JP2003262802A

JP2003262802A - アクチュエータ装置

Info

Publication number: JP2003262802A
Application number: JP2002066750A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukushima; 敏明福島; Kazuo Suzuki; 一男鈴木
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: US6829076B2; US20030184186A1; JP3996414B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械式光スイッチは摺動箇所が多いため、無
視できない程度の摩擦が発生し、規定の角度のミラー面
を常に保持することが困難であった。また、その摩擦と
共に消費電力が大きいという問題もあった。【解決手段】回転自在に支持された回転軸と、その回
転軸に固定され、２極に着磁された永久磁石からなるロ
ーター磁石と、該回転軸が一方向に回転した際に第１の
回転位置を規定する手段と、他方向に回転した際に第２
の回転位置を規定する手段と、該回転軸とローター磁石
を駆動するための駆動手段を備えたアクチュエータ装置
であって、前記第１の回転位置と第２の回転位置の少な
くとも片方の回転位置で、前記ローター磁石の一方の磁
極と他方の磁極が閉磁路を形成するように配したヨーク
より自己保持状態が形成された構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ装
置に関するものであり、特に光通信システム等に使用さ
れる、例えば一対の光ファイバを光軸を合わせて配し、
その隙間にミラーまたは遮蔽板を出し入れするための、
駆動型機械式光スイッチに適用可能なアクチュエータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に光ＬＡＮなどの光伝送システ
ムにおける光スイッチ装置などに応用するために、高速
に、且つ高精度な変位を得ることができるアクチュエー
タ装置が望まれている。特に、そのアクチュエータ装置
を光スイッチに応用するためには、１０数ｍｓ程度の可
動速度、±１μｍ程度の精度を有することが必要とさ
れ、様々な方法が提案されている。それら方式の中で、
機械式光スイッチは、メカニカルスイッチによりファイ
バーやミラー（または遮蔽板）を機械駆動することによ
り、直接光の伝播方向を変えることができるため、他の
方式の光スイッチに比べてスイッチ内部における光損失
やクロストークが小さい等の利点を有し、光スイッチに
適用できる最も有望な技術として実用化が進んでいる。

【０００３】その技術分野における機械式光スイッチ技
術として、ミラー駆動型機械式２×２光スイッチが、特
開２００１−７５０２６号で開示されている。この従来
技術に関して、図２５を用いて説明する。

【０００４】まず初めに、光スイッチを構成する光ファ
イバ部について説明する。この光ファイバ部は、レンズ
の光軸対称に一対の光ファイバ１０１、１０３を配置し
た第１のコリメータレンズ組み立て１０５と、該コリメ
ータレンズの光軸対称に一対の光ファイバ１０７、１０
９を配置した第２のコリメータレンズ組み立て１１１を
配置し、その第１及び第２のコリメータレンズ組み立て
１０５、１１１を対向させて光軸を一致させる。その際
に、第１及び第２のコリメータレンズ組み立て１０５，
１１１は、光ファイバ１０１と光ファイバ１０９、光フ
ァイバ１０３と光ファイバ１０７が互いに交差して光学
接続するように配置して整列ブロック１１３によって支
持されている。そして、前記第１及び第２のコリメータ
レンズ組み立て１０５、１１１はそれぞれ、図示しない
一対の光ファイバと光ファイバを支持するフェルール
と、光ファイバとフェルール端に接続される略０．２５
ピッチのロッドレンズにより構成される。

【０００５】次に、従来技術におけるアクチュエータ装
置について説明する。前記整列ブロック１１３には、レ
ンズの光軸と平行に設けられた軸孔が設けられており、
その軸孔には、反射ミラー軸１１５が挿入されている。
反射ミラー１１７は、前記光ファイバ１０１，１０３か
ら出射される光を正確に反射させる必要があるため、整
列ブロック１１３には光ファイバに対し直交して反射ミ
ラー基準面１１９を加工し、この反射ミラー基準面１１
９に反射ミラー１１７を面接触させて直角度を規定して
いる。この構成とすることにより、反射ミラー１１７の
鏡面を前記光ファイバの光軸と直交させた状態で、前記
反射ミラー軸１１５とともに反射ミラー１１７を回転可
能としている。

【０００６】さらにこの反射ミラー１１７は、レンズの
焦点面においてレンズの光軸に直角とし各光ファイバか
らの光を反射させる第１の位置と、透過させる第２の位
置との間を移動可能としており、その動作を駆動手段で
あるモーター（ＤＣマイクロモーター１２１）により行
っている。その具体的な駆動手段は、ＤＣマイクロモー
ター１２１のモーター軸に取り付けられたブッシュ１２
３、及び偏心ピン１２５により前記反射ミラー１１７を
前記反射ミラー軸１１５を支点として第１の位置から第
２の位置を任意に移動可能としている。

【０００７】また、前記アクチュエータ装置により、前
記一対の光ファイバ１０１、１０３の隙間に、前記反射
ミラー１１７を精度良く出し入れするために、前記第１
の位置、第２の位置を規定する機構が必要となる。その
機構は、前記整列ブロック１１３に所定の形状で形成さ
れた切り欠き溝１２７（例えばＶ字形状）に、前記偏心
ピン１２５が進入する構成とし、前記モーター軸が一方
に回転して、その切り欠き溝１２７の端面に該偏心ピン
１２５が当接することで第１の位置が決まり、さらに、
他方に回転した際に該偏心ピン１２５が逆の端面に当接
して第２の位置が決まる構成である。さらに、整列ブロ
ック１１３内の反射ミラー軸１１５に近接した位置に永
久磁石１２９を埋没させておき、光ファイバからの光を
反射させる第１の位置で、この永久磁石１２９により磁
性体からなる反射ミラー軸１１５を一方向に付勢するこ
とで、微動するミラー回転軸１１５を常に同じ位置とす
る。これにより、光ファイバーから出射される光を正確
に反射させるとともに、反射ミラー１１７を目的の位置
に移動させた後に、ＤＣモーター１２１に通電しなくて
も、永久磁石１２９の磁気吸引力によりその位置に保持
する自己保持状態として、その反射ミラー１１７の位置
を保つことができる。

【０００８】この様に構成した従来のアクチュエータ装
置を、前記光ファイバー部と組合わせることで、前述の
光スイッチにおけるアクチュエータ装置の可動速度と精
度を実現し、更に繰り返し再現性がよく、振動衝撃など
の外力の影響を受けにくい小型の機械式光スイッチとし
ていた。

【０００９】なお、前記反射ミラー１１７は、ステンレ
ス鋼などの金属製の母材に、金属の両面に硬さＭＨｖ１
８００以上のＴｉ−Ｎ被膜処理をし、さらに金（Ａ
ｕ）、プラチナ（Ｐｔ）などの高反射率被膜をスパッタ
リングまたは化学メッキなどにより付着させて構成した
ものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクチュエータ装置は、可動速度と精度の面で優れてい
るが、下記に記載の問題点を有する。

【００１１】光スイッチを正常に機能させるために、従
来のアクチュエータ装置は、整列ブロック１１３と反射
ミラー１１７を面接触させて反射ミラー１１７の直交度
を規定し、前記光ファイバの光軸と常に直交した状態
で、光ファイバー部に反射ミラー１１７を出し入れして
いた。しかしながら、その反射ミラー１１７を第１の位
置と第２の位置の間で回転させる際、整列ブロック１１
３と反射ミラー軸１１５の間や整列ブロック１１３と反
射ミラー１１７との間においては、面接触したままその
反射ミラー１１７を回転させなくてはならない。そのこ
とよって、この反射ミラー１１７を回転させて長期に渡
り光スイッチを機能させると、前記面接触の摩擦により
その反射ミラー１１７を支える反射ミラー軸１１５が徐
々にズレたり、反射ミラー１１７の直交度が損なわれる
場合があり、光ファイバーからの出射光を正確に反射さ
せることができない事が想定でき、長期信頼性の点で問
題がある。

【００１２】また、従来のアクチュエータ装置は、前記
自己保持状態とするとともに、外部衝撃による反射ミラ
ーの微変を抑えるために、慣性モーメントが大きい反射
ミラー軸１１５を、強い磁力の永久磁石１２９にて吸引
する必要がある。その永久磁石１２９は、反射ミラー１
１７が第１の位置と第２の位置との間を移動する際も、
反射ミラー軸１１５を吸引したまま駆動する構成であ
る。このため、当然のことながら移動の間は、ＤＣマイ
クロモータ１２１は、この永久磁石の吸引力に勝り、且
つ反射ミラー１１７を可動可能とするだけの力を常時発
生させる必要がある。したがって、ＤＣマイクロモータ
ー１２１のトルクを十分大きくしなくてはならなくな
り、結果として消費電力が大きくなってしまう。

【００１３】そこで、本発明の目的は、長期に渡って駆
動しても安定した再現性が得られ、しかも、耐久性に優
れ、さらに低消費電力で駆動することが可能な小型のア
クチュエータ装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的には、下記に記載されたような技
術構成を採用するものである。

