CN1330082C - 静电致动器机构、其驱动方法、和使用其的摄像机模块 - Google Patents

静电致动器机构、其驱动方法、和使用其的摄像机模块 Download PDF

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Abstract

一种静电致动器机构，在规定方向依次排列的第一～第三定子电极(22A～22C)组设置在第一定子(22A)上。面电极(26D)设置在第二定子(2B)上。在所述第一定子(22A)和第二定子(22B)之间配置一边以规定方向振动一边行进的滑子(3)，该滑子(3)具有多个第一滑子电极(30A)和一个第二滑子电极(30D)。上述滑子电极维持接地电位，在第一～第三定子电极(22A～22C)上一个接一个地周期性施加第一驱动电压，在第一和第二滑子电极(30A、30D)上施加驱动电压。第一和第二驱动电压是在接地电位和正的驱动电压之间彼此反相位周期性地切换的电压，所以滑子(3)在第一和第二定子(3A、3B)之间一边振动一边向规定方向前进。

Description

静电致动器机构、其驱动方法、和使用其的摄像机模块
技术领域
本发明涉及用静电力驱动其滑子(slider or movable section)的静电致动器机构及其驱动方法，特别是涉及具有改进的简单结构，并可以高精度驱动滑子的静电致动器机构及其驱动方法。并且本发明还涉及使用这种静电致动器机构的摄像机模块。
背景技术
用静电力驱动滑子的静电致动器机构已经公开在若干文献例如日本特开平8-140367号公报参照以及“Electrostatic Linear MicroactuatorMechanism”JOURNAL OF LIGHTWAVW TECHOLOGYFIG，Vol.17，No1，January、1999IEEE中。这些文件所公开的静电致动器机构具有排列着如图1所示的电极的结构。在该静电致动器机构中，应驱动的滑子102被配置成在相对的两个定子103A、103B之间以箭头101所示的方向前进或在其相反的后退方向可滑动。在滑子102上设置电极部104，其中一个定子103A上交叉配置以不同的定时施加电压的2系列定子电极106A、106C，而且，在另一个定子103B上同样交替配置以不同定时施加电压的2系列电极106B和106D。在该定子103A、103B上设置的各个定子电极106A～106D以及滑子102的电极部104的间距和电极宽度实质上分别相同，彼此相对的定子103A的定子电极106A、106C和定子103B的电极106B、106D被配置成仅使其排列相位移位1/2。
在具有象这样结构的静电致动器机构中，当在定子电极106A上从电压源(未图示)施加电压时，在定子电极106 A和滑子电极104之间作用静电力，即库仑力，滑子102被吸引到其一的定子103A上，使得定子电极106A和滑子电极104相互叠合。接着，把开关电路(未表示)从定子电极106A切换到电极106B，一旦把电压施加到电极106B上，那么，滑子102被吸引到其二的定子103B上，使电极106B和滑子电极104相互叠合。并且，开关电路被从电极106B切换到电极106C，一旦施加电压给电极106C，那么滑子102被吸引到其一的定子103A，使电极106C和滑子电极104相互叠合。还有，开关电路被从电极106C切换到电极106D，一旦在电极106D上施加电压，那么，滑子102被吸引到其二的定子103B，使电极106D和滑子电极104相互叠合。这样，一边依次切换到定子电极106A、电极106B、电极106C、电极106D一边施加电压，则滑子102从微观来看在定子103A、103B间振动，同时从宏观来看，向用图1的箭头101所示的前进方向驱动。若使该电极上施加电压的顺序相反，一边依次切换到电极106D、106C、106B、106A一边施加电压，则滑子102以图1的箭头101所示的后退方向驱动。
在上述静电致动器机构中，一对定子103A、103B必须作高精度位置对准，并且，定子103A、103B上要求以良好精度等间距形成等宽度电极。因此，在制造静电致动器机构的部件，高精度组装该部件中需要充分的时间和工夫，结果，使致动器机构的成本提高，实现高生产率方面存在问题。
参照图2，更详细地说明现有静电致动器机构的施加电压的方法及其工作原理。此外，对于图2所示部分和图1所示的同一部分用相同符号，说明从略。
如参照图1所述，当在定子103A、103B上设置的定子电极106A～106D上依次施加电压时，滑子102被驱动实质上作微小的直线移动。在此，在图2所示的静电致动器机构中，如特开平8-140367号公报中所揭示，在定子电极106A～106D上为了防止这些定子电极106A～106D的绝缘被破坏而涂敷介质膜105。
如图2所示，开始若在定子电极106A上施加电压，那么在将其定子电极106A覆膜的介质膜105上，产生如图2所示的介质极化107。接着，当在电极106B上施加电压时，滑子102被驱动，吸引到其二的定子103B上，滑子电极104与滑子电极106B相互叠合。但是，在实际上，利用设置在定子电极106A上的介质膜105上产生的介质极化107的成分，所产生的作用力是，滑子102照样被吸引在其一的定子103A上。根据该介质极化107形成的成分作为电位电平尽管很微小，但由于从其一的定子103A到滑子102的电极部104的距离短，所以作为妨碍使滑子102移动的动作可能不能忽视。这起因根据是静电力与其电极间距离的2次方成反比关系。根据这样的理由，在现有的静电致动器机构中，担心滑子102的驱动不稳定。并且，介质膜105的电荷泄漏程度，即介质极化解除时间的不一定成为滑子102移动的动作常时不一定的原因。
如上所述，在现有静电致动器机构中，问题在于必须使两个定子103A、103B正确定位、精确地设定两者间排列相位，在滑子102的相对的2个面上必须高精度地制作电极，在致动器机构组装中费时费工，成本高，难于实现致动器机构的高生产率。
而且，在现有的静电致动器机构中，根据在电极上覆膜的介质膜105上产生的介质极化的影响，担心滑子102的驱动动作不稳定。
再有，问题是，介质膜105的电荷泄漏程度，即由于介质极化解除时间不一定导致滑子102移动动作不稳定。
发明内容
本发明目的在于提供一种静电致动器机构，能提高组装性能和生产率，以较高精度稳定地实现活动部分的直线微小移动。并且，本发明的其他目的在于提供一种小型摄像机模块，使用上述这种致动器机构。
为了实现上述目的，本发明提供一种静电致动器机构，具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；和
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位，
并且，该静电致动器机构还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜。
更好是，在所述开关电路在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的两个电极同时施加电压。
更好是，在所述滑子上设置的所述第一电极部的沿所述规定方向的宽度是所述第一电极组的各电极的沿该规定方向的宽度的1.5倍～2.5倍。
更好是，所述静电致动器机构还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
更好是，所述静电致动器机构还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
更好是，所述第一和第二电极部实质上是接地电位。
更好是，所述滑子备有与所述滑子一起被驱动的光学元件。
更好是，所述第一和第二定子备有比所述第一电极组和第二电极的表面突出的止动件，所述滑子备有用于使所述止动件在设置有所述第一和第二电极部的表面上滑动的区域。
更好是，所述滑子备有比所述第一和第二电极部表面突出的止动件，所述第一和第二定子备有用于使所述止动件在设置有所述第一电极组和第二电极的表面上滑动的区域。
更好是，所述第一电极组的以不同顺序施加电压的3个电极按所述规定方向依次排列。
更好是，所述第一电极组的以不同顺序施加电压的4个电极按所述规定方向依次排列。
而且，本发明还提供一种静电致动器机构的驱动方法，该静电致动器机构具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；和
