JPH04322183A - Actuator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide an actuator which does not need cooling and is suitable for miniaturization and is delayed by converting the momentum of the light into mechanical force directly. CONSTITUTION:This actuator is equipped with a laser beam 4, which is gotten from a laser light source, a rotary shaft 2, which is provided at the fixed or mobile base, a rotor 1, which is retained rotatably by this rotary shaft 2, a row of projections 3, which are made on the periphery of this rotor and consist of materials free of energy absorption in the wavelength of the laser beam, and a means, which enters the laser beams 4 into these projections.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は、制御されたエネルギ−
を与えられて駆動力を発生するためのアクチュエ−タに
係り、特に光をエネルギ−源とした、非接触駆動、微細
化、高速応答性に優れたサ−ボ用アクチュエ−タに関す
るものである。[Industrial Application Field] The present invention is directed to a controlled energy
This invention relates to actuators that generate driving force when given a .

【０００２】0002

【従来の技術】従来の技術は、日経メカニカル１９８９
．３．２０号のＰ．４７〜４９「光熱アクチュエ−タ」
に記載されているように、外周面に等間隔で磁性体を貼
り付けた円板形ロ−タを永久磁石で挾み、この永久磁石
の上側または下側のロ−タ部分に光を照射することによ
って、その部分の磁性体の温度を変え、磁化変化を起こ
させていた。そしてこれによる磁力の不均一性を用いて
回転駆動力を発生させていた。[Prior art] The conventional technology is Nikkei Mechanical 1989
．． 3.20 P. 47-49 "Photothermal actuator"
As described in , a disk-shaped rotor with magnetic materials pasted at equal intervals on its outer circumferential surface is sandwiched between permanent magnets, and light is irradiated onto the rotor portion above or below the permanent magnets. By doing this, the temperature of the magnetic material in that area was changed, causing a change in magnetization. The resulting non-uniformity of the magnetic force was used to generate rotational driving force.

【０００３】0003

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、光エ
ネルギ−をいったん熱に変え、これにより材料の物理的
変化を起こさせて駆動力を得ており、光の照射から駆動
力が発生するまでに時間遅れが生じてしまう。そのため
、高速応答を要求されるサ−ボ素子的な応用に向いてい
ないという問題があった。また、ロ−タが１回転する間
に上記磁性体を冷却する必要があり、微小な構造とする
のには限界があった。[Problems to be Solved by the Invention] The above conventional technology first converts light energy into heat, which causes a physical change in the material to obtain driving force, and the driving force is generated from the irradiation of light. There will be a time delay. Therefore, there was a problem in that it was not suitable for applications such as servo elements that required high-speed response. Furthermore, it is necessary to cool the magnetic material during one revolution of the rotor, and there is a limit to the miniaturization of the magnetic material.

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、光の照射に対して、時間遅れ
なく駆動力を発生できる光アクチュエ−タを提供するこ
とを、その第１の目的とするものである。また、本発明
の第２の目的は、冷却などを行なう周辺機構を必要とせ
ず、微小な構造に適したアクチュエ−タを提供すること
にある。さらに、本発明の第３の目的は、高精度の回転
位置決め機構を実現しうるアクチュエ−タを提供するこ
とにある。The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and its first object is to provide an optical actuator that can generate a driving force without time delay in response to light irradiation. This is the first purpose. A second object of the present invention is to provide an actuator that does not require a peripheral mechanism for cooling or the like and is suitable for a minute structure. Furthermore, a third object of the present invention is to provide an actuator that can realize a highly accurate rotational positioning mechanism.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のアクチュエータに係る第１の発明の
構成は、レ−ザ−光源と、このレ−ザ−光源からのレ−
ザ−ビ−ムを屈折および反射させる素子と、その屈折お
よび反射による該レ−ザ−ビ−ムのモ−メント変化に対
応して前記素子が受ける反作用を駆動力源とした作用力
もしくは変位を発生する可動部とを備えたものである。 より詳しくは、レーザー光源より得られるレーザービー
ムと、固定もしくは可動の基底部に設けられた回転軸と
、この回転軸に回転可能に保持されたロ−タと、このロ
−タの外周面に形成した、前記レ−ザ−の波長における
エネルギ−吸収が無い材質よりなる突起の列と、前記レ
−ザ−ビ−ムをこれら突起に入射させるための手段とを
備えたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above first object, the first structure of the actuator of the present invention includes a laser light source and a laser light source from the laser light source. −
An element that refracts and reflects a laser beam, and an acting force or displacement whose driving force is a reaction force that the element receives in response to a change in the moment of the laser beam due to the refraction and reflection. It is equipped with a movable part that generates. More specifically, a laser beam obtained from a laser light source, a rotating shaft provided at a fixed or movable base, a rotor rotatably held by this rotating shaft, and a The apparatus includes a row of protrusions formed of a material that does not absorb energy at the wavelength of the laser, and means for making the laser beam incident on these protrusions.

【０００６】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明のアクチュエータに係る第２の発明の構成は、レ
ーザー光源より得られるレーザービームと、透明な粘性
流体を封入し回転体を構成する透明のシリンダと、この
シリンダ中に設けた円周状の部分に移動可能な状態で保
持されている透明微粒子群と、前記シリンダ内にて回転
可能に保持された羽根車と、この羽根車により駆動され
る回転軸とを備え、レ−ザ−光として拡大平行ビ−ムを
集光して生じさせた収束ビ−ムを用い、前記透明微粒子
群が前記収束ビ−ムの中心線の右または左半分の領域に
おいて照射されるように収束ビ−ムの光路を設けたもの
である。[0006] Furthermore, in order to achieve the above second objective,
The structure of the second invention related to the actuator of the present invention includes a laser beam obtained from a laser light source, a transparent cylinder that encloses a transparent viscous fluid and constitutes a rotating body, and a circumferential cylinder provided in the cylinder. A group of transparent fine particles movably held in the cylinder, an impeller rotatably held in the cylinder, and a rotating shaft driven by the impeller are used to generate laser light. Using a convergent beam generated by condensing an expanded parallel beam, the convergent beam is used so that the group of transparent fine particles is irradiated in a region on the right or left half of the center line of the convergent beam. A light path is provided.

【０００７】さらに、上記第３の目的を達成するために
、本発明のアクチュエータに係る第３の発明の構成は、
レーザー光源より得られるレーザービームと、固定もし
くは可動の基底部に設けられた回転軸と、この回転軸に
回転可能に保持されたロ−タと、このロータの外周面上
に、回転軸方向に進むにつれて円周上の方向が変化する
ような位置に設けた複数個の透明微粒子と、前記レーザ
ー光が前記ロータの外周面上を前記回転軸方向に走査す
るように入射させる手段とを備えたものである。Furthermore, in order to achieve the third object, a third aspect of the actuator of the present invention has the following features:
A laser beam obtained from a laser light source, a rotating shaft provided at a fixed or movable base, a rotor rotatably held by this rotating shaft, and a laser beam on the outer peripheral surface of the rotor in the direction of the rotating shaft. A plurality of transparent fine particles are provided at positions such that the direction on the circumference changes as the rotor advances, and a means for making the laser beam incident so as to scan the outer circumferential surface of the rotor in the direction of the rotation axis. It is something.

【０００８】[0008]

【作用】レ−ザ−ビ−ムは、電磁波としての波数ベクト
ルに応じた運動量を持つ光子の集合として取扱うことが
できる。このレ−ザ−ビ−ムが２つの物質の境界におい
て屈折波と反射波とに分かれるとき、この屈折波、反射
波の両光線の波数ベクトルの和からもとの入射光線の波
数ベクトルを差し引いたものが、この境界によりレ−ザ
−ビ−ム中の光子が受けた運動量変化である。このとき
、系全体での運動量保存則が成り立つので、レ−ザ−ビ
−ムが入射してゆく媒質はこの境界において、レ−ザ−
ビ−ム中の光子が受けた運動量変化の反作用を受けるこ
とになる。この反作用を単位時間当りの運動量変化に換
算したものは力の単位を持つが、これが光圧力として上
記入射してゆく媒質に及ぼされる。この運動量変化すな
わち光圧力は、レ−ザ−ビ−ムの屈折および反射の状態
が変わると即時的に変わる。本発明のアクチュエ−タの
可動部は、上記の光圧力を直接に駆動力として運動を行
う。このため、全く時間遅れがないアクチュエ−タが実
現できる。[Operation] A laser beam can be treated as a collection of photons having a momentum corresponding to a wave number vector as an electromagnetic wave. When this laser beam is split into a refracted wave and a reflected wave at the boundary between two substances, the wave number vector of the original incident ray is subtracted from the sum of the wave number vectors of both the refracted wave and the reflected wave. This is the change in momentum that the photons in the laser beam undergo due to this boundary. At this time, the law of conservation of momentum holds true for the entire system, so the medium into which the laser beam is incident will be able to absorb the laser beam at this boundary.
The photons in the beam will be affected by the change in momentum they receive. This reaction, converted into a change in momentum per unit time, has the unit of force, and this is exerted on the incident medium as light pressure. This change in momentum, or optical pressure, changes instantaneously as the refraction and reflection conditions of the laser beam change. The movable part of the actuator of the present invention moves using the above optical pressure as a direct driving force. Therefore, an actuator with no time delay can be realized.

