JPH04275077A - Microactuator - Google Patents
MicroactuatorInfo
- Publication number
- JPH04275077A JPH04275077A JP3303291A JP3303291A JPH04275077A JP H04275077 A JPH04275077 A JP H04275077A JP 3303291 A JP3303291 A JP 3303291A JP 3303291 A JP3303291 A JP 3303291A JP H04275077 A JPH04275077 A JP H04275077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- laser beam
- generating means
- magnetic
- field generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 25
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 21
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
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 that uses magnetic force for 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。[Background Art] In recent years, the development of semiconductor circuits has been remarkable.
There is a growing demand for advanced systems that can be miniaturized by integrating sensors, actuators, etc. onto the semiconductor substrates that make up conventional electronic circuits.
【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: ■ It can be manufactured using the same etching and lithography as LSI etc. ■ At this time, the entire mechanism is manufactured in an assembled state, and it is possible to manufacture with high precision, so it is easy to make adjustments. ■It can be manufactured in the semiconductor manufacturing process, so it can be fabricated on the same substrate as the logic circuit sensor.■It does not take up much space and can be used in minute places where conventional machines, especially robots, could not be used. It will be done.
【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。[0004] The driving force of a microactuator formed on a semiconductor substrate includes electrostatic force, thermal expansion force, and superelectric force, but electrostatic force is generally 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。The reason for this is that the mass of an object is proportional to the cube of its dimensions, and the electrostatic force between electrodes is proportional to the square of its dimensions; therefore, the electrostatic force per unit mass is inversely proportional to its dimensions, and increases as it becomes smaller.
【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。A microactuator that uses electrostatic force for driving force in this way 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。An electrostatic motor, which is an example of a conventional electrostatic microactuator, will be described below with reference to FIGS. 9 and 1.
This will be explained with reference to 0.
【0008】従来の静電モータ50は、シリコン(Si
)基板51上に二酸化珪素(SiO2 )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 (Si).
) A silicon dioxide (SiO2) layer 52 and a trisilicon tetranitride (Si3 N4) layer 53 are formed on a substrate 51, and a first polycrystalline silicon (Si) layer 54 is formed thereon as a reference layer.
【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 and a stator 56 are formed concentrically from 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-like shape and is rotatably supported by a central shaft 58 made of a third layer of polycrystalline silicon (Si), and its tip portion forms 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 in 12 sections on the outer circumference of the rotating region of the rotor 55, and has electrodes 56a and 56b.
- It has a diameter of 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 N4 )の膜60を設けて
いる。The electrodes 56a, 56b, and 56c are connected in parallel every three, and the electrostatic motor 50 has three phases and four
The poles form an electrostatic motor. Furthermore, a film 60 of trisilicon tetranitride (Si3 N4) is provided at the contact portion of the rotor 55 with the central shaft 58 in order to reduce friction of the rotor 55.
【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 explained 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 state (a) in 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. As a result, the electrode 5
Electrostatic attraction acts between 5a and 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 state (b) in FIG. 11, a voltage is applied between the electrode 55a of the rotor 55 and the electrode 56b of the stator 56. By this, the electrode 55a and the electrode 56
An electrostatic attraction is exerted 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 state (c) in FIG. 11, a voltage is applied between the electrode 55a of the rotor 55 and the electrode 56c of the stator 56. By this, the electrode 55a and the electrode 56
During time c, electrostatic attraction acts, 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, by sequentially applying voltage to the electrode portions 56a, 56b, and 56c of the stator 56, the rotor 55 rotates.
【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。[0018] In this way, conventional electrostatic motors perform rotational motion using 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, the electrostatic motor having the above structure obtains driving energy by supplying power from the outside through electric wiring and electrodes. As a result, the fixed electrodes are electrically coupled to each other via the silicon (Si) substrate to form a large 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。[0020] Due to the formation of this large capacity capacitor, more than 98% of the power supplied from the outside is consumed by this large capacity capacitor, making it extremely difficult to increase drive efficiency. Here, drive efficiency refers to "power contributing to drive"/"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。[0021] Furthermore, 50% of the element area of this electrostatic motor
Since the nearby area is covered with electrical wiring and electrodes, the effective area ratio is low, which poses a problem in miniaturizing electrostatic motors. Here, the effective area ratio refers to "area of component elements involved in actual driving"/"area of elements of the 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 electrostatic motors, but are problems of all electrostatic microactuators.
