JP4354752B2

JP4354752B2 - Fine movement mechanism

Info

Publication number: JP4354752B2
Application number: JP2003201740A
Authority: JP
Inventors: 洋介原; 明江川; 靖幸光岡
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005040879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対象物を精密に駆動する微動機構の分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体プロセスを用いた、小型且つ低消費電力な微動機構が開発されている。例えば光スイッチ等の光通信デバイスで、微動機構を利用する場合、その微動機構が、電気信号を入力すること無く駆動部分の動作状態を保持する機構、所謂、自己保持機能を有していれば、電力の消費を抑えることができ、また、停電等が起こっても動作状態を維持できる（例えば、特許文献１参照。）。ここで従来の微動機構について、図７を用いて説明する。
【０００３】
図７（ａ）は従来例の微動機構を模した上面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）の線分ＣＣ´における断面図である。図７（ｃ）は従来例の保持機構を示した断面図である。従来の微動機構は、可動電極板６１、解除電極板６２、及び固定電極板６３の３つの基板から構成されている。図７（ａ）に示すように、解除電極板６２は外枠６７から弾性部６６によって、可動電極板６１は外枠６５から弾性部６４によって支持されている。それぞれの基板は、図７（ｂ）に示すように、上から解除電極板６２、可動電極板６１、固定電極板６３の順で配置されており、可動電極板６１と解除電極板６２は、下方向に駆動可能となっている。駆動には、それぞれの基板に形成した電極間への電圧印加によって発生する静電引力を用いている。保持するための構造として、可動電極板６１に係止穴７０、固定電極板６３に係止爪７２が形成されている。係止爪７２による保持を解除するための構造として、解除電極板６２に係止解除穴７１が形成されている。係止爪７２は図７（ｃ）に示すように、先端部７３と支柱部７４から構成され、中央部に間隙７５を設けている。また、図示するように、係止穴７０の直径ａは先端部７３の幅ｃより小さいが、支柱部の幅ｄより大きく、係止解除穴７１の直径ｂは支柱部７４の幅ｄより小さい。
【０００４】
次に、従来例の保持機構について説明する。図７（ｂ）の状態から、可動電極板６１を下方向に駆動すると、係止穴７０が係止爪７２の先端部７３の傾斜部分を押圧する。それによって、間隙７５を閉じる方向に支柱部７４の変形が生じ、幅が狭くなった先端部７３は係止穴７０を通過可能となる。先端部７３が係止穴７０を通過した後、係止爪７２が初期状態に復元すると、先端部７３は再び係止穴７０を通過不可能となる。その結果、静電引力が発生しなくても、可動電極板６１を下側に保持することができる。この状態から、解除電極板６２を下方向に駆動し、係止解除穴７１に先端部７３を押圧させると、先端部７３の幅ｃが係止穴７０の径ａより小さくなり、係止穴７０を係止爪７２が通過可能な状態になるため、保持は解除される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６４６５１号公報（第６頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、可動電極板６１を係止爪７２によって保持した状態において、可動電極板６１を固定電極板６３に保持可能であった。しかし、可動電極板６１が保持されていない図７（ｂ）の状態では、外部からの振動等に対して可動電極板６１に揺動が生じやすい。また、従来例の微動機構は、単一の位置でのみ可動電極板６１を保持するため、用途が限定されていた。
【０００７】
そこで本発明は、従来例のように単一の位置のみではなく、保持機構によって、複数の位置で外部からの振動や衝撃に対する揺動を抑えることを目的とする。
解決手段解決手段
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明では、駆動可能な可動部と、可動部を支持する弾性部、及び弾性部を固定基板から構成される微動機構において、駆動可能な保持部と、それを支持する支持部を有する保持機構によって、可動部を、駆動方向に対して、少なくとも２つ以上の所定の位置に保持可能である事を特徴とする。さらに、以上の保持機構が、少なくとも２段以上の段差構造を有し、段差構造の段の位置によって、可動部を保持する所定の位置が決まる事を特徴とする。よって、保持機構は複数の位置で可動部を保持できる。
【０００８】
さらに、以上の保持機構が、可動部内の少なくとも１箇所を押圧し、可動部を所定の位置に保持すると共に、駆動方向以外に対して位置決め事を特徴とする。さらに、以上の保持機構が、多角形、もしくは半円形の嵌合構造を有する事を特徴とする。よって、保持機構は強固に可動部を保持、及び位置決めできる。
【０００９】
さらに、以上の保持機構が可動部を、駆動方向以外に対して位置決め可能な位置決め構造を有しており、その位置決め構造が多角形、もしくは半円形の嵌合構造である事を特徴とする。よって、保持機構は可動部を位置決めできる。
【００１０】
以上のように本発明の微動機構は、可動部の位置決めと保持を行う保持機構を有し、さらに、外部からの振動や衝撃に対して保持可能な位置を複数有する事が可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明における微動機構の第１の実施の形態を、図１、図２、及び図３を用いて以下に説明する。
図１は第１の実施の形態の斜視図である。本実施の形態における微動機構は、可動基板と保持基板から構成されている。図示したように、可動基板は可動部１と固定基板３、及び可動部１と固定基板３をつなぐ弾性部２から構成されている。可動部１に電極を形成、もしくは磁性体や磁石等を設置または形成すれば、静電引力や磁力を用いて、可動部１を図１のＺ軸について駆動可能である。また、可動部１は、Z軸における複数の位置に保持を可能とするための段差構造、及びX軸とY軸において位置決めするための三角形の嵌合構造を有している。
【００１２】
保持基板は、保持部４と固定基板５、及び保持部４を支持する支持部６から構成されている。保持部４と固定基板５の対向面には櫛歯構造を設けている。櫛歯構造表面に形成された電極間に、電圧を印加すると静電引力が発生し、保持部４をＸ方向に移動可能となっている。また、保持部４は、可動部１の嵌合構造に対応した構造を有している。本実施の形態では、位置決めするために、三角形の嵌合構造を用いたが、半円形やその他の多角形としても良い。尚、本実施の形態に示す微動機構は２枚の基板から構成されているが、同一基板上に形成してもよい。
【００１３】
図２は、可動基板と保持基板を密着させた状態での、図１の線分ＡＡ´における断面図である。この状態では、保持部４は可動部１の下部に位置し、可動部１を駆動できない。そのため、図２（ｂ）の状態に移行する必要がある。図２（ｂ）は、可動部１の段差の中段で、可動部１が保持部４に保持された状態を示している。図２（ａ）から図２（ｂ）の状態への移行は、保持部４を左右に動かした後、可動部１を下側に駆動することによって可能となる。
【００１４】
図２（ｂ）の状態では、可動部１は、弾性部２の復元力によって図２（ａ）の状態に復帰しようとするが、保持部４に抑えられるため、復帰できない。つまり、可動部１は、図１のＺ軸、即ち、駆動方向に対して保持されることになる。さらに、可動部１の段差構造が保持部４によってＸ軸に対して押圧され、位置ずれ、及び不要な動作を抑えられる。また、可動部１及び保持部４、それぞれの嵌合構造が接することによって、可動部１は図１のＹ軸上での位置ずれ、及び不要な動作が抑えられる。つまり、可動部1の駆動方向以外の方向に対して位置決め可能となっている。以上の保持は、保持部４の駆動により解除可能である。
【００１５】
