JPH08278209A - 微小力測定装置および微小力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小力を簡単な校正により精度よく求める。 【構成】 可動片３と固定片１との間には流体４が封入
されており、可動片３をＸ軸プラス方向に移動すると流
体４が変形して固定片１が変位する。固定片１の変位は
変位計５ａ〜５ｄにより検出される。この変位が零とな
るように、固定片１を吸引する電磁石６ａ〜６ｄに流す
電流値を制御する。吸引により固定片１の変位が零とな
ったときの、電磁石６ａ〜６ｄに流している電流値から
微小力（摩擦力）を推定・検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微小力測定装置および微
小力測定方法に関し、例えば２枚のプレート間の隙間
（ミクロンオーダの隙間）に液体（水など）が入ってい
る状態で、プレートが相対移動したときに液体とプレー
トとの間に生じる微小力（微小な剪断力や摩擦力）や、
一定押付け力で物体に押し付けられる針の先端と物体と
の間に生じる微小な摩擦力を精度よく測定できるように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の技術による、微小摩擦力を
測定することを目的とした測定器の要部を示す。同図に
示すように固定片１０１と可動片１０２の間の微小な隙
間には流体（例えば水や油）１０３が封入されており、
微動ステージ１０４に乗った可動片１０２がＸ軸方向に
移動すると、液体１０３の剪断力により固定片１０１も
Ｘ軸方向に移動する。このとき、固定片１０１は箔１０
５により上方より懸架されており、剪断力に伴う固定片
１０１の微小な位置・姿勢変化は静電容量型変位計１０
６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄにより検出され
る。

【０００３】図５に図４の変位計まわりの拡大図を示
す。図５において、変位計１０６ａ，１０６ｂは、剪断
力に伴う固定片１０１のＺ軸方向の並進位置変化および
Ｙ軸まわりの回転角変化を検出するよう配置されてい
る。一方、変位計１０６ｃ，１０６ｄは、剪断力に伴う
固定片１０１のＸ軸方向の並進位置変化およびＺ軸まわ
りの回転角変化を検出するよう配置されている。

【０００４】したがって、並進力あるいはモーメントと
位置・姿勢変化の関係が予め分かっていれば、変位計１
０６ａ〜１０６ｄによって検出される位置・姿勢変化か
ら固定片１０１に作用する摩擦力が推定できる。なお固
定片１０１のうち下面１０１ａに摩擦力（剪断力）が作
用する。

【０００５】また、図６は、摩擦力を測定する従来の測
定器の他の一例である。この例では供試体２０４をＸ軸
方向に摺動させ、このときティップ２０６に生じる摩擦
力を平行ばね２０１の弾性変形として検出する。すなわ
ち、図６において供試体２０４をアクチュエータ２０５
によりＺ方向に一定押付け力でＸ軸＋方向に摺動させ
る。このときティップ２０６にはＸ軸＋方向に摩擦力が
作用する。ティップ２０６は図７に示すように、平行ば
ね２０１による支持されている。平行ばね２０１は、ｘ
軸方向に作用する微小力によりｘ軸方向に弾性変形し易
いように設計されている。なお図７の矢印Ａと図６の矢
印Ａの向きは同じ向きを表しており、図７は図６のティ
ップ２０６まわりの詳細図である。ティップ２０６が摩
擦力による平行ばね２０１の弾性変形によりＸ軸＋方向
に移動すると、オプティカルヘッド２０２により検出さ
れる。この移動量はオプティカルヘッド２０２から電磁
石２０３の吸引力を制御するコントローラにフィードバ
ックされ、電磁石２０３に対し、上記移動量を相殺する
様電流が流れ、吸引力がティップ２０６に対し発生す
る。したがって電磁石２０３の吸引力が予め判っていれ
ば、ティップ２０６に作用する摩擦力が判る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで図４および図
５に示した検出法では、並進力あるいはモーメントと位
置・姿勢変化の関係が分かっていることが力検出をする
上での前提条件になっている。

【０００７】並進力あるいはモーメントと位置・姿勢変
化の関係を求める校正作業においては、既知の力を固定
片に加えたときの位置・姿勢変化を検出して行ってい
る。しかし、校正時に、この力の作用線が固定片の重心
を通っていない場合には、重心まわりにモーメントが発
生し、校正データにこの影響が出る等、校正精度に問題
があると言える。

