JPS60354A - 位置決め装置およびその製造方法 - 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】 この発明は、物体を所望の位置に正確に位置決めする装
置に関し、さらにこのような装置と協働する種々のタイ
プの走査型顕微鏡に関するものである。

特定の位置に物体を正確に位置決めすることのできる若
しくは一つあるいはそれ以上の軸に沿ってガイドされた
運動を行なうことのできる機械を用意するためには、一
般的にはメカニカルエンジニャリングの問題および特定
的には精密機械の設計の問題を解決しなければならない
、画像走査型顕微鏡においては、点放射源および単一の
検出手段が用いられ、物体あるいは顕微鏡それ自身のあ
る部分が移動されて、画像は、従来の光学的顕微鏡の場
合の画像全体を形成するのとは異なってコンピュータメ
モリあるいはＣＲＴ管デイスプンイ中に点状に再生され
る。このような装置は、通常は二つの方向に精密に制御
されて物体あるいは顕微鏡の適当な部分を動かずことの
できる精密な構造の機械的な装置を必要とし、完全な画
像を形成するのに時間をかげ過ぎないように非常な高速
度で動かされる。広範囲な技術と協働するこのような装
置の例が数多く知られている。一つの軸に治って運動を
ガイドする最も単純なやり方は、種々の軸受けと協働す
る二つのガイドあるいはスライド間に取付けられたスラ
イディングキャリッジを用いることである。第２の軸に
沿っての運動は、第１の組に直角に位置する第２の組の
キャリッジを第１の組のガイドに取り付けることによっ
て可能となる。このスライドは、ねじの回転あるいは様
々のりニヤポジショナによって駆動される。非常に小さ
なスケールでこの機構を動作させることが可能であるこ
とは知られており、小さな振幅の高度に制御された運動
を行なわせるために歯車、ンバーのような減速機構ある
いは電磁的あるいはピエゾエレクトリックなトランスデ
ユーサを用いてキャリッジを駆動することは知られてい
る。

このような装置は、種々のタイプの精密機械においてし
ばしば知見される。しかしながら、この種の機械は、位
置決めの精度を損なう摩耗を受けやす（、摩擦によって
かじりつきを生じ、ゆっくりとした小移動やオーパーン
ニートのない移動が困難となる。これらの装置は、通常
潤滑が必要であり、高真空ンステｌ、の使用が必要であ
ったり、化学的な汚染の危険を冒さないようにすること
が重要であるどきは、使用できないことがある。これら
は、精密加工を必要とする多数の可動部分を含んでいる
ので、製造に金がかがる。従って一つあるいはそれ以上
の軸に清ってガイド運動を行なうことが可能な簡単な機
構が要求される。

この場合この機構は、互いにスライド接触しない部品か
らなり、物体の高速振動のない位置決めを可能とし、精
密機械と組合せて使用可能であることが要求される。

特定の軸に沿っての制限された運動をガイドするのにし
ばしば用いられる簡単な装置は、平行運動ソリッドヒン
ジである。このヒンジはその最も単純な形態において、
等長の２本の細いアームに取付けられた固定の支持部材
からなり、さらにこれらのアームの自由端に数個けられ
た可動ブロックをも含む。このブロックの休止位置は、
アームが真直ぐであり′かつ支持部材とブロックに対し
て直角であるようなときにある。アームに直角にかつア
ームとブロックの存在する面にブロックに力が加えられ
ると、ブロックは、力の方向に移動して、二つのアーム
は偏向させられ、ブロックを僅かに支持部材に近付ける
ように移動する。アームが撓曲可能な材質で作られてい
るときは、この偏向力が除去されるや否や、ブロックは
、アームと共に真直ぐにその休止位置に復帰する。アー
ムが矩形断面の材料を材質とするときは、ブロックは、
矩形断面の長辺方向に彎曲するアームの抵抗のために、
ブロックが加えられた力を含む面から外れて移動する場
合、強い復元力を受け、従って加えられンこ力を含む面
内に移動を維持するために追加のガイドを必要としない
。ブロックが偏向させられる際加えられる力の軸方向か
ら外れる僅か内方へ向かう力は、スペクトロメータの狭
い分解スリットの構成に実用化されており、これは非常
に精密な幅調節を必要とする。しかしながら、力の軸か
らのこの偏向は、運動の程度がアームの長さに比して小
さいときは、非常に小さいので、ヒンジはやはり加えら
れた力の軸方向に沼って運動をガイドするように用いら
れる。アーｌ、の可撓性による復元力の存在および摩擦
力の不存在のために、振動を布えることが特に有効であ
る。しかしながらこれらの利点にもかかわらず、−真の
軸方向運動からの偏向が受け入れ難（なる以前に、可能
な運動が非常に制限されるので、その使用は制限される
。これは、非常に長いヒンジアームを使用することによ
って解決されるが、アームが長くなると、運動の必要な
面から外れる抵抗が弱くなり、これも装置の使用に当っ
ての重大な制限となる。

