JPH06213139A - Light pressure actuator and manufacture thereof - Google Patents

Light pressure actuator and manufacture thereof

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JPH06213139A
JPH06213139A JP531093A JP531093A JPH06213139A JP H06213139 A JPH06213139 A JP H06213139A JP 531093 A JP531093 A JP 531093A JP 531093 A JP531093 A JP 531093A JP H06213139 A JPH06213139 A JP H06213139A
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JP
Japan
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moving body
light pressure
light
pressure actuator
slope
Prior art date
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Application number
JP531093A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Ukita
宏生 浮田
Eiji Higure
栄治 日暮
Hidenao Tanaka
秀尚 田中
Osamu Oguchi
脩 大口
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH06213139A publication Critical patent/JPH06213139A/en
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Abstract

PURPOSE:To make a noncontact drive with the light pressure used as a drive source for resolving the problems of the unremote radiation and abrasion of a rotating mechanism by electrostatic force and unknown points such as the low revolving speed of light pressure rotation and the shape and manufacture of a fine object suitable for rotation. CONSTITUTION:A light pressure actuator 14 is provided with a circular moving body 15 having the specific thickness. A light pressure generating face 16 and a cut face 17 are formed in the rotating direction of the moving body 15 on part of the surface of the moving body 15. A moving body support section 19 is provided at a gap 18 on the outer periphery side of the moving body 15 to freely rotate the moving body 15 in the specific direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光圧を駆動源とする
マイクロメートルスケールの光圧アクチュエータ及びそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micrometer-scale light pressure actuator using light pressure as a driving source and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のマイクロアクチュエータ
としては、例えば、宝谷、江刺著の「マイクロマシン」
読売科学選書、1991に記されているようなモータが
知られている。図11は、このモータを示したもので、
直径100μm程度のものである。このモータは、シリ
コンを用いており、マイクロマシニング技術(犠牲層エ
ッチング技術)で作製される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a microactuator of this type, for example, "Micromachine" by Takaya and Esashi is used.
Motors such as those described in the Yomiuri Scientific Selection, 1991 are known. Figure 11 shows this motor,
The diameter is about 100 μm. This motor uses silicon and is manufactured by a micromachining technique (sacrificial layer etching technique).

【0003】図11(a)及び(b)に於いて、モータ
はロータ(回転子)1と静電電極部(固定子)2、及び
ロータ押え支持部3から成っている。このような構成の
モータは、静電力を駆動源として回転するが、給電のた
めの配線が必要であり、遠隔回転操作ができないという
欠点を有していた。また、回転子と固定子との摩擦、摩
耗が激しいため、その耐久性は10分間ぐらいしかもた
ず、信頼性に欠けるという欠点があった。
In FIGS. 11A and 11B, the motor comprises a rotor (rotor) 1, an electrostatic electrode portion (stator) 2, and a rotor pressing support portion 3. The motor having such a structure rotates by using an electrostatic force as a drive source, but has a drawback that it requires wiring for power supply and cannot be operated by remote rotation. Further, since the rotor and the stator are severely rubbed and worn, the durability thereof is only about 10 minutes, and there is a drawback that the reliability is insufficient.

【0004】一方、光圧を利用した回転駆動のものに関
しては次の報告がある。(1)杉浦、河田、南:円偏光
レーザビームを用いた顕微鏡下での粒子の回転操作、分
光研究、39、pp.342−346(1990)。
(2)S.Sato,M.Ishigure and
H.Inaba: “Opticaltraping
and rotation manipulation
ofmicroscopic particles
andbiological cells using
higher−ordermode Nd:YAG
laser beams”,ElectronLet
t.,27,pp.1831−1832(1991)。
(3)笹木、越岡、三澤、喜多村、増原:レーザ操作マ
イクロマニプレーション III.微小構造物の組み立てと
駆動、秋期応用物理学会講演予稿集、9P−ZP−7、
841(1991)。(4)佐藤、石塚、稲場:光マイ
クロモータの提案と基礎実験、秋期応用物理学会講演予
稿集、6a−N−10、774(1992)。
On the other hand, there are the following reports regarding the rotary drive utilizing light pressure. (1) Sugiura, Kawata, Minami: Rotation of particles under a microscope using circularly polarized laser beam, spectroscopic study, 39, pp. 342-346 (1990).
(2) S. Sato, M .; Ishigure and
H. Inaba: “Optical trapping
and rotation manipulation
ofmicroscopic particles
andbiological cells using
higher-order mode Nd: YAG
laser beams ", Electron Let
t. , 27, pp. 1831-1832 (1991).
(3) Sasaki, Koshioka, Misawa, Kitamura, Masuhara: Laser-operated micromanipulation III. Assembly and driving of microstructure, Autumn Proceedings of Applied Physics, Proceedings, 9P-ZP-7,
841 (1991). (4) Sato, Ishizuka, Inaba: Proposal of optical micromotor and basic experiment, Autumn Proceedings of Applied Physics, Proceedings, 6a-N-10, 774 (1992).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記(1)のものは、
水に分散させたラテックス粒子を円偏光した光の持つ角
運動量で連続回転させたものである。
The above (1) is,
The latex particles dispersed in water are continuously rotated by the angular momentum of circularly polarized light.

