(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡本体に固定されるベース部材と、
このベース部材に対して第１の方向へ移動可能な第１の移動部材と、
この第１移動部材に対して前記第１の方向と直交する第２の方向へ移動可能な第２の移動部材と、
前記ベース部材に設けられ、前記第１の移動部材を移動させるための第１の回転操作手段と、
前記ベース部材に設けられ、前記第２の移動部材を移動させるための第２の回転操作手段と、
前記第１の回転操作手段と前記第１の移動部材との間に設けられ、前記第１の回転操作手段の回転力を前記第１の移動部材に伝達し、前記第１及び第２の移動部材を移動させる第１の駆動手段と、
前記ベース部材に支持されるとともに、前記第１の方向へ延び、前記第２の回転操作手段の回転操作に応じて回転する回転軸と、
前記回転軸と同軸上に設けられ、前記第１の駆動手段の駆動力によって前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とともに前記回転軸の軸方向へ移動可能であり、前記回転軸と一体に回転可能な伝達手段と、
前記伝達手段と常に嵌合し、前記第２の回転操作手段の回転力を前記第２の移動部材に伝達する第２の駆動手段と
を備えていることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第２の回転操作手段は前記第１の方向へ延びる前記回転軸上に、前記第１の回転操作手段は前記回転軸に直交する操作軸上にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記回転軸と前記伝達手段とがボールスプライン機構を構成することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１の回転操作手段と前記第２の回転操作手段とは同軸上で回転可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はステージ装置に関し、特にＸＹ方向へ移動可能なステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステージ装置は例えば顕微鏡に使用されている。このステージ装置は顕微鏡に固定されたベース板と、このベース板に対してＹ方向（顕微鏡の前後方向）へ移動可能な中板と、Ｙ方向に対して直交するＸ方向（顕微鏡の左右方向）へ移動可能な、試料が載置される上板とを備えている。上板はＸ方向だけでなく中板とともにＹ方向に移動可能に設けられている。
【０００３】
中板には一軸ハンドルが設けられ、この一軸ハンドルを操作することによってステージをＸ方向及びＹ方向へ独立に移動させることができる。
【０００４】
また、ステージをＸ方向及びＹ方向へ移動させるための操作ハンドルをベース板に設けた構成のステージ装置も知られている（特開平９−１２７４２７号公報参照）。
【０００５】
このステージ装置は、ラック・ピニオンで中板（Ｙ方向へ移動する板）を移動し、それに伴って上板（Ｘ方向へ移動する板）をＹ方向へ移動する。操作ハンドルと上板との間に設けられた上板を移動させるための駆動機構は、２つのレバーと関節点とで構成され、上板のＹ方向への移動に追従できる構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合、検鏡者が試料を載置した上板をＹ方向へ移動させたとき、一軸ハンドルもＹ方向へ移動してしまうので、検鏡者も一軸ハンドルとともに手を動かす必要がある。
【０００７】
ところで、通常検鏡者は観察しながら（接眼レンズを覗きながら）ステージを移動させる。
【０００８】
そのため、ハンドルから手を一旦離してしまうと手探りでハンドルを探さなければならず、上記のようにハンドルの位置が固定されていないときにはハンドルを探すのが困難であり、使い勝手が悪い。特に、ウエハ、レチクル、液晶基板等を観察するときにはステージが大型になるので、ハンドルの移動量が大きくなり、ハンドルを探すのがより困難になる。
【０００９】
すなわち、従来のステージ装置を顕微鏡に使用したとき、きわめて使い難く、顕微鏡を長時間に亘って使用する検鏡者にとって、ステージの操作は多大な疲労を強いられる作業であった。
【００１０】
後者の場合、ハンドルの位置が固定されるので、ステージの操作はし易いが、構成が複雑であり、精度（バックラッシを少なくする等）を出しづらく、大きなスペースを必要とするといった問題がある。
【００１１】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は使い勝手が良く、しかも構成が簡単なステージ装置を提供することである。
【００１２】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、顕微鏡本体に固定されるベース部材と、このベース部材に対して第１の方向へ移動可能な第１の移動部材と、この第１移動部材に対して前記第１の方向と直交する第２の方向へ移動可能な第２の移動部材と、前記ベース部材に設けられ、前記第１の移動部材を移動させるための第１の回転操作手段と、前記ベース部材に設けられ、前記第２の移動部材を移動させるための第２の回転操作手段と、前記第１の回転操作手段と前記第１の移動部材との間に設けられ、前記第１の回転操作手段の回転力を前記第１の移動部材に伝達し、前記第１及び第２の移動部材を移動させる第１の駆動手段と、前記ベース部材に支持されるとともに、前記第１の方向へ延び、前記第２の回転操作手段の回転操作に応じて回転する回転軸と、前記回転軸と同軸上に設けられ、前記第１の駆動手段の駆動力によって前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とともに前記回転軸の軸方向へ移動可能であり、前記回転軸と一体に回転可能な伝達手段と、前記伝達手段と常に嵌合し、前記第２の回転操作手段の回転力を前記第２の移動部材に伝達する第２の駆動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第１の回転操作手段を回転させたとき、回転力は第１の駆動手段を介して第１の移動部材に伝達され、第１の移動部材は第１の方向へ移動する。