JP2652086B2 - Micro actuator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、基板上に形成される
マイクロアクチュエータに関し、特に、駆動力に磁力を
用いたマイクロアクチュエータの構造に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microactuator formed on a substrate, and more particularly to a structure of a microactuator using a magnetic force as a driving force.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体回路の発達はめざましく、
従来の電子回路を構成する半導体基板上に、センサ・ア
クチュエータなどを集積化して、超小型化する高度なシ
ステムが望まれるようになった。2. Description of the Related Art In recent years, the development of semiconductor circuits has been remarkable.
There has been a demand for an advanced system that integrates sensors, actuators, and the like on a semiconductor substrate that constitutes a conventional electronic circuit and that is miniaturized.
【0003】この超小型化による利点は、 LSIなどと同じエッチングやリソグラフィで作製が
可能である このとき機構全体が組上がった状態で製造され、ま
た、高精度の作製が可能なので調整が不要である 半導体製造工程で作製できるので論理回路センサと同
一の基板上に作製できる 場所をとらず従来の機械、特に、ロボットの使用が不
可能だった微小な箇所でも使用できる などが挙げられる。The advantage of this ultra-miniaturization is that it can be manufactured by the same etching and lithography as LSI and the like. At this time, the entire mechanism is manufactured in an assembled state, and since it can be manufactured with high precision, no adjustment is required. Because it can be manufactured in a certain semiconductor manufacturing process, it can be used on a conventional machine, especially in a minute place where a robot cannot be used.
【0004】半導体基板上に形成されるマイクロアクチ
ュエータの駆動力としては、静電力、熱膨張力、超電動
力が挙げられるが、一般的には、静電力が用いられてい
る。The driving force of the microactuator formed on the semiconductor substrate includes an electrostatic force, a thermal expansion force, and a super-electrical force. Generally, the electrostatic force is used.
【0005】その理由は、物体の質量は寸法の3乗、電
極間の静電力は2乗に比例するため、単位質量あたりの
静電力は、寸法に反比例し小型になるほど大きくなるか
らである。[0005] The reason is that the mass of an object is proportional to the cube of the size and the electrostatic force between the electrodes is proportional to the square, so that the electrostatic force per unit mass is inversely proportional to the size and increases as the size decreases.
【0006】このように、駆動力に静電力を用いたマイ
クロアクチュエータは、静電マイクロアクチュエータと
言われている。As described above, a microactuator using an electrostatic force as a driving force is called an electrostatic microactuator.
【0007】以下、従来の静電マイクロアクチュエータ
の一実施例である静電モータについて、図9および図1
0を参照して説明する。FIGS. 9 and 1 show an electrostatic motor which is an embodiment of a conventional electrostatic microactuator.
0 will be described.
【0008】従来の静電モータ50は、シリコン(S
i)基板51上に二酸化珪素(SiO 2 )層52、四窒
化三珪素(Si3 N4 )層53を形成し、その上に基準
層として第1層多結晶シリコン(Si)層54を形成し
ている。The conventional electrostatic motor 50 is made of silicon (S
i) Silicon dioxide (SiO 2) Two) Layer 52, tetranitride
Trisilicon (SiThreeNFour) Forming layer 53, on which reference
A first polycrystalline silicon (Si) layer 54 is formed as a layer.
ing.
【0009】次に、回転子であるロータ55および固定
子であるステータ56が、同心に、第2層多結晶シリコ
ン(Si)層により形成されている。Next, a rotor 55 as a rotor and a stator 56 as a stator are formed concentrically by a second polycrystalline silicon (Si) layer.
【0010】ロータ55は、十字状の形状をなし、回転
可能に第3層多結晶シリコン(Si)層よりなる中心軸
58に軸支され、その先端部が電極55aをなしてい
る。The rotor 55 has a cross shape, is rotatably supported by a central shaft 58 made of a third polycrystalline silicon (Si) layer, and has a distal end forming an electrode 55a.
【0011】ステータ56は、ロータ55の回転領域の
外側円周上に12分割に配置され、電極56a・56b
・56cを有しており、その直径は、100μmと微小
である。The stator 56 is arranged on the outer circumference of the rotation area of the rotor 55 in 12 divisions, and has electrodes 56a and 56b.
It has 56c, and its diameter is as small as 100 μm.
【0012】電極56a・56b・56cは、それぞれ
3つごとに並列に接続され、静電モータ50は、3相4
極の静電モータを形成している。また、ロータ55の中
心軸58との接触部には、ロータ55の摩擦を減らすた
めの四窒化三珪素(Si3 N 4 )の膜60を設けてい
る。The electrodes 56a, 56b and 56c are respectively
Each three are connected in parallel, and the electrostatic motor 50
It forms a pole electrostatic motor. Also, in the rotor 55
The contact portion with the mandrel 58 reduces friction of the rotor 55.
Trisilicon tetranitride (SiThreeN Four) Is provided.
You.
【0013】上記構成よりなる静電モータ50の動作
は、図11に基づいて次のように説明される。The operation of the electrostatic motor 50 having the above configuration will be described as follows based on FIG.