【０００８】また、図６に示した例では、摺動方向の力
（＝摩擦力）のみを検出するためには、摺動方向以外に
発生する弾性変形を摺動方向のそれに比べ無視できる程
度に十分小さく抑える必要があり、力検出部の剛性設計
が不適切な場合、測定結果に摺動方向以外の力の成分の
影響が出てくる可能性があり、測定精度の点で問題があ
ると言える。なお図６に示す技術は、Journal of Micro
scopy Vol.152 Pt. ２Nov.1988 P363 〜P369に示されて
いる。

【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑み、精度よく
微小力を検出することのできる微小力測定装置および微
小力測定方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の微小力測定装置は、微小力によって微小力検出部に
発生する弾性変形を検出し、微小力検出部に作用する微
小力を推定する微小力測定装置において、微小力によっ
て微小力検出部に生じる弾性変形量を検出する変位計
と、この変位計により検出された弾性変形量を目標値に
保つよう、微小力検出部に対して、微小力による弾性変
形を相殺する向きに吸引力を発生する電磁石と、この電
磁石に流れるコイル電流を検出する電流検出器と、上記
変位計により検出される微小力検出部の弾性変形量と、
微小力検出部の弾性変形量の目標値とを比較し、両者の
差である電流指令を出力する第１の比較器と、上記電流
指令と上記電流検出器により検出されたコイル電流とを
比較し、両者の差である偏差信号を出力する第２の比較
器と、第２の比較器の偏差信号に応じた値の電圧を上記
電磁石に印加する電圧発生器と、上記コイル電流を記録
する記録計と、を具備することを特徴とする。

【００１１】また本発明の微小力測定方法は、微小力測
定装置を複数用いて、各々の微小力測定装置を直交する
軸上に設置し、これら軸の交点位置に微小力検出部を設
置して微小力を計測することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば微小力によって微小力検出部に
発生する弾性変形は変位計によって検出される。検出さ
れた変位は比較器にフィードバックされ、変形量の目標
値（微小力が作用していないときの変位を基準とし、通
常は０）と比較され、検出値と目標値とが一致するよ
う、電磁石に流す電流値（実際には電磁石に対する印加
電圧）を示す電流指令が決められる。さらに、次段の比
較器では、上記電流値（電流指令）と、電流検出器によ
り検出された電磁石を実際に流れる電流値とが比較され
て偏差信号が決定され、電圧発生器は偏差信号に応じた
値の電圧を電磁石に印加する。電磁石は、微小力による
変形方向とは逆の方向に吸引力を発生するよう設置され
ているため、電圧を印加すると微小力による変形量が相
殺される向きに微小力検出部が変形する。このとき微小
力による変形量と電磁石による吸引力とが釣り合い、変
形量が０になったときの電流値を記録計で記録する。一
般に電磁石の電流値と吸引力は比例関係にあるため、予
め比例係数が分かっていれば、電流値から微小力の大き
さが推定できる。

【００１３】また本発明の微小力測定装置を、力検出部
が有する自由度に相当する数だけ複数個装備すれば、微
小力検出部の位置・姿勢を決定する力およびモーメント
の検出が適宜可能となる。例えば、微小力検出部が６自
由度を有する場合、並進力３力およびこれら力によるモ
ーメント３力の計６つの力の釣合いによって微小力検出
部の位置・姿勢が決まる。このとき、本発明では、微小
力検出部が自由度の数だけ微小力測定装置を有している
ため、未知数（上記６つの力および力によるモーメン
ト）６個に対し、力と力によるモーメントの釣合の式が
６個となり、これらを連立して解くことですべての未知
数を求めることができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す。第１実
施例のメカ機構（変位計や電磁石や制御回路を除く部
分）は、図４に示す従来技術と同じである。即ち、固定
片１は箔２により上方から懸架されており、可動片３は
微動ステージ（図示省略）に乗っておりＸ軸方向に移動
できる。固定片１と可動片３との間には微小な隙間（ミ
クロンオーダの隙間）があり、この隙間に流体４が封入
されている。そして固定片１の下面１ａが摺動面となっ
ている。本実施例では、可動片３が、Ｘ軸プラス方向に
微小移動すると流体４が弾性変形し、流体４との摩擦力
により固定片１も移動する。

【００１６】更に本実施例では、固定片１及び可動片３
を間にして、上方に変位計５ａ，５ｂが、下方に電磁石
６ａ，６ｂが、対向配置されている。また固定片１を間
にして、右方に変位計５ｃ，５ｄが、左方に電磁石６
ｃ，６ｄが、対向配置されている。電磁石６ａ，６ｂは
励磁されると固定片１を下方（Ｚ軸マイナス方向）に吸
引し、電磁石６ｃ，６ｄは励磁されると固定片１を左方
（Ｘ軸プラス方向）に吸引する。また各電磁石６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄのコイルに流れるコイル電流を検出する
電流検出器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（図２参照）が備え
られている。

【００１７】図２は第１実施例の制御系を示している。
同図に示すように、この制御系は４つの変位計５ａ〜５
ｄに対応した４つの制御ユニットにより構成されてい
る。つまり各制御ユニットは、変位計５ａ〜５ｄと、電
磁石６ａ〜６ｄと、電流検出器７ａ〜７ｃと、電源部８
ａ〜８ｄと、記録計９ａ〜９ｄとで構成されている。

【００１８】電磁石６ａ〜６ｄはコイル６ａ−１〜６ｄ
−１を有しており、電源部８ａ〜８ｄから印加された電
圧の電圧値に応じたコイル電流が流れ、コイル電流に応
じた（比例した）吸引力ｆ_a 〜ｆ_d を発生する。この場
合では電磁石６ａ，６ｂは固定片１をＺ軸マイナス方向
に吸引し、電磁石６ｃ，６ｄは固定片１をＸ軸プラス方
向に吸引する。

【００１９】変位計５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは固定片１
の変位Δａ，Δｂ，Δｃ，Δｄを検出し、これら変位を
示す変位信号Ｓ_a ，Ｓ_b ，Ｓ_c ，Ｓ_d を出力する。電流
検出器７ａ〜７ｂはコイル６ａ−１〜コイル６ｄ−１に
流れるコイル電流値を検出してコイル電流検出信号Ｄ_a
〜Ｄ_d を出力する。また記録計９ａ〜９ｄは、コイル６
ａ−１〜コイル６ｄ−１に流れるコイル電流の値を記録
する。

【００２０】電源部８ａ〜８ｄは、第１の比較器８ａ−
１〜８ｄ−１と、第２の比較器８ａ−２〜８ｄ−２と、
電圧発生器８ａ−３〜８ｄ−３を有している。各比較器
８ａ−１〜８ｄ−１には、変位信号Ｓ_a 〜Ｓ_d 及び変位
量の目標値Ｏ_a 〜Ｏ_d が入力される。変位量の目標値Ｏ
_a 〜Ｏ_d としては、通常は零を設定している。

【００２１】上記構成となっている第１実施例におい
て、可動片１を微小距離だけＸ軸プラス方向に移動させ
ると、これに伴い流体４が弾性変形し、固定片１の下面
１ａには流体４の剪断力による微小力が作用して、固定
片１の位置が変位する。この変位は変位計５ａ〜５ｄに
より検出される。

【００２２】電源部８ｃ，８ｄの第１の比較器８ｃ−
１，８ｄ−１では、それぞれ変位信号Ｓ_c ，Ｓ_d と変位
量目標値Ｏ_c ，Ｏ_d （通常は値が零）とを比較して電流
指令Ｃ _c1（＝Ｏ_c −Ｓ_c ），Ｃ_d1（＝Ｏ_d −Ｓ_d ）を出
力する。この電流指令Ｃ_c1，Ｃ _d1は、変位Δｃ，Δｄが
大きいほど大きく変位Δｃ，Δｄが小さくなると小さく
なる。第２の比較器８ｃ−２，８ｄ−２では、電流指令
Ｃ_c1，Ｃ_d1とコイル電流検出信号Ｄ_c ，Ｄ_d とを比較し
て偏差信号Ｃ_c2（＝Ｃ_c1−Ｄ_c ），Ｃ_d2（＝Ｃ_d1−
Ｄ_d ）を出力する。偏差信号Ｃ_c2，Ｃ_d2は、コイル電流
検出信号Ｄ_c ，Ｄ_d と電流指令Ｃ_c1，Ｃ_d1の差が大きい
ほど大きく差が小さくなって検出信号Ｄ_c ，Ｄ _d が指令
Ｃ_c1，Ｃ_d1に近づくと小さくなる。電圧発生器８ｃ−
３，８ｄ−３は偏差信号Ｃ_c2，Ｃ_d2に応じた値の電圧Ｖ
_c ，Ｖ_d をコイル６ｃ−１，６ｄ−１に印加する。これ
によりコイル６ｃ−１，６ｄ−１に電流が流れ、電磁石
６ｃ，６ｄにより固定片１をＸ軸プラス方向に吸引す
る。つまり比較器８ｃ−１，８ｄ−１により位置（変
位）フィードバック制御が行なわれ、比較器８ｃ−２，
８ｄ−２により電流フィードバック制御が行なわれ固定
片１には、流体４の変形量を相殺する向きに吸引力が作
用し、最終的には、Ｘ軸方向に関し、流体４の変形がな
くなる位置にまで固定片１がＸ軸プラス方向に移動す
る。

