JPH10104487A - 傾斜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造素子を最高の精度で５°までの角度に傾
斜させることができる傾斜装置を提供する 【解決手段】 本発明は、下方に長手方向保持装置が配
置されている傾斜体と、支持体と、支持体に互いに位置
をずらして取付けられている少なくとも２つの矩形の安
定部材と、保持装置と安定部材との間にあり、保持装置
に異なる高さで作用する結合部材とを有し、少なくとも
１つの軸に関する傾斜を可能にする傾斜装置に関する。
本発明によれば、少なくとも１つの安定部材が動いてい
る間、少なくとも１つの別の安定部材は１つの場所に固
定されたままである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミラー、レーザダ
イオードその他の物を傾斜させるのに適した傾斜装置に
関し、さらに詳細には、下方に長手方向保持装置が配置
されている傾斜体と、支持体と、支持体に互いに位置を
ずらして取付けられている少なくとも２つの矩形の安定
部材と、保持装置と安定部材との間にあり、保持装置に
異なる高さで作用する結合部材とを有し、少なくとも１
つの軸に関する傾斜を可能にする傾斜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】そのような傾斜装置は周知の従来の技術
から数多く知られている。それらの装置は、入射した光
線を所定の角度だけ偏向させる働きをする。特に１軸傾
斜ミラーと、２軸傾斜ミラーとを区別している。１軸傾
斜ミラーは様々な技術上の変形を伴って、市販の製品と
して今日提供されているが、２軸傾斜ミラーは今日では
同様に従来から知られ、市販もされているとはいえ、技
術面で重大な制約がある。

【０００３】米国特許第４，７０８，４２０号からは、
走査用として使用される傾斜ミラーが知られている。こ
の場合、走査ミラーはミラー表面と平行に配置された圧
電セラミック駆動素子とたわみ継手を介して連結してい
る。圧電セラミック駆動素子がミラーを大きな角度で傾
斜させることができるよにするためには、この構造を非
常に大きくしなければならない。これは、圧電セラミッ
ク駆動素子の長さに比例するこれらの素子の曲がりが小
さいためである。従って、小型のミラーで、傾斜ミラー
の駆動機構の大きさをミラー面の寸法に限定すべき場合
には、この構造はミラーを大きな角度範囲にわたって傾
斜させるのには適していない。

【０００４】米国特許第４，３８３，７６３号により知
られている傾斜ミラー構造の場合、ミラーを１つの傾斜
中心点で支承し、圧電セラミックを介してミラーを動か
す。この場合にも、傾斜ミラーを少なくとも１°は傾斜
させるとすると、ミラーのサイズを非常に大きくしなけ
ればならない。米国特許第４，６６０，９４１号により
知られている傾斜ミラー保持装置においては、圧電素子
を介して傾斜ミラーを動かすが、その場合、圧電素子は
レバーを介してミラーに作用する。この構造も小型のミ
ラーを少なくとも１°傾斜させるのには適していない。
米国特許第５，１７０，２７７号からは、ミラー本体を
圧電素子に直接に固定した圧電ビーム反射鏡が知られて
いる。この構造は、傾斜時にミラーが定まった回転中心
点をもたないという欠点を有する。

【０００５】米国特許第４，６９１，２１２号からは、
走査装置において使用される圧電ビーム反射鏡が知られ
ている。この構造の欠点は、回転中心点を一定の位置に
定めるべき場合に所定の偏向角を固定保持できないこと
である。ドイツ特許第１９５１９１６１号により知られ
てる圧電走査装置においては、土台部分に対して横方向
に延びる１対の板状圧電素子は一端で構造素子に、その
構造素子が傾斜するように作用する。従って、１つの傾
斜軸に対して、２つの一体に動き、傾斜を生じさせるた
めに互いに逆方向に運動しなければならない板状素子が
不可欠である。この目的のために、板状素子は構造素子
の下方にあるロッドの異なる箇所に作用する。その軸に
対し垂直な軸に関して傾斜させるためには、別の２つの
板状素子が必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構造
素子を最高の精度で５°までの角度に傾斜させることが
できる傾斜装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、傾斜軸を規定
するために、少なくとも１つの安定部材が動いていると
き、少なくとも１つの別の安定部材が１つの場所に固定
されたままであることを特徴とする。少なくとも１つの
軸に関する傾斜を可能にする本発明による傾斜装置は、
少なくとも１つの傾斜対と、少なくとも１つの支持体と
を有し、傾斜体の下方に少なくとも１つの長手方向保持
装置が配置されている。支持体には、傾斜体の保持装置
に互いに位置をずらして作用する少なくとも２つの矩形
の安定部材が取付けられている。保持装置と安定部材と
の間には、保持装置に異なる高さで作用する結合部材が
配置されている。

