除振装置および精密ステージ装置
【課題】鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することが可能な除振装置を提供する。
【解決手段】この除振装置１００は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２を含み、振り子３１２の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構３とを備え、鉛直方向除振機構２および振り子３１２を含む水平方向除振機構３は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【解決手段】この除振装置１００は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２を含み、振り子３１２の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構３とを備え、鉛直方向除振機構２および振り子３１２を含む水平方向除振機構３は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除振装置および精密ステージ装置に関し、特に、鉛直方向および水平方向の両方の振動を除振する除振装置および精密ステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛直方向および水平方向の両方の振動を除振する除振装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、鉛直方向の振動を除振する鉛直方向除振機構と、水平方向の振動を除振する水平方向除振機構とを備えた除振装置が開示されている。鉛直方向除振機構は、コイルバネおよび空気バネを含み、水平方向除振機構は、底部を有する筒状のピストンウェルおよび鉛直方向に延びる柱状のサポートロッドを含んでいる。この除振装置では、定盤を柱状のサポートロッドの球面状の上端部で支持するとともに、サポートロッドの下端部が筒状のピストンウェルの内部で底部により傾斜可能に支持されている。また、床面が水平方向に振動する場合には、サポートロッドを支持するピストンウェルは揺動されるとともに、柱状のサポートロッドは鉛直方向に対して傾斜するように構成されており、定盤と床面とが相対変位される。そして、上記特許文献１の除振装置では、この揺動されたピストンウェルおよび傾斜されたサポートロッドの復元力により、床面の水平方向の振動を除振するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の除振装置では、床面が水平方向に振動する場合に、揺動されたピストンウェルおよび傾斜されたサポートロッドの復元力により、床面の水平方向の振動を除振可能である一方、サポートロッドを支持するピストンウェルの揺動およびサポートロッドの傾斜に伴って、サポートロッドの上端部で支持された定盤の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動してしまうという不都合がある。このため、上記特許文献１の除振装置では、水平方向の除振に際して定盤が鉛直方向に移動されてしまい、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することが可能な除振装置および精密ステージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における除振装置は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を含み、振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを備え、鉛直方向除振機構および振り子を含む水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による除振装置では、上記のように、鉛直方向除振機構および振り子を含む水平方向除振機構を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構および水平方向除振機構により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、水平方向除振機構として鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を用いることによって、鉛直方向除振機構の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構を構成することができる。
【０００９】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、床側に配置されており、水平方向除振機構の振り子の回動軸は、床とは反対側に配置されているとともに、振り子の腕部は、鉛直方向除振機構の側方の外側に鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように配置されている。このように構成すれば、水平方向除振機構の振り子の腕部を鉛直方向除振機構の高さ位置とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、除振装置の鉛直方向の大きさ（高さ）を小さく抑えることができるので、その分、除振装置の小型化を図ることができる。また、振り子の腕部を鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように設けることによって、振り子の腕部の長さを大きくした場合にも、除振装置の高さを小さくすることができる。これにより、振り子の腕部の長さを十分に確保した上で除振装置の小型化を図ることができるので、水平方向の除振機能を十分に確保しながら除振装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、１つ設けられており、振り子を含む水平方向除振機構は、水平面内で直交する２つの軸にそれぞれ１つずつ設けられており、１つの鉛直方向除振機構と、２つの水平方向除振機構とにより、３軸の除振を行うように構成されている。このように構成すれば、１つの鉛直方向除振機構および２つの水平方向除振機構により、互いに直交する３軸の除振を行うことができるので、鉛直方向および水平方向の全ての方向の床振動に対応することができる。
【００１１】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、振り子を含む水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材を含むとともに、少なくとも第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、第１バネ部材を用いた簡易な構成により、鉛直方向の床振動を容易に除振することができる。また、水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材による鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子による水平方向除振機構との組み合わせにより、容易に、互いに影響を与えない水平方向除振機構および鉛直方向除振機構を得ることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、鉛直方向除振機構は、第１バネ部材に加えて減衰力を発生させるためのオリフィスをさらに含み、第１バネ部材による復元力およびオリフィスによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、鉛直方向の除振時に、第１バネ部材の復元力に加えてオリフィスによる減衰力が働くので、鉛直方向の床振動を迅速に除振することができる。
【００１３】
上記鉛直方向除振機構が第１バネ部材を含む構成において、好ましくは、第１バネ部材は、バネ定数を変化可能に構成されており、鉛直方向除振機構は、バネ定数を変化可能な第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、第１バネ部材により支持する荷重が変化した場合でも、バネ定数を変化させることにより共振周波数が変化するのを抑制することができるので、鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。
【００１４】
上記バネ定数を変化可能な構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、第１バネ部材のバネ定数を変化させるアクチュエータを含む。このように構成すれば、アクチュエータにより、第１バネ部材により支持する荷重の変化に応じて容易に第１バネ部材のバネ定数を変化させることができる。
【００１５】
上記鉛直方向除振機構がアクチュエータを含む構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、複数の異なるバネ定数を有する第１バネ部材と、複数の第１バネ部材をそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、第１バネ部材により支持する荷重を検出する荷重センサと、荷重センサの検出結果に基づいて、複数の第１バネ部材の中から検出された荷重に対応するバネ定数の第１バネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択された第１バネ部材をアクチュエータにより作動位置に移動させるように制御する制御部とを含む。このように構成すれば、作動させる第１バネ部材を、複数の第１バネ部材の中から単体または複数の組み合わせで幅広く選択することができるので、第１バネ部材により支持する荷重に対してより適したバネ定数に調整することができる。これにより、鉛直方向の床振動をより効果的に除振することができる。
【００１６】
上記鉛直方向除振機構が複数の異なるバネ定数を有する第１バネ部材を含む構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構の制御部は、荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ定数と第１バネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出した第１バネ部材の縮み量に基づいて、選択された第１バネ部材を移動させるアクチュエータのストローク量を調整するように構成されている。このように構成すれば、制御部により、荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、第１バネ部材のバネ定数および縮み量を精度よく算出することができるので、選択された第１バネ部材が所定の縮み量になるようにアクチュエータのストローク量を調整して鉛直方向の床振動をさらに効果的に除振することができる。また、第１バネ部材の縮み量が変化する場合でも、縮み量の変化分に基づいてアクチュエータのストローク量を調整することによって、支持する定盤（被支持体）の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動されないようにすることができる。
【００１７】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第１水平テーブルと第２水平テーブルとの間に配置され、第１水平テーブルと第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるとともに、振り子の腕部が取り付けられることにより振り子の回動軸になる丸軸部とを含む。このように構成すれば、水平方向の床振動が生じた場合に、第１水平テーブルと第２水平テーブルとが水平方向に相対変位するのに伴って振り子の回動軸となる丸軸部が回動されるので、この回動により振り子の腕部が振られる（回動される）。これにより、この振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を容易に除振することができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、水平方向除振機構は、丸軸部を回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有する軸受け部と、軸受け部の溝部に係合することにより軸受け部に支持される丸軸部の軸方向の移動を規制する移動規制部とをさらに含む。このように構成すれば、溝を有する軸受け部と移動規制部とにより丸軸部が軸方向にずれるのを防止することができるので、丸軸部の軸方向と直交する水平方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００１９】
上記水平方向除振機構が振り子の回動軸になる丸軸部を含む構成において、好ましくは、丸軸部は、第１水平テーブルに接触する第１の直径を有する第１部分と、第２水平テーブルに接触して支持するとともに、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む。このように構成すれば、水平方向の床振動に起因して第１水平テーブルと第２水平テーブルとが水平方向に相対変位する際に、第１の直径の第１部分に接触する第１水平テーブルの変位量（振幅）に対して、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分に接触して支持される第２水平テーブルの変位量（振幅）を小さくすることができる。これにより、水平方向の床振動が第１水平テーブルに伝達される場合に、第２水平テーブルの変位量（振幅）を小さくして水平方向の床振動を有効に除振することができる。
【００２０】
上記丸軸部が第１部分と第２部分とを含む構成において、好ましくは、第２部分の第２の直径は、第１部分の第１の直径の１／２以下である。このように構成すれば、第２水平テーブルの変位量（振幅）を第１水平テーブルの変位量（振幅）の１／２以下にすることができるので、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２１】
上記丸軸部が第１部分と第２部分とを含む構成において、好ましくは、丸軸部は、第１の直径を有する第１部分と、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む段付きコロである。このように構成すれば、段付きコロにより、容易に、同一の回転中心線を有するとともに異なる直径を有する第１部分と第２部分とを設けることができる。
【００２２】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第１水平テーブルと第２水平テーブルとの間に配置され、第１水平テーブルと第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるリニアガイドとを含み、振り子の腕部は、第１水平テーブルおよび第２水平テーブルの相対変位に伴って回動するように構成されている。このように構成すれば、リニアガイドにより、第１水平テーブルと第２水平テーブルとが所定の方向以外の方向に位置ずれするのを規制することができるので、所定の方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００２３】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置され、互いに水平方向に相対変位可能な第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第２水平テーブルに取り付けられた第２バネ部材とを含み、振り子の腕部は、第２バネ部材を介して第２水平テーブルに連結されているとともに、第１水平テーブルおよび第２水平テーブルの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成されている。このように構成すれば、振り子および第２バネ部材により、振り子のみで除振する場合に比べて、所定の周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２４】
この場合、好ましくは、第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数よりも大きくなるように第２バネ部材のバネ定数が設定されている。このように構成すれば、振り子により水平方向の床振動を除振しながら、高い周波数域において、第２バネ部材により除振効果を高めることができる。
【００２５】
上記第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数よりも大きい構成において、好ましくは、第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数の近傍の値となるように第２バネ部材のバネ定数が設定されている。このように構成すれば、振り子により除振効果が得られる振り子の共振周波数よりも高い周波数域と略同じ周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２６】
この発明の第２の局面における精密ステージ装置は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を有し、振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを含む除振装置を備え、鉛直方向除振機構および振り子を有する水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【００２７】
この発明の第２の局面による精密ステージ装置では、上記のように、鉛直方向除振機構および振り子を有する水平方向除振機構を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構および水平方向除振機構により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、この精密ステージ装置では、水平方向除振機構として鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を用いることによって、鉛直方向除振機構の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による除振装置を適用した精密ステージ装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による除振装置を示す概略平面図である。
【図３】図２に示した第１実施形態による除振装置を示す概略側面図である。
【図４】図２に示した第１実施形態による除振装置の７００−７００線に沿った概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による除振装置を示す概略平面図である。
【図６】図５に示した第２実施形態による除振装置の８００−８００線に沿った部分断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による除振装置のバネ部材を示す概略図である。
【図９】本発明の第４実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による除振装置の振動特性を説明するための図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による除振装置の振動特性を説明するための図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による除振装置の変形例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による除振装置１００の構成について説明する。
【００３１】
本発明の第１実施形態による除振装置１００は、除振を必要とする精密機器などを支持する機能を有する。具体的には、除振装置１００は、半導体基板に回路パターンを現像する露光装置に用いられる精密ステージ装置９００に適用される。精密ステージ装置９００は、図１に示すように、ステージ部９０１と、ステージ部９０１を支持するステージ装置用除振台９０２と、レーザ干渉計用除振台９０３とを備えている。
【００３２】
ステージ部９０１は、可動テーブル９１１と、可動テーブル９１１のＸ方向およびＹ方向を取り囲むステージ固定部９１２と、可動テーブル９１１の上方に設けられた固定フレーム９１３とを含んでいる。また、ステージ部９０１は、ステージ装置用除振台９０２の上面上に配置されている。
【００３３】
可動テーブル９１１は、回路パターンを転写するためのフォトマスク（図示せず）を下面に保持する機能を有している。また、可動テーブル９１１は、後述するように、水平面内のＸ方向、水平面内のＸ方向に直交するＹ方向、鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ軸回り方向（θｘ）、Ｙ軸回り方向（θｙ）およびＺ軸回り方向（θｚ）の６方向に動作可能に構成されている。すなわち、可動テーブル９１１は、６自由度で制御可能に構成されている。
【００３４】
レーザ干渉計システム９１８は、レーザ照射装置９１８ａと、複数のレーザ干渉計９１８ｂとを有している。また、レーザ干渉計システム９１８は、可動テーブル９１１のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の変位を高精度で検知することが可能に構成されている。また、レーザ照射装置９１８ａおよびレーザ干渉計９１８ｂは、レーザ干渉計用除振台９０３上に設置されている。
【００３５】
ステージ装置用除振台９０２は、ステージ装置９０１を支持するために設けられている。また、ステージ装置用除振台９０２は、平面的に見て、矩形形状を有し、四隅に４つの脚部を備えている。また、４つの脚部には、それぞれ、除振装置１００（図１の網掛けで示した部分）が設けられている。
【００３６】
レーザ干渉計用除振台９０３は、レーザ干渉計システム９１８を支持するために設けられている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、平面的に見てＵ字形状を有し、ステージ装置用除振台９０２を取り囲むように配置されている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、ステージ装置用除振台９０２から所定距離だけ離間して配置されている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、４つの脚部を備えており、各脚部には、除振装置１００（図１の網掛けで示した部分）が設けられている。したがって、第１実施形態の精密ステージ装置９００では、ステージ装置用除振台９０２およびレーザ干渉計用除振台９０３を合わせて８つの除振装置１００が設けられている。
【００３７】
除振装置１００は、図２および図３に示すように、台座部１と、台座部１の上方に配置された鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２の上方に配置された水平方向除振機構３とを備えている。
