説明

プレーナ型アクチュエータ

【課題】 可動部上に設ける反射ミラー等の光学要素の反りを低減でき、可動部の軽量化を図ることができるプレーナ型アクチュエータを提供する。
【解決手段】 可動部13と、可動部13を固定部11に対して回動可能に軸支するトーションバー12と、可動部13をトーションバー12の軸回りに駆動するための駆動コイル14とを備えるアクチュエータ本体1と別部材で反射ミラー2を形成し、アクチュエータ本体1の可動部13における枠部13A内側に突設した梁部13Bの上に、反射ミラー2を載置して接着剤を用いて固定する構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造技術を利用して製造するプレーナ型アクチュエータに関し、特に、可動部の反りを低減する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の半導体製造技術を利用して製造するプレーナ型アクチュエータとして、シリコン基板を異方性エッチングして可動部とトーションバーを一体的に形成し、枠状の固定部に可動部可動部をトーションバーで軸支し、更に、可動部中央部に反射ミラーを設け可動部周縁部に駆動コイルを設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用させる永久磁石等の静磁界発生手段を設けて構成したものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
かかるプレーナ型アクチュエータは、通電により駆動コイルに発生する磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用によりトーションバーの軸方向と平行な可動部対辺部に作用する電磁力で可動部を駆動して反射ミラーを駆動する。
【特許文献1】特許第2722314号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、かかるアクチュエータを、例えば光ビームを偏向走査する光スキャナ等の光学機器に適用する場合、反射ミラー、言い換えれば可動部の角度制御の高速性が要求される。可動部を高速駆動するためには、可動部を軽量化する必要がある。このためには可動部を薄くすることが考えられる。しかし、可動部を薄くした場合、従来のように可動部上に蒸着等により金属薄膜を形成して反射ミラーを形成するものでは、膜応力の発生により可動部に反りが発生し、これに伴って反射ミラーに反りが発生して反射ミラーの平坦度を確保できなくなるという問題がある。また、可動部端部の駆動コイル部分からの膜応力も影響を及ぼし、更に、反射ミラーの平坦度を悪化させている。
【0005】
尚、可動部中央部の反り低減を目的として、可動部中央部と可動部端部との間に、可動部端部からの変形要因を抑制する境界部を設けたものが、本出願人から提案されている(特開2002−131685号公報参照)。しかし、このものも、可動部中央部に蒸着等で金属薄膜を形成して反射ミラーを形成するので、膜応力の発生により可動部を薄くした場合にはミラー面の反りを低減するには十分ではない。
【0006】
本発明は前記問題点に着目してなされたもので、可動部上に設ける光学要素の反りを低減できるプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このため、請求項1の発明は、可動部と、該可動部を固定部に対して回動可能に軸支するトーションバーと、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動する駆動手段と、前記可動部に設ける光学要素とを備えたプレーナ型アクチュエータにおいて、 前記可動部、前記トーションバー及び前記駆動手段を備えるアクチュエータ本体と別部材で形成した前記光学要素を、前記アクチュエータ本体の前記可動部に固定する構成とした。
【0008】
かかる構成では、アクチュエータ本体と別部材で形成したミラー等の光学要素を、アクチュエータ本体の可動部に接着剤等により固定する。これにより、従来のような蒸着等によるミラー等の光学要素形成による膜応力等の影響がなくなり、光学要素の反りを低減できるようになる。
【0009】
請求項2のように、前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される枠部と、該枠部の内側面から内方に向かって突設した複数の梁部とからなり、該複数の梁部に前記光学要素を載置固定する構成とするとよい。
【0010】
かかる構成では、光学要素の下面側が露出するので、両面に光学機能を有する光学要素を可動部に設けることが可能となる。
請求項3のように、前記枠部の内側周縁部に、前記光学要素を嵌め込む段付き部を形成すれば、光学要素の固定作業が容易になる。
【0011】
請求項4のように、前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される枠部からなり、該枠部の内側周縁部に前記光学要素を嵌め込む段付き部を形成する構成としてもよい。
また、請求項5のように、前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される平板部からなり、該平板部に前記光学要素を載置固定する構成としてもよい。この場合、請求項6のように、前記平板部に、前記光学要素を嵌め込む溝部を形成するとよい。
【0012】
