JP2001346385A - Electrostatic actuator, method of driving the same actuator and camera module - Google Patents

Electrostatic actuator, method of driving the same actuator and camera module

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JP2001346385A JP2001102460A JP2001102460A JP2001346385A JP 2001346385 A JP2001346385 A JP 2001346385A JP 2001102460 A JP2001102460 A JP 2001102460A JP 2001102460 A JP2001102460 A JP 2001102460A JP 2001346385 A JP2001346385 A JP 2001346385A
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章裕 笠原
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雅之 関村
Akihiro Koga
章浩 古賀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low price electrostatic actuator assuring excellent assembling property and mass-productivity. SOLUTION: This electrostatic actuator is provided with a first stator 2a including at least three systems of first electrodes A to C sequentially arranged in the predetermined direction, a second stator 2b provided opposed to a first stator 2a to include one system of a second electrode D extended in the predetermined direction, and a rotor 3 arranged between the first stator 2a and the second stator 2b to include a third electrode E including the electrode portion 3a opposing to the first electrode. In this electrostatic actuator, a voltage is alternately applied to the first electrode and second electrode so that the potential of the first electrode or second electrode becomes higher than the potential of the third electrode E and the rotor 3 is driven in the predetermined direction by sequentially changing over the system of the first electrode in the predetermined direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力で駆動さ
れる静電アクチュエータ及びこれを用いたカメラモジュ
ールに関する。
The present invention relates to an electrostatic actuator driven by electrostatic force and a camera module using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図29を用いて、従来の静電アクチュエ
ータの構成とその駆動方法について説明する。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional electrostatic actuator and its driving method will be described with reference to FIG.

【0003】静電アクチュエータ(例えば特開平8−1
40367号公報参照)101は、可動子102とそれ
を上下より挟み込む2つの固定子103a,103bよ
り構成される。それぞれの固定子103a,103bに
は、2系統ずつの電極が配されており、上下一組の固定
子で、合計4系統の電極A〜Dを持つ。なお、固定子1
03a,103bに設けたそれぞれの電極A〜Dおよび
可動子102の電極部104のピッチと電極幅はそれぞ
れ同一である。ただ、固定子103a,103bにおい
ては、2系統の電極(例えばAとC)がそれぞれ順番に
現れるように電極が組み合わされている。加えて、上下
一組の固定子の電極(例えばAとB)は、上下でちょう
どその位相が1/2ずれるように配されている。
An electrostatic actuator (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Reference numeral 40367) 101 includes a mover 102 and two stators 103a and 103b sandwiching the mover 102 from above and below. Each of the stators 103a and 103b is provided with two systems of electrodes. The upper and lower stators have a total of four systems of electrodes A to D. In addition, the stator 1
The pitch and electrode width of each of the electrodes A to D provided on 03a and 103b and the electrode portion 104 of the mover 102 are the same. However, in the stators 103a and 103b, the electrodes are combined so that two systems of electrodes (for example, A and C) appear in order. In addition, the upper and lower pairs of stator electrodes (eg, A and B) are arranged so that their phases are exactly half way up and down.

【0004】今、電極Aに高電圧を印加すると、電極A
と可動子102の電極部104に設けられた電極Eとの
間に作用する静電力(クーロン力)により、可動子は上
側固定子103aに(電極Aと電極Eが重なりあう位置
に)吸引される。続いて、高電圧を印加する電極を電極
Bに切り換えると、可動子102は下側固定子103b
に(電極Bと電極Eが重なり合う位置に)吸引される。
この様に、高電圧を印加する電極を電極A→電極B→電
極C→電極Dと順次切り換えていくと、可動子102は
微視的には上下振動をしながら、巨視的には図中の右側
(1自由度)に駆動される。電極に高電圧を加える順番
を逆にして、電極A→電極D→電極C→電極Bとすれ
ば、可動子は図中の左側への駆動される。ただ、この駆
動を実現する為には、上下2枚の固定子103a,10
3b同士の位相を精度良くコントロールする必要と、可
動子102の対向する2面に精度良く電極を製作する必
要があった。その為、組立に要する時間と手間より、コ
ストが高く、量産を実現する上での課題となっていた。
Now, when a high voltage is applied to the electrode A, the electrode A
The movable element is attracted to the upper stator 103a (at a position where the electrode A and the electrode E overlap) by electrostatic force (Coulomb force) acting between the movable element 102 and the electrode E provided on the electrode portion 104 of the movable element 102. You. Subsequently, when the electrode to which a high voltage is applied is switched to the electrode B, the mover 102 becomes the lower stator 103b.
(At a position where the electrode B and the electrode E overlap).
As described above, when the electrode to which a high voltage is applied is sequentially switched in the order of electrode A → electrode B → electrode C → electrode D, the mover 102 vibrates vertically while microscopically, and macroscopically in FIG. To the right (one degree of freedom). If the order of applying the high voltage to the electrodes is reversed, and the order of electrode A → electrode D → electrode C → electrode B is set, the mover is driven to the left in the figure. However, in order to realize this drive, two stators 103a, 103
It is necessary to precisely control the phase between 3b and to accurately manufacture electrodes on two opposing surfaces of the mover 102. Therefore, the cost is high due to the time and labor required for assembly, and this has been a problem in realizing mass production.

【0005】図30を用いて、これまでの静電アクチュ
エータにおける電圧印加方法を説明する。なお、図29
に示した部分と同一の部分については、同一符号を用い
ることにより重複説明を省略する。
Referring to FIG. 30, a method of applying a voltage in a conventional electrostatic actuator will be described. FIG. 29
The same reference numerals are used for the same parts as those shown in FIG.

【0006】上記のように、固定子103a,103b
に配した4系統の電極A〜Bに順次高電圧を印加してい
くと、可動子102は駆動される。今、電極Aに電圧を
印加した場合の挙動を述べる。ここで、電極の上には、
絶縁破壊に対する対策として、誘電体膜105等を被膜
している(例えば特開平8−140367号公報参
照)。電極Aに高電圧を印加すると、その電極を覆うよ
うに被膜した誘電体膜105において、図に示したよう
に誘電分極106が発生する。続いて、電極Bに高電圧
を印加すると、本来は可動子102を下側固定子103
bに(電極Bに電極Eが重なり合う位置に)駆動する作
用力により、可動子は電極Bと重なり合うように駆動さ
れる。しかし、実際には、電極Aに設けた誘電体膜10
5での誘電分極106の成分により、可動子102を上
側固定子103aに(電極Aと電極Eが重なり合う位置
に)引きつけたままにしようとする作用力も働く。誘電
分極106による成分は電位レベルとしては微小である
が、対象物(可動子102の電極部104)までの距離
が短いため、相対的に下側固定子103bに設けられた
電極Bによる作用力よりもその力が大きくなり、動作を
妨げる力として無視出来なくなる可能性がある。これ
は、静電力がその電極間距離の2乗に反比例することに
起因する。かかる理由により、従来の静電アクチュエー
タ101では、可動子102の駆動が不安定となる虞を
含んでいた。また、誘電体膜105における電荷がリー
クする度合い(誘電分極が解消する時間)のバラツキ等
により、可動子102の動作への再現性低下の原因とも
なっていた。
As described above, the stators 103a, 103b
The movable element 102 is driven when a high voltage is sequentially applied to the four electrodes A and B arranged in the system. The behavior when a voltage is applied to the electrode A will now be described. Here, on the electrode,
As a countermeasure against dielectric breakdown, a dielectric film 105 or the like is coated (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-14067). When a high voltage is applied to the electrode A, dielectric polarization 106 occurs in the dielectric film 105 coated so as to cover the electrode as shown in the figure. Subsequently, when a high voltage is applied to the electrode B, the mover 102 is originally set to the lower stator 103.
The movable element is driven so as to overlap with the electrode B by the action force that drives the electrode b (to the position where the electrode E overlaps with the electrode B). However, actually, the dielectric film 10 provided on the electrode A
The component of the dielectric polarization 106 at 5 also exerts an action force to keep the mover 102 attracted to the upper stator 103a (at the position where the electrode A and the electrode E overlap). Although the component due to the dielectric polarization 106 is minute as a potential level, the acting force by the electrode B provided on the lower stator 103b is relatively small because the distance to the object (the electrode portion 104 of the mover 102) is short. There is a possibility that the force becomes larger than the force that cannot be ignored. This is because the electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes. For this reason, in the conventional electrostatic actuator 101, the driving of the mover 102 may be unstable. In addition, variations in the degree of charge leakage in the dielectric film 105 (time during which the dielectric polarization is eliminated) and the like have caused a decrease in reproducibility of the operation of the mover 102.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の静電アクチュエータ101では、上下2枚の固定
子103a,103b同士の位相を精度良くコントロー
ルする必要と、可動子102の対向する2面に精度良く
電極を製作する必要があり、組立に要する時間と手間よ
り、コストが高く、量産を実現する上での課題となって
いた。
As described above,
In the conventional electrostatic actuator 101, it is necessary to accurately control the phase between the upper and lower two stators 103a and 103b, and it is necessary to accurately manufacture electrodes on two opposing surfaces of the mover 102, which is required for assembly. Cost was higher than time and labor, and this was a problem in realizing mass production.

【0008】また、従来の静電アクチュエータ101で
は、電極に皮膜された誘電体膜105に生じる誘電分極
の影響により、可動子102の駆動が不安定となる虞を
含んでいた。
Further, in the conventional electrostatic actuator 101, there is a possibility that the driving of the mover 102 becomes unstable due to the influence of dielectric polarization generated in the dielectric film 105 coated on the electrodes.

【0009】さらに、誘電体膜105における電荷がリ
ークする度合い(誘電分極が解消する時間)のバラツキ
等により、可動子102の動作への再現性低下の原因と
もなっていた。
Furthermore, the degree of leakage of the charges in the dielectric film 105 (the time during which the dielectric polarization is eliminated) and the like cause a decrease in the reproducibility of the operation of the mover 102.

【0010】そこで、本発明はこれらの課題を解決し、
組立性および量産性の向上を図ることができ、バラツキ
のない安定した駆動を実現することが可能な静電アクチ
ュエータおよびその駆動方法を提供するとともに、かか
る静電アクチュエータを焦点調節機構として用いたカメ
ラモジュールを併せて提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves these problems,
Provided is an electrostatic actuator capable of improving the assemblability and mass productivity and realizing stable driving without variation, and a driving method thereof, and a camera using the electrostatic actuator as a focus adjustment mechanism The purpose is to provide modules together.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、所定方向に順次配列される少なくとも
3系統の第1電極を備えた第1の固定子と、この第1の
固定子と対向して設けられ、前記所定方向に延設された
1系統の第2電極を備えた第2の固定子と、前記第1の
固定子と前記第2の固定子との間に配置され、前記第1
電極に対向する電極部を有する第3電極を備えた可動子
とを具備し、前記第3電極の電位よりも前記第1電極も
しくは前記第2電極の電位が高くなるように、該第1電
極と該第2電極に交互に電圧を印加するとともに、該第
1電極の系統を前記所定方向に順次切り換えることによ
り、前記可動子を該所定方向に駆動することを特徴とす
る静電アクチュエータを提供する。
According to the present invention, there is provided a first stator having at least three systems of first electrodes sequentially arranged in a predetermined direction, and a first stator including the first stator. A second stator, which is provided to face the stator and includes one system of second electrodes extending in the predetermined direction, and disposed between the first stator and the second stator. And the first
A movable element having a third electrode having an electrode portion facing the electrode, wherein the first electrode or the second electrode is set so that the potential of the first electrode or the second electrode is higher than the potential of the third electrode. And applying a voltage alternately to the second electrode and sequentially switching the system of the first electrode in the predetermined direction, thereby driving the mover in the predetermined direction. I do.

【0012】ここで、前記可動子に設けられる前記電極
部の前記所定方向に沿った幅は、前記第1電極の各電極
の該所定方向に沿った幅の1.5倍〜2.0倍であることが望
ましい。
Here, the width of the electrode portion provided on the mover in the predetermined direction is 1.5 to 2.0 times the width of each electrode of the first electrode in the predetermined direction. desirable.

【0013】また、前記第1もしくは第2電極を覆うよ
うに設けられる誘電体膜をさらに備えるようにしてもよ
い。
[0013] Further, a dielectric film provided so as to cover the first or second electrode may be further provided.

【0014】また、前記第3電極を覆うように設けられ
る誘電体膜をさらに備えるようにしてもよい。
[0014] Further, a dielectric film provided so as to cover the third electrode may be further provided.

【0015】さらに、上記誘電体膜を備える場合、前記
第2電極に電圧を印加する際に、前記第1電極の電位が
前記第3電極の電位と比べて低電位となるように電位差
を与える手段をさらに備えるようにしてもよい。
Furthermore, when the above-mentioned dielectric film is provided, when applying a voltage to the second electrode, a potential difference is applied so that the potential of the first electrode is lower than the potential of the third electrode. Means may be further provided.

【0016】また、前記可動子は、駆動される前記所定
方向と直交する面を光学素子面とするようにしてもよ
い。
Further, the movable element may have a surface orthogonal to the predetermined direction to be driven as an optical element surface.

【0017】また、前記第1及び第2の固定子は、前記
電極が設けられた表面に該電極の面よりも突出したスト
ッパーを備え、前記可動子は、前記第3電極が設けられ
た表面に前記ストッパーを摺動させるための領域を備え
るようにしてもよい。
Further, the first and second stators have a stopper protruding from the surface of the electrode on the surface on which the electrode is provided, and the movable element has a surface on which the third electrode is provided. May be provided with a region for sliding the stopper.

【0018】また、前記可動子は、前記第3電極が設け
られた表面に該電極の面よりも突出したストッパーを備
え、前記第1及び第2の固定子は、前記電極が設けられ
た表面に前記ストッパーを摺動させるための領域を備え
るようにしてもよい。
Further, the mover includes a stopper protruding from the surface of the electrode on the surface on which the third electrode is provided, and the first and second stators include a stopper on the surface on which the electrode is provided. May be provided with a region for sliding the stopper.

【0019】また、前記第1の固定子は第1の部品から
なり、前記第2の固定子は第2の部品からなり、これら
第1及び第2の部品を接続することにより固定子を形成
するようにしてもよい。
Further, the first stator comprises a first component, and the second stator comprises a second component. The stator is formed by connecting the first and second components. You may make it.

【0020】さらに、本発明では、所定方向に順次配列
される第1電極を備えた第1の固定子と、この第1の固
定子と対向して設けられ、前記所定方向に配列される第
2電極を備えた第2の固定子と、前記第1の固定子と前
記第2の固定子との間に配置され、前記第1電極及び前
記第2電極に対向する第3電極を備えた可動子とを具備
し、前記第3電極の電位よりも前記第1電極もしくは前
記第2電極の電位が高くなるように、該第1電極と該第
2電極に交互に電圧を印加することにより、前記可動子
を前記所定方向に駆動することを特徴とする静電アクチ
ュエータであって、前記第1もしくは第2の固定子の表
面に、前記第1もしくは第2電極を覆うように設けられ
る誘電体膜と、前記第2電極に電圧を印加する際に、前
記第1電極の電位が前記第3電極の電位と比べて低電位
となるように電位差を与える手段とをさらに備えたこと
を特徴とする静電アクチュエータを提供する。ここで、
前記誘電体膜は、前記可動子の表面に、前記第3電極を
覆うように設けてもよい。
Further, in the present invention, a first stator having first electrodes sequentially arranged in a predetermined direction, and a first stator provided opposite to the first stator and arranged in the predetermined direction are provided. A second stator having two electrodes; and a third electrode disposed between the first stator and the second stator and facing the first electrode and the second electrode. A movable element, and applying a voltage alternately to the first electrode and the second electrode so that the potential of the first electrode or the second electrode is higher than the potential of the third electrode. An electrostatic actuator for driving the mover in the predetermined direction, the dielectric actuator being provided on a surface of the first or second stator so as to cover the first or second electrode. When a voltage is applied to the body membrane and the second electrode, the potential of the first electrode becomes Means for providing a potential difference so as to be lower than the potential of the third electrode. here,
The dielectric film may be provided on a surface of the mover so as to cover the third electrode.

【0021】また、本発明では、所定方向に順次配列さ
れる第1電極を備えた第1の固定子と、この第1の固定
子と対向して設けられ、前記所定方向に配列される第2
電極を備えた第2の固定子と、前記第1の固定子と前記
第2の固定子との間に配置され、前記第1電極及び前記
第2電極に対向する第3電極を備えた可動子とを具備
し、前記第3電極の電位よりも前記第1電極もしくは前
記第2電極の電位が高くなるように、該第1電極と該第
2電極に交互に電圧を印加することにより、前記可動子
を前記所定方向に駆動することを特徴とする静電アクチ
ュエータであって、前記第1及び第2の固定子は、前記
電極が設けられた表面に該電極の面よりも突出したスト
ッパーを備え、前記可動子は、前記第3電極が設けられ
た表面に前記ストッパーを摺動させるための領域を備え
ることを特徴とする静電アクチュエータを提供する。こ
こで、前記ストッパーを前記可動子に設け、前記前記ス
トッパーを摺動させるための領域を前記第1及び第2の
固定子に設けるようにしてもよい。
Further, in the present invention, a first stator having first electrodes sequentially arranged in a predetermined direction, and a first stator provided to face the first stator and arranged in the predetermined direction are provided. 2
A second stator having electrodes, and a movable having a third electrode disposed between the first stator and the second stator and facing the first electrode and the second electrode; By applying a voltage to the first electrode and the second electrode alternately so that the potential of the first electrode or the second electrode is higher than the potential of the third electrode. An electrostatic actuator characterized in that the movable element is driven in the predetermined direction, wherein the first and second stators include a stopper protruding from a surface of the electrode on a surface on which the electrode is provided. Wherein the movable element includes a region for sliding the stopper on a surface on which the third electrode is provided. Here, the stopper may be provided on the mover, and a region for sliding the stopper may be provided on the first and second stators.

