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増幅機構付きピエゾステージ、顕微鏡スライド用


  • High-Precision Z-Axis Translation with 2 nm Resolution (Open Loop)
  • Travel Range: 1100 µm in Open Loop; 800 µm in Closed Loop
  • Slim, Low-Profile Slide Holder and Stage
  • Ideal for Z-Stack Image Acquisition

LPSA1

Microscope Slide Holder
(Slide not Included)

Application Idea

The LPS710E(/M) can be used to scan slides using a Cerna® microscope.

LPS710E

Piezo Scanning Stage
(Included Controller Not Shown)

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LPS710E/M and LPSA1/M Mounted on a Cerna Rigid Stand
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Cerna®顕微鏡と組み合わせて使用するために高剛性スタンドMP100に取り付けられたステージLPS710E(/M)とスライドホルダLPSA1(/M)
LPS710E(/M) Key Specificationsa
Drive Voltage Range (Max)-25 V to 150 V
TravelOpen Loop 1100 µm ± 10%
Closed Loop800 µm
ResolutionOpen Loop2 nm
Closed Loop6 nm
AccuracyClosed Loop±0.06% (Over Full Travel Range)
Bidirectional RepeatabilityClosed Loop±0.03% (Over Full Travel Range)
Angular ErrorClosed Loop±40 µrad (Over Full Travel Range)
Maximum Loadb300 g (0.66 lbs)
Outer Dimensions
(L x W x H)
130 mm x 28 mm x 30 mm
(5.1" x 1.1" x 1.2")
  • 仕様の詳細については「仕様」タブをご覧ください。
  • 質量中心はできるだけステージに近づけてください。
LPSA1 Microscope Slide Holder Mounted on the LPS710 Piezo Stage
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LPS710(/M)への取り付け後は、顕微鏡用スライドはスプリングプランジャでLPSA1(/M)上に固定してください。

特長

  • 長距離のZ軸移動
    • 開ループ時:1100 µm
    • 閉ループ時:800 µm
  • 精密コントローラと静電容量型フィードバックセンサの組み合わせによる高分解能な位置決め
    • 開ループ時の分解能:2 nm
    • 閉ループ時の分解能:6 nm
  • ホルダが固定可能なスライド:長さ73.1 mm~76.5 mm、厚さ1.4 mm以下、幅25.4 mm以下
  • Kinesis®ならびにAPT™インターフェイス、ThorImage®LSとの統合、外部電圧による制御

増幅機構付きピエゾステージLPS710E/Mは、コンパクトで設置面積も小さいですが、顕微鏡スライドの精密な焦点調整用としてZ軸方向の長距離移動が可能です。サブミクロンの再現性、ナノメートルレベルの位置決め分解能、低角度偏差、そしてミリ秒レベルの高速な応答と整定時間が特長です。顕微鏡用スライドホルダLPSA1/Mと組み合わせて使用すると、共焦点レーザ走査型顕微鏡など、感度の高い試料位置の調整やセクショニング(断層像)が必要なイメージング手法に適したステージとなります。こちらのステージは透過照明には対応しません。

ステージは硬化スチール製のフレクシャ構造内に納められた多段チップ型ピエゾアクチュエータによって駆動されます。このフレクシャ構造はピエゾアクチュエータにプリロードを与えると共に、その変位量を増幅します。閉ループで制御すると位置決め精度が高くなり、ヒステリシスも小さくなりますが、最大変位量は800 µmになります。一方、開ループで動作させた時の最大変位量はで1100 µmです。内蔵の静電容量型フィードバックセンサと当社の高精密ピエゾコントローラにより、閉ループ動作での分解能は6 nmとなり、短期および長期のドリフトをアクティブ補償します。開ループで使用する時は、コントローラからステージ位置を2 nmの分解能で読み取ることができます。ユニットの側面にある矢印の刻印は移動方向を示しています。ピエゾデバイスの構造や動作の詳細については「ピエゾ素子のチュートリアル」をご覧ください。

