JP4595554B2 - 平面モータ - Google Patents

Description

本発明は、位置誤差の発生が防止出来る平面モータに関するものである。

平面モータに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２０００−６５９７０号公報 特開２００２−１５７０１７号公報

図７及び図１１は従来におけるパルスモータの要部構成説明図である。
図７は本発明の一実施例を示す構成説明図である。
図７において、格子プラテン３０はＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って一定ピッチで歯が形成されている。図では簡略化のため一部の歯だけを示している。
このような格子プラテン３０は、平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。格子プラテン３０は磁性体で構成されている。

スライダ部３１には位置決めの対象物が載せられる。
浮揚手段３２は、スライダ部３１を格子プラテン３０上に浮揚させる。
スライダ部３１の格子プラテン３０と対向する面にはノズルが設けられていて、このノズルから浮揚手段３２が圧縮空気を噴出させることによって、浮上力を得ている。
スライダ部３１と格子プラテン３０の間をノズルから噴出した空気が流れることによって、エアベアリングを構成している。スライダ部３１と格子プラテン３０とのギャップは数十μｍ程度である。

Ｙ軸モータ３３は、スライダ部３１に搭載され、コア３３１の格子プラテン３０と対向する面にはＹ軸方向に一定ピッチで歯３３２が形成されている。
Ｙ軸モータ３３は、歯３３２と格子プラテン３０の歯３０１との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ部をＹ軸方向に移動させる。
コイル３３３はコア３３１に巻かれている。

Ｘ軸モータ３４，３５は、スライダ部３１の中心に対して対称な位置にそれぞれ搭載されている。
Ｘ軸モータ３４，３５は、コア３４１，３５１の格子プラテン３０と対向する面にはＸ軸方向に一定ピッチで歯３４２，３５２が形成されている。

Ｘ軸モータ３４，３５は、歯３４２，３５２と歯３０１との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ部をＸ軸方向に移動させる。
コイル３４３，３５３はコア３４１，３５１に巻かれている。
連結部材３１１，３１２はＹ軸モータ３３とＸ軸モータ３４，３５を連結する。

Ｘ軸ミラー３６は、格子プラテン３０の側面に装着され、Ｙ軸方向に鏡面が形成されている。Ｙ軸ミラー３７は、格子プラテン３０の側面に装着され、Ｘ軸方向に鏡面が形成されている。

Ｙ軸センサ３８は、Ｙ軸モータ３３に搭載されていて、スライダ部３１のＹ軸方向の位置を検出する。
Ｙ軸センサ３８は、Ｙ軸ミラー３７に光を照射し、その反射光を受け、光の干渉を利用してスライダ部３１のＹ軸方向の位置を検出する干渉計である。

Ｘ軸センサ３９及び４０は、Ｘ軸モータ３４及び３５にそれぞれ搭載されていて、スライダ部３１のＸ軸方向の位置をそれぞれ検出する。
Ｘ軸センサ３９及び４０は、Ｘ軸ミラー３６に光を照射し、その反射光を受け、光の干渉を利用してスライダ部３１のＹ軸方向の位置を検出する干渉計である。

Ｙ軸制御部４１は、Ｙ軸センサ３８の検出位置をもとにスライダ部３１の位置をフィードバック制御する。
Ｘ軸制御部４２及び４３は、Ｘ軸センサ３９及び４０の検出位置をもとにスライダ部３１の位置をそれぞれフィードバック制御する。

補正手段４４及び４５は、Ｘ軸制御部４２及び４３についてそれぞれ設けられ、スライダ部の位置とスライダ部のヨーイングを除去するための補正量を対応させた補正テーブル４６及び４７を保持している。
補正手段４４及び４５は、与えられた指令位置をもとに補正テーブル４６及び４７から補正量を読み出し、読み出した補正量でＸ軸制御部４２及び４３に与える指令位置を補正する。

補正テーブル４６及び４７のデータはキャリブレーションによって得たデータである。 補正手段４４及び４５は、Ｘ軸ミラー３６とＹ軸ミラー３７の機械的誤差による曲がりを補正するために設けられている。
Ｘ軸ミラー３６とＹ軸ミラー３７の曲がりが位置検出に影響しない程度の曲がりであれば、補正手段４４と４５は設けなくてもよい。

