JP2007295731A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator.
例えば、レーザープリンタ等にて光走査により描画を行うための光スキャナとして、捩り振動子で構成されたアクチュエータを用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1には、1自由度振動系の捩り振動子を備えるアクチュエータが開示されている。このようなアクチュエータは、1自由度振動系の捩り振動子として、板状をなす質量部をその両側で捩りバネにより支持した構造を有している。そして、質量部上には光反射性を有する光反射部が設けられており、捩りバネを捩れ変形させながら質量部を回動駆動させて、光反射部で光を反射し走査する。これにより、光走査により描画を行うことができる。
For example, as an optical scanner for performing drawing by optical scanning with a laser printer or the like, an optical scanner using an actuator composed of a torsional vibrator is known (for example, see Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses an actuator including a torsional vibrator having a one-degree-of-freedom vibration system. Such an actuator has a structure in which a plate-like mass portion is supported on both sides by a torsion spring as a torsional vibrator of a one-degree-of-freedom vibration system. A light reflecting portion having light reflectivity is provided on the mass portion, and the mass portion is rotationally driven while torsionally deforming the torsion spring, and the light reflecting portion reflects and scans the light. Thereby, drawing can be performed by optical scanning.
特に、特許文献1にかかるアクチュエータにあっては、質量部にその厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、質量部の一方の面側から貫通孔に向け光を照射し、貫通孔を通過した光を質量部の他方の面側で受光し、その受光量を計測することにより、質量部の回動角を検知するようになっている。このような検知結果に基づいて質量部を回動駆動することにより、質量部の挙動を所望のものとすることができる。
このようなアクチュエータにあっては、質量部や捩りバネに電気的な配線を施すことなく、質量部の挙動を検知することができる。そのため、アクチュエータの製造が簡単かつ安価になる。
In particular, in the actuator according to Patent Document 1, a through-hole penetrating in the thickness direction is formed in the mass portion, and light is emitted from one surface side of the mass portion toward the through-hole and passes through the through-hole. The received light is received on the other surface side of the mass part, and the amount of light received is measured to detect the rotation angle of the mass part. By rotating the mass unit based on such a detection result, the behavior of the mass unit can be made desired.
In such an actuator, the behavior of the mass portion can be detected without providing electrical wiring to the mass portion or the torsion spring. As a result, the manufacture of the actuator is simple and inexpensive.
しかしながら、特許文献1にかかるアクチュエータでは、前述したような貫通孔が質量部に設けられ、挙動検出用の光と光走査用の光とを兼用しているため、光走査に用いる光の一部を損失することとなり、光スキャナとしての特性を低下させてしまう。
これを防止するために、仮に、質量部における光走査のための領域外の部分に貫通孔を設け、このような貫通孔に対し挙動検出用の光を光走査用の光と別途照射するように構成すると、質量部の大型化などによりアクチュエータの設計の自由度が低くなってしまう。
However, in the actuator according to Patent Document 1, the through hole as described above is provided in the mass portion, and both the behavior detection light and the light scanning light are used together. And the characteristics as an optical scanner are deteriorated.
In order to prevent this, it is assumed that a through-hole is provided in a portion of the mass portion outside the region for optical scanning, and behavior detection light is irradiated separately from the optical scanning light to such a through-hole. If it comprises, the freedom degree of design of an actuator will become low by enlargement of a mass part etc.
本発明の目的は、質量部に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、質量部の挙動を検知する機構を実現することができるアクチュエータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an actuator capable of realizing a mechanism for detecting the behavior of a mass part easily and inexpensively without subjecting the mass part to special processing.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエータは、質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記質量部と前記支持部とを連結する弾性連結部と、
前記質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記弾性連結部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記弾性連結部には、前記質量部の回動中心軸に対し直角な方向に貫通する貫通部が形成され、
前記挙動検知手段は、前記貫通部に向けて光を発光する発光部と、前記貫通部を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とする。
これにより、質量部に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The actuator of the present invention includes a mass part,
A support part for supporting the mass part;
An elastic connecting part that connects the mass part and the support part so that the mass part is rotatable with respect to the support part;
Driving means for generating a driving force for rotating the mass section;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the mass part,
An actuator configured to actuate the driving unit based on a detection result of the behavior detecting unit and rotate the mass unit while twisting and deforming the elastic coupling unit;
The elastic connecting portion is formed with a penetrating portion penetrating in a direction perpendicular to the rotation center axis of the mass portion,
The behavior detection unit includes a light emitting unit that emits light toward the penetrating part and a light receiving unit that receives light that has passed through the penetrating part, and is based on the amount of light received by the light receiving unit. The mass portion is configured to detect the behavior of the mass portion.
Thereby, it is possible to realize a mechanism for detecting the behavior of the mass part easily and inexpensively without performing special processing on the mass part.
本発明のアクチュエータは、第1の質量部と、
前記第1の質量部を支持するための支持部と、
前記第1の質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記支持部とを連結する第1の弾性連結部と、
第2の質量部と、
前記第2の質量部を前記第1の質量部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記第2の質量部とを連結する第2の弾性連結部と、
前記第1の質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記第2の質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記第1の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第1の質量部を回動させ、これに伴い、前記第2の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第2の質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記第1の弾性連結部および/または前記第2の弾性連結部には、前記第1の質量部および/または前記第2の質量部の回動中心軸に対し直角な方向に貫通する貫通部が形成され、
前記挙動検知手段は、前記貫通部に向けて光を発光する発光部と、前記貫通部を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記第2の質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とする。
これにより、第1の質量部や第2の質量部に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。
The actuator of the present invention includes a first mass part,
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the first mass portion and the support portion so that the first mass portion is rotatable with respect to the support portion;
A second mass part;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion is rotatable with respect to the first mass portion;
Driving means for generating a driving force for rotating the first mass unit;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the second mass part,
Based on the detection result of the behavior detecting means, the driving means is operated to rotate the first mass portion while twisting and deforming the first elastic connecting portion. Accordingly, the second elastic connecting portion is rotated. An actuator configured to rotate the second mass portion while twisting and deforming the portion,
The first elastic connecting portion and / or the second elastic connecting portion includes a through portion penetrating in a direction perpendicular to the rotation center axis of the first mass portion and / or the second mass portion. Formed,
The behavior detection unit includes a light emitting unit that emits light toward the penetrating part and a light receiving unit that receives light that has passed through the penetrating part, and is based on the amount of light received by the light receiving unit. The second mass unit is configured to detect the behavior of the second mass unit.
Thereby, the mechanism which detects the behavior of the 2nd mass part simply and cheaply can be realized, without giving special processing to the 1st mass part or the 2nd mass part.
本発明のアクチュエータでは、前記第2の質量部は、板状をなしており、前記貫通部は、非駆動状態の前記第2の質量部の厚さ方向に貫通していることが好ましい。
これにより、アクチュエータを製造時に、基板に対し1回のエッチングなどの加工により第1の質量部と第1の弾性連結部と支持部と第2の質量部と第2の弾性連結部と貫通部とを簡単に一括形成することができる。その結果、アクチュエータの製造コストを低減し、ひいては、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the second mass portion has a plate shape, and the penetration portion penetrates in a thickness direction of the second mass portion in a non-driven state.
Accordingly, when the actuator is manufactured, the first mass portion, the first elastic connection portion, the support portion, the second mass portion, the second elastic connection portion, and the through portion are formed by processing such as etching once on the substrate. Can be easily formed collectively. As a result, the manufacturing cost of the actuator can be reduced, and consequently the cost of the actuator can be reduced.
本発明のアクチュエータでは、前記貫通部は、複数設けられ、前記受光部は、前記複数の貫通部を通過した光を受光し得るように構成されていることが好ましい。
これにより、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の受光に最適なところのみに貫通部を設けることができ、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の強度を保ちながら、受光部での受光量を多くすることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that a plurality of the through portions are provided, and the light receiving portion is configured to receive light that has passed through the plurality of through portions.
As a result, it is possible to provide the through portion only at the place optimal for light reception of the first elastic coupling portion and the second elastic coupling portion, while maintaining the strength of the first elastic coupling portion and the second elastic coupling portion. The amount of light received by the light receiving unit can be increased.
本発明のアクチュエータでは、前記複数の貫通部は、前記回動中心軸に沿って並設されていることが好ましい。
第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の捩れ量は、その両端部で異なる。例えば、第2の弾性連結部の捩れ量は、第2の質量部に近いところで最大となり、第1の質量部に近い部分では最小となる。このような第1の弾性連結部や第2の弾性連結部に貫通部を回動中心軸に沿って複数並設し、複数の貫通部を通過した光を受光部で一度に受光することによって、貫通部の位置による受光部での受光量のムラを低減し、第2の質量部の挙動の検知精度を上げることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of through portions are arranged along the rotation center axis.
The torsional amounts of the first elastic connecting portion and the second elastic connecting portion are different at both ends thereof. For example, the amount of twist of the second elastic connecting portion is maximized near the second mass portion, and is minimized at the portion close to the first mass portion. A plurality of penetrating portions are arranged in the first elastic connecting portion and the second elastic connecting portion along the rotation center axis, and light passing through the plurality of penetrating portions is received at a time by the light receiving portion. Further, it is possible to reduce unevenness in the amount of light received by the light receiving unit due to the position of the penetrating part, and to increase the detection accuracy of the behavior of the second mass unit.
