JPH05181078A - Biaxial actuator - Google Patents

Biaxial actuator

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JPH05181078A
JPH05181078A JP36025091A JP36025091A JPH05181078A JP H05181078 A JPH05181078 A JP H05181078A JP 36025091 A JP36025091 A JP 36025091A JP 36025091 A JP36025091 A JP 36025091A JP H05181078 A JPH05181078 A JP H05181078A
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JP
Japan
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axis
magnetic
biaxial actuator
inner yoke
air chamber
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Application number
JP36025091A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Obara
隆 小原
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05181078A publication Critical patent/JPH05181078A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a biaxial actuator whose controlling accuracy is improved and where stable control is executed. CONSTITUTION:The biaxial actuator always regularly corrects an emitting optical axis with respect to the deviation of an incident optical axis by using a corner cube 1. As for this biaxial actuator, bobbins 7, 27 arround which driving coils 9, 29 are wound are arranged in gaps between inner yokes 11, 31 and outer yokes 13, 33 which constitute a magnetic circuit, and magnetic fluids 43, 53 are provided at least between the inner yokes 11, 31 and the bobbins 7, 27, thereby forming air chambers 45, 55. Since pressure in the air chambers 45, 55 is changed at the time of moving X axis and Y axis driving units 17, 37, fluid resistance by the flowing in the driving direction of the magnetic fluids 43, 53 is used to constitute a fluid resistance damper.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光軸制御装置に使用され
る2軸アクチエータに関し、特に精密X−Yステージ、
光ヘッド等に使用できる2軸アクチエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-axis actuator used for an optical axis control device, and more particularly to a precision XY stage,
The present invention relates to a biaxial actuator that can be used for optical heads and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の光軸制御装置は、ミラーあるい
はコーナーキューブ等をX−Yの2軸について駆動する
ことにより、例えば光軸を一定に制御する装置として提
供されている。この光軸制御装置では、ミラー等を駆動
し位置決めする制御機構として2軸アクチエータを採用
している。この2軸アクチュエータは、その光軸制御方
式により大別して二つの形式のものが提案されている。
コーナーキューブを用いる場合は、例えば特開平3−4
1629号公報に示すようなボイスコイル方式のアクチ
エータを光軸補正の制御機構としており、これは光ピッ
クアップ等と同様の構成をしている。また、圧電素子等
を用いる場合は、“「精密工学会春季大会論文集」(昭
62−F31)”に見られるようなX−Yステージ等を
光軸補正の制御機構としている。
2. Description of the Related Art This kind of optical axis control device is provided as a device for controlling a constant optical axis, for example, by driving a mirror, a corner cube or the like about two axes of XY. This optical axis control device employs a biaxial actuator as a control mechanism for driving and positioning a mirror or the like. This biaxial actuator is roughly classified into two types according to the optical axis control system.
When using a corner cube, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-4
A voice coil type actuator as disclosed in Japanese Patent No. 1629 is used as a control mechanism for optical axis correction, and has the same configuration as an optical pickup or the like. When a piezoelectric element or the like is used, an XY stage or the like as described in "Precision Engineering Spring Conference Papers" (SHO 62-F31) is used as an optical axis correction control mechanism.

