CN114114604B - 致动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供致动器,该致动器具有摆动部,该摆动部具有导电性,能够绕与上下延伸的中心轴线垂直的第1轴线和与所述第1轴线垂直并且与所述中心轴线交叉的第2轴线摆动。而且,角度检测部配置在比非磁性部件靠上方的位置,并且具有从中心轴线方向观察时隔着第1轴线在第2轴线方向上配置的一对第1角度检测元件和隔着第2轴线在第1轴线方向上配置的一对第2角度检测元件。各第1角度检测元件和各第2角度检测元件分别具有:柱状的磁性部件,其在中心轴线方向上配置在摆动部与非磁性部件之间;以及检测用线圈,其沿着磁性部件的外周配置。
Description
技术领域
本发明涉及致动器。
背景技术
以往,在进行向反射镜的第1轴线和第2轴线倾斜的动作的轴承类型的光扫描装置中,采用组合光电二极管和LED来检测反射镜的倾斜角度的方法。(例如,参照国际公开第2018/138349号)。
在现有的光扫描装置中,需要在反射镜的背面配置光电二极管、LED,并且利用反射镜或磁铁使光反射,因而难以实现装置的小型化。另外,由于光电二极管、LED等的可使用的温度范围受到限制,因此难以在温度变化大的场所、高温的场所、低温的场所中使用,即使在能够使用的情况下,角度检测的精度也有可能变低。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种小型且摆动部的摆动角度的检测精度高的致动器。
本发明的例示性的致动器具有:摆动部,其具有导电性,能够绕与中心轴线垂直的第1轴线和与所述第1轴线垂直并且与所述中心轴线交叉的第2轴线摆动,其中,该中心轴线上下延伸;框部,其支承所述摆动部,使该摆动部能够绕所述第1轴线摆动;支承部,其支承所述框部,使该框部能够绕所述第2轴线摆动;磁铁,其配置在所述摆动部的下部;驱动部,其配置于所述支承部,具有在沿所述中心轴线方向延伸的定子铁芯上卷绕导线而形成的驱动线圈;非磁性部件,其在所述中心轴线方向上配置在所述摆动部与所述驱动线圈之间;以及角度检测部,其检测所述摆动部的摆动角度。所述角度检测部配置在比所述非磁性部件靠上方的位置,并且具有从所述中心轴线方向观察时隔着所述第1轴线在所述第2轴线方向上配置的一对第1角度检测元件和隔着所述第2轴线在所述第1轴线方向上配置的一对第2角度检测元件,各所述第1角度检测元件和各所述第2角度检测元件分别具有:柱状的磁性部件,其在所述中心轴线方向上配置在所述摆动部与所述非磁性部件之间;以及检测用线圈,其沿着所述磁性部件的外周配置。
根据本发明的例示性的致动器,能够实现小型化并且提高摆动部的摆动角度的检测精度。
由以下的本发明优选实施方式的详细说明,参照附图,可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1是作为本发明的致动器的使用例的光扫描装置的立体图。
图2是图1所示的光扫描装置的分解立体图。
图3是图1所示的致动器的从第1轴向观察的主视图。
图4是从第2轴向观察致动器的侧视图。
图5是支承部的立体图。
图6是支承部的俯视图。
图7是示出角度检测部和控制部的连接的等效电路图。
图8是示出变形例的第1角度检测元件的立体图。
图9是本发明的致动器的另一例的立体图。
图10是图9所示的致动器的从第1轴向观察的侧视图。
图11是从第2轴向观察致动器的侧视图。
图12是致动器的支承部的俯视图。
图13是示出角度检测部和控制部的连接的等效电路图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的例示性的实施方式进行详细地说明。另外,在本说明书中,如下定义中心轴线Cx、第1轴线C1、第2轴线C2。在图1所示的致动器100中,中心轴线Cx上下延伸。另外,第1轴线C1和第2轴线C2相互垂直。中心轴线Cx与第1轴线C1和第2轴线C2分别在第1轴线C1与第2轴线C2交叉的部分处交叉。第2轴线C2始终与中心轴线Cx垂直。另外,第1轴线C1在摆动部1停止时与中心轴线Cx垂直。另外,以图1所示的致动器100为基准,沿着中心轴线Cx定义上下。另外,上述方向的称呼是为了说明而使用的,并不限定致动器100使用状态下的位置关系和方向。
图1是本发明的致动器100的立体图。图2是图1所示的致动器100的分解立体图。图3是图1所示的致动器100的从第1轴线C1方向观察的主视图。图4是从第2轴线C2方向观察致动器100的侧视图。在致动器100中,摆动部1具有导电性。
而且,致动器100利用设置在摆动部1的后述的反射面111反射来自未图示的光源的光。反射面111一边摆动一边反射光,由此使反射光移动而向较宽的范围照射光,即扫描照射光。如图1至图4所示,致动器100具有摆动部1、框部2、支承部3、第1轴承41、第2轴承42、驱动部5、角度检测部6、非磁性部件7以及控制部8。接着,对致动器100的各部的详细情况进行说明。
图5是支承部3的立体图。图6是支承部3的俯视图。支承部3例如固定在汽车、无人飞行器等安装对象体上。如图1至图6所示,支承部3具有基板31、支承臂32以及绝缘件33。
如图5、图6所示,从中心轴线Cx方向观察时,基板31呈长方形板状。如图2至图4等所示,基板31的长度方向是沿着第2轴线C2的方向。基板31例如也可以由铁等磁性体形成。基板31在中央具有沿着中心轴线Cx贯通的台座孔311。台座孔311是供驱动部5的后述的第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的导线通过的孔。
在基板31的上表面通过螺钉固定有2个支承臂32。支承臂32在第2轴线C2方向上分离地配置,从基板31的上表面沿着中心轴线Cx向上方延伸。另外,支承臂32向基板31的固定并不限定于螺钉,能够广泛采用焊接、粘接等能够将支承臂32牢固地固定在基板31上的方法。
支承臂32的上端具有沿第2轴线C2方向贯通并且上方开口的凹状的第2轴承保持部321。第2轴承保持部321保持第2轴承42。第2轴承保持部321经由第2轴承42将框部2支承为能够摆动。即,支承部3将框部2支承为能够绕与第1轴线C1垂直且与中心轴线Cx交叉的第2轴线C2摆动。
绝缘件33由具有绝缘性的材料形成。绝缘件33覆盖驱动部5的后述的齿部55和齿部57各自的外侧面。而且,通过将导线卷绕于被绝缘件33覆盖的齿部55和齿部57各自的外侧面而形成驱动部5的第1驱动线圈53和第2驱动线圈54。
绝缘件33使导线与齿部55和齿部57分别绝缘。在支承部3中,基板31也具有导电性。因此,绝缘件33也形成为能够与基板31绝缘。绝缘件33具有由同一部件形成的板状部件331和筒状部件332(参照图2)。板状部件331配置在基板31的上表面。筒状部件332从板状部件331向沿着中心轴线Cx的方向突出,分别收纳齿部55和齿部57。另外,绝缘件33也可以分体地形成板状部件331和筒状部件332。
