WO2018168349A1 - 駆動装置および距離測定装置 - Google Patents

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Definitions

  • FIG. 1 It is a perspective view which illustrates the composition of the drive concerning an embodiment.
  • (A) is a top view which illustrates the structure of the drive device which concerns on embodiment,
  • (b) is a right view which illustrates the structure of the drive device which concerns on embodiment, (c) is embodiment. It is a front view which illustrates the structure of the drive device which concerns on this,
  • (d) is a bottom view which illustrates the structure of the drive device which concerns on embodiment.
  • the magnetic member 50 is a member containing a magnetic material.
  • the magnetic member 50 is, for example, a member in which a first facing member 51 that faces the first magnet 41 and a second facing member 52 that faces the second magnet 42 are combined.
  • the first opposing member 51 and the second opposing member 52 may be integrated or may be separated from each other.
  • the magnetic member 50 may be, for example, one member that faces the first magnet 41 and the second magnet 42.
  • the magnetic member 50 may be one member that serves as both the first opposing member 51 and the second opposing member 52.
  • the magnetic member 50 is one member that serves as both the first opposing member 51 and the second opposing member 52.
  • the first facing member 51 faces the first magnet 41, and the second facing member 52 faces the second magnet.
  • the first facing member 51 also serves as the second facing member 52 and is located outside the first coil 31 and inside the second coil 32.
  • the driving device 10 includes a magnetic member 50, and the magnetic member 50 functions as a first opposing member 51 and a second opposing member 52.
  • the magnetic member 50 passes through the opening of the first movable part 21.
  • the magnetic member 50 may be integral with the base material 12 or a member different from the base material 12.
  • the driving device 10 includes the first coil 31 and the second coil 32.
  • the first coil 31 and the second coil 32 form different loops.
  • a current loop fixed to the first movable portion 21 is formed.
  • the number of turns of the coil is not particularly limited.
  • both the 1st coil 31 and the 2nd coil 32 may be comprised by one conducting wire, and the 1st coil 31 and the 2nd coil 32 may be comprised by the mutually different conducting wire.
  • the first coil 31 and the second coil 32 are located in the same plane.
  • the first coil 31 and the second coil 32 are fixed to the opposite side of the first magnet 41 with respect to the first movable portion 21.
  • the fixed position with respect to the 1st movable part 21 is not limited to this example.
  • the second coil 32 is not necessarily positioned between the second magnet 42 and the second opposing member 52 when viewed from the x direction.
  • the second coil 32 preferably passes through a region where the y-direction component of the magnetic flux is large. As the state where the second coil 32 passes through the region where the y-direction component of the magnetic flux is large, the following first example and second example can be given as in the case of the first coil 31.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating the configuration of the distance measuring apparatus 90 according to the first embodiment.
  • the signal path is indicated by a solid line and the light path is indicated by a broken line.
  • the distance measuring device 90 according to the present embodiment includes the driving device 10.
  • the drive device 10 of the present example has the same configuration as the drive device 10 according to the embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a second configuration example of the first coil 31. Also in this configuration example, the first lead wire 311 and the second lead wire 312 are connected to the electrical ends of the first coil 31, respectively. However, in this configuration example, at least a part of the first lead wire 311 and at least a part of the second lead wire 312 pass between the second magnet 42 and the magnetic member 50, that is, the second magnet 42. It overlaps in the part which passes between the 2nd opposing members 52.
  • first lead wire 311 passes between the second magnet 42 and the second opposing member 52, and a second lead wire 312 is the second magnet 42 and the second opposing member 52.
  • the first lead line 311 and the second lead line 312 are taken out along the same connecting portion 201.

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Abstract

駆動装置(10)は、支持体(23)、第1可動部(21)、第1磁石(41)、第2磁石(42)、第1コイル(31)、および第2コイル(32)を備える。第1可動部(21)は支持体(23)に対し二軸方向に揺動可能である。第1磁石(41)は第1方向から見て、第1可動部(21)の内側に位置する。第2磁石(42)は第1方向から見て、第1可動部(21)の外側に位置する。第1コイル(31)には第1磁石(41)からの磁束が作用する。そして、第2コイル(32)には第2磁石(42)からの磁束が作用する。