【０００８】この傾斜装置において新規であるのは、少
なくとも２つの安定部材のうち一方の安定部材の位置又
は形状の変化によって１つの傾斜軸に関する運動が起こ
るとき、他方の安定部材は１つの場所にとどまることで
ある。一方の安定部材は位置又は形状の変化を生じて、
その安定部材に取付けられた結合部材を介して傾斜体を
支持体に対して傾斜運動させるが、他方の安定部材はそ
の位置で不動のままであるので、傾斜装置の回転軸、す
なわち、傾斜軸は確実に規定される。２つの安定部材は
互いに直接に対向し且つ保持装置と共通の軸をもつよう
に位置していても良いが、その場合、保持装置には異な
る高さで作用する（たとえば、１軸傾斜ミラー）。ま
た、安定部材を互いに別の角度で位置させることも可能
である。互いに対向する安定部材を使用することによ
り、安定性は向上する。このように、この傾斜装置にお
いては、傾斜装置は１つの構成要素（安定部材）でのみ
行われるので、傾斜装置全体の構造は非常に単純にな
り、また、コストも適度に抑えられる。

【０００９】傾斜運動をもたらす構成要素が、たとえ
ば、曲げアクチュエータであれば、傾斜運動を外から曲
げアクチュエータに導入することができるように、傾斜
装置をごく少数の構成要素から構成できる。曲げアクチ
ュエータは傾斜装置の利用目的に応じて油圧原理，空気
圧原理又は電気原理に従って動作できる。ここで挙げた
方式は単なる例であると考えるべきである。しかしなが
ら、曲げアクチュエータは、電気導線を介して制御され
且つその導線の電気的状態に従って一方又は他方の側へ
湾曲する圧電セラミック曲げアクチュエータであると有
利である。この曲げアクチュエータに一定の電圧が印加
されるか又はされないとき、すなわち、導線に電流が流
れていないとき、曲げアクチュエータは十分に堅固に安
定部材として働くか、又は他方の安定部材に関して傾斜
体の回転軸を規定すべきである。

【００１０】すなわち、このような安定部材は１つの水
平軸では弾性的に湾曲するが、その軸に対し垂直な別の
水平軸に対しては剛性である。これに対し、安定部材と
傾斜体の保持装置との間の結合部材は運動軸の方向に剛
性であり且つそれに対し垂直な方向には弾性的に湾曲す
る。これにより、結合部材は安定部材の動きを保持装置
に伝達することができ、その際に、それに対し垂直な方
向への傾斜運動が余りに大きな抵抗によって妨げられる
ようなことはない。特に、板状であり且つ保持装置と安
定部材との間に挟まった部分を有する結合部材は上記の
ような特性を有し、これにより、最終的には、結合部材
は遊びのないカルダン継手として、特に立体継手として
構成されることになる。２つの（好ましくは）方形の安
定部材は互いに９０°の角度を成すように配置されてい
ると有利である。その場合、一方の安定部材の力、すな
わち、運動が結合部材を介して傾斜体の保持装置へ伝達
されることにより、最終的には、他方の安定部材の最も
高い剛性をもって実現された軸に対する傾斜運動が起こ
るように、傾斜装置を傾斜させることができる。

【００１１】さらに２つの矩形の安定部材を、全ての安
定部材がそれぞれ９０°の角度を成すように互いに好ま
しくは９０°の角度で配置すると、２つの軸に関して傾
斜自在である傾斜装置が得られる。その場合、互いに対
向する安定部材は結合部材により運動が互いに適合する
ように結合していると有利である。その結果、傾斜構造
の剛性は著しく向上し、従って、傾斜構造を確実に動作
させるのに有益である。先に述べた通り、安定部材を曲
げアクチュエータとして構成すると有利である。これに
より、傾斜装置を構成するために必要とされる構成要素
の数を最小限に抑えることができる。特に、安定部材と
して圧電アクチュエータを使用すると有利である。

