(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ部であって、
第１のフレームにつながれる第１の支持端部と、
第２のフレームにつながれる第２の支持端部と、
前記第１の支持端部と前記第２の支持端部とをつなぐ座屈部であり、前記曲げ部の可撓性部分として形成された前記座屈部であり、座屈状態で動作可能となる前記座屈部であって、前記曲げ部の前記座屈部は、座屈状態においては前記第１の支持端部と前記第２の支持端部との間で、当該第１の支持端部と当該第２の支持端部とを直線で結ぶ接線方向に対して直交する半径方向に座屈し、前記曲げ部の前記座屈部は、前記第１の支持端部と前記第２の支持端部に対して前記接線方向に座屈する、前記座屈部と、を備え、
前記曲げ部は、長さが前記曲げ部の幅よりかなり大きく、厚さが幅よりかなり小さく、
前記第１の支持端部と前記第２の支持端部が前記第１の支持端部と前記第２の支持端部とをつなぐ前記座屈部よりも広い幅を有する、
前記曲げ部。
【請求項２】
前記座屈部を有するポリシリコンの層を備える、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項３】
金属の層を備え、導電性である、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項４】
前記第１の支持端部と前記第２の支持端部とをつなぐ前記座屈部は、幅が均一ではない、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項５】
非座屈状態にある前記曲げ部は、
第１の直線部分と、
第２の直線部分と、
前記第１の直線部分と前記第２の直線部分とをつなぐ曲線部分と、を備える、
請求項１に記載の曲げ部。
【請求項６】
座屈状態にある前記曲げ部のスチフネスは、非座屈状態にある前記曲げ部のスチフネスより少なくとも１桁小さい、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項７】
座屈状態にある前記曲げ部のスチフネスは正である、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項８】
座屈状態にある前記曲げ部のスチフネスは負である、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項９】
前記座屈部は蛇行形である、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項１０】
前記第１の支持端部と前記第２の支持端部は、当該第１の支持端部と当該第２の支持端部とを直線で結ぶ接線方向に並んでいない、請求項１に記載の曲げ部。
【請求項１１】
前記曲げ部は更に、導電性である金属の層を備え、前記金属層と前記ポリシリコン層はオフセットされている、請求項２に記載の曲げ部。
【請求項１２】
前記曲げ部は更に、導電性である金属の層を備え、前記金属層及び前記ポリシリコン層は、前記座屈部の少なくとも一部分において分割されている、請求項２に記載の曲げ部。
【請求項１３】
酸化シリコンの層を更に備え、前記金属層は前記曲げ部の長さ方向全体をカバーし、前記酸化シリコン層は、前記第１の支持端部と、前記第２の支持端部と、前記第１の支持端部及び前記第２の支持端部とつながれた、前記座屈部の端部のみと、をカバーする、請求項３に記載の曲げ部。
【請求項１４】
第１のフレームと第２のフレームとをつなぐ複数の曲げ部を備える曲げ部アレイを備えるステージであって、
前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは実質的に一平面上にあり、
前記曲げ部アレイは、前記複数の曲げ部が座屈する前には、実質的に前記平面上にあり、
前記曲げ部アレイは、前記複数の曲げ部が座屈した後は、実質的に前記平面から外に曲がり、
前記複数の曲げ部は、複数の座屈部によってつながれた複数の第１の支持端部と複数の第２の支持端部を備え、
前記複数の第１の支持端部と前記複数の第２の支持端部は、前記複数の座屈部よりも広い幅を有し、
前記複数の曲げ部の前記複数の座屈部は、前記第１の支持端部と前記第２の支持端部との間で、当該第１の支持端部と当該第２の支持端部とを直線で結ぶ接線方向に対して直交する半径方向に座屈し、
前記複数の曲げ部の前記複数の座屈部は、前記第１の支持端部と前記第２の支持端部に対して前記接線方向に座屈する、
ステージ。
【請求項１５】
前記複数の曲げ部のそれぞれは、長さが幅よりかなり大きい、請求項１４に記載のステージ。
【請求項１６】
前記複数の曲げ部のそれぞれは導電性である、請求項１４に記載のステージ。
【請求項１７】
前記曲げ部アレイは、少なくとも１つの自由度においてスチフネスが低い、請求項１４に記載のステージ。
【請求項１８】
前記複数の曲げ部のそれぞれは、少なくとも２つの層状材料を含み、前記層状材料のうちの少なくとも１つは金属である、請求項１４に記載のステージ。
【請求項１９】
前記曲げ部アレイの移動を制限することにより、前記座屈した複数の曲げ部の破損を防ぐように構成された移動制限器を更に備える、請求項１４に記載のステージ。
【請求項２０】
曲げ部を作動させるための方法であって、
長さが前記曲げ部の幅及び厚さよりかなり大きい曲げ部を設けるステップを含み、
前記曲げ部を作動させるための前記方法は、
前記曲げ部を、前記曲げ部が座屈するまで変位させるステップと、
前記曲げ部を座屈状態で維持するステップと、を含み、
座屈部によって第１のフレームと第２のフレームに接続された第１の支持端部と第２の支持端部は、前記第１の支持端部と前記第２の支持端部とをつなぐ前記座屈部よりも広い幅を有し、
前記曲げ部の前記座屈部は、座屈状態においては前記第１の支持端部と前記第２の支持端部との間で、当該第１の支持端部と当該第２の支持端部とを直線で結ぶ接線方向に対して直交する半径方向に座屈し、前記曲げ部の前記座屈部は、前記第１の支持端部と前記第２の支持端部に対して前記接線方向に座屈する、
曲げ部を作動させるための方法。
【請求項２１】
座屈状態にある前記曲げ部の破損を防ぐ為に、移動制限器を使用して前記曲げ部の移動を制限するステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的には曲げ部に関し、特に、アクチュエータや移動ステージ、例えば、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）用移動ステージなどで使用可能な低スチフネス曲げ部に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲げ部は、システムのある部分と別の部分との間で移動があるシステムにおいて使用される。移動を引き起こす為には、力が必要である。この力は、場合によっては、移動を引き起こす制御された力を提供するアクチュエータ又はモータからもたらされる。そのようなシステムでは、曲げ部は、通常、システムの可動部とシステムの固定部とをつなぐことに使用される。曲げ部は、そのスチフネスを十分小さくして、所望の方向の移動を妨げないように設計されなければならない。特に、アクチュエータ又はモータに対する力の要求を小さくする為には、曲げ部の移動方向のスチフネスを可能な限り小さくしなければならない。
【０００３】
