JP4786472B2 - 除振台の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、除振台の制御装置に係り、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振台の制御装置に関する。

電子顕微鏡や半導体露光装置等の高精度に駆動するステージを備えた装置では、外部からの振動がステージに伝わることを抑制するための除振装置が設けられている。

除振装置は、例えば、除振台と、床に対して除振台を支持し、床からの振動を除振する除振支持機構と、除振台の振動を検出するセンサと、除振台の傾きを制御するアクチュエータと、センサの検出信号に基づきアクチュエータを制御する制御装置（以下、「除振台の制御装置」とする）等から構成される。

センサは、除振台の鉛直（Ｚ軸）方向の変動を検出する鉛直方向用センサと、除振台の水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向の変動を検出する水平方向用センサとから構成される。鉛直方向用センサ及び水平方向用センサとしては、変位センサや加速度センサ等が用いられる。

アクチュエータは、除振台を鉛直方向に駆動させる鉛直方向アクチュエータと、除振台を水平２軸方向に駆動させる水平方向アクチュエータとから構成される。

制御装置は、鉛直方向用センサの検出信号から演算されたＺ軸方向の運動モード、θx方向（Ｘ軸の回転方向）の運動モード、及びθy方向（Ｙ軸の回転方向）の運動モードに基づいて、鉛直制御用アクチュエータを駆動させると共に、水平方向用センサの検出信号から演算された水平２軸方向の運動モード及びθz方向（Ｚ軸の回転方向）の運動モードに基づいて、水平制御用アクチュエータを駆動させる。

上記説明した従来の除振装置では、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２５９８５１号公報

図１は、除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。図１において、θy方向に変動する前の除振台の外形位置を点線で示す。また、図１において、計測面１０３は水平方向用センサ１０２（この場合、変位センサ）が測定する位置、Ｇ１は除振装置１００の重心位置をそれぞれ示している。

しかしながら、従来の制御装置では、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっていたため、例えば、図１に示すように、除振台１０１がθy方向に変動した場合、床１０４側に設けられた水平方向用センサ１０２の測定値ｘにθy方向の変動による誤差成分Δｘが含まれてしまう。このため、制御手段は、誤差成分Δｘを含んだ測定値ｘに基づいて、水平方向アクチュエータの駆動量を求めてしまうので、除振台１０１の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが困難であるという問題があった。なお、除振台１０１がθx方向に変動した場合にも同様な問題が発生する。

そこで、本出願人は、除振台１０１がθy方向に変動したときの誤差成分Δｘ、及び除振台１０１がθx方向に変動したときの誤差成分Δyを考慮して、制御装置により水平方向アクチュエータの駆動量を求め、この駆動量に基づいて、除振台１０１の水平２軸方向のアクチュエータを制御することで、除振台１０１の姿勢を水平状態にすることが可能な発明を出願した。

ここで、除振台１０１の鉛直方向の３つの加速度センサの検出量（検出信号）をＭ_ZA1，Ｍ_ZA2，Ｍ_ZA3、水平２軸方向の３つの加速度センサの検出量をＭ_XA1，Ｍ_XA1，Ｍ_yA1、Ｚ，θx，θy方向の運動モードの加速度をＭ_ZA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZA、除振台１０１の重心を（ａ_Ｇ，ｂ_Ｇ，ｃ_Ｇ）、加速度センサの座標を（ａi_Ａ，ｂi_Ａ，ｃi_Ａ）とした場合、下記（１），（２）式の関係が成り立ち、下記（１），（２）式の逆行列演算によりモード方向の加速度を求めることができる。なお、加速度センサの座標（ａi_Ａ，ｂi_Ａ，ｃi_Ａ）の添え字であるｉは、i＝１〜３が鉛直方向用の加速度センサ、i＝１〜３が水平方向用の加速度センサを示している。

図２は、加速度センサの配設位置に起因する問題を説明するための図である。図２において、ｇは重力加速度を示している。また、図２では、水平方向用の加速度センサとしてＸ方向用の加速度センサを図示する。

しかしながら、図２に示すように、水平方向用の加速度センサ１０５（この場合はＸ方向用の加速度センサ）は、除振台１０１の下面１０１Ａに設置されることが多い。このため、除振台１０１がθx方向及び／またはθy方向に変動した場合、加速度センサ１０５の検出方向もθx方向及び／またはθy方向に傾斜する。

そのため、除振台１０１と共に傾斜した実際の検出方向における加速度センサ１０５（Ｘ方向用の加速度センサ）の検出量は、理想的な計測量の計測方向成分と、加速度センサ１０５の設置位置における除振台１０１の鉛直方向の加速度及び重力加速度の和と除振台１０１のθy方向の変位との積の計測方向成分との和となる。つまり、Ｘ方向の加速度センサ１０５の検出量をＭ_XA1、除振台１０１のθy方向の運動モード変位（「振動モード変位」とも言う）をＭθ_yD、重力加速度をｇ（＝−９．８ｍ／ｓ²）とすると下記（３）式が成り立つ。

ところで、加速度センサ１０５の配設位置における除振台１０１の鉛直方向の加速度は非常に小さい。そのため、下記（４）式が成立する。

また、除振台１０１のθy方向の運動モード変位Ｍθ_yDが非常に小さいことを考えると上記（４）式は、下記（５）式により近似することができる。

また、Ｙ方向のある加速度センサの検出量Ｍ_yA1、除振台１０１のθx方向の運動モード変位Ｍθ_XDについても同様な理由により、下記（６）式で表すことができる。

したがって、水平方向における加速度検出では、上記（５）式の右辺第４項及び上記（６）式の右辺第４項に示す運動モード変位であるＭθ_yD及びＭθ_xDの大きさに依存した誤差が含まれるため、除振台１０１の姿勢を水平状態にするための制御の精度が低下してしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振台の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の変位センサの検出信号に基づき、前記除振台の鉛直方向の運動モード変位Ｍ_ZDと、前記除振台の水平２軸の回転方向の運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDとを求める第１の演算手段と、前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサの検出信号に基づき、前記除振台の鉛直方向の運動モード加速度Ｍ_ZAと、前記除振台の水平２軸の回転方向の運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAとを求める第２の演算手段と、前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサ検出信号に基づき、前記除振台の水平２軸方向の運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yAと、前記除振台の鉛直軸の回転方向の運動モード加速度Ｍθ_ZAとを求める第３の演算手段と、を備えた除振台の制御装置であって、前記運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて、前記運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAを補正する第１の補正手段を設けたことを特徴とする除振台の制御装置が提供される。

本発明によれば、除振台が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第１の補正手段により第２の加速度センサの検出信号に含まれる誤差成分（重力加速度ｇに起因する誤差成分）を考慮し、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yD及び運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行なうことにより、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAに基づき求められるアクチュエータの駆動量から重力加速度ｇに起因する誤差成分を除去することが可能となる。これにより、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。

本発明によれば、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態）
図３は、本発明の実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。図３において、Ｘ方向及びＹ方向は水平２軸方向、Ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示している。また、図３に示すＧ２は、除振台１３の重心（以下、「重心Ｇ２」とする）を示している。

図３を参照するに、本実施の形態の除振装置１０は、除振装置本体１１と、除振装置本体１１の制御全般を行なう制御装置１２とを有する。除振装置１０は、外部からの振動を除振するためのものであり、例えば、高精度に駆動するステージを備える電子顕微鏡や半導体露光装置等に適用される。

除振装置本体１１は、除振台１３と、除振ユニット１５，１６とを有する。除振台１３は、直方体の形状をなしており、除振ユニット１５，１６を介して、床１４に支持されている。除振台１３上には、例えば、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動可能なステージ（図示せず）が配設される。除振台１３の剛性運動は、ＸＹＺ座標系を基準に考えるとＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸の回転方向θx、Ｙ軸の回転方向θy、及びＺ軸の回転方向θzの６つの運動モード（「振動モード」ともいう）に分解される。

図４は、除振装置本体の平面図である。図４において、図３に示す除振装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。