【００１２】多くの曲げアクチュエータ、そして、他の
安定部材の一部も時間の経過につれて外部からの影響が
なくても位置の変化を生じるので、傾斜軸ごとに位置測
定システムを使用すると、非常に有利である。特にでき
る限り小型の傾斜装置を実現するためには、そのような
位置測定システムは誘導性測定システムから構成されて
いると有利である。このシステムは、傾斜体が少なくと
もこの位置測定システムの測定領域の中で磁性特性を有
する場合には、非常に単純に鉄心を有するコイル又は鉄
心をもたないコイルから構成される。

【００１３】本発明による傾斜装置は、相対的に高い傾
斜頻度で相対的に小さい傾斜角（＜１０°、好ましくは
＜５°）だけ少なくとも１つの軸に関して運動させるよ
うな全ての用途に適している。それらの用途としては、
走査，露光，材料のエッチングなどがある。また、一方
の軸に関する力の伝達のために板の厚さによってすぐれ
た剛性を示し且つ側方で材料を切欠くことにより、その
軸に対し垂直な方向にはきわめて高い弾性と、高い剛性
を示すような結合部材を構成すると非常に有利である。
これにより、立体継手を伴うそれらの結合部材は非常に
迅速な１軸運動を、それに対し垂直に位置する軸に関す
る運動を妨げることなく可能にする。結合部材は板／箔
のスタンピングによって形成されるので、その製造は容
易で、コストも妥当である。

【００１４】特に、本発明による傾斜装置を使用して、
多数の本発明の傾斜装置を平面状に配列することにより
構成される大型のセグメントアレイを構成することがで
きる。これは、駆動機構が完全に傾斜させるべき面の下
方に配置されているからである。その場合、傾斜させる
べき面には受動素子（たとえば、ミラー面など）ばかり
でなく、能動素子（たとえば、レーザーダイオード）も
配置できる。以下、添付の図面を参照して例を挙げなが
ら本発明を説明する。説明の中では、その他の重要な特
徴並びに本発明をさらに良く理解するのに有用な解説及
び本発明の思想の展開の可能性を記載する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１及び図２に示す傾斜装置１は
支持体３と、傾斜体２とを備え、傾斜体の上面２ａは、
図示した装置が最終的には図示した実施形態においては
２つの軸に対してさせることができる傾斜ミラー装置１
として機能するように、反射面として形成されている。
図１は、厳密に２つの傾斜軸の一方に沿った傾斜ミラー
装置１の断面図を示す。支持体３の上部には、その内面
３ａに固定（たとえば、接着）される安定部材（４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ）の厚さより深い複数の凹部がある。
それらの凹部の深さは少なくとも所定の角度範囲の安定
部材の可撓性の分だけ深くなっているので、傾斜体２が
最大限まで傾斜したときの安定部材（４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ）と、傾斜体２それ自体が支持体３の外縁部を
越えて突き出ることは全くない。この安定部材は圧電ア
クチュエータで構成される。安定部材（４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ）の端部には、それぞれ２つずつの（互いに対
向する）安定部材（４ａ，４ｂ；４ｃ，４ｄ）を互いに
結合する２つの結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）が
固定（たとえば、接着）されている。

【００１６】支持体３の下部領域には、土台部材（図示
せず）の対応して形成された係止保持部分に差し込むた
めの係止手段（１０ａ，１０ｂ）が設けられている。こ
の土台部材は、たとえば、複数の傾斜装置１を受け入れ
て、それらを互いに規定された位置に確保するために使
用できる。図示した実施形態の傾斜装置１における係止
手段（１０ａ，１０ｂ）は、一般に、支持体３の凹部１
３ａにあり、ばね１２ａにより外方へ押される玉１１ａ
から構成されている。凹部１３ａからばね１２ａによっ
て玉１１ａが押出されることのないように、凹部１３ａ
の外側内縁部は狭くなっている。ただし、凹部１３ａは
玉１１ａが完全に凹部１３ａの中へ入り込めるような内
径を有する。係止手段（１０ａ，１０ｂ）は、それぞれ
の安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と圧電アクチュ
エータの制御手段との電気的接触を確保するために利用
される。図示されていない別の係止手段は、圧電アクチ
ュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の制御手段に制御
・調整の影響を及ぼすことができるコンピュータシステ
ムへのセンサ（５ａ，５ｂ）の接続を確保する。

【００１７】図示されるように傾斜体２のミラーを２軸
傾斜駆動することにより、ミラーの大きさを３×３mmよ
り大きくし、各方向に２°を越える傾斜角で、少なくと
も±１秒の大きさの角度分解能をもってミラーを構成す
ることができる。傾斜装置１は２つの傾斜軸に対して均
一な角度分解能を有することを特徴とし、安定部材（４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）として圧電曲げアクチュエータ
を使用しているため、設定時間は約１／１０秒である。
たとえば、傾斜角が２°であるとき、ミラー端部２ｃで
１７５μｍの大きさの高さ行程が得られる。１秒の角度
分解能は、ミラー表面２ａの大きさが１０×１０mmであ
るとき、約２４ｎｍに相当する。これらの値は非常に小
さく、そのため、安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、
図では隠れているので図示されていない）の遊び、傾斜
運動を生じさせる構造（ここでは圧電曲げアクチュエー
タ）の制御の安定度及び実際値を検出するときの位置測
定システム（５ａ，５ｂ）の分解能に対する要求は苛酷
になる。

【００１８】図示されているミラーを備えた傾斜装置１
は、コストを大きく低減しつつ製造を行うことができ且
つ横方向の必要スペースがミラー面２ａの大きさを越え
ないという非常に大きな利点を有する。圧電アクチュエ
ータは傾斜装置において安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ）として使用されると同時に、調整要素としても使
用される。安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の位置
変化は、感度の高い誘導作動方式の位置測定システム
（５ａ，５ｂ）により検出され、制御される。傾斜装置
１は分岐ケーブルを介して接続するコンピュータシステ
ムを介して制御される。圧電アクチュエータ（４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ）を必要に応じて位置変化させるため
に、各々の圧電アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）に１本の電気ケーブルが通じている。さらに、各々
の位置測定システム（５ａ，５ｂ）から、誘導測定シス
テム用の測定値評価装置を装備したコンピュータシステ
ムに信号ケーブルが通じている。個々の位置測定システ
ム（５ａ，５ｂ）の測定値から計算されたデータを、公
式に従って計算されるか又は表に記憶されている目標値
と比較し、それにより、傾斜体２の位置検出が可能にな
る。計算時に、傾斜体２が所望の位置にないか又は所望
の位置になくなったことがわかると、コンピュータシス
テムはそれぞれの圧電アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ）の制御手段に対して信号を発生し、そこで、
制御手段は、傾斜体２が所望の位置まで動くように各々
の圧電アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の制
御を修正する。

【００１９】図１に示す本発明による傾斜装置１では移
動させるべき質量は小さいので、この場合、この課題に
は圧電セラミック曲げアクチュエータ（４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ）がきわめて適している。ここで実施されてい
る構成において曲げアクチュエータ（４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ）の曲げ方向の強さ又は安定性が相対的に低い
という欠点は、重大な制約とはならない。それどころ
が、図１に示す傾斜装置１は期待していなかったほど高
い安定性という特徴を示す。適切な曲げアクチュエータ
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は、全長が約２０mmであっ
ても、先に例として挙げた１７５μｍという必要行程を
実現する。スペース上の理由により、曲げ部材として機
能する安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は垂直方向
に直接には作用せず、安定部材はミラーを備えた傾斜体
２に配置され、水平の作用方向に動作する。

【００２０】各移動方向に２つ１対の並行動作する曲げ
部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が配設されており、そ
れらの部材の偏向端部は、特に安定部材（４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄ）と、傾斜体２の下方に取付けられた棒状の
保持装置７との間の結合部材（６ａ，６ｂ）として機能
する特別な形状の板ばねと互いに結合しているので、並
行案内が実現される。結合部材（６ａ，６ｂ）の材料は
様々な物質（たとえば、ばね鋼，硬質プラスチック又は
軟質プラスチックなど）から形成できる。曲げ部材（４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）により導入される水平並進運動
は、支持体３に対して傾斜体２の傾斜運動を発生させる
ときに、並進運動の作用平面と、並進運動に関して固定
されている傾斜軸との間にある一定のレバー長さを必要
とする。

