JPS63198010A - 電磁波または音響の集束装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は互いに垂直な３方向に移動可能にホルダ内に収
納された焦点合わせ要素と、このホルダを３方向に独立
して移動可能に構成されたドライブユニットとを備える
電磁波または音響の集束装置に間し、さらに詳しく言え
ば、このようなユニットを備える走査型顕微鏡に間する
ものである。

〔従来の技術］ このような装置は、軸ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｌｃａｌ　Ｄ
ｌｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ”、　ｖｏｌ、
１２．　ｎｏ、１１゜１９７０年４月、１８７９−１８
８０ページにューヨーク）ＶＥ　Ｂｉｎｇｈａｍ共著の
”Ｊｏｙｓｔｌｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　１ｎｓ
ｐｌｃｔｌｏｎ　ａｐｐｒａｔｕｓ”（検査装置のため
のジョイスティックコントロール）に開示されている。

・この集束装置は＊ｍ鎖の中に使われることができるも
ので、焦点合わｔｋ（集束）要素はとくに対物レンズで
あり、一般にはレンズ系によって形成されている。しか
しながら本発明は顕微鏡または焦点合わせの可能なレン
ズ系の使用に限定されるものではない。

光学的および音響的顕微鏡のいくつかのタイプのうち共
焦点型ａｍ鏡にあっては、対象物をレンズ系や対物レン
ズに間してたがいに直角な３方向に動かすことによって
、検査されるべき対象物の像が形成される。このため、
顕微鏡には走査テーブルが備えられると共に、この上に
対象物が載置される。しかしながらこのような装置にあ
って、試料用対象物の質量および寸法に限界があるなど
の多数の問題点がある。このため、対象物テーブルに代
えてホルダ焦点合わせ要素を互いに独立した直角関係に
ある３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）へ動かすことによって、これ
らの問題点が除去される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のＩＢＭ　Ｂｕｌｌｅｔｌｎに開示された装置は、
焦点合わせ要素のＶ＆細な動きを精密に制御するのには
適していない。しかしながらこのような精密な制御が共
焦点型顕微鏡や池の種類の顕微鏡には必要とされる。

本発明はこれら従来技術に置ける問題点に鑑みて成され
たもので、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向におけるホルダの微細な動き
を極めて精密に制御することができる簡易な装置を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明は、
ヒンジを用いてホルダを少なくとも三つの脚上に載置す
ると共に、該三つの脚の下端をヒンジによりＺ方向へ動
きうるように構築台に接続して成る。また、Ｘ、Ｙ方向
への運動用のホルダが互いに垂直な２つの端部によって
、ドライブユニットの使用により移動可能な条片にヒン
ジ結合される。

脚を所定の角度に設定して共通点に向けることにより、
焦点合わせ要素の光軸がＸ方向および／またはＹ方向に
動いても実質的に同じ点を向いたまま留めることができ
る。

上記脚の上端と下端のヒンジは、ワイヤピースを用いて
実に簡易に製作できる。このヒンジは長さ方向において
かなりのストレスを受けることができると共に、逆方向
に制御可能なベンディング（曲げ）運動を形成させるこ
とができる。

Ｚ方向へ動くことが可能で脚を載置可能に形成された構
築台はボトムプレート（底板）とトッププレート（上板
）とから成る。またボトムプレートは３つの部品から成
ると共に、中央のパーツは最外部の部品にヒンジ結合さ
れ、かつヒンジ間の中心付近に位置する１つ以上の点で
トッププレートに接続されて成る。このトッププレート
の一端は、Ｚ方向用のドライブユニットによって上下移
動可能に構成され、他端はヒンジ結合される。このため
、ヒンジ運動がＺ方向の伝動運動に変換される。

これら３つの部品は、中央部品と最外部部品との間の各
ヒンジを介して、単一のプレートから形成できる。これ
らのヒンジは、互いに所定の距離を隔てて配設されると
共に、プレートの複数の面の始端より掘削された２つの
溝から成る。各々ヒンジ係合可能な２つの部品を用いる
ことにより、構築台をＺ方向へ移動可能に構成できる。

