JP2002350711A - Method and device for adjusting positioning shift - Google Patents

Method and device for adjusting positioning shift

Info

Publication number
JP2002350711A
JP2002350711A JP2001159890A JP2001159890A JP2002350711A JP 2002350711 A JP2002350711 A JP 2002350711A JP 2001159890 A JP2001159890 A JP 2001159890A JP 2001159890 A JP2001159890 A JP 2001159890A JP 2002350711 A JP2002350711 A JP 2002350711A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
positioning
stage
rotating
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001159890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Yohira
哲也 余平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2001159890A priority Critical patent/JP2002350711A/en
Publication of JP2002350711A publication Critical patent/JP2002350711A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for adjusting positioning shift capable of positioning surface by adjusting two axes, in the shift adjustment of an optical element having the planes whose relative angles are drastically different from each other and to provide the positioning shift adjusting device. SOLUTION: In the positioning shift adjusting method, an X axis which is orthogonal to an axis θ and at an optional angle to a target axis is assumed on a rotary θ-axis stage and the rotation around the X axis is expressed by an axis α, the positional adjustment of the plane is performed with reference to the rotary θ-axis stage and the α-axis stage, then, the optional plane is made vertical to the target axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置決めのあおり調
整方法及びその装置に関し、詳細にはレーザプリンタや
デジタルコピー機などに搭載され、相対角度の異なる複
数平面を持つ、例えばポリゴンミラー、プリズム、プリ
ズムアレイ等の光学素子の製造、測定、検査時などにお
ける位置決めのあおり調整装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for adjusting a tilt of a positioning device, and more particularly, to a polygon mirror, a prism, a prism mounted on a laser printer, a digital copier or the like and having a plurality of planes having different relative angles. The present invention relates to a device for adjusting the tilt of a positioning device when manufacturing, measuring, or inspecting an optical element such as an array.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、上記光学素子における平面の
位置決め、例えば平面を光軸に対して垂直に配置したい
場合、微調整として平面のあおり調整が必要である。こ
のあおり調整は1平面であれば、直交する2軸、たとえ
ばX軸、Y軸周りの回転軸をα軸、β軸とすると、この
α軸、β軸で調整できる。また、相対角度の大きく異な
る平面が複数ある場合、例えば図5の(a)に示すプリ
ズム51や図5の(b)に示すプリズムアレイ52で
は、任意の平面を光軸方向にあわせるために、Z軸周り
の回転軸をθ軸とすると、α軸、β軸、θ軸の3軸が必
要になる。一般的に、大きなあおり調整が必要な場合に
は、回転軸を設けて軸まわりに回転させたり、スイベ
ル、ゴニオなどとよばれるステージであおりの調整を行
う。
2. Description of the Related Art Conventionally, when it is desired to position a plane in the optical element, for example, to arrange the plane perpendicular to the optical axis, it is necessary to finely adjust the tilt of the plane. This tilt adjustment can be performed using two orthogonal axes, for example, if the rotation axes around the X axis and the Y axis are the α axis and the β axis, respectively, in one plane, the α axis and the β axis. When there are a plurality of planes having greatly different relative angles, for example, in the prism 51 shown in FIG. 5A or the prism array 52 shown in FIG. 5B, in order to align an arbitrary plane in the optical axis direction, Assuming that the rotation axis around the Z axis is the θ axis, three axes of α axis, β axis, and θ axis are required. In general, when a large tilt adjustment is required, a rotary shaft is provided to rotate around the axis, or a tilt is adjusted by a stage called a swivel or a gonio.

【0003】また、図6はスイベルステージを用いた3
軸あおり調整装置の構成を示す概略図である。同図の
(a)は平面図、同図の(b)は正面図、同図の(c)
は右側面図である。同図の(b)に示すように、θ軸に
相当する回転ステージ61の上に、α軸、β軸に相当す
るスイベルステージ62,63を直交するように組合
せ、その上にプリズム64を設置する。この構成を取る
ことにより、プリズム64の2つの平面を任意の軸、例
えば図6の(a)に示すようにレーザの光軸65に垂直
になるように位置決めすることが可能になる。
[0003] FIG. 6 is a view showing a 3rd stage using a swivel stage.
It is the schematic which shows the structure of a shaft tilt adjustment apparatus. (A) of the same figure is a plan view, (b) of the same figure is a front view, (c) of the same figure
Is a right side view. As shown in FIG. 3B, a swivel stage 62, 63 corresponding to an α-axis and a β-axis is combined on a rotary stage 61 corresponding to the θ-axis so as to be orthogonal, and a prism 64 is mounted thereon. I do. With this configuration, it is possible to position the two planes of the prism 64 so as to be perpendicular to an arbitrary axis, for example, the optical axis 65 of the laser as shown in FIG.