従ってこの発明は、全動作範囲にわたって特定の軸に沿
って運動を正確にガイドすることの可能な平行運動ソリ
ッドヒンジの原理に基いて殆んど摩擦のない機械的な位
置決め装置のＪＩ供を目的とするものである。その場合
この動作範囲は、同様の寸法の簡単な平行運動ソリッド
ヒンジのそれよりも非常に太きい。

さらにこの発明は、二つの軸に沿った物体のびいに独立
しかつ同時に行なわれる位置決めを可能にする殆んど摩
擦のない機械的位置決め装置の提供を目的とする。さら
にこの発明は、前述の位置決め装置に基いた機械的な走
査装置と協働し、種々の形の入射放射線を用いた走査型
画像顕微鏡を提供しようとするものである。この発明の
さらに他の目的は、他のやり方では不可能なスキャナと
協働する光学的および走査型音波顕微鏡を提供しようと
するものである。

従って、この発明の一構成によれば、軸に沿って物体の
運動乞正確にガイド１−ることのＦｊＪ龍な殆んどｊヂ
擦のない位置決め装置が用層され、この装置は、この軸
の両側に配置された一対の支持アセンブリを有し、この
アセンブリの各々は、このｉｌ＋ａ＋に所定の角度２有
する２小のべ１１い片を介し、この片の各々は、その［
）」端を前記物体に接続されろと共にその外端ケ前記軸
に刻して固定の取付は点に接続され、前れじ物体あるい
はｎＴＩ記取（＝Ｊけ点に対する接続ば、中間の支持手
段の働きで適官行なわれ、さらに前記支持手段あるいは
前ｈＣ片は、前記軸から外れることな（前記軸に沿って
前記物体の移動２司１化に′１−ろ可使のばね手段’！
’　（Ｉｉｉｉえるように構成される。

支持アセンブリは、その各々が、休止位置にあっては６
片が前記軸に対して９０’２なす平行運動ソリッドヒン
ジからなる。この又持ｇＩＳ月のγｔｙい片は、支持ア
センブリの谷々の両方の片が位＠する面内に短辺が位置
′１−る矩形断面の形状を有していることが好ましい。

しかしながら一般に、支持アセンブリの谷々の両方の辺
が位置する面から外れる曲げが抵抗を受けるように６片
の断面が形成されて（・ることかよい。

このように、簡単な平行連動ソリッドヒンジに固有の必
要な軸から外才りる運動の問題は、ヒフジアームの他端
を物体が移動さ！するときばね付勢された取付は部材方
向内方へ移動させることによって解決さ瓦る。従って物
体（ま、二つの支持部材が則−の構造を有して（・れば
、すなわち互いに合致すれば、必要な軸に沼って正イ１
【に移動することになる。簡単な平行連動ソリッドヒン
ジとは異なって片を非常に薄（かつ撓曲性を最小にする
ことが好ましく、従って片は、移動物体に関して最小の
復元力を有し、物体の運動の範囲は、片の外端か互いの
方向に移動可能と々るように冗められることになる。こ
の距離は、物体が移動される距離よりも非常に小さいの
で、移動の極限において過剰の復元力を与えない簡単な
ばねを用意することは比較的簡単であり、運動が必要な
軸に活って正確に残っていることを充分に確保する如く
６片あるし・は片の対に対し−こばねを用意することも
比較的簡単である。これらのはねは、神々の形状をとる
ことができるか、物体の連動が一つの面内１／Ｃとどま
ることを・保ｉ１Ｅするために、支持アセ／ブリかその
面内Ｖことどまって（・ることか必要である。これかガ
イドなしに行なわれると、ばねは、一つの面内のみで伸
長づ−ることかできるようにされねばならない。これは
、ばねを、最長端に対して直角をなす線に沿って曲がる
矩形断面のｉｊＪ撓性のれ〜片から作ることによって達
成され、従って、その端部間の距離は、曲けの角度変化
によって変わる。い（つかの彎曲を心安に応じて行なう
ようにすることができる。

支持アセンブリの部月に対１゛るこｈらのはねの位置は
、装置Ｋ種々のタイプを与えることによって変化できる
。例えは、全ての片の外端が、剛性の板により接続され
ているときは、この板の各端部は、固定の点ではねＶＣ
より支持され、従って片の端部が内方に動くとき、板は
必要な運動の軸に平行のままである。他の形として、ば
ねは、板それ自身の一部分であるようにすることもでき
る。また薄いヒンジ片それ自身の両端を個々のはねによ
って直接固定の支持部材に取付けるようにづることも可
能である。他のやり方として、ヒンジ片の他端を固定し
、ばねをヒンジ片と動かすべき物体間で協働させるよう
にすることもできる。また他のやり力とし℃、片そハ、
自身は、柔軟で伸長可能でありあるいは可撓性の伸長部
を備えるようにされ、独立して伸長可能なばね手段の必
要性をなくすることもできる。

