JPH0253544A - 微動機構 - Google Patents
微動機構Info
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- JPH0253544A JPH0253544A JP63203275A JP20327588A JPH0253544A JP H0253544 A JPH0253544 A JP H0253544A JP 63203275 A JP63203275 A JP 63203275A JP 20327588 A JP20327588 A JP 20327588A JP H0253544 A JPH0253544 A JP H0253544A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rigid body
- fine movement
- movement mechanism
- actuator
- mechanism according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
- B23Q1/36—Springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、超精密加工、半導体製造装置、電子顕微鏡等
のサブμｍオーダーの調節を必要とする装置に使用され
る微動機構に関する。
のサブμｍオーダーの調節を必要とする装置に使用され
る微動機構に関する。
〔従来の技術］
近年、各種技術分野においては、サブ７１ ｍのオーダ
の微細な変位調節が可能である装置が要望されている。
の微細な変位調節が可能である装置が要望されている。
その典型的な例がＬＳｔ（大規模集積回路）、超ＬＳＩ
の製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線
描画装置等の半導体製造装置である。これらの装置にお
いては、サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であ
り、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度
も増大し、高性能の製品を製造することができる。この
ような微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子
顕微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加
工装置等においても必要であり、その精度向上により、
バイオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそ
れらの発展に大きく寄与するものである。以下、このよ
うな微細な位置決めを行なう微動機構のいくつかを図に
より説明する。
の製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線
描画装置等の半導体製造装置である。これらの装置にお
いては、サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であ
り、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度
も増大し、高性能の製品を製造することができる。この
ような微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子
顕微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加
工装置等においても必要であり、その精度向上により、
バイオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそ
れらの発展に大きく寄与するものである。以下、このよ
うな微細な位置決めを行なう微動機構のいくつかを図に
より説明する。
第８図は従来の微動機構の側面図である。図で、１は固
定側剛体、２は移動側剛体、３は剛体１と剛体２との間
に装架された圧電アクチュエータである。なお、Ｘ、Ｙ
、Ｚは座標軸、ｄｐは圧電アクチュエータ３のＺ軸方向
の寸法、ｄ、、はこの微動機構のＺ軸方向の寸法を示す
。圧電アクチュエータ３に電圧を印加すると、圧電アク
チュエータ３はＺ軸方向に伸長し、剛体２は破線に示す
ようにｕ２だけ並進変位する。
定側剛体、２は移動側剛体、３は剛体１と剛体２との間
に装架された圧電アクチュエータである。なお、Ｘ、Ｙ
、Ｚは座標軸、ｄｐは圧電アクチュエータ３のＺ軸方向
の寸法、ｄ、、はこの微動機構のＺ軸方向の寸法を示す
。圧電アクチュエータ３に電圧を印加すると、圧電アク
チュエータ３はＺ軸方向に伸長し、剛体２は破線に示す
ようにｕ２だけ並進変位する。
第９図は従来の他の微動機構の側面図である。
図で、１１は適宜な手段で固定された固定側剛体、１１