【0004】また、あおりの調整量が小さくて良い場合
には、平面を3点で支持し、そのうちの2点を移動可能
に、残りの1点を回転自在にすることで調整するいわゆ
る3点支持方法も用いられる。
If the amount of tilt adjustment is small, a so-called three-point adjustment is performed by supporting the plane at three points and making two of them movable and the other one rotatable. Supporting methods are also used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイベ
ル等のステージを組み合わせると、最低でも3軸のステ
ージが組み上げられることになり、このことから共振点
の低下を招き、微小振動が発生しやすくなっていた。ま
た、ワーク取り付け面が設置ベース面からかなり高いと
ころに設置される場合が多く、下のステージ系の誤差が
拡大する、いわゆるアッベの誤差のために、サブミクロ
ンオーダの高精度な位置決めに用いる際には注意を要す
る。3点支持の場合は、必ずしも3点が拘束されている
わけでもないので、あおり調整後にθ軸回転を行うと横
荷重がかかり位置ずれを発生する場合があった。また、
機構上剛性をあげることが困難で、振動に弱く、さらに
大荷重を支持に対しても不利であった。更に、昨今の精
密な位置決め、例えばサブミクロンオーダの位置決めに
おいては、誤差要因として無視できなくなっている。即
ち、相対角度の異なる平面が複数ある場合には機構上3
軸必要であり、設置ベース面から高くなるために、誤差
が拡大され、超精密位置決めでは不利である。また、3
点支持は高さを低くすることができるが、振動が発生し
やすく、耐荷重も小さい。またθ軸回転による横荷重に
対して弱く、調整後はθ軸を動かすことができない。
However, when a stage such as a swivel is combined, at least a three-axis stage is assembled, which lowers the resonance point and tends to cause minute vibration. Was. In many cases, the work mounting surface is installed at a considerably higher place than the installation base surface, and errors in the lower stage system are enlarged, so-called Abbe errors. Need attention. In the case of three-point support, three points are not necessarily constrained, and when the θ-axis rotation is performed after the tilt adjustment, a lateral load may be applied to cause a positional shift. Also,
Mechanically it was difficult to increase rigidity, it was vulnerable to vibration, and it was disadvantageous for supporting large loads. Further, in recent precision positioning, for example, positioning on the order of submicrons, it cannot be ignored as an error factor. That is, if there are a plurality of planes having different relative angles,
Since the shaft is required and the height is higher than the installation base surface, the error is enlarged, which is disadvantageous in ultra-precision positioning. Also, 3
Although the point support can be reduced in height, vibration is likely to occur and the load bearing capacity is small. In addition, it is weak against a lateral load due to the rotation of the θ-axis, so that the θ-axis cannot be moved after the adjustment.

【0006】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、相対角度の大きく異なる複数平面を有する
光学素子の位置決めのあおり調整において、2軸の調整
で複数面の位置合わせ可能な位置決めあおり調整方法及
びその装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and in position adjustment of an optical element having a plurality of planes having greatly different relative angles, positioning can be performed on two or more planes by adjusting two axes. An object of the present invention is to provide a tilt adjustment method and a device thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、相対角度の異なる複数平面を有する光学素子の位
置決めを行う、本発明の位置決めのあおり調整方法によ
れば、回転θ軸ステージ上に、θ軸と直交して目標軸に
対して任意の角度を持つX軸を想定し、X軸周りの回転
をα軸とした場合、回転θ軸ステージ及びα軸ステージ
で平面の位置調整を行い、前記目標軸に対して任意の平
面を垂直に合わせる。よって、相対角度の異なる複数平
面を位置決めする際に、2軸でも調整可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, according to a positioning and tilt adjusting method of the present invention for positioning an optical element having a plurality of planes having different relative angles, a rotary θ-axis stage is provided. In addition, assuming the X axis orthogonal to the θ axis and having an arbitrary angle with respect to the target axis, and the rotation around the X axis is the α axis, the position adjustment of the plane is performed by the rotating θ axis stage and the α axis stage. Then, an arbitrary plane is aligned perpendicular to the target axis. Therefore, when positioning a plurality of planes having different relative angles, it is possible to adjust even two axes.

【0008】また、別の発明としての位置決めのあおり
調整装置は、回転θ軸ステージと、θ軸と直交して目標
軸に対して任意の角度を持つX軸周りの回転α軸ステー
ジと、回転θ軸ステージ及び回転α軸ステージを回転さ
せる駆動源と、駆動源の制御機構と、位置決め分解能向
上機構とを有することに特徴がある。よって、相対角度
の異なる複数平面を位置決めする際に、2軸でも調整可
能な位置決めのあおり調整装置を提供できる。
In another aspect of the present invention, there is provided a positioning and tilt adjusting device comprising: a rotary θ-axis stage; a rotary α-axis stage around an X-axis orthogonal to the θ-axis and having an arbitrary angle with respect to a target axis; It is characterized by having a drive source for rotating the θ-axis stage and the rotation α-axis stage, a control mechanism for the drive source, and a positioning resolution improving mechanism. Therefore, when positioning a plurality of planes having different relative angles, it is possible to provide a positioning tilt adjustment device that can be adjusted even with two axes.

【0009】更に、任意の角度は、目標軸に対して45
°もしくは135°であることにより、正逆回転の送り
量をほぼ同じとして計算できるので、直角プリズムのよ
うなほぼ角度の定まったワークの位置決めでは制御パラ
メータを簡単にすることができる。
Further, the arbitrary angle is 45 degrees with respect to the target axis.
Since the angle is 135 ° or 135 °, it is possible to calculate the feed amount of the forward / reverse rotation as substantially the same, so that the control parameters can be simplified in the positioning of a substantially angled work such as a right-angle prism.

【0010】また、θ軸及び/又はα軸には、軸の原点
を検出する原点センサが取り付けられていることによ
り、この原点センサによって校正をかけ、ワークセット
後に速やかに任意の角度に調整できる。
Also, since the origin sensor for detecting the origin of the axis is attached to the θ axis and / or α axis, calibration can be performed by this origin sensor and the angle can be adjusted to an arbitrary angle immediately after the work is set. .