【0006】図12は、その回転実験装置の構成を示し
たものである。同図に於いて、Arレーザ4から照射さ
れたレーザ光が、λ/4板5、ダイクロイックミラー
6、対物レンズ7を介して試料8に照射される。そし
て、この試料8は、再び対物レンズ7、ダイクロイック
ミラー6を経て、更にフィルタ9、リレーレンズ10を
通ってCCDカメラ11及びVTR12により撮影さ
れ、モニタ13上に写し出されるようになっている。こ
のような実験装置によって、非接触で遠隔照射により微
小物体を回転駆動することができる。しかしながら、1
回転に要する時間は、数10秒から数10分と極めて遅
いものである。
FIG. 12 shows the configuration of the rotation experimental apparatus. In the figure, the laser light emitted from the Ar laser 4 is applied to the sample 8 via the λ / 4 plate 5, the dichroic mirror 6, and the objective lens 7. The sample 8 is again photographed by the CCD camera 11 and the VTR 12 through the objective lens 7, the dichroic mirror 6, the filter 9, and the relay lens 10, and is projected on the monitor 13. With such an experimental apparatus, a micro object can be rotationally driven by remote irradiation without contact. However, 1
The time required for rotation is extremely slow, from several tens of seconds to several tens of minutes.

【0007】上記(2)のものは、高次横モード光の急
峻な光強度分布で赤血球をトラップし、レーザ光の回転
に追従して赤血球が回転するものである。しかしなが
ら、このような技術でも、1回転に要する時間は、10
秒程度であった。
In the above (2), the red blood cells are trapped by the steep light intensity distribution of the higher-order transverse mode light, and the red blood cells rotate following the rotation of the laser light. However, even with such a technique, the time required for one rotation is 10
It was about a second.

【0008】また、上記(3)による技術は、2本のレ
ーザ光の一方で棒状物体を固定し、もう一方のレーザ光
を回転して、物体を回転するものである。更に、上記
(4)による技術は、LiNbO3 やKTiOPO4
微小物体のなかで、比較的偏平に近いものがレーザ光を
照射しただけで高速回転するというものである。しかし
ながら、どのような形状が光圧に対して有効であるかと
いう点については、その製造法を含めて知られていな
い。また、光照射により回転するアクチュエータだけで
なく、直線運動をするアクチュエータの具備すべき条件
も明らかではないという問題がある。
In the technique (3), one of two laser beams is used to fix a rod-shaped object and the other laser beam is rotated to rotate the object. Further, the technique according to the above (4) is that among the minute objects of LiNbO 3 and KTiOPO 4 , those having a relatively flat shape rotate at a high speed only by irradiating the laser beam. However, what shape is effective for the light pressure is not known, including its manufacturing method. Further, there is a problem that not only the actuators that rotate by light irradiation but also the conditions that the actuators that make linear motions should have are not clear.

【0009】この発明は、上述した静電力による回転機
構の非遠隔照射、摩耗の課題と共に、従来の光圧回転の
低回転速度、回転に適した微小物体の形状とその製造方
法等の不明という課題を解決するため、光の圧力を駆動
源とする非接触駆動が可能な微小の光圧アクチュエータ
及びその製造方法を提供することを目的とする。
In addition to the above-mentioned problems of non-remote irradiation and wear of the rotating mechanism by electrostatic force, the present invention is unclear about the conventional low rotation speed of light pressure rotation, the shape of a minute object suitable for rotation, and its manufacturing method. In order to solve the problem, it is an object of the present invention to provide a minute light pressure actuator capable of non-contact driving using light pressure as a driving source, and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、少
なくとも1つの光圧発生用の斜面がその表面に形成され
た移動体と、この移動体と所定間隔をおいて配置され、
上記移動体を所定方向に移動自在に支持する移動体支持
部とを具備し、上記移動体は遠隔照射されるべくレーザ
光の圧力により上記所定方向に駆動されることを特徴と
する。
That is, according to the present invention, there is provided a moving body having at least one light pressure generating slope formed on the surface thereof, and the moving body being arranged at a predetermined interval from the moving body.
And a movable body supporting portion for movably supporting the movable body in a predetermined direction, wherein the movable body is driven in the predetermined direction by the pressure of laser light so as to be remotely irradiated.

【0011】またこの発明は、光圧発生用の斜面が形成
されるべく移動体となる部分にスリット状のマスクを形
成するフォトリソグラフィ工程と、上記移動体の表面に
対して斜め方向に揃ったビーム成分を用いたエッチング
により、相向かい合う非対称な角度を有する光圧発生用
の斜面を上記移動体に形成する工程と、この移動体を所
定方向に移動自在に支持するべく移動体支持部と所定間
隔おいて上記移動体を載置する工程とを具備することを
特徴とする。
Further, according to the present invention, a photolithography process for forming a slit-shaped mask in a portion which becomes a moving body so that a slope for generating a light pressure is formed, and the photolithography process is aligned obliquely to the surface of the moving body. A step of forming a light pressure generating slope having opposing asymmetric angles on the movable body by etching using the beam component, and a movable body supporting portion and a predetermined body for supporting the movable body movably in a predetermined direction. And a step of placing the moving body at intervals.

【0012】[0012]

【作用】この発明の光圧アクチュエータは、移動体表面
に光軸に対する斜面を有し、レーザ光が斜面で屈折、反
射するときの光の運動量の変化を動力源として移動す
る。このように光圧発生面を配置することにより、光が
照射されると円筒形状移動体に対しては回転トルクが、
直方体形状移動体に対しては直線移動が可能になる。
The light pressure actuator of the present invention has an inclined surface with respect to the optical axis on the surface of the moving body, and moves using a change in the momentum of light when the laser light is refracted and reflected by the inclined surface as a power source. By arranging the light pressure generating surface in this way, when the light is irradiated, the rotation torque is generated for the cylindrical moving body,
Linear movement is possible for a rectangular parallelepiped moving body.

【0013】また、この発明の光圧アクチュエータの製
造方法は移動体上にスリット状のマスクを形成し、上記
移動体のマスク面に対して斜め方向に揃ったビーム成分
を用いたエッチングにより、相向かい合う非対称な角度
を持つ光圧発生用斜面を形成することにより、マイクロ
スケールのアクチュエータを形成することができる。
Further, in the method for manufacturing a light pressure actuator according to the present invention, a slit-shaped mask is formed on a moving body, and etching is performed using a beam component aligned obliquely with respect to the mask surface of the moving body. A microscale actuator can be formed by forming light pressure generating slopes having asymmetrical angles facing each other.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1はこの発明の光圧アクチュエータの第
1の実施例を示したもので、(a)は第1の実施例の光
圧アクチュエータの構成を示す斜視図であり、(b)は
移動体の一部を示した図である。光圧アクチュエータ1
4は、所定の厚さを有して環状に形成された移動体15
を有している。この移動体15の表面の一部には、後述
する回転方向(図示矢印A方向)に対して、光圧発生面
16及び切断面17が図示の如く形成されている。ま
た、この移動体15の外周側には、間隙18をおいて移
動体を支持するための移動体支持部19が設けられてい
る。尚、上記間隙18には、媒質が存在してもよい。
FIG. 1 shows a first embodiment of the light pressure actuator of the present invention, (a) is a perspective view showing the structure of the light pressure actuator of the first embodiment, and (b) is a view. It is the figure which showed a part of moving body. Light pressure actuator 1
4 is a moving body 15 having a predetermined thickness and formed in an annular shape.
have. On a part of the surface of the moving body 15, a light pressure generating surface 16 and a cutting surface 17 are formed as shown in the drawing in the rotation direction (direction of arrow A in the drawing) described later. Further, on the outer peripheral side of the moving body 15, a moving body supporting portion 19 for supporting the moving body with a gap 18 is provided. A medium may exist in the gap 18.

【0016】図2は光圧アクチュエータ14の断面図で
あり、レーザ光20の照射状態を示したものである。図
2(a)は、移動体支持部19が、移動体15が載置さ
れた液体等の媒質の場合を示している。この場合、レー
ザ光20によって移動体15が図2(a)に示されるよ
うに、3次元的にトラップされ、回転する。図2(b)
は、移動体15の屈折率が媒質の屈折率より小さい場合
や、移動体15の反射率が高い場合を示している。これ
によって、光圧が反発力となるので、レーザ光20によ
り移動体15が移動体支持部19に押し付けられて回転
するものである。更に、図2(c)は、移動体15を確
実に保持するための支持枠21が移動体支持部19に設
けられた例を示している。一般に、移動体15はレーザ
光20にトラップされ、移動体支持部19から微小隙間
で浮き上がる。このため、非接触で回転し、摩耗が生じ
ない。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the light pressure actuator 14, showing the irradiation state of the laser light 20. FIG. 2A shows a case where the moving body support portion 19 is a medium such as a liquid on which the moving body 15 is placed. In this case, the moving body 15 is three-dimensionally trapped and rotated by the laser light 20 as shown in FIG. Figure 2 (b)
Shows the case where the refractive index of the moving body 15 is smaller than the refractive index of the medium, or the case where the reflectance of the moving body 15 is high. As a result, the light pressure becomes a repulsive force, and the moving body 15 is pressed against the moving body supporting portion 19 by the laser light 20 to rotate. Further, FIG. 2C shows an example in which a support frame 21 for securely holding the moving body 15 is provided in the moving body supporting portion 19. Generally, the moving body 15 is trapped by the laser light 20 and floats up from the moving body supporting portion 19 with a minute gap. For this reason, it rotates without contact and no abrasion occurs.

