JP2009093037A - 位置決め装置およびこれを備えた顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】小トルクのステッピングモータで、クリック機構により位置決めを行う顕微鏡の光学素子を、脱調せず安定して切り替えられるようにする。
【解決手段】光路切替ターレット１１を回転させるステッピングモータ４１と、光路切替ターレット１１に設けられたＶ溝１１ａ乃至１１ｄと、その回転方向と異なる方向から、Ｖ溝１１ａ乃至１１ｄに対して押圧するクリック固定部２１とを備え、ステッピングモータ４１は、回転の起動から所定期間、低定速で回転する。本発明は、顕微鏡に適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置およびこれを備えた顕微鏡に関し、特に、回転体を回転させるステッピングモータによる脱調を回避できるようにした位置決め装置およびこれを備えた顕微鏡に関する。

顕微鏡における光学素子の切り替えには、いわゆるクリック機構により位置決めを行うものがある。

例えば、操作スイッチを操作すると、図示しないモータが駆動されて、クリック位置にある対物レンズの隣の対物レンズがクリック位置まで移動して止まる電動レボルバが提案されている（特許文献１参照）。

特開平３−２９６７０７

ところで、上述した電動レボルバに使用されるモータについてであるが、モータを収める場所や所望速度などの都合により、ステッピングモータが使用されることがある。ステッピングモータはモータへの負荷が大きすぎたり、パルス周波数が高すぎると同期外れで制御が乱れ、いわゆる「脱調した」状態となる。

また、一般的にステッピングモータは駆動周波数を上げる程（高速駆動させるほど）トルクが下がる傾向がある。その為、ステッピングモータを駆動する場合、回転速度を停止状態から所定の速度まで加速し（加速区間）、所定の速度に達すると、所定の速度で回転させ（定速区間）、目的とする回転角度に達すると減速させる（減速区間）ように制御することで、駆動開始、終了時のトルクを稼ぐように駆動を制御する。尚、加速区間、定速区間、減速区間を連続的に設けた場合の動作時刻と、対応する回転速度の波形が台形状になることからこのような回転制御を台形駆動制御と称するものとする。

しかしながら、クリック機構にステッピングモータを適用する場合、駆動開始時にクリック状態から脱する必要があるため、モータへの負荷が大きい為、台形駆動を適用しても脱調する恐れがある。

また、駆動開始時のトルクを稼ぐ為に加速区間の時間を長くすると、全体の駆動時間が長くなってしまう恐れがある。したがって、全体の駆動時間を短くするため、より大きなトルクを発生できるステッピングモータや、減速ギアを追加して負荷トルクを低減する必要があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、小トルクのステッピングモータで、さらに必要以上の減速ギアを使用することなく、クリック機構により位置決めを行う顕微鏡の光学素子を、脱調せず安定して切り替えられるようにするものである。

本発明の位置決め装置は、光学素子が設置され、前記光学素子を所定の位置に位置決めする回転体と、回転体を回転させるステッピングモータと、前記回転体に設けられた凸部、または凹部と、前記ステッピングモータによりトルクが発生されていない状態において、前記凸部、または凹部に対して嵌合状態となることにより、前記回転体の回転を停止させるように押圧すると共に、前記ステッピングモータによりトルクが発生されている状態において、前記トルクにより前記嵌合状態から脱出可能で、かつ、前記回転体が回転可能な力で押圧する押圧部とを備え、前記ステッピングモータは、回転の起動から所定期間、低速で回転することを特徴とする。

本発明によれば、小トルクのステッピングモータで、クリック機構により位置決めを行う顕微鏡の光学素子を、脱調せず安定して切り替えることが可能となる。

図１は、本発明の位置決め装置を適用した一実施の形態の構成例を示す顕微鏡である。

図１の顕微鏡１は、倒立型顕微鏡である。ステージ１３には、穴１３ａが設けられており、シャーレなどの透明の台に載置された被検物Ｍの像が、その穴１３ａを介して、複数の対物レンズが設けられた対物レンズレボルバ１２のいずれかを介して、光路Ｌ１により光路切替ターレット１１に誘導される。