【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。The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and provides a microactuator that can increase the driving efficiency and effective area ratio of the microactuator formed on a substrate. purpose.
【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。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, a microactuator based on the invention according to claim 1 has a thin film made of a conductive non-magnetic material on a substrate through which a laser beam passes. By irradiating the magnetic pole plate with a laser beam emitted by the laser beam irradiation means, , a first magnetic field generating means for generating a magnetic field by a rotating current consisting of a real current generated on a thin film according to rotational propagation of circularly polarized light of the laser beam; and a first magnetic field generating means disposed opposite to the first magnetic field generating means; A second magnetic field generating means generates a predetermined magnetic field corresponding to the magnetic field generated by the first magnetic field generating means, 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 magnetic field generating means and a second
and magnetic field control means for generating a predetermined relative driving force between the magnetic field generating means and the magnetic field generating 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。In the microactuator according to the second aspect of the invention, in the microactuator according to the first aspect, the second magnetic field generating means has the same configuration as 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。A microactuator based on the invention set forth in claim 3 is the microactuator set forth in claim 2, wherein 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 circularly polarized laser light, there is no need for electrical wiring or electrodes for power supply 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。[Example] Hereinafter, a micromotor, which is a first example of a microactuator based on the present invention, will be explained.
This will be explained with reference to FIGS. 1 to 5.
【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20
から構成されている。The micromotor 10 in this embodiment includes a magnetic pole base 1 and a laser beam irradiation means 20 having circularly polarized light.
It consists of
【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7
a〜7fを形成している。The magnetic pole base 1 is shown in FIGS. 1 to 2(a) and (b).
), it is composed of a stator 2 and a rotor 3. The stator 2 has a substantially fan-shaped copper thin film made of a non-magnetic material on a glass substrate 4 made of transparent glass, which is a material that allows laser light to pass through with low loss and has a small coefficient of thermal expansion. The copper thin films and glass substrates 4 are arranged radially at a predetermined pitch, and the respective copper thin films and glass substrates 4 are arranged on the magnetic pole plate 7.
a to 7f are formed.
【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. 2(b), the rotor 3 includes magnetic pole plates 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, and 6 having the same shape as the copper thin film.
f are arranged radially around the pin joint 11 in the same manner as the magnetic pole plates 7a to 7f, and the pin joint 11
It is possible to rotate around the center. Further, the diameter of the rotor 3 is 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 magnetic pole plates 6a-6f are formed by depositing copper thin films 8a-8f on transparent glass substrates 9a-9f, respectively, and the copper thin films 8a-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 beam irradiation means 20 having circularly polarized light is
Referring to FIG. 3, it is composed of 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 beam 22 is generated by a laser light source 21 using a semiconductor laser, a gas laser, or the like. The linearly polarized wave is extracted from the laser beam 22 by a polarizer 23 and becomes a laser beam 24 having linearly polarized wave. The laser beam 24 having linear polarization becomes a laser beam 28 having clockwise or counterclockwise circular polarization depending on the information in the optical phase modulator 25 using an electro-optic effect or a magneto-optic effect. The circularly polarized laser beam 28 is used in a condensing system such as an optical lens 27 to form a beam spot system of several μm to several hundred μm to irradiate the object to be apertured.
