(57)【要約】【課題】画素シフト方式と冷却気密構方式を用いた撮像装置において、密閉空間の内部の圧力を正確に測定でき、信頼性の高い撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子と、撮像素子を冷却するための冷却素子を可動部に装着し、可動部を共振周波数近傍の周波数により振動変位させる微動素子を備える微動機構部を、収納する気密封止可能な気密封止部と、可動部の振動変位を検出する検出部と、予め測定した気密封止部内の圧力と振動変位との関係を振幅−圧力特性情報として記録し、振幅−圧力特性情報に基づいて気密封止部内の圧力を算出する制御部と、を具備する撮像装置である。【選択図】      図１
2008300904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と前記撮像素子を冷却するための冷却素子を可動部に装着し、前記可動部を共振周波数近傍の周波数により振動変位させる微動素子を備える微動機構部を、収納する気密封止可能な気密封止部と、
前記可動部の前記振動変位を検出する検出部と、
予め測定した前記気密封止部内の圧力と前記振動変位との関係を振幅−圧力特性情報として記録し、前記振幅−圧力特性情報に基づいて前記気密封止部内の圧力を算出する制御部と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記気密封止部に設けられた前記微動機構部は、
板状のベース部の平面内で互いに直交する２方向に移動可能な前記可動部に、前記撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却素子を装着し、前記可動部の一端部が駆動ばね部を介して接続され、前記可動部の他端部が前記ベース部にヒンジ部を介して接続されたアーム部とを一体形成し、前記駆動ばね部と前記アーム部は、前記可動部の中心部を通り互いに直交する２つの移動軸に対してそれぞれ軸対称になるように前記各移動方向に対応して２組ずつ形成され、前記各アーム部のうち前記各移動軸方向に対応する各１つの前記アーム部に、前記各移動方向用の伸縮可能な前記微動素子がそれぞれに１つずつ設けられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記気密封止部の外部に設けられた光源部から入射される光を反射するために前記可動部に固設した光反射部によって前記反射された反射光を検出し、前記反射光の受光量に基づいて前記振幅変位量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
制御部の振幅−圧力特性情報は、
前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記反射光の受光量に基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−光学振動変位量テーブルであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記検出部は、
前記気密封止部に設けられた前記ベース部と前記可動部の隙間に誘電率を有するゲル状シートを挟設するとともに、前記ゲル状シートに接するように静電容量型センサを配設し、前記静電容量型センサの静電容量に基づいて前記振幅変位量を算出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
制御部の振幅−圧力特性情報は、
前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記静電容量に基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−静電容量振動変位量テーブルであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記検出部は、
前記気密封止部に設けられた前記微動素子として圧電素子を用い、前記圧電素子のインピーダンスを検出し、前記インピーダンスに基づいて前記振幅変位量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項８】
制御部の振幅−圧力特性情報は、
前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記インピーダンスに基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−インピーダンス振動変位量テーブルであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御部により算出した前記圧力の値と、予め設定した可動圧力値を比較し、前記気密封止部内の圧力が前記可動圧力の範囲にあるかを判定し、前記判定の結果を表示器に表示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素シフト方式と冷却気密構方式を用いた高分解能、高感度の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種分野において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの固定撮像素子を用いた撮像装置により高分解能、高感度画像を取得する要求が高まっている。
高分解能画像を取得する手段として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているような画素シフト方式を用いる場合がある。この画素シフト方式は、圧電アクチュエータを用いた微動機構によりＣＣＤを微動させて複数回撮像し、ＣＣＤの画素数の複数倍の画像数を用いて撮像したような効果を得ている。
