JPH0711511B2 - 自動傾斜調整試料台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水平位置の設定のためにセンサを設けた自動
傾斜調整試料台に関する。

［従来の技術］ 超音波顕微鏡装置においては試料台の傾斜角度を調整
し、音響レンズの中心軸に対して試料観察面を直交させ
る機構が必要とされる。

従来の試料（角度）調整試料台は、例えば第10図に示す
ように実開昭57−194060号に開示されているものがあ
る。

上記従来の試料台は、Ｘ方向ゴニオメータ１とＹ方向用
ゴニオメータ２とを積み重ねて構成されている。Ｘ方向
用ゴニオメータ１は固定部３と移動部４に分かれ、送り
ネジ５を手で回動させることにより、固定部３の円筒面
状湾曲部６に沿って矢印Ａで示すように移動部４が摺動
し、移動部４上の試料７をＸ方向に傾けることができ
る。また、Ｙ方向用ゴニオメータ２は、Ｘ方向用ゴニオ
メータ１と同じ構造をしており、送りネジ８の手による
回動によりＹ方向の傾斜角度の調整を行うことができ
る。

尚、上記試料台１に対し、試料７の直上に対向される超
音波集束レンズ９は支持棒10を介して加振器11に取付け
られ、該加振器11によってＸ方向に移動される。又、上
記加振器11は駆動装置12によってＹ方向に移動される台
13に取付けられている。従って、試料台１に載置された
試料７は超音波集束レンズ９によってＸ方向及びＹ方向
に走査されるようにしてある。

ところで上記走査と共に、超音波が集束されて送受波さ
れるため、試料台１が傾斜していると、同一特性の試料
面に対しても送波および受波される状態が異なってしま
うので、正しい超音波情報を得ることができなくなって
しまう。このため、試料台１の傾斜角度を調整して、試
料台１表面が集束レンズ９の光軸と直交する状態に設定
して、走査した場合常に等しい距離に保持できるように
しなければならない。

上記調整を手動で行うことは手間がかかるため、モータ
等の駆動機構により自動的に行えるようにすることが望
まれる状況にある。

しかしながら上記従来例においては、その駆動のための
構造が複雑にならざるを得なかった。すなわち、送りネ
ジ８の回動によりＹ方向の傾斜調整をしていくと、Ｘ方
向用ゴニオメータ１の送りネジ５のＹ方向上の位置は、
どんどん下がっていくか上がっていくため、この送りネ
ジ５にモータを連結した場合、送りネジ５のＹ方向の上
下移動に伴い、モータの方も上下に振られる。従って他
の構成部品とぶつかる虞れがあった。又、価格も高くな
ってしまうという欠点があった。

上記欠点を解決するために本出願人は特願昭59−264031
号（特公平４−26418号公報）において、中心軸に対し
任意の角度をなす断面を端面とし且つ外周に回転伝達機
構を形成する第１円筒と、上記第１円筒と同軸上に独立
して回動自在に設けられた同様の構造を有する第２の円
筒と、上記第1,第２の円筒をそれぞれ回動させる為の回
転伝達部材と、第1,第２の円筒の中心軸に対し、任意の
角度をなす断面である端面に接する様に試料台に設けら
れた被支持部材と試料台を円筒軸のまわりに回転させず
に且つ支持する自在継手とからなる傾斜調整試料台を提
案した。

［発明が解決すべき問題点］ 上記特願昭59−264031号の従来例では傾斜調整の際に上
下動させるための端面が円筒の上下面にある角度をもっ
て形成されているため、傾斜調整のために円筒を一方向
に回転した場合、水平方向を越えると逆方向の傾斜が生
じてしまうため自動調整する場合等、その回転方向の制
御が複雑になる等の欠点が生じる。即ち、傾斜調整する
場合、水平状態に近い状態から逆傾斜方向で、傾斜が大
きくなる方向に回転して、殆ど180°余分に回転させる
ことにより、水平状態にもどる。このような状態である
と調整が最適に行なわれない場合も起こり得る。又、こ
の場合、傾斜調整が正しい方向に行なわれているか否か
を判断することも難しい。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、不必
要に回転しすぎることなく、確実に水平方向に設定する
ことのできる自動傾斜調整試料台を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明では上端面に傾斜部を設けた各円筒の回転角度範
囲の検出手段を設けることによって各円筒が回転し過ぎ
るのを防止している。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例における試料台を外して示す平面図、第
２図は第１実施例の正面断面図、第３図は第１図の右側
面断面図、第４図は傾斜端面を有する円筒を示す正面
図、第５図は傾斜状態と位置センサの出力の極性を示す
説明図、第６図はＹ方向の水平出しを行うためのフロー
図である。

