JP2005081533A - プレーナ型アクチュエータ - Google Patents
プレーナ型アクチュエータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005081533A JP2005081533A JP2003319906A JP2003319906A JP2005081533A JP 2005081533 A JP2005081533 A JP 2005081533A JP 2003319906 A JP2003319906 A JP 2003319906A JP 2003319906 A JP2003319906 A JP 2003319906A JP 2005081533 A JP2005081533 A JP 2005081533A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torsion bar
- movable part
- movable
- planar actuator
- drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
【課題】 プレーナ型アクチュエータにおけるトーションバーで回動可能に軸支した可動板を、低い共振周波数で駆動できるようにする。
【解決手段】 固定部2の溝2aに、剛性が低く接着効果の高いポリイミド9を充填し、可動板4を軸支するトーションバー3,3端部をポリイミド9に埋め込むことにより、固定部2とトーションバー3,3を剛性が低く接着効果の高いポリイミド9を介して連結する構成とすることにより、可動板4を低い共振周波数で駆動できるようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】 固定部2の溝2aに、剛性が低く接着効果の高いポリイミド9を充填し、可動板4を軸支するトーションバー3,3端部をポリイミド9に埋め込むことにより、固定部2とトーションバー3,3を剛性が低く接着効果の高いポリイミド9を介して連結する構成とすることにより、可動板4を低い共振周波数で駆動できるようにした。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プレーナ型アクチュエータに関し、特に、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術で製造するプレーナ型アクチュエータに関する。
この種のプレーナ型アクチュエータは、支持部、可動部、及び、可動部を支持部に軸支するトーションバーを半導体基板で一体に形成し、電磁力や静電力を利用して可動部を揺動或いは回動させる構成であり、1対のトーションバー回りに可動部を駆動する1次元走査型と、互いに直交する内側と外側の2対のトーションバー回りに内外の可動部をそれぞれ駆動する2次元走査型がある。そして、可動部に光ビームを走査するためのミラーを設けることにより、レーザ光等の光ビームの偏向走査等に利用できる(例えば、特許文献1参照)。
ところで、レーザ光等の光ビームを2次元走査してレーザレーダ等の物体検知や絵や文字等の画像表示を行うには、ラスタ走査で行うのが一般的であり、この場合、水平走査と垂直走査の周波数比は大きい方がよいが、特許文献1に記載のプレーナ型アクチュエータは、互いに直交する内側と外側のトーションバーが同一の材料(例えばシリコン材料)で形成されているため、水平走査と垂直走査の周波数比を大きくすることができない。
また、光ビーム走査において光ビームを所定の振れ角位置で停止させることが要求されるが、トーションバーがシリコン等の比較的剛性の高い材料であるため、所定の停止位置で止めるのに大きな力を必要とする。
また、光ビーム走査において光ビームを所定の振れ角位置で停止させることが要求されるが、トーションバーがシリコン等の比較的剛性の高い材料であるため、所定の停止位置で止めるのに大きな力を必要とする。
そこで、互いに直交する内側トーションバーと外側トーションバーを異なる材料で形成することにより、内側可動部と外側可動部の共振周波数比を大きくして、水平走査と垂直走査の周波数比を大きくすることを可能としたものが提案されている。この場合、剛性の低い材料で形成したトーションバー側では、小さい力で可動部の停止が可能になるため、剛性の低いトーションバーで軸支した可動部を所定の停止位置で止めることも容易にできるようになる(例えば、特許文献2参照)。
特許第2722314号公報
特開2002−307396号公報
しかしながら、特許文献2のように、一方のトーションバーを剛性の高い材料で形成し、他方のトーションバーを剛性の低い材料で形成する構成では、剛性の低い材料で形成したトーションバーが、捩れ振動以外の振動や衝撃に対して弱くなり、また、疲労し易くなる等の問題がある。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、トーションバーの強度を低下させることなく、光の偏向走査等に利用する場合にラスタ走査や可動部を容易に所定位置で停止させることを可能としたプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、トーションバーの強度を低下させることなく、光の偏向走査等に利用する場合にラスタ走査や可動部を容易に所定位置で停止させることを可能としたプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
このため、請求項1の発明は、支持部にトーションバーで回動可能に軸支した可動部と、該可動部を駆動する駆動手段とを備えたプレーナ型アクチュエータにおいて、前記トーションバーより剛性の低い材料を介して、前記支持部と前記トーションバーを連結する構成とした。
かかる構成では、支持部とトーションバーが、トーションバーより剛性の低い材料を介して連結されるので、トーションバーに剛性の比較的高い材料(例えばシリコン単結晶)を使用してトーションバーの強度を確保しつつ、可動部を低速で回動させることができるようになる。
かかる構成では、支持部とトーションバーが、トーションバーより剛性の低い材料を介して連結されるので、トーションバーに剛性の比較的高い材料(例えばシリコン単結晶)を使用してトーションバーの強度を確保しつつ、可動部を低速で回動させることができるようになる。
前記駆動手段は、請求項2のように、前記可動部に設けた駆動コイルと、前記可動部のトーションバー軸と平行な互いの対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記可動部を駆動する構成とするとよい。
請求項3の発明では、前記可動部が、前記支持部を外側支持部として外側トーションバーで回動可能に軸支した枠状の外側可動部と、該枠状の外側可動部を内側支持部として前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーで回動可能に軸支した内側可動部とからなり、前記内外の支持部とトーションバーの少なくとも一方の連結を、前記トーションバーより剛性の低い材料を介して行う構成とした。この場合、駆動手段は、請求項4のように、前記外側及び内側可動部にそれぞれ設けた駆動コイルと、前記外側及び内側可動部の各トーションバー軸とそれぞれ平行な互いの対辺部の各駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記内外の可動部をそれぞれ駆動する構成とするとよい。
かかる構成では、内外の支持部とトーションバーの一方の連結を、トーションバーより剛性の低い材料を介して行う構成とすることにより、トーションバーの強度を確保しつつ、ラスタ走査が可能となる。
かかる構成では、内外の支持部とトーションバーの一方の連結を、トーションバーより剛性の低い材料を介して行う構成とすることにより、トーションバーの強度を確保しつつ、ラスタ走査が可能となる。
請求項1の発明において、前記駆動手段は、請求項5のように、前記可動部側に設けた静磁界発生手段と、前記トーションバーの軸方向と平行な可動部の対辺部近傍の前記固定部側に設けた駆動コイルとを備え、該駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記可動部を駆動する構成としてもよい。
請求項6は、前記支持部に形成した溝内に充填した前記トーションバーより剛性の低い材料内に、材料上面と前記トーションバーの支持部側端部上面が略面一となるように、前記トーションバーの支持部側端部を埋め込む構成とした。また、請求項7のように、前記支持部上面と前記トーションバーの支持部側端部上面を、前記トーションバーより剛性の低い材料で連結する構成としてもよい。
本発明のプレーナ型アクチュエータによれば、ラスタ走査可能な2次元走査用のプレーナ型アクチュエータを製造する場合でも、トーションバーに比較的剛性の高い材料を使用して水平走査と垂直走査の周波数比を大きくすることが可能となり、捩れ振動以外の振動や衝撃に対するトーションバーの強度低下を防止できると共に、疲労強度の低下も防止できる。また、小さい力で可動部を停止させることが可能となるので、可動板を容易に所定位置で停止させることが可能になる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態の要部平面図を示し、図2は、図1の1点鎖線A−O−B線に沿った断面図を示す。
図において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ1は、固定部2に一対のトーションバー3,3で揺動可能に平板状の可動部としての可動板4を軸支する。前記固定部2とトーションバー3,3及び可動板4は、シリコン基板で一体に形成される。可動板4の表面側には、通電により磁界を発生する駆動コイル5(図1では点線で模式的に1本線で示す)を有し、駆動コイル5は固定部2に形成した一対の電極端子6A,6Bにトーションバー3,3部分を通って電気的に接続する。可動板4の裏面側には図2に示すようにアルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー7を有する。トーションバー3,3の軸方向とそれぞれ平行な可動板4の対辺の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段として例えば永久磁石8A,8Bを、反対磁極が対面するように固定部2の外側に配置する。そして、本実施形態のアクチュエータ1では、固定部2に溝2aを設け、この溝2aに、シリコン単結晶からなるトーションバー3,3より剛性が低く接着効果の高い材料、例えばポリイミド9を充填し、このポリイミド9を介して固定部2とトーションバー3,3を連結する。この場合、図2に示すように、可動板4の回動動作を妨げないよう溝2aとトーションバー3,3端部との間に間隙aを設けるようにする。固定部2とトーションバー3,3を連結する連結材料としては、ポリイミドに限らず、トーションバー材料より剛性が低く、接着効果の高い材料であればよいが、有機材料が好ましい。尚、図2では、後述する製造工程において残存する酸化膜(SiO2)は図示を省略してある。
