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JP6099390B2 - Microscope and control method of microscope - Google Patents

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JP6099390B2 JP2012282203A JP2012282203A JP6099390B2 JP 6099390 B2 JP6099390 B2 JP 6099390B2 JP 2012282203 A JP2012282203 A JP 2012282203A JP 2012282203 A JP2012282203 A JP 2012282203A JP 6099390 B2 JP6099390 B2 JP 6099390B2
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Description

本発明は、顕微鏡、顕微鏡の制御プログラム、方法および超音波電動ステージに関する。   The present invention relates to a microscope, a control program for a microscope, a method, and an ultrasonic motorized stage.

従来、半導体や生体試料など微細構造の観察には、顕微鏡がよく利用されている。顕微鏡でこれらの標本を観察する場合には、標本をステージ上に載置する。このとき、観察対象の標本を顕微鏡観察下に位置合わせするために、平面内で直交する2つの方向に移動可能なステージ(XYステージ)が利用される。   Conventionally, a microscope is often used for observing a fine structure such as a semiconductor or a biological sample. When observing these specimens with a microscope, the specimens are placed on the stage. At this time, in order to align the specimen to be observed under the microscope observation, a stage (XY stage) that can move in two directions orthogonal to each other in a plane is used.

XYステージには、主に手動型と電動型があり、電動型ステージのアクチュエータとしては、一般的に電磁型モータが利用されている。また、近年は、電動型ステージのアクチュエータとして、高精度な位置決めが行える超音波モータを用いることも提案されている(例えば、特許文献1参照)。   The XY stage mainly includes a manual type and an electric type, and an electromagnetic motor is generally used as an actuator for the electric type stage. In recent years, it has also been proposed to use an ultrasonic motor capable of highly accurate positioning as an actuator of an electric stage (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1は、電動型ステージに採用される超音波モータの一例として、直方体形状のリニア駆動型超音波アクチュエータを開示している。特許文献1に記載のリニア駆動型超音波アクチュエータは、アクチュエータの長辺方向(ステージの移動方向)に平行に配列した一対の振動子を有する。当該一対の振動子は、バネ等によりステージの側面に設けられたセラミックス等からなる摺動部材に押し付けられている。また、リニア駆動型超音波アクチュエータは、例えば、内部に4つの屈曲振動用電極と1つの縦振動用電極を有する積層型圧電体で構成されており、屈曲振動用電極と縦振動用電極とで位相が90°ずれた正弦波信号を印加することで駆動される。なお、屈曲振動用電極付近の圧電体は、縦振動用電極を中心に、アクチュエータの長辺方向の左右で分極方向が逆に設定されており、屈曲振動用電極に駆動信号が印加されると、左右の圧電体はそれぞれ逆方向に、長辺と直交する方向に伸縮する。これにより、一対の振動子の一方がステージから遠ざかる方向に動くと、他方はステージに押し付けられる方向に動く。縦振動用電極に駆動信号が印加されると、縦振動用電極付近の圧電体はアクチュエータの長辺方向に伸縮する。屈曲振動と縦振動が合成され、一対の振動子の各々は、上面から見た場合に楕円軌道を描いて、交互に摺動部材と接近・離反を繰り返すように動き、ステージを所定方向に移動させる。   Patent Literature 1 discloses a rectangular parallelepiped linear drive type ultrasonic actuator as an example of an ultrasonic motor employed in an electric stage. The linear drive ultrasonic actuator described in Patent Document 1 has a pair of vibrators arranged in parallel to the long side direction (stage movement direction) of the actuator. The pair of vibrators is pressed against a sliding member made of ceramics or the like provided on the side surface of the stage by a spring or the like. Further, the linear drive type ultrasonic actuator is composed of, for example, a laminated piezoelectric body having four bending vibration electrodes and one longitudinal vibration electrode inside, and includes a bending vibration electrode and a longitudinal vibration electrode. It is driven by applying a sine wave signal whose phase is shifted by 90 °. The piezoelectric body in the vicinity of the bending vibration electrode has the polarization direction set to be opposite to the left and right of the long side direction of the actuator with the longitudinal vibration electrode as the center, and when a drive signal is applied to the bending vibration electrode The left and right piezoelectric bodies expand and contract in opposite directions and in a direction perpendicular to the long sides. As a result, when one of the pair of vibrators moves in a direction away from the stage, the other moves in a direction to be pressed against the stage. When a drive signal is applied to the longitudinal vibration electrode, the piezoelectric body near the longitudinal vibration electrode expands and contracts in the long side direction of the actuator. Bending vibration and longitudinal vibration are combined, and each of the pair of vibrators draws an elliptical orbit when viewed from the top, and moves so as to repeatedly approach and separate from the sliding member, moving the stage in a predetermined direction Let

電動型ステージの非駆動時(電圧非印加時)には、一対の振動子がステージの側面に押し付けられているため、一対の振動子とステージとの摩擦力により、ステージは静止しており、手動で動かすには強い力が必要である。ステージの移動指示が入力されると、駆動信号が印加され、屈曲振動用電極により励起される屈曲振動が、一対の振動子をそれぞれ逆方向に振動させてステージと振動子との摩擦力を減少させ、縦振動用電極により励起されるアクチュエータの長辺方向に伸縮する縦振動が、ステージにアクチュエータの長辺方向の力を与えて、該ステージをアクチュエータの長辺方向に移動させる。   When the electric stage is not driven (when no voltage is applied), the pair of vibrators are pressed against the side surfaces of the stage, so the stage is stationary due to the frictional force between the pair of vibrators and the stage. A strong force is required to move it manually. When an instruction to move the stage is input, a bending signal excited by the bending vibration electrode is applied and the pair of vibrators vibrate in opposite directions, reducing the frictional force between the stage and the vibrator. Then, the longitudinal vibration expanding and contracting in the long side direction of the actuator excited by the longitudinal vibration electrode applies a force in the long side direction of the actuator to the stage and moves the stage in the long side direction of the actuator.

特開2010−60695号公報JP 2010-60695 A

上述の電動型ステージでは、ステージの停止時は、一対の振動子が双方ともステージの側面に押し付けられており、ステージを手動で任意の方向に大きく動かすことは、一対の振動子との間の摩擦力によって非常に困難である。また、ステージの移動指示により駆動信号を印加すると、移動指示のあった方向に所定速度で移動する制御が行われ、ユーザが手動で自在にステージを移動させることは困難である。したがって、ステージ上に戴置された標本を交換するときなど、大きな範囲でステージを移動させたい場合で、微細な位置決めが不必要な場合でも、電動モードで動かす必要があり、時間がかかってしまう。   In the electric stage described above, when the stage is stopped, both the pair of vibrators are pressed against the side surface of the stage, and manually moving the stage largely in any direction is between the pair of vibrators. It is very difficult due to frictional force. Further, when a drive signal is applied in response to an instruction to move the stage, control to move at a predetermined speed in the direction in which the movement is instructed is performed, and it is difficult for the user to manually move the stage freely. Therefore, if you want to move the stage over a large range, such as when exchanging specimens placed on the stage, even if fine positioning is not necessary, it must be moved in the electric mode, which takes time. .

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波電動型ステージを手動により任意の方向へ大きな範囲で動かすことが可能な顕微鏡、顕微鏡の制御プログラム、方法および超音波電動ステージを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a microscope, a microscope control program, a method, and an ultrasonic motorized stage capable of manually moving an ultrasonic motorized stage in a large range in an arbitrary direction. The purpose is to do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、本体と、該本体に設置される超音波電動ステージを備えた顕微鏡であって、前記超音波電動ステージは、前記本体に固定される基部と、前記基部に対して電動または手動で移動可能に取り付けられた移動部と、前記基部に取り付けられ、印加信号に応じて振動する振動子を有する超音波モータと、前記移動部の移動方向と平行な方向の振動を励起する第1の信号と、前記移動部の移動方向と直交する方向の振動を励起する第2の信号とを前記超音波モータに印加する駆動手段と、前記移動部の位置情報を検出する検出手段と、前記移動部を手動で移動可能とするとき、前記第1の信号を停止し、前記第2の信号のみを前記超音波モータに印加するように前記駆動手段を制御するとともに、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出する制御手段と、前記移動部を手動で移動可能とするとき、前記制御手段が算出した移動速度が所定速度を超過した場合に、警告情報を提示する警告情報提示手段とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microscope according to the present invention is a microscope including a main body and an ultrasonic electric stage installed on the main body, and the ultrasonic electric stage includes the A base fixed to the main body, a moving part attached to the base so as to be movable electrically or manually, an ultrasonic motor having a vibrator attached to the base and vibrating in response to an applied signal; Driving means for applying a first signal for exciting vibration in a direction parallel to the moving direction of the moving unit and a second signal for exciting vibration in a direction orthogonal to the moving direction of the moving unit to the ultrasonic motor And detecting means for detecting position information of the moving unit, and when the moving unit can be moved manually, the first signal is stopped and only the second signal is applied to the ultrasonic motor. As said drive means Controls, based on the position information detected by the detection means, and control means for calculating a moving speed of the mobile unit, when the movable said moving part manually, moving speed is given to the control means has calculated And a warning information presenting means for presenting warning information when the speed is exceeded .

本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記制御手段が、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記駆動手段が前記超音波モータに印加する前記第2の信号の特性を制御することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention, in the above invention, the control unit controls the characteristic of the second signal applied to the ultrasonic motor by the driving unit based on the position information detected by the detection unit. Features.

本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記制御手段が、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出し、該算出した移動速度に基づき、前記駆動手段が前記超音波モータに印加する前記第2の信号の特性を制御することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention, in the above invention, the control unit calculates a moving speed of the moving unit based on position information detected by the detecting unit, and based on the calculated moving speed, the driving unit The characteristic of the second signal applied to the ultrasonic motor is controlled.

