JPH0715367B2 - 変位・回転検出方法及び姿勢制御装置 - Google Patents
変位・回転検出方法及び姿勢制御装置Info
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- JPH0715367B2 JPH0715367B2 JP60230508A JP23050885A JPH0715367B2 JP H0715367 B2 JPH0715367 B2 JP H0715367B2 JP 60230508 A JP60230508 A JP 60230508A JP 23050885 A JP23050885 A JP 23050885A JP H0715367 B2 JPH0715367 B2 JP H0715367B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体製造のリソグラフイ行程における高精
度な位置決めステージ装置をはじめ、超精密工作機械の
送りテーブル装置，各種計測装置用高精度ステージ等あ
らゆる高精度運動ステージ装置に応用可能な変位・回転
検出方法及び姿勢制御装置に関するものである。
度な位置決めステージ装置をはじめ、超精密工作機械の
送りテーブル装置，各種計測装置用高精度ステージ等あ
らゆる高精度運動ステージ装置に応用可能な変位・回転
検出方法及び姿勢制御装置に関するものである。
従来リニアステージ装置等で高精度な直進運動を実現す
るためには、例えば静圧軸受案内機構や磁気軸受案内機
構にレーザ干渉計と制御機構を組み合わせ、レーザ干渉
計で誤差を測定し、軸受部を制御機構で制御して誤差を
補正する方法が用いられてきた。しかし、ステージ等の
進行方向以外の誤差方向成分をレーザ干渉計で測定する
ためにはその成分方向にレーザ干渉計を必要とし、又進
行方向に垂直な誤差成分を測定する為のレーザビームが
照射される点はステージの運動と共に移動するので、基
準面をステージの長さ一杯までとらねばならず、更に高
精度な直進運動がこの基準面の長さに制限されるという
欠点があつた。
るためには、例えば静圧軸受案内機構や磁気軸受案内機
構にレーザ干渉計と制御機構を組み合わせ、レーザ干渉
計で誤差を測定し、軸受部を制御機構で制御して誤差を
補正する方法が用いられてきた。しかし、ステージ等の
進行方向以外の誤差方向成分をレーザ干渉計で測定する
ためにはその成分方向にレーザ干渉計を必要とし、又進
行方向に垂直な誤差成分を測定する為のレーザビームが
照射される点はステージの運動と共に移動するので、基
準面をステージの長さ一杯までとらねばならず、更に高
精度な直進運動がこの基準面の長さに制限されるという
欠点があつた。
本発明の目的は前述従来例の欠点を解消し、ステージの
位置に照射点が影響されないステージの進行方向に平行
なビームのみを用いてステージの進行方向以外の誤差方
行成分すべてを測定でき、同時にその誤差方向を容易識
別できる変位・回転検出方法を及びそれを用いた姿勢制
御装置提供する事にある。
位置に照射点が影響されないステージの進行方向に平行
なビームのみを用いてステージの進行方向以外の誤差方
行成分すべてを測定でき、同時にその誤差方向を容易識
別できる変位・回転検出方法を及びそれを用いた姿勢制
御装置提供する事にある。
第１図と第４図に本発明の実施例の前提となる例を示
す。第１図は誤差測定部の斜視図で１は光源であるとこ
ろのレーザ発振器、４はレーザビームを２本の平行ビー
ムにする平行プリズム、５はレーザビームの断面形状を
リング状に変換する光学素子（アキシコン）、６と７は
受光素子基板、6a〜6d及び7a〜7dはそれぞれ受光素子基
板6,7上に配置された光アレイセンサ、10はセンサー部
を保持するセンサハウジングである。図には示していな
いがハウジング10はステージ上に、レーザ発振器１と平
行プリズム４とアキシコン５は固定基板上に設置されて
いる。ステージは矢印方向に移動可能である。
す。第１図は誤差測定部の斜視図で１は光源であるとこ
ろのレーザ発振器、４はレーザビームを２本の平行ビー
ムにする平行プリズム、５はレーザビームの断面形状を
リング状に変換する光学素子（アキシコン）、６と７は
受光素子基板、6a〜6d及び7a〜7dはそれぞれ受光素子基
板6,7上に配置された光アレイセンサ、10はセンサー部
を保持するセンサハウジングである。図には示していな