【0017】次に、図1(b)を参照しながら、光圧に
よる回転力発生原理について説明する。
Next, with reference to FIG. 1 (b), the principle of generating a rotational force by light pressure will be described.

【0018】移動体15の屈折率が間隙18の屈折率よ
り大きい場合、同図の光圧発生面16に入射されたレー
ザ光20は表面で屈折され、図示されたように光路が変
化される。この変化分に相当する光子の運動量の変化
が、そこに加わる力(光圧)Fであり、入射光201
び屈折光202 が作る平面内にあり、且つ光圧発生面1
6に垂直方向の力となる。光圧発生面16は、移動体1
5の接線方向に対して斜めになっているので、回転トル
ク成分を有することになる。
When the refractive index of the moving body 15 is larger than the refractive index of the gap 18, the laser light 20 incident on the light pressure generating surface 16 in the figure is refracted at the surface and the optical path is changed as shown in the figure. . The change in the momentum of the photon corresponding to this change is the force (light pressure) F applied thereto, which is in the plane formed by the incident light 20 1 and the refracted light 20 2 , and the light pressure generating surface 1
6 becomes the vertical force. The light pressure generating surface 16 is the moving body 1.
Since it is inclined with respect to the tangential direction of 5, it has a rotational torque component.

【0019】図1(a)に示される切断面17にも類似
の力が作用するが、この切断面17はレーザ光20とほ
ぼ並行であるので、回転トルク成分を有していない。こ
の結果、移動体15は、図示矢印Aで表されるように、
左向きに回転する。
A similar force acts on the cut surface 17 shown in FIG. 1A, but since the cut surface 17 is substantially parallel to the laser light 20, it does not have a rotational torque component. As a result, the moving body 15 is, as shown by the arrow A in the figure,
Rotate to the left.

【0020】実際に光圧アクチュエータ14に回転を生
じさせるためには、図3(a)及び(b)に示されるよ
うな実験装置を使用する。すなわち、YAGレーザ23
からステージ22上に向けて集光照射される。そして、
このステージ22上の様子が、CCDカメラ11、VT
R12を介してモニタ13によって表示されるようにな
っている。
In order to actually cause the light pressure actuator 14 to rotate, an experimental apparatus as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) is used. That is, the YAG laser 23
Is focused and emitted toward the stage 22 from. And
The state on the stage 22 is the CCD camera 11 and the VT.
It is adapted to be displayed on the monitor 13 via R12.

【0021】次に、このような実験装置を用いて、その
動作について説明する。先ず最初に、光圧アクチュエー
タ14が液体24の中に分散される。実際には、スライ
ドガラス25とカバーガラス26の間に、光圧アクチュ
エータ14が挟み込まれる。この光圧アクチュエータ1
4が、光学顕微鏡のステージ22上に載置される。そし
て、この状態でレーザ光20が、対物レンズ27を介し
て光圧アクチュエータ14上に集光照射される。
Next, the operation will be described using such an experimental apparatus. First, the light pressure actuator 14 is dispersed in the liquid 24. Actually, the light pressure actuator 14 is sandwiched between the slide glass 25 and the cover glass 26. This light pressure actuator 1
4 is mounted on the stage 22 of the optical microscope. Then, in this state, the laser light 20 is focused and irradiated onto the light pressure actuator 14 via the objective lens 27.

【0022】この光圧アクチュエータ14の様子は、C
CDカメラ11及びVTR12により撮影されると共
に、モニタ13を用いて観測可能とされる。レーザ光2
0の波長には特に制限はないが、光吸収による光圧アク
チュエータ14の損傷等を考慮すると、図3(a)に示
されるような近赤外線のYAGレーザ等を用いた方が好
ましい。
The state of the light pressure actuator 14 is C
It is photographed by the CD camera 11 and the VTR 12 and can be observed using the monitor 13. Laser light 2
The wavelength of 0 is not particularly limited, but in consideration of damage to the light pressure actuator 14 due to light absorption, it is preferable to use a near-infrared YAG laser as shown in FIG.

【0023】尚、図2及び図3に於いて、液体での浮力
に相当する分だけ光出力を増大すれば、液体中ではな
く、空中や真空中で移動体15を光圧により回転するこ
とも可能である。
In FIGS. 2 and 3, if the light output is increased by the amount corresponding to the buoyancy of the liquid, the moving body 15 should be rotated by the light pressure not in the liquid but in the air or vacuum. Is also possible.

【0024】次に、このように構成された光圧アクチュ
エータの製造方法の例について、図4を参照して説明す
る。
Next, an example of a method of manufacturing the light pressure actuator thus constructed will be described with reference to FIG.