本発明に係る顕微鏡の制御方法は、基部と、前記基部に対して電動または手動で移動可能に取り付けられた移動部と、前記基部に取り付けられ、印加信号に応じて振動する振動子を有する超音波モータとを有する超音波電動ステージを備えた顕微鏡の制御方法であって、前記移動部を電動移動させる指示又は手動移動を可能とする指示の入力を受け付ける入力工程と、前記入力工程において、前記移動部を手動移動を可能とする指示が入力された場合に、前記移動部の移動方向と平行な方向の振動を励起する第1の信号を停止し、前記移動部の移動方向と直交する方向の振動を励起する第2の信号のみを前記超音波モータに印加する駆動工程と、前記移動部の位置情報を検出する検出工程と、前記検出工程において検出された位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出する算出工程と、前記移動部を手動で移動可能とする指示が入力されている場合であって、前記算出工程において算出した移動速度が所定速度を超過した場合に、警告情報を提示する警告情報提示工程とを有することを特徴とする。 A method for controlling a microscope according to the present invention includes a base, a moving unit attached to the base so as to be electrically or manually movable, and a vibrator attached to the base and vibrating in response to an applied signal. A method for controlling a microscope including an ultrasonic electric stage having a sonic motor, wherein an input step for receiving an instruction to electrically move the moving unit or an instruction to enable manual movement, and the input step , When an instruction to enable manual movement of the moving unit is input, the first signal that excites vibration in a direction parallel to the moving direction of the moving unit is stopped, and the direction orthogonal to the moving direction of the moving unit based only the second signal to excite the vibration of the driving step of applying to the ultrasonic motor, the detection step and the detected position information in said detecting step of detecting the positional information of the movable portion When a calculation step for calculating the moving speed of the moving unit and an instruction to manually move the moving unit are input, and the moving speed calculated in the calculating step exceeds a predetermined speed And a warning information presenting step for presenting warning information .

本発明によれば、超音波電動型ステージを手動により任意の方向へ大きな範囲で動かすことが可能な顕微鏡、顕微鏡の制御プログラム、方法および超音波電動ステージを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microscope, a microscope control program, a method, and an ultrasonic motorized stage capable of manually moving the ultrasonic motorized stage in an arbitrary direction within a large range.

図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡の全体構成および内部構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration and an internal configuration of an inverted microscope according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、実施の形態1による電動ステージの全体構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the electric stage according to the first embodiment. 図3Aは、実施の形態1による超音波アクチュエータの概略平面図である。FIG. 3A is a schematic plan view of the ultrasonic actuator according to the first embodiment. 図3Bは、図3Aの直線AB間の概略断面図である。3B is a schematic cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 3A. 図4は、実施の形態1による超音波モータの構成を表す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of the ultrasonic motor according to the first embodiment. 図5は、実施の形態1による電動移動モードにおいて、駆動部から超音波モータに印加される駆動信号の一例を表す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied from the drive unit to the ultrasonic motor in the electric movement mode according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1による超音波モータの屈曲振動を説明するための概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view for explaining bending vibration of the ultrasonic motor according to the first embodiment. 図7は、実施の形態1による超音波モータの縦振動を説明するための概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the longitudinal vibration of the ultrasonic motor according to the first embodiment. 図8は、実施の形態1による超音波モータの手動移動モードを説明するための概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a manual movement mode of the ultrasonic motor according to the first embodiment. 図9は、実施の形態1による手動移動モードにおいて、駆動部から超音波モータに印加される駆動信号の一例を表す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied from the drive unit to the ultrasonic motor in the manual movement mode according to the first embodiment. 図10は、図2に示す制御部による電動ステージの制御処理を表すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a control process of the electric stage by the control unit shown in FIG. 図11は、実施の形態2による電動ステージの全体構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of the electric stage according to the second embodiment. 図12は、図11に示す制御部による電動ステージの制御処理を表すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a control process of the electric stage by the control unit shown in FIG. 図13は、実施の形態3による電動ステージの制御処理を表すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing the electric stage control process according to the third embodiment. 図14は、実施の形態3による駆動信号の一例を表す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a drive signal according to the third embodiment. 図15は、実施の形態3による超音波モータの屈曲振動を説明するための概略平面図である。FIG. 15 is a schematic plan view for explaining bending vibration of the ultrasonic motor according to the third embodiment. 図16は、実施の形態4による電動ステージの制御処理を表すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an electric stage control process according to the fourth embodiment. 図17は、本発明の実施の形態による電動ステージの他の例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing another example of the electric stage according to the embodiment of the present invention.

以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、リニア駆動型超音波アクチュエータ(超音波モータ)を用いた倒立型顕微鏡について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。   In the following description, an inverted microscope using a linear drive type ultrasonic actuator (ultrasonic motor) will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”). Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in description of drawing. Furthermore, the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the thickness and width of each member, the ratio of each member, and the like are different from the actual ones. Moreover, the part from which a mutual dimension and ratio differ also in between drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡の全体構成および内部構成を模式的に示す図である。同図に示す倒立顕微鏡201は、標本Spを載置する電動ステージ100と、電動ステージ100を支持する本体部33と、本体部33の上方に位置し、電動ステージ100に載置された標本Spに対して透過照明を当てる透過照明部34と、電動ステージ100を制御する制御装置150aと、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration and an internal configuration of an inverted microscope according to Embodiment 1 of the present invention. The inverted microscope 201 shown in the figure includes an electric stage 100 on which the specimen Sp is placed, a main body 33 that supports the electric stage 100, and a specimen Sp that is positioned above the main body 33 and placed on the electric stage 100. A transmissive illumination unit 34 that irradiates the transmissive illumination, and a control device 150 a that controls the electric stage 100.

本体部33には、電動ステージ100の下方に近接して対物レンズ36が取り付けられる。また、本体部33の内部には、対物レンズ36を通過した光を反射する反射ミラー37と、反射ミラー37が反射した光を結像する結像光学系38とが設けられている。結像光学系38の光路上には、結像光学系38が結像した光を集光する接眼レンズ39が本体部33の鏡筒31に取り付けられる。   An objective lens 36 is attached to the main body 33 close to the lower side of the electric stage 100. A reflection mirror 37 that reflects the light that has passed through the objective lens 36 and an imaging optical system 38 that forms an image of the light reflected by the reflection mirror 37 are provided inside the main body 33. On the optical path of the imaging optical system 38, an eyepiece lens 39 that collects the light imaged by the imaging optical system 38 is attached to the lens barrel 31 of the main body 33.

透過照明部34は、透過照明支柱41の上端から透過照明支柱41が延びる方向と直交する方向に延びるアーム42と、透過照明支柱41の上端付近でアーム42が延びる側と反対側に設けられる光源43と、透過照明支柱41の上端付近に取り付けられて光源43を収容するランプハウス44と、電動ステージ100の上方に位置し、光源43から出射された照明光を集光して標本Spに結像させるコンデンサレンズ45と、透過照明支柱41の略中央部に取り付けられてコンデンサレンズ45を保持するコンデンサユニット46と、を有する。また、アーム42の内部には、光源43から出射された光を集光するコレクタレンズ47と、コレクタレンズ47を通過した光の光量を調節可能な視野絞り48と、視野絞り48を通過した光を反射してコンデンサレンズ45の光軸N1の方向(入射方向と直交する方向)へ折り曲げる反射ミラー49とが設けられている。   The transmitted illumination unit 34 includes an arm 42 extending from the upper end of the transmitted illumination support column 41 in a direction orthogonal to the direction in which the transmitted illumination support column 41 extends, and a light source provided on the opposite side of the upper end of the transmitted illumination support column 41 from the side on which the arm 42 extends. 43, a lamp house 44 that is mounted near the upper end of the transmission illumination column 41 and accommodates the light source 43, and is located above the electric stage 100. The illumination light emitted from the light source 43 is collected and connected to the sample Sp. A condenser lens 45 for imaging, and a condenser unit 46 that is attached to a substantially central portion of the transmission illumination column 41 and holds the condenser lens 45. Further, inside the arm 42, a collector lens 47 that collects light emitted from the light source 43, a field stop 48 that can adjust the amount of light that has passed through the collector lens 47, and light that has passed through the field stop 48. And a reflecting mirror 49 that is bent in the direction of the optical axis N1 of the condenser lens 45 (a direction orthogonal to the incident direction).

図2は、本発明の実施の形態1による電動ステージ100の全体構成を示す図である。図中、X方向(第1の方向)は電動ステージ100の上面に平行な面内の任意の方向であり、Y方向(第2の方向)は電動ステージ100の上面に平行な面内でX方向(第1の方向)と直交する方向である。本発明の実施の形態1は、電動により電動ステージ100をXY方向の任意の位置に移動もしくは任意の位置で静止させるための電動移動モードと、手動により電動ステージ100をXY方向の任意の位置に移動するための手動移動モードとを備える。   FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the electric stage 100 according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the X direction (first direction) is an arbitrary direction in a plane parallel to the upper surface of the electric stage 100, and the Y direction (second direction) is X in a plane parallel to the upper surface of the electric stage 100. It is a direction orthogonal to the direction (first direction). In the first embodiment of the present invention, an electric movement mode for moving the electric stage 100 to an arbitrary position in the XY direction or stopping at an arbitrary position by electric driving, and an electric stage 100 to an arbitrary position in the XY direction manually. And a manual movement mode for movement.

電動ステージ100は、例えば、第1部材(基部)1、第2部材(X方向移動部)3x及び第3部材(Y方向移動部)3yからなる移動部(ステージ)3、X方向移動部3x及びY方向移動部3yの移動をそれぞれガイドするガイドレール2x及び2y、超音波アクチュエータ10(10x及び10y)、エンコーダ(変位センサ)18(18x及び18y)、及び制御装置150aを含んで構成される。なお、基部1、X方向移動部3xおよびY方向移動部3yには、光軸N1(図1)に応じた開口30が形成される。なお、本明細書において、移動部3と表記するときは第2部材(X方向移動部)3x及び第3部材(Y方向移動部)3yのいずれか一方もしくは双方を指し示す。   The electric stage 100 includes, for example, a moving part (stage) 3 composed of a first member (base part) 1, a second member (X direction moving part) 3x, and a third member (Y direction moving part) 3y, and an X direction moving part 3x. And guide rails 2x and 2y for guiding the movement of the Y-direction moving unit 3y, an ultrasonic actuator 10 (10x and 10y), an encoder (displacement sensor) 18 (18x and 18y), and a control device 150a. . Note that an opening 30 corresponding to the optical axis N1 (FIG. 1) is formed in the base 1, the X-direction moving unit 3x, and the Y-direction moving unit 3y. In addition, in this specification, when describing with the moving part 3, it points out any one or both of the 2nd member (X direction moving part) 3x and the 3rd member (Y direction moving part) 3y.

基部1は、図1に示す顕微鏡201に固定されており、その上面に、例えば、ボール循環式のガイドレール2xがX方向に沿って取り付けられている。また、基部1上には、X方向移動部3xを移動するための超音波アクチュエータ10x、及びX方向移動部3xの変位量(基部1とX方向移動部3xとの相対的位置関係)を検出するためのエンコーダ18xが固定される。   The base 1 is fixed to the microscope 201 shown in FIG. 1, and, for example, a ball circulation type guide rail 2x is attached to the upper surface along the X direction. Further, on the base 1, an ultrasonic actuator 10x for moving the X direction moving unit 3x and a displacement amount of the X direction moving unit 3x (relative positional relationship between the base 1 and the X direction moving unit 3x) are detected. The encoder 18x is fixed.

