JP2017003781A - 光学素子切替装置の移動速度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の切り替えで耐久性の低下が生じることを防止可能とする。【解決手段】ケーシング１２２と、４つの光学素子１２６を保持し、ケーシング１２２に移動可能に支持されるターレット１３０と、ケーシング１２２に支持されターレット１３０を移動させる駆動装置１３４と、ケーシング１２２に支持され凹部１３０Ｂに係合することで４つの光学素子１２６それぞれを光軸Ｏ上に位置決めをする係合機構１３８と、を備える光学素子切替装置１２０の移動速度制御方法であって、凹部１３０Ｂが係合機構１３８に係合した状態から、ターレット１３０の移動を開始する工程と、ターレット１３０の移動速度Ｖを加速させる工程と、係合機構１３８が次の凹部１３０Ｂに係合する際には移動速度Ｖを減速する工程と、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際には移動速度Ｖをゼロとする工程と、を含む。【選択図】図７

Description

本発明は、顕微鏡などを含む画像測定装置に用いられる光学素子切替装置の移動速度制御方法に係り、特に、光学素子の切り替えで耐久性の低下が生ずることを防止可能な光学素子切替装置の移動速度制御方法に関する。

従来、特許文献１に示すような光学素子切替装置が用いられている。この光学素子切替装置は、固定部材と、１つ以上の光学素子を保持し、１つ以上の光学素子それぞれに対応して位置決めするための凹部が複数設けられ、固定部材に移動可能に支持される可動部材と、固定部材に支持され可動部材を移動させる駆動装置と、固定部材に支持され凹部に係合することで１つ以上の光学素子それぞれを光軸上に位置決めをする係合機構と、を備える。即ち、この光学素子切替装置では、凹部に、係合機構を構成するクリックボールを落とし込んで、各光学素子の位置決めを行う構成となっている。

特開平１０−８２９４６号公報

しかしながら、このような構成の光学素子切替装置では、光学素子を移動させた際には、各凹部に必ずクリックボールが落とし込まれることとなる。つまり、可動部材を移動させて光学素子が光軸上を通過するたびに、クリックボールが凹部に落し込まれて振動が発生する。このため、光学素子が単に光軸上を通過することを繰り返すだけで、振動が発生して、光学素子切替装置の組み付け状態を変化させるだけでなく、各構成要素の摩耗・消耗を促し、耐久性を低下させるおそれがある。

本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、光学素子の切り替えで耐久性の低下が生ずることを防止可能な光学素子切替装置の移動速度制御方法を提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、固定部材と、１つ以上の光学素子を保持し、該１つ以上の光学素子それぞれに対応して位置決めするための凹部が複数設けられ、該固定部材に移動可能に支持される可動部材と、該固定部材に支持され該可動部材を移動させる駆動装置と、該固定部材に支持され前記凹部に係合することで該１つ以上の光学素子それぞれを光軸上に位置決めをする係合機構と、を備える光学素子切替装置の移動速度制御方法であって、前記凹部が前記係合機構に係合した状態から、前記可動部材の移動を開始する工程と、該可動部材の移動速度を加速させる工程と、前記係合機構が次の該凹部に係合する際には該移動速度を減速する工程と、該係合機構が該凹部に係合した際には該移動速度をゼロとする工程と、を含むことにより、前記課題を解決したものである。

本願の請求項２に係る発明は、前記移動速度を減速する際の最大減速加速度で該移動速度の減速を継続させた場合には、前記係合機構が前記凹部に係合した際に該移動速度がゼロとなる、または該係合機構が該凹部に係合する以前に該移動速度がゼロとなるようにしたものである。

本願の請求項３に係る発明は、前記移動速度の減速を、前記凹部間の中間の位置またはそれ以前の位置で開始するようにしたものである。

本願の請求項４に係る発明は、前記移動速度の減速加速度の大きさを、該移動速度の減速開始時に比べ減速終了時に小さくするようにしたものである。

本願の請求項５に係る発明は、前記光学素子切替装置が記憶部を備え、該記憶部に予め記憶された制御信号で前記移動速度を決定するようにしたものである。

本願の請求項６に係る発明は、前記光学素子切替装置が前記凹部に対応する位置を検出する検出部を備え、前記係合機構が前記凹部それぞれに係合した際に、該検出部の出力に基づいて前記駆動装置を駆動させる駆動信号を修正するようにしたものである。

