JP2021145507A - Piezo stage - Google Patents

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Abstract

To realize a piezo stage which can be manufactured in a comparatively low cost.SOLUTION: In a piezo stage 10, when one piece part 4 of the piece parts 4 attached to each of a pair of plate springs 3 and 3 is fixed to a stage S, and a voltage is applied to a piezo electric element 1, the other piece part 4 can be moved to a direction orthogonal to a telescopic motion direction of the piezo electric element 1 so that the deviation of the piezo electric element 1 is expanded and output by an elastic deformation of the pair of plate springs 3 and 3. Specifically, the piezo stage 10 can be manufactured so as to attach a pair of holders 2 and 2 and the pair of plate springs 3 and 3 to the piezo electric element 1. Therefore, as the piezo stage in a conventional art, it can be manufactured in a cost lower than one manufactured by executing a wire-cut discharge processing to a thickness steel plate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧電素子の変位を拡大して出力するピエゾステージに関する。 The present invention relates to a piezostage that expands and outputs the displacement of the piezoelectric element.

従来、圧電素子を利用して、顕微鏡のステージを所定方向に移動させて位置決めする微動機構が知られている（例えば、特許文献１の図１参照。）。
この微動機構は、弾性支点２重平行リンク機構と菱形拡大機構とで構成されており、オートフォーカス用のピエゾステージとして精度よく動作するようになっている。 Conventionally, there is known a fine movement mechanism that uses a piezoelectric element to move the stage of a microscope in a predetermined direction for positioning (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 1).
This fine movement mechanism is composed of an elastic fulcrum double parallel link mechanism and a rhombus enlargement mechanism, and operates accurately as a piezo stage for autofocus.

特開平１０−４７９３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-47931

しかしながら、上記特許文献１の微動機構の場合、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して弾性支点２重平行リンク機構と菱形拡大機構を製作するため、製造コストが増大するという問題があった。 However, in the case of the fine movement mechanism of Patent Document 1, since the thick plate steel plate is subjected to wire-cut electric discharge machining to manufacture the elastic fulcrum double parallel link mechanism and the rhombus enlargement mechanism, there is a problem that the manufacturing cost increases.

本発明の目的は、比較的安価に製造できるピエゾステージを提供することである。 An object of the present invention is to provide a piezostage that can be manufactured at a relatively low cost.

上記目的を達成するため、この発明は、ピエゾステージであって、
圧電素子と、
前記圧電素子の伸縮方向の両端に取り付けられている一対のホルダーと、
前記一対のホルダーに両端部が固定され、前記伸縮方向と交差する方向に前記圧電素子を挟む配置に対を成して設けられている板バネと、
前記板バネの長手方向中央部に固定されている駒部と、
を備え、
前記圧電素子に電圧が印加された際に、前記対を成す板バネが前記圧電素子を挟んで対称的に弾性変形して、前記駒部を前記伸縮方向と交差する方向に移動させるように構成されているようにした。 In order to achieve the above object, the present invention is a piezo stage.
Piezoelectric element and
A pair of holders attached to both ends of the piezoelectric element in the expansion and contraction direction,
A leaf spring having both ends fixed to the pair of holders and provided in pairs so as to sandwich the piezoelectric element in a direction intersecting the expansion / contraction direction.
A piece portion fixed to the central portion in the longitudinal direction of the leaf spring and a piece portion
With
When a voltage is applied to the piezoelectric element, the pair of leaf springs elastically deform symmetrically across the piezoelectric element to move the piece portion in a direction intersecting the expansion / contraction direction. I tried to be done.