接着,参照附图对摆动部1的详细情况进行说明。第1轴线C1和第2轴线C2相互垂直,并且与中心轴线Cx垂直。摆动部1以能够绕第1轴线C1和第2轴线C2摆动的方式配置。如图2所示,摆动部1具有平板部11、轴12、磁铁13以及保持架14。摆动部1例如由不锈钢、铝合金等具有导电性的材料形成。另外,通过使用铝合金等轻量的合金作为摆动部1,能够降低驱动所需的消耗电流量。
平板部11呈将沿中心轴线Cx方向观察时为正方形的角部形成为曲面状的板状。平板部11在上表面具有反射面111。即,摆动部1具有在上表面形成有反射面111的平板部11。
反射面111反射从省略了图示的光源发出的光。反射面111通过对平板部11的上表面进行镜面处理而形成。另外,反射面111并不限定于通过镜面处理而形成的反射面。例如,也可以在平板部11的上表面的至少一部分通过镀敷等处理而形成对光进行反射的反射层。作为反射面111,能够广泛采用能够反射来自光源的光的结构。
轴12是沿第1轴线C1方向延伸的圆柱状的部件。轴12将第1轴线C1方向的两端以能够摆动的方式支承于第1轴承41。轴12经由保持架14固定于平板部11的下表面。
磁铁13呈横截面为正方形的长方体形状。磁铁13具有2对平行的侧面对。而且,一个侧面对在第2轴线C2方向上排列配置,与后述的第1定子铁芯51的延伸部56的端面563分别在沿着第2轴线C2的方向上对置(参照图3)。另外,另一个侧面对在第1轴线C1方向上排列配置,与后述的第2定子铁芯52的延伸部58的端面583分别在沿着第1轴线C1的方向上对置(参照图4)。
另外,磁铁13是横截面为正方形状的长方体,但只要为具有在第1轴线C1方向上排列的平行的侧面和在第2轴线C2方向上排列的平行的侧面的形状,则也可以是横截面为八边形等的多边形柱状。另外,磁铁13也可以为不具有平行的侧面对的形状,例如为圆柱状、椭圆柱状。
如图2所示,保持架14配置在平板部11的下表面。保持架14具有轴保持部141和磁铁保持部142。轴保持部141呈沿着第1轴线C1延伸的长方体形状,轴12贯穿该轴保持部141的内部。在轴保持部141上固定有轴12。另外,将轴12的从轴保持部141突出的部分以能够摆动的方式支承于第1轴承41。
磁铁保持部142保持磁铁13。即,磁铁13配置在摆动部1的下部。磁铁保持部142和轴保持部141被固定。另外,磁铁保持部142具有从第1轴线C1方向观察时中央向下方突出而弯曲的形状。由此,在摆动部1绕第1轴线C1摆动时,能够抑制磁铁保持部142与配置在下方的第1定子铁芯51的延伸部56的端面563的干涉。
保持架14例如由铁等磁性材料形成。这样,通过由磁性材料形成保持架14,保持架14也起到作为轭的作用。由此,能够提高磁铁13的磁的利用效率。另外,磁铁13通过粘接等固定方法固定于磁铁保持部142。然而,并不限定于此,在摆动时,可以广泛采用能够以能够抑制磁铁13移动的强度进行固定的固定方法。
保持架14固定在平板部11的下表面。作为保持架14的固定方法,可以举出利用螺钉紧固而固定在从平板部11的下表面向下方突出的凸部的方法,但并不限定于此。例如,也可以通过粘接、焊接等固定于平板部11的下表面。能够广泛采用能够将保持架14牢固地固定在平板部11的下表面的固定方法。
如图1、图2等所示,框部2具有环状部21和旋转突部22。环状部21呈以中心轴线Cx为中心的圆环状。旋转突部22呈从环状部21向第2轴线C2方向的外侧突出的圆柱状。
旋转突部22被压入至设置于环状部21的贯通孔中而被固定。但是,并不限定于此,环状部21和旋转突部22也可以由同一部件形成。而且,旋转突部22经由第2轴承42而以能够摆动的方式支承于形成在支承部3的支承臂32的第2轴承保持部321。另外,第2轴承42可以是滑动轴承,也可以是球轴承等滚动轴承。另外,也可以采用这些以外的轴承。
环状部21在第1轴线C1方向的端部具有第1轴承保持部211。第1轴承保持部211是从环状部21的下表面朝向上方凹陷的凹部。第1轴承41保持于第1轴承保持部211。另外,第1轴承41通过压入而保持于第1轴承保持部211,但并不限定于此,也可以通过粘接、焊接等固定方法进行保持。
摆动部1的轴12被保持于第1轴承保持部211的第1轴承41支承为能够摆动。由此,框部2将摆动部1支承为能够绕与上下延伸的中心轴线Cx垂直的第1轴线C1摆动。另外,第1轴承41是滑动轴承,但并不限定于此,也可以采用球轴承等滚动轴承。
通过以上那样构成,摆动部1经由第1轴承41而按照能够以第1轴线C1为中心进行摆动的方式支承于框部2。另外,框部2经由第2轴承42而被支承为能够以第2轴线C2为中心进行摆动。由此,摆动部1能够绕第1轴线C1和第2轴线C2摆动。
在基板31的上表面配置有驱动部5。驱动部5具有2个第1定子铁芯51、2个第2定子铁芯52、2个第1驱动线圈53以及2个第2驱动线圈54。即,驱动部5具有配置于支承部3并沿中心轴线Cx方向延伸的定子铁芯(第1定子铁芯51、第2定子铁芯52)。
在图6所示的支承部3中,在将第1轴线C1设为x轴、将第2轴线C2设为y轴时,将相当于第1象限的区域设为第1区域Ar1来进行说明。同样地,将相当于第2象限的区域设为第2区域Ar2、将相当于第3象限的区域设为第3区域Ar3、以及将相当于第4象限的区域设为第4区域Ar4来进行说明。
在图6中,2个第1定子铁芯51的齿部55分别配置在第2区域Ar2和第4区域Ar4中。2个第1定子铁芯51的齿部55隔着中心轴线Cx配置在相反的位置。在图6中,2个第2定子铁芯52的齿部57分别配置在第1区域Ar1和第3区域Ar3中。2个第2定子铁芯52的齿部57隔着中心轴线Cx配置在相反的位置。第1定子铁芯51和第2定子铁芯52沿周向交替地配置。
第1定子铁芯51和第2定子铁芯52为相同的结构和形状。因此,在本说明书中,以第1定子铁芯51和第2定子铁芯52为代表,对第1定子铁芯51进行说明,关于第2定子铁芯52,对与第1定子铁芯51的对应进行记载。
第1定子铁芯51是将铁粉等磁性体的粉体烧结而形成为同一部件的成型体,但并不限定于此。例如,也可以是层叠了磁性板而成的层叠体。如图2所示,第1定子铁芯51具有齿部55和延伸部56。
齿部55为柱状。这里,齿部55所延伸的方向为沿着中心轴线Cx的方向。如图2、图5、图6等所示,齿部55为长方体形状,但并不限定于此。例如,可以是圆柱,也可以为例如具有六边形、八边形等四边形以外的多边形的截面形状的柱状。
