(57)【要約】対象物を移動および／または傾動させるための微調整装置。案内要素により案内されて回転軸線のまわりを回動可能な担持要素が設けられている。担持要素と案内要素との間で傾動を生じさせるため、９０゜とは異なる角度で前記回転軸線が貫通する案内面が決定され、および／または、対象物を移動させるため、対象物が前記回転軸線に対し側方にずらして担持要素に固定されている。
2006526166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を移動および／または傾動させるための微調整装置において、
案内要素により案内されて回転軸線のまわりを回動可能な担持要素が設けられ、
担持要素と案内要素との間で傾動を生じさせるため、９０゜とは異なる角度で前記回転軸線が貫通する案内面が決定され、および／または、
対象物を移動させるため、対象物が前記回転軸線に対し側方にずらして担持要素に固定されている、
ことを特徴とする微調整装置。
【請求項２】
案内要素が他の案内要素により案内されて前記回転軸線または他の回転軸線のまわりを回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の微調整装置。
【請求項３】
微調整装置が対象物として他の微調整装置に取付け可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の微調整装置。
【請求項４】
前記他の微調整装置が請求項１または２に記載の微調整装置を含んでいることを特徴とする、請求項３に記載の微調整装置。
【請求項５】
担持要素および／または案内要素および／または前記他の案内要素が横断面にて円形であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項６】
案内要素が凹部を有し、該凹部内で担持要素が回転可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項７】
前記他の案内要素が凹部を有し、該凹部内で案内要素が回転可能であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項８】
凹部が偏心していることを特徴とする、請求項６または７に記載の微調整装置。
【請求項９】
担持要素および／または案内要素および／または前記他の案内要素に位置調整レバーが挿着されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項１０】
案内要素および／または前記他の案内要素が前記回転軸線の方向および／または前記他の回転軸線の方向に移動可能であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項１１】
案内要素および／または前記他の案内要素が位置調整ねじを有していることを特徴とする、請求項１０に記載の微調整装置。
【請求項１２】
直接に接触する前記要素が異なる材料から成っていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項１３】
対象物が光学部材、特に対物レンズであることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の微調整装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一つに記載の微調整装置を備えた顕微鏡。
【請求項１５】
顕微鏡が走査型顕微鏡、共焦点走査型顕微鏡、４パイ型顕微鏡、またはシータ型顕微鏡であることを特徴とする、請求項１４に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を移動および／または傾動させるための微調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
傾斜調整器或いは移動テーブル等の対象物微調整装置は特に光学の分野で頻繁に使用される。滑り軸受またはころがり軸受で支持されるリニアポジショナーを傾斜調整器と組み合わせることにより、考えられるすべての自由度で対象物の位置決めが達成される。しかしながら、個々の傾斜調整器の数量とともに安定性、位置決め精度は低下する。また、複数個のポジショナーと傾斜調整器とを組み合わせると、大きな取り付け空間が必要であるという欠点がある。
【０００３】
位置決め要素が使用されることがあるが、この場合位置決め要素自体を弾性範囲内で湾曲させることによって対象物の移動または傾動が得られるようになっている。この種の装置は偶発的な移動に対しては影響を受けないが、ほとんどの場合１つの自由度での位置決めしか可能ではない。
【０００４】
