JP2022039872A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型であるとともに、揺動部の揺動角度の検出精度が高いアクチュエータを提供する。【解決手段】導電性を有し上下に延びる中心軸と直交する第１軸周りおよび第１軸と直交するとともに中心軸と交差する第２軸周りに揺動可能な揺動部１を有する。そして、角度検出部６は、非磁性部材７よりも上方に配置され、中心軸方向から見て、第１軸を挟んで第２軸方向に配置される一対の第１角度検出素子６１と、第２軸を挟んで第１軸方向に配置される一対の第２角度検出素子６２と、を有する。各第１角度検出素子および各第２角度検出素子は、それぞれ、中心軸方向において揺動部と非磁性部材との間に配置された柱状の磁性部材６１１、６２１と、磁性部材の外周に沿って配置された検出用コイル６１２、６２２と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

従来、ミラーの第１の軸および第２の軸に傾斜する動作を行う軸受タイプの光走査装置において、フォトダイオードとＬＥＤを組合せて、ミラーの傾斜角度を検出する方法が採用されている。（例えば、国際公開第２０１８/１３８３４９号参照）。

国際公開第２０１８/１３８３４９号

上述した光走査装置では、ミラーの裏面にフォトダイオード、ＬＥＤを配置するとともに、ミラーまたはマグネットで光を反射させる必要があり、装置の小型化が困難である。また、フォトダイオード、ＬＥＤ等は、使用可能な温度範囲が制限されているため、温度変化が大きい場所、高温の場所、低温の場所での使用が困難であり、使用できる場合でも角度検出の精度が低くなる虞がある。

そこで、本発明は、小型であるとともに、揺動部の揺動角度の検出精度が高いアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の例示的なアクチュエータは、導電性を有し上下に延びる中心軸と直交する第１軸周りおよび前記第１軸と直交するとともに前記中心軸と交差する第２軸周りに揺動可能な揺動部と、前記揺動部を前記第１軸周りに揺動可能に支持する枠部と、前記枠部を前記第２軸周りに揺動可能に支持する支持部と、前記揺動部の下部に配置されたマグネットと、前記支持部に配置されて前記中心軸方向に延びるステータコアに導線を巻き付けて形成された駆動コイルを有する駆動部と、前記中心軸方向において前記揺動部と前記駆動コイルとの間に配置された非磁性部材と、前記揺動部の揺動角度を検出する角度検出部と、を有する。前記角度検出部は、前記非磁性部材よりも上方に配置され、前記中心軸方向から見て、前記第１軸を挟んで前記第２軸方向に配置される一対の第１角度検出素子と、前記第２軸を挟んで前記第１軸方向に配置される一対の第２角度検出素子と、を有し、各前記第１角度検出素子および各前記第２角度検出素子は、それぞれ、前記中心軸方向において前記揺動部と前記非磁性部材との間に配置された柱状の磁性部材と、前記磁性部材の外周に沿って配置された検出用コイルと、を有する。

本発明の例示的なアクチュエータによれば、小型であるとともに、揺動部の揺動角度の検出精度を高めることができる。

図１は、本発明にかかるアクチュエータの使用例である光走査装置の斜視図である。 図２は、図１に示す光走査装置の分解斜視図である。 図３は、図１に示すアクチュエータの第１軸方向から見た正面図である。 図４は、アクチュエータを第２軸方向から見た側面図である。 図５は、支持部の斜視図である。 図６は、支持部の平面図である。 図７は、角度検出部および制御部の接続を示す等価回路図である。 図８は、変形例の第１角度検出素子を示す斜視図である。 図９は、本発明にかかるアクチュエータの他の例の斜視図である。 図１０は、図９に示すアクチュエータの第１軸方向から見た側面図である。 図１１は、アクチュエータを第２軸方向から見た側面図である。 図１２は、アクチュエータの支持部の平面図である。 図１３は、角度検出部および制御部の接続を示す等価回路図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書において、中心軸Ｃｘ、第１軸Ｃ１、第２軸Ｃ２を次のとおり定義する。図１に示すアクチュエータ１００において、中心軸Ｃｘは、上下に延びる。また、第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２は、互いに直交する。中心軸Ｃｘは、第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２のそれぞれと、第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２の交差する部分で交差する。第２軸Ｃ２は、中心軸Ｃｘと常に直交する。また、第１軸Ｃ１は、揺動部１の停止時に中心軸Ｃｘと直交する。また、図１に示すアクチュエータ１００を基準として、中心軸Ｃｘに沿って上下を定義する。なお、上述した方向の呼称は説明のために用いるものであり、アクチュエータ１００の使用状態における位置関係及び方向を限定するものではない。

＜アクチュエータ１００＞
図１は、本発明にかかるアクチュエータ１００の斜視図である。図２は、図１に示すアクチュエータ１００の分解斜視図である。図３は、図１に示すアクチュエータ１００の第１軸Ｃ１方向から見た正面図である。図４は、アクチュエータ１００を第２軸Ｃ２方向から見た側面図である。アクチュエータ１００において、揺動部１は、導電性を有する。

そして、アクチュエータ１００は、揺動部１に設けられた後述する反射面１１１で、不図示の光源からの光を反射する。反射面１１１は、揺動しつつ光を反射することで、反射光を移動させて広い範囲に光を照射する、つまり、照射光を走査する。図１～図４に示すとおり、アクチュエータ１００は、揺動部１と、枠部２と、支持部３と、第１軸受４１と、第２軸受４２と、駆動部５と、角度検出部６と、非磁性部材７と、制御部８と、を有する。次に、アクチュエータ１００の各部の詳細について説明する。

＜支持部３＞
図５は、支持部３の斜視図である。図６は、支持部３の平面図である。支持部３は、例えば、自動車、無人飛行体等の取り付け対象体に固定される。図１から図６に示すとおり、支持部３は、ベースプレート３１と、支持アーム３２と、インシュレータ３３と、を有する。

＜ベースプレート３１、支持アーム３２＞
図５、図６に示すとおり、ベースプレート３１は、中心軸Ｃｘ方向から見て、長方形板状である。図２から図４等に示すとおり、ベースプレート３１は、長手方向が第２軸Ｃ２に沿う方向である。ベースプレート３１は、例えば、鉄等の磁性体で形成されてもよい。ベースプレート３１は、中央に中心軸Ｃｘに沿って貫通する台座孔３１１を有する。台座孔３１１は、駆動部５の後述する第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の導線を通す孔である。

ベースプレート３１の上面には、２個の支持アーム３２がねじで固定される。支持アーム３２は、第２軸Ｃ２方向に離れて配置されており、ベースプレート３１の上面から中心軸Ｃｘに沿って上方に延びる。なお、支持アーム３２のベースプレート３１への固定は、ねじに限定されず、溶接、接着等、ベースプレート３１に支持アーム３２を強固に固定できる方法を広く採用できる。

支持アーム３２の上端は、第２軸Ｃ２方向に貫通するとともに上方が開口した凹状の第２軸受保持部３２１を有する。第２軸受保持部３２１は、第２軸受４２を保持する。第２軸受保持部３２１は、第２軸受４２を介して、枠部２を揺動可能に支持する。すなわち、支持部３は、枠部２を第１軸Ｃ１と直交して中心軸Ｃｘと交差する第２軸Ｃ２周りに揺動可能に支持する。

＜インシュレータ３３＞
インシュレータ３３は、絶縁性を有する材料で形成される。インシュレータ３３は、駆動部５の後述するティース部５５およびティース部５７それぞれの外側面を覆う。そして、インシュレータ３３に覆われたティース部５５およびティース部５７それぞれの外側面に導線を巻き付けることで、駆動部５の第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４が形成される。

インシュレータ３３は、導線とティース部５５およびティース部５７のそれぞれとを絶縁する。支持部３では、ベースプレート３１も導電性を有する。そのため、インシュレータ３３は、ベースプレート３１とも絶縁可能に形成される。インシュレータ３３は、同一の部材で形成される板状部材３３１と筒状部材３３２とを有する（図２参照）。板状部材３３１は、ベースプレート３１の上面に配置される。筒状部材３３２は、板状部材３３１から中心軸Ｃｘに沿う方向に突出し、ティース部５５およびティース部５７それぞれが収容される。なお、インシュレータ３３は、板状部材３３１と筒状部材３３２とが別体で形成されてもよい。

＜揺動部１＞
次に揺動部１の詳細について図面を参照して説明する。第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２は互いに直交するとともに、中心軸Ｃｘと直交する。揺動部１は、第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２周りに揺動可能に配置される。揺動部１は、図２に示すように、平板部１１と、シャフト１２と、マグネット１３と、ホルダ１４とを有する。揺動部１は、例えば、ステンレス、アルミニウム合金等の導電性を有する材料で形成される。なお、揺動部１として、アルミニウム合金等の軽量な合金を用いることで、駆動に要する消費電流量を低減できる。

