JP2014006418A - Actuator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator less in deterioration in the flatness of a movable plate during displacement.SOLUTION: An actuator 100 has a fine structure 101. This fine structure 101 comprises: a movable plate 109; a movable interdigital electrode structure 105 with a plurality of interdigital electrodes 105e; a fixed interdigital electrode structure 104 with a plurality of interdigital electrodes 104e; a connection part 107 connecting the movable plate 109 and the movable interdigital electrode structure 105 in a slit form; and a torsion bar 106 supporting a movable structure formed from the movable plate 109, the movable interdigital electrode structure 105, and the connection part 107, such that the movable structure is swingable. The interdigital electrode 105e of the movable interdigital electrode structure 105 extends non-parallel with the swing shaft of the movable structure formed from the movable plate 109, the movable interdigital electrode structure 105, and the connection part 107. The interdigital electrode 105e of the movable interdigital electrode structure 105 and the interdigital electrode 104e of the fixed interdigital electrode structure 104 face each other with a space between them.

Description

本発明は、静電力によって駆動されるアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator driven by electrostatic force.

静電力によって駆動されるアクチュエータはMEMS(Micro Electro Mechanical System)の動力源として広く利用されており、その一つとして、変位量を格段に向上することが可能なアクチュエータが、特開2010−97135号公報に開示されている。   An actuator driven by an electrostatic force is widely used as a power source of MEMS (Micro Electro Mechanical System), and as one of them, an actuator capable of significantly improving the displacement is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-97135. It is disclosed in the publication.

このアクチュエータでは、回動板が弾性連結部によって回動自在に支持され、回動板の端部には櫛歯状の可動電極群が設けられている。また、櫛歯状の可動電極群とかみ合うように櫛歯状の固定電極群が設けられており、固定電極群は可動電極群よりも下方にずれて配置されている。固定電極群と可動電極群の間に電圧を印加すると、可動電極群が固定電極群の間に引き込まれ、その結果、回動板が変位すなわち回動する。   In this actuator, a rotating plate is rotatably supported by an elastic connecting portion, and a comb-like movable electrode group is provided at an end of the rotating plate. Further, a comb-shaped fixed electrode group is provided so as to engage with the comb-shaped movable electrode group, and the fixed electrode group is arranged to be shifted downward from the movable electrode group. When a voltage is applied between the fixed electrode group and the movable electrode group, the movable electrode group is drawn between the fixed electrode groups, and as a result, the rotating plate is displaced, that is, rotated.

この従来技術のアクチュエータは、櫛歯状の可動電極群と櫛歯状の固定電極群を用いて静電引力を発生させるので、比較的小さな駆動電圧で格段に大きい駆動力が得られる。このため、大変位を必要とする用途に有望である。   Since this prior art actuator generates electrostatic attraction using a comb-shaped movable electrode group and a comb-shaped fixed electrode group, a remarkably large driving force can be obtained with a relatively small driving voltage. Therefore, it is promising for applications that require large displacement.

特開2010−97135号公報JP 2010-97135 A

しかしながら、特開2010−97135号公報に記載のアクチュエータでは、弾性連結部が回動板に直結しており、また可動電極群が、弾性連結部とは別体で、回動板に直結されている。このため、回動板の変位時に、可動電極群と弾性連結部の変位応力が回動板に伝達される。その結果、特に回動板が比較的大きく、回動板を大変位させた場合に、回動板に大きな撓みが生じ、回動板の平坦性が大きく損なわれる。アクチュエータを光偏向素子などの光学機器に適用した構成においては、この回動板の撓みは偏向特性を大きく劣化させる要因となる。   However, in the actuator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-97135, the elastic connecting portion is directly connected to the rotating plate, and the movable electrode group is separated from the elastic connecting portion and directly connected to the rotating plate. Yes. For this reason, when the rotating plate is displaced, the displacement stress between the movable electrode group and the elastic connecting portion is transmitted to the rotating plate. As a result, especially when the rotating plate is relatively large and the rotating plate is largely displaced, the rotating plate is greatly bent, and the flatness of the rotating plate is greatly impaired. In a configuration in which the actuator is applied to an optical device such as an optical deflection element, the deflection of the rotating plate becomes a factor that greatly deteriorates the deflection characteristics.

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、変位時の可動板の平坦性の劣化が少ないアクチュエータを提供することである。   The present invention has been made in consideration of such a situation, and an object of the present invention is to provide an actuator with little deterioration in flatness of the movable plate at the time of displacement.

