JP5936941B2

JP5936941B2 - Rotary actuator

Info

Publication number: JP5936941B2
Application number: JP2012157483A
Authority: JP
Inventors: 誠橋爪; 文紀兵藤; 廉士澤田; 範明石河; 河村　幸則; 幸則河村; 鈴木　健; 健鈴木
Original assignee: Kyushu University NUC; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP2014023207A

Description

本発明は、回転型アクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary actuator.

回転型アクチュエータは、例えば光スキャナーなどにおいて光の方向を変えるために用いられている。このような用途の回転型アクチュエータは、可動部である可動電極と、固定電極と、検出用電極を有している。可動電極は、可動電極と固定電極の間に印加される電圧によって揺動する。可動電極の回転角度は、可動電極と検出用電極の間に生じる静電容量の変化に基づいて検出される（例えば特許文献１，２参照）。 The rotary actuator is used to change the direction of light in, for example, an optical scanner. The rotary actuator for such applications has a movable electrode that is a movable part, a fixed electrode, and a detection electrode. The movable electrode is oscillated by a voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode. The rotation angle of the movable electrode is detected based on a change in capacitance generated between the movable electrode and the detection electrode (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特に特許文献２に記載の技術では、可動電極と検出用電極が厚さ方向にずれて配置されている。このため、可動電極と検出用電極の間に生じる静電容量の変化に基づいて、可動電極の回転方向も検出できる。 In particular, in the technique described in Patent Document 2, the movable electrode and the detection electrode are arranged so as to be shifted in the thickness direction. For this reason, the rotational direction of the movable electrode can also be detected based on the change in capacitance generated between the movable electrode and the detection electrode.

特開２００５−２０８２５１号公報JP-A-2005-208251 特開２００４−１０９５８０号公報JP 2004-109580 A

しかし、特許文献２に記載の技術では、可動電極と検出用電極が厚さ方向にずれて配置されている。このため、回転型アクチュエータが厚くなってしまう。また、可動電極と検出用電極の間に生じる静電容量の変化が小さくなるため、回転角度の検出精度が低くなってしまう。 However, in the technique described in Patent Document 2, the movable electrode and the detection electrode are arranged so as to be shifted in the thickness direction. For this reason, the rotary actuator becomes thick. In addition, since the change in capacitance generated between the movable electrode and the detection electrode is reduced, the detection accuracy of the rotation angle is lowered.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可動電極の回転方向及び回転角度の双方を検出することができ、回転型アクチュエータが厚くなることを抑制でき、かつ回転角度の検出精度が低くなることを抑制できる回転型アクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect both the rotation direction and the rotation angle of the movable electrode, to suppress the rotation type actuator from becoming thick, and An object of the present invention is to provide a rotary actuator that can suppress a decrease in detection accuracy of the rotation angle.

本発明によれば、回転型アクチュエータは、可動電極、枠体、保持部材、固定電極、及び検出用電極を備えている。保持部材は、可動電極を枠体に取り付けている。また保持部材は、可動電極の回転軸となる。固定電極は、平面視で可動電極に対向している。検出用電極は、可動電極及び固定電極から絶縁されており、平面視において可動電極の一辺に対向している。また検出用電極は、厚さ方向において、可動電極と少なくとも一部が重なっており、かつ中心が、可動電極の厚さ方向の中心と重なっていない。 According to the present invention, the rotary actuator includes a movable electrode, a frame, a holding member, a fixed electrode, and a detection electrode. The holding member has the movable electrode attached to the frame. The holding member serves as a rotation axis of the movable electrode. The fixed electrode is opposed to the movable electrode in plan view. The detection electrode is insulated from the movable electrode and the fixed electrode, and faces one side of the movable electrode in plan view. The detection electrode is at least partially overlapped with the movable electrode in the thickness direction, and the center does not overlap with the center of the movable electrode in the thickness direction.