【0003】ところで、上記光ピックアップ等と同様の
ボイスコイル方式を採用した2軸アクチエータにおいて
は、制御性の向上を図るためダンパを使用している。こ
のダンパの構成は、可動部を板バネ等で支持し、その板
バネに弾性体等を塗布するか、あるいは弾性体等をサン
ドイッチ状にして構成したものであり、その弾性体の変
形による減衰力をダンパとして用いている。また、ダン
パの他の構成としては、可動部を支持する支持体そのも
のをゴム材等の弾性体で構成し、支持及びダンパを兼用
しているものもある。
By the way, a two-axis actuator adopting a voice coil system similar to the above optical pickup uses a damper in order to improve controllability. The structure of this damper is such that the movable part is supported by a leaf spring or the like, and the leaf spring is applied with an elastic body or the like, or the elastic body or the like is sandwiched, and the damping is caused by the deformation of the elastic body. The force is used as a damper. Further, as another configuration of the damper, there is also a configuration in which the support body itself that supports the movable portion is made of an elastic body such as a rubber material, and serves as both a support and a damper.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したようなボイス
コイル機構による2軸アクチエータにあっては、支持機
構に設けた弾性体の減衰力をダンパとして使用している
ため、コイル通電電流に対する可動部の変位量で示され
るところの直進特性にヒステリシスが生じてしまってい
た。したがって、上記アクチュエータでサーボ系を構成
した場合に、そのヒステリシスが非線形要素となって、
サーボ系に発振やハンチングを生じ、制御精度が低下し
て制御上好ましくないという問題点があった。また、上
述したようなボイスコイル機構による2軸アクチエータ
にあっては、そのダンパ機構に弾性体を採用した場合
に、この弾性体の粘性特性に温度特性変化があるため、
その直進特性の傾きが温度によって変化してしまうこと
がある。従って、上述したようにサーボ系を構成した場
合に、サーボ系全体のループゲインが変化することによ
り発振等を生じ、安定した制御ができないという問題点
があった。本発明は、上述した問題点を解消し、制御精
度を向上させ、かつ安定した制御を可能として2軸アク
チエータを提供することを目的とする。
In the biaxial actuator having the voice coil mechanism as described above, since the damping force of the elastic body provided in the support mechanism is used as the damper, the movable part with respect to the coil current is applied. Hysteresis has occurred in the straight-ahead characteristics indicated by the amount of displacement. Therefore, when a servo system is configured with the above actuator, its hysteresis becomes a non-linear element,
Oscillation and hunting occur in the servo system, and the control accuracy is reduced, which is not preferable for control. Further, in the biaxial actuator having the voice coil mechanism as described above, when an elastic body is adopted for the damper mechanism, there is a change in the temperature characteristic in the viscous characteristic of the elastic body.
The inclination of the straight traveling characteristic may change depending on the temperature. Therefore, when the servo system is configured as described above, there is a problem that the loop gain of the entire servo system changes to cause oscillation and the like, and stable control cannot be performed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, improve control accuracy, and provide a two-axis actuator that enables stable control.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の2軸アクチエータは、入射光軸のずれに対
して出射光軸を補正する光軸制御装置に用いられる2軸
アクチエータにおいて、磁気回路を構成する内ヨーク及
び外ヨークのギャップに駆動コイルが巻回されたボビン
を配置し、少なくとも内ヨークとボビンとの間に磁性流
体を設けることにより空気室を形成してなることを特徴
とするものである。また、上記空気室は、磁気回路の磁
気ギャップ中に設けた磁性流体によりシールするように
している。空気室は、内ヨークのどちらかの端面を透明
体で封止すればよい。また、空気室は、磁気回路の一部
である内ヨークを兼用させることが好適である。さら
に、前記磁気回路のギャップに配置される部分のボビン
の断面形状は、前記内ヨークの端面方向にクサビ形状と
したことを特徴とする。加えて、請求項1記載の2軸ア
クチュエータの空気室は、内ヨークのどちらかの端面を
透明体で封止したことを特徴とする。また、磁気回路の
磁気ギャップ中に設けた磁性流体は、磁気抵抗を減少さ
せるるとともに、流体シールとしても兼用させているこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the biaxial actuator of the present invention is a biaxial actuator used in an optical axis control device for correcting an outgoing optical axis with respect to a deviation of an incoming optical axis. A bobbin around which a drive coil is wound is disposed in a gap between an inner yoke and an outer yoke that form a magnetic circuit, and an air chamber is formed by providing a magnetic fluid at least between the inner yoke and the bobbin. It is a feature. The air chamber is sealed by a magnetic fluid provided in the magnetic gap of the magnetic circuit. In the air chamber, either end surface of the inner yoke may be sealed with a transparent body. Further, it is preferable that the air chamber also serves as an inner yoke that is a part of the magnetic circuit. Further, a cross-sectional shape of a portion of the bobbin disposed in the gap of the magnetic circuit is wedge-shaped in a direction of an end surface of the inner yoke. In addition, the air chamber of the biaxial actuator according to claim 1 is characterized in that either end surface of the inner yoke is sealed with a transparent body. Further, the magnetic fluid provided in the magnetic gap of the magnetic circuit reduces magnetic resistance and is also used as a fluid seal.