＜平板部１１、シャフト１２、マグネット１３、ホルダ１４＞
平板部１１は、中心軸Ｃｘ方向に見て正方形の角部を曲面状に形成した板状である。平板部１１は、上面に反射面１１１を有する。すなわち、揺動部１は、上面に反射面１１１が形成された平板部１１を有する。

反射面１１１は、図示を省略した光源から出された光を反射する。反射面１１１は、平板部１１の上面を鏡面処理することで形成される。なお、反射面１１１は、鏡面処理にて形成されるものに限定されない。例えば、平板部１１の上面の少なくとも一部に、メッキ等の処理で光を反射する反射層を形成してもよい。反射面１１１としては、光源からの光を反射できる構成を広く採用できる。

シャフト１２は、第１軸Ｃ１方向に延び円柱状の部材である。シャフト１２は、第１軸Ｃ１方向の両端を第１軸受４１に揺動可能に支持される。シャフト１２は、ホルダ１４を介して平板部１１の下面に固定される。

マグネット１３は、横断面が正方形の直方体形状である。マグネット１３は２対の平行な側面対を有する。そして、一方の側面対は、第２軸Ｃ２方向に並んで配置され、後述する第１ステータコア５１の延伸部５６の端面５６３のそれぞれと第２軸Ｃ２に沿う方向に対向する（図３参照）。また、他方の側面対は、第１軸Ｃ１方向に並んで配置され、後述する第２ステータコア５２の延伸部５８の端面５８３のそれぞれと第１軸Ｃ１に沿う方向に対向する（図４参照）。

なお、マグネット１３は、横断面が正方形状の直方体であるが、第１軸Ｃ１方向に並んだ平行な側面と、第２軸Ｃ２方向に並んだ平行な側面を有する形状であれば、横断面が八角形などの多角形柱状であってもよい。また、マグネット１３は、平行な側面対を有しない形状、例えば、円柱状、楕円柱状であってもよい。

図２に示すように、ホルダ１４は、平板部１１の下面に配置される。ホルダ１４は、シャフト保持部１４１と、マグネット保持部１４２とを有する。シャフト保持部１４１は第１軸Ｃ１に沿って延びる直方体形状であり、内部をシャフト１２が貫通する。シャフト保持部１４１には、シャフト１２が固定される。なお、シャフト１２のシャフト保持部１４１から突出している部分を第１軸受４１に揺動可能に支持される。

マグネット保持部１４２は、マグネット１３を保持する。すなわち、マグネット１３は、揺動部１の下部に配置される。マグネット保持部１４２とシャフト保持部１４１とは、固定される。なお、マグネット保持部１４２は、第１軸Ｃ１方向から見たとき、中央が下方に突出して湾曲した形状を有する。これにより、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動するときに、マグネット保持部１４２と、下方に配置された第１ステータコア５１の延伸部５６の端面５６３との干渉を抑制できる。

ホルダ１４は、例えば、鉄等の磁性材料で形成される。このように、ホルダ１４を磁性材料で形成することで、ホルダ１４はヨークとしての役割も果たす。これにより、マグネット１３の磁気の利用効率を高めることが可能である。なお、マグネット１３は、マグネット保持部１４２に接着等の固定方法で固定される。しかしながら、これに限定されず、揺動時において、マグネット１３が移動することを抑制できる強度で固定できる固定方法を広く採用することができる。

ホルダ１４は、平板部１１の下面に固定される。ホルダ１４の固定方法としては、平板部１１の下面から下方に突出した凸部にねじ止めにて固定する方法を挙げることができるがこれに限定されない。例えば、平板部１１の下面に接着、溶接等で固定してもよい。ホルダ１４を平板部１１の下面に強固に固定できる固定方法を広く採用することができる。

＜枠部２、第１軸受４１、第２軸受４２＞
図１、図２等に示すとおり、枠部２は、環状部２１と、回転突部２２とを有する。環状部２１は、中心軸Ｃｘを中心とする円環状である。回転突部２２は、環状部２１から、第２軸Ｃ２方向の外側に突出する円柱状である。

回転突部２２は環状部２１に設けられた貫通孔に圧入されて固定される。しかしながらこれに限定されず、環状部２１と回転突部２２とは、同一部材で形成されてもよい。そして、回転突部２２は、第２軸受４２を介して、支持部３の支持アーム３２に形成された第２軸受保持部３２１に揺動可能に支持される。なお、第２軸受４２は、滑り軸受であってもよいし、玉軸受等の転がり軸受であってもよい。また、これら以外の軸受を採用してもよい。

環状部２１は、第１軸Ｃ１方向の端部に第１軸受保持部２１１を有する。第１軸受保持部２１１は、環状部２１の下面から上方に向かって凹む凹部である。第１軸受４１は第１軸受保持部２１１に保持される。なお、第１軸受４１は、第１軸受保持部２１１に圧入によって保持されるが、これに限定されず、接着、溶接等の固定方法で保持されてもよい。

揺動部１のシャフト１２は、第１軸受保持部２１１に保持された第１軸受４１に揺動可能に支持される。これにより、枠部２は、揺動部１を上下に延びる中心軸Ｃｘと直交する第１軸Ｃ１周りに揺動可能に支持する。なお、第１軸受４１は、滑り軸受であるが、これに限定されず、玉軸受等の転がり軸受を採用してもよい。

以上のように構成することで、揺動部１は、第１軸受４１を介して枠部２に第１軸Ｃ１を中心として揺動可能に支持される。また、枠部２は、第２軸受４２を介して第２軸Ｃ２を中心として揺動可能に支持される。このことから、揺動部１が、第１軸Ｃ１周りおよび第２軸Ｃ２周りに揺動可能である。

＜駆動部５＞
ベースプレート３１の上面には、駆動部５が配置される。駆動部５は、２個の第１ステータコア５１と、２個の第２ステータコア５２と、２個の第１駆動コイル５３と、２個の第２駆動コイル５４とを有する。すなわち、駆動部５は、支持部３に配置されて中心軸Ｃｘ方向に延びるステータコア（第１ステータコア５１、第２ステータコア５２）を有する。

＜第１ステータコア５１、第２ステータコア５２＞
図６に示す支持部３において、第１軸Ｃ１をｘ軸、第２軸Ｃ２をｙ軸としたとき、第１象限にあたる領域を第１領域Ａｒ１として説明する。同様に、第２象限にあたる領域を第２領域Ａｒ２、第３象限にあたる領域を第３領域Ａｒ３および第４象限にあたる領域を第４領域Ａｒ４として説明する。

図６において、２個の第１ステータコア５１のティース部５５は、それぞれ、第２領域Ａｒ２および第４領域Ａｒ４に配置される。２個の第１ステータコア５１のティース部５５は中心軸Ｃｘを挟んで反対の位置に配置される。図６において、２個の第２ステータコア５２のティース部５７は、それぞれ、第１領域Ａｒ１および第３領域Ａｒ３に配置される。２個の第２ステータコア５２のティース部５７は、中心軸Ｃｘを挟んで反対の位置に配置される。第１ステータコア５１および第２ステータコア５２は、周方向に交互に配置される。

第１ステータコア５１と第２ステータコア５２とは、同じ構成および形状である。そのため、本書において、第１ステータコア５１および第２ステータコア５２を代表して、第１ステータコア５１を説明し、第２ステータコア５２については、第１ステータコア５１との対応について記載する。

第１ステータコア５１は、鉄粉等の磁性体の粉体を焼結して同一の部材として形成した成形体であるが、これに限定されない。例えば、磁性板を積層した積層体であってもよい。図２に示すとおり、第１ステータコア５１は、ティース部５５と、延伸部５６とを有する。

ティース部５５は、柱状である。ここでは、ティース部５５が延びる方向は、中心軸Ｃｘに沿う方向とする。図２、図５、図６等に示すとおり、ティース部５５は、直方体形状であるが、これに限定されない。例えば、円柱であってもよいし、例えば、六角形、八角形等の四角以外の多角形の断面形状を有する柱状であってもよい。

延伸部５６はティース部５５の上端から中心軸Ｃｘを中心とする周方向の一方側に延びる。延伸部５６は、第１腕部５６１と、第２腕部５６２とを有する。各延伸部５６の第１腕部５６１は、ティース部５５の上端から中心軸Ｃｘの周方向において時計回り方向に延びる。第１腕部５６１は、ベースプレート３１と平行に配置されるとともに、中心軸Ｃｘ方向から見たとき、第２軸Ｃ２と直交する。なお、第１腕部５６１は、ベースプレート３１と平行でなくてもよい。また、中心軸方向に見て第２軸Ｃ２と垂直以外の角度で交差してもよい。

第２腕部５６２は、第１腕部５６１の自由端部から上方に延びる。第２腕部５６２は、中心軸Ｃｘ方向の上方に向かうにつれて中心軸Ｃｘに接近する。つまり、第２腕部５６２は、第２軸Ｃ２に沿って中心軸Ｃｘに向かうにつれて、上方に向かう方向に傾斜する。これにより、第２腕部５６２は、中心軸Ｃｘに近づきつつ、ベースプレート３１から離れる方向に延びる。第２腕部５６２の自由端部側の面が端面５６３である。端面５６３は、第２腕部５６２が延びる方向と交差する面、詳しくは、直交する面である。

中心軸Ｃｘ方向から見たとき、第１腕部５６１は、第２腕部５６２が延びる方向と反対側に外側面５６０を有する。外側面５６０は、第２腕部５６２が延びる方向と同じ方向に傾斜する。２個の第１ステータコア５１の各端面５６３は、第２軸Ｃ２方向に対向する。また、各端面５６３は、上方に配置されるマグネット１３と面する（図３等参照）。第１ステータコア５１は以上示した構成を有する。

第１ステータコア５１のティース部５５および延伸部５６は、第２ステータコア５２のティース部５７および延伸部５８とそれぞれ対応する。また、第１ステータコア５１の延伸部５６の第１腕部５６１、第２腕部５６２および端面５６３は、第２ステータコア５２の延伸部５８の第１腕部５８１、第２腕部５８２および端面５８３とそれぞれ対応する。

図６に示すとおり、各第２ステータコア５２の延伸部５８の第１腕部５８１は、ティース部５７の上端から中心軸Ｃｘの周方向において時計回り方向に延びる。第１腕部５８１は、ベースプレート３１と平行に配置されるとともに、中心軸Ｃｘ方向から見たとき、第２軸Ｃ２と直交する。なお、第１腕部５８１は、ベースプレート３１と平行でなくてもよい。また、中心軸方向に見て第１軸Ｃ１と垂直以外の角度で交差してもよい。

第２腕部５８２は、第１腕部５８１の自由端部から上方に延びる。第２腕部５８２は、中心軸Ｃｘ方向の上方に向かうにつれて中心軸Ｃｘに接近する。つまり、第２腕部５８２は、第１軸Ｃ１に沿って中心軸Ｃｘに向かうにつれて、上方に向かう方向に傾斜する。これにより、第２腕部５８２は、中心軸Ｃｘに近づきつつ、ベースプレート３１から離れる方向に延びる。第２腕部５８２の自由端部側の面が端面５８３である。

また、２個の第２ステータコア５２の各端面５８３は、第１軸Ｃ１方向に対向する。また、各端面５８３は、上方に配置されるマグネット１３に面する（図４等参照）。

第１ステータコア５１のティース部５５は、ベースプレート３１にねじで固定され、第２ステータコア５２のティース部５７は、ベースプレート３１にねじで固定される（図３、図４等参照）。なお、ティース部５５およびティース部５７の固定は、ねじに限定されず、溶接、接着等を採用してもよい。

第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４は、ティース部５５およびティース部５７それぞれにインシュレータ３３を介して導線を巻き付けることで形成される。すなわち、駆動部５の駆動コイル５３（５４）は、ステータコア５１（５２）に導線を巻き付けて形成される。

ティース部５５およびティース部５７それぞれに巻き付けられた導線は、ベースプレート３１の台座孔３１１を通して、ベースプレート３１の下方に配線される。導線は、図示を省略したドライバ回路等の制御回路に接続される。すなわち、第１ステータコア５１のティース部５５および第２ステータコア５２のティース部５７それぞれに第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４を形成することで、電磁石が形成される。第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４のそれぞれに電流を流したとき、端面５６３および端面５８３がそれぞれ磁極面となる。

＜非磁性部材７＞
図１、図２等に示すとおり、中心軸Ｃｘ方向から見て、駆動部５の第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４は、ベースプレート３１上に中心軸Ｃｘを中心として、周方向に並べて配置されている。第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の配列されている領域は、中心軸Ｃｘ方向から見て、矩形状である。

非磁性部材７は、中心軸Ｃｘ方向から見て矩形状の平板であり、例えば、真鍮、アルミニウム合金等の透磁率が低い材料で形成される。非磁性部材７は、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の上方に配置される。すなわち、非磁性部材７は、中心軸Ｃｘ方向において揺動部１と駆動コイル５３（５４）との間に配置される。

そして、非磁性部材７の上面には、配線基板７０（図２参照）が配置される。すなわち、中心軸Ｃｘ方向において、非磁性部材７と揺動部１との間に配線基板７０が配置される。非磁性部材７の上部に配線基板７０を配置することで、配線基板７０および配線基板７０に実装された電子部品に対する第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の磁束の影響を抑制できる。非磁性部材７を用いることで、配線基板７０に配置される角度検出部６に対して、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４からの磁束の影響を抑制できる。

なお、中心軸Ｃｘ方向から見て、非磁性部材７を第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の外縁よりも外側になる形状としてもよい。すなわち、中心軸Ｃｘ方向から見て、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４は、非磁性部材７の外縁の内側に配置される。これにより、非磁性部材７の外縁の外側を迂回して上方に漏れる磁束を抑制できる。

＜角度検出部６および制御部８＞
次に、角度検出部６および制御部８について、図面を参照して説明する。図７は、角度検出部６および制御部８の接続を示す等価回路図である。角度検出部６は、揺動部１の角度を検出する。すなわち、角度検出部６は、揺動部１の揺動角度を検出する。角度検出部６は、一対の第１角度検出素子６１および一対の第２角度検出素子６２を有する。一対の第１角度検出素子６１および一対の第２角度検出素子６２は、配線基板７０上に実装される。すなわち、一対の第１角度検出素子６１および一対の第２角度検出素子６２は、非磁性部材７よりも上方に配置される。

一対の第１角度検出素子６１は、磁性部材６１１と、検出用コイル６１２と、キャパシタ６１３と、を有する。図１～図６等に示すように、磁性部材６１１は、鉄粉等の磁性体の粉体を焼結して円柱状に形成される。なお、磁性部材６１１を形成する部材としては、鉄に限定されない。磁性部材６１１は、配線基板７０の上面から上方に中心軸Ｃｘに沿って延びる。すなわち、磁性部材６１１は、中心軸Ｃｘ方向に沿って上方に延びる。また、磁性部材６１１は、配線基板７０の上面から上方に突出する。

磁性部材６１１は、配線基板７０の上部に固定されてもよいし、非磁性部材７に固定されて、配線基板７０に設けられた貫通孔を貫通して形成されてもよい。本実施形態の磁性部材６１１では、配線基板７０の上面に固定される。磁性部材６１１は、配線基板７０の上面の配線パターンにはんだ付けされてもよいし、接着等の固定方法で固定されてもよい。すなわち、第１角度検出素子６１は、中心軸Ｃｘ方向において揺動部１と非磁性部材７との間に配置された柱状の磁性部材６１１を有する。

検出用コイル６１２は、配線基板７０に形成される配線パターンである。検出用コイル６１２を配線基板７０の配線パターンとして形成することで、部品点数を減らすことが可能である。検出用コイル６１２は、中心軸Ｃｘ方向から見て磁性部材６１１を囲む。すなわち、第１角度検出素子６１は、磁性部材６１１の外周に沿って配置された検出用コイル６１２を有する。配線基板７０は、制御部８が接続される端子７０１、７０２を上面に有する。端子７０１、７０２は、それぞれ、検出用コイル６１２の両端が接続される。

図５～図７等に示すとおり、キャパシタ６１３は、端子７０１および端子７０２に接続される。キャパシタ６１３は、検出用コイル６１２と並列に制御部８に接続される。すなわち、第１角度検出素子６１は、検出用コイル６１２に対して並列に接続されるキャパシタ６１３を有する。検出用コイル６１２およびキャパシタ６１３が並列に接続されることで、共振回路６１０が形成される。

一対の第２角度検出素子６２は、磁性部材６２１と、検出用コイル６２２と、キャパシタ６２３と、を有する。磁性部材６２１は、第１角度検出素子６１の磁性部材６１１と対応する。すなわち、磁性部材６２１は、中心軸Ｃｘ方向に沿って上方に延びる。また、磁性部材６２１は、配線基板７０の上面から中心軸Ｃｘ方向の上方に突出する。

