JPH0123761B2 - - Google Patents

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JPH0123761B2
JPH0123761B2 JP54167610A JP16761079A JPH0123761B2 JP H0123761 B2 JPH0123761 B2 JP H0123761B2 JP 54167610 A JP54167610 A JP 54167610A JP 16761079 A JP16761079 A JP 16761079A JP H0123761 B2 JPH0123761 B2 JP H0123761B2
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JP
Japan
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spring
spring arm
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spring arms
arm
Prior art date
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JP54167610A
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English (en)
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JPS5691204A (en
Inventor
Shigefumi Masuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の試料の三次元的な位置決めに
用いられる可動台に関し、特にサブミクロン
(10-1μm)オーダーの微調整が要求される精密位
置合わせ適用される三次元微動台(以下、単に
「微動台」とも略記)に関する。
一例として、近年は微細な光フアイバの端面を
フオトリソグラフイ技術によりフルネルレンズ状
に成形する技術が開発されているが、この場合の
パターン露光に際しては露光源と光フアイバ端面
との位置合わせが必要であり、このため光フアイ
バ端部を可動台の試料ホルダーに保持し、可動台
を調整して位置決めを行う。また、光フアイバの
接続(スプライシング)における光フアイバの位
置決めにもこのような可動台が用いられる。しか
るに、かかる光フアイバの位置合わせにはサブミ
クロンオーダーの精度が要求され、従つて可動台
にもそれ同等の微調整機能が要求される。
しかし、従来の可動台は一般にボールレース、
クロスレールなどを用いた摺動部を有する構造の
ものであり、次のような問題がある。すなわち、
摺動部には油膜が介在するため、サブミクロンオ
ーダーの微調整が基本的に非常に困難であり、ま
た外力の影響によつて狂いが生じやすく、一旦位
置決めされた調整位置を維持することが容易でな
い。
従つて本発明の目的は、上記のようなサブミク
ロンオーダーの微調整が可能であり、しかも外力
の影響を受けにくいすぐれた機能を有する三次元
微動台を実現することにある。
本発明は、上記のような微動台においては一般
に大きな調整範囲(可動ストローク)を必要とし
ない点を考慮し、平行バネの原理を応用して上記
目的の達成を図るものである。すなわち本発明に
よる三次元微動台は、それぞれが間隔を隔てた2
枚の平行な板バネ対でなるバネアーム3組を、第
1組目をX方向へ変形可能なバネアームAXとし
てその基端を基台に固設し、第2組目をY方向へ
変形可能なバネアームAYとしてその基端を前記
第1組目のバネアームAXの先端に連結し、第3
組目をZ方向へ変形可能なバネアームAZとして
その基端を前記第2組目のバネアームAYの先端
に連結し、該第3組目のバネアームAZの先端に
位置調整部材を保持する不変形部を設け、更に上
記バネアームAXとAYの連結部、バネアームAY
AZの連結部ならびにバネアームAZの先端不変形
部をそれぞれの方向に押圧しまたは復帰させて板
バネを平行状態で変形移動させるための微動調整
機構を、初期状態においてそれぞれの部分を押圧
している状態にして、前記基台から延びる支持部
材に設けてなるものである。
以下、本発明について実施例にもとづき図面を
参照して詳細に説明する。
第1図および第2図は本発明による三次元微動
台の一実施例を示し、第1図が[X、Y、Z]座
標のY方向の側面図であり、第2図が第1図の矢
印方向から見たX方向の側面図である。図示の
微動台は全体的には基台Pにバネアーム組立体A
および3組のマイクロメータねじMX,MY,MZ
を設けてなるものである。バネアーム組立体Aは
基本的には第3図に示すような平行バネを応用し
た構造のものである。
ここで予め平行バネの原理を説明すれば、第3
図の平行バネは2枚の平行な板バネSをそれらの
両端部にブロツクB1,B2(ハツチングを付して明
示)を介在させてネジ止め等により一体化してな
るものである。いまこの平行バネの一端のブロツ
クB1を固定して他端のブロツクB2に図示の如く
板バネ面と垂直な力Fを作用させると、板バネS
の変形によつてブロツクB2は点線B2′で示す如く
長手方向と直角に変位dを生ずる。このとき、厳
密には変移dと共に長手方向の変位も生ずる。
尚、板バネの材料としては、リン青銅板、または