【0011】更に、原点センサは渦電流式センサである
ことにより、比較的安価に高精度な原点検出が可能にな
る。
Further, since the origin sensor is an eddy current sensor, it is possible to detect the origin with high accuracy at relatively low cost.

【0012】また、駆動源にはステッピングモータを使
用したことにより、ステッピングモータはサーボモータ
に比べてサーボ振動が少ない。あおり調整後も低振動で
位置精度を保ちつづけることができる。
Further, since a stepping motor is used as the driving source, the stepping motor has less servo vibration than the servomotor. Even after the tilt adjustment, the position accuracy can be maintained with low vibration.

【0013】更に、駆動源にはブレーキ機構を設けたこ
とにより、強制的にエアパッドがロータに接触すること
でモータ振動を減衰させることができると共に、ブレー
キとして停電時の脱落防止ができる。
Further, by providing the drive source with a brake mechanism, the vibration of the motor can be attenuated by forcibly contacting the air pad with the rotor, and the brake can be prevented from dropping off during a power failure.

【0014】また、駆動源にはダンパを設けたことによ
り、モータ回転時の振動を抑制でき、位置決め精度を向
上できる。
Further, by providing the drive source with a damper, vibration during rotation of the motor can be suppressed, and positioning accuracy can be improved.

【0015】更に、制御機構はPWM制御のモータドラ
イバを使用したことにより、モータ制御時の電流を減少
させ、駆動系を省電力に構成できる。
Further, since the control mechanism uses the motor driver of the PWM control, the current at the time of the motor control can be reduced, and the drive system can be configured to save power.

【0016】また、制御機構はリニアアンプを用いたモ
ータドライバを使用したことにより、PWM制御のモー
タ移動、静止時共に発生していた微小な振動を抑えるこ
とができる。
Further, since the control mechanism uses a motor driver using a linear amplifier, it is possible to suppress minute vibrations generated during both the movement of the motor and the standstill of the PWM control.

【0017】更に、位置決め分解能向上機構は位置決め
制御パルスを電気的に分割したことにより、電気的な分
割方法によって、比較的安価にあおり調整の位置決め分
解能が向上する。
Further, since the positioning resolution improving mechanism electrically divides the positioning control pulse, the positioning resolution of the tilt adjustment is improved relatively inexpensively by the electric dividing method.

【0018】また、位置決め分解能向上機構はハーモニ
ックギヤによる減速機構を使用したことにより、安定性
に弱い面が有る電気的な分割方法に比べて、低振動かつ
バックラッシュレスであおり調整の分解能が向上する。
Also, the positioning resolution improving mechanism uses a harmonic gear deceleration mechanism, so that it has low vibration and no backlash, and improves the resolution of adjustment, as compared with an electric dividing method having a surface with weak stability. I do.

【0019】更に、駆動源と回転軸の結合部はカップリ
ングにより固定されていることにより、剛性が向上し、
バネ性が低下し、振動に強く、極微小な回転も確実に伝
達することができる。
Further, the coupling between the drive source and the rotary shaft is fixed by a coupling, so that the rigidity is improved.
The resilience is reduced, it is strong against vibrations, and it can reliably transmit even minute rotation.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の位置決めのあおり調整方
法は、回転θ軸ステージ上に、θ軸と直交して目標軸に
対して任意の角度を持つX軸を想定し、X軸周りの回転
をα軸とした場合、回転θ軸ステージ及びα軸ステージ
で平面の位置調整を行い、前記目標軸に対して任意の平
面を垂直に合わせる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The positioning tilt adjustment method of the present invention is based on the assumption that an X-axis that is orthogonal to the θ-axis and has an arbitrary angle with respect to a target axis is provided on a rotating θ-axis stage. When the rotation is the α-axis, the position of the plane is adjusted by the rotating θ-axis stage and the α-axis stage, and an arbitrary plane is aligned perpendicular to the target axis.

