除振装置
【課題】 本発明は、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することを課題とする。
【解決手段】 第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第１の補正手段４２Ａにより運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、第２の検出手段第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮して、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正する。
【解決手段】 第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第１の補正手段４２Ａにより運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、第２の検出手段第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮して、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除振装置に係り、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡や半導体露光装置等の高精度に駆動するステージを備えた装置では、外部からの振動がステージに伝わることを抑制するための除振装置が設けられている。
【０００３】
除振装置は、例えば、除振台と、床に対して除振台を支持し、床からの振動を除振する除振支持機構と、除振台の傾きを制御するアクチュエータと、除振台の振動を検出するセンサと、センサの検出信号に基づきアクチュエータを制御する制御手段から構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
センサは、除振台の鉛直（Ｚ軸）方向の変動を検出する鉛直方向用センサと、除振台の水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向の変動を検出する水平方向用センサとから構成される。アクチュエータは、除振台を鉛直方向に駆動させる鉛直方向アクチュエータと、除振台を水平方向に駆動させる水平方向アクチュエータとから構成される。
【０００５】
制御手段は、鉛直方向用センサの検出信号から演算されたＺ軸方向の運動モード、θx方向（Ｘ軸の回転方向）の運動モード、及びθy方向（Ｙ軸の回転方向）の運動モードに基づいて、鉛直制御用アクチュエータを駆動させると共に、水平方向用センサの検出信号から演算された水平２軸方向の運動モードとθz方向（Ｚ軸の回転方向）の運動モードとに基づいて、水平制御用アクチュエータを駆動させる。
【０００６】
このような除振装置では、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっている。
【特許文献１】特開平１０−２５９８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。なお、図１において、変動前の除振装置を点線で示す。また、同図中において、計測面１０３は水平方向用センサ１０２が測定する除振台１０１の面、Ｇ１は除振装置１００の重心位置をそれぞれ示している。
【０００８】
しかしながら、従来の除振装置は、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっており、例えば、図１に示すように、除振台１０１がθy方向に変動した際、水平方向用センサ１０２（床１０４側に設けられる）の測定値ｘにθy方向の変動による誤差成分Δｘが含まれ、制御手段は誤差成分Δｘを含んだ測定値ｘに基づいて、水平方向アクチュエータの駆動量を求めてしまう。
【０００９】
そのため、除振台１０１の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが困難であるという問題があった。なお、除振台１０１がθx方向に変動した場合にも同様な問題が発生する。
【００１０】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、除振台と、前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の検出手段と、前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の検出手段と、前記除振台を鉛直方向に変位させる第１のアクチュエータと、除振台を水平２軸方向に変位させる第２のアクチュエータとを有すると共に、外部からの振動が除振台に伝わることを抑制する除振ユニットと、前記第１の検出手段の検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzDと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxD，ＭθyDとを求める第１の演算手段と、前記第２の検出手段の検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxD，ＭyDと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求める第２の演算手段と、前記運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDに基づき、第１のアクチュエータの第１の駆動量を求める第１の駆動量演算手段と、前記運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２のアクチュエータの第２の駆動量を求める第２の駆動量演算手段と、前記第１及び第２の駆動量に基づいて、第１及び第２のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを有する除振装置であって、前記第２の演算手段は、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づき、運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを補正する第１の補正手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、第２の駆動量演算手段は、前記第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２の駆動量を補正する第２の補正手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記第１及び第２の検出手段は、変位センサからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサと、前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサと、前記第１の加速度センサの検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzAと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxA，ＭθyAとを求める第３の演算手段と、第３の補正手段を有し、前記第２の加速度センサの検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxA，ＭyAと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzAとを求める第４の演算手段とをさらに備え、前記第３の補正手段は、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づき、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記第１の駆動量演算手段は、運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDと、運動モードＭzA，ＭθxA，ＭθyAとに基づいて第１の駆動量を求め、前記第２の駆動量演算手段は、第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDと、第３の補正手段により補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAとに基づいて第２の駆動量を求めると共に、第２の補正手段により運動モードＭθxD，ＭθyD，ＭθxA，ＭθyAに基づいて、第２の駆動量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２の演算手段に第１の補正手段を設け、除振台が水平２軸の回転方向に変動した際、第１の補正手段により第２の検出手段の検出信号に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮して、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。図３は除振装置本体の断面図であり、図４は除振装置本体の平面図である。なお、図２〜図４において、Ｘ方向及びＹ方向は水平２軸方向、Ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示している。
【００２０】
図２に示すように、本実施の形態の除振装置１０は、除振装置本体１１と、除振装置本体１１の制御全般を行なう制御手段１２とを有する。除振装置１０は、外部からの振動を除振するためのものであり、例えば、高精度に駆動するステージを備える電子顕微鏡や半導体露光装置等に適用される。
【００２１】
図２〜図４を参照するに、除振装置本体１１は、除振台１３と、除振ユニット１５，１６とを有する。除振台１３は、直方体の形状をなしており、除振ユニット１５，１６を介して、床１４に支持されている。除振台１３上には、例えば、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動可能なステージ（図示せず）を設けることができる。また、除振台１３の剛性運動は、ＸＹＺ座標系を基準に考えるとＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸の回転方向θx、Ｙ軸の回転方向θy、及びＺ軸の回転方向θzの６つの運動モード（「振動モード」ともいう）に分解される。
【００２２】
除振ユニット１５は、除振台１３の４隅のうちの３箇所にそれぞれ設けられており、残りの１箇所には除振ユニット１６が設けられている。除振ユニット１５，１６は、床１４に対して除振台１３を支持すると共に、床１４からの振動を除振し、除振台１３の鉛直方向及び水平方向の傾きを調整するためのものである。
【００２３】
図５は、除振ユニットの断面図である。図５に示すように、除振ユニット１５は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３と、第２のアクチュエータ３４と、第１の変位センサ３６と、第２の変位センサ３７と、第１の加速度センサ３８と、第２の加速度センサ３９とを有する。
【００２４】
ベース部材１８は、板体１９と、板体１９上に一体的に形成された突出部２１とから構成される。ベース部材１８は、床１４上に配置される。浮上部材２２は、枠体２３と、枠体２３上に一体的に形成された突出部２４とから構成される。浮上部材２２は、除振支持機構２６，２７を介して、ベース部材１８に支持される。枠体２３は、突出部２１を囲むような形状とされており、枠体２３と突出部２１との間には隙間が形成されている。突出部２４は、例えば、ネジ締結により除振台１３に固定される。
【００２５】
除振支持機構２６は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２６は、水平方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの水平２軸方向の振動を除振する。
【００２６】
除振支持機構２７は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２７は、鉛直方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの鉛直方向の振動を除振するためのものである。除振支持機構２６，２７は、例えば、バネとダッシュポット等から構成することができる。
【００２７】
図６は、第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示した図である。第１のアクチュエータ３３は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振装置本体１１は、４つの第１のアクチュエータ３３（以下、「第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4」とする）を有する。第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4は、除振台１３をＺ軸方向に変位させるためのものである。
【００２８】
第２のアクチュエータ３４は、除振台１３をＸ−Ｙ方向に変位させるためのものである。除振装置本体１１は、除振台１３をＸ軸方向に変位させる第２のアクチュエータ３４x1，３４x2と、除振台１３をＹ軸方向に変位させる第２のアクチュエータ３４y1，３４y2とを有する。第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。
【００２９】
第１及び第２のアクチュエータ３３，３４は、除振台１３の姿勢が水平状態となるように制御するためのものである。第１及び第２のアクチュエータ３３，３４には、例えば、空気バネやボイスコイルモータ等を用いることができる。例えば、第１及び第２のアクチュエータ３３，３４として空気バネを用いるにより、ボイスコイルモータを用いた場合と比較して、第１及び第２のアクチュエータ３３，３４を小型化することができる。
【００３０】
図７は、第１及び第２の変位センサとの配設位置の一例を示した図である。第１の検出手段である第１の変位センサ３６は、除振台１３のＺ軸方向の変位を検出する第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3から構成される。第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3は、板体１９の上面１９Ａに設けられている。第１の変位センサ３６z1は検出信号Ｄz1、第１の変位センサ３６z2は検出信号Ｄz2、第１の変位センサ３６z3は検出信号Ｄz３をそれぞれ検出する。検出信号Ｄz1，Ｄz2，Ｄz3は、後述する第１の演算手段４１に送信される（図８参照）。
【００３１】
第２の検出手段である第２の変位センサ３７は、除振台１３のＸ軸方向の変位を検出する第２の変位センサ３７x1，３７x2と、Ｙ軸方向の除振台１３の変位を検出する第２の変位センサ３７y1とから構成される。第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1は、突出部２１の側面２１Ｃに設けられている。第２の変位センサ３７x1は検出信号Ｄx1、第２の変位センサ３７x2は検出信号Ｄx2、第２の変位センサ３７y1は検出信号Ｄy1をそれぞれ検出する。検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1は、後述する第２の演算手段４２に送信される（図８参照）。
【００３２】
第１の加速度センサ３８は、除振台１３のＺ軸方向の振動を検出する第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3から構成される。第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3は、枠体２３の上面２３Ａに設けられている。第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第１の加速度センサ３８z1は検出信号Ａz1、第１の加速度センサ３８z2は検出信号Ａz2、第１の加速度センサ３８z3は検出信号Ａz３をそれぞれ検出する。検出信号Ａz1，Ａz2，Ａz3は、後述する第３の演算手段４３に送信される（図８参照）。
【００３３】
第２の加速度センサ３９は、除振台１３のＸ軸方向の振動を検出する第２の加速度センサ３９x1，３９x2と、除振台１３のＹ軸方向の振動を検出する第２の加速度センサ３９y1とにより構成される。第２の加速度センサ３９は、枠体２３の側面２３Ｂに設けられている。第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第２の加速度センサ３９x1は検出信号Ａx1、第２の加速度センサ３９x2は検出信号Ａx2、第２の加速度センサ３９y1は検出信号Ａy1をそれぞれ検出する。検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1は、後述する第４の演算手段４４に送信される（図８参照）。
【００３４】
なお、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とは、それぞれ除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けるとよい。
【００３５】
除振台１３が傾いた際、除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置では、除振台１３の重心位置Ｇ２に近い位置よりも除振台１３の変動が大きくなる。そのため、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とを除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けることにより、除振台１３の変動を検出しやすくなる。
【００３６】
除振ユニット１６は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３（具体的には、第１のアクチュエータ３３z3）と、第２のアクチュエータ３４（具体的には、第２のアクチュエータ３４y2）とを有する。除振ユニット１６は、除振ユニット１５の構成から、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とを取り除いた構成とされる。
【００３７】
次に、図２及び図８を参照して、制御手段１２について説明する。図８は、制御手段が行う処理を説明するための図である。なお、図８において、ａ１〜ａ１２は除振台１３を所定の状態にするための入力値（以下、「入力値ａ１〜ａ１２」とする）を示している。また、ａ７〜ａ１２の具体的な数値は０である。
【００３８】
制御手段１２は、第１の演算手段４１と、第２の演算手段４２と、第３の演算手段４３と、第４の演算手段４４と、制御演算部５１〜５５と、第１の駆動量演算手段４５と、第２の駆動量演算手段４６と、アクチュエータ制御手段４７とを有する。
【００３９】
第１の演算手段４１は、第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3と接続されている。第１の演算手段４１は、第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z３からの検出信号Ｄz1，Ｄz2，Ｄz３に基づき、下記（１）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モードＭzDと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モードＭθxDと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モードＭθyDとを求める。このようにして求められる運動モードＭθxD，ＭθyDは、第２の演算手段４２に送信される。なお、下記（１）式において、第１の変位センサ３６z1の座標を（x，y，z）＝（３６z1x，３６z1y，３６z1z）、第１の変位センサ３６z2の座標を（x，y，z）＝（３６z2x，３６z2y，３６z2z）、第１の変位センサ３６z3の座標を（x，y，z）＝（３６z3x，３６z3y，３６z3z）、除振台１３の重心位置Ｇ２を（x，y，z）＝（Ｇ２x，Ｇ２y，Ｇ２z）とする。
【００４０】
【数１】