【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 circularly polarized laser beam 28 is irradiated from the transparent glass substrates 9a to 9f sides of the magnetic pole plates 7a to 7f of the stator 2 and the magnetic pole plates 6a to 6f of the rotor 3 in a one-to-one ratio. 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 a circularly polarized laser beam is irradiated onto the magnetic pole plate will be explained 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。Free electrons on the copper thin film of the magnetic plate irradiated with circularly polarized laser light move in accordance with the rotating direction of the circularly polarized light, and a rotating current consisting of an actual current is generated. FIG. 4A shows a case where the magnetic pole plate is irradiated with a laser beam 28R having clockwise circular polarization 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 beam irradiation direction. At this time, the copper thin film side becomes the north pole, and the glass substrate side becomes the south pole. Therefore, when the magnetic pole plate is irradiated with the laser beam 28L having counterclockwise circularly polarized light from the glass substrate side, a magnetic field H2 is generated in the opposite direction to the laser beam irradiation direction as shown in FIG. The thin film side becomes the S pole, and the glass substrate side becomes the 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 explained with reference to FIG. The polarities shown in FIG. 5 each indicate the polarity on the copper thin film side. Therefore, when the polarity of the magnetic pole plate 6a is N pole and the polarity of magnetic pole plate 7a is S pole, the magnetic pole plate 6a and the magnetic pole plate 7a
There will be an attraction 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、7c
、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 on the copper thin film side of each magnetic pole plate 7a to 7f is 7a, 7c.
, 7e are controlled to be north poles, and 7b, 7d, and 7f are controlled to be south poles.
【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。Furthermore, the polarity of each of the magnetic pole plates 6a to 6f of the rotor 3 on the copper thin film side is such that 6a, 6c, and 6e are N poles, 6b, 6e, and
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、6c
、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 has a 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. do. As a result, a force that moves the magnetic pole plate 6a of the rotor 3 in a clockwise direction is applied. At this time, the other magnetic pole plates 6b, 6c
, 6d, 6e, and 6f, similar forces act on them, causing the rotor 3 to move 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 state II position, the polarity of each magnetic pole plate of the rotor 3 is reversed by controlling the laser beam. In other words, the magnetic pole plates 6a, 6c, and 6e of the rotor 3 are S poles, and the magnetic pole plates 6b, 6d, and 6f are N poles.
Become the pole. As a result, a repulsive force acts between the stator 4 and each magnetic pole plate 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。[0043] If the rotor 3 then moves to state III, this state III is the same as state I described above. The rotor 3 thus 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。In this way, the polarity of the stator is fixed,
The polarity of each magnetic pole plate of the rotor is changed by controlling circularly polarized laser light, and the rotor performs rotational motion due to the attractive and repulsive forces 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。It goes without saying that, contrary to the above embodiment, the same effects as described above can be obtained by changing the magnetism of the magnetic pole plates of the stator and fixing the polarity of the magnetic pole plates 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。Further, in the above embodiment, the same effect can be obtained even if a magnetic body is used instead of using a magnetic field generating means on the fixed polarity side of the magnetic pole plate 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 goes without saying that the same effect can be obtained by controlling and changing the polarity of both the stator and the rotor. Further, it goes without saying that the direction of rotation is not limited to clockwise, but 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。Further, the number of magnetic pole plates is not limited to six each, as long as the number of rotors and stators is the same and is an even number.
【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 a result of the above, this embodiment eliminates the need for electrical wiring and electrodes on the substrate, making it possible to reduce the element area to 1/10 of that of the conventional device, and reducing power consumption that does not contribute to driving. This makes it possible to save energy by reducing the driving voltage to 1/10 that of the conventional method.
【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 microspring, which is a second embodiment of the microactuator based on the present invention, will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【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。Microspring 4 in this embodiment
0 is composed of a magnetic pole base 41 and a laser beam irradiation means 20 having circularly polarized light. Here, the laser beam irradiation means 20 is equivalent to the laser beam 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 base 41 is composed of a fixed base 42 and a movable element 43. The fixing base 42 has a concave cross-sectional shape and is made of transparent glass 42(a), which is a material that allows laser light to pass through with low loss and has a small coefficient of thermal expansion. 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 base 42, and forms a magnetic 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,
It has a glass substrate 43(a) made of transparent glass, which is a material that allows laser light to pass through with low loss and has a small coefficient of thermal expansion.