本発明によるアクチュエータは、可動板と、複数個の櫛歯電極を有している可動櫛歯電極構造体と、複数個の櫛歯電極を有している固定櫛歯電極構造体と、前記可動板と前記可動櫛歯電極構造体をスリット状に連結している連結部と、前記可動板と前記可動櫛歯電極構造体と前記連結部から成る可動構造体を揺動可能に支持している変形部とを備えている。前記可動櫛歯電極構造体の櫛歯電極は前記可動構造体の揺動軸に非平行に延びており、前記可動櫛歯電極構造体の櫛歯電極と前記固定櫛歯電極構造体の櫛歯電極はすき間を置いて互いに対向している。   An actuator according to the present invention includes a movable plate, a movable comb electrode structure having a plurality of comb electrodes, a fixed comb electrode structure having a plurality of comb electrodes, and the movable A connecting portion that connects the plate and the movable comb electrode structure in a slit shape, and a movable structure that includes the movable plate, the movable comb electrode structure, and the connecting portion is swingably supported. And a deformation portion. The comb electrodes of the movable comb electrode structure extend non-parallel to the swing axis of the movable structure, and the comb teeth of the movable comb electrode structure and the comb teeth of the fixed comb electrode structure The electrodes face each other with a gap.

本発明によれば、変位時の可動板の平坦性の劣化が少ないアクチュエータが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the actuator with little deterioration of the flatness of the movable plate at the time of displacement is provided.

第1の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。It is a top view which shows the actuator which concerns on 1st Embodiment. 非駆動状態における図1のA−A’線に沿ったアクチュエータの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator taken along line A-A ′ of FIG. 1 in a non-driven state. 駆動状態における図1のA−A’線に沿ったアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator along the A-A 'line | wire of FIG. 1 in a drive state. 第2の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。It is a top view which shows the actuator which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。It is a top view which shows the actuator which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例に係るアクチュエータを示す上面図である。It is a top view which shows the actuator which concerns on the modification of 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。It is a top view which shows the actuator which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。図1に示すように、アクチュエータ100は微細構造体101を有し、この微細構造体101は、可動板109と、複数個の櫛歯電極105eを有している可動櫛歯電極構造体105と、複数個の櫛歯電極104eを有している固定櫛歯電極構造体104と、可動板109と可動櫛歯電極構造体105をスリット状に連結している連結部107と、可動板109と可動櫛歯電極構造体105と連結部107から成る可動構造体を揺動可能に支持している弾性変形部であるトーションバー106と、トーションバー106を支持している矩形の枠形状の基体102と、固定櫛歯電極構造体104と基体102を接続している固定櫛歯電極構造体支持部108とを備えている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a top view showing the actuator according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the actuator 100 has a fine structure 101, and the fine structure 101 includes a movable plate 109 and a movable comb electrode structure 105 having a plurality of comb electrodes 105e. A fixed comb electrode structure 104 having a plurality of comb electrodes 104e, a connecting plate 107 connecting the movable plate 109 and the movable comb electrode structure 105 in a slit shape, and a movable plate 109. A torsion bar 106, which is an elastically deformable portion that supports a movable structure composed of a movable comb electrode structure 105 and a connecting portion 107, and a rectangular frame-shaped base body 102 that supports the torsion bar 106. And a fixed comb electrode structure supporting portion 108 that connects the fixed comb electrode structure 104 and the base body 102.

可動板109は、たとえば、可動ミラーであり、光ビームを反射するための反射面を有している。   The movable plate 109 is a movable mirror, for example, and has a reflecting surface for reflecting the light beam.

可動櫛歯電極構造体105と固定櫛歯電極構造体104は、それらの表面全体にAuなどの金属膜が形成されている。可動櫛歯電極構造体105の櫛歯電極105eは、可動板109と可動櫛歯電極構造体105と連結部107から成る可動構造体の揺動軸すなわちトーションバー106の軸に非平行に延びている。たとえば、櫛歯電極105eは、トーションバー106の軸にほぼ平行に延びている可動櫛歯電極構造体105の両側面から外側に向かって、トーションバー106の軸に垂直な平面に実質的に平行に延びている。可動櫛歯電極構造体105の櫛歯電極105eと固定櫛歯電極構造体104の櫛歯電極104eは、実質的に互いに平行に延びており、すき間を置いて互いに対向している。   The movable comb electrode structure 105 and the fixed comb electrode structure 104 have a metal film such as Au formed on the entire surface thereof. The comb electrode 105e of the movable comb electrode structure 105 extends non-parallel to the swing axis of the movable structure composed of the movable plate 109, the movable comb electrode structure 105, and the connecting portion 107, that is, the axis of the torsion bar 106. Yes. For example, the comb electrode 105e is substantially parallel to a plane perpendicular to the axis of the torsion bar 106 from the both side surfaces of the movable comb electrode structure 105 extending substantially parallel to the axis of the torsion bar 106 to the outside. It extends to. The comb electrode 105e of the movable comb electrode structure 105 and the comb electrode 104e of the fixed comb electrode structure 104 extend substantially parallel to each other and face each other with a gap.

