JPS61209846A - 微細位置決め装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 近年、各種技術分野においては、μ爾オーダーの微細な
変位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
描面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、μ■オーダーの微細な位置決
めが必要であり１位置決めの精度が向上するにしたがっ
てその集積度も増大し、高性能の製品を１１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
装蹟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。

従来、このような微細位置決め装置は、例えば「機械設
計」誌、第２７巻第１号（１９８３年１月号）の第３２
頁乃至第３６頁に示されるような種々の型のものが提案
されている。こ九らのうち、特に面倒な変位縮小機構が
不要であり、かつ、構成が簡単である点で、平行ばねと
微動アクチュエータを用いた型の微細位置決め装置が最
も優れていると考えられるので、以下、これを図に基づ
いて説明する。

第１８ｒｓは従来の微細位置決め装置の側面図である１
図で、１は支持台、２ａ、２ｂは支持台１上に互いに平
行に固□定された板状の平行ばね、３は平行ばね２　ａ
　ｇ　２　ｂ上に固定された剛性の高い微動テーブルで
ある。４は支持台ｌと微動テーブル３どの間に装架され
た微動アクチェータである。

この微動アクチュエータ４には、圧電素子、電磁ソレノ
イド等が用いられ、これを励起することにより、微動テ
ーブル３に図中に示す座標軸のＸ軸方向の力が加えられ
る。

こ、二で、平行ばね２ａ、２ｂはその構造上、Ｘ軸方向
の剛性は低く、これに対してＺ軸方向、ｙ軸方向（紙面
に垂直な方向）の剛性が高いので、微動アクチュエータ
が励起されると９Ｗｌ動テーブル３はほぼＸ軸方向にの
み変位し、他方向の変位は小さく抑えることができる。

しかしながら、微動アクチュエータ４によりＸ軸方向に
変位した微動テーブル３は、平行ばね２ａ、２ｂがたわ
むことにより厳密には２＠方向にも変位する。二次を第
１９ｒｇＪにより説明する。

図で、支持台ｌ、平行ばね２ａ、２ｂ、＠動テーブル３
は第１８図に示すものと同じである。

微動アクチュエータｌにより、微動テーブル３Ａに矢印
で示すＸ軸方向の力Ｆが加えられろと、平行ばｈ　２１
１２　ｂは変形する。この変形を有限要素法により解析
し、これを図の破線により示す。

図から明らかなように、微動テーブル３は平行ばね２ａ
、２ｂ’の変形後、Ｘ軸方向に移動し、したがって、微
動テーブル３上の中心点Ａおよび端部Ｂもそれぞれ点Ａ
’　、Ｂ’に移動する、しかし、ながら、この移動と同
時に、微動テーブル３には。

ｙ軸まわりの回転変位δｙと２軸方向の変位ｆｚが生じ
ていることも又、図から明らかである。これを実際の数
値例で示すと次のようになる。即ち。

平行ばね２ａ、２ｂを、その板厚０　、５　ｍ　、高さ
２０ｍｍ、平行ばね間距離５０ＩＩＩｍとし、力Ｆを５
　ｋｇとした場合、ｔＭ動子テーブル３中心点Ａの移動
後の点Ａ′は１点Ａに対してＸ軸方向に９μｍ変位する
とともに、Ｚ軸方向にも−０，０７μｍ変位する。又、
移動後の点Ｂ′は点已に対してＸ軸方向に９μｍ変位す
るとともに２軸方向には０．０４μｗＩ変位する。これ
は、ｙ軸まわりの回転角に換算して約５μｒｎｄに相当
する。

このように、第１８図に示す従来装置では、ｙ軸まわり
の回転変位およびＺ軸方向の変位が生じ、Ｘ軸方向の変
位に対してこれらの干渉変位を免れることはできない、
そして、数μ腸の範囲を０．０１μ餠の精度で制御しよ
うとする微゛細位置決め装置にあっては、このような干
渉変位は無視できないものであり、まして、後述する多
次元での微細位置決め装置にあっては、このような干渉
変位は致命的な欠陥となるのは明らかである。

第２０図は前述の参考文献に開示された例から容易に考
えられる従来の他の微細位置決め装置の斜視図である６
図で、６は支持台、７ａ、７ｂは支持台６上に互いに平
行に固定された板状の平行ばね、８は平行ばね７ａ、７
ｂに固定された剛性の高い中間テーブル、９ａ、９ｂは
平行ばね７ａ。

７ｂと直交する方向において互いに平行に中間テーブル
８に固定された板状の平行ばね、１０は平行ばね９ａ、
９ｂ上に固定された剛性の高い微動テーブルである。座
標軸を図中に示すように定めると、平行ばね７ａ、７ｂ
はＸ軸方向に沿って配置され、平行ばね９ａ、９ｂはｙ
軸方向に沿って配置されている。この構造は、基本的に
は第１８図に示すｌ軸（Ｘ軸方向の変位を生じる）の場
合の構造を２段に積層した構造である。矢印ＦＸは微動
テーブル１０に加えられるＸ軸方向の力、矢印Ｆｙは中
間テーブル８に加えられるｙ軸方向の力を示し、力ＦＸ
、Ｆ、を加えることができる図示されていない微動アク
チュエータが支持台６と微動テーブル１０．支持台６ど
中間テーブル８との間にそれぞれ設けられろ。

微動テープｌしｌＯに力Ｆ×が加えられると、平行ばね
９ａ、９ｂが変形し、一方、平行ばね７ａ。

７ｂはＸ軸方向の力Ｆ×に対しては高い剛性を有するの
で、微動テーブルＩＯはほぼＸ軸方向にのみ変位する。

また、中間テーブル８に力Ｆ、が加えられると、平行ば
ね７ａ、　　７ｂが変形し、微動テーブルｌＯは平行ば
ね９ａ、９ｂを介してほぼｙ軸方向にのみ変位する。さ
らに１両方の力ＦＸ＋Ｆ７が同時に加えられると、各平
行ばね７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂは同時に変形し、微動テ
ーブル１０はこれに応じて２次元的に変位する。

このように、第２０図に示す装置は、第１８図に示す装
置が１軸方向のみの位置決め装置であるのに対して２軸
方向の位置決めを行なうことができる。

しかしながら、第２０図に示す装置が、第１８図に示す
装置の説明において述べたと同様に、干渉変位を生じて
誤差を発生するという問題点を含むのはその構造上明ら
かであり、さらに、その他にも次のような問題点を有し
ている。即ち、（［）力Ｆｘを発生する微動アクチュエ
ータは、微動テーブルＩＯと支持台６との間に剛に連結
されている。そこで、今、中間テーブル８と支持台６と
の間に剛に連結された図示されない微動アクチュエータ
により、中間テーブル８に力Ｆ、を加えると。

微動テーブルｌＯはｙ軸方向に変位する。二の変位は、
微動テーブル１０に連結されている微動７クチユエータ
に力Ｆ×とは直交方向の力を作用させることになり、結
局、微動７クチユ工−タ間に干渉が発生する。この結果
、位置決め装置の精度および耐久性に悪影響を生じると
いう問題がある。

（２）前述の現象は同時に微動位置決め装置において、
実際の微動変位を検出しこの検出値に基づいて位置決め
精度をさらに向上させようとする場合。

検出装置を組み込んだとき、ある方向の変位が他の方向
の変位検出装置に干渉してその検出精度を低下させてし
まうという問題がある。

このように、従来の微細位置決め装置には干渉変位を生
じるという好ましくない問題あるが、そのうえ、その位
置決めは第２０図に示す装置のように、１次元および２
次元の位置決めができるのみであり、ｌ軸方向の変位Ｅ
２や、ｌ軸、ｙ軸。

を軸まわりの回転変位δ×、δｙ、δ工を与えることが
できるように構成するのは容易ではないという問題があ
り、又、そのような微細位は決め装置は実現されていな
かった。なお、第２０図に示す装置は各軸駆動系が互い
に干渉するという現象の説明を最も簡単な例によって説
明するため２軸の例を用いたものである。この例だけを
みると前述の（１）、（２）の問題は容易に解決できる
ように見える。しかし上記のように３軸以上の位置決め
においてはこの問題は解決が一挙に困難となる。

〔発明の目的〕

本発明は、二のような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、上記従来技術の問題点を解決し、干渉変
位の発生を防止することができて極めて高度な精度を有
し、かつ、多軸構成も容易であるｗＩＩ細位置決めＭ置
を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため１本発明は、互いに平行なた
わみ梁で構成されるたわみ梁群の少なくとも２つを第１
の構造体で面対称に連結し、これら面対称に連結された
たわみ梁群における第１の構造体の他側を第２のｔｌｔ
造体で連結し、第１の構造体および第２の構造体は前記
面に垂直な方向の力に対して充分な剛性を有するように
し、第１の１ｉＩ造体と第２の構造体の間に前記各たわ
み梁に曲げ変形を生じる方向の相対変位を発生させろ力
を与える第１のアクチュエータを設け、これら平マチな
たわみ渠群、第１の構造体、第２の構造体および第１の
アクチュエータにより対称形平行たわみｔｉ変位機構を
構成し、一方、１つの軸に対して放封状に配置されたた
わみ梁で構成されろたわみ粟群の少くとも２つを第３の
構造体で軸対称に連結し、これら軸対称に連結されたた
わみ梁群における第３の構造体の他側を第４の構造体で
連結し。

第３の構造体および第４の構造体は前記軸に垂直な方向
の力に対して充分な剛性を有するよう番こし。

＠３の構造体と第４の構造体の間に前記各たわみ桑に曲
げ変形を生じる方向の相対回転変位を発生させるトルク
を与える第２のアクチュエータを設け、二次ら放射状に
配置されたたわみ梁群、第３の構造体、第４の構造体お
よび第２のアクチュエータにより対称形放射たわみ梁変
位ｍｓを構成し。

対称形平行たわみ梁変位機構の１つあるいは２つ以上の
組合せ、もしくは対称形放射たわみ梁変位機構の１つあ
るいは２つ以上の組合せ、又は、対称形平行たわみ梁変
位機構と対称形放射たわみ梁変位機構との任意数の組合
せにより微細位置決め装置を構成したことを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

以下１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の実施例に係る微細位置決め装置
の側面図である６図で１５ａ、１５ｂ。

＋５ｃはそれぞれ図で左、右、中央に存在する剛体部で
ある。１６ａ、１６ａ”はそれぞれ剛体部１５ａ、１５
ｃの間にこれらと一体に形成され。

かつ、互いに平行である平板状の平行たわみ梁であり、
又、１６ｂ、１６ｂ’はそれぞれ剛体部１５ｂ、１５ｃ
の間にこれらと一体に形成され。

かつ、互いに平行である平板状の平行たわみ梁である。

１７ａ、１７ｂはそれぞれ平行たわみ梁１６ａ、１６ａ
’および平行たわみｆｉ１６ｂ。

１６ｂ′と各剛体部とを一体形成するために生じた貫通
孔を示す、１８ａは剛体部１５ａから貫通孔１７ａに突
出する突出部、１８ｃｚは剛体部１５ｃから貫通孔１７
ａに突出する突出部であり。

これら突出部１８ａ、１８Ｃ１は互いに図の縦方？ 向において１間隔を有して重なっている。同じく。

１８ｂは剛体部１５ｂから貫通孔１７ｂに突出する突出
部、１８Ｃ，ｌは剛体部１５ｅから貫通孔１７ｂに突出
する突出部であり、これら突出部１８ｂ、１８ｃｘは、
突出部１８ａ、１８ｃ１と同様の関係にある。１９ａは
突出部１８ａと突出部１８ｃ１との間に固定された圧電
素子を積層した圧電アクチュエータ、１９ｂは突出部Ｌ
８ｂと突出部１８Ｃ：！との間に固定された圧電アクチ
ュエータ＋９ａと同じ圧電アクチュエータである。

圧電アクチュエータ１９ａは平行たわみ梁１６　ａ　。

１６ａ′の面に垂直な方向の力を発生し、それらに曲げ
変形を生ぜしぬ、又、圧電アクチュエータ１９ｂは平行
たわみ８Ｊ１６ｂ、１６ｂ′の面に垂直な方向の力を発
生し、それらに曲げ変形を生ゼしぬる。これら圧電アク
チュエータ１９ａ。

１９ｂに発生する力の大きさは、図示しない装置により
２当該圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂに印加される
電圧によって制御される。２０ａは剛体部１５ａ、１５
ｂを互いに剛に連結する他の剛体構造である。２１は平
行たわみｔＪ　１６　ａ　；１６ａ′の歪を検出するス
トレンゲージであり、平行たわみｍ１６ａ、１６ａ’と
剛体部１５ａ。

１５ｃとの連結部分に設けられている。

上記の構成において、剛体部１５ａ＋１５ｃ、平行たわ
み’Ｊ１６ａ、１６ｇ’突出部１８ａ。

１８ｃｘ　、圧電アクチュエータ１９ａにより一方の平
行たわみ梁変位機構２２ａが構成され、又。

剛体部１５ｂ、１５ｃ、平行だわみ′！！Ｊ１６ｂ。

１６ｂ’、突出部＋　８　ｂ　＊　１８　Ｃ２、圧電ア
クチュエータ１９ｂにより他方の平行たわみ梁変位機構
２２ｂが構成されている。そして、平行たわみ梁変位機
構２２ｂ　（２２ａ）は、平行たわみ梁１６ａ、１６ａ
″　（１６ｂ、１６ｂ”）が構成する平面に直行する面
に関して平行たわみ梁変位機構２２ａ　（２２ｂ）と面
対称の関係にある。Ｋは両平行たわみ梁変位機構２２δ
、２２ｂを面対称の関係とする面（基準面）を示す、こ
のような面対称の関係にある平行たわみ梁変位機構２２
ａ。

２２ｂにより、対称形平行たわみ渠変位機Ｗ２３が構成
される。

なお、基準面に内にあり、各平行たわみ染に直交し、対
称形平行たわみ梁変位機構２３の第１図における奥行き
方向の幅の中心を通る線を基準軸とする。この基準軸は
対称形平行たわみ梁変位機構の位置と設置方向を示すも
のである。

次に１本実施例の動作を第２図を参照しながら説明する
。第２図は第１図に示す対称形平行たわみ梁変位機構２
３の変形後の側面図である。ここで、座標軸を図示のよ
うに定める（ｙ軸は紙面に垂直な方向）、今、圧電アク
チュエータ１９ａ。

１９ｂに電圧を印加して同一大きさのＺ軸方向の力ｆを
発生させる。このとき、一方の平行たわみ梁変位機構１
例えば平行たわみ梁変位機構２２ａに生じる変位につい
て考える。圧電アクチュエータ１９ａに電圧が印加され
ることにより、剛体部１５ｃは力ｆにより２軸方向に抑
圧されることになる。このため、平行たわみ染１６　ａ
　＋　　ｌ　６　ａ　’は第１８図に示す平行ばね２ａ
、２ｂと同じように曲げ変形を生じ、剛体部１５ｃはＬ
軸方向に変位する。このとき、仮に他方の平行たわみ梁
変位機構２２ｂが存在しないとすると、剛体部１５ｃに
は第１８図に示す場合と同じく、副次的変位（Ｘ軸方向
の変位およびｙ軸まわりの回転変位）をも同時に生じる
はずである。

又、平行たわみ梁変位機構２２ａが存在しない場合、他
方の平行たわみ梁変位機構２２ｂに生じる変位について
考えると、平行たわみ梁変位機構２２ｂは基準面Ｋに対
して平行たわみ梁変位機構２２ａと面対称に構成されて
いるところから、基準面Ｋに関して面対称な力ｆを受け
ると上記と同様に、剛体部１５ｃにはＺ軸方向の変位と
同時に副次的変位が生じ、その大きさや方向は、平行た
わみ梁変位機構２２ａのそれと基準面Ｋに関して面対称
となる。すなわち、副次的変位についてみると、平行た
わみ梁変位機構２２ａに生じる副次的変位は、Ｘ軸方向
の変位については図で左向き。

ｙ軸まわりの回転変位については図で反時計方向に生じ
、一方、平行たわみ梁変位機構２２ｂに生じる副次的変
位は、Ｘ軸方向変位については図で右向き、ｙ軸まわり
の回転変位については図で時計方向に生じる。そして、
それら各２軸方向変位の大きさおよびｙ軸まわりの回転
変位の大きさは等しい。したがって１両者に生じる副次
的変位は互いにキャンセルされるゆこの結果、力ｆが加
わったことにより、各平行たわみｉＪ　１６　ａ　。

１６８′、１６ｂ、１６ｂ′にその長手方向の伸びによ
る僅かな内部応力の増大が生じるだけで。

剛体部１５ｃはＺ軸方向のみの変位（主変位）εを生じ
る。

又、上記のように、平行たわみ！１１６　ａ　＊１６ａ
′が伸長してたわむと、ストレンゲージ２１のそれぞれ
には、その配置位置により圧縮歪および伸長歪を生じる
。そこで、この歪をストレンゲージ２１で検出し、この
検出値に基づき圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂの印
加電圧を制御する、いわゆるフィードバック制御系を構
成すれば、より一層正確な主変位Ｅを得ることができる
。

即ち、上記各ストレンゲージ２１をブリッジ回路等適宜
の電気回路に組み込んで検出した歪を電気信号として取
り出しく主変位εは歪と正確に比例する）、これを比較
演算部において目標変位に相当する信号と比較して両者
の差信号を算出し、この差信号に基づいて当該差信号が
Ｏになるように圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂを制
御すればよい。このように、検出値を目標値と比較し、
その差がＯになるように制御するフィードバック制御系
は周知であり、本実施例ではこの周知のフィードバック
制御系をそのまま適用するだけであるので、フィードバ
ック制御系における検出部であるストレンゲージ２１の
みを示し、他の構成の図示およびその詳細な説明は省略
する。なお、ストレンゲージ２１による歪の検出を、平
行たわみ梁１５ａ、１５ａ＝の剛体部１５ａ、１５ｃと
の連結部分にストレンゲージ２１を設けて行なう例を用
いて説明したが、もう一方の平行たわみ梁変位機構２２
ｂのたわみ＠１６ｂ、１６ｂ’にストレンゲヘジを設け
てもよいし、さらには双方の所定位置に設けてもよいこ
とは自明である。以下の実施例でもこの関係は全く同一
である。

圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂに印加されている電
圧が除かれると、各平行たわみ染１６　ａ　。

１６ａ’　、１６ｂ、１６ｂ’は変形前の状態に復帰し
、対称形平行たわみ梁変位機構２３は第１図に示す状態
に戻り、変位ＥはＯとなる。

以上２本実施例の！ＲＦＩｉおよび動作について説明し
た。そして、この説明においては、剛体部１５ａ、１５
ｂ、＋５ｃ、２０は本来の意味での剛体、即ち、あらゆ
る種類の荷重（あらゆる方向の力やあらゆる方向の軸ま
わりのトルク）に対して全て剛性が大である物体と考え
て説明した。剛体部１５ａ、Ｌ５ｂ、１５ｃ、２０はこ
のような本来の意味での剛体であることが最も望ましい
。

しかしながら、これら各剛体部は必ずしもこのような剛
体である必要はない。その理由を以下に述べる。

本実施例の対称形平行たわみ梁変位機構２３において、
第２図に示すように剛体部１５ｃが左右方向へ移動する
副次的変位を互いにキャンセルするためには、−見して
判るように、各平行たわみ染１６ａ、１６ａ’　、＋６
ｂ、１６ｂ’は僅かながら伸びろ必要がある。したがっ
て、剛体部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２０には基準面Ｋ
に垂直な方向の力が作用する。この力に対して仮に上記
各剛体部が１つでも変形すればＺ軸方向以外の副次的変
位が生じない精度の高い変位を行なうことはできない。

逆に、上記方向の力に対し、て高い剛性を有してさえい
れば第２図に示す変形を得、ｉ軸方向のみの高精度変位
Ｆを得ることができるということになる。そこで２本実
施例における各剛体部は「全での荷重に対して剛である
ことが理想であるが、そうでないとしても少なくとも基
準面Ｋに垂直な方向の力に対して剛であろノことが必要
である。以下、後述する対称形平行たわみＩ！変位機構
を用いた各実施例におけろ剛体部についても同様である
。

このように１本実施例では、基準面に面対称に平行たわ
み梁構造を配置したので、干渉変位をキャンセルするこ
とができ１位置決めの精度を飛躍的に向上せしめること
がで？！５又、このため、後述する多軸に積層した対称
形のだわみ渠変位＠ｆｆｌ　　　　　′を容易に構成す
ることができる。さらに、力を発生させる圧電アクチュ
エータを各平行たわみＩＪ変位機構の剛体部と平行たわ
み梁で形成される領域内に収容する構成としたので、外
部へ突出する部分がなく単純な形状の構成とすることが
できる。

この特徴は圧電アクチュエータが発した力の流九が各平
行たわみ染の極く近傍を通ることになるために、このよ
うな装置を積層する際に従来例で述べたアクチュエータ
が干渉する問題点を解決していることにもなるので、前
述した多軸に積層した対称形のたわみ梁変位機構をより
一層容易に構成することができる。さらに多軸に積層し
た場合に全く他の軸の影響を受けない部分である平行た
わみ染の歪によって多軸位置決め機構の各軸の出力変位
を正確に検出することができ、この検出値に基づいて圧
電アクチュエータに発生させろ力を制御するようにした
ので、上記対称形平行たわみ梁変位機構自体が有する干
渉変位排除の効果と相俟って、多軸積層体による位置決
め精度をより一層向上させることができろ、 １１３図は本発明の第２の実施例に係る微細位置決め装
置の側面図である０図で、２５ａ、２５ｈ。