【0025】先ず、図4(a)に示されるように、Ga
As基板上にイオンビームスパッタにより、移動体の材
料となるSiO2 を堆積する。次に、この光圧アクチュ
エータ作製に於ける特徴となる部分の光圧発生面を作製
する。このため、同図(b)に示されるように、フォト
リソグラフィ工程により、光圧発生面を形成するスリッ
ト状のレジストマスクを作製する。
First, as shown in FIG. 4 (a), Ga
SiO 2 as a material of the moving body is deposited on the As substrate by ion beam sputtering. Next, a light pressure generating surface of a portion that is a feature in manufacturing the light pressure actuator is manufactured. Therefore, as shown in FIG. 3B, a slit-shaped resist mask for forming a light pressure generating surface is manufactured by a photolithography process.

【0026】次に、基板面の法線方向から光圧発生面の
方向に傾いた入射方向を有する斜め方向Arのイオンビ
ームスパッタエッチングにより、図4(c)に示される
ようなスリット形状のパターン化を行う。このとき、イ
オンビームがマスクに遮られた方向では、マスクに遮ら
れない面よりエッチング面が傾く。このため、相向かい
合う非対称な傾斜面を形成することができる。
Next, a slit-shaped pattern as shown in FIG. 4C is formed by ion beam sputter etching in an oblique direction Ar having an incident direction inclined from the direction normal to the substrate surface to the light pressure generating surface. To convert. At this time, in the direction in which the ion beam is blocked by the mask, the etching surface is tilted more than the surface not blocked by the mask. Therefore, it is possible to form asymmetrical inclined surfaces facing each other.

【0027】ここで、図5(a)及び(b)に示される
ように、ビームが垂直入射の場合の側壁傾斜角θを予め
求めておく。そして、斜め入射角の設定を同図(c)に
示されるように制御すれば、同図(d)に示されるよう
に、片側の面を垂直にすることは容易である。
Here, as shown in FIGS. 5A and 5B, the side wall inclination angle θ when the beam is vertically incident is previously obtained. Then, if the setting of the oblique incident angle is controlled as shown in FIG. 6C, it is easy to make one surface vertical as shown in FIG.

【0028】引続いて、移動体全体の形状作製をおこな
う。すなわち、図4(d)に示されるように、レジスト
マスクを除去した後、再びフォトリソグラフィ工程によ
って、移動体形状の穴を有するレジストマスクを、上記
光圧発生面を含むように位置合わせして作製する。次い
で、同図(e)に示されるように、イオンビームスパッ
タによりクロムを堆積し、アセトンによるレジストのリ
フトオフでクロムをパターン化する。そして、このクロ
ムをマスクとして、弗素系ガスを用いた反応性イオンビ
ームエッチングで、同図(f)に示されるように、上記
SiO2 をGaAs基板が表れるまでエッチングする。
Subsequently, the shape of the entire moving body is manufactured. That is, as shown in FIG. 4D, after removing the resist mask, the resist mask having a movable body-shaped hole is aligned again by the photolithography process so as to include the light pressure generating surface. Create. Then, as shown in FIG. 6E, chromium is deposited by ion beam sputtering, and the chromium is patterned by lift-off of the resist with acetone. Then, using this chromium as a mask, the SiO 2 is etched until the GaAs substrate appears by reactive ion beam etching using a fluorine-based gas, as shown in FIG.

【0029】上記マスクのクロムを除去した後、図4
(g)に示されるように、GaAs基板を硫酸、過酸化
水素、純水から成るエッチング液に浸す。SiO2 は上
記のエッチング液には融けないので、移動体は基板から
剥離し、エッチング液中に分離される。更に、同図
(h)に示されるように、このエッチング液を移動体よ
り細かい目を有するセラミックフィルタで瀘過すること
により、移動体を回収する。
After removing the chromium of the mask, FIG.
As shown in (g), the GaAs substrate is immersed in an etching solution containing sulfuric acid, hydrogen peroxide, and pure water. Since SiO 2 does not melt in the above etching solution, the moving body is separated from the substrate and separated into the etching solution. Further, as shown in FIG. 3H, the moving body is recovered by filtering the etching solution with a ceramic filter having finer meshes than the moving body.

【0030】尚、上述した図2(a)の場合は、移動体
支持部となる液体に、上記移動体を分散させればよい。
また、図2(b)の場合は、別途フォトリソグラフィと
エッチングにより形成した移動体支持部に、光マニピュ
レーション技術等により、移動体を運んでアセンブルす
ればよい。更に、図2(c)に於ける移動体と移動体支
持部の一括形成は、静電マイクロアクチュエータの作製
に於ける犠牲層を用いる形成技術を用いれば、同様に形
成できることはいうまでもない。
In the case of FIG. 2 (a) described above, the moving body may be dispersed in the liquid serving as the moving body supporting portion.
Further, in the case of FIG. 2B, the moving body may be carried and assembled on a moving body supporting portion separately formed by photolithography and etching by an optical manipulation technique or the like. Further, needless to say, the formation of the movable body and the movable body supporting portion in FIG. 2 (c) can be performed in the same manner by using the formation technique using the sacrificial layer in the production of the electrostatic microactuator. .