第１実施例の自動傾斜調整試料台21は台22に回動可能に
取付けられたベース23と、このベース23に回動自在に取
付けられた第１の円筒24と、この第１の円筒24の外周上
部の切り欠き凹部に回動自在に巻装された第２の円筒25
と、これら両円筒24,25の上端面に形成された傾斜面24
a,25a上でそれぞれ対向する２箇所に下端が接する摺動
部材26,26,;27,27と、これら摺動部材26,26;27,27を取
付けた摺動部材支持板28と、この摺動部材支持板28で保
持された試料台29と、前記各円筒24,25をそれぞれ回転
駆動するマイクロモータ31,32とを備えている。

第２図に示す様に上記ベース23は、その中央に軸33が下
方に突設され、この軸33の下端側が固定された回転台34
と共に、回転できる様にしてある。このベース23の上面
には、上記軸33と同心となるリング状の溝部23aが形成
され、この溝部23aには第１の円筒24の下端が貫入さ
れ、この溝部23a内を第１の円筒24は回動できる様にし
てある。

上記第１の円筒24の外周上端側のリング状切り欠き部分
に嵌装された第２の円筒25は、第１円筒24に対し、独立
に回動できる様にしてある。上記両円筒24,25の外周に
は回転伝達機構としてのウォーム歯車24b,25bがそれぞ
れ形成してある。一方、これら各ウォーム歯車24b,25b
は、回転駆動手段としてのマイクロモータ31,32の回転
軸に取付けた各回転伝達部材としてのウォーム35,36と
噛合し、マイクロモータ31,32を回転することによっ
て、第１の円筒24及び第２の円筒25をそれぞれ独立に回
転できる様にしてある。

上記両円筒24,25は、円筒中心軸Ｚの回りで回転し、こ
の中心軸Ｚに垂直な面と適宜の角度α（≠０）で切り欠
いた傾斜端面24a,25aは、例えば第１の円筒24について
示すと第４図の様になっている。

上記各円筒24,25の傾斜端面24a,25aにおける中心軸Ｚを
挟んで対向する２箇所に摺動部材26,26;27,27の下端の
ボールが接触する様に、例えば正方形の摺動部材支持板
28が設けてある。この摺動部材支持板28はその中央位置
に貫通孔を設けて、固定用のねじ37が通され、このねじ
37によって、下端が軸33に固定された伸縮自在の継手38
の上部に連結してある。この継手38は、ゴム等の弾性体
で形成されており、通常収縮する方向の付勢力が働く様
にしてある。従って、円筒24,25が回転されて、摺動部
材26,26;27,27の下端のボールが接する部分の傾斜端面2
4a,25aが上下動しても、摺動部材26,26;27,27は常に傾
斜端面24a,25aに適度の付勢力で圧接する状態に保持さ
れるため、摺動部材支持板28は浮き上がって支持される
ことがなく、従ってがたつきが生じることがない。

尚、各摺動部材26（又は27）は下端の凹部に収納したボ
ールを介して傾斜端面24a（又は25a）に接するため、摩
擦力は殆ど作用せず、従って傾斜端面24a（又は25a）が
回転された場合にも各摺動部材26（又は27）はその位置
で単に上下動することになる。

上記摺動部材26,26;27,27を取付けた摺動部材支持板28
の上面の例えば４箇所に設けた各スペーサ39を介装し
て、蓋状の試料台29が取付けてある。

この試料台29は摺動部材26,26;27,27の上下動によっ
て、上面の傾斜が調整される。この場合、例えば１対の
摺動部材26,26は円筒24が回転された場合一方が上動す
ると、他方は逆に下動することなる。各１対の摺動部材
26,26;27,27は互いに直交する方向に対向配置してある
ので、例えば円筒25の回転で摺動部材27,27を結ぶ方向
（Ｘ方向と記す）の傾斜を調整できるし、円筒24の回転
で、上記Ｘ方向とは直交する摺動部材26,26を結ぶ方向
（Ｙ方向と記す）の傾斜を調整することができる。つま
り直交する方向の傾斜をそれぞれ独立に調整することが
できる様にしてある。

ところで、各円筒24,25は180°以上回転されると傾斜方
向が逆になるため、第１実施例では各円筒24,25の回転
角度範囲を180°以内に規制する回転角規制手段を設け
ると共に、水平位置設定用の検出手段を設けている。