図４を参照するに、除振ユニット１５は、平面視四角形の板状とされた除振台１３の４つの角のうちの３つの角にそれぞれ設けられており、残りの１つの角には除振ユニット１６が設けられている。除振ユニット１５，１６は、床１４に対して除振台１３を支持すると共に、床１４からの振動を除振し、除振台１３の鉛直方向及び水平方向の傾きを調整するためのものである。

図５は、除振ユニットの断面図である。

図５を参照するに、除振ユニット１５は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３と、第２のアクチュエータ３４と、第１の変位センサ３６と、第２の変位センサ３７と、第１の加速度センサ３８と、第２の加速度センサ３９とを有する。

ベース部材１８は、板体１９と、板体１９上に一体的に形成された突出部２１とから構成される。ベース部材１８は、床１４上に配置される。浮上部材２２は、枠体２３と、枠体２３上に一体的に形成された突出部２４とから構成される。浮上部材２２は、除振支持機構２６，２７を介して、ベース部材１８に支持される。枠体２３は、突出部２１を囲むような形状とされており、枠体２３と突出部２１との間には隙間が形成されている。突出部２４は、例えば、ネジ締結により除振台１３に固定される。

除振支持機構２６は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２６は、水平方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの水平２軸方向の振動を除振する。

除振支持機構２７は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２７は、鉛直方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの鉛直方向の振動を除振するためのものである。除振支持機構２６，２７は、例えば、バネとダッシュポット等から構成することができる。

図６は、第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示す図である。

図６を参照するに、除振装置本体１１は、第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4（図５に示す第１のアクチュエータ３３に相当する）と、第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2（図５に示す第２のアクチュエータ３４に相当する）とを有する。

第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３とを接続するように設けられている（図５参照）。第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4は、除振台１３をＺ軸方向に変位させるためのものである。第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。

第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３とを接続するように設けられている（図５参照）。第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2は、除振台１３をＸ軸方向に変位させるためのものである。第２のアクチュエータ３４_y1，３４_y2は、除振台１３をＹ軸方向に変位させるためのものである。第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。

第１及び第２のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4，３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2には、例えば、空気バネやボイスコイルモータ等を用いることができる。第１及び第２のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4，３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2として空気バネを用いることにより、ボイスコイルモータを用いた場合と比較して、第１及び第２のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4，３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2を小型化することができる。

図７は、変位センサ及び加速度センサの配設位置の一例を示す図である。

第１の変位センサ３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3（図５に示す第１の変位センサ３６に相当するセンサ）は、板体１９の上面１９Ａに設けられている。第１の変位センサ３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第１の変位センサ３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3は、除振台１３のＺ軸方向の変位を検出する。第１の変位センサ３６_Z1は検出信号Ｄ_Z1、第１の変位センサ３６_Z2は検出信号Ｄ_Z2、第１の変位センサ３６_Z3は検出信号Ｄ_Z3をそれぞれ出力する。検出信号Ｄ_Z1，Ｄ_Z2，Ｄ_Z3は、後述する演算手段４１に送信される。

第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1（図５に示す第２の変位センサ３７に相当するセンサ）は、突出部２１の側面２１Ｃに設けられている。第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第２の変位センサ３７_X1，３７_X2は、除振台１３のＸ軸方向の変位を検出するためのものである。第２の変位センサ３７_y1は、Ｙ軸方向の除振台１３の変位を検出するためのものである。第２の変位センサ３７_X1は検出信号Ｄ_X1、第２の変位センサ３７_X2は検出信号Ｄ_X2、第２の変位センサ３７_y1は検出信号Ｄ_y1をそれぞれ出力する。検出信号Ｄ_X1，Ｄ_X2，Ｄ_y1は、後述する演算手段４２に送信される。

第１の加速度センサ３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3（図５に示す第１の加速度センサ３８に相当するセンサ）は、枠体２３の上面２３Ａに設けられている。第１の加速度センサ３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第１の加速度センサ３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3は、除振台１３のＺ軸方向の振動を検出するためのものである。第１の加速度センサ３８_Z1は検出信号Ａ_Z1、第１の加速度センサ３８_Z2は検出信号Ａ_Z2、第１の加速度センサ３８_Z3は検出信号Ａ_Z3をそれぞれ出力する。検出信号Ａ_Z1，Ａ_Z2，Ａ_Z3は、後述する演算手段４３に送信される。