ａは剛体１１の突起、１２は剛体１１と対向する移動側
剛体、１２ａは剛体１２の突起、１３は突起１１ａ、１
２ａ間に装架された圧電アクチュエータ、１４．１５は
それぞれ剛体１１．１２をそれらの上、下で連結する弾
性を有する平板である。圧電アクチュエータ１３に電圧
を印加すると、圧電アクチュエータ１３が伸長して突起
１２ａを押圧し、これにより平板１４．１５が変形し、
剛体１２は剛体１１に対して破線に示すようにＺ軸方向
にｕ２だけ並進変位する。
ａは剛体１１の突起、１２は剛体１１と対向する移動側
剛体、１２ａは剛体１２の突起、１３は突起１１ａ、１
２ａ間に装架された圧電アクチュエータ、１４．１５は
それぞれ剛体１１．１２をそれらの上、下で連結する弾
性を有する平板である。圧電アクチュエータ１３に電圧
を印加すると、圧電アクチュエータ１３が伸長して突起
１２ａを押圧し、これにより平板１４．１５が変形し、
剛体１２は剛体１１に対して破線に示すようにＺ軸方向
にｕ２だけ並進変位する。
第１０図は従来のさらに他の微動機構の側面図である。
図で、２１は固定側剛体、２２は移動側剛体、２３は圧
電アクチュエータである。圧電アクチュエータ２３は剛
体２１．２２間に鋼球２４を介して装架されている。２
５は剛体２１と剛体２２との間を連結する剛体、２６は
剛体２５に形成された弾性ヒンジである。剛体２５と弾
性ヒンジ２６とによりリンク機構が構成される。圧電ア
クチュエータ２３に電圧を印加すると、圧電アクチュエ
ータ２３が伸長し、鋼球２４を介して剛体２２を押下す
る。これにより各弾性ヒンジ２６に回動を生じてリンク
機構が変形し、剛体２２は破線に示すようにＺ軸方向に
１１２だけ並進変位する。
電アクチュエータである。圧電アクチュエータ２３は剛
体２１．２２間に鋼球２４を介して装架されている。２
５は剛体２１と剛体２２との間を連結する剛体、２６は
剛体２５に形成された弾性ヒンジである。剛体２５と弾
性ヒンジ２６とによりリンク機構が構成される。圧電ア
クチュエータ２３に電圧を印加すると、圧電アクチュエ
ータ２３が伸長し、鋼球２４を介して剛体２２を押下す
る。これにより各弾性ヒンジ２６に回動を生じてリンク
機構が変形し、剛体２２は破線に示すようにＺ軸方向に
１１２だけ並進変位する。
第１１図は第１０図に示す微動機構を３つ配置して構成
される３軸微動機構の平面図である。図に破線で示され
ている３０Ａ、３０Ｂ、３σＣはそれぞれ第１０図に示
すものと同じ構成の微動機構、２４は鋼球（第１０図に
示す鋼球２４と同じ鋼球）である。２２゛は各微動機構
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの共通の移動側剛体であり、第
１０図に示す移動側剛体２２に相当する。各微動機構３
０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは互いに１２０’の間隔を置いて
配置されている。
される３軸微動機構の平面図である。図に破線で示され
ている３０Ａ、３０Ｂ、３σＣはそれぞれ第１０図に示
すものと同じ構成の微動機構、２４は鋼球（第１０図に
示す鋼球２４と同じ鋼球）である。２２゛は各微動機構
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの共通の移動側剛体であり、第
１０図に示す移動側剛体２２に相当する。各微動機構３
０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは互いに１２０’の間隔を置いて
配置されている。
今、各微動機構３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの圧電アクチュ
エータ２３を同一量伸長させると、移動側側体２２゛は
Ｚ軸方向に並進変位する。又、微動機能３ＯＡ、３０Ｃ
の圧電アクチュエータ２３を駆動してこれらを等量に伸
長すると移動側剛体２２“はＸ軸まわりに回転変位する
。さらに、微動機構３０Ａ、３０Ｃの圧電アクチュエー
タをその伸長量をそれぞれ調整して駆動すると移動側剛
体２２°はＹ軸まわりに回転変位する。このように、第
１１図に示す微動機構は３軸の変位を行なう微動機構を
構成する。
エータ２３を同一量伸長させると、移動側側体２２゛は
Ｚ軸方向に並進変位する。又、微動機能３ＯＡ、３０Ｃ
の圧電アクチュエータ２３を駆動してこれらを等量に伸
長すると移動側剛体２２“はＸ軸まわりに回転変位する
。さらに、微動機構３０Ａ、３０Ｃの圧電アクチュエー
タをその伸長量をそれぞれ調整して駆動すると移動側剛
体２２°はＹ軸まわりに回転変位する。このように、第
１１図に示す微動機構は３軸の変位を行なう微動機構を
構成する。
なお、第８．９．１０図に示す１軸の並進変位を生じる
微動機構を複数用いることにより６軸（３軸の並進変位
と３軸まわりの回転変位）の微動機構を構成し得るのは
明らかである。
微動機構を複数用いることにより６軸（３軸の並進変位
と３軸まわりの回転変位）の微動機構を構成し得るのは
明らかである。
上記従来の微動機構を用いて１軸〜６軸の微動機構を構
成する場合、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の並進変位及びＺ軸ま
わりの回転変位を得る微動機構は、その高さ方向の寸法
を小さくすることができる。
成する場合、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の並進変位及びＺ軸ま
わりの回転変位を得る微動機構は、その高さ方向の寸法
を小さくすることができる。
これに反して、Ｚ軸方向の並進変位、Ｘ軸まわりの同転
変位およびＹ軸まわりの回転変位を得る微動機構は第８
〜１１図に示すように高さ方向の寸法が大きくなる。こ
れは、圧電アクチュエータの特性に起因する。即ち、圧
電アクチュエータの伸長方向の寸法を（１９、伸長分を
Δｄ、印加電圧を■とすると、伸長分Δｄは、Δｄ（Ｘ
：Ｖ・ｄ２となり、必要な伸長分Δｄを得るためには寸
法ｄ、が相当程度大きくなければならず、Ｚ軸方向の並
進変位を行なうには高さ方向であるＺ軸方向の寸法ｄ、
を大きくする必要があるからである。そして、このよう
に高さ方向の寸法が大きいと、微動機構を種々の製造装
置や加工装置、電子顕微鏡等に組込む場合、障害となる
ことがしばしば生じ、又、これを組込む相手方の構造に
大きな変更を加える必要が生じる等の問題があった。
変位およびＹ軸まわりの回転変位を得る微動機構は第８
〜１１図に示すように高さ方向の寸法が大きくなる。こ
れは、圧電アクチュエータの特性に起因する。即ち、圧
電アクチュエータの伸長方向の寸法を（１９、伸長分を
Δｄ、印加電圧を■とすると、伸長分Δｄは、Δｄ（Ｘ
：Ｖ・ｄ２となり、必要な伸長分Δｄを得るためには寸
法ｄ、が相当程度大きくなければならず、Ｚ軸方向の並
進変位を行なうには高さ方向であるＺ軸方向の寸法ｄ、
を大きくする必要があるからである。そして、このよう
に高さ方向の寸法が大きいと、微動機構を種々の製造装
置や加工装置、電子顕微鏡等に組込む場合、障害となる
ことがしばしば生じ、又、これを組込む相手方の構造に
大きな変更を加える必要が生じる等の問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、高さ方
向の寸法を極力小さくすることができる微動機構を提供
するにある。
向の寸法を極力小さくすることができる微動機構を提供
するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、中央部剛体と、
その外側に位置する周辺部剛体と、前記中央部剛体と前
記周辺部剛体とを結合する弾性部材と、前記中央部剛体
と前記周辺部剛体との間に装架されたアクチュエータと
を備えた微動機構において、前記弾性部材の結合方向と
前記アクチュエータの作動方向との間に僅かな角度をも
たせたことを特徴とする。
その外側に位置する周辺部剛体と、前記中央部剛体と前
記周辺部剛体とを結合する弾性部材と、前記中央部剛体
と前記周辺部剛体との間に装架されたアクチュエータと
を備えた微動機構において、前記弾性部材の結合方向と
前記アクチュエータの作動方向との間に僅かな角度をも
たせたことを特徴とする。
アクチュエータを駆動すると、アクチュエータの作動方
向と弾性部材の結合方向との間に僅かな角度があるため
、アクチュエータの伸びにより、中央部剛体は弾性部材
を変形させてＺ軸方向に変位する。
向と弾性部材の結合方向との間に僅かな角度があるため
、アクチュエータの伸びにより、中央部剛体は弾性部材
を変形させてＺ軸方向に変位する。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、４１ａ、４１ｂは固定側剛体、４２は移
動側剛体、４３ａ、４３ｂは剛体４１ａ、４１ｂと剛体
４２との間に装架された圧電アクチュエータ、４４ａ、
４４ｂは剛体４１ａ。
である。図で、４１ａ、４１ｂは固定側剛体、４２は移
動側剛体、４３ａ、４３ｂは剛体４１ａ、４１ｂと剛体
４２との間に装架された圧電アクチュエータ、４４ａ、
４４ｂは剛体４１ａ。
４１ｂと剛体４２との間を結合する平板、４５は各剛体
４１ａ、４１ｂ、４２に設けられて圧電アクチュエータ
を装架する球座である。この微動機構は、剛体４２の中
心線０７−０°に関して対称に構成されている。又、圧
電アクチュエータ４３ａ。
４１ａ、４１ｂ、４２に設けられて圧電アクチュエータ
を装架する球座である。この微動機構は、剛体４２の中
心線０７−０°に関して対称に構成されている。又、圧
電アクチュエータ４３ａ。
４３ｂは、それぞれ平板４４ａ、４４ｂの結合方向に対
して僅かな角度（頃けて装架されている。
して僅かな角度（頃けて装架されている。
次に、本実施例の動作を第２図に示す動作の線図を参照
しながら説明する。第２図で剛体４２と平＋Ｆｉ４４ａ
