JP2009205704A - Actuator - Google Patents

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義博 染野
Naoyuki Tokuchi
直之 徳地
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator capable of adjusting the direction of a control object in high accuracy, having a low consumption and excelling in response performance. <P>SOLUTION: The actuator comprises a control object 20 provided on the side of movable part, a support shaft 44 on which the control object 20 is provided, a support mechanism 50 provided on the side of a stationary part and supporting the support shaft 44 so as to freely swing with respect to a predetermined reference axis O1-O1, a drive mechanism 40 for providing a drive force to swing the support shaft 44 so that its posture tilts from neutral position where the support shaft 44 coincides with the reference axis, and restoring members 52, 54 for providing an urging force to return the support shaft 44 to the neutral position. further, the support mechanism 50 includes a plurality of small balls 51a, and an end 44a of the support shaft 44 is supported by the small balls 51a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばミラーの傾斜角度を所望の角度に調整することが可能な2軸型のアクチュエータに関する。   The present invention relates to a biaxial actuator capable of adjusting a tilt angle of a mirror to a desired angle, for example.

ホログラフィー記録媒体に対して2次元的なデジタル信号を多重に記録しまたは再生する方法としては、前記記録媒体に入射する参照光の入射角度又は波長を変えて行う方法が一般的である。そして、光ビーム(参照光)の入射角度を調整する従来のアクチュエータとしては、ガルバノミラーが代表的である(例えば、特許文献1)。   As a method for recording or reproducing a two-dimensional digital signal in a multiplexed manner on a holographic recording medium, a method in which the incident angle or wavelength of reference light incident on the recording medium is changed is generally used. As a conventional actuator for adjusting the incident angle of the light beam (reference light), a galvanometer mirror is representative (for example, Patent Document 1).

特許文献1は、半導体製造技術を利用した形成される2軸プレーナ型のガルバノミラーである。このガルバノミラーでは、支持体に対し外枠が一方の軸を形成する第1のトーションバーで支持され、また前記外枠に対してミラーを備えた内枠が他方の軸を形成する第2のトーションバーで支持されている。磁気駆動部に電磁力が発生すると、互いに直交配置された前記第1のトーションバーと前記第2のトーションバーを中心とする捩れ変形が発生するため、前記外枠と内枠とがそれぞれシーソー状に傾斜させられることにより、前記ミラーの角度を自在に変更することが可能とされている。
特開2004−271821号公報(第6頁、図8−図9)
Patent Document 1 is a biaxial planar type galvanometer mirror formed by using a semiconductor manufacturing technique. In this galvanometer mirror, the outer frame is supported by the first torsion bar that forms one axis with respect to the support, and the inner frame that includes the mirror with respect to the outer frame forms the second axis. Supported by a torsion bar. When electromagnetic force is generated in the magnetic drive unit, torsional deformation occurs around the first torsion bar and the second torsion bar arranged orthogonal to each other, so that the outer frame and the inner frame are respectively seesaw-shaped. By tilting the mirror, the angle of the mirror can be freely changed.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-271821 (Page 6, FIGS. 8 to 9)

しかし、上記特許文献1に記載されているガルバノミラーの支持手段は、いわゆるジンバル機構であるため、以下に示すような問題がある。   However, since the galvanometer mirror supporting means described in Patent Document 1 is a so-called gimbal mechanism, there are the following problems.

(1)ジンバル機構は、第1,第2のトーションバーの捩れ変形により、内枠及び外枠が独立して回動する構成であるが、制御対象であるミラーの支持中心点は、前記第1のトーションバーの中心と前記第2のトーションバーの中心とが一致する点となる。前記2つの中心が一致する点(支持中心点)は、個々のジンバル機構の精度に大きく依存するが、捩れ変形を利用する構成であることから、各ジンバル機構ごとに支持中心点がばらつきやすく、機構上一点に定めることが困難であった。ミラーの角度を変更しながら参照光を振ってホログラム記録媒体をスキャンするときには、前記支持中心点は角度スキャンの中心部となるが、前記のように支持中心点が未確定であると、スキャン時に読み出しエラーが発生するという問題がある。   (1) The gimbal mechanism has a configuration in which the inner frame and the outer frame are independently rotated by torsional deformation of the first and second torsion bars, but the support center point of the mirror to be controlled is The center of one torsion bar coincides with the center of the second torsion bar. The point at which the two centers coincide (support center point) largely depends on the accuracy of the individual gimbal mechanism, but since it is a configuration that uses torsional deformation, the support center point is likely to vary for each gimbal mechanism, It was difficult to set a single point in terms of mechanism. When scanning the hologram recording medium by shaking the reference light while changing the angle of the mirror, the support center point becomes the center of the angle scan, but if the support center point is uncertain as described above, There is a problem that a read error occurs.

(2)ジンバル機構は構造的に前記外枠や内枠の慣性モーメントが大きい。このため、外部振動などが起きると前記ガルバノミラーを構成する外枠や内枠に揺動が発生しやすい。そして、前記のような揺動が発生すると、ジンバル機構における前記支持中心点が変動するため、光ビームをホログラフィ記録媒体に対し所望の角度で照射することが困難となり、この場合にも読み出しエラーなどが発生する。   (2) The gimbal mechanism has a structurally large moment of inertia of the outer frame and the inner frame. For this reason, when external vibration or the like occurs, the outer frame and the inner frame constituting the galvano mirror are likely to swing. When the oscillation described above occurs, the support center point in the gimbal mechanism fluctuates, which makes it difficult to irradiate the holographic recording medium with a light beam at a desired angle. Occurs.

(3)またジンバル機構における捩れ変形は外枠及び内枠を回動させるときの抵抗として作用するため、変形開始時には前記抵抗よりも大きな磁気力を発生させる必要がある。このため、駆動開始時にはコイルに大きな電流を流す必要があり消費電力が大きくなりやすい。また小さな電流ではタイムラグが発生し、ミラー角度を迅速に変更すること、すなわち応答性が鈍いという問題がある。   (3) Since the torsional deformation in the gimbal mechanism acts as a resistance when the outer frame and the inner frame are rotated, it is necessary to generate a magnetic force larger than the resistance at the start of the deformation. For this reason, it is necessary to flow a large current through the coil at the start of driving, and power consumption tends to increase. In addition, a time lag occurs at a small current, and there is a problem that the mirror angle is changed quickly, that is, the response is dull.

本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、角度スキャン時の中心部(支持中心点)をある程度明確な一点に定めることができ、この支持中心点を中心に制御対象であるミラーの角度を調整できるようにしたアクチュエータを提供することを目的としている。   The present invention is for solving the above-described conventional problems, and the central portion (support center point) at the time of angle scanning can be determined to a certain point, and the control target is centered on the support center point. An object of the present invention is to provide an actuator capable of adjusting the angle of a mirror.

また本発明は外部振動が発生しても制御対象であるミラーの支持中心点(仮想角度スキャン中心部)の変動を抑え、制御対象の向きを高精度に調整できるようにしたアクチュエータを提供することを目的としている。   Further, the present invention provides an actuator capable of suppressing the fluctuation of the support center point (virtual angle scan center portion) of the mirror to be controlled even if external vibration occurs, and adjusting the direction of the control object with high accuracy. It is an object.

さらに本発明は、角度を変更するときの妨げとなる抵抗を小さくし、低消費電力で且つ応答性に優れたアクチュエータを提供することを目的としている。   Another object of the present invention is to provide an actuator that reduces resistance that hinders the change of the angle, has low power consumption, and is excellent in responsiveness.

本発明は、可動部側に設けられた制御対象と、前記制御対象が設けられた支持軸と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸を所定の基準軸に対し揺動自在に支持する支持機構と、前記支持軸を前記基準軸と一致する中立位置から傾く姿勢に揺動させる駆動力を与える駆動機構と、前記支持軸を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材と、が設けられ、
前記支持機構がリング状に配設された複数の小球を備えており、前記支持軸の先端が前記複数の小球に支持されていることを特徴とするものである。
The present invention provides a control object provided on the movable part side, a support shaft provided with the control object, and a support provided on the fixed part side and swingably supported with respect to a predetermined reference axis. A mechanism, a drive mechanism that applies a driving force that swings the support shaft in a posture inclined from a neutral position that coincides with the reference axis, and a return member that applies a biasing force that returns the support shaft to the neutral position. ,
The support mechanism includes a plurality of small spheres arranged in a ring shape, and the tips of the support shafts are supported by the plurality of small spheres.