いがハウジング10はステージ上に、レーザ発振器１と平
行プリズム４とアキシコン５は固定基板上に設置されて
いる。ステージは矢印方向に移動可能である。
上記構成において、レーザ光源１より発振されたレーザ
ビームは、平行プリズム４によつて、２本のレーザビー
ムに分けられ、さらにアキシコン５によつて断面がリン
グ状となつた２本のレーザビームに変換され、センサハ
ウジング10内でそれぞれ受光素子基板6,7上に入射し十
字に並んだ光アレイセンサ、6a〜6d,7a〜7dによつてそ
れぞれの長さ方向リング片位置が検出され、結果的に基
板上のビーム位置が検出される。
ビームは、平行プリズム４によつて、２本のレーザビー
ムに分けられ、さらにアキシコン５によつて断面がリン
グ状となつた２本のレーザビームに変換され、センサハ
ウジング10内でそれぞれ受光素子基板6,7上に入射し十
字に並んだ光アレイセンサ、6a〜6d,7a〜7dによつてそ
れぞれの長さ方向リング片位置が検出され、結果的に基
板上のビーム位置が検出される。
一般にステージに第２図に示す様な座標を設定し、ステ
ージを同図矢印の方向、即ちｘ軸方向へ送ると他の５自
由度の運動、即ちｙ軸,z軸方向の並進運動、ｘ軸,y軸,z
軸まわりの回軸運動が発生する。第２図にｘ軸,y軸,z軸
まわりの回転方向をそれぞれωX，ωY，ωzで表わす。
ージを同図矢印の方向、即ちｘ軸方向へ送ると他の５自
由度の運動、即ちｙ軸,z軸方向の並進運動、ｘ軸,y軸,z
軸まわりの回軸運動が発生する。第２図にｘ軸,y軸,z軸
まわりの回転方向をそれぞれωX，ωY，ωzで表わす。
第１図の構成に於てステージが上記５自由度の運動を行
つた場合の、受光基板上に入射しているリング状レーザ
光の位置の変化を第３図に示す。図中破線は運動前のリ
ング位置、実線は運動後のリング位置を表わしている。
図からわかる様にｙ方向とｚ方向の変位ωY方向ωZの回
転それぞれについて受光素子基板6,7におけるリング位
置の変化パターンが異なる。従つて光アレイセンサでリ
ング位置の変化と同時にこの変化パターンを検出する事
でどの運動成分方向にどれだけ変化したかを測定する事
ができる。
つた場合の、受光基板上に入射しているリング状レーザ
光の位置の変化を第３図に示す。図中破線は運動前のリ
ング位置、実線は運動後のリング位置を表わしている。
図からわかる様にｙ方向とｚ方向の変位ωY方向ωZの回
転それぞれについて受光素子基板6,7におけるリング位
置の変化パターンが異なる。従つて光アレイセンサでリ
ング位置の変化と同時にこの変化パターンを検出する事
でどの運動成分方向にどれだけ変化したかを測定する事
ができる。
第４図に本例の制御系のブロツク線図を示す。図中、11
はステージ本体、13はガイド、14はアクチユエータ、Ａ
はセンサから送られてきた信号を変換、増幅等処理する
エラー信号検出部Ｂはエラー信号を一定の指令に従つて
演算処理する演算部と指令部、Ｃは送られてきた信号に
よりアクチユエータ14を操作するアクチユエータドライ
バ部である。ステージが移動し、姿勢が変化すると基準
となるレーザ光からのずれが光センサ上に生じ、この信
号を検出し、適当な演算処理を行ない、姿勢を補正すべ
く指令を出し、ドライバを介してステージに属するアク
チユエータを動かすことによりステージは高精度な運動
を行なう事が可能になる。
はステージ本体、13はガイド、14はアクチユエータ、Ａ
はセンサから送られてきた信号を変換、増幅等処理する
エラー信号検出部Ｂはエラー信号を一定の指令に従つて
演算処理する演算部と指令部、Ｃは送られてきた信号に
よりアクチユエータ14を操作するアクチユエータドライ
バ部である。ステージが移動し、姿勢が変化すると基準
となるレーザ光からのずれが光センサ上に生じ、この信
号を検出し、適当な演算処理を行ない、姿勢を補正すべ
く指令を出し、ドライバを介してステージに属するアク
チユエータを動かすことによりステージは高精度な運動
を行なう事が可能になる。
ビームがステージの進行方向に平行なので、ステージの
前記５自由度運動が発生しない限り、ステージがどこに
移動してもビームは基板6,7上の同じ位置に入射する。
従つてステージの長ストロークの高精度直進運動が可能
である。又ビームの方向は１方向でよいので誤差測定装
置が簡単である。アキシコンでリング状にしたビームを
十字に並べたアレイ状センサーで検出しているので単に
