JPH02266319A

JPH02266319A - 揺動駆動装置

Info

Publication number: JPH02266319A
Application number: JP1088618A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nagano; 永野　優治
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1989-04-07
Publication date: 1990-10-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はＸ線または可視光等のエネルギービームを可動
する反射鏡により走査する揺動駆動装置に関し、特にシ
ンクロトン放射光を利用した露光装置で放射光を走査す
る反射鏡を駆動する揺動駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、シンクロトンの放射光を利用するりソグラフィは
、ビームを縦方向に走査し、照射領域を縦方向に拡大す
るために、反射鏡を用いてビームの入射角を大きくして
ほぼ全反射させ、その反射鏡を縦方向に回動させ反射ビ
ームを走査する機構が使用されている。また、この機構
を使用した類似した例として、例えば、Ｘ線、レーザ光
、あるいはその他の可視光の走査する機構にもしばしば
使用されている。

この反射鏡である被駆動体を揺動させる駆動方法として
、例えば、駆動源であるモータの回転によりカムやリン
ク等の運動変換機構を用いて直線あるいは揺動運動に変
換し被駆動体を揺動させる方法が知られている６反射鏡
の揺動にこのような運動変換機構を利用する場合には、
反射ビームを一定の速度で走査させるためにカムの形状
を所望の形状に設計される。すなわち、揺動角度だけを
決める場合なら、クランク機構や偏心円カムなどで十分
であるが、等速に走査する場合には、カム線図が等速曲
線となる等速カムが必要となってくる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のカムやリンク機構のような運動変
換機構では、反射鏡が所望の位置変化及び速度変化する
ように設計製作される。従って、速度の変化パターンを
変更しようとする場合には、カムの交換など機構の変更
が必要となり、再製作および交換作業等のコストが重む
という欠点がある。また、この速度パターンの変更が頻
繁な場合は困難であるという問題がある。

本発明の目的は、かかる問題を解消し、位置、速度の変
化パターンの変更時に再製作および交換作業のコストが
発生することなく頻繁に変更しても、容易に変更出来る
揺動駆動装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕本発明の揺動駆動装置は、エネルギービーム等を反射す
る反射鏡を揺動させる揺動駆動装置において、揺動の駆
動源であるモータと、このモータの回転運動を直線運動
もしくは揺動運動に変換する運動変換機構と、この運動
変換機構により揺動駆動される前記反射鏡と、前記モー
タあるいは前記変換機構の回転部の回転角度を検出する
とともに角度信号を出力する角度検出器と、前記角度信
号を入力するとともに前記角度に対応して速度指令信号
を出力する速度指令発生器と、前記速度指令信号が入力
され前記モータの回転速度を制御する速度制御装置とを
備え構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す揺動駆動装置の機
構部の説明図、第２図は第１図に示す機構部の制御系を
示すブロック図である。この揺動駆動装置の機構部は、
第１図に示すように、軸２を中心に揺動する反射鏡１と
、この反射鏡１の一端１ａには、回転し得る連結節３ａ
を介して接続される連結棒３と、この連結棒３の他端に
ある回転可能な連結節３ｂを介して連結されたクランク
４と、このクランク４の回転軸５を回転させるエンコー
ダ７付きモータ６とを有している。

この機構部の動作は、モータ６により回転軸５が回転さ
れ、この回転によりクランク４が回転する。クランク４
の回転による連結棒３が直線的運動をし、反射鏡１が揺
動運動される。また、モータ６には、回転角度検出器と
して回転角度に対応したアブソリュートの角度信号を発
生するエンコーダ７が取り付けられているので、モータ
６の回転角すなわちクランク４の回転角を検出すること
が出来る。

一方、揺動駆動装置の制御系は、第２図に示すように、
角度検出器８であるエンコーダ７と、この角度検出器８
から出力される角度信号９を入力し角度に対応した速度
指令信号１１を出力する速度指令発生器１０と、この速
度指令信号１１を入力し、モータ６の回転速度を制御す
る速度制御装置１２とを有している。