【００３８】
台座部１は、平面的に見て矩形形状（図２参照）を有するとともに、平板形状（図３参照）に形成されている。また、台座部１の下面の四隅には、４つの脚部１１が取り付けられている。また、台座部１は、４つの脚部１１を介して床面１１０に設置されており、水平に配置されている。また、台座部１は、図４に示すように、中央部に開口部１２を有している。
【００３９】
鉛直方向除振機構２は、床面１１０の鉛直方向（Ｚ方向）の振動を除振する機能を有している。また、鉛直方向除振機構２は、台座部１の上面の中央部上に設置されている。また、鉛直方向除振機構２は、底部２１と、下部シリンダ２２と、上部シリンダ２３とを含んでいる。
【００４０】
底部２１は、図４に示すように、台座部１の円形状の開口部１２に挿入される円筒形状の台座挿入部２１１と、台座挿入部２１１のＺ１方向側の部分から半径方向の外側に張り出した円形状のフランジ部２１２と、下部シリンダ２２に挿入されるシリンダ挿入部２１３とにより構成されている。また、底部２１は、フランジ部２１２の下面が台座部１の上面に当接するように設置されている。また、台座挿入部２１１の底部の中央部には、オリフィス２１１ａが形成されている。また、シリンダ挿入部２１３は、Ｚ１方向に突出するとともに、円形状の外周面が円筒形状の下部シリンダ２２の内周面に嵌合するように形成されている。また、シリンダ挿入部２１３の中央部には、平面的に見て円形状を有し、鉛直方向に延びる貫通孔２１３ａが形成されている。
【００４１】
下部シリンダ２２は、図３および図４に示すように、側方から見て上側（Ｚ１方向側）に突出する凸形状に形成されている。また、下部シリンダ２２は、円筒形状に形成された下側本体部２２１と、下側本体部２２１の下端部から半径方向の外側に張り出したフランジ２２２とにより構成されている。下側本体部２２１の外周面は、図４に示すように、上部シリンダ２３の内周面に対向するように配置されている。また、下側本体部２２１の外周面の上部には、周方向に延びる上下２本（２段）の溝部２２１ａが形成されている。また、２本の溝部２２１ａ内には、フッ素ゴムからなる２つのＯリング２２３が配置されている。これにより、下部シリンダ２２と上部シリンダ２３との間の密閉性が高められる。また、下部シリンダ２２は、フランジ２２２の下面が底部２１のフランジ部２１２の上面に当接するように底部２１上に設置されている。
【００４２】
上部シリンダ２３は、図３および図４に示すように、側方から見て下側（Ｚ２方向側）に突出する凸形状に形成されている。また、上部シリンダ２３は、円筒形状に形成された上部シリンダ本体部２３１と、上部シリンダ本体部２３１の上端部から半径方向の外側に張り出した上板部２３２とにより構成されている。上部シリンダ本体部２３１の内周面は、下側本体部２２１の外周面に対向するように配置されている。また、上部シリンダ２３の上部シリンダ本体部２３１の内周面が下側本体部２２１の外周面に対して摺動して鉛直方向（Ｚ方向）に相対移動可能に構成されている。また、上部シリンダ２３の上板部２３２は、円筒形状の上部シリンダ本体部２３１の上部を塞ぐように設けられている。また、上板部２３２の上面は、平面的に見て矩形形状に形成されている。また、上板部２３２は、水平に配置されている。
【００４３】
また、鉛直方向除振機構２は、底部２１と下部シリンダ２２と上部シリンダ２３とにより取り囲まれたバネ配置空間２４を有している。バネ配置空間２４は、オリフィス２１１ａ以外の部分は密閉されている。また、バネ配置空間２４は、上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動することによって、容積が変動されるように構成されている。また、バネ配置空間２４には、圧縮コイルバネからなるバネ部材２５が配置されている。また、バネ部材２５の上端部と上部シリンダ２３の上板部２３２との間には、上板部２３２の下面にバネ反力が均一に作用するようにゴム部材２５１が設けられ、バネ部材２５の下端部と底部２１のシリンダ挿入部２１３との間には、シリンダ挿入部２１３の上面にバネ反力が均一に作用するようにゴム部材２５２が設けられている。また、バネ部材２５は、水平方向除振機構３とは独立して設けられている。また、バネ部材２５は、上部シリンダ２３および上部シリンダ２３上の部分の重量を支持するように構成されている。なお、バネ部材２５は、本発明の「第１バネ部材」の一例である。
【００４４】
また、バネ配置空間２４には、バネ部材２５の中央部を通るように鉛直方向に延びるリニアブッシュ軸２６が配置されている。リニアブッシュ軸２６は、フランジ状の上端部２６１が上部シリンダ２３の上板部２３２の下面に固定的に取り付けられている。また、リニアブッシュ軸２６は、金属製であり、段付きの円柱形状に形成されている。具体的には、リニアブッシュ軸２６は、上部２６２の直径Ｄ１が下部２６３の直径Ｄ２に比べて大きくなるように構成されている。また、シリンダ挿入部２１３の円形状の貫通孔２１３ａには、貫通孔２７１を有する凸形状の金属製のリニアブッシュ本体２７が挿入されて取り付けられている。また、リニアブッシュ軸２６の円柱形状の下部２６３は、リニアブッシュ本体２７の貫通孔２７１に挿入されている。また、リニアブッシュ軸２６は、リニアブッシュ本体２７により下部２６３が水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）の移動を規制されることによって、水平方向に位置ずれしないように構成されている。また、リニアブッシュ軸２６の下部２６３は、リニアブッシュ本体２７の貫通孔２７１に対して鉛直方向（Ｚ方向）に摺動可能に構成されている。これにより、バネ部材２５の圧縮量（変位量）が変化するのに伴って上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（上下方向）に移動する際に、リニアブッシュ軸２６は、リニアブッシュ本体２７により水平方向の移動が規制された状態で鉛直方向（上下方向）に移動される。これにより、上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（上下方向）に移動する際に、上部シリンダ２３は水平方向に位置ずれしないように構成されている。
【００４５】
上記の構成により、鉛直方向除振機構２は、床面１１０の鉛直方向の振動をバネ部材２５のバネ反力により除振することが可能である。この際、バネ配置空間２４の容積の変化に伴う空気の出し入れ（排出および吸入）がオリフィス２１１ａからのみ可能となり、鉛直方向の振動に対して減衰力が発生するように構成されている。また、鉛直方向除振機構２は、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５の鉛直方向の伸縮に伴う復元力により鉛直方向の除振を行うので、水平方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０の鉛直方向の振動を除振することが可能である。さらに、鉛直方向除振機構２は、リニアブッシュ軸２６およびリニアブッシュ本体２７により上部シリンダ２３の水平方向への位置ずれが規制されるので、鉛直方向の除振時において水平方向の力に対して影響が及ぶのをより確実に防止することが可能である。
【００４６】
また、第１実施形態の鉛直方向除振機構２の振動伝達特性は、以下に示す式（１）となり、２次遅れ系の伝達特性となる。
【００４７】
出力（鉛直方向除振機構２による除振後の振動）／入力（床面１１０の鉛直方向の振動）＝（Ｃｓ＋Ｋ）／（Ｍｓ２＋Ｃｓ＋Ｋ）・・・・・（１）
上記式（１）において、Ｍは、バネ部材２５により支持する重量（Ｎ）、Ｋは、バネ定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｃは、オリフィス２１１ａにより得られるダンピング（Ｎ／（ｍｍ／ｓ））をそれぞれ表す。
【００４８】
水平方向除振機構３は、図３および図４に示すように、水平面内のＸ方向の振動を除振するＸ方向除振部３１と、Ｘ方向に直交する水平面内のＹ方向の振動を除振するＹ方向除振部３２とを含んでいる。Ｘ方向除振部３１は、鉛直方向除振機構２の上側に配置されている。また、Ｘ方向除振部３１は、水平機構板３１１と、水平機構板３１１上に載置される２つの振り子３１２（図２参照）と、振り子３１２上に載置される水平共用板３１３とにより構成されている。なお、このＸ方向除振部３１においては、水平機構板３１１は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、水平共用板３１３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００４９】
水平機構板３１１は、上部シリンダ２３の上板部２３２の上面に水平に取り付けられている。また、水平機構板３１１は、Ｘ方向から見て上側に突出する凸形状に形成されている。
【００５０】
２つの振り子３１２は、図２に示すように、Ｘ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置されている。また、２つの振り子３１２は、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられている。また、各振り子３１２は、図３および図４に示すように、丸軸部３１２ａと、丸軸部３１２ａのＹ方向の両端部に取り付けられた２本の腕部３１２ｂと、腕部３１２ｂの各々の下端部に取り付けられた２つの錘部３１２ｃとを有している。また、各振り子３１２の丸軸部３１２ａは、Ｙ方向に延びる円柱形状に形成されているとともに、Ｙ方向の中央部が両端部に比べて太く（直径が大きく）なっている。また、丸軸部３１２ａは、直径の大きい中央部が水平機構板３１１の上面に線接触するように水平機構板３１１上に載置されている。また、丸軸部３１２ａの両端部近傍には、丸軸部３１２ａを回転可能に支持する２つのベアリング３１２ｄが取り付けられている。ベアリング３１２ｄの外周部には、全周にわたって溝が形成されている。また、ベアリング３１２ｄの外周部の溝には、水平機構板３１１および水平共用板３１３のＹ方向の両端部にそれぞれ取り付けられた係合爪３１２ｅが係合されている。すなわち、各ベアリング３１２ｄは、上下方向から挟み込む２つの係合爪３１２ｅによりＹ方向への移動が規制されている。これにより、丸軸部３１２ａの軸方向（Ｙ方向）への位置ずれを規制することが可能である。なお、ベアリング３１２ｄは、本発明の「軸受け部」の一例であり、係合爪３１２ｅは、本発明の「移動規制部」の一例である。また、丸軸部３１２ａの直径の大きい中央部の両端部と水平機構板３１１との間の隙間には、ゴム部材３１２ｆが設置されている。ゴム部材３１２ｆは、丸軸部３１２ａに当接して丸軸部３１２ａが回動する際の抵抗を増加させるために設けられている。すなわち、ゴム部材３１２ｆにより、丸軸部３１２ａの回動に対して減衰力が発生する。
【００５１】
また、振り子３１２の腕部３１２ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。また、腕部３１２ｂは、鉛直方向除振機構２の側方の外側に鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように配置されている。また、腕部３１２ｂは、上端部近傍が丸軸部３１２ａのＹ方向の両端部に固定的に取り付けられている。すなわち、腕部３１２ｂは、丸軸部３１２ａが回動する場合に、丸軸部３１２ａの軸線を回動中心として丸軸部３１２ａとともに回動するように構成されている。また、錘部３１２ｃは、所定の質量を有し、下端が下部シリンダ２２の下端近傍に位置するように配置されている。この錘部３１２ｃは、腕部３１２ｂが回動する際に、腕部３１２ｂを元の位置（腕部３１２ｂが鉛直方向になる位置）に戻す復元力を効果的に発生させるために設けられている。また、鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように腕部３１２ｂを配置することによって、腕部３１２ｂの長さが長くなる分、錘部３１２ｃの質量を小さくすることが可能である。
【００５２】
水平共用板３１３は、２本の丸軸部３１２ａの直径の大きい中央部上に水平に載置されている。すなわち、水平共用板３１３は、２本の丸軸部３１２ａにより線接触で支持されている。
【００５３】
上記の構成により、Ｘ方向除振部３１は、後述するように、床面１１０のＸ方向成分の振動を２つの振り子３１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子３１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００５４】
Ｙ方向除振部３２は、図３および図４に示すように、Ｘ方向除振部３１の上側に配置されている。また、Ｙ方向除振部３２は、上記したＸ方向除振部３１の水平共用板３１３と、水平共用板３１３上に載置される２つの振り子３２２（図２参照）と、振り子３２２上に載置される定盤取付板３２３とにより構成されている。また、Ｙ方向除振部３２の定盤取付板３２３の上面上には、除振を必要とする精密機器を載置する定盤（図示せず）が設置される。なお、このＹ方向除振部３２においては、水平共用板３１３は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、定盤取付板３２３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００５５】
２つの振り子３２２は、Ｙ方向に平行に配置されている。また、定盤取付板３２３は、水平に配置された平板形状に形成されている。また、定盤取付板３２３は、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａ上に載置されており、２本の丸軸部３２２ａにより線接触で支持されている。また、水平共用板３１３の上面には、上側に突出する２つの突出部３１３ａがＹ方向に所定の間隔を隔てて形成されている。この２つの突出部３１３ａは、それぞれ、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａのＹ２方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。また、定盤取付板３２３の下面には、下側に突出する２つの突出部３２３ａがＹ方向に所定の間隔を隔てて形成されている。この２つの突出部３２３ａは、それぞれ、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａのＹ１方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。これにより、丸軸部３２２ａ上に載置された定盤取付板３２３のＹ方向への移動が規制されるので、定盤取付板３２３がＹ方向に転落するのを防止することが可能である。なお、図示しないが、上記したＸ方向除振部３１でも、水平機構板３１１の上面および水平共用板３１３の下面に、それぞれ、水平共用板３１３の上面の突出部３１３ａおよび定盤取付板３２３の下面の突出部３２３ａと同様の突出部が形成されている。これにより、水平共用板３１３がＸ方向に転落するのを防止している。
【００５６】
また、Ｙ方向除振部３２のその他の構成は、Ｘ方向とＹ方向とが異なるだけで、上記したＸ方向除振部３１と同様である。すなわち、Ｙ方向除振部３２の水平共用板３１３、振り子３２２および定盤取付板３２３は、それぞれ、Ｘ方向除振部３１の水平機構板３１１、振り子３１２および水平共用板３１３に対応している。また、Ｙ方向除振部３２の振り子３２２の丸軸部３２２ａ、腕部３２２ｂおよび錘部３２２ｃは、それぞれ、Ｘ方向除振部３１の振り子３１２の丸軸部３１２ａ、腕部３１２ｂおよび錘部３１２ｃに対応している。また、図示しないが、Ｙ方向除振部３２にも、Ｘ方向除振部３１のベアリング３１２ｄ、係合爪３１２ｅおよびゴム部材３１２ｆと同様に構成されたベアリング、係合爪およびゴム部材が設けられている。
【００５７】
上記の構成により、Ｙ方向除振部３２は、後述するように、Ｘ方向除振部３１と同様に、床面１１０のＹ方向成分の振動を２つの振り子３２２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子３２２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｙ方向除振部３２は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＹ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００５８】
次に、図４を参照して、第１実施形態による除振装置１００において、床面１１０が鉛直方向に振動する場合の鉛直方向除振機構２による除振動作について説明する。
【００５９】
床面１１０が鉛直方向（Ｚ方向）に振動すると、台座部１を介して鉛直方向除振機構２の底部２１および下部シリンダ２２が鉛直方向に移動される。この際、バネ部材２５は、鉛直方向に伸縮して床面１１０の鉛直方向の振動を除振する。また、バネ部材２５の伸縮に伴ってバネ部材２５により支持される上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して相対的に鉛直方向（Ｚ方向）に移動することによって、バネ配置空間２４の容積が変動する。この際、オリフィス２１１ａを介した空気の出し入れ（排出および吸入）によって減衰力が発生する。すなわち、鉛直方向除振機構２は、バネ部材２５による復元力およびオリフィス２１１ａによる減衰力を用いて鉛直方向（Ｚ方向）の振動を除振する。
【００６０】
次に、図４を参照して、第１実施形態による除振装置１００において、床面１１０が水平方向に振動する場合の水平方向除振機構３による除振動作について説明する。
【００６１】
床面１１０が水平方向に振動すると、Ｘ方向成分の振動が水平方向除振機構３のＸ方向除振部３１により除振され、Ｙ方向成分の振動が水平方向除振機構３のＹ方向除振部３２により除振される。以下に、Ｘ方向除振部３１によるＸ方向成分の振動の除振動作について説明する。
【００６２】
Ｘ方向除振部３１の水平機構板３１１は、床面１１０のＸ方向成分の振動によって、台座部１および鉛直方向除振機構２とともに振動方向に移動する。この水平機構板３１１の移動に伴って、２つの振り子３１２の２本の丸軸部３１２ａが回動されるので、２本の丸軸部３１２ａに支持される水平共用板３１３は水平機構板３１１とは反対方向に相対変位される。また、丸軸部３１２ａの回動によって、腕部３１２ｂが丸軸部３１２ａの軸中心を回動軸として回動されて腕部３１２ｂの下端部の錘部３１２ｃが持ち上げられる。この際、振り子３１２には、錘部３１２ｃの重量により水平機構板３１１と水平共用板３１３との相対変位を元に戻そうとする復元力が発生する。この振り子３１２の復元力によりＸ方向成分の振動が除振される。なお、Ｙ方向除振部３２によるＹ方向成分の振動の除振動作は、上記したＸ方向除振部３１によるＸ方向成分の振動の除振動作と同様であるので、その説明を省略する。
【００６３】
第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２および振り子３１２を含む水平方向除振機構３を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構２による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）（図示せず）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構３による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構２および水平方向除振機構３により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、水平方向除振機構３として鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２を用いることによって、鉛直方向除振機構２の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構３を構成することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、振り子３１２の腕部３１２ｂを、鉛直方向除振機構２の側方の外側に鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように配置することによって、水平方向除振機構３の振り子３１２の腕部３１２ｂを鉛直方向除振機構２の高さ位置とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、除振装置１００の鉛直方向の大きさ（高さ）を小さく抑えることができるので、その分、除振装置１００の小型化を図ることができる。また、振り子３１２の腕部３１２ｂを鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように設けることによって、振り子３１２の腕部３１２ｂの長さを大きくした場合にも、除振装置１００の高さを小さくすることができる。これにより、振り子３１２の腕部３１２ｂの長さを十分に確保した上で除振装置１００の小型化を図ることができるので、水平方向の除振機能を十分に確保しながら除振装置１００の小型化を図ることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、１つの鉛直方向除振機構２と、Ｘ方向除振部３１およびＹ方向除振部３２を含む水平方向除振機構３とにより、３軸の除振を行うように構成することによって、互いに直交する３軸の除振を行うことができるので、鉛直方向および水平方向の全ての方向の床振動に対応することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２を、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、バネ部材２５を用いた簡易な構成により、鉛直方向の床振動を容易に除振することができる。また、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５による鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２による水平方向除振機構３との組み合わせにより、容易に、互いに影響を与えない水平方向除振機構３および鉛直方向除振機構２を得ることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２を、バネ部材２５による復元力およびオリフィス２１１ａによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、鉛直方向の除振時に、バネ部材２５の復元力に加えてオリフィス２１１ａによる減衰力が働くので、鉛直方向の床振動を迅速に除振することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、水平機構板３１１（水平共用板３１３）と水平共用板３１３（定盤取付板３２３）とを水平方向に相対変位させるとともに、振り子３１２（３２２）の腕部３１２ｂ（３２２ｂ）が取り付けられることにより振り子３１２（３２２）の回動軸になる丸軸部３１２ａ（３２２ａ）を設けることによって、水平方向の床振動が生じた場合に、水平機構板３１１（水平共用板３１３）と水平共用板３１３（定盤取付板３２３）とが水平方向に相対変位するのに伴って振り子３１２（３２２）の回動軸となる丸軸部３１２ａ（３２２ａ）が回動されるので、この回動により振り子３１２（３２２）の腕部３１２ｂ（３２２ｂ）が振られる（回動される）。これにより、この振り子３１２（３２２）の復元力を用いて水平方向の床振動を容易に除振することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、丸軸部３１２ａを回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有するベアリング３１２ｄと、ベアリング３１２ｄの溝部に係合することによりベアリング３１２ｄに支持される丸軸部３１２ａの軸方向の移動を規制する係合爪３１２ｅとを設けることによって、丸軸部３１２ａが軸方向にずれるのを防止することができるので、水平方向除振機構３により丸軸部３１２ａの軸方向と直交する水平方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、水平方向除振機構４０３にリニアガイド４１４（４２４）を設けた除振装置４００について説明する。なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
