(57)【要約】【課題】倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しを早くしつつ、試料移動ステージの操作をより簡単にする。【解決手段】ＣＰＵ１６は、駆動開始直後だけ、押しボタンスイッチ２１による駆動時における移動指令パルスまたはトラッカボール２２による駆動時における移動指令パルスが第１設定量増加され、また逆転時にも、試料移動ステージが逆転開始から第２設定時間移動する間だけ、押しボタンスイッチ２１による駆動時における移動指令パルスまたはトラッカボール２２による駆動時における移動指令パルスが第２設定量増加されるように、指令パルス発生部１５を制御する。これにより、駆動開始直後および逆転時に、速度むらおよび試料移動ステージに付随する弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をほとんど受けることなく、倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しが早くなる。【選択図】    図１
2004296167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置制御機能を有するサーボドライバおよびこのサーボドライバによって駆動されて試料移動ステージを移動させるモータと、
前記試料移動ステージの移動を行うための押しボタンスイッチおよびトラッカボールと、
前記サーボドライバに移動指令パルスを送出する指令パルス発生手段と、
前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスのために倍率毎に予め設定された一定周期および一定量と前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスのために倍率毎に予め設定された、トラッカボールの１パルスに掛け合わされる係数を記憶する記憶手段と、
前記押しボタンスイッチによる駆動時に、前記記憶手段からそのときの倍率に対応した一定周期および一定量を読みとり、読みとった一定周期で一定量の移動指令パルスを前記サーボドライバに送出し、また前記トラッカボールによる駆動時に、前記記憶手段からそのときの倍率に対応した係数を読みとり、前記トラッカボールの１パルスに読みとった係数を掛け合わせた値の移動指令パルスを前記サーボドライバに送出するように、前記指令パルス発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、駆動開始直後の第１設定時間だけ、前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスおよび前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスの少なくとも１つを第１設定量増加させるとともに、逆転時には、前記試料移動ステージが逆転開始から第２設定時間移動する間だけ、前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスおよび前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスの少なくとも１つを第２設定量増加させることを特徴とする試料移動ステージの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡等の試料を観察あるいは分析する装置において、試料を載せて移動する試料移動ステージの制御システムの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来電子顕微鏡は、一般に、観察する試料を載せて移動するために試料移動ステージを備えている。
図５は、従来の典型的な電子顕微鏡用の試料移動ステージを示す図である。図中、１は試料ホルダ、２は試料、３はＸ駆動用アーム、４はＸ駆動用モータ、５はＹ駆動用モータ、６は連続移動用のスイッチ、７は定量移動用のトラッカボール、８はゴニオメータである。