本発明のアクチュエータでは、前記貫通部は、前記第2の弾性連結部に形成されていることが好ましい。
これにより、第2の質量部の回動に対する受光部での受光量の変化の幅を大きくすることができるので、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。これは、第2の弾性連結部が第1の弾性連結部よりも大きく捩れ変形するからである。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the penetration portion is formed in the second elastic coupling portion.
Thereby, since the width of the change in the amount of light received by the light receiving unit with respect to the rotation of the second mass unit can be increased, the behavior of the second mass unit can be detected more accurately. This is because the second elastic connecting portion is torsionally deformed more than the first elastic connecting portion.
本発明のアクチュエータでは、前記貫通部は、前記回動中心軸に沿って延在する長手形状をなしていることが好ましい。
これにより、第2の質量部の回動に対する受光部での受光量の変化の幅を大きくすることができるので、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第1の弾性連結部および/または前記第2の弾性連結部は、前記回動中心軸を介して、互いに間隔を隔てて対向する2つの棒状連結部材で構成され、前記貫通部は、前記2つの棒状連結部材の間の空間であることが好ましい。
これにより、各棒状連結部材を主として曲げ変形させることにより、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の全体を捩れ変形させることができる。そのため、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部に生じる応力を低減して、アクチュエータの信頼性や耐久性を向上させることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the through portion has a longitudinal shape extending along the rotation center axis.
Thereby, since the width of the change in the amount of light received by the light receiving unit with respect to the rotation of the second mass unit can be increased, the behavior of the second mass unit can be detected more accurately.
In the actuator according to the aspect of the invention, the first elastic connection portion and / or the second elastic connection portion may be configured by two rod-shaped connection members that are opposed to each other with an interval through the rotation center axis. The penetrating portion is preferably a space between the two rod-like connecting members.
Thereby, the whole of the first elastic connecting portion and the second elastic connecting portion can be twisted and deformed by mainly bending and deforming each rod-like connecting member. Therefore, the stress which arises in the 1st elastic connection part or the 2nd elastic connection part can be reduced, and the reliability and durability of an actuator can be improved.
本発明のアクチュエータでは、少なくとも前記貫通部が形成された前記第1の弾性連結部および/または前記第2の弾性連結部に対し間隙を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部を有することが好ましい。
これにより、発光部からの光が貫通部を通過せずに不本意に第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の外側から回り込んで受光部に到達するのを抑制することができる。そのため、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。
In the actuator of the present invention, the actuator may include a light-shielding part that is provided with a gap between the first elastic coupling part and / or the second elastic coupling part in which the penetrating part is formed. preferable.
Thereby, it can suppress that the light from a light emission part turns around from the outer side of a 1st elastic connection part or a 2nd elastic connection part, without passing through a penetration part, and reaches | attains a light-receiving part. . Therefore, the behavior of the second mass part can be detected more accurately.
本発明のアクチュエータでは、前記受光部は、前記間隙を通過した光をも受光することが好ましい。
これにより、第2の質量部の回動に対する受光部での受光量の変化の幅を大きくすることができるので、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記貫通部の貫通方向での長さをAとし、前記回動中心軸に直角な方向における前記貫通部の幅をBとしたときに、B/Aは、1×10−3〜1であることが好ましい。
これにより、第2の質量部の回動に対する受光部での受光量の変化の幅を大きくすることができるので、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the light receiving unit also receives light that has passed through the gap.
Thereby, since the width of the change in the amount of light received by the light receiving unit with respect to the rotation of the second mass unit can be increased, the behavior of the second mass unit can be detected more accurately.
In the actuator according to the present invention, when the length of the penetrating portion in the penetrating direction is A and the width of the penetrating portion in the direction perpendicular to the rotation center axis is B, B / A is 1 × 10 -3 is preferably to 1.
Thereby, since the width of the change in the amount of light received by the light receiving unit with respect to the rotation of the second mass unit can be increased, the behavior of the second mass unit can be detected more accurately.
本発明のアクチュエータでは、前記第1の質量部および前記第2の質量部の非駆動状態において、前記貫通部への前記光の入射方向は、前記貫通部の貫通方向とほぼ同じであることが好ましい。
これにより、第2の質量部の振幅が小さくても、第2の質量部の挙動を検出することができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, in the non-driven state of the first mass portion and the second mass portion, the incident direction of the light to the penetration portion may be substantially the same as the penetration direction of the penetration portion. preferable.
Thereby, even if the amplitude of the second mass unit is small, the behavior of the second mass unit can be detected.
本発明のアクチュエータでは、前記第1の質量部と前記支持部と前記第1の弾性連結部と前記第2の質量部と前記第2の弾性連結部とが形成された基体と、該基体を支持する支持体とを有し、前記発光部および/または前記受光部は、前記支持体上に設けられていることが好ましい。
これにより、基体に対し発光部および受光部を固定的に設けて、第2の質量部の挙動をより正確に検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第2の質量部上には、光反射性を有する光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに適用することができる。
In the actuator of the present invention, the base on which the first mass part, the support part, the first elastic coupling part, the second mass part, and the second elastic coupling part are formed, and the base It is preferable that the light emitting unit and / or the light receiving unit be provided on the support.
Thereby, the light emitting part and the light receiving part are fixedly provided to the base, and the behavior of the second mass part can be detected more accurately.
In the actuator of the present invention, it is preferable that a light reflecting part having light reflectivity is provided on the second mass part.
Thereby, the actuator of this invention is applicable to optical devices, such as an optical scanner, an optical switch, and an optical attenuator.
本発明のアクチュエータは、質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記質量部と前記支持部とを連結する弾性連結部と、
前記質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記弾性連結部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記質量部および前記弾性連結部のうちの少なくとも一方に対し間隙を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部を有し、
前記挙動検知手段は、前記間隙に向けて光を発光する発光部と、前記間隙を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とする。
これにより、質量部に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。特に、弾性連結部にも加工を施すことなく、簡単かつ安価に、質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。
The actuator of the present invention includes a mass part,
A support part for supporting the mass part;
An elastic connecting part that connects the mass part and the support part so that the mass part is rotatable with respect to the support part;
Driving means for generating a driving force for rotating the mass section;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the mass part,
An actuator configured to actuate the driving unit based on a detection result of the behavior detecting unit and rotate the mass unit while twisting and deforming the elastic coupling unit;
A light-shielding part provided with a gap between at least one of the mass part and the elastic coupling part, and having a light-shielding property;
The behavior detecting means includes a light emitting unit that emits light toward the gap, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the gap, and based on the amount of light received by the light receiving unit, It is comprised so that the behavior of a mass part may be detected.
Thereby, it is possible to realize a mechanism for detecting the behavior of the mass part easily and inexpensively without performing special processing on the mass part. In particular, a mechanism for detecting the behavior of the mass portion can be realized easily and inexpensively without processing the elastic connecting portion.
本発明のアクチュエータは、第1の質量部と、
前記第1の質量部を支持するための支持部と、
前記第1の質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記支持部とを連結する第1の弾性連結部と、
第2の質量部と、
前記第2の質量部を前記第1の質量部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記第2の質量部とを連結する第2の弾性連結部と、
前記第1の質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記第2の質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記第1の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第1の質量部を回動させ、これに伴い、前記第2の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第2の質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記第1の質量部と前記第1の弾性連結部と前記第2の質量部と前記第2の弾性連結部の少なくとも1つに対し間隙を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部を有し、
前記挙動検知手段は、前記間隙に向けて光を発光する発光部と、前記間隙を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とする。
これにより、第1の質量部や第2の質量部に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。特に、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部にも特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部の挙動を検知する機構を実現することができる。
The actuator of the present invention includes a first mass part,
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the first mass portion and the support portion so that the first mass portion is rotatable with respect to the support portion;
A second mass part;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion is rotatable with respect to the first mass portion;
Driving means for generating a driving force for rotating the first mass unit;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the second mass part,
Based on the detection result of the behavior detecting means, the driving means is operated to rotate the first mass portion while twisting and deforming the first elastic connecting portion. Accordingly, the second elastic connecting portion is rotated. An actuator configured to rotate the second mass portion while twisting and deforming the portion,
There is provided a light-shielding part having a light-shielding property and provided with a gap with respect to at least one of the first mass part, the first elastic coupling part, the second mass part, and the second elastic coupling part. And
The behavior detecting means includes a light emitting unit that emits light toward the gap, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the gap, and based on the amount of light received by the light receiving unit, It is comprised so that the behavior of a mass part may be detected.
Thereby, the mechanism which detects the behavior of the 2nd mass part simply and cheaply can be realized, without giving special processing to the 1st mass part or the 2nd mass part. In particular, a mechanism for detecting the behavior of the second mass part can be realized easily and inexpensively without applying special processing to the first elastic connection part and the second elastic connection part.
以下、本発明のアクチュエータの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明のアクチュエータの第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のアクチュエータの第1実施形態を示す平面図(内部透視図)、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1中のB−B線断面図、図4は、図1に示すアクチュエータの駆動のための電極と挙動検出のための発光部および受光部との配置を示す平面図、図5は、図1に示すアクチュエータにおける制御系の概略構成を示すブロック図、図6は、図1に示すアクチュエータにおける第2の質量部の挙動検出を説明するための図、図7は、図1に示すアクチュエータにおける駆動電圧の一例を示す図、図8は、駆動電圧として交流電圧を用いた場合における駆動電圧の周波数と第1の質量部および第2の質量部の振幅との関係を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図1および図4中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図2および図3中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an actuator of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the actuator of the present invention will be described.