【0021】[0021]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例に係る位置決め
のあおり調整装置の構成を示す概略図である。同図の
(a)は平面図、同図の(b)は正面図、同図の(c)
は右側面図である。同図の(b)において、図示してい
ない除振台上に設置されたθ軸の回転ステージ11の上
に、X軸まわりの回転α軸のスイベルステージ12を設
置し、相対角度の異なる複数平面を持つ光学素子、例え
ばプリズムアレイ13をその上に配置した。θ軸は除振
台平面に対して垂直に設置されており、図示していない
エネルギー源からのエネルギーを図示していない制御機
構を通して図示していない駆動源に供給し、図示してい
ない位置決め分解能向上機構によって任意角度で位置決
めできる。回転ステージ11は大きな負荷を積載しても
位置決め精度が低下しないように選択されている。この
回転ステージ11の上に、除振台のベース面に平行でθ
軸に交わる軸をX軸と想定し、そのX軸まわりの回転軸
をα軸と定義すると、このα軸に相当するようにスイベ
ルステージ12を配置する。スイベルステージ12の上
にプリズムアレイ13を配置するが、その際、アレイ配
列方向をα軸と一致させて配置する。プリズムアレイ1
3は相対角度の異なる複数の面、例えば直角プリズムア
レイでは平面と平面の相対角度が90°で構成される。
この平面に垂直な軸とα軸が任意の角度、例えば45°
をなすように配置すると、光軸14に対して平面が垂直
に配置できる。実際にはそれぞれのプリズムには製作時
の角度誤差が生じているので、厳密に光軸に一致させよ
うとした場合には微調整が必要になる。従来では図6の
ようなα軸、β軸というX軸、Y軸周りのあおり調整し
ていたが、本実施例では複数の相対角度の異なる面のあ
おり調整のためにθ軸が加わっているのでα軸、β軸の
どちらか1軸とθ軸であおりの調整を行うことが可能で
ある。これより、θ軸もしくはα軸を動かすことで機構
上β軸が無くてもあおり調整が可能になる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a positioning and tilt adjusting device according to a first embodiment of the present invention. (A) of the same figure is a plan view, (b) of the same figure is a front view, (c) of the same figure
Is a right side view. In (b) of the figure, a swivel stage 12 of a rotating α-axis around the X-axis is installed on a rotating stage 11 of the θ-axis installed on a vibration isolation table (not shown), and a plurality of swivel stages having different relative angles are provided. An optical element having a flat surface, for example, a prism array 13 was disposed thereon. The θ axis is set perpendicular to the vibration isolation table plane, supplies energy from an energy source (not shown) to a drive source (not shown) through a control mechanism (not shown), and provides a positioning resolution (not shown). It can be positioned at any angle by the enhancement mechanism. The rotating stage 11 is selected so that positioning accuracy does not decrease even when a large load is loaded. On the rotary stage 11, a θ parallel to the base surface of the vibration isolation table
Assuming that the axis crossing the axis is the X axis, and defining the rotation axis around the X axis as the α axis, the swivel stage 12 is arranged to correspond to the α axis. The prism array 13 is arranged on the swivel stage 12, and at this time, the array direction is arranged so as to coincide with the α-axis. Prism array 1
Reference numeral 3 denotes a plurality of surfaces having different relative angles, for example, in a right-angle prism array, a plane has a plane having a relative angle of 90 °.
The axis perpendicular to this plane and the α axis are at any angle, for example, 45 °
In this case, the plane can be arranged perpendicular to the optical axis 14. Actually, since each prism has an angle error at the time of manufacture, fine adjustment is required when trying to exactly match the optical axis. Conventionally, the tilt adjustment around the X axis and the Y axis called the α axis and the β axis as shown in FIG. 6 has been performed. In the present embodiment, the θ axis is added for the tilt adjustment of a plurality of surfaces having different relative angles. Therefore, it is possible to adjust the tilt of one of the α axis and the β axis and the θ axis. Thus, by moving the θ-axis or α-axis, it is possible to adjust the tilt even if there is no β-axis in the mechanism.

【0022】次に、本発明の第2の実施例に係る位置決
めのあおり調整装置の構成について図2〜図4を用いて
説明する。図2のように、図示していない除振台上に回
転軸が設置面の垂線と平行になるようにθ軸の回転ステ
ージ21を設置する。この回転ステージ21の上に、θ
軸と90°で交わる軸をX軸とし、このX軸まわりの回
転をα軸と定義すると、α軸に一致するように回転ステ
ージ22の軸を設置する。この回転ステージ22上にワ
ーク23、例えば相対角度の異なる複数平面を持つプリ
ズムアレイを設置し、このプリズムアレイの各面を光軸
に対して合せ込む。このような回転ステージ22は3点
支持の方法に比べて高さの面で不利であるが、剛性が強
いために微小な振動にも強い機構を得られる。
Next, the structure of a positioning and tilt adjusting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the θ-axis rotation stage 21 is installed on a vibration isolation table (not shown) such that the rotation axis is parallel to the perpendicular to the installation surface. On this rotating stage 21, θ
If an axis that intersects the axis at 90 ° is the X axis, and the rotation around the X axis is defined as the α axis, the axis of the rotary stage 22 is set so as to coincide with the α axis. A work 23, for example, a prism array having a plurality of planes having different relative angles is set on the rotary stage 22, and each surface of the prism array is aligned with the optical axis. Such a rotary stage 22 is disadvantageous in terms of height as compared with the three-point support method, but has a high rigidity, so that a mechanism resistant to minute vibrations can be obtained.

【0023】ここで、図3、図4を用いて全体の動きを
先に説明することとする。図3は、ワーク23のワーク
側面24、ワーク側面25のうち、ワーク側面24の平
面部分がレーザ干渉計26の光軸27に一致している場
合である。レーザ干渉計26で平面の面精度を測定する
場合には、参照光と対象面に照射した光が戻ってきて干
渉することで測定するが、ワーク23の各プリズム部は
微小な角度誤差が含まれている。この角度誤差が測定時
に問題にならない程度であれば良いが、光が戻ってこな
くなる測定できないため、あおりの調整が必要になる。
この場合、α軸が測定平面の垂線と平行でないので、θ
軸とα軸の2軸で、あおりの調整が可能となる。
Here, the entire movement will be described first with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where the plane portion of the work side surface 24 of the work side surface 24 and the work side surface 25 of the work 23 coincides with the optical axis 27 of the laser interferometer 26. When measuring the plane accuracy of the plane with the laser interferometer 26, the measurement is performed by returning and interfering the reference light and the light irradiated on the target surface, but each prism portion of the work 23 includes a minute angular error. Have been. It is sufficient that this angle error does not cause a problem during measurement. However, since measurement cannot be performed without returning light, adjustment of the tilt is required.
In this case, since the α axis is not parallel to the perpendicular of the measurement plane, θ
The tilt can be adjusted with the two axes, the axis and the α axis.