【００２３】流体４の変形がなくなる位置にまで固定片
１が変位したときのコイル６ｃ−１，６ｄ−１に流れる
コイル電流値から、電磁石６ｃ，６ｄの取り付け位置に
おける力が推定される。これらの力の合力がＸ軸方向の
並進力であり、各々の電磁石６ｃ，６ｄの取付け位置と
固定片１の重心との距離と、並進力との積から、各々の
電磁石６ｃ，６ｄの吸引力によるＺ軸まわりの力のモー
メントが分かる。

【００２４】一方電源部８ａ，８ｂの第１の比較器８ａ
−１，８ｂ−１では、それぞれ変位信号Ｓ_a ，Ｓ_b と変
位量目標値Ｏ_a ，Ｏ_b （通常は値が零）とを比較して電
流指令Ｃ_a1（＝Ｏ_a −Ｓ_a ），Ｃ_b1（＝Ｏ_b −Ｓ_b ）を
出力する。この電流指令Ｃ_a1，Ｃ_b1は、変位Δａ，Δｂ
が大きいほど大きく変位Δａ，Δｂが小さくなると小さ
くなる。第２の比較器８ａ−２，８ａ−２では、電流指
令Ｃ_a1，Ｃ_b1とコイル電流検出信号Ｄ_a ，Ｄ_b とを比較
して偏差信号Ｃ_a2（＝Ｃ_a1−Ｄ_a ），Ｃ_b2（＝Ｃ_b1−Ｄ
_b ）を出力する。偏差信号Ｃ_a2，Ｃ_b2は、コイル電流検
出信号Ｄ_a ，Ｄ _b と電流指令Ｃ_a1，Ｃ_b1の差が大きいほ
ど大きく差が小さくなって検出信号Ｄ_a，Ｄ_b が指令Ｃ
_a1，Ｃ_b1に近づくと小さくなる。電圧発生器８ａ−３，
８ｂ−３は偏差信号Ｃ_a2，Ｃ_b2に応じた値の電圧Ｖ_a ，
Ｖ_b をコイル６ａ−１，６ｂ−１に印加する。これによ
りコイル６ａ−１，６ｂ−１に電流が流れ、電磁石６
ａ，６ｂにより固定片１をＺ軸マイナス方向に吸引す
る。つまり比較器８ａ−１，８ｂ−１により位置（変
位）フィードバック制御が行なわれ、比較器８ａ−２，
８ｂ−２により電流フィードバック制御が行なわれ固定
片１には、流体４の変形量を相殺する向きに吸引力が作
用し、最終的には、Ｚ軸方向に関し、流体４の変形がな
くなる位置にまで固定片１が吸引される。

【００２５】流体４の変形がなくなる位置にまで固定片
１が変位したときのコイル６ａ−１，６ｂ−１に流れる
コイル電流値から、電磁石６ａ，６ｂの取り付け位置に
おける力が推定される。これらの力の合成がＺ軸方向の
並進力であり、各々の電磁石６ａ，６ｂの取り付け位置
と固定片１の重心との距離と、並進力の積から、各々の
電磁石６ａ，６ｂの吸引力によるＹ軸まわりの力のモー
メントがわかる。

