JP2009034779A - Driving unit, imaging unit, imaging device, and manufacturing method for driving unit - Google Patents

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明 小坂
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夏樹 山本
Susumu Sugiyama
進 杉山
Viet Dzung Dao
ベト ズン ダオ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of precisely setting a gap between a fixed comb-tooth electrode and a movable comb-tooth electrode. <P>SOLUTION: A driving unit 1A comprises a driving mechanism 8, which makes the movable tooth section give driving displacement to a movable section, having movable comb sections having a plate face regulated in the first and second directions and arranged in the third direction by mutually separating a plurality of first toothed plates in the first direction as a tooth-height direction, and fixed tooth sections alternately arranging a plurality of second toothed plates approximately in parallel with a plurality of first tooth sections in the first direction as a tooth height direction; and an offset mechanism 5a for making relative gaps generate between the movable comb sections and the fixed comb sections in the second direction as an offset direction. The fixed comb sections are formed to respectively integrate with the movable comb sections via elastic sections capable of elastically deforming in the offset direction, and the offset mechanism 5a makes the fixed comb sections move in the offset direction in order to generate the relative gaps by elastically deforming the elastic sections. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電アクチュエータを用いた駆動技術に関する。   The present invention relates to a driving technique using an electrostatic actuator.

近年、マイクロカメラユニット(Micro Camera Unit:MCU)を搭載することによって、撮影機能が付加された小型の電子機器(例えば携帯電話)が急速に普及している。これに伴いMCU向けのAF機構またはズーム機構に用いられる駆動装置に対しては、小型化の要請が強くなっている。   2. Description of the Related Art In recent years, small electronic devices (for example, mobile phones) to which a photographing function is added by mounting a micro camera unit (MCU) are rapidly spreading. Along with this, there is a strong demand for miniaturization of drive devices used in the AF mechanism or zoom mechanism for MCUs.

しかし、駆動部にステッピングモータ等を用いた駆動装置では、駆動部のための固有空間を確保する必要があるため、小型化に対応することは困難である。   However, in a drive device using a stepping motor or the like for the drive unit, it is necessary to secure a specific space for the drive unit, and thus it is difficult to cope with downsizing.

そこで、駆動部の小型化を実現するために、半導体の微細加工技術を駆使して作製されたMEMS(Micro Electro Mechanical System)の静電アクチュエータを駆動部に採用した駆動装置が提案されている。   Therefore, in order to realize a reduction in the size of the drive unit, a drive device has been proposed in which an electrostatic actuator of MEMS (Micro Electro Mechanical System) manufactured by making full use of a semiconductor microfabrication technique is used as the drive unit.

静電アクチュエータは、固定櫛歯電極とこれに対向する移動櫛歯電極とによって構成され、所定方向の変位を発生させるために、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とは相対的なずれ(位置ずれ)を有した状態(「位置ずれ状態」とも称する)に配置される。   The electrostatic actuator is composed of a fixed comb electrode and a moving comb electrode facing the fixed comb electrode, and in order to generate a displacement in a predetermined direction, the fixed comb electrode and the moving comb electrode are relatively displaced (position). It is arranged in a state having a deviation (also referred to as a “positional deviation state”).

このような位置ずれ状態を確保する手法としては、固定櫛歯電極が形成された基板と移動櫛歯電極が形成された基板とを貼り合わせる際に、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とを互いにずれを有した状態に配置する技術が知られている(特許文献1)。   As a method of ensuring such a misalignment state, when the substrate on which the fixed comb electrode is formed and the substrate on which the movable comb electrode is bonded, the fixed comb electrode and the movable comb electrode are connected. There is known a technique of arranging them in a state of being shifted from each other (Patent Document 1).

特開2006−79078号公報JP 2006-79078 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極との間のずれを精度良く設定するには、貼り合わせの際に固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とを精度良く位置決めしなければならないという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, in order to accurately set the deviation between the fixed comb electrode and the movable comb electrode, the fixed comb electrode and the movable comb electrode are accurately set at the time of bonding. There is a problem of having to position well.

そこで、本発明は、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極との間のずれを精度良く設定することが可能な技術を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the technique which can set the shift | offset | difference between a fixed comb electrode and a moving comb electrode accurately.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、可動部を駆動させる駆動装置であって、第1方向と第2方向とによって規定された板面を持つとともに前記第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛歯電極と、前記第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が前記複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛歯電極とを有し、前記移動櫛歯電極が前記可動部に駆動変位を与える駆動機構と、前記移動櫛歯電極と前記固定櫛場電極との間に、前記第2方向をオフセット方向として相対的なずれを発生させるオフセット手段とを備え、前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、前記オフセット手段は、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させ、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a drive device for driving a movable part, and has a plate surface defined by a first direction and a second direction, and the first direction has a tooth height. A plurality of first tooth plates having a plurality of first tooth plates arranged in a third direction and spaced apart from each other, and a plurality of second tooth plates having a first tooth direction as the first direction. A fixed comb electrode arranged alternately in parallel with one tooth plate, a drive mechanism for driving displacement of the movable comb electrode to the movable portion, the movable comb electrode and the fixed comb Offset means for generating a relative displacement between the field electrode and the second direction as an offset direction, and the fixed comb electrode is moved through an elastic portion elastically deformable in the offset direction. It is formed integrally with a comb electrode, and the offset means is The serial elastic portion is elastically deformed to move the fixed comb electrodes on the offset direction, and wherein the generating the relative displacement.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る駆動装置において、前記オフセット手段は、段差部を有する基台を含み、前記段差部は、前記基台において、前記基台と前記駆動機構とが接合された場合に、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させる位置に存在し、前記段差部は、前記接合にともなって、前記固定櫛歯電極と前記移動櫛歯電極との間に、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the drive device according to the first aspect of the present invention, the offset means includes a base having a stepped portion, and the stepped portion includes the base and the drive in the base. When the mechanism is joined, the elastic portion is elastically deformed and the fixed comb electrode is present in a position to move in the offset direction, and the stepped portion is attached to the fixed comb electrode along with the joining. And the relative displacement between the movable comb electrodes.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る駆動装置において、前記移動櫛歯電極および前記固定櫛歯電極は、SOI基板において2層あるSi層のうち、1層のSi層を用いて一方向からエッチングにより作製されることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the drive device according to claim 1 or 2, wherein the movable comb electrode and the fixed comb electrode are one of two Si layers in the SOI substrate. It is characterized by being produced by etching from one direction using a Si layer.

また、請求項4の発明は、請求項2または請求項3の発明に係る駆動装置において、前記段差部は、前記基台に設けられた凸部であることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the drive device according to the second or third aspect of the present invention, the stepped portion is a convex portion provided on the base.

また、請求項5の発明は、請求項2または請求項3の発明に係る駆動装置において、前記段差部は、前記基台に設けられた凹部であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the driving device according to the second or third aspect of the present invention, the step portion is a concave portion provided in the base.

また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記段差部の段差は、櫛歯面においてオフセット方向と平行な辺の長さ以下であることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the drive device according to any of the first to fifth aspects of the present invention, the step of the stepped portion is not longer than the length of the side parallel to the offset direction on the comb tooth surface. It is characterized by that.

また、請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記可動部には撮像素子が配置されることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the drive device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, an imaging element is disposed in the movable portion.

また、請求項8の発明は、請求項7の発明に係る駆動装置は、単一のハウジングの内部空間に配置されることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is characterized in that the drive device according to the invention of claim 7 is arranged in an internal space of a single housing.

また、請求項9の発明は、撮像装置であって、請求項8の発明に係る撮像ユニットを備えることを特徴とする。   A ninth aspect of the present invention is an imaging apparatus, comprising the imaging unit according to the eighth aspect of the invention.

また、請求項10の発明は、可動部を駆動させる駆動装置の製造方法であって、a)第1方向と第2方向とによって規定された板面を持つとともに前記第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛歯電極と、前記第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が前記複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛歯電極とを有し、前記移動櫛歯電極が前記可動部に駆動変位を与える駆動機構を一体的に形成する工程と、b)前記移動櫛歯電極と前記固定櫛場電極との間に、前記第2方向をオフセット方向として相対的なずれを発生させる工程と、前記a)工程においては、前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、前記b)工程においては、前記固定櫛歯電極は、前記弾性部を弾性変形させて前記オフセット方向に移動し、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a driving device for driving a movable part, and a) a plate surface defined by a first direction and a second direction, and the first direction as a tooth height direction. A plurality of first tooth plates are arranged in a third direction at intervals, and a plurality of second tooth plates having the first direction as a tooth height direction are the plurality of first tooth plates. A step of integrally forming a drive mechanism having fixed comb electrodes arranged alternately and substantially parallel to the tooth plate, and the movable comb electrodes provide drive displacement to the movable portion; b) In the step of generating a relative shift between the moving comb electrode and the fixed comb electrode with the second direction as an offset direction, and in the step a), the fixed comb electrode is in the offset direction. Formed integrally with the moving comb electrode through an elastically deformable elastic part Is, in the above b) step, the fixed comb electrodes, the elastic portion is elastically deformed to move in the offset direction, and wherein the generating the relative displacement.

また、請求項11の発明は、可動部を駆動させる駆動装置であって、前記可動部に駆動変位を与える移動櫛歯電極と、前記移動櫛歯電極に交互配置される固定櫛歯電極とを有する駆動機構と、前記固定櫛歯電極と前記移動櫛歯電極との間に、前記移動櫛歯電極の櫛歯面内において櫛歯の延伸方向に垂直なオフセット方向の相対的なずれを発生させるオフセット手段とを備え、前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、前記オフセット手段は、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させ、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする。   The invention of claim 11 is a drive device for driving a movable part, comprising: a movable comb electrode that applies drive displacement to the movable part; and fixed comb electrodes that are alternately arranged on the movable comb electrode. A relative shift in the offset direction perpendicular to the extending direction of the comb teeth is generated in the comb tooth surface of the movable comb electrode between the driving comb electrode and the fixed comb electrode and the movable comb electrode. And the fixed comb electrode is formed integrally with the movable comb electrode via an elastic portion elastically deformable in the offset direction, and the offset means elastically deforms the elastic portion. The fixed comb electrode is moved in the offset direction to generate the relative shift.

請求項1から請求項11に記載の発明によれば、移動櫛歯電極と固定櫛歯電極とを一体的に形成し、固定櫛歯電極をオフセット方向に移動させるので、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極との間のずれを精度良く設定することが可能になる。   According to the first to eleventh aspects of the present invention, the movable comb electrode and the fixed comb electrode are integrally formed, and the fixed comb electrode is moved in the offset direction. It is possible to accurately set the deviation from the comb electrode.