かかる構成のピエゾステージにおいて、対を成す板バネにそれぞれ取り付けられている駒部のうち、一方の駒部を例えばステージに固定して、圧電素子に電圧を印加するようにすれば、その圧電素子の変位を対を成す板バネの弾性変形によって拡大して出力するように、他方の駒部を移動させることができる。
そして、このピエゾステージは、圧電素子に一対のホルダーと対を成す板バネを取り付けるようにして製造することができるので、上記従来技術のピエゾステージのように、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して製造するものに比べて安価に製造することができる。
また、このピエゾステージであれば、材質や厚みや幅などを設計変更してバネ定数を調節した板バネに付け替えたり、撓み量が異なるなど形状が異なる板バネに付け替えたりすることで、駒部を移動させる移動量や駆動力の調整を容易に行うことができる。つまり、対を成す板バネを付け替えるようにして、ピエゾステージの動作特性を容易に調整することができる。 In the piezo stage having such a configuration, if one of the piece portions attached to the pair of leaf springs is fixed to the stage, for example, and a voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element The other piece can be moved so that the displacement of is magnified and output by the elastic deformation of the pair of leaf springs.
Since this piezo stage can be manufactured by attaching a pair of holders and a pair of leaf springs to the piezoelectric element, wire-cut electric discharge machining is performed on a thick steel plate like the piezo stage of the above-mentioned conventional technique. It can be manufactured at a lower cost than the one manufactured by electric discharge.
In addition, with this piezo stage, by changing the design of the material, thickness, width, etc. and replacing it with a leaf spring whose spring constant is adjusted, or by replacing it with a leaf spring with a different shape such as a different amount of deflection, the piece part The amount of movement and the driving force can be easily adjusted. That is, the operating characteristics of the piezo stage can be easily adjusted by replacing the pair of leaf springs.

また、望ましくは、
前記板バネは、その長手方向中央側が前記圧電素子寄りに撓んだ形状を呈するように、前記ホルダーに固定されているようにする。 Also, preferably
The leaf spring is fixed to the holder so that the central side in the longitudinal direction exhibits a shape bent toward the piezoelectric element.

このピエゾステージの一方の駒部を例えばステージに固定した状態で、圧電素子に電圧を印加すると、一対のホルダーを離間させるように圧電素子が伸長し、その圧電素子の伸長に伴い、対を成す板バネが圧電素子を挟んで対称的に弾性変形する。ここでは、撓んでいる板バネが伸びるように弾性変形し、対を成す板バネが互いに離間する方向に弾性変形する。
つまり、このピエゾステージであれば、圧電素子の伸長が、対を成す板バネの伸びにより増幅されて、他方の駒部を好適に移動させることができる。 When a voltage is applied to the piezoelectric elements while one piece of the piezo stage is fixed to the stage, for example, the piezoelectric elements expand so as to separate the pair of holders, and the piezoelectric elements form a pair as the piezoelectric elements extend. The leaf spring is elastically deformed symmetrically with the piezoelectric element in between. Here, the bent leaf springs are elastically deformed so as to stretch, and the paired leaf springs are elastically deformed in the direction in which they are separated from each other.
That is, in this piezo stage, the elongation of the piezoelectric element is amplified by the elongation of the pair of leaf springs, and the other piece portion can be suitably moved.

また、望ましくは、
前記板バネの両端部が密接して固定されている前記ホルダーの面は、それぞれ前記圧電素子に向けて下る傾斜面に形成されているようにする。 Also, preferably
The surfaces of the holder to which both ends of the leaf spring are closely fixed are formed on inclined surfaces that descend toward the piezoelectric element.

板バネの両端部が密接して固定されるホルダーの面を角度のついた傾斜面にすることで、板バネの長手方向中央側を圧電素子寄りに撓ませた形状で、その板バネをホルダーに固定し易くなる。 By making the surface of the holder where both ends of the leaf spring are closely fixed to an angled inclined surface, the leaf spring is bent toward the piezoelectric element on the central side in the longitudinal direction of the leaf spring. It becomes easy to fix to.

また、望ましくは、
前記ホルダーと前記駒部の間の前記板バネの一部に、前記板バネの弾性変形を規制する拘束部材が配設されているようにする。 Also, preferably
A restraining member that regulates elastic deformation of the leaf spring is disposed in a part of the leaf spring between the holder and the piece portion.

このピエゾステージは、圧電素子に一対のホルダーと対を成す板バネを取り付け、その板バネに拘束部材を取り付けるようにして製造することができるので、上記従来技術のピエゾステージのように、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して製造するものに比べて安価に製造することができる。
また、このピエゾステージであれば、板バネに取り付ける拘束部材の位置を調節したり、板バネに取り付ける拘束部材のサイズを調節したりすることで、その板バネが弾性変形する部分や範囲を調整できるので、駒部を移動させる移動量や駆動力の調整を容易に行うことができる。つまり、板バネに取り付ける拘束部材の位置やサイズを調整するようにして、ピエゾステージの動作特性を容易に調整することができる。 This piezo stage can be manufactured by attaching a leaf spring paired with a pair of holders to the piezoelectric element and attaching a restraining member to the leaf spring. Therefore, the piezo stage can be manufactured by attaching a restraining member to the leaf spring. It can be manufactured at a lower cost than the steel plate manufactured by wire-cut electric discharge machining.
In addition, with this piezo stage, the position and range of elastic deformation of the leaf spring can be adjusted by adjusting the position of the restraint member attached to the leaf spring and adjusting the size of the restraint member attached to the leaf spring. Therefore, it is possible to easily adjust the amount of movement and the driving force for moving the piece portion. That is, the operating characteristics of the piezo stage can be easily adjusted by adjusting the position and size of the restraint member attached to the leaf spring.

