JP6528535B2 - Actuator and measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータ及び測定装置に関する。 The present invention relates to an actuator and a measuring device.

近年、回転型アクチュエータが開発されている。特許文献１には、回転型アクチュエータの一例が記載されている。この回転型アクチュエータは、可動電極、枠体、軸部材、及び固定電極を備える。軸部材は、可動電極を枠体に取り付けている。軸部材は、可動電極の回転軸となる。固定電極は、平面視で可動電極に対向している。特許文献１には、この回転型アクチュエータを光スキャナに用いることが記載されている。   In recent years, rotary actuators have been developed. Patent Document 1 describes an example of a rotary actuator. The rotary actuator includes a movable electrode, a frame, a shaft member, and a fixed electrode. The shaft member has the movable electrode attached to the frame. The shaft member serves as the rotation axis of the movable electrode. The fixed electrode faces the movable electrode in plan view. Patent Document 1 describes that this rotary actuator is used for an optical scanner.

特許文献２にも、回転型アクチュエータの一例が記載されている。特許文献２では、この回転型アクチュエータを光スキャナに用いている。そして特許文献２では、可動反射部にインダクタが設けられている。このインダクタの近傍には、永久磁石が設けられている。これにより、インダクタに電流を流すと、永久磁石からの磁場によってインダクタにローレンツ力が生じる。特許文献２では、このローレンツ力によって可動反射部を駆動している。   Patent Document 2 also describes an example of a rotary actuator. In Patent Document 2, this rotary actuator is used for an optical scanner. And in patent document 2, the inductor is provided in the movable reflection part. A permanent magnet is provided in the vicinity of the inductor. As a result, when current flows through the inductor, Lorentz force is generated in the inductor by the magnetic field from the permanent magnet. In Patent Document 2, the movable reflector is driven by this Lorentz force.

特開２０１４−２１１８９号公報JP, 2014-21189, A 特開２００３−１９５２０５号公報JP 2003-195205 A

近年、測定装置を用いて磁場を測定することがある。本発明者らは、磁場を測定するための測定装置の新規な構造を検討した。   In recent years, a magnetic field may be measured using a measuring device. The inventors examined a novel structure of the measuring device for measuring the magnetic field.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新規な構造を有する測定装置で磁場を測定することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to measure a magnetic field with a measuring device having a novel structure.

本発明に係る測定装置は、可動電極、枠体、軸部材、固定電極、インダクタ、及び端子を備える。軸部材は、可動電極を枠体に取り付けている。軸部材は、可動電極の回転軸となる。固定電極は、平面視で可動電極に対向している。インダクタは、可動電極に設けられている。端子は、インダクタに電気的に接続している。   The measuring device according to the present invention comprises a movable electrode, a frame, a shaft member, a fixed electrode, an inductor, and a terminal. The shaft member has the movable electrode attached to the frame. The shaft member serves as the rotation axis of the movable electrode. The fixed electrode faces the movable electrode in plan view. The inductor is provided on the movable electrode. The terminal is electrically connected to the inductor.

本発明によれば、新規な構造を有する測定装置で磁場を測定することができる。   According to the present invention, the magnetic field can be measured with a measuring device having a novel structure.

第１の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a measuring device concerning a 1st embodiment. 図１に示したアクチュエータ本体の詳細構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detailed structure of the actuator main body shown in FIG. 第２の実施形態に係る測定装置に用いられるアクチュエータ本体の詳細構造を示す図である。It is a figure showing the detailed structure of the actuator main part used for the measuring device concerning a 2nd embodiment. 図３のＡ−Ａ´断面図である。It is an AA 'cross section figure of FIG. 図４の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG. 図５に示した軟磁性材料層を有する測定装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the measuring apparatus which has a soft-magnetic material layer shown in FIG. 図５に示した軟磁性材料層を有する測定装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the measuring apparatus which has a soft-magnetic material layer shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。測定装置は、枠体１１０、可動電極１２０、軸部材１３０、固定電極１４０、インダクタ１６０、及び測定用端子５００を備える。軸部材１３０は、可動電極１２０を枠体１１０に取り付けている。軸部材１３０は、可動電極１２０の回転軸となる。固定電極１４０は、平面視で可動電極１２０に対向している。インダクタ１６０は、可動電極１２０に設けられている。測定用端子５００は、インダクタ１６０に電気的に接続している。以下、詳細に説明する。 First Embodiment
FIG. 1 is a view showing the arrangement of a measurement apparatus according to the first embodiment. The measuring apparatus includes a frame 110, a movable electrode 120, a shaft member 130, a fixed electrode 140, an inductor 160, and a measuring terminal 500. The shaft member 130 attaches the movable electrode 120 to the frame 110. The shaft member 130 serves as a rotation axis of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 faces the movable electrode 120 in plan view. The inductor 160 is provided on the movable electrode 120. The measurement terminal 500 is electrically connected to the inductor 160. The details will be described below.

