(57)【要約】【課題】圧電素子を用いたステージ機構の移動量を大きくする。【解決手段】ステージ機構２０は第１、第２の圧電素子２１ａ、２１ｂ、可動部２３、固定部２４、および第１、第２の腕部２５ａ、２５ｂを有する。第１、第２の腕部２５ａ、２５ｂは第１の方向に延びる。第１の腕部２５ａの第１の方向側の端部に第１の係合面と第１の連結片とを設ける。第２の方向に向かって第１の係合面と第１の連結片とが並ぶ。第２の腕部２５ｂの第３の方向側の端部に第２の係合面と第２の連結片とを設ける。第４の方向に向かって第２の係合面と第２の連結片とが並ぶ。第１の圧電素子２１ａを第１の係合面と固定部２４の内壁面との間に設ける。第２の圧電素子２１ｂを第２の係合面と固定部２４の内壁面との間に設ける。第１、第２の腕部２５ａ、２５ｂは可動部２３をそれぞれ第２、第４の方向に付勢する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って伸縮する第１、第２の圧電素子と、
前記第１の方向に沿って延びる棒状に形成され、前記第１の方向側の端部に前記第１の圧電素子の一方の端部と係合する第１の係合面部と前記第１の方向に延びる第１の連結片とが前記第１の方向と垂直な第２の方向に並ぶように設けられる第１の腕部と、
前記第１の方向に沿って延びる棒状に形成され、前記第１の方向側または前記第１の方向の逆方向である第３の方向側の端部に前記第２の圧電素子の一方の端部と係合する第２の係合面部と前記第１の方向または前記第３の方向に延びる第２の連結片とが前記第２の方向の逆方向である第４の方向に並ぶように設けられる第２の腕部と、
前記第１の圧電素子の他方の端部と係合する第１の係合壁部と前記第２の圧電素子の他方の端部と係合する第２の係合壁部とを有し、前記第１、第２の連結片に連結される固定部と、
前記第１の腕部には前記第２の方向に付勢され、前記第２の腕部には前記第４の方向に付勢される可動部とを備える
ことを特徴とするステージ機構。
【請求項２】
前記第１の腕部における前記第４の方向側の側面に第１の切欠きが設けられ、前記第２の腕部における前記第２の方向側の側面に第２の切欠きが設けられることを特徴とする請求項１に記載のステージ機構。
【請求項３】
前記第１、第２の連結片は、前記第１、第２の方向に垂直な第５の方向を軸に回動可能な状態で前記固定部に連結されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステージ機構。
【請求項４】
前記第１、第２の連結片は弾性部材により形成され、前記第１、第２の連結片は前記固定部に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステージ機構。
【請求項５】
前記第１、第２の腕部と前記可動部との間に、球体または円柱を介在させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のステージ機構。
【請求項６】
前記第１、第２の腕部と前記可動部とが、点接触または線接触することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のステージ機構。
【請求項７】
前記第１の腕部における前記第２の方向側の側部に球面または円柱面を有する第１の当接部が形成され、前記第２の腕部における前記第４の方向側の側部に球面または円柱面を有する第２の当接部が形成され、前記第１、第２の当接部を前記可動部に点接触または線接触させることを特徴とする請求項６に記載のステージ機構。
【請求項８】
前記第２の方向に沿って伸縮する第３、第４の圧電素子と、
前記第２の方向に沿って延びる棒状に形成され、前記第２の方向側の端部に前記第３の圧電素子の一方の端部と係合する第３の係合面部と前記第２の方向に延びる第３の連結片とが前記第３の方向に並ぶように設けられる第３の腕部と、
前記第２の方向に沿って延びる棒状に形成され、前記第４の方向側の端部に前記第４の圧電素子の一方の端部と係合する第４の係合面部と前記第４の方向に延びる第４の連結片とが前記第１の方向に並ぶように設けられる第４の腕部とを備え、
前記第２の係合面部と前記第２の連結片は、前記第３の方向側の端部に設けられ、
前記第２の連結片は前記第３の方向に延び、
前記固定部は、前記第３の圧電素子の他方の端部と係合する第３の係合壁部と前記第４の圧電素子の他方の端部と係合する第４の係合壁部とを有し、前記第３、第４の連結片に連結され、
前記可動部は、前記第３の腕部には前記第３の方向に付勢され、前記第４の腕部には前記第１の方向に付勢される
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のステージ機構。
【請求項９】
前記第３の腕部における前記第１の方向側の側面に第３の切欠きが設けられ、前記第４の腕部における前記第３の方向側の側面に第４の切欠きが設けられることを特徴とする請求項８に記載のステージ機構。