また、望ましくは、
前記拘束部材は、前記駒部を挟む配置に対を成して設けられているようにする。 Also, preferably
The restraint members are provided in pairs so as to sandwich the piece portion.

こうすることで、板バネの弾性変形をバランスよく調整でき、ピエゾステージを好適に動作させることができる。 By doing so, the elastic deformation of the leaf spring can be adjusted in a well-balanced manner, and the piezo stage can be suitably operated.

本発明によれば、比較的安価に製造できるピエゾステージが得られる。 According to the present invention, a piezostage that can be manufactured at a relatively low cost can be obtained.

実施形態１のピエゾステージを示す正面図（ａ）、上面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。It is a front view (a), a top view (b), and a side view (c) which show the piezo stage of Embodiment 1. 実施形態１のピエゾステージの動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the operation principle of the piezo stage of Embodiment 1. 実施形態２のピエゾステージを示す正面図（ａ）、上面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。2 is a front view (a), a top view (b), and a side view (c) showing the piezo stage of the second embodiment. 実施形態２のピエゾステージの動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the operation principle of the piezo stage of Embodiment 2.

以下、図面を参照して、本発明に係るピエゾステージの実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the piezostage according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, although the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

（実施形態１）
本実施形態のピエゾステージ１０は、例えば、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、圧電素子１と、圧電素子１の伸縮方向の両端に取り付けられている一対のホルダー２，２と、一対のホルダー２，２に両端部が固定され、圧電素子１を挟む配置に対を成して設けられている板バネ３，３と、板バネ３の長手方向中央部に固定されている駒部４等を備えている。 (Embodiment 1)
The piezostage 10 of the present embodiment is, for example, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the piezoelectric element 1 and a pair of holders 2 and 2 attached to both ends of the piezoelectric element 1 in the expansion and contraction direction. Both ends are fixed to 2 and a pair of holders 2 and 2, and are fixed to leaf springs 3 and 3 provided in pairs so as to sandwich the piezoelectric element 1 and to the central portion in the longitudinal direction of the leaf spring 3. It is equipped with a piece part 4 and the like.

圧電素子１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛を主原料とする圧電セラミック層と内部電極層とが交互に積層されてなる素子である。
この圧電素子１には、電圧を印加するためのリード線（図示省略）が接続されており、圧電素子１に電圧を印加すると伸長するように変位する。 The piezoelectric element 1 is, for example, an element in which a piezoelectric ceramic layer containing lead zirconate titanate as a main raw material and an internal electrode layer are alternately laminated.
A lead wire (not shown) for applying a voltage is connected to the piezoelectric element 1, and when a voltage is applied to the piezoelectric element 1, the piezoelectric element 1 is displaced so as to extend.

ホルダー２は、例えば、圧電素子１の端面に接着されて取り付けられている。
圧電素子１の両端に取り付けられている一対のホルダー２，２は、圧電素子１の変位に応じて接離するように配置が切り替わるようになっている。
また、このホルダー２において、板バネ３の両端部が密接して固定されている面は、それぞれ圧電素子１に向けて下る傾斜面に形成されている。 The holder 2 is attached, for example, by being adhered to the end face of the piezoelectric element 1.
The pair of holders 2 and 2 attached to both ends of the piezoelectric element 1 are arranged so as to be brought into contact with each other according to the displacement of the piezoelectric element 1.
Further, in the holder 2, the surfaces on which both ends of the leaf spring 3 are closely fixed are formed as inclined surfaces that descend toward the piezoelectric element 1.

板バネ３は、その両端部がネジなどによってホルダー２の傾斜面に固定されている弾性部材である。
本実施形態では、金属製の板バネ３を用いている。 The leaf spring 3 is an elastic member whose both ends are fixed to the inclined surface of the holder 2 by screws or the like.
In this embodiment, a metal leaf spring 3 is used.