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；
该静电致动器机构还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜；
施加电压，以使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位；
施加电压，以使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位；
切换所述第一电极组的电极，施加电压，以使所述电极的电位高于所述第一电极部的电位；
施加电压，以使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位；
反复进行所述各电压的施加。
更好是，在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的2个电极上同时施加电压。
更好是，在所述第二电极上施加电压时，提供电位差，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
而且，本发明还提供一种摄像机模块，设有摄像元件和静电致动器机构，其中所述静电致动器机构设置在该摄像元件上，其具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部，和使光在所述摄像元件上成像的光学元件；和
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，以使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部，
该静电致动器机构还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜。
更好是，当所述开关电路在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的两个电极同时施加电压。
更好是，在所述滑子上设置的所述第一电极部的沿所述规定方向的宽度是所述第一电极组的各电极的沿该规定方向的宽度的1.5倍～2.5倍。
更好是，所述摄像机模块还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
更好是，所述摄像机模块还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
另外，本发明还提供一种静电致动器机构，具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位。
在此，也可以是，在所述开关电路在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的两个电极上同时施加电压。
并且，也可以是，在所述滑子上设置的所述第一电极部的沿所述规定方向的宽度是所述第一电极组的各电极的沿该规定方向的宽度的1.5倍～到2.5倍。
并且，也可以是，还具备设置成覆盖所述第一电极组的介质膜。此外，还具备提供电位差的装置，使在所述第二电极上施加电压时，所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
并且，也可以是，还具备设置成覆盖所述第一电极部的介质膜。此外，还具备提供电位差的装置，在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
并且，也可以是，所述第一和第二电极部实质上是接地电位。
并且，也可以是，所述滑子备有与所述滑子一起被驱动的光学元件。
并且，也可以是，所述第一和第二定子备有比所述第一电极组和第二电极表面突出的止动件，所述滑子备有用于使所述止动件在设置有所述第一和第二电极部的表面上滑动的区域。
并且，也可以是，所述滑子备有比所述第一和第二电极部表面突出的止动件，所述第一和第二定子备有用于使所述止动件在设置有所述第一电极组和第二电极的表面上滑动的区域。
另一方面，在本发明中，一并提供一种静电致动器机构的驱动方法，该静电致动器机构具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面上的第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；
施加电压，使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，施加电压，使所述第二电极的电位高于所述第二电极部，切换所述第一电极组的电极，施加电压，使所述电极的电位高于所述第一电极部的电位，施加电压，使所述第二电极的电位高于所述第二电极部，反复进行所述各电压的施加。
而且，也可以是，在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的2个电极上同时施加电压。
而且，在所述第二电极上施加电压时，提供电位差，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
加之，在本发明中，一并提供一种摄像机模块，设有摄像元件和静电致动器机构，所述静电致动器机构设置在该摄像元件上，其具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对的第一电极部以及与所述第二电极相对的第二电极部，使光在所述摄像元件上成像的光学元件；
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部。
附图说明
图1是示意性表示现有静电致动器机构的结构的剖视图；
图2是示意性表示现有备有介质膜的静电致动器机构的结构的剖视图；
图3是示意性表示本发明一实施例的静电致动器机构的方框图；
图4A～4E是表示图3所示的静电致动器机构电极上施加的电压信号的定时图；
图5A～5E是表示用于说明图3所示的实施例的变形实施例的静电致动器机构驱动方法的工作说明图；
图6A～6E是表示涉及图5A～5E所示的驱动方法的静电致动器机构的电极上施加的电压信号的定时图；
图7是示意性表示本发明的静电致动器机构其他变形实施例的剖面图；
图8是表示用于说明图7所示的静电致动器机构工作原理的示意性剖面图；
图9A～9E是表示在图7和8所示静电致动器机构的电极上施加的电压信号的定时图；
图10是表示把图7和8所示的静电致动器机构的间距作为参数的位移和给予滑子的驱动力之关系的曲线图；
图11是表示本发明的静电致动器机构的又一个其他变形实施例示意性剖视图；
图12A、12B是有关图11所示的静电致动器机构的滑子的电极宽度及其动作的说明图；
图13A、13B是表示图3所示的静电致动器机构的其他变形实施例示意性剖视图；
图14A～14F是表示图13A、13B所示的静电致动器机构电极上施加的电压信号的定时图；
图15A、15B是表示图3所示的静电致动器机构的又一其他变形实施例的示意性剖视图；
图16是表示图3所示的静电致动器机构的另外其他变形实施例的示意性透视图；
图17A～17C是表示图3所示的静电致动器机构的再一其他变形实施例的滑子制造过程示意性斜视图；
图18A、18B是表示本发明实施例的备有止动件的静电致动器机构的示意性剖视图和断开图；
图19A、19B是表示备有本发明实施例的止动件的静电致动器机构的示意性剖视图和断开图；
图20是表示本发明变形实施例的静电致动器机构的示意性分解斜视图；
图21A～21C是表示本发明实施例的静电致动器机构的定子机构的示意性俯视图和剖视图；
图22A～22D是表示本发明静电致动器机构的又一个其他实施例的定子制造过程的剖视图；
图23A～23C是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图和剖视图；
图24A～24C是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图和剖视图；
图25A～25D是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图、剖视图和后视图；
图26A～26D是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图、剖视图和后视图；
图27A～27D是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图、剖视图和后视图；