【0006】[0006]

【作用】上記2軸アクチエータでは、内ヨーク及び外ヨ
ークのギャップに駆動コイルが巻回されたボビンを配置
し、少なくとも内ヨークとボビンとの間に磁性流体を設
けることにより空気室を形成しているので、X軸・Y軸
駆動ユニットの可動時に空気室内の圧力が変化すること
により、磁性流体の駆動方向流動による流体抵抗を用い
て、流体抵抗ダンパを構成させている。これにより、直
線性のよいダンパとなる。上記空気室は、磁気回路の磁
気ギャップ中に設けた磁性流体により、確実にシールが
される。また、前記磁気回路のギャップに配置される部
分のボビンの断面形状は、前記内ヨークの端面方向にク
サビ形状としたので、磁性流体の磁気ギャップからの離
脱を防止でき、かつ粘性の小さい磁性流体を使用でき
る。さらに、空気室は、内ヨークのどちらかの端面を透
明体で封止して、測定等が容易にできるようにしてい
る。また、空気室は、磁気回路の一部である内ヨークを
兼用して、部品点数の現象を図っている。磁気回路の磁
気ギャップ中に設けた磁性流体は、磁気抵抗を減少させ
るるとともに、流体シールとしても兼用させている。
In the above biaxial actuator, a bobbin around which a drive coil is wound is arranged in the gap between the inner yoke and the outer yoke, and an air chamber is formed by providing a magnetic fluid at least between the inner yoke and the bobbin. Since the pressure in the air chamber changes when the X-axis / Y-axis drive unit moves, the fluid resistance damper is configured using the fluid resistance due to the flow in the driving direction of the magnetic fluid. As a result, the damper has good linearity. The air chamber is reliably sealed by the magnetic fluid provided in the magnetic gap of the magnetic circuit. Further, since the cross-sectional shape of the portion of the bobbin disposed in the gap of the magnetic circuit is wedge-shaped in the direction of the end surface of the inner yoke, it is possible to prevent the magnetic fluid from coming off the magnetic gap and to reduce the viscosity of the magnetic fluid. Can be used. Further, in the air chamber, either end surface of the inner yoke is sealed with a transparent body to facilitate measurement and the like. Further, the air chamber also serves as an inner yoke that is a part of the magnetic circuit to achieve the phenomenon of the number of parts. The magnetic fluid provided in the magnetic gap of the magnetic circuit reduces the magnetic resistance and also serves as a fluid seal.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の2軸アクチュエータの1実施
例を図1ないし図6を参照して説明する。図6は、コー
ナーキューブを用いて光軸制御をする場合の原理的構成
を示す説明図である。図6において、コーナーキューブ
101は、ホルダー103に固着されている。このホル
ダー103は板バネ105で支えられている。また、ホ
ルダー103には、ボビン107が固着されている。さ
らにこのボビン107には、その外筒面に駆動コイル1
09が巻回されている。この駆動コイル109は、内ヨ
ーク111、外ヨーク113のギャップ内に配置されて
いる。内ヨーク111、外ヨーク113は、永久磁石1
15により磁化されている。上記構成の駆動ユニット1
17により、コーナーキューブ101は図示左右方向に
移動可能になっている。なお、ボビン107には本発明
のダンパ機構(図示せず)が付加されている。また、コ
ーナーキューブ101には、リレーレンズ121、コリ
メータレンズ123、ミラー125により、レーザー入
射光Liが導かれるようになっている。また、コーナー
キューブ101で反射された反射光Lrは、λ/4波長
板127、偏光ビームスプリッタ(PBS)129を通
り、ほとんどはレーザー出射光Loとして出力され、残
りが四分割フォトダイオード131に入射される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the biaxial actuator of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the principle configuration when the optical axis is controlled using a corner cube. In FIG. 6, the corner cube 101 is fixed to the holder 103. The holder 103 is supported by a leaf spring 105. A bobbin 107 is fixed to the holder 103. Further, the bobbin 107 has a drive coil 1 on its outer cylinder surface.
09 is wound. The drive coil 109 is arranged in the gap between the inner yoke 111 and the outer yoke 113. The inner yoke 111 and the outer yoke 113 are the permanent magnets 1.
It is magnetized by 15. Drive unit 1 having the above configuration
17, the corner cube 101 can be moved in the left-right direction in the drawing. A damper mechanism (not shown) of the present invention is added to the bobbin 107. Further, the laser incident light Li is guided to the corner cube 101 by a relay lens 121, a collimator lens 123, and a mirror 125. Further, the reflected light Lr reflected by the corner cube 101 passes through the λ / 4 wavelength plate 127 and the polarization beam splitter (PBS) 129, and most of it is output as laser emission light Lo, and the rest is incident on the four-division photodiode 131. To be done.