板バネ３は、圧電素子１の伸縮方向と交差する方向（ここでは、圧電素子１の伸縮方向と直交する方向）に、その圧電素子１を挟む配置に対を成して設けられている。
この板バネ３は、その長手方向中央側が圧電素子１寄りに撓んだ形状を呈している。換言すれば、一対の板バネ３，３は、その長手方向中央側を互いに近接させるように撓んだ形状を呈している。
なお、この板バネ３の両端部が密接して固定されるホルダー２の面が、それぞれ圧電素子１に向けて下る傾斜面に形成されているので、板バネ３の長手方向中央側を圧電素子１寄りに撓ませた形状で、その板バネ３をホルダー２に固定し易くなっている。 The leaf springs 3 are provided in pairs in a direction intersecting the expansion / contraction direction of the piezoelectric element 1 (here, a direction orthogonal to the expansion / contraction direction of the piezoelectric element 1) so as to sandwich the piezoelectric element 1.
The leaf spring 3 has a shape in which the central side in the longitudinal direction is bent toward the piezoelectric element 1. In other words, the pair of leaf springs 3 and 3 have a shape that is bent so that their central sides in the longitudinal direction are close to each other.
Since the surfaces of the holder 2 to which both ends of the leaf spring 3 are closely fixed are formed on the inclined surfaces that descend toward the piezoelectric element 1, the center side of the leaf spring 3 in the longitudinal direction is the piezoelectric element. The shape is bent toward 1 so that the leaf spring 3 can be easily fixed to the holder 2.

駒部４は、板バネ３の長手方向中央側の外面側にネジなどによって固設されている。
この駒部４は、板バネ３の弾性変形に応じて、圧電素子１の伸縮方向と交差する方向（ここでは、圧電素子１の伸縮方向と直交する方向）に移動するように構成されている。
そして、対を成す板バネ３にそれぞれ取り付けられている駒部４のうち、一方の駒部４が例えばステージＳに固定され、他方の駒部４が圧電素子１の変位を拡大して出力するために移動するように構成されている。 The piece portion 4 is fixed to the outer surface side of the leaf spring 3 on the central side in the longitudinal direction by a screw or the like.
The piece portion 4 is configured to move in a direction intersecting the expansion / contraction direction of the piezoelectric element 1 (here, a direction orthogonal to the expansion / contraction direction of the piezoelectric element 1) according to the elastic deformation of the leaf spring 3. ..
Then, of the piece portions 4 attached to the pair of leaf springs 3, one piece portion 4 is fixed to, for example, the stage S, and the other piece portion 4 expands the displacement of the piezoelectric element 1 and outputs the output. It is configured to move for.

次に、本実施形態のピエゾステージ１０の動作原理について説明する。 Next, the operating principle of the piezo stage 10 of the present embodiment will be described.

例えば、図２に示すように、ピエゾステージ１０を所定位置に設置するにあたり、そのピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳの上面に固定する。
ピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳに固定した状態で、圧電素子１に電圧を印加すると、一対のホルダー２，２を離間させるように圧電素子１が伸長し、その圧電素子１の伸長に伴い、対を成す板バネ３，３が圧電素子１を挟んで対称的に弾性変形する。ここでは、撓んでいる板バネ３が伸びるように弾性変形し、対を成す板バネ３，３が互いに離間する方向に弾性変形する。
そして、圧電素子１の伸長が、対を成す板バネ３，３の伸びにより増幅されて、他方の駒部４を上方へ移動させるようになる。
このように、圧電素子１の伸長が対を成す板バネ３，３の伸びにより増幅されるので、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、他方の駒部４を上方へ移動させることができる。 For example, as shown in FIG. 2, when the piezo stage 10 is installed at a predetermined position, one piece portion 4 of the piezo stage 10 is fixed to the upper surface of the stage S.
When a voltage is applied to the piezoelectric element 1 with one piece 4 of the piezo stage 10 fixed to the stage S, the piezoelectric element 1 extends so as to separate the pair of holders 2 and 2, and the piezoelectric element 1 Along with the extension, the pair of leaf springs 3 and 3 are elastically deformed symmetrically with the piezoelectric element 1 in between. Here, the bent leaf springs 3 are elastically deformed so as to stretch, and the paired leaf springs 3 and 3 are elastically deformed in the direction in which they are separated from each other.
Then, the elongation of the piezoelectric element 1 is amplified by the elongation of the pair of leaf springs 3 and 3, and the other piece portion 4 is moved upward.
In this way, since the elongation of the piezoelectric element 1 is amplified by the elongation of the pair of leaf springs 3 and 3, the other piece portion 4 is moved upward so as to expand the displacement of the piezoelectric element 1 and output it. be able to.