图28A～28C是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图、剖视图；
图29A～29D是表示该发明变形例的静电致动器机构的定子结构的示意性俯视图、剖视图和后视图；
图30是示意性表示作为本发明的静电致动器机构的应用例的焦点控制机构的斜视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明该发明实施例的静电致动器机构。
参照图3至图6，说明本发明的一个实施例的静电致动器机构。
图3示意性表示本发明的一个实施例的静电致动器机构。在该图3中所示的静电致动器机构中，彼此相对地配置第一定子2A和第二定子2B，在其间配置沿箭头24的方向可滑动的滑子3。其中，第一和第二定子2A、2B可以是平板状，或可以是半圆筒板状。在第一和第二定子2A、2B为平板状的情况下，滑子3形成在与这些相对置面具有大致平坦面的块体或中空块上，当第一和第二定子2A、2B为半圆筒板状的情况下，滑子3对应第一和第二定子2A、2B的形状，形成在圆柱体或中空的圆筒上。
图3所示的静电致动器机构备有第一定子2A，其构成是在3个定子电极22A、22B、22C上各驱动信号以不同的定时供给3系统定子电极。即第一定子2A上沿滑子3的前进方向，即前进方向24和沿与其相反的后退方向，在其表面上依次交替配置带状第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C，而且，以同样的节距Ph分别配置第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C。至少在滑子3整个滑动范围内设置第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C。与第一定子2A不同，在第二定子2B上设置在其表面上平坦延伸的1个面电极26D。
滑子3具有与第一定子2A相对的面，以与在该表面上配置第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C的定子电极节距Ph相等的节距Ph配置第一滑子电极30A。并且，滑子3具有与第二定子2B相对的面，在该面上，设置平坦延伸的1个第二滑子电极30D。
第一定子2A的第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C配置成以该顺序把电极排列相位(排列间距相当于3Ph的排列相位)错开1/3(＝Ph)而成为嵌套状。并且，滑子3的第一滑子电极30A如图3所示，在导体部表面上也可设置凹凸，或在平面上一致地设置导电材料，也可将其以规定的间距图形化。
如图3所示，第一、第二、第三定子电极22A、22B、22C、面电极26D、第一滑子电极30A和第二滑子电极30D被连接到产生电压的电压源42，所述电极是经由确定在这些定子电极22A、22B、22C和面电极26D上施加电压的定时的开关电路40连接的。并且，第一滑子电极30A和第二滑子电极30D通过该开关电路40接地，或连接到负电位。该开关电路40的构成与后面参照的图8的电路大致一样，由连接到各定子电极22A、22B、22C和面电极26D的固定接点和接地的固定接点，和连接到这些固定接点的电压源42的第一活动接点和接地或连接负电位的第二活动接点组成。在该开关电路40中，在这些固定接点的一个通过第一活动接点被连接到电压源42的时候，其他固定接点通过第二活动接点接地，或与负电位连接。
在图3所示的静电致动器机构中，滑子3用下面的驱动原理向前进方向24和与此相反的后退方向移动。
开始，设置在定子2A上的第一定子电极22A上施加如图4A所示的电压(图4中的高电平电压或电位)，滑子3上设置的第一滑子电极30A、第二滑子电极30D如图4E所示那样接地，或维持比定子电极22A的电位低的电位(图4中的低电平电压或电位)。象这样，一旦第一定子电极22A的电位比设置在滑子3上的第一滑子电极30A的电位设定得高，其他定子电极22B、定子电极22C和第二滑子电极30D接地，或接低电平电压或电位，那么，在第一定子电极22A和第一滑子电极30A之间的静电力，即库仑力产生，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使第一滑子电极30A被拉到定子电极22A。即，由于第一定子电极22A和第一滑子电极30A的相互叠合状态更稳定，所以滑子3以箭头44所示接收第一定子电极22A的作用力，使第一定子电极22A和第一滑子电极30A相互叠合。接着，利用开关电路40使得从第一定子电极22A切换到设置在定子2B上的平坦延伸的面电极26D，如图4D所示在面电极26D上施加高电平电压，当其他电极维持在低电平电压时，则滑子3从第一定子电极22A离开，吸引到第二定子2B侧上。
进而，当利用开关电路40从面电极26D被切换到设置在定子2A上的第二定子电极22B时，施加如图4B所示的电压在第二定子电极22B上，与在第一定子电极22A上施加电压时同样，在第二定子电极22B和第一滑子电极30A之间以箭头46所示方向，产生静电力，即库仑力，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使第一滑子电极30A重叠到定子电极22B上。接着，当利用开关电路40从第二定子电极22B切换到平坦延伸的面电极26D，电压如图4D所示施加在面电极26D上时，滑子3从第二定子电极22B脱离，被吸引到第二定子2B侧。
进一步，当利用开关电路40从面电极26D切换到第三定子电极22C时，则如图4C所示在第三定子电极22C上施加电压，与在第一和第二定子电极22A、22B上施加电压时一样，在第三定子电极22C和电极30A之间如箭头48所示的方向的静电力，即库仑力产生，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使电极30A与电极22C相互叠合。接着，当利用开关电路40从第三定子电极22C切换到平坦延伸的面电极26D，电压被施加在面电极26D上时，滑子3从第三定子电极22C脱离，被吸引到第二定子2B侧。
所述一系列程序，即，如图4A～4D所示，依次在第一定子电极22A、面电极26D、第二定子电极22B、面电极26D、第三定子电极22C和面电极26D上施加电压，当再依次重复给第一定子电极22A施加电压的程序时，那么，滑子3一边从微观上相对箭头24在交叉方向上作上下振动，一边从宏观上在第一定子2A上排列的电极的排列方向(前进方向24)被直线微小驱动。
在上述的程序中，对滑子3向前方24的移动的情况作了说明，但在滑子3在与前进方向24相反的后退方向上移动的情况下以与上述相反的顺序对电极施加电压。即，开始，第一滑子电极30A和第二滑子电极30D在如图4E所示的保持低电平电位状态下，如图4C所示对第三定子电极22C施加电压。因此，通过第三定子电极22C和电极30A之间的静电力，即库仑力，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使电极30A被拉向电极22C。接着，通过开关电路40，从第三定子电极22C切换到面电极26D，如图4D所示在面电极26D上施加电压，滑子3从第三定子电极22C离开，被吸引到第二定子2B侧。
其后，利用开关电路40从面电极26D切换到第二定子电极22B，如图4B所示，在第二定子电极22B上施加电压，根据第二定子电极22B和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，通过开关电路40从第二定子电极22B被切换到面电极26D，如图4D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第二定子电极22B离开，被吸引到第二定子2B侧。
进而，通过开关电路40从面电极26D切换到第一定子电极22A，如图4A所示，向第一定子电极22A施加电压，利用第一定子电极22A和电极30A之间静电静电力使滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，通过开关电路40从第一定子电极22A被切换到面电极26D，如图4D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第三定子电极22C离开，被吸引到第二定子2B侧。