【００１５】上記課題を解決するため、本発明の第１の
態様は、回転自在に支持された回転軸と当該回転軸に固
定されたローター磁石とを含む回転体と、この回転体を
回転駆動するための駆動手段と、ローター磁石の磁極間
を結ぶ閉磁路を形成し、回転体を所定回転位置に自己保
持する少なくとも一つのヨークとを備える構成とする。
また、本発明の第２の態様は、回転自在に支持された回
転軸とこの回転軸に固定されたローター磁石とを含む回
転体と、回転体を第１の回転位置に規定する第１の規定
手段と、回転体を第２の回転位置に規定する第２の規定
手段と、回転体を第１の規定手段と第２の規定手段の間
で回転駆動させるための駆動手段と、第１の回転位置と
第２の回転位置の少なくとも何れか一方の回転位置にお
いてローター磁石の磁極間に閉磁路を形成し、回転体を
当該回転位置に自己保持する少なくとも一つのヨークを
備える構成とする。ここで、ローター磁石とヨークは、
少なくとも一方が永久磁石であり、他方は電磁石とし、
永久磁石の磁気力により回転体を自己保持する。

【００１６】また、駆動手段は、少なくとも１つのヨー
クに設ける少なくとも１つの励磁用コイル、又はロータ
ー磁石に設ける励磁用コイルを備え、何れか一方の励磁
用コイルにより、ヨークとローター磁石との間に働く磁
気吸引作用及び／又は磁気反発作用により回転軸を回転
させる。また、規定手段は、規定手段が規定する回転位
置において回転体の一部と当接又は磁気吸引による回転
位置決め部材を備える。回転位置決め部材は、回転体と
当接する場合には、突き当て部材により構成することが
できる。また、ヨークは、所定の回転位置においてロー
ター磁石の一方の磁極が当接又は磁気吸引するように配
する回転位置決め部材と、ローター磁石の他方の磁極が
当接又は磁気吸引するように配した他の回転位置決め部
材とを一体、あるいは各磁性材を組み合わせて構成する
ことができる。

【００１７】また、ローター磁石は回転軸方向に対し直
交又は平行に２極に着磁され、ヨークとの間で閉磁路を
形成することにより回転体を自己保持し、また、ヨーク
との間で磁気吸引あるいは磁気反発することで回転体を
回転させ、切替を行うことができる。また、回転体と回
転位置決め部材とは、面で当接できる形状とし、これに
より自己保持力を高めることができる。また、回転体
は、この回転体の回転に伴って、少なくともその一部が
光軸を合わせた一対の光ファイバの隙間の挿脱する従動
体を備え、この従動体により光ファイバ間で光の導通を
制御する。ここで、従動体に反射面を設け、この反射面
による光を反射することで光の切替を行う。反射面は回
転軸に対し直交して形成することにより、回転軸と平行
に配置した一対の光ファイバ間の光の切替を行うことが
できる。また、ローター磁石の重心と前記回転軸の重心
が略一致、あるいは、ローター磁石と遮蔽板の重心と回
転軸の重心が略一致した構成とすることで、アクチュエ
ータに外力が加わった場合にも、回転モーメントによる
ズレを低減することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を実施
をするための最良な形態におけるアクチュエータ装置の
構成を説明する。図１は、光スイッチに適用した本発明
のアクチュエータ装置の構成を説明するための装置平面
図である。なお、本図面における従来技術と同一の部材
については同じ符号をつけて説明する。

【００１９】図１に示すように、筐体１の所定の位置
に、回転自在に支持された回転軸１５と、その回転軸１
５の中央部に配置されたローター磁石１７からなる回転
体７を配する。アクチュエータ部５は、ローター磁石１
７の近傍に配した第１のヨーク２３を備え、このヨーク
の保持力による回転体７を第１の回転位置に自己保持す
る。また、第１のヨーク２３は第１の励磁用コイル２５
と共に第１の磁気回路部９を構成する。この第１の磁気
回路部９は、第１の回転位置から後段で説明する第２の
回転位置へ移行させるだけの回転力を生じさせることに
より、所定の方向に前記ローター磁石１７を第２の回転
位置まで移動させることができ、一方向のスイッチング
を可能とする。つまり、第１の励磁用コイル２５を第１
のヨーク２３に備えた第１の磁気回路部９は、第１の回
転位置から第２の回転位置へ移行させるだけの回転力を
生じることで、回転体７を回転させて他方向へのスイッ
チングを行うと共に、第１自己保持状態から第２の自己
保持状態へ移行させる。さらに、アクチュエータ部５
は、ローター磁石１７の近傍に配した第２のヨーク２７
を備え、このヨークの保持力による回転体７を第２の回
転位置に自己保持する。この保持力は第１の励磁用コイ
ル２５の通電を止めても、第２の自己保持状態を取るこ
とができる。また、第２の励磁用コイル２９を第２のヨ
ーク２７に備えた第２の磁気回路部１１は、前回とは反
対方向に第２の回転位置から第１の回転位置へ移行させ
るだけの回転力を生じることで、前回の回転方向とは反
対方向に回転体７を回転させて他方向へのスイッチング
を行うと共に、第２の自己保持状態から第１の自己保持
状態へ戻す。なお、第１の励磁用コイル２５と第２の励
磁用コイル２９の作用は、磁気反発を利用して、反対方
向に回転させる。

【００２０】前記回転軸１５は、回転体取付１３によっ
て筐体１に回転自在に固定されており、第１の磁気回路
部９及び第２の磁気回路部１１は筐体１にねじや接着剤
等の任意の固定手段（図示せず）で固定されている。

【００２１】さらにこの回転軸１５は回転体取付１３に
おいてのみラジアル方向、スラスト方向に保持される。
この回転体取付１３による保持は、いずれも摩擦力が少
ない軸受け構造、例えばボール軸受けの点接触構造をと
ることが可能である。そのため、本発明のアクチュエー
タ装置は、スイッチ動作に伴う回転角度が必要最小限に
限定されて摺動箇所がこの２箇所のみであることから、
本発明のアクチュエータ装置を駆動する際に発生する摩
擦による負荷を従来構成に比べ少なくすることができ
る。しかも、回転時における摩擦負荷は、ラジアル方向
の摩擦力に回転軸半径を乗じた負荷トルクとして発生す
るが、回転半径は十分小さくすることができるため、少
ないトルクで前記回転体７を回転させることができる。

【００２２】次に、本実施の形態におけるアクチュエー
タ部５の構成を更に詳細に説明する。図３は、本発明の
アクチュエータ装置の構成を説明するための斜視図であ
る。このアクチュエータ部５を構成する第１の磁気回路
部９は、第１のヨーク２３、第１の励磁用コイル２５で
構成される。その第１のヨーク２３は、前記第１の回転
位置でローター磁石１７の一方の磁極１７ａが突き当て
部材２４ａに当接するとともに、他方の磁極１７ｂが別
の突き当て部材２４ｂに当接するように配する。突き当
て部材２４ａ，２４ｂは磁性材料により形成し、ヨーク
２３と一体に構成することも、あるいはヨーク２３に接
続することもできる。

【００２３】前記第１のヨーク２３は、例えば電磁軟鉄
等の磁性材であり、第１の励磁用コイル２５は第１のヨ
ーク２３に巻回されており、そして、第１の励磁用コイ
ル２５の端子は端子ピン（図示せず）またはＦＰＣ（図
示せず）に接続され、筐体１外部に取り出されて外部と
の電気的な接続を行い、本発明のアクチュエータ装置を
制御する。

【００２４】また、第２の磁気回路部１１は、第２のヨ
ーク２７、第２の励磁用コイル２９で構成される。第２
のヨーク２７の材料は第１のヨークと同じである。また
その構成においても、第２のヨークが、第２の回転位置
で前記ローター磁石１７が突き当て部材２８ａ及び別の
突き当て部材２８ｂと当接する点以外は同じである。

【００２５】さらに、前記第１のヨーク及び第２のヨー
クは、それぞれ図面上一体で形成されているが、複数の
部材を組み合わせて磁気的な結合がされていても構わな
い。

【００２６】前記アクチュエータ装置は、前記回転体７
を回転させて様々な機能のスイッチングをすることがで
きるが、具体的には例えば、回転体自体又は回転体と共
に回転する従動体として、遮蔽板、反射ミラー、センサ
ー等を配し、その回転体７を回転させてスイッチとして
機能させることができる。なお、センサーは、回転体又
は従動体に設ける他、この回転体や従動体とは別に設け
ることもできる。

【００２７】ここでは、光スイッチとして機能させるた
めの一構成例（図１）として、前記回転体７に遮蔽板１
９を配し、光ファイバーの光軸と合わせてその遮蔽板１
９に反射ミラー２０を配した構成で以下に説明する。こ
の光スイッチは、任意のサイズの筐体１内に、光ファイ
バー部３を配置する。この光ファイバー部３は従来技術
で説明した構成と同一の構成を採用するが、この光ファ
イバー部は、従来の構成に限らず他の構成であっても構
わない。

【００２８】続けて、前記回転体７の構成を説明する。
図２は、本発明のアクチュエータ装置の回転体の構成を
説明するための分解斜視図である。回転体７は、永久磁
石からなるローター磁石１７の軸孔に回転軸１５が挿入
されて接着剤等で一体化して固定され、反射ミラー２０
は反射ミラー面２１が回転軸の軸方向に対して直交する
ように回転軸１５あるいはローター磁石１７に接着剤等
で固定され回転軸と一体化された構成である。なお、反
射ミラー２０を回転軸１５に固定する際、その反射ミラ
ー２０をプラスチック等の保持部材からなる遮蔽体１９
に一旦保持し、この遮蔽体１９とともに回転軸１５に固
定する構成としても構わない。また、回転軸１５の軸方
向の長さを筐体１内で許される範囲でできるだけ長く取
ることで、回転軸１５の据付精度が反射ミラー面２１の
傾きに与える影響を極力小さくすることができ、反射ミ
ラー面２１の傾き誤差を微少にすることができる。な
お、反射ミラー２０の回転軸１５又はローター磁石１７
への取付けは、図２（ａ）に示すように側壁に接着等に
より行う他、図２（ｂ）に示すように反射ミラー２０を
構成する遮蔽体１９の中心の軸孔を設け、この軸孔に回
転軸１５を挿入して固定することもできる。

【００２９】また、本発明のアクチュエータ装置は、反
射ミラー面２１が回転軸１５方向に対し直交する様に配
置することで、ローター磁石１７に加わる回転モーメン
トを制御することによって、第１のコリメータレンズ組
立て１０５と第２のコリメータレンズ組立て１１１の間
の空間に反射ミラー面を同一平面内で移動させることが
できる。この構成によれば、反射面の角度を従来構成の
ように接触部材を要することなく非接触で行うことがで
きる。仮に、その反射ミラー面２１が光ファイバーの光
を遮断した時、ゴミ等がヨーク端とローター磁石１７の
間に入り込んで回転角度が多少ズレたとしても、この回
転角度のズレは、反射ミラー面２１と光軸との直交性に
影響しないため、その反射ミラー面２１は常に光ファイ
バの光軸に対して同一角度に保つことが出来る構成であ
る。

【００３０】前記ローター磁石１７の材質は、ＳｍＣｏ
あるいはＮｄＦｅＢの希土類磁石等を用いることがで
き、回転軸１５の軸方向に垂直な方向（図２における着
磁方向）に２極に着磁されている。ここでローター磁石
１７の第１のヨーク２３と対向して接触する面は、第１
の自己保持状態において所定の回転位置で面接触が可能
となるように傾斜面１７Ａ１，１７Ｂ２が形成されてい
る。一方、ローター磁石１７の第２のヨーク２７と対向
し接触する面は、第２の自己保持状態において前記と反
対方向に回転した回転位置で接触が可能となるように傾
斜面１７Ｂ１，１７Ａ２が形成されている。また、この
ローター磁石１７の形状は、ヨークとの間の閉磁路によ
る自己保持力を高めるには、前述の通り面接触できる形
状がより好ましいのであるが、前記第１、第２のヨーク
２３、２７と接触させることができれば、他の形状であ
っても構わない。

【００３１】また、反射ミラー２０はガラスまたはセラ
ミック等の平滑面を有する板材を加工して作製し、表面
裏面ともに必要範囲に金等の反射率の高い材料をメッキ
処理し、反射膜としての機能を有する反射ミラー面２１
を形成することができる。

【００３２】本発明のアクチュエータ装置は、上記のよ
うな回転体構成とすることにより、回転体７の重心と回
転軸１５の重心とを略一致させることが容易となる。な
お、ここで、略一致とは、アクチュエータ部５が衝撃を
受けたとき、回転体の重心と回転軸の重心とのズレによ
り生じるモーメント等によって、スイッチ動作に与える
影響が許容範囲内に収まる程度を意味している。例え
ば、図２（ｂ）の構成のように、遮蔽体１９を回転軸に
対し対称な形状とすることで、回転体の重心と回転軸の
重心との一致を容易なものとすることができる。この様
に回転体７の重心位置を略一致させることで、外部から
の衝撃があった場合でも、その衝撃によるアクチュエー
タ装置への影響を最小限に留めることができる。その作
用については実施例で説明する。

【００３３】そして、回転軸１５の回転体取付１３の箇
所には、摩耗低減のためのコーティング処理、メッキ処
理が施されていても良い。図４は回転体取付１３の一構
成例を示している。図４（ａ），（ｂ）に示す構成例に
おいて、回転体取付１３はスラスト方向に支持するため
のボール１３ａ及び弾性部材１３ｂと、ラジアル方向に
支持するためのスリーブ１３ｃを備える。ボール１３ａ
は回転軸１５の端部１５ａと接触し、弾性部材１３ｂの
弾性力により軸方向に押圧する。これにより、回転軸１
５はその両端においてスラスト方向に支持される。ま
た、スリーブ１３ｃは回転軸１５の外周に配され、回転
軸１５をラジアル方向に支持する。回転体１５の端面
は、図４（ａ）に示す端面１５ａのように平面状とする
ことも、あるいは図４（ｂ）に示す端面１５ｂのように
軸中心に向かって傾斜する傾斜面とすることもできる。
図４（ｂ）の構成によれば、ボール１３ａは常に端面１
５ｂの軸中心に維持され、ラジアル方向とスラスト方向
の両方向を支持することができるため、スリーブ１３ｃ
を省略することもできる。この場合、潤滑油を使う必要
が無いので、反射ミラー面２１への油膜の付着等の信頼
性低下の要因を排除することができる。

【００３４】上記の如く、本発明のアクチュエータ装置
を光スイッチに適用した構成を一例として示したが、本
発明のアクチュエータ装置は、この光スイッチの分野に
限定されないで、スイッチング機能の再現性、装置の耐
久性、小型化、低消費電力等が要求されるスイッチング
機構全てに適用できる技術である。

【００３５】（実施例１）本発明のアクチュエータ装置
を光スイッチに適用した際のアクチュエータ部５の動作
について、図５〜図９を用いて以下に説明する。まず初
めに第１の回転位置における第１の自己保持状態につい
て説明する。図５（ａ）は、第１の自己保持状態を説明
するためのローター磁石近傍のアクチュエータ部断面図
であり、図５（ｂ）は、上記構成の第１の自己保持状態
が構成されたアクチュエータ装置の回路展開模式図であ
る。なお、ローター磁石は図５（ａ）に示す方向に２極
に着磁されているとする。図５（ａ）に示すように、第
１のヨーク一端３１は符号１７のローター磁石のＮ極の
傾斜面１７Ａ１の近傍に位置し、第１のヨーク他端３３
は前記ローター磁石のＳ極の傾斜面１７Ｂ２近傍に位置
している。そして、図５（ｂ）に示すように、ローター
磁石のＮ極から生じた磁束は第１のヨーク一端３１から
第１のヨーク２３を通り第１のヨーク他端３３へ向かっ
て流れる。又、ローター磁石の内部ではＳ極からＮ極の
方向へ磁束が生じている。これにより、矢印の方向に磁
束が流れる閉磁路が形成され、ローター磁石１７の磁力
により第１の自己保持状態とすることができる。このと
き第１の回転位置における第１の自己保持状態では、例
えば、反射ミラー面２１は光経路３５と重なった状態と
すると、光ファイバーの光は反射ミラー面によって反射
される状態となる。

【００３６】次に、本発明のアクチュエータの第１の回
転位置から第２の回転位置への動作について説明する。
図６（ａ）は、第１の回転位置から第２の回転位置まで
のローター磁石の回転動作を説明するための、第１の回
転位置でのローター磁石近傍の回路展開模式図であり、
図６（ｂ）は、上記動作後の第２の回転位置での回路展
開模式図である。図６（ａ）に示すように、第１の回転
位置で第１のヨーク一端３１がＮ極、第１のヨーク他端
３３がＳ極となるように第１の励磁用コイル２５に通電
させる。すると、第１の励磁用コイル２５によって矢印
方向への磁束が発生し、第１のヨーク一端３１にＮ極が
形成され、第１のヨーク他端３３にＳ極が形成される。
この磁極の形成により、第１のヨーク一端３１のＮ極と
ローター磁石１７のＮ極との間に反発力が発生すると同
時に、第１のヨーク他端３３のＳ極とローター磁石１７
のＳ極との間にも反発力が発生する。従って、ローター
磁石１７は回転軸１５を回転中心として時計回りの回転
力が発生し、図６（ｂ）に示す様に、ローター磁石１７
が第２のヨーク一端３７及び第２のヨーク他端３９に接
触するまで（第２の回転位置まで）回転して停止する。
ここで、ローター磁石１７が回転をした後に第１の励磁
用コイル２５への通電を止めれば、ローター磁石１７の
Ｓ極は第２のヨーク一端３７との間に磁気吸引力が、Ｎ
極は第２のヨーク他端３９との間に磁気吸引力がそれぞ
れ働くので、第２の自己保持状態を取ることができる。

