(57)【要約】【課題】従来より小型化が可能なゴニオステージ装置を提供する。【解決手段】一部に球面部分１１２を有するテーブル部１１０と、前記球面部分１１２に当接して、前記テーブル部１１０を３点支持する支持部材２１１ａ〜２１１ｃと、前記テーブル部１１０に連結されて、前記テーブル部１００のテーブル面１１１の向きを操作する面方向操作部２２０と、前記面方向操作部２２０の位置を変化させる面方向操作駆動部２４０と、前記テーブル部１１０と一体をなし、前記テーブル部１１０を、テーブル面１１１に垂直な軸を中心に回転させる回転操作部２３０と、前記回転操作部２３０の位置を変化させる回転操作駆動部２５０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に球面部分を有するテーブル部と、
前記球面部分に当接して、前記テーブル部を支持する支持部と、
前記テーブル部に連結されて、前記テーブル部のテーブル面の向きを操作する面方向操作部と、
前記面方向操作部の位置を変化させる面方向操作駆動部と
を備えたことを特徴とするゴニオステージ装置。
【請求項２】
前記テーブル部の前記球面部分が、前記支持部に常に当接しているように、前記テーブル部を付勢する付勢手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のゴニオステージ装置。
【請求項３】
前記面方向操作駆動部は、
前記面方向操作部の一部に当接する第一当接部を備え、
当該第一当接部を移動させることで、前記面方向操作部の位置を変化させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴニオステージ装置。
【請求項４】
前記第一当接部は、前記面方向操作部の前記一部を収容可能な収容部を有し、当該収容部に、前記面方向操作部の前記一部を収容した状態で移動することで、前記面方向操作部の位置を変化させる
ことを特徴とする請求項３に記載のゴニオステージ装置。
【請求項５】
前記面方向操作部は、前記第一当接部が当接する部分に球面部を備える
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のゴニオステージ装置。
【請求項６】
前記テーブル部と一体をなし、前記テーブル部を、前記テーブル面に垂直な軸を中心に回転させる回転操作部と、
前記回転操作部の位置を変化させる回転操作駆動部と
を更に備える
ことを特徴とする請求項５に記載のゴニオステージ装置。
【請求項７】
前記回転操作駆動部は、
前記回転操作部の一部に当接する第二当接部を備え、
当該第二当接部を移動させることで、前記回転操作部の位置を変化させる
ことを特徴とする請求項６に記載のゴニオステージ装置。
【請求項８】
前記第二当接部は、一組の平行板によって構成される
ことを特徴とする請求項７に記載のゴニオステージ装置。
【請求項９】
前記回転操作部は、前記第二当接部が当接する部分に球面部を備える
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のゴニオステージ装置。
【請求項１０】
前記回転操作部が備える前記球面部の中心と、前記面方向操作部が備える前記球面部の中心とを結ぶ線が、前記テーブル部のテーブル面と平行になるように、配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載のゴニオステージ装置。
【請求項１１】
前記回転操作駆動部は、前記第二当接部を移動させる直動ステージを備える
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載のゴニオステージ装置。
【請求項１２】
前記面方向操作部は、前記第一当接部が当接する部分に円柱面部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載のゴニオステージ装置。
【請求項１３】
前記第一当接部の前記収容部は、矩形状の孔で構成され、
前記円柱面部の側面と、前記収容部の側面とが線接触する
ことを特徴とする請求項１２に記載のゴニオステージ装置。
【請求項１４】
前記面方向操作駆動部は、前記第一当接部を移動させるＸＹステージを備える
ことを特徴とする請求項３〜１３のいずれか一項に記載のゴニオステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転中心が装置の外側にあるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ゴニオステージ、スイベルステージ等と呼ばれる、回転中心が装置の外側にあるステージ装置（以下、ゴニオステージ装置という）が知られている。
【０００３】
このゴニオステージ装置は、装置の外側にある点を中心に回転可能なステージであって、例えば、光ファイバ等の光軸調整（調心）等に利用される。
【０００４】
例えば、特許第３０２２５４９号公報には、微動ステージの上方に位置する中心軸を中心として、当該微動ステージに傾斜動作を付勢して所定角度で位置決めを行う微動位置決めステージ装置が開示されている。また、特開２００８−１４９４２６号公報には、凹円弧面を有する本体と、凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、凸円弧面の曲率中心を中心として凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージを備えたスイベルステージ装置が開示されており、当該スイベルステージ装置を、９０°位相をずらして上下２段に配置した構成が記載されている。