との結合点をＢ、剛体４１ａと平板４４ａとの結合点を
Ｃ２点Ｃ，Ｂの長さ（平板４４ａの長さ）をｄＢとする
。又、理解を容易にするため圧電アクチュエータ４３ａ
の一端が点Ｂに結合されており、圧電アクチュエータ４
３ａの長さをｄ２、点Ｃと圧電アクチュエータ４３ａの
他端との距離をｄ２平板４４ａと圧電アクチュエータ４
３ａの長さ方向との角度をθ。とする。
しながら説明する。第２図で剛体４２と平＋Ｆｉ４４ａ
との結合点をＢ、剛体４１ａと平板４４ａとの結合点を
Ｃ２点Ｃ，Ｂの長さ（平板４４ａの長さ）をｄＢとする
。又、理解を容易にするため圧電アクチュエータ４３ａ
の一端が点Ｂに結合されており、圧電アクチュエータ４
３ａの長さをｄ２、点Ｃと圧電アクチュエータ４３ａの
他端との距離をｄ２平板４４ａと圧電アクチュエータ４
３ａの長さ方向との角度をθ。とする。
圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂに電圧を印加すると
、圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは伸長し、球座４
５を介して剛体４２に力を作用させる。ここで、この力
の方向は平板４４ａ、４４ｂおよびＺ軸方向に対して角
度を有するので、Ｚ軸方向の力成分が生じ、この力成分
により平板４４ａ、４４ｂは第１図に破線で示されるよ
うに変形せしめられる。この場合、微動機構は対称に構
成され、かつ、剛体４１ａ、４１ｂ、４２には変形を生
じないので、剛体４２はＺ軸方向に並進変位する。この
並進変位量がｕ２で示されている。
、圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは伸長し、球座４
５を介して剛体４２に力を作用させる。ここで、この力
の方向は平板４４ａ、４４ｂおよびＺ軸方向に対して角
度を有するので、Ｚ軸方向の力成分が生じ、この力成分
により平板４４ａ、４４ｂは第１図に破線で示されるよ
うに変形せしめられる。この場合、微動機構は対称に構
成され、かつ、剛体４１ａ、４１ｂ、４２には変形を生
じないので、剛体４２はＺ軸方向に並進変位する。この
並進変位量がｕ２で示されている。
次に、第２図に基づき変位ｔｕ、を算出する。
圧電アクチュエータ４３ａの長さｄ、は圧電印加により
Δｄｐだけ伸長し、点Ｂは点Ｂ゛に移行する。このとき
、各寸法の間には次式の関係が成立する。
Δｄｐだけ伸長し、点Ｂは点Ｂ゛に移行する。このとき
、各寸法の間には次式の関係が成立する。
（ｄ、、＋Δｄ、 ） ” ＝（ｄ＋ｕｚ ） ２＋＋
Ｌ＋ −（１）値Δｄ ９ ＋ ｕ Ｚは他の値
に比較して極端に小さ（、その２乗項を無視すると（１
）式は次のように表される。
Ｌ＋ −（１）値Δｄ ９ ＋ ｕ Ｚは他の値
に比較して極端に小さ（、その２乗項を無視すると（１
）式は次のように表される。
ｄｐ ” ＋２ｄ ｐ ・ Δ ｄ ｐ ＝ｄ
”＋２ｄ −ｕ ｚ ＋ｄｓ ２ ’−”（２）
（２）式に、ｄ２±ｄｌｌ” ＝ｄｐ ” 、ｄ＝ｄｐ
ｓｉｎ θ。
”＋２ｄ −ｕ ｚ ＋ｄｓ ２ ’−”（２）
（２）式に、ｄ２±ｄｌｌ” ＝ｄｐ ” 、ｄ＝ｄｐ
ｓｉｎ θ。
を代入すると
ｄ、 ｚ＋２ｄ、 −Δｄ、 ＝ｄ、 ”＋２（ｄ、
−ｓｉｎ θ。＞−ｕ。
−ｓｉｎ θ。＞−ｕ。
−・（３）
（３）式から
ｕ、−１−・Δｄ２・−・・・・−・・・・・−・−・
・（４）ｓｉｎθ０ となる。−例を挙げると、圧電素子の長さｄ、を１５鴫
、その伸長量Δｄｐを１０μｍ、・平板長さｄ、を１４
．９ ｍとすると、角度θ。は約５″となり、この場合
の並進変位ｕ２は約１１００ａとなる。
・（４）ｓｉｎθ０ となる。−例を挙げると、圧電素子の長さｄ、を１５鴫
、その伸長量Δｄｐを１０μｍ、・平板長さｄ、を１４
．９ ｍとすると、角度θ。は約５″となり、この場合
の並進変位ｕ２は約１１００ａとなる。
このように、本実施例では、微動機構を移動側剛体の中
心線に関して対称構造とし、圧電アクチュエータを平板
に対して僅かな角変伸けて装架したので、従来の微動機
構に比較してその高さ方向の寸法ｄ、を蟲かに小さくす
ることができる。
心線に関して対称構造とし、圧電アクチュエータを平板
に対して僅かな角変伸けて装架したので、従来の微動機
構に比較してその高さ方向の寸法ｄ、を蟲かに小さくす
ることができる。
第３図は本発明の第２の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４４ａ＋、４４ａｚ、４４
ｂ＋、４４ｂｚは第１図に示す平板４４ａ、４４ｂと同
じく荷重が作用すると変形する平板である。平板４４ａ
４．４４ａ２は互いに平行であり、かつ、平板４４ｂ１
．４４ｂ、も互いに平行である。平板４４ ａｔ、４４
ａｚおよび平板４４ｂ、、４４ｂ２は第９図に示す平
行な平板１４゜１５に相当する。なお、圧電アクチュエ
ータ４３ａ、４３ｂは各平板４４ａ、 〜４４ｂ、に対