延伸部56从齿部55的上端向以中心轴线Cx为中心的周向的一侧延伸。延伸部56具有第1臂部561和第2臂部562。各延伸部56的第1臂部561从齿部55的上端在中心轴线Cx的周向上沿顺时针方向延伸。第1臂部561与基板31平行地配置,并且在从中心轴线Cx方向观察时与第2轴线C2垂直。另外,第1臂部561也可以不与基板31平行。另外,也可以是,沿中心轴线方向观察时以与第2轴线C2垂直以外的角度交叉。
第2臂部562从第1臂部561的自由端部向上方延伸。第2臂部562随着朝向中心轴线Cx方向的上方而接近中心轴线Cx。即,第2臂部562沿着第2轴线C2向随着朝向中心轴线Cx而朝向上方的方向倾斜。由此,第2臂部562一边接近中心轴线Cx,一边向远离基板31的方向延伸。第2臂部562的自由端部侧的面为端面563。端面563是与第2臂部562所延伸的方向交叉的面,详细而言是垂直的面。
从中心轴线Cx方向观察时,第1臂部561在与第2臂部562所延伸的方向相反的一侧具有外侧面560。外侧面560向与第2臂部562所延伸的方向相同的方向倾斜。2个第1定子铁芯51的各端面563在第2轴线C2方向上对置。另外,各端面563面向配置在上方的磁铁13(参照图3等)。第1定子铁芯51具有以上所示的结构。
第1定子铁芯51的齿部55和延伸部56分别与第2定子铁芯52的齿部57和延伸部58对应。另外,第1定子铁芯51的延伸部56的第1臂部561、第2臂部562以及端面563分别与第2定子铁芯52的延伸部58的第1臂部581、第2臂部582以及端面583对应。
如图6所示,各第2定子铁芯52的延伸部58的第1臂部581从齿部57的上端在中心轴线Cx的周向上沿顺时针方向延伸。第1臂部581与基板31平行地配置,并且从中心轴线Cx方向观察时与第2轴线C2垂直。另外,第1臂部581也可以不与基板31平行。另外,也可以是,沿中心轴线方向观察时以与第1轴线C1垂直以外的角度交叉。
第2臂部582从第1臂部581的自由端部向上方延伸。第2臂部582随着朝向中心轴线Cx方向的上方而接近中心轴线Cx。即,第2臂部582沿着第1轴线C1向随着朝向中心轴线Cx而朝向上方的方向倾斜。由此,第2臂部582一边接近中心轴线Cx,一边向远离基板31的方向延伸。第2臂部582的自由端部侧的面为端面583。
另外,2个第2定子铁芯52的各端面583在第1轴线C1方向上对置。另外,各端面583面向配置在上方的磁铁13(参照图4等)。
第1定子铁芯51的齿部55通过螺钉而固定在基板31上,第2定子铁芯52的齿部57通过螺钉而固定在基板31上(参照图3、图4等)。另外,齿部55和齿部57的固定并不限定于螺钉,也可以采用焊接、粘接等。
第1驱动线圈53和第2驱动线圈54通过分别隔着绝缘件33将导线卷绕于齿部55和齿部57而形成。即,驱动部5的驱动线圈53(54)是通过将导线卷绕于定子铁芯51(52)而形成的。
分别卷绕于齿部55和齿部57的导线经由基板31的台座孔311而布线在基板31的下方。导线与省略了图示的驱动器电路等控制电路连接。即,通过在第1定子铁芯51的齿部55和第2定子铁芯52的齿部57分别形成第1驱动线圈53和第2驱动线圈54,从而形成电磁铁。在电流分别流过第1驱动线圈53和第2驱动线圈54时,端面563和端面583分别成为磁极面。
如图1、图2等所示,从中心轴线Cx方向观察时,驱动部5的第1驱动线圈53和第2驱动线圈54在基板31上以中心轴线Cx为中心沿周向排列配置。从中心轴线Cx方向观察时,第1驱动线圈53和第2驱动线圈54所排列的区域为矩形状。
非磁性部件7是从中心轴线Cx方向观察时为矩形状的平板,例如由黄铜、铝合金等磁导率低的材料形成。非磁性部件7配置在第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的上方。即,非磁性部件7在中心轴线Cx方向上配置在摆动部1与驱动线圈53(54)之间。
而且,在非磁性部件7的上表面配置有布线基板70(参照图2)。即,在中心轴线Cx方向上,在非磁性部件7与摆动部1之间配置有布线基板70。通过在非磁性部件7的上部配置布线基板70,能够抑制第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的磁通对布线基板70和安装在布线基板70上的电子部件的影响。通过使用非磁性部件7,能够抑制来自第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的磁通对配置在布线基板70上的角度检测部6的影响。
另外,也可以是,从中心轴线Cx方向观察时,非磁性部件7为比第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的外缘靠外侧的形状。即,从中心轴线Cx方向观察时,第1驱动线圈53和第2驱动线圈54配置在非磁性部件7的外缘的内侧。由此,能够抑制绕过非磁性部件7的外缘的外侧而向上方泄漏的磁通。
接着,参照附图对角度检测部6和控制部8进行说明。图7是示出角度检测部6和控制部8的连接的等效电路图。角度检测部6检测摆动部1的角度。即,角度检测部6检测摆动部1的摆动角度。角度检测部6具有一对第1角度检测元件61和一对第2角度检测元件62。一对第1角度检测元件61和一对第2角度检测元件62安装在布线基板70上。即,一对第1角度检测元件61和一对第2角度检测元件62配置在比非磁性部件7靠上方的位置。
一对第1角度检测元件61具有磁性部件611、检测用线圈612以及电容器613。如图1至图6等所示,磁性部件611是将铁粉等磁性体的粉体烧结而形成为圆柱状。另外,作为形成磁性部件611的部件,并不限定于铁。磁性部件611从布线基板70的上表面向上方沿着中心轴线Cx延伸。即,磁性部件611沿着中心轴线Cx方向向上方延伸。另外,磁性部件611从布线基板70的上表面向上方突出。
磁性部件611可以固定在布线基板70的上部,也可以固定在非磁性部件7,贯穿设置在布线基板70上的贯通孔而形成。在本实施方式的磁性部件611中,固定在布线基板70的上表面。磁性部件611可以焊接在布线基板70的上表面的布线图案,也可以通过粘接等固定方法进行固定。即,第1角度检测元件61具有在中心轴线Cx方向上配置在摆动部1与非磁性部件7之间的柱状的磁性部件611。
检测用线圈612是形成在布线基板70上的布线图案。通过将检测用线圈612形成为布线基板70的布线图案,能够减少部件数量。从中心轴线Cx方向观察时,检测用线圈612包围磁性部件611。即,第1角度检测元件61具有沿着磁性部件611的外周配置的检测用线圈612。布线基板70在上表面具有与控制部8连接的端子701、702。端子701、702分别与检测用线圈612的两端连接。