本発明によれば、光学素子の切り替えで耐久性の低下が生じることを防止可能となる。

本発明の第１実施形態に係る画像測定装置の一例を示す模式図 画像検出ユニットを示す模式図（一部カバーを外した正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）） 画像検出ユニットの一部の断面を示す側面図 画像検出ユニットを示す模式図（上面外観図（Ａ）、上面概略透視図（Ｂ）） 光学素子切替装置の構成要素の関係を示す概略関係図 位置確認機構の出力と４つの光学素子の位置との関係を示す模式図（センサ出力と光軸上にくる光学素子との関係を示す表（Ａ）、光学素子を変更した際に移動するインデックスプレートの位置とセンサの位置とを示す図（Ｂ）） 光学素子の変更手順を示すフローチャート図 本実施形態に係るターレットの移動速度を説明するための模式図（回転角度に対する移動速度の変化を示す図（Ａ）、ターレットと係合機構とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、それぞれの場合の位置関係を示した図（Ｂ）） 本発明の第２実施形態に係るターレットの移動速度を説明するための模式図（回転角度に対する移動速度の変化を示す図（Ａ）、ターレットと係合機構とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、それぞれの場合の位置関係を示した図（Ｂ）） 本発明の第３実施形態に係るターレットの移動速度を説明するための模式図（回転角度に対する移動速度の変化を示す図（Ａ）、ターレットと係合機構とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、それぞれの場合の位置関係を示した図（Ｂ）） 本発明の第４実施形態に係る光学素子切替装置を示す模式図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

本発明に係る第１実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。

最初に、図１を用いて、光学素子切替装置が用いられる画像測定装置の概略構成について説明する。

画像測定装置１００は、図１に示す如く、ベース１０２と、ベース１０２上に立設された１対のコラム１０４と、１対のコラム１０４間に渡されたビーム（図示せず）と、を備える。ビーム上には、Ｘ方向及びＺ方向へ移動するＸＺ移動機構（図示せず）が配置されており、それらは上部カバー１０６の内側に収納されている。ＸＺ移動機構上には、画像検出ユニット１１０が取り付けられている。画像検出ユニット１１０には、照明系１０８が設けられている。なお、ベース１０２には、ベース面１０２ＡをＹ方向へ移動可能とするＹ移動機構（図示せず）が組み込まれている。このため、ベース面１０２Ａに載置される被測定物に対して、画像検出ユニット１１０を相対的に３次元的に移動させることができ、画像測定装置１００は被測定物を３次元で測定することが可能とされている。

次に、図２（Ａ）、（Ｂ）〜図５を用いて、画像検出ユニット１１０及び光学素子切替装置１２０の概略構成について説明する。

画像検出ユニット１１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３に示す如く、対物レンズ１１２と、光学素子切替装置１２０で切り替えられる光学素子１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ（光学素子１２６とも総称する）と、対物レンズ１１２と光学素子１２６で形成される画像を検出するＣＣＤカメラ１１４と、を備える。つまり、画像検出ユニット１１０は、光学素子切替装置１２０で切り替えられる光学素子１２６で、様々な画像（例えば、倍率が異なるような画像）を検出することができる。

光学素子切替装置１２０は、図２（Ａ）、（Ｂ）〜図５に示す如く、ケーシング（固定部材）１２２と、ターレット（可動部材）１３０と、駆動装置１３４と、係合機構１３８と、位置確認機構１４２と、を備える。つまり、光学素子切替装置１２０は、画像検出ユニット１１０の光軸Ｏに対して、ターレット１３０に保持された光学素子１２６を駆動装置１３４で移動させ切り替えるパワーターレットとして機能する。

以下に、光学素子切替装置１２０の各構成要素について説明する。

ケーシング１２２は、図２（Ａ）、（Ｂ）〜図４（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、ターレット１３０だけでなく、駆動装置１３４と、係合機構１３８と、位置確認機構１４２と、を支持している。そして、ケーシング１２２は、対物レンズ１１２とＣＣＤカメラ１１４も支持し、画像検出ユニット１１０のケーシングとしても機能している。

ターレット１３０は、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３、図５に示す如く、４つの光学素子１２６を保持しケーシング１２２に移動可能に支持されている。具体的には、ターレット１３０は、図４（Ｂ）、図５に示す如く、円盤形状とされている。そして、ターレット１３０では、回転中心から等距離の径方向位置で、周方向に等間隔で（９０°毎）光学素子１２６が保持されている。なお、ターレット１３０の中心には、シャフト１２９が連結されている。このため、シャフト１２９を中心に、ターレット１３０がケーシング１２２に対して回転することで、４つの光学素子１２６の切り替えが行われる構成となっている。シャフト１２９には、図３、図４（Ｂ）、図５に示す如く、従動プーリ１３６が設けられている。