【０００３】
このような従来の試料移動ステージにおいては、試料２が試料ホルダ１の先端に装着された後、試料ホルダ１はゴニオメータ８内に挿入され、試料２は鏡筒内に位置される。ゴニオメータ８はその先端部が球面軸受けとなっていて、この球面軸受けの中心をピボットとして三次元的に回動するようにされている。そして、試料２は、試料ホルダ１の先端部に設けられたＸ駆動用アーム３をＸ駆動用モータ４でＸ方向に移動することによって、図５に両矢印で示すＸ方向に移動される。また試料２は、ゴニオメータ７をＹ駆動用モータ５で球面軸受けの中心をピボットとして図面に対して直交する方向の軸回り回動することによって、図５に両矢印で示すＹ方向に移動される。その場合、Ｘ駆動用モータ４およびＹ駆動用モータ５の各回転が、それぞれ、図示しないねじおよびスプラインからなる回転運動−直進運動変換機構で直進運動に変換されて、Ｘ駆動用アーム３およびゴニオメータ８を押すことで、試料２はＸ，Ｙ方向に移動される。
【０００４】
また、Ｘ駆動用モータ４およびＹ駆動用モータ５の制御は、操作盤のスイッチ６およびトラッカボール７により行われる。その場合、操作性の観点から、観察画面上の像の移動スピードや移動量は倍率によらず一定であることが必要である。そこで、一般には、各駆動用モータ４，５の回転は倍率にリンクして制御されている。具体的には、スイッチ６で連続的に試料移動ステージを移動させる場合には、観察画面上の像の移動スピードは、両駆動用モータ４，５の回転数つまり両駆動用モータ４，５の回転による直線移動スピードを倍率に反比例させることで倍率によらず一定になるようにしている。また、トラッカボール７で定量的に試料移動ステージを移動させる場合には、観察画面上の像の移動量は、トラッカボール８の１パルス当たりの移動量つまり両駆動用モータ４，５の回転による直線移動量を倍率に反比例させることで倍率によらず一定になるようにしている。
【０００５】
ところで、電子顕微鏡には、観察画面上の倍率が数１００万倍という非常に高い倍率の電子顕微鏡が開発されているが、このような高倍率においては、観察画面上の像の移動量が        ｍｍオーダーである場合、試料移動ステージの実際の移動量はｎｍオーダーの非常に小さな移動量となる。このような微小移動量を行う必要がある場合において、試料移動ステージの移動方向を逆転して試料を逆方向に移動させるためにモータを逆回転させても、実際に試料移動ステージが移動開始するまでに時間の遅れを生じるという、実際の試料移動ステージの移動に時間的な不感帯が発生する。しかも、試料の移動を継続し続けると、ある程度移動した後、急に移動スピードが増大する現象、つまり速度むらが生じる。
【０００６】
その結果、スイッチやトラッカボールによるスピードや移動量を、前述のように単純に倍率に反比例させただけでは、倍率が高くなるほど、観察画面上の像は動き出し難くなる。しかし、観察画面上の像の動き出しを早くするようにするため、移動スピードやトラッカボールの単位移動量を大きく設定してしまうと、試料が一旦動き出した後の、スピードやトラッカボールの粗さが大きくなり過ぎてしまい、ステージ操作が困難となってしまう。
【０００７】
そこで、前述のような不感帯や速度むらが発生する原因について検討すると、１つめの原因としては、移動機構部分、特にモータの回転を伝達する動力伝達機構に用いられている歯車のバックラッシュによる時間的遅れがある。また、２つめの原因としては、試料移動ステージの摩擦面の摩擦係数が移動スピードによって変化することによる速度むらがある。更に、３つ目の原因としては、移動部材のすべり面（摺動面）に存在するＯリング等の弾性体の挙動がある。
【０００８】
従来、電子顕微鏡において、動力伝達機構における歯車のバックラッシュによる時間的な不感帯をより小さくして、実際に試料移動ステージが移動開始するまでの時間の遅れのばらつきを小さくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に開示されている、バックラッシュによる時間的な不感帯をより小さくする方法は、前回の駆動方向と反対の方向にモータを駆動する時の立ち上がり時のみに、所定期間通常の駆動電圧よりも高いスタートアップ電圧を印加することで、バックラッシによる実際の試料移動ステージの移動開始までのタイムラグを小さくなるようにしている。
【特許文献１】
特開平８−２２３９４９号公報（段落番号［０００１］、［０００３］、［０００４］、［０００７］）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献１に開示のものでは、前述の原因の１つである歯車のバックラッシュによる時間的遅れは効果的に小さくすることができるものの、他の２つの原因である速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響については、十分にかつ効果的に考慮されているとは言えない。
【００１０】
そこで、速度むらおよび弾性体の挙動について更に精緻に検討する。
まず、前述の速度むらについて検討すると、この速度むらが生じる原因は、静止状態では試料移動ステージの摩擦面（摺動面）の摩擦係数が大きいため、モータが回転しても各部材のたわみが増大するだけで、実際には試料移動ステージは直ぐには移動開始しなく、試料移動ステージの駆動力が静止摩擦力を打ち消す大きさになった時点で実際に移動開始するためである。したがって、試料移動ステージの移動を開始するごく初期においては、モータが回転しても試料移動ステージが移動しない現象が生じる。これを更に詳述する。
【００１１】
図６は、試料移動ステージを単純モデル化した系を示す図である。図中、質量Ｍは試料移動ステージの移動部位と、ばねＫは構造の弾性部材（弾性定数Ｋ）と、ばねＫを押す力Ｆの作用点の変位Ｘはモータの回転量と、部材Ａは質量Ｍを摺動可能に支持する部材、つまり試料移動ステージの保持部材と、それぞれみなす。図示しないが、質量Ｍが摺動する部材Ａの摺動面はころ軸受けやすべり軸受け等により摩擦が低減されている。
【００１２】
この系では、モータの駆動力によるばねＫを押す力Ｆが質量Ｍの部材Ａとの間の摩擦力Ｒ（このときは静止摩擦力）より小さいときは、質量Ｍは移動しなくばねＫのみが撓むので、作用点の変位ＸはばねＫの撓み量によるものだけとなる。力Ｆが質量Ｍの部材Ａとの間の摩擦力Ｒ（このときは静止摩擦力）より大きくなると、質量Ｍが移動するので、作用点の変位Ｘは質量Ｍの変位量ＭとばねＫの撓み量によるものとなる。
【００１３】
このとき、図７に示すように質量Ｍの移動速度ＶＭ（ｄＹ／ｄｔ）に対する摩擦係数μは、質量Ｍの移動速度Ｖが増大するにつれて比較的大きな静止摩擦係数から急激に小さくなり、ほぼ０に近くなった時点で一定となる。
また、作用点の変位Ｘの速度Ｖｘ（ｄＸ／ｄｔ）を一定となるようにばねＫを押していくと、図８に示すように、変位Ｘに対する質量Ｍの速度ＶＭ（ｄＹ／ｄｔ）は、変位Ｘの初めの領域Ａでほとんど０であり、次の変位Ｘの領域Ｂでは大きく増大し、更に次の変位Ｘの領域Ｃではほぼ一定となる。したがって、変位Ｘに対する質量Ｍの変位Ｙは、変位Ｘの初めの領域Ａでは徐々に小さく変位し、次の変位Ｘの領域Ｂでは増大する増加率で大きく変位し、更に次の変位Ｘの領域Ｃでは一定の増加率で変位し、安定するようになる。そして、質量Ｍの大きさ、速度ー摩擦係数の関係およびばね定数Ｋによって、質量Ｍの変位Ｙは変化するため、ハンチングを生じたり、連続振動（スティックスリップ）を生じる。
【００１４】
したがって、倍率が低い場合は、質量Ｍの移動スピードや移動量が大きくなるため、質量Ｍは領域Ｃの比較的に安定した挙動を示し、逆に、倍率が非常に高い場合は、質量Ｍの移動スピードや移動量が非常に小さくなるため、質量Ｍは最初領域Ａの挙動を示し、その後、徐々に領域Ｂ，Ｃの挙動に移行し、比較的不安定な挙動となる。
【００１５】
次に、弾性体の挙動について検討すると、この弾性体の挙動は、試料移動ステージの移動方向が変化すると、逆転開始後のごく初期において、この弾性体の「つぶれる」方向が変わるため、逆転後は一旦弾性体の抗力が減少するが、その後、一時的に抗力が増大する挙動である。
図９は、弾性体を含んだ試料移動ステージを単純モデル化した系を示す図である。図中、弾性体Ｅは試料移動ステージの摺動面に存在するＯリング等の弾性体とみなす。
【００１６】
図９に示す系において、質量Ｍの変位ｙに対する弾性体Ｅの抗力ＦＥは、質量Ｍがすべりを生じて動き出すまでは増大する。図１０に示すように、すべりを生じて質量Ｍが一方向に移動し弾性体Ｅのつぶれがほぼ一定となる状態Ｄでは、弾性体Ｅの抗力ＦＥはほぼ一定となる。モータが逆転すると、質量Ｍは逆方向に変位するが、このときまず、弾性体Ｅは一旦つぶれが解消する状態Ｅとなり、弾性体Ｅの抗力ＦＥは減少する。弾性体Ｅが逆方向につぶれ始めると、弾性体Ｅの抗力ＦＥは逆方向となり、一旦逆方向において最大となる。その後、質量Ｍの逆方向の変位量が大きくなると、弾性体Ｅの逆方向のつぶれが大きくなって逆方向の抗力ＦＥは小さくなり、更に弾性体Ｅの逆方向のつぶれがほぼ一定となる状態Ｆとなって逆方向の抗力ＦＥはほぼ一定となる（この状態Ｆのときの抗力ＦＥの絶対値は、状態Ｄのときとほぼ同じ大きさとなる）。
再びモータが逆転して最初の方向に回転すると、質量Ｍの変位方向は最初の方向となるが、このとき、弾性体Ｅのつぶれの挙動および抗力ＦＥの挙動は逆で同様の挙動となる。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をも考慮して、倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しを早くしつつ、試料移動ステージの操作をより簡単にできる試料移動ステージの制御システムを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明の試料移動ステージの制御システムは、位置制御機能を有するサーボドライバおよびこのサーボドライバによって駆動されて試料移動ステージを移動させるモータと、前記試料移動ステージの移動を行うための押しボタンスイッチおよびトラッカボールと、前記サーボドライバに移動指令パルスを送出する指令パルス発生手段と、前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスのために倍率毎に予め設定された一定周期および一定量と前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスのために倍率毎に予め設定された、トラッカボールの１パルスに掛け合わされる係数を記憶する記憶手段と、前記押しボタンスイッチによる駆動時に、前記記憶手段からそのときの倍率に対応した一定周期および一定量を読みとり、読みとった一定周期で一定量の移動指令パルスを前記サーボドライバに送出し、また前記トラッカボールによる駆動時に、前記記憶手段からそのときの倍率に対応した係数を読みとり、前記トラッカボールの１パルスに読みとった係数を掛け合わせた値の移動指令パルスを前記サーボドライバに送出するように、前記指令パルス発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動開始直後の第１設定時間だけ、前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスおよび前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスの少なくとも１つを第１設定量増加させるとともに、逆転時には、前記試料移動ステージが逆転開始から第２設定時間移動する間だけ、前記押しボタンスイッチによる駆動時における前記移動指令パルスおよび前記トラッカボールによる駆動時における前記移動指令パルスの少なくとも１つを第２設定量増加させることを特徴としている。
【００１９】
【作用】
このように構成された本発明の試料移動ステージの制御システムにおいては、試料移動ステージの移動開始の初期段階において、移動速度や移動量に基づく移動指令パルスが倍率に応じて増加されるようになる。したがって、倍率によらず、一定速度（押しボタンスイッチによる）または一定量（トラッカボールによる）での試料移動ステージの移動が可能となる。これにより、速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をほとんど受けることなく、倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しが早くなり、しかも、試料移動ステージの操作がより簡単になる。
【００２０】
また、逆転時に試料移動ステージの移動開始の初期段階において、移動速度や移動量に基づく移動指令パルスが倍率に応じて増加されるようになる。したがって、押しボタンスイッチやトラッカボールによる逆転時に、速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をほとんど受けることなく、倍率によらず、応答性に優れたステージ移動が可能となる。これにより、逆転時に倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しが早くなり、しかも、試料移動ステージの操作がより簡単になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかる試料移動ステージの制御システムの実施の形態の一例を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に適用して示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、この例の試料移動ステージの制御システムは、Ｘ軸駆動サーボモータ１１と、このＸ軸駆動サーボモータ１１を駆動するための位置制御機能を有するサーボドライバ１２と、Ｙ軸サーボモータ１３と、このＹ軸サーボモータ１３を駆動するための位置制御機能を有するサーボドライバ１４と、指令パルス発生部（本発明の指令パルス発生手段に相当）１５と、試料移動ステージ制御用のＣＰＵ（本発明の制御手段に相当）１６と、通信インターフェイス（通信ＩＴＦ）１７と、透過型顕微鏡（ＴＥＭ）の光学系を制御するＣＰＵ１８と、試料移動ステージ駆動の諸係数を記憶するためのメモリ（本発明の記憶手段に相当）１９と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における時間を計測するタイマ２０と、（−Ｘ）方向，（＋Ｘ）方向，（−Ｙ）方向および（＋Ｙ）方向にそれぞれ試料移動ステージを操作（連続移動）する押しボタンスイッチ２１と、試料移動ステージ操作（定量移動）用のトラッカボール２２と、押しボタンスイッチ２１およびトラッカボール２２の操作量をカウントするカウンタへのカウンタインターフェイス２３とを備えている。
また、この例の説明では、図５に示す試料移動ステージを用いて説明するが、本発明はこの試料移動ステージに限定されるものではない。
【００２３】
Ｘ軸駆動サーボモータ１１は、指令パルス発生部１５からサーボドライバ１２に与えられたＸ軸指令パルスαにより、その指令パルス数に相当する量だけ回転し、Ｘ駆動用アーム３をＸ軸方向へ移動する。また、Ｙ軸駆動サーボモータ１３は、指令パルス発生部１５からサーボドライバ１４に与えられたＹ軸指令パルスβにより、その指令パルス数に相当する量だけ回転し、ゴニオメータ８をＹ軸方向へ移動する。
【００２４】
指令パルス発生部１５はＣＰＵ１６によって制御されて指令パルスを作成する。このＣＰＵ１６制御により指令パルスを作成する方法はいろいろ考えられるが、最も単純な方法は、ＣＰＵ１６が指令パルス発生部１５のアナログスイッチ（不図示）などを定期的にＯＮ／ＯＦＦ制御する方法である。
【００２５】
また、指令パルス発生部１５が指令パルスを発生するトリガーは、押しボタンスイッチ２１またはトラッカボール２２が発生するパルスである。
押しボタンスイッチ２１により指令パルスを発生する場合は、押しボタンスイッチ２１が押されている間、カウンタＩＴＦ２３を介してそのパルス数がＣＰＵ１６に送られ、ＣＰＵ１６は指令パルス発生部１５を、この指令パルス発生部１５が図２（ａ）に示す予め設定された一定の周期（１／ｆｓｗ）で予め設定された数（一定量；Ｎｓｗ個）の指令パルスα，βをそれぞれ対応するサーボドライブ１２，１４に送出するように制御する。
倍率によらず観察画面上の像の移動スピードを一定にするためには、周期の逆数（ｆｓｗ）×数（Ｎｓｗ個）の値を倍率に反比例させればよいため、倍率に対するｆｓｗ×Ｎｓｗは図３に示すような反比例の関係となる。そして、駆動開始直後の第１設定時間だけ、押しボタンスイッチ２１による駆動時における指令パルスα，βを第１設定量増加させるようにしている。
【００２６】
また、トラッカボール２２により指令パルスを発生する場合は、トラッカボール２２が回転されると、カウンタＩＴＦ２３を介してそのパルス数がＣＰＵ１６に送られ、ＣＰＵ１６は指令パルス発生部１５を、この指令パルス発生部１５が図２（ｂ）に示すトラッカボール２２の１パルスにある係数（Ｎｔｂ）だけ掛け合わされた数（Ｎｔｂ個）の指令パルスα，βをそれぞれ対応するサーボドライブ１２，１４に送出するように制御する。
倍率によらず観察画面上の像の移動量を一定にするためには、係数（Ｎｔｂ）の値を倍率に反比例させればよいため、倍率に対するＮｔｂは図４に示すような反比例の関係となる。そして、駆動開始直後の第１設定時間だけ、トラッカボール２２による駆動時における指令パルスα，βを第１設定量増加させるようにしている。
【００２７】
押しボタンスイッチ２１を押すことにより発生される指令パルスα，βの周期（１／ｆｓｗ）と数（Ｎｓｗ個）はともに、倍率の次元を持つテーブルとしてメモリ１９に記憶されている。また、同様にトラッカボール２２を回すことにより発生される指令パルスα，βを決める係数（Ｎｔｂ）も、倍率の次元を持つテーブルとしてメモリ１９に記憶されている。
【００２８】
指令パルス発生部１５およびメモリ１９はともにＣＰＵ１６により管理されており、このＣＰＵ１６はＴＥＭの光学系を制御としているＣＰＵ１８と別に設けられてこのＣＰＵ１８と通信インターフェイス１７で接続されている。なお、ＣＰＵ１６がＴＥＭの光学系を制御することにより、ＣＰＵ１８を省略することにより１つのＣＰＵで構成することもできる。
【００２９】
ＴＥＭの倍率が変更されると、ＴＥＭの光学系を制御しているＣＰＵ１８は試料移動ステージ制御用のＣＰＵ１６に対して新しい倍率値を通信する。すると、試料移動ステージ制御用のＣＰＵ１６は、変更された倍率に応じた周期（１／ｆｓｗ）、数（Ｎｓｗ個）、および係数（Ｎｔｂ）をそれぞれメモリ１９に記憶されているテーブルから読み出して、前述のように指令パルス発生部１５がこれらの周期（１／ｆｓｗ）、数（Ｎｓｗ個）、および係数（Ｎｔｂ）に基づいて作成した指令パルスα，βをそれぞれ対応するサーボドライブ１２，１４に送出するように、指令パルス発生部１５を制御する。
【００３０】
歯車などのバックラッシュ量は装置固有の値であるため、押しボタンスイッチ２１またはトラッカボール２２でモータを逆転させた場合には、指令パルス発生部１５が指令パルスα，βを送出する直前に、試料移動ステージの逆転開始から第２設定時間移動する間だけ、指令パルスをこのバックラッシュ量に対応して設定された一定量Ｎｂｒ（本発明の第２設定量に相当）余分に増加させて送出すればよい。
【００３１】
倍率が低い場合は、前述の逆転による時間の遅れや速度むらの影響が目立たないので、単純に図６，１０に示す関係のみで、指令パルス発生部１５からの指令パルスα，βを制御すれば、十分である。
しかし、倍率がある値以上の場合は、図８に示す領域Ａからわかるように図３，４に示す値以上の指令パルスを送出する必要がある。更に、逆転時には、弾性体Ｅの効力ＦＥの変化による時間の遅れを打ち消すために、更に多くの指令パルスを送出する必要がある。
【００３２】
そこで、これらを考慮すると、理想的な指令パルス量Ｎは次の式で与えられる。
（１）  押しボタンスイッチ２１による駆動時
ｆｓｗは固定とすると、
Ｎ  ＝  Ｎｓｗ＋Ｎｂｒ＋Ｎｒｓｗ＋Ｎｍｓｗ