顕微鏡では、顕微鏡の品質を決定するうえで光学部材の正確な位置決めが極めて重要である。たとえば走査型顕微鏡、共焦点走査型顕微鏡等の高解像度顕微鏡では、光学部材の最適な位置調整は特に重要である。走査型顕微鏡では、試料から放出される反射光または蛍光を観察するために、試料を光ビームで照明する。照明光ビームの焦点は制御可能なビーム偏向装置を用いて（一般的には２つのミラーを傾動させることにより）対象物面内を移動させる。ほとんどの場合、２つのミラーの偏向軸線は互いに垂直であるため、一方のミラーは焦点をｘ方向に偏向させ、他方のミラーはｙ方向に偏向させる。両ミラーの傾動はガルバノメータ型位置調整要素を用いて実現させる。対象物から来る光のパワーは走査ビームの位置に依存して測定される。通常、この種の位置調整要素はミラーの実際の位置を検出するセンサを備えている。
【０００５】
特に共焦点走査型顕微鏡では、対象物を光ビームの焦点により３次元で走査する。一般に共焦点走査型顕微鏡は、光源と、光源の光をアパーチャープレート（いわゆる励起絞り）に合焦させるための合焦光学系と、ビームスプリッターと、ビーム制御用のビーム偏向装置と、顕微鏡光学系と、検出絞りと、検出光または蛍光を検出する検出器とを有している。照明光はビームスプリッターを介してカップリングされる。対象物から来る蛍光または反射光はビーム偏向装置を介してビームスプリッターに達し、該ビームスプリッターを通過し、下流側に検出器を設けた検出絞りを通過する。検出光（合焦域から直接来ない）は他の光路を通り、検出絞りを通過しないので、対象物をシーケンス走査することによって１つの３次元像に導くような点情報が得られる。３次元像はほとんどの場合像データを層状に取得することによって得られ、この場合対象物上または対象物内部での走査光ビームの軌道は理想的には雷門模様を描く（ｙ方向の位置を一定にしてｘ方向で１つの行を走査し、次にｘ方向の走査を中止してｙ方向の移動ごとに次の走査すべき行へ方向転換し、その後ｙ方向の位置を一定にしてこの行を負のｘ方向で走査するなど）。像データの層状の取得を可能にするため、１つの層を走査した後に試料テーブルまたは試料を移動させ、このようにして次の走査すべき層を対物レンズの焦点面内へもたらす。
【０００６】
光軸方向での解像度の向上は、特許文献１（発明の名称「二重共焦点走査型顕微鏡」）に記載のように、二重対物レンズ装置（４パイ（Ｐｉ）装置）により達成できる。照明系から来る光は２つの部分ビームに分割され、これら２つの部分ビームは鏡対象に配置される２つの対物レンズにより試料を互いに逆方向から同時に照射する。両対物レンズはこれら対物レンズに共通の対称物面の異なる側に配置されている。このような干渉照明により、建設的干渉の際に１つの主極大値と複数個の副極大値とを有する干渉縞が対象物点内に生成する。このような二重共焦点走査型顕微鏡により、通常の走査型顕微鏡に比べて、干渉照明により光軸方向の解像度を向上させることができる。
【０００７】
二重共焦点走査型顕微鏡において鏡対象に配置される２つの対物レンズを正確に方向づけることは、当該顕微鏡の最適な機能性を達成するうえで極めて重要である。この場合、２つの対物レンズのうち少なくとも一方の対物レンズは３つの空間方向すべてにおいて移動可能であり且つ傾動可能でなければならない。
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第０４９１２８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、対象物の移動と傾動とを小さな空間で安定に、確実に、再現可能に可能にさせる微調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、案内要素により案内されて回転軸線のまわりを回動可能な担持要素が設けられ、担持要素と案内要素との間で傾動を生じさせるため、９０゜とは異なる角度で前記回転軸線が貫通する案内面が決定され、および／または、対象物を移動させるため、対象物が前記回転軸線に対し側方にずらして担持要素に固定されていることによって解決される。
【００１１】
本発明の利点は、機能を阻害することなく長い調整経路に短い調整を対置できるので、案内面の傾動に応じて、或いは、側方への移動の大きさに応じて、非常に微細な調整が可能なことである。
【００１２】
本発明による微調整装置はわずかな空間を必要とするにすぎず、対称に構成されているため、温度による線膨張によって望ましくない移動の影響を受けない。
【００１３】
有利な構成では、回転軸線が案内面を貫通する角度は１−２゜である。この角度だと、調整精度と調整距離との関係が良好になるからである。しかし、これよりも大きな角度および小さな角度ももちろん可能である。
【００１４】
特に有利な実施態様では、微調整装置は対象物として他の微調整装置に取付け可能である。他の微調整装置とは好ましくは本発明による構成のタイプの微調整装置である。このような組み合わせ構成またはカスケード構成が可能であることにより、要求される設置空間を著しく拡大させることなく、移動自由度または傾動自由度を任意に増大させることができる。この場合再現性、調整精度、特に安定性は十分維持される。好ましくは、対象物の移動のみを生じさせる案内面と、傾動のみを生じさせる案内面とを設けるのがよい。このように切り離すことにより調整が容易になる。