本発明によれば、可動電極の回転方向及び回転角度の双方を検出することができ、回転型アクチュエータが厚くなることを抑制でき、かつ回転角度の検出精度が低くなることを抑制できる。 According to the present invention, both the rotation direction and the rotation angle of the movable electrode can be detected, the thickness of the rotary actuator can be suppressed, and the detection accuracy of the rotation angle can be suppressed from being lowered.

第１の実施形態に係る回転型アクチュエータの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the rotary actuator which concerns on 1st Embodiment. 図１のＡ−Ａ´断面図である。It is AA 'sectional drawing of FIG. 回転型アクチュエータの製造方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the manufacturing method of a rotary actuator. 回転型アクチュエータの製造方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the manufacturing method of a rotary actuator. 可動電極の回転角度θと、可動電極と検出用電極の間に生じる静電容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between rotation angle (theta) of a movable electrode, and the electrostatic capacitance which arises between a movable electrode and a detection electrode. 可動電極と検出用電極の間に生じる静電容量のピーク位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the peak position of the electrostatic capacitance which arises between a movable electrode and a detection electrode. 可動電極を±２°で１ｋＨｚの周波数で振動させたときの静電容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of an electrostatic capacitance when a movable electrode is vibrated by the frequency of 1 kHz at +/- 2 degree. 可動電極を±１０°で１ｋＨｚの周波数で振動させたときの静電容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of an electrostatic capacitance when a movable electrode is vibrated with the frequency of 1 kHz at +/- 10 degree. 第２の実施形態に係る回転型アクチュエータの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the rotary actuator which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る回転型アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary actuator which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転型アクチュエータ１００の構成を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ´断面図である。なお図２においては、説明のため、保持部材１３０を点線で示している。図１に示すように、本実施形態に係る回転型アクチュエータ１００は、可動電極１２０、枠体１１０、保持部材１３０、固定電極１４０、及び検出用電極１５０を有している。保持部材１３０は、可動電極１２０を枠体１１０に取り付けており、かつ可動電極１２０の回転軸となる。固定電極１４０は、平面視で可動電極１２０に対向している。検出用電極１５０は、可動電極１２０及び固定電極１４０から絶縁されており、平面視において可動電極１２０の一辺に対向している。そして図２に示すように、検出用電極１５０は、厚さ方向において、可動電極１２０と少なくとも一部が重なっており、かつ中心が、可動電極１２０の厚さ方向の中心と重なっていない。以下、詳細に説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the rotary actuator 100 according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In FIG. 2, the holding member 130 is indicated by a dotted line for explanation. As shown in FIG. 1, the rotary actuator 100 according to this embodiment includes a movable electrode 120, a frame 110, a holding member 130, a fixed electrode 140, and a detection electrode 150. The holding member 130 has the movable electrode 120 attached to the frame 110 and serves as a rotation axis of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 faces the movable electrode 120 in plan view. The detection electrode 150 is insulated from the movable electrode 120 and the fixed electrode 140, and faces one side of the movable electrode 120 in plan view. As shown in FIG. 2, the detection electrode 150 is at least partially overlapped with the movable electrode 120 in the thickness direction, and the center does not overlap with the center of the movable electrode 120 in the thickness direction. Details will be described below.

図１に示すように、可動電極１２０の平面形状は矩形である。そして固定電極１４０は、平面視で可動電極１２０を挟むように２つ設けられている。可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向する辺（図１においてＸ方向に伸びている辺）は、櫛歯形状となっている。枠体１１０は、可動電極１２０の４辺のうち固定電極１４０と対向していない２つの辺（図１においてＹ方向に伸びている辺）それぞれに対向している。保持部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している２辺それぞれに対して設けられている。詳細には、保持部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している辺の中心に接続している。そして２つの保持部材１３０を結ぶ線が、可動電極１２０の回転軸となっている。本実施形態では、枠体１１０、可動電極１２０、及び保持部材１３０は一体的に形成されている。 As shown in FIG. 1, the planar shape of the movable electrode 120 is a rectangle. Two fixed electrodes 140 are provided so as to sandwich the movable electrode 120 in plan view. A side of the movable electrode 120 facing the fixed electrode 140 (side extending in the X direction in FIG. 1) has a comb shape. The frame body 110 faces each of two sides (sides extending in the Y direction in FIG. 1) that do not face the fixed electrode 140 among the four sides of the movable electrode 120. The holding member 130 is provided for each of the two sides of the movable electrode 120 facing the frame 110. Specifically, the holding member 130 is connected to the center of the side of the movable electrode 120 facing the frame 110. A line connecting the two holding members 130 is a rotation axis of the movable electrode 120. In the present embodiment, the frame 110, the movable electrode 120, and the holding member 130 are integrally formed.