ここで、固定部2が可動部を支持する支持部に相当し、駆動コイル5と永久磁石8A,8Bで可動部の駆動手段を構成する。
図1は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態の要部平面図を示し、図2は、図1の1点鎖線A−O−B線に沿った断面図を示す。
図において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ1は、固定部2に一対のトーションバー3,3で揺動可能に平板状の可動部としての可動板4を軸支する。前記固定部2とトーションバー3,3及び可動板4は、シリコン基板で一体に形成される。可動板4の表面側には、通電により磁界を発生する駆動コイル5(図1では点線で模式的に1本線で示す)を有し、駆動コイル5は固定部2に形成した一対の電極端子6A,6Bにトーションバー3,3部分を通って電気的に接続する。可動板4の裏面側には図2に示すようにアルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー7を有する。トーションバー3,3の軸方向とそれぞれ平行な可動板4の対辺の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段として例えば永久磁石8A,8Bを、反対磁極が対面するように固定部2の外側に配置する。そして、本実施形態のアクチュエータ1では、固定部2に溝2aを設け、この溝2aに、シリコン単結晶からなるトーションバー3,3より剛性が低く接着効果の高い材料、例えばポリイミド9を充填し、このポリイミド9を介して固定部2とトーションバー3,3を連結する。この場合、図2に示すように、可動板4の回動動作を妨げないよう溝2aとトーションバー3,3端部との間に間隙aを設けるようにする。固定部2とトーションバー3,3を連結する連結材料としては、ポリイミドに限らず、トーションバー材料より剛性が低く、接着効果の高い材料であればよいが、有機材料が好ましい。尚、図2では、後述する製造工程において残存する酸化膜(SiO2)は図示を省略してある。
ここで、固定部2が可動部を支持する支持部に相当し、駆動コイル5と永久磁石8A,8Bで可動部の駆動手段を構成する。
本実施形態のアクチュエータ1は、駆動コイル5に電流を流すことにより発生する磁界と、永久磁石8A,8Bの作る静磁界との相互作用により、可動板4両端に互いに反対方向の電磁力を作用し、可動板4がトーションバー3,3を回動軸として回動する。駆動コイル5に交流電流を供給すれば、可動板4は揺動する。反射ミラー7に光ビームを照射すれば、可動板4の動作に従って光ビームを走査できる。
かかる第1実施形態のアクチュエータ1によれば、可動板4を低い共振周波数で駆動でき、小さい力で可動板4を停止することが可能であるので、可動板4を所定位置に停止させることが容易となり、所定の振れ角で可動板4を精度よく停止できるようになる。しかも、トーションバー3,3の強度を確保でき、トーションバー3,3の耐久性を向上でき、延いては、アクチュエータ1の耐久性を向上できる。
次に、上記第1実施形態のプレーナ型アクチュエータの製造工程を、図3及び図4の概略図を参照しながら説明する。尚、図3及び図4は、図1のA−O−Bに沿った断面を示す。
SOI(Silicon On Insulator)基板101の上下面を熱酸化して厚さ1μmの酸化膜(SiO2)102を形成する。尚、SOI基板101の厚さは、例えば活性層101aが100μm、埋め込み酸化膜101bが1μm、支持基板101cが400μmとする(a工程)。尚、SOI基板でなく、通常のシリコン基板でもよい。
SOI(Silicon On Insulator)基板101の上下面を熱酸化して厚さ1μmの酸化膜(SiO2)102を形成する。尚、SOI基板101の厚さは、例えば活性層101aが100μm、埋め込み酸化膜101bが1μm、支持基板101cが400μmとする(a工程)。尚、SOI基板でなく、通常のシリコン基板でもよい。
次に、ポリイミド9を充填する溝形成部以外をポジ型レジストでマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより酸化膜102をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜102をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いて活性層101aを100μm(トーションバー3の厚さに相当する)エッチングした後、レジストを除去する。その際に、埋め込み酸化膜101bがエッチストップ層となる。これにより溝2aが形成される(工程b)。