【0022】また、本発明では、異なる順序で電圧が印
加される少なくとも3つの電極が所定方向に順次配列さ
れてなる第1の電極群を備えた第1の固定子と、この第
1の固定子と対向して設けられ、前記所定方向に延設さ
れた平面状の第2の電極を備えた第2の固定子と、前記
第1の固定子と前記第2の固定子との間に配置され、前
記第1の電極群に対向する第1の電極部及び前記第2の
電極に対向する第2の電極部を備えた可動子と、前記第
1の電極部の電位よりも前記第1の電極群のいずれかの
電極の電位が高くなるように、もしくは前記第2の電極
部よりも前記第2の電極の電位が高くなるように、該第
1に電極群と該第2電極に交互に電圧を印加するととも
に、該第1の電極群に電圧を印加する順序を順次切り換
えるスイッチング回路とを有することを特徴とする静電
アクチュエータを提供する。
According to the present invention, there is provided a first stator having a first electrode group in which at least three electrodes to which voltages are applied in different orders are sequentially arranged in a predetermined direction; A second stator having a planar second electrode provided in opposition to the stator and extending in the predetermined direction, between the first stator and the second stator. A movable element provided with a first electrode portion facing the first electrode group and a second electrode portion facing the second electrode; and a movable element having a potential higher than the potential of the first electrode portion. The first electrode group and the second electrode are arranged such that the potential of any one of the first electrode group is higher or the potential of the second electrode is higher than the second electrode portion. For alternately applying a voltage to the first electrode group and sequentially switching the order of applying the voltage to the first electrode group. To provide an electrostatic actuator; and a road.

【0023】また、本発明では、異なる順序で電圧が印
加される少なくとも3つの電極が所定方向に順次配列さ
れてなる第1の電極群を備えた第1の固定子と、この第
1の固定子と対向して設けられ、前記所定方向に延設さ
れた平面上の第2の電極を備えた第2の固定子と、前記
第1の固定子と前記第2の固定子との間に配置され、前
記第1の電極群に対向する第1の電極部及び前記第2の
電極に対向する第2の電極部を備えた可動子を有する静
電アクチュエータを駆動する方法であって、前記第1の
電極部の電位よりも前記第1の電極群のいずれかの電極
の電位が高くなるように電圧を印加し、前記第2の電極
部よりも前記第2の電極の電位が高くなるように電圧を
印加し、前記第1の電極群の電極を切り換えて前記第1
の電極部の電位よりも前記電極の電位が高くなるように
電圧を印加すし、前記第2の電極部よりも前記第2の電
極の電位が高くなるように電圧を印加し、上記した各電
圧の印加を繰り返し行うことを特徴とする静電アクチュ
エータの駆動方法を提供する。
According to the present invention, there is provided a first stator having a first electrode group in which at least three electrodes to which voltages are applied in different orders are sequentially arranged in a predetermined direction; A second stator provided with a second electrode on a plane extending in the predetermined direction and provided between the first stator and the second stator. A method for driving an electrostatic actuator that is arranged and has a mover including a first electrode unit facing the first electrode group and a second electrode unit facing the second electrode, the method comprising: A voltage is applied such that the potential of any one of the first electrode group is higher than the potential of the first electrode unit, and the potential of the second electrode is higher than that of the second electrode unit. Voltage is applied to switch the electrodes of the first electrode group,
A voltage is applied so that the potential of the electrode is higher than the potential of the electrode part of the above, and a voltage is applied so that the potential of the second electrode is higher than the second electrode part. And a method of driving an electrostatic actuator, characterized by repeatedly applying a voltage.

【0024】また、本発明では、撮像素子と、この撮像
素子上に設けられ、異なる順序で電圧が印加される少な
くとも3つの電極が所定方向に順次配列されてなる第1
の電極群を備えた第1の固定子と、この第1の固定子と
対向して設けられ、前記所定方向に延設された平面状の
第2の電極を備えた第2の固定子と、前記第1の固定子
と前記第2の固定子との間に配置され、前記第1の電極
群に対向する第1の電極部及び前記第2の電極に対向す
る第2の電極部と、前記撮像素子に光を結像させる光学
素子を備えた可動子と、前記第1の電極部の電位よりも
前記第1の電極群のいずれかの電極の電位が高くなるよ
うに、もしくは前記第2の電極部よりも前記第2の電極
の電位が高くなるように、該第1に電極群と該第2電極
に交互に電圧を印加するとともに、該第1の電極群に電
圧を印加する順序を順次切り換えるスイッチング回路と
を有する静電アクチュエータとを有することを特徴とす
るカメラモジュールを提供する。
According to the present invention, there is provided a first image pickup device in which at least three electrodes provided on the image pickup device and to which voltages are applied in different orders are sequentially arranged in a predetermined direction.
A first stator having a group of electrodes, and a second stator having a planar second electrode provided to face the first stator and extending in the predetermined direction. A first electrode unit disposed between the first stator and the second stator and facing the first electrode group, and a second electrode unit facing the second electrode; A movable element including an optical element that forms an image of light on the imaging element, and the potential of any one of the first electrode group is higher than the potential of the first electrode unit, or A voltage is alternately applied to the first electrode group and the second electrode, and a voltage is applied to the first electrode group so that the potential of the second electrode is higher than that of the second electrode portion. And a switching circuit for sequentially switching the order of operation. To provide.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0026】[第1の実施形態]図1乃至図3を参照し
て、本発明に係る静電アクチュエータの第1の実施形態
について説明する。
[First Embodiment] A first embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0027】図1は、本実施形態に係る静電アクチュエ
ータの概略構成を示す図である。この図1に示される静
電アクチュエータでは、互いに対向されて第1の固定子
2a及び第2の固定子2bが配置され、その間に矢印2
4に示す方向に沿ってスライド可能に可動子3が配置さ
れている。ここで、第1及び第2の固定子2a、2b
は、平板状であっても良く、或いは、半円筒板状であっ
ても良い。第1及び第2の固定子2a、2bが平板状で
ある場合には、可動子3は、これらとの対向面がほぼ平
坦な面を有するブロック体或いは中空ブロックに形成さ
れ、第1及び第2の固定子2a、2bが半円筒板状であ
る場合には、可動子3は、第1及び第2の固定子2a、
2bの形状に対応して円柱体或いは中空シリンダーに形
成される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electrostatic actuator according to the present embodiment. In the electrostatic actuator shown in FIG. 1, a first stator 2a and a second stator 2b are arranged to face each other, and an arrow 2
The mover 3 is arranged so as to be slidable along the direction shown in FIG. Here, the first and second stators 2a, 2b
May be a flat plate or a semi-cylindrical plate. When the first and second stators 2a and 2b are plate-shaped, the movable element 3 is formed in a block or hollow block having a substantially flat surface facing the movable element 3 and the first and second stators 2a and 2b. When the two stators 2a and 2b have a semi-cylindrical plate shape, the mover 3 includes the first and second stators 2a and 2a.
It is formed in a cylindrical body or a hollow cylinder corresponding to the shape of 2b.

【0028】静電アクチュエータ1は、その1つの表面
の所定方向に順次配列される3系統の電極A,B,C
(第1電極)を備えた第1の固定子2aと、その表面に
一様な1系統の電極D(第2電極)を備えた第2の固定
子2bと、その表面に第1の固定子2aに設けられる電
極の電極ピッチに対応した電極部3a及び第2の固定子
2bに対応して平坦な電極部3dから構成され、この両
電極部3a及び3dが同一電位に維持される1系統の電
極E(第3電極)を備えた可動子3とにより構成され
る。
The electrostatic actuator 1 has three electrodes A, B, C arranged in a predetermined direction on one surface thereof.
(A first electrode), a second stator 2b having a uniform one-system electrode D (second electrode) on its surface, and a first stator 2b on its surface. An electrode portion 3a corresponding to the electrode pitch of the electrodes provided on the stator 2a and a flat electrode portion 3d corresponding to the second stator 2b, and both electrode portions 3a and 3d are maintained at the same potential. And a mover 3 having a system electrode E (third electrode).

【0029】図1を用いて、本実施形態に係る静電アク
チュエータの駆動原理を説明する。まず、固定子2aに
設けられる電極Aに電圧を印加して、電極Aの電位を可
動子3に設けられる電極Eの電位よりも高くすると、電
極Aと電極Eとの間で作用する静電力(クーロン力)に
より、可動子3は第1の固定子2a側に吸引される。そ
の際、電極Aと電極部3aがぴったり重なり合う状態が
もっとも安定であるため、可動子3は電極Aと電極部3
aとが重なり合うように電極Aより作用力を受ける。続
いて、電圧を印加する電極を第2の固定子2bに設けら
れる電極Dに切り換えると、可動子3は第2の固定子2
b側に吸引される。さらに、電圧を印加する電極を固定
子2aに設けられる電極Bに切り換えると、電極Aに電
圧を印加した際と同様なメカニズムにより、可動子3は
電極Bと電極部3aが重なり合う用に電極Bより作用力
を受ける。このような一連の動作、即ち電圧を電極A→
電極D→電極B→電極D→電極C→電極D→電極A…と
順次繰り返して印加する(第1の固定子2aに設けられ
る電極A〜Cと第2の固定子2bに設けられる電極Dと
に交互に電圧を印加するとともに、第1の固定子2aに
設けられる電極を前記所定方向に順次切り換える)こと
により、可動子3は微視的には上下振動をしながら、巨
視的には第1の固定子に配列された電極の配列方向(図
中の右側)に駆動される。
The driving principle of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, when a voltage is applied to the electrode A provided on the stator 2 a to make the potential of the electrode A higher than the potential of the electrode E provided on the movable element 3, an electrostatic force acting between the electrode A and the electrode E The mover 3 is attracted to the first stator 2a by (Coulomb force). At this time, since the state in which the electrode A and the electrode portion 3a overlap exactly is the most stable, the mover 3 is connected to the electrode A and the electrode portion 3a.
a from the electrode A so as to overlap with a. Subsequently, when the electrode to which the voltage is applied is switched to the electrode D provided on the second stator 2b, the mover 3 is switched to the second stator 2b.
It is sucked to the b side. Further, when the electrode to which the voltage is applied is switched to the electrode B provided on the stator 2a, the movable element 3 is moved by the same mechanism as when the voltage is applied to the electrode A so that the electrode B and the electrode portion 3a overlap. Receives more acting force. Such a series of operations, that is, the voltage is changed from the electrode A →
An electrode D → electrode B → electrode D → electrode C → electrode D → electrode A is sequentially and repeatedly applied (electrodes A to C provided on the first stator 2a and electrodes D provided on the second stator 2b). And the electrodes provided on the first stator 2a are sequentially switched in the predetermined direction) so that the mover 3 microscopically vibrates up and down while macroscopically. It is driven in the direction in which the electrodes arranged on the first stator are arranged (right side in the figure).

【0030】また、固定子2a,2bの電極に電圧を加
える順番を逆に(電極A→電極D→電極C→電極D→電
極B→電極D→電極A…)すると、可動子3は巨視的に
は上記した方向と反対方向(図中の左側)に駆動され
る。なお、第1の固定子2aの電極A,B,Cにおいて
は、各系統の電極が順番に現れるように、各電極の位相
を1/3ずらして入れ子状に配置している(具体的な構
成については後述する)。また、可動子3の電極部3a
は、図に示すように、導体母材の表面に凹凸を設けたも
のでも良いし、フラットな面の上に一様に導電性材料を
設け、それを所定ピッチにてパターニングしたものでも
良い。
If the order of applying voltage to the electrodes of the stators 2a and 2b is reversed (electrode A → electrode D → electrode C → electrode D → electrode B → electrode D → electrode A ...), the movable element 3 becomes macroscopic. Specifically, it is driven in a direction opposite to the above-mentioned direction (left side in the figure). In addition, in the electrodes A, B, and C of the first stator 2a, the phases of the respective electrodes are arranged in a nested manner by shifting the phase by 1/3 so that the electrodes of the respective systems appear in order (specifically). The configuration will be described later). Further, the electrode portion 3a of the mover 3
As shown in the figure, a conductive material may be provided with irregularities on its surface, or a conductive material may be uniformly provided on a flat surface and patterned at a predetermined pitch.

【0031】上述するように可動子3を駆動する為に
は、電極A,B,C、電極D、電極Eは、図1に示すよ
うにこれら電極A,B,C及び電極Dに電圧を印加する
タイミングを定めるスイッチング回路40を介して電圧
を発生する電圧源42に接続される。また、電極Eは、
このスイッチング回路40を介して接地され、或いは、
マイナス電位に接続される。このスイッチング回路40
は、後に参照される図6とほぼ同様な回路に構成され、
各電極A,B,C及び電極Dに接続される固定接点及び
接地された固定接点と、このこれら固定接点に接続され
る電圧源42に接続された第1の可動接点及び接地さ
れ、或いは、マイナス電位に接続された第2の可動接点
から構成される。このスイッチング回路40では、これ
ら固定接点の1つが第1の可動接点を介して電圧源42
に接続された際には、他の固定接点は、第2の可動接点
を介して接地され、或いは、マイナス電位に接続され
る。
In order to drive the mover 3 as described above, the electrodes A, B, C, the electrode D, and the electrode E apply a voltage to the electrodes A, B, C, and D as shown in FIG. It is connected to a voltage source 42 that generates a voltage via a switching circuit 40 that determines the timing of application. The electrode E is
Grounded via this switching circuit 40, or
Connected to negative potential. This switching circuit 40
Is configured in a circuit substantially similar to that of FIG.
A fixed contact and a grounded fixed contact connected to each of the electrodes A, B, C and the electrode D, and a first movable contact connected to a voltage source 42 connected to these fixed contacts and a grounded or It is composed of a second movable contact connected to a negative potential. In this switching circuit 40, one of these fixed contacts is connected to a voltage source 42 via a first movable contact.
, The other fixed contact is grounded via the second movable contact, or is connected to a negative potential.

【0032】図1に示された静電アクチュエータでは、
具体的には、可動子3は、下記のようにフォワード方向
24及びこれとは反対のバックワード方向に移動され
る。
In the electrostatic actuator shown in FIG.
Specifically, the mover 3 is moved in the forward direction 24 and the backward direction opposite thereto as described below.

【0033】始めに、第1の固定子2aに設けられてい
る電極Aに電圧(図2中のハイレベル電圧或いは電位
H)が図2(a)に示すように印加され、可動子3に設
けられた電極E、電極Dが図2(e)、(d)に示され
るように接地され、或いは、電極Aの電位よりも低い電
位(図2(e)(d)中のローレベル電圧或いは電位
L)に維持される。このように、電極Aの電位が可動子
3に設けられる電極Eの電位よりも高く設定され、ま
た、他の電極B、電極C及び電極Dが接地され、或い
は、ローレベル電圧或いは電位Lに接続されると、電極
Aと第1の可動子電極部3aとの間に静電力、即ち、ク
ーロン力が生じ、第1の可動子電極部3aが電極Aに引
き寄せられるように可動子3は、第1の固定子2a側に
吸引される。即ち、電極Aと第1の可動子電極部3aが
重なり合う状態がもっとも安定であるため、可動子3
は、矢印44で示すように電極Aと第1の可動子電極部
3aとが重なり合うように電極Aより作用力を受ける。
続いて、スイッチング回路40によって電極Aから固定
子2bに設けられる平坦に広がっている電極Dに切り換
えられてハイレベル電圧Hが図2(d)に示すように電
極Dに印加され、他の電極がローレベル電圧Lに維持さ
れると、可動子3は、電極Aから離れて第2の固定子2
b側に吸引される。
First, a voltage (high-level voltage or potential H in FIG. 2) is applied to the electrode A provided on the first stator 2a as shown in FIG. The provided electrodes E and D are grounded as shown in FIGS. 2 (e) and 2 (d), or a potential lower than the potential of the electrode A (low level voltage in FIGS. 2 (e) and 2 (d)). Alternatively, it is maintained at the potential L). As described above, the potential of the electrode A is set higher than the potential of the electrode E provided on the mover 3, and the other electrodes B, C, and D are grounded, or set to a low level voltage or potential L. When connected, an electrostatic force, that is, Coulomb force, is generated between the electrode A and the first mover electrode portion 3a, and the mover 3 is moved so that the first mover electrode portion 3a is attracted to the electrode A. Is sucked toward the first stator 2a. That is, since the state in which the electrode A and the first mover electrode portion 3a overlap with each other is the most stable, the mover 3
Receives an action force from the electrode A so that the electrode A and the first movable element electrode portion 3a overlap as indicated by an arrow 44.
Subsequently, the switching circuit 40 switches from the electrode A to the flat and widened electrode D provided on the stator 2b, and the high-level voltage H is applied to the electrode D as shown in FIG. Is maintained at the low level voltage L, the mover 3 separates from the electrode A and moves to the second stator 2.
It is sucked to the b side.