使用さｈるタイプは、応用例に従って選択でき、柚々の
タイプを必要に応じて使うことができるものであること
は明らかである。

この発明の位り決め装置は、複数の構成部材からなるが
、ユニット的に構成されることが好ましく・。

物体を移動するのに必要な力は、種々適切な形をとるこ
とができる。しかしながら非常に適切なものは、電磁的
なモータによるものであり、その中細な形態は、物体に
取イリけたコイルと、永久磁石あるいはコイルに接近し
て固九点Ｖ（−ＪＩＶ、伺けられた磁石上からなる。し
かしながら、このタイプの構成では、物体がその休止位
置から移動さ）するとき、磁石に反動力が生じる。ある
場合Ｖｃは、特に装す、が商、速振動のカイトに用（・
らｉするときは、この効果は、過剰の振動とその固定部
分にひ１みを生じる３、装置ｆ？＋−か、他の軸に７Ｈ
つて移動をカイドフる他の装置と結合されているときは
、振動は、一つの軸についての運動を他のｌ’ｌ１１に
ついての運動に結ひつけ、こｉｌは非常に重大な欠点と
なる。従つ℃、この発明は、前述した如（殆んど摩擦の
な（・位置決め装置により構成され、その際物体の体止
位ｕ９からの必要な移動の結果化じた力は、駆動モータ
の如き駆動手段により与えられる。この駆動モータは、
少なく共−個のアーマチュアと少なく共−個のステータ
とからなり、このアーマチュアは前記物体に取４ツけ−
ｆｉｌ能であり、さらに前記ステークは、例えば平行連
動ノリツドヒノジアセンブリの如き少な（共−個の支持
都月の町ルの部分Ｖこ取付レナられて、前記物体の心安
な連動の結果化じる前記アーマチュアと前記ステータ間
の力は、反対方向への前記ステータの移動を生じ、この
移動は、前記物体が移動されたとき生じる装置の重心位
置の変化を小さくするように働（。この移動は、例えは
ステータの質量と支持部材の性質のＷ１４節により調節
される。このようにバランスを得るために、ステータと
アーマチュアの移動の距離は、これらの相対質量に関係
しなけねはならない。

これは、他のヒンジ上にモータの最も重（・部分を取付
け、移動される物体に最も軽い部分を取付けることによ
う疋便宜的に達成される。

ヒンジアームの長さと剛性は、必要な程度のバランスを
与えるように調節され、これらはモータの最も亜い部分
を支持するので、物体を支持しくいる主たる支持アセン
ブリのヒンジ片よυも短かく、ステータにより移動され
る距離は、物体の移動距離よりも充分小さい。

こｈは、非常ｋｔｌコノパクトな構成を１月能とし、モ
ータの効率を充分に前ｆ持う゛る。

他の改イｇか、駆動モータの構成部拐の７ＬすＩＥ確な
アラインメントを維持するために行なわれる。前述のこ
とから、モータのステータが、同定位１西に取イリけら
れた一甲行運ｊｌｉＱソリッドヒンジに数句けらノｔ、
ヒ／ノのアームか短かいときは、ステータをま、偏向さ
ｉするときの連動の軸から外れて動き、物体の位置４決
めを不正確にすることが明らかであろう。こｉｌは、二
つの合致した支持アセノブ、す、−ノなわヤ］−下行運
動ンリッドヒンジにステータを取付けろことによってが
１決され、その取（＝ｌけは、主たる冗明のそれと同じ
であり、その１ｌｉ１１は、Ｊｊｌ動の軸から偏倚する
ことはできな（・。ＩｊＪ撓性の部材が、ステータある
いはその数句は部材と協働しなげ九はならないか、移動
の’ｌ”ｉｆ度はア−マチュアのそれよりは小さいので
、これは非常に簡単に行なうことかできる。可撓性の取
付は部材によって吸収される移動の量は、固定の支持部
材に取付けるのではなく、代りにこの発明の第一の実施
例における主ヒンジ片の外端に取付けられる可動板ある
いはバーにヒンジを取付けることによって小さくでさる
。実際には、これは、移動量の過剰補償であるが、追加
のリンク機構が、主ヒンジ片の端部間に設けられ、主支
持アセンブリのツイストに対する抵抗を増し、移動面が
装置の面から外れることができないという利点を与える
。ステータヒンジ間の内方運動の量の僅かな差は、ステ
ータの取付は部材の可撓性の程度ヲ小さくすることによ
つ℃吸収される。

互いに通常は９０°の角度をなす二つの軸に沼って同時
に物体咳独立の運動を行なわせることがしばしば必要と
なる。従ってこの発明の他の構成では、二つの軸ＶＣ沿
って物体の運動を独立にガイドツーることのできる殆ん
ど摩擦のない機械的な位置決め装置が提供され、その際
この装置は、前述した如き第一の単軸位置決め装置を有
し、その際、前記取付は点は互いに第２の単軸位置決め
装置として働く部材によって結合され、前記第一おまひ
第二の単軸位置決め装置の前記軸は、前記第一の単軸位
置決め装置に数句けられた物体の移動の必要な軸に対応
するように配置される。

