(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザビームを用いて位置を検出した第１位置と、ＩＭＵ（慣性計測ユニット）の慣性センサからの加速度積分で求めた第２位置とを合成して現在位置を簡単に求めることができる位置検査装置及び方法を提供する。【解決手段】被測定部材１の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子４、５と、表面をレーザビーム２ａでスキャンするための２軸のポリゴンミラー３とを備え、前記第１固定受光素子４が受光した第１タイミングと、ＩＭＵ７の移動用受光素子が受光した第２タイミングの時間差よりＩＭＵ７の第１位置を求め、ＩＭＵ７の慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で第２位置を求め、第１、第２位置を合成して現在位置を求める構成と方法である。【選択図】図１
2015219059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向(X)及びＹ軸方向(Y)に所定の長さを有する表面(1a)からなる被測定部材(1)又は被測定領域上に移動用受光素子(6)を有する慣性計測ユニット(7)（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向(X)及びＹ軸方向(Y)に沿って移動自在とし、前記ＩＭＵ(7)によってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置において、
前記被測定部材(1)又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子(4,5)と、前記表面(1a)をレーザビーム(2a)でスキャンするための２軸のポリゴンミラー(3)と、を備え、
前記第１固定受光素子(4)はスタート(St)時の前記レーザビーム(2a) を受光し、前記第１固定受光素子(4)が受光した第１タイミング(Xt1,Yt1)と前記ＩＭＵ(7)の移動用受光素子(6)が受光した第２タイミング(Xt2,Yt2)の時間差より前記ＩＭＵ(7)の第１位置を求め、
前記ＩＭＵ(7)は、前記ＩＭＵ(7)が有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビーム(2a)により求めた前記第１位置との合成により現在位置を求めることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記加速度積分は、２回行うことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
Ｘ軸方向(X)及びＹ軸方向(Y)に所定の長さを有する表面(1a)からなる被測定部材(1)又は被測定領域上に移動用受光素子(6)を有する慣性計測ユニット(7)（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向(X)及びＹ軸方向(Y)に沿って移動自在とし、前記ＩＭＵ(7)によってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置を用い、
前記被測定部材(1)又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子(4,5)と、前記表面(1a)をレーザビーム(2a)でスキャンするための２軸のポリゴンミラー(3)と、を備え、
前記第１固定受光素子(4)はスタート(St)時の前記レーザビーム(2a)を受光し、前記第１固定受光素子(4)が受光した第１タイミング(Xt1,Yt1)と前記ＩＭＵ(7)の移動用受光素子(6)が受光した第２タイミング(Xt2,Yt2)の時間差より前記ＩＭＵ(7)の第１位置を求め、
前記ＩＭＵ(7)は、前記ＩＭＵ(7)が有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビーム(2a)により求めた前記第１位置との合成により現在位置を求めることを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】
前記加速度積分は、２回行うことを特徴とする請求項３記載の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置及び方法に関し、特に、レーザビームを用いて位置を検出した第１位置と、ＩＭＵの慣性センサからの加速度の加速度積分で位置を求めた第２位置と、を合成して現在位置を求めるための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられているＸＹ位置の検出方法としては、特許文献等を開示していないが、液晶画面をタッチすることにより、ＸＹ位置を検出することは一般に行われている。
また、特許文献１に示されるように、例えば、半導体層の表面状態を短時間で精度良く測定する検出方法は開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０１０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の位置検出方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の液晶画面におけるＸＹ位置検出方法においては、人手やポイント棒を用いて検出するため、人手やポイント棒の当接部分以上の精度は要求することはできず、微細な位置検出を行うことは困難であった。