固定電極１４０のうち可動電極１２０と対向する辺は、櫛歯形状となっており、可動電極１２０の櫛歯部分とかみ合っている。このため、固定電極１４０と可動電極１２０は、互いに対向する部分の面積が大きくなり、その結果、可動電極１２０の駆動力は大きくなる。 A side of the fixed electrode 140 facing the movable electrode 120 has a comb-teeth shape and meshes with a comb-teeth portion of the movable electrode 120. For this reason, the area of the part which the fixed electrode 140 and the movable electrode 120 mutually oppose becomes large, As a result, the driving force of the movable electrode 120 becomes large.

検出用電極１５０は、固定電極１４０と並んでおり、可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向している辺に対向している。本図に示す例では、固定電極１４０は、可動電極１２０の辺の中心部分に対向している。そして検出用電極１５０は、固定電極１４０を挟むように設けられており、可動電極１２０の辺の両端それぞれに対向している。固定電極１４０は、検出用電極１５０よりも大きい。本図に示す例では、検出用電極１５０は、可動電極１２０のうち対向する２辺に設けられている。すなわち検出用電極１５０は、保持部材１３０を基準として線対称となるように設けられている。ただし、検出用電極１５０は、可動電極１２０の一辺にのみ設けられていても良い。 The detection electrode 150 is aligned with the fixed electrode 140, and faces the side of the movable electrode 120 that faces the fixed electrode 140. In the example shown in the figure, the fixed electrode 140 faces the central portion of the side of the movable electrode 120. The detection electrode 150 is provided so as to sandwich the fixed electrode 140 and is opposed to both ends of the side of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 is larger than the detection electrode 150. In the example shown in this figure, the detection electrodes 150 are provided on two opposing sides of the movable electrode 120. That is, the detection electrode 150 is provided so as to be line symmetric with respect to the holding member 130. However, the detection electrode 150 may be provided only on one side of the movable electrode 120.

また、図２に示すように、厚さ方向で見た場合、可動電極１２０の第１面（図２における下面）と、検出用電極１５０のうち可動電極１２０と対向している部分の第１面（図２における下面）とは同一面を形成しているが、可動電極１２０の第２面（図２における上面）と、検出用電極１５０のうち可動電極１２０と対向している部分の第２面（図２における上面）とは同一面を形成していない。このため、本実施形態では、厚さ方向で見た場合、可動電極１２０が回転していない状態において、検出用電極１５０の全てが可動電極１２０と重なっている。 2, when viewed in the thickness direction, the first surface of the movable electrode 120 (the lower surface in FIG. 2) and the first portion of the detection electrode 150 facing the movable electrode 120. The same surface as the surface (the lower surface in FIG. 2) is formed, but the second surface (the upper surface in FIG. 2) of the movable electrode 120 and the second portion of the detection electrode 150 facing the movable electrode 120. The same surface as the two surfaces (the upper surface in FIG. 2) is not formed. For this reason, in this embodiment, when viewed in the thickness direction, all of the detection electrodes 150 overlap the movable electrode 120 when the movable electrode 120 is not rotating.