第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1（図５に示す第２の加速度センサ３９に相当するセンサ）は、枠体２３の側面２３Ｂに設けられている。第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2は、除振台１３のＸ軸方向の振動を検出するためのものである。第２の加速度センサ３９_y1は、除振台１３のＹ軸方向の振動を検出するためのものである。第２の加速度センサ３９_X1は検出信号Ａ_X1、第２の加速度センサ３９_X2は検出信号Ａ_X2、第２の加速度センサ３９_y1は検出信号Ａ_y1をそれぞれ出力する。検出信号Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1は、後述する演算手段４４に送信される。

なお、除振台１３が傾いた際、除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置では、除振台１３の重心位置Ｇ２に近い位置よりも除振台１３の変動が大きくなるため、上記説明した第１及び２第の変位センサ３６_Z1〜３６_Z3，３７_X1，３７_X2，３７_y1、及び第１及び第２の加速度センサ３８_Z1〜３８_Z3，３９_X1，３９_X2，３９_y1は、それぞれ除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けるとよい。

このように、第１及び２第の変位センサ３６_Z1〜３６_Z3，３７_X1，３７_X2，３７_y1、及び第１及び第２の加速度センサ３８_Z1〜３８_Z3，３９_X1，３９_X2，３９_y1を除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けることにより、除振台１３の変動を検出しやすくすることができる。

図８は、除振ユニットの断面図である。図８において、先に説明した除振ユニット１５（図５参照）と同一構成部分には同一符号を付す。

図８を参照するに、除振ユニット１６は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３_Z3と、第２のアクチュエータ３４_y2とを有した構成とされている。

図９は、制御装置が行う処理を説明するための図である。図９において、ａ１〜ａ１２は除振台１３を所定の状態にするための入力値（以下、「入力値ａ１〜ａ１２」とする）を示している。また、ａ７〜ａ１２の具体的な数値は０である。

次に、図３及び図８を参照して、除振台１３の姿勢を制御する制御装置１２について説明する。制御装置１２は、演算手段４１〜４４と、制御演算手段４５〜４８と、駆動量演算手段５１，５２と、アクチュエータ制御手段５３とを有する。

第１の演算手段である演算手段４１は、第１の変位センサ３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3、演算手段４２，４４、及び制御演算手段４５と接続されている。演算手段４１は、第１の変位センサ３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3からの検出信号Ｄ_Z1，Ｄ_Z2，Ｄ_Z3に基づき、下記（７）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モード変位Ｍ_ZDと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モード変位Ｍθ_XDと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モード変位Ｍθ_yDとを求める。このようにして求められる運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDは、演算手段４２，４４に送信される。また、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_XD，Ｍθ_yDは、制御演算手段４５に送信される。

但し、上記（７）式において、第１の変位センサ３６_Z1の座標を（x，y，z）＝（３６_Z1X，３６_Z1y，３６_Z1Z）、第１の変位センサ３６_Z2の座標を（x，y，z）＝（３６_Z2X，３６_Z2y，３６_Z2Z）、第１の変位センサ３６_Z3の座標を（x，y，z）＝（３６_Z3X，３６_Z3y，３６_Z3Z）、除振台１３の重心位置Ｇ２を（x，y，z）＝（Ｇ２_X，Ｇ２_y，Ｇ２_Z）とする。

第４の演算手段である演算手段４２は、第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1、演算手段４１、及び制御演算手段４６と接続されている。演算手段４２は、第２の補正手段である補正手段４２Ａを有する。演算手段４２は、第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1からの検出信号Ｄ_X1，Ｄ_X2，Ｄ_y1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モード変位Ｍ_XDと、Ｙ軸の運動モード変位Ｍ_yDと、Ｚ軸の回転方向の運動モード変位Ｍθ_ZDとを求めると共に、補正手段４２Ａにより演算手段４１から送信される運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて上記運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDの補正を行なう。

補正手段４２Ａを備えた演算手段４２は、下記（８）式により演算及び補正を行い、補正された運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDを出力する。補正された運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDは、制御演算手段４６に送信される。