【００３７】この様に、第１の励磁用コイル２５のみに
通電して、該ローター磁石の磁極と反発する磁極を第１
のヨーク２３の両端に発生させることで、ローター磁石
１７を第１の回転位置から第２の回転位置に回転させる
ことができる。なお、第１の励磁用コイル２５には第１
の回転位置から第２の回転位置への回転時だけ一方向に
通電すればよく、駆動回路構成が簡単となる。

【００３８】次に、その第２の回転位置における第２の
自己保持状態について説明する。図７（ａ）は、第２の
自己保持状態を説明するための第２の回転位置における
ローター磁石近傍の模式断面図であり、図７（ｂ）は、
上記構成の第２の自己保持状態が構成されたローター磁
石近傍の回路展開模式図である。図７（ａ）に示すよう
に、第２のヨーク一端３７は符号１７のローター磁石の
Ｓ極の傾斜面１７Ｂ１の近傍に位置し、第２のヨーク他
端３９はローター磁石のＮ極の傾斜面１７Ａ２の近傍に
位置している。そして、図７（ｂ）に示すように、ロー
ター磁石のＮ極から生じた磁束は第２のヨーク他端３９
から第２のヨーク２７を通り第２のヨーク一端３７の方
向へと流れる。又、ローター磁石の内部ではＳ極からＮ
極の方向へと磁束が生じている。これにより、矢印の方
向に磁束が流れる閉磁路が形成され、ローター磁石１７
の磁力により、第２の自己保持状態となる。なお、この
とき、前記第１の回転位置に対し第２の回転位置におけ
る第２の自己保持状態とすると、反射ミラー面２１は光
経路３５とズレた状態であり、光ファイバーの光は透過
状態となる。

【００３９】次に、第２の回転位置から第１の回転位置
への動作を説明する。図８（ａ）は、第２の回転位置か
ら第１の回転位置までのローター磁石の回転動作を説明
するための、第２の回転位置におけるローター磁石近傍
の回路展開模式図であり、図８（ｂ）は、上記動作後の
第１の回転位置における回路展開模式図である。図８
（ａ）に示すように、第２の回転位置で、第２のヨーク
一端３７がＳ極、第２のヨーク他端３９がＮ極となるよ
うに第２の励磁用コイル２９に通電させる。すると、第
２の励磁用コイル２９によって矢印方向への磁束が発生
し、第２ヨーク一端３７にＳ極が形成され、第２ヨーク
他端３９にＮ極が形成される。この磁極の形成により、
第２のヨーク一端３７のＳ極とローター磁石１７のＳ極
との間に反発力が発生すると同時に、第２のヨーク他端
３９のＮ極とローター磁石１７のＮ極との間にも反発力
が発生する。従って、ローター磁石１７は回転軸１５を
回転中心として反時計回りの回転力が発生し、図８
（ｂ）に示すように、ローター磁石１７が第１のヨーク
一端３１及び第１のヨーク他端３３に接触するまで（第
１の回転位置まで）回転して停止する。ここで、ロータ
ー磁石１７が回転をした後に第２の励磁用コイル２９へ
の通電を止めると、ローター磁石１７のＮ極は第１のヨ
ーク一端３１との間に磁気吸引力が、Ｓ極は第１のヨー
ク他端３３との間に磁気吸引力がそれぞれ働くので、再
び第１の自己保持状態を取ることができる。

【００４０】この様に、第２の回転位置から第１の回転
位置への回転体７を回転させる際は、第２の励磁用コイ
ル２９のみ通電しており、第１から第２の回転位置への
回転体７の回転の際の動作説明と同様に、片方の励磁用
コイルに通電するだけで前記回転体７を回転させること
が可能である。

【００４１】ここで、前記回転体７を第１の回転位置か
ら第２の回転位置の間で回転させた際に必要な駆動トル
クのデータを基に、ヨークに配した励磁用コイルへの通
電方法について考察する。図９は、横軸に回転角度、縦
軸にトルクを示した、本発明のアクチュエータ装置を駆
動するために必要なトルクを説明するためのグラフであ
る。本グラフの符号６１は、第１の励磁用コイル２５に
通電していない場合に回転体に作用する保持トルクカー
ブを示し、符号６３は、第１の励磁用コイル２５に通電
した場合に生じる回転体に作用する駆動トルクカーブを
示す。

【００４２】まず、第１の回転位置から第２の回転位置
まで回転体７を回転させた場合を例にとって説明する。
図９における第１の回転位置を回転角度０、第２の回転
位置を回転角度１とすると、保持トルクカーブ６１は第
１の回転位置と第２の回転位置の中間でトルクの正負が
入れ替わっていることが判る。このことによって、本発
明のアクチュエータ装置では、回転体が第１の回転位置
に近いときは第１の自己保持状態を維持しようとするト
ルクが作用し続け、第２の回転位置に近いときは第２の
自己保持状態を維持しようとするトルクが作用する。回
転体に作用するトルクは、保持トルクと第１の励磁用コ
イルの通電時に発生する駆動トルクの和で表される。し
たがって、第１の回転位置から第２の回転位置に回転体
７を回転させるときには、図９中の太線に示すように、
第１の回転位置と第２の回転位置との中間点を過ぎた辺
りまで第１の励磁用コイル２５への通電を行えば良く、
その位置から第２の回転位置までは、第１の励磁用コイ
ル２５への通電を止めてもローター磁石１７と第２のヨ
ーク２７の磁気吸引力により回転させることができる。
なお、第１の励磁用コイル２５への通電を止めた状態と
しては、第１、第２の励磁用コイルのコイル端子の接続
をショート状態またはオープン状態が考えられる。ま
た、第１の励磁用コイル２５への通電中のとき、第２の
励磁用コイル２９はオープン状態をとることが好まし
い。そして、該ローター磁石１７と第２のヨーク２７が
接触または近接した後、通電を行わない状態で第２の自
己保持状態とすることができることができる。

【００４３】第２から第１の回転位置への回転は、上述
の第１から第２の回転位置への回転の場合と逆となるだ
けで同じ作用をするため、ここでの説明は省略する。

【００４４】次に、本発明のアクチュエータ装置が、耐
衝撃性にも優れた構造をとっている点ついて図１０〜１
２を用いて説明する。図１０は、回転軸１５とローター
磁石１７からなる回転体７に、該回転軸１５の軸方向か
ら外力が掛かった場合の耐衝撃性を説明するための図で
あり、筐体底面に対し水平方向から見たローター磁石近
傍の模式図を示している。なお、図１０のＸ方向は、回
転軸１５と平行な方向で、Ｚ方向は、筐体１に対し垂直
な方向として説明する。図１０に示す様に、Ｘ軸方向か
ら外力（図中の矢印）が掛かったとしても、本発明の様
にローター磁石１７の重心位置と回転軸１５の重心位置
とを略一致させる構成とすれば、外力によるモーメント
を実質的に生じさせることなく、その外力は回転軸１５
を介して回転体取付１３に伝わり、この回転体取付１３
によって吸収させることができる。この様に本発明のア
クチュエータ装置は、Ｘ軸方向からの力に対する耐衝撃
性に優れているのである。

【００４５】続けて、Ｙ軸方向からの力に対する耐衝撃
性について説明する。図１１（ａ）は、回転軸１５とロ
ーター磁石１７からなる回転体７に、前記Ｙ軸方向から
外力が掛かった場合の耐衝撃性を説明するため図であ
り、Ｚ軸方向から見たローター磁石近傍の模式図を示し
ている。図１１（ｂ）は、上記構成におけるＹ軸方向か
ら見たローター磁石近傍の模式図である。図１１（ａ）
に示す様に、Ｙ軸方向から外力（図中の矢印）が掛かっ
たとしても、回転軸１５の両端が回転体取付（図示せ
ず）により支持される。また、図１１（ｂ）に示す方向
で考えると、ローター磁石１７の重心位置と回転軸１５
の重心位置とを略一致させているので、回転体７にはＹ
軸方向の外力による回転モーメントが作用しない構造で
あることがわかる。なお、図１１（ｂ）において、図中
の丸印は外力の方向を示し、図面の裏面から表面に向か
う力方向を示している。

【００４６】次に、Ｚ軸方向からの力に対する耐衝撃性
について説明する。図１２（ａ）は、回転軸１５とロー
ター磁石１７からなる回転体７に、前記Ｚ軸方向から外
力が掛かった場合の耐衝撃性を説明するための図であ
り、Ｙ軸方向から見たローター磁石近傍の模式図を示し
ている。又、図１２（ｂ）は、上記構成におけるＺ軸方
向から見たローター磁石近傍の模式図である。図１２
（ａ）に示す様に、Ｚ軸方向から外力（図中の矢印）が
掛かったとしても、図８、９と同様に回転軸の両端が回
転体取付（図示せず）において支持される。また、図１
２（ｂ）に示す方向で考えると、回転体の重心位置と回
転軸重心位置を略一致させているので、回転体にはＺ軸
方向の外力による回転モーメントが作用しない構造であ
ることがわかる。なお、図１２（ｂ）において、図中の
丸印は外力の方向を示し、図面の表面から裏面に向かう
力方向を示している。