如图5至图7等所示,电容器613与端子701和端子702连接。电容器613以与检测用线圈612并联的方式与控制部8连接。即,第1角度检测元件61具有与检测用线圈612并联连接的电容器613。通过并联连接检测用线圈612和电容器613,形成谐振电路610。
一对第2角度检测元件62具有磁性部件621、检测用线圈622以及电容器623。磁性部件621与第1角度检测元件61的磁性部件611对应。即,磁性部件621沿着中心轴线Cx方向向上方延伸。另外,磁性部件621从布线基板70的上表面向中心轴线Cx方向的上方突出。
检测用线圈622与第1角度检测元件61的检测用线圈612对应。电容器623与第1角度检测元件61的电容器613对应。即,第2角度检测元件62具有与检测用线圈622并联连接的电容器623。另外,检测用线圈622是形成在布线基板70上的布线图案。通过将检测用线圈622形成为布线基板70的布线图案,能够减少部件数量。
即,第2角度检测元件62具有:柱状的磁性部件621,其在中心轴线Cx方向上配置在摆动部1与非磁性部件7之间;以及检测用线圈622,其沿着磁性部件621的外周配置。
如图5~图7等所示,电容器623与端子703和端子704连接。端子703和端子704具有与端子701和端子702相同的结构。因此,省略端子703和端子704的详细说明。电容器623以与检测用线圈622并联的方式与控制部8连接。通过并联连接检测用线圈622和电容器623,形成谐振电路620。
如图6所示,从中心轴线Cx方向观察时,一对第1角度检测元件61在第2轴线C2上配置在以中心轴线Cx为中心而点对称的位置。进一步来说,一对第1角度检测元件61在第2轴线C2上的隔着中心轴线Cx的相反方向上配置在距中心轴线Cx方向的距离相等的位置。即,从中心轴线Cx方向观察时,一对第1角度检测元件61隔着第1轴线C1在第2轴线C2方向上配置。另外,一对第1角度检测元件61只要配置在隔着第1轴线C1的两侧且在第2轴线C2方向上配置即可,也可以是,从中心轴线Cx方向观察时,不在第2轴线C2上。
如图3所示,在平板部11绕第1轴线C1摆动的情况下,第1角度检测元件61配置在磁性部件611的上表面始终与平板部11的下表面在中心轴线Cx方向上对置的位置。即,无论摆动部1的摆动角度如何,磁性部件611的上端均与摆动部1的下表面在中心轴线Cx方向上对置。通过这样构成,即使在摆动部1以最大摆动角度摆动的情况下,磁性部件611也与摆动部1的下表面对置。由此,磁性部件611始终与摆动部1的下表面在中心轴线方向上对置,因此能够稳定地检测摆动部1的角度。
另外,磁性部件611的上端比第1定子铁芯51的上端低。即,磁性部件611的上端配置在比第1定子铁芯51的上端靠下方的位置。通过这样构成,在摆动部1绕第1轴线C1摆动时,能够抑制平板部11的底面与磁性部件611的干涉。因此,能够使致动器100小型化、或者能够增大摆动部1的摆动角度。
如图6所示,从中心轴线Cx方向观察时,一对第2角度检测元件62在第1轴线C1上配置在以中心轴线Cx为中心而点对称的位置。进一步来说,一对第2角度检测元件62在第1轴线C1上的隔着中心轴线Cx的相反方向上配置在距中心轴线Cx方向的距离相等的位置。即,从中心轴线Cx方向观察时,一对第2角度检测元件62隔着第2轴线C2在第1轴线C1方向上配置。另外,一对第2角度检测元件62只要配置在隔着第2轴线C2的两侧且在第1轴线C1方向上配置即可,也可以是,从中心轴线Cx方向观察时,不在第1轴线C1上。
如图4所示,在平板部11绕第2轴线C2摆动的情况下,第2角度检测元件62配置在磁性部件621的上表面始终与平板部11的下表面在中心轴线Cx方向上对置的位置。即,无论摆动部1的摆动角度如何,磁性部件621的上端均与摆动部1的下表面在中心轴线Cx方向上对置。通过这样构成,即使在摆动部1以最大摆动角度摆动的情况下,磁性部件621也与摆动部1的下表面对置。由此,磁性部件621始终与摆动部1的下表面在中心轴线方向上对置,因此能够稳定地检测摆动部1的角度。
另外,磁性部件621的上端比第2定子铁芯52的上端低。即,在中心轴线Cx方向上,磁性部件621的上端配置在比第2定子铁芯52的上端靠下方的位置。通过这样构成,在摆动部1绕第1轴线C1摆动时,能够抑制平板部11的底面与磁性部件611的干涉。因此,能够使致动器100小型化、或者能够增大摆动部1的摆动角度。
控制部8与连接有第1角度检测元件61的端子701和端子702连接。另外,控制部8与连接有第2角度检测元件62的端子703和端子704连接。控制部8具有频率处理部81和存储部82。
频率处理部81是集成电路,具有处理电路811、电流供给电路812以及频率检测电路813。处理电路811例如具有CPU、MPU等运算处理电路。电流供给电路812经由端子701和端子702向第1角度检测元件61的检测用线圈612提供高频电流。
频率处理部81的频率检测电路813检测提供高频电流时的在由检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610中流动的电流的谐振频率。然后,频率处理部81的处理电路811根据由频率检测电路813检测出的谐振频率的变化,获取摆动部1的摆动状态,这里是获取绕第1轴线C1的摆动角度。关于使用了谐振频率的摆动部1的摆动状态的获取的详细情况,在后面说明。
即,频率处理部81与检测用线圈612连接,在电流流过检测用线圈612的同时获取由检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率,并根据谐振频率的变动而获取摆动部1的摆动角度。
同样地,电流供给电路812经由端子703和端子704向第2角度检测元件62的检测用线圈622提供高频电流。然后,通过与上述同样的方法,由频率检测电路813获取由检测用线圈622和电容器623形成的谐振电路620的谐振频率,利用处理电路811检测摆动部1的平板部11绕第2轴线C2的摆动角度。
即,频率处理部81与检测用线圈622连接,在电流流过检测用线圈622的同时获取由检测用线圈622和电容器623形成的谐振电路620的谐振频率,并根据谐振频率的变动而获取摆动部1的摆动角度。
作为频率处理部81,既可以是将多个电路集成为1个而成的集成电路,也可以将多个电路在基板上布线而构成。另外,控制部8可以安装在布线基板70上,也可以安装在其他基板上。
存储部82存储由频率处理部81执行的处理所需的信息、由频率处理部81获取的摆动角度的信息等信息。存储部82例如包含ROM、RAM等存储电路。另外,这里举出的存储电路是一例,而并不限定于此。