また、この速度制御装置１６はモータ６の速度を制御す
るものであって、例えば、モータ６に直結されたタコジ
ェネレータによりモータの回転速度をフィードバックし
て制御する公知の速度制御装置を用いても良い。

第３図は本発明の第２の実施例を示す揺動駆動装置の機
構部の説明図、第４図は第３図の機構部を制御する制御
系のブロック図である。この揺動駆動装置の機構部は、
第３図に示すように、軸２を中心として揺動し得る保持
具２０に支持される反射鏡１と、保持具２０の一端２０
ａに連結節３ａを介して連結される連結棒３と、連結棒
３の他端に連結節３ｂを介して一端２１ａが連結される
てこ２１と、このてこ２１を軸２２を中心に揺動させる
カム２４及びカムフォロワー２３と、このカム２４にモ
ータ６の回転数を減速する歯車対２６．２７により回転
を伝える回転軸２５と、モータ６の回転速度を検出する
エンコーダ７ａと、カム２４の回転を検知する検出器２
８とを有している。

この機構部は、モータ６の回転数が歯車対２６．２７で
減速されカム２４を回転する。このカム２４の回転によ
りてこ２１はシーソ運動をし、連結棒３の直線運動で反
射鏡１を支持した保持具２０は揺動する。このとき、モ
ータ６に取り付けられたエンコーダ７ａは角度変化に対
応したインクリメンタルな角度変化信号を出力し、検出
器２８はカム２４の一回転毎の基準位置を検出し基準信
号を出力する。

この揺動駆動装置の制御系は、第４図に示すように、角
度変化信号２９を発生するエンコーダ７ａと、基準信号
３１を出力する検出器２８と、これら信号を入力するカ
ウンタ３０とからなる角度検出器８と、この角度検出器
８より出力される角度信号９を入力する速度指令発生器
１０と、この速度指令発生器１０より出力される速度指
令信号１１を入力するとともにモータ６の回転速度を制
御する速度制御装置１２とから構成されている。

次に、この制御系の個々の機器について述べる。

エンコーダ７ａにより出力される角度変化信号２９はカ
ウンタ３０で積算される。カウンタ３０は検出器２８か
らの基準信号３１が出力されると、特定値（例えば、０
）にリセットされるので、カウンタ３０の出力としては
カム２４の角度を表す角度信号９が得られる。すなわち
、角度信号検出器８はカム２４の回転角を直接検出する
ものであってもよい。

角度信号９は速度指令発生器１０に入力されると、角度
に応じた速度指令信号１１を発生し、速度制御装置１２
に入力されモータ６の回転速度が制御される。すなわち
、カム２４の回転速度が速度指令信号１１に従って制御
される。

第５図（ａ）〜（ｄ）は本発明の揺動駆動装置の動作を
説明するためのカムの回転角と反射鏡の揺動角及びカム
の回転角に対するカムの角速度及び反射鏡の揺動角速度
のグラフである。

次に、この揺動駆動装置のカムと揺動する反射鏡の動作
を説明する。いま、仮に、カムに偏心円カムを用いたと
する。カム２４の回転角をθとし、反射鏡１の揺動角を
φとすると、次の近似式が成立する。

φ：Ａ・（１−ｃｏｓθ）・・・・・・・・−（１）た
だし、Ａ：機構で決まる定数この式をグラフ化すると、第５図（ａ）に示すグラフに
なる。このときの回転角θに対するφの変化率ｄφ／ｄ
θは、ｄφ／ｄθ＝Ａ−ｓｉｎθ−＝−（２）となり、そのグ
ラフは第５図（ｂ）に示すようになる。

ここで、第５図（Ｃ）に示すグラフのように、カム２４
の回転角θが区間θ１内のとき、回転角θに対するカム
２４の回転速度をｄθ／　ｄ　ｔ　＝　Ｂ、／　ｓ　ｉ　ｎθ−・・−（
３’）ただし　Ｂ：定数として回転角θに対応して変化させれば、揺動角φの変
化速度ｄφ／ｄｔは式（２）、（３）からｄｔ　　　　
　ｄ　　θ　　　　ｄｔとなり、第１図（ｄ）に示すように、区間ｅ１、θ２で
反射ｆｌｌの揺動速度ｄφ／ｄｔは一定となる。

次に、再び、第４図を参照すると、角度信号９により回
転角θの値を基準速度指令発生器１０に入力し、式（３
）の右辺のＢ／ｓｉｎθの値を求めて速度指令信号１１
としている。具体的には、記憶装置３４内に回転角θに
対するＢ　／　ｓ　ｉ　ｎθの値を速度指令値として、
予めテーブルに作成し、入力された回転角θに対応する
速度指令値３２を読出して、ＡＤ変換器３３によりアナ
ログ信号に変換して速度指令信号１１を得ている。速度
制御装置１２がデジタル入力可能ならば、勿論、このＡ
Ｄ変換器３３は不要であり、速度指令値３２を速度指令
信号１１として速度制御装置１２に入力する。また、角
度信号９をアナログ値として得る場合には、速度指令発
生器１０はアナログ回路で構成しても良い。

このように本発明によれば、第５図（ａ＞に示す偏心カ
ムを用いて、同図（ｄ）のように等速カムと同様の揺動
運動を得ることが出来る。同様にして他の形状、形式の
カムあるいはリンク等を用いた場合にも、そのカム等の
通常の出力とは異なる任意の速度線図の揺動運動を得る
ことが可能である。記憶装置３４をＲＯＭ　（リードオ
ンリーメモリンで構成すれば、このＲＯＭの交換により
容易に速度変化パターンを変更でき、ＲＡＭ　（ランダ
ムアクセスメモリー）で構成すれば、他の制御装置等に
より、その内容を書き換えることで、同じく容易に速度
変化パターンを変更出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の揺動駆動装置は、運動変換
機構の入力の回転速度を反射鏡の揺動変位の関数として
揺動変位と同期させて変化させるので、出力の変位速度
のパターンとして、カムの形状など機構を変更した場合
と同等の速度変化パターンを得ることができ、また、速
度変化パターンの変更時に、機構の再製作及び交換作業
等のコストが発生せず、さらに、その変更が容易に、し
かも頻繁に変更できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す揺動駆動装置の機
構部の説明図、第２図は第１図に示す機構部の制御系を
示すブロック図、第３図は本発明の第２の実施例を示す
揺動駆動装置の機構部の説明図、第４図は第３図の機構
部を制御する制御系のブロック図、第５図（ａ）〜（ｄ
）は本発明の揺動駆動装置の動作を説明するためのカム
の回転角と反射鏡の揺動角及びカムの回転角に対するカ
ムの角速度及び反射鏡の揺動角遠度のグラフである。１・・・反射鏡、２．２２・・・軸、３・・・連結棒、
３ａ・・・連結節、３ｂ・・・連結節、４・・・クラン
ク、５，２５・・・回転軸、６・・・モータ、７．７ａ
・・・エンコーダ、８・・・角度検出器、９・・・角度
信号、１０・・・速度指令発生器、１１・・・速度指令
信号、１２・・・速度制御装置、２０・・・保持具、２
１・・・てこ、２３・・・カムフォローワ、２４・・・
カム、２６．２７・・・歯車対、２８・・・検出器、２
つ・・・角度変化信号、３ｏ・・・カウンタ、３１・・
・基準信号、３３・・・ＡＤ変換器、３４・・・記憶装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

エネルギービーム等を反射する反射鏡を揺動させる揺動
駆動装置において、揺動の駆動源であるモータと、この
モータの回転運動を直線運動もしくは揺動運動に変換す
る運動変換機構と、この運動変換機構により揺動駆動さ
れる前記反射鏡と、前記モータあるいは前記変換機構の
回転部の回転角度を検出するとともに角度信号を出力す
る角度検出器と、前記角度信号を入力するとともに前記
角度に対応して速度指令信号を出力する速度指令発生器
と、前記速度指令信号が入力され前記モータの回転速度
を制御する速度制御装置とを有することを特徴とする揺
動駆動装置。