(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の剛体部と、これら剛体部を相対移動可能に連結する少なくとも２個の撓み梁と、前記２個の剛体部に相対変位を生じる微小変位アクチュエータと、を備えてなる微小変位装置において、
前記２個の剛体部にそれぞれ連結されると共に前記微小変位アクチュエータに当接し、前記２個の剛体部の内の一方に連結する連結部を支点とし、他方に連結する連結部を作用点とし、前記微小変位アクチュエータの当接部を力点として、前記一方の剛体部との間で前記微小変位アクチュエータが前記力点に生じる変位を、変倍して前記作用点から前記他方の剛体部へ伝達する変位変更手段を備え、
該変位変更手段及び前記微小変位アクチュエータとが、前記２個の剛体部と２個の撓み梁とで囲まれた空間部の外側に配置され、
前記微小変位アクチュエータは、前記一方の剛体部に形成された凹部に配置されると共に、その変位方向の端面が前記凹部の開口に開放されて位置し、
前記変位変更手段に調整スクリューが貫通して螺合されて、該調整スクリューの先端が前記微小変位アクチュエータの開放側端面に当接し、かつ前記変位変更手段が、前記２個の撓み梁の一方の外側を覆うように配置されてなる、
ことを特徴とする微小変位装置。
【請求項２】
前記撓み梁は、長手方向略々全長に亘る薄肉平板からなる、
請求項１記載の微小変位装置。
【請求項３】
前記２個の剛体部の間に、前記変位変更手段の力点が前記微小変位アクチュエータに常に当接するように付勢する付勢手段を介在してなる、
請求項１又は２記載の微小変位装置。
【請求項４】
前記支点及び作用点となる連結部は、平行な薄肉平板からなる撓み梁である、
請求項１ないし３のいずれか記載の微小変位装置。
【請求項５】
前記変位変更手段は、前記力点に作用する変位を前記作用点に拡大して伝達する変位拡大手段である、
請求項１ないし４のいずれか記載の微小変位装置。
【請求項６】
前記２個の剛体部を連結する前記２個の撓み梁は、互いに平行に配置され、前記一方の剛体部に対して前記他方の剛体部を平行に変位自在に支持してなる、
請求項１ないし５のいずれか記載の微小変位装置。
【請求項７】
前記２個の剛体部を連結する前記２個の撓み梁は、所定の一軸に向くように傾斜して配置され、前記一方の剛体部に対して前記他方の剛体部を前記一軸を中心に揺動自在に支持してなる、
請求項１ないし５のいずれか記載の微小変位装置。
【請求項８】
前記２個の剛体部との間の相対変位を、機械式変位変更機構を介して変倍して伝達される被検出部と、
該被検出部に近接して配置され該被検出部の変位を検出する変位センサと、を備え、
該変位センサにて検出された検出値に基づき前記微小変位アクチュエータをフィードバック制御してなる、
請求項１ないし７のいずれか記載の微小変位装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造、光ファイバーの接続、高倍率顕微鏡等の微小範囲の位置決めを必要とする分野において用いられる微小変位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、位置決め装置は、ネジ機構が用いられるが、近時、超精密加工、半導体の製造、バイオテクノロジー、光ファイバーの接続等の分野では、μｍオーダ、サブμｍオーダ、更にはｎｍオーダの微小範囲の位置決めが求められており、該微小範囲の変位装置としては、ピエゾ素子等の圧電アクチュエータが用いられている。
【０００３】
上記圧電アクチュエータの変位量は、一定の微小量からなるため、該圧電アクチュエータの変位量では、所望の変位量を得ることができず、このため、例えば特公平７−１４５７号公報及び特公平７−１４５８号公報に示されるように、圧電アクチュエータの変位を、複数のてこからなる変位拡大機構を介して移動部に伝達し、所定変位量を得る微小変位装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記微小変位装置は、固定側剛体部及び移動側剛体部を、それぞれ薄肉からなる弾性ヒンジに連結された２個の梁又は全長に亘り可撓性を有する薄肉平板（以下これらを撓み梁という）にて連結し、これら両剛体部及び両撓み梁で囲まれた空間に、上記圧電アクチュエータ（微小変位アクチュエータ）及び変位拡大機構（変位変更手段）を配置している。このため、限られた空間にてこからなる変位拡大機構を配置する関係上、てこの長さが規制され、１個当りのてこ倍率を充分にとれず、所望の拡大比（変倍比）を得るためには、てこを何段にも重ねる必要があり、変位拡大機構のヒンジ数が多くなることによる摩擦損の増大により、圧電アクチュエータのエネルギが移動部の移動に有効に用いられない。
【０００５】
また、拡大機構を構成するてこが、上記剛体部及び撓み梁の中に囲われているので、スクリューによる手動粗動機構を組込むためには、剛体部又は撓み梁に貫通孔を形成する等の複雑な構造を必要とすると共に、強度及び動きのバランス上も不利な構成になってしまう。
【０００６】
更に、薄肉平板構造故に外力によるダメージを受け易い撓み梁が、最外側に位置して固定側剛体部と移動側剛体部とを連結する構造となっているので、該撓み梁が外力を受けて変形等のダメージを受け易い構造になっている。
【０００７】
そこで、本発明は、変位変更手段及び微小変位アクチュエータを剛体部及び撓み梁の空間の外側に配置し、もって上述した課題を解決した微小変位装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、２個の剛体部（１５と１７）（１７と２４）（１０２と１０３）（１０３と１０５）と、これら剛体部を相対移動可能に連結する少なくとも２個の撓み梁（１９ａ，１９ｂ）（２５ａ，２５ｂ）（１０７ａ，１０７ｂ）（１１９ａ，１１９ｂ）と、前記２個の剛体部に相対変位を生じる微小変位アクチュエータ（２０）（２６）（１０９）（１２０）と、を備えてなる微小変位装置（１）（１０１）において、
前記２個の剛体部にそれぞれ連結されると共に前記微小変位アクチュエータに当接し、前記２個の剛体部の内の一方に連結する連結部（２２）（３０）（１１１）（１２２）を支点とし、他方に連結する連結部（２３）（２９）（１１２）（１２３）を作用点とし、前記微小変位アクチュエータの当接部（５ｂ）（６ｂ）（１１３ａ）（１２５ａ）を力点として、前記一方の剛体部との間で前記微小変位アクチュエータが前記力点に生じる変位を、変倍して前記作用点から前記他方の剛体部へ伝達する変位変更手段（１６）（１８）（１１０）（１２１）を備え、
