(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじれモードおよび垂直モードの動作を同時に行わせることで装置の小型化を可能とするプレーナ型アクチュエータを提供する。【解決手段】一対のトーションバー３を介して枠状の固定部２に固定された可動部４を揺動してねじれモードで駆動するための可動部４上に形成された駆動コイル５と、可動部４を垂直モードで駆動するための、前記一対のトーションバー３上に設置された垂直駆動用圧電体６とを備えた構造にすることで、垂直方向の往復動とトーションバー３を回動軸としたねじれ運動を同時に行わせることを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス基板に設置された枠状の固定部と、
前記固定部の内側にトーションバーを介して可動自在に支持された可動部と、
前記可動部を揺動駆動するためのねじれ駆動手段と、
前記可動部を垂直駆動するための垂直駆動手段と、
を備えていることを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項２】
前記垂直駆動手段は、前記トーションバーに設置された圧電体であることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項３】
前記ねじれ駆動手段は、前記可動部に設置された駆動コイルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項４】
前記固定部の内側に前記トーションバーを支持する支持梁を設け、前記ねじれ駆動手段は、前記支持梁に設置された圧電体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレーナ型アクチュエータに係り、特に、枠状の固定部に平板状の可動部を揺動可能に軸支し、この可動部の揺動位置を検出することを可能としたプレーナ型アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、枠状の固定部に平板状の可動部を揺動可能に軸支する構造のアクチュエータとして、例えば半導体製造技術を利用し、シリコン基板を異方性エッチングし、枠状の固定部と平板状の可動部と固定部に可動部を軸支するトーションバーとを一体に形成し、可動部に駆動コイルを設け、可動部の駆動コイルに静磁界を付与する例えば永久磁石のような静磁界発生手段を設け、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発生するローレンツ力を利用して可動部を揺動させる電磁駆動タイプのプレーナ型アクチュエータがある（例えば、特許文献１参照）。
そして、このようなアクチュエータは、例えば、可動部にミラーを設けることで光ビームを偏向走査する光スキャナなどに適用される。
【０００３】
また、このようなアクチュエータとして、従来、固定部の内側に、第２のトーションバーを介して内部可動枠を支持するとともに、内部可動枠の内側に、第１のトーションバーを介して可動部を支持し、この可動部および内部可動枠を圧電体により駆動することにより、可動部を二次元方向に揺動駆動させるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２２３１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術においては、可動部を揺動駆動させるねじれモードで動作させるものであるが、その他、可動部を垂直方向に駆動させる垂直モードにより駆動することも行われている。しかしながら、従来、１つの可動部について、ねじれモードおよび垂直モードによる両方の動作を同時に行うアクチュエータは開示されていない。
【０００６】
また、このようなアクチュエータにおいて、ねじれモードおよび垂直モードによる駆動をさせようとすると、装置の大型化を招いてしまうという問題を有している。
【０００７】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、ねじれモードおよび垂直モードの動作を同時に行うことの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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係るプレーナ型アクチュエータは、デバイス基板に設置された枠状の固定部と、
前記固定部の内側にトーションバーを介して可動自在に支持された可動部と、
前記可動部を揺動駆動するためのねじれ駆動手段と、