また、特許文献１に開示された半導体層の検査方法においては、光学スペクトル解析手法によって、表面の微細な状態の検出は行うことができるが、半導体層の位置検出に応用することは不可能であった。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、レーザビームを用いて位置を検出した第１位置と、ＩＭＵの慣性センサからの加速度の加速度積分で位置を求めた第２位置と、を合成して現在位置を求めるようにした位置検出装置及び方法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】
【０００６】
本発明による位置検出装置は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の長さを有する表面からなる被測定部材又は被測定領域上に移動用受光素子を有する慣性計測ユニット（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動自在とし、前記ＩＭＵによってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置において、前記被測定部材又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子と、前記表面をレーザビームでスキャンするための２軸のポリゴンミラーと、を備え、前記第１固定受光素子はスタート時の前記レーザビームを受光し、前記第１固定受光素子が受光した第１タイミングと前記ＩＭＵの移動用受光素子が受光した第２タイミングの時間差より前記ＩＭＵの第１位置を求め、前記ＩＭＵは、前記ＩＭＵが有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビームにより求めた前記第１位置との合成により現在位置を求める構成であり、また、前記加速度積分は、２回行う構成であり、また、本発明による位置検出方法は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の長さを有する表面からなる被測定部材又は被測定領域上に移動用受光素子を有する慣性計測ユニット（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動自在とし、前記ＩＭＵによってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置を用い、前記被測定部材又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子と、前記表面をレーザビームでスキャンするための２軸のポリゴンミラーと、を備え、前記第１固定受光素子はスタート時の前記レーザビームを受光し、前記第１固定受光素子が受光した第１タイミングと前記ＩＭＵの移動用受光素子が受光した第２タイミングの時間差より前記ＩＭＵの第１位置を求め、前記ＩＭＵは、前記ＩＭＵが有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビームにより求めた前記第１位置との合成により現在位置を求める方法であり、また、前記加速度積分は、２回行う方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による位置検出装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の長さを有する表面からなる被測定部材又は被測定領域上に移動用受光素子を有する慣性計測ユニット（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動自在とし、前記ＩＭＵによってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置において、前記被測定部材又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子と、前記表面をレーザビームでスキャンするための２軸のポリゴンミラーと、を備え、前記第１固定受光素子はスタート時の前記レーザビームを受光し、前記第１固定受光素子が受光した第１タイミングと前記ＩＭＵの移動用受光素子が受光した第２タイミングの時間差より前記ＩＭＵの第１位置を求め、前記ＩＭＵは、前記ＩＭＵが有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビームにより求めた前記第１位置との合成により現在位置を求めることにより、位置ドリフトが小さくなり、安価な加速度計でも高い位置精度が得られる。レーザビーム側はビーム変調は不要のため安価となる。また、受光センサ基準にて位置が計測できるので、レーザビームスキャンの調整は簡単となる。
また、前記加速度積分は、２回行うことにより、時間と共に位置がずれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による位置検出装置及び方法を示す構成図である。