第１図に示す様に、例えば円筒24については内周面に、
円筒25については外周面に、突起41,42がそれぞれ突設
され、且つこれら各突起41,42が180°回転された場合に
当接してそれ以上に回転する回転規制用のストッパ43a,
43b;44a,44bがベース23に設けてある。

上記突起41,42は、水平位置に相当する状態から正方向
に90°（反時計回り方向に90°）回転された場合にはス
トッパ43a,44aに当接し、一方負方向に90°（時計回り
方向に90°）回転された場合にはストッパ43b,44bに当
接して回転が規制される様にしてある。例えば突起41
は、第４図に示す状態で傾斜端面24aの中央位置で紙面
垂直方向に１対の摺動部材26,26が対向する状態がＹ軸
方向についての傾きがなくなる（ベース面と平行にな
る）水平位置に相当し、従ってこの状態の摺動部材26内
側内周位置に突起41が取付けてあると、この位置から±
90°回転した方向にストッパ43a,43bが設けてあること
になる。

又、各方向X,Yに対する水平位置の検出のために、円筒2
4,25の外周面に半円状（リングを２分した形状）の遮光
板45,46が取付けられ、且つ各遮光板45,46の回転検出用
に、それぞれ２箇所にフォトインタラプタによる位置セ
ンサ47a,47b;48a,48bがセンサ固定台49,50を介してベー
ス23に取付けてある。

各位置センサ（例えば符号47a）は、発行素子と受光素
子とが対向配置され、この対向する間に遮光板45が介装
されると、発行素子の光を遮光するため、受光素子の出
力レベルは“H"から“L"になる。

各１対の位置センサ47a,47b（又は48a,48bについても同
様）は、円筒24と共に遮光板45が回転された場合、一方
の位置センサ（例えば47a）が回転可能な角度範囲の中
央位置を検出できる様に、例えば水平位置状態において
は遮光板45の中央部分で遮光される位置に設けられ、こ
れに対し、他方の位置センサ47bは90°をなす位置に設
けてある。

第１図において、上記一方の位置センサ47a（受光素
子）の出力S₁は水平位置の状態から円筒24が＋90°又は
−90°回転された場合に“L"から“H"になる。一方、他
方の位置センサ47bの出力S₂は、水平位置で“H"（“L"
になる様に設定しても良い。）でありこの位置から円筒
24が負方向に回転され始めると、“L"になり、その状態
を保持する。一方正方向に回転された場合には“H"の状
態を保持する。これら２つの位置センサ47a,47bの出力S
₁,S₂によって、試料台29の傾斜がどの状態にあるかを検
出できる様にしてある。この様子を第５図を用いて説明
する。

第５図（ａ）は円筒24を回転した場合の角度に対する試
料台29の傾斜を表すものであり、同図（ｂ）は同図
（ａ）の各角度に対応する状態での円筒24に取付けられ
た半円状遮光板45と、２つの位置センサ47a,47bを示
し、同図（ｃ）は位置センサ47a,47bの出力S₁,S₂の極性
を示し、同図（ｄ）は各角度における試料台29の傾斜の
様子を示す。

この図から傾斜の絶対値が最も大きくなる＋90°又は−
90°付近で位置センサ47aの出力S₁が“L"から“H"に変
化するためリミットの角度であることが分かる。この場
合、いずれの方向のリミテットであるかは他方の位置セ
ンサ47bの出力S₂の極性で知ることができる。又、その
極性でリミットの角度位置から戻すこともできる。

例えば＋90°，−90°においては位置センサ47bの出力S
₂はそれぞれ“H",“L"になる。従って、位置センサ47a
の出力S₁が“H"になった場合には他方の位置センサ47b
の出力S₂が“H"のときには負方向に、“L"のときには正
方向に円筒24が回転される様に、マイクロモータ31の回
転方向を制御すれば良い。又、これらの間の角度状態で
は、位置センサ47aの出力S₁は“L"であり、他方の位置
センサ47bの出力S₂が変化する位置のとき、つまり“L"
から“H"又は“H"から“Z"に変化するとき、マイクロモ
ータ31の回転を停止させれば試料台29は殆ど水平位置に
設定できるので、この位置センサ47bの出力S₂で水平出
しを行うことができる。

尚、突起41及びストッパ43a,43bによる回転規制は、上
記位置センサ47aの出力S₁が“H"になる角度よりわずか
に大きい角度範囲に設定すれば良い。（例えばこの回転
規制手段の角度範囲を180°に設定し、上記位置センサ4
7aの出力S₁が“H"になる角度を±90°より若干小さくす
る。） 上述した試料台29の水平出しのフローは第６図の様にな
る。