1 is a plan view (internal perspective view) showing a first embodiment of the actuator of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a line BB in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view, FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of electrodes for driving the actuator shown in FIG. 1, and light emitting and receiving parts for detecting behavior, and FIG. 5 is a diagram of a control system in the actuator shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration, FIG. 6 is a diagram for explaining behavior detection of the second mass part in the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a diagram showing an example of a drive voltage in the actuator shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the frequency of the drive voltage and the amplitude of the first mass part and the second mass part when an AC voltage is used as the drive voltage. In the following, for convenience of explanation, the front side of the paper in FIGS. 1 and 4 is referred to as “up”, the back side of the paper is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. The upper side in 3 is called “upper”, the lower side is called “lower”, the right side is called “right”, and the left side is called “left”.
アクチュエータ1は、図1に示すような2自由度振動系を有する基体2を有しており、図2および図3に示すように、この基体2の下部には、支持体3が接合され、また、基体2の上部には、光透過性の支持体4が接合されている。そして、支持体4上には、2自由度振動系を静電引力により駆動するための4つの電極32が設けられている。
このような本実施形態のアクチュエータ1は、電極32に電圧を印加することにより、支持体3と支持体4との間で、基体2の2自由度振動系が駆動されるようになっている。
The actuator 1 has a
In the actuator 1 according to this embodiment, a two-degree-of-freedom vibration system of the
特に、本実施形態のアクチュエータ1は、支持体4の上面に設けられた発光部43から光を発光し、支持体3の下面に設けられた受光部33で受光した光の受光量に基づいて、2自由度振動系の挙動を検出し、その検出結果に基づいて、2自由度振動系が駆動されるようになっている。
以下、アクチュエータ1を構成する各部を順次詳細に説明する。
In particular, the actuator 1 of the present embodiment emits light from the
Hereinafter, each part which comprises the actuator 1 is demonstrated in detail sequentially.
基体2は、一対の第1の質量部(駆動部)21、22と、一対の第1の質量部(駆動部)21、22の間に設けられた第2の質量部(可動部)23と、これらの質量部を囲むように設けられた枠状の支持部24とを備えている。
具体的には、基体2は、第2の質量部23を中心として、その一端側(図1および図2中、左側)に第1の質量部21が設けられ、他端側(図1および図2中、右側)に第1の質量部22が設けられて構成されている。
The
Specifically, the
また、本実施形態では、第1の質量部21、22は、互いにほぼ同一形状かつほぼ同一寸法をなし、第2の質量部23を介して、ほぼ対称に設けられている。
第2の質量部(可動部)23の上面(後述する支持体4側の面)には、光反射性を有する光反射部231が設けられている。これにより、アクチュエータ1を光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに適用することができる。
In the present embodiment, the
A
さらに、基体2は、図1および図2に示すように、第1の質量部21、22と支持部24とを連結する一対の第1の弾性連結部25、25と、第1の質量部21、22と第2の質量部23とを連結する一対の第2の弾性連結部26、26とを備えている。
各第1の弾性連結部25、25および各第2の弾性連結部26、26は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸(回転軸)27として、第1の質量部21、22が支持部24に対して、また、第2の質量部23が第1の質量部21、22に対して回動可能となっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
The first elastic connecting
特に、各第2の弾性連結部26は、回動中心軸27を介して、互いに間隔を隔てて対向する2つの棒状連結部材261、262で構成されている。これにより、2つの棒状連結部材261、262間には、上下方向(板状をなす第2の質量部23等の厚さ方向)に貫通するとともに、回動中心軸27に沿って延在する長手形状をなす空間として貫通部263が形成されている。これら2つの棒状連結部材261、262は、それぞれ、第1の質量部21または第1の質量部22と第2の質量部23とを連結している。
In particular, each second elastic connecting
このような第2の弾性連結部26にあっては、各棒状連結部材261、262を互いに反対方向に主として曲げ変形させることにより、第2の弾性連結部26の全体を捩れ変形させることができる。そのため、第2の弾性連結部26に生じる応力を低減して、アクチュエータ1の信頼性や耐久性を向上させることができる。
また、貫通部263の貫通方向での長さをAとし、回動中心軸27に直角な方向における貫通部263の幅をBとしたときに、B/Aは、1×10−3〜1であるのが好ましい。これにより、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくして、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
In such a second elastic connecting
Further, when the length of the penetrating
また、貫通部263の貫通方向での長さAは、特に限定されないが、例えば、100μm〜3mmであるのが好ましく、500μm〜1mmであるのがより好ましい。
また、回動中心軸27に直角な方向における貫通部263の幅Bは、例えば、10〜300μmであるのが好ましく、30〜100μmmであるのがより好ましい。
また、間隙264の長さDおよび幅Cに関しても、前述した貫通部263の長さAおよび幅Bと同様の関係を有しているのが好ましい。これにより、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくして、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
Moreover, the length A in the penetration direction of the
Further, the width B of the through
Further, the length D and the width C of the
また、支持部24には、図1および図3に示すように、前述した第2の弾性連結部26に対し間隔を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部241、242が形成されている。
遮光部241は、枠状をなす支持部24の内側から第2の弾性連結部26の棒状連結部材262に向けて突出するとともに、その先端が棒状連結部材262に対し間隙264を介して対向するように形成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the
The
これと同様に、遮光部242は、枠状をなす支持部24の内側から第2の弾性連結部26の棒状連結部材261に向けて突出するとともに、その先端が棒状連結部材261に対し間隙265を介して対向するように形成されている。
このように、基体2は、第1の質量部21、22と第1の弾性連結部25、25とからなる第1の振動系と、第2の質量部23と第2の弾性連結部26、26とからなる第2の振動系とで構成された自由度振動系を有する。
Similarly, the
As described above, the
このような2自由度振動系は、基体2の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図2にて上下方向で基体2の中心に位置している。換言すれば、基体2には、基体2の全体の厚さよりも薄い部分(以下、薄肉部という)が形成されており、この薄肉部に異形孔が形成されることにより、第1の質量部21、22と第2の質量部23と第1の弾性連結部25、25と第2の弾性連結部26、26と遮光部241、242とが形成されている。
Such a two-degree-of-freedom vibration system is formed thinner than the entire thickness of the
前記薄肉部は、上方に開口する凹部28と、下方に開口する凹部29とが基体2に設けられることによって、基体2に形成されている。本実施形態では、凹部28の深さと凹部29の深さは、ほぼ同じになっている。
このような基体2は、シリコンを主材料として構成されていて、第1の質量部21、22と、第2の質量部23と、支持部24と、第1の弾性連結部25、25と、第2の弾性連結部26、26とが一体的に形成されている。これにより、(1)製作工程が少なくてすむので安価となる。(2)一体型なので亀裂などの故障を回避できる。(3)弾性体としての設計が容易となる。
The thin portion is formed in the
Such a
支持体3は、例えば、各種ガラスやシリコン等を主材料として構成されている。
本実施形態では、支持体3は光透過性を有している。これにより、支持体3に対し外側(基体2と反対側)に設けられた後述する受光部33が貫通部263等を通過した光を受光することができる。なお、受光部33を支持体3に対し内側(基体2側)に設けることも可能である。この場合、支持体3は、光透過性を有してなくてもよい。
The
In the present embodiment, the
支持体3の上面には、図2および図4に示すように、第2の質量部23に対応する部分に凹部31が形成されている。
この凹部31は、第2の質量部23が回動(振動)する際に、支持体3に接触するのを防止する逃げ部を構成する。凹部(逃げ部)31を設けることにより、アクチュエータ1全体の大型化を防止しつつ、第2の質量部23の振れ角(振幅)をより大きく設定することができる。なお、凹部29の深さが第2の質量部23の振れ角(振幅)に対し大きい場合などには、凹部31を設けなくともよい。
As shown in FIGS. 2 and 4, a
The
また、支持体3の上面には、図4に示すように、第1の質量部21に対応する部分に、一対の電極32が回動中心軸27を中心にほぼ対称となるように設けられ、また、第1の質量部22に対応する部分に、一対の電極32が回動中心軸27を中心にほぼ対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態では、一対の電極32が2組(合計4個)、設けられている。
Further, as shown in FIG. 4, a pair of
各電極32は、後述する通電回路13に接続されており、第1の質量部21、22と各電極32との間に交流電圧(駆動電圧)を印加できるよう構成されている。すなわち、通電回路13および各電極32は、第1の質量部21、22を回動駆動させるための駆動力を発生させる駆動手段を構成する。
