JPH0716840B2 - 微動機構 - Google Patents
微動機構Info
- Publication number
- JPH0716840B2 JPH0716840B2 JP63203275A JP20327588A JPH0716840B2 JP H0716840 B2 JPH0716840 B2 JP H0716840B2 JP 63203275 A JP63203275 A JP 63203275A JP 20327588 A JP20327588 A JP 20327588A JP H0716840 B2 JPH0716840 B2 JP H0716840B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rigid body
- fine movement
- movement mechanism
- actuator
- axis
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
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)
- 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)
- Machine Tool Units (AREA)
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
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
微動機構に関する。
近年、各種技術分野においては、サブμｍ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。その
典型的な例がLSI（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つ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。
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LSI（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つ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ユエータである。なお、X,Y,Z
は座標軸、dpは圧電アクチユエータ３のＺ軸方向の寸
法、dzはこの微動機構のＺ軸方向の寸法を示す。圧電ア
クチユエータ３に電圧を印加すると、圧電アクチユエー
タ３はＺ軸方向に伸長し、剛体２は破線に示すようにuz
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ユエータである。なお、X,Y,Z
は座標軸、dpは圧電アクチユエータ３のＺ軸方向の寸
法、dzはこの微動機構のＺ軸方向の寸法を示す。圧電ア
クチユエータ３に電圧を印加すると、圧電アクチユエー
タ３はＺ軸方向に伸長し、剛体２は破線に示すようにuz
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、11a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,12a間に装架された圧電アクチユ
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。圧電アクチユエータ
13に電圧を印加すると、圧電アクチユエータ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uzだ
け並進変位する。
は適宜な手段で固定された固定側剛体、11a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,12a間に装架された圧電アクチユ
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。圧電アクチユエータ
13に電圧を印加すると、圧電アクチユエータ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uz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
ユエータである。圧電アクチユエータ23は剛体21,22間
に鋼球24を介して装架されている。25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。圧電アクチユエータ23に電圧を印加する
と、圧電アクチユエータ23が伸長し、鋼球24を介して剛
体22を押圧する。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uzだけ並進変位する。
で、21は固定側剛体、22は移動側剛体、23は圧電アクチ
ユエータである。圧電アクチユエータ23は剛体21,22間
に鋼球24を介して装架されている。25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。圧電アクチユエータ23に電圧を印加する
と、圧電アクチユエータ23が伸長し、鋼球24を介して剛
体22を押圧する。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uz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,30C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30A,30B,30Cは互いに120゜の間隔を置い
て配置されている。
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,30C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30A,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の圧電アクチユエータ23
を同一量伸長させると、移動側剛体22'はＺ軸方向に並
進変位する。又、微動機能30A,30Cの圧電アクチユエー
タ23を駆動してこれらを等量に伸長すると移動側剛体2
2′はＸ軸まわりに回転変位する。さらに、微動機構30
A,30Cの圧電アクチユ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。
を同一量伸長させると、移動側剛体22'はＺ軸方向に並
進変位する。又、微動機能30A,30Cの圧電アクチユエー
タ23を駆動してこれらを等量に伸長すると移動側剛体2
2′はＸ軸まわりに回転変位する。さらに、微動機構30
A,30Cの圧電アクチユ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。
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。これに反して、Ｚ軸方向の並
進変位、Ｘ軸まわりの回転変位および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、圧電アクチユエータの特
性に起因する。即ち、圧電アクチユエータの伸長方向の
寸法をdp、伸長分をΔｄ、印加電圧をＶとすると、伸長
分Δｄは、Δｄ∝Ｖ・dpとなり、必要な伸長分Δｄを得
るためには寸法dp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dp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
つた。
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軸まわりの回転変位および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、圧電アクチユエータの特
性に起因する。即ち、圧電アクチユエータの伸長方向の
寸法をdp、伸長分をΔｄ、印加電圧をＶとすると、伸長
分Δｄは、Δｄ∝Ｖ・dpとなり、必要な伸長分Δｄを得
るためには寸法dp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dp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
つた。
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ユエータと
を備えた微動機構において、前記弾性部材の結合方向と
前記アクチユ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ユエータと
を備えた微動機構において、前記弾性部材の結合方向と
前記アクチユ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。
アクチユエータを駆動すると、アクチユエータの作動方
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、アクチユ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、アクチユ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
圧電アクチユエータ、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
て圧電アクチユ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Ｏ−Ｏ′に関して対称に構成さ
れている。又、圧電アクチユエータ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傾けて装
架されている。
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
圧電アクチユエータ、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
て圧電アクチユ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Ｏ−Ｏ′に関して対称に構成さ
れている。又、圧電アクチユエータ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傾けて装
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と平板44aとの結合
点をＢ、剛体41aと平板44aとの結合点をＣ、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
るため圧電アクチユエータ43aの一端が点Ｂに結合され
ており、圧電アクチユエータ43aの長さをdP、点Ｃと圧
電アクチユエータ43aの他端との距離をｄ、平板44aと圧
電アクチユエータ43aの流さ方向との角度をθＯとす
る。
しながら説明する。第２図で剛体42と平板44aとの結合
点をＢ、剛体41aと平板44aとの結合点をＣ、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
るため圧電アクチユエータ43aの一端が点Ｂに結合され
ており、圧電アクチユエータ43aの長さをdP、点Ｃと圧
電アクチユエータ43aの他端との距離をｄ、平板44aと圧
電アクチユエータ43aの流さ方向との角度をθＯとす
る。
圧電アクチユエータ43a,43bに電圧を印加すると、圧電
アクチユエータ43a,43bは伸長し、球座45を介して剛体4
2に力を作用させる。ここで、この力の方向は平板44a,4
4b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uzで示されている。
アクチユエータ43a,43bは伸長し、球座45を介して剛体4
2に力を作用させる。ここで、この力の方向は平板44a,4
4b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uzで示されている。
次に、第２図に基づき変位量uzを算出する。圧電アクチ
ユエータ43aの長さdp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。
ユエータ43aの長さdp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。
（dp＋ΔdP）２＝（ｄ＋uz）２＋dB 2 ……（１） 値Δdp,uzは他の値に比較して極端に小さく、その２乗
項を無視すると（１）式は次のように表される。
項を無視すると（１）式は次のように表される。
dP 2＋2dp・Δdp＝d2＋2d・uz＋dB 2 ……（２） （２）式に、d2＋dB 2＝dp2,d＝dpsinθＯを代入すると dp2＋2dp・Δdp＝dp2＋２（dp・sinθＯ）・uz ……
（３） （３）式から となる。一例を挙げると、圧電素子の長さdpを15mm、そ
の伸長量Δdpを10μｍ、平板長さdBを14.9mmとすると、
角度θＯは約５゜となり、この場合の並進変位uzは約10
0μｍとなる。
（３） （３）式から となる。一例を挙げると、圧電素子の長さdpを15mm、そ
の伸長量Δdpを10μｍ、平板長さdBを14.9mmとすると、
角度θＯは約５゜となり、この場合の並進変位uzは約10
0μｍ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、圧電アクチユエータを平板
に対して僅かな角度傾けて装架したので、従来の微動機
構に比較してその高さ方向の寸法daを遥かに小さくする
ことができる。又、固定側剛体と移動側剛体を平板で連
結したので、圧電素子の破損のおそれなく移動側剛体の
変位を正確に案内することができる。
心線に関して対称構造とし、圧電アクチユエータを平板
に対して僅かな角度傾けて装架したので、従来の微動機
構に比較してその高さ方向の寸法daを遥かに小さくする
ことができる。又、固定側剛体と移動側剛体を平板で連
結したので、圧電素子の破損のおそれなく移動側剛体の
変位を正確に案内することができる。
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。44a1,44a2,44b1,44b2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44a1,44a2は互いに平行であり、
かつ、平板44b1,44b2も互いに平行である。平板44a1,44
a2および平板44b1,44b2は第９図に示す平行な平板14,15
に相当する。なお、圧電アクチユエータ43a,43bは各平
板44a1〜44b2に対して第１図に示す実施例と同じく所定
の角度をもつて装架されている。
