(57)【要約】【課題】被駆動対象の駆動方向の寸法を小さくした薄型の駆動装置及びこの駆動装置を備える光学要素駆動装置を提供する。【解決手段】長軸方向に変位出力部を有する駆動手段を用いて、該長軸と直交する方向に被駆動対象を駆動する機構において、駆動手段の出力変位を被駆動対象の駆動変位に変換するための方向変換用リンク機構を、該駆動手段の長軸と平行な軸に沿って配置し、所定の機械特性を維持しながら、被駆動方向の寸法を極小化した。【選択図】図１
2006261481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置されたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において略対称形状に構成される請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において非対称形状に構成され、
前記駆動手段は前記第１の軸の方向の一端が前記駆動装置の固定部に実質的に固定されるとともに、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において前記駆動手段の固定部とは反対側に配置される請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記方向変換手段は略同一形状の２組のリンク機構から成り、
前記２組のリンク機構は前記駆動手段を挟んで互いに反対側に配置される請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記変位取り出し手段は前記第１の軸の方向に略平行移動する請求項１、２及び４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記変位取り出し手段は前記第２の軸まわりに回動変位する請求項１、２及び３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記変位取り出し手段は前記第３の軸まわりに回動変位する請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項８】
前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記変位取り出し手段と方向変換手段は個別の部材から製作されたのち、結合される請求項１、２及び７のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された請求項１から９のいずれかに記載の駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備えたことを特徴とする光学要素駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用いて被駆動対象を駆動するための駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置は、数多くの異なる種類のパターンを有する原版（レチクル）をシリコンウエハ（基板）に転写する装置である。高集積度の回路を作成するためには、投影光学系の解像性能だけでなく重ね合せ精度の向上が不可欠である。
半導体露光装置における重ね合せ誤差はアライメント誤差、像歪み、および倍率誤差に分類される。アライメント誤差は、原版（レチクル）と基板（ウエハ）との相対位置調整によって軽減される。一方、倍率誤差は、投影光学系の一部を光軸方向に移動させることによって調整可能である。光軸方向に移動させる際には、移動方向以外の他成分、とりわけ平行偏心、および傾き誤差が大きくならないようにしなければならない。また像歪みは、投影光学系の一部を意図的に平行偏心あるいは傾き偏心させることにより、調整可能である。
従来、半導体露光装置用の光学素子、あるいは一般的な機械装置の駆動装置としては、以下のような技術が開示されている。
例えば特開２００１−３４３５７５号公報（特許文献１）には、固定鏡筒に相当するアウタリングと、可動レンズ枠に相当するインナーリングの構造が図２に開示されている。当図においては、レンズ駆動装置に相当する光学素子保持装置が、アウタリング上の相対角度１２０の位置に３組配置され、該駆動装置の変位出力部である連結アームが前記インナーリングに結合され、３組の駆動装置の出力変位を所望の値に制御することで、前記可動レンズを光軸方向にシフト駆動するとともに、光軸と直交する２軸周りにチルト駆動可能な構造が開示されている。そして図１１及び図１２には、前記駆動装置の詳細構造が開示されている。当図においては、駆動源であるピエゾアクチュエータと、剛体リンクと弾性ヒンジからなる変位拡大及び案内機能を有したフレクシャ機構を用いて、前記可動レンズと結合された連結アーム部をレンズの光軸方向に駆動する機構が開示されている。
また特開２００２−１３１６０５号公報（特許文献２）には、固定鏡筒に相当する枠体と、可動レンズ枠に相当するレンズ枠体の構造が図２に開示されている。当図においては、レンズ駆動装置に相当するフレクシャ機構が、枠体上の相対角度１２０の位置に３組配置され、該フレクシャ機構の変位出力部がレンズ枠体の突起部であるフレクシャ接合部に結合され、３組の駆動装置の出力変位を所望の値に制御することで、前記可動レンズを光軸方向にシフト駆動するとともに、光軸と直交する２方向にシフト駆動し、さらに光軸と直交する２軸周りにチルト駆動可能な構造が開示されている。そして図１１には、前記フレクシャ機構の詳細構造が開示されている。当図においては、水平方向駆動レバーと垂直方向駆動レバーの回動変位を、フレクシャ機構の変位出力部の水平及び垂直方向のシフト変位に変換する機構が開示されている。
また特開平０４−２０３６２９号公報（特許文献３）には、自動車のエンジンマウントの防振装置に好適な駆動装置の構造が開示されている。例えば図２０には、軸方向に伸縮するアクチュエータを楕円リング内に装着し、アクチュエータの伸縮変位を拡大かつ方向変換して、前記楕円リング上面を上下方向に変位させる振動装置が開示されている。また図２１には、軸方向に伸縮するアクチュエータをパンタグラフユニット内に装着し、アクチュエータの伸縮変位を拡大かつ方向変換して、前記パンタグラフの上板を上下方向に変位させる振動装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３５７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１６０５号公報
【特許文献３】特開平０４−２０３６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開２００１−３４３５７５号公報（特許文献１）において開示された駆動装置は、アクチュエータとフレクシャ機構がレンズの光軸方向に並列配置されるため、固定鏡筒に相当するアウタリングの光軸方向の厚さが大きくなる。
特開２００２−１３１６０５号公報（特許文献２）において開示された駆動装置は、水平方向駆動レバーと垂直方向駆動レバーの先端変位を調整ワッシャと調整ボタンで調節するものであり、レンズの駆動変位を自動制御する構造とはなっていない。また仮に、前記調整ワッシャと調整ボタンをピエゾアクチュエータ等に置き換えて自動調節可能な構造とすることはできるが、アクチュエータが光軸方向に張り出し、前記特許文献１と同様に光軸方向の厚さが大きくなる。
特開平０４−２０３６２９号公報（特許文献３）において開示された駆動装置では、アクチュエータの駆動変位を拡大及び方向変換する機構が、最終出力変位方向に並列的に配置されているため、最終出力方向の寸法が大きくなる。
そこで、本発明は薄型の駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の第９の前記駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は個別の部材から製作されたのち、結合される。
さらに、本発明の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００５】
薄型の駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明をその実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１から図６は、本発明の実施例１の駆動装置に係わる図である。
本発明の実施例１の駆動装置１１０は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例１の駆動装置１１０は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において略対称形状に構成される。
さらに、本発明の実施例１の駆動装置１１０は、前記方向変換手段は略同一形状の２組のリンク機構から成り、
前記２組のリンク機構は前記駆動手段を挟んで互いに反対側に配置される。
さらに、本発明の実施例１の駆動装置１１０は、前記変位取り出し手段は前記第１の軸の方向に略平行移動する。
さらに、本発明の実施例１の駆動装置１１０は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図２は、本発明が適用される半導体露光装置の概略構成を示す図である。
この半導体露光装置は、スリット照明下でレチクルをスキャン駆動し、これに同期して半導体ウェハをスキャン駆動しながら露光動作を行なう、スキャナ式露光装置である。  
図２において、投影光学系１は本発明の駆動装置を搭載し、所定の光学パワーを有したレンズ、このレンズの駆動装置、及びこれらを収納する固定鏡筒で構成されたものを個々のレンズユニットとし、複数のレンズユニットが積層されて１本の投影光学系を構成する。
鏡筒マウント３は投影光学系１を露光装置本体２に固定するためので、設置地面の振動が投影光学系１に伝達しないよう、本体１と鏡筒マウント３は除振機構を介して締結される。
照明ユニット４は、原版となるレチクル５を種々の照明モードにて照明可能に構成される。
レチクルステージ６はレチクル５をスキャン駆動する装置である。