２５ｃはそれぞれ図で、左、右、中央に存在する剛体部
である。２６ａ、２６ａ’はそれぞれ剛体部２５ａ、２
５ｃの間にこれらと一体に形成され。

かつ定点Ｏより放射状に１１ｉ！置された平板状の放射
たわみ梁であり、又、２６ｂ、２６ｂ’はそれぞれ剛体
部２５ｂ、２５ｃの間にこれらと一体に形成され、かつ
、定点Ｏより放射状に配置された平板状の放射たわみ梁
である＆　２７ａ、２７ｂはそれぞれ放射たｂみｉ！　
２６　ａ　、　２６６　′および放射たわみ染２６ｂ、
２６ｂ−と各剛体部とを一体形成するために生じた貫通
孔である。２８ａは剛体部２５ａから貫通孔２７ａに突
出する突出部。

２８Ｃ１は剛体部２５ｅから貫通孔２７ｒ１に突出する
突出部であり、これら突出部２８ａ。

２８ｃｘは互いに図の縦方向において間隔を有して重な
っている。同じく２８ｂは剛体部２５ｂから貫通孔２７
ｂに突出する突出部、２８ｃ２は剛体部２５ｃから貫通
孔２７ｂに突出する突出部であり、これら突出部２８　
ｂ　＊　２８　ｃ　ｚは突出部２８ａ、２８ｃ１と同様
の関係にある。２９ａは突出部２８ａと突出部２８Ｃ】
との闇に固定された圧電アクチュエータ、２９ｂは突出
１２ｓｂと突出部２８ｃ二との間に固定された圧電アク
チュエータである。圧電アクチュエータ２９ａ。

２９ｂは、点○を中心として圧電アクチュエータ２９　
ａ　ｒ　２９　ｂを通る円を描いた場合、その円の接線
方向の力ｆ　（点０に関するトルクに相当する）を発生
し、各放射たわみ梁に曲げ変形を生ぜしぬる４これら力
の大きさは、圧電アクチュエータ２９ａ。

２９ｂに印加される電圧によって制御される。

３０は剛体部２５ａ、２５ｂを互いに剛に連結する剛体
構造を示す、３１は放射たわみ＠　２６　ａ　。

２６ａ′の歪を検出するストレーンゲージであり。

放射たわ１７１梁２６ａ、２６ａ″と剛体部２５ａ。

２５ｃとの連結部分に設けられている。

上記の構成において、剛体部２５ａ、２５ｃ。

放射たわみＱ２６ａ、２６ａ−、突出部２８ａ。

２８ｃ１．圧電アクチュエータ２９ｎにより一方の放射
たわみ渠変位殴構３２ａが構成され、又。

剛体部２５１３，２５Ｃ１放射たわみ梁２６ｂ。

２６ｂ”、突出部２８ｂ、２８ｃｚ、圧電アクチュエー
タ２９ｂにより他方の放射たわみ梁変位機構３２ｂが構
成されている。そして、放射たわみ梁変位機構３２　ｂ
　（３２ａ）は、放射たわみ梁２５ａ、２６ａ′　（２
６ｂ、２６ｂ”　’）が構成する平面が交わる直線に関
して放射だわみ梁変位機構３２　ａ　（３２ｂ）と軸対
称の関係にある。この直線は、本実施例では点○を通る
紙面に垂直な線である。このような線対称の関係にある
放射たわみ梁変位機構３２ａ、３２ｂにより対称形放射
たわみ梁変位機構３３が構成される。前記直線はこの対
称形放射たわみ梁変位機構３３の位置と設置方向を示す
基準軸にもなっている。

次に１本実施例の動作を第４図および第５図を参照しな
がら説明する。第４図は第３図に示す対称形放射たわみ
梁変位機構の変形後の側面図であるゆ今、圧電アクチュ
エータ２９ａ、２９ｂに電圧を印加して同一の大きさの
上記接線方向の力ｆ０を発生させる。そうすると、突出
部２８Ｃ１は圧電アクチュエータ２９ａに発生した力に
より上記接線に沿って上向きに押され、突出部２８ｃｚ
は圧電アクチュエータ２９ｂに発生した力により上記接
線に沿って下向きに押されろ。剛体部２５ｃは両開体部
２５ａ、２５ｂに放射たわみ梁２６　ａ　＋２６ａ”　
、２６ｂ、２６ｂ′で連結された形となっているので、
上記の力を受けた結果、放射たわみ渠２６　ａ、２６　
ａ’　、２６　ｂ、２６　ｂ’の剛体部２５ａ、２５ｂ
に連結されている部分は点Ｏから放射状に延びる直線Ｌ
ｘ、Ｌｚ上にあるが、剛体部２５ｃに連結されている部
分は、上記直線Ｌｘ。

Ｌ２から僅かにずれた直線（この直線も点○から放射状
に延びる直線である。）Ｌｘ”　、Ｌ２”上にずれる微
小変位を生じる。このため、剛体部２５ｃは図で時計方
向に微小角度δだけ回動する。

この回転変位δの大きさは、放射たわみ渠２６　ａ　。

２６ａ’　、２６ｂ、２６ｂ′の曲げに対する剛性によ
り定まるので、力ｆを正確に制御すれば１回転変位δも
それと同じ精度で制御できることになる。従来、微動テ
ーブルを平行移動させる装置は第１８図、第２０図に示
すように種々提案されていたが１回転移動に関して同図
に示したような簡単な構造であるにもかかわらず良い特
徴を備えた装置は未だ提案されていなかった。本実施例
では。

回転移動に関しても第１の実施例と同等の種々の特徴を
備えたものを実現し１回転変位による微調整を可能とす
るものである。

ところで１本実施例の対称形放射たわみ梁変位機構でも
、さぎの実施例の対称形平行たわみ梁変位機構における
単体の平行たわみ梁変位機構と同じように、単体の放射
たわみ梁変位機構３２ａのみの回転変位が考えられる。

そこで、この単体の放射たわみ梁変位機構３２ａの圧電
アクチュエータ２９ａに電圧を印加するとこの圧電アク
チュエータ２９ａは上記接線方向に沿う上向きの力を発
生し、放射たわみ梁２６ａ、２６ａ’がたわみ、剛体部
２５ｅは点０を中心に回動する。この変形状態を第５図
の破線で示す。第５図では突出部２７ａ、２８ａ、圧電
アクチュエータ２９ａ、および剛体部２５ａの全体構造
の図示は省略され。

かつ、その変形は誇張して描かれている６図から明らか
なように、単体の放射たわみ梁変位機構３２ａでも回転
変位位置決め装置を得ることができるが、この場合、剛
体部２５ｃの点○は点Ｏ′にずれろという副次的変位を
免れることはできない。しかしながら単体の放射たわみ
梁変位機構３２ａが圧電アクチュエータ２９ａにより力
ｆを受けて放射たわみ１２６ａ、２６ａ′に曲げ変形を
生じると、剛体部２５ｃは点０を通る基準軸まわりに回
転するが、それと同時に第５図のような副次的変位をも
生しるゆところが、基準軸に関してそれと軸対称な位置
にあるもう１つの単体の放射たわみ梁変位機構３２ｂに
基準軸に関して軸対称な方向に力ｆを作用させた場合の
変位は、やはり０点まわりの回転変位が主変位としては
出ろものの、そのとき生じる。副次的変位は前述の副次
的変位と基準軸に関して軸対称となっている。したがっ
て、放射たわみ梁変位機構３２ａにおける上記副次的変
位は放射たわみ梁変位機構３２ｂに生じる大きさが等し
く方向が反対の副次的変位とキャンセルされ、対称形放
射たわみ梁変位機構３３では当該副次的変位は呪われな
い。このため。

対称形放射たわみ梁変位ｉ構３３は単体の放射たわみ棄
変位機構に比較し、より正確な回転変位δを得ることが
できる。

なお、スレンゲージ３１を用いるフィードバック制御系
による回転変位δの制御は、さきの実施例に準じて実施
される。この場合においても。

スレンゲージ３Ｉが放射たｂみ９２６　ｔｌ。

２６８′と剛体部２５ａ、２５ｃとの連結部分に設けら
れろことにより放射たわみ梁変位機構を多軸に組み合わ
せた場合に、互いに他からの影響を受けない形で正確な
歪の検出が可能であることはさきの実施例と同じである
。

なお、又上記第２の実施例の説明では、放射たわみ梁変
位機構が左右対称に２組設けられている対称形放射たわ
み梁変位機構について説明したが。

必ずしもこのような左右対称形の配置に限ることはなく
、基準軸に対して軸対称になっていることが本質的に必
要な条件であり、左右対称形ではなくても同様の機能を
発揮することは上記の説明から自明であろう。

圧電アクチュエータ２９ａ、２９ｂに印加されている電
圧が除かれると、各放射たわみＱ　２６　ａ　。

２６ａ′、２６ｂ、２６ｂ′は変形前の状態に復帰し、
対称形放射たわみ築変位機構３３は第３図に示す状態に
戻り、回転変位δは０になる。

ここで、本実施例の剛体部２５ａ＋　２５ｂ＋２５ｃ、
３０もさきの実施例の各剛体部に準するものである。即
ち、第４図に示すようにたわみ染の縮小方向への副次的
変位を互いにキャンセルするような変形を生ぜしめろた
めには、各放射たわみ渠２６ａ、２６ａ′、２６ｂ、２
６ｂ”は僅かに伸びる必要があるため、各剛体部には基
準軸に垂直な放射状の力（内部応力）が作用する。この
力に対して仮に各剛体部が１つでも変形すれば精度の高
い回転変位を得ろことはできない、そこで。

本実施例における各剛体部は「全での：ａ重成分番二対
して剛であることが理想であるが、そうでないとしても
少なくとも基準軸に垂直な放射状に作用する力に対して
剛である」ことが必要である。以下、後述する対称形放
射たわみ梁変位機構を用いた各実施例における剛体部に
ついても同様である。

このように１本実施例では、基準軸に軸対称に放射だわ
み梁変位機構を配置したので、従来得られなかった回転
変位を精度良く得ることができろ、又、このため、後述
する多軸に積層した対称形のたわみ梁変位機構を容易に
構成することができる。

さらに力を発生させる圧電アクチュエータを各放射たわ
み梁変位機構の剛体部と放射たわみ梁で形成される領域
内に収容する構成としたので、外部へ突出する部分がな
く単純な形状の構成とすることができる。この特徴は圧
電アクチュエータが発した力の流れが各放射たわみ梁変
位機構の極く近傍を通ることになるために、このような
装ぎを積層する際に、従来例で述べたアクチュエータど
うしが干渉する問題を解決していることにもなるので、
前述した多軸に積層した対称形のたわみ梁変位機構をよ
り一層容易に構成することができる。

さらに、多軸に積層した場合に全く他の軸の影響を受け
ない部分である放射たわみ染の歪によって出力変位を正
確に検出し、この検出値に基づいて圧電アクチュエータ
に発生させる力を制御するようにしたので、上記対称形
放射だわみ梁構造自体が有する干渉変位排除の効果と相
俟って、多軸積層体による位置決め精度をより一層向上
させることができる。