具体的には、検出用電極１５０は、厚肉部１５２と薄肉部１５４を有している。薄肉部１５４は、検出用電極１５０のうち可動電極１２０に対向している部分に設けられている。厚肉部１５２の厚さは可動電極１２０の厚さとほぼ等しい。厚肉部１５２は、検出用電極１５０のうち可動電極１２０とは逆側の部分に位置している。そして薄肉部１５４は、検出用電極１５０のうち可動電極１２０に対向している部分に位置している。薄肉部１５４は、可動電極１２０よりも薄く、そのため、薄肉部１５４の第２面は、可動電極１２０の第２面よりも低くなっている。薄肉部１５４の厚さは、例えば可動電極１２０の厚さの０．３倍以上１倍未満、好ましくは０．５倍以上０．７倍以下である。なお、固定電極１４０の上面は、可動電極１２０の上面及び枠体１１０の上面と同一面を形成しており、固定電極１４０の下面は、可動電極１２０の下面及び枠体１１０の下面と同一面を形成している。 Specifically, the detection electrode 150 has a thick portion 152 and a thin portion 154. The thin portion 154 is provided in a portion of the detection electrode 150 that faces the movable electrode 120. The thickness of the thick part 152 is substantially equal to the thickness of the movable electrode 120. The thick portion 152 is located in a portion of the detection electrode 150 opposite to the movable electrode 120. The thin portion 154 is located in a portion of the detection electrode 150 facing the movable electrode 120. The thin portion 154 is thinner than the movable electrode 120, so that the second surface of the thin portion 154 is lower than the second surface of the movable electrode 120. The thickness of the thin portion 154 is, for example, not less than 0.3 times and less than 1 time, preferably not less than 0.5 times and not more than 0.7 times the thickness of the movable electrode 120. The upper surface of the fixed electrode 140 forms the same surface as the upper surface of the movable electrode 120 and the upper surface of the frame body 110, and the lower surface of the fixed electrode 140 is the same surface as the lower surface of the movable electrode 120 and the lower surface of the frame body 110. Is forming.

なお、枠体１１０の下面、検出用電極１５０の下面、及び固定電極１４０の下面は、絶縁層３２０を介して基板３１０によって支持されている。これに対して可動電極１２０及び保持部材１３０は、上面及び下面のいずれも支持されていない。 Note that the lower surface of the frame 110, the lower surface of the detection electrode 150, and the lower surface of the fixed electrode 140 are supported by the substrate 310 through the insulating layer 320. On the other hand, neither the upper surface nor the lower surface of the movable electrode 120 and the holding member 130 is supported.

回転型アクチュエータ１００の可動電極１２０は、例えば上面が鏡面になっている。この鏡面は、例えば可動電極１２０の上面に金属膜（例えばＡｌ膜）を形成することにより、形成されている。そして可動電極１２０の角度を変えることにより、可動電極１２０に入射してきた光の反射角を変える。回転型アクチュエータ１００は、例えば光スキャナーやモーションセンサに用いられる。 The movable electrode 120 of the rotary actuator 100 has, for example, a mirror surface on the upper surface. This mirror surface is formed, for example, by forming a metal film (for example, an Al film) on the upper surface of the movable electrode 120. Then, by changing the angle of the movable electrode 120, the reflection angle of the light incident on the movable electrode 120 is changed. The rotary actuator 100 is used for, for example, an optical scanner or a motion sensor.

制御部２００は、可動電極１２０の動きを制御する。具体的には、可動電極１２０を回転させるとき、制御部２００は、可動電極１２０と固定電極１４０の間に、交流電圧と直流電圧とを重畳させた電圧を印加する。これにより、可動電極１２０は回転する。可動電極１２０が回転すると、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる容量が異なる。このため、制御部２００は、この容量の大きさに基づいて可動電極１２０の回転角度を算出することができる。従って、制御部２００は、可動電極１２０の回転角度を所望の値に制御することができる。 The control unit 200 controls the movement of the movable electrode 120. Specifically, when rotating the movable electrode 120, the control unit 200 applies a voltage in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed between the movable electrode 120 and the fixed electrode 140. Thereby, the movable electrode 120 rotates. When the movable electrode 120 rotates, the capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 differs. For this reason, the control part 200 can calculate the rotation angle of the movable electrode 120 based on the magnitude | size of this capacity | capacitance. Therefore, the control unit 200 can control the rotation angle of the movable electrode 120 to a desired value.

