CN109073878A - 单轴旋转致动器 - Google Patents

Abstract

提供适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件、且适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。致动器(500)具备：支架(550)，具有安装衍射光栅(401)的载置面、和旋转轴(552)；固定部(520)，具有对支架(550)的旋转轴(552)进行保持的轴承；弹性部件(530)，包含固定于固定部(520)的外周部、固定于支架(550)的内周部、和将外周部与内周部连接且具有弹性的臂部；以及驱动部，具有设置于支架(550)的线圈(540)、和设置于固定部(520)的磁体(510)。

Description

单轴旋转致动器

技术领域

本发明涉及例如用于使衍射光栅等光学元件向单轴方向旋转驱动的单轴旋转致动器。

背景技术

在单色器中，利用致动器来旋转驱动衍射光栅，从而使到达狭缝的光的波长发生变化。作为该致动器，大多使用步进电机或正弦规机构等。

另外，作为驱动光学元件的致动器，例如有在专利文献1中公开的致动器。在专利文献1中公开了一种小型反射镜倾斜致动器(mirror tilt actuator)，该小型反射镜倾斜致动器使用线圈、磁体及磁轭对通过板簧保持于底座的反射镜进行磁驱动，从而能够高精度地驱动反射镜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/007628号

发明内容

发明要解决的问题

然而，使用了步进电机或正弦规机构等的以往的单色器并不适合于小型化。即，步进电机较大，并且在步进电机的旋转分解性能不满足单色器的分光性能的情况下需要减速器(齿轮)，因此会进一步大型化。同样地，正弦规机构需要导螺杆，因此会大型化而不适合于小型化。

另一方面，专利文献1的致动器由于装配的部件个数较多，因此装配会相应地繁琐化，并且若装配精度不良则驱动精度也会变差，因此可认为需要高精度的装配精度。也就是，需要为了高精度地对多数的部件进行装配的工夫和时间。并且，专利文献1的致动器构成为，虽然也能够向单轴方向驱动，但基本上也设想了双轴方向的驱动，因此可认为，与单轴方向专用的致动器相比，易于产生晃动等。

本发明的目的在于，提供适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件的、小型且高精度的单轴旋转致动器。另外，本发明提供适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。

解决问题的方案

本发明的单轴旋转致动器的一个形态具备：

支架，具有安装光学元件的载置面、和与所述载置面平行的旋转轴；

固定部，具有对所述支架的所述旋转轴进行保持的轴承；

弹性部件，包含固定于所述固定部的外周部、固定于所述支架的内周部、和将所述外周部与所述内周部连接且具有弹性的臂部；以及

驱动部，具有设置于所述支架的线圈、和设置于所述固定部的磁体，使所述支架以所述旋转轴为中心旋转，

所述光学元件在所述旋转轴的轴向上的长度比在与所述旋转轴的轴向正交的方向上的长度长。

发明效果

根据本发明，能够实现适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件的、小型且高精度的单轴旋转致动器。另外，通过将光学元件在旋转轴的轴向上的长度设为比在与旋转轴的轴向正交的方向上的长度长，能够使来自多个光源的光同时衍射，从而能够实现适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。