【００２１】図で傾斜装置１を見るときには、図示され
ている装置においては安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）が二重の機能を有するということに注意すべきであ
る。第１に、安定部材は傾斜体２を動かすためのもの
で、従って、駆動要素として働く。第２に、安定部材は
別の傾斜軸における傾斜体２の動きを阻止する働きを
し、固定，支承又は位置安定化のための要素である。図
１において図面の平面をＸ−Ｚ平面と規定し且つｘ軸が
図示されている結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の
位置と平行に位置しているのであれば、ｙ軸が図面の平
面から垂直に突出する。傾斜体２をｘ軸の方向に動かす
ためには、圧電セラミック曲げアクチュエータ４ｂを保
持装置７の方へ動かし且つ圧電セラミック曲げアクチュ
エータ４ａを保持装置７から離れるように動かすか、又
は曲げアクチュエータ（４ｂ，４ａ）をそれぞれ逆の方
向に動かす。２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ
（４ａ，４ｂ）は同じ長さであり、それら２つを結合す
る結合部材（６ａ，６ｂ）を介して保持部材７に同じ高
さで作用する。

【００２２】このように傾斜したとき、回転中心点８は
結合部材（６ａ，６ｂ）の下方、保持装置７の内部の、
他の２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ（４ｃ，
４ｄ）を互いに結合する結合部材（６ｃ，６ｄ）の高さ
に位置している。この場合、２つの圧電セラミック曲げ
アクチュエータ（４ａ，４ｂ）は駆動要素として働き、
残る２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ（４ｃ，
４ｄ）はその結合部材（６ｃ，６ｄ）を介して回転中心
点８を確定する。

【００２３】傾斜体２をｙ軸の方向に動かすべき場合に
は、圧電セラミック曲げアクチュエータ４ｃを保持装置
７の方へ動かし、圧電セラミック曲げアクチュエータ４
ｄを保持装置７から離れるように動かすか、又はそれら
の曲げアクチュエータ（４ｃ，４ｄ）をそれぞれ逆の方
向へ動かす。２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ
（４ｃ，４ｄ）は同じ長さであり、それら２つを結合す
る結合部材（６ｃ，６ｄ）を介して保持装置７に同じ高
さで作用する。このように傾斜させたとき、回転中心点
９は結合部材（６ｃ，６ｄ）の上方、保持装置７の内部
の、他の２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ（４
ａ，４ｂ）を互いに結合している結合部材（６ａ，６
ｂ）の高さに位置している。このとき、２つの圧電セラ
ミック曲げアクチュエータ（４ｃ，４ｄ）は駆動要素と
して働き、２つの圧電セラミック曲げアクチュエータ
（４ａ，４ｂ）はその結合部材（６ａ，６ｂ）を介して
回転中心点９を確定する。

【００２４】保持装置７（２つの自由度をもつレバー要
素ともいえる）はこの実施形態とは異なる形態であって
も良く、たとえば、ミラー支持体として使用される傾斜
体２の下方の円筒形の、下方に向かって先細りになる脚
部として構成することもできる。曲げアクチュエータ
（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の曲がり端部の２つの互い
に直交する方向に作用する並進運動が発生する平面は、
本発明による傾斜装置１においては同一でなくても良
い。それは、曲げアクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ）が１つの軸方向にのみ可動であり、従って、曲げ
アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と結合板、
すなわち、結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）との遊
びを伴う（すべり）結合のみが問題にあると思われるか
らである。

【００２５】従って、２つの作用平面は平行で、離間し
ている。２つの自由度それぞれの回転中心点（８，９）
はそれぞれ他方の自由度の作用平面に位置している。ミ
ラーへの垂線の方向は２つの結合部材（６ａ，６ｂ；６
ｃ，６ｄ）を通るミラー根元部軸の貫通点を結ぶ直線に
より定められている。従って、回転中心点（８，９）は
そのときに活動している平面になければならない。この
ため、２つの傾斜運動がほぼ完全に分離された状態で、
結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）はカルダン継手の
ような構造を形成することになる。２つの回転中心点
（８，９）はミラー表面２ａとは一致しないので、各々
の傾斜運動が生じさせるミラー表面２ａの側方へのずれ
はごくわずかである。このずれはわずか０．１mm程度で
ある（傾斜体２が１０×１０mmの大きさの反射表面を有
し且つある方向へ傾斜体２を２°傾斜させた場合）の
で、許容しうる範囲内である。

