(57)【要約】【課題】外形寸法の小型化を図り超小型のプレーナ型電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】シリコン基板に、可動板２２とこの可動板２２を揺動可能に軸支する一対のトーションバー２３，２４とを一体形成し、可動板２２の一方の面に平面コイルを備え他方の面にミラーを備えたプレーナ型電磁アクチュエータチップ２１の可動板２２の法線方向に、極面にヨーク２６，２７を有する永久磁石２５を、トーションバー２３，２４の軸方向に直角で可動板に平行な外部磁界成分が発生するように配置する構成とした。【選択図】  図１
2004206043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に、平面状の可動板と該可動板を前記半導体基板に対して基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動板に磁界発生手段を設けたプレーナ型電磁アクチュエータチップと、該チップに対して外部から磁界を作用する外部磁界発生手段と、を備え、前記可動板の磁界発生手段が発生する磁界と前記外部磁界発生手段が発生する外部磁界との相互作用により前記可動板を駆動する構成のプレーナ型電磁アクチュエータであって、
前記外部磁界発生手段を、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップの可動板の法線方向に配置する構成としたことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記プレーナ型電磁アクチュエータチップと、前記外部磁界発生手段と、少なくとも２つのリード線を有する端子と、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップと前記外部磁界発生手段を位置決め固定する部材と、カバー部材と、を具備し、前記端子とカバー部材で筒状空間を形成し、該筒状空間の端子側から順に端子、外部磁界発生手段、プレーナ型電磁アクチュエータチップを配置した請求項１に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記可動板の磁界発生手段が当該可動板に敷設した平面コイルであり、前記外部磁界発生手段が１個の永久磁石であり、
該永久磁石が、前記トーションバーの軸方向に対して略直角で且つ前記可動板に対して略平行な外部磁界成分を発生する構成である請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記可動板の法線方向と平行で互いに対面する一対の側面に極面を有する構成である請求項３に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記永久磁石は、可動板側端面に溝を有する構成である請求項３又は４に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記永久磁石は、前記可動板の法線方向に貫通する貫通孔を有する構成である請求項３又は４に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項７】
前記永久磁石の極面にヨークを備える構成とした請求項３〜６のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項８】
前記ヨークの可動板側端面が、前記永久磁石の可動板側端面と同一平面に位置する構成である請求項７に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項９】
前記ヨークの可動板側端面が、前記永久磁石の可動板側端面より可動板側に突出する構成である請求項７に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１０】
前記可動板が、前記半導体基板に外側トーションバーを介して揺動可能に軸支される枠状の外側可動板と、該外側可動板の内側に前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーを介して揺動可能に軸支される内側可動板とから構成される請求項３〜９のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１１】
前記プレーナ型電磁アクチュエータチップを搭載し、かつ前記チップの平面コイルと前記端子との電気的導通を得るためのベース基板を備える請求項３〜１０のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１２】
前記可動板の磁界発生手段が当該可動板に形成した薄膜永久磁石であり、前記外部磁界発生手段が磁性金属芯に導線を巻き付けたコイル型電磁石であり、該コイル型電磁石を、前記可動板の法線方向に前記磁性金属芯が沿うよう配置する構成である請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１３】
前記コイル型電磁石の磁性金属芯は、可動板側端面に溝を有する構成である請求項１２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１４】