第２の演算手段４２は、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1と接続されており、第１の補正手段４２Ａを有する。第２の演算手段４２は、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1からの検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モードＭxDと、Ｙ軸の運動モードＭyDと、Ｚ軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求めると共に、第１の補正手段４２Ａにより第１の演算手段４１から送信される運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDの補正を行なう。第１の補正手段４２Ａを有する第２の演算手段４２は、下記（２）式により補正及び演算を行い、補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを出力する。
【００４１】
なお、下記（２）式において、第２の変位センサ３７x1の座標を（x，y，z）＝（３７x1x，３７x1y，３７x1z）、第２の変位センサ３７x2の座標を（x，y，z）＝（３７x2x，３７x2y，３７x2z）、第２の変位センサ３７y1の座標を（x，y，z）＝（３７y1x，３７y1y，３７y1z）とする。
【００４２】
【数２】
このように、第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第１の補正手段４２Ａにより第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。
【００４３】
第３の演算手段４３は、第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3と接続されている。第３の演算手段４３は、第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z３からの検出信号Ａz1，Ａz2，Ａz3に基づき、下記（３）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モードＭzAと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モードＭθxAと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モードＭθyAとを求める。第３の演算手段４３により求められた運動モードＭθxA，ＭθyAは、第４の演算手段４４に送信される。
【００４４】
なお、下記（３）式において、第１の加速度センサ３８z1の座標を（x，y，z）＝（３８z1x，３８z1y，３８z1z）、第１の加速度センサ３８z2の座標を（x，y，z）＝（３８z2x，３８z2y，３８z2z）、第１の加速度センサ３８z3の座標を（x，y，z）＝（３８z3x，３８z3y，３８z3z）とする。
【００４５】
【数３】
第４の演算手段４４は、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1と接続されており、第３の補正手段４４Ａを有する。第４の演算手段４４は、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1からの検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モードＭxAと、Ｙ軸の運動モードＭyAと、Ｚ軸の回転方向θzの運動モードＭθzAとを求めると共に、第３の補正手段４４Ａにより運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAの補正を行なう。第３の補正手段４４Ａを有する第４の演算手段４４は、下記（４）式により補正及び演算を行い、補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを出力する。
【００４６】
なお、下記（４）式において、第２の加速度センサ３９x1の座標を（x，y，z）＝（３９x1x，３９x1y，３９x1z）、第２の加速度センサ３９x2の座標を（x，y，z）＝（３９x2x，３９x2y，３９x2z）、第２の加速度センサ３９y1の座標を（x，y，z）＝（３９y1x，３９y1y，３９y1z）とする。
【００４７】
【数４】
このように、第４の演算手段４４に第３の補正手段４４Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第３の補正手段４４Ａにより第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1からの検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することにより、除振性能を向上させることが可能となる。
【００４８】
制御演算部５１は、第１の演算手段４１と接続されており、制御演算部５１Ａ〜５１Ｃから構成される。制御演算部５１Ａ〜５１Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部５１Ａは、運動モードＭzDに入力値ａ１が加えられた運動モードＭzD1が入力された際、運動モードＭzD2を出力する。制御演算部５１Ｂは、運動モードＭθxDに入力値ａ２が加えられた運動モードＭθxD1が入力された際、運動モードＭθxD2を出力する。制御演算部５１Ｃは、運動モードＭθyDに入力値ａ３が加えられた運動モードＭθyD1が入力された際、運動モードＭθyD2を出力する。制御演算部５１Ａ〜５１Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００４９】
制御演算部５２は、第２の演算手段４２と接続されており、制御演算部５２Ａ〜５２Ｃから構成される。制御演算部５２Ａ〜５２Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部５２Ａは、運動モードＭxDに入力値ａ４が加えられた運動モードＭxD1が入力された際、運動モードＭxD2を出力する。制御演算部５２Ｂは、運動モードＭθyDに入力値ａ５が加えられた運動モードＭθyD1が入力された際、運動モードＭθxD2を出力する。制御演算部５２Ｃは、運動モードＭθzDに入力値ａ６が加えられた運動モードＭθzD1が入力された際、運動モードＭθzD2を出力する。制御演算部５２Ａ〜５２Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５０】
制御演算部５３は、第３の演算手段４３と接続されており、制御演算部５３Ａ〜５３Ｃから構成される。制御演算部５３Ａ〜５３Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部５３Ａでは、運動モードＭzAに入力値ａ７が加えられた運動モードＭzA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭzA2を出力する。制御演算部５３Ｂでは、運動モードＭθxAに入力値ａ８が加えられた運動モードＭθxA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭθxA2を出力する。制御演算部５３Ｃでは、運動モードＭθyAに入力値ａ９が加えられた運動モードＭθyA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭθyA2を出力する。制御演算部５３Ａ〜５３Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５１】
制御演算部５４は、第４の演算手段４４と接続されており、制御演算部５４Ａ〜５４Ｃから構成される。制御演算部５４Ａ〜５４Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部５４Ａでは、運動モードＭxAに入力値ａ１０が加えられた運動モードＭxA1が入力された際、運動モードＭxA2を出力する。制御演算部５４Ｂでは、運動モードＭθyAに入力値ａ１１が加えられた運動モードＭθyA1が入力された際、運動モードＭθxA2を出力する。制御演算部５４Ｃでは、運動モードＭθzAに入力値ａ１２が加えられた運動モードＭθzA1が入力された際、運動モードＭθzA2を出力する。制御演算部５４Ａ〜５４Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５２】
第１の駆動量演算手段４５は、運動モードＭzD2に運動モードＭzA2が加えられた運動モードＭzと、運動モードＭθxD2に運動モードＭθxA2が加えられた運動モードＭθxと、運動モードＭθyD2に運動モードＭθyA2が加えられた運動モードＭθyとに基づいて、下記（５）式を用いた演算により、第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4の第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4を求める。第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4は、アクチュエータ制御手段４７に送信される。
【００５３】
なお、下記（５）式において、第１のアクチュエータ３３z1の座標を（x，y，z）＝（３３z1x，３３z1y，３３z1z）、第１のアクチュエータ３３z2の座標を（x，y，z）＝（３３z2x，３３z2y，３３z2z）、第１のアクチュエータ３３z3の座標を（x，y，z）＝（３３z3x，３３z3y，３３z3z）と表記する。
【００５４】
【数５】
第２の駆動量演算手段４６は、第２の補正手段４６Ａを有する。第２の駆動量演算手段４６は、下記（６）式により運動モードＭxD2に運動モードＭxA2が加えられた運動モードＭxと、運動モードＭyD2に運動モードＭyA2が加えられた運動モードＭyと、運動モードＭθzD2に運動モードＭθzA2が加えられた運動モードＭθzとに基づいて演算により、第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2の第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めると共に、第２の補正手段４６Ａにより運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2の補正を行なう。また、補正された第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2は、アクチュエータ制御手段４７に送信される。