また図２に示したように、検出用電極１５０の薄肉部１５４は、厚さ方向において、中心が、可動電極１２０の厚さ方向の中心と重なっていない。このため、制御部２００は、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる容量の変化の推移に基づいて、可動電極１２０の回転方向を判断することができる。 As shown in FIG. 2, the center of the thin portion 154 of the detection electrode 150 does not overlap the center of the movable electrode 120 in the thickness direction. For this reason, the control unit 200 can determine the rotation direction of the movable electrode 120 based on the transition of the change in capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150.

また図２に示したように、検出用電極１５０の薄肉部１５４は、厚さ方向において、可動電極１２０と少なくとも一部が重なっている。このため、可動電極１２０が回転したとき、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる容量の変化は大きくなる。また、回転型アクチュエータ１００が厚くなることを抑制できる。 As shown in FIG. 2, the thin portion 154 of the detection electrode 150 is at least partially overlapped with the movable electrode 120 in the thickness direction. For this reason, when the movable electrode 120 rotates, a change in capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 becomes large. Moreover, it can suppress that the rotary actuator 100 becomes thick.

なお図１に示す例では、検出用電極１５０は、可動電極１２０のうち互いに対向する２辺に設けられている。このような場合、制御部２００は、一方の辺に設けられた検出用電極１５０のみを用いて、可動電極１２０の回転方向を判断する。制御部２００が行う判断の詳細については後述する。 In the example shown in FIG. 1, the detection electrode 150 is provided on two sides of the movable electrode 120 that face each other. In such a case, the control unit 200 determines the rotation direction of the movable electrode 120 using only the detection electrode 150 provided on one side. Details of the determination performed by the control unit 200 will be described later.

図３及び図４は、回転型アクチュエータ１００の製造方法を示すための断面図である。これらの図に示す断面は、図１のＡ−Ａ´断面に相当している。まず、図３（ａ）に示すように、基板３１０上に絶縁層３２０及び導電層３３０を形成したものを準備する。基板３１０、絶縁層３２０、及び導電層３３０は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。この場合、導電層３３０は、不純物が導入されたシリコン層である。次いで、基板３１０の下面及び導電層３３０の上面を洗浄する。 3 and 4 are cross-sectional views for illustrating a method for manufacturing the rotary actuator 100. The cross sections shown in these figures correspond to the AA ′ cross section of FIG. First, as shown in FIG. 3A, a substrate having an insulating layer 320 and a conductive layer 330 formed on a substrate 310 is prepared. The substrate 310, the insulating layer 320, and the conductive layer 330 are, for example, SOI (Silicon On Insulator) substrates. In this case, the conductive layer 330 is a silicon layer into which impurities are introduced. Next, the lower surface of the substrate 310 and the upper surface of the conductive layer 330 are cleaned.

次いで図３（ｂ）に示すように、導電層３３０上にレジストパターン５０を形成する。次いで、レジストパターン５０をマスクとして導電層３３０をドライエッチングする。これにより、枠体１１０、可動電極１２０、保持部材１３０、固定電極１４０、及び検出用電極１５０が形成される。なお、この状態において、検出用電極１５０は、保持部材１３０及び固定電極１４０と同じ厚さを有している。 Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern 50 is formed on the conductive layer 330. Next, the conductive layer 330 is dry etched using the resist pattern 50 as a mask. Thereby, the frame 110, the movable electrode 120, the holding member 130, the fixed electrode 140, and the detection electrode 150 are formed. In this state, the detection electrode 150 has the same thickness as the holding member 130 and the fixed electrode 140.