另外,作为频率处理部81,也可以构成为仅具有进行运算处理的处理电路,通过读出并执行存储在存储部82中的程序来检测摆动角度。另外,第1驱动线圈53和第2驱动线圈54也与控制部8连接。控制部8还控制向第1驱动线圈53和第2驱动线圈54提供的电力。控制部8控制向第1驱动线圈53提供的电力,从而控制摆动部1绕第1轴线C1的摆动角度及摆动速度等。控制部8控制向第2驱动线圈54提供的电力,从而控制摆动部1绕第2轴线C2的摆动角度及摆动速度等。
另外,也可以从控制部8向第1驱动线圈53和第2驱动线圈54直接提供电流。然而,也可以另外具有用于提供产生使摆动部1摆动的动力的电流的电流供给电路(未图示),控制部8控制电流供给电路来控制向第1驱动线圈53和第2驱动线圈54提供的电流。
本实施方式的致动器100具有以上所示的结构。
以下,对致动器100的动作进行说明。控制部8向配置于支承部3的第1驱动线圈53和第2驱动线圈54提供电流。利用通过第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的通电而在第1定子铁芯51和第2定子铁芯52上产生的磁力和磁铁13的磁力使摆动部1进行动作。即,支承部3与磁铁13形成磁路。摆动部1的动作如下。
例如,通过控制部8向第1驱动线圈53提供电流。由此,在第1定子铁芯51的内部产生磁场。通过使反向的电流分别流过2个第1驱动线圈53,在沿着第2轴线C2的方向上对置的端面563的一方成为N极,另一方成为S极。若磁铁13的下表面是磁极面且为S极,则被向成为N极的端面563侧吸引,而与成为S极的端面563排斥。
此时,保持有磁铁13的轴12经由第1轴承41而以能够摆动的方式支承于框部2。因此,具有固定有轴12的平板部11的摆动部1以第1轴线C1为中心而倾斜(参照图3)。而且,通过控制流过第1驱动线圈53的电流而切换端面563的N极和S极,从而摆动部1绕第1轴线C1摆动。
同样地,通过控制部8向第2驱动线圈54提供电流。由此,在第2定子铁芯52的内部产生磁场。借助2个端面583和磁铁13的磁力,摆动部1和框部2以第2轴线C2为中心而倾斜。换言之,摆动部1与框部2一起以第2轴线C2为中心而倾斜。而且,通过控制流过第2驱动线圈54的电流而切换端面583的N极和S极,从而摆动部1与框部2一起绕第2轴线C2摆动。
而且,在致动器100中,控制部8根据由角度检测部6检测出的摆动部1绕第1轴线C1和第2轴线C2的摆动角度,控制向第1驱动线圈53和第2驱动线圈54提供的电流。由此,摆动部1绕第1轴线C1和第2轴线C2以规定的摆动角度进行摆动。
如上所述,在致动器100中,利用角度检测部6检测摆动部1的角度。首先,对使用了一对第1角度检测元件61的摆动部1绕第1轴线C1的摆动角度的检测进行说明。以下,在摆动角度的检测中,将一对第1角度检测元件61区分为一个第1角度检测元件61s和另一个第1角度检测元件61t而加以说明。
如图6所示,从中心轴线Cx方向观察时,一个第1角度检测元件61s和另一个第1角度检测元件61t在第2轴线C2上配置在以中心轴线Cx为中心而点对称的位置。在该状态下,在摆动部1绕第1轴线C1向图3所示的方向倾斜时,平板部11的底面接近一个第1角度检测元件61s并且远离另一个第1角度检测元件61t。另外,在向反方向倾斜时,接近和远离反转。在摆动部1绕第1轴线C1周期性地摆动时,一个第1角度检测元件61s与平板部11的下表面的距离及另一个第1角度检测元件61t与平板部11的下表面的距离分别以相同的周期变化。
如上所述,从控制部8的电流供给电路812向一对第1角度检测元件61的检测用线圈612提供高频电流。由此,在磁性部件611中产生磁通。由于磁性部件611配置在比非磁性部件7靠上方的位置,因此抑制了第1驱动线圈53和第2驱动线圈54的磁通对在磁性部件611中产生的磁通的影响。
磁性部件611的上表面与中心轴线Cx交叉。即,磁性部件611的上端具有与中心轴线Cx交叉的平面。磁性部件611的上表面为磁极面,利用来自上表面的磁通在平板部11产生涡电流。通过磁性部件611的上表面为平面,能够增大与摆动部1在中心轴线Cx方向上对置的检测面,从而能够使平板部11产生稳定的涡电流,能够进行稳定的检测。另外,能够利用形成为柱状的部件作为磁性部件611,因而磁性部件611的制造容易。
检测用线圈612的电感受到涡电流的影响而变化。而且,涡电流根据平板部11的下表面与磁性部件611的上表面的距离而变化,与此相伴,检测用线圈612的电感也变化。
而且,通过检测用线圈612的电感变化,由检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率也变化。而且,在摆动部1以规定的周期摆动的情况下,由一个第1角度检测元件61s的检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率及由另一个第1角度检测元件61t的检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率也周期性地变化。
因此,将由一个第1角度检测元件61s的检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率设为第1谐振频率F11,将由另一个第1角度检测元件61t的检测用线圈612和电容器613形成的谐振电路610的谐振频率设为第2谐振频率F12。
然后,频率处理部81的处理电路811进行角度检测用参数Fn1的运算。另外,角度检测用参数通过下式求出。
Fn1=(F11-F12)/(F11+F12)
角度检测用参数Fn1在摆动部1绕第1轴线C1摆动时单调地变化。因此,在存储部82中存储有将角度检测用参数Fn1和绕第1轴线C1摆动时的摆动部1相对于水平状态的角度相关联的表,使用角度检测用参数Fn1和表来获取摆动部1的摆动角度。这里,表可以是设定了每个角度的角度检测用参数Fn1的数表,也可以是图表。另外,也可以是能够根据角度检测用参数Fn1计算摆动角度的运算式。
在平板部11产生的涡电流容易因平板部11的下表面与磁性部件611的上表面的距离的变化而变化,第1谐振频率F11和第2谐振频率F12也容易变化。因此,即使摆动部1的摆动角度较小,角度检测用参数Fn1也容易变化。例如,向摆动部1照射光,通过检测其反射光来测定距离,与检测摆动部1的角度的光学式的检测装置中的参数相比,角度检测用参数Fn1相对于角度容易变动。即,通过使用角度检测部6,在摆动部1绕第1轴线C1摆动的情况下,与使用光学式的角度检测部的情况相比,能够检测角度的细微变化。
即使检测角度时的摆动部1与磁性部件611的距离分离,也能够高精度地检测摆动部1的角度。因此,与设置光学式的角度检测部的情况相比,能够使致动器100小型化。