【0024】図4は、図3より回転ステージ21を回転
させ、ワーク23のワーク側面24、ワーク側面25の
うち、ワーク側面25の平面部分がレーザ干渉計26の
光軸27に一致している場合である。先と同様にα軸が
測定平面、この場合はワーク側面25の垂線とα軸が平
行でないために、θ軸とα軸の2軸であおりの調整が可
能となる。
FIG. 4 shows that the rotary stage 21 is rotated from FIG. 3, and the plane portion of the work side surface 25 of the work side surface 24 and the work side surface 25 of the work 23 coincides with the optical axis 27 of the laser interferometer 26. Is the case. As before, the α-axis is the measurement plane, and in this case, the perpendicular to the work side surface 25 is not parallel to the α-axis, so that the two axes of the θ-axis and the α-axis can be adjusted.

【0025】このような構成を取らなくても、従来のよ
うにθ軸、α軸、β軸の3軸があれば位置調整は比較的
簡単であるが、ステージ系を重ね合わせることは一番上
にあるワーク23に対して誤差要因を増やすことにな
り、測定精度を低下させてしまう。プリズムアレイのよ
うな長尺な場合、α軸、β軸を組み合わせるとバランス
が悪く剛性の低下をまねきやすい。サブミクロンオーダ
の測定精度を要求される場合にはステージ1軸の増減は
位置決め精度の大きな差となる。
Even if such a configuration is not adopted, position adjustment is relatively easy if there are three axes of the θ-axis, α-axis and β-axis as in the conventional case, but it is most difficult to overlap the stage systems. This causes an increase in error factors with respect to the workpiece 23 on the upper side, and lowers measurement accuracy. In the case of a long object such as a prism array, the combination of the α-axis and the β-axis causes poor balance and tends to cause a reduction in rigidity. When measurement accuracy on the order of submicrons is required, an increase or decrease in one axis of the stage causes a large difference in positioning accuracy.

【0026】続いて図2を用いて、低振動(高剛性)で
高精度なあおり調整について説明すると、サブミクロン
オーダの精度を論議する場合には、低重心で高剛性な機
構、極力振動を発生しない、もしくは振動を吸収しやす
い機構が求められる。この回転ステージ21,22は原
点センサ28を持つことによって、初期立ち上げや、異
常動作復帰時でも繰り返しの位置決め精度を向上させて
いる。この原点センサ28は、従来良く用いられている
フォトマイクロセンサではなく、渦電流式の近接センサ
を用いることで原点のエッジ出し精度が1桁程度向上さ
せている。光軸に対してα軸を45°もしくは135°
の角度で設置することで、直角プリズムアレイなどのあ
おり調整において、相対角度の異なる2面の移動パラメ
ータをほぼ同等として扱うことができるので、制御パラ
メータを簡素化できる。
Next, low-vibration (high-rigidity) and high-precision tilt adjustment will be described with reference to FIG. 2. When discussing accuracy on the order of submicrons, a high-rigidity mechanism with a low center of gravity and vibration as much as possible are used. A mechanism that does not generate or that easily absorbs vibration is required. Since the rotary stages 21 and 22 have the origin sensor 28, the positioning accuracy is improved even at the time of initial start-up and recovery from abnormal operation. The origin sensor 28 uses an eddy current type proximity sensor instead of a photomicrosensor that is often used in the related art, thereby improving the edge detection accuracy of the origin by about one digit. Α-axis at 45 ° or 135 ° to optical axis
When the tilt angle is set at the above angle, the movement parameters of the two surfaces having different relative angles can be treated as substantially equal in the tilt adjustment of the right-angle prism array or the like, so that the control parameters can be simplified.

【0027】また、回転ステージ21,22の駆動減に
はステッピングモータ29を用いることで通電停止時の
サーボ振動を極力抑える。更に、α軸には回転軸に接触
式のエアブレーキ30を取り付けており、モータや制御
系から発生する微小振動を減衰させる。また、このエア
ブレーキ30は停電などの非常時の安全装置としても機
能する。α軸のステッピングモータ軸端部にはモータ回
転時の振動低減のために回転ダンパ31が設置されてい
る。更に、ステッピングモータ29の制御ドライバはP
WM制御を用いて、駆動エネルギーを節約している。し
かし、PWM制御は高周波で発振させるために、ときに
は周辺の機構やモータ内部のコイルを振動させる加振源
となる場合があるので、PWMに起因する微小振動が問
題になる場合には、リニアアンプを用いたモータドライ
バを使用することによって微小振動の発生を防止する。
In order to reduce the drive of the rotary stages 21 and 22, the use of the stepping motor 29 suppresses the servo vibration at the time of stopping the power supply as much as possible. Furthermore, a contact type air brake 30 is attached to the rotation axis on the α-axis to attenuate minute vibrations generated from the motor and the control system. The air brake 30 also functions as an emergency safety device such as a power failure. A rotation damper 31 is provided at the end of the α-axis stepping motor shaft to reduce vibration during rotation of the motor. Further, the control driver of the stepping motor 29 is P
Drive energy is saved using WM control. However, since the PWM control oscillates at a high frequency, it sometimes becomes a vibration source for oscillating a peripheral mechanism or a coil inside the motor. Therefore, when a minute vibration caused by PWM becomes a problem, the linear amplifier is used. The use of a motor driver that uses the above prevents the occurrence of minute vibrations.