焼入れしたベリリウムカツパー板などが適当であ
る。
さて、図示例のバネアーム組立体Aは、前述し
た平行バネを応用したバネアーム3組から構成さ
れている。つまり、X方向へ変形可能な第1組目
のバネアームAXと、Y方向へ変形可能な第2組
目のバネアームAYと、Z方向へ変形可能な第3
組目のバネアームAZである。第1組目のバネア
ームAXは2枚の平行な板バネSXおよびブロツク
B0,BXからなり、ブロツクB0側の端部で基台P
に固定されている。また第2組目のバネアーム
AYは2枚の平行な板バネSYおよびブロツクBX
BYからなる。つまりバネアームAYの基端は共通
のブロツクBXを介してバネアームAXの先端に連
結されている。更に、第3組目のバネアームAZ
は2枚の平行な板バネSZおよびブロツクBY,BZ
からなる。つまりバネアームAZの基端は共通の
ブロツクBYを介してバネアームAYの先端に連結
されている。そしてバネアームAZの先端の不変
形部であるブロツクBZには試料ホルダーHが設
けられていて、これに例えば前述したように光フ
アイバOFの端部を光軸がZ方向と平行な状態で
保持できるようにしてある。
一方、マイクロメータねじMX,MY,MZはホ
ルダーRX,RY,RZによつて基台Pに固設されて
いる。マイクロメータねじMXはスピンドルがX
方向を向いており、その先端はバネアームAX
バネアームAYとの連結部であるブロツクBXと対
向している。また、マイクロメータねじMYはス
ピンドルがY方向を向いており、その先端はバネ
アームAYとバネアームAZとの連結部であるブロ
ツクBYと対向している。更に、マイクロメータ
ねじMZはスピンドルがZ方向を向いていて、そ
の先端はバネアームAZの先端部であるブロツク
BZと対向している。
次に、上記の微動台の調整および動作について
第4図も併せ参照しながら説明する。
まず、初期状態として、マイクロメータねじ
MX,MY,MZはそれぞれのスピンドルがそれぞ
れ対向しているブロツクBX,BY,BZを押圧して
いる状態に、つまりバネアームAX,AY,AZが予
め或る量だけ変形している状態に設定される。す
なわち、バネアームは初期変形状態が基準状態と
なり、この初期変形位置を基準位置として位置調
整が行われる。これにより、後述するように、バ
ネアームはマイクロメータねじによる押圧力とバ
ネアームの弾性復帰力との相互作用によつて安定
した状態に保持され、多少の外力に左右されない
安定した位置調整が可能となる。
位置調整時には、マイクロメータねじMXを回
し込むとそれのスピンドル先端がブロツクBX
押圧して同方向(+X方向)へ平行移動させ、こ
れに伴つてバネアームAZの先端の試料ホルダー
Hも同方向へ同距離だけ変位することになる。そ
してマイクロメータねじMXを回し戻せばブロツ
クBXは板バネSXの作用により反対方向(−X方
向)へ復帰移動し、試料ホルダーHも同様に復帰
移動する。以下同様にして、マイクロメータねじ
MYを調整することによりブロツクBY、ひいては
試料ホルダーHが+Yおよび−Y方向へ変位し、
またマイクロメータねじMZを調整することによ
りブロツクBZ、ひいては試料ホルダーHが+Z
および−Z方向へ変位することになる。結局、マ
イクロメータMX,MY,MZをそれぞれ調整する
ことにより試料ホルダーHをX、Y、Z方向へ三
次元的に自在に変位させることができ、例えば光
フアイバOFの露光源(図示せず)に対する位置
決めあるいは光フアイバどうしの位置決めが可能
である。
試料ホルダーHの変位は各ブロツクBX,BY
BZの変位すなわちマイクロメータねじMX,MY
MZの調整量と等しい。従つてサブミクロンオー
ダーの調整が可能なマイクロメータを使用すれ
ば、試料ホルダーHをサブミクロンオーダーの精
度で変位させることが可能である。尚、このよう
な微調整が可能なマイクロメータねじとして、三
豊No.110−102等がある。一方、試料ホルダーの
調整範囲(可動ストローク)は3組のバネアーム
の変形許容幅に依存し、後者は各平行バネのブロ
ツク間長さlおよびバネ間隔gによつて決まる。
しかるに、調整範囲は各方向共に2mm程度で十分
であり、これはおおよそl≧25mm、g≦15mmの範
囲で得ることができる。
一方、前述したように、平行バネまたはバネア
ームには横方向の変位と同時に、厳密にはその長
手方向の変位も生ずる。横方向変位が微小であれ
ば長手方向の変位も極く微小であるが、光フアイ
バの位置合わせのようにサブミクロンオーダーを
問題にする場合はこれを無視できない事態が考え
られる。特に本発明のバネアームを3組連結した
構成では、個々のバネアームの長手方向変位が微
小であつても、これが累積されて大きくなるおそ
れがある。つまり、バネアームAXのX方向への
変形によつてバネアームAYおよびAZが基台に対
してZ方向へ上下変位し、またバネアームAY
Y方向への変位によつてもバネアームAZはZ方
向へ上下変位するので、これらの上下変位が累積
される事態が考えられる。また、上述のように安
定した位置調整のためにバネアームを初期変形さ
せてあるので、実際の位置調整時にバネアーム
AXおよびAYがその横方向変形が増加する方向に
変形させられるとその長手方向変位も増加し、従
つてその累積変位も大きくなる。しかるに本発明
では、バネアームAZの調整機構であるマイクロ
メータねじMZを基台に固定してバネアームAZ
先端の不変形部分であるブロツクBZを支持して
あるので、バネアームAXおよびAYが上下変位し