【０００９】次に透明微粒子は、その球面形状により、
入射光を左右対称に屈折および反射させる。したがって
、この透明微粒子が受けている光が断面内の光強度分布
を持つと、微粒子が受ける力は非対称となる。透明微粒
子による反射は小さいため光圧力に寄与するのは屈折に
伴う運動量変化であり、その力の向きは透明微粒子の右
半分で右向き、左半分で左向きとなっている。したがっ
て透明微粒子は、光強度が大きい方向へと力を受け、レ
−ザ−ビ−ムの中心へ向かい、そこでトラップされて安
定になる。アクチュエ−タの可動部はこの微粒子と共に
変位するように構成されている。また、レ−ザ−ビ−ム
はその走査手段により、アクチュエ−タの目標変位に応
じて移動する。こうして、目標位置に応じてその変位を
制御することが可能となり、微小なサ−ボアクチュエ−
タが実現できる。Next, due to the spherical shape of transparent fine particles,
Refracts and reflects incident light symmetrically. Therefore, if the light received by the transparent fine particles has a light intensity distribution within the cross section, the force applied to the fine particles will be asymmetrical. Since the reflection by the transparent fine particles is small, what contributes to the optical pressure is the change in momentum accompanying refraction, and the direction of the force is rightward in the right half of the transparent fine particles and leftward in the left half. Therefore, the transparent fine particles receive a force in the direction of the greater light intensity, move toward the center of the laser beam, and become trapped and stabilized there. The movable part of the actuator is configured to be displaced together with the particles. Further, the laser beam is moved by the scanning means in accordance with the target displacement of the actuator. In this way, it is possible to control the displacement according to the target position, and the minute servo actuator
can be realized.

【００１０】0010

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図８を
参照して説明する。 〔実施例　　１〕まず、図１は、本発明の一実施例に係
る回転アクチュエ−タの構成を示す図であり、（ａ）は
回転軸方向から見た正面図、（ｂ）はレ−ザ−ビ−ムの
反射および屈折の様子を模式的に描いた説明図、図２は
、図１の回転アクチュエータの駆動力発生原理の説明図
である。図１（ａ）に示すように、ロ−タ１は、このア
クチュエ−タの基底部となるベ−ス（図示せず）に設け
られた回転軸２に回転可能に保持されており、ロ−タ１
の外周面上にはピラミッド状（円錐状）に形成された突
起３が多数設けられ、レーザービームを屈折および反射
させる素子を構成している。ここでは突起の頂角は９０
°、突起の個数は円周上に８個としているが、必ずしも
これに限定されるものではない。Embodiments Each embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. [Embodiment 1] First, FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a rotary actuator according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a front view seen from the direction of the rotation axis, and (b) is a rotary actuator. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically depicting the state of reflection and refraction of a laser beam. FIG. 2 is an explanatory diagram of the driving force generation principle of the rotary actuator of FIG. 1. As shown in FIG. 1(a), a rotor 1 is rotatably held on a rotating shaft 2 provided on a base (not shown), which is the base of the actuator. -ta 1
A large number of pyramid-shaped (cone-shaped) protrusions 3 are provided on the outer peripheral surface of the laser beam, and constitute an element for refracting and reflecting the laser beam. Here, the apex angle of the protrusion is 90
Although the number of protrusions is eight on the circumference, it is not necessarily limited to this.

【００１１】レ−ザ−ビ−ム４は図１（ａ）に矢印で示
す方向から前記突起３に入射するように光路を調整され
ている。入射したレ−ザ−ビ−ムは、図１（ｂ）に示す
ように突起３の表面および裏面にて屈折波と反射波とに
分かれながら次々に隣の突起３へと伝搬してゆき、反射
による損失により次第にその強度を減衰してゆく。次に
図２により、突起３においてレ−ザ−ビ−ムが反射およ
び屈折を起こすときの駆動力発生原理を説明する。図２
（ａ）において、入射光４ａは突起３の入射面３ａにお
いて反射および屈折され、反射波４ｂと屈折波４ｃとな
り、突起３内部を伝搬して出射面３ｂにおいて再び反射
と屈折とを受けて反射波４ｄおよび屈折波４ｅとなる。 屈折波４ｅは次段の突起３ｃに対する入射光となって同
様の作用が起こる。The optical path of the laser beam 4 is adjusted so that it enters the projection 3 from the direction shown by the arrow in FIG. 1(a). The incident laser beam is divided into refracted waves and reflected waves on the front and back surfaces of the protrusion 3, as shown in FIG. 1(b), and propagates to the adjacent protrusion 3 one after another. Its intensity gradually decreases due to loss due to reflection. Next, referring to FIG. 2, the principle of generating driving force when a laser beam is reflected and refracted at the protrusion 3 will be explained. Figure 2
In (a), incident light 4a is reflected and refracted at the entrance surface 3a of the projection 3, becomes a reflected wave 4b and a refracted wave 4c, propagates inside the projection 3, is reflected and refracted again at the exit surface 3b, and is reflected. They become a wave 4d and a refracted wave 4e. The refracted wave 4e becomes incident light on the next stage protrusion 3c, and a similar effect occurs.