【0028】更に、あおり調整では微小角の移動量が必
要なことも多々あり、一般的なステッピングモータ29
のステップ角0.72°では不充分なことが多い。そこ
で、ステップ角分割方法として、制御パルスを電気的に
分解して位置決め分解能を向上させる方法を採ってい
る。この方法は低コストで分解能をあげることができる
が低速時には振動が発生し、負荷変動に弱く、静止時に
もごく微小な振動が発生している。これらの振動が問題
になるようであれば、電気的に分解能を向上させるので
はなく、メカニカルギヤ、中でもハーモニックギヤ32
を用いることで低速時や、負荷変動、大慣性があっても
振動しにくい駆動系を構成でき、位置決め分解能を向上
させることができる。
In addition, since the tilt adjustment often requires a small amount of movement, a general stepping motor 29 is required.
The step angle of 0.72 ° is often insufficient. Therefore, as a step angle dividing method, a method of improving the positioning resolution by electrically dissolving the control pulse is adopted. This method can increase the resolution at low cost, but generates vibration at low speed, is vulnerable to load fluctuation, and generates very small vibration even at rest. If these vibrations become a problem, the mechanical gear, especially the harmonic gear 32, should be used instead of improving the resolution electrically.
By using this, it is possible to configure a drive system that is less likely to vibrate even at low speeds, load fluctuations, and large inertia, thereby improving the positioning resolution.

【0029】また、モータ軸と回転軸の締結にはディス
クカップリングやヘリカルカップリングといったもので
はなく、リジットなカップリング33で完全に固定する
ことによって、剛性向上および小パルスでの確実な駆動
を行い、位置決め精度を向上させている。
Also, the coupling between the motor shaft and the rotary shaft is not performed by a disk coupling or a helical coupling, but is completely fixed by a rigid coupling 33, so that the rigidity is improved and the driving with a small pulse is ensured. To improve the positioning accuracy.

【0030】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications and substitutions can be made within the scope of the claims.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、相対角度の異なる
複数平面を有する光学素子の位置決めを行う、本発明の
位置決めのあおり調整方法によれば、回転θ軸ステージ
上に、θ軸と直交して目標軸に対して任意の角度を持つ
X軸を想定し、X軸周りの回転をα軸とした場合、回転
θ軸ステージ及びα軸ステージで平面の位置調整を行
い、前記目標軸に対して任意の平面を垂直に合わせる。
よって、相対角度の異なる複数平面を位置決めする際
に、2軸でも調整可能となる。
As described above, according to the positioning and tilt adjusting method of the present invention for positioning an optical element having a plurality of planes having different relative angles, the position is orthogonal to the θ axis on the rotating θ axis stage. Assuming the X axis having an arbitrary angle with respect to the target axis, and if the rotation around the X axis is the α axis, the position of the plane is adjusted with the rotating θ axis stage and the α axis stage, and To align any plane vertically.
Therefore, when positioning a plurality of planes having different relative angles, it is possible to adjust even two axes.

【0032】また、別の発明としての位置決めのあおり
調整装置は、回転θ軸ステージと、θ軸と直交して目標
軸に対して任意の角度を持つX軸周りの回転α軸ステー
ジと、回転θ軸ステージ及び回転α軸ステージを回転さ
せる駆動源と、駆動源の制御機構と、位置決め分解能向
上機構とを有することに特徴がある。よって、相対角度
の異なる複数平面を位置決めする際に、2軸でも調整可
能な位置決めのあおり調整装置を提供できる。
In another aspect of the present invention, there is provided a positioning tilt-adjusting device comprising: a rotating θ-axis stage; a rotating α-axis stage orthogonal to the θ-axis and having an arbitrary angle with respect to a target axis around an X-axis; It is characterized by having a drive source for rotating the θ-axis stage and the rotation α-axis stage, a control mechanism for the drive source, and a positioning resolution improving mechanism. Therefore, when positioning a plurality of planes having different relative angles, it is possible to provide a positioning tilt adjustment device that can be adjusted even with two axes.

【0033】更に、任意の角度は、目標軸に対して45
°もしくは135°であることにより、正逆回転の送り
量をほぼ同じとして計算できるので、直角プリズムのよ
うなほぼ角度の定まったワークの位置決めでは制御パラ
メータを簡単にすることができる。
Further, the arbitrary angle is 45 degrees with respect to the target axis.
Since the angle is 135 ° or 135 °, it is possible to calculate the feed amount of the forward / reverse rotation as substantially the same, so that the control parameters can be simplified in the positioning of a substantially angled work such as a right-angle prism.

【0034】また、θ軸及び/又はα軸には、軸の原点
を検出する原点センサが取り付けられていることによ
り、この原点センサによって校正をかけ、ワークセット
後に速やかに任意の角度に調整できる。
Since the origin sensor for detecting the origin of the axis is attached to the θ axis and / or α axis, calibration can be performed by the origin sensor, and the angle can be adjusted to an arbitrary angle immediately after the work is set. .

【0035】更に、原点センサは渦電流式センサである
ことにより、比較的安価に高精度な原点検出が可能にな
る。
Further, since the origin sensor is an eddy current sensor, it is possible to detect the origin with high accuracy at relatively low cost.

【0036】また、駆動源にはステッピングモータを使
用したことにより、ステッピングモータはサーボモータ
に比べてサーボ振動が少ない。あおり調整後も低振動で
位置精度を保ちつづけることができる。
Further, since the stepping motor is used as the driving source, the stepping motor has less servo vibration than the servomotor. Even after the tilt adjustment, the position accuracy can be maintained with low vibration.

