WO2007145236A1

WO2007145236A1 - アクチュエータ

Info

Publication number: WO2007145236A1
Application number: PCT/JP2007/061873
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Someno; Naoyuki Tokuchi; Yasuaki Kameyama
Original assignee: Alps Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2007-12-21
Also published as: JP2009205704A

Abstract

【課題】　制御対象の向きを高精度に調整することができ、しかも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。【解決手段】　可動部側に設けられた制御対象２０と、前記制御対象２０が設けられた支持軸４４と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸４４を所定の基準軸Ｏ１－Ｏ１に対し揺動自在に支持する支持機構５０と、前記支持軸４４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４０と、前記支持軸４４を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材５２，５４と、が設けられ、前記支持機構５０が複数の小球５１ａを備えており、前記支持軸４４の先端４４ａが前記複数の小球５１ａにより支持されるようにした。

Description

明細書

ァクチユエータ

技術分野

[0001] 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軸型のァクチユエータに関する。

背景技術

[0002] 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ァクチユエータとしては、ガルバノミラーが代表的である（例えば、特許文献 1)。

[0003] 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 のトーシヨンバーで支持され、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のトーシヨ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のトーシヨンバーと前記第 2のトーシヨ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。特許文献 1 :特開 2004— 271821号公報 (第 6頁、図 8—図 9)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、上記特許文献 1に記載されて、るガルバノミラーの支持手段は、、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。

[0005] (1)ジンバル機構は、第 1,第 2のトーシヨ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 のトーシヨンバーの中心と前記第 2のトーシヨンバーの中心とがー致する点となる。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ぐ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力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。

[0006] (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。

[0007] (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。

[0008] 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ァクチユエータを提供することを目的としている。

[0009] 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ァクチユエータを提供することを目的として、る。

[0010] 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ァクチユエータを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0011] 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。

[0012] 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。し力も、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。

[0013] 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ァクチユエータとすることができる。

[0014] 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。

[0015] 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棒状部材である。

[0016] 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。

[0017] 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。し力も、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。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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、るものが好ま U、。

[0023] 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の方向に変形可能な変形部を備えるとともに前記一対の変形部材同士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。

[0024] 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。

発明の効果

[0025] 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ァクチユエ一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、ァクチユエータとすることができる。発明を実施するための最良の形態

[0026] 図 1は本発明のァクチユエータを示す分解斜視図、図 2はァクチユエータの断面図、図 3は磁界発生部を後方力示す斜視図、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はァクチユ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。 [0027] 図 1及び図 2に示すァクチユエータは、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、レーザ光源力も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ょうとするときに、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。

[0028] 図 1および図 2に示すように、本実施の形態に示すァクチユエータ 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。

[0029] 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と力も構成されている。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 Ol— Ol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 Ol— Olに対して直角ではなぐ所定の傾斜姿勢を有している。このァクチユエータ 10では、反射面 21aに対し所定の角度で入射した光が、前記反射面 21aと垂直な軸に対して入射角と対称な角度で射出させられる。

[0030] 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ィル部 45を有している。

[0031] 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。

[0032] 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。

[0033] 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、る。前記永久磁石 Mの中央部には基準軸 01— 01方向に沿う貫通孔 M 1が形成されており、この貫通孔 Ml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。 [0034] 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 01— 01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。

[0035] 前記下ヨーク 43は鉄系の磁性材料力も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 01— 01に対しそれぞれ垂直方向となる方向）に延びる腕部 43a, 4 3a, 43a, 43aを有している。

[0036] 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、る。

[0037] 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。

[0038] 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。

[0039] 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。

[0040] 図 4Aに示すように、前記コイル部 45は榭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の外周面力それぞれ四方に突出する筒状の 4 つの卷回支持部 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、前記各卷回支持部 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。また各卷回支持部 46Bの先端には、各卷回支持部 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、各卷回支持部 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 CI, C2, C3, C4が卷回形成されている。なお、前記ボビン 46は、固定部材 49 (図 2参照）に固定される。

[0041] 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、前記下ョーク 43の本体部 43Aが前記ボビン 46の枠部 46Aの内部空間内に、また各腕部 43aは、前記各卷回支持部 46Bの前記各連通部 46a内に配置される。前記各腕部 43aの先端は、各コイル CI, C2, C3, C4内で可動でき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 CI, C2, C3, C4の一部が各ギャップ g内に位置する。

[0042] 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 Ol

-01)を中心として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。さら〖こ、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 Ol— Ol)回りに 90度異なる位置に配置されている。