在向该后退方向移动滑子3的程序中，把电压依次施加到第三定子电极22C、面电极26D、第二定子电极22B、面电极26D、第一定子电极22A和面电极26D，当再依次重复向第一定子电极22A施加电压的程序，那么，滑子3一边从微观上相对箭头24在交叉方向上作上下振动，一边从宏观上在第一定子2A上排列的电极的排列方向(与前进方向24相反的方向)被直线微小驱动。
在上述的静电致动器机构中，在第二定子2B上设置的面电极26D由于仅仅是平坦简单的电极结构，所以无需作面电极26D和从第一到第三定子电极22A、22B、22C的位置对齐(对准)，而且，静电致动器的结构简单，其结果使静电致动器机构的组装性和生产率提高。
然后，参照图5A～5E和图6A～6E说明上述实施例的变形例的静电致动器机构的驱动方法。
图5A～5E是关于本发明变形例的图3所示的静电致动器机构驱动方法，表示给其电极施加的电压的定时和其滑子3的运动关系。
开始，第一滑子电极30A和第二滑子电极30D如图6E所示维持在低电平电位上，如图6A所示，第一定子电极22A上施加电压。因此，如图5A所示，利用第一定子电极22A和电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使第一滑子电极30A被拉到第一定子电极22A。接着，如图6D所示，利用开关电路40从第一定子电极22A切换到面电极26D，在面电极26D上施加电压，如图5B所示，滑子3从第三定子电极22C离开，被吸引到第二定子电极2B侧。
然后，通过开关电路40从面电极26D切换到第一和第二定子电极22A、22B，如图6A、6B所示，在第一和第二定子电极22A、22B上施加电压，利用第一和第二定子电极22A、22B和第一滑子电极30A之间的静电力，如图5C所示，滑子3被吸引到第一定子2A侧。其中，如图6A和6B所示，由于在第一和第二定子电极22A、22B的两者上施加电压，所以，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使得如图5C所示，第一滑子电极30A与第一和第二定子电极22A、22B两者相对置。接着，借助开关电路40从第一和第二定子电极22A、22B切换到面电极26D，如图6D所示，在面电极26D上施加电压，如图5D所示，滑子3从第一和第二定子电极22A、22B离开，被吸引到第二定子2B侧上。
其后，通过开关电路40从面电极26D切换到第二定子电极22B，如图6B所示，在第二定子电极22B上施加电压，借助第二定子电极22B和第一滑子电极30A之间的静电力，如图5E所示，滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，借助开关电路40从第二定子电极22B切换到面电极26D，如图6D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第二定子电极22B离开，被吸引到第二定子2B侧。
再有，通过开关电路40从面电极26D切换到第二和第三定子电极22B、22C，如图6B、6C所示，在第二和第三定子电极22B、22C上施加电压，根据第二和第三定子电极22B、22C和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。其中，由于在第二和第三定子电极22B、22C的两者上施加电压，滑子3被吸引到第一定子2A侧上，使得第一滑子电极30A与第二和第三定子电极22B、22C两者相对置。接着，利用开关电路40D从第二和第三定子电极22B、22C被切换到面电极26D，如图6D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3被第二和第三定子电极22B、22C离开，被吸引到第二定子2B侧。
其后，通过开关电路40从面电极26D切换到第三定子电极22C，如图6C所示，在第三定子电极22C上施加电压，借助第三定子电极22C和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，利用开关电路40从第三定子电极22C切换到面电极26D，如图6D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第二定子电极22B离开，被吸引到第二定子2B侧。
其后，通过开关电路40从面电极26D切换到第三和第一定子电极22C、22A，如图6A、6C所示，在第三和第一定子电极22C、22A上施加电压，根据第三和第一定子电极22C、22A和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。其中，由于在第三和第一定子电极22C、22A的两者上施加电压，滑子3被吸引到第一定子2A侧上，使得第一滑子电极与第三和第一定子电极22C、22A两者相对置。接着，利用开关电路40D从第三和第一定子电极22C、22A被切换到面电极26D，如图6D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第二和第三定子电极22B、22C离开，被吸引到第二定子2B侧。
再有，如已经说明，象图6A所示，在第一定子电极22A上施加电压，通过在第一定子电极22A和第一滑子电极30A之间的静电力，使滑子被吸引到第一定子2A侧。
如上所述，通过以第一定子电极22A，面电极26D、第一和第二定子电极22A、22B双方、面电极26D、第二定子电极22B、面电极26D、第二和第三定子电极22B、22C双方、面电极26D、第三定子电极22C、面电极26D、第三和第一电极双方、面电极26D、和第一定子电极22A顺序依次施加电压，滑子3一边从微观上下振动，一边从宏观上以在第一定子30A上排列的电极的排列方向被驱动。
在所述的变形实施例中，在设置于第一定子2A上的电极中，首先用一个电极(例如第一电极30A)吸引滑子3，接着，用相邻的2个电极(例如第一和第二定子电极22A、22B双方)吸引滑子3，滑子3的滑子电极30A受到位于施加电压的2个电极的大致中央那样的作用力。根据该驱动方法，由于在与行进方向交叉的方向滑子3被驱动的作用力可取得比较大，所以能够使滑子的直线微小驱动更平稳。
此外，在参照上述图3的实施例和图5A～5E的变形实施例中，尽管在第一定子2A上设置3个电极，但是本发明不仅限于此，可以在第一定子2A上设置3个以上电极，例如也可设置4个电极。在图7上，表示作为在第一定子2A上设置3个以上电极的变形例，在第一定子2A上设置第一～第四定子电极22A～22D，仅在第二定子电极2B上设置1个面电极26D的静电致动器机构。
在图7所示的静电致动器机构中，在图3所示的静电致动器机构的第一定子2A上除第一～第三定子电极22A、22B、22C外，再设置第四定子电极22D。这些第一～第四定子电极22A、22B、22C、22D用同一间距配置，在滑子3上沿前进方向排列具有相当于2个定子电极宽度的宽度的多个滑子电极30A。而且，与滑子3相对的定子2B的表面上，在整个滑子3的活动范围内设置同一平面状电极26D。
如图8所示，第一～第四定子电极22A、22B、22C、22D、面电极26D、第一滑子电极30A和第二滑子电极30D经由确定在这些定子电极22A、22B、22C、22D和面电极26D上施加电压的定时的开关电路40被连接到产生电压的电压源42上。而且，第一滑子电极30A和第二滑子电极30D通过该开关电极40接地，或连接到负电位。该开关电路40由与各定子电极22A、22B、22C、22D和面电极26D连接的固定接点40A、40B、40C、40D以及接地的固定接点40G，和与这些固定接点40A、40B、40C、40D连接的电压源42连接的第一活动接点40F，及接地或连接到负电位的第二活动接点40E组成。在该开关电路40中，这些固定接点40A、40B、40C、40D中的一个通过第一活动接点40F连接到电压源42时，其他固定接点40A、40B、40C、40D通过第二活动接点40E接地，或与负电位连接。
在该静电致动器机构中，若参照从图3和图4A到图4E说明，那么同样依次在第一定子电极22A、面电极26D、第二定子电极22B、面电极26D、第三定子电极26C、第四定子电极22D和面电极26D上施加电压，再施加在第一定子电极22A上，滑子3一边从微观上与相前进方向24交叉地作上下振动，一边从宏观上在第一定子2A上排列的电极的排列方向(前进方向24)被直线微小驱动。