回転体である光路切替ターレット１１は、光路Ｌ１に対して平行な回転軸からなる回転体であるターレットに光学部材である複数の光路切替プリズムが嵌め込まれた構成とされており、ターレットを後述する図２の軸ａｘを中心として回転させることにより、光路Ｌ１により導入された像を、図示せぬ光学ブロックにより、光路Ｌ２に設けられた接眼レンズ１５に、ポート１４に（図１の紙面手前方向に）、図示せぬポート１４と１８０°逆方向のポートに（図１の紙面奥手方向に）、または、ポート１４、もしくは、図示せぬポートの何れかと、光路Ｌ２の両方向のいずれかに誘導する。

尚、クリック機構とは、例えば、固定部と、その固定部に固定された軸を中心として回転可能な回転体とを設けて、回転体と、固定部のいずれかの一方に回転体、および固定部に対して十分に小さな凸部を設け、凸部が設けられていない他方の固定部、または回転体における、回転体の回転に対応して凸部が当接する位置に、回転角度に対応して複数の小さな凹部が設けられたものである。

このようなクリック機構においては、回転体が回転されると、その回転に応じて、凸部が、順次凹部に嵌り込むとき「カチッ」といった音を発しながら、順次凹部に嵌り込んだり、凹部から抜け出したりといったことが繰り返されることになる。結果として、回転体が操作される際、回転角度に応じて設けられている凹部に、凸部が嵌り込むので（嵌合状態となるので）、回転体の回転位置が凹部の位置により規制され、凹部で規制された角度に対応して正確に回転角度を切替ながら回転体を回転させることが可能となる。

このように固定部および回転体などからなり、それぞれに凸部および凹部が設けられ、凹部の設けられた回転角度に応じて回転操作が可能な回転体による操作機構を、クリック機構と称し、クリック機構により、上述した凸部が、凹部に嵌り込む位置をクリック位置と称するものとする。尚、凹部と凸部との配置関係は、当然のことながら固定部と回転体とが逆であっても同様である。

次に、図２を参照して、光路切替ターレット１１の構造について説明する。図２は、光路切替ターレット１１を、図１の上部より、光路Ｌ１方向に見たときの上面図である。

光路切替ターレット１１は、円盤状のディスクであり、図中の軸ａｘを中心に時計方向（ＣＷ方向：Clock Wise）、および、反時計方向（ＣＣＷ方向：Counter Clock Wise）のいずれにでも回転することができる。また、光路切替ターレット１１は、４種類の光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈを備えており、回転することにより、対物レンズレボルバ１２に設けられたいずれかの対物レンズを介して導入される光路Ｌ１を切り替えて所定の方向に導出する。

さらに、光路切替ターレット１１は、ディスク状の辺縁部に等間隔で凹状のＶ溝１１ａ乃至１１ｄが光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈの配置に対応して設けられている。Ｖ溝１１ａ乃至１１ｄは、図１においては、光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈの設けられている位置と対応して、光路切替ターレット１１の辺縁部に等間隔で設けられている。また、クリック固定部２１は、図中の矢印方向に対して、バネ２２の反発力により所定の力で押圧されており、光路切替ターレット１１の辺縁部に当接している。このため、クリック固定部２１は、軸ａｘを中心に９０°回転する毎に、バネ２２の反発力によりＶ溝１１ａ乃至１１ｄに嵌り込む（嵌合状態となる）。

より詳細には、クリック固定部２１は、回転体である光路切替ターレット１１の辺縁部に対して、回転方向と異なる回転軸の方向にバネ２２の反発力で押圧しており、回転角度に応じて、辺縁部に設けられた略凹状のＶ溝１１ａ乃至１１ｄに対して曲面状の凸部が嵌り込むことにより嵌合する。すなわち、クリック固定部２１が光路切替ターレット１１の辺縁部を押圧することにより、回転に伴ってＶ溝１１ａ乃至１１ｄのいずれかに嵌り込むとき、クリック固定部２１は、ステッピングモータ４１（図３）によりトルクが発生されていない状態であれば、クリック固定部２１とＶ溝１１ａ乃至１１ｄのいずれかに対して嵌合状態となることで、光路切替ターレット１１の回転をＶ溝１１ａ乃至１１ｄにより規制される回転角度で停止させるように、また、ステッピングモータ４１によりトルクが発生されている状態であれば、そのトルクにより嵌合状態から脱出可能で、かつ、回転可能な状態となるように押圧している。

さらに、Ｖ溝１１ａ乃至１１ｄは、光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈに対応して、光路切替ターレット１１が、光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈを切り替えると、クリック位置となるように設けられている。

次に、図３を参照して、光路切替ターレット１１の制御機構について説明する。図３は、光路切替ターレット１１の制御機構を示す図であり、制御部３４については、機能ブロック図として示されている。

