磁石８１０及び第２の磁石８１１とほぼ同軸に装着される。第３の磁石８１２は、第２の磁石８１１の下面を反発するように配置される。従って、第３の磁石８１２は、第１の磁石８１０の下面も反発する。

これらの磁力は、従って、組み合わされて第１の磁石８１０と第３の磁石８１２の間でミラーフレーム８０５を浮遊させ、それを上方に第１の磁石８１０に向けて強制する。互いに反発し合う第１の磁石８１０と第３の磁石８１２により、第２の磁石８１１が入ってくるための空間が与えられ、この場合に、第２の磁石８１１に対する力は、第１の磁石８１０と第３の磁石８１２の間に介在する第２の磁石８１１の位置の範囲にわたってほぼ一定である。従って、この配置は、第２の磁石８１１に対して、従って、ミラーフレーム８０５の左手側に対して準均一な回復力を与える。

ミラーフレーム８０５の反対（右手）側には、ミラーフレーム８０５の左手側にある磁石８１０、８１１、８１２それぞれと対称に第４、第５、及び第６の磁石８２４、８２５、及び８２６が第４の磁石８２４への第５の磁石８２５の引力と第５の磁石８２５と第６の磁石８２６の間の反発力とに起因してミラーフレーム８０５の右手側が浮遊するように配置される。第５の磁石８２５は、第２の磁石８１１の反対側でミラーフレーム８０５内に埋め込まれる。

この配置の準均一回復力は、圧電アクチュエータからのより一定の力均衡要件を維持することによってミラーフレーム８０５の圧電位置決め（下記で詳細に説明する）の再現性を改善し、ミラーフレーム位置決めに向けて反力を供給する機能限界を所与としてこれらのアクチュエータの有効作動範囲を拡大する。

ミラーフレーム８０５は、従って、左手と右手の両方の側からそれをミラー面と直角にピン８０８に対して上方に押す磁気回復力を受ける。

延長又は後退させることができるロッド８１４、８２８を各々が有する２つの調節可能アクチュエータ８８０、８９０が対物８００の各側に１つずつ設けられる。アクチュエータ８８０、８９０の各々は、線形機械であり、例えば、本体８１３、８２７と、ロッド８１４、８２８と、変換器８２９、８３０と、ホルダ８３１、８３２とを含むことができる。本体８１３、８２７は自力で運動せず、かつ移動しないが、このシステムの残余を支持する。ロッド８１４、８２８は、当該ロッドにその端部において取り付けられた変換器８２９、８３０と共に移動する。変換器８２９、８３０は、それぞれのロッド８１４、８２８を伝わる振動を送る圧電ドライブである。取り付けられた変換器によって振動された時にロッドが本体８１３、８２７に沿って移動するように、銅又は黄銅のホルダ８３１、８３２がそれぞれのロッド８１４、８２８を保持する。変換器８２９、８３０は、その中にある圧電発振器に給電するワイヤ（図示せず）を含む。変換器８２９、８３０の振動を変化させることにより、ロッド８１４、８２８を上下に移動することができる。この移動は、ミラーフレーム８０５に対して力を与えてそれを移動し、それによってミラー１２４の角度が変化し、レーザビーム経路５３５及びそれに対向するインジケータ（例えば、ＲＥＤ−ｉ（登録商標））ビーム経路３３５が移動する。

ロッド８１４、８２８は、ミラーフレーム８０５の上面上のコーナ着座平面８２０、８２１を下向きに押圧するように構成及び配置される。これらのロッド８１４、８２８は、組成及び／又はサイズが様々なものとすることができるが、この実施形態では長さが約１．２ｃｍで直径が約１ｍｍの寸法を有する炭素繊維複合材であり、その全ては、ミラーフレーム８０５に対して下向きの圧力をその平面に対してほぼ直角に作用する力を与え、この平面に対して左にある回復磁石８１０、８１１、８１２と右にある対称な磁石８２４、８２５、８２６とが上向きの回復力を与える。これらのロッド８１４、８２８の垂直位置を圧電的に変更することにより、ユーザは、ミラーフレーム８０５を望ましい平面に移動し、それによってダイクロイックミラー１２４から反射したレーザビームでターゲットを走査するように配置することができる。

