JPH03190572A - 多軸変位発生装置 - Google Patents
多軸変位発生装置Info
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- JPH03190572A JPH03190572A JP1324936A JP32493689A JPH03190572A JP H03190572 A JPH03190572 A JP H03190572A JP 1324936 A JP1324936 A JP 1324936A JP 32493689 A JP32493689 A JP 32493689A JP H03190572 A JPH03190572 A JP H03190572A
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- displacement
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- piezoelectric element
- displacing
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- Pending
Links
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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、ビデオカメラ等におけるＣＯＤの受光面のピ
ントブレの補正を行うアクチュエータ等に用いられる多
軸変位発生装置に関する。
ントブレの補正を行うアクチュエータ等に用いられる多
軸変位発生装置に関する。
従来の技術
従来、アクチュエータ等を用いて微小変位の位置決め制
御を行っているものとして、例えば、特開昭６３−６６
６１４号公報に開示されているものがある。そこで、今
、これに開示されている具体例のいくつかについて述べ
る。まず、第一の従来例として、微小回転変位を行う微
細位置決め装置がある。すなわち、第７図に示すように
、アクチュエータとしてのバイモルフ形圧電素子１は、
その一端が中央固定部２の縦溝３に固定され、他端は固
定されず自由端となっており周囲のリング状のステージ
４に取付けられたＵ字形状金具５に接触している。そし
て、今、各バイモルフ形圧電素子１に電圧を印加すると
、それらはステージ４の円周方向に沿って変位する。そ
れらバイモルフ形圧電素子ｌの変形により自由端と接す
るＵ字形金具５を介して、ステージ４は矢印方向に回動
変位する。そこで、このステージ４の上部に図示しない
テーブルを載置固定しておけば、このテーブルを微動さ
せることができる。
御を行っているものとして、例えば、特開昭６３−６６
６１４号公報に開示されているものがある。そこで、今
、これに開示されている具体例のいくつかについて述べ
る。まず、第一の従来例として、微小回転変位を行う微
細位置決め装置がある。すなわち、第７図に示すように
、アクチュエータとしてのバイモルフ形圧電素子１は、
その一端が中央固定部２の縦溝３に固定され、他端は固
定されず自由端となっており周囲のリング状のステージ
４に取付けられたＵ字形状金具５に接触している。そし
て、今、各バイモルフ形圧電素子１に電圧を印加すると
、それらはステージ４の円周方向に沿って変位する。そ
れらバイモルフ形圧電素子ｌの変形により自由端と接す
るＵ字形金具５を介して、ステージ４は矢印方向に回動
変位する。そこで、このステージ４の上部に図示しない
テーブルを載置固定しておけば、このテーブルを微動さ
せることができる。
次に、その第二の従来例として、放射たわみ梁変位機構
を有する微細位置決め装置がある。すなわち、第８図に
示すように、放射たわみ梁変位機構６は、Ｘ、Ｙ軸方向
に沿って下方の剛体部７（支持板）と上方の剛体部８と
の間に挟まれた位置に設けられており、また、これら上
下の剛体部７．８のそれぞれの突起部９，１０の間に挟
まれた位置には、第９図（ａ）に示すようなアクチュエ
ータとしての圧電アクチュエータ１１が設けられている
。そこで、今、このような圧電アクチュエータ１１に電
圧を印加すると、第９図（ｂ）に示すように、放射たわ
み梁１２がたわみ、微小角度δだけ回転変位する。これ
により、放射たわみ梁変位機構６がＸ、Ｙ軸回りにそれ
ぞれ回転変位することになるので、これに連れて上側の
剛体部８に載置固定されたテーブル１３を微動させるこ
とができる。
を有する微細位置決め装置がある。すなわち、第８図に
示すように、放射たわみ梁変位機構６は、Ｘ、Ｙ軸方向
に沿って下方の剛体部７（支持板）と上方の剛体部８と
の間に挟まれた位置に設けられており、また、これら上
下の剛体部７．８のそれぞれの突起部９，１０の間に挟