X方向移動部3xは、ガイドレール2xに沿ってX方向(第1の方向)に往復移動可能に基部1上に取り付けられる。X方向移動部3xのX方向に平行な側面には、例えば、セラミックスなどの硬い材料からなる摺動部材5xが設けられる。また、X方向移動部3xのX方向に平行な側面には、スケール17xが設けられる。なお、図2では、摺動部材5xとスケール17xは同一側面上に設けられているが、一方を反対側の側面に設けてもよい。   The X direction moving part 3x is mounted on the base 1 so as to be able to reciprocate in the X direction (first direction) along the guide rail 2x. On the side surface parallel to the X direction of the X direction moving part 3x, for example, a sliding member 5x made of a hard material such as ceramics is provided. A scale 17x is provided on the side surface of the X-direction moving unit 3x that is parallel to the X direction. In FIG. 2, the sliding member 5x and the scale 17x are provided on the same side surface, but one may be provided on the opposite side surface.

基部1上のエンコーダ18xは、スケール17xに設けられた目盛り等のパターンを検出することにより、X方向移動部3xの変位量を検出して、X方向移動部3xの基部1に対する相対的位置を表す座標位置情報を制御装置150a内の検出部21に供給する。また、超音波アクチュエータ10xは、摺動部材5xに接触、押圧するようにして基部1に固定されており、制御装置150a内の駆動部14から供給される駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)により駆動され、X方向移動部3xを基部1に対して相対的に移動させる。   The encoder 18x on the base 1 detects a displacement amount of the X-direction moving unit 3x by detecting a pattern such as a scale provided on the scale 17x, and determines the relative position of the X-direction moving unit 3x with respect to the base 1. The expressed coordinate position information is supplied to the detection unit 21 in the control device 150a. The ultrasonic actuator 10x is fixed to the base 1 so as to contact and press the sliding member 5x, and a drive signal (bending vibration signal, longitudinal vibration signal) supplied from the drive unit 14 in the control device 150a. ) To move the X-direction moving unit 3x relative to the base 1.

また、X方向移動部3xの上面には、例えば、ボール循環式のガイドレール2yがY方向に沿って取り付けられている。さらに、X方向移動部3x上には、Y方向移動部3yを移動させるための超音波アクチュエータ10y、及びY方向移動部3yの変位量(X方向移動部3xとY方向移動部3yとの相対的位置関係)を検出するためのエンコーダ18yが固定される。   Further, for example, a ball circulation type guide rail 2y is attached to the upper surface of the X direction moving portion 3x along the Y direction. Furthermore, on the X-direction moving unit 3x, the ultrasonic actuator 10y for moving the Y-direction moving unit 3y and the displacement amount of the Y-direction moving unit 3y (relative to the X-direction moving unit 3x and the Y-direction moving unit 3y). The encoder 18y for detecting the target positional relationship) is fixed.

Y方向移動部3yは、ガイドレール2yに沿ってY方向(第2の方向)に往復移動可能にX方向移動部3x上に取り付けられる。Y方向移動部3yのY方向に平行な側面には、例えば、セラミックスなどの硬い材料からなる摺動部材5yが設けられる。また、Y方向移動部3yのY方向に平行な側面には、スケール17yが設けられる。なお、図2では、摺動部材5yとスケール17yは同一側面上に設けられているが、一方を反対側の側面に設けてもよい。   The Y-direction moving unit 3y is attached on the X-direction moving unit 3x so as to be able to reciprocate in the Y direction (second direction) along the guide rail 2y. A sliding member 5y made of a hard material such as ceramics is provided on a side surface parallel to the Y direction of the Y direction moving unit 3y. A scale 17y is provided on the side surface of the Y-direction moving unit 3y that is parallel to the Y direction. In FIG. 2, the sliding member 5y and the scale 17y are provided on the same side surface, but one may be provided on the opposite side surface.

X方向移動部3x上に設けられたエンコーダ18yは、スケール17yのパターンを検出することにより、Y方向移動部3yの変位量を検出して、Y方向移動部3yのX方向移動部3xに対する相対的位置を表す位置情報を制御装置150a内の検出部21に供給する。また、超音波アクチュエータ10yは、摺動部材5yに接触、押圧するようにしてX方向移動部3xに固定されており、制御装置150a内の駆動部14から供給される駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)により駆動され、Y方向移動部3yをX方向移動部3xに対して相対的に移動させる。   The encoder 18y provided on the X-direction moving unit 3x detects the displacement amount of the Y-direction moving unit 3y by detecting the pattern of the scale 17y, and the Y-direction moving unit 3y is relative to the X-direction moving unit 3x. Position information representing the target position is supplied to the detection unit 21 in the control device 150a. Further, the ultrasonic actuator 10y is fixed to the X-direction moving unit 3x so as to contact and press the sliding member 5y, and a driving signal (flexural vibration signal, etc.) supplied from the driving unit 14 in the control device 150a. The Y-direction moving unit 3y is moved relative to the X-direction moving unit 3x.

以上のように、X方向移動部3xは基部1に対して第1の方向(X方向)に、Y方向移動部3yはX方向移動部3xに対して第2の方向(Y方向)に往復移動可能に取り付けられている。したがって、Y方向移動部3yは、基部1に対して、XY平面で任意の位置に移動することができる。   As described above, the X direction moving unit 3x reciprocates in the first direction (X direction) with respect to the base 1, and the Y direction moving unit 3y reciprocates in the second direction (Y direction) with respect to the X direction moving unit 3x. It is mounted movably. Therefore, the Y-direction moving unit 3y can move to an arbitrary position on the XY plane with respect to the base 1.

制御装置150aは、例えば、制御部13、駆動部14、手動移動指示部15、電動移動指示部16、検出部21を含んで構成され、電動ステージ100の駆動制御を行う。電動移動指示部16は、電動ステージ100の移動開始及び停止、移動方向を入力する入力手段であり、ユーザは電動移動指示部16を操作して、電動ステージ100を任意の位置に電動移動させる。なお、移動方向に加えて移動速度等を指示できるようにしてもよい。電動移動指示部16は、例えば、方向指示スイッチ、ジョイスティック等で構成される。電動移動指示部16は、少なくとも、移動部3の移動方向を指示できるものであれば、その形態はどのようなものであってもよい。例えば、タッチパネルや表示画面上に表示されるソフトウェアスイッチ等であってもよい。また、複数の移動指示をシーケンスデータとして予め記録しておき、当該記録したシーケンスデータを再生することにより、自動で移動指示を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、移動の終了は、移動指示の入力中断により判断されるが、移動の終了を指示するスイッチ等を別に設けてもよい。   The control device 150a includes, for example, a control unit 13, a drive unit 14, a manual movement instruction unit 15, an electric movement instruction unit 16, and a detection unit 21, and performs drive control of the electric stage 100. The electric movement instruction unit 16 is an input means for inputting movement start and stop of the electric stage 100 and a moving direction, and the user operates the electric movement instruction unit 16 to electrically move the electric stage 100 to an arbitrary position. In addition to the moving direction, a moving speed or the like may be designated. The electric movement instruction unit 16 includes, for example, a direction instruction switch and a joystick. As long as the electric movement instruction | indication part 16 can instruct | indicate the moving direction of the movement part 3 at least, what kind of thing may be sufficient as it. For example, a software switch displayed on a touch panel or a display screen may be used. Alternatively, a plurality of movement instructions may be recorded in advance as sequence data, and the recorded sequence data may be reproduced to automatically perform movement instructions. In the present embodiment, the end of movement is determined by interruption of input of the movement instruction. However, a switch or the like for instructing the end of movement may be provided separately.

制御部13は、電動によりXY方向に移動可能な電動移動モードにおいて、電動移動指示部16から移動指示が入力されると、駆動部14に対して、当該移動指示に対応する駆動信号を出力するように制御する。例えば、電動ステージ100を所定方向に移動させる場合には、超音波アクチュエータ10(10x及び10y)に対して、駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)を供給するように駆動部14を制御する。電動ステージ100を静止させる場合には、駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)の供給を停止するように駆動部14を制御する。なお、本実施の形態において、電動移動モードへの切り替えは、電動移動指示部16の操作を検出することにより自動的に行われるが、電動移動モードへの切り替えスイッチを別途設けるようにしてもよい。   When the movement instruction is input from the electric movement instruction unit 16 in the electric movement mode in which the control unit 13 can be moved in the X and Y directions by electricity, the control unit 13 outputs a drive signal corresponding to the movement instruction to the driving unit 14. To control. For example, when the electric stage 100 is moved in a predetermined direction, the drive unit 14 is controlled so as to supply a drive signal (flexural vibration signal, longitudinal vibration signal) to the ultrasonic actuator 10 (10x and 10y). . When the electric stage 100 is stationary, the drive unit 14 is controlled to stop the supply of drive signals (flexural vibration signal, longitudinal vibration signal). In the present embodiment, switching to the electric movement mode is automatically performed by detecting an operation of the electric movement instruction unit 16, but a switch for switching to the electric movement mode may be provided separately. .

手動移動指示部15は、電動ステージ100を手動で移動させることが可能な手動移動モードに遷移させるために操作する入力手段である。手動移動指示部15により、手動移動モードへの切り替えが指示されると、制御部13は、超音波アクチュエータ10(10x及び10y)に屈曲振動信号のみを供給するように、駆動部14を制御する。手動移動指示部15は、例えば、切り替えスイッチ、ボタン等で構成される。手動移動指示部15は、少なくとも、手動モードへの遷移及び手動モードからの復帰を指示することができるものであれば、その形態はどのようなものであってもよい。例えば、タッチパネルや表示画面上に表示されるソフトウェアスイッチ等であってもよい。   The manual movement instructing unit 15 is an input unit that is operated to shift to the manual movement mode in which the electric stage 100 can be manually moved. When switching to the manual movement mode is instructed by the manual movement instructing unit 15, the control unit 13 controls the driving unit 14 so as to supply only the bending vibration signal to the ultrasonic actuator 10 (10x and 10y). . The manual movement instruction unit 15 includes, for example, a changeover switch, a button, and the like. As long as the manual movement instruction | indication part 15 can instruct | indicate the transition to manual mode and the return from manual mode at least, what kind of thing may be sufficient as it. For example, a software switch displayed on a touch panel or a display screen may be used.