【００２６】このように、それぞれの作用平面でカルダ
ン支承が行われる。カルダン支承は、カルダン継手を構
成し、立体継手として形成されている２つの結合部材
（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）によって行われる。それら
の結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）は遊びのない構
成であり、弾性部材（たとえば、板ばね）から形成され
ている。傾斜体２の動きが小さいことを考慮すると、結
合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）のねじれたブリッジ
部分に作用する戻り力はごくわずかである。

【００２７】傾斜装置には、１つ又は２つの傾斜軸に関
して傾斜を生じさせる並進運動を検出するための誘導性
位置測定システムが少なくとも１つ設けられている。２
つの位置測定システム（５ａ，５ｂ）の各々は、傾斜軸
に関する傾斜体の位置を検出するための２つのコイルを
含むコイル対から構成されている。位置測定システム
（５ａ，５ｂ）の信号はケーブルを介してコンピュータ
システムへ伝送され、コンピュータシステムはその信号
差から位置情報を得る。これにより、測定結果を誤らせ
かねないドリフト効果が回避される。傾斜装置１は、各
々の軸の傾斜が他方の軸の傾斜とは無関係に検出，修正
されるように２つの自由度を分離するように構成されて
いる。

【００２８】傾斜装置１は、傾斜軸ごとにそれぞれ２つ
の並行して動作する安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）を使用することにより、許容差の小さい安定した構
造を成している。それぞれ２つの並行して動作する安定
部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）を対ごとに使用してい
るため、機械的安定度は非常に高く、剛性は倍増し、ま
た、圧電曲げアクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）を１つしか使用せずに駆動する場合と比べてダイナ
ミクスは向上する。光学偏向ミラー２ａ用の非常にコン
パクトな２軸傾斜装置１は、特に、機械的に結合された
１対の圧電曲げアクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ）により各々の傾斜自由度の駆動が実現されることを
特徴としている。傾斜装置の支承は傾斜体２の下方の保
持装置７において２つの平面で行われ、２つの支承部の
各々は遊びのないカルダン継手として作用する結合部材
（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）から構成されている。さら
に、２つの互いに直交して配置されているカルダンサス
ペンションの各々において並進運動が起こり、その並進
運動はそれぞれ他方の平面に位置する回転軸に関する傾
斜運動に変換される。これにより、互いに直交する傾斜
運動は十分に分離される。２つの傾斜軸の各々に対応し
て、２つの互いに無関係に機能する高感度の埋込誘導性
位置測定システム（５ａ，５ｂ）は、傾斜運動を生じさ
せる並進運動の大きさを２つの対向する信号の差を求め
ることにより検出する。これにより、個々の信号の絶対
値のドリフト効果が排除される。

【００２９】本発明による傾斜装置は、 −ｘ軸又はｙ軸に関する制限傾斜角が５°以下の角度で
あること； −構造の大きさがほとんど制約されないこと（従来の技
術による傾斜装置の場合、傾斜角に応じてある一定の最
小サイズ又は最大サイズが要求され、そのいずれもが障
害となっている）； −傾斜ミラー構造の大きさはミラー面と同じであるか又
はそれより小さく、小型の傾斜ミラーの場合、ミラーの
面の背後では重大な利点となること（すなわち、周知の
従来の技術によるミラーにおいては、高い実装密度は実
現できなかった）；及び −周知の２軸傾斜ミラーとは異なり、製造技法が複雑で
ないことを特徴としている。

【００３０】図１から、特に図２から明らかであるよう
に、圧電アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の
横断面は矩形である。それらは軸、すなわち、その傾斜
軸に対して非常に容易に湾曲するが、その軸に対し垂直
に位置する軸に関しては非常に安定している。圧電アク
チュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の側方への広が
りは支持体３の側方への広がりより著しく小さい。その
ため、圧電アクチュエータの側方には、各々の角部領域
でそれぞれ１つの垂直方向延長部分３．１が入る空間が
できている。この空間は、圧電アクチュエータ（４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ）自体の動きを妨害しないような広さ
である。支持体３のそれらの垂直方向延長部分３．１
（見やすくするため、図２には延長部分を１つしか示し
ていない）の上に位置測定システム（５ａ，５ｂ）が固
定されている。

【００３１】位置測定システム（５ａ，５ｂ）は誘導性
に基づいて動作し、そのため、導電性であるように形成
された傾斜体２の下面にできる限り近い位置にある。こ
の場合、位置測定システム（５ａ，５ｂ）と傾斜体２の
下面との間隔は、傾斜体２が２つの傾斜軸の各々に関し
て妨害なく、同時に最大傾斜角だけ傾斜できるように定
められている。保持装置７は円筒形の棒材として構成さ
れており、傾斜体２の重心の下方の中心位置にある。