【請求項１０】
前記第３、第４の連結片は、前記第１、第２の方向に垂直な第５の方向を軸に回動可能な状態で前記固定部に連結されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のステージ機構。
【請求項１１】
前記第３、第４の連結片は可撓性を有する部材により形成され、前記第３、第４の連結片は前記固定部に固定されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のステージ機構。
【請求項１２】
前記第３、第４の腕部と前記可動部との間に、球体または円柱を介在させることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のステージ機構。
【請求項１３】
前記第３、第４の腕部と前記可動部とは、点接触または線接触することを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のステージ機構。
【請求項１４】
前記第３の腕部における前記第３の方向側の側部に球面または円柱面を有する第３の当接部が形成され、前記第４の腕部における前記第１の方向側の側部に球面または円柱面を有する第４の当接部が形成され、前記第３、第４の当接部を前記可動部に点接触または線接触させることを特徴とする請求項１３に記載のステージ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いて大きく移動可能なステージ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面を有するステージを平面上の２方向に微小移動させる微動ステージ機構が半導体の製造などに用いられていた。従来の微動ステージ機構においては、圧電素子を用いて微小移動させていた（特許文献１参照）。
【０００３】
圧電素子は高い応答速度と微小の変位が可能なアクチュエータであるが、変位量を大きくすることが困難であった。そこで圧電素子の変位を拡大する機構が提案されている（特許文献２参照）が、複雑な構成となることや動作の高速性が損なわれるなどの問題が生じていた。
【特許文献１】特開平５−２５９２６３号公報
【特許文献２】実開平５−５５１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明では、圧電素子をアクチュエータとして用いながら、大きな変異量で移動可能なステージ機構の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のステージ機構は、第１の方向に沿って伸縮する第１、第２の圧電素子と、第１の方向に沿って延びる棒状に形成され第１の方向側の端部に第１の圧電素子の一方の端部と係合する第１の係合面部と第１の方向に延びる第１の連結片とが第１の方向と垂直な第２の方向に並ぶように設けられる第１の腕部と、第１の方向に沿って延びる棒状に形成され第１の方向側または第１の方向の逆方向である第３の方向側の端部に第２の圧電素子の一方の端部と係合する第２の係合面部と第１の方向または第３の方向に延びる第２の連結片とが第２の方向の逆方向である第４の方向に並ぶように設けられる第２の腕部と、第１の圧電素子の他方の端部と係合する第１の係合壁部と第２の圧電素子の他方の端部と係合する第２の係合壁部とを有し第１、第２の連結片に連結される固定部と、第１の腕部には第２の方向に付勢され第２の腕部には第４の方向に付勢される可動部とを備えることを特徴としている。
【０００６】
なお、第１の腕部における第４の方向側の側面に第１の切欠きが設けられ、第２の腕部における第２の方向側の側面に第２の切欠きが設けられることが好ましい。
【０００７】
また、第１、第２の連結片は第１、第２の方向に垂直な第５の方向を軸に回動可能な状態で固定部に連結されることが好ましい。または、第１、第２の連結片は弾性部材により形成され第１、第２の連結片は固定部に固定されることが好ましい。
【０００８】
また、第１、第２の腕部と可動部との間に球体または円柱を介在させることが好ましい。または、第１、第２の腕部と可動部とが点接触または線接触することが好ましい。さらには、第１の腕部における第２の方向側の側部に球面または円柱面を有する第１の当接部が形成され、第２の腕部における第４の方向側の側部に球面または円柱面を有する第２の当接部が形成され、第１、第２の当接部を可動部に点接触または線接触させることが好ましい。
【０００９】
