JPS63184112A - Controller for fine positioning device - Google Patents

Controller for fine positioning device

Info

Publication number
JPS63184112A
JPS63184112A JP7626987A JP7626987A JPS63184112A JP S63184112 A JPS63184112 A JP S63184112A JP 7626987 A JP7626987 A JP 7626987A JP 7626987 A JP7626987 A JP 7626987A JP S63184112 A JPS63184112 A JP S63184112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
fine positioning
positioning device
strain
amount
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.)
Granted
Application number
JP7626987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH071453B2 (en
Inventor
Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
Kozo Ono
耕三 小野
Kojiro Ogata
緒方 浩二郎
Takeshi Murayama
健 村山
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery 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 Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to EP87201701A priority Critical patent/EP0264147B1/en
Priority to DE3788773T priority patent/DE3788773T2/en
Publication of JPS63184112A publication Critical patent/JPS63184112A/en
Priority to US07/244,102 priority patent/US5005298A/en
Priority to US07/244,101 priority patent/US4991309A/en
Priority to US07/244,168 priority patent/US4888878A/en
Priority to US07/244,169 priority patent/US4920660A/en
Publication of JPH071453B2 publication Critical patent/JPH071453B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform displacement with high accuracy, by detecting the displaced quantity of undesired displacement form, and applying feedback control so as to set the quantity to zero. CONSTITUTION:A fine positioning device is provided with piezoelectric actuators 16a-16b, parallel deflective beam displacement mechanisms 19a-19b, and strain gages 40a1-404, etc., and a controller for the device is constituted by providing with a feedback control system consisting of a setting apparatus 45 for a targeted displaced quantity, adders 46 and 49, a gain adjustor 47, and an integrator 48, etc., and also with strain gauges 51-52 and a display device 54. In such a way, when the actuators 16a-16b are driven and a plate shaped deflective beam is deflected and displaced, the displacement is detected with the strain gauges 51-52, and the displaced quantity of a desired form and that of a form other than the desired form can be found. And an applying voltage on each actuator is controlled so as to coincide the displaced quantity of the desired displacement form with the targeted displaced quantity, and also, to set the displaced quantity of the form other than the desired displacement form at zero.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サブμmオーダの微細な変位制御を行なう微
細位置決め装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fine positioning device that performs fine displacement control on the order of sub-μm.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、各種技術分野においては、サブμmオーダーの微
細な変位謂節が可能である装置が要望されている。その
典型的な例がLSI(大規模集積回路)、超LSIの製
造工程において使用されるマスクアライナ、電子線描画
装置等の半導体製造装置である。これらの装置において
は、サブμmオーダーの微細な位置決めが必要であり、
位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度も増
大し、高性能の製品を製造することができる。このよう
な微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕微
鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置等においても必
要であり、その精度向上により、バイオテクノロジ、宇
宙開発等の先端技術においてもそれらの発展に大きく寄
与するものである。
In recent years, in various technical fields, there has been a demand for devices capable of making fine displacements on the order of sub-μm. Typical examples are semiconductor manufacturing equipment such as mask aligners and electron beam lithography equipment used in the manufacturing process of LSIs (Large Scale Integrated Circuits) and VLSIs. These devices require fine positioning on the order of sub-μm,
As the positioning accuracy improves, the degree of integration also increases, making it possible to manufacture high-performance products. Such fine positioning is necessary not only for the semiconductor devices mentioned above, but also for various high-magnification optical devices such as electron microscopes, and by improving its accuracy, it is also necessary for cutting-edge technologies such as biotechnology and space development. This will greatly contribute to the development of the world.

従来、このような微細位置決め装置として、第11図に
示す装置が提案されている。即ち、第11図は従来の微
細位置決め装置の側面図である。
Conventionally, a device shown in FIG. 11 has been proposed as such a fine positioning device. That is, FIG. 11 is a side view of a conventional fine positioning device.

図で、1は支持台、2a、2bは支持台1上に互いに平
行に固定された板状の平行ばね、3は平行ばね2a、2
b上に固定された剛性の高い微動テーブルである。4は
支持台1と微動テーブル3との間に装架された微動アク
チュエータである。この微動アクチュエータ4には、圧
電素子、電磁ソレノイド等が用いられ、これを励起する
ことにより、微動テーブル3に図中に示す座標軸のX軸
方向の力が加えられる。5は微動アクチュエータ4の電
源を示す。
In the figure, 1 is a support base, 2a and 2b are plate-shaped parallel springs fixed parallel to each other on the support base 1, and 3 is a parallel spring 2a, 2
This is a highly rigid fine movement table fixed on the top. Reference numeral 4 denotes a fine movement actuator mounted between the support base 1 and the fine movement table 3. This fine movement actuator 4 uses a piezoelectric element, an electromagnetic solenoid, etc., and by exciting it, a force is applied to the fine movement table 3 in the X-axis direction of the coordinate axis shown in the figure. Reference numeral 5 indicates a power source for the fine movement actuator 4.

ここで、平行ばね2a、2bはその構造上、X軸方向の
剛性は低く、これに対してZ軸方向、y軸方向(紙面に
垂直な方向)の剛性が高いので、微動アクチュエータが
励起されると、微動テーブル3はほぼX軸方向にのみ変
位し、他方向の変位はほとんど発生しない。したがって
、微動アクチュエータ4を励起することにより、図示破
線に示すように微動テーブル3をX軸方向に距離ε、た
け微小変位させることができる。
Here, due to their structure, the parallel springs 2a and 2b have low rigidity in the X-axis direction, but have high rigidity in the Z-axis and y-axis directions (directions perpendicular to the paper), so the fine movement actuator is not excited. Then, the fine movement table 3 is displaced almost only in the X-axis direction, and almost no displacement occurs in other directions. Therefore, by exciting the fine movement actuator 4, the fine movement table 3 can be slightly displaced by a distance ε in the X-axis direction, as shown by the broken line in the figure.

ところで、微動テーブル3はX軸方向以外の方向の変位
はほとんど生じないとはいえ、平行ばね2a、2bが破
線のように変形することにより微動テーブル3は2軸方
向(図で下方)に変位する。
Incidentally, although the fine movement table 3 is hardly displaced in any direction other than the X-axis direction, the fine movement table 3 is displaced in two axes directions (downward in the figure) due to the deformation of the parallel springs 2a and 2b as shown by the broken lines. do.

この変位(横変位)は極めて僅かであるが、高精度の微
細位置決めが要求される場合には無視し得ない重大な誤
差の原因となる。
Although this displacement (lateral displacement) is extremely small, it causes a serious error that cannot be ignored when highly accurate fine positioning is required.

このような横変位を生じない微細位置決め装置が本出願
人等により、特願昭60−46443号で提案されてい
る。これを図により説明する。第12図fa)、 (b
)は提案された微細位置決め装置の側面図である。図で
、10.lla、llbは剛体部、14a+、14ag
は剛体部10.lla間に互いに平行に連結された平行
たわみ梁である。平行たわみ梁14a+、14azは剛
体部にあけた貫通孔12aにより形成される。14b1
.14b。
A fine positioning device that does not cause such lateral displacement has been proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 60-46443. This will be explained using a diagram. Figure 12 fa), (b
) is a side view of the proposed micropositioning device. In the figure, 10. lla, llb are rigid parts, 14a+, 14ag
is the rigid body part 10. These are parallel flexible beams connected parallel to each other between lla. The parallel flexible beams 14a+, 14az are formed by through holes 12a formed in the rigid body part. 14b1
.. 14b.

は剛体部10.11b間に互いに平行に連結された平行
たわみ梁であり、剛体部にあけられた貫通孔12bによ
り形成される。16a、16bは圧電アクチュエータで
あり、それぞれ貫通孔12a。
are parallel flexible beams connected parallel to each other between rigid body parts 10 and 11b, and are formed by through holes 12b drilled in the rigid body parts. 16a and 16b are piezoelectric actuators, each having a through hole 12a.

12b内に突出した剛体部からの突出部間に装着されて
いる。剛体部10の中心から左方の構成により平行たわ
み梁変位機横19aが、又、右方の構成により平行たわ
み梁変位機構19bが構成される。
It is mounted between the protruding parts from the rigid body part protruding into the inside of the rigid body part 12b. The configuration to the left of the center of the rigid body portion 10 constitutes a horizontal parallel deflection beam displacement machine 19a, and the configuration to the right constitutes a parallel deflection beam displacement mechanism 19b.

ここで、座標軸を図示のように定める(y軸は紙面に垂
直な方向)、今、圧電アクチュエータ16a、16bに
同時に電圧を印加して同一大きさのZ軸方向の力fを発
生させる。このとき、一方の平行たわみ梁変位機構、例
えば平行たわみ梁変位機構19aに生じる変位について
考える。圧電アクチュエータ16aに電圧が印加される
ことにより、剛体部10は力fによりz軸方向に押圧さ
れることになる。このため、平行たわみ梁14a+ +
 14 a zは第11図に示す平行ばね2a、2bと
同じように曲げ変形を生じ、剛体部1oは第12図中)
に示すように2軸方向に変位する。このとき、仮に他方
の平行たわみ梁変位機構19bが存在しないとすると剛
体部10には極めて微小ではあるが前述の横変位をも同
時に生じるはずである。
Here, the coordinate axes are determined as shown in the figure (the y-axis is perpendicular to the plane of the paper), and voltages are simultaneously applied to the piezoelectric actuators 16a and 16b to generate the same force f in the Z-axis direction. At this time, consider the displacement that occurs in one of the parallel flexible beam displacement mechanisms, for example, the parallel flexible beam displacement mechanism 19a. By applying a voltage to the piezoelectric actuator 16a, the rigid body portion 10 is pressed in the z-axis direction by a force f. For this reason, the parallel deflection beam 14a+ +
14 a z undergoes bending deformation in the same way as the parallel springs 2a and 2b shown in FIG. 11, and the rigid body part 1o is in FIG. 12)
It is displaced in two axial directions as shown in . At this time, if the other parallel deflection beam displacement mechanism 19b were not present, the above-mentioned lateral displacement would also occur at the same time, albeit extremely small, in the rigid body portion 10.