このようなピエゾステージ１０であれば、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、駒部４を上方へ移動させることができる。
特に、このピエゾステージ１０は、圧電素子１に一対のホルダー２，２と対を成す板バネ３，３を取り付けるようにして製造することができるので、従来技術のピエゾステージのように、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して製造するものに比べて安価に製造することができる。 With such a piezo stage 10, the piece portion 4 can be moved upward so as to enlarge the displacement of the piezoelectric element 1 and output it.
In particular, since the piezo stage 10 can be manufactured by attaching the leaf springs 3 and 3 paired with the pair of holders 2 and 2 to the piezoelectric element 1, it is a thick plate like the piezo stage of the prior art. It can be manufactured at a lower cost than the steel plate manufactured by wire-cut electric discharge machining.

また、このピエゾステージ１０であれば、材質や厚みや幅などを設計変更してバネ定数を調節した板バネ３に付け替えたり、撓み量が異なるなど形状が異なる板バネ３に付け替えたりすることで、駒部４を上方へ移動させる移動量や駆動力の調整を容易に行うことができる。
つまり、一対の板バネ３，３を付け替えるようにして、ピエゾステージ１０の動作特性を容易に調整することができる。
これに対し、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して製造する従来技術のピエゾステージの場合、移動量や駆動力の調整を行うには、そのピエゾステージ自体を製造し直さなければならず、容易に動作特性を変更することはできない。 Further, in the case of this piezo stage 10, by changing the design of the material, thickness, width, etc., and replacing it with a leaf spring 3 whose spring constant is adjusted, or by replacing it with a leaf spring 3 having a different shape such as a different amount of bending. , The amount of movement and the driving force for moving the piece portion 4 upward can be easily adjusted.
That is, the operating characteristics of the piezo stage 10 can be easily adjusted by replacing the pair of leaf springs 3 and 3.
On the other hand, in the case of the conventional piezo stage manufactured by applying wire-cut electric discharge machining to a thick steel plate, the piezo stage itself must be remanufactured in order to adjust the movement amount and the driving force. The operating characteristics cannot be changed easily.

（実施形態２）
次に、本発明に係るピエゾステージの実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。 (Embodiment 2)
Next, the second embodiment of the piezo stage according to the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and only different parts will be described.

実施形態２のピエゾステージ１０には、例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ホルダー２と駒部４の間の板バネ３の一部に、板バネ３の弾性変形を規制する拘束部材５が配設されている。
この拘束部材５は、駒部４を挟む配置に対を成して板バネ３に設けられている。 In the piezo stage 10 of the second embodiment, for example, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the elasticity of the leaf spring 3 is formed on a part of the leaf spring 3 between the holder 2 and the piece 4. A restraint member 5 that regulates deformation is arranged.
The restraint members 5 are provided on the leaf spring 3 in pairs so as to sandwich the piece portion 4.

拘束部材５は、例えば、剛性を有する金属製の板状部材であり、２枚１組で使用される。
具体的には、２枚の拘束部材５で板バネ３を挟み込み、２枚の拘束部材５同士をボルトなどで締結して、その拘束部材５を板バネ３に固着している。
この拘束部材５によって板バネ３が挟み込まれた部分は、弾性変形しないように剛性が付与された態様になる。
特に、拘束部材５は、板バネ３のホルダー２側の部分と、板バネ３の駒部４側の部分の弾性変形を規制しないように配設されている。
つまり、拘束部材５が取り付けられた板バネ３は、板バネ３のホルダー２側の部分と、板バネ３の駒部４側の部分とが弾性変形可能とされている。 The restraint member 5 is, for example, a rigid metal plate-shaped member, and is used as a set of two.
Specifically, the leaf spring 3 is sandwiched between the two restraint members 5, the two restraint members 5 are fastened to each other with bolts or the like, and the restraint member 5 is fixed to the leaf spring 3.
The portion where the leaf spring 3 is sandwiched by the restraining member 5 is provided with rigidity so as not to be elastically deformed.
In particular, the restraint member 5 is arranged so as not to restrict elastic deformation of the portion of the leaf spring 3 on the holder 2 side and the portion of the leaf spring 3 on the piece portion 4 side.
That is, in the leaf spring 3 to which the restraining member 5 is attached, the portion of the leaf spring 3 on the holder 2 side and the portion of the leaf spring 3 on the piece portion 4 side can be elastically deformed.