スライドホルダLPSA1/Mは、2つのキャップスクリュ(皿ネジ)を使用してLPS710E/M上の取付け面(21.0 mm x 21.0 mm)に取り付けます。取付け面には深さ4.8 mmのM3取付け穴(止まり穴)が4つあり、スライドホルダを直交する2方向のどちら向きにも取り付けられます。スライドホルダは顕微鏡スライドテストターゲットを取り付けることができますが、そのほかにも長さが73.1 mm~76.5 mmで、厚さが1.4 mm以下、幅が25.4 mm以下の長方形の光学部品であれば取り付け可能です。スライドは赤いスプリングプランジャで固定されます。

ステージには、スライドホルダのほかにØ7 mm光学マウントやその他のM3ネジ付き部品を固定することができます。ステージの底面にはM6キャップスクリュ用のスロットが2つ、M4キャップスクリュ用のスロットが4つあり、ステージを当社の高剛性スタンド可動プラットフォームなど顕微鏡を使用するためのステージやブレッドボード、あるいは直接光学テーブルに固定するのにご使用いただけます。さらにステージの底面と側面にはM3取付け穴が2つずつあり、当社のミニシリーズ部品を用いてステージを固定することもできます。

ステージは、最高の精度が得られるよう、個別のステージ用に工場で校正されたピエゾコントローラと共に出荷されます。従ってピエゾステージを別のコントローラで操作することはお勧めしていません。ピエゾ制御は、付属のKinesisならびにAPT GUI、ThorImage®LS画像取得ソフトウェア、外部からの制御電圧、ジョイスティックコンソールMZF001(下記にて別売り)などで行うことができます。詳細については「ソフトウェア」のタブをご参照ください。コントローラにはPC制御用のUSBおよびRS-232インターフェイス、正弦波、鋸波、矩形波の駆動信号用のBNC入力端子、スキャナ内蔵の静電容量センサからの位置フィードバック信号またはピエゾ駆動電圧に比例した信号を出力するためのBNC出力端子、ならびにジョイスティックMZF001用のコネクタが付いています。また、DB15コネクタからは外部機器との同期用に使用できる信号を出力します。

Piezo Stage Specifications
Open-Loop Travel Range (-25 V to 150 V)1100 µm ± 10%
Closed-Loop Travel Range800 µm
Open-Loop Resolution2 nm
Closed-Loop Resolution6 nm
Maximum Loada300 g (0.66 lbs)
Feedback Transducer TypeCapacitive
Resonant Frequency (15 g Load)Primary: 185 Hz ± 15%
Secondary: 115 Hz ± 15%
Pull Force (Increasing Voltage)55 N ±15%
Push Force (Decreasing Voltage)45 N ±15%
Accuracy
(Closed Loop - Over Full Travel Range)
±0.06%
Bidirectional Repeatability
(Closed Loop - Over Full Travel Range)
±0.03%
Angular Error
(Closed Loop - Over Full Travel Range)
±40 µrad
Stiffness0.1 N/µm ±20%
Capacitance16 µF ± 15%
Cable Length2 m (6' 7")
ConnectorMale 15-Way Mixed Signal
Combination D-Sub
Dimensionsb130 mm x 28 mm x 30 mm
(5.1" x 1.1" x 1.2")
Dimensions (Excluding Mounting Plate)130 mm x 28 mm x 28.5 mm
(5.1" x 1.1" x 1.12")
Weightc180 g (0.40 lbs)
Operating Temperature Range5 to 40 °C
  • 最適な性能を得るためには重心をステージにできる限り近づける必要があります。
  • 高さはステージ移動の中間地点における値です。移動の最終位置あるいは電源オフ時のステージの高さは30.4 mmとなります。ステージは取付け面が常に筐体の上面の位置にあるよう設計されています。
  • ケーブルは含まれません。
Controller Specifications
Piezoelectric Output
Drive Voltage Range-25 V to +150 V
Drive Voltage Stability100 ppm over 24 Hours
(After 30-Minute Warm-Up)
Drive Voltage Noise <0.5 mV (RMS)a
Output Current150 mA
External Input (BNC)
Input Voltage Rangeb-10 V to +10 V
Input Voltage for Full Range10 V DC ± 2%
Input Impedance10 kΩ
Absolute Maximum Input Voltage±20 VDC
External Output (BNC)
Output Voltage Range0 V to +10 V Nominal for Full Range
(Output can Swing Negative in Certain Scenarios)
Output Impedance10 kΩ (Minimum)
Physical Specifications
Input PowercInput Voltage24 VDC ± 5%
Input Current <2 A
Dimensions205.0 mm x 147.0 mm x 68.3 mm
(8.07" x 5.79" x 2.69")
Weight1.65 kg (3.63 lbs)
Operating Temperature Range5 to 40 °C
  • 帯域幅の測定値:20 Hz~100 kHz
  • 入力電圧によって決定する駆動電圧または変位量は、KinesisあるいはAPT GUIの設定値に追加されます。詳細は「ソフトウェア」タブをご参照ください。
  • LPS710E/Mには日本国内用電源が含まれます。
PPC001 Controller Back Panel
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ピエゾコントローラPPC001の背面
コネクタについての詳細は「ピン配列」タブをご参照ください。
PPC001 Piezo Controller Front Panel
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ピエゾコントローラPPC001の前面
ソフトウェアで前面パネルのLED強度を強、弱、オフの3段階に設定できます。初期設定では弱モード(上の写真参照)となっています。