前記コイル型電磁石の磁性金属芯は、前記可動板の法線方向に貫通する貫通孔を有する構成である請求項１２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項１５】
前記可動板の少なくとも一方の面にミラーを有する構成である請求項１〜１４のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーナ型電磁アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレーナ型電磁アクチェエータは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理として、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁界とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力が生じるものや、永久磁石とコイルによって発生する電磁力によって動作するものがあり、小型のプレーナ型電磁アクチュエータチップとして、半導体を使用したものが提案されている。
【０００３】
前者の原理を用いた従来のプレーナ型電磁アクチュエータとして、例えば図１５に示すような構成のものがある。
図１５は、このプレーナ型電磁アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【０００４】
シリコン基板１に中抜き状態で形成された可動板２は、やはり一体形成されているトーションバー３，４により保持されている。前記可動板２の一方の面に通電により磁界を発生する平面コイル（不図示）を敷設し、もう一方の面にはその全面にミラー（不図示）が設けてある。前記シリコン基板１のトーションバー３，４の軸方向と直角方向に磁界を作用させる一対の永久磁石５，６と、ヨーク７を設け、前記シリコン基板１と共にベース基板８に固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
次に動作を説明する。
前記平面コイルに電流を印加すると、前記永久磁石５，６により作用している磁界に関連して電磁力が発生して、前記トーションバー３，４を軸として前記可動板２が回動動作する。電流値に比例して回転力が発生して前記ミラーにより反射するレーザー光を偏向走査する。
【０００６】
後者の原理を用いた従来のプレーナ型電磁アクチュエータとしては、例えば図１６に示すような構成のものがある。尚、図１３と同一要素には同一符号を付してある。
【０００７】
図１６はこのプレーナ型電磁アクチュエータの構成を示す斜視図である。
シリコン基板１に中抜き状態で形成された可動板２は、やはり一体形成されているトーションバー３，４により保持されている。可動板２の周縁部に枠状に薄膜永久磁石９が形成されており、その内側中央部にミラー１０が形成されている。一方、可動板２の側方のシリコン基板１の上面には、電流を印加すると磁界を発生させる平面コイル１１，１２がトーションバー３，４の軸に対して相対位置に形成されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
次に動作を説明する。
前記平面コイル１１，１２に電流を印加すると、前記薄膜永久磁石９により作用している磁界に関連して電磁力が発生して、前記トーションバー３，４を軸として前記可動板２が回動動作する。電流値に比例して回転力が発生して前記ミラーより反射するレーザー光を偏向走査する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３２２２２７号公報
【特許文献２】
特開平７−１７５００５号公報（請求項３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のプレーナ型電磁アクチュエータをさらに小型化することを考えた場合、図１５のようにシリコン基板１と永久磁石５，６を同一平面上に配置する構造や、図１６のようにシリコン基板１上に可動板２と平面コイル１１，１２を形成する構造では、プレーナ型電磁アクチュエータの外形寸法を小さくするには物理的に限界がある。
【００１１】
本発明は、プレーナ型電磁アクチュエータの技術を応用して、汎用デバイス部品（例えば光通信技術に必要な可変光減衰器のアクチュエータ）として使用することに鑑み、外形寸法の小型化が可能なプレーナ型電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、半導体基板に、平面状の可動板と該可動板を前記半導体基板に対して基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動板に磁界発生手段を設けたプレーナ型電磁アクチュエータチップと、該チップに対して外部から磁界を作用する外部磁界発生手段と、を備え、前記可動板の磁界発生手段が発生する磁界と前記外部磁界発生手段が発生する外部磁界との相互作用により前記可動板を駆動する構成のプレーナ型電磁アクチュエータであって、前記外部磁界発生手段を、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップの可動板の法線方向に配置する構成とした。
【００１３】
かかる構成では、プレーナ型電磁アクチュエータチップの可動板の法線方向に沿って、プレーナ型電磁アクチュエータチップと外部磁界発生手段が並ぶので、プレーナ型電磁アクチュエータの外形寸法を小さくできるようになる。