その後、図４（ａ）に示すように、レジストパターン５０を除去する。次いで、枠体１１０、可動電極１２０、保持部材１３０、固定電極１４０、及び検出用電極１５０のうち厚肉部１５２となる部分をレジストパターン５２で覆う。そして、レジストパターン５２をマスクとして検出用電極１５０をハーフエッチング（ドライエッチング）する。これにより、検出用電極１５０に薄肉部１５４が形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 4A, the resist pattern 50 is removed. Next, the resist pattern 52 covers the portion of the frame 110, the movable electrode 120, the holding member 130, the fixed electrode 140, and the detection electrode 150 that becomes the thick portion 152. Then, the detection electrode 150 is half-etched (dry-etched) using the resist pattern 52 as a mask. As a result, a thin portion 154 is formed on the detection electrode 150.

次いで、図４（ｂ）に示すように、基板３１０の下面にレジストパターン５４を形成する。次いで、レジストパターン５４をマスクとして基板３１０をドライエッチングする。これにより、基板３１０及び絶縁層３２０のうち可動電極１２０及び保持部材１３０の下に位置している部分は除去される。 Next, as shown in FIG. 4B, a resist pattern 54 is formed on the lower surface of the substrate 310. Next, the substrate 310 is dry etched using the resist pattern 54 as a mask. As a result, portions of the substrate 310 and the insulating layer 320 located under the movable electrode 120 and the holding member 130 are removed.

その後、レジストパターン５２及びレジストパターン５４は除去される。このようにして、図１及び図２に示した回転型アクチュエータ１００が形成される。 Thereafter, the resist pattern 52 and the resist pattern 54 are removed. In this way, the rotary actuator 100 shown in FIGS. 1 and 2 is formed.

図５は、可動電極１２０の回転角度θと、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる静電容量との関係を示す図である。図５に示すように、可動電極１２０が第１の方向に回転した場合（図中左側）の容量の推移と、第２の方向に回転した場合（図中右側）に回転した場合の容量の推移は異なる。このため、図５に示したデータを予め記憶しておくことにより、制御部２００は、可動電極１２０の回転方向及び回転角度を判断することができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the rotation angle θ of the movable electrode 120 and the capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150. As shown in FIG. 5, the transition of the capacity when the movable electrode 120 rotates in the first direction (left side in the figure) and the capacity when the movable electrode 120 rotates in the second direction (right side in the figure) The transition is different. Therefore, by storing the data shown in FIG. 5 in advance, the control unit 200 can determine the rotation direction and rotation angle of the movable electrode 120.

図６は、検出用電極１５０に薄肉部１５４を設けたことによって可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる静電容量のピークがどこに位置するかシミュレーションした結果の一例を示している。本図に示すように、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる静電容量は、薄肉部１５４を設けたことによって、可動電極１２０の回転角度が０°以外のときにピークとなる。ただし、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる静電容量は、可動電極１２０の回転角度がある程度小さい範囲では、ピークとなる回転角度を基準として線対称な関係を示す。 FIG. 6 shows an example of a simulation result of where the peak of the electrostatic capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is located by providing the thin electrode portion 154 on the detection electrode 150. As shown in this figure, the capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 peaks due to the provision of the thin portion 154 when the rotation angle of the movable electrode 120 is other than 0 °. However, the capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 shows a line-symmetric relationship with respect to the peak rotation angle in a range where the rotation angle of the movable electrode 120 is small to some extent.