【0034】また、スイッチング回路40によって電極
Dから固定子2aに設けた電極Bに切り換えられると、
電極Bに電圧が図2(b)に示すように印加され、電極
Aに電圧を印加した際と同様に、電極Bと第1の可動子
電極部3aとの間に矢印46で示すような静電力、即
ち、クーロン力が生じ、可動子電極部3aが固定子電極
Bに重なり合うように可動子3は、第1の固定子2a側
に吸引される。続いて、スイッチング回路40によって
電極Bから平坦に広がっている電極Dに切り換えられて
電圧が図2(d)に示すように電極Dに印加されると、
可動子3は、固定子電極Bから離れて第2の固定子2b
側に吸引される。
When the switching circuit 40 switches from the electrode D to the electrode B provided on the stator 2a,
A voltage is applied to the electrode B as shown in FIG. 2B, and a voltage between the electrode B and the first mover electrode portion 3a as shown by an arrow 46 is the same as when a voltage is applied to the electrode A. Electrostatic force, that is, Coulomb force is generated, and the mover 3 is attracted to the first stator 2a side so that the mover electrode portion 3a overlaps the stator electrode B. Subsequently, when the switching circuit 40 switches from the electrode B to the electrode D that spreads flat and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG.
The mover 3 is separated from the stator electrode B and moves to the second stator 2b.
Sucked on the side.

【0035】更に、スイッチング回路40によって電極
Dから第3の電極Cに切り換えられると、図2(c)に
示すように電極Cに電圧が印加され、電極A、Bに電圧
を印加した際と同様に、電極Cと電極部3aとの間に矢
印48で示すような静電力、即ち、クーロン力が生じ、
電極部3aが電極Cに重なり合うように可動子3は、第
1の固定子2a側に吸引される。続いて、スイッチング
回路40によって第3の電極Cから平坦に広がっている
電極Dに切り換えられて電圧が電極Dに印加されると、
可動子3は、第3の電極Cから離れて第2の固定子2b
側に吸引される。
Further, when switching is performed from the electrode D to the third electrode C by the switching circuit 40, a voltage is applied to the electrode C as shown in FIG. Similarly, an electrostatic force, that is, a Coulomb force is generated between the electrode C and the electrode portion 3a as shown by an arrow 48,
The mover 3 is sucked toward the first stator 2a so that the electrode portion 3a overlaps the electrode C. Subsequently, when the voltage is applied to the electrode D by switching from the third electrode C to the electrode D spreading flat by the switching circuit 40,
The mover 3 is separated from the third electrode C and moves to the second stator 2b.
Sucked on the side.

【0036】上述した一連のシーケンス、即ち、図2
(a)〜(d)に示すように電圧が電極A、電極D、電
極B、電極D、電極C及び電極Dに順番に印加され、再
び電極Aへの電圧印加のシーケンスが順次繰り返される
と、可動子3は、微視的には矢印24に対して交差する
方向に上下振動をしながら、巨視的には、第1の固定子
2aに配列された電極の配列方向(フォワード方向2
4)に直線的に微少駆動される。
The above-described series of sequences, that is, FIG.
As shown in (a) to (d), a voltage is sequentially applied to the electrode A, the electrode D, the electrode B, the electrode D, the electrode C, and the electrode D, and the sequence of applying the voltage to the electrode A is sequentially repeated again. The mover 3 microscopically vibrates vertically in a direction intersecting the arrow 24, and macroscopically, the arrangement direction (forward direction 2) of the electrodes arranged on the first stator 2a.
In 4), it is finely driven linearly.

【0037】上述したシーケンスでは、可動子3がフォ
ワード方向24に移動される場合について説明したが、
可動子3がフォワード方向24とは反対のバックワード
方向に移動される場合には、上述したと逆の順序で電圧
が電極に印加される。即ち、始めに、第1の可動子電極
部3a及び電極Dが図2(d)に示すようにローレベル
の電位Lに維持された状態で、図2(c)に示すように
電極Cに電圧が印加される。従って、電極Cと電極部3
aとの間の静電力、即ち、クーロン力によって電極部3
aが電極Cに引き寄せられるように可動子3は、第1の
固定子2a側に吸引される。続いて、スイッチング回路
40によって第3の電極Cから電極Dに切り換えられて
電圧が図2(d)に示すように電極Dに印加され、可動
子3は、第3の電極Cから離れて第2の固定子2b側に
吸引される。
In the above-described sequence, the case where the mover 3 is moved in the forward direction 24 has been described.
When the mover 3 is moved in the backward direction opposite to the forward direction 24, the voltages are applied to the electrodes in the reverse order as described above. That is, first, in a state where the first movable element electrode portion 3a and the electrode D are maintained at the low level potential L as shown in FIG. 2D, the electrode C is applied to the electrode C as shown in FIG. A voltage is applied. Therefore, the electrode C and the electrode portion 3
a due to the electrostatic force between the electrodes 3, i.e., the Coulomb force.
The mover 3 is attracted to the first stator 2a side so that a is drawn to the electrode C. Subsequently, the switching circuit 40 switches from the third electrode C to the electrode D, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 2 is sucked toward the stator 2b.

【0038】その後、スイッチング回路40によって電
極Dから固定子電極Bに切り換えられ、図2(b)に示
すように固定子電極Bに電圧が印加され、第2の電極B
と第1の可動子電極部3aとの間の静電力によって、可
動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。続いて、
スイッチング回路40によって電極Bから電極Dに切り
換えられて図2(d)に示すように電圧が電極Dに印加
され、可動子3は、固定子電極Bから離れて第2の固定
子2b側に吸引される。
Thereafter, switching is performed from the electrode D to the stator electrode B by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the stator electrode B as shown in FIG.
The movable element 3 is attracted to the first stator 2a by the electrostatic force between the movable element 3 and the first movable element electrode 3a. continue,
The voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 2D by switching from the electrode B to the electrode D by the switching circuit 40, and the mover 3 is separated from the stator electrode B and moves to the second stator 2b side. It is sucked.

【0039】更に、スイッチング回路40によって電極
Dから電極Aに切り換えられ、図2(a)に示すように
電極Aに電圧が印加され、電極Aと電極部3aとの間の
静電力によって、可動子3は、第1の固定子2a側に吸
引される。続いて、スイッチング回路40によって電極
Aから電極Dに切り換えられて図2(d)に示すように
電圧が電極Dに印加され、可動子3は、第3の電極Cか
ら離れて第2の固定子2b側に吸引される。
Further, the electrode is switched from the electrode D to the electrode A by the switching circuit 40, a voltage is applied to the electrode A as shown in FIG. 2A, and the movable member is moved by the electrostatic force between the electrode A and the electrode portion 3a. The child 3 is sucked toward the first stator 2a. Subsequently, the electrode is switched from the electrode A to the electrode D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 2D, and the mover 3 is separated from the third electrode C and fixed to the second fixed position. The child 2b is sucked.

【0040】このバックワード方向への可動子3の移動
のシーケンスでは、電圧が電極C、電極D、固定子電極
B、電極D、電極A及び電極Dに順番に印加され、再び
電極Aへの電圧印加のシーケンスが順次繰り返される
と、可動子3は、微視的には矢印24に対して交差する
方向に上下振動をしながら、巨視的には、第1の固定子
2aに配列された電極の配列方向(フォワード方向24
と逆の方向)に直線的に微少駆動される。
In the sequence of the movement of the mover 3 in the backward direction, a voltage is sequentially applied to the electrode C, the electrode D, the stator electrode B, the electrode D, the electrode A, and the electrode D. When the sequence of the voltage application is sequentially repeated, the mover 3 is arranged macroscopically on the first stator 2 a while vertically vibrating in a direction crossing the arrow 24. Electrode arrangement direction (forward direction 24
(In the direction opposite to the above direction).

【0041】かかる構成によれば、第1の固定子2aと
第2の固定子2bに設けられた電極の位相を所定量ずら
して配置するための位置合わせが不要となり、静電アク
チュエータの組立性および量産性の向上を図ることが可
能となる。
According to this configuration, there is no need to perform positioning for disposing the phases of the electrodes provided on the first stator 2a and the second stator 2b so as to be shifted by a predetermined amount. In addition, it is possible to improve mass productivity.

【0042】次に、本実施形態において可動子3を駆動
する他の方法について説明する。
Next, another method of driving the mover 3 in this embodiment will be described.

【0043】図3は、図1に示した静電アクチュエータ
の構成を用いて、固定子2a,2bの電極A〜Dに電圧
を印加する他の方法と、その際の可動子3の動きを示し
たものである。この方法では、電圧を電極A→電極D→
電極A+B→電極D→電極B→電極D→電極B+C→電
極D→電極C+A→電極A…と順次繰り返して印加する
ことにより、可動子3が微視的には上下振動をしなが
ら、巨視的には第1の固定子に配列された電極の配列方
向(図中の右側)に駆動される。
FIG. 3 shows another method of applying a voltage to the electrodes A to D of the stators 2a and 2b using the configuration of the electrostatic actuator shown in FIG. 1 and the movement of the mover 3 at that time. It is shown. In this method, the voltage is changed from electrode A → electrode D →
Electrodes A + B → electrode D → electrode B → electrode D → electrode B + C → electrode D → electrode C + A → electrode A... Are sequentially and repeatedly applied so that the mover 3 microscopically vibrates up and down while macroscopically. Is driven in the arrangement direction (the right side in the figure) of the electrodes arranged on the first stator.

【0044】ここでは、第1の固定子2a上に設けられ
た電極において、まず1系統の電極(例えばA)で可動
子3を吸引し、次に2系統の電極(例えばA+B)で可
動子3を吸引することにより、可動子3の電極部3aは
電圧が印加されている2系統の電極のほぼ中央に来るよ
うに作用力を受ける。かかる駆動方法によれば、可動子
3を上下方向に駆動する作用力を比較的大きくとること
ができるため、可動子の駆動をよりスムーズに行なうこ
とが可能となる。
Here, among the electrodes provided on the first stator 2a, first, the movable element 3 is sucked by one system of electrodes (for example, A), and then the movable element 3 is sucked by two systems of electrodes (for example, A + B). By sucking the electrode 3, the electrode portion 3a of the mover 3 receives an acting force so as to be substantially at the center of the two systems of electrodes to which a voltage is applied. According to such a driving method, since the acting force for driving the mover 3 in the vertical direction can be relatively large, the mover can be driven more smoothly.

【0045】図3(a)〜(e)に示した静電アクチュ
エータの駆動動作は、具体的には、図4(a)〜(e)
に示した電圧信号が印加されることによって達成され
る。
The driving operation of the electrostatic actuator shown in FIGS. 3 (a) to 3 (e) is specifically described in FIGS. 4 (a) to 4 (e).
Is achieved by applying the voltage signal shown in FIG.

【0046】始めに、第1の可動子電極部3a及び電極
Dが図4(e)、(d)に示すようにローレベルの電位
Lに維持され、図4(a)に示すように電極Aに電圧が
印加される。従って、図3(a)に示されるように電極
Aと電極部3aとの間の静電力によって第1の可動子電
極部3aが電極Aに引き寄せられるように可動子3は、
第1の固定子2a側に吸引される。続いて、図4(d)
に示されるようにスイッチング回路40によって電極A
から電極Dに切り換えられて電圧が電極Dに印加され、
図3(b)に示されるように可動子3は、電極Cから離
れて第2の固定子2b側に吸引される。
First, the first mover electrode portion 3a and the electrode D are maintained at the low level potential L as shown in FIGS. 4 (e) and 4 (d). A voltage is applied to A. Therefore, as shown in FIG. 3A, the movable element 3 is moved so that the first movable element electrode section 3a is attracted to the electrode A by the electrostatic force between the electrode A and the electrode section 3a.
It is sucked to the first stator 2a side. Subsequently, FIG.
As shown in FIG.
Is switched to the electrode D, and the voltage is applied to the electrode D.
As shown in FIG. 3B, the mover 3 is separated from the electrode C and is sucked toward the second stator 2b.

【0047】その後、スイッチング回路40によって電
極Dから電極A、Bに切り換えられ、図4(a)及び
(b)に示されるように固定子電極A、Bに電圧が印加
され、電極A、Bと第1の可動子電極部3aとの間の静
電力によって、図4(c)に示すように可動子3は、第
1の固定子2a側に吸引される。ここで、図4(a)及
び(b)に示されるように電極A、Bの両者に電圧が印
加されていることから、図3(c)に示すように可動子
電極部3aは、電極A、Bの両者に対向されるように可
動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。続いて、
スイッチング回路40によって電極A、Bから電極Dに
切り換えられて図4(d)に示されるように電圧が電極
Dに印加され、図3(d)に示すように可動子3は、電
極A、Bから離れて第2の固定子2b側に吸引される。
Thereafter, the switching circuit 40 switches from the electrode D to the electrodes A and B, and a voltage is applied to the stator electrodes A and B as shown in FIGS. The movable element 3 is attracted to the first stator 2a side by the electrostatic force between the movable element 3 and the first movable element electrode section 3a, as shown in FIG. 4C. Here, since a voltage is applied to both of the electrodes A and B as shown in FIGS. 4A and 4B, as shown in FIG. The mover 3 is attracted to the first stator 2a side so as to face both A and B. continue,
The electrodes are switched from the electrodes A and B to the electrode D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 4D, and as shown in FIG. B and is sucked toward the second stator 2b.

【0048】その後、スイッチング回路40によって電
極Dから電極Bに切り換えられ、図4(b)に示される
ように電極Bに電圧が印加され、電極Bと第1の可動子
電極部3aとの間の静電力によって、図3(e)に示す
ように可動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。
続いて、スイッチング回路40によって固定子電極Bか
ら電極Dに切り換えられて図4(d)に示されるように
電圧が電極Dに印加され、可動子3は、固定子電極Bか
ら離れて第2の固定子2b側に吸引される。
Thereafter, the electrode is switched from the electrode D to the electrode B by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode B as shown in FIG. The movable element 3 is attracted to the first stator 2a side as shown in FIG.
Subsequently, switching is performed from the stator electrode B to the electrode D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. Is attracted to the stator 2b side.

【0049】更に、スイッチング回路40によって電極
Dから電極B、Cに切り換えられ、図4(b)及び
(c)に示されるように電極B、Cに電圧が印加され、
電極B、Cと可動子電極部3aとの間の静電力によっ
て、可動子3は、固定子2a側に吸引される。ここで、
電極B、Cの両者に電圧が印加されていることから、可
動子電極部3aは、電極B、Cの両者に対向されるよう
に可動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。続い
て、スイッチング回路40によって固定子電極B、Cか
ら電極Dに切り換えられて図4(d)に示されるように
電圧が電極Dに印加され、可動子3は、電極B、Cから
離れて第2の固定子2b側に吸引される。
Further, the electrode D is switched to the electrodes B and C by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrodes B and C as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c).
The mover 3 is attracted toward the stator 2a by the electrostatic force between the electrodes B and C and the mover electrode 3a. here,
Since a voltage is applied to both the electrodes B and C, the mover 3 is attracted to the first stator 2a side so that the mover electrode portion 3a faces both the electrodes B and C. You. Subsequently, switching is performed from the stator electrodes B and C to the electrode D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 4D, and the mover 3 is separated from the electrodes B and C. It is sucked toward the second stator 2b.

【0050】その後、スイッチング回路40によって電
極Dから電極Cに切り換えられ、図4(c)に示される
ように電極Cに電圧が印加され、電極Cと可動子電極部
3aとの間の静電力によって、可動子3は、第1の固定
子2a側に吸引される。続いて、スイッチング回路40
によって電極Cから電極Dに切り換えられて図4(d)
に示されるように電圧が電極Dに印加され、可動子3
は、固定子電極Bから離れて第2の固定子2b側に吸引
される。
After that, the electrode is switched from the electrode D to the electrode C by the switching circuit 40, a voltage is applied to the electrode C as shown in FIG. 4 (c), and an electrostatic force between the electrode C and the movable electrode 3a. Thereby, the mover 3 is attracted to the first stator 2a side. Subsequently, the switching circuit 40
The electrode C is switched to the electrode D by means of FIG.
A voltage is applied to the electrode D as shown in FIG.
Is attracted to the second stator 2b side away from the stator electrode B.

【0051】その後、スイッチング回路40によって電
極Dから電極C、Aに切り換えられ、図4(c)、
(a)に示されるように電極C、Aに電圧が印加され、
電極C、Aと可動子電極部3aとの間の静電力によっ
て、可動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。こ
こで、電極C、Aの両者に電圧が印加されていることか
ら、第1の可動子電極部3aは、電極C、Aの両者に対
向されるように可動子3は、第1の固定子2a側に吸引
される。続いて、スイッチング回路40によって電極
C、Aから電極Dに切り換えられて図4(d)に示され
るように電圧が電極Dに印加され、可動子3は、固定子
電極B、Cから離れて第2の固定子2b側に吸引され
る。
Thereafter, the switching circuit 40 switches from the electrode D to the electrodes C and A, and FIG.
As shown in (a), a voltage is applied to the electrodes C and A,
The movable element 3 is attracted to the first stator 2a side by the electrostatic force between the electrodes C and A and the movable element electrode section 3a. Here, since a voltage is applied to both the electrodes C and A, the first mover electrode portion 3a is moved to the first fixed position so that the mover 3 is opposed to both the electrodes C and A. The child 2a is sucked. Subsequently, the electrodes are switched from the electrodes C and A to the electrode D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrode D as shown in FIG. 4D, and the mover 3 moves away from the stator electrodes B and C. It is sucked toward the second stator 2b.