本発明の第２実施形態による除振装置４００の水平方向除振機構４０３は、水平面内のＸ方向の振動を除振するＸ方向除振部４３１と、Ｘ方向に直交する水平面内のＹ方向の振動を除振するＹ方向除振部４３２とを含んでいる。Ｘ方向除振部４３１は、鉛直方向除振機構２の上側に配置されている。また、Ｘ方向除振部４３１は、水平機構板４１１と、水平機構板４１１のＹ方向の両側面に取り付けられる４本の腕部４１２ｂを含む振り子４１２と、水平機構板４１１の上方に配置される水平共用板４１３と、水平機構板４１１および水平共用板４１３の間に配置される２つのリニアガイド４１４とにより構成されている。なお、このＸ方向除振部４３１においては、水平機構板４１１は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、水平共用板４１３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００７２】
振り子４１２の４本の腕部４１２ｂの下端部には、４つの錘部４１２ｃが取り付けられている。また、振り子４１２の４本の腕部４１２ｂは、水平機構板４１１のＹ方向の両側面にＸ方向に所定の間隔を隔てて２つずつ取り付けられている。具体的には、各腕部４１２ｂは、図６および図７に示すように、ネジ４１５により、ネジ４１５の軸中心を回動中心として水平機構板４１１に回動可能に取り付けられている。また、腕部４１２ｂの水平共用板４１３に対応する部分には、鉛直方向に延びる長穴４１２ｄが形成されている。長穴４１２ｄには、ネジ４１６が挿入されており、ネジ４１６は水平共用板４１３に取り付けられている。また、ネジ４１６は、長穴４１２ｄに対して長穴４１２ｄの延びる方向に相対移動可能であるとともに、長穴４１２ｄの延びる方向以外の方向には相対移動できないように構成されている。これにより、図７に示すように、腕部４１２ｂがネジ４１５を回動中心として回動する際には、ネジ４１６が長穴４１２ｄの延びる方向に移動して、水平機構板４１１と水平共用板４１３とがＸ方向に相対変位する。
【００７３】
また、２つのリニアガイド４１４は、Ｘ方向に延びるようにＹ方向に所定の間隔を隔てて配置されている。また、リニアガイド４１４は、水平機構板４１１の上面に取り付けられたレール部４１４ａと、水平共用板４１３の下面に取り付けられ、レール部４１４ａに係合するガイド本体４１４ｂとにより構成されている。ガイド本体４１４ｂは、レール部４１４ａに沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。また、ガイド本体４１４ｂは、レール部４１４ａに係合することによって、Ｙ方向への移動が規制されている。これにより、水平機構板４１１と水平共用板４１３とは、Ｘ方向に相対変位可能であるとともに、Ｙ方向の相対変位が規制される。
【００７４】
上記の構成により、図７に示すように、Ｘ方向除振部４３１は、床面１１０のＸ方向成分の振動を４本の腕部４１２ｂを含む振り子４１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子４１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部４３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。また、水平機構板４１１と水平共用板４１３との鉛直方向の距離を小さくすれば、支点（ネジ４１５）と作用点（ネジ４１６）との距離が小さくなるので、その分、振り子４１２による復元力が水平共用板４１３により有効に働く。
【００７５】
また、Ｙ方向除振部４３２は、図６に示すように、Ｘ方向除振部４３１の上側に配置されている。また、Ｙ方向除振部４３２は、図５に示すように、上記したＸ方向除振部４３１の水平共用板４１３（図６参照）と、下端部に錘部４２２ｃが取り付けられるとともに、水平共用板４１３のＸ方向の両側面に取り付けられる４本の腕部４２２ｂを含む振り子４２２と、水平共用板４１３の上方に配置される定盤取付板４２３と、水平共用板４１３および定盤取付板４２３の間に配置される２つのリニアガイド４２４（図６参照）とにより構成されている。また、Ｙ方向除振部４３２の定盤取付板４２３の上面上には、除振を必要とする精密機器を載置する定盤（図示せず）が設置される。なお、このＹ方向除振部４３２においては、水平共用板４１３は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、定盤取付板４２３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００７６】
また、Ｙ方向除振部４３２の構成は、Ｘ方向とＹ方向とが異なるだけで、上記したＸ方向除振部４３１と同様である。すなわち、Ｙ方向除振部４３２の水平共用板４１３、振り子４２２、定盤取付板４２３およびリニアガイド４２４は、それぞれ、Ｘ方向除振部４３１の水平機構板４１１、振り子４１２、水平共用板４１３およびリニアガイド４１４に対応している。
【００７７】
上記の構成により、Ｙ方向除振部４３２は、床面１１０のＹ方向成分の振動を振り子４２２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子４２２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｙ方向除振部４３２は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＹ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００７８】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
第２実施形態では、上記のように、水平機構板４１１（水平共用板４１３）と水平共用板４１３（定盤取付板４２３）とを水平方向に相対変位させるリニアガイド４１４（４２４）を設け、振り子４１２（４２２）の腕部４１２ｂ（４２２ｂ）を、水平機構板４１１（水平共用板４１３）および水平共用板４１３（定盤取付板４２３）の相対変位に伴って回動するように構成することによって、リニアガイド４１４（４２４）により、水平機構板４１１（水平共用板４１３）と水平共用板４１３（定盤取付板４２３）とがＸ方向（Ｙ方向）以外の方向に位置ずれするのを規制することができるので、Ｘ方向（Ｙ方向）の振動成分をより確実に除振することができる。
【００８０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、鉛直方向除振機構２に１つのバネ部材２５を配置した上記第１実施形態とは異なり、鉛直方向除振機構５０２にバネ定数の異なる複数のバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを設けた構成について説明する。なお、第３実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本発明の第３実施形態の鉛直方向除振機構５０２では、図８に示すように、バネ配置空間２４にバネ定数の異なる４つのバネ部材５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃおよび５２５ｄが設置されている。詳細には、バネ配置空間２４内の底部２１（図４参照）上には、４つのアクチュエータ５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃおよび５２６ｄが設置されている。４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄの上部には、それぞれ、バネ部材５２５ａ〜５２５ｄが取り付けられている。また、４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄは、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを互いに独立して鉛直方向に移動する機能を有している。また、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄは、水平方向除振機構３（図４参照）とは独立して設けられている。なお、４つのバネ部材５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃおよび５２５ｄは、本発明の「第１バネ部材」の一例である。
【００８３】
上部シリンダ２３（図４参照）の下側には、荷重センサ５２７が取り付けられている。また、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄは、アクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄにより鉛直上方向に移動されることによって、上端部が荷重センサ５２７の下面に当接されるように構成されている。また、荷重センサ５２７は、荷重センサ５２７の下面に当接するバネ部材により支持される重量を検出するように構成されている。また、上部シリンダ２３（図４参照）と底部２１（図４参照）との間には、上部シリンダ２３と底部２１との相対変位を検知する変位センサ５２８が設置されている。
【００８４】
また、鉛直方向除振機構５０２には、制御部５２９が設けられている。この制御部５２９は、４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄと、荷重センサ５２７と、変位センサ５２８とに接続されている。制御部５２９は、荷重センサ５２７による検出結果に基づいて、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄのうち、より適したバネ定数となるバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択するように構成されている。詳細には、制御部５２９は、荷重センサ５２７による検出結果と、ユーザにより設定される所望の共振周波数とに基づいて、目標とするバネ定数を算出するように構成されている。ここで、目標とするバネ定数は、以下の式（２）により算出する。
【００８５】
共振周波数＝１／２π×√（Ｋ／Ｍ）・・・・・（２）
上記式（２）において、Ｋは、バネ定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｍは、バネ部材が支持する重量（Ｎ）をそれぞれ表す。
【００８６】
また、制御部５２９は、目標とするバネ定数となるように、より適したバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択する。また、制御部５２９は、算出したバネ定数と荷重センサ５２７による検出結果とに基づいて、バネ部材の縮み量を算出するように構成されている。また、制御部５２９は、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄのうちの選択したバネ部材を、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄを駆動させて作動位置に移動するように構成されている。この際、制御部５２９は、選択したバネ部材の縮み量が算出した縮み量となるように、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄのストローク量を調整するように構成されている。さらに、制御部５２９は、バネ部材により支持する重量が変化した場合でも、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄのストローク量を調整して、支持する上部シリンダ２３の高さ位置が変動しないようにすることも可能である。
【００８７】
上記の構成により、第３実施形態の鉛直方向除振機構５０２は、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを用いてバネ定数を変化させるとともに、より適したバネ定数のバネ部材により鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。また、鉛直方向除振機構５０２は、水平方向除振機構３（図４参照）とは独立して設けられたバネ部材の鉛直方向の伸縮に伴う復元力により鉛直方向の除振を行うので、水平方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０（図４参照）の鉛直方向の振動を除振することが可能である。
【００８８】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８９】
第３実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構５０２を、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの組み合わせによりバネ定数を変化させて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、バネ部材により支持する荷重が変化した場合でも、バネ定数を変化させることにより共振周波数が変化するのを抑制することができるので、鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。
【００９０】
また、第３実施形態では、上記のように、バネ部材５２５ａ〜５２５ｄのバネ定数を変化させるアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄを設けることによって、バネ部材により支持する荷重の変化に応じて容易にバネ部材のバネ定数を変化させることができる。
【００９１】
また、第３実施形態では、上記のように、荷重センサ５２７の検出結果に基づいて、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの中から検出された荷重に対応するバネ定数のバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択されたバネ部材をアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄにより作動位置に移動させるように制御する制御部５２９を設けることによって、作動させるバネ部材を、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの中から単体または複数の組み合わせで幅広く選択することができるので、バネ部材により支持する荷重に対してより適したバネ定数に調整することができる。これにより、鉛直方向の床振動をより効果的に除振することができる。
【００９２】
また、第３実施形態では、上記のように、制御部５２９により、荷重センサ５２７の検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ定数とバネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出したバネ部材の縮み量に基づいて、選択されたバネ部材を移動させるアクチュエータのストローク量を調整することによって、制御部５２９により、荷重センサ５２７の検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ部材のバネ定数および縮み量を精度よく算出することができるので、選択されたバネ部材が所定の縮み量になるようにアクチュエータのストローク量を調整して鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。また、バネ部材の縮み量が変化する場合でも、縮み量の変化分に基づいてアクチュエータのストローク量を調整することによって、支持する定盤（被支持体）（図示せず）の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動されないようにすることができる。
【００９３】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９４】
（第４実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、振り子６１２の丸軸部６１２ａが、水平機構板３１１に接触する第１部分６１２ｂと、水平共用板３１３に接触して支持するとともに、第１部分６１２ｂよりも小さい半径を有する第２部分６１２ｃとを含む構成について説明する。なお、第４実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９５】
本発明の第４実施形態のＸ方向除振部６３１の丸軸部６１２ａは、図９に示すように、半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、半径ｒ１よりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを一体的に含む段付きコロである。ここで、第２部分６１２ｃの半径ｒ２は、第１部分６１２ｂの半径ｒ１の１／２以下の大きさである。また、第１部分６１２ｂと第２部分６１２ｃとは、同一の回転中心線を有している。また、丸軸部６１２ａは、第１部分６１２ｂが水平機構板３１１の上面に線接触するように水平機構板３１１上に載置されている。また、丸軸部６１２ａは、第２部分６１２ｃが水平共用板３１３の下面に線接触して上方の水平共用板３１３を支持するように構成されている。これにより、水平機構板３１１のＸ１方向（Ｘ２方向）への移動に伴って丸軸部６１２ａが回動されるとともに、丸軸部６１２ａの回動に伴って水平共用板３１３が水平機構板３１１とは反対方向のＸ２方向（Ｘ１方向）に移動される。また、水平機構板３１１と水平共用板３１３とが丸軸部６１２ａを介してＸ方向に相対変位する際に、水平共用板３１３の移動量（変位量）は水平機構板３１１の移動量（変位量）よりも小さくなる。この場合、水平機構板３１１の移動量（変位量）と水平共用板３１３の移動量（変位量）との比（振幅比）は、第１部分６１２ｂの半径ｒ１と第２部分６１２ｃの半径ｒ２との比となる。すなわち、水平共用板３１３の移動量（変位量）は、水平機構板３１１の移動量（変位量）の１／２以下となる。また、丸軸部６１２ａの回動に伴って腕部３１２ｂが回動されて錘部３１２ｃが持ち上げられる。これにより、振り子６１２には、水平機構板３１１と水平共用板３１３との相対変位を元に戻そうとする復元力が発生する。
【００９６】
図１０に、第４実施形態の段付きコロを用いた場合と比較例による段付きコロを用いない場合との振動特性の比較を示す。図１０に示すように、水平機構板３１１と水平共用板３１３との振幅比を示すゲイン（ｄＢ）（縦軸）と周波数（横軸）との関係において、段付きコロを用いない比較例では、周波数が低い領域ではゲインが０（ゼロ）で推移し、共振周波数の近傍ではゲインが正（プラス）の値となる。また、比較例では、周波数が共振周波数を超えるとゲインが徐々に低下して負（マイナス）の値となり、周波数が高くなればなるほどゲインは小さくなる。すなわち、段付きコロを用いない比較例では、周波数が低い領域では水平機構板３１１と水平共用板３１３との移動量（変位量）が同じである。共振周波数の近傍では水平機構板３１１の移動量（変位量）に対して水平共用板３１３の移動量（変位量）が増幅される。そして、周波数が高くなればなるほど水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなって除振効果が高くなる。
【００９７】
一方、段付きコロを用いた第４実施形態では、周波数が低い領域ではゲインが所定の負（マイナス）の値で推移し、共振周波数の近傍ではゲインが増加している。そして、周波数が共振周波数を超えるとゲインが徐々に低下して、周波数が高くなればなるほどゲインは小さくなる。すなわち、段付きコロを用いた第４実施形態では、周波数が低い領域でも水平機構板３１１の移動量（変位量）に対して水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなる。また、共振周波数の近傍では水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が増加するが、周波数が高くなればなるほど水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなって除振効果が高くなる。また、段付きコロを用いた第４実施形態と段付きコロを用いない比較例とで共振周波数は変化しない。
【００９８】
ここで、段付きコロを用いた第４実施形態では、段付きコロを用いない比較例に比べて、ゲインが周波数全域にわたって所定の値だけ小さくなる。段付きコロを用いた第４実施形態（大きい方の半径をｒ１、小さい方の半径をｒ２とした場合）と、段付きコロを用いない比較例（丸軸部の半径ｒ１とした場合）とのゲインの差は、以下の式（３）により得られる。
【００９９】
２０ｌｏｇ｜ｒ２／ｒ１｜・・・・・（３）
上記式（３）において、ｒ１は、段付きコロを用いた場合（第４実施形態）の大きい方の半径（ｍｍ）および段付きコロを用いない場合（比較例）の丸軸部の半径（ｍｍ）、ｒ２は、段付きコロを用いた場合（第４実施形態）の小さい方の半径（ｍｍ）をそれぞれ表す。
【０１００】
上記式（３）によれば、たとえば、第１部分６１２ｂの半径ｒ１が４０（ｍｍ）であり、第２部分６１２ｃの半径ｒ２が２０（ｍｍ）の場合には、２０ｌｏｇ｜２０／４０｜＝約−６（ｄＢ）となる。この場合、段付きコロを用いる第４実施形態では、段付きコロを用いない場合（比較例）に比べて、周波数全域にわたってゲインが６（ｄＢ）小さくなる。
【０１０１】