【0014】まず、図11状態(a)を参照して、ロー
タ55の電極55aとステータ56の電極56aの間に
60〜400Vの電圧を加える。このことにより電極5
5aと電極56aの間に静電引力が働く。このとき、ロ
ータ55は、静止している。First, referring to the state (a) of FIG. 11, a voltage of 60 to 400 V is applied between the electrode 55a of the rotor 55 and the electrode 56a of the stator 56. This allows the electrode 5
An electrostatic attractive force acts between the electrode 5a and the electrode 56a. At this time, the rotor 55 is stationary.
【0015】次に、図11状態(b)を参照して、ロー
タ55の電極55aとステータ56の電極56bの間に
電圧を加える。このことにより、電極55aと電極56
bの間に静電引力が働き、ロータ55は、時計方向に移
動する。Next, referring to the state (b) of FIG. 11, a voltage is applied between the electrode 55a of the rotor 55 and the electrode 56b of the stator 56. As a result, the electrode 55a and the electrode 56
The electrostatic attraction acts during the period b, and the rotor 55 moves clockwise.
【0016】次に、図11状態(c)を参照して、ロー
タ55の電極55aとステータ56の電極56cの間に
電圧を加える。このことにより、電極55aと電極56
cの間に静電引力が働き、ロータ55は、時計方向に移
動する。Next, referring to the state (c) of FIG. 11, a voltage is applied between the electrode 55a of the rotor 55 and the electrode 56c of the stator 56. As a result, the electrode 55a and the electrode 56
The electrostatic attraction acts during the period c, and the rotor 55 moves clockwise.
【0017】上記のようにして、ステータ56の電極部
56a・56b・56cに電圧を順次加えることによ
り、ロータ55は回転を行なう。As described above, the rotor 55 rotates by sequentially applying a voltage to the electrode portions 56a, 56b, 56c of the stator 56.
【0018】このようにして、従来の静電モータは、静
電引力を用い回転運動を行なっていた。As described above, the conventional electrostatic motor performs the rotary motion using the electrostatic attraction.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造を有する静電モータは、外部から電気配線、電極を通
して電力を供給し、駆動エネルギーを得ている。このこ
とにより、各固定電極は、シリコン(Si)基板を介し
て相互に電気的に結合し大容量のコンデンサを形成す
る。However, in the electrostatic motor having the above structure, electric power is supplied from outside through electric wires and electrodes to obtain driving energy. Thus, the fixed electrodes are electrically coupled to each other via the silicon (Si) substrate to form a large-capacity capacitor.
【0020】この大容量コンデンサが形成されることに
より、外部から供給する電力の98%以上が、この大容
量コンデンサにより消費され、駆動効率を高めるのが非
常に困難であった。ここに、駆動効率とは「駆動に寄与
する電力」/「外部から供給する電力」をいう。By forming this large-capacity capacitor, 98% or more of the power supplied from the outside is consumed by this large-capacity capacitor, and it is very difficult to increase the driving efficiency. Here, the driving efficiency refers to “power contributing to driving” / “power supplied from outside”.
【0021】また、この静電モータの素子面積の50%
近くは、電気配線と電極で収められているため、有効面
積比率が低く静電モータを小型化する上で問題となって
いた。ここに、有効面積比率とは、「実際の駆動に携わ
る部品素子面積」/「静電モータ全体の素子面積」をい
う。Also, 50% of the element area of this electrostatic motor
Since the vicinity is accommodated by electric wiring and electrodes, the effective area ratio is low, which has been a problem in miniaturizing the electrostatic motor. Here, the effective area ratio means “area of components and elements involved in actual driving” / “element area of entire electrostatic motor”.
【0022】これらの問題点は、静電モータに限らず静
電マイクロアクチュエータ全体の問題点となっている。These problems are not limited to the electrostatic motor but also to the entire electrostatic microactuator.
【0023】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、基板上に形成されるマイクロアクチュ
エータの、駆動効率および有効面積比率を増加すること
を可能とした、マイクロアクチュエータの提供を目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a microactuator capable of increasing the driving efficiency and the effective area ratio of a microactuator formed on a substrate. Aim.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】上記、課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明に基づいたマイクロアクチュ
エータは、レーザ光が透過する基板上に、導電性の非磁
性体材質からなる薄膜を形成してなる磁極板と、右回り
または左回りの円偏光を有するレーザ光を発生し照射す
るレーザ光照射手段と、磁極板に、レーザ光照射手段に
より発せられるレーザ光を照射することにより、レーザ
光の円偏光の回転伝播に従って、薄膜上に生ずる実電流
からなる回転電流により磁場を発生させる第1の磁場発
生手段と、第1の磁場発生手段に対向配置され、第1の
磁場発生手段により発生する磁場に対応した所定の磁場
を発生させる第2の磁場発生手段と、第1の磁場発生手
段および第2の磁場発生手段の各々によって生ずる磁場
相互間に発生する力により、第1の磁場発生手段と第2
の磁場発生手段との間に所定の相対的な駆動力を発生さ
せる磁場制御手段とを備えている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a microactuator comprising: a thin film made of a conductive non-magnetic material on a substrate through which a laser beam is transmitted; By irradiating the laser light emitted by the laser light irradiating means to the magnetic pole plate, laser light irradiating means for generating and irradiating laser light having clockwise or counterclockwise circularly polarized light, A first magnetic field generating means for generating a magnetic field by a rotating current consisting of an actual current generated on a thin film in accordance with the rotational propagation of circularly polarized laser light; and a first magnetic field generating means disposed opposite to the first magnetic field generating means. A second magnetic field generating means for generating a predetermined magnetic field corresponding to the magnetic field generated by the means, and a magnetic field generated between the first magnetic field generating means and the magnetic field generated by the second magnetic field generating means. Accordingly, the first magnetic field generating means and the second
Magnetic field control means for generating a predetermined relative driving force between the magnetic field generation means and the magnetic field generation means.