本願発明では、従来のジンバル機構の代わりに、支持軸と前記支持軸の先端を複数の小球で支持するピボット軸受で構成したため、制御対象(ミラー)の支持中心点を機構上一点に定めることができる。しかも、支持軸が揺動しても支持中心点の変動を少なくすることができる。このため、制御対象の向きを高精度に調整することができる。よって、ホログラフィ再生装置におけるガルバノミラーに採用した場合にあっては、光ビームをホログラフィ記録媒体に対し所望の角度で照射することが容易となり、従来のように支持中心点の変動に基づく読み出しエラーの発生頻度を少なくすることができる。   In the present invention, instead of the conventional gimbal mechanism, the support shaft and the pivot bearing that supports the tip of the support shaft with a plurality of small spheres are used, so the support center point of the controlled object (mirror) is determined as one point on the mechanism. Can do. In addition, even if the support shaft swings, the variation of the support center point can be reduced. For this reason, the direction of the controlled object can be adjusted with high accuracy. Therefore, when it is used for a galvanometer mirror in a holographic reproducing device, it becomes easy to irradiate a light beam to a holographic recording medium at a desired angle, and a reading error based on a change in a support center point as in the conventional case is avoided. The frequency of occurrence can be reduced.

また支持軸の先端と小球とが接触する部分の摺動摩擦は極めて小さい。このため、小さな電流で迅速に駆動させることができる。すなわち、低消費電力で応答性の速いアクチュエータとすることができる。   Further, the sliding friction at the portion where the tip of the support shaft and the small sphere contact is extremely small. For this reason, it can be driven quickly with a small current. That is, an actuator with low power consumption and quick response can be obtained.

例えば、前記復帰部材は、前記固定部側に設けられた板ばねと、前記板ばねと前記制御対象との間に設けられ且つ前記板ばねの付勢力により引っ張られて前記支持軸を前記複数の小球に押し付ける架設部材とからなるものとして構成される。   For example, the return member is provided between a leaf spring provided on the fixed portion side, and between the leaf spring and the control target, and is pulled by the urging force of the leaf spring so that the support shaft is moved to the plurality of support shafts. It is comprised as an erection member pressed against a small ball.

この場合には、前記架設部材が、変形可能な複数のワイヤ、または剛体として形成された複数のステックである。   In this case, the installation member is a plurality of deformable wires or a plurality of sticks formed as a rigid body.

または前記復帰部材は、前記固定部と前記制御対象との間に張設され、前記支持軸の先端を前記複数の小球に押し付ける複数のコイルスプリングである。   Alternatively, the return member is a plurality of coil springs that are stretched between the fixed portion and the control target and press the tips of the support shafts against the plurality of small balls.

上記手段では、簡単な構成で支持中心点を一点に定めることができる。しかも、支持軸が揺動した後の支持中心点の変動を小さなものに抑えることができる。   With the above-described means, the support center point can be set to one point with a simple configuration. In addition, the fluctuation of the support center point after the support shaft swings can be suppressed to a small value.

上記において、前記駆動機構が、コイルに流れる電流と永久磁石の磁界とによって発生する電磁力で駆動されるものとして構成できる。   In the above, the drive mechanism can be configured to be driven by an electromagnetic force generated by the current flowing in the coil and the magnetic field of the permanent magnet.

上記手段では、簡単に駆動機構を構成することができる。
上記においては、前記支持軸に回転抑制部材が設けられているものが好ましい。
With the above means, the drive mechanism can be configured easily.
In the above, it is preferable that the support shaft is provided with a rotation suppressing member.

上記手段では、支持軸の揺動動作を許容し、且つ軸回り方向の回転動作を制限することができる。このため、特に支持軸を軸回りに回転させるような大きな外力が発生しても、支持軸に回転が生じることのないため、常に制御対象の傾斜角度を所望の角度に設定することが可能となる。   With the above means, the swinging motion of the support shaft can be allowed and the rotational motion around the shaft can be restricted. For this reason, in particular, even if a large external force that causes the support shaft to rotate about the axis is generated, the support shaft does not rotate. Therefore, the tilt angle of the control target can always be set to a desired angle. Become.

例えば、前記回転抑制部材は、最外周部に設けられた固定リングと、その内側に設けられた駆動リングと、最内周部に設けられた拘束リングと、前記固定リングと前記駆動リングを連結する第1の連結部と、前記駆動リングと前記拘束リングを連結する第2の連結部とを有し、前記固定リングが前記固定部側に固定され、前記拘束リングの中心に前記支持軸が固定されているものとして構成できる。   For example, the rotation suppressing member connects the fixing ring provided on the outermost peripheral portion, the driving ring provided on the inner side thereof, the restraining ring provided on the innermost peripheral portion, and the fixing ring and the driving ring. A first connecting part, a second connecting part for connecting the drive ring and the restraining ring, the fixing ring is fixed to the fixing part side, and the support shaft is at the center of the restraining ring. Can be configured as fixed.

この場合には、前記第1の連結部と前記第2の連結部は共に一対の蛇腹で形成されており、前記第1の連結部を形成する一対の蛇腹と前記第2の連結部を形成する一対の蛇腹とは互いに90度異なる位置に設けられているものが好ましい。   In this case, both the first connecting portion and the second connecting portion are formed by a pair of bellows, and the pair of bellows forming the first connecting portion and the second connecting portion are formed. It is preferable that the pair of bellows are provided at positions different from each other by 90 degrees.

あるいは、前記回転抑制部材は、第1の方向に変形可能な変形部を備えた一対の変形部材と、前記第1の方向と直交する第2の方向に変形可能であるとともに前記一対の変形部材どうしを連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた連結リングとを有し、前記一対の変形部材の両端が固定部側に固定され、連結リングの中心に前記支持軸が固定されるものとして構成できる。   Alternatively, the rotation suppressing member can be deformed in a pair of deformable members having a deformable portion deformable in a first direction and in a second direction orthogonal to the first direction and the pair of deformable members. A connecting member that connects the connecting members, and a connecting ring provided on the connecting member, wherein both ends of the pair of deformable members are fixed to the fixed portion side, and the support shaft is fixed to the center of the connecting ring Can be configured as

上記いずれの手段においても、一方では軸回り方向の回転動作を制限することができ、他方では支持軸の軸倒れ(揺動動作)を許容することが可能となる。   In any of the above-mentioned means, on the one hand, the rotational movement in the direction around the axis can be restricted, and on the other hand, it is possible to allow the support shaft to fall (swing movement).

本発明では、制御対象の向きを高精度に調整することができるアクチュエータを提供することができる。
また本発明では、低消費電力で応答性の速いアクチュエータとすることができる。
In the present invention, it is possible to provide an actuator capable of adjusting the direction of a controlled object with high accuracy.
In the present invention, an actuator having low power consumption and quick response can be obtained.

図1は本発明のアクチュエータを示す分解斜視図、図2はアクチュエータの断面図、図3は磁界発生部を後方から示す斜視図、図4はコイル部を示しており、Aはコイル部の平面図、BはAのB−B線における断面図、図5はアクチュエータの動作状態を示す図2同様の断面図、図6は支持軸回りの回転が発生した場合における架設部材の動作を概略的に示す平面図である。   1 is an exploded perspective view showing an actuator of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the actuator, FIG. 3 is a perspective view showing a magnetic field generating portion from the rear, FIG. 4 shows a coil portion, and A is a plane of the coil portion. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views taken along line B-B of FIG. 5A, FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 illustrating the operating state of the actuator, and FIG. FIG.

図1及び図2に示すアクチュエータは、例えばホログラフィ再生装置などに搭載される。前記ホログラフィ再生装置において、レーザ光源から発せられた光ビーム(参照光)を反射させてホログラフィ記録媒体に所望の角度で照射しようとするときに、反射ミラーを所定の方向に傾けるための2軸型のガルバノミラーとして使用される。   The actuator shown in FIGS. 1 and 2 is mounted on, for example, a holographic reproducing device. In the holographic reproducing device, a biaxial type for tilting a reflecting mirror in a predetermined direction when reflecting a light beam (reference light) emitted from a laser light source and irradiating the holographic recording medium at a desired angle. Used as a galvanometer mirror.

図1および図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、制御対象となるミラー部20、磁気駆動部40および、支持機構部50などを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 10 shown in the present embodiment includes a mirror unit 20, a magnetic drive unit 40, a support mechanism unit 50, and the like to be controlled.

前記ミラー部(制御対象)20は、全反射型のミラー21と、前記ミラー21が取り付けられるステージ22とから構成されている。前記ステージ22のZ1側の面には基部23が一体に固定されている。図2に示すように、前記基部23は所定の基準軸O1−O1上に一致するように設けられている。そして、前記ステージ22は前記基部23に対し傾斜する姿勢で固定されている。このため、前記ミラー21の反射面21aは前記基準軸O1−O1に対して直角ではなく、所定の傾斜姿勢を有している。このアクチュエータ10では、反射面21aに対し、前記反射面21aと垂直な軸に対して所定の角度で入射した光が、前記軸に対して入射角と対称な角度で射出させられる。ミラー21の傾き角度を変えることにより、反射光の射出方向の角度調整が可能である。   The mirror unit (control target) 20 includes a total reflection type mirror 21 and a stage 22 to which the mirror 21 is attached. A base 23 is integrally fixed to the surface of the stage 22 on the Z1 side. As shown in FIG. 2, the base 23 is provided so as to coincide with a predetermined reference axis O1-O1. The stage 22 is fixed so as to be inclined with respect to the base 23. For this reason, the reflecting surface 21a of the mirror 21 is not perpendicular to the reference axis O1-O1, but has a predetermined inclined posture. In the actuator 10, light incident at a predetermined angle with respect to an axis perpendicular to the reflecting surface 21a is emitted to the reflecting surface 21a at an angle symmetrical to the incident angle with respect to the axis. By changing the tilt angle of the mirror 21, the angle of the reflected light in the emission direction can be adjusted.