光路切替ターレット１１は、軸ａｘに設けられたステッピングモータ４１（図３）が制御部３４により制御されて回転することにより、ＣＷ方向、またはＣＣＷ方向に連動して回転する。また、光路切替ターレット１１には、原点センサ３３用の凹部１１ｉが設けられている。原点センサ３３は、いわゆるフォトインタラプタであり、光を発する発光ダイオードなどからなる発光素子３３ａと、発光素子３３ａと対向する位置に設けられたフォトセンサ３３ｂから構成されており、光路切替ターレット１１の辺縁部の、原点位置に対応する位置に設けられている。原点位置とは、例えば、図３においては、光路切替ターレット１１上の光路切替プリズム１１ｇが、図中の斜線部で示される対物レンズに対応する回転位置となった場合に、上述した凹部１１ｉが原点センサ３３により検出できる、上述したクリック位置と同一の位置を示す。すなわち、光路切替ターレット１１が原点位置となった場合に限り、凹部１１ｉにより発光素子３３ａにより発せられた光が光路切替ターレット１１の辺縁部により遮光されない状態となるので、フォトセンサ３３ｂにより検出することが可能となり、原点センサ３３は、光路切替ターレット１１が、原点位置にあることを検出することができ、同時に、クリック位置であることも検出することになる。

１／４回転ターレット３１は、光路切替ターレット１１が９０°回転すると１回転するように、光路切替ターレット１１に図示せぬギヤなどで当接して、光路切替ターレット１１の回転と連動して回転する。１／４回転ターレット３１にも、凹部３１ａが設けられている。また、停止センサ３２は、原点センサ３３と同様の構造であり、すなわち、光を発する発光素子３２ａおよび発光素子３２ａと対向する位置に設けられたフォトセンサ３２ｂから構成されており、光路切替ターレット１１が、自らに設けられた光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈのいずれかが、図中の斜線部で示される対物レンズに対応する停止位置となる場合の位置、すなわち、上述したクリック位置に設けられている。すなわち、光路切替ターレット１１が停止位置となった場合に限り、凹部３１ａにより発光素子３２ａにより発せられた光が１／４回転ターレット３１により遮光されない状態となるので、フォトセンサ３２ｂにより検出することが可能となり、停止センサ３２は、光路切替ターレット１１が、停止位置にあることを検出することができ、同時にクリック位置であることも検出することになる。

したがって、原点センサ３３が、原点位置であることを検出するとき、必ず、停止センサ３２も停止位置で、かつ、クリック位置であることを検出することになる。

制御部３４は、原点センサ制御部３４ａ、停止センサ制御部３４ｂ、モータ励磁制御部３４ｃ、回転管理部３４ｄ、モータカウンタ３４ｅ、リセット部３４ｆ、エラー判定部３４ｇ、光路アドレスメモリ３４ｈ、隣接移動失敗フラグ３４ｉ、およびフラグ制御部３４ｊから構成されている。

原点センサ制御部３４ａは、原点センサ３３の動作を制御し、検出結果を取得する。停止センサ制御部３４ｂは、停止センサ３２の動作を制御し、検出結果を取得する。モータ励磁制御部３４ｃは、ステッピングモータ４１の励磁をオン、またはオフの状態に制御する。回転管理部３４ｄは、原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂの検出結果に基づいて、ステッピングモータ４１のモータ励磁の印加電圧の発生パルスの周波数、およびパルス数を制御して、ステッピングモータ４１の回転角度、および回転速度を管理する。より具体的には、例えば、回転管理部３４ｄは、印加電圧の発生パルス数により回転角度を制御し、例えば、７６８０パルスでステッピングモータ４１を３６０°回転させる。また、回転管理部３４ｄは、印加電圧の発生パルスの周波数に応じて、ステッピングモータ４１の回転速度を制御する。したがって、７６８０パルスでステッピングモータ４１が３６０°回転する場合、１／４回転ターレット３１は、ステッピングモータ４１の回転に伴って回転される光路切替ターレット１１に連動して回転し、励磁電圧の発生するパルス数が１９２０パルスとなるとき３６０°回転する。