まれた位置には、第９図（ａ）に示すようなアクチュエ
ータとしての圧電アクチュエータ１１が設けられている
。そこで、今、このような圧電アクチュエータ１１に電
圧を印加すると、第９図（ｂ）に示すように、放射たわ
み梁１２がたわみ、微小角度δだけ回転変位する。これ
により、放射たわみ梁変位機構６がＸ、Ｙ軸回りにそれ
ぞれ回転変位することになるので、これに連れて上側の
剛体部８に載置固定されたテーブル１３を微動させるこ
とができる。
発明が解決しようとする課題
第一の従来例では、その構成自体が複雑であるばかりで
なく、バイモルフ形圧電素子ｌの自由端にＵ字形金具５
の取付は位置を定めなければならず、その製造に多大な
手間と時間を必要とする。
なく、バイモルフ形圧電素子ｌの自由端にＵ字形金具５
の取付は位置を定めなければならず、その製造に多大な
手間と時間を必要とする。
一方、第二の従来例の場合、放射たわみ梁変位機構６の
構成が複雑でありコスト高が懸念されるということや、
Ｘ、Ｙ軸方向の２軸回転変位しかできずその他の前進、
後退運動ができないという問題がある。
構成が複雑でありコスト高が懸念されるということや、
Ｘ、Ｙ軸方向の２軸回転変位しかできずその他の前進、
後退運動ができないという問題がある。
課題を解決するための手段
そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明では、周辺部が支持部とされ中心部が変位部
とされこれら支持部と変位部との間を複数本の梁により
連結して形成された起歪体をそれら複数本の梁がそれぞ
れ相対するように重ね合わせて設け、それら複数対設け
られた各梁の表面にモーメントを発生させる圧電性素子
を形成した。
記載の発明では、周辺部が支持部とされ中心部が変位部
とされこれら支持部と変位部との間を複数本の梁により
連結して形成された起歪体をそれら複数本の梁がそれぞ
れ相対するように重ね合わせて設け、それら複数対設け
られた各梁の表面にモーメントを発生させる圧電性素子
を形成した。
また、請求項２記載の発明では、周辺部が支持部とされ
中心部が変位部とされこれら支持部と変位部との間を複
数本の梁により連結して形成された起歪体をそれら複数
本の梁がそれぞれ相対するように重ね合わせて設け、そ
れら複数対設けられた各梁の表面にモーメントを発生さ
せる熱素子を形成した。
中心部が変位部とされこれら支持部と変位部との間を複
数本の梁により連結して形成された起歪体をそれら複数
本の梁がそれぞれ相対するように重ね合わせて設け、そ
れら複数対設けられた各梁の表面にモーメントを発生さ
せる熱素子を形成した。
作用
本発明は、複数対設けられた各梁の表面に形成されたモ
ーメントを発生させる圧電性素子若しくは熱素子を選択
的に通電させることにより、その変位部を多軸方向へ微
小変位させることが可能となり、特に、梁を２重構造と
してそれら変位部の面に垂直な方向の相対する位置に素
子を形成しているためその変位部の面に垂直な３次元方
向への変位精度を従来よりも一段と高めることができ、
また、それら梁の表面に形成される各素子は微細加工技
術を用いて容易に作成することができ、さらに、梁は２
重構造とされているため、外部からの大きな振動、衝撃
に対して強い構造とすることができる。
ーメントを発生させる圧電性素子若しくは熱素子を選択
的に通電させることにより、その変位部を多軸方向へ微
小変位させることが可能となり、特に、梁を２重構造と
してそれら変位部の面に垂直な方向の相対する位置に素
子を形成しているためその変位部の面に垂直な３次元方
向への変位精度を従来よりも一段と高めることができ、
また、それら梁の表面に形成される各素子は微細加工技
術を用いて容易に作成することができ、さらに、梁は２
重構造とされているため、外部からの大きな振動、衝撃
に対して強い構造とすることができる。
実施例
本発明の第一の実施例を第１図ないし第５図に基づいて
説明する。まず、第１図及び第２図に基づいて本装置の
全体構成について述べる。起歪体としての単結晶Ｓｉ基
板１４ （以下、単に基板と呼ぶ）は、その周辺部が支
持部１５とされ、その中心部が変位部１６とされ、これ
ら支持部１５と変位部１６との間は４本の梁１７により
連結されている。そして、本装置は、そのような基板１
４を、４本の梁１７がそれぞれ相対するように２枚重ね
合わせて（ｔｗｉｎ ｂｅａｍ）構成している。従って
、この場合、梁１７は、上側に４本、下側に４本ずつの
計８本が形成されていることになる。
説明する。まず、第１図及び第２図に基づいて本装置の
全体構成について述べる。起歪体としての単結晶Ｓｉ基
板１４ （以下、単に基板と呼ぶ）は、その周辺部が支
持部１５とされ、その中心部が変位部１６とされ、これ
ら支持部１５と変位部１６との間は４本の梁１７により
連結されている。そして、本装置は、そのような基板１