検出用コイル６２２は、第１角度検出素子６１の検出用コイル６１２と対応する。キャパシタ６２３は、第１角度検出素子６１のキャパシタ６１３と対応する。すなわち、第２角度検出素子６２は、検出用コイル６２２に対して並列に接続されたキャパシタ６２３を有する。また、検出用コイル６２２は、配線基板７０に形成される配線パターンである。検出用コイル６２２を配線基板７０の配線パターンとして形成することで、部品点数を減らすことが可能である。

すなわち、第２角度検出素子６２は、中心軸Ｃｘ方向において揺動部１と非磁性部材７との間に配置された柱状の磁性部材６２１と、磁性部材６２１の外周に沿って配置された検出用コイル６２２と、を有する。

図５～図７等に示すとおり、キャパシタ６２３は、端子７０３および端子７０４に接続される。端子７０３および端子７０４は、端子７０１および端子７０２と同じ構成を有する。そのため、端子７０３および端子７０４の詳細な説明は省略する。キャパシタ６２３は、検出用コイル６２２と並列に制御部８に接続される。検出用コイル６２２およびキャパシタ６２３が並列に接続されることで、共振回路６２０が形成される。

図６に示すように、中心軸Ｃｘ方向から見て、一対の第１角度検出素子６１は、第２軸Ｃ２上で、中心軸Ｃｘを中心として点対称の位置に配置される。さらに説明すると、一対の第１角度検出素子６１は、第２軸Ｃ２上の中心軸Ｃｘを挟んだ反対方向で、中心軸Ｃｘ方向からの距離が等しい位置に配置される。すなわち、一対の第１角度検出素子６１は、中心軸Ｃｘ方向から見て、第１軸Ｃ１を挟んで第２軸Ｃ２方向に配置される。なお、一対の第１角度検出素子６１は、第１軸Ｃ１を挟んだ両側に配置されて、第２軸Ｃ２方向に配置されていればよく、中心軸Ｃｘ方向から見て、第２軸Ｃ２上でなくてもよい。

図３に示すとおり、平板部１１が第１軸Ｃ１周りに揺動した場合において、第１角度検出素子６１は、磁性部材６１１の上面が常に平板部１１の下面と中心軸Ｃｘ方向に対向する位置に配置される。すなわち、揺動部１の揺動角度にかかわらず、磁性部材６１１の上端は揺動部１の下面と中心軸Ｃｘ方向に対向する。このように構成することで、揺動部１が最大揺動角度で揺動した場合でも、磁性部材６１１が揺動部１の下面と対向する。これにより、常に磁性部材６１１が揺動部１の下面と中心軸方向に対向するため、揺動部１の角度を安定して検出できる。

また、磁性部材６１１の上端は、第１ステータコア５１の上端よりも低い。すなわち、磁性部材６１１の上端は、第１ステータコア５１の上端よりも下方に配置される。このように構成することで、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動するときに、平板部１１の底面と磁性部材６１１との干渉を抑制できる。そのため、アクチュエータ１００を小型化する、または、揺動部１の揺動角度を大きくできる。

図６に示すように、中心軸Ｃｘ方向から見て、一対の第２角度検出素子６２は、第１軸Ｃ１上で、中心軸Ｃｘを中心として点対称の位置に配置される。さらに説明すると、一対の第２角度検出素子６２は、第１軸Ｃ１上の中心軸Ｃｘを挟んだ反対方向で、中心軸Ｃｘ方向からの距離が等しい位置に配置される。すなわち、一対の第２角度検出素子６２は、中心軸Ｃｘ方向から見て、第２軸Ｃ２を挟んで第１軸Ｃ１方向に配置される。なお、一対の第２角度検出素子６２は、第２軸Ｃ２を挟んだ両側に配置されて、第１軸Ｃ１方向に配置されていればよく、中心軸Ｃｘ方向から見て、第１軸Ｃ１上でなくてもよい。

図４に示すとおり、平板部１１が第２軸Ｃ２周りに揺動した場合において、第２角度検出素子６２は、磁性部材６２１の上面が常に平板部１１の下面と中心軸Ｃｘ方向に対向する位置に配置される。すなわち、揺動部１の揺動角度にかかわらず、磁性部材６２１の上端は揺動部１の下面と中心軸Ｃｘ方向に対向する。このように構成することで、揺動部１が最大揺動角度で揺動した場合でも、磁性部材６２１が揺動部１の下面と対向する。これにより、常に磁性部材６２１が揺動部１の下面と中心軸方向に対向するため、揺動部１の角度を安定して検出できる。

また、磁性部材６２１の上端は、第２ステータコア５２の上端よりも低い。すなわち、中心軸Ｃｘ方向において、磁性部材６２１の上端は、第２ステータコア５２の上端よりも下方に配置される。このように構成することで、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動するときに、平板部１１の底面と磁性部材６１１との干渉を抑制できる。そのため、アクチュエータ１００を小型化する、または、揺動部１の揺動角度を大きくできる。

制御部８は、第１角度検出素子６１が接続される端子７０１および端子７０２と接続される。また、制御部８は、第２角度検出素子６２が接続される端子７０３および端子７０４と接続される。制御部８は、周波数処理部８１と、記憶部８２とを有する。

周波数処理部８１は、集積回路であり、処理回路８１１と、電流供給回路８１２と、周波数検出回路８１３とを有する。処理回路８１１は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算処理回路を有する。電流供給回路８１２は、端子７０１および端子７０２を介して、第１角度検出素子６１の検出用コイル６１２に高周波電流を供給する。

周波数処理部８１の周波数検出回路８１３は、高周波電流を供給したときの検出用コイル６１２とキャパシタ６１３とで形成された共振回路６１０に流れる電流の共振周波数を検出する。そして、周波数処理部８１の処理回路８１１は、周波数検出回路８１３で検出した共振周波数の変化に基づいて、揺動部１の揺動状態、ここでは、第１軸Ｃ１周りの揺動角度を取得する。共振周波数を用いた揺動部１の揺動状態の取得の詳細については、後述する。

すなわち、周波数処理部８１は、検出用コイル６１２に接続されて検出用コイル６１２に電流を流しつつ検出用コイル６１２およびキャパシタ６１３で形成された共振回路６１０の共振周波数を取得し、共振周波数の変動に基づいて揺動部１の揺動角度を取得する。

同様に、電流供給回路８１２は、端子７０３および端子７０４を介して、第２角度検出素子６２の検出用コイル６２２に高周波電流を供給する。そして、上述と同様の方法で、周波数検出回路８１３が検出用コイル６２２とキャパシタ６２３とで形成された共振回路６２０の共振周波数を取得し、処理回路８１１で、揺動部１の平板部１１の第２軸Ｃ２周りの揺動角度を検出する。

すなわち、周波数処理部８１は、検出用コイル６２２に接続されて検出用コイル６２２に電流を流しつつ検出用コイル６２２およびキャパシタ６２３で形成された共振回路６２０の共振周波数を取得し、共振周波数の変動に基づいて揺動部１の揺動角度を取得する。

周波数処理部８１としては、複数の回路を１つに集積した集積回路であってもよいし、複数の回路を基板上で配線して構成してもよい。なお、制御部８は、配線基板７０上に実装されてもよいし、別の基板に実装されてもよい。

記憶部８２は、周波数処理部８１で実行する処理に必要な情報、周波数処理部８１にて取得された揺動角度の情報等の情報を記憶する。記憶部８２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路を含む。なお、ここで挙げた記憶回路は、一例であり、これらに限定されるものではない。

また、周波数処理部８１として、演算処理を行う処理回路のみを有し、記憶部８２に記憶されたプログラムを読みだして実行することで、揺動角度を検出する構成としてもよい。なお、制御部８には、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４も接続される。制御部８は、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４に供給する電力も制御する。制御部８は、第１駆動コイル５３に供給する電力を制御して、揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動角度および揺動速度等を制御する。制御部８は、第２駆動コイル５４に供給する電力を制御して、揺動部１の第２軸Ｃ２周りの揺動角度および揺動速度等を制御する。

なお、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４へは、制御部８から直接電流を供給してもよい。しかしながら、揺動部１を揺動させる動力を発生させる電流を供給するための電流供給回路（不図示）を別途有し、制御部８が電流供給回路を制御して、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４に供給する電流を制御してもよい。