另外,磁性部件621的上表面也与中心轴线Cx交叉。即,磁性部件621的上端具有与中心轴线Cx交叉的平面。磁性部件621的上表面为磁极面,利用来自上表面的磁通在平板部11产生涡电流。通过磁性部件621的上表面为平面,能够增大与摆动部1在中心轴线Cx方向上对置的检测面,从而能够使平板部11产生稳定的涡电流,能够进行稳定的检测。另外,能够利用形成为柱状的部件作为磁性部件621,因而磁性部件621的制造容易。
另外,关于摆动部1绕第2轴线C2摆动的摆动角度,也根据由一对第2角度检测元件62的检测用线圈622和电容器623形成的谐振电路620的谐振频率F21和F22,通过下式求出角度检测用参数Fn2。
Fn2=(Fn21-Fn22)/(Fn21+Fn22)
由此,能够以与上述的、摆动部1绕第1轴线C1的角度的检测同等的精度检测摆动部1绕第2轴线C2的角度。即,通过使用角度检测部6,在摆动部1绕第2轴线C2摆动的情况下,与使用光学式的角度检测部的情况相比,能够检测角度的细微变化。
另外,也可以在存储部82中分别具有将角度检测用参数Fn1与摆动部1绕第1轴线C1摆动的情况下的角度相关联的表、将角度检测用参数Fn2与摆动部1绕第2轴线C2摆动的情况下的角度相关联的表。另外,也可以兼用1个表而获取绕第1轴线C1的角度和绕第2轴线C2的角度双方。
在致动器100中,控制部8向照射对象物照射被平板部11的反射面111反射后的光(以下,称为扫描光),并检测其反射光,由此获取照射对象物的位置、形状等。控制部8根据摆动部1的角度来判断光的照射位置。在照射扫描光的对象物的位置较远的情况下,即使摆动部1的角度较小,所照射的扫描光的位置的偏移也变大。
在本实施方式的致动器100中,使用相对于角度的变化容易变动的角度检测用参数Fn1。因此,在本实施方式的致动器100中,与使用现有的光学式的角度检测部的情况相比,能够检测摆动部1的摆动角度的细微变化。由此,本实施方式的致动器100与使用了现有的光学式的角度检测部的致动器相比,利用扫描光的反射来检测对象物的位置和形状时的分辨率较高。而且,该分辨率的差在检测远处的对象物的位置和形状时变得显著。
角度检测用参数Fn1使用从沿中心轴线Cx方向观察时隔着第1轴线C1配置的一对第1角度检测元件61的谐振电路610获取的第1谐振频率F11和第2谐振频率F12。而且,角度检测用参数Fn1是根据第1谐振频率F11和第2谐振频率F12运算出的、相对于摆动部1的角度单调地变化并且被无量纲化后的值。
同样地,角度检测用参数Fn2使用从沿中心轴线Cx方向观察时隔着第2轴线C2配置的一对第2角度检测元件62的谐振电路620获取的第1谐振频率F21和第2谐振频率F22。而且,角度检测用参数Fn2是根据第1谐振频率F21和第2谐振频率F22运算出的、相对于摆动部1的角度单调地变化并且被无量纲化后的值。
因此,通过使用角度检测用参数Fn1和角度检测用参数Fn2,能够消除由平板部11的温度变化引起的导电率等可能使谐振频率变动的主要原因的影响。即,由于周围的温度变化,摆动部1的角度检测的精度不易降低。即,本实施方式的致动器100即使在温度变化大的场所中被采用的情况下,也能够准确地获取对象物的位置和形状。例如,即使是难以使用具有因温度变化而精度容易降低的光学式的角度检测部的致动器的场所,通过使用本实施方式的致动器100,也能够准确且稳定地获取对象物的位置和形状。
图8是示出变形例的第1角度检测元件61A的立体图。在图8所示的第1角度检测元件61A中,在代替检测用线圈612而使用检测用线圈614这一点上,与第1角度检测元件61不同。第1角度检测元件61A的其他部分与第1角度检测元件61相同。因此,对第1角度检测元件61A的实质上与第1角度检测元件61相同的部分标注相同的标号,而省略相同部分的详细说明。
如图8所示,第1角度检测元件61A的检测用线圈614是包围磁性部件611的外周面的绕组。即,检测用线圈614呈将导线卷绕成螺旋状而得的形状。这样,通过使检测用线圈614为包围磁性部件611的绕组,容易进行检测用线圈614的匝数、线密度等的调整。因此,能够提供与所要求的检测精度相应的角度检测元件。
检测用线圈614的长度比磁性部件611的长度短。而且,检测用线圈614的两端配置在磁性部件611的轴向的两端所夹的范围内。通过这样形成,作为绕组的检测用线圈614不易解开。
另外,检测用线圈614可以是将导线卷绕于磁性部件611而形成的,也可以预先形成为空芯线圈,并安装于磁性部件611的外周。
另外,对第1角度检测元件61进行了说明,但第2角度检测元件62也可以为同样的结构、即为具有包围外周面的绕组的检测用线圈的结构。
参照附图对第1变形例的致动器100B进行说明。图9是本发明的致动器100B的另一例的立体图。图10是图9所示的致动器100B的从第1轴线C1方向观察的侧视图。图11是从第2轴线C2方向观察致动器100B的侧视图。图12是致动器100B的支承部3的俯视图。图13是示出角度检测部6B和控制部8B的连接的等效电路图。另外,关于中心轴线Cx、第1轴线C1以及第2轴线C2,与致动器100相同。
在第1变形例的致动器100B中,驱动部5B、角度检测部6B以及控制部8B与致动器100的驱动部5、角度检测部6以及控制部8不同。关于除此以外的点,致动器100B具有与致动器100相同的结构。因此,对致动器100B的实质上与致动器100相同的部分标注相同的标号,而省略相同部分的详细说明。另外,在图10所示的致动器100B中,省略了支承臂32的图示。
如图9至图11所示,驱动部5B具有未图示的定子铁芯、绝缘件52B、第1驱动线圈53B以及第2驱动线圈54B。定子铁芯是从中心轴线Cx方向观察时为正方形状的板材,在中心轴线Cx方向上层叠。绝缘件52B由树脂、陶瓷等绝缘材料形成。绝缘件52B具有箱状的收纳部521B和支柱部522B。
收纳部521B是长方体状的箱体,从中心轴线Cx方向观察时为正方形状。在收纳部521B的内部收纳有定子铁芯。如图9、图12等所示,绝缘件52B具有4个支柱部522B,各支柱部522B分别配置在收纳部521B的四角。各支柱部522B为沿中心轴线Cx方向延伸的圆筒形。如图10、图11所示,支柱部522B的上端配置在比收纳部521B的上表面靠上方的位置,支柱部522B的下端配置在比收纳部521B的下表面靠下方的位置。
绝缘件52B使螺钉贯穿支柱部522B,并通过螺钉紧固而固定在支承部3的基板31上。此时,在收纳部521B的下表面与基板31的上表面之间形成有间隙。在该间隙中配置有第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B的一部分,抑制第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B与基板31的接触。