【0031】また、上述した実施例に於ける光圧発生面
のエッチング方法は、レジストマスクを用いたArビー
ムによるイオンビームスパッタエッチングによって行っ
ているが、ビーム方向の変化を用い得るエッチング方法
であれば、ビーム構成原子の種類や、荷電の有無などに
よらないことは勿論である。
Although the light pressure generating surface is etched by ion beam sputter etching using an Ar beam using a resist mask in the above-described embodiment, any etching method that can change the beam direction may be used. Of course, this does not depend on the type of beam constituent atoms or the presence or absence of charge.

【0032】更に、同実施例は、移動体の材料をSiO
2 とし、SiO2 と異なる材料のGaAsを基板材料と
し、基板のみを選択的にエッチングできる硫酸、過酸化
水素、純水から成るエッチング液を用いているが、他の
組合わせでもよいことはいうまでもない。また、堆積方
法は、イオンビームスパッタのみでなく、RFスパッタ
法など、他の方法でもかまわないことは明らかである。
加えて、移動体のSiO2 のエッチング方法に於いて、
クロムマスクを用いるドライエッチング方法を述べた
が、Niメッキマスクやアモルファスシリコンマスク等
を用いるなど、他の方法を用いて形成してもよいことは
いうまでもない。
Further, in this embodiment, the material of the moving body is SiO 2.
2 , GaAs, which is a material different from SiO 2, is used as the substrate material, and an etching solution composed of sulfuric acid, hydrogen peroxide, and pure water that can selectively etch only the substrate is used, but other combinations may be used. There is no end. Further, it is obvious that the deposition method is not limited to the ion beam sputtering, but may be another method such as an RF sputtering method.
In addition, in the method of etching SiO 2 of the moving body,
Although the dry etching method using the chrome mask has been described, it goes without saying that other methods such as using a Ni plating mask or an amorphous silicon mask may be used.

【0033】次に、この発明の第2の実施例について説
明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0034】図6は、この発明の第2の実施例の光圧ア
クチュエータの斜視図である。同図に於いて、この光圧
アクチュエータ28の環状の移動体29には、複数の光
圧発生斜面16′及び複数の切断面17が、その上面全
体に形成される。そして、このように形成された移動体
29は、間隙18を介して移動体支持部19により支持
される。
FIG. 6 is a perspective view of a light pressure actuator according to the second embodiment of the present invention. In the figure, a plurality of light pressure generating slopes 16 ′ and a plurality of cutting surfaces 17 are formed on the entire upper surface of the annular moving body 29 of the light pressure actuator 28. The moving body 29 thus formed is supported by the moving body supporting portion 19 via the gap 18.

【0035】このように移動体29を形成することによ
り、この光圧アクチュエータ28は、回転力が増大する
と共に回転速度、回転トルクが増大する。
By forming the movable body 29 in this way, the rotational force and rotational torque of the light pressure actuator 28 are increased as well as the rotational force thereof.

【0036】図7は動作原理図であり、レーザ光20の
照射状態を示したものである。同図(a)は上述した第
1の実施例と同じである。しかしながら、この第2の実
施例では、上述した光圧発生用の斜面を移動体29に多
数配置したので、同図(b)に示されるように、一部の
光圧発生斜面16′のみを照射してもよい。これは、レ
ーザ光20が固定されていても、移動体29が回転し、
次の光圧発生斜面16′を照射して、回転トルクを継続
的に発生できるからである。
FIG. 7 is a diagram showing the principle of operation and shows the irradiation state of the laser beam 20. The figure (a) is the same as that of the above-mentioned 1st Example. However, in the second embodiment, since a large number of the above-mentioned light pressure generating slopes are arranged on the moving body 29, as shown in FIG. It may be irradiated. This is because the moving body 29 rotates even if the laser light 20 is fixed,
This is because it is possible to continuously generate the rotational torque by irradiating the next light pressure generating slope 16 '.

【0037】この第2の実施例による光圧アクチュエー
タは、光圧発生面の製作工程を何回も繰返して行うこと
を除けば、上述した第1の実施例と同様に形成できるこ
とは勿論である。
It is needless to say that the light pressure actuator according to the second embodiment can be formed in the same manner as the above-described first embodiment except that the process of manufacturing the light pressure generating surface is repeated many times. .