【0025】請求項2に記載の発明に基づいたマイクロ
アクチュエータは、請求項1に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて第2の磁場発生手段が、第1の磁場発生
手段と同様の構成を備えている。According to a second aspect of the present invention, in the microactuator according to the first aspect, the second magnetic field generating means has a configuration similar to that of the first magnetic field generating means.
【0026】請求項3に記載の発明に基づいたマイクロ
アクチュエータは、請求項2に記載のマイクロアクチュ
エータにおいて、第2の磁場発生手段が、電磁石または
永久磁石により所定の磁場を発生する。According to a third aspect of the present invention, in the microactuator according to the second aspect, the second magnetic field generating means generates a predetermined magnetic field using an electromagnet or a permanent magnet.
【0027】[0027]
【作用】この発明によれば、磁極板に円偏光を有するレ
ーザ光を照射することにより発生する磁力を用いること
により、基板上に電力供給用の電気配線や電極を不要と
する。According to the present invention, by using the magnetic force generated by irradiating the magnetic pole plate with a laser beam having circularly polarized light, electric wiring and electrodes for power supply are not required on the substrate.
【0028】[0028]
【実施例】以下、この発明に基づいたマイクロアクチュ
エータの第1の実施例であるマイクロモータについて、
図1ないし図5を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a micromotor as a first embodiment of a microactuator according to the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS.
【0029】この実施例におけるマイクロモータ10
は、磁極台1および円偏光を有するレーザ光照射手段2
0から構成されている。The micromotor 10 in this embodiment
Is a magnetic pole table 1 and a laser beam irradiation means 2 having circularly polarized light.
0.
【0030】磁極台1は、図1ないし図2(a)・
(b)を参照して、固定子2と回転子3とから構成され
ている。固定子2は、レーザ光を低損失で通過させ、熱
膨張係数の小さい材質である透明ガラスからなるガラス
基板4上に、非磁性体材質からなる略扇形の銅薄膜が、
ピンジョイント11を中心に放射状に所定のピッチで配
置形成され、それぞれの銅薄膜とガラス基板4が、磁極
板7a〜7fを形成している。The magnetic pole table 1 is shown in FIGS.
Referring to (b), it is composed of a stator 2 and a rotor 3. The stator 2 allows a laser beam to pass therethrough with low loss, and a substantially fan-shaped copper thin film made of a nonmagnetic material is formed on a glass substrate 4 made of a transparent glass that is a material having a small thermal expansion coefficient.
The copper thin film and the glass substrate 4 are arranged and formed radially around the pin joint 11 at a predetermined pitch, and form magnetic pole plates 7a to 7f.
【0031】回転子3は、図2(b)を参照して、銅薄
膜と同形状の磁極板6a・6b・6c・6d・6e・6
fを、ピンジョイント11を中心に磁極板7a〜7fと
同様に放射状に配置して形成され、ピンジョイント11
を中心として回転可能である。また、回転子3の直径は
本実施例においては10μmで作成されている。Referring to FIG. 2B, rotor 3 has pole plates 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, and 6 having the same shape as the copper thin film.
f are formed radially around the pin joint 11 in the same manner as the magnetic pole plates 7a to 7f.
Can be rotated around. The rotor 3 has a diameter of 10 μm in this embodiment.
【0032】磁極板6a〜6fは、それぞれ透明ガラス
基板9a〜9f上に銅薄膜8a〜8fが堆積されること
によって形成され、銅薄膜8a〜8fは、固定子側に配
置されている。The pole plates 6a to 6f are formed by depositing copper thin films 8a to 8f on transparent glass substrates 9a to 9f, respectively, and the copper thin films 8a to 8f are arranged on the stator side.
【0033】円偏光を有するレーザ光照射手段20は、
図3を参照して、レーザ光源21、偏光子23、光位相
変調器25および光学レンズ27から構成されている。
このレーザ光照射手段20の動作は、概略以下のとおり
である。The laser light irradiation means 20 having circularly polarized light
Referring to FIG. 3, the optical system includes a laser light source 21, a polarizer 23, an optical phase modulator 25, and an optical lens 27.
The operation of this laser beam irradiation means 20 is roughly as follows.