本実施の形態における微動機構の駆動方法を、図３を用いて説明する。図３は、可動部１及び保持部４を示した断面図である。図示した矢印は、可動部１と保持部４に作用する力の向きを示しており、それぞれ、弾性部２の復元力である弾性部復元力７、支持部６の復元力である支持部復元力８、可動部１に作用する駆動力である可動部駆動力９、及び保持部４に作用する静電引力である保持部駆動力１０である。可動部１が保持された図３（ａ）の状態から、可動部１を下方向へ駆動するためには、図３（ｂ）のように可動部駆動力９を作用させる。可動部１を駆動すると、支持部復元力８によって保持部４が移動し、図３（ｃ）のように、可動部１の段差の上段を押圧する。よって、可動部１は下方向に変位した状態で保持される。この状態から上方向に駆動するには、図３（ｄ）のように保持部４を保持部駆動力１０によって駆動すれば良い。すると、弾性部復元力７が可動部１を上方向に移動させる。その後、保持部駆動力１０が解除されると、保持部４は、支持部復元力８によって再び可動部１を押圧する方向に移動し、図３（ａ）の状態となる。本実施の形態では、２段階に可動部１を保持可能であるが、段差構造の段数を増やすことで、より多段階で保持することにも対応できる。
【００１６】
上記の駆動方法では、可動部１を下方向へ駆動する時、保持部駆動力１０を作用させず、保持を解除しなかった。しかし、保持を解除した状態で可動部１を所望の位置まで駆動し、再び保持すれば、上記の駆動方法と同様の結果を得ることができる。前述の駆動方法では、上下方向それぞれの駆動時で、入力する電気信号が異なっていた。しかし、後述の駆動方法では、保持部４は同一の電気信号で良く、電気回路の簡略化を図ることができる。しかし、可動部駆動力９及び保持部駆動力１０、両方を発生させる必要があるため、消費電力の点では、前述の駆動方法の方が優れている。
【００１７】
以上のように、本実施の形態に示す微動機構は、保持機構の作用によって可動部１の駆動方向であるＺ軸における保持と、その他のＸ軸、Ｙ軸における位置決めを実現可能である。
【００１８】
（実施の形態２）
本発明における微動機構の第２の実施の形態を、図４及び図５を用いて説明する。
【００１９】
図４は本実施の形態の斜視図であり、図１と同様に可動基板と保持基板を図示している。可動基板は、可動部１１、弾性部１２、及び固定部１３から構成されており、第１の実施の形態と同様に、可動部１１を上下に動作することが可能である。保持基板は、保持部１４、固定基板１５、及び支持部１６から構成されている。本実施の形態では、保持部１４に、可動部１を複数の位置に保持するための、段差構造が形成されている。段差構造の上部には、組立を補助する構造として、傾斜面が形成されている。また、可動部１１及び保持部１４には、嵌合構造を形成している。
【００２０】
次に、本実施の形態における微動機構の組み立て時の動作を、図５を用いて説明する。図５は図４の線分ＢＢ´における断面図である。図５（ａ）の可動基板と保持基板が離れた状態から、図５（ｂ）のように保持基板を下から近づけると、保持部１４の段差構造上部にある傾斜面が、可動部１１に押圧され、保持部１４は矢印方向に押圧される。さらに保持基板と可動基板の距離を近づけ、可動部１１が保持部１４の段差に差し掛かると、図５（ｃ）のようになる。さらに、可動基板と保持基板を密着させると、可動部１１は保持部１４によって、図５（ｄ）のように図４のＺ方向へ押し上げられる。押し上げられた可動部１１は、弾性部２２の復元力によって初期状態に復帰しようとするが、保持部１４に抑えられ、図示した位置に保持される。また、この状態では支持部１６の復元力によって、可動部１１は図４のＸ軸に対して押圧され、Ｘ軸における位置ずれ及び不要な動きを抑えられている。さらに、可動部１１と保持部１４、それぞれの嵌合構造によって、図４のＹ軸における位置ずれ、及び不要な動きが抑えられる。つまり、第１の実施の形態と同様に、可動部１１は保持、及び位置決めされる。第１の実施の形態では、動作可能な状態とするために、図２（ａ）から図２（ｂ）への移行が必要であったが、本実施の形態ではその必要はない。
【００２１】
可動部１１の駆動方法について説明する。図５（ｄ）の状態から、可動部１１を下方向に動かすには保持部１４を駆動し、再び図５（ｄ）の状態とするには、可動部１１を駆動する。つまり、第１の実施の形態と逆向きの構成となっている。また、第１の実施の形態と同様に、可動部１１を上方向に動かす時、保持を解除した状態で可動部１１を駆動しても良い。
【００２２】
以上のように、本実施の形態に示した微動機構は、第１の実施の形態と同様の自己保持機能を有し、振動や衝撃に強く、尚且つ複数の変位した状態で保持し、位置決めすることが可能である。
【００２３】
（実施の形態３）
本発明における、第３の実施の形態を、図６を用いて説明する。
図６は、本実施の形態における微動機構の斜視図である。図示するように、本実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、可動基板と保持基板から構成されている。可動基板の構成は、可動部２１と、弾性部２２、及び固定基板２３であり、保持基板の構成は保持部２４と、固定基板２５、及び支持部２６であることも同様である。第１の実施の形態では、押圧するための構造である段差構造、Ｙ軸上の位置決めをするための構造である三角形の嵌合構造が、同一の構造に含まれていた。それに対し、本実施の形態ではそれぞれ独立して形成されている。押圧のための構造として、可動部２１に２段の三角形の溝構造２７を、保持部２４に先端が半円形の押圧構造２８を形成している。これらの三角形の溝及び半円形の先端は、その他の形状であっても良い。さらに、Ｙ軸上の位置決めをするための構造として、可動部２１に位置決め構造２９、保持部２４位置決め構造３０が形成されている。
【００２４】
本実施の形態において、Z軸における可動部２１の保持、及びX軸上の位置決めは、溝構造２７を押圧構造２８が押圧することによって可能である。Y軸上の位置決めについても、位置決め構造２９及び位置決め構造３０によって可能である。よって、第１の実施の形態と同様に、可動部２１は保持、及び位置決めされる。また、第１の実施の形態では、図１（ａ）のＺ軸において可動部１を保持する時、−Ｚ方向については、弾性部２の復元力によって保持していた。しかし、本実施の形態では、±Ｚ方向いずれについても、溝構造２７と押圧構造２８によって保持されるため、より強固に保持可能である。
【００２５】
本実施の形態では、図３に示した、第１の実施の形態のような駆動方法で、可動部２１を駆動することは構造上難しい。よって、可動部２１の駆動方法には、保持を解除した状態で駆動する方法を用いる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態における微動機構も、保持及び位置決めするための自己保持機能を有し、振動や衝撃に強く、尚且つ複数の変位した状態で保持をすることが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明における微動機構は、駆動時以外、機能する自己保持機能を有する点で、従来の微動機構より優れており、外部からの振動や衝撃に対して強固である。また、複数の変位した状態で保持可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の保持の様子を示した断面図である。
【図３】第１の実施の形態の動作する様子を示した断面図である。
【図４】第２の実施の形態の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態の、可動基板と保持基板を密着させる時の動作を示した断面図である。
【図６】第３の実施の形態の斜視図である。
【図７】従来例の上面図と断面図、及び保持機構の断面図である。
【符号の説明】
１可動部
２弾性部
３固定基板
４保持部
５固定基板
６支持部
７弾性部復元力
８支持部復元力
９可動部駆動力
１０保持部駆動力
１１可動部
１２弾性部
１３固定基板
１４保持部
１５固定基板
１６支持部
２１可動部
２２弾性部
２３固定基板
２４保持部
２５固定基板
２６支持部
２７溝構造
２８押圧構造
２９位置決め構造
３０位置決め構造
６１可動電極板
６２解除電極板
６３固定電極板
６４弾性部
６５外枠
６６弾性部
６７外枠
７０係止穴
７１係止解除穴
７２係止爪
７３係止部
７４支柱部