【００５５】
【数６】
このように、第２の駆動量演算手段４６に第２の補正手段４６Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第２の補正手段４６Ａにより運動モードＭx，Ｍy，Ｍθzに含まれる誤差成分（除振台13が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて、第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を補正して、精度の良く第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めることができる。
【００５６】
アクチュエータ制御手段４７は、第１及び第２の駆動量演算手段４５，４６と接続されると共に、第１及び第２のアクチュエータ３３z1〜３３z4，３４x1，３４x2，３４y1，３４y2と接続されている。アクチュエータ制御手段４７は、第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4に基づいて第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4を駆動させると共に、第２の補正手段４６Ａにより補正された第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2に基づいて第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2を駆動させる。
【００５７】
以上、説明したような処理が制御手段１２で行われ、除振台１３の姿勢が水平状態となるように制御される。
【００５８】
上記、説明したように、第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台１３が水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）の回転方向（θx方向及びθy方向）に変位した際、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を補正して、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。
【００５９】
また、第４の演算手段４４に第３の補正手段４４Ａを設け、補正手段４４Ａにより、除振台１３が水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）の回転方向（θx方向及びθy方向）に変位した際、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1の検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することにより、除振性能を向上させることができる。
【００６０】
さらに、第２の駆動量演算手段４６に第２の補正手段４６Ａを設け、運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2の補正を行なうことにより、精度良く第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めることができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求に範囲に記載された本発明の範囲において、様々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。
【図３】除振装置本体の断面図である。
【図４】除振装置本体の平面図である。
【図５】除振ユニットの断面図である。
【図６】第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示した図である。
【図７】第１及び第２の変位センサとの配設位置の一例を示した図である。
【図８】制御手段が行う処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 除振装置
１１ 除振装置本体
１２ 制御手段
１３ 除振台
１４ 床
１５，１６ 除振ユニット
１８ ベース部材
１９ 板体
２１，２４ 突出部
１９Ａ，２１Ａ，２３Ａ 上面
２１Ｂ，２１Ｃ，２３Ｂ 側面
２２ 浮上部材
２３ 枠体
２６，２７ 除振支持機構
３３，３３z1〜３３z4 第１のアクチュエータ
３４，３４x1，３４x2，３４y1，３４y2 第２のアクチュエータ
３６，３６z1，３６z2，３６z３ 第１の変位センサ
３７，３７x1，３７x2，３７y1 第２の変位センサ
３８，３８z1，３８z2，３８z3 第１の加速度センサ
３９，３９x1，３９x2，３９y1 第２の加速度センサ
４１ 第１の演算手段
４２ 第２の演算手段
４２Ａ 第１の補正手段
４３ 第３の演算手段
４４ 第４の演算手段
４４Ａ 第３の補正手段
４５ 第１の駆動量演算手段
４６ 第２の駆動量演算手段
４６Ａ 第２の補正手段
４７ アクチュエータ制御手段
５１〜５４，５１Ａ〜５１Ｃ，５２Ａ〜５２Ｃ，５３Ａ〜５３Ｃ，５４Ａ〜５４Ｃ 制御演算部
ａ１〜ａ１２ 入力値
Ｄz1，Ｄz2，Ｄz３，Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1，Ａz1，Ａz2，Ａz3，Ａx1，Ａx2，Ａy1 検出信号
Ｆz1〜Ｆz4 第１の駆動量
Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2 第２の駆動量
Ｇ１，Ｇ２ 重心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除振装置に係り、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡や半導体露光装置等の高精度に駆動するステージを備えた装置では、外部からの振動がステージに伝わることを抑制するための除振装置が設けられている。
【０００３】
除振装置は、例えば、除振台と、床に対して除振台を支持し、床からの振動を除振する除振支持機構と、除振台の傾きを制御するアクチュエータと、除振台の振動を検出するセンサと、センサの検出信号に基づきアクチュエータを制御する制御手段から構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
センサは、除振台の鉛直（Ｚ軸）方向の変動を検出する鉛直方向用センサと、除振台の水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向の変動を検出する水平方向用センサとから構成される。アクチュエータは、除振台を鉛直方向に駆動させる鉛直方向アクチュエータと、除振台を水平方向に駆動させる水平方向アクチュエータとから構成される。
【０００５】
制御手段は、鉛直方向用センサの検出信号から演算されたＺ軸方向の運動モード、θx方向（Ｘ軸の回転方向）の運動モード、及びθy方向（Ｙ軸の回転方向）の運動モードに基づいて、鉛直制御用アクチュエータを駆動させると共に、水平方向用センサの検出信号から演算された水平２軸方向の運動モードとθz方向（Ｚ軸の回転方向）の運動モードとに基づいて、水平制御用アクチュエータを駆動させる。
【０００６】
このような除振装置では、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっている。
【特許文献１】特開平１０−２５９８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。なお、図１において、変動前の除振装置を点線で示す。また、同図中において、計測面１０３は水平方向用センサ１０２が測定する除振台１０１の面、Ｇ１は除振装置１００の重心位置をそれぞれ示している。
【０００８】
しかしながら、従来の除振装置は、鉛直方向用アクチュエータの制御と、水平方向用アクチュエータの制御とを別々に行なっており、例えば、図１に示すように、除振台１０１がθy方向に変動した際、水平方向用センサ１０２（床１０４側に設けられる）の測定値ｘにθy方向の変動による誤差成分Δｘが含まれ、制御手段は誤差成分Δｘを含んだ測定値ｘに基づいて、水平方向アクチュエータの駆動量を求めてしまう。
【０００９】
そのため、除振台１０１の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが困難であるという問題があった。なお、除振台１０１がθx方向に変動した場合にも同様な問題が発生する。
