JP2948007B2 - 微動ステージ - Google Patents
微動ステージInfo
- Publication number
- JP2948007B2 JP2948007B2 JP35934691A JP35934691A JP2948007B2 JP 2948007 B2 JP2948007 B2 JP 2948007B2 JP 35934691 A JP35934691 A JP 35934691A JP 35934691 A JP35934691 A JP 35934691A JP 2948007 B2 JP2948007 B2 JP 2948007B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- displacement
- base
- fulcrum
- displacement output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡，オプトエレクト
ロニクス装置等に用いられる微動ステージに関するもの
である。
ロニクス装置等に用いられる微動ステージに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロニクスデバイスの形状精度測
定にはテレビジョン顕微鏡やレーザー顕微鏡が広く用い
られているが，数１０μｍの段差を有する被測定部分を
０．１μｍオーダの精度で測定することを要求される場
合がしばしばある。このような測定のためには，オート
フォーカス機能を備えた高分解能，高精度な光学系と，
画像信号処理装置と，０．１μｍ以内の真直案内精度で
上下動する微動ステージ等が必要である。従来エレクト
ロニクスデバイスの測定用にオートフォーカス機能を備
えたテレビジョン顕微鏡等が多く用いられて来たが，い
づれのオートフォーカス用の機構にも，光学系または被
測定物をアリミゾ，クロスローラ，ニードル等のすべり
案内や転動体案内で移動の案内を行い，これをネジやラ
ックピニオン等で微動送りしていたため，すべり摩擦に
よるスティックスリップや案内体の転動に伴う真直度不
良，バックラッシュ等によって高い真直度や，高分解能
が得られないという問題があった。
定にはテレビジョン顕微鏡やレーザー顕微鏡が広く用い
られているが，数１０μｍの段差を有する被測定部分を
０．１μｍオーダの精度で測定することを要求される場
合がしばしばある。このような測定のためには，オート
フォーカス機能を備えた高分解能，高精度な光学系と，
画像信号処理装置と，０．１μｍ以内の真直案内精度で
上下動する微動ステージ等が必要である。従来エレクト
ロニクスデバイスの測定用にオートフォーカス機能を備
えたテレビジョン顕微鏡等が多く用いられて来たが，い
づれのオートフォーカス用の機構にも，光学系または被
測定物をアリミゾ，クロスローラ，ニードル等のすべり
案内や転動体案内で移動の案内を行い，これをネジやラ
ックピニオン等で微動送りしていたため，すべり摩擦に
よるスティックスリップや案内体の転動に伴う真直度不
良，バックラッシュ等によって高い真直度や，高分解能
が得られないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら従来の
オートフォーカス用微動機構の欠点を解決するため，摩
擦や連動体を有する案内機構や，バックラッシュのある
駆動源を持たない微動機構を提供することを目的とす
る。
オートフォーカス用微動機構の欠点を解決するため，摩
擦や連動体を有する案内機構や，バックラッシュのある
駆動源を持たない微動機構を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は，駆動源として
移動量の高分解能が得られる圧電素子を用い，この変位
を弾性支点テコで拡大して，１００μｍ以上のストロー
クを得るようにし，また，この弾性支点テコを幅広と
し，圧電素子を中心として３個点対称に配設し真直案内
機能を持たせ，バックラッシュや摩擦によるスティック
スリップや転動による真直度劣化のない案内機構を構成
するようにしたものである。
移動量の高分解能が得られる圧電素子を用い，この変位
を弾性支点テコで拡大して，１００μｍ以上のストロー
クを得るようにし，また，この弾性支点テコを幅広と
し，圧電素子を中心として３個点対称に配設し真直案内
機能を持たせ，バックラッシュや摩擦によるスティック
スリップや転動による真直度劣化のない案内機構を構成
するようにしたものである。
【０００５】
【作用】圧電素子を中心に点対称に配設した３個の幅広
弾性支点テコは，互いに隣りのテコの変位を均一化しよ
うとするため，圧電素子の変位を拡大した３個のテコの
出力端の変位も等しくなり，従って３個の出力端に結合
された変位出力テーブルが，ベースに結合されたテコの
支点を基準にして等しい量だけ変位するため，変位出力
テーブルの移動に真直度劣化の要因がない。この結果変
位テーブルが真直に上下移動できることになる。
弾性支点テコは，互いに隣りのテコの変位を均一化しよ
うとするため，圧電素子の変位を拡大した３個のテコの