【0008】四分割フォトダイオード131に入力され
たレーザー光Ldは、そのフォトダイオード131によ
り、そのダイオード131内の位置に応じた強さの電気
信号に変換されて制御回路133に入力される。この制
御回路133は、フォトダイオード131の四つの信号
が等しくなるような制御信号を形成し、駆動コイル10
9に供給する。このような構成の装置の動作を簡単に説
明すると、実線で示したレーザー入射光Liが一点鎖線
のようにずれたレーザー入射光Li’となった場合、コ
ーナーキューブ101を通った反射光Lr’となって四
分割フォトダイオード131に入射される。すると、四
分割フォトダイオード131からは、その反射光Lr’
のずれに応じた四つの検出信号が出力される。これら検
出信号は制御回路133に入力されて、制御回路133
において補正用の駆動信号とされる。この制御回路13
3からの駆動信号が駆動コイル109に供給されること
により、コーナーキューブ101は図の左側に点線で示
すように動作し、レーザー出射光Loの位置を一定にす
るものである。
The laser light Ld input to the four-divided photodiode 131 is converted by the photodiode 131 into an electric signal having an intensity corresponding to the position in the diode 131 and input to the control circuit 133. The control circuit 133 forms a control signal for equalizing the four signals of the photodiode 131, and the drive coil 10
Supply to 9. The operation of the device having such a configuration will be briefly described. When the laser incident light Li shown by the solid line becomes the laser incident light Li ′ which is deviated as shown by the alternate long and short dash line, the reflected light Lr ′ that has passed through the corner cube 101. And enters the four-divided photodiode 131. Then, the reflected light Lr ′ from the four-division photodiode 131.
Four detection signals are output according to the deviation of These detection signals are input to the control circuit 133, and the control circuit 133
Is used as a driving signal for correction. This control circuit 13
By supplying the drive signal from the drive coil 109 to the drive coil 109, the corner cube 101 operates as shown by the dotted line on the left side of the drawing, and makes the position of the laser emission light Lo constant.

【0009】なお、リレーレンズ121及びコリメータ
レンズ123は、レーザー光Liを実線に対して平行に
するためのものである。また、上記構成は、一軸を示し
ているが、実際には紙面に直角な方向も、上述した駆動
ユニットと同様に構成し、位置制御が行われる。次に、
上述したようなコーナーキューブを光軸制御する2軸ア
クチエータについて詳細に説明する。図1は、本発明の
2軸アクチエータの実施例を示す断面図である。図1に
おいて、コーナーキューブ1は、ホルダー3に固着され
ている。このホルダー3には、円形のX方向板ばね5の
内円周部を挟み込むようにX軸ボビン7が固着されてい
る。X軸ボビン7には、その外筒面にX軸駆動コイル9
が巻回されている。このX軸駆動コイル9は、X軸内ヨ
ーク11、X軸外ヨーク13のギャップ間に配置されて
いる。このX軸内ヨーク11、X軸外ヨーク13は、永
久磁石15により磁化されて磁気回路を形成している。
この永久磁石15を含むX軸内ヨーク11、X軸外ヨー
ク13は、内ケース19に固定されている。同様に、X
方向板ばね5の外周部は、内ケース19に固着されてい
る。これらにより、X軸駆動ユニット17が形成されて
いる。以上の構成により、X軸駆動ユニット17は、内
ケース19に対して弾性支持された構成となる。そし
て、X軸駆動コイル9の図示しないコイル端末より通電
すれば、X−X’方向の電磁力により、X軸駆動ユニッ
ト17は、X−X’方向に移動自在となる。
The relay lens 121 and the collimator lens 123 are for making the laser light Li parallel to the solid line. Further, although the above-mentioned configuration shows one axis, in actuality, the direction perpendicular to the plane of the drawing is also configured in the same manner as the above-mentioned drive unit and position control is performed. next,
The biaxial actuator for controlling the optical axis of the corner cube as described above will be described in detail. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the biaxial actuator of the present invention. In FIG. 1, the corner cube 1 is fixed to a holder 3. An X-axis bobbin 7 is fixed to the holder 3 so as to sandwich the inner circumferential portion of the circular X-direction leaf spring 5. The X-axis bobbin 7 has an X-axis drive coil 9 on its outer cylinder surface.
Is wound. The X-axis drive coil 9 is arranged in the gap between the X-axis inner yoke 11 and the X-axis outer yoke 13. The X-axis inner yoke 11 and the X-axis outer yoke 13 are magnetized by the permanent magnet 15 to form a magnetic circuit.
The X-axis inner yoke 11 and the X-axis outer yoke 13 including the permanent magnet 15 are fixed to the inner case 19. Similarly, X
The outer peripheral portion of the direction leaf spring 5 is fixed to the inner case 19. The X-axis drive unit 17 is formed of these. With the above configuration, the X-axis drive unit 17 is elastically supported by the inner case 19. When the coil terminal (not shown) of the X-axis drive coil 9 is energized, the X-axis drive unit 17 becomes movable in the XX 'direction by the electromagnetic force in the XX' direction.

【0010】同様に、内ケース19のX−X’方向と直
角位置に設けた突起部には、円形のY方向板ばね25の
内円周部を挟み込むようにY軸ボビン27が固着されて
いる。このY軸ボビン27には、その外筒面にY軸駆動
コイル29が巻回されている。このY軸駆動コイル29
は、Y軸内ヨーク31、Y軸外ヨーク33のギャップ間
に配置されている。このY軸内ヨーク31、Y軸外ヨー
ク33は、永久磁石35により磁化されて磁気回路を形
成している。この永久磁石35を含むY軸内ヨーク3
1、Y軸外ヨーク33は、ベース39に固着されてい
る。同様に、Y方向板ばね35の外周部は、ベース39
に固着されている。これらにより、Y軸駆動ユニット3
7を構成している。上記基本的構成に対して付加したダ
ンパの構成を以下に説明する。X軸内ヨーク11の端面
にはX透明体41が固着されている。また、X軸内ヨー
ク11、X軸外ヨーク13からなる磁気回路の磁気ギャ
ップとX軸ボビン7との間には、X磁性流体43が設け
られている。これにより、X軸ボビン7、X軸内ヨーク
11、X磁性流体43によりX空気室45が形成される
ことになる。なお、上記実施例では、X透明体41をX
軸内ヨーク11の内部端面に設けたが、X軸内ヨーク1
1の外部端面に設けてもよい。
Similarly, a Y-axis bobbin 27 is fixed to a protrusion provided at a position perpendicular to the XX 'direction of the inner case 19 so as to sandwich the inner circumferential portion of the circular Y-direction leaf spring 25. There is. A Y-axis drive coil 29 is wound around the outer cylinder surface of the Y-axis bobbin 27. This Y-axis drive coil 29
Are arranged between the Y-axis inner yoke 31 and the Y-axis outer yoke 33. The Y-axis inner yoke 31 and the Y-axis outer yoke 33 are magnetized by the permanent magnet 35 to form a magnetic circuit. Y-axis inner yoke 3 including this permanent magnet 35
1. The Y-axis outer yoke 33 is fixed to the base 39. Similarly, the outer peripheral portion of the Y-direction leaf spring 35 is
Is stuck to. With these, the Y-axis drive unit 3
Make up 7. The structure of the damper added to the above basic structure will be described below. An X transparent body 41 is fixed to the end surface of the X-axis inner yoke 11. An X magnetic fluid 43 is provided between the magnetic gap of the magnetic circuit including the X-axis inner yoke 11 and the X-axis outer yoke 13 and the X-axis bobbin 7. As a result, the X-axis bobbin 7, the X-axis inner yoke 11, and the X magnetic fluid 43 form the X air chamber 45. In the above-mentioned embodiment, the X transparent body 41 is set to X
Although it is provided on the inner end surface of the in-axis yoke 11,
It may be provided on the outer end face of No. 1.

【0011】一方、Y軸内ヨーク31の端面にはY透明
体51が固着されている。また、Y軸内ヨーク31、Y
軸外ヨーク33からなる磁気回路の磁気ギャップとY軸
ボビン27の間には、Y磁性流体53が設けられてい
る。これにより、Y軸ボビン27、Y軸内ヨーク31、
Y磁性流体53によりY空気室55が形成されることに
なる。なお、上記実施例では、Y透明体51をY軸内ヨ
ーク31の内部端面に設けたが、Y軸内ヨーク31の外
側端面に設けてもよい。
On the other hand, a Y transparent body 51 is fixed to the end surface of the Y-axis inner yoke 31. In addition, the Y-axis inner yoke 31, Y
A Y magnetic fluid 53 is provided between the magnetic gap of the magnetic circuit including the off-axis yoke 33 and the Y-axis bobbin 27. As a result, the Y-axis bobbin 27, the Y-axis inner yoke 31,
The Y magnetic fluid 53 forms the Y air chamber 55. Although the Y transparent body 51 is provided on the inner end surface of the Y-axis inner yoke 31 in the above embodiment, it may be provided on the outer end surface of the Y-axis inner yoke 31.

【0012】このような構成の作用を図1を基に図2な
いし図4を参照して説明する。図2は、X軸駆動ユニッ
トの動作周波数特性を示す特性図であり、横軸にX軸駆
動コイルへの通電周波数〔Hz〕を、縦軸にゲイン〔dB〕
及び位相〔度〕をそれぞれとっている。図3は、Y軸駆
動ユニットの動作周波数特性を示す特性図であり、横軸
にY軸駆動コイルへの通電周波数〔Hz〕を、縦軸にゲイ
ン〔dB〕及び位相〔度〕をそれぞれとっている。X軸駆
動ユニット17のX軸駆動コイル9に通電することによ
り、ホルダー3がX−X’方向に動作すると、X空気室
45の空気圧が上下し、その圧力差によりX磁性流体4
3が流動する。そのときの流体抵抗は、その移動速度に
比例した形で発生し、これが減衰力として作用する。同
様に、Y軸駆動ユニット37のY軸駆動コイル29に通
電すると、X軸駆動ユニット17を含む内ケース19が
Y−Y’方向に動作する。これにより、Y空気室55の
空気圧が上下し、その圧力差によりY磁性流体53が流
動する。そのときの流体抵抗は、その移動速度に比例し
た形で発生し、これが減衰力として作用することにな
る。
The operation of such a configuration will be described based on FIG. 1 and with reference to FIGS. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the operating frequency characteristic of the X-axis drive unit, in which the horizontal axis represents the energization frequency [Hz] to the X-axis drive coil and the vertical axis represents the gain [dB].
And the phase [degree]. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the operating frequency characteristics of the Y-axis drive unit, in which the horizontal axis represents the energization frequency [Hz] to the Y-axis drive coil, and the vertical axis represents the gain [dB] and phase [degree]. ing. When the holder 3 moves in the XX ′ direction by energizing the X-axis drive coil 9 of the X-axis drive unit 17, the air pressure in the X air chamber 45 rises and falls, and the pressure difference causes the X magnetic fluid 4 to flow.
3 flows. The fluid resistance at that time is generated in a form proportional to the moving speed, and this acts as a damping force. Similarly, when the Y-axis drive coil 29 of the Y-axis drive unit 37 is energized, the inner case 19 including the X-axis drive unit 17 operates in the YY 'direction. As a result, the air pressure in the Y air chamber 55 rises and falls, and the Y magnetic fluid 53 flows due to the pressure difference. The fluid resistance at that time is generated in a form proportional to the moving speed, and this acts as a damping force.

【0013】ここに、図2にX軸駆動ユニットの動作周
波数特性を示し、図3にY軸駆動ユニット37の動作周
波数特性を示すが、X磁性流体43及びY磁性流体53
の粘性係数を適当に選べば、図中のダンピング効果を表
すPGX、PGYを簡単に変更することが可能であり、最適
値を選べばよい。上記実施例では、減衰力を発生させる
部分に弾性体等のゴム材を使用していないので、本発明
のX軸駆動ユニット17及びY軸駆動ユニット37の直
進特性は、図4に示すように直線性のある特性Laとな
り、従来の特性Lb,Lcのようなヒステリシスはなく
なる。なお、X磁性流体43及びY磁性流体53に、粘
度の低いケロシン等の磁性流体を選択すれば温度依存性
が小さくなり、温度変化の影響を受けにくいダンピング
機構を構成することができる。また、X磁性流体43に
粘度の低い磁性流体を用いる場合は、図5に示すよう
に、X軸駆動コイル9のX軸ボビン7は、X軸内ヨーク
11及びX軸外ヨーク13に対して、その断面がクサビ
形状となるようにし、磁気ギャップからの離脱防止対策
をする必要がある。このように粘性の低い磁性流体をX
磁性流体43に使用すると、その副産物的効果として、
磁気ギャップの磁気抵抗が減少し、磁気回路の効率を上
げることになる。
FIG. 2 shows the operating frequency characteristic of the X-axis drive unit and FIG. 3 shows the operating frequency characteristic of the Y-axis drive unit 37. The X magnetic fluid 43 and the Y magnetic fluid 53 are shown.