一部の実施形態では、対物本体の一端に短いロッド８１５（例えば、炭素、黄銅、又はアルミニウム）が取り付けられ（図８を参照されたい）、ミラーフレーム８０５の左手側にある特殊形状のスロット８１６（図１２を参照されたい）のその中に嵌め込まれる。それは、ミラーフレーム８０５でのヨーを防止するように設計され、ミラーフレーム８０５は、それに対して直角な方向にこのロッド８０５を通り過ぎて自由に摺動するが、横方向（ヨー）運動に対して拘束される。

一実施形態では、ヨー（ミラーフレーム８０５の横方向運動、すなわち、ミラーフレーム８０５の平面内の移動）を防止するために異なる機構を使用することができる。

例えば、図９Ａ、図９Ｃ、及び図１３を参照すると、一部の実施形態では、ヨー運動に対する拘束は、各々が接着剤又はネジ保持具を用いて対物本体に取り付けられ、それぞれの横断スロット８３５、８３６の中に通された細い炭素繊維８３３、８３４（例えば、直径が約０．５ｍｍの）を対物本体の各側に装着することによって提供される。この炭素繊維８３３、８３４は、レーザビーム方向５３５が変更される時にミラーフレーム８０５が上下に摺動することに対する障壁を与える。炭素繊維８３３、８３４の機能は、ミラーフレーム８０５が光学軸に対して直角な方向にスロット軸に沿って移動する（ヨー運動）を防止することである。炭素繊維８３３、８３４は、例えば、接着小滴（図９Ａ及び図９Ｃに２つの円として示す）によって取り付けられる。炭素繊維（又は下記で説明する代わりの鋼鉄ロッド）は、ミラーフレーム８０５が中心位置に保たれてヨーイングしないような力を与えるのに、及び／又は可動ビームレーザ対物８００が突然加速された（例えば、衝突又は落下した）場合にある程度の衝撃吸収を可能にするのに有用である弾性特性を有する。

更に別の実施形態では、各スロット８３５、８３６の両方の開放端を覆う２つの炭素繊維をミラーフレーム８０５の各側に設けることができる。第１の繊維は、スロットの一端に装着することができ、第２の繊維は、スロットの反対端に装着することができ、ミラーフレームが光学軸に対して直角なスロット軸と平行に反対方向に移動することが拘束される。２つの繊維は、それぞれの横断スロット８３５、８３６のいずれかの端部の上に対称に配置することができ、それによってミラーフレーム８０５はスロット８３５、８３６内に保たれるが、スロットの一方の側又は他方の側に向けて自由に移動し、従って、ミラーフレーム８０５内に保持されているミラー１２４の角度が変化し、更にそこから反射される光の方向が変化する。

上述の実施形態では、ヨーを防止するのに炭素繊維の代わりに（ステンレス）鋼鉄ロッドを使用することができる。一部の実施形態では、上述した炭素繊維の代わりに約１ｍｍの直径を有するステンレス鋼ロッドを使用することができる。

一部の実施形態では、アクチュエータロッド８１４、８２８の端部がその中に嵌合する追加のスロット又は小さいトレンチをミラーフレーム８０５の脚の中に組み込むことができる。ミラーフレーム８０５は、ロッド８１４、８２８をトレンチから出すことができず、従って、ヨーを防止するので、ミラーフレーム８０５内の追加のスロット／トレンチは、横運動（ヨー）を防止する。

ミラーフレーム８０５の制御は、対物本体に取り付けられてミラーフレーム８０５に対して回復力と反対の方向の力を発生させ、更にビームミラー１２４の角度位置を設定する３点運動学的支持体のうちの２つを形成する（第３はピン８０８である）２つの小さい線形圧電アクチュエータ８８０、８９０によって提供される。アクチュエータロッド８１４、８２８によって前後に移動される距離は、コンピュータ制御下で電圧パルスフォーマットとパルス長とによって決定される。従って、これらのアクチュエータ８８０、８９０は、ＩＲレーザ及びそのＲＥＤ−ｉ（登録商標）インジケータをターゲット視野全体にわたって移動するための自由度を与える。