【００２６】このように、電磁石６ａ〜６ｄに流れる電
流値と吸引力の関係を求めるという比較的簡単な校正に
より微小力の推定・検出が簡単且つ正確にできる。

【００２７】なお上述した微小力測定装置を、複数個配
置することにより、固定片１の剛性は未知であっても、
力や、力によるモーメントの検出が可能になる。例え
ば、図１ではＸ軸方向には電磁石６ｃ，６ｄの２個装着
されている。摩擦力による固定片１の移動を相殺する様
電磁石の吸引力を制御するとき、電磁石６ｃ，６ｄの吸
引力の和がＸ軸方向に作用する摩擦力に等しくなるはず
である。一方、これら２つの電磁石６ｃ，６ｄの取付け
位置と固定片１の重心との各々の距離が判っていれば、
Ｚ軸まわりのモーメント荷重が判る。すなわち、電磁石
６ｃ，６ｄの吸引力を各々Ｆ_6C，Ｆ_6d、各々の電磁石中
心軸と固定片重心との距離をｌ_6c，ｌ_6dとすれば、電磁
石の吸引力による固定片１のＺ軸まわりのモーメントＭ
_Z は次式で表される。 Ｍ_Z ＝−Ｆ_6C×ｌ_6c＋Ｆ_6d×ｌ_6d （正負の向きは図１に示す） したがって、摺動により固定片１に作用するモーメント
力は、この反力となっていることから、２つの電磁石に
より、Ｘ軸方向の摩擦力とＺ軸まわりのモーメントの２
力が判ることになる。

【００２８】図３は本発明の第２実施例を示す。第２実
施例ではＺ軸マイナス向きに一定荷重で針１０を微動ス
テージ１３の表面に押し付けながら、微動ステージ１３
をＸ軸プラス方向に移動させたときに、針１０に作用す
る摩擦力を測定するようにしたものである。

【００２９】針１０は、ガイド穴１１により図の上下方
向の並進のみ動作が拘束されつつ保持されている。針１
０には吸引環１０ａ，１０ｂが形成されている。電磁石
１２ａは針１０に環装されてＺ軸方向の吸引力を発生
し、電磁石１２ｂはＸ軸方向の吸引力を発生し、電磁石
１２ｃはＹ軸方向の吸引力を発生するように配置されて
いる。変位計１１ｂは針１０を間にして電磁石１２ｂに
対向する状態で配置され、変位計１１ｃは針１０を間に
して電磁石１２ｃに対向する状態で配置されている。

【００３０】前記電磁石１２ａには、押付力制御回路２
０から電圧が印加される。この押付力制御回路２０は、
電圧発生器２１と電流検出器２２と比較器２３と記録計
２４を有している。電圧発生器２１により電磁石１２ａ
に電圧を印加すると、電磁石１２ａのコイルに電流が流
れ、電磁石１２ａは吸引環１０ａを上方に吸引する。電
流検出器２２は電磁石１２ａに流れるコイル電流を検出
する。比較器２３は、検出されたコイル電流と吸引力の
目標値との偏差を求め、電圧発生器２１は前記偏差に応
じた値の電圧を出力する。

【００３１】電磁石１２ａに電流が流れていないときに
は、ガイド穴１１と針１０との摩擦を無視すれば、針１
０の自重が微動ステージ１３の表面に対する押し付け力
になる。このとき、電磁石１２ａに電圧をかけると電磁
石１２ａのコイルに電流が流れ、吸引環１０ａに対して
吸引力が発生する。すなわち、押し付け力は針１０の自
重から電磁石１２ａによる吸引力を差し引いた値に等し
くなる。結局、電磁石１２ａのコイルに流れる電流を制
御することにより押し付け力の制御が可能となる。

【００３２】また電磁石１２ｂには、摩擦力検出回路３
０により電圧Ｖ_b が印加され、変位計１１ｂにより検出
した変位Δｂは摩擦力検出回路３０に送られる。この摩
擦力検出回路３０は、電圧発生器３１と電流検出器３２
と変位計３３と比較器３４，３５と記録計３６を有して
いる。詳細は後述するが、微動ステージ１３がＸ軸プラ
ス方向に微小移動したときに、摩擦力によって生じるＸ
軸方向の針１０のたわみを常に零にするように電磁石１
２ｂの吸引力を制御し、このときの電磁石１２ｂに流れ
る電流値を記録計３６で記録することで、摩擦力の推定
が可能になる。

【００３３】計測時の動作を更に説明すると、押付力制
御回路２０の吸引力目標値を調整することにより針１０
による押し付け力を調整しておく。そこで微動ステージ
１３をＸ軸プラス方向に微小距離移動させると摩擦力に
より針１０はＸ軸プラス方向に微小量だけたわむ。この
ときの電圧発生器３１により電圧Ｖ_b を電磁石１２ｂに
印加すると電磁石１２ｂに電流が流れ、針１０がＸ軸マ
イナス方向に吸引されると共に、電流値が電流検出器３
２で検出される。変位計３３は変位Δｂに応じた変位信
号Ｓ_b を出力し、電流検出器３２はコイル電流値を示す
コイル電流検出信号Ｄ_b を出力する。第１の比較器３４
は変位信号Ｓ_b と変位量目標値Ｏ_b との差に応じた電流
指令Ｃ_b1を出力し、第２の比較器３５は電流指令Ｃ_b1と
コイル電流検出信号Ｄ_b との差に応じた偏差信号Ｃ_b2を
出力し、電圧発生器３１は偏差信号Ｃ_b2に応じた電圧Ｖ
_b を印加する。このため針１０は電磁石１２ｂにより吸
引されたわみがなくなる。このときコイル電流検出値Ｄ
_b を記録計３６により検出・記録することにより、Ｘ軸
方向の摩擦力が推定できる。

【００３４】またＹ軸方向に設置された電磁石１２ｃ及
び変位計１１ｃに対しても、摩擦力検出回路を備えるこ
とによりＹ軸方向の成分の力つまり摩擦力の作用方向以
外の成分の力も検出できる。このような摩擦力作用方向
以外の力も考慮することにより、測定誤差を低減するこ
とができる。

【００３５】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、電磁石に流れる電流値と吸引力の関
係を求めるという比較的簡単な校正により微小力の推定
・検出が簡単にできる。また複数の微小力測定装置を直
交する軸上に設置することにより、力検出部の剛性は未
知であっても力やモーメントの検出が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の機構を示す構成図。

【図２】本発明の第１実施例の制御系を示すブロック構
成図。

【図３】本発明の第２実施例を示す構成図。

【図４】第１の従来技術を示す構成図。

【図５】第１の従来技術のセンサ系を示す構成図。

【図６】第２の従来技術を示す構成図。

【図７】図６におけるティップまわりの詳細を示す構成
図。

【符号の説明】

１ 固定片 ２ 箔 ３ 可動片 ４ 流体 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 変位計 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 電磁石 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 電流検出器 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 電源部 ８ａ−１，８ｂ−１，８ｃ−１，８ｄ−１ 比較器 ８ａ−２，８ｂ−２，８ｃ−２，８ｄ−２ 比較器 ８ａ−３，８ｂ−３，８ｃ−３，８ｄ−３ 電圧発生器 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 記録計 １０ 針 １１ ガイド穴 １２ ロッド ２０ 押付力制御回路 ３０ 摩擦力検出回路 ３１ 電圧発生器 ３２ 電流検出器 ３３ 変位計 ３４，３５ 比較器 ３６ 記録計 １０１ 固定片 １０２ 可動片 １０３ 流体 １０４ 微動ステージ １０５ 箔 １０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ 変位計 ２０１ 平行ばね ２０２ オプティカルヘッド ２０３ 電磁石 ２０４ 供試体 ２０５ アクチュエータ ２０６ ティップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小力によって微小力検出部に発生する
   弾性変形を検出し、微小力検出部に作用する微小力を推
   定する微小力測定装置において、 微小力によって微小力検出部に生じる弾性変形量を検出
   する変位計と、 この変位計により検出された弾性変形量を目標値に保つ
   よう、微小力検出部に対して、微小力による弾性変形を
   相殺する向きに吸引力を発生する電磁石と、 この電磁石に流れるコイル電流を検出する電流検出器
   と、 上記変位計により検出される微小力検出部の弾性変形量
   と、微小力検出部の弾性変形量の目標値とを比較し、両
   者の差である電流指令を出力する第１の比較器と、 上記電流指令と上記電流検出器により検出されたコイル
   電流とを比較し、両者の差である偏差信号を出力する第
   ２の比較器と、 第２の比較器の偏差信号に応じた値の電圧を上記電磁石
   に印加する電圧発生器と、 上記コイル電流を記録する記録計と、 を具備することを特徴とする微小力測定装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の微小力測定装置を
   複数用いて、各々の微小力測定装置を直交する軸上に設
   置し、これら軸の交点位置に微小力検出部を設置して微
   小力を計測することを特徴とする微小力測定方法。