７５間隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of a fine movement mechanism for precisely driving an object.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a small and low power consumption fine movement mechanism using a semiconductor process has been developed. For example, when a fine movement mechanism is used in an optical communication device such as an optical switch, the fine movement mechanism has a so-called self-holding function, that is, a mechanism for holding the operating state of the driving portion without inputting an electric signal. The power consumption can be suppressed, and the operation state can be maintained even if a power failure occurs (see, for example, Patent Document 1). Here, a conventional fine movement mechanism will be described with reference to FIG.
[0003]
FIG. 7A is a top view simulating a conventional fine movement mechanism. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIG. FIG. 7C is a cross-sectional view showing a conventional holding mechanism. The conventional fine movement mechanism is composed of three substrates: a movable electrode plate 61, a release electrode plate 62, and a fixed electrode plate 63. As shown in FIG. 7A, the release electrode plate 62 is supported by the elastic portion 66 from the outer frame 67, and the movable electrode plate 61 is supported by the elastic portion 64 from the outer frame 65. As shown in FIG. 7B, the respective substrates are arranged in order of the release electrode plate 62, the movable electrode plate 61, and the fixed electrode plate 63 from above, and the movable electrode plate 61 and the release electrode plate 62 are It can be driven downward. For driving, electrostatic attraction generated by voltage application between electrodes formed on each substrate is used. As a structure for holding, a locking hole 70 is formed in the movable electrode plate 61, and a locking claw 72 is formed in the fixed electrode plate 63. As a structure for releasing the holding by the locking claw 72, a locking release hole 71 is formed in the release electrode plate 62. As shown in FIG. 7C, the locking claw 72 includes a tip portion 73 and a column portion 74, and a gap 75 is provided in the center portion. Further, as shown in the figure, the diameter a of the locking hole 70 is smaller than the width c of the distal end portion 73, but larger than the width d of the column portion, and the diameter b of the locking release hole 71 is smaller than the width d of the column portion 74. .
[0004]
Next, a conventional holding mechanism will be described. When the movable electrode plate 61 is driven downward from the state of FIG. 7B, the locking hole 70 presses the inclined portion of the tip 73 of the locking claw 72. As a result, the support column 74 is deformed in the direction in which the gap 75 is closed, and the tip 73 having a narrow width can pass through the locking hole 70. If the locking claw 72 is restored to the initial state after the distal end portion 73 has passed through the locking hole 70, the distal end portion 73 cannot pass through the locking hole 70 again. As a result, the movable electrode plate 61 can be held on the lower side even when no electrostatic attractive force is generated. From this state, when the release electrode plate 62 is driven downward and the distal end portion 73 is pressed against the engagement release hole 71, the width c of the distal end portion 73 becomes smaller than the diameter a of the engagement hole 70. Since the locking claw 72 can pass through 70, the holding is released.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 2001-264651 (page 6, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example, the movable electrode plate 61 can be held on the fixed electrode plate 63 while the movable electrode plate 61 is held by the locking claws 72. However, in the state of FIG. 7B in which the movable electrode plate 61 is not held, the movable electrode plate 61 is likely to swing due to external vibrations and the like. Further, the fine movement mechanism of the conventional example has a limited use because it holds the movable electrode plate 61 only at a single position.
[0007]