【００１０】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、除振台と、前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の検出手段と、前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の検出手段と、前記除振台を鉛直方向に変位させる第１のアクチュエータと、除振台を水平２軸方向に変位させる第２のアクチュエータとを有すると共に、外部からの振動が除振台に伝わることを抑制する除振ユニットと、前記第１の検出手段の検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzDと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxD，ＭθyDとを求める第１の演算手段と、前記第２の検出手段の検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxD，ＭyDと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求める第２の演算手段と、前記運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDに基づき、第１のアクチュエータの第１の駆動量を求める第１の駆動量演算手段と、前記運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２のアクチュエータの第２の駆動量を求める第２の駆動量演算手段と、前記第１及び第２の駆動量に基づいて、第１及び第２のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを有する除振装置であって、前記第２の演算手段は、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づき、運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを補正する第１の補正手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、第２の駆動量演算手段は、前記第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２の駆動量を補正する第２の補正手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記第１及び第２の検出手段は、変位センサからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサと、前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサと、前記第１の加速度センサの検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzAと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxA，ＭθyAとを求める第３の演算手段と、第３の補正手段を有し、前記第２の加速度センサの検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxA，ＭyAと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzAとを求める第４の演算手段とをさらに備え、前記第３の補正手段は、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づき、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記第１の駆動量演算手段は、運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDと、運動モードＭzA，ＭθxA，ＭθyAとに基づいて第１の駆動量を求め、前記第２の駆動量演算手段は、第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDと、第３の補正手段により補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAとに基づいて第２の駆動量を求めると共に、第２の補正手段により運動モードＭθxD，ＭθyD，ＭθxA，ＭθyAに基づいて、第２の駆動量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２の演算手段に第１の補正手段を設け、除振台が水平２軸の回転方向に変動した際、第１の補正手段により第２の検出手段の検出信号に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮して、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。図３は除振装置本体の断面図であり、図４は除振装置本体の平面図である。なお、図２〜図４において、Ｘ方向及びＹ方向は水平２軸方向、Ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示している。
【００２０】
図２に示すように、本実施の形態の除振装置１０は、除振装置本体１１と、除振装置本体１１の制御全般を行なう制御手段１２とを有する。除振装置１０は、外部からの振動を除振するためのものであり、例えば、高精度に駆動するステージを備える電子顕微鏡や半導体露光装置等に適用される。
【００２１】
図２〜図４を参照するに、除振装置本体１１は、除振台１３と、除振ユニット１５，１６とを有する。除振台１３は、直方体の形状をなしており、除振ユニット１５，１６を介して、床１４に支持されている。除振台１３上には、例えば、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動可能なステージ（図示せず）を設けることができる。また、除振台１３の剛性運動は、ＸＹＺ座標系を基準に考えるとＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸の回転方向θx、Ｙ軸の回転方向θy、及びＺ軸の回転方向θzの６つの運動モード（「振動モード」ともいう）に分解される。
【００２２】
除振ユニット１５は、除振台１３の４隅のうちの３箇所にそれぞれ設けられており、残りの１箇所には除振ユニット１６が設けられている。除振ユニット１５，１６は、床１４に対して除振台１３を支持すると共に、床１４からの振動を除振し、除振台１３の鉛直方向及び水平方向の傾きを調整するためのものである。
【００２３】
図５は、除振ユニットの断面図である。図５に示すように、除振ユニット１５は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３と、第２のアクチュエータ３４と、第１の変位センサ３６と、第２の変位センサ３７と、第１の加速度センサ３８と、第２の加速度センサ３９とを有する。
【００２４】
ベース部材１８は、板体１９と、板体１９上に一体的に形成された突出部２１とから構成される。ベース部材１８は、床１４上に配置される。浮上部材２２は、枠体２３と、枠体２３上に一体的に形成された突出部２４とから構成される。浮上部材２２は、除振支持機構２６，２７を介して、ベース部材１８に支持される。枠体２３は、突出部２１を囲むような形状とされており、枠体２３と突出部２１との間には隙間が形成されている。突出部２４は、例えば、ネジ締結により除振台１３に固定される。
【００２５】
除振支持機構２６は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２６は、水平方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの水平２軸方向の振動を除振する。
【００２６】
除振支持機構２７は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振支持機構２７は、鉛直方向から浮上部材２２を支持すると共に、外部からの鉛直方向の振動を除振するためのものである。除振支持機構２６，２７は、例えば、バネとダッシュポット等から構成することができる。
【００２７】
図６は、第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示した図である。第１のアクチュエータ３３は、突出部２１の上面２１Ａと、突出部２１の上面２１Ａと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。除振装置本体１１は、４つの第１のアクチュエータ３３（以下、「第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4」とする）を有する。第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4は、除振台１３をＺ軸方向に変位させるためのものである。
【００２８】
第２のアクチュエータ３４は、除振台１３をＸ−Ｙ方向に変位させるためのものである。除振装置本体１１は、除振台１３をＸ軸方向に変位させる第２のアクチュエータ３４x1，３４x2と、除振台１３をＹ軸方向に変位させる第２のアクチュエータ３４y1，３４y2とを有する。第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2は、突出部２１の側面２１Ｂと、突出部２１の側面２１Ｂと対向する枠体２３との間を接続するように設けられている。第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2は、例えば、図６に示すような位置に配設することができる。
【００２９】
第１及び第２のアクチュエータ３３，３４は、除振台１３の姿勢が水平状態となるように制御するためのものである。第１及び第２のアクチュエータ３３，３４には、例えば、空気バネやボイスコイルモータ等を用いることができる。例えば、第１及び第２のアクチュエータ３３，３４として空気バネを用いるにより、ボイスコイルモータを用いた場合と比較して、第１及び第２のアクチュエータ３３，３４を小型化することができる。
【００３０】
図７は、第１及び第２の変位センサとの配設位置の一例を示した図である。第１の検出手段である第１の変位センサ３６は、除振台１３のＺ軸方向の変位を検出する第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3から構成される。第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3は、板体１９の上面１９Ａに設けられている。第１の変位センサ３６z1は検出信号Ｄz1、第１の変位センサ３６z2は検出信号Ｄz2、第１の変位センサ３６z3は検出信号Ｄz３をそれぞれ検出する。検出信号Ｄz1，Ｄz2，Ｄz3は、後述する第１の演算手段４１に送信される（図８参照）。
【００３１】
第２の検出手段である第２の変位センサ３７は、除振台１３のＸ軸方向の変位を検出する第２の変位センサ３７x1，３７x2と、Ｙ軸方向の除振台１３の変位を検出する第２の変位センサ３７y1とから構成される。第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1は、突出部２１の側面２１Ｃに設けられている。第２の変位センサ３７x1は検出信号Ｄx1、第２の変位センサ３７x2は検出信号Ｄx2、第２の変位センサ３７y1は検出信号Ｄy1をそれぞれ検出する。検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1は、後述する第２の演算手段４２に送信される（図８参照）。