又、平行たわみ梁変位機構192が存在しない場合、他
方の平行たわみ梁変位機構19bに生じる変位について
考えると、平行たわみ梁変位機構19bは剛体部10の
中心を通るy軸方向に沿う面(基準面)に対して平行た
わみ梁変位機構19aと面対称に構成されていることか
ら、基準面に関して面対称な力fを受けると上記と同様
に、剛体部10にはX軸方向の変位と同時に上記横変位
が生じ、その大きさや方向は、平行たわみ梁変位機構1
93のそれと基準面に関して面対称となる。
Furthermore, when considering the displacement that occurs in the other parallel flexible beam displacement mechanism 19b when the parallel flexible beam displacement mechanism 192 does not exist, the parallel flexible beam displacement mechanism 19b is located along the y-axis direction passing through the center of the rigid body part 10 (reference). Since the parallel deflection beam displacement mechanism 19a is configured plane-symmetrically with respect to the reference plane, when a force f which is plane-symmetrical with respect to the reference plane is applied, the rigid body part 10 is simultaneously displaced in the X-axis direction, as described above. The above lateral displacement occurs, and its magnitude and direction are determined by the parallel deflection beam displacement mechanism 1
It has plane symmetry with that of 93 with respect to the reference plane.

すなわち、上記横変位についてみると、平行たわみ梁変
位機構19aに生じる横変位は、X軸方向の変位につい
ては図で左向き、y軸まわりの回転変位については図で
反時計方向に生じ、一方、平行たわみ梁変位機構19a
に生じる横変位は、X軸方向変位については図で右向き
、y軸まわりの回転変位については図で時計方向に生じ
る。そして、それら各X軸方向変位の大きさおよびy軸
まわりの回転変位の大きさは等しい。したがって、両者
に生じる横変位は互いにキャンセルされる。
That is, regarding the above-mentioned lateral displacement, the lateral displacement that occurs in the parallel deflection beam displacement mechanism 19a occurs in the left direction in the figure for displacement in the X-axis direction, and counterclockwise in the figure for rotational displacement around the y-axis. Parallel deflection beam displacement mechanism 19a
The lateral displacement that occurs in the X-axis direction occurs rightward in the figure, and the rotational displacement around the y-axis occurs clockwise in the figure. The magnitude of each displacement in the X-axis direction and the magnitude of rotational displacement around the y-axis are equal. Therefore, the lateral displacements occurring in both cancel each other out.

この結果、力fが加わったことにより、各平行たわみ梁
14a+、14a、z、14bt、14bzにその長手
方向の伸びによる僅かな内部応力の増大が生じるだけで
、剛体部10はX軸方向のみの変位(主変位)εを生じ
る。
As a result, due to the application of force f, only a slight increase in internal stress occurs in each of the parallel flexible beams 14a+, 14a, z, 14bt, and 14bz due to the elongation in the longitudinal direction, and the rigid body portion 10 only moves in the X-axis direction. produces a displacement (principal displacement) ε.

圧電アクチュエータ16a、16bに印加されている電
圧が除かれると、各平行たわみ梁14a+。
When the voltage applied to the piezoelectric actuators 16a, 16b is removed, each parallel flexible beam 14a+.

14az、14b+、14bzは変形前の状態に復帰し
、平行たわみ梁変位機構193,19bは第12図ia
lに示す状態に戻り、変位εはOとなる。
14az, 14b+, and 14bz return to their pre-deformed states, and the parallel deflection beam displacement mechanisms 193 and 19b are shown in Fig. 12ia.
The state returns to the state shown in l, and the displacement ε becomes O.

このように、第12図(alに示す装置では、1つの軸
方向に沿う変位(並進変位)を横変位を生じることな〈
実施することができ、変位の精度を飛躍的に向上させる
ことができる。
In this way, in the device shown in FIG.
This method can be implemented, and the accuracy of displacement can be dramatically improved.

本出願人等は、さらに前記特願昭60−46443号に
より、上記並進変位とは異なり、1つの軸まわりに微細
回転変位を生じる微細位置決め装置をも提案した。これ
を図により説明する。第13図(a)。
The present applicant further proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 60-46443 a fine positioning device that generates a fine rotational displacement around one axis, which is different from the above-mentioned translational displacement. This will be explained using a diagram. Figure 13(a).

(blは回転変位を生じる提案された微細位置決め装置
の側面図である。図で、20. 21 a、  2 l
 bは剛体部、24a+ 、j4az 、24b+、2
4bzは放射たわみ梁である。各放射たわみ梁24a、
(bl is a side view of the proposed micro-positioning device producing rotational displacement. In Figs. 20. 21 a, 2 l
b is a rigid body part, 24a+, j4az, 24b+, 2
4bz is a radial deflection beam. each radial deflection beam 24a,
.

24az、24bt、24bzは剛体部20の中心を通
る紙面に垂直な軸Oに対して一点鎖線t、+、t、zに
沿って放射状に延びており、それぞれ隣接する剛体部間
を連結している。放射たわみ梁24a+。
24az, 24bt, and 24bz extend radially along dashed-dotted lines t, +, t, and z with respect to the axis O that passes through the center of the rigid body part 20 and is perpendicular to the paper surface, and connects the adjacent rigid body parts. There is. Radial deflection beam 24a+.

24a2は貫通孔22aをあけることにより形成され、
又、放射たわみ梁24bl、24bZは貫通孔22bを
あけることにより形成される。26a。
24a2 is formed by drilling the through hole 22a,
Further, the radial deflection beams 24bl and 24bZ are formed by opening the through holes 22b. 26a.

26bは圧電アクチュエータであり、それぞれ貫通孔2
2a、22bに剛体部から突出した突出部間に装着され
ている。軸Oの左側の構成により放射たわみ梁変位機構
29aが、又、右側の構成により放射たわみ梁変位機構
29bが構成される。
26b is a piezoelectric actuator, and each through hole 2
2a and 22b between the protruding parts protruding from the rigid body part. The configuration on the left side of the axis O constitutes a radial flexure beam displacement mechanism 29a, and the configuration on the right side constitutes a radial flexure beam displacement mechanism 29b.

今、圧電アクチュエータ26a、26bに同時に所定の
電圧を印加して同一の大きさの、中心軸0を中心とする
円に対する接線方向の力「を発生させる。そうすると、
剛体部20の左方の突出部は圧電アクチュエータ26a
に発生した力により上記接線に沿って上向きに押され、
剛体部20の右方の突出部は圧電アクチュエータ26b
に発生した力により上記接線に沿って下向きに押される
Now, apply a predetermined voltage to the piezoelectric actuators 26a and 26b at the same time to generate a force of the same magnitude in the tangential direction to the circle centered on the center axis 0. Then,
The left protrusion of the rigid body part 20 is a piezoelectric actuator 26a.
is pushed upward along the tangent line by the force generated in
The right protrusion of the rigid body part 20 is a piezoelectric actuator 26b.
is pushed downward along the tangent line by the force generated.

剛体部20は両開体部21a、21bに放射たわみ梁2
4a+、24az、24t)+、24bzで連結された
形となっているので、上記の力を受けた結果、第13図
(b)に示すように放射たわみ梁24a。
The rigid body part 20 has radial deflection beams 2 on both open body parts 21a and 21b.
4a+, 24az, 24t)+, and 24bz, and as a result of receiving the above force, the beam 24a undergoes radial flexure as shown in FIG. 13(b).

24az、24b+、24bzの剛体部21a、21b
に連結されている部分は点Oから放射状に延びる直線L
+、Lz上にあるが、剛体部20に連結されている部分
は、上記直bit、+、t、zから僅かにずれた直線(
この直線も点0から放射状に延びる直線である。)L+
′、Lx’上にずれる微小変位を生じる。このため、剛
体部20は図で時計方向に微小角度δだけ回動する。こ
の回転変位δの大きさは、放射たわみ梁24a、、24
az 、24bl。
24az, 24b+, 24bz rigid body parts 21a, 21b
The part connected to is a straight line L extending radially from point O.
+, Lz, but the part connected to the rigid body part 20 is a straight line slightly deviated from the above-mentioned direct bit, +, t, z (
This straight line also extends radially from point 0. )L+
', Lx' causes a minute displacement. Therefore, the rigid body portion 20 rotates by a small angle δ clockwise in the figure. The magnitude of this rotational displacement δ is the radial deflection beam 24a, 24
az, 24bl.

24b2の曲げに対する剛性により定まるので、力fを
正確に制御すれば、回転変位δもそれと同じ精度で制御
できることになる。
Since it is determined by the bending rigidity of 24b2, if the force f is accurately controlled, the rotational displacement δ can also be controlled with the same accuracy.

圧電アクチュエータ26a、26bに印加されている電
圧が除かれると、放射たわみ梁24a+。
When the voltage applied to the piezoelectric actuators 26a, 26b is removed, the radiating deflection beam 24a+.

24az、24t)1.24bzは変形前の状態に復帰
し、回転変位機構は第13図(a)に示す状態に戻り、
変位δは0となる。
24az, 24t) 1.24bz returns to the state before deformation, and the rotational displacement mechanism returns to the state shown in FIG. 13(a),
The displacement δ becomes 0.

さて、以上述べた微細位置決め装置において、所望の変
位を高い精度で得るためには、各アクチュエータに印加
する電圧を正確に制御する必要がある。このため用いら
れていた並進変位の場合の制御手段を第11図に示す装
置について第14図により説明する。
Now, in the fine positioning device described above, in order to obtain desired displacement with high precision, it is necessary to accurately control the voltage applied to each actuator. The control means used for this purpose in the case of translational displacement will be explained with reference to FIG. 14 for the apparatus shown in FIG. 11.

第14図は従来の制御装置の系統図である。図で、6は
第11図に示すものと同じ微細位置決め装置であり、同
一部分には同一符号が付されている。7は微動テーブル
3の変位方向端面に取付けられたミラーである。30は
レーザ測長器であり、微動テーブル3の微小変位を正確
に測定する。このレーザ測長器30はレーザヘッド31
、インタフェロメータ32)レシーバ33およびパルス
コンパレータ34を備えている。レーザヘッド31には
、例えば2周波H,−N、レーザヘッドが用いられ、僅
かに異なる周波数f、、fzのレーザ光を出力するとと
もに、当該周波数f、、f、の差に比例する信号(fl
   fz)をも出力する。インタフェロメータ32は
レーザヘッド31から出力されたレーザ光のうち周波数
f1のレーザ光のみをミラー7に送る。レシーバ33は
インタフェロメータ32から送られてくるレーザ光の周
波数に基づいて演算された信号を出力する。パルスコン
パレータ34はレーザヘッド31からの信号とレシーバ
33の信号とを加算し、これに基づく信号をレーザ測長
器30の信号として出力する。
FIG. 14 is a system diagram of a conventional control device. In the figure, 6 is the same fine positioning device as shown in FIG. 11, and the same parts are given the same reference numerals. 7 is a mirror attached to the end face of the fine movement table 3 in the displacement direction. 30 is a laser length measuring device, which accurately measures minute displacements of the fine movement table 3. This laser length measuring device 30 has a laser head 31
, an interferometer 32) a receiver 33 and a pulse comparator 34. The laser head 31 is, for example, a dual-frequency H, -N laser head, which outputs laser beams with slightly different frequencies f, , fz, and outputs a signal ( fl
fz) is also output. The interferometer 32 sends only the laser beam of frequency f1 out of the laser beam output from the laser head 31 to the mirror 7. The receiver 33 outputs a signal calculated based on the frequency of the laser beam sent from the interferometer 32. The pulse comparator 34 adds the signal from the laser head 31 and the signal from the receiver 33, and outputs a signal based on this as a signal from the laser length measuring device 30.