【０００３】
一方、ＣＣＤは、周囲温度上昇にともない画像が劣化することが知られており、高感度画像を取得する手段として、ＣＣＤの温度上昇を抑制するため、例えばぺルチェ素子などの冷却手段を用いてＣＣＤ全体を冷却し、吸熱したエネルギーを、カバーを介して外気へと放熱するようにしている。しかし、ＣＣＤを冷却すると、カバー内の空気中に含まれる水分がＣＣＤの撮像面に結露することがあり、撮像結果に結露した水分が写り込んでしまう。このための対策として、ＣＣＤおよびその周辺を密閉構造とし、低湿の環境下で製品を組立てたり、あるいはカバー内部を真空にしたり、あるいは窒素ガス等で充填するようなことがなされている。
【０００４】
真空にする場合の密閉方法としては、０リングが一般的であり、その他にロウ付けや接着剤などにより密閉することがある。
しかしながら、密閉空間を真空にした場合には、長期間の時間の経過とともに密閉空間の圧力が僅かではあるが徐々に上昇する。圧力上昇の要因は２つあり、１）外部の空気が密閉構造の内部にリークする（漏れる）、２）密閉構造物や内部の部品による放出ガス（残留ガス）である。
【０００５】
放出ガスとは、大気中で密閉構造物や内部の部品の表面や内部に付着したガスが、真空引きした後も、密閉空間に放出される気体のことをいう。
このリークや放出ガスは、僅かではあるがあらゆる真空装置に存在し、完全にはなくすことはできないため、真空装置の可動目的、可動期間に対して有害とならないように、初期の圧力や可動期間中の圧力上昇を設定しなければならない。
【０００６】
したがって、長期間の使用することを想定して、使用中に密閉空間のＣＣＤに結露が生じないように、密閉空間を真空引きした初期の圧力を低く設定するか、もしくはリークや放出ガスを吸着するような吸着物質を密閉空間に入れておく手法が用いられている。
【０００７】
しかし、内部圧力を結露しない所定の圧力よりも低くしすぎることは、コストがかかってしまい、現実的ではない。また、撮像装置の構成的なスペースの制約上、吸着剤を多量に入れることも現実的ではない。
【０００８】
リークや放出ガスを抑える現実的な手段を取るためには、前提として、密閉空間の圧力を正確に測定しておく必要がある。これにより長期の使用でも、結露をしないように密閉空間の初期の圧力や圧力上昇を確実に設定することができる。
【０００９】
密閉空間の真空での圧力を測定する方法としては、一般的に真空計が用いられる。真空計の圧力測定の原理は、圧力そのものの変化を捉えるＵ字管マノメータや隔膜真空計、熱伝導の変化を捉えるピラニ真空計など圧力の測定範囲と用途に応じたタイプがある。
【００１０】
また、特許文献４、特許文献５に示すような真空中で振動部材を振動させて、その振幅等の振動特性と圧力の関係から圧力を測定する真空計がある。この方法は、振動体の固有振動数（振幅）がその振動体のおかれた空間の真空度（圧力）と一定の関係にあるため、固有振動数（振幅）の変化を検出することでその密閉空間の真空度（圧力）を測定することができる。
【００１１】
しかし、上記のような真空計では一般的に図１３に示すように密閉空間に外付けされる。このため、真空計４０を接続する部分の０リング４３やフランジ管３９の溶接部のリークや放出ガスが密閉空間の圧力上昇に誤差として影響をしてしまう。さらに極めて僅かではあるが真空計４０自体のリークや放出ガスも測定の誤差に影響を与える。また、接続したフランジ管３９、フランジ管４１により密閉空間の容量が変ってしまうことも正確な圧力測定に影響を与えるという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−９８０５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０５８３号公報
【特許文献３】特開平１１−２７５４０８号公報
【特許文献４】特開昭６１−２７８７３２号公報
【特許文献５】特開昭６１−２７２６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、画素シフト方式と冷却気密構方式を用いた撮像装置において、密閉空間の内部の圧力を正確に測定でき、信頼性の高い撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様のひとつである撮像素子と前記撮像素子を冷却するための冷却素子を可動部に装着し、前記可動部を共振周波数近傍の周波数により振動変位させる微動素子を備える微動機構部を、収納する気密封止可能な気密封止部と、前記可動部の前記振動変位を検出する検出部と、予め測定した前記気密封止部内の圧力と前記振動変位との関係を振幅−圧力特性情報として記録し、前記振幅−圧力特性情報に基づいて前記気密封止部内の圧力を算出する制御部と、を具備する構成である。
【００１４】
好ましくは、前記気密封止部に設けられた前記微動機構部は、板状のベース部の平面内で互いに直交する２方向に移動可能な前記可動部に、前記撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却素子を装着し、前記可動部の一端部が駆動ばね部を介して接続され、前記可動部の他端部が前記ベース部にヒンジ部を介して接続されたアーム部とを一体形成し、前記駆動ばね部と前記アーム部は、前記可動部の中心部を通り互いに直交する２つの移動軸に対してそれぞれ軸対称になるように前記各移動方向に対応して２組ずつ形成され、前記各アーム部のうち前記各移動軸方向に対応する各１つの前記アーム部に、前記各移動方向用の伸縮可能な前記微動素子がそれぞれに１つずつ設けてもよい。