レチクル架台７はレチクルステージ６を鏡筒マウント３に固定するものである。半導体ウェハ８は感光剤が塗布され、ウェハステージ９は半導体ウェハ８を保持するものである。
ウェハステージ９は半導体ウェハ８の光軸方向の位置調整を行なうとともに、レチクルステージ６のスキャン動作に同期して半導体ウェハ８をスキャン制御する。
レンズ制御手段１０は所定の制御フローに従って本発明の駆動装置を制御する。
具体的には、気圧センサ等の各種センサ情報に基づいて計算された結果、及びあらかじめ記憶されたプログラムに基づいて、所定のレンズを調整駆動することで、投影光学系１の光学性能を最適化する。詳しくは図６及び図７にて説明する。
【０００８】
図３は本発明の実施例１の駆動装置と、この駆動装置を複数個搭載して、レンズを所望の方向に駆動可能な光学要素駆動装置を示した図である。
図３（ａ）はレンズ及びレンズ枠を取り除いた平面図、図３（ｂ）はレンズ及びレンズ枠を搭載した平面図、図３（ｃ）は断面図である。
図３（ａ）及び（ｃ）において、固定鏡筒１０１は、後述する本発明の駆動装置及びレンズ位置検出手段を固定する平坦部と、上下に隣接する他のレンズユニットと結合するための側壁円筒部を有する。  
本発明の実施例１の駆動装置１１０は、同一の駆動装置３組が固定鏡筒１０１の底面平坦部に設置される。  レンズ位置検出手段１０２は後述するレンズ枠の光軸方向変位及び光軸と直交する半径方向変位を検出するもので、半導体レーザを用いた干渉型測長器が好適に用いられる。
図３（ｂ）はレンズとレンズ枠を搭載した状態を示した図で、レンズ１０３を収納するレンズ枠１０４には上面６箇所にフランジ状の突起が設けられ、そのうちの３箇所のフランジ部は、駆動装置１１０の変位出力部にレンズ枠取付ネジ１０５を用いて締結される。  またこのフランジ部の他の３箇所はレンズ枠変位検出用のターゲットとして利用される。  
その構成を図３（ｃ）で説明するが、レンズ位置検出手段１０２はレンズ１０３の光軸方向と半径方向に検出用レーザビームを投射し、その反射光の干渉情報から、レンズ枠１０４の３箇所（フランジ部近傍）の光軸方向及び半径方向の変位を検出する。
以上の構成において、３組の駆動装置１１０を等量だけ駆動するとレンズ１０３を光軸方向、すなわち図３（ｃ）に示したＺ軸方向に並進駆動することができる。また３組の駆動量に所定の差を設けることで、図３（ｂ）に示したθａ及びθｂ方向のチルト駆動が可能である。  この際、位置検出手段１０２の光軸方向の出力をフィードバックすることで、レンズ１０３の並進及びチルト駆動量を正確に制御できる。  また、位置検出手段１０２の半径方向の出力をモニタすることで、レンズ１０３の光軸に直交した平面内での平行偏心に伴う像のシフト量を計算する。  そしてこの計算結果を、図２に示したウェハステージ９の駆動量に加味することで、レンズ偏心に伴うレチクル像のアライメント誤差を解消する。
【０００９】
図１は本発明の実施例１の駆動装置１１０の詳細図で、図２に示した駆動装置１１０の詳細構造を示したものである。
図１（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図で、Ｘ軸及びＹ軸を図示のように定義する。  図１（ｂ）はレンズ中心から見た側面図で、Ｘ軸及びＺ軸を図示のように定義する。  図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
以上の図１において、固定鏡筒１０１は平坦部を示している。  駆動装置本体１１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。  積層型ピエゾアクチュエータ１１２は、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。  ピエゾ調整ネジ１１３はアクチュエータ１１２の寸法誤差を補正するためもので、駆動装置本体１１１とアクチュエータ１１２の間に介在される。  駆動装置取付ネジ１１４は、固定鏡筒１０１の裏面より駆動装置本体１１１をネジ締結する。
【００１０】
図４は駆動装置本体１１１からピエゾアクチュエータ１１２とピエゾ調整ネジ１１３を取り除いたリンク機構の詳細を示したもので、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は斜視図である。
図１と図４を用いて駆動装置本体１１１の製作方法を説明する。
まず母材となる金属ブロックから、図４（a）及び（ｂ）に示したリンク機構の最外形を形成する面、及び図４（ａ）に示した機構の底部１１１ｗをフライス加工にて除去する。  続いてこのフライス加工で残った底部１１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴１１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に図１（ｂ）に図示されているスリット部をワイヤ放電加工により形成し、リンク部は、変位取り出し１１１ａ、１１１ｂ、方向変換リンク１１１ｃ、１１１ｄ、サポートリンク１１１e、１１１ｆ、レンズ枠駆動リンク１１１ｇ、カウンターリンク１１１ｈから成り、弾性ヒンジ部は、このリンク部を連結する。  最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴１１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴１１１ｍ、及び固定鏡筒に締結するための裏面ネジ穴の下穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。以上の工程により、駆動装置本体１１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造できる。
【００１１】
図５は駆動装置本体１１１のリンク動作を説明するための図で、図５（ａ）はピエゾアクチュエータ１１２が伸張したときのリンク機構側面図、図５（ｂ）は該リンク機構の模式図である。
以下に図１と図５を用いて駆動装置本体１１１の組立手順と駆動原理について説明する。
まず図１（ａ）において、駆動装置本体１１１の中央空間にピエゾアクチュエータ１１２を装填し、次にピエゾ調整ネジ穴１１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ１１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ１１２の底部１１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ１１２の出力端１１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク１１１ａの右端面に圧接させる。
これでピエゾアクチュエータ１１２の装着が完了する。
次にピエゾアクチュエータ１１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ１１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
次に、図５（ｂ）に示したように、一方の変位取り出しリンク１１１ａは左方に−ｄＬ／２だけ、他方の変位取り出しリンク１１１ｂは右方にｄＬ／２だけ変位する。
次にＸ軸に対して略４５度の傾斜を有するリンクから成る、いわゆるパンタグラフ構造を有する方向変換リンク１１１ｃ及び１１１ｄが回動し、変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向への変位のほかにＺ軸方向にもおよそｄＬ／２だけ上昇する。  このためレンズ枠駆動リンク１１１ｇはＺ軸方向におよそｄＬだけ上昇するため、レンズ枠駆動リンク１１１ｇ上面のレンズ枠取付ネジ穴１１１ｊに結合された図示されないレンズ枠１０４もおよそｄＬだけＺ方向に上昇する。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ１１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク１１１ｇがＺ方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク１１１ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク１１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク１１１ｅ及び１１１ｆが連結される。
このサポートリンク１１１ｅ及び１１１ｆにより、レンズ枠駆動リンク１１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、Ｚ軸方向のみ変位可能となる。
また、レンズ枠駆動リンク１１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、図１（ａ）に示したカウンターリンク１１１ｈが設けられる。  カウンターリンク１１１ｈの構造は図４（ｂ）の斜視図に示したように、上面から見た平面形状はレンズ枠駆動リンク１１１ｇと若干異なるが、側面から見たリンク構造はレンズ枠駆動リンク１１１ｇ及びこれにつながる各リンクとまったく同一の形状をなしている。
すなわち図１（ａ）において、ピエゾアクチュエータ１１２は略同一構成の２組のパンタグラフリンクの中間に配置されると共に、この２組のパンタグラフリンクは、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂにて連結されている。
このためピエゾアクチュエータ１１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク１１１ｇとカウンターリンク１１１ｈは等量だけＺ方向に変位し、かつＹ方向へのせん断剛性が高い構造となる。
このため、レンズ枠取付ネジ穴１１１ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制されるため、図示されないレンズ枠１０４をＺ方向に正確に駆動することができる。