また、ターレット１３０には、図３、図４（Ｂ）に示す如く、デテント１３０Ａが設けられている。デテント１３０Ａは、ケーシング１２２に対して係合機構１３８で所定位置（所定の角度）に保持され、ターレット１３０上の４つの光学素子１２６それぞれを位置決めする部材である。具体的には、デテント１３０Ａは、ターレット１３０の外周側面で構成されている（つまり、デテント１３０Ａは、光軸Ｏとほぼ平行、言い換えれば光学素子１２６の側面とほぼ平行に設けられている）。そして、図４（Ｂ）に示す如く、４つの光学素子１２６それぞれに対応して、デテント１３０Ａには位置決めするための略Ｖ字形状の凹部１３０Ｂが備えられている。本実施形態では、光学素子１２６が４つとされていることから、凹部１３０Ｂは、ターレット１３０に９０°間隔で設けられている。なお、本実施形態では、光学素子１２６が、例えば、倍率の異なる中間レンズであるが、偏光板や位相板などであってもよい。

駆動装置１３４は、図３、図５に示す如く、ケーシング１２２に支持されターレット１３０を移動（回転）させるための装置である。具体的には、電動のパルスモータなどである。駆動装置１３４には、駆動プーリ１３５が設けられ、タイミングベルト１３７を介して、ターレット１３０に連結された従動プーリ１３６を回転させる構成となっている。つまり、ターレット１３０は、駆動装置１３４によって、電動駆動される。

係合機構１３８は、図２（Ａ）、図３、図４（Ｂ）に示す如く、ケーシング１２２に支持されターレット１３０の凹部１３０Ｂに係合することで４つの光学素子１２６それぞれを光軸Ｏ上に位置決めをする機構である。具体的には、係合機構１３８は、保持部材１３８Ａと、ベアリング部材１３８Ｂと、軸部材１３８ＢＢと、板ばね１３８Ｃと、を備える。

図２（Ａ）に示す如く、保持部材１３８Ａは、一対の支持部を備えるコの字形状の部材であり、デテント１３０Ａに対峙するように、ケーシング１２２の内側に固定されている。一対の支持部のターレット１３０側（デテント１３０Ａ側）で、板ばね１３８Ｃの両端部が支持されている。

図２（Ａ）に示す如く、板ばね１３８Ｃの中央部にはそれぞれ、ベアリング部材１３８Ｂを非接触で配置可能とする開口部が設けられている。そして、その開口部を跨ぐように、板ばね１３８Ｃにはデテント１３０Ａ側が凹形状となるように屈曲された２つの屈曲部が設けられている。屈曲部は、ベアリング部材１３８Ｂを支持する軸部材１３８ＢＢと、その凹形状の部分で当接している。つまり、この屈曲部で、軸部材１３８ＢＢをターレット１３０側に押圧する構成となっている。よって、図４（Ｂ）に示す如く、板ばね１３８Ｃは、（ケーシング１２２に支持され）ベアリング部材１３８Ｂを介して、（ほぼ光学素子１２６の側面と平行である）デテント１３０Ａに対して押圧力を与えることができる（即ち、係合機構１３８は、光学素子１２６の側面側からデテント１３０Ａに押圧力を与える配置とされている）。

図４（Ｂ）に示す如く、軸部材１３８ＢＢは、板ばね１３８Ｃに支持されている。軸部材１３８ＢＢには、ベアリング部材１３８Ｂが、転動体などを介して回転可能に支持されている。ベアリング部材１３８Ｂは、円筒形状である。そして、ベアリング部材１３８Ｂは、軸部材１３８ＢＢを介して板ばね１３８Ｃに押圧されて、デテント１３０Ａに係合する構成（直接接触する構成）となっている。

位置確認機構１４２は、どの光学素子１２６が光軸Ｏ上に位置決めされたかを確認可能とする機構である。つまり、位置確認機構１４２は、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際に光軸Ｏ上に位置決めされた光学素子１２６の確認（特定）を可能とする。位置確認機構１４２は、図３、図４（Ａ）、図５に示す如く、３つのセンサ１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ（センサ１４４とも総称する）とインデックスプレート１４６とを備える。センサ１４４は、例えば、発光素子と受光素子とから構成されるフォトカプラなどである。インデックスプレート１４６は、円盤形状でありターレット１３０を支持するシャフト１２９に固定されている。インデックスプレート１４６の周方向の複数個所（例えば９０°毎に３か所）には、図４（Ａ）に示す如く、光学素子１２６の位置に対応するスリット１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃが設けてある。例えば、スリット１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃをセンサ１４４の発光素子からの光が通過し受光素子でその光を受光した際には、センサ１４４が‘Ｈ’信号を出力する。そして、インデックスプレート１４６で、センサ１４４の発光素子からの光が遮られた際には、センサ１４４が‘Ｌ’信号を出力する。これらの‘Ｈ’信号及び‘Ｌ’信号は、図５に示す如く、制御基板ＣＵに出力される。結果的に、各光学素子１２６を移動制御した位置（角度）は、センサ１４４の出力を制御基板ＣＵで処理することで確認することができる。