前記磁気駆動部40は可動部側を構成する磁界発生部41と固定部側を構成するコイル部45を有している。   The magnetic drive unit 40 has a magnetic field generation unit 41 that constitutes the movable part side and a coil part 45 that constitutes the fixed part side.

図3に示すように、前記磁界発生部41は、上ヨーク42、下ヨーク43および永久磁石Mを有している。前記上ヨーク42は、例えば鉄系の磁性材料で形成されており、この実施の形態では永久磁石Mの底面の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。   As shown in FIG. 3, the magnetic field generator 41 has an upper yoke 42, a lower yoke 43, and a permanent magnet M. The upper yoke 42 is formed of, for example, an iron-based magnetic material. In this embodiment, the upper yoke 42 is formed as an octagonal metal plate wider than the area of the bottom surface of the permanent magnet M.

図2及び図3に示すように、前記上ヨーク42の一方の面(Z2側の面)には、図示Z2方向に延びる支持軸44が固定されている。前記支持軸44の先端44aは円錐形状に形成されている。なお、前記円錐の表面は、摺動摩擦が小さくなるように鏡面状に研磨されたものが好ましい。   As shown in FIGS. 2 and 3, a support shaft 44 extending in the Z2 direction is fixed to one surface (the surface on the Z2 side) of the upper yoke 42. A tip 44a of the support shaft 44 is formed in a conical shape. Note that the surface of the cone is preferably polished in a mirror shape so that sliding friction is reduced.

前記永久磁石Mは例えば立方体形状をしており、前記上ヨーク42の中央に固定されている。前記永久磁石Mの中央部には基準軸O1−O1方向に沿う貫通孔M1が形成されており、この貫通孔M1内に前記支持軸44が挿通されている。なお、前記永久磁石Mは中央に孔を有するリング状のものであってもよい。   The permanent magnet M has a cubic shape, for example, and is fixed to the center of the upper yoke 42. A through hole M1 is formed at the center of the permanent magnet M along the direction of the reference axis O1-O1. The support shaft 44 is inserted into the through hole M1. The permanent magnet M may be a ring having a hole in the center.

図1に示すように、前記上ヨーク42の他方(Z1側)の面には、僅かに隆起する取付け部42aが設けられ、さらにその中心に前記基準軸O1−O1に一致する位置決め凸部42bが形成されている。この取付け部42aおよび位置決め凸部42bには、前記ステージ22の基部23の端部が位置決めされた状態で取り付けられる。   As shown in FIG. 1, the other yoke (Z1 side) surface of the upper yoke 42 is provided with a slightly raised mounting portion 42a, and a positioning convex portion 42b that coincides with the reference axis O1-O1 at the center thereof. Is formed. The mounting portion 42a and the positioning convex portion 42b are mounted in a state where the end portion of the base portion 23 of the stage 22 is positioned.

前記下ヨーク43は鉄系の磁性材料からなる金属板で形成されている。図3に示すように、前記下ヨーク43は、四角形状からなる基部43Aと、前記基部43Aから十字方向(前記基準軸O1−O1に対しそれぞれ垂直方向となる方向)に延びる腕部43a,43a,43a,43aを有している。   The lower yoke 43 is formed of a metal plate made of an iron-based magnetic material. As shown in FIG. 3, the lower yoke 43 includes a base portion 43A having a quadrangular shape and arm portions 43a and 43a extending from the base portion 43A in a cross direction (a direction perpendicular to the reference axis O1-O1). , 43a, 43a.

前記基部43Aの中央には貫通孔43bが形成されており、前記支持軸44はこの貫通孔43bに挿通され、さらにその先端はZ2方向に突出している。   A through hole 43b is formed at the center of the base portion 43A, the support shaft 44 is inserted through the through hole 43b, and the tip of the support shaft 44 protrudes in the Z2 direction.

4つの腕部43a,43a,43a,43aの中腹部は、上ヨーク42に近接する方向(Z1方向)に折り曲げられ、さらに先端部は、上ヨーク42の面と平行に対向するように曲げ形成されている。そして、前記下ヨーク43の各腕部43aの各先端と前記上ヨーク42とが対向する部分にギャップgがそれぞれ形成される。   The middle part of the four arms 43a, 43a, 43a, 43a is bent in the direction close to the upper yoke 42 (Z1 direction), and the tip is bent so as to face the surface of the upper yoke 42 in parallel. Has been. Then, a gap g is formed at a portion where each tip of each arm portion 43a of the lower yoke 43 and the upper yoke 42 face each other.

すなわち、前記上ヨーク42は、その一方(Z1側)の面にミラー部20を構成する制御対象が固定され、他方(Z2側)の面に可動部側を構成する磁界発生部41が設けられている。   In other words, the upper yoke 42 is provided with a control object constituting the mirror part 20 fixed on one surface (Z1 side) thereof, and a magnetic field generator 41 constituting the movable part side provided on the other surface (Z2 side). ing.

図2に示すように、前記永久磁石Mは、例えば下ヨーク43側がN極に、上ヨーク42側がS極に着磁されている。前記上ヨーク42と前記下ヨーク43の内部には磁路が形成されており、各ギャップgには磁界が形成されている。   As shown in FIG. 2, the permanent magnet M is magnetized, for example, on the lower yoke 43 side as an N pole and on the upper yoke 42 side as an S pole. Magnetic paths are formed inside the upper yoke 42 and the lower yoke 43, and a magnetic field is formed in each gap g.

図4Aに示すように、前記コイル部45は樹脂材料などで形成され、平面的には略十字形状に形成されたボビン46を有している。前記ボビン46は中心部に設けられた正方形状の枠部46Aと、この枠部46Aの外周面からそれぞれ四方に突出する筒状の4つの巻回支持部46B,46B,46Bおよび46Bとを有している。前記枠部46Aの内部には空間が形成され、前記巻回支持部46B,46B,46Bおよび46Bの内部には、枠部46A内の空間と連続し且つZ1方向へ開口する連通部46a,46a,46a,46aがそれぞれ形成されている。また各巻回支持部46Bの先端には、各巻回支持部46Bが延びる前記四方向に対して垂直方向に広がるフランジ部46b,46b,46b,46bがそれぞれ一体に形成されている。そして、各巻回支持部46Bの外周で、且つ前記枠部46Aの外周面とフランジ部46bとの間には、それぞれコイルC1,C2,C3,C4が巻回形成されている。なお、前記ボビン46は、固定部側を構成する固定部材49(図2参照)に固定される。   As shown in FIG. 4A, the coil portion 45 is formed of a resin material or the like, and has a bobbin 46 formed in a substantially cross shape in plan view. The bobbin 46 has a square frame portion 46A provided at the center, and four cylindrical winding support portions 46B, 46B, 46B and 46B that protrude in four directions from the outer peripheral surface of the frame portion 46A. is doing. A space is formed in the frame portion 46A, and communication portions 46a and 46a that are continuous with the space in the frame portion 46A and open in the Z1 direction are formed in the winding support portions 46B, 46B, 46B, and 46B. , 46a, 46a are formed. Further, flanges 46b, 46b, 46b, 46b are formed integrally with the ends of the respective winding support portions 46B so as to spread in the direction perpendicular to the four directions in which the respective winding support portions 46B extend. Coils C1, C2, C3, and C4 are wound around the outer periphery of each winding support portion 46B and between the outer peripheral surface of the frame portion 46A and the flange portion 46b. The bobbin 46 is fixed to a fixing member 49 (see FIG. 2) constituting the fixing portion side.

前記下ヨーク43は前記ボビン46の内部に配置されている。すなわち、前記下ヨーク43の本体部43Aが前記ボビン46の枠部46Aの内部空間内に設けられ、各腕部43aは、前記各巻回支持部46Bの前記各連通部46a内に配置される。、前記腕部43a,43a,43a,43aの先端は、各コイルC1,C2,C3,C4内に移動余裕を有する状態で前記上ヨーク42と対向している。なお、この状態では各コイルC1,C2,C3,C4は各ギャップg内に配置されている。   The lower yoke 43 is disposed inside the bobbin 46. That is, the main body portion 43A of the lower yoke 43 is provided in the internal space of the frame portion 46A of the bobbin 46, and the arm portions 43a are disposed in the communication portions 46a of the winding support portions 46B. The tips of the arm portions 43a, 43a, 43a, 43a are opposed to the upper yoke 42 in a state where there is a movement margin in each of the coils C1, C2, C3, C4. In this state, the coils C1, C2, C3, and C4 are disposed in the gaps g.