It is possible to easily change PGX and PGY representing the damping effect in the figure by appropriately selecting the viscosity coefficient of, and the optimum value may be selected. In the above-described embodiment, since a rubber material such as an elastic body is not used in the portion that generates the damping force, the straight traveling characteristics of the X-axis drive unit 17 and the Y-axis drive unit 37 of the present invention are as shown in FIG. The characteristic La has linearity, and the hysteresis unlike the conventional characteristics Lb and Lc disappears. If a magnetic fluid having a low viscosity such as kerosene is selected for the X magnetic fluid 43 and the Y magnetic fluid 53, the temperature dependence is reduced, and a damping mechanism that is not easily affected by temperature changes can be configured. When a magnetic fluid having a low viscosity is used as the X magnetic fluid 43, the X-axis bobbin 7 of the X-axis drive coil 9 is provided with respect to the X-axis inner yoke 11 and the X-axis outer yoke 13 as shown in FIG. However, it is necessary to make the cross section into a wedge shape and take measures to prevent separation from the magnetic gap. Magnetic fluid with low viscosity is
When used for the magnetic fluid 43, as a by-product effect,
The reluctance of the magnetic gap is reduced and the efficiency of the magnetic circuit is increased.

【0014】また、上記Y磁性流体53に対して粘度の
低いケロシン等の磁性流体を選択した場合にも、Y軸ボ
ビン27の形状は、上記X軸と同様に、図5に示すよう
な形状にする。これにより、Y軸側も同様に磁気ギャッ
プの磁気抵抗が減少し、磁気回路の効率を上げることが
できる。
Even when a magnetic fluid such as kerosene having a low viscosity is selected for the Y magnetic fluid 53, the shape of the Y-axis bobbin 27 is the same as that of the X-axis, as shown in FIG. To As a result, the magnetic resistance of the magnetic gap also decreases on the Y-axis side, and the efficiency of the magnetic circuit can be increased.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の2軸
アクチュエータにおいては、内ヨーク、ボビン、磁性流
体によって空気室を形成し、磁性流体の流動による流体
抵抗ダンパを構成しているので、ヒステリシス等が発生
せず、温度変化も少なく、制御精度の向上を図れるとい
う効果がある。請求項2記載の空気室においては、空気
室のシールを磁気ギャップに配した磁性流体で行ってい
るので、内ヨーク外筒とボビン内筒の加工精度が低くて
良く、安価となる効果がある。請求項3記載のボビンに
おいては、磁気ギャップ中に配した部分を磁性流体の離
脱防止形状としてので、長期信頼性の向上がはかれる効
果がある。請求項4記載の空気室においては、内ヨーク
端面封止を透明体で行っているので、レーザー等を用い
た外部特性測定器にかけやすく、組立性の向上が図れる
効果がある。請求項5記載の空気室においては、空気室
形成の一部に内ヨークを兼用しているので、部品点数が
減り、安価となる効果がある。請求項6記載の磁性流体
においては、磁性流体が磁気ギャップの磁気抵抗減少剤
とシールを兼用しているので、部品点数が減り、安価と
なる効果がある。
As described above, in the biaxial actuator according to claim 1, since the air chamber is formed by the inner yoke, the bobbin and the magnetic fluid, and the fluid resistance damper is formed by the flow of the magnetic fluid. There is an effect that the hysteresis is not generated, the temperature change is small, and the control accuracy can be improved. In the air chamber according to the second aspect, since the air chamber is sealed by the magnetic fluid arranged in the magnetic gap, the machining accuracy of the inner yoke outer cylinder and the bobbin inner cylinder may be low, and there is an effect of being inexpensive. .. In the bobbin according to the third aspect, the portion disposed in the magnetic gap has a shape for preventing the magnetic fluid from coming off, so that there is an effect that the long-term reliability is improved. In the air chamber of the fourth aspect, since the inner yoke end face is sealed with the transparent body, it is easy to apply to an external characteristic measuring instrument using a laser or the like, and there is an effect that assemblability can be improved. In the air chamber of the fifth aspect, since the inner yoke is also used as a part of the formation of the air chamber, there is an effect that the number of parts is reduced and the cost is reduced. In the magnetic fluid according to claim 6, since the magnetic fluid also serves as a magnetic resistance reducing agent for the magnetic gap and as a seal, the number of parts is reduced and the cost is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の2軸アクチエータの実施例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a biaxial actuator of the present invention.

【図2】本発明の実施例のX軸方向動作特性を示す特性
図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing X-axis direction operation characteristics of the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例のY軸方向動作特性を示す特性
図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing Y-axis direction operation characteristics of the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の直進特性を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a straight traveling characteristic of the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例の一部を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例が適用される光軸制御の原理的
構成を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a principle configuration of optical axis control to which an embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コーナーキューブ 3 ホルダー 7 X軸ボビン 9 X軸駆動コイル 11 X軸内ヨーク 13 X軸外ヨーク 15 永久磁石 17 X軸駆動ユニット 19 内ケース 31 Y軸内ヨーク 33 Y軸外ヨーク 35 永久磁石 37 Y軸駆動ユニット 39 ベース 41 X透明体 43 X磁性流体 45 X空気室 51 Y透明体 53 Y磁性流体 55 Y空気室 1 Corner Cube 3 Holder 7 X Axis Bobbin 9 X Axis Drive Coil 11 X Axis Inner Yoke 13 X Axis Outer Yoke 15 Permanent Magnet 17 X Axis Drive Unit 19 Inner Case 31 Y Axis Inner Yoke 33 Y Axis Outer Yoke 35 Permanent Magnet 37 Y Axis drive unit 39 Base 41 X transparent body 43 X magnetic fluid 45 X air chamber 51 Y transparent body 53 Y magnetic fluid 55 Y air chamber

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光軸のずれに対して出射光軸を補正
する光軸制御装置に用いられる2軸アクチエータにおい
て、 磁気回路を構成する内ヨーク及び外ヨークのギャップに
駆動コイルが巻回されたボビンを配置し、少なくとも内
ヨークとボビンとの間に磁性流体を設けることにより空
気室を形成してなることを特徴とする2軸アクチエー
タ。
1. A biaxial actuator used in an optical axis control device for correcting an outgoing optical axis with respect to a deviation of an incoming optical axis, wherein a drive coil is wound around a gap between an inner yoke and an outer yoke which form a magnetic circuit. And a bobbin, and a magnetic fluid is provided at least between the inner yoke and the bobbin to form an air chamber.
【請求項2】 上記空気室は、磁気回路の磁気ギャップ
中に設けた磁性流体によりシールがされることを特徴と
する請求項1記載の2軸アクチュエータ。
2. The biaxial actuator according to claim 1, wherein the air chamber is sealed by a magnetic fluid provided in a magnetic gap of a magnetic circuit.
【請求項3】 前記磁気回路のギャップに配置される部
分のボビンの断面形状は、前記内ヨークの端面方向にク
サビ形状としたことを特徴とする請求項1記載の2軸ア
クチエータ。
3. The biaxial actuator according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the portion of the bobbin disposed in the gap of the magnetic circuit is wedge-shaped in a direction of an end surface of the inner yoke.
【請求項4】 空気室は、内ヨークのどちらかの端面を
透明体で封止したことを特徴とする請求項1記載の2軸
アクチュエータ。
4. The biaxial actuator according to claim 1, wherein either end face of the inner yoke of the air chamber is sealed with a transparent body.
【請求項5】 空気室は、磁気回路の一部である内ヨー
クを兼用していることを特徴とする請求項1記載の2軸
アクチュエータ。
5. The biaxial actuator according to claim 1, wherein the air chamber also serves as an inner yoke which is a part of a magnetic circuit.
【請求項6】 磁気回路の磁気ギャップ中に設けた磁性
流体は、磁気抵抗を減少させるとともに、流体シールと
しても兼用させていることを特徴とする請求項1記載の
2軸アクチュエータ。
6. The biaxial actuator according to claim 1, wherein the magnetic fluid provided in the magnetic gap of the magnetic circuit serves to reduce magnetic resistance and also serves as a fluid seal.
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