また特に、請求項3に記載の発明によれば、移動櫛歯電極および固定櫛歯電極は、SOI基板において2層あるSi層のうち、1層のSi層を用いて一方向からエッチングにより作製されるので、移動櫛歯電極および固定櫛歯電極の作製時間を短縮することができる。   In particular, according to the invention described in claim 3, the movable comb electrode and the fixed comb electrode are produced by etching from one direction using one Si layer of the two Si layers in the SOI substrate. Therefore, the manufacturing time of the moving comb electrode and the fixed comb electrode can be shortened.

また特に、請求項6に記載の発明によれば、段差部の段差は、櫛歯面においてオフセット方向と平行な辺の長さ以下であるので、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極との間にオフセット方向の相対的なずれが発生した状態において、移動櫛歯電極の各櫛歯面と固定櫛歯電極の各櫛歯面とが互いに重複する部分を確保すること可能となり、ひいては電圧印加時に櫛歯電極間に初期引き込み力を発生させることが可能となる。   In particular, according to the invention described in claim 6, since the step of the step portion is equal to or shorter than the length of the side parallel to the offset direction on the comb tooth surface, it is between the fixed comb electrode and the movable comb electrode. In the state where the relative displacement in the offset direction occurs, it is possible to secure a portion where each comb tooth surface of the moving comb electrode and each comb tooth surface of the fixed comb electrode overlap each other. An initial pulling force can be generated between the comb electrodes.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施形態>
<静電アクチュエータについて>
図1は、静電作用を利用したアクチュエータ(静電アクチュエータ)の構成および動作の第1の状況を示す図である。図1(a)は、静電アクチュエータの上面図であり、図1(b)は、静電アクチュエータの側面図である。
<Embodiment>
<About electrostatic actuator>
FIG. 1 is a diagram showing a first situation of the configuration and operation of an actuator (electrostatic actuator) using electrostatic action. FIG. 1A is a top view of the electrostatic actuator, and FIG. 1B is a side view of the electrostatic actuator.

また図2は、静電アクチュエータの構成および動作の第2の状況を示す図である。図2(a)は、静電アクチュエータの上面図である。また、図2(b)は、静電アクチュエータの側面図であり、図2(c)は、電圧印加時の静電アクチュエータの側面図である。   FIG. 2 is a diagram showing a second situation of the configuration and operation of the electrostatic actuator. FIG. 2A is a top view of the electrostatic actuator. FIG. 2B is a side view of the electrostatic actuator, and FIG. 2C is a side view of the electrostatic actuator when a voltage is applied.

本実施形態では、駆動装置の駆動部に静電アクチュエータを採用するが、静電アクチュエータは、図1(a)に示されるように、櫛歯部分が互い違いに配置(交互配置)された、第1の櫛歯電極101と第2の櫛歯電極102とによって構成され、2つの櫛歯電極間に印加される電圧によって生じる静電気力を駆動源とする。このような静電アクチュエータは、2つの櫛歯電極の相対的な位置に応じて、異なる方向の力を発生させる。なお、図中にXYZ直角座標系が記入されているが、X軸方向は第1の櫛歯電極101の各歯が伸びる方向(「櫛歯の延伸方向」とも称する)に相当し、Y軸方向は2つの櫛歯電極101,102の歯間溝に沿った方向(「櫛歯の厚さ方向」または「櫛歯面内において櫛歯の延伸方向に垂直な方向」とも称する)に相当し、Z軸方向は2つの櫛歯電極の各歯が交互配置される方向(「交互配置方向」または「ギャップ方向」とも称する)に相当する。また、2つの櫛歯電極の各櫛歯が横方向に交互配置されると表現すると、上記Y軸方向は縦方向とも表現される。   In the present embodiment, an electrostatic actuator is employed in the drive unit of the drive device. As shown in FIG. 1 (a), the electrostatic actuator has a comb-shaped portion arranged alternately (alternately arranged). It is composed of one comb-tooth electrode 101 and a second comb-tooth electrode 102, and an electrostatic force generated by a voltage applied between the two comb-tooth electrodes is used as a drive source. Such an electrostatic actuator generates forces in different directions depending on the relative positions of the two comb electrodes. In the figure, an XYZ rectangular coordinate system is written, but the X-axis direction corresponds to the direction in which each tooth of the first comb electrode 101 extends (also referred to as “comb extending direction”), and the Y-axis The direction corresponds to the direction along the interdental groove of the two comb electrodes 101 and 102 (also referred to as “comb thickness direction” or “direction perpendicular to the comb extension direction in the comb surface”). The Z-axis direction corresponds to the direction in which the teeth of the two comb electrodes are alternately arranged (also referred to as “alternate arrangement direction” or “gap direction”). Further, when expressing that the comb teeth of the two comb-tooth electrodes are alternately arranged in the horizontal direction, the Y-axis direction is also expressed as the vertical direction.

例えば、図1(b)に示されるように、固定された第1の櫛歯電極(「固定櫛部」とも称する)101と移動可能な第2の櫛歯電極(「移動櫛部」とも称する)102との櫛歯面が互いにY軸方向にずれなく配置されている状態の移動櫛部102の動きについて説明する。   For example, as shown in FIG. 1B, a fixed first comb electrode (also referred to as “fixed comb portion”) 101 and a movable second comb electrode (also referred to as “movable comb portion”) 102. The movement of the moving comb portion 102 in a state where the comb tooth surfaces are arranged without deviation in the Y-axis direction will be described.

この状態において、スイッチSWの接点が構成され2つの櫛歯電極間に電圧が印加されると、固定櫛部101と移動櫛部102との間にはX方向の引力が発生する。X方向に伸びる弾性材で形成された支持部材103aを介して、固定部104に接続された移動櫛部102は、この引力によって+X方向に移動する。そして、スイッチSWが切断されると、固定櫛部101と移動櫛部102との間に発生していた引力は消滅し、支持部材103aの弾性力によって移動櫛部102は、−X方向に復帰する。   In this state, when the contact of the switch SW is configured and a voltage is applied between the two comb electrodes, an attractive force in the X direction is generated between the fixed comb portion 101 and the moving comb portion 102. The moving comb portion 102 connected to the fixed portion 104 moves in the + X direction by this attractive force via the support member 103a formed of an elastic material extending in the X direction. When the switch SW is disconnected, the attractive force generated between the fixed comb portion 101 and the moving comb portion 102 disappears, and the moving comb portion 102 returns to the −X direction by the elastic force of the support member 103a.

このように互いの櫛歯面がY軸方向にずれなく配置されている状態においては、櫛歯電極間に印加する電圧を制御することによって、移動櫛部102を、矢印HYaに示すようにX方向に移動させることができる。   Thus, in a state where the mutual comb tooth surfaces are arranged without shifting in the Y-axis direction, the movable comb portion 102 is moved in the X direction as indicated by the arrow HYa by controlling the voltage applied between the comb electrodes. Can be moved to.

次に、図1(b)のように櫛歯面がY軸方向にずれなく配置された状態ではなく、図2(b)に示すように移動櫛部102の櫛歯面が固定櫛部101の櫛歯面に対してY軸方向にずれた状態(「位置ずれ状態」または「オフセット状態」とも称する)の移動櫛部102の動きについて説明する。ただし、図2における支持部材103bは、図1の支持部材103aとは異なり、上面図視においても直線状である。   Next, the comb tooth surface is not arranged in the Y-axis direction without being shifted as shown in FIG. 1B, and the comb tooth surface of the moving comb portion 102 is the comb of the fixed comb portion 101 as shown in FIG. The movement of the moving comb portion 102 in a state shifted in the Y-axis direction with respect to the tooth surface (also referred to as “position shift state” or “offset state”) will be described. However, unlike the support member 103a in FIG. 1, the support member 103b in FIG. 2 is linear in a top view.

この状態において、スイッチSWの接点が構成され2つの櫛歯電極間に電圧が印加されると、固定櫛部101と移動櫛部102との間にはX方向の引力およびY方向の引力が発生する。これによって、棒状の支持部材103bを介して固定部104に接続された移動櫛部102は、+X方向の力Fxと−Y方向の力Fyとを受ける。支持部材103bは曲げ弾性を有しつつも実質的な伸縮弾性は持たない形状または材質で形成されている。このため、移動櫛部102は−X方向には移動しないが、−Y方向の力Fyを受けることによって、支持部材103bをたわませながら、略−Y方向に移動する(図2(c)参照)。そして、スイッチSWの接点が開放されると、固定櫛部101と移動櫛部102との間に発生していた引力は消滅し、支持部材103bの曲げ弾性力によって移動櫛部102は、略+Y方向に復帰する。   In this state, when the contact of the switch SW is configured and a voltage is applied between the two comb electrodes, an attractive force in the X direction and an attractive force in the Y direction are generated between the fixed comb portion 101 and the moving comb portion 102. As a result, the moving comb portion 102 connected to the fixed portion 104 via the rod-like support member 103b receives the force Fx in the + X direction and the force Fy in the −Y direction. The support member 103b is formed of a shape or material that has bending elasticity but does not have substantial elastic elasticity. Therefore, the moving comb portion 102 does not move in the −X direction, but moves in the substantially −Y direction while bending the support member 103b by receiving the force Fy in the −Y direction (see FIG. 2C). ). When the contact of the switch SW is opened, the attractive force generated between the fixed comb portion 101 and the moving comb portion 102 disappears, and the moving comb portion 102 returns to the approximately + Y direction by the bending elastic force of the support member 103b. To do.

このように移動櫛部102の櫛歯面が固定櫛部101に対してY軸方向、換言すれば櫛部の櫛歯面内において櫛歯の延伸方向に垂直な方向(「オフセット方向」とも称する)にずれて配置される状態においては、櫛歯電極間に印加する電圧を制御することによって、移動櫛部102を、矢印HYbに示すように回転移動(回動)させることができる。   Thus, the comb tooth surface of the moving comb portion 102 is displaced in the Y-axis direction with respect to the fixed comb portion 101, in other words, in the direction perpendicular to the extension direction of the comb teeth (also referred to as “offset direction”) within the comb tooth surface of the comb portion. In such a state, the movable comb portion 102 can be rotationally moved (turned) as indicated by an arrow HYb by controlling the voltage applied between the comb electrodes.

なお、移動櫛部102を第1方向と第2方向とによって規定された櫛歯面(板面)を持つとともに第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛部102と表現するとともに、固定櫛部101を第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛部101と表現すると、第2方向は上記オフセット方向となる。   The moving comb portion 102 has a comb tooth surface (plate surface) defined by the first direction and the second direction, and a plurality of first tooth plates having the first direction as the tooth height direction are spaced apart from each other. It is expressed as a moving comb portion 102 arranged in three directions, and a plurality of second tooth plates in which the fixed comb portion 101 has the first direction as the tooth height direction are alternately arranged substantially parallel to the plurality of first tooth plates. The second direction is the offset direction.

また、印加された電圧によって櫛歯電極間に発生する力は、櫛歯の数に比例して大きくなり、また、印加する電圧の2乗に比例して大きくなる。一方、櫛歯電極間に発生する力は、櫛歯間の距離に反比例し、櫛歯間の距離が大きくなると小さくなる。また、各櫛歯は、接触による短絡を防止するために、各櫛歯電極間の距離が等しくなるように互いの中立位置に配置されることが好ましく、設計時において、各櫛歯に対して剛性を持たせる等の工夫が施される。   Further, the force generated between the comb electrodes by the applied voltage increases in proportion to the number of comb teeth, and increases in proportion to the square of the applied voltage. On the other hand, the force generated between the comb-teeth electrodes is inversely proportional to the distance between the comb teeth, and decreases as the distance between the comb teeth increases. In addition, each comb tooth is preferably arranged at a neutral position so that the distance between each comb tooth electrode is equal to prevent short circuit due to contact. Devices such as giving rigidity are applied.

<駆動装置について>
<構成>
次に、本実施形態に係る駆動装置1Aについて説明する。図3は、本実施形態に係る駆動装置1Aの機能ブロック図である。図4は、駆動装置1Aの上面図である。図5は、図4のK1方向から視認した場合の駆動前の初期状態における駆動装置1Aの側面図である。なお、図5では、明瞭化のため、固定部FX1および弾性部16a,16cの図示は省略され、固定櫛部101a,101cは破線によって表されている。
<About the drive unit>
<Configuration>
Next, the drive device 1A according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a functional block diagram of the driving apparatus 1A according to the present embodiment. FIG. 4 is a top view of the driving apparatus 1A. FIG. 5 is a side view of the driving device 1A in an initial state before driving when viewed from the K1 direction in FIG. In FIG. 5, for the sake of clarity, the illustration of the fixed portion FX1 and the elastic portions 16a and 16c is omitted, and the fixed comb portions 101a and 101c are represented by broken lines.

図3に示されるように、駆動装置1Aは、駆動部5と変位伝達部6と可動部7とを含む駆動機構8を有している。   As shown in FIG. 3, the drive device 1 </ b> A has a drive mechanism 8 that includes a drive unit 5, a displacement transmission unit 6, and a movable unit 7.

駆動部5は、変位(「駆動変位」とも称する)を発生させ、当該駆動変位を変位伝達部6に与える機能を有している。本実施形態では、駆動部5に上述の静電アクチュエータを採用し、櫛歯電極間に電圧を印加することによって駆動変位を発生させる。具体的には、駆動部5は、オフセット機構5aを有し、静電アクチュエータの移動櫛部の櫛歯面と固定櫛部の櫛歯面とをオフセット方向に互いにずれた状態で配置させる。そして、印加される電圧に応じて駆動部5は、オフセット方向への駆動変位を発生させる(詳細は、後述する)。   The drive unit 5 has a function of generating a displacement (also referred to as “drive displacement”) and applying the drive displacement to the displacement transmission unit 6. In the present embodiment, the above-described electrostatic actuator is employed in the drive unit 5 and a drive displacement is generated by applying a voltage between the comb electrodes. Specifically, the drive unit 5 includes an offset mechanism 5a, and the comb tooth surface of the moving comb portion of the electrostatic actuator and the comb tooth surface of the fixed comb portion are arranged in a state of being offset from each other in the offset direction. The drive unit 5 generates a drive displacement in the offset direction according to the applied voltage (details will be described later).

変位伝達部6は、変位拡大機構6aを有し、駆動部5より与えられた駆動変位を大きく(拡大)した出力変位を生成し、当該出力変位を可動部7に伝達する機能を有している。   The displacement transmitting unit 6 includes a displacement enlarging mechanism 6 a, and has a function of generating an output displacement obtained by enlarging (enlarging) the driving displacement given from the driving unit 5 and transmitting the output displacement to the movable unit 7. Yes.

可動部7は、上記の出力変位に応じて所定方向に移動される。   The movable part 7 is moved in a predetermined direction according to the output displacement.

ここで、上記各機能部を備える駆動装置1Aの具体的構成について説明する。   Here, a specific configuration of the driving device 1A including the above functional units will be described.

図4に示すように、駆動装置1Aは、被駆動体を固定する可動部7の外周に沿って可動部7から離隔配置された略矩形のフレーム構造FRを有している。このフレーム構造FRは半割されており、そのうちの1つ(図中の上半部)に相当する第1のフレーム11と他の1つ(図中の下半部)に相当する第2のフレーム21とが可動部7の対称線C−Cに関して対称的に配置されている。駆動装置1Aはまた、このフレーム構造FRを介して可動部7を駆動するための駆動部5として4つの静電アクチュエータ10a,10b,10c,10dを有している。各静電アクチュエータ10a〜10dは、固定櫛部101a,101b,101c,101dと、それら固定櫛部101a〜101dにそれぞれ対向する移動櫛部102a,102b,102c,102dとをそれぞれ有し、各櫛歯電極間に印加される電圧に応じた駆動変位をそれぞれ発生させる。   As shown in FIG. 4, the driving apparatus 1 </ b> A has a substantially rectangular frame structure FR that is spaced from the movable portion 7 along the outer periphery of the movable portion 7 that fixes the driven body. The frame structure FR is divided in half. The first frame 11 corresponding to one of them (the upper half in the figure) and the second frame corresponding to the other one (the lower half in the figure). The frame 21 is disposed symmetrically with respect to the symmetry line CC of the movable portion 7. The drive device 1A also includes four electrostatic actuators 10a, 10b, 10c, and 10d as the drive unit 5 for driving the movable unit 7 via the frame structure FR. Each of the electrostatic actuators 10a to 10d includes fixed comb portions 101a, 101b, 101c, and 101d, and movable comb portions 102a, 102b, 102c, and 102d that face the fixed comb portions 101a to 101d, respectively, and between the comb electrodes. A drive displacement is generated in accordance with the voltage applied to.

フレーム構造FRは図3の変位伝達部6の要素となっているが、以下では、第1のフレーム11の構造および機能について詳述する。第2のフレーム21も第1のフレーム11と同様の構造および機能を有している。   Although the frame structure FR is an element of the displacement transmission unit 6 in FIG. 3, the structure and function of the first frame 11 will be described in detail below. The second frame 21 also has the same structure and function as the first frame 11.

第1のフレーム11は、横辺部11Lと、この横辺部11Lの両側に連続する一対の縦辺部11Hとによって形成されており、一端がそれぞれ固定部FX1,FX2に固定された第1の支持部材13aと第2の支持部材13bとによって、一対の縦辺部11Hのそれぞれの中点よりも対称線C−C寄りの部位が支持されている。第1の支持部材13aおよび第2の支持部材13bは、ねじり弾性を持つ材質(たとえばSi)で形成されている。より具体的には、これらの支持部材13a、13bは第1のフレーム11と一体形成されてもよいが、第1のフレーム11に比べて細く(或いは厚さを薄く)設計されることによって、第1のフレーム11に比べて弾性的にねじり変形し易い弾性部材として形成されている。   The first frame 11 is formed by a horizontal side portion 11L and a pair of vertical side portions 11H which are continuous on both sides of the horizontal side portion 11L, and one end thereof is fixed to the fixing portions FX1 and FX2, respectively. The support member 13a and the second support member 13b support a portion closer to the symmetric line CC than the midpoint of each of the pair of vertical sides 11H. The first support member 13a and the second support member 13b are formed of a material having torsional elasticity (for example, Si). More specifically, these support members 13a and 13b may be integrally formed with the first frame 11, but by being designed to be thinner (or thinner) than the first frame 11, It is formed as an elastic member that is more elastically torsionally deformed than the first frame 11.

また、第1のフレーム11の両端には、静電アクチュエータ10a,10bの要素となる移動櫛部102a,102bがそれぞれ接続され、各静電アクチュエータ10a,10bからの駆動変位が第1のフレーム11に与えられる。具体的には、各静電アクチュエータ10a,10bにおいては、固定櫛部101a,101bは、移動櫛部102a,102bに対して、移動櫛部102a,102bの櫛歯の厚さ方向(オフセット方向)に位置ずれを有した状態で配置される。これにより、図2(a)と同様の原理によって、各静電アクチュエータ10a,10bは、縦辺部11Hの接続端PFa,PFbにそれぞれ接続された移動櫛部102b,102aをY方向(オフセット方向)に駆動させることができる。   Further, moving comb portions 102a and 102b, which are elements of the electrostatic actuators 10a and 10b, are connected to both ends of the first frame 11, and drive displacements from the electrostatic actuators 10a and 10b are applied to the first frame 11, respectively. Given. Specifically, in each of the electrostatic actuators 10a and 10b, the fixed comb portions 101a and 101b are displaced in the thickness direction (offset direction) of the comb teeth of the moving comb portions 102a and 102b with respect to the moving comb portions 102a and 102b. It is arranged in a state having Accordingly, the electrostatic actuators 10a and 10b can move the moving comb portions 102b and 102a respectively connected to the connection ends PFa and PFb of the vertical side portion 11H in the Y direction (offset direction) based on the same principle as in FIG. Can be driven.

移動櫛部102a,102bに対して位置ずれを有した状態に配置される固定櫛部101a,101bは、それぞれ弾性部16a,16bを介して固定部FX1,FX2に接続される。   The fixed comb portions 101a and 101b arranged in a state of being displaced with respect to the moving comb portions 102a and 102b are connected to the fixed portions FX1 and FX2 via the elastic portions 16a and 16b, respectively.

第1の支持部材13aの一端と弾性部16aの一端とが接続される固定部FX1および第2の支持部材13bの一端と弾性部16bの一端とが接続される固定部FX2は、それぞれ後述の基台FD1に接合され、静電アクチュエータ10a,10bおよび第1のフレーム11等を含む駆動機構8を保持する。   A fixed portion FX1 to which one end of the first support member 13a and one end of the elastic portion 16a are connected, and a fixed portion FX2 to which one end of the second support member 13b and one end of the elastic portion 16b are connected are described later. The drive mechanism 8 including the electrostatic actuators 10a and 10b and the first frame 11 is held by being joined to the base FD1.

弾性部16a,16bは、Y軸方向への曲げ弾性を有し、たわんだ状態で基台FD1に固定される(図16参照)。詳細は、後述する。   The elastic portions 16a and 16b have bending elasticity in the Y-axis direction and are fixed to the base FD1 in a bent state (see FIG. 16). Details will be described later.