【０００５】
特開２００８−１４９４２６号公報に記載されているように、従来のゴニオステージ装置では、２以上の回転軸を持たせる場合、１つの軸を中心に回転可能なステージを、軸の向きを変えて２段以上積み重ねるようにしているので、装置が大型化してしまう。
【特許文献１】特許第３０２２５４９号公報（段落０１０９〜０１３３、図５〜７）
【特許文献２】特開２００８−１４９４２６号公報（段落００１１、図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来より小型化が可能なゴニオステージ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るゴニオステージ装置は、一部に球面部分を有するテーブル部と、前記球面部分に当接して、前記テーブル部を支持する支持部と、前記テーブル部に連結されて、前記テーブル部のテーブル面の向きを操作する面方向操作部と、前記面方向操作部の位置を変化させる面方向操作駆動部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、前記テーブル部の前記球面部分が、前記支持部に常に当接しているように、前記テーブル部を付勢する付勢手段（例えば、ばね）を更に備えるようにしてもよい。
【０００９】
また、前記面方向操作駆動部は、前記面方向操作部の一部に当接する第一当接部を備え、当該第一当接部を移動させることで、前記面方向操作部の位置を変化させるようにしてもよい。この場合、前記第一当接部は、前記面方向操作部の前記一部を収容可能な収容部を有し、当該収容部に、前記面方向操作部の前記一部を収容した状態で移動することで、前記面方向操作部の位置を変化させるようにしてもよい。そして、前記面方向操作部は、前記第一当接部が当接する部分に球面部を備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記テーブル部と一体をなし、前記テーブル部を、前記テーブル面に垂直な軸を中心に回転させる回転操作部と、前記回転操作部の位置を変化させる回転操作駆動部とを更に備えるようにしてもよい。この場合、前記回転操作駆動部は、前記回転操作部の一部に当接する第二当接部を備え、当該第二当接部を移動させることで、前記回転操作部の位置を変化させるようにしてもよい。そして、前記第二当接部は、一組の平行板によって構成するようにしてもよい。また、前記回転操作部は、前記第二当接部が当接する部分に球面部を備えるようにしてもよい。更に、前記回転操作部が備える前記球面部の中心と、前記面方向操作部が備える前記球面部の中心とを結ぶ線が、前記テーブル部のテーブル面と平行になるように、配置するようにしてもよい。また、前記回転操作駆動部は、前記第二当接部を移動させる直動ステージを備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記面方向操作部は、前記第一当接部が当接する部分に円柱面部を備えるようにしてもよい。この場合、前記第一当接部の前記収容部は、矩形状の孔で構成され、前記円柱面部の側面と、前記収容部の側面とが線接触するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記面方向操作駆動部は、前記第一当接部を移動させるＸＹステージを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来より小型化が可能なゴニオステージ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明によるゴニオステージ装置の構成を示す斜視図である。
【００１６】
同図に示すように、本発明によるゴニオステージ装置１００は、テーブル部１１０と、本体部１２０と、ケーブル１３０と、コネクタ１４０とを備える。
【００１７】
テーブル部１１０は、ゴニオステージ装置１００の可動部分を構成するものであって、当該ゴニオステージ装置１００の外部にある所定の点（回転中心）を中心に、所定の範囲内において、任意の方向に回転可能なものである。当該テーブル部１１０には、所定の治具等を介して、姿勢決め対象となる物（例えば、光ファイバ等）が固定されることになる。
【００１８】
本体部１２０は、ゴニオステージ装置１００の静止部分（固定部分）を構成するものであって、当該本体部１２０に対して、テーブル部１１０が動作（装置外部の所定の点を中心に回転）することになる。本体部１２０内には、テーブル部１１０を動作させるための機構が収容されている。
【００１９】
ケーブル１３０及びコネクタ１４０は、ゴニオステージ装置１００の動作に必要な電力を供給すると共に、ゴニオステージ装置１００と外部の制御装置（不図示）との間で必要な信号のやりとりを行うためのものである。
【００２０】
次に、ゴニオステージ装置１００の内部構成について説明する。
【００２１】
図２は、ゴニオステージ装置１００の内部構成を説明するための図である。なお、同図では、ゴニオステージ装置１００の内部構成や動作がわかりやすくなるように、図１などに比較して、簡略化した表示にしている。
【００２２】