このような組合せのうちで特に便宜的なものを以下に詳
述する。

この発明の他の構成によれは、未加工部材から、支持部
材、一つあるいはそれ以上の軸Ｖ′ＣＧってカイトされ
かつ位置決めされる物体おまひ前記物体と前記支持部材
を接続づ−る可撓性のばね部材を含む手段を形成するこ
とによって位置決め装置を製造する方法が提供される。

この発明の方法においては、未加工部材から材料を取除
（ために好ましくは、二つの段階がふまれる。まず最初
は、スパーク浸食により、次いで化学的なエツチングに
より精密な形状の装置が製造される。

この発明により構成された位置決め装置は。

一つあるいは二つの軸に沿って９勿体乞振動させ、スポ
ットがテレビジョンＩ［！Ｌｌ像のラスタを形成１−る
のに走査されるのと同じ様にして物体の位ｔｍン走食す
るのに適するようにする。

このタイプの運動は、全ての走錠型顕微鋭に基不的な特
徴であり、特に音阪顕倣鏡に対してそうである。走食型
！１１４微鋭システムの原理は、以前から知られており
、これによって構成された顕微鏡もよ（知られている。

この顕微鏡は、光学機械としての従来の画像顕微鏡に比
しても多（の利点ン有しており、走査技術の使用は、可
視光以外の放射線、例え（了赤外線、紫外線の電磁放射
線ある０（ま音波で動作する非常に解像力の高い顕微鏡
の構成をｏｊ−能にする。音波顕微鏡にお（・てをま、
使用される放射線は、３〜４ＧＩＩｚＯ高周波音波であ
り、音波レンズにより物体上に結像される。入射波の振
幅および位相は、物体により変ツ杉され、変形された波
は、第２のレンズ（トランスミソジョンモートノより受
け入れられ７：）　カア）、；＞いは第１のレンズ（反
射モードノケ介して反射される３、音阪諒は通常は、マ
イクロ波増幅器ン介してラジオ周波数エネルギ諒に接続
されたビエゾエレクトリックトランスデューザであり、
その検出器は、マイクロ波増１１゛ｉ器に接続されたや
はりピエゾエレクトリックｉ・ランスデューツ゛である
。使用されるレンズは、端部ヲ接地された半球形凹状の
ソケット”ｘイアり−るサファイアロンドであり、廿彼
は、水の如き媒体ン介して物体に接続される。反射１、
モードが用いられるときは、音波エネルギは、非常に短
かいパルスの形で与エラレ、パルスの周期は、同じレン
ズとトシンスノー■−−−リケ介して物体から反射して
くる／＜ルスの検出のために用いられる。物体は、テレ
ビジョン画像のラスタ乞トレースづ−るスポットの如（
イ・幾械的に移動され、問題の領域の各点は、レンズの
軸上フォーカスにｊ１直次出現１−る。いずれの時点に
おいても検出器の受けた信号（ま、その特定の時点にお
ける物体の柔軟な性質により位相および振１陽の両方を
変化させられた原音波により４’Ｗ　ＤＸされ、当該物
体は、その時点におけるレンズの焦点に位置している。

物体が移動されると、変化′１−る信号が、サンプルの
ｇ、動と同期して走査されるＣＲＴ菅土のスボントの強
度を変化させる。このように物体の走査された領域の音
波像が、スクリーン上にディスプレイされる。現在の技
術では、晋波恢出器の適当なアレイ馨イｖｔｒＪｙ、−
３−ることは実際的ではな（、筺だ亢奮な晋波像乞形成
するのに必要となるであろう元軸上がらν１１すれた点
にシャープに焦点の合った像乞形成するだけ充分な性能
を持ったレンズもないので、物体ン走食することが常に
必要となる。明らかに定食型音波顕微鏡の性能は、物体
を移動するのに用いられる走ｆ装置の精度に恒存してお
り、０．５ミクロンの解像カンＭする音波レンズン構成
することは可能であるので、走萱装置の性能は、非常に
Ｍ璧である。しかしながら、物体それ自身が移動される
ことは不買でハナく、多くの場合、代りにレンズあるい
は放射線ｄ≦−が移動されることがＩｆましく、′１・
ｒに物体が巨大がつす（いときはそうである。非常に似
たような要求が、他の全ての走畳型顕倣鏡に用（・られ
る疋３ｆ装置に当てはまる。

今日迄、一般的には走査型顕微鏡に用いられ、また特に
計波顕微鏡に用いられる走五装置θ、は、比較的ｇ、雑
かっ巨大であり、多数の移動かつスライディング１−る
部品を言んでいる。