例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて、センサ１４４出力について説明する。

図６（Ａ）はセンサ１４４出力と光軸Ｏ上にくる光学素子１２６との関係を示す表であり、図６（Ｂ）は光学素子１２６を変更（移動）した際に移動するインデックスプレート１４６の位置とセンサ１４４の位置とを示す図である。なお、図６（Ｂ）において示されているのは、インデックスプレート１４６とセンサ１４４である。しかし、光学素子１２６の位置が判別容易となるように、各光学素子１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄの位置を便宜上白丸（光軸Ｏ上にくる光学素子１２６を特に二重白丸で表示）でインデックスプレート１４６上に重ねて示している。同時に、一点鎖線の十字形が光軸Ｏを示している。また、白抜き矢印は移動方向（回転方向）Ｐを示している。

図６（Ｂ）に示す如く、光学素子１２６Ａの位置に相当するインデックスプレート１４６の位置にはスリットがなく、光学素子１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄの位置に相当するインデックスプレート１４６の位置にはスリット１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃがそれぞれ設けられているとする。

図６（Ｂ）の左端一番目で示すインデックスプレート１４６の位置においては、全てのセンサ１４４の位置にスリット１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃがくる。このため、全てのセンサ１４４の出力が‘Ｈ’となり、図６（Ａ）の一行目に示す如く、光学素子１２６Ａが光軸Ｏ上にくることを制御基板ＣＵ上で確認することができる。

次に、図６（Ｂ）の左端から二番目で示すインデックスプレート１４６の位置においては、センサ１４４Ａ、１４４Ｂの位置にスリット１４６Ｂ、１４６Ｃがきて、センサ１４４Ｃの位置にはスリットがこない。このため、センサ１４４Ａ、１４４Ｂの出力が‘Ｈ’となり、且つセンサ１４４Ｃの出力が‘Ｌ’となり、図６（Ａ）の二行目に示す如く、光学素子１２６Ｂが光軸Ｏ上にくることを制御基板ＣＵ上で確認することができる。

次に、図６（Ｂ）の左端から三番目で示すインデックスプレート１４６の位置においては、センサ１４４Ａ、１４４Ｃの位置にスリット１４６Ｃ、１４６Ａがきて、センサ１４４Ｂの位置にはスリットがこない。このため、センサ１４４Ａ、１４４Ｃの出力が‘Ｈ’となり、且つセンサ１４４Ｂの出力が‘Ｌ’となり、図６（Ａ）の三行目に示す如く、光学素子１２６Ｃが光軸Ｏ上にくることを制御基板ＣＵ上で確認することができる。

そして、図６（Ｂ）の右端一番目で示すインデックスプレート１４６の位置においては、センサ１４４Ｂ、１４４Ｃの位置にスリット１４６Ａ、１４６Ｂがきて、センサ１４４Ａの位置にはスリットがこない。このため、センサ１４４Ｂ、１４４Ｃの出力が‘Ｈ’となり、且つセンサ１４４Ａの出力が‘Ｌ’となり、図６（Ａ）の四行目に示す如く、光学素子１２６Ｄが光軸Ｏ上にくることを制御基板ＣＵ上で確認することができる。

なお、図４（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、４つの凹部１３０Ｂとインデックスプレート１４６の３つのスリット１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃとの位置関係は定まっている。つまり、センサ１４４は、４つの凹部１３０Ｂに対応する位置を検出する構成ともいえる。言い換えると、光学素子切替装置１２０は凹部１３０Ｂに対応する位置を検出する検出部（センサ１４４）を備えているといえる。

図５に示す如く、制御基板ＣＵは、駆動装置１３４及びセンサ１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃに接続されている。制御基板ＣＵは、例えば、図示しないコントローラに内蔵されており、図示しない処理部で各種の処理・制御を行う。例えば、制御基板ＣＵでは、駆動パルス信号（駆動信号）を設定し、その駆動パルス信号により、駆動装置１３４をフィードフォワード制御して駆動させる（駆動装置はＤＣ電圧値などでＤＣ制御されてもよい）。具体的には、この駆動パルス信号で、ターレット１３０の移動速度Ｖ、移動方向（回転方向）Ｐ、移動量（回転角度θ）などが規定される。