另外,非磁性部件7通过将绝缘件52B固定在基板31上的螺钉而固定于支承部3的上表面。此时,在收纳部521B的上表面与非磁性部件7之间形成有间隙。在该间隙中配置有第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B的一部分,抑制第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B与非磁性部件7的接触。
在安装于支承部3的绝缘件52B中,从中心轴线Cx方向观察时,收纳部521B的侧面各自的法线方向为第1轴线C1或第2轴线C2。而且,第1驱动线圈53B是将导线卷绕于法线方向为第1轴线C1的一对侧面、上表面以及下表面而形成的。通过向第1驱动线圈53B提供电流,在沿着第2轴线C2的方向上产生磁通。由第1驱动线圈53B产生的磁通作用于磁铁13,使摆动部1绕第1轴线C1摆动。
第2驱动线圈54B是将导线卷绕于法线方向为第2轴线C2的一对侧面、上表面以及下表面而形成的。通过向第2驱动线圈54B提供电流,在沿着第1轴线C1的方向上产生磁通。由第2驱动线圈54B产生的磁通作用于磁铁13,使摆动部1绕第2轴线C2摆动。
角度检测部6B具有一对第1角度检测元件61B和一对第2角度检测元件62B。第1角度检测元件61B具有磁性部件611B和检测用线圈612B。磁性部件611B与第1角度检测元件61的磁性部件611同样地呈由磁性材料形成的圆柱状。
即,第1角度检测元件61B的检测用线圈612B是包围磁性部件611B的外周面的绕组。检测用线圈612B为将导线卷绕成螺旋状而得的形状。检测用线圈612B的长度比磁性部件611B的长度短。而且,检测用线圈612B的两端配置在磁性部件611B的轴向的两端所夹的范围内。通过这样形成,作为绕组的检测用线圈612B不易从磁性部件611B脱落,另外,不易解开。
另外,检测用线圈612B既可以是将导线卷绕于磁性部件611B而形成的,也可以预先形成为空芯线圈,并安装在磁性部件611B的外周。
第2角度检测元件62B具有与第1角度检测元件61B同样的结构。即,第2角度检测元件62B具有磁性部件621B和检测用线圈622B。即,第2角度检测元件62B的检测用线圈622B是包围磁性部件621B的外周面的绕组。
如图9至图12所示,一对第1角度检测元件61B和一对第2角度检测元件62B配置在非磁性部件7的上表面。这里,对一对第1角度检测元件61B和一对第2角度检测元件62B在非磁性部件7中的配置的详细情况进行说明。
如图12所示,从中心轴线Cx方向观察时,一对第1角度检测元件61B隔着磁铁13在第2轴线C2方向上与磁铁13隔开间隔地配置。另外,在本实施方式的致动器100B中,各第1角度检测元件61B与磁铁13在第2轴线C2方向上的距离相等。而且,一对第1角度检测元件61B的磁性部件611B沿第1轴线C1方向延伸。
另外,如图12所示,从中心轴线Cx方向观察时,一对第2角度检测元件62B隔着磁铁13在第1轴线C1方向上与磁铁13隔开间隔地配置。另外,在本实施方式的致动器100B中,各第2角度检测元件62B与磁铁13在第1轴线C1方向上的距离相等。而且,一对第2角度检测元件62B的磁性部件621B沿第2轴线C2方向延伸。
控制部8B与第1角度检测元件61B的检测用线圈612B连接。另外,控制部8B与第2角度检测元件62B的检测用线圈622B连接。如图13所示,控制部8B具有电感处理部81B和存储部82B。
电感处理部81B是集成电路,具有处理电路811B、电流供给电路812B以及电感检测电路813B。处理电路811B例如具有CPU、MPU等运算处理电路。电流供给电路812B向第1角度检测元件61B的检测用线圈612B提供高频电流。
电感处理部81B的电感检测电路813B对检测用线圈612B的电感进行检测。然后,处理电路811B根据由电感检测电路813B检测出的电感的变化,获取摆动部1的摆动状态,这里是获取绕第1轴线C1的摆动角度。
即,电感处理部81B与检测用线圈612B连接,在电流流过检测用线圈612B的同时获取检测用线圈612B的电感。然后,电感处理部81B根据电感的变动而获取摆动部1的摆动角度。
同样地,电流供给电路812B向第2角度检测元件62B的检测用线圈622B提供高频电流。而且,通过与上述同样的方法,由电感检测电路813B获取检测用线圈622B的电感,利用处理电路811B获取摆动部1的平板部11绕第2轴线C2的摆动角度。
作为电感处理部81B,既可以是将多个电路集成为1个而成的集成电路,也可以将多个电路在基板上布线而构成。另外,控制部8B可以安装在布线基板70上,也可以安装在其他基板上。
另外,作为电感处理部81B,也可以构成为仅具有进行运算处理的处理电路,通过读出并执行存储在存储部82中的程序来检测摆动角度。另外,控制部8B还连接有第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B。控制部8B还控制向第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B提供的电力。控制部8B控制向第1驱动线圈53B提供的电力,从而控制摆动部1绕第1轴线C1的摆动角度及摆动速度等。控制部8B控制向第2驱动线圈54B提供的电力,从而控制摆动部1绕第2轴线C2的摆动角度及摆动速度等。
另外,也可以从控制部8B向第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B直接提供电流。然而,也可以另外具有用于供给产生使摆动部1摆动的动力的电流的电流供给电路(未图示),控制部8B控制电流供给电路来控制向第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B提供的电流。
如上所述,在致动器100B中,利用角度检测部6检测摆动部1的角度。首先,对使用了一对第1角度检测元件61B的摆动部1绕第1轴线C1的摆动角度的检测进行说明。以下,在摆动角度的检测中,将一对第1角度检测元件61B区分为一个第1角度检测元件61Bs和另一个第1角度检测元件61Bt而加以说明。
如上所述,从控制部8的电流供给电路812B向一对第1角度检测元件61B的检测用线圈612B提供高频电流。由此,在磁性部件611B中产生磁通。由于磁性部件611B配置在非磁性部件7的上部,因此抑制了第1驱动线圈53B和第2驱动线圈54B的磁通对在磁性部件611B中产生的磁通的影响。