モータカウンタ３４ｅは、パルス数の制御に必要とされるパルス数をカウントするカウンタである。リセット部３４ｆは、状態に応じて、モータカウンタ３４ｅのカウンタをゼロにリセットする。エラー判定部３４ｇは、各種の検出結果などにより、動作がエラー状態であるか否かを判定し、エラーが発生したとき、図示せぬディスプレイや表示ランプによりエラーの発生を提示する。光路アドレスメモリ３４ｈは、原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂの検出結果に基づいて、光路切替ターレット１１上の光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈの配置を１乃至４のアドレスとして記憶する。隣接移動失敗フラグ３４ｉは、フラグ制御部３４ｊにより管理され、光路切替ターレット１１上で隣接する光路切替プリズムに切り替える隣接移動処理が失敗したことを示すときフラグとして１を記憶し、それ以外のとき０を記憶する。

次に、図４のフローチャートを参照して、光路切替ターレット１１の動作を制御するにあたり、必要とされる初期処理であるイニシャライズ処理について説明する。

ステップＳ１において、制御部３４の原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂは、それぞれ原点センサ３３の発光素子３３ａ、および停止センサ３２の発光素子３２ａを点灯させ、それぞれフォトセンサ３３ｂ，３２ｂに対して発光させる。

ステップＳ２において、モータ励磁制御部３４ｃは、ステッピングモータ４１の励磁をＯＮの状態に制御する。

ステップＳ３において、停止センサ制御部３４ｂは、停止センサ３２において、フォトセンサ３２ｂが発光素子３２ａで発光された光を受光しているＯＮの状態であるか否かに基づいて、停止センサ３２が、光路切替ターレット１１がクリック位置であるか否かを判定する。

ステップＳ３において、停止センサ３２がＯＮであり、光路切替ターレット１１がクリック位置であると判定された場合、ステップＳ４において、回転管理部３４ｄが、ステッピングモータ４１を２００パルス分だけ、低周波数の電圧を印加させることにより、低定速で回転させる。すなわち、ステッピングモータ４１は、図５で示されるように、印加電圧が低周波数であるほど、トルクが大きくなる特性があるため、ステッピングモータ４１と連動して回転する光路切替ターレット１１は、Ｖ溝１１ａ乃至１１ｄのいずれかに対して、クリック固定部２１が嵌合状態となっている状態を脱出して、回転させるために必要とされるトルクを発生させることができる。結果として、ステッピングモータ４１が、回転する際に、クリック位置における嵌合状態を脱することができずに起こる脱調の発生を抑制することが可能となる。尚、図５においては、横軸がステッピングモータ４１の回転を制御するための印加電圧の周波数ｆを示し、縦軸が印加電圧の周波数に対応するステッピングモータ４１により発生されるトルクの大きさを示している。

一方、ステップＳ３において、停止センサ３２がＯＮではないと判定された場合、光路切替ターレット１１は、クリック位置ではないので、ステッピングモータ４１を低周波数の印加電圧で制御して、上述したクリック位置における嵌合状態からの脱出に必要とされる大トルクを発生させる必要がないので、ステップＳ４の処理は、スキップされる。

ステップＳ５において、回転管理部３４ｄは、ステッピングモータ４１を駆動させる印加電圧の周波数を所定の回転速度まで加速させて、ＣＣＷ方向に回転させる。すなわち、この状態においては、光路切替ターレット１１は、クリック位置ではないので、比較的小さなトルクでも回転させることが可能な状態となっているので、所定の回転速度まで加速し、所定の回転速度となった以降は、所定の回転速度のまま、ステッピングモータ４１を回転させることで、光路切替ターレット１１を回転させる。

ステップＳ６において、原点センサ制御部３４ａは、原点センサ３３のフォトセンサ３３ｂが、発光素子３３ａにより発せられた光を受光し、ＯＮの状態となっているか否かを判定することにより、光路切替ターレット１１が、原点位置となっているか否かを判定する。

ステップＳ６において、原点位置ではないと判定された場合、処理は、ステップＳ５に戻る。すなわち、原点位置であると判定されるまで、ステッピングモータ４１は、所定の回転速度で回転し続ける。

ステップＳ６において、原点位置であると判定された場合、ステップＳ７において、リセット部３４ｆは、モータカウンタ３４ｅのカウンタを０にリセットする。

ステップＳ８において、回転管理部３４ｄは、ステッピングモータ４１への印加電圧の周波数を低減させることにより、光路切替ターレット１１の回転を減速させて、停止させると共に、減速を開始したタイミングから、モータカウンタ３４ｅに印加電圧として発生したパルス数のカウントを開始させ、停止した位置でのカウント数を記憶させる。尚、減速処理が開始された後も、ステッピングモータ４１、および光路切替ターレット１１は、回転速度が０となるまでの間、減速しながら回転が進む。このため、光路切替ターレット１１は、原点位置とは異なる（原点位置を通り越した）状態で停止する。したがって、モータカウンタ３４ｅは、光路切替ターレット１１が原点位置から通り過ぎた分のパルス数をカウントすることになる。