Piezo Stage Accuracy
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ピエゾステージLPS710Eのターゲット位置における位置確度。こちらの試験ではステージは閉ループで動作しています。ターゲット位置が設定され、位置誤差が測定されます。順方向ならびに逆方向のどちらの移動も測定されています。 データの取得にはRenishaw社のレーザ干渉計XL-80を使用しました。

Piezo Stage Hysteresis
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Click for Raw Data
ピエゾステージLPS710Eの駆動電圧に対する変位です。 これらの試験ではまず電圧を0 Vから150 Vまで上げ、その後-25 Vまで下げてから0 Vに戻しました。ヒステリシスにより、初期位置と最終位置には若干のずれがあります。 データの取得にはRenishaw社のレーザ干渉計XL-80を使用しました。

Polarization Window, Straight vs. Coiled
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Click for Raw Data
ピエゾステージLPS710Eの共振周波数の負荷に対する依存を表しています。直線方向の共振(Linear;赤色)は、取り付けた負荷が上部の取付け穴に対し対称、または「軸上」にあるときに発生します。角度方向の共振(Angular;青色)は、取り付けた負荷が上部の取付け穴に対し非対称、または「軸外」にあるときに発生します。 角度方向の共振モードを最小化するために、負荷の質量中心をできるだけ上部の取付け穴の近くに保持してください。

LPS710E stage displacement
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LPS710Eの移動特性を経時的に測定しました。こちらの試験では、ステージを当社のAPT™ソフトウェアで、0.1 µmの間隔でジョグに設定して制御しました。ステージは閉ループ、移動の中間附近(400 µm)で動作しており、 負荷は14 gです。データの取得にはRenishaw社のレーザ干渉計XL-80を使用しました。

ソフトウェア

APTバージョン 3.21.4

APTソフトウェアパッケージには、ステージを制御するためのGUIが付属しています。

下記もご用意しております:

  • 通信プロトコル

Software Download

ソフトウェア

Kinesisバージョン 1.14.23

Kinesisソフトウェアには、ステージを制御するためのGUIが付属しています。

下記もご用意しております:

  • 通信プロトコル

Software Download

Capture Setup Tab in ThorImageLS
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ThorImage®LSの画像取り込み設定タブ内のZ Controlパネル

Capture Tab in ThorImageLS
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ThorImageLSの画像取り込みタブ内のFast Zパネル

ステージは、Kinesis® GUI、APT™ GUI、Bergamo®IIおよび共焦点顕微鏡用ThorImage®LSソフトウェア、外部供給の制御電圧またはジョイスティックコンソールMZF001を使用して駆動できます。 また、DB15コネクタは、外部機器との同期に使用可能な信号を提供しています。制御についての詳細はLPS710E/MのKinesisおよびAPT用マニュアル(各PDFリンク)をご参照ください。

開ループ動作と閉ループ動作
ステージを位置制御する際は、開ループと閉ループの2種類のモードから選択できます。開ループ動作時、対物レンズの位置制御はピエゾの駆動電圧の設定で行われ、移動量が1100 µm ± 10%となっています。印加された動作電圧はステージのある程度の変位量に相当します。ピエゾ素子の場合、この変位量は印加電圧に対して線形変化ではなく、非線形性とヒステリシスを示しています。従って、印加電圧は単純にステージの位置に転換されません。従って、印加電圧は単純にステージの位置に転換されません。開ループ動作時、変位量の測定はステージのコントローラと内蔵されている静電容量センサにより2 nmの分解能で行うことが可能です。