【0034】まず半導体レーザまたはガスレーザなどに
よりレーザ光源21でレーザ光22を発生させる。レー
ザ光22は、偏光子23において直線偏波を取出し直線
偏波を有するレーザ光24となる。直線偏波を有するレ
ーザ光24は、電気光学効果または磁気光学効果を用
い、光位相変調器25において、情報に応じて右回りま
たは左回りの円偏光を有するレーザ光28となる。円偏
光を有するレーザ光28は、光学レンズ27などの集光
系において、数μm〜数百μmのビームスポット系に絞
り対象物体へ照射光を形成する。First, a laser light 22 is generated by a laser light source 21 using a semiconductor laser or a gas laser. The laser beam 22 is taken out of the linearly polarized light by the polarizer 23 and becomes a laser beam 24 having a linearly polarized wave. The laser light 24 having the linearly polarized light becomes a laser light 28 having a clockwise or counterclockwise circularly polarized light according to information in the optical phase modulator 25 using the electro-optic effect or the magneto-optic effect. The laser light 28 having circularly polarized light forms an irradiation light on an object to be converged in a beam spot system of several μm to several hundred μm in a condensing system such as the optical lens 27.
【0035】この実施例において、円偏光を有するレー
ザ光28は、固定子2の磁極板7a〜7fおよび回転子
3の磁極板6a〜6fの透明ガラス基板9a〜9f側よ
り1対1で照射され、それぞれが磁場発生手段を形成し
ている。In this embodiment, the laser beam 28 having a circularly polarized light is irradiated one-to-one from the transparent glass substrates 9a to 9f of the magnetic pole plates 7a to 7f of the stator 2 and the magnetic pole plates 6a to 6f of the rotor 3. And each forms a magnetic field generating means.
【0036】次に、円偏光を有するレーザ光を磁極板に
照射した場合の、磁場発生手段の原理について、図4を
参照して説明する。Next, the principle of the magnetic field generating means when the magnetic pole plate is irradiated with laser light having circular polarization will be described with reference to FIG.
【0037】円偏光を有するレーザ光を照射した磁性板
の銅薄膜上の自由電子は、円偏光の回転方向に従って移
動し実電流からなる回転電流が発生する。図4(a)
は、磁極板にガラス基板側より右回りの円偏光を有する
レーザ光28Rを照射した場合を示している。この場
合、銅薄膜上には右回りの回転電流が生じレーザ光照射
方向に磁場H1が発生する。このとき、銅薄膜側はN
極、ガラス基板側がS極になる。したがって、磁極板
に、ガラス基板側より左回りの円偏光を有するレーザ光
28Lを照射した場合は、図4(b)に示すようにレー
ザ光照射方向と反対向に磁場H2が発生し、銅薄膜側は
S極、ガラス基板側がN極になる。The free electrons on the copper thin film of the magnetic plate irradiated with the circularly polarized laser light move in the direction of rotation of the circularly polarized light to generate a rotating current composed of an actual current. FIG. 4 (a)
Shows a case where the magnetic pole plate is irradiated with a laser beam 28R having circularly polarized light clockwise from the glass substrate side. In this case, a clockwise rotating current is generated on the copper thin film, and a magnetic field H1 is generated in the laser light irradiation direction. At this time, the copper thin film side is N
The pole and the glass substrate side become the S pole. Therefore, when the magnetic pole plate is irradiated with the laser light 28L having the circularly polarized light counterclockwise from the glass substrate side, a magnetic field H2 is generated in a direction opposite to the laser light irradiation direction as shown in FIG. The thin film side has an S pole, and the glass substrate side has an N pole.
【0038】上記構成および原理を適用したこの実施例
におけるマイクロモータ10の動作を、図5を参照して
説明する。図5中に示す極性は、それぞれ銅薄膜側の極
性を示している。よって、磁極板6aの極性がN極、磁
極板7aの極性がS極の場合、磁極板6aと磁極板7a
の間には引力が働くことになる。The operation of the micromotor 10 in this embodiment to which the above configuration and principle are applied will be described with reference to FIG. The polarities shown in FIG. 5 indicate the polarities on the copper thin film side, respectively. Therefore, when the polarity of the pole plate 6a is N pole and the polarity of the pole plate 7a is S pole, the pole plate 6a and the pole plate 7a
There will be gravitation between them.
【0039】図5を参照して、状態Iにおいて固定子2
の各磁極板7a〜7fの銅薄膜側の極性は、7a、7
c、7eがN極、7b、7d、7fがS極に制御されて
いる。Referring to FIG. 5, in state I, stator 2
The polarity of the magnetic pole plates 7a to 7f on the copper thin film side is 7a, 7
c and 7e are controlled to the N pole, and 7b, 7d and 7f are controlled to the S pole.
【0040】また回転子3の各磁極板6a〜6fの銅薄
膜側の極性は、6a、6c、6eがN極、6b、6e、
6fがS極に制御されている。The polarities of the magnetic pole plates 6a to 6f of the rotor 3 on the copper thin film side are 6a, 6c, 6e, N poles, 6b, 6e,
6f is controlled to the south pole.