ステップＳ９において、回転管理部３４ｄは、モータカウンタ３４ｅに記憶されているカウント数、すなわち、光路切替ターレット１１が原点位置から通り過ぎた分のパルス数分だけ、ＣＷ方向にステッピングモータ４１を回転させる。この結果、ステッピングモータ４１は、原点位置から通り過ぎた分だけ逆回転されるので、光路切替ターレット１１は、原点位置で停止することになる。

ステップＳ１０において、モータ励磁制御部３４ｃは、ステッピングモータの励磁をＯＦＦの状態に制御する。

ステップＳ１１において、エラー判定部３４ｇは、タイムカウンタｔを０に初期化する。

ステップＳ１２において、原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂは、それぞれ原点センサ３３、および停止センサ３２が、原点位置、および停止位置を検出しているＯＮの状態であるか否かを判定する。すなわち、上述したステップＳ１０までの処理により光路切替ターレット１１は、原点位置で、かつ、停止位置に戻されているはずであるが、念の為、再度、光路切替ターレット１１が、原点位置で、かつ、停止位置であるか否かが判定される。

ステップＳ１２において、原点位置、または停止位置ではないと判定された場合、ステップＳ１３において、エラー判定部３４ｇは、タイムカウンタｔを１インクリメントし、ステップＳ１４において、タイムカウンタｔが、上限値、例えば、ｔ＝５０であるか否かを判定する。

ステップＳ１４において、上限値、すなわち、ｔ＝５０ではないと判定された場合、処理は、ステップＳ１２に戻る。すなわち、所定の上限の時間まで、ステップＳ１２乃至Ｓ１４の処理が繰り返される。

そして、ステップＳ１２において、原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂが、それぞれ、原点センサ３３、および停止センサ３２において、原点位置および停止位置を検出している場合、ステップＳ１５において、原点センサ制御部３４ａ、および停止センサ制御部３４ｂは、それぞれ原点センサ３３の発光素子３３ａ、および停止センサ３２の発光素子３２ａを消灯させ、それぞれフォトセンサ３３ｂ，３２ｂの受光動作を停止させる。

ステップＳ１６において、リセット部３４ｆは、モータカウンタ３４ｅのカウントをゼロにリセットする。

ステップＳ１７において、制御部３４は、光路アドレスメモリ３４ｈに、例えば、図３で示される、光路切替プリズム１１ｇが選択された状態、すなわち、原点位置における状態の光路アドレスとして１を記憶させ、処理は、終了する。

一方、ステップＳ１４において、タイムカウンタｔが所定の値、例えば、ｔ＝５０を越えたと判定された場合、ステップＳ１８において、ステップＳ１５と同様に、原点センサ３３の発光素子３３ａ、および停止センサ３２の発光素子３２ａを消灯させ、それぞれフォトセンサ３３ｂ，３２ｂの受光動作を停止させる。

ステップＳ１９において、エラー判定部３４ｇは、例えば、図示せぬディスプレイにエラーの発生を表示させる、または、エラーの発生を示すランプを発光させるなどにより、エラーの発生を提示する。

以上の処理を纏めると、ステップＳ３の処理により、光路切替ターレット１１がクリック機構により位置決めされた停止位置にある場合、ステップＳ４の処理により、図６で示されるように、時刻ｔ０乃至ｔ１において、ＣＷ方向に２００パルスだけ、低周波数の印加電圧により低定速で所定時間だけステッピングモータ４１を回転させることで、停止位置から脱出させる。そして、停止位置ではない状態となったところで、ステップＳ５の処理により、図６における時刻ｔ１乃至ｔ２で示されるように、ステッピングモータ４１が、所定の回転速度まで加速されると共に、時刻ｔ２以降で示されるように所定の回転速度で回転される。この状態で、ステップＳ６の処理により、原点位置となったタイミングに対応する、図６の時刻ｔ３において、ステップＳ７の処理によりモータカウンタ３４ｅがゼロにリセットされ、ステップＳ８の処理によりステッピングモータ４１の回転速度の減速が開始されて、原点位置を通り越した分のパルス数のカウントが開始される。そして、ステップＳ９の処理により、図６の時刻ｔ４で示されるように、原点位置を通り越して停止したときのモータカウンタ３４ｅに記憶されているパルス数だけ、ステップＳ９の処理により、ＣＷ方向に所定の回転速度まで加速しながら回転されて、原点位置に設定される。