第1のフレーム11において、静電アクチュエータ10aの接続端PFaを始点として、第1の支持部材13aによる支持点(「結合部位」とも称する)BPaを介して延びる第1の長尺部12aは第1のフレーム11の縦辺部11Hのひとつに相当し、第1のフレーム11の変位拡大機構6a(図3)の要素となっている。具体的には、図5に示されるように第1の長尺部12aは、支持点BPaを支点として、XY平面内を傾動可能に構成され、また、支持点BPaは、第1の長尺部12aの中点と第1の長尺部12aの一端PFaとの間に設けられている。このため、第1の長尺部12aは、いわゆる梃子の原理を利用して、第1の長尺部12aの一端(接続端PFa)に与えられる駆動変位を第1の長尺部12aの他端PEaにおいて拡大して出力することが可能となる。   In the first frame 11, the first long portion 12 a extending from the connection end PFa of the electrostatic actuator 10 a through the support point (also referred to as “coupling portion”) BPa by the first support member 13 a is the first This corresponds to one of the vertical sides 11H of one frame 11, and is an element of the displacement enlarging mechanism 6a (FIG. 3) of the first frame 11. Specifically, as shown in FIG. 5, the first long portion 12a is configured to be tiltable in the XY plane with the support point BPa as a fulcrum, and the support point BPa is the first long length. It is provided between the midpoint of the part 12a and one end PFa of the first long part 12a. For this reason, the first elongate portion 12a uses a so-called lever principle to change the drive displacement applied to one end (connection end PFa) of the first elongate portion 12a in addition to the first elongate portion 12a. It becomes possible to enlarge and output at the end PEa.

また、第1のフレーム11において、静電アクチュエータ10bの接続端PFbを始点として、第2の支持部材13bによる支持点(結合部位)BPbを介して延びる第2の長尺部12bも第1のフレーム11の縦辺部11Hの他のひとつに相当し、第1のフレーム11と同様に第1のフレーム11の変位拡大機構6a(図3)の要素となっている。   Further, in the first frame 11, the second elongated portion 12b extending from the connection end PFb of the electrostatic actuator 10b through the support point (coupling part) BPb by the second support member 13b is also the first frame 11. It corresponds to another one of the vertical side portions 11H of the frame 11 and is an element of the displacement enlarging mechanism 6a (FIG. 3) of the first frame 11 as with the first frame 11.

また、第1のフレーム11の横辺部11Lの略中心は、第1の連結部材14によって可動部7と連結されている。第1の連結部材14は、曲げ弾性を持つ材質(たとえばSi)で形成され、具体的には第1のフレーム11と一体に形成された部材のうちの一部を第1のフレーム11に比べて細く(或いは厚さを薄く)設計することによって第1の連結部材14が得られるものであり、第1のフレーム11と同じ材質であってもこのような相対的なサイズ選択によって第1のフレーム11と比べて弾性変形し易くなっている。   Further, the approximate center of the lateral side portion 11 </ b> L of the first frame 11 is connected to the movable portion 7 by the first connecting member 14. The first connecting member 14 is formed of a material having bending elasticity (for example, Si). Specifically, a part of the members integrally formed with the first frame 11 is compared with the first frame 11. The first connecting member 14 can be obtained by designing it to be thin (or thin), and even if it is made of the same material as the first frame 11, the first size can be selected by such relative size selection. Compared with the frame 11, it is easily elastically deformed.

第2のフレーム21は、上述の第1のフレーム11と同様の構成を有し、変位伝達部6の要素となっている。簡単には、第2のフレーム21は、第3の支持部材13cと第4の支持部材13dとによって支持されている。また、第2のフレーム21の両端には、移動櫛部102c,102dがそれぞれ接続されている。そして、移動櫛部102c,102dに対向した位置に配置される各固定櫛部101c,101dは、弾性部16c,16dを介してそれぞれ固定部FX1,FX2に接続される。第2のフレーム21は、支持点(結合部位)BPcと支持点(結合部位)BPdとをそれぞれ支点とする第3の長尺部12cと第4の長尺部12dとを有している。これらの長尺部12c,12dは、XY平面内を傾動可能な変位拡大機構6aの要素となっている。   The second frame 21 has the same configuration as the first frame 11 described above, and is an element of the displacement transmission unit 6. In brief, the second frame 21 is supported by a third support member 13c and a fourth support member 13d. Further, moving comb portions 102c and 102d are connected to both ends of the second frame 21, respectively. And each fixed comb part 101c, 101d arrange | positioned in the position facing the moving comb parts 102c, 102d is respectively connected to fixed part FX1, FX2 via the elastic parts 16c, 16d. The second frame 21 includes a third elongated portion 12c and a fourth elongated portion 12d, each having a support point (bonding site) BPc and a support point (bonding site) BPd as fulcrums. These long portions 12c and 12d are elements of a displacement enlarging mechanism 6a that can tilt in the XY plane.

また、第2のフレーム21は、第2の連結部材15を有している。第2の連結部材15は、第2のフレーム21に比べて細く(或いは厚さを薄く)設計されており、第2のフレーム21の他の部位に比べて弾性変形し易くなっている。そして、上記第1の連結部材14と当該第2の連結部材15とは、互いに対向する位置(対称位置)において可動部7を保持するように構成されている。   Further, the second frame 21 has a second connecting member 15. The second connecting member 15 is designed to be thinner (or thinner) than the second frame 21 and is more easily elastically deformed than other parts of the second frame 21. And the said 1st connection member 14 and the said 2nd connection member 15 are comprised so that the movable part 7 may be hold | maintained in the position (symmetric position) which mutually opposes.

以上のように、可動部7の対称線C−Cを境界とする上半部と下半部とは対称的な構成となっており、それぞれが単位駆動機構となっている。この実施形態では2つの単位駆動機構を可動部7に関して対称配置していることになるが、可動部7を移動させる機能そのものはそれぞれのひとつの単位駆動機構が有している。   As described above, the upper half and the lower half with the symmetry line C-C of the movable portion 7 as a boundary have a symmetric configuration, and each is a unit drive mechanism. In this embodiment, the two unit drive mechanisms are symmetrically arranged with respect to the movable part 7, but the function itself for moving the movable part 7 has each one unit drive mechanism.

<動作>
次に、上述の構成を有する駆動装置1Aの動作について説明する。図6は、図4のK1方向から視認した場合の駆動状態における駆動装置1Aの側面図である。図7は、駆動装置1Aの初期状態と駆動状態とを示す図である。なお、図7では、明瞭化のため、固定櫛部101a,101cの図示は省略されている。
<Operation>
Next, the operation of the driving apparatus 1A having the above-described configuration will be described. FIG. 6 is a side view of the driving device 1A in a driving state when viewed from the K1 direction in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an initial state and a driving state of the driving apparatus 1A. In FIG. 7, illustration of the fixed comb portions 101 a and 101 c is omitted for the sake of clarity.

図5に示される駆動前の初期状態において、静電アクチュエータ10aから−Y方向の力Fayが第1の長尺部12aの一端PFa側に加えられると、第1の長尺部12aは、弾性変形可能な第1の支持部材13aにねじれを発生させながら、支持部材13aの弾性力に抗して支持点BPaを中心にXY面内で回転(回動)する。端的に言えば、第1の長尺部12aの一端PFaは−Y方向に変位し、第1の長尺部12aの他端PEaは+Y方向に変位する。   In the initial state before driving shown in FIG. 5, when the force Fay in the −Y direction is applied from the electrostatic actuator 10 a to the one end PFa side of the first long portion 12 a, the first long portion 12 a is elastic. While the deformable first support member 13a is twisted, it rotates (rotates) in the XY plane around the support point BPa against the elastic force of the support member 13a. In short, one end PFa of the first elongate portion 12a is displaced in the −Y direction, and the other end PEa of the first elongate portion 12a is displaced in the + Y direction.

また同様に、静電アクチュエータ10cから−Y方向の力Fcyが第3の長尺部12cの一端PFc側に加えられると、第3の長尺部12cは、弾性変形可能な第3の支持部材13cにねじれを発生させながら、支持点BPcを中心にして回転する。端的に言えば、第3の長尺部12cの一端PFcは−Y方向に変位し、第3の長尺部12cの他端PEcは+Y方向に変位する。   Similarly, when a force Fcy in the −Y direction is applied from the electrostatic actuator 10c to the one end PFc side of the third long portion 12c, the third long portion 12c becomes a third support member that can be elastically deformed. It rotates about the support point BPc while generating a twist in 13c. In short, one end PFc of the third long portion 12c is displaced in the −Y direction, and the other end PEc of the third long portion 12c is displaced in the + Y direction.

また、図5においては図示されていない第2の長尺部12bおよび第3の長尺部12dも、それぞれ静電アクチュエータ10b,10dから力を受けて傾動し、各長尺部12b,12dの他端PEb,PEdは、+Y方向に変位する。   In addition, the second long portion 12b and the third long portion 12d (not shown in FIG. 5) are also tilted by receiving the force from the electrostatic actuators 10b and 10d, respectively, and the long portions 12b and 12d The other ends PEb and PEd are displaced in the + Y direction.

そして、第1のフレーム11における2つの長尺部12a,12bの各他端PEa,PEbにおいて生じた出力変位は、第1の連結部材14を介して可動部7に伝達されるとともに、第2のフレーム21における2つの長尺部12c,12dの各他端PEc,PEd側において生じた出力変位は、第2の連結部材15を介して可動部7に伝達される。可動部7は、出力変位の増加にともなって、図6に示されるように+Y方向へと移動する。   And the output displacement which arose in each other end PEa of the two elongate parts 12a and 12b in the 1st flame | frame 11 is transmitted to the movable part 7 via the 1st connection member 14, and 2nd The output displacement generated on the other end PEc, PEd side of the two long portions 12c, 12d in the frame 21 is transmitted to the movable portion 7 via the second connecting member 15. As the output displacement increases, the movable portion 7 moves in the + Y direction as shown in FIG.

このとき、第1の連結部材14および第2の連結部材15は、可動部7の+Y方向への移動にともなって、弾性変形しながら可動部7を保持する。これによって、駆動装置1Aの円滑な動作が可能となる。   At this time, the first connecting member 14 and the second connecting member 15 hold the movable portion 7 while being elastically deformed as the movable portion 7 moves in the + Y direction. As a result, the smooth operation of the driving device 1A becomes possible.

具体的には、上述のように各長尺部12a〜12dは、駆動の際には各支持点BPa〜BPdを中心にした回転移動を行う。このため、各長尺部12a〜12dの他端PEa〜PEdにおいて発生する出力変位は、X方向の変位QXとY方向の変位QYとを含んだものとなる。   Specifically, as described above, each of the long portions 12a to 12d performs rotational movement around the support points BPa to BPd during driving. For this reason, the output displacement generated at the other ends PEa to PEd of the long portions 12a to 12d includes the displacement QX in the X direction and the displacement QY in the Y direction.