低スチフネス曲げ部の設計においては、通常、曲げ部の曲げ方向の断面が可能な限り小さくなるように設計され、長さは可能な限り長くなるように設計される。しかしながら、従来の曲げ部の寸法設計には制約がある。システムによっては、これらの寸法は、製造上の制約によって制限される。例えば、金属を打ち抜いて作る曲げ部は、取り扱いや製造性に影響を及ぼさずに薄くしたり長くしたりすることには限界がある。又、システムによっては、曲げ部の断面を可能な限り小さくしようとすることは、他のシステム要件と対立する。例えば、曲げ部が電気を通すように設計される場合は、曲げ部の断面を非常に小さくすると抵抗が大きくなり、これによって電力が浪費され、十分な電流が曲げ部を流れた場合に故障につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、背景技術の課題を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様々な実施形態によれば、新規な曲げ部が開示されており、この曲げ部は、第１のフレームにつながれる第１の支持端部と、第２のフレームにつながれる第２の支持端部と、第１の支持端部と第２の支持端部とをつなぐ座屈部と、を含む。従来の設計の曲げ部は、座屈しないようになっている。これは、座屈が、強い圧縮応力がかかったときに構造部材が突然破損することにつながる為である。この破損が起こるのは、座屈によってスチフネスが劇的に減少する為である。これに対し、本明細書に開示の曲げ部は、破損することなく座屈状態で動作することにより、この座屈作用を利用して、曲げ部のスチフネスが、通常状態で動作する場合よりも桁違いに軟らかいことを可能にする。
【０００６】
本開示技術の一実施形態では、曲げ部は、第１の直線部分と、第２の直線部分と、第１の直線部分と第２の直線部分とをつなぐ座屈部と、を含む。この実施形態の一実施態様では、曲げ部は、最適な機械的特性（例えば、向上した可撓性）を与えるポリシリコン層と、最適な電気的特性（例えば、向上した導電性）を与える金属層と、から構成される。この実施形態の別の実施態様では、座屈状態の曲げ部のスチフネスは、非座屈状態の曲げ部のスチフネスより少なくとも１桁小さい。
【０００７】
本開示技術の別の実施形態では、ステージが、第１のフレームと第２のフレームとをつなぐ複数の曲げ部を含む曲げ部アレイを含み、第１のフレーム及び第２のフレームは実質的に一平面上にあり、曲げ部アレイは、複数の曲げ部が座屈する前には、実質的にその平面上にあり、曲げ部アレイは、複数の曲げ部が座屈した後は、実質的にその平面から外に曲がる。一実施形態では、移動制限器が、曲げ部アレイの移動を制限することにより、座屈した複数の曲げ部の破損を防ぐ。
【０００８】
本開示技術の別の実施形態では、一方法が、長さが幅及び厚さよりかなり大きい曲げ部を設けるステップと、曲げ部を、座屈するまで変位させるステップと、通常動作時に曲げ部を座屈状態で維持するステップと、を含む。一実施形態では、この方法は更に、座屈状態にある曲げ部の破損を防ぐ為に、移動制限器を使用して曲げ部の移動を制限するステップを含む。
【０００９】
以下の詳細説明を、様々な実施形態による特徴を図で例示した添付図面と併せて参照することにより、本開示の他の特徴及び態様が明らかになるであろう。本概要は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００１０】
本開示技術を、１つ以上の様々な実施形態に従って、以下の図面を参照して詳細に説明する。これらの図面は、例示のみを目的として与えられており、本開示技術の典型的又は例示的な実施形態を描いているに過ぎない。これらの図面は、本開示技術に対する読み手の理解を促進する為に与えられており、本開示技術の広さ、範囲、又は利用可能性を限定するものと見なされるべきではない。なお、図示を明確且つ容易にする為に、これらの図面の縮尺は必ずしも正確ではない。
【００１１】
これらの図面は、網羅的であること、又は、本発明を、開示された厳密な形態に限定することを意図していない。当然のことながら、本発明は、修正又は改変を伴って実施されてよく、本開示技術は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示技術による曲げ部の一例示的実施形態の平面図である。
【図２Ａ】製造後の図１の曲げ部の端面図である。
【図２Ｂ】座屈状態の図１の曲げ部の端面図である。
【図３】本開示技術による曲げ部の一例示的実施形態の力対変位量のプロットである。
【図４Ａ】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図４Ｂ】製造後の図４Ａの曲げ部の３次元斜視図である。
【図４Ｃ】座屈状態の図４Ａの曲げ部の３次元斜視図である。
【図５】図４Ａの曲げ部の力対変位量のプロットである。
【図６】座屈状態の図４Ａの曲げ部の付勢された力対付勢された軸方向変位量のプロットである。
【図７】座屈状態の図４Ａの曲げ部の接線方向力対接線方向変位量のプロットである。
【図８】本開示技術による曲げ部のアレイを使用するステージの一例示的実施形態の平面図である。
【図９】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１０】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１１】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１２】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１３】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１４】本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態の平面図である。
【図１５】本開示技術による可変幅の曲げ部の一例示的実施形態の平面図である。
【図１６】本開示技術の様々な実施形態による、様々な曲げ部設計の性能を示す正規化された力対正規化された変位量のプロットである。
【図１７Ａ】本開示技術による、製造後のオフセット層曲げ部の一例示的実施形態の上面図である。
【図１７Ｂ】製造後の図１７Ａのオフセット層曲げ部の下面図である。
【図１７Ｃ】座屈状態の図１７Ａのオフセット層曲げ部の３次元斜視図である。
【図１８Ａ】本開示技術による、製造後の、根元が分割された曲げ部の一例示的実施形態の平面図である。
【図１８Ｂ】製造後の図１８Ａの、根元が分割された曲げ部の平面図である。
【図１８Ｃ】座屈状態の図１８Ａの、根元が分割された曲げ部の３次元斜視図である。
【図１９Ａ】本開示技術による、層の長さが異なる曲げ部の一例示的実施形態の平面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａの曲げ部の３次元斜視図である。
【図２０】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能な櫛歯アクチュエータの櫛歯の平面図である。
【図２１Ａ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能な櫛歯アクチュエータの平面図である。
【図２１Ｂ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能な櫛歯アクチュエータの平面図である。
【図２２Ａ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能なアクチュエータの平面図である。