【００３２】板状の結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６
ｄ）は、押圧又は圧力方向に高い剛性を示す薄い板とし
て構成されている。ところが、それぞれ他方の結合部材
（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）が動くときに回転中心点
（８，９）ができる際に結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，
６ｄ）はねじれなければならないので、結合部材は傾斜
体２の保持装置７と、それらと堅固に結合されている圧
電アクチュエータ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）との間の
両側に材料の狭い部分（図２から非常に明瞭に示すよう
に、その箇所で切込みが入っている）を有するので、立
体継手として機能する。結合部材（６ａ，６ｂ；６ｃ，
６ｄ）のねじれ時の継手作用を確保するために、結合部
材（６ａ，６ｂ；６ｃ，６ｄ）の厚さを余り大きくしな
いことと、同じ理由により側方の材料の狭まりを十分に
大きくすることが重要である。一方、圧電アクチュエー
タ（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と保持装置７との間の力
の伝達を妨げないためには、それらのサイズを小さくし
すぎないようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による傾斜装置の断面図。

【図２】 図１の傾斜装置の斜視図。

【符号の説明】

１…傾斜装置、２…傾斜体、３…支持体、３．１…延長
部分、４ａ〜４ｄ…安定部材（圧電アクチュエータ）、
５ａ，５ｂ…位置測定システム、６ａ〜６ｄ…結合部
材、７…保持装置。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下方に長手方向保持装置（７）が配置さ
   れている傾斜体（２）と、支持体（３）と、支持体
   （３）に互いに位置をずらして取付けられている少なく
   とも２つの矩形の安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）
   と、前記保持装置（７）と安定部材（４ａ，４ｂ，４
   ｃ，４ｄ）との間にあり、保持装置（７）に異なる高さ
   で作用する結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）とを有
   し、少なくとも１つの軸に関する傾斜を可能にする傾斜
   装置（１）において、傾斜軸を規定するために、少なく
   とも１つの安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が動い
   ているとき、少なくとも１つの別の安定部材（４ａ，４
   ｂ，４ｃ，４ｄ）は１つの場所に固定されたままである
   ことを特徴とする傾斜装置。
2. 【請求項２】 結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は
   １つの水平軸に沿っては剛性であるが、その水平軸に対
   し垂直な別の水平軸に沿っては弾性的に湾曲することを
   特徴とする請求項１記載の傾斜装置。
3. 【請求項３】 結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は
   板状であることと、結合部材は保持装置（７）と安定部
   材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）との間で幅狭くなってい
   るため、遊びのないカルダン継手、特に立体継手として
   構成されていることを特徴とする請求項２記載の傾斜装
   置。
4. 【請求項４】 方形の安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４
   ｄ）のうち少なくとも２つは互いに９０°の角度を成し
   て配置されていることを特徴とする請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の傾斜装置。
5. 【請求項５】 安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）が
   互いにそれぞれ９０°の角度を成すように、他の２つの
   矩形の安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）も互いに９
   ０°の角度で配置されていることを特徴とする請求項４
   記載の傾斜装置。
6. 【請求項６】 互いに対向する安定部材（４ａ，４ｂ，
   ４ｃ，４ｄ）は結合部材（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）に
   より運動が互いに適合するように結合され、互いに対向
   する安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は結合部材
   （６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を介して同じ高さで保持装
   置（７）に固定されていることを特徴とする請求項５記
   載の傾斜装置。
7. 【請求項７】 安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は
   曲げアクチュエータであることを特徴とする請求項１か
   ら４のいずれか１項に記載の傾斜装置。
8. 【請求項８】 安定部材（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は
   圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１か
   ら４のいずれか１項に記載の傾斜装置。
9. 【請求項９】 支持体（３）に傾斜体（２）の下方に至
   るまで少なくとも１本の垂直のロッドが取付けられ、少
   なくとも１つの傾斜軸に対してこのロッド（３，１）に
   １つの位置測定システム（５ａ）が取付けられているこ
   とを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の
   傾斜装置。
10. 【請求項１０】 位置測定システム（５ａ）は誘導性に
    基づき動作する位置測定システムであることを特徴とす
    る請求項９記載の傾斜装置。