４を、４本の梁１７がそれぞれ相対するように２枚重ね
合わせて（ｔｗｉｎ ｂｅａｍ）構成している。従って
、この場合、梁１７は、上側に４本、下側に４本ずつの
計８本が形成されていることになる。
また、それら４対（変位部１６面に対して垂直方向）設
けられた各々の梁１７の表面には、モーメントを発生さ
せる圧電性素子１８が２個ずつ（計１６個）形成されて
いる。ここでは、その圧電素子１８の材質としてＺｎＯ
，ＰＺＴ等の薄膜圧電材料、ＰＶＤＦ等の高分子圧電膜
、その他の圧電材料を用いることができる。
けられた各々の梁１７の表面には、モーメントを発生さ
せる圧電性素子１８が２個ずつ（計１６個）形成されて
いる。ここでは、その圧電素子１８の材質としてＺｎＯ
，ＰＺＴ等の薄膜圧電材料、ＰＶＤＦ等の高分子圧電膜
、その他の圧電材料を用いることができる。
このような構成において、８本の梁１７の表面に形成さ
れた圧電性素子１８に外部から通電させることにより、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させることができる。第４図は
、それら各圧電性素子１８への通電により各軸方向へ変
位している様子を示したものである。第４図（ａ）は、
変位部１６の面に垂直なＺ軸方向への変位パターンを示
し、また、第４図（ｂ）は、Ｘ軸若しくはＹ軸方向にモ
ーメント（矢印方向）が発生し変位している様子を示し
たものである。なお、士は伸張状態を示し、−は収縮状
態を示す。
れた圧電性素子１８に外部から通電させることにより、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させることができる。第４図は
、それら各圧電性素子１８への通電により各軸方向へ変
位している様子を示したものである。第４図（ａ）は、
変位部１６の面に垂直なＺ軸方向への変位パターンを示
し、また、第４図（ｂ）は、Ｘ軸若しくはＹ軸方向にモ
ーメント（矢印方向）が発生し変位している様子を示し
たものである。なお、士は伸張状態を示し、−は収縮状
態を示す。
上述したように、４対設けられた各梁の表面に形成され
たモーメントを発生させる圧電性素子１８を選択的に通
電させることにより、変位部１６を３軸方向へ微小変位
させることができる。特に、梁１７を２重構造（ｔｗｉ
ｎ ｂｅａｍ）としてそれら変位部１６の面に垂直な方
向の相対する位置に圧電性素子１８を形成しているため
、その変位部１６の面に垂直な３次元方向への変位精度
を従来よりも一段と高めることができる。
たモーメントを発生させる圧電性素子１８を選択的に通
電させることにより、変位部１６を３軸方向へ微小変位
させることができる。特に、梁１７を２重構造（ｔｗｉ
ｎ ｂｅａｍ）としてそれら変位部１６の面に垂直な方
向の相対する位置に圧電性素子１８を形成しているため
、その変位部１６の面に垂直な３次元方向への変位精度
を従来よりも一段と高めることができる。
また、それら梁１７の表面に形成される各圧電性素子１
８は、微細加工技術を用いて容易に作製することができ
る。さらに、梁１７は２重構造とされているため、外部
からの大きな振動、衝撃等に対して従来の構成よりもマ
ージン（安全率）を大きくとり強い構造とすることがで
きる。さらに、また、基板１４は、シリコン微細加工技
術を応用して簡単な処理工程で作製することができるた
め、量産性にすぐれた安価な装置を得ることができる。
８は、微細加工技術を用いて容易に作製することができ
る。さらに、梁１７は２重構造とされているため、外部
からの大きな振動、衝撃等に対して従来の構成よりもマ
ージン（安全率）を大きくとり強い構造とすることがで
きる。さらに、また、基板１４は、シリコン微細加工技
術を応用して簡単な処理工程で作製することができるた
め、量産性にすぐれた安価な装置を得ることができる。
次に、基板１４の作製工程を第５図に基づいて説明する
。まず、基板１４の表裏両面に第一パッシベーション膜
としてのＳｉＯ３Ｉ Ｓ １ＩＮ４等の絶縁膜１９を
形成しくａ）、さらに、その片面のみにアルミ電極２０
、ＺｎＯ膜１８、アルミ電極２０を順次積層する（ｂ）
。次に、フォトリソグラフィー、エツチングを行い、圧
電性素子１８を作製するのに不必要な箇所を除去しくＣ
）、上面のみ或いは両面に第二パッシベーション膜とし
てのＳＬ、Ｎ４２１を積層する（ｄ）。次に、裏面にレ
ジスト２２を塗布し必要な箇所のみフォトリソグラフィ
ー、エツチングによりＳＬ、Ｎ４２１、絶縁膜１９の一
部を除去しくｅ）、基板１４の異方性エツチングを行い
梁１７を形成する（ｆ）。
。まず、基板１４の表裏両面に第一パッシベーション膜
としてのＳｉＯ３Ｉ Ｓ １ＩＮ４等の絶縁膜１９を
形成しくａ）、さらに、その片面のみにアルミ電極２０
、ＺｎＯ膜１８、アルミ電極２０を順次積層する（ｂ）