また、制御基板ＣＵには、図示せぬ入力手段が接続されており、その入力手段から光学素子１２６の変更指令（切り替え指令）などが入力される。なお、入力手段から、直接、ターレット１３０の移動速度Ｖ、移動方向（回転方向）Ｐ、移動量（回転角度θ）などが入力されてもよい。

また、制御基板ＣＵには、記憶部ＭＲが設けられており、駆動装置１３４の駆動制御のための各種初期値・更新値などが記憶されている。例えば、記憶部ＭＲは、ターレット１３０の移動速度Ｖなどを規定する制御信号を記憶している。制御基板ＣＵでは、光学素子１２６の変更指令に対応する制御信号が記憶部ＭＲから読み出され、駆動パルス信号が設定される（言い換えると、光学素子切替装置１２０が記憶部ＭＲを備え、記憶部ＭＲに予め記憶された制御信号で移動速度Ｖが決定される構成である）。

また、制御基板ＣＵでは、上述したように、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際に、センサ１４４の出力（‘Ｈ’信号あるいは‘Ｌ’信号）に基づいて光軸Ｏ上にある光学素子１２６が確認（特定）される。なお、制御基板ＣＵでは、センサ１４４の出力に基づいて、設定した駆動パルス信号による凹部１３０Ｂ間の想定される移動量を確認することもできる。そして、必要に応じて、制御基板ＣＵでは、駆動パルス信号を修正することができる（その修正値は、記憶部ＭＲに書き込まれる構成でもよい）。その場合には、設定した駆動パルス信号による想定される凹部１３０Ｂの位置と実際のセンサ１４４出力による凹部１３０Ｂの位置との間にずれがあっても、そのずれをリセットすることができ、且つそのずれが複数の凹部１３０Ｂ間で累積されることを防止することができる。

次に、光学素子切替装置１２０の移動速度制御方法の一例について、図７、図８（Ａ）、（Ｂ）を用いて以下に説明する。なお、図７は、光学素子１２６の変更手順を示すフローチャート図である。図８（Ａ）は、回転角度θ（０°〜１８０°）に対する移動速度Ｖの変化を示す図である。図８（Ｂ）はターレット１３０と係合機構１３８とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、それぞれの場合の位置関係を示した図である。なお、図８（Ｂ）では、光学素子１２６Ａを特に二重白丸で表示する。同時に、一点鎖線の十字形が光軸Ｏを示している。また、白抜き矢印は移動方向（回転方向）Ｐを示している。

本実施形態では、ターレット１３０の回転角度θが０°、９０°、１８０°、２７０°のときに、光学素子１２６がそれぞれ、光軸Ｏ上に配置される構成となっている。ここでは、回転角度θが０°の状態からターレット１３０を移動（回転）させて、別の光学素子１２６に切り替えることを想定する。

まず、入力手段から光学素子１２６の変更指令が制御基板ＣＵに出力される（図７、ステップＳ２）。

次に、制御基板ＣＵの処理部にて、入力した光学素子１２６の変更指令に対応する記憶部ＭＲの制御信号が読み出される。そして、処理部は、その制御信号に基づいて駆動パルス信号の設定を行う（図７、ステップＳ４）。具体的には、この駆動パルス信号が、ターレット１３０の移動速度Ｖ、移動方向（回転方向）Ｐ、移動量（回転角度θ）などを規定する。

次に、駆動パルス信号が駆動装置１３４に出力され、凹部１３０Ｂが係合機構１３８に係合した状態（図８（Ｂ）の左端一番目の図で示すθ＝０°の状態）から、図８（Ａ）に示す如く、ターレット１３０の移動（回転）が移動方向Ｐで開始する（図７、ステップＳ６）。このとき、ターレット１３０の移動速度Ｖを一定の加速度で加速させる（図７、ステップＳ８）。本実施形態では、この一定の加速度は駆動装置１３４が脱調しない最大の加速度とされている。

次に、移動方向Ｐにおける次の凹部１３０Ｂとの丁度中間の位置（図８（Ｂ）の左端から二番目の図で示すθ＝４５°の状態）で、ターレット１３０の移動速度Ｖの減速を開始する（図７、ステップＳ１０）。本実施形態では、このときの減速加速度を、上述した最大の加速度と同一の大きさで一定としている。このため、次の凹部１３０Ｂに係合機構１３８が係合する際には、移動速度Ｖをゼロとすることができる（この状態は、移動速度Ｖを減速する際の最大減速加速度で移動速度Ｖの減速を継続させた場合には、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際に移動速度Ｖがゼロとなる状態である）。基本的には、本実施形態では、係合機構１３８が次の凹部１３０Ｂに係合する際には移動速度Ｖを減速することとしている。