して第１図に示す実施例と同じく所定の角度をもって装
架されている。
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４４ａ＋、４４ａｚ、４４
ｂ＋、４４ｂｚは第１図に示す平板４４ａ、４４ｂと同
じく荷重が作用すると変形する平板である。平板４４ａ
４．４４ａ２は互いに平行であり、かつ、平板４４ｂ１
．４４ｂ、も互いに平行である。平板４４ ａｔ、４４
ａｚおよび平板４４ｂ、、４４ｂ２は第９図に示す平
行な平板１４゜１５に相当する。なお、圧電アクチュエ
ータ４３ａ、４３ｂは各平板４４ａ、 〜４４ｂ、に対
して第１図に示す実施例と同じく所定の角度をもって装
架されている。
圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂに電圧を印加すると
それらが伸長し、剛体４２に対してＺ軸方向の力成分が
作用し、平板４４ａ、、４４ａｚおよび平板４４ ｂ＋
、４４１）ｚが破線に示すように変形し、この結果、剛
体４２はＺ軸方向に並進変位する。
それらが伸長し、剛体４２に対してＺ軸方向の力成分が
作用し、平板４４ａ、、４４ａｚおよび平板４４ ｂ＋
、４４１）ｚが破線に示すように変形し、この結果、剛
体４２はＺ軸方向に並進変位する。
本実施例も第１の実施例と同じ効果を奏し、さらに、平
板を１枚でなく平行平板で構成したので、Ｚ軸方向以外
の方向の剛性が大となり、Ｚ軸方向の並進変位をそれ以
外の方向の変位の干渉な〈実施することができる。
板を１枚でなく平行平板で構成したので、Ｚ軸方向以外
の方向の剛性が大となり、Ｚ軸方向の並進変位をそれ以
外の方向の変位の干渉な〈実施することができる。
第４図は本発明の第３の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４ｂは圧電アクチュエータ
４３ａ、４３ｂを装架する弾性ヒンジである。本実施例
が第１の実施例と異なるのは、第１の実施例においては
圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂが球座４５を介して
装架されているのに対して、本実施例では弾性ヒンジ４
６を介して装架される点のみであり、他の構成は同じで
ある。なお、圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは平板
４４ａ、４４ｂに対して第１の実施例と同じく所定の角
度をもって装架されている。
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４ｂは圧電アクチュエータ
４３ａ、４３ｂを装架する弾性ヒンジである。本実施例
が第１の実施例と異なるのは、第１の実施例においては
圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂが球座４５を介して
装架されているのに対して、本実施例では弾性ヒンジ４
６を介して装架される点のみであり、他の構成は同じで
ある。なお、圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは平板
４４ａ、４４ｂに対して第１の実施例と同じく所定の角
度をもって装架されている。
本実施例の動作は第１の実施例の動作と同じである。又
、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アクチ
ュエータの装架に弾性ヒンジを用いたので、圧電アクチ
ュエータの接合面の力を弾性ヒンジを介して微動機構に
均一に伝達することができるという効果も有する。
、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アクチ
ュエータの装架に弾性ヒンジを用いたので、圧電アクチ
ュエータの接合面の力を弾性ヒンジを介して微動機構に
均一に伝達することができるという効果も有する。
なお、本実施例においても、平板を平行平板で構成する
ことができるのは明らかである。
ことができるのは明らかである。
第５図は本発明の第４の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４１ａＳは剛体４１ａの圧
電アクチュエータ４３ａの装架側の面を示しζこの面４
１ａＳは垂直面に対して所定角度θ。たけ傾けられてい
る。４２ａＳ。
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４１ａＳは剛体４１ａの圧
電アクチュエータ４３ａの装架側の面を示しζこの面４
１ａＳは垂直面に対して所定角度θ。たけ傾けられてい
る。４２ａＳ。
４２ｂＳは剛体４２における圧電アクチュエータ４３ａ
、４３ｂの装架側の面、４１ｂＳは剛体４１ｂにおける
圧電アクチュエータ４３ｂの装架側面を示し、これらの
面４２ａＳ、４２ｂＳ、４１ｂＳはいずれも而４１ａＳ
と同様、垂直面に対して所定角度θ。たけ傾けられてい