また、以下では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の方向は、図２に示すように決められているものとする。そして、例えば、Ｘ軸方向といった場合には、基本的に、正負両方の方向を含むものとする。更に、Ｘ軸を中心とした回転方向をα方向、Ｙ軸を中心とした回転方向をβ方向とし、テーブル部１１０のテーブル面に垂直な軸を中心とした回転方向をγ方向とする。なお、同図に示した状態では、Ｚ軸の方向と、テーブル面に垂直な方向とが一致しているため、Ｚ軸を中心とした回転方向をγ方向として示している。
【００２３】
同図に示すように、ゴニオステージ装置１００は、テーブル部１１０と、支持部２１１と、トップベース２１２と、ボトムベース２１３と、側壁部２１４と、面方向操作部２２０と、回転操作部２３０と、面方向操作駆動部２４０、回転操作駆動部２５０とを備える。
【００２４】
前述したように、テーブル部１１０は、ゴニオステージ装置１００の外部にある所定の点２９０を中心に、所定の範囲内（例えば、α方向及びβ方向にそれぞれ±５°、γ方向に±１２°の範囲内）において、任意の方向に回転可能なものである。テーブル部１１０は、２つの平行な平面によって球の一部を切り取ったような形状を有しており、治具等が取り付けられるテーブル面（上面）を構成する円形の平面部分１１１と、支持部２１１によって支持される面（側面）を構成する球面部分１１２と、面方向操作部２２０が取り付けられる面（底面）を構成する円形の平面部分とを備える。
【００２５】
支持部２１１は、テーブル部１１０の球面部分１１２に当接して、テーブル部１１０を支持するものである。本実施形態では、支持部２１１は、３つの支持部材２１１ａ〜２１１ｃで構成されており、３つの支持部材２１１ａ〜２１１ｃによって、テーブル部１１０を３点支持している。
【００２６】
各支持部材２１１ａ〜２１１ｃは、先端が丸められた円柱状の形状を有しており、それぞれ、先端部分において、テーブル部１１０の球面部分１１２と点接触する。各支持部材２１１ａ〜２１１ｃは、面方向操作部２２０を囲むように配置されて、テーブル部１１０を３点支持する。支持部材２１１ａ〜２１１ｃは、トップベース２１２上において、テーブル部１１０の球面部分１１２を３点支持可能な位置に固定されている。本実施形態では、支持部材２１１ａ〜２１１ｃは、トップベース２１２の中心から等距離で、隣接する支持部材２１１ａ〜２１１ｃとトップベース２１２の中心とがなす角度がすべて等しく（すなわち、１２０°に）なるように配置されている。
【００２７】
トップベース２１２は、支持部材２１１ａ〜２１１ｃが固定される部材であって、矩形平板状の形状を有する。なお、同図では、トップベース２１２は、他の構成要素の配置をわかりやすくするため、一部を切り欠いた状態で示している。トップベース２１２の中央部分には、面方向操作部２２０及び回転操作部２３０を通すための貫通孔が形成されている。当該貫通孔の大きさは、テーブル部１１０の可動範囲内において、面方向操作部２２０や回転操作部２３０が、トップベース２１２と干渉しないような大きさに決められる。支持部材２１１ａ〜２１１ｃは、当該貫通孔の回りに配置されることになる。
【００２８】
ボトムベース２１３は、ゴニオステージ装置１００のベースとなる部材であって、矩形平板状の形状を有する。ボトムベース２１３上には、面方向操作駆動部２４０が取り付けられる。また、ボトムベース２１３の各辺付近には、側壁部２１４が立設されており、トップベース２１２を所定の高さに支持している。
【００２９】
面方向操作部２２０は、テーブル部１１０の底面（テーブル面１１１と反対側の面）に固定されて、テーブル部１１０（テーブル面１１１）の向きを操作する部材である。また、回転操作部２３０は、面方向操作部２２０に固定されて、テーブル部１１０と一体をなし、テーブル部１１０を、テーブル面１１１（を構成する円）の中心を通り、テーブル面に垂直な軸を中心に回転させる部材である。
【００３０】
図３は、面方向操作部２２０及び回転操作部２３０の構造を説明するための図である。
【００３１】
同図に示すように、面方向操作部２２０は、大径部２２１と、小径部２２２と、球面部２２３とを備えている。
【００３２】
大径部２２１は、円柱状の形状を有し、その一端がテーブル部１１０の底面中央に連結されている。また、大径部２２１の他端には、小径部２２２が設けられている。小径部２２２は、大径部２２１より径の小さい円柱状の形状を有し、大径部２２１と中心軸が一致するように同軸状に配置されている。そして、小径部２２２の端部には、球面部２２３が設けられている。球面部２２３は、球状の形状を有し、大径部２２１及び小径部２２２の中心軸上に、球の中心がくるように配置されている。なお、図２に示すように、球面部２２３の下端部付近には、引張コイルばね（後述）を取り付けるための孔が形成されているが、簡単のため、図３では、省略してある。ゴニオステージ装置１００では、当該球面部２２３に当接する部材を移動させることによって、当該球面部２３２の位置を変化させ、その結果、面方向操作部２２０と一体をなすテーブル部１１０のテーブル面１１１（の法線）の向きを変える。
【００３３】
一方、回転操作部２３０は、連結部２３１と、球面部２３２とを備える。
【００３４】