例えば、図7に示される駆動状態において、第1の長尺部12aと第2の長尺部12bとによって発生する出力変位(第1の出力変位)は、矢印AR1のように表される。当該第1の出力変位は、−X方向の変位QX1と+Y方向の変位QY1とによって表すことができる。また、図7に示される駆動状態において、第3の長尺部12cと第4の長尺部12dとによって発生する出力変位(第2の出力変位)は、矢印AR2のように表される。当該第2の出力変位は、+X方向の変位QX2と−Y方向の変位QY2とによって表すことができる。   For example, in the driving state shown in FIG. 7, the output displacement (first output displacement) generated by the first long portion 12a and the second long portion 12b is represented by an arrow AR1. The first output displacement can be represented by a displacement QX1 in the −X direction and a displacement QY1 in the + Y direction. Further, in the driving state shown in FIG. 7, the output displacement (second output displacement) generated by the third long portion 12c and the fourth long portion 12d is represented by an arrow AR2. The second output displacement can be represented by a displacement XX2 in the + X direction and a displacement QY2 in the -Y direction.

このように、第1のフレーム11における第1の出力変位と、第2のフレーム21における第2の出力変位とは、それぞれ−X方向の変位QX1と+X方向の変位QX2とを有している。このため、図7の駆動状態においては、第1の長尺部12aの他端PEaと第3の長尺部12cの他端PEcとの間の距離は、図5の初期状態における距離と比較して短くなる。したがって、上述のような変位拡大機構6aを用いた駆動装置1Aにおいては、第1の連結部材14と第2の連結部材15とをフレームに比べて弾性変形し易く設計し、動作の際に2つの連結部材を弾性変形させる(ここでは曲げ変形を生じさせる)ことによって、駆動によって生じるX方向の変位を吸収し、駆動装置1Aにおける2つの単位駆動機構の並列的な協働による動作を円滑にしている。   As described above, the first output displacement in the first frame 11 and the second output displacement in the second frame 21 have the displacement QX1 in the −X direction and the displacement QX2 in the + X direction, respectively. . Therefore, in the driving state of FIG. 7, the distance between the other end PEa of the first long portion 12a and the other end PEc of the third long portion 12c is compared with the distance in the initial state of FIG. And shortened. Therefore, in the driving apparatus 1A using the displacement magnifying mechanism 6a as described above, the first connecting member 14 and the second connecting member 15 are designed to be more easily elastically deformed than the frame, and 2 during operation. By elastically deforming the two connecting members (in this case, bending deformation is generated), the displacement in the X direction caused by driving is absorbed, and the operation of the two unit driving mechanisms in the driving device 1A in parallel is facilitated. ing.

また、上記のように駆動装置1Aでは、第1の連結部材14と第2の連結部材15とが、互いに対向する位置において可動部7を挟持している。これによれば、第1の連結部材14から可動部7に加えられる−X方向の力F14と第2の連結部材15から可動部7に加えられる+X方向の力F15とを同一直線上において互いに向き合う方向から可動部7に加えることが可能になる。したがって、動作中の第1の連結部材14からの力F14と第2の連結部材15からの力F15とによって可動部7のバランス(均衡)を乱すことなく、可動部7の姿勢を保ったまま(維持したまま)で可動部7をY方向へとX軸に平行に移動させることができる。   Further, as described above, in the driving device 1A, the first connecting member 14 and the second connecting member 15 sandwich the movable portion 7 at a position facing each other. According to this, the −X direction force F14 applied from the first connecting member 14 to the movable portion 7 and the + X direction force F15 applied from the second connecting member 15 to the movable portion 7 are mutually on the same straight line. It becomes possible to add to the movable part 7 from the facing direction. Therefore, the posture of the movable portion 7 is maintained without disturbing the balance of the movable portion 7 by the force F14 from the first connecting member 14 and the force F15 from the second connecting member 15 in operation. The movable part 7 can be moved in the Y direction parallel to the X axis (while maintaining).

上述のように、出力変位の増加にともなって+Y方向へと移動する可動部7は、各静電アクチュエータ10a,10b,10c,10dからの力と、各長尺部12a,12b,12c,12dの傾動によって生じる各支持部材13a,13b,13c,13dのねじれの復元力とが釣り合う位置において停止する。例えば、櫛歯電極間への電圧の印加を停止すると、ねじれを生じていた各支持部材13a〜13dの復元力によって、可動部7は元の位置に復帰する。このように可動部7の変位は、静電アクチュエータ10a〜10dにおいて発生する力とねじれの復元力とによって決定されることから、駆動装置1Aにおける可動部7の変位は、櫛歯電極間に印加される電圧の大きさを制御することによって調整される。   As described above, the movable portion 7 that moves in the + Y direction as the output displacement increases is the force from the electrostatic actuators 10a, 10b, 10c, and 10d and the long portions 12a, 12b, 12c, and 12d. The support members 13a, 13b, 13c, and 13d generated by the tilting are stopped at a position where the restoring force of the twist is balanced. For example, when the application of the voltage between the comb electrodes is stopped, the movable portion 7 returns to the original position by the restoring force of each of the support members 13a to 13d that has been twisted. Thus, since the displacement of the movable part 7 is determined by the force generated in the electrostatic actuators 10a to 10d and the restoring force of the torsion, the displacement of the movable part 7 in the driving device 1A is applied between the comb electrodes. Is adjusted by controlling the magnitude of the applied voltage.

<製法>
次に、駆動装置1Aの製造方法について説明する。図8は、駆動装置1Aの製造工程を示すフローチャートである。図9は、SOI(Silicon On Insulator)基板50を示す図である。図10は、形成層SL1の表面にパターンニングされたマスクを示す図であり、図11は、補助層SL2の表面にパターンニングされたマスクを示す図である。図12、図13、図14および図16は、駆動装置1Aの各製造工程の説明図である。図15は、基台FD1における凸部TBの位置を示す図である。
<Production method>
Next, a method for manufacturing the driving device 1A will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of the driving device 1A. FIG. 9 is a view showing an SOI (Silicon On Insulator) substrate 50. FIG. 10 is a diagram showing a mask patterned on the surface of the formation layer SL1, and FIG. 11 is a diagram showing a mask patterned on the surface of the auxiliary layer SL2. 12, FIG. 13, FIG. 14 and FIG. 16 are explanatory diagrams of each manufacturing process of the driving device 1A. FIG. 15 is a diagram illustrating the position of the convex portion TB on the base FD1.

図8に示されるように、ステップSP1〜SP3では、フレーム11,21および駆動部5等の駆動機構8がSOI基板50から一体的に形成され、ステップSP4では、作製された駆動機構8が基台FD1に接合される。   As shown in FIG. 8, in steps SP1 to SP3, the driving mechanisms 8 such as the frames 11 and 21 and the driving unit 5 are integrally formed from the SOI substrate 50, and in step SP4, the manufactured driving mechanism 8 is based on the base. It is joined to the base FD1.

具体的には、ステップSP1では、フレーム11,21および駆動部5等の駆動機構8の外形がSOI基板50において形成される。ここで、SOI基板50(図9参照)は、比較的厚い(例えば、200μm)Si層(「形成層」とも称する)SL1と、比較的薄い(例えば、5μm)Si層(「補助層」とも称する)SL2と、当該2のSi層SL1,SL2に挟まれた比較的薄い(例えば、5μm)SiO2層(「犠牲層」とも称する)GSとを有している。 Specifically, in step SP <b> 1, the outer shapes of the drive mechanisms 8 such as the frames 11 and 21 and the drive unit 5 are formed on the SOI substrate 50. Here, the SOI substrate 50 (see FIG. 9) includes a relatively thick (eg, 200 μm) Si layer (also referred to as “formation layer”) SL1 and a relatively thin (eg, 5 μm) Si layer (“auxiliary layer”). SL2 and a relatively thin (eg, 5 μm) SiO 2 layer (also referred to as “sacrificial layer”) GS sandwiched between the two Si layers SL1 and SL2.

ステップSP1では、図4に示される駆動装置1Aの上面外形に応じたマスクが、SOI基板50の形成層SL1の表面にパターンニングされ、駆動装置1Aの下面外形に応じたマスクがSOI基板50の補助層SL2の表面にパターンニングされる。なお、形成層SL1の表面に施されるパターンニングでは、駆動装置1Aの上面外形のうち、連結部材14,15と支持部材13a〜13dと弾性部16a〜16dとに相当する部分(図10において破線で示される部分)のマスクは、除かれる。また、補助層SL2の表面に施されるパターンニングでは、駆動装置1Aの下面外形のうち、移動櫛部102a〜102dに相当する部分(図11において破線で示される部分)のマスクは、除かれる。   In step SP1, a mask corresponding to the upper surface outline of the driving apparatus 1A shown in FIG. 4 is patterned on the surface of the formation layer SL1 of the SOI substrate 50, and a mask corresponding to the lower surface outline of the driving apparatus 1A is formed on the SOI substrate 50. Patterned on the surface of the auxiliary layer SL2. In the patterning performed on the surface of the formation layer SL1, portions corresponding to the connecting members 14 and 15, the supporting members 13a to 13d, and the elastic portions 16a to 16d in the outer shape of the upper surface of the driving device 1A (in FIG. 10). The mask of the portion (shown by a broken line) is removed. In the patterning performed on the surface of the auxiliary layer SL2, the mask corresponding to the moving comb portions 102a to 102d (the portion indicated by the broken line in FIG. 11) in the outer shape of the lower surface of the driving device 1A is removed.

そして、ドライエッチングによって犠牲層GSの表面まで、形成層SL1および補助層SL2における不要な薄膜(Si層)がそれぞれ除去される(図12参照)。このステップSP1によって、図12に示されるSOI基板50の形成層SL1には、櫛歯形状の駆動部5等が形成される。   Then, unnecessary thin films (Si layers) in the formation layer SL1 and the auxiliary layer SL2 are removed to the surface of the sacrificial layer GS by dry etching (see FIG. 12). By this step SP1, the comb-shaped drive unit 5 and the like are formed in the formation layer SL1 of the SOI substrate 50 shown in FIG.

ステップSP2では、犠牲層GSが除去される。犠牲層GSの除去は、SiO2を溶解させるHF(フッ酸)を用いたウェットエッチングによって行われる。詳細には、ステップSP1のエッチングにより露出された犠牲層GSがウェットエッチングによって除去される。例えば、この犠牲層GSの除去によって、固定櫛部101a〜101d、フレーム11,21および固定部FX1,FX2等における非露出の犠牲層GSは除去されず、移動櫛部102a〜102dにおける露出された犠牲層GSは除去される(図13参照)。 In step SP2, the sacrificial layer GS is removed. The sacrificial layer GS is removed by wet etching using HF (hydrofluoric acid) that dissolves SiO 2 . Specifically, the sacrificial layer GS exposed by the etching in step SP1 is removed by wet etching. For example, the removal of the sacrificial layer GS does not remove the unexposed sacrificial layer GS in the fixed comb portions 101a to 101d, the frames 11 and 21, the fixed portions FX1 and FX2, and the exposed sacrificial layers in the moving comb portions 102a to 102d. GS is removed (see FIG. 13).