次に、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際（図８（Ｂ）の左端から三番目の図で示すθ＝９０°の状態）には、実際に移動速度Ｖをゼロとする（図７、ステップＳ１２）。つまり、このとき、ターレット１３０を一旦停止させる。

次に、目的の光学素子１２６が光軸Ｏ上に位置決めされているか（目標位置への到達完了？）を、設定された駆動パルス信号すべてで駆動装置１３４を駆動制御したか否かで処理部が判断する（図７、ステップＳ１４）。

設定された駆動パルス信号すべてで駆動装置１３４を駆動制御したのであれば、目的の光学素子１２６が光軸Ｏ上に位置決めされているとする（図７、ステップＳ１４でＹｅｓ）。その場合には、次に、センサ１４４の出力を確認する（図７、ステップＳ１６）。具体的には、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際にセンサ１４４から出力される出力信号（‘Ｈ’信号あるいは‘Ｌ’信号）に基づいて、光軸Ｏ上にある光学素子１２６が確認（特定）される。センサ１４４の出力から判断される光軸Ｏ上にある光学素子１２６と、駆動パルス信号で駆動制御された光軸Ｏ上にある光学素子１２６とが同一であれば、そのまま終了する。センサ１４４の出力から判断される光軸Ｏ上にある光学素子１２６と、駆動パルス信号で駆動制御された光軸Ｏ上にある光学素子１２６とが同一でなければ、例えば、図示せぬ出力手段にエラー出力を行い、オペレータの支持を仰ぐようにすることができる。

設定された駆動パルス信号すべてで駆動装置１３４を駆動制御していなければ、設定された駆動パルス信号の残りで駆動装置１３４を駆動制御する（図７、ステップＳ１４でＮｏ）。その場合には、図７のステップＳ６からステップＳ１４までを、設定された駆動パルス信号すべてで駆動装置１３４を駆動制御するまで繰り返すこととなる。なお、移動速度Ｖに関して、回転角度θ（９０°〜１８０°）の場合は、回転角度θ（０°〜９０°）の場合と同様なので、図８（Ａ）、（Ｂ）における回転角度θ（９０°〜１８０°）に対する記載については説明を省略する。

このように、本実施形態では、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際には移動速度Ｖをゼロとしているので、ターレット１３０の停止をしない場合に比べて、振動を低減することが可能である。しかも、係合機構１３８が次の凹部１３０Ｂに係合する際にはターレット１３０の移動速度Ｖを減速している。即ち、本実施形態では、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際には移動速度Ｖをゼロとするように、ターレット１３０の移動速度Ｖを減速している。このため、凹部１３０Ｂと係合機構１３８との係合の際に生じる振動をさらに低減することが可能となる。つまり、目的の光学素子１２６を用いた測定を、光学素子１２６の切り替え後にすぐに実施することが可能である。しかも、振動による位置誤差の発生も防止でき、高精度な位置決めを実現することができる。

また、本実施形態では、移動速度Ｖを減速する際の最大減速加速度で移動速度Ｖの減速を継続させた場合であり、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合した際に移動速度Ｖがゼロとなる状態である。このため、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合するまでに、ターレット１３０の移動速度Ｖに急激な加速度がかからず、係合機構１３８とデテント１３０Ａとの間に生じる振動や摩耗をより防止することができる。

また、本実施形態では、一定の加速度で移動速度Ｖを加速させ、且つその同一の加速度で、移動速度Ｖを減速している。このため、ターレット１３０の加速と減速とを安定して実現でき、移動速度Ｖの加速減速の制御を極めて容易に実現可能である。なお、本実施形態では、駆動装置１３４によるターレット１３０の移動速度Ｖが最大移動速度に至る前に、減速が開始されている。このため、図８（Ａ）に示す移動速度Ｖでは、一定の移動速度となる部分がないが、移動速度Ｖは台形を示すように制御されてもよい。

また、本実施形態では、ターレット１３０の移動速度Ｖの減速が凹部１３０Ｂ間の中間の位置で開始されている。このため、ターレット１３０の移動速度Ｖの制御をより単純にでき、且つ移動速度Ｖの確実な減速を実現することができる。

また、本実施形態では、光学素子切替装置１２０が記憶部ＭＲを備え、記憶部ＭＲに予め記憶された制御信号で移動速度Ｖが決定される。即ち、オペレータは、駆動装置１３４の駆動制御のための設定を行う必要がなく、簡単に駆動装置１３４を制御することができる。なお、これに限らず、光学素子切替装置が記憶部ＭＲを備えても備えなくてもよく、オペレータが入力手段で直接駆動装置の駆動制御のための設定を行ってもよい。