【００１４】
この場合、請求項２のように、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップと、前記外部磁界発生手段と、少なくとも２つのリード線を有する端子と、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップと前記外部磁界発生手段を位置決め固定する部材と、カバー部材と、を具備し、前記端子とカバー部材で筒状空間を形成し、該筒状空間の端子側から順に端子、外部磁界発生手段、プレーナ型電磁アクチュエータチップを配置する構成とするとよい。
【００１５】
かかる構成では、外形寸法を小さくしてプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングができるようになる。
請求項３の発明では、前記可動板の磁界発生手段が当該可動板に敷設した平面コイルであり、前記外部磁界発生手段が１個の永久磁石であり、該永久磁石が、前記トーションバーの軸方向に対して略直角で且つ前記可動板に対して略平行な外部磁界成分を発生する構成とした。具体的には、請求項４のように、前記永久磁石は、前記可動板の法線方向と平行で互いに対面する一対の側面に極面を有する構成である。
【００１６】
かかる構成では、通電により平面コイルに磁界が発生し、平面コイルの発生する磁界と永久磁石の発生する外部磁界との相互作用により、可動板に対して通電電流に比例した回転力が生じ、この回転力とトーションバーのバネ力とが平衡する角度まで可動板が回動するようになる。
【００１７】
この場合、請求項５のように、前記永久磁石が、可動板側端面に溝を有する構成とするよい。また、請求項６のように、前記永久磁石が、前記可動板の法線方向に貫通する貫通孔を有する構成とするとよい。
【００１８】
かかる構成では、永久磁石の端面で可動板の回動動作が規制されず、可動板、言い換えればプレーナ型電磁アクチュエータチップを永久磁石に対して接近させることができ、可動板に作用する永久磁石による磁束の密度が高くなり効率を高められるようになる。
【００１９】
請求項７のように、前記永久磁石の極面にヨークを備える構成とするとよい。この場合、請求項８のように、前記ヨークの可動板側端面が、前記永久磁石の可動板側端面と同一平面に位置する構成としてもよく、請求項９のように、前記ヨークの可動板側端面が、前記永久磁石の可動板側端面より可動板側に突出する構成としてもよい。
【００２０】
かかる構成では、永久磁石の磁界が拡散するのを防止し、磁界を効率良く可動板に作用させることができるようになる。
請求項１０の発明では、前記可動板が、前記半導体基板に外側トーションバーを介して揺動可能に軸支される枠状の外側可動板と、該外側可動板の内側に前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーを介して揺動可能に軸支される内側可動板とから構成されるようにするとよい。
【００２１】
かかる構成では、外形寸法の小さい２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータが可能となる。
請求項１１のように、前記プレーナ型電磁アクチュエータチップを搭載し、かつ前記チップの平面コイルと前記端子との電気的導通を得るためのベース基板を備える構成とするとよい。
【００２２】
請求項１２の発明では、前記可動板の磁界発生手段が当該可動板に形成した薄膜永久磁石であり、前記外部磁界発生手段が磁性金属芯に導線を巻き付けたコイル型電磁石であり、該コイル型電磁石を、前記可動板の法線方向に前記磁性金属芯が沿うよう配置する構成とした。
【００２３】
かかる構成では、コイル型電磁石はプレーナ型電磁アクチュエータチップの可動板面と垂直方向に外部磁界を発生させるためのもので、通電によりコイル型電磁石から発生する外部磁界と薄膜永久磁石の発生する磁界との相互作用により、可動板に対してコイル通電電流に比例した回転力が生じ、この回転力とトーションバーのバネ力とが平衡する角度まで可動板が回動するようになる。
【００２４】
この場合、請求項１３のように、前記コイル型電磁石の磁性金属芯は、可動板側端面に溝を有する構成とするとよい。また、請求項１４のように、前記コイル型電磁石の磁性金属芯は、前記可動板の法線方向に貫通する貫通孔を有する構成とするとよい。
【００２５】
請求項１５のように、前記可動板の少なくとも一方の面にミラーを有する構成とすれば、光ビームをミラーで偏向走査することが可能となり、光ビームの偏向走査装置に適用できるようなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、外部磁界発生手段として永久磁石を用いる場合の本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態を示す概略斜視図である。
【００２７】