このため、従来においては、例えば、図７で示されるように、ステッピングモータ４１を回転させる際には、回転が開始されると共に、時刻ｔ０乃至ｔ１１において、所定の回転速度まで加速させ、時刻ｔ１１以降において、所定の回転速度で回転させ、停止位置が検出されたタイミングに対応する時刻ｔ１２において、減速を開始し、時刻ｔ１３において停止させることにより、図７における時刻ｔ０乃至ｔ１１で示される加速区間のうち、特に、時刻ｔ０に近いタイミングにおいて、ステッピングモータ４１により発生されるトルクが小さいので、光路切替ターレット１１のクリック位置から嵌合状態を脱することができずに、脱調してしまう恐れがあった。

これに対して、図４のフローチャートを参照して説明した処理によれば、光路切替ターレット１１がクリック位置にある場合、所定時間だけ低定速で回転させることで、ステッピングモータ４１の発生可能な最大トルクに近いトルクを発生させることが可能となるため、減速ギヤや大トルクを発生させるためだけのステッピングモータなどを設けることなく、大きなトルクを発生させることが可能となる。結果として、光路切替ターレット１１のクリック位置における嵌合状態を脱することが可能となるので、嵌合状態からの脱出失敗によるステッピングモータ４１の脱調を抑制することが可能となる。

尚、ステップＳ４の処理において、ＣＷ方向に回転させ、ステップＳ５の処理において、逆方向のＣＣＷ方向に回転させながら原点位置を検出し、ステップＳ９の処理により、原点位置を通り過ぎたパルス数だけ、再びＣＷ方向に回転させて原点位置に停止させるのは、通常、イニシャライズ処理が実施される直前の段階で、光路切替ターレット１１は、原点位置に存在することが多いためである。すなわち、イニシャライズ処理が実施される直前の段階で、原点位置の状態であれば、一旦、ＣＷ方向に２００パルスだけ低定速で回転させることで、原点位置、すなわち、クリック位置を脱出させた後、原点位置を探しながらＣＣＷ方向に回転させると、２００パルスで元の位置に戻ることになるので、所定の回転速度に達するまでの極短い間に原点位置が検出されることになる。このため、ステップＳ５，Ｓ６の繰り返し処理時間を短くすることが可能となる。また、２００パルスが発せられる間であるので、加速されていても所定の回転速度に達する間もなく原点位置を通り過ぎる可能性が高くなるので、原点位置を通り過ぎるパルス数も小さくすることが可能となる。

つまり、ＣＷ方向に回転させ、ステップＳ５の処理において、逆方向のＣＣＷ方向に回転させながら原点位置を検出し、ステップＳ９の処理により、原点位置を通り過ぎたパルス数だけ、再びＣＷ方向に回転させて原点位置に停止させるように制御することにより、イニシャライズ処理そのものの処理時間を短縮させることが可能となる。

また、以降においては、図６の時刻ｔ１乃至ｔ２、および、図７の時刻ｔ０乃至ｔ１１で示されるように、所定の回転速度まで印加電圧の周波数を高周波に高めることで加速した後、図６の時刻ｔ２乃至ｔ３、および、図７の時刻ｔ１１乃至ｔ１２で示されるように、所定の回転速度まで印加電圧の周波数を一定として、所定の回転速度で回転し、さらに、図６の時刻ｔ３乃至ｔ４、および図７の時刻ｔ１２乃至ｔ１３で示されるように、所定の回転速度から印加電圧の周波数を低減させて、減速して停止するといった一連のステッピングモータ４１の回転の制御方法を台形駆動制御と称するものとする。また、図６における時刻ｔ０乃至ｔ１で示されるように、低周波数の印加電圧により所定時間だけ低定速でステッピングモータ４１の回転を制御する方式を低定速制御と称するものとする。また、低定速制御において、以上においては、２００パルス分の印加電圧でステッピングモータを回転させる例について説明してきたが、クリック位置を脱するのに必要とされるパルス数であればよいので、２００パルス以外のパルス数であってもよい。また、低定速制御における周波数（回転速度）は、クリック状態を脱するのに必要とされるトルクが発生できる周波数（回転速度）であればよいものである。ただし、クリック状態を脱するのに必要とされる必要最低限のトルクを発生させる速度である方が、処理そのものを高速で実現することができる。