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。44a1,44a2,44b1,44b2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44a1,44a2は互いに平行であり、
かつ、平板44b1,44b2も互いに平行である。平板44a1,44
a2および平板44b1,44b2は第９図に示す平行な平板14,15
に相当する。なお、圧電アクチユエータ43a,43bは各平
板44a1〜44b2に対して第１図に示す実施例と同じく所定
の角度をもつて装架されている。
圧電アクチユエータ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44a1,44a2および平板44b1,44b2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く実施することができる。
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44a1,44a2および平板44b1,44b2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く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。46は圧電アクチユエータ4
a,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
チユエータ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46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
クチユエータ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つて装架されている。
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。46は圧電アクチユエータ4
a,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
チユエータ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46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
クチユエータ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つて装架されている。
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
チユエータの装架に弾性ヒンジを用いたので、圧電アク
チユ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。
又、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アク
チユエータの装架に弾性ヒンジを用いたので、圧電アク
チユ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
チユエータ43aの装架側の面を示し、この面41aSは垂直
面に対して所定角度θＯだけ傾けられている。42aS,42b
Sは剛体42における圧電アクチユエータ43a,43bの装架側
の面、41bSは剛体41bにおける圧電アクチユエータ43bの
装架側面を示し、これらの面42aS,42bS,41bSはいずれも
面41aSと同様、垂直面に対して所定角度θＯだけ傾けら
れている。圧電アクチユエータ43a,43bは図示のように
それぞれ面41aS,42aS間および面42bS,41bS間に直接装架
されている。したがつて、圧電アクチユエータ43a,43b
は必然的に平板44a,44bに対して所定の角度をもつて装
架されることになる。
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。41aSは剛体41aの圧電アク
チユエータ43aの装架側の面を示し、この面41aSは垂直
面に対して所定角度θＯだけ傾けられている。42aS,42b
Sは剛体42における圧電アクチユエータ43a,43bの装架側
の面、41bSは剛体41bにおける圧電アクチユエータ43bの
装架側面を示し、これらの面42aS,42bS,41bSはいずれも
面41aSと同様、垂直面に対して所定角度θＯだけ傾けら
れている。圧電アクチユエータ43a,43bは図示のように
それぞれ面41aS,42aS間および面42bS,41bS間に直接装架
されている。したがつて、圧電アクチユエータ43a,43b
は必然的に平板44a,44bに対して所定の角度をもつて装
架されることになる。
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。
又、その効果は、第１の実施例の効果に加え、圧電アク
チ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
号付して説明を省略する。44a′,44b′は、第１の実施
例の平板44a,44bに相当する平板であるが、これらの平
板44a′,44b′の面は紙面に垂直な面（Ｘ−Ｙ平面）に
対して所定の角度θＯだけ傾斜して形成されている。
又、本実施例の圧電アクチユエータ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。圧電アクチユエータ43a,43
bに電圧を印加すると剛体42にはＺ軸方向の僅かな力成
分が作用し、これにより平板44a′,44b′は容易に変形
し、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する。
である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号付して説明を省略する。44a′,44b′は、第１の実施
例の平板44a,44bに相当する平板であるが、これらの平
板44a′,44b′の面は紙面に垂直な面（Ｘ−Ｙ平面）に
対して所定の角度θＯだけ傾斜して形成されている。
又、本実施例の圧電アクチユエータ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。圧電アクチユエータ43a,43
bに電圧を印加すると剛体42にはＺ軸方向の僅かな力成
分が作用し、これにより平板44a′,44b′は容易に変形
し、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（ｂ）は第７図（ａ）に示す線VII
b−VII 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Ｏ
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ユエータであり、互いに120
゜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、圧電アクチユエータ53a,53b,53c
とほぼ同一位置に互いに120゜の間隔で設けられてい
る。圧電アクチユエータ53a〜53cは平板54a〜54cに対し
て所定の角度で装架されている。
構の平面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）に示す線VII
b−VII 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Ｏ