連結部２３１は、Ｌ字状の形状を有し、一方の端部が面方向操作部２２０の大径部２２１と連結され、他方の端部が球面部２３２と連結される。球面部２３２は、球状の形状を有し、連結部２３１によって、当該球面部２３２の中心と、面方向操作部２２０の球面部２２３の中心とを結ぶ線が、テーブル部１１０のテーブル面１１１と平行になるような位置に配置される。すなわち、同図に示したような状態において、２つの球面部２２３，２３２の中心の高さが一致するように配置される。２つの球面部２２３，２３２をこのように配置するようにした場合の効果については、後述する。また、本実施形態では、図２に示す初期状態（原点位置）において、２つの球面部２２３，２３２がＹ軸方向に並ぶように配置される。ゴニオステージ装置１００では、球面部２３２に当接する部材を移動させることによって、当該球面部２２３の位置を変化させ、その結果、回転操作部２３０と一体をなすテーブル部１１０を、テーブル面に垂直な軸を中心に回転させる。
【００３５】
次に、以上のような構造を有する面方向操作部２２０及び回転操作部２３０をそれぞれ駆動する面方向操作駆動部２４０及び回転操作駆動部２５０について説明する。
【００３６】
面方向操作駆動部２４０は、面方向操作部２２０（球面部２２３）の位置を変化させることで、テーブル部１１０（テーブル面１１１）の向きを変えるもので、図２に示すように、第１直動ステージ２４１と、第２直動ステージ２４２と、平板部材２４３と、柱状部材２４４とを備える。
【００３７】
第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２は、それぞれ、ベースプレート、テーブル、送りねじ機構等を備え、ベースプレートに対して、テーブルを直線状になめらかに移動させることができるものである。第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２の送りねじ機構にはそれぞれ、ステージ駆動用のモータ２４５，２４６が連結されており、モータ２４５，２４６の回転量を制御することで、テーブルの移動量を制御することが可能となっている。
【００３８】
同図に示すように、本実施形態では、第１直動ステージ２４１のテーブルが、Ｙ軸方向に移動できるように、ボトムベース２１３上に、第１直動ステージ２４１のベースプレートが固定される。そして、第１直動ステージ２４１の上に、９０°向きを変えた状態で第２直動ステージ２４２が載せられている。すなわち、第２直動ステージ２４２のテーブルが、Ｘ軸方向に移動できるように、第１直動ステージ２４１のテーブル上に、第２直動ステージ２４２のベースプレートが固定される。以上のように配置された第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２によって、いわゆるＸＹステージが構成されることになる。
【００３９】
以上のように配置された第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２の上には、平板部材２４３が載せられ、更にその上には、柱状部材２４４が載せられている。すなわち、第２直動ステージ２４２のテーブル上に、平板部材２４３が固定され、当該平板部材２４３上に、柱状部材２４４が立設（固定）されている。
【００４０】
平板部材２４３は、第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２によって構成されるＸＹステージの動きに従って、ＸＹ平面上を水平に移動可能な部材であって、矩形平板状の形状を有する。
【００４１】
柱状部材２４４は、平板部材２４３上に立設される四角柱状の部材であって、上面に、面方向操作部２２０の球面部２２３を収容するための孔（球面収容部）が形成されている。なお、同図では、柱状部材２４４は、他の構成要素の配置をわかりやすくするため、一部を切り欠いた状態で示している。
【００４２】
柱状部材２４４は、上面に形成された孔（球面収容部）に、面方向操作部２２０の球面部２２３を収容した状態、すなわち、面方向操作部２２０の球面部２２３と当接した状態で、平板部材２４３と共に、ＸＹ平面上を水平に移動することによって、面方向操作部２２０の球面部２２３の位置を変え、その結果、テーブル部１１０のテーブル面１１１（の法線）の向きを変える。
【００４３】
なお、図２に示すように、柱状部材２４４に形成された孔（球面収容部）内には、引張コイルばね２４７が配置されており、その一端が、面方向操作部２２０の球面部２２３に取り付けられ、他端が、平板部材２４３上に設けられたばね取付部に取り付けられている。
【００４４】
引張コイルばね２４７は、面方向操作部２２０を介して、テーブル部１１０を引っ張って、支持部２１１の方向へ付勢するものである。すなわち、引張コイルばね２４７は、その付勢力によって、テーブル部１１０の球面部分１１２が、常に、支持部２１１に当接した状態、すなわち、支持部材２１１ａ〜２１１ｃによって３点支持された状態で、テーブル部１１０が動くようにするものである。テーブル部１１０の球面部分１１２が、常に、支持部材２１１ａ〜２１１ｃによって３点支持された状態で動くようにすることにより、テーブル部１１０は、テーブル部１１０の球面部分１１２を構成する球の中心を回転中心とした回転運動のみをするようになる。つまり、テーブル部１１０は、テーブル部１１０の上方に位置する所定の点（球面部分１１２を構成する球の中心）２９０を中心とした回転のみを行うことになる。
【００４５】
また、面方向操作駆動部２４０を構成する平板部材２４３上には、回転操作駆動部２５０が載置されている。回転操作駆動部２５０は、回転操作部２３０（球面部２３２）の位置を変化させることで、テーブル部１１０を、テーブル面１１１の中心を通って、テーブル面１１１に垂直な軸（以下、テーブル面中心軸という）を中心に回転させるもので、図２に示すように、第３直動ステージ２５１と、平板部材２５２と、一組の平行板２５３とを備える。回転操作駆動部２５０は、面方向操作駆動部２４０を構成する平板部材２４３上に載置されており、平板部材２４３上に立設された柱状部材２４４に対する回転操作部２３０の位置を変化させるものである。
【００４６】
第３直動ステージ２５１は、第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２と同様に、ベースプレート、テーブル、送りねじ機構等を備え、送りねじ機構には、ステージ駆動用のモータ２５４が連結されている。
【００４７】
同図に示すように、本実施形態では、第３直動ステージ２５１のテーブルが、Ｘ軸方向に移動できるように、平板部材２４３上に、第３直動ステージ２５１のベースプレートが固定される。そして、第３直動ステージ２５１の上には、平板部材２５２が載せられ、更にその上には、平行板２５３が載せられている。すなわち、第３直動ステージ２５１のテーブル上に、平板部材２５２が固定され、当該平板部材２５２上に、平行板２５３が立設（固定）されている。
【００４８】
平板部材２５２は、第３直動ステージ２５１のテーブルの動きに従って、Ｘ軸方向に直線状に移動可能な部材であって、矩形平板状の形状を有する。
【００４９】
平行板２５３は、平板部材２５２上に立設される２枚の平板状の部材であって、回転操作駆動部２３０の球面部２３３を間に挟んで、Ｘ軸方向に並ぶように配置される。すなわち、平行板２５３を構成する各平板状部材は、第１直動ステージ２４１の移動方向となるＹ軸方向と平行となるように配置される。
【００５０】
平行板２５２は、その間に、回転操作部２３０の球面部２３２を挟んだ状態、すなわち、回転操作部２３０の球面部２３２と当接した状態で、平板部材２５２と共に、Ｘ軸方向に直線状に移動することによって、柱状部材２４４に収容された面方向操作部２２０の球面部２２３に対する、回転操作部２３０の球面部２３２のＸ軸方向の位置を変え、その結果、テーブル部１１０を、テーブル面中心軸を中心に回転させる。
【００５１】
次に、以上のような構成を有するゴニオステージ装置１００の動作について説明する。
【００５２】
図４は、テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、α方向に回転させた状態を示す図である。
【００５３】
この場合、図４に示すように、第１直動ステージ２４１を動作させて、柱状部材２４４をＹ軸方向に移動させている。柱状部材２４４のＹ軸方向への移動に伴い、柱状部材２４４の球面収容部に収容された、面方向操作部２２０の球面部２２３がＹ軸方向に押されることになる。このとき、面方向操作部２２０の球面部２２３は、柱状部材２４４の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、面方向操作部２２０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、α方向に回転することになる。この際、回転操作部２３０の球面部２３２は、平行板２５３と平行に移動することになるので、テーブル面中心軸を中心とした回転は生じないことになる。
【００５４】
図５は、テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、β方向に回転させた状態を示す図である。
【００５５】
この場合、図５に示すように、第２直動ステージ２４２を動作させて、柱状部材２４４をＸ軸方向に移動させている。柱状部材２４４のＸ軸方向への移動に伴い、柱状部材２４４の球面収容部に収容された、面方向操作部２２０の球面部２２３がＸ軸方向に押されることになる。このとき、面方向操作部２２０の球面部２２３は、柱状部材２４４の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、面方向操作部２２０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、β方向に回転することになる。この際、回転操作部２３０の球面部２３２は、面方向操作部２２０の球面部２２３及び平行板２５３と同じ距離だけＸ軸方向に移動することになるので、平行板２５３との関係で差動は発生せず、テーブル面中心軸を中心とした回転は生じないことになる。
【００５６】
ここで、回転操作部２３０の球面部２３２と面方向操作部２２０の球面部２２３を、テーブル部１１０のテーブル面１１１と平行に並ぶように配置した場合の効果について説明する。
【００５７】
図６及び図７は、回転操作部２３０の球面部２３２の配置位置と移動量との関係を説明するための図である。図６（ａ）及び図７（ａ）は、Ｘ軸方向から見た図で、図６（ｂ）及び（ｃ）並びに図７（ｂ）及び（ｃ）は、Ｙ軸方向から見た図である。
【００５８】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転操作部２３０の球面部２３２と、面方向操作部２２０の球面部２２３の高さが異なるように配置、すなわち、回転操作部２３０の球面部２３２の中心と面方向操作部２２０の球面部２２３の中心とを結ぶ線が、テーブル面１１１と平行にならないように配置にした場合、面方向操作部２２０の球面部２２３をＸ軸方向に押して移動させると、同図（ｃ）に示すように、面方向操作部２２０の球面部２２３のＸ方向の移動量ｘ１と、回転操作部２３０の球面部２３２のＸ軸方向の移動量ｘ２に差が生じることになる。この時、平行板２５３は、（第３直動ステージ２５１を動作させない限り）面方向操作部２２０の球面部２２３と同じ距離ｘ１だけＸ軸方向に移動することになるので、回転操作部２３０の球面部２３２と、平行板２５３との間に差動が生じることとなり、その結果、テーブル面中心軸を中心とした回転が生じることになる。
【００５９】
一方、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転操作部２３０の球面部２３２及び面方向操作部２２０の球面部２２３を、テーブル面１１１と平行に配置するようにした場合には、面方向操作部２２０の球面部２２３をＸ軸方向に押して移動させると、同図（ｃ）に示すように、回転操作部２３０の球面部２３２も、同じ距離ｘ１だけＸ軸方向に移動することになる。この時、平行板２５３についても、（第３直動ステージ２５１を動作させない限り）面方向操作部２２０の球面部２２３と同じ距離ｘ１だけＸ軸方向に移動することになるので、回転操作部２３０の球面部２３２と、平行板２５３との間に差動は生じず、テーブル面中心軸を中心とした回転は生じないことになる。
【００６０】
すなわち、回転操作部２３０の球面部２３２と面方向操作部２２０の球面部２２３とが、テーブル面１１１と平行に並ぶように配置することにより、α、β、γの３つの方向の回転を独立に制御することが可能になる。
【００６１】
図８は、テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、γ方向に回転させた状態を示す図である。
【００６２】
この場合、図８に示すように、第３直動ステージ２５１を動作させて、平行板２５３をＸ軸方向に移動させている。平行板２５３のＸ軸方向への移動に伴い、平行板２５３に挟まれた回転操作部２３０の球面部２３２がＸ軸方向に押されることになる。この際、回転操作部２３０の球面部２３２は、平行板２５３の内側面上を滑りながら移動する。それに伴い、回転操作部２３０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、γ方向に回転することになる。
【００６３】
図９は、テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、α、β、γのすべての方向に回転させた状態を示す図である。
【００６４】
この場合、図９に示すように、第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２を動作させて、柱状部材２４４をＸＹ平面内において水平に移動させると共に、第３直動ステージ２５１を動作させて、平行板２５３をＸ軸方向に移動させている。柱状部材２４４のＸＹ平面内での移動に伴い、柱状部材２４４の球面収容部に収容された、面方向操作部２２０の球面部２２３が水平方向に押される一方で、平行板２５３のＸ軸方向への移動に伴い、平行板２５３に挟まれた回転操作部２３０の球面部２３２がＸ軸方向に押されることになる。それに伴い、面方向操作部２２０及び回転操作部２３０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、α、β、γのすべての方向に回転することになる。
【００６５】
次に、本発明によるゴニオステージ装置の別の実施形態（第二実施形態）について説明する。
【００６６】
上述した実施形態（第一実施形態）では、テーブル部１１０を、装置外側の回転中心を中心に、α、β、γの３つの方向に回転できるようにしていたが、第二実施形態は、テーブル部１１０を、装置外側の回転中心を中心に、α、βの２つの方向にのみ回転可能としたものである。
【００６７】
以下では、基本的に、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第一実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１０は、本発明による別のゴニオステージ装置１０００の内部構成を説明するための図である。
【００６９】
同図に示すように、ゴニオステージ装置１０００は、テーブル部１１０と、支持部２１１（２１１ａ〜２１１ｃ）と、トップベース２１２と、ボトムベース２１３と、側壁部２１４と、面方向操作部１０２０と、面方向操作駆動部１０４０とを備える。
【００７０】
すなわち、ゴニオステージ装置１０００は、図２に示したゴニオステージ装置１００から、回転操作部２３０及び回転操作駆動部２４０を取り除いたような構成を有している。
【００７１】
更に、ゴニオステージ装置１０００では、面方向操作部１０２０及び面方向操作駆動部１０４０を構成する柱状部材１０４４の形状が、ゴニオステージ装置１００のものと異なっている。
【００７２】
すなわち、面方向操作部１０２０の端部（柱状部材１０４４に収容される部分）の形状が、第一実施形態では、球面状だったのが、第二実施形態では、四角柱の４つの側面をそれぞれ円柱側面状に突出させたような形状にしている。それにあわせて、柱状部材１０４４に形成される孔（端部収容部）の形状も、第一実施形態では、円形だったのが、第二実施形態では、矩形にしている。なお、第一実施形態と第二実施形態とでの柱状部材の形状の違いは、面方向操作部の端部を収容する孔の形状の違いのみである。
【００７３】
図１１は、面方向操作部１０２０の構造を説明するための図である。同図（ａ）は正面図を示し、同図（ｂ）は底面図を示し、同図（ｃ）は側面図を示す。