【0041】この状態Iにおいて、回転子3は、磁極板
6aの場合は、固定子2の磁極板7aとの間に斥力が発
生し、固定子2の磁極板7bとの間に引力が発生する。
このことにより、回転子3の磁極板6aには、時計方向
に移動する力が働く。このとき、他の磁極板6b、6
c、6d、6e、6fにも同様の力が働き回転子3は時
計方向に移動する。In this state I, when the rotor 3 is the magnetic pole plate 6a, a repulsive force is generated between the rotor 3 and the magnetic pole plate 7a of the stator 2, and an attractive force is generated between the rotor 3 and the magnetic pole plate 7b of the stator 2. I do.
Thus, a clockwise moving force acts on the magnetic pole plate 6a of the rotor 3. At this time, the other magnetic pole plates 6b, 6
A similar force acts on c, 6d, 6e, and 6f, and the rotor 3 moves clockwise.
【0042】次に、回転子3が状態IIの位置に移動し
たときに、回転子3の各磁極板の極性をレーザ光を制御
することにより反転させる。つまり、回転子3の磁極板
6a、6c、6eはS極になり、6b、6d、6fはN
極となる。このことにより、固定子4と、回転子3の各
磁極板間には斥力が働く。よって、回転子3は引続き時
計方向に移動する。Next, when the rotor 3 moves to the position of the state II, the polarity of each magnetic pole plate of the rotor 3 is reversed by controlling the laser beam. That is, the magnetic pole plates 6a, 6c, 6e of the rotor 3 become S poles, and 6b, 6d, 6f have N poles.
Become a pole. As a result, a repulsive force acts between the stator 4 and the respective magnetic pole plates of the rotor 3. Therefore, the rotor 3 continues to move clockwise.
【0043】次に、回転子3が状態IIIに移動した場
合、この状態IIIは前に述べた状態Iと同じである。
よって回転子3は引続き時計方向に移動する。Next, when the rotor 3 moves to the state III, this state III is the same as the state I described above.
Therefore, the rotor 3 continues to move clockwise.
【0044】このようにして、固定子の極性を固定し、
回転子の各磁極板の極性を円偏光を有するレーザ光を制
御することにより変化させ、固定子と回転子の各磁極板
間に発生する引力および斥力により、回転子は回転運動
を行なう。Thus, the polarity of the stator is fixed,
The polarity of each magnetic pole plate of the rotor is changed by controlling a laser beam having circular polarization, and the rotor performs a rotational motion by an attractive force and a repulsive force generated between the stator and each magnetic pole plate of the rotor.
【0045】また、上記実施例とは逆に、固定子の磁極
板の磁性を変化させ、回転子の磁極板の極性を固定する
ことによっても上記と同様の作用効果を得ることは言う
までもない。Also, contrary to the above embodiment, it is needless to say that the same effect can be obtained by changing the magnetism of the pole plate of the stator and fixing the polarity of the pole plate of the rotor.
【0046】また、上記実施例において固定子側または
回転子側のいずれか一方の磁極板の極性の固定側に磁場
発生手段を用いず、磁性体を用いても同様の作用効果を
得ることは言うまでもない。In the above embodiment, the same operation and effect can be obtained by using a magnetic material without using a magnetic field generating means on the fixed side of the polarity of one of the magnetic pole plates on either the stator side or the rotor side. Needless to say.
【0047】また、固定子、回転子とも極性を制御し変
更することによっても同様の効果を得ることは言うまで
もない。また、回転方向は時計方向に限らず反時計方向
に回転するよう制御可能であることは言うまでもない。It is needless to say that the same effect can be obtained by controlling and changing the polarity of both the stator and the rotor. Needless to say, the rotation direction is not limited to the clockwise direction and can be controlled to rotate counterclockwise.
【0048】また、磁極板の数は、回転子と固定子の数
が同じでかつ偶数枚であればよく各6枚に限定されるも
のではない。The number of magnetic pole plates is not limited to six, as long as the number of rotors and stators is the same and the number is even.
【0049】上記により、この実施例においては、基板
上から電気配線や電極が不要となり、素子面積は従来の
1/10に小型化が可能となり、また、駆動に寄与しな
い電力の消費を削減することが可能となり、駆動電圧も
従来の1/10に省エネルギー化が可能となる。As described above, in this embodiment, electric wiring and electrodes are not required from above the substrate, the element area can be reduced to 1/10 of the conventional one, and power consumption which does not contribute to driving can be reduced. This makes it possible to save energy by reducing the driving voltage to 1/10 of the conventional driving voltage.
【0050】次に、この発明に基づいたマイクロアクチ
ュエータの第2の実施例であるマイクロスプリングにつ
いて、図6ないし図7を参照して説明する。Next, a micro-spring which is a second embodiment of the micro-actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0051】この実施例におけるマイクロスプリング4
0は、磁極台41および円偏光を有するレーザ光照射手
段20から構成されている。ここに、レーザ光照射手段
20は、第1の実施例で述べたレーザ光照射手段20と
同等である。The micro spring 4 in this embodiment
Reference numeral 0 denotes a magnetic pole table 41 and a laser beam irradiation means 20 having circularly polarized light. Here, the laser light irradiation means 20 is equivalent to the laser light irradiation means 20 described in the first embodiment.