また、変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向及びＺ軸方向に並進移動するが、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり及びＺ軸まわりの回動変位は生じない。  従ってピエゾアクチュエータ１１２にたわみ応力を生じることがないので、脆性材であるピエゾアクチュエータ１１２の破壊を防ぐことができる。
【００１２】
図６は図２に示した半導体露光装置の露光動作やレンズ駆動動作を制御するための制御ブロック図である。
本体ＣＰＵ２１は露光装置全体の動作を制御し、マウント制御手段３１は鏡筒マウント３の除振動作を制御する。  照明制御手段４１は照明ユニットの照明モードや光量を制御し、レチクルステージ制御手段６１はレチクルステージ６の駆動制御を行ない、ウェハステージ制御手段９１はウェハステージ９の駆動制御を行なうものである。
レンズ制御手段１０は複数のレンズＣＰＵ１１を有し、各レンズＣＰＵ１１は図３に示した１個のレンズの駆動制御を行なう。
各レンズＣＰＵ１１には、３個のピエゾドライバ１２が接続され、各ピエゾドライバ１２は図３に示される３組の駆動装置１１０に内蔵された各ピエゾアクチュエータ１１２を駆動する。
また各レンズＣＰＵ１１には６個のレンズ位置検出手段１０２が接続されるが、レンズ位置検出手段１０２は図３に示したレンズ位置検出手段１０２に対応する。
この６個のレンズ位置検出手段１０２の内、３個のレンズ位置検出手段１２はレンズ枠１０４の光軸方向、すなわちＺ軸方向の変位を検出し、残り３個のレンズ位置検出手段１０２はレンズ枠１０４の半径方向の位置を検出する。他のレンズＣＰＵ１１も同様にピエゾドライバ１２とレンズ位置検出手段１０２が接続される。
【００１３】
図７は前述の各レンズＣＰＵ１１の制御フローを説明する図である。
ステップＳ１０１では、本体ＣＰＵ２１との通信により、レンズ駆動ルーチンの実行を開始する。
ステップＳ１０３では、本体ＣＰＵ２１より、駆動対象となるレンズの駆動波形に関するルックアップテーブルを読み込む。このルックアップテーブルには、照明モードによるレンズ駆動位置の補正量、レチクルスキャン駆動に伴って発生するレチクル像の各種収差を実時間で補正するための駆動波形、照明光がレンズに吸収されて発熱することによるレンズの光学特性変化を補正するための補正量等の各種補正パラメータが含まれる。
ステップＳ１０５では、図示されない気圧センサ出力よりレンズを取り巻く環境気体の気圧を検出し、その屈折率変動によるレンズ位置補正量を算出する。
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５で取得した情報から、図３に示したレンズ１０３のＺ軸方向の並進駆動波形、及びθａ及びθｂ方向のチルト駆動波形を創生する。
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７で創生した３種類のレンズ駆動波形を、図３に示した３組の駆動装置１１０のＺ方向駆動波形Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃに変換する。
ステップＳ１１１では、本体ＣＰＵ２１と通信し、レンズ駆動開始指令を待つ。
次に、レンズ駆動開始指令が未受信のうちはステップＳ１１１で待機し、レンズ駆動開始指令を受信した場合にステップＳ１１３に移行する。
ステップＳ１１３では３組の駆動装置１１０をステップＳ１０９にて作成した駆動波形にて駆動制御すべく、レンズ位置検出手段１０２の出力をモニタしながら、ピエゾドライバ１２を駆動制御する。
次にステップＳ１１５で１回のレンズ駆動が終了し、リターンする。
以上のフローを実行することで、図３に示されるレンズ１０３を所望の波形で駆動制御するが、同様の制御を他のレンズでも行なうことで、図２に示される投影レンズ１全体の光学系の結像性能を最適化し、レチクル５の像をウェハ８の上に正確に投影することができる。
なお、本実施例では積層ピエゾアクチュエータを駆動手段として用いたが、モータとボールネジを組み合わせた直動機構を用いてもよい。
【００１４】
以上の実施例１によると、以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-２）リンク機構の形状が第１の方向において略対称であるため、最終変位出力部の第１の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-３）アクチュエータを挟んで前記第２の方向の両側に、略同一形状の２組のリンク機構をアクチュエータに対して略対称の位置に配したため、リンク機構内に発生する第２方向の内部応力が釣り合い、最終変位出力部の第２の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-４）アクチュエータと当接する変位取り出しリンクは並進運動のみを生じて回動変位は生じないため、アクチュエータに曲げ方向の撓み応力が発生せず、アクチュエータの破壊を回避できる。
（１-５）剛体リンク部と弾性ヒンジ部からなるリンク機構を単一のブロック状母材から製作できるため、複数部品の結合による寸法精度低下と剛性低下が回避できるほか、組み立てが容易で小型化にも有利である。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
【実施例２】
【００１５】
以上説明した本発明の実施例１の駆動装置では、駆動装置本体１１１のリンク機構はＸ軸方向に略対称な構造をなしていたが、以下に説明される本発明の実施例２の駆動装置はＸ方向の形状を非対称とし、構造の簡略化とＸ軸方向の剛性向上を図ったものである。
図８（ａ）は本発明の実施例２の駆動装置本体の側面図、図８（ｂ）はリンク機構の動作説明図である。
本発明の実施例２の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例２の駆動装置は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において非対称形状に構成され、
前記駆動手段は前記第１の軸の方向の一端が前記駆動装置の固定部に実質的に固定されるとともに、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において前記駆動手段の固定部とは反対側に配置される。
さらに、本発明の実施例２の駆動装置は、前記方向変換手段は略同一形状の２組のリンク機構から成り、
前記２組のリンク機構は前記駆動手段を挟んで互いに反対側に配置される。
さらに、本発明の実施例２の駆動装置は、前記変位取り出し手段は前記第１の軸の方向に略平行移動する。
さらに、本発明の実施例２の駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図８（ａ）において、固定鏡筒１０１は平坦部を示す。駆動装置本体２１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。  積層型ピエゾアクチュエータ２１２は、実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じ構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ２１３はアクチュエータ２１２の寸法誤差を補正するためのもので、駆動装置本体２１１とアクチュエータ２１２の間に介在される。
駆動装置取付ネジ２１４は、固定鏡筒１０１の裏面から駆動装置本体２１１をネジ締結する。
駆動装置本体２１１の平面図は省略するが、実施例１の駆動装置１１０と同様に、ピエゾアクチュエータ２１２の手前側に配置されたリンク機構と同一断面形状のリンク機構が、アクチュエータ２１２を挟んでその向こう側にも配置されている。
また、駆動装置本体２１１の製作方法は実施例１の駆動装置本体１１１と同様なため説明は省略する。
【００１６】
次に図８（ａ）を用いて駆動装置の組み立て方法を説明する。
まず、駆動装置本体２１１の中央空間にピエゾアクチュエータ２１２を装填する。
次にピエゾ固定部２１１ｂに設けられたピエゾ調整ネジ穴２１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ２１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ２１２の底部２１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ２１２の出力端２１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク２１１ａの右端面に圧接させる。これでピエゾアクチュエータ２１２の装着が完了する。
次にピエゾアクチュエータ２１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ２１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
次に図８（ｂ）を用いてリンク機構の動作を説明する。
駆動装置本体２１１の右端に設けられたピエゾ固定部２１１ｂは、底部２１１ｗから連続した剛体部であるため、ピエゾアクチュエータ２１２の全長ＬがＸ軸方向にｄＬだけ伸張すると、ピエゾ固定部は不動のため、左端の変位取り出しリンク２１１ａのみが左方に−ｄＬだけ変位する。  次にＸ軸に対して略４５度の傾斜を有するリンクからなる、いわゆるパンタグラフ構造を有する方向変換リンク２１１ｃが回動し、変位取り出しリンク２１１ａはＸ方向への変位のほかにＺ方向にもおよそｄＬだけ上昇する。  次にレンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ軸方向におよそ２ｄＬだけ上昇するため、レンズ枠駆動リンク２１１ｇ上面の図示されないレンズ枠取付ネジ穴に結合された図示されないレンズ枠１０４もおよそ２ｄＬだけＺ方向に上昇する。
【００１７】
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ２１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク２１１ｇがＺ方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク２１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その下部にはサポートリンク２１１ｅが、また右端にはサポートリンク２１１ｆが設けられる。  次に右端のサポートリンク２１１ｆは平行リンク機構を構成するため、レンズ枠駆動リンク２１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、かつＹ軸周りの回転運動も規制される。