出射レーザビームをそのまま光電板等に入射する場合よ
りも少ない光電素子数でビーム位置検出ができ、光アレ
イセンサの並び方向に略一致するリングの厚みは充分小
さくできるので光アレイセンサによる位置検出精度を充
分上げる事ができる。
前記５自由度運動が発生しない限り、ステージがどこに
移動してもビームは基板6,7上の同じ位置に入射する。
従つてステージの長ストロークの高精度直進運動が可能
である。又ビームの方向は１方向でよいので誤差測定装
置が簡単である。アキシコンでリング状にしたビームを
十字に並べたアレイ状センサーで検出しているので単に
出射レーザビームをそのまま光電板等に入射する場合よ
りも少ない光電素子数でビーム位置検出ができ、光アレ
イセンサの並び方向に略一致するリングの厚みは充分小
さくできるので光アレイセンサによる位置検出精度を充
分上げる事ができる。
第１図の例の誤差測定装置の構成にするとｘ軸まわりの
回転方向ωXの変化は検出しにくく、検出器の位置や回
転中心位置によつては他の運動成分変化のパターンと同
様のパターンが出る場合も考えうる。第５図に示す１番
目の実施例ではこの問題も解消できる。
回転方向ωXの変化は検出しにくく、検出器の位置や回
転中心位置によつては他の運動成分変化のパターンと同
様のパターンが出る場合も考えうる。第５図に示す１番
目の実施例ではこの問題も解消できる。
第５図において第１図の部材と同じ部材には同じ表示記
号を記載した。２はレーザ光を２方向に分割するビーム
スプリツタ、３はレーザ光の進行方向を折り曲げるビー
ムベンダでビームスプリツタ２とビームベンダ３は２本
の平行レーザ光を作るように配置されている。４′は４
と同じ平行プリズム、５′は５と同じアキシコン、8a〜
8d,9a〜9dはそれぞれ6a〜6d,7a〜7dに対応する光アレイ
センサ、10′は10と同じセンサーハウジングである。ハ
ウジング10,10′は静圧案内型のリニアステージ本体11
に設置されている。12はステージ駆動用リニアモータで
ある。
号を記載した。２はレーザ光を２方向に分割するビーム
スプリツタ、３はレーザ光の進行方向を折り曲げるビー
ムベンダでビームスプリツタ２とビームベンダ３は２本
の平行レーザ光を作るように配置されている。４′は４
と同じ平行プリズム、５′は５と同じアキシコン、8a〜
8d,9a〜9dはそれぞれ6a〜6d,7a〜7dに対応する光アレイ
センサ、10′は10と同じセンサーハウジングである。ハ
ウジング10,10′は静圧案内型のリニアステージ本体11
に設置されている。12はステージ駆動用リニアモータで
ある。
前記構成において、レーザ光源１より発振されたレーザ
光はビームスプリツタ２によつて２方向に分割され、透
過光は平行プリズム４を経てアキシコン５に入り断面を
リング状に変換されてセンサハウジング10内の受光素子
基板6,7上に入射し、光アレイセンサ6a〜6d,7a〜7dで検
出される。同様に反射光もビームベンダ３で反射し、平
行プリズム４′、アキシコン５′を経て、光アレイセン
サ8a〜8d,9a,9dで検出される。
光はビームスプリツタ２によつて２方向に分割され、透
過光は平行プリズム４を経てアキシコン５に入り断面を
リング状に変換されてセンサハウジング10内の受光素子
基板6,7上に入射し、光アレイセンサ6a〜6d,7a〜7dで検
出される。同様に反射光もビームベンダ３で反射し、平
行プリズム４′、アキシコン５′を経て、光アレイセン
サ8a〜8d,9a,9dで検出される。
センサハウジング10,10′はリニアステージの駆動方向
にむかつて左右対称に位置してステージ本体上に設置さ
れている。この場合の、駆動方向以外の５自由度運動に
伴う基板6,7,8,9上のリングの変化例を第６図に示す。
この図からわかるように、ｙ方向とｚ方向の変位、x,y,
z軸まわりの回転それぞれの場合で４枚の基板上のリン
グ位置の変化パターンが異なる。従つて変化量と変化パ
ターンを同時検出してどの方向にどれだけ変化したかを
一度に測定可能である。
にむかつて左右対称に位置してステージ本体上に設置さ
れている。この場合の、駆動方向以外の５自由度運動に
伴う基板6,7,8,9上のリングの変化例を第６図に示す。
この図からわかるように、ｙ方向とｚ方向の変位、x,y,
z軸まわりの回転それぞれの場合で４枚の基板上のリン
グ位置の変化パターンが異なる。従つて変化量と変化パ
