特許 7467201 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/40 20160101AFI20240408BHJP

   G05D 3/12 20060101ALN20240408BHJP

【ＦＩ】

H02P29/40

G05D3/12 305B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020061647

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021164209

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】507216098

【氏名又は名称】シチズン千葉精密株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100166981

【弁理士】

【氏名又は名称】砂田 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 義直

【審査官】三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／１１９８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／００５３８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２７４９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／４０

Ｇ０５Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動させて対象物を移動させるべき指令速度を算出する速度算出部と、
前記対象物の目標位置と当該対象物の実際の位置との位置偏差を算出する偏差算出部と、
前記速度算出部が算出した前記指令速度が０となり、かつ、前記偏差算出部が算出した前記位置偏差が０となった後、前記対象物が前記目標位置に対してオーバーシュートしながら予め定められた所定時間が経過したときに、当該位置偏差を所定値以下の値に変更するとともに、予め定められた継続時間が経過するまで当該位置偏差を当該所定値以下の値に維持する変更部と、
を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記所定時間は、前記対象物が前記目標位置に到達してから前記モータが前記オーバーシュートを修正しようと振動し始めるまでの時間である
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記所定値以下の値は、０である
請求項１又は２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記モータに供給する目標電流と、当該モータに供給される実電流との差が０となるように、フィードバック制御を行う駆動制御部をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記偏差算出部が算出した前記位置偏差の絶対値が予め定められた基準値以下である場合には、当該位置偏差の絶対値が当該基準値より大きい場合よりも、前記フィードバック制御のゲインを小さくする
請求項１～３の何れか一つに記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電子顕微鏡において、試料移動用のステージの位置決めを制御する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載された走査型電子顕微鏡は、以下のように構成されている。すなわち、試料上を電子ビームで走査し、試料上の観察視野内の拡大像をＣＲＴディスプレイに表示する。試料が載置されるステージは、マイクロステップ駆動方式で制御されているパルスモータに回転される送りねじを介して駆動される。試料の代わりに基準ウエハを載置して、ステージを反転させて移動させることにより、バックラッシュ量及び送りねじのピッチ誤差を求めてメモリに格納しておき、ステージを駆動する際にステージ制御手段がそれらの補正を行う。
また、特許文献２に記載された走査型電子顕微鏡は、試料移動時と停止時にモータへの供給電流を同じないし、供給電流の差を２０％以下とすることによりモータの熱量変化を小さくすることで、試料ステージの温度をコントロールして観察時の試料ドリフトを低減することを特徴とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－１２９９８５号公報

【文献】国際公開第２０１１／１４５２９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば高分解能の電子顕微鏡において、観察したい対象物である試料を載せるステージを移動させるためのアクチュエータとして、低速駆動中の動きも滑らかであるＡＣサーボモータを用いることが考えられる。そして、ＡＣサーボモータをフィードバック制御することにより、ステージの位置決め制御が精度よく行われる。かかる場合、サーボのゲインが不足すると、ステージの移動が遅くなり、操作性が悪くなることから、ゲインを、操作応答性に満足する程度まで上げる必要がある。そして、ゲインを高めると、ステージが目標位置に到達したとしても、オーバーシュートしたりアンダーシュートしたりすること等により過渡的に振動し、試料に揺れが発生して試料を見失うおそれがある。それゆえ、応答性を低下させることなく、対象物（試料）を見失わないようにすることが望ましい。
本発明は、応答性を低下させることなく、対象物を見失わないように位置決めすることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的のもと完成させた本発明は、モータを駆動させて対象物を移動させるべき速度を算出する速度算出部と、前記対象物の目標位置と当該対象物の実際の位置との位置偏差を算出する偏差算出部と、前記速度算出部が算出した前記速度が０となり、かつ、前記偏差算出部が算出した前記位置偏差が０となった後、予め定められた所定時間が経過したときに、当該位置偏差を所定値以下の値に変更する変更部と、を備えるモータ制御装置である。
ここで、前記変更部は、前記所定時間が経過したときに前記位置偏差を前記所定値以下の値に変更した後、予め定められた継続時間が経過するまで当該位置偏差を前記所定値以下の値に維持しても良い。
また、前記所定値以下の値は、０であっても良い。
また、前記モータに供給する目標電流と、当該モータに供給される実電流との差が０となるように、フィードバック制御を行う駆動制御部をさらに備え、前記駆動制御部は、前記偏差算出部が算出した前記位置偏差の絶対値が予め定められた基準値以下である場合には、当該位置偏差の絶対値が当該基準値より大きい場合よりも、前記フィードバック制御のゲインを小さくしても良い。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、応答性を低下させることなく、対象物を見失わないように位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成の一例を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る走査型電子顕微鏡の試料移動ステージの概略構成の一例を示す図である。