一部の実施形態では、ミラーフレーム８０５の向きは、下記で説明する２つの手法で導出される。

１．磁気的場所

ミラーフレーム８０５向きは、ミラーフレーム８０５上に装着され、好ましくはコーナロッド座部８２０、８２１（圧電アクチュエータロッド８１４、８２８がその上を押圧する）の上又はコーナロッド座部８２０、８２１と懸架ピンソケット８０９の間の線の上に中心が定められた２つの更に別の磁石８１７、８１８によって決定することができる。これらの磁石８１７、８１８の直下には、２つの対称に配置されたホール効果センサ８１９、８３７が対物本体上に装着される。ミラーフレーム８０５がその２つの軸の上で移動する時に、２つのホールセンサ８１９、８３７での磁場は、ミラーフレーム８０５の向きの尺度を与える。制御コンピュータに提供することができる出力を有するホールセンサ８１９、８３７は、左手側のミラーフレームのホール磁石８１７からホールセンサ８１９までの距離、同じく右手側のホール磁石８１８からホールセンサ８３７までの距離の迅速な決定を可能にし、更にミラーフレーム８０５の向き、及び指定到達点にどのように達するかの高速計算を可能にする。

２．ＲＥＤ−ｉ（登録商標）ファインダー場所

ミラーフレーム８０５の向きは、ターゲットの像の上の赤色ファインダーＬＥＤドットの位置によって決定することができる。ドット位置は、（通常は赤色の）ドットの識別と、像解析によってその重心座標を導出することとによって位置付けることができる。ミラーフレーム８０５の向きは、これらの座標から迅速に取得することができる。

一部の実施形態では、圧電線形アクチュエータ８８０、８９０は、それぞれ位置測定磁石８１７、８１８の中心のすぐ上に配置するか又はカップ８０９と、コーナ８２０、８２１においてミラーフレーム８０５を押圧する圧電アクチュエータロッド８１４、８２８との間の軸のすぐ上に配置される。

可動ビーム対物は、その角度方位を決定するために圧電線形アクチュエータ８８０、８９０を組み合わせてミラーフレーム８０５及びホールセンサ８１９、８３７を配置する。一般的に、制御パルスに応答する圧電アクチュエータの位置応答は、個々のアクチュエータと、望ましいミラーフレーム８０５の位置を達成するために印加することを必要とする力とに依存して異なることになる。一部の実施形態では、アクチュエータモータには、例えば、３／４オン、１／４オフの負荷サイクルで供給されるパルスが上向き／後ろ向き移動を与えることができ、それに対して反対のもの（１／４オフ、３／４オン）が下向き／前向き移動を与えることができる。パルスの長さは、ロッド８１４、８２８がどの程度遠くまで移動するかを決定する。ホールセンサ８１９、８３７は、ミラーフレーム８０５上の位置決め磁石８１０、８１１、８１２及び８２４、８２５、８２６の局所磁場強度に対して若干別様に応答することができる。ミラーフレーム８０５の各２Ｄ位置（従って、ターゲット上でのレーザフォーカスの位置）に対して、ホールセンサ８１９、８３７からの対応する２Ｄ応答が存在することになる。制御コンピュータ内にプログラムされたフィードバックループを用いて、ホールセンサ８１９、８３７によって決定された特定の２Ｄ位置に達するように圧電アクチュエータ８８０、８９０を制御することができる。アクチュエータフィードバックループへの入力として使用されるホールセンサ８１９、８３７によって測定された対応する２Ｄ座標にミラーフレーム８０５の２Ｄ角度位置（カメラ上のＲＥＤ−ｉ（登録商標）のスポットの像解析によって直接決定されるような）をマップするための較正は、制御コンピュータによって実施することができる。

較正は、好ましくは自動化され、かつ位置記録の制御コンピュータソフトウエア解析によって提供される。ミラーフレーム８０５の向きは、Ｎ個（Ｎは測定によって決定され、例えば、１０＜Ｎ＜２０００である）の位置を通して達成される。各位置では、２つのホール効果信号と単一ＲＥＤ−ｉ（登録商標）ファインダードットの２つの座標とが決定されて格納される。

ホール値とＲＥＤ−ｉ（登録商標）位置との間の関係が導出され、予想モデルが発生される。好ましくは、較正が変更されなかったことを保証するために、この段階は設定された期間で行われる。一部の実施形態では、毎朝使用前に自動較正を行うことができる。他の実施形態では、それは、レーザが使用される時に実時間で動的に行うことができる。