上記の構成により、第４実施形態のＸ方向除振部６３１は、床面１１０のＸ方向成分の振動を振り子６１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子６１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部６３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。
【０１０２】
また、第４実施形態の図示しないＹ方向除振部の振り子の丸軸部についても、上記したＸ方向除振部６３１と同様に、水平共用板３１３（図４参照）に接触する第１部分と、定盤取付板３２３（図４参照）に接触して支持するとともに、第１部分よりも小さい直径を有する第２部分とを含むように構成されている。
【０１０３】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０４】
第４実施形態では、上記のように、丸軸部６１２ａに、水平機構板３１１に接触する半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、水平共用板３１３に接触して支持するとともに、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを設けることによって、水平方向の床振動に起因して水平機構板３１１と水平共用板３１３とが水平方向に相対変位する際に、半径ｒ１の第１部分６１２ｂに接触する水平機構板３１１の変位量（振幅）に対して、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃに接触して支持される水平共用板３１３の変位量（振幅）を小さくすることができる。これにより、水平共用板３１３の変位量（振幅）を小さくして水平方向（水平面内）の床振動を有効に除振することができる。
【０１０５】
また、第４実施形態では、上記のように、第２部分６１２ｃの半径ｒ２を、第１部分６１２ｂの半径ｒ１の１／２以下にすることによって、水平共用板３１３の変位量（振幅）を水平機構板３１１の変位量（振幅）の１／２以下にすることができるので、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１０６】
また、第４実施形態では、上記のように、丸軸部６１２ａを、半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを含む段付きコロとすることによって、段付きコロにより、容易に、同一の回転中心線を有するとともに異なる半径（直径）を有する第１部分６１２ｂと第２部分６１２ｃとを設けることができる。
【０１０７】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０８】
（第５実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、上記第２実施形態とは異なり、水平共用板４１３ａに水平バネ４１９を設けるとともに、水平バネ４１９を介して振り子４１２の腕部４１２ｅが水平共用板４１３ａに連結されたＸ方向除振部４３１ａについて説明する。なお、第５実施形態では、Ｙ方向除振部は、Ｘ方向除振部４３１ａと同様の構成を有するため説明を省略する。
【０１０９】
本発明の第５実施形態のＸ方向除振部４３１ａでは、図１１に示すように、振り子４１２の腕部４１２ｅが一対の水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに連結されている。すなわち、振り子４１２の腕部４１２ｅは、水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに対して間接的に接続されており、水平共用板４１３ａに対して直接的には接続されていない。水平バネ４１９は、引張コイルバネである。なお、水平共用板４１３ａは、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【０１１０】
また、図１１に示すように、水平共用板４１３ａには、一対の水平バネ４１９を取り付けるための一対の水平バネ取付部４１７が設けられている。また、一対の水平バネ取付部４１７は、腕部４１２ｅのＸ方向の両側に配置されている。また、振り子４１２の腕部４１２ｅには、ネジ４１５よりも上側の位置にピン４１８が設けられている。そして、水平バネ４１９は、一方端部が水平バネ取付部４１７に取り付けられるとともに、他方端部がピン４１８に取り付けられている。また、水平共用板４１３ａおよび水平機構板４１１は、振り子４１２の腕部４１２ｅが回動する際に、互いにＸ方向に相対変位するように構成されている。この際、水平共用板４１３ａには、振り子４１２の腕部４１２ｅの回動に伴って水平バネ４１９を介してＸ方向の引張力が付与される。同時に、振り子４１２の腕部４１２ｅには、ピン４１８を介してＸ方向の両側から引張力が付与される。なお、水平バネ４１９は、本発明の「第２バネ部材」の一例である。
【０１１１】
また、水平バネ取付部４１７には、水平バネ４１９の引張力を調整するための図示しない調整機構が設けられており、水平共用板４１３ａおよび水平機構板４１１の原点位置（互いに相対変位していない位置）において、振り子４１２が鉛直方向に延びるように配置されるように調整機構が設定されている。
【０１１２】
図１２に、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成と水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成（振り子４１２のみの構成）との振動特性の比較を示す。図１２に示すように、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成では、振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域において徐々に振幅比（水平機構板４１１と水平共用板４１３との振幅比）を示すゲイン（ｄＢ）（縦軸）が低下している。すなわち、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成では、振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域において、周波数が高くなればなるほど除振効果が高くなる。
【０１１３】
一方、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成（振り子４１２のみの構成）とは異なり、振り子４１２による共振ピークに加えて、水平バネ４１９による共振ピークも発生している。また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成の振り子４１２の共振ピークは、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成の振り子４１２の共振ピークと略一致する。また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９の共振周波数の近傍の周波数域において、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成よりもゲインが高くなる。しかしながら、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９の共振周波数を超えると、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成に比べてゲインがより急激に低下する。そして、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、所定の周波数よりも高い周波数域において、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成よりもゲインが低くなり、より高い除振効果を得ることができる。
【０１１４】
また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成の振動特性における振り子４１２および水平バネ４１９の共振周波数を得るための方程式は、以下に示す式（４）となる。
【０１１５】
【数４】
上記式（４）において、ｍは、水平共用板４１３ａおよび水平共用板４１３ａより上方の質量（ｋｇ）、Ｍは、振り子４１２の質量（ｋｇ）、Ｌは、振り子４１２の回転中心から振り子４１２の重心までの距離（ｍ）、ｈは、振り子４１２の回転中心からピン４１８までの距離（ｍ）、ｋは、水平バネ４１９のバネ定数（Ｎ／ｍ）、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）、ωは、水平バネ４１９および振り子４１２の固有角周波数（ｒａｄ／ｓ）をそれぞれ表す。
【０１１６】
また、第５実施形態では、水平バネ４１９の共振周波数を、振り子４１２の共振周波数よりも大きく、かつ、振り子４１２の共振周波数の近傍の値となるようにバネ定数を設定している。具体的には、水平バネ４１９の共振周波数を、振り子４１２の共振周波数よりも高く、その差が約５Ｈｚ以内となるように設定している。また、水平バネ４１９の共振周波数を振り子４１２の共振周波数の近傍の値にするための水平バネ４１９のバネ定数を、以下に示す式（５）により得られるバネ定数ｋを目安に設定している。
【０１１７】
ｋ＝ｍ×ｇ／Ｌ・・・・・（５）
上記式（５）において、ｋは、水平バネ４１９のバネ定数（Ｎ／ｍ）、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）、Ｌは、振り子４１２の回転中心から振り子４１２の重心までの距離（ｍ）をそれぞれ表す。
【０１１８】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１１９】
第５実施形態では、上記のように、水平共用板４１３ａに取り付けられた水平バネ４１９を設け、振り子４１２の腕部４１２ｅを、水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに連結するとともに、水平機構板４１１および水平共用板４１３ａの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成することによって、振り子４１２および水平バネ４１９により、振り子４１２のみで除振する上記第２実施形態の構成に比べて、所定の周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１２０】
また、第５実施形態では、上記のように、水平バネ４１９の共振周波数が振り子４１２の共振周波数よりも大きくなるように構成することによって、振り子４１２により水平方向の床振動を除振しながら、高い周波数域において、水平バネ４１９により除振効果を高めることができる。
【０１２１】
また、第５実施形態では、上記のように、水平バネ４１９の共振周波数が振り子４１２の共振周波数の近傍の値となるように構成することによって、振り子４１２により除振効果が得られる振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域と略同じ周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１２２】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【０１２３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１２４】
たとえば、上記第１、第２、第４および第５実施形態では、鉛直方向除振機構を、バネ部材の復元力を用いて鉛直方向の振動を除振するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平方向除振機構の除振動作に影響を与えない鉛直方向除振機構であれば、バネ部材以外の、たとえば空気圧を用いて鉛直方向の振動を除振するように鉛直方向除振機構を構成してもよい。
【０１２５】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１バネ部材の一例として、圧縮コイルバネからなるバネ部材を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮コイルバネ以外のバネ部材であってもよい。
【０１２６】
また、上記第１〜第５実施形態では、水平方向除振機構を、Ｘ方向除振部およびＹ方向除振部により２軸の除振を行うように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平方向除振機構を、Ｘ方向除振部またはＹ方向除振部により１軸の除振を行うように構成してもよい。
【０１２７】
また、上記第１〜第５実施形態では、鉛直方向除振機構を、バネ部材による復元力とオリフィスによる減衰力とを用いて鉛直方向の振動を除振するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、鉛直方向除振機構を、バネ部材による復元力のみを用いて鉛直方向の振動を除振するように構成してもよい。
【０１２８】
また、上記第３実施形態では、バネ定数の異なる４つのバネ部材の組み合わせによりバネ定数を変化させる構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のバネ部材を用いることなく、たとえば、非線形特性を有する１つのバネ部材を用いてバネ定数を変化させる構成であってもよい。また、４つ以外の、２、３または５つ以上のバネ部材の組み合わせによりバネ定数を変化させる構成であってもよい。
【０１２９】
また、上記第３実施形態では、図８に示すように、バネ配置空間において４つのバネ部材を直線状に配列する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バネ配置空間において、４つのバネ部材を配置スペースが小さくなるように平面的に見て円形状に配置する構成であってもよいし、直線状または円形状以外の配置形状を有して構成してもよい。
【０１３０】
また、上記第４実施形態では、丸軸部の第２部分の半径を第１部分の半径の１／２以下に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、丸軸部の第２部分の半径が第１部分の半径よりも小さければ、第２部分の半径を第１部分の半径の１／２よりも大きくなるように構成してもよい。
【０１３１】
また、上記第５実施形態では、第２バネ部材の一例として、引張コイルバネを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮コイルバネや板バネなど、引張コイルバネ以外のバネ部材であってもよい。
【０１３２】
また、上記第５実施形態では、第１水平テーブルとしての水平機構板および第２水平テーブルとしての水平共用板の間にリニアガイドを設けて、リニアガイドを介して水平機構板および水平共用板が互いに水平方向に相対変位するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、リニアガイド以外の、たとえば、図１３に示すように、水平機構板および水平共用板の間にコロ４１４ｃを設けて、コロ４１４ｃを介して水平機構板および水平共用板が互いに水平方向に相対変位する構成であってもよい。
【０１３３】
また、上記第１〜第５実施形態では、本発明の除振装置を露光装置に用いられる精密ステージ装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、除振装置を露光装置以外の装置に用いられる精密ステージ装置に適用してもよいし、精密ステージ装置以外の装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
２、５０２ 鉛直方向除振機構
３、４０３ 水平方向除振機構
２５、５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃ、５２５ｄ バネ部材（第１バネ部材）
３１、４３１、６３１、４３１ａ Ｘ方向除振部
３２、４３２ Ｙ方向除振部
１００、４００ 除振装置
２１１ａ オリフィス
３１１、４１１ 水平機構板（第１水平テーブル）
３１２、３２２、４１２、４２２、６１２ 振り子
３１２ａ、３２２ａ、６１２ａ 丸軸部
３１２ｂ、３２２ｂ、４１２ｂ、４２２ｂ、４１２ｅ 腕部
３１２ｄ ベアリング（軸受け部）
３１２ｅ 係合爪（移動規制部）
３１３、４１３、４１３ａ 水平共用板（第１水平テーブル、第２水平テーブル）
３２３、４２３ 定盤取付板（第２水平テーブル）
４１４、４２４ リニアガイド
４１９ 水平バネ（第２バネ部材）
５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄ アクチュエータ
５２７ 荷重センサ
５２９ 制御部
６１２ｂ 第１部分
６１２ｃ 第２部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除振装置および精密ステージ装置に関し、特に、鉛直方向および水平方向の両方の振動を除振する除振装置および精密ステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛直方向および水平方向の両方の振動を除振する除振装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、鉛直方向の振動を除振する鉛直方向除振機構と、水平方向の振動を除振する水平方向除振機構とを備えた除振装置が開示されている。鉛直方向除振機構は、コイルバネおよび空気バネを含み、水平方向除振機構は、底部を有する筒状のピストンウェルおよび鉛直方向に延びる柱状のサポートロッドを含んでいる。この除振装置では、定盤を柱状のサポートロッドの球面状の上端部で支持するとともに、サポートロッドの下端部が筒状のピストンウェルの内部で底部により傾斜可能に支持されている。また、床面が水平方向に振動する場合には、サポートロッドを支持するピストンウェルは揺動されるとともに、柱状のサポートロッドは鉛直方向に対して傾斜するように構成されており、定盤と床面とが相対変位される。そして、上記特許文献１の除振装置では、この揺動されたピストンウェルおよび傾斜されたサポートロッドの復元力により、床面の水平方向の振動を除振するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の除振装置では、床面が水平方向に振動する場合に、揺動されたピストンウェルおよび傾斜されたサポートロッドの復元力により、床面の水平方向の振動を除振可能である一方、サポートロッドを支持するピストンウェルの揺動およびサポートロッドの傾斜に伴って、サポートロッドの上端部で支持された定盤の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動してしまうという不都合がある。このため、上記特許文献１の除振装置では、水平方向の除振に際して定盤が鉛直方向に移動されてしまい、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することが可能な除振装置および精密ステージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における除振装置は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を含み、振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを備え、鉛直方向除振機構および振り子を含む水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による除振装置では、上記のように、鉛直方向除振機構および振り子を含む水平方向除振機構を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構および水平方向除振機構により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、水平方向除振機構として鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を用いることによって、鉛直方向除振機構の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構を構成することができる。
【０００９】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、床側に配置されており、水平方向除振機構の振り子の回動軸は、床とは反対側に配置されているとともに、振り子の腕部は、鉛直方向除振機構の側方の外側に鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように配置されている。このように構成すれば、水平方向除振機構の振り子の腕部を鉛直方向除振機構の高さ位置とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、除振装置の鉛直方向の大きさ（高さ）を小さく抑えることができるので、その分、除振装置の小型化を図ることができる。また、振り子の腕部を鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように設けることによって、振り子の腕部の長さを大きくした場合にも、除振装置の高さを小さくすることができる。これにより、振り子の腕部の長さを十分に確保した上で除振装置の小型化を図ることができるので、水平方向の除振機能を十分に確保しながら除振装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、１つ設けられており、振り子を含む水平方向除振機構は、水平面内で直交する２つの軸にそれぞれ１つずつ設けられており、１つの鉛直方向除振機構と、２つの水平方向除振機構とにより、３軸の除振を行うように構成されている。このように構成すれば、１つの鉛直方向除振機構および２つの水平方向除振機構により、互いに直交する３軸の除振を行うことができるので、鉛直方向および水平方向の全ての方向の床振動に対応することができる。
【００１１】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、振り子を含む水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材を含むとともに、少なくとも第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、第１バネ部材を用いた簡易な構成により、鉛直方向の床振動を容易に除振することができる。また、水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材による鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子による水平方向除振機構との組み合わせにより、容易に、互いに影響を与えない水平方向除振機構および鉛直方向除振機構を得ることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、鉛直方向除振機構は、第１バネ部材に加えて減衰力を発生させるためのオリフィスをさらに含み、第１バネ部材による復元力およびオリフィスによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、鉛直方向の除振時に、第１バネ部材の復元力に加えてオリフィスによる減衰力が働くので、鉛直方向の床振動を迅速に除振することができる。