【図3】図２のIII方向に見た図である。

【図4】制御装置の概略構成図である。

【図5】制御装置の概略構成図である。

【図6】変更部が行う変更処理を示すフローチャートの一例を示す図である。

【図7】位置指令速度、位置偏差及び実際の位置の関係を示すタイムチャートの一例を示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る制御装置のブロック図の一例を示す図である。

【図9】電流ゲインと位置偏差との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成の一例を示す図である。
図２は、第１の実施形態に係る走査型電子顕微鏡の試料移動ステージの概略構成の一例を示す図である。
図３は、図２のIII方向に見た図である。
本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡５０（以下、単に「顕微鏡５０」と称する場合もある。）は、特許文献２に記載された走査型電子顕微鏡に対して、ｘテーブル３３を移動させるｘモータ４１と、ｙテーブル４３を移動させるｙモータ６１と、これらのモータの駆動を制御する制御装置１００とが異なる。以下、主に、特許文献２に記載された走査型電子顕微鏡と異なる点について説明する。

【0009】

顕微鏡５０は、電子銃１と、コンデンサレンズ２と、対物レンズ３と、試料室４と、試料移動ステージ５と、２次電子検出器７と、真空ポンプ９～１３と、ステージケース１４とを有している。そして、顕微鏡５０は、電子銃１で発生した電子ビームを、コンデンサレンズ２、対物レンズ３を通して試料室４内の試料移動ステージ５の上に取り付けられた試料Ｓ上に照射し、試料Ｓから出てくる２次電子を２次電子検出器７でとらえ、試料Ｓ表面の形状を観察可能にする。

【0010】

また、顕微鏡５０は、ｚテーブル１５と、チルトテーブル２０とを有している。ｚテーブル１５を駆動するための機構、及び、チルトテーブル２０を駆動するための機構は、特許文献２に記載された走査型電子顕微鏡と基本的に同じであるので、その詳細な説明は省略する。

【0011】

顕微鏡５０は、試料Ｓをｘ方向に移動させるｘテーブル３３を有している。ｘテーブル３３は、クロスローラガイド３４を介してチルトテーブル２０に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ｘテーブル３３を移動させる、ｘボールネジ３５及びｘボールネジナット３６を有している。また、顕微鏡５０は、ｘボールネジ３５の両端部をそれぞれ支持する軸受３７、３８と、軸受３７、３８をそれぞれチルトテーブル２０に支持する軸受ハウジング３９、４０とを有している。ｘボールネジナット３６は、ｘ継手４２を介して、ｘテーブル３３に固定されている。

【0012】

また、顕微鏡５０は、ｘボールネジ３５に連結された、ｘモータ４１と、ｘカップリング４４と、ｘモータ４１を支持するｘブラケット４５とを有している。ｘブラケット４５は、チルトテーブル２０に固定されている。ｘテーブル３３は、ｘモータ４１が駆動されてｘボールネジ３５が回転させられ、ｘボールネジナット３６が移送されることによりｘ方向に移動し、試料Ｓをｘ方向に移動させる。

【0013】

また、顕微鏡５０は、試料Ｓをｙ方向に移動させるｙテーブル４３を有している。ｙテーブル４３は、クロスローラガイド５４ａ、５４ｂを介してｘテーブル３３に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ｙテーブル４３を移動させる、ｙボールネジ５５及びｙボールネジナット５６を有している。また、顕微鏡５０は、ｙボールネジ５５の両端部をそれぞれ支持する軸受５７、５８と、軸受５７、５８をそれぞれｘテーブル３３に支持する軸受ハウジング５９、６０とを有している。ｙボールネジナット５６は、ｙ継手４８を介して、ｙテーブル４３に固定されている。