図において、２１はプレーナ型電磁アクチュエータチップである。２２は可動板であり、２３，２４は可動板２２を保持しているトーションバーである。可動板２２の一方の面（図１で背面側）には通電により磁界を発生する磁界発生手段としての平面コイル（不図示）が敷設されており、もう一方の面（図１で手前側）にはその全面にミラー（不図示）が設けられている。可動板２２及びトーションバー２３，２４はシリコン基板に一体形成されており、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１を構成している。２５は外部磁界発生手段としての永久磁石で、２６，２７は永久磁石２５の両極面に接合されているヨークである。永久磁石２５は、その磁界方向がトーションバー２３，２４の軸方向と直角になるように、かつプレーナ型電磁アクチュエータチップ２１と略平行になるように配置する。即ち、永久磁石２５は、可動板２２の法線方向と平行で互いに対面する一対の側面（図中の上下方向）に極面を有するよう配置される。更に、可動板２２が必要角度まで回動した際でも接触しない直近に永久磁石２５を設置する。今回の実施の形態においては、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１と永久磁石２５の間隔は０．１ｍｍとした。
【００２８】
この状態で平面コイルに電流を印加すると、平面コイルの発生する磁界と永久磁石２５の磁界との相互作用によりローレンツ力が発生して可動板２２に前記印加電流に比例した回転力が発生し、トーションバー２３，２４のバネ力と回転力が平衡する角度まで、可動板２２がトーションバー２３，２４を軸として回動する。
【００２９】
可動板２２を効率よく動作させるために、永久磁石２５による磁束密度はより高い方が望ましい。
図２は永久磁石とヨークで構成される磁気回路を示す説明図である。
【００３０】
（Ａ）は永久磁石２５のみの場合で、図のような磁界状態となり磁束密度が粗く湾曲している。（Ｂ）は永久磁石２５の両極にヨーク２６，２７を設けた図で永久磁石２５とヨーク２６，２７の端面は同一平面である。この場合、図のような磁界状態となり磁束密度が細かくなり、方向も平行に近くなり効率が上がる。（Ｃ）は永久磁石２５の端面よりヨーク２６，２７が突出した状態である。この場合の磁界は図のように平行になり、磁束密度も最密となり、効率は更に良くなる。設計的には（Ｃ）の形態が望ましいが、この場合互いのヨーク２６，２７間にチップ２１を配置する必要があり磁気回路が大型化してしまうため、今回の実施形態においては（Ｂ）の形態を採用している。
【００３１】
本実施形態のように、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１と永久磁石２５を、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１の可動板２２の法線方向に沿って縦型に配置する構成としたことにより、チップと永久磁石を平面状に配置する従来の構成と比べて外形寸法を小型化することが実現でき、また、永久磁石を一対２個から１個にすることでコストを下げることを実現している。
【００３２】
図３は、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１と平面コイル通電のためのベース基板との取付けた状態を示す斜視図である。
図３において、３０がベース基板である。ベース基板３０には略リング状に形成したチップ搭載部両側の突起部に、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１の永久磁石側の面に形成された平面コイルと後述する端子４５との電気的導通を得るためのパターン３１が形成されている。プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１はシリコン基板製のため、外部から直接電気的導通を得ることが困難である。そこで、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１をベース基板３０に搭載して接合させて、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１に設けた平面コイル（不図示）の引出し線端部の端子パターンとベース基板３０上の端子パターン３１の間をワイヤー３２により電気的に接続する。外部からの電気的導通は、端子パターン３１と端子４５との間を、例えばリード線のはんだ付けにより行う。
【００３３】
図４は、第１実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングの例を示す斜視図である。
図において、４１は、図３に示すようにベース基板３０と接合した状態のプレーナ型電磁アクチュエータチップで、４２はヨークと永久磁石を図２の（Ｂ）の状態で一体化した外部磁界発生部である。４３はプレーナ型電磁アクチュエータチップ４１と外部磁界発生部４２を位置精度よく設置させるための位置決め固定部材である。４４，４４は内部を保護するためのカバー部材で、４５は外部から平面コイルに電流を供給するためのリード線を有する前述の端子である。プレーナ型電磁アクチュエータチップ４１の基板３０の端子パターン３１（図３参照）と端子４５のリード線を、例えば導電性ワイヤー（不図示）のはんだ付けにより接続する。固定部材４３、カバー部材４４，４４、端子４５の材質は非磁性材料とする。プレーナ型電磁アクチュエータチップ４１から端子４５までの部品は、例えば接着剤によりそれぞれ接合される。本実施形態では、端子パターン３１と端子４５のリード線と接続する導電性ワイヤーのはんだ付け作業性を考慮し、このはんだ付け作業後にパッケージできるように、一対の半円筒形状のカバー部材４４，４４とし、はんだ付け作業後にカバー部材４４，４４を接合する。これにより、一つのデバイス部品として完成したプレーナ型電磁アクチュエータ４６となる。本実施の形態では円筒の直径が約５ｍｍ、長さ約８ｍｍの小型化を実現している。尚、本実施形態ではパッケージ形状を円筒形としたが、その他の形状でもよい。