また、第２の方向に沿って伸縮する第３、第４の圧電素子と、第２の方向に沿って延びる棒状に形成され第２の方向側の端部に第３の圧電素子の一方の端部と係合する第３の係合面部と第２の方向に延びる第３の連結片とが第３の方向に並ぶように設けられる第３の腕部と、第２の方向に沿って延びる棒状に形成され第４の方向側の端部に第４の圧電素子の一方の端部と係合する第４の係合面部と第４の方向に延びる第４の連結片とが第１の方向に並ぶように設けられる第４の腕部とを備え、第２の係合面部と第２の連結片は第３の方向側の端部に設けられ、第２の連結片は第３の方向に延び、固定部は第３の圧電素子の他方の端部と係合する第３の係合壁部と第４の圧電素子の他方の端部と係合する第４の係合壁部とを有し第３、第４の連結片に連結され、可動部は第３の腕部には第３の方向に付勢され第４の腕部には第１の方向に付勢されることが好ましい。
【００１０】
また、第３の腕部における第１の方向側の側面に第３の切欠きが設けられ、第４の腕部における第３の方向側の側面に第４の切欠きが設けられることが好ましい。
【００１１】
また、第３、第４の連結片は第１、第２の方向に垂直な第５の方向を軸に回動可能な状態で固定部に連結されることが好ましい。または、第３、第４の連結片は可撓性を有する部材により形成され第３、第４の連結片は固定部に固定されることが好ましい。
【００１２】
また、第３、第４の腕部と可動部との間に球体または円柱を介在させることが好ましい。または、第３、第４の腕部と可動部とは点接触または線接触することが好ましい。さらには、第３の腕部における第３の方向側の側部に球面または円柱面を有する第３の当接部が形成され、第４の腕部における第１の方向側の側部に球面または円柱面を有する第４の当接部が形成され、第３、第４の当接部を可動部に点接触または線接触させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧電素子を用いて、ステージ機構の可動部を大きな移動量で変位させることが可能ことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用したステージ機構を有するステージ装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。図１のステージ機構における上から下向きの方向、左から右向きの方向、下から上向きの方向、および右から左向きの方向をそれぞれ第１の方向、第２の方向、第３の方向、および第４の方向とする。
【００１５】
ステージ装置１０は、ステージ機構２０、第１〜第４の駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、および制御回路１２によって構成される。ステージ機構２０には、第１〜第４の圧電素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、および第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂが設けられる。
【００１６】
後述するように、ステージ機構２０には可動部が設けられる。可動部は第１、第２の圧電素子２１ａ、２１ｂにより第２の方向に沿って移動可能である。また可動部は第３、第４の圧電素子２１ｃ、２１ｄにより第１の方向に沿って移動可能である。なお、第１、第２の方向に沿った可動部の位置は、第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂによって検出される。
【００１７】
第１〜第４の圧電素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、それぞれ第１〜第４の駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに接続される。第１〜第４の駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより、第１〜第４の圧電素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが駆動される。第１〜第４の駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによる第１〜第４の圧電素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの駆動は、制御回路１２に制御される。
【００１８】
第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂは、制御回路１２に接続される。第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂによって検出された第１、第２の方向に沿った変位が制御回路１２にデータとして送られる。制御回路１２による第１〜第４の駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの制御は、第１、第２の方向に沿った可動部の変位に基づいて行なわれる。
【００１９】