【0052】磁極台41は、固定台42、可動子43か
ら構成されている。固定台42は、その断面形状が凹字
型の形状を有し、レーザ光を低損失で通過させ熱膨張係
数の小さい材質である透明ガラス42(a)でつくられ
ている。また、固定台42の内面側底部には、非磁性体
材質からなる銅薄膜42(b)が形成され、磁極板をな
している。The magnetic pole table 41 includes a fixed table 42 and a mover 43. The fixing base 42 has a concave cross-sectional shape, and is made of a transparent glass 42 (a) that is a material having a small thermal expansion coefficient that allows a laser beam to pass therethrough with low loss. Further, a copper thin film 42 (b) made of a non-magnetic material is formed on the bottom of the inner surface of the fixing table 42 to form a pole plate.
【0053】次に、可動子43は、薄い円筒形をなし、
レーザ光を低損失で通過させ熱膨張係数の小さい材質で
ある透明ガラスからなるガラス基板43(a)を有し、
その平面に対し垂直方向に可動にガラスばね45におい
て固定台42に支持されている。Next, the mover 43 has a thin cylindrical shape.
A glass substrate 43 (a) made of transparent glass, which is a material having a small coefficient of thermal expansion that allows laser light to pass therethrough with low loss;
The glass spring 45 movably supports the fixing table 42 in a direction perpendicular to the plane.
【0054】また、可動子43のガラス基板43(a)
の固定台42側には、銅薄膜43(b)が形成され磁極
板をなしている。The glass substrate 43 (a) of the mover 43
A copper thin film 43 (b) is formed on the side of the fixed base 42 to form a magnetic pole plate.
【0055】上記において、固定台42とレーザ光照射
手段20,可動子43とレーザ光照射手段20が、それ
ぞれ磁場発生手段を形成している。In the above description, the fixed table 42 and the laser beam irradiating means 20, and the mover 43 and the laser beam irradiating means 20 respectively form a magnetic field generating means.
【0056】次に、円偏光を有するレーザ光を磁極板に
照射した場合は、第1の実施例に示した原理と同じであ
り磁場が発生する。Next, when the magnetic pole plate is irradiated with a laser beam having circularly polarized light, a magnetic field is generated in the same manner as in the first embodiment.
【0057】次に、図8を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。図8(a)は、可動子43にガラス基
板43(a)側より右回りの円偏光を有するレーザ光2
8Rを照射し、固定台42に、ガラス基板42(a)側
より右回りに円偏光を有するレーザ光28Rを照射した
場合を示している。このとき、可動子43の銅薄膜43
(b)側はN極、固定台42の銅薄膜42(b)側はN
極となり固定台42と可動子43の間には斥力が発生す
る。この斥力により、可動子43は図において上側に移
動する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows a laser beam 2 having clockwise circularly polarized light from the glass substrate 43 (a) side on the mover 43.
8R, and a case where the fixing table 42 is irradiated with the laser light 28R having circularly polarized light clockwise from the glass substrate 42 (a) side. At this time, the copper thin film 43 of the mover 43
The (b) side has an N pole, and the copper thin film 42 (b) side of the fixing base 42 has an N pole.
It becomes a pole, and a repulsive force is generated between the fixed base 42 and the mover 43. Due to this repulsive force, the mover 43 moves upward in the figure.
【0058】また、図8(b)を参照して、上記の図8
(a)において固定台42のガラス基板42(a)側よ
り左回りの円偏光を有するレーザ光28Lを照射すれば
固定台42の銅薄膜42b側はS極となり固定台42と
可動子43の間には引力が発生する。Referring to FIG. 8B, FIG.
In (a), when the laser beam 28L having circularly polarized light counterclockwise from the glass substrate 42 (a) side of the fixed base 42 is irradiated, the copper thin film 42b side of the fixed base 42 becomes an S pole and the fixed base 42 and the movable element 43 Attraction occurs between them.
【0059】このようにして固定台と可動子の極性を円
偏光を有するレーザ光により制御することにより、可動
子は上下に振動が可能となる。By controlling the polarities of the fixed base and the mover with the laser beam having circular polarization in this way, the mover can vibrate up and down.
