2013 Fiscal Year Annual Research Report
次世代超精密移動ステージ角度誤差計測用高精度３軸レーザオートコリメータの研究
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24360050
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高 偉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70270816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 裕樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70606384)
伊東 聡 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00624818)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 計測 / 角度 / 誤差 / ステージ / 超高感度 / 光 / センサ / アッべ誤差 |
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| Research Abstract |
本年度では，昨年度に引き続き，開発したスタンドアロン型センサの高感度化を行った．超高感度角度センサの実現のため，レーザビーム径拡大によるさらなる高感度化を試みた．まず，測定レーザビーム径拡大による高感度化の際に生じる対物レンズの球面収差の影響を理論的に検討した．回折限界と対物レンズの球面収差の影響を加味した理論式を構築し，感度の理論計算ができるようにした．次に，測定レーザビーム径を拡大した時のレンズの球面収差の感度への影響を実験的に検証した．レーザ光源から出力された平行光のビーム径をビームエクスパンダにより拡大した後，開口によって任意のビーム径に調整できるようにした．ビーム径調整後の平行光は測定レーザビームとしてPZT傾斜ステージに設置した平面ミラーに入射する．ミラーの傾斜角に伴う反射光の角度変化をオートコリメーションユニットのフォトダイオード（PD）で検出し，感度の評価を行った．レーザビーム径は2 mmから26 mmの範囲において2 mm毎に設定し，理論計算と実験を行った．ビーム径が10 mmの時に角度計測感度が最も高くなり，それ以上ビーム径が大きくなると収差の影響で逆に角度計測感度が低下することが理論的にも実験的にも確認できた．
また，3軸角度変化を一括して高速測定するステージ組み込み型マイクロセンサヘッドの開発を進めた．本研究では，精密リニアステージの角度誤差計測実現を目的として，サイズが従来のリニアエンコーダ光学ヘッドと同等の60 mm (L) × 30 mm (W) × 30 mm (H)，測定分解能0.01 arcsecの角度センサ構築を目標に，回折格子をターゲットとして用いる，ステージの3軸角度変化(ロール角，ピッチ角，ヨー角)が一括測定可能な小型3軸角度センサを試作した．また，市販オートコリメータとの比較を行うことによって，センサの基本特性評価を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は研究実施計画の項目に沿って研究を実施し，予定の項目をすべて完成し，設定した目標を達成したからである．
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| Strategy for Future Research Activity |
実施計画の通りに実施する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は，今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり，平成26年度請求額とあわせ，平成26年度の研究遂行に使用する予定である．
25年度未使用額もあわせ，当初の実施計画に沿って使用する予定である．
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