【0052】再び、既に説明したように図4(a)に示
すように電極Aに電圧が印加されて電極Aと第1の可動
子電極部3aとの間の静電力によって、可動子3は、第
1の固定子2a側に吸引される。
Again, as described above, as shown in FIG. 4A, a voltage is applied to the electrode A, and the movable element 3 is moved by the electrostatic force between the electrode A and the first movable element electrode section 3a. Is sucked toward the first stator 2a.

【0053】上述したように、電圧が電極A、電極D、
電極A、Bの両方、電極D、固定子電極B、電極D、固
定子電極B、Cの両方、電極D、第3の電極C、電極
D、第3及び第1電極の両方、電極D、及び電極Aの順
序で電圧が順次印加されることにより、可動子3が微視
的には上下振動をしながら、巨視的には第1の固定子3
aに配列された電極の配列方向(フォワード方向)に駆
動される。
As described above, the voltage is applied to the electrodes A, D,
Both electrodes A and B, electrode D, stator electrode B, electrode D, both stator electrodes B and C, electrode D, third electrode C, electrode D, both third and first electrodes, electrode D , And the electrodes A are sequentially applied, so that the mover 3 microscopically vibrates vertically while the first stator 3 macroscopically.
It is driven in the arrangement direction (forward direction) of the electrodes arranged in a.

【0054】なお、本実施形態においては第1の固定子
2aに3系統の電極を設けたが、本発明はこの場合に限
られない。例えば、図5に示すように第1の固定子2a
に4系統の電極A〜D(第1電極)を設け、第2の固定
子2bに1系統の電極E(第2電極)を設けるようにし
ても良い。そして可動子3には電極F(第3電極)を設
け、固定子2a,2bの電極に順次電圧を印加すること
により可動子3を所定方向に駆動するようにしても良
い。その際、電圧を印加する順番は、例えば電極A→電
極E→電極B→電極E→電極C→電極E→電極D→電極
E→電極A…、もしくは電極A+B→電極E→電極B+
C→電極E→電極C+D→電極E→電極A+B…とすれ
ばよい。かかる構成によっても上記した本実施形態と同
様の作用効果が得られる。
In this embodiment, the first stator 2a is provided with three electrodes, but the present invention is not limited to this case. For example, as shown in FIG.
May be provided with four systems of electrodes A to D (first electrodes), and the second stator 2b may be provided with one system of electrodes E (second electrodes). The movable element 3 may be provided with an electrode F (third electrode), and the movable element 3 may be driven in a predetermined direction by sequentially applying a voltage to the electrodes of the stators 2a and 2b. At this time, the order of applying the voltage is, for example, electrode A → electrode E → electrode B → electrode E → electrode C → electrode E → electrode D → electrode E → electrode A ... or electrode A + B → electrode E → electrode B +
C → electrode E → electrode C + D → electrode E → electrode A + B. With such a configuration, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.

【0055】この図5に示される静電アクチュエータの
動作を図6及び図7を参照してより詳細に説明する。図
5に示される静電アクチュエータでは、図2に示される
静電アクチュエータの第1の固定子2aに第1〜第3の
電極A、B、Cに加えて更に第4の電極Dが設けられて
いる。これら第1〜第4の電極A、B、C、Dは、同一
ピッチで配置され、可動子3には、2つの固定子電極の
幅に相当する幅を有する複数の可動子電極部3aがフォ
ワード方向に沿って配列されている。可動子3は、同一
電位に維持される1系統の電極Fを構成している。ま
た、可動子3に対向する固定子2bの表面には、可動子
3の可動範囲に渡って一様な平面状の電極Eが設けられ
ている。
The operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 5 will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. In the electrostatic actuator shown in FIG. 5, a fourth electrode D is further provided on the first stator 2a of the electrostatic actuator shown in FIG. 2 in addition to the first to third electrodes A, B, and C. ing. The first to fourth electrodes A, B, C, and D are arranged at the same pitch, and the mover 3 includes a plurality of mover electrode portions 3a having a width corresponding to the width of two stator electrodes. They are arranged along the forward direction. The mover 3 forms one system of electrodes F maintained at the same potential. On the surface of the stator 2 b facing the mover 3, a uniform planar electrode E is provided over the movable range of the mover 3.

【0056】図6に示されるように4つの電極A,B,
C、D及び電極Eは、これら電極A,B,C、D及び電
極Eに電圧を印加するタイミングを定めるスイッチング
回路40を介して電圧を発生する電圧源42に接続され
ている。また、可動子3の電極Fは、このスイッチング
回路40を介して接地され、或いは、マイナス電位に接
続される。このスイッチング回路40は、各電極A,
B,C、D及び電極Eに接続される固定接点40A、4
0B、40C、40D及び接地された固定接点40G
と、このこれら固定接点40A、40B、40C、40
Dに接続される電圧源42に接続された第1の可動接点
40F及び接地され、或いは、マイナス電位に接続され
た第2の可動接点40Eから構成される。このスイッチ
ング回路40では、これら固定接点40A、40B、4
0C、40Dの1つが第1の可動接点40Fを介して電
圧源42に接続された際には、他の固定接点40A、4
0B、40C、40Dは、第2の可動接点40Eを介し
て接地され、或いは、マイナス電位Lに接続される。
As shown in FIG. 6, four electrodes A, B,
The electrodes C, D and the electrode E are connected to a voltage source 42 that generates a voltage via a switching circuit 40 that determines the timing of applying a voltage to the electrodes A, B, C, D, and the electrode E. The electrode F of the mover 3 is grounded via this switching circuit 40 or is connected to a negative potential. The switching circuit 40 includes electrodes A,
Fixed contacts 40A, 4B connected to B, C, D and electrode E;
0B, 40C, 40D and grounded fixed contact 40G
And these fixed contacts 40A, 40B, 40C, 40
A first movable contact 40F connected to a voltage source 42 connected to D and a second movable contact 40E grounded or connected to a negative potential. In this switching circuit 40, these fixed contacts 40A, 40B, 4
When one of OCC and 40D is connected to voltage source 42 via first movable contact 40F, the other fixed contacts 40A and 40D
0B, 40C, and 40D are grounded via the second movable contact 40E, or are connected to the negative potential L.

【0057】この静電アクチュエータにおいては、他の
実施形態と同様に電圧が電極A、電極E、電極B、電極
E、電極C、電極E、電極D及び電極Eに順番に印加さ
れ、再び電極Aに印加されることによって、可動子3
は、微視的にはフォワード方向24に交差する方向に上
下振動をしながら、巨視的には、第1の固定子2aに配
列された電極の配列方向(フォワード方向24)に直線
的に微少駆動される。
In this electrostatic actuator, a voltage is applied to the electrodes A, E, B, E, C, E, D, and E in this order as in the other embodiments, and the electrodes are again turned on. A is applied to the mover 3
Macroscopically vertically vibrates in a direction intersecting with the forward direction 24, and macroscopically linearly and minutely in the arrangement direction (forward direction 24) of the electrodes arranged on the first stator 2a. Driven.

【0058】また、図6に示されるアクチュエータ機構
においては、図7(a)から(f)に示されるタイミン
グの電圧が固定接点40A、40B、40C、40Dに
印加することによって可動子3をフォワード方向或いは
バックワード方向に直線的に微少駆動することができ
る。即ち、始めに、第1の可動子電極部3aの電極Fが
図7(f)に示すようにローレベルの電位Lに維持さ
れ、図7(a)及び(b)示すように電極A、Bに電圧
が印加される。従って、電極A、Bと固定子電極部3a
との間の静電力によって可動子電極部3aが電極A、B
に引き寄せられるように可動子3は、第1の固定子2a
側に吸引される。続いて、図7(e)に示されるように
スイッチング回路40によって電極A、Bから電極Eに
切り換えられて電圧が電極Eに印加され、可動子3は、
第3の電極A,Bから離れて第2の固定子2b側に吸引
される。
In the actuator mechanism shown in FIG. 6, the voltage at the timing shown in FIGS. 7A to 7F is applied to the fixed contacts 40A, 40B, 40C, and 40D to move the movable element 3 forward. It can be finely driven linearly in the direction or backward direction. That is, first, the electrode F of the first mover electrode portion 3a is maintained at the low-level potential L as shown in FIG. 7 (f), and the electrodes A, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). A voltage is applied to B. Therefore, the electrodes A and B and the stator electrode portion 3a
Of the mover electrode 3a due to the electrostatic force between the electrodes A and B
The mover 3 is moved to the first stator 2a
Sucked on the side. Subsequently, as shown in FIG. 7E, the switching circuit 40 switches from the electrodes A and B to the electrode E, and a voltage is applied to the electrode E.
The air is sucked toward the second stator 2b away from the third electrodes A and B.

【0059】その後、スイッチング回路40によって電
極Eから固定子電極B、Cに切り換えられ、図7(b)
及び(c)に示されるように固定子電極B、Cに電圧が
印加され、電極B、Cと第1の可動子電極部3aとの間
の静電力によって、可動子3は、第1の固定子2a側に
吸引される。続いて、スイッチング回路40によって固
定子電極B、Cから電極Eに切り換えられて図7(e)
に示されるように電圧が電極Eに印加され、可動子3
は、電極B,Cから離れて第2の固定子2b側に吸引さ
れる。
Thereafter, switching from the electrode E to the stator electrodes B and C is performed by the switching circuit 40, and FIG.
And (c), a voltage is applied to the stator electrodes B and C, and the movable element 3 is moved to the first position by the electrostatic force between the electrodes B and C and the first movable element electrode section 3a. It is sucked toward the stator 2a. Subsequently, the switching from the stator electrodes B and C to the electrode E is performed by the switching circuit 40, and FIG.
A voltage is applied to the electrode E as shown in FIG.
Is attracted to the second stator 2b side away from the electrodes B and C.

【0060】その後、スイッチング回路40によって電
極Eから電極C、Dに切り換えられ、図7(c)及び
(d)に示されるように電極C、Dに電圧が印加され、
電極C、Dと第1の可動子電極部3aとの間の静電力に
よって、可動子3は、第1の固定子2a側に吸引され
る。続いて、スイッチング回路40によって電極C、D
から電極Eに切り換えられて図7(e)に示されるよう
に電圧が電極Eに印加され、可動子3は、固定子電極B
から離れて第2の固定子2b側に吸引される。
After that, the electrode E is switched to the electrodes C and D by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrodes C and D as shown in FIGS. 7 (c) and 7 (d).
The movable element 3 is attracted to the first stator 2a side by the electrostatic force between the electrodes C and D and the first movable element electrode section 3a. Subsequently, the electrodes C and D are switched by the switching circuit 40.
To the electrode E, and a voltage is applied to the electrode E as shown in FIG.
From the second stator 2b.

【0061】更に、スイッチング回路40によって電極
Eから電極D、Aに切り換えられ、図7(d)及び
(a)に示されるように電極D、Aに電圧が印加され、
電極D、Aと可動子電極部3aとの間の静電力によっ
て、可動子3は、第1の固定子2a側に吸引される。続
いて、スイッチング回路40によって固定子電極D、A
から電極Eに切り換えられて図7(e)に示されるよう
に電圧が電極Eに印加され、可動子3は、固定子電極
D、Aから離れて第2の固定子2b側に吸引される。
Further, switching from the electrode E to the electrodes D and A is performed by the switching circuit 40, and a voltage is applied to the electrodes D and A as shown in FIGS. 7 (d) and 7 (a).
The movable element 3 is attracted to the first stator 2a by electrostatic force between the electrodes D and A and the movable element electrode section 3a. Subsequently, the stator electrodes D and A are switched by the switching circuit 40.
7E, the voltage is applied to the electrode E, and the mover 3 is separated from the stator electrodes D and A and is attracted to the second stator 2b side. .

【0062】この図5に示される静電アクチュエータで
は、図4(a)から(e)を参照して説明したと同様に
電圧が電極A、電極E、電極A、Bの両方、電極E、電
極B、電極E、電極B、Cの両方、電極E、電極C、電
極E、電極C、Dの両方、電極E、電極D、電極E、電
極D、Aの両方、電極E、及び電極Aの順序で電圧が順
次印加されても良い。これにより、可動子3が微視的に
は上下振動をしながら、巨視的には第1の固定子3aに
配列された電極の配列方向(フォワード方向24)に駆
動される。
In the electrostatic actuator shown in FIG. 5, the voltage is applied to the electrode A, the electrode E, both of the electrodes A and B, and the electrodes E and E in the same manner as described with reference to FIGS. Electrode B, electrode E, both electrodes B and C, electrode E, electrode C, electrode E, both electrodes C and D, electrode E, electrode D, electrode E, both electrodes D and A, electrode E, and electrode The voltages may be sequentially applied in the order of A. As a result, the movable element 3 is microscopically driven while vertically vibrating, and is macroscopically driven in the arrangement direction (forward direction 24) of the electrodes arranged on the first stator 3a.

【0063】図6を参照して静電アクチュエータを動作
させる駆動力について下記に簡単に説明する。下記の説
明では、4つの電極A、B、C、Dが設けられる場合に
ついて説明しているが、4つに限らず、3つの固定子電
極が設けられる固定子、或いは、n個の固定子電極が設
けられる固定子電極から可動子3に与えられる場合に付
いても同様の駆動力が可動子2に与えられる。
The driving force for operating the electrostatic actuator will be briefly described below with reference to FIG. In the following description, a case where four electrodes A, B, C, and D are provided is described. However, the number is not limited to four, and a stator provided with three stator electrodes or n stators is provided. The same driving force is applied to the mover 2 even when it is applied to the mover 3 from the stator electrode provided with the electrode.

【0064】駆動力、即ち、発生力(ここで、垂直方向
をFz、水平方向(進行方向)をFyと表す。)は、可
動子2の電極部3aと固定子3に設けた各電極A、B、
C、Dが共に厚さの無い平行平板導体電極であると考え
ると、下記式(式1)及び(式2)で表される。
The driving force, that is, the generated force (here, the vertical direction is represented by Fz and the horizontal direction (traveling direction) is represented by Fy) is determined by each electrode A provided on the electrode portion 3a of the mover 2 and the stator 3. , B,
Assuming that C and D are both parallel plate conductor electrodes having no thickness, they are expressed by the following equations (Equation 1) and (Equation 2).

【0065】[0065]

【数1】 (Equation 1)

【0066】ここでnは、可動子3に設けた可動子電極
部3aの数である。εは、可動子3と固定子2aに設け
た各電極A、B、C、D間の誘電率である。誘電率は、
真空の誘電率と前記可動子3の可動子電極部3aと固定
子2aに設けた各電極A、B、C、D間の物質の比誘電
率の積で表される。真空の誘電率はε0=8.85×10
-12[N/m]であり、比誘電率は、例えば、空気では約
1,電極の絶縁等に用いられるポリイミドでは約3であ
る。Sは、平行平板を構成する互いに対向して可動子電
極部3aと電極A、B、C、Dが構成する平行平板の対
向する部分の面積である。いま、図6に示すように対向
している電極部の幅(フォワード方向に沿った辺を幅と
する。)をw、奥行きをLとすると、S=w×Lの関係
がある。Vは、電極間に加える電圧を表している。ま
た、dは、互いの電極間の距離を表し、この距離dは、
図6では、GapGaに相当している。
Here, n is the number of the mover electrode portions 3a provided on the mover 3. ε is the dielectric constant between the electrodes A, B, C, D provided on the mover 3 and the stator 2a. The dielectric constant is
It is expressed by a product of a vacuum dielectric constant and a relative dielectric constant of a substance between the electrodes A, B, C, and D provided on the mover electrode portion 3a of the mover 3 and the stator 2a. The dielectric constant of vacuum is ε0 = 8.85 × 10
-12 [N / m], and the relative dielectric constant is, for example, about 1 for air and about 3 for polyimide used for insulating electrodes and the like. S is the area of the opposing portions of the movable plate electrode portion 3a and the parallel plates formed by the electrodes A, B, C, and D, which face each other and constitute the parallel plate. Now, as shown in FIG. 6, assuming that the width of the facing electrode portion (a side along the forward direction is a width) is w and the depth is L, there is a relationship of S = w × L. V represents a voltage applied between the electrodes. D represents the distance between the electrodes, and the distance d is
In FIG. 6, it corresponds to GapGa.

【0067】電極C及びDに電圧が印加されてアクティ
ブである状態において、上記の(式1)及び(式2)を
考察する。なお、ここで、電極Cのバックワード方向の
エッジ、即ち、左端が基準位置と定められ、これが原点
(0)に定められ、フォワード方向をプラス及びバック
ワード方向をマイナスに定めている。可動子電極部3a
の左端が電極Cの左端よりも左に位置されている状態、
即ち、変位Xが−L以上である場合には、可動子電極部
3a及び電極Cが互いに重なり合う関係でなく、互いに
対向する平行平板を構成しないことから、水平方向の発
生力Fyは、実質的にゼロとなる。
In a state where a voltage is applied to the electrodes C and D and the electrodes C and D are active, the above (Equation 1) and (Equation 2) will be considered. Here, the edge of the electrode C in the backward direction, that is, the left end is defined as a reference position, this is defined as the origin (0), the forward direction is defined as plus, and the backward direction is defined as minus. Mover electrode section 3a
Is located on the left side of the left end of the electrode C,
That is, when the displacement X is -L or more, the movable electrode portion 3a and the electrode C do not overlap each other and do not constitute parallel flat plates facing each other. To zero.

【0068】一方、図6に示すように可動子3の左端が
電極Cの左端に対して、マイナスのL幅分から原点
(0)までの範囲にある時には、即ち、変位Xが−Lか
ら0である場合には、その可動子3の位置によらず、水
平方向の発生力Fyは、一定となる。これは、(式2)
に水平方向の成分がないからである。また、さらに可動
子3の左端が、電極Cに対して、原点(0)からプラス
側にL幅分までの範囲にある時は、即ち、変位Xが0か
ら+L以下である場合には、発生力は、マイナス方向で
大きさは一定となる。これは、可動子3の深さ方向が発
生力に対しての影響、即ち、図6に示すように可動子電
極部3aの側面のテーパが付いた箇所と、固定子2aに
設けた各電極A、B、C、D間の相互で生じる作用の影
響を無視している為である。実際のアクチュエータ機構
では、それらの影響を考慮する必要はあるが上述した説
明では、説明の簡便化から無視している。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the left end of the mover 3 is within the range from the negative L width to the origin (0) with respect to the left end of the electrode C, that is, the displacement X is changed from -L to 0. In the case of, the generated force Fy in the horizontal direction is constant regardless of the position of the mover 3. This is (Equation 2)
Has no horizontal component. Further, when the left end of the mover 3 is within a range from the origin (0) to the plus side to the width L with respect to the electrode C, that is, when the displacement X is 0 to + L or less, The magnitude of the generated force is constant in the minus direction. This is because the depth direction of the mover 3 affects the generated force, that is, the tapered portion of the side surface of the mover electrode portion 3a as shown in FIG. This is because the influence of the mutual action between A, B, C, and D is ignored. In an actual actuator mechanism, it is necessary to consider those influences, but in the above description, it is ignored for the sake of simplicity.

【0069】図8には、上述した考察を基にした水平方
向の発生力Fyに関するグラフ、、、が示され
ている。このグラフは、有限要素法を用いて、可動子3
と固定子2aに設けた各電極A、B、C、Dとの位置関
係による発生力の変化を示している。縦軸は、フォワー
ド方向をプラスとする水平方向の発生力Fyを力(単位
[N])で表し、横軸は、可動子3と固定子2aに設け
た各電極A、B、C、Dとの位置関係、即ち、フォワー
ド方向をプラスとする変位値を表している。このグラフ
、、、、は、パラメータとして図6に示した
ギャップGaを取り、グラフは、ギャップGaが7.8
ミクロンの場合を、グラフは、ギャップGaが5.8
ミクロンの場合を、グラフは、ギャップGaが4.8
ミクロンの場合を、グラフは、ギャップGaが3.8
ミクロンの場合を示している。図8のグラフを得るため
の静電アクチュエータのサイズは、携帯電話等のモバイ
ル機器に適用する場合を想定してそのサイズが定められ
ている。例えば、Gapは、3.8μm〜7.8μm、Lは、2
8μm、wは、12μm、Phは、16μm、可動子3
に設けた可動子電極部3aの数は、94としている。
FIG. 8 is a graph showing the generated force Fy in the horizontal direction based on the above consideration. This graph shows the mover 3 using the finite element method.
3 shows changes in the generated force due to the positional relationship between the electrodes A, B, C, and D provided on the stator 2a. The vertical axis represents the generated force Fy in the horizontal direction with the forward direction being plus, expressed in force (unit [N]), and the horizontal axis represents the electrodes A, B, C, D provided on the mover 3 and the stator 2a. , Ie, a displacement value with the forward direction being plus. This graph takes the gap Ga shown in FIG. 6 as a parameter, and the graph shows that the gap Ga is 7.8.
In the case of microns, the graph shows that the gap Ga is 5.8.
In the case of microns, the graph shows that the gap Ga is 4.8.
In the case of microns, the graph shows that the gap Ga is 3.8.
The case of microns is shown. The size of the electrostatic actuator for obtaining the graph of FIG. 8 is determined on the assumption that the size is applied to a mobile device such as a mobile phone. For example, Gap is 3.8 μm to 7.8 μm, and L is 2 μm.
8 μm, w: 12 μm, Ph: 16 μm, mover 3
The number of the mover electrode portions 3a provided in is set to 94.

【0070】図8のグラフから明らかなように、水平方
向の発生力Fyは、可動子3の可動子電極部3aが電極
Cと重なり合う前後および離れる前後で徐々に変化して
いる事が分かる。なお、グラフから明らかなように水平
方向の発生力Fyは、0点と最大値を結ぶ正弦波波形に
置き代えることができる。なお、図8においては、固定
子電極に加えている電圧は、100Vでの算出値であ
る。図8に示されるグラフ及びこのグラフから考察した
結果によれば、Gapは、好ましくは、3〜10μmの範
囲、より好ましくは、3〜5μmの範囲であれば、効果
的に水平方向の発生力Fyを可動子3に与えることがで
きることが判明している。
As is clear from the graph of FIG. 8, the generated force Fy in the horizontal direction gradually changes before and after the mover electrode portion 3a of the mover 3 overlaps with the electrode C and before and after the mover electrode portion 3a separates. As is clear from the graph, the generated force Fy in the horizontal direction can be replaced with a sinusoidal waveform connecting the zero point and the maximum value. In FIG. 8, the voltage applied to the stator electrode is a value calculated at 100 V. According to the graph shown in FIG. 8 and the results considered from this graph, Gap is preferably in the range of 3 to 10 μm, more preferably in the range of 3 to 5 μm. It has been found that Fy can be provided to the mover 3.

【0071】[第2の実施形態]図9及び図10を参照
して、本発明に係る静電アクチュエータの第2の実施形
態について説明する。なお、図1に示した部分と同一の
部分については、同一符号を用いることにより重複説明
を省略する(以下、各図面の説明において同様とす
る)。
[Second Embodiment] A second embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. Note that the same portions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted (hereinafter, the same applies to the description of each drawing).

【0072】図9は、本実施形態に係る静電アクチュエ
ータの概略構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the electrostatic actuator according to the present embodiment.

【0073】ここで、可動子3の電極部3aの電極幅
(L)は固定子2aに設けられた各電極の電極幅(W
a)の1.5倍〜2.5倍、望ましくは1.5倍〜2.0倍となって
いる。
Here, the electrode width (L) of the electrode portion 3a of the mover 3 is equal to the electrode width (W) of each electrode provided on the stator 2a.
It is 1.5 to 2.5 times, preferably 1.5 to 2.0 times of a).

【0074】図に示すように、電極Aと電極Bに電圧を
印加すると、可動子3が固定子2a側に吸引され、電極
A,Bと可動子3の電極部3aとが重なりあうような作
用力が働く。続いて、電極Dに電圧を印加すると、可動
子3は固定子2b側に吸引される。さらに、電極Bと電
極Cに電圧を印加すると、電極Aと電極Bに電圧を印加
した際と同様に、可動子3は固定子2a側に吸引され、
可動子3の電極部3aは電極B,Cに重なり合うように
作用力を受ける。このように、電圧を電極A+B→電極
D→電極B+C→電極D→電極C+A→電極D→電極A
+B…と順次繰り返して印加することにより、可動子3
は微視的には上下振動をしながら、巨視的には第1の固
定子に配列された電極の配列方向(図中の右側)に駆動
される。また、電圧を加える順番を逆に(電極A+B→
電極D→電極A+C→電極D→電極C+B→電極D→電
極A+B…)すると、可動子3は巨視的には上記した方
向と反対方向(図中の左側)に駆動される。
As shown in the figure, when a voltage is applied to the electrodes A and B, the mover 3 is attracted to the stator 2a side, and the electrodes A and B and the electrode portion 3a of the mover 3 overlap. Acting force works. Subsequently, when a voltage is applied to the electrode D, the mover 3 is attracted to the stator 2b side. Further, when a voltage is applied to the electrodes B and C, the mover 3 is attracted to the stator 2a side in the same manner as when a voltage is applied to the electrodes A and B,
The electrode portion 3a of the mover 3 receives an acting force so as to overlap the electrodes B and C. Thus, the voltage is applied to the electrode A + B → electrode D → electrode B + C → electrode D → electrode C + A → electrode D → electrode A
+ B... Are sequentially and repeatedly applied.
Is vertically driven in a microscopic manner, and is macroscopically driven in the arrangement direction of the electrodes arranged on the first stator (right side in the figure). Also, reverse the order of applying the voltage (electrode A + B →
(Electrode D → electrode A + C → electrode D → electrode C + B → electrode D → electrode A + B...), The movable element 3 is macroscopically driven in the direction opposite to the above-mentioned direction (left side in the figure).

【0075】ここで、可動子3に設けられ電極部3aの
電極幅(L)を固定子2aに設けられた各電極の電極幅
(a)の1.5倍〜2.5倍、望ましくは1.5倍〜2.0倍に設定
する理由について図10を参照しつつ説明する。上側の
図10(a)にあるように、例えば電極Bと電極Cに電
圧を印加すると、可動子3の本来の進行方向(図中の右
側)とは反対方向(図中の左側)にも作用力が発生す
る。従って、反対方向の作用力を低減するためには、下
側の図10(b)にあるように可動子3の電極幅(L)
を小さくした方が良い。しかしながら、電極幅を小さく
し過ぎると、合計の電極面積が小さくなり、可動子3を
上下方向に駆動する作用力が低減するとともに、可動子
3に設けられる電極部3aを固定子2aの電圧が印加さ
れている2系統の電極のほぼ真ん中に位置させるための
位置決め力が不安定になると言うデメリットがある。従
って、これらを総合的に勘案し電磁場解析を行なった結
果、可動子の電極Eの電極幅(L)は、上記範囲とする
ことが望ましいとの知見が得られた。
Here, the electrode width (L) of the electrode portion 3a provided on the mover 3 is 1.5 to 2.5 times, preferably 1.5 to 2.0 times the electrode width (a) of each electrode provided on the stator 2a. The reason for setting the double will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10A on the upper side, for example, when a voltage is applied to the electrodes B and C, the moving direction of the mover 3 is also opposite to the original traveling direction (right side in the figure) (left side in the figure). Acting force is generated. Accordingly, in order to reduce the acting force in the opposite direction, as shown in FIG.
Should be smaller. However, if the electrode width is too small, the total electrode area becomes small, the acting force for driving the mover 3 in the vertical direction is reduced, and the voltage of the stator 2a is reduced by the electrode portion 3a provided on the mover 3. There is a demerit that the positioning force for positioning the two electrodes being applied almost in the middle is unstable. Therefore, as a result of conducting an electromagnetic field analysis in consideration of these factors, it was found that the electrode width (L) of the electrode E of the mover is preferably in the above range.

【0076】[第3の実施形態]図11及び図12を参
照して、本発明に係る静電アクチュエータの第3の実施
形態について説明する。
[Third Embodiment] A third embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0077】例えば、図1に示したように、固定子2a
の電極Aに電圧を印加すると、可動子3の電極Eと固定
子2aの電極Aとの間に発生する電場により、可動子3
は静電力(クーロン力)を受け、固定子2a側へ吸引さ
れる。この時、電極Aと可動子3の電極部3aが直接触
れると、電気的にショートとなり、瞬間的に電極が破壊
される現象が起きる。その為、電極Aと電極部3aの間
に絶縁破壊強度が十分ある誘電体膜4を設ける。ただ、
上記したように、従来の電圧印加方法においては、例え
ば固定子2a側の電極Aの近傍に設けた誘電体膜4が誘
電分極5を起こし、巨視的に見ると、固定子2aの表面
が陽極の電位を持ったかのように可動子3aに対して振
る舞う。その為、次の駆動シーケンスに制御を移して
も、良好に可動子3が電極Dを有する固定子2b側に駆
動されないという現象が起こる場合もあった。これは、
誘電分極5によって誘電体膜4の中に生じた電気的な偏
りによる影響である。誘電分極5により残余する電位は
少ないが、クーロン力は電極間の距離の2乗に反比例す
る為、いったん電極Eが電極Aに吸引され、電極間距離
が小さくなっている状態においては、残余した電位が小
さくても、それが可動子3に与える作用力は大きい。本
発明は、上記の悪影響を低減し、可動子3を良好に駆動
せしめる駆動シーケンスを実現するものである。
For example, as shown in FIG.
When a voltage is applied to the electrode A of the mover 3, the electric field generated between the electrode E of the mover 3 and the electrode A of the stator 2a causes
Receives electrostatic force (Coulomb force) and is attracted to the stator 2a side. At this time, if the electrode A and the electrode portion 3a of the mover 3 are in direct contact with each other, an electrical short circuit occurs, and a phenomenon occurs in which the electrode is instantaneously destroyed. Therefore, a dielectric film 4 having a sufficient dielectric breakdown strength is provided between the electrode A and the electrode portion 3a. However,
As described above, in the conventional voltage applying method, for example, the dielectric film 4 provided in the vicinity of the electrode A on the stator 2a side causes dielectric polarization 5, and when viewed macroscopically, the surface of the stator 2a Act on the mover 3a as if it had the potential of Therefore, even when the control is shifted to the next drive sequence, a phenomenon that the mover 3 is not properly driven toward the stator 2b having the electrode D may occur. this is,
This is the effect of the electrical bias generated in the dielectric film 4 due to the dielectric polarization 5. Although the potential remaining due to the dielectric polarization 5 is small, the Coulomb force is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes. Therefore, once the electrode E is attracted to the electrode A and the distance between the electrodes is reduced, the residual potential remains. Even if the potential is small, the acting force exerted on the mover 3 is large. The present invention realizes a drive sequence that reduces the adverse effects described above and drives the mover 3 satisfactorily.

【0078】本実施形態は、可動子3が電極Aに引かれ
ている状態から、次の駆動シーケンス、即ち電極Dに電
圧を印加する際に、固定子2aの電極Aに可動子3の電
極Eの電位と比べて低電位(可動子3の電位レベルをゼ
ロとすると、電極Aはマイナス電位)となるように電位
差を与えることにより、可動子3の固定子2aからの剥
離を良好とし、スムーズなアクチュエータ動作を実現さ
せるものである。これは、巨視的にみれば、固定子2a
の電極Aと対応する可動子3の電極Eとの間で、誘電体
膜4に残余した誘電分極5による電荷の偏りによる電界
と、新たに電極Aに加えた電位(電極Eの電位レベルよ
りも低位)と電極Eとの間に発生する電界とがそれぞれ
逆向きの電界となり、双方がうち消しあうためであると
説明出来る。微視的にみれば、誘電体膜4に残余した誘
電分極5による電荷の偏りが、新たに加えた電極Aへの
電位(電極Eの電位レベルよりも低位)による電界によ
って、解消される現象であると説明出来る。
In the present embodiment, when a voltage is applied to the electrode D from the state in which the mover 3 is pulled by the electrode A, the electrode A of the stator 2a is applied to the electrode A of the stator 2a. By giving a potential difference so as to be lower than the potential of E (the potential of the electrode A is minus potential when the potential level of the mover 3 is set to zero), the exfoliation of the mover 3 from the stator 2a is improved, This realizes a smooth actuator operation. This is a macroscopic view of the stator 2a
Between the electrode A of the movable element 3 and the corresponding electrode E of the mover 3, the electric field caused by the bias of the electric charge due to the dielectric polarization 5 remaining in the dielectric film 4, and the electric potential newly applied to the electrode A (from the electric potential level of the electrode E). It can be explained that the electric field generated between the electrode E and the electrode E is an electric field in the opposite direction, and both of them cancel each other out. When viewed microscopically, the bias of the charges caused by the dielectric polarization 5 remaining in the dielectric film 4 is eliminated by the electric field due to the newly applied potential to the electrode A (lower than the potential level of the electrode E). Can be explained.

【0079】図11(a)及び(b)に示されるように
アクチュエータ機構を動作させるには、図12(a)か
ら(f)に示すような電圧信号がスイッチング回路40
から各電極に印加される。ここで、図12(a)、
(b)、(c)は、それぞれ電極A、B、Cに印加され
る信号電圧のタイミングチャートを示し、図12(d)
は、固定子電極Dに印加される信号電圧のタイミングチ
ャートを示し、また、図12(e)は、可動子電極Eに
印加される電圧を示している。図12(e)に示される
可動子電極Eに印加される電圧は、接地電位であり、図
12(d)に示される固定子電極Dに印加される信号電
圧のローレベルLが接地電位であるに対してハイレベル
Hは、高い電位となっている。また、図12(a)、
(b)、(c)に示される電極A、B、Cに印加される
信号電圧のハイレベルHは、高い電位であるに対して、
そのローレベルLは、マイナス電位に定められ、その中
間レベルは、接地電位となっている。従って、図12
(a)、(b)、(c)に示されるハイレベルHで可動
子電極部3aが吸引力によって電極A、B、Cに引き付
けられ、ローレベルLで可動子電極部3aが電極A、
B、Cから反発力によって分離されることとなる。そし
て、中間レベルで可動子電極部3aは電極A、B、Cか
ら何らの作用も受けないこととなる。
In order to operate the actuator mechanism as shown in FIGS. 11A and 11B, a voltage signal as shown in FIGS.
Is applied to each electrode. Here, FIG.
(B) and (c) show timing charts of signal voltages applied to the electrodes A, B and C, respectively, and FIG.
Shows a timing chart of a signal voltage applied to the stator electrode D, and FIG. 12E shows a voltage applied to the mover electrode E. The voltage applied to the mover electrode E shown in FIG. 12E is the ground potential, and the low level L of the signal voltage applied to the stator electrode D shown in FIG. On the other hand, the high level H has a high potential. FIG. 12 (a),
The high level H of the signal voltage applied to the electrodes A, B, and C shown in (b) and (c) is a high potential,
The low level L is set to a negative potential, and the intermediate level is a ground potential. Therefore, FIG.
At a high level H shown in (a), (b), and (c), the mover electrode section 3a is attracted to the electrodes A, B, and C by a suction force, and at a low level L, the mover electrode section 3a is moved to the electrode A,
B and C are separated by repulsive force. Then, at the intermediate level, the mover electrode section 3a does not receive any action from the electrodes A, B, and C.