第６図は本発明の第３の実施例に係る微細位置決め装置
の側面図である。図で、第３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。第３図に示す実施
例が回転変位を発生させる駆動機構として接線方向の力
を生じる圧電アクチュエータを用いたのに対しで１本実
施例では永久磁石と′ｆｉｆｔ磁石相互作用により基準
軸を中心とするトルクを発生するトルク発生機構を用い
るものである。３５は第３図に示す剛体部２５ｃに相当
する剛体部、３６は剛体部３５の一方の側面に形成され
た切欠き、３６ａは切欠き３６の中央部において基準軸
を中心とする円弧状の膨大部である。３７ａ、３７ｂは
それぞれ剛体部２５ａ。

２５ｂから切欠き３６内に突出する支持体である。

３８はトルク発生機構を示し、励磁部３８ａおよび円筒
体３８ｂより成る。励磁部３８ａは切欠き３６の膨大部
３６ａの円弧に沿って剛体部３５の所定位置に１個又は
複数個配置された励磁巻線（図示されていない）で構成
されている。又１円筒体３８ｂはその内部における前記
膨大部３６ａに面した部分に、励磁部３８ａに配置され
た励磁巻線と所定の位置関係をもって配置された１個又
は複数個の永久磁石（図示されていない］を有する。３
９は対称形放射たわみ梁変位機構を示すゆ励磁部３８ａ
における励磁巻線に所定の電流が供給されると、励磁部
３８ａに円筒体３８ｂに配置された永久磁石との間に、
供給電流に応じた吸引力又は反撥力によるトルクが発生
する。これにより、剛体部３５は基準軸を中心に回動し
、各放射たわみｌ！　２６　ａ　、　２６　ａ　’　、
　２６　ｂ　、　２６　ｂ　”は第３図示す対称形放射
たわみ梁変位機構における理由と同一理由により第４図
に示すような変形を生じる。即ち、剛体部３５は剛体部
２５ａ、。

２５ｂに対して回転変位を発生する。

なお、切欠きに代えて貫通孔を形成し、又、側方からこ
れに直交する貫通孔を形成し、各貫通孔の直交部分にト
ルク発生ｍ構を設けてもよい、さらに、トルク発生機構
は永久磁石と電磁石の組合わせたものに限ることはなく
、ｆｔ磁石と電磁石の組合わせその他適宜の非接触のト
ルク発生機構を用いることができる。又、ｍ体部につい
ては第２の実施例の剛体部と同じである。

このように１本実施例では、対称形放射たわみ梁変位機
構として中央の剛体部の中心部分にトルク発生機構を設
けたので、第２の′Ａ／ｌｉ！ｉ例と同じ効果を奏する
。

以上、対称形平行たわみ梁変位機構および対称形放射た
わみ梁変位機構の機能について詳述したが、これらは３
つの座標軸（Ｘ、ｙ＋ｚ＞のうちの１つの座標軸方向の
変位および１・つの座標軸まわりの回転変位を発生する
装置である。そして。

対称形平行たわみ梁変位機構をその基準軸が一致もしく
は平行で°ない形で複数組み合わせれば２つ又は３つの
座標軸方向の微細位置決めを１つの装置で行なうことが
でき、又、対称形放射たわみ梁変位機構をその基準軸が
一致もしくは平行でない形で複数組み合わせ九ば２つ又
は３つの座標軸まわりの回転変位に関する微細位置決め
を１つの装置で行なうことができ、さらに、対称形平行
たわみ梁変位機構と対称形放射たわみ梁変位機構とをそ
れぞれ適宜組み合わせれば１つ乃至３つの座標軸につい
ての変位および回転変位に関する微細位置決めを１つの
装置で行なうことができるのは明らかである。

ところで、このような組み合わせを考える場合、従来の
装置においては、１つの装置により第２０図に示すよう
に２つの座標軸についての変位を得るのが限度であり、
それ以上の組み合わせは困離であって、仮に考え得るこ
とができても複雑な構造となり実用に適さなくなる。又
、第１８図に示す構造に匹敵するような簡単な回転変位
を得る装置は提案されていない。これに対し、て１本実
施例の対称形平行たわみ窒変位機構および対称形放射た
わみ渠変位機憤を用いれば、さきに述べたように上記の
組み合わせを容易に実施することができ。

加うろに各軸の対称形平行だわみ梁変位機構、対称形放
射たわみ集変位機構相互間の変位１回転変位に干渉を生
じないという大きな特徴を備えることができろ。

以下、上記組み合わせ構造の実施例について説明するが
、第１図および第３図に示す各平行たわみ染、放射たわ
み梁、各剛体部から突出する突出部、およびこわら突出
部間に固定されろ圧電アクチュエータについては、これ
を１つの駆動部として考えろ方が煩られしくなく理解が
容易に思われる。そこで、以下の実施例においては、対
称形平行たわみ梁変位乗構の上記駆動部を直線駆動部５
０と称し、これにその直線駆動部５０による変位の方向
の座標軸の符号を付することにし、又。

対称形放射たわみ梁変位機構の上記駆動部を回転駆動部
６０と称し、これにその回転駆動部６０による回転変位
の回転軸となる座標軸の符号を付することにする。さら
に、直１１１ＡＮ動部５０および回転駆動部６０の図示
も上記の考えにしたがって略記することとし、この略記
を第７図（ａ）、（ｂ）に示すように、はぼＳ字形、又
はほぼ逆Ｓ字形とする。なお、このＳ字形又は逆Ｓ字形
は関連する剛体部の突出部の突出方向と合致する形とさ
れている。以ドに上記組合わせの実施例を説明する。

第８図は本発明の第４の実施例に係る微細位置決め装置
の一部破断斜視図である。本実施例の装置は座標軸を図
示のように設定したとき３軸（ｘ＋Ｙ＋　ｚ）の変位を
発生する一１ｊ［である。図で７０は十文字状に形成さ
れた剛体の十文字状柱体。

７１は十文字状柱体７０に連結された剛体部。

７２は十文字状柱体７０に連結された剛体部であり、こ
れらは１つの剛体ブロックから一体に形成されている。

７３は十文字状柱体７０を構成する第１の柱体。

７４は十文字状体７０を構成する第２の柱体であり、第
１の柱体７３と第２の柱体７４とは互いに直交している
。第１の柱体７３は剛体部７３ａｚ。

７３ａ：、７３ｂｔ、７３ｂｚ、７０ｃおよび直線駆動
部５０ｘ、５０ｚより成り、２つの対称形平行たわみ婆
変位機構を含む、第２の柱体７４は剛体部７４ａ、７４
ｂ、７０ｅおよび直線駆動部５（’）ｙより成り、１つ
の対称形平行たわみ染変位！ｆｋ構が構成さ九る。ｍ体
部７０ｃは両柱体７３゜７４が共有する中央の剛体部で
あり、剛体部７１は第１の柱体７３の両端の剛体部７３
ａｉ　。

７３ｂ１に連結され（第２の柱体７４とは切り離されて
いる）、剛体部７２は第２の柱体７４の両端の剛体部７
４ａ、７４ｂに連結されている（第１の柱体７３とは切
離されている）。第１の柱状体７３において、対称形平
行たわみ梁変位機構を構成する直ｌｌＡ駆動部５０ｚは
、一方が剛体部７３ａｘ、７３ａ＝間に形成され、他方
が剛体部７３１）１＋　７　Ｊ　ｂ　：！間に形成され
ている。又、直線駆動部ＳＯｘは一方が剛体部７３ａｚ
、７０ｅ間に形成さＪｂ、他方が剛体部７３ｂｚ、７Ｑ
ｃ間に形成されている。さらに、＠２の柱体７４におい
て、対称形平行だわみ梁変位機構を構成する直線駆動部
５０ｙは、一方が剛体部７４ａ、７０ｃ間に、他方が剛
体部７４ｂ、７０Ｃ間に形成されている。

十文字状柱体７０内に構成される対称形平行たわみ梁変
位機構の基準軸はすべて中央の剛体部７０ｅの中心を通
る。直線駆動部５０ｘで構成される対称形平行たわみ梁
変位機構の基準軸はＸ軸と一致し、直線駆動部５０ｙで
構成される対称形平行たわみ梁変位機構の基準軸はｙ軸
と一致し。

直線駆動部５０ｚで構成される対称形平行たわみ梁変位
機構の基準軸は２軸と一致する。結局、十文字状柱体７
０内に構成される３つの対称形平行だわみ梁変位機構の
基準軸はそれぞれ互いに直交していることになる。

なお、対になっている直線駆動部５０ｘ。

５０ｙ、５０ｚの平行たわみ梁には、第１図に示すよう
にストレンゲージが配置されているが、図面中にこれら
を記入すると図が見層くなるので。

その記入は省略する（以下の実施例においても同じ）。

次に、本実施例の動作を説明する。まず、２つの直線駆
動部５０ｚを駆動（圧電アクチュエータに電圧を印加）
した場合を考える。この場合、第１図に示す実施例の説
明で述べたように、剛体部７３ａｘ、？３ａｚの間、お
よび剛体部７３ｂｘ。

７３ｂ２の間にそれぞれ相対変位Ｅ２が生じる。

ここで、剛体部７３ａ１１７３ｂｌは剛体部７１と一体
構成であり、又、剛体部７３ａ２゜７３ｂ２はＺ軸方向
の力には充分に剛性が高い各直線駆動部５０ｘ、中央の
剛体部７０ｃ、ｚ軸方向の力には充分に剛性の高い各直
線駆動部５０ｙ。

剛体部７４ａ、７４ｂを介して剛体部７２に連結されて
いる。即ち、Ｚ軸方向の力についてみると。

直線駆動部５０ｚの一方側の剛体部７３．うコ。

７３ｂ１は剛体部７１に剛に連結され、又、他方側の剛
体部７３ａ、！、７３ｂｚは剛体部７２に剛に連結され
ていることになる。したがって、直線駆動部５０　ｙ、
　ｔ−駆動すると、剛体部７１と剛体部７２どの間には
、２軸方向の相対変位ε２が与えられることになる。

同様に、直線駆動部５０ｘを駆動すると、その一方側の
剛体部７３ａ：は、Ｘ軸方向の力には充分に剛性の高い
直線駆動部５０ｚ、剛体部７３ａｘ、７３ｂｘを介して
剛体部７１に剛に連結され。

又、他方側の剛体部７０ｃは、Ｘ＠力方向力には充分に
剛性の高い直線駆動部５０ｙ、剛体部７４ａ、７４ｂを
介して剛体部７２に剛に連結されているので、結局、剛
体部７１と剛体部７２との間には、Ｘ軸方向の相対変位
εにが与えられることになる。

さらに、直線駆動部５０ｙを駆動すると、その一方側の
剛体部７０ｃは、ｙ軸方向の力には充分に剛性の高い直
線駆動部５０ｘ、剛体部７３ａｚ。

７３ｂｚ、ｙ軸方向の力には充分に剛性の高い直線駆動
部５ｏｚ、剛体部７３ａｘ、７３ｂ１を介して剛体部７
１に剛に連結され、又、他方側の剛体部７４ａ、７４ｂ
は剛体部７２に連結されているので、結局、剛体部７１
と剛体部７２との間には、ｙ軸方向の相対変位ｔｙが与
えられる。