該変位変更手段及び前記微小変位アクチュエータとが、前記２個の剛体部と２個の撓み梁とで囲まれた空間部（Ｃ）の外側に配置され、
前記微小変位アクチュエータ（２０）（２６）（１０９）（１２０）は、前記一方の剛体部に形成された凹部（１５ａ）（１７ａ）（１０２ｄ）（１０３ｄ）に配置されると共に、その変位方向の端面が前記凹部の開口に開放されて位置し、
前記変位変更手段（１６）（１８）（１１０）（１２１）に調整スクリュー（５）（６）（１１３）（１２５）が貫通して螺合されて、該調整スクリューの先端が前記微小変位アクチュエータの開放側端面に当接し、かつ前記変位変更手段が、前記２個の撓み梁の一方（１９ａ）（２５ａ）（１０７ｂ）（１１９ａ）の外側を覆うように配置されてなる、
ことを特徴とする微小変位装置にある。
【０００９】
なお、上記撓み梁は、略々全長に亘り薄肉平板からなるものに限らず、剛体部との連結部のみが薄肉部からなる、いわゆる弾性ヒンジで連結した梁を含む概念である。
【００１０】
請求項２に係る本発明は、前記撓み梁は、長手方向略々全長に亘る薄肉平板からなる、請求項１記載の微小変位装置にある。
【００１２】
請求項３に係る本発明は、前記２個の剛体部の間に、前記変位変更手段の力点が前記微小変位アクチュエータに常に当接するように付勢する付勢手段（２１）（２７）（１１５）（１２７）を介在してなる、
請求項１又は２記載の微小変位装置にある。
【００１３】
請求項４に係る本発明は、前記支点及び作用点となる連結部は、平行な薄肉平板からなる撓み梁（２２，２３）（３０，３９）（１１１，１１２）（１２２，１２３）である、
請求項１ないし３のいずれか記載の微小変位装置にある。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、前記変位変更手段は、前記力点に作用する変位を前記作用点に拡大して伝達する変位拡大手段（１６，１８，１１０，１２１）である、
請求項１ないし４のいずれか記載の微小変位装置にある。
【００１５】
請求項６に係る本発明は（例えば図３参照）、前記２個の剛体部（１５，１７）（１７，２４）を連結する前記２個の撓み梁（１９ａ，１９ｂ）（２５ａ，２５ｂ）は、互いに平行に配置され、前記一方の剛体部（１５又は１７）に対して前記他方の剛体部（１７又は２４）を平行に変位自在に支持してなる、
請求項１ないし５のいずれか記載の微小変位装置にある。
【００１６】
請求項７に係る本発明は（例えば図１０（ａ）（ｂ）参照）、前記２個の剛体部（１０２，１０３）（１０３，１０５）を連結する前記２個の撓み梁（１０７ａ，１０７ｂ）（１１９ａ，１１９ｂ）は、所定の一軸（Ｘ又はＹ）に向くように傾斜（θｘ，θｙ）して配置され、前記一方の剛体部（１０２又は１０３）に対して前記他方の剛体部（１０３又は１０５）を前記一軸を中心に揺動自在に支持してなる、
請求項１ないし５のいずれか記載の微小変位装置にある。
【００１７】
請求項８に係る本発明は（例えば図１２，図１３参照）、前記２個の剛体部（１５，１７）との間の相対変位を、機械式変位変更機構（８０，８２）を介して変倍して伝達される被検出部（８０ｃ，８２ｃ）と、
該被検出部に近接して配置され該被検出部の変位を検出する変位センサ（８１）と、を備え、
該変位センサにて検出された検出値に基づき前記微小変位アクチュエータ（２０）をフィードバック制御してなる、
請求項１ないし７のいずれか記載の微小変位装置にある。
【００１８】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、実施の形態との対応を容易にして理解の迅速化を図る便宜的なものであり、これにより請求項の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明によると、変位変更手段及び微小変位アクチュエータが、２個の剛体部及び２個の撓み梁によって囲われる空間部の外側に配置されるので、上記変位変更手段及び微小変位アクチュエータの長さ等が上記空間の面積にて規制されることがなく、所望の変倍比を単純なこて機構で得ることができ、ヒンジ数を少なくして、該ヒンジの摩擦損によるエネルギロスを減少して、微小変位アクチュエータの力を有効に他方の剛体部に作用することができる。
【００２０】
また、変位変更手段及び微小変位アクチュエータが上記空間部の外側に配置するので、微小変位アクチュエータ等の組付けが容易になると共に、該アクチュエータと変位変更手段の連動も容易となり、簡単かつ容易に製造することが可能となる。
更に、変位変更手段に調整スクリューを螺合し、その先端を微小変位アクチュエータの開放側端面に当接するので、調整スクリューを容易に取付けることができ、簡単な構造でもって、該調整スクリューの手動による粗動調整と、微小変位アクチュエータによる微動調整とが相俟って、効率的に微小範囲の位置決め調整を行なうことができる。
また、変位変更手段が、２個の撓み梁の一方の外側を覆っているので、薄肉平板からなり又は薄肉部を連結部に備え、かつ他方の剛体部の軽い滑らかで変位が求められている撓み梁を外力から保護して、信頼性の高い微小変位装置を得ることができる。
【００２１】
請求項２に係る本発明によると、撓み梁が、略々全長に亘る薄肉平板からなるので、該撓み梁全体を薄くして更なるコンパクト化を図ることができる。
【００２４】
請求項３に係る本発明によると、付勢手段の付勢により、変位変更手段の力点が常に微小変位アクチュエータに当接しているので、微小変位アクチュエータのストローク又は調整スクリューの調整位置等に拘ず、常にアクチュエータ及び／又は調整スクリューによる位置決めを正確かつ確実に行うことができる。
【００２５】
請求項４に係る本発明によると、変位変更手段の連結部を撓み梁にて形成するので、２つの剛体を撓み梁で連結することに相俟って、全体を放電加工機等により１つのブロックから形成することが可能となり、組立て誤差等の少ない高い精度の微小変位装置を得ることができる。
【００２６】
請求項５に係る本発明によると、変位変更手段が変位拡大手段であるので、微小変位アクチュエータを例えば積層ピエゾ素子等の圧電アクチュエータで構成し、該アクチュエータのストロークを拡大して実用範囲の微小変位にすることができる。
【００２７】
請求項６に係る本発明によると、一方の剛体部に対して他方の剛体部を平行に移動して、ＸＹ方向又は単軸方向の微小変位装置を提供することができる。
【００２８】
請求項７に係る本発明によると、一方の剛体部に対して他方の剛体部を一軸を中心に揺動自在に支持するので、θｘ方向又はθｙ方向の揺動、更には１点Ｏを中心として球面状の揺動微小変位装置を得ることができる。