【００１５】
好ましくは、前記検出部は、前記気密封止部の外部に設けられた光源部から入射される光を反射するために前記可動部に固設した光反射部によって前記反射された反射光を検出し、前記反射光の受光量に基づいて前記振幅変位量を算出してもよい。
【００１６】
好ましくは、制御部の振幅−圧力特性情報は、前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記反射光の受光量に基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−光学振動変位量テーブルであってもよい。
【００１７】
好ましくは、前記検出部は、前記気密封止部に設けられた前記ベース部と前記可動部の隙間に誘電率を有するゲル状シートを挟設するとともに、前記ゲル状シートに接するように静電容量型センサを配設し、前記静電容量型センサの静電容量に基づいて前記振幅変位量を算出してもよい。
【００１８】
好ましくは、制御部の振幅−圧力特性情報は、前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記静電容量に基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−静電容量振動変位量テーブルであってもよい。
【００１９】
好ましくは、前記検出部は、前記気密封止部に設けられた前記微動素子として圧電素子を用い、前記圧電素子のインピーダンスを検出し、前記インピーダンスに基づいて前記振幅変位量を算出してもよい。
【００２０】
好ましくは、制御部の振幅−圧力特性情報は、前記気密封止部内の圧力と、前記圧力のときの前記インピーダンスに基づいて算出される前記振幅変位量とに基づいて作成される圧力−インピーダンス振動変位量テーブルであってもよい。
【００２１】
好ましくは、前記制御部により算出した前記圧力の値と、予め設定した可動圧力値を比較し、前記気密封止部内の圧力が前記可動圧力の範囲にあるかを判定し、前記判定の結果を表示器に表示してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画素シフト方式と、冷却気密方式を用いた撮像装置において、密閉空間の圧力を正確に測定することができ、また、使用前、使用中に圧力状態を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、顕微鏡を備えた顕微鏡システムなどに用いられる撮像装置の発明である。
そして、撮像装置は、撮像素子と、撮像素子を冷却するための冷却素子を可動部に装着して、可動部を共振周波数近傍の周波数により振動変位させる微動素子を備える微動機構部を、収納する気密封止可能な気密封止部を備えている。また、可動部の振動変位を検出する検出部を備えている。さらに、予め測定した気密封止部内の圧力と振動変位との関係を振幅−圧力特性情報として記録し、振幅−圧力特性情報に基づいて前記気密封止部内の圧力を算出する制御部を備えている。
【００２４】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１について図１（側面断面図とブロック図）を参照して説明する。
【００２５】
撮像装置の筐体として、図１に示すように本体１と中フタ２とにより形成される空間は、０リング３を介して密閉され、中フタ２に設けられたパイプ部４から真空ポンプによって真空引きされ、内部の圧力を真空の状態にすることができる。
【００２６】
ＣＣＤ５の前方となる本体１には、Ｃマウント６が取り付けられ、ここに撮像する像を取り込むための光学レンズが配置されている。このＣマウント６の上部は、図１、図２（底面図）に示すように空気を密閉するために防塵ガラス７が接着などの方法によって密閉固定される。
【００２７】
中フタ２の下部には、図２、図３（上面図）に示すバネステージ８が固定されている。このバネステージ８は、ベース部９に設けられた例えば４ヶ所の孔１０を介して中フタ２の下部にネジ止めされる。この場合、中フタ２と接触するのは、ベース部９の外周から僅かな面であり、切欠きや可動部の形成された部分は、中フタ２の取り付け面側で逃げが設けられ、中フタ２に直接接触しないようになっている。
【００２８】
バネステージ８の可動部１１には、例えば四隅にそれぞれネジ（図示せず）を用いて各支柱１２が設けられている。これら支柱１２には、ＣＣＤ５を実装した基板１３が設けられている。
【００２９】
基板１３におけるＣＣＤ５に対応する部分には、裏面側から孔が開けられている。そして、これら孔を介してヒートシンク１４がＣＣＤ５の裏面に接触している。このヒートシンク１４におけるＣＣＤ５との接触面とは反対面には、冷却素子１５の冷却面が接触している。なお、ヒートシンク１４とＣＣＤ５との接触面、およびヒートシンク１４と冷却素子１５との接触面には、それぞれ熱伝導グリスなどが塗布され熱伝導率を高められている。これらＣＣＤ５、ヒートシンク１４および冷却素子１５の取り付けは、ＣＣＤ５、ヒートシンク１４および冷却素子１５を配置した後に、調整ネジ１６をＣＣＤ５側にねじ込む。この調整ネジ１６のねじ込みは、ＣＣＤ５、ヒートシンク１４、冷却素子１５および調整ネジ１６がそれぞれ確実に密着するまで行なわれる。
【００３０】
可動部１１の調整ネジ１６の中フタ２側には、高熱伝導シート１７が設けられている。この高熱伝導シート１７は、ゲル状の適度な弾性を持ったシートである。この高熱伝導シート１７は、調整ネジ１６の同一形状の円板状に形成されている。この高熱伝導シート１７は、厚み方向は勿論のこと、可動部１１と中フタ２との位置関係がバネステージ８の可動部１１の微動動作によって水平に移動しても、可動部１１の微動動作に悪影響を与えないようなシートの厚さと柔らかさとを有する。
【００３１】
中フタ２の上部には、基板１８が設けられている。この基板１８には、例えばＣＣＤ５の出力信号を処理して画像データを得る回路が形成されている。中フタ２の上部には、上フタ１９が固定されている。この上フタ１９からは、撮像装置筐体の外部に基板に接続されたコネクタ２０が導出される。このコネクタ２０には、例えばコンピュータが接続され、撮像装置を制御し、撮像した画像データを転送する。
【００３２】
次に、検出部は、気密封止部の外部に設けられた光源部２３（ＬＤ光源）から入射される光を反射するために可動部１１に固設した光反射部２１（ミラー部）によって反射された反射光を検出し、反射光の受光量に基づいて振幅変位量を算出する。
【００３３】
例えば、ＣＣＤ５を実装した基板１３上には、図２に示すようにミラー部２１が設けられている。ミラー部２１のＣマウント６に対向する本体１には穴２２が設けられている。
ミラー部２１の拡大図は図４に示すように中央部分がマスク（黒塗り部分）されて光線を反射しないものとする。
【００３４】
ミラー部２１に対向する位置には、ミラー部２１の中心が光軸となるように、図１のＬＤ光源２３、集光レンズ２４、ビームスプリッター２５が配置されている。ビームスプリッター２５の反射面の光軸には集光レンズ２６、２分割検出器２７が配置されている。集光レンズ２４はＬＤ光源２３からの光線を集光して、ミラー部２１に光線の像が満たすような適当な焦点距離を持つものとする。
【００３５】
一方、集光レンズ２６はミラー部２１、ビームスプリッター２５からの反射光を２分割検出器２７の検出部２８、検出部２９を満たすような適当な焦点距離を持つものとする。
２分割検出器２７は検出部２８と検出部２９で受光される光量の差に比例した電気信号である差分検出信号（振幅変位量）を出力する。
【００３６】
制御部４９はアナログ回路やディジタル回路により構成され、例えば、ＣＰＵやメモリなどの回路により構成することができる。２分割検出器２７から出力された差分検出信号値をメモリに保存するとともに、ＬＤ光源２３光量などを調整する回路を設けている。
【００３７】
表示部５０は、制御部４９から出力された測定データなどを表示する。
次に、気密封止部に設けられた微動機構部は、板状のベース部９の平面内で互いに直交する２方向に移動可能な可動部１１に、撮像素子５と、撮像素子５を冷却する冷却素子１５を装着している。また、可動部１１の一端部が駆動ばね３１を介して接続され、可動部１１の他端部が前記ベース部９にヒンジ部３３を介して接続されたアーム部３２と一体形成されている。また、駆動ばね３１とアーム部３２は、可動部１１の中心部を通り互いに直交する２つの移動軸に対してそれぞれ軸対称になるように各移動方向に対応して２組ずつ形成され、各アーム部３２のうち各移動軸方向に対応する各１つのアーム部３２に、各移動方向用の伸縮可能な微動素子３４（圧電アクチュエータ）がそれぞれに１つずつ設けられている。
【００３８】
バネステージ８において、可動部１１は、図３に示すようにベース部９の略中央部分に形成され、その四隅が４つの板ばね３０ａ〜３０ｄを介してベース部９上に接続されている。これら板ばね３０ａ〜３０ｄは、２つの切り欠きの部分がＬ字形状でかつ互いに平行に切り欠かれることで形成される。これら板ばね３０ａ〜３０ｄの幅は、後述するＸ軸お
よびＹ軸方向に対してばねとして作用するように薄く形成されている。
【００３９】
可動部１１の中心部を通るＸ軸方向とＹ軸方向の各軸上には、それぞれ各駆動ばね３１
ａ〜３１ｄが形成されている。
【００４０】
これら駆動ばね３１ａ〜３１ｄには、それぞれアーム部３２ａ〜３２ｄの一端部が接続されている。これらアーム部３２ａ〜３２ｄのうちアーム部３２ａと３２ｄとは、９０°折れ曲がったＬ字形状に形成されている。
【００４１】
これらアーム部３２ａ〜３２ｄの先端部には、それぞれヒンジ部３３ａ〜３３ｄが形成されている。アーム部３２ａと３２ｄとには、これらアーム部３２ａ、３２ｄの他端部（Ｌ型の開口内）に各圧電アクチュエータ３４ａ、３４ｄが設けられている。圧電アクチュエータ３４ａ、３４ｄへの電圧信号は、配線３５ａ、３５ｄより与えられる。配線３５ａ、３５ｄへの信号は、封止端子３６を通して、基板１８に接続されている。圧電アクチュエータ３４ａは、アーム部３２ａに当接し、Ｘ軸方向に伸縮動作する。この圧電アクチュエータ３４ａの伸縮動作によってアーム部３２ａがヒンジ部３３ａを支点として回動するものとなる。
【００４２】
圧電アクチュエータ３４ｄは、アーム部３２ｄに当接し、Ｙ軸方向に伸縮動作する。この圧電アクチュエータ３４ｄの伸縮動作によってアーム部３２ｄがヒンジ部３３ｄを支点として回動するものとなる。従って、各圧電アクチュエータ３４ａ、３４ｄの各伸縮方向と可動部の移動方向とは、直交する。
【００４３】
次に、上記のように構成された装置の動作について説明する。
可動部１１をＸ軸方向に微動させる場合、圧電アクチュエータ３４ａに対して所定の電
圧値が印加される。この圧電アクチュエータ３４ａは、電圧印加によって伸縮するが、例えば伸びた場合には、アーム部３２ａを、ヒンジ部３３を支点として反時計回りに回動させる。このアーム部３２ａの回動に伴って駆動ばね３１ａがＸ軸方向に移動し、これによ
って可動部１１は、Ｘ軸方向に微動する。
【００４４】
可動部１１をＹ軸方向に微動させる場合も上記同様に、圧電アクチュエータ３４ｄの伸縮動作によってアーム部３２ｄがヒンジ部３３ｄを支点として回動し、これに伴って駆動ばね３１ｄがＹ軸方向に移動し、これによって可動部１１は、Ｙ軸方向に微動する。
【００４５】