【００７４】
同図に示すように、面方向操作部１０２０は、円柱部１０２１と、円柱面部１０２２と、ばね取付部１０２３とを備えている。
【００７５】
円柱部１０２１は、円柱状の形状を有し、その一端がテーブル部１１０の底面中央に連結されている。また、円柱部１０２１の他端には、円柱面部１０２２が設けられている。
【００７６】
円柱面部１０２２は、前述したように、四角柱の４つの側面をそれぞれ、円柱側面状に突出させたような形状を有している。同図（ａ）及び同図（ｃ）に示すように、円柱面部１０２２は、正面及び側面から見たときに、水平に寝かした円柱の上下を２つの平面で切り取ったような形状を有し、円柱部１０２１の中心軸と、各円柱面を構成する円柱の中心軸とが一点で直交するように配置されている。
【００７７】
このような形状を有する円柱面部１０２２を、柱状部材１０４４に形成された矩形状の孔（円柱面収容部）に収容することにより、円柱面部１０２２の各側面と、矩形状の孔の各辺とが線接触することとなり、柱状部材１０４４に対する面方向操作部１０２０（テーブル部１１０）のγ方向の回転が規制されることとなる。
【００７８】
従って、ゴニオステージ装置１０００では、柱状部材１０４４は、上面に形成された矩形状の孔（円柱面収容部）に、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２を収容した状態、すなわち、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２３と当接した状態で、平板部材２４３と共に、ＸＹ平面上を水平に移動することによって、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２の位置を変え、その結果、テーブル部１１０のテーブル面１１１（の法線）の向きを変えるが、その際、テーブル面１１１は、テーブル面に垂直な軸を中心に回転することはないことになる。
【００７９】
円柱面部１０２２の底面中央には、ばね取付部１０２３が連結されている。ばね取付部１０２３は、引張コイルばね２４７の一端を取り付けるためのものである。
【００８０】
次に、以上のような構成を有するゴニオステージ装置１０００の動作について説明する。
【００８１】
図１２は、テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、α方向に回転させた状態を示す図である。
【００８２】
この場合、図１２に示すように、第１直動ステージ２４１を動作させて、柱状部材１０４４をＹ軸方向に移動させている。柱状部材１０４４のＹ軸方向への移動に伴い、柱状部材１０４４の円柱面収容部に収容された、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２がＹ軸方向に押されることになる。この際、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２は、柱状部材１０４４の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、面方向操作部１０２０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、α方向に回転することになる。
【００８３】
図１３は、テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、β方向に回転させた状態を示す図である。
【００８４】
この場合、図１３に示すように、第２直動ステージ２４２を動作させて、柱状部材１０４４をＸ軸方向に移動させている。柱状部材１０４４のＸ軸方向への移動に伴い、柱状部材１０４４の円柱面収容部に収容された、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２がＸ軸方向に押されることになる。この際、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２は、柱状部材１０４４の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、面方向操作部１０２０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、β方向に回転することになる。
【００８５】
図１４は、テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、α方向及びβ方向に回転させた状態を示す図である。
【００８６】
この場合、図１４に示すように、第１直動ステージ２４１及び第２直動ステージ２４２を動作させて、柱状部材１０４４をＸＹ平面内において水平に移動させている。柱状部材１０４４のＸＹ平面内での移動に伴い、柱状部材１０４４の円柱面収容部に収容された、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２が水平方向に押されることになる。それに伴い、面方向操作部１０２０と一体をなすテーブル部１１０は、その球面部分１１２を３点支持部材２１１ａ〜２１１ｃで支持された状態で、α方向及びβ方向に回転することになる。この際、面方向操作部１０２０の円柱面部１０２２の各側面と、柱状部材１０４４の円柱面収容部の各側面とは、線接触しているので、テーブル面中心軸を中心としたγ方向の回転は生じないことになる。