【００４７】上記の説明の如く、実施例１のアクチュエ
ータ装置は、第１、第２の回転位置で、ヨークと磁石に
よる磁気回路により閉磁路を構成する。この構成では、
磁気回路における空隙部分がわずかであるため、磁気抵
抗が少なくなる。さらに、磁石体積を少なくして磁石の
磁力を弱くしたとしても所望の保持力を得ることができ
る構成である。また、本構成は、回転体の軸方向と直交
する方向の回転体の径を短くすることにより、回転体７
の慣性モーメントを少なくすることができるので、回転
時に必要なトルクが少なくて済むことから励磁用コイル
に流す電流値を少なくすることができ、低消費電力の効
果が大きい。よって、本発明のアクチュエータ装置は、
ローター磁石１７に取り付けられた反射ミラー２０の反
射ミラー面２１を安定して光ファイバの隙間に出し入れ
できる、極めて繰り返し再現性の良いスイッチング機能
を有する。

【００４８】さらに、回転体７は回転体取付によって衝
撃を吸収することができ、閉磁路により第１、第２の回
転位置を保持するので、従来技術の様に保持状態におけ
る耐衝撃性を確保するだけの力をわざわざ励磁用コイル
により発生させる必要がない。よって、本発明のアクチ
ュエータ装置の消費電力は、駆動に必要な量を励磁用コ
イルに通電させるだけである。しかも、本構成は回転体
７の重心位置と回転軸１５の重心位置を略一致させてい
るので、外力が加わっても新たな回転モーメントが発生
せず、耐衝撃性が良好となる。

【００４９】（実施例２）本発明の別の実施の形態であ
る、アクチュエータ装置について、図１３を用いて説明
する。本構成は、より高速にスイッチングを行うことが
必要な場合や、省スペース化が要求された場合に特に有
効な構成である。実施例１と異なる点は、第１と第２の
自己保持状態を切り替える際、第１の励磁用コイル２５
及び第２の励磁用コイル２９に同時に通電を行う。つま
り、第１の回転位置から第２の回転位置への切り替え時
に、第１のヨーク２３にローター磁石１７と反発する磁
極を発生させると同時に、第２のヨーク２７にローター
磁石１７と吸引する磁極を発生させ、又、逆に第２の回
転位置から第１の回転位置への切り替え時に、第１のヨ
ーク２３にローター磁石１７と吸引する磁極を発生させ
ると同時に、第２のヨーク２７にローター磁石１７と反
撥する磁極を発生さる点である。よって、本構成におけ
るアクチュエータ装置は、スイッチング動作をする際
に、第１，第２の励磁用コイルのコイル端子の接続をシ
ョート状態またはオープン状態に制御したり、電流の向
きを変える制御といった、３つの制御状態により切り替
える。この実施例２では、反発力と吸引力の二つの力を
利用するため、実施例１で使用する励磁用コイルに比
べ、一つの励磁用コイルで励磁する磁束を少なくして
も、ローター磁石１７を回転させることができる。その
ため、実施例２の構成を適用すれば、駆動方法が複雑と
なるが、それぞれの励磁用コイル体積を少なくすること
ができ、省スペース化が望める。

【００５０】この実施例２のアクチュエータ部５の動作
について説明する。図１３（ａ）は、第１の回転位置か
ら第２の回転位置までのローター磁石の回転動作を説明
するための図であり、第１の回転位置でローター磁石へ
の反発作用と吸引作用を用いた場合のローター磁石近傍
の回路展開模式図を示している。図１３（ｂ）は、上記
構成における第２の回転位置でローター磁石に反発作用
と吸引作用を用いた場合のローター磁石近傍の回路展開
模式図を示している。

【００５１】実施例２において、まず第１の回転位置
で、第１のヨーク一端３１がＮ極、第１のヨーク他端３
３がＳ極となるように第１の励磁用コイル２５に通電
し、また、第２のヨーク一端３７がＮ極、第２のヨーク
他端３９がＳ極となるように第２の励磁用コイル２９に
通電する。すると、第１のヨーク一端３１のＮ極とロー
ター磁石１７のＮ極との間に反発力が発生するととも
に、第１のヨーク他端３３のＳ極とローター磁石１７の
Ｓ極との間にも反発力が発生する。またこれと同時に、
第２のヨーク一端３７のＮ極とローター磁石１７のＳ極
との間に吸引力が発生するとともに、第２のヨーク他端
３９のＳ極とローター磁石１７のＮ極との間にも吸引力
が発生する。従って、図１３（ａ）においてはローター
磁石１７は回転軸１５を回転中心として時計回りの回転
力が生じ、ローター磁石１７が第２のヨーク一端３７及
び第２のヨーク他端３９に接触するまで（第２の回転位
置まで）回転して停止する。図１４（ａ）は、このとき
の第１の励磁用コイル２５及び第２の励磁用コイル２９
に印加する電圧のタイミング及びその磁力を示してい
る。

【００５２】第２の回転位置から第１の回転位置への動
作は、図１３（ｂ）に示すよう第１の励磁用コイル２
５、第２の励磁用コイル２９への通電方向を逆にするこ
とで、上述の説明と同じように、ローター磁石１７と第
１、第２のヨーク間での吸引、反発作用により行うこと
ができる。

【００５３】また、ローター磁石１７が第１の回転位置
と第２の回転位置との中間点を過ぎた辺りで第１の励磁
用コイル２５及び第２の励磁用コイル２９への通電を止
めれば、ローター磁石１７のＮ極は第２のヨーク他端３
９と磁気吸引力が働き、それと同時にＳ極は第２のヨー
ク一端３７との間に磁気吸引力が働くので、前記ロータ
ー磁石とヨークが接した時点で第２の自己保持状態を取
ることができる。この様な駆動方法でも、実施例２にお
けるアクチュエータ装置を駆動することができる。図１
４（ｂ）は、このときの第１の励磁用コイル２５及び第
２の励磁用コイル２９に印加する電圧及びその磁力を示
している。

【００５４】また、図１３（ａ）における第１の回転位
置で、第１の励磁用コイル２５に通電してローター磁石
１７と反発する磁極をヨーク両端に発生させて、ロータ
ー磁石１７をある程度回転させた後に、第２の励磁用コ
イル２９に通電してローター磁石１７を吸引する磁極を
ヨーク両端に発生させて、該ローター磁石を第２の回転
位置まで回転させる駆動方法としても構わない。図１４
（ｃ）は、このときの第１の励磁用コイル２５及び第２
の励磁用コイル２９に印加する電圧及びその磁力を示し
ている。さらに、第２の回転位置近傍にローター磁石が
接近した際に、第２の励磁用コイル２９に該ローター磁
石とは反発する磁力をヨーク両端に発生させて、ロータ
ー磁石とヨークとの衝突強度を弱めてあげることもでき
る。図１４（ｄ）は、このときの第１の励磁用コイル２
５及び第２の励磁用コイル２９に印加する電圧及びその
磁力を示している。

【００５５】この様に、実施例２に示したアクチュエー
タ装置とすれば、実施例１の効果に加え、より高速にス
イッチングを行うことができ、さらに省スペース化が要
求された構成が可能であることがわかった。

【００５６】（実施例３）本発明のさらに別の実施の形
態として、図１５の斜視図を用いてそのアクチュエータ
部について説明する。本構成は、アクチュエーター部の
より省スペース化が望まれる際に有効な構成である。

【００５７】実施例１と異なる点は第１の磁気回路と回
転体７のみでアクチュエータ部５を構成している点であ
る。その第１の磁気回路部９は、実施例１、２と同様な
構成であり、その駆動方法のみが異なる。また、実施例
３は第２の磁気回路部を有しておらず、一方の回転位置
を規定する突き当て部材をプラスチック等の非磁性材料
４１により構成している。

【００５８】この実施例３のアクチュエータ部５の動作
について説明する。図１６（ａ）は、第１の回転位置で
の第１の自己保持状態を示す回路展開模式図であり、１
６（ｂ）は、第１の回転位置から第２の回転位置までの
ローター磁石の回転動作を説明するための、第１の回転
位置でローター磁石への反発作用を発生させた際の該ロ
ーター磁石近傍の回路展開模式図であり、図１６（ｃ）
は、上記構成で第２の回転位置へ移動後のローター磁石
近傍の回路展開模式図である。なお、ローター磁石１７
は図に示す方向に２極に着磁されているとする。