従って、走食型顕微鋭の生要都４Δとしてこの発ψ」に
より４’＋ｆｊ　）戊された単軸のあるいは二１ｌｑＨ
の位置決め装置ｒｒ：　ｗ用いることにより大きな利益
が得られる。この発明は、適当な放射線諒を用いること
によって走食型画稼顕微鏡ケＪｌｊ洪（２ようと′１−
るものであって、一つあるいはそ１才り以」二の走査１
ｉ＋１１に活って検子トぞ受けるζ勿１本あるいは走査
手段ｔガイドするようにこの発明により＋ＭＫされる位
ｂ′〔決め装置ｆｆ　ン（ｔ（を成しようと′３−るも
のである。横置される物体あるいは顕微鏡の適当な部分
は、単軸あるいは二軸の、前述の記載の如（構成された
殆んど摩擦のないｔａ械的な位置決め装置によりガイド
され、前記物体の画像をｉｊ？　）戎するのに必要な軸
の少なく共一つに沿って杉！１１υする。電磁的な駆動
モータン用いる二軸位１ｉＲ＋：決め装置が、用いられ
ることが好ましいが、冒速振動は、一方の１ｉ１１１１
のみに沼って行なわれ、単軸位１ｉ′１．決め装置ｉ−
７：も使用＋ｊＪ能で他の軸に沿っての移動は、辿當の
ねじ駆動スライドシステムによって行なわれる。

音波顕微鏡と光学的顧倣鋭によって与えられる’ｌ’９
を報は、異なるものであることケ埋）ψｆ′１−べきで
ある。例えば、音波は、光学的に不透明なサンプル乞貝
通し、その内部（４＋￥造に関する情報ン得ることがで
きる。また音波像は、物体の機械的な性質の影＃を受け
るので、特に生化学的な試料にとって重要な染色を行な
うことな（、光学的に：ｒＡ曲な物体の構造についての
情報も得ることができる。多くの情報が、物体により生
じた音波中の位相変化の検討からあるいは物体を１！〆
Ｃかに焦点面から移動することによって得られ、これら
は決して光学的顕微鏡検査からはｑ＜ｔもれない。従っ
て多（の点において、）”Ｃ学的および音波＋’＋’ｙ
　！ｐｈｉ　（ａ鏡検１里は、相補的なものであり、共
通の機械で両番を結合１−ることによって大きな利益が
ｔＪも才ｔ７）。しかしながら？１を近まで、装置ｔり
の９勿川１的な構′Ｊｆｉ令二大きく決定１−る音波顕
微鏡に用（・る走査装置の大きさを主たる押出として、
この組合せは不１す能であるとされてきた。しかしなが
ら、この発明によるコンパクトで効率の良い走査装置＋
ｊ＋の使用は、この組イヤぜを現テ１６的なものとした
。この発明は、少な（共−１１♂１１の光学的対物レン
ズと、音波□レンズとトランスデユーサアセンブリとン
イ１する回転ターレットン備える光学的画捷および走査
型１イー波顕倣鏡の組合せン提供するもので、を波レン
ズとトランスデユーサアセンブリは、１１ｉＪ述の９１
ｊく構成された殆んど摩擦のない位４ｉ’ｊ決め装的に
取付けられ、従って物体の完全に光学的なあるいは走査
された音仮像が、ターレットの適切な位置ン選択するこ
とによって得られる。

ノーレット上のトランスデユーサの位置は、走査装置が
休止しているとも、音波レンズの軸上焦点が、走査装置
が動作位置にあるとも光学的物体の谷々の軸上焦点とサ
ンプル上で同じ位置にあるように配置され、これによっ
て物体の同じ領域の光学的および音波的画像が容易に形
成される。この種の装置を用いると従来の光学的顕徽鏡
馨、その対物レンズの一つを音波レンズと走査装置に置
換することによって結合された装置に比較的闇単に変侯
することができる。

以下、添付の図■に示ｊ実施例に従ってこの発明の詳細
な説明する。

第１図は、この発明による単軸位置決め装置の一実施例
を示すものである。図において二つの矩形新開の薄片４
は、その中点をブロック６に取付けられており、このブ
ロック６が移動さるべき物体乞支持する。二つの片４の
端部には、二つの支持バー５が取付けられていて、片は
互いに平行をなしバー５に対して直角ンなしている（装
置〔１の休止時）。ツク−５の端部には四つの直角形状
のばね３が固定されており、このばね３（断曲矩）ｉ　
）　ｗ介して四つの固定堰１１点２に取付けられている
。

！ｉａ＋　１に浴ったブロック６への力の印加は、ブロ
ックの軸１に浴った移動２生じさぜ、非當にｖ（シい片
４の撓曲、侠言丁ればバー５の−１４・的な移動および
ばね３の撓曲２生じさせる。

ブロック６への力乞取除（と、ばね３はバー５ケ原位１
はへ復帰させ、ブロック６ン中心位１らに戻丁。ばね３
が全て同一でありかつ装置が対称であるとすると、ブロ
ック６の移動は、正確にｌ１ｌＩｌと整合づ−るであろ
う。