出力端の変位も等しくなり，従って３個の出力端に結合
された変位出力テーブルが，ベースに結合されたテコの
支点を基準にして等しい量だけ変位するため，変位出力
テーブルの移動に真直度劣化の要因がない。この結果変
位テーブルが真直に上下移動できることになる。
【０００６】
【実施例】以下本発明の一実施例を図によって説明す
る。図１は，本発明の一実施例の平面図であり，図２は
図１の断面図である。図２は図１の断面図である。図１
及び図２において，１はベース，２は連結棒，３は第１
の圧電素子ホルダ，４は小径円断面切欠支点，５はピエ
ゾセラミックス製の積層形圧電素子，６は第２の圧電素
子ホルダ，７は幅広弾性支点テコ，８は変位入力端，９
ａ，９ｂ，９ｃは弾性支点部，１０は変位出力端部，１
１は支点端部，１２はテコ保持部材，１３は変位出力テ
ーブル，１４はバネである。これらの構成部品のうち，
連結棒２と，幅広弾性支点テコ７と，テコ保持部材１２
と，バネ１４は図１から分るように積層形圧電素子５を
中心に１２０°ピッチで３個づつ点対称に配設されてい
る。この動作は，３本のバネ１４が変位出力テーブル１
３とベース１とを接近させる方向に力を加えており，こ
の力が，３個の幅広弾性支点テコ７の変位出力端部１
３，テコ本体，変位入力端部８へと伝わり，第２の圧電
素子ホルダ８を引上げる方向に力を加え，積層圧電素子
５を縮める方向に力を加える。一方，積層圧電素子５
は，第１の圧電素子ホルダ３，３本の連結棒２を介して
ベース１に固定されている。従ってバネ１４によって積
層圧電素子５は予圧を与えられていることになる。積層
圧電素子５は第１の圧電素子ホルダ３と第２の圧電素子
ホルダ６の両者によって圧縮されるが，この時，積層形
圧電素子５の両ホルダへの接触端面の平行精度が出てい
ない場合があるが，第１の圧電素子ホルダの小径円断面
切欠支点４の部分でたわみ，両ホルダの接触部が積層形
圧電素子５の端面に密着することになる。例えばこの状
態で，図示していない圧電素子駆動回路から，積層形圧
電素子５に１００Ｖの電圧を加えると，積層形圧電素子
５が３０μｍ伸び，これに伴って３個の変位入力端８が
３０μｍ押し下げられる。一方，３個の幅広弾性支点テ
コ７は，支点端部１１が保持部材１２を介してベース１
に固定されており，支点部９ａ，９ｂの距離が９ｍｍ，
９ｂと９ｃの距離が３６ｍｍで１：４となり，テーブル
１３は１１０μｍ押し上げられる。ここで，支点間の距
離の加工誤差は±１０μｍである。従って，テコによる
拡大率のバラツキは１／４５０であり，変位出力端部１
０の出力変位１１０μｍ対しバラツキは０．２４μｍと
なる。さらに積層形圧電素子５のまわりに等間隔で配設
された幅広弾性支点テコ７のテコ幅が広いために，互い
に隣接するテコの変位のバラツキを押える効果がある。
このため３個の変位出力端部１０の出力変位のバラツキ
は無視できる程度に小さくなる。このことはベース１に
固定された３個の幅広弾性支点テコ７の支点９ｂを基点
として変位出力テーブル１３がどの点を取っても等しい
量だけ上下方向に変位することを意味する。 従って変
位出力テーブル１３は上下方向に蛇行する要因がなく真
直に上下運動することになる。本発明の実施例ではスト
ローク１１０μｍに対し真直度０．０５μｍ以内のデー
タが得られた。また移動の分解能は駆動電圧１００Ｖを
４０００分割し０．０２５μｍが得られた。
る。図１は，本発明の一実施例の平面図であり，図２は
図１の断面図である。図２は図１の断面図である。図１
及び図２において，１はベース，２は連結棒，３は第１
の圧電素子ホルダ，４は小径円断面切欠支点，５はピエ
ゾセラミックス製の積層形圧電素子，６は第２の圧電素
子ホルダ，７は幅広弾性支点テコ，８は変位入力端，９
ａ，９ｂ，９ｃは弾性支点部，１０は変位出力端部，１
１は支点端部，１２はテコ保持部材，１３は変位出力テ
ーブル，１４はバネである。これらの構成部品のうち，
連結棒２と，幅広弾性支点テコ７と，テコ保持部材１２
と，バネ１４は図１から分るように積層形圧電素子５を
中心に１２０°ピッチで３個づつ点対称に配設されてい
る。この動作は，３本のバネ１４が変位出力テーブル１
３とベース１とを接近させる方向に力を加えており，こ
の力が，３個の幅広弾性支点テコ７の変位出力端部１
３，テコ本体，変位入力端部８へと伝わり，第２の圧電
素子ホルダ８を引上げる方向に力を加え，積層圧電素子
５を縮める方向に力を加える。一方，積層圧電素子５
は，第１の圧電素子ホルダ３，３本の連結棒２を介して
ベース１に固定されている。従ってバネ１４によって積
層圧電素子５は予圧を与えられていることになる。積層
圧電素子５は第１の圧電素子ホルダ３と第２の圧電素子
ホルダ６の両者によって圧縮されるが，この時，積層形
圧電素子５の両ホルダへの接触端面の平行精度が出てい
ない場合があるが，第１の圧電素子ホルダの小径円断面
切欠支点４の部分でたわみ，両ホルダの接触部が積層形
圧電素子５の端面に密着することになる。例えばこの状
態で，図示していない圧電素子駆動回路から，積層形圧
電素子５に１００Ｖの電圧を加えると，積層形圧電素子