但し、上記（８）式において、第２の変位センサ３７_X1の座標を（x，y，z）＝（３７_X1X，３７_X1y，３７_X1Z）、第２の変位センサ３７_X2の座標を（x，y，z）＝（３７_X2X，３７_X2y，３７_X2Z）、第２の変位センサ３７_y1の座標を（x，y，z）＝（３７_y1X，３７_y1y，３７_y1Z）とする。

このように、演算手段４２に補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、補正手段４２Ａにより第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1の検出信号Ｄ_X1，Ｄ_X2，Ｄ_y1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDを補正することにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。

第２の演算手段である演算手段４３は、第１の加速度センサ３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3、演算手段４４、及び制御演算手段４７と接続されている。演算手段４３は、第１の加速度センサ３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3からの検出信号Ａ_Z1，Ａ_Z2，Ａ_Z3に基づき、下記（９）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モード加速度Ｍ_ZAと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モード加速度Ｍθ_XAと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モード加速度Ｍθ_yAとを求める。演算手段４３により求められた運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAは、演算手段４４及び制御演算手段４７に送信される。

但し、上記（９）式において、第１の加速度センサ３８_Z1の座標を（x，y，z）＝（３８_Z1X，３８_Z1y，３８_Z1Z）、第１の加速度センサ３８_Z2の座標を（x，y，z）＝（３８_Z2X，３８_Z2y，３８_Z2Z）、第１の加速度センサ３８_Z3の座標を（x，y，z）＝（３８_Z3X，３８_Z3y，３８_Z3Z）とする。

第３の演算手段である演算手段４４は、第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1、演算手段４１，４３、及び制御演算手段４８と接続されている。演算手段４４は、第１の補正手段である補正手段４４Ａを有する。演算手段４４は、第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1からの検出信号Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モード加速度Ｍ_XAと、Ｙ軸の運動モード加速度Ｍ_yAと、Ｚ軸の回転方向θzの運動モード加速度Ｍθ_ZAとを求めると共に、補正手段４４Ａにより運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yD及び運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行なう。

補正手段４４Ａを有する演算手段４４は、下記（１０）式により演算及び補正を行って、補正された運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAを出力する。補正された運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAは、制御演算手段４８に送信される。

但し、上記（１０）式において、第２の加速度センサ３９_X1の座標を（x，y，z）＝（３９_X1X，３９_X1y，３９_X1Z）、第２の加速度センサ３９_X2の座標を（x，y，z）＝（３９_X2X，３９_X2y，３９_X2Z）、第２の加速度センサ３９_y1の座標を（x，y，z）＝（３９_y1X，３９_y1y，３９_y1Z）とする。また、上記（１０）式において、ｇは重力加速度（＝−９．８ｍ／ｓ²）を示している。

このように、演算手段４４に補正手段４４Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、補正手段４４Ａにより第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1の検出信号Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1に含まれる誤差成分（重力加速度ｇに起因する誤差成分）を考慮し、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yD及び運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行なうことにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。

制御演算手段４５は、演算手段４１と接続されている。制御演算手段４５は、制御演算部４５Ａ〜４５Ｃを有する。制御演算部４５Ａ〜４５Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部４５Ａは、運動モード変位Ｍ_ZDに入力値ａ１が加えられた運動モード変位Ｍ_ZD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆ_ZD2を出力する。制御演算部４５Ｂは、運動モード変位Ｍθ_XDに入力値ａ２が加えられた運動モード変位Ｍθ_XD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_XD2を出力する。制御演算部４５Ｃは、運動モード変位Ｍθ_yDに入力値ａ３が加えられた運動モード変位Ｍθ_yD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_yD2を出力する。制御演算部４５Ａ〜４５Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。

制御演算手段４６は、演算手段４２と接続されている。制御演算手段４６は、制御演算部４６Ａ〜４６Ｃを有する。制御演算部４６Ａ〜４６Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部４６Ａは、運動モード変位Ｍ_XDに入力値ａ４が加えられた運動モード変位Ｍ_XD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆ_XD2を出力する。制御演算部４６Ｂは、運動モード変位Ｍθ_yDに入力値ａ５が加えられた運動モード変位Ｍθ_yD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_XD2を出力する。制御演算部４６Ｃは、運動モード変位Ｍθ_ZDに入力値ａ６が加えられた運動モード変位Ｍθ_ZD1が入力された際、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_ZD2を出力する。制御演算部４６Ａ〜４６Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。