ても、バネアームAZの基端が上下変位するだけ
で、その先端位置は変化しない。つまり、バネア
ームAZの先端はバネアームAXおよびAYの長手方
向変位に影響されず、一定の位置に維持されるこ
とになる。すなわち、マイクロメータねじMZは、
バネアームAZの先端位置の調整機構としての役
目をすると共に、バネアームAZの先端をバネア
ームAXおよびAYの長手方向変位の影響を受けな
いように支持する支持機構の役目をもするもので
ある。
以上のような本発明による微動台は次のような
機能および利点を有している。
まず第一は、極めて高い調整精度にある。すな
わち、バネアーム組立体には摺動部が全く無くて
従来のように介在油膜等の位置ぶれ因子が存在し
ないのでサブミクロンオーダーの再現性が確保さ
れる。またバネアームの長手方向の変位による誤
差も排除し得る。尚、調整精度を左右する因子と
して温度があるが、微動台の各構成部材の材料を
熱膨張率の小さいものとなし、また恒温室で使用
する等の対策によつて温度の影響を十分に排除で
きる。
第二の利点は、外力の影響を受けにくいことで
ある。すなわち、前述の説明から明らかなよう
に、バネアーム組立体Aはマイクロメータねじ
MX,MY,MZの押圧力とバネアームの弾性復帰
力との相互作用によつて静止ないしは変位するた
め、多少の外力が作用してもそれによつてバネア
ームに位置ずれが生ぜず、一端調整されたセツト
位置が長時間または長期間に亘つて維持される。
第三に、構造が簡単であり、製造も非常に容易
である。
以上のように、本発明による三次元微動台は多
くのすぐれた利点を有し、実用性の非常に高いも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による三次元微動
台の一実施例を示すもであり、第1図は[X、
Y、Z]座標のY方向に沿つた側面図、第2図は
第1図の矢印方向から見たX方向側面図であ
る。第3図は平行バネの原理的構成および作用を
示す図である。第4図は微動台の動作を示す線図
である。 (符号の説明)、P……基台、A……バネアー
ム組立体、AX,AY,AZ……バネアーム、B0
BX,BY,BZ……ブロツク、SX,SY,SZ……板バ
ネ、H……試料ホルダー、MX,MY,MZ……マ
イクロメータねじ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 それぞれが間隔を隔てた2枚の平行な板バネ
    対でなるバネアーム3組を、第1組目をX方向へ
    変形可能なバネアームAXとしてその基端を基台
    に固設し、第2組目をY方向へ変形可能なバネア
    ームAYとしてその基端を前記第1組目のバネア
    ームAXの先端に連結し、第3組目をZ方向へ変
    形可能なバネアームAZとしてその基端を前記第
    2組目のバネアームAYの先端に連結し、該第3
    組目のバネアームAZの先端に位置調整部材を保
    持する不変形部を設け、更に上記バネアームAX
    とAYの連結部、バネアームAYとAZの連結部なら
    びにアームAZの先端不変形部をそれぞれの方向
    に押圧しまたは復帰させて板バネを平行状態で変
    形移動させるための微動調整機構を、初期状態に
    おいてそれぞれの部分を押圧している状態にし
    て、前記基台から延びる支持部材に設けてなるこ
    とを特徴とする三次元微動台。 2 前記調整機構がマイクロメータねじからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    三次元微動台。
JP16761079A 1979-12-25 1979-12-25 Three-dimensional fine adjustment table Granted JPS5691204A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16761079A JPS5691204A (en) 1979-12-25 1979-12-25 Three-dimensional fine adjustment table

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JP16761079A JPS5691204A (en) 1979-12-25 1979-12-25 Three-dimensional fine adjustment table

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JPS5691204A JPS5691204A (en) 1981-07-24
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JPS4926661U (ja) * 1972-06-09 1974-03-07

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JPS5196443U (ja) * 1975-01-31 1976-08-03

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JPS4926661U (ja) * 1972-06-09 1974-03-07

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