【0037】更に、駆動源にはブレーキ機構を設けたこ
とにより、強制的にエアパッドがロータに接触すること
でモータ振動を減衰させることができると共に、ブレー
キとして停電時の脱落防止ができる。
Further, by providing the drive source with a brake mechanism, the vibration of the motor can be attenuated by forcibly contacting the air pad with the rotor, and the brake can be prevented from dropping off during a power failure.

【0038】また、駆動源にはダンパを設けたことによ
り、モータ回転時の振動を抑制でき、位置決め精度を向
上できる。
Further, by providing a damper in the drive source, vibration during rotation of the motor can be suppressed, and positioning accuracy can be improved.

【0039】更に、制御機構はPWM制御のモータドラ
イバを使用したことにより、モータ制御時の電流を減少
させ、駆動系を省電力に構成できる。
Further, since the control mechanism uses the motor driver of the PWM control, the current at the time of the motor control can be reduced, and the drive system can be configured to save power.

【0040】また、制御機構はリニアアンプを用いたモ
ータドライバを使用したことにより、PWM制御のモー
タ移動、静止時共に発生していた微小な振動を抑えるこ
とができる。
Further, since the control mechanism uses a motor driver using a linear amplifier, it is possible to suppress minute vibrations generated during both the movement of the motor and the standstill of the PWM control.

【0041】更に、位置決め分解能向上機構は位置決め
制御パルスを電気的に分割したことにより、電気的な分
割方法によって、比較的安価にあおり調整の位置決め分
解能が向上する。
Further, since the positioning resolution improving mechanism electrically divides the positioning control pulse, the positioning resolution of the tilt adjustment is improved relatively inexpensively by the electric dividing method.

【0042】また、位置決め分解能向上機構はハーモニ
ックギヤによる減速機構を使用したことにより、安定性
に弱い面が有る電気的な分割方法に比べて、低振動かつ
バックラッシュレスであおり調整の分解能が向上する。
Further, since the positioning resolution improving mechanism uses a speed reduction mechanism using a harmonic gear, the vibration resolution and the backlash-less operation are improved and the resolution of the adjustment is improved as compared with an electric dividing method having a weakness in stability. I do.

【0043】更に、駆動源と回転軸の結合部はカップリ
ングにより固定されていることにより、剛性が向上し、
バネ性が低下し、振動に強く、極微小な回転も確実に伝
達することができる。
Further, since the coupling between the drive source and the rotary shaft is fixed by the coupling, the rigidity is improved,
The resilience is reduced, it is strong against vibrations, and it can reliably transmit even minute rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る位置決めのあおり
調整装置の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a positioning and tilt adjusting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例に係る位置決めのあおり
調整装置の構成を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a positioning and tilt adjusting device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例に係る位置決めのあおり
調整装置の構成を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a positioning and tilt adjusting device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例に係る位置決めのあおり
調整装置の構成を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a positioning and tilt adjusting device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】ワーク対象の光学素子の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an optical element to be worked;

【図6】スイベルステージを用いた3軸あおり調整装置
の構成を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a three-axis tilt adjusting device using a swivel stage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,22;回転ステージ、12;スイベルステ
ージ、13;プリズムアレイ、14,27;光軸、2
3;ワーク、24,25;ワーク側面、26;レーザ干
渉計、28;原点センサ、29;ステッピングモータ、
30;エアブレーキ、31;回転ダンパ、32;ハーモ
ニックギヤ、33;カップリング。
11, 22, 22; rotary stage, 12; swivel stage, 13; prism array, 14, 27; optical axis, 2
3; Work, 24, 25; Work side, 26; Laser interferometer, 28; Origin sensor, 29; Stepping motor,
30; air brake; 31; rotary damper; 32; harmonic gear; 33;