可動部１１の移動量は、圧電アクチュエータ３４ａ、３４ｄへの印加電圧の関係から求められる。
図１に示すミラー部２１は基板１３に固定され、基板１３は可動部１１に固定されているため、可動部１１の移動量にミラー部２１の移動量は一致する。図３の圧電アクチュエータ３４ｄへ印加電圧が加えられていない時は、ミラー部２１からの反射像は図５（ａ）のように２分割検出器２７の検出部２８と検出部２９の境に投影される。圧電アクチュエータ３４ｄへ印加電圧が加えられるとミラー部２１はＹ力向に移動するため、ミラー部２１の反射像は、図５（ａ）や（ｃ）のようになる。投影像の影の移動から、検出部２８と検出部２９への光量の差に比例した電気信号が２分割検出器２７から検出される。この電気信号を測定することでミラー部２１と可動部１１の移動量に対する電気信号の関係を求めておくことができる。
【００４６】
大気圧の状態において、圧電アクチュエータ３４ａへの印加電圧の波形を正弦波にし、周波数をスイープさせ、振動振幅が一番大きくなる時が、ＣＣＤ５を含む可動部１１の共振周波数となる。この共振周波数にすることで、ＣＣＤ５を含む可動部１１は変位が拡大された状態で共振をする。
【００４７】
振幅と気密封止部（密閉空間内部）圧力の関係は、図６に示す冶具により実測して求める。
図６に気密封止部の圧力とＣＣＤ５を含む可動部１１の振動振幅の測定の構成を示す。流量調整真空バルブ３７は、中フタ２に接続されている。流量調整真空バルブ３７にはバルブ３８が設けられている。流量調整真空バルブ３７には、真空ポンプ（図示せず）が接続される。バルブ３８を閉めることで、流量調整真空バルブ３７は密閉されるものとし、密閉後にバルブ３８を開くことで、外部の空気を密閉部に少しずつ入れられるものとする。本体１には、フランジ管３９が溶接にて接続されている。真空計４０にはフランジ管４１がある。フランジ管３９とフランジ管４１は、クランプ４２を用いて、フランジ部に０リング４３を介して接続される。
【００４８】
流量調整真空バルブ３７のバルブ３８を完全に開いた状態で、真空ポンプ（図示せず）を使って、密閉部を真空にすることができる。この状態で、バルブ３８を完全に閉めることで、密閉部を真空にすることができる。バルブ３８を僅かに開いて調整することで、密閉部へ空気を流入させて気密封止部内の圧力を調整することができる。この時の圧力を、真空計４０で実測し、ＣＣＤ５を含む可動部１１の振幅は、前述の２分割検出器２７から求めておくことができる。
【００４９】
したがって、図１のような使用状態において、可動部１１を圧電アクチュエータ３４ｄで大気圧での共振周波数で共振させて、その時の圧力に対する可動部１１の振幅の変化を検出することにより、時間が経過した場合の気密封止部内の圧力の変化を求めることができる。
【００５０】
図７に振幅と気密封止部の圧力の測定についてフロー図を用い説明をする。
ステップＳ７１〜ステップＳ７４は冶具６１により可動部１１の振幅と気密封止部の圧力を測定し、振幅と気密封止部の圧力の関係を、振幅−圧力特性情報として求め、図１に示す制御部４９の上記メモリに振幅―圧力特性情報（テーブル形式など）を記録する。
【００５１】
ステップＳ７１では冶具６１を設置する。ステップＳ７２では２分割検出部２７の調整をする。ステップＳ７３では共振周波数の測定をする。ステップＳ７４では振幅と気密封止部の圧力の測定をする。
【００５２】
図８に示すフロー図によりステップＳ７２〜ステップＳ７４の詳細について説明する。
ステップＳ７２に示した２分割検出部２７の調整は、ステップＳ８１に示すように、まず冶具６１に備えられた各素子を予め規定された位置に配置するとともに調整をする。つまり、実際に用いる撮像装置と同じ条件になるように各部の調整をする。ＬＤ光源２３の光量を光パワーメータなどにより予め決めた規定範囲に調整する。また、ビームスプリッター２５の位置を調整してミラー部２１からの反射光が、反射などの影響を受けないように２分割検出部２７に入射するように調整をする。
【００５３】
ステップＳ８２では集光レンズ２４を調整し、ステップＳ８３ではミラー部２１からの反射光の確認反射光が丸く中央に線が見えように、ビームスプリッター２５と集光レンズ２６の間に紙などを置き、ステップＳ８４において集光レンズ２６の調整をし、ステップＳ８５では目視により２分割検出部２７の中心に反射光がくるようにする。
【００５４】
ステップＳ８６では、検出部２８と検出部２９が検出した光量に対応する各検出信号の差分である差分検出信号を２分割検出部２７が算出し、制御部４９にその差分検出信号を出力する。差分検出信号がゼロであればステップＳ７２に示した光学系の調整を完了する。
【００５５】
次に、ステップＳ７３に示した共振周波数の測定について説明をする。
ステップＳ８６では上記気密封止部内を大気圧と同じ状態にする。
ステップＳ８７では圧電アクチュエータ３４ａへ正弦波の印加を行い、ステップＳ８８では正弦波の周波数をスイープする。そして、ステップＳ８９では上記条件により２分割検出部２７から出力された差分検出信号を制御部４９に出力する。
【００５６】
ステップＳ８１０では、ステップＳ８８でスイープした周波数のうち差分検出信号が最大となる正弦波の周波数を保持する。
次に、ステップＳ７４に示した振幅と気密封止部内の圧力の測定について説明をする。
【００５７】
ステップＳ８１１では流量調整真空バルブ３７にホースを介し真空ポンプと接続する。ステップＳ８１２では流量調整バルブ３７のバルブ３８を開き、ステップＳ８１３では真空ポンプにより気密封止部内を真空引きする。
【００５８】
ステップＳ８１４では流量調整バルブ３７のバルブ３８を閉じ、ステップＳ８１５では上記ステップ７３で保存した、大気圧の条件により測定した共振周波数の正弦波電圧を圧電アクチュエータ３４ｄに印加する。