【００２９】
請求項８に係る本発明によると、静電容量式又は磁気式変位センサ等の外部に設置する変位センサを用いて、機械式変位変更機構により剛体部の相対移動を適正に変倍して被検出部に伝達するので、上記変位センサの分解能に対応するように被検出部を移動することができ、適正な変位センサの検出値に基づく精度の高いフィードバック制御を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発明に係るＸＹＺ方向の微小変位装置（位置決め装置）の組立てられた状態での外観を示す図で、該微小変位装置１は、平面視略々正方形からなり、基台に固定又は載置される基盤２と、微細動を要求される移動部材に連結される移動ステージ３とを有しており、該移動ステージ３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に微小変位（位置決め）し得る。なお、移動ステージ３は、平面視（図１（ａ）参照）略々矩形状（角部分が切欠かれている）からなり、上面３ａ、各辺において直交する方向に垂下する各側面３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅを有しており、側面３ｂにＸ方向移動確認装置１０（図２（ｂ）参照）、側面３ｃにＹ方向移動確認装置１１及びＺ方向移動確認装置１２が設けられている。該移動ステージ３を粗動して、大体の位置決めをするＸ方向調整スクリュー５、Ｙ方向調整スクリュー６、Ｚ方向調整スクリュー７がそれぞれ設けられている。なお、これら調整スクリューは、図示のように単純な調整ネジでもよく、また周知のマイクロメータでもよい。また、１３は、コントローラ等に接続する端子である。
【００３１】
図３は、ＸＹ方向の変位部分を示す図で、図１及び２において、Ｚ方向変位部分及び移動ステージ３を取り外した図であり、また端子等の説明に不要な部分は省略してある。該ＸＹ変位部分Ｉは、１個の金属ブロックをワイヤカット放電加工機により加工して構成された固定部１５、Ｘ方向変位拡大部（変位変更手段）１６、Ｘ方向移動部１７、Ｙ方向変位拡大部（変位変更手段）１８、Ｙ方向移動部２４を有しており、これら各部は剛体部からなる。
【００３２】
固定部１５は、前記基盤２にネジ１４（図７（ｂ）参照）にて固定されており、一側面（図中右側面）に開口する圧電アクチュエータ収納部１５ａ及びＸ方向移動部１７側に開口する凹部１５ｂを有している。該固定部１５とＸ方向移動部１７とは、左右側面部に離れて配置された平行な２個の撓み梁１９ａ，１９ｂにて互に連結されており、これら撓み梁１９ａ，１９ｂは、薄肉平板からなりかつ固定部及びＸ方向移動部に一体に形成されて連結されている。従って、Ｘ方向移動部１７は、固定部１５に対して、上記平行な撓み梁１９ａ，１９ｂが撓み変形することによりＸ方向に平行に移動し得る。上記撓み梁１９ａ，１９ｂは、略々全長に亘って薄肉平板からなり、全体に撓んで移動部を移動支持するが、固定部及び移動部との連結部分のみを薄肉部とし、その他は剛体からなる、いわゆる弾性ヒンジからなる梁（例えば特公平７−１４５８号公報参照）でもよく、本発明においては、該弾性ヒンジによる梁も、撓み梁と称する。なお、本発明の他の実施の形態においても同様である。
【００３３】
前記収納部１５ａには、所定数のピエゾ素子を積層して微小変位アクチュエータを構成する圧電アクチュエータ２０がその一端を該収納部の底面に固定して配置されており、また前記凹部１５ｂには、固定部１５とＸ方向移動部１７との亘って板ばね２１がその両端が固定されてかつ所定量偏倚されて配置されている。また、前記一体ブロックからなる固定部１５及びＸ方向移動部１７の一側方（図面右側）の外側には、Ｘ方向変位拡大部１６が配置されている。該Ｘ方向変位拡大部１６は、固定部１５との間で一体に形成されている薄肉平板の撓み梁からなる連結部２２と、Ｘ方向移動部１７との間で一体に形成されている同じく薄肉平板の撓み梁からなる連結部２３とによりそれぞれ固定部及びＸ方向移動部１７に連結されており、かつその一端部にネジ孔が貫通されて前記Ｘ方向調整スクリュー５が螺合している。該スクリュー５の操作ノブ５ａは外方に突出して位置しており、かつその先端５ｂは前記圧電アクチュエータ２０の他端に当接している。
【００３４】
従って、前記圧電アクチュエータ２０及びＸ方向変位拡大部１６は、２個の剛体部からなる固定部１５及びＸ方向移動部１７と、これらを連結する撓み梁１９ａ，１９ｂとにより囲まれた空間部Ｃの外側に配置されている。また、前記Ｘ方向変位拡大部１６は、前記一方の撓み梁１９ａの外側を覆うように略々平行に配置されており、また前記薄肉の両連結部２２，２３は、上記変位拡大部の長手方向と直交する方向に延びて、それぞれ回動支点を構成しており、従って固定部側連結部２２が支点、Ｘ方向移動部側連結部２３が作用点、そして圧電アクチュエータ２０に当接する調整スクリュー５部分が力点となって、上記変位拡大部１６は、拡大てこ機構を構成している。なお、前記板ばね２１は、固定部１５に対してＸ方向移動部１７を矢印Ｘ１方向に付勢しており、従って作用点連結部２３を介してＸ方向変位拡大部１６を、支点連結部２２を中心に時計方向に回転付勢し、力点であるスクリュー５の先端５ｂが、常に圧電アクチュエータ２０に当接するように付勢している。
【００３５】
一方、前記Ｘ方向移動部１７は、前記固定部の収納部１５ａに対して直交する方向に延びて一側面（図中上側面）にて開口する圧電アクチュエータ収納部１７ａと、Ｙ方向移動部２４用の凹部１７ｂを有しており、かつ該Ｘ方向移動部１７とＹ方向移動部２４とは、該Ｙ方向移動部を挟むように配置された平行な２個の撓み梁２５ａ，２５ｂにて互に連結されている。これら撓み梁２５ａ，２５ｂは、先に説明した撓み梁１９ａと同様に、薄肉平板からなりかつＸ方向及びＹ方向移動部に一体に形成されて連結されており、かつ前記撓み梁１９ａ，１９ｂとは直交する方向に延びている。従って、Ｙ方向移動部２４は、Ｘ方向移動部１７に対して、上記平行な撓み梁２５ａ，２５ｂが撓み変形することによりＹ方向に平行に移動し得る。なお、上記Ｘ方向移動部１７は、上述したように、Ｘ方向に対して固定部１５に対して移動部を構成するが、Ｙ方向に対しては、Ｙ方向移動部２４に対する固定部となる。
【００３６】