【図２２Ｂ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能なアクチュエータの断面図である。
【図２２Ｃ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能なアクチュエータの平面図である。
【図２２Ｄ】本開示技術の実施形態による、本開示の曲げ部を使用することが可能なアクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示技術の様々な実施形態によれば、新規な曲げ部が開示され、この曲げ部は、第１のフレームにつながれる第１の端部と、第２のフレームにつながれる第２の端部と、第１の端部と第２の端部とをつなぐ座屈部と、を含む。本開示の曲げ部は、破損することなく座屈状態で動作することにより、曲げ部のスチフネスが、通常状態で動作する場合よりも桁違いに軟らかいことが可能である。曲げ部は、アクチュエータや移動ステージ、例えば、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）用移動ステージなどで使用可能である。一特定実施形態では、曲げ部は、カメラパッケージのイメージセンサを移動させるＭＥＭＳアクチュエータにおいて実施されてよい。
【００１４】
以下で説明する様々な実施形態では、曲げ部の座屈部（即ち、可撓部分）は、可撓部分の曲げ方向の断面（即ち、厚さ及び幅）が小さくなるように、且つ、長さが比較的長くなるように、可撓であるように設計される。例えば、実施形態では、可撓部は、幅が１０マイクロメートルから３０マイクロメートル、厚さが１マイクロメートルから３マイクロメートル、長さが５００マイクロメートルから８００マイクロメートルであってよい。一特定実施形態では、可撓部は、幅が２５マイクロメートル、厚さが１．５マイクロメートル、長さが６００マイクロメートルである。更に、曲げ部は、幾何学的制約に適合し、変形した曲げ部のスチフネス及び応力を最小限に抑えるように設計されてよい。
【００１５】
実施形態では、曲げ部は、ＭＥＭＳ技術により、フォトリソグラフィを使用して曲げ部の設計をパターン化し、酸化物でコーティングされたシリコンウエハ上に堆積されたポリシリコン層にエッチングすることによって製造されてよい。別の実施形態では、曲げ部は、様々な工程により製造されてよく、例えば、打ち抜き、エッチング、レーザ切断、機械加工、３次元印刷、水ジェット切断等のような工程により製造されてよい。曲げ部を形成する為に様々な材料が使用されてよく、例えば、金属、プラスチック、ポリシリコンなどの材料が使用されてよい。実施態様では、曲げ部は、これらの材料からなる１つの層、又は２つの層、又は３つの層を含んでよい。一実施形態では、ポリシリコン層及び金属層から曲げ部が形成され、ポリシリコン層は可撓性及び信頼性を向上させ、金属層は導電性を向上させる。後で詳述する別の実施形態では、曲げ部は、導電性や可撓性などの所望の特性を達成する為に、可変幅、スプリット層、オフセット層、又はこれらの何らかの組み合わせを有してよい。当業者であれば理解されるように、曲げ部の所望の特性を達成する為に、材料の他の組み合わせが使用されてもよい。
【００１６】
図１は、一実施形態による曲げ部の一例１００の平面図である。図示されるように、曲げ部１００は、第１の支持端部１１１と、第２の支持端部１１２と、支持端部１１１と支持端部１１２とをつなぐ可撓部分１１３と、を含む。上述のように、様々な実施形態では、可撓部分１１３は、部分１１３の曲げ方向の断面（即ち、厚さ及び幅）が小さく、且つ、長さが比較的長いように、可撓であるように設計される。図２Ａ及び図２Ｂは、曲げ部１００の端面図を示す。図２Ａは、製造後の座屈前状態の曲げ部１００を示す。図２Ｂは、座屈状態の曲げ部１００を示す。図２Ｂで示される一実施形態では、曲げ部１００が座屈状態に移行するのは、支持端部１１２を支持端部１１１に向かって変位させた後であり、これによって、可撓部分１１３は上方又は下方に座屈する。例示的曲げ部１００は、厚さが幅より小さい為、図２Ｂに示されるように、上方又は下方に座屈する。曲げ部の厚さが幅より大きな別の実施形態では、可撓部分は横方向に座屈することが可能である。
【００１７】
図３は、本開示技術による曲げ部の一例示的実施形態の力対変位量のプロットである。図示されるように、座屈前の過程又は状態では、変位量の変化を力の変化で割ることによって計算される曲げ部のスチフネスが比較的高い。曲げ部が座屈すると、曲げ部は座屈後過程に入り、このとき、曲げ部のスチフネスは劇的に小さくなる。座屈後過程で動作することにより、曲げ部のスチフネスは劇的に小さくなる。従って、本開示技術の様々な実施形態では、曲げ部は、（例えば、図２Ａで示されるような）座屈前又は製造後の過程ではなく、（例えば、図２Ｂに示されるような）座屈後過程で動作する。曲げ部の破損を防ぐ為に、様々な実施形態では、曲げ部の移動量を制限する移動制限器が、曲げ部を含むシステム（例えば、アクチュエータ）に含まれてよい。
【００１８】
図４Ａは、本開示技術による曲げ部の別の例２００の平面図である。図示されるように、曲げ部２００は、第１の支持端部２１１と、第２の支持端部２１２と、第１の支持端部２１１と第２の支持端部２１２とをつなぐ可撓部分２１３と、を含む。曲げ部１００と同様に、曲げ部２００は、支持端部２１１と支持端部２１２との間で半径方向に座屈し、座屈後過程においてはスチフネスが低い。更に、曲げ部２００は、支持端部２１１及び２１２の接線方向のスチフネスが低いように設計されている。具体的には、曲げ部２００は、「Ｖ」字形の設計であって、２つの長い直線部分２４２と、直線部分２４２と支持端部２１１−２１２とをつなぐ曲線部分２４１と、直線部分２４２同士をつなぐ曲線部分２４３と、を含む。
【００１９】
様々な実施形態では、曲線部分２４１−２４２の曲率、「Ｖ」の角度、及び直線部分２４２の長さは、幾何学的制約に適合し、変形した曲げ部のスチフネス及び応力を最小限に抑えるように設計される。例えば、一特定実施形態では、「Ｖ」字形の角度は３５度であってよく、湾曲２４１及び２４３の半径は５０マイクロメートルであってよく、直線部分２４２の長さは６５０マイクロメートルであってよく、支持端部２１１と支持端部２１２との間の離隔距離は７００マイクロメートルであってよい。
【００２０】
図４Ｂ及び図４Ｃは、曲げ部２００の３次元斜視図を示す。図４Ｂは、製造されたとおりの曲げ部２００を示す。図４Ｃは、座屈状態の曲げ部２００を示す。図４Ｃで示される一実施形態では、曲げ部２００が座屈状態に移行するのは、支持端部２１２を支持端部２１１に向かって変位させた後であり、これによって、可撓部分２１３は３次元方向に座屈する。例示的曲げ部２００は、厚さが幅より小さい為、且つ、「Ｖ」字形の幾何学的設計である為、３次元方向に座屈する。この為、座屈した曲げ部は、確実に、支持端部２１１と支持端部２１２との間で、半径方向及び接線方向（即ち、図４Ｂ及び４Ｃに示されたｘ方向及びｙ方向）の両方で、スチフネスが非常に小さくなる。
【００２１】