【００１２】入射面におけるレ−ザ−ビ−ムの波数ベク
トル変化は図２（ｂ）に図示するように屈折と反射とに
分けて考えられる。屈折においては上側のベクトル和算
図のように４ａ´と４ｃとの差である５ｃが突起に作用
し、反射においては下側のベクトル和算図のように４ａ
〃と４ｂとの差である５ｂが突起に作用する。一方、出
射面においてはこれらの光圧力は突起を取り囲む媒質に
作用し、突起は作用を受けない。したがって、この突起
３には全体として、図２（ｃ）に示すような光圧力５が
作用する。この光圧力５は作用線と回転軸２との距離が
ロ−タ１の半径と同等以上あるため、回転方向のトルク
として作用し、本回転アクチュエ−タの駆動力が得られ
る。以上説明した突起の隣の突起、その隣の突起と、順
次その作用の大きさは減少するが、同様の原理により同
一回転方向のトルクが得られ、同様にして駆動力として
寄与する。なお、この光圧力５の向きおよび大きさを決
めている、入射光４ａの入射角度は、ロ−タ１の回転に
応じて変化するが、入射角が６０°程度以下であればト
ルク発生上問題なく、脈動も低く抑えうる。Changes in the wave number vector of a laser beam on the incident plane can be considered by dividing into refraction and reflection, as shown in FIG. 2(b). In refraction, 5c, which is the difference between 4a' and 4c, acts on the protrusion as shown in the upper vector summation diagram, and in reflection, 4a acts on the protrusion as shown in the lower vector summation diagram.
5b, which is the difference between 〃 and 4b, acts on the protrusion. On the other hand, on the exit surface, these optical pressures act on the medium surrounding the protrusions, and the protrusions are not affected. Therefore, a light pressure 5 as shown in FIG. 2(c) acts on the projection 3 as a whole. Since the distance between the line of action and the rotating shaft 2 is equal to or greater than the radius of the rotor 1, this optical pressure 5 acts as a torque in the rotational direction, and the driving force of the rotary actuator is obtained. Although the magnitude of the effect of the protrusion next to the protrusion described above and the protrusion next to that protrusion decreases sequentially, torque in the same rotational direction is obtained by the same principle and contributes to the driving force in the same way. Note that the angle of incidence of the incident light 4a, which determines the direction and magnitude of this optical pressure 5, changes according to the rotation of the rotor 1, but if the angle of incidence is less than about 60 degrees, it may cause problems in torque generation. There are no problems and the pulsation can be kept low.

【００１３】ここで、突起３の材質は、用いているレ−
ザ−ビ−ム４の波長に対してエネルギー吸収が十分小さ
い材質を用いる。例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレ−
ザを用いた場合、突起３に利用可能な材質としては、光
学ガラス、ポリスチレン微粒子などがある。これにより
、レ−ザ−ビ−ム４から受ける作用は機械的作用だけと
なり、時間遅れの無い駆動力供給が達成されるとともに
、熱の発生を伴わないため、冷却が不要で微細化に適し
たアクチュエ−タが実現できる。Here, the material of the protrusion 3 depends on the laser used.
A material whose energy absorption is sufficiently small for the wavelength of the laser beam 4 is used. For example, argon light with a wavelength of 488 nm
When a glass is used, examples of materials that can be used for the projections 3 include optical glass and polystyrene fine particles. As a result, the only action received from the laser beam 4 is mechanical action, achieving driving force supply without time delay, and since no heat is generated, cooling is not required and it is suitable for miniaturization. It is possible to realize a new actuator.

【００１４】次に、本実施例のアクチュエータの具体的
な適用例を説明する。図１，２に示した実施例において
、レーザービーム４のパワーを１Ｗとすると、その運動
量は、次式で与えられる。Next, a specific application example of the actuator of this embodiment will be explained. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, if the power of the laser beam 4 is 1 W, its momentum is given by the following equation.

【数１】 ここで、入射光４ａの強度に対する変化分すなわち光圧
力５の割合が、図２に示すごとく約１／３と考えると、
突起３の１個当りの発生力は次のようになる。[Equation 1] Here, if we consider that the change in the intensity of the incident light 4a, that is, the ratio of the optical pressure 5, is about 1/3 as shown in FIG.
The force generated per protrusion 3 is as follows.

【数２】 ロータ１の半径を１００μｍとした場合、トルクは次の
ようになる。[Equation 2] When the radius of the rotor 1 is 100 μm, the torque is as follows.

【数３】 また、隣り合う突起に連続的に入射，出射を繰り返せば
、トルクとしては上記の数倍程度が得られる。##EQU00003## Furthermore, if the light is continuously input and output from adjacent protrusions, the torque can be several times greater than the above value.

【００１５】図３は、図１のアクチュエータを適用した
マイクロダイナミックマスクの斜視図である。すなわち
、図３は、ウエハ上に直接配置してＩＣのパターン形成
に用いるマイクロダイナミックマスクへの応用図であり
、２０はアクチュエータ、２１はパターン用マスクを示
す。アクチュエータ２０を上に装着したパターン用マス
ク２１は、図示しないウエハ上所定の位置にてアクチュ
エータ２０により回転させられて、露光やエッチングが
行われる。このようにすることで、時間送れのない駆動
力発生が可能であるとともに、広い面積の位置合わせを
することなく、微細な回路作成のためのパターン位置決
めが可能である。FIG. 3 is a perspective view of a microdynamic mask to which the actuator of FIG. 1 is applied. That is, FIG. 3 is an application diagram of a micro-dynamic mask used for forming an IC pattern by placing it directly on a wafer, where 20 is an actuator and 21 is a patterning mask. The patterning mask 21 on which the actuator 20 is attached is rotated by the actuator 20 at a predetermined position on a wafer (not shown), and exposure and etching are performed. By doing so, it is possible to generate a driving force without time delay, and it is also possible to position a pattern for creating a fine circuit without aligning a large area.