制御演算手段４７は、演算手段４３と接続されている。制御演算手段４７は、制御演算部４７Ａ〜４７Ｃを有する。制御演算部４７Ａ〜４７Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部４７Ａでは、運動モード加速度Ｍ_ZAに入力値ａ７が加えられた運動モード加速度Ｍ_ZA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モード加速度ループ制御量Ｆ_ZA2を出力する。制御演算部４７Ｂでは、運動モード加速度Ｍθ_XAに入力値ａ８が加えられた運動モード加速度Ｍθ_XA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_XA2を出力する。制御演算部４７Ｃでは、運動モード加速度Ｍθ_yAに入力値ａ９が加えられた運動モード加速度Ｍθ_yA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_yA2を出力する。制御演算部４７Ａ〜４７Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。

制御演算手段４８は、演算手段４４と接続されている。制御演算手段４８は、制御演算部４８Ａ〜４８Ｃを有する。制御演算部４８Ａ〜４８Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部４８Ａでは、運動モード加速度Ｍ_XAに入力値ａ１０が加えられた運動モード加速度Ｍ_XA1が入力された際、運動モード加速度ループ制御量Ｆ_XA2を出力する。制御演算部４８Ｂでは、運動加速度モードＭθ_yAに入力値ａ１１が加えられた運動モード加速度Ｍθ_yA1が入力された際、運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_XA2を出力する。制御演算部４８Ｃでは、運動モード加速度Ｍθ_ZAに入力値ａ１２が加えられた運動モード加速度Ｍθ_ZA1が入力された際、運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_ZA2を出力する。制御演算部４８Ａ〜４８Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。

駆動量演算手段５１は、制御演算手段４５〜４７及びアクチュエータ制御手段５３と接続されている。ここで、除振台１３に働く振動モード座標系での第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4の駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4と、運動モード変位ループ制御量Ｆ_ZD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_ZA2が加えられた運動モード制御量Ｆz、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_XD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_XA2が加えられた運動モード制御量Ｆθx、及び運動モード変位ループ制御量Ｆθ_yD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_yA2が加えられた運動モード制御量Ｆθyとの間には、下記（１１）式に示す関係が成立する。

なお、下記（１１）式において、第１のアクチュエータ３３_Z1の座標を（x，y，z）＝（３３_Z1X，３３_Z1y，３３_Z1Z）、第１のアクチュエータ３３_Z2の座標を（x，y，z）＝（３３_Z2X，３３_Z2y，３３_Z2Z）、第１のアクチュエータ３３_Z3の座標を（x，y，z）＝（３３_Z3X，３３_Z3y，３３_Z3Z）、第１のアクチュエータ３３_Z4の座標を（x，y，z）＝（３３_Z4X，３３_Z4y，３３_Z4Z）と表記する。

しかしながら、上記（１１）式では、右辺第１項の行列式が正方行列でないため、運動モード制御量Ｆz，Ｆθx，Ｆθyに基づいて、第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4の駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4を算出する逆行列演算ができないという問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、３３_Z1X＝３３_Z2X、３３_Z3X＝３３_Z4X、３３_Z1y＝３３_Z4y、及び３３_Z2y＝３３_Z3yとなるように、除振台１３の四隅に第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4を配設（図６参照）すると共に、下記（１２）式に示すように、上記（１１）式の右辺の第１項の行列式の右側擬似逆行列を用いることにより、第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4の駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4に変換することが可能となるので、制御装置１２の制御性能を向上させることができる。

駆動量演算手段５１は、運動モード変位ループ制御量Ｆ_ZD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_ZA2が加えられた運動モード制御量Ｆzと、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_XD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_XA2が加えられた運動モード制御量Ｆθxと、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_yD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_yA2が加えられた運動モード制御量Ｆθyとに基づいて、上記（１２）式を用いた演算により、第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4の駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4を求める。駆動量演算手段４５により求められた第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4の駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4は、アクチュエータ制御手段５３に送信される。