図５は、有限要素解析により計算された、曲げ部２００の付勢された力対付勢された変位量のプロットである。図示されるように、可動支持端部２１２の軸方向変位量が小さい座屈前過程においては、変位量の変化を力の変化で割ることによって計算される曲げ部２００のスチフネスが比較的高い。この座屈前過程は、軸方向変位量がゼロの場合と、軸方向変位量が約０．０５ｍｍの場合との間にあり、図４Ｂに示された形状に対応する。曲げ部２００が座屈すると、曲げ部のスチフネスは劇的に小さくなる。この座屈後過程は、軸方向変位量が約０．１５ｍｍを超えており、図４Ｃに示された形状に対応する。この実施形態では、軸方向変位量が約０．０５ｍｍの場合と約０．１５ｍｍの場合との間に、座屈前過程と座屈後過程との間の漸進的移行過程がある。座屈後過程で動作することにより、曲げ部のスチフネスは劇的に小さくなる。図５で示されるように、座屈後過程では、曲げ部のスチフネスは、座屈前過程よりも桁違いに小さくなりうる。従って、本開示技術の様々な実施形態では、曲げ部は、（例えば、図３Ｂで示されるような）座屈前又は製造後の過程ではなく、（例えば、図３Ｃに示されるような）座屈後過程で動作する。
【００２２】
図６は、座屈状態の曲げ部２００の付勢された力対付勢された変位量のプロットである。図示されるように、可動支持端部２１２を固定支持端部２１１に向かって３００マイクロメートル変位させることにより、曲げ部２００はあらかじめ軸方向に変形される。付勢位置に向かう軸方向変位量に対応する力の変化が図示されている。付勢位置への１５０マイクロメートルの変位を引き起こすのに必要な力は、０．９マイクロニュートン未満である。実施形態では、付勢された力対付勢された変位量は、非線形且つ非対称である場合がある。しかしながら、様々な実施形態では曲げ部はシステムのスチフネスより軟らかい為、曲げ部２００がシステムにもたらしうる非線形性は無視できる。
【００２３】
上述のように、可動支持端部２１３を固定支持端部２１２に向かって（例えば、３００マイクロメートル）変位させることにより、曲げ部２００はあらかじめ付勢位置に向かって軸方向に変形される。その後、接線方向変位量に対応する接線方向力が測定され、図７に示されるようにプロットされてよい。図示されるように、１５０マイクロメートルの接線方向変位を引き起こすのに必要な力は、２．５マイクロニュートン未満である。この力は、±０．１２マイクロメートルの範囲内では線形であり、この範囲の外側では曲がり始める。しかしながら、様々な実施形態では曲げ部は非常に軟らかい為、曲げ部２００がシステムにもたらしうる非線形性は無視できる。様々な実施形態では、完全な曲げ部システムを設計する為に、図６及び図７のプロットが使用されてよい。
【００２４】
図８は、本開示技術による曲げ部のアレイを使用するステージの一例示的実施形態の平面図である。図示されるように、ステージは、固定された棒又は支持端部３１２に、曲げ部アレイ３１３によってつながれた可動プラットフォーム３１１を含む。この実施形態では、曲げ部アレイ３１３のそれぞれの曲げ部ごとに、第１の支持端部は、ステージの可動プラットフォーム３１１の一部であり、第２の支持端部は、一方の固定棒３１２に直接つながっており、第１の支持端部（可動プラットフォーム３１１）と第２の支持端部（固定棒３１２）は可撓部分によってつながっている。図８で示された様々な実施形態では、曲げ部アレイ３１３の各曲げ部がそれぞれの全移動範囲内で座屈後過程に入るように、両固定棒３１２を互いに向かって（例えば、図示されたｙ方向に）押すことにより、２次元移動における低スチフネスが達成されてよい。これらの実施形態では、曲げ部アレイ３１３によって印加される力は、プラットフォーム３１１に印加される正味力がゼロになるように、両側で釣り合うことが可能である。
【００２５】
様々な実施形態では、ステージ、及び／又はステージを含むシステムは、可動プラットフォーム３１１、及びこれに対応して、曲げ部の水平移動及び垂直移動を制限する移動制限器を含んでよい。例えば、図８では、システムは、垂直なｙ方向の移動を制限する移動制限器３８１と、水平なｘ方向の移動を制限する移動制限器３８２とを含む。図示されるように、移動制限器３８１は、固定棒３１２に組み込まれることによって、曲げ部３１３の第１の支持端部が第２の支持端部に対して移動しすぎないようにする。移動制限器３８２は、固定棒又は支持端部３１２に対して、可動プラットフォーム３１１が水平方向に変位しすぎないようにする。従って、移動制限器３８１−３８２は、ｘ−ｙ平面内で変位しすぎることによる曲げ部３１３の座屈部分の破損を防ぐことが可能である。
【００２６】
別の実施形態では、曲げ部３１３は、可動プラットフォーム３１１から固定端部３１２へ電流を通すことが可能である。これらの実施形態では、曲げ部３１３は、ステージの電気部品（例えば、イメージセンサ）まで電流を通すことが可能である。例えば、可動プラットフォーム３１１の電気部品及び固定端部３１２の回路基板に電気パッドを接触させてよい。この例では、曲げ部の各支持端部を、それぞれ電気パッドに接触させてよい。これらの実施形態の実施態様では、曲げ部３１３は、低抵抗で電流を通し、ステージを移動させるモータ（図示せず）に対する力の要求が増えないように、可能な限り軟らかいように設計されている。
【００２７】
図９は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態４００の平面図である。図示されるように、曲げ部４００は、第１の支持端部４１１と、第２の支持端部４１２と、支持端部４１１と支持端部４１２とをつなぐ可撓部分と、を含む。曲げ部４００は、可撓部分を有する「Ｓ」字形の設計であり、可撓部分は、長い直線部分４４２と、直線部分４４２と支持端部４１１−４１２とをつなぐ曲線部分４４１と、直線部分４４２同士をつなぐ曲線部分４４３と、を含む。様々な実施形態では、曲線部分４４１及び４４３の曲率、直線部分４４２間の角度、及び直線部分４４２の長さは、幾何学的制約に適合し、変形した曲げ部のスチフネス及び応力を最小限に抑えるように設計される。
【００２８】
図１０は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態５００の平面図である。図示されるように、曲げ部５００は、第１の支持端部５１１と、第２の支持端部５１２と、支持端部５１１と支持端部５１２とをつなぐ可撓部分と、を含む。曲げ部５００は、可撓部分を有する蛇行形の設計であり、可撓部分は、長い直線部分５４２と、直線部分５４２と支持端部５１１−５１２とをつなぐ曲線部分５４１と、直線部分５４２同士をつなぐ曲線部分５４３と、を含む。様々な実施形態では、曲線部分５４１及び５４３の曲率、蛇行形設計の折り返し数、及び直線部分５４２の長さは、幾何学的制約に適合し、変形した曲げ部のスチフネス及び応力を最小限に抑えるように設計される。
【００２９】
図１１は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態６００の平面図である。図示されるように、曲げ部６００は、第１の支持端部６１１と、第２の支持端部６１２と、支持端部６１１と支持端部６１２とをつなぐ可撓部分と、を含む。曲げ部６００は、可撓部分を有する「Ｓ」字形の設計であり、可撓部分は、半径方向に揃えられた長い直線部分６４２と、直線部分６４２と支持端部６１１−６１２とをつなぐ曲線部分６４１と、直線部分同士をつなぐ曲線部分６４３と、を含む。
【００３０】
図１２は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態７００の平面図である。図示されるように、曲げ部７００は、第１の支持端部７１１と、第２の支持端部７１２と、支持端部７１１と支持端部７１２とをつなぐ可撓部分と、を含む。曲げ部７００では、支持端部７１１と支持端部７１２は、接線方向に並んでいない。曲げ部７００は、可撓部分を有する蛇行形の設計であり、可撓部分は、垂直方向の長い直線部分７４２と、部分７４２同士、並びに部分７４２と支持端部７１１−７１２とをつなぐ曲線部分７４３と、を含む。