る。圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは図示のように
それぞれ面４１ａｓ、４２ａＳ間および面４２ｂＳ、４
１ｂＳ間に直接装架されている。したがって、圧電アク
チュエータ４３ａ、４３ｂは必然的に平板４４ａ。
、４３ｂの装架側の面、４１ｂＳは剛体４１ｂにおける
圧電アクチュエータ４３ｂの装架側面を示し、これらの
面４２ａＳ、４２ｂＳ、４１ｂＳはいずれも而４１ａＳ
と同様、垂直面に対して所定角度θ。たけ傾けられてい
る。圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂは図示のように
それぞれ面４１ａｓ、４２ａＳ間および面４２ｂＳ、４
１ｂＳ間に直接装架されている。したがって、圧電アク
チュエータ４３ａ、４３ｂは必然的に平板４４ａ。
４４ｂに対して所定の角度をもって装架されることにな
る。
る。
本実施例の動作は第１の実施例の動作と同じである。又
、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アク千
ユエータを装架する面を予め傾斜させて形成したので、
弾性ヒンジや球座を用いる場合に比べて構造が簡素とな
り、かつ、機構全体の剛性を高くすることができるとい
う効果も有する。
、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アク千
ユエータを装架する面を予め傾斜させて形成したので、
弾性ヒンジや球座を用いる場合に比べて構造が簡素とな
り、かつ、機構全体の剛性を高くすることができるとい
う効果も有する。
なお、本実施例においても、平板を平行平板で構成する
ことができる。
ことができる。
第６図は本発明の第５の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４４ａ’ ４４ｂ’は
、第１の実施例の平板４４ａ４４ｂに相当する平板であ
るが、これらの平板４４ａ’ ／１４ｂ’ の面は
紙面に垂直な而（Ｘ−Ｙ平面）に対して所定の角度θ。
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４４ａ’ ４４ｂ’は
、第１の実施例の平板４４ａ４４ｂに相当する平板であ
るが、これらの平板４４ａ’ ／１４ｂ’ の面は
紙面に垂直な而（Ｘ−Ｙ平面）に対して所定の角度θ。
だけ傾斜して形成されている。又、本実施例の圧電アク
チュエータ４３ａ、４３ｂは、その伸長方向がほぼＸ軸
方向と一致する（完全には一致しない）ように装架され
ている。圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂに電圧を印
加すると剛体４２にはＸ軸方向の僅かな力成分が作用し
１、これにより平板４４ａ’ 、４４ｂ’は容易に変形
し、剛体４２はＸ軸方向に並進変位する。本実施例も第
１の実施例と同じ効果を奏する。
チュエータ４３ａ、４３ｂは、その伸長方向がほぼＸ軸
方向と一致する（完全には一致しない）ように装架され
ている。圧電アクチュエータ４３ａ、４３ｂに電圧を印
加すると剛体４２にはＸ軸方向の僅かな力成分が作用し
１、これにより平板４４ａ’ 、４４ｂ’は容易に変形
し、剛体４２はＸ軸方向に並進変位する。本実施例も第
１の実施例と同じ効果を奏する。
第７図（ａ）は本発明の第６の実施例に係る３軸微動機
構の平面図、第７図Ｃｂ）は第７図（ａ）に示す線■・
ｂ−■ｂに沿う断面図である。各図で、５１はリング状
の固定側剛体、５２は剛体５１の内側に配置された円板
状の移動側剛体である。剛体５１および剛体５２の中心
軸が符号０で示されている。
構の平面図、第７図Ｃｂ）は第７図（ａ）に示す線■・
ｂ−■ｂに沿う断面図である。各図で、５１はリング状
の固定側剛体、５２は剛体５１の内側に配置された円板
状の移動側剛体である。剛体５１および剛体５２の中心
軸が符号０で示されている。
５３ａ、５３ｂ、５３ｃは剛体５１．５２間に球座を介
して装架された圧電アクチュエータであり、互いに１２
０＠の間隔で配置されている。５４ａ。
して装架された圧電アクチュエータであり、互いに１２
０＠の間隔で配置されている。５４ａ。
５４ｂ、５４ｃは剛体５１．５２を結合する平板であり
、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｂ、５３Ｃとほぼ同
一位置に互いに＋２０°の間隔で設けられている。圧電
アクチュエータ５３ａ〜５３ｃは平板５４ａ〜５４ｃに
対して所定の角度で装架されている。
、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｂ、５３Ｃとほぼ同
一位置に互いに＋２０°の間隔で設けられている。圧電
アクチュエータ５３ａ〜５３ｃは平板５４ａ〜５４ｃに
対して所定の角度で装架されている。