【0060】また、上記実施例においていずれか一方は
磁場発生手段を用いずに他の磁性体を用い実施しても同
様の作用効果を得ることは言うまでもない。It is needless to say that a similar effect can be obtained even if one of the above embodiments is implemented using another magnetic material without using the magnetic field generating means.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、レーザ光が透過する基板上に、導電性の非磁性
体材質からなる薄膜を形成してなる磁極板と、右回りま
たは左回りの円偏光を有するレーザ光を発生し照射する
レーザ光照射手段と、磁極板に、レーザ光照射手段より
発せられるレーザ光を照射することにより、レーザ光の
円偏光の回転伝播に従って、薄膜上に生ずる実電流から
なる回転電流により磁場を発生させる第1の磁場発生手
段と、第1の磁場発生手段に対向配置され、第1の磁場
発生手段により発生する磁場に対応した所定の磁場を発
生させる第2の磁場発生手段と、第1の磁場発生手段お
よび第2の磁場発生手段の各々によって生ずる磁場相互
間に発生する力により、第1の磁場発生手段と第2の磁
場発生手段との間に所定の相対的な駆動力を発生する磁
場制御手段とを備えている。As described above, according to the first aspect of the present invention, a magnetic pole plate formed by forming a thin film made of a conductive non-magnetic material on a substrate through which a laser beam passes is provided. By irradiating a laser beam having a circular or counterclockwise circularly polarized laser beam and irradiating the magnetic pole plate with a laser beam emitted from the laser beam irradiating unit, the laser beam is emitted according to the circular propagation of the circularly polarized laser beam. A first magnetic field generating means for generating a magnetic field by a rotating current consisting of an actual current generated on the thin film; and a predetermined magnetic field corresponding to a magnetic field generated by the first magnetic field generating means, the first magnetic field generating means being opposed to the first magnetic field generating means. A second magnetic field generating means for generating a magnetic field, and a force generated between the magnetic fields generated by each of the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means. Between means And a magnetic field control means for generating a predetermined relative drive force.
【0062】よって、磁極板間に発生する磁力による斥
力および引力を駆動源とすることにより、基板上に電力
供給用の電気配線や電極が不要となる。このことにより
駆動効率を高め、また有効面積比率を高めることが可能
となり、マイクロアクチュエータの小型化、省エネルギ
ー化および高性能化を実現することを可能とした。ま
た、エネルギーを空間的に供給できることにより、電源
とアクチュエータが独立した設計自由度の高いマイクロ
アクチュエータの作製が可能となる。Therefore, by using the repulsive force and attractive force of the magnetic force generated between the magnetic pole plates as the driving source, electric wiring and electrodes for power supply on the substrate become unnecessary. This makes it possible to increase the driving efficiency and increase the effective area ratio, thereby realizing miniaturization, energy saving and high performance of the microactuator. In addition, since the energy can be supplied spatially, a microactuator having a high degree of freedom in designing a power supply and an actuator independently of each other can be manufactured.
【0063】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載のマイクロアクチュエータにおいて第2の磁場発
生手段が、第1の磁場発生手段と同様の構成を備えてい
る。According to the invention described in claim 2, according to claim 1
In the microactuator described in the above, the second magnetic field generating means has the same configuration as the first magnetic field generating means.
【0064】よって、磁極板間に発生する磁力による斥
力および引力を駆動源とすることにより、基板上に電力
供給用の電気配線や電極が不要となる。このことにより
駆動効率を高め、また有効面積比率を高めることが可能
となり、マイクロアクチュエータの小型化、省エネルギ
ー化および高性能化を実現することを可能とした。ま
た、エネルギーを空間的に供給できることにより、電源
とアクチュエータが独立した設計自由度の高いマイクロ
アクチュエータの作製が可能となる。Therefore, by using the repulsive force and attractive force of the magnetic force generated between the magnetic pole plates as a drive source, electric wiring and electrodes for power supply on the substrate become unnecessary. This makes it possible to increase the driving efficiency and increase the effective area ratio, thereby realizing miniaturization, energy saving and high performance of the microactuator. In addition, since the energy can be supplied spatially, a microactuator having a high degree of freedom in designing a power supply and an actuator independently of each other can be manufactured.
【0065】請求項3に記載の発明によれば、請求項2
に記載のマイクロアクチュエータにおいて第2の磁場発
生手段が、電磁石または永久磁石により所定の磁場を発
生する。According to the invention described in claim 3, according to claim 2
Wherein the second magnetic field generating means generates a predetermined magnetic field using an electromagnet or a permanent magnet.
【0066】よって磁極板間に発生する磁力による斥力
および引力を駆動源とすることにより、基板上に電力供
給用の電気配線や電極が不要となる。このことにより駆
動効率を高め、また有効面積比率を高めることが可能と
なり、マイクロアクチュエータの小型化、省エネルギー
化および高性能化を実現することを可能とした。また、
エネルギーを空間的に供給できることにより、電源とア
クチュエータが独立した設計自由度の高いマイクロアク
チュエータの作製が可能となる。Therefore, by using the repulsive force and attractive force of the magnetic force generated between the magnetic pole plates as a driving source, electric wiring and electrodes for power supply on the substrate become unnecessary. This makes it possible to increase the driving efficiency and increase the effective area ratio, thereby realizing miniaturization, energy saving and high performance of the microactuator. Also,
Since the energy can be supplied spatially, it is possible to manufacture a microactuator having a high degree of design freedom in which the power supply and the actuator are independent.
【図1】この発明基づいた第1の実施例におけるマイク
ロモータの全体斜視図である。FIG. 1 is an overall perspective view of a micromotor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(a)は図1中におけるX−X線矢視端面図で
ある。 (b)は、回転子の全体斜視図である。FIG. 2A is an end view taken along line XX in FIG. (B) is a whole perspective view of a rotor.
【図3】この発明に基づいた第1の実施例におけるレー
ザ光照射手段の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a laser beam irradiation unit in the first embodiment based on the present invention.