35は微細位置決め装置6の目標変位量りに応じた信号
■を出力する信号変換器、36はレーザ測長器30の出
力をこれに応じた信号V′に変換して出力する信号変換
器、37.38は加算器、39はピエゾ増幅器である。
35 is a signal converter that outputs a signal (■) corresponding to the target displacement measurement of the fine positioning device 6; 36 is a signal converter that converts the output of the laser length measuring device 30 into a corresponding signal V' and outputs the signal V';37; .38 is an adder, and 39 is a piezo amplifier.

ピエゾ増幅器39はアクチュエータ4に対して所要の電
圧を出力する。
The piezo amplifier 39 outputs a required voltage to the actuator 4.

上記制御装置の動作を説明する。レーザヘッド31から
の各レーザ光はインタフェロメータ32に人力され、周
波数f、のレーザ光のみミラー7に照射される。このと
き微動テーブル3が変位すると照射されたレーザ光には
、ドツプラ効果によりドツプラ変調が発生し、ミラー7
から反射されるレーザ光の周波数は(fl ±Δf)と
なる。この反射レーザ光はインタフェロメータ32を経
て周波数f2のレーザ光とともにレシーバ33に入力さ
れ、レシーバ33では、これら2つのレーザ光の周波数
に基づき(fz   (fl ±Δf1))の演算がな
され、これに応じた信号が出力される。
The operation of the above control device will be explained. Each laser beam from the laser head 31 is input to an interferometer 32, and only the laser beam of frequency f is irradiated onto the mirror 7. At this time, when the fine movement table 3 is displaced, Doppler modulation occurs in the irradiated laser beam due to the Doppler effect, and the mirror 7
The frequency of the laser beam reflected from is (fl ±Δf). This reflected laser light passes through the interferometer 32 and is input to the receiver 33 together with the laser light of frequency f2, and the receiver 33 calculates (fz (fl ±Δf1)) based on the frequencies of these two laser lights. A signal is output according to the

一方、レーザヘッド31からは各レーザ光の周波数の差
に応じた信号(fl−fりが出力され、レシーバ33の
信号とともにパルスコンパレータ34に入力される。パ
ルスコンパレータ34では再入力値に基づいて((fl
   fz ) 十fz−(r+  ±Δf1))の演
算が実行され、この結果、信号±Δr、がとり出される
。この信号±Δf。
On the other hand, the laser head 31 outputs a signal (fl-f) corresponding to the difference in the frequency of each laser beam, and inputs it to the pulse comparator 34 together with the signal from the receiver 33. ((fl
fz) fz-(r+±Δf1)) is executed, and as a result, a signal ±Δr is taken out. This signal ±Δf.

は微動テーブル3の変位に応じた信号である。is a signal corresponding to the displacement of the fine movement table 3.

一方、信号変換器35は微動テーブル3の目標変位しに
応じた信号Vを出力する。又、信号変換器36はパルス
コンパレータ34の出力に応じた信号V′を出力する。
On the other hand, the signal converter 35 outputs a signal V corresponding to the target displacement of the fine movement table 3. Further, the signal converter 36 outputs a signal V' corresponding to the output of the pulse comparator 34.

この信号V′は微動テーブル3の実際の変位量に対応す
る。信号変換器35゜36の出力は加算器37に入力さ
れ、両者の偏差Δ■(Δv=v−v ′)が演算され、
又、加算器38はこの偏差Δ■と信号変換器35の出力
信号Vを加算する。加算器38の出力信号(■十ΔV)
はピエゾ増幅器39に出力され、ピエゾ増幅器39はこ
の信号に比例したアクチュエータ4の駆動電圧(k (
V+ΔV))を出力する。
This signal V' corresponds to the actual displacement amount of the fine movement table 3. The outputs of the signal converters 35 and 36 are input to an adder 37, and the deviation Δ■ (Δv=v−v′) between the two is calculated.
Further, the adder 38 adds this deviation Δ■ and the output signal V of the signal converter 35. Output signal of adder 38 (■10ΔV)
is output to the piezo amplifier 39, and the piezo amplifier 39 generates a driving voltage (k (
V+ΔV)) is output.

このような制御手段により、アクチュエータ4には最終
的に偏差Δ■がOになるように電圧が印加されることに
なり、これにより、微動テーブル3に正確に所望の変位
りを発生させることができる。
With such a control means, a voltage is applied to the actuator 4 so that the deviation Δ■ becomes O in the end, thereby making it possible to accurately generate a desired displacement in the fine movement table 3. can.

なお、第12図(a)および第13図(a)に示す微細
位置決め装置に対しても、変位部(剛体部10゜20)
にミラーを取付けることにより上記制御装置を適用でき
るのは明らかである。
Note that the displacement part (rigid part 10°20) also applies to the fine positioning device shown in FIGS. 12(a) and 13(a).
It is clear that the above control device can be applied by attaching a mirror to.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、上記制御装置にはレーザ測長器が使用される
が、このレーザ測長器はその容積が極めて大きく、かつ
、高価であり、個々の微細位置決め装置に対してそれぞ
れ設置することは現実的に不可能である。したがって、
第12図(a)又は第13図(a)に示す優れた微細位
置決め装置を用いた場合、相当高精度の変位は得られる
ものの、それ以上の精度の変位を得るのは必ずしも容易
ではなく、折角の優れた微細位置決め装置の機能を充分
に発揮せしめることができないという問題があった。
By the way, a laser length measuring device is used in the above control device, but this laser length measuring device has an extremely large volume and is expensive, so it is not realistic to install it for each fine positioning device. is impossible. therefore,
When using the excellent fine positioning device shown in FIG. 12(a) or FIG. 13(a), it is possible to obtain displacement with considerably high precision, but it is not necessarily easy to obtain displacement with even higher precision. There has been a problem in that the functions of the long-awaited fine positioning device cannot be fully utilized.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高精
度の変位制御を行なうことができる微細位置決め装置の
制御装置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for a fine positioning device that can solve the problems of the prior art and perform highly accurate displacement control.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するため、本発明は、平板構造単位を
対称的に連結した微細位置決め装置において、各平板構
造単位の所定個所に変位検出手段を設け、又、微細位置
決め装置の目標変位量を設定する変位量設定手段を設け
、この変位量設定手段からは、目標変位量に応じた値を
出力するようにし、この出力された各便と前記変位検出
手段により求められた所望の変位形態の変位量とが一致
するように、かつ、前記所望の変位形態以外の変位形態
の変位量が0となるように、各平板構造単位に備えられ
た各アクチュエータの印加電圧を制御手段で制御するよ
うにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fine positioning device in which flat plate structural units are symmetrically connected, a displacement detection means is provided at a predetermined location of each flat plate structural unit, and the target displacement amount of the fine positioning device is A displacement amount setting means is provided, and the displacement amount setting means outputs a value corresponding to the target displacement amount, and each of the output values and the desired displacement form determined by the displacement detection means are The voltage applied to each actuator provided in each flat plate structural unit is controlled by the control means so that the amount of displacement matches the amount of displacement and the amount of displacement of displacement forms other than the desired displacement form becomes 0. It is characterized by the following.

〔作用〕[Effect]

変位量設定手段に目標変位量を設定すると、当該変位量
設定手段からは設定された目標変位量に応じた値が出力
され、これら各便に応じて各平板構造単位のアクチュエ
ータが駆動される。これにより、板状たわみ梁がたわん
で微細位置決め装置が変位するとともに、その変位が変
位検出手段により検出され、これにより所望の変位形態
による変位量および所望の変位形態以外の変位形態によ
る変位量が求められる。そして、所望の変位形態による
変位量と前記変位量設定手段から出力される各変位量と
が一致するように、かつ、所望の変位形態以外の変位形
態による変位量がOとなるように各平板構造単位のアク
チュエータに印加する電圧が制御される。この結果、微
細位置決め装置は目標変位量で変位せしめられる。
When a target displacement amount is set in the displacement amount setting means, a value corresponding to the set target displacement amount is outputted from the displacement amount setting means, and the actuator of each flat plate structure unit is driven in accordance with each of these values. As a result, the plate-shaped flexible beam is deflected and the fine positioning device is displaced, and the displacement is detected by the displacement detection means, thereby determining the amount of displacement due to the desired displacement form and the amount of displacement due to displacement forms other than the desired displacement form. Desired. Then, each flat plate is adjusted such that the amount of displacement according to the desired displacement form matches each displacement amount output from the displacement amount setting means, and so that the amount of displacement due to a displacement form other than the desired displacement form becomes O. The voltage applied to the actuator of the structural unit is controlled. As a result, the fine positioning device is displaced by the target displacement amount.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の制御
装置のブロック図であるが、この制御装置を説明する前
に当該制御装置が使用される微細位置決め装置について
図により説明する。
FIG. 1 is a block diagram of a control device for a fine positioning device according to an embodiment of the present invention. Before explaining this control device, a fine positioning device in which the control device is used will be explained with reference to the drawings.

第2図(al、 (b)は本発明の実施例に係る微細位
置決め装置の側面図である。図で、第12図(a)に示
す部分と同一部分には同一符号が付しである。
2(a) and 2(b) are side views of a fine positioning device according to an embodiment of the present invention. In the figures, the same parts as shown in FIG. 12(a) are given the same reference numerals. .

40a+、40az、40at、40anは平行たわみ
梁変位機構19aにおいて、平行たわみ梁14a、。
40a+, 40az, 40at, and 40an are the parallel flexible beams 14a in the parallel flexible beam displacement mechanism 19a.

14a2の各剛体部10.llaとの連結部に貼着され
たひずみゲージである。又、40b、、40bz、40
bt、40b4は同じく平行たわみ梁変位機構19bに
おいて平行たわみ梁14bl、14b。
Each rigid body part 10.14a2. This is a strain gauge attached to the connection part with lla. Also, 40b,, 40bz, 40
bt, 40b4 are parallel flexible beams 14bl, 14b in the parallel flexible beam displacement mechanism 19b.

の各剛体部10.llbとの連結部に貼着されたひずみ
ゲージである。各ひずみゲージは、与えられたひずみに
応じてその抵抗値を変化する。
Each rigid body part 10. This is a strain gauge attached to the connection part with llb. Each strain gauge changes its resistance value depending on the applied strain.