本実施形態にかかる、アクチュエータ１００は、以上示した構成を有する。

＜アクチュエータ１００の動作＞
以下に、アクチュエータ１００の動作について説明する。制御部８は、支持部３に配置された第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４に電流を供給する。第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の通電により第１ステータコア５１および第２ステータコア５２に発生する磁力と、マグネット１３の磁力とで揺動部１を動作させる。すなわち、支持部３は、マグネット１３と磁気回路を形成する。揺動部１の動作は、次のとおりである。

例えば、制御部８によって第１駆動コイル５３に電流が供給される。これにより、第１ステータコア５１の内部に磁界が発生する。２個の第１駆動コイル５３にそれぞれ、逆向きの電流を流すことで、第２軸Ｃ２に沿う方向に対向する端面５６３の一方がＮ極、他方がＳ極となる。マグネット１３の下面が磁極面でＳ極であるとすると、Ｎ極になった端面５６３側に引かれるとともに、Ｓ極になった端面５６３と反発する。

このとき、マグネット１３が保持されたシャフト１２は、第１軸受４１を介して枠部２に揺動可能に支持される。そのため、シャフト１２が固定された平板部１１を有する揺動部１は、第１軸Ｃ１を中心に傾く（図３参照）。そして、第１駆動コイル５３に流す電流を制御して、端面５６３のＮ極とＳ極とを切り替えることで、揺動部１は、第１軸Ｃ１周りに揺動される。

同様に、制御部８によって第２駆動コイル５４に電流が供給される。これにより、第２ステータコア５２の内部に磁界が発生する。２個の端面５８３とマグネット１３との磁力によって、揺動部１および枠部２が第２軸Ｃ２を中心として傾く。換言すると、揺動部１が、枠部２とともに第２軸Ｃ２を中心として傾く。そして、第２駆動コイル５４に流す電流を制御して、端面５８３のＮ極とＳ極とを切り替えることで、揺動部１は、枠部２とともに第２軸Ｃ２周りに揺動される。

そして、アクチュエータ１００では、制御部８は、角度検出部６によって検出された揺動部１の第１軸Ｃ１周りおよび第２軸Ｃ２の揺動角度に基づいて、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４に供給する電流を制御する。これにより、揺動部１は、第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２周りに所定の揺動角度で揺動される。

＜角度検出部６による揺動部１の角度検出＞
上述したとおり、アクチュエータ１００では、角度検出部６を利用して、揺動部１の角度を検出する。まず、一対の第１角度検出素子６１を用いた揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動角度の検出について説明する。以下、揺動角度の検出において、一対の第１角度検出素子６１を、一方の第１角度検出素子６１ｓおよび他方の第１角度検出素子６１ｔに区別して説明する。

図６に示すように、一方の第１角度検出素子６１ｓと他方の第１角度検出素子６１ｔとは、中心軸Ｃｘ方向から見て、第２軸Ｃ２上で中心軸Ｃｘを中心として点対称の位置に配置される。この状態で、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに図３に示す方向に傾いたとき、平板部１１の底面は、一方の第１角度検出素子６１ｓに接近するとともに他方の第１角度検出素子６１ｔから離間する。また、逆方向に傾いたとき、接近と離間とが逆転する。揺動部１は第１軸Ｃ１周りを周期的に揺動したとき、一方の第１角度検出素子６１ｓと平板部１１の下面との距離、および、他方の第１角度検出素子６１ｔと平板部１１の下面との距離は、それぞれ、同じ周期で変化する。

上述のとおり、一対の第１角度検出素子６１の検出用コイル６１２には、制御部８の電流供給回路８１２から高周波電流が供給される。これにより、磁性部材６１１に磁束が発生する。磁性部材６１１が非磁性部材７よりも上方に配置されるため、磁性部材６１１に発生する磁束に対する、第１駆動コイル５３および第２駆動コイル５４の磁束からの影響が抑制される。

磁性部材６１１の上面は、中心軸Ｃｘと交差する。すなわち、磁性部材６１１の上端は、中心軸Ｃｘと交差する平面を有する。磁性部材６１１は上面が磁極面であり、上面からの磁束によって平板部１１に渦電流が発生する。磁性部材６１１の上面が平面であることで、揺動部１と中心軸Ｃｘ方向に対向する検出面を大きくすることができ、安定した渦電流を平板部１１に発生させることができ、安定した検出が可能である。また、磁性部材６１１として柱状に形成された部材を利用可能であり、磁性部材６１１の製造が容易である。

検出用コイル６１２のインダクタンスは、渦電流の影響を受けて変化する。そして、渦電流は、平板部１１の下面と磁性部材６１１の上面との距離によって変化し、これに伴い、検出用コイル６１２のインダクタンスも変化する。

そして、検出用コイル６１２のインダクタンスが変化することで、検出用コイル６１２とキャパシタ６１３とで形成された共振回路６１０の共振周波数も変化する。そして、揺動部１が所定の周期で揺動する場合、一方の第１角度検出素子６１ｓの検出用コイル６１２とキャパシタ６１３で形成された共振回路６１０の共振周波数および他方の第１角度検出素子６１ｔの検出用コイル６１２とキャパシタ６１３で形成された共振回路６１０の共振周波数も周期的に変化する。

そこで、一方の第１角度検出素子６１ｓの検出用コイル６１２とキャパシタ６１３で形成された共振回路６１０の共振周波数を第１共振周波数Ｆ１１とし、他方の第１角度検出素子６１ｔの検出用コイル６１２とキャパシタ６１３で形成された共振回路６１０の共振周波数を第２共振周波数Ｆ１２とする。

そして、周波数処理部８１の処理回路８１１は、角度検出用パラメータＦｎ１の演算を行う。なお、角度検出用パラメータは次の式で求められる。
Ｆｎ１＝（Ｆ１１－Ｆ１２）／（Ｆ１１＋Ｆ１２）

角度検出用パラメータＦｎ１は、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動するときに、単調に変化する。そこで、記憶部８２に角度検出用パラメータＦｎ１と第１軸Ｃ１周りに揺動したときの揺動部１の水平状態に対する角度とを関連付けたテーブルを収納しておき、角度検出用パラメータＦｎ１とテーブルとを用いて、揺動部１の揺動角度を取得する。ここで、テーブルは、角度ごとの角度検出用パラメータＦｎ１が設定された数表であってもよいし、グラフであってもよい。また、角度検出用パラメータＦｎ１から揺動角度を計算できる演算式であってもよい。

平板部１１に発生する渦電流は、平板部１１の下面と磁性部材６１１および磁性部材の上面の距離の変化によって変化しやすく、第１共振周波数Ｆ１１および第２共振周波数Ｆ１２も変化しやすい。そのため、揺動部１の揺動角度が小さくても角度検出用パラメータＦｎ１が変化しやすい。例えば、揺動部１に光を照射し、その反射光を検出することで距離を測定して、揺動部１の角度を検出する光学式の検出装置におけるパラメータに比べて、角度検出用パラメータＦｎ１は角度に対して変動しやすい。つまり、角度検出部６を用いることで、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動する場合において、光学式の角度検出部を用いる場合よりも、細かい角度の変化を検出できる。

角度を検出するときの揺動部１と磁性部材６１１との距離が離れていても揺動部１の角度を精度良く検出できる。そのため、光学式の角度検出部を設ける場合に比べて、アクチュエータ１００を小型化できる。

また、磁性部材６２１の上面も、中心軸Ｃｘと交差する。すなわち、磁性部材６２１の上端は、中心軸Ｃｘと交差する平面を有する。磁性部材６２１は上面が磁極面であり、上面からの磁束によって平板部１１に渦電流が発生する。磁性部材６２１の上面が平面であることで、揺動部１と中心軸Ｃｘ方向に対向する検出面を大きくすることができ、安定した渦電流を平板部１１に発生させることができ、安定した検出が可能である。また、磁性部材６２１として柱状に形成された部材を利用可能であり、磁性部材６２１の製造が容易である。

また、第２軸Ｃ２周りに揺動する揺動部１の揺動角度も、一対の第２角度検出素子６２の検出用コイル６２２およびキャパシタ６２３で形成される共振回路６２０の共振周波数Ｆ２１およびＦ２２から、角度検出用パラメータＦｎ２は次の式で求められる。
Ｆｎ２＝（Ｆｎ２１－Ｆｎ２２）／（Ｆｎ２１＋Ｆｎ２２）

これにより、上述の第１軸Ｃ１周りの揺動部１の角度の検出と同等の精度で、第２軸Ｃ２周りの揺動部１の角度を検出できる。つまり、角度検出部６を用いることで、揺動部１が第２軸Ｃ２周りに揺動する場合において、光学式の角度検出部を用いる場合よりも、細かい角度の変化を検出できる。