Therefore, the present invention has an object to suppress external vibrations and swings against impacts at a plurality of positions by a holding mechanism as well as a single position as in the conventional example.
Solution Solution [Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a drivable movable part, an elastic part that supports the movable part, and a fine movement mechanism that includes the elastic part as a fixed substrate, a drivable holding part, The movable part can be held at at least two or more predetermined positions with respect to the driving direction by a holding mechanism having a supporting part to support. Further, the above holding mechanism has a step structure of at least two steps, and a predetermined position for holding the movable portion is determined by the position of the step of the step structure. Therefore, the holding mechanism can hold the movable part at a plurality of positions.
[0008]
Furthermore, the above holding mechanism presses at least one place in the movable part to hold the movable part at a predetermined position, and is positioned with respect to other than the driving direction. Further, the above holding mechanism has a polygonal or semicircular fitting structure. Therefore, the holding mechanism can firmly hold and position the movable part.
[0009]
Further, the above holding mechanism has a positioning structure capable of positioning the movable part with respect to other than the driving direction, and the positioning structure is a polygonal or semicircular fitting structure. Therefore, the holding mechanism can position the movable part.
[0010]
As described above, the fine movement mechanism of the present invention has a holding mechanism that positions and holds the movable portion, and can have a plurality of positions that can be held against external vibration and impact.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
A first embodiment of a fine movement mechanism according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
FIG. 1 is a perspective view of the first embodiment. The fine movement mechanism in the present embodiment includes a movable substrate and a holding substrate. As shown in the drawing, the movable substrate includes a movable portion 1 and a fixed substrate 3, and an elastic portion 2 that connects the movable portion 1 and the fixed substrate 3. If an electrode is formed on the movable part 1, or a magnetic body, a magnet, or the like is installed or formed, the movable part 1 can be driven about the Z axis in FIG. 1 using electrostatic attraction or magnetic force. Moreover, the movable part 1 has a step structure for enabling holding at a plurality of positions on the Z axis, and a triangular fitting structure for positioning on the X axis and the Y axis.
[0012]
The holding substrate includes a holding unit 4, a fixed substrate 5, and a support unit 6 that supports the holding unit 4. A comb-tooth structure is provided on the opposing surfaces of the holding unit 4 and the fixed substrate 5. When a voltage is applied between the electrodes formed on the surface of the comb-tooth structure, an electrostatic attractive force is generated, and the holding unit 4 can be moved in the X direction. Further, the holding part 4 has a structure corresponding to the fitting structure of the movable part 1. In this embodiment, a triangular fitting structure is used for positioning, but a semicircular shape or other polygonal shapes may be used. Note that the fine movement mechanism described in this embodiment includes two substrates, but may be formed on the same substrate.
[0013]