この微細位置決め装置は第12図(a)、 (blに示
す装置の動作の説明において述べたように、圧電アクチ
ュエータ16a、16bに所定の電圧を印加することに
より各平行たわみ梁14a1〜14b2がたわみ、所定
の並進変位を生じる。この変位量りは圧電アクチュエー
タ16a、16bに印加する電圧に比例する。一方、各
平行たわみ梁14a。
As described in the explanation of the operation of the device shown in FIGS. 12(a) and 12(bl), this fine positioning device deflects each of the parallel flexible beams 14a1 to 14b2 by applying a predetermined voltage to the piezoelectric actuators 16a and 16b. , which produces a predetermined translational displacement, which is proportional to the voltage applied to the piezoelectric actuators 16a, 16b, while each parallel flexible beam 14a.

〜14b8がたわむと、各ひずみゲージにはひずみが生
じてその抵抗値が変化する。したがって、これらひずみ
ゲージを適宜な電気回路に構成すれば各平行たわみ梁1
4at〜14b2のひずみ量を検出することができる。
When ~14b8 is deflected, strain occurs in each strain gauge and its resistance value changes. Therefore, if these strain gauges are configured into an appropriate electrical circuit, each parallel deflection beam 1
A strain amount of 4at to 14b2 can be detected.

ところで、第2図(a)に示すような対称形の微細位置
決め装置においては、平行たわみ梁変位機構192.1
9bを完全に同一に構成することば不可能であり、両者
の対応する部分間における寸法のバラツキ等を避けるこ
とはできない。又、圧電アクチュエータ16a、16b
の特性にも多少の差が存在する。このため、圧電アクチ
ュエータ15a、16bに同一電圧を印加しても、微細
位置決め装置は第12図(blに示すような並進変位は
行なわず、第2図(b)に示すようにいずれかの側に回
転変位する。(なお、この回転変位は極端に誇張して描
かれている。又、ひずみゲージの図示は省略されている
。)この回転変位が符号αで示されている。換言すれば
、圧電アクチュエータ16a、15bに同一電圧を印加
した場合、平行たわみ梁14a+、14azのたわみに
よるひずみ量と、平行たわみ梁14b1.14b2のた
わみによるひずみ量とは異なることになる。もし、両ひ
ずみ量が等しければ、これらひずみ量が微細位置決め装
置の変位量となるが、異なる場合は上述の回転変位を生
し、正確な微細位置決めを行なうことはできなくなる。
By the way, in a symmetrical fine positioning device as shown in FIG. 2(a), the parallel deflection beam displacement mechanism 192.1
It is impossible to construct the parts 9b completely identically, and it is impossible to avoid variations in dimensions between corresponding parts of the two parts. Moreover, piezoelectric actuators 16a, 16b
There are also some differences in the characteristics. Therefore, even if the same voltage is applied to the piezoelectric actuators 15a and 16b, the fine positioning device does not perform translational displacement as shown in FIG. 12 (bl), but moves to either side as shown in FIG. (Note that this rotational displacement is extremely exaggerated. Also, the illustration of the strain gauge is omitted.) This rotational displacement is indicated by the symbol α.In other words, , when the same voltage is applied to the piezoelectric actuators 16a and 15b, the amount of strain caused by the deflection of the parallel deflection beams 14a+ and 14az will be different from the amount of strain caused by the deflection of the parallel deflection beams 14b1 and 14b2.If both amounts of strain If they are equal, these amounts of strain become the displacement amount of the fine positioning device, but if they are different, the above-mentioned rotational displacement occurs and accurate fine positioning cannot be performed.

そこで、本実施例においては、平行たわみ梁変位機J1
19a、19bの並進変位によるひずみ量と、回転変位
によるひずみ量とを個別に検出し、この検出値に基づい
て正確な変位量を得るための制御を行なうものである。
Therefore, in this embodiment, the parallel deflection beam displacement machine J1
The amount of strain due to translational displacement and the amount of strain due to rotational displacement of 19a and 19b are individually detected, and control is performed to obtain accurate displacement amounts based on the detected values.

したがって、本実施例ではこれら2つのひずみ量を検出
する手段が不可欠となる。この手段を図により説明する
Therefore, in this embodiment, a means for detecting these two amounts of strain is essential. This means will be explained using figures.

第3図(81,(b)はひずみ量検出回路の回路図であ
る。各図で、40a+、40a、、40ax、40aa
FIG. 3 (81, (b) is a circuit diagram of the distortion amount detection circuit. In each figure, 40a+, 40a, 40ax, 40aa
.

4Qbl、4Qb2,40bi、40b4はそれぞれ第
2図(a)に示すひずみゲージである。41は平行たわ
み梁変位機構19a、19bの並進変位によるひずみ量
を検出するためのブリッジ回路、42は平行たわみ梁変
位機構19a、19bの回転変位によるひずみ量を検出
するためのブリッジ回路を示す。各ブリッジ回路41.
42においては、各ひずみゲージが図示のように接続さ
れている。Bは直流電源である。
4Qbl, 4Qb2, 40bi, and 40b4 are strain gauges shown in FIG. 2(a), respectively. Reference numeral 41 indicates a bridge circuit for detecting the amount of strain due to translational displacement of the parallel deflection beam displacement mechanisms 19a, 19b, and 42 indicates a bridge circuit for detecting the amount of strain due to rotational displacement of the parallel deflection beam displacement mechanisms 19a, 19b. Each bridge circuit 41.
At 42, each strain gauge is connected as shown. B is a DC power supply.

今、圧電アクチュエータ16a、16bに電圧が印加さ
れ、第12図(b)に示すような変位が生じたとすると
、ブリッジ回路41においては、ひずみゲージ40az
、40blが縮み、ひずみゲージ40az、40bzが
伸び、これに応じてそれらの抵抗値が変化し、これら変
化量が加算された形でひずみ量ε1として出力される。
Now, if a voltage is applied to the piezoelectric actuators 16a and 16b and a displacement as shown in FIG. 12(b) occurs, in the bridge circuit 41, the strain gauge 40az
, 40bl contract, and the strain gauges 40az and 40bz expand, their resistance values change accordingly, and the sum of these changes is output as the strain amount ε1.

ブリッジ回路42においては、ひずみゲージ40aa、
40b、+が縮み、ひずみゲージ40ai、40tzが
伸び、それらの抵抗値の変化量がキャンセルされる形で
ひずみ量ε2が出力される。第12図(b)に示された
状態の場合、ひずみ量ε2は0であるが、第2図(b)
に示された状態の場合、回転変位分が含まれるのでひず
み景ε2はOではない。なお、以下の説明でこのような
場合のひずみ量ε2は正、逆方向の回転変位分のひずみ
量ε2は負であるとする。
In the bridge circuit 42, strain gauges 40aa,
40b and + are contracted, strain gauges 40ai and 40tz are expanded, and the amount of strain ε2 is output in such a manner that the amount of change in their resistance values is canceled. In the case of the state shown in FIG. 12(b), the amount of strain ε2 is 0, but as shown in FIG.
In the case of the state shown in , the distortion scene ε2 is not O because rotational displacement is included. In the following explanation, it is assumed that the strain amount ε2 in such a case is positive, and the strain amount ε2 for rotational displacement in the opposite direction is negative.

ここで、このようなひずみ量検出手段を用いた第1図に
示す微細位置決め装置の制御装置を以下に説明する。図
で、16a、16bは圧電アクチュエータ、19a、1
9bは平行たわみ梁変位機構、40a+ 〜40a4,
40b+ 〜40b<はひずみゲージであり、これらは
第2図(alに示すものと同じである。
Here, a control device for a fine positioning device shown in FIG. 1 using such a strain amount detection means will be described below. In the figure, 16a and 16b are piezoelectric actuators, 19a and 1
9b is a parallel deflection beam displacement mechanism, 40a+ to 40a4,
40b+ to 40b< are strain gauges, which are the same as those shown in FIG. 2 (al).

45は第2図(alに示す微細位置決め装置の目標変位
量を設定する変位量設定器である。変位量設定器45は
目標変位量りが設定されるとこれに対応した前記ひずみ
量ε、に比例する値■が出力される。即ち、上記微細位
置決め装置に対し、ある変位量についてこの変位量を得
たときのブリッジ回路41の出力(ひずみ量)ε、を予
め測定し、この測定を各変位量毎に行なう。変位量設定
器45には、測定された各ひずみ量に比例する値Vが各
変位量毎に記憶されている。そして、変位量設定器45
は目標変位量りが入力されたとき、これに対応する記憶
された値■をとり出して出力する。
45 is a displacement amount setter for setting the target displacement amount of the fine positioning device shown in FIG. A proportional value . This is performed for each displacement amount.The displacement amount setting device 45 stores a value V proportional to each measured strain amount for each displacement amount.The displacement amount setting device 45
When the target displacement measurement is input, the corresponding stored value (■) is extracted and output.

46 a、  46 bは加算器、47al、47az
46a, 46b are adders, 47al, 47az
.

47b+、47bzはゲイン調整器、48a、48bは
積分器、49a、49bは加算器である。ここで、ゲイ
ン調整器47a+、47az、47b+ 。
47b+ and 47bz are gain adjusters, 48a and 48b are integrators, and 49a and 49b are adders. Here, gain adjusters 47a+, 47az, 47b+.

41btおよび積分器48a、48bは、加算器46a
、46bから出力される偏差信号(後述)を用いるフィ
ードバック制御システムにおいて、フィードバック信号
の単位時間当りの大きさを変化させるものであり、ゲイ
ン調整器47a、〜48bのゲインの大きさを調整する
ことにより制御システムに生じるハンチングを防止する
とともに、位置偏差が生じないようにして迅速に変位を
目標位置に到達せしめる機能を有する。50a。
41bt and integrators 48a, 48b are the adder 46a
, 46b, the magnitude of the feedback signal per unit time is changed, and the magnitude of the gain of the gain adjusters 47a, 48b is adjusted. This has the function of preventing hunting that occurs in the control system, and also allowing the displacement to quickly reach the target position without causing positional deviation. 50a.

50bは加算器49a、49bの出力をこれに比例して
圧電アクチュエータの駆動レベルに増幅する増幅器であ
る。
Reference numeral 50b denotes an amplifier that amplifies the outputs of the adders 49a and 49b to a drive level for the piezoelectric actuator in proportion to the outputs thereof.

51はブリッジ回路41を含み、その出力ε1を所定レ
ベルの電圧に増幅するひずみ計であり、このひずみ計5
1の出力が値■1で示されている。
51 is a strain meter that includes a bridge circuit 41 and amplifies its output ε1 to a predetermined level of voltage;
The output of 1 is indicated by the value ■1.