Description

駆動装置および距離測定装置
 本発明は、駆動装置および距離測定装置に関する。
 光を用いた測定装置等では、二軸駆動が可能な小型の駆動装置が求められている。
 特許文献1には、外側駆動部と内側駆動部とを有する2軸駆動電磁気スキャナーが記載されている。特許文献1のスキャナーでは、外側駆動部に外側駆動コイルが、内側駆動部に内側駆動コイルが固定され、ミラー面を有するステージと内側駆動部が外側駆動部の内部に配置されている。
特開2009-75587号公報
 しかし、特許文献1の技術では、内側駆動部を囲うように外側駆動部を配置し、内側駆動部と外側駆動部のそれぞれにコイルを配置する必要があることから、小型化が難しかった。
 本発明が解決しようとする課題としては、小型化が容易な駆動装置を提供することが一例として挙げられる。
 請求項1に記載の発明は、
 支持体と、
 前記支持体に対し二軸方向に揺動可能な第1可動部と、
 第1方向から見て、前記第1可動部の内側に位置する第1磁石及び前記第1可動部の外側に位置する第2磁石と、
 前記第1磁石からの磁束が作用する第1コイル及び前記第2磁石からの磁束が作用する第2コイルと、を備える駆動装置である。
 請求項3に記載の発明は、
 支持体と、
 前記支持体に対し二軸方向に揺動可能な第1可動部と、
 第1磁石および第2磁石と、
 前記第1磁石および前記第2磁石の少なくとも一方に対向する一以上の対向部材を含む磁性部材と、
 前記第1可動部に固定され、第1方向から見て、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通らない第1コイルと、
 前記第1可動部に固定され、前記第1方向から見て、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通らない第2コイルとを備える駆動装置である。
 請求項21に記載の発明は、
 請求項1から20のいずれか一項に記載の駆動装置を備える距離測定装置である。
 上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態に係る駆動装置の構成を例示する斜視図である。 (a)は、実施形態に係る駆動装置の構成を例示する平面図であり、(b)は、実施形態に係る駆動装置の構成を例示する右側面図であり、(c)は、実施形態に係る駆動装置の構成を例示する正面図であり、(d)は、実施形態に係る駆動装置の構成を例示する底面図である。 駆動部の構造を例示する平面図である。 第1可動部に発生する第2軸を軸とした駆動力を説明するための図である。 第1可動部が第2軸を軸に揺動している状態を例示する図である。 駆動装置の第2コイルに作用する磁場のシミュレーション結果を示す図である。 第1可動部に発生する第1軸を軸とした駆動力を説明するための図である。 第2可動部が第1軸を軸に揺動している状態を例示する図である。 駆動装置の第1コイルに作用する磁場のシミュレーション結果を示す図である。 第1コイルが磁束のx方向成分が大きい領域を通る状態の第2例を示す図である。 第2コイルが磁束のy方向成分が大きい領域を通る状態の第2例を示す図である。 実施例1に係る距離測定装置の構成を例示するブロック図である。 距離測定装置の使用環境を例示する図である。 制御部のハードウエア構成を例示する図である。 駆動装置による走査について説明するための図である。 (a)および(b)はそれぞれ、実施例2における第1コイルおよび第2コイルの形成方法を例示する図である。 実施例3に係る第1コイルの第1の構成例を示す図である。 実施例3に係る第1コイルの第2の構成例を示す図である。 実施例4に係る駆動装置の構成を例示する平面図である。 実施例5に係る基材、第1磁石、第2磁石、第1対向部材、および第2対向部材の構造を例示する斜視図である。 実施例6に係る駆動装置の構造を例示する平面図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(実施形態)
 図1は、実施形態に係る駆動装置10の構成を例示する斜視図である。図2(a)は、本実施形態に係る駆動装置10の構成を例示する平面図であり、図2(b)は、本実施形態に係る駆動装置10の構成を例示する右側面図であり、図2(c)は、本実施形態に係る駆動装置10の構成を例示する正面図であり、図2(d)は、本実施形態に係る駆動装置10の構成を例示する底面図である。
 本実施形態に係る駆動装置10は、支持体23、第1可動部21、第1磁石41、第2磁石42、第1コイル31、および第2コイル32を備える。第1可動部21は支持体23に対し二軸方向に揺動可能である。第1磁石41は第1方向から見て、第1可動部21の内側に位置する。第2磁石42は第1方向から見て、第1可動部21の外側に位置する。第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。