【００５９】実施例３のアクチュエータ部は、図１６
（ａ）に示す様に、第１のヨーク一端３１がローター磁
石１７のＮ極の傾斜面１７Ａ１の近傍に位置し、第１の
ヨーク他端３３がローター磁石のＳ極の傾斜面１７Ｂ２
の近傍に位置する様に配する。そして、ローター磁石１
７のＮ極から生じた磁束は第１のヨーク一端３１から第
１のヨーク２３を通り第１のヨーク他端３３へ向かって
流れ、ローター磁石の内部もＳ極からＮ極の方向へ磁束
が生じている。これにより、第１の回転位置で矢印の方
向に磁束が流れ閉磁路が形成され、第１の自己保持状態
を持つ。

【００６０】次に、図１６（ｂ）に示す様に、前記第１
の回転位置で、第１のヨーク一端３１がＮ極、第１のヨ
ーク他端３３がＳ極となるように第１の励磁用コイル２
５に通電する。すると、第１の励磁用コイル２５によっ
て矢印方向への磁束が発生し、第１のヨーク一端３１の
Ｎ極とローター磁石１７のＮ極との間に反発力が発生す
ると同時に、第１のヨーク他端３３のＳ極とローター磁
石１７のＳ極との間にも反発力が発生する。従って、図
１６（ｂ）においてはローター磁石１７は回転軸１５を
回転中心として時計回りの回転力が発生し、図１６
（ｃ）に示す様に、ローター磁石１７が突き当て部材４
１に接触するまで（第２の回転位置まで）回転して停止
する。この突き当て部材４１は、プラスチック等の非磁
性材料により構成されているので、この位置で実施例
１、２の様に閉磁路を形成するのではなく、第１の磁気
回路部９で形成されたローター磁石１７との反発作用に
よって第２の自己保持状態を保持することとなる。そこ
で、第１の磁気回路部９の反発力を解除すれば、前記第
１のヨーク一端３１、他端３３との間に吸引力が発生
し、再度第１の回転位置にローター磁石１７を戻すこと
ができる。さらに、ここでローター磁石１７との間に逆
の極性のパルスを印加して吸引力を発生させ、前記ロー
ター磁石１７を第１の回転位置としても構わない。この
様に作用させることで、第１の自己保持状態への復帰を
速くすることができる。

【００６１】よって、実施例３のアクチュエータ装置
は、実施例１の効果に加え、更に少ない部材で本発明の
効果を得ることができることを確認した。

【００６２】（実施例４）本発明のさらに別の実施の形
態として、図１７の斜視図を用いてそのアクチュエータ
部について説明する。実施例１と異なる点は、第１の自
己保持状態と第２の自己保持状態を一つの励磁用コイル
の励磁を切り替えて行うことができる構成である。図１
７におけるヨーク４７，第１の励磁用コイル２５で構成
される第１、第２の磁気回路部は、前記ローター磁石１
７が回転して、第１、第２の回転位置でそれぞれ第１、
第２の自己保持状態とするために、ローター磁石１７の
上下に隙間を空けてヨーク端を配し、そのヨーク端に所
定の磁極を発生できるように、少なくとも１つの励磁用
コイルを配した構成である。ヨーク、励磁用コイルの材
料、及びそれを駆動する手段等は実施例１乃至３の記述
と同じである。

【００６３】次に実施例４のアクチュエータ部５の動作
について説明する。図１８（ａ）は、第１の回転位置で
の第１の自己保持状態を示す回路展開模式図であり、１
８（ｂ）は、第１の回転位置から第２の回転位置までの
ローター磁石の回転動作を説明するための、第１の回転
位置でローター磁石への反発作用を発生させた際の該ロ
ーター磁石近傍の回路展開模式図であり、図１８（ｃ）
は、上記構成で第２の回転位置での第２の自己保持状態
とした際のローター磁石近傍の回路展開模式図である。
なお、ローター磁石１７は図に示す方向に２極に着磁さ
れているとする。

【００６４】図１８（ａ）に示す様に、ヨーク端４３は
ローター磁石１７のＮ極の傾斜面１７Ａ１の近傍に位置
し、ヨーク端４５はローター磁石１７のＳ極の傾斜面１
７Ｂ２の近傍に位置している。そして、ローター磁石１
７のＮ極から生じた磁束はヨーク端４３からヨーク４７
を通りヨーク端４５へ向かって流れ、ローター磁石の内
部もＳ極からＮ極方向へ磁束が生じている。これによ
り、第１の回転位置で図のヨークに示す矢印の方向に磁
束が流れて閉磁路が形成され、第１の自己保持状態とし
ている。

【００６５】次に、実施例４のアクチュエータ部５の第
１の回転位置から第２の回転位置までの揺動運動につい
て説明する。まず、図１８（ｂ）に示す様に、第１の回
転位置でヨーク端４３がＮ極、ヨーク端４５がＳ極とな
るように第１の励磁用コイル２５に通電する。すると、
第１の励磁用コイル２５によって矢印方向への磁束が発
生し、ヨーク端４３のＮ極とローター磁石１７のＮ極と
の間に反発力が発生すると同時に、ヨーク端４５のＳ極
とローター磁石１７のＳ極との間にも反発力が発生す
る。従って、ローター磁石１７は回転軸１５を回転中心
として時計回りの回転力が発生し、図１８（ｃ）に示す
様に、ローター磁石１７がヨーク端４９及びヨーク端５
１に接触するまで（第２の回転位置まで）回転して停止
する。また、実施例１で示した通り、ローター磁石１７
が回転を開始してから一定時間後に第１の励磁用コイル
２５への通電を止めれば、ローター磁石１７のＮ極はヨ
ーク端５１と磁気吸引力が働き、Ｓ極はヨーク端４９と
の間に磁気吸引力が働くので、第２の回転位置に移動さ
せることができる。ここで、実施例１または２と同様
に、ヨーク内で矢印の方向に磁束が流れ閉磁路を構成
し、第２の自己保持状態とすることができる。

【００６６】（実施例５）第５の実施の形態として、図
１９を用いて説明する。実施例１と異なる点は、回転体
の回転位置を検出するためのポジション検出器（フォト
インタラプタ、フォトリフレクタ）を筐体１に取り付
け、ミラーが光ファイバーの光を反射しているか透過し
ているかの検出を可能とした点と、ポジション検出器の
出力をフィードバックして励磁用コイルへの通電制御を
行うことができる点である。

【００６７】実施例５におけるアクチュエータ部５は、
光ファイバー部３に配置した光ファイバ１０１、１０３
または１０７、１０９の光を反射ミラー２０が反射して
いるか、反射していないかのポジション、すなわち第１
の回転位置にあるか第２の回転位置にあるかを検出する
ためのポジション検出部６０を有しており、そのポジシ
ョン検出部６０に例えばフォトインタラプタ５５を用い
た例である。そして、フォトインタラプタ５５の光源の
光を遮断するために、反射ミラー２０とほぼ対称な位置
に回転体７に一体で構成された遮蔽板５３を配し、反射
ミラー面の位置を正確に把握することができる。その遮
蔽板５３は、反射ミラー２０と同一のガラス等の平滑な
板材の一端でも良いし、樹脂材で一体で形成しても構わ
ない。

【００６８】この場合、図には示さないが、ポジション
検出部の端子は筐体１外面に取り出されて、外部との電
気的接続を行い、前記第１、第２の回転位置を検出し、
励磁用コイルへの通電制御を行うことができる。例え
ば、図１４に示す励磁用コイルへの電圧印加を、ポジシ
ョン検出部６０で検出して回転位置情報に基づいて制御
することができる。回転体７の重心と回転軸１５の重心
が略一致させることは、実施例１で説明した通り耐久性
を向上させる上で重要である。また、前記フォトインタ
ラプタ５５の代りにフォトリフレクタを用いても同じよ
うに作用させることができる。

【００６９】前記した実施例１〜実施例５において、ロ
ーター磁石の回転軸の方向から見た断面形状は、矩形状
あるいは台形形状を組み合わせた形状としているが、ロ
ーター磁石の形状はこれに限らず、円形状の断面形状と
することもできる。以下、図２０〜図２４に示す実施例
６〜実施例１０を用いて、断面形状が円形状のローター
磁石の例について説明する。また、前記した実施例１〜
実施例５において、ローター磁石の着磁方向は回転軸の
方向と直交する方向としているが、ローター磁石の着磁
方向はこれに限らず、着磁方向を回転軸と同方向とする
こともできる。以下、図２３，図２４に示す実施例９，
実施例１０を用いて、回転軸の方向に着磁されるロータ
ー磁石の例について説明する。