【００５９】
ステップＳ８１６では流量調整バルブ３７を僅かに開いて気密封止部内の圧力を上昇させていく、そして、ステップＳ８１７では制御部４９により真空計４０からの電気信号と２分割検出器２７からの差分検出信号（振幅変位量）を取得する。
【００６０】
ステップＳ８１８では上記Ｓ８１７で測定した圧力値に対する差分検出信号（可動部１１の変位量）を制御部４９のメモリに保持する。そして、圧力と可動部１１の変位量を対応付けて、例えば圧力−光学振動変位量テーブル（振幅−圧力特性情報）を作成してメモリに保存する。
【００６１】
ステップＳ８１９では、上記圧力を徐々に変化させ気密封止部内が大気圧になるまで測定を行う。
次に、ステップＳ７５では図１に示した実際に検査する装置（実機）を配置する。
【００６２】
ステップＳ７６ではパイプ部４から真空ポンプなどにより真空引きし、ステップＳ７７ではパイプ部４を封じることで気密封止部内を略真空状態にする。
ステップＳ７８では圧電アクチュエータ３４ｄに大気圧での共振周波数の正弦波を印加する。
【００６３】
ステップＳ７９では２分割検出器２７からの差分検出信号の検出を開始する。
ステップＳ７１０では制御部４９が、気密封止部内の圧力を差分検出信号の示す値に基づいて圧力−光学振動変位量テーブルを参照して算出する。
【００６４】
ステップＳ７１１では上記算出した圧力値と経過時間のグラフを作成する。
ステップＳ７１２では放置させる。例えば、１ヶ月の間測定を継続する。
ステップＳ７１３では２分割検出器２７からの差分検出信号の検出を終了する。
【００６５】
この測定結果は、気密封止部内のリークする所と気密封止部内の容積や表面積は使用状態と同一であるため、正確な圧力測定をすることができる。この結果をもとにして、確実な密閉構造を構築することができ、信頼性の高い密閉性能を確立することができる。
【００６６】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図９を参照して説明する。なお、図３と同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００６７】
検出部として、気密封止部に設けられたベース部９と可動部１１の隙間に誘電率を有するゲル状シートを挟設するとともに、ゲル状シートに接するように静電容量型センサを配設し、静電容量型センサの静電容量に基づいて振幅変位量を算出する。
【００６８】
例えば、ベース部９には絶縁体４４を介して電極４５が設けられている。電極４５と可動部１１の間には、誘電率Ｋを持つゲル状のシート４６が挟まれている。電極４５からは配線４７が設けられている。配線４７は、封止端子３６に接続されている。配線４７からの信号は、コネクタ２０を介して、外部のコンピュータに送られるものとする。
【００６９】
一般的に静電容量センサと呼ばれる変位センサとして、測定電極の面積Ａ、測定電極と測定部の距離Ｄ、測定電極と測定部の間の誘電率をＫとすれば、この測定電極電容量Ｃは、配線４７を介して電気信号として求める定部の静電容量ＣはＣ＝Ｋ・（Ａ／Ｄ）で与えられ、電極４５の静電容量Ｃは、配線４７を介して求めることができる。従って、静電容量Ｃの変化から測定部の距離Ｄを測定することができる。
【００７０】
次に、上記のように構成されて装置の動作について図１０を用い説明する。
ステップＳ１０１では、図６に示した冶具６１に図３に示したベース部９の代わりに図９に示したベース部９を取り付けた冶具を使用して測定を行う。また、本実施例では光学系（ミラー部２１、穴２２、ＬＤ光源２３、集光レンズ２４、ビームスプリッター２５、集光レンズ２６、２分割検出器２７、制御部４９、表示部５０）を用いない。
【００７１】
まず、気密封止部内を大気圧と同じ状態にし、圧電アクチュエータ３４ａへ正弦波の印加を行い、周波数をスイープする。そして、上記条件により電極４５から出力されたセンサ出力信号を出力する。また、スイープした周波数のうちセンサ出力信号が最大となる正弦波の周波数を保持する。
【００７２】
ステップＳ１０２では、可動部１１の振幅と気密封止部内の圧力の測定と電極４５からの電気信号であるセンサ出力信号を検出する。
流量調整真空バルブ３７にホースを介し真空ポンプと接続してバルブ３８を開き、真空ポンプにより気密封止部内を真空引きする。
【００７３】
流量調整バルブ３７のバルブ３８を閉じ、大気圧の条件により測定した共振周波数の正弦波電圧を圧電アクチュエータ３４ａに印加する。その後、流量調整バルブ３７を僅かに開いて気密封止部内の圧力を上昇させ、真空計４０からの圧力値を電気変換した電気信号（圧力値）と電極４５からのセンサ出力信号をコンピュータが取得する。
【００７４】
そして、測定した圧力値に対するセンサ出力信号の値（可動部１１の変位量）をコンピュータなどの情報処理装置のメモリに保持する。そして、圧力と可動部１１の変位量を対応付けて、例えば圧力−静電容量振動変位量テーブル（振幅−圧力特性情報）を作成してメモリに保存する。次に、上記圧力を徐々に変化させ気密封止部内が大気圧になるまで測定を行う。
【００７５】
次に、ステップＳ１０３では図１に示した実際に検査する装置（実機）を配置する（図３に示したベース部９の代わりに図９に示したベース部９を取り付けている）。
ステップＳ１０４ではパイプ部４から真空ポンプなどにより真空引きし、ステップＳ１０５ではパイプ部４を封じることで気密封止部内を略真空状態にする。
【００７６】
ステップＳ１０６では圧電アクチュエータ３４ｄに大気圧での共振周波数の正弦波を印加する。
ステップＳ１０７では電極４５からの電気信号であるセンサ出力信号の検出を開始する。
【００７７】