前記可動部を垂直駆動するための垂直駆動手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記垂直駆動手段は、前記トーションバーに設置された圧電体であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記ねじれ駆動手段は、前記可動部に設置された駆動コイルであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項において、前記固定部の内側に前記トーションバーを支持する支持梁を設け、前記ねじれ駆動手段は、前記支持梁に設置された圧電体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、可動部を揺動駆動するためのねじれ駆動手段と、可動部を垂直駆動するための垂直駆動手段とを設け、ねじれモードおよび垂直モードの２種類の駆動モードにより同時に駆動することができるようにしているので、あらゆる用途に使用することが可能となる。しかも、構造が簡単であり、ユニットの小型化を図ることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、垂直駆動手段をトーションバーに設置された圧電体により構成するようにしているので、圧電体に通電することにより、可動部を垂直モードで駆動することが可能となる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、ねじれ駆動手段を可動部に設置された駆動コイルにより構成するようにしているので、駆動コイルに通電することにより、可動部をねじれモードで駆動することが可能となる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、ねじれ駆動手段を固定部の内側に設けられた支持梁に設置された圧電体により構成するようにしているので、圧電体に通電することにより、可動部をねじれモードで駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第２実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第１実施形態を示す概略図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ１は、図示しないデバイス基板上に設置された枠状の固定部２を備えている。固定部２の内側には、一対のトーションバー３を介して可動部４が揺動自在に支持されている。なお、これら固定部２、可動部４、トーションバー３は、一体的に形成されている。
【００２０】
また、可動部４の一面側には、可動部４を駆動するための渦巻き状に形成されたねじれ駆動手段としての駆動コイル５が設置されており、この駆動コイル５の両端部は、トーションバー３を通って固定部２から引き出されるように構成されている。そして、この駆動コイル５に直流電流を流すことにより、駆動電流量に応じた回動位置で可動部４を停止させることができ、駆動コイル５に交流電流を流すことにより、可動部４を揺動させるねじれモードで駆動させることができるものである。なお、固定部２の周囲には、可動部４を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材（図示せず）が配置されている。
【００２１】
また、本実施形態においては、トーションバー３の一面側には、垂直駆動手段としての垂直駆動用圧電体６が貼着されている。垂直駆動用圧電体６に通電し、垂直駆動用圧電体６を収縮または伸張動作させることにより、可動部４は、図１において紙面垂直方向に移動する垂直モードで駆動させることができるものである。
【００２２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２３】
このプレーナ型アクチュエータ１の駆動原理は、例えば、特許第２７２２３１４号公報等で詳述されているので、以下簡潔に説明する。
【００２４】
可動部４の駆動コイル５に電流を流すと磁界が発生し、この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ローレンツ力が発生し、トーションバー３の軸方向と平行な可動部４の対辺部分に互いに逆方向の回転力が発生し、この回転力とトーションバー３の復元力とが釣合う位置まで可動部４が回動される。
【００２５】
そして、駆動コイル５に直流電流を流すことにより、駆動電流量に応じた揺動位置で可動部４を停止させることができるものである。一方、駆動コイル５に交流電流を流すことにより、可動部４を揺動させることができるものである。可動部４を揺動させるための回転力は、駆動コイル５に流す駆動電流値に比例するので、駆動コイル５に供給する駆動電流値を制御することで、可動部４の振れ角を制御することが可能となる。
【００２６】
また、トーションバー３の垂直駆動用圧電体６に通電すると、垂直駆動用圧電体６が収縮または伸張するので、可動部４は、図１において紙面垂直方向に移動する垂直モードで駆動させることができるものである。すなわち、垂直駆動用圧電体６が収縮されると、垂直駆動用圧電体６が形成された面側に可動部４が垂直に移動することになり、垂直駆動用圧電体６が伸張させると垂直駆動用圧電体６が形成されていない面側に可動部４が垂直に移動することになる。