而且，在图8所示的致动器机构中，通过把从图9A到图9F所示的定时的电压施加到固定接点40A、40B、40C、40D上，可在前进方向或后退方向直线地微小地驱动滑子3。即，第一滑子电极30A和第二滑子电极30D如图9F所示那样维持低电平电位，如图9A和9B所示在第一和第二定子电极22A、22B上施加电压。因此，通过第一和第二定子电极22A、22B和电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧，使第一滑子电极30A被拉到第一和第二定子电极22A、22B上。接着，如图9D所示，通过开关电路40从第一和第二定子电极22A、22B切换到面电极26D，在面电极26D上施加电压，滑子3从第三定子电极22C离开吸引到第二定子2B侧上。
其后，利用开关电路40从面电极26D切换到第二和第三定子电极22B、22C，如图9B、9C所示，在第2和第3定子电极22B、22C上施加电压，通过第二和第三定子电极22B、22C和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧上。接着，通过开关电路40，从第二和第三定子电极22B、22C切换到面电极26D，如图9D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第一和第二定子电极22A、22B离开，被吸引到第二定子2B侧。
其后，通过开关电路40，从面电极26D切换到第三和第四定子电极22C、22D，如图9C和9D所示，在第三和第四定子电极22C、22D上施加电压，通过第三和第四定子电极22C、22D与第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，由开关电路40，从第三和第四定子电极22C、22D切换到面电极26D，如图9D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第二定子电极22B离开，被吸引到第二定子2B。
进而，通过开关电路40从面电极26D切换到第四和第一定子电极22D、22A，如图9D、9A所示，在第四和第一定子电极22D、22A上施加电压，通过第四和第1定子电极22D、22A和第一滑子电极30A之间的静电力，滑子3被吸引到第一定子2A侧。接着，通过开关电路40从第四和第一定子电极22D、22A切换到面电极26D，如图9D所示，在面电极26D上施加电压，滑子3从第四和第一定子电极22D、22A离开被吸引到第二定子2B侧。
在该图7所示的静电致动器机构中，与参照从图6A到图6E说明一样，可以第一定子电极22A、面电极26D、第一和第二定子电极22A、22B两者、面电极26D、第二定子电极22B、面电极26D、第二和第三定子电极22B、22C两者、面电极26D、第三定子电极22C、面电极26D、第三和第四定子电极22C、22D两者、面电极26D、第四定子电极22D、面电极26D、第四和第一定子电极22D、22A两者、面电极26D、第一定子电极22A顺序依次施加电压。以此，滑子3一边从微观上作上下振动，一边从宏观上在第一定子30A上排列的电极的排列方向24上被驱动。
下面参照图8简单说明有关使静电致动器机构工作的驱动力。在下面的说明中，尽管对设置4个定子电极22A、22B、22C、22D的情况作说明，但不仅限于4个，即使从设置3个定子电极的定子，或设置n个定子电极的定子电极供给滑子3的情况下也有同样的驱动力提供给滑子2。
如果假定考虑滑子2和设置在定子3上的各定子电极22A、22B、22C、22D都为无厚的平行平板导体电极，那么驱动力，即，产生力(在此在垂直方向表示为Fz，在水平方向(前进方向)表示为Fy)用下述式子(式1和式2)表示：
Fz = n × ϵ S V 2 2 d 2 · · · · · · (式1)
Fy = n × ϵ L V 2 2 d · · · · · · (式2)
其中，n为在滑子3上设置的滑子电极30A的数量。ε是滑子3和设置在定子2A上的各定子电极22A、22B、22C、22D之间的介电常数。介电常数用真空介电常数和所述滑子3的滑子电极3A和设置在定子2A上的各定子电极22A、22B、22C、22D之间的物质介电常数的积表示。真空介电常数为ε0＝8.85×10-12[N/m]，相对介电常数例如在空气中约为1，在电极的绝缘中使用的聚酰亚胺中约为3。S是构成平行平板的彼此相对，滑子电极30A和定子电极22A、22B、22C、22D构成的平行平板相对的部分面积。现在如图8所示，相对的电极部分的宽度(设沿前进方向的边为宽度)为W，设长度为L，则具有S＝W×L的关系。V表示在电极间施加的电压。并且，d表示电极相互的距离，该距离d在图8中相当于间距Ga。
定子电极22C、22D上施加电压，在活动状态下，考察上述(式1)和(式2)。此外，其中，定子电极22C的后退方向的边界，即，把左端定为基准位置，将此定为原点(0)，规定前进方向为正和后退方向为负。滑子电极30A的左端位于比定子电极22C的左端更左的状态，即位移X为-L以上情况下，滑子电极30A和定子电极22C非彼此重合关系，由于不构成相互相对的平行平板，所以水平方向产生力Fy实质上为0。
另一方面，如图8所示，滑子3的左端与定子电极22C的左端相对，当在从负的L宽度部分到原点(0)范围内时，即，位移X为从-L到0的情况下，与其滑子3的位置无关，水平方向产生力Fy不变。这是由于(式2)中水平方向成分没有的缘故。并且，滑子3的左端再与定子电极22C相对，位于从原点(0)向正侧到L宽度部分的范围时，即，在位移X从0到+L以下的情况下，产生力在负方向大小不变。其原因是，滑子3的深度方向对于产生力的影响，即，如图8所示，在滑子电极30A的侧面的带有锥度的位置和设置在定子2A上的各定子电极22A、22B、22C、22D之间相互产生的作用影响可忽略。在实际的致动器机构中，必须考虑那些影响，但在上述说明中为简便而忽略了。
在图10中，表示有关根据上述考察的水平方向产生力Fy的曲线图I、II、III、IV、V。该曲线图使用有限元法，表示根据滑子3和设置在定子2A上的各定子电极22A、22B、22C、22D的位置关系形成的产生力的变化。纵轴以力(单位[N])表示规定前进方向为正的水平方向的产生力Fy；横轴表示滑子3和设置在定子2A上的各定子电极22A、22B、22C、22D的位置关系，即，规定前进方向为正的位移值。该曲线I、II、III、IV、V作为参数取在图8中所示的间距Ga，曲线II表示间距Ga为7.8微米情况，曲线III表示间距Ga为5.8微米情况，曲线IV表示间距Ga为4.8微米情况，曲线V表示间距Ga为3.8微米情况。为得到图10的曲线的静电致动器的大小假设应用于移动电话等的移动设备中情况而确定其尺寸。例如间距规定为3.8～7.8微米，L为28微米，W为12微米，Ph为16微米，设置在滑子3上的滑子电极30A的数量为94个。
如从图10的曲线了解到，水平方向的产生力Fy在滑子3的滑子电极30A与定子电极22C重合前后和离开前后慢慢变化。此外，从曲线了解到，水平方向产生力Fy可置换成连结0点和最大值的正弦波波形。此外，在图10中，加到定子电极上的电压是用100伏的计算值。如果根据从图10所示的曲线和该曲线的考察的结果，可知间距较好在3～10微米范围内，更好为3～5微米范围，此时，可向滑子3有效地提供水平方向产生力Fy。
参照图11，说明有关本发明静电致动器机构的其他变形实施例。此外，与图3所示的部分相同的标以相同的符号，说明从略(在以下的图形说明中一样)。
图11表示本发明的变形实施例的静电致动器机构的示意图。在该图11所示的静电致动器机构中，滑子3的滑子电极30A的电极宽度(L)规定为设置在定子2A上的各电极的第一定子电极22A、22B、22C的宽度(Wa)的1.5～2.5倍。从而，在滑子3的活动范围内，滑子电极30A通常与第一定子电极22A、22B、22C相邻的某2电极相对置。
在图11所示的静电致动器机构中，由于在第一和第二定子电极22A、22B、22C、滑子电极30A、30D及面电极26D上施加从图9A到图9F的定时图表容易推测的电压信号，所以省略其附图，下面对其机构的工作进行说明。