ステップＳ１０８ではコンピュータが、気密封止部内の圧力とセンサ出力信号の示す値に基づいて圧力−静電容量振動変位量テーブルを参照して算出する。
ステップＳ１０９では上記算出した圧力値と経過時間のグラフを作成する。
【００７８】
ステップＳ１０１０では放置させる。例えば、１ヶ月の間測定をする。
ステップＳ１０１１では電極４５からのセンサ出力信号の検出を終了する。
実施例１と同様に、使用状態において可動部１１を圧電アクチュエータ３４ｄで大気圧での共振周波数で共振させて、その時の可動部１１の振幅の変化を検出することで、気密封止部内の圧力と時間を経過した時の圧力を求めることができる。
【００７９】
次に、撮像装置使用時のフロー図について説明をする。
ステップＳ１０１２では、撮像装置を顕微鏡システムなどに取り付ける。
ステップＳ１０１３では撮像装置に電源を入れ、ステップＳ１０１４では圧電アクチュエータ３４ｄに大気圧での共振周波数の正弦波を印加する。
【００８０】
ステップＳ１０１５では電極４５から出力されるセンサ出力信号の検出を開始する。
ステップＳ１０１６では気密封止部内の圧力を算出する。センサ出力信号に基づいて気密封止部内の圧力を算出し、ステップＳ１０１７において測定した圧力値が予め設定した可動圧力値を超えているかを判断する。可動圧力値の範囲内である場合はステップＳ１０１８に移行して、コンピュータの表示部に「正常」を表示する。可動圧力値の範囲外であればステップＳ１０１９に移行して「異常」であることを表示する。
【００８１】
ステップＳ１０２０では電極４５からのセンサ出力信号の検出を終了する。
このように、静電容量センサとして働く電極４５からの電気信号は、例えば外部に設けられたコンピュータに送信させて、使用中に予期せぬ原因により、気密封止部内の圧力が上昇した場合には、コンピュータにエラーを表示させることもできる。
【００８２】
また、実施例１と同様に、気密封止部の正確な圧力測定をすることができ、この結果をもとにして、信頼性の高い密閉性能を確立することができる。さらに、万一、使用中の予期せぬ圧力上昇があっても検出することができる。これにより信頼性の高い撮像装置を提案することができる。
【００８３】
（実施例３）
次に、実施例３について図１１を参照して説明する。なお、図３と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００８４】
検出部は、気密封止部に設けられた微動素子として圧電素子を用い、圧電素子のインピーダンスを検出し、インピーダンスに基づいて振幅変位量を算出する。
例えば、圧電アクチュエータ３４ａには、この圧電アクチュェー夕３４ａのインピーダンス検出用の配線４８が設けられている。この配線４８は封止端子３６に接続され、基板１８に接続される。配線４８からの信号は、コネクタ２０を介して、外部のコンピュータに送られるものとする。コンピュータにはインピーダンスが検出できるインピーダンス分析部が設けられているものとする。
【００８５】
次に、上記のように構成された装置の動作について説明する。
実施例１の図８と同様な構成にて、可動部１１を大気圧の共振周波数で共振させ、気密封止部の圧力を変化させると、振動振幅が変化する。これはＣＣＤ５を含む可動部１１の共振周波数が変化するためで、圧電アクチュエータ３４ａのインピーダンスが変化しているためである。このため、圧電アクチュエータ３４ａのインピーダンスの変化と気密封止部の圧力の関係を求めることができる。
【００８６】
また、インピーダンスの変化は、実施例２と同様に電気信号として、例えば、外部のコンピュータに送信させることができるため、使用中に予期せぬ原因により、気密封止部の圧力が上昇してしまった場合には、例えばコンピュータにエラーを表示させることもできる。
【００８７】
ステップＳ１２１では、図６に示した冶具６１に図３に示したベース部９の代わりに図１１に示したベース部９を取り付けた冶具を使用して測定を行う。また、本実施例では光学系（ミラー部２１、穴２２、ＬＤ光源２３、集光レンズ２４、ビームスプリッター２５、集光レンズ２６、２分割検出器２７、制御部４９、表示部５０）を用いない。
【００８８】
まず、気密封止部内を大気圧と同じ状態にし、圧電アクチュエータ３４ａへ正弦波の印加を行い、周波数をスイープする。そして、上記条件によりインピーダンス検出用の配線４８から出力されたインピーダンス出力信号を出力する。また、スイープした周波数のうちインピーダンス出力信号が最大となる正弦波の周波数を保持する。
【００８９】
ステップＳ１２２では、可動部１１の振幅と気密封止部内の圧力の測定とインピーダンス検出用の配線４８からの電気信号であるインピーダンス出力信号を検出する。
流量調整真空バルブ３７にホースを介し真空ポンプと接続してバルブ３８を開き、真空ポンプにより気密封止部内を真空引きする。
【００９０】
流量調整バルブ３７のバルブ３８を閉じ、大気圧の条件により測定した共振周波数の正弦波電圧を圧電アクチュエータ３４ａに印加する。その後、流量調整バルブ３７を僅かに開いて気密封止部内の圧力を上昇させ、真空計４０からの圧力を電気変換した電気信号（圧力値）とインピーダンス検出用の配線４８からのインピーダンス出力信号をコンピュータが取得する。
【００９１】
そして、測定した圧力値に対するインピーダンス出力信号の値（可動部１１の変位量）をコンピュータなどの情報処理装置のメモリに保持する。そして、圧力と可動部１１の変位量を対応付けて、例えば圧力−インピーダンス振動変位量テーブル（振幅−圧力特性情報）を作成してメモリに保存する。次に、上記圧力を徐々に変化させ気密封止部内が大気圧になるまで測定を行う。
【００９２】