附图说明

图1是表示实施方式1的单轴旋转致动器的整体结构的立体图。

图2是图1的致动器的分解立体图。

图3是表示磁体向磁轭的安装状态的立体图。

图4是表示将板簧及支架安装于框体的状态的立体图。

图5是表示线圈向支架背面侧的安装状态的立体图。

图6是图1及图2的A-A’剖面图。

图7是用于说明由致动器产生的磁力的方向、电流的方向、洛仑兹力的方向、旋转力矩的图。

图8是表示流入至各线圈的电流值、与支架(衍射光栅)的旋转角之间的关系的图。

图9A～9C是表示支架(衍射光栅)的旋转状态的图。

图10A～10C是用于说明使用了光学传感器和反射板的旋转位置检测的图。

图11A是表示光学传感器的结构例的图，图11B是表示从光学传感器到反射板为止的距离、与输出电流比之间的关系的曲线图。

图12A～12C是表示设置了两个光学传感器的情况下的、用于说明使用了光学传感器和反射板的旋转位置检测的图。

图13是表示设置了两个光学传感器的情况下的、旋转角与传感器输出之间的关系的图。

图14是表示由实施方式的致动器产生的转矩的曲线图。

图15是表示使光栅间距为1.5μm的衍射光栅旋转而对白色光进行分光时的光谱的图。

图16是表示另一实施方式的磁轭的形状例的立体图。

图17是表示另一实施方式的线圈、磁轭及磁体的结构例的剖面图。

图18是表示另一实施方式的轴承的结构例的剖面图。

图19是表示使用了实施方式的致动器的分光器的结构例的俯视图。

图20是表示使用实施方式2的单轴旋转致动器的光学系统的概略结构的图。

图21是用于说明波长范围因使用多个光源而扩大的图。

图22是表示能够通过使衍射光栅旋转来将从狭缝射出的波长改变的图。

图23是表示实施方式2的单轴旋转致动器的整体结构的立体图。

图24是图23的致动器的分解立体图。

图25是表示入射至实施方式2的衍射光栅的光的情况的图。

图26是表示入射至实施方式1的衍射光栅的光的情况的图。

图27是表示作为对板簧的振动进行抑制的缓冲部件而设置的凝胶的情况的图。

图28是表示实施方式2的旋转轴的安装结构的图，图28A是表示将旋转轴安装于支架的状态的图，图28B是表示安装支架的旋转轴之前的状态的图。

图29A是表示成型的结果为旋转轴已错开的情况的图，图29B是表示旋转轴的一方从轴承脱离的状态的图，图29C是表示旋转轴的一方在轴承内一边摇晃一边旋转的状态的图。

图30是用于说明旋转轴向支架的安装的图。

图31是表示实施方式2的将板簧与柔性印制基板电连接的情况的图。

图32是表示使用了滚珠轴承的悬臂结构的立体图。

图33是表示使用了滚珠轴承的悬臂结构的部分的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

<实施方式1>

图1是表示本发明的实施方式1的单轴旋转致动器100(以下，简称为“致动器”)的整体结构的立体图，图2是致动器100的分解立体图。致动器100通过向单轴方向旋转驱动衍射光栅1，来使通过衍射光栅1到达狭缝(未图示)的光的波长根据衍射光栅1的旋转角度发生变化。顺便一提，使用图19对将图1所示的致动器100的应用于分光器的应用例进行后述。此外，在以下的说明中，将衍射光栅1的反射面的方向设为正面方向，将反射面相反侧的方向设为背面方向。

根据图2可知，致动器100具有：固定角材2、底座3、磁体10、固定部20、板簧30、线圈40、支架50、间隔件60、罩70、光学传感器80、柔性印制基板90。

固定角材2呈大致L字状的剖面形状，在前表面安装致动器100的各部件，并且下表面固定于规定的固定面。由此，致动器100通过固定角材2安装于规定的面。

固定部20由框体21、和保持磁体10的磁轭22构成。在框体21中形成有保持支架50的旋转轴52的凹陷形状的轴承21a。磁轭22呈U字状的剖面形状，且以保持磁体10的状态嵌合于框体21。固定部20通过底座3安装于固定角材2。

磁体10包含：两个磁体11、12，空开规定的间隔而安装于磁轭22的底面；以及两个磁体13、14，以相对的方式安装于磁轭22的侧面。图3中示出磁体10向磁轭22的安装状态。磁体11、12以S极朝向磁轭22侧且N极朝向正面侧的方式安装于磁轭22。磁体13、14以N极朝向磁轭22侧且S极朝向正面侧的方式、也就是S极彼此相对的方式安装于磁轭22。此外，N极及S极也可以与图3完全相反。也就是，磁体11、12也可以以N极朝向磁轭22侧且S极朝向正面侧的方式安装于磁轭22，磁体13、14也可以以S极朝向磁轭22侧且N极朝向正面侧的方式、也就是N极彼此相对的方式安装于磁轭22。

框体21的外形呈大致正方形形状，在框体21的缘部安装板簧30。另外，在框体21的中空部分配置支架50及固定于支架50的线圈40。

如从图4也可知，板簧30包含：固定于固定部20的框体21的外周部31；固定于支架50的内周部32；以及将外周部31与内周部32连接且具有弹性的臂部33。

支架50具有：支架主体51，外形呈大致正方形形状；旋转轴52，从支架主体51向上下方向突出；以及反射板53，安装于旋转轴52。在支架主体51的正面侧形成有用于载置衍射光栅1的载置面，衍射光栅1通过粘接固定于该载置面。实际上，衍射光栅1在嵌入至间隔件60的开口61而被定位的状态下，与间隔件60一起粘接于支架主体51的载置面。反射板53配置为，主表面存在于延长了支架主体51的主表面的面上。