第２図は、単軸位置決め装置の他の実施例を示す。この
形では、矩形断面の四つの薄片８の一端は、四つの固定
数句は点７に堰付けられ、各月の他端は、やはり矩形す
１囲の直角形状のばねの一端１０に取付けられている。

ばね１υの他端は、ブロック９に取付けられており、四
つのブロック９の全ては、可動板１１に取付けられてい
る。ブロック９は、板１１が休止位置にあるときばばね
８が平行でありかつ対称的に位置する（第２図］ように
板ｌｌ上に取付けられている。片８に直角に板１１に加
えられる移動力は、力の軸線方間への板１１の移動ン生
しさせ、片８は、第１図の片４と同様に偏倚されて、ば
ね１０がこのとき片８の偏倚’！ａ”ＯＪ能にする。ば
ねｌＯはまた、偏倚力が除云されたとき、板１１に復元
力２与える。装置この二つの実施例は、応用例ン有する
が、一般には第１・図に示′１一実施例の万が、可動部
分の質量がよ・り小さいので好ましい。これらの図面か
ら、薄片４および８が、ばね３および１０と同じ深さ乞
Ｍすると便宜的ではあるが、ばねは、迩切な復元力２与
えかつ片の端部が正しい位置にとどまっているように″
ｆるために片よりも厚い材料で作られるべきである。棺
造上、アセンブリの詳細の都合などから選択される月賀
は、使用［、］的に適′１−るように変化できるが、リ
ン青銅あるいはステンレス鋼が、ばねおよび片としては
特に適している。ばねおよび片の深さは、必要な面から
外れて移動する中央部分に生じるツイスト運動に適当に
抵抗づ−るように選ばれるべきである。勃にばねと片の
深さは、ヒンジ片の長さの１／８〜ｌ　／　／ｌの間に
あることになろう。

第３図は、この発明により構成された二軸位置決め装置
の南である。この構Ｊ或は、−万の軸に沼って移動する
第１図に示す装置ムと同じであり、第１の軸に直角な他
の方向へ移動をガイドする第２図に示、′１−装置ムと
同じである。

位１〜．決めさるべき物体は、二つの支持バー１５に取
（’Ｊけられている細い矩形断面の四つの片１４に支持
されている中火ブロック１３に取イゴけられている。バ
ー１５の端１ｆｌｓは、四つの直角のはね１６によりブ
ロック１７に」収付けられている。ブロック１７を固定
とみな丁と、土述の構成は、第１図の装置と同じように
機能する。しかしながら、二軸の装置においては、ブロ
ック１７は、一つあるいはそれ以上の板（図ポせず）に
一体重に固定接続され、この板は、第２図に示づ−Ｋ　
’ＩＩ：Ｆにおいては可動板１１として働き、そのとき
ブロック１７は、第２図のブロック９と同じ目的ヶ達″
：ｌ−る。四つのブロック１７は従って、四つの直角の
ばね１８によって四つの薄片１９に接続され、これらの
薄片は第２図のヒンジ片８と同じように働（。片１９は
、装置の他のｉｌ１分への固定のために二つの脚１２乞
有１−る固定の外側リング２３土の数句は点に取付けら
れている。四つの端部ストップ、２２はまた、ブロック
１３の移動ン制；恨するために設けられているが、これ
は不質的なものではない。

第３図に示されるタイプの装置は、前に述べたように走
丘型画褌顕微鏡検査に要求される二つの次元への振動ン
与えることを主な目的とするものである。これは決して
唯一の応用例ではない。これが振動走査装置６として用
いられるときは、ばね１４の偏倚２生じる１ｉＱ１１に
２首つての走査は、移動さるべき部材の質量がより小さ
いので他の軸に沿ってのものよりも迅速に行なわれる。

このｌｑｌは従って、迅叱走丘軸として用いられるべき
である。二つの軸に対１−７）駆動力は、以下に述べる
如き電磁的な駆動モータから？４ｆられる、殆んど振動
のない定食および迅速走査軸と緩速走食軸との組イ（せ
ン最小に８１−るために、迅速走１・Ｃ軸の１駆動モー
タのステータは、前述したρＩＩ　＜　；ｉ’ｌ１１菅
〔フカ呆馨イ杼るためにバー１５から二つの一１片２０
によって柔軟に支持される小さなブロック２１に取付け
られる。ブロック２１ば、モータのステータと支持板に
よりリンク結合され、前述し１こ如（ツイストに対する
抵抗２高めるように丁べきである。