【００３４】
本実施形態のように、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１と永久磁石２５を、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１の可動板２２の法線方向に沿って配置する構成としたことにより、チップ２１と永久磁石２５の位置合わせが容易となり、プレーナ型電磁アクチュエータ４６のパッケージングの小型化に加えて、パッケージングの簡素化ができる利点がある。
【００３５】
例えば可変光減衰器のアクチュエータ部に本発明品を使用することを鑑みた場合、従来の可変光減衰器でアクチュエータ部の駆動にモーター等を使用しているものと比べて、小型、低コスト、省電力の可変光減衰器を得ることができる。特に断面積（外形寸法）が小さいことによって、小スペースの中に並列に可変光減衰器を多数配列することが可能となる。
【００３６】
尚、上記実施形態では、永久磁石２５のチップ（可動板）側端面を平坦状としたが図５（Ａ）のように溝２５ａを設けてもよく、同図（Ｂ）のように可動板法線方向に貫通する貫通孔２５ｂを設けるようにしてもよい。
【００３７】
かかる構成とすれば、可動板２２の外形より大きい溝２５ａや貫通孔２５ｂとすれば、磁石端面と接触せずに可動板２２を回動動作させることが可能となり、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１を永久磁石２５上に直接載置させることも可能となる。このため、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１を永久磁石２５に更に近づけることができ、磁気効率を高めることができる。また、貫通孔２５ｂを設けた場合には、プレーナ型電磁アクチュエータチップ２１の可動板２２の永久磁石２５側の面にもミラーを設け、図７に示すように受発光素子７０を配置することにより、光ビームを利用した可動板回動位置検出機構を設けることが可能となる。
【００３８】
上記の実施形態では、永久磁石を直方体形状としたが、これに限らず図６に示すような円柱形状の永久磁石２５′としてもよい。この場合も、同図（Ａ）のようにチップ側端面が平坦状でもよく、（Ｂ）、（Ｃ）のように溝２５ａ′や貫通孔２５ｂ′を設けてもよい。この場合も、図示しないが磁石側面の極面に一対のヨークを図２（Ｂ）、（Ｃ）のように接合してもよいことは言うまでもない。
【００３９】
上記の実施形態ではプレーナ型電磁アクチュエータチップが円形形状のものを示したが、図８に示すように従来同様の四角形状のプレーナ型電磁アクチュエータチップ２１′でもよい。
【００４０】
更に、図９に示すような２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータチップとしてもよい。２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータチップ５１は、枠状の外側可動板５２、内側可動板５３、外側トーションバー５４，５５及び内側トーションバー５６，５７を、半導体基板５８に一体に形成する。外側可動板５２を一対の外側トーションバー５４，５５で揺動可能に軸支し、内側可動板５３を外側トーションバー５４，５５と軸方向が直交する一対の内側トーションバー５６，５７で外側可動板５２の内側に揺動可能に軸支し、外側可動板５２及び内側可動板５３のそれぞれに平面コイル（不図示）を敷設する構成である。
【００４１】
この２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータチップ５０をパッケージする場合は、図９に示すように、永久磁石２５の極面に対して外側トーションバー５４，５５及び内側トーションバー５６，５７の各軸方向をそれぞれずらすようにプレーナ型電磁アクチュエータチップ５１を配置する。
【００４２】
こうすることにより、１つの永久磁石２５で、外側トーションバー５４，５５及び内側トーションバー５６，５７の各軸方向に対してそれぞれ直角方向の外部磁界成分を生成でき、外側及び内側可動板５２，５３を回動動作させることができる。尚、２次元駆動型プレーナ型電磁アクチュエータ５１の場合は、外側可動板５２上の平面コイルに比較して内側可動板５３の平面コイルの方が極面からの距離が遠くなるので、外部磁界の作用効率の均一化を図るために、内側可動板５３の平面コイルに作用する外部磁界成分（内側トーションバー５６，５７と直角方向の外部磁界成分）が多くなるよう永久磁石２５に対する角度を調節することが望ましい。
【００４３】
次に、本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態について説明する。
図１０は、外部磁界発生手段としてコイル型電磁石を用いる場合の本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態を示す概略斜視図である。
【００４４】