【００７０】（実施例６）第６の実施例を図２０を用い
て説明する。第６の実施例は、ローター磁石の断面形状
が円形状の例である。なお、ローター磁石以外の構成は
前記した実施例１〜実施例５と同様とすることができる
ため、ここではローター磁石及びヨークについて説明
し、その他の構成については省略する。ローター磁石１
８は、回転軸の方向から見た断面形状を円形状とする円
筒体であり、径方向に着磁されている。第１のヨーク２
３及び第２のヨーク２７は、ローター磁石１８の径方向
の両端の外側を挟み、ローター磁石１８の軸方向の端部
側において磁路を形成するよう構成され、周方向の位置
を異ならせて配置される。ローター磁石１８の両磁極
は、回転軸の回りで回転することにより、第１のヨーク
２３又は第２のヨーク２７の各両端部との間で閉磁路を
形成し、その回転位置で自己保持する。また、第１のヨ
ーク２３及び／又は第２のヨーク２７に設けた励磁用コ
イル（図示していない）に通電して各ヨークに磁極を形
成することにより、ローター磁石１８の回転位置を切り
替えることができる。

【００７１】（実施例７）第７の実施例を図２１を用い
て説明する。第７の実施例は、ローター磁石の断面形状
が円形状の例であり、また、第１のヨーク及び第２のヨ
ークをローター磁石の外周に沿って配置する構成例であ
る。なお、その他の構成は前記した実施例１〜実施例５
と同様とすることができるため、ここではローター磁石
及びヨークについて説明し、その他の構成については省
略する。ローター磁石１８は、前記実施例６と同様に、
回転軸の方向から見た断面形状を円形状とする円筒体で
あり、径方向に着磁されている。第１のヨーク２３及び
第２のヨーク２７は、ローター磁石１８の外周の外側を
径方向の両端を挟むように弧状に構成され、周方向の位
置を異ならせて配置される。

【００７２】ローター磁石１８の両磁極は、回転軸の回
りで回転することにより、第１のヨーク２３又は第２の
ヨーク２７の各両端部との間で閉磁路を形成し、その回
転位置で自己保持する。また、第１のヨーク２３及び／
又は第２のヨーク２７に設けた励磁用コイル（図示して
いない）に通電して各ヨークに磁極を形成することによ
り、ローター磁石１８の回転位置を切り替えることがで
きる。図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、第１の回転位
置及び第２の回転位置を示している。ここで、遮蔽体１
９はローター磁石１８と同期して回転する。遮蔽体１９
に反射ミラー２０を設け、対向配置された光ファイバの
隙間に出し入れすることにより、光信号の切り替えを行
うことができる。また、遮蔽体１９は、図２１（ｃ），
図２１（ｄ）に示すように、円盤状とすることができ
る。この円盤状の遮蔽体１９は、ローター磁石１８の円
筒の外周部分に取り付ける構成や、二つのローター磁石
１８の間に回転軸を合わせて挟む込む構成することがで
きる。遮蔽体１９を円盤状とすることで、遮蔽体１９の
重心位置の回転軸の重心位置からのズレを少なくするこ
とができる。

【００７３】（実施例８）第８の実施例を図２２を用い
て説明する。第８の実施例は、ローター磁石の断面形状
が円形状の例であり、また、第１のヨーク及び第２のヨ
ークをローター磁石の外周に沿って円周状に配置する一
つのヨークで構成する例である。なお、その他の構成は
前記した実施例１〜実施例５と同様とすることができる
ため、ここではローター磁石及びヨークについて説明
し、その他の構成については省略する。ローター磁石１
８は、前記実施例６，７と同様に、回転軸の方向から見
た断面形状を円形状とする円筒体であり、径方向に着磁
されている。ヨーク４０は、ローター磁石１８の円周外
側に配置されるようリング状に構成され、周方向の位置
を異ならせた位置に、それぞれローター磁石１８の両磁
極と対向するように二対の凸部が配置される。

【００７４】ローター磁石１８の両磁極は、回転軸の回
りで回転することにより、ヨーク４０が備える二対の凸
部の内の何れかの一方の凸部間で閉磁路を形成し、その
回転位置で自己保持する。また、ヨーク４０に設けた励
磁用コイルに通電して二対の凸部間の内の何れかの一方
の凸部に磁極を形成することにより、ローター磁石１８
の回転位置を切り替えることができる。図２２（ａ）及
び図２２（ｂ）は、第１の回転位置及び第２の回転位置
を示している。ここで、遮蔽体１９はローター磁石１８
と同期して回転する。遮蔽体１９に反射ミラー２０を設
け、対向配置された光ファイバの隙間に出し入れするこ
とにより、光信号の切り替えを行うことができる。ま
た、図２２（ｃ），図２２（ｄ）において、遮蔽体１９
は前記図２１（ｃ），図２１（ｄ）と同様に円盤状とす
ることができる。この円盤状の遮蔽体１９は、ローター
磁石１８の円筒の外周部分に取り付ける構成や、二つの
ローター磁石１８の間に回転軸を合わせて挟む込む構成
することができる。遮蔽体１９を円盤状とすることで、
遮蔽体１９の重心位置の回転軸の重心位置からのズレを
少なくすることができる。

【００７５】（実施例９）第９の実施例を図２３を用い
て説明する。第９の実施例は、ローター磁石を円筒状の
非磁性体に軸方向に着磁された永久磁石を埋設し、ま
た、第１のヨーク及び第２のヨークをローター磁石の軸
方向に沿って配置する例である。なお、その他の構成は
前記した実施例１〜実施例５と同様とすることができる
ため、ここではローター磁石及びヨークについて説明
し、その他の構成については省略する。ローター磁石１
８は、回転軸の方向から見た断面形状が円形状の非磁性
体からなる円筒体に軸方向に着磁された永久磁石を埋設
して構成される。また、回転軸の軸方向に沿って溝１８
ａを備える。この溝１８ａは、図示しない対向配置され
た光ファイバ間の光信号を通るために形成される。な
お、図示する例では、溝１８ａの長さはローター磁石１
８の軸方向長さと同じ長さとしているが、光ファイバが
配置される部分のローター磁石の厚みを薄くすること
で、溝１８ａの長さを短くし、空気中を通過する光の光
路長を短くすることができる。第１のヨーク２３及び第
２のヨーク２７は、ローター磁石１８の軸方向に沿って
配置され、ローター磁石１８の軸方向に着磁された磁極
との間で閉磁路を形成する。なお、ローター磁石の形状
は、必ずしも断面形状が円形状の円筒形状である必要は
ないが、重心を回転軸上に配置するには円筒形状が適当
である。

【００７６】ローター磁石１８の両磁極は、回転軸の回
りで回転することにより、第１のヨーク２３又は第２の
ヨーク２７の各両端部との間で閉磁路を形成し、その回
転位置で自己保持する。また、第１のヨーク２３及び／
又は第２のヨーク２７に設けた励磁用コイル（図示して
いない）に通電して各ヨークに磁極を形成することによ
り、ローター磁石１８の回転位置を切り替えることがで
きる。図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、第１の回転位
置及び第２の回転位置を示している。ここで、ローター
磁石１８に、溝１８ａ及び反射ミラー２０を設け、対向
配置された光ファイバの隙間に出し入れすることによ
り、光信号の切り替えを行うことができる。図２３
（ｃ）及び図２３（ｄ）は、第９の実施を軸方向に沿っ
て見た図であり、図２３（ｄ）は、溝１８ａが設けらる
ローター磁石１８の厚みを薄く形成した例を示してい
る。

【００７７】（実施例１０）第１０の実施例を図２４を
用いて説明する。第１０の実施例は、ローター磁石を軸
方向に着磁された円筒形状とすると共に、軸方向の端部
の一部に高磁気抵抗材を設けた構成とし、また、第１の
ヨーク及び第２のヨークをローター磁石の軸方向に沿っ
て配置する例である。なお、その他の構成は前記した実
施例１〜実施例５と同様とすることができるため、ここ
ではローター磁石及びヨークについて説明し、その他の
構成については省略する。ローター磁石１８は、回転軸
の方向から見た断面形状が円形状の円筒体を軸方向に着
磁された永久磁石とし、さらに、その軸方向の両端部に
高磁気抵抗材４２を設け、この高磁気抵抗材４２の一部
を切り欠いて、永久磁石の磁極面を露出させ、この両端
部の露出面を軸方向に対向させる。また、回転軸の軸方
向に沿って溝１８ａを備える。この溝１８ａは、図示し
ない対向配置された光ファイバ間の光信号を通るために
形成される。なお、図示する例では、溝１８ａの長さは
ローター磁石１８の軸方向長さと同じ長さとしている
が、光ファイバが配置される部分のローター磁石の厚み
を薄くすることで、溝１８ａの長さを短くし、空気中を
通過する光の光路長を短くすることができる。第１のヨ
ーク２３及び第２のヨーク２７は、ローター磁石１８の
軸方向に沿って配置され、ローター磁石１８の露出した
軸方向の磁極間で閉磁路を形成する。なお、ローター磁
石の形状は、必ずしも断面形状が円形状の円筒形状であ
る必要はないが、重心を回転軸上に配置するには円筒形
状が適当である。