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ユエータであり、互いに120
゜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、圧電アクチユエータ53a,53b,53c
とほぼ同一位置に互いに120゜の間隔で設けられてい
る。圧電アクチユエータ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。圧電アクチユエータ
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Ｚ軸方向に並進変位する。又、電
圧アクチユエータ53a,53cに電圧印加して両者を等しい
量だけ伸長すると、剛体52は、中心軸Ｏと直交するＹ軸
まわりに回転変位する、さらに、圧電アクチユエータ53
a,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Ｘ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Ｚ軸方向に並進変位する。又、電
圧アクチユエータ53a,53cに電圧印加して両者を等しい
量だけ伸長すると、剛体52は、中心軸Ｏと直交するＹ軸
まわりに回転変位する、さらに、圧電アクチユエータ53
a,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Ｘ軸まわりに
回転変位する。
なお、平板と圧電アクチユエータの位置は必ずしも等し
い位置でなくてもよく、例えば、各圧電アクチユエータ
の位置を軸Ｏ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、例えば、各圧電アクチユエータ
の位置を軸Ｏ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、両剛体間に圧電アクチユエータを各平板に
対して所定の角度で装架したので、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,Y軸まわりの
回転変位）の微動機構を得ることができる。又、両剛性
体間を平板で連結したので、圧電素子の破損のおそれな
く移動側剛体の変位を正確に案内することができる。
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、両剛体間に圧電アクチユエータを各平板に
対して所定の角度で装架したので、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,Y軸まわりの
回転変位）の微動機構を得ることができる。又、両剛性
体間を平板で連結したので、圧電素子の破損のおそれな
く移動側剛体の変位を正確に案内することができる。
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イー
ドバツク制御を行なえば、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イー
ドバツク制御を行なえば、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、中央部剛体と周辺部剛
体とを弾性部材で結合し、アクチユ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。又、中央部剛体と周辺部剛体とを弾
性部材で連結したので、アクチュエータの破損のおそれ
なく中央部剛体の変位を正確に案内することができる。
体とを弾性部材で結合し、アクチユ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。又、中央部剛体と周辺部剛体とを弾
性部材で連結したので、アクチュエータの破損のおそれ
なく中央部剛体の変位を正確に案内することができる。
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），（ｂ）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……剛体、43a,43b,53a,53b,53c……
圧電アクチユエータ、44a,44b,44a1,44a2,44b1,44b2,44
a′,44b′,54a,54b,54c……平板。
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），（ｂ）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……剛体、43a,43b,53a,53b,53c……
圧電アクチユエータ、44a,44b,44a1,44a2,44b1,44b2,44
a′,44b′,54a,54b,54c……平板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 ▲吉▼弘 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭61−209846（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70437（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項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
装架されたアクチユ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。 - 【請求項２】請求項（１）において、前記アクチユエー
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。 - 【請求項３】請求項（１）において、前記アクチユエー
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。 - 【請求項４】請求項（１）において、前記アクチユエー
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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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 JPH0253544A (ja) | 1990-02-22 |
| JPH0716840B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2629930B1 (en) * | 2010-10-21 | 2018-12-26 | Thorlabs, Inc. | Parallellism conservation mechanism for nanopositioner |
| EP3955562B1 (en) | 2019-05-05 | 2024-06-12 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Camera module, terminal device, imaging method and imaging apparatus |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0253544A (ja) | 1990-02-22 |
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