６１はプレーナ型電磁アクチェエータチップである。６２は可動板であり、６３，６４は可動板６２を保持しているトーションバーである。可動板６２の一方の面（図１０で背面側）にはその全面に磁界発生手段としての薄膜永久磁石（不図示）を形成しており、もう一方の面（図１０で手前側）にはその全面にミラー（不図示）が設けられている。可動板６２及びトーションバー６３，６４はシリコン基板より一体形成されており、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１を構成している。６５は外部磁界発生手段としてのコイル型電磁石で、磁性金属芯６６に巻かれている導線６７に電流を印加することで磁界を発生させる。プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１の可動板６２の法線方向に沿うようコイル型電磁石６５を設ける。即ち、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１とコイル型電磁石６５の中心軸を一致させるように配置し、更に可動板６２が必要角度まで回動した際でも接触しない直近にコイル型電磁石６５を設置する。今回の実施の形態においてはプレーナ型電磁アクチュエータチップ６１と磁性金属芯６６の間隔は０．１ｍｍとした。
【００４５】
この状態でコイル型電磁石６５に電流を印加すると電磁力が発生して、薄膜永久磁石の磁界と関連して可動板６２に回転力が発生し、トーションバー６３、６４のバネ力と回転力が平衡する角度まで、可動板６２がトーションバーを軸として回動する。
【００４６】
本実施形態の駆動原理は、「電気学会研究会、マイクロマシン研究会、ＭＭ−９９−３４，Ｐ７１−７４（１９９９）」で公知であり、図１１に示すように、薄膜永久磁石をトーションバーと直角且つ可動板と平行に磁化し、コイルに電流を供給して外部磁場を発生させるものとする。この場合、薄膜永久磁石の体積をＶ、磁化Ｍ、外部磁場Ｈとすると、可動板に作用する回転力Ｎは、
Ｎ＝ＶＭ×Ｈ
となる。コイルに供給する電流方向を逆にして外部磁場Ｈの方向を図の矢印方向と逆にすれば、図の矢印方向と逆方向の回転力が発生する。従って、コイルに交流の電流を供給することにより、可動板を周期的に揺動駆動させることができ、ミラーにより光ビームを走査することができる。
【００４７】
本実施形態のように、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１とコイル型電磁石６５を、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１の可動板６２の法線方向に沿って縦型に配置する構成としたことにより、チップとコイル型電磁石を平面状に配置する従来の構造と比較して外形寸法を小型化することが実現可能となる。
【００４８】
図１２は、第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングの例を示す斜視図である。
図において、７１はプレーナ型電磁アクチュエータチップ６１とコイル型電磁石６５を位置精度良く設置させるための位置決め固定部材である。７２は内部を保護するための円筒形状のカバー部材で、７３は外部から電流を供給するためのリード線を有する端子である。コイル型電磁石６５の導線と端子７３のリード線を例えば導電性ワイヤーのはんだ付けにより電気的に接続する。固定部材７１，カバー部材７２，端子７３の材質は非磁性材料とする。プレーナ型電磁アクチュエータ６１から端子７３は例えば接着剤によりそれぞれ接合される。本構成により、一つのデバイス部品として完成したプレーナ型電磁アクチュエータ７４となる。本実施の形態では、第１実施形態と同様に円筒の直径が約５ｍｍ、長さ約８ｍｍの小型化を実現している。尚、本実施形態では、パッケージ形状と円筒形としているが、その他の形状でもよい。
【００４９】
従って、第１実施形態と同様に、従来の可変光減衰器でアクチュエータ部の駆動にモーター等を使用している物と比べて、小型、低コスト、省電力の可変光減衰器を得ることができ、小スペースの中に並列に可変光減衰器を多数配列することが可能となる。
【００５０】
尚、上記実施形態では、コイル型電磁石６５の磁性金属芯６６のチップ（可動板）側端面を平坦状としたが、図１３（Ａ）のように溝６６ａを設けてもよく、同図（Ｂ）のように可動板法線方向に貫通する貫通孔６６ｂを設けるようにしてもよい。
【００５１】
かかる構成とすれば、第１実施形態と同様で、磁性金属芯６６端面と接触せずに可動板６２を回動動作させることが可能となり、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１をコイル型電磁石６５に更に接近させることができる。コイル型電磁石６５の磁気効率を高めることができる。また、貫通孔６６ｂを設けた場合には、プレーナ型電磁アクチュエータチップ６１の可動板６２のコイル型電磁石側の面にもミラーを設け、図１４に示すように受発光素子７０を配置することにより、光ビームを利用した可動板回動位置検出機構を設けることが可能となる。
【００５２】