【００１３】
上記鉛直方向除振機構が第１バネ部材を含む構成において、好ましくは、第１バネ部材は、バネ定数を変化可能に構成されており、鉛直方向除振機構は、バネ定数を変化可能な第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。このように構成すれば、第１バネ部材により支持する荷重が変化した場合でも、バネ定数を変化させることにより共振周波数が変化するのを抑制することができるので、鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。
【００１４】
上記バネ定数を変化可能な構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、第１バネ部材のバネ定数を変化させるアクチュエータを含む。このように構成すれば、アクチュエータにより、第１バネ部材により支持する荷重の変化に応じて容易に第１バネ部材のバネ定数を変化させることができる。
【００１５】
上記鉛直方向除振機構がアクチュエータを含む構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構は、複数の異なるバネ定数を有する第１バネ部材と、複数の第１バネ部材をそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、第１バネ部材により支持する荷重を検出する荷重センサと、荷重センサの検出結果に基づいて、複数の第１バネ部材の中から検出された荷重に対応するバネ定数の第１バネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択された第１バネ部材をアクチュエータにより作動位置に移動させるように制御する制御部とを含む。このように構成すれば、作動させる第１バネ部材を、複数の第１バネ部材の中から単体または複数の組み合わせで幅広く選択することができるので、第１バネ部材により支持する荷重に対してより適したバネ定数に調整することができる。これにより、鉛直方向の床振動をより効果的に除振することができる。
【００１６】
上記鉛直方向除振機構が複数の異なるバネ定数を有する第１バネ部材を含む構成において、好ましくは、鉛直方向除振機構の制御部は、荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ定数と第１バネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出した第１バネ部材の縮み量に基づいて、選択された第１バネ部材を移動させるアクチュエータのストローク量を調整するように構成されている。このように構成すれば、制御部により、荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、第１バネ部材のバネ定数および縮み量を精度よく算出することができるので、選択された第１バネ部材が所定の縮み量になるようにアクチュエータのストローク量を調整して鉛直方向の床振動をさらに効果的に除振することができる。また、第１バネ部材の縮み量が変化する場合でも、縮み量の変化分に基づいてアクチュエータのストローク量を調整することによって、支持する定盤（被支持体）の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動されないようにすることができる。
【００１７】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第１水平テーブルと第２水平テーブルとの間に配置され、第１水平テーブルと第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるとともに、振り子の腕部が取り付けられることにより振り子の回動軸になる丸軸部とを含む。このように構成すれば、水平方向の床振動が生じた場合に、第１水平テーブルと第２水平テーブルとが水平方向に相対変位するのに伴って振り子の回動軸となる丸軸部が回動されるので、この回動により振り子の腕部が振られる（回動される）。これにより、この振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を容易に除振することができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、水平方向除振機構は、丸軸部を回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有する軸受け部と、軸受け部の溝部に係合することにより軸受け部に支持される丸軸部の軸方向の移動を規制する移動規制部とをさらに含む。このように構成すれば、溝を有する軸受け部と移動規制部とにより丸軸部が軸方向にずれるのを防止することができるので、丸軸部の軸方向と直交する水平方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００１９】
上記水平方向除振機構が振り子の回動軸になる丸軸部を含む構成において、好ましくは、丸軸部は、第１水平テーブルに接触する第１の直径を有する第１部分と、第２水平テーブルに接触して支持するとともに、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む。このように構成すれば、水平方向の床振動に起因して第１水平テーブルと第２水平テーブルとが水平方向に相対変位する際に、第１の直径の第１部分に接触する第１水平テーブルの変位量（振幅）に対して、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分に接触して支持される第２水平テーブルの変位量（振幅）を小さくすることができる。これにより、水平方向の床振動が第１水平テーブルに伝達される場合に、第２水平テーブルの変位量（振幅）を小さくして水平方向の床振動を有効に除振することができる。
【００２０】
上記丸軸部が第１部分と第２部分とを含む構成において、好ましくは、第２部分の第２の直径は、第１部分の第１の直径の１／２以下である。このように構成すれば、第２水平テーブルの変位量（振幅）を第１水平テーブルの変位量（振幅）の１／２以下にすることができるので、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２１】
上記丸軸部が第１部分と第２部分とを含む構成において、好ましくは、丸軸部は、第１の直径を有する第１部分と、第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む段付きコロである。このように構成すれば、段付きコロにより、容易に、同一の回転中心線を有するとともに異なる直径を有する第１部分と第２部分とを設けることができる。
【００２２】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第１水平テーブルと第２水平テーブルとの間に配置され、第１水平テーブルと第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるリニアガイドとを含み、振り子の腕部は、第１水平テーブルおよび第２水平テーブルの相対変位に伴って回動するように構成されている。このように構成すれば、リニアガイドにより、第１水平テーブルと第２水平テーブルとが所定の方向以外の方向に位置ずれするのを規制することができるので、所定の方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００２３】
上記第１の局面による除振装置において、好ましくは、水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置され、互いに水平方向に相対変位可能な第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、第２水平テーブルに取り付けられた第２バネ部材とを含み、振り子の腕部は、第２バネ部材を介して第２水平テーブルに連結されているとともに、第１水平テーブルおよび第２水平テーブルの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成されている。このように構成すれば、振り子および第２バネ部材により、振り子のみで除振する場合に比べて、所定の周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２４】
この場合、好ましくは、第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数よりも大きくなるように第２バネ部材のバネ定数が設定されている。このように構成すれば、振り子により水平方向の床振動を除振しながら、高い周波数域において、第２バネ部材により除振効果を高めることができる。
【００２５】
上記第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数よりも大きい構成において、好ましくは、第２バネ部材の共振周波数が振り子の共振周波数の近傍の値となるように第２バネ部材のバネ定数が設定されている。このように構成すれば、振り子により除振効果が得られる振り子の共振周波数よりも高い周波数域と略同じ周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【００２６】
この発明の第２の局面における精密ステージ装置は、鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を有し、振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを含む除振装置を備え、鉛直方向除振機構および振り子を有する水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている。
【００２７】
この発明の第２の局面による精密ステージ装置では、上記のように、鉛直方向除振機構および振り子を有する水平方向除振機構を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構および水平方向除振機構により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、この精密ステージ装置では、水平方向除振機構として鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を用いることによって、鉛直方向除振機構の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による除振装置を適用した精密ステージ装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による除振装置を示す概略平面図である。
【図３】図２に示した第１実施形態による除振装置を示す概略側面図である。
【図４】図２に示した第１実施形態による除振装置の７００−７００線に沿った概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による除振装置を示す概略平面図である。
【図６】図５に示した第２実施形態による除振装置の８００−８００線に沿った部分断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による除振装置のバネ部材を示す概略図である。
【図９】本発明の第４実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による除振装置の振動特性を説明するための図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による除振装置のＸ方向除振部を示す概略側面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による除振装置の振動特性を説明するための図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による除振装置の変形例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による除振装置１００の構成について説明する。
【００３１】
本発明の第１実施形態による除振装置１００は、除振を必要とする精密機器などを支持する機能を有する。具体的には、除振装置１００は、半導体基板に回路パターンを現像する露光装置に用いられる精密ステージ装置９００に適用される。精密ステージ装置９００は、図１に示すように、ステージ部９０１と、ステージ部９０１を支持するステージ装置用除振台９０２と、レーザ干渉計用除振台９０３とを備えている。
【００３２】
ステージ部９０１は、可動テーブル９１１と、可動テーブル９１１のＸ方向およびＹ方向を取り囲むステージ固定部９１２と、可動テーブル９１１の上方に設けられた固定フレーム９１３とを含んでいる。また、ステージ部９０１は、ステージ装置用除振台９０２の上面上に配置されている。
【００３３】
可動テーブル９１１は、回路パターンを転写するためのフォトマスク（図示せず）を下面に保持する機能を有している。また、可動テーブル９１１は、後述するように、水平面内のＸ方向、水平面内のＸ方向に直交するＹ方向、鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ軸回り方向（θｘ）、Ｙ軸回り方向（θｙ）およびＺ軸回り方向（θｚ）の６方向に動作可能に構成されている。すなわち、可動テーブル９１１は、６自由度で制御可能に構成されている。
【００３４】
レーザ干渉計システム９１８は、レーザ照射装置９１８ａと、複数のレーザ干渉計９１８ｂとを有している。また、レーザ干渉計システム９１８は、可動テーブル９１１のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の変位を高精度で検知することが可能に構成されている。また、レーザ照射装置９１８ａおよびレーザ干渉計９１８ｂは、レーザ干渉計用除振台９０３上に設置されている。
【００３５】
ステージ装置用除振台９０２は、ステージ装置９０１を支持するために設けられている。また、ステージ装置用除振台９０２は、平面的に見て、矩形形状を有し、四隅に４つの脚部を備えている。また、４つの脚部には、それぞれ、除振装置１００（図１の網掛けで示した部分）が設けられている。
【００３６】
レーザ干渉計用除振台９０３は、レーザ干渉計システム９１８を支持するために設けられている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、平面的に見てＵ字形状を有し、ステージ装置用除振台９０２を取り囲むように配置されている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、ステージ装置用除振台９０２から所定距離だけ離間して配置されている。また、レーザ干渉計用除振台９０３は、４つの脚部を備えており、各脚部には、除振装置１００（図１の網掛けで示した部分）が設けられている。したがって、第１実施形態の精密ステージ装置９００では、ステージ装置用除振台９０２およびレーザ干渉計用除振台９０３を合わせて８つの除振装置１００が設けられている。
【００３７】
除振装置１００は、図２および図３に示すように、台座部１と、台座部１の上方に配置された鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２の上方に配置された水平方向除振機構３とを備えている。
【００３８】
台座部１は、平面的に見て矩形形状（図２参照）を有するとともに、平板形状（図３参照）に形成されている。また、台座部１の下面の四隅には、４つの脚部１１が取り付けられている。また、台座部１は、４つの脚部１１を介して床面１１０に設置されており、水平に配置されている。また、台座部１は、図４に示すように、中央部に開口部１２を有している。
【００３９】
鉛直方向除振機構２は、床面１１０の鉛直方向（Ｚ方向）の振動を除振する機能を有している。また、鉛直方向除振機構２は、台座部１の上面の中央部上に設置されている。また、鉛直方向除振機構２は、底部２１と、下部シリンダ２２と、上部シリンダ２３とを含んでいる。
【００４０】
底部２１は、図４に示すように、台座部１の円形状の開口部１２に挿入される円筒形状の台座挿入部２１１と、台座挿入部２１１のＺ１方向側の部分から半径方向の外側に張り出した円形状のフランジ部２１２と、下部シリンダ２２に挿入されるシリンダ挿入部２１３とにより構成されている。また、底部２１は、フランジ部２１２の下面が台座部１の上面に当接するように設置されている。また、台座挿入部２１１の底部の中央部には、オリフィス２１１ａが形成されている。また、シリンダ挿入部２１３は、Ｚ１方向に突出するとともに、円形状の外周面が円筒形状の下部シリンダ２２の内周面に嵌合するように形成されている。また、シリンダ挿入部２１３の中央部には、平面的に見て円形状を有し、鉛直方向に延びる貫通孔２１３ａが形成されている。
【００４１】
下部シリンダ２２は、図３および図４に示すように、側方から見て上側（Ｚ１方向側）に突出する凸形状に形成されている。また、下部シリンダ２２は、円筒形状に形成された下側本体部２２１と、下側本体部２２１の下端部から半径方向の外側に張り出したフランジ２２２とにより構成されている。下側本体部２２１の外周面は、図４に示すように、上部シリンダ２３の内周面に対向するように配置されている。また、下側本体部２２１の外周面の上部には、周方向に延びる上下２本（２段）の溝部２２１ａが形成されている。また、２本の溝部２２１ａ内には、フッ素ゴムからなる２つのＯリング２２３が配置されている。これにより、下部シリンダ２２と上部シリンダ２３との間の密閉性が高められる。また、下部シリンダ２２は、フランジ２２２の下面が底部２１のフランジ部２１２の上面に当接するように底部２１上に設置されている。
【００４２】
上部シリンダ２３は、図３および図４に示すように、側方から見て下側（Ｚ２方向側）に突出する凸形状に形成されている。また、上部シリンダ２３は、円筒形状に形成された上部シリンダ本体部２３１と、上部シリンダ本体部２３１の上端部から半径方向の外側に張り出した上板部２３２とにより構成されている。上部シリンダ本体部２３１の内周面は、下側本体部２２１の外周面に対向するように配置されている。また、上部シリンダ２３の上部シリンダ本体部２３１の内周面が下側本体部２２１の外周面に対して摺動して鉛直方向（Ｚ方向）に相対移動可能に構成されている。また、上部シリンダ２３の上板部２３２は、円筒形状の上部シリンダ本体部２３１の上部を塞ぐように設けられている。また、上板部２３２の上面は、平面的に見て矩形形状に形成されている。また、上板部２３２は、水平に配置されている。
【００４３】
また、鉛直方向除振機構２は、底部２１と下部シリンダ２２と上部シリンダ２３とにより取り囲まれたバネ配置空間２４を有している。バネ配置空間２４は、オリフィス２１１ａ以外の部分は密閉されている。また、バネ配置空間２４は、上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動することによって、容積が変動されるように構成されている。また、バネ配置空間２４には、圧縮コイルバネからなるバネ部材２５が配置されている。また、バネ部材２５の上端部と上部シリンダ２３の上板部２３２との間には、上板部２３２の下面にバネ反力が均一に作用するようにゴム部材２５１が設けられ、バネ部材２５の下端部と底部２１のシリンダ挿入部２１３との間には、シリンダ挿入部２１３の上面にバネ反力が均一に作用するようにゴム部材２５２が設けられている。また、バネ部材２５は、水平方向除振機構３とは独立して設けられている。また、バネ部材２５は、上部シリンダ２３および上部シリンダ２３上の部分の重量を支持するように構成されている。なお、バネ部材２５は、本発明の「第１バネ部材」の一例である。
【００４４】
また、バネ配置空間２４には、バネ部材２５の中央部を通るように鉛直方向に延びるリニアブッシュ軸２６が配置されている。リニアブッシュ軸２６は、フランジ状の上端部２６１が上部シリンダ２３の上板部２３２の下面に固定的に取り付けられている。また、リニアブッシュ軸２６は、金属製であり、段付きの円柱形状に形成されている。具体的には、リニアブッシュ軸２６は、上部２６２の直径Ｄ１が下部２６３の直径Ｄ２に比べて大きくなるように構成されている。また、シリンダ挿入部２１３の円形状の貫通孔２１３ａには、貫通孔２７１を有する凸形状の金属製のリニアブッシュ本体２７が挿入されて取り付けられている。また、リニアブッシュ軸２６の円柱形状の下部２６３は、リニアブッシュ本体２７の貫通孔２７１に挿入されている。また、リニアブッシュ軸２６は、リニアブッシュ本体２７により下部２６３が水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）の移動を規制されることによって、水平方向に位置ずれしないように構成されている。また、リニアブッシュ軸２６の下部２６３は、リニアブッシュ本体２７の貫通孔２７１に対して鉛直方向（Ｚ方向）に摺動可能に構成されている。これにより、バネ部材２５の圧縮量（変位量）が変化するのに伴って上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（上下方向）に移動する際に、リニアブッシュ軸２６は、リニアブッシュ本体２７により水平方向の移動が規制された状態で鉛直方向（上下方向）に移動される。これにより、上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して鉛直方向（上下方向）に移動する際に、上部シリンダ２３は水平方向に位置ずれしないように構成されている。
【００４５】
上記の構成により、鉛直方向除振機構２は、床面１１０の鉛直方向の振動をバネ部材２５のバネ反力により除振することが可能である。この際、バネ配置空間２４の容積の変化に伴う空気の出し入れ（排出および吸入）がオリフィス２１１ａからのみ可能となり、鉛直方向の振動に対して減衰力が発生するように構成されている。また、鉛直方向除振機構２は、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５の鉛直方向の伸縮に伴う復元力により鉛直方向の除振を行うので、水平方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０の鉛直方向の振動を除振することが可能である。さらに、鉛直方向除振機構２は、リニアブッシュ軸２６およびリニアブッシュ本体２７により上部シリンダ２３の水平方向への位置ずれが規制されるので、鉛直方向の除振時において水平方向の力に対して影響が及ぶのをより確実に防止することが可能である。
【００４６】