測定装置は、回転型アクチュエータを用いて形成されている。測定装置は、アクチュエータ本体１００を有している。アクチュエータ本体１００は、枠体１１０、可動電極１２０、軸部材１３０、固定電極１４０、及び検出用電極１５０を有している。アクチュエータ本体１００は、導電性の部材、例えばシリコン基板を選択的にエッチングすることにより、形成されている。この場合、枠体１１０、可動電極１２０、及び軸部材１３０は一体的になっている。   The measuring device is formed using a rotary actuator. The measuring device has an actuator body 100. The actuator body 100 includes a frame 110, a movable electrode 120, a shaft member 130, a fixed electrode 140, and a detection electrode 150. The actuator body 100 is formed by selectively etching a conductive member, for example, a silicon substrate. In this case, the frame 110, the movable electrode 120, and the shaft member 130 are integrated.

可動電極１２０の平面形状は矩形である。そして固定電極１４０は、平面視で可動電極１２０を挟むように２つ設けられている。可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向する辺（図１においてＸ方向に伸びている辺）は、櫛歯形状となっている。枠体１１０は、可動電極１２０の４辺のうち固定電極１４０と対向していない２つの辺（図１においてＹ方向に伸びている辺）それぞれに対向している。軸部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している２辺それぞれに対して設けられている。詳細には、軸部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している辺の中心に接続している。そして２つの軸部材１３０を結ぶ線が、可動電極１２０の回転軸となっている。   The planar shape of the movable electrode 120 is rectangular. And two fixed electrodes 140 are provided so as to sandwich the movable electrode 120 in a plan view. The side (the side extending in the X direction in FIG. 1) of the movable electrode 120 facing the fixed electrode 140 has a comb shape. The frame 110 is opposed to two of the four sides of the movable electrode 120 which are not opposed to the fixed electrode 140 (sides extending in the Y direction in FIG. 1). The shaft member 130 is provided for each of two sides of the movable electrode 120 facing the frame 110. In detail, the shaft member 130 is connected to the center of the side of the movable electrode 120 facing the frame 110. The line connecting the two shaft members 130 is the rotation axis of the movable electrode 120.

固定電極１４０のうち可動電極１２０と対向する辺は、櫛歯形状となっており、可動電極１２０の櫛歯部分とかみ合っている。このため、固定電極１４０と可動電極１２０は、互いに対向する部分の面積が大きくなり、その結果、可動電極１２０の駆動力は大きくなる。   The side of the fixed electrode 140 facing the movable electrode 120 has a comb-like shape, and is engaged with the comb-tooth portion of the movable electrode 120. For this reason, the area of the part which the fixed electrode 140 and the movable electrode 120 mutually oppose becomes large, As a result, the driving force of the movable electrode 120 becomes large.

アクチュエータ本体１００の駆動電力は、第１直流電源４００及び交流電源４１０によって供給される。   The driving power of the actuator body 100 is supplied by the first DC power supply 400 and the AC power supply 410.

第１直流電源４００は枠体１１０に接続している。上記したように、枠体１１０、可動電極１２０、及び軸部材１３０は一体的になっている。このため、第１直流電源４００は、枠体１１０及び軸部材１３０を介して可動電極１２０に電圧を印加することができる。第１直流電源４００の出力電圧は可変であり、制御部３００によって制御されている。   The first DC power supply 400 is connected to the frame 110. As described above, the frame 110, the movable electrode 120, and the shaft member 130 are integrated. Therefore, the first direct current power supply 400 can apply a voltage to the movable electrode 120 through the frame 110 and the shaft member 130. The output voltage of the first DC power supply 400 is variable, and is controlled by the control unit 300.

交流電源４１０は固定電極１４０に接続している。本実施形態において、交流電源４１０の出力は一定である。   AC power supply 410 is connected to fixed electrode 140. In the present embodiment, the output of the AC power supply 410 is constant.

また、アクチュエータ本体１００は検出用電極１５０を有している。検出用電極１５０は、固定電極１４０と並んでおり、可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向している辺に対向している。本図に示す例では、固定電極１４０は、可動電極１２０の辺の中心部分に対向している。そして検出用電極１５０は、固定電極１４０を挟むように設けられており、可動電極１２０の辺の両端それぞれに対向している。固定電極１４０は、検出用電極１５０よりも大きい。本図に示す例では、検出用電極１５０は、可動電極１２０のうち対向する２辺に設けられている。すなわち検出用電極１５０は、軸部材１３０を基準として線対称となるように設けられている。ただし、検出用電極１５０は、可動電極１２０の一辺にのみ設けられていても良い。また、検出用電極１５０と固定電極１４０の位置が逆であってもよい。   The actuator body 100 also has a detection electrode 150. The detection electrode 150 is aligned with the fixed electrode 140 and faces the side of the movable electrode 120 facing the fixed electrode 140. In the example shown in the figure, the fixed electrode 140 is opposed to the central portion of the side of the movable electrode 120. The detection electrode 150 is provided to sandwich the fixed electrode 140, and is opposed to both ends of the side of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 is larger than the detection electrode 150. In the example shown in the figure, the detection electrodes 150 are provided on two opposing sides of the movable electrode 120. That is, the detection electrodes 150 are provided so as to be line symmetrical with respect to the shaft member 130. However, the detection electrode 150 may be provided only on one side of the movable electrode 120. Further, the positions of the detection electrode 150 and the fixed electrode 140 may be reversed.