次に、ステージ機構の構成について図２を用いて説明する。図２はステージ機構の平面図である。なお、図２において上から下向きの方向を第１の方向、第１の方向に垂直な左から右向きの方向を第２の方向、第１の方向の逆向きで下から上向きの方向を第３の方向、第２の方向と逆向きで右から左向きの方向を第４の方向とする。
【００２０】
ステージ機構２０は、可動部２３、固定部２４、第１〜第４の腕部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、第１〜第４の圧電素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、および第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂによって形成される。
【００２１】
可動部２３は板状の正方形に形成される。固定部２４は可動部２３の周囲を覆う枠状に形成される。第１の腕部２５ａが、固定部２４の第１の方向側の内壁の第４の方向寄りに連結される。第２の腕部２５ｂが、固定部２４の第３の方向側の内壁の第２の方向寄りに連結される。第３の腕部２５ｃが、固定部２４の第２の方向側の内壁の第１の方向寄りに連結される。第４の腕部２５ｄが、固定部２４の第４の方向側の内壁の第３の方向寄りに連結される。
【００２２】
図３に示すように、第１の腕部２５ａは、第１の方向に沿って延びる棒状に形成される。第１の腕部２５ａにおける第１の方向側の端部には、第１の係合面Ｓ１と第１の連結片２６ａとが設けられる。第１の腕部２５ａ全体は、弾性部材によって形成される。
【００２３】
第１の係合面Ｓ１は、固定部２４の第１の方向側の内壁面に平行な平面となるように形成される。第１の連結片２６ａは、第１の腕部２５ａから第１の方向に延びるように形成される。第２の方向に向かって、第１の係合面Ｓ１と第１の連結片２６ａとが並ぶように、第１の連結片２６ａが固定部２４に連結される。
【００２４】
第１の腕部２５ａの第４の方向側の側部には、第１の切欠き２７ａが設けられる。また、第１の腕部２５ａの第３の方向の端部近辺における第２の方向側の側部には、凹曲面状の第１の凹陥部２８ａが設けられる。
【００２５】
図４に示すように、第２の腕部２５ｂは、第１の方向に沿って延びる棒状に形成される。第２の腕部２５ｂにおける第３の方向側の端部には、第２の係合面Ｓ２と第２の連結片２６ｂとが設けられる。第２の腕部２５ｂ全体は、弾性部材によって形成される。
【００２６】
第２の係合面Ｓ２は、固定部２４の第３の方向側の内壁面に平行な平面となるように形成される。第２の連結片２６ｂは、第２の腕部２５ｂから第３の方向に延びるように形成される。第４の方向に向かって、第２の係合面Ｓ２と第２の連結片２６ｂとが並ぶように、第２の連結片２６ｂが固定部２４に連結される。
【００２７】
第２の腕部２５ｂの第２の方向側の側部には、第２の切欠き２７ｂが設けられる。また、第２の腕部２５ｂの第１の方向の端部近辺における第４の方向側の側部には、凹曲面状の第２の凹陥部２８ｂが設けられる。
【００２８】
図５に示すように、第３の腕部２５ｃは、第２の方向に沿って延びる棒状に形成される。第３の腕部２５ｃにおける第２の方向側の端部には、第３の係合面Ｓ３と第３の連結片２６ｃとが設けられる。第３の腕部２５ｃ全体は、弾性部材によって形成される。
【００２９】
第３の係合面Ｓ３は、固定部２４の第２の方向側の内壁面に平行な平面となるように形成される。第３の連結片２６ｃは、第３の腕部２５ｃから第２の方向に延びるように形成される。第３の方向に向かって、第３の係合面Ｓ３と第３の連結片２６ｃとが並ぶように、第３の連結片２６ｃが固定部２４に連結される。
【００３０】
第３の腕部２５ｃの第１の方向側の側部には、第３の切欠き２７ｃが設けられる。また、第３の腕部２５ｃの第４の方向の端部近辺における第３の方向側の側部には、凹曲面状の第３の凹陥部２８ｃが設けられる。
【００３１】
図６に示すように、第４の腕部２５ｄは、第２の方向に沿って延びる棒状に形成される。第４の腕部２５ｄにおける第４の方向側の端部には、第４の係合面Ｓ４と第４の連結片２６ｄとが設けられる。第４の腕部２５ｄ全体は、弾性部材によって形成される。
【００３２】
第４の係合面Ｓ４は、固定部２４の第４の方向側の内壁面に平行な平面となるように形成される。第４の連結片２６ｄは、第４の腕部２５ｄから第４の方向に延びるように形成される。第１の方向に向かって、第４の係合面Ｓ４と第４の連結片２６ｄとが並ぶように、第４の連結片２６ｄが固定部２４に連結される。
【００３３】
第４の腕部２５ｄの第３の方向側の側部には、第４の切欠き２７ｄが設けられる。また、第４の腕部２５ｄの第２の方向の端部近辺における第１の方向側の側部には、凹曲面状の第４の凹陥部２８ｄが設けられる。
【００３４】
第１の圧電素子２１ａ（図２参照）は第１の方向に沿って積層された圧電素子であり、第１の係合面Ｓ１と固定部２４の第１の方向側の内壁面との間に設けられる。第２の圧電素子２１ｂ（図２参照）は第１の方向に沿って積層された圧電素子であり、第２の係合面Ｓ２と固定部２４の第３の方向側の内壁面との間に設けられる。