また、第１実施形態の鉛直方向除振機構２の振動伝達特性は、以下に示す式（１）となり、２次遅れ系の伝達特性となる。
【００４７】
出力（鉛直方向除振機構２による除振後の振動）／入力（床面１１０の鉛直方向の振動）＝（Ｃｓ＋Ｋ）／（Ｍｓ２＋Ｃｓ＋Ｋ）・・・・・（１）
上記式（１）において、Ｍは、バネ部材２５により支持する重量（Ｎ）、Ｋは、バネ定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｃは、オリフィス２１１ａにより得られるダンピング（Ｎ／（ｍｍ／ｓ））をそれぞれ表す。
【００４８】
水平方向除振機構３は、図３および図４に示すように、水平面内のＸ方向の振動を除振するＸ方向除振部３１と、Ｘ方向に直交する水平面内のＹ方向の振動を除振するＹ方向除振部３２とを含んでいる。Ｘ方向除振部３１は、鉛直方向除振機構２の上側に配置されている。また、Ｘ方向除振部３１は、水平機構板３１１と、水平機構板３１１上に載置される２つの振り子３１２（図２参照）と、振り子３１２上に載置される水平共用板３１３とにより構成されている。なお、このＸ方向除振部３１においては、水平機構板３１１は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、水平共用板３１３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００４９】
水平機構板３１１は、上部シリンダ２３の上板部２３２の上面に水平に取り付けられている。また、水平機構板３１１は、Ｘ方向から見て上側に突出する凸形状に形成されている。
【００５０】
２つの振り子３１２は、図２に示すように、Ｘ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置されている。また、２つの振り子３１２は、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられている。また、各振り子３１２は、図３および図４に示すように、丸軸部３１２ａと、丸軸部３１２ａのＹ方向の両端部に取り付けられた２本の腕部３１２ｂと、腕部３１２ｂの各々の下端部に取り付けられた２つの錘部３１２ｃとを有している。また、各振り子３１２の丸軸部３１２ａは、Ｙ方向に延びる円柱形状に形成されているとともに、Ｙ方向の中央部が両端部に比べて太く（直径が大きく）なっている。また、丸軸部３１２ａは、直径の大きい中央部が水平機構板３１１の上面に線接触するように水平機構板３１１上に載置されている。また、丸軸部３１２ａの両端部近傍には、丸軸部３１２ａを回転可能に支持する２つのベアリング３１２ｄが取り付けられている。ベアリング３１２ｄの外周部には、全周にわたって溝が形成されている。また、ベアリング３１２ｄの外周部の溝には、水平機構板３１１および水平共用板３１３のＹ方向の両端部にそれぞれ取り付けられた係合爪３１２ｅが係合されている。すなわち、各ベアリング３１２ｄは、上下方向から挟み込む２つの係合爪３１２ｅによりＹ方向への移動が規制されている。これにより、丸軸部３１２ａの軸方向（Ｙ方向）への位置ずれを規制することが可能である。なお、ベアリング３１２ｄは、本発明の「軸受け部」の一例であり、係合爪３１２ｅは、本発明の「移動規制部」の一例である。また、丸軸部３１２ａの直径の大きい中央部の両端部と水平機構板３１１との間の隙間には、ゴム部材３１２ｆが設置されている。ゴム部材３１２ｆは、丸軸部３１２ａに当接して丸軸部３１２ａが回動する際の抵抗を増加させるために設けられている。すなわち、ゴム部材３１２ｆにより、丸軸部３１２ａの回動に対して減衰力が発生する。
【００５１】
また、振り子３１２の腕部３１２ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。また、腕部３１２ｂは、鉛直方向除振機構２の側方の外側に鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように配置されている。また、腕部３１２ｂは、上端部近傍が丸軸部３１２ａのＹ方向の両端部に固定的に取り付けられている。すなわち、腕部３１２ｂは、丸軸部３１２ａが回動する場合に、丸軸部３１２ａの軸線を回動中心として丸軸部３１２ａとともに回動するように構成されている。また、錘部３１２ｃは、所定の質量を有し、下端が下部シリンダ２２の下端近傍に位置するように配置されている。この錘部３１２ｃは、腕部３１２ｂが回動する際に、腕部３１２ｂを元の位置（腕部３１２ｂが鉛直方向になる位置）に戻す復元力を効果的に発生させるために設けられている。また、鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように腕部３１２ｂを配置することによって、腕部３１２ｂの長さが長くなる分、錘部３１２ｃの質量を小さくすることが可能である。
【００５２】
水平共用板３１３は、２本の丸軸部３１２ａの直径の大きい中央部上に水平に載置されている。すなわち、水平共用板３１３は、２本の丸軸部３１２ａにより線接触で支持されている。
【００５３】
上記の構成により、Ｘ方向除振部３１は、後述するように、床面１１０のＸ方向成分の振動を２つの振り子３１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子３１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００５４】
Ｙ方向除振部３２は、図３および図４に示すように、Ｘ方向除振部３１の上側に配置されている。また、Ｙ方向除振部３２は、上記したＸ方向除振部３１の水平共用板３１３と、水平共用板３１３上に載置される２つの振り子３２２（図２参照）と、振り子３２２上に載置される定盤取付板３２３とにより構成されている。また、Ｙ方向除振部３２の定盤取付板３２３の上面上には、除振を必要とする精密機器を載置する定盤（図示せず）が設置される。なお、このＹ方向除振部３２においては、水平共用板３１３は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、定盤取付板３２３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００５５】
２つの振り子３２２は、Ｙ方向に平行に配置されている。また、定盤取付板３２３は、水平に配置された平板形状に形成されている。また、定盤取付板３２３は、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａ上に載置されており、２本の丸軸部３２２ａにより線接触で支持されている。また、水平共用板３１３の上面には、上側に突出する２つの突出部３１３ａがＹ方向に所定の間隔を隔てて形成されている。この２つの突出部３１３ａは、それぞれ、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａのＹ２方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。また、定盤取付板３２３の下面には、下側に突出する２つの突出部３２３ａがＹ方向に所定の間隔を隔てて形成されている。この２つの突出部３２３ａは、それぞれ、２つの振り子３２２の２本の丸軸部３２２ａのＹ１方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。これにより、丸軸部３２２ａ上に載置された定盤取付板３２３のＹ方向への移動が規制されるので、定盤取付板３２３がＹ方向に転落するのを防止することが可能である。なお、図示しないが、上記したＸ方向除振部３１でも、水平機構板３１１の上面および水平共用板３１３の下面に、それぞれ、水平共用板３１３の上面の突出部３１３ａおよび定盤取付板３２３の下面の突出部３２３ａと同様の突出部が形成されている。これにより、水平共用板３１３がＸ方向に転落するのを防止している。
【００５６】
また、Ｙ方向除振部３２のその他の構成は、Ｘ方向とＹ方向とが異なるだけで、上記したＸ方向除振部３１と同様である。すなわち、Ｙ方向除振部３２の水平共用板３１３、振り子３２２および定盤取付板３２３は、それぞれ、Ｘ方向除振部３１の水平機構板３１１、振り子３１２および水平共用板３１３に対応している。また、Ｙ方向除振部３２の振り子３２２の丸軸部３２２ａ、腕部３２２ｂおよび錘部３２２ｃは、それぞれ、Ｘ方向除振部３１の振り子３１２の丸軸部３１２ａ、腕部３１２ｂおよび錘部３１２ｃに対応している。また、図示しないが、Ｙ方向除振部３２にも、Ｘ方向除振部３１のベアリング３１２ｄ、係合爪３１２ｅおよびゴム部材３１２ｆと同様に構成されたベアリング、係合爪およびゴム部材が設けられている。
【００５７】
上記の構成により、Ｙ方向除振部３２は、後述するように、Ｘ方向除振部３１と同様に、床面１１０のＹ方向成分の振動を２つの振り子３２２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子３２２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｙ方向除振部３２は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＹ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００５８】
次に、図４を参照して、第１実施形態による除振装置１００において、床面１１０が鉛直方向に振動する場合の鉛直方向除振機構２による除振動作について説明する。
【００５９】
床面１１０が鉛直方向（Ｚ方向）に振動すると、台座部１を介して鉛直方向除振機構２の底部２１および下部シリンダ２２が鉛直方向に移動される。この際、バネ部材２５は、鉛直方向に伸縮して床面１１０の鉛直方向の振動を除振する。また、バネ部材２５の伸縮に伴ってバネ部材２５により支持される上部シリンダ２３が下部シリンダ２２に対して相対的に鉛直方向（Ｚ方向）に移動することによって、バネ配置空間２４の容積が変動する。この際、オリフィス２１１ａを介した空気の出し入れ（排出および吸入）によって減衰力が発生する。すなわち、鉛直方向除振機構２は、バネ部材２５による復元力およびオリフィス２１１ａによる減衰力を用いて鉛直方向（Ｚ方向）の振動を除振する。
【００６０】
次に、図４を参照して、第１実施形態による除振装置１００において、床面１１０が水平方向に振動する場合の水平方向除振機構３による除振動作について説明する。
【００６１】
床面１１０が水平方向に振動すると、Ｘ方向成分の振動が水平方向除振機構３のＸ方向除振部３１により除振され、Ｙ方向成分の振動が水平方向除振機構３のＹ方向除振部３２により除振される。以下に、Ｘ方向除振部３１によるＸ方向成分の振動の除振動作について説明する。
【００６２】
Ｘ方向除振部３１の水平機構板３１１は、床面１１０のＸ方向成分の振動によって、台座部１および鉛直方向除振機構２とともに振動方向に移動する。この水平機構板３１１の移動に伴って、２つの振り子３１２の２本の丸軸部３１２ａが回動されるので、２本の丸軸部３１２ａに支持される水平共用板３１３は水平機構板３１１とは反対方向に相対変位される。また、丸軸部３１２ａの回動によって、腕部３１２ｂが丸軸部３１２ａの軸中心を回動軸として回動されて腕部３１２ｂの下端部の錘部３１２ｃが持ち上げられる。この際、振り子３１２には、錘部３１２ｃの重量により水平機構板３１１と水平共用板３１３との相対変位を元に戻そうとする復元力が発生する。この振り子３１２の復元力によりＸ方向成分の振動が除振される。なお、Ｙ方向除振部３２によるＹ方向成分の振動の除振動作は、上記したＸ方向除振部３１によるＸ方向成分の振動の除振動作と同様であるので、その説明を省略する。
【００６３】
第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２および振り子３１２を含む水平方向除振機構３を、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成することによって、鉛直方向除振機構２による鉛直方向の除振に際して定盤（被支持体）（図示せず）が水平方向に移動されないとともに、水平方向除振機構３による水平方向の除振に際して定盤（被支持体）が鉛直方向に移動されないので、鉛直方向除振機構２および水平方向除振機構３により、鉛直方向および水平方向の両方の床振動を有効に除振することができる。また、水平方向除振機構３として鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２を用いることによって、鉛直方向除振機構２の除振動作時の除振方向の力成分には影響を与えない水平方向除振機構３を構成することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、振り子３１２の腕部３１２ｂを、鉛直方向除振機構２の側方の外側に鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように配置することによって、水平方向除振機構３の振り子３１２の腕部３１２ｂを鉛直方向除振機構２の高さ位置とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、除振装置１００の鉛直方向の大きさ（高さ）を小さく抑えることができるので、その分、除振装置１００の小型化を図ることができる。また、振り子３１２の腕部３１２ｂを鉛直方向除振機構２と高さ位置が重複するように設けることによって、振り子３１２の腕部３１２ｂの長さを大きくした場合にも、除振装置１００の高さを小さくすることができる。これにより、振り子３１２の腕部３１２ｂの長さを十分に確保した上で除振装置１００の小型化を図ることができるので、水平方向の除振機能を十分に確保しながら除振装置１００の小型化を図ることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、１つの鉛直方向除振機構２と、Ｘ方向除振部３１およびＹ方向除振部３２を含む水平方向除振機構３とにより、３軸の除振を行うように構成することによって、互いに直交する３軸の除振を行うことができるので、鉛直方向および水平方向の全ての方向の床振動に対応することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２を、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、バネ部材２５を用いた簡易な構成により、鉛直方向の床振動を容易に除振することができる。また、水平方向除振機構３とは独立して設けられたバネ部材２５による鉛直方向除振機構２と、鉛直方向除振機構２とは独立して設けられた振り子３１２による水平方向除振機構３との組み合わせにより、容易に、互いに影響を与えない水平方向除振機構３および鉛直方向除振機構２を得ることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構２を、バネ部材２５による復元力およびオリフィス２１１ａによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、鉛直方向の除振時に、バネ部材２５の復元力に加えてオリフィス２１１ａによる減衰力が働くので、鉛直方向の床振動を迅速に除振することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、水平機構板３１１（水平共用板３１３）と水平共用板３１３（定盤取付板３２３）とを水平方向に相対変位させるとともに、振り子３１２（３２２）の腕部３１２ｂ（３２２ｂ）が取り付けられることにより振り子３１２（３２２）の回動軸になる丸軸部３１２ａ（３２２ａ）を設けることによって、水平方向の床振動が生じた場合に、水平機構板３１１（水平共用板３１３）と水平共用板３１３（定盤取付板３２３）とが水平方向に相対変位するのに伴って振り子３１２（３２２）の回動軸となる丸軸部３１２ａ（３２２ａ）が回動されるので、この回動により振り子３１２（３２２）の腕部３１２ｂ（３２２ｂ）が振られる（回動される）。これにより、この振り子３１２（３２２）の復元力を用いて水平方向の床振動を容易に除振することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、丸軸部３１２ａを回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有するベアリング３１２ｄと、ベアリング３１２ｄの溝部に係合することによりベアリング３１２ｄに支持される丸軸部３１２ａの軸方向の移動を規制する係合爪３１２ｅとを設けることによって、丸軸部３１２ａが軸方向にずれるのを防止することができるので、水平方向除振機構３により丸軸部３１２ａの軸方向と直交する水平方向の振動成分をより確実に除振することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、水平方向除振機構４０３にリニアガイド４１４（４２４）を設けた除振装置４００について説明する。なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
本発明の第２実施形態による除振装置４００の水平方向除振機構４０３は、水平面内のＸ方向の振動を除振するＸ方向除振部４３１と、Ｘ方向に直交する水平面内のＹ方向の振動を除振するＹ方向除振部４３２とを含んでいる。Ｘ方向除振部４３１は、鉛直方向除振機構２の上側に配置されている。また、Ｘ方向除振部４３１は、水平機構板４１１と、水平機構板４１１のＹ方向の両側面に取り付けられる４本の腕部４１２ｂを含む振り子４１２と、水平機構板４１１の上方に配置される水平共用板４１３と、水平機構板４１１および水平共用板４１３の間に配置される２つのリニアガイド４１４とにより構成されている。なお、このＸ方向除振部４３１においては、水平機構板４１１は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、水平共用板４１３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００７２】
振り子４１２の４本の腕部４１２ｂの下端部には、４つの錘部４１２ｃが取り付けられている。また、振り子４１２の４本の腕部４１２ｂは、水平機構板４１１のＹ方向の両側面にＸ方向に所定の間隔を隔てて２つずつ取り付けられている。具体的には、各腕部４１２ｂは、図６および図７に示すように、ネジ４１５により、ネジ４１５の軸中心を回動中心として水平機構板４１１に回動可能に取り付けられている。また、腕部４１２ｂの水平共用板４１３に対応する部分には、鉛直方向に延びる長穴４１２ｄが形成されている。長穴４１２ｄには、ネジ４１６が挿入されており、ネジ４１６は水平共用板４１３に取り付けられている。また、ネジ４１６は、長穴４１２ｄに対して長穴４１２ｄの延びる方向に相対移動可能であるとともに、長穴４１２ｄの延びる方向以外の方向には相対移動できないように構成されている。これにより、図７に示すように、腕部４１２ｂがネジ４１５を回動中心として回動する際には、ネジ４１６が長穴４１２ｄの延びる方向に移動して、水平機構板４１１と水平共用板４１３とがＸ方向に相対変位する。
【００７３】
また、２つのリニアガイド４１４は、Ｘ方向に延びるようにＹ方向に所定の間隔を隔てて配置されている。また、リニアガイド４１４は、水平機構板４１１の上面に取り付けられたレール部４１４ａと、水平共用板４１３の下面に取り付けられ、レール部４１４ａに係合するガイド本体４１４ｂとにより構成されている。ガイド本体４１４ｂは、レール部４１４ａに沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。また、ガイド本体４１４ｂは、レール部４１４ａに係合することによって、Ｙ方向への移動が規制されている。これにより、水平機構板４１１と水平共用板４１３とは、Ｘ方向に相対変位可能であるとともに、Ｙ方向の相対変位が規制される。
【００７４】
上記の構成により、図７に示すように、Ｘ方向除振部４３１は、床面１１０のＸ方向成分の振動を４本の腕部４１２ｂを含む振り子４１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子４１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部４３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。また、水平機構板４１１と水平共用板４１３との鉛直方向の距離を小さくすれば、支点（ネジ４１５）と作用点（ネジ４１６）との距離が小さくなるので、その分、振り子４１２による復元力が水平共用板４１３により有効に働く。
【００７５】
また、Ｙ方向除振部４３２は、図６に示すように、Ｘ方向除振部４３１の上側に配置されている。また、Ｙ方向除振部４３２は、図５に示すように、上記したＸ方向除振部４３１の水平共用板４１３（図６参照）と、下端部に錘部４２２ｃが取り付けられるとともに、水平共用板４１３のＸ方向の両側面に取り付けられる４本の腕部４２２ｂを含む振り子４２２と、水平共用板４１３の上方に配置される定盤取付板４２３と、水平共用板４１３および定盤取付板４２３の間に配置される２つのリニアガイド４２４（図６参照）とにより構成されている。また、Ｙ方向除振部４３２の定盤取付板４２３の上面上には、除振を必要とする精密機器を載置する定盤（図示せず）が設置される。なお、このＹ方向除振部４３２においては、水平共用板４１３は、本発明の「第１水平テーブル」の一例であり、定盤取付板４２３は、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【００７６】
また、Ｙ方向除振部４３２の構成は、Ｘ方向とＹ方向とが異なるだけで、上記したＸ方向除振部４３１と同様である。すなわち、Ｙ方向除振部４３２の水平共用板４１３、振り子４２２、定盤取付板４２３およびリニアガイド４２４は、それぞれ、Ｘ方向除振部４３１の水平機構板４１１、振り子４１２、水平共用板４１３およびリニアガイド４１４に対応している。
【００７７】
上記の構成により、Ｙ方向除振部４３２は、床面１１０のＹ方向成分の振動を振り子４２２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子４２２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｙ方向除振部４３２は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＹ方向成分の振動を除振することが可能である。
【００７８】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
第２実施形態では、上記のように、水平機構板４１１（水平共用板４１３）と水平共用板４１３（定盤取付板４２３）とを水平方向に相対変位させるリニアガイド４１４（４２４）を設け、振り子４１２（４２２）の腕部４１２ｂ（４２２ｂ）を、水平機構板４１１（水平共用板４１３）および水平共用板４１３（定盤取付板４２３）の相対変位に伴って回動するように構成することによって、リニアガイド４１４（４２４）により、水平機構板４１１（水平共用板４１３）と水平共用板４１３（定盤取付板４２３）とがＸ方向（Ｙ方向）以外の方向に位置ずれするのを規制することができるので、Ｘ方向（Ｙ方向）の振動成分をより確実に除振することができる。