【0080】尚、可動子電極部3aの電位がいわゆる浮
かした状態、即ち、電気的に接地されないフロート状態
であっても良い。また、可動子電極部3aへの静電吸引
力が効果的に働く様に、可動子3の近傍に接地されたダ
ミーの電極を設けても良い。また、図11(a)及び
(b)に示される実施形態においては、固定子2a側に
誘電体膜を設けているが、図13(a)及び(b)に示
されに示されるように、誘電体膜4は、可動子3側に設
けられても良い。この図13(a)及び(b)に示され
アクチュエータも同様に図12(a)から12(f)に
示すような電圧信号がスイッチング回路40から各電極
に印加されることによって動作される。
The movable element electrode portion 3a may be in a so-called floating state, that is, in a floating state in which the potential is not electrically grounded. Further, a dummy electrode grounded may be provided in the vicinity of the mover 3 so that the electrostatic attraction force to the mover electrode portion 3a works effectively. Further, in the embodiment shown in FIGS. 11A and 11B, a dielectric film is provided on the stator 2a side, but as shown in FIGS. 13A and 13B. The dielectric film 4 may be provided on the mover 3 side. Similarly, the actuators shown in FIGS. 13A and 13B are operated by applying voltage signals as shown in FIGS. 12A to 12F from the switching circuit 40 to each electrode.

【0081】[第4の実施形態]図14及び図15を参
照して、本発明に係る静電アクチュエータの第4の実施
形態について説明する。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0082】本実施形態に係る静電アクチュエータは、
その可動子3の形状に特徴を有する。図14に示すよう
に、可動子3の持つ面の内、固定子に設けた電極部と対
向する部分の面にある一定のピッチで電極部6を設け
る。また、巨視的にみた際の静電アクチュエータの駆動
方向に垂直な面に、必要な光学特性を満足したレンズ面
(光学素子面)7を少なくとも1面設ける。図14にお
いては、図面上側にレンズ面7が来ているが、これに加
えて、図面では隠れている上部のレンズ面7と反対側の
下部にもレンズ面を設けてもかまわない。このレンズ面
7と静電アクチュエータを構成する電極部6を備えた可
動子3は、例えば、ガラスモールド技術にて製作する。
即ち、レンズ面7は可動子3と一体を成し、可動子3の
一面がレンズ面を成す構成となる。
The electrostatic actuator according to the present embodiment
The shape of the mover 3 is characteristic. As shown in FIG. 14, the electrode portions 6 are provided at a constant pitch on a portion of the surface of the mover 3 facing the electrode portion provided on the stator. Also, at least one lens surface (optical element surface) 7 that satisfies necessary optical characteristics is provided on a surface perpendicular to the driving direction of the electrostatic actuator when viewed macroscopically. In FIG. 14, the lens surface 7 is located on the upper side of the drawing. In addition, a lens surface may be provided on the lower side opposite to the upper lens surface 7 which is hidden in the drawing. The mover 3 including the lens surface 7 and the electrode portion 6 constituting the electrostatic actuator is manufactured by, for example, glass molding technology.
That is, the lens surface 7 is integral with the mover 3, and one surface of the mover 3 forms a lens surface.

【0083】静電アクチュエータとして駆動するように
電極部6をどのように製作するかを、図15を参照しつ
つ説明する。まず、ガラスモールド技術等で図15に示
すような可動子形状を製作する。次に、レンズ面7が上
側を向いた状態で可動子3を設置する。金属プレート等
のジグに設置面を接触させて固定したのち、可動子3に
導体材料を被膜する。被膜する方法としては、スパッタ
や蒸着および塗布を用いる。これにより、ジグ等に接触
した1面を除き、それ以外の5面に導電体による被膜を
行なう。続いて、静電吸引力を利用したレジスト塗布方
法(スプレー方式)等を用いて、同じ姿勢のままで、レ
ジストの塗布を行なう。これにより、ジグ等に接触した
1面を除き、それ以外の5面にレジストによる被膜を行
なう。ここで、可動子3をジグ等より取り外し、可動子
を電極パターニング用のジグに取り付ける。この電極パ
ターニング用のジグとは、可動子を納める事が出来る穴
を持ち、電極を設ける面と電極パターニング用のジグの
表面がほぼ同一の高さとなる様に穴の深さが設定してあ
る(図示省略)。また、可動子は、前述の穴にバネ等の
機械的な押しつけ方式もしくは負圧による吸引方式によ
り、電極パターニング用のジグにしっかりと固定されて
いる。なお、電極パターニング用のジグには、可動子3
を1度に複数個取り付けてもかまわない(その為には、
複数の穴を設ける)。続いて、レジストが塗布された面
に対して、写真転写方式を利用したパターン転写(いわ
ゆるフォトファブリケーション技術)を行ない、レジス
トの感光工程を実施する。続いて、レジスト部のエッチ
ング、金属部のエッチングを経て、必要箇所について導
電性材料によるパターニングが行われる。なお、この
際、導電性材料としては、透明(例えばITO等の材料
を利用する)であっても、非透明であってもかまわな
い。透明な場合には、前記の工程にて可動子の製作は完
了である。非透明である場合は、前記工程において、エ
ッチング工程の前に、一度可動子を電極パターニング用
のジグより取り外し、レンズ面を上側にして、再度電極
パターニング用のジグに設置する。続いて、レンズ面の
みの導電性材料を除去する光学マスク(半導体プロセス
では一般にレチクルと呼ばれる)を用いて、写真転写方
式を利用したパターン転写(いわゆるフォトファブリケ
ーション技術)を行ない、レジストの感光工程を実施す
る。その後に前記と同様にレジスト部のエッチング、金
属部のエッチングを経ることにより、可動子3が完成す
る。
How the electrode section 6 is manufactured so as to be driven as an electrostatic actuator will be described with reference to FIG. First, a mover shape as shown in FIG. 15 is manufactured by glass molding technology or the like. Next, the mover 3 is installed with the lens surface 7 facing upward. After the installation surface is brought into contact with a jig such as a metal plate and fixed, the mover 3 is coated with a conductive material. Sputtering, vapor deposition, and coating are used as a method of coating. As a result, the conductive film is formed on the other five surfaces except for one surface in contact with the jig or the like. Subsequently, the resist is applied in the same posture by using a resist applying method (spray method) utilizing electrostatic attraction. As a result, a resist film is formed on the other five surfaces except for one surface that has come into contact with the jig or the like. Here, the mover 3 is detached from the jig or the like, and the mover is attached to the electrode patterning jig. The jig for electrode patterning has a hole for accommodating the mover, and the depth of the hole is set so that the surface on which the electrode is provided and the surface of the jig for electrode patterning are approximately the same height. (Not shown). The mover is firmly fixed to the electrode patterning jig by a mechanical pressing method such as a spring or the like or a suction method using negative pressure. The jig for electrode patterning includes a movable element 3
May be attached at one time (for that purpose,
Provide multiple holes). Subsequently, pattern transfer (a so-called photo fabrication technique) using a photo transfer method is performed on the surface on which the resist is applied, and a resist exposure step is performed. Subsequently, a necessary portion is patterned with a conductive material through etching of a resist portion and etching of a metal portion. At this time, the conductive material may be transparent (for example, a material such as ITO is used) or non-transparent. If it is transparent, the mover is completed in the above steps. If it is non-transparent, before the etching step, the mover is once removed from the jig for electrode patterning in the above-described step, and the movable element is placed on the jig for electrode patterning again with the lens surface facing upward. Subsequently, using an optical mask (generally called a reticle in a semiconductor process) for removing the conductive material only on the lens surface, pattern transfer using a photo transfer method (so-called photo fabrication technology) is performed, and a resist exposure process is performed. Is carried out. Thereafter, the mover 3 is completed by etching the resist portion and the metal portion in the same manner as described above.

【0084】なお、可動子3の電極部6は、梯子形状の
パターニングを行った部分を含め、側面の4面の電極が
すべて、レンズ面の側部を介して、電気的につながって
いる。なお、梯子状の電極部6を設けたのと同じ効果を
得るために、その面の表面に凹凸形状(そのピッチを梯
子状の電極と同じとする。)を設け、全面を導電性材料
で皮膜してもかまわない。
In the electrode section 6 of the mover 3, all the electrodes on the four side surfaces, including the portion where the ladder-shaped patterning is performed, are electrically connected via the side of the lens surface. In order to obtain the same effect as that of providing the ladder-shaped electrode portion 6, an uneven shape (the pitch is assumed to be the same as that of the ladder-shaped electrode) is provided on the surface thereof, and the entire surface is made of a conductive material. It can be coated.

【0085】また、梯子状の電極部6を設けた面の一部
には、可動子3が固定子に設けた電極と直接に接触しな
いように、梯子状電極を設けない領域8を設けてもかま
わない。図16(a)及び(b)に示すように、かかる
領域8に対応する固定子電極の表面に、微小な高さ(但
し、設けた電極の厚さよりも高い)のストッパー10を
設け、そのストッパー10と前記領域8とが摺動するよ
うにすれば、可動子の電極部と固定子の電極が接触する
のを防ぐことができる。なお、図17(a)及び(b)
に示すように、接触を防ぐ為のストッパー10は可動子
3側に設けてもかまわない。
Further, a region 8 where no ladder-like electrode is provided is provided on a part of the surface on which the ladder-like electrode portion 6 is provided so that the mover 3 does not directly contact the electrode provided on the stator. It doesn't matter. As shown in FIGS. 16A and 16B, a stopper 10 having a minute height (however, higher than the thickness of the provided electrode) is provided on the surface of the stator electrode corresponding to the region 8. If the stopper 10 and the region 8 slide, it is possible to prevent the electrode portion of the mover from coming into contact with the electrode of the stator. Note that FIGS. 17A and 17B
As shown in (1), a stopper 10 for preventing contact may be provided on the mover 3 side.

【0086】以上説明したような製造方法により、可動
子を製造することにより、量産性に富みかつ安価な静電
アクチュエータを実現することが可能となる。
By manufacturing the mover by the manufacturing method described above, it is possible to realize an inexpensive electrostatic actuator which is rich in mass productivity and inexpensive.

【0087】[第5の実施形態]図18を参照して、本
発明に係る静電アクチュエータの第5の実施形態につい
て説明する。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0088】図18は、本実施形態に係る静電アクチュ
エータの構成方法を示したものである。固定子2は、少
なくとも2つの分割部品2c,2dから構成される。例
えば2つに分割した場合、一方には3系統の電極を備
え、もう一方には1系統の一様な電極を備える。2つの
分割部品2c,2dを機械的に押しつけて、側面等を接
着することにより、可動子3よりもある一定の距離分だ
け大きな隙間を持った電極間距離を備えた固定子2を製
作する。その際、可動子3は予め中に挿入しておき、2
つの分割部品を接着することにより、静電アクチュエー
タとして完成させる。なお、高い精度を備えた固定子2
は例えば型成型により実現する。ポンチもしくはプレス
加工により加工する方向が1軸である形状となるよう
に、固定子2を分割し、高い精度を備えた電極間距離を
実現する。なお、図18では、一様な電極Dを備えた固
定子2cが型成型部品となっているが、3系統の電極を
備えた固定子を型成型部品と、逆に入れ替えてもかまわ
ない。
FIG. 18 shows a method of configuring the electrostatic actuator according to the present embodiment. The stator 2 includes at least two divided parts 2c and 2d. For example, when divided into two, one is provided with three systems of electrodes and the other is provided with one system of uniform electrodes. By mechanically pressing the two divided parts 2c and 2d and bonding the side surfaces and the like, the stator 2 having an inter-electrode distance having a gap larger than the mover 3 by a certain distance is manufactured. . At that time, the mover 3 is inserted in advance in advance and 2
By bonding the two divided parts, an electrostatic actuator is completed. In addition, the stator 2 with high accuracy
Is realized, for example, by molding. The stator 2 is divided so that the direction processed by punching or pressing is uniaxial, and a highly accurate inter-electrode distance is realized. In FIG. 18, the stator 2c provided with the uniform electrode D is a molded part, but the stator provided with three types of electrodes may be replaced with the molded part.

【0089】[第6の実施形態]図19乃至図21を参
照して、本発明に係る静電アクチュエータの第6の実施
形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る静
電アクチュエータを構成する固定子の構造に関するもの
である。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment relates to a structure of a stator constituting an electrostatic actuator according to the present invention.

【0090】図19は、固定子2の構造および電極A〜
Cの取り出し形態を示したもので、固定子2を構成する
基板11の平面図と、そのA−A断面図及びB−B断面
図である。固定子用の基板11の図示しない可動子と対
向する面上に3系統の電極A〜Cが形成されている。基
板11にはガラスあるいは表面にシリコン酸化膜などの
絶縁膜が形成されたシリコン基板が用いられる。ここで
は、3系統の電極が4段分図示されている。電極Aと電
極Cはそれぞれの配線と共に櫛形状にかみ合わさるよう
に配置されている。電極Aと電極Cの間に電極Bが配置
され、B電極からの配線は電極Aからの配線の上に設け
られる絶縁膜を経由して電極Aの配線の外側に取り出さ
れている。それぞれの配線は各電極が形成された面側か
ら取り出される。
FIG. 19 shows the structure of the stator 2 and the electrodes A to
FIG. 3 shows a take-out form of C, and is a plan view of a substrate 11 constituting a stator 2 and its AA cross-sectional view and BB cross-sectional view. Three electrodes A to C are formed on a surface of the stator substrate 11 facing a movable element (not shown). As the substrate 11, glass or a silicon substrate having a surface on which an insulating film such as a silicon oxide film is formed is used. Here, three lines of electrodes are illustrated for four stages. The electrodes A and C are arranged so as to mesh with each other in a comb shape. The electrode B is arranged between the electrode A and the electrode C, and the wiring from the B electrode is taken out of the wiring of the electrode A via an insulating film provided on the wiring from the electrode A. Each wiring is taken out from the surface side on which each electrode is formed.

【0091】次に、図20を参照しつつ固定子の製造工
程について説明する。
Next, the manufacturing process of the stator will be described with reference to FIG.

【0092】まず、基板11上に電極Aと配線部、電極
Cと配線部、電極Bと電極Aの配線部の外側に位置する
電極Bの配線部とがAlなどの金属材料12で形成される
(図20(a)参照)。その上に絶縁膜13が形成さ
れ、電極Aの配線部の外側に位置するB電極の配線部と
B電極を結線するためのスルーホール14が、A電極の
配線部の外側に位置するB電極の配線部とB電極の所定
の位置に形成される(図20(b)参照)。絶縁膜とし
ては、酸化シリコンや窒化シリコン、あるいはポリイミ
ドなどをプロセスに応じて用いることができる。次い
で、電極Aの配線部の外側に位置する電極Bの配線部と
電極Bを結線する配線15が形成される(図20(c)
参照)。更に、必要に応じて電極Aの配線部の外側に位
置するB電極の配線部とB電極を結線する配線15の上
に絶縁膜16が形成される(図20(d)参照)。
First, an electrode A and a wiring portion, an electrode C and a wiring portion, and an electrode B and a wiring portion of an electrode B located outside the wiring portion of the electrode A are formed of a metal material 12 such as Al on the substrate 11. (See FIG. 20A). An insulating film 13 is formed thereon, and a through-hole 14 for connecting the wiring portion of the B electrode located outside the wiring portion of the electrode A and the B electrode is formed on the B electrode located outside the wiring portion of the A electrode. (See FIG. 20 (b)). As the insulating film, silicon oxide, silicon nitride, polyimide, or the like can be used depending on the process. Next, the wiring 15 connecting the electrode B and the wiring part of the electrode B located outside the wiring part of the electrode A is formed (FIG. 20C).
reference). Further, if necessary, an insulating film 16 is formed on the wiring 15 connecting the B electrode and the wiring part of the B electrode located outside the wiring part of the electrode A (see FIG. 20D).

【0093】ここでは、電極Bの配線部と電極Bを結線
する配線は電極Aの配線の上側に形成されているが、逆
に下側に形成されてもよい。また、ここでは絶縁膜上に
電極Bの配線部と電極Bを結線する配線形成したが、ワ
イアボンディングを行なってもよい。
Here, the wiring connecting the electrode B and the electrode B is formed above the wiring of the electrode A, but may be formed below the wiring of the electrode A. Further, here, a wiring for connecting the wiring portion of the electrode B and the electrode B is formed on the insulating film, but wire bonding may be performed.

【0094】なお、ここでは固定子を構成する基板11
上に3系統の電極を形成する場合について説明したが、
本発明はこの場合にかぎられず、例えば、図21に示す
ように基板11上に4系統の電極A〜Dを設けるように
しても良い。
Here, the substrate 11 constituting the stator is
Although the case where three types of electrodes are formed has been described above,
The present invention is not limited to this case. For example, four electrodes A to D may be provided on the substrate 11 as shown in FIG.

【0095】[第7の実施形態]図22を参照して、本
発明に係る静電アクチュエータの第7の実施形態につい
て説明する。本実施形態も、本発明に係る静電アクチュ
エータを構成する固定子の構造に関するものである。
[Seventh Embodiment] A seventh embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to the structure of the stator constituting the electrostatic actuator according to the present invention.

【0096】図22は、固定子2の構造および電極A〜
Cの取り出し形態を示したもので、固定子2を構成する
基板11の平面図と、そのA−A断面図及びB−B断面
図である。上記した第6の実施形態と異なるのは、それ
ぞれの配線を各電極が形成された面ではなく、基板11
の裏面から取り出している点である。図に示すように、
配線取り出し部分に相当する箇所にはスルーホール17
が開けられ、基板に裏面に配線が取り出されている。
FIG. 22 shows the structure of the stator 2 and the electrodes A to
FIG. 3 shows a take-out form of C, and is a plan view of a substrate 11 constituting a stator 2 and its AA cross-sectional view and BB cross-sectional view. The difference from the sixth embodiment described above is that each wiring is not formed on the surface on which each electrode is formed, but on the substrate 11.
Is taken out from the back surface of As shown in the figure,
A through hole 17 is provided at a portion corresponding to the wiring take-out portion.
Is opened, and the wiring is taken out on the back surface of the substrate.

【0097】[第8の実施形態]図23を参照して、本
発明に係る静電アクチュエータの第8の実施形態につい
て説明する。本実施形態も、本発明に係る静電アクチュ
エータを構成する固定子の構造に関するものである。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to the structure of the stator constituting the electrostatic actuator according to the present invention.

【0098】図23は、固定子2の構造および電極A〜
Cの取り出し形態を示したもので、固定子2を構成する
基板11の平面図、そのA−A断面図及びB−B断面
図、及び基板11の裏面図である。この実施形態の特徴
は各電極がそれぞれ結線される前に基板裏面に取り出さ
れている点である。基板11の可動子と対向する面には
電極が、基板裏面には各電極を結線するための配線が形
成され、スルーホール18を経由して両者が結線されて
いる。
FIG. 23 shows the structure of the stator 2 and the electrodes A to
FIG. 4 shows a take-out form of C, and is a plan view, a cross-sectional view taken along line AA and a cross-sectional view taken along line BB of a substrate 11 constituting a stator 2, and a rear view of the substrate 11. The feature of this embodiment is that each electrode is taken out on the back surface of the substrate before being connected. Electrodes are formed on the surface of the substrate 11 facing the mover, and wires for connecting the electrodes are formed on the back surface of the substrate, and both are connected via the through holes 18.

【0099】[第9の実施形態]図24乃至図26を参
照して、本発明に係る静電アクチュエータの第9の実施
形態について説明する。本実施形態も、本発明に係る静
電アクチュエータを構成する固定子の構造に関するもの
である。
[Ninth Embodiment] A ninth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment also relates to the structure of the stator constituting the electrostatic actuator according to the present invention.

【0100】図24及び図25は、固定子2の構造およ
び電極A〜Cの取り出し形態を示したもので、それぞれ
固定子2の一部を構成する基板11a,11bの平面
図、そのA−A断面図及びB−B断面図、及び基板11
a,11bの裏面図である。この実施形態の特徴は、図
24及び図25に示した配線が形成された基板11が接
合された接合基板を用いている点にある。構造的には、
図26に示すように、図24に示した各電極が形成され
た基板11aと図25に示したスルーホールが形成され
た基板11bがはり合わされ一体化した構造である。
FIGS. 24 and 25 show the structure of the stator 2 and the manner in which the electrodes A to C are taken out. FIGS. 24 and 25 are plan views of substrates 11a and 11b constituting a part of the stator 2, respectively. A sectional view, BB sectional view, and substrate 11
It is a rear view of a and 11b. The feature of this embodiment resides in that a bonded substrate to which the substrate 11 having the wirings shown in FIGS. 24 and 25 is bonded is used. Structurally,
As shown in FIG. 26, the substrate 11a having the electrodes shown in FIG. 24 and the substrate 11b having the through holes shown in FIG. 25 are bonded together and integrated.

【0101】次に、この実施形態の加工プロセスを説明
する。まず、基板11aの裏面側に上記した第8の実施
形態と同様に各電極を結線するための配線とスルーホー
ルが形成される。但し、この面は基板11bと接合する
面であるので、配線部分は図のように予め加工した凹部
に形成している。また、スルーホールは貫通している必
要はなく、後工程で研磨した時に貫通する深さでよい。
次いで、基板11aと基板11bを接合する。この基板
の接合は、シリコンとガラスの場合は陽極接合法、シリ
コン同士の場合は水ガラス法など基板の種類に応じた方
法で行うことができる。接合する基板11bには予めス
ルーホールや配線取り出しのための配線が形成されてい
てもよい。接合した基板11は、基板11a側を研磨で
所定の厚さまで薄くする。この時、スルーホールは貫通
していることが必要である。次いで、基板11aの研磨
した面に各電極と配線を形成して基板11aの裏面側の
配線と結線する。更に、基板11b側に予めスルーホー
ルや配線取り出しのための配線が形成されていない場合
は、これらの形成を行ない、更に基板11aと基板11
bの配線の結線を行なうことによって固定子2が完成す
る。この手法を用いることにより、基板11aに設ける
スルーホールの深さ加工が小さくてすむというプロセス
上のメリットがある。また、スルーホールの加工におい
ては、一般的に等方的な加工(つまりある一定の深さ方
向に加工を行なおうとしたら、それと同じ量だけ横方向
にも加工されることを指す)となる。そうなると、スル
ーホールを貫通させるべき基板の厚さより、開けること
が出来るスルーホールの孔径(φ)に制約が生じ、スル
ーホール同士を近接する際の限界が生じる。この制約
が、基板11aの表面に設けた可動子の電極と対応した
電極の配置ピッチを微細にする際の妨げとなる。本実施
形態の手法を用いることにより、この基板11の表面電
極の微細化に対応出来るという著しい効果が期待でき
る。なお、本説明では、基板11aの表に設けた表面電
極の配線を基板11aの裏面に設けているが、この配線
部は基板11bの表面に設けても構わない。
Next, the working process of this embodiment will be described. First, wires and through holes for connecting the respective electrodes are formed on the back side of the substrate 11a in the same manner as in the above-described eighth embodiment. However, since this surface is a surface to be joined to the substrate 11b, the wiring portion is formed in a recess processed in advance as shown in the figure. Further, the through hole does not need to penetrate, and may have a depth penetrating when polished in a later step.
Next, the substrate 11a and the substrate 11b are joined. The bonding of the substrates can be performed by a method according to the type of the substrate, such as an anodic bonding method in the case of silicon and glass and a water glass method in the case of silicon. A through hole or a wiring for taking out a wiring may be formed in advance on the substrate 11b to be joined. In the bonded substrate 11, the substrate 11a side is thinned to a predetermined thickness by polishing. At this time, it is necessary that the through hole penetrates. Next, each electrode and wiring are formed on the polished surface of the substrate 11a, and are connected to the wiring on the back surface side of the substrate 11a. Further, if through holes and wires for taking out wires are not formed in advance on the substrate 11b side, these are formed, and the substrates 11a and 11
The stator 2 is completed by connecting the wiring b. By using this method, there is an advantage in the process that the depth processing of the through hole provided in the substrate 11a can be small. In the processing of through holes, generally, isotropic processing (that is, if processing is performed in a certain depth direction, the processing is performed in the horizontal direction by the same amount). . In that case, the hole diameter (φ) of the through-hole that can be opened is restricted by the thickness of the substrate through which the through-hole is to be penetrated, and a limit is imposed when the through-holes come close to each other. This restriction hinders a fine arrangement pitch of the electrodes corresponding to the electrodes of the mover provided on the surface of the substrate 11a. By using the method of the present embodiment, a remarkable effect of being able to cope with miniaturization of the surface electrode of the substrate 11 can be expected. In the present description, the wiring of the surface electrode provided on the front surface of the substrate 11a is provided on the back surface of the substrate 11a, but this wiring portion may be provided on the surface of the substrate 11b.

【0102】[第10実施形態]図27を参照して、本
発明に係る静電アクチュエータの第10の実施形態につ
いて説明する。本実施形態も、本発明に係る静電アクチ
ュエータを構成する固定子の構造に関するものである。
[Tenth Embodiment] A tenth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to the structure of the stator constituting the electrostatic actuator according to the present invention.

【0103】図27は、固定子2の構造および電極A〜
Cの取り出し形態を示したもので、それぞれ固定子2を
構成する基板11の平面図、そのA−A断面図及びB−
B断面図、及び基板11の裏面図である。
FIG. 27 shows the structure of the stator 2 and the electrodes A to
FIG. 3 shows a take-out form of C, a plan view of a substrate 11 constituting the stator 2, a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of B and a rear view of the substrate 11.

【0104】本実施形態の特徴は、固定子2の基板11
にSOI基板を用い、各電極がバルクシリコンから構成
される点である。SOI基板11の片面に、各電極とな
るシリコン構造体19がDRIE装置などを用いて形成
されている。シリコン構造体の表面には絶縁膜を形成し
てもよい。
This embodiment is characterized in that the substrate 11 of the stator 2
Is that an SOI substrate is used for each, and each electrode is made of bulk silicon. On one surface of the SOI substrate 11, a silicon structure 19 serving as each electrode is formed using a DRIE device or the like. An insulating film may be formed on the surface of the silicon structure.

【0105】基板裏面には、電極を取り出すためのスル
ーホール20が開けられ、電極となるシリコン構造体と
の結線や配線の取り出しが行なわれている。
A through hole 20 for taking out an electrode is formed on the back surface of the substrate, and connection with a silicon structure to be an electrode and wiring are taken out.

【0106】次に、本実施形態の変形例について説明す
る。本変形例の構造は図27に示したものとほぼ同様
で、各電極がシリコン構造体ではなくNiに代わってい
る点で異なる。
Next, a modification of this embodiment will be described. The structure of this modification is almost the same as that shown in FIG. 27, and differs in that each electrode is replaced with Ni instead of a silicon structure.

【0107】本変形例の製造工程について説明する。ま
ず、酸化したシリコン基板にめっきのシード層となる金
属層を形成する。その基板の上に、厚膜レジストの露光
・現像プロセスを行ない、電極構造体を形成するための
型構造を形成する。次に、電界めっき法で電極構造体と
なるNi層を形成する。その後、厚膜レジスト層を除去
し、絶縁膜をコートすると電極構造体が完成する。この
製造工程では、必要に応じて調整工程(例えば研磨)を
行なう。なお、基板の裏面は本実施形態と同様に電極を
取り出すためのスルーホールが開けられ、電極構造体と
の結線や配線の取り出しが行なわれる。
The manufacturing process of this modification will be described. First, a metal layer serving as a seed layer for plating is formed on an oxidized silicon substrate. On the substrate, an exposure and development process of a thick film resist is performed to form a mold structure for forming an electrode structure. Next, a Ni layer serving as an electrode structure is formed by electroplating. After that, the thick film resist layer is removed, and an insulating film is coated to complete the electrode structure. In this manufacturing process, an adjusting process (for example, polishing) is performed as necessary. A through hole for taking out an electrode is formed on the back surface of the substrate in the same manner as in the present embodiment, so that connection to the electrode structure and wiring are taken out.

【0108】[第11の実施形態]図28を参照して、
本発明にかかる静電アクチュエータを利用した応用例に
ついて説明する。
[Eleventh Embodiment] Referring to FIG.
An application example using the electrostatic actuator according to the present invention will be described.

【0109】本発明にかかる静電アクチュエータは、駆
動特性に優れることから、小型カメラの焦点調節機構と
しての利用に適している。
The electrostatic actuator according to the present invention is suitable for use as a focus adjusting mechanism of a small camera because of its excellent driving characteristics.

【0110】図28は、本発明にかかる静電アクチュエ
ータを搭載した小型カメラのモジュール部分を示したも
ので、基板21上には、CMOSもしくはCCD等の撮
像素子があり、その上に静電アクチュエータ22が設け
られている。ここで、静電アクチュエータを構成する可
動子は上記したレンズ一体型のものが用いられる。ま
た、基板21上には静電アクチュエータの駆動を制御す
るためのDSP等のICが搭載されている。
FIG. 28 shows a module portion of a small camera on which the electrostatic actuator according to the present invention is mounted. An image sensor such as a CMOS or a CCD is provided on a substrate 21 and an electrostatic actuator is provided thereon. 22 are provided. Here, the above-mentioned lens-integrated type is used as the mover constituting the electrostatic actuator. An IC such as a DSP for controlling driving of the electrostatic actuator is mounted on the substrate 21.

【0111】かかるカメラモジュールは、携帯電話やデ
ジタルカメラ等のカメラユニットとして用いられる。
The camera module is used as a camera unit of a mobile phone, a digital camera, or the like.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安価でかつ量産性にも対応した静電アクチュエータ及び
その駆動方法を提供することが出来る。また、かかる静
電アクチュエータを利用した小型のカメラモジュールを
併せて提供することが出来る。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an inexpensive electrostatic actuator that is compatible with mass productivity and a method of driving the same. Also, a small camera module using such an electrostatic actuator can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る静電アクチュエータの第1の実施
形態(3系統)を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment (three systems) of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図2】(a)から(e)は、図1に示した静電アクチ
ュエータの電極に印加される電圧信号を示すタイミング
チャート。
FIGS. 2A to 2E are timing charts showing voltage signals applied to electrodes of the electrostatic actuator shown in FIG.

【図3】(a)から(e)は、図1に示した第1の実施
形態の変形例に係る静電アクチュエータの駆動方法を説
明する為の動作説明図。
FIGS. 3 (a) to 3 (e) are operation explanatory diagrams for explaining a method of driving an electrostatic actuator according to a modification of the first embodiment shown in FIG. 1;

【図4】(a)から(e)は、図3(a)から(e)に
示した駆動方法に係る静電アクチュエータの電極に印加
される電圧信号を示すタイミングチャート。
FIGS. 4A to 4E are timing charts showing voltage signals applied to the electrodes of the electrostatic actuator according to the driving method shown in FIGS. 3A to 3E.

【図5】本発明に係る静電アクチュエータの第2の実施
形態を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図6】本発明に係る静電アクチュエータの第2の実施
形態における可動子の電極幅に関する説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram relating to an electrode width of a mover in a second embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図7】(a)から(e)は、図5及び図6に示した静
電アクチュエータの電極に印加される電圧信号を示すタ
イミングチャート。
FIGS. 7A to 7E are timing charts showing voltage signals applied to the electrodes of the electrostatic actuator shown in FIGS. 5 and 6. FIG.

【図8】図5及び図6に示した静電アクチュエータにお
けるギャップをパラメータとした変位と可動子に与えら
れる駆動力との関係を示すグラフである。
8 is a graph showing a relationship between displacement using a gap as a parameter in the electrostatic actuator shown in FIGS. 5 and 6, and a driving force applied to a mover.

【図9】本発明に係る静電アクチュエータの更に他の変
形実施形態を概略的に示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing still another modified embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図10】(a)及び(b)は、本発明に係る静電アク
チュエータにおける説明図である。
FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図11】(a)及び(b)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第3の実施形態(固定子に誘電体膜)を示
す図。
FIGS. 11A and 11B are views showing a third embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention (the stator is a dielectric film).

【図12】図11に示された静電アクチュエータの電極
に印加される電圧信号を示すタイミングチャート。
FIG. 12 is a timing chart showing voltage signals applied to electrodes of the electrostatic actuator shown in FIG. 11;

【図13】(a)及び(b)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第3の実施形態(可動子に誘電体膜)を示
す図。
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a third embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention (movable element is a dielectric film).

【図14】本発明に係る静電アクチュエータの第4の実
施形態(可動子)を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a fourth embodiment (movable element) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図15】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第4の実施形態(可動子)の製造工程を示
す図。
FIGS. 15A to 15C are diagrams showing a manufacturing process of a fourth embodiment (movable element) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図16】(a)及び(b)は、本発明に係るストッパ
ーを備えた(固定子側)静電アクチュエータを示す図。
16 (a) and (b) are views showing an electrostatic actuator provided with a stopper (stator side) according to the present invention.

【図17】(a)及び(b)は、本発明に係るストッパ
ーを備えた(可動子側)静電アクチュエータを示す図。
17A and 17B are views showing an electrostatic actuator (a mover side) provided with a stopper according to the present invention.

【図18】本発明に係る静電アクチュエータの第5の実
施形態を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a fifth embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図19】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第6の実施形態(固定子,3系統)を示す
図。
FIGS. 19A to 19C are views showing a sixth embodiment (stator, three systems) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図20】(a)から(d)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第6の実施形態(固定子)の製造工程を示
す図。
FIGS. 20 (a) to (d) are views showing a manufacturing process of a sixth embodiment (stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図21】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第6の実施形態(固定子,4系統)を示す
図。
FIGS. 21A to 21C are views showing a sixth embodiment (a stator, four systems) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図22】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第7の実施形態(固定子)を示す図。
FIGS. 22 (a) to (c) are views showing a seventh embodiment (stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図23】(a)から(d)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第8の実施形態(固定子)を示す図。
FIGS. 23A to 23D are views showing an eighth embodiment (stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図24】(a)から(d)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第9の実施形態(固定子の一部)を示す
図。
FIGS. 24A to 24D are views showing a ninth embodiment (part of the stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図25】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第9の実施形態(固定子の一部)を示す
図。
FIGS. 25A to 25C are views showing a ninth embodiment (part of the stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図26】(a)から(c)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第9の実施形態(固定子)を示す図。
26A to 26C are diagrams showing a ninth embodiment (stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図27】(a)から(d)は、本発明に係る静電アク
チュエータの第10の実施形(固定子)を示す図。
FIGS. 27A to 27D are views showing a tenth embodiment (stator) of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図28】本発明に係る静電アクチュエータの応用例を
示す図。
FIG. 28 is a view showing an application example of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図29】従来の静電アクチュエータの構成を示す図。FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a conventional electrostatic actuator.

【図30】従来の静電アクチュエータの構成(誘電体
膜)を示す図。
FIG. 30 is a diagram showing a configuration (dielectric film) of a conventional electrostatic actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...静電アクチュエータ 2a...第1の固定子 2b...第2の固定子 3...可動子 4...誘電体膜 5...誘電分極 6...電極部 7...レンズ面 1. . . Electrostatic actuator 2a. . . First stator 2b. . . Second stator 3. . . Mover 4 . . 4. Dielectric film . . 5. Dielectric polarization . . Electrode section 7. . . Lens surface

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定方向に順次配列される少なくとも3系
統の第1電極を備えた第1の固定子と、 この第1の固定子と対向して設けられ、前記所定方向に
延設された1系統の第2電極を備えた第2の固定子と、 前記第1の固定子と前記第2の固定子との間に配置さ
れ、前記第1電極に対向する電極部を有する第3電極を
備えた可動子とを具備し、 前記第3電極の電位よりも前記第1電極もしくは前記第
2電極の電位が高くなるように、該第1電極と該第2電
極に交互に電圧を印加するとともに、該第1電極の系統
を前記所定方向に順次切り換えることにより、前記可動
子を該所定方向に駆動することを特徴とする静電アクチ
ュエータ。
A first stator having at least three systems of first electrodes sequentially arranged in a predetermined direction; and a first stator provided to face the first stator and extended in the predetermined direction. A second stator having one system of second electrodes; and a third electrode disposed between the first stator and the second stator and having an electrode portion facing the first electrode. A movable element comprising: a movable element, wherein a voltage is alternately applied to the first electrode and the second electrode so that the potential of the first electrode or the second electrode is higher than the potential of the third electrode. And an actuator that drives the mover in the predetermined direction by sequentially switching the system of the first electrode in the predetermined direction.
【請求項2】前記可動子に設けられる前記電極部の前記
所定方向に沿った幅は、前記第1電極の各電極の該所定
方向に沿った幅の1.5倍〜2.0倍であることを特徴とする
請求項1記載の静電アクチュエータ。
2. A method according to claim 1, wherein the width of the electrode portion provided on the mover in the predetermined direction is 1.5 to 2.0 times the width of each electrode of the first electrode in the predetermined direction. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein
【請求項3】前記第1もしくは第2電極を覆うように設
けられる誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする請求
項1記載の静電アクチュエータ。
3. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising a dielectric film provided so as to cover said first or second electrode.
【請求項4】前記第3電極を覆うように設けられる誘電
体膜をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の静
電アクチュエータ。
4. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising a dielectric film provided so as to cover said third electrode.
【請求項5】前記第2電極に電圧を印加する際に、前記
第1電極の電位が前記第3電極の電位と比べて低電位と
なるように電位差を与える手段をさらに備えたことを特
徴とする請求項3または4のいずれか一項に記載の静電
アクチュエータ。
5. The method according to claim 1, further comprising: means for giving a potential difference when applying a voltage to the second electrode so that the potential of the first electrode is lower than the potential of the third electrode. The electrostatic actuator according to claim 3, wherein
【請求項6】前記可動子は、駆動される前記所定方向と
直交する面を光学素子面としたことを特徴とする請求項
1記載の静電アクチュエータ。
6. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein a surface orthogonal to the predetermined direction in which the movable element is driven is an optical element surface.
【請求項7】前記第1及び第2の固定子は、前記電極が
設けられた表面に該電極の面よりも突出したストッパー
を備え、前記可動子は、前記第3電極が設けられた表面
に前記ストッパーを摺動させるための領域を備えること
を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。
7. The first and second stators each include a stopper protruding from a surface of the electrode on a surface on which the electrode is provided, and the movable element includes a stopper on a surface on which the third electrode is provided. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising an area for sliding the stopper.
【請求項8】前記可動子は、前記第3電極が設けられた
表面に該電極の面よりも突出したストッパーを備え、前
記第1及び第2の固定子は、前記電極が設けられた表面
に前記ストッパーを摺動させるための領域を備えること
を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。
8. The mover includes a stopper on a surface on which the third electrode is provided, the stopper protruding from a surface of the electrode, and the first and second stators include a surface on which the electrode is provided. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising an area for sliding the stopper.
【請求項9】異なる順序で電圧が印加される少なくとも
3つの電極が所定方向に順次配列されてなる第1の電極
群を備えた第1の固定子と、 この第1の固定子と対向して設けられ、前記所定方向に
延設された平面状の第2の電極を備えた第2の固定子
と、 前記第1の固定子と前記第2の固定子との間に配置さ
れ、前記第1の電極群に対向する第1の電極部及び前記
第2の電極に対向する第2の電極部を備えた可動子と、 前記第1の電極部の電位よりも前記第1の電極群のいず
れかの電極の電位が高くなるように、もしくは前記第2
の電極部よりも前記第2の電極の電位が高くなるよう
に、該第1に電極群と該第2電極に交互に電圧を印加す
るとともに、該第1の電極群に電圧を印加する順序を順
次切り換えるスイッチング回路とを有することを特徴と
する静電アクチュエータ。
9. A first stator having a first electrode group in which at least three electrodes to which voltages are applied in different orders are sequentially arranged in a predetermined direction, and a first stator facing the first stator. A second stator provided with a planar second electrode extending in the predetermined direction; and a second stator disposed between the first stator and the second stator, A movable element including a first electrode section facing the first electrode group and a second electrode section facing the second electrode; and the first electrode group having a potential higher than the potential of the first electrode section. The potential of any of the electrodes is increased or the second
A sequence of applying a voltage alternately to the first electrode group and the second electrode and applying a voltage to the first electrode group so that the potential of the second electrode is higher than the electrode portion of And a switching circuit for sequentially switching between the two.
【請求項10】前記スイッチング回路は前記第1の電極
群に電圧を印加する際に、少なくとも前記所定方向に隣
接する2つの電極に同時に電圧を印加することを特徴と
する請求項9記載の静電アクチュエータ。
10. The static switching device according to claim 9, wherein the switching circuit simultaneously applies a voltage to at least two electrodes adjacent in the predetermined direction when applying a voltage to the first electrode group. Electric actuator.
【請求項11】前記可動子に設けられる前記第1の電極
部の前記所定方向に沿った幅は、前記第1の電極群の各
電極の該所定方向に沿った幅の1.5倍〜2.5倍であること
を特徴とする請求項9記載の静電アクチュエータ。
11. The width of the first electrode portion provided on the mover along the predetermined direction is 1.5 to 2.5 times the width of each electrode of the first electrode group along the predetermined direction. The electrostatic actuator according to claim 9, wherein:
【請求項12】前記第1の電極群を覆うように設けられ
る誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする請求項9記
載の静電アクチュエータ。
12. The electrostatic actuator according to claim 9, further comprising a dielectric film provided so as to cover said first electrode group.
【請求項13】前記第2の電極に電圧を印加する際に、
前記第1の電極群の電位が前記第1の電極部の電位と比
べて低い電位となるように電位差を与える手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項12記載の静電アクチュ
エータ。
13. When applying a voltage to the second electrode,
13. The electrostatic actuator according to claim 12, further comprising: means for giving a potential difference so that the potential of the first electrode group is lower than the potential of the first electrode unit.
【請求項14】前記第1の電極部を覆うように設けられ
る誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする請求項9記
載の静電アクチュエータ。
14. The electrostatic actuator according to claim 9, further comprising a dielectric film provided so as to cover said first electrode portion.
【請求項15】前記第2の電極に電圧を印加する際に、
前記第1の電極群の電位が前記第1の電極部の電位と比
べて低い電位となるように電位差を与える手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項14記載の静電アクチュ
エータ。
15. When applying a voltage to the second electrode,
15. The electrostatic actuator according to claim 14, further comprising: means for giving a potential difference so that the potential of the first electrode group is lower than the potential of the first electrode unit.
【請求項16】前記電極部は実質的に接地電位であるこ
とを特徴とする請求項9に記載の静電アクチュエータ。
16. The electrostatic actuator according to claim 9, wherein said electrode portion is substantially at a ground potential.
【請求項17】前記可動子は、該可動子とともに駆動さ
れる光学素子を備えたことを特徴とする請求項9記載の
静電アクチュエータ。
17. The electrostatic actuator according to claim 9, wherein said mover includes an optical element driven together with said mover.
【請求項18】前記第1及び第2の固定子は、前記第1
の電極群及び第2の電極の表面よりも突出したストッパ
ーを備え、前記可動子は、前記電極部が設けられた表面
に前記ストッパーを摺動させるための領域を備えること
を特徴とする請求項9記載の静電アクチュエータ。
18. The apparatus according to claim 18, wherein said first and second stators are provided with said first and second stators.
A stopper protruding from the surfaces of the electrode group and the second electrode, and the mover includes a region for sliding the stopper on a surface on which the electrode portion is provided. 10. The electrostatic actuator according to item 9.
【請求項19】前記可動子は、前記電極部の表面よりも
突出したストッパーを備え、前記第1及び第2の固定子
は、前記第1の電極群及び第2の電極が設けられた表面
に前記ストッパーを摺動させるための領域を備えること
を特徴とする請求項9記載の静電アクチュエータ。
19. The movable element includes a stopper protruding from the surface of the electrode portion, and the first and second stators include a surface on which the first electrode group and the second electrode are provided. 10. The electrostatic actuator according to claim 9, further comprising an area for sliding the stopper.
【請求項20】前記第1の電極群は、異なる順序で電圧
が印加される3つの電極が前記所定方向に順次配列され
てなることを特徴とする請求項9記載の静電アクチュエ
ータ。
20. The electrostatic actuator according to claim 9, wherein the first electrode group includes three electrodes to which voltages are applied in different orders, which are sequentially arranged in the predetermined direction.
【請求項21】前記第1の電極群は、異なる順序で電圧
が印加される4つの電極が前記所定方向に順次配列され
てなることを特徴とする請求項9記載の静電アクチュエ
ータ。
21. The electrostatic actuator according to claim 9, wherein the first electrode group is formed by sequentially arranging four electrodes to which voltages are applied in different orders in the predetermined direction.
【請求項22】異なる順序で電圧が印加される少なくと
も3つの電極が所定方向に順次配列されてなる第1の電
極群を備えた第1の固定子と、この第1の固定子と対向
して設けられ、前記所定方向に延設された平面上の第2
の電極を備えた第2の固定子と、前記第1の固定子と前
記第2の固定子との間に配置され、前記第1の電極群に
対向する第1の電極部及び前記第2の電極に対向する第
2の電極部を備えた可動子を有する静電アクチュエータ
を駆動する方法であって、 前記第1の電極部の電位よりも前記第1の電極群のいず
れかの電極の電位が高くなるように電圧を印加し、 前記第2の電極部よりも前記第2の電極の電位が高くな
るように電圧を印加し、 前記第1の電極群の電極を切り換えて前記第1の電極部
の電位よりも前記電極の電位が高くなるように電圧を印
加すし、 前記第2の電極部よりも前記第2の電極の電位が高くな
るように電圧を印加し、 上記した各電圧の印加を繰り返し行うことを特徴とする
静電アクチュエータの駆動方法。
22. A first stator having a first electrode group in which at least three electrodes to which voltages are applied in different orders are sequentially arranged in a predetermined direction, and a first stator facing the first stator. Provided on the plane extending in the predetermined direction.
A second stator provided with the first and second electrodes, a first electrode portion disposed between the first stator and the second stator, facing the first electrode group, and the second stator. A method of driving an electrostatic actuator having a mover including a second electrode portion facing the first electrode portion, wherein the potential of the first electrode portion is higher than the potential of the first electrode portion. A voltage is applied so that a potential is higher, a voltage is applied so that a potential of the second electrode is higher than a potential of the second electrode portion, and the first electrode is switched by switching electrodes of the first electrode group. Applying a voltage so that the potential of the electrode becomes higher than the potential of the electrode portion of the above; applying a voltage so that the potential of the second electrode becomes higher than the second electrode portion; A method for driving an electrostatic actuator, characterized by repeatedly applying a voltage.
【請求項23】前記第1の電極群に電圧を印加する際
に、少なくとも前記所定方向に隣接する2つの電極に同
時に電圧を印加することを特徴とする請求項22記載の
静電アクチュエータの駆動方法。
23. The driving of the electrostatic actuator according to claim 22, wherein, when applying a voltage to the first electrode group, a voltage is applied to at least two electrodes adjacent in the predetermined direction at the same time. Method.
【請求項24】前記第2の電極に電圧を印加する際に、
前記第1の電極群の電位が前記第1の電極部の電位と比
べて低い電位となるように電位差を与えることを特徴と
する請求項22記載の静電アクチュエータの駆動方法。
24. When applying a voltage to the second electrode,
23. The method according to claim 22, wherein a potential difference is applied so that the potential of the first electrode group is lower than the potential of the first electrode unit.
【請求項25】撮像素子と、 この撮像素子上に設けられ、異なる順序で電圧が印加さ
れる少なくとも3つの電極が所定方向に順次配列されて
なる第1の電極群を備えた第1の固定子と、この第1の
固定子と対向して設けられ、前記所定方向に延設された
平面状の第2の電極を備えた第2の固定子と、前記第1
の固定子と前記第2の固定子との間に配置され、前記第
1の電極群に対向する第1の電極部及び前記第2の電極
に対向する第2の電極部と、前記撮像素子に光を結像さ
せる光学素子を備えた可動子と、前記第1の電極部の電
位よりも前記第1の電極群のいずれかの電極の電位が高
くなるように、もしくは前記第2の電極部よりも前記第
2の電極の電位が高くなるように、該第1に電極群と該
第2電極に交互に電圧を印加するとともに、該第1の電
極群に電圧を印加する順序を順次切り換えるスイッチン
グ回路とを有する静電アクチュエータとを有することを
特徴とするカメラモジュール。
25. A first fixed device comprising: an image sensor; and a first electrode group provided on the image sensor and having at least three electrodes to which voltages are applied in different orders sequentially arranged in a predetermined direction. A second stator having a planar second electrode provided in opposition to the first stator and extending in the predetermined direction;
A first electrode unit facing the first electrode group, a second electrode unit facing the second electrode, and a second electrode unit disposed between the first and second stators and the second stator. A movable element provided with an optical element that forms an image of light on the first electrode unit, and the potential of any one of the first electrode group is higher than the potential of the first electrode unit, or the second electrode The voltage is applied to the first electrode group and the second electrode alternately so that the potential of the second electrode is higher than the potential of the second electrode, and the order of applying the voltage to the first electrode group is sequentially changed. A camera module comprising: an electrostatic actuator having a switching circuit for switching.
【請求項26】前記スイッチング回路は前記第1の電極
群に電圧を印加する際に、少なくとも前記所定方向に隣
接する2つの電極に同時に電圧を印加することを特徴と
する請求項25記載のカメラモジュール。
26. The camera according to claim 25, wherein the switching circuit simultaneously applies a voltage to at least two electrodes adjacent in the predetermined direction when applying a voltage to the first electrode group. module.
【請求項27】前記可動子に設けられる前記第1の電極
部の前記所定方向に沿った幅は、前記第1の電極群の各
電極の該所定方向に沿った幅の1.5倍〜2.5倍であること
を特徴とする請求項25記載のカメラモジュール。
27. The width of the first electrode portion provided on the mover in the predetermined direction is 1.5 to 2.5 times the width of each electrode of the first electrode group in the predetermined direction. The camera module according to claim 25, wherein:
【請求項28】前記第1の電極群を覆うように設けられ
る誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする請求項25
記載のカメラモジュール。
28. The apparatus according to claim 25, further comprising a dielectric film provided so as to cover said first electrode group.
The camera module as described.
【請求項29】前記第2の電極に電圧を印加する際に、
前記第1の電極群の電位が前記第1の電極部の電位と比
べて低い電位となるように電位差を与える手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項28記載のカメラモジュ
ール。
29. When applying a voltage to the second electrode,
29. The camera module according to claim 28, further comprising: means for giving a potential difference so that the potential of the first electrode group is lower than the potential of the first electrode unit.
【請求項30】前記第1の電極部を覆うように設けられ
る誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする請求項25
記載のカメラモジュール。
30. The semiconductor device according to claim 25, further comprising a dielectric film provided so as to cover said first electrode portion.
The camera module as described.
【請求項31】前記第2の電極に電圧を印加する際に、
前記第1の電極群の電位が前記第1の電極部の電位と比
べて低い電位となるように電位差を与える手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項30記載のカメラモジュ
ール。
31. When applying a voltage to the second electrode,
31. The camera module according to claim 30, further comprising: means for giving a potential difference so that the potential of the first electrode group is lower than the potential of the first electrode unit.
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