第２の回転操作手段を回転させたとき、回転力は回転軸、伝達手段及び第２の駆動手段を介して第２の移動部材に伝達され、第１の方向と直交する第２の方向へ移動する。伝達手段は第１の移動部材及び第２の移動部材とともに第１の方向へ移動する。このとき、第１の回転操作手段及び第２の回転操作手段はベース板に設けられているので、第１の移動部材及び第２の移動部材を移動させたときであっても移動しない。また、従来例に比し構成が簡単である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステージ装置において、前記第２の回転操作手段は前記第１の方向へ延びる前記回転軸上に、前記第１の回転操作手段は前記回転軸に直交する操作軸上にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第２の回転操作手段を回転軸上に設けたので、部品点数を削減できる。
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のステージ装置において、前記回転軸と前記伝達手段とがボールスプライン機構を構成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１に記載のステージ装置において、前記第１の回転操作手段と前記第２の回転操作手段とは同軸上で回転可能に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１はこの発明の第１実施形態に係るステージ装置の概略構成図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１のＢ矢視図である。
【００１８】
顕微鏡ステージは、ベース板（ベース部材）１０と、中板（第１の移動部材）２０と、上板（第２の移動部材）３０と、第１の回転操作部（第１の回転操作手段）４０と、第２の回転操作部（第２の回転操作手段）５０と、回転軸６０と、伝達部材（伝達手段）７０とを備えている。
【００１９】
中板２０をＹ方向（図１の図面貫通方向）へ案内するガイド部１２が、顕微鏡本体に固定されたベース板１０に設けられている。このガイド部１２は、ベース板１０に形成された溝１２ａ、中板２０に形成された溝２１ａ及びボール２１ｂで構成される。
【００２０】
また、上板３０をＸ方向（図２の図面貫通方向）へ案内するガイド部２２が中板２０に設けられている。このガイド部２２は、中板２０に形成された溝２２ａ、上板３０に形成された溝３２ａ及びボール３２ｂで構成される。
【００２１】
ベース板１０にはベース補助板１１が一体に固着している。
【００２２】
中板２０をＹ方向へ移動させるための第１の回転操作部４０と上板３０をＸ方向へ移動させるための第２の回転操作部５０とが操作軸１３の一端に設けられている。
【００２３】
なお、第２の回転操作部５０は第１の回転操作部４０と同じ操作軸１３上に設けられているが、両回転操作部４０，５０をそれぞれ別個独立に回転させることができる。
【００２４】
回転操作部４０を回転させるとプーリ１４が回転する。このプーリ１４はＹ方向へ所定距離だけ離して設けられたプーリ１５にベルト１４ａを介して連結されている。プーリ１５はベース補助板１１に回転可能に取り付けられた軸１５ａの一端に取り付けられている。
【００２５】
ラック２３と噛み合うピニオン１６が軸１５ａの他端に設けられている。ラック２３は中板２０にＹ方向へ沿うように設けられている。ラック２３とピニオン１６とで第１の駆動手段を構成する。
【００２６】
また、回転操作部５０を回転させるとその回転は、ベース補助板１１を貫通し、自在継手６１を介してＹ方向へ延びる回転軸６０に伝達される。回転軸６０はベース補助板１１に設けられた軸受１７ａ，１７ｂによって回転可能に支持されている。
【００２７】
回転軸６０には円筒状の伝達部材７０が取り付けられている。この伝達部材７０は回転軸６０の軸方向（Ｙ方向）へ移動でき、回転軸６０と一体に回転する。
【００２８】
伝達部材７０の一端にピニオン７１が形成され、他端にフランジ部７２が形成されている。
【００２９】
ピニオン７１は上板３０の固定されたラック３１と噛み合っている。このラック３１はＸ方向へ沿うように設けられている。ラック３１とピニオン７１とで第２の駆動手段を構成する。
【００３０】
フランジ部７２は中板２０に固定されたブロック２４に回転可能に支持されていて、中板２０の移動に伴ってＹ方向へ伝達部材７０を移動させることができる。
【００３１】
試料ホルダ３５はクランプビス（図示せず）等によって上板３０に取り付けられている。したがって、クランプビスを緩めるだけで検鏡する試料に応じて他の試料ホルダに容易に取り換えることができる。
【００３２】
図４は回転軸と伝達部材とで構成されるボールスプライン機構を説明する斜視図であり、伝達部材の一部を切り欠いて示してある。
【００３３】