また、レンズ枠駆動リンク２１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、図８（ａ）で説明したように、レンズ枠駆動リンク２１１ｇと同一断面形状を有した不図示のカウンターリンク１１１ｈが、ピエゾアクチュエータ２１２を挟んで反対側に設けられる。
次に２組のリンク機構は、その左側はＹ軸方向に延伸した変位取り出しリンク２１１ａで連結され、右側はピエゾ固定部２１１ｂで連結される。
このため、ピエゾアクチュエータ２１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク２１１ｇとカウンターリンク２１１ｈは等量だけＺ方向に変位し、かつＹ方向へのせん断剛性が高い構造に構成される。  このため、レンズ枠取付ネジ穴２１１ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制され、レンズ枠１０４をＺ方向に正確に駆動することができる。
また、変位取り出しリンク２１１ａ及び１１１ｂはＸ軸方向及びＺ軸方向に並進移動するが、ピエゾアクチュエータ２１２の右端２１２ｂは固定されるため、厳密には変位取り出しリンク２１１ａはＹ軸まわりに微小量回動変位する。  
但しその量は非常に僅かであるため、ピエゾアクチュエータ２１２に生ずる曲げ方向のたわみ応力も微小であり、脆性材であるピエゾアクチュエータ２１２の破壊を防ぐことができる。
また、実施例２の駆動装置２１１を図３の駆動装置１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００１８】
以上説明した実施例２によると、実施例１にて説明した以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-３）アクチュエータを挟んで前記第２の方向の両側に、略同一形状の２組のリンク機構をアクチュエータに対して略対称の位置に配したため、リンク機構内に発生する第２方向の内部応力が釣り合い、最終変位出力部の第２の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-４）アクチュエータと当接する変位取り出しリンクは並進運動のみを生じて回動変位は生じないため、アクチュエータに曲げ方向の撓み応力が発生せず、アクチュエータの破壊を回避できる。
（１-５）剛体リンク部と弾性ヒンジ部からなるリンク機構を単一のブロック状母材から製作できるため、複数部品の結合による寸法精度低下と剛性低下が回避できるほか、組み立てが容易で小型化にも有利である。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
が同様に得られるとともに、効果（１−２）に代わって、
（２-２）アクチュエータの一端が固定部に連結されるため、リンク機構の第１の方向の剛性が高くでき、外部から有害な振動が伝わった際の共振を低減することができる。
【実施例３】
【００１９】
以上説明した本発明の実施例１及び実施例２の駆動装置では、アクチュエータの出力変位方向に対して略４５度の角度をなす方向変換リンク、いわゆるパンタグラフ状のリンクを用いて出力変位の方向変換を行なっていたが、以下に示す本発明の実施例３の駆動装置は、Ｌ字型のてこ状リンクを用いて薄型化と不要変位防止の両立を図ったものである。
図９ないし図１１は、本発明の実施例３に係わる図である。
本発明の実施例３の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例３の駆動装置は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において略対称形状に構成される。
さらに、本発明の実施例３の駆動装置は、前記変位取り出し手段は前記第２の軸まわりに回動変位する。
さらに、本発明の実施例３の駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図９は本発明の実施例３の駆動装置の詳細図で、図９（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図９（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は実施例１と同様、図示のように定義する。
固定鏡筒１０１は図３に示される平坦部を表わす。
駆動装置本体３１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。
積層型ピエゾアクチュエータ３１２は、実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同様の構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ３１３はアクチュエータ３１２の寸法誤差を補正するためのもので、駆動装置本体３１１とアクチュエータ３１２の間に介在される。
駆動装置取付ネジ３１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動装置本体３１１の上面側よりネジ締結される。
【００２０】
図１０は駆動装置本体３１１からピエゾアクチュエータ３１２とピエゾ調整ネジ３１３を取り除いたリンク機構を示したもので、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は斜視図である。
図９と図１０を用いて駆動装置本体１１１の製作方法を説明する。
まず、母材となる金属ブロックから、リンク機構の最外形をなす面、及び図１０（ａ）に示した機構の底部３１１ｗをフライス加工にて除去する。
続いてこのフライス加工で残った底部３１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴３１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に図９（ｂ）に図示されるスリットをワイヤ放電加工により形成し、リンク部である変位取り出しリンク３１１ａ、３１１ｂ、方向変換リンク３１１ｃ、３１１ｄ、サポートリンク３１１ｅ、３１１ｆ、レンズ枠駆動リンク３１１ｇ、レンズ枠取付ネジ穴３１１ｊ、ピエゾ当接部３１１ｋ、ピエゾ調整ネジ穴３１１ｍ、底部穴３１１ｐ、ピエゾ受けリンク３１１ｑ、３１１ｒ、直動変換リンク３１１ｓ、３１１ｔを構成し、これらリンク部を連結する弾性ヒンジ部を構成する。
最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴３１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴３１１ｍ、及び固定鏡筒に締結するための３箇所の穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。
以上の工程により、駆動装置本体３１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造できる。
【００２１】
図１１は駆動装置本体３１１のリンク機構を説明するための図で、図１１（ａ）はピエゾアクチュエータ３１２が伸張したときのリンク機構側面図、図１１（ｂ）は該リンク機構の模式図である。
以下、図９と図１１を用いて駆動装置本体３１１の組み立て手順と動作原理について説明する。
まず図９（ａ）において、駆動装置本体３１１の中央空間にピエゾアクチュエータ３１２を装填する。  次にピエゾ調整ネジ穴３１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ３１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ３１２の底部３１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ３１２の出力端１１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク３１１ｑの右端面に圧接させる。
これによりピエゾアクチュエータ３１２の装着が完了する。
次にピエゾアクチュエータ３１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ１１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
この結果、図１１（ｂ）に示したように、一方のピエゾ受けリンク３１１ｑは左方に−ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク３１１ｒは右方にｄＬ／２だけ変位し、該変位は弾性ヒンジＨ３１及びＨ３６にて連結された変位取り出しリンク３１１ａ及び３１１ｂに伝達される。  ここで、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ａは、Ｘ軸方向右側に延伸した方向変換リンク３１１ｃと一体化されたＬ字状リンクの一部であり、このＬ字状リンクは弾性ヒンジＨ３２を中心に、すなわちＹ軸まわりに回動可能で、かつ右端部は弾性ヒンジＨ３３を介して直動変換リンク３１１ｓに連結される。
同様にＹ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ｂａはＸ軸方向左側に延伸した方向変換リンク３１１ｄと一体化されたＬ字状リンクの一部であり、このＬ字状リンクは弾性ヒンジＨ３７を中心に、すなわちＹ軸まわりに回動可能で、かつ左端部は弾性ヒンジＨ３８を介して直動変換リンク３１１ｔに連結される。
以上説明した構造において、ピエゾ受けリンク３１１ｑのＸ軸方向変位ｄＸ１は、Ｌ字型リンクの回動に変換され、直動変換リンク３１１ｓのＺ軸方向変位ｄＺ３に変換される。  ここでｄＸ１に対するｄＺ３の比率である変位拡大率は、ヒンジＨ３６とＨ３７の間隔と、ヒンジＨ３７とＨ３８の間隔の比率に一致する。
本実施例３においては、この変位拡大率がおよそ３となるようにリンク長及びヒンジ位置が設定されている。
同様に、右側の各リンク３１１ｒ、３１１ｂ、３１１ｄと各ヒンジＨ３６、Ｈ３７、Ｈ３８は前記左側のリンク機構に対して対称形状に構成される。
従ってピエゾアクチュエータ３１２の伸張変位ｄＬは、ピエゾ受けリンク３１１ｑの変位−ｄＬ／２、及びピエゾ受けリンク３１１ｒの変位ｄＬ／２に分配され、Ｌ字型リンクで方向変換および変位拡大が施され、最終的にレンズ枠駆動リンク３１１ｇのＺ方向変位（３／２）×ｄＬに変換される。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ３１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク３１１ｇがＺ方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク３１１ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが好適である。
このため、このような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク３１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、レンズ枠駆動リンク３１１ｇの下部にはサポートリンク３１１ｅ及び３１１ｆが連結される。
このサポートリンク３１１ｅ及び３１１ｆにより、レンズ枠駆動リンク３１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、Ｚ軸方向のみ変位可能となる。
また、サポートリンク３１１ｅ及び３１１ｆは、レンズ枠駆動リンク３１１ｇのＹ軸方向の移動規制にも役立っているが、本実施例３では方向変換リンクの回動軸がねじれるのを防止するため、回動軸となる弾性ヒンジＨ３２及びＨ３７の回動軸方向の長さを長大にしている。
その様子を図１０にて説明するが、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク３１１ａの底面にワイヤ放電加工で形成されたヒンジＨ３２は、駆動装置本体３１１のＹ軸方向において可能な限り最大の寸法にて形成されている。
このため、方向変換リンク３１１ｃのＺ軸まわりのねじり剛性を高くでき、直動リンク３１１ｓとの結合部Ｈ３３がＹ軸方向に変位するのを防止している。また、右側のヒンジＨ３７も同様の構成となっている。
以上説明した構成により、ピエゾアクチュエータ３１２の伸張変位が所定の比率にて拡大及び方向変換され、レンズ枠駆動リンク３１１ｇをＺ軸方向に変位させる。
そこで、その際に、Ｘ方向及びＹ方向への不要変位発生を防止しているので、図示されないレンズ枠をＺ方向のみに正確に駆動することができる。
また、ヒンジＨ３１とＨ３３の間隔、及びＨ３７とＨ３８の間隔を所望の値に設定することで、ピエゾアクチュエータ３１２の変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
また、実施例３の駆動装置３１１を図３の駆動装置１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００２２】
以上説明した本発明の実施例３よると、実施例１にて説明した以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-２）リンク機構の形状が第１の方向において略対称であるため、最終変位出力部の第１の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-５）剛体リンク部と弾性ヒンジ部からなるリンク機構を単一のブロック状母材から製作できるため、複数部品の結合による寸法精度低下と剛性低下が回避できるほか、組み立てが容易で小型化にも有利である。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
が同様に得られるとともに、効果（１−３）（１−４）に代わって、
（３-３）不要変位の発生を防止するカウンターリンクを廃止したため、さらに小型化できるとともに、カウンターリンクの負荷抵抗がないため、より低出力のアクチュエータでも同等の駆動変位を得ることができる。
（３-４）変位取り出しリンクと方向変換リンクのリンク長の設定自由度が高いため、ピエゾアクチュエータの変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
【実施例４】
【００２３】
以上説明した本発明の実施例３の駆動装置では、駆動装置本体３１１のリンク機構はＸ軸方向に略対称な構造をなしていたが、以下に説明される本発明の実施例４の駆動装置では、既に説明された実施例２と同様にＸ方向の形状を非対称とし、構造の簡略化を図ったものである。
図１２（ａ）は本発明の実施例４の駆動装置本体の側面図、図１２（ｂ）はリンク機構の動作説明図である。
本発明の実施例４の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例４の駆動装置は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において非対称形状に構成され、
前記駆動手段は前記第１の軸の方向の一端が前記駆動装置の固定部に実質的に固定されるとともに、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において前記駆動手段の固定部とは反対側に配置される。
さらに、本発明の実施例４の駆動装置は、前記変位取り出し手段は前記第２の軸まわりに回動変位する。
さらに、本発明の実施例４の駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図１２（ａ）において、固定鏡筒１０１は平坦部を示している。  駆動装置本体４１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。  積層型ピエゾアクチュエータ４１２は、実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じ構成で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。
ピエゾ調整ネジ４１３はアクチュエータ４１２の寸法誤差を補正するためのもので、駆動装置本体４１１とアクチュエータ４１２の間に介在される。
駆動装置取付ネジ４１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動装置本体４１１の上面側よりネジ締結される。
駆動装置本体４１１の平面図は省略するが、実施例３の駆動装置と同様に、リンク機構はピエゾアクチュエータ４１２の手前側のみに配置される。
また、駆動装置本体４１１の製作方法は実施例１の駆動装置本体１１１と同様なため、説明は省略する。
【００２４】
次に図１２（ａ）を用いて駆動装置の組み立て方法を説明する。
まず、駆動装置本体４１１の中央空間にピエゾアクチュエータ４１２を装填する。
次にピエゾ固定部４１１ｂに設けられたピエゾ調整ネジ穴４１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ４１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ４１２の底部４１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ４１２の出力端４１２ａをリンク機構の変位取り出しリンク４１１ａの右端面に圧接させる。これによりピエゾアクチュエータ４１２の装着が完了する。
このためピエゾアクチュエータ４１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ４１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。
次に図１２（ｂ）を用いてリンク機構の動作を説明する。
駆動装置本体４１１の右端に設けられたピエゾ固定部４１１ｂは、底部４１１ｗから連続した剛体部であるため、ピエゾアクチュエータ４１２の全長ＬがＸ軸方向にｄＬだけ伸張すると、ピエゾ固定部は不動のため、左端の変位取り出しリンク４１１ａのみが左方にｄＸ１＝−ｄＬだけ変位する。
このため、変位取り出しリンク４１１ａと方向変換リンク４１１ｃが一体となったＬ字型の方向変換リンクが弾性ヒンジＨ４２を中心に回動し、直動変換リンク４１１ｓをＺ軸にｄＺ３だけ上昇させる。
この際の、ｄＸ１に対するｄＺの比率は実施例３で説明した原理と同様に、３個のヒンジ間の寸法で決定される。
本実施例４でも、変位拡大率はおよそ３となるように設定されている。
このため、ピエゾアクチュエータ４１２の伸張変位ｄＬに対して、レンズ枠駆動リンク４１１ｇはＺ軸方向におよそ３ｄＬだけ上昇するため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇ上面の図示されないレンズ枠取付ネジ穴４１１に結合された図示されないレンズ枠１０４もおよそ３ｄＬだけＺ方向に上昇する。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ４１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク４１１ｇがＺ方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク４１１ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが望ましい。
そこでこのような特性を実現するために、実施例３と同様の補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク４１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇの下部にはサポートリンク４１１ｅが、また右端にはサポートリンク４１１ｆが設けられる。