【図２】図１における具体的な検出構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明による位置検出装置及び方法は、レーザビームを用いて位置を検出した第１位置と、ＩＭＵの慣性センサからの加速度の加速度積分で位置を求めた第２位置と、を合成して現在位置を求めることである。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明による位置検出装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは、例えば、板状をなす被測定部材又は被測定領域であり、この被測定部材１又は被測定領域を、以下、被測定部材１とする。
【００１１】
前記被測定部材１は、図１で示されるように、この被測定部材１から離間した位置に設けられたレーザビーム発生器２から発生するレーザビーム２ａが２軸のポリゴンミラー３で反射されて前記被測定部材１の表面１ａをスキャンすることができるように構成されている。
【００１２】
前記被測定部材１は、そのＸ軸方向Ｘ及びＹ軸方向Ｙに所定の長さを有する前記表面１ａが形成されている。
前記被測定部材１の対角線上の両端には第１、第２固定受光素子４,５が前記レーザビーム２ａを受光することができるように構成されている。
【００１３】
前記被測定部材１上には、例えば、図示しない周知のＸＹ移動機構を介してＸＹ方向に移動することができるように構成され移動用受光素子６を有する周知の慣性計測ユニット（以下、ＩＭＵと称す）７が配設されている。
前記ＩＭＵ７内には、周知の慣性センサである図示しないジャイロと加速度計等が内蔵されている。
【００１４】
次に、前述の構成において、位置検出を行う場合について述べる。
前記レーザビーム発生器２からのレーザビーム２ａが前記ポリゴンミラー３によって反射され、前記被測定部材１に対して図１の点線にて示されるようにスキャンを行うことができる状態で、前記第１固定受光素子４は、前記スキャンのスタートＳｔ時の前記レーザビーム２ａを受光し、前記第１固定受光素子４が受光したレーザビーム２ａの第１受光パルス４ａは前記ＩＭＵ７に入力される。
【００１５】
前記ＩＭＵ７は、図２で示されるＸＹ位置に到達した場合、内蔵された移動用受光素子６が前記スタートＳｔ後の前記レーザビーム２ａを受光し、前記移動用受光素子６が受光したレーザビーム２ａの第２受光パルス６ａはＸＹ座標でみると、Ｘ軸方向Ｘで時間ＴＸ＝Ｘｔとなり、Ｙ軸方向Ｙで時間ＴＹ＝Ｙｔとなり、この第２受光パルス６ａはＩＭＵ７内に取り込まれる。
従って、前記スタートＳｔ時に第１固定受光素子４が受光した第１タイミングＸｔ１，Ｙｔ１と、前記移動受光素子６が受光した第２タイミングＸｔ２，Ｙｔ２との時間差より、ＩＭＵ７内の演算部（図示せず）にて前記ＩＭＵ７のＸＹ位置である第１位置を求める。
【００１６】
前記ＩＭＵ７は、前記ＩＭＵ７が有する前記慣性センサ(図示せず)からの慣性信号(図示せず)を用い、加速度を積分する加速度積分で前記ＩＭＵ７のＸＹ位置である第２位置を求める。
従って、前記ＩＭＵ７の演算部(図示せず)では、前記第１、第２位置の合成によって現在位置を求められる。
尚、前述の加速度積分は、検出した加速度を２回積分して位置を求めているため、時間の経過と共に速度オフセットによる位置ずれを防止して演算することができる。
【００１７】
尚、本発明による位置検出方法及び装置を要約すると、次の通りである。
すなわち、Ｘ軸方向Ｘ及びびＹ軸方向Ｙに所定の長さを有する表面１ａからなる被測定部材１又は被測定領域上に移動用受光素子６を有する慣性計測ユニット７（以下、ＩＭＵと称す）を前記Ｘ軸方向Ｘ及びＹ軸方向Ｙに沿って移動自在とし、前記ＩＭＵ７によってＸＹ位置を検出するようにした位置検出装置において、前記被測定部材１又は被測定領域の対角線上の両端に設けられた第１、第２固定受光素子４，５と、前記表面１ａをレーザビーム２ａでスキャンするための２軸のポリゴンミラー３と、を備え、前記第１固定受光素子４はスタートＳｔ時の前記レーザビーム２ａを受光し、前記第１固定受光素子４が受光した第１タイミングＸｔ１,Ｙｔ１と前記ＩＭＵ７の移動用受光素子６が受光した第２タイミングＸｔ２,Ｙｔ２の時間差より前記ＩＭＵ７の第１位置を求め、前記ＩＭＵ７は、前記ＩＭＵ７が有する慣性センサからの慣性信号を用いて加速度積分で求めた第２位置と前記レーザビーム２ａにより求めた前記第１位置との合成により現在位置を求める構成と方法であり、また、前記加速度積分は、２回行う構成と方法である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明による位置検出装置は、レーザビームを用いて検出した第１位置と、慣性信号を用いて検出した第２位置とにより位置検出を行うことができるため、小型のものから大型のものまで、あらゆる分野の被測定部材又は被測定領域における位置検出が可能となる。
【符号の説明】
【００１９】
１    被測定部材
１ａ    表面
１ｂ    ＸＹ面
２    レーザビーム発生器
２ａ    レーザビーム
３    ポリゴンミラー
４    第１固定受光素子
４ａ    第１受光パルス
５    第２固定受光素子
６    移動用受光素子
６ａ    第２受光パルス
７    ＩＭＵ（慣性計測ユニット）
Ｘ    Ｘ軸方向
Ｙ    Ｙ軸方向
Ｘｔ１，Ｙｔ１    第１タイミング
Ｘｔ２，Ｙｔ２    第２タイミング
Ｘｔ    時間Ｘ
Ｙｔ    時間Ｙ
【図１】
2015219059.tif 000003
【図２】
2015219059.tif 000004