【００８７】
以上説明したように、上述した実施形態においては、一つのテーブル部１１０を、３つ（第１実施形態）又は２つ（第二実施形態）の軸を中心に回転できるようにしているので、一つの軸を中心に回転可能なものを複数段積み重ねる従来のゴニオステージ装置に比べて、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００８８】
また、上述した実施形態においては、球面部分１１２の球面曲率が異なるテーブル部１１０を別途用意するだけで、装置の外側に設けられる回転中心の位置を簡単に変えることができる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、当然のことながら、本発明の実施形態は、上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態では、３つの支持部材２１１ａ〜２１１ｃによって、テーブル部１１０の球面部分１１２を支持していたが、４以上の複数の支持部材を使って支持することも考えられる。
【００９０】
また、上述した第一実施形態では、柱状部材２４４に形成される孔（球面収容部）の形状を、円形としていたが、球面部２２３の位置を規制可能な他の形状（例えば、矩形や三角形）にすることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明によるゴニオステージ装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】ゴニオステージ装置１００の内部構成を説明するための図である。
【図３】面方向操作部２２０及び回転操作部２３０の構造を説明するための図である。
【図４】テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、α方向に回転させた状態を示す図である。
【図５】テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、β方向に回転させた状態を示す図である。
【図６】回転操作部２３０の球面部２３２の配置位置と移動量との関係を説明するための図（その１）である。
【図７】回転操作部２３０の球面部２３２の配置位置と移動量との関係を説明するための図（その２）である。
【図８】テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、γ方向に回転させた状態を示す図である。
【図９】テーブル部１１０を、図２に示した初期状態から、α方向、β方向及びγ方向のすべてに回転させた状態を示す図である。
【図１０】本発明による別のゴニオステージ装置１０００の内部構成を説明するための図である。
【図１１】面方向操作部１０２０の構造を説明するための図である。
【図１２】テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、α方向に回転させた状態を示す図である。
【図１３】テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、β方向に回転させた状態を示す図である。
【図１４】テーブル部１１０を、図１０に示した初期状態から、α方向及びβ方向に回転させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００    ゴニオステージ装置
１１０    テーブル部
１１１    テーブル面
１１２    球面部分
１２０    本体部
１３０    ケーブル
１４０    コネクタ
２１１    支持部
２１１ａ〜２１１ｃ    ３点支持部材
２１２    トップベース
２１３    ボトムベース
２１４    側壁部
２２０    面方向操作部
２２１    大径部
２２２    小径部
２２３    球面部
２３０    回転操作部
２３１    連結部
２３２    球面部
２４０    面方向操作駆動部
２４１    第１直動ステージ
２４２    第２直動ステージ
２４３    平板部材
２４４    柱状部材
２４５，２４６    モータ
２４７    引張コイルばね
２５０    回転操作駆動部
２５１    第３直動ステージ
２５２    平板部材
２５３    平行板
２５４    モータ
２９０    回転中心点
１０００    ゴニオステージ装置
１０２０    面方向操作部
１０２１    円柱部
１０２２    円柱面部
１０２３    ばね取付部
１０４０    面方向操作駆動部
１０４４    柱状部材
【図１】
2010125581.tif 000003
【図２】
2010125581.tif 000004
【図３】
2010125581.tif 000005
【図４】
2010125581.tif 000006
【図５】
2010125581.tif 000007
【図６】
2010125581.tif 000008
【図７】
2010125581.tif 000009
【図８】
2010125581.tif 000010
【図９】
2010125581.tif 000011
【図１０】
2010125581.tif 000012
【図１１】
2010125581.tif 000013
【図１２】
2010125581.tif 000014
【図１３】
2010125581.tif 000015
【図１４】
2010125581.tif 000016