JP4145169B2

JP4145169B2 - Planar type actuator

Info

Publication number: JP4145169B2
Application number: JP2003061797A
Authority: JP
Inventors: 敦鈴木
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004273724A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部を一対のトーションバーで揺動可能に支持したプレーナー型アクチュエータに関し、特に、大振幅駆動が可能で、アレイ構造とする場合に揺動軸方向の可動部の配列密度を向上させることができるプレーナー型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプレーナー型アクチュエータには、図１０に示すように、可動部１を、実質的な中心軸線が同一線上にあるようＳ字状に屈曲した一対のトーションバー３で固定部２に揺動可能に支持し、可動部１に敷設した駆動コイル５と可動部１の揺動軸線に直交する方向で固定部２の外側に設けた静磁界発生手段６Ａ，６Ｂとを備えて駆動手段４を構成し、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂの静磁界をトーションバー３の軸方向に平行な可動部１の対辺近傍部の駆動コイル５部分に作用して駆動力を発生させ、可動部１を揺動するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように構成することにより、可動部１と固定部２との間隔を大きくすることなく長いトーションバー３を確保することができ、大振幅駆動する小型のプレーナー型アクチュエータの提供が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９２４２００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のプレーナー型アクチュエータにおいては、一つの固定部２の内側に、揺動軸方向に複数の可動部１を整列配置するようなアレイ構造とする場合、図１１に示すように、隣接する可動部１間にトーションバー３を支持する支持部材２ａを介在させる必要があり、該支持部材２ａの存在により各可動部１の配列密度を向上させることが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に着目してなされたもので、大振幅駆動が可能で、アレイ構造とする場合に揺動軸方向の可動部の配列密度を向上させることができるプレーナー型アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このために、請求項１の発明は、固定部に一対のトーションバーによって揺動可能に支持された可動部と、該可動部を駆動する駆動手段と、を備え、前記一対のトーションバーを、前記可動部の揺動軸線の略直交方向にて同じ側に屈曲し、この屈曲した側で固定部に支持される形状とした。
【０００８】
このような構成により、可動部の揺動軸線の略直交方向にて同じ側に屈曲し、この屈曲した側で固定部に支持される形状とした一対のトーションバーで可動部を揺動可能に支持し、駆動手段で可動部を駆動する。これにより、可動部の揺動に同期してトーションバーも固定部側の支持部を支点にしてたわみ、可動部の揺動振幅とトーションバーのたわみ振幅とが加算されて、可動部を大振幅駆動させることを可能とする。
【０００９】
また、請求項２の発明の場合においては、前記可動部が、一対の外側トーションバーにより前記固定部に揺動可能に支持された枠状の外側可動部と、一対の内側トーションバーにより前記外側可動部に揺動可能に支持された内側可動部とからなるように構成し、前記内側及び外側トーションバーの少なくとも一方を前記屈曲形状とした。
【００１０】
具体的には、請求項３のように前記トーションバーを、略Ｌ字状の屈曲形状とするとよい。または、請求項４のように曲線状の屈曲形状としてもよい。
【００１１】
また、請求項５の発明の場合においては、前記一対のトーションバーで揺動可能に支持された可動部を、枠状の一つの固定部の内側に複数整列配置する構成とした。この場合、請求項６のように前記複数の可動部を、該可動部の揺動軸方向に整列配置してもよく、請求項７のように可動部の揺動軸方向に千鳥配置し、互いに隣接する可動部のトーションバーの固定部側支持部を各可動部の揺動軸線の略直交方向にて互いに反対側の固定部に設ける構成としてもよい。この場合、請求項８のように前記複数の可動部の各共振周波数が互いに異なるように構成してもよい。
【００１２】
そして、駆動手段は、請求項９のように前記可動部の周縁部に敷設した駆動コイルと、該駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手段と、を備えて構成し、駆動コイルに駆動電流を供給するようにするとよい。または、請求項１０のように前記可動部に設けた薄膜磁石と、該薄膜磁石に磁界を作用するコイルと、を備えて構成し、コイルに電流を供給するようにしてもよい。さらには、請求項１１のように前記駆動手段を、前記可動部に設けた電極と、該電極に対向した部位に設けた他の電極と、を備え、該電極間に駆動電圧を印加するよう構成してもよく、または請求項１２のように前記固定部に設けた電極と、該電極に対向した部位に設けた他の電極と、を備え、該電極間に駆動電圧を印加するよう構成してもよい。また、請求項１３のように前記駆動手段を、前記固定部に圧電素子を備え、該圧電素子に駆動電圧を印加するよう構成してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、本発明に係るプレーナー型アクチュエータの第１実施形態の概略構成図を示す。なお、図１０と同一の要素については、同一符号を用いて示す。
図１において、本第１実施形態のプレーナー型アクチュエータは、矩形状の可動部１と、枠状の固定部２と、屈曲した一対のトーションバー３と、駆動手段４と、を備えて構成する。
【００１４】
上記可動部１は、固定部２に一対のトーションバー３によって揺動可能に支持されており、半導体基板をその厚み方向に異方性エッチングして固定部２及びトーションバー３と一体的に形成される。なお、半導体基板は、半導体微細加工技術を応用して加工するものであればよく、例えばシリコン基板やプラスチック基板などである。
【００１５】
ここで、上記一対のトーションバー３は、可動部１の揺動軸線Ｘの略直交方向（直線Ｙ方向）にて同じ側（図１では下側）に略Ｌ字状に屈曲した形状を有し、それぞれ支持部３ａで可動部１を支持し、上記略Ｌ字状に屈曲した側の支持部３ｂで固定部１に支持されている。そして、可動部１の中心Ｏにおいて、可動部１側の二つの支持部３ａを結ぶ線（揺動軸線Ｘに一致）と直交する直線Ｙに対して線対称に設ける。
【００１６】
一方、上記駆動手段４は、駆動コイル５と静磁界発生手段６Ａ，６Ｂとを備え、駆動コイルに駆動電流を供給する構成である。
上記駆動コイル５は、可動部１の周縁部に敷設されており、その両端部は、トーションバー３を介して固定部２側に引出され、固定部２上に設けられた電極端子部７に接続している。そして、図示省略の制御装置に接続して駆動電流を供給できるようにしている。
【００１７】
また、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂは、上記駆動コイル５に流れる駆動電流に静磁界を作用してローレンツ力を発生させ、可動部１を揺動させるものであり、揺動軸線Ｘに平行な可動部１の対辺側方で、例えば固定部２の外側に可動部１を間にして互いに反対磁極を対向して配置しており、例えば永久磁石からなる。そして、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂの互いに対向する磁極と反対側の磁極を枠状のヨーク部材８で磁気的に接続している。
【００１８】
次に、本第１実施形態の動作を、図１及び図２を参照して説明する。なお、ここでは、可動部１に反射ミラーを設けて光走査に適用した場合を例に説明する。先ず、図２に示すように、可動部１に敷設した駆動コイル５に対して図示省略の制御装置から電極端子部７を介して、例えば矢印Ａ方向の駆動電流を供給する。このとき、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂにより、駆動コイル５に対して可動部１の駆動コイル形成面に平行な矢印Ｂ方向の静磁界が作用している場合、揺動軸線Ｘに平行な可動部１の対辺１ａ，１ｂ近傍部の駆動コイル５部分には、駆動電流と静磁界の相互作用によりローレンツ力が発生する。これにより、可動部１の対辺１ａは矢印Ｃ方向に動き、対辺１ｂは矢印Ｄ方向に動く。
【００１９】
このとき、トーションバー３を可動部１の揺動軸線Ｘの略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲させ、この屈曲した側で固定部２に支持されるようにしたことにより、各トーションバー３には、固定部２側の支持部３ｂを支点にして矢印Ｃ方向にたわむ共振モードが現れる。これにより、可動部１自身の揺動振幅にトーションバー３のたわみ振幅が加算されてより大振幅となる。また、駆動コイル５に矢印Ａと逆方向の駆動電流を流した場合には、可動部１及びトーションバー３の動作方向は共に矢印Ｃ及びＤと反対方向となる。
【００２０】
なお、図１に示すように可動部１は、分離独立し略Ｌ字状に屈曲した形状の一対のトーションバー３で揺動可能に支持されているため、可動部１の中心Ｏで揺動軸線Ｘと直交する直線Ｙ回りの動作は抑制され、外乱の影響を受け難い。
【００２１】
このように、本第１実施形態によれば、可動部１を揺動軸線Ｘの略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲した形状の一対のトーションバー３で揺動可能に支持する構成としているので、可動部１の揺動振幅にトーションバー３のたわみ振幅が加算され大振幅のプレーナー型アクチュエータを提供することができる。
【００２２】
また、可動部１を支持する略Ｌ字状に屈曲した一対のトーションバー３が、互いに分離独立して固定部２に支持されているため、可動部１の中心Ｏで揺動軸線Ｘと直交する直線Ｙ回りの動作が抑制され、外乱の影響を低減することができる。
【００２３】
さらに、図３（ａ）に示すように、直線状の一対のトーションバー３で可動部１を支持した従来のプレーナー型アクチュエータにおいては、図中左右方向からの外力がトーションバー３を介して直接可動部１に作用することになるが、本第１実施形態によれば、一対のトーションバー３を可動部１の揺動軸線Ｘの略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲して形成しているので、同図（ｂ）に示すように図中左右または上下方向の外力は、トーションバー３のたわみによって緩和され直接可動部１に作用せず、可動部１に対する外力の影響を低減することができる。
【００２４】
図４は、第１実施形態の変形例を示すものである。
図４に示すように、可動部１及び固定部２を円形状に形成し、トーションバー３を、可動部１を揺動可能に支持する直線状の辺部３Ａと、可動部１の揺動軸線Ｘの略直交方向にて同じ側に屈曲し、可動部１の周縁部に沿って曲線状に延びたのち揺動軸線Ｘの略直交方向に直線状に延びて固定部２に接続する辺部３Ｂと、で屈曲形状に形成したものである。この場合も、可動部１の揺動振幅は、可動部１自身の揺動振幅にトーションバー３のたわみ振幅が加算され大振幅となる。なお、トーションバー３は、上記曲線状に屈曲したものでなく、略Ｌ字状に屈曲したものを適用してもよい。また、固定部２の形状はトーションバー３を支持することができればいかなる形状であってもよく、可動部１の形状は楕円形状等他のいかなる形状であってもよい。また、トーションバー３が全て曲線状に屈曲していて直線部を持たなくてもよい。
【００２５】
図５は、上記第１実施形態の可動部１を、複数整列配置したアレイ状のプレーナー型アクチュエータの構成例を示している。
具体的には、このアレイ状プレーナー型アクチュエータは、例えば可動部１を３個、可動部１の揺動軸線Ｘ方向に整列配置し、揺動軸線Ｘの略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲した一対のトーションバー３によって、この屈曲した側で枠状の一つの固定部２にそれぞれ支持する構成としている。
【００２６】
そして、駆動手段は、トーションバー３を介して各可動部１に敷設した図示省略の駆動コイルと、可動部１の揺動軸線Ｘに直交する方向で固定部２の外側の部位に配置され、３個の可動部１に跨り共用する静磁界発生手段６Ａ，６Ｂと、を備えて、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂの互いに対向する磁極の反対側の磁極を枠状のヨーク部材８で磁気的に接続している。なお、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂは、各可動部１に対応して個別に設けてもよい。
【００２７】
このような構成において、各可動部１の図示省略の駆動コイルに駆動電流を供給すると、静磁界発生手段６Ａ，６Ｂによる静磁界と上記駆動電流とが相互に作用して、各可動部１がそれぞれ揺動軸線Ｘ回りの駆動力を得て揺動し、各トーションバー３が可動部１の揺動に同期して固定部側の支持部３ｂを支点にたわみ動作をする。
【００２８】
なお、トーションバー３の長さまたは断面積等を調整して、上記複数の可動部１の共振周波数がそれぞれ異なるようにしてもよい。また、上記各可動部１の駆動コイルを互いに接続して一つの制御装置から駆動電流を供給するようにしてもよい。この場合、各可動部１の共振周波数が異なるときは、各共振周波数の駆動電流を重畳して上記駆動コイルに供給するようにするとよい。
【００２９】