また、本実施形態では、駆動装置１３４がフィードフォワード制御される。このため、フィードバック制御を行う場合に比べて、光学素子切替装置１２０の構成要素を少なくでき、且つその制御も単純化することができる。なお、これに限らず、駆動装置がフィードバック制御されてもよい。

また、本実施形態では、光学素子切替装置１２０が凹部１３０Ｂに対応する位置を検出するセンサ１４４を備えている。このため、実際に光軸Ｏ上に位置決めされる光学素子１２６を特定することができる。

なお、図７を用いて説明はしなかったものの、本実施形態では、係合機構１３８が凹部１３０Ｂそれぞれに係合した際（例えば、図７のステップＳ１２の際に実施可能）に、センサ１４４の出力に基づいて駆動装置１３４を駆動させる駆動信号を修正することができる。この場合には、設定した駆動パルス信号による想定される凹部１３０Ｂの位置と実際のセンサ１４４出力による凹部１３０Ｂの位置との間にずれがあっても、そのずれをリセットすることができ、且つそのずれが複数の凹部１３０Ｂ間で累積されることを防止することができる。つまり、より迅速に且つ高精度にターレット１３０の位置決めを実現することが可能である。なお、これに限らず、必ずしも検出部を備えなくてもよい。

即ち、本実施形態によれば、凹部１３０Ｂを通過する度に係合機構１３８にかかる衝撃荷重を緩和でき、光学素子１２６の切り替えで耐久性の低下が生じることを防止できる。

本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

例えば、第１実施形態においては、移動速度Ｖの減速は、凹部１３０Ｂ間の中間の位置で開始されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９（Ａ）、（Ｂ）に示す第２実施形態の如くであってもよい。図９（Ａ）は、回転角度θ（０°〜９０°）に対する移動速度Ｖの変化を示す図である。図９（Ｂ）はターレット１３０と係合機構１３８とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、それぞれの場合の位置関係を示した図である。なお、光学素子１２６Ａを特に二重白丸で表示する。同時に、一点鎖線の十字形が光軸Ｏを示している。また、白抜き矢印は移動方向（回転方向）Ｐを示している。

第２実施形態では、ターレット１３０の移動速度Ｖの減速が凹部１３０Ｂ間の中間以前の位置で開始されている。具体的には、回転角度θ＝１５°の位置から移動速度Ｖの減速を開始している。即ち、移動速度Ｖの減速開始の時期を早めているので、一定の減速加速度の大きさであっても、移動速度Ｖの減速加速度の大きさは、移動速度Ｖの減速開始時に比べ減速終了時に小さくされている。このため、本実施形態では、第１実施形態の場合に比べて、凹部１３０Ｂへ係合する直前の移動速度Ｖをより低減することができる。これにより、係合機構１３８が凹部１３０Ｂへ係合した際の衝撃負荷を更に低減でき、より振動を少なくすることが可能である。

あるいは、移動速度Ｖの減速が、凹部１３０Ｂ間の中間以降の位置で開始されてもよい。その際には、第１実施形態よりも、速くターレット１３０の移動を実現でき、光学素子１２６の切り替えを迅速に行うことができる。

上記実施形態では、移動速度Ｖの減速加速度の大きさは、移動速度の減速開始時から減速終了時まで一定であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す第３実施形態の如くであってもよい。図１０（Ａ）は、回転角度θ（０°〜９０°）に対する移動速度Ｖの変化を示す図である。図１０（Ｂ）はターレット１３０と係合機構１３８とを示す上面配置図であり、左端から、回転角度θが０°、４５°、９０°、それぞれの場合の位置関係を示した図である。なお、光学素子１２６Ａを特に二重白丸で表示する。同時に、一点鎖線の十字形が光軸Ｏを示している。また、白抜き矢印は移動方向（回転方向）Ｐを示している。

第３実施形態では、図１０（Ａ）に示す如く、移動速度Ｖの減速が、凹部１３０Ｂ間の中間の位置で開始されているものの、移動速度Ｖの減速加速度の大きさは、移動速度Ｖの減速開始時に比べ減速終了時に小さくされている。具体的には、移動速度Ｖの減速開始時には、加速時より大きな減速加速度で減速を開始している。そして、所定の位置（例えばθ＝７５°の位置）から減速加速度を大幅に小さくしている。即ち、係合機構１３８が次の凹部１３０Ｂに係合する直前には加速の際の加速度の大きさよりも小さな値で減速している。このため、本実施形態では、第１実施形態とほぼ同様のターレット１３０の移動時間が可能でありながら、凹部１３０Ｂへ係合機構１３８が係合した際の衝撃負荷を第１実施形態の場合に比べて低減することが可能である。なお、本実施形態は、移動速度Ｖを減速する際の最大減速加速度で移動速度Ｖの減速を継続させた場合には、係合機構１３８が凹部１３０Ｂに係合する以前に移動速度Ｖがゼロとなる態様に該当する。