。次に、フォトリソグラフィー、エツチングを行い、圧
電性素子１８を作製するのに不必要な箇所を除去しくＣ
）、上面のみ或いは両面に第二パッシベーション膜とし
てのＳＬ、Ｎ４２１を積層する（ｄ）。次に、裏面にレ
ジスト２２を塗布し必要な箇所のみフォトリソグラフィ
ー、エツチングによりＳＬ、Ｎ４２１、絶縁膜１９の一
部を除去しくｅ）、基板１４の異方性エツチングを行い
梁１７を形成する（ｆ）。
そして、このようにして作製した基板１４の接合面とな
る裏面側に（コーニング）ガラスをスパッタし、この基
板１４ともう１個別に作製した同一構成の基板１４とを
陽極接合等によりそれら裏面同士の接着を行い、これに
より第３図に示すようなｔｗｉｎ ｂｅａｍ構成（変位
部１６の厚さ方向）の圧電性素子１８を作製することが
できる。
る裏面側に（コーニング）ガラスをスパッタし、この基
板１４ともう１個別に作製した同一構成の基板１４とを
陽極接合等によりそれら裏面同士の接着を行い、これに
より第３図に示すようなｔｗｉｎ ｂｅａｍ構成（変位
部１６の厚さ方向）の圧電性素子１８を作製することが
できる。
次に、本発明の第二の実施例を第６図に基づいて説明す
る。本実施例は、前述した第一の実施例で用いた圧電性
素子（ＺｎＯ，ＰＺＴ等の薄膜圧電材料、ＰＶＤＦ等の
高分子圧電膜、その他の圧電材料）の代わりに、熱素子
を用いたものである。
る。本実施例は、前述した第一の実施例で用いた圧電性
素子（ＺｎＯ，ＰＺＴ等の薄膜圧電材料、ＰＶＤＦ等の
高分子圧電膜、その他の圧電材料）の代わりに、熱素子
を用いたものである。
具体的には、その熱素子としてペルチェ素子２３を形成
した。また、この場合、そのペルチェ素子２３の近傍に
はヒートシンク２４が取付けられている。このヒートシ
ンク２４は、熱（発熱、吸熱）の面方向（第６図では左
右方向）の拡散を防止し、しかも、熱容量を向上させる
働きがある。そのヒートシンク２４の材料としては、比
熱が大きい（熱容量）金属（例えば、Ｃｕ−Ｂ１合金）
を用いることができる。なお、面方向の熱抵抗が十分大
きい構成の場合（例えば、梁が非常に薄い）は、ヒート
シンク２４はかならずしも必要でない。
した。また、この場合、そのペルチェ素子２３の近傍に
はヒートシンク２４が取付けられている。このヒートシ
ンク２４は、熱（発熱、吸熱）の面方向（第６図では左
右方向）の拡散を防止し、しかも、熱容量を向上させる
働きがある。そのヒートシンク２４の材料としては、比
熱が大きい（熱容量）金属（例えば、Ｃｕ−Ｂ１合金）
を用いることができる。なお、面方向の熱抵抗が十分大
きい構成の場合（例えば、梁が非常に薄い）は、ヒート
シンク２４はかならずしも必要でない。
このような構成において、ｔｗｉｎ ｂｅａａ＋構成の
ベルチェ素子２３に選択的に外部より通電を行うことに
より梁１７に熱膨張、収縮を発生させ、これにより第４
図Ｃａ ）（ｂ ”）に示すようにｘ、ｙ、ｚ軸方向に
変位を起こさせることができる。従って、本実施例の場
合にも、第一の実施例と同様な効果を得ることができ、
特に、ｔｗｉｎ ｂｅａｍ構成としたことによって、ｚ
軸方向の変位精度を高め、しかも、衝撃等に対して強い
構造とすることができる。
ベルチェ素子２３に選択的に外部より通電を行うことに
より梁１７に熱膨張、収縮を発生させ、これにより第４
図Ｃａ ）（ｂ ”）に示すようにｘ、ｙ、ｚ軸方向に
変位を起こさせることができる。従って、本実施例の場
合にも、第一の実施例と同様な効果を得ることができ、
特に、ｔｗｉｎ ｂｅａｍ構成としたことによって、ｚ
軸方向の変位精度を高め、しかも、衝撃等に対して強い
構造とすることができる。
なお、ヒートシンク２４の取付は箇所としては、上述し
たようにベルチェ素子２３に近接して取付けることがで
きる他に、第６図に敲線で示すように、ベルチェ素子２
３の形成された梁１７の裏面側に取付けるようにしても
よい。
たようにベルチェ素子２３に近接して取付けることがで
きる他に、第６図に敲線で示すように、ベルチェ素子２
３の形成された梁１７の裏面側に取付けるようにしても
よい。
発明の効果
本発明は、複数対設けられた各梁の表面にモーメントを
発生させる圧電性素子若しくは熱素子を形成したので、
これら複数個の素子に選択的に通電させることによりそ
の変位部を多軸方向へ微小変位させることが可能となり
、特に、梁を２重構造としてそれら変位部の面に垂直な
方向の相対する位置に素子を形成しているためその変位
部の面に垂直な３次元方向への変位精度を従来よりも一
段と向上させることができ、また、それら梁の表面に形
成される各素子は微細加工技術を用いて容易に作製する
ことができ、さらに、梁は２重構造とされているため、
外部からの大きな振動、衝撃に対して強い構造とするこ
とができるものである。
発生させる圧電性素子若しくは熱素子を形成したので、