なお、第1の質量部21、22は、各電極32と対向する面に、それぞれ、絶縁膜(図示せず)が設けられている。これにより、第1の質量部21、22と各電極32との間での短絡が発生するのが好適に防止される。
Each
In addition, the
また、支持体3の下面には、後述する発光部43から貫通部263および間隙264、265(以下、貫通部263等ともいう)を通過した光を受光する受光部33が設けられている。
On the lower surface of the
受光部33は、後述する発光部43からの光を受光するものである。また、受光部33は、図3および図4に示すように、平面視において各第2の弾性連結部26(より具体的には貫通部263等)に対応する位置に配置されている。
このような受光部33は、例えば、受光素子を有し、この受光素子が支持体の下面に接合されている。
The
For example, the
この受光素子としては、貫通部263等を通過した光(発光部43からの光)を受光することができるものであれば、特に限定されず、光電管、光電子増倍管、光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、アバランシュフォトダイオード、焦電型赤外素子などの各種受光素子を用いることができるが、例えば、光電管、光電電子倍管、フォトダイオードなどを好適に用いることができる。
The light receiving element is not particularly limited as long as it can receive light that has passed through the penetrating
なお、受光素子の設置場所は、支持体3の下面でなくてもよい。この場合、光ファイバなどの光導波路を支持体3の下面に設け、貫通部263等を通過した光を光導波路を介して受光素子で受光するように構成することができる。
このような受光部33(受光素子)は、前述した駆動手段の駆動(具体的には通電回路13の駆動)を制御する制御回路14に接続されている。これにより、受光部33の検知結果に基づき、アクチュエータ1の駆動を制御することができる。
Note that the installation location of the light receiving element may not be the lower surface of the
Such a light receiving unit 33 (light receiving element) is connected to the
支持体4は、外部光を光反射部231に入射させ、光反射部231による反射光を外部に導出させる機能を有する。このため、支持体4は、平坦性に優れ、かつ、光透過性に優れた基板、例えば各種ガラス基板等で構成されている。また、支持体4に対し外側(基体2と反対側)に設けられた後述する発光部43が貫通部263等に向け光を照射することができる。なお、受光部43を支持体4に対し内側(基体2側)に設けることも可能である。
The support 4 has a function of causing external light to enter the
本実施形態のアクチュエータ1にあっては、基体2、支持体3、支持体4が気密空間を形成している。具体的には、凹部31、凹部28、29が互いに連通しているとともに、これらが気密空間をなしている。このような気密空間内に、前述の第1の質量部21、22、第2の質量部23、第1の弾性連結部25、25、第2の弾性連結部26、26が配されている。
In the actuator 1 of the present embodiment, the
このような構成により、アクチュエータ1の特性を優れたものとすることができる。
具体的には、I:第1の質量部21、22や第2の質量部23の振動し得るスペースの確保が容易となる。
また、II:アクチュエータ1の内部(前記気密空間内)へゴミ等の異物が侵入するのを防止することができる。III:アクチュエータ1の内部(前記気密空間内)を減圧状態とすることや、不活性ガス等を充填することにより、第1の質量部21、22や第2の質量部23が振動(回動)する際に生じる空気抵抗を低減して、より大きな角度での振動(回動)が可能となる。これらにより、アクチュエータ1を信頼性の高いものとすることができる。
With such a configuration, the characteristics of the actuator 1 can be made excellent.
Specifically, I: It is easy to secure a space where the
II: Foreign matter such as dust can be prevented from entering the actuator 1 (in the airtight space). III: The
さらに、IV:支持体4をエッチング等により加工して、第1の質量部21、22や第2の質量部23が振動し得るスペースを確保することを要しないので、支持体4の表面(特に、凹部28側の面)の平坦性が確保される(すなわち、表面の荒れが防止される)。これにより、支持体4において、入射光や反射光が散乱すること等により、損失するのが防止または低減され、その結果、アクチュエータ1では、高い反射率を得ることができる。
特に、本実施形態では、支持体3や支持体4の外側(すなわち、図2にて支持部3の下側や支持部4の上側)に受光部33や発光部43を設けているので、受光部33や発光部43の形成に際し、予め前記気密空間を形成しておくことで、振動系に対する悪影響を防止することができる。
Further, IV: It is not necessary to process the support 4 by etching or the like to secure a space where the first
In particular, in this embodiment, the
ここで、支持体4の表面の平坦性を示す指標には、各種のものがあるが、例えば、表面粗さ(JIS B 0601に規定の中心線平均粗さ)Raが好適に用いられる。
具体的には、支持体4の表面粗さRaは、1μm以下であるのが好ましく、100nm以下であるのがより好ましく、1nm〜100nm程度であるのがさらに好ましい。表面粗さが前記上限値を超えて大きくなると、支持体4の構成材料や厚さ等によっては、入射光や反射光の損失が大きくなり、十分な反射率が得られないおそれがある。
Here, there are various indexes indicating the flatness of the surface of the support 4. For example, surface roughness (centerline average roughness specified in JIS B 0601) Ra is preferably used.
Specifically, the surface roughness Ra of the support 4 is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably about 1 nm to 100 nm. If the surface roughness exceeds the upper limit, depending on the constituent material, thickness, etc. of the support 4, the loss of incident light and reflected light increases, and sufficient reflectivity may not be obtained.
また、凹部28、29の平均深さは、第1の質量部21、22や第2の質量部23(アクチュエータ1)の寸法等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、1〜2000μm程度であるのが好ましく、5〜10μm程度であるのがより好ましい。前記平均深さが薄過ぎると、各質量部21、22、23と支持体3や支持体4との間隔を十分に確保することができず、各質量部21、22、23の触れ角(変位角)を大きく設定するのが困難となる場合がある。一方、前記平均深さが厚過ぎると、各質量部21、22、23と支持体3や支持体4との間隔が不必要に大きくなり、アクチュエータ1の大型化を招き好ましくない。
The average depth of the
このような支持体4の上面には、前述した貫通部263等に向け発光(光を照射)する発光部43が設けられている。
発光部43は、貫通部263および間隙264、265に向け光を発光するものである。
このような発光部43は、例えば発光素子を有し、この発光素子が支持体4の上面に接合されている。
On the upper surface of the support 4, a
The
Such a
この発光素子としては、特に限定されず、各種発光素子を用いることができるが、例えば、発光ダイオード、発光FET、EL素子などを好適に用いることができる。
なお、発光素子の設置場所は、支持体4の下面でなくてもよい。この場合、光ファイバなどの光導波路を支持体4の下面に設け、発光素子から光導波路を介して貫通部263等に向け光を照射するように構成することができる。
The light emitting element is not particularly limited, and various light emitting elements can be used. For example, a light emitting diode, a light emitting FET, an EL element, or the like can be preferably used.
Note that the installation location of the light emitting element may not be the lower surface of the support 4. In this case, an optical waveguide such as an optical fiber can be provided on the lower surface of the support 4 so that light can be emitted from the light emitting element toward the penetrating
以下、図5に基づき、アクチュエータ1の制御系を詳細に説明する。
図5に示すように、本実施形態のアクチュエータ1において、前述した電極32は、通電回路13に接続されている。この通電回路13は、各電極32と第1の質量部21、22との間に電圧を選択的に印加する(電位差を生じさせる)ものである。
そして、この通電回路13は、通電回路13の駆動を制御する機能を有する制御回路14に接続されている。
Hereinafter, the control system of the actuator 1 will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, in the actuator 1 of the present embodiment, the
The
この制御回路14には、前述した受光部33が接続されており、制御回路14は、受光部33の検知結果に基づいて、通電回路13の駆動を制御するようになっている。
すなわち、制御回路14は、受光部33によって受光された光の強度(受光量)に基づいて第2の質量部23の挙動を検知する機能と、その検知結果に基づいて駆動手段の駆動(通電回路13の駆動)を制御する機能とを有している。
The
That is, the
さらに言い換えれば、制御回路14と発光部43と受光部33とが、第2の質量部23の挙動を検知する挙動検知手段を構成するとともに、制御回路14が、この挙動検知手段によって検知された挙動に基づいて駆動手段の駆動を制御する制御手段を構成する。これにより、第1の質量部21、22および/または第2の質量部23を安定して駆動することができる。
In other words, the
より具体的に説明すると、制御回路14は、図5に示すように、CPU141、AD変換回路142、ROM143、RAM144を有している。
そして、CPU141は、通電回路13に接続されているとともに、AD変換回路142を介して受光部33(受光素子)に接続されている。
AD変換回路142は、受光部33の出力をアナログからデジタルに変換するものである。
More specifically, the
The
The
ROM143は、受光部33の検知強度に基づいて第2の質量部23の挙動を算出するためのプログラムや、算出された挙動に基づいて通電回路13を制御するためのプログラムなどが格納されている。
RAM144は、プログラムやプログラムにより算出された値等を記憶する機能を有する。
The
The
CPU141は、ROM143に格納されたプログラムに従い、AD変換回路142でデジタル化された検知強度に基づき、第2の質量部23の挙動を検知する。また、CPU141は、ROM143に格納されたプログラムに従い、検知した挙動に基づき、第2の質量部23の挙動を所望のものとするように、通電回路13を制御する。
以上のような構成のアクチュエータ1は、次のようにして駆動する。
The
The actuator 1 having the above configuration is driven as follows.