水平出しをスタートさせて、位置センサ47bの出力S₂が
“H"であるか否かを判別し、“H"であるYESの場合には
マイクロモータ31を負回転させ（マイクロモータ31と円
筒24とは同極性方向に回転するものとする。）、NOの場
合にはマイクロモータ31を正方向に回転させる。

しかして、いずれの場合にも、出力S₂の極性が変化した
か否かを判断し、極性が変化しない場合には回転駆動を
保ち、極性が変化した場合に回転を停止させることによ
り水平出しを終了できる。

上記水平出し等した試料台29に試料を載置して、試料表
面に対して水平出しを行う場合には、試料台の水平位置
から大きくずれ出してしまう虞れがあり、この場合のリ
ミット検出のフローは第７図に示す様にすれば良い。

試料表面を水平にするべく、マクイロモータ31を一方向
に回転させる。その際、位置センサ47aの出力S₁が“H"
であるか否かを判別する。しかして、YESである場合に
は正のリミット位置であり、NOの場合には負のリミット
位置であることが分る。

尚、上記説明ではＹ方向の傾斜に対する調整を説明した
が、Ｘ方向についても同様に行うことができる（Ｘ方向
の傾斜に対する位置センサ48a,48bをＹ方向に関するも
のと等価となる様に配置すれば、全く同等の制御を行え
ば良いことになる）。

この第１実施例によれば、試料台29の水平出しを位置セ
ンサ47a,47b;48a,48bの出力の極性に基づいてマイクロ
モータ31,32の回転方向制御により、簡単且つ確実に行
うことができる。

第８図および第９図は本発明の第２実施例を示す。この
第２実施例では、上記半円状遮光板45,46の代りに各円
筒24,25の外周の半円周に光の反射部材61,62を貼着等で
取付けている。一方、フォトインタラプトによる位置セ
ンサ47a,47b;48a,48bの代りにフォトリフレクタによる
位置センサ63a,63b;64a,64bを用いている。

上記フォトリフレクタは、発行部材で発射され、この前
方に光の反射部材があると、その反射光を対となる受光
素子で受光できる様にしたものである。

その他の構成は上記第１実施例と同様であり、又、作用
効果もほぼ同様のものとなる。尚上記反射部材61,62が
取付けられた部分の残部側は光を反射しない様に黒色に
塗布したりすることが望ましい。

尚、各円筒24,25の回転位置の検出手段は上述したもの
に限らず、磁気センサとか静電容量で検出するセンサ等
公知の手段を用いても良い。

［発明の効果］ 以上述べた様に本発明によれば試料台の水平出しを確実
且つ迅速に行うことができる。又、適正範囲以上に回転
しすぎることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例における上部側の試料台を外して示す平
面図、第２図は試料台を取付けた状態での第１図の正面
断面図、第３図は右側側面断面図、第４図は傾斜端面が
形成された一方の円筒を示す正面図、第５図は傾斜状態
と位置センサの出力の極性を示す説明図、第６図はＹ方
向の水平出しを行うフロー図、第７図はＹ方向のリミッ
ト検出を行うためのフロー図、第８図は本発明の第２実
施例における平面図、第９図は第８図の正面断面図、第
10図は従来例を示す斜視図である。 21……自動傾斜調整試料台 23……ベース 24,25……円筒 24a,25a……傾斜端面 26,27……摺動部材 28……摺動部材支持板 29……試料台 31,32……マイクロモータ 41,42……突起 43a,43b,44a,44b……ストッパ 45,46……遮光板 47a,47b,48a,48b……位置センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸に対し垂直となる平面と異なる傾斜
   端面が設けられ、互いに独立に回転可能とされ、且つ外
   周面に回転伝達機構がそれぞれ形成された第１及び第２
   の円筒と、 前記各回転伝達機構に係合してそれぞれ回転可能とされ
   る回転伝達部材と、 前記傾斜端面に当接する介装部材を介して試料台を保持
   する試料台支持部材と、 前記第１及び第２の円筒の中心軸上または、その近傍で
   前記試料台を伸縮自在に支持する弾性支持手段と、 前記第１及び第２の円筒の回転位置を検出する回転位置
   検出手段と、 を設けたことを特徴とする自動傾斜調整試料台。
2. 【請求項２】前記回転位置検出手段は、前記第１及び第
   ２の円筒及び該円筒の周囲に設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の自動傾斜調整試料
   台。