次に、本実施例の動作を説明する。圧電アクチュエータ
５３ａ、５３ｂ、５３ｃに電圧を印加し、これらを等し
い量だけ伸長させると、剛体５２はＸ軸方向に並進変位
する。又、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｃに電圧を
印加して両者を等しい計だけ伸長すると、剛体５２は、
中心軸０と直交するＺ軸まわりに回転変位する。さらに
、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｃに電圧を印加し、
それらの伸長量を適宜調節することにより、剛体５２は
中心軸Ｏと直交するＺ軸まわりに回転変位する。
５３ａ、５３ｂ、５３ｃに電圧を印加し、これらを等し
い量だけ伸長させると、剛体５２はＸ軸方向に並進変位
する。又、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｃに電圧を
印加して両者を等しい計だけ伸長すると、剛体５２は、
中心軸０と直交するＺ軸まわりに回転変位する。さらに
、圧電アクチュエータ５３ａ、５３ｃに電圧を印加し、
それらの伸長量を適宜調節することにより、剛体５２は
中心軸Ｏと直交するＺ軸まわりに回転変位する。
なお、平板と圧電アクチュエータの位置は必ずしも等し
い位置でなくてもよく、例えは、各圧電アクチュエータ
の位置を軸０に対して各平板と対称位置とすることもで
きる。
い位置でなくてもよく、例えは、各圧電アクチュエータ
の位置を軸０に対して各平板と対称位置とすることもで
きる。
このように、本実施例では、リング状の剛体およびその
リング内に配置された剛体間を等間隔を置いて平板で結
合し、かつ、両開体間に圧電アクチュエータを各平板に
対して所定の角変で装架したので、高さ方向の寸法の極
めて小さい３軸（Ｚ軸の並進変位およびＸ、Ｚ軸まわり
の回転変位）の微動機構を得ることができる。
リング内に配置された剛体間を等間隔を置いて平板で結
合し、かつ、両開体間に圧電アクチュエータを各平板に
対して所定の角変で装架したので、高さ方向の寸法の極
めて小さい３軸（Ｚ軸の並進変位およびＸ、Ｚ軸まわり
の回転変位）の微動機構を得ることができる。
なお、上記各実施例において、平板の所定個所にひずみ
ゲージを貼着し、ひずみゲージの出力に基づいてフィー
ドバック制で１１を行なえは、より一層精度の高い変位
を得ることができる。
ゲージを貼着し、ひずみゲージの出力に基づいてフィー
ドバック制で１１を行なえは、より一層精度の高い変位
を得ることができる。
以上述べたように、本発明では、中央部一体と周辺部側
体とを弾性部材で結合し、アクチュエータの作動方向と
弾性部材の結合方向との間に僅かな角度をもたせるよう
にしたので、微動機構の高さ方向の寸法を極めて小さく
することができる。
体とを弾性部材で結合し、アクチュエータの作動方向と
弾性部材の結合方向との間に僅かな角度をもたせるよう
にしたので、微動機構の高さ方向の寸法を極めて小さく
することができる。
第１図は本発明の第１の実施例に係る微動機構の側面図
、第２図は第１図に示す微動機構の動作を示す線図、第
３図、第４図、第５図および第６図はそれぞれ本発明の
第２．３，４．５の実施例に係る微動機構の側面図、第
７図（ａ）、Φ）は本発明の第６の実施例に係る３軸の
微動機構の平面図および断面図、第８図、第９図および
第１０図は従来の微動機構の側面図、第１１図は従来の
３軸の微動機構の平面図である。 ４１ａ、４１ｂ、４２，５１．５２−−一剛体、４３ａ
、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃｍ−−一圧電アクチ
ュエータ、４４ａ、４４ｂ、４４ａ＋、４４ａ２，４４
ｂ＋、４４ｂｚ、４４ａ’ 、４４ｂ’ 、５４ａ。 ５４ ｂ。 ５４ ｃ −−−−−−一平板。 第４図 第５図 第６図 第 図 Ｌ 物、４４ｂ：看板 ４５：球座 第２図 第３図 第７図 第８図 第１０図
、第２図は第１図に示す微動機構の動作を示す線図、第
３図、第４図、第５図および第６図はそれぞれ本発明の
第２．３，４．５の実施例に係る微動機構の側面図、第
７図（ａ）、Φ）は本発明の第６の実施例に係る３軸の
微動機構の平面図および断面図、第８図、第９図および
第１０図は従来の微動機構の側面図、第１１図は従来の
３軸の微動機構の平面図である。 ４１ａ、４１ｂ、４２，５１．５２−−一剛体、４３ａ
、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃｍ−−一圧電アクチ
ュエータ、４４ａ、４４ｂ、４４ａ＋、４４ａ２，４４
ｂ＋、４４ｂｚ、４４ａ’ 、４４ｂ’ 、５４ａ。 ５４ ｂ。 ５４ ｃ −−−−−−一平板。 第４図 第５図 第６図 第 図 Ｌ 物、４４ｂ：看板 ４５：球座 第２図 第３図 第７図 第８図 第１０図
Claims (7)
- （１）中央部剛体と、その外側に位置する周辺部剛体と
、前記中央部剛体と前記周辺部剛体とを結合する弾性部
