その他のニーズ事例|ピエゾの精密位置決め装置を紹介

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ピエゾ位置決め装置 翔栄システム株式会社 Syouei System Co.,Ltd.

その他のニーズ事例

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レーザの光軸を周辺の温度変化に影響システム導入事例

あるユーザからレーザの光軸を周辺の温度変化に影響されないように安定化させたいという要望が持ち込まれました。動作原理については具体的にはご指示はいただきませんでしたが、弊社の得意とする方法でと、かなり大雑把な内容でした。
しばらく話が立ち切れになっていましたが2月の上旬に、余り予算があるので、年度末までに仕上げてほしいという連絡をいただきました。

結局、短い納期と限られた予算、動作原理は一任という内容でした。非常に制約の多い中での製品開発でしたので、納期内に納品した時は非常な達成感がありました。これが今も製品として残っています「レーザ高軸安定化装置」です。内容的には非常に興味深い製品でしたので、苦労はしましたが愛着を感じる製品の一つです。

1.システムの目的

レーザビームのポインティング安定性の改善。 目標:レーザ発信器の先端から1800mmから2500mm先のスポットでビームポイントの揺れを10μmp-p 以下に抑える。

2.システムの動作原理

1.動作原理
レーザ発振装置から出力されたレーザビームはピエゾ・ミラ、ミラーを通って4 分割型フォト・ディテクタに当たる。フォト・ディテクタの4つのフォトダイオードから発生した電圧信号はプリアンプに送られ、演算処理され、ピ-ム位置を表す電圧信号( V(X), V(Y) )に変換されます。
この信号は専用コントローラのサーボ・ユニットに送られます。サーボ・ユニットはオフセット・ツマミ_X._Y によって代表されるスポット位置にビーム・ポイントが留まるようにピエゾ・コントローラを制御して、ピエゾミラーの角度をリアルタイムで調整します。
2.仕様及びその他の機能
対象レーザ光波長 190nm~1000nm
ターゲット上でのビームスポット位置調整レンジ +/-1.5mm(光源より2m先で)
フォト・ディテクター上のビームスポット位置検出精度 0.1μm
ターゲット上でのビームスポット位置の設定分解能 0.5μm(ピエゾミラ-より2m先で)

高速サーボ事例


図1.収束時間0.5msecの超高速ピエゾステージ

ニーズ内容:
あるユーザの要求で、通常の市販のピエゾステージですと数ミクロンのステップ応答をさせようとすると収束時間が負荷にもよりますが10msec以上かかります。これを1msec以下の時間で収束させる超高速ステージが必要というケースがありました。ユーザサイドから同期パルス(図2)送られてくると、その同期パルスに合わせてピエゾステージが矩形波状に高速に動作させたい(図3)というものでした。

弊社では以下の点で、構成部品を見直し、超高速ピエゾを実現しました。

検討要点:
1.サーボ回路の高速化
2.ピエゾドライバの大容量化
3.駆動ピエゾ素子の選択
4.ステージ構造の高共振周波数化
5.駆動制御信号の検討


図2.同期パルス


図3.ピエゾステージの振る舞い


図4.システムブロックダイアグラム

私たちが、あらゆるニーズにお応えいたします。お気軽にご相談下さい。042-660-1248

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