It is supported by a fixed base 42 by a glass spring 45 so as to be movable 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。Furthermore, the glass substrate 43(a) of the mover 43
A copper thin film 43(b) is formed on the fixed base 42 side of the magnetic pole plate 43(b) 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, the fixed base 42, the laser beam irradiation means 20, the movable element 43 and the laser beam irradiation means 20 each form a magnetic field generation 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 circularly polarized laser beam, a magnetic field is generated based on the same principle as shown 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 explained with reference to FIG. FIG. 8(a) shows a laser beam 2 having clockwise circular polarization applied to the movable element 43 from the glass substrate 43(a) side.
8R, and the fixing table 42 is irradiated with a clockwise circularly polarized laser beam 28R from the glass substrate 42(a) side. At this time, the copper thin film 43 of the mover 43
The (b) side is the N pole, and the copper thin film 42 of the fixed base 42 (b) side is the N pole.
As a pole, a repulsive force is generated between the fixed base 42 and the movable element 43. This repulsive force causes the mover 43 to move 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。Also, referring to FIG. 8(b), the above-mentioned FIG.
In (a), if the laser beam 28L having counterclockwise circular polarization is irradiated from the glass substrate 42(a) side of the fixed base 42, the copper thin film 42b side of the fixed base 42 becomes the S pole, and the position between the fixed base 42 and the movable element 43 becomes There is an attraction 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 stationary table and the movable element using circularly polarized laser light in this manner, the movable element can be vibrated 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 goes without saying that the same effects 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 invention as set forth in claim 1, there is provided a magnetic pole plate in which a thin film made of a conductive non-magnetic material is formed on a substrate through which a laser beam passes; By irradiating the laser beam emitted from the laser beam irradiation means to the laser beam irradiation means that generates and irradiates a laser beam having circularly polarized light in the circular direction or the counterclockwise direction, and the magnetic pole plate, the circularly polarized light of the laser beam is transmitted according to the rotational propagation. , a first magnetic field generating means that generates a magnetic field by a rotating current consisting of an actual current generated on the thin film, and a predetermined magnetic field generating means arranged opposite to the first magnetic field generating means and corresponding to the magnetic field generated by the first magnetic field generating means. The second magnetic field generating means generates a magnetic field, and the force generated between the magnetic fields generated by each of the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means causes the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means to generate a magnetic field. and magnetic field control means for generating a predetermined relative driving force between the magnetic field control means and the magnetic field control means.
【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。[0062] Therefore, by using repulsion and attraction due to the magnetic force generated between the magnetic pole plates as a driving source, there is no need for electric wiring or electrodes for power supply on the substrate. This makes it possible to increase drive efficiency and increase the effective area ratio, making it possible to realize miniaturization, energy saving, and high performance of microactuators. Furthermore, by being able to supply energy spatially, it becomes possible to create a microactuator with a high degree of design freedom in which the power supply and actuator are independent.
【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, claim 1
In the microactuator described in , 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。[0064] Therefore, by using repulsion and attraction due to the magnetic force generated between the magnetic pole plates as a driving source, there is no need for electrical wiring or electrodes for power supply on the substrate. This makes it possible to increase drive efficiency and increase the effective area ratio, making it possible to realize miniaturization, energy saving, and high performance of microactuators. Furthermore, by being able to supply energy spatially, it becomes possible to create a microactuator with a high degree of design freedom in which the power supply and actuator are independent.
【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 recited in claim 3, claim 2
In the microactuator described in , 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。[0066] Therefore, by using the repulsive force and attractive force due to the magnetic force generated between the magnetic pole plates as the driving source, there is no need for electric wiring or electrodes for power supply on the substrate. This makes it possible to increase drive efficiency and increase the effective area ratio, making it possible to realize miniaturization, energy saving, and high performance of microactuators. Also,
By being able to supply energy spatially, it becomes possible to create a microactuator with a high degree of design freedom in which the power supply and 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 in a first embodiment based on 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. 2(a) is an end view taken along the line X--X in FIG. 1; (b) is an overall perspective view of the 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 means in a 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 pole plate is irradiated with a laser beam having circularly polarized light.
【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 a micromotor in a 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 microspring in a second embodiment based on 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 in a second embodiment based on the 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 diagram when a microspring in a second embodiment based on the present invention is irradiated with a laser beam having circularly polarized light.