図4Aに示すように、前記コイルC1とコイルC2は前記支持軸44(または基準軸O1−O1)を中心とする軸対称となる位置に配置され、同じく前記コイルC3とコイルC4も軸対称となる位置に配置されている。前記コイルC1とコイルC2と前記コイルC3とコイルC4とは、前記支持軸44(または基準軸O1−O1)回りに90度異なる位置に配置されている。   As shown in FIG. 4A, the coil C1 and the coil C2 are arranged in an axially symmetric position around the support shaft 44 (or the reference axis O1-O1), and the coil C3 and the coil C4 are also axially symmetric. It is arranged at the position. The coil C1, the coil C2, the coil C3, and the coil C4 are disposed at positions that differ by 90 degrees around the support shaft 44 (or the reference axis O1-O1).

なお、前記コイルC1とコイルC2とは直列接続され、同様に前記コイルC3とコイルC4も直列接続されている。なお、前記コイルC1とコイルC2が第1の磁気駆動部を形成し、前記コイルC3とコイルC4が第2の磁気駆動部を形成している。   The coil C1 and the coil C2 are connected in series. Similarly, the coil C3 and the coil C4 are also connected in series. The coils C1 and C2 form a first magnetic drive unit, and the coils C3 and C4 form a second magnetic drive unit.

図2に示すように、支持機構部50は前記固定部材49に設けられている。支持機構部50は、ピボット玉軸受51と、板ばねから形成された与圧バネ52と、容易に撓み変形することが可能なワイヤ(架設部材)54とで構成されている。   As shown in FIG. 2, the support mechanism 50 is provided on the fixing member 49. The support mechanism unit 50 includes a pivot ball bearing 51, a pressurizing spring 52 formed of a leaf spring, and a wire (erection member) 54 that can be easily bent and deformed.

前記ピボット玉軸受51は、略円筒形状からなるハウジング51Aと、前記ハウジング51Aの内部に円周方向に沿ってリング状に配置された複数の小球51aとを有している。ハウジング51Aの両面の中央部には開口部51Bが形成されており、前記複数の小球51aの一部が前記開口部51Bから露出している。各小球51aの表面は鏡面状に研磨されており、その摺動摩擦抵抗は極めて小さい。   The pivot ball bearing 51 includes a housing 51A having a substantially cylindrical shape and a plurality of small balls 51a arranged in a ring shape along the circumferential direction inside the housing 51A. An opening 51B is formed at the center of both surfaces of the housing 51A, and a part of the plurality of small balls 51a is exposed from the opening 51B. The surface of each small sphere 51a is polished in a mirror shape, and its sliding frictional resistance is extremely small.

図1に示すように、前記与圧バネ52は略十字形状に形成され、本体部52Aから四方に延びる付勢腕52a,52a,52a,52aを有している。前記各付勢腕52aは板厚(Z)方向に弾性変形可能な状態にあり、先端部は本体部52Aから磁界発生部41に近づくZ1方向に折り曲げられている。   As shown in FIG. 1, the pressurizing spring 52 is formed in a substantially cross shape and has urging arms 52a, 52a, 52a, 52a extending from the main body 52A in four directions. Each of the urging arms 52a is in an elastically deformable state in the plate thickness (Z) direction, and the distal end portion is bent in the Z1 direction approaching the magnetic field generating unit 41 from the main body portion 52A.

図2に示すように、前記与圧バネ52の本体部52Aは前記固定部材49に固定されている。このため、各付勢腕52aの先端部は本体部52Aから持ち上げられており、この状態で弾性変形な可能にある。   As shown in FIG. 2, the main body 52 </ b> A of the pressurizing spring 52 is fixed to the fixing member 49. For this reason, the front-end | tip part of each urging | biasing arm 52a is lifted from the main-body part 52A, and it can be elastically deformed in this state.

前記ピボット玉軸受51は、前記ハウジング51Aが前記与圧バネ52の本体部52Aの上に固定されている。前記ピボット玉軸受51を構成する複数の小球51aは、前記基準軸O1−O1を中心とするその周囲に配置されている。そして、前記支持軸44の先端44aが前記ピボット玉軸受51の開口部51Bに挿入されている。   In the pivot ball bearing 51, the housing 51A is fixed on the main body 52A of the pressurizing spring 52. A plurality of small balls 51a constituting the pivot ball bearing 51 are arranged around the reference axis O1-O1. The tip 44 a of the support shaft 44 is inserted into the opening 51 B of the pivot ball bearing 51.

図1に示すように、前記付勢腕52a,52a,52a,52aの先端と、これと対向する上ヨーク42のZ2側の面との間には、4本のワイヤ(架設部材)54,54,54,54が張力を与えられた状態で架設されている。すなわち、前記付勢腕52aを上ヨーク42に近づく方向に弾性変形させた状態で、前記ワイヤ54,54,54,54が各付勢腕52aの先端と上ヨーク42のZ2側の面との間に架設されている。このため、図2に示す前記支持軸44の軸中心が前記基準軸O1−O1に一致する中立位置では、前記付勢腕52a,52a,52a,52aは、前記ワイヤ54,54,54,54を介して、常に前記上ヨーク42を固定部材49に近づける方向(Z2方向)に引っ張っている。このため、上ヨーク42に設けられ且つ可動部側を構成する前記ミラー部20および磁界発生部41の全体が、固定部材49に近づく図示Z2方向に引かれている。   As shown in FIG. 1, there are four wires (erection members) 54 between the tips of the urging arms 52a, 52a, 52a, 52a and the Z2 side surface of the upper yoke 42 facing the urging arms 52a, 52a, 52a, 52a. 54, 54 and 54 are installed in a tensioned state. That is, in a state where the urging arm 52a is elastically deformed in a direction approaching the upper yoke 42, the wires 54, 54, 54, 54 are formed between the tip of each urging arm 52a and the surface of the upper yoke 42 on the Z2 side. It is built between. Therefore, in the neutral position where the center of the support shaft 44 shown in FIG. 2 coincides with the reference axis O1-O1, the urging arms 52a, 52a, 52a, 52a are connected to the wires 54, 54, 54, 54. Thus, the upper yoke 42 is always pulled in a direction (Z2 direction) closer to the fixing member 49. For this reason, the mirror part 20 and the magnetic field generating part 41 that are provided on the upper yoke 42 and that constitute the movable part side are drawn in the Z2 direction shown in the drawing, which approaches the fixed member 49.

図1に示すように、中立位置では前記支持軸44の先端44aは前記基準軸O1−O1に一致している。そして、前記先端44aが、前記円周方向に配置された複数の小球51aの中心部(ピボット玉軸受51の中心部)に挿入されている。このとき、前記支持軸44の先端44aに形成された円錐の表面が、各小球51aを当接し、各小球51aを図示Z2方向および前記中心部(基準軸O1−O1)から離れる外周方向に押圧す。ただし、各小球51aが前記ハウジング51Aにおいて外周方向に移動することが可能な許容量は小さい。このため、前記支持軸44の前記先端44aは前記外周方向への押圧に対する反作用によって中心方向に押し返されており、前記支持軸44は前記ピボット玉軸受51の複数の小球51aによって支持されている。すなわち、前記与圧バネ52と4本のワイヤ54は、前記支持軸44を基準軸O1−O1と一致する中立位置(図2参照)に戻す復帰部材として機能している。なお、前記先端44aを形成する円錐の表面と各小球51aとが当接している部分の摩擦抵抗は極めて小さい。   As shown in FIG. 1, in the neutral position, the tip 44a of the support shaft 44 coincides with the reference axis O1-O1. And the said front-end | tip 44a is inserted in the center part (center part of the pivot ball bearing 51) of the some small ball 51a arrange | positioned in the said circumferential direction. At this time, the conical surface formed at the tip 44a of the support shaft 44 abuts each small sphere 51a, and each small sphere 51a is in the outer circumferential direction away from the Z2 direction and the central portion (reference axis O1-O1). Press on. However, the allowable amount that each small ball 51a can move in the outer peripheral direction in the housing 51A is small. For this reason, the tip 44 a of the support shaft 44 is pushed back in the central direction by a reaction against the pressing in the outer circumferential direction, and the support shaft 44 is supported by the plurality of small balls 51 a of the pivot ball bearing 51. Yes. That is, the pressurizing spring 52 and the four wires 54 function as a return member that returns the support shaft 44 to a neutral position (see FIG. 2) that coincides with the reference axis O1-O1. It should be noted that the frictional resistance of the portion where the conical surface forming the tip 44a is in contact with each small ball 51a is extremely small.