又、52はブリッジ回路42を含み、その出力ε2を所
定レベルの電圧に増幅するひずみ計であり、このひずみ
計52の出力が値V2で示されている。54はひずみ計
51.52の出力に基づいて変位量を表示する表示器で
ある。
Further, 52 is a strain meter that includes a bridge circuit 42 and amplifies its output ε2 to a predetermined level of voltage, and the output of this strain meter 52 is shown as a value V2. 54 is a display that displays the amount of displacement based on the output of the strain gauges 51 and 52.

次に、本実施例の動作を説明する。第2図(a)に示す
微細位置決め装置を変位i1Lだけ変位させるべく変位
量設定器45に値りを入力設定すると、変位量設定器4
5では、値しに対応するひずみ量ε1に比例する電圧■
が出力される。この電圧■は加算器46a、ゲイン調整
器47a+、47az+積分器48aおよび加算器49
aを経て増幅器50aに入力される。増幅器50aはこ
の入力信号に比例し、かつ圧電アクチュエータ16aを
駆動するのに適したレベルの電圧を発生し、これを圧電
アクチュエータ16aに印加する。この結果、平行たわ
み梁変位機構19aの平行たわみ梁14a1.14az
がたわみ、これに応じてひずみゲージ40a、〜40a
4にひずみを生じる。同様に、変位量設定器45から出
力された電圧■は増幅器50bで増幅され、圧電アクチ
ュエータ16bが駆動され、平行たわみ梁変位機構19
bの平行たわみ梁14b+、14bzがたわんでひずみ
ゲージ40 b + 〜40b4にひずみを生じる。
Next, the operation of this embodiment will be explained. When a value is input and set to the displacement amount setting device 45 in order to displace the fine positioning device shown in FIG. 2(a) by a displacement i1L, the displacement amount setting device 4
5, the voltage ■ proportional to the amount of strain ε1 corresponding to the value
is output. This voltage ■ is applied to the adder 46a, gain adjusters 47a+, 47az+integrator 48a, and adder 49.
The signal is input to the amplifier 50a via a. Amplifier 50a generates a voltage proportional to this input signal and at a level suitable for driving piezoelectric actuator 16a, and applies it to piezoelectric actuator 16a. As a result, the parallel deflection beam 14a1.14az of the parallel deflection beam displacement mechanism 19a
is deflected, and the strain gauges 40a, ~40a
4 causes strain. Similarly, the voltage ■ outputted from the displacement amount setter 45 is amplified by the amplifier 50b, the piezoelectric actuator 16b is driven, and the parallel deflection beam displacement mechanism 19
The parallel deflection beams 14b+ and 14bz of b are deflected to produce strain in the strain gauges 40b+ to 40b4.

ひずみ計51にはひずみゲージ40a、、40az。The strain gauge 51 includes strain gauges 40a, 40az.

40b、40bzが第3図(alに示すブリッジ回路4
1を構成するように接続されており、これらひずみゲー
ジのひずみの結果、並進変位分のひずみ量ε1が検出さ
れ、このひずみ量ε1はこれに比例する信号■1に増幅
され、ひずみ形51から出力される。一方、ひずみ計5
2にはひずみゲージ40 az、 40 a4+40 
b3+ 40 b4.が第3図(blに示すブリッジ回
路42を構成するように接続され、回転変位分のひずみ
量ε、が検出され、増幅された信号V2が出力される。
40b and 40bz are the bridge circuit 4 shown in FIG.
As a result of the strain in these strain gauges, a strain amount ε1 corresponding to the translational displacement is detected, and this strain amount ε1 is amplified into a signal ■1 proportional to this, and from the strain gauge 51. Output. On the other hand, strain meter 5
2 has strain gauges 40 az, 40 a4+40
b3+ 40 b4. are connected to form a bridge circuit 42 shown in FIG. 3 (bl), a distortion amount ε corresponding to rotational displacement is detected, and an amplified signal V2 is output.

ひずみ計51の信号は、加算器46a、46bに入力さ
れ、信号■に加算されて両者の偏差(■−v1)が得ら
れる。又、ひずみ計52の信号■2は加算器46a、4
6bに入力される。即ち、今、微細位置決め装置が第2
図(blに示す状態にあるとき、第3図(b)に示すブ
リッジ回路42の出力ε2)したがって信号■2は正の
値となる。この場合、平行たわみ梁変位機構19a側の
変位が大きく、平行たわみ梁変位機構19b側の変位が
小さいので、圧電アクチュエータ16aに印加する電圧
を減少し、圧電アクチュエータ16bに印加する電圧を
増加する方向の制御が必要である。そして、加算器46
aでは信号■2が減算され、加算器46bでは信号■2
が加算される。結局、加算器46aの出力は平行たわみ
梁変位機構19a側の変位を減少させ、平行たわみ梁変
位機構19b側の変位を増加させるような値となる。
The signal from the strain meter 51 is input to the adders 46a and 46b, and is added to the signal ■ to obtain the deviation (■-v1) between the two. In addition, the signal 2 of the strain meter 52 is sent to the adders 46a and 4.
6b. That is, now the fine positioning device is
(In the state shown in bl, the output ε2 of the bridge circuit 42 shown in FIG. 3(b)) Therefore, the signal 2 becomes a positive value. In this case, since the displacement on the parallel flexible beam displacement mechanism 19a side is large and the displacement on the parallel flexible beam displacement mechanism 19b side is small, the voltage applied to the piezoelectric actuator 16a is decreased and the voltage applied to the piezoelectric actuator 16b is increased. control is necessary. And adder 46
The signal ■2 is subtracted in the adder 46b, and the signal ■2 is subtracted in the adder 46b.
is added. In the end, the output of the adder 46a becomes a value that decreases the displacement on the side of the parallel flexible beam displacement mechanism 19a and increases the displacement on the side of the parallel flexible beam displacement mechanism 19b.

増幅器50a、50bには、加算器49a。The amplifiers 50a and 50b include an adder 49a.

49bにより、目標値Vに対して前記偏差分だけ増減さ
れた値が信号として入力される。そして、このような動
作が繰返えされることにより、最終的にブリッジ回路4
1の出力ε1に比例した電圧v1と変位量設定器45の
出力電圧Vとが一致し、かつ、ブリッジ回路42の出力
ε2がOとなり、目標とする並進変位を高い精度で得る
ことができる。
49b, a value increased or decreased by the deviation from the target value V is input as a signal. By repeating this operation, the bridge circuit 4 is finally
The voltage v1 proportional to the output ε1 of 1 and the output voltage V of the displacement setter 45 match, and the output ε2 of the bridge circuit 42 becomes O, so that the target translational displacement can be obtained with high accuracy.

なお、ひずみゲージ40 al+ 40 az+40 
bl。
In addition, strain gauge 40 al+ 40 az+40
bl.

40btにより回転変位分を検出するブリッジ回路を構
成し、ひずみゲージ40ai、40a4,401)+、
40b4により並進変位分を検出するブリッジ回路を構
成することもできる。
40bt constitutes a bridge circuit that detects rotational displacement, and strain gauges 40ai, 40a4, 401)+,
40b4 can also constitute a bridge circuit that detects translational displacement.

このように、本実施例では、微細位置決め装置の同一側
にあるひずみゲージによりそれぞれプリッジ回路を構成
し、一方のブリッジ回路により並進変位分を検出し、他
方のブリッジ回路により回転変位分を検出し、これらの
検出値に基づいて並進変位分が目標値になるように、か
つ、回転変位分がOになるようにフィードバック制御を
行うようにしたので、精度の高い並進変位を得ることが
できる。また、上記制御システムは極めて小型かつ安価
に構成することができるので、各微細位置決め装置のそ
れぞれに設置することができる。
In this way, in this embodiment, strain gauges on the same side of the fine positioning device form bridge circuits, one bridge circuit detects translational displacement, and the other bridge circuit detects rotational displacement. Since feedback control is performed based on these detected values so that the translational displacement becomes the target value and the rotational displacement becomes O, highly accurate translational displacement can be obtained. Further, since the control system described above can be configured extremely small and inexpensively, it can be installed in each fine positioning device.

第4図は本発明の他の実施例に係る微細位置決め装置の
制御装置のブロック図である。本実施例においては、第
13図(alに示す微細位置決め装置に対し、回転変位
のみを発生させるようにし、しかも精度の高い回転変位
を得るような制御装置を提供するものである。このため
、本実施例の制御装置を説明する前にひずみゲージの配
置およびひずみ量の検出回路について図により説明する
。第5図(al、 (b)で第11図(a)に示す部分
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。60
a、。
FIG. 4 is a block diagram of a control device for a fine positioning device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, for the fine positioning device shown in FIG. 13 (al), a control device is provided which generates only rotational displacement and obtains highly accurate rotational displacement. Before explaining the control device of this embodiment, the arrangement of the strain gauges and the strain amount detection circuit will be explained using diagrams. are given the same reference numerals and the explanation will be omitted.60
a.

608zは放射たわみ梁24a1に貼着されたひずみゲ
ージ、60a、、60a、は放射たわみ梁24a!に貼
着されたひずみゲージ、60bl。
608z is a strain gauge attached to the radial deflection beam 24a1, and 60a, 60a are the radial deflection beams 24a! Strain gauge affixed to, 60bl.

60 bgは放射たわみ梁24b2に貼着されたひずみ
ゲージである。
60 bg is a strain gauge attached to the radial deflection beam 24b2.

圧電アクチュエータ26a、26bに所定の電圧を印加
すると、各放射たわみ梁24a、〜24b2がたわみ、
所定の回転変位を生じる。この回転変位量は圧電アクチ
ュエータ26a、26bに印加した電圧に比例する。各
放射たわみ梁24a1〜24b2がたわむと各ひずみゲ
ージ60a1〜60b!にはひずみが生じ、その抵抗値
が変化する。したがって、これらのひずみゲージ60a
When a predetermined voltage is applied to the piezoelectric actuators 26a and 26b, each of the radial deflection beams 24a and 24b2 deflects,
A predetermined rotational displacement is produced. This amount of rotational displacement is proportional to the voltage applied to the piezoelectric actuators 26a, 26b. When each radial deflection beam 24a1-24b2 deflects, each strain gauge 60a1-60b! Strain occurs and its resistance value changes. Therefore, these strain gauges 60a
.

〜60b2を用いて各放射たわみ梁24a1〜24 b
tのひずみ量を検出することができる。
~60b2 for each radial deflection beam 24a1~24b
The amount of strain t can be detected.