ターンを同時検出してどの方向にどれだけ変化したかを
一度に測定可能である。
第７図に２番目の実施例を示す。同図において第１図，
第５図の部材と同じ部材については同じ表示記号を記載
してある。センサハウジング10,10′は直動式磁気軸受
案内の軸受本体11′に設置されている。15は電磁石、13
aはガイドである。
第５図の部材と同じ部材については同じ表示記号を記載
してある。センサハウジング10,10′は直動式磁気軸受
案内の軸受本体11′に設置されている。15は電磁石、13
aはガイドである。
センサハウジング10,10′は軸受本体11′上の上下対称
な位置に設置されており前記５自由度運動に伴なう４つ
の基板上のリング変化は１番目の実施例の時と同様第６
図のようなパターンになる。従つて同様に変化方向変化
量同時測定が可能である。直動式の磁気軸受なので電磁
石の電流を制御する事によりアクチユエータなしの補正
操作ができる。
な位置に設置されており前記５自由度運動に伴なう４つ
の基板上のリング変化は１番目の実施例の時と同様第６
図のようなパターンになる。従つて同様に変化方向変化
量同時測定が可能である。直動式の磁気軸受なので電磁
石の電流を制御する事によりアクチユエータなしの補正
操作ができる。
第８図に３番目の実施例を示す。同図において第１図，
第５図，第７図の部材と同じ部材については同じ表示記
号を記載してある。７′,9′は透明な部材より成る光電
素子基板、6a′〜6d′と8a′〜8d′はそれぞれ光アレイ
センサ7a′〜7d′,9a′〜9d′と45°の角度を成すよう
に基板６′,8′上に並べられた光アレイセンサである。
第５図，第７図の部材と同じ部材については同じ表示記
号を記載してある。７′,9′は透明な部材より成る光電
素子基板、6a′〜6d′と8a′〜8d′はそれぞれ光アレイ
センサ7a′〜7d′,9a′〜9d′と45°の角度を成すよう
に基板６′,8′上に並べられた光アレイセンサである。
レーザ発振器１より出射したビームはビームスプリツタ
２で２本に分けられ、透過光はそのまま、反射光はビー
ムベンダ３で透過光に平行にされてアキシコン5,5′を
通過し、断面をリング状に変換されてそれぞれ基板
７′,9′に入射する。入射ビームリングのうち、光アレ
イセンサ7a′〜7d′,9a′〜9d′に当たつた部分は遮ら
れるが、その他の部分は透明な基板７′,9′を通過し、
それぞれ基板６′,8′に入射する。
２で２本に分けられ、透過光はそのまま、反射光はビー
ムベンダ３で透過光に平行にされてアキシコン5,5′を
通過し、断面をリング状に変換されてそれぞれ基板
７′,9′に入射する。入射ビームリングのうち、光アレ
イセンサ7a′〜7d′,9a′〜9d′に当たつた部分は遮ら
れるが、その他の部分は透明な基板７′,9′を通過し、
それぞれ基板６′,8′に入射する。
基板６′,8′上の光アレイセンサ6a′〜6d′,8a′〜9
d′はそれぞれ光アレイセンサ7a′〜7d′,9a′〜9d′と
45°ずらして並べてある。基板７′,9′上の光アレイセ
ンサで影になつたリング部分が考えうるステージ11の運
動の範囲内で光アレイセンサ6a′〜6d′,8a′〜8d′上
には来ず、常に基板７′,9′を通過したリング部分が検
知されるよう対向する光アレイセンサの間隔は十分とつ
てある。従つて１本のリング状ビームを２組の十字状光
アレイセンサで検出する事が可能になり、１〜３番目の
実施例に比較して構造が簡単かつ小型になる。又２〜３
番目の実施例では１つのハウジング内に２枚の基板をｙ
方向ないしｚ方向にずらして設置する為、ωX方向の回
転が行なわれた場合この２枚の基板上のリングの変化量
が互いに異なる値をとり、これに他の方向の運動が加わ
つた場合の変化パターンが複雑だつた。この３番目の実
施例では１つのハウジング内の２枚の基板はｙ方向,z方
向にずれがなくωX方向の回転が行なわれた場合も２枚
の基板上のリングの変化量は等しく、他の方向の運動が
加わつた場合の変化パターンも複雑にはならない。３番
目の実施例における、駆動方向以外の５自由度運動に伴
う基板６′,7′,8′,9′上のリングの変化例を第９図に
示す。基板６′,8′の光アレイセンサの位置は異なるが
リングの変化パターンは第６図と変わらない。
d′はそれぞれ光アレイセンサ7a′〜7d′,9a′〜9d′と