【0038】次に、この発明の第3の実施例について説
明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0039】図8は、この本発明の第3の実施例の光圧
アクチュエータの斜視図である。同図に於いて、この光
圧アクチュエータ30の移動体31には、直線状に光圧
発生斜面32が形成されている。そして、この移動体3
1は、図示されない間隙を介して移動体支持部33に支
持されている。このように、上記移動体31に光圧発生
斜面32を直線状に配することにより、図示矢印B及び
C方向に直線運動するリニアモータとなる。
FIG. 8 is a perspective view of a light pressure actuator according to the third embodiment of the present invention. In the figure, a light pressure generating slope 32 is formed linearly on a moving body 31 of the light pressure actuator 30. And this moving body 3
1 is supported by the moving body supporting portion 33 through a gap (not shown). In this way, by arranging the light pressure generating slopes 32 on the moving body 31 in a straight line, a linear motor that moves linearly in the directions of arrows B and C in the drawing is obtained.

【0040】また、図8中のD−D′列には、図9
(a)に示されるように、右方向(図8の矢印B方向)
の移動力を発生する光圧発生斜面32aが、そして図8
中のE−E′列には左方向(図8の矢印C方向)の移動
力を発生する光圧発生斜面32bが配されている。すな
わち、どちらの列の光圧発生斜面32に光を照射するか
により、移動方向を制御することができる。尚、34
a、34bは、それぞれ垂直面を表している。
Further, in the column DD ′ in FIG. 8, FIG.
As shown in (a), rightward direction (direction of arrow B in FIG. 8)
The light pressure generating slope 32a that generates the moving force of
A light pressure generating slope 32b that generates a moving force in the left direction (direction of arrow C in FIG. 8) is arranged in the EE ′ column in the inside. In other words, the moving direction can be controlled depending on which row the light pressure generating slopes 32 are irradiated with light. 34
Reference characters a and 34b represent vertical surfaces, respectively.

【0041】図10は、この光圧アクチュエータ30の
動作原理図である。図7(b)の場合と同様に、レーザ
光20が固定照射されていても、移動体30が右、或い
は左に駆動され、次の光圧発生斜面32aまたは32b
を照射して、直線運動を継続することができる。
FIG. 10 is a diagram showing the operating principle of the light pressure actuator 30. As in the case of FIG. 7B, even if the laser light 20 is fixedly irradiated, the moving body 30 is driven to the right or left, and the next light pressure generating slope 32a or 32b is generated.
Can be irradiated to continue the linear movement.

【0042】同実施例による光圧アクチュエータは、光
圧発生面の製作工程を2回繰返して行い、その時にエッ
チングビームを傾ける方向を反対にすることを除けば、
上述した第1の実施例と同様に形成できることは言うま
でもない。
In the light pressure actuator according to the embodiment, the process of manufacturing the light pressure generating surface is repeated twice, except that the etching beam is tilted in the opposite direction at that time.
It goes without saying that it can be formed in the same manner as in the first embodiment described above.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、静電力
による回転機構の非遠隔照射、摩耗の課題と共に、従来
の光圧回転の低回転速度、回転に適した微小物体の形状
とその製造方法等の不明という課題を解決するため、光
の圧力を駆動源とする非接触駆動が可能な微小の光圧ア
クチュエータを提供することができるので、数十μm程
度の微小な移動体をレーザ光により高速回転、或いは高
速直線移動することができる。
As described above, according to the present invention, in addition to the problems of non-remote irradiation and wear of the rotating mechanism due to electrostatic force, the conventional low rotation speed of light pressure rotation, the shape of a minute object suitable for rotation, and its shape. In order to solve the problem of unknown manufacturing method and the like, it is possible to provide a minute light pressure actuator capable of non-contact driving using light pressure as a driving source. It can rotate at high speed or move linearly at high speed by light.

【0044】また、この発明による光圧アクチュエータ
の製造方法によれば、非接触・遠隔駆動が可能なので、
マイクロスケールのアクチュエータを形成することがで
き、マイクロ撹拌やマイクロモータ、マイクロピスト
ン、マイクロリニアモータ等に利用することができる。
Further, according to the method for manufacturing a light pressure actuator according to the present invention, since non-contact and remote driving are possible,
A microscale actuator can be formed and can be used for micro agitation, a micro motor, a micro piston, a micro linear motor, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)はこの発明の第1の実施例の光圧アクチ
ュエータの構成を示した斜視図、(b)は光圧による回
転力発生原理を説明するもので移動体の一部を示した図
である。
FIG. 1A is a perspective view showing the configuration of a light pressure actuator of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view for explaining the principle of rotational force generation by light pressure. It is the figure shown.

【図2】光圧アクチュエータの断面及びレーザ光照射状
態を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a light pressure actuator and a laser light irradiation state.

【図3】図1の光圧アクチュエータを光圧駆動するため
の実験装置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an experimental device for driving the light pressure actuator of FIG. 1 by light pressure.

【図4】図1の光圧アクチュエータの製造方法に於ける
工程を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing steps in a method of manufacturing the light pressure actuator of FIG.