本図に示す例では、可動電極１２０にインダクタ１６０が設けられている。インダクタ１６０は、可動電極１２０の縁に沿ってスパイラル状に設けられている。インダクタ１６０は、金属（例えば、Ａｌ）を用いて形成されている。インダクタ１６０によって囲まれた領域を磁場が貫いている場合において可動電極１２０の角度を変えると、インダクタ１６０の両端に誘導起電力が生じる。インダクタ１６０の両端は、測定用端子５００を介して電圧計５１０（電圧測定部）に電気的に接続している。これにより、電圧計５１０により測定された電圧（誘導起電力）に基づいて、上記した磁場を測定することができる。   In the example shown in the figure, the movable electrode 120 is provided with an inductor 160. The inductor 160 is spirally provided along the edge of the movable electrode 120. The inductor 160 is formed using metal (for example, Al). When the angle of the movable electrode 120 is changed while the magnetic field penetrates the region surrounded by the inductor 160, an induced electromotive force is generated at both ends of the inductor 160. Both ends of the inductor 160 are electrically connected to a voltmeter 510 (voltage measurement unit) via a measurement terminal 500. Thereby, the above-mentioned magnetic field can be measured based on the voltage (induced electromotive force) measured by the voltmeter 510.

本図に示す例では、上記した磁場を高い精度で測定することができる。詳細には、本図に示す例では、可動電極１２０を回転させるために、インダクタ１６０の近傍で電流を流す必要がない。具体的には、本図に示す例では、可動電極１２０に印加された電圧（第１直流電源４００の電圧）と固定電極１４０に印加された電圧（交流電源４１０の電圧）によって、可動電極１２０を回転させている。この場合、インダクタ１６０の近傍で電流を流す必要がない。仮にこのような電流が流れると、このような電流は新たな磁場を生成する。そしてこのような磁場は測定装置にとってノイズとなり得る。本図に示す例では、このようなノイズを生成し得る電流を流す必要がない。このため、インダクタ１６０によって囲まれた領域を貫く磁場を高い精度で測定することができる。   In the example shown in the figure, the magnetic field described above can be measured with high accuracy. In detail, in the example shown in the drawing, it is not necessary to flow a current in the vicinity of the inductor 160 in order to rotate the movable electrode 120. Specifically, in the example shown in the figure, the movable electrode 120 is driven by the voltage (voltage of the first DC power supply 400) applied to the movable electrode 120 and the voltage (voltage of the AC power supply 410) applied to the fixed electrode 140. Is rotating. In this case, it is not necessary to flow a current in the vicinity of the inductor 160. If such a current flows, such a current generates a new magnetic field. And such a magnetic field can be noise for the measuring device. In the example shown in the figure, it is not necessary to flow a current that can generate such noise. Therefore, the magnetic field penetrating the region surrounded by the inductor 160 can be measured with high accuracy.

本図に示す例では、可動電極１２０を回転させる場合、可動電極１２０は、一定の角度（例えば＋１０°）と他の一定の角度（例えば−１０°）との間で一定の周波数（例えば１ｋＨｚ）で振動させる。この場合において上記した磁場が静磁場であるとき、インダクタ１６０の両端に生じる誘導起電力は、一定の正の電圧と一定の負の電圧の間で振動するようになる。ただし、可動電極１２０の回転方法は、この例に限定されるものではない。   In the example shown in the figure, when the movable electrode 120 is rotated, the movable electrode 120 has a constant frequency (for example, 1 kHz) between a certain angle (for example, + 10 °) and another constant angle (for example, -10 °). Vibrate with). In this case, when the magnetic field described above is a static magnetic field, the induced electromotive force generated at both ends of the inductor 160 oscillates between a constant positive voltage and a constant negative voltage. However, the method of rotating the movable electrode 120 is not limited to this example.

なお、本図に示す例において、測定用端子５００は、アクチュエータ本体１００の外側に配置されている。ただし、測定用端子５００は、アクチュエータ本体１００（例えば、枠体１１０）に配置されていてもよい。   In the example shown in the figure, the measurement terminal 500 is disposed outside the actuator body 100. However, the measurement terminal 500 may be disposed on the actuator body 100 (for example, the frame 110).

可動電極１２０の回転量は、容量検出部２００を用いて検出される。具体的には、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量は、可動電極１２０の回転量によって変化する。容量検出部２００は、この容量を検出することにより、可動電極１２０の回転量を検出する。   The amount of rotation of the movable electrode 120 is detected using the capacitance detection unit 200. Specifically, the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 changes with the amount of rotation of the movable electrode 120. The capacitance detection unit 200 detects the capacitance to detect the amount of rotation of the movable electrode 120.

本図に示す例において、容量検出部２００はオペアンプ２１０、容量素子２２０、抵抗素子２３０、及び第２直流電源２４０を有している。   In the example shown in the figure, the capacitance detection unit 200 includes an operational amplifier 210, a capacitive element 220, a resistive element 230, and a second DC power supply 240.