图4中示出将板簧30及支架50安装于框体21的状态。如从该图也可知，在框体21的缘部固定板簧30的外周部31。支架主体51配置于框体21的中空部分。在该状态下，旋转轴52由框体21的轴承21a轴支承，从而支架50以旋转轴52为中心而可自由旋转。另外，支架50的突起54嵌合于板簧30的内周部32。由此，支架50以旋转轴52为旋转中心而可自由旋转，并且以恢复至图4所示的中立位置的方式受到板簧30施力。

在支架主体51的背面侧安装线圈40。该状态如图5所示。在支架主体51的背面，空开规定的间隔地固定有两个空芯线圈41、42。如图中的箭头所示，在各线圈41、42中流动着彼此反向的电流。具体而言，在图5中，在线圈41中流动着顺时针方向的电流，在线圈42中流动着逆时针方向的电流。

板簧30由金属等导电性良好的材料构成，通过板簧30进行向线圈40的供电。具体而言，如图4所示，在板簧30的外周部31连接柔性印制基板90的供电部(未图示)，并且在板簧30的内周部32连接线圈41、42的端子40a、40b。实际上，内周部32与端子40a、40b被焊接。由此，能够从柔性印制基板90通过板簧30对作为可动部的线圈40进行供电。这样，板簧30还兼备供电功能，从而能够简化供电系统，能够促进装置的小型化。

图6是由通过衍射光栅1的中心的线切开的、图1及图2(装配时)的A-A’剖面。如从图6也可知，在长方体形状的磁体11的上方配置有空芯线圈41，并且在长方体形状的磁体12的上方配置有空芯线圈42。另外，在线圈41的侧方配置有磁体13，并且在线圈42的侧方配置磁体14。此处，如从根据后述的图9也可知，若支架50旋转，则磁体11、12交替地进入至空芯线圈41、42的空芯部分。此时，为了不使磁体11、12与线圈41、42碰撞，在图6所示的旋转角为0°的状态下，从空芯线圈41、42的空芯部分的中央稍向旋转轴侧偏移地配置各磁体11、12。

图7表示由致动器100产生的、磁力M0的方向、电流的方向、洛仑兹力L0的方向、旋转力矩M1。从磁轭22底面的磁体11向磁轭22侧面的磁体13产生磁力M0，并且从磁轭22底面的磁体12向磁轭22侧面的磁体14产生磁力M0。另外，从各磁体11、12向磁轭22的中央方向产生磁力M0。根据这些磁力M0和在线圈41、42中流动的电流的方向，在线圈41、42中产生洛仑兹力L0。具体而言，若在各线圈41、42中流动图所示的方向的电流，则在线圈41中产生向上的洛仑兹力L0，在线圈42中产生向下的洛仑兹力L0。其结果，对支架主体51赋予箭头所示的旋转力矩M1，支架50及固定于该支架50的衍射光栅1旋转。此外，若在各线圈41、42中流动与图所示的方向相反的电流，则在线圈41中产生向下的洛仑兹力L0，在线圈42中产生向上的洛仑兹力L0。其结果，对支架主体51赋予与箭头反向的旋转力矩M1，支架50及固定于该支架50的衍射光栅1向与箭头相反的方向旋转。

此处，通过在磁轭22侧面设置磁体13、14，能够使磁通集中于线圈41、42，其结果，能够实现转矩的提高及功耗的减少。另外，通过在磁轭22侧面设置磁体13、14，尤其能够在远离旋转轴的位置产生较强的磁力，由此，线圈41、42能够在远离旋转轴的位置得到较强的洛仑兹力L0。其结果，能够高效地得到较大的旋转力矩M1。但是，也可以采用不设置磁体13、14的结构。这样，与设置有磁体13、14的情况相比，虽然存在转矩降低且功耗变大的缺点，但由于尺寸变小从而存在能够小型化的优点。

图8表示流入至各线圈41、42的电流值与支架50(衍射光栅1)的旋转角之间的关系。支架50(衍射光栅1)旋转至与在线圈41、42中流动的电流值相应的旋转力矩、和板簧30的推压力平衡的位置为止。然后，若达到某旋转角(图8的例子中为6.5°)，则支架50的突起55会碰撞罩70的背面，从而支架50的旋转停止。这样，利用罩70限制了支架50的旋转，从而不仅能够以电气的方式控制旋转，还能够机械地限制旋转，因此可靠地防止超过规定范围的旋转。另外，旋转轴52被罩70覆盖(图1)，因此还能够防止支架50的脱落等。