第３図に示す全装置は、非常に小型に１′「ることがで
き、移動の適切なる振幅を与える。

例えば、全部の直径が５０間であるとき、各軸に浴って
±１　ｍｍのＪｌ（１囲が容易に得られる。

図面に示−ｆ装置の最良の製造方法は、単一の剛体の材
料から作り出づ−ことである。取付げ孔がまずブランク
ディスクに穿孔され、全体の形状がスパークＰｓｉ　ｉ
ｌの如きプロセスによってカットアウトされる。１５龍
の深さまでのブランクが、このようにして正確にカット
される。しかじなが６ら、これに含まれろ精度は、この
発明において要求される薄いヒンジアームの製造には現
時点では適切でな（、その結果約０．１５　ｍｒｎ大き
くスノく−り加工され、完成されたブロックはその後、
約０Ｄ１２５　、、程度厚さを減じるようにエツチング
される。（１埼２（ま、約０．３朋の厚さにされ、同様
に太き目にスノ（−り加工され、エツチングでの寸法が
正しく・寸法となるようにされる。太き目の部多ナカ・
らの材料のエツチングによる除去は、それ程１犬ではな
い。このようにしてワンピースカーらの製造は、撓曲部
間の接続ン極めて強固なものとし、これは多分他のやり
方では不可能なものであろう。またこれによって周囲８
度の変化の影響を殆んど受けない装置が得られ、これは
非常に重大な利点である１、しかしながら、例えばより
大きな位り決め装置１（が４＋４　）戎されるべきであ
るときなどは、より便宜的な喪造方法乞採用することも
できる。

第４図および第５図は、第３図に示１−走畳装置と共に
用いることのできる電磁的な駆動モータの作動原理ン示
づ−ものである。モータ１７）　７−−ｆ　ｆニアは、
＠４図において破線３７で示される４ｒｆｉ界内のフラ
ットスクエアコイル３４からなり、この磁界は、図示の
コイル面の上下に配置１イされた四つの４Ｄ１石３６に
よって形成される。磁石の対間の磁気回路は、板３５に
よって完成される。コイル乞通る電流は、軸３８に宿っ
たコイルの移動７生じ、振動が、コイルヶ交流が流れる
ことによって生じる。同位相で動作する一対の対称に配
置された駆動モータが、駆動力の対称性？維持づ−るた
めに位置決め装置の二つの軸に清って移動を生じさせる
ように使用されることが好ましい。しかしながら、ある
場会には、駆動力のサーボコントロールケ行ないかつ走
査された物体の人除の位１へン指示するためのジェオ、
レータとして第２のモータ２用いることが好ましいこと
がある。サーボコントロールの使用は、それ以上の振動
ン抑制するように往俣動馨１ｌＩＪ俳緩衝づ−るように
使うことができる。

このような駆動モータン・ｖ＋ｉえる第３図に示すタイ
プの走査装置は、いかなる走査型の画は顕微鏡とも協働
して、物体、レンズあるいは放射源の位置のいずれか乞
走査することができる。この棟の截誠に定食装置を適合
させるのに必要な設計は、当業者にとって国典Ｅなこと
ではない。しかしながら、−例として、第６図は、光学
的な対物レンズの一つの代りに通常の光学的な顕微鏡の
ターレツトに取付けｏＴ北な小さなアセンブリヶ如何に
して定食装置に組込むかを示している。これによってこ
の発明による光学的顕微鏡と走益型音波顕微鏡の組合せ
が可能となる。

第６図において、説明を簡単に１−るためいくつかの構
成都月が省略されている。第３図に示す定食装置の外１
則リング２３は、顧倣鏡ターレントにその上端乞取付け
られた円形ノ・ウジフグ２４内に支持されている。定食
装置の中央ブロック１３は、レンズ取（＝ｒ　チューブ
３０乞支持していて、好才しくは、真ちゅう製であり、
その下端にサファイア斤波レンズとトランスデユーサ３
１を保持している、これは、真ちゅう′ば２９により包
囲されており、１Ｅ気モータ（図示せず〕と協働″１−
るブロック１３に取付けられていて、レンズ３工と結合
媒体（レンズと通常は水である物体間の）と前軸用の二
つの駆動モータのアーマチュアｈ　＋ｊｌｔ　３　し　
、　これらのモータのステータを形ｂｙ、する磁石は、
ブロック２１に取付けられたリンク状のブラケット上の
定食装置２３の上下に配置されている。緩速走査軸の、
駆動モータは、迅速定歪コイル２８に直角な軸上の走査
装置の外側リング２３に取付けられた二つの固定のコイ
ル２７からなり、また第６図に示す板２５と２６に取付
けられた一組の可動の磁石からなる。これらの板は、定
食装置内でブロック１７ンリンクする剛性の結合板を構
成する。