図７は、可動電極１２０を±２°で１ｋＨｚの周波数で振動させたときの静電容量の変化を示している。また図８は、可動電極１２０を±１０°で１ｋＨｚの周波数で振動させたときの静電容量の変化を示している。いずれの場合も、可動電極１２０の回転方向が異なる場合、可動電極１２０の回転角度が同一であっても可動電極１２０と検出用電極１５０の容量の推移は異なる。特に図７に示すように、可動電極１２０の振動角度が、図６に示したピークとなる回転角度よりも小さいとき、可動電極１２０の回転方向が異なると、可動電極１２０の回転角度が同一であっても、可動電極１２０の回転方向が異なる可動電極１２０と検出用電極１５０の容量の大きさは異なる。このため、制御部２００は、可動電極１２０の回転方向及び回転角度を判断することができる。 FIG. 7 shows a change in capacitance when the movable electrode 120 is vibrated at a frequency of 1 kHz at ± 2 °. FIG. 8 shows a change in capacitance when the movable electrode 120 is vibrated at a frequency of 1 kHz at ± 10 °. In any case, when the rotation direction of the movable electrode 120 is different, the transition of the capacitances of the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is different even if the rotation angle of the movable electrode 120 is the same. In particular, as shown in FIG. 7, when the vibration angle of the movable electrode 120 is smaller than the peak rotation angle shown in FIG. 6, if the rotation direction of the movable electrode 120 is different, the rotation angle of the movable electrode 120 is the same. Even if it exists, the magnitude | size of the capacity | capacitance of the movable electrode 120 and the electrode 150 for a detection from which the rotation direction of the movable electrode 120 differs differs. For this reason, the control unit 200 can determine the rotation direction and rotation angle of the movable electrode 120.

以上、本実施形態によれば、厚さ方向において、検出用電極１５０の中心は、可動電極１２０の厚さ方向の中心と重なっていない。このため、制御部２００は、可動電極１２０と検出用電極１５０の間に生じる容量の変化の推移に基づいて、可動電極１２０の回転方向を判断することができる。また、検出用電極１５０は、少なくとも一部が可動電極１２０と重なっている。このため、回転型アクチュエータ１００が厚くなることを抑制でき、かつ回転角度の検出精度が低くなることを抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the center of the detection electrode 150 does not overlap the center of the movable electrode 120 in the thickness direction. For this reason, the control unit 200 can determine the rotation direction of the movable electrode 120 based on the transition of the change in capacitance generated between the movable electrode 120 and the detection electrode 150. Further, at least a part of the detection electrode 150 overlaps the movable electrode 120. For this reason, it can suppress that the rotary actuator 100 becomes thick, and it can suppress that the detection accuracy of a rotation angle falls.

また本実施形態では、可動電極１２０の下面と、検出用電極１５０の薄肉部１５４の下面とは同一面を形成しているが、可動電極１２０の上面と、検出用電極１５０の薄肉部１５４の上面とは同一面を形成していない。このような構成は、検出用電極１５０をハーフエッチングするのみで実現できる。従って、回転型アクチュエータ１００の製造コストは低くなる。 In this embodiment, the lower surface of the movable electrode 120 and the lower surface of the thin portion 154 of the detection electrode 150 form the same surface, but the upper surface of the movable electrode 120 and the thin portion 154 of the detection electrode 150 are formed. The upper surface does not form the same surface. Such a configuration can be realized only by half-etching the detection electrode 150. Therefore, the manufacturing cost of the rotary actuator 100 is reduced.

また本実施形態では、検出用電極１５０は、可動電極１２０のうち互いに対向する２辺に設けられている。このため、回転型アクチュエータ１００の構造を、可動電極１２０の回転軸を基準として線対称にすることができる。この場合、制御部２００は、可動電極１２０の回転を制御しやすい。 In the present embodiment, the detection electrode 150 is provided on two sides of the movable electrode 120 facing each other. For this reason, the structure of the rotary actuator 100 can be axisymmetric with respect to the rotation axis of the movable electrode 120. In this case, the control unit 200 can easily control the rotation of the movable electrode 120.