このように、本第１実施形態の可動部１を、可動部１の揺動軸線Ｘ方向に複数配置してアレイ状のプレーナー型アクチュエータを構成する場合には、隣接する可動部１間に、図１１に示すような支持部材２ａを介在させる必要がなく、各可動部１を従来構造に比べて互いに近づけて整列配置することができるので、可動部１の配列密度を向上することができる。これにより、アレイ状のプレーナー型アクチュエータの小型化を実現することができる。
【００３０】
図６は、上記アレイ状のプレーナー型アクチュエータの別の構成例を示すものである。
図６に示すプレーナー型アクチュエータは、一つの枠状の固定部２の内側に、前記複数の可動部１（図６では３個）を、該可動部１の揺動軸方向に千鳥配置し、互いに隣接する可動部１のトーションバー３の固定部側支持部３ｂを各可動部１の揺動軸線の略直交方向にて互いに反対側の固定部２に設ける構成としている。これにより、整列配置する可動部１の間に別の可動部１を、トーションバー３を避けて各可動部１に近づけて配置することができ、可動部１の大振幅動作を維持して、可動部１の配列密度をより向上させることができる。
【００３１】
なお、図７に示すように、一つの枠状の固定部２の内側に、複数の可動部１を、該可動部１の揺動軸に直交する方向に整列配置し、揺動軸の略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲する一対のトーションバー３の固定部側の支持部３ｂを、可動部１を間にして対向する固定部２にそれぞれ接続する構成とすることも可能である。
【００３２】
次に、本発明に係るプレーナー型アクチュエータの第２実施形態を、図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一の要素については同一符号を用いて示し、ここでは、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００３３】
図８に示す第２実施形態は、可動部１が、一対の外側トーションバー９により固定部２に揺動可能に支持する矩形枠状の外側可動部１０と、一対の内側トーションバー１１により外側可動部１０に揺動可能に支持する矩形状の内側可動部１２とからなり、各内側トーションバー１１の内側可動部側の支持部１１ａを結ぶ線（内側可動部１２の揺動軸線Ｙに一致）と各外側トーションバー９の外側可動部側の支持部９ａを結ぶ線（外側可動部１０の揺動軸線Ｘに一致）とが互いに直交するように構成する。そして、揺動軸線Ｙの略直交方向（揺動軸線Ｘ方向）にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲して形成した一対の内側トーションバー１１を、内側可動部１２の中心Ｏ_１で揺動軸線Ｙと直交する直線（揺動軸線Ｘに略一致）に対して線対称に設け、揺動軸線Ｘの略直交方向（揺動軸線Ｙ方向）にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲して形成した一対の外側トーションバー９を、外側可動部１２の中心Ｏ_２（内側可動部１２の中心Ｏ_１と略一致）で上記揺動軸線Ｘと直交する直線（揺動軸線Ｙと略一致）に対して線対称に設ける。
【００３４】
また、駆動手段を、上記外側及び内側可動部１０，１２の双方に敷設する図示省略の駆動コイルと、上記揺動軸線Ｘに直交する方向及び揺動軸線Ｙに直交する方向で固定部２の外側にそれぞれ可動部１を間にして互いに反対磁極を対向して配置する静磁界発生手段１３Ａ，１３Ｂ及び１４Ａ，１４Ｂと、を備えて構成する。なお、静磁界発生手段１３Ａ，１３Ｂ及び１４Ａ，１４Ｂは、駆動コイルに対して可動部１の駆動コイル形成面に平行な静磁界成分を作用させることができれば、可動部１の外側のいずれの部位に配置してもよい。
【００３５】
次に、本第２実施形態の動作を説明する。なお、ここでは、内側可動部１２に反射ミラーを設けて光走査に適用した場合を例に説明する。
各可動部に各トーションバーを介して敷設した図示省略の駆動コイルに対して駆動電流が通電されると、内側可動部１２は、静磁界発生手段１４Ａ，１４Ｂの静磁界と該内側可動部１２に敷設した駆動コイルの駆動電流との相互作用により、揺動軸線Ｙに平行な内側可動部１２の対辺部にローレンツ力による駆動力を得て揺動する。このとき内側トーションバー１１も、該トーションバー１１を略Ｌ字状に屈曲させることにより現れる共振モードによりたわみ動作をする。これにより、内側可動部１２の揺動による図８中揺動軸線Ｙ回りの光走査振幅は、内側可動部１２自身の揺動振幅と内側トーションバー１１のたわみ振幅とが加算されたものとなる。
【００３６】
一方、上述と同様に、揺動軸線Ｘに平行な外側可動部１０の対辺部と外側トーションバー９の外側可動部側の辺部９Ａには、静磁界発生手段１３Ａ，１３Ｂの静磁界と外側トーションバー９を介して外側可動部１０に敷設した駆動コイルを流れる駆動電流との相互作用によりローレンツ力が作用し、外側可動部１０と外側トーションバー９とが揺動する。これにより、外側可動部１０の揺動による図８中揺動軸線Ｘ回りの光走査振幅は、外側可動部１０自身の揺動振幅と外側トーションバー９のたわみ振幅とが加算されたものとなる。
こうして、第２実施形態のプレーナー型アクチュエータは、大振幅の二次元動作をする。
【００３７】
このように、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、揺動軸線Ｘ回りに揺動する外側可動部１０及び揺動軸線Ｙ回りに揺動する内側可動部１２を、揺動軸線の略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲した一対のトーションバーでそれぞれ支持する構成とすることにより、大振幅の二次元動作を可能としたプレーナー型アクチュエータを提供することができる。
【００３８】
なお、第２実施形態においては、外側トーションバー９及び内側トーションバー１１の少なくとも一方が略Ｌ字状に屈曲していればよく、他方は、直線状、曲線状またはＳ字状に屈曲するものであってもよい。また、可動部１の形状は、矩形状に限定されず円形状または楕円形状等いかなる形状であってもよい。
【００３９】
図９は、上記第２実施形態の二次元動作可能な可動部１を、複数整列配置したアレイ状のプレーナー型アクチュエータの構成例を示している。
具体的には、このアレイ状プレーナー型アクチュエータは、例えば上記可動部１を３個、外側可動部１０の揺動軸線方向に整列配置し、揺動軸線の略直交方向にて同じ側に略Ｌ字状に屈曲した一対の外側トーションバー９によって、枠状の一つの固定部２にそれぞれ支持する構成としている。そして、外側可動部９の揺動軸線に直交する方向及び内側可動部１２の揺動軸線に直交する方向で固定部２の外側に各可動部１に対して共用する静磁界発生手段１３Ａ，１３Ｂ及び１４Ａ，１４Ｂを対向して配置している。
【００４０】
なお、この場合、略Ｌ字状に屈曲するトーションバーは、外側及び内側トーションバー９，１１の少なくとも一方に対して適用されればよい。また、前述と同様に、外側及び内側トーションバー９，１１の長さまたは断面積等を調整して、上記各可動部１の外側及び内側可動部１０，１２の共振周波数がそれぞれ異なるようにしてもよい。この場合、各可動部に敷設した駆動コイルを互いに接続して各共振周波数の駆動電流を重畳して供給するようにしてもよい。また、二次元動作可能な可動部１を、図６に示すように外側可動部１０の揺動軸方向に複数千鳥配置してもよい。
【００４１】
なお、図９において、配列中央部の可動部１の内側可動部１２は、静磁界発生手段１４Ａ，１４Ｂからの距離が他の内側可動部に比べて離れているため、該内側可動部１２に作用する静磁界強度が他の内側可動部よりも小さくなり、該内側可動部１２の揺動振幅が小さくなる。そこで、各内側可動部１２の揺動振幅を揃える場合には、配列中央部の内側可動部１２について駆動コイルの巻回数を増すなり駆動電流を増す等の手段により行う。
【００４２】
このように、本第２実施形態の可動部１を、外側可動部１０の揺動軸線方向に複数配置してアレイ状のプレーナー型アクチュエータを構成する場合にも、隣接する外側可動部１０間に、図１１に示すような支持部材２ａを介在させる必要がなく、各可動部１を互いに近づけて整列配置することができるので、可動部１の配列密度を向上することができる。これにより、二次元動作可能なアレイ状のプレーナー型アクチュエータの小型化を実現することができる。
【００４３】
なお、上述のアレイ状のプレーナー型アクチュエータにおいて、固定部２の内側に整列配置する可動部１の個数は、３個に限られず、可能な限り幾つ配置してもよい。
【００４４】
また、上記いずれの実施形態においても、駆動手段は、可動部に敷設した駆動コイルと該駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手段とを備えて構成した電磁駆動方式に限定されず、可動部に形成した薄膜磁石と該薄膜磁石に磁界を作用するコイルとを備えて構成した薄膜磁石駆動方式であってもよい。また、可動部及び可動部の法線方向に互いに対向して電極を設け電圧の印加で可動部を静電駆動する静電駆動方式であってもよく、他の公知の駆動方式であってもよい。さらに、アレイ状のプレーナー型アクチュエータの場合は、固定部２と該固定部２の法線方向の部位に互いに対向して電極を設け各可動部の共振周波数の駆動電圧を重畳して供給し、固定部２に対し振動を付与するようにしてもよく、固定部２側に圧電素子を設け、該圧電素子に各可動部の共振周波数の駆動電圧を重畳して供給し、固定部２を振動させるようにしてもよい。このようにしても、各可動部を共振駆動することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のプレーナー型アクチュエータによれば、可動部を揺動軸線の略直交方向にて同じ側に屈曲し、この屈曲した側で固定部に支持される形状の一対のトーションバーで揺動可能に支持する構成としているので、揺動軸線方向からの外力はトーションバーのたわみによって緩和され、可動部に対する外力の影響を低減することができる。また、可動部の揺動振幅にトーションバーのたわみ振幅が加算されて大振幅のプレーナー型アクチュエータを提供することができる。
【００４６】
また、可動部を揺動軸線方向に複数整列配置するアレイ構造とする場合に、従来技術におけるようなトーションバーを支持する支持部材を可動部間に介在させることなく複数の可動部を互いに近づけて配置することができるので、可動部の配列密度を向上することができ、アレイ状のプレーナー型アクチュエータの小型化を実現することができる。
【００４７】
さらに、複数の可動部を、該可動部の揺動軸方向に千鳥配置し、互いに隣接する可動部のトーションバーの固定部側支持部を各可動部の揺動軸線の略直交方向にて互いに反対側の固定部に設ける構成とすることにより、各可動部をより近づけて配置することができる。したがって、可動部の大振幅動作を維持して、可動部の配列密度をより向上することができる。
【００４８】
さらにまた、可動部を支持する屈曲する一対のトーションバーが、互いに分離独立して固定部に支持されているため、可動部の中心で揺動軸線と直交する直線回りの動作が抑制され、外乱の影響を低減することができる。
【００４９】
そして、可動部を二つの揺動軸線回りに揺動する外側可動部及び内側可動部で構成し、少なくとも一方の可動部をその揺動軸線の略直交方向にて同じ側に屈曲し、この屈曲した側で固定部に支持される一対のトーションバーで支持する構成とすることにより、配列密度の高いアレイ構造を実現できると共に、大振幅の二次元動作を可能とした二次元駆動のプレーナー型アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレーナー型アクチュエータの第１実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】上記第１実施形態の動作を説明する斜視図である。
【図３】上記第１実施形態の外力の影響を従来技術と比較して示す説明図である。
【図４】上記第１実施形態の変形例を示す平面図である。
【図５】上記第１実施形態の可動部を、複数整列配置したアレイ状のプレーナー型アクチュエータの構成例を示す平面図である。
【図６】上記アレイ状のプレーナー型アクチュエータの別の構成例を示す平面図である。
【図７】上記アレイ状のプレーナー型アクチュエータのさらに別の構成例を示す平面図である。
【図８】本発明によるプレーナー型アクチュエータの第２実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図９】上記第２実施形態の可動部を、複数整列配置したアレイ状のプレーナー型アクチュエータの構成例を示す平面図である。
【図１０】従来技術のプレーナー型アクチュエータの概略構成を示す平面図である。
【図１１】図１０の可動部を、複数整列配置したアレイ状のプレーナー型アクチュエータの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…可動部
２…固定部
３…トーションバー
３ａ，３ｂ，９ａ，９ｂ，１１ａ，１１ｂ…支持部
４…駆動手段
９…外側トーションバー
１０…外側可動部
１１…内側トーションバー
１２…内側可動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar type actuator in which a movable part is supported by a pair of torsion bars so as to be swingable. In particular, the arrangement of the movable parts in the swing axis direction is improved in the case of an array structure that can be driven with a large amplitude. The present invention relates to a planar actuator that can be made to operate.
[0002]
[Prior art]
In the conventional planar actuator, as shown in FIG. 10, the movable part 1 can be swung to the fixed part 2 by a pair of torsion bars 3 bent in an S shape so that the substantial central axis is on the same line. The drive means 4 comprises a drive coil 5 laid on the movable part 1 and static magnetic field generating means 6A, 6B provided outside the fixed part 2 in a direction perpendicular to the swing axis of the movable part 1. Then, the static magnetic field generating means 6A, 6B act on the drive coil 5 portion in the vicinity of the opposite side of the movable portion 1 parallel to the axial direction of the torsion bar 3 to generate a driving force, and the movable portion 1 is swung. There is something which was made to do (for example, refer to patent documents 1).
[0003]
With this configuration, a long torsion bar 3 can be secured without increasing the distance between the movable portion 1 and the fixed portion 2, and a small planar actuator that can be driven with a large amplitude can be provided.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2924200
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional planar actuator, when an array structure is formed in which a plurality of movable parts 1 are aligned in the swing axis direction inside one fixed part 2, as shown in FIG. It is necessary to interpose the support member 2a for supporting the torsion bar 3 between the adjacent movable parts 1, and it is difficult to improve the arrangement density of the movable parts 1 due to the presence of the support member 2a.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above problems, and a planar actuator that can be driven with a large amplitude and can improve the arrangement density of the movable parts in the swing axis direction in the case of an array structure is provided. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To this end, the invention of claim 1 comprises a movable part supported by a fixed part so as to be swingable by a pair of torsion bars, and a drive means for driving the movable part. Oscillation axis of the movable part In a substantially orthogonal direction Bent to the same side , Supported by the fixed part on this bent side Shape and did .
[0008]
With this configuration, the swing axis of the movable part In a substantially orthogonal direction Bent to the same side The shape supported by the fixed part on the bent side A movable part is supported by a pair of torsion bars so as to be able to swing, and the movable part is driven by a driving means. As a result, the torsion bar also bends with the supporting part on the fixed part side as a fulcrum in synchronization with the swing of the movable part, and the swinging amplitude of the movable part and the deflection amplitude of the torsion bar are added to make the movable part a large amplitude. It can be driven.
[0009]
Further, in the case of the invention of claim 2, the movable portion is a frame-shaped outer movable portion supported by the fixed portion so as to be swingable by a pair of outer torsion bars, and a pair of inner torsion bars. The movable portion is configured to include an inner movable portion that is swingably supported, and at least one of the inner and outer torsion bars has the bent shape.
[0010]
Specifically, the torsion bar may have a substantially L-shaped bent shape as in claim 3. Or it is good also as a curvilinear bending shape like Claim 4.
[0011]
Further, in the case of the invention of claim 5, a plurality of movable parts supported so as to be swingable by the pair of torsion bars are arranged in a line inside one frame-like fixed part. In this case, the plurality of movable parts may be aligned and arranged in the direction of the swing axis of the movable part as in claim 6, and the staggered arrangement in the direction of the swing axis of the movable part as in claim 7. The fixed part side support part of the torsion bar of the movable part adjacent to each other is the swing axis of each movable part. In the substantially orthogonal direction It is good also as a structure provided in the fixing | fixed part of an other side. In this case, the resonance frequencies of the plurality of movable parts may be different from each other as in the eighth aspect.
[0012]
The drive means comprises a drive coil laid on the periphery of the movable part as in claim 9 and a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil, and is driven by the drive coil. It is preferable to supply a current. Alternatively, a thin film magnet provided on the movable part and a coil that applies a magnetic field to the thin film magnet may be provided, and a current may be supplied to the coil. Furthermore, as in claim 11, the driving means includes an electrode provided on the movable portion and another electrode provided on a portion facing the electrode, and a drive voltage is applied between the electrodes. Or an electrode provided on the fixed portion and another electrode provided on a portion facing the electrode, and a drive voltage is applied between the electrodes. May be. Further, as in claim 13, the driving means may be configured to include a piezoelectric element in the fixed portion and apply a driving voltage to the piezoelectric element.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a first embodiment of a planar actuator according to the present invention. In addition, about the same element as FIG. 10, it shows using the same code | symbol.
In FIG. 1, the planar actuator according to the first embodiment includes a rectangular movable portion 1, a frame-shaped fixed portion 2, a pair of bent torsion bars 3, and a driving means 4. .
[0014]
The movable part 1 is supported on the fixed part 2 by a pair of torsion bars 3 so as to be swingable, and is formed integrally with the fixed part 2 and the torsion bar 3 by anisotropic etching in the thickness direction of the semiconductor substrate. Is done. The semiconductor substrate only needs to be processed by applying a semiconductor microfabrication technique, such as a silicon substrate or a plastic substrate.
[0015]