図８はスライダ部３１の格子プラテン３０と対向する面の構成図である。
図９は図８のＡ−Ａ´部分の断面図である。
これらの図ではＸ軸モータ３４の例を示している。他のモータも同様な構成になっている。
溝３４４は対向面に形成されている。
ノズル３４５は溝３４４の中に形成されていて、浮揚手段３２から供給された圧縮空気を噴出する。

埋込部材３４６は歯３４２の凹部に埋め込まれている。埋込部材３４６は非磁性体の材料で構成されている。
対向面にコーティングを施すことによって、歯３４２の凹部に埋込部材３４６を形成することができる。

ノズル３４５から噴出した圧縮空気は溝３４４に沿って流れ、圧縮空気の圧力によりコア３４１を浮揚させる。
埋込部材３４６は歯３４２の凹部を伝わって圧縮空気が外に漏れることを防いでいる。

図１０は図７の制御部の構成例を示した図である。
図１０ではＸ軸制御部４２の例を示しているが、Ｘ軸制御部４３とＹ軸制御部４１も同様な構成になっている。
図１０において、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡとする）４２０は、Ｘ軸センサ３９にできた干渉縞の明暗を検出する。
信号処理回路４２１はＰＤＡ４２０の検出信号に演算処理を行う。
コンパレータ４２２，４２３は信号処理回路４２１の演算信号からＡ相パルスとＢ相パルスを生成する。

方向判別回路４２４は、Ａ相パルスとＢ相パルスの位相関係からスライダ部３１の移動方向を判別し、判別結果に応じてアップパルスまたはダウンパルスを発生する。
アップダウンカウンタ４２５はアップパルスまたはダウンパルスに応じてアップカウントまたはダウンカウントを行う。
アップダウンカウンタ４２５のカウントがスライダ部３１の検出位置になる。

初期状態ではＸ軸モータ３４の各相コイルに既知電流を流したときにモータのロータとステータの歯の位相がどれだけずれるかが予め分っている。
この時のアップダウンカウンタ４２５の値を基準値、例えば０に設定する。
スライダ部３１の移動に伴ってアップダウンカウンタ４２５は基準値からアップカウントまたはダウンカウントを行って位置を検出する。
このようにしてインクリメンタル方式に位置検出をする。

減算器４２６は、位置指令値Ｘ0とアップダウンカウンタ４２５のカウントＸ1（検出位置）の偏差を求める。
位置制御手段４２７は減算器４２６で求めた偏差をもとにＸ軸モータ３４を位置フィードバック制御するための制御信号を出力する。
速度演算手段４２８はアップダウンカウンタ４２５のカウントＸ1の変化速度からスライダ部３１の移動速度を検出する。
速度演算手段４２８は、例えばＦ／Ｖ変換器である。

減算器４２９は位置制御手段４２７の制御信号と速度演算手段４２８の偏差を求める。
速度制御手段４３０は減算器４２９で求めた偏差をもとにＸ軸モータ３４を速度フィードバック制御するための制御信号を出力する。

ｓｉｎテーブル４３１にはアップダウンカウンタ４２５のカウントとｓｉｎ値が対応して格納されている。
Ｘ軸モータ３４が３相モータである場合は、アップダウンカウンタ４２５のカウントが与えられると、ｓｉｎテーブル４３１からはｓｉｎ（θ＋１２０°）とｓｉｎ（θ−１２０°）の値が読み出される。
θはアップダウンカウンタ４２５のカウントに応じて変わる角度である。

マルチプライング・デジタル・アナログ変換器（ＭＤＡとする）４３２，４３３は、速度制御部４３０によって得られた信号をアナログ入力信号、ｓｉｎテーブル４３１から読み出したｓｉｎ（θ＋１２０°）とｓｉｎ（θ−１２０°）の値をゲイン設定信号としてＩｓｉｎ（θ＋１２０°）とＩｓｉｎ（θ−１２０°）なる電流指令値（Ｉは電流振幅）を出力する。
ここで、２つの指令値の位相が１２０°ずれているのは、モータが３相モータであるためである。相数が異なる場合は位相ずれは他の値になる。

電流センサ４３４，４３５はＸ軸モータ３４のコイルＬ１，Ｌ２に流れるコイルの電流を検出する。
減算器４３６及び４３７は、Ｉｓｉｎ（θ＋１２０°）及びＩｓｉｎ（θ−１２０°）と電流センサ４３４及び４３５の偏差をそれぞれ求める。
パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路とする）４３８及び４３９は電流センサ４３４及び４３５で求めた偏差をもとにモータコイルの励磁電流をフィードバック制御するためのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号とする）を生成して出力する。