【0014】

また、顕微鏡５０は、ｙボールネジ５５に連結された、ｙモータ６１と、ｙカップリング６２と、ｙモータ６１を支持するｙブラケット６３とを有している。ｙブラケット６３は、ｘテーブル３３に固定されている。ｙテーブル４３は、ｙモータ６１が駆動されてｙボールネジ５５が回転させられ、ｙボールネジナット５６が移送されることによりｙ方向に移動し、試料Ｓをｙ方向に移動させる。

【0015】

また、顕微鏡５０は、試料Ｓを回転させるローテーションテーブル６６を有している。ローテーションテーブル６６は、軸受（不図示）を介して、ｙテーブル４３に対して回転可能に支持されている。また、顕微鏡５０は、ローテーションテーブル６６を回転させる、ウォームホィール６７ａ及びウォームギヤ６７ｂを有している。ウォームホィール６７ａは、ローテーションテーブル６６に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ウォームギヤ６７ｂの両端部をそれぞれ支持する軸受６９、７０と、軸受６９、７０をそれぞれｙテーブル４３に支持する軸受ハウジング７１、７２とを有している。

【0016】

また、顕微鏡５０は、ウォームギヤ６７ｂに連結された、ｒモータ７３と、ｒカップリング７４と、ｒモータ７３を支持するｒブラケット７５とを有している。ｒブラケット７５は、ｙテーブル４３に固定されている。ローテーションテーブル６６は、ｒモータ７３が駆動されてウォームギヤ６７ｂが回転させられ、ウォームホィール６７ａが回転させられることにより回転し、試料Ｓを回転させる。

【0017】

試料Ｓは試料ホルダ７７に接着され、試料ホルダ７７はローテーションテーブル６６に取り付けられたホルダ台７８に挿入、固定されている。
上述したようにして、試料Ｓは、ｘ，ｙ，ｚ方向に移動させられ、また、回転させられ、傾斜させられる。

【0018】

（モータ制御について）
上述した、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３は、３相のＡＣサーボモータであることを例示することができる。
そして、顕微鏡５０は、これらｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３の駆動を制御する制御装置１００を備えている。制御装置１００が、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３を制御する態様は同じであるので、以下では、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３を、「モータ１１０」と称し、モータ１１０を制御する態様について説明する。

【0019】

図４、図５は、制御装置１００の概略構成の一例を示す図である。
制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory）等からなる算術論理演算回路である。
そして、制御装置１００は、モータ１１０に供給する目標電流を設定する目標電流設定部１２０と、目標電流設定部１２０が設定した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部１３０と、を備えている。目標電流設定部１２０の機能構成は、図４に示し、制御部１３０の機能構成は、図５に示している。

【0020】

目標電流設定部１２０は、図４に示すように、ｄ－ｑ座標系のｑ軸目標電流Ｉｑｔを設定する電流設定部の一例としてのｑ軸目標電流設定部１２１と、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを設定するｄ軸目標電流設定部１２２とを有している。ｄ－ｑ座標系は、モータ１１０のロータ（永久磁石）と同期して回転するｄ軸およびｑ軸からなる回転直交座標系であり、ｄ軸は、ロータが形成する磁束の方向に沿った軸であり、ｑ軸は、モータ１１０が発生するトルクの方向に沿った軸である。
ｄ軸目標電流設定部１２２は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを０に設定する。
ｑ軸目標電流設定部１２１及び目標電流設定部１２０が有するその他の構成要素については後で詳述する。

【0021】

制御部１３０は、図５に示すように、モータ１１０の駆動を制御する駆動制御部１３１と、モータ１１０を駆動させるモータ駆動部１３２とを有している。
また、制御部１３０は、モータ１１０に実際に流れる実電流に応じた値を出力するモータ電流検出部１３３と、このモータ電流検出部１３３によって検出された電流をｄ－ｑ座標系の電流に変換する３相２軸変換部１３５と、を有している。
また、制御部１３０は、エンコーダ等の回転角センサ１１１からのモータ回転角度信号θｓに基づいて、実際のモータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θｄを算出するモータ回転角度算出部１３６を有している。