图9是表示支架50(衍射光栅1)的旋转状态的图。图9A表示未使电流流入至线圈41、42的状态，支架50(衍射光栅1)因板簧30的推压力处于中立(即旋转角度0°)的状态。图9B表示使图7所示的方向的电流流入至各线圈41、42后的状态，支架50(衍射光栅1)处于向图的顺时针方向旋转后的状态。图9C表示使与图7所示的方向反向的电流流入至各线圈41、42后的状态，支架50(衍射光栅1)处于向图的逆时针方向旋转后的状态。这样，对于支架50(衍射光栅1)，能够通过改变对线圈41、42供给的电流的方向，来以图9A的中立位置为旋转中心向顺时针方向及逆时针方向旋转驱动。

由安装于固定角材2的光学传感器80检测支架50(衍射光栅1)的旋转位置，检测结果通过柔性印制基板90送出到控制部(未图示)。控制部通过将与检测结果相应的电流值通过柔性印制基板90供给至线圈41、42，从而控制支架50(衍射光栅1)的旋转。

实际上，如图10A、图10B、图10C所示，光学传感器80通过向反射板53照射光并检测反射光的光量，来检测旋转位置。也就是，从光学传感器80到反射板53为止的距离越近，则反射光的光量越大，因此能够基于该光量求得旋转位置。

图11A表示光学传感器80的结构例。光学传感器80通过发光二极管81射出光，并通过光电晶体管82接收来自反射板的反射光，从而得到与反射光量相应的输出电流。图11B是表示从光学传感器80到反射板53为止的距离与输出电流比(将得到最大光量时的输出电流设为100％的输出电流比)之间的关系的曲线图。

此外，在实施方式中，通过一个光学传感器80来检测旋转位置，但也可以如图12A、图12B、图12C所示，在以旋转轴52为中心的左右两侧的位置设置光学传感器80、180。而且，如图13所示，通过取得由这些光学传感器80、180得到的传感器输出L80、L180的差分，能够得到线性的传感器输出L1。

图14是表示由本实施方式的致动器100产生的转矩的曲线图。图14表示尤其在供给了图7所示的方向的电流时所产生的转矩。旋转角越大，则向远离磁体11的方向旋转的线圈41的转矩越减少，另一方面，旋转角越大，则向接近磁体12的方向旋转的线圈42的转矩越增大。由此，对于向远离磁体11的方向旋转的线圈41的转矩的减少量，通过向接近磁体12的方向旋转的线圈42的转矩的增加而受到补偿。其结果，对于合计转矩，即使旋转角变大也不会极端地减少，而大致稳定(flat)。尤其在本实施方式的致动器100中，将支架50(衍射光栅1)的可旋转范围设为-6.5°～+6.5°，在该可旋转范围中能够产生大致稳定的转矩。当然，可旋转范围不限于此，也可以设为旋转±6.5°以上的结构。例如若使支架50的突起55降低，则会更大幅地旋转。

图15表示使光栅间距为1.5μm的衍射光栅1旋转并对白色光进行了分光时的光谱。从图15可知，只要能够使衍射光栅1旋转10.3°以上，则能够衍射全部可见光区域。本实施方式的致动器100能够使衍射光栅1旋转-6.5°～+6.5°的范围即13°，因此能够衍射全部可见光区域的。

如上所述，根据本实施方式，通过设置以下部件能够实现适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅1等光学元件的、小型且高精度的单轴旋转致动器100，上述部件包括：支架50，具有安装衍射光栅1的载置面、和旋转轴52；固定部20，具有对支架50的旋转轴52进行保持的轴承21a；弹性部件(板簧30)，包含固定于固定部20的外周部31、固定于支架50的内周部32、和将外周部31与内周部32连接且具有弹性的臂部33；以及驱动部，具有设置于支架50的线圈40、和设置于固定部20的磁体10。

另外，由于能够以任意的角度使衍射光栅1停止，因此能够提取入射光中的任意的波长成分。也就是，若入射光为白色，则能够根据使衍射光栅1停止的角度来提取蓝色、绿色、红色等成分，因此也能够作为波长可变光源来使用。

另外，由于构成为，以收纳于支架50的背面的方式配置空芯双连线圈41、42，进一步磁体11、12进入至线圈41、42的空芯部分，因此，能够实现磁效率高且XY尺寸小的单轴旋转致动器100。