一部の実施形態では、ホールセンサ８１９、８３７を用いて視野の磁気マップを形成することができ、この場合に、ホールセンサ８１９、８３７の各々での磁場は、ＲＥＤ−ｉ（登録商標）インジケータビームの全ての位置（ｘ，ｙ）に関して既知であり、ホールセンサ８１９、８３７上で必要とされる磁場の予想相関関係をいずれか所与の（ｘ，ｙ）位置に関して導出することができる。一部の実施形態では、画面上でのＲＥＤ−ｉ（登録商標）ドットの位置を決定し、それを磁場測定値と直接相関させることによって磁気マップを発生するためのアルゴリズムを自動実行するプログラムコードが与えられる。このアルゴリズムは、初期の時点又は必要とされるいずれかの時点を用いて実施することができる。従って、制御コンピュータは、インジケータビームの位置を直交座標で測定し、インジケータビームが測定位置にある間にホールセンサからの信号を測定し、複数のインジケータビーム位置に関してこれらの座標をこれらの信号と相関させ、それによって視野の磁気マップを発生するように構成することができる。

一部の実施形態では、１又は２以上の人工知能（ＡＩ）モジュール及び／又は１又は２以上の最適化アルゴリズムを用いて、ターゲット上のレーザビームの場所を学習して予想することができる。

図１５〜図２１は、本発明のある一定の例示的実施形態による可動ビームレーザ対物アセンブリ８００を示している。図１５及び図１６は、対物ハウジング１１０内の可動ビーム対物８００の斜視図を示している。図１５〜図２１に示す向きでは、対物１２０はアセンブリの上端にある。アセンブリ８００の上にカバー１１０を固定するために保持ネジ８３８、８３９を設けることができる（例えば、両側に）。入力コネクタ８４０を設けることができる（例えば、マイクロＨＤＭＩ）。インジケータ（例えば、ＲＥＤ−ｉ（登録商標））ミラー３３０調節ネジ８５１、５８２（図１９を参照されたい）のための開口８４１、８４２が設けられる。

図１７は、ハウジング１１０が取り外された状態にある図１６の可動ビーム対物の左手側を示している。レーザアセンブリ／モジュール５００は、この図では左にあり（レーザケーブル８４３と共に）、インジケータアセンブリ／モジュール３００は右にある（ＲＥＤ−ｉ（登録商標）ケーブル８４５と共に）。対物８００の３つの側面（例えば、図９Ａの模式図に示す特徴部のうちの一部を覆う）の周りに可撓性制御基板８４６が巻き付けられる。線形アクチュエータ８８０の圧電ヘッド８２９、本体８１３、及びケーブル８４４が示され、同じくホール検出器８１９も示されている。

図１８は、図１７の可動ビーム対物のその対物端を示す前面斜視図である。インジケータモジュール３００は、この図の前面にあり、アクチュエータ８８０及び対応する保持ネジ８４７、８４８は左にあり、アクチュエータ８９０及び対応する保持ネジ８４９、８５０は左にある。図１９も、図１７の可動ビーム対物のそのカメラ対面端を示す前面斜視図である。図１９に示すように、可撓性制御基板８４６は、この前側面の周りにも巻き付けられ（ＲＥＤ−ｉ（登録商標）「弾丸」３００の上に）、インジケータミラー３３０調節ネジ８５１、８５２は、ホールセンサ８１９、８３７それぞれに対する支持ネジ８５３、８５４と共に可視である。

図２０は、対物本体から切り離された制御基板８４６を示す図１７の可動ビーム対物の左手側の斜視図である。制御基板８４６の左手側に（図２０の図の上部に）、ホールセンサ８１９は、アクチュエータヘッド８２９、本体８１３、及びコネクタ８４０と共に可視である。制御基板８４６の右手側に（図２０の図の下部に）、ホールセンサ８３７は、アクチュエータヘッド８３０及び本体８２７と共に可視である。

図２１は、ハウジング１１０及び制御基板８４６が取り外された状態にある図１５の可動ビーム対物の右手側を示している。この図では、レーザモジュール５００は、レーザケーブル８４３と共に右にある。スロット８２３には、ミラーフレーム８０５がホール磁石８１８及び回復力磁石８２４、８２５、８２６と共に示されている。ヨー防止ロッド８３４のためのホルダ８５７が示されている。対物本体上の左手と右手の両方の側にホール挿入ネジ８５４、ホール支持体８５８、及びアクチュエータ支持体８５９が設けられる。対物のカメラ対面端の上にはＲＭＳネジ山８５５が設けられる（例えば、タレットマウント１３０の一部として）。ピン８０８を保持することができるピンホルダ８５６が設けられる（そこに固定されるか又は単一部品として一緒に形成される）。図２２は、本発明の一部の実施形態によるピン８０８及びピンホルダ８５６の斜視図である。