駆動量演算手段５２は、制御演算手段４５〜４８及びアクチュエータ制御手段５３と接続されている。ここで、除振台１３に働く振動モード座標系での第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2の駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2と、運動モード変位ループ制御量Ｆ_XD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_XA2が加えられた運動モード制御量Ｆ_X、運動モード変位ループ制御量Ｆy_D2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_yA2が加えられた運動モード制御量Ｆ_y、及び運動モード変位ループ制御量Ｆθ_ZD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_ZA2が加えられた運動モード制御量Ｆθ_zとの間には、下記（１３）式に示す関係が成立する。

なお、下記（１３）式において、第２のアクチュエータ３４_X1の座標を（x，y，z）＝（３４_X1X，３４_X1y，３４_X1Z）、第２のアクチュエータ３４_X2の座標を（x，y，z）＝（３４_X2X，３４_X2y，３４_X2Z）、第２のアクチュエータ３４_y1の座標を（x，y，z）＝（３４_y1X，３４_y1y，３４_y1Z）、第２のアクチュエータ３４_y2の座標を（x，y，z）＝（３４_y2X，３４_y2y，３４_y2Z）と表記する。

しかしながら、上記（１３）式では、右辺第１項の行列式が正方行列でないため、運動モード制御量Ｆ_X，Ｆ_y，Ｆθ_zに基づいて、第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2の駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2を算出する逆行列演算ができないという問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、３３_Z1X＝３３_Z2X、３３_Z3X＝３３_Z4X、３３_Z1y＝３３_Z4y、及び３３_Z2y＝３３_Z3yとなるように、除振台１３の四隅に第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4を配設（図６参照）すると共に、下記（１４）式に示すように、上記（１３）式の右辺の第１項の行列式の右側擬似逆行列を用いることにより、第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2の駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2に変換することが可能となるので、制御装置１２の制御性能を向上させることができる。

駆動量演算手段５２は、上記（１４）式により運動モード変位ループ制御量Ｆ_XD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_XA2が加えられた運動モード制御量Ｆ_Xと、運動モード変位ループ制御量Ｆy_D2に運動モード加速度ループ制御量Ｆ_yA2が加えられた運動モード制御量Ｆ_yと、運動モード変位ループ制御量Ｆθ_ZD2に運動モード加速度ループ制御量Ｆθ_ZA2が加えられた運動モード制御量Ｆθ_zとに基づいて演算により、第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2の駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2を求める。駆動量演算手段５２により求められた第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2の駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2は、アクチュエータ制御手段５３に送信される。

アクチュエータ制御手段５３は、駆動量演算手段５１，５２と接続されると共に、第１及び第２のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4，３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2と接続されている（図３参照）。アクチュエータ制御手段５３は、駆動量演算手段５１により求められた駆動量Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4に基づいて第１のアクチュエータ３３_Z1〜３３_Z4を駆動させると共に、駆動量演算手段５２により求められた駆動量Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2に基づいて第２のアクチュエータ３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2を駆動させる。

上記説明したような処理が制御装置１２により行われて、除振台１３の姿勢が水平状態となるように制御される。

本実施の形態の除振台の制御装置によれば、演算手段４４に補正手段４４Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、補正手段４４Ａにより第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1の検出信号Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1に含まれる誤差成分（重力加速度ｇに起因する誤差成分）を考慮し、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yD及び運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行なうことにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。

また、演算手段４２に補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、補正手段４２Ａにより第２の変位センサ３７_X1，３７_X2，３７_y1の検出信号Ｄ_X1，Ｄ_X2，Ｄ_y1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDを補正することにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。

なお、本実施の形態では、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yD及び運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行う場合を例に挙げて説明したが、運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDのみに基づいて、運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAの補正を行ってもよい。この場合も、第２の加速度センサ３９_X1，３９_X2，３９_y1の検出信号Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1に含まれる誤差成分（重力加速度ｇに起因する誤差成分）を除去した運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAを求めることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求に範囲に記載された本発明の範囲において、様々の変形・変更が可能である。