另外，由于只要安装于支架50的载置面，就能够进行衍射光栅1的安装，因此能够容易地适用各种形状的衍射光栅1。实际上，通过使用形成有与衍射光栅1的形状相应的开口61的间隔件60，能够容易地应对各种尺寸及形状的衍射光栅1。

另外，通过采用重量重的磁体10不旋转而重量轻的线圈41、42旋转的动圈式，能够利用小转矩来进行响应性良好的旋转动作。并且，若将旋转轴52的树脂材料与其轴承21a的树脂材料设为不同的材料，则能够改善滑动性，因此能够利用更小的转矩来进行响应性良好的旋转动作。

另外，通过使用光学传感器80和反射板53来检测旋转角，从而与使用旋转编码器等的情况相比，能够使装置小型化。但是，用于检测角度的结构不限于此。例如既可以使用旋转编码器，也可以使用霍尔元件，还可以利用分流电阻检测驱动电流来检测角度。并且也可以通过测量线圈41、42的电感来检测角度。也就是，若旋转角度发生变化，则贯穿线圈41、42的磁通会发生变化，从而电感变动，因此能够通过测定该电感来检测角度。并且，也可以除了驱动用线圈以外还设置检测用线圈，并通过测定在该检测用线圈中产生的感应电动势，来检测旋转角度。并且，也可以将光学传感器容纳配置于致动器的内部。

此外，在上述的在实施方式中，叙述了例如如图3所示将磁轭22设为剖面呈U字状的形状的情况，但磁轭的形状不限于此。磁轭的形状例如也可以为如图16所示的形状。也就是，磁轭122也可以设为在中央部具有凸部的形状。由此，能够增强凸部附近的磁通，因此能够产生更大的旋转转矩。

另外，线圈、磁轭及磁体的结构不限于上述的实施方式的结构，例如也可以是图17所示的结构。在图17的结构中，在支架50的背面侧设置一个空芯线圈140，且以夹着该空芯线圈140的方式设置第一磁轭222-1及第二磁轭222-2。在第一磁轭222-1及第二磁轭222-2中分别设置有磁体13、14。由此，能够通过使电流流入至线圈140，来使支架50(衍射光栅1)旋转。

此外，安装于支架50的衍射光栅1的光栅槽的形状可以是矩形形状、锯齿形状、正弦波形状等。另外，安装于支架50的衍射光栅1的反射面也可以是凹面形状。通过使用这样的衍射光栅，即使不设置聚光透镜系统，也能够使通过衍射光栅而衍射后的光入射至狭缝。

并且，也可以使用透射型的衍射光栅作为衍射光栅1。在该情况下，只要在支架50或磁轭22中形成用于供透射衍射光栅1后的光通过的开口或切口即可。

另外，在上述的在实施方式中，叙述了通过使支架50的旋转轴52保持于固定部20的凹陷形状的轴承21a来实现单轴的旋转的情况，但轴承的结构不限于此，例如也可以如图18所示，在成为支架50的旋转轴的位置的下侧(背面侧)设置支点部件152，并通过该支点部件152，以抗拒板簧30的推压力而抬起支架50的方式保持支架50。这样构成，则能够使支架50以支点部件152为旋转轴而旋转。

图19是表示使用了上述的实施方式的致动器100的分光器200的结构的俯视图。从未图示的光学单元射出的光L通过反射镜201而入射至安装于致动器100的衍射光栅1。由衍射光栅1衍射后的光通过反射镜202，射向设置有未图示的狭缝的狭缝部203。然后，通过狭缝从而分光后的光从光出口204射出。该分光后的光能够作为例如用于测定尿中成分或血液成分等生物信息的光来利用。根据实验，上述的实施方式的致动器100能够以不在70～80Hz下共振的方式旋转驱动衍射光栅1，因此能够实现适合于在短时间内对尿中成分或血液成分等生物信息进行测定的分光性能。

并且，安装于支架50的光学元件不限于衍射光栅1，例如也可以安装反射镜等。而且，上述的实施方式的致动器100不限于分光器的致动器，例如也能够作为用于使汽车用前照灯的配光变化的旋转机构等的致动器来使用。