すなわち、第1の質量部21、22と各電極32との間に、例えば、正弦波(交流電圧)等を印加する。具体的には、例えば、第1の質量部21、22をアースしておき、図4中上側の2つの電極32に、図7(a)に示すような波形の電圧を印加し、図4中下側の2つの電極32に、図7(b)に示すような波形の電圧を印加する。すると、第1の質量部21、22と図4中上側の電極32との間と、第1の質量部21、22と図4中下側の電極32との間に交互に静電気力(クーロン力)が生じる。
That is, for example, a sine wave (AC voltage) or the like is applied between the
この静電気力により、第1の質量部21、22が、各電極32の方へ引きつけられる力が正弦波の位相により変化し、回動中心軸27(第1の弾性連結部25)を軸に、基体2の板面(図1における紙面)に対して傾斜するように振動(回動)する。
そして、この第1の質量部21、22の振動(駆動)に伴って、第2の弾性連結部26を介して連結されている第2の質量部23も、回動中心軸27(第2の弾性連結部26)を軸に、基体2の板面(図1における紙面)に対して傾斜するように振動(回動)する。
このとき、第2の弾性連結部26全体が捩れ変形すると、その変形の程度に応じて、貫通部263や間隙264、265の平面視での面積が変化する。このような面積の変化は、第2の質量部23の挙動に対応している。したがって、このような現象を利用して、第2の質量部の挙動(より具体的には、振幅、振動数など)を検出することができる。
Due to this electrostatic force, the force that the first
The
At this time, if the entire second
以下、図6に基づいて、第2の質量部23の挙動の検知を具体的に説明する。
図6(a)に示すように、第2の質量部23が非駆動状態(すなわち、アクチュエータ1が非駆動状態)であるとき、貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積は最大である。
そして、第2の質量部23が前述したように振動(回動)すると、図6(b)および図6(c)に示すように、貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積が減少する。
Hereinafter, based on FIG. 6, the detection of the behavior of the 2nd
As shown in FIG. 6A, when the
Then, when the
ここで、図6(c)における第2の質量部23の回動角は、図6(b)における第2の質量部23の回動角よりも大きく、図6(c)における貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積は、図6(b)における貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積よりも小さい。
また、受光部33は、貫通部263および間隙264、265のそれぞれを通過した光を受光する。すなわち、受光部33での受光量は、貫通部263を通過した光と、間隙264を通過した光と、間隙265を通過した光との合計である。
Here, the rotation angle of the
In addition, the
また、第2の質量部23の回動角が最大のとき、すなわち、第2の弾性連結部26の捩れ変形の程度が最大のとき、貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積は最小となる。したがって、受光部33での受光量は最小となる。
一方、第2の質量部23の回動角が最小のとき、すなわち、第2の質量部23が非駆動状態であるとき、貫通部263および間隙264、265の平面視におけるそれぞれの面積は最大となる。したがって、受光部33での受光量は最大となる。
Further, when the rotation angle of the
On the other hand, when the rotation angle of the
このように第2の質量部23の挙動と受光部33での受光量とは相関関係を有していることから、受光部33での受光量に基づいて、第2の質量部23の挙動を検知することができる。
このようにして第2の質量部23の挙動を検知する構成は、第1の質量部21、22や第2の質量部23に特別な加工を施すことなく、第1の質量部21、22や第2の質量部23の形状、大きさおよび質量などの設計自由度を損なうことがない。そのため、簡単かつ安価に、第2の質量部23の挙動を検知する機構を実現することができる。
Thus, since the behavior of the
Thus, the structure which detects the behavior of the 2nd
また、貫通部263等が非駆動状態の第2の質量部23の厚さ方向に貫通しているので、アクチュエータ1の製造時に、基板に対し1回のエッチングなどの加工により第1の質量部21、22と第1の弾性連結部25と支持部24と第2の質量部23と第2の弾性連結部26と貫通部263とを簡単に一括形成することができる。その結果、アクチュエータ1の製造コストを低減し、ひいては、アクチュエータ1の低コスト化を図ることができる。
Further, since the penetrating
また、第2の弾性連結部26に貫通部263が形成されているので、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくすることができるので、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。これは、第2の質量部23の駆動時に、第2の弾性連結部26が第1の弾性連結部25よりも大きく捩れ変形するからである。
In addition, since the penetrating
また、貫通部263が回動中心軸27に沿って延在する長手形状をなしているので、この点でも、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくして、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
また、貫通部263が形成された第2の弾性連結部26に対し遮光部241、242が間隙を隔てて設けられているので、発光部43からの光が貫通部263を通過せずに不本意に第2の弾性連結部26の外側から回り込んで受光部33に到達するのを抑制することができる。そのため、この点でも、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
Further, since the penetrating
Further, since the
また、受光部33が間隙264、265を通過した光をも受光するようになっているため、この点でも、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくして、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
また、第1の質量部21、22および第2の質量部23の非駆動状態において、発光部43から貫通部263への光の入射方向が貫通部263の貫通方向とほぼ同じとなっているので、第2の質量部23の振幅が小さくても、第2の質量部23の挙動を検出することができる。
In addition, since the
Further, in the non-driven state of the
また、発光部43は支持体4上に設けられ、また、受光部33は支持体3上に設けられているので、基体2に対し発光部43および受光部33を固定的に設けて、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
また、本実施形態では、1対の第2の弾性連結部26、26の双方に貫通部263が設けられているので、1対の第2の弾性連結部26、26の一方と他方とのバネ特性を簡単に同一の特性とすることができ、この点でも、アクチュエータ1の設計自由度が大きくなる。
Further, since the
Further, in the present embodiment, since the penetrating
また、2つの貫通部263のそれぞれに対応して受光部33を設けているため、この点でも、第2の質量部23の回動に対する受光部33での受光量の変化の幅を大きくして、第2の質量部23の挙動をより正確に検知することができる。
また、このアクチュエータ1では、前述したように、支持体3における、第2の質量部23に対応する部分に、凹部31が形成され、また、図2にて基体2の下面に凹部29、上面に凹部28が形成され、かつ、平面視で第1の質量部21、22が凹部28、29内に位置するように設けられている。
Further, since the
Further, in the actuator 1, as described above, the
このような構成により、第2の質量部23が振動し得るスペース、および、第1の質量部21、22が振動し得るスペースとして、大きなスペースが確保されている。したがって、第1の質量部21、22の質量を比較的小さく設定すること等により、第1の質量部21、22を大きな振れ角で振動させた場合や、さらに第2の質量部23が共振によって大きな振れ角で振動した場合でも、各質量部21、22、23(2自由度振動系)が支持体3および支持体4に接触することを好適に防止することができる。
With such a configuration, a large space is secured as a space where the
このため、このようなアクチュエータ1を、例えば光スキャナに適用した場合には、より解像度の高いスキャニングを行うことが可能となる。
また、第1の質量部21の回動中心軸27に対して、ほぼ垂直な方向(長手方向)の端部211との間の距離(長さ)をL1とし、第1の質量部22の回動中心軸27に対して、ほぼ垂直な方向(長手方向)の端部221との間の距離(長さ)をL2とし、第2の質量部23の回動中心軸27に対して、ほぼ垂直な方向の端部232との間の距離(長さ)をL3としたとき、本実施形態では、第1の質量部21、22が、それぞれ独立して設けられているため、第1の質量部21、22と、第2の質量部23とが干渉せず、第2の質量部23の大きさ(長さL3)にかかわらず、L1およびL2を小さくすることができる。これにより、第1の質量部21、22の回転角度(振れ角)を大きくすることができ、第2の質量部23の回転角度を大きくすることができる。
For this reason, when such an actuator 1 is applied to, for example, an optical scanner, scanning with higher resolution can be performed.
Further, the distance (length) from the
また、L1およびL2を小さくすることにより、第1の質量部21、22と各電極32との間の距離を小さくすることができ、これにより、静電気力が大きくなり、第1の質量部21、22と各電極32に印加する交流電圧を小さくすることができる。
ここで、第1の質量部21、22および第2の質量部23の寸法は、それぞれ、L1<L3かつL2<L3なる関係を満足するよう設定されるのが好ましい。
In addition, by reducing L 1 and L 2 , the distance between the
Here, it is preferable that the dimensions of the
前記関係を満たすことにより、L1およびL2をより小さくすることができ、第1の質量部21、22の回転角度をより大きくすることができ、第2の質量部23の回転角度をさらに大きくすることができる。
By satisfying the above relationship, L 1 and L 2 can be further reduced, the rotation angle of the
この場合、第2の質量部23の最大回転角度が、20°以上となるように構成されるのが好ましい。
また、このように、L1およびL2を小さくすることにより、第1の質量部21、22と各電極32との間の距離をより小さくすることができ、第1の質量部21、22と各電極32に印加する交流電圧をさらに小さくすることができる。
In this case, it is preferable that the maximum rotation angle of the
In addition, by reducing L 1 and L 2 in this way, the distance between the
これらによって、第1の質量部21、22の低電圧駆動と、第2の質量部23の大回転角度での振動(回動)とを実現することができる。
このため、このようなアクチュエータ1を、例えばレーザープリンタや、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の装置に用いられる光スキャナに適用した場合には、より容易に装置を小型化することができる。
By these, the low voltage drive of the
For this reason, when such an actuator 1 is applied to, for example, an optical scanner used in an apparatus such as a laser printer or a scanning confocal laser microscope, the apparatus can be more easily downsized.