そして、前記支持軸44の先端44aを形成する円錐の表面と各小球51aとが当接する複数の当接箇所の中心点が、アクチュエータ10の支持中心点(仮想角度スキャン中心部)Oに相当している。そして、アクチュエータ10は前記支持中心点Oを中心に傾倒することが可能とされている。   The center point of a plurality of contact points where the surface of the cone forming the tip 44a of the support shaft 44 and each small ball 51a contact each other corresponds to the support center point (virtual angle scan center) O of the actuator 10. is doing. The actuator 10 can tilt around the support center point O.

次に、上記アクチュエータの動作について説明する。
前記コイルC1,C2,C3,C4に流れる駆動電流が零の場合は、前記磁気駆動部40に電磁力は発生しない。このため、前記復帰部材により、前記支持軸44は、その軸中心が前記基準軸O1−O1と一致する中立位置に設定される(図2参照)。
Next, the operation of the actuator will be described.
When the drive current flowing through the coils C1, C2, C3, and C4 is zero, no electromagnetic force is generated in the magnetic drive unit 40. For this reason, the return shaft sets the support shaft 44 to a neutral position where the shaft center coincides with the reference axis O1-O1 (see FIG. 2).

一方、前記第1の磁気駆動部を形成するコイルC1に、図2に矢印A1で示す外方向から見て反時計回り方向の電流が流れるとすると、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コイルC2に、図1に矢印A2で示す外方向から見て時計回り方向の電流が流れると、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。   On the other hand, if a current in the counterclockwise direction when viewed from the outer direction indicated by the arrow A1 in FIG. 2 flows through the coil C1 forming the first magnetic drive unit, an electromagnetic force F1 ′ according to Fleming's left-hand rule is generated. appear. At the same time, an electromagnetic force F2 'is generated when a current flowing in the clockwise direction as viewed from the outer direction indicated by an arrow A2 in FIG. 1 flows through the coil C2 forming the first magnetic drive unit. The electromagnetic force F <b> 1 ′ and the electromagnetic force F <b> 2 ′ are equal in magnitude and direction, and are generated at the same position from the support center point O.

ただし、コイル部45は固定部材49側に固定されているため、コイル部45自在は移動できない状態にある。このため、コイルC1,C2内に配置されている前記腕部43a,43aには、前記電磁力F1’と前記電磁力F2’の反作用として、前記電磁力F1’と前記電磁力F2’に対し、大きさが等しいが向きが逆向きとなる力F1と力F2がそれぞれ発生する。   However, since the coil portion 45 is fixed to the fixing member 49 side, the coil portion 45 is not movable. For this reason, the arm portions 43a and 43a disposed in the coils C1 and C2 have a reaction against the electromagnetic force F1 ′ and the electromagnetic force F2 ′ as a reaction between the electromagnetic force F1 ′ and the electromagnetic force F2 ′. A force F1 and a force F2 that are equal in magnitude but opposite in direction are generated.

前記力F1,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2においてα1方向の回転を生じさせる力として寄与する。   The forces F1 and F2 can be divided into a radial component of a predetermined circle whose center of rotation is the support center point O and tangential components F1t and F2t, of which a tangential component F1t, F2t contributes as a force that causes rotation in the α1 direction in FIG.

このため、図5に示すように、前記支持軸44およびこの支持軸44上に支えられている磁界発生部41並びにミラー部21の全体を、前記支持中心点Oを中心に前記基準軸O1−O1に一致する中立位置からコイルC1の方向(α1方向)に傾倒させることができる。よって、図5においては、制御対象20を構成するミラー21の反射面21aの傾斜角度θを大きくなる方向に変更することができる。   Therefore, as shown in FIG. 5, the support shaft 44, the magnetic field generator 41 supported on the support shaft 44, and the mirror portion 21 as a whole are centered on the support center point O and the reference axis O <b> 1-. It can be tilted from the neutral position coinciding with O1 in the direction of the coil C1 (α1 direction). Therefore, in FIG. 5, the inclination angle θ of the reflection surface 21 a of the mirror 21 that constitutes the control target 20 can be changed in the increasing direction.

さらに前記コイルC1及びコイルC2に流す駆動電流の向きを変えると、前記力F1,F2の向きを逆方向に変えることができる。このため、前記ミラー21の反射面21aの傾斜角度θを、前記とは逆に小さくする方向(α2方向)に傾けることができる。   Furthermore, if the direction of the drive current passed through the coils C1 and C2 is changed, the directions of the forces F1 and F2 can be changed in the opposite directions. For this reason, the inclination angle θ of the reflection surface 21a of the mirror 21 can be tilted in the direction (α2 direction) to be reduced contrary to the above.

すなわち、本発明では前記前記支持軸44の先端の円錐表面と各小球51aとが当接する複数の当接箇所の中心点を、アクチュエータ10の支持中心点Oに定めることが可能である。   That is, in the present invention, the center point of a plurality of contact points where the conical surface at the tip of the support shaft 44 contacts each small ball 51 a can be determined as the support center point O of the actuator 10.

上記のように、前記先端44aの表面(円錐表面)および小球51aの表面は共に鏡面状に研磨されている。このため、両者間の当接部分における摺動摩擦抵抗は極めて小さな状態にある。よって、制御対象20を始動させるときに、大きな駆動電力を与えなくとも、前記支持軸44をスムーズに傾けることが可能である。また小さな駆動電流で迅速に始動させることが可能となる。すなわち、本願発明では、低消費電力で且つ応答性に優れたアクチュエータとすることができる。   As described above, the surface of the tip 44a (conical surface) and the surface of the small sphere 51a are both polished in a mirror shape. For this reason, the sliding friction resistance in the contact part between both is in a very small state. Therefore, when starting the control object 20, the support shaft 44 can be smoothly tilted without applying large driving power. In addition, it is possible to start quickly with a small drive current. That is, according to the present invention, an actuator with low power consumption and excellent response can be obtained.

図5に示すように、前記基部23が反時計回り方向(α1方向)に傾くときには、基準軸O1−O1の左側では上ヨーク42とこれと対向する位置に設けられた前記与圧バネ52の付勢腕52aとの間の対向距離が短くなる方向に変位なる。このため、前記基準軸O1−O1の左側に位置するワイヤ54aの張力は小さくなる。一方、基準軸O1−O1の右側では上ヨーク42とこれに対向する位置に設けられた前記与圧バネ52の付勢腕52aとの間の対向距離が長くなる方向に変位する。このため、前記基準軸O1−O1の右側に位置するワイヤ54bの張力は大きくなる。   As shown in FIG. 5, when the base portion 23 is tilted in the counterclockwise direction (α1 direction), the left side of the reference axis O1-O1 has the upper yoke 42 and the pressurizing spring 52 provided at a position facing the upper yoke 42. Displacement occurs in a direction in which the facing distance to the urging arm 52a becomes shorter. For this reason, the tension | tensile_strength of the wire 54a located in the left side of the said reference axis O1-O1 becomes small. On the other hand, on the right side of the reference axis O1-O1, the upper yoke 42 is displaced in the direction in which the facing distance between the upper arm 42 and the urging arm 52a of the pressing spring 52 provided at a position facing the upper yoke 42 becomes longer. For this reason, the tension | tensile_strength of the wire 54b located in the right side of the said reference axis O1-O1 becomes large.

この状態からコイルC1,C2に流れる前記駆動電流を遮断し、前記力F1,F2を消滅させると、前記張力が大きい側の与圧バネ52の付勢腕52bの付勢力により、前記ワイヤ54bを介して前記上ヨーク42が時計回り(α2)方向に引かれるため、前記支持軸44を介して前記ミラー部(制御対象)20および前記磁界発生部41を元の中立位置(点線の位置)に復帰させることができる。   When the driving current flowing through the coils C1 and C2 is interrupted from this state and the forces F1 and F2 are extinguished, the wire 54b is pulled by the biasing force of the biasing arm 52b of the pressurizing spring 52 on the side where the tension is large. Since the upper yoke 42 is pulled in the clockwise (α2) direction via the support shaft 44, the mirror part (control target) 20 and the magnetic field generation part 41 are brought to the original neutral position (dotted line position). Can be restored.

上記の関係は、第2の磁気駆動部を形成するコイルC3とコイル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に流す駆動電流の向きを変えることにより、前記支持中心点Oを支点として前記支持軸44を基準軸O1−O1と一致する中立位置から前記コイルC3とコイルC4が並ぶ方向(コイルC1,C2と直交する方向)に沿って傾倒させることができる。   The above relationship is the same between the coil C3 and the coil C4 forming the second magnetic drive unit. That is, by changing the direction of the drive current flowing through the coil C3 and the coil C4, the coil C3 and the coil C4 are moved from the neutral position where the support shaft 44 coincides with the reference axis O1-O1 with the support center point O as a fulcrum. It can be tilted along the line-up direction (direction perpendicular to the coils C1, C2).