すなわち、これらの部品におけるヒンジは帯状部に対し
て互いに反対側に位置して成る。また、この帯状部は上
記部品の一方に接続されかつ他方の部品にワイヤ部材に
よるヒンジを介して接続される。

端部のヒンジは単にワイヤ片とすることも考えられる。

このようなワイヤ片は全方位に曲り得る。

特別な準備をしないと焦点合わせ要素のホルダのサスペ
ンションが極めて不安定になって、制御不能な運動をす
る虞れがあることが判明した。このため、ベンディング
プレートによってワイヤ片のヒンジ運動をＺ方向へのヒ
ンジ運動のみに制限している。

ドライブユニットについては多様のものを用いることが
できる。この例としては、液圧によるもの、空気圧によ
るもの、機械的なものがある。然るに、電磁的なものが
極めて優れている。固定コイルを冷却するのは容易であ
るので、ドライブユニットを固定電磁石と磁性材料また
は磁化材料でできた可動接片により構成できる。

［実施例］ 以下に本発明の好適な実施例を添付図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の実施例の側面図である。

同図に示す装置は、対物レンズｌあるいは他の焦点合わ
せ要素を互いに垂直な３方向（Ｘ、Ｙ。

Ｚ方向）へ独立して制御可能に構成される。走査型顕Ｖ
＆鏡に本発明に係る装置を適用する場合は、像が形成さ
れるべき対象物を保持するテーブルは静止していてよい
。対物レンズｌはホルダ２の開口部の中に固定され、そ
のホルダ２は突出部３を備えたプレートとして構成され
る。

ホルダプレート２は３個の脚４の上に順に載置されてお
り、脚４は電磁ドライブユニット６により垂直方向（Ｚ
方向）に精密に移動可能に構築台５の上に位置される。

脚４の上端と下端には短いワイヤピース７が設けられる
。このワイヤピース７は全方向に屈曲可能であるが、長
さ方向のストレスに対しては十分でない０脚４の上端の
ワイヤピース７は第２図に参照番号７ａで示されるホル
ダプレート２と接触、ル合うように構成される。構築台
５にはトッププレート８が含まれ、ベンディングストリ
ップ９を介して固定ブロック１０とヒンジ結合される。

磁気材料あるいは磁化材料にて構成されたストリップ１
１は、ブロック１０（第６図参Ｎ）の反対側のプレート
８に固定される。励磁されるドライブユニット６のコイ
ル６ａは、直接このストリップ１１の上に位置している
。このコイル５ａｌｔＨらか励磁すると、プレート８が
ベンディングストリップ９の自由端の周囲で上下にヒン
ジ運動する。

構築台５には３つの部品１３ａ、１３ｂ、１３Ｃから成
るボトムプレート１３が備えられる。これ等の中で中心
の部品１３ｃは側方の部品１３ａ。

１３ｂにヒンジ結合されている。ヒンジ１４は互いに短
い距離を隔てて設けられ、かつプレート１３の多方面の
表面の始点から飄削された２つの溝から成っている。ｍ
方の部品１３ａと１３ｂの間のヒンジ１５と固定された
ブロック１６は、１つの切り込み（第６図参照）を備え
て成る。中央の部品１３ｃは、ワイヤ１７を第５図に示
されるプレート８に結合する接続点となる。プレート８
にも脚４を通過させるため、間口部１Ｂ、１９、Ｚ０が
備えられる。中央開口部２１は、集束された光ビームの
通路となる。