ところで、この微細位置決め装置においても、さきの実
施例の説明で述べたのと同じ理由で、完全な回転変位を
得られないのが通常であり、第5図(blに示す回転変
位の状態においても、僅かながらX軸方向およびz軸方
向の並進変位を含むことが多い。したがって、本実施例
においても、さきの実施例と同じく回転変位によるひず
み量とX軸方向およびz軸方向の並進変位によるひずみ
量を検出し、並進変位によるひずみ量を0にする制御を
実行する。このために必要なひずみ量の検出手段を第6
図(a)〜(C)に示す。
By the way, even in this fine positioning device, it is normal that complete rotational displacement cannot be obtained for the same reason as stated in the explanation of the previous embodiment, and in the state of rotational displacement shown in FIG. Also, in this example, as in the previous example, the amount of strain due to rotational displacement and the translational displacement in the X-axis direction and the z-axis direction are often included. The amount of strain caused by the translational displacement is detected and the amount of strain caused by the translational displacement is controlled to be zero.
Shown in Figures (a) to (C).

第6図(a)〜(C)はひずみ量検出回路の回路図であ
る。第6図(a)は回転変位によるひずみ量ε3を検出
するブリッジ回路61を示し、又、第6図山)はX軸方
向の並進変位分によるひずみ量ε4を検出するブリッジ
回路62を示し、さらに、第6図(C)はz軸方向の並
進変位分によるひずみ量ε、を検出するブリッジ回路6
3を示す、各ひずみゲージ60a、〜60 btを2枚
ずつ貼着すれば、各ブリッジ回路61.62.63を構
成することができるのは明らかである。
FIGS. 6(a) to 6(C) are circuit diagrams of the distortion amount detection circuit. 6(a) shows a bridge circuit 61 that detects the amount of strain ε3 due to rotational displacement, and FIG. 6(a) shows a bridge circuit 62 that detects the amount of strain ε4 due to translational displacement in the X-axis direction, Furthermore, FIG. 6(C) shows a bridge circuit 6 that detects the amount of strain ε due to the translational displacement in the z-axis direction.
It is clear that each bridge circuit 61, 62, 63 can be constructed by attaching two strain gauges 60a to 60bt shown in Fig. 3.

ここで、上記ひずみ量検出手段を用いた本実施例の微細
位置決め装置の制御装置を説明する。第4図で、第1図
に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。ただし、変位量設定器45は回転変位量を設定す
る設定器である。
Here, a control device for a fine positioning device according to this embodiment using the above-mentioned strain amount detection means will be explained. In FIG. 4, parts that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals and explanations will be omitted. However, the displacement amount setting device 45 is a setting device for setting the amount of rotational displacement.

26a、26bは第5図(a)に示す圧電アクチュエー
タ、29a、29bは第5図(a)に示す放射たわみ梁
変位機構である。6oal ”’60tz、60J。
26a and 26b are piezoelectric actuators shown in FIG. 5(a), and 29a and 29b are radial deflection beam displacement mechanisms shown in FIG. 5(a). 6 oal ”'60tz, 60J.

60b2はそれぞれ第5図(a)に示すひずみゲージで
ある。65. 66 x、  66 zはそれぞれ第1
図に示すひずみ計51.52に相当するひずみ計であり
、ひずみ計65は第6図(a)に示すブリッジ回路61
を含み、ひずみ計66xは第6図(blに示すブリッジ
回路62を含み、ひずみ計66zは第6図(C)に示す
ブリッジ回路63を含む。
60b2 are strain gauges shown in FIG. 5(a). 65. 66 x and 66 z are the first
The strain gauge 65 corresponds to the strain gauges 51 and 52 shown in the figure, and the strain gauge 65 is connected to the bridge circuit 61 shown in Figure 6(a).
The strain gauge 66x includes a bridge circuit 62 shown in FIG. 6 (bl), and the strain gauge 66z includes a bridge circuit 63 shown in FIG. 6(C).

本実施例では、加算器46a、ゲイン調整器47a+、
47at、積分器48a、加算器49a1増幅器50a
、圧電アクチュエータ26a、放射たわみ梁変位機構2
9a1ひずみゲージ60al〜60 a*+ 60 b
l、 60 bz、ひずみ計65,66x、66zを経
由するループにより放射たわみ梁変位機構29a側の駆
動制御が行われ、又、加算器46b、ゲイン調整器47
b+、47bz、積分器48b、加算器49b、増幅器
50b、正分アクチュエータ26b、放射たわみ梁変位
機構29b、ひずみゲージsob+、6ot、、ひずみ
計65゜66x、66zを経由するループにより放射た
わみ梁変位機構29b側の駆動制御が行われる。この制
御により、ひずみ計66xの出力V4およびひずみ計6
6zの出力V、の値が0とされ、即ち、回転変位中に含
まれるX軸方向およびz軸方向の並進変位分が除去され
、同時に、ひずみ計65の出力V3が変位量設定器45
の出力Vと一致せしめられる。本実施例側の動作はさき
の実施例の動作に準じるので、詳細な説明は省略する。
In this embodiment, an adder 46a, a gain adjuster 47a+,
47at, integrator 48a, adder 49a1 amplifier 50a
, piezoelectric actuator 26a, radial deflection beam displacement mechanism 2
9a1 strain gauge 60al~60a*+60b
Drive control of the radial deflection beam displacement mechanism 29a side is performed by a loop passing through strain gauges 65, 66x, and 66z, and an adder 46b and a gain adjuster 47.
b+, 47bz, integrator 48b, adder 49b, amplifier 50b, positive actuator 26b, radial flexure beam displacement mechanism 29b, strain gauge sob+, 6ot,, radial flexure beam displacement by loop passing through strain gauges 65° 66x, 66z Drive control on the mechanism 29b side is performed. With this control, the output V4 of the strain gauge 66x and the strain gauge 6
The value of the output V of the strain gauge 65 is set to 0, that is, the translational displacement in the X-axis direction and the z-axis direction included in the rotational displacement is removed, and at the same time, the output V3 of the strain gauge 65 is set to 0.
is made to match the output V of Since the operation of this embodiment is similar to that of the previous embodiment, detailed explanation will be omitted.

このように、本実施例では、放射たわみ梁に貼着された
ひずみゲージにより、変位量中回転変位分を検出するブ
リッジ回路、X軸方向並進変位分を検出するブリッジ回
路、およびz軸方向並進変位分を検出するブリッジ回路
を用い、回転変位分が目標値になり、同時に各並進変位
分が0になるようにフィードバック制御を行うようにし
たので、精度の高い回転変位を得ることができる。又、
上記制御システムは極めて小型かつ安価に構成すること
ができるので、各微細位置決め装置のそれぞれに設置す
ることができる。
In this way, in this embodiment, the strain gauges attached to the radial deflection beams are used to detect the rotational displacement in the displacement amount, the bridge circuit to detect the translational displacement in the X-axis direction, and the bridge circuit to detect the translational displacement in the z-axis direction. A bridge circuit that detects displacement is used, and feedback control is performed so that the rotational displacement becomes the target value and at the same time each translational displacement becomes 0, so highly accurate rotational displacement can be obtained. or,
Since the control system described above can be constructed extremely compactly and inexpensively, it can be installed in each fine positioning device.

第7図は本発明のさらに他の実施例に係る制御装置の制
御対象となる微細位置決め装置の斜視図である0本実施
例における微細位置決め装置は、第5図(alに示す対
称形の微細位置決め装置を中央で切断して単体形の微細
位置決め装置を構成し、これら2つの単体形の微細位置
決め装置を剛性の高い連結板70で連結した構成となっ
ている。図において、第5図に示す各部に対応する部分
には同一符号が付されている。
FIG. 7 is a perspective view of a fine positioning device to be controlled by a control device according to still another embodiment of the present invention. The positioning device is cut at the center to construct a single-piece fine positioning device, and these two single-piece fine positioning devices are connected by a highly rigid connecting plate 70. The same reference numerals are given to parts corresponding to the parts shown.

このような構成の、微細位置決め装置においても、さき
の各実施例における微細位置決め装置と同様、放射たわ
み梁変位機構29a、29bの両者を完全に等しく回転
変位させることは困難である。そして、放射たわみ梁変
位機構29a、29bの回転変位が同一でないと、連結
板70が完全に回転変位せず涙れを生じるのは明らかで
ある。
Even in the fine positioning device having such a configuration, as in the fine positioning device in each of the previous embodiments, it is difficult to rotate both the radial deflection beam displacement mechanisms 29a and 29b completely equally. It is clear that if the rotational displacements of the radial deflection beam displacement mechanisms 29a and 29b are not the same, the connecting plate 70 will not be completely rotationally displaced and tearing will occur.

そこで、この微細位置決め装置に対しても、さきの各実
施例に準じて、回転変位分を目標値に制御すると同時に
涙れによる変位分をOにする制御を行う。このために要
する回転変位および捩れによる変位のひずみ量検出手段
を図により説明する。
Therefore, for this fine positioning device as well, the rotational displacement is controlled to the target value and at the same time the displacement due to tearing is controlled to be O, in accordance with the previous embodiments. The means for detecting the amount of distortion due to rotational displacement and torsional displacement required for this purpose will be explained with reference to the drawings.

第8図(a)、 (b)はひずみ量検出回路の回路図で
ある。各図で、60 al 〜60 at、601)l
+ 60 bt。
FIGS. 8(a) and 8(b) are circuit diagrams of the distortion amount detection circuit. In each figure, 60 al ~ 60 at, 601) l
+60 bt.

は第7図に示すひずみゲージである。71は回転変位分
のひずみ量ε6を検出するブリッジ回路、72はI戻れ
による変位分のひずみ量ε、を検出するブリッジ回路で
ある。
is the strain gauge shown in FIG. 71 is a bridge circuit that detects the amount of strain ε6 due to the rotational displacement, and 72 is a bridge circuit that detects the amount of strain ε6 due to the I return.

本実施例の微細位置決め装置の制御装置は第4図に示す
さきの実施例の制御装置とほぼ同じである。即ち、第4
図に示す制御装置において、ひずみ計65,66x、6
6zに代えて、ブリッジ回路71を含むひずみ計、およ
びブリッジ回路72を含むひずみ計を設け、前者のひず
み計の出力信号は直接加算器46a、46bに入力し、
後者のひずみ計の出力信号は加算器46a、46bに入
力する。その他の構成は第4図に示す装置の構成と同じ
である。又、その動作も第4図に示す装置の動作に準す
る。
The control device of the fine positioning device of this embodiment is almost the same as the control device of the previous embodiment shown in FIG. That is, the fourth
In the control device shown in the figure, strain gauges 65, 66x, 6
6z, a strain meter including a bridge circuit 71 and a strain meter including a bridge circuit 72 are provided, and the output signal of the former strain meter is directly input to adders 46a and 46b,
The output signal of the latter strain meter is input to adders 46a and 46b. The rest of the configuration is the same as the configuration of the device shown in FIG. Further, its operation is similar to that of the device shown in FIG.