閉ループ動作時、ステージの位置制御は変位量(µm)の設定で行われ、移動量が800 µmとなっています。内蔵されている6 nmの分解能(閉ループ動作時)を有する静電容量センサはステージの位置を測定する際に使用されています。

Piezo Objective Scanner GUI
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Kinesis® GUIパネル
Piezo Objective Scanner GUI
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APT™ GUI パネル
Piezo Objective Scanner GUI
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APTの「Loop Tuning」タブ

KinesisおよびAPT GUI
KinesisおよびAPT GUIは、開ループおよび閉ループ動作の両方をサポートします。ピエゾ駆動電圧または対物レンズの変位量は直接入力したり、出力ノブをドラッグして変更(APTのみ)することによって、ユーザ定義値を増加または減少させたりすることができます。

また、GUIはソフトウェアベースのPIDループチューニングも可能です。初期設定では、安定して駆動できるようになっていますが、特定の実験で使用される対物レンズの場合、PIDループやノッチフィルタを微調整することで、対物レンズの設定位置付近でのオーバーシュートやリンギングを低減することができるようになります。

左のスクリーンショットをご参照ください。

ThorImageLSイメージ取得ソフトウェア
ThorImageLSは、閉ループ動作をサポートしています。このソフトウェアにより、ステージの作動を当社のBergamo IIおよび共焦点顕微鏡と同じインターフェイスから制御できるため、実験用のシステムを大幅に簡素化できます。ステージの制御は、Capture SetupならびにCaptureタブの両方で行うことができるので便利です。右のスクリーンショットをご参照ください。

ThorImageLSソフトウェアはKinesis GUIと連動して動きます。そのため、IO Control Modeではステージ制御の前に「Software + External BNC」に設定してください。

外部制御電圧
このモードでは、ステージは開ループおよび閉ループ動作の両方をサポートします。この電圧は外部入力BNCコネクタを使用してコントローラに供給されます。入力電圧によって決定する駆動電圧またはステージの変位量は、APT GUIの設定値に追加されます。合計電圧が-25 V~+150 V の駆動電圧範囲を超えても、制限によりこの範囲外の出力ができません。

通常、外部入力BNCコネクタには、正弦波、鋸波または矩形波の駆動信号を入力します。印加信号の最大周波数は波形に依存します。周期の大きな波形(つまり、合計変位量>200 µmの正弦波)の推奨駆動周波数は以下のようになります。

  • 50 gまでの負荷: 40 Hz以下
  • 50 g~150 gの負荷: 30 Hz以下
  • 150 g~300 gの負荷: 20 Hz以下

ステップサイズ50 µm以下の階段波形の場合、ステップの最低間隔は整定時間の典型値である25 msとなります。

ジョイスティックコンソールMZF001
ジョイスティックは閉ループ動作をサポートしています。ステージの位置を直観的かつ触覚的に手動制御できるようになっています。位置変化速度は、レート設定用ポテンショメーターノブで設定できます。

DB15コネクタ
光刺激や電気生理学、オプトジェネティクスの用途において、コントローラ上のDB15コネクタは数種類の電気信号を提供させて、ピエゾステージの動作を多光子イメージング用レーザ、パッチクランプ電極またはLED光源などの装置の動作と同期させます。このコネクタの詳細は、KinesisおよびAPT用マニュアル(各PDFリンク)内のAppendix A.2に記載されています。

ピエゾコントローラのピン配列

ステージコネクタ

Stage Controller Connector

PinDescriptionPinDescription
1HV Ground (Return)8HV Ground (Return)
2Not Used9Not Used
3Not Used10Stage IDb
4Sine Wave Drive Output11Low Voltage Ground
5Not Used12Low Voltage Ground
6+15 V (Preamp Supply)a13Piezo ID (Legacy Stages)b
7Low Voltage Ground14Position Sense Input
(Strain Gauge)
Coaxial
Male
Position Sense Input
(Capacitive)
15-15 V (Preamp Supply)a
Coaxial
Female
HV Output
  • ピエゾアクチュエーターフィードバック回路専用の電源です。このピンは他の回路やデバイスにはお使いいただけません。
  • この信号は、当社のアクチュエータにのみご利用になれます。この信号によって、システムはアクチュエータに付随するピエゾ素子の変位量を特定することができます。

ユーザーコネクタa

メス型 DB15

User

PinDescriptionReturnPinDescriptionReturn
1Digital Output 15, 9, 109Digital Ground-
2Digital Output 25, 9, 1010Digital Ground-
3Digital Output 35, 9, 1011For Future Use
(Trigger Out)
5, 9, 10
4Digital Output 45, 9, 1012For Future Use
(Trigger In)b
5, 9, 10
5Digital Ground-13Digital Input 45, 9, 10
6Digital Input 15, 9, 10145 V Supply Output5, 9, 10
7Digital Input 25, 9, 10155 V Supply Output5, 9, 10
8Digital Input 35, 9, 10
  • このコネクタの詳細は、マニュアル(PDFリンク)内のAppendix A.2に記載されています。
  • このピンは事実上正面パネルの閉ループボタンの機能を再現します。このピンとグランドの間に外部常時開ボタンを接続することで、ユニットの開ループと閉ループ動作の切り替えが可能となります。5 V TTL信号も使用可能です。

RS-232を介したPC制御

オス型 DB9

9Pin DIN Male

PinDescriptionPinDescription
1Not Connected6Not Connected
2RX (Controller Input)7Not Connected
3TX (Controller Output)8Not Connected
4Not Connected9Not Connected
5Ground

USBを介したPC制御

USB B型(メス型)

DB9 Female

外部入力

BNC メス型

BNC Female

入力電圧: -10 V to +10 V
入力インピーダンス: 10 kΩ

外部出力

BNC メス型

BNC Female

出力電圧: 0 V to +10 V
最小推奨出力インピーダンス: 10 kΩ

ジョイスティックコネクタ

メス型ミニDIN

Handset Connector
PinDescriptionPinDescription
1RX (Controller Input)4+5 V, 100 mA Supply for Joystick
2Ground5TX (Controller Output)
3Ground6Ground
LPS710E Shipping List
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LPS710E(/M)に付属するアイテム(写真には北米対応の電源ケーブルが表示されていますが、日本では日本国内用の電源ケーブルになります。)

LPS710E/Mには以下のアイテムが含まれます。

  • ステージLPS710/M
  • ピエゾコントローラPPC001
  • 電源と電源ケーブル(日本国内用)
  • PC接続用USBケーブル
  • ステージほかすべてのオプションアクセサリ用スロット付き収納ケース

顕微鏡用スライドホルダ、ミラーマウント、ジョイスティックコンソールは別売り(下記参照)です。ステージLPS710/Mを収納する箱には顕微鏡用スライドホルダLPSA1/MとミラーマウントLPSA5/M用の収納部もあります。


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増幅機構付きピエゾステージおよび顕微鏡スライド

ミリ規格のスライドホルダは、ミリ規格のピエゾステージに対応します。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
LPS710E Support Documentation
LPS710Eピエゾステージ&コントローラ、移動量1100 µm、#4-40取付け穴(インチ規格)
¥641,315
3-5 Days
LPSA1 Support Documentation
LPSA1顕微鏡スライドホルダ、増幅機構付きピエゾステージ用(インチ規格)
¥22,757
3-5 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
LPS710E/M Support Documentation
LPS710E/Mピエゾステージ&コントローラ、移動量1100 µm、M3取付け穴(ミリ規格)
¥641,315
3-5 Days
LPSA1/M Support Documentation
LPSA1/M顕微鏡スライドホルダ、増幅機構付きピエゾステージ用(ミリ規格)
¥22,757
3-5 Days

ジョイスティックコンソール

ジョイスティックコンソールMZF001は、ステージLPS710E/Mの位置を直観的に手動制御します。位置変化速度を左側のレート設定用ポテンショメーターノブで設定して、高速または低速高精密移動を行うことが可能です。アルマイト加工アルミニウム製筐体に納められており、寸法は22.8 cm x 13.3 cm x 66.3 cmです。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
MZF001 Support Documentation
MZF0011軸ジョイスティックコンソール
¥142,786
3-5 Days
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