検出部21は、エンコーダ18(18x及び18y)からの位置情報を読み取り、基部1とX方向移動部3xとの相対位置関係、X方向移動部3xとY方向移動部3yとの相対位置関係をそれぞれ検出し、X方向移動部3xとY方向移動部3yのそれぞれの位置座標を検出する。検出した位置座標の情報は、制御部13に送られる。なお、検出部21は、X方向移動部3x及びY方向移動部3yの移動速度、加速度等を検出することもできる。また、X方向移動部3x及びY方向移動部3yに加えられる圧力を検出する圧力センサを備えていてもよい。   The detection unit 21 reads position information from the encoder 18 (18x and 18y), and obtains a relative positional relationship between the base 1 and the X direction moving unit 3x, and a relative positional relationship between the X direction moving unit 3x and the Y direction moving unit 3y. Each is detected, and the position coordinates of the X direction moving unit 3x and the Y direction moving unit 3y are detected. Information on the detected position coordinates is sent to the control unit 13. The detection unit 21 can also detect the moving speed, acceleration, and the like of the X direction moving unit 3x and the Y direction moving unit 3y. Moreover, you may provide the pressure sensor which detects the pressure applied to the X direction moving part 3x and the Y direction moving part 3y.

図3Aは、超音波アクチュエータ10の概略平面図であり、図3Bは、図3AのA−B線の概略部分断面図である。なお、移動部3xと移動部3y、摺動部材5xと摺動部材5y、超音波アクチュエータ10xと超音波アクチュエータ10yはそれぞれ同様の構成なので、ここでは移動部3、摺動部材5、超音波アクチュエータ10として説明する。   3A is a schematic plan view of the ultrasonic actuator 10, and FIG. 3B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line AB of FIG. 3A. Since the moving unit 3x and the moving unit 3y, the sliding member 5x and the sliding member 5y, and the ultrasonic actuator 10x and the ultrasonic actuator 10y have the same configuration, the moving unit 3, the sliding member 5 and the ultrasonic actuator are used here. 10 will be described.

超音波アクチュエータ10は、図2の基部1(又は移動部3x)に取り付けられ、超音波モータ101と保持機構102を含んで構成される。超音波モータ101には、移動部3に対向する側面上に振動子101a及び101bが設けられる。振動子101a及び101bは、移動部3の側面に設けられる摺動部材5に接触、押圧されている。振動子101a及び101bは、例えば強化繊維を含む摩擦係数の比較的小さな樹脂を母材とした材料で形成される。   The ultrasonic actuator 10 is attached to the base 1 (or the moving unit 3x) of FIG. 2 and includes an ultrasonic motor 101 and a holding mechanism 102. The ultrasonic motor 101 is provided with vibrators 101 a and 101 b on the side surface facing the moving unit 3. The vibrators 101 a and 101 b are in contact with and pressed by the sliding member 5 provided on the side surface of the moving unit 3. The vibrators 101a and 101b are made of, for example, a material containing a resin having a relatively small friction coefficient including reinforcing fibers as a base material.

保持機構102は、固定用ビス穴19a、19bを通してビスにより、基部1(又はX方向移動部3x)に固定され、超音波モータ101を基部1(又はX方向移動部3x)に対して保持する部材である。保持機構102は、例えば、アルミニウム等の金属で形成され、切り欠き穴部22、薄板ばね部104、コイルばね103を有する。薄板ばね部104の中央には、厚肉部104aが形成され、厚肉部104aは、超音波モータ101に接着される。   The holding mechanism 102 is fixed to the base 1 (or the X direction moving portion 3x) by screws through the fixing screw holes 19a and 19b, and holds the ultrasonic motor 101 against the base 1 (or the X direction moving portion 3x). It is a member. The holding mechanism 102 is formed of a metal such as aluminum, for example, and includes a notch hole portion 22, a thin plate spring portion 104, and a coil spring 103. A thick portion 104 a is formed at the center of the thin plate spring portion 104, and the thick portion 104 a is bonded to the ultrasonic motor 101.

また、保持機構102の中央にはネジ穴が形成され、図3Bに示すように、ネジ穴の中にコイルばね103が挿入される。コイルばね103を挿入した状態で、ネジ20をネジ穴にねじ込むことによって、コイルばね103が、ねじ込み量に応じた押圧力で、厚肉部104aを超音波モータ101に押圧する。また、コイルばね103の内側にはダンピング材24が挿入される。ダンピング材24は、例えば、ゴムで形成され、振動子101a及び101bを振動させる際に、バネ103の共振により発生する音を抑える役割をする。   A screw hole is formed in the center of the holding mechanism 102, and a coil spring 103 is inserted into the screw hole as shown in FIG. 3B. When the screw 20 is screwed into the screw hole with the coil spring 103 inserted, the coil spring 103 presses the thick portion 104a against the ultrasonic motor 101 with a pressing force corresponding to the screwing amount. A damping material 24 is inserted inside the coil spring 103. The damping material 24 is made of rubber, for example, and serves to suppress sound generated by resonance of the spring 103 when the vibrators 101a and 101b are vibrated.

図4は、本発明の実施の形態1による超音波モータ101の構成を表す概念図である。本発明の実施の形態1による超音波モータ101は、直方体形状の積層型圧電体で構成され、内部に4つの屈曲振動用電極105a〜105dと1つの縦振動用電極105eを有する。超音波モータ101の摺動部材5に対向する側面には、振動子101a及び101bが設けられており、振動子101a及び101bは、摺動部材5に接触している。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of the ultrasonic motor 101 according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic motor 101 according to the first embodiment of the present invention is composed of a rectangular parallelepiped laminated piezoelectric body, and has four bending vibration electrodes 105a to 105d and one longitudinal vibration electrode 105e therein. Vibrators 101 a and 101 b are provided on the side surface of the ultrasonic motor 101 facing the sliding member 5, and the vibrators 101 a and 101 b are in contact with the sliding member 5.

図4に示すように、4つの屈曲振動用電極105a〜105dは、縦振動用電極105eを挟んで、超音波モータ101の長辺方向(移動部3の移動方向)に沿って2つずつ2列に配置される。屈曲振動用電極105a〜105dには、駆動部14から屈曲振動信号が印加される。縦振動用電極105eには、駆動部14から縦振動信号が印加される。   As shown in FIG. 4, two of the four bending vibration electrodes 105a to 105d are arranged two by two along the longitudinal direction of the ultrasonic motor 101 (the moving direction of the moving unit 3) with the longitudinal vibration electrode 105e interposed therebetween. Arranged in a row. A bending vibration signal is applied from the drive unit 14 to the bending vibration electrodes 105a to 105d. A longitudinal vibration signal is applied from the drive unit 14 to the longitudinal vibration electrode 105e.

図4で縦振動用電極105eの左側に配置される屈曲振動用電極105a(摺動部材5から遠い電極)及び105c(摺動部材5に近い電極)の電極付近の圧電体と、縦振動用電極105eの右側に配置される屈曲振動用電極105b(摺動部材5から遠い電極)及び105d(摺動部材5に近い電極)の電極付近の圧電体とでは分極方向が逆に設定される。縦振動用電極105eの左側に配置される屈曲振動用電極105a及び105cにそれぞれプラス電圧及びマイナス電圧が印加されるとき、縦振動用電極105eの右側に配置される屈曲振動用電極105b及び105dには、それぞれマイナス電圧及びプラス電圧が印加されるように構成される。   In FIG. 4, the piezoelectric body near the electrodes of the bending vibration electrode 105a (electrode far from the sliding member 5) and 105c (electrode close to the sliding member 5) arranged on the left side of the longitudinal vibration electrode 105e, and the longitudinal vibration electrode The direction of polarization is set opposite to that of the piezoelectric body in the vicinity of the electrodes for bending vibration 105b (electrode far from the sliding member 5) and 105d (electrode close to the sliding member 5) disposed on the right side of the electrode 105e. When a positive voltage and a negative voltage are applied to the bending vibration electrodes 105a and 105c disposed on the left side of the longitudinal vibration electrode 105e, respectively, the bending vibration electrodes 105b and 105d disposed on the right side of the longitudinal vibration electrode 105e are applied. Are configured to be applied with a negative voltage and a positive voltage, respectively.

図5は、本発明の実施の形態1による電動移動モードにおいて、駆動部14から超音波モータ101に印加される駆動信号の一例を表す図である。縦振動信号(第1の信号)及び屈曲振動信号(第2の信号)は、例えば、図5に示すように、高周波の正弦波信号であり、縦振動信号と屈曲振動信号は、位相が90°異なる。電動移動モードでは、これら縦振動信号と屈曲振動信号の双方が超音波モータ101に印加される。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied from the drive unit 14 to the ultrasonic motor 101 in the electric movement mode according to the first embodiment of the present invention. The longitudinal vibration signal (first signal) and the bending vibration signal (second signal) are high-frequency sine wave signals as shown in FIG. 5, for example, and the longitudinal vibration signal and the bending vibration signal have a phase of 90. ° Different. In the electric movement mode, both the longitudinal vibration signal and the bending vibration signal are applied to the ultrasonic motor 101.

図6は、本発明の実施の形態1による超音波モータ101の屈曲振動を説明するための概略平面図である。図7は、本発明の実施の形態1による超音波モータ101の縦振動を説明するための概略平面図である。   FIG. 6 is a schematic plan view for explaining bending vibration of the ultrasonic motor 101 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the longitudinal vibration of the ultrasonic motor 101 according to the first embodiment of the present invention.

屈曲振動用電極105a〜105d及び縦振動用電極105eにプラス電圧が印加される間、「+」符号の電極部分(電極105a、105d、105e)の圧電体は膨張するように変形し、「−」符号の電極部分(電極105b、105c)の圧電体は縮む様に変形する。一方、屈曲振動用電極105a〜105d及び縦振動用電極105eにマイナス電圧が印加される間、「+」符号の電極部分(電極105a、105d、105e)の圧電体は縮む様に変形し、「−」符号の電極部分(電極105b、105c)の圧電体は膨張する様に変形する。本実施の形態による振動信号はいずれも高周波の正弦波信号であるので、これらの動作が繰り返される。   While a positive voltage is applied to the flexural vibration electrodes 105a to 105d and the longitudinal vibration electrode 105e, the piezoelectric body of the electrode portion (the electrodes 105a, 105d, and 105e) with a “+” sign is deformed so as to expand. The piezoelectric body of the electrode portion (electrodes 105b and 105c) indicated by "" deforms so as to shrink. On the other hand, while a minus voltage is applied to the bending vibration electrodes 105a to 105d and the longitudinal vibration electrode 105e, the piezoelectric body of the electrode portions (+) sign (electrodes 105a, 105d, 105e) is deformed so as to contract. The piezoelectric body of the electrode part (-electrodes 105b and 105c) indicated by − is deformed so as to expand. Since all the vibration signals according to the present embodiment are high-frequency sine wave signals, these operations are repeated.