开始，当在第一和第二定子电极22A、22B上施加电压时，滑子3被吸引到定子2A侧，使第一和第二定子电极22A、22B和滑子3的第一滑子电极30A重合的作用力在两者之间起作用。接着，如果在面电极26D上施加电压，那么，滑子3被吸引到定子2B侧。再有，如果在第二定子电极22B和第三电极22C上施加电压，那么与在第一定子电极22A和第二定子电极22B上施加电压时一样，滑子3被吸引到定子2A侧，滑子3的滑子电极30A受到作用力，使其与电极22B、22C重合。这样，用第一和第二电极22A、22B两者、面电极26D、第二和第三电极22B、22C两者、面电极26D、第三和第一电极22C、22A两者、面电极26D、第一和第二电极22A、22B两者的顺序反复施加电压的结果，滑子3一边从微观上作上下振动，一边从宏观上在第一定子2A上排列的电极的排列方向，即，在前进方向24上作微小直线驱动。而且，如果施加电压的顺序用与上述相反顺序施加，即，以定子电极22A、22B两者、面电极26D、定子电极22A、22C两者、面电极26D、定子电极22C、22B两者、面电极26D、定子电极22A、22B两者的顺序施加电压，那么，滑子3从宏观上以后退方向作直线微小驱动。
在此，在图11的实施例中，设置在滑子3上的滑子电极30A的电极宽度(L)设定成设置在定子2A上的各定子电极的电极宽度(Wa)的1.5～2.5倍是根据下面的理由。如图12A所示，当在定子电极22B和定子电极22C上施加电压时，不仅产生具有使滑子3向前进方向24行进成分的作用力F0，而且还产生具有阻止该行进的后退方向成分的作用力B0。因此，为了最大限度地减小相反方向作用力B0，所以如图12B所示，滑子3的电极宽度(L)最好要小。但是，电极宽度(L)变小，如果电极30A的总面积过小，那么，在定子2A、3B之间使滑子3振动的作用力降低，同时，担心使滑子3上设置的滑子电极30A定位在施加电压的彼此相邻的定子电极的间大致中心的定位力不稳定。因此，通过将这些综合考虑了的电磁场分析，考察滑子3的电极宽度(L)的结果，所获得的知识是，滑子的滑子电极30A的电极宽度(L)最好为设置在定子2A上的各定子电极的宽度(Wa)的1.5～2.0倍。
参照图13A、13B和图14A、14B，说明本发明的静电致动器机构的另外变形实施例。
在图13所示的结构中，当在定子2A的定子电极22A上施加电压时，通过在滑子3的滑子电极30A和定子2A的定子电极22A之间产生的电场，滑子3接受静电力(库仑力)，往定子2A侧吸引。这时，如果定子电极22A和滑子3的滑子电极30A直接接触，那么，产生电短路，引起瞬间的电极破坏。于是最好在定子电极22A和滑子电极30A之间设置绝缘破坏强度十分好的介质膜4。
在上述的电压施加方法中，设置在定子2A侧的定子电极22A的附近的介质膜4产生介质极化5，从宏观上看，产生对于滑子30A定子2A的表面具有阳极电位的关系。从而，即使在下面的驱动程序中控制被转移，也存在引起不能良好地把滑子3驱动到具有面电极26D的定子2B侧的现象。其原因是根据介质极化5在介质膜4中产生电偏置。介质极化5剩余的电位尽管小，但由于库仑力与电极间距离的2次方成反比，所以一旦滑子电极30A被吸引到定子电极22A，那么，在电极间距离变小的状态下，尽管剩余的电位小，但其对滑子3施加的作用力大。
根据图13A、13B和图14A、14B所示的变形实施例，只要降低象这样的介质极化的影响，就能实现对滑子3作良好驱动的驱动程序。
在图13A、13B所示的变形实施例中，根据滑子3被吸引到定子电极22A的状态，下面的驱动程序，即，在面电极26D上施加电压时，定子2A的定子电极22A与滑子3的滑子电极30A的电位相比较成为低电位的电位差提供给两者之间。例如，如果滑子3的电位电平为零，那么，如图13B所示，提供给两者之间电位差，使定子电极22A成为负电位。通过提供象这样的电位差，滑子3容易从定子2A脱离，实现顺利的致动器的动作。从宏观来看，在定子2A的定子电极22A和对应的滑子3的滑子电极30A之间，根据在介质膜4中剩余的介质极化5的电荷的偏置产生的电场，和重新施加在定子电极22A上的电位(比滑子电极30A的电位电平低位)和与滑子电极30A之间产生的电场分别成为反向电场，双方相互抵消。从微观来看可以这样解释，在介质膜4中剩余的介质极化5产生的电荷偏置，由于重新施加的对定子电极22A的电位(比滑子电极30A的电位电平低位)产生的电场，被抵消了。
如图13A、13B所示，为了使致动器机构工作，从图14A到14F所示的电压信号通过开关电路40施加到各电极上。其中，图14A、14B、14C分别表示加在定子电极22A、22B、22C上的信号电压的定时图，图14D表示加在定子电极26D上的信号电压定时图，还有，图14E表示加在滑子电极30A、30D上的电压。加在图14E所示的滑子电极30A、30D上的电压是接地电位，加在图14D所示的定子电极26D上的信号电压的低电平相对于接地电位的高电平成为高电位。还有，图14A、14B、14C所示的定子电极22A、22B、22C上施加的信号电压的高电平相对高电位，其低电平确定为负电位，其中间电平成为接地电位。从而，用图14A、14B、14C所示的高电平利用吸引力把滑子电极3A拉到定子电极22A、22B、22C上，用低电平通过排斥力使滑子电极3A从定子电极22A、22B、22C上分离。并且，用中间电平使滑子电极30A不受来自定子电极22A、22B、22C上的任何作用。
并且，滑子电极30A的电位也可以是浮起的状态，即，不电接地的漂浮状态。而且，在有效地起到给滑子电极30A的静电吸引力的作用的状态下，也可在滑子3附近设置接地的虚电极。而且，在图13A、13B所示的实施例中，虽然在定子2A侧设置介质膜，但是如图15A、15B所示，介质膜4也可设置在滑子3侧。还与该图15A、15B所示的致动器机构一样，通过从开关电路40把如从图14A到14F所示的电压信号施加到各电极上进行工作。
参照图16和从图17A到17C，说明有关本发明静电致动器机构的更具体的构造和制造方法。
在图16所示的静电致动器机构中，其滑子3形成中空立方体形状，在滑子3的一个外面6以一定间距设置滑子电极30A，该面6与在定子2A上设置的定子电极22A～22C相对置。而且，在滑子3一个开口部上设置透镜7和其他光学元件，通过驱动静电致动器机构，使透镜7的面朝前进方向或后退方向移动。在图16中，在滑子3的一个开口部上固定透镜7，并展示了该面，但还可把透镜设置在与该开口部相反的其他开口部上。备有象这样的透镜7和构成静电致动器机构的滑子电极30A的滑子3，例如可用玻璃模塑技术制造。即，透镜7与滑子3作成整体，滑子3的一部分也可具有透镜作用。
参照图17A到17C说明图16所示的静电致动器机构的滑子3的制造方法。
开始，用玻璃模塑技术等准备如图17A所示为中空的正立方体，其一个面(以下简称为上面)形成在透镜7上的块.接着，如图17A所示，以其透镜7的面朝上的状态设置滑子3，与上面相对的其下面与金属板等的夹具接触，将滑子3固定在该夹具上。其后，在该滑子3的侧面涂敷导体材料。作为敷膜方法可以是溅射和蒸镀和涂布的任一种方法。通过该敷膜，除了与夹具等接触的下面，在其他的5个面上敷膜导电体。借助利用静电吸引力的抗蚀剂涂敷方法(称为所谓喷涂方式)等，在该导体敷膜上涂敷抗蚀剂。借此，除与夹具等接触的一个面外的其他5个面上被抗蚀剂敷膜。
其后，将滑子3从夹具等中取出，再将滑子3安装到用于在滑子3上作电极图形的未图示夹具上，该电极作图用的夹具具有可容纳滑子3的容纳部，滑子3被容纳在夹具容纳部上，使应作图形的该滑子3的一个侧面露出外部。容纳的滑子3在容纳部内借助于弹簧等的机械挤压或提供负压的吸引机构，可靠地固定在电极作图用的夹具上。
还有，电极作图用的夹具也可以是具有安装多个滑子3的结构，例如多个容纳部的结构。
涂敷抗蚀剂，是对于露出的侧面，作利用照相复制方式的图形复制(所谓光化学腐蚀技术)，使抗蚀剂感光。即，实施所谓抗蚀剂感光工艺。接着，腐蚀抗蚀剂部，形成一定图案的抗蚀剂图形，腐蚀其形成的图形的导电膜，即，金属部分，仅留下一定图形的导电图案。
此外，导电膜的导电性材料可以是透明的材料例如ITO等材料，或非透明材料。在使用透明材料作为导电膜的导电性材料的情况下，由于透镜7表面仅用透明层覆盖，所以不用特别除掉，以该腐蚀工序完成滑子3的制作。
当导电膜的导电材料为非透明的情况下，在上述制造工序中，在腐蚀工序之前，从电极作图用的夹具上取下滑子3，以透镜7的面朝上的状态，再次把滑子3设置在电极作图用的夹具上。接着，使用光学掩模(在半导体处理中一般称为丝网)，实施利用照相复制方式的图形复制(所谓光化学腐蚀技术)，使透镜在7的面上设置的覆盖导电性材料的抗蚀剂膜感光。其后，如上所述，腐蚀抗蚀剂部，经金属部腐蚀，完成滑子3。还有，其中尽管作为抗蚀剂使用一旦感光就溶解的所谓正片型进行说明，但相反也可使用感光部分溶解而留下的负片型。