【００１６】次に本発明による回転アクチュエ−タの代
案変形例について説明する。 〔実施例　　２〕図４は、本発明の第２の実施例に係る
回転アクチュエータの正面図である。図中、図１と同一
符号のものは、先の実施例と同等部分であるから、その
説明を省略する。図４の実施例が、図１の実施例と異な
るところは、ピラミッド状の突起の代わりに半球状の突
起６を設けたことである。図１の実施例と同様に、レ−
ザ−ビ−ム４が図示するような方向からこれらの突起６
に入射し、屈折と反射とを受けつつ次段の突起へと伝搬
してゆく。これによる光圧力の作用も図１の実施例と同
様になり、同様の効果がもたらされる。Next, an alternative modification of the rotary actuator according to the present invention will be explained. [Embodiment 2] FIG. 4 is a front view of a rotary actuator according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 are the same parts as in the previous embodiment, so the explanation thereof will be omitted. The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 1 in that a hemispherical protrusion 6 is provided instead of the pyramidal protrusion. Similar to the embodiment of FIG.
These protrusions 6 are viewed from the direction shown by the laser beam 4.
The beam enters the projection and propagates to the next protrusion while undergoing refraction and reflection. The effect of the optical pressure resulting from this is also similar to that of the embodiment shown in FIG. 1, and similar effects are brought about.

【００１７】〔実施例　　３〕図５は、本発明の第３の
実施例に係る回転アクチュエータの正面図である。図中
、図１と同一符号のものは、先の実施例と同等部分であ
るから、その説明を省略する。図５の実施例が、図１の
実施例と異なるところは、ピラミット状の突起の代わり
に片面もしくは両面に全反射面を形成した羽根７を設け
たことである。レ−ザ−ビ−ム４がこの羽根７により反
射される際の光圧力によりロータ１は回転駆動力が得ら
れる。この実施例では、先の各実施例と同様の効果が期
待されるほか、入射光の運動量の２倍という、理論的に
も限界の運動量変化を起こすことができ、エネルギ−効
率が高いという本実施例特有の効果が得られる。[Embodiment 3] FIG. 5 is a front view of a rotary actuator according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 are the same parts as in the previous embodiment, so the explanation thereof will be omitted. The embodiment shown in FIG. 5 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that a blade 7 having a total reflection surface formed on one or both surfaces is provided instead of a pyramid-shaped projection. The optical pressure generated when the laser beam 4 is reflected by the blade 7 provides rotational driving force to the rotor 1. This example is expected to have the same effects as the previous examples, and is also capable of causing a change in momentum, which is twice the momentum of the incident light, which is the theoretical limit, and is highly energy efficient. Effects specific to the embodiment can be obtained.

【００１８】〔実施例　　４〕図６は、本発明の第４の
実施例に係る回転アクチュエータの正面図である。図中
、図１と同一符号のものは、先の実施例と同等部分であ
るから、その説明を省略する。図６の実施例は、回転軸
２の周囲に該回転軸２と平行に設けた光ファイバ群８ａ
（光ファイバの束）を、渦巻状に広げて円筒状のロータ
を形成し、そのロータの外周の光ファイバ群８ｂを切断
したものである。この光ファイバ群８ａに図５の下方よ
りレ−ザ−ビ−ム４を入射する。この入射角および光フ
ァイバの引き回しは、公知の方法により光ファイバ群８
ｂ中のレ−ザ−ビ−ムが全反射条件を満たすように選ぶ
。するとレ−ザ−ビ−ムは光ファイバ群８ａ，８ｂ中を
伝搬しながら回転モ−メントを持った出射光９となり、
反作用による回転トルクが光ファイバ束であるロータに
加わり回転が生じるものである。この実施例によれば、
先の各実施例と同様の効果が得られるほか、製作が容易
であるという本実施例特有の効果がある。[Embodiment 4] FIG. 6 is a front view of a rotary actuator according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 are the same parts as in the previous embodiment, so the explanation thereof will be omitted. The embodiment of FIG. 6 has a group of optical fibers 8a provided around the rotation axis 2 and parallel to the rotation axis 2
(a bundle of optical fibers) is expanded into a spiral to form a cylindrical rotor, and the optical fiber group 8b on the outer periphery of the rotor is cut. A laser beam 4 is incident on this optical fiber group 8a from below in FIG. This angle of incidence and the routing of the optical fibers are determined by a known method.
The laser beam in b is selected so that it satisfies the total internal reflection condition. Then, the laser beam becomes an emitted light 9 having a rotational moment while propagating through the optical fiber groups 8a and 8b.
Rotational torque due to reaction is applied to the rotor, which is an optical fiber bundle, causing rotation. According to this example,
In addition to the same effects as those of the previous embodiments, this embodiment has the advantage of being easy to manufacture.

【００１９】〔実施例　　５〕図７は、本発明の第５の
実施例に係る回転アクチュエータの構成を示す図であり
、（ａ）は回転軸方向から見た正面図、（ｂ）は側面図
、（ｃ）は光圧力の作用説明図である。図７において、
１０は透明微粒子、１１は透明粘性流体、１２は、回転
軸２に結合された羽根、１３は、これらを収容して回転
体を構成するシリンダ、１４は収束レ−ザ−ビ−ム、１
５はレンズである。収束レ−ザ−ビ−ム１４は、図示す
る位置においてシリンダ１３に照射されている。このと
き、シリンダ１３の外壁および透明粘性流体１１を通し
て透明微粒子１０の群れがレ−ザ−ビ−ムによる照射を
受け、レーザービームを屈折および反射させることによ
り、透明微粒子群はその反作用を被る。このときの様子
は図７（ｃ）に示すように、各透明微粒子１０に対して
上方、かつレ−ザ−ビ−ム中心方向に向けた光圧力が働
くことになる。その光圧力の強度は収束レーザービーム
１４の中心方向がもっとも強く、ほぼ正規分布をなして
いる。[Embodiment 5] FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a rotary actuator according to a fifth embodiment of the present invention, in which (a) is a front view seen from the rotation axis direction, and (b) is a side view. FIG. 3(c) is an explanatory diagram of the effect of optical pressure. In Figure 7,
10 is a transparent fine particle, 11 is a transparent viscous fluid, 12 is a blade connected to the rotating shaft 2, 13 is a cylinder that accommodates these particles and constitutes a rotating body, 14 is a convergent laser beam, 1
5 is a lens. A focused laser beam 14 is irradiated onto the cylinder 13 at the position shown. At this time, the group of transparent fine particles 10 is irradiated with the laser beam through the outer wall of the cylinder 13 and the transparent viscous fluid 11, and by refracting and reflecting the laser beam, the group of transparent fine particles undergoes a reaction effect. At this time, as shown in FIG. 7(c), optical pressure acts on each transparent fine particle 10 upward and toward the center of the laser beam. The intensity of the optical pressure is strongest in the direction of the center of the convergent laser beam 14, and has a substantially normal distribution.

【００２０】このため、この部分の透明微粒子１０はシ
リンダ１３内で回転運動を始める。透明微粒子１０は、
次々と収束レ−ザ−ビ−ム１４の照射範囲に連続的に供
給されるため、透明微粒子１０群は回転運動を起し、そ
の運動エネルギ−により周囲の透明粘性流体１１も回転
し、これが羽根１２を押して回転エネルギ−を回転軸２
へと伝える。こうして光による回転駆動が実現される。 本実施例においては、レ−ザ−ビ−ムを屈折させる部分
をロ−タ表面に作り付ける必要がなく、製作が容易であ
る利点がある。一方、本実施例では、透明粘性流体１１
の運動エネルギ−が大きな慣性をもつため、レ−ザ−ビ
−ムを変化させても時間的な遅れをもってアクチュエエ
−タが追従することになる。Therefore, the transparent fine particles 10 in this portion begin to rotate within the cylinder 13. The transparent fine particles 10 are
Since they are continuously supplied to the irradiation range of the focused laser beam 14 one after another, the group of transparent fine particles 10 causes rotational movement, and the surrounding transparent viscous fluid 11 also rotates due to the kinetic energy. Press the blade 12 to transfer rotational energy to the rotating shaft 2
tell to. In this way, rotational drive by light is realized. This embodiment has the advantage that there is no need to build a part for refracting the laser beam on the rotor surface, and it is easy to manufacture. On the other hand, in this embodiment, the transparent viscous fluid 11
Since the kinetic energy has a large inertia, even if the laser beam is changed, the actuator will follow it with a time delay.

【００２１】続いて本発明の第３の目的である位置決め
に適したアクチュエ−タに本発明を応用した例を説明す
る。 〔実施例　　６〕図８は、本発明の第６の実施例に係る
ステップモータの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図
、（ｂ）は作用説明図である。図中、図１，図７と同一
符号のものは先の各実施例と同等部であるから、その説
明を省略する。図８に示すように、ロ−タ１Ａの外周面
上には、透明微粒子１０の列が、螺旋状に設けられてい
る。一方、レンズ１５による収束レ−ザ−ビ−ム１４が
、上記ロ−タ外周面に対してその接線方向に入射してい
る。この収束レ−ザ−ビ−ム１４は、揺動可能に保持さ
れたミラ−１６によりロ−タ１Ａ外周面上を走査するこ
とができる。Next, an example in which the present invention is applied to an actuator suitable for positioning, which is the third object of the present invention, will be described. [Embodiment 6] FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a step motor according to a sixth embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is an explanatory diagram of the operation. In the figure, parts with the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 7 are the same parts as in each of the previous embodiments, so a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 8, rows of transparent fine particles 10 are spirally arranged on the outer peripheral surface of the rotor 1A. On the other hand, a convergent laser beam 14 produced by a lens 15 is incident on the outer peripheral surface of the rotor in a tangential direction. This convergent laser beam 14 can be scanned over the outer peripheral surface of the rotor 1A by a mirror 16 which is swingably held.