【００８０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、鉛直方向除振機構２に１つのバネ部材２５を配置した上記第１実施形態とは異なり、鉛直方向除振機構５０２にバネ定数の異なる複数のバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを設けた構成について説明する。なお、第３実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本発明の第３実施形態の鉛直方向除振機構５０２では、図８に示すように、バネ配置空間２４にバネ定数の異なる４つのバネ部材５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃおよび５２５ｄが設置されている。詳細には、バネ配置空間２４内の底部２１（図４参照）上には、４つのアクチュエータ５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃおよび５２６ｄが設置されている。４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄの上部には、それぞれ、バネ部材５２５ａ〜５２５ｄが取り付けられている。また、４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄは、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを互いに独立して鉛直方向に移動する機能を有している。また、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄは、水平方向除振機構３（図４参照）とは独立して設けられている。なお、４つのバネ部材５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃおよび５２５ｄは、本発明の「第１バネ部材」の一例である。
【００８３】
上部シリンダ２３（図４参照）の下側には、荷重センサ５２７が取り付けられている。また、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄは、アクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄにより鉛直上方向に移動されることによって、上端部が荷重センサ５２７の下面に当接されるように構成されている。また、荷重センサ５２７は、荷重センサ５２７の下面に当接するバネ部材により支持される重量を検出するように構成されている。また、上部シリンダ２３（図４参照）と底部２１（図４参照）との間には、上部シリンダ２３と底部２１との相対変位を検知する変位センサ５２８が設置されている。
【００８４】
また、鉛直方向除振機構５０２には、制御部５２９が設けられている。この制御部５２９は、４つのアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄと、荷重センサ５２７と、変位センサ５２８とに接続されている。制御部５２９は、荷重センサ５２７による検出結果に基づいて、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄのうち、より適したバネ定数となるバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択するように構成されている。詳細には、制御部５２９は、荷重センサ５２７による検出結果と、ユーザにより設定される所望の共振周波数とに基づいて、目標とするバネ定数を算出するように構成されている。ここで、目標とするバネ定数は、以下の式（２）により算出する。
【００８５】
共振周波数＝１／２π×√（Ｋ／Ｍ）・・・・・（２）
上記式（２）において、Ｋは、バネ定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｍは、バネ部材が支持する重量（Ｎ）をそれぞれ表す。
【００８６】
また、制御部５２９は、目標とするバネ定数となるように、より適したバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択する。また、制御部５２９は、算出したバネ定数と荷重センサ５２７による検出結果とに基づいて、バネ部材の縮み量を算出するように構成されている。また、制御部５２９は、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄのうちの選択したバネ部材を、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄを駆動させて作動位置に移動するように構成されている。この際、制御部５２９は、選択したバネ部材の縮み量が算出した縮み量となるように、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄのストローク量を調整するように構成されている。さらに、制御部５２９は、バネ部材により支持する重量が変化した場合でも、対応するアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄのストローク量を調整して、支持する上部シリンダ２３の高さ位置が変動しないようにすることも可能である。
【００８７】
上記の構成により、第３実施形態の鉛直方向除振機構５０２は、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄを用いてバネ定数を変化させるとともに、より適したバネ定数のバネ部材により鉛直方向の床振動を除振するように構成されている。また、鉛直方向除振機構５０２は、水平方向除振機構３（図４参照）とは独立して設けられたバネ部材の鉛直方向の伸縮に伴う復元力により鉛直方向の除振を行うので、水平方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０（図４参照）の鉛直方向の振動を除振することが可能である。
【００８８】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８９】
第３実施形態では、上記のように、鉛直方向除振機構５０２を、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの組み合わせによりバネ定数を変化させて鉛直方向の床振動を除振するように構成することによって、バネ部材により支持する荷重が変化した場合でも、バネ定数を変化させることにより共振周波数が変化するのを抑制することができるので、鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。
【００９０】
また、第３実施形態では、上記のように、バネ部材５２５ａ〜５２５ｄのバネ定数を変化させるアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄを設けることによって、バネ部材により支持する荷重の変化に応じて容易にバネ部材のバネ定数を変化させることができる。
【００９１】
また、第３実施形態では、上記のように、荷重センサ５２７の検出結果に基づいて、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの中から検出された荷重に対応するバネ定数のバネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択されたバネ部材をアクチュエータ５２６ａ〜５２６ｄにより作動位置に移動させるように制御する制御部５２９を設けることによって、作動させるバネ部材を、４つのバネ部材５２５ａ〜５２５ｄの中から単体または複数の組み合わせで幅広く選択することができるので、バネ部材により支持する荷重に対してより適したバネ定数に調整することができる。これにより、鉛直方向の床振動をより効果的に除振することができる。
【００９２】
また、第３実施形態では、上記のように、制御部５２９により、荷重センサ５２７の検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ定数とバネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出したバネ部材の縮み量に基づいて、選択されたバネ部材を移動させるアクチュエータのストローク量を調整することによって、制御部５２９により、荷重センサ５２７の検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、バネ部材のバネ定数および縮み量を精度よく算出することができるので、選択されたバネ部材が所定の縮み量になるようにアクチュエータのストローク量を調整して鉛直方向の床振動を効果的に除振することができる。また、バネ部材の縮み量が変化する場合でも、縮み量の変化分に基づいてアクチュエータのストローク量を調整することによって、支持する定盤（被支持体）（図示せず）の鉛直方向の位置（高さ位置）が変動されないようにすることができる。
【００９３】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９４】
（第４実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、振り子６１２の丸軸部６１２ａが、水平機構板３１１に接触する第１部分６１２ｂと、水平共用板３１３に接触して支持するとともに、第１部分６１２ｂよりも小さい半径を有する第２部分６１２ｃとを含む構成について説明する。なお、第４実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９５】
本発明の第４実施形態のＸ方向除振部６３１の丸軸部６１２ａは、図９に示すように、半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、半径ｒ１よりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを一体的に含む段付きコロである。ここで、第２部分６１２ｃの半径ｒ２は、第１部分６１２ｂの半径ｒ１の１／２以下の大きさである。また、第１部分６１２ｂと第２部分６１２ｃとは、同一の回転中心線を有している。また、丸軸部６１２ａは、第１部分６１２ｂが水平機構板３１１の上面に線接触するように水平機構板３１１上に載置されている。また、丸軸部６１２ａは、第２部分６１２ｃが水平共用板３１３の下面に線接触して上方の水平共用板３１３を支持するように構成されている。これにより、水平機構板３１１のＸ１方向（Ｘ２方向）への移動に伴って丸軸部６１２ａが回動されるとともに、丸軸部６１２ａの回動に伴って水平共用板３１３が水平機構板３１１とは反対方向のＸ２方向（Ｘ１方向）に移動される。また、水平機構板３１１と水平共用板３１３とが丸軸部６１２ａを介してＸ方向に相対変位する際に、水平共用板３１３の移動量（変位量）は水平機構板３１１の移動量（変位量）よりも小さくなる。この場合、水平機構板３１１の移動量（変位量）と水平共用板３１３の移動量（変位量）との比（振幅比）は、第１部分６１２ｂの半径ｒ１と第２部分６１２ｃの半径ｒ２との比となる。すなわち、水平共用板３１３の移動量（変位量）は、水平機構板３１１の移動量（変位量）の１／２以下となる。また、丸軸部６１２ａの回動に伴って腕部３１２ｂが回動されて錘部３１２ｃが持ち上げられる。これにより、振り子６１２には、水平機構板３１１と水平共用板３１３との相対変位を元に戻そうとする復元力が発生する。
【００９６】
図１０に、第４実施形態の段付きコロを用いた場合と比較例による段付きコロを用いない場合との振動特性の比較を示す。図１０に示すように、水平機構板３１１と水平共用板３１３との振幅比を示すゲイン（ｄＢ）（縦軸）と周波数（横軸）との関係において、段付きコロを用いない比較例では、周波数が低い領域ではゲインが０（ゼロ）で推移し、共振周波数の近傍ではゲインが正（プラス）の値となる。また、比較例では、周波数が共振周波数を超えるとゲインが徐々に低下して負（マイナス）の値となり、周波数が高くなればなるほどゲインは小さくなる。すなわち、段付きコロを用いない比較例では、周波数が低い領域では水平機構板３１１と水平共用板３１３との移動量（変位量）が同じである。共振周波数の近傍では水平機構板３１１の移動量（変位量）に対して水平共用板３１３の移動量（変位量）が増幅される。そして、周波数が高くなればなるほど水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなって除振効果が高くなる。
【００９７】
一方、段付きコロを用いた第４実施形態では、周波数が低い領域ではゲインが所定の負（マイナス）の値で推移し、共振周波数の近傍ではゲインが増加している。そして、周波数が共振周波数を超えるとゲインが徐々に低下して、周波数が高くなればなるほどゲインは小さくなる。すなわち、段付きコロを用いた第４実施形態では、周波数が低い領域でも水平機構板３１１の移動量（変位量）に対して水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなる。また、共振周波数の近傍では水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が増加するが、周波数が高くなればなるほど水平機構板３１１の移動量（変位量）に対する水平共用板３１３の移動量（変位量）が小さくなって除振効果が高くなる。また、段付きコロを用いた第４実施形態と段付きコロを用いない比較例とで共振周波数は変化しない。
【００９８】
ここで、段付きコロを用いた第４実施形態では、段付きコロを用いない比較例に比べて、ゲインが周波数全域にわたって所定の値だけ小さくなる。段付きコロを用いた第４実施形態（大きい方の半径をｒ１、小さい方の半径をｒ２とした場合）と、段付きコロを用いない比較例（丸軸部の半径ｒ１とした場合）とのゲインの差は、以下の式（３）により得られる。
【００９９】
２０ｌｏｇ｜ｒ２／ｒ１｜・・・・・（３）
上記式（３）において、ｒ１は、段付きコロを用いた場合（第４実施形態）の大きい方の半径（ｍｍ）および段付きコロを用いない場合（比較例）の丸軸部の半径（ｍｍ）、ｒ２は、段付きコロを用いた場合（第４実施形態）の小さい方の半径（ｍｍ）をそれぞれ表す。
【０１００】
上記式（３）によれば、たとえば、第１部分６１２ｂの半径ｒ１が４０（ｍｍ）であり、第２部分６１２ｃの半径ｒ２が２０（ｍｍ）の場合には、２０ｌｏｇ｜２０／４０｜＝約−６（ｄＢ）となる。この場合、段付きコロを用いる第４実施形態では、段付きコロを用いない場合（比較例）に比べて、周波数全域にわたってゲインが６（ｄＢ）小さくなる。
【０１０１】
上記の構成により、第４実施形態のＸ方向除振部６３１は、床面１１０のＸ方向成分の振動を振り子６１２の復元力により除振することが可能である。この際、振り子６１２の復元力に伴って鉛直方向の力成分は生じないので、Ｘ方向除振部６３１は、鉛直方向の力に対して影響を与えることなく床面１１０のＸ方向成分の振動を除振することが可能である。
【０１０２】
また、第４実施形態の図示しないＹ方向除振部の振り子の丸軸部についても、上記したＸ方向除振部６３１と同様に、水平共用板３１３（図４参照）に接触する第１部分と、定盤取付板３２３（図４参照）に接触して支持するとともに、第１部分よりも小さい直径を有する第２部分とを含むように構成されている。
【０１０３】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０４】
第４実施形態では、上記のように、丸軸部６１２ａに、水平機構板３１１に接触する半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、水平共用板３１３に接触して支持するとともに、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを設けることによって、水平方向の床振動に起因して水平機構板３１１と水平共用板３１３とが水平方向に相対変位する際に、半径ｒ１の第１部分６１２ｂに接触する水平機構板３１１の変位量（振幅）に対して、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃに接触して支持される水平共用板３１３の変位量（振幅）を小さくすることができる。これにより、水平共用板３１３の変位量（振幅）を小さくして水平方向（水平面内）の床振動を有効に除振することができる。
【０１０５】
また、第４実施形態では、上記のように、第２部分６１２ｃの半径ｒ２を、第１部分６１２ｂの半径ｒ１の１／２以下にすることによって、水平共用板３１３の変位量（振幅）を水平機構板３１１の変位量（振幅）の１／２以下にすることができるので、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１０６】
また、第４実施形態では、上記のように、丸軸部６１２ａを、半径ｒ１を有する第１部分６１２ｂと、第１部分６１２ｂよりも小さい半径ｒ２を有する第２部分６１２ｃとを含む段付きコロとすることによって、段付きコロにより、容易に、同一の回転中心線を有するとともに異なる半径（直径）を有する第１部分６１２ｂと第２部分６１２ｃとを設けることができる。
【０１０７】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０８】
（第５実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、上記第２実施形態とは異なり、水平共用板４１３ａに水平バネ４１９を設けるとともに、水平バネ４１９を介して振り子４１２の腕部４１２ｅが水平共用板４１３ａに連結されたＸ方向除振部４３１ａについて説明する。なお、第５実施形態では、Ｙ方向除振部は、Ｘ方向除振部４３１ａと同様の構成を有するため説明を省略する。
【０１０９】
本発明の第５実施形態のＸ方向除振部４３１ａでは、図１１に示すように、振り子４１２の腕部４１２ｅが一対の水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに連結されている。すなわち、振り子４１２の腕部４１２ｅは、水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに対して間接的に接続されており、水平共用板４１３ａに対して直接的には接続されていない。水平バネ４１９は、引張コイルバネである。なお、水平共用板４１３ａは、本発明の「第２水平テーブル」の一例である。
【０１１０】
また、図１１に示すように、水平共用板４１３ａには、一対の水平バネ４１９を取り付けるための一対の水平バネ取付部４１７が設けられている。また、一対の水平バネ取付部４１７は、腕部４１２ｅのＸ方向の両側に配置されている。また、振り子４１２の腕部４１２ｅには、ネジ４１５よりも上側の位置にピン４１８が設けられている。そして、水平バネ４１９は、一方端部が水平バネ取付部４１７に取り付けられるとともに、他方端部がピン４１８に取り付けられている。また、水平共用板４１３ａおよび水平機構板４１１は、振り子４１２の腕部４１２ｅが回動する際に、互いにＸ方向に相対変位するように構成されている。この際、水平共用板４１３ａには、振り子４１２の腕部４１２ｅの回動に伴って水平バネ４１９を介してＸ方向の引張力が付与される。同時に、振り子４１２の腕部４１２ｅには、ピン４１８を介してＸ方向の両側から引張力が付与される。なお、水平バネ４１９は、本発明の「第２バネ部材」の一例である。
【０１１１】
また、水平バネ取付部４１７には、水平バネ４１９の引張力を調整するための図示しない調整機構が設けられており、水平共用板４１３ａおよび水平機構板４１１の原点位置（互いに相対変位していない位置）において、振り子４１２が鉛直方向に延びるように配置されるように調整機構が設定されている。
【０１１２】
図１２に、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成と水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成（振り子４１２のみの構成）との振動特性の比較を示す。図１２に示すように、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成では、振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域において徐々に振幅比（水平機構板４１１と水平共用板４１３との振幅比）を示すゲイン（ｄＢ）（縦軸）が低下している。すなわち、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成では、振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域において、周波数が高くなればなるほど除振効果が高くなる。
【０１１３】
一方、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成（振り子４１２のみの構成）とは異なり、振り子４１２による共振ピークに加えて、水平バネ４１９による共振ピークも発生している。また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成の振り子４１２の共振ピークは、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成の振り子４１２の共振ピークと略一致する。また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９の共振周波数の近傍の周波数域において、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成よりもゲインが高くなる。しかしながら、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、水平バネ４１９の共振周波数を超えると、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成に比べてゲインがより急激に低下する。そして、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成では、所定の周波数よりも高い周波数域において、水平バネ４１９を設けない上記第２実施形態の構成よりもゲインが低くなり、より高い除振効果を得ることができる。
【０１１４】
また、水平バネ４１９を設けた第５実施形態の構成の振動特性における振り子４１２および水平バネ４１９の共振周波数を得るための方程式は、以下に示す式（４）となる。
【０１１５】
【数４】
上記式（４）において、ｍは、水平共用板４１３ａおよび水平共用板４１３ａより上方の質量（ｋｇ）、Ｍは、振り子４１２の質量（ｋｇ）、Ｌは、振り子４１２の回転中心から振り子４１２の重心までの距離（ｍ）、ｈは、振り子４１２の回転中心からピン４１８までの距離（ｍ）、ｋは、水平バネ４１９のバネ定数（Ｎ／ｍ）、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）、ωは、水平バネ４１９および振り子４１２の固有角周波数（ｒａｄ／ｓ）をそれぞれ表す。