トッププレート８が上方ヘヒンジ運動すると、ドライブ
ユニット６の近傍にあるエツジにおけるプレート８のヒ
ンジ運動の距離の半分以上もボトムプレート１３の中央
の部品１３ｃが持ち上げられる。この中央の部品１３ｃ
が上昇運動をすると、側方の部品１３ａと１３ｂとが対
象にヒンジ運動する。この結果、脚４も（２方向へ）同
じ上昇運動をする０脚４は、Ｘおよび／またはＹ方向へ
の運動が生じている時、対物レンズの光軸が実質的に固
定された点を向いて停止するように所定の角度に配置さ
れる。１８０ｍｍに補正された対物レンズのための焦点
合わせ要素として用いる場合は、この固定点は、対物レ
ンズの先軸上で、この走査装置の下方的１６０ｍｍの位
置となる。共焦点型顕微鏡にあっては、対物レンズがこ
の点上または、光学的等価点上に備えられると、照明用
間口部または検知用間口部が必要とされる。もし無限大
補正された対物レンズが用いられるならば、脚４は互い
に平行に置かねばならない、この理由は、光学的に等価
な固定点が無限大ヘシフトされることによる。

ホルダープレート２をＸ方向へ移動させるため、ベンデ
ィングプレート２６の使用によりボトムエツジでヒンジ
保持されているストリップ２４にワ′イヤ２３を介して
、このホルダープレート２を接続せねばならない、固定
コイル２６ａと、ストリップ２４内部およびその表面上
にある磁気材料または磁化材料の接片を持つ電磁ドライ
ブユニット２６を励磁することにより、スロリップ２４
がヒンジ運動を生じる。

このドライブユニット２６はブラケット２７を介して固
定直立部２８に固定されている。ホルダプレート２がＹ
方向へ運動するように、ホルダプレート２は、ベンディ
ングプレート３０を介してブロック３１に接続される。

更に、ブロック３１は、短いワイヤ３２を介してストリ
ップ２４と同様にベンディングプレート３０を介してヒ
ンジ保持されているストリップ３３に順方向に接続され
ている。このストリップ３３のヒンジ運動は、固定コイ
ル３４ａとそのストリップ３３内および表面上にある磁
気材料あるいは、磁化材料の接片をもつ電磁ドライブユ
ニット３４を励磁することによって生じる。なお、ユニ
ット３４はブラケット３５を介して固定直立部３６に固
定されている。

コイル２６ａの励磁によって対物レンズはＸ方向へ移動
し、また、脚４はワイヤヒンジ７の作用により、この運
動を達成させる。一方、Ｙ方向用のドライブユニットの
シ”ヨードワイヤピースは、ヒンジ運動をしない、なお
、対物レンズもＹ方向に移動することができる。ホルダ
プレート２とストリップ２４（Ｘ方向）の間のヒンジ結
合を考察すると、上記プレート２とストリップ３３の間
のヒンジ結合は、ヒンジ運動をＺ方向にのみ可能として
いる。従って、プレート２の支持装置の全ての不確定さ
を除去したベンディングブレー）３０が付加されている
。

Ｘ方向における対物レンズは、ＹおよびＺ方向よりも一
層高い周波数（典型的には、５０　ＨＺ　）の振動が発
生される。５０ＨｚのＸ方向への変位によって起因する
この装置の好ましからざる撮動は、対物レンズの重量に
対応した重量に作用するカウンタドライブ（逆駆動）に
よって除去される。

ベンディングブレー）２５．Ｙ方向ドライブ中の対応す
るベンディングプレートおよびベンディングプレート９
には、ベンディングセンサが備付けられる。この結果、
焦点合わせ要素のＸ、Ｙ。

Ｚ位置は、種々な屈曲の連層の推移を辿ることができる
。焦点合わせ要素は、標準型ｌ１ｍ鏡の対物レンズホル
ダ上にマウント可能なように、マウント装置を底部に備
えたプレート３Ｂ上に設置される。

第７１！Ｉないし第１Ｏ図に示される装置は、第１図な
いし第６図に示すものに比して、Ｚ方向へ動くことので
きる構築台５が２つの係合部品４２゜４３から成ってい
るという点で異なっている。また、この係合部品４２．
４３は、ヒンジ４４，４５にて固定ブロック１６および
部品４３に固定され、かつ部品４２に２本のワイヤ４７
を使って接続されたストリップ４６にヒンジ的に取付け
られる。プレート４３とストリップ４６には、対物レン
ズによって焦点合わせされるビームの通過用の間口部４
８が設けられる。