なお、前述したように、本実施形態では、L1とL2とはほぼ等しく設定されているが、L1とL2とが異なっていてもよいことは言うまでもない。
ところで、このような質量部21、22、23よりなる振動系(2自由度振動系)では、第1の質量部21、22および第2の質量部23の振幅(振れ角)と、印加する交流電圧の周波数との間に、図8に示すような周波数特性が存在している。
As described above, in the present embodiment, L 1 and L 2 are set to be substantially equal, but it goes without saying that L 1 and L 2 may be different.
By the way, in such a vibration system (two-degree-of-freedom vibration system) composed of the
すなわち、かかる振動系は、第1の質量部21、22の振幅と、第2の質量部23の振幅とが大きくなる2つの共振周波数fm1[kHz]、fm3[kHz](ただし、fm1<fm3)と、第1の質量部21、22の振幅がほぼ0となる、1つの反共振周波数fm2[kHz]とを有している。
That is, the vibration system includes two resonance frequencies fm 1 [kHz] and fm 3 [kHz] (however, fm) in which the amplitude of the
この振動系では、第1の質量部21、22と電極32との間に印加する交流電圧の周波数Fが、2つの共振周波数のうち低いもの、すなわち、fm1とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、第1の質量部21、22の振幅を抑制しつつ、第2の質量部23の振れ角(回転角度)を大きくすることができる。
なお、本明細書中では、F[kHz]とfm1[kHz]とがほぼ等しいとは、(fm1−1)≦F≦(fm1+1)の条件を満足することを意味する。
In this vibration system, the frequency F of the AC voltage applied between the
In this specification, F [kHz] and fm 1 [kHz] being substantially equal means that the condition of (fm 1 −1) ≦ F ≦ (fm 1 +1) is satisfied.
第1の質量部21、22の平均厚さは、それぞれ、1〜1500μmであるのが好ましく、10〜300μmであるのがより好ましい。
第2の質量部23の平均厚さは、1〜1500μmであるのが好ましく、10〜300μmであるのがより好ましい。
第1の弾性連結部25のばね定数k1は、1×10−4〜1×104Nm/radであるのが好ましく、1×10−2〜1×103Nm/radであるのがより好ましく、1×10−1〜1×102Nm/radであるのがさらに好ましい。これにより、第2の質量部23の回転角度(振れ角)をより大きくすることができる。
The average thicknesses of the
The average thickness of the second
The spring constant k 1 of the first elastic connecting
一方、第2の弾性連結部26のばね定数k2は、1×10−4〜1×104Nm/radであるのが好ましく、1×10−2〜1×103Nm/radであるのがより好ましく、1×10−1〜1×102Nm/radであるのがさらに好ましい。これにより、第1の質量部21、22の振れ角を抑制しつつ、第2の質量部23の振れ角をより大きくすることができる。
On the other hand, the spring constant k 2 of the second
また、第1の弾性連結部25のばね定数k1と第2の弾性連結部26のばね定数をk2とは、k1>k2なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第1の質量部21、22の振れ角を抑制しつつ、第2の質量部23の回転角度(振れ角)をより大きくすることができる。
さらに、第1の質量部21、22の慣性モーメントをJ1とし、第2の質量部23の慣性モーメントをJ2としたとき、J1とJ2とは、J1≦J2なる関係を満足することが好ましく、J1<J2なる関係を満足することがより好ましい。これにより、第1の質量部21、22の振れ角を抑制しつつ、第2の質量部23の回転角度(振れ角)をより大きくすることができる。
Further, the spring constant k 1 of the first elastic connecting
Furthermore, the moment of inertia of the first
ところで、第1の質量部21、22と第1の弾性連結部25、25とからなる第1の振動系の固有振動数ω1は、第1の質量部21、22の慣性モーメントJ1と、第1の弾性連結部25のばね定数k1とにより、ω1=(k1/J1)1/2によって与えられる。一方、第2の質量部23と第2の弾性連結部26、26とからなる第2の振動系の固有振動数ω2は、第2の質量部23の慣性モーメントJ2と、第2の弾性連結部26のばね定数k2とにより、ω2=(k2/J2)1/2によって与えられる。
Incidentally, the natural frequency ω 1 of the first vibration system composed of the
このようにして求められる第1の振動系の固有振動数ω1と第2の振動系の固有振動数ω2とは、ω1>ω2なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第1の質量部21、22の振れ角を抑制しつつ、第2の質量部23の回転角度(振れ角)をより大きくすることができる。
このようなアクチュエータ1は、例えば、次のようにして製造することができる。
図9〜図12は、それぞれ、第1実施形態のアクチュエータの製造方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図9〜図12中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
It is preferable that the natural frequency ω 1 of the first vibration system and the natural frequency ω 2 of the second vibration system obtained in this way satisfy the relationship ω 1 > ω 2 . Thereby, it is possible to increase the rotation angle (deflection angle) of the
Such an actuator 1 can be manufactured as follows, for example.
9 to 12 are views (longitudinal sectional views) for explaining the manufacturing method of the actuator of the first embodiment. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 9 to 12 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
[A1] まず、図9(a)に示すように、シリコン基板5を用意する。
そして、図9(b)に示すように、シリコン基板5の両方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行う。これにより、図9(b)に示すように、支持部24の形状に対応するように、レジストマスク6を形成する。
次に、このレジストマスク6を介して、シリコン基板5の両方の面をエッチングした後、レジストマスク6を除去する。これにより、図9(c)に示すように、支持部24に対応する部分以外の領域に凹部51が形成される(第1の工程)。なお、その際、エッチングは、シリコン基板5の両面に対して、同時に行ってもよいし、片面ずつ行ってもよい。シリコン基板5に対し片面ずつエッチングを行う場合には、後述の金属マスク7を形成する側の一方の面のエッチングと、他方の面のエッチングとの先後はどちらでも構わない。
[A1] First, as shown in FIG. 9A, a
And as shown in FIG.9 (b), a photoresist is apply | coated to both surfaces of the
Next, after etching both surfaces of the
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。 As an etching method, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light-assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are used in combination. be able to. Note that the same method can be used for etching in the following steps.
次に、シリコン基板5の一方の面に、図10(a)に示すように、支持部24と各質量部21、22、23との形状に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク7を形成する。なお、金属マスクに代えて、レジストマスクを用いることもできる。
次に、金属マスク7を介して、シリコン基板5の一方の面側を、前記凹部51に対応する部分が貫通するまでエッチングする(第2の工程)。
Next, on one surface of the
Next, the one surface side of the
そして、金属マスク7を除去した場合、この後、第2の質量部23上に金属膜を成膜し、光反射部231を形成する。
なお、ここで、シリコン基板5をエッチングを行った後、金属マスク7は除去してもよく、除去せずに残存させてもよい。金属マスク7を除去しない場合、第2の質量部23上に残存した金属マスク7は光反射部231として用いることができる。
When the
Here, after etching the
金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
以上の工程により、図10(b)に示すように、各質量部21、22、23および支持部24が一体的に形成された構造体、すなわち基体2が得られる。
Examples of the method for forming a metal film include vacuum plating, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, wet plating methods such as electrolytic plating and electroless plating, thermal spraying methods, and joining metal foils. . Note that the same method can also be used for forming a metal film in the following steps.
Through the above steps, as shown in FIG. 10B, a structure in which the
[A2] 次に、図11(a)に示すように、支持体3を形成するためのシリコン基板9を用意する。なお、シリコン基板9に代えて、ガラス基板等でもよい。
そして、シリコン基板9の一方の面に、凹部31を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスクを形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板9の一方の面側をエッチングした後、金属マスクを除去する。これにより、図11(b)に示すように、凹部31が形成された支持体3が得られる。
次に、支持体3上に、図11(c)に示すように、電極32を形成する。
電極32は、支持体3の凹部31が形成された面に金属膜を成膜し、電極32の形状に対応するマスクを介して金属膜をエッチングを行った後、マスクを除去することにより形成することができる。
[A2] Next, as shown in FIG. 11A, a
Then, a metal mask is formed on one surface of the
Next, after etching one surface side of the
Next, an
The
[A3] 次に、図12(a)に示すように、前記工程[A1]で得られた基体2と支持体3とを、例えば直接接合等により接合して接合体を得る(第3の工程)。また、支持体4の両面のうち、基体2との接合側の面と反対側の面に発光部43を取り付ける。なお、シリコン基板9に代えて、ガラス基板を用いた場合には、基体2と支持体3とを陽極接合により接合する。
[A3] Next, as shown in FIG. 12A, the
次に、図12(b)に示すように、前記工程[A2]で得られた接合体の基体2と第3の基板たる支持体4(好ましくはガラス基板)とを、例えば陽極接合等により接合する。また、支持体3の凹部31と反対側の面に受光部33を取り付ける
以上のようにして、第1実施形態のアクチュエータ1が製造される。
このような製造方法では、基体2が、高価なSOI基板を用いることなく、シリコンを主材料とする安価なシリコン基板5のみから製造されるので、安価にアクチュエータ1を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 12 (b), the
In such a manufacturing method, since the
また、シリコン基板5(基体2)に凹部51(凹部29)を形成することで、各質量部21、22、23と支持体3との接触を防止するとともに、各質量部21、22、23の低質量化が図られるので、駆動電圧の低電圧化、および、各質量部21、22、23の高周波数化を図ることができる。
また、シリコン基板5(基体2)に凹部51(凹部28)を形成することで、支持体4を加工することなく基体2に接合するので、支持体4の表面の平坦性を確保することができる。これにより、支持体4において、入射光や反射光が散乱すること等により、損失するのが防止または低減され、その結果、アクチュエータ1では、高い反射率を得ることができる。
Further, by forming the concave portion 51 (concave portion 29) in the silicon substrate 5 (base 2), the
Further, by forming the recess 51 (recess 28) in the silicon substrate 5 (base 2), the support 4 is joined to the
また、凹部28の形成工程や、基体2と支持体4との接合工程は、支持体4をエッチング等より加工する工程よりも簡易に行うことができる工程である。また、凹部28の深さを設定することにより、第1の質量部21、22および第2の質量部23と支持体4との間隔を所望のものに容易に設定することができる。したがって、前述したような製造方法によれば、アクチュエータ1の製造工程の簡易化を図ることができる。
Moreover, the formation process of the recessed
<第2実施形態>
次に、図13ないし図15に基づいて、本発明のアクチュエータの第2実施形態について説明する。
図13は、第2実施形態のアクチュエータを示す平面図、図14は、図13中のA−A線断面図、図15は、図13に示すアクチュエータの電極と発光部および受光部との配置を示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図14中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
Second Embodiment
Next, based on FIG. 13 thru | or FIG. 15, 2nd Embodiment of the actuator of this invention is described.