【００１５】
回転軸線に対しずらして、すなわち偏心して担持要素に固定される対象物は、案内要素内で該担持要素が回転すると、このずれに対応する半径で円軌道を描く。この担持要素が案内要素とともに他の案内要素内で偏心して回転可能であれば、担持要素と案内要素とはともに別の円軌道を描く。この場合、この別の円軌道の半径は前記担持要素の円軌道の半径よりも大きいのが好ましい。２つの調整を組み合わせることにより、すなわち担持要素単独の調整と、担持要素および案内要素の調整とを組み合わせることにより、対象物を前記別の円軌道の円形面内側の任意のどの位置にももたらすことができる。
【００１６】
好ましくは、担持要素および／または案内要素および／または前記他の案内要素が横断面にて円形に形成され、たとえばリング状に形成されているのがよい。これにより構成が簡潔になり、省スペースな構成になる。
【００１７】
有利な構成では、案内要素は凹部を有し、好ましくは円形の凹部を有し、この凹部内で好ましくは同様に円形の担持要素が回転可能である。同様に好ましくは前記他の案内要素も凹部を有し、好ましくは円形の凹部を有し、この凹部内で好ましくは円形の案内要素が回転可能である。このような組み込み配置構成は基本的には連ねることができる。対象物を移動させるため、凹部は偏心して設けられている。
【００１８】
好ましくは担持要素および／または案内要素および／または他の案内要素に位置調整レバーを挿着可能であるのがよい。このため、たとえばこれら要素の縁に沿って穴を設け、この穴のなかに位置調整レバーを差し込むことができるようにする。
【００１９】
有利な構成では、案内要素および／または前記他の案内要素は回転軸の方向および／または前記他の回転軸の方向に移動可能である。好ましくは、微調整装置全体がこの方向に移動可能であるのがよい。このため、たとえば位置調整ねじが設けられている。これにより、顕微鏡内でたとえば対物レンズと試料との間隔を調整することができる。
【００２０】
好ましくは、たとえば担持要素と案内要素のように直接接触する要素は異なる材料から製造されているのがよい。これには焼きつきの危険が低減するという利点がある。
【００２１】
他の実施態様では、すべての要素はたとえばセロドゥア(Cerodur)のようなガラスセラミックスから製造されている。
【００２２】
対象物は好ましくは光学部材であり、特に対物レンズあるいはコンデンサである。ガラスファイバー用のカップリング光学系或いは方向を微調整される他の部材であってもよい。
【００２３】
本発明による微調整装置を、特に正確な位置決めのために少なくとも１つの対物レンズと結合させるのが特に有利である。顕微鏡はたとえば古典的な光学顕微鏡、走査型顕微鏡、共焦点走査型顕微鏡、４パイ（４Ｐｉ）型顕微鏡、二重共焦点走査型顕微鏡またはシータ（Ｔｈｅｔａ）型顕微鏡として構成されていてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明による微調整装置１の断面図である。微調整装置１は担持要素３を備え、担持要素３は対象物５、すなわち対物レンズ７を担持し、案内要素９により案内されて回転軸線のまわりを回転可能である。担持要素３は斜めの筒状部分として形成され、案内要素９の丸い凹部（嵌合部）のなかに回転可能に挿入されている。縦断面図で見て案内要素９は段部１１を有し、段部１１上に担持要素３が着座している。段部１１は９０゜とは異なる角度で前記回転軸線を通る案内面を決定している。
【００２５】
担持要素３と案内要素９との相対回転により対物レンズ７の傾斜を調整することができる。これに関しては図４を用いて後でさらに詳細に説明する。
【００２６】
案内要素９は他の案内要素１３の丸い凹部で案内されて他の回転軸線のまわりを回転可能である。他の案内要素１３の凹部は前記他の回転軸線に関し偏心して（回転軸線に対しずれて）配置されており、その結果案内要素９は担持要素３および対物レンズ７とともに、偏心率により決定される円形軌道上を回動可能である。
【００２７】
前記他の案内要素１３は別の案内要素１５の偏心配置される丸い凹部で案内されて、前記他の回転軸線に平行な別の回転軸線のまわりを回転可能である。前記別の案内要素１５の凹部の偏心率は前記他の案内要素１３の偏心率よりも大きい。前記他の案内要素１３と前記別の案内要素１５とが適宜組み合わされて回転することにより、担持要素３を前記別の回転軸線に対し垂直な面内で正確に移動させることができる。
【００２８】
前記別の案内要素１５は外側の案内要素１７で回転可能に支持されている。この外側の案内要素１７は外面にねじ山１９を有し、前記他の回転軸線の方向において（担持要素３および案内要素９−１７を含めて）対物レンズの移動を可能にさせる。外側の案内要素１７はそのねじ山１９によって保持要素２１に配置されている。外側の案内要素１７に装着されたケージ２５は、担持要素３を案内要素９−１７およびこれら要素をまとめて保持するための丸頭状の押さえ２３とともに取り囲んでいる。