【００３１】
図１３は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態８００の平面図である。図示されるように、曲げ部８００は、第１の支持端部８１１と、第２の支持端部８１２と、支持端部８１１と支持端部８１２とをつなぐ長い直線の可撓部分８４２と、を含む。曲げ部８００では、支持端部８１１と支持端部８１２は、接線方向に並んでいない。
【００３２】
図１４は、本開示技術による曲げ部の別の例示的実施形態９００の平面図である。図示されるように、曲げ部９００は、第１の支持端部９１１と、第２の支持端部９１２と、支持端部９１１と支持端部９１２とをつなぐ可撓部分と、を含む。曲げ部９００では、支持端部９１１と支持端部９１２は、接線方向に並んでいない。曲げ部９００は、可撓部分を有する蛇行形の設計であり、可撓部分は、水平方向の長い直線部分９４２と、垂直方向の長い直線部分９４４と、垂直方向部分９４４と水平方向部分９４２とをつなぐ曲線部分９４１と、垂直方向部分９４４同士をつなぐ曲線部分９４３と、水平方向部分９４２同士をつなぐ曲線部分９４５と、を含む。
【００３３】
様々な実施形態では、曲げ部の形状は、曲げ部の水平方向及び垂直方向の直線部分の数によって一般化することが可能である。例えば、垂直方向又は垂直方向に近い直線ストライプがｎ個あり、水平方向又は水平方向に近い直線ストライプがｍ個ある設計を（ｎ，ｍ）で表すとする。そのような実施態様では、曲げ部４００は（０，３）と称されてよく、曲げ部５００は（０，５）と称されてよく、曲げ部６００は（３，０）と称されてよく、曲げ部７００は（５，０）と称されてよく、曲げ部８００は（１，１）と称されてよく、曲げ部９００は（２，６）と称されてよい。
【００３４】
図１５は、本開示技術による可変幅の曲げ部の一例示的実施形態１０００の平面図である。図示されるように、曲げ部１０００は、第１の支持端部１０１１と、第２の支持端部１０１２と、支持端部１０１１と支持端部１０１２とをつなぐ可撓部分１０１３と、を含む。曲げ部１０００は、可撓部分１０１３を有する「Ｖ」字形の設計であり、可撓部分１０１３は、可変幅の長い直線部分１０４２と、直線部分１０４２と支持端部１０１１−１０１２とをつなぐ曲線部分１０４１と、直線部分１０４２同士をつなぐ曲線部分１０４３と、を含む。曲げ部１０００では、直線部分１０４２は幅が可変であり、様々な実施形態では、曲げ部のスチフネス及び他の物理特性（例えば、曲げ部の電気抵抗など）を調整できる可撓性を曲げ部の設計に与えるべく、この幅は調節可能である。なお、当業者であれば理解されるように、上述の物理特性（例えば、電気抵抗やスチフネス）を調整する為の可変幅は、（例えば、図５から図１４に示された）他の曲げ部の設計においても実施されてよい。
【００３５】
図１６は、本開示技術の様々な実施形態による、様々な曲げ部設計の性能を示す正規化された力対正規化された変位量のプロットである。図示されるように、曲げ部は、様々な座屈後動作過程において、正のスチフネス又は負のスチフネスを有してよい。
【００３６】
図１７Ａから図１７Ｃは、本開示技術による、オフセット層を含む曲げ部の一例示的実施形態１１００を示す。図１７Ａ及び図１７Ｂは、製造後の曲げ部１１００の上面図及び下面図である。図１７Ｃは、座屈状態の曲げ部１１００の３次元斜視図である。図示されるように、曲げ部１１００は、金属層１１１０と、第３の層１１３０と、金属層１１１０と第３の層１１３０との間のポリシリコン層１１２０と、を含む。実施形態では、第３の層は、酸化シリコン又は同様の材料を含んでよい。曲げ部１１００においては、金属層１１１０がポリシリコン層１１２０及び第３の層１１３０からオフセットされることにより、曲げ部１１００が図１７Ｃに示される座屈状態に入ったときの曲げ部１１００に対する応力が小さくなるという恩恵が得られる。
【００３７】
更に、曲げ部１１００は可変幅の可撓部分を含み、この可撓部分は、曲げ部の根元付近（即ち、支持端部１１１１及び１１１２と直接つながっている曲線部分）の幅が狭くなっており、中央部の幅が広くなっている。この実施形態では、支持端部１１１１及び１１１２の付近の幅が狭いことにより、座屈状態の曲げ部１１００のスチフネスが小さくなる。可撓部分の中央部の幅が広いことにより、曲げ部１１００の電気抵抗が小さくなる。
【００３８】
図１８Ａから図１８Ｃは、本開示技術による、根元が分割された曲げ部の一例示的実施形態１２００を示す。図１８Ａ及び図１８Ｂは、曲げ部１２００の上面図及び下面図である。図１８Ｃは、座屈状態の曲げ部１２００の３次元斜視図である。図示されるように、曲げ部１２００は、支持端部１２１１及び１２１２と直接つながる曲線部分１２５０Ａ及び１２５０Ｂ（即ち、曲げ部の根元付近）において、金属１２１０及びポリシリコン１２２０の根元が分割されている。実施形態では、第３の層１２３０及び金属層１２２０も分割されてよい。
【００３９】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、本開示技術による、層の長さが異なる曲げ部の一例示的実施形態１３００を示す。図１９Ａは曲げ部１３００の平面図であり、図１９Ｂは曲げ部１３００の３次元斜視図である。図示されるように、曲げ部１３００は、金属層１３１０と、金属層１３１０の一部を覆う酸化シリコン層１３２０と、を含む。曲げ部１３００においては金属層１３１０だけが曲げ部の長さ方向全体をカバーしており、これによって、曲げ部１３００の応力及びスチフネスが確実に小さくなる。一方、酸化シリコン層１３２０は曲げ部の端部（支持部１３１１−１３１２及び可撓部の端部）のみをカバーしており、これによって、曲げ部は確実に正しい方向に座屈する。実施形態では、層１３２０は、酸化シリコンであってよく、或いは、他の任意の、金属曲げ部１３００を所望の方向に曲げる残留応力を与えうる材料であってよい。当業者であれば理解されるように、曲げ部の各層の長さを変えることによって、曲げ部の物理特性（例えば、スチフネスや電気抵抗など）を調整することが可能である。
【００４０】
図２０から図２２は、特定実施形態による、本明細書に記載の曲げ部を使用しうる光電子デバイスを移動させるアクチュエータを示す。図２０は、実施形態による櫛歯アクチュエータにおいて実施可能な櫛歯１０の平面図を示す。櫛歯１０は、静電櫛歯であってよい。櫛歯１０は、櫛フィンガアレイ１５及び１６を含んでよく、これらは、フォトリソグラフィやエッチングなどのＭＥＭＳ工程によりシリコン上に作成されてよい。
【００４１】
図示されるように、櫛フィンガアレイ１６は、櫛フィンガ１１と、櫛フィンガ１１同士をつなぐ背骨状部分１２と、を含む。同様に、櫛フィンガアレイ１５は、櫛フィンガ１３と、櫛フィンガ１３同士をつなぐ背骨状部分１４と、を含む。櫛フィンガ１１及び１３は、指交差状に配置されてよく、これによって、櫛フィンガ１１は櫛フィンガ１３同士の間の空間１７にほぼぴったり並び、櫛フィンガ１３は櫛フィンガ１３同士の間の空間１８にほぼぴったり並ぶ。
【００４２】