<实施方式2>

图20是表示使用本实施方式的单轴旋转致动器的光学系统的概略结构的图。图20的光学系统具有彼此波长不同的两个光源311、312。来自光源311的光由准直镜321反射而成为平行光之后，入射至衍射光栅401。同样地，来自光源312的光由准直镜322反射而成为平行光之后，入射至衍射光栅401。由此，来自两个光源311、312的光以相同入射角入射至衍射光栅401。作为准直镜321、322，例如只要使用离轴抛物面镜即可。

衍射光栅401通过后述的本实施方式的单轴旋转致动器被旋转驱动。来自衍射光栅401的出射光通过聚焦镜330聚光在形成于狭缝部340的狭缝341的位置。作为聚焦镜330，例如使用一张离轴抛物面镜即可。此处，在使从狭缝341射出的光入射至光纤的情况下，只要将聚光的光线的扩散角设定为光纤的NA(Numerical Aperture，数值孔径)以下，则任何光源的光都能够进入至一根光纤，利便性得到提高。

在图20所示的光学系统中，通过向单轴方向旋转驱动衍射光栅401，能够使通过衍射光栅401到达狭缝(未图示)的来自两个光源311、312的光的波长，相应于衍射光栅401的旋转角度变化。

如图21所示，在图20的光学系统中，使用波长不同的两个光源311、312，因此能够扩大波长范围，从而能够应对广波长范围的分光测定。

另外，如图21所示，通过使两个光源的波长范围重叠，能够增大重叠后的波长的强度，从而能够提高S/N。

另外，由于光线以相同角度入射至衍射光栅401，因此对于两个光源311、312，适用下式所示的同一衍射方程式。

sinα±sinβ＝mλ/p

此处，α为向衍射光栅401入射的入射角，β为从衍射光栅401射出的出射角，m为衍射次数，λ为波长，p为衍射光栅401的光栅间距。

另外，通过单轴旋转致动器使衍射光栅401旋转，由此能够改变从狭缝341射出的波长。图22是表示该情况的图。若通过单轴旋转致动器使衍射光栅401以规定的角度停止，则与该停止角度对应的波长(图22的例子中为三个波长)从狭缝341射出。顺便一提，若通过单轴旋转致动器来连续驱动衍射光栅401，则能够得到连续的光谱。

此外，在上述的例子中使用了两个光源311、312，但也可以使用三个以上的光源。在使用三个光源的情况下，使用三个准直镜、一个衍射光栅、一个聚焦镜即可。另外，准直镜、聚焦镜也可以由透镜构成。另外，衍射光栅401也可以使用透射型的衍射光栅。另外，作为光源，除了LED以外，还可以使用卤素灯、氙气灯等。另外，作为准直镜、聚焦镜，除了离轴抛物面镜以外，还能够使用球面镜、环形镜、非球面镜等。并且，在上述的例子中设想了前分光方式，即，将测定对象(单元等)及受光元件配置于衍射光栅401及狭缝341的后方，但图20的结构也能够使用于后分光方式，即，将测定对象(单元等)配置于衍射光栅401的前方，并且将受光元件设置于狭缝341的后方。若将受光元件配置于狭缝341的后方，则能够使用单元件的受光元件，因此能够实现成本降低。

接着，使用图23-图33，对本实施方式的单轴旋转致动器的结构进行说明。此外，在以下的说明中，主要针对与实施方式1的单轴旋转致动器100相比，结构及作用显著不同的部分进行说明。

图23是表示实施方式2的单轴旋转致动器500(以下，有时也简称为“致动器”)的整体结构的立体图，图24是致动器500的分解立体图。致动器500通过向单轴方向旋转驱动衍射光栅401，从而使通过衍射光栅401到达狭缝341(图20)的光的波长对应于衍射光栅401的旋转角度而发生变化。

根据图24可知，致动器500具有：固定角材502(相当于图2的固定角材2)、底座503(相当于图2的底座3)、磁体510(相当于图2的磁体10)、固定部520(相当于图2的固定部20)、板簧530(相当于图2的板簧30)、线圈540(相当于图2的线圈40)、支架550(相当于图2的支架50)、罩570(相当于图2的罩70)、光学传感器580(相当于图1的光学传感器80)、柔性印制基板590(相当于图2的柔性印制基板90)。

本实施方式的致动器500与实施方式1的致动器100较大的不同点在于：实施方式1的致动器100具有使来自单一的光源的光入射并射出的衍射光栅1，而本实施方式的致动器500具有如图20所说明的使来自多个光源的平行光入射并射出的衍射光栅401。由此，与实施方式1的致动器100相比，本实施方式的致动器500整体上呈在旋转轴的轴向上纵长的形状。