次に、ステップＳ１２３では図１に示した実際に検査する装置（実機）を配置する（図３に示したベース部９の代わりに図１０に示したベース部９を取り付けている）。
ステップＳ１２４ではパイプ部４から真空ポンプなどにより真空引きし、ステップＳ１２５ではパイプ部４を封じることで気密封止部内を略真空状態にする。
【００９３】
ステップＳ１２６では圧電アクチュエータ３４ａに大気圧での共振周波数の正弦波を印加する。
ステップＳ１２７ではインピーダンス検出用の配線４８からの電気信号であるインピーダンス出力信号の検出を開始する。
【００９４】
ステップＳ１２８ではコンピュータが、気密封止部内の圧力とインピーダンス出力信号の示す値に基づいて圧力−インピーダンス振動変位量テーブルを参照して算出する。
ステップＳ１２９では上記算出した圧力値と経過時間のグラフを作成する。
【００９５】
ステップＳ１２１０では放置させる。例えば、１ヶ月の間測定をする。
ステップＳ１２１１ではインピーダンス検出用の配線４８からのインピーダンス出力信号の検出を終了する。
【００９６】
実施例１と同様に、使用状態において可動部１１を圧電アクチュエータ３４ａで大気圧での共振周波数で共振させて、その時の可動部１１の振幅の変化を検出することで、気密封止部内の圧力と時間を経過した時の圧力を求めることができる。
【００９７】
次に、撮像装置使用時のフロー図について説明をする。
ステップＳ１２１２では、撮像装置を顕微鏡システムなどに取り付ける。
ステップＳ１２１３では撮像装置に電源を入れ、ステップＳ１２１４では圧電アクチュエータ３４ａに大気圧での共振周波数の正弦波を印加する。
【００９８】
ステップＳ１２１５ではインピーダンス検出用の配線４８から出力されるインピーダンス出力信号の検出を開始する。
ステップＳ１２１６では気密封止部内の圧力を算出する。インピーダンス出力信号に基づいて気密封止部内の圧力を算出し、ステップＳ１２１７において測定した圧力値が予め設定した可動圧力値を超えているかを判断する。可動圧力値の範囲内である場合はステップＳ１２１８に移行して、コンピュータの表示部に「正常」を表示する。可動圧力値の範囲外であればステップＳ１２１９に移行して「異常」であることを表示する。
【００９９】
ステップＳ１２２０ではインピーダンス検出用の配線４８からのインピーダンス出力信号の検出を終了する。
この結果として、第１実施例と同様に、気密封止部の正確な圧力測定をすることができ、この結果をもとにして、信頼性の高い密閉性能を確立することができる。さらに、万一、使用中の予期せぬ圧力上昇があっても検出することができる。これにより信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【０１００】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】撮像装置の筐体とバネステージの振動振幅の測定を示す全体構成図である。
【図２】撮像装置の筐体の下方図である。
【図３】実施例１の撮像装置に用いられるバネステージの構成図である。
【図４】ＣＣＤ基板に配置されたミラー部の拡大図である。
【図５】２分割検出器へのミラー部の投影像の様子を示した図である。
【図６】気密封止部内の圧力と可動部の振動振幅の測定を行う構成を示した図である。
【図７】実施例１の動作を示すフロー図である。
【図８】実施例１の動作を示すフロー図である。
【図９】実施例２の撮像装置に用いられるバネステージの構成図である。
【図１０】実施例２の動作を示すフロー図である。
【図１１】実施例３の撮像装置に用いられるバネステージの構成図である。
【図１２】実施例３の動作を示すフロー図である。
【図１３】従来の撮像装置の筐体とバネステージの振動振幅の測定を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  本体、２  中フタ、３  ０リング、４  パイプ部、５  ＣＣＤ（撮像素子）、
６  Ｃマウント、７  防塵ガラス、８  バネステージ、９  ベース部、１０  孔、
１１  可動部、１２  支柱、１３  基板、１４  ヒートシンク、１５  冷却素子、
１６  調整ネジ、１７  高熱伝導シート、１８  基板、１９  上フタ、
２０  コネクタ、２１  ミラー部、２２  穴、２３  ＬＤ光源（光源部）、
２４  集光レンズ、２５  ビームスプリッター、２６  集光レンズ、
２７  ２分割検出器、２８  検出部、２９  検出部、
３０  板ばね、３１  駆動ばね、３２  アーム部、３３  ヒンジ部、
３４  圧電アクチュエータ（微動素子）、３５  配線、３６  封止端子、
３７  流量調整真空バルブ、３８  バルブ、３９  フランジ管、
４０  真空計、４１  フランジ管、４２  クランプ、４３  ０リング、
４４  絶縁体、４５  電極、４６  シート、４７  配線、４８  配線、
４９  制御部、５０  表示部、
６１  冶具
【図１】
2008300904.tif 000003
【図２】
2008300904.tif 000004
【図３】
2008300904.tif 000005
【図４】
2008300904.tif 000006
【図５】
2008300904.tif 000007
【図６】
2008300904.tif 000008
【図７】
2008300904.tif 000009
【図９】
2008300904.tif 000010
【図１０】
2008300904.tif 000011
【図１１】
2008300904.tif 000012
【図１２】
2008300904.tif 000013
【図１３】
2008300904.tif 000014
【図８】
2008300904.tif 000015