よって、前記第1の磁気駆動部を形成するコイルC1,C2及び第2の磁気駆動部を形成するC3,C4に対し、駆動電流の大きさを変えながら同時に与えると、前記支持軸44を前記支持中心点OをZ軸(基準軸O1−O1)方向の除く全ての方向に揺動(傾倒)させることができる。このため、本願発明のアクチュエータでは、前記ミラー部(制御対象)20を様々な向きに設定することが可能である。   Therefore, if the drive current is changed simultaneously with respect to the coils C1 and C2 forming the first magnetic drive unit and the C3 and C4 forming the second magnetic drive unit while changing the magnitude of the drive current, the support shaft 44 is The support center point O can be swung (tilted) in all directions except the Z-axis (reference axis O1-O1) direction. For this reason, in the actuator of the present invention, the mirror unit (control target) 20 can be set in various directions.

ところで、前記支持軸44は、その先端44aが前記ピボット玉軸受51に支持される構成であるが、何らかの外力が作用した場合に、前記支持軸44の軸回り(基準軸O1−O1回り)に回転が発生することがある。   The support shaft 44 is configured such that the tip 44a is supported by the pivot ball bearing 51. However, when some external force is applied, the support shaft 44 is rotated around the axis of the support shaft 44 (around the reference axis O1-O1). Rotation may occur.

図6に概略するように、本願発明におけるアクチュエータ10では、前記与圧バネ52が磁界発生部41を形成する上ヨーク42の4点を、支持軸44の周囲に互いに90度の間隔で設けられた4本のワイヤ54(個別に54a,54b,54c,54dとして示す)を介してZ2方向に引っ張る構成である。このため、前記支持軸44回りに回転βが発生すると、4本のワイヤ54a,54b,54cおよび54dが前記回転βと同じ方向に一緒に捩れることになる。そして、このときの捩れは回転を抑制する抵抗力として作用するため、前記支持軸44回りの回転をある程度抑えることは可能である。   As schematically shown in FIG. 6, in the actuator 10 according to the present invention, the pressurizing spring 52 is provided with four points of the upper yoke 42 forming the magnetic field generating portion 41 at intervals of 90 degrees around the support shaft 44. Further, it is configured to be pulled in the Z2 direction via four wires 54 (indicated as 54a, 54b, 54c, and 54d individually). For this reason, when rotation β occurs around the support shaft 44, the four wires 54a, 54b, 54c and 54d are twisted together in the same direction as the rotation β. Since the twist at this time acts as a resistance force for suppressing the rotation, the rotation around the support shaft 44 can be suppressed to some extent.

しかし、前記外力が大きい場合には、上記4本のワイヤ54a,54b,54cおよび54dだけで前記支持軸44回りの回転を完全に抑制することは困難である。   However, when the external force is large, it is difficult to completely suppress the rotation around the support shaft 44 with only the four wires 54a, 54b, 54c and 54d.

そこで、以下には大きな外力の発生によっても回転を効果的に抑制することが可能な手段について説明する。   Therefore, hereinafter, means for effectively suppressing the rotation even when a large external force is generated will be described.

図7は回転抑制部材の平面図と側面図を示しており、図7Aは支持軸が中立位置にある状態、図7Bは支持軸が揺動した後の状態を示している。また図8は回転抑制部材を構成する連結部に回転による捩れが生じた状態を拡大して示す概略図である。   FIG. 7 shows a plan view and a side view of the rotation suppressing member. FIG. 7A shows a state where the support shaft is in a neutral position, and FIG. 7B shows a state after the support shaft is swung. FIG. 8 is an enlarged schematic view showing a state in which twisting due to rotation occurs in the connecting portion constituting the rotation suppressing member.

前記回転抑制部材60は、例えば図2に示すように、固定部側となる前記コイル部45を形成するボビン46のZ2側の面に固定される。図7A,Bに示すように、この実施の形態に示す回転抑制部材60は、直径の異なる3つの輪状部材と、前記3つの輪状部材どうしを連結する2種類の連結部とから構成されている。   For example, as shown in FIG. 2, the rotation suppressing member 60 is fixed to a surface on the Z2 side of the bobbin 46 that forms the coil portion 45 on the fixed portion side. As shown in FIGS. 7A and 7B, the rotation suppressing member 60 shown in this embodiment is composed of three ring-shaped members having different diameters and two types of connecting portions that connect the three ring-shaped members. .

輪状部材は、最外周部に設けられた固定リング61と、その内側に設けられた駆動リング62と、最内周に設けられた拘束リング63とからなる。図7Aに示す状態では、前記固定リング61、駆動リング62および拘束リング63は略同心円で設けられている。   The annular member includes a fixing ring 61 provided on the outermost peripheral portion, a drive ring 62 provided on the inner side thereof, and a restraining ring 63 provided on the innermost periphery. In the state shown in FIG. 7A, the fixing ring 61, the drive ring 62, and the restraining ring 63 are substantially concentric.

前記連結部は前記固定リング61と前記駆動リング62とを連結する一対の第1の連結部65,65と、前記駆動リング62と前記拘束リング63とを連結する第2の連結部66,66とを有する。前記第1の連結部65,65と前記第2の連結部66,66はすべて蛇腹で形成されている。   The connecting portion includes a pair of first connecting portions 65 and 65 that connect the fixed ring 61 and the driving ring 62, and a second connecting portion 66 and 66 that connects the driving ring 62 and the restraining ring 63. And have. The first connecting portions 65 and 65 and the second connecting portions 66 and 66 are all formed as bellows.

一方の第1の連結部65と他方の第1の連結部65とは、基準軸O1−O1を中心とする対称となる位置(180度の異なる位置)に形成されている。同様に一方の第2の連結部66と他方の第2の連結部66とは、基準軸O1−O1を中心とする対称となる位置(180度の異なる位置)に形成されている。そして、前記一対の第1の連結部65,65と前記一対の第2の連結部66,66とは周方向に90度ずれた位置に形成されている。   One first connecting portion 65 and the other first connecting portion 65 are formed at symmetrical positions (positions different by 180 degrees) about the reference axis O1-O1. Similarly, one second connecting portion 66 and the other second connecting portion 66 are formed at symmetrical positions (positions different by 180 degrees) around the reference axis O1-O1. The pair of first connecting portions 65 and 65 and the pair of second connecting portions 66 and 66 are formed at positions shifted by 90 degrees in the circumferential direction.

最内周に設けられた拘束リング63が第2の連結部66,66を介して駆動リング62に支持され、さらに前記駆動リング62が第1の連結部65,65を介して固定リング61に支持されている。なお、前記回転抑制部材60は、例えば合成樹脂などによって一体的に形成されている。   A constraining ring 63 provided at the innermost periphery is supported by the drive ring 62 via the second connecting portions 66, 66, and the drive ring 62 is further connected to the fixed ring 61 via the first connecting portions 65, 65. It is supported. The rotation suppressing member 60 is integrally formed of, for example, synthetic resin.

前記回転抑制部材60では、前記固定リング61の一部が、固定部側を構成する前記コイル部45に固定されている。なお、前記回転抑制部材60は、固定部側に設けられていればよく、その他例えば固定部材49の一部を折り曲げ等して形成した支持部(図示せず)などに固定される構成であってもよい。   In the rotation suppressing member 60, a part of the fixing ring 61 is fixed to the coil portion 45 constituting the fixing portion side. The rotation suppressing member 60 may be provided on the fixed portion side, and may be fixed to a support portion (not shown) formed by bending a part of the fixed member 49, for example. May be.

そして、前記拘束リング63の中には前記支持軸44が挿入されており、前記支持軸44が接着剤などを介して前記拘束リング63に固定されている。   The support shaft 44 is inserted into the restraining ring 63, and the support shaft 44 is fixed to the restraining ring 63 with an adhesive or the like.

前記支持軸44に対し軸周りの回転が発生すると、前記支持軸44に固定されている拘束リング63も一緒に回転する。このとき、拘束リング63は、前記一対の第2の連結部66,66、駆動リング62、前記一対の第1の連結部65,65、さらには固定リング61のそれぞれを一緒に軸回り方向に回転させる回転力を与える。   When rotation around the support shaft 44 occurs, the restraining ring 63 fixed to the support shaft 44 also rotates together. At this time, the restraining ring 63 includes the pair of second connecting portions 66 and 66, the drive ring 62, the pair of first connecting portions 65 and 65, and the fixing ring 61 together in the direction around the axis. Gives rotational force to rotate.