【００３２】
第１の加速度センサ３８は、除振台１３のＺ軸方向の振動を検出する第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3から構成される。第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3は、枠体２３の上面２３Ａに設けられている。第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第１の加速度センサ３８z1は検出信号Ａz1、第１の加速度センサ３８z2は検出信号Ａz2、第１の加速度センサ３８z3は検出信号Ａz３をそれぞれ検出する。検出信号Ａz1，Ａz2，Ａz3は、後述する第３の演算手段４３に送信される（図８参照）。
【００３３】
第２の加速度センサ３９は、除振台１３のＸ軸方向の振動を検出する第２の加速度センサ３９x1，３９x2と、除振台１３のＹ軸方向の振動を検出する第２の加速度センサ３９y1とにより構成される。第２の加速度センサ３９は、枠体２３の側面２３Ｂに設けられている。第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1は、例えば、図７に示すような位置に配設することができる。第２の加速度センサ３９x1は検出信号Ａx1、第２の加速度センサ３９x2は検出信号Ａx2、第２の加速度センサ３９y1は検出信号Ａy1をそれぞれ検出する。検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1は、後述する第４の演算手段４４に送信される（図８参照）。
【００３４】
なお、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とは、それぞれ除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けるとよい。
【００３５】
除振台１３が傾いた際、除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置では、除振台１３の重心位置Ｇ２に近い位置よりも除振台１３の変動が大きくなる。そのため、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とを除振台１３の重心位置Ｇ２から離れた位置に設けることにより、除振台１３の変動を検出しやすくなる。
【００３６】
除振ユニット１６は、ベース部材１８と、浮上部材２２と、除振支持機構２６，２７と、第１のアクチュエータ３３（具体的には、第１のアクチュエータ３３z3）と、第２のアクチュエータ３４（具体的には、第２のアクチュエータ３４y2）とを有する。除振ユニット１６は、除振ユニット１５の構成から、第１及び２第の変位センサ３６，３７と、第１及び第２の加速度センサ３８，３９とを取り除いた構成とされる。
【００３７】
次に、図２及び図８を参照して、制御手段１２について説明する。図８は、制御手段が行う処理を説明するための図である。なお、図８において、ａ１〜ａ１２は除振台１３を所定の状態にするための入力値（以下、「入力値ａ１〜ａ１２」とする）を示している。また、ａ７〜ａ１２の具体的な数値は０である。
【００３８】
制御手段１２は、第１の演算手段４１と、第２の演算手段４２と、第３の演算手段４３と、第４の演算手段４４と、制御演算部５１〜５５と、第１の駆動量演算手段４５と、第２の駆動量演算手段４６と、アクチュエータ制御手段４７とを有する。
【００３９】
第１の演算手段４１は、第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z3と接続されている。第１の演算手段４１は、第１の変位センサ３６z1，３６z2，３６z３からの検出信号Ｄz1，Ｄz2，Ｄz３に基づき、下記（１）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モードＭzDと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モードＭθxDと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モードＭθyDとを求める。このようにして求められる運動モードＭθxD，ＭθyDは、第２の演算手段４２に送信される。なお、下記（１）式において、第１の変位センサ３６z1の座標を（x，y，z）＝（３６z1x，３６z1y，３６z1z）、第１の変位センサ３６z2の座標を（x，y，z）＝（３６z2x，３６z2y，３６z2z）、第１の変位センサ３６z3の座標を（x，y，z）＝（３６z3x，３６z3y，３６z3z）、除振台１３の重心位置Ｇ２を（x，y，z）＝（Ｇ２x，Ｇ２y，Ｇ２z）とする。
【００４０】
【数１】
第２の演算手段４２は、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1と接続されており、第１の補正手段４２Ａを有する。第２の演算手段４２は、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1からの検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モードＭxDと、Ｙ軸の運動モードＭyDと、Ｚ軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求めると共に、第１の補正手段４２Ａにより第１の演算手段４１から送信される運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDの補正を行なう。第１の補正手段４２Ａを有する第２の演算手段４２は、下記（２）式により補正及び演算を行い、補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを出力する。
【００４１】
なお、下記（２）式において、第２の変位センサ３７x1の座標を（x，y，z）＝（３７x1x，３７x1y，３７x1z）、第２の変位センサ３７x2の座標を（x，y，z）＝（３７x2x，３７x2y，３７x2z）、第２の変位センサ３７y1の座標を（x，y，z）＝（３７y1x，３７y1y，３７y1z）とする。
【００４２】
【数２】
このように、第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第１の補正手段４２Ａにより第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することが可能となる。
【００４３】
第３の演算手段４３は、第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z3と接続されている。第３の演算手段４３は、第１の加速度センサ３８z1，３８z2，３８z３からの検出信号Ａz1，Ａz2，Ａz3に基づき、下記（３）式を用いた演算により、Ｚ軸方向の運動モードＭzAと、Ｘ軸の回転方向θxの運動モードＭθxAと、Ｙ軸の回転方向θyの運動モードＭθyAとを求める。第３の演算手段４３により求められた運動モードＭθxA，ＭθyAは、第４の演算手段４４に送信される。
【００４４】
なお、下記（３）式において、第１の加速度センサ３８z1の座標を（x，y，z）＝（３８z1x，３８z1y，３８z1z）、第１の加速度センサ３８z2の座標を（x，y，z）＝（３８z2x，３８z2y，３８z2z）、第１の加速度センサ３８z3の座標を（x，y，z）＝（３８z3x，３８z3y，３８z3z）とする。
【００４５】
【数３】
第４の演算手段４４は、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1と接続されており、第３の補正手段４４Ａを有する。第４の演算手段４４は、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1からの検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に基づいて演算により、Ｘ軸方向の運動モードＭxAと、Ｙ軸の運動モードＭyAと、Ｚ軸の回転方向θzの運動モードＭθzAとを求めると共に、第３の補正手段４４Ａにより運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAの補正を行なう。第３の補正手段４４Ａを有する第４の演算手段４４は、下記（４）式により補正及び演算を行い、補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを出力する。
【００４６】
なお、下記（４）式において、第２の加速度センサ３９x1の座標を（x，y，z）＝（３９x1x，３９x1y，３９x1z）、第２の加速度センサ３９x2の座標を（x，y，z）＝（３９x2x，３９x2y，３９x2z）、第２の加速度センサ３９y1の座標を（x，y，z）＝（３９y1x，３９y1y，３９y1z）とする。
【００４７】
【数４】
このように、第４の演算手段４４に第３の補正手段４４Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第３の補正手段４４Ａにより第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1からの検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に含まれる誤差成分（除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することにより、除振性能を向上させることが可能となる。
【００４８】
制御演算部５１は、第１の演算手段４１と接続されており、制御演算部５１Ａ〜５１Ｃから構成される。制御演算部５１Ａ〜５１Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部５１Ａは、運動モードＭzDに入力値ａ１が加えられた運動モードＭzD1が入力された際、運動モードＭzD2を出力する。制御演算部５１Ｂは、運動モードＭθxDに入力値ａ２が加えられた運動モードＭθxD1が入力された際、運動モードＭθxD2を出力する。制御演算部５１Ｃは、運動モードＭθyDに入力値ａ３が加えられた運動モードＭθyD1が入力された際、運動モードＭθyD2を出力する。制御演算部５１Ａ〜５１Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００４９】
制御演算部５２は、第２の演算手段４２と接続されており、制御演算部５２Ａ〜５２Ｃから構成される。制御演算部５２Ａ〜５２Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部５２Ａは、運動モードＭxDに入力値ａ４が加えられた運動モードＭxD1が入力された際、運動モードＭxD2を出力する。制御演算部５２Ｂは、運動モードＭθyDに入力値ａ５が加えられた運動モードＭθyD1が入力された際、運動モードＭθxD2を出力する。制御演算部５２Ｃは、運動モードＭθzDに入力値ａ６が加えられた運動モードＭθzD1が入力された際、運動モードＭθzD2を出力する。制御演算部５２Ａ〜５２Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５０】
制御演算部５３は、第３の演算手段４３と接続されており、制御演算部５３Ａ〜５３Ｃから構成される。制御演算部５３Ａ〜５３Ｃは、ＰＩＤ制御をするためのものである。制御演算部５３Ａでは、運動モードＭzAに入力値ａ７が加えられた運動モードＭzA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭzA2を出力する。制御演算部５３Ｂでは、運動モードＭθxAに入力値ａ８が加えられた運動モードＭθxA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭθxA2を出力する。制御演算部５３Ｃでは、運動モードＭθyAに入力値ａ９が加えられた運動モードＭθyA1が入力された際、ＰＩＤ制御された運動モードＭθyA2を出力する。制御演算部５３Ａ〜５３Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５１】
制御演算部５４は、第４の演算手段４４と接続されており、制御演算部５４Ａ〜５４Ｃから構成される。制御演算部５４Ａ〜５４Ｃは、入力されたデータをＰＩＤ制御するためのものである。制御演算部５４Ａでは、運動モードＭxAに入力値ａ１０が加えられた運動モードＭxA1が入力された際、運動モードＭxA2を出力する。制御演算部５４Ｂでは、運動モードＭθyAに入力値ａ１１が加えられた運動モードＭθyA1が入力された際、運動モードＭθxA2を出力する。制御演算部５４Ｃでは、運動モードＭθzAに入力値ａ１２が加えられた運動モードＭθzA1が入力された際、運動モードＭθzA2を出力する。制御演算部５４Ａ〜５４Ｃには、例えば、ＰＩＤフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を用いることができる。
【００５２】
第１の駆動量演算手段４５は、運動モードＭzD2に運動モードＭzA2が加えられた運動モードＭzと、運動モードＭθxD2に運動モードＭθxA2が加えられた運動モードＭθxと、運動モードＭθyD2に運動モードＭθyA2が加えられた運動モードＭθyとに基づいて、下記（５）式を用いた演算により、第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4の第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4を求める。第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4は、アクチュエータ制御手段４７に送信される。
【００５３】
なお、下記（５）式において、第１のアクチュエータ３３z1の座標を（x，y，z）＝（３３z1x，３３z1y，３３z1z）、第１のアクチュエータ３３z2の座標を（x，y，z）＝（３３z2x，３３z2y，３３z2z）、第１のアクチュエータ３３z3の座標を（x，y，z）＝（３３z3x，３３z3y，３３z3z）と表記する。
【００５４】
【数５】
第２の駆動量演算手段４６は、第２の補正手段４６Ａを有する。第２の駆動量演算手段４６は、下記（６）式により運動モードＭxD2に運動モードＭxA2が加えられた運動モードＭxと、運動モードＭyD2に運動モードＭyA2が加えられた運動モードＭyと、運動モードＭθzD2に運動モードＭθzA2が加えられた運動モードＭθzとに基づいて演算により、第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2の第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めると共に、第２の補正手段４６Ａにより運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2の補正を行なう。また、補正された第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2は、アクチュエータ制御手段４７に送信される。
【００５５】
【数６】
このように、第２の駆動量演算手段４６に第２の補正手段４６Ａを設け、除振台１３が水平２軸の回転方向θx，θyに変動した際、第２の補正手段４６Ａにより運動モードＭx，Ｍy，Ｍθzに含まれる誤差成分（除振台13が水平２軸の回転方向θx，θyに変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて、第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を補正して、精度の良く第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めることができる。
【００５６】
アクチュエータ制御手段４７は、第１及び第２の駆動量演算手段４５，４６と接続されると共に、第１及び第２のアクチュエータ３３z1〜３３z4，３４x1，３４x2，３４y1，３４y2と接続されている。アクチュエータ制御手段４７は、第１の駆動量Ｆz1〜Ｆz4に基づいて第１のアクチュエータ３３z1〜３３z4を駆動させると共に、第２の補正手段４６Ａにより補正された第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2に基づいて第２のアクチュエータ３４x1，３４x2，３４y1，３４y2を駆動させる。
【００５７】
以上、説明したような処理が制御手段１２で行われ、除振台１３の姿勢が水平状態となるように制御される。
【００５８】
上記、説明したように、第２の演算手段４２に第１の補正手段４２Ａを設け、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づいて、運動モードＭxＤ，ＭyＤ，ＭθzDを補正することにより、除振台１３が水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）の回転方向（θx方向及びθy方向）に変位した際、第２の変位センサ３７x1，３７x2，３７y1の検出信号Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を補正して、除振台１３の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することができる。
【００５９】
また、第４の演算手段４４に第３の補正手段４４Ａを設け、補正手段４４Ａにより、除振台１３が水平２軸（Ｘ軸及びＹ軸）の回転方向（θx方向及びθy方向）に変位した際、第２の加速度センサ３９x1，３９x2，３９y1の検出信号Ａx1，Ａx2，Ａy1に含まれる誤差成分（除振台が水平２軸の回転方向に変位することに起因する成分）を考慮し、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づいて、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することにより、除振性能を向上させることができる。
【００６０】
さらに、第２の駆動量演算手段４６に第２の補正手段４６Ａを設け、運動モードＭθx，Ｍθyに基づいて第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2の補正を行なうことにより、精度良く第２の駆動量Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2を求めることができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求に範囲に記載された本発明の範囲において、様々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、除振台の姿勢が水平状態となるように精度良く制御することのできる除振装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】除振台がθy方向に変動した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る除振装置の概略構成図である。
【図３】除振装置本体の断面図である。
【図４】除振装置本体の平面図である。
【図５】除振ユニットの断面図である。
【図６】第１及び第２のアクチュエータの配設位置の一例を示した図である。
【図７】第１及び第２の変位センサとの配設位置の一例を示した図である。
【図８】制御手段が行う処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 除振装置
１１ 除振装置本体
１２ 制御手段
１３ 除振台
１４ 床
１５，１６ 除振ユニット
１８ ベース部材
１９ 板体
２１，２４ 突出部
１９Ａ，２１Ａ，２３Ａ 上面
２１Ｂ，２１Ｃ，２３Ｂ 側面
２２ 浮上部材
２３ 枠体
２６，２７ 除振支持機構
３３，３３z1〜３３z4 第１のアクチュエータ
３４，３４x1，３４x2，３４y1，３４y2 第２のアクチュエータ
３６，３６z1，３６z2，３６z３ 第１の変位センサ
３７，３７x1，３７x2，３７y1 第２の変位センサ
３８，３８z1，３８z2，３８z3 第１の加速度センサ
３９，３９x1，３９x2，３９y1 第２の加速度センサ
４１ 第１の演算手段
４２ 第２の演算手段
４２Ａ 第１の補正手段
４３ 第３の演算手段
４４ 第４の演算手段
４４Ａ 第３の補正手段
４５ 第１の駆動量演算手段
４６ 第２の駆動量演算手段
４６Ａ 第２の補正手段
４７ アクチュエータ制御手段
５１〜５４，５１Ａ〜５１Ｃ，５２Ａ〜５２Ｃ，５３Ａ〜５３Ｃ，５４Ａ〜５４Ｃ 制御演算部
ａ１〜ａ１２ 入力値
Ｄz1，Ｄz2，Ｄz３，Ｄx1，Ｄx2，Ｄy1，Ａz1，Ａz2，Ａz3，Ａx1，Ａx2，Ａy1 検出信号
Ｆz1〜Ｆz4 第１の駆動量
Ｆx1，Ｆx2，Ｆy1，Ｆy2 第２の駆動量
Ｇ１，Ｇ２ 重心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振台と、
前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の検出手段と、
前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の検出手段と、
前記除振台を鉛直方向に変位させる第１のアクチュエータと、除振台を水平２軸方向に変位させる第２のアクチュエータとを有すると共に、外部からの振動が除振台に伝わることを抑制する除振ユニットと、
前記第１の検出手段の検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzDと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxD，ＭθyDとを求める第１の演算手段と、
前記第２の検出手段の検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxD，ＭyDと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求める第２の演算手段と、
前記運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDに基づき、第１のアクチュエータの第１の駆動量を求める第１の駆動量演算手段と、
前記運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２のアクチュエータの第２の駆動量を求める第２の駆動量演算手段と、
前記第１及び第２の駆動量に基づいて、第１及び第２のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを有する除振装置であって、
前記第２の演算手段は、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づき、運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを補正する第１の補正手段を備えることを特徴とする除振装置。
【請求項２】
第２の駆動量演算手段は、前記第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２の駆動量を補正する第２の補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の除振装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の検出手段は、変位センサからなることを特徴とする請求項１または２記載の除振装置。
【請求項４】
前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサと、
前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサと、
前記第１の加速度センサの検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzAと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxA，ＭθyAとを求める第３の演算手段と、
第３の補正手段を有し、前記第２の加速度センサの検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxA，ＭyAと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzAとを求める第４の演算手段とをさらに備え、
前記第３の補正手段は、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づき、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の除振装置。
【請求項５】
前記第１の駆動量演算手段は、運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDと、運動モードＭzA，ＭθxA，ＭθyAとに基づいて第１の駆動量を求め、
前記第２の駆動量演算手段は、第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDと、第３の補正手段により補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAとに基づいて第２の駆動量を求めると共に、第２の補正手段により運動モードＭθxD，ＭθyD，ＭθxA，ＭθyAに基づいて、第２の駆動量を補正することを特徴とする請求項４記載の除振装置。
【請求項１】
除振台と、
前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の検出手段と、
前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の検出手段と、
前記除振台を鉛直方向に変位させる第１のアクチュエータと、除振台を水平２軸方向に変位させる第２のアクチュエータとを有すると共に、外部からの振動が除振台に伝わることを抑制する除振ユニットと、
前記第１の検出手段の検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzDと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxD，ＭθyDとを求める第１の演算手段と、
前記第２の検出手段の検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxD，ＭyDと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzDとを求める第２の演算手段と、
前記運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDに基づき、第１のアクチュエータの第１の駆動量を求める第１の駆動量演算手段と、
前記運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２のアクチュエータの第２の駆動量を求める第２の駆動量演算手段と、
前記第１及び第２の駆動量に基づいて、第１及び第２のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを有する除振装置であって、
前記第２の演算手段は、運動モードＭθxD，ＭθyDに基づき、運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDを補正する第１の補正手段を備えることを特徴とする除振装置。
【請求項２】
第２の駆動量演算手段は、前記第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDに基づき、第２の駆動量を補正する第２の補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の除振装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の検出手段は、変位センサからなることを特徴とする請求項１または２記載の除振装置。
【請求項４】
前記除振台の鉛直方向の変動を検出する第１の加速度センサと、
前記除振台の水平２軸方向の変動を検出する第２の加速度センサと、
前記第１の加速度センサの検出信号に基づき、鉛直方向の運動モードＭzAと、水平２軸の回転方向の運動モードＭθxA，ＭθyAとを求める第３の演算手段と、
第３の補正手段を有し、前記第２の加速度センサの検出信号に基づき、水平２軸方向の運動モードＭxA，ＭyAと、鉛直軸の回転方向の運動モードＭθzAとを求める第４の演算手段とをさらに備え、
前記第３の補正手段は、運動モードＭθxA，ＭθyAに基づき、運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAを補正することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の除振装置。
【請求項５】
前記第１の駆動量演算手段は、運動モードＭzD，ＭθxD，ＭθyDと、運動モードＭzA，ＭθxA，ＭθyAとに基づいて第１の駆動量を求め、
前記第２の駆動量演算手段は、第１の補正手段により補正された運動モードＭxD，ＭyD，ＭθzDと、第３の補正手段により補正された運動モードＭxA，ＭyA，ＭθzAとに基づいて第２の駆動量を求めると共に、第２の補正手段により運動モードＭθxD，ＭθyD，ＭθxA，ＭθyAに基づいて、第２の駆動量を補正することを特徴とする請求項４記載の除振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３０７９３３（Ｐ２００６−３０７９３３Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２９８５４（Ｐ２００５−１２９８５４）
【出願日】平成１７年４月２７日（２００５．４．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２７日（２００５．４．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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