Here, the pair of torsion bars 3 is configured so that the swing axis X of the movable portion 1 is In a substantially orthogonal direction (straight line Y direction) It has a shape bent in a substantially L shape on the same side (lower side in FIG. 1), and supports the movable part 1 by the support part 3a, On the side bent in the substantially L shape It is supported by the fixed part 1 by the support part 3b. Then, at the center O of the movable portion 1, the movable portion 1 is provided symmetrically with respect to a straight line Y orthogonal to a line connecting the two support portions 3 a on the movable portion 1 side (coincident with the swing axis X).
[0016]
On the other hand, the drive means 4 includes a drive coil 5 and static magnetic field generation means 6A and 6B, and supplies a drive current to the drive coil.
The drive coil 5 is laid on the peripheral portion of the movable portion 1, and both end portions thereof are drawn out to the fixed portion 2 side via the torsion bar 3, and are connected to the electrode terminal portion 7 provided on the fixed portion 2. Connected. A drive current can be supplied by connecting to a control device (not shown).
[0017]
The static magnetic field generating means 6A and 6B generate a Lorentz force by applying a static magnetic field to the drive current flowing through the drive coil 5 to swing the movable part 1 and are parallel to the swing axis X. Opposite magnetic poles are arranged opposite to each other on the opposite side of the movable part 1, for example, outside the fixed part 2, with the movable part 1 therebetween, and are made of, for example, a permanent magnet. The magnetic poles on the opposite side of the opposing magnetic poles of the static magnetic field generating means 6A, 6B are magnetically connected by a frame-shaped yoke member 8.
[0018]
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a case where a reflection mirror is provided in the movable portion 1 and applied to optical scanning will be described as an example. First, as shown in FIG. 2, for example, a drive current in the direction of arrow A is supplied from a control device (not shown) to the drive coil 5 laid on the movable portion 1 via the electrode terminal portion 7. At this time, when a static magnetic field in the direction of arrow B parallel to the drive coil forming surface of the movable portion 1 is acting on the drive coil 5 by the static magnetic field generating means 6A, 6B, the movable magnetic field is movable parallel to the swing axis X. Lorentz force is generated in the drive coil 5 portion in the vicinity of the opposite sides 1a and 1b of the portion 1 due to the interaction between the drive current and the static magnetic field. Thereby, the opposite side 1a of the movable part 1 moves in the arrow C direction, and the opposite side 1b moves in the arrow D direction.
[0019]
At this time, press the torsion bar 3 In a substantially L shape on the same side in the direction substantially orthogonal to the swing axis X of the movable part 1 Bend The bent part is supported by the fixing part 2 As a result, a resonance mode appears in each torsion bar 3 that bends in the direction of arrow C with the support portion 3b on the fixed portion 2 side as a fulcrum. As a result, the deflection amplitude of the torsion bar 3 is added to the swinging amplitude of the movable part 1 itself to obtain a larger amplitude. When a drive current in the direction opposite to the arrow A is passed through the drive coil 5, the operation directions of the movable part 1 and the torsion bar 3 are opposite to the arrows C and D.
[0020]
As shown in FIG. 1, the movable portion 1 is swingably supported by a center O of the movable portion 1 because the movable portion 1 is swingably supported by a pair of torsion bars 3 that are separated and independently bent in a substantially L shape. The movement around the straight line Y orthogonal to the axis X is suppressed and is hardly affected by disturbance.
[0021]
Thus, according to the first embodiment, the movable part 1 is moved along the swing axis X. In a substantially orthogonal direction Since it is configured to be swingably supported by a pair of torsion bars 3 having a substantially L-shape bent on the same side, the deflection amplitude of the torsion bar 3 is added to the swinging amplitude of the movable portion 1 to obtain a large amplitude planar. A mold actuator can be provided.
[0022]
Moreover, the movable part 1 is supported. In an approximate L shape Since the pair of bent torsion bars 3 are supported by the fixed portion 2 separately and independently from each other, the movement around the straight line Y perpendicular to the swing axis X at the center O of the movable portion 1 is suppressed, and the influence of disturbance Can be reduced.
[0023]
Further, as shown in FIG. 3A, in the conventional planar type actuator in which the movable portion 1 is supported by a pair of linear torsion bars 3, an external force from the left and right directions in the drawing is directly applied via the torsion bar 3. Although acting on the movable part 1, according to the first embodiment, the pair of torsion bars 3 are On the same side in the direction substantially orthogonal to the swing axis X of the movable part 1 Since it is formed to be bent substantially in an L shape, the external force in the left-right or up-down direction in the figure is relaxed by the deflection of the torsion bar 3 and does not directly act on the movable part 1 as shown in FIG. The influence of external force on the movable part 1 can be reduced.
[0024]
FIG. 4 shows a modification of the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the movable portion 1 and the fixed portion 2 are formed in a circular shape, and the torsion bar 3 is supported by a linear side portion 3A that supports the movable portion 1 so as to be swingable. Bent to the same side in a direction substantially orthogonal to the swing axis X of the movable part 1, Of moving part 1 Along the edge Curved Extension After In the direction substantially perpendicular to the swing axis X Linearly Extend A side part 3B connected to the fixed part 2 is formed into a bent shape. Also in this case, the swinging amplitude of the movable part 1 becomes a large amplitude by adding the deflection amplitude of the torsion bar 3 to the swinging amplitude of the movable part 1 itself. The torsion bar 3 is not bent in the above-described curved shape, but may be applied in a substantially L-shaped shape. The shape of the fixed portion 2 may be any shape as long as the torsion bar 3 can be supported, and the shape of the movable portion 1 may be any other shape such as an elliptical shape. Further, all of the torsion bars 3 are bent in a curved line and need not have a straight line portion.