前記収納部１７ａには、先のＸ方向と同様な所定数のピエゾ素子を積層した圧電（微小変位）アクチュエータ２６がその一端を該収納部の底面に固定されて配置されており、また上記凹部１７ｂにはＹ方向移動部１９が配置されている。更に、Ｘ方向移動部１７とＹ方向移動部２４との間には板ばね２７がその両端が固定されてかつ所定量偏倚されて配置されており、かつ該板ばね２７は先の板ばね２１とその付勢方向が直交する向きに配置されている。また、一体ブロックからなる前記Ｘ方向移動部１７及びＹ方向移動部２４の一側方（図面上側）には前記Ｙ方向変位拡大部１８が配置されている。
【００３７】
従って、前記圧電アクチュエータ２６及びＹ方向変位拡大部１８は、２個の剛体部からなるＸ方向移動部１７及びＹ方向移動部部２４と、これらを連結する撓み梁２５ａ，２５ｂとにより囲まれた空間部Ｃの外側に配置されている。また、該Ｙ方向変位拡大部１８は、前記一方の撓み梁２５ａの外側を覆うように略々平行に配置されており、Ｘ方向移動部１７との間で一体に形成されている薄肉の連結部２９と、Ｙ方向移動部２４との間で一体に形成されている薄肉の連結部３０とによりそれぞれＸ方向移動部１７及びＹ方向移動部２４に連結されている。更に、該変位拡大部１８の一端部にネジ孔が貫通されて前記Ｙ方向調整スクリュー６が螺合しており、該スクリューの操作部６ａが外方に突出して位置しており、かつその先端部６ｂは前記圧電アクチュエータ２６の他端に当接している。前記薄肉の両連結部２９，３０は上記変位拡大部１８の長手方向と直交する方向に延びて回動支点を構成しており、従ってＸ方向移動部側連結部３０が支点、Ｙ方向移動部側連結部２９が作用点、そして圧電アクチュエータ２６に当接する調整スクリュー６部分が力点となって、上記変位拡大部１８は拡大てこ機構を構成している。
【００３８】
なお、上記板ばね２７は、Ｘ方向移動部１７に対してＹ方向移動部２４を矢印Ｙ１方向に付勢しており、従って作用点連結部２９を介して変位拡大部１８を、支点連結部３０を中心に時計方向に回動付勢して、調整スクリュー６の先端６ｂが圧電アクチュエータ２６の他端に常に当接するように付勢している。また、前述したように、ＸＹ方向とも、一方の撓み梁１９ａ，２５ａは、その外側を変位拡大部１６，１８に覆われて保護されているが、他方の撓み梁１９ｂ，２５ｂは、固定部１５、Ｘ方向移動部１７の内部に設けられて、外からのダメージを受けることはない。
【００３９】
ついで、上述したＸＹ方向部分Ｉの作用について説明する。Ｘ方向の粗動変位調整（位置決め）は、Ｘ方向調整スクリュー５をノブ５ａにて回転することにより行われ、この際、圧電アクチュエータ２０は電圧が供給されていない状態では一定長さに維持されているので、上記スクリューの進退に基づき、Ｘ方向変位拡大部１６が支点連結部２２を中心に回動して、平行撓み梁１９ａ，１９ｂにて支持されているＸ方向移動部１７を、作用点連結部２３を介して固定部１５に対してＸ方向に移動する。
【００４０】
同様に、Ｙ方向の粗動位置調整（位置決め）はＹ方向調整スクリュー６をノブ６ａにて回動することにより行われ、先端６ｂが圧電アクチュエータ２６に当接して固定状態にあるので、Ｙ方向変位拡大部１８が支点連結部３０を中心に回動して、平行撓み梁２５ａ，２５ｂにて支持されているＹ方向移動部２４を、作用点２９を介してＸ方向移動部１７に対してＹ方向に移動する。これにより、固定部１５と一体の基盤２に対して、後述するＺ方向変位部を介して前記Ｙ方向移動部２４とＸＹ方向に一体の移動ステージ３が、上記調整スクリュー５，６によりＸ方向及びＹ方向に粗動位置調整される。
【００４１】
該粗動位置調整された状態で、コントローラにより圧電アクチュエータ２０，２６に所定電圧を供給する。該圧電アクチュエータは、その供給電圧と変位との間に所定関係を備えており、上記所定電圧の印加により所定の微小変位を生ずる。この状態では、調整スクリュー５，６は所定螺合状態に保持されており、かつ上述したように、板ばね（付勢手段）２１，２７によりスクリューの先端５ｂ，６ｂと圧電アクチュエータ２０，２６の先端とは常に当接した状態にあり、上述した圧電アクチュエータ２０，２６の微小変位は、それぞれＸ方向変位拡大部１６及びＹ方向変位拡大部１８の力点であるスクリュー部分に作用し、これら変位拡大部１６，１８は、支点連結部２２，３０を支点として、作用点連結部２３，２９に変位を拡大して作用する。一例として、圧電アクチュエータ２０，２６の最大変位が約１７［μｍ］であり、上記変位拡大部１６，１９によるてこ比により、５〜１１倍に拡大されて、作用点での変位は、８５〜１８７［μｍ］となる。
【００４２】
そして、上述した調整スクリュー５，６による粗動と同様に、上記圧電アクチュエータ１６に基づく変位拡大部１６の作用点連結部２３の変位は、平行な２個の撓み梁１９ａ，１９ｂにより固定部１５に対して平行支持されているＸ方向移動部１７をＸ方向に移動し、また上記圧電アクチュエータ２６に基づく変位拡大部１８の作用点連結部２９の変位は、平行な２個の撓み梁２５ａ，２５ｂによりＸ方向移動部に対して平行支持されているＹ方向移動部２４をＹ方向に移動し、これにより該Ｙ方向移動部にＺ方向変位部を介して連動されている移動ステージ３が、Ｘ方向及びＹ方向に所定量微小変位する。
【００４３】
ついで、図４ないし図６に沿って、Ｚ方向変位部分について説明する。該Ｚ方向変位部分IIは、図４に示すように、前記ＸＹ変位部分Ｉの上部において長手方向をＹ軸方向に向けて配置されており、図５（ａ）に示す拡大変位・移動部Ａと、図５（ｂ）に示す駆動部Ｂの２部分からなる。上記拡大変位・移動部Ａは、１個の金属ブロックを放電加工により加工された一体物からなる固定部３５、Ｚ方向移動部３６及びＺ方向変位拡大部（変更手段）３７を有しており、上記各部は剛体部からなる。そして、上記固定部３５は、前述したＹ方向移動部２４にネジ３９（図２（ｂ）参照、ネジ孔を図３に３９ａ，３９ａに示す）により固定されており、またＺ方向移動部３６は、ネジ４０（図２（ｂ）参照、図５（ａ）に１点鎖線でまた図４及び図６（ａ）にネジ孔４０ａ，４０ａを示す）により移動ステージ３に固定されている。
【００４４】
そして、上記固定部３５及びＺ方向移動部３６は、一体に形成されかつ上下方向に隔てられて配置された薄肉平板からなる平行の２個の撓み梁４１ａ，４１ｂにより互に連結されている。従って、Ｚ方向移動部３６は、固定部３５に対して上下方向即ちＺ方向に、上記互に平行な２個の撓み梁４１ａ，４１ｂが撓み変形することにより移動（変位）し得る。また、固定部３５と移動部３６との間には、両端が固定されてかつ所定量偏倚されて板ばね４４が配置されている。なお、上記固定部３５は、Ｙ方向移動部２４に一体に固定されており、該Ｙ方向移動部２４は、Ｙ方向に対してはＸ方向移動部１７を固定部として移動部となるが、Ｚ方向に対しては、Ｚ方向移動部３６に対する固定部となる。
【００４５】
また、前記Ｚ方向変位拡大部３７は、上記固定部３５、移動部３６及び２個の平行撓み梁４１ａ，４１ｂに囲まれて配置されており、かつその両端部がそれぞれ一体に形成されている薄肉からなる連結部４２，４３にて連結されている。一方の連結部４２は上下方向に延びており、従って該連結部４２は、上下方向（Ｚ方向）には一体に移動し、左右方向（Ｙ方向）に対して相対移動を許容する。他方の連結部４３は、短いが水平方向（Ｙ方向）に延びる部分４３ａと、上下方向（Ｚ方向）に延びる部分４３ｂとからなり、従って該連結部４３は、上下方向（Ｚ方向）及び左右方向（Ｙ方向）の移動を許容し、回動支点となる。
【００４６】
一方、駆動部Ｂは、前記固定部３５とネジ４５，４５（図５（ａ）にネジ孔４５ａ，４５ａを示す）により一体に結合されている結合固定部４６と、前記変位拡大部３７にネジ４７，４７（図５（ａ）にネジ孔４７ａ，４７ａを示す）により一体に結合されている結合変位拡大部４９と、を有し、これら各部は剛体部からなる。上記結合固定部４６の一端にて上方に延びている突出部４６ａには、前述と同様な複数個のピエゾ素子を積層して構成される圧電アクチュエータ５０の一端が固定されている。また、上記結合拡大変位部４９の他端にて上方に延びている突出部４９ａには前記Ｚ方向調整スクリュー７がその操作ノブ７ａを前記Ｙ方向調整スクリュー６と同じ側にて外方に突出して螺合されている。該スクリューの先端７ｂは、前記圧電アクチュエータ５０の他端に当接し、かつ前述と同様に、板ばね４４により該当接が常に保持されている。
【００４７】
そして、図６に示すように、上記拡大変位移動部Ａと駆動部Ｂとは、互に並設して一体に結合されている。従って、上記変位拡大部３７は、２方向連結部４３が回動支点となり、他方の連結部４２が作用点となり、これら両連結部４３，４２は同一平面に位置するが、上記回動支点４３と該回動軸方向（Ｘ方向）に対して異なる平面に位置して、上記結合変位拡大部４９（突出部４９ａ）におけるスクリュー７部分が力点となる。即ち、該Ｚ方向拡大変位部３７（４９）は、その回動支点４３と力点７ｂ（４９ａ）とが、回動支点の軸方向に所定量ずれた平面に配置されており、これにより同一平面に位置するものに比して、支点と力点とを近づけて配置することが可能となり、コンパクトな構成にて所定量拡大したてこ比を得ることができる。また、図４に示すように、該一体に組立てられたＺ方向変位部分IIは、ＸＹ方向変位部分Ｉの略々中央部分上部にその長手方向をＹ方向として配置され、かつ移動ステージ３がその上方に被せられている。
【００４８】
ついで、上記Ｚ方向変位部分IIの作用について説明する。Ｚ方向の位置調整（位置決め）は、ＸＹ方向と同様に、大体の調整（粗動調整）に関してはＺ方向調整スクリュー７を人手にて調整することにより行われ、微小範囲の調整（微動調整）に関しては圧電アクチュエータ５０に所定電圧を印加することにより行われる。
【００４９】
調整スクリュー７又は圧電アクチュエータ５０によるＺ方向変位拡大部３７，４９の力点４９ａの移動は、該力点と異なる平面における支点連結部４３を中心に上記変位拡大部３７を回動して、作用点連結部４２に移動量を拡大して作用する。そして、該作用点４２の移動は、２個の平行撓み梁４１ａ，４１ｂにより固定部３５に対して支持されているＺ方向移動部３６をＺ方向に移動する。なお、板ばね４４は、固定部３５に対してＺ方向移動部３６を矢印Ｚ１方向に付勢し、更に連結点４２を介して変位拡大部３７，４９を支点連結部４３を中心に反時計方向（図５（ａ））に付勢し、これによりスクリュー７の先端７ｂが圧電アクチュエータ５０の他端に常に接触するように付勢している。
【００５０】
従って、前述したように、基盤２に固定されている固定部１５に対して、Ｘ方向調整スクリュー５及び／又は圧電アクチュエータ２０によりＸ方向移動部１７がＸ方向に移動し、更に該Ｘ方向移動部１７に対して、Ｙ方向調整スクリュー６及び／又は圧電アクチュエータ２６によりＹ方向移動部２４がＹ方向に移動し、そして該Ｙ方向移動部１９に対して、上述したように、Ｚ方向調整スクリュー７及び／又は圧電アクチュエータ５０によりＺ方向移動部３６がＺ方向に移動する。これにより、該Ｚ方向移動部３６に固定されている移動ステージ３が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動する。なお、上述した調整スクリュー５，６，７のノブ５ａ，６ａ，７ａによる移動ステージ３の移動は、ノブの手動操作と相俟って目視で確認することは可能であるが、圧電アクチュエータ２０，２６，５０による微小範囲での移動ステージ３の移動は、目視で確認することは困難である。
【００５１】
ついで、目視による移動確認装置について、図７及び図２に沿って説明する。基盤２に固定されている固定部１５の上面には、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、２側面に平行にＬ型ブラケット６０，６１がそれぞれネジ６２，６３により固定されている。Ｘ方向に平行する一方の側面（移動ステージ３の側面３ｂ側）に平行面を有するブラケット６０には、所定角度θ傾けて固定側部材となる枠６５が固定されており、Ｙ方向に平行する一方の側面（移動ステージ３の側面３ｃ側）に平行面６１ａを有するブラケット６１には、同様に、所定角度θ傾けて固定側部材となる２個の枠６６，６７が固定されている。一方、上記各固定枠６５，６６，６７に対応する移動ステージ３の側面３ｂ，３ｃには、図２に示すように、それぞれ各固定枠に対向して移動側部材となる切欠き窓６９，７０，７１が形成されている。
【００５２】
そして、前記各固定枠６５，６６，６７及び窓６９，７０，７１には、それぞれ等間隔、例えば０．１［ｍｍ］にエッチング等にて形成された格子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが配設されている。従って、互に対向する各格子１０ａと１０ｂ，１１ａと１１ｂ，１２ａと１２ｂは、所定角度θ傾斜して対向配置されるため、上記格子と直交する方向に正弦波状のモアレ縞を現出する。該モアレ縞の波長Ｌは、上記格子のピッチをＰとし、上記所定角度をθとすると、Ｌ＝Ｐ／θとなり、角度θの値を小さく取ることによって、モアレ縞の移動量は、格子の移動量よりも拡大された大きな移動量となって目視される。例えば、上記角度θを５度とすると、モアレ縞の移動量は、格子の移動量の略々１１倍となって目視される。
【００５３】