したがって、図４のフローチャートを参照したステッピングモータ４１の回転制御は、換言すれば、低定速制御を初期の段階で実行し、クリック位置を脱したタイミングから台形駆動制御に切り替えた回転制御であると言える。

次に、図８のフローチャートを参照して、光路切替ターレット１１の光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈのうちの隣接する光路切替プリズムに移動する隣接移動処理について説明する。尚、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ３２，Ｓ３３，３６，Ｓ３７，Ｓ３９乃至Ｓ４２，Ｓ４４の処理については、図４のフローチャートを参照して説明と同様であるので、その説明は、適宜省略するものとする。

ステップＳ３１において、フラグ制御部３４ｊは、隣接移動失敗フラグ３４ｉを参照して、隣接移動失敗フラグ３４ｉが、隣接する光路切替プリズムに移動させる処理が失敗したことを示すフラグ＝１であるか否かを判定する。尚、隣接移動失敗フラグ３４ｉは、１を記憶しているとき、直前の処理で隣接移動が失敗したことを示し、０を記憶しているとき、失敗していないことを示している。

ステップＳ３１において、例えば、隣接移動失敗フラグが、失敗を示す１ではない場合、処理は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、停止センサ制御部３４ｂは、停止センサ３２の発光素子３２ａを点灯させる。

ステップＳ３３において、モータ励磁制御部３４ｃは、ステッピングモータ４１の励磁をＯＮの状態に制御する。

ステップＳ３４において、回転管理部３４ｄは、モータカウンタ３４ｅを利用してパルス数をカウントしながら、隣接する光路切替プリズム１１ｅ乃至１１ｈのいずれかが存在する隣接移動方向（例えば、光路切替プリズム１１ｇからみて、隣接移動方向とは、光路切替プリズム１１ｈまたは１１ｆへの回転方向である）に対して、ステッピングモータ４１を２００パルス分だけ、低定速制御で回転させる。この処理により、ステッピングモータ４１が、回転する際に、光路切替ターレット１１のクリック位置における嵌合状態を安定的に脱出させることが可能となる。

ステップＳ３５において、回転管理部３４ｄは、モータカウンタ３４ｅを利用してパルス数をカウントしながら、隣接移動方向に対して、台形駆動制御で１７２０パルス分だけ、ステッピングモータ４１を回転させる。すなわち、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理と合わせて、上述したステッピングモータ４１は、１９２０パルスが印加されることにより、１／４回転、すなわち、９０°だけステッピングモータ４１が回転することになる。

ステップＳ３６において、ステッピングモータ４１の励磁がＯＦＦの状態にされ、ステップＳ３７において、タイムカウンタｔがゼロにリセットされると、ステップＳ３８において、停止センサ制御部３４ｂは、停止センサ３２が、停止位置を検出しているＯＮの状態であるか否かを判定する。すなわち、上述したステップＳ３３までの処理により光路切替ターレット１１は、隣接方向に対して９０°回転することにより停止位置に戻されているはずであるが、念の為、再度、光路切替ターレット１１が、停止位置であるか否かが判定される。

ステップＳ３８において、停止センサ３２が停止位置を検出していない場合、タイムカウンタｔが所定時間であるｔ＝５０まで、ステップＳ３８乃至Ｓ４０が繰り返される。そして、所定時間であるｔ＝５０までの間に、停止位置が検出された場合、ステップＳ４１において、停止センサ３２の発光素子３２ａが消灯され、ステップＳ４２において、モータカウンタ３４ｅがゼロにリセットされる。

ステップＳ４３において、制御部３４は、光路アドレスメモリ３４ｈに記憶されている値を１インクリメントする。ただし、光路アドレスメモリ３４ｈに４が記憶されている場合、制御部３４は、値を１にリセットする。

一方、所定時間であるｔ＝５０までに停止センサ３２が、停止位置を検出しなかった場合、ステップＳ４４において、フラグ制御部３４ｊは、隣接移動失敗フラグ３４ｉを、隣接方向への移動が失敗したことを示す１に設定する。