[0043] 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 C 4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、る。

[0044] 図 2に示すように、支持機構部 50は前記固定部材 49上に設けられている。支持機構部 50は、ピボット玉軸受 51と、板ばね力も形成された与圧パネ 52と、容易に橈み変形することが可能な複数のワイヤ (架設部材) 54とで構成されて、る。

[0045] 前記ピボット玉軸受 51は、略円筒形状力もなるハウジング 51Aと、前記ハウジング 5 1A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力露出している。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。

[0046] 図 1に示すように、前記与圧パネ 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力磁界発生部 41に近づく Zl方向に折り曲げられている。

[0047] なお、前記与圧パネ 52の本体部 52Aは前記固定部材 49に固定されている。

[0048] 前記ピボット玉軸受 51は、前記ハウジング 51Aが前記与圧パネ 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 5 laは、前記基準軸 Ol— Ol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。

[0049] 図 1に示すように、前記各付勢腕 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、前記各ワイヤ 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 Ol— Olに一致する中立位置では、前記各付勢腕 52aは、前記各ワイヤ 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）に引っ張つている。このため、上ヨーク 42に設けられた前記ミラー部 20および磁界発生部 41の全体が、固定部材 49に近づく方向（図示 Z2方向）に引っ張られている。

[0050] 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 Ol— O 1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 Ol— Ol)力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によって支持されることとなる。すなわち、前記与圧パネ 52と 4本のワイヤ 54は、前記支持軸 44を基準軸 01— 01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!/、る部分の摩擦抵抗は極めて小さ!/、。

[0051] 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、ァクチユエータ 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、ァクチユエータ 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、る。

[0052] 次に、上記ァクチユエータの動作について説明する。

前記コイル CI, C2, C3, C4に流れる駆動電流が零の場合は、前記磁気駆動部 4 0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 01— 01と一致する中立位置に設定される（図 2参照)。

[0053] 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 C1に直列接続されているコイル 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ぐともに支持中心点 O力も等 U、位置に発生する。

[0054] ただし、コイル部 45は固定部材 49側に固定されて、るため、コイル部 45自体は移動できない状態にある。このため、コイル CI, 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。

[0055] 前記力 Fl, 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 Fit, F2tとに分けることができる力このうち接線方向の成分 Fit, F2tが、図 2において a 1方向の回転を生じさせる力として寄与する。

[0056] 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の全体が、前記支持中心点 Oを中心に前記基準軸 Ol— Olに一致する中立位置力もコイル C1の方向（ a 1方向）に傾倒する。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が大きくなる方向となる。

[0057] 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は、前記とは逆に小さくなる方向（ ex 2方向）となる。

[0058] 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 51 aとが当接する複数の当接箇所の中心点を、ァクチユエータ 10の支持中心点 Oに定めることが可能である。

[0059] また、先に説明したように、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、制御対象であるミラー部 20を傾倒させる際に、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ァクチユエータとすることができる。

[0060] 図 5に示すように、前記基部 23が a 1方向に傾くときには、基準軸 O l— O l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パネ 52の付勢腕 52aとの間の対向距離が短くなる。このため、前記基準軸 O l— O lの左側に位置するワイャ 54aの張力は小さくなる。一方、基準軸 O l— O l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パネ 52の付勢腕 52aとの間の対向距離が長くなる。このため、前記基準軸 O l— O lの右側に位置するワイヤ 54bの張力は大きくなる

[0061] この状態からコイル C I , C2に流れる前記駆動電流を遮断し、前記力 Fl , F2を消滅させると、前記張力が大きい側の与圧パネ 52の付勢腕 52a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《2方向に引かれる。これにより、前記ミラー部 (制御対象） 20および前記磁界発生部 41が、元の中立位置（図 5に点線で示す位置 )に復帰する。

[0062] 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 01— 01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 C I , C2と直交する方向）に沿って傾倒させることができる。

[0063] よって、前記第 1の磁気駆動部を形成するコイル C I , C2及び第 2の磁気駆動部を形成する C3, C4に与える駆動電流をそれぞれ制御することにより、前記支持軸 44を、前記支持中心点 Oを Z軸 (基準軸 Ol— Ol)方向の除く全ての方向に揺動 (傾倒）させることができる。この様に、本発明のァクチユエータでは、前記ミラー部（制御対象） 20を様々な方向に揺動させることが可能となる。

[0064] 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 Ol— Ol回り）に回転が発生することがある。