上記枠６５と窓６９に配置された格子１０ａ，１０ｂは、垂直方向に設けられていると共に、Ｘ方向に移動する側の側面３ｂに配置されており、従って移動ステージ３のＸ方向の動きにより、上記モアレ縞が拡大して移動して、Ｘ方向の移動確認装置１０を構成し、また上記枠６６と窓７０に配置された格子１１ａ，１１ｂも、垂直方向に設けられていると共に、Ｙ方向に移動する側の側面３ｃに配置されており、従って移動ステージ３のＹ方向の動きにより、上記モアレ縞が拡大して移動して、Ｙ方向の移動確認装置１１を構成する。更に、上記枠６７と窓７１に配置された格子１２ａ，１２ｂは、水平方向に設けられており、かつ移動ステージのＺ方向移動に関してはどの側面でも同じであるが、配置効率及びスペース効率からみて、Ｙ方向確認装置と同じ側面３ｃに配置され、従って移動ステージ３のＺ方向の動きにより上記モアレ縞が拡大して移動して、Ｚ方向の移動確認装置１２を構成する。
【００５４】
上記構成により、圧電アクチュエータ２０，２６，５０に基づき移動ステージ３が微小範囲にてＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動すると、前記各方向の移動確認装置１０，１１，１２のモアレ縞が目視にて充分に確認できるように拡大して移動し、これにより、移動ステージ３が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に実際に移動していることを目視により確認できる。もし、圧電アクチュエータへの電圧印加によっても、該圧電アクチュエータに対応する移動確認装置のモアレ縞の移動が目視できない場合、該移動方向の圧電アクチュエータ又はその配線等に異常があることが直ちに確認できる。
【００５５】
ついで、図８ないし図１１に沿って、所定中心点を中心に回動（揺動）する微小変位装置、いわゆるゴニオステージ（メータ）と呼ばれるＸ軸、Ｙ軸廻りのθｘ，θｙ方向に変位する微小変位装置について説明する。
【００５６】
本微小変位装置１０１（ゴニオステージ、ゴニオメータ）は、平面視略々正方形からなり、基台に固定又は載置される基盤（固定部）１０２と、該基盤（固定部）に対してθｘ方向に回動変位可能なθｘ方向移動部１０３と、該θｘ方向移動部に対してθｙ方向に回動変位可能なθｙ方向移動部１０５と、を有しており、これら固定部、両移動部はＺ（上下）方向に３段に重ねられた重層構造からなり、かつ一体ブロックから放電加工機により一体に連結して形成されている剛体部からなる。また、最上部に位置するθｙ方向移動部１０５は、θｘ方向に変位するθｘ方向移動部，１０３の動きに加えてθｙ方向に移動するため、点Ｏを中心にθｘ，θｙ方向に移動する移動ステージ１０６に固定される。
【００５７】
図９ないし図１１は、図８に示す上記移動ステージ１０６を取り除いた状態を示す図であり、上記θｘ方向移動部１０３及びθｙ方向移動部１０５は、平面視略々＋形状からなる。前記固定部１０２の上面には、その中央部においてＸ方向に延びる低突部１０２ａと、Ｙ方向に延びる高突部１０２ｂとが形成されており、これら両突部は、上記θｘ方向及びθｙ方向移動部１０３，１０５と平面視略々重なるように形成されている。また、高突部１０２ｂの中央部分には、上記低突部１０２ａの幅より広い切欠き部１０２ｃが形成されている。
【００５８】
一方、前記θｘ方向移動部１０３は、比較的上下方向に厚くかつＸ方向に延びる下ブロック１０３ａと、該下ブロックの上部にてＹ方向に延びて一体に形成されてかつ比較的上下方向に薄い上ブロック１０３ｂとを有しており、下ブロック１０３ａが上記低突部１０２ａの上方において上記高突部１０２ｂの中央切欠き部１０２ｃを貫通して配置されている。また、前記θｙ方向移動部１０５は、Ｘ方向に延びるＸ方向ブロック１０５ａと、Ｙ方向に延びるＹ方向ブロック１０５ｂとを有し、これらＸ方向及びＹ方向ブロックが同一平面にて＋形状に形成されている。
【００５９】
図１０（ｂ）は、図１１においてＹ−Ｙ平面（Ｙ軸に垂直な平面と平行な平面）が見えるように矢印Ａ方向から見た（正面）図であり、該図１０（ｂ）に詳示するように、前記上ブロック１０３ｂの下面と前記高突部１０１ｂの上面との間に亘って、所定間隔離れた２ヵ所において薄肉平板からなる撓み梁１０７ａ，１０７ｂが連結されており、これら撓み梁は、Ｘ軸の中心Ｏに向かうように所定角度θｘ傾斜して配置されている。従って、θｘ移動部１０３は、固定部１０２に対して、図１１のＹ−Ｙ平面においてＸ軸（Ｏ点）を中心に揺動（θｘ方向）自在になっている。
【００６０】
そして、前記高突条１０２ｂの一方側（図１０（ａ）の右側）に形成された凹部１０２ｄには、前述と同様な積層ピエゾ素子からなる圧電アクチュエータ１０９が設置されており、該アクチュエータ１０９は、長手方向一端が上記凹部の底面に当接すると共に他端が開放されている。該アクチュエータ１０９の開放側の外側に対向してθｘ方向変位拡大部（変位変更手段）１１０が配置されており、該変位拡大部の下端部及び上端部には、略々水平方向に平行に配置された薄肉平板からなる撓み梁１１１，１１２がそれぞれ固定部１０２及びθｘ方向移動部の上ブロック１０３ｂの一端に連結して設けられている。また、該変位拡大部１１０の上記圧電アクチュエータ１０９に対向する部分にはマイクロメータ等からなる調整スクリュー１１３が貫通して螺合されており、該スクリューは、先端１１３ａが前記アクチュエータ１０９の開放側端に当接していると共に他端が本微小変位装置１０１の外方に突出して手動操作ノブ１１３ｂとなっている。
【００６１】
従って、上記圧電アクチュエータ１０９及びθｘ方向変位拡大部１１０は、２個の剛体部からなる固定部１０２及びθｘ方向移動部１０３と、これらを連結している２個の撓み梁１０７ａ，１０７ｂとにより囲まれる空間Ｃの外側に配置されている。また、上記θｘ方向変位拡大部１１０は、圧電アクチュエータ１０９及び一方の撓み梁１０７ｂの外側を覆うように、高突条部１０２ｂ及び上ブロック１０３ｂの一端面に沿って上下方向に配置されており、前記下撓み梁１１１にて構成される連結部が回動支点となり、前記上撓み梁１１２にて構成される連結部が作用点となり、調整スクリュー１１３が力点となって、拡大てこ機構を構成している。
【００６２】
一方、上記ブロック１０３ｂの他端は下方に垂下した鍔部１０３ｄとなっており、該鍔部で囲われた上ブロック１０３ｂと固定部高突条１０２ｂとの間には、高突条に植設されたリテーナ１１５に支持されてコイルスプリング１１６が縮設されている。該コイルスプリングは、上ブロック１０３ｂを図１０（ｂ）において時計方向に付勢し、これにより上連結部１１２を介して、θｘ変位拡大部１１０が下連結部１１１を中心に反時計方向に付勢されて、力点であるスクリュー１１３の先端１１３ａを圧電アクチュエータ１０９に常に当接している。