さらに、ステップＳ３１において、隣接移動失敗フラグ３４ｉが隣接方向への移動が失敗したことを示す１である場合、ステップＳ４６において、イニシャライズ処理が実行される。尚、イニシャライズ処理については、図４のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は、省略する。

ステップＳ４７において、エラー判定部３４ｇは、隣接移動失敗フラグ３４ｉが、隣接方向への移動が失敗したことを示す１に設定され、連続してイニシャライズ処理が２回以上繰り返されたか否かを判定し、２回以上ではない場合、処理は、ステップＳ３１に戻る。

そして、ステップＳ４７において、連続してイニシャライズ処理される回数が２回以上である場合、何らかの異常により隣接移動が不能の状態であるものとみなして、ステップＳ４８において、エラー判定部３４ｇは、例えば、図示せぬディスプレイにエラーの発生を表示させる、または、エラーの発生を示すランプを発光させるなどにより、エラーの発生を提示する。

以上の処理により、原点位置、または停止位置で、隣接移動方向に対して低定速制御で回転させ、その後に隣接方向に対して台形駆動制御によりステッピングモータ４１を回転させるようにすることで、回転を開始した当初においては、ステッピングモータ４１の発生可能な最大トルクに近いトルクを発生させることが可能となるため、減速ギヤや大トルクを発生させるためだけのステッピングモータなどを設けることなく、大きなトルクを発生させることが可能となる。結果として、光路切替ターレット１１のクリック位置における嵌合状態を脱することが可能となるので、嵌合状態からの脱出失敗によるステッピングモータ４１の脱調を抑制して、安定的に隣接移動方向に回転することが可能となる。

以上の如く、本発明によれば、小トルクのステッピングモータで、クリック機構により位置決めを行う顕微鏡の光学素子を、脱調せず安定して切り替えることが可能となる。

尚、本明細書において、処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。

本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。 図１の光路切替ターレットの構造を説明する図である。 図１の光路切替ターレットの制御機構を説明する図である。 イニシャライズ処理を説明するフローチャートである。 ステッピングモータの印加電圧の周波数と発生トルクの関係を説明する図である。 図１の光路切替ターレットを回転させるステッピングモータを制御する際のタイミングと、印加電圧の周波数との関係を示す図である。 従来のステッピングモータを制御する際のタイミングと、印加電圧の周波数との関係を示す図である。 隣接移動処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 顕微鏡， １１ 光路切替ターレット， １１ａ乃至１１ｄ Ｖ溝， １１ｅ乃至１１ｈ 光路切替プリズム， １２ 対物レンズレボルバ， ２１ クリック固定部， ２２ バネ， ３１ １／４回転ターレット， ３２ 停止センサ， ３２ａ 発光素子， ３２ｂ フォトセンサ， ３３ 原点センサ， ３３ａ 発光素子， ３３ｂ フォトセンサ， ３４ 制御部， ３４ａ 原点センサ制御部， ３４ｂ 停止センサ制御部， ３４ｃ モータ励磁制御部， ３４ｄ 速度管理部， ３４ｅ モータカウンタ， ３４ｆ リセット部， ３４ｇ エラー判定部， ３４ｈ 光路アドレスメモリ， ３４ｉ 隣接移動失敗フラグ， ３４ｊ フラグ制御部， ４１ ステッピングモータ

Claims (5)

1. 光学素子が設置され、前記光学素子を所定の位置に位置決めする回転体と、
   前記回転体を回転させるステッピングモータと、
   前記回転体に設けられた凸部、または凹部と、
   前記ステッピングモータによりトルクが発生されていない状態において、前記凸部、または凹部に対して嵌合状態となることにより、前記回転体の回転を停止させるように押圧すると共に、前記ステッピングモータによりトルクが発生されている状態において、前記トルクにより前記嵌合状態から脱出可能で、かつ、前記回転体が回転可能な力で押圧する押圧部とを備え、
   前記ステッピングモータは、回転の起動から所定期間、低速で回転する
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記所定期間は、前記凸部、または凹部に対して嵌合状態の前記押圧部が、前記トルクにより嵌合状態から脱出するまでの期間である
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記ステッピングモータは、印加される電圧の周波数により回転数が制御され、回転の起動から所定期間、低周波数の電圧が印加されることにより低速で回転する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
4. 前記回転体は、複数の光学素子を備え、回転により前記光学素子を切り替えるレボルバである
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の位置決め装置を備えた顕微鏡。

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