45°ずらして並べてある。基板７′,9′上の光アレイセ
ンサで影になつたリング部分が考えうるステージ11の運
動の範囲内で光アレイセンサ6a′〜6d′,8a′〜8d′上
には来ず、常に基板７′,9′を通過したリング部分が検
知されるよう対向する光アレイセンサの間隔は十分とつ
てある。従つて１本のリング状ビームを２組の十字状光
アレイセンサで検出する事が可能になり、１〜３番目の
実施例に比較して構造が簡単かつ小型になる。又２〜３
番目の実施例では１つのハウジング内に２枚の基板をｙ
方向ないしｚ方向にずらして設置する為、ωX方向の回
転が行なわれた場合この２枚の基板上のリングの変化量
が互いに異なる値をとり、これに他の方向の運動が加わ
つた場合の変化パターンが複雑だつた。この３番目の実
施例では１つのハウジング内の２枚の基板はｙ方向,z方
向にずれがなくωX方向の回転が行なわれた場合も２枚
の基板上のリングの変化量は等しく、他の方向の運動が
加わつた場合の変化パターンも複雑にはならない。３番
目の実施例における、駆動方向以外の５自由度運動に伴
う基板６′,7′,8′,9′上のリングの変化例を第９図に
示す。基板６′,8′の光アレイセンサの位置は異なるが
リングの変化パターンは第６図と変わらない。
第10図に４番目の実施例を示す。同図において第１図，
第５図，第７図，第８図の部材と同じ部材については同
じ表示記号を記載してある。17,19はステージ11の進行
方向に45°傾向してハウジングに設置されている受光素
子基板、16,18はそれぞれ受光素子基板17,19に入射した
図中のビームが略反射する位置に受光素子基板17,19と4
5°の角度を成すようハウジングに設置されている受光
素子基板である。
第５図，第７図，第８図の部材と同じ部材については同
じ表示記号を記載してある。17,19はステージ11の進行
方向に45°傾向してハウジングに設置されている受光素
子基板、16,18はそれぞれ受光素子基板17,19に入射した
図中のビームが略反射する位置に受光素子基板17,19と4
5°の角度を成すようハウジングに設置されている受光
素子基板である。
基板17,19の表面には基板に密着してハーフミラーが設
置してある。ハーフミラーは入射光か透過時になるべく
屈折しないよう十分厚さを小さくしている。基板17,19
上のハーフミラーにそれぞれ入射したビームは２本に分
けられ透過光はそのまま密着した基板上の光アレイセン
サ17a〜17d,19a〜19dに検知される。一方反射光はハー
フミラーに45°傾斜した基板16,18にそれぞれ入射し光
アレイセンサ16a〜16d,18a〜18dに受光される。この場
合の駆動方向以外の５自由度運動に伴う基板16,17,18,1
9上のリングの変化例を第11図に示す。第６図と異な
り、ωY方向及びωZ方向回転時に基板17,19上のリング
の位置は変化しない。しかし、各運動ごとの４板の基板
上のリングの位置の変化パターンはそれぞれ異なるので
１〜３番目の実施例同様変化方向変化量同時測定が可能
である。またωX方向回転時のパターン複雑化もなく、
３番目の実施例よりもさらに装置を小型化でき、ステー
ジ上の小区域のみの変位・角度測定が可能である。
置してある。ハーフミラーは入射光か透過時になるべく
屈折しないよう十分厚さを小さくしている。基板17,19
上のハーフミラーにそれぞれ入射したビームは２本に分
けられ透過光はそのまま密着した基板上の光アレイセン
サ17a〜17d,19a〜19dに検知される。一方反射光はハー
フミラーに45°傾斜した基板16,18にそれぞれ入射し光
アレイセンサ16a〜16d,18a〜18dに受光される。この場
合の駆動方向以外の５自由度運動に伴う基板16,17,18,1
9上のリングの変化例を第11図に示す。第６図と異な
り、ωY方向及びωZ方向回転時に基板17,19上のリング
の位置は変化しない。しかし、各運動ごとの４板の基板
上のリングの位置の変化パターンはそれぞれ異なるので
１〜３番目の実施例同様変化方向変化量同時測定が可能
である。またωX方向回転時のパターン複雑化もなく、
３番目の実施例よりもさらに装置を小型化でき、ステー
ジ上の小区域のみの変位・角度測定が可能である。
１〜２番目の実施例において図ではハウジング内の２枚
の基板はｚ方向にずらしてあるか、ｙ方向にずらす構成
にしてもかまわない。３番目の実施例においてレーザ発
振器側から見て手前の基板上の光アレイセンサと奥の基
板上の光アレイセンサとのずれ方は手前の光アレイセン
サの影が考えうるステージの運動の範囲内で奥の光アレ
イセンサ上に来ないようなものであればどのような形で
もかまわない。４番目の実施例において進行方向に対し
て45°傾斜しているハーフミラーの反射光を受ける基板
がハウジング側面側や底面側にある構成であつてもよ
い。またハーフミラーをつけずに傾斜基板を全反射ミラ
ーで形成し、反射光を受ける基板の光アレイセンサの並
び方を３番目の実施例のように傾斜基板の光アレイセン
サの並び方とずらす構成にしてもかまわない。全実施例
でアキシコンを用いてビームの断面形状をリング状にし
ているが本発明の範囲内であればビームの断面形状はど
のようなものでもよい。例えば、レーザ光の断面強度分
布は第12図のごとくガウス分布をしているので、ある強
度の点を光アレイセンサで検出するようにすれば記載の
実施例と同様の効果が考られる。基板上の光電素子の配
列は実施例の効果を損なわない範囲で十字以外にもあら
ゆる形が可能である。レーザ発振器等と受光部を逆に設
置してもよい。
の基板はｚ方向にずらしてあるか、ｙ方向にずらす構成
にしてもかまわない。３番目の実施例においてレーザ発
振器側から見て手前の基板上の光アレイセンサと奥の基
板上の光アレイセンサとのずれ方は手前の光アレイセン
サの影が考えうるステージの運動の範囲内で奥の光アレ
イセンサ上に来ないようなものであればどのような形で
もかまわない。４番目の実施例において進行方向に対し
て45°傾斜しているハーフミラーの反射光を受ける基板
がハウジング側面側や底面側にある構成であつてもよ
い。またハーフミラーをつけずに傾斜基板を全反射ミラ
ーで形成し、反射光を受ける基板の光アレイセンサの並
び方を３番目の実施例のように傾斜基板の光アレイセン
サの並び方とずらす構成にしてもかまわない。全実施例
でアキシコンを用いてビームの断面形状をリング状にし
ているが本発明の範囲内であればビームの断面形状はど
のようなものでもよい。例えば、レーザ光の断面強度分
布は第12図のごとくガウス分布をしているので、ある強
度の点を光アレイセンサで検出するようにすれば記載の
実施例と同様の効果が考られる。基板上の光電素子の配
列は実施例の効果を損なわない範囲で十字以外にもあら
ゆる形が可能である。レーザ発振器等と受光部を逆に設
置してもよい。
本発明により、検出対象が基準となる複数ビームに沿っ
てあればどの位置にあっても、複数ビームの出射方向に
垂直な２方向の変位と複数ビームの出射方向に垂直な２
軸と平行な１軸のまわりの回転のすべてを、それぞれ区
別して正確に検出することが、簡易な構成で可能になっ
た。
てあればどの位置にあっても、複数ビームの出射方向に
垂直な２方向の変位と複数ビームの出射方向に垂直な２
軸と平行な１軸のまわりの回転のすべてを、それぞれ区
別して正確に検出することが、簡易な構成で可能になっ
た。
第１図は本発明の実施例の前提となる例の誤差測定装置
の斜視図、第２図は移動体の移動方向に対する他の５自
由度の方向関係を示す座標図、第３図は実施例の前提と
なる例において前記５自由度の運動が行なわれた場合の
受光素子基板上に入射しているリング状レーザ光の位置
変化のパターン図、第４図は実施例の前提となる例の制
御系のブロツク線図、第５図は本発明の１番目の実施例
の斜視図、第６図は１番目の実施例において前記５自由
度の運動が行なわれた場合の受光素子基板上に入射して
いるリング状レーザ光の位置変化のパターン図、第７図
は本発明の２番目の実施例の斜視図、第８図は本発明の
３番目の実施例の斜視図、第９図は３番目の実施例にお
いて前記５自由度の運動が行なわれた場合の受光素子基
板上に入射しているリング状レーザ光の位置変化のパタ
ーン図、第10図は本発明の４番目の実施例の斜視図、第
11図は４番目の実施例において前記５自由度の運動が行
なわれた場合の受光素子基板上に入射しているリング状
レーザ光の位置変化のパターン図、第12図はレーザビー
ムの断面強度分布の１例の説明図である。 図中； 1:レーザ発振器、2:ビームスプリツタ 3:ビームベンダ、4:平行プリズム 5:アキシコン 6,7,8,9,6′,7′,8′,9′：受光素子基板 6a〜6d,7a〜7d,8a〜8d,9a〜9d,6a′〜6d′,7a′〜7d′,