ドライブエレメント６が部品４３をヒンジ４５の周囲で
上方ヘヒンジ運動させるとき、ストリップ４６は、ヒン
ジ部品４２を共に運ぶ、また、脚４の上端と下端に短い
ワイヤピースが設けられる。

ボトムワイヤピースがヒンジ部品４２．４３と接触する
部所は、第１０図に参照番号７ｂで示される０部品４２
と４３の対称なヒンジ運動により、＃４がＺ方向に対し
て同様な運動をする。

焦点合わせ要素として、いわゆる、浸液系対物レンズが
使用されると、走査装置のハウジングは第１ａ図に示さ
れているように設計される。この走査装置の上端は、焦
点合わせ要素の焦点が第１ａ図に破線で示される如く、
走査装置の外側に来るように薄いガラスプレート５１を
使用して閉成される。上記浸液系対物レンズの光学的操
作のため、浸液系対物レンズとして構成される焦点合わ
せ要素１とガラスプレート５１との間に、必要により浸
漬オイル５２を備えて焦点合わせ要素の動きを可能にす
る。第１ａ図に見られるハウジングの長所は、走査装置
が封入されたユニットを形成することになるため、塵、
ゴミ等の外部の影響が走査装置に及ぶのが排除される。

本発明にとって重要なことは、対物レンズ１がｘ、ｙ、
Ｚ方向に制御可能でかつ正確に動かされることである。

この結果、対物レンズの走査中に対象物テーブルが静止
可能となる。また、支持と駆動の機構が分離される０本
発明に係る装置は、電磁波や音響による焦点合わせのた
めの種々の要素を対物レンズ１０代りに用いることがで
きる。

走査型顕微鏡のうち、特に共焦点型顕微鏡を使用すると
多くの長所がある。更に、カテーテルのようなアナログ
形の他の装置への適用も考えられると共に、血球計算に
も使用できる０本発明に係る装置の調節可能性を利用す
ることにより、測定範囲を変えて測定されるべき粒子を
運んでいる液流との一致を考慮することで、光学的諸特
性から血球が計算測定される。