そこで１例えば、剛体部７２を第１８図に示す支持台又
は、本実施例を適用する微動装置より大きな範囲を低い
精度で位置決めする装置を構成する粗動テーブル等に固
定し、剛体部７１に微動テーブルを固定すると、３次元
の微細位置決め機構が構成されることになる。

第１の実施例の説明からも判るように、直線駆動部で発
生した力の流れは、その極く近傍を通るのみで、他の対
称形平行だわみ梁変位機構を通らない形態となっている
。したがって１本来、各軸方向の変位は他へ影響を及ぼ
すことなく独立して発生させることができるという特徴
をもっている。

しかしながら、微動テーブル上に仮に重いものを載せた
り、微動に際して抵抗力を生じる特殊な場合においても
、上記の動作の説明から明らかなように、各対称形平行
たわみ梁構造はその基準軸が互いに直交するように配置
されており、各対称形平行たわみ梁構造の直線駆動部の
平行たわみ梁が他軸方向の力に対して、充分に高い剛性
を有していることから、各軸方向の変位は他への影響を
及ぼすことなく独立して発生することができ、又。

その精度は極めて高い。さらに、同様の理由により１図
示しないストレンゲージによる各駆動部の歪の検出も他
軸の影響を受けないため変位機構の出力変位の検出精度
が極めて高くなる。

このように、本実施例では、３つの対称形平行たわみ梁
変位機構を、それらの基準軸が互いに直交するようにし
て十文字状柱体に構成配置したので、精度の良い３次元
の微細位置決めを行なうことができ、又、互いに他の軸
への干渉がないため装置を容易に構成することかできる
。さらに、ストレンゲージによって変位機構の出力変位
が得られるので、フィードバック制御によって各軸の位
置決めの精度をさらに向上させることも可能になる。さ
らに又、直線駆動部が対称形平行たわみ梁変位機構内に
組み込まれて突出する部分がないので、十文字状柱体に
よる３次元の微細位置決め機構を非常にコンパクトな形
で容易に構成することができる。又１本実施例の装置は
、円柱状の剛体ブロックを素材として機械加工だけで一
体物として製作できるので、加工コストおよび部品点数
の低減、小型化、ガタや摺動部がないことによる直線性
の向上、ヒステリシスの排除等が可能となる。

第９図（ａ）、（ｂ）は本発明の第５の実施例に係る微
細位置決め装置の平面図および側面図である、本実施例
の装置は座標軸を図示のように設定したとき、２軸（ｙ
軸、２軸）の回転変位を発生する装置である、図で、７
５ａ、７５ｂは剛体部。

７６ａ、７６ｈは厚みの小さい剛体部、７５Ｃは中央の
剛体部である。剛体部７５ｃ、７６ａ間。

および剛体部７５ｃ、７６ｂｒｔＲにはそれぞれ＠転駆
動部６０ｚが連結され、又、剛体部７６ａ。

７５ａ間、および剛体部７６ｂ、７５ｂ間にはそれぞれ
回転Ｍａ部６０ｙが連結されている。剛体部７５ａ、７
５ｂの他端はそれぞれ互いに図示しない剛体構造によっ
て連結されている。各剛体部７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、
７６ａ、７６ｂおよび各回転駆動部ＧＯｙ　＊　６０　
ｚは１つの剛体ブロックから一体に形成されている。

各回転駆動部６０Ｔ、の各放射たわみ梁の中心を通って
伸びるｍＬｘ、Ｌ：ｇは剛体部７５ｅの点Ｏを紙面に垂
直に通る回転駆動部６０ｚの基準軸上において角度θ２
で交わる。又、各回転駆動部６０ｙの各放射たわみ梁の
中心を通って伸びる線Ｌｉ、Ｌａは回転駆動部６０ｙの
基準軸上において角度θ１で交わる。したがって１本実
施例の装置は、ｙ軸まわりの回転変位を生じる対称形放
射たわみ梁変位機構と、Ｚ軸まわりの回転変位を生じる
対称形だわみ梁変位機構とを一体に組合せた装置となる
。

次に１本実［１１の動作を説明する。２つの回転駆動部
６０ｚｔｒ駆動すると、第３図に示す実施例の説明で述
べたように、剛体部７５ｃの剛体部７６ａ、７６ｂに対
するＺ軸まわりの相対的回転変位δ□が発生する。ここ
で、剛体部７６ａ。

７６ｂはその厚みが薄くても、それにすぐ隣接する回転
駆動部６０ｙが２軸まわりのトルクに対しては充分に高
い剛性を有するためにＺ軸まわりのトルクに対しては充
分に高い剛性を有する。即ち。

Ｚ軸まわりのトルクについてみると１回転駆動部６０ｚ
の一方側（ｉｌ１体部７５ｅの反対側）は薄い剛体部７
６ａ、７６ｂおよび回転駆動部６０ｙが介在しているに
もかかわらず、剛体部７５ａ。

７５ｂと剛に連結されている。二とになる。したがって
４回転駆動部６０ｚが駆動されると、中央の剛体部７５
ｃと剛体部７５ａ、７５ｂｒｖｉに２軸まわりの相対回
転変位δ２が与えられることになる。

同様に１回転駆動部６０ｙが駆動されると、剛体部７Ｇ
ａ、７６ｂに対して充分に高い剛性を有することから回
転駆動部６０ｙと中央の剛体部７５ｃとが剛に連結され
ていることになるので。

中央の剛体部７５ｃと剛体部７５ａ、７５ｂ間にｙ軸ま
わりの相対回転変位δＹが与えら九ろことになる。

ところで、第２の実施例の説明からも判るように、回転
駆動部においてトルクを発生するために作用した力の流
れは、その極く近傍を通るのみで。

他の対称形放射たわみ梁変位機構を通らない形態となっ
ている。したがって、第４の実施例のものと同じく各軸
まわりの変化は他へ影響を及ぼすことなく独立して発生
させることができるという特徴があり、又、微動テーブ
ル上に重いものが載っていたり、微動時に抵抗力を生じ
る特殊な場合においても上記の動作の説明から明らかな
ように。

各対称形放射たわみ梁変位機構は各基準軸が互いに直交
するように配置さｊｘ、各放射たわみ桑変位機構の回転
駆動部の放射たわみ梁が他軸まわりのトルクに対して充
分に高い剛性を有していることから、各軸まわりの回転
変位は互いに他へ影響を及ぼすことなく独立して発生さ
せることができ。

又、その精度は極めて高くなる。同様の理由により、図
示しないストレンゲーノによる歪の検出による補正が効
果的となる。

なお１本実施例の構造に対して、さらにｙ軸まわりの回
転変位を与えるもう一組の回転駆動部を加えれば、３次
元の回転変位を与える装置を構成し得ろことは明らかで
ある。

このように１本実施例では、２つの対称形放射たわみ梁
構造を、それらの基準軸が互いに直交するよう組合せて
構成したので、精度良く２次元の回転変位を発生せしめ
ることができ、又、互いに他の軸への干渉がないため装
置を容易に構成することができる。ストレンゲージを用
いるフイードバック制御、回転駆動部の対称形放射たわ
み梁変位機構内部への組込み、および装置の一体構造に
ついてのそれぞれの効果はさきの第４の実施例の効果と
同じである。１ 第１Ｏ図（ａ）、（ｈ）は本発明の第６の実施例に係る
微細位置決め装置の斜視図である０本実施例の装置は座
標軸を図示のように設定したとき。

３軸（Ｘ＋　ｙ＋Ｚ）の変位を発生する装置であり、こ
の点では第８図に示す第４の実施例と同じであるが、Ｚ
軸方向の直線駆動部５０７．の配置構造を異にする。第
１０図（ａ）で、８０はほぼ十文字状に形成された十文
字状柱体、８１は十文字状柱体８０を構成する第１の柱
体、８２は十文字状柱体８０を構成する第２の柱体であ
り、第１の柱体８１と第２の柱体８２とは互いに直交し
ている。

第１の柱体８１はＸ軸を基準軸とする対称形平行たわみ
梁変位機構を構成するものであり、その２つの直線駆動
部５０ｘが示されている。又、第２の柱体８２はｙ軸を
基準軸とする対称形平行たわみ梁変位機構を構成するも
のであり、その２つの直線駆動部５０ｙが示されている
。８３ａ。

８３　ｂ、８３ｃ、８３　ｄはそれぞれ第１の柱体８１
と第２の柱体８２との間に形成された剛体の中間部であ
る。８４は第１の柱体８】と第２の柱体８２の中心線の
交点を中心とし、て述宜の径でＺ軸方向にあけられた中
央貫通孔である−　８５ａ。

８５ｂ、８５．ｊ、８５ｄは各中間部外面から中央貫通
孔に向けて各中間部８３ａ、８３ｂ、８３ｃ。

８３ｄを貫通する側方貫通孔である。各側方貫通孔８５
ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄは互イニ直交する方向に形
成されている。二のように各側方貫通孔８５ａ、８５ｂ
、８５ｃ、８５ｄの形成により。

各中間部８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄには図で上下
に平行たわみ梁が形成される。このような側方貫通孔内
において、Ｌ軸方向に平行な形で直線駆動部５０ｚが設
けられる。なお、第８図に示す第４の実施例と同じよう
に、ｍ体の柱体８１の両端部とおし、および剛体柱体８
２の両端部どうしはそれぞれ他の剛体構造によって連結
されている。

次に１本実Ｍ１例の動作を第１０図（ｈ）を参照しなが
ら説明する。直ａ邸動部５０ｘを駆動すると、この直線
駆動部５０ｘの中央貫通孔８４側の剛体部と、これと反
対側の外側剛体部との間にＸ軸方向の相対変位が生じろ
。ここで、各直線駆動部５０ｙおよび各直線駆動部５０
ＺはＸ軸方向の力には充分１ｆ−高い剛性を有し、この
部分も剛性とみなすことができる。又、直ｍ駆動部５０
ｙを駆動すると、この直線駆動部５０ｙの中央眞通孔８
４側の剛体部と、二次と反対側の外側剛体部との間にｙ
軸方向の相対変位が生じる。そして、この場合も、各直
４’Ｘ駆動部５０ｘおよび各直線駆動部５０ｚはｙ軸方
向の力には充分に高い剛性を有するので、この部分を剛
体とみなすことができる。

又、各直線駆動部５０７．を駆動すると、第１の柱体８
１およびこ戟と連続する各中間部の剛体部と、第２の柱
体８２およびこれと連続する各中間部の剛体部との間に
、第１０図（ｂ）に示すようなＺ軸方向の相対変位ＮＬ
を生じる。なお、第１０図（ｂ）では理解を８易にする
ため、第１０図（３）に示す変形前の形状が、各直線駆
動部５０ｚの駆動により、破線で示した部分から実線で
示した部分へ、小矢印で示したように変形した状態で示
されている。このように、２軸方向の相対変位ｆ２が生
じた場合でも直線駆動部５０ｘ。