【0022】

モータ電流検出部１３３は、３相のモータであるモータ１１０のＵ相に実際に流れる電流であるＵ相実電流を検出するためのＵ相電流検出部と、モータ１１０のＶ相に実際に流れる電流であるＶ相実電流を検出するためのＶ相電流検出部と、モータ１１０のＷ相に実際に流れる電流であるＷ相実電流を検出するためのＷ相電流検出部とを有している。Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部は、それぞれモータ１１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されたいわゆるシャント抵抗の両端に生じる電圧から各相に流れる実電流の値を検出する。

【0023】

３相２軸変換部１３５には、モータ電流検出部１３３にて検出されたＵ相実電流，Ｖ相実電流，Ｗ相実電流、及びモータ回転角度算出部１３６にて算出されたモータ回転角度θｄが入力される。そして、３相２軸変換部１３５は、予め定められた式に従って、Ｕ相実電流，Ｖ相実電流，Ｗ相実電流をｄ－ｑ座標系の値であるｄ軸実電流Ｉｄａとｑ軸実電流Ｉｑａとに変換し、変換したｄ軸実電流Ｉｄａ，ｑ軸実電流Ｉｑａを出力する。
モータ回転角度算出部１３６は、モータ１１０に設けられた回転角センサ１１１からのモータ回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θｄを算出する。

【0024】

駆動制御部１３１は、目標電流設定部１２０のｄ軸目標電流設定部１２２にて設定されたｄ軸目標電流Ｉｄｔから、３相２軸変換部１３５にて算出されたｄ軸実電流Ｉｄａを減算するｄ軸減算部１４１ｄを有している。また、駆動制御部１３１は、目標電流設定部１２０のｑ軸目標電流設定部１２１にて算出されたｑ軸目標電流Ｉｑｔから、３相２軸変換部１３５にて算出されたｑ軸実電流Ｉｑａを減算するｑ軸減算部１４１ｑを有している。

【0025】

また、駆動制御部１３１は、ｄ軸減算部１４１ｄにて算出された偏差（Ｉｄｔ－Ｉｄａ）が０となるようにｄ軸目標電圧Ｖｄｔを出力する電流制御アンプ１４２ｄを有している。また、駆動制御部１３１は、ｑ軸減算部１４１ｑにて算出された偏差（Ｉｑｔ－Ｉｑａ）が０となるようにｑ軸目標電圧Ｖｑｔを出力する電流制御アンプ１４２ｑを有している。

【0026】

また、駆動制御部１３１は、電流制御アンプ１４２ｄ及び電流制御アンプ１４２ｑから出力されたｄ軸目標電圧Ｖｄｔ，ｑ軸目標電圧Ｖｑｔを、３相交流座標系のＵ相目標電圧Ｖｕｔ、Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ、Ｗ相目標電圧Ｖｗｔに変換する２軸３相変換部１５１を有している。
２軸３相変換部１５１は、予め定められた式及びモータ回転角度算出部１３６にて算出されたモータ回転角度θｄに基づいて、ｄ軸目標電圧Ｖｄｔ及びｑ軸目標電圧Ｖｑｔを、Ｕ相目標電圧Ｖｕｔ、Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ及びＷ相目標電圧Ｖｗｔに変換する。つまり、２軸３相変換部１５１は、電流制御アンプ１４２ｄ及び電流制御アンプ１４２ｑから出力された、言い換えればフィードバック制御された値と、モータ回転角度θｄとに基づいてモータ１１０に印加する印加電圧を決定する。

【0027】

また、駆動制御部１３１は、２軸３相変換部１５１にて算出されたＵ相目標電圧Ｖｕｔ，Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ，Ｗ相目標電圧Ｖｗｔに基づいてモータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部１６０を有している。

【0028】

モータ駆動部１３２は、いわゆるインバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインとに接続されている。そして、モータ駆動部１３２は、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、モータ１１０の駆動を制御する。

【0029】

（目標電流設定部１２０について）
目標電流設定部１２０は、観察対象物である試料Ｓの目標位置と、試料Ｓの実際の位置との位置偏差Δｐを算出する偏差算出部１２３を有している。位置偏差Δｐは、顕微鏡５０のオペレータが操作する、例えばトラックボールの操作に基づく位置指令の指令パルスを加算するとともに、回転角センサ１１１からのフィードバックパルスを減算することにより得た溜まりパルス値であることを例示することができる。かかる場合、位置偏差Δｐがプラスである場合には、試料Ｓの実際の位置が目標位置に到達していないことを示し、位置偏差Δｐがマイナスである場合には、試料Ｓの実際の位置が目標位置を追い越したことを示す。

【0030】

また、目標電流設定部１２０は、モータ回転角度算出部１３６で算出されたモータ回転角度θｄに基づいてモータ１１０の回転速度であるモータ回転速度ωｄを算出するモータ回転速度算出部１２４を有している。モータ回転速度算出部１２４は、モータ回転角度算出部１３６で算出されたモータ回転角度θｄを微分することによりモータ回転速度ωｄを算出する。

【0031】

上述したｑ軸目標電流設定部１２１は、偏差算出部１２３にて算出された位置偏差Δｐが０となるように目標回転速度ωｔを出力する位置制御アンプ１２５を有している。
また、ｑ軸目標電流設定部１２１は、位置制御アンプ１２５から出力された目標回転速度ωｔから、モータ回転速度算出部１２４で算出されたモータ回転速度ωｄを減算する速度減算部１２６を有している。
また、ｑ軸目標電流設定部１２１は、速度減算部１２６にて算出された偏差（ωｔ－ωｄ）が０となるようにｑ軸目標電流Ｉｑｔを出力する速度制御アンプ１２７を有している。

【0032】

また、目標電流設定部１２０は、位置指令の時間変化率である位置指令速度Ｖｐｔを算出する速度算出部の一例としての位置指令速度算出部１２８を有している。位置指令速度算出部１２８は、例えば、単位時間当たりの指令パルスの数を算出することにより位置指令速度Ｖｐｔを算出する。

【0033】

また、目標電流設定部１２０は、偏差算出部１２３が算出した位置偏差Δｐを所定値以下の値に変更する変更部１２９を有している。本実施形態においては、変更部１２９は、予め定められた条件が成立したときに、例えば、溜まりパルス値をリセットすることで位置偏差Δｐを０に変更する（例えば、偏差算出部１２３に対して偏差リセット信号を出力する）。予め定められた条件は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが０ではない状態から０となり、かつ、偏差算出部１２３が算出した位置偏差Δｐが０となったときから予め定められた所定時間ｔ１が経過したことであることを例示することができる。なお、所定値以下の値として０を例示しているが、特にかかる態様に限定されない。溜まりパルス値を変更することで位置偏差Δｐを変更する場合には、位置偏差Δｐの絶対値が、溜まりパルス値が例えば２に相当する値を、所定値としても良い。つまり、変更部１２９は、予め定められた条件が成立したときに、溜まりパルス値を、１、２、－１、又は、－２に変更しても良い。

【0034】

また、変更部１２９は、所定時間ｔ１が経過して位置偏差Δｐを０に変更した後、予め定められた所定時間ｔ２の間、位置偏差Δｐを、上記した所定値以下の値に維持し続ける。例えば、本実施形態においては、変更部１２９は、位置偏差Δｐを０に維持し続ける。維持し続ける手法としては、偏差算出部１２３に対して偏差リセット信号を出力し続けることを例示することができる。

【0035】

なお、所定時間ｔ１は、位置指令速度Ｖｐｔが０となり、かつ、位置偏差Δｐが０となって目標位置への到達を検知した後、モータ１１０が目標位置に対するオーバーシュートを修正しようと振動し始めるまでの時間であることを例示することができる。所定時間ｔ１は、顕微鏡５０の仕様や、顕微鏡５０の操作態様に応じて予め定められるものであり、例えば２５ミリ秒（ｍｓ）であることを例示することができる。所定時間ｔ２は、所定時間ｔ１で位置偏差Δｐが０に変更されて、その後モータ１１０の動きが停止するのに十分な時間であるとともに、その後の操作の応答性に支障をきたさないように定められた時間であることを例示することができる。所定時間ｔ２は、例えば５０ミリ秒（ｍｓ）であることを例示することができる。