13 is a plan view showing the actuator of the second embodiment, FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 13, and FIG. 15 is an arrangement of the electrodes, light emitting part, and light receiving part of the actuator shown in FIG. FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 14 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
以下、第2実施形態のアクチュエータについて、前記第1実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態のアクチュエータ1Aは、第2の弾性連結部および遮光部の構成と、受光部33および発光部43の配置が異なる以外は、前記第1実施形態のアクチュエータ1と同様である。
Hereinafter, the actuator of the second embodiment will be described focusing on the differences from the actuator of the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
The
本実施形態のアクチュエータ1Aでは、図13に示すように、第1の質量部21に対し間隙212を隔てて、また、第1の質量部22に対し間隙222を隔てて、遮光性を有する遮光部242Aが設けられている。また、本実施形態では、第1の質量部21に対し間隙213を隔てて、また、第1の質量部22に対し間隙223を隔てて、遮光性を有する遮光部241Aが設けられている。本実施形態では、遮光部241A、242Aは、第1の質量部21、22と第1の弾性連結部25と第2の質量部23と第2の弾性連結部26からなるパターンのほぼ全周にわたって、間隙212、222と同様の間隙を介して対向している。
In the
そして、図14および図15に示すように、支持体4の上面のうちの間隙212、222のそれぞれに対応する部位に、発光部43が設けられている。また、支持体3の下面のうちの間隙212、222のそれぞれに対応する部位に、受光部33が設けられている。
このように構成されていることにより、発光部43から発光された光のうち、間隙212、222を通過した光を受光部33で受光し、その受光量に基づいて、第2の質量部23の挙動を検知することができる。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
With this configuration, the light that has passed through the
ここで、本実施形態では、第1の質量部21、22に対し第2の質量部23を回動可能とするように、第2の弾性連結部26A、26Aが、第1の質量部21、22と第2の質量部23とを連結している。各第2の弾性連結部26Aは、1つの棒状連結部材で構成されている。
このような本実施形態にかかるアクチュエータ1Aにおいても、前述した第1の実施形態にかかるアクチュエータ1と同様の効果を得ることができる。すなわち、第1の質量部21、22や第2の質量部23に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部23の挙動を検知する機構を実現することができる。
特に、本実施形態では、第1の弾性連結部25や第2の弾性連結部26Aにも特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部26の挙動を検知する機構を実現することができる。したがって、アクチュエータ1Aは、設計自由度がより高く、その結果、より低コストなものとすることができる。
Here, in the present embodiment, the second elastic connecting
Also in the
In particular, in the present embodiment, a mechanism for detecting the behavior of the
<第3実施形態>
次に、図16に基づいて、本発明のアクチュエータの第3実施形態について説明する。
図16は、第3実施形態のアクチュエータを示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図16中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第3実施形態のアクチュエータについて、前記第1実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the actuator of the present invention will be described based on FIG.
FIG. 16 is a plan view showing the actuator of the third embodiment. In the following, for convenience of explanation, the front side of the sheet in FIG. 16 is referred to as “upper”, the rear side of the sheet is referred to as “lower”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”.
Hereinafter, the actuator of the third embodiment will be described focusing on the differences from the actuator of the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
第3実施形態のアクチュエータ1Bは、第2の弾性連結部の構成が異なる以外は、前記第1実施形態のアクチュエータ1と同様である。
本実施形態のアクチュエータ1Bでは、図16に示すように、第1の質量部21、22に対し第2の質量部23を回動可能とするように、第2の弾性連結部26B、26Bが、第1の質量部21、22と第2の質量部23とを連結している。各第2の弾性連結部26Bには、上下方向(非駆動状態の第2の質量部23の厚さ方向)に貫通する複数の貫通部263A、263B、263Cが形成されている。
The
In the
そして、複数の貫通部263A、263B、263Cは、回動中心軸27に沿って並設されている。
また、複数の貫通部263A、263B、263Cは、回動中心軸27に直角な方向における幅が互いに異なるように形成されている。また、回動中心軸27に直角な方向における各貫通部263A、263B、263Cの幅は、大きい方から小さい方へ、貫通部263A、貫通部263B、および貫通部263Cの順になっている。
The plurality of through
Further, the plurality of through
このような本実施形態にかかるアクチュエータ1Bにおいても、前述した第1の実施形態にかかるアクチュエータ1と同様の効果を得ることができる。すなわち、第1の質量部21、22や第2の質量部23に特別な加工を施すことなく、簡単かつ安価に、第2の質量部23の挙動を検知する機構を実現することができる。
特に、本実施形態では、受光部33が複数の貫通部263A、263B、263Cを通過した光を受光し得るように構成されているので、第2の弾性連結部26の受光に最適なところのみに貫通部を設けることができ、第2の弾性連結部26の強度を保ちながら、受光部33での受光量を多くすることができる。これにより、大きな貫通部を形成する方法に比べて、第2の弾性連結部26の強度を保ちつつ、1対の第2の弾性連結部26全体の捩れ量に応じた光量変化を検出することができ、精度が上がる。
Also in the
In particular, in the present embodiment, since the
また、複数の貫通部263A、263B、263Cは回動中心軸27に沿って並設されているので、第2の弾性連結部26の捩れ軸を変えることなく貫通部を形成できるため、設計が容易である。また、第2の弾性連結部26の捩れ量は、その両端部で異なる。例えば、第2の弾性連結部26の捩れ量は、第2の質量部23に近いところで最大となり、第1の質量部21、22に近い部分では最小となる。このような第2の弾性連結部26に貫通部263A、263B、263Cを回動中心軸27に沿って複数並設し、複数の貫通部263A、263B、263Cを通過した光を受光部33で一度に受光することによって、貫通部の位置による受光部33での受光量のムラを低減し、第2の質量部25の挙動の検知精度を上げることができる。
In addition, since the plurality of penetrating
また、本実施形態のように回動中心軸27に直角な方向での幅が異なる複数の貫通部263A、263B、263Cが設けられていると、受光部33での受光量が段階的なものとなるため、第2の質量部23の特定の挙動(例えば回動角など)をより正確に検知することができる。この場合、発光部43および受光部33は、図16での平面視において、各貫通部263A、263B、263Cに対応する位置に、受光素子を設けるのが好ましい。
以上説明したようなアクチュエータ1は、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の光スキャナ、イメージング用ディスプレイ等に好適に適用することができる。
Further, when a plurality of through
The actuator 1 as described above can be suitably applied to, for example, a laser printer, a barcode reader, an optical scanner such as a scanning confocal laser microscope, an imaging display, and the like.
以上、本発明のアクチュエータについて、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明のアクチュエータは、前記第1〜第3実施形態のうちの任意の2以上の構成を組み合わせるようにしてもよい。
また、本発明のアクチュエータでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
As mentioned above, although the actuator of this invention was demonstrated based on each embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
For example, the actuator of the present invention may be combined with any two or more configurations of the first to third embodiments.
In the actuator of the present invention, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, and an arbitrary configuration can be added.
前述した実施形態では、2自由度振動系を有するねじり振動子を用いたアクチュエータを説明したが、本発明は2自由度振動系以外の振動系のアクチュエータにも適用することができる。例えば、前述した実施形態において、第1の弾性連結部を省略し、第1の質量部を支持部に固定し、第2の弾性連結部により第2の質量部と支持部とを直接的に連結したような形態としてもよい。すなわち、本発明は、1自由度振動系を有するねじり振動子を用いたアクチュエータにも適用することができる。 In the above-described embodiment, an actuator using a torsional vibrator having a two-degree-of-freedom vibration system has been described, but the present invention can also be applied to an actuator of a vibration system other than the two-degree-of-freedom vibration system. For example, in the above-described embodiment, the first elastic connecting portion is omitted, the first mass portion is fixed to the support portion, and the second mass connecting portion and the support portion are directly connected by the second elastic connecting portion. It is good also as a form which connected. That is, the present invention can also be applied to an actuator using a torsional vibrator having a one-degree-of-freedom vibration system.