ここにおいて、連結部107が「可動板109と可動櫛歯電極構造体105をスリット状に連結している」とは、可動板109と可動櫛歯電極構造体105の間にスリット部103すなわちすき間やくびれが存在するように連結している形態を意味している。可動櫛歯電極構造体105と可動板109は互いに端面が対向しており、それらの端面の面積は可動櫛歯電極構造体105よりも可動板109の方が大きく、連結部107は、可動櫛歯電極構造体105のその端面に平行な断面の面積が、可動櫛歯電極構造体105のその端面の面積よりも小さいような形状に形成されている。   Here, the connecting portion 107 “connects the movable plate 109 and the movable comb electrode structure 105 in a slit shape” means that the slit portion 103, that is, the gap between the movable plate 109 and the movable comb electrode structure 105. It means a form that is connected so that there is a constriction. The movable comb electrode structure 105 and the movable plate 109 are opposed to each other at their end faces, and the area of the end faces of the movable comb electrode structure 105 is larger than that of the movable comb electrode structure 105. The area of the cross section parallel to the end face of the tooth electrode structure 105 is formed to be smaller than the area of the end face of the movable comb electrode structure 105.

このような微細構造体101は、PMAAなどのポリマー材料から一体的に同一平面上において100μm程度の厚さに形成される。PMAAなどのポリマー材料は、単結晶シリコンと比較して、機械特性の一つであるヤング率が約1/50程度と小さい。このため、ポリマー材料製の微細構造体は、単結晶シリコン製の微細構造体と比較して、同じ駆動電圧に対してより大きい変位を発生することが可能である。   Such a fine structure 101 is integrally formed from a polymer material such as PMAA to a thickness of about 100 μm on the same plane. A polymer material such as PMAA has a Young's modulus, which is one of mechanical properties, as small as about 1/50 compared to single crystal silicon. For this reason, a microstructure made of a polymer material can generate a larger displacement with respect to the same driving voltage than a microstructure made of single crystal silicon.

固定櫛歯電極構造体104は、複数の固定櫛歯電極構造体支持部108を介して基体102に接続されている。固定櫛歯電極構造体支持部108は対称性良く配置されている。固定櫛歯電極構造体支持部108は、たとえば、固定櫛歯電極構造体104の中心線B−B’に対して対称的に配置されている。各固定櫛歯電極構造体支持部108は、固定櫛歯電極構造体104と基体102の間を蛇行して延びており、図1の紙面に垂直な方向に容易に変形する構造となっている。   The fixed comb electrode structure 104 is connected to the base body 102 via a plurality of fixed comb electrode structure supports 108. The fixed comb electrode structure support portions 108 are arranged with good symmetry. The fixed comb electrode structure support section 108 is disposed symmetrically with respect to the center line B-B ′ of the fixed comb electrode structure 104, for example. Each fixed comb electrode structure support 108 extends in a meandering manner between the fixed comb electrode structure 104 and the base 102, and is easily deformed in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. .

図2は、非駆動状態における図1のA−A’線に沿ったアクチュエータの断面図である。図3は、駆動状態における図1のA−A’線に沿ったアクチュエータの断面図である。図2と図3に示すように、アクチュエータ100は、微細構造体101に加えて、微細構造体101を支持している支持基板121を有している。支持基板121は、箱形状をしており、微細構造体101の基体102が固定される周壁部122を有している。周壁部122には、基体102を位置決めするための段差部123が形成されている。支持基板121はまた、固定櫛歯電極構造体104を位置決めするための突起124を周壁部122の内側の上面に有している。突起124は、微細構造体101の基体102が周壁部122の段差部123に正しく位置決めされたときに、固定櫛歯電極構造体104の固定櫛歯電極構造体固定穴111に整列する位置に設けられている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator taken along line A-A ′ of FIG. 1 in a non-driven state. FIG. 3 is a cross-sectional view of the actuator taken along line A-A ′ of FIG. 1 in a driving state. As shown in FIGS. 2 and 3, the actuator 100 includes a support substrate 121 that supports the microstructure 101 in addition to the microstructure 101. The support substrate 121 has a box shape and includes a peripheral wall portion 122 to which the base body 102 of the fine structure 101 is fixed. A stepped portion 123 for positioning the base body 102 is formed in the peripheral wall portion 122. The support substrate 121 also has a protrusion 124 for positioning the fixed comb electrode structure 104 on the upper surface inside the peripheral wall 122. The protrusion 124 is provided at a position aligned with the fixed comb electrode structure fixing hole 111 of the fixed comb electrode structure 104 when the base body 102 of the fine structure 101 is correctly positioned on the stepped portion 123 of the peripheral wall portion 122. It has been.

基体102は、段差部123にはめ込まれて周壁部122に固定される。これにより、基体102が精度良く位置決めされる。基体102が周壁部122に固定されたとき、固定櫛歯電極構造体104の重さのために固定櫛歯電極構造体支持部108が変形し、固定櫛歯電極構造体104が沈み込み、支持基板121に接して支持される。固定櫛歯電極構造体104が沈み込む際、固定櫛歯電極構造体固定穴111が突起124にはまることにより、固定櫛歯電極構造体104が基体102に対して精度良く位置決めされる。これにより、可動櫛歯電極構造体105の櫛歯電極105eと固定櫛歯電極構造体104の櫛歯電極104eが互いに接触することなく、すき間を置いて互いに対向して配置される。   The base 102 is fitted into the step portion 123 and fixed to the peripheral wall portion 122. Thereby, the base 102 is positioned with high accuracy. When the base body 102 is fixed to the peripheral wall portion 122, the fixed comb electrode structure support portion 108 is deformed due to the weight of the fixed comb electrode structure 104, and the fixed comb electrode structure 104 sinks and supports. It is supported in contact with the substrate 121. When the fixed comb electrode structure 104 sinks, the fixed comb electrode structure fixing hole 111 fits into the protrusion 124, so that the fixed comb electrode structure 104 is accurately positioned with respect to the base 102. Thereby, the comb-tooth electrode 105e of the movable comb-tooth electrode structure 105 and the comb-tooth electrode 104e of the fixed comb-tooth electrode structure 104 are arranged so as to face each other with no gap therebetween.

また、トーションバー106は、図3や図4の上下方向に変形しにくく、このため、可動板109と可動櫛歯電極構造体105と連結部107から成る可動構造体は沈み込むことなく、支持基板121の周壁部122の内側の上面から間隔を空けて支持される。   Further, the torsion bar 106 is not easily deformed in the vertical direction in FIGS. 3 and 4, so that the movable structure including the movable plate 109, the movable comb electrode structure 105, and the connecting portion 107 is supported without sinking. The substrate 121 is supported at an interval from the inner upper surface of the peripheral wall 122.

次に、アクチュエータ100の駆動方法について説明する。図3に示される状態において、可動櫛歯電極構造体105を常に接地電位に維持しておき、固定櫛歯電極構造体104の一方、たとえば図3の右側の固定櫛歯電極構造体104に正電圧を印加すると、可動櫛歯電極構造体105と右側の固定櫛歯電極構造体104の間に電位差が生じる。その結果、図4に示すように、可動櫛歯電極構造体105の櫛歯電極105eが静電引力によって右側の固定櫛歯電極構造体104の櫛歯電極104eの間に引き込まれ、可動櫛歯電極構造体105が時計回り方向に変位つまり傾斜し、これに伴い、可動板109が時計回り方向に変位つまり傾斜する。図4では誇張されているが、可動板109は機械振れ角で5°程度に大変位する。右側の固定櫛歯電極構造体104に印加する正電圧を周期的に切り替えると、可動板109が周期的に変位つまり揺動する。また、右側の固定櫛歯電極構造体104に正電圧を印加する代わりに、左側の固定櫛歯電極構造体104に正電圧を印加すれば、可動板109が反時計回り方向に変位つまり傾斜する。たとえば、左右の固定櫛歯電極構造体104に正電圧を交互に印加すれば、±5°程度の機械振れ角で可動板109が周期的に変位つまり揺動する。   Next, a method for driving the actuator 100 will be described. In the state shown in FIG. 3, the movable comb electrode structure 105 is always maintained at the ground potential, and one of the fixed comb electrode structures 104, for example, the right fixed comb electrode structure 104 in FIG. When a voltage is applied, a potential difference is generated between the movable comb electrode structure 105 and the right fixed comb electrode structure 104. As a result, as shown in FIG. 4, the comb electrode 105e of the movable comb electrode structure 105 is drawn between the comb electrodes 104e of the right fixed comb electrode structure 104 by electrostatic attraction, and the movable comb teeth The electrode structure 105 is displaced or tilted in the clockwise direction, and accordingly, the movable plate 109 is displaced or tilted in the clockwise direction. Although exaggerated in FIG. 4, the movable plate 109 is largely displaced by about 5 ° in mechanical swing angle. When the positive voltage applied to the right fixed comb electrode structure 104 is periodically switched, the movable plate 109 is periodically displaced, that is, oscillated. If a positive voltage is applied to the left fixed comb electrode structure 104 instead of applying a positive voltage to the right fixed comb electrode structure 104, the movable plate 109 is displaced or tilted counterclockwise. . For example, when a positive voltage is alternately applied to the left and right fixed comb electrode structures 104, the movable plate 109 is periodically displaced, that is, oscillated with a mechanical deflection angle of about ± 5 °.

このアクチュエータ100では、可動板109と可動櫛歯電極構造体105が連結部107を介してスリット状に連結されているため、可動櫛歯電極構造体105が変位時に受ける応力が可動板109に伝達しにくい。つまり、可動櫛歯電極構造体105の変位応力の可動板109への伝達が軽減される。これにより、変位時の可動板109の平坦性の劣化が軽減される。言い換えれば、可動板109が大変位した場合でも、可動板109の良好な平坦性が維持される。   In this actuator 100, since the movable plate 109 and the movable comb electrode structure 105 are connected in a slit shape via the connecting portion 107, the stress received when the movable comb electrode structure 105 is displaced is transmitted to the movable plate 109. Hard to do. That is, transmission of the displacement stress of the movable comb electrode structure 105 to the movable plate 109 is reduced. Thereby, the deterioration of the flatness of the movable plate 109 at the time of displacement is reduced. In other words, even when the movable plate 109 is largely displaced, good flatness of the movable plate 109 is maintained.

<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。本実施形態のアクチュエータ200は、微細構造体201が第1の実施形態の微細構造体101と相違している。支持基板221は、第1の実施形態の支持基板121と同様である。図4に示すように、各可動櫛歯電極構造体205は、これに連続しているトーションバー206を部分的に画定している一対の切り込み部212が設けられている。別の見方をすれば、各可動櫛歯電極構造体205に、トーションバー206の両側にトーションバー206に沿って延びている一対の切り込み部212が形成されている。微細構造体201の他の構成すなわち可動板209と連結部207と可動櫛歯電極構造体205と櫛歯電極205eとトーションバー206と基体202と固定櫛歯電極構造体204と櫛歯電極204eと固定櫛歯電極構造体支持部208は、それぞれ、第1の実施形態の可動板109と連結部107と可動櫛歯電極構造体105と櫛歯電極105eとトーションバー106と基体102と固定櫛歯電極構造体104と櫛歯電極104eと固定櫛歯電極構造体支持部108と同様である。この微細構造体201においても、連結部207は、可動板209と可動櫛歯電極構造体205をスリット状につまり両者間にスリット部203が存在するように連結している。駆動方法は第1の実施形態と同様である。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a top view showing the actuator according to the second embodiment. The actuator 200 according to the present embodiment is different from the microstructure 101 according to the first embodiment in the microstructure 201. The support substrate 221 is the same as the support substrate 121 of the first embodiment. As shown in FIG. 4, each movable comb electrode structure 205 is provided with a pair of cut portions 212 that partially define a torsion bar 206 that is continuous therewith. From another viewpoint, each movable comb electrode structure 205 is formed with a pair of cut portions 212 extending along the torsion bar 206 on both sides of the torsion bar 206. Other configurations of the fine structure 201, that is, the movable plate 209, the connecting portion 207, the movable comb electrode structure 205, the comb electrode 205e, the torsion bar 206, the base 202, the fixed comb electrode structure 204, and the comb electrode 204e The fixed comb electrode structure support section 208 includes the movable plate 109, the coupling section 107, the movable comb electrode structure 105, the comb electrode 105e, the torsion bar 106, the base body 102, and the fixed comb teeth of the first embodiment. The electrode structure 104, the comb electrode 104e, and the fixed comb electrode structure support 108 are the same. Also in this fine structure 201, the connecting portion 207 connects the movable plate 209 and the movable comb electrode structure 205 in a slit shape, that is, the slit portion 203 exists therebetween. The driving method is the same as in the first embodiment.

可動櫛歯電極構造体205に切り込み部212を設けることにより、可動櫛歯電極構造体205とトーションバー206の接続個所を、第1の実施形態と比較して、可動板209の側にずらすことができる。これにより、可動板209の大きさとトーションバー206の長さを変えることなく、アクチュエータ200の外形寸法を小さくすることができる。また、切り込み部212を設けた結果、可動櫛歯電極構造体205がトーションバー206の両側に均等に張り出すため、トーションバー206の軸周りのねじれ変形がより安定する。   By providing the notch 212 in the movable comb electrode structure 205, the connection point between the movable comb electrode structure 205 and the torsion bar 206 is shifted to the movable plate 209 side as compared with the first embodiment. Can do. Thereby, the outer dimension of the actuator 200 can be reduced without changing the size of the movable plate 209 and the length of the torsion bar 206. Further, as a result of providing the notch 212, the movable comb electrode structure 205 projects evenly on both sides of the torsion bar 206, so that the torsional deformation around the axis of the torsion bar 206 becomes more stable.

このアクチュエータ200では、第1の実施形態と同様に、可動板109と可動櫛歯電極構造体105が連結部107を介してスリット状に連結されているため、変位時の可動板109の平坦性の劣化が軽減される。また、可動櫛歯電極構造体205に切り込み部212を設けることにより、アクチュエータ200の小型化が達成されている。また、トーションバー206の軸周りのねじれ変形がより安定するため、可動櫛歯電極構造体205の変位応力が軽減され、変位時の可動板209の平坦性の劣化がさらに軽減される。   In this actuator 200, as in the first embodiment, since the movable plate 109 and the movable comb electrode structure 105 are connected in a slit shape via the connecting portion 107, the flatness of the movable plate 109 when displaced is obtained. Degradation is reduced. Further, by providing the cut portion 212 in the movable comb electrode structure 205, the actuator 200 can be reduced in size. In addition, since the torsional deformation around the axis of the torsion bar 206 is more stable, the displacement stress of the movable comb electrode structure 205 is reduced, and the deterioration of the flatness of the movable plate 209 during the displacement is further reduced.

<第3の実施形態>
図5は、第3の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。本実施形態のアクチュエータ300は、微細構造体301が第2の実施形態の微細構造体201と相違している。支持基板321は、第1の実施形態の支持基板121と同様である。図5に示すように、各可動櫛歯電極構造体305は、複数たとえば3つの空気孔310を有している。各空気孔310は、可動櫛歯電極構造体305を貫通しており、トーションバー306の長手方向に平行に細長く延びている長方形形状をしている。微細構造体301の他の構成すなわち可動板309と連結部307と可動櫛歯電極構造体305と櫛歯電極305eとトーションバー306と基体302と固定櫛歯電極構造体304と櫛歯電極304eと固定櫛歯電極構造体支持部308は、それぞれ、第2の実施形態の可動板209と連結部207と可動櫛歯電極構造体205と櫛歯電極205eとトーションバー206と基体202と固定櫛歯電極構造体204と櫛歯電極204eと固定櫛歯電極構造体支持部208と同様である。この微細構造体301においても、連結部307は、可動板309と可動櫛歯電極構造体305をスリット状につまり両者間にスリット部303が存在するように連結している。また、各可動櫛歯電極構造体305は、これに連続しているトーションバー306を部分的に画定している一対の切り込み部312が設けられている。駆動方法は第1の実施形態と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a top view showing the actuator according to the third embodiment. The actuator 300 of the present embodiment is different from the microstructure 201 of the second embodiment in the microstructure 301. The support substrate 321 is the same as the support substrate 121 of the first embodiment. As shown in FIG. 5, each movable comb electrode structure 305 has a plurality of, for example, three air holes 310. Each air hole 310 passes through the movable comb electrode structure 305 and has a rectangular shape extending in a long and thin direction parallel to the longitudinal direction of the torsion bar 306. Other configurations of the fine structure 301, that is, the movable plate 309, the connecting portion 307, the movable comb electrode structure 305, the comb electrode 305e, the torsion bar 306, the base 302, the fixed comb electrode structure 304, and the comb electrode 304e The fixed comb electrode structure support section 308 includes the movable plate 209, the coupling section 207, the movable comb electrode structure 205, the comb electrode 205e, the torsion bar 206, the base body 202, and the fixed comb teeth of the second embodiment, respectively. This is the same as the electrode structure 204, the comb electrode 204e, and the fixed comb electrode structure support 208. Also in this fine structure 301, the connecting portion 307 connects the movable plate 309 and the movable comb electrode structure 305 in a slit shape, that is, the slit portion 303 exists therebetween. Each movable comb electrode structure 305 is provided with a pair of cut portions 312 that partially define a torsion bar 306 continuous therewith. The driving method is the same as in the first embodiment.

このアクチュエータ300では、第1の実施形態と同様に、可動板309と可動櫛歯電極構造体305が連結部307を介してスリット状に連結されているため、変位時の可動板309の平坦性の劣化が軽減される。また、可動櫛歯電極構造体305に切り込み部312を設けることにより、アクチュエータ300の小型化が達成されている。また、トーションバー306の軸周りのねじれ変形がより安定するため、可動櫛歯電極構造体305の変位応力が軽減される。また、可動櫛歯電極構造体305に空気孔310が設けられているため、空気抵抗による可動櫛歯電極構造体305の変位応力が低減される。これにより、変位時の可動板309の平坦性の劣化がさらに軽減される。また、可動板309の高速化にも寄与する。   In this actuator 300, as in the first embodiment, since the movable plate 309 and the movable comb electrode structure 305 are connected in a slit shape via the connecting portion 307, the flatness of the movable plate 309 when displaced. Degradation is reduced. Further, by providing the notch 312 in the movable comb electrode structure 305, the actuator 300 can be reduced in size. Further, since the torsional deformation around the axis of the torsion bar 306 is more stable, the displacement stress of the movable comb electrode structure 305 is reduced. Moreover, since the air hole 310 is provided in the movable comb electrode structure 305, the displacement stress of the movable comb electrode structure 305 due to air resistance is reduced. Thereby, the deterioration of the flatness of the movable plate 309 at the time of displacement is further reduced. In addition, it contributes to speeding up the movable plate 309.

[変形例]
図6は、本実施形態の変形例に係るアクチュエータを示す上面図である。図6において、図5に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材である。図5に示したアクチュエータ300では、可動櫛歯電極構造体305は、比較的大きい長方形形状の少数たとえば3個の空気孔310を有しているが、本変形例のアクチュエータ300’では、図6に示すように、可動櫛歯電極構造体305’は、比較的小さい正方形形状の多数たとえば19個の空気孔310’を有している。この変形例のアクチュエータ300’においても、図5のアクチュエータ300と同様の利点が得られる。
[Modification]
FIG. 6 is a top view showing an actuator according to a modification of the present embodiment. In FIG. 6, members having the same reference numerals as those shown in FIG. 5 are similar members. In the actuator 300 shown in FIG. 5, the movable comb electrode structure 305 has a small number of relatively small rectangular shapes, for example, three air holes 310. As shown in FIG. 4, the movable comb electrode structure 305 ′ has a large number of relatively small square shapes, for example, 19 air holes 310 ′. Also in the actuator 300 ′ of this modification, the same advantages as those of the actuator 300 in FIG.

<第4の実施形態>
図7は、第4の実施形態に係るアクチュエータを示す上面図である。本実施形態のアクチュエータ400は、微細構造体401が第1の実施形態の微細構造体101と相違している。支持基板421は、第1の実施形態の支持基板121と同様である。図7に示すように、可動櫛歯電極構造体405は、矩形のをしており、すき間を置いて可動板409を取り囲んでいる。連結部407は、可動櫛歯電極構造体405と可動板409をスリット状につまり両者間にスリット部403が存在するように連結している。トーションバー406は、固定櫛歯電極構造体404の間を延び、矩形形状の基体402と可動櫛歯電極構造体405を接続しており、可動板409と可動櫛歯電極構造体405と連結部407から成る可動構造体を揺動可能に支持している。
<Fourth Embodiment>
FIG. 7 is a top view showing an actuator according to the fourth embodiment. The actuator 400 of this embodiment is different from the microstructure 101 of the first embodiment in the microstructure 401. The support substrate 421 is the same as the support substrate 121 of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the movable comb electrode structure 405 has a rectangular shape and surrounds the movable plate 409 with a gap. The connecting portion 407 connects the movable comb electrode structure 405 and the movable plate 409 in a slit shape, that is, the slit portion 403 exists between them. The torsion bar 406 extends between the fixed comb electrode structure 404 and connects the rectangular base body 402 and the movable comb electrode structure 405, and the movable plate 409, the movable comb electrode structure 405, and the connecting portion. A movable structure 407 is supported so as to be swingable.

可動櫛歯電極構造体405の櫛歯電極405eは、トーションバー406にほぼ平行に延びている可動櫛歯電極構造体405の部分から外側に向かって、トーションバー406の軸に垂直な平面に実質的に平行に延びている。可動櫛歯電極構造体405の櫛歯電極405eと固定櫛歯電極構造体404の櫛歯電極404eはすき間を置いて互いに対向している。   The comb electrode 405e of the movable comb electrode structure 405 is substantially in a plane perpendicular to the axis of the torsion bar 406 outward from the portion of the movable comb electrode structure 405 extending substantially parallel to the torsion bar 406. In parallel. The comb electrode 405e of the movable comb electrode structure 405 and the comb electrode 404e of the fixed comb electrode structure 404 are opposed to each other with a gap.

微細構造体401の他の構成すなわち基体402と固定櫛歯電極構造体支持部408は、それぞれ、第1の実施形態の基体102と固定櫛歯電極構造体支持部108と同様である。駆動方法は第1の実施形態と同様である。   Other configurations of the fine structure 401, that is, the base 402 and the fixed comb electrode structure support portion 408 are the same as the base 102 and the fixed comb electrode structure support portion 108 of the first embodiment, respectively. The driving method is the same as in the first embodiment.

このアクチュエータ400では、可動板409と可動櫛歯電極構造体405が連結部407を介してスリット状に連結されているため、可動櫛歯電極構造体405の変位応力が可動板409に伝達しにくい。これにより、変位時の可動板409の平坦性の劣化が軽減される。また、可動櫛歯電極構造体405の櫛歯電極405eがトーションバー406の軸線C−C’から比較的遠くに位置しているため、同じ駆動電圧に対して、可動板409と可動櫛歯電極構造体405と連結部407から成る可動構造体に作用する力のモーメントが大きい。これにより、比較的小さい電圧で可動板409を変位させることができる。言い換えれば、アクチュエータ400の消費電力を低減することが可能である。   In this actuator 400, since the movable plate 409 and the movable comb electrode structure 405 are connected in a slit shape via the connecting portion 407, the displacement stress of the movable comb electrode structure 405 is not easily transmitted to the movable plate 409. . Thereby, deterioration of the flatness of the movable plate 409 at the time of displacement is reduced. Further, since the comb electrode 405e of the movable comb electrode structure 405 is located relatively far from the axis CC ′ of the torsion bar 406, the movable plate 409 and the movable comb electrode with respect to the same drive voltage. The moment of force acting on the movable structure composed of the structure 405 and the connecting portion 407 is large. Thereby, the movable plate 409 can be displaced with a relatively small voltage. In other words, the power consumption of the actuator 400 can be reduced.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good. The various modifications and changes described here include an implementation in which the above-described embodiments are appropriately combined.

ここでは、一次元構造のアクチュエータを例にあげて説明したが、各実施形態の構成は、ジンバル構造などの二次元構造のアクチュエータへの適用も可能である。さらには、可動ミラーに限定されることなく、シャッター機能を有している光学部品などへの適用も可能である。   Here, the one-dimensional actuator has been described as an example, but the configuration of each embodiment can be applied to an actuator having a two-dimensional structure such as a gimbal structure. Furthermore, the present invention is not limited to a movable mirror and can be applied to an optical component having a shutter function.