トランスデユーサに対しては共軸のケーブルが用意され
、ヒータとモータ電源に対して電気的なり−ド勝が用意
されなければならないことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による単軸位置決め装置の一実施例
の正面図、 第２図は、この発明によろ単軸位置決め装置の他の実施
例の正面図、 第３図は、この発明による駆動モータのための取付は手
段と協働する二軸位置決め装置の一実施例の正面図、 第４図は、この発明の構成に使用するのに通した電磁的
な駆動モータのｔａ　＋ｕ＝化された構ノシ〜−図、 第５図は、第４図に示すモータの平１０１図および 第６図は、第３図に示す二軸位置決め装置と協働１−る
走査型音波レンズアセンブリの断１用図である。 工・・・・・・・・・・・・・・・軸　３・・・・・・
・・・・・・・・ば　ね４．１８　・・・・・Ｍ　片　
５・・・・・・・・・・・・・支持ノ（−６・・・・・
・・・・・・・・・・ブロック　７・・・・・・・・・
・・・・・・取イｚ１す゛点９．１３，１７・・・ブロ
ック １（、ｌ、１８・・・ば　ね　１１・・・・・・・・・
・・・４反１４．１９　・・・　れリ　片

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一つの軸に治って正確に物体の移動をガイドする
   ことの可能な、殆んど摩擦のな（・位置決め装置におい
   て、前記軸の両側に一対の支持アセンブリを配置し、該
   アセンブリの各々は前記軸に対して所定の角度を有する
   二つの薄片からなり、この薄片の各々は、その内端にお
   いて前記物体に接続されると共にその外端において前記
   軸に固定の取付は点に接続され、前記物体ある（・は前
   記取付は点に対する接続は、中間の支持手段の働きで適
   切に行なわれ、前記支持手段あるいは前記薄片は、前記
   軸から外れることなく前記軸に溢って前記物体の移動を
   可能にする撓曲可能なばね手段を備えて（・る装置・ （２）前記薄片が、休止位置において前記軸に対して９
   ０００角度をなし、支持アセンブリの各々内の薄片が平
   行をなしている特許請求の範囲第１項記載の装置。 （３）　ワンピースの材料から製造される特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の装置。 （４）支持アセンブリの前記薄片が、矩形断面を有し、
   支持アセンブリの各々の片が位置する面内に短かい方の
   寸法を位置せしめ、前記物体の移動が、前記面外への前
   記薄片の曲がりに対する抵抗によって一つの面に制限さ
   れるようにした特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
   か一項記載の装置。 （５）撓曲可能な前記ばねが、一つの面内のみで運動可
   能であり、前記ばねとの接続点における前記薄片の端部
   の移動が、前記面に限られるようにした特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいずれか一項記載の装置、 （６）少なく共−個のアーマチュアと少なく共−個のス
   テータからなる駆動手段を設け、前記アーマチュアを前
   記物体に取付け、前記ステータを少なくとも一個の支持
   部材の可動部に取（１けて、前記物体の所望の移動を生
   じる前記アーマチュアと前記ステータ間の力が、前記ス
   テータを反対の方向へ移動させ、この移動が、前記物体
   が移動されたとき生じる前記装置の重心の位置変化を少
   なくするようにした特許請求の範囲第１項〜第５項のい
   ずれか一項記載の装置。 （力　前記ステータが、二つの支持アセンブリ上に配置
   されて、前記軸に清って移動することを強制されるよう
   にした特許請求の範囲第６項記載の装置。 （８）　前記ステータをヒンジアームに数句け、その外
   端を前記薄片の外端に取付け、前記物体が移動されると
   きに生じる前記薄片の前記外端の内方への移動が、ヒン
   ジアームの外端の内方移動を生じさせ、これによって前
   記ステータあるいはこれに取付けられたヒンジアームに
   要求される伸長の範囲を大きく減じるようにした特許請
   求の範囲第６項記載の装置。 （９）二つの軸に沿って物体の移動を独立してガイド可
   能な殆んど摩擦のない位置決め装置において、前述の特
   許請求の範囲のいずれかの項に記載の第２の単軸位置決
   め装置の可動の物体として働く部拐によって前記数句は
   点が互いに固定結合された前述の／Ｉｆ許請求の範囲の
   いずれかの項に記載の第Ｊのｑｉ軸位置決め装置を設け
   、前記第１および第２の装置の軸が、前記第１の装置に
   取イ：ｊけられた物体の移動に必要な軸に対応して配置
   されている装置。 （１０）支持手段、一つあるいはそれ以上の軸に沿って
   ガイドされ位置決めされる物体および前記物体と前記支
   持手段を結合する可撓性のばねを含む手段をブランクか
   ら利料を除去することによって形成して位置決め装置を
   製造する方法。 ０υ　検査すべき物体あるいは走査軸の一つあるいはそ
   れ以上に沿って走査手段を特徴とする特許請求の範囲第
   １項〜第９項のいずれかに記載の位置決め装置を備える
   走査型顕微鏡。 ０２）少な（共−個の光学的な対物レンズ、音波レンズ
   およびトランスデユーサアセンブリを有する回転ターレ
   ットを備え、前記音波レンズとトランスデユーサアセン
   ブリとは、特許請求の範囲第１項〜第１０項に記載の位
   置決め装置に取付けられ、物体の完全に光学的なあるい
   は走査型の音波像が、ターレットの適切な位置の選択に
   よって順次形成されるようにした光学的および音波的顕
   微鏡の組合せ。