【００２２】図８（ｂ）は、本実施例におけるステップ
駆動の原理を示している。図８（ａ）に示した状態で収
束レ−ザ−ビ−ム１４の焦点付近に透明微粒子１０ａが
トラップされている。したがって、ロ−タ１Ａはこの位
置で安定している。次に図８（ａ）に破線で示すように
ミラ−１６が揺動し、ビ−ム走査により透明微粒子１０
ｂが収束レーザービ−ム１４内部に来たと考える。する
と、図８（ｂ）に示すように透明微粒子１０ｂはトラッ
プ位置まで移動し、そこで安定に保持されることになる
。すなわち、ロ−タ１Ａは２つの透明微粒子１０ａ，１
０ｂの円周上の角度差に応じた量だけ正確に回転して静
止する。こうしてミラ−１６の揺動をもとに位置決めを
行なうアクチュエ−タが実現される。FIG. 8(b) shows the principle of step drive in this embodiment. In the state shown in FIG. 8(a), transparent fine particles 10a are trapped near the focal point of the focused laser beam 14. Therefore, the rotor 1A is stable at this position. Next, the mirror 16 swings as shown by the broken line in FIG. 8(a), and the beam scans the transparent fine particles 10.
Consider that point b has come inside the convergent laser beam 14. Then, as shown in FIG. 8(b), the transparent fine particles 10b move to the trap position and are stably held there. That is, the rotor 1A has two transparent fine particles 10a, 1
It rotates accurately by an amount corresponding to the angular difference on the circumference of 0b and comes to rest. In this way, an actuator that performs positioning based on the rocking of the mirror 16 is realized.

【００２３】本実施例によれば、単に光により時間遅れ
のない駆動力伝達を行ないうるというだけでなく、一定
間隔ごとのインデクス駆動が容易に実施できる効果があ
る。また、透明微粒子自体の位置を検出する手段を備え
ることにより、フィ−ドバックによる高精度回転位置決
め機構を実現することもできるという効果がある。According to this embodiment, not only is it possible to transmit the driving force without time delay simply by light, but there is also an effect that index driving can be easily carried out at regular intervals. Further, by providing means for detecting the position of the transparent fine particles themselves, it is possible to realize a highly accurate rotational positioning mechanism using feedback.

【００２４】[0024]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、光のエネルギ−を光子の運動量変化、すなわち
光圧力として利用しているため、時間遅れのない駆動力
発生が可能になるという効果がある。また、本発明では
光エネルギ−の熱作用を用いていないため、冷却などの
周辺設備が不要になり、全体がコンパクトになるという
効果がある。さらに、本発明によれば、位置決め機能を
上記の光圧力により実現できるので、微細なサ−ボ機構
が実現できる効果がある。[Effects of the Invention] As explained in detail above, according to the present invention, since the energy of light is used as a change in the momentum of photons, that is, as optical pressure, it is possible to generate a driving force without time delay. It has the effect of becoming. Furthermore, since the present invention does not use the thermal effect of light energy, there is no need for peripheral equipment such as cooling, which has the effect of making the entire device more compact. Further, according to the present invention, since the positioning function can be realized by the above-mentioned optical pressure, there is an effect that a fine servo mechanism can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図１】本発明の一実施例に係る回転アクチュエ−タの
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a rotary actuator according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の回転アクチュエ−タの駆動力発生原理の
説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the driving force generation principle of the rotary actuator of FIG. 1;

【図３】図１のアクチュエータを適用したマイクロダイ
ナミックマスクの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a microdynamic mask to which the actuator of FIG. 1 is applied.

【図４】本発明の第２の実施例に係る回転アクチュエー
タの正面図である。FIG. 4 is a front view of a rotary actuator according to a second embodiment of the invention.

【図５】本発明の第３の実施例に係る回転アクチュエー
タの正面図である。FIG. 5 is a front view of a rotary actuator according to a third embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第４の実施例に係る回転アクチュエー
タの正面図である。FIG. 6 is a front view of a rotary actuator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第５の実施例に係る回転アクチュエー
タの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a rotary actuator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第６の実施例に係るステップモータの
構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a step motor according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１Ａ　　ロータ ２　　回転軸 ３　　突起 ４　　レーザービーム ５　　光圧力 ６　　突起 ７　　羽根 ８Ａ，８Ｂ　　光ファイバ １０　　透明微粒子 １１　　透明粘性流体 １２　　羽根 １４Ａ　　収束レーザービーム １５　　レンズ １６　　ミラー 1,1A rotor 2 Rotation axis 3.Protrusion 4 Laser beam 5. Light pressure 6.Protrusion 7 Feather 8A, 8B Optical fiber 10 Transparent fine particles 11 Transparent viscous fluid 12 Feather 14A Convergent laser beam 15 Lens 16 Mirror