減算器４４０はＰＷＭ回路４３８と４３９のＰＷＭ信号を減算する。
ＰＷＭ回路４４１は減算器４４０の減算信号からＰＷＭ信号を生成する。
駆動回路４４２は、ブリッジ形のインバータ回路であり、ＰＷＭ回路４３８，４３９，４４１の３相のＰＷＭ信号をもとにＸ軸モータ３４を駆動する。

図１０の回路で、電源投入時に、Ｘ軸モータ３４の各コイルに既知の電流を流し、モータのロータの歯とステータの歯を既知の位相関係に設定する。
このようにして設定した位相関係を転流角の原点とする。
このときのアップダウンカウンタ４２５のカウントを基準値、例えば０にする。

以後、スライダ部３１の移動に伴ってＸ軸センサ３９の検出値が変わり、アップダウンカウンタ４２５のカウントが変化するのに応じて電流指令値Ｉｓｉｎ（θ＋１２０°）及びＩｓｉｎ（θ−１２０°）のθの値を変え、転流制御を行う。

図１１は図７のセンサの構成例を示した図である。
図７のＹ軸センサ３８、Ｘ軸センサ３９，４０は同様な構成になっている。
Ｘ軸センサ３９を例に説明する。
図１１で、レーザ光源３９１はレーザ光を出射する。
レーザ光源３９１の出射光の光路には、ミラー３９２，３９３、ハーフミラー３９４、偏向ビームスプリッタ（ＰＢＳとする）３９５、λ／４板３９６、コーナーキューブ３９７が配置されている。

レーザ光源３９１から出た光には、ハーフミラー３９４、ミラー３９３、ミラー３９２、ハーフミラー３９４の経路で進み、図のａ方向に進む光がある。
この光を第１の光とする。
また、レーザ光源３９１から出た光には、ハーフミラー３９４、ＰＢＳ３９５、λ／４板３９６、Ｘ軸ミラー３６、λ／４板３９６、ＰＢＳ３９５、コーナーキューブ３９７、λ／４板３９６、Ｘ軸ミラー３６、λ／４板３９６、ＰＢＳ３９５、ハーフミラー３９４の経路で進み、図のａ方向に進む光がある。
この光を第２の光とする。

前述した第１の光と第２の光が干渉して干渉縞Ｓを作る。ＰＤＡ３９８は干渉縞Ｓを検出する。ＰＤＡ３９８は４個のフォトダイオード３９８Ａ〜３９８Ｄからなる。
４個のフォトダイオード３９８Ａ〜３９８Ｄは干渉縞Ｓの１ピッチ内に配置されている。
各フォトダイオード３９８Ａ〜３９８ＤはＰ／４（Ｐは干渉縞のピッチ）ずつずらして配置されている。

減算器３９９は、（フォトダイオード３９８Ａの検出信号）−（フォトダイオード３９８Ｃの検出信号）なる演算を行う。
減算器４００は、（フォトダイオード３９８Ｂの検出信号）−（フォトダイオード３９
８Ｄの検出信号）なる演算を行う。
減算器３９９と４００で図７の信号処理回路４２１を構成している。

スライダ部３１が移動すると干渉縞が図１１のｄ−ｄ´方向に動く。
干渉縞が動くと各フォトダイオード３９８Ａ〜３９８Ｄに当る干渉縞の明暗部分が動き、フォトダイオード３９８Ａ〜３９８Ｄの検出値が変化する。これをもとにスライダ部３１の位置を検出する。

干渉縞がｄ方向に移動したときは、フォトダイオードの出力ＶA〜ＶDは次のとおりになる。
ＶA＝Ｋ［１＋ｍｓｉｎ｛ｘ・２π／（λ／４）｝］＋Ｋn
ＶB＝Ｋ［１＋ｍｃｏｓ｛ｘ・２π／（λ／４）｝］＋Ｋn
ＶC＝Ｋ［１−ｍｓｉｎ｛ｘ・２π／（λ／４）｝］＋Ｋn
ＶD＝Ｋ［１−ｍｃｏｓ｛ｘ・２π／（λ／４）｝］＋Ｋn
ｘ：検出対象の距離、Ｋ，ｍ：係数、Ｋn：ノイズ成分

減算器３９９と４００の減算信号は次のとおりになる。
ＶA−ＶC＝２ｍＫｓｉｎ｛ｘ・２π／（λ／４）｝
ＶB−ＶD＝２ｍＫｃｏｓ｛ｘ・２π／（λ／４）｝
減算の結果、外乱光により発生した直流のノイズ成分Ｋnがキャンセルされる。
信号ＶA−ＶCとＶB−ＶDが前述したＡ相パルスとＢ相パルスに変換される。
干渉縞がｄ´方向に動いたときは、信号ＶA−ＶCとＶB−ＶDの位相関係は逆転する。

以上の構成において、図７のＸＹステージの動作を説明する。
電源投入時に、Ｘ軸モータ３４の各コイルに既知の電流を流し、スライダ部３１を基準位置に位置決めする。
基準位置からＸ軸方向及びＹ軸方向にスライダ部３１が移動したときに、Ｘ軸センサ３９．４０及びＹ軸センサ３８により２次元位置をインクリメンタル方式に検出する。

Ｘ軸ミラー３６とＹ軸ミラー３７の曲がりが位置検出に影響しないときは、補正手段４４と４５は設けられていない。このときは、Ｘ軸制御部４２と４３には同一の指令位置が与えられる。
このため、Ｘ軸制御部４２と４３のフィードバック制御によりＸ軸モータ３４と３５はスライダ部３１を等しいＸ軸位置に位置決めする。
これによって、スライダ部３１のヨーイングが除去される。

Ｘ軸ミラー３６とＹ軸ミラー３７の曲がりが位置検出に影響する場合について説明する。
このときは、補正手段４４と４５は設けられている。
位置決め動作を行う前にＸＹステージのキャリブレーションを行っておく。
キャリブレーションにおいてスライダ部３１を座標（Ｘ1，Ｙ1）に位置決めしたときに、ＸＹステージの機械的誤差等が原因でスライダ部３１にヨーイングが発生し、Ｘ軸センサ３９と４０の検出値がそれぞれＸ1＋ΔＸ1とＸ2−ΔＸ2であるとする。このときは、補正テーブル４６には（Ｘ1，Ｙ1）と−ΔＸ1を対応させて格納し、補正テーブル４７には（Ｘ1，Ｙ1）と＋ΔＸ2を対応させて格納しておく。
他の位置にもスライダ部３１を位置決めして補正量を求める。このようにして補正テーブルを作成する。

実際の位置決め動作において、スライダ部３１を座標（Ｘ1，Ｙ1）に位置決めしたときに、補正手段４４はＸ軸制御部４２に与える指令位置を−ΔＸだけ補正し、補正手段４５はＸ軸制御部４３に与える指令位置を＋ΔＸだけ補正する。
これによって、スライダ部３１のヨーイングが除去される。
このようにしてミラー面の曲がりによるスライダ部３１のθ軸方向の回転ずれが補正される。

なお、Ｘ軸制御部に与える指令位置に対して、一方の指令位置に所定値を加算し、他方の指令位置に所定値を減算することによってスライダ部の回転位置を制御する回転制御部を設けた構成にしてもよい。

また、２つのＸ軸センサはそれぞれの検出位置の差をもとにスライダ部の回転角度を検出しても良い。

また、ミラーをスライダ部に搭載し、Ｘ軸センサとＹ軸センサを位置固定した構成にしても良い。

所で、図１１に示される干渉縞を有するレーザースポットＰとフォトダイオード（ＰＤＡ）４２０の位置関係は、ヨーイング方向の回転のない場合は図１２に示され、ヨーイング方向に回転している場合は図１３に示され、モーターのヨーイング方向のある程度の回転を考慮して、レーザーのスポット径に十分収まるように構成配置されている。

このような、１可動部(スライダ)構成の平面モータ装置の場合、平面モータは一つの作業工程に組み組み込まれる。
図１４に示す如く、装置内に複数の作業工程が存在する場合は、作業対象のワークを他の工程の平面モータへ移載する必要がある。
図１４において、Ａ１，Ｂは、１可動部(スライダ)構成の平面モータ装置、Ｃ１はワーク移載手段、ＬＤは半導体レーザー発光源(レーザーダイオード)である。