５が３０μｍ伸び，これに伴って３個の変位入力端８が
３０μｍ押し下げられる。一方，３個の幅広弾性支点テ
コ７は，支点端部１１が保持部材１２を介してベース１
に固定されており，支点部９ａ，９ｂの距離が９ｍｍ，
９ｂと９ｃの距離が３６ｍｍで１：４となり，テーブル
１３は１１０μｍ押し上げられる。ここで，支点間の距
離の加工誤差は±１０μｍである。従って，テコによる
拡大率のバラツキは１／４５０であり，変位出力端部１
０の出力変位１１０μｍ対しバラツキは０．２４μｍと
なる。さらに積層形圧電素子５のまわりに等間隔で配設
された幅広弾性支点テコ７のテコ幅が広いために，互い
に隣接するテコの変位のバラツキを押える効果がある。
このため３個の変位出力端部１０の出力変位のバラツキ
は無視できる程度に小さくなる。このことはベース１に
固定された３個の幅広弾性支点テコ７の支点９ｂを基点
として変位出力テーブル１３がどの点を取っても等しい
量だけ上下方向に変位することを意味する。 従って変
位出力テーブル１３は上下方向に蛇行する要因がなく真
直に上下運動することになる。本発明の実施例ではスト
ローク１１０μｍに対し真直度０．０５μｍ以内のデー
タが得られた。また移動の分解能は駆動電圧１００Ｖを
４０００分割し０．０２５μｍが得られた。
【０００７】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば，移動の
真直度劣化要因を排除でき，高精度な微動ステージを得
ることができる。また，変位の拡大機構を駆動源を中心
に点対称とした配置にすることによって，案内機構とす
ることができ，変位拡大，案内両機構を兼用できるた
め，高精度，小形，簡素，低価格な微動機構を得ること
ができる。
真直度劣化要因を排除でき，高精度な微動ステージを得
ることができる。また，変位の拡大機構を駆動源を中心
に点対称とした配置にすることによって，案内機構とす
ることができ，変位拡大，案内両機構を兼用できるた
め，高精度，小形，簡素，低価格な微動機構を得ること
ができる。
【図１】本発明の一実施例の平面図。
【図２】本発明の一実施例の断面図。
１ ベース ３ 第１の圧電素子ホルダ ５ 圧電素子 ６ 第２の圧電素子ホルダ ７ 幅広弾性支点テコ １３ 変位出力テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 21/26 G05D 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ベースと該ベースに結合された小径円断
面切欠支点を持つ第１の圧電素子ホルダと，該第１の圧
電素子ホルダに一端が接する積層形圧電素子と，該圧電
素子の他端が接する第２の圧電素子ホルダと，該第２の
圧電素子ホルダに変位入力側の端部が結合され，かつ変
位，出力側の端部が変位出力テーブルに結合され，かつ
支点部の延長部が前記ベースに固定され，かつ前記積層
形圧電素子を中心として点対称に配設された３つの幅広
弾性支点テコと，該３ケの幅広弾性支点テコの変位出力
側の端部に固定された変位出力テーブルと，該変位出力
テーブルと前記ベースとの間に前記積層形圧電素子を圧
縮する方向に圧力をかけるバネとより成ることを特徴と
する微動ステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35934691A JP2948007B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35934691A JP2948007B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181067A JPH05181067A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2948007B2 true JP2948007B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=18464043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35934691A Expired - Lifetime JP2948007B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948007B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19650392C2 (de) * | 1996-08-23 | 1999-07-15 | Leica Microsystems | Feinfokussiertisch |
| KR20120041237A (ko) | 2009-08-04 | 2012-04-30 | 갠 시스템즈 인크. | 아일랜드 매트릭스 갈륨 나이트라이드 마이크로파 및 전력 트랜지스터 |