このようなピエゾステージ１０であっても、例えば、図４に示すように、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、駒部４を上方へ移動させることができる。
特に、このピエゾステージ１０であれば、板バネ３に取り付ける拘束部材５の位置を調節したり、板バネ３に取り付ける拘束部材５のサイズを調節したりすることで、その板バネ３が弾性変形する部分や範囲を調整できるので、駒部４を上方へ移動させる移動量や駆動力の調整を容易に行うことができる。
つまり、一対の板バネ３，３に取り付ける拘束部材５を調整するようにして、ピエゾステージ１０の動作特性を容易に調整することができる。 Even in such a piezo stage 10, for example, as shown in FIG. 4, the piece portion 4 can be moved upward so as to enlarge the displacement of the piezoelectric element 1 and output it.
In particular, in the case of the piezo stage 10, the leaf spring 3 is elastically deformed by adjusting the position of the restraint member 5 attached to the leaf spring 3 or adjusting the size of the restraint member 5 attached to the leaf spring 3. Since the portion and the range to be moved can be adjusted, the amount of movement and the driving force for moving the piece portion 4 upward can be easily adjusted.
That is, the operating characteristics of the piezo stage 10 can be easily adjusted by adjusting the restraint member 5 attached to the pair of leaf springs 3 and 3.

そして、このピエゾステージ１０は、圧電素子１に一対のホルダー２，２と対を成す板バネ３，３を取り付け、その板バネ３に拘束部材５を取り付けるようにして製造することができるので、従来技術のピエゾステージのように、厚板鋼板にワイヤカット放電加工を施して製造するものに比べて安価に製造することができる。 The piezo stage 10 can be manufactured by attaching the leaf springs 3 and 3 paired with the pair of holders 2 and 2 to the piezoelectric element 1 and attaching the restraint member 5 to the leaf spring 3. It can be manufactured at a lower cost than the piezo stage of the prior art, which is manufactured by subjecting a thick steel plate to wire-cut electric discharge machining.

なお、以上の実施の形態においては、圧電セラミック層の材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、酸化亜鉛など、他の材料を用いることもできる。 In the above embodiments, lead zirconate titanate has been exemplified as the material of the piezoelectric ceramic layer, but the present invention is not limited to this, and for example, lead titanate, barium titanate, and zinc oxide. Other materials such as, can also be used.

また、以上の実施の形態のピエゾステージ１０において、板バネ３は、その長手方向中央側が圧電素子１寄りに撓んだ形状（圧電素子１に近づくように撓んだ形状）を呈するようにホルダー２に固定されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、板バネ３は、その長手方向中央側が圧電素子１から離れるように撓んだ形状を呈するようにホルダー２に固定されていてもよい。その場合、板バネ３の両端部が密接して固定されているホルダー２の面は、それぞれ圧電素子１に向けて上がる傾斜面に形成されているものとする。
このような構成のピエゾステージ１０であれば、ピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳに固定した状態で、圧電素子１に電圧を印加すると、一対のホルダー２，２を離間させるように圧電素子１が伸長し、その圧電素子１の伸長に伴い、対を成す板バネ３，３が圧電素子１を挟んで対称的に弾性変形する。ここでは、撓んでいる板バネ３が伸びるように弾性変形し、対を成す板バネ３，３が互いに接近する方向に弾性変形する。
そして、圧電素子１の伸長が、対を成す板バネ３，３の伸びにより増幅されて、他方の駒部４を下方へ移動させるようになる。 Further, in the piezo stage 10 of the above embodiment, the leaf spring 3 is a holder so that the central side in the longitudinal direction bends toward the piezoelectric element 1 (a shape bent toward the piezoelectric element 1). Although it was fixed to 2, the present invention is not limited to this.
For example, the leaf spring 3 may be fixed to the holder 2 so that its central side in the longitudinal direction bends away from the piezoelectric element 1. In that case, it is assumed that the surfaces of the holder 2 to which both ends of the leaf spring 3 are closely fixed are formed as inclined surfaces that rise toward the piezoelectric element 1.
With the piezo stage 10 having such a configuration, when a voltage is applied to the piezoelectric element 1 with one piece 4 of the piezo stage 10 fixed to the stage S, the pair of holders 2 and 2 are separated from each other. The piezoelectric element 1 is elongated, and as the piezoelectric element 1 is expanded, the pair of leaf springs 3 and 3 are elastically deformed symmetrically with the piezoelectric element 1 in between. Here, the bent leaf springs 3 are elastically deformed so as to stretch, and the paired leaf springs 3 and 3 are elastically deformed in the direction of approaching each other.
Then, the elongation of the piezoelectric element 1 is amplified by the elongation of the pair of leaf springs 3 and 3, and the other piece portion 4 is moved downward.