材と、前記中央部剛体と前記周辺部剛体との間に装架さ
れたアクチュエータとを備えた微動機構において、前記
弾性部材の結合方向と前記アクチュエータの作動方向と
の間に僅かな角度をもたせたことを特徴とする微動機構
。 - （２）請求項（１）において、前記アクチュエータの装
架は、球座による結合であることを特徴とする微動機構
。 - （３）請求項（１）において、前記アクチュエータの装
架は、弾性ヒンジによる結合であることを特徴とする微
動機構。 - （４）請求項（１）において、前記アクチュエータの装
架は、前記中央部剛体および前記周辺部剛体の傾斜面に
直接固着する結合であることを特徴とする微動機構。 - （５）請求項（１）において、前記弾性部材は、互いに
平行な平板で構成されていることを特徴とする微動機構
。 - （６）請求項（１）において、前記周辺部剛体は、前記
中央部剛体に対して対称位置に２つ配置されていること
を特徴とする微動機構。 - （７）請求項（１）において、前記周辺部剛体は、前記
中央部剛体を囲むリング状に構成されていることを特徴
とする微動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203275A JPH0716840B2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 微動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203275A JPH0716840B2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 微動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0253544A true JPH0253544A (ja) | 1990-02-22 |
| JPH0716840B2 JPH0716840B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=16471352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63203275A Expired - Lifetime JPH0716840B2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 微動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716840B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014502343A (ja) * | 2010-10-21 | 2014-01-30 | ソルラブス、 インコーポレイテッド | ナノポジショナーのための平行度維持装置 |
| US11796893B2 (en) | 2019-05-05 | 2023-10-24 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Compact camera module and terminal device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238759A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Nec Corp | ６自由度精密微動台 |
-
1988
- 1988-08-17 JP JP63203275A patent/JPH0716840B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238759A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Nec Corp | ６自由度精密微動台 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014502343A (ja) * | 2010-10-21 | 2014-01-30 | ソルラブス、 インコーポレイテッド | ナノポジショナーのための平行度維持装置 |
| US11796893B2 (en) | 2019-05-05 | 2023-10-24 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Compact camera module and terminal device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0716840B2 (ja) | 1995-03-01 |
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