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る回転型アクチュエータ１００の構成を示す平面図である。本図に示す回転型アクチュエータ１００は、固定電極１４０と検出用電極１５０の間に接地電極１６０を有している点を除いて、第１の実施形態に示した回転型アクチュエータ１００と同様の構成である。接地電極１６０は、接地されており、固定電極１４０に印加される電圧が検出用電極１５０と可動電極１２０の間に生じる容量に影響を与えることを抑制している。 (Second Embodiment)
FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the rotary actuator 100 according to the second embodiment. The rotary actuator 100 shown in this figure has the same configuration as the rotary actuator 100 shown in the first embodiment, except that a ground electrode 160 is provided between the fixed electrode 140 and the detection electrode 150. It is. The ground electrode 160 is grounded, and suppresses the voltage applied to the fixed electrode 140 from affecting the capacitance generated between the detection electrode 150 and the movable electrode 120.

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接地電極１６０は、固定電極１４０に印加される電圧が検出用電極１５０と可動電極１２０の間に生じる容量に影響を与えることを抑制している。このため、制御部２００は精度良く可動電極１２０の回転角度を検出することができる。 Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, the ground electrode 160 suppresses the voltage applied to the fixed electrode 140 from affecting the capacitance generated between the detection electrode 150 and the movable electrode 120. For this reason, the control unit 200 can detect the rotation angle of the movable electrode 120 with high accuracy.

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る回転型アクチュエータ１００の構成を示す図である。本図に示す回転型アクチュエータ１００は、固定電極１４０及び検出用電極１５０のレイアウトを除いて、第１の実施形態に係る回転型アクチュエータ１００と同様の構成である。 (Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the rotary actuator 100 according to the third embodiment. The rotary actuator 100 shown in the figure has the same configuration as that of the rotary actuator 100 according to the first embodiment except for the layout of the fixed electrode 140 and the detection electrode 150.

本実施形態において、検出用電極１５０は、可動電極１２０の辺の中心部分に対向している。そして固定電極１４０は、検出用電極１５０を挟むように設けられており、可動電極１２０の辺の両端それぞれに対向している。固定電極１４０は、検出用電極１５０よりも大きい。 In the present embodiment, the detection electrode 150 faces the central portion of the side of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 is provided so as to sandwich the detection electrode 150 and faces both ends of the side of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 is larger than the detection electrode 150.

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお本実施形態において、第２の実施形態に示した接地電極１６０をもうけても良い。この場合、第２の実施形態と同様の効果も得られる。 Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In this embodiment, the ground electrode 160 shown in the second embodiment may be provided. In this case, the same effect as the second embodiment can be obtained.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

５０レジストパターン
５２レジストパターン
５４レジストパターン
１００回転型アクチュエータ
１１０枠体
１２０可動電極
１３０保持部材
１４０固定電極
１５０検出用電極
１５２厚肉部
１５４薄肉部
１６０接地電極
２００制御部
３１０基板
３２０絶縁層
３３０導電層 50 resist pattern 52 resist pattern 54 resist pattern 100 rotary actuator 110 frame 120 movable electrode 130 holding member 140 fixed electrode 150 detection electrode 152 thick part 154 thin part 160 ground electrode 200 control part 310 substrate 320 insulating layer 330 conductive layer

Claims

A movable electrode;
A frame,
The movable electrode is attached to the frame, and a holding member that serves as a rotation axis of the movable electrode;
A fixed electrode facing the movable electrode in plan view;
A detection electrode that is insulated from the movable electrode and the fixed electrode and is opposed to one side of the movable electrode in plan view;
With
In the thickness direction, the detection electrode is at least partially overlapped with the movable electrode, and the center is not overlapped with the center of the movable electrode in the thickness direction.

The rotary actuator according to claim 1, wherein
When viewed in the thickness direction, the first surface of the movable electrode and the first surface of the detection electrode form the same surface, and the second surface of the movable electrode and the detection electrode A rotary actuator that does not form the same surface as the second surface.

The rotary actuator according to claim 1 or 2,
The two fixed electrodes are arranged to face each other with the movable electrode interposed therebetween,
The detection electrode is a rotary actuator provided on each of two sides of the movable electrode facing the two fixed electrodes.

The rotary actuator according to any one of claims 1 to 3,
A rotary actuator in which one surface of the movable electrode is a mirror surface.