还有，滑子3的滑子电极30A包括作图成梯子形状的部分，全部4个侧面作电连接。此外，取代设置梯子形状的滑子电极30A，在其表面设置以间距P重复凹凸的凹凸形(使其节距Ph与梯子形状的电极的相同)，用导电材料在整个面上敷膜也行。
而且，在设置梯子形状的滑子电极30A的面6的一部分上如图16所示设置不具有梯子形状的电极的区域8，使滑子3不直接与设置在定子3上的定子电极22A、22B、22C和面电极26D接触，在该区域8上如图18A、18B所示，也可使在定子3上设置的止动件10抵接。即，如图18A、18B所示，与区域8相对的定子2A、3B的表面区域上设置比定子电极22A、22B、22C的厚度，即，设置比其高度厚的止动件10，其止动件10因滑子3的振动与区域8抵接，如果沿该区域8滑动，那么，可防止滑子3的滑子电极30A、30D和定子2A的定子电极22A、22B、22C以及定子2B的面电极26D接触。此外，如图19A、19B所示，在滑子3侧设置止动件10，该止动件10也可与不设置定子2A、3B的电极接触。
根据如所述的制造方法，易于制造滑子，因此，可实现生产率高且价格便宜的静电致动器桔梗。
参照图20，说明本发明静电致动器机构的再一个其他结构和制造方法。在图20所示的静电致动器机构中，准备彼此相对的两侧开口的箱形部件52D作为定子2B，而且，准备塞住该箱形上部开口的盖状部件52C作为定子2A，在箱形部件52D的内面形成定子2A的定子电极22A、22B、22C，在盖状部件52C内面上形成定子2B的面电极26D。该2个部件52C、52D照如图20所示组装，两者接触，这样可制造定子结构体2，其备有在与滑子3之间提供一定间隙的电极间距。在该定子结构体2组装之前，滑子3预先配置于箱形部件52D中，其后，使两个部件52C、52D接触，这样完成了静电致动器机构。
还有，备有高精度的定子2通过模成形而实现。作为模成形借助冲孔或冲压加工对板材进行加工，制造定子结构体2，以此容易完成具有在滑子驱动方向具有长轴的空洞的定子结构体2的形状，而且，制造具有高精度电极间距离的定子结构体2。在如图20所示的结构中，虽然制作备有同样的面电极26D的定子结构52C，但也可在定子结构52C上形成定子电极22A、22B、22C，在定子结构52D上形成面电极26D。
参照图21A、21B、21C，图22A、22B、22C、22D以及图23A、23B、23C，说明有关有关本发明静电致动器机构的定子的若干结构例及其制造方法。
图21A表示静电致动器机构的定子平面，图21B、21C表示图21A的B-B剖视图以及图21A的A-A剖视图。如图21A所示，作为定子2A的基板11具有与滑子3相向的面，在该面上形成从第一到第三的定子电极22A～22C，基板11如图21C所示，使用玻璃基板或在表面形成硅氧化膜等的绝缘膜的硅基板。在图21A上显示三组的第一到第三定子电极22A、22B、22C。第一定子电极22A和第三定子电极22C配置成与这些连接的布线一起成梳状咬合。在第一定子电极22A和第三定子电极22C之间配置第二定子电极22B，来自第二定子电极22B的布线如图21B所示，配设在设置于来自定子电极22A的布线上的绝缘膜上，经过该绝缘层向定子电极22A外的基板11的端部区域延伸。布线在形成各电极的面上，与在其侧部区域上设置的端子连接。
图21A所示的定子3经过从图22A到22D所示的工序制造。
开始，如图22A所示准备基板11，在该基板11上，定子电极22A、用于该定子电极22A的布线部、定子电极22C、用于该定子电极22C的布线部、在定子电极22B和定子电极22A的布线部外侧上设置的定子电极22B的布线部用Al等的金属材料12形成。下面，如图22B所示在该基板11上形成绝缘膜13，用于使设置在定子电极22A的布线部外侧上的定子电极22B的布线部和定子电极22B连接的通孔14形成于在定子电极22A布线部外侧设置的定子电极22B布线部和定子电极22B的一定位置上。作为绝缘膜，根据制造工艺可使用氧化硅和氮化硅，或聚酰亚氨等。其后，如图22C所示，形成连接设置在定子电极22A的布线部外侧上的定子电极22B的布线部和定子电极22B的布线15。再有，如图22D所示，根据需要在连接定子电极22A的布线部外侧设置的定子电极22B的布线部和定子电极22B的布线15上形成绝缘膜16。
其中，连接定子电极22B的布线部和定子电极22B的布线在定子电极22 A的布线上侧中介绝缘层成形，相反，也可以连接定子电极22B的布线部和定子电极22B的布线在定子电极22A的布线下面中介绝缘层形成。在此，尽管在绝缘膜上形成定子电极22B的布线部，但也可以取代在绝缘膜上形成，布线部用引线键合连接，使定子电极22A的布线部和定子电极22B的布线部不作电连接。
此外，在此，说明了有关在构成定子的基板11上形成第一到第三定子电极的制造方法，但本发明不仅限于此，例如，如从图23A到图23C所示，也可在基板11上设置多组第一到第四的定子电极22A～22D。
参照从图24A到图24C，说明在有关本发明静电致动器机构上装入的又一其他定子结构。
从图24A到图24C分别表示定子2的结构的俯视图，图24A的B-B剖视图和A-A剖视图。如从图24A到图24C所示，在定子电极22A到22C上分别连接的布线彼此作电绝缘，延伸到基板11侧部区域，在基板11的一个面上配置其端部，其端部延出贯通达到基板11后面的通孔17内，连接到设置在其基板11后面的端子。在这样结构的基板11中，通过基板后面的端子对定子电极22A～22C施加电压，可提高电路配置的自由度。
参照从图25A到图25D，说明有关本发明的静电致动器机构的定子结构。在此，从图25A到图25D分别是定子结构的俯视图，图25A的B-B剖视图，图25A的A-A剖视图和基板11的后视图。
在从图25A到图25D所示的定子结构中，定子电极22A～22C平行排列在基板11上，从该定子电极22A～22C伸出的布线也一样地直线延伸，伸出端的端子通过设置在基板11上的通孔18连接到设置在基板11的基板后面上的端子。在这样结构的基板11上，同样地可从基板后面的端子对定子电极22A～22C施加电压，可提高电路配置的自由度。
还有，参照从图26A到图26D，从图27A到图27D和从图28A到图28C说明本发明的静电致动器机构的定子的进一步其他结构。在该静电致动器机构的定子结构中，在从图26A到图26D所示的第一基板11A上粘合从图27A到图27D所示的第二基板11B，作成从图28A到图28C所示的定子结构。
从图26A到图26D分别是基板11A的俯视图，图26A的B-B剖视图和A-A剖视图及基板11a、11b的后视图。在这些在从图26A到图26D所示的基板11A中，定子电极22A～22C在基板11上相互平行排列，从该定子电极22A～22C延伸的布线也同样直线伸出，伸出端的端子通过在基板11上设置的通孔18连接到在基板11的基板后面设置的端子。分别对应于定子电极22A～22C的各端子如图26D所示相互被电连接到公共端子上。并且，在从图27A到图27D所示的第二基板11B上，设置如图27A所示的应被连接到公共端子的连接端子，该公共端子通过在基板11B上设置的通孔被连接到设置在基板11B后面的连接端子上。第一基板11A的后面和第二基板11B的表面粘合，使公共端子和连接端子相互连接，制造图28A～28C所示的定子结构。
接着，说明图28A～28C所示的定子结构的具体制造方法。开始，在基板11A的一定区域上形成对应各定子电极22A～22C的通孔。通过在该通孔上设置端子，该端子被连接到从各定子电极22A～22C伸出的布线上。在此，在设置端子的基板11A的区域上设置凹部，在该凹部内设置通孔，设置与从各定子电极22A～22C伸出的布线连接的端子，在该凹部区域内相互连接对应各定子电极22A～22C的端子。这样，通过在基板11A后面设置凹部，在该后面即使粘合其他基板11B也那在两者间不产生间隙，能使其充分地接触粘合。
还有，通孔也可不贯通基板11A，也可是在后续工程中通过研磨基板11A而具有如在贯通孔中形成的深度的凹部孔。
形成通孔的基板11A与基板11B粘合。该基板的粘合在硅和玻璃的情况下采用阳极粘合法，在硅之间的情况下，采用水玻璃法等根据基板种类的方法。在粘合的基板11B上也可预先形成通孔和用于取出布线的布线。在具有粘合了2块基板的结构的基板11中，研磨其基板11A侧使达到一定厚度。在该厚度之后，通孔贯通基板11A。接着，在基板11A的研磨面上形成各电极22A～22C和布线，连接布线端的端子和基板11A的后面侧布线。
还有，在基板11B侧预先不形成通孔内的端子及应与该端子连接的布线的情况下，形成这些，再通过连接基板11A和基板11B布线完成定子2。
在上述制造工序中，其优点在于只要设置在基板11A上的通孔的加工深度小就行。在通孔加工中，一般为各向同性加工(即是指如果要在某一定深度方向加工，则与此同样大小要在横向加工)。那样，因应使通孔贯通的基板的厚度，对能开出的通孔的孔径(φ)产生制约，产生通孔接近时的极限。该制约在与基板11A表面设置的滑子电极对应的电极配置间隙作得极小时成为障碍。在上述制造工序中，对应该基板11的表面电极微型化可取得明显的效果。还有，在该实施例中，在其他实施例中尽管设置在基板11A表面上的电极布线设置在基板11A的后面，但该布线部也可设置在基板11B的表面上。
参照图29A～29D，说明有关本发明的静电致动器机构的定子的其他结构。
图29A～29D分别是表示定子2的结构的俯视图，图29A的B-B剖视图和图29A的A-A剖视图以及基板11的后视图。
在图29A～29D所示的定子结构中，作为定子2的基板11使用SOI基板，用体硅制作。在SOI基板11的一个面上成为各电极的硅结构体19用DRIE装置等形成。在硅结构体表面上也可再形成绝缘膜(未图示)。
在基板的后面，开出用于取出电极的通孔20，在该通孔内设置与成为电极的硅结构体连接的端子。
作为图29A～29D所示的结构的变形例，各电极也可用Ni结构体代替硅结构体制作。
在涉及该变形例的制造工序中，首先形成在氧化的硅基板上成为电镀薄片层的金属层。在其基板上，形成厚膜抗蚀剂，将此抗蚀剂暴光，其后，经显象处理，形成用于形成电极结构体的模具结构。然后，用电场电镀法形成成为电极结构体的Ni层。其后，除去厚膜抗蚀剂，覆盖绝缘膜。经该工序完成电极结构体。在该制造工序中，根据需要，实施调整定子结构体的调整工序(例如，其表面的研磨)。
还有，基板的后面开出通孔，用于与图29A～29D所示的结构一样取出电极，在其通孔内设置端子，使端子与电极结构体连线，而且，与后面的布线连接。
参照图30，说明应用了本发明这样的静电致动器机构的应用例。
本发明的静电致动器机构由于优良的驱动特性，所以适用于小型照相机的调焦机构。
图30表示装载了本发明的静电致动器机构的小型照相机的模块部分。如图30所示，在基板21上设置CMOS或CCD等的摄像元件，在其上设置着静电致动器机构22。在此，构成静电致动器机构的滑子使用上述透镜整体型的部件。而且，在基板21上装着用于控制静电致动器机构的驱动的DSP等的IC。
该照相机模块作为移动电话和数字照相机等的摄像机单元使用。
如上说明，根据本发明，可提供一种价格便宜生产率高的静电致动器机构。

Claims (19)

1.一种静电致动器机构，其特征是，具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；和
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位，
并且还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征是，在所述开关电路在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的两个电极同时施加电压。
3.根据权利要求1所述的机构，其特征是，在所述滑子上设置的所述第一电极部的沿所述规定方向的宽度是所述第一电极组的各电极的沿该规定方向的宽度的1.5倍～2.5倍。
4.根据权利要求1所述的机构，其特征是，还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
5.根据权利要求2所述的机构，其特征是，还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
6.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述第一和第二电极部实质上是接地电位。
7.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述滑子备有与所述滑子一起被驱动的光学元件。
8.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述第一和第二定子备有比所述第一电极组和第二电极的表面突出的止动件，所述滑子备有用于使所述止动件在设置有所述第一和第二电极部的表面上滑动的区域。
9.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述滑子备有比所述第一和第二电极部表面突出的止动件，所述第一和第二定子备有用于使所述止动件在设置有所述第一电极组和第二电极的表面上滑动的区域。
10.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述第一电极组的以不同顺序施加电压的3个电极按所述规定方向依次排列。
11.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述第一电极组的以不同顺序施加电压的4个电极按所述规定方向依次排列。
12.一种静电致动器机构的驱动方法，该静电致动器机构具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；和
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部；
该静电致动器机构还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜；
其特征是：
施加电压，以使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位；
施加电压，以使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位；
切换所述第一电极组的电极，施加电压，以使所述电极的电位高于所述第一电极部的电位；
施加电压，以使所述第二电极的电位高于所述第二电极部的电位；
反复进行所述各电压的施加。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征是，在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的2个电极上同时施加电压。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征是，在所述第二电极上施加电压时，提供电位差，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
15.一种摄像机模块，其特征是，设有摄像元件和静电致动器机构，其中所述静电致动器机构设置在该摄像元件上，其具有：
第一定子，备有第一电极组，其由以不同顺序施加电压的至少3个电极在规定方向依次排列而构成；
第二定子，与该第一定子相对设置，备有在所述规定方向延伸设置的平面状第二电极；
滑子，配置在所述第一定子和所述第二定子之间，备有与所述第一电极组相对置的第一电极部以及与所述第二电极相对置的第二电极部，和使光在所述摄像元件上成像的光学元件；和
开关电路，在该第一电极组和该第二电极上交替地施加电压，同时依次切换向该第一电极组上施加电压的顺序，以使所述第一电极组的任一电极的电位高于所述第一电极部的电位，或使所述第二电极的电位高于所述第二电极部，
该静电致动器机构还具备：设置成覆盖所述第一电极组和/或所述第一电极部的介质膜。
16.根据权利要求15所述的模块，其特征是，当所述开关电路在所述第一电极组上施加电压时，至少在所述规定方向相邻的两个电极同时施加电压。
17.根据权利要求15所述的模块，其特征是，在所述滑子上设置的所述第一电极部的沿所述规定方向的宽度是所述第一电极组的各电极的沿该规定方向的宽度的1.5倍～2.5倍。
18.根据权利要求15所述的模块，其特征是，还具备提供电位差的装置，当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位比所述第一电极部的电位低。
19.根据权利要求16所述的模块，其特征是，还具备提供电位差的装置，
当在所述第二电极上施加电压时，使所述第一电极组的电位成为比所述第一电极部的电位低的电位。
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