上記のようなステップSP1およびSP2を経ることによって、駆動機構8が形成される。具体的には、駆動機構8のうち、移動櫛部102a〜102d(図13では、移動櫛部102a,102c)は形成層SL1の1層で形成され、固定部FX1,FX2、固定櫛部101a〜101d、フレーム11,21および可動部7は、形成層SL1、犠牲層GSおよび補助層SL2の3層で形成される。また、駆動機構8のうち、連結部材14,15、支持部材13a〜13dおよび弾性部16a〜16dは、比較的薄い補助層SL2の1層によって形成され、他の部位に比べて曲げ変形、或いはねじり変形し易い弾性部材として形成される。   The drive mechanism 8 is formed through the steps SP1 and SP2 as described above. Specifically, in the drive mechanism 8, the moving comb portions 102 a to 102 d (in FIG. 13, the moving comb portions 102 a and 102 c) are formed of one layer of the formation layer SL 1, and are fixed portions FX 1 and FX 2, fixed comb portions 101 a to 101 d, The frames 11 and 21 and the movable part 7 are formed of three layers of a formation layer SL1, a sacrificial layer GS, and an auxiliary layer SL2. Further, in the drive mechanism 8, the connecting members 14, 15, the support members 13a to 13d and the elastic portions 16a to 16d are formed by one layer of the relatively thin auxiliary layer SL2, and are bent or deformed compared to other portions. It is formed as an elastic member that is easily torsionally deformed.

次のステップSP3(図8)では、ワイヤーボンディング等により駆動部5に用いられる静電アクチュエータ10a〜10dへの電気的な配線が行われる。   In the next step SP3 (FIG. 8), electrical wiring to the electrostatic actuators 10a to 10d used in the drive unit 5 is performed by wire bonding or the like.

ステップSP4では、駆動機構8と基台FD1との接合が行われる。   In step SP4, the drive mechanism 8 and the base FD1 are joined.

接合に用いられる基台FD1は、図14に示されるように、その接合面MFにおいて段差部(ここでは、凸部TB)を有している。この段差部(凸部TB)は、基台FD1において、駆動機構8の固定部FX1,FX2と基台FD1とが接合された場合に、固定櫛部101a〜101dを+Y方向に移動させる位置に存在する。例えば、図15に示されるように、凸部TBは、基台FD1(破線で囲まれる部分)において固定櫛部101a〜101dと接触する位置に存在する。   As shown in FIG. 14, the base FD1 used for joining has a step portion (here, a convex portion TB) on the joining surface MF. The stepped portion (convex portion TB) is present at a position on the base FD1 where the fixed comb portions 101a to 101d are moved in the + Y direction when the fixing portions FX1 and FX2 of the driving mechanism 8 and the base FD1 are joined. To do. For example, as shown in FIG. 15, the convex portion TB is present at a position in contact with the fixed comb portions 101 a to 101 d on the base FD <b> 1 (portion surrounded by a broken line).

このような凸部TBを有する基台FD1と駆動機構8とが接合されると(ステップSP4)、固定櫛部101a〜101dは、各凸部TBによって+Y方向に押し上げられ、Y軸方向の曲げ弾性を有する各弾性部16a〜16dはたわんだ状態となる(図16参照)。各弾性部16a〜16dがたわんだ状態、すなわち固定櫛部101a〜101dが+Y方向に移動した状態で固定されると、各固定櫛部101a〜101dは、移動櫛部102a〜102dに対してY方向(オフセット方向)の相対的な位置ずれ(単に「ずれ」とも称する)を有した状態になる。   When the base FD1 having such a convex portion TB and the drive mechanism 8 are joined (step SP4), the fixed comb portions 101a to 101d are pushed up in the + Y direction by the convex portions TB, and the bending elasticity in the Y-axis direction. Each elastic part 16a-16d which has is will be in the bent state (refer FIG. 16). When the elastic portions 16a to 16d are fixed in a bent state, that is, when the fixed comb portions 101a to 101d are moved in the + Y direction, the fixed comb portions 101a to 101d are in the Y direction (offset) with respect to the moving comb portions 102a to 102d. (Direction) relative displacement (also simply referred to as “displacement”).

なお、段差部の段差(ここでは、凸部TBの高さ)(「オフセット量」とも称する)は、櫛歯の厚さ(詳細には、櫛歯面においてオフセット方向と平行な辺の長さ)以下であることが好ましい。これによれば、オフセット状態において、移動櫛部102a〜102dの各櫛歯面と固定櫛部101a〜101dの各櫛歯面とが互いに重複する部分を確保することができるので、電圧印加時に、櫛歯電極間に初期引き込み力を発生させることが可能となる。   The step of the step portion (here, the height of the convex portion TB) (also referred to as “offset amount”) is the thickness of the comb tooth (specifically, the length of the side parallel to the offset direction on the comb tooth surface). It is preferable that According to this, in the offset state, it is possible to secure a portion where each comb tooth surface of the moving comb portions 102a to 102d and each comb tooth surface of the fixed comb portions 101a to 101d overlap each other. An initial pulling force can be generated between the electrodes.

また、段差の大きさを調整することによって、或いは、駆動機構8と基台FD1とが接合されたときに段差部が固定櫛部101a〜101dまたは弾性部16a〜16bと接触する位置を調整することによって、移動櫛部102a〜102dの櫛歯面と固定櫛部101a〜101dの櫛歯面とのずれ量を精度良く設定することが可能となる。   Further, by adjusting the size of the step, or adjusting the position at which the step portion contacts the fixed comb portions 101a to 101d or the elastic portions 16a to 16b when the drive mechanism 8 and the base FD1 are joined. Accordingly, it is possible to accurately set the shift amount between the comb tooth surfaces of the moving comb portions 102a to 102d and the comb tooth surfaces of the fixed comb portions 101a to 101d.

このように、駆動機構8と基台FD1との接合では、固定櫛部101a〜101dを移動させて固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間に位置ずれを生じさせるオフセットが行われる。   Thus, in joining the drive mechanism 8 and the base FD1, an offset is generated that causes the fixed comb portions 101a to 101d to move to cause a positional shift between the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d.

上述のように、駆動装置1Aの製造工程では、ステップSP1〜SP3において、エッチング等により駆動機構8が形成される。固定櫛部101a〜101dおよびこれらに対応する移動櫛部102a〜102dは、SOI基板5の形成層SL1を用いて形成されるので、ステップSP1〜SP3を経て形成された駆動機構(「一体形成後の駆動機構」とも称する)8の固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとは、形成層SL1が存在した同一平面内において形成されることになる。したがって、一体形成後の駆動機構8では、固定櫛部101a〜101dの各櫛歯面と、移動櫛部102a〜102dの各櫛歯面とはY軸方向にずれなく配置された状態となる。   As described above, in the manufacturing process of the drive device 1A, the drive mechanism 8 is formed by etching or the like in steps SP1 to SP3. Since the fixed comb portions 101a to 101d and the corresponding moving comb portions 102a to 102d are formed using the formation layer SL1 of the SOI substrate 5, the drive mechanism formed through the steps SP1 to SP3 (“drive after integral formation”). The fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d in FIG. 8 are formed in the same plane where the formation layer SL1 is present. Therefore, in the drive mechanism 8 after the integral formation, the comb tooth surfaces of the fixed comb portions 101a to 101d and the comb tooth surfaces of the movable comb portions 102a to 102d are arranged without deviation in the Y-axis direction.

そして、ステップSP4において、凸部TBを有する基台FD1と駆動機構8とを接合させることによって、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間にY軸方向の相対的な位置ずれを発生させ、位置ずれ状態(オフセット状態)にする。これにより、各静電アクチュエータ10a,10b,10c,10dは、電圧の印加に応じてY方向の駆動変位を発生させることが可能となる。   In step SP4, the base FD1 having the convex portion TB and the drive mechanism 8 are joined, so that the relative displacement in the Y-axis direction is fixed between the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d. To generate a position shift state (offset state). As a result, each of the electrostatic actuators 10a, 10b, 10c, and 10d can generate a drive displacement in the Y direction in response to application of a voltage.

なお、基台FD1は、駆動機構8との接合によって、固定櫛歯電極を移動させて、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極との間に、移動櫛歯電極における各櫛歯の延伸方向に垂直なオフセット方向のずれを発生させるオフセット手段として機能するとも表現される。   The base FD1 moves the fixed comb electrode by joining with the drive mechanism 8, and between the fixed comb electrode and the movable comb electrode in the extending direction of each comb tooth in the movable comb electrode. It is also expressed as functioning as offset means for generating a deviation in the vertical offset direction.

また、弾性部16a〜16dは、X軸に垂直な平面によるその切断面において、Z軸方向の辺の長さはY軸方向の辺の長さに比べて長く形成されるため、弾性部16a〜16dは、Y軸方向に曲げ変形し易く、Z軸方向には弾性変形し難い弾性部材となる。これによれば、弾性部16a〜16dは、固定櫛部101a〜101dを一方向(ここではオフセット方向)に案内する案内部材として機能し、移動櫛部102a〜102dと固定櫛部101a〜101dとのギャップ間の距離を保ったまま、オフセットすることが可能になる。   In addition, the elastic portions 16a to 16d are formed so that the length of the side in the Z-axis direction is longer than the length of the side in the Y-axis direction on the cut surface of the plane perpendicular to the X-axis. ˜16d is an elastic member that is easily bent and deformed in the Y-axis direction and hardly elastically deformed in the Z-axis direction. According to this, the elastic portions 16a to 16d function as a guide member that guides the fixed comb portions 101a to 101d in one direction (here, the offset direction), and between the gaps of the movable comb portions 102a to 102d and the fixed comb portions 101a to 101d. It is possible to perform offset while keeping the distance.