なお、この場合、図７従来例に対して、レーザ光源関係は、スライダでなくプラテン側に配置されている。
また、分かりやすくする為に、干渉計部分の詳細は省略し、各軸への光分配の様子のみ記述する。

ところで、
精密な位置決めが必要な製造装置においては、移載により生じたワーク搭載位置のずれを補正、もしくは位置誤差を生じない移動方法を採用する必要がある。
ワーク移載に要する時間が無駄時間となり装置の生産効率が落ちる。
ワーク移載に必要なワーク移載手段を配置する必要があるために、装置が大型化する。

これを改善するために、単一のプラテン上に複数のスライダを設け、平面モータがワークを搭載したまま工程間を行き来する構成が考えられる。

このように、単一のプラテン上に複数のスライダを設けた場合に以下の問題が生ずる。
単一のプラテン上で複数のスライダを動作させる場合はそれぞれのスライダがフィードバック制御用位置検出用レーザー干渉計の光軸をさえぎる為、光軸を複数用意し、切り替えて使用する必要がある。
この場合、切換の瞬間に、それぞれの干渉計のレーザー波長が異なると位置誤差が発生する。

特に、半導体レーザーは波長の揺らぎがあり、複数のスライダを制御する場合に、大きな位置誤差が発生する。
一方、多数の光軸を持つ干渉計を単一の発光源で構成する場合、半導体レーザーの場合パワーの限界や安全規格の制限のため、各光軸に分配されるレーザーパワーは少なくなる。

平面モータに使用する干渉計では、モーターのヨーイング方向のある程度の回転を考慮して、レーザーのスポット径に十分収まる形で受光素子であるフォトダイオードアレー(ＰＤＡ)を配置する必要があり、図１２，１３に示す如く、各光軸に分配されたパワーの数分の１パワーしか受光できないため、干渉光を読み取る受光素子の出力が小さくなり、ノイズなどの影響で十分な性能が得られない。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、位置誤差の発生が防止出来る平面モータを提供することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の平面モータにおいては、
複数のスライダーとプラテンに設けられた半導体レーザー光源で干渉計を構成し前記スライダーの位置を検出する平面モータにおいて、複数のスライダーの位置検出の干渉計に使用される一つの半導体レーザー光源と、この半導体レーザー光源からのレーザースポット径より大きな受光面を有するフォトダイオードアレーと、オフセット補正手段とゲイン補正手段とを有し前記フォトダイオードアレーの出力の偏差を補正する補正手段と、前記フォトダイオードアレーに設けられ前記レーザースポットの中心位置を検出する中心位置検出手段と、前記フォトダイオードアレーの受光面に設けられ中央部は幅が広く周辺部は矩形で幅が狭くなっておりスポット周囲にある錯乱光による干渉光が前記フォトダイオードアレーに入射するのを防止するスリットと、前記中心位置検出手段の信号に基づき前記レーザースポットの中心位置の変位に応じて前記スリットを移動させるスリット移動手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明の請求項２においては、請求項１記載の平面モータにおいて、
前記中心位置検出手段は、ペアフォトダイオードが使用されたことを特徴とする。

本発明の請求項３においては、請求項２記載の平面モータにおいて、
前記ペアフォトダイオードの受光面は楔形状をなし対向して設けられ全体として前記レーザースポットの移動方向に長い矩形状を構成することを特徴とする。

本発明の請求項４においては、請求項１記載の平面モータにおいて、
前記スリット動作手段は、空気を動力源として使用されたことを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果がある。
複数スライダの平面モータ装置が実現出来、作業効率が向上出来る平面モータが得られる。
一つの半導体レーザー光源で構成されたので、光軸切換時に誤差が生じず、精度が向上された平面モータが得られる。

半導体レーザー光源のレーザーパワーが少なくても、レーザースポットの全パワーを受光出来るようにしたので、干渉計が構成出来る平面モータが実現出来る平面モータが得られる。
フォトダイオードアレーの出力の偏差を補正する補正手段が設けられたので、精度が向上された平面モータが得られる。