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1 in a state where the movable substrate and the holding substrate are in close contact with each other. In this state, the holding unit 4 is located below the movable unit 1 and cannot drive the movable unit 1. Therefore, it is necessary to shift to the state of FIG. FIG. 2B shows a state where the movable part 1 is held by the holding part 4 in the middle of the step of the movable part 1. The transition from the state shown in FIG. 2A to the state shown in FIG. 2B is made possible by driving the movable part 1 downward after moving the holding part 4 left and right.
[0014]
In the state of FIG. 2B, the movable part 1 tries to return to the state of FIG. 2A by the restoring force of the elastic part 2, but cannot be returned because it is restrained by the holding part 4. That is, the movable part 1 is held with respect to the Z axis in FIG. 1, that is, the driving direction. Furthermore, the step structure of the movable portion 1 is pressed against the X axis by the holding portion 4, and positional deviation and unnecessary operation can be suppressed. Further, the movable portion 1 and the holding portion 4 are brought into contact with each other, so that the movable portion 1 can be prevented from being displaced on the Y axis in FIG. 1 and unnecessary operations. That is, the movable part 1 can be positioned in a direction other than the driving direction. The above holding can be released by driving the holding unit 4.
[0015]
A method for driving the fine movement mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the movable portion 1 and the holding portion 4. The illustrated arrows indicate the directions of forces acting on the movable portion 1 and the holding portion 4, and the elastic portion restoring force 7 that is the restoring force of the elastic portion 2 and the supporting portion restoring force that is the restoring force of the supporting portion 6, respectively. A force 8, a movable portion driving force 9 that is a driving force acting on the movable portion 1, and a holding portion driving force 10 that is an electrostatic attractive force acting on the holding portion 4. In order to drive the movable part 1 downward from the state of FIG. 3A in which the movable part 1 is held, the movable part driving force 9 is applied as shown in FIG. When the movable part 1 is driven, the holding part 4 is moved by the support part restoring force 8, and the upper part of the step of the movable part 1 is pressed as shown in FIG. Therefore, the movable part 1 is held in a state of being displaced downward. In order to drive upward from this state, the holding unit 4 may be driven by the holding unit driving force 10 as shown in FIG. Then, the elastic part restoring force 7 moves the movable part 1 upward. Thereafter, when the holding unit driving force 10 is released, the holding unit 4 is moved again in the direction of pressing the movable unit 1 by the support unit restoring force 8, and the state shown in FIG. In the present embodiment, the movable portion 1 can be held in two stages. However, it is possible to support holding in more stages by increasing the number of steps of the step structure.
[0016]
In the above driving method, when the movable part 1 is driven downward, the holding part driving force 10 is not applied and the holding is not released. However, if the movable part 1 is driven to a desired position with the holding released and then held again, the same result as in the above driving method can be obtained. In the above-described driving method, the input electric signal is different when driving in the vertical direction. However, in the driving method described later, the holding unit 4 may be the same electric signal, and the electric circuit can be simplified. However, since it is necessary to generate both the movable portion driving force 9 and the holding portion driving force 10, the above-described driving method is superior in terms of power consumption.
[0017]
As described above, the fine movement mechanism described in the present embodiment can realize holding on the Z axis that is the driving direction of the movable portion 1 and positioning on other X and Y axes by the action of the holding mechanism.
[0018]
(Embodiment 2)
A second embodiment of the fine movement mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 4 is a perspective view of the present embodiment, and shows a movable substrate and a holding substrate as in FIG. The movable substrate is composed of a movable part 11, an elastic part 12, and a fixed part 13, and can move the movable part 11 up and down as in the first embodiment. The holding substrate includes a holding unit 14, a fixed substrate 15, and a support unit 16. In the present embodiment, the holding portion 14 is formed with a step structure for holding the movable portion 1 at a plurality of positions. An inclined surface is formed on the top of the step structure as a structure for assisting assembly. Further, the movable portion 11 and the holding portion 14 have a fitting structure.
[0020]
Next, the operation at the time of assembling the fine movement mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. When the movable substrate and the holding substrate shown in FIG. 5A are separated from each other and the holding substrate is approached from below as shown in FIG. The holding part 14 is pressed in the direction of the arrow. Further, when the distance between the holding substrate and the movable substrate is reduced and the movable portion 11 reaches the step of the holding portion 14, the result is as shown in FIG. Further, when the movable substrate and the holding substrate are brought into close contact with each other, the movable portion 11 is pushed up in the Z direction in FIG. 4 by the holding portion 14 as shown in FIG. The pushed up movable portion 11 tries to return to the initial state by the restoring force of the elastic portion 22 but is held by the holding portion 14 and held at the illustrated position. Further, in this state, the movable portion 11 is pressed against the X axis in FIG. 4 by the restoring force of the support portion 16, and the positional deviation and unnecessary movement on the X axis are suppressed. Furthermore, the displacement of the Y axis in FIG. 4 and unnecessary movement are suppressed by the respective fitting structures of the movable portion 11 and the holding portion 14. That is, as in the first embodiment, the movable part 11 is held and positioned. In the first embodiment, the transition from FIG. 2 (a) to FIG. 2 (b) is necessary in order to make it operable, but this is not necessary in the present embodiment.
[0021]
A method for driving the movable portion 11 will be described. In order to move the movable part 11 downward from the state of FIG. 5D, the holding part 14 is driven, and to make the state of FIG. 5D again, the movable part 11 is driven. That is, the configuration is opposite to that of the first embodiment. Similarly to the first embodiment, when the movable part 11 is moved upward, the movable part 11 may be driven in a state in which the holding is released.
[0022]
As described above, the fine movement mechanism shown in the present embodiment has a self-holding function similar to that of the first embodiment, is resistant to vibration and impact, and is held in a plurality of displaced states for positioning. Is possible.
[0023]