【００３５】
第３の圧電素子２１ｃ（図２参照）は第２の方向に沿って積層された圧電素子であり、第３の係合面Ｓ３と固定部２４の第２の方向側の内壁面との間に設けられる。第４の圧電素子２１ｄ（図２参照）は第２の方向に沿って積層された圧電素子であり、第４の係合面Ｓ４と固定部２４の第４の方向側の内壁面との間に設けられる。
【００３６】
第１〜第４の腕部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄにより囲まれる空間に可動部２３が配置される。可動部２３と第１の腕部２５ａとによって第１の球体２９ａが挟持される。第１の球体２９ａは、可動部２３と第１の陥凹部２８ａとに当接する。可動部２３は、第１の球体２９ａを介して第１の腕部２５ａにより第２の方向に付勢される。
【００３７】
第１の圧電素子２１ａに電圧を印加することにより、第１の方向に沿って伸張する。伸張した第１の圧電素子２１ａにより、第１の係合面Ｓ１が第３の方向に押圧される。第１の係合面Ｓ１を押圧すると、第３の方向側の端部が大きく第２の方向に移動する。したがって、第１の圧電素子２１ａが伸張すると、可動部２３は第２の方向に大きな移動量で動かされる。
【００３８】
可動部２３と第２の腕部２５ｂとによって第２の球体２９ｂが挟持される。第２の球体２９ｂは、可動部２３と第２の陥凹部２８ｂとに当接する。可動部２３は、第２の球体２９ｂを介して第２の腕部２５ｂにより第４の方向に付勢される。
【００３９】
第２の圧電素子２１ｂに電圧を印加することにより、第１の方向に沿って伸張する。伸張した第２の圧電素子２１ｂにより、第２の係合面Ｓ２が第１の方向に押圧される。第２の係合面Ｓ２を押圧すると、第１の方向側の端部が大きく第４の方向に移動する。したがって、第２の圧電素子２１ｂが伸張すると、可動部２３は第４の方向に大きな移動量で動かされる。
【００４０】
可動部２３と第３の腕部２５ｃとによって第３の球体２９ｃが挟持される。第３の球体２９ｃは、可動部２３と第３の陥凹部２８ｃとに当接する。可動部２３は、第３の球体２９ｃを介して第３の腕部２５ｃにより第３の方向に付勢される。
【００４１】
第３の圧電素子２１ｃに電圧を印加することにより、第２の方向に沿って伸張する。伸張した第３の圧電素子２１ｃにより、第３の係合面Ｓ３が第４の方向に押圧される。第３の係合面Ｓ３を押圧すると、第４の方向側の端部が大きく第３の方向に移動する。したがって、第３の圧電素子２１ｃが伸張すると、可動部２３は第３の方向に大きな移動量で動かされる。
【００４２】
可動部２３と第４の腕部２５ｄとによって第４の球体２９ｄが挟持される。第４の球体２９ｄは、可動部２３と第４の陥凹部２８ｄとに当接する。可動部２３は、第４の球体２９ｄを介して第４の腕部２５ｄにより第１の方向に付勢される。
【００４３】
第４の圧電素子２１ｄに電圧を印加することにより、第２の方向に沿って伸張する。伸張した第４の圧電素子２１ｄにより、第４の係合面Ｓ４が第２の方向に押圧される。第４の係合面Ｓ４を押圧すると、第２の方向側の端部が大きく第１の方向に移動する。したがって、第４の圧電素子２１ｄが伸張すると、可動部２３は第１の方向に大きな移動量で動かされる。
【００４４】
第１、第３の腕部２５ａ、２５ｃおよび可動部２３に囲まれる空間において、固定部２４の第１の方向側の内壁面に第１の変位センサ２２ａが固定される。また、第２、第３の腕部２５ｂ、２５ｃおよび可動部２３に囲まれる空間において、固定部２４の第２の方向側の内壁面に第２の変位センサ２２ｂが固定される。
【００４５】
以上のような構成である第１の実施形態のステージ機構２０によれば、圧電素子を用いて可動部２３を大きな変異量で移動させることが可能になる。
【００４６】
また、第１の腕部２５ａの側部に第１の切欠き２７ａを設けることにより、第２の圧電素子２１ｂを伸張するときに可動部２３を介して第１の凹陥部２８ａを第４の方向に押圧する力は、第１の切欠き２７ａに吸収される。したがって、可動部２３を第４の方向に移動させるときに、第１の圧電素子２１ａにかかる力を軽減化することが可能になる。
【００４７】
同様に、第２の腕部２５ｂの側部に第２の切欠き２７ｂを設けることにより、第１の圧電素子２１ａを伸張するときに可動部２３を介して第２の凹陥部２８ｂを第２の方向に押圧する力は、第２の切欠き２７ｂに吸収される。したがって、可動部２３を第２の方向に移動させるときに、第２の圧電素子２１ｂにかかる力を軽減化することが可能になる。
【００４８】
同様に、第３の腕部２５ｃの側部に第３の切欠き２７ｃを設けることにより、第４の圧電素子２１ｄを伸張するときに可動部２３を介して第３の凹陥部２８ｃを第１の方向に押圧する力は、第３の切欠き２７ｃに吸収される。したがって、可動部２３を第１の方向に移動させるときに、第３の圧電素子２１ｃにかかる力を軽減化することが可能になる。