右端のサポートリンク４１１ｆは平行リンク機構をなすため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制され、かつＹ軸周りの回転自由度も規制される。
また、サポートリンク４１１ｆがレンズ枠駆動リンク４１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するのに役立っているが、更に実施例３と同様、変位取り出しリンク４１１ａはＹ軸方向に延伸しているため、Ｌ字型方向変換リンクの回転中心をなす弾性ヒンジＨ４２もＹ軸方向に長大になり、Ｌ字型方向変換リンクのＺ軸まわりのねじれを防止できる。
このため、レンズ枠駆動リンク４１１ｇに設けられたレンズ枠取付ネジ穴２１１ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ方向に正確に駆動することができる。
また、実施例４の駆動装置２１１を図３の駆動装置１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００２５】
以上説明した実施例４によると、実施例１にて説明した以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-５）剛体リンク部と弾性ヒンジ部からなるリンク機構を単一のブロック状母材から製作できるため、複数部品の結合による寸法精度低下と剛性低下が回避できるほか、組み立てが容易で小型化にも有利である。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
が同様に得られるとともに、効果（１−２）ないし（１−４）に代わって、
（４-２）アクチュエータの一端が固定部に連結されるため、リンク機構の第１の方向の剛性が高くでき、外部から有害な振動が伝わった際の共振を低減することができる。
（４-３）不要変位の発生を防止するカウンターリンクを廃止したため、さらに小型化できるとともに、カウンターリンクの負荷抵抗がないため、より低出力のアクチュエータでも同等の駆動変位を得ることができる。
（４-４）変位取り出しリンクと方向変換リンクのリンク長の設定自由度が高いため、ピエゾアクチュエータの変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
【実施例５】
【００２６】
以上説明した実施例１から実施例４のでは、アクチュエータの出力変位を取り出す部材と、該変位の方向変換を行なうリンク機構部材を、ひとつの母材から製作可能な形状としていたが、以下に説明される本発明の実施例５の駆動装置は両部材を２つに構成し、更なる薄型化を図ったものである。
図１３ないし図１５は、本発明の実施例５の駆動装置に係わる図である。
本発明の実施例５の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例５の駆動装置は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において略対称形状に構成される。
さらに、本発明の実施例５の駆動装置は、前記変位取り出し手段は前記第３の軸まわりに回動変位する。
さらに、本発明の実施例５の駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は個別の部材から製作されたのち、結合される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図１３は本発明の駆動装置詳細図で、図１３（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図１３（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は実施例１と同様、図示のように定義する。
固定鏡筒１０１は図３に示した平坦部を表わす。  駆動装置本体５１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構を構成する。  積層型ピエゾアクチュエータ５１２は、実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同じく構成され、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。  ピエゾ調整ネジ５１３はアクチュエータ１１２の寸法誤差を補正するためのもので、駆動装置本体５１１とアクチュエータ５１２の間に介在される。  駆動装置取付ネジ５１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動装置本体５１１の上面側よりネジ締結される。
方向変換部材５１５は、ピエゾアクチュエータ５１２から駆動装置本体５１１に伝達された出力変位をＺ軸方向に変換する。
変換部材結合ネジ５１６は、駆動装置本体５１１の変位出力部である連結リンク５１１ｅ及び５１１ｆと、方向変換部材５１５の変位入力部である水平リンク５１５ａ及び５１５１ｂを結合する。
変換部材取付ネジ５１７は、固定鏡筒１０１に対して方向変換部材５１５の上面側よりネジ締結する。
【００２７】
図１４は駆動装置本体１１１からピエゾアクチュエータ１１２とピエゾ調整ネジ１１３を取り除いたリンク機構を示したもので、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は側面図、図１４（ｃ）は斜視図である。
図１４を用いて駆動装置本体５１１と方向変換部材５１５の製作方法を説明する。
まず駆動装置本体５１１は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから、図１４（ａ）に示したリンク機構の外形部をワイヤ放電加工により形成する。
次に、穴あけ加工機を用いて、中央のネジ用丸穴を加工したのち、両側の腕部側面から取付ネジ穴の下穴およびネジの逃げ穴を加工する。  最後にピエゾ調整ネジ５１３を装填するための調整ネジ穴５１１ｍをネジ加工し、加工が完了する。
次に方向変換部材５１５は、母材となる所定厚さの板状金属ブロックから、図１４（ｂ）に示したリンク機構の外形部及びスリット部をワイヤ放電加工により形成する。  次に穴あけ加工機を用いて、図１４（ａ）の中央に示したレンズ枠取付ネジ穴５１５ｊの下穴を加工したのち、両側側面から取付ネジ穴の下穴およびネジの逃げ穴を加工する。  最後にレンズ枠取付ネジ穴５１５ｊと、水平リンク５１５ａ及び５１５ｂの下穴にネジ加工し、加工が完了する。
次に図１３及び図１４を用いて実施例５の駆動装置の組立手順を説明する。
まず図１４（ｃ）の斜視図において、方向変換部材５１５の２箇所の窓部に対して駆動装置本体５１１の両側腕部を挿入し、両者を図１３（ａ）に示したように変換部材結合ネジ５１６にて結合する。  次に駆動装置本体５１１の中央空間にピエゾアクチュエータ５１２を装填し、次にピエゾ調整ネジ穴５１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ５１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ５１２の底部５１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ５１２の出力端５１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク５１１ｑの右端面に圧接させる。  このためピエゾアクチュエータ５１２の装着が完了する。  最後に駆動装置取付ネジ５１４と変換部材取付ネジ５１７を用いて、上記リンク機構を固定鏡筒１０１にネジ止めし、組み立てが完了する。
【００２８】
図１５は駆動装置本体５１１及び方向変換部材５１５のリンク動作を説明するための図で、駆動装置本体５１１は図１４（ａ）の平面図を模式化したもの、方向変換部材５１５は同図（ｂ）の側面図を模式化したものである。
以下に、図１３ないし図１５を用いて実施例５の駆動装置の動作原理について説明する。
ピエゾアクチュエータ５１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ５１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。  このため、図１５の上図に示したように、一方のピエゾ受けリンク５１１ｑは左方にｄＸ１＝−ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク５１１ｒは右方にｄＸ２＝ｄＬ／２だけ変位する。  このため、ヒンジＨ５２及びＨ５７を中心に回動可能に構成され、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク５１１ａ及び５１１ｂは、Ｚ軸まわりに所定の微小角度だけ回動する。  このため、連結リンク５１１ｅはｄＸ３だけ変位し、連結リンク５１１ｆはｄＸ４だけ変位する。
連結リンク５１１ｅ及び５１１ｆのＸ軸方向の変位は、図１５の下図に示したように、方向変換部材５１５の水平リンク５１５ａ及び５１５ｆに伝達される。
このため、Ｘ軸に対して略４５度の角度に配置された方向変換リンク５１５ｃ及び５１５ｄが回動し、レンズ枠駆動リンク５１５ｇをＺ軸方向にｄＺ５だけ上昇させる。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ５１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク５１５ｇがＺ方向に変位するが、該リンクはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが好適である。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク５１５ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その左右両側にサポートリンク５１５ｅ及び５１５ｆが連結される。
このリンクにより、レンズ枠駆動リンク５１５ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は規制される。
また、レンズ枠駆動リンク５１５ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、他のサポートリンク５１５ｓ及び５１５ｔが設けられる。