また、上記実施形態では、ターレット１３０は円盤形状であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、第４実施形態として図１１に示すような構成であってもよい。

本実施形態では、図１１に示す如く、光学素子切替装置２２０が、固定部材２２２上に直動スライダ（図示せず）を介して、１つの光学素子２２６を保持する可動部材２３０を配置する構成である。この光学素子２２６は、光軸Ｏ上に出し入れされる部材である。例えば、可動部材２３０にラック（図示せず）が設けられ、駆動装置２３４に設けられたピニオン（図示せず）で、ラックに噛み合い、可動部材２３０は固定部材２２２に対して直線状に移動制御される。デテント２３０Ａは可動部材２３０の（図１１の）上側面に設けられ、係合機構２３８がデテント２３０Ａに対峙するように固定部材２２２に配置されている。第４実施形態では、光学素子２２６の配置数を円盤形状のときに比べて、容易に増減させることができる。

また、上記実施形態では、光学素子が１つあるいは４つとされていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、光学素子は１つ以上であればよい。

本発明は、顕微鏡などを含む画像測定装置に用いられる光学素子切替装置に広く適用することができる。

１００…画像測定装置
１０２…ベース
１０２Ａ…ベース面
１０４…コラム
１０６…上部カバー
１０８…照明系
１１０…画像検出ユニット
１１２…対物レンズ
１１４…ＣＣＤカメラ
１２０、２２０…光学素子切替装置
１２２…ケーシング
１２６、１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、２２６…光学素子
１２９…シャフト
１３０…ターレット
１３０Ａ、２３０Ａ…デテント
１３０Ｂ、２３０Ｂ…凹部
１３４、２３４…駆動装置
１３５…駆動プーリ
１３６…従動プーリ
１３７…タイミングベルト
１３８、２３８…係合機構
１３８Ａ、２３８Ａ…保持部材
１３８Ｂ、２３８Ｂ…ベアリング部材
１３８ＢＢ、２３８ＢＢ…軸部材
１３８Ｃ…板ばね
１４２…位置確認機構
１４４、１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ…センサ
１４６…インデックスプレート
１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ…スリット
２２２…固定部材
２３０…可動部材
ＣＵ…制御基板
ＭＲ…記憶部
Ｏ…光軸
Ｐ…移動方向（回転方向）
Ｖ…移動速度
θ…回転角度

Claims (6)

1. 固定部材と、１つ以上の光学素子を保持し、該１つ以上の光学素子それぞれに対応して位置決めするための凹部が複数設けられ、該固定部材に移動可能に支持される可動部材と、該固定部材に支持され該可動部材を移動させる駆動装置と、該固定部材に支持され前記凹部に係合することで該１つ以上の光学素子それぞれを光軸上に位置決めをする係合機構と、を備える光学素子切替装置の移動速度制御方法であって、
   前記凹部が前記係合機構に係合した状態から、前記可動部材の移動を開始する工程と、
   該可動部材の移動速度を加速させる工程と、
   前記係合機構が次の該凹部に係合する際には該移動速度を減速する工程と、
   該係合機構が該凹部に係合した際には該移動速度をゼロとする工程と、
   を含むことを特徴とする光学素子切替装置の移動速度制御方法。
2. 前記移動速度を減速する際の最大減速加速度で該移動速度の減速を継続させた場合には、前記係合機構が前記凹部に係合した際に該移動速度がゼロとなる、または該係合機構が該凹部に係合する以前に該移動速度がゼロとなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子切替装置の移動速度制御方法。
3. 前記移動速度の減速は、前記凹部間の中間の位置またはそれ以前の位置で開始されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子切替装置の移動速度制御方法。
4. 前記移動速度の減速加速度の大きさは、該移動速度の減速開始時に比べ減速終了時に小さくされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子切替装置の移動速度制御方法。
5. 前記光学素子切替装置は記憶部を備え、該記憶部に予め記憶された制御信号で前記移動速度が決定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子切替装置の移動速度制御方法。
6. 前記光学素子切替装置は前記凹部に対応する位置を検出する検出部を備え、前記係合機構が前記凹部それぞれに係合した際に、該検出部の出力に基づいて前記駆動装置を駆動させる駆動信号が修正されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子切替装置の移動速度制御方法。

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