請求項7の発明は、前記光学要素が、反射ミラーとした。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように本発明のプレーナ型アクチュエータによれば、アクチュエータ本体と別部材で形成した光学要素を、アクチュエータ本体の可動部に固定する構成としたので、従来のような蒸着等による光学要素の形成で生じる膜応力の影響がなく、可動部の厚さを薄くしても光学要素の反りを低減できる。従って、可動部の高速駆動が可能となり、プレーナ型アクチュエータを適用する光学機器の性能を向上できる。
【0014】
また、アクチュエータ本体と別に光学要素を形成するので、種々の光学要素をアクチュエータ本体と組み合わせることができ、プレーナ型アクチュエータの応用の自由度を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態の平面図を示す。
図1において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータは、アクチュエータ本体1と、該アクチュエータ本体1の後述する可動部13に固定する光学要素である例えば反射ミラー2と、静磁界発生手段として例えば一対の永久磁石3A,3Bとを備える。
【0016】
前記アクチュエータ本体1は、枠状の固定部11と、一対のトーションバー12と、該トーションバー12を介して前記固定部11に回動可能に軸支される前記可動部13と、可動部13の周縁部に敷設され通電により磁界を発生する駆動コイル14(図中、模擬的に太い1本線で示す)と、固定部11上に形成されて前記駆動コイル14が接続する電極端子15A,15Bとを備える。前記固定部11、トーションバー12及び可動部13は、シリコン基板を用いて一体に形成される。また、前記可動部13は、図2に示すように、トーションバー12で固定部11に軸支される枠部13Aと、この枠部13Aの内側面から内方に向かって突設した複数、例えば4本の梁部13Bとからなり、枠部13Aの内側は上下方向に略貫通状態に形成されている。尚、図2では駆動コイル14、電極端子15A,15Bは図示を省略してある。
【0017】
前記反射ミラー2は、アクチュエータ本体1とは別部材で形成されるものであり、例えば図3に示すように円形状に形成され、アクチュエータ本体1の可動部13の梁部13B上に、ミラー面を上にして図1に示すように載置し、例えば接着剤で固定する。接着剤としては、例えば熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、合成ゴム系接着剤などを用い、別部材に対して影響を及ぼさない緩衝剤的な働きをするもの、または、アクチュエータ本体1の可動部13の反りを強制的に別部材の平坦度へ補正できる強固なものを使用することが望ましい。
【0018】
前記永久磁石3A,3Bは、アクチュエータ本体1の駆動コイル14に静磁界を作用するもので、図1に示すように、トーションバー12の軸方向と平行な可動部対辺部と対面する固定部11の外方に、互いに反対磁極を対向して配置される。これにより、トーションバー12の軸方向と平行な可動部対辺部の駆動コイル部分に静磁界が作用し、通電により駆動コイル14に発生する磁界と静磁界との相互作用により電磁力が可動部13に作用し、トーションバー軸回りに可動部13が回動するようになる。尚、静磁界発生手段は、電磁石でもよい。
【0019】
かかる構成のアクチュエータでは、反射ミラー2とアクチュエータ本体1とを別々に形成した後、例えばアクチュエータ本体1の可動部13の各梁部13Bの上面に接着剤を塗布し、反射ミラー2を梁部13B上に載置して固定し、図1のようにアクチュエータ本体1に取付ける。
【0020】
かかる構成によれば、従来のように可動部上面に蒸着等で反射ミラーを形成する場合と比較して、膜応力等の影響を受けず反射ミラー2を可動部13に設けることができ、反射ミラー2の反りを低減できる。そして、可動部13の厚さを薄くできるので、可動部13の軽量化を図ることができ、可動部を高速で駆動できるようになる。従って、プレーナ型アクチュエータを適用する光学機器の光ビームの操作性能を向上できる。
【0021】
更に、光学要素とアクチュエータ本体1を別々に形成するので、アクチュエータ本体1に、反射ミラー以外の例えば受光素子やレンズ等の種々の光学要素を取付けることが可能になる。従って、共通のアクチュエータ本体1を使用して、種々の光学機能を有するプレーナ型アクチュエータを製造でき、プレーナ型アクチュエータの応用の自由度を広げることができる利点がある。また、アクチュエータ本体1とは光学要素を別に形成するので、光学要素を自由に加工することができるので、光学要素の加工を調整することにより、可動部の必要とする駆動共振周波数や振れ角特性等を自由に調整することが可能になる。
【0022】
図4及び図5に、本発明の第2実施形態を示す。
図4は、第2実施形態のアクチュエータ本体の平面図、図5は図4のA−A矢視断面図である。尚、第1実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態のアクチュエータ本体1は、可動部13の枠部13Aの内側周縁部に、反射ミラー2を嵌め込むための段付き部13aを形成して構成する。
【0023】
かかる構成によれば、反射ミラー2をアクチュエータ本体1に固定する際に、段付き部13aに反射ミラー2を嵌め込めばよいので、反射ミラー2の位置決めが容易となり、反射ミラー2の固定作業が簡単になる。