しかし、上記のように最外周部に設けられた前記固定リング61は、固定部側に固定されている。このため、支持軸44の軸回り方向の力が発生すると、図8に示すように前記一対の第1の連結部65,65や前記一対の第2の連結部66,66に無理な捩れ変形などが発生する。そして、このときの変形に対する復元力が、前記軸回りの回転を阻止する抑制力として作用する。このため、軸回り方向の外力が発生しても、実質的に支持軸44の軸回り方向の回転を阻止することができる。   However, the fixing ring 61 provided on the outermost peripheral portion as described above is fixed to the fixing portion side. Therefore, when a force in the direction around the axis of the support shaft 44 is generated, excessive torsional deformation is applied to the pair of first connecting portions 65 and 65 and the pair of second connecting portions 66 and 66 as shown in FIG. Etc. occur. And the restoring force with respect to a deformation | transformation at this time acts as suppression force which blocks | prevents rotation around the said axis | shaft. For this reason, even if an external force in the direction around the axis is generated, rotation of the support shaft 44 in the direction around the axis can be substantially prevented.

また前記一対の第1の連結部65,65および前記一対の第2の連結部66,66は、蛇腹で形成されているためにある程度伸縮自在である。   The pair of first connecting portions 65 and 65 and the pair of second connecting portions 66 and 66 are formed of bellows, and thus can be expanded and contracted to some extent.

このため、図7Bに示すように、前記支持軸44が傾倒した場合には、前記一対の第1の連結部65,65のうち一方が収縮され、他方が伸張するように動作する。同様に、前記支持軸44が、前記図7Bとは直交する方向に傾倒した場合には、前記直交方向において前記一対の第1の連結部66,66のうち一方が収縮され、他方が伸張するように動作する。   For this reason, as shown in FIG. 7B, when the support shaft 44 tilts, one of the pair of first connecting portions 65, 65 is contracted and the other is extended. Similarly, when the support shaft 44 is tilted in a direction perpendicular to FIG. 7B, one of the pair of first connecting portions 66, 66 is contracted and the other is expanded in the orthogonal direction. To work.

このため、この回転抑制部材60では、前記拘束リング63を前記支持軸44が傾倒する方向に移動させることができるため、前記支持軸44の揺動(傾倒動作)を妨げることがない。   For this reason, in this rotation suppression member 60, since the said restraining ring 63 can be moved to the direction in which the said support shaft 44 inclines, the rocking | fluctuation (tilt operation) of the said support shaft 44 is not prevented.

すなわち、本発明に示す回転抑制部材60は、支持軸44の軸倒れについては許容するが、軸回り方向の回転についてはこれを抑制する機能を有している。   That is, the rotation suppressing member 60 according to the present invention has a function of allowing the support shaft 44 to be tilted but suppressing the rotation about the axis.

また前記回転抑制部材は、以下のような構成であってもよい。
図9A,Bは回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、図9Aは支持軸が中立位置にある状態、図9Bは支持軸が揺動した状態を示している。
The rotation suppressing member may have the following configuration.
9A and 9B show another embodiment of the rotation suppressing member, FIG. 9A shows a state where the support shaft is in a neutral position, and FIG. 9B shows a state where the support shaft is swung.

図9に示す回転抑制部材70は、平面的に見ると略H形状をしており、平行に延びる一対の変形部材71及び変形部材72と、前記変形部材71と変形部材72とを繋ぐ連結部材73を有している。   The rotation suppression member 70 shown in FIG. 9 has a substantially H shape when viewed in a plan view, and includes a pair of deformation members 71 and 72 that extend in parallel, and a connecting member that connects the deformation member 71 and the deformation member 72. 73.

前記変形部材71及び変形部材72の各両端には、蛇腹状の変形部71a,71b及び変形部72a,72bをそれぞれ有している。前記変形部71aと変形部71bとの間および前記変形部72aと変形部72bとの間には、略T字形状からなる非変形部71A,72Aが設けられている。   At both ends of the deformable member 71 and the deformable member 72, bellows-shaped deformable portions 71a and 71b and deformable portions 72a and 72b are respectively provided. Non-deformable portions 71A and 72A each having a substantially T shape are provided between the deformable portion 71a and the deformable portion 71b and between the deformable portion 72a and the deformable portion 72b.

前記連結部材73は、非変形部71Aの中央と前記非変形部72Aの中央との間に設けられている。前記連結部材73の両端にも変形部73a,73bが設けられており、この変形部73a,73bの両端が前記非変形部71A,72Aに繋がっている。   The connecting member 73 is provided between the center of the non-deformable part 71A and the center of the non-deformable part 72A. Deformed portions 73a and 73b are also provided at both ends of the connecting member 73, and both ends of the deformed portions 73a and 73b are connected to the non-deformed portions 71A and 72A.

そして、前記変形部材71及び変形部材72の各両端が、図示しない固定部側に固定されている。また前記変形部73aと前記変形部73bとの間に連結リング73Aが設けられており、この連結リング73Aの中心に前記支持軸44が固定されている。   Then, both ends of the deformable member 71 and the deformable member 72 are fixed to a fixing portion (not shown). A connecting ring 73A is provided between the deforming portion 73a and the deforming portion 73b, and the support shaft 44 is fixed to the center of the connecting ring 73A.

図9Bに示すように、前記回転抑制部材70では、外力が支持軸44に対し前記変形部材71及び変形部材72に沿う第1の方向に平行に作用した場合には、前記変形部71a,72aと前記変形部71b,72bとの一方が収縮し、他方が伸張する。また外力が、前記第1の方向と直交する第2の方向に沿う方向に作用した場合(連結部材73に平行に作用した場合)には、前記変形部73aと前記変形部73bの一方が収縮し、他方が伸張する。このため、前記回転抑制部材70は前記支持軸44の揺動(傾倒動作)を妨げることがない。   As shown in FIG. 9B, in the rotation suppressing member 70, when an external force acts on the support shaft 44 in parallel with the first direction along the deformation member 71 and the deformation member 72, the deformation portions 71a and 72a. One of the deformation portions 71b and 72b contracts and the other expands. When an external force acts in a direction along a second direction orthogonal to the first direction (when acting in parallel with the connecting member 73), one of the deformed portion 73a and the deformed portion 73b contracts. And the other stretches. For this reason, the rotation suppressing member 70 does not hinder the swinging (tilting operation) of the support shaft 44.

また前記支持軸44に対し、軸回り方向の力が作用した場合には、前記変形部材71の変形部71a,71b、前記変形部材72の変形部72a,72bおよび前記連結部材73の変形部73a,73bに無理な力が作用することになる。よって、このときの反力が回転を阻止する抑制力として作用する。このため、前記回転抑制部材70おいても、実質的に支持軸44の軸回り方向の回転を阻止することができる。   Further, when a force in the direction around the axis is applied to the support shaft 44, the deformed portions 71 a and 71 b of the deformable member 71, the deformed portions 72 a and 72 b of the deformable member 72, and the deformed portion 73 a of the connecting member 73. , 73b, an unreasonable force acts. Therefore, the reaction force at this time acts as a restraining force that prevents rotation. For this reason, the rotation suppressing member 70 can substantially prevent rotation of the support shaft 44 in the direction around the axis.

このように、上記回転抑制部材70を用いることによっても、支持軸44の軸倒れを許容し、且つ軸回り方向の回転を抑制することが可能である。   As described above, by using the rotation suppressing member 70 as well, it is possible to allow the support shaft 44 to fall down and to suppress rotation in the direction around the axis.

上記実施の形態では、復帰部材を十字形状の与圧バネ52と、容易に撓み変形することが可能な4本のワイヤ54とで構成した形態を示したが、本実施の形態はこれに限られるものではなく、前記復帰部材は上ヨーク42のZ2側の面と固定部材49との間に張設された4本のコイルスプリングで構成することも可能である。   In the above embodiment, the return member is configured by the cross-shaped pressurizing spring 52 and the four wires 54 that can be easily bent and deformed. However, the present embodiment is not limited to this. Instead, the return member may be constituted by four coil springs stretched between the Z2 side surface of the upper yoke 42 and the fixing member 49.

また与圧バネ52を用いる場合であっても、架設部材は、必ずしも容易に撓み変形することが可能なワイヤ54である必要はなく、剛体からなるステック状(バー状ともいう)の部材などであってもよい。なお、この場合には、支持軸44が揺動すると、与圧バネ52の一方の付勢腕52aは引かれる方向に弾性変形(引張り)させられ、これに対象となる位置に設けられた他方の付勢腕52aは固定部材49に押し付けられる方向に弾性変形(圧縮)させられることになる。   Further, even when the pressurizing spring 52 is used, the erection member does not necessarily need to be a wire 54 that can be easily bent and deformed, and is a stick-like member (also referred to as a bar) made of a rigid body. There may be. In this case, when the support shaft 44 swings, the one urging arm 52a of the pressurizing spring 52 is elastically deformed (pulled) in the pulling direction, and the other provided at the target position. The urging arm 52a is elastically deformed (compressed) in the direction in which it is pressed against the fixing member 49.