フォトダイオードアレーに設けられ、レーザースポットの中心位置を検出する中心位置検出手段と、フォトダイオードアレーの受光面に設けられ、スポットの周囲にある錯乱光による干渉光が、フォトダイオードアレーに入射するのを防止するスリットと、中心位置検出手段の信号に基づき、レーザースポットの中心位置の変位に応じて、スリットを移動させるスリット移動手段が設けられたので、半導体レーザー光源のレーザーパワーが少なくても、確実に、レーザースポットの全パワーが受光出来る干渉計が構成出来る平面モータが実現出来る平面モータが得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の要部構成説明図、図３は図２の部品説明図、図４は図２の部品説明図、図５は図４の要部構成説明図、図６は図５の動作説明図である。

図において、図７と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下図７と相違部分のみ説明する。
図１に示す如く、一つの半導体レーザー光源ＬＤが、複数のスライダーの位置検出の干渉計に使用される。
この場合は、２個のスライダー５１，５２が使用されている。

図２に示す如く、導体レーザー光源ＬＤからのレーザースポット５３を受光する部分５４は、フォトダイオードアレー５５、中心位置検出手段５６、スリット５７を有する。
フォトダイオードアレー５５は、図４に示す如く、半導体レーザー光源ＬＤからのレーザースポット５３を受光し、半導体レーザー光源ＬＤからのレーザースポット５３の直径より大きな受光面を有している。

中心位置検出手段５６は、フォトダイオードアレー５５の受光面に設けられ、レーザースポット５３の中心位置を検出する。
この場合は、中心位置検出手段５６は、ペアフォトダイオード５６が使用されている。
また、この場合は、ペアフォトダイオード５６の受光面は、楔形状をなし対向して設けられ全体として、レーザースポット５３の移動方向に長い矩形状を構成する。

図３に示すスリット５７は、図２に示す如く、フォトダイオードアレー５５の受光面に、受光面より少し離れて設けられ、スポット５３の周囲にある錯乱光による干渉光が、フォトダイオードアレー５５に入射するのを防止する。
スリット移動手段（図示せず。）は、中心位置検出手段５６の信号に基づき、レーザースポット５３の中心位置の変位に応じて、スリット５７の中心位置が、レーザースポット５３の中心位置に合致移動するようにスリット５７を動作させる。
この場合は、スリット動作手段は、空気を動力源として使用されている。

図４に示す如く、補正手段５８は、フォトダイオードアレー５５の出力の偏差を補正する。
５９はＩ／Ｖアンプ、６１は位置検出処理回路である。
補正手段５８は、図５に示す如くオフセット補正手段とゲイン補正手段とを有する。
補正手段５８は、フォトダイオードアレー５４の０°，９０°の出力信号に対してそれぞれ設けられて、２個存在するが、ここでは、１個のみを示す。

図５のブロック線図に示す如く、減算器５８１はフォトダイオードアレー５４からの入力から、オフセット検出回路５８２で検出されたオフセット量を減ずる。
減算器５８３は、振幅検出回路５８４で振幅を検出し、補正値算出回路５８５で補正値を算出して、減算器５８１からの入力の振幅を補正する。

以上の構成において、単一の半導体レーザーＬＤを使用した多数の光軸を持つ干渉計を使用し、測長軸を切り替えることで単一のプラテン３０上に複数のスライダー５１，５２を持つ平面モータ装置を実現するようにした。
また、干渉計に使用するフォトダイオードアレー５４の面積を、平面モータがヨ−イング方向にある程度回転した場合のレーザースポット径移動範囲より十分大きくし、すべてのレーザーパワーを受光するようにした。

従来のスポット径内の干渉縞を使用する場合は、図１２，１３に示す如く、フォトダイオードアレー４２０の各出力(0°,90°,180°,270°)は均一であったが、図４に示す如く、スポット５５の外周部まで受光する場合は均一とならない。
この為に、各出力毎または減算処理(0°-180°、90°-270°)後の信号のオフセット、振幅補正を補正回路５８で行うようにした。

図６に示す如く、０°，９０°の出力干渉信号の１周期分の波形をそれぞれ取り込み、オフセットＳ１，Ｓ２、振幅Ｌ１，Ｌ２を算出し、オフセット、ゲイン補正を補正回路５８で行う。図（ａ）は補正前の波形図、図（ｂ）は補正後の波形図を示す。

そして、スポット５３の直径の外周部では錯乱光などによる乱れた干渉縞が発生するため、可動式のスリット５７を設けて取り除くようにした。
スリット５７はフォトダイオードアレー５４内に設けた楔形のパワー検出用ペアフォトダイオード５６によりスポット５３の位置を検出し、最適点に移動する手段を設けるようにした。
スポット５３の位置を検出する為、楔形のパワー検出用ペアフォトダイオード５６の面には矩形のスリット５７１により、遮光せずにすべての干渉光を受光させるようにした。