【０１１６】
また、第５実施形態では、水平バネ４１９の共振周波数を、振り子４１２の共振周波数よりも大きく、かつ、振り子４１２の共振周波数の近傍の値となるようにバネ定数を設定している。具体的には、水平バネ４１９の共振周波数を、振り子４１２の共振周波数よりも高く、その差が約５Ｈｚ以内となるように設定している。また、水平バネ４１９の共振周波数を振り子４１２の共振周波数の近傍の値にするための水平バネ４１９のバネ定数を、以下に示す式（５）により得られるバネ定数ｋを目安に設定している。
【０１１７】
ｋ＝ｍ×ｇ／Ｌ・・・・・（５）
上記式（５）において、ｋは、水平バネ４１９のバネ定数（Ｎ／ｍ）、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）、Ｌは、振り子４１２の回転中心から振り子４１２の重心までの距離（ｍ）をそれぞれ表す。
【０１１８】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１１９】
第５実施形態では、上記のように、水平共用板４１３ａに取り付けられた水平バネ４１９を設け、振り子４１２の腕部４１２ｅを、水平バネ４１９を介して水平共用板４１３ａに連結するとともに、水平機構板４１１および水平共用板４１３ａの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成することによって、振り子４１２および水平バネ４１９により、振り子４１２のみで除振する上記第２実施形態の構成に比べて、所定の周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１２０】
また、第５実施形態では、上記のように、水平バネ４１９の共振周波数が振り子４１２の共振周波数よりも大きくなるように構成することによって、振り子４１２により水平方向の床振動を除振しながら、高い周波数域において、水平バネ４１９により除振効果を高めることができる。
【０１２１】
また、第５実施形態では、上記のように、水平バネ４１９の共振周波数が振り子４１２の共振周波数の近傍の値となるように構成することによって、振り子４１２により除振効果が得られる振り子４１２の共振周波数よりも高い周波数域と略同じ周波数域において、水平方向の床振動をより有効に除振することができる。
【０１２２】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【０１２３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１２４】
たとえば、上記第１、第２、第４および第５実施形態では、鉛直方向除振機構を、バネ部材の復元力を用いて鉛直方向の振動を除振するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平方向除振機構の除振動作に影響を与えない鉛直方向除振機構であれば、バネ部材以外の、たとえば空気圧を用いて鉛直方向の振動を除振するように鉛直方向除振機構を構成してもよい。
【０１２５】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１バネ部材の一例として、圧縮コイルバネからなるバネ部材を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮コイルバネ以外のバネ部材であってもよい。
【０１２６】
また、上記第１〜第５実施形態では、水平方向除振機構を、Ｘ方向除振部およびＹ方向除振部により２軸の除振を行うように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平方向除振機構を、Ｘ方向除振部またはＹ方向除振部により１軸の除振を行うように構成してもよい。
【０１２７】
また、上記第１〜第５実施形態では、鉛直方向除振機構を、バネ部材による復元力とオリフィスによる減衰力とを用いて鉛直方向の振動を除振するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、鉛直方向除振機構を、バネ部材による復元力のみを用いて鉛直方向の振動を除振するように構成してもよい。
【０１２８】
また、上記第３実施形態では、バネ定数の異なる４つのバネ部材の組み合わせによりバネ定数を変化させる構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のバネ部材を用いることなく、たとえば、非線形特性を有する１つのバネ部材を用いてバネ定数を変化させる構成であってもよい。また、４つ以外の、２、３または５つ以上のバネ部材の組み合わせによりバネ定数を変化させる構成であってもよい。
【０１２９】
また、上記第３実施形態では、図８に示すように、バネ配置空間において４つのバネ部材を直線状に配列する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バネ配置空間において、４つのバネ部材を配置スペースが小さくなるように平面的に見て円形状に配置する構成であってもよいし、直線状または円形状以外の配置形状を有して構成してもよい。
【０１３０】
また、上記第４実施形態では、丸軸部の第２部分の半径を第１部分の半径の１／２以下に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、丸軸部の第２部分の半径が第１部分の半径よりも小さければ、第２部分の半径を第１部分の半径の１／２よりも大きくなるように構成してもよい。
【０１３１】
また、上記第５実施形態では、第２バネ部材の一例として、引張コイルバネを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮コイルバネや板バネなど、引張コイルバネ以外のバネ部材であってもよい。
【０１３２】
また、上記第５実施形態では、第１水平テーブルとしての水平機構板および第２水平テーブルとしての水平共用板の間にリニアガイドを設けて、リニアガイドを介して水平機構板および水平共用板が互いに水平方向に相対変位するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、リニアガイド以外の、たとえば、図１３に示すように、水平機構板および水平共用板の間にコロ４１４ｃを設けて、コロ４１４ｃを介して水平機構板および水平共用板が互いに水平方向に相対変位する構成であってもよい。
【０１３３】
また、上記第１〜第５実施形態では、本発明の除振装置を露光装置に用いられる精密ステージ装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、除振装置を露光装置以外の装置に用いられる精密ステージ装置に適用してもよいし、精密ステージ装置以外の装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
２、５０２ 鉛直方向除振機構
３、４０３ 水平方向除振機構
２５、５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃ、５２５ｄ バネ部材（第１バネ部材）
３１、４３１、６３１、４３１ａ Ｘ方向除振部
３２、４３２ Ｙ方向除振部
１００、４００ 除振装置
２１１ａ オリフィス
３１１、４１１ 水平機構板（第１水平テーブル）
３１２、３２２、４１２、４２２、６１２ 振り子
３１２ａ、３２２ａ、６１２ａ 丸軸部
３１２ｂ、３２２ｂ、４１２ｂ、４２２ｂ、４１２ｅ 腕部
３１２ｄ ベアリング（軸受け部）
３１２ｅ 係合爪（移動規制部）
３１３、４１３、４１３ａ 水平共用板（第１水平テーブル、第２水平テーブル）
３２３、４２３ 定盤取付板（第２水平テーブル）
４１４、４２４ リニアガイド
４１９ 水平バネ（第２バネ部材）
５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄ アクチュエータ
５２７ 荷重センサ
５２９ 制御部
６１２ｂ 第１部分
６１２ｃ 第２部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、
前記鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を含み、前記振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを備え、
前記鉛直方向除振機構および前記振り子を含む水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている、除振装置。
【請求項２】
前記鉛直方向除振機構は、床側に配置されており、
前記水平方向除振機構の前記振り子の回動軸は、前記床とは反対側に配置されているとともに、前記振り子の腕部は、前記鉛直方向除振機構の側方の外側に前記鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように配置されている、請求項１に記載の除振装置。
【請求項３】
前記鉛直方向除振機構は、１つ設けられており、
前記振り子を含む水平方向除振機構は、水平面内で直交する２つの軸にそれぞれ１つずつ設けられており、
１つの前記鉛直方向除振機構と、２つの前記水平方向除振機構とにより、３軸の除振を行うように構成されている、請求項１または２に記載の除振装置。
【請求項４】
前記鉛直方向除振機構は、前記振り子を含む水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材を含むとともに、少なくとも前記第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項５】
前記鉛直方向除振機構は、前記第１バネ部材に加えて減衰力を発生させるためのオリフィスをさらに含み、前記第１バネ部材による復元力および前記オリフィスによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項４に記載の除振装置。
【請求項６】
前記第１バネ部材は、バネ定数を変化可能に構成されており、
前記鉛直方向除振機構は、前記バネ定数を変化可能な前記第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項４に記載の除振装置。
【請求項７】
前記鉛直方向除振機構は、前記第１バネ部材のバネ定数を変化させるアクチュエータを含む、請求項６に記載の除振装置。
【請求項８】
前記鉛直方向除振機構は、
複数の異なるバネ定数を有する前記第１バネ部材と、
複数の前記第１バネ部材をそれぞれ移動させる複数の前記アクチュエータと、
前記第１バネ部材により支持する荷重を検出する荷重センサと、
前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記複数の第１バネ部材の中から検出された前記荷重に対応するバネ定数の前記第１バネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択された前記第１バネ部材を前記アクチュエータにより作動位置に移動させるように制御する制御部とを含む、請求項７に記載の除振装置。
【請求項９】
前記鉛直方向除振機構の制御部は、前記荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、前記バネ定数と前記第１バネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出した前記第１バネ部材の縮み量に基づいて、前記選択された第１バネ部材を移動させる前記アクチュエータのストローク量を調整するように構成されている、請求項８に記載の除振装置。
【請求項１０】
前記水平方向除振機構は、
所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、
前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとの間に配置され、前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるとともに、前記振り子の腕部が取り付けられることにより前記振り子の回動軸になる丸軸部とを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１１】
前記水平方向除振機構は、
前記丸軸部を回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有する軸受け部と、
前記軸受け部の溝部に係合することにより前記軸受け部に支持される前記丸軸部の軸方向の移動を規制する移動規制部とをさらに含む、請求項１０に記載の除振装置。
【請求項１２】
前記丸軸部は、
前記第１水平テーブルに接触する第１の直径を有する第１部分と、
前記第２水平テーブルに接触して支持するとともに、前記第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む、請求項１０または１１に記載の除振装置。
【請求項１３】
前記第２部分の第２の直径は、前記第１部分の第１の直径の１／２以下である、請求項１２に記載の除振装置。
【請求項１４】
前記丸軸部は、第１の直径を有する第１部分と、前記第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む段付きコロである、請求項１２または１３に記載の除振装置。
【請求項１５】
前記水平方向除振機構は、
所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、
前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとの間に配置され、前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるリニアガイドとを含み、
前記振り子の腕部は、前記第１水平テーブルおよび前記第２水平テーブルの相対変位に伴って回動するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１６】
前記水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置され、互いに水平方向に相対変位可能な第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、前記第２水平テーブルに取り付けられた第２バネ部材とを含み、
前記振り子の腕部は、前記第２バネ部材を介して前記第２水平テーブルに連結されているとともに、前記第１水平テーブルおよび前記第２水平テーブルの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１７】
前記第２バネ部材の共振周波数が前記振り子の共振周波数よりも大きくなるように前記第２バネ部材のバネ定数が設定されている、請求項１６に記載の除振装置。
【請求項１８】
前記第２バネ部材の共振周波数が前記振り子の共振周波数の近傍の値となるように前記第２バネ部材のバネ定数が設定されている、請求項１７に記載の除振装置。
【請求項１９】
鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、前記鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を有し、前記振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを含む除振装置を備え、
前記鉛直方向除振機構および前記振り子を有する水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている、精密ステージ装置。
【請求項１】
鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、
前記鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を含み、前記振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを備え、
前記鉛直方向除振機構および前記振り子を含む水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている、除振装置。
【請求項２】
前記鉛直方向除振機構は、床側に配置されており、
前記水平方向除振機構の前記振り子の回動軸は、前記床とは反対側に配置されているとともに、前記振り子の腕部は、前記鉛直方向除振機構の側方の外側に前記鉛直方向除振機構と高さ位置が重複するように配置されている、請求項１に記載の除振装置。
【請求項３】
前記鉛直方向除振機構は、１つ設けられており、
前記振り子を含む水平方向除振機構は、水平面内で直交する２つの軸にそれぞれ１つずつ設けられており、
１つの前記鉛直方向除振機構と、２つの前記水平方向除振機構とにより、３軸の除振を行うように構成されている、請求項１または２に記載の除振装置。
【請求項４】
前記鉛直方向除振機構は、前記振り子を含む水平方向除振機構とは独立して設けられた第１バネ部材を含むとともに、少なくとも前記第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項５】
前記鉛直方向除振機構は、前記第１バネ部材に加えて減衰力を発生させるためのオリフィスをさらに含み、前記第１バネ部材による復元力および前記オリフィスによる減衰力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項４に記載の除振装置。
【請求項６】
前記第１バネ部材は、バネ定数を変化可能に構成されており、
前記鉛直方向除振機構は、前記バネ定数を変化可能な前記第１バネ部材による復元力を用いて鉛直方向の床振動を除振するように構成されている、請求項４に記載の除振装置。
【請求項７】
前記鉛直方向除振機構は、前記第１バネ部材のバネ定数を変化させるアクチュエータを含む、請求項６に記載の除振装置。
【請求項８】
前記鉛直方向除振機構は、
複数の異なるバネ定数を有する前記第１バネ部材と、
複数の前記第１バネ部材をそれぞれ移動させる複数の前記アクチュエータと、
前記第１バネ部材により支持する荷重を検出する荷重センサと、
前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記複数の第１バネ部材の中から検出された前記荷重に対応するバネ定数の前記第１バネ部材を単体または複数の組み合わせで選択し、選択された前記第１バネ部材を前記アクチュエータにより作動位置に移動させるように制御する制御部とを含む、請求項７に記載の除振装置。
【請求項９】
前記鉛直方向除振機構の制御部は、前記荷重センサの検出結果と所望の共振周波数とに基づいて、前記バネ定数と前記第１バネ部材の縮み量とを算出するとともに、算出した前記第１バネ部材の縮み量に基づいて、前記選択された第１バネ部材を移動させる前記アクチュエータのストローク量を調整するように構成されている、請求項８に記載の除振装置。
【請求項１０】
前記水平方向除振機構は、
所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、
前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとの間に配置され、前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるとともに、前記振り子の腕部が取り付けられることにより前記振り子の回動軸になる丸軸部とを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１１】
前記水平方向除振機構は、
前記丸軸部を回転可能に支持するとともに、外周部に溝を有する軸受け部と、
前記軸受け部の溝部に係合することにより前記軸受け部に支持される前記丸軸部の軸方向の移動を規制する移動規制部とをさらに含む、請求項１０に記載の除振装置。
【請求項１２】
前記丸軸部は、
前記第１水平テーブルに接触する第１の直径を有する第１部分と、
前記第２水平テーブルに接触して支持するとともに、前記第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む、請求項１０または１１に記載の除振装置。
【請求項１３】
前記第２部分の第２の直径は、前記第１部分の第１の直径の１／２以下である、請求項１２に記載の除振装置。
【請求項１４】
前記丸軸部は、第１の直径を有する第１部分と、前記第１部分よりも小さい第２の直径を有する第２部分とを含む段付きコロである、請求項１２または１３に記載の除振装置。
【請求項１５】
前記水平方向除振機構は、
所定の間隔を隔てて対向するように配置された第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、
前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとの間に配置され、前記第１水平テーブルと前記第２水平テーブルとを水平方向に相対変位させるリニアガイドとを含み、
前記振り子の腕部は、前記第１水平テーブルおよび前記第２水平テーブルの相対変位に伴って回動するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１６】
前記水平方向除振機構は、所定の間隔を隔てて対向するように配置され、互いに水平方向に相対変位可能な第１水平テーブルおよび第２水平テーブルと、前記第２水平テーブルに取り付けられた第２バネ部材とを含み、
前記振り子の腕部は、前記第２バネ部材を介して前記第２水平テーブルに連結されているとともに、前記第１水平テーブルおよび前記第２水平テーブルの水平方向の相対変位に伴って回動するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１７】
前記第２バネ部材の共振周波数が前記振り子の共振周波数よりも大きくなるように前記第２バネ部材のバネ定数が設定されている、請求項１６に記載の除振装置。
【請求項１８】
前記第２バネ部材の共振周波数が前記振り子の共振周波数の近傍の値となるように前記第２バネ部材のバネ定数が設定されている、請求項１７に記載の除振装置。
【請求項１９】
鉛直方向の床振動を除振する鉛直方向除振機構と、前記鉛直方向除振機構とは独立して設けられた振り子を有し、前記振り子の復元力を用いて水平方向の床振動を除振する水平方向除振機構とを含む除振装置を備え、
前記鉛直方向除振機構および前記振り子を有する水平方向除振機構は、それぞれの除振動作時に除振方向の力成分が他の除振方向の力成分に対して影響を与えないように構成されている、精密ステージ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２２０５１６（Ｐ２０１１−２２０５１６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４５１４（Ｐ２０１０−１６４５１４）
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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