サポートリンク５１５ｓ及び５１５ｔは水平リンク５１５ａ及び５１５ｂの中央よりに配置され、水平リンクのＸ軸方向の自由度を維持したまま、Ｙ軸方向の自由度を規制している。
そこで、水平リンク５１５ａ及び５１５ｂＹ軸方向の規制効果は、方向変換リンク５１５ｃ及び５１５ｄを介してレンズ枠駆動リンク５１５ｇに伝達される。
以上説明した構成により、レンズ枠取付リンク５１５ｇ上のネジ穴５１５ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制されるため、レンズ枠１０４をＺ方向に正確に駆動することができる。
また、ヒンジＨ５１、Ｈ５２、Ｈ５３の間隔、及びＨ５６、Ｈ５７，Ｈ５８の間隔を所望の値に設定することで、ピエゾアクチュエータ５１２の変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
また、実施例５の駆動装置５１１及び５１５を図３の駆動装置１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００２９】
以上説明した実施例５によると、実施例１にて説明した以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-２）リンク機構の形状が第１の方向において略対称であるため、最終変位出力部の第１の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
が同様に得られるとともに、効果（１−３）ないし（１−５）に代わって、
（５-３）最終変位出力部の両側に隣接してＸ軸方向の自由度を規制するリンクを設けたため、最終変位出力部のＸ軸方向の不要変位を極小化できるとともに、該方向の剛性を極めて高くできる。
（５-４）変位取り出しリンクに設けられた３箇所の弾性ヒンジ位置の設定自由度が高いため、ピエゾアクチュエータの変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
（５-５）アクチュエータの出力変位取り出し部材と、取り出した変位の方向変換部材を別部材として製作する構造としたため、リンク機構最厚部の寸法をアクチュエータの高さと同等程度に薄くすることが可能で、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を更に短縮した薄型駆動装置が提供できる。
【実施例６】
【００３０】
以下に説明される本発明の実施例６の駆動装置は、実施例３と実施例５を組み合わせることで更に機械的特性を改善した駆動装置を実現するものである。
図１６ないし図１８は、本発明の実施例６の駆動装置に係わる図である。
本発明の実施例６の駆動装置は、全長の変化、もしくは、変位出力部の移動により、第１の軸の方向に駆動変位を発生する駆動手段と、
前記駆動変位を取り出すために前記第１の軸の方向と直交する第２の軸の方向に延伸する変位取り出し手段と、
前記変位取り出し手段の変位を前記第１及び第２の軸の方向と直交する第３の軸の方向に変換する方向変換手段と、から成り、
前記方向変換手段は前記駆動手段に対して前記第２の軸の方向に配置される。
さらに、本発明の実施例６の駆動装置は、前記方向変換手段は前記第１の軸の方向において略対称形状に構成される。
さらに、本発明の実施例６の駆動装置は、前記変位取り出し手段は前記第２の軸まわりに回動変位する。
さらに、本発明の実施例６の駆動装置は、前記変位取り出し手段と方向変換手段は実質上単一の部材から製作される。
さらに、本発明の実施例の光学要素駆動装置は、光学要素と、
前記光学要素の近傍に配置された前記駆動装置と、
前記駆動装置を保持する筐体と、
前記駆動装置の制御手段と、を備える。
図１６は本発明の実施例６の駆動装置の詳細図で、図１６（ａ）はレンズの光軸方向上方から俯瞰した平面図、図１６（ｂ）はレンズ中心から見た側面図である。
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は実施例１と同様、図示のように定義する。１０１は図３に示した固定鏡筒の平坦部を表わす。駆動装置本体６１１は、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構をなしている。
積層型ピエゾアクチュエータ６１２は、実施例１のピエゾアクチュエータ１１２と同様に構成され、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向の全長が印加電圧に略比例して増加する。ピエゾ調整ネジ６１３はアクチュエータ６１２の寸法誤差を補正するためのもので、駆動装置本体６１１とアクチュエータ６１２の間に介在される。
駆動装置取付ネジ６１４は、固定鏡筒１０１に対して駆動装置本体６１１の上面側よりネジ締結する。
【００３１】
図１７は駆動装置本体６１１からピエゾアクチュエータ６１２とピエゾ調整ネジ６１３を取り除いたリンク機構を示したもので、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は斜視図である。
図１７を用いて駆動装置本体６１１の製作方法を説明する。
まず母材となる金属ブロックから、リンク機構の外形、及び図１７（ａ）に示した機構の底部６１１ｗをフライス加工にて除去する。  続いて、図１７（ｃ）に示した上面２箇所Ｍ１、Ｍ２をフライス加工にて除去し、溝部Ｍ１、Ｍ２を形成する。  このフライス加工は、後述するワイヤ放電加工で形成する弾性ヒンジＨ６３及びＨ６８が、不要な箇所に創生されるのを防止するためである。  次に、フライス加工で残った底部６１１ＷのコーナーＲ部を除去するために、底部穴６１１ｐをワイヤ放電加工で形成する。
次に図１７（ｂ）の側面図に描写されているスリットをワイヤ放電加工により形成し、リンク部である６１１ａ、６１１ｂ、６１１ｃ、６１１ｄ、６１１ｅ、６１１ｆ、６１１ｇ、６１１ｈ、６１１ｉ、６１１ｊ、６１１ｋ、６１１ｌ、６１１ｍ、６１１ｎ、６１１ｏ、６１１ｐ、６１１ｑ、６１１ｒ、６１１ｓ、６１１ｔ、６１１ｕ、６１１ｖ、６１１ｗ、６１１ｘ、６１１ｙ、及びこれらリンク部を連結する弾性ヒンジ部を形成する。  その後フライス加工にて、図１７（ｃ）に示したＭ３，Ｍ４の箇所を除去し、ザグリ部Ｍ３，Ｍ４を形成する。  このフライス加工は、前記ワイヤ放電加工で形成された弾性ヒンジＨ６１及びＨ６６の不要部分を削除するためである。
最後に穴あけ機でレンズ枠取付ネジ穴６１１ｊ、ピエゾ調整ネジ穴６１１ｍ、及び固定鏡筒に締結するための３箇所の穴を穿孔し、ネジ加工を行なってリンク機構が完成する。
以上の工程により、駆動装置本体６１１のリンク機構が単一の金属ブロックから製造できる。
【００３２】
次に図１６を用いて実施例６の駆動装置の組立手順を説明する。
まず駆動装置本体６１１の中央空間にピエゾアクチュエータ６１２を装填する。  次にピエゾ調整ネジ穴６１１ｍの右側からピエゾ調整ネジ６１３をねじ込んでピエゾアクチュエータ１１２の底部６１２ｂを左方向に押し、ピエゾアクチュエータ６１２の出力端６１２ａをリンク機構のピエゾ受けリンク６１１ｑの右端面に圧接させる。
これによりピエゾアクチュエータ６１２の装着が完了する。
次に駆動装置取付ネジ６１４を用いて、上記駆動装置本体６１１を固定鏡筒１０１にネジ止めし、組み立てが完了する。
【００３３】
図１８は駆動装置本体６１１のリンク動作を説明するための図で、図１８（ａ）は図１６（ｂ）と同一の側面図、図１８（ｂ）はこれを模式化したものである。
以下に、図１６、図１７、図１８を用いて本発明の実施例６の駆動装置の動作原理について説明する。
まず、ピエゾアクチュエータ６１２の右端底部に設けられた２本の電極端子に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ６１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。  このため、一方のピエゾ受けリンク６１１ｑは左方にｄＸ１＝−ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク６１１ｒは右方にｄＸ２＝ｄＬ／２だけ変位し、この変位はヒンジＨ６１及びＨ６６を介して、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂに伝達される。  ここで、変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂはヒンジＨ６２及びＨ６７を中心に回動可能に構成されているので、変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂはＹ軸まわりに所定の微小角度だけ回動する。  このため、変位取り出しリンク６１１ａの上端はＸ軸方向におよそｄＸ３＝−ｄＬだけ変位し、リンク６１１ｂの上端はＸ軸方向におよそｄＸ３＝ｄＬだけ変位する。  この際、両変位取り出しリンク６１１ａ及び６１１ｂはヒンジＨ６３及びＨ６８を介してＸ軸方向に延伸する水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙと連結されているため、水平リンク６１１ｈはＸ軸方向におよそｄＸ３＝−ｄＬだけ変位し、水平リンク６１１ｙはＸ軸方向におよそｄＸ３＝ｄＬだけ変位する。  このため、Ｘ軸に対して略４５度の角度に配置された方向変換リンク６１１ｃ及び６１１ｄが回動し、レンズ枠駆動リンク６１１ｇをＺ軸方向にｄＺ５≒ｄＬだけ上昇させる。
以上説明したように、ピエゾアクチュエータ６１２の伸張に伴ってレンズ枠駆動リンク６１１ｇがＺ方向に変位するが、レンズ枠駆動リンク６１１ｇはＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向には変位しないことが好適である。
そこでこのような特性を実現するために、以下のような補助リンクが設けられる。
まず、レンズ枠駆動リンク６１１ｇのＸ軸方向の移動を規制するため、その左右両側にサポートリンク６１１ｅ及び６１１ｆが連結される。  このサポートリンク６１１ｅ及び６１１ｆにより、レンズ枠駆動リンク６１１ｇはＺ軸方向の変位自由度は有するが、Ｘ軸方向の自由度は強固に規制される。  