磁性部件611B的磁导率根据来自磁铁13的磁通而变化。换言之,在摆动部1绕第1轴线C1摆动时,磁铁13接近或离开磁性部件611B,因而磁铁13与磁性部件611B的距离变化。由此,磁铁13作用于磁性部件611B的磁通也变化,磁性部件611B的磁导率变化。与此相伴,检测用线圈612B的电感变化。
电感检测电路813B对检测用线圈612B的电感进行检测,电感处理部81B根据检测用线圈612B的电感的变化,检测摆动部1绕第1轴线C1的摆动。
因此,将一个第1角度检测元件61Bs的检测用线圈612B的电感设为第1电感L11,将另一个第1角度检测元件61Bt的检测用线圈612B的电感设为第2电感L12。
然后,电感处理部81B的处理电路811B进行角度检测用参数Ln1的运算。另外,角度检测用参数Ln1通过下式求出。
Ln1=(L11-L12)/(L11+L12)
作为基于角度检测用参数Ln1的摆动部1绕第1轴线C1的摆动状态的获取方法,与使用角度检测用参数Fn1的情况同样地利用存储在存储部82中的表。省略使用了角度检测用参数Ln1的摆动部1绕第1轴线C1的摆动状态的获取方法的详细内容。
另外,关于摆动部1绕第2轴线C2摆动的摆动角度,也根据一对第2角度检测元件62B的检测用线圈622B的电感L21和L22而使用角度检测用参数Ln2。另外,角度检测用参数Ln2通过下式求出。
Ln2=(L21-L22)/(L21+L22)
由此,能够以与上述的、摆动部1绕第1轴线C1的角度的检测同等的精度检测摆动部1绕第2轴线C2的角度。检测用线圈612B和检测用线圈622B的电感相对于磁铁13与第1角度检测元件61B及磁铁13与第2角度检测元件62B的距离而容易变动。因此,通过使用电感,能够检测出较小的变化。因此,能够提高检测摆动角度时的分辨率,从而以更高的检测精度检测摆动部的摆动角度。
即,通过使用角度检测部6B,与使用光学式的角度检测部的情况相比,能够检测摆动部1绕第1轴线C1的摆动状态及摆动部1绕第2轴线C2的摆动状态下的角度的细微变化。
在致动器100B中,第1角度检测元件61B沿着第2轴线C2延伸,第2角度检测元件62B沿着第1轴线C1延伸。因此,在摆动部1摆动时,第1角度检测元件61B和第2角度检测元件62B不易成为障碍。另外,在本实施方式的致动器100B中,省略了电容器,但也可以具有电容器。
以上,在进行了说明的实施方式中,作为摆动部,以摆动部1为例进行了说明,但并不限定于此。也能够以光学扫描这样的光学以外的目的来使用致动器。此时,摆动部具有符合其目的的结构。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于该内容。另外,关于本发明的实施方式,只要不脱离发明的主旨,则能够施加各种改变。
本发明的光扫描装置能够用于如下的检测装置:该检测装置在向周围扫描光的同时进行照射,并获取其反射光,由此检测到周围的对象物的距离、对象物的形状等。另外,除此以外,也能够用作绕垂直的2轴摆动而使用的装置的致动器。
Claims (12)
1.一种致动器,其具有:
摆动部,其具有导电性;
框部,其支承所述摆动部,使该摆动部能够绕与中心轴线垂直的第1轴线摆动,其中,该中心轴线上下延伸,
支承部,其支承所述框部,使该框部能够绕与所述第1轴线垂直且与所述中心轴线交叉的第2轴线摆动;
磁铁,其配置在所述摆动部的下部;
驱动部,其配置于所述支承部,具有在沿所述中心轴线方向延伸的定子铁芯上卷绕导线而形成的驱动线圈;
非磁性部件,其在所述中心轴线方向上配置在所述摆动部与所述驱动线圈之间;以及
角度检测部,其检测所述摆动部的摆动角度,
其特征在于,
所述角度检测部配置在比所述非磁性部件靠上方的位置,并且具有从所述中心轴线方向观察时隔着所述第1轴线在所述第2轴线方向上配置的一对第1角度检测元件和隔着所述第2轴线在所述第1轴线方向上配置的一对第2角度检测元件,
各所述第1角度检测元件和各所述第2角度检测元件分别具有:
柱状的磁性部件,其在所述中心轴线方向上配置在所述摆动部与所述非磁性部件之间;以及
检测用线圈,其沿着所述磁性部件的外周配置。
2.根据权利要求1所述的致动器,其特征在于,
所述磁性部件沿着所述中心轴线方向而向上方延伸,
所述第1角度检测元件和所述第2角度检测元件分别具有与所述检测用线圈并联连接的电容器,
该致动器还具有频率处理部,该频率处理部与所述检测用线圈连接,在电流流过所述检测用线圈的同时获取由所述检测用线圈和所述电容器形成的谐振电路的谐振频率,并根据所述谐振频率的变动而获取所述摆动部的摆动角度。
3.根据权利要求2所述的致动器,其特征在于,
所述磁性部件的所述中心轴线方向的上端具有与所述中心轴线交叉的平面。
4.根据权利要求2所述的致动器,其特征在于,
无论所述摆动部的摆动角度如何,所述磁性部件的上端均与所述摆动部的下表面在所述中心轴线方向上对置。
5.根据权利要求2所述的致动器,其特征在于,
所述磁性部件的上端配置在比所述定子铁芯的上端靠下方的位置。
6.根据权利要求2所述的致动器,其特征在于,
在所述中心轴线方向上,在所述非磁性部件与所述摆动部之间配置有布线基板,
所述磁性部件从所述布线基板的上表面向上方突出,
所述检测用线圈是形成在所述布线基板上的布线图案。
7.根据权利要求1所述的致动器,其特征在于,
所述检测用线圈是包围所述磁性部件的外周面的绕组。
8.根据权利要求1所述的致动器,其特征在于,
所述第1角度检测元件和所述第2角度检测元件的所述检测用线圈是包围所述磁性部件的外周面的绕组,
该致动器具有电感处理部,该电感处理部与所述检测用线圈连接,在电流流过所述检测用线圈的同时获取所述检测用线圈的电感,并根据所述电感的变动而获取所述摆动部的摆动角度。
9.根据权利要求8所述的致动器,其特征在于,
一对所述第1角度检测元件的所述磁性部件沿着所述第1轴线延伸,一对所述第2角度检测元件的所述磁性部件沿着所述第2轴线延伸,
从所述中心轴线方向观察时,一对所述第1角度检测元件分别隔着所述磁铁在第2轴线方向上与所述磁铁隔开间隔地配置,一对所述第2角度检测元件分别隔着所述磁铁在第1轴线方向上与所述磁铁隔开间隔地配置。
10.根据权利要求7所述的致动器,其特征在于,
所述检测用线圈的轴向的长度比所述磁性部件的长度短,
所述检测用线圈的两端配置在所述磁性部件的轴向的两端所夹的范围内。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的致动器,其特征在于,
所述摆动部是金属制的,具有在上端形成有反射面的平板部。
12.根据权利要求1至10中的任意一项所述的致动器,其特征在于,
从所述中心轴线方向观察时,所述驱动线圈配置在所述非磁性部件的外缘的内侧。
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