【００６３】
また、図１０の（ａ）は、図１１においてＸ−Ｘ平面（Ｘ軸に垂直な平面と平行する平面）が見えるように矢印Ｂ方向から見た（側面）図であり、該図１０（ａ）に示すように、θｘ移動部１０３の下ブロック１０３ａの上面と、θｙ移動部１０５のＸ方向ブロック１０５ａとの下面の間に亘って、所定間隔離れた２ヵ所において、薄肉平板からなる撓み梁１１９ａ，１１９ｂが連結されており、これら撓み梁は、Ｙ軸の中心Ｏに向うように所定角度θｙ傾斜して配置されている。従って、θｙ移動部１０５は、θｘ移動部１０３に対して、図１１のＸ−Ｘ平面において、Ｘ軸（Ｏ点）を中心に揺動（θｙ）自在になっている。
【００６４】
そして、前記下ブロック１０３ａの一方側（図１０（ａ）の左側）に形成された凹部１０３ｄには、前述と同様な積層ピエゾ素子からなる圧電アクチュエータ１２０が設置されており、該アクチュエータ１２０は、長手方向一端が上記凹部の底面に当接すると共に他端が開放されている。該アクチュエータ１２０の開放側の外側に対向してθｙ方向変位拡大部（変位変更手段）１２１が配置されており、該変位拡大部の下端部及び上端部には、略々水平方向に平行に配置された薄肉平板からなる撓み梁１２２，１２３がそれぞれ下ブロック１０３ａ及びＸ方向ブロック１０５ａの一端に連結して設けられている。また、該変位拡大部１２１の上記圧電アクチュエータ１２０に対向する部分にはマイクロメータ等からなる調整スクリュー１２５が貫通して螺合されており、該スクリューは、１２５ａが前記アクチュエータ１２０の開放側端に当接していると共に他端が本微小変位装置１０１の外方に突出して手動操作ノブ１２５ｂとなっている。
【００６５】
従って、上記圧電アクチュエータ１２０及びθｙ方向変位拡大部１２１は、２個の剛体部からなるθｘ方向移動部１０３及びθｙ方向移動部１０５と、これらを連結している２個の撓み梁１１９ａ，１１９ｂとにより囲まれる空間Ｃの外側に配置されている。また、上記θｙ方向変位拡大部１２１は、圧電アクチュエータ１２０及び一方の撓み梁１１９ａの外側を覆うように、下ブロック１０３ａ及びＸ方向ブロック１０５ａの一端面に沿って上下方向に配置されており、前記下撓み梁１２２にて構成される連結部が回動支点となり、前記上撓み梁１２３にて構成される連結部が作用点となり、調整スクリュー１２５が力点となって、拡大てこ機構を構成している。
【００６６】
一方、上記Ｘ方向ブロック１０５ａの他端は下方に垂下した鍔部１０５ｄとなっており、該鍔部で囲われた下ブロック１０３ａとＸ方向ブロック１０５ａとの間には、下ブロックに植設されたリテーナ１２６に支持されてコイルスプリング１２７が縮設されている。該コイルスプリングは、Ｘ方向ブロック１０５ａを図１０（ａ）において反時計方向に付勢し、これにより上連結部１２３を介して、θｙ変位拡大部１２１が下連結部１２２を中心に時計方向に付勢されて、力点であるスクリュー１２５の先端１２５ａを圧電アクチュエータ１２０に常に当接している。
【００６７】
ついで、本微小変位装置１０１（ゴニオステージ）の作用について説明するに、まず図１０（ｂ）に沿って、θｘ方向の変位について説明する。操作ノブ１１３ｂの手動操作による粗動調整及び／又は圧電アクチュエータ１０９の微動調整により、θｘ方向変位拡大部１１０は、下部連結部１１１を支点とし、力点となるスクリュー１１３部分の変位を拡大して上部連結部１１２に伝達し、該作用点となる連結部１１２の拡大された変位は、所定角度θｘにて傾斜配置されている２個の撓み梁１０７ａ，１０７ｂにて固定部１０２に支持されている上ブロック１０３ｂに伝達され、これにより該上ブロックを有するθｘ方向移動部１０３は、固定部１０２に対して、Ｘ軸（中心Ｏ）を中心にθｘ方向に揺動される。該上ブロック１０３ｂと一体のθｘ方向移動部１０３を構成する下ブロック１０３ａも、一体にθｘ方向に揺動する。
【００６８】
一方、図１０（ａ）に示すように、操作ノブ１２５ｂの手動操作による粗動調整及び／又は圧電アクチュエータ１２０の微動調整により、θｙ方向変位拡大部１２１は、下部連結部１２２を支点とし、力点となるスクリュー１２５部分の変位を拡大して上部連結部１２３に伝達し、該作用点となる連結部１２３の拡大された変位は、所定角度θｙにて傾斜配置されている２個の撓み梁１１９ａ，１１９ｂにて上記下ブロック１０３ａに支持されているＸ方向ブロック１０５ａに伝達され、これにより該Ｘ方向ブロック１０５ａを含むθｙ方向移動部１０５は、θｙ方向移動部１０３に対して、Ｙ軸（中心Ｏ）を中心にθｙ方向に揺動される。
【００６９】
該θｙ方向移動部１０５は、上述したＸ方向移動部１０３のθｘ方向の揺動に重畳して揺動され、従ってθｘ方向及びθｙ方向の任意の位置に変位・位置決めされる。なお、上記傾斜した撓み梁１０７ａ，１０７ｂ及び１１９ａ，１１９ｂは、固定部（基盤）１０２からＺ方向に同じ長さに位置するＸ軸，Ｙ軸に向うように傾斜角θｘ，θｙが設定されることが望ましく、これにより、本微小変位装置１０１の移動ステージ（１０６）となるθｙ方向移動部１０５ｂは、中心点Ｏを中心とした球面状の任意の位置に変位・位置決めされる。
【００７０】
図１２は他の実施の形態による微小変位装置を示す模式図であり、図中、１５は固定部、１６は変位拡大部、１７は移動部、２０は圧電アクチュエータ、５は調整スクリューであって、前記移動部１７は、固定部１５に対して２個の平行撓み梁１９ａ，１９ｂにて連結されている。
【００７１】
そして、前記移動部１７には、一方の撓み梁１９ｂの外側にて該梁に平行に固定部１５に向けて延びている延出部材１７ｈが一体に設けられている。一方、固定部１５には、薄肉平板の連結部８０ａを介してアーム８０が連結されており、かつ該アーム８０は前記延出部材１７ｈにも薄肉の連結部８０ｂを介して連結している。従って、上記アーム８０は、固定部１５との連結部８０ａを支点として、移動部延出部材１７ｈとの連結部８０ｂを力点として、かつ上記支点連結部８０ａと力点連結部８０ｂとは近接して配置されているので、力点連結部８０ｂの移動量を大きく拡大して先端部８０ｃを移動する拡大てこ機構（機械式変位変更機構）を構成している。
【００７２】
また、上記アームの先端部からなる被検出部８０ｃに近接して、静電容量式変位センサ、ホール素子等の磁気式変位センサ等の変位センサ８１が設けられている。
【００７３】
以上構成に基づき、圧電アクチュエータ２０への電圧印加による移動は、変位拡大部１６を介して拡大されて、平行撓み梁１９ａ，１９ｂにて支持されている移動部１７に伝達されて、基盤に対して移動ステージを移動する。そして、該移動部１７の移動は、力点連結部８０ｂを介してアーム８０に伝達され、該アーム８０は、支点連結部８０ａを中心に回動して、その被検出部８０ｃに拡大した動きとして伝達する。該アーム被検出部８０ｃの拡大した動きは、変位センサ８１により検出され、移動ステージとなる移動部１７の変位量が、上記拡大てこ機構による拡大率を考慮して上記変位センサ８１の検出値に基づき算出される。
【００７４】
また、図１３は、更に変更した実施の形態を示す図であって、拡大てこ機構のみが上記図１２に示すものと相違するので、同一部分は、同一符号を付して説明を省略する。アーム８２は、その一端部にて固定部１５に薄肉平板（撓み梁）からなる連結部８２ａを介して連結しており、またその先端部付近にて移動部１７に薄肉平板からなる連結部８２ｂを介して連結している。従って、該アーム８２は、てこ比の小さいてこ機構を構成し、該アームの中間部に位置する被検出部８２ｃに近接して設けられた位置センサ８１により、移動部１７の変位量を縮小して検出し、上記てこ比に基づき移動部１７の変位が算出される。
【００７５】
従来、圧電アクチュエータに印加される電圧とその変位量との間にはヒステリシスが存在し、印加電圧の制御のみでは、微小変位装置の正確な変位を制御することは困難であり、例えば、特公平４−１５４３５号公報に示すように、撓み梁にひずみゲージを貼付して、該ひずみゲージから電気量に基づき移動部の変位を検出し、これに基づき圧電アクチュエータの印加電圧をフィードバック制御して、正確な位置決めが行われる。
【００７６】
しかし、ひずみゲージ又はその他の変位センサであって、その分解能を充分に発揮し得る測定範囲の制限がある。そこで、上述した図１２及び図１３に示すように、てこ機構等の機械式変位変更機構８０，８２を用いて、アーム８０，８２の被検出部８０ｃ，８２ｃの変位量が各変位センサ８１の分解能の適正範囲となる位置に設定して、アーム８０，８２の変位を変位センサ８１にて正確に検出し、機械式変位変更機構による比により移動部の移動量を算出することにより、移動部の変位を正確に検出して精度の高いフィードバック制御が可能となる。
【００７７】
なお、上記変位センサ８１による移動ステージの変位検出は、Ｘ方向に限らず、Ｙ方向，Ｚ方向，θｘ方向，θｙ方向等の他の方向にも同様に適用可能である。また、上記アームの変位変更機構は、上述した単純てこ機構に限らず、トッグル等のリンク機構、歯車機構等の他の機械式変位変更機構でもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向及びθｘ，θｙ方向の微小変位装置に適用したが、これに限らず、単軸方向のみの変位装置、又はＸＹ方向の変位装置、θｘ又はθｙ方向のみの変位装置にも同様に適用できる。また、前記撓み梁及び圧電アクチュエータの外側に配置される各変位拡大機構は、てこ比を拡大として用いているが、これは、圧電アクチュエータのストロークの増大及び更に微小な変位（サブμｍオーダ、ｎｍオーダ）の位置決めの要求等により、てこ比を縮小するように用いてもよく、要は機械式変位変更機構であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸＹＺ方向微小変位装置を示す図で、（ａ）は背面図、（ｂ）は平面図。
【図２】同じく微小変位装置を示す図で、（ａ）正面図、（ｂ）は側面図。
【図３】ＸＹ方向変位部分を示す平面図。
【図４】移動ステージを取外した状態の微小変位装置の正面図。
【図５】Ｚ方向変位部分を示す正面図で、（ａ）は拡大変位・移動部、（ｂ）は駆動部を示す。
【図６】組立てられたＺ変位部分を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図。
【図７】移動ステージ及びＺ方向変位部分を取外した状態の微小変位装置を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図。
【図８】本発明に係るθｘ，θｙ方向微小変位装置（ゴニオステージ）を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図９】同じく微小変位装置を示す図で、移動ステージを取外した平面図。
【図１０】（ａ）は、図９の側面図で、図１１のＡ方向から見たＸ−Ｘ平面に平行な面での図、（ｂ）は、図９の正面図で、図１１のＢ方向から見たＹ−Ｙ平面に平行な面での図。
【図１１】本微小変位装置の概略斜視図。
【図１２】本発明の他の実施例を示す平面図。
【図１３】図１２の変更例を示す平面図。
【符号の説明】
１，１０１      微小変位装置
２，１０２      基盤（固定部、剛体部）
３，１０６      移動ステージ
５，６，７，１１３，１２５      調整スクリュー
１５      剛体部（固定部）
１６，１８，１１０，１２１      変位変更手段（変位拡大部）
１７      剛体部（Ｘ方向移動部）
１９ａ，１９ｂ，２５ａ，２５ｂ      （平行）撓み梁
２２，２３，２９，３０      連結部
２４      剛体部（Ｙ方向移動部）
２０，２６，１０９，１２０      微小変位アクチュエータ（圧電アクチュエータ）
２１，２７，１１５，１２７      付勢手段
８０，８２      機械式変更機構
１１３      剛体部（θｘ方向移動部）
１１５      剛体部（θｙ方向移動部）
１０７ａ，１０７ｂ，１１９ａ，１１９ｂ      （傾斜）撓み梁
１１１，１１２，１２２，１２３      連結部
Ｃ      空間部
【図１】
0003884288.tif 000002
【図２】
0003884288.tif 000003
【図３】
0003884288.tif 000004
【図４】
0003884288.tif 000005
【図５】
0003884288.tif 000006
【図６】
0003884288.tif 000007
【図７】
0003884288.tif 000008
【図８】
0003884288.tif 000009
【図９】
0003884288.tif 000010
【図１０】
0003884288.tif 000011
【図１１】
0003884288.tif 000012
【図１２】
0003884288.tif 000013
【図１３】
0003884288.tif 000014