以上のように、本実施形態に係る駆動装置1Aは、第1方向と第2方向とによって規定された板面を持つとともに第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛部102a〜102dと、第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛部101a〜101dとを有し、移動櫛部102a〜102dが可動部7に駆動変位を与える駆動機構8と、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間に、第2方向をオフセット方向として相対的な位置ずれを発生させるオフセット機構5aとを備える。そして、固定櫛部101a〜101dは、オフセット方向に弾性変形可能な弾性部16a〜16dを介して移動櫛部102a〜102dとそれぞれ一体的に形成され、オフセット機構5aは、弾性部16a〜16dを弾性変形させて固定櫛部101a〜101dをオフセット方向に移動させ、相対的なずれを発生させる。これによれば、移動櫛部102a〜102dと対応する固定櫛部101a〜101dとを一体的に形成し、固定櫛部101a〜101dをそれぞれオフセット方向に移動させるので、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間のずれを精度良く設定することが可能になる。   As described above, the driving device 1A according to the present embodiment has a plate surface defined by the first direction and the second direction, and a plurality of first tooth plates having the first direction as the tooth height direction are spaced apart from each other. The movable comb portions 102a to 102d arranged in the third direction across the plurality of second tooth plates with the first direction as the tooth height direction are alternately arranged substantially parallel to the plurality of first tooth plates. The fixed comb portions 101a to 101d are arranged in the second direction between the drive comb 8 where the movable comb portions 102a to 102d give drive displacement to the movable portion 7, and the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d. And an offset mechanism 5a that generates a relative displacement as an offset direction. The fixed comb portions 101a to 101d are integrally formed with the moving comb portions 102a to 102d via elastic portions 16a to 16d that can be elastically deformed in the offset direction, respectively, and the offset mechanism 5a elastically deforms the elastic portions 16a to 16d. Then, the fixed comb portions 101a to 101d are moved in the offset direction to generate a relative shift. According to this, since the movable comb portions 102a to 102d and the corresponding fixed comb portions 101a to 101d are integrally formed and the fixed comb portions 101a to 101d are moved in the offset direction, the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102a It is possible to accurately set a deviation from the distance 102d.

また、位置ずれ状態を確保する手法として、SiO2層を介して上下に櫛歯厚さ分のSi層を有するSOI基板を上下方向から各々エッチングすることで固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とをそれぞれ形成し、位置ずれを有した状態の静電アクチュエータを作製する手法が考えられる。しかし、当該手法では、固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とがそれぞれ上下方向から別々の工程で作製されるため、櫛歯の作製を精度良く行うことが困難であり、また、櫛歯の作製に多大な時間を要してしまう。これに対して、駆動装置1Aでは、一方向からのエッチングによって固定櫛歯電極と移動櫛歯電極とを同じ工程で形成することができるので、櫛歯の作製を精度良く行うことが可能になるとともに、櫛歯の作製時間を短縮することが可能になる。 Further, as a method of ensuring the misalignment state, a fixed comb electrode and a movable comb electrode are obtained by etching each SOI substrate having a Si layer of a comb tooth thickness above and below via the SiO 2 layer from above and below. Can be considered, and a method of manufacturing an electrostatic actuator in a state of being displaced is conceivable. However, in this method, the fixed comb electrode and the moving comb electrode are produced in separate steps from the top and bottom directions, so that it is difficult to produce the comb teeth with high accuracy. Takes a lot of time. On the other hand, in the driving apparatus 1A, the fixed comb electrode and the movable comb electrode can be formed in the same process by etching from one direction, so that the comb can be accurately manufactured. At the same time, it is possible to reduce the manufacturing time of the comb teeth.

<適用例>
次に、上記実施形態の駆動装置1Aの適用例について説明する。
<Application example>
Next, an application example of the driving apparatus 1A of the above embodiment will be described.

そのような適用例としては上記駆動装置1AをAF機構に採用した撮像ユニットがあり、また、その撮像ユニットを設けた撮像装置がある。図17は、撮像ユニット30を示す図である。図18は、撮像ユニット30を備える撮像装置70を示す図である。   As such an application example, there is an imaging unit that employs the driving device 1A as an AF mechanism, and there is an imaging device provided with the imaging unit. FIG. 17 is a diagram illustrating the imaging unit 30. FIG. 18 is a diagram illustrating an imaging device 70 including the imaging unit 30.

図17に示されるように、撮像ユニット30は、パッケージ(箱体:ハウジング)35と保護ガラス36とを有し、パッケージ35と保護ガラス36とによって形成される密封空間内には、駆動装置1Aと可動部7に配置された撮像素子31等とを備えている。   As shown in FIG. 17, the imaging unit 30 includes a package (box body: housing) 35 and a protective glass 36, and the drive device 1 </ b> A is contained in a sealed space formed by the package 35 and the protective glass 36. And an image sensor 31 and the like disposed on the movable portion 7.

撮像素子(例えばCCD)31は、R(赤)、G(緑)、B(青)の原色透過フィルターがピクセル単位に市松状に配列(ベイヤー配列)されたエリアセンサとして構成され、被写体像に係る画像信号(画像)を取得する撮像手段として機能する。また、撮像素子31は、密封空間内のリードフレーム37に据え付けられた駆動装置1Aの可動部7に配置(設置)される。   The image pickup device (for example, CCD) 31 is configured as an area sensor in which primary color transmission filters of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a checkered pattern (Bayer array) in pixel units. It functions as an imaging means for acquiring such an image signal (image). Further, the image pickup device 31 is disposed (installed) on the movable portion 7 of the drive device 1A installed on the lead frame 37 in the sealed space.

このような構成を有する撮像ユニット30においては、櫛歯電極間へ印加する電圧を制御することによって、撮像素子31を両矢印HWのように移動させることができる。   In the imaging unit 30 having such a configuration, the imaging element 31 can be moved as indicated by a double-headed arrow HW by controlling the voltage applied between the comb electrodes.

また、パッケージ35と保護ガラス36とによって形成される空間へのゴミの侵入を防止するために、撮像ユニット30の組み立ては、例えばクリーンルーム(或いはクリーンベンチ)内で行われる。さらに、撮像ユニット30は、密封空間を形成することによって、駆動装置1Aの駆動部5に用いられる静電アクチュエータ10a,10b,10c,10dへのゴミの侵入を防ぎ、静電アクチュエータ10a,10b,10c,10dを保護している。また、撮像ユニット30では、密封空間を形成することによって空気の対流がなくなるため、駆動装置1Aに対する負荷のばらつきを低減することができる。   In order to prevent dust from entering the space formed by the package 35 and the protective glass 36, the imaging unit 30 is assembled in a clean room (or clean bench), for example. Further, the imaging unit 30 forms a sealed space to prevent dust from entering the electrostatic actuators 10a, 10b, 10c, and 10d used in the driving unit 5 of the driving device 1A. 10c and 10d are protected. Moreover, in the imaging unit 30, since the air convection is eliminated by forming the sealed space, variation in the load on the driving device 1A can be reduced.

また、撮像ユニット30は、例えば、図18に示される撮像装置70に搭載される。撮像装置70は、撮像ユニット30とズームレンズ等の撮影光学系71とを有している。撮像ユニット30は、撮影光学系71から導かれる被写体像を取得可能な位置に配置される。   Further, the imaging unit 30 is mounted on, for example, the imaging device 70 shown in FIG. The imaging device 70 includes an imaging unit 30 and a photographing optical system 71 such as a zoom lens. The imaging unit 30 is disposed at a position where a subject image guided from the photographing optical system 71 can be acquired.

このような構成を有する撮像装置70においては、駆動装置1Aの櫛歯電極間へ印加する電圧を制御することによって、撮像素子31を光軸L方向に移動させて、焦点調整が行われる。   In the imaging device 70 having such a configuration, the focus adjustment is performed by moving the imaging device 31 in the direction of the optical axis L by controlling the voltage applied between the comb electrodes of the driving device 1A.

以上のように、小型化が可能な駆動装置1Aは、例えば、撮像ユニット内の部品を駆動させる駆動装置として採用され、撮像ユニットのさらなる小型化を可能にする。   As described above, the drive device 1A that can be miniaturized is employed as a drive device that drives components in the imaging unit, for example, and enables further miniaturization of the imaging unit.

<変形例>
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents described above.

例えば、上記実施形態においては、段差部として凸部TBを有する基台FD1を駆動機構8と接合させることによって、固定櫛部101a〜101dの櫛歯面と移動櫛部102a〜102dの櫛歯面との間に、相対的な位置ずれを発生させていたがこれに限定されない。図19および図20は、変形例にかかる駆動装置1Bの製造工程の説明図である。   For example, in the above-described embodiment, the base FD1 having the convex portion TB as the stepped portion is joined to the driving mechanism 8 so that the comb tooth surfaces of the fixed comb portions 101a to 101d and the comb tooth surfaces of the movable comb portions 102a to 102d are connected. In the meantime, a relative positional shift has occurred, but the present invention is not limited to this. 19 and 20 are explanatory diagrams of a manufacturing process of the driving device 1B according to the modification.

具体的には、図19に示されるように、段差部として凹部UBを有する基台FD2を用いて、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間に相対的な位置ずれを生じさせてもよい。   Specifically, as shown in FIG. 19, using a base FD2 having a recess UB as a stepped portion, a relative positional shift is caused between the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d. May be.

凹部UBは、駆動機構8と基台FD2とが接合された場合に、基台FD2において固定櫛部101a〜101dの存在する位置と対面する位置に設けられる。   The concave portion UB is provided at a position facing the position where the fixed comb portions 101a to 101d exist in the base FD2 when the drive mechanism 8 and the base FD2 are joined.

このような凹部UBを有する基台FD2を用いてオフセットを行う場合は、固定部FX1と基台FD2とを接合し、加工を補助するためのジグ(不図示)を用いて固定櫛部101a〜101dを押し下げて、固定櫛部101a〜101dを基台FD2に固定する。図20に示されるように、固定櫛部101a〜101dが基台FD2に固定されると、固定櫛部101a〜101dに接続された各弾性部16a〜16dは、たわんだ状態で保持され、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間に位置ずれ状態が形成される。なお、固定櫛部101a〜101dと基台FD2との固定は、陽極接合、共晶接合または接着等によって行われる。   When offset is performed using the base FD2 having such a recess UB, the fixing comb portions 101a to 101d are joined using a jig (not shown) for joining the fixing portion FX1 and the base FD2 and assisting the processing. To fix the fixing comb portions 101a to 101d to the base FD2. As shown in FIG. 20, when the fixed comb portions 101a to 101d are fixed to the base FD2, the elastic portions 16a to 16d connected to the fixed comb portions 101a to 101d are held in a bent state, and the fixed comb portion 101a is held. ˜101d and the moving comb portions 102a˜102d are displaced. The fixing comb portions 101a to 101d and the base FD2 are fixed by anodic bonding, eutectic bonding, adhesion, or the like.

このように、変形例にかかる駆動装置1Bは、段差部として凹部UBを有する基台FD2を用いて、固定櫛部101a〜101dと移動櫛部102a〜102dとの間に相対的な位置ずれを発生させる。   As described above, the driving device 1B according to the modification uses the base FD2 having the concave portion UB as the stepped portion, and generates a relative displacement between the fixed comb portions 101a to 101d and the movable comb portions 102a to 102d. .

また、上記適用例における撮像装置70において、撮像素子31の位置を測定する位置センサをさらに備える構成としてもよい。   The imaging device 70 in the application example may further include a position sensor that measures the position of the imaging element 31.