【図4】磁極板に、円偏光を有するレーザ光を照射した
場合の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram when a magnetic plate is irradiated with laser light having circular polarization.
【図5】この発明に基づいた第1の実施例におけるマイ
クロモータの回転原理を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of rotation of the micromotor according to the first embodiment based on the present invention.
【図6】この発明に基づいた第2の実施例におけるマイ
クロスプリングの全体斜視図である。FIG. 6 is an overall perspective view of a micro spring according to a second embodiment of the present invention.
【図7】この発明に基づいた第2の実施例におけるスプ
リングの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a spring according to a second embodiment of the present invention.
【図8】この発明に基づいた第2の実施例におけるマイ
クロスプリングに円偏光を有するレーザ光を照射した場
合の模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing a case where a microspring is irradiated with a laser beam having circularly polarized light in a second embodiment according to the present invention.
【図9】従来技術におけるマイクロモータの全体斜視図
である。FIG. 9 is an overall perspective view of a micromotor according to the related art.
【図10】図9中におけるY−Y線矢視断面図である。10 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【図11】従来技術におけるマイクロモータの回転原理
を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a rotation principle of a micromotor in a conventional technique.
10 マイクロモータ 40 マイクロスプリング 1,41 磁極台 20 レーザ光照射手段 2 固定子 3 回転子 8 ピンジョイント 4,9a,9b,9c,9d,9e,9f 透明ガラス
基板 8a,8b,8c,8d,8e,8f 銅薄膜 6a,6b,6c,6d,6e,6f,7a,7b,7
c,7d,7e,7f 磁極板 28 円偏光を有するレーザ光 28R 右回りの円偏光を有するレーザ光 28L 左回りの円偏光を有するレーザ光 42 固定台 43 可動子 45 ガラスばね なお、図中同一符号は、同一内容または相当部分を示
す。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Micro motor 40 Micro spring 1,41 Magnetic pole stand 20 Laser beam irradiation means 2 Stator 3 Rotor 8 Pin joint 4, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f Transparent glass substrate 8a, 8b, 8c, 8d, 8e , 8f Copper thin film 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 7a, 7b, 7
c, 7d, 7e, 7f Magnetic pole plate 28 Laser light having circularly polarized light 28R Laser light having circularly polarized light clockwise 28L Laser light having circularly polarized light counterclockwise 42 Fixed table 43 Mover 45 Glass spring Same as in the figure. The reference numerals indicate the same contents or corresponding parts.
Claims (3)
非磁性体材質からなる薄膜を形成してなる磁極板と、右
回りまたは左回りの円偏光を有するレーザ光を発生し照
射するレーザ光照射手段と、前記磁極板に、前記レーザ
光照射手段により発せられるレーザ光を照射することに
より、該レーザ光の円偏光の回転電場に従って、前記薄
膜上に生ずる実電流からなる回転電流により磁場を発生
させる第1の磁場発生手段と、前記磁場発生手段に対向
配置され、前記第1の磁場発生手段により発生する磁場
に対応した所定の磁場を発生させる第2の磁場発生手段
と、前記第1の磁場発生手段および前記第2の磁場発生
手段の各々によって生ずる磁場相互間に発生する力によ
り、前記第1の磁場発生手段と前記第2の磁場発生手段
との間に所定の相対的な駆動力を発生させる磁場制御手
段と、を備えたマイクロアクチュエータ。1. A magnetic pole plate formed by forming a thin film made of a conductive non-magnetic material on a substrate through which a laser beam passes, and a laser beam having clockwise or counterclockwise circularly polarized light is generated and irradiated. By irradiating a laser beam emitted by the laser beam irradiating means and the magnetic pole plate with the laser beam emitted by the laser beam irradiating means, a rotating current consisting of an actual current generated on the thin film according to a circularly polarized rotating electric field of the laser light. A first magnetic field generating means for generating a magnetic field, a second magnetic field generating means arranged to face the magnetic field generating means and generating a predetermined magnetic field corresponding to a magnetic field generated by the first magnetic field generating means, A predetermined relative force is generated between the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means by a force generated between the magnetic fields generated by the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means. A micro-actuator comprising: a magnetic field control unit that generates a dynamic driving force.
磁場発生手段と同様の構成を備えている請求項1記載の
マイクロアクチュエータ。2. The microactuator according to claim 1, wherein said second magnetic field generating means has a configuration similar to that of said first magnetic field generating means.
は永久磁石により所定の磁場を発生する請求項2記載の
マイクロアクチュエータ。3. The microactuator according to claim 2, wherein said second magnetic field generating means generates a predetermined magnetic field using an electromagnet or a permanent magnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3033032A JP2652086B2 (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Micro actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3033032A JP2652086B2 (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Micro actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04275077A JPH04275077A (en) | 1992-09-30 |
JP2652086B2 true JP2652086B2 (en) | 1997-09-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3033032A Expired - Fee Related JP2652086B2 (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Micro actuator |
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JPS5213282B2 (en) * | 1972-05-23 | 1977-04-13 |
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1991
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