回転軸６０の外周面と伝達部材７０の内周面とにそれぞれ溝６０ａと溝７０ａとが設けられている。鋼球７５は溝７０ａに沿って転動しながら循環する。伝達部材７０は回転軸６０と一体に回転でき、回転軸６０に沿って直線運動できる。
【００３４】
上記ステージ装置は次のように動作する。
【００３５】
第１の回転操作部４０を回転させたとき、回転力はプーリ１４、ベルト１４ａ、プーリ１５、軸１５ａ、ピニオン１６及びラック２３を介して中板２０に伝達される。そのため、中板２０はＹ方向へ移動する。
【００３６】
第２の回転操作部５０を回転させたとき、回転力は自在継手６１、回転軸６０、伝達部材７０、ピニオン７１及びラック３１を介して上板３０に伝達される。そのため、上板３０はＸ方向へ移動する。
【００３７】
このとき、伝達部材７０は中板２０及び上板３０とともにＹ方向へ追従して動くことができるので、ピニオン７１とラック３１とは常に噛み合っている。
【００３８】
この第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
▲１▼操作軸１３がベース板に設けられているので、中板２０及び上板３０を移動させたときであっても、第１の回転操作部４０及び第２の回転操作部５０は移動しない。したがって、顕微鏡ステージは使い易く、試料を顕微鏡で観察しながら（接眼レンズで覗きながら）ステージを移動させる操作も容易に行うことができるので、検鏡者の疲労を軽減することができる。
▲２▼従来の（ツアイス出願の）顕微鏡ステージに比し構成が簡単であるので、余分なスペースを必要とせず、ステージの小型化を図るとともに、低コストで精度が良い。
▲３▼ベルト１４ａによって回転操作部４０の回転力をベルト１４ａを介して軸１５ａに伝達しているので、操作軸１３を検鏡者側に位置させることができるとともにラックが検鏡者側へ突き出ないので、ウエハ、レチクル、液晶基板等を観察するときのようにステージが大型になる場合であっても回転操作部４０，５０は操作し易い。
【００３９】
なお、上記実施形態では直交する操作軸１３と回転軸６０との連結に自在継手６１を用いたが、自在継手６１に代えて例えば傘歯車、ウオ−ムギヤ、ベルト又はワイヤ等を用いてもよい。
【００４０】
図５はこの発明の第２実施形態に係るステージ装置を適用した顕微鏡ステージの概略構成図であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
中板２０を移動させるための第１の回転操作部１４０の操作軸１１３は、軸１５ａと一体に設けられている。
【００４２】
第１の回転操作部１４０を回転することによって、回転力は操作軸１１３、ピニオン１６、ラック２３を介して中板２０に伝達され、中板２０がＹ方向へ移動する。
【００４３】
上板３０を移動させるための第２の回転操作部１５０はＹ方向へ延びる回転軸６０の一端に設けられている。
【００４４】
第２の回転操作部１５０を回転させることによって、回転力は回転軸６０、ピニオン７１、ラック３１を介して上板３０に伝達され、上板３０がＸ方向へ移動する。
【００４５】
この第２実施形態によれば、第１実施形態の効果▲１▼及び▲２▼と同様の効果を奏するとともに、第１実施形態のように軸方向を変えるための自在継手６１を用いない分だけ部品点数が削減されるので、構成が簡略化され、精度が向上するとともにコストの低減を図ることができる。
【００４６】
なお、上記各実施形態において、ブロック２４は伝達部材７０を中板２０及び上板３０に確実に追従でき、フランジ７２の回転を損なわせないように、摩擦係数の小さい材料を使用したり、フランジ７２との摺動部に潤滑用の油を施したりするのが好ましい。
【００４７】
また、上記各実施形態では、回転軸６０と伝達部材７０とにボールスプライン機構を構成したが、回転軸６０と一体に回転し、回転軸６０に沿って直線運動できる機構であればよく、例えば鋼球を用いず、伝達部材７０の内周面に回転軸６０の溝と係合する突起を設ける構成としてもよい。
【００４８】
更に、上記各実施形態は顕微鏡ステージに適用した場合で説明したが、このステージ装置は測定機等にも適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載の発明のステージ装置によれば、使い勝手が良く、また、従来例に比しステージの小型化を図ることができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明のステージ装置によれば、構成が簡略化され、精度が向上するとともにコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係るステージ装置の概略構成図である。
【図２】図２は図１のＡ矢視図である。
【図３】図３は図１のＢ矢視図である。
【図４】図４は回転軸と伝達部材とで構成されるボールスプライン機構を説明する斜視図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態に係るステージ装置を適用した顕微鏡ステージの概略構成図である。
【符号の説明】
１０  ベース板（ベース部材）
１６，７１  ピニオン
２０  中板（第１の移動部材）
２３，３１  ラック
３０  上板（第２の移動部材）
４０，１４０  第１の回転操作部（第１の回転操作手段）
５０，１５０  第２の回転操作部（第２の回転操作手段）
６０  回転軸
７０  伝達部材（伝達手段）
【図１】
0004378762.tif 000002
【図２】
0004378762.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004378762.tif 000005
【図５】
0004378762.tif 000006