图25中示出入射至本实施方式的致动器500的衍射光栅401的光的情况。另外，图26中示出入射至实施方式1的致动器100的衍射光栅1的光的情况。图中的圆圈所示的部分表示入射至衍射光栅401、衍射光栅1的光。衍射光栅401、衍射光栅1都以衍射光栅401、衍射光栅1的光栅槽与旋转轴的轴向平行的方式被安装。此处，将旋转轴的轴向也就是与衍射光栅401、衍射光栅1的光栅槽平行的方向称为“纵向”，将与纵向正交的方向称为“横向”。

图26所示的实施方式1的衍射光栅1只要处理单一的光源即可，因此将衍射光栅1的纵向上的长度L11设为与横向上的长度L12大致相等。相对于此，图25所示的本实施方式的衍射光栅401处理两个光源，因此将衍射光栅401的纵向上的长度L11设为比横向上的长度L12长。实际上，将衍射光栅401的纵向上的长度L11设为横向上的长度L12的两倍以上。由此，衍射光栅401能够使来自两个光源的彼此平行的光入射并射出。根据同样的观点，在设置N个光源的情况下，将衍射光栅401的纵向上的长度L11设为横向上的长度L12的N倍以上即可。

顺便一提，若考虑沿着衍射光栅的横向并排配置光源，则可以考虑沿横向较长地构成衍射光栅。但是，在本实施方式中，光源并非沿横向并排，而是沿纵向并排。通过这样做，在光源间不会产生因衍射光栅401的旋转而引起的光路差，因此能够在光源间使用相同结构的光学系统。

另外，作为衍射光栅，使用了长边与旋转轴的轴向平行且短边与旋转轴的轴向垂直的、长方形形状的衍射光栅401，但衍射光栅并不限于长方形形状，总之，只要具有可由多个光源沿着旋转轴的轴向也就是与衍射光栅401的光栅槽平行的方向并排地照射的形状即可。但是，若过度地延长横向上的长度L12，则会导致装置的大型化，因此优选将衍射光栅401设为在旋转轴的轴向也就是与衍射光栅401的光栅槽平行的方向上细长的形状。

除了这样的结构以外，如图27所示，也可以在致动器500的板簧530设置作为对板簧530的振动进行抑制的缓冲部件的凝胶601。由此，能够缩短振铃时间，其结果，能够缩短测定时间。顺便一提，测定时间能够由下式表示。

测定时间＝(振铃收敛时间+维持规定角度的时间)×测定点数量

实际上，只要在支架550上形成剖面为凹状的凝胶槽602，并将凝胶601以填充于该凝胶槽602的方式设置即可。在图27的例子中，在安装有板簧530的四个部位的根部附近设置凝胶601。这样，只要将凝胶601配置于位移较小的板簧530的根部附近，就能够减小凝胶601从板簧530上剥离的可能性。但是，配置凝胶601的位置不限于此，总之，只要配置于能够使板簧530的振铃减少的位置即可。

图28表示本实施方式的旋转轴的安装结构。图28A表示将旋转轴552安装于支架550的状态，图28B表示安装支架550的旋转轴之前的状态。如图28所示，在本实施方式中，独立地构成支架550和旋转轴552，将旋转轴552安装于支架550。由此，能够精度良好地使支架550旋转。支架550例如由聚碳酸酯树脂构成，旋转轴552例如由金属构成。反射板553通过盖554而安装于一个旋转轴552。

此处，为了如实施方式1那样将所希望的旋转轴52一体成型于支架50的两侧，需要高度的制造技术。而且，如图29A所示那样，若成型的结果为旋转轴52错开，则会产生如下的不理想情况：如图29B所示那样，旋转轴52的一方从轴承21a脱离，或如图29C所示那样，旋转轴52的一方在轴承21a内一边摇晃一边旋转。若如本实施方式那样，独立地构成支架550和旋转轴552，且以夹具为基准而将旋转轴552安装于支架550，则能够防止图29所示那样的轴错开所引起的不理想情况。在将旋转轴552安装于支架550时，如图30所示，将旋转轴552插入至支架550的纵向上的两侧之后，从注入孔555注入树脂，从而使旋转轴552固定于支架550。此处，只要将用于插入旋转轴552的支架550的孔的直径设为在插入旋转轴552时存在少许富余的大小，一边使用夹具一边调整旋转轴552的位置，来使旋转轴552固定于支架550，则能够将旋转轴552安装于无轴错开的所希望的位置。