尚、上記の実施形態では、コイル型電磁石６５を外形円形状としたが、角形状としてもよく、この場合、プレーナ型電磁アクチュエータチップも図８のような角形状とし、パッケージングのカバー部材も角形状とするとよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プレーナ型電磁アクチュエータチップの可動板の法線方向に外部磁界発生手段を配置する構成としたので、プレーナ型電磁アクチュエータの外形寸法を小型化できる。また、プレーナ型電磁アクチュエータチップと外部磁界発生手段の位置合わせが容易となり、プレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングの簡素化ができる利点がある。また、プレーナ型電磁アクチュエータの構成部品を一列に配置することで小型且つ容易にプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングが可能となる。
【００５４】
外部磁界発生手段として永久磁石を利用するものでは、永久磁石が１個で済み、プレーナ型電磁アクチュエータのコストも低減できる。また、永久磁石の両極面に一対のヨークを設けることで磁界を効率良く使えるプレーナ型電磁アクチュエータが実現できる。
【００５５】
また、外部磁界発生手段としての永久磁石やコイル型電磁石の可動板側端面に溝や貫通孔を設ければ、プレーナ型電磁アクチュエータチップを外部磁界発生手段側により一層接近させることができ、外部磁界発生手段の磁気効率を向上できる。貫通孔の場合にはチップの外部磁界発生手段側の面にもミラーを設けることが可能となり、光を利用した可動板の位置検出機構を設けることが可能となる。
【００５６】
また、電気的導通を得るためのベース基板とプレーナ型電磁アクチュエータチップを一体化することで、プレーナ型電磁アクチュエータチップの平面コイルとベース基板、ベース基板とリード線の接続が容易にできる。
【００５７】
プレーナ型電磁アクチュエータチップを、外側可動板と内側可動板を有する構成とすれば、小型の２次元駆動型プレーナ型電磁アクチュエータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外部磁界発生手段に永久磁石を用いる場合の本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態を示す斜視図
【図２】永久磁石とヨークで構成される磁気回路を示す説明図
【図３】プレーナ型電磁アクチュエータチップと基板の取付け状態を示す斜視図
【図４】同上実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングの一例を示す斜視図
【図５】（Ａ）は永久磁石の可動板側端面に溝を有する構造例、（Ｂ）は永久磁石の可動板側端面に貫通孔を有する構造例
【図６】永久磁石の別の形状例を示す図で、（Ａ）は可動板側端面が平坦な構造例、（Ｂ）は可動板側端面に溝を有する構造例、（Ｃ）は可動板側端面に貫通孔を有する構造例である。
【図７】光ビームを利用した可動板回動位置検出機構の概略配置図
【図８】四角形状のプレーナ型電磁アクチュエータチップの例を示す図
【図９】２次元駆動型プレーナ型電磁アクチュエータの例を示す図
【図１０】外部磁界発生手段にコイル型電磁石を用いる場合の本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態を示す斜視図
【図１１】同上実施形態の動作原理の説明図
【図１２】同上実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータのパッケージングの一例を示す斜視図
【図１３】（Ａ）は磁性金属芯の可動板側端面に溝を有する構造例、（Ｂ）は磁性金属芯の可動板側端面に貫通孔を有する構造例
【図１４】光ビームを利用した可動板回動位置検出機構の概略配置図
【図１５】従来のプレーナ型電磁アクチュエータの構成を示す斜視図
【図１６】従来のプレーナ型電磁アクチュエータの別の構成を示す斜視図
【符号の説明】
２１，２１′，４１，５１，６１    プレーナ型電磁アクチュエータチップ
２２，５２，５３，６２    可動板
２３，２４，５４〜５７，６３，６４    トーションバー
２５，２５′    永久磁石
２５ａ，２５ａ′，６６ａ    溝
２５ｂ，２５ｂ′，６６ｂ    貫通孔
２６，２７    ヨーク
３０    ベース基板
３１    パターン
３２    ワイヤー
４１    ベース基板付きのプレーナ型電磁アクチュエータチップ
４２    外部磁界発生部
４３，７１    位置決め固定部材
４４，７２    カバー部材
４５，７３    端子
４６，７４    パッケージングされたプレーナ型電磁アクチュエータ
６６    磁性金属芯
【図１】
2004206043.tif 000003
【図２】
2004206043.tif 000004
【図３】
2004206043.tif 000005
【図４】
2004206043.tif 000006
【図５】
2004206043.tif 000007
【図６】
2004206043.tif 000008
【図７】
2004206043.tif 000009
【図８】
2004206043.tif 000010
【図９】
2004206043.tif 000011
【図１０】
2004206043.tif 000012
【図１１】
2004206043.tif 000013
【図１２】
2004206043.tif 000014
【図１３】
2004206043.tif 000015
【図１４】
2004206043.tif 000016
【図１５】
2004206043.tif 000017
【図１６】
2004206043.tif 000018