ここで、Ｎｓｗは、図３に示す曲線（理論値）から求まる値、Ｎｂｒは逆転したときのみ送出するバックラッシュ除去パルス量（固定）（なお、同じ方向に移動する場合は、Ｎｂｒ＝０である）、Ｎｒｓｗは図８に示すＡ，Ｂ領域において、実際の移動スピードが小さくなることを補正するためのパルス量、Ｎｍｓｗは逆転時のＯリング等の弾性体Ｅの効力ＦＥの一時的な変化による移動スピードの変化を補正するためのパルス量である。
【００３３】
複雑な演算式を用いることはＣＰＵ６に対する負荷を増大させるため、前述の式中の各項を近似的に用いている。すなわち、移動開始からの時間がある時間（ｔｌｉｍ；第１設定時間）を経過した場合、Ｎｒｓｗを加える補正は行わなく（Ｎｒｓｗ＝０）、それ以外はＮｒｓｗ（第１設定量）を加える補正をする（つまり、パルス数を増加させる）。時間（ｔｌｉｍ）は、図８において領域Ａから領域Ｃへの遷移が完了したかどうかを判断するための時間であり、この遷移が完了するに十分な時間に設定されている。したがって、逆転を開始してからある時間（ｔｌｉｍ）を経過したら、領域Ａから領域Ｃあるいは領域Ｃから領域Ａに遷移したと判断している。
【００３４】
また、図１０に示す状態Ｄ，Ｆの状態は、逆転後、試料移動ステージと弾性体Ｅとの相対移動がある一定距離以上生じたかどうかで判断できるが、そのような相対移動を検出することは困難である。そこで、逆転開始からの時間がある時間（ｔｍｌｉｍ；第２設定時間）を経過した場合、Ｎｍｓｗを加える補正は行わなく（Ｎｍｓｗ＝０）、それ以外はＮｍｓｗ（第２設定量）を加える補正をする（つまり、パルス数を増加させる）。時間（ｔｍｌｉｍ）は、図１０において状態Ｄから状態Ｆへの遷移が完了したかどうかを判断するための時間であり、この遷移が完了するに十分な時間に設定されている。したがって、逆転を開始してからある時間（ｔｍｌｉｍ）を経過したら、状態Ｄから状態Ｆあるいは状態Ｆから状態Ｄに遷移したと判断している。
【００３５】
Ｎｒｓｗ、Ｎｍｓｗ、ｔｌｉｍ、ｔｍｌｉｍの各値は各倍率毎に調整可能にしてメモリ１９に記憶させておくことが理想的であるが、このようにするための調整作業を考慮すると現実的ではない。そこで、Ｎｒｓｗ、Ｎｍｓｗの各値は倍率によらず一定にして、ｔｌｉｍ、ｔｍｌｉｍの各値のみを各倍率毎に調整可能としている。このようにすることにより、ｔｌｉｍ、ｔｍｌｉｍの各設定は比較的容易となる。すなわち、最初にｔｌｉｍ，ｔｍｌｉｍ＝０とし、一定方向に移動させてその移動速度が所定速度に速くなるまでの時間を測定し、その値をその倍率におけるｔｌｉｍとして設定し、その状態から逆転動作を行い、実際に逆転開始するまでの時間を測定し、その値をその倍率におけるｔｍｌｉｍとして設定している。
（２）  トラッカボールによる駆動時
前述と同様に、ｆｓｗは固定として、
Ｎ  ＝  Ｎｔｂ＋Ｎｂｒ＋Ｎｒｔｂ＋Ｎｍｔｂ
ここで、Ｎｔｂは、図４に示す曲線（理論値）から求まる値である。その他は前述の式と同様でり、トラッカボールによる駆動のため、添字ｔｂを付している。
【００３６】
トラッカボール２２の場合、送出パルスの周期はランダムであるため、図８に示す領域ＡからＣへの遷移の判断は非常に困難である。しかし、トラッカボール２２の場合で連続的に移動する場合は、比較的速いスピードで移動させようとする場合であるため、Ｎｒｔｂによる補正は不要である。そこで、Ｎｍｔｂのみによる補正を行っている。このトラッカボール２２の場合、押しボタンスイッチ２１のように時間を状態遷移の判断には使えないため、ｔｍｌｉｍのかわりに、指令パルス数の積算値を図１０に示す状態の遷移の判断に用いている。
すなわち、逆転を開始してから指令パルスの積算数がある値（ｎｍｌｉｍ；第２設定時間）以上になったら、図１０に示す状態Ｄから状態Ｆあるいは状態Ｆから状態Ｄに遷移したと判断し、Ｎｍｔｂを加える補正は行わなく（Ｎｍｔｂ＝０）、それ以外はＮｍｔｂ（第２設定量）を加える補正をする（つまり、パルス数を増加させる）。積算数（ｎｍｌｉｍ）は、図１０において状態Ｄから状態Ｆへの遷移が完了したかどうかを判断するための時間であり、この遷移が完了するに十分な積算数に設定されている。したがって、逆転を開始してからある積算数（ｎｍｌｉｍ）以上となったら、状態Ｄから状態Ｆあるいは状態Ｆから状態Ｄに遷移したと判断している。