櫛フィンガ１１と櫛フィンガ１３との間に電圧が印加されると、櫛フィンガアレイ１６と櫛フィンガアレイ１５は、印加された電圧の二乗に比例する静電力で、相互に引きつけ合うか反発し合う。この静電力は、静電力（又は電圧）の極性に応じて、櫛フィンガアレイ１５及び１６が互いに近づくか遠ざかる移動を引き起こしうる。更に、櫛フィンガアレイ１５及び１６が互いに対して移動する速度は、印加された静電力に依存しうる。典型的には、櫛フィンガアレイ１５と櫛フィンガアレイ１６との間の静電力によって、櫛フィンガ１１及び１３を引きつけて部分的に重なり合った状態にするか、部分的に重なり合った状態から押し出すことが可能なように、櫛歯１０が設計される。櫛フィンガアレイ１５及び１６が部分的に重なり合うと、櫛フィンガ１１の少なくとも一部分が櫛フィンガアレイ１５の空間１７内に存在し、櫛フィンガ１３の少なくとも一部分が櫛フィンガアレイ１６の空間１８内に存在する。
【００４３】
櫛フィンガの幅と深さの比は、櫛フィンガ１１及び１３が部分的に重なり合った場合に櫛フィンガ１１が櫛フィンガ１３に曲がり込まないように選択されてよい。例えば、櫛フィンガ１１及び／又は１３は、幅が約６マイクロメートルで長さが約１５０マイクロメートルであってよい。一般に、櫛フィンガ１１及び／又は１３は、幅が約１マイクロメートルから約１０マイクロメートル、長さが約２０マイクロメートルから約５００マイクロメートルであってよい。隣接する２つの櫛フィンガ１１（又は１３）の間隔から、対応する櫛フィンガ１３（又は１１）の１つ分の幅を差し引いたものによって、静電力によって部分的に重なり合った櫛フィンガ１１と櫛フィンガ１３との間の隙間の合計が設定される。場合によっては、櫛フィンガ１１と櫛フィンガ１３との間の静電力を大きくする為に、この隙間の合計を比較的小さくすることが望ましいであろう。更に、この隙間の合計は、工程のばらつきによって生じる櫛フィンガ１１及び／又は１３の幅のばらつきに十分対処できるだけの大きさであることも望ましいであろう。例えば、隙間の合計は、約５マイクロメートルから約１０マイクロメートルであってよい。
【００４４】
櫛フィンガ１１及び１３の深さは、一般に、使用される特定の製造工程によって制限されてよく、具体的には、その工程のエッチングアスペクト比によって制限されてよい。これは、最上部の櫛フィンガ１１及び１３の幅と、最下部の櫛フィンガ１１及び１３の幅とがほぼ同じであることが一般的には望ましいであろうという理由による。（櫛フィンガ１１及び１３の深さ面は、図２０には示されていないが、このページの奥に延びているか外に延びていることになっている。）例えば、櫛フィンガ１１及び１３は、深さが約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルであってよい。空間１７及び１８は、エッチングにより完全に除去されてよく、或いは他の、ＭＥＭＳ微細加工分野で知られている方法で除去されてもよい。
【００４５】
図２１Ａは、本開示の例示的実施形態による櫛歯アクチュエータの平面図を示す。図２１Ａに示されるように、図示された櫛歯アクチュエータは、櫛フィンガアレイ１５及び１６（これらのある程度の細部（例えば、背骨状部分１２及び１４）は図２０には示されているが、図２１Ａには示されていない）と、第１のフレーム片２１と、第２のフレーム片１９と、を含む。図２１Ａには詳しく示されていないが、櫛フィンガ１１及び１３は、櫛フィンガアレイ１５及び１６内で左から右に、且つ、右から左に延びている。櫛フィンガアレイ１５の背骨状部分１４は、第２のフレーム片１９に取り付けられてよく、櫛フィンガアレイ１６の背骨状部分１２は、第１のフレーム片２１に取り付けられてよい。そのように構成されている為、櫛フィンガアレイ１５及び１６が互いに引きつけ合うか反発し合って移動が発生すると、第１及び第２のフレーム片２１及び１９の（例えば、図２１Ａにおける、左から右への、又は右から左への）移動も同様に引き起こされる。
【００４６】
図２１Ｂは、本開示の例示的実施形態による櫛歯アクチュエータ２０の平面図を示す。図２１Ｂに示されるように、櫛歯アクチュエータの一実施形態２０は、ほぼ平行に並べられた１つ以上の櫛歯１０を含む。図２１Ｂの特定実施形態では、９個の櫛歯１０が示されているが、櫛歯アクチュエータ２０の様々な実施形態は、任意の数、サイズ、及び形状の櫛歯１０を含んでよい。櫛歯アクチュエータ２０は更に、第１のフレーム２２、第２のフレーム２４、及び移動制限装置２６を含む。第１のフレーム２２は、櫛歯アクチュエータ２０のこの特定の実施形態において示されている櫛歯１０の様々な長さに対応する為の階段形状を有するように図示されている。しかしながら、他の実施形態、例えば、全ての櫛歯１０の長さが均一である他の実施形態では、第１のフレーム２２の形状は、櫛歯１０の一端に取り付けられるように様々であってよい。図示された実施形態では、第１のフレーム２２の階段形状、及びこれに対応して漸減する櫛歯１０の長さにより、アクチュエータ３０のフットプリントを小さくすることが可能であり、これは、図２２Ａに示されるとおりである。櫛歯１０の長さ、形状、配置、及び構成を様々に変化させることにより、制御された力、様々なサイズのフットプリント、及び他の特性を様々な程度、方向、及び／又は精度で達成することが可能であり、このことは、当業者であれば本開示を検討することにより理解されるであろう。
【００４７】
櫛歯１０のそれぞれの細部は図２１Ｂには示されていないが、図２１Ｂに示された実施形態では、背骨状部分１２は第１のフレーム２２とつながっており、背骨状部分１４は第２のフレーム２４とつながっている。図２１Ａは、これが行われてよい１つの様式を示している。様々な実施形態では、櫛フィンガアレイ１５及び１６の背骨状部分１２及び１４を別の構成で第１及び第２のフレーム２２及び２４につなげることにより、別の目的を達成することが可能である。例えば、一実施形態では、一連の櫛歯の各櫛歯１０ごとに、背骨状部分１２が第１のフレーム２２につながっており、背骨状部分１４が第２のフレーム２４につながっている。そのような構成の結果として、櫛歯１０が並列カスケード接続され、これによって、第１及び第２のフレーム２２及び２４に最終的に印加される静電力を大きくすることが可能である。別の例示的実施形態では、櫛歯１０は、双方向移動が可能なように背中合わせで配置される。この構成では、第１の櫛歯１０については、背骨状部分１２が第１のフレーム２２とつながっており、背骨状部分１４が第２のフレーム２４とつながっている。これに対し、第２の櫛歯１０については、背骨状部分１２が第２のフレーム２４とつながっており、背骨状部分１４が第１のフレーム２２とつながっている。そのような構成の結果として、櫛歯１０が背中合わせに配置され、これによって双方向移動が可能になる。
【００４８】
更に、櫛歯アクチュエータ２０に関しては、櫛歯の背骨状部分１２及び１４、並びに第１及び第２のフレーム２２及び２４は、様々な場合において、印加される範囲の静電力に対して十分に剛直であって可撓ではないような幅及び深さで設計されてよい。例えば、背骨状部分１２及び１４は、幅が約２０マイクロメートルから約１００マイクロメートル、深さが約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルであってよく、第１及び第２のフレーム２２及び２４は、幅が約５０マイクロメートルより大きく、深さが約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルであってよい。
【００４９】