8a′〜8d′,9a′〜9d′：光アレイセンサ 10,10′：センサハウジング 11:リニアステージ本体 12:リニアモータ 13,13′：静圧軸受ガイド 13a:磁気軸受ガイド 14,14′：微動アクチユエータ、15:電磁石 16,17,18,19:受光素子基板 16a〜16d,17a〜17d,18a〜18d,19a〜19d:光アレイセンサ である。
の斜視図、第２図は移動体の移動方向に対する他の５自
由度の方向関係を示す座標図、第３図は実施例の前提と
なる例において前記５自由度の運動が行なわれた場合の
受光素子基板上に入射しているリング状レーザ光の位置
変化のパターン図、第４図は実施例の前提となる例の制
御系のブロツク線図、第５図は本発明の１番目の実施例
の斜視図、第６図は１番目の実施例において前記５自由
度の運動が行なわれた場合の受光素子基板上に入射して
いるリング状レーザ光の位置変化のパターン図、第７図
は本発明の２番目の実施例の斜視図、第８図は本発明の
３番目の実施例の斜視図、第９図は３番目の実施例にお
いて前記５自由度の運動が行なわれた場合の受光素子基
板上に入射しているリング状レーザ光の位置変化のパタ
ーン図、第10図は本発明の４番目の実施例の斜視図、第
11図は４番目の実施例において前記５自由度の運動が行
なわれた場合の受光素子基板上に入射しているリング状
レーザ光の位置変化のパターン図、第12図はレーザビー
ムの断面強度分布の１例の説明図である。 図中； 1:レーザ発振器、2:ビームスプリツタ 3:ビームベンダ、4:平行プリズム 5:アキシコン 6,7,8,9,6′,7′,8′,9′：受光素子基板 6a〜6d,7a〜7d,8a〜8d,9a〜9d,6a′〜6d′,7a′〜7d′,
8a′〜8d′,9a′〜9d′：光アレイセンサ 10,10′：センサハウジング 11:リニアステージ本体 12:リニアモータ 13,13′：静圧軸受ガイド 13a:磁気軸受ガイド 14,14′：微動アクチユエータ、15:電磁石 16,17,18,19:受光素子基板 16a〜16d,17a〜17d,18a〜18d,19a〜19d:光アレイセンサ である。
Claims (5)
- 【請求項１】ビーム基準型の変位・回転検出方法におい
て、基準となる互いに平行な複数のビームを形成し、該
複数ビームの対応するいずれかを異なる位置にて受光す
る複数の受光手段を配置し、該複数の受光手段の出力の
組合せにより少なくとも前記複数ビームの出射方向に垂
直な２方向の変位と前記複数ビームの出射方向に垂直な
２軸と該出射方向に平行な１軸のまわりの回転をそれぞ
れ区別して検出をする事を特徴とする変位・回転検出方
法。 - 【請求項２】前記受光手段は２次元状に受光素子が配列
されている２次元状受光手段であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の変位・回転検出方法。 - 【請求項３】前記複数のビームは４本存在し、前記複数
の受光手段は光の進行方向に垂直な方向と平行な方向に
離れて前記４本のビーム夫々を受光するように各々固定
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の変位・回転検出方法。 - 【請求項４】前記複数のビームは２本存在し、前記複数
の受光手段は各ビームを分離して２つの受光手段が受光
するように配置されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の変位・回転検出方法。 - 【請求項５】ビーム基準型の変位・回転検出方法を用い
て物体の姿勢制御を行なう装置において、基準となる互
いに平行な複数のビームを形成する光源手段と、該複数
ビームの対応するいずれかを異なる位置にて受光する複
数の受光手段を有し、前記複数の受光手段と光源手段の
一方を前記物体上に配置し、更に前記ビームを照射され
た前記複数の受光手段からの出力の組合せにより少なく
とも前記複数ビームの出射方向に垂直な２方向の変位と
前記複数ビームの出射方向に垂直な２軸と該出射方向に
平行な１軸のまわりの回転をそれぞれ区別して検出をす
る手段と、該検出の結果に基づいて前記物体の姿勢を制