なお、記憶部８２には、角度検出用パラメータＦｎ１と揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動する場合の角度とを関連付けたテーブルと、角度検出用パラメータＦｎ２と揺動部１が第２軸Ｃ２周りに揺動する場合の角度とを関連付けたテーブルとが、それぞれ備えられてもよい。また、１つのテーブルを兼用して、第１軸Ｃ１周りの角度および第２軸Ｃ２周りの角度の両方を取得してもよい。

アクチュエータ１００において、制御部８は、平板部１１の反射面１１１で反射した光（以下、走査光と称する）を照射対象物に照射し、その反射光を検出することで、照射対象物の位置、形状等を取得する。制御部８は、揺動部１の角度に基づいて、光の照射位置を判断している。走査光を照射する対象物の位置が遠い場合、揺動部１の角度が小さくても、照射される走査光の位置のずれは大きくなる。

本実施形態のアクチュエータ１００では、角度の変化に対して変動しやすい角度検出用パラメータＦｎ１を用いる。そのため、本実施形態のアクチュエータ１００では、従来の光学式の角度検出部を用いる場合に比べて、揺動部１の揺動角度の細かい変化を検出できる。このことから、本実施形態のアクチュエータ１００は、従来の光学式の角度検出部を用いたアクチュエータに比べて、走査光の反射による対象物の位置および形状を検出するときの分解能が高い。そして、この分解能の差は、遠くの対象物の位置および形状を検出するときにより顕著となる。

角度検出用パラメータＦｎ１は、中心軸Ｃｘ方向から見て、第１軸Ｃ１を挟んで配置された一対の第１角度検出素子６１の共振回路６１０から取得した第１共振周波数Ｆ１１および第２共振周波数Ｆ１２を用いている。そして、角度検出用パラメータＦｎ１は、第１共振周波数Ｆ１１および第２共振周波数Ｆ１２に基づいて演算された、揺動部１の角度に対して単調に変化するとともに、無次元化された値である。

同様に、角度検出用パラメータＦｎ２は、中心軸Ｃｘ方向から見て、第２軸Ｃ２を挟んで配置された一対の第２角度検出素子６２の共振回路６２０から取得した第１共振周波数Ｆ２１および第２共振周波数Ｆ２２を用いている。そして、角度検出用パラメータＦｎ２は、第１共振周波数Ｆ２１および第２共振周波数Ｆ２２に基づいて演算された、揺動部１の角度に対して単調に変化するとともに、無次元化された値である。

そのため、角度検出用パラメータＦｎ１および角度検出用パラメータＦｎ２を用いることで、平板部１１の温度変化による導電率等の共振周波数を変動させうる要因の影響を取り除くことができる。つまり、周囲の温度変化によって揺動部１の角度検出の精度が低下しにくい。すなわち、本実施形態のアクチュエータ１００は、温度変化が大きい場所に採用した場合でも、対象物の位置および形状を正確に取得できる。例えば、温度変化によって精度が低下しやすい光学式の角度検出部を有するアクチュエータの使用が困難な場所であっても、本実施形態のアクチュエータ１００を用いることで、対象物の位置および形状を正確かつ安定して取得できる。

＜変形例の角度検出部＞
図８は、変形例の第１角度検出素子６１Ａを示す斜視図である。図８に示す第１角度検出素子６１Ａでは、検出用コイル６１２に替えて、検出用コイル６１４を用いている点で、第１角度検出素子６１と異なる。第１角度検出素子６１Ａのその他の部分は、第１角度検出素子６１と同じである。そのため、第１角度検出素子６１Ａの第１角度検出素子６１と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

図８に示すとおり、第１角度検出素子６１Ａの検出用コイル６１４は、磁性部材６１１の外周面を囲む巻き線である。つまり、検出用コイル６１４は、導線をらせん状に巻いた形状である。このように、検出用コイル６１４を磁性部材６１１を囲む巻き線とすることで、検出用コイル６１４のターン数、線密度等の調整が容易である。そのため、要求される検出精度に応じた角度検出素子を提供することが可能である。

検出用コイル６１４の長さは磁性部材６１１の長さよりも短い。そして、検出用コイル６１４の両端は、磁性部材６１１の軸方向の両端に挟まれた範囲に配置される。このように形成することで、巻き線である検出用コイル６１４が解けにくい。

なお、検出用コイル６１４は、磁性部材６１１に導線を巻きつけて形成してもよいし、予め空芯コイルとして形成しておき、磁性部材６１１の外周に取り付けてもよい。

また、第１角度検出素子６１について説明しているが、第２角度検出素子６２も同様の構成、つまり、外周面を囲む巻き線の検出用コイルを有する構成であってもよい。

＜第１変形例＞
第１の変形例のアクチュエータ１００Ｂについて、図面を参照して説明する。図９は、本発明にかかるアクチュエータ１００Ｂの他の例の斜視図である。図１０は、図９に示すアクチュエータ１００Ｂの第１軸Ｃ１方向から見た側面図である。図１１は、アクチュエータ１００Ｂを第２軸Ｃ２方向から見た側面図である。図１２は、アクチュエータ１００Ｂの支持部３の平面図である。図１３は、角度検出部６Ｂおよび制御部８Ｂの接続を示す等価回路図である。なお、中心軸Ｃｘ、第１軸Ｃ１および第２軸Ｃ２については、アクチュエータ１００と同じである。

第１変形例にかかるアクチュエータ１００Ｂは、駆動部５Ｂ、角度検出部６Ｂおよび制御部８Ｂがアクチュエータ１００の駆動部５、角度検出部６および制御部８と異なる。これ以外の点について、アクチュエータ１００Ｂは、アクチュエータ１００と同じ構成を有する。そのため、アクチュエータ１００Ｂのアクチュエータ１００と実質上同じ部分は、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。なお、図１０に示すアクチュエータ１００Ｂでは、支持アーム３２の図示を省略している。

＜駆動部５Ｂ＞
図９～図１１に示すように、駆動部５Ｂは、不図示のステータコアと、インシュレータ５２Ｂと第１駆動コイル５３Ｂと、第２駆動コイル５４Ｂとを有する。ステータコアは、中心軸Ｃｘ方向から見て正方形状の板材であり、中心軸Ｃｘ方向に積層される。インシュレータ５２Ｂは、樹脂、セラミック等の絶縁材料で形成される。インシュレータ５２Ｂは、箱状の収容部５２１Ｂと、支柱部５２２Ｂとを有する。

収容部５２１Ｂは、直方体状の箱体であり、中心軸Ｃｘ方向から見て正方形状である。収容部５２１Ｂの内部には、ステータコアが収容される。図９、図１２等に示すように、インシュレータ５２Ｂは、４個の支柱部５２２Ｂを有し、各支柱部５２２Ｂは、それぞれ、収容部５２１Ｂの四隅に配置される。各支柱部５２２Ｂは、中心軸Ｃｘ方向に延びる円筒形である。図１０、図１１に示すとおり、支柱部５２２Ｂの上端は、収容部５２１Ｂの上面よりも上方に配置され、支柱部５２２Ｂの下端は、収容部５２１Ｂの下面よりも下方に配置される。

インシュレータ５２Ｂは、支柱部５２２Ｂにねじを貫通させて、支持部３のベースプレート３１にねじ止めにて固定される。このとき、収容部５２１Ｂの下面とベースプレート３１の上面との間に隙間が形成される。この隙間に、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂの一部が配置され、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂとベースプレート３１との接触が抑制される。

また、支持部３の上面には、非磁性部材７がインシュレータ５２Ｂをベースプレート３１に固定するねじで固定される。このとき、収容部５２１Ｂの上面と非磁性部材７との間に隙間が形成される。この隙間に、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂの一部が配置され、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂと非磁性部材７との接触が抑制される。

支持部３に取り付けられたインシュレータ５２Ｂでは、中心軸Ｃｘ方向から見て、収容部５２１Ｂの側面それぞれの法線方向が、第１軸Ｃ１または第２軸Ｃ２である。そして、第１駆動コイル５３Ｂは、法線方向が第１軸Ｃ１の一対の側面、上面および下面に導線を巻きつけて形成される。第１駆動コイル５３Ｂに電流を供給することで、第２軸Ｃ２に沿う方向に磁束が発生する。第１駆動コイル５３Ｂで発生した磁束がマグネット１３に作用して、揺動部１を第１軸Ｃ１周りに揺動させる。

第２駆動コイル５４Ｂは、法線方向が第２軸Ｃ２の一対の側面、上面および下面に導線を巻きつけて形成される。第２駆動コイル５４Ｂに電流を供給することで、第１軸Ｃ１に沿う方向に磁束が発生する。第２駆動コイル５４Ｂで発生した磁束がマグネット１３に作用して、揺動部１を第２軸Ｃ２周りに揺動させる。

＜角度検出部６Ｂ＞
角度検出部６Ｂは、一対の第１角度検出素子６１Ｂと、一対の第２角度検出素子６２Ｂとを有する。第１角度検出素子６１Ｂは、磁性部材６１１Ｂと、検出用コイル６１２Ｂとを有する。磁性部材６１１Ｂは、第１角度検出素子６１の磁性部材６１１と同様、磁性材料で形成された円柱状である。

すなわち、第１角度検出素子６１Ｂの検出用コイル６１２Ｂは、磁性部材６１１Ｂの外周面を囲む巻き線である。検出用コイル６１２Ｂは、導線をらせん状に巻いた形状である。検出用コイル６１２Ｂの長さは磁性部材６１１Ｂの長さよりも短い。そして、検出用コイル６１２Ｂの両端は、磁性部材６１１Ｂの軸方向の両端に挟まれた範囲に配置される。このように形成することで、巻き線である検出用コイル６１２Ｂが磁性部材６１１Ｂから抜けにくく、また、解けにくい。

なお、検出用コイル６１２Ｂは、磁性部材６１１Ｂに導線を巻きつけて形成してもよいし、予め空芯コイルとして形成しておき、磁性部材６１１Ｂの外周に取り付けてもよい。

第２角度検出素子６２Ｂは、第１角度検出素子６１Ｂと同様の構成を有する。つまり、第２角度検出素子６２Ｂは、磁性部材６２１Ｂと、検出用コイル６２２Ｂとを有する。すなわち、第２角度検出素子６２Ｂの検出用コイル６２２Ｂは、磁性部材６２１Ｂの外周面を囲む巻き線である。

図９～図１２に示すとおり、一対の第１角度検出素子６１Ｂおよび一対の第２角度検出素子６２Ｂは、非磁性部材７の上面に配置される。ここで、一対の第１角度検出素子６１Ｂおよび一対の第２角度検出素子６２Ｂの非磁性部材７における配置の詳細について説明する。

図１２に示すとおり、中心軸Ｃｘ方向から見て、一対の第１角度検出素子６１Ｂは、マグネット１３を挟んで第２軸Ｃ２方向に、マグネット１３から間隔をあけて配置される。なお、本実施形態のアクチュエータ１００Ｂにおいて、各第１角度検出素子６１Ｂとマグネット１３との第２軸Ｃ２方向の距離は等しい。そして、一対の第１角度検出素子６１Ｂの磁性部材６１１Ｂは、第１軸Ｃ１方向に延びる。

また、図１２に示すとおり、中心軸Ｃｘ方向から見て、一対の第２角度検出素子６２Ｂは、マグネット１３を挟んで第１軸Ｃ１方向に、マグネット１３から間隔をあけて配置される。なお、本実施形態のアクチュエータ１００Ｂにおいて、各第２角度検出素子６２Ｂとマグネット１３との第１軸Ｃ１方向の距離は等しい。そして、一対の第２角度検出素子６２Ｂの磁性部材６２１Ｂは、第２軸Ｃ２方向に延びる。

＜制御部８Ｂ＞
制御部８Ｂは、第１角度検出素子６１Ｂの検出用コイル６１２Ｂと接続される。また、制御部８Ｂは、第２角度検出素子６２Ｂの検出用コイル６２２Ｂと接続される。図１３に示すように、制御部８Ｂは、インダクタンス処理部８１Ｂと、記憶部８２Ｂとを有する。

インダクタンス処理部８１Ｂは、集積回路であり、処理回路８１１Ｂと、電流供給回路８１２Ｂと、インダクタンス検出回路８１３Ｂとを有する。処理回路８１１Ｂは、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算処理回路を有する。電流供給回路８１２Ｂは、第１角度検出素子６１Ｂの検出用コイル６１２Ｂに高周波電流を供給する。

インダクタンス処理部８１Ｂのインダクタンス検出回路８１３Ｂは、検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスを検出する。そして、処理回路８１１Ｂは、インダクタンス検出回路８１３Ｂで検出したインダクタンスの変化に基づいて、揺動部１の揺動状態、ここでは、第１軸Ｃ１周りの揺動角度を取得する。

すなわち、インダクタンス処理部８１Ｂは、検出用コイル６１２Ｂに接続されて検出用コイル６１２Ｂに電流を流しつつ検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスを取得する。そして、インダクタンス処理部８１Ｂは、インダクタンスの変動に基づいて揺動部１の揺動角度を取得する。

同様に、電流供給回路８１２Ｂは、第２角度検出素子６２Ｂの検出用コイル６２２Ｂに高周波電流を供給する。そして、上述と同様の方法で、インダクタンス検出回路８１３Ｂが検出用コイル６２２Ｂのインダクタンスを取得し、処理回路８１１Ｂで、揺動部１の平板部１１の第２軸Ｃ２周りの揺動角度を取得する。

インダクタンス処理部８１Ｂとしては、複数の回路を１つに集積した集積回路であってもよいし、複数の回路を基板上で配線して構成してもよい。なお、制御部８Ｂは、配線基板７０上に実装されてもよいし、別の基板に実装されてもよい。

また、インダクタンス処理部８１Ｂとして、演算処理を行う処理回路のみを有し、記憶部８２に記憶されたプログラムを読みだして実行することで、揺動角度を検出する構成としてもよい。なお、制御部８Ｂは、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂも接続される。制御部８Ｂは、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂに供給する電力も制御する。制御部８Ｂは、第１駆動コイル５３Ｂに供給する電力を制御して、揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動角度および揺動速度等を制御する。制御部８Ｂは、第２駆動コイル５４Ｂに供給する電力を制御して、揺動部１の第２軸Ｃ２周りの揺動角度および揺動速度等を制御する。

なお、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂへは、制御部８Ｂから直接電流を供給してもよい。しかしながら、揺動部１を揺動させる動力を発生させる電流を供給するための電流供給回路（不図示）を別途有し、制御部８Ｂが電流供給回路を制御して、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂに供給する電流を制御してもよい。

＜角度検出部６Ｂによる揺動部１の角度検出＞
上述したとおり、アクチュエータ１００Ｂでは、角度検出部６を利用して、揺動部１の角度を検出する。まず、一対の第１角度検出素子６１Ｂを用いた揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動角度の検出について説明する。以下、揺動角度の検出において、一対の第１角度検出素子６１Ｂを、一方の第１角度検出素子６１Ｂｓおよび他方の第１角度検出素子６１Ｂｔに区別して説明する。

上述のとおり、一対の第１角度検出素子６１Ｂの検出用コイル６１２Ｂには、制御部８の電流供給回路８１２Ｂから高周波電流が供給される。これにより、磁性部材６１１Ｂに磁束が発生する。磁性部材６１１Ｂが非磁性部材７の上部に配置されるため、磁性部材６１１Ｂに発生する磁束に対する、第１駆動コイル５３Ｂおよび第２駆動コイル５４Ｂの磁束からの影響が抑制される。

磁性部材６１１Ｂの透磁率は、マグネット１３からの磁束によって変化する。換言すると、揺動部１が第１軸Ｃ１周りに揺動するとき、マグネット１３は、磁性部材６１１Ｂに接近または離間し、マグネット１３と磁性部材６１１Ｂとの距離が変化する。これにより、磁性部材６１１Ｂに対して作用するマグネット１３の磁束も変化し、磁性部材６１１Ｂの透磁率が変化する。これに伴って、検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスが変化する。

インダクタンス検出回路８１３Ｂは、検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスを検出しており、インダクタンス処理部８１Ｂは、検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスの変化に基づいて、揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動を検出する。

そこで、一方の第１角度検出素子６１Ｂｓの検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスを第１インダクタンスＬ１１とし、他方の第１角度検出素子６１Ｂｔの検出用コイル６１２Ｂのインダクタンスを第２インダクタンスＬ１２とする。

そして、インダクタンス処理部８１Ｂの処理回路８１１Ｂは、角度検出用パラメータＬｎ１の演算を行う。なお、角度検出用パラメータＬｎ１は次の式で求められる。
Ｌｎ１＝（Ｌ１１－Ｌ１２）／（Ｌ１１＋Ｌ１２）

角度検出用パラメータＬｎ１による揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動状態の取得方法としては、角度検出用パラメータＦｎ１を用いる場合と同様、記憶部８２に記憶されているテーブルを利用する。角度検出用パラメータＬｎ１を用いた揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動状態の取得方法の詳細は省略する。

また、第２軸Ｃ２周りに揺動する揺動部１の揺動角度も、一対の第２角度検出素子６２Ｂの検出用コイル６２２ＢのインダクタンスＬ２１およびＬ２２から、角度検出用パラメータＬｎ２を用いる。なお、角度検出用パラメータＬｎ２は次の式で求められる。
Ｌｎ２＝（Ｌｎ２１－Ｌｎ２２）／（Ｌｎ２１＋Ｌｎ２２）

これにより、上述の第１軸Ｃ１周りの揺動部１の角度の検出と同等の精度で、第２軸Ｃ２周りの揺動部１の角度を検出できる。検出用コイル６１２Ｂおよび検出用コイル６２２Ｂのインダクタンスは、マグネット１３と第１角度検出素子６１Ｂ、および、マグネット１３と第２角度検出素子６２Ｂの距離に対して変動しやすい。そのため、インダクタンスを用いることで、小さな変化を検出することができる。そのため、揺動角度の検出時の分解能を高め、より高い検出精度で揺動部の揺動角度を検出することが可能である。

つまり、角度検出部６Ｂを用いることで、揺動部１の第１軸Ｃ１周りの揺動状態および揺動部１の第２軸Ｃ２周りの揺動状態を、光学式の角度検出部を用いる場合よりも、細かい角度の変化を検出できる。

アクチュエータ１００Ｂにおいて、第１角度検出素子６１Ｂは第２軸Ｃ２に沿って延び、第２角度検出素子６２Ｂが第１軸Ｃ１に沿って延びる。そのため、揺動部１の揺動時に、第１角度検出素子６１Ｂおよび第２角度検出素子６２Ｂが邪魔になりにくい。なお、本実施形態のアクチュエータ１００Ｂでは、キャパシタを省略しているが、キャパシタを備えていてもよい。

以上、説明した実施形態において、揺動部として揺動部１を例に説明したが、これに限定されない。アクチュエータを光走査といった光学以外の目的で用いることも可能である。このとき、揺動部は、その目的に合わせた構成を有する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明の光走査装置は、周囲に光を走査しつつ照射し、その反射光を取得することで周囲の対象物までの距離、対象物の形状等を検出する検出装置に利用可能である。また、これ以外にも、直交する２軸周りに揺動させて用いる装置のアクチュエータとして利用可能である。

１００ アクチュエータ
１ 揺動部
１１ 平板部
１１１ 反射面
１２ シャフト
１３ マグネット
１４ ホルダ
１４１ シャフト保持部
１４２ マグネット保持部
２ 枠部
２１ 環状部
２１１ 第１軸受保持部
２２ 回転突部
３ 支持部
３１ ベースプレート
３１１ 台座孔
３２ 支持アーム
３２１ 第２軸受保持部
３３ インシュレータ
３３１ 板状部材
３３２ 筒状部材
４１ 第１軸受
４２ 第２軸受
５ 駆動部
５１ 第１ステータコア
５２ 第２ステータコア
５３ 第１駆動コイル
５４ 第２駆動コイル
５５ ティース部
５６ 延伸部
５６０ 外側面
５６１ 第１腕部
５６２ 第２腕部
５６３ 端面
５７ ティース部
５８ 延伸部
５８１ 第１腕部
５８２ 第２腕部
５８３ 端面
６ 角度検出部
６１ 第１角度検出素子
６１１ 磁性部材
６１２ 検出用コイル
６１３ キャパシタ
６１４ 検出用コイル
６２ 第２角度検出素子
６２１ 磁性部材
６２２ 検出用コイル
６２３ キャパシタ
７ 非磁性部材
７０ 回路基板
７０１ 端子
７０２ 端子
７０３ 端子
７０４ 端子
８ 制御部
８１ 周波数処理部
８１１ 処理回路
８１２ 電流供給回路
８１３ 周波数検出回路
８２ 記憶部
６１Ａ 第１角度検出素子
１００Ｂ アクチュエータ
５Ｂ 駆動部
５２Ｂ インシュレータ
５２１Ｂ 収容部
５２２Ｂ 支柱部
５３Ｂ 第１駆動コイル
５４Ｂ 第２駆動コイル
６Ｂ 角度検出部
６１Ｂ 第１角度検出素子
６１１Ｂ 磁性部材
６１２Ｂ 検出用コイル
６２Ｂ 第２角度検出素子
６２１Ｂ 磁性部材
６２２Ｂ 検出用コイル
８Ｂ 制御部
８１Ｂ インダクタンス処理部
８１１Ｂ 処理回路
８１２Ｂ 電流供給回路
８１３Ｂ インダクタンス検出回路
８２Ｂ 記憶部
Ｃ１ 第１軸
Ｃ２ 第２軸
Ｃｘ 中心軸

Claims (12)

1. 導電性を有する揺動部と、
   前記揺動部を上下に延びる中心軸と直交する第１軸周りに揺動可能に支持する枠部と、
   前記枠部を前記第１軸と直交して前記中心軸と交差する第２軸周りに揺動可能に支持する支持部と、
   前記揺動部の下部に配置されたマグネットと、
   前記支持部に配置されて前記中心軸方向に延びるステータコアに導線を巻き付けて形成された駆動コイルを有する駆動部と、
   前記中心軸方向において前記揺動部と前記駆動コイルとの間に配置された非磁性部材と、
   前記揺動部の揺動角度を検出する角度検出部と、を有し、
   前記角度検出部は、
   前記中心軸方向から見て、前記第１軸を挟んで前記第２軸方向に配置される一対の第１角度検出素子と、前記第２軸を挟んで前記第１軸方向に配置される一対の第２角度検出素子と、を有するとともに、前記非磁性部材よりも上方に配置され、
   各前記第１角度検出素子および各前記第２角度検出素子は、それぞれ、
   前記中心軸方向において前記揺動部と前記非磁性部材との間に配置された柱状の磁性部材と、
   前記磁性部材の外周に沿って配置された検出用コイルと、を有するアクチュエータ。
2. 前記磁性部材は、前記中心軸方向に沿って上方に延び、
   前記第１角度検出素子および前記第２角度検出素子は、それぞれ、前記検出用コイルに対して並列に接続されたキャパシタを有し、
   前記検出用コイルに接続されて前記検出用コイルに電流を流しつつ前記検出用コイルおよび前記キャパシタで形成された共振回路の共振周波数を取得し、前記共振周波数の変動に基づいて前記揺動部の揺動角度を取得する周波数処理部をさらに有する請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記磁性部材の前記中心軸方向の上端は、前記中心軸と交差する平面を有する請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記揺動部の揺動角度にかかわらず、前記磁性部材の上端は前記揺動部の下面と前記中心軸方向に対向する請求項２または請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記磁性部材の上端は、前記ステータコアの上端よりも下方に配置される請求項２から請求項４のいずれかに記載のアクチュエータ。
6. 前記中心軸方向において、前記非磁性部材と前記揺動部との間に配線基板が配置され、
   前記磁性部材は、前記配線基板の上面から上方に突出し、
   前記検出用コイルは、前記配線基板に形成された配線パターンである請求項２から請求項５のいずれかに記載のアクチュエータ。
7. 前記検出用コイルは、前記磁性部材の外周面を囲む巻き線である請求項１から請求項５のいずれかに記載のアクチュエータ。
8. 前記第１角度検出素子および前記第２角度検出素子の、前記検出用コイルは、前記磁性部材の外周面を囲む巻き線であり、
   前記検出用コイルに接続されて前記検出用コイルに電流を流しつつ前記検出用コイルのインダクタンスを取得し、前記インダクタンスの変動に基づいて前記揺動部の揺動角度を取得するインダクタンス処理部を有する請求項１に記載のアクチュエータ。
9. 一対の前記第１角度検出素子の前記磁性部材は前記第１軸に沿って延び、一対の前記第２角度検出素子の前記磁性部材は前記第２軸に沿って延び、
   前記中心軸方向から見て、一対の前記第１角度検出素子それぞれは前記マグネットを挟んで第２軸方向に前記マグネットと間隔をあけて配置され、一対の前記第２角度検出素子それぞれは前記マグネットとを挟んで第１軸方向に前記マグネットと間隔をあけて配置される請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記検出用コイルの軸方向の長さは前記磁性部材の長さよりも短く、
    前記検出用コイルの両端は、前記磁性部材の軸方向の両端に挟まれた範囲に配置される請求項７から請求項９のいずれかに記載のアクチュエータ。
11. 前記揺動部は金属製であり、上端に反射面が形成された平板部を有する請求項１から請求項１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
12. 前記中心軸方向から見て、前記駆動コイルは、前記非磁性部材の外縁の内側に配置される請求項１から請求項１１のいずれかに記載のアクチュエータ。

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