【0036】

図６は、変更部１２９が行う変更処理を示すフローチャートの一例を示す図である。変更部１２９は、この処理を、予め設定された一定時間（例えば１ミリ秒（ｍｓ））ごとに繰り返し実行する。
変更部１２９は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが０ではない状態から０となったか否かを判断する（Ｓ６０１）。位置指令速度Ｖｐｔが０となった場合（Ｓ６０１でＹｅｓ）、変更部１２９は、位置偏差Δｐが０となったか否かを判断する（Ｓ６０２）。位置偏差Δｐが０となっていない場合（Ｓ６０２でＮｏ）、位置偏差Δｐが０となるまで待機する。他方、位置偏差Δｐが０となった場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）、変更部１２９は、時間を計測開始する（Ｓ６０３）。

【0037】

その後、変更部１２９は、所定時間ｔ１が経過したか否かを判断する（Ｓ６０４）。所定時間ｔ１が経過していない場合（Ｓ６０４でＮｏ）、所定時間ｔ１が経過するまで待機する。他方、所定時間ｔ１が経過した場合（Ｓ６０４でＹｅｓ）、位置偏差Δｐを０に変更する（Ｓ６０５）。そして、変更部１２９は、計測時間をリセットする（Ｓ６０６）。つまり、変更部１２９は、計測していた時間を０にするとともに、新たに時間計測を開始する。

【0038】

その後、変更部１２９は、所定時間ｔ２が経過したか否かを判断する（Ｓ６０７）。所定時間ｔ２が経過していない場合（Ｓ６０７でＮｏ）、変更部１２９は、位置偏差Δｐを０に維持する（Ｓ６０８）。他方、所定時間ｔ２が経過した場合（Ｓ６０７でＹｅｓ）、変更部１２９は、位置偏差Δｐの０への維持と時間の計測とを停止する（Ｓ６０９）。

【0039】

図７は、位置指令速度Ｖｐｔ、位置偏差Δｐ及び実際の位置の関係を示すタイムチャートの一例である。
以上のように構成された制御装置１００においては、位置指令速度Ｖｐｔが０となり、かつ、位置偏差Δｐが０となってから所定時間ｔ１が経過したときに位置偏差Δｐが０に変更されるので、位置偏差Δｐが０に変更されたときの位置で止まり易くなる。それゆえ、当初の目標位置に対するオーバーシュートを修正しようと振動することが抑制される。その結果、操作者が操作を止めたところで試料Ｓが止まり易くなり、試料Ｓが揺れることが抑制される。言い換えれば、制御装置１００でなければ、試料Ｓが止まるまで振動してギクシャクした動きになるが、制御装置１００によれば、操作者の操作に合わせて試料Ｓが止まり易くなる。なお。試料Ｓが止まる位置は当初の目標位置ではないが、操作者が試料を見失わない範囲に止まるため、試料Ｓが振動しながら当初の目標位置に止まるよりは良い。また、制御装置１００によれば、位置制御アンプ１２５、速度制御アンプ１２７、電流制御アンプ１４２ｄ、及び、電流制御アンプ１４２ｑのゲインを小さくすることなく、ステージ（試料Ｓ）の位置決めを行うので、ゲインを小さくする場合と比べて、応答性が低下しないようにすることができる。

【0040】

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態に係る制御装置２００のブロック図の一例を示す図である。
第２の実施形態に係る制御装置２００は、第１の実施形態に係る制御装置１００に対して、制御部１３０の駆動制御部１３１に相当する、制御部２３０の駆動制御部２３１が異なる。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。第１の実施形態と第２の実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

【0041】

駆動制御部２３１は、上述した駆動制御部１３１に対して、電流制御アンプ１４２ｄ及び電流制御アンプ１４２ｑのゲイン（以下、「電流ゲインＫ」と称する場合がある。）を、変化させる機能を有する点が異なる。つまり、駆動制御部２３１は、電流ゲインＫを、偏差算出部１２３が算出した位置偏差Δｐを用いて変化させる変化部２４０を有している。