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相対角度の異なる複数平面を有する光学
素子の位置決めを行う位置決めのあおり調整方法におい
て、 回転θ軸ステージ上に、θ軸と直交して目標軸に対して
任意の角度を持つX軸を想定し、該X軸周りの回転をα
軸とした場合、前記回転θ軸ステージ及びα軸ステージ
で平面の位置調整を行い、前記目標軸に対して任意の平
面を垂直に合わせることを特徴とした位置決めのあおり
調整方法。
1. A positioning tilt adjustment method for positioning an optical element having a plurality of planes having different relative angles, comprising: a X-axis on a rotating θ-axis stage, which is orthogonal to the θ-axis and has an arbitrary angle with respect to a target axis. Axis, and rotation about the X axis is α
In the case of using an axis, a position of a plane is adjusted by the rotating θ-axis stage and the α-axis stage, and an arbitrary plane is vertically aligned with respect to the target axis.
【請求項2】 相対角度の異なる複数平面を有する光学
素子の位置決めを行う位置決めのあおり調整装置におい
て、 回転θ軸ステージと、 θ軸と直交して目標軸に対して任意の角度を持つX軸周
りの回転α軸ステージと、 前記回転θ軸ステージ及び前記回転α軸ステージを回転
させる駆動源と、 該駆動源の制御機構と、 位置決め分解能向上機構とを有することを特徴とした位
置決めのあおり調整装置。
2. A positioning tilt adjustment device for positioning an optical element having a plurality of planes having different relative angles, comprising: a rotating θ-axis stage; and an X-axis orthogonal to the θ-axis and having an arbitrary angle with respect to a target axis. Positioning tilt adjustment characterized by having a peripheral rotating α-axis stage, a driving source for rotating the rotating θ-axis stage and the rotating α-axis stage, a control mechanism for the driving source, and a positioning resolution improving mechanism. apparatus.
【請求項3】 前記任意の角度は、前記目標軸に対して
45°もしくは135°である請求項2記載の位置決め
のあおり調整装置。
3. An apparatus according to claim 2, wherein said arbitrary angle is 45 ° or 135 ° with respect to said target axis.
【請求項4】 前記θ軸及び/又は前記α軸には、軸の
原点を検出する原点センサが取り付けられている請求項
2記載の位置決めのあおり調整装置。
4. The apparatus according to claim 2, wherein an origin sensor for detecting an origin of the axis is attached to the θ axis and / or the α axis.
【請求項5】 前記原点センサは渦電流式センサである
請求項4記載の位置決めのあおり調整装置。
5. An apparatus according to claim 4, wherein said origin sensor is an eddy current sensor.
【請求項6】 前記駆動源には、ステッピングモータを
使用した請求項2記載の位置決めのあおり調整装置。
6. The apparatus according to claim 2, wherein a stepping motor is used as the drive source.
【請求項7】 前記駆動源には、ブレーキ機構を設けた
請求項2又は6に記載の位置決めのあおり調整装置。
7. The apparatus according to claim 2, wherein the drive source includes a brake mechanism.
【請求項8】 前記駆動源には、ダンパを設けた請求項
2、6又は7のいずれかに記載の位置決めのあおり調整
装置。
8. The positioning tilt adjusting device according to claim 2, wherein a damper is provided in the driving source.
【請求項9】 前記制御機構は、PWM制御のモータド
ライバを使用した請求項2記載の位置決めのあおり調整
装置。
9. The apparatus according to claim 2, wherein said control mechanism uses a PWM-controlled motor driver.
【請求項10】 前記制御機構は、リニアアンプを用い
たモータドライバを使用した請求項2記載の位置決めの
あおり調整装置。
10. The apparatus according to claim 2, wherein the control mechanism uses a motor driver using a linear amplifier.
【請求項11】 前記位置決め分解能向上機構は、位置
決め制御パルスを電気的に分割した請求項2記載の位置
決めのあおり調整装置。
11. The apparatus according to claim 2, wherein the positioning resolution improving mechanism electrically divides the positioning control pulse.
【請求項12】 前記位置決め分解能向上機構は、ハー
モニックギヤによる減速機構を使用した請求項2記載の
位置決めのあおり調整装置。
12. The apparatus according to claim 2, wherein said positioning resolution improving mechanism uses a speed reducing mechanism based on a harmonic gear.
【請求項13】 前記駆動源と前記回転軸の結合部は、
カップリングにより固定されている請求項2記載の位置
決めのあおり調整装置。
13. A coupling part between the drive source and the rotation shaft,
3. The apparatus of claim 2, wherein the apparatus is fixed by a coupling.
JP2001159890A 2001-05-29 2001-05-29 Method and device for adjusting positioning shift Pending JP2002350711A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001159890A JP2002350711A (en) 2001-05-29 2001-05-29 Method and device for adjusting positioning shift

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001159890A JP2002350711A (en) 2001-05-29 2001-05-29 Method and device for adjusting positioning shift

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002350711A true JP2002350711A (en) 2002-12-04

Family

ID=19003394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001159890A Pending JP2002350711A (en) 2001-05-29 2001-05-29 Method and device for adjusting positioning shift

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002350711A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092253A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 株式会社小松製作所 Stroke position reset processing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092253A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 株式会社小松製作所 Stroke position reset processing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3762307B2 (en) Exposure apparatus including laser interferometer system
JP2009282326A (en) Galvano-device and laser beam machining apparatus
JP4525751B2 (en) Alignment apparatus and origin return method of alignment apparatus, swivel table provided with alignment apparatus, translation table, machine, and machine control system
JPH07254555A (en) Aligner
TWI393603B (en) Cutting device
JP3720613B2 (en) Positioning apparatus, exposure apparatus, device manufacturing method, and positioning method
JP2001195130A (en) Positioning device, semiconductor aligner and method for manufacturing device
JP2011251383A (en) Tool holder with variable tool rotation radius, machine tool with tool, and machining method using the machine tool
JPH10206714A (en) Lens moving device
TW201411186A (en) Galvanometer scanner and laser process machine
US20200240778A1 (en) Motion measurement method and motion measurement system
JP2008242448A (en) Optical element holding apparatus
KR100304162B1 (en) Positioning device and exposure device with this positioning device
JP2004205288A (en) Measuring instrument and accuracy analyzer equipped with the same
EP3385792A2 (en) Stage apparatus for use in a lithographic apparatus
JP2006305651A (en) Workpiece holding device and adjustment method for workpiece holding position
JP2002350711A (en) Method and device for adjusting positioning shift
JP2011151117A (en) Processing device
US5714860A (en) Stage device capable of applying a damping force to a movable member
JP2009071178A (en) Stage device
JP2005121114A (en) Spindle device
JP3542451B2 (en) Precision XYθ stage θ alignment method
JP2011210932A (en) Stage device
JP5587040B2 (en) Positioning device
JP2003324056A (en) Vibration suppression device, control method therefor, aligner and method of manufacturing semiconductor device