图31表示将板簧530与柔性印制基板590电连接的情况。如实施方式1所说明的那样，通过板簧530进行从柔性印制基板590向线圈540的供电。由此，需要将柔性印制基板590与板簧530电连接。在本实施方式中，通过使柔性印制基板590的一部分比载置板簧530的支架550的载置面更突出，从而形成壁部591，并且将板簧530的一端插入至形成于该壁部591的连接用孔，在该状态下，如箭头所示那样从壁部591的外侧进行焊接，从而将柔性印制基板590与板簧530电连接。通过这样做，能够防止焊锡助焊剂向板簧530的飞散，能够防止因飞散的助焊剂的附着所引起的板簧530的动作不良。

另外，优选通过增大板簧530的弹簧常数来降低致动器500的电流灵敏度。也就是，若增大板簧530的弹簧常数，则能够减小相对于VCM(音圈电机)驱动器的误差的致动器500的角度误差(换言之，能够降低电流灵敏度)，例如在用作分光器的情况下，能够确保所需的波长精度。

此外，也可以采用由滚珠轴承形成的悬臂结构来代替旋转轴52、552。图32及图33是表示该情况的图。在支架550的纵向上的一端形成旋转轴611，该旋转轴611可自由旋转地被搭载于外壳613的滚珠轴承610轴支承，该外壳613设置于底座503。在该情况下，形成于支架550的另一端的轴612不作为用于支撑支架550的轴而发挥功能，而作为用于使反射板553转动的轴而发挥功能。通过这样地设为使用了滚珠轴承610的结构，能够减少旋转的摩擦力，并且能够减少旋转轴的磕碰。

如上所述，根据本实施方式，将衍射光栅401的形状设为，在旋转轴552的轴向上的长度比在与旋转轴552的轴向正交的方向上的长度长的形状，从而能够实现适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器500。

此外，如实施方式1中也叙述的那样，安装于支架550的光学元件不限于衍射光栅401，例如也可以安装反射镜等。而且，上述的实施方式的致动器500例如能够作为分光器的致动器、或用于使汽车用前照灯的配光变化的旋转机构等的致动器来使用。

本实施方式所说明的结构也能够适用于实施方式1的致动器100。也就是，对于实施方式1的结构与实施方式2的结构，能够适当复合地组合来使用。

上述的实施方式仅表示实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够在不脱离其要点或其主要特征的范围内，以各种形式实施本发明。

在2016年4月5日提出的日本专利申请特愿2016-075893号中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的单轴旋转致动器例如能够作为旋转驱动分光器的衍射光栅的致动器来使用。

符号说明

1、401 衍射光栅

10、11、12、13、14、510 磁体

20、520 固定部

21 框体

21a 轴承

22、122、222-1、222-2 磁轭

30、530 板簧

31 外周部

32 内周部

33 臂部

40、41、42、140、540 空芯线圈

40a、40b 端子

50、550 支架

51 支架主体

52、552 旋转轴

53、553 反射板

54、55 突起

60 间隔件

70、570 罩

80、180、580 光学传感器

90、590 柔性印制基板

100、500 致动器

152 支点部件

200 分光器

311、312 光源

321、322 准直镜

330 聚焦镜

341 狭缝

Claims (4)

1.一种单轴旋转致动器，其具备：

支架，具有安装光学元件的载置面、和与所述载置面平行的旋转轴；

固定部，具有对所述支架的所述旋转轴进行保持的轴承；

弹性部件，包含固定于所述固定部的外周部、固定于所述支架的内周部、和将所述外周部与所述内周部连接且具有弹性的臂部；以及

驱动部，具有设置于所述支架的线圈、和设置于所述固定部的磁体，使所述支架以所述旋转轴为中心旋转，

所述光学元件在所述旋转轴的轴向上的长度比在与所述旋转轴的轴向正交的方向上的长度长。

2.如权利要求1所述的单轴旋转致动器，其中，

所述光学元件为长方形形状，长边与所述旋转轴的轴向平行，短边与所述旋转轴的轴向垂直。

3.如权利要求1所述的单轴旋转致动器，其中，

所述光学元件是衍射光栅，与所述旋转轴的轴向平行地形成有光栅。

4.如权利要求1所述的单轴旋转致动器，其中，

所述光学元件在所述旋转轴的轴向上的长度是在与所述旋转轴的轴向正交的方向上的长度的两倍以上。