また、前述した実施形態では、第2の弾性連結部に貫通部を形成したものを説明したが、第1の弾性連結部に貫通部を形成してもよい。 In the above-described embodiment, the second elastic connecting portion is formed with the penetrating portion. However, the first elastic connecting portion may be formed with the penetrating portion.
また、貫通部の形状、位置、および大きさなどの形態は、第1の弾性連結部や第2の弾性連結部の捩れ変形の程度(第2の質量部や質量部の挙動)に応じて変化するものであれば、前述した実施形態のものに限定されない。
例えば、貫通部の貫通方向は、前述した実施形態のものに限定されず、例えば、非駆動状態の第2の質量部の板面に平行な方向であってもよい。
Further, the shape, position, size, and the like of the penetrating part depend on the degree of torsional deformation (the behavior of the second mass part and the mass part) of the first elastic coupling part and the second elastic coupling part. If it changes, it is not limited to the thing of embodiment mentioned above.
For example, the penetration direction of the penetration part is not limited to that of the above-described embodiment, and may be, for example, a direction parallel to the plate surface of the second mass part in the non-driven state.
また、遮光部は、発光部から受光部への光の経路近傍に設けられていればよい。
また、前述した第2実施形態において、発光部および受光部は、非駆動状態の第2の質量部23の平面視において、第1の質量部21、22と第1の弾性連結部25と第2の質量部23と第2の弾性連結部26からなるパターンのほぼ全周に沿って形成された間隙のいかなる位置に設けられていても、受光部での受光量に基づいて第2の質量部の挙動を検知することができる。
Moreover, the light shielding part should just be provided in the path | route vicinity of the light from a light emission part to a light-receiving part.
In the above-described second embodiment, the light emitting unit and the light receiving unit include the first
また、前述した実施形態では、光反射部231が第2の質量部23の支持体33側の面に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。また、光反射部を省略しても、本発明の効果を得ることができるのは言うまでもない。
また、前述した実施形態において、基体2の支持部24の剛性が比較的高い場合などには、支持体3、4の少なくとも一方の支持部を省略することができる。この場合、発光部や受光部は、基体2に固定してもよいし、基体2とは別の部材に固定してもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
In the above-described embodiment, when the rigidity of the
また、前述した実施形態では、静電駆動により第1の質量部21、22を回動させ、これに伴い、第2の質量部23を回動させるもの、すなわち、可動部を駆動する駆動手段として静電駆動を用いたものを説明したが、駆動手段としては、これに限定されず、圧電駆動など他の駆動方式のものを採用することもできる。また、静電駆動を用いた駆動手段としては、前述したような平行平板型以外にも、櫛歯状電極を用いたものなど他の形態であってもよい。
In the above-described embodiment, the first
1、1A、1B……アクチュエータ 13……通電回路 14……制御回路 141……CPU 142……AD変換回路 143……ROM 144……RAM 2……基体 21、22……第1の質量部 211、221……端部 212、213、222、223、264、265……間隙 23……第2の質量部 231……光反射部 232……端部 24……支持部 241、242、241A、242A……遮光部 25……第1の弾性連結部 26、26B……第2の弾性連結部 261、262……棒状連結部材 263、263A、263B、263C……貫通部 27……回動中心軸 28、29……凹部 3……支持体 31……凹部 32……電極 33……受光部 4……支持体 43……発光部 5……シリコン基板 51……凹部 6……レジストマスク 7……金属マスク 9……シリコン基板 L1、L2、L3……距離
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記質量部と前記支持部とを連結する弾性連結部と、
前記質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記弾性連結部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記弾性連結部には、前記質量部の回動中心軸に対し直角な方向に貫通する貫通部が形成され、
前記挙動検知手段は、前記貫通部に向けて光を発光する発光部と、前記貫通部を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 Part by mass;
A support part for supporting the mass part;
An elastic connecting part that connects the mass part and the support part so that the mass part is rotatable with respect to the support part;
Driving means for generating a driving force for rotating the mass section;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the mass part,
An actuator configured to actuate the driving unit based on a detection result of the behavior detecting unit and rotate the mass unit while twisting and deforming the elastic coupling unit;
The elastic connecting portion is formed with a penetrating portion penetrating in a direction perpendicular to the rotation center axis of the mass portion,
The behavior detection unit includes a light emitting unit that emits light toward the penetrating part and a light receiving unit that receives light that has passed through the penetrating part, and is based on the amount of light received by the light receiving unit. The actuator is configured to detect the behavior of the mass part.
前記第1の質量部を支持するための支持部と、
前記第1の質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記支持部とを連結する第1の弾性連結部と、
第2の質量部と、
前記第2の質量部を前記第1の質量部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記第2の質量部とを連結する第2の弾性連結部と、
前記第1の質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記第2の質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記第1の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第1の質量部を回動させ、これに伴い、前記第2の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第2の質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記第1の弾性連結部および/または前記第2の弾性連結部には、前記第1の質量部および/または前記第2の質量部の回動中心軸に対し直角な方向に貫通する貫通部が形成され、
前記挙動検知手段は、前記貫通部に向けて光を発光する発光部と、前記貫通部を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記第2の質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 A first mass part;
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the first mass portion and the support portion so that the first mass portion is rotatable with respect to the support portion;
A second mass part;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion is rotatable with respect to the first mass portion;
Driving means for generating a driving force for rotating the first mass unit;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the second mass part,
Based on the detection result of the behavior detecting means, the driving means is operated to rotate the first mass portion while twisting and deforming the first elastic connecting portion. Accordingly, the second elastic connecting portion is rotated. An actuator configured to rotate the second mass portion while twisting and deforming the portion,
The first elastic connecting portion and / or the second elastic connecting portion includes a through portion penetrating in a direction perpendicular to the rotation center axis of the first mass portion and / or the second mass portion. Formed,
The behavior detection unit includes a light emitting unit that emits light toward the penetrating part and a light receiving unit that receives light that has passed through the penetrating part, and is based on the amount of light received by the light receiving unit. The actuator is configured to detect the behavior of the second mass part.
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記質量部と前記支持部とを連結する弾性連結部と、
前記質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記弾性連結部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記質量部および前記弾性連結部のうちの少なくとも一方に対し間隙を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部を有し、
前記挙動検知手段は、前記間隙に向けて光を発光する発光部と、前記間隙を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 Part by mass;
A support part for supporting the mass part;
An elastic connecting part that connects the mass part and the support part so that the mass part is rotatable with respect to the support part;
Driving means for generating a driving force for rotating the mass section;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the mass part,
An actuator configured to actuate the driving unit based on a detection result of the behavior detecting unit and rotate the mass unit while twisting and deforming the elastic coupling unit;
A light-shielding part provided with a gap between at least one of the mass part and the elastic coupling part, and having a light-shielding property;
The behavior detecting means includes a light emitting unit that emits light toward the gap, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the gap, and based on the amount of light received by the light receiving unit, An actuator configured to detect a behavior of a mass part.
前記第1の質量部を支持するための支持部と、
前記第1の質量部を前記支持部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記支持部とを連結する第1の弾性連結部と、
第2の質量部と、
前記第2の質量部を前記第1の質量部に対し回動可能とするように前記第1の質量部と前記第2の質量部とを連結する第2の弾性連結部と、
前記第1の質量部を回動するための駆動力を発生させる駆動手段と、
前記第2の質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を作動させ、前記第1の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第1の質量部を回動させ、これに伴い、前記第2の弾性連結部を捩れ変形させながら前記第2の質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記第1の質量部と前記第1の弾性連結部と前記第2の質量部と前記第2の弾性連結部の少なくとも1つに対し間隙を隔てて設けられ、遮光性を有する遮光部を有し、
前記挙動検知手段は、前記間隙に向けて光を発光する発光部と、前記間隙を通過した光を受光する受光部とを備え、前記受光部によって受光された光の受光量に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
A first mass part;
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the first mass portion and the support portion so that the first mass portion is rotatable with respect to the support portion;
A second mass part;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion is rotatable with respect to the first mass portion;
Driving means for generating a driving force for rotating the first mass unit;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the second mass part,
Based on the detection result of the behavior detecting means, the driving means is operated to rotate the first mass portion while twisting and deforming the first elastic connecting portion. Accordingly, the second elastic connecting portion is rotated. An actuator configured to rotate the second mass portion while twisting and deforming the portion,
There is provided a light-shielding part having a light-shielding property and provided with a gap with respect to at least one of the first mass part, the first elastic coupling part, the second mass part, and the second elastic coupling part. And
The behavior detecting means includes a light emitting unit that emits light toward the gap, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the gap, and based on the amount of light received by the light receiving unit, An actuator configured to detect a behavior of a mass part.
Priority Applications (1)
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JP2006121277A JP2007295731A (en) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | Actuator |
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JP2006121277A JP2007295731A (en) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | Actuator |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009122155A (en) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Hoya Corp | Micro-device manufacturing method and micro--device |
JP2011186124A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Stanley Electric Co Ltd | Light deflector package |
JP2018176421A (en) * | 2013-02-21 | 2018-11-15 | 株式会社リコー | Device |
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2006
- 2006-04-25 JP JP2006121277A patent/JP2007295731A/en active Pending
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JP2011186124A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Stanley Electric Co Ltd | Light deflector package |
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