図２３は、ミラーフレーム装填固定具８６２の上に載る本発明の一部の実施形態による可動ミラーフレーム８０５の上面図である。フレーム８０５のいずれかの側に中間磁石８１１、８２５が装着され、上側中心にサファイアソケット８０９が設けられる。下側コーナには、磁石８１７、８１８（図示せず）のためのホールソケット８６０、８６１が設けられ、線形アクチュエータ８８０、８９０（図示せず）のための接触点としてレッジ８２０、８２１が設けられる。フレーム８０５の中心には、ダイクロイックミラー１２４（図示せず）を受け入れるためのダイクロイックソケット８６３が設けられる。

本発明の好ましい例示的実施形態に適用される本発明の基本的な新しい特徴を図示して説明したが、省略及び置換、及び開示した本発明の形態及び細部の変更を当業者が本発明の精神から逸脱することなく行うことができることは理解されるであろう。更に、容易に理解されるように、当業者は、多くの修正及び変更を想起することができる。例えば、１又は２以上の実施形態でのいずれの特徴も、１又は２以上の他の実施形態に適用可能であり、それらと組み合わせることができる。従って、本発明を図示して説明した通りの構成又は作動に限定することを望んでおらず、従って、全ての適切な修正及び均等物は、主張する本発明の範囲に収まるとして訴えることができる。従って、本明細書に添付する特許請求の範囲に示されるものだけによって制限されるように意図している。

１２２ 光学軸
５００ レーザアセンブリ／モジュール
５３０ ４５°ミラー
８００ 対物
８１４、８２８ ロッド

Claims (7)

1. 可動レーザビーム及び対向するインジケータビームを提供するモジュール式顕微鏡対物アセンブリであって、
   対物レンズと、
   ダイクロイックミラーと、
   可動レーザビームを提供するレーザモジュールと、
   インジケータビームを提供するインジケータモジュールと、
   少なくとも前記レーザモジュール及び前記インジケータモジュールを受け入れるモジュール式本体と、
   前記ダイクロイックミラーを支持する可動ミラーフレームであって、前記ミラーが、レーザ微小手術を実施するために前記対物レンズを通して且つターゲットに向けて前記レーザビームを誘導するための第１の側と、前記ターゲット上にレーザビーム位置の可視表示を提供するために前記レーザビームと反対の方向においてカメラに向けて前記インジケータビームを誘導するための第２の側と、を含む前記可動ミラーフレームと、
   前記ミラーフレーム及び前記ミラーを移動するための作動システムであって、前記ミラーフレームに当該ミラーフレームの平面に対して実質的に垂直に回復力を与えるように構成された回復支持システムと、前記回復力に対抗するように構成されて且つ少なくとも１つの線形アクチュエータを備える運動学的支持システムと、を含む前記作動システムと、
   を有することを特徴とする対物アセンブリ。
2. 前記線形アクチュエータの各々が、前記ミラーフレームに接触するように構成されたロッドと、前記ロッドの各々を移動するように構成された圧電変換器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。
3. 前記運動学的支持システムは、２つの線形アクチュエータと前記ミラーフレームに接触するように構成されたピンとを含む３点支持システムであることを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。
4. 前記ミラーフレームに装着された２つの位置測定磁石と、それに近接して位置決めされた２つのホール効果センサとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。
5. 前記回復支持システムは、前記ミラーフレームと対物本体との間に位置決めされた１又は２以上の磁石又は１又は２以上のバネを含むことを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。
6. 前記回復支持システムは、対物本体内に装着されて且つ相互反発モードで予め決められた距離を離間して配置された上側磁石及び下側磁石と、前記可動ミラーフレームに装着された中間磁石であって、前記上側磁石と前記下側磁石との間の空間が前記中間磁石に実質的に一定の回復力を与えるように、前記上側磁石によって引き付けられる上面及び前記下側磁石によって反発される下面を有する前記中間磁石と、を有する少なくとも３つの磁石を含む磁気支持システムであることを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。
7. 前記回復支持システムは、６つの磁石を含む磁気支持システムであり、前記ミラーフレームの各々の側に３つの磁石があり、この３つのセットの各々が、対物本体内に装着されて且つ相互反発モードで予め決められた距離を離間して配置された上側磁石及び下側磁石と、前記可動ミラーフレームに装着された中間磁石であって、前記上側磁石と前記下側磁石との間の空間が前記中間磁石に実質的に一定の回復力を与えるように、前記上側磁石によって引き付けられる上面及び前記下側磁石によって反発される下面を有する前記中間磁石と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の対物アセンブリ。

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