[0025]
FIG. 5 shows a configuration example of an planar planar actuator in which a plurality of movable parts 1 according to the first embodiment are arranged and arranged.
Specifically, this array-like planar actuator has, for example, three movable parts 1 aligned in the direction of the swing axis X of the movable part 1, and the swing axis X In a substantially orthogonal direction By a pair of torsion bars 3 bent in a substantially L shape on the same side, On this bent side It is set as the structure each supported by one frame-shaped fixing | fixed part 2. As shown in FIG.
[0026]
And a drive means is arrange | positioned in the site | part outside the fixing | fixed part 2 in the direction orthogonal to the rocking | fluctuation axis X of the movable part 1, and the drive coil of illustration not shown laid in each movable part 1 via the torsion bar 3, Magnetic field generating means 6A, 6B shared across the three movable parts 1, and magnetic poles facing each other of the static magnetic field generating means 6A, 6B of The opposite magnetic poles are magnetically connected by a frame-like yoke member 8. The static magnetic field generating means 6A and 6B may be provided individually corresponding to each movable part 1.
[0027]
In such a configuration, when a drive current is supplied to a drive coil (not shown) of each movable part 1, the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means 6A and 6B interacts with the drive current, so that each movable part 1 Each of the torsion bars 3 bends with the support portion 3b on the fixed portion side as a fulcrum in synchronization with the swing of the movable portion 1 by obtaining a driving force around the swing axis X.
[0028]
The resonance frequency of the plurality of movable parts 1 may be different by adjusting the length or cross-sectional area of the torsion bar 3. Further, the drive coils of the movable parts 1 may be connected to each other so that a drive current is supplied from one control device. In this case, when the resonance frequencies of the movable parts 1 are different, it is preferable that the drive current of each resonance frequency is superimposed and supplied to the drive coil.
[0029]
As described above, when a plurality of the movable parts 1 according to the first embodiment are arranged in the swing axis X direction of the movable part 1 to form an array-type planar actuator, between the adjacent movable parts 1, It is not necessary to interpose the support member 2a as shown in FIG. 11, and the movable parts 1 can be arranged closer to each other than the conventional structure, so that the arrangement density of the movable parts 1 can be improved. Thereby, size reduction of an array-like planar actuator can be realized.
[0030]
FIG. 6 shows another example of the configuration of the above-described array type planar actuator.
The planar actuator shown in FIG. 6 has a plurality of movable parts 1 (three in FIG. 6) arranged in a staggered manner in the direction of the swing axis of the movable part 1 inside one frame-like fixed part 2. The fixed portion side support portion 3b of the torsion bar 3 of the movable portion 1 adjacent to each other is connected to the swing axis of each movable portion 1. In the substantially orthogonal direction It is set as the structure provided in the fixing | fixed part 2 of the other side. Thereby, another movable part 1 can be arranged close to each movable part 1 avoiding the torsion bar 3 between the movable parts 1 to be aligned, and the large-amplitude operation of the movable part 1 is maintained. The arrangement density of the movable parts 1 can be further improved.
[0031]
As shown in FIG. 7, a plurality of movable parts 1 are arranged inside a single frame-shaped fixed part 2 in a direction perpendicular to the swing axis of the movable part 1, and In a substantially orthogonal direction It is also possible to adopt a configuration in which the support portions 3b on the fixed portion side of the pair of torsion bars 3 bent in a substantially L shape on the same side are connected to the fixed portions 2 facing each other with the movable portion 1 in between.
[0032]
Next, a planar actuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same element as 1st Embodiment, it shows using the same code | symbol, and demonstrates a different part from 1st Embodiment here.
[0033]
In the second embodiment shown in FIG. 8, the movable portion 1 is supported by a pair of outer torsion bars 9 so as to be swingably supported by the fixed portion 2, and the pair of inner torsion bars 11 is used for the outer side. It is composed of a rectangular inner movable portion 12 that is supported by the movable portion 10 so as to be swingable, and is connected to a support portion 11a on the inner movable portion side of each inner torsion bar 11 (coincides with the swing axis Y of the inner movable portion 12). ) And a line connecting the support portions 9a on the outer movable portion side of each outer torsion bar 9 (coincident with the swing axis X of the outer movable portion 10) are orthogonal to each other. And the swing axis Y In a substantially orthogonal direction (oscillating axis X direction) A pair of inner torsion bars 11 formed by bending substantially L-shaped on the same side are connected to the center O of the inner movable portion 12. ₁ Provided symmetrically with respect to a straight line orthogonal to the swing axis Y (substantially coincides with the swing axis X). In a substantially orthogonal direction (oscillating axis Y direction) A pair of outer torsion bars 9 formed by bending substantially L-shaped on the same side are connected to the center O of the outer movable portion 12. ₂ (Center O of the inner movable part 12 ₁ With respect to a straight line (substantially coincides with the swing axis Y) perpendicular to the swing axis X. Line pair Provided in the name.
[0034]
In addition, the driving means includes a driving coil (not shown) laid on both the outer and inner movable parts 10, 12, and the fixing part 2 in a direction orthogonal to the swing axis X and a direction orthogonal to the swing axis Y. Static magnetic field generating means 13A, 13B and 14A, 14B are arranged on the outside, with the movable part 1 in between and opposite magnetic poles arranged opposite to each other. The static magnetic field generating means 13A, 13B and 14A, 14B can be applied to any part outside the movable part 1 as long as the static magnetic field component parallel to the drive coil forming surface of the movable part 1 can act on the drive coil. You may arrange in.
[0035]
Next, the operation of the second embodiment will be described. Here, a case where a reflection mirror is provided on the inner movable portion 12 and applied to optical scanning will be described as an example.
When a drive current is applied to a drive coil (not shown) laid on each movable part via each torsion bar, the inner movable part 12 causes the static magnetic fields of the static magnetic field generating means 14A and 14B and the inner movable part 12 to move. By virtue of the interaction with the drive current of the drive coil laid on the inner side of the inner movable portion 12 parallel to the swing axis Y, a drive force based on the Lorentz force is obtained to swing. At this time, the inner torsion bar 11 also moves the torsion bar 11 In an approximate L shape It bends in a resonance mode that appears when it is bent. As a result, the optical scanning amplitude around the swing axis Y in FIG. 8 due to the swing of the inner movable portion 12 is the sum of the swing amplitude of the inner movable portion 12 itself and the deflection amplitude of the inner torsion bar 11. .
[0036]
On the other hand, the static magnetic field generating means 13A, 13B of the static magnetic field generating means 13A and 13B are arranged on the opposite side portion of the outer movable portion 10 parallel to the swing axis X and the side portion 9A of the outer torsion bar 9 on the outer movable portion side. Lorentz force acts by the interaction with the drive current flowing through the drive coil laid on the outer movable portion 10 via the torsion bar 9, and the outer movable portion 10 and the outer torsion bar 9 swing. As a result, the optical scanning amplitude around the oscillation axis X in FIG. 8 due to the oscillation of the outer movable portion 10 is the sum of the oscillation amplitude of the outer movable portion 10 itself and the deflection amplitude of the outer torsion bar 9. .
Thus, the planar actuator according to the second embodiment performs a two-dimensional operation with a large amplitude.
[0037]
Thus, according to the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the outer movable portion 10 that swings about the swing axis X and the inner movable that swings about the swing axis Y can be obtained. The portion 12 is connected to the swing axis In a substantially orthogonal direction By adopting a configuration in which each is supported by a pair of torsion bars bent in a substantially L shape on the same side, it is possible to provide a planar actuator capable of two-dimensional operation with a large amplitude.
[0038]
In the second embodiment, at least one of the outer torsion bar 9 and the inner torsion bar 11 only needs to be bent in a substantially L shape, and the other is bent in a straight shape, a curved shape, or an S shape. It may be. Moreover, the shape of the movable part 1 is not limited to a rectangular shape, and may be any shape such as a circular shape or an elliptical shape.
[0039]
FIG. 9 shows a configuration example of an planar planar actuator in which a plurality of movable parts 1 capable of two-dimensional operation according to the second embodiment are arranged and arranged.
Specifically, this planar planar actuator includes, for example, three movable portions 1 arranged in the direction of the swing axis of the outer movable portion 10 and has a swing shaft. In the direction almost perpendicular to the line A pair of outer torsion bars 9 bent in a substantially L shape on the same side are respectively supported by one frame-shaped fixing portion 2. Then, static magnetic field generating means 13A and 13B shared for each movable part 1 on the outside of the fixed part 2 in a direction perpendicular to the swing axis of the outer movable part 9 and in a direction perpendicular to the swing axis of the inner movable part 12. 14A and 14B are arranged to face each other.
[0040]
In this case, the torsion bar bent in a substantially L shape may be applied to at least one of the outer and inner torsion bars 9 and 11. Further, as described above, the lengths or cross-sectional areas of the outer and inner torsion bars 9 and 11 are adjusted so that the resonance frequencies of the outer and inner movable parts 10 and 12 of the movable parts 1 are different from each other. Also good. In this case, drive coils laid on each movable part may be connected to each other so that drive currents having respective resonance frequencies are superimposed and supplied. Further, a plurality of movable parts 1 capable of two-dimensional operation may be arranged in a staggered manner in the swing axis direction of the outer movable part 10 as shown in FIG.
[0041]
In FIG. 9, the inner movable portion 12 of the movable portion 1 at the center of the array is farther away from the static magnetic field generating means 14 </ b> A, 14 </ b> B than the other inner movable portions. The acting static magnetic field intensity is smaller than that of the other inner movable part, and the swing amplitude of the inner movable part 12 is reduced. Therefore, when the swing amplitudes of the inner movable portions 12 are made uniform, the number of turns of the drive coil and the drive current are increased for the inner movable portions 12 at the center of the array.
[0042]
As described above, even when an array of planar actuators is configured by arranging a plurality of the movable parts 1 of the second embodiment in the swing axis direction of the outer movable part 10, the adjacent movable parts 10 are arranged between the adjacent movable parts 10. Since it is not necessary to interpose the support member 2a as shown in FIG. 11 and the movable parts 1 can be arranged close to each other, the arrangement density of the movable parts 1 can be improved. As a result, it is possible to reduce the size of the planar planar actuator capable of two-dimensional operation.
[0043]
In the above-described planar actuator of the array shape, the number of the movable parts 1 aligned and arranged inside the fixed part 2 is not limited to three, and may be arranged as many as possible.
[0044]
In any of the above embodiments, the drive means is not limited to an electromagnetic drive system configured by including a drive coil laid on a movable part and a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil. A thin film magnet drive system configured by including a thin film magnet formed on a portion and a coil that applies a magnetic field to the thin film magnet may be used. In addition, an electrostatic drive method may be employed in which electrodes are provided facing each other in the normal direction of the movable portion and the movable portion, and the movable portion is electrostatically driven by applying a voltage. Good. Further, in the case of an array-like planar actuator, electrodes are provided opposite to each other in the normal direction of the fixed portion 2 and the fixed portion 2, and a drive voltage at the resonance frequency of each movable portion is supplied in an overlapping manner. A vibration may be applied to the fixed portion 2, and a piezoelectric element is provided on the fixed portion 2 side, and a driving voltage having a resonance frequency of each movable portion is supplied to the piezoelectric element in a superimposed manner to vibrate the fixed portion 2. You may make it make it. Even in this way, each movable part can be driven to resonate.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the planar type actuator of the present invention, the movable part is arranged on the swing axis. In a substantially orthogonal direction Bent to the same side , Supported by the fixed part on this bent side Because it is configured to support rocking with a pair of shaped torsion bars, The external force from the swing axis direction is alleviated by the deflection of the torsion bar, and the influence of the external force on the movable part can be reduced. Also, A planar type actuator having a large amplitude can be provided by adding the deflection amplitude of the torsion bar to the swinging amplitude of the movable part.
[0046]
In the case of an array structure in which a plurality of movable parts are arranged in the swing axis direction, the plurality of movable parts are brought close to each other without interposing a support member for supporting the torsion bar as in the prior art. Since the arrangement density can be improved, the arrangement density of the movable parts can be improved, and downsizing of the planar planar actuator can be realized.
[0047]
Further, a plurality of movable parts are arranged in a staggered manner in the direction of the swing axis of the movable part, and the fixed part side support part of the torsion bar of the movable part adjacent to each other is used as the swing axis of each movable part. In the substantially orthogonal direction By adopting a configuration in which the fixed portion on the opposite side is provided, the movable portions can be arranged closer to each other. Therefore, the large-amplitude operation of the movable parts can be maintained and the arrangement density of the movable parts can be further improved.
[0048]
Furthermore, since the pair of bending torsion bars that support the movable part are supported by the fixed part separately and independently from each other, the movement around the straight line perpendicular to the swing axis at the center of the movable part is suppressed, and disturbance Can be reduced.
[0049]
The movable portion is composed of an outer movable portion and an inner movable portion that swing around two swing axes, and at least one of the movable portions is the swing axis. In a substantially orthogonal direction Bent to the same side , Supported by the fixed part on this bent side By adopting a configuration in which it is supported by a pair of torsion bars, an array structure having a high array density can be realized, and a two-dimensionally driven planar actuator capable of two-dimensional operation with a large amplitude can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a planar actuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing the influence of the external force of the first embodiment in comparison with the prior art.
FIG. 4 is a plan view showing a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of an array-like planar actuator in which a plurality of movable parts of the first embodiment are arranged in an array.
FIG. 6 is a plan view showing another configuration example of the planar actuator of the array shape.
FIG. 7 is a plan view showing still another configuration example of the planar actuator of the array shape.
FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of a planar actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a configuration example of an array-like planar actuator in which a plurality of movable parts of the second embodiment are arranged in an array.
FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional planar actuator.
11 is a plan view showing a configuration of an array-like planar actuator in which a plurality of movable parts shown in FIG. 10 are arranged and arranged. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Moving part
2 ... fixed part
3 ... Torsion bar
3a, 3b, 9a, 9b, 11a, 11b ... support part
4 ... Drive means
9 ... Outer torsion bar
10: Outside movable part
11 ... Inside torsion bar
12 ... Inside movable part

Claims

A movable part supported by a fixed part in a swingable manner by a pair of torsion bars;
Driving means for driving the movable part,
Planar actuator, characterized in that the pair of torsion bars, bent on the same side in a substantially perpendicular direction of the swing axis of the movable part, has a shape which is supported by the fixed portion in this bent side.

The movable part is a frame-shaped outer movable part supported by the fixed part by a pair of outer torsion bars so as to be swingable, and an inner movable part supported by the pair of inner torsion bars so as to be swingable by the outer movable part. The planar actuator according to claim 1, wherein at least one of the inner and outer torsion bars has the bent shape.

The planar actuator according to claim 1, wherein the torsion bar has a substantially L-shaped bent shape.

The planar actuator according to claim 1 or 2, wherein the torsion bar has a curved bent shape.

The planar actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the movable parts are arranged in an array inside one frame-shaped fixed part.

6. The planar actuator according to claim 5, wherein the plurality of movable parts are arranged in alignment in the swing axis direction of the movable part.

The plurality of movable parts are arranged in a staggered manner in the swing axis direction of the movable parts, and the fixed part side support parts of the torsion bars of the movable parts adjacent to each other are opposite to each other in a direction substantially orthogonal to the swing axis of each movable part. The planar actuator according to claim 5 or 6, wherein the planar actuator is provided in a fixed portion on the side.

The planar actuator according to any one of claims 5 to 7, wherein the resonance frequencies of the plurality of movable parts are different from each other.

The drive means includes a drive coil laid on the peripheral edge of the movable part and a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil, and a drive current is supplied to the drive coil. The planar actuator according to any one of claims 1 to 8, wherein:

The drive means comprises a thin film magnet provided on the movable part and a coil that applies a magnetic field to the thin film magnet, and supplies current to the coil. The planar actuator according to any one of 8 above.

The drive means includes an electrode provided on the movable portion and another electrode provided on a portion facing the electrode, and configured to apply a drive voltage between the electrodes. The planar actuator according to any one of 1 to 8.

The drive means includes an electrode provided in the fixed portion and another electrode provided in a portion facing the electrode, and configured to apply a drive voltage between the electrodes. The planar actuator according to any one of 1 to 8.

The planar actuator according to any one of claims 1 to 8, wherein the driving unit includes a piezoelectric element in the fixed portion and applies a driving voltage to the piezoelectric element.