このように、本実施例では、2つの単体の放射たわみ梁
変位機構を連結板で連結した微細位置決め装置において
、変位量中の回転変位分を検出するブリッジ回路および
涙り変位分を検出するブリッジ回路を用い、回転変位分
が目標値になり同時に涙り変位分が0になるようにフィ
ードバック制御を行うようにしたので、さきの実施例と
同じ効果を奏する。
As described above, in this embodiment, in a fine positioning device in which two single radial deflection beam displacement mechanisms are connected by a connecting plate, a bridge circuit that detects the rotational displacement component of the displacement amount and a bridge circuit that detects the tear displacement component are used. Since the circuit is used to perform feedback control so that the rotational displacement becomes the target value and the weeping displacement becomes 0 at the same time, the same effect as in the previous embodiment is achieved.

上記実施例の説明では、平行だわみ梁14a+。In the description of the above embodiment, the parallel flexible beam 14a+.

14az、14b+、14bzの変形量をひずみゲージ
を用いて検出する例について述べた。しかしながら上記
変形量の検出は他の検出手段によっても可能である。以
下、当該他の検出手段を用いる例について説明する。
An example has been described in which the amount of deformation of 14az, 14b+, and 14bz is detected using a strain gauge. However, the amount of deformation can also be detected by other detection means. An example using this other detection means will be described below.

第9図ta>、 cb>は本発明の制御対象となる他の
微細位置決め装置の側面図である。第9図fa)で、第
2図(a)に示す部分と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。llcは剛体より成る支持部であり、
剛体部11a、11bから平行たわみ梁14ax、14
bzおよび剛体部10の底面10cと平行に伸長して構
成される。80a、80bは支持部11cに固定された
静電容量形変位検出器であり、その上端面と底面10c
との間の間隔δを検出する。なお、この静電容量形変位
検出器soa、sobについては後述する。
FIGS. 9(a) and 9(b) are side views of another fine positioning device to be controlled by the present invention. In FIG. 9fa), parts that are the same as those shown in FIG. 2(a) are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. llc is a support part made of a rigid body,
Parallel flexible beams 14ax, 14 from rigid body parts 11a, 11b
bz and is configured to extend parallel to the bottom surface 10c of the rigid body section 10. 80a and 80b are capacitance type displacement detectors fixed to the support part 11c, and the upper end surface and the bottom surface 10c
Detect the interval δ between. Note that the capacitive displacement detectors soa and sob will be described later.

今、圧電アクチュエータ16a、16bに所定の電圧が
印加されると平行たわみ梁14a1.14at、14b
+、14bzが第9図(a)に示すように変形し、これ
により剛体部10の底面10cも図で上方に変位する。
Now, when a predetermined voltage is applied to the piezoelectric actuators 16a, 16b, the parallel bending beams 14a1.14at, 14b
+, 14bz are deformed as shown in FIG. 9(a), and as a result, the bottom surface 10c of the rigid body portion 10 is also displaced upward in the figure.

したがって、間隔δも変化し、この変化した間隔は静電
容量形変位検出器80a。
Therefore, the interval δ also changes, and this changed interval is the difference between the capacitive displacement detector 80a.

80bにより検出される。80b.

ここで、変位が第2図(blに示すような回転変位を含
む場合を考える。この場合、平行たわみ梁変位機構19
a側の静電容量形変位検出器80aの検出値を61、平
行たわみ梁変位機構19b側の静電容量形変位検出器8
0bの検出値をδ、とすると、第2図(b)に示す変形
態様においては、並進変位分は(δ、+δb)/2)回
転変位分は(δ。
Here, consider a case where the displacement includes a rotational displacement as shown in FIG.
The detection value of the capacitive displacement detector 80a on the a side is 61, and the capacitive displacement detector 8 on the parallel flexible beam displacement mechanism 19b side is 61.
Assuming that the detected value of 0b is δ, in the deformation shown in FIG. 2(b), the translational displacement is (δ, +δb)/2) and the rotational displacement is (δ).

−δ1)/2であると考えられる。-δ1)/2.

したがって、第1図に示す制御装置において、変位量設
定器45の出力■を予め静電容量形変位検出器aoa、
80bに対応させて定めておき、かつ、各ひずみゲージ
および各ひずみ計に代えて静電容量形変位検出器80 
a、  80 bおよび上記並進変位分と回転変位分と
を演算する演算機構を用いれば、ひずみゲージを用いる
場合と全く同様の制御を行うことがで、きる。
Therefore, in the control device shown in FIG.
80b, and in place of each strain gauge and each strain meter, a capacitive displacement detector 80 is provided.
a, 80 b and a calculation mechanism that calculates the translational displacement and rotational displacement described above, it is possible to perform control exactly the same as when using a strain gauge.

第9図(b)は静電容量形変位検出器の取付位置が第9
図(a)に示すものとは異なる微細位置決め装置の側面
図であり、第9図(a)に示す部分と同一部分には同一
符号が付しである。静電容量形変位検出器80a、80
bはそれぞれ剛体部10から内方に突出して圧電アクチ
ュエータ16a、16bを保持する保持部10a、10
bの上面に固定されている。各゛静電容量形変位検出器
8Qa、80bはそれぞれ平行たわみ梁14a+、14
b+ と対向する位置にあり、平行たわみ梁14a+、
14b+が変形すると、両者の間隔δの変化を検出する
Figure 9(b) shows that the capacitive displacement detector is installed at the 9th position.
9 is a side view of a fine positioning device different from that shown in FIG. 9(a), and the same parts as shown in FIG. 9(a) are given the same reference numerals. Capacitive displacement detector 80a, 80
Holding parts 10a and 10 b protrude inward from the rigid body part 10 and hold the piezoelectric actuators 16a and 16b, respectively.
It is fixed on the top surface of b. Each of the capacitive displacement detectors 8Qa and 80b has parallel flexible beams 14a+ and 14, respectively.
parallel deflection beam 14a+,
When 14b+ deforms, a change in the interval δ between the two is detected.

この微細位置決め装置も第9図(alに示すものと同様
、第1図に示す制御装置への適用が可能である。
This fine positioning device can also be applied to the control device shown in FIG. 1, like the one shown in FIG. 9 (al).

次に、このような静電容量形変位検出器80a。Next, such a capacitive displacement detector 80a.

80bの構成および検出回路の概略を説明する。The configuration of 80b and the outline of the detection circuit will be explained.

第10図(a)、 (d)は静電容量形変位検出器の断
面図および底面図、第10図(C)は検出回路の回路図
である。以下、静電容量形変位検出器80aについての
み説明する。第10図(a)、 (b)で、80a1は
円柱状の中心電極、803gは中心電極80a1を中心
とする円筒電極である。80a3は中心電極80a+ 
と円筒電極80a2との間に存在する誘電体である。中
心電極80a1と円筒電極803tとは、それらの断面
積が等しくなるように構成されている。
FIGS. 10(a) and 10(d) are a sectional view and a bottom view of the capacitive displacement detector, and FIG. 10(C) is a circuit diagram of the detection circuit. Hereinafter, only the capacitive displacement detector 80a will be described. In FIGS. 10(a) and 10(b), 80a1 is a cylindrical center electrode, and 803g is a cylindrical electrode centered on the center electrode 80a1. 80a3 is the center electrode 80a+
This is a dielectric material that exists between the cylindrical electrode 80a2 and the cylindrical electrode 80a2. The center electrode 80a1 and the cylindrical electrode 803t are configured so that their cross-sectional areas are equal.

ここで、この静電容量形変位検出器80aの底面とこれ
に対向する面との間隔をδ、中心電極80a+および円
筒電極80atの断面積をそれぞれS、誘電体の誘電率
を8とすると、中心電極80a+ と円筒電極80az
との間の静電容量C1は次式で表わされる。
Here, if the distance between the bottom surface of the capacitive displacement detector 80a and the surface facing it is δ, the cross-sectional areas of the center electrode 80a+ and the cylindrical electrode 80at are each S, and the permittivity of the dielectric is 8, then Center electrode 80a+ and cylindrical electrode 80az
The capacitance C1 between is expressed by the following equation.

C,=εS/δ したがって、この静電容量形変位検出器80aの静電量
C1を測定することにより間隔δを検出することができ
る。
C,=εS/δ Therefore, the interval δ can be detected by measuring the electrostatic amount C1 of the capacitive displacement detector 80a.

この静電容量C1は第10図(C)に示す検出回路で検
出される。第10図(C)で、81は発振器、82は基
準の静電容量C7を与えるコンデンサ、83はAC増幅
器、80aは上記静電容量形変位検出器、84はA C
/D Cコンバータ、85はDC増幅器、86はローパ
スフィルタである。
This capacitance C1 is detected by a detection circuit shown in FIG. 10(C). In FIG. 10(C), 81 is an oscillator, 82 is a capacitor providing a reference capacitance C7, 83 is an AC amplifier, 80a is the capacitance type displacement detector, and 84 is an AC
/DC converter, 85 is a DC amplifier, and 86 is a low-pass filter.

ここで、発振器81の所定周波数および所定電圧の信号
をe、Xとし、静電容量形変位検出器80aの静電容量
C1をAC増幅器83で増幅すると、その出力e、は e@ = −e @z ’ Cy / C@となる。こ
の信号はAC/DCコンバータ84により直流に変換さ
れ、DC増幅器85でスパン調整されて増幅され、ロー
パスフィルタ86で整形され、結局、信号e11は ε S となり、間隔δの検出信号として出力される。即ち、静
電容量形変位検出器80aにより間隔δを検出すること
ができる。
Here, when the signals of the predetermined frequency and predetermined voltage of the oscillator 81 are e and It becomes @z ' Cy / C@. This signal is converted to direct current by an AC/DC converter 84, span-adjusted and amplified by a DC amplifier 85, and shaped by a low-pass filter 86. Eventually, the signal e11 becomes ε S and is output as a detection signal with an interval δ. . That is, the interval δ can be detected by the capacitive displacement detector 80a.