次に、感光性ポリイミドをスピンコート等で基板表面の酸化膜102に塗布し、溝部2aをマスクした後、除去する。これにより、工程bで形成した溝部2aにポリイミド9が充填される。尚、充填したポリイミド9が基板表面より凸となってしまう場合は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等で平坦処理してもよい(工程c)。
次に、SOI基板101表面側の酸化膜102上にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を例えば2μmの厚さで形成し、駆動コイル、電極端子、コンタクト部にそれぞれ相当する配線部分を、ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、1層目の駆動コイル、電極端子(図示せず)及びコンタクト部104aが形成される(工程d)。
次に、SOI基板101表面側の酸化膜102上にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を例えば2μmの厚さで形成し、駆動コイル、電極端子、コンタクト部にそれぞれ相当する配線部分を、ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、1層目の駆動コイル、電極端子(図示せず)及びコンタクト部104aが形成される(工程d)。
次に、感光性ポリイミドを例えば2μmの厚さで塗布し、1層目の配線部分(電極端子及びコンタクト部に相当する部分を除く)をマスクした後、ポリイミドを除去する。これにより、電極端子及びコンタクト部に相当する部分を除いて1層目の配線部分がポリイミドの絶縁層103で覆われる(工程e)。
次に、工程dと同様に、基板101表面側にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を例えば2μmの厚さで形成し、駆動コイル、電極端子及びコンタクト部にそれぞれ相当する部分を、ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、2層目の駆動コイルが形成される。また、コンタクト部104aと接続する2層目のコンタクト部104bが形成され、このコンタクト部104a,104bで1層目と2層目の駆動コイルが電気的に接続され駆動コイル5が形成される。また、固定部2上の電極端子6A,6Bの厚さが厚くなる(工程f)。
次に、工程dと同様に、基板101表面側にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を例えば2μmの厚さで形成し、駆動コイル、電極端子及びコンタクト部にそれぞれ相当する部分を、ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、2層目の駆動コイルが形成される。また、コンタクト部104aと接続する2層目のコンタクト部104bが形成され、このコンタクト部104a,104bで1層目と2層目の駆動コイルが電気的に接続され駆動コイル5が形成される。また、固定部2上の電極端子6A,6Bの厚さが厚くなる(工程f)。
次に、感光性ポリイミドを例えば2μmの厚さで塗布し、2層目の駆動コイル、コンタクト部104bに相当する部分をマスクした後、ポリイミドを除去する。これにより、駆動コイル5及びコンタクト部104が厚さ2μmのポリイミドの絶縁層105で覆われる(工程g)。
次に、工程bと同様に、ポジ型レジストで、基板101表面側の固定部2、トーションバー3,3、可動板4に相当する部分をマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより酸化膜102をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いて活性層101aを100μm(トーションバー3の厚さに相当する)エッチングした後、レジストを除去する。その際に、埋め込み酸化膜101bがエッチストップ層となる(工程h)。
次に、工程bと同様に、ポジ型レジストで、基板101表面側の固定部2、トーションバー3,3、可動板4に相当する部分をマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより酸化膜102をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いて活性層101aを100μm(トーションバー3の厚さに相当する)エッチングした後、レジストを除去する。その際に、埋め込み酸化膜101bがエッチストップ層となる(工程h)。
次に、ポジ型レジストで、基板101裏面側の固定部に相当する部分をマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより裏面側の酸化膜102をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いて支持基板101cを400μmエッチングした後、レジストを除去する。その際に、埋め込み酸化膜101bがエッチストップ層となる(工程i)。