上述のように、櫛歯アクチュエータの一実施形態２０は又、移動制限装置２６を含み、移動制限装置２６は、櫛フィンガアレイ１５及び１６の移動を、櫛フィンガ１１及び１３の長さ方向にほぼ平行に（例えば、図２１Ｂにおいて左から右に）なるように制限する。本開示の一例示的実施態様では、移動制限器２６は、図２１Ｂに示されたような、二重平行曲げ部移動制限器である。二重平行曲げ部移動制限器は、移動をほぼ直線的にすることが可能であるが、弓状移動と呼ばれる横振れがわずかに発生する可能性がある。しかしながら、櫛フィンガ１１の一方の側の隙間と、櫛フィンガ１１の他方の側の隙間とは等しくならなくてよく、このことは、二重平行曲げ部移動制限器の弓状移動のような作用を修正する為の設計において有利に利用されてよい。
【００５０】
図２１Ｂに示された櫛歯アクチュエータ２０の実施形態を再度参照すると、移動制限器２６は二重平行曲げ部である。しかしながら、移動制限器２６は、第１のフレーム２２及び第２のフレーム２４の移動を制限するように働く他の構造を含んでもよい。図示された実施形態における各移動制限器２６は、移動制限器２６のそれぞれの端部に薄い部分２５及び２７を含む。薄い部分２５及び２７は、第２のフレーム２４に対する第１のフレーム２２の平行移動があったときに曲がることが可能である。寸法に関しては、移動制限器２６の厚い部分は、例えば、幅が約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルであってよく、薄い部分２５及び２７は、幅が約１マイクロメートルから約１０マイクロメートルであってよい。様々な実施形態では、櫛フィンガアレイ１５及び１６の移動を制御又は制限する為に、必要に応じて、任意の数及びタイプの移動制限装置２６が使用されてよい。移動を制限することにより、アクチュエータ３０がプラットフォーム４５の移動又は位置決めを行う際の全体精度を高めることが可能である。
【００５１】
図２２Ａは、本開示の例示的実施形態によるアクチュエータ３０の平面図を示す。図２２Ｂは、本開示の例示的実施形態によるアクチュエータ３０の断面図を示す。図２２Ａに示されるように、アクチュエータ３０では、１つ以上のばね要素３３によって、外側フレーム３２と内側フレーム３４とがつながっている。更に、アクチュエータ３０では、１つ以上の櫛歯アクチュエータ２０が、制御された力（例えば、電圧から生成された静電力）を外側フレーム３２と内側フレーム３４との間に印加する。アクチュエータの実施形態３０は、精密な、制御された、可変の力を内側フレーム３４と外側フレーム３２との間に（例えば、直線方向及び回転方向を含む）複数の自由度で印加することをアクチュエータ３０が可能にする為の電気的接続を有するプラットフォーム（例えば、４５）を移動させることに適しており、高度にコンパクトなフットプリントで実施可能である。更に、アクチュエータ３０は、ＭＥＭＳデバイスを利用して電力を低減することが可能である。従って、アクチュエータ３０は、（例えば、スマートフォンや他の、本明細書に記載の用途における）サイズ、電力、コスト、及び性能パラメータの制約を受ける光学画像安定化及び自動焦点の用途に対して、従来のソリューションを超える複数の利点を提供する。
【００５２】
図２１Ｂを参照して説明したように、各櫛歯アクチュエータ２０は、１つ以上の櫛歯１０を含む。ばね要素３３は、導電性であってよく、全ての移動自由度において軟らかくてよい。様々な実施形態では、ばね要素３３は、外側フレーム３２上の電気的接点パッドから内側フレーム３４上の電気的接点パッドに電気信号を通す。例示的実施形態では、ばね要素３３は、内側フレーム３４から、一方向、又は二方向、又は三方向、又は四方向全てに出ている。
【００５３】
一実施形態では、アクチュエータ３０は、例えばシリコンのフォトリソグラフィやエッチングのようなＭＥＭＳ工程により作られる。一実施形態では、アクチュエータは、平面内を±１５０マイクロメートル移動し、ばね要素３３は、（例えば、様々なばね要素３３に、別々の電気信号を通すことが可能なように）互いに接触することなく、この移動範囲を許容するように設計されている。例えば、ばね要素３３は、厚さが１マイクロメートルから５マイクロメートルであり、幅が約２マイクロメートルから約２０マイクロメートルであり、約１５０マイクロメートルから約１０００マイクロメートル×約１５０マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの平面内を移動する、Ｓ字形の曲げ部であってよい。
【００５４】
ばね要素３３は、低い抵抗で電気を十分に通すように、例えば、高濃度にドープされたポリシリコン、シリコン、金属（例えば、アルミニウム）、これらの組み合わせ、又は他の導電材料、合金などを含んでよい。例えば、ばね要素３３は、ポリシリコンで作られ、アルミニウム、ニッケル、及び金からなる約２０００オングストローム厚の金属スタックでコーティングされてよい。一実施形態では、外側フレーム３２と内側フレーム３４との間の移動を制御する為に、一部のばね要素３３と他のばね要素３３との設計が異なる。例えば、４個から８個（又は他の個数）のばね要素３３の素子厚さが約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルであってよい。そのような厚さにより、内側フレーム３４に対する外側フレーム３２の面外への移動をいくぶん制限することが可能である。
【００５５】
別の実施形態では、アクチュエータ３０は中央アンカー３６を含み、１つ以上の櫛歯２０が、制御された力を、内側フレーム３４と中央アンカー３６との間に印加する。この実施形態では、第１のフレーム２２は、中央アンカー３６とつながっているか、中央アンカー３６と一体化された部品である。１つ以上の櫛歯アクチュエータ２０は、別の形式で中央アンカー３６とつなげられてもよく、中央アンカー３６は、外側フレーム３２に対しては機械的に固定されてよい。一例では、第２のフレーム２４は、曲げ部３５を介して内側フレーム３４とつながっており、曲げ部３５は、移動方向のうちの各櫛歯アクチュエータの方向には比較的堅く、直交方向には比較的軟らかい。これによって、外側フレーム３２に対する内側フレーム３４の制御された移動、従って、より精密な位置決めを可能にすることができる。
【００５６】
外側フレーム３２は、アクチュエータ３０の実施態様によっては、アクチュエータ３０の外周を連続的に囲んでおらず、２つ、３つ、又はそれ以上のピースに分かれている。例えば、図２２Ｃ及び図２２Ｄは、本開示の例示的実施形態によるアクチュエータ３０の平面図及び断面図を示しており、ここでは、外側フレーム３２は２つの区間に分割されており、ばね要素３３は、２つの方向にのみ出ている。同様に、内側フレーム３４は、様々な実施形態において、連続であってよく、複数の区間に分割されていてもよい。
【００５７】
図２２Ａに示されるように、櫛歯１０が全部で４つあってよく、２つの櫛歯１０がアクチュエータ３０の面内の１つの方向にアクチュエートし、他の２つの櫛歯１０がアクチュエータ３０の平面内の直交方向にアクチュエートする。櫛歯アクチュエータ２０の他の様々な配置が可能である。そのような配置は、より多くの、又はより少ない櫛歯１０を含んでよく、より多くの、又はより少ない自由度で（例えば、三角形、五角形、六角形のフォーメーションなどで）アクチュエートしてよく、これらは、当業者であれば、本開示を検討することにより理解されるであろう。
【００５８】