また、垂直駆動用圧電体６の収縮動作を連続して行うことにより、可動部４を垂直駆動用圧電体６が形成された面側に移動した状態に保持することができ、垂直駆動用圧電体６の伸張動作を連続して行うことにより、可動部４を垂直駆動用圧電体６が形成されていない面側に移動した状態に保持することができる。さらに、垂直駆動用圧電体６の収縮および伸張動作を繰り返して行うことにより、可動部４を垂直方向に往復移動させることが可能となる。そして、垂直駆動用圧電体６への通電量を制御することにより、可動部４の垂直移動量を制御することが可能となる。そして、駆動コイル５への通電と、垂直駆動用圧電体６への通電を同時に行うことにより、可動部４を揺動させるねじれモードと垂直方向に移動させる垂直モードの両方で可動部４を駆動することができるものである。
【００２７】
このようなプレーナ型アクチュエータ１は、例えば、フェムト秒レーザの波形成形などに用いられる。すなわち、プレーナ型アクチュエータ１の可動部４に反射ミラーを設置し、フェムト秒レーザ光を回折格子に照射して、この回折格子により異なる波長ごとに分散されたレーザ光の照射位置に、プレーナ型アクチュエータ１を配置して使用するものである。そして、プレーナ型アクチュエータ１の可動部４を、回折格子により分散された各レーザ光の波長に合わせて垂直モードで駆動することにより、可動部４の反射ミラーにより反射されるレーザ光の波長が特定の波長となるように制御するものである。さらに、可動部４を、回折格子により分散された各レーザ光を反射した際に１カ所に集束するようにねじれモードで駆動するように制御する。このようにプレーナ型アクチュエータ１をねじれモードおよび垂直モードで駆動することにより、フェムト秒レーザの分散している波長を特定の波長に揃えることができ、フェムト秒レーザの波形成形を容易に行うことが可能となる。
【００２８】
また、その他、可動部４をねじれモードおよび垂直モードで駆動することにより、光の制御を行うものであれば、いずれの用途にも使用することができる。
【００２９】
以上述べたように、本実施形態においては、ねじれモードおよび垂直モードの２種類の駆動モードにより同時に駆動することができるので、あらゆる用途に使用することが可能となる。しかも、構造が簡単であり、ユニットの小型化を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３１】
図２は本発明の第２実施形態を示したものであり、本実施形態においては、固定部２の内側には、固定部２の互いに対向する内側辺に対してほぼ平行な一対の支持梁が固定部２と一体に形成されている。この支持梁の間には、支持梁に直交する方向に延在するトーションバー３を介して可動部４が揺動自在に支持されている。
【００３２】
そして、トーションバー３の一面側には、前記実施形態と同様に、垂直駆動手段としての垂直駆動用圧電体６が設置されている。さらに、本実施形態においては、支持梁には、垂直駆動用圧電体６の両側に位置するねじれ駆動手段としてのねじれ駆動用圧電体７が設置されている。そして、ねじれ駆動用圧電体７に通電して、ねじれ駆動用圧電体７を収縮または伸張動作させることにより、可動部４をねじれモードで駆動させることができるものである。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３４】
本実施形態においても前記第１実施形態と同様に、垂直駆動用圧電体６に通電して、垂直駆動用圧電体６を収縮または伸張させることにより、可動部４を、図２において紙面垂直方向に移動させる垂直モードで駆動させることができるものである。また、ねじれ駆動用圧電体７に通電して、ねじれ駆動用圧電体７を収縮または伸張させることにより、可動部４を揺動させてねじれモードにより駆動させることができるようになっている。
【００３５】
すなわち、垂直駆動用圧電体６の一側に配置されたねじれ駆動用圧電体７を収縮させるとともに、他側に配置されたねじれ駆動用圧電体７を伸張されることにより、トーションバー３をねじれ動作させることができ、これにより、可動部４を揺動させることができるものである。また、これとは逆に、一側のねじれ駆動用圧電体７を伸張させるとともに、他側のねじれ駆動用圧電体７を収縮させることにより、可動部４を逆方向に揺動させることができるものである。
【００３６】
そして、ねじれ駆動用圧電体７の収縮、伸張動作を連続して行うことにより、可動部４を揺動した状態に保持することができ、さらに、圧電体の収縮および伸張動作を繰り返して行うことにより、可動部４を往復揺動駆動させることが可能となる。そして、圧電体への通電量を制御することにより、可動部４の揺動量を制御することが可能となる。
【００３７】
以上述べたように、本実施形態においては、垂直駆動用圧電体６およびねじれ駆動用圧電体７にそれぞれ通電することにより、ねじれモードおよび垂直モードの２種類の駆動モードにより同時に駆動することができ、その結果、あらゆる用途に使用することが可能となり、しかも、構造が簡単であり、ユニットの小型化を図ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プレーナ型アクチュエータ
２  固定部
３  トーションバー
４  可動部
５  駆動コイル
６  垂直駆動用圧電体
７  ねじれ駆動用圧電体
【図１】
2011088238.tif 000003
【図２】
2011088238.tif 000004