【００３７】
Ｎｍｔｂ、ｎｍｌｉｍの各値も各倍率毎に調整可能にしてメモリ１９に記憶させておくことが理想的であるが、このようにするための調整作業を考慮すると現実的ではない。そこで、Ｎｍｔｂの値は倍率によらず一定にして、ｎｍｌｉｍの値のみを各倍率毎に調整可能としている。このｎｌｉｍの値は、トラッカボール２２の逆転動作を行い、実際に逆転開始するまでの指令パルスのカウント数を、その値のその倍率におけるｎｍｌｉｍとして設定している。
【００３８】
なお、前述の例では、本発明の試料移動ステージの制御システムＴＥＭに適用して説明しているが、本発明はこれに限定されることなく、試料移動ステージを備えているものであれば、どのような装置にも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる試料移動ステージの制御システムによれば、試料移動ステージの移動開始の初期段階において、移動速度や移動量に基づく移動指令パルスを倍率に応じて増加させているので、倍率によらず、一定速度（押しボタンスイッチによる）または一定量（トラッカボールによる）での試料移動ステージの移動が可能となる。これにより、速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をほとんど受けることなく、倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しを早くでき、しかも、試料移動ステージの操作をより簡単にできる。
【００４０】
また、逆転時に試料移動ステージの移動開始の初期段階において、移動速度や移動量に基づく移動指令パルスを倍率に応じて増加させているので、押しボタンスイッチやトラッカボールによる逆転時に、速度むらおよび弾性体の挙動による試料移動ステージの動きへの影響をほとんど受けることなく、倍率によらず、応答性に優れたステージ移動が可能となる。これにより、逆転時に倍率が高くても、観察画面上の像の動き出しを早くでき、しかも、試料移動ステージの操作をより簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる試料移動ステージの制御システムの実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す例の試料移動ステージの制御システムに用いられる指令パルスの一例を示し、（ａ）は押しボタンスイッチによる指令パルスを示す図、（ｂ）はトラッカボールによる指令パルスを示す図である。
【図３】押しボタンスイッチによる場合の倍率と指令パルスとの関係を示す図である。
【図４】トラッカボールによる場合の倍率と指令パルスとの関係を示す図である。
【図５】従来の典型的な電子顕微鏡用の試料移動ステージを示す図である。
【図６】試料移動ステージを単純モデル化した系を示す図である。
【図７】質量Ｍの移動速度Ｖに対する摩擦係数μを示す図である。
【図８】変位Ｘに対する質量Ｍの変位Ｙおよび速度ＶＭを示す図である。
【図９】弾性体を含んだ試料移動ステージを単純モデル化した系を示す図である。
【図１０】逆転時の質量Ｍの変位ｙに対する弾性体Ｅの抗力の変化および弾性体Ｅの挙動を示す図である。
【符号の説明】
１…試料ホルダ、２…試料、３…Ｘ駆動用アーム、４…Ｘ駆動用モータ、５…Ｙ駆動用モータ、６…連続移動用のスイッチ、７…定量移動用のトラッカボール、８…ゴニオメータ、１１…Ｘ軸駆動サーボモータ、１２…サーボドライバ、１３…Ｙ軸サーボモータ、１４…サーボドライバ、１５…指令パルス発生部、１６…ＣＰＵ、１９…メモリ、２０…タイマ、２１…押しボタンスイッチ、２２…トラッカボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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