| US9818857B2 (en) | 2009-08-04 | 2017-11-14 | Gan Systems Inc. | Fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices |
| CN104570313A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 镇江丰成民用联网设备科技有限公司 | 一种基于压电效应的调焦*** |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35934691A patent/JP2948007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05181067A (ja) | 1993-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2625333B2 (ja) | 直線測定装置 | |
| US7555941B2 (en) | Scanner for probe microscopy | |
| KR100935956B1 (ko) | 고해상도 측정장치를 위한 굴곡 조립체 | |
| CN108680093A (zh) | 一种光学调焦机构中调焦距离测量装置及测量方法 | |
| JP2948007B2 (ja) | 微動ステージ | |
| US4925139A (en) | Mechanical stage support for a scanning tunneling microscope | |
| JP4376858B2 (ja) | 超微小硬さ等測定装置および測定方法 | |
| US6320707B1 (en) | Miniature piezoelectric translators for optical applications | |
| SE467474B (sv) | Positioneringsanordning | |
| US20190032759A1 (en) | Method and precision nanopositioning apparatus with compact vertical and horizontal linear nanopositioning flexure stages for implementing enhanced nanopositioning performance | |
| US3583792A (en) | Microlinear motion control | |
| US4540240A (en) | Optical objective adjusting apparatus | |
| CN107342706B (zh) | 一种压电驱动器响应滞后特性辨识装置与方法 | |
| JPH1047931A (ja) | ２次元測定装置 | |
| Garratt et al. | A stylus instrument for roughness and profile measurement of ultra-fine surfaces | |
| JP2000019415A (ja) | 微動ステージ | |
| JP4034179B2 (ja) | ステージおよびそれを用いた電子顕微鏡装置 | |
| JPH0450693A (ja) | 微動ステージ | |
| Hatheway | An instrument for generation and control of sub-micron motion. | |
| JPH07240878A (ja) | 画像入力装置 | |
| CN117232397A (zh) | 一键式影像测量装置 | |
| JP3114902B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置 | |
| JP2024058387A (ja) | 変形装置、露光装置、および物品の製造方法 | |
| SU1368627A1 (ru) | Устройство дл измерени линейных перемещений объекта | |
| Schwab et al. | 0.01 Micron Resolution Fibre Optic Positioning Stage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080702 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090702 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100702 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110702 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120702 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120702 |