このため、屈曲電極105a〜105dに、図5に示す屈曲振動信号を印加すると、図6に模式的に示すように、屈曲変形振動が励起される。具体的には、振動子101aが移動部3(摺動部材5)から遠ざかる方向に動くと、振動子101bは移動部3(摺動部材5)に押し付けられる方向に動き、その後、振動子101bが移動部3(摺動部材5)から遠ざかる方向に動くと、振動子101aが移動部3(摺動部材5)に押し付けられる方向に動くという動きを繰り返す。縦振動用電極105eに、図5に示す縦振動信号を印加すると、図7に示すように、超音波モータ101が長辺方向に伸縮する縦振動が励起される。   Therefore, when a bending vibration signal shown in FIG. 5 is applied to the bending electrodes 105a to 105d, bending deformation vibration is excited as schematically shown in FIG. Specifically, when the vibrator 101a moves away from the moving unit 3 (sliding member 5), the vibrator 101b moves in a direction pressed against the moving unit 3 (sliding member 5), and then the vibrator 101b. Moves in a direction away from the moving part 3 (sliding member 5), the vibrator 101a repeats the movement of moving in the direction pressed against the moving part 3 (sliding member 5). When the longitudinal vibration signal shown in FIG. 5 is applied to the longitudinal vibration electrode 105e, the longitudinal vibration in which the ultrasonic motor 101 expands and contracts in the long side direction is excited as shown in FIG.

このように、2種類の振動の位相を90°ずらして同時に励起させると、図6に示す屈曲振動と図7に示す縦振動が合成され、超音波モータ101の振動子101a及び101bは図4に破線の楕円で示す軌跡を描くように振動する。すなわち、振動子101a及び101bが、同じ楕円軌道を描くとともに、同時刻での変位が半周ずれて、摺動部材5に対して交互に接近・離反を繰り返すように変位する。なお、図4において、楕円の矢印の位置は、振動子101a及び101bの同時刻における変位が同じ楕円軌道上で半周ずれていることを模式的に表している。   As described above, when the phases of the two types of vibrations are simultaneously shifted by 90 °, the bending vibration shown in FIG. 6 and the longitudinal vibration shown in FIG. 7 are combined, and the vibrators 101a and 101b of the ultrasonic motor 101 are shown in FIG. Vibrates so as to draw a locus indicated by a dashed ellipse. That is, the vibrators 101a and 101b draw the same elliptical trajectory, and the displacement at the same time is shifted by half a circle, and are displaced so as to alternately approach and separate from the sliding member 5. In FIG. 4, the positions of the ellipse arrows schematically indicate that the displacements of the transducers 101 a and 101 b at the same time are shifted by half a circle on the same elliptical orbit.

また、振動子101a及び101bが、図6に示す屈曲振動をすることで、摺動部材5と接触する際に生じる摩擦力を減らすことができる。また、縦振動用電極105eに図5に示す縦振動信号を印加することで、図7に示すように、超音波モータ101が長手方向に沿って伸縮運動を引き起こす。この伸縮運動と屈曲運動が合成されて移動部(ステージ)3を動かす。   In addition, the bending force shown in FIG. 6 causes the vibrators 101a and 101b to reduce the frictional force generated when contacting the sliding member 5. Further, by applying the longitudinal vibration signal shown in FIG. 5 to the longitudinal vibration electrode 105e, as shown in FIG. 7, the ultrasonic motor 101 causes expansion and contraction along the longitudinal direction. This stretching motion and bending motion are combined to move the moving unit (stage) 3.

なお、目標位置への位置決めが完了した後に、移動部3を停止(静止)状態にするには、超音波モータ101への電圧(駆動信号)印加を停止する。電圧印加を停止することにより、超音波モータ101の振動子101a及び101bが一定の圧力で摺動部材5を押し付け、移動部3を停止(静止)させる。   In addition, after the positioning to the target position is completed, in order to place the moving unit 3 in a stopped (stationary) state, application of voltage (drive signal) to the ultrasonic motor 101 is stopped. By stopping the voltage application, the vibrators 101a and 101b of the ultrasonic motor 101 press the sliding member 5 with a constant pressure, and the moving unit 3 is stopped (stationary).

図8は、本発明の実施の形態1による超音波モータ101の手動移動モードを説明するための概念図である。図9は、本発明の実施の形態1による手動移動モードにおいて、駆動部14から超音波モータ101に印加される駆動信号の一例を表す図である。   FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the manual movement mode of the ultrasonic motor 101 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied from the drive unit 14 to the ultrasonic motor 101 in the manual movement mode according to the first embodiment of the present invention.

手動移動モードにおいては、図8に示すように、縦振動用電極105eへの縦振動信号の印加は停止され、屈曲電極105a〜105dへの屈曲振動信号の印加のみが実行される。このようにすることで、超音波モータ101は、図6に示す屈曲振動が励起される。したがって、図7に示す縦振動が合成されないので、超音波モータ101の振動子101a及び101bは図9に破線の矢印で示すように、摺動部材5に対して、交互に接近・離反を繰り返すように変位する。   In the manual movement mode, as shown in FIG. 8, the application of the longitudinal vibration signal to the longitudinal vibration electrode 105e is stopped, and only the application of the bending vibration signal to the bending electrodes 105a to 105d is executed. By doing so, the ultrasonic motor 101 is excited by the bending vibration shown in FIG. Accordingly, since the longitudinal vibration shown in FIG. 7 is not synthesized, the vibrators 101a and 101b of the ultrasonic motor 101 alternately approach and separate from the sliding member 5 as indicated by broken arrows in FIG. Displace as follows.

この場合、縦振動用電極105eに電圧を印加しないため、図7に示す縦方向の振動が起きず、図6に示す屈曲振動のみが励起される。屈曲振動は、振動子101a及び101bが摺動部材5と反発(離間)する方向に力を誘発するため、摺動抵抗が軽くなる。このため、手動移動モードでは、摺動抵抗が減少し、ユーザは移動部3を手で押して動かすことが可能となる。   In this case, since no voltage is applied to the longitudinal vibration electrode 105e, the longitudinal vibration shown in FIG. 7 does not occur, and only the bending vibration shown in FIG. 6 is excited. Since the bending vibration induces a force in the direction in which the vibrators 101a and 101b repel (separate) the sliding member 5, the sliding resistance becomes light. For this reason, in the manual movement mode, the sliding resistance is reduced, and the user can move the moving unit 3 by pushing it by hand.

図10は、図2に示す制御部13による電動ステージ100の制御処理を表すフローチャートである。この制御処理は、例えば、顕微鏡201の電源が投入されると開始され、電源が切断されると終了する。なお、初期状態は電動移動モードにあり、超音波モータ101には電圧が印加されておらず、電動ステージ100の移動部3(X方向移動部3x及びY方向移動部3y)は停止しているものとする。   FIG. 10 is a flowchart showing a control process of electric stage 100 by control unit 13 shown in FIG. This control process is started, for example, when the power of the microscope 201 is turned on, and is ended when the power is turned off. Note that the initial state is the electric movement mode, no voltage is applied to the ultrasonic motor 101, and the moving unit 3 (the X direction moving unit 3x and the Y direction moving unit 3y) of the electric stage 100 is stopped. Shall.

ステップS101では、制御部13(制御装置150a)は、電動ステージ100の移動部3(X方向移動部3x及びY方向移動部3y)に対する電動移動指示の入力の有無を判断する。電動移動指示は、例えば、ユーザが図2の電動移動指示部16を用いて入力する、移動部3の移動方向の指示である。制御部13が、電動移動指示の入力が有ったと判断した場合(ステップS101:Yes)は、ステップS102に進み、電動移動指示の入力が無かったと判断した場合(ステップS101:No)にはステップS104に進む。   In step S101, the control unit 13 (the control device 150a) determines whether or not an electric movement instruction is input to the moving unit 3 (the X direction moving unit 3x and the Y direction moving unit 3y) of the electric stage 100. The electric movement instruction is, for example, an instruction of the moving direction of the moving unit 3 input by the user using the electric movement instructing unit 16 of FIG. When the control unit 13 determines that an electric movement instruction is input (step S101: Yes), the process proceeds to step S102, and when it is determined that an electric movement instruction is not input (step S101: No), the step is performed. The process proceeds to S104.

ステップS102では、ステップS101で入力された電動移動指示の内容(移動方向)にしたがい、制御部13は、縦振動用電極105eへ縦振動信号を印加し、屈曲電極105a〜105dへ屈曲振動信号を印加するように駆動部14を制御する。これにより、駆動部14から屈曲電極105a〜105d及び縦振動用電極105eに、図5に示すような屈曲振動信号及び縦振動信号が発振され、図6に示す屈曲振動及び図7に示す縦振動が励起されて、振動子101a及び101bに図4に示すような楕円運動を生じさせ、移動部3を任意の方向に移動させることができる。   In step S102, in accordance with the content (movement direction) of the electric movement instruction input in step S101, the control unit 13 applies a longitudinal vibration signal to the longitudinal vibration electrode 105e and sends a bending vibration signal to the bending electrodes 105a to 105d. The drive part 14 is controlled to apply. As a result, a bending vibration signal and a longitudinal vibration signal as shown in FIG. 5 are oscillated from the drive unit 14 to the bending electrodes 105a to 105d and the longitudinal vibration electrode 105e, and the bending vibration shown in FIG. 6 and the longitudinal vibration shown in FIG. Is excited to cause the vibrators 101a and 101b to generate an elliptical motion as shown in FIG. 4 and to move the moving unit 3 in an arbitrary direction.

ステップS103では、制御部13は、移動部3の停止(静止)指示の入力の有無を判断する。停止指示は、例えば、ユーザの電動移動指示部16による電動移動指示の入力を中断することにより行う。すなわち、本実施の形態では、移動部3はユーザが特定方向への移動指示をしている間、当該特定方向へ移動され、移動指示を中断すると停止する。なお、停止指示の入力方法はこれに限らず、移動の停止指示専用のスイッチ等を設けてもよい。制御部13が、停止指示の入力が有ったと判断した場合(ステップS103:Yes)は、ステップS107に進み、停止指示の入力が無かったと判断した場合(ステップS103:No)にはステップS102に戻る。   In step S <b> 103, the control unit 13 determines whether or not a stop (still) instruction for the moving unit 3 has been input. The stop instruction is performed, for example, by interrupting the input of the electric movement instruction by the electric movement instruction unit 16 of the user. That is, in the present embodiment, the moving unit 3 is moved in the specific direction while the user is instructing movement in a specific direction, and stops when the movement instruction is interrupted. Note that the method for inputting the stop instruction is not limited to this, and a switch dedicated to the stop instruction for movement may be provided. When the control unit 13 determines that the stop instruction is input (step S103: Yes), the process proceeds to step S107. When the control unit 13 determines that the stop instruction is not input (step S103: No), the process proceeds to step S102. Return.

ステップS107では、制御部13は、縦振動用電極105eへの縦振動信号の印加、及び屈曲電極105a〜105dへの屈曲振動信号の印加の双方を停止するように駆動部14を制御する。これにより、縦振動及び屈曲振動の双方が停止し、振動子101a及び101bが摺動部材5に押し付けられる状態となる。屈曲振動が停止すると、摺動力量が大きくなり、位置決めが完了する。   In step S107, the control unit 13 controls the drive unit 14 to stop both the application of the longitudinal vibration signal to the longitudinal vibration electrode 105e and the application of the bending vibration signal to the bending electrodes 105a to 105d. Thereby, both the longitudinal vibration and the bending vibration are stopped, and the vibrators 101 a and 101 b are pressed against the sliding member 5. When the bending vibration stops, the amount of sliding force increases and positioning is completed.

ステップS108では、制御部13は、観察の終了指示(制御処理の終了指示)の入力の有無を判断する。観察の終了指示は、例えば、顕微鏡201の主電源の切断等により入力される。制御部13が終了指示の入力が有ったと判断した場合(ステップS108:Yes)には、この制御処理を終了する。制御部13が終了指示の入力が無かったと判断した場合(ステップS108:No)には、ステップS101に戻り、以降の処理を繰り返す。   In step S108, the control unit 13 determines whether or not an observation end instruction (control process end instruction) is input. The observation end instruction is input, for example, by turning off the main power supply of the microscope 201. If the control unit 13 determines that an end instruction has been input (step S108: Yes), the control process ends. If the control unit 13 determines that no termination instruction has been input (step S108: No), the process returns to step S101, and the subsequent processing is repeated.

ステップS104では、制御部13は、電動ステージ100の移動部3(X方向移動部3x及びY方向移動部3y)に対する手動移動指示(手動移動モードの開始指示)の入力の有無を判断する。手動移動指示は、例えば、ユーザが図2の手動移動指示部15を操作することにより入力する。制御部13が、手動移動指示の入力が有ったと判断した場合(ステップS104:Yes)は、ステップS105に進み、手動移動指示の入力が無かったと判断した場合(ステップS104:No)にはステップS107に進む。   In step S <b> 104, the control unit 13 determines whether or not a manual movement instruction (manual movement mode start instruction) is input to the moving unit 3 (X direction moving unit 3 x and Y direction moving unit 3 y) of the electric stage 100. The manual movement instruction is input by, for example, the user operating the manual movement instruction unit 15 in FIG. If the control unit 13 determines that a manual movement instruction has been input (step S104: Yes), the process proceeds to step S105. If it is determined that a manual movement instruction has not been input (step S104: No), the process proceeds to step S105. The process proceeds to S107.

ステップS105では、制御部13は、縦振動用電極105eへの縦振動信号の印加を停止し、屈曲電極105a〜105dへ屈曲振動信号を印加するように駆動部14を制御する。これにより、駆動部14から図8に示すような屈曲振動信号が発振され、縦振動は励起されずに、図6に示す屈曲振動のみが励起される。屈曲振動は、振動子101a及び101bが摺動部材5と反発する方向に力を誘発するため、摺動抵抗が軽くなる。このため、超音波アクチュエータ10の屈曲電極105a〜105dのみに電圧を印加すると、摺動抵抗が減少し、ユーザは移動部3を手で軽く押して動かすことが可能となる。   In step S105, the control unit 13 stops the application of the longitudinal vibration signal to the longitudinal vibration electrode 105e and controls the driving unit 14 to apply the bending vibration signal to the bending electrodes 105a to 105d. As a result, a bending vibration signal as shown in FIG. 8 is oscillated from the drive unit 14, and only the bending vibration shown in FIG. 6 is excited without exciting the longitudinal vibration. Since bending vibration induces a force in the direction in which the vibrators 101a and 101b repel the sliding member 5, the sliding resistance is reduced. For this reason, when a voltage is applied only to the bending electrodes 105 a to 105 d of the ultrasonic actuator 10, the sliding resistance is reduced, and the user can move the moving unit 3 by lightly pushing it.

ステップS106では、制御部13は、手動移動の終了(手動移動モードの終了)指示の入力の有無を判断する。終了指示は、例えば、ユーザが手動移動モードにおいて、図2の手動移動指示部15を再度操作することにより入力する。制御部13が、終了指示の入力が有ったと判断した場合(ステップS106:Yes)は、ステップS107に進み、手動移動指示の入力が無かったと判断した場合(ステップS106:No)にはステップS105に戻り、ステップS105の処理を繰り返す。   In step S106, the control unit 13 determines whether or not an instruction to end manual movement (end of manual movement mode) is input. The end instruction is input, for example, when the user operates the manual movement instruction unit 15 in FIG. 2 again in the manual movement mode. When the control unit 13 determines that an end instruction is input (step S106: Yes), the process proceeds to step S107. When it is determined that no manual movement instruction is input (step S106: No), the process proceeds to step S105. Returning to step S105, the process of step S105 is repeated.

なお、上記ステップS101〜108の処理中、手動移動モードにあるときも含めて、検出部21は所定時間ごとに制御部13に位置座標の情報を与えている。そのため、移動部3の座標位置を見失わないので、手動移動モードと電動移動モードとの相互切り替えを円滑に行うことができる。   It should be noted that the detection unit 21 gives position coordinate information to the control unit 13 every predetermined time, including when in the manual movement mode during the processing of steps S101 to S108. Therefore, since the coordinate position of the moving unit 3 is not lost, it is possible to smoothly switch between the manual movement mode and the electric movement mode.

以上、本発明の実施の形態1によれば、手動移動モードにあるときには、縦振動用電極105eへの縦振動信号の印加を停止し、屈曲電極105a〜105dへ屈曲振動信号を印加するようにしたので、振動子101a及び101bと移動部3の摩擦力を減らし、標本交換時など大きな距離を移動させたい場合に、手で直接移動部3を押して移動させることが出来る。よって、標本交換に要する時間を短縮できる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, when in the manual movement mode, the application of the longitudinal vibration signal to the longitudinal vibration electrode 105e is stopped and the bending vibration signal is applied to the bending electrodes 105a to 105d. Therefore, when the frictional force between the vibrators 101a and 101b and the moving unit 3 is reduced and it is desired to move a large distance such as when exchanging the specimen, the moving unit 3 can be directly moved by hand. Therefore, the time required for sample exchange can be shortened.

(実施の形態2)
図11は、本発明の実施の形態2による電動ステージ100の全体構成を示す図である。この実施の形態2による電動ステージの説明においては、実施の形態1による電動ステージと同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of the electric stage 100 according to the second embodiment of the present invention. In the description of the electric stage according to the second embodiment, the same components as those of the electric stage according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施の形態2において、電動ステージ100は、電動により電動ステージ100をXY方向に移動もしくは静止するための電動移動モードと、手動により電動ステージ100をXY方向に移動するための手動移動モードとを備える。電動ステージ100が手動モードに設定されているときに、電動ステージ100の移動速度が所定速度を超過した場合に、警告情報提示部23は、ユーザに対して警告情報を提示する。これにより、検出が不可能となって位置座標の検出エラーが発生するのを未然に防止することができる。   In the second embodiment, the electric stage 100 includes an electric movement mode for electrically moving or stationary the electric stage 100 in the XY directions and a manual movement mode for manually moving the electric stage 100 in the XY directions. . When the electric stage 100 is set to the manual mode and the moving speed of the electric stage 100 exceeds a predetermined speed, the warning information presenting unit 23 presents warning information to the user. As a result, it is possible to prevent the detection of position coordinates from occurring due to the impossible detection.

実施の形態2では、実施の形態1の制御装置150aの構成に加えて、警告情報提示部23を設けて制御装置150bとしている。警告情報提示部23は、警告音を発するためのサウンドシステム、警告表示を行うための表示装置等の少なくとも一つで構成される。警告表示を行うための表示装置を用いる場合には、当該表示装置を電動ステージ100の移動部3上又は移動部3近傍に配置し、ユーザが手動で移動部3を移動させる際に、容易に警告を認識できるようにすることが好ましい。   In the second embodiment, in addition to the configuration of the control device 150a of the first embodiment, a warning information presenting unit 23 is provided as the control device 150b. The warning information presentation unit 23 includes at least one of a sound system for emitting a warning sound, a display device for performing warning display, and the like. When a display device for displaying a warning is used, the display device is arranged on or near the moving unit 3 of the electric stage 100 so that the user can easily move the moving unit 3 manually. It is preferable to be able to recognize the warning.

実施の形態2では、制御部13が、検出部21からの位置座標情報を速度情報に変換し、変換した速度情報で示される移動部3の移動速度が閾値(所定速度)を超えた場合に、警告情報提示部23に対して、警告情報を提示(警告音の発音、警告表示)するように制御する。なお、警告情報の提示は、移動部3の移動速度が所定速度を超えた場合に限らず、例えば、移動部3の移動に係る加速度が所定値を超えた場合に行ってもよい。また、移動部3の位置が所定範囲外になった場合や、移動距離が所定距離以上になった場合等に警告を発するようにしてもよい。さらには、移動部3に対する圧力を検出するようにして、検出した圧力が所定値以上の場合に、警告を発するようにしてもよい。   In the second embodiment, the control unit 13 converts the position coordinate information from the detection unit 21 into speed information, and the moving speed of the moving unit 3 indicated by the converted speed information exceeds a threshold value (predetermined speed). The warning information presenting unit 23 is controlled to present warning information (pronunciation of warning sound, warning display). The presentation of the warning information is not limited to the case where the moving speed of the moving unit 3 exceeds a predetermined speed, and may be performed, for example, when the acceleration related to the movement of the moving unit 3 exceeds a predetermined value. In addition, a warning may be issued when the position of the moving unit 3 is out of a predetermined range, or when the moving distance exceeds a predetermined distance. Further, the pressure on the moving unit 3 may be detected, and a warning may be issued when the detected pressure is a predetermined value or more.

図12は、図11に示す制御部13による電動ステージ100の制御処理を表すフローチャートである。ステップS201〜ステップS205、及びステップS208〜ステップS210の処理は、それぞれ図10のステップS101〜ステップS105、及びステップS106〜ステップS108の処理と同様であるので、その説明を省略し、図10の実施の形態1による制御処理との違いのみを説明する。   FIG. 12 is a flowchart showing a control process of electric stage 100 by control unit 13 shown in FIG. The processes in steps S201 to S205 and steps S208 to S210 are the same as the processes in steps S101 to S105 and steps S106 to S108 in FIG. Only the difference from the control processing according to the first embodiment will be described.

ステップS206では、制御部13は、移動部3の移動速度が所定速度を超過したか否かを判断する。移動部3の移動速度は、例えば、検出部21から所定時間ごとに送出される移動部3の座標位置情報を制御部13において速度情報に変換し、該変換した速度情報で表される移動部3の移動速度が、所定速度を超えたか否かを判断する。制御部13が、所定速度を超えていると判断した場合(ステップS206:Yes)は、ステップS207に進み、所定速度以下であると判断した場合(ステップS206:No)は、ステップS208に進む。なお、ここで所定速度とは、例えば、図2のエンコード18がカウントエラーを起こさない速度(読み取り可能速度)である。   In step S206, the control unit 13 determines whether the moving speed of the moving unit 3 has exceeded a predetermined speed. The moving speed of the moving unit 3 is obtained by, for example, converting the coordinate position information of the moving unit 3 sent from the detecting unit 21 every predetermined time into speed information in the control unit 13 and expressing the moving unit 3 by the converted speed information. It is determined whether the moving speed of 3 exceeds a predetermined speed. When the control unit 13 determines that the speed exceeds the predetermined speed (step S206: Yes), the process proceeds to step S207, and when it is determined that the speed is equal to or lower than the predetermined speed (step S206: No), the process proceeds to step S208. Here, the predetermined speed is, for example, a speed at which the encoder 18 in FIG. 2 does not cause a count error (readable speed).

ステップS207では、制御部13は、警告情報を提示するように警告情報提示部23を制御する。警告情報の提示は、例えば、警告情報提示部23が警告音を発したり、警告表示を表示したりすることで行われる。その後、ステップS208に進む。   In step S207, the control unit 13 controls the warning information presentation unit 23 to present the warning information. The warning information is presented, for example, when the warning information presentation unit 23 emits a warning sound or displays a warning display. Thereafter, the process proceeds to step S208.

以上のように、本発明の実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加えて、移動部3の移動速度が、所定の速度を超えると、警告情報を提示するため、エンコーダのカウントエラー等に起因するエラーを未然に防ぐことが可能となる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, when the moving speed of the moving unit 3 exceeds a predetermined speed, warning information is presented. It is possible to prevent an error caused by a count error or the like.

(実施の形態3)
実施の形態3による電動ステージ100の全体構成は、図2又は図11に示す構成と同様であるので、説明を省略する。実施の形態3では、電動ステージ100は、電動により電動ステージ100をXY方向に移動もしくは静止するための電動移動モードと、手動により電動ステージ100をXY方向に移動するための手動移動モードとを備え、手動モードにあるときに、電動ステージ100の移動速度が所定速度を超過した場合に、屈曲振動の特性(例えば、振幅)を制御することで摺動力量を変化させる。
(Embodiment 3)
The overall configuration of the electric stage 100 according to the third embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 2 or FIG. In the third embodiment, the electric stage 100 includes an electric movement mode for electrically moving the electric stage 100 in the XY directions or a stationary state, and a manual movement mode for manually moving the electric stage 100 in the XY directions. In the manual mode, when the moving speed of the electric stage 100 exceeds a predetermined speed, the amount of sliding force is changed by controlling the characteristic (for example, amplitude) of the bending vibration.

図13は、実施の形態3による電動ステージ100の制御処理を表すフローチャートである。ステップS301〜ステップS305、及びステップS308〜ステップS310の処理は、それぞれ図10のステップS101〜ステップS105、及びステップS106〜ステップS108の処理と同様であるので、その説明を省略し、図10の実施の形態1による制御処理との違いのみを説明する。   FIG. 13 is a flowchart showing a control process of electric stage 100 according to the third embodiment. Since the processing of step S301 to step S305 and step S308 to step S310 is the same as the processing of step S101 to step S105 and step S106 to step S108 of FIG. Only the difference from the control processing according to the first embodiment will be described.

ステップS306では、制御部13は、移動部3の移動速度が所定速度を超過したか否かを判断する。移動部3の移動速度は、例えば、検出部21から所定時間ごとに送出される移動部3の座標位置情報を制御部13において速度情報に変換し、該変換した速度情報で表される移動部3の移動速度が、所定速度を超えたか否かを判断する。制御部13が、所定速度を超えていると判断した場合(ステップS306:Yes)は、ステップS307に進み、所定速度以下であると判断した場合(ステップS306:No)は、ステップS308に進む。なお、ここで所定速度とは、例えば、図2のエンコード18がカウントエラーを起こさない速度(読み取り可能速度)である。   In step S306, the control unit 13 determines whether the moving speed of the moving unit 3 has exceeded a predetermined speed. The moving speed of the moving unit 3 is obtained by, for example, converting the coordinate position information of the moving unit 3 sent from the detecting unit 21 every predetermined time into speed information in the control unit 13 and expressing the moving unit 3 by the converted speed information. It is determined whether the moving speed of 3 exceeds a predetermined speed. When the control unit 13 determines that the speed exceeds the predetermined speed (step S306: Yes), the process proceeds to step S307, and when it is determined that the speed is equal to or lower than the predetermined speed (step S306: No), the process proceeds to step S308. Here, the predetermined speed is, for example, a speed at which the encoder 18 in FIG. 2 does not cause a count error (readable speed).

ステップS307では、制御部13は、屈曲電極105a〜105dへ印加する屈曲振動信号の特性を変更するように駆動部14を制御する。例えば、図14に示すように屈曲振動信号の振幅を大きなものから小さなものへと切り替える。これにより、図15に示すように、振動子101a及び101bの屈曲振動の振幅を小さくすることができ、摺動力量を重く変化させることが出来る。その後、ステップS308に進む。   In step S307, the control unit 13 controls the drive unit 14 to change the characteristics of the bending vibration signal applied to the bending electrodes 105a to 105d. For example, as shown in FIG. 14, the amplitude of the bending vibration signal is switched from a large one to a small one. Thereby, as shown in FIG. 15, the amplitude of the bending vibration of the vibrators 101a and 101b can be reduced, and the amount of sliding force can be changed heavily. Thereafter, the process proceeds to step S308.

なお、屈曲振動の振幅は、大きなものから小さなものに切り替える代わりに、複数の段階に分けて徐々に小さくするようにしてもよいし、連続的に小さくしてもよい。また、振幅を小さくした後に、最終的に屈曲振動信号を停止して、移動部3の移動を制限するようにしてもよい。さらに、振動を小さくする動作を入れずに振幅を止めても良い。   The amplitude of the bending vibration may be gradually decreased in a plurality of stages instead of switching from a larger one to a smaller one, or may be continuously reduced. Further, after the amplitude is reduced, the bending vibration signal may be finally stopped to limit the movement of the moving unit 3. Further, the amplitude may be stopped without an operation for reducing the vibration.

以上のように、本発明の実施の形態3によれば、実施の形態1の効果に加えて、移動部3の移動速度が、所定速度を超えると、摺動力量を重く変化させ、移動部3の移動速度を抑制することができる。これにより、エンコーダのカウントエラー等に起因するエラーを未然に防ぐことが可能となる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, when the moving speed of the moving unit 3 exceeds a predetermined speed, the amount of sliding force is changed heavily, and the moving unit 3 movement speed can be suppressed. This makes it possible to prevent errors caused by encoder count errors and the like.

なお、屈曲振動信号の制御は、移動部3の移動速度が所定速度を超えたときに限らず、例えば、移動部3の移動に係る加速度が所定値を超えた場合や、移動部3の位置が所定範囲外になった場合、移動距離が所定距離以上になった場合に行ってもよい。さらには、移動部3に対する圧力を検出するようにして、検出した圧力が所定値以上の場合に、信号特性を制御するようにしてもよい。   The control of the bending vibration signal is not limited to when the moving speed of the moving unit 3 exceeds a predetermined speed. For example, when the acceleration related to the movement of the moving unit 3 exceeds a predetermined value, or the position of the moving unit 3 May be performed when the movement distance exceeds a predetermined distance. Furthermore, the signal characteristic may be controlled by detecting the pressure with respect to the moving unit 3 and when the detected pressure is a predetermined value or more.

(実施の形態4)
図16は、実施の形態4による電動ステージ100の制御処理を表すフローチャートである。ステップS406以外の処理(ステップS401〜ステップS405、及びステップS407〜ステップS410)は、それぞれ図13のステップS301〜ステップS305、及びステップS307〜ステップS310の処理と同様であるので、その説明を省略し、図13の実施の形態3による制御処理との違いのみを説明する。実施の形態4では、制御部13は検出部21から送られてくる座標位置情報に基づき、制御部13が駆動部14を制御する。
(Embodiment 4)
FIG. 16 is a flowchart showing a control process of electric stage 100 according to the fourth embodiment. Processes other than step S406 (steps S401 to S405 and steps S407 to S410) are the same as the processes of steps S301 to S305 and steps S307 to S310 in FIG. Only the difference from the control process according to the third embodiment in FIG. 13 will be described. In the fourth embodiment, the control unit 13 controls the drive unit 14 based on the coordinate position information sent from the detection unit 21.

ステップS406において、制御部13は、検出部21から送られてくる座標位置情報で示される移動部3の座標位置が、所定の範囲外に位置するか否かを判断する。制御部13が、移動部3の座標位置が所定の範囲外にあると判断した場合(ステップS406:Yes)には、ステップS407に進み、摺動力量を重くするように駆動部14を制御する。制御部13が、移動部3の座標位置が所定の範囲内にあると判断した場合(ステップS406:No)は、ステップS408に進む。   In step S406, the control unit 13 determines whether or not the coordinate position of the moving unit 3 indicated by the coordinate position information sent from the detection unit 21 is outside a predetermined range. When the control unit 13 determines that the coordinate position of the moving unit 3 is outside the predetermined range (step S406: Yes), the process proceeds to step S407 and controls the drive unit 14 to increase the amount of sliding force. . When the control unit 13 determines that the coordinate position of the moving unit 3 is within the predetermined range (step S406: No), the process proceeds to step S408.

なお、実施の形態4においても、屈曲振動の振幅は、大きなものから小さなものに切り替える代わりに、複数の段階に分けて徐々に小さくするようにしてもよいし、連続的に小さくしてもよい。また、振幅を小さくした後に、最終的に屈曲振動信号を停止して、移動部3の移動を制限するようにしてもよい。さらに、振動を小さくする動作を入れずに振幅を止めても良い。   In the fourth embodiment as well, the amplitude of the bending vibration may be gradually reduced in a plurality of stages instead of switching from a larger one to a smaller one, or may be continuously reduced. . Further, after the amplitude is reduced, the bending vibration signal may be finally stopped to limit the movement of the moving unit 3. Further, the amplitude may be stopped without an operation for reducing the vibration.

以上のように、本発明の実施の形態4によれば、実施の形態1の効果に加えて、移動部3の座標位置が、所定範囲から出ると、摺動力量を重く変化させ、移動部3の移動速度を抑制することができる。これにより、ストッパーに当たる手前で摺動力量を重くして、ストッパーと移動部3が衝突し急に止まることを回避できる。また、他ユニットへの衝突を防ぐことが出来る。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, when the coordinate position of the moving unit 3 goes out of the predetermined range, the amount of sliding force is changed significantly, and the moving unit 3 movement speed can be suppressed. Thereby, the amount of sliding force is increased just before hitting the stopper, so that the stopper and the moving part 3 can be prevented from colliding and suddenly stopping. Also, collisions with other units can be prevented.

(実施の形態5)
図17は、本発明の実施の形態5による電動ステージ200の全体構成を示す図である。上述した実施の形態1〜4の電動ステージ100は、互いに直交する二方向に移動可能であったが、この実施の形態5による、一方向にのみ移動可能な電動ステージ200と置換可能である。上述の各実施の形態では、移動部3として、移動部3x及び移動部3yの2つが含まれていたが、図17に示す電動ステージ20は、移動部3を1つのみとして、一方向のみに移動可能としたものである。
(Embodiment 5)
FIG. 17 is a diagram showing an overall configuration of an electric stage 200 according to the fifth embodiment of the present invention. The electric stage 100 of the first to fourth embodiments described above can move in two directions orthogonal to each other, but can be replaced with the electric stage 200 that can move only in one direction according to the fifth embodiment. In each of the above-described embodiments, the moving unit 3 includes the moving unit 3x and the moving unit 3y. However, the electric stage 20 illustrated in FIG. 17 includes only one moving unit 3 and only in one direction. It can be moved to.

電動ステージ200は、例えば、第1部材(基部)1、ガイドレール2、移動部(ステージ)3、超音波アクチュエータ10、スケール17、エンコーダ(変位センサ)18、及び制御装置150(150a又は150b)を含んで構成される。各構成は、上述の実施の形態1〜4のものと同様である。   The electric stage 200 includes, for example, a first member (base part) 1, a guide rail 2, a moving part (stage) 3, an ultrasonic actuator 10, a scale 17, an encoder (displacement sensor) 18, and a control device 150 (150a or 150b). It is comprised including. Each configuration is the same as that in the first to fourth embodiments.

なお、上述の実施の形態1〜5は、いずれも図1に示す倒立型顕微鏡201に適用可能である。また、倒立型の顕微鏡201を例としてあげたが、正立型の顕微鏡等、他の型式の顕微鏡を図1に示す顕微鏡201に代えて用いることができる。すなわち、移動可能なステージを取り付け可能な顕微鏡であれば、本発明の各実施の形態による電動ステージを取り付けて用いることが可能である。   Note that any of the first to fifth embodiments described above can be applied to the inverted microscope 201 shown in FIG. Although the inverted microscope 201 is taken as an example, other types of microscopes such as an upright microscope can be used instead of the microscope 201 shown in FIG. In other words, any microscope capable of mounting a movable stage can be used with the electric stage according to each embodiment of the present invention.

また、上述の実施の形態2は、実施の形態3及び実施の形態4の一方又は双方と組み合わせることが可能である。また、当然に、実施の形態3及び実施の形態4を組み合わせることも可能である。   In addition, the above-described second embodiment can be combined with one or both of the third and fourth embodiments. Naturally, it is also possible to combine the third embodiment and the fourth embodiment.

1 基部
2 ガイドレール
3 移動部(ステージ)
5 摺動部材
10 超音波アクチュエータ
13 制御部
14 駆動部
15 手動移動指示部
16 電動移動指示部
17 スケール
18 エンコーダ
19 固定用ビス穴
20 ネジ
21 検出部
22 切り欠き穴部
23 警告情報提示部
24 ダンピング材
30 開口
31 鏡筒
33 本体部
34 透過照明部
36 対物レンズ
37 反射ミラー
38 結像光学系
39 接眼レンズ
41 透過照明支柱
42 アーム
43 光源
44 ランプハウス
45 コンデンサレンズ
46 コンデンサユニット
47 コレクタレンズ
48 視野絞り
49 反射ミラー
100、200 電動ステージ
101 超音波モータ
101a、101b 振動子
102 保持機構
103 コイルばね
104 薄板ばね
104a 厚肉部
105 振動用電極
1 base 2 guide rail 3 moving part (stage)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Sliding member 10 Ultrasonic actuator 13 Control part 14 Drive part 15 Manual movement instruction | indication part 16 Electric movement instruction | indication part 17 Scale 18 Encoder 19 Fixing screw hole 20 Screw 21 Detection part 22 Notch hole part 23 Warning information presentation part 24 Damping Material 30 Opening 31 Lens barrel 33 Main body 34 Transmitting illumination unit 36 Objective lens 37 Reflecting mirror 38 Imaging optical system 39 Eyepiece lens 41 Transmitting illumination column 42 Arm 43 Light source 44 Lamp house 45 Condenser lens 46 Condenser unit 47 Collector lens 48 Field stop 49 Reflecting mirror 100, 200 Electric stage 101 Ultrasonic motor 101a, 101b Vibrator 102 Holding mechanism 103 Coil spring 104 Thin plate spring 104a Thick part 105 Vibration electrode

Claims (4)

本体と、該本体に設置される超音波電動ステージを備えた顕微鏡であって、
前記超音波電動ステージは、
前記本体に固定される基部と、
前記基部に対して電動または手動で移動可能に取り付けられた移動部と、
前記基部に取り付けられ、印加信号に応じて振動する振動子を有する超音波モータと、
前記移動部の移動方向と平行な方向の振動を励起する第1の信号と、前記移動部の移動方向と直交する方向の振動を励起する第2の信号とを前記超音波モータに印加する駆動手段と、
前記移動部の位置情報を検出する検出手段と、
前記移動部を手動で移動可能とするとき、前記第1の信号を停止し、前記第2の信号のみを前記超音波モータに印加するように前記駆動手段を制御するとともに、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出する制御手段と
前記移動部を手動で移動可能とするとき、前記制御手段が算出した移動速度が所定速度を超過した場合に、警告情報を提示する警告情報提示手段と
を有することを特徴とする顕微鏡。
A microscope having a main body and an ultrasonic motorized stage installed in the main body,
The ultrasonic electric stage is:
A base fixed to the body;
A moving part attached to the base so as to be movable electrically or manually;
An ultrasonic motor having a vibrator attached to the base and vibrating in response to an applied signal;
Driving to apply to the ultrasonic motor a first signal for exciting vibration in a direction parallel to the moving direction of the moving unit and a second signal for exciting vibration in a direction orthogonal to the moving direction of the moving unit Means,
Detecting means for detecting position information of the moving unit;
When the moving unit is manually movable, the first signal is stopped, the driving unit is controlled to apply only the second signal to the ultrasonic motor, and the detection unit detects Control means for calculating the moving speed of the moving unit based on the positional information obtained ;
Warning information presenting means for presenting warning information when the moving speed calculated by the control means exceeds a predetermined speed when the moving section is manually movable. microscope.
前記制御手段は、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記駆動手段が前記超音波モータに印加する前記第2の信号の特性を制御することを特徴とする請求項記載の顕微鏡。 The control means, based on said position information detected by the detecting means according to claim 1 microscope according to the driving means and controlling the characteristics of said second signal applied to the ultrasonic motor. 前記制御手段は、前記検出手段が検出した位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出し、該算出した移動速度に基づき、前記駆動手段が前記超音波モータに印加する前記第2の信号の特性を制御することを特徴とする請求項記載の顕微鏡。 The control unit calculates a moving speed of the moving unit based on the position information detected by the detecting unit, and the second signal applied to the ultrasonic motor by the driving unit based on the calculated moving speed. The microscope according to claim 2 , wherein the characteristics of the microscope are controlled. 基部と、前記基部に対して電動または手動で移動可能に取り付けられた移動部と、前記基部に取り付けられ、印加信号に応じて振動する振動子を有する超音波モータとを有する超音波電動ステージを備えた顕微鏡の制御方法であって、
前記移動部を電動移動させる指示又は手動移動を可能とする指示の入力を受け付ける入力工程と、
前記入力工程において、前記移動部を手動移動を可能とする指示が入力された場合に、前記移動部の移動方向と平行な方向の振動を励起する第1の信号を停止し、前記移動部の移動方向と直交する方向の振動を励起する第2の信号のみを前記超音波モータに印加する駆動工程と
前記移動部の位置情報を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された位置情報に基づき、前記移動部の移動速度を算出する算出工程と、
前記移動部を手動で移動可能とする指示が入力されている場合であって、前記算出工程において算出した移動速度が所定速度を超過した場合に、警告情報を提示する警告情報提示工程と
を有することを特徴とする顕微鏡の制御方法。
An ultrasonic electric stage having a base, a moving part attached to the base so as to be electrically or manually movable, and an ultrasonic motor attached to the base and vibrating in response to an applied signal A method of controlling a microscope provided,
An input step of receiving an instruction to electrically move the moving unit or an instruction to enable manual movement;
In the input step , when an instruction to enable manual movement of the moving unit is input, the first signal that excites vibration in a direction parallel to the moving direction of the moving unit is stopped, and the moving unit A driving step of applying only a second signal for exciting vibration in a direction orthogonal to the moving direction to the ultrasonic motor ;
A detection step of detecting positional information of the moving unit;
A calculation step of calculating a moving speed of the moving unit based on the position information detected in the detection step;
A warning information presenting step for presenting warning information when an instruction to manually move the moving unit is input and the moving speed calculated in the calculating step exceeds a predetermined speed; A method for controlling a microscope, comprising:
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