また、レンズ枠駆動リンク６１１ｇのＹ軸方向の移動を規制するため、他のサポートリンク６１１ｓ及び６１１ｔが設けられる。  サポートリンク６１１ｓ及び６１１ｔは水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙの中央よりに配置され、水平リンクのＸ軸方向の自由度を維持したまま、Ｙ軸方向の自由度を規制している。  そこで、水平リンク６１１ｈ及び６１１ｙのＹ軸方向の規制効果は、方向変換リンク６１１ｃ及び６１１ｄを介してレンズ枠駆動リンク６１１ｇに伝達される。
次にヒンジＨ６１ないしＨ６３の形状について補足する。
ヒンジＨ６３は、図１８（ａ）の側面図に示したごとくワイヤ放電加工によって形成されるが、変位取り出しリンク６１１ａと水平リンク６１１ｈのみを連結するため、その奥行き方向の寸法は、図１７（ａ）の平面図に示されたサポートリンク６１１ａのＹ軸方向寸法に一致した範囲のみに限定する必要がある。  
そこで前述したように、ワイヤ放電加工に先立って、図１７（ａ）に示した溝部Ｍ１をあらかじめフライス加工で除去することにより、ヒンジ６３を変位取り出しリンク６１１ａと水平リンク６１１ｈの連結部のみに形成することができる。
ヒンジＨ６１も図１８（ａ）の側面図に示されるようにワイヤ放電加工によって形成されるが、ヒンジＨ６１は変位取り出しリンク６１１ａとピエゾ受けリンク６１１ｑのみを連結するため、その奥行き方向の寸法は、図１７（ａ）の平面図に示されたピエゾ受けリンク６１１ｑのＹ軸方向寸法に一致した範囲のみに限定する必要がある。
そこで前述したように、ワイヤ放電加工に先立って、図１７（ｃ）に示した溝部Ｍ３をあらかじめフライス加工で除去することにより、ヒンジＨ６１を変位取り出しリンク６１１ａとピエゾ受けリンク６１１ｑの連結部のみに形成することができる。
また、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク６１１ａの回動中心となるヒンジＨ６２は、フライス加工で除去されることなく、ワイヤ放電加工のみの加工で形成されるため、図１７（ａ）のＹ軸方向において、駆動装置本体６１１の上端から下端まで連続して形成される。
従って、変位取り出しリンク６１１ａはＹ軸周りの回動のみが許容され、Ｘ軸及びＺ軸周りのねじれに対しては非常に高い剛性を有する。  また、これらの弾性ヒンジＨ６１ないしＨ６３と対称の位置にある弾性ヒンジＨ６６ないしＨ６８も、同様の手順で形成される。
以上説明した構成により、レンズ枠取付リンク６１１ｇ上のネジ穴６１１ｊの領域はＺ方向のみに変位し、Ｘ方向及びＹ方向への自由度が規制されるため、図示されないレンズ枠をＺ方向に正確に駆動することができる。
また、実施例６の駆動装置６１１を図３の駆動装置１１０と置き換え、図６及び図７で説明した制御ブロックと制御フローを用いることで、実施例１と同様の作用を得ることができる。
【００３４】
以上の実施例６によると、実施例１にて説明した以下の効果を奏する。
（１-１）第１の方向に延伸した積層ピエゾアクチュエータ等の駆動手段を用い、第１の方向と直交する第２の方向にリンク機構を配し、該リンク機構は前記第１の方向に生じたアクチュエータの出力変位を前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に変換することで、最終変位出力方向である第３の方向の寸法を短縮した薄型駆動装置が提供できる。
（１-２）リンク機構の形状が第１の方向において略対称であるため、最終変位出力部の第１の方向への不要変位を極めて少なくすることができる。
（１-５）剛体リンク部と弾性ヒンジ部からなるリンク機構を単一のブロック状母材から製作できるため、複数部品の結合による寸法精度低下と剛性低下が回避できるほか、組み立てが容易で小型化にも有利である。
（１-６）該駆動装置を光学要素の周囲に複数配置することで、該光学要素を所望の方向に正確に駆動しながら、光学要素と駆動装置を含めた光学要素駆動装置全体の大きさ、特に光学要素の光軸方向の厚さを低減できる。その結果、隣接する複数の光学要素に該駆動装置を搭載できるため、光学系全体の調整自由度が増し、光学性能の向上に寄与する。さらに装置全体を小型化できるので、設置面積低減と低コスト化にも有利である。
が同様に得られるとともに、効果（１−３）及び（１−４）に代わって、
（６-３）不要変位の発生を防止するカウンターリンクを廃止したため、さらに小型化できるとともに、カウンターリンクの負荷抵抗がないため、より低出力のアクチュエータでも同等の駆動変位を得ることができる。
（６-４）変位取り出しリンクに形成される３個の弾性ヒンジ位置の設定自由度が高いため、ピエゾアクチュエータの変位拡大率を所望の値に容易に設定できる。
（６-７）最終変位出力部の近傍に第１の方向への変位を規制するリンク部材を設けたため、最終変位出力部の第１の方向への剛性を高めるとともに不要変位を一層少なくすることができる。
【００３５】
以上の各実施例において、駆動手段は全長が変化する積層型ピエゾアクチュエータを例に説明したが、その他の駆動手段を用いてもよい。
その一例として、モータとボールネジを組み合わせた精密直動機構を、実施例１のリンク機構に組み込んだ例を図１９に示す。
図１９（a）の平面図において、駆動装置本体７１１は、実施例１の駆動装置本体１１１と同様に構成される。  直動アクチュエータ７１２、ステップモータあるいは超音波モータ等のモータ本体７１２ｂを備え、直動変換手段７１２ｃはリニアガイドとボールネジを組み込んだもの、変位出力部７１２ａはＸ軸方向に並進移動するものである。  モータ本体７１２ｂはネジ７１５により、変位取り出しリンク７１１ｂに締結され、変位出力部７１１ａはネジ７１６により変位取り出しリンク７１１ａに締結される。
その他の構成は実施例１と同様である。  直動アクチュエータ７１２を実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６にも適用できることは言うまでもない。
また、実施例１、実施例２、実施例４、実施例５、実施例６の方向変換リンクは、両端のヒンジ部を連結した線分とＸ軸がなすリンク角度を略４５度に構成したが、アクチュエータの出力変位特性と光学要素に要求される駆動変位最大値を勘案し、このリンク角度はおよそ２０度から７０度の間で適宜設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の駆動装置は、高剛性で薄型であるため、限られた空間内で被駆動対象を精密に駆動するための機構、特に光学要素駆動装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１の駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の駆動装置を搭載する半導体露光装置の全体構成図である。
【図３】本発明の駆動装置をレンズ駆動装置に応用した構成図である。
【図４】本発明の実施例１の駆動装置の詳細構成図である。
【図５】本発明の実施例１の駆動装置の動作説明図である。
【図６】本発明の光学要素駆動装置の制御ブロック図である。
【図７】本発明の光学要素駆動装置の制御フロー図である。
【図８】本発明の実施例２の駆動装置の構成図と動作説明図である。
【図９】本発明の実施例３の駆動装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施例３の駆動装置の構成詳細図である。
【図１１】本発明の実施例３の駆動装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施例４の駆動装置の構成図と動作説明図である。
【図１３】本発明の実施例５の駆動装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施例５の駆動装置の構成詳細図である。
【図１５】本発明の実施例５の駆動装置の動作説明図である。
【図１６】本発明の実施例６の駆動装置の構成図である。
【図１７】本発明の実施例６の駆動装置の構成詳細図である。
【図１８】本発明の実施例６の駆動装置の動作説明図である。
【図１９】本発明の駆動装置の変形例の構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１        投影レンズ
１０      レンズ制御手段
１１      レンズＣＰＵ
１２      ピエゾドライバ
２１      本体ＣＰＵ
１０１    固定鏡筒
１０２    レンズ位置検出手段
１０３    レンズ
１０４    レンズ枠
１１０    駆動装置
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１    駆動装置本体
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２    ピエゾアクチュエータ
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３    ピエゾ調整ネジ
１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂ、３１１ａ、３１１ｂ、４１１ａ、４１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ、６１１ａ、６１１ｂ、７１１ａ、７１１ｂ  変位取り出しリンク
１１１ｃ、１１１ｄ、２１１ｃ、３１１ｃ、３１１ｄ、４１１ｃ、５１５ｃ、５１５ｄ、６１１ｃ、６１１ｄ      方向変換リンク
１１１ｇ、２１１ｇ、３１１ｇ、４１１ｇ、５１５ｇ、６１１ｇ  レンズ枠駆動リンク
３１１ｑ、３１１ｒ、４１１ｑ、５１１ｑ、５１１ｒ、６１１ｑ、６１１ｒ  変位取り出しリンク
１１１ｗ、２１１ｗ、３１１ｗ、４１１ｗ、６１１ｗ  底部
７１２  直動アクチュエータ
【図１】
2006261481.tif 000003
【図２】
2006261481.tif 000004
【図３】
2006261481.tif 000005
【図４】
2006261481.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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