具体的には、撮像ユニット30の密封空間において、可動部7の位置を測定する位置センサ(不図示)を配置し、当該位置センサから可動部7の位置(測定位置)を取得する。そして、当該位置情報と、印加電圧より換算して取得される可動部7の位置(換算位置)とを比較して、可動部7の現在位置を補正する。詳細には、測定位置と換算位置とが異なっている場合は、測定位置が換算位置と合致するように印加電圧を修正して、可動部7の現在位置を補正するようなフィードバック制御がなされる。   Specifically, a position sensor (not shown) for measuring the position of the movable part 7 is arranged in the sealed space of the imaging unit 30, and the position (measurement position) of the movable part 7 is acquired from the position sensor. Then, the current position of the movable part 7 is corrected by comparing the position information with the position (converted position) of the movable part 7 obtained by conversion from the applied voltage. Specifically, when the measurement position and the conversion position are different, feedback control is performed to correct the current position of the movable unit 7 by correcting the applied voltage so that the measurement position matches the conversion position. .

これによれば、駆動装置1A(1B)の動作精度が悪化する状況においても、適切な焦点調整を行うことが可能となる。なお、位置センサとしては、例えば、測距対象物に照射したレーザの反射光を用いて測距対象物までの距離を測定するセンサ、或いは、永久磁石と当該永久磁石の磁束密度の変化を検出するホール素子とを用いた磁気センサ(ホールセンサ)を採用することができる。   According to this, it is possible to perform appropriate focus adjustment even in a situation where the operation accuracy of the drive device 1A (1B) deteriorates. As the position sensor, for example, a sensor that measures the distance to the distance measurement object using the reflected light of the laser irradiated to the distance measurement object, or a change in the magnetic flux density between the permanent magnet and the permanent magnet is detected. A magnetic sensor (Hall sensor) using a Hall element to be used can be employed.

また、上記適用例においては、駆動装置1Aの可動部7に撮像素子31を配置していたがこれに限定されない。具体的には、駆動装置1Aの可動部7をレンズ、ミラーまたは回折格子等の光学素子によって構成してもよい。   In the application example described above, the image sensor 31 is disposed in the movable portion 7 of the driving device 1A, but the present invention is not limited to this. Specifically, the movable portion 7 of the driving device 1A may be configured by an optical element such as a lens, a mirror, or a diffraction grating.

静電アクチュエータの構成および動作を示す図である。It is a figure which shows the structure and operation | movement of an electrostatic actuator. 静電アクチュエータの構成および動作を示す図である。It is a figure which shows the structure and operation | movement of an electrostatic actuator. 本実施形態に係る駆動装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the drive device concerning this embodiment. 本実施形態に係る駆動装置の上面図である。It is a top view of the drive device concerning this embodiment. 駆動前の初期状態における駆動装置の側面図である。It is a side view of the drive device in the initial state before driving. 駆動状態における駆動装置の側面図である。It is a side view of the drive device in a drive state. 駆動装置の初期状態と駆動状態とを示す図である。It is a figure which shows the initial state and drive state of a drive device. 駆動装置の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a drive device. SOI基板を示す図である。It is a figure which shows an SOI substrate. 形成層の表面にパターンニングされたマスクを示す図である。It is a figure which shows the mask patterned on the surface of the formation layer. 補助層の表面にパターンニングされたマスクを示す図である。It is a figure which shows the mask patterned on the surface of the auxiliary | assistant layer. 本実施形態に係る駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device which concerns on this embodiment. 基台FD1における凸部TBの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of convex part TB in base FD1. 本実施形態に係る駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device which concerns on this embodiment. 撮像ユニットを示す図である。It is a figure which shows an imaging unit. 撮像ユニットを備える撮像装置を示す図である。It is a figure which shows an imaging device provided with an imaging unit. 変形例にかかる駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device concerning a modification. 変形例にかかる駆動装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the drive device concerning a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B 駆動装置
10a,10b,10c,10d 静電アクチュエータ
11 第1のフレーム
21 第2のフレーム
101,101a〜101d 固定櫛部
102,102a〜102d 移動櫛部
16a〜16d 弾性部
FD1,FD2 基台
TB 凸部
UB 凹部
1A, 1B Driving device 10a, 10b, 10c, 10d Electrostatic actuator 11 First frame 21 Second frame 101, 101a-101d Fixed comb part 102, 102a-102d Moving comb part 16a-16d Elastic part FD1, FD2 Base TB Convex part UB Concave part

Claims (11)

可動部を駆動させる駆動装置であって、
第1方向と第2方向とによって規定された板面を持つとともに前記第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛歯電極と、前記第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が前記複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛歯電極とを有し、前記移動櫛歯電極が前記可動部に駆動変位を与える駆動機構と、
前記移動櫛歯電極と前記固定櫛場電極との間に、前記第2方向をオフセット方向として相対的なずれを発生させるオフセット手段と、
を備え、
前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、
前記オフセット手段は、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させ、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする駆動装置。
A driving device for driving the movable part,
A moving comb tooth having a plate surface defined by a first direction and a second direction, and a plurality of first tooth plates having a tooth height direction as the first direction arranged in a third direction at intervals from each other An electrode, and a fixed comb electrode in which a plurality of second tooth plates whose tooth height direction is the first direction are alternately arranged substantially parallel to the plurality of first tooth plates, and the moving comb A driving mechanism in which a tooth electrode gives a driving displacement to the movable part;
Offset means for generating a relative shift between the moving comb electrode and the fixed comb electrode with the second direction as an offset direction;
With
The fixed comb electrode is formed integrally with the moving comb electrode via an elastic portion that can be elastically deformed in the offset direction,
The drive means characterized in that the offset means elastically deforms the elastic part to move the fixed comb electrode in the offset direction to generate the relative displacement.
請求項1に記載の駆動装置において、
前記オフセット手段は、段差部を有する基台を含み、
前記段差部は、前記基台において、前記基台と前記駆動機構とが接合された場合に、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させる位置に存在し、
前記段差部は、前記接合にともなって、前記固定櫛歯電極と前記移動櫛歯電極との間に、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
The offset means includes a base having a stepped portion,
In the base, when the base and the drive mechanism are joined, the stepped portion is present at a position to elastically deform the elastic portion and move the fixed comb electrode in the offset direction.
The step portion generates the relative displacement between the fixed comb electrode and the movable comb electrode along with the joining.
請求項1または請求項2に記載の駆動装置において、
前記移動櫛歯電極および前記固定櫛歯電極は、SOI基板において2層あるSi層のうち、1層のSi層を用いて一方向からエッチングにより作製されることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1 or 2,
The drive device according to claim 1, wherein the movable comb electrode and the fixed comb electrode are fabricated by etching from one direction using one Si layer of two Si layers in an SOI substrate.
請求項2または請求項3に記載の駆動装置において、
前記段差部は、前記基台に設けられた凸部であることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 2 or claim 3,
The driving device according to claim 1, wherein the stepped portion is a convex portion provided on the base.
請求項2または請求項3に記載の駆動装置において、
前記段差部は、前記基台に設けられた凹部であることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 2 or claim 3,
The driving device according to claim 1, wherein the stepped portion is a concave portion provided in the base.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の駆動装置において、
前記段差部の段差は、櫛歯面においてオフセット方向と平行な辺の長さ以下であることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to any one of claims 1 to 5,
The step of the step portion is equal to or less than the length of the side parallel to the offset direction on the comb tooth surface.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の駆動装置において、
前記可動部には撮像素子が配置されることを特徴とする駆動装置。
The drive device according to any one of claims 1 to 6,
An image pickup device is disposed in the movable part.
請求項7に記載の駆動装置は、単一のハウジングの内部空間に配置されることを特徴とする撮像ユニット。   The imaging device according to claim 7, wherein the driving device is disposed in an internal space of a single housing. 請求項8に記載の撮像ユニットを備える撮像装置。   An imaging device comprising the imaging unit according to claim 8. 可動部を駆動させる駆動装置の製造方法であって、
a)第1方向と第2方向とによって規定された板面を持つとともに前記第1方向を歯高方向とする複数の第1歯板が互いに間隔を隔てて第3方向に配列されてなる移動櫛歯電極と、前記第1方向を歯高方向とする複数の第2歯板が前記複数の第1歯板に対して略平行に交互配列されてなる固定櫛歯電極とを有し、前記移動櫛歯電極が前記可動部に駆動変位を与える駆動機構を一体的に形成する工程と、
b)前記移動櫛歯電極と前記固定櫛場電極との間に、前記第2方向をオフセット方向として相対的なずれを発生させる工程と、
前記a)工程においては、前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、
前記b)工程においては、前記固定櫛歯電極は、前記弾性部を弾性変形させて前記オフセット方向に移動し、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a drive device for driving a movable part,
a) Movement in which a plurality of first tooth plates having a plate surface defined by the first direction and the second direction and having the first direction as the tooth height direction are arranged in the third direction at intervals from each other. A comb-shaped electrode, and a plurality of second tooth plates having a tooth height direction as the first direction, and a fixed comb-shaped electrode in which the plurality of second tooth plates are alternately arranged substantially parallel to the plurality of first tooth plates, A step of integrally forming a drive mechanism in which the movable comb electrode applies drive displacement to the movable part;
b) generating a relative displacement between the moving comb electrode and the fixed comb electrode with the second direction as an offset direction;
In the step a), the fixed comb electrode is integrally formed with the movable comb electrode via an elastic portion that can be elastically deformed in the offset direction.
In the step b), the fixed comb electrode is caused to move in the offset direction by elastically deforming the elastic portion to generate the relative deviation.
可動部を駆動させる駆動装置であって、
前記可動部に駆動変位を与える移動櫛歯電極と、前記移動櫛歯電極に交互配置される固定櫛歯電極とを有する駆動機構と、
前記固定櫛歯電極と前記移動櫛歯電極との間に、前記移動櫛歯電極の櫛歯面内において櫛歯の延伸方向に垂直なオフセット方向の相対的なずれを発生させるオフセット手段と、
を備え、
前記固定櫛歯電極は、前記オフセット方向に弾性変形可能な弾性部を介して前記移動櫛歯電極と一体的に形成され、
前記オフセット手段は、前記弾性部を弾性変形させて前記固定櫛歯電極を前記オフセット方向に移動させ、前記相対的なずれを発生させることを特徴とする駆動装置。
A driving device for driving the movable part,
A drive mechanism having a movable comb electrode that applies drive displacement to the movable part, and fixed comb electrodes that are alternately arranged on the movable comb electrode;
Offset means for generating a relative shift in the offset direction perpendicular to the extending direction of the comb teeth in the comb tooth surface of the movable comb electrode between the fixed comb electrode and the movable comb electrode;
With
The fixed comb electrode is formed integrally with the moving comb electrode via an elastic portion that can be elastically deformed in the offset direction,
The drive means characterized in that the offset means elastically deforms the elastic part to move the fixed comb electrode in the offset direction to generate the relative displacement.
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