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a perspective view of the fine movement mechanism in the present embodiment. As shown in the figure, this embodiment is also composed of a movable substrate and a holding substrate, as in the first embodiment. The configuration of the movable substrate is the movable portion 21, the elastic portion 22, and the fixed substrate 23, and the configuration of the holding substrate is the same as that of the holding portion 24, the fixed substrate 25, and the support portion 26. In the first embodiment, a step structure that is a structure for pressing and a triangular fitting structure that is a structure for positioning on the Y axis are included in the same structure. On the other hand, each of the embodiments is formed independently. As a structure for pressing, a two-stage triangular groove structure 27 is formed in the movable portion 21, and a pressing structure 28 having a semicircular tip is formed in the holding portion 24. These triangular grooves and semicircular tips may have other shapes. Further, as a structure for positioning on the Y axis, a positioning structure 29 and a holding part 24 positioning structure 30 are formed on the movable part 21.
[0024]
In the present embodiment, holding of the movable portion 21 on the Z axis and positioning on the X axis can be performed by pressing the groove structure 27 with the pressing structure 28. Positioning on the Y axis is also possible with the positioning structure 29 and the positioning structure 30. Therefore, similarly to the first embodiment, the movable portion 21 is held and positioned. Further, in the first embodiment, when the movable part 1 is held on the Z axis in FIG. 1A, the −Z direction is held by the restoring force of the elastic part 2. However, in the present embodiment, since the groove structure 27 and the pressing structure 28 are used in any of the ± Z directions, the structure can be held more firmly.
[0025]
In the present embodiment, it is structurally difficult to drive the movable portion 21 by the driving method as in the first embodiment shown in FIG. Therefore, a method of driving the movable portion 21 in a state where the holding is released is used.
[0026]
As described above, the fine movement mechanism according to the present embodiment also has a self-holding function for holding and positioning, is resistant to vibration and impact, and can be held in a plurality of displaced states.
[0027]
【The invention's effect】
The fine movement mechanism in the present invention is superior to the conventional fine movement mechanism in that it has a self-holding function that functions except during driving, and is strong against external vibration and impact. Further, it can be held in a plurality of displaced states.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of holding in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing how the first embodiment operates.
FIG. 4 is a perspective view of a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an operation when a movable substrate and a holding substrate are brought into close contact with each other in the second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a third embodiment.
FIG. 7 is a top view and a cross-sectional view of a conventional example, and a cross-sectional view of a holding mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable part 2 Elastic part 3 Fixed board 4 Holding part 5 Fixed board 6 Support part 7 Elastic part restoring force 8 Supporting part restoring force 9 Movable part driving force 10 Holding part driving force 11 Movable part 12 Elastic part 13 Fixed substrate 14 Holding part DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Fixed substrate 16 Support part 21 Movable part 22 Elastic part 23 Fixed part 24 Holding part 25 Fixed board 26 Support part 27 Groove structure 28 Pressing structure 29 Positioning structure 30 Positioning structure 61 Movable electrode plate 62 Release electrode plate 63 Fixed electrode plate 64 Elasticity Part 65 outer frame 66 elastic part 67 outer frame 70 locking hole 71 locking release hole 72 locking claw 73 locking part 74 column part 75 gap