【００７８】ローター磁石１８の露出する両磁極は、回
転軸の回りで回転することにより、第１のヨーク２３又
は第２のヨーク２７の各両端部との間で閉磁路を形成
し、その回転位置で自己保持する。露出する両磁極以外
の回転位置では、高磁気抵抗材４２により閉磁路が形成
されたとしても自己保持するに十分な磁力は形成されな
い。また、第１のヨーク２３及び／又は第２のヨーク２
７に設けた励磁用コイル（図示していない）に通電して
各ヨークに磁極を形成することにより、ローター磁石１
８の回転位置を切り替えることができる。図２４（ａ）
及び図２４（ｂ）は、第１の回転位置及び第２の回転位
置を示している。ここで、ローター磁石１８に、溝１８
ａ及び反射ミラー２０を設け、対向配置された光ファイ
バの隙間に出し入れすることにより、光信号の切り替え
を行うことができる。なお、図２４（ｃ）は、第１０の
実施を軸方向に沿って見た図である。なお、前記説明に
おいて、回転体の回転位置を定める突き当て部材は、ロ
ーター磁石と当接する構成の他に、回転軸側の設けた凸
部あるいは凹部と所定の回転位置で当接するストッパに
よって構成することもできる。

【００７９】

【発明の効果】上記構成のアクチュエータ装置は、永久
磁石からなるローター磁石１７と、そのローター磁石１
７の周辺に配し、励磁用コイルを備えたヨークを動作さ
せてスイッチを機能しているので、従来技術におけるＤ
Ｃマイクロモーターによる駆動に比べ、低消費電力でス
イッチングを行うことができた。また、本構成は部品点
数を極力減らした簡単な構成であるので、装置自体の省
スペース化を達成できた。さらに、スイッチ動作に伴う
回転角度を必要最小限とした、摩擦摺動部が少ない構成
であるので、可動部の耐久性を向上させることができ
た。よって、本発明のアクチュエータ装置は、小型化
や、長期信頼性や、外部からの耐衝撃性が求められるア
クチュエータ装置に特に適用できる技術であることが判
る。

【００８０】なお、本発明のアクチュエータ装置は、光
スイッチの分野に限定されないで、スイッチング機能の
再現性、装置の耐久性、小型化、低消費電力等が要求さ
れるスイッチング機構全てに適用できる技術である。例
えば、医療用として外科手術に用いるマイクロサージェ
リー用アクチュエータとして、また表示用としてミラー
や表示色を配した円筒を回転させて任意に表示切換を行
うデジタル表示デバイス等への適用も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクチュエータ装置を光スイッチに適
用した構成例を説明するための構造平面図である。

【図２】本発明のアクチュエータ装置の回転体の構成を
説明するための分解斜視図である。

【図３】本発明のアクチュエータ装置の構成を説明する
ための斜視図である。

【図４】本発明の回転体取付の一構成例を示す図であ
る。

【図５】本発明のアクチュエータ装置の実施例１におけ
る第１の自己保持状態を説明するためのアクチュエータ
部の構造断面図である。

【図６】本発明のアクチュエータ装置の実施例１におけ
る第１の回転位置から第２の回転位置までの回転体の回
転動作を説明するための回路展開模式図である。

【図７】本発明のアクチュエータ装置の実施例１におけ
る第２の自己保持状態を説明するためのアクチュエータ
部の構造断面図である。

【図８】本発明のアクチュエータ装置の実施例１のおけ
る第２の回転位置から第１の回転位置までの回転体の回
転動作を説明するための回路展開模式図である。

【図９】本発明のアクチュエータ装置を駆動するために
必要なトルクを説明するための図である。

【図１０】本発明のアクチュエータ装置の実施例１にお
けるＸ軸方向から外力が掛かった場合の耐衝撃性を説明
するための図面である。

【図１１】本発明のアクチュエータ装置の実施例１にお
けるＹ軸方向から外力が掛かった場合の耐衝撃性を説明
するための図面である。

【図１２】本発明のアクチュエータ装置の実施例１にお
けるＺ軸方向から外力が掛かった場合の耐衝撃性を説明
するための図面である。

【図１３】本発明のアクチュエータ装置の実施例２にお
ける第１の回転位置から第２の回転位置間の回転動作を
説明するための回路展開模式図である。

【図１４】本発明の第１の励磁用コイル及び第２の励磁
用コイルに印加する電圧のタイミング及びその磁力を示
す図である。

【図１５】本発明のアクチュエータ装置の実施例３にお
ける構造を説明するための斜視図である。

【図１６】本発明のアクチュエータ装置の実施例３にお
ける。第１の回転位置から第２の回転位置間の回転動作
を説明するための回路展開模式図である。

【図１７】本発明のアクチュエータ装置の実施例４にお
ける構造を説明するための斜視図である。

【図１８】本発明のアクチュエータ装置の実施例４にお
ける。第１の回転位置から第２の回転位置間の回転動作
を説明するための回路展開模式図である。

【図１９】本発明のアクチュエータ装置の実施例５の構
造を説明するための装置平面図である。

【図２０】本発明のアクチュエータ装置の実施例６を説
明するための図である。

【図２１】本発明のアクチュエータ装置の実施例７を説
明するための図である。

【図２２】本発明のアクチュエータ装置の実施例８を説
明するための図である。

【図２３】本発明のアクチュエータ装置の実施例９を説
明するための図である。

【図２４】本発明のアクチュエータ装置の実施例１０を
説明するための図である。

【図２５】従来の反射ミラー型２×２ファイバ光スイッ
チの構成を説明するための装置概略断面図である。

【符号の説明】

１筐体３光ファイバー部５アクチュエータ部７回転体９第１の磁気回路部１１第２の磁気回路部１３回転体取付１５回転軸１７ローター磁石１７ａ，１７ｂ磁極１７Ａ１，１７Ａ２，１７Ｂ１，１７Ｂ２傾斜面１８ローター磁石１９遮蔽体２０反射ミラー２１反射ミラー面２３第１のヨーク２４ａ，２４ｂ突き当て部材２５第１の励磁用コイル２７第２のヨーク２８ａ，２８ｂ突き当て部材２９第２の励磁用コイル３１第１のヨーク一端３３第１のヨーク他端３５光経路３７第２のヨーク一端３９第２のヨーク他端４０ヨーク４１突き当て部材４２高磁気抵抗材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在に支持された回転軸と当該回転
軸に固定されたローター磁石とを含む回転体と、前記回
転体を回転駆動するための駆動手段と、前記ローター磁
石の磁極間を結ぶ閉磁路を形成し、回転体を所定回転位
置に自己保持する少なくとも一つのヨークとを備えるこ
とを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】回転自在に支持された回転軸と当該回転
軸に固定されたローター磁石とを含む回転体と、前記回
転体を第１の回転位置に規定する第１の規定手段と、前
記回転体を第２の回転位置に規定する第２の規定手段
と、前記回転体を第１の規定手段と第２の規定手段の間
で回転駆動させるための駆動手段と、前記第１の回転位
置と第２の回転位置の少なくとも何れか一方の回転位置
において前記ローター磁石の磁極間に閉磁路を形成し、
回転体を当該回転位置に自己保持する少なくとも一つの
ヨークを備えることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項３】前記ローター磁石と前記ヨークは、少な
くとも一方は永久磁石であり、他方は電磁石であること
を特徴とする、請求項１又は２に記載のアクチュエータ
装置。
【請求項４】前記駆動手段は、少なくとも１つのヨー
クに設ける少なくとも１つの励磁用コイル、又はロータ
ー磁石に設ける励磁用コイルを備え、前記何れか一方の
励磁用コイルにより、ヨークとローター磁石との間に働
く磁気吸引作用及び／又は磁気反発作用により回転軸を
回転させることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか
一つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】前記規定手段は、当該規定手段が規定す
る回転位置において前記回転体の一部と当接又は磁気吸
引による回転位置決め部材を備えることを特徴とする請
求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】前記ヨークは、所定の回転位置において
ローター磁石の一方の磁極が当接又は磁気吸引するよう
に配する回転位置決め部材と、前記ローター磁石の他方
の磁極が当接又は磁気吸引するように配した他の回転位
置決め部材とを一体として構成したことを特徴とする請
求項１乃至５の何れか一つに記載のアクチュエータ装
置。
【請求項７】前記ローター磁石は、回転軸方向に対し
直交又は平行に２極に着磁されることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか一つに記載のアクチュエータ装
置。
【請求項８】前記回転体と前記回転位置決め部材が、
面で当接できる形状を有していることを特徴とする請求
項５又は６の何れか一つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項９】前記回転体は、当該回転体の回転に伴っ
て可動する従動体を備えることを特徴とする請求項１乃
至８の何れか一つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項１０】前記ローター磁石の重心と前記回転軸
の重心が、略一致していることを特徴とする請求項１か
ら８のいずれか一つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項１１】前記ローター磁石と前記従動体の重心
と前記回転軸の重心が、略一致していることを特徴とす
る請求項９に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１２】前記従動体は反射面を備えることを特
徴とする請求項９から１１のいずれか一つに記載のアク
チュエータ装置。
【請求項１３】前記反射面が、回転軸に対し直交して
いることを特徴とする請求項１２に記載のアクチュエー
タ装置。