５０ｙはｚｉｌｉｉ１１方向の力に対して高い剛性を有
するので、この部分を剛体とみなすことができる。

なお１本実施例において、十文字状柱体８０の中央部分
、即ち、直線駆動部５０ｘ、５０ｙに連結された部分は
、直線駆動部５０ｚが構成されていることからすべての
荷重に対して剛であるとはいえない。しかしながら、上
記の説明からも明らかなように直ＩＩＡ駆動部５０ｘ、
５０ｙの変位方向の力に対しては、これを剛体部である
とみなすことができ、所期の変位を発生せしめることが
できる。したがって、この部分を準剛体構進ということ
ができる。

ここで１本実施例と第８図に示す第４の実施例とを比較
してみる。第４の実施例のものは、ｙ軸方向に延びる第
１の柱体７３に２組の直線駆動部５０ｘ、５０ｚが組込
まれている。これを、できるだけ駆動部材を密な状態で
積層するという観点から考えると、第１の柱体７３に比
較して第２の柱体７４には１組の直ｍ駆動部５０ｙが組
込まれているのみであり、スペースに無駄が生じている
ことになる。又、Ｚ軸に関する軸対称性の観点から考え
ると、第１の柱体７３と第２の柱体７４とでは（Ｘ軸方
向とｙ軸方向とでは）剛性が異なり、各部の微小変形に
対して庵めて僅かながら好ましくない影響を生じる。こ
才りに対して、本実施例のものは、スペースが有効にｆ
Ｕ用され、かつ、Ｚ軸に関して完全に軸対称性を有し、
前記悪影響は除かれて精度の向上に寄与している。

次に、第１０図（ａ）におけるＬ軸方向の直線駆動部５
０ｚを構成する平行たわみ条変位機溝の配置関係および
効果について考えてみる。、図から明らかなように、４
鍋所ある平行だわみ梁変位機構はｘ−ｚ平面およびｙ−
ｚ平面のそれぞれに関して面対称な関係にある。このた
め、直線駆動部５０ｚ内の圧；ｉアクチュエータによっ
て力を受けてそのたわみ梁が曲げ変形を生じたときに、
単体の平行たわみ梁変位機構であった場合に生じたであ
ろう副次的変位は、この４組の平行たわみ梁変位機構の
間で互いに完全にキャンセルされる。このため、第１の
実施例で述べたと同様の効果を有する。なお、この対称
形平行たわみ梁変位機構の基準軸は図の２軸となる。

このように１本実施例では、３つの対称形平行たわみ梁
変位機構を、それらの基準軸が互いに直交するようにほ
ぼ十文字状柱体に構成配置し、しかも各平行たわみ梁変
位機構を面対称性を有する構成としたので、第４の実施
例のものと同じ効果を奏するばかりでなく、さらに精度
の良い微細位置決めを期待することができるとともに、
スペースの無駄をなくすことができ、全体をより小型に
構成することができろ。

第１１図乃至第１４図は本発明の第７の実施例に係る微
細位置決め装置を示す図であり、第１１図は斜視図、第
１２図は一部断面平面図、第１３図は第１２図に示す線
ｘｍ−ｘｍに沿う一部断面側面図、第１４図は第１２図
に示す線Ｘ［Ｖ−ＸｒＶに沿う一部断面側面図である。

本実施例の装置は。

座標軸を図のように設定したとき３軸（Ｘ＋”／＋２）
に関する変位および回転変位を発生する装置であり、第
８図、第９図（ａ）　、　　（ｂ）　、第１０図（ａ）
に示す構造を適宜組合せた構造となっている。各図で、
９０はほぼ十文字状に形成された剛体の十文字状柱体、
９１は十文字状柱体９０に連結された剛体部、７２は牛
文字状柱体９０に連結された剛体部であり、これらは１
つの剛体ブロックから一体に形成されている。

９３は十文字状柱体９０を構成し、ｙ軸方向に延びる第
１の柱体、７４は十文字状柱体９０を構成しＸ軸方向に
延びる第２の柱体である。これらはＺ軸方向の力以外に
は剛なる準剛体構造９０ｅを共有している。第１の柱体
９３は剛体部９３　ａ　ｘ　＋　９３　ａ　ｚ　＋　９
３　ａ　ｓ　＋　９３　ｂ　ｘ　Ｔ９３ｂ＝、９３ｂ３
．！剛体構造９０Ｃ１直線駆動部５０ｘ、および回＠駆
動部６０　ｘ　＋　Ｇ　Ｏｚより成り、１つの対称形平
行たわみ梁変位機構および２つの対称形放射だわみ梁変
位機構を含む。第２の柱体９４は剛体部９４ａ１，９４
ａｚ。

９４ｂｘ、９４ｂｚ、準剛体構造９０ｃ、直線駆動部５
０ｙおよび回転駆動部６０ｙより成り、１つの対称形平
行たわみ梁変位機構および１つの対称形放射たわみ梁変
位機構を含む。剛体部９１は第１の柱体９３の両端の剛
体部９３ａｘ　、９３ｂ□に一体に連結され（第２の柱
体９４とは切離されている）、剛体部９２は第２の柱体
９４の両端の剛体部９４ａ１，９４ｂ１に一体に連結さ
九ている（第１の柱体９３とは切離されている）。

ここで、第１の柱体９３と第２の柱体９４における直線
駆動部および回転駆動部の配置を説明する。第１の柱体
９３において、対称形平行たわみ梁変位機構を構成する
直線駆動部５０ｘは、一方が剛体部９３ａｘ、９３ａ＝
間に、他方が剛体部９３ｂｘ　、９３ｂｘ間に形成され
、対称形放射たわみ梁構造を構成する回転駆動部６０ｘ
は、一方が剛体部９３ａ＝、９３ａｉ間に、他方が剛体
部９３ｂｘ、９３ｂｉ間に形成され、対称形放射たわみ
梁変位機構を構成する回＠駆動部６０ｚは、一方が剛体
部９３ａコ、９３ｃ間に、他方が剛体部９３　ｂ　、　
、　準剛体構造９０ｃ間に形成されている。又−第２の
柱体９４において、対称形平行たわみ東変位機構を構成
する直線駆動部５０ｙは、一方が剛体部９４ａ】、９４
ａｚ間に、他方が剛体部９４ｂｘ、９４ｂｚ間に形成さ
れ、対称形放射たわみ築変位機構を構成する回転駆動部
６０ｙは、一方が剛体部９４ａｚ、９０’ｃ間に、他方
が剛体部９４ｔｚ、準剛体構造９４ｃ間に形成されてい
る、 次に、半剛体構造９０ｃの構成について説明する。９５
は第１の柱体９３と第２の柱体９４との間に存在する４
つの中間部分である。９６は半剛体構造９０ｃの中心に
ｌ軸方向にあけられた適宜径の中央貫通孔である。９７
　（第１２図）は各中間部分９５を通って外部から中央
貫通孔９６にあけられた側方貫通孔であり、各側方貫通
孔９７はｌ軸に向けて形成される。これら各測方貫通孔
９７内に直線駆動部５０７．が設けられている。

上記の構成において、直線駆動部５０ｘ。

５０）’＋５０ｚのそれぞれで構成される各対称形平行
たわみ梁変位機構の基準軸はそれぞれ直交するＸ軸、ｙ
軸、ｌ軸と一致し、又１回転駆動部６０ｘ、６０ｙ、６
０ｚのそれぞれで構成されろ各対称形放射たわみ梁変位
機構の基準軸もそれぞれ直交する上記Ｘ軸、ｙ軸、ｌ軸
と一致する。

なお、ＰはＸ軸、ｙ軸、ｌ軸の交点、Ｏ】は回転駆動部
６０ｘ、６０ｙの放射たわみ梁の放射角度、θ２は回転
駆動部６０ｚの放射たわみ梁の放射角度を示す。

次に１本実施例の動作を説明するが、その動作は、第８
図、第９図（ａ）　、　　（ｂ）　、第１０図（ａ）に
示す実施例の動作に準じるので、１例として第１の柱体
９３における回転駆動部６０ｘが駆動された場合の動作
の説明に止める。回転駆動部６０ｘが駆動されると、剛
体部９３ａ２（９３ｂｚ）と剛体部９３ａｉ　　（９３
ｂｉ）との間にＸ軸まわりの相対回転変位が発生する。

ところが、直線駆動部５０ｘはＸ軸まわりのトルクに対
しては充分に高い剛性を有するので、この場合、上記剛
体部９３ａ＝　　（９３ｂｚ）は直線駆動部５０ｘ、剛
体部９３ａｘ　　（９３ｂｘ）を介して剛体部９１に剛
に連結されていることになる。一方。

回転駆動部６０　ｚ　、＄剛体構造９０ｃ、第２の柱体
９４に設けられた回転駆動部６０ｙおよび直線駆動部５
０ｙ＋Ｊｘ軸まわりのトルクに対しては充分に高い剛性
を有するので、この場合、上記剛体部９３ａコ　（９３
ｂｉ）は１回転駆動部６０Ｚ。

半閉体構造９０ｃ１回転駆動部６０ｙ、剛体部９４　ａ
ｘ　　（９４ｂｚ）　、直線駆動部５０ｙ、剛体部９４
ｂ１を介して剛体部９２に剛に連結されていることにな
る。結局、回転駆動部６０ｘが駆動されると、剛体部９
１と剛体部９２との間にＸ軸まわりの相対回転変位δ×
が与えられる。

他の直線駆動部および回転駆動部が駆動された場合の動
作もこれに準じるのであるから１本実施例では各軸方向
の変位および各軸まわりの回転変位を独立して発生させ
ることができる。そして。

例えば、剛体部９２を第１８図に示す支持台又は粗動テ
ーブル等に固定し、剛体部９１に微動テーブルを固定す
ると、３次元の変位、回転変位を発生する高精度の微細
位置決め機構が構成されることになる。

ところで１本実施例のように、ｌ軸以上の回転変位機構
が組み込まれている場合には、右回転変位機構の回転中
心Ｐが微細位置決め装置全体の中心部となる。この場合
、微動テーブル面上のある定められた基準点がその回転
中心に一致するように設計すればよい、しかしながら、
そのためには微動テーブルの大きさ、配置等に大きな制
約が生じ、実用上問題となる場合が発生することも考え
得る。上記実施例の説明では微動テーブルを剛体部９１
に固定する例について説明したが最も簡単な構成は剛体
部９１を微動テーブルそのものとする方法である。しか
し、二のようにすると幾何学的な関係から変位干渉を生
ずる。これを図により説明する。

第１５図は第１３図を簡略化して描いた側面図である。

図では説明に必要な部分のみ第１３図に示すものと同一
符号が付しである。今、剛体部９２を固定し１回転開動
部６０ｙを駆動すると。

点Ｐを中心に回転変位δＹが発生する。なお、理解を容
易にするため４回転変位δｙは著るしく拡大し、て描か
れており、かつ、剛体部９１自体を微動テーブルとし、
その表面上の、４Ｑを基準点としである。」−記回転変
位δｙに対して９点Ｑは下記のようなＸ軸、ｚ軸方向の
変位εＸＶ＋　εｚｙを生じろ。