次に、支持基板101cの酸化膜102と埋め込み酸化膜101bをエッチングにより除去する。これにより、基板101の表裏面が貫通し、固定部2、トーションバー3,3及び可動板4が形成される。その後、可動板4裏面にアルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー7を形成する(工程j)。
次に、支持基板101cの酸化膜102と埋め込み酸化膜101bをエッチングにより除去する。これにより、基板101の表裏面が貫通し、固定部2、トーションバー3,3及び可動板4が形成される。その後、可動板4裏面にアルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー7を形成する(工程j)。
尚、固定部2とトーションバー3,3の連結構造は、図1のように、両側面と端面の3つの面で連結する構造に限るものではなく、図5(A)〜(C)に示すような連結構造としてもよい。図5(A)はトーションバー3の両側面をポリイミド9を介して固定部2に連結する構造であり、図5(B)はトーションバー3の全周囲をポリイミド9を介して固定部2に連結する構造であり、図5(C)はトーションバー3の上下面をポリイミド9を介して固定部2に連結する構造である。
次に、本発明のプレーナ型アクチュエータの第2実施形態を説明する。尚、第1実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
図6は、第2実施形態の要部平面図を示し、図7は、図6の2点鎖線A−O−B線に沿った断面図を示す。
図において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ10は、第1実施形態と連結構造が異なる。本実施形態では、図6に示すように、固定部2上面に、固定部2からはみ出させてトーションバーより剛性の低い材料である例えばポリイミド9を設け、ポリイミド9部分に、図7のようにトーションバー3,3端部上面を接合することにより、固定部2とトーションバー3,3をポリイミド9を介して連結する構成とした。
図6は、第2実施形態の要部平面図を示し、図7は、図6の2点鎖線A−O−B線に沿った断面図を示す。
図において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ10は、第1実施形態と連結構造が異なる。本実施形態では、図6に示すように、固定部2上面に、固定部2からはみ出させてトーションバーより剛性の低い材料である例えばポリイミド9を設け、ポリイミド9部分に、図7のようにトーションバー3,3端部上面を接合することにより、固定部2とトーションバー3,3をポリイミド9を介して連結する構成とした。
次に、上記第2実施形態のプレーナ型アクチュエータの製造工程を、図8及び図9の概略図を参照しながら説明する。尚、図8及び図9は、図6の1点鎖線で示すA−O−B線に沿った断面を示す。
シリコン基板201の上下面を熱酸化して厚さ1μmの酸化膜(SiO2)202を形成する。尚、シリコン基板201の厚さは、例えば400μmとする(工程a)。尚、SOI基板でもよい。
シリコン基板201の上下面を熱酸化して厚さ1μmの酸化膜(SiO2)202を形成する。尚、シリコン基板201の厚さは、例えば400μmとする(工程a)。尚、SOI基板でもよい。
次に、感光性ポリイミドをスピンコート等で基板表面の酸化膜202に塗布し、固定部2上面に形成するポリイミド9(図6及び図7参照)に相当する部分をマスクした後、除去する。これにより、固定部2とトーションバー3,3を連結するポリイミド9が形成される(工程b)。尚、ポリイミド9は、シート状のポリイミドを貼り付けて形成してもよい。
その後の工程c〜fまでは、駆動コイル5、電極端子6A,6B及びコンタクト部を形成する工程であり、図3及び図4で説明した第1実施形態の工程d〜gと同じであるので説明を省略する。尚、図中、203aは1層目のコンタクト部、203bは1層目のコンタクト部、204は1層目の配線部分を覆うポリイミドの絶縁層、205は2層目の配線部分を覆うポリイミドの絶縁層を、それぞれ示す。
その後の工程c〜fまでは、駆動コイル5、電極端子6A,6B及びコンタクト部を形成する工程であり、図3及び図4で説明した第1実施形態の工程d〜gと同じであるので説明を省略する。尚、図中、203aは1層目のコンタクト部、203bは1層目のコンタクト部、204は1層目の配線部分を覆うポリイミドの絶縁層、205は2層目の配線部分を覆うポリイミドの絶縁層を、それぞれ示す。
次に、ポジ型レジストで、基板201裏面側の固定部2、トーションバー3,3、可動板4に相当する部分をマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより酸化膜202をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いてシリコン基板201裏面側を100μm(トーションバー3の厚さに相当する)エッチングした後、レジストを除去する(工程g)。
次に、ポジ型レジストで、基板201裏面側の固定部に相当する部分をマスクし、RIE(Reactive Ion Etching)装置等によるドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングにより裏面側の酸化膜202をエッチングして除去する。そして、レジストと酸化膜をマスクとして、RIE装置やアルカリ性溶液(例えば水酸化カリウム)を用いて基板201裏面側を酸化膜202に達するまで(約300μm)エッチングした後、レジストを除去する(工程h)。
次に、シリコン基板201の表裏両面の酸化膜202をエッチングにより除去する。これにより、基板201の表裏面が貫通し、固定部2、トーションバー3,3及び可動板4が形成される。その後、可動板4裏面にアルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー7を形成する(工程i)。
以上は1次元タイプのプレーナ型アクチュエータを示したが、図10〜図13に2次元タイプのプレーナ型アクチュエータの例を示す。
図10〜図13に示す2次元タイプのプレーナ型アクチュエータ20〜50の基本構成について説明する。
2次元タイプのプレーナ型アクチュエータ20〜50は、シリコン基板の固定部21を外側支持部として外側トーションバー22で枠状の外側可動板23を揺動可能に軸支し、外側可動板23を内側支持部として外側トーションバー22と軸方向が直交する内側トーションバー24で揺動可能に内側可動板25を軸支し、内側可動板25の裏面側に、アルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー(図示せず)を形成する構成である。尚、図示省略するが、外側及び内側可動板23、25には、通電により磁界を発生する外側駆動コイルが設けられ、各トーションバー22,24部分を介して固定部に形成した各電極端子に電気的に接続するようになっている。また、外側及び内側トーションバー22,24の軸方向とそれぞれ平行な各可動板23,25の対辺の駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段として例えば永久磁石を配置してある。
図10〜図13に示す2次元タイプのプレーナ型アクチュエータ20〜50の基本構成について説明する。
2次元タイプのプレーナ型アクチュエータ20〜50は、シリコン基板の固定部21を外側支持部として外側トーションバー22で枠状の外側可動板23を揺動可能に軸支し、外側可動板23を内側支持部として外側トーションバー22と軸方向が直交する内側トーションバー24で揺動可能に内側可動板25を軸支し、内側可動板25の裏面側に、アルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー(図示せず)を形成する構成である。尚、図示省略するが、外側及び内側可動板23、25には、通電により磁界を発生する外側駆動コイルが設けられ、各トーションバー22,24部分を介して固定部に形成した各電極端子に電気的に接続するようになっている。また、外側及び内側トーションバー22,24の軸方向とそれぞれ平行な各可動板23,25の対辺の駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段として例えば永久磁石を配置してある。
そして、図10及び図11は、図1に示した第1実施形態の連結構造を用いた2次元タイプのプレーナ型アクチュエータの例を示し、図10のプレーナ型アクチュエータ20は、固定部21と外側トーションバー22をポリイミド9で連結する構成であり、図11のプレーナ型アクチュエータ30は、外側可動板23と内側トーションバー24をポリイミド9で連結する構成である。
また、図12及び図13は、図6に示した第2実施形態の連結構造を用いた2次元タイプのプレーナ型アクチュエータの例を示し、図12のプレーナ型アクチュエータ40は、固定部21と外側トーションバー22をポリイミド9で連結する構成であり、図13のプレーナ型アクチュエータ50は、外側可動板23と内側トーションバー24をポリイミド9で連結する構成である。
かかる2次元タイプのプレーナ型アクチュエータによれば、ポリイミド9を介して支持部とトーションバーが連結される可動板側を、低い共振周波数で駆動し、支持部にトーションバーが直接連結される可動板側を高い共振周波数で駆動することが可能となり、内外の可動板の共振周波数比を大きくできる。従って、このプレーナ型アクチュエータによる光ビームのラスタ走査が容易に可能となる。
尚、図10〜図13では、内外の支持部とトーションバーのいずれか一方を、ポリイミド9を介して連結する構成を示したが、内外の支持部とトーションバーの両方をポリイミド9を介して連結する構成としてもよい。
尚、図10〜図13では、内外の支持部とトーションバーのいずれか一方を、ポリイミド9を介して連結する構成を示したが、内外の支持部とトーションバーの両方をポリイミド9を介して連結する構成としてもよい。