一実施形態では、プラットフォーム４５は、外側フレーム３２及び中央アンカー３６とつながっている。このように、プラットフォーム４５は、外側フレーム３２を中央アンカー３６に対して固定してよい（且つ／又は、中央アンカー３６を外側フレーム３２に対して固定してよい）。そして、内側フレーム３４は、外側フレーム３２及び中央アンカー３６の両方に対して、更にはプラットフォーム４５に対して移動可能である。一実施形態では、プラットフォーム４５はシリコンプラットフォームである。プラットフォーム４５は、様々な実施形態では、光電子デバイス又はイメージセンサであり、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のイメージセンサである。
【００５９】
図２２Ｂは、アクチュエータ３０のサイズがプラットフォーム４５のサイズとほぼ同じであってよいこと、並びに、プラットフォーム４５は、外側フレーム３２及び中央アンカー３６とつながっていてよく、従って、中央アンカー３６を外側フレーム３２に対して機械的に固定してよいことを示している。一例示的実施態様では、プラットフォーム４５は、１／３．２インチの光学フォーマットを有する、オムニビジョン（Ｏｍｎｉ  Ｖｉｓｉｏｎ）社のＯＶ８８３５イメージセンサである。この実施態様では、アクチュエータ３０及びプラットフォーム４５の両方のサイズは、約６．４１ｍｍ×５．９４ｍｍであってよい。図２２Ｄに示されるように、アクチュエータ３０の一実施形態では、プラットフォーム４５はアクチュエータ３０より小さく、プラットフォーム４５は内側フレーム３４とつながっている。この特定実施形態では、外側フレーム３２は内側フレーム３４に対して固定されており、内側フレーム３４は、様々な櫛歯アクチュエータ２０によって移動する。
【００６０】
ここまで本発明の様々な実施形態を説明してきたが、当然のことながら、それらは限定ではなく例としてのみ与えられている。同様に、様々な図において本発明の例示的なアーキテクチャ構成又は他の構成が描かれているが、これは、本発明に含まれうる特徴及び機能性の理解を支援する為のものである。本発明は、説明された例示的なアーキテクチャ又は構成に限定されず、所望の特徴は、様々な代替のアーキテクチャ及び構成を使用して実施されてよい。実際のところ、本発明の所望の特徴を実施する為にどのような代替の機能的、論理的、又は物理的な分割及び構成が実施可能であるかは、当業者であれば明らかであろう。又、本明細書において記された構成モジュール名以外の多数の様々な構成モジュール名が、様々な区画に適用されてよい。更に、フロー図、動作説明、及び方法クレームに関しては、本明細書において各ステップが提示されている順序は、記載の機能性を発揮する為に、各種実施形態が、文脈が他の順序を指定しない限り、同じ順序で実施されなければならないとするものではない。
【００６１】
ここまで様々な例示的な実施形態及び実施態様に関して本発明を説明してきたが、当然のことながら、個々の実施形態のうちの１つ以上において説明された様々な特徴、態様、及び機能性は、それらの適用可能性において、それらが説明された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、単独又は様々な組み合わせの形で、本発明の他の実施形態のうちの１つ以上に適用可能であり、そのような実施形態が説明されたかどうかにかかわらず、且つ、そのような特徴が、説明された実施形態の一部として提示されたかどうかにかかわらず、適用可能である。従って、本発明の広さ及び範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
【００６２】
本文書で使用されている言葉及び語句、及びこれらのバリエーションは、特に断らない限り、限定的ではなく開放的（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）であると解釈されたい。その例として、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という言葉は、「含むが、限定ではない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）」などの意味として読み取られるべきであり、「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」という言葉は、説明対象アイテムの典型的な場合を与える為に使用され、典型的な場合を網羅又は限定する列挙を与える為には使用されず、「ａ」又は「ａｎ」という言葉は、「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」、「１つ以上の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」などの意味として読み取られるべきであり、「旧来の（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）」、「従来の（ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ）」、「通常の（ｎｏｒｍａｌ）」、「標準の（ｓｔａｎｄａｒｄ）」、「既知の（ｋｎｏｗｎ）」などの形容詞、及び同様の意味の言葉は、説明されたアイテムを、所与の時間に限定するか、所与の時点で使用可能なアイテムに限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ、現在、又は未来の任意の時点において利用可能又は既知であってよい、旧来の、又は従来の、又は通常の、又は標準的な技術を包含するものとして読み取られるべきである。同様に、本文書が、当業者にとって明らかであるか既知であるような技術を参照する場合、そのような技術は、現在、又は未来の任意の時点において当業者にとって明らかであるか既知である技術を包含する。
【００６３】
「１つ以上の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」、「少なくとも（ａｔ  ｌｅａｓｔ）」、「ただし、〜には限定されない（ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」などの、範囲を広げる語句の存在は、場合によっては、そのような範囲を広げる語句がないことが、より範囲の狭い場合が意図されているか必要とされているという意味に読み取られるべきではない。「モジュール」という語句の使用は、モジュールの一部として説明されるか、特許請求される構成要素又は機能性が全て共通パッケージとして構成されるという意味にはならない。実際のところ、モジュールの様々な構成要素のいずれか又は全てが、制御ロジックであれ、他の構成要素であれ、単一パッケージとして組み合わされても、別々に保持されてもよく、更には、複数のグルーピング又はパッケージに分散しても、複数の場所にまたがってもよい。
【００６４】
更に、本明細書において示された様々な実施形態は、例示的なブロック図、フローチャート等の図面に関して説明されている。当業者が本文書を読めば明らかになるように、説明された実施形態及びそれらの様々な変形形態は、説明された例に限定されることなく実施されてよい。例えば、ブロック図及びそれらに付随する説明は、特定のアーキテクチャ又は構成を必要とするように解釈されるべきではない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２−１】
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【図２２−２】
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