ｆｘｙ＝　Ｚ　ｏ　５ｉｎ８　ｙ ｓ　ｙ、ｙ−−Ｚ　ｏ　　（１−ｃｏｓδｙ）なお、Ｚ
Ｏは点Ｐと点Ｑとの間のｚ軸方向の距離であろ４同じ＜
、ｘ軸まわりの回転変位に対しても下記のようなｙｏＩ
ｋ、ｚ軸方向の変位εｙＸ。

［ｚにを生じる。

ｔ　ｙｘ＝　−Ｚ　ｏ　ｓｉｎδＸ ｔ　ｚｘ−＝　−Ｚ　ｏ　　Ｃ１−ｃｏｓδＸ）これら
の変位は、距ｆａｚｏに起因する純粋に幾何学的関係に
より生じるものであり、さきに述べた副次的変位とはそ
の性格を全く異にするものである。そして、距離ｚＯの
正確な値は理知であるから、所望の微動テーブル変位ｆ
Ｘｏ、　　εｙｏ、　　ｔｚｏ。

δｘｏ、　　δｙ０．δｚＯに対して。

εｘｏ”　＝　ｔ　ＸＯ＋　［ｘｙ＝　ｔ　ｘｏ＋　Ｚ
　ＯｓｉｎδｙＯεｙｏ′＝　ｔ　ｙｏ＋Ｅ　ｙｘ−＝
　ｔ　ｙｏ　−Ｚ　ＯｓｉｎδｘＯｉｚｏ”　　＝　ｉ
ｚｏ＋ｉｚｘ＋　Ｅｚｙ＝　１ｚｏ−Ｚｏ　（２−ｃｏ
ｓδｘｏ　−ｃｏｓδｙｏ） δｘｏ”　＝δＸＯ δｙＯ′＝δｙ。

δｚｏ′＝δｚＯ なる変位εｘｏ−，εｙＯ’　、［ｚＯ−、δｘｏ′、
δｙＯ′。

δｚｏ”に相当する入力を各変位機構に人力してやれば
、変位干渉を簡単に除くことができ、高精度を全く損な
うことなく微細位置決めが可能である。

なお、上記の事項は第５の実施例についても同じである
。

このように１本実施例では、直交する３つの軸のそれぞ
れについてこれらの各軸を基準軸とする対称形平行たわ
み梁変位機構および対称形放射たわみ梁変位機構を十文
字状柱体に構成配置したので、３次元の変位および回転
変位について精度の良い位置決めを行なうことができ、
又、その装置を容易に構成することができる。そして、
ストレンゲージを用いるフィードバック制御についての
効果、直線駆動部および回転駆動部の内部組み込みにつ
いての効果、および装置の一体構造についての効果は、
さぎの第４の実施例の効果と同じである。

＠１６図（ａ）、（ｂ）ｊ、土木発明の第８の実施例に
係る微細位は決め装置の一部側面図である。

以上の各実施例では主としてａｔｙｔ形圧電アクチュエ
ータを用いた場合の実施例を示したが、これとは異なっ
た特殊な例を図で説明する。今迄述べてきた積層形圧電
アクチュエータとは、電圧をかける厚み方向に伸縮する
圧電素子を、さらにその厚み方向に積層したものであり
、その特徴は大きな力を発生できるが変位は小さい欠点
を有ずろことである。ところが発生する力は小さくても
大きな変位が得られるバイモルフ素子をアクチュエータ
として用いることによっても今迄述入で来た全ての特徴
が発揮できる他に、出せる力は小さくなるが、大きな変
位および回転変位が出せるもう１つの特徴が加わる。バ
イモルフ素子とは、ｆ！１圧をかけろと平板の伸縮方向
に変形する圧電素子を一方が伸びるとき他方が縮む形に
はり合わせた形の圧電アクチュエータである。このため
バイモルフ素子は電圧に応じて屈曲し、その一端を固定
すると他端が大きく変位する形のアクチュエータとして
使われろ。

第＋６図（ａ）は剛体部１０１と１０２とを連携するた
わみ１１０３を示す。これは今迄の全ての実施例中に用
いられているたわみ染全てを代表して示したものである
。このたわみ梁ｌｏ３の厚みをうずく、長さを長くして
剛性を下げ、その上下に伸縮方向の相異なる圧電素子を
はりつけたものである。圧電素子１０４，１０４′はあ
る印加電圧方向に対して伸び、圧ｔ！子１０５゜１０５
′はそのとき縮むようになっている。もちろん、印加電
圧の方向が逆になればその伸縮方向も逆になる。図中の
伸び側の圧電素子１０４゜１０４′と縮み側の圧ｉｔ素
子１０５．１０５′のそれぞれ接する部分はたわみ染１
０３のほぼ中央部となっている。二のように構成された
バイモルフ構造１０Ｇは第１６図（ａ）にような伸縮状
態になるように１圧を印加さオしると、たわみ染の図中
左半分は上に凸に屈曲し、右半分は下に凸に屈曲し、ち
ょうど第２図、第４図に示した各たみわ梁群の変形モー
ドとなる。このため剛体部１０１と１０２の間には、た
わみ梁１０３に曲げ変形が生じろ相対変位を生じる。す
なわちこのような形のバイモルフ構造１０　Ｇをたわみ
梁群に構成することによってもアクチュエータが構成で
きる。

このとき平行たわみ梁構造、放射たわみｔＪ構造を構成
する全てのたわみ梁に同じ形のバイモルフ１ｉｆｉｌｌ
’）６を設けることが理想であるが、その一部だけ、特
にたわみ梁１枚だけでもよい。その理由は平行たわみ梁
構造、放射たわみ梁構造自体がそのたわみ梁を曲げる方
向の力、トルクが作用すると、それぞれ並進変位０回転
変位のみしか生じない特性を持っているからである。一
部のたわみ桑のみにバイモルフ構造１０６を設ける場合
に注意すべきことは、各たわみ梁群の曲げ方向および伸
縮方向の剛性が等しくなるようにすることである。これ
は各たわみ梁構造の基本特性が保たれろための必須条件
であるからである。

第１６図（、）のバイモルフ構造はその原理から考えて
、圧電素子１０４．ｔｏｓのみ（又は圧電素子＋０４”
、１０５′のみ）の形でもよい。

この形の素子は通常ユニモルフ素子と呼ばれている。

第１６図（ａ）と同じ原理で、より実際に構成するのに
容易な方法は同図（ｂ）の方法である。

図（ａ）と異なる点は薄い板状部材１０７の上下面に図
（ａ）と同じ関係に圧＠素子１０４゜１０４’　、１０
５．１０５”をはりつけたバイモルフ素子１０８をボル
ト１０９等の締結部材で両側の剛体部１０１．１０２に
それぞれ剛接したものである。この方がバイモルフ素子
１０８を製作しやすく交換も容易なので實用性が高い。

それ以外は第１６図（ａ）の特徴はそのままあてはまる
。

以上１本発明のいくつかの実施例を説明した。

そして、これらの実施例はすべて微細位置決め装置につ
いてのものであり、又、本発明の名称とも一致する。し
かしながら１本発明でいう微細位置決め装置は、微細な
変位、微細な回転変位を発生させる装置の意味であり、
実施例の説明で微細位置決め装置を例示したのは本発明
の使用分野の典型例が位置決め装置であることを考慮し
たものであり１本発明の内容を最も簡明かつ直裁に表現
するものであると考えられるからである。したがって１
本発明の適用は位置決め＊［に限定されろものではない
。即ち１位置決め装置以外にもある試料体を所望の微小
変位だけ変形させて接触面の変位状況や試料体の物性変
化を調べろ装置や、単結晶の各結晶方向に精密な荷重を
作用させろような微細変位範囲内での荷重装置等がある
。

ところで１通常、微細位置決め装置では、微動位置決め
部にはシリコンウェハー、光ファイバ。

顕微鏡の試料等の軽量かつ移動に際して抵抗力の発生し
ないものが置かれ、もしくは取付けられろことが多い。

この場合、装置の各剛体部および中間に介在する他の駆
動部は、「基準面に垂直な方向の力に対して剛」、「基
準軸に垂直な放射状に作用する力に対して剛」であれば
よい。一方、それ以外の上記装置では、微小変位に伴な
って抵抗力が生じるので、各剛体部および中間に介在す
る他の各駆動部は、さらに加えて所定変位方向に対する
力もしくはトルクに対して剛である必要がある。本発明
の各実施例では前述のように全てこの第２の条件をも満
足している。したがって、荷重＠置としての使用にも耐
えられる構成になっている。

なお、より一般的な条件としては１本発明において剛体
部とは、さきに述べたように対称形平行たわみ梁変位機
構については「少なくとも基準面に垂直な方向の力に対
して剛」であり、対称形放射たわみ梁変位機構について
は「少なくとも基準軸に垂直な放射状に作用する力に対
して剛」である部分もしくは部材であることが明らかで
ある。

剛体部を上記のように考えると、上記各実施例の説明で
は、単体の平行たわみ梁変位機４ｉｔ（直線駆動部）を
剛体部で対称に連結し、又、単体の放射たわみ梁変位機
構（回転駆動部）を剛体部で対称に連結した構成である
という見方に沿って説明してきたが、これとは見方を変
えて、ある面に関して面対称に配置された複数組の平行
たわみ梁どうし、又はある軸に関して軸対称に配置され
た複数組の放射たわみ梁どうしを、これらたわみ梁に関
して少なくとも上記方向の力に剛な構造体で対称に連結
したうえ、さらに上記たわみ梁の端部を同様の性質の構
造体で連結した構成であるとみることもできる。

さらに、基準軸について述べろと、第４の実施例以降の
積層形状の実施例では、基準軸が直交している例につい
て説明したが、必ずしも基準軸が直交しなくてもよいの
は当然である。そして、第６の実施例および第７の実施
例からも判るように。

！＆準輔が剛体部上にあるとは限らない。

又、上記各実施例の説明では、平行たわみ渠や放射たわ
み梁として２枚１組になった構成を例示して説明したが
、これらは２枚に限定されることはなく、３枚以上の複
数枚を１組とする構成であってもよいのは明らかである
、さらに、平行たわみ梁や放射たわみ染として同一厚み
の平板状のものを例示して説明したが、必ずしも均一厚
みのものに限定されろことなく、平行たわみ梁や放射た
わみ渠を形成するために剛体ブロックに貫通する貫通孔
の形状を加工等の観点から種々選定することができ、こ
れに応じて不向−厚みのものとすることもできる。

さらに又、上記実施例の説明では、アクチュエータとし
て圧電アクチュエータを例示して説明したが、圧電アク
チュエータに限ることはなく、ソレノイドその他適宜の
ものを用いろことができる。

又、アクチュエータは、第３の界施例を除き両側に設置
されろ例について説明し、たが、必ずしも両側に設ける
必要はなく、いずれか一方のみでもよい、その理由を第
１図に示す対称形平行たわみ梁変位機構を例にとり、圧
電アクチュエータ１９ａのみ存在し、圧電アクチュエー
タ１９ｂがない場合について簡単に説明する。圧電アク
チュエータ１９ａを駆動すると、力ｆが作用するととも
に。