【００２９】
前記他の案内要素１３と前記別の案内要素１５と外側の案内要素１７とは、それぞれの凹部の内側にそれぞれ面取りした段部を有しており、これにより自動心合わせが達成され、「焼きつき」の危険が低減している。
【００３０】
対物レンズ７の手動操作により生じる力は微調整装置１により吸収される。微調整装置１は好ましくは２つのストッパーを用いて顕微鏡に固定され、別の対物レンズモジュールと容易に交換可能であり、位置調整を新たに行なう必要がない。
【００３１】
図２は本発明による微調整装置１の分解図である。担持要素３と案内要素９−１７は穴２７を有し、これらの穴２７に位置調整レバーを差し込み可能である。
【００３２】
図３は本発明による微調整装置１を組み立て概観図である。
【００３３】
図４は担持要素３と案内要素９との相対運動による担持要素３の傾動原理を説明する図である。回転軸線３１は９０゜とは異なる角度で案内面２９を貫通している。図４ａは基本位置を示し、図４ｂは角度αの傾動位置を示している。対物レンズの入射瞳３３は好ましくは案内面２９を通る回転軸線３１の貫通点の位置に位置決めされている。
【００３４】
図５は担持要素３および案内要素９の移動の原理を説明する図である。回転軸線に対しずらして（偏心して）担持要素３に固定されている対物レンズ７は、案内要素９内で担持要素３が回転すると、ずれに対応する半径の円形軌道３５を描く。担持要素３は案内要素９とともに偏心して回転可能であるので、対物レンズ７は別の円形軌道３７，３８を描く。この別の円形軌道３７，３８の半径は担持要素３の回転調整に依存している。対物レンズ７は前記別の円形軌道３７，３８の円形面内側のどの任意の位置にも高精度で移送することができる。図面には、簡単のため、種々の調整に対し入射瞳３３のみを図示した。ｒは入射瞳３３と基本位置（顕微鏡の理論的な光軸）との距離である。距離ベクトルの方向はβで示してある。
【００３５】
図６は、前記他の案内要素１３の回転による傾斜調整と、前記別の案内要素１５の回転による対物レンズ７の傾斜方向とを説明する原理図である。傾斜角はαで、傾斜方向は角度γで示してある。前記外側の案内要素１７を回転させることによりＺ方向調整を行なうことができる。わかりやすくするため、対物レンズ軸線４１と基本位置３９の軸線（顕微鏡の光軸）とが図示してある。
【００３６】
以上本発明を上記特別な実施形態に関し説明したが、特許請求の範囲の権利範囲を逸脱しなければ各種変更、変形を行なえることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による微調整装置の断面図である。
【図２】本発明による微調整装置の分解図である。
【図３】本発明による微調整装置の概観図である。
【図４】担持要素の傾動原理を説明する図である。
【図５】担持要素の移動原理を説明する図である。
【図６】対象物の傾斜調整原理と傾斜方向調整原理とを説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                  微調整装置
３                  担持要素
５                  対象物
７                  対物レンズ
９                  案内要素
１１                段部
１３                他の案内要素
１５                別の案内要素
１７                外側の案内要素
１９                ねじ山
２１                保持要素
２３                押さえ
２５                ケージ
２７                穴
２９                案内面
３１                回転軸線
３３                入射瞳
３５                円形軌道
３７                円形軌道
３９                基本位置
４１                対物レンズ軸線
【図１】
2006526166.tif 000003
【図２】
2006526166.tif 000004
【図３】
2006526166.tif 000005
2006526166.tif 000006
【図５】
2006526166.tif 000007
【図６】
2006526166.tif 000008
【国際調査報告】
2006526166.tif 000009
2006526166.tif 000010
2006526166.tif 000011
2006526166.tif 000012