容量素子２２０及び抵抗素子２３０は互いに並列であり、かつ、オペアンプ２１０の反転入力端子及びオペアンプ２１０の出力端子に接続されている。言い換えると、オペアンプ２１０の反転入力端子及び出力端子は、容量素子２２０を介して互いに接続しており、かつ抵抗素子２３０を介して互いに接続している。このようにして、オペアンプ２１０は仮想接地されている。   The capacitive element 220 and the resistive element 230 are in parallel with each other, and are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 210 and the output terminal of the operational amplifier 210. In other words, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 210 are connected to each other through the capacitive element 220 and connected to each other through the resistive element 230. Thus, the op amp 210 is virtually grounded.

第２直流電源２４０はオペアンプ２１０の非反転入力端子に接続されている。第２直流電源２４０の出力電圧は可変であり、制御部３００によって制御されている。   The second DC power supply 240 is connected to the noninverting input terminal of the operational amplifier 210. The output voltage of the second DC power supply 240 is variable and controlled by the control unit 300.

このような構成において、容量素子２２０に蓄積された電荷量が変化すると、オペアンプ２１０の出力も変化する。ここで、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量が変化して検出用電極１５０に蓄積された電荷量が変化すると、これに伴って容量素子２２０に蓄積された電荷量も変化する。一方、可動電極１２０の電圧が変化しても検出用電極１５０に蓄積された電荷量が変化するため、容量素子２２０に蓄積された電荷量が変化する。このように、オペアンプ２１０の出力に影響を与える因子には、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量の他に、可動電極１２０の電圧がある。   In such a configuration, when the amount of charge stored in the capacitive element 220 changes, the output of the operational amplifier 210 also changes. Here, when the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 changes and the amount of charge accumulated in the detection electrode 150 changes, the amount of charge accumulated in the capacitive element 220 also changes accordingly. On the other hand, even if the voltage of the movable electrode 120 changes, the amount of charge accumulated in the detection electrode 150 changes, so the amount of charge accumulated in the capacitive element 220 changes. Thus, in addition to the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150, the factor that affects the output of the operational amplifier 210 is the voltage of the movable electrode 120.

制御部３００には、オペアンプ２１０の出力、すなわち可動電極１２０の回転量が入力される。そして制御部３００は、可動電極１２０の回転量に基づいて、第１直流電源４００の出力電圧（すなわち可動電極１２０の電圧）及び第２直流電源２４０の出力電圧を制御する。なお、上記したようにオペアンプ２１０は仮想接地されている。このため、オペアンプ２１０の反転入力端子の電圧は、オペアンプ２１０の非反転入力端子の電圧にほぼ等しくなる。このため、制御部３００は、第２直流電源２４０の出力電圧を制御することにより、検出用電極１５０の電圧を制御することができる。   The control unit 300 receives the output of the operational amplifier 210, that is, the amount of rotation of the movable electrode 120. Then, the control unit 300 controls the output voltage of the first DC power supply 400 (that is, the voltage of the movable electrode 120) and the output voltage of the second DC power supply 240 based on the amount of rotation of the movable electrode 120. As described above, the operational amplifier 210 is virtually grounded. Therefore, the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier 210 is approximately equal to the voltage at the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210. Thus, the control unit 300 can control the voltage of the detection electrode 150 by controlling the output voltage of the second DC power supply 240.

次に制御部３００の動作について説明する。まず、制御部３００は、可動電極１２０の回転量を所望の値となるように、第１直流電源４００の出力電圧を制御する。ここで、制御部３００は第２直流電源２４０の出力電圧を制御する。具体的には、第１直流電源４００の出力電圧と第２直流電源２４０の出力電圧の差が基準範囲に入るように、第２直流電源２４０の出力電圧を変化させる。上記したように、オペアンプ２１０は仮想接地されているため、第２直流電源２４０の出力電圧は検出用電極１５０の電圧になる。従って、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の電圧は基準範囲に入っている。   Next, the operation of the control unit 300 will be described. First, the control unit 300 controls the output voltage of the first DC power supply 400 so that the amount of rotation of the movable electrode 120 becomes a desired value. Here, the controller 300 controls the output voltage of the second DC power supply 240. Specifically, the output voltage of the second DC power supply 240 is changed such that the difference between the output voltage of the first DC power supply 400 and the output voltage of the second DC power supply 240 falls within the reference range. As described above, since the operational amplifier 210 is virtually grounded, the output voltage of the second DC power supply 240 is the voltage of the detection electrode 150. Therefore, the voltage between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is within the reference range.

ここで、可動電極１２０の温度が変わって可動電極１２０の形状が歪むなどの理由により、第１直流電源４００の出力電圧を所望の回転量が得られるはずの値にしても、可動電極１２０の回転量は所望の値にならない場合が出てくる。このような場合、制御部３００は、容量検出部２００からの出力を用いて、可動電極１２０の回転量が指定された量になるように、第１直流電源４００の出力電圧をフィードバック制御する。具体的には、容量検出部２００から出力された回転量（電圧）が基準範囲内にない場合、制御部３００は第１直流電源４００の出力電圧を変化させる。これにより、可動電極１２０の回転量が変化する。また、これに伴い、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量も変化し、その結果、容量検出部２００の検出値（出力電圧）も変化する。   Here, even if the output voltage of the first DC power supply 400 is a value that can obtain a desired amount of rotation because the temperature of the movable electrode 120 changes and the shape of the movable electrode 120 is distorted, The amount of rotation sometimes does not reach a desired value. In such a case, the control unit 300 performs feedback control of the output voltage of the first DC power supply 400 so that the rotation amount of the movable electrode 120 becomes a specified amount using the output from the capacitance detection unit 200. Specifically, when the amount of rotation (voltage) output from the capacitance detection unit 200 is not within the reference range, the control unit 300 changes the output voltage of the first DC power supply 400. Thereby, the amount of rotation of the movable electrode 120 changes. Also, along with this, the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 also changes, and as a result, the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200 also changes.

一般的なオペアンプ２１０の使用方法においては、オペアンプ２１０の非反転入力端子は接地されている。この場合、可動電極１２０の回転量を制御するために可動電極１２０の電圧を変化させると、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧も変化する。この場合、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化の原因となる因子は、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量と、検出用電極１５０の電圧の２つになる。従って、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化量から、可動電極１２０の電圧の変化に起因した変化量を除去する必要が出てくる。   In a general method of using the operational amplifier 210, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210 is grounded. In this case, when the voltage of the movable electrode 120 is changed to control the amount of rotation of the movable electrode 120, the voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 also changes. In this case, the factor that causes the change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200 is the two of the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 and the voltage of the detection electrode 150. Therefore, it is necessary to remove the amount of change caused by the change in voltage of the movable electrode 120 from the amount of change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200.

これに対して本実施形態では、制御部３００は、第１直流電源４００の出力電圧の変化に合わせて第２直流電源２４０の出力電圧も変化させる。具体的には、第１直流電源４００の出力電圧と第２直流電源２４０の出力電圧の差が基準範囲から出ないように、第２直流電源２４０の出力電圧を変化させる。これにより、制御部３００が可動電極１２０の電圧を変化させても、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧は変化しない。従って、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化の原因となる因子は、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量のみになる。このため、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化量から、可動電極１２０の電圧の変化に起因した変化量を補正する必要はなくなる。言い換えると、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の電圧は一定になるため、可動電極１２０に蓄積された電荷量に影響を与える因子は、可動電極１２０の回転量の身になる。従って、本実施形態によれば、制御部３００における演算量を少なくすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the control unit 300 also changes the output voltage of the second DC power supply 240 in accordance with the change of the output voltage of the first DC power supply 400. Specifically, the output voltage of the second DC power supply 240 is changed so that the difference between the output voltage of the first DC power supply 400 and the output voltage of the second DC power supply 240 does not go out of the reference range. Thereby, even if the control unit 300 changes the voltage of the movable electrode 120, the voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 does not change. Therefore, the factor that causes the change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200 is only the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120. Therefore, it is not necessary to correct the amount of change caused by the change in voltage of the movable electrode 120 from the amount of change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200. In other words, since the voltage between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is constant, the factor affecting the amount of charge accumulated in the movable electrode 120 is the amount of rotation of the movable electrode 120. Therefore, according to the present embodiment, the amount of calculation in the control unit 300 can be reduced.

図２は、図１に示したアクチュエータ本体１００の詳細構造の一例を示す図である。本図に示す例では、２つの軸部材１３０それぞれに配線１６２が設けられている。配線１６２は、一端がインダクタ１６０に接続し、他端が枠体１１０に達している。さらに、配線１６２の上記した他端は、測定用端子５００に電気的に接続している。これにより、インダクタ１６０は、配線１６２を介して測定用端子５００（言い換えると、電圧計５１０）に電気的に接続することができる。   FIG. 2 is a view showing an example of the detailed structure of the actuator main body 100 shown in FIG. In the example shown in the drawing, the wiring 162 is provided for each of the two shaft members 130. One end of the wiring 162 is connected to the inductor 160, and the other end reaches the frame 110. Further, the other end of the wiring 162 is electrically connected to the measurement terminal 500. Thus, the inductor 160 can be electrically connected to the measurement terminal 500 (in other words, the voltmeter 510) through the wiring 162.

以上、本実施形態によれば、可動電極１２０は、インダクタ１６０を有している。インダクタ１６０の両端は、測定用端子５００を介して電圧計５１０に電気的に接続している。これにより、インダクタ１６０の両端に生じる誘導起電力を電圧計５１０によって測定することができる。そして電圧計５１０が測定した電圧（誘導起電力）に基づいて、インダクタ１６０を貫く磁場を測定することができる。   As described above, according to the present embodiment, the movable electrode 120 includes the inductor 160. Both ends of the inductor 160 are electrically connected to the voltmeter 510 via the measurement terminal 500. Thereby, the induced electromotive force generated at both ends of the inductor 160 can be measured by the voltmeter 510. Then, based on the voltage (induced electromotive force) measured by the voltmeter 510, the magnetic field penetrating the inductor 160 can be measured.

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る測定装置に用いられるアクチュエータ本体１００の詳細構造を示す図であり、第１の実施形態の図２に対応する。本実施形態に係る測定装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る測定装置と同様の構成である。 Second Embodiment
FIG. 3 is a view showing the detailed structure of the actuator main body 100 used in the measurement apparatus according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. The measuring apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the measuring apparatus according to the first embodiment except for the following points.

本図に示す例では、可動電極１２０に軟磁性材料層１７０が設けられている。軟磁性材料層１７０は、インダクタ１６０によって囲まれている領域に位置している。軟磁性材料層１７０は、高い透磁率を有する。これにより、インダクタ１６０を貫く磁場が小さいものであったとしても、インダクタ１６０の両端に生じる誘導起電力を大きいものにすることができる。言い換えると、測定装置が測定可能な磁場の分解能を小さいものにすることができる。   In the example shown in the figure, the soft magnetic material layer 170 is provided on the movable electrode 120. The soft magnetic material layer 170 is located in the area surrounded by the inductor 160. The soft magnetic material layer 170 has high permeability. Thereby, even if the magnetic field penetrating the inductor 160 is small, the induced electromotive force generated at both ends of the inductor 160 can be made large. In other words, the resolution of the magnetic field that can be measured by the measuring device can be reduced.

軟磁性材料層１７０は、比透磁率が例えば５，０００以上１００，０００以下である。具体的には、軟磁性材料層１７０は、パーマロイ、タフパーム、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｃｏ基アモルファス合金、及びナノ結晶合金ファインメットの少なくとも一つを用いて形成されている。軟磁性材料層１７０の比透磁率が１０，０００である場合、測定装置は、おおよそ１０−５Ｔ〜１０−１０Ｔの範囲の磁束密度を測定することができる。 The soft magnetic material layer 170 has a relative permeability of, for example, 5,000 or more and 100,000 or less. Specifically, the soft magnetic material layer 170 is formed using at least one of permalloy, tough palm, Mn—Zn ferrite, Co-based amorphous alloy, and nanocrystal alloy fine met. When the relative permeability of the soft magnetic material layer 170 is 10,000, the measuring device can measure the magnetic flux density in the range of approximately 10 −5 T to 10 −10 T.

図４は、図３のＡ−Ａ´断面図である。本図に示す例において、可動電極１２０には、絶縁層１８２（例えば、シリコン酸化膜）が積層されている。そして絶縁層１８２上には、インダクタ１６０及び軟磁性材料層１７０が位置している。さらに、インダクタ１６０及び軟磁性材料層１７０は、絶縁層１８４（例えば、シリコン酸化膜）に覆われている。   FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG. In the example shown in the drawing, the insulating layer 182 (for example, a silicon oxide film) is stacked on the movable electrode 120. The inductor 160 and the soft magnetic material layer 170 are located on the insulating layer 182. Furthermore, the inductor 160 and the soft magnetic material layer 170 are covered with an insulating layer 184 (for example, a silicon oxide film).

絶縁層１８２の膜厚Ｔは、ある程度厚く、例えば、０．２μｍ以上０．５μｍ以下である。これにより、インダクタ１６０及び軟磁性材料層１７０を可動電極１２０からある程度遠い距離だけ離れて位置させることができる。これにより、インダクタ１６０が生成する磁場によって可動電極１２０に生じ得る渦電流を小さいものにすることができる。このような渦電流は、新たな磁場を生成する。そしてこのような磁場は、測定装置にとってノイズとなり得る。本図に示す例では、絶縁層１８２によってインダクタ１６０及び軟磁性材料層１７０を可動電極１２０からある程度離れて位置させることができる。これにより、上記した渦電流を小さいものにすることができる。   The film thickness T of the insulating layer 182 is somewhat thick, for example, 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. Thus, the inductor 160 and the soft magnetic material layer 170 can be positioned apart from the movable electrode 120 by a distance that is relatively large. Thereby, the eddy current that can be generated in the movable electrode 120 by the magnetic field generated by the inductor 160 can be reduced. Such eddy currents generate a new magnetic field. And such a magnetic field can be noise for the measuring device. In the example shown in the figure, the insulating layer 182 can position the inductor 160 and the soft magnetic material layer 170 away from the movable electrode 120 to some extent. Thereby, the above-mentioned eddy current can be made small.

図５は、図４の変形例を示す図である。本図に示す例において、インダクタ１６０は、軟磁性材料層１７０に埋め込まれている。詳細には、軟磁性材料層１７０は、第１軟磁性材料層１７２及び第２軟磁性材料層１７４を有している。第１軟磁性材料層１７２及び第２軟磁性材料層１７４は、同じ種類の軟磁性材料層であってもよいし、又は異なる種類の軟磁性材料層であってもよい。第１軟磁性材料層１７２は、可動電極１２０の上に位置している。第２軟磁性材料層１７４は、第１軟磁性材料層１７２の上に位置している。インダクタ１６０は、第１軟磁性材料層１７２の上に位置し、かつ第２軟磁性材料層１７４に覆われている。この場合、インダクタ１６０から発生する磁場のほぼすべてが軟磁性材料層１７０の内側を伝搬するようになる。言い換えると、インダクタ１６０からの磁場が可動電極１２０に達することを抑制することができる。   FIG. 5 is a view showing a modification of FIG. In the example shown in the figure, the inductor 160 is embedded in the soft magnetic material layer 170. Specifically, the soft magnetic material layer 170 includes a first soft magnetic material layer 172 and a second soft magnetic material layer 174. The first soft magnetic material layer 172 and the second soft magnetic material layer 174 may be soft magnetic material layers of the same type, or may be soft magnetic material layers of different types. The first soft magnetic material layer 172 is located on the movable electrode 120. The second soft magnetic material layer 174 is located on the first soft magnetic material layer 172. The inductor 160 is located on the first soft magnetic material layer 172 and covered by the second soft magnetic material layer 174. In this case, substantially all of the magnetic field generated from the inductor 160 propagates inside the soft magnetic material layer 170. In other words, the magnetic field from the inductor 160 can be suppressed from reaching the movable electrode 120.

本図に示す例において、インダクタ１６０は、周囲が絶縁層１８０に覆われている。これにより、インダクタ１６０が軟磁性材料層１７０に電気的に接続することを防止することができる。詳細には、絶縁層１８０は、絶縁層１８２及び絶縁層１８４を有している。絶縁層１８２は、同じ種類の絶縁層（例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜）でもよいし、又は異なる種類の絶縁層であってもよい。絶縁層１８２は、第１軟磁性材料層１７２の上に位置している。絶縁層１８４は、絶縁層１８２の上に位置している。インダクタ１６０は、絶縁層１８２の上に位置し、かつ絶縁層１８４に覆われている。   In the example shown in the figure, the inductor 160 is covered with the insulating layer 180 at its periphery. This can prevent the inductor 160 from being electrically connected to the soft magnetic material layer 170. In detail, the insulating layer 180 includes an insulating layer 182 and an insulating layer 184. Insulating layers 182 may be the same type of insulating layer (eg, silicon oxide film or silicon nitride film), or may be different types of insulating layers. The insulating layer 182 is located on the first soft magnetic material layer 172. The insulating layer 184 is located on the insulating layer 182. The inductor 160 is located on the insulating layer 182 and covered by the insulating layer 184.

図６及び図７の各図は、図５に示した軟磁性材料層１７０を有する測定装置の製造方法を説明するための図であり、図５に対応する。まず、図６（ａ）に示すように、可動電極１２０の上に第１軟磁性材料層１７２及び絶縁層１８２をこの順で積層する。第１軟磁性材料層１７２は、例えばスパッタを用いて形成する。   Each of FIGS. 6 and 7 is a view for explaining the method of manufacturing the measuring apparatus having the soft magnetic material layer 170 shown in FIG. 5, and corresponds to FIG. First, as shown in FIG. 6A, the first soft magnetic material layer 172 and the insulating layer 182 are stacked in this order on the movable electrode 120. The first soft magnetic material layer 172 is formed by using, for example, sputtering.

次いで、図６（ｂ）に示すように、絶縁層１８２の上にインダクタ１６０を形成する。インダクタ１６０は、例えば、金属膜（例えば、Ａｌ膜）の上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることにより形成される。   Next, as shown in FIG. 6B, the inductor 160 is formed on the insulating layer 182. The inductor 160 is formed, for example, by forming a resist pattern on a metal film (for example, an Al film) and etching the metal film using the resist pattern as a mask.

次いで、図７（ａ）に示すように、絶縁層１８２の上及びインダクタ１６０の上に絶縁層１８４を形成する。   Next, as shown in FIG. 7A, the insulating layer 184 is formed on the insulating layer 182 and the inductor 160.

次いで、図７（ｂ）に示すように、絶縁層１８２及び絶縁層１８４を選択的に除去する。これにより、平面視でインダクタ１６０と重なる領域及びその周囲に絶縁層１８２及び絶縁層１８４が残る。さらに、平面視でインダクタ１６０によって囲まれている領域では、第１軟磁性材料層１７２を露出させる。   Next, as shown in FIG. 7B, the insulating layer 182 and the insulating layer 184 are selectively removed. Thus, the insulating layer 182 and the insulating layer 184 remain in a region overlapping with the inductor 160 in plan view and the periphery thereof. Furthermore, the first soft magnetic material layer 172 is exposed in the region surrounded by the inductor 160 in plan view.

次いで、第１軟磁性材料層１７２の上及び絶縁層１８４の上に第２軟磁性材料層１７４を形成する。これにより、図５に示した軟磁性材料層１７０が形成される。   Then, the second soft magnetic material layer 174 is formed on the first soft magnetic material layer 172 and the insulating layer 184. Thereby, the soft magnetic material layer 170 shown in FIG. 5 is formed.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、軟磁性材料層１７０を用いることによって、インダクタ１６０の両端の間の誘導起電力を大きいものにすることができる。これにより、測定装置が測定可能な磁場の分解能を小さいものにすることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the present embodiment, by using the soft magnetic material layer 170, the induced electromotive force between both ends of the inductor 160 can be made large. This makes it possible to reduce the resolution of the magnetic field that can be measured by the measurement device.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are merely examples of the present invention, and various configurations other than the above can also be adopted.

１００ アクチュエータ本体
１１０ 枠体
１２０ 可動電極
１３０ 軸部材
１４０ 固定電極
１５０ 検出用電極
１６０ インダクタ
１６２ 配線
１７０ 軟磁性材料層
１７２ 第１軟磁性材料層
１７４ 第２軟磁性材料層
１８０ 絶縁層
１８２ 絶縁層
１８４ 絶縁層
２００ 容量検出部
２１０ オペアンプ
２２０ 容量素子
２３０ 抵抗素子
２４０ 第２直流電源
３００ 制御部
４００ 第１直流電源
４１０ 交流電源
５００ 測定用端子
５１０ 電圧計 100 actuator main body 110 frame 120 movable electrode 130 shaft member 140 fixed electrode 150 detection electrode 160 inductor 162 wiring 170 soft magnetic material layer 172 first soft magnetic material layer 174 second soft magnetic material layer 180 insulating layer 182 insulating layer 184 insulating layer 184 insulating Layer 200 Capacitance detection unit 210 Op amp 220 Capacitive element 230 Resistance element 240 Second DC power supply 300 Control unit 400 First DC power supply 410 AC power supply 500 Measurement terminal 510 Voltmeter

Claims (7)

可動電極と、
平面視で前記可動電極と一方向に並ぶ一部分を有する枠体と、
前記可動電極を前記枠体の前記一部分に取り付けており、前記一方向に延伸する軸を備え、当該軸を前記可動電極の回転軸とする軸部材と、
平面視で前記可動電極に対向している固定電極と、
前記可動電極に設けられたインダクタと、
を備え、
前記可動電極は、前記可動電極及び前記固定電極の間の電圧によって、前記回転軸に関して回転可能になっている、アクチュエータ。 A movable electrode,
A frame having a portion aligned in one direction with the movable electrode in a plan view ;
A shaft member having the movable electrode attached to the part of the frame and having an axis extending in the one direction, the axis serving as a rotation axis of the movable electrode ;
A fixed electrode facing the movable electrode in plan view;
An inductor provided on the movable electrode;
Equipped with a,
The actuator, wherein the movable electrode is rotatable about the rotation axis by a voltage between the movable electrode and the fixed electrode . 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記軸部材に設けられ、前記インダクタに電気的に接続された配線を備えるアクチュエータ。 In the actuator according to claim 1,
Provided on the shaft member, the actuator comprising a wiring electrically connected to the inductor. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記可動電極に設けられ、少なくとも一部が平面視で前記インダクタの内側に位置する軟磁性材料層を備えるアクチュエータ。 The actuator according to claim 1 or 2
Wherein provided on the movable electrode, the actuator comprising at least a portion is located inside of the inductor when viewed soft magnetic material layer. 請求項３に記載のアクチュエータにおいて、
前記可動電極上に位置し、膜厚が０．２μｍ以上０．５μｍ以下である絶縁層を備え、
前記インダクタ及び前記軟磁性材料層は、前記絶縁層上に位置するアクチュエータ。 In the actuator according to claim 3 ,
It comprises an insulating layer located on the movable electrode and having a thickness of 0.2 μm to 0.5 μm,
The inductor and the soft magnetic material layer, an actuator positioned on the insulating layer. 請求項３に記載のアクチュエータにおいて、
前記インダクタは、前記軟磁性材料層に埋め込まれているアクチュエータ。 In the actuator according to claim 3 ,
The actuator is embedded in the soft magnetic material layer. 請求項５に記載のアクチュエータにおいて、
前記軟磁性材料層は、
前記可動電極上に位置する第１軟磁性材料層と、
前記第１軟磁性材料層上に位置する第２軟磁性材料層と、
を有し、
前記インダクタは、前記第１軟磁性材料層上に位置し、かつ前記第２軟磁性材料層に覆われているアクチュエータ。 In the actuator according to claim 5 ,
The soft magnetic material layer is
A first soft magnetic material layer located on the movable electrode;
A second soft magnetic material layer located on the first soft magnetic material layer;
Have
It said inductor, said located first soft magnetic material layer, and an actuator which is covered with the second soft magnetic material layer. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータと、  The actuator according to any one of claims 1 to 6,
前記アクチュエータの前記可動電極を回転させる前記電圧を供給する可動電極駆動部と、  A movable electrode drive unit for supplying the voltage for rotating the movable electrode of the actuator;
前記インダクタに電気的に接続する電圧測定部と、  A voltage measurement unit electrically connected to the inductor;
を備える測定装置。Measuring device comprising:
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