【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 in the prior 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 the line YY in FIG. 9; 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 the principle of rotation of a micromotor in the prior art.
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6
a,6b,6c,6d,6e,6f,7a,7b,7c
,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
。10 Micromotor 40 Microspring 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 6
a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 7a, 7b, 7c
, 7d, 7e, 7f Magnetic pole plate 28 Laser beam 28R with circular polarization Laser beam 28L with clockwise circular polarization
A laser beam 42 having counterclockwise circular polarization, a fixed base 43, a movable element 45, a glass spring, and the same reference numerals in the drawings indicate the same contents or corresponding parts.
Claims (3)
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、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 laser light passes;
A laser beam irradiating means for generating and irradiating a laser beam having clockwise or counterclockwise circularly polarized light; and a circularly polarized laser beam by irradiating the magnetic pole plate with the laser beam emitted by the laser beam irradiating means. a first magnetic field generating means that generates a magnetic field by a rotating current consisting of an actual current generated on the thin film in accordance with a rotating electric field; The first magnetic field is generated by a second magnetic field generating means that generates a corresponding predetermined 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. A microactuator comprising: magnetic field control means for generating a predetermined relative driving force between the means and the second magnetic field generating means.
の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 second magnetic field generating means includes the first magnetic field generating means.
2. The microactuator according to claim 1, having a configuration similar to that of the magnetic field generating means.
た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 the 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 true JPH04275077A (en) | 1992-09-30 |
JP2652086B2 JP2652086B2 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=12375457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3033032A Expired - Fee Related JP2652086B2 (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Micro actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2652086B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202010010593U1 (en) * | 2010-07-23 | 2011-10-24 | Different Power Ideas Gmbh | Machine for converting electrical and / or magnetic energy into mechanical energy or for converting mechanical energy into electrical energy |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS498707A (en) * | 1972-05-23 | 1974-01-25 |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3033032A patent/JP2652086B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS498707A (en) * | 1972-05-23 | 1974-01-25 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202010010593U1 (en) * | 2010-07-23 | 2011-10-24 | Different Power Ideas Gmbh | Machine for converting electrical and / or magnetic energy into mechanical energy or for converting mechanical energy into electrical energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2652086B2 (en) | 1997-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6445093B1 (en) | Planar motor with linear coil arrays | |
JP3437520B2 (en) | Electrostatic actuator driving mechanism, electrostatic actuator driving method, and electrostatic actuator, rotation stage, and polygon mirror using the same | |
KR20050071703A (en) | Magnetic structure and motor employing said magnetic structure, and driver comprising said motor | |
BG61589B1 (en) | Rotary magnetic device | |
CN104467345A (en) | Stepping motor and timepiece provided with stepping motor | |
JPH09308218A (en) | Linear motor, stage system and exposure device using it | |
WO1995015610A1 (en) | Micromotor | |
JP3302283B2 (en) | Rotating electric machine, generator and electric motor using the rotating electric machine | |
JP2652086B2 (en) | Micro actuator | |
JP2004166487A (en) | Micro electromechanical energy storage device | |
JP2006006032A5 (en) | ||
TWI652883B (en) | Magnetic power generator | |
KR100456357B1 (en) | Electromechanical transducers with multipolar permanent magnets | |
JP2879934B2 (en) | Stage equipment | |
JP2796248B2 (en) | Power generator | |
JPH0591710A (en) | Linear motor for swing operation | |
KR100293035B1 (en) | Power generator using magnetic energy | |
JPH0678508A (en) | Radial type outer rotor type brushless motor | |
TWM260054U (en) | Magnetic actuator | |
RU2030067C1 (en) | Stepping electric motor | |
JP3492221B2 (en) | Micro movement device | |
JPH10303019A (en) | Self-hold type rotary solenoid | |
JPH0678507A (en) | Radial type outer rotor type brushless motor | |
JPH0678506A (en) | Radial type outer rotor type brushless motor | |
JPH06113563A (en) | Electrostatic actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970408 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |