JP2007072756A - ２軸型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した制御が可能な２軸型アクチュエータを提供する。
【解決手段】 先端に制御対象が設けられた可動軸２２ｂと、互いに直交配置された第１の軸Ｐ１及び第２の軸Ｐ２回りに前記可動軸２２ｂを傾斜させる駆動力を発生する駆動機構４０と、前記駆動力を受けたときに第１の軸Ｐ１及び／又は第２の軸Ｐ２回りに傾斜しようとする前記可動軸２２ｂを支持する支持機構３０と、を備え、前記支持機構３０が、固定ベース３１と、第１のホルダ３２と、第２のホルダ３３と、前記固定ベース３１と前記第１のホルダ３２とを連結する第１の弾性部材３５と、前記第１のホルダ３２と前記第２のホルダ３３とを連結する第２の弾性部材３６とを有し、前記第１の軸Ｐ１と第２の軸Ｐ２の双方に直交する軸を第３の軸Ｚとしたときに、前記第１の弾性部材３５と第２の弾性部材３６とを前記第３の軸（Ｚ軸）の回りで、且つ互いに直交する位置に配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば反射ミラーを所望の傾斜角度に設定するような２軸型アクチュエータに係わり、特に小型化・薄型化に優れた２軸型アクチュエータに関する。

本発明であるアクチュエータに関する先行技術としては、例えばジンバル型のトーションバーを利用したプレーナー型ガルバノミラーなどが存在する（例えば、特許文献１）。

前記特許文献１では、ジンバル機構が第１のトーションバー６Ａ，６Ａを支点として回動する外側可動板５Ａと、前記第１のトーションバー６Ａ，６Ａと直交する方向に配置された第１のトーションバー６Ｂ，６Ｂを支点として回動する内側可動板５Ｂとで構成されており、反射ミラー８は前記内側可動板５Ｂに設けられている。

前記外側可動板５Ａの平面コイル７Ａに電流を流すと、外側可動板５Ａを第１のトーションバー６Ａ，６Ａを支点（軸）として回動させることができ、前記内側可動板５Ｂの平面コイル７Ｂに電流を流すと、内側可動板５Ｂを第２のトーションバー６Ｂ，６Ｂを支点（軸）として回動させることが可能とされている。このようなガルバノミラーは、前記全反射ミラー８の向きを２軸回りに調整することが可能な２軸型のアクチュエータである。
特開平７−１７５００５号公報（図２）

しかし、上記従来の２軸型のアクチュエータでは以下に示すような問題がある。
（１）ジンバル機構を形成する第１のトーションバーと第２のトーションバーとが同一平面で形成されている。このため、外力（外乱ノイズ）が板厚方向（面に垂直な方向）に加わると、前記外側可動板５Ａや内側可動板５Ｂが前記板厚方向に平行移動するのを防止することができない。そして、前記外側可動板５Ａや内側可動板５Ｂが板厚方向に平行移動すると、軸回り方向以外の余計な振動モードが発生し、安定した制御を行うことが困難となる。
（２）第１のトーションバーと第２のトーションバーとは完全に独立した構成ではないため、すなわち同一部材で同一平面上に連続的に形成されているため、一方の軸回り方向に発生した振動モードが、他方の軸回りの動作に対し、余計な振動モードとして加わりやすい。よって、この点でも安定した制御を行い難いものとなっている。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、余計な振動モードの影響を受け難く、安定した制御ができるようにした２軸型アクチュエータを提供することを目的としている。

また本発明は一方に軸回りの振動が、他方の軸に与える影響を少なくできるよにした２軸型アクチュエータを提供することを目的としている。

本発明の２軸型アクチュエータは、制御対象が設けられた可動軸と、互いに直交配置された第１の軸及び第２の軸回りに前記可動軸を傾斜させる駆動力を発生する駆動機構と、前記駆動力を受けたときに前記第１の軸及び／又は第２の軸回りに傾斜しようとする前記可動軸を支持する支持機構と、を備え、
前記支持機構が、固定ベースと、前記固定ベースに対向して配置された第１のホルダと、前記可動軸を保持するとともに第１のホルダに対向して配置された前記第２のホルダと、前記固定ベースと前記第１のホルダとを連結する第１の弾性部材と、前記第１のホルダと前記第２のホルダとを連結する第２の弾性部材とを有しており、前記第１の軸と第２の軸の双方に直交する軸を第３の軸としたときに、前記第１の弾性部材と第２の弾性部材とは前記第３の軸の回りで、且つ互いに直交する位置に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、板厚方向（面に垂直な方向）への平行移動を制限することができるため、余計な振動モードの発生を抑制することができる。このため、安定して制御することが可能なアクチュエータとすることができる。

また一方の弾性部材と他方の弾性部材とが互いに独立して変形することができ、一方の弾性部材の変形時の影響が他方の弾性部材に及ぶことがない。よって、この点においても余計な振動モードの発生を抑制することができる。

上記において、前記第１の弾性部材及び第２の弾性部材がともに一対の帯状の板ばねで形成されており、前記第１の弾性部材を構成する一対の板ばねの幅方向が前記第１の軸に沿う方向に一致させられ、且つ前記第２の弾性部材を構成する一対の板ばねの幅方向が前記第２の軸に沿う方向に一致させられていることが好ましい。

すなわち、第１の弾性部材を構成し且つ互いに軸対称となる位置に配置された一対の板ばねの幅方向をＸ方向としたときに、第２の弾性部材を構成し且つ互いに軸対称となる位置に配置された一対の板ばねの幅方向は、前記Ｘ方向に直交するＹ方向であることが好ましい。

前記帯状の板ばねは、前記板ばね自身の板厚方向（面に垂直な方向）に弾性変形することは可能であるが、その他の方向（幅方向および長手方向（高さ方向））には変形することができない状態にある。そして、一方の弾性部材を構成する板ばねの前記板厚方向への変形動作は、他方の弾性部材を構成する板ばねにとっては弾性変形し難い前記長手方向（高さ方向）の変形動作となる。このため、一方の弾性部材が振動しても、このときの振動の影響が他方の弾性部材に及ぶことがなく、互いに独立して振動することが可能となる。

また前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とが、前記固定ベースと前記第１のホルダとの対向領域内に設けられていることが好ましい。

上記手段では、第２のホルダを前記固定ベースと前記第１のホルダとの間に設けることができる。このため、アクチュエータの小型化・薄型化を促進することができる。

また前記固定ベースに開口部が形成されており、前記第２のホルダが前記開口部内に設けられていることが好ましい。

上記手段においても小型化・薄型化されたアクチュエータとすることができる。また可動軸の支持中心点Ｏを前記固定ベースの板厚寸法内に配置することができる。このため、バランス性に優れたアクチュエータとすることができ、前記支持機構の動作を円滑なものとすることが可能となる。

本発明では、余計な振動モードの発生を抑制し、安定して制御することが可能なアクチュエータとすることができる。

また小型化・薄型化に優れ、円滑な動作を実現することが可能なアクチュエータとすることができる。

図１は本発明である２軸型アクチュエータの実施の形態としてのガルバノミラーを示す斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３は支持機構を示す分解斜視図、磁気発生部を図２とは異なる方向から示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に示すアクチュエータ１０は、主として制御対象２０、支持機構３０および磁気駆動機構（駆動機構）４０の３つの部材で構成されている。以下、各機構ごとに詳述する。

前記制御対象２０としては、ミラー支持部２２に支持された反射ミラー２１である。前記反射ミラー２１は例えば全反射型のミラーであり、図示Ｚ１側からＺ２方向に向かって所定の角度で入射した光を同じ角度で射出させるものである。このとき、前記反射ミラー２１の傾き角度を変えることにより、反射光の射出方向を所望の方向に調整できるようになっている。

前記ミラー支持部２２は、断面Ｌ字形状からなる支持板２２ａからなり、その背面（図示Ｚ２側の面）にはＺ２方向に突出する可動軸２２ｂが設けられている。

前記反射ミラー２１はその背面２１ｂを支持板２２ａ上に載置させた状態で接着剤やネジ止めなどの手段を介して固定されている。図２に示すように、前記可動軸２２ｂのＺ２方向の端面には、一対の段差部２２ｃ，２２ｃが形成されており、後述するように前記段差部２２ｃ，２２ｃには第２のホルダが嵌合的に取り付けることができるようになっている。

図３に示すように、前記支持機構３０は固定ベース３１、第１のホルダ３２、第２のホルダ３３、第１の弾性部材３５、第２の弾性部材３６を有して構成されている。

固定ベース３１は略長方形状をした平板で形成されており、その内部には開口部３１ａが設けられ、幅方向の両端にはＸ１方向及びＸ１方向に突出する固定凸部３１Ａ，３１Ａが設けられている。前記開口部３１ａは、開口部３１ａの中心軸に対して軸対称の位置に設けられた一対の平行部３１ｂ，３１ｂと、同じく軸対称の位置に設けられた一対の凹部３１ｃ，３１ｃを有している。図３に示すものでは、前記一対の平行部３１ｂ，３１ｂが図示Ｐ１−Ｐ２方向に沿って設けられ、前記一対の凹部３１ｃ，３１ｃが図示Ｑ１−Ｑ２方向に沿って設けられている。

なお、前記Ｐ１−Ｐ２方向と前記Ｑ１−Ｑ２方向とは、前記固定ベース３１の板厚方向（Ｚ方向）の中心（固定ベース３１の板厚の半分）を通る平面上において互いに直交する関係にある。また前記Ｐ１−Ｐ２方向に延びる軸が第１の軸を形成し、前記Ｑ１−Ｑ２方向に延びる軸が第２の軸を形成している。そして、前記第１の軸（Ｐ１−Ｐ２）と第２の軸（Ｑ１−Ｑ２）の交点である支持中心点Ｏを通り、両軸に直交するＺ軸が第３の軸である。前記第１の軸と前記第１の軸とが前記支持機構３０の回転軸を形成しており、第３の軸は前記可動軸２２ｂがいずれの方向にも傾斜していない状態を示す中立軸を形成している。

図２に示すように、第１のホルダ３２は前記固定ベース３１の一方の面から図示Ｚ１方向にわずかに離れた位置に、前記固定ベース３１に対向して設けられている。前記第１のホルダ３２は平面リング形状をしており、その中心には前記可動軸２２ｂを挿入させることが可能とされている。前記第１のホルダ３２は、前記固定ベース３１に対し、弾性変形な一対の弾性部材（第１の弾性部材）３５，３５を介して保持されている。前記弾性部材３５，３５は、金属板又は合成樹脂などからなる帯状の板ばねで形成されている。前記第１の弾性部材３５，３５は、その一端が前記第１のホルダ３２のＺ２側の面に、他端が前記固定ベース３１のＺ１側の面に、それぞれインサート成形などの手段を用いて取り付けられている。このとき、前記第１の弾性部材３５，３５は、各板ばねの幅方向が前記第１の軸を形成するＰ１−Ｐ２方向に一致するように配置される。

第２のホルダ３３は、前記固定ベース３１に近接する前記第１のホルダ３２の図示Ｚ２側の位置に設けられている。図２又は図３に示すように、この実施の形態に示す前記第２のホルダ３３の外形は、前記開口部３１ａの開口形状を縮小した枠状の部材であり、前記開口部３１ａの内部に配置されている。

より詳しくは、前記第２のホルダ３３は、図示Ｐ１及びＰ２方向に一対の平行部３３ａ，３３ａを有するとともに、これと直交する図示Ｑ１及びＱ２方向には凸状に突出する一対の支持部３３ｂ，３３ｂを有している。そして、前記一対の平行部３３ａ，３３ａが前記開口部３１ａを形成する一対の平行部３１ｂ，３１ｂに対向して配置され、且つ前記一対の支持部３３ｂ，３３ｂが前記開口部３１ａを形成する一対の凹部３１ｃ，３１ｃに対向して配置されている。なお、前記開口部３１ａの内面と、前記第２のホルダ３３の外面との間には、前記第２のホルダ３３が前記第１の軸（Ｐ１−Ｐ２）および第２の軸（Ｑ１―Ｑ２）回りに回転したときに、その回転を妨げることがない程度の隙間余裕が設けられている。

前記第２のホルダ３３は、前記第１のホルダ３２に対し、弾性変形な一対の弾性部材（第２の弾性部材）３６，３６を介して保持されている。前記第２の弾性部材３６，３６は、上記第１の弾性部材３５，３５同様に金属板又は合成樹脂などからなる帯状の板ばねで形成されている。前記第２の弾性部材３６，３６は、その一端が前記第１のホルダ３２のＺ２側の面に、他端が前記第２のホルダ３３の前記一対の支持部３３ｂ，３３ｂに、それぞれインサート成形などの手段を用いて取り付けられている。このとき、前記第２の弾性部材３６，３６は、各板ばねの幅方向が前記第２の軸を形成するＱ１−Ｑ２方向に一致するように配置される。すなわち、前記一対の弾性部材（第２の弾性部材）３６，３６は、前記一対の弾性部材（第１の弾性部材）３５，３５と直交するように配置されている。

前記一対の弾性部材（第１の弾性部材）３５，３５と前記一対の弾性部材（第２の弾性部材）３６，３６とは、前記支持中心点Ｏを中心とする同心円上に配置されている。また前記第１の弾性部材３５，３５と前記第２の弾性部材３６，３６とが、前記固定ベース３１と前記第１のホルダ３２とが対向する板厚方向の同じスペースＳ内に設けられているため、薄型化が図られている。

そして、前記可動軸２２ｂは、前記第１のホルダ３２の内部を通り、前記第２のホルダ３３の枠内に挿入されている。前記可動軸２２ｂの段差部２２ｃ，２２ｃが、前記第２のホルダ３３の一対の平行部３３ａ，３３ａに嵌合することにより、前記可動軸２２ｂの先端に前記第２のホルダ３３が連結されている。

前記磁気駆動機構４０は前記可動軸２２ｂの端面に設けられている。前記磁気駆動機構４０は、主として固定部材４１，複数のコイル及び磁気発生部４５を有して構成されている。

図２に示すように、固定部材４１は、略コの字形状からなる金属板などで形成されており、底面４１Ａと、その両端には図示Ｚ１方向に延びる側壁部４１Ｂ，４１Ｂが設けられている。そして、この側壁部４１Ｂ，４１Ｂの先端には、図示Ｘ方向に貫通するとともにＹ方向に延びる長穴４１ａ，４１ａが形成されている。この長穴４１ａ，４１ａには、前記固定ベース３１に形成された固定凸部３１Ａ，３１Ａが嵌合することができ、前記固定ベース３１を固定部材４１に支持固定することが可能とされている。

図２に示すように、磁気駆動機構４０は平面的には略十字形状からなり、樹脂材料などで形成されるボビン４３を有している。前記ボビン４３は中心部に設けられた正方形状の基部４３Ａと、この基部４３Ａの外周面からそれぞれ四方に突出する筒状の巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃおよび４４Ｄとを有している。前記基部４３Ａの外周面には、基部４３Ａの内部から前記巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃおよび４４Ｄの内部に抜ける連通部４３ａ，４３ａ，４３ａ，４３ａがそれぞれ形成されている。また前記巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃおよび４４Ｄの先端には、各巻回部が延びる方向に対して垂直となる方向に広がるフランジ部４４ａ，４４ａ，４４ａ，４４ａがそれぞれ一体に形成されている。そして、後述するように各巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃおよび４４Ｄの外周で且つ前記基部４３Ａの外周面とフランジ部４４ａとの間に４ヶのコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成される。このように四方に突出する４ヶのコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を備えたボビン４３は、前記固定部材４１の底面４１Ａに固定されている。

図２及び図４などに示すように、磁気発生部４５は下ヨーク（第１のヨーク）４６と、磁石Ｍと、上ヨーク（第２のヨーク）４７とで構成されている。前記下ヨーク４６は例えば亜鉛メッキ鋼板（ＳＰＣＣ）など軟磁性体素材からなる金属板で形成されており、例えば磁石Ｍの底面積よりも広い八角形状の金属板として形成されている。前記下ヨーク４６のＺ１側の面には前記可動軸２２ｂの端面が固定されている。

本実施の形態に示す前記磁石Ｍは正方形状をしており、各辺を第１の軸及び第２の軸に一致させた状態で前記下ヨーク４６の図示Ｚ２側の面上の中心部に固定されている。前記磁石Ｍは、例えばＺ１側がＳ極、Ｚ２側がＮ極のように面方向に着磁されている。

図４に示すように、上ヨーク４７も上記同様の軟磁性体素材からなる金属板で形成されており、前記磁石Ｍとほぼ同じ面積からなる正方形状の本体部４７Ａと、前記本体部４７Ａの４つの側面から図示Ｐ１−Ｐ２方向及びＱ１−Ｑ２方向に延びる４本の腕部４７ａ，４７ａ，４７ａ，４７ａを有している。４本の腕部４７ａ，４７ａ，４７ａ，４７ａの先端は下ヨーク４６に近接する方向（Ｚ１方向）に折り曲げられており、前記下ヨーク４６と各腕部４７ａ，４７ａ，４７ａ，４７ａの先端部との対向距離（ギャップ長）が短くなるように設定されている。よって、前記各腕部４７ａの先端部と下ヨーク４６との間（ギャップＧ内）の磁束密度は、前記各腕部４７ａの基端部と下ヨーク４６との間の磁束密度に比較して大きいものとなる。

このため、磁石の強さ（最大エネルギー積）が低い磁石Ｍであっても、前記磁石Ｍから分割された磁束をギャップＧ内に効率良く導くことができる。あるいは、ネオジム磁石など前記最大エネルギー積が元々高い磁石Ｍにあっては、より小型化又は薄型化することが可能である。よって、前記磁気発生部４５を軽量化することができるため、より応答性に優れたアクチュエータとすることが可能である。なお、上ヨーク４７は、前記本体部４７Ａの下面（Ｚ１側の面）と前記磁石Ｍの上面（Ｚ２側の面）との間に設けられた接着剤を介して固着されている。

前記上ヨーク４７はボビン４３内に配置される。すなわち、前記上ヨーク４７の本体部４７Ａが前記ボビン４３の基部４３Ａ内に設けられ、各腕部４７ａは前記各連通部４３ａを通じて前記各巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ内に位置するようにそれぞれ配置される。そして、このように上ヨーク４７の各腕部４７ａを、巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ内にそれぞれ配置させた状態において、前記巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄの周囲に被覆導線を巻き付けることにより４つのコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成されている。

なお、前記ボビン４３を構成する基部４３Ａと各巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃおよび４４Ｄとが別体で構成されるものであってもよい。この場合には、あらかじめ各巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄの周囲に線材を巻き付けて各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を形成しておき、前記磁石Ｍ及び上ヨーク４７を前記基部４３Ａ内に装着した後に、前記各連通部４３ａを介して基部４３Ａの外部にそれぞれ突出する各腕部４７ａに対してその周囲を取り囲むように前記各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を備えた各巻回部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄを前記基部４３Ａの４つの外周面にそれぞれ固定することにより、４つのコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を一体的に備えたボビン４３とすることができる。

前記磁気駆動機構４０では、前記第１の軸（Ｐ１−Ｐ２）上に沿って配置されたコイルＣ１とコイルＣ２とが第１の磁気駆動部を形成し、前記第２の軸（Ｑ１−Ｑ２）上に沿って配置されたコイルＣ３とコイルＣ４とが第２の磁気駆動部を形成している。

上記アクチュエータの動作について説明する。
図５はアクチュエータの動作を説明するための磁気駆動部の断面図、図６は図３の支持部材をＰ１−Ｐ２に沿って切断したときの断面図、図７は図３の支持部材をＱ１−Ｑ２に沿って切断したときの断面図である。

前記可動軸２２ｂは、図示Ｚ１側の一端に制御対象２０を有し、図示Ｚ２側の他端に前記磁気駆動機構４０を有している。そして、前記可動軸２２ｂは、前記段差部２２ｃ，２２ｃを第２のホルダ３３に嵌合させることにより、前記支持機構３０に支持されている。このとき、前記可動軸２２ｂはバランス調整された状態にあり、前記各コイルＣ１ないしＣ４のいずれにも電流を与えない場合には、前記可動軸２２ｂは第３の軸（Ｚ軸）と一致する状態にある。そして、このようにバランス調整された状態では、前記第１の弾性部材３５，３５および第２の弾性部材３６，３６はいずれの方向にも弾性変形することのない状態にある。

ここで、例えば前記第１の磁気駆動部を形成するＰ１側のコイルＣ１に、図５に矢印Ａ１で示す外方向から見て時計回り方向の電流を流すると、前記コイルＣ１にはフレミングの左手の法則に従う電磁力Ｆ１が発生する。同時に、前記第１の磁気駆動部を形成するＰ２側のコイルＣ２に、図５に矢印Ａ２で示す外方向から見て反時計回り方向の電流を流すと、前記コイルＣ２に電磁力Ｆ２が発生する。前記電磁力Ｆ１と電磁力Ｆ２とは大きさ及び向きが等しく、ともに支持中心点Ｏから等しい位置に発生する。前記電磁力Ｆ１と電磁力Ｆ２は、それぞれ支持中心点Ｏを回転中心とする所定の円の半径方向の成分と接線方向の成分Ｆ１ｔ，Ｆ２ｔとに分けることができるが、このうち接線方向の成分Ｆ１ｔ，Ｆ２ｔが、図５において時計回り方向の回転を生じさせる力として作用する。よって、前記磁気発生部４５には、図５にて時計回り方向（β１方向）に揺動させる力が作用する。このとき、前記磁気発生部４５を形成する下ヨーク４６の下面に垂直に設けられた可動軸２２ｂには、前記可動軸２２ｂを前記第３の軸（Ｚ軸）に一致する姿勢から前記第１の軸（Ｐ１−Ｐ２）線に沿うとともにＰ２方向に傾倒させる力が作用する。よって、前記可動軸２２ｂの先端に設けられた前記第２のホルダ３３にも、前記第２の軸（Ｑ１−Ｑ２）を支点とするβ１方向の回転力が発生する（図３参照）。

また前記コイルＣ１およびコイルＣ２に流す電流の向きを変えると、上記それぞれの力は前記とは逆方向に作用するため、前記第２のホルダ３３に前記第２の軸（Ｑ１−Ｑ２）を支点とするβ２方向の回転力を発生させることができる（図３参照）。

図６に示すように、第１の磁気駆動部において、前記第２のホルダ３３に作用するβ１方向またはβ２方向の回転力は、前記第２の弾性部材３６，３６を構成する板ばねの板厚方向（図６では面に垂直なＰ１−Ｐ２方向）に作用することになるため、前記第２の弾性部材３６，３６を容易に弾性変形させることが可能である。よって、可動軸２２ｂを、中立軸を構成する前記第３の軸（Ｚ軸）からβ１方向またはβ２方向に傾倒させることができ、可動軸２２ｂのＺ２側の先端に設けられた制御対象２０を構成する反射ミラー２１の向きをβ１方向またはβ２方向に変更することが可能となる。

一方、第１の弾性部材３５，３５を構成する板ばねの板厚方向（図６では面に垂直なＱ１−Ｑ２方向）に対しては、前記β１方向またはβ２方向の回転力は垂直に作用するため、前記第１の弾性部材３５，３５を構成する板ばねが容易に弾性変形することがない。

より詳細には、前記第２のホルダ３３に発生した前記β１方向またはβ２方向の回転力は、前記第２の弾性部材３６，３６と前記第１のホルダ３２を介して前記第１の弾性部材３５，３５に作用することになるが、前記第２の弾性部材３６，３６が弾性変形すると、前記第２のホルダ３３に発生した前記β１方向またはβ２方向の回転力のほとんどは、第２の弾性部材３６，３６において緩衝させられ、前記第１のホルダ３２や前記第１の弾性部材３５，３５に対してはほとんど作用しない。

つまり、前記第１の弾性部材３５，３５は、図示β１およびβ２方向の力に対しては剛体として作用する。このとき、前記固定ベース３１と前記第１のホルダ３２とは一体化したものとして扱うことが可能である。

上記の関係は、第２の磁気駆動部を形成するＱ１側のコイルＣ３とＱ２側のコイルＣ４との間でも同様である。すなわち、前記コイルＣ３及びコイルＣ４に流す電流の向きを変えることにより、前記第２のホルダ３３に前記第１の軸（Ｐ１−Ｐ２）を支点とするα１方向またはα２方向の回転力を発生させることができる。

図７に示すように、第２の磁気駆動部において、前記第２のホルダ３３に作用するα１方向またはα２方向の回転力は、前記第２の弾性部材３６，３６を介して第１のホルダ３２に作用する。前記回転力は、前記第１の弾性部材３５，３５を構成する板ばねに対してはその板厚方向（図７では面に垂直なＱ１−Ｑ２方向）に作用するため、前記第１の弾性部材３５，３５を容易に弾性変形させることが可能である。

一方、図示α１方向またはα２方向の回転力は、前記第２の弾性部材３６，３６を構成する板ばねの板厚方向（図７では面に垂直なＰ１−Ｐ２方向）に対して垂直に作用する。このため、前記第２の弾性部材３６，３６は、図示α１およびα２方向の力に対しては剛体として作用し、前記第１のホルダ３２と前記第２のホルダ３３とを図示α１またはα２方向に一体化した状態で回転させる。

よって、可動軸２２ｂを、中立軸を構成する前記第３の軸（Ｚ軸）からα１方向またはα２方向に傾倒させることができ、可動軸２２ｂのＺ２側の先端に設けられた制御対象２０を構成する反射ミラー２１の向きをα１方向またはα２方向に傾けることが可能となる。

以上のように、前記第１の弾性部材３５，３５と前記第２の弾性部材３６，３６とは互いに独立した関係にあり、一方の弾性部材の弾性変形が他方の弾性部材に変形に何らの影響を与えることがない。

このため、一方の軸（例えば第１の軸）回りに発生した振動が、支持機構３０を介して他方の軸（例えば第２の軸）に作用することがない。よって、第１の軸および第２の軸間における互いの干渉を避けることができ、一方に発生した振動モードが他方の回り込んで余計な振動モードとして加わることを防止することができる。よって、このような支持構造を有するアクチュエータ１０をより安定的に制御することが可能となる。

また上記アクチュエータでは、前記第１の弾性部材３５，３５および第２の弾性部材３６，３６が伸張又は圧縮することがなく、第１のホルダ３２または／および第２のホルダ３３が第３の軸（Ｚ軸）方向に平行移動し難い構成である。よって、例え外力（外乱ノイズ）が第３の軸（Ｚ軸）と同じ方向に作用したとしても、第１のホルダ３２や第２のホルダ３３が板厚（Ｚ軸）方向への移動することがなく、２軸回り以外の余計な振動モードが発生せず、この点においても安定した制御を行うことができる。

しかも、図６および図７に示すように、前記第２のホルダ３３に図示α１及びα２方向の回転力および／または図示β１及びβ２方向の回転力が作用しても、常に支持中心点Ｏを固定ベース３１の板厚（Ｚ軸）方向の中心（板厚の１／２の位置）に設定することができる。すなわち、アクチュエータ１０の動作の中心を、常に前記支持機構３０内の支持中心点Ｏとすることができるため、これによってもより安定した動作とすることができる。

また上記アクチュエータ１０では、支持部材３０が、固定ベース３１の次（Ｚ１側）に第１のホルダ３２が設けられ、さらにその次（第１のホルダ３２のＺ１側）に前記第２のホルダ３３が設けられるというような一般的な積層構造ではなく、前記第２のホルダ３３を第１のホルダ３２のＺ２側に戻し、しかも前記固定ベース３１の開口部３１ａ内に配置した構成としている。このため、前記支持機構３０を薄型化することができ、このような支持機構３０を備えた上記アクチュエータ１０を小型化することが可能である。

図８は弾性部材の他の実施の形態を示す斜視図である。
上記実施の形態では、第１の弾性部材および第２の弾性部材が帯状の板ばねで形成されている場合について説明した、しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば図８に示すように長手方向の両端に厚肉部５１，５１を有し、中央に薄肉部５２を有するようなヒンジ構造からなる合成樹脂製の弾性部材５０であってもよい。

上記においては、前記弾性部材５０が弾性変形する箇所を前記薄肉部５２に限定することができる。よって、弾性部材５０に常に一定の箇所で弾性変形させることができるため、アクチュエータをより安定してコントロールすることができる。

図９はホログラフィー装置を構成する各部材の配置関係の概略を示す斜視図、図１０は図９の矢印方向から見た場合に相当する正面図である。

図９に示すホログラフィー装置は、例えば光記録媒体再生装置に搭載されるものである。ただし、再生専用の装置に限るものではなく、記録専用の装置、あるいは記録再生装置に搭載されるものであってもよい。

ホログラフィー装置は、主として光源６１、コリメートレンズ６２、反射ミラー２１、アクチュエータ１０、開口フィルタ６４および光検知器６５などからなる光学系のシステムで構成されている。

前記光源６１は、例えば垂直共振器面発光レーザ（以下、「ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）という」などからなるレーザ発光手段で構成されている。

前記コリメートレンズ６２および反射ミラー２１は、前記光源６１から射出されるレーザ光の光路上に設けられている。前記反射ミラー２１は上記いずれかのアクチュエータ１０に設けられており、２軸方向に揺動自在に支持されている。前記アクチュエータ１０と反射ミラー２１とにより、いわゆるガルバノミラーが構成されている。

前記コリメートレンズ６２は、前記光源６１と反射ミラー２１との間に設けられている。前記コリメートレンズ６２は前記光源６１から入射したレーザ光（発散光）Ｌ１を平行な光からなる参照光Ｌ２に変換するものであり、前記参照光Ｌ２は反射ミラー２１に向けて出力されるようになっている。

前記コリメートレンズ６２で平行な光に変換された前記参照光Ｌ２は、前記反射ミラー１３において反射させられ、参照光Ｌ３として光記録媒体７０上の所定の位置を照光する。

このとき、前記アクチュエータ１０は前記反射ミラー２１によって反射させられた前記参照光Ｌ２が、前記光記録媒体７０上の所定の位置を照光することができるように角度調整される。このような、反射ミラー２１の角度調整は上述のように第１の磁気駆動部および第２の磁気駆動部を形成する４つのコイルＣ１〜Ｃ４に所定の向き及び大きさからなる電流Ｉを与えることにより行うことができる。

このため、前記反射ミラー１３から出力された前記参照光Ｌ３は反射層７２において反射させられ、光記録媒体７０の外部に再生光Ｌ４として出力される。

この実施の形態に示す光記録媒体７０はいわゆる反射型記録媒体であり、干渉縞を記録することが可能な記録層７１の下部に反射層７２を有する構成である。なお、前記記録層７１内には多数のデータ情報を示すホログラムが、干渉縞（市松模様状の２次元的なドットパターン）として記録角度を変えた状態で多重に記録されている。このため、前記再生光Ｌ４には前記干渉縞によるデータ情報が含まれている。

前記開口フィルタ６４と前記光検知器６５は、前記光記録媒体７０から出力される前記再生光Ｌ４の光路上に設けられている。前記開口フィルタ６４は前記再生光Ｌ４から不要な光を排除するものである。

前記光検知器６５としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどを用いることが可能である。前記再生光Ｌ４が所定の入射角θで前記光検知器６５に照光されると、前記光検知器６５は前記再生光Ｌ４に含まれる多数のデータ情報のうち、前記入射角θと前記再生光Ｌ４の波長λとによる関係が所定のブラック条件式に合致する位置に記録されたデータ情報のみを読み出すことが可能とされている。

そして、前記アクチュエータ１０を駆動させ、前記反射ミラー２１の角度を微調整することにより、光記録媒体７０に入射する参照光Ｌ３の入射角θを変えることができるため、前記光記録媒体７０の記録層７１に多重に記録されている個々のデータ情報をそれぞれ読み出すことが可能とされる。

上記実施の形態では、磁気分配部を有するアクチュエータとして、主として２軸型のアクチュエータを説明したが、１軸型のアクチュエータに適用することが可能なことはいうまでもないことである。

上記においてはアクチュエータ１０の実施の形態としてガルバノミラーを用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、２軸方向に制御することが必要な機器あればどのような機器であってもよい。

また上記実施の形態では、アクチュエータが磁気駆動機構を用いて駆動される構成として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば圧電素子などその他の駆動機構を用いた構成であってもよい。

発明である２軸型アクチュエータの実施の形態としてのガルバノミラーを示す斜視図、 図１の分解斜視図、 支持機構を示す分解斜視図、 磁気発生部を図２とは異なる方向から示す斜視図、 アクチュエータの動作を説明するための磁気駆動部の断面図、 図３の支持部材をＰ１−Ｐ２に沿って切断したときの断面図、 図３の支持部材をＱ１−Ｑ２に沿って切断したときの断面図、 弾性部材の他の実施の形態を示す斜視図、 ホログラフィー装置を構成する各部材の配置関係の概略を示す斜視図、 図９の矢印方向から見た場合に相当する正面図、

符号の説明

１０ ２軸型アクチュエータ
２０ 制御対象
２１ 反射ミラー
２２ ミラー支持部
２２ｂ 可動軸
２２ｃ 段差部
３０ 支持機構
３１ 固定ベース
３２ 第１のホルダ
３３ 第２のホルダ
３５ 第１の弾性部材
３６ 第２の弾性部材
４０ 磁気駆動機構（駆動機構）
４１ 固定部材
４３ ボビン
４５ 磁気発生部
４６ 下ヨーク（第１のヨーク）
４７ 上ヨーク（第２のヨーク）
４７ａ 腕部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ コイル
Ｍ 磁石
Ｏ 回転中心（支持機構の支持中心点）
Ｐ１−Ｐ２ 第１の軸
Ｑ１−Ｑ２ 第２の軸
Ｚ 第３の軸（中立軸）

Claims (4)

1. 制御対象が設けられた可動軸と、互いに直交配置された第１の軸及び第２の軸回りに前記可動軸を傾斜させる駆動力を発生する駆動機構と、前記駆動力を受けたときに前記第１の軸及び／又は第２の軸回りに傾斜しようとする前記可動軸を支持する支持機構と、を備え、
   前記支持機構が、固定ベースと、前記固定ベースに対向して配置された第１のホルダと、前記可動軸を保持するとともに第１のホルダに対向して配置された前記第２のホルダと、前記固定ベースと前記第１のホルダとを連結する第１の弾性部材と、前記第１のホルダと前記第２のホルダとを連結する第２の弾性部材とを有しており、前記第１の軸と第２の軸の双方に直交する軸を第３の軸としたときに、前記第１の弾性部材と第２の弾性部材とは前記第３の軸の回りで、且つ互いに直交する位置に配置されていることを特徴とする２軸型アクチュエータ。
2. 前記第１の弾性部材及び第２の弾性部材がともに一対の帯状の板ばねで形成されており、前記第１の弾性部材を構成する一対の板ばねの幅方向が前記第１の軸に沿う方向に一致させられ、且つ前記第２の弾性部材を構成する一対の板ばねの幅方向が前記第２の軸に沿う方向に一致させられていることを特徴とする請求項１記載の２軸型アクチュエータ。
3. 前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とが、前記固定ベースと前記第１のホルダとが対向する板厚方向の同じスペース内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の２軸型アクチュエータ。
4. 前記固定ベースに開口部が形成されており、前記第２のホルダが前記開口部内に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の２軸型アクチュエータ。

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