さらに上記実施の形態では、可動側が永久磁石Mを有する磁界発生部41で構成され、固定部側がコイル部45で形成されたいわゆるムービングマグネット型として示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、前記磁界発生部41が設けられた可動部側の位置にコイル部が設けられ、前記コイル部45が設けられた固定部側の位置に磁界発生部が設けられるいわゆるムービングコイル型とするものであってもよい。   Further, in the above embodiment, the moving side is shown as a so-called moving magnet type in which the movable side is configured by the magnetic field generating unit 41 having the permanent magnet M and the fixed side is formed by the coil unit 45, but the present invention is not limited to this. Absent. That is, a moving coil type in which a coil part is provided at a position on the movable part side where the magnetic field generation part 41 is provided and a magnetic field generation part is provided at a position on the fixed part side where the coil part 45 is provided. It may be.

また上記実施の形態に示すものでは、アクチュエータをミラーの角度を調整するガルバノミラーに利用した場合について説明したが、本発明はガルバノミラーに限られるものではない。その他例えば小型のアンテナの向きを変えるのアクチュエータとして用いることも可能である。   Moreover, although what was shown to the said embodiment demonstrated the case where an actuator was utilized for the galvanometer mirror which adjusts the angle of a mirror, this invention is not limited to a galvanometer mirror. For example, it can be used as an actuator for changing the direction of a small antenna.

本発明のアクチュエータを示す分解斜視図、An exploded perspective view showing an actuator of the present invention, アクチュエータの断面図、Sectional view of the actuator, 磁界発生部を後方から示す斜視図、The perspective view which shows a magnetic field generation part from back, コイル部を示しており、Aはコイル部の平面図、BはAのB−B線における断面図、The coil part is shown, A is a top view of a coil part, B is sectional drawing in the BB line of A, アクチュエータの動作状態を示す図2同様の断面図、Sectional view similar to FIG. 2 showing the operating state of the actuator, 支持軸回りの回転が発生した場合における架設部材の動作を概略的に示す平面図、A plan view schematically showing the operation of the erection member when rotation around the support shaft occurs, 支持軸が中立位置にある状態の回転抑制部材の平面図と側面図、A plan view and a side view of the rotation suppressing member in a state where the support shaft is in the neutral position, 支持軸が揺動した後の状態の回転抑制部材の平面図と側面図、A plan view and a side view of the rotation suppressing member in a state after the support shaft has been swung; 回転抑制部材を構成する連結部に回転による捩れが生じた状態を示す概略図、Schematic showing a state in which twist due to rotation has occurred in the connecting portion constituting the rotation suppressing member, 回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、支持軸が中立位置にある状態、The other embodiment of a rotation control member is shown, and a state in which a support axis is in a neutral position, 回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、支持軸が揺動した後の状態、The other embodiment of a rotation suppression member is shown, The state after a support shaft rock | fluctuates,

符号の説明Explanation of symbols

10 アクチュエータ
20 ミラー部(制御対象)
21 ミラー
22 ステージ
23 基部
40 磁気駆動部
41 磁界発生部
42 上ヨーク
43 下ヨーク
43a 腕部
43b 貫通孔
44 支持軸
44a 先端
45 コイル部
46 ボビン
49 固定部材
50 支持機構部
51 ピボット玉軸受
51a 小球
51A ハウジング
52 与圧バネ
52a 付勢腕
54 ワイヤ(架設部材)
60 回転抑制部材
61 固定リング
62 駆動リング
63 拘束リング
65 第1の連結部
66 第2の連結部
70 回転抑制部材
71,72 変形部材
71a,71b,72a,72b 変形部
73 連結部材
73a,73b 変形部
73A 連結リング
g ギャップ
C1,C2,C3,C4 コイル
M 永久磁石
M1 貫通孔
10 Actuator 20 Mirror part (control target)
21 mirror 22 stage 23 base 40 magnetic drive unit 41 magnetic field generating unit 42 upper yoke 43 lower yoke 43a arm 43b through hole 44 support shaft 44a tip 45 coil unit 46 bobbin 49 fixing member 50 support mechanism unit 51 pivot ball bearing 51a small ball 51A Housing 52 Pressurizing Spring 52a Biasing Arm 54 Wire (Installation Member)
60 rotation suppression member 61 fixed ring 62 drive ring 63 restraint ring 65 first connection portion 66 second connection portion 70 rotation suppression members 71, 72 deformation members 71a, 71b, 72a, 72b deformation portions 73 connection members 73a, 73b deformation Part 73A Connecting ring g Gap C1, C2, C3, C4 Coil M Permanent magnet M1 Through hole

Claims (9)

可動部側に設けられた制御対象と、前記制御対象が設けられた支持軸と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸を所定の基準軸に対し揺動自在に支持する支持機構と、前記支持軸を前記基準軸と一致する中立位置から傾く姿勢に揺動させる駆動力を与える駆動機構と、前記支持軸を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材と、が設けられ、
前記支持機構がリング状に配設された複数の小球を備えており、前記支持軸の先端が前記複数の小球に支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
A control object provided on the movable part side, a support shaft provided with the control object, a support mechanism provided on the fixed part side and swingably supported with respect to a predetermined reference axis; A driving mechanism that applies a driving force that swings the support shaft in a posture inclined from a neutral position that coincides with the reference axis, and a return member that applies a biasing force that returns the support shaft to the neutral position;
The actuator is characterized in that the support mechanism includes a plurality of small spheres arranged in a ring shape, and a tip of the support shaft is supported by the plurality of small spheres.
前記復帰部材は、前記固定部側に設けられた板ばねと、前記板ばねと前記制御対象との間に設けられ且つ前記板ばねの付勢力により引っ張られて前記支持軸を前記複数の小球に押し付ける架設部材とからなる請求項1記載のアクチュエータ。   The return member is provided between the leaf spring provided on the fixed portion side, the leaf spring and the control target, and is pulled by the urging force of the leaf spring so that the support shaft is moved to the plurality of small balls. The actuator according to claim 1, comprising an erection member pressed against the actuator. 前記架設部材が、変形可能な複数のワイヤ、または剛体として形成された複数のステック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。   The actuator according to claim 2, wherein the erection member is a plurality of deformable wires or a plurality of sticks formed as a rigid body. 前記復帰部材は、前記固定部と前記制御対象との間に張設され、前記支持軸の先端を前記複数の小球に押し付ける複数のコイルスプリングである請求項1記載のアクチュエータ。   2. The actuator according to claim 1, wherein the return member is a plurality of coil springs that are stretched between the fixed portion and the control target and press tips of the support shaft against the plurality of small balls. 前記駆動機構が、コイルに流れる電流と永久磁石の磁界とによって発生する電磁力で駆動される請求項1ないし4のいずれか一項に記載のアクチュエータ。   The actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the driving mechanism is driven by an electromagnetic force generated by a current flowing through a coil and a magnetic field of a permanent magnet. 前記支持軸に回転抑制部材が設けられている請求項1ないし5のいずれか一項に記載のアクチュエータ。   The actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein a rotation suppressing member is provided on the support shaft. 前記回転抑制部材は、最外周部に設けられた固定リングと、その内側に設けられた駆動リングと、最内周部に設けられた拘束リングと、前記固定リングと前記駆動リングを連結する第1の連結部と、前記駆動リングと前記拘束リングを連結する第2の連結部とを有し、前記固定リングが前記固定部側に固定され、前記拘束リングの中心に前記支持軸が固定されている請求項6記載のアクチュエータ。   The rotation suppressing member includes a fixing ring provided on the outermost peripheral portion, a drive ring provided on the inner side thereof, a restraining ring provided on the innermost peripheral portion, and a first ring connecting the fixing ring and the driving ring. And a second connecting portion for connecting the drive ring and the restraining ring, the fixing ring is fixed to the fixing portion, and the support shaft is fixed to the center of the restraining ring. The actuator according to claim 6. 前記第1の連結部と前記第2の連結部は共に一対の蛇腹で形成されており、前記第1の連結部を形成する一対の蛇腹と前記第2の連結部を形成する一対の蛇腹とは互いに90度異なる位置に設けられている請求項7記載のアクチュエータ。   The first connecting part and the second connecting part are both formed of a pair of bellows, and a pair of bellows forming the first connecting part and a pair of bellows forming the second connecting part The actuators according to claim 7, which are provided at positions different from each other by 90 degrees. 前記回転抑制部材は、第1の方向に変形可能な変形部を備えた一対の変形部材と、前記第1の方向と直交する第2の方向に変形可能であるとともに前記一対の変形部材どうしを連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた連結リングとを有し、前記一対の変形部材の両端が固定部側に固定され、連結リングの中心に前記支持軸が固定されている請求項6記載のアクチュエータ。   The rotation suppressing member includes a pair of deformable members having deformable portions deformable in a first direction and a pair of deformable members that are deformable in a second direction orthogonal to the first direction. A connecting member to be connected and a connecting ring provided on the connecting member, both ends of the pair of deformable members are fixed to a fixed portion side, and the support shaft is fixed to the center of the connecting ring. 6. The actuator according to 6.
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