上述の各実施形態では、可動板側に駆動コイルを配置する構成のものを示したが、図14に示すプレーナ型アクチュエータ60のように、可動板4の表面に薄膜磁石61を形成するタイプでもよい。この場合、図示しないが、可動板4のトーションバー軸に平行な互いの対辺部近傍に駆動コイルを配置し、駆動コイルに電流を流すことにより発生する磁界と薄膜磁石61の静磁界の相互作用により電磁力を可動板4に作用させる。駆動コイルは固定部2や固定部2の外側等に配置すればよい。図14では1次元タイプを示したが2次元タイプでもよいことは言うまでもない。
尚、上記各実施形態では、いずれも電磁駆動方式のプレーナ型アクチュエータの例を示したが、静電駆動方式、圧電駆動方式、熱駆動方式のプレーナ型アクチュエータにも適用できることは言うまでもない。
1、10,20,30,40,50,60 プレーナ型アクチュエータ
2,21 固定部
3 トーションバー
4 可動板
5 駆動コイル
8A,8B 永久磁石
9 ポリイミド
22 外側トーションバー
23 外側可動板
24 内側トーションバー
25 内側可動板
61 薄膜磁石
2,21 固定部
3 トーションバー
4 可動板
5 駆動コイル
8A,8B 永久磁石
9 ポリイミド
22 外側トーションバー
23 外側可動板
24 内側トーションバー
25 内側可動板
61 薄膜磁石
Claims (7)
- 支持部にトーションバーで回動可能に軸支した可動部と、該可動部を駆動する駆動手段とを備えたプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記トーションバーより剛性の低い材料を介して、前記支持部と前記トーションバーを連結する構成としたことを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。 - 前記駆動手段は、前記可動部に設けた駆動コイルと、前記可動部のトーションバー軸と平行な互いの対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記可動部を駆動する構成である請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記可動部が、前記支持部を外側支持部として外側トーションバーで回動可能に軸支した枠状の外側可動部と、該枠状の外側可動部を内側支持部として前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーで回動可能に軸支した内側可動部とからなり、前記内外の支持部とトーションバーの少なくとも一方の連結を、前記トーションバーより剛性の低い材料を介して行う構成とした請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記駆動手段は、前記外側及び内側可動部にそれぞれ設けた駆動コイルと、前記外側及び内側可動部の各トーションバー軸とそれぞれ平行な互いの対辺部の各駆動コイル部分に静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記内外の可動部をそれぞれ駆動する構成である請求項3に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記駆動手段は、前記可動部側に設けた静磁界発生手段と、前記トーションバーの軸方向と平行な可動部の対辺部近傍の前記固定部側に設けた駆動コイルとを備え、該駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記可動部を駆動する構成である請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記支持部に形成した溝内に充填した前記トーションバーより剛性の低い材料内に、材料上面と前記トーションバーの支持部側端部上面が略面一となるように、前記トーションバーの支持部側端部を埋め込む構成である請求項1〜5のいずれか1つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記支持部上面と前記トーションバーの支持部側端部上面を、前記トーションバーより剛性の低い材料で連結する構成である請求項1〜5のいずれか1つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003319906A JP2005081533A (ja) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | プレーナ型アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003319906A JP2005081533A (ja) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | プレーナ型アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005081533A true JP2005081533A (ja) | 2005-03-31 |
Family
ID=34418711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003319906A Pending JP2005081533A (ja) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | プレーナ型アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005081533A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007014130A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ |
JP2012210055A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
JP2013097044A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Jvc Kenwood Corp | 2次元光偏向器及びこれを用いた画像表示装置 |
RU2621465C1 (ru) * | 2016-08-26 | 2017-06-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Кремниево-полиимидное гибкое сочленение для микросистем |
-
2003
- 2003-09-11 JP JP2003319906A patent/JP2005081533A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007014130A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ |
JP2012210055A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
JP2013097044A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Jvc Kenwood Corp | 2次元光偏向器及びこれを用いた画像表示装置 |
RU2621465C1 (ru) * | 2016-08-26 | 2017-06-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Кремниево-полиимидное гибкое сочленение для микросистем |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4092283B2 (ja) | 2次元光スキャナ及び光学装置 | |
JP5146204B2 (ja) | 光学デバイス、光スキャナ及び画像形成装置 | |
JP6349229B2 (ja) | 二軸光偏向器及びその製造方法 | |
JP4928301B2 (ja) | 揺動体装置、その駆動方法、光偏向器、及び光偏向器を用いた画像表示装置 | |
JP2005128147A (ja) | 光偏向器及び光学装置 | |
US7382510B2 (en) | Actuator | |
JP3759598B2 (ja) | アクチュエータ | |
JP2010079243A (ja) | 光偏向器及びその製造方法 | |
JP2010079266A (ja) | アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 | |
JPWO2007034777A1 (ja) | アクチュエータ | |
JP2013035081A (ja) | アクチュエーターの製造方法、アクチュエーター、光スキャナーおよび画像形成装置 | |
JP2004198648A (ja) | プレーナ型アクチュエータ | |
JP2006072252A (ja) | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 | |
JP2011100100A (ja) | 光走査装置、画像形成装置および画像投影装置 | |
JP3917445B2 (ja) | プレーナ型アクチュエータ | |
JP2008310043A (ja) | プレーナ型電磁アクチュエータ | |
JP2010085880A (ja) | 光偏向器及び光偏向器の製造方法 | |
JP2012176450A (ja) | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 | |
JP6180074B2 (ja) | プレーナ型電磁アクチュエータ | |
JP2005081533A (ja) | プレーナ型アクチュエータ | |
JP2006071678A (ja) | プレーナ型アクチュエータ | |
JP5949345B2 (ja) | アクチュエーター、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ | |
JP2005177876A (ja) | マイクロ構造体及びその製造方法 | |
JP2005279863A (ja) | アクチュエータの製造方法およびアクチュエータ | |
JP2009217193A (ja) | 光偏向器及びその製造方法 |