これら複数個の素子に選択的に通電させることによりそ
の変位部を多軸方向へ微小変位させることが可能となり
、特に、梁を２重構造としてそれら変位部の面に垂直な
方向の相対する位置に素子を形成しているためその変位
部の面に垂直な３次元方向への変位精度を従来よりも一
段と向上させることができ、また、それら梁の表面に形
成される各素子は微細加工技術を用いて容易に作製する
ことができ、さらに、梁は２重構造とされているため、
外部からの大きな振動、衝撃に対して強い構造とするこ
とができるものである。
第１図は本発明の第一の実施例を示す平面図、第２図は
その梁部分の形状を示す斜視図、第３図は第１図の縦断
側面図、第４図は梁の各軸方向への変形状態を示す説明
図、第５図は基板作製工程を示すプロセス図、第６図は
本発明の第二の実施例を示す縦断側面図、第７図は第一
の従来例を示す一部を切り欠いた斜視図、第８図は第二
の従来例を示す斜視図、第９図はそのアクチュエータの
動作状態を示す説明図である。 １４・・・起歪体、１５・・・支持部、１６・・・変位
部、１７・・・梁、１８・・・圧電性素子、２３・・・
熱素子出 願 人 株式会社 リ コ −−篤、
３図 」 は図 図 ６図
その梁部分の形状を示す斜視図、第３図は第１図の縦断
側面図、第４図は梁の各軸方向への変形状態を示す説明
図、第５図は基板作製工程を示すプロセス図、第６図は
本発明の第二の実施例を示す縦断側面図、第７図は第一
の従来例を示す一部を切り欠いた斜視図、第８図は第二
の従来例を示す斜視図、第９図はそのアクチュエータの
動作状態を示す説明図である。 １４・・・起歪体、１５・・・支持部、１６・・・変位
部、１７・・・梁、１８・・・圧電性素子、２３・・・
熱素子出 願 人 株式会社 リ コ −−篤、
３図 」 は図 図 ６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、周辺部が支持部とされ中心部が変位部とされこれ
ら支持部と変位部との間を複数本の梁により連結して形
成された起歪体をそれら複数本の梁がそれぞれ相対する
ように重ね合わせて設け、それら複数対設けられた各梁
の表面にモーメントを発生させる圧電性素子を形成した
ことを特徴とする多軸変位発生装置。 ２、周辺部が支持部とされ中心部が変位部とされこれ
ら支持部と変位部との間を複数本の梁により連結して形
成された起歪体をそれら複数本の梁がそれぞれ相対する
ように重ね合わせて設け、それら複数対設けられた各梁
の表面にモーメントを発生させる熱素子を形成したこと
を特徴とする多軸変位発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324936A JPH03190572A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 多軸変位発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324936A JPH03190572A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 多軸変位発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190572A true JPH03190572A (ja) | 1991-08-20 |
Family
ID=18171273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324936A Pending JPH03190572A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 多軸変位発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03190572A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014217124A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | カシオ計算機株式会社 | アクチュエータ |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1324936A patent/JPH03190572A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014217124A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | カシオ計算機株式会社 | アクチュエータ |
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