• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2011 年度 実績報告書

回折光干渉型シングル計測ポイントXYZ3軸サーフェスエンコーダに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360057
研究機関東北大学

研究代表者

高 偉  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70270816)

研究分担者 清水 祐樹  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70606384)
キーワード多軸計測 / 微細格子 / 平面ステージ / 回折光
研究概要

本研究は,シングル計測ポイントからXYZ 3軸変位をsub-nmの分解能で一括計測できるXYZ3軸サーフェスエンコーダを開発することを最大の目的としている.提案する計測原理では,シングルレーザビームをサーフェス微細格子に入射し,入射点からの回折光をセンサヘッド内の微細サーフェス参照格子からの回折光と干渉させ,生じる干渉信号からXYZ 3軸変位を算出する.本年度は,XYZ 3軸サーフェスエンコーダによるステージの位置計測実験を中心に研究を遂行した.
まず,3軸平面ステージをターゲットに計測実験システムを構築した.実験用ステージの大きさに合わせて,サイズが100mm x 100mm x 30mmの小型3軸サーフェスエンコーダを製作した.光源には青色レーザダイオードを使用し,光学部品は405nm波長対応のもので構成した.また,スケール格子は格子ピッチ0.57μm,面積が60mmx60mmのものを新たに製作した.実験結果により,開発のXYZ3軸サーフェスエンコーダはステージの3軸位置をsub-nmの分解能で計測可能なことを確認した.
次に,長ストロークリニアステージをターゲットに,マルチプローブセンサヘッド光学系に基づき,複数のスケール格子からなるモザイク格子対応できるモザイク格子3軸サーフェスエンコーダを開発した.XY±1次回折光の回折効率が最も高くなるXY格子計上をシミュレーションにより設計,試作した.その結果,15.4%の高い回折効率を持つXY格子を実現した.また,実際にリニアステージに位置計測実験を行い,格子間ギャップの影響を受けずにステージのXYZ3軸変位をサブnmの分解能で計測できることを確認した.さらに,格子間の姿勢誤差によりステージ位置計測感度が格子間で異なることを明らかにし,感度補正行列による補正手法を提案し,実験によりその有効性を実証した.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A sub-nanometric three-axis surface encoder with short-period planar gratings for stage motion measurement2012

    • 著者名/発表者名
      Akihide Kimura, Wei Gao, WooJae Kim, Koji Hosono, Yuki Shimizu, Lei Shi, Lijiang Zeng
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: (In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast Evaluation of Period Deviation and Flatness of a Linear Scale by Using a Fizeau Interferometer2012

    • 著者名/発表者名
      WooJae Kim, Yuki Shimizu, Akihide Kimura, Wei Gao
    • 雑誌名

      International Journal of precision Engineering and Manufacturing

      巻: (未定)(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Encoders for a Mosaic Scale Grating2011

    • 著者名/発表者名
      Koji Hosono, WooJae Kim, Akihide Kimura, Yuki Shimizu, Wei Gao
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 5 ページ: 91-96

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-axis grating encoders for stage motion measurement2011

    • 著者名/発表者名
      WooJae KIM, Akihide Kimura, Koji Hosono, Yuki Shimizu, Wei Gao
    • 雑誌名

      International Journal of Nanomanufacturing

      巻: 7 ページ: 409-426

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A two-degree-of-freedom linear encoder with a mosaic scale grating2011

    • 著者名/発表者名
      Akihide Kimura, Koji Hosono, WooJae Kim, Yuki Shimizu, Wei Gao
    • 雑誌名

      International Journal of Nanomanufacturing

      巻: 7 ページ: 73-90

    • 査読あり
  • [学会発表] モザイク格子サーフェスエンコーダに関する研究マルチプローブセンサヘッドの開発2012

    • 著者名/発表者名
      細野幸治, 金于載, 清水裕樹, 伊東聡, 高偉
    • 学会等名
      精密工学会2012春季大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス(東京)
    • 年月日
      2012-03-14
  • [学会発表] Fast calibration of XY gratings2012

    • 著者名/発表者名
      WooJae Kim, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      第47回日本機械学会東北支部講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] Industry-Oriented Precision Nanometrology2011

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao, Kang-Won Lee, Yuki Shimizu, So Ito
    • 学会等名
      APMP.TCL Workshop-Collaboration and Support for Industry in Dimensional Metrology
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-03
  • [学会発表] Surface Encoders for Precision Measurement of Multi-axis Motions2011

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao, Yuki Shimizu, So Ito, Woojae Kim, Akihide Kimura, Kouji Hosono
    • 学会等名
      the 4th International Conference of Asia Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN-2011)
    • 発表場所
      Langham Place Hong Kong Hotel (Hong Kong, China)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] Evaluation of the linear scale for a linear encoder2011

    • 著者名/発表者名
      WooJae Kim, Akihide Kimura, Yuki Shimizu, Wei Gao
    • 学会等名
      2011年度精密工学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      ウェスティンホテル仙台(仙台)
    • 年月日
      2011-10-21
  • [学会発表] Sensors and Measuring Instruments for Precision Positioning2011

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao Seung-Woo Kim, Albert Weckenmann, Robert J.Hocken
    • 学会等名
      the 10th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII-2011)
    • 発表場所
      KATST(韓国テジョン市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-30
  • [学会発表] Fast Evaluation of Period Deviation and Flatness of a Linear Scale by Using a Fizeau Interferometer2011

    • 著者名/発表者名
      Wooujae Kim, Akihide Kimura, Yuki Shimizu, Wei Gao
    • 学会等名
      the 10th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII-2011)
    • 発表場所
      KATST(韓国テジョン市)
    • 年月日
      2011-06-30
  • [備考]

    • URL

      http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi