JP6942572B2 - 揺れ補正機能付きアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、風雨等の影響で揺れが生じたときに揺れに応じて姿勢を制御できる揺れ補正機能付きアンテナ装置に関する。

アンテナ装置は、導線に流れる電気信号をアンテナから電波として空間に放射し、あるいは空間の電波をアンテナを介して受信して電気信号として導線に導くものであり、各種通信機器に用いられている。このようなアンテナ装置として、例えば携帯電話通信網の中継局などに設置されるアンテナ装置では、風雨にさらされて揺れることがある。この揺れに伴いアンテナの姿勢が変化すると、電波の送受信に支障をきたす。このため、アンテナに揺れが生じる場合は、その揺れに応じてアンテナの姿勢を制御することが求められる。

このようなアンテナの姿勢制御の技術として、例えば特許文献１記載のものがある。この特許文献１には、飛行船に搭載されたパラボラアンテナの姿勢を制御可能な支持装置が開示されている。そのアンテナ支持装置は、例えばパラボラアンテナの湾曲面と同じ曲率をなすレール状軌道が井桁状に構築されており、パラボラアンテナに固定された二つの可動子がレール状軌道に沿って摺動自在に設けられ、飛行船の揺れをジャイロセンサによって検知すると、その検知信号に基づき二つの可動子がステップモータなどの駆動部によってレール状軌道のそれぞれに沿って摺動して、パラボラアンテナの姿勢を制御するようになっている。
また、アンテナの姿勢を制御する装置としては、特許文献２にも記載がある。この装置は、棒状のアンテナの両端部が複数のピエゾ素子等の圧電素子によって支持されており、圧電素子の一方を伸長変形させてアンテナの一方の端部を押し上げ、他方の圧電素子を収縮変形させてアンテナの他方の端部を引き下げることにより、アンテナを傾斜動作させることができる。

特開２００２‐２５２５１７号公報 特開２００７‐１６６００１号公報

しかしながら、特許文献１記載のように井桁状にレール状軌道を構築して、それぞれに可動子を摺動させる構造では、大型になり易く、このため、小型で安価な装置が求められている。特許文献２記載のような圧電素子を駆動源とすることにより小型にすることが可能と考えられるが、さらなる小型化が求められる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、揺れに応じてアンテナの姿勢を制御することができる、小型で安価な揺れ補正機能付きアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置は、アンテナを有する可動体と、固定体と、該固定体に前記可動体を前記アンテナの中心軸上の揺動支点を中心に揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記アンテナの前記中心軸の傾きによる姿勢の変化を検知する姿勢検知センサと、該姿勢検知センサの検知結果に基づき前記可動体を揺動させる揺動駆動機構とを備え、前記可動体には、前記アンテナを保持し該アンテナの中心軸に沿って設けられた支柱部と、前記揺動駆動機構により前記中心軸と交差する方向に移動させられる従動部材と、該従動部材と前記支柱部における前記揺動支点から離間した部位とを、前記従動部材と前記支柱部における前記揺動支点から離間した部位の移動方向の相違に基づく相対変位を許容した状態で接続する接続機構とが設けられており、前記揺動駆動機構は、前記従動部材を前記中心軸と交差した異なる方向に移動するように少なくとも２個のアクチュエータを有し、各アクチュエータと前記従動部材とは、一のアクチュエータの駆動時に、該一のアクチュエータの駆動による前記従動部材の移動方向に沿って他のアクチュエータとの接続部位が移動可能とされている。

アンテナの姿勢の変化を姿勢検知センサにより検知して揺動駆動機構により駆動できるので、風雨等によってアンテナの姿勢に変化が生じる場合でも、これを制御して、適切な姿勢を維持することができる。この場合、アクチュエータにより駆動される従動部材の移動方向と支柱部の揺動方向との相違によるずれを接続機構により吸収して、アクチュエータの駆動をアンテナに円滑に伝達することができ、２個のアクチュエータの駆動の組み合わせにより、アンテナの揺れを適切に補正することができる。ここで、従動部材と支柱部との相対変位には、中心軸に沿う直線的な相対変位だけでなく、従動部材の移動方向に対する支柱部の傾斜も含まれる。
その揺動駆動機構のアクチュエータとしてモータ、圧電素子、形状記憶素子等を用いることができ、安価で小型化を図ることができる。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アクチュエータに、当該アクチュエータの駆動により直線移動させられる駒体が設けられ、前記従動部材に、他の前記アクチュエータの駆動による前記従動部材の移動方向に沿って前記駒体を移動自在に支持する溝部が設けられている構成としてもよい。

一のアクチュエータの駆動により直線移動させられる駒体の移動を他のアクチュエータが阻害することがなく、両アクチュエータの駆動の組み合わせによりアンテナを任意の方向に揺動させることができ、その揺れを確実に補正することができる。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記従動部材は、前記支柱部を囲む環状に形成されており、前記接続機構は、前記従動部材の内周部に設けられ、前記支柱部の外周面に接触する弾性部材である構成としてもよい。

アクチュエータによって支柱部を駆動する際に、支柱部と従動部材との間の弾性部材が弾性変形しながら従動部材の直線移動と支柱部の揺動との間の移動方向の相違に基づくずれを吸収することができ、移動方向の異なる従動部材と支柱部との間の力の伝達を円滑に行うことができる。また、従動部材と支柱部とが直接接触することがないので、これらの部品の破損を防止することができ、装置の耐久性が向上する。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アクチュエータは、４個設けられており、その２個ずつが前記中心軸を挟んで１８０°対向する組をなすように配置されているとよい。
中心軸を挟んで１８０°対向する２個のアクチュエータを一組として駆動するので、大きな駆動力を発生させることができるとともに、可動体の重量バランスも良くなる。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アクチュエータはモータであり、前記駒体との間に、前記アクチュエータの回転を直線移動に変換する変換機構が設けられている構成としてもよい。この場合、前記変換機構は、前記アクチュエータの回転軸に形成したおねじ部と、前記駒体に形成しためねじ部とからなるものとすることができる。

アクチュエータとして汎用のモータを用いることができ、安価に製作することができる。また、変換機構もおねじ部とめねじ部との組み合わせとすれば、より安価になる。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アクチュエータはステッピングモータであるとよい。
ステッピングモータにより従動部材を正確に位置決めすることができるので、アンテナの揺れを高精度に補正することができる。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アンテナは傘型形状の上面に中心から半径方向外方にかけて凹曲面とする反射面を有しており、前記アンテナの反射面とは反対側に前記支柱部が設けられ、該支柱部における前記可動体の重心位置に前記揺動支点が設けられているとよい。

可動体の重心位置に揺動支点が設けられているので、支柱部に対する駆動力を最小にすることができる。また、特にアンテナ装置を横に配置したときの重量バランスが良く、安定した揺れ補正機能を発揮することができる。この場合、支柱部に、可動体の重心と揺動支点とを一致させるように、アンテナに対する重心位置調整部材（例えば錘）を設けても良い。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記揺動支持機構は、前記中心軸と直交する方向に沿いかつ前記中心軸の一方端から視たときに相互に直交する二つの揺動軸の交点を前記揺動支点として揺動可能なジンバル部材により構成されているとよい。
この場合、前記ジンバル部材はばね材料からなり、該ばね材料の弾性の範囲で前記揺動支点が移動する場合もある。

特許文献１記載のアンテナ装置におけるレール状軌道と可動子のように、可動子をレール状軌道に沿って摺動させながらアンテナを揺動させる構成であると、可動子とレール状軌道との間に摺動に伴う摩耗等が生じるため、耐久性が高く要求される装置には使用できない。また、このレール状軌道のような大掛かりな機構では装置全体が大型化する。本実施形態においては、揺動支持機構をジンバル部材により構成したので、アンテナの姿勢を制御する際に摺動する部分がなく、耐久性に優れ、また、小型化にも有利である。

本発明の揺れ補正機能付きアンテナ装置の好ましい実施形態として、前記アンテナと前記固定体との間に、これらの間を閉塞して前記揺動支持機構及び前記揺動駆動機構を囲む伸縮変形自在なカバーが設けられているとよい。
この場合、カバーは、蛇腹状筒体であるとよい。

アンテナと固定体との間がカバーによって閉塞されるので、風雨にさらされる環境での使用においても防水性を確保することができ、外部環境に対する耐久性を向上させることができる。また、カバーは揺動に追従して伸縮変形自在であるので、アンテナの揺動を阻害することはない。そのカバーを蛇腹状筒体とすることにより、防水構造を簡易にすることができる。

本発明によれば、揺れに応じてアンテナの姿勢を制御することができる、小型で安価な揺れ補正機能付きアンテナ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の揺れ補正機能付きアンテナ装置の分解斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置の組み立て状態を示す中心軸上の縦断面図であり、図４のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する。 第１実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ及び固定体を外した状態の斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置の上面図である。 アンテナの反射面の機能を示す側面から視た模式図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿うアンテナ装置全体の縦断面図である。 図２のＤ−Ｄ線に沿うアンテナ装置全体の縦断面図である。 第１実施形態のアンテナ装置に用いられている揺動支持機構であるジンバル部材の斜視図である。 支柱部とベース板部との間に磁石による磁気浮上機構を設けた例を示す要部の断面図である。 第２実施形態のアンテナ装置の揺動駆動機構の一部を示す要部斜視図である。 図１０のＥ−Ｅ線に沿う縦断面図である。 第３実施形態のアンテナ装置の揺動駆動機構の一部を示す要部斜視図である。 図１２の要部の縦断面図であり、図２の断面と同じ方向の断面を示す。 第４実施形態のアンテナ装置の揺動駆動機構の一部を示す要部斜視図である。

以下、本発明に係る揺れ補正機能付きアンテナ装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下の説明では、互いに直交する３方向を各々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とし、Ｘ軸方向の一方側には＋Ｘを付し、他方側には−Ｘを付し、Ｙ軸方向の一方側には＋Ｙを付し、他方側には−Ｙを付し、Ｚ軸方向の一方側には＋Ｚを付し、他方側には−Ｚを付して説明する。また、図１等では、傘型形状のアンテナを上方に向けた状態とし、この上方をＺ軸の一方＋Ｚ側とする。この図２等の縦断面図に示す状態をアンテナの静置状態とし、各方向の揺れのうち、Ｘ軸周りの回転は、いわゆるピッチング（縦揺れ）に相当し、Ｙ軸周りの回転は、いわゆるヨーイング（横揺れ）に相当する。以下では、特に断らない限り、この静置状態で説明する。

＜第１実施形態の全体構造＞
図１〜図８は第１実施形態を示している。
この第１実施形態の揺れ補正機能付きアンテナ装置１００は、アンテナ１０を有する可動体２０と、各種の構造物に固定される固定体３０と、可動体２０を固定体３０に揺動自在に支持する揺動支持機構４０と、アンテナ１０の姿勢の変化を検知する姿勢検知センサ５０と、姿勢検知センサ５０の検知結果に基づき可動体２０を揺動させる揺動駆動機構６０とを備えている。このアンテナ装置１００が設置される各種構造物としては、例えば鉄塔や建築物等の固定構造物だけでなく、車両や船舶等の移動可能な構造物も含まれる。固定構造物の場合には風雨等の影響でアンテナ１０に揺れが生じる場合にその揺れを補正するようにアンテナ１０の姿勢を制御し、移動可能な構造物の場合は移動に伴う揺れに応じてアンテナ１０の姿勢を制御して、常に一定の向きでアンテナ１０を配置することができる。
以下、これらの詳細について説明する。

（アンテナ１０の構造）
アンテナ１０は、アルミニウム等の金属板からなり、図１及び図２に示す例では、全体として傘型形状に形成されている。このアンテナ１０は、図４及び図５に示すようにＺ軸方向の＋Ｚ側の一端から視たときの平面視が円形に形成されており、その円形の中心部がＺ軸方向の＋Ｚ側に突出して頂点部１１を形成している。そして、アンテナ１０の上面（Ｚ軸方向の＋Ｚ側の面）は、頂点部１１から周縁部にかけて凹曲面状に形成され、頂点部１１と周縁部の一点とを結ぶ凹曲線を、Ｚ軸を中心として回転させることにより得られる回転体の形状とされる。この凹曲面状をなしているアンテナ１０の上面が電波を反射する反射面１２とされている。このアンテナ１０において、頂点部１１と周縁の円形の中心とを結ぶ線をアンテナ１０の中心軸Ｃとする。図２等に示す静置状態では、アンテナ１０の中心軸ＣはＺ軸に一致している。

そして、図５に示すように、周辺から到達する電波がアンテナ１０の上面で反射して、アンテナ１０の中心軸Ｃ上の一点（焦点Ｆ）に集中するようになっており、その焦点Ｆに図示略の輻射器（放射器、給電部ともいう）が配置される構造である。
また、アンテナ１０の中心軸Ｃ又はその延長上を中心に可動体２０及び固定体３０が配置される。したがって、この中心軸Ｃ（その延長線も含む）は、アンテナ１０の中心軸であるとともに、図２等に示す静置状態においては、アンテナ装置１００の中心軸でもある。また、図２等に示す静置状態においては、アンテナ１０の中心軸ＣはＺ軸と一致し、アンテナ１０に揺れが生じたときは、中心軸ＣはＺ軸に対して傾斜する。

（可動体２０の構造）
可動体２０は、アンテナ１０と、アンテナ１０の裏面（反射面１２とは反対側の面）側に固定された支柱部２１と、後述するように揺動駆動機構６０により移動させられる従動部材２２と、従動部材２２と支柱部２１とを接続して従動部材２２の移動に伴って支柱部２１を揺動するとともに、従動部材２２の移動方向と支柱部２１の揺動方向との相違に基づくずれを吸収する接続機構２３とを有している。
支柱部２１は、実施形態では、アンテナ１０の中心軸Ｃに沿って延びるように固定されており、中心軸Ｃに直交する方向の横断面が四角形の筒状に形成されている。
なお、この支柱部２１には、アンテナ１０の姿勢の変化を検知するためのジャイロスコープ等の姿勢検知センサ５０が取り付けられており、フレキシブルケーブル（図示略）を介して上位の制御部等に電気的に接続されている。

従動部材２２は、この実施形態では環状の平板であり、支柱部２１の下端部（Ｚ方向の−Ｚ側の端部）を囲むように面方向をＺ軸方向と直交する方向に配置している。そして、この従動部材２２の内周部と支柱部２１の下端部との間に接続機構２３として弾性部材（以下、この弾性部材に符号２３を付す）が設けられている。
この場合、従動部材２２の中心部には、四角形状の穴２２ａが形成されており、その穴２２ａの中に支柱部２１の下端部が挿入されるように配置されている。この場合、従動部材２２の穴２２ａの各辺と支柱部２１の外周面の各面とが対向するように配置されるとともに、従動部材２２の内周面と支柱部２１の外周面との間には間隔があけられている。このため、従動部材２２と支柱部２１との間にはＺ軸方向の＋Ｚ方向から視たときに四角形の環状の空間が形成され、その空間内に、従動部材２２の穴２２ａの各辺と支柱部２１の外周面の各面との間に架け渡されるように４個の弾性部材２３が設けられている。
従動部材２２の穴２２ａの各辺と支柱部２１の外周面の各面とがＸ軸方向の＋Ｘ側及び−Ｘ側、Ｙ軸方向の＋Ｙ側と−Ｙ側に向けてそれぞれ設けられているので、４個の弾性部材２３は、Ｘ軸方向の＋Ｘ側及び−Ｘ側、Ｙ軸方向の＋Ｙ側と−Ｙ側にそれぞれ１個ずつ設けられる。

これら弾性部材２３は、実施形態は板ばねによって構成されており、図７に示すように、従動部材２２の穴２２ａの内周面に固定される取付部２３ａに、支柱部２１に向けて突出する円弧板部２３ｂが一体に形成され、その円弧板部２３ｂが支柱部２１の外周面に接触している。つまり、各弾性部材２３の円弧板部２３ｂの外面が、支柱部２１のＸ軸方向の＋Ｘ側及び−Ｘ側、Ｙ軸方向の＋Ｙ側と−Ｙ側の４つの側面に１個ずつ接触している。このため、支柱部２１の周囲に９０°間隔で四方から弾性部材２３が接触していることになり、各弾性部材２３が、支柱部２１に四方向から均等な弾性力を作用させていることにより、通常の静置状態においては、従動部材２２の穴２２ａの中心でＺ軸上に支柱部２１を配置している。
この弾性部材２３は支柱部２１に接触しているだけであるので、支柱部２１は、従動部材２２に対してＺ軸方向の移動及び従動部材２２の面方向に対して傾斜する方向への変位が可能になる。すなわち、この弾性部材２３により、従動部材２２と支柱部２１との間の相対変位を許容した状態でこれらが接続される。

（固定体３０の構造）
固定体３０は、図１及び図２に示すように、揺動駆動機構６０等を収容するハウジング３１と、ハウジング３１とアンテナ１０との間を囲む蛇腹状筒体からなるカバー３００とを有している。
ハウジング３１は、円盤状のケース３２と、可動体２０の支柱部２１の周りを囲む筒体３３とが一体に形成された構成とされている。ケース３２は、円形板状のベース板部３４と、その周縁部から立ち上がるように固定された環状の周壁部３５と、周壁部３５の上端からベース板部３４と平行に設けられた上板部３６とを有している。筒体３３は横断面が四角形に形成され、その下端部がケース３２の上板部３６に固定されている。この場合、筒体３３の四つの側板が支柱部２１の各側面と平行に配置されている。前述したように、支柱部２１の各側面はＸ軸方向の＋Ｘ側及び−Ｘ側、Ｙ軸方向の＋Ｙ側と−Ｙ側に配置されているので、筒体３３の各側板もＸ軸方向の＋Ｘ側及び−Ｘ側、Ｙ軸方向の＋Ｙ側と−Ｙ側に配置される。

上板部３６は、周壁部３５の上端と筒体３３の外周面との間を連結する環状に形成され、筒体３３の下端部を貫通させるように一体に固定している。したがって、ハウジング３１のケース３２と筒体３３の内側の空間とは連通している。
なお、実施形態では、ハウジング３１のケース３２の外径はアンテナ１０の外径とほぼ同じ外径に形成されている。そして、そのケース３２とアンテナ１０の周縁部との間にカバー３００が設けられている。

カバー３００は、この実施形態では蛇腹状筒体によって構成され、固定体３０のケース３２の周縁部と、アンテナ１０の周縁部との間を連結した状態に設けられている。したがって、中心軸Ｃに沿って蛇腹状筒体（カバー）３００が設けられる。この蛇腹状筒体３００は、その全体が中心軸Ｃに沿って伸縮可能であるとともに、ケース３２に固定されている下側端縁に対して、アンテナ１０に固定されている上側端縁が傾斜するように伸縮することも可能である。

（揺動支持機構４０の構造）
揺動支持機構４０は、この実施形態では、ばね材料によって形成されたジンバル部材により構成されている。すなわち、ジンバル部材４０は、図８に示すように、三重の同心状に配置された外側リング部４１、中間リング部４２、内側リング部４３を有し、外側リング部４１と中間リング部４２とがＸ軸方向に沿う二つの連結部４４によって相互に連結状態とされ、中間リング部４２と内側リング部４３とがＹ軸方向に沿う二つの連結部４５によって相互に連結状態とされている。この場合、無負荷状態においては、三重のリング部４１〜４３は同一平面上に配置され、Ｘ軸方向に沿う二つの連結部４４は周方向に１８０°対向した位置に設けられ、Ｙ軸方向に沿う二つの連結部４５も周方向に１８０°対向した位置に設けられている。すなわち、Ｘ軸方向に沿う二つの連結部４４、及びＹ軸方向に沿う二つの連結部４５は、それぞれ直線状に形成され、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで互いに直交して配置される。

そして、内側リング部４３と中間リング部４２とはＸ軸方向に沿う連結部４４をねじりながらＸ軸周りに相対揺動可能であり、中間リング部４２と外側リング部４１とはＹ軸方向に沿う連結部４５をねじりながらＹ軸周りに相対揺動可能とされる。したがって、これらＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向の揺動を組み合わせることにより、内側リング部４３と外側リング部４１とが、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面上の任意の軸を中心に揺動することができるようになっている。すなわち、Ｘ軸方向に沿う連結部４４及びＹ軸方向に沿う連結部４５がそれぞれ揺動軸Ｓ１，Ｓ２を構成する。
これら揺動軸Ｓ１，Ｓ２の延長上の交点が揺動支点Ｐである。

このように構成した揺動支持機構（ジンバル部材）４０は、各リング部４１〜４３が四角形の枠状に形成されており、図６に示すように、内側リング部４３の内側空間に可動体２０の支柱部２１が嵌め込まれた状態に固定され、外側リング部４１の外周部が固定体３０の筒体３３の内周面に固定される。このジンバル部材４０の取り付け位置は、図２に示すように支柱部２１の高さ方向（Ｚ軸方向）の中間位置とされる。
前述したようにアンテナ１０はアルミニウム合金等の金属からなり、これに対して、可動体２０の支柱部２１及び固定体３０のハウジング３１、筒体３３は合成樹脂等により構成される。このため、この実施形態では、図２に示すように中心軸Ｃと直交する方向から視たときに、アンテナ１０の重心Ｇに対して、ジンバル部材４０の揺動支点Ｐが中心軸Ｃに沿って離間して配置される。
また、アンテナ１０、支柱部２１及び従動部材２２により構成される可動体２０全体としての重心位置は揺動支点Ｐに一致している。この場合、従動部材２２はアンテナ１０に対する重心調整部材としても機能しており、従動部材２２の重量とアンテナ１０の重量とが揺動支点Ｐを介して釣り合うように設けられる（つまり、アンテナ１０の重心Ｇから揺動支点Ｐまでの距離と、従動部材２２の重心から揺動支点Ｐまでの距離とが等しくなる）。

（揺動駆動機構６０の構造）
揺動駆動機構６０は、固定体３０のハウジング３１内、より詳細にはケース３２内に設けられており、複数のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂと、これらアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動を可動体２０の従動部材２２に伝達する伝達機構６２とを備えている。
アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは実施形態ではステッピングモータからなり、図２に示すように、固定体３０のベース板部３４に形成した支持台３７上に固定され、回転軸６４をベース板部３４と平行に配置している。その回転軸６４の先端部にはおねじ部６４ａが形成されている。一方、従動部材２２にはアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂのおねじ部６４ａに嵌め合わせられるナット部材（駒体）６５が取り付けられている。

この場合、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４の長さ方向及び従動部材２２の面方向はＺ軸と直交する方向に沿って配置されている。また、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは実施形態では２個設けられており、各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４をＸ軸方向又はＹ軸方向に沿わせ、かつアンテナ１０の中心軸Ｃに向けて配置されている。図７に示すＺ軸方向の＋Ｚ側から視た状態では、各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、その回転軸６４がＸ軸方向の＋Ｘ側及びＹ軸方向の−Ｙ側に配置され、アンテナ１０の中心軸Ｃの周りに９０°離間している。

一方、従動部材２２は、その面方向をケース３２のベース板部３４と平行に配置して設けられている。そして、この従動部材２２には、２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂのおねじ部６４ａに嵌め合わせられる２個のナット部材６５が取り付けられている。これらナット部材６５は、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４の回転によって回転軸６４の長さ方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に移動させられるが、２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂのそれぞれの駆動時に相互の移動を干渉しないように、従動部材２２に対してスライド自在に支持されている。すなわち、従動部材２２には、各ナット部材６５を回転軸６４と直交する方向に沿って移動自在に支持する溝部６６が形成されている。

回転軸６４がＸ軸方向に沿うアクチュエータ（Ｘ軸アクチュエータとする）６１Ａは、その回転軸６４のおねじ部６４ａに嵌り合うナット部材６５をＸ軸方向に移動するように駆動する。そのナット部材６５に対して溝部６６は、Ｘ軸アクチュエータ６１Ａの駆動による従動部材２２の移動方向（Ｘ軸方向）と直交するＹ軸方向に沿って形成されており、ナット部材６５はＹ軸方向にスライド自在に支持されている。
一方、回転軸６４がＹ軸方向に沿うアクチュエータ（Ｙ軸アクチュエータとする）６１Ｂは、その回転軸６４のおねじ部６４ａに嵌り合うナット部材６５をＹ軸方向に移動するように駆動する。そのナット部材６５に対して溝部６６は、Ｙ軸アクチュエータ６１Ｂの駆動による従動部材２２の移動方向（Ｙ軸方向）と直交するＸ軸方向に沿って形成されており、ナット部材６５はＸ軸方向にスライド自在に支持されている。

したがって、Ｘ軸アクチュエータ６１ＡによってＸ軸方向に移動するようにナット部材６５が駆動された場合は、そのナット部材６５による従動部材２２のＸ軸方向への移動を妨げないように、Ｙ軸アクチュエータ６１Ｂの回転軸６４に嵌り合うナット部材６５は、溝部６６に沿ってＸ軸方向にスライドすることにより、従動部材２２との接続部位が移動される。逆に、Ｙ軸アクチュエータ６１ＢによってＹ軸方向に移動するようにナット部材６５が駆動された場合は、そのナット部材６５による従動部材２２のＹ軸方向への移動を妨げないように、Ｘ軸アクチュエータ６１Ａの回転軸６４に嵌り合うナット部材６５は、溝部６６に沿ってＹ軸方向にスライドすることにより、従動部材２２との接続部位が移動される。

このようにして、両アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂがナット部材６５をＸ軸方向又はＹ軸方向に駆動することにより、両アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動の組み合わせによって従動部材２２はその面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って任意の方向に移動させられる。
この実施形態において、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動を従動部材２２に伝達する伝達機構６２は、各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４に形成されたおねじ部６４ａと、このおねじ部６４ａに嵌り合うナット部材６５とを備えており、そのナット部材６５が、これを駆動するアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４と直交する方向に移動自在とされた構成である。
また、この実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４のおねじ部６４ａとナット部材６５のめねじ部６５ａとは、回転軸６４の回転を従動部材２２の面方向の直線移動に変換する変換機構を構成している。

なお、各ナット部材６５には、従動部材２２の溝部６６内に嵌る下端部に従動部材２２の面方向に広がるつば部６５ｂが一体に形成されており、従動部材２２の溝部６６は、従動部材２２の裏面側が表面側よりも幅広に形成され、ナット部材６５のつば部６５ｂを嵌める凹部６６ａが長さ方向に沿って形成されている。両ナット部材６５は、ベース板部３４に固定状態のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４が貫通しているため、上下方向（Ｚ軸方向）への移動は拘束された状態であり、このため、従動部材２２は、ナット部材６５のつば部６５ｂにより、下方への移動が規制された状態に支持されており、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動によってＸ軸方向又はＹ軸方向に移動された場合でも、その面方向がＺ軸と直交する方向に維持される。
なお、各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは上位の制御部等に電気的に接続されている。これらアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは固定体３０に設けられているため、その配線は容易である。

（作用）
このように構成したアンテナ装置１００において、アンテナ１０に揺れが生じた場合、その揺れに伴うアンテナ１０の姿勢の変化を姿勢検知センサ５０によって検知し、その検知結果に基づいて、揺動駆動機構６０の各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに通電されることにより、可動体２０の支柱部２１をジンバル部材（揺動支持機構）４０の揺動軸Ｓ１，Ｓ２のいずれかあるいは両方の軸周りに揺動させて、支柱部２１と一体のアンテナ１０の姿勢を制御する。図２では、揺動支点Ｐを中心としてアンテナ１０が例えば二点鎖線で示すように揺動する。実施形態では、アンテナ１０は、例えば±６°の範囲内で自由に揺動できるようになっている。また、揺動支点Ｐを介してアンテナ１０とは反対側に従動部材２２が設けられているので、従動部材２２の移動方向とは反対方向にアンテナ１０が揺動する。

この実施形態の場合、揺動駆動機構６０のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂとして汎用のステッピングモータを用いているので、小型で安価に製作することができる。また、ナット部材６５と従動部材２２との間でわずかに摺動部位があるものの、揺動支持機構４０としては摺動箇所のないジンバル部材を用いたので、特許文献１のレール状軌道と可動子のような摺動機構と比べて、耐久性を大幅に向上させることができる。

なお、ジンバル部材４０は、ばね材料によって形成されているので、可動体２０の重量によって撓む場合がある。このため、揺動支点Ｐは図２に示すジンバル部材４０の中心位置よりもＺ軸方向の＋Ｚ側又は−Ｚ側にずれる場合がある。図２に示す例では、揺動支点Ｐに対してジンバル部材４０の内側リング部４３がＺ軸方向の−Ｚ側にずれる場合がある。
そこで、支柱部２１の下端部と、この支柱部２１が対向する固定体３０のベース板部３４との間に、磁石を用いた磁気浮上機構５５を設けても良い。例えば、図９に示すように、支柱部２１の下端部に設けた底板５６の裏面に磁石５５Ａを設け、ベース板部３４に、支柱部２１の磁石５５Ａとの間に反発力を生じるように磁石５５Ｂを設ければよい。また、いずれかの磁石５５Ａ，５５Ｂを電磁コイルとすることにより、その反発力を制御することができる。
また、支柱部２１と従動部材２２との間に弾性部材２３を設けたので、これら支柱部２１と従動部材２２とが直接接触することがなく、したがって、これらの部品の破損を防止することができ、アンテナ装置１００の耐久性が向上する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、以下の実施形態とすることができる。
以下、第２実施形態以降について説明するが、第１実施形態と形状が異なっていても、機能が同一又は類似で共通する要素には同一符号を付してその説明を簡略化する場合があり、必要に応じて第１実施形態を参照するものとする。

（第２実施形態）
図１０及び図１１は第２実施形態のアンテナ装置の要部を示している。第１実施形態では、揺動駆動機構６０のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４におねじ部６４ａを形成し、従動部材２２に支持したナット部材６５を駆動する構成としたが、第２実施形態では、揺動駆動機構６０のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂ（図１０には６１Ｂのみ図示するが、６１Ａも第１実施形態と同様の配置で設けられる）の回転軸６４にピニオン７１が設けられ、従動部材２２にラック部材（駒体）７２が取り付けられている。このラック部材７２は、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４と直交する方向に沿う帯板状に形成され、その上面にピニオン７１に噛み合うラック歯７２ａが形成されており、従動部材２２に設けた溝部７３により、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４に沿う方向に移動自在に支持されている。

すなわち、この第２実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動を従動部材２２に伝達する伝達機構６２は、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４に形成されたピニオン７１と、このピニオン７１に噛み合うラック部材７２のラック歯７２ａとにより構成されており、そのラック部材７２が、従動部材２２の溝部７３に、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４に沿って移動自在に支持された構成である。
また、この実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４のピニオン７１とラック部材７２のラック歯７２ａとは、回転軸６４の回転を従動部材２２の面方向の直線移動に変換する変換機構を構成している。
なお、ラック部材７２には、従動部材２２の溝部７３内に嵌る下端部に従動部材２２の面方向に広がるつば部７２ｂが一体に形成されており、従動部材２２の溝部７３は、従動部材２２の裏面側が表面側よりも幅広に形成され、ラック部材７２のつば部７２ｂを嵌める凹部７３ａが長さ方向に沿って形成されている。

この実施形態では、ピニオン７１とラック部材７２上面のラック歯７２ａとが噛み合う構造であり、第１実施形態のようにナット部材６５内におねじ部６４ａが貫通する構造ではないので、従動部材２２の下方のベース板部３４には、従動部材２２を受ける支持機構８０が設けられている。この支持機構８０は、例えば、フリーボールベアリング、ボールキャスタなどのように、従動部材２２の面方向の移動を許容しつつ従動部材２２を水平に（Ｚ軸方向と直交する方向に）支持できるものが用いられ、従動部材２２を水平に支持できるように少なくとも３個設けられる。フリーボールベアリングの場合は、台座８１に回転自由なボール８２が保持されたものであり、そのボール８２上に従動部材２２が支持される。
また、その支持機構として、前述した磁石を用いた磁気浮上機構とすることも可能であり、従動部材２２の裏面と固定体３０のベース板部３４の上面とに磁石を対向するように設け、これら磁石の反発力によって従動部材２２を一定の高さに浮上させる構成としてもよい。
この第２実施形態のアンテナ装置においても、回転軸６４を直交する２方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に配置した２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂにより、アンテナ１０（図２等参照）を任意の方向に円滑に揺動することができる。

（第３実施形態）
図１２及び図１３は、第３実施形態を示している。この第３実施形態の揺動駆動機構６０は、第２実施形態のピニオン７１に代えて、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂ（第２実施形態と同様、６１Ｂのみ図示する）の回転軸６４にスプラインロッド部７５を一体に設けたものである。このスプラインロッド部７５は、ピニオン７１よりも長い歯溝が回転軸６４の長さ方向に沿って形成されており、ラック部７６のラック歯７６ａに噛み合った状態で回転軸６４の長さ方向に移動しても、その噛み合い状態を維持することができるようになっている。このため、一のアクチュエータにより従動部材２２を移動する際に、その移動方向に他のアクチュエータのスプラインロッド部７５とラック部７６とが相対移動することができ、したがって、第２実施形態のラック部材７２を支持していた溝部７３は、この第３実施形態では不要である。

この第３実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの駆動を従動部材２２に伝達する伝達機構６２は、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４に形成されたスプラインロッド部７５と、このスプラインロッド部７５に噛み合うラック部７６のラック歯７６ａとにより構成されている。
また、この実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの回転軸６４のスプラインロッド部７５とラック部７６のラック歯７６ａとにより、回転軸６４の回転を従動部材２２の面方向の直線移動に変換する変換機構が構成される。
この第３実施形態のアンテナ装置も、スプラインロッド部７５とラック部７６とが、スプラインロッド部７５の歯溝に沿って相対移動自在に噛み合わせられるので、そのスプラインロッド部７５を直交する方向に配置した２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂにより、アンテナ１０（図２等参照）を任意の方向に円滑に揺動することができる。また、ラック部７６は従動部材２２に固定状態であり、これをスライドさせるための溝部等を有していないので、構造もより簡単になる。

（第４実施形態）
第１実施形態から第３実施形態では、いずれも、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂとして回転型のモータを用い、その回転を従動部材２２の直線移動に変換する変換機構が設けられていたが、アクチュエータとしてシリンダ等の往復動型のものを用いても良い。図１４に示す第４実施形態では、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂ（第２実施形態と同様、６１Ｂのみ図示する）としてシリンダが用いられており、そのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの往復動軸６８にブロック体６９が取り付けられている。このブロック体６９は第１実施形態のナット部材６５と同様、従動部材２２の溝部６６内に往復動軸６８と直交する方向に沿って移動自在に支持されている。
アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂによりブロック体６９が往復動軸６８の長さ方向に移動させられ、往復動軸６８を直交する方向に配置した２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂにより、アンテナ１０（図２等参照）を任意の方向に揺動することができる。

なお、第１実施形態におけるナット部材６５、第２実施形態のラック部材７２及び第４実施形態のブロック体６９は、いずれも従動部材２２に形成した溝部６６に移動自在に支持されており、一のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂにより従動部材２２を移動する際に、その移動方向に他のアクチュエータのナット部材６５（第１実施形態）、ラック部材７２（第２実施形態）又はブロック体６９（第３実施形態）が従動部材２２に対してそれぞれ移動することができるようになっている。本発明では、このように従動部材に移動自在に支持された第１実施形態におけるナット部材６５、第２実施形態のラック部材７２及び第４実施形態のブロック体６９を総称して駒体としている。

（その他の変形例）
その他、本発明においては、以下のように種々の変更を加えることが可能である。
例えば、各実施形態では２個のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを設けたが、４個のアクチュエータとし、その２個ずつがアンテナ１０の中心軸Ｃを挟んで１８０°対向して組をなすように配置することにより、４個のアクチュエータが中心軸Ｃ周りに９０°間隔で配置されている構成としてもよい。対向配置されている２個のアクチュエータを一組とすると、この場合は、一組のアクチュエータにより従動部材２２を例えばＸ軸方向に移動し、もう一組のアクチュエータにより従動部材２２をＹ軸方向に移動する。したがって、従動部材２２は、Ｘ軸方向へ駆動する際、又はＹ軸方向へ駆動する際の、どちらの方向への駆動も、一方向につき２個のアクチュエータによって駆動するので、大きな駆動力を発生させることができる。また、４個のアクチュエータが中心軸Ｃの周りに９０°ずつ間隔をおいて配置されるので、可動体２０の重量バランスも良くなる。

なお、アクチュエータにより従動部材をＸ軸方向及びＹ軸方向の９０°交差する方向に移動する構成としているが、必ずしも９０°に交差する方向でなくてもよく、少なくとも方向の異なる２個のアクチュエータによる駆動の組み合わせによって従動部材２２を支柱部２１と交差する任意の方向に移動できるものであればよい。

また、各実施形態では、揺動支点Ｐを挟んでアンテナ１０とは反対側に従動部材２２を設けたが、揺動支点Ｐとアンテナ１０との間に従動部材２２を設けても良い。この場合は、従動部材２２の移動方向に沿ってアンテナ１０を揺動することができるとともに、従動部材２２に対するわずかな移動によりアンテナ１０を大きく揺動することができる。

また、カバー３００として蛇腹状筒体を設けたが、アンテナ１０の揺動に追従できるものであれば、必ずしも蛇腹状のものでなくても、伸縮変形自在なシート状のものでもよく、そのシート状のものでアンテナ１０と固定体３０との間を覆う構造としてもよい。
また、アンテナ装置の全体を合成樹脂等でできた箱状のカバーで覆うようにしてもよい。その場合、箱状のカバーは電波を通す材料により形成される。

各実施形態では、アンテナ１０を上部に配置し、中心軸Ｃが垂直方向に向くように設置したが、中心軸Ｃが水平方向に向くように設置してもよい。その場合でも、可動体２０にウエイト等の重心位置調整部材を配置することにより揺動支点Ｐと可動体２０の重心とが一致していると、ジンバル部材４０等の撓みを抑制することができ、揺動動作を精度良く行わせることができる。

１０…アンテナ、１１…頂点部、１２…反射面、２０…可動体、２１…支柱部、２２…従動部材、２２ａ…穴、２３…弾性部材（接続機構）、２３ａ…取付部、２３ｂ…円弧板部、３０…固定体、３１…ハウジング、３２…ケース、３３…筒体、３４…ベース板部、３５…周壁部、３６…上板部、３７…支持台、４０…ジンバル部材（揺動支持機構）、４１…外側リング部、４２…中間リング部、４３…内側リング部、４４，４５…連結部、５０…姿勢検知センサ、５５…磁気浮上機構、５５Ａ，５５Ｂ…磁石、５６…底板、６０…揺動駆動機構、６１Ａ，６１Ｂ…アクチュエータ、６２…伝達機構、６４…回転軸、６４ａ…おねじ部、６５…ナット部材（駒体）、６５ａ…めねじ部、６５ｂ，７２ｂ…つば部、７２…ラック部材（駒体）、６６，７３…溝部、６６ａ，７３ａ…凹部、６８…往復動軸、６９…ブロック体（駒体）、７１…ピニオン、７２ａ，７６ａ…ラック歯、７５…スプラインロッド部、７６…ラック部、８０…支持機構、８１…台座、８２…ボール、１００…揺れ補正機能付きアンテナ装置、３００…蛇腹状筒体（カバー）、Ｃ…中心軸、Ｆ…焦点、Ｇ…重心、Ｐ…揺動支点、Ｓ１，Ｓ２…揺動軸。

Claims (9)

1. アンテナを有する可動体と、固定体と、該固定体に前記可動体を前記アンテナの中心軸上の揺動支点を中心に揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記アンテナの前記中心軸の傾きによる姿勢の変化を検知する姿勢検知センサと、該姿勢検知センサの検知結果に基づき前記可動体を揺動させる揺動駆動機構とを備え、
   前記可動体には、前記アンテナを保持し該アンテナの中心軸に沿って設けられた支柱部と、前記揺動駆動機構により前記中心軸と交差する方向に移動させられる従動部材と、該従動部材と前記支柱部における前記揺動支点から離間した部位とを、前記従動部材と前記支柱部における前記揺動支点から離間した部位の移動方向の相違に基づく相対変位を許容した状態で接続する接続機構とが設けられており、
   前記揺動駆動機構は、前記従動部材を前記中心軸と交差した異なる方向に移動するように少なくとも２個のアクチュエータを有し、
   各アクチュエータと前記従動部材とは、一のアクチュエータの駆動時に、該一のアクチュエータの駆動による前記従動部材の移動方向に沿って他のアクチュエータとの接続部位が移動可能とされていることを特徴とする揺れ補正機能付きアンテナ装置。
2. 前記アクチュエータに、当該アクチュエータの駆動により直線移動させられる駒体が設けられ、前記従動部材に、他の前記アクチュエータの駆動による前記従動部材の移動方向に沿って前記駒体を移動自在に支持する溝部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
3. 前記従動部材は、前記支柱部を囲む環状に形成されており、前記接続機構は、前記従動部材の内周部に設けられ、前記支柱部の外周面に接触する弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
4. 前記アクチュエータは、４個設けられており、その２個ずつが前記中心軸を挟んで１８０°対向する組をなすように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
5. 前記アクチュエータはモータであり、前記駒体との間に、前記アクチュエータの回転を直線移動に変換する変換機構が設けられていることを特徴とする請求項２記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
6. 前記アクチュエータはステッピングモータであることを特徴とする請求項５記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
7. 前記アンテナは傘型形状の上面に中心から半径方向外方にかけて凹曲面とする反射面を有しており、前記アンテナの反射面とは反対側に前記支柱部が設けられ、該支柱部における前記可動体の重心位置に前記揺動支点が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
8. 前記揺動支持機構は、前記中心軸と直交する方向に沿いかつ前記中心軸の一方端から視たときに相互に直交する二つの揺動軸の交点を前記揺動支点として揺動可能なジンバル部材により構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。
9. 前記アンテナと前記固定体との間に、これらの間を閉塞して前記揺動支持機構及び前記揺動駆動機構を囲む伸縮変形自在なカバーが設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の揺れ補正機能付きアンテナ装置。

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