Claims

In a fine movement mechanism having a drivable movable part, an elastic part for supporting the movable part, and a fixed substrate for supporting the elastic part, a drivable holding part and a support part for supporting the holding part are provided. With the holding mechanism, the movable part can be held in at least two or more predetermined positions with respect to the drive direction of the movable part , and can be pressed and positioned from a direction orthogonal to the drive direction, and the drive A fine movement mechanism characterized by having a fitting structure that can be positioned in a direction orthogonal to the direction and different from the pressing direction .

The fine movement mechanism according to claim 1, wherein the holding mechanism has a step structure of at least two steps, and the movable portion is held at a plurality of positions by the step structure.

The fine movement mechanism according to claim 1, wherein the holding mechanism presses at least one portion of the movable part to hold and position the movable part at the predetermined position.

The fine movement mechanism according to claim 3, wherein the holding mechanism has a polygonal fitting structure.

The fine movement mechanism according to claim 3, wherein the holding mechanism has a semicircular fitting structure.

The fine movement mechanism according to any one of claims 2 to 5, wherein the holding mechanism has a positioning structure capable of positioning the movable part in a direction other than a driving direction of the movable part. .

The fine movement mechanism according to claim 6, wherein the positioning structure is a polygonal fitting structure.

The fine movement mechanism according to claim 6, wherein the positioning structure is a semicircular fitting structure.

The fine movement mechanism according to any one of claims 1 to 8, wherein the holding mechanism includes a driving unit that drives the holding unit in a direction different from a driving direction of the movable unit.

The fine movement mechanism according to claim 9, wherein the driving unit retracts the holding unit from a movable region of the movable unit.

The fine movement according to claim 9 or 10, wherein the driving means has a pair of electrodes arranged in a part of the holding portion, and drives the holding portion by an electrostatic force generated by a voltage applied between the electrodes. mechanism.

The fine movement mechanism according to claim 11, wherein the holding part holds the movable part by a restoring force of the support part.