[0065] 図 6ににて説明すると、本発明におけるァクチユエータ 10では、前記与圧パネ 52が、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、磁界発生部 41を形成する上ヨーク 42の 4点を 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 |8が発生すると、4本のワイヤ 54a, 54b, 54cおよび 54dが前記回転 j8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回りの回転を抑えることが可能となる。

[0066] し力し、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。

[0067] 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。

[0068] 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

[0069] 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 4 5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。

[0070] 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。

[0071] 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。

[0072] 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 Ol— Olを中心として対称となる位置（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 01— 01を中心として対称となる位置 (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

[0073] 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。

[0074] 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ぐ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。

[0075] 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が接着剤などにより前記拘束リング 63に固定されている。

[0076] 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。

[0077] 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、図 8に示すように、支持軸 44の軸回り方向の力が発生すると、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。

[0078] 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、るため、ある程度伸縮自在である。

[0079] 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。同様に、前記支持軸 44 力前記図 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。

[0080] 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。

[0081] 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!、てはこれを抑制する機能を有して、る。

[0082] 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。

[0083] 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。

[0084] 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、 71b間および前記変形部 72a、 72b間には、略 T字形状力もなる非変形部 71 A, 72Aがそれぞれ設けられている。

[0085] 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。

[0086] そして、前記変形部材 71及び変形部材 72の各両端が、先の回転抑制部材 60と同様に、図示しない固定部側に固定されている。また前記連結部材 73の中央には連結リング 73Aが設けられており、この連結リング 73Aに前記支持軸 44が固定されている。

[0087] 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の方向に作用した場合には、前記各変形部 71a , 72aの一方（図 9Bでは、変形部 71a)が収縮し、他方（図 9では、変形部 71b)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、。

[0088] 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 7 1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。

[0089] このように、上記回転抑制部材 70を用いることによつても、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。

[0090] 上記実施の形態では、復帰部材を十字形状の与圧パネ 52と、容易に橈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力本実施の形態はこれに限られるものではなぐ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。

[0091] また与圧パネ 52を用いる場合であっても、架設部材は、必ずしも容易に橈み変形することが可能なワイヤ 54である必要はなぐ剛体力なる棒状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、与圧パネ 52の一方の付勢腕 52aは引かれる方向に弾性変形 (引張り）し、これと対称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)することになる

[0092] 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、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つてもよい。

[0093] また上記実施の形態に示すものでは、ァクチユ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力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ァクチユエータとして用いることも可能である。

図面の簡単な説明

[0094] [図 1]本発明のァクチユエータを示す分解斜視図、

[図 2]ァクチユエータの断面図、

[図 3]磁界発生部を後方から示す斜視図、

[図 4]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]ァクチユエータの動作状態を示す図 2同様の断面図、

[図 6]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、

[図 7A]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、

[図 7B]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、

[図 8]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

[図 9A]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、

[図 9B]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、符号の説明

[0095] 10 ァクチユエータ

20 ミラー部 (制御対象）ミラー

ステージ基部

磁気駆動部磁界発生部上ヨーク下ヨークa 腕部

b 貫通孔

支持軸

a 先端

コイル部ボビン

固定部材支持機構部ピボット玉軸受a 小球

A ハウジング与圧パネa 付勢腕

ワイヤ (架設部材) 回転抑制部材固定リング駆動リング拘束リング第 1の連結部第 2の連結部回転抑制部材 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

CI, C2, C3, C4 コイル

M 永久磁石

Ml 貫通孔

Claims

請求の範囲

[1] 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ァクチユエータ。

[2] 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記載のァクチユエータ。

[3] 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棒状部材であることを特徴とする請求項 2記載のァクチユエータ。

[4] 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記載のァクチユエータ。

[5] 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、し 4の、ずれか一項に記載のァクチユエータ。

[6] 前記支持軸に回転抑制部材が設けられて、る請求項 1な、し 5の、ずれか一項に記載のァクチユエータ。

[7] 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、る請求項 6記載のァクチユエータ。

[8] 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いることを特徴とする請求項 7記載のァクチユエータ。

[9] 前記第 1の連結部と前記第 2の連結部とは互いに 90度異なる位置に設けられている請求項 7記載のァクチユエータ。

[10] 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の方向に変形可能な変形部を備えるとともに前記一対の変形部材同士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、る請求項 6記載のァクチユエータ。

[11] 前記回転抑制部材の各変形部は、蛇腹で形成されていることを特徴とする請求項 10 記載のァクチユエータ。