基準面にの中心と圧電アクチュエータ１９ａとの間の距
１１１１１に応じてモーメントｆｌが作用するゆ上記力
ｆの作用については各実施例において説明したゆ一方、
モーメントｆｌは平行たわみ梁１６ａ（１６ｈ）を伸ば
し、平行たわみ染１６ａ”　　（１６ｂ）を縮めるよう
に作用する。しかし、このような変形に対して平行たわ
み梁変位機構は高い剛性を有する。したがって、圧電ア
クチュエータ＋９ｂがない対称形平行たわみ梁変位機構
であっても、力ｆのみが作用した状態となり。

第２図に示すような変形を生じるのである。さらに又、
アクチュエータの設ｒＩ！ｉ！！所として、２つの剛体
部とこれらの間を連結する平行たわみ梁や放射たわみ染
とで囲まれる領域を例示したが、前述のようなバイモル
フ素子をたわみ梁上に設けることもよいし、さらに一方
の剛体部に凹部を設け。

二の凹部内に他方の剛体部から突出する突出部を挿入し
、この挿入した突出部と前記一方の剛体部との間にアク
チュエータを設置することもでき。

さらには、第１７図に示すように、対称形平行たわみＳ
変位機構又は放射たわみ染変位４！＆碑の外部にアクチ
ュエータ１９を設けても、所定の方向の変位もしくは回
転変位のみを発生するという特徴は保たれろものであり
、要は両剛体部間に相対的に力やトルクを発生させるこ
とができればよい。

又、上記実施例の説明では、微細位置決め装置を、最も
理想的な実施例として１つの剛体ブロックから一体に形
成する構成を例示して説明したが。

別体に形成した各部をボルトなどの部材を用いるか又は
溶接などによって互いに剛接する構成としてもよい。

又、たわみ梁の変位、応力歪を検出する手段はストレン
ゲージに限ることはなく、他の手段を用いろこともでき
ろし、又ｇ当該検出手段は一方側のたわみ梁に設けるだ
けでなく１両側のたわみ染に設けることもできる。モし
て又、このような歪の検出手段を含むフィードバック制
御系は必ずしも必要ではなく、これがなくても充分に精
度よく微細変位５微細回転変位を得ることができるのは
明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、対称形平行たわみ梁変
位槽構および対称形放射たわみ梁変位機構のうちの少な
くとも１つで微細位置決め装置を構成したので、干渉変
位の発生を防止することができ、精度の良い微細変位、
微細回転変位を得ることができ、又、多軸の位置決め装
置を容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例に係る微細
位置決め装置の側面図、第３図および第４図は本発明の
第２の実施例に係る微細位置決め装置の側面図、第５図
は第３図に示す装置の動作を説明するための説明図、第
６図は本発明の第３の実施例に係る微細位置決め装置の
側面図、第７＠（ａ）、（ｂ）は直ｍａ動部および回転
駆動部の記号を説明するための説明図、第８図は本発明
の第４の実施例に係る微細位置決め装置の斜視図。 第９図（ａ）、（ｈ）は本発明の第５の実施例に係る微
細位置決め装置の平面図および側面図、第１Ｏ図（ｎ）
、（ｂ）は本発明の第６の実施例に係る微細位置決めＶ
ｉ厘の斜視図、第１１図、第１２図、第１３図、第１４
図、第１５図は本発明の第７の実施例に係る微細位置決
め装置の４３視図。 一部平面図、一部所面図、第１６図（ａ）、（ｂ）は本
発明の第８の実施例に係る微細位置決め装置の側面図、
第１７図は圧電アクチュエータの他の配置例を示す側面
図、第１８図および第１９図は従来の微細位置決め装置
の側面図、第２０図は池の従来の微細位置決め装置の斜
視図である。 ｔ　５　ａ　、　　＋　５　ｂ　、　　１５　ｃ、　、
　２５　ａ　、　２５　ｈ　。 ２５ｃ＋　７０ｃ、７ｍ＋　７２，７３ａｉ　、７３ａ
ｚ、７３ｂｔ　＊　７３ｂ、！、７４ａ、７４ｂ。 ７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂ、９０ｃ、９１゜９２
　＋　９３　ａ　１１９３　ａ　＝　、９３　ａ−４，
９３ｂ　。 ９３ｈａ、９３ｂｉ、９４ｎｘ、９４ａ、ｌ！。 ９４　ｂ　Ｚ　・・・・−・ｍ体部、１６ａ、１６ａ′
、Ｌ６ｂ。 １６ｂ′・・・・・・平行たわみ染、＋８ａ、１８ｂ’
。 １８　ｅ　ｌ　　＋　　１　８　ｃ　二ｌ　　２８　　
ａ　＋　　２８　ｂ　＊　　２８　Ｃｘ　　＊２８　Ｃ
２”’　”’突出部、１９ａ、１９ｂ、２９ａ。 ２９ｂ・・・・・・圧電アクチュエータ、２１・・・・
・・ストレンゲージ、２２ａ、２２ｂ・・・・・・平行
たわみ梁変位機構、３２ａ、３２ｂ・・・・放射たわみ
梁変位機構、３３・・・・・・対称形放射たわみ巣変位
機１ｉ、５０ｘ。 ５０　Ｖ　、　５０　ｚ　・＝−直線駆動部、６０ｘ、
６０ｙ。 ６０ｚ・・・・・・回転駆動部、７０，８０．９０・・
・・・・十文字状柱体、７３．８ｔ、９３・・・・・・
第１の柱体。 ７４．８２．９４・・・・・・第２の柱体、８４．９６
・・・・・・中央通孔、１０４，１０４’　、１０５．
１０５”・・・・・圧電素子 第１図 第４図 第８図 第９図 （ａ） 第１１図 ３６ｇ 第１３図 第１４図 第１５図 第１７図 第７６図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに平行なたわみ梁で構成されるたわみ梁群と、
   このたわみ梁群の少なくとも２つを面対称に連結しかつ
   前記面に垂直な方向の力に対して剛な第１の構造体と、
   前記面対称に連結されたたわみ梁群を前記第１の構造体
   の他側において連結しかつ前記面に垂直な方向の力に対
   して剛な第２の構造体と、前記第１の構造体と前記第２
   の構造体との間に前記各たわみ梁に曲げ変形を生じる方
   向の相対変位を発生させる第１のアクチュエータとを備
   えた対称形平行たわみ梁変位機構、および、１つの軸に
   対して放射状に配置されたたわみ梁で構成されるたわみ
   梁群の少なくとも２つを軸対称に連結しかつ前記軸に垂
   直な方向の力に対して剛な第３の構造体と、前記軸対称
   に連結されたたわみ梁群を前記第３の構造体の他側にお
   いて連結しかつ前記軸に垂直な方向の力に対して剛な第
   ４の構造体と、前記第３の構造体と前記第４の構造体と
   の間に前記各たわみ梁に曲げ変形を生じる方向の相対回
   転変位を発生させる第２のアチュエータとを備えた対称
   形放射たわみ梁変位機構のうちの少なくとも１つで構成
   されることを特徴とする微細位置決め装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記面は前記たわ
   み梁が構成する平面に直交する面であることを特徴とす
   る微細位置決め装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記軸は前記たわ
   み梁が構成する平面が交わる直線であることを特徴とす
   る微細位置決め装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記平行なたわみ
   梁群の所定のたわみ梁は、前記第１の構造体および前記
   第２の構造体との間に発生する変位を検出する検出手段
   を備えていることを特徴とする微細位置決め装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記放射状に配置
   されたたわみ梁群の所定のたわみ梁は、前記第３の構造
   体および前記第４の構造体との間に発生する回転変位を
   検出する検出手段を備えていることを特徴とする微細位
   置決め装置。 ６、特許請求の範囲第４項又は第５項において、前記検
   出手段は、ストレンゲージであることを特徴とする微細
   位置決め装置。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記平行なたわみ
   梁群、前記第１の構造体および前記第２の構造体は、１
   つの剛体ブロックから形成されていることを特徴とする
   微細位置決め装置。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記放射状に配置
   されたたわみ梁群、前記第３の構造体および前記第４の
   構造体は、１つの剛体ブロックから形成されていること
   を特徴とする微細位置決め装置。 ９、特許請求の範囲第１項において、前記平行なたわみ
   梁群、前記第１の構造体および前記第２の構造体は、連
   結手段により剛接されていることを特徴とする微細位置
   決め装置。 １０、特許請求の範囲第１項において、前記放射状に配
   置されたたわみ梁群、前記第３の構造体および前記第４
   の構造体は、連結手段により剛接されていることを特徴
   とする微細位置決め装置。 １１、特許請求の範囲第１項において、前記第１のアク
   チュエータおよび第２のアクチュエータは、積層形圧電
   素子より成ることを特徴とする微細位置決め装置。 １２、特許請求の範囲第１項において、前記第１のアク
   チュエータおよび前記第２のアクチュエータは、バイモ
   ルフ素子より成ることを特徴と微細位置決め装置。 １３、特許請求の範囲第１項において、前記第１のアク
   チュエータは、前記第１の構造体、前記第２の構造体お
   よび前記平行なたわみ梁群の所定のたわみ梁で囲まれた
   該たわみ梁上をも含む領域内に装架されていることを特
   徴とする微細位置決め装置。 １４、特許請求の範囲第１項において、前記第２のアク
   チュエータは、前記第３の構造体、前記第４の構造体お
   よび前記放射状に配置されたたわみ梁群の所定のたわみ
   梁で囲まれた該たわみ梁上をも含む領域内に装架されて
   いることを特徴とする微細位置決め装置。 １５、特許請求の範囲第１項において、前記対称形平行
   たわみ梁変位機構は、その基準軸の方向を異にして複数
   個設けられていることを特徴とする微細位置決め装置。 １６、特許請求の範囲第１５項において、前記各対称形
   平行たわみ梁変位機構は、前記第１の構造体を共通とし
   てほぼ十文字状に一体に構成されていることを特徴とす
   る微細位置決め装置。 １７、特許請求の範囲第１項において、前記対称形放射
   たわみ梁変位機構は、その基準軸の方向を異にして複数
   個設けられていることを特徴とする微細位置決め装置。 １８、特許請求の範囲第１７項において、前記各対称形
   放射たわみ梁変位機構は、前記第３の構造体を共通とし
   てほぼ十文字状に一体に構成されていることを特徴とす
   る微細位置決め装置。 １９、特許請求の範囲第１項において、前記対称形平行
   たわみ梁変位機構および前記対称形放射たわみ梁変位機
   構は、同種のたわみ梁構造間における各基準軸が異なる
   方向となるようにそれぞれ１つ以上設けられていること
   を特徴とする微細位置決め装置。 ２０、特許請求の範囲第１９項において、それぞれ１つ
   以上の前記対称形平行たわみ梁変位機構および前記対称
   形放射たわみ梁変位機構は、前記第１の構造体および前
   記第３の構造体を１つの共通の構造体としてほぼ十文字
   状に一体に構成されていることを特徴とする微細位置決
   め装置。