【００４９】
同様に、第４の腕部２５ｄの側部に第４の切欠き２７ｄを設けることにより、第３の圧電素子２１ｃを伸張するときに可動部２３を介して第４の凹陥部２８ｄを第３の方向に押圧する力は、第４の切欠き２７ｄに吸収される。したがって、可動部２３を第３の方向に移動させるときに、第４の圧電素子２１ｄにかかる力を軽減化することが可能になる。
【００５０】
また、可動部２３は第１〜第４の球体２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄに当接されるので、点接触が可能になる。したがって、球体を設けずに面接触した場合に比べて摩擦が軽減化され、可動部２３を所定量移動させるために必要な駆動力を低減化させることが可能になる。
【００５１】
同様に、第１〜第４の腕部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄもそれぞれ第１〜第４の球体２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄに当接されるので、点接触が可能になる。したがって、球体を設けずに面接触した場合に比べて摩擦が軽減化され、可動部２３を所定量移動させるために必要なく動力を低減化させることが可能になる。
【００５２】
なお、第１の球体２９ａと第２の球体２９ｂ、および第３の球体９ｃと第４の球体２９ｄは、可動部２３の重心Ｇに対して夫々対称に配置される。したがって、可動部２３を一方向へ直線駆動させる場合に、他方向への影響を与えず、回転させることなく正確に駆動させることが可能である。また、この対称性を利用して、第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄを構成する部品を共通化することが可能である。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態を適用したステージ機構について説明する。第２の実施形態は、第１〜第４の腕部と固定部との連結方法が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位は同じ符号をつけている。
【００５４】
図７に示すように、第１の連結片２６０ａと固定部２４０とによりヒンジ３０を形成するように、第１の連結片２６０ａと固定部２４０とが連結される。第１の腕部２５０ａはヒンジ３０により第１、第２の方向に垂直な方向を軸に回動自在である。したがって、第３の方向側の第１の腕部２５０ａの端部は、実質的に第２の方向に沿って移動可能である。同様に、第２〜第４の腕部も固定部２４０に連結される。第１〜第４の腕部と固定部２４０との連結方法以外の構成はすべて第１の実施形態と同じである。
【００５５】
以上のような構成である第２の実施形態のステージ機構によっても、圧電素子を用いて可動部２３を大きな変異量で移動させることが可能になる。
【００５６】
なお、第１、第２の実施形態において、第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄ、２５０ａ〜２５０ｄを用いて可動部２３を第１、第２の方向に沿って移動可能な構成であるが、第１、第２の腕部２５ａ、２５ｂ、２５０ａ、２５０ｂを用いて可動部２３を第２の方向に沿ってのみ、または第３、第４の腕部２５ｃ、２５ｄ、２５０ｃ、２５０ｄを用いて可動部２３を第１の方向に沿ってのみ移動可能な構成であってもよい。１次元移動を目的としたステージ機構であれば、１方向に移動できれば、その目的を達成できるからである。
【００５７】
さらに、第１、第２の実施形態では、互いに平行な方向の力を可動部２３に付勢する一組の腕部は互いに逆方向の端部に連結片および係合面が設けられる構成である。しかし、２本の腕部を用いて可動部２３を１方向にのみ沿って移動させる構成の場合は、同じ方向の端部に連結片および係合面が設けられるような構成であってもよい。
【００５８】
例えば、第１、第２の実施形態において、第１、第２の腕部のみを有して第２の方向に沿って可動部２３を動かす場合に、第２の腕部２５ａも第１の方向側の端部に第２の連結片２６ａと第２の係合面Ｓ２とを設けてもよい。
【００５９】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄ、２５０ａ〜２５０ｄの側部に切欠き２７ａ〜２７ｄを設ける構成であるが、切欠きを設けなくても、圧電素子を用いて移動量の大きなステージ機構を形成することは可能である。
【００６０】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄ、２５０ａ〜２５０ｄは第１〜第４の球体２９ａ〜２９ｄを介して可動部２３を挟持する構成であるが、第１、第２の方向に対して垂直に延びる円柱を介して挟持する構成であってもよい。円柱を介して挟持する構成によれば、可動部２３と円柱および第１〜第４の腕部と円柱とを線接触させることが可能になる。したがって、面接触をさせる時に比べて摩擦の軽減化は可能である。
【００６１】
また、第１、第２の実施形態において、可動部２３および第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄ、２５０ａ〜２５０ｄに第１〜第４の球体２９ａ〜２９ｄを介在させる構成であるが、第１の腕部２５ａ、２５０ａ、第２の腕部２５ｂ、２５０ｂ、第３の腕部２５ｃ、２５０ｃ、および第４の腕部２５ｄ、２５０ｄそれぞれに、第２の方向、第４の方向、第３の方向、および第１の方向に突出し、球面状に形成された突出部を設ける構成であってもよい。突出部を可動部２３に当接させることにより、点接触させることが可能である。
【００６２】
または、第１の腕部２５ａ、２５０ａ、第２の腕部２５ｂ、２５０ｂ、第３の腕部２５ｃ、２５０ｃ、および第４の腕部２５ｄ、２５０ｄそれぞれに、第２の方向、第４の方向、第３の方向、および第１の方向に突出する錐体状の突出部を設けても可動部に点接触させることが可能である。
【００６３】
さらには、第１の腕部２５ａ、２５０ａ、第２の腕部２５ｂ、２５０ｂ、第３の腕部２５ｃ、２５０ｃ、および第４の腕部２５ｄ、２５０ｄそれぞれに、第２の方向、第４の方向、第３の方向、および第１の方向に突出する円柱部を設けてもよい。円柱部を設けることにより線接触が可能となり、面接触させるときより摩擦を軽減化することが可能である。
【００６４】
または、第１の腕部２５ａ、２５０ａ、第２の腕部２５ｂ、２５０ｂ、第３の腕部２５ｃ、２５０ｃ、および第４の腕部２５ｄ、２５０ｄそれぞれに、第２の方向、第４の方向、第３の方向、および第１の方向に突出する角を有する角柱を設けてもよい。角柱によっても線接触をさせることは可能である。
【００６５】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４の球体２９ａ〜２９ｄを第１〜第４の腕部２５ａ〜２５ｄ、２５０ａ〜２５０ｄおよび可動部２３に当接させる構成であるが、第１〜第４の腕部を直接可動部２３に当接させる構成であってもよい。直接、当接させる構成であっても、圧電素子を用いて移動量の大きなステージ機構を形成することは可能である。
【００６６】
また、第１、第２の実施形態において、ステージ機構２０に第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂが設けられる構成であるが、第１、第２の変位センサ２２ａ、２２ｂを設けなくてもよい。変位センサを設けなくても、圧電素子を用いて変位量の大きなステージ機構を構成することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用したステージ機構を有するステージ装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】ステージ機構の平面図である。
【図３】第１の腕部の平面図である。
【図４】第２の腕部の平面図である。
【図５】第３の腕部の平面図である。
【図６】第４の腕部の平面図である。
【図７】第２の実施形態のステージ機構における第１の腕部と固定部との連結状況を説明するための部分平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ステージ装置
２０  ステージ機構
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  第１、第２、第３、第４の圧電素子
２３  可動部
２４、２４０  固定部
２５ａ、２５０ａ  第１の腕部
２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  第２、第３、第４の腕部
２６ａ、２６０ａ  第１の連結片
２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  第２、第３、第４の連結片
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ  第１、第２、第３、第４の切欠き
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ  第１、第２、第３、第４の凹陥部
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  第１、第２、第３、第４の球体
３０  ヒンジ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４  第１、第２、第３、第４の係合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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