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精密位置センサの開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16760209
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関愛知工業大学

研究代表者

内田 敬久  愛知工業大学, 工学部, 講師 (20367626)

研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード位置センサ / 位置決め / モアレ / 回折格子 / アライナー
研究概要

センシングにレーザと回折格子の光回折現象を利用した精密位置センサの開発を行った。
1.システムの開発
レーザ出力変動の測定及びパソコンを利用したリアルタイムでの計測制御を可能とするシステムを開発した。位置センシングには光強度のコントラストが大きいほうが高精度での制御が可能であるため,0次回折モアレ光が有効であることがわかった。また,0次光を用いることにより,位相シフトがなくシステムの設定も容易であることがわかった。
2.実験
光強度は2枚の回折格子の相対変位に対して,格子ピッチ25μmのとき,ピッチと同じ25μm周期の正弦類似波形で変化していることを明らかにした。1周期の間で光強度がある定めた一定値となるように調節することにより位置制御ができるということを理論的,実験的に明らかにした。
時間的位置制御の可能性について検討した。時間の経過とともに光強度が変動しているのが確認できた。この原因としては主に二つ考えられる。第一に光源の出力変動による変動は,レーザ出力の一部を参照用として測定することにより出力変動を除去できた。第二に外部振動などによる格子の相対変位の変動は,除去することはできないため,制御する必要がある。この光強度の変動は最大でも制御領域である25μmの範囲内であることが確認できたため,時間経過による相対変位の変動に対する制御も可能であることがわかった。
3.研究成果
位置センサの基礎実験および外部の振動,光源の変動の位置制御への影響について検討した。本システムにおいて,格子ピッチ12.7μmと有効格子数20をとした場合,粗動及び微動位置決め制御範囲がそれぞれ約0.5mm,12.7μmとなり,初期位置決めの最高精度は,1nmを実験的に達成した。時間経過による制御においては,光源の信頼性や検出器及び増幅器の精度にも依存するため,4nmでのマニュアル制御が実現できた。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (7件)

  • [雑誌論文] 回折モアレ光による位置制御装置の開発2006

    • 著者名/発表者名
      内田敬久
    • 雑誌名

      日本機械学会東海支部第55期総会講演会講演論文集 No.63-1

      ページ: 39-40

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Automatic Course and Fine Alignment System Based on Moire Interference Phenomena2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Uchida
    • 雑誌名

      European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings 2005 2

      ページ: 433-436

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Automatic Mask Alignment Technique Based on Moire Interference Phenomena2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of 1st International Conference on New Technological Innovation for Positioning 1

      ページ: 75-80

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Course and Fine Alignment Using Differential Moire Signals2004

    • 著者名/発表者名
      Hideo Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of 1st International Conference on New Technological Innovation for Positioning 1

      ページ: 345-349

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Prototype Mask Aligner using Moire Technique2004

    • 著者名/発表者名
      Jingnan Liu
    • 雑誌名

      Proceedings of Materials for the 21st Century -Materials Development for Environment, Energy and Information- 1

      ページ: 116-119

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a Fine Alignment System using Moire Interference Phenomena

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Uchida
    • 雑誌名

      European Society for Precision Engineering and Nanotechnology (発表予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Automatic Course and Fine Alignment System Based on Moire Interference Phenomena

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Uchida
    • 雑誌名

      5^<th> International Conference, European Society for Precision Engineering and Nanotechnology (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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