【図5】図4の製造方法に於ける光圧発生面の傾斜角形
成方法を詳細に説明するもので、(a)及び(b)は対
称な傾斜面が形成される場合を示した図、(c)及び
(d)はこの発明に用いられている非対称な傾斜面が得
られる場合を示した図である。
5A and 5B are detailed explanations of the method of forming the inclination angle of the light pressure generating surface in the manufacturing method of FIG. 4, and FIGS. 5A and 5B are views showing a case where a symmetrical inclined surface is formed. , (C) and (d) are views showing a case where an asymmetric inclined surface used in the present invention is obtained.

【図6】この発明の第2の実施例の光圧アクチュエータ
の構成を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a light pressure actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2の実施例の光圧アクチュエータへのレーザ
光照射状態を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a laser light irradiation state on a light pressure actuator according to a second embodiment.

【図8】この発明の第3の実施例の光圧アクチュエータ
の構成を示した斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a light pressure actuator according to a third embodiment of the present invention.

【図9】図8の移動体に形成された光圧発生斜面及び垂
直面を示した図である。
9 is a view showing a light pressure generating slope and a vertical surface formed on the moving body of FIG.

【図10】図8の光圧アクチュエータの動作原理図であ
る。
10 is a diagram showing the principle of operation of the light pressure actuator shown in FIG.

【図11】従来の静電力による直径100μm程度のモ
ータを示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional motor having a diameter of about 100 μm by electrostatic force.

【図12】従来の光圧回転実験図である。FIG. 12 is a conventional light pressure rotation experiment diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14、28、30…光圧アクチュエータ、15、29、
31…移動体、16…光圧発生面、16′、32、32
a、32b…光圧発生斜面、17…切断面、18…間
隙、19、33…移動体支持部、20…レーザ光、20
1 …入射光、202 …屈折光、34a、34b…垂直
面。
14, 28, 30 ... Light pressure actuators, 15, 29,
31 ... Moving body, 16 ... Light pressure generating surface, 16 ', 32, 32
a, 32b ... Light pressure generating slope, 17 ... Cutting surface, 18 ... Gap, 19, 33 ... Moving body supporting part, 20 ... Laser light, 20
1 ... Incident light, 20 2 ... Refracted light, 34a, 34b ... Vertical surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大口 脩 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shun Oguchi 1-1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1つの光圧発生用の斜面がそ
の表面に形成された移動体と、 この移動体と所定間隔をおいて配置され、上記移動体を
所定方向に移動自在に支持する移動体支持部とを具備
し、 上記移動体は遠隔照射されるべくレーザ光の圧力により
上記所定方向に駆動されることを特徴とする光圧アクチ
ュエータ。
1. A movable body on which at least one light pressure generating slope is formed, and a movable body which is arranged at a predetermined distance from the movable body and movably supports the movable body in a predetermined direction. And a body support part, wherein the moving body is driven in the predetermined direction by the pressure of laser light so as to be remotely irradiated.
【請求項2】 上記移動体は所定の厚さを有して環状に
形成されるもので、上記光圧発生用の斜面に上記レーザ
光が遠隔照射されることにより回転駆動される請求項1
に記載の光圧アクチュエータ。
2. The moving body is formed in an annular shape having a predetermined thickness, and is rotationally driven by remotely irradiating the laser beam on the slope for generating the light pressure.
The light pressure actuator according to item 1.
【請求項3】 上記移動体は直方体形状に形成されるも
ので、上記光圧発生用の斜面に上記レーザ光が遠隔照射
されることにより直線駆動される請求項1に記載の光圧
アクチュエータ。
3. The light pressure actuator according to claim 1, wherein the moving body is formed in a rectangular parallelepiped shape, and is linearly driven by remotely irradiating the slope for light pressure generation with the laser light.
【請求項4】 光圧発生用の斜面が形成されるべく移動
体となる部分にスリット状のマスクを形成するフォトリ
ソグラフィ工程と、 上記移動体の表面に対して斜め方向に揃ったビーム成分
を用いたエッチングにより、相向かい合う非対称な角度
を有する光圧発生用の斜面を上記移動体に形成する工程
と、 この移動体を所定方向に移動自在に支持するべく移動体
支持部と所定間隔おいて上記移動体を載置する工程とを
具備することを特徴とする光圧アクチュエータの製造方
法。
4. A photolithography process of forming a slit-shaped mask in a portion to be a moving body so that a slope for generating light pressure is formed, and a beam component aligned obliquely with respect to the surface of the moving body. A step of forming a light pressure generating slope having asymmetrical angles facing each other on the moving body by the etching used, and a predetermined distance from the moving body supporting portion so as to support the moving body in a predetermined direction so as to be movable. And a step of mounting the moving body, the method for manufacturing a light pressure actuator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009216A1 (en) * 2004-07-22 2006-01-26 The Ritsumeikan Trust Light pressur rotator and light pressur rotating device
JP2008196481A (en) * 2007-01-17 2008-08-28 Yokohama National Univ Micro-pump

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