御する手段とを有する事を特徴とする姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230508A JPH0715367B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 変位・回転検出方法及び姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230508A JPH0715367B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 変位・回転検出方法及び姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288904A JPS6288904A (ja) | 1987-04-23 |
| JPH0715367B2 true JPH0715367B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=16908855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60230508A Expired - Fee Related JPH0715367B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 変位・回転検出方法及び姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715367B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3814466A1 (de) | 1988-04-28 | 1989-11-09 | Busch Dieter & Co Prueftech | Verfahren und vorrichtung zum feststellen der relativen lage einer bezugsachse eines objekts bezueglich eines referenzstrahls, insbesondere eines laserstrahls |
| US6337742B2 (en) | 1988-04-28 | 2002-01-08 | Pruftechnik Dieter Busch Ag | Device for ascertaining the relative position of a reference axis of an object relative to a reference beam, in particular a laser beam |
| JP2011013095A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Waseda Univ | 変位計測装置、及び変位計測方法 |
| DE102009060843A1 (de) | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Prüftechnik Dieter Busch AG, 85737 | Korrektur von Abbildungsfehlern bei Ausrichtsystemen mit mehreren im Strahlengang hintereinander angeordneten Messebenen |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4526433Y1 (ja) * | 1966-10-27 | 1970-10-15 | ||
| NL8101669A (nl) * | 1981-04-03 | 1982-11-01 | Philips Nv | Inrichting voor het detekteren van de stand van een voorwerp. |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60230508A patent/JPH0715367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288904A (ja) | 1987-04-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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