この結果、
複数スライダの平面モータ装置が実現出来、作業効率が向上出来る平面モータが得られる。
一つの半導体レーザー光源ＨＤで構成されたので、光軸切換時に誤差が生じず、精度が向上された平面モータが得られる。

半導体レーザー光源ＨＤのレーザーパワーが少なくても、レーザースポット５５の全パワーを受光出来るようにしたので、干渉計が構成出来る平面モータが実現出来る平面モータが得られる。
フォトダイオードアレー５４の出力の偏差を補正する補正手段５８が設けられたので、精度が向上された平面モータが得られる。

フォトダイオードアレー５４に設けられ、レーザースポットの中心位置を検出する中心位置検出手段５６と、フォトダイオードアレー５４の受光面に設けられ、スポット５５の周囲にある錯乱光による干渉光が、フォトダイオードアレー５４に入射するのを防止するスリット５７と、中心位置検出手段５６の信号に基づき、レーザースポット５５の中心位置の変位に応じて、スリット５７を移動させるスリット移動手段５８が設けられたので、半導体レーザー光源ＨＤのレーザーパワーが少なくても、確実に、レーザースポット５５の全パワーが受光出来る干渉計が構成出来る平面モータが実現出来る平面モータが得られる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。 図１の要部構成説明図である。 図２の要部構成説明図である。 図２の要部構成説明図である。 図４の要部構成説明図である。 図５の動作説明図である。 従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。 図７の要部構成図である。 図７の要部構成図である。 図７の要部構成図である。 図７の要部構成図である。 図７の動作説明図である。 図７の動作説明図である。 従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。

符号の説明

３０ 格子プラテン
３１ スライダ部
３２ 浮揚手段
３３ Ｙ軸モータ
３４ Ｘ軸モータ
３５ Ｘ軸モータ
３６ Ｘ軸ミラー
３７ Ｙ軸ミラー
３８ Ｙ軸センサ
３９ Ｘ軸センサ
４０ Ｘ軸センサ
４１ Ｙ軸制御部
４２ Ｘ軸制御部
４３ Ｘ軸制御部
４４ 補正手段
４５ 補正手段
５１ スライダー
５２ スライダー
５３ レーザースポット
５４ 受光する部分
５５ フォトダイオードアレー
５６ 中心位置検出手段
５６ ペアフォトダイオード
５７ スリット
５８ 補正手段
５８１ 減算器
５８２ オフセット検出回路
５８３ 減算器
５８４ 振幅検出回路
５８５ 補正値算出回路
５９ Ｉ／Ｖアンプ
６１ 位置検出処理回路
ＬＤ 半導体レーザー発光源

Claims (4)

1. 複数のスライダーとプラテンに設けられた半導体レーザー光源で干渉計を構成し前記スライダーの位置を検出する平面モータにおいて、
   複数のスライダーの位置検出の干渉計に使用される一つの半導体レーザー光源と、
   この半導体レーザー光源からのレーザースポット径より大きな受光面を有するフォトダイオードアレーと、
   オフセット補正手段とゲイン補正手段とを有し前記フォトダイオードアレーの出力の偏差を補正する補正手段と、
   前記フォトダイオードアレーに設けられ前記レーザースポットの中心位置を検出する中心位置検出手段と、
   前記フォトダイオードアレーの受光面に設けられ中央部は幅が広く周辺部は矩形で幅が狭くなっておりスポット周囲にある錯乱光による干渉光が前記フォトダイオードアレーに入射するのを防止するスリットと、
   前記中心位置検出手段の信号に基づき前記レーザースポットの中心位置の変位に応じて前記スリットを移動させるスリット移動手段と、
   を具備したことを特徴とする平面モータ。
2. 前記中心位置検出手段は、ペアフォトダイオードが使用されたこと
   を特徴とする請求項１記載の平面モータ。
3. 前記ペアフォトダイオードの受光面は楔形状をなし対向して設けられ全体として前記レーザースポットの移動方向に長い矩形状を構成すること
   を特徴とする請求項２記載の平面モータ。
4. 前記スリット動作手段は、空気を動力源として使用されたこと
   を特徴とする請求項１記載の平面モータ。

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