また、以上の実施の形態においては、ピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳの上面に固定し、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、他方の駒部４を上方（または下方）へ移動させる場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳなどの下面に固定し、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、他方の駒部４を下方（または上方へ）へ移動させるようにしてもよい。
また、ピエゾステージ１０の一方の駒部４をステージＳなどの側面に固定し、圧電素子１の変位を拡大して出力するように、他方の駒部４を前後方向や左右方向（側方）に移動させるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, one piece 4 of the piezo stage 10 is fixed to the upper surface of the stage S, and the other piece 4 is moved upward (so that the displacement of the piezoelectric element 1 is enlarged and output). Alternatively, the case of moving downward) has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
For example, one piece 4 of the piezo stage 10 is fixed to the lower surface of the stage S or the like, and the other piece 4 is moved downward (or upward) so as to expand the displacement of the piezoelectric element 1 and output it. You may do so.
Further, one piece 4 of the piezo stage 10 is fixed to the side surface of the stage S or the like, and the other piece 4 is moved in the front-rear direction or the left-right direction (sideways) so as to expand the displacement of the piezoelectric element 1 and output the output. You may move it to.

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 In addition, it goes without saying that the specific detailed structure and the like can be changed as appropriate.

１ 圧電素子
２ ホルダー
３ 板バネ
４ 駒部
５ 拘束部材
１０ ピエゾステージ
Ｓ ステージ 1 Piezoelectric element 2 Holder 3 Leaf spring 4 Piece 5 Restraint member 10 Piezo stage S stage

Claims (5)

圧電素子と、
前記圧電素子の伸縮方向の両端に取り付けられている一対のホルダーと、
前記一対のホルダーに両端部が固定され、前記伸縮方向と交差する方向に前記圧電素子を挟む配置に対を成して設けられている板バネと、
前記板バネの長手方向中央部に固定されている駒部と、
を備え、
前記圧電素子に電圧が印加された際に、前記対を成す板バネが前記圧電素子を挟んで対称的に弾性変形して、前記駒部を前記伸縮方向と交差する方向に移動させるように構成されていることを特徴とするピエゾステージ。 Piezoelectric element and
A pair of holders attached to both ends of the piezoelectric element in the expansion and contraction direction,
A leaf spring having both ends fixed to the pair of holders and provided in pairs so as to sandwich the piezoelectric element in a direction intersecting the expansion / contraction direction.
A piece portion fixed to the central portion in the longitudinal direction of the leaf spring and a piece portion
With
When a voltage is applied to the piezoelectric element, the pair of leaf springs elastically deform symmetrically across the piezoelectric element to move the piece portion in a direction intersecting the expansion / contraction direction. Piezo stage characterized by being done. 前記板バネは、その長手方向中央側が前記圧電素子寄りに撓んだ形状を呈するように、前記ホルダーに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のピエゾステージ。 The piezostage according to claim 1, wherein the leaf spring is fixed to the holder so that the central side in the longitudinal direction exhibits a shape bent toward the piezoelectric element. 前記板バネの両端部が密接して固定されている前記ホルダーの面は、それぞれ前記圧電素子に向けて下る傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のピエゾステージ。 The piezostage according to claim 1 or 2, wherein the surfaces of the holder to which both ends of the leaf spring are closely fixed are formed on inclined surfaces that descend toward the piezoelectric element, respectively. .. 前記ホルダーと前記駒部の間の前記板バネの一部に、前記板バネの弾性変形を規制する拘束部材が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピエゾステージ。 3. The described piezo stage. 前記拘束部材は、前記駒部を挟む配置に対を成して設けられていることを特徴とする請求項４に記載のピエゾステージ。 The piezo stage according to claim 4, wherein the restraining members are provided in pairs so as to sandwich the piece portion.
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