100…アクチュエータ、101…微細構造体、102…基体、103…スリット部、104…固定櫛歯電極構造体、104e…櫛歯電極、105…可動櫛歯電極構造体、105e…櫛歯電極、106…トーションバー、107…連結部、108…固定櫛歯電極構造体支持部、109…可動板、111…固定櫛歯電極構造体固定穴、121…支持基板、122…周壁部、123…段差部、124…突起、200…アクチュエータ、201…微細構造体、202…基体、203…スリット部、204…固定櫛歯電極構造体、204e…櫛歯電極、205…可動櫛歯電極構造体、205e…櫛歯電極、206…トーションバー、207…連結部、208…固定櫛歯電極構造体支持部、209…可動板、212…切り込み部、221…支持基板、300,300’…アクチュエータ、301…微細構造体、302…基体、303…スリット部、304…固定櫛歯電極構造体、304e…櫛歯電極、305,305’…可動櫛歯電極構造体、305e…櫛歯電極、306…トーションバー、307…連結部、308…固定櫛歯電極構造体支持部、309…可動板、310,310’…空気孔、312…切り込み部、321…支持基板、400…アクチュエータ、401…微細構造体、402…基体、403…スリット部、404…固定櫛歯電極構造体、404e…櫛歯電極、405…可動櫛歯電極構造体、405e…櫛歯電極、406…トーションバー、407…連結部、408…固定櫛歯電極構造体支持部、409…可動板、421…支持基板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Actuator, 101 ... Fine structure, 102 ... Base | substrate, 103 ... Slit part, 104 ... Fixed comb electrode structure, 104e ... Comb electrode, 105 ... Movable comb electrode structure, 105e ... Comb electrode, 106 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Torsion bar 107 ... Connection part 108 ... Fixed comb electrode structure support part 109 ... Movable plate 111 ... Fixed comb electrode structure fixing hole 121 ... Support substrate 122 ... Perimeter wall part 123 ... Step part , 124 ... projection, 200 ... actuator, 201 ... fine structure, 202 ... substrate, 203 ... slit part, 204 ... fixed comb electrode structure, 204e ... comb electrode, 205 ... movable comb electrode structure, 205e ... Comb electrode, 206 ... Torsion bar, 207 ... Connection part, 208 ... Fixed comb electrode structure support part, 209 ... Movable plate, 212 ... Cut part, 221 ... Support substrate, 3 0, 300 '... Actuator, 301 ... Fine structure, 302 ... Base, 303 ... Slit, 304 ... Fixed comb electrode structure, 304e ... Comb electrode, 305, 305' ... Movable comb electrode structure, 305e ... comb electrode, 306 ... torsion bar, 307 ... connecting part, 308 ... fixed comb electrode structure support part, 309 ... movable plate, 310, 310 '... air hole, 312 ... notch part, 321 ... support substrate, 400 ... Actuator, 401 ... Fine structure, 402 ... Base, 403 ... Slit, 404 ... Fixed comb electrode structure, 404e ... Comb electrode, 405 ... Movable comb electrode structure, 405e ... Comb electrode, 406 ... A torsion bar, 407, a connecting portion, 408, a fixed comb electrode structure supporting portion, 409, a movable plate, 421, a supporting substrate.

Claims (4)

可動板と、
複数個の櫛歯電極を有している可動櫛歯電極構造体と、
複数個の櫛歯電極を有している固定櫛歯電極構造体と、
前記可動板と前記可動櫛歯電極構造体をスリット状に連結している連結部と、
前記可動板と前記可動櫛歯電極構造体と前記連結部から成る可動構造体を揺動可能に支持している変形部とを備えており、
前記可動櫛歯電極構造体の櫛歯電極は前記可動構造体の揺動軸に非平行に延びており、
前記可動櫛歯電極構造体の櫛歯電極と前記固定櫛歯電極構造体の櫛歯電極はすき間を置いて互いに対向している、アクチュエータ。
A movable plate,
A movable comb electrode structure having a plurality of comb electrodes;
A fixed comb electrode structure having a plurality of comb electrodes;
A connecting portion connecting the movable plate and the movable comb electrode structure in a slit shape;
The movable plate, the movable comb electrode structure, and a deformable portion that supports the movable structure composed of the connecting portion in a swingable manner.
The comb electrode of the movable comb electrode structure extends non-parallel to the swing axis of the movable structure,
The actuator, wherein the comb electrode of the movable comb electrode structure and the comb electrode of the fixed comb electrode structure face each other with a gap.
前記変形部はトーションバーで構成されており、前記可動櫛歯電極構造体は、前記トーションバーを部分的に画定している一対の切り込み部が設けられている、請求項1に記載のアクチュエータ。   2. The actuator according to claim 1, wherein the deformable portion is formed of a torsion bar, and the movable comb electrode structure is provided with a pair of cut portions that partially define the torsion bar. 前記可動櫛歯電極構造体は、空気孔が形成されている、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein the movable comb electrode structure is formed with air holes. 前記可動櫛歯電極構造体は、すき間を置いて前記可動板を取り囲んでいる、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein the movable comb electrode structure surrounds the movable plate with a gap.
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