ＸとＹ方向の運動の結果、僅かにカーブした表面に沿っ
て移動させることが可能であり、また、Ｚ方向への補償
運動によって平面への適用が可能となる。

［発明の効果］ 以上述べてきたように、本発明によれば、Ｘ。

Ｙ、Ｚ方向におけるホルダの微細な動きを極めて精密に
制御することができる簡易な装置が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の側面図、第１ａ図は第１図に
示す装置の他の実施例の側面図、第２図は第１図に示す
装置の平面図、第３図は本発明に係る支持装置の側面図
、第４図は第３図に対して垂直な面から見た側面図、第
５図はトツブブレートの平面図、第６図はボトムプレー
トの平面図。 第７１！Ｉは本発明の第２実施例の側面図、第８図は第
２実施例の支持装置の側面図、第９図は第１０図におけ
るｌ　Ｘ　−Ｉ　Ｘ線に沿った側断面図、第１０図は支
持装置の平面図である。 ｌ・・対物レンズ ２・・ホルダ ３・・突出部 ４・・脚 ５・・構築台 ６・・ドライブユニット ７・拳ヒンジ ８・・トッププレート ９・・ベンディングストリップ １０・・固定ブロック １１・・ストリップ １２Φ・ブロック １３・・ボトムプレート １４ψ・ヒンジ ２２、Ｚ３−−ワイヤ ２４・・ストリップ ２５・・ベンディングプレート ２６◆φドライブユニツト ２７・やブラケット ２８・・固定直立部 ３０・・ベンディングプレート ３１・・ブロック ３２Φψワイヤ ３３・φストリップ ３４・Φドライブユニット ３５φΦブラケツト ４２．４３・・係合部品 ４４．４５Φ番ヒンジ ４６・・ストリップ ４７・φワイヤヒンジ ６１Φ・ガラスプレート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いにそれぞれ垂直な３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に
   焦点合わせ要素を移動可能に支持するホルダ（２）内に
   収納された該焦点合わせ要素（１）と、上記ホルダ（２
   ）を上記３方向に独立して移動可能に配設されたドライ
   ブユニット（６、２６、３４）とから成る電磁波または
   音響の集束装置において、 上記ホルダ（２）がヒンジ（７）にて少なくとも三つの
   脚（４）上に載置され、 上記三つの脚（４）が下端においてヒンジ（７）により
   Ｚ方向に移動可能な構築台（５）に接続され、かつＸお
   よびＹ方向への運動用のホルダ（２）が互いに垂直な２
   つの端部からドライブユニット（２６、３４）にて移動
   可能に構成された条片にヒンジ結合されることを特徴と
   する電磁波または音響の集束装置。 ２、脚（４）の上端および下端にあるヒンジ（７）が短
   小なワイヤピースで構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電磁波または音響の集束装
   置。 ３、可動焦点合わせ要素の光軸がＸおよびＹ方向の運動
   における選択された固定点に直接指向されて保持される
   ように脚（４）が所定の角度をもって配設されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または特許請求の範囲
   第２項に記載の電磁波または音響の集束装置。 ４、Ｚ方向に移動可能な構築台（５）がボトムプレート
   （１３）にて組立られかつ３つの部品（１３ａ、１３ｂ
   、１３ｃ）にて構成され、中央の部品（１３ｃ）が最外
   部部品（１３ａ、１３ｂ）にヒンジ結合され、上記ヒン
   ジ間の中心に位置する１以上の点でプレート（８）に接
   続され、上記プレート（８）の一端がＺ方向用のドライ
   ブユニット（６）にて上下動可能に構成されかつ反対の
   端部でヒンジ結合されることを特徴とする電磁波または
   音響の集束装置。 ５、３つの部品（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）が一体のプ
   レートを形成し、中央の部品と最外部の部品との間の各
   ヒンジ（１４）が互いに短い距離を隔てて形成された溝
   より成りかつ上記プレートの複数の面の始点より掘削さ
   れて成ることを特徴とする電磁波または音響の集束装置
   。 ６、Ｚ方向に移動可能な構築台（５）が２つのヒンジ結
   合可能な係合部品（４２、４３）にて組立られ、上記係
   合部品のヒンジ（４４、４５）が直接互いにかつストリ
   ップ（４６）の反対側に位置し、上記ストリップが上記
   部品の１つ（４３）に接続されかつワイヤヒンジ（４７
   ）にて他の部品（４２）に接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４
   項に記載の電磁波または音響の集束装置。 ７、Ｘ方向に対応するベンディングプレート、Ｙ方向に
   対応するベンディングプレートおよびＺ方向用のベンデ
   ィングストリップ（９）に焦点合わせ要素のＸ、Ｙおよ
   びＺ位置を測定可能なベンディングセンサを備えことを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の電磁波または
   音響の集束装置。 ８、浸液系対物レンズ型の焦点合わせシステムの焦点が
   操作装置の外側に位置するよう薄いガラスプレート（５
   １）で集束装置が閉成されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第７項のうちの１つに記載の電磁波
   または音響の集束装置。 ９、ホルダ（２）の２つの端部のヒンジが１片のワイヤ
   （２３、３２）から成り、上記ワイヤ片の１つのヒンジ
   運動がＺ方向へのヒンジ運動を可能にするベンディング
   プレート（３０）にて制限されることを特徴とする特許
   請求の範囲１項に記載の電磁波または音響の集束装置。 １０、ドライブユニット（６、２６、３９）が固定され
   た電磁石および磁性材料または磁化材料の可動接片から
   成る特許請求の範囲第１項ないし第９項のうちの１つに
   記載の電磁波または音響の集束装置。 １１、対象物ホルダが固定位置に配置され、対物レンズ
   が特許請求の範囲第１項ないし第１０項のうちの１つに
   記載の焦点合わせ要素を有する１つの対象物ホルダと１
   つの対物レンズとを備えた走査型顕微鏡。