本発明は、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振台の制御装置に適用できる。

除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。 加速度センサの配設位置に起因する問題を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。 除振装置本体の平面図である。 除振ユニットの断面図である。 第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示す図である。 変位センサ及び加速度センサの配設位置の一例を示す図である。 除振ユニットの断面図である。 制御装置が行う処理を説明するための図である。

符号の説明

１０ 除振装置
１１ 除振装置本体
１２ 制御装置
１３ 除振台
１４ 床
１５，１６ 除振ユニット
１８ ベース部材
１９ 板体
２１，２４ 突出部
１９Ａ，２１Ａ，２３Ａ 上面
２１Ｂ，２１Ｃ，２３Ｂ 側面
２２ 浮上部材
２３ 枠体
２６，２７ 除振支持機構
３３，３３_Z1〜３３_Z4 第１のアクチュエータ
３４，３４_X1，３４_X2，３４_y1，３４_y2 第２のアクチュエータ
３６，３６_Z1，３６_Z2，３６_Z3 第１の変位センサ
３７，３７_X1，３７_X2，３７_y1 第２の変位センサ
３８，３８_Z1，３８_Z2，３８_Z3 第１の加速度センサ
３９，３９_X1，３９_X2，３９_y1 第２の加速度センサ
４１〜４４ 演算手段
４２Ａ，４４Ａ 補正手段
４５〜４８ 制御演算手段
４５Ａ〜４５Ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ，４７Ａ〜４７Ｃ，４８Ａ〜４８Ｃ 制御演算部
５１，５２ 駆動量演算手段
５３ アクチュエータ制御手段
ａ１〜ａ１２ 入力値
Ｄ_Z1，Ｄ_Z2，Ｄ_Z3，Ｄ_X1，Ｄ_X2，Ｄ_y1，Ａ_Z1，Ａ_Z2，Ａ_Z3，Ａ_X1，Ａ_X2，Ａ_y1 検出信号
Ｆ_Z1〜Ｆ_Z4，Ｆ_X1，Ｆ_X2，Ｆ_y1，Ｆ_y2 駆動量
Ｇ２ 重心

Claims (5)

1. 除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の変位センサの検出信号に基づき、前記除振台の鉛直方向の運動モード変位Ｍ_ZDと、前記除振台の水平２軸の回転方向の運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDとを求める第１の演算手段と、
   前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサの検出信号に基づき、前記除振台の鉛直方向の運動モード加速度Ｍ_ZAと、前記除振台の水平２軸の回転方向の運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAとを求める第２の演算手段と、
   前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサ検出信号に基づき、前記除振台の水平２軸方向の運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yAと、前記除振台の鉛直軸の回転方向の運動モード加速度Ｍθ_ZAとを求める第３の演算手段と、を備えた除振台の制御装置であって、
   前記運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて、前記運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAを補正する第１の補正手段を設けたことを特徴とする除振台の制御装置。
2. 前記第１の補正手段は、さらに前記運動モード加速度Ｍθ_XA，Ｍθ_yAに基づき、前記運動モードＭ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAを補正することを特徴とする請求項１記載の除振台の制御装置。
3. 前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の変位センサの検出信号に基づき、前記除振台の水平２軸方向の運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yDと、前記除振台の鉛直軸の回転方向の運動モード変位Ｍθ_ZDとを求める第４の演算手段を有し、
   前記運動モード変位Ｍθ_XD，Ｍθ_yDに基づいて、前記運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDを補正する第２の補正手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の除振台の制御装置。
4. 前記除振台を水平２軸方向に変位させるアクチュエータの駆動量を求める駆動量演算手段を有し、
   前記駆動量演算手段は、前記第２の補正手段により補正された前記運動モード変位Ｍ_XD，Ｍ_yD，Ｍθ_ZDに基づいて、前記アクチュエータの駆動量を求めることを特徴とする請求項３記載の除振台の制御装置。
5. 前記駆動量演算手段は、さらに前記第１の補正手段により補正された前記運動モード加速度Ｍ_XA，Ｍ_yA，Ｍθ_ZAに基づいて、前記アクチュエータの駆動量を求めることを特徴とする請求項４記載の除振台の制御装置。

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