尚、反射ミラーが図1のような円形であれば、図6のように円形の段付き部13aとするとよく、反射ミラーの形状に対応した段付き部形状とすることが望ましい。また、反射ミラーの形状はどのような形状でもよいことは言うまでもない。また、図2,図4,図6のように、可動部13を枠状に形成すれば、可動部13が上下方向に貫通状態となるので、反射ミラー2の裏面側にも光学機能を設けることができる。即ち、反射ミラー2の両面に光ビームを反射する反射面を形成して使用することができる。また、アクチュエータ本体1に固定する光学要素として光ビームを透過するレンズを使用することが可能になる。
【0024】
図7に、本発明の第3実施形態を示す。
図7は、本実施形態のプレーナ型アクチュエータの平面図である。尚、第1実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、駆動コイル、電極端子及び静磁界発生手段は第1実施形態と同様であるので、図示を省略してある。
図7のプレーナ型アクチュエータは、アクチュエータ本体1の可動部13を、単に板状の平板部で構成したものである。
かかる構成では、可動部13に、例えば接着剤を塗布した後、可動部13の動作を妨げないように反射ミラー2を載置固定する。
【0025】
また、図8及び図9に示す本発明の第4実施形態のように、平板状の可動部13の略中央部に、反射ミラー2を嵌め込むための溝部13bを形成し、該溝部13bに反射ミラー2を嵌め込んで、アクチュエータ本体1に反射ミラー2を載置固定する構成としてもよい。
ただし、図7、図8の第3及び第4実施形態の場合には、アクチュエータ本体1の可動部13に設ける光学要素としてレンズは使用できない。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態を示す平面図
【図2】第1実施形態のアクチュエータ本体を示す平面図
【図3】第1実施形態の反射ミラーを示す平面図
【図4】本発明の第2実施形態のアクチュエータ本体を示す平面図
【図5】図4のA−A矢視断面図
【図6】第2実施形態の段付き部の変形例を示す平面図
【図7】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第3実施形態を示す要部平面図
【図8】本発明の第4実施形態のアクチュエータ本体を示す平面図
【図9】図8のB−B矢視断面図
【符号の説明】
【0027】
1 アクチュエータ本体
2 反射ミラー(光学要素)
3A,3B 永久磁石
11 固定部
12 トーションバー
13 可動部
13A 枠部
13B 梁部
13a 段付き部
13b 溝部
14 駆動コイル
15A,15B 電極端子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動部と、該可動部を固定部に対して回動可能に軸支するトーションバーと、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動する駆動手段と、前記可動部に設ける光学要素とを備えたプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記可動部、前記トーションバー及び前記駆動手段を備えるアクチュエータ本体と別部材で形成した前記光学要素を、前記アクチュエータ本体の前記可動部に固定する構成としたことを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項2】
前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される枠部と、該枠部の内側面から内方に向かって突設した複数の梁部とからなり、該複数の梁部に前記光学要素を載置固定する構成とした請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項3】
前記枠部の内側周縁部に、前記光学要素を嵌め込む段付き部を形成した請求項2に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項4】
前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される枠部からなり、該枠部の内側周縁部に前記光学要素を嵌め込む段付き部を形成した請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項5】
前記アクチュエータ本体の可動部が、前記トーションバーで軸支される平板部からなり、該平板部に前記光学要素を載置固定する構成とした請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項6】
前記平板部に、前記光学要素を嵌め込む溝部を形成した請求項5に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項7】
前記光学要素が、反射ミラーである請求項1〜6のいずれか1つに記載のプレーナ型アクチュエータ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−71678(P2006−71678A)
【公開日】平成18年3月16日(2006.3.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−251475(P2004−251475)
【出願日】平成16年8月31日(2004.8.31)
【出願人】(000004651)日本信号株式会社 (720)
【Fターム(参考)】