なお、上記各実施例の説明では、一方向の並進変位およ
び一軸まわりの回転変位の制御装置について説明したが
、複数方向の並進変位、複数軸まわりの回転変位、又は
並進変位と回転変位の両方を行う微細位置決め装置に対
しても本発明を適用することができるのは明らかである
In the description of each of the above embodiments, a control device for translational displacement in one direction and rotational displacement around one axis was explained, but it is also possible to control device for controlling translational displacement in multiple directions, rotational displacement around multiple axes, or both translational displacement and rotational displacement. It is clear that the present invention can also be applied to a fine positioning device that performs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明では、所望の変位形態の変位
量を検出してこれを目標値に一致させ、同時に、望まし
くない変位形態変位量を検出してこれをOとするフィー
ドバック制御を行うようにしたので、高精度の変位を得
ることができる。
As described above, in the present invention, the amount of displacement of a desired displacement form is detected and the amount of displacement is made to match the target value, and at the same time, the amount of displacement of an undesired form of displacement is detected and feedback control is performed to set this as O. This makes it possible to obtain highly accurate displacement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の制御
装置のブロック図、第2図(a)、 (b)は第1図に
示す制御装置の制御対象である微細位置決め装置の側面
図、第3図(81,(b)はひずみ量検出回路の回路図
、第4図は本発明の他の実施例に係る微細位置決め装置
の制御装置のブロック図、第5図(a)、 (b)は第
4図に示す制御装置の制御対象である微細位置決め装置
の側面図、第6図(al、 (b)、 (C)はひずみ
量検出回路の回路図、第7図は本発明のさらに他の実施
例に係る制御装置の制御対象である微細位置決め装置の
斜視図、第8図(al、 (blはひずみ量検出回路の
回路図、第9図(&)、 tb)は第1図に示す制御装
置に用いられる他の微細位置決め装置の側面図、第10
図(a)、 (b)、 (C)はそれぞれ第9図+8)
、 (b)に示す静電容量形変位検出器の断面図、底面
図および検出回路図、第11図、第12図(a)。 (b)および第13図(a)、 (b)は従来の微細位
置決め装置の側面図、第14図は従来の微細位置決め装
置の制御装置の系統図である。 14a+、14az、14b1.14b2.”・・・平
行たわみ梁、16a、16b、26a、26b・・・・
・−圧電アクチュエータ、19a、19b・・・・・・
平行たわみ梁変位機構、24a1.24az、24b+
、24t)z・・・・・・放射たわみ梁、29a、29
b・・・・・・放射たわみ梁変位機構、40a+ 〜4
0aa 、40b+ 〜40b4,60a+  〜60
aa、60b+  〜6ob4・・・・・・ひずみゲー
ジ、45・・・・・・変位量設定器、46a 、  4
6 b ・・・・・・加算器、51.52.65.66
x、66z・・・・・・ひずみ計、80 a、  80
 b・・・・・・静電容量形変位検出器。 (b) 鴫3図 (a) (b) 粥5区 第6図 (C) 差トー図 党9図 (a) (b) (C) 錦12図 (b) 第13図
FIG. 1 is a block diagram of a control device for a fine positioning device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and 2(b) are side views of the fine positioning device that is controlled by the control device shown in FIG. , FIG. 3 (81, (b) is a circuit diagram of a strain amount detection circuit, FIG. 4 is a block diagram of a control device for a fine positioning device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 (a), ( b) is a side view of the fine positioning device that is controlled by the control device shown in FIG. 4, FIGS. A perspective view of a fine positioning device to be controlled by a control device according to still another embodiment of the present invention, FIG. 8 (al), (bl is a circuit diagram of a strain amount detection circuit, and FIG. Side view of another fine positioning device used in the control device shown in FIG. 1, No. 10
Figures (a), (b), and (C) are respectively Figure 9+8)
, A cross-sectional view, a bottom view, and a detection circuit diagram of the capacitive displacement detector shown in (b), FIG. 11, and FIG. 12 (a). 13(b) and FIGS. 13(a) and 13(b) are side views of a conventional fine positioning device, and FIG. 14 is a system diagram of a control device of the conventional fine positioning device. 14a+, 14az, 14b1.14b2. ”...Parallel flexible beams, 16a, 16b, 26a, 26b...
・-Piezoelectric actuator, 19a, 19b...
Parallel deflection beam displacement mechanism, 24a1.24az, 24b+
, 24t) z... Radial deflection beam, 29a, 29
b...Radial deflection beam displacement mechanism, 40a+ ~4
0aa, 40b+ ~40b4, 60a+ ~60
aa, 60b+ ~6ob4...Strain gauge, 45...Displacement setting device, 46a, 4
6 b...Adder, 51.52.65.66
x, 66z...Strain meter, 80 a, 80
b...Capacitive displacement detector. (b) Shizu 3 diagram (a) (b) Congee 5 ward diagram 6 (C) Difference To diagram party 9 diagram (a) (b) (C) Nishiki 12 diagram (b) Figure 13

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2つの剛体間に対向配置された板状たわみ梁およ
び前記剛体間に力を作用させるアクチュエータを備えた
平板構造単位を対称的に連結した微細位置決め装置にお
いて、前記各平板構造単位の所定個所に配置した変位検
出手段と、前記微細位置決め装置の目標変位量を設定す
るとともにこの目標変位量に応じた値を出力する変位量
設定手段と、前記変位検出手段により所望の変位形態に
よる第1の変位量および前記所望の変位形態以外の変位
形態による第2の変位量を求める手段と、前記第1の変
位量を前記変位量設定手段の出力値と一致させるととも
に前記第2の変位量の検出値を“0”にするように前記
アクチュエータの印加電圧を制御する制御手段とを設け
たことを特徴とする微細位置決め装置の制御装置。
(1) In a fine positioning device that symmetrically connects flat plate structural units each having a plate-like flexible beam disposed facing each other between two rigid bodies and an actuator that applies a force between the rigid bodies, a predetermined position of each flat plate structural unit is provided. a displacement detecting means disposed at a location; a displacement setting means for setting a target displacement of the fine positioning device and outputting a value corresponding to the target displacement; and a means for determining a second displacement amount according to a displacement form other than the desired displacement form; and a means for determining a second displacement amount according to a displacement form other than the desired displacement form; 1. A control device for a fine positioning device, comprising: control means for controlling a voltage applied to the actuator so as to set a detected value to “0”.
(2)特許請求の範囲第1項において、前記平板構造単
位は、前記板状たわみ梁が互いに平行に配置されている
平行平板構造単位であることを特徴とする微細位置決め
装置の制御装置。
(2) A control device for a fine positioning device according to claim 1, wherein the flat plate structural unit is a parallel plate structural unit in which the plate-like flexible beams are arranged parallel to each other.
(3)特許請求の範囲第1項において、前記平板構造単
位は、前記板状たわみ梁が所定点に関して互いに放射状
に配置されている放射平板構造単位であることを特徴と
する微細位置決め装置の制御装置。
(3) Control of the fine positioning device according to claim 1, wherein the flat plate structural unit is a radial flat plate structural unit in which the plate-like flexible beams are arranged radially with respect to a predetermined point. Device.
(4)特許請求の範囲第1項において、前記アクチュエ
ータは、積層形圧電素子であることを特徴とする微細位
置決め装置の制御装置。
(4) The control device for a fine positioning device according to claim 1, wherein the actuator is a laminated piezoelectric element.
(5)特許請求の範囲第1項において、前記変位検出手
段は、前記板状たわみ梁の所定個所に設けられたひずみ
ゲージであることを特徴とする微細位置決め装置の制御
装置。
(5) The control device for a fine positioning device according to claim 1, wherein the displacement detection means is a strain gauge provided at a predetermined location of the plate-shaped flexible beam.
(6)特許請求の範囲第1項において、前記変位検出手
段は、前記微細位置決め装置の変位部分に対向する位置
に設けられた静電容量形検出器であることを特徴とする
微細位置決め装置の制御装置。
(6) The fine positioning device according to claim 1, wherein the displacement detecting means is a capacitance type detector provided at a position facing the displacement portion of the fine positioning device. Control device.
(7)特許請求の範囲第1項において、前記制御手段は
、フィードバック制御回路を備えていることを特徴とす
る微細位置決め装置の制御装置。
(7) A control device for a fine positioning device according to claim 1, wherein the control means includes a feedback control circuit.
JP7626987A 1986-09-09 1987-03-31 Control device for fine positioning device Expired - Lifetime JPH071453B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP87201701A EP0264147B1 (en) 1986-09-09 1987-09-08 Fine positioning device and displacement controller therefor
DE3788773T DE3788773T2 (en) 1986-09-09 1987-09-08 Device for fine adjustment and device for controlling these adjustments.
US07/244,102 US5005298A (en) 1986-09-09 1988-09-14 Displacement controller for fine positioning device
US07/244,101 US4991309A (en) 1986-09-09 1988-09-14 Fine positioning device and displacement controller therefor
US07/244,168 US4888878A (en) 1986-09-09 1988-09-14 Fine positioning device
US07/244,169 US4920660A (en) 1986-09-09 1988-09-14 Fine positioning device and displacement controller therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21062086 1986-09-09
JP61-210620 1986-09-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63184112A true JPS63184112A (en) 1988-07-29
JPH071453B2 JPH071453B2 (en) 1995-01-11

Family

ID=16592341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7626987A Expired - Lifetime JPH071453B2 (en) 1986-09-09 1987-03-31 Control device for fine positioning device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH071453B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4563695B2 (en) * 2004-02-23 2010-10-13 ボンドテック株式会社 Pressurizing method and joining apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH071453B2 (en) 1995-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69829022T2 (en) Biaxial, micro-mechanical rotary sensor system fulfilling navigation requirements
US4991309A (en) Fine positioning device and displacement controller therefor
KR101889991B1 (en) Method for the decoupled control of the quadrature and the resonance frequency of a micro-mechanical gyroscope
CN100437407C (en) Abbe error correction system and method
US5616864A (en) Method and apparatus for compensation of micromachined sensors
US6350983B1 (en) Micro-electro-opto-mechanical inertial sensor
US6776042B2 (en) Micro-machined accelerometer
US4750364A (en) Angular velocity and acceleration sensor
JP4571943B2 (en) Angular velocity sensor
US8210039B2 (en) Vibrating gyroscope with quadrature signals reduction
EP0338688A1 (en) Accelerometer
WO2016047274A1 (en) Shape measurement device and shape measurement method
US5531128A (en) Capacitive transducer feedback-controlled by means of electrostatic force and method for controlling the profile of the transducing element in the transducer
JPH10170276A (en) Resonance angular velocity sensor
US5563344A (en) Dual element electron tunneling accelerometer
JPH07209085A (en) Fourier spectrometer
KR100567860B1 (en) Raster mode scanning device compensates for mechanical vibration disturbances during the scanning process
JP2001116867A (en) Xy stage
JPS63184112A (en) Controller for fine positioning device
JPS63184113A (en) Controller for fine positioning device
JP2821837B2 (en) Fine positioning device with acceleration feedback
Omidbeike et al. Sensing and decentralized control of a five-axis monolithic nanopositioning stage
US11221214B2 (en) Distance sensor, alignment system and method
Li et al. Design, identification and control of a 2-degree of freedom flexure-based mechanism for micro/nano manipulation
CN218145865U (en) MEMS device and electronic device