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】　　レ−ザ−光源と、このレ−ザ−光源か
らのレ−ザ−ビ−ムを屈折および反射させる素子と、そ
の屈折および反射による該レ−ザ−ビ−ムのモ−メント
変化に対応して前記素子が受ける反作用を駆動力源とし
た作用力もしくは変位を発生する可動部とを備えたこと
を特徴とするアクチュエ−タ。1. A laser light source, an element for refracting and reflecting a laser beam from the laser light source, and a modifier for the laser beam by the refraction and reflection. - an actuator comprising: a movable part that generates an acting force or displacement using a reaction force that the element receives as a driving force source in response to a change in the element; 【請求項２】　　レーザー光源より得られるレーザービ
ームと、固定もしくは可動の基底部に設けられた回転軸
と、この回転軸に回転可能に保持されたロ−タと、この
ロ−タの外周面に形成した、前記レ−ザ−の波長におけ
るエネルギ−吸収が無い材質よりなる突起の列と、前記
レ−ザ−ビ−ムをこれら突起に入射させるための手段と
を備えたことを特徴とするアクチュエ−タ。Claim 2: A laser beam obtained from a laser light source, a rotating shaft provided on a fixed or movable base, a rotor rotatably held on the rotating shaft, and an outer peripheral surface of the rotor. and a row of protrusions made of a material that does not absorb energy at the wavelength of the laser, and means for making the laser beam incident on these protrusions. actuator. 【請求項３】　　ロータの外周面に形成した突起の列が
、レ−ザ−ビ−ムを屈折および反射させる円錐状のもの
であることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ
。3. The actuator according to claim 2, wherein the row of protrusions formed on the outer circumferential surface of the rotor has a conical shape that refracts and reflects the laser beam. 【請求項４】　　ロータの外周面に形成した突起の列が
、レ−ザ−ビ−ムを屈折および反射させる半球状のもの
であることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ
。4. The actuator according to claim 2, wherein the row of protrusions formed on the outer peripheral surface of the rotor has a hemispherical shape for refracting and reflecting the laser beam. 【請求項５】　　ロータの外周面に形成した突起の列が
、少なくとも一面が全反射面を形成した羽根であること
を特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。5. The actuator according to claim 2, wherein the row of protrusions formed on the outer peripheral surface of the rotor is a blade having at least one surface formed with a total reflection surface. 【請求項６】　　レーザー光源より得られるレーザービ
ームと、固定もしくは可動の基底部に設けられた回転軸
と、この回転軸に該回転軸と平行に設けた光ファイバ群
を渦巻状に広げて円筒状とし、その円筒状外周の光ファ
イバ群を切断してなるロータと、前記レーザービームを
光ファイバ群に入射させる手段とを備えたことを特徴と
するアクチュエータ。6. A laser beam obtained from a laser light source, a rotating shaft provided at a fixed or movable base, and a group of optical fibers provided parallel to the rotating shaft are spirally spread to form a cylinder. 1. An actuator comprising: a rotor formed by cutting a group of optical fibers on a cylindrical outer periphery; and means for making the laser beam incident on the group of optical fibers. 【請求項７】　　レーザー光源より得られるレーザービ
ームと、透明な粘性流体を封入し回転体を構成する透明
のシリンダと、このシリンダ中に設けた円周状の部分に
移動可能な状態で保持されている透明微粒子群と、前記
シリンダ内にて回転可能に保持された羽根車と、この羽
根車により駆動される回転軸とを備え、レ−ザ−光とし
て拡大平行ビ−ムを集光して生じさせた収束ビ−ムを用
い、前記透明微粒子群が前記収束ビ−ムの中心線の右ま
たは左半分の領域において照射されるように収束ビ−ム
の光路を設けたことを特徴とするアクチュエ−タ。7. A transparent cylinder that includes a laser beam obtained from a laser light source, a transparent viscous fluid sealed therein and constitutes a rotating body, and a circumferential portion provided in the cylinder that is movably held in the cylinder. It is equipped with a group of transparent fine particles, an impeller rotatably held within the cylinder, and a rotating shaft driven by the impeller, and condenses an expanded parallel beam as laser light. A convergent beam generated by the convergent beam is used, and an optical path of the convergent beam is provided so that the group of transparent fine particles is irradiated in a region on the right or left half of the center line of the convergent beam. actuator. 【請求項８】　　レーザー光源より得られるレーザービ
ームと、固定もしくは可動の基底部に設けられた回転軸
と、この回転軸に回転可能に保持されたロ−タと、この
ロータの外周面上に、回転軸方向に進むにつれて円周上
の方向が変化するような位置に設けた複数個の透明微粒
子と、前記レーザー光が前記ロータの外周面上を前記回
転軸方向に走査するように入射させる手段とを備えたこ
とを特徴とするアクチュエータ。8. A laser beam obtained from a laser light source, a rotating shaft provided on a fixed or movable base, a rotor rotatably held on the rotating shaft, and , a plurality of transparent fine particles are provided at positions whose circumferential direction changes as they advance in the direction of the rotation axis, and the laser beam is made incident on the outer peripheral surface of the rotor so as to scan in the direction of the rotation axis. An actuator comprising means. 【請求項９】　　アクチュエ−タの可動部の一部に、レ
−ザ−ビ−ムを無吸収で屈折および反射する材質で作っ
た光圧力発生部を設け、これが発生する光圧力が作用し
た結果駆動力が発生する可動子を有することを特徴とす
るアクチュエ−タ。[Claim 9] A light pressure generating part made of a material that refracts and reflects the laser beam without absorbing it is provided in a part of the movable part of the actuator, and the light pressure generated by this part acts. An actuator characterized by having a movable element that generates a driving force.