【0042】

図９は、電流ゲインＫと位置偏差Δｐとの関係の一例を示す図である。
変化部２４０は、偏差算出部１２３が算出した位置偏差Δｐに応じて、電流ゲインＫを変化させる。例えば、図９に示すように、変化部２４０は、電流ゲインＫを、位置偏差Δｐの絶対値が予め定められた第１基準値Ｐ１以下である場合には、予め定められた第１ゲインＫ１に設定し、位置偏差Δｐの絶対値が予め定められた第２基準値Ｐ２以上である場合には、第１ゲインＫ１よりも大きな値に定められた第２ゲインＫ２に設定する。また、変化部２４０は、位置偏差Δｐの絶対値が第１基準値Ｐ１よりも大きく第２基準値Ｐ２よりも小さい場合には、電流ゲインＫを、位置偏差Δｐの絶対値が小さくなるのに応じて、第２ゲインＫ２から第１ゲインＫ１まで徐々に小さい値となるように設定する。なお、第１基準値Ｐ１は溜まりパルス値が５パルス、第２基準値Ｐ２は溜まりパルス値が１０パルスであることを例示することができる。また、第１ゲインＫ１は第２ゲインＫ２の１／２であることを例示することができる。

【0043】

以上、説明したように、駆動制御部２３１は、偏差算出部１２３が算出した位置偏差Δｐの絶対値が予め定められた第１基準値Ｐ１以下である場合には、位置偏差Δｐの絶対値が予め定められた第２基準値Ｐ２以上である場合よりもフィードバック制御のゲインを小さくする。

【0044】

そして、この制御装置２００によれば、電流ゲインＫを変化させない構成と比べて、試料Ｓを、当初の目標位置に近い位置に停止させることが可能となる。ここで、例えば、試料Ｓの位置決めを行った後に、モータ１１０への通電を止めて停止中の振動を止めることも考えられるが、かかる場合には、モータ１１０の磁気ヒステリシスにより、通電を止めた瞬間にモータ１１０が回転し、操作者が試料を見失うおそれがある。制御装置２００によれば、試料Ｓの位置決めを行った後に、例えば、モータ電流検出部１３３からの出力信号にノイズが入ること等により、実際には電流が流れていないにもかかわらず電流が流れていると判断して、駆動制御部２３１が電流を流そうとしたとしても、モータ１１０に供給される電流は小さくなる。その結果、制御装置２００によれば、一旦位置決めを行った試料Ｓの位置が維持され易くなるので、操作者が試料を見失わないようにすることが可能となる。

【0045】

なお、上述した実施の形態においては、制御装置１００，２００を、顕微鏡５０が有するモータ１１０の駆動を制御するために用いた例を示したが、特に顕微鏡５０が有するモータ１１０に限定されない。つまり、位置決めを行いたい対象物は、顕微鏡５０にて観察される試料Ｓ、ひいては、ｘテーブル３３、ｙテーブル４３、ローテーションテーブル６６等の試料Ｓを載せるテーブルに限定されない。

【0046】

また、上述した実施の形態においては、モータ電流検出部１３３として、Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部の３つの電流検出部を用いた例を示したが、この構成に限定されない。Ｕ相実電流、Ｖ相実電流及びＷ相実電流の電流値の総和は０となることから、２つの相の電流値を検出すれば残りの相の電流値を算出できる。ゆえに、Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部のいずれか一つの電流検出部を省略した構成を適用しても良い。

【0047】

また、上述した実施の形態においては、制御装置１００がモータ１１０をＰＷＭ駆動する例を示したが、特にＰＷＭ駆動に限定されない。制御装置１００は、モータ１１０を、スイッチング素子を用いないで駆動するいわゆるリニア駆動などのその他の駆動方式により駆動しても良い。

【符号の説明】

【0048】

３３…ｘテーブル、４１…ｘモータ、４３…ｙテーブル、６１…ｙモータ、５０…走査型電子顕微鏡、６６…ローテーションテーブル、７３…ｒモータ、１００，２００…制御装置、１１０…モータ、１２０…目標電流設定部、１２１…ｑ軸目標電流設定部、１２３…偏差算出部、１２８…位置指令速度算出部、１２９…変更部、１３０，２３０…制御部、１３１，２３１…駆動制御部、２４０…変化部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】