 また、本実施形態に係る駆動装置10は、以下の様にも表現されうる。駆動装置10は、支持体23、第1可動部21、第1磁石41、第2磁石42、磁性部材50、第1コイル31、および第2コイル32を備える。第1可動部21は、支持体23に対し二軸方向に揺動可能である。磁性部材50は、第1磁石41および第2磁石42の少なくとも一方に対向する一以上の対向部材を含む。第1コイル31は、第1可動部21に固定され、第1方向から見て、第1磁石41と磁性部材50との間を通り、かつ、第2磁石42と磁性部材50との間を通らない。また、第2コイル32は第1可動部21に固定され、第1方向から見て、第2磁石42と磁性部材50との間を通り、かつ、第1磁石41と磁性部材50との間を通らない。以下に詳しく説明する。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1方向は、第1コイル31および第2コイル32に電流が流れていない状態での第1コイル31の中心軸方向である。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1方向は、z方向である。x方向、y方向、およびz方向は、互いに直交する三方向である。そして、第1磁石41および第1対向部材51のうちx方向に垂直な面は互いに対向しており、第2磁石42および第2対向部材52のうちy方向に垂直な面は互いに対向している。
 本実施形態において、磁性部材50は磁性材料を含む部材である。磁性部材50はたとえば、第1磁石41に対向する第1対向部材51と第2磁石42に対向する第2対向部材52とを組み合わせた部材である。第1対向部材51と第2対向部材52とは一体化されていても良いし、互いに離間していても良い。また、磁性部材50はたとえば第1磁石41および第2磁石42に対向する一つの部材であってもよい。言い換えると、磁性部材50は、第1対向部材51と第2対向部材52とを兼ねた一つの部材であっても良い。図1および図2(a)~(d)に示す例において磁性部材50は、第1対向部材51と第2対向部材52とを兼ねた一つの部材である。
 第1磁石41、第2磁石42、磁性部材50は、支持体23に対して固定されている。具体的には、駆動装置10は基材12をさらに備え、基材12に第1磁石41、第2磁石42、第1対向部材51、第2対向部材52、および支持体23が固定されている。基材12は第1対向部材51および第2対向部材52の少なくとも一方と一体に構成されていてもよく、その場合基材12は磁性材料を含んでもよい。基材12は、各磁石のうち対向部材と対向する面とは反対側の面に対向していることが好ましい。そうすれば、外部への磁場の影響を低減することができる。
 また、第1可動部21には、第2可動部22が揺動可能に取り付けられている。そして、第2可動部22は、基準面221の角度が第1可動部21に対して可変となるよう、第1軸222を軸として揺動可能である。すなわち、第2可動部22は、第1軸222を軸として所定の角度範囲で回動可能である。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第2可動部22は第1可動部21に対して接続部202で接続されている。接続部202は第2可動部22の両端に設けられている。そして、第1軸222は接続部202を通り、第1可動部21の長辺に垂直な中心線に一致する。また、第1軸222はy方向に平行である。
 一方、第1可動部21は、支持体23に対し第2軸211を軸として揺動可能である。すなわち、第1可動部21は、第2軸211を軸として所定の角度範囲で回動可能である。ここで、第2軸211は第1軸222に垂直である。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1可動部21は支持体23に対して接続部201で接続されている。接続部201は第1可動部21の両端に設けられている。そして、第2軸211は接続部201を通り、第1可動部21の短辺に垂直な中心線に一致する。また、第2軸211はx方向に平行である。
 本実施形態に係る駆動装置10では、第2可動部22を大型化した場合でも、コイルやフレームの大型化を抑えることができる。したがって、高速駆動が可能であると共に、コイルの発熱も抑制できる。
 図1および図2(a)~(d)に示す例では、駆動装置10を第1の方向から見て、第2可動部22が駆動装置10の中央に位置し、第2可動部22に重なる様に第1磁石41が設けられている。また、第1の方向から見て、第1コイル31が第2可動部22を囲っており、第1磁石41は第1コイル31の内側に位置する。第2可動部22のx方向の両側には磁性部材50が位置しており、各磁性部材50のy方向の両側には第2磁石42が設けられている。支持体23の内側には第1可動部21、第2可動部22、磁性部材50、および第1磁石41が位置し、支持体23の外側には第2磁石42が位置している。駆動装置10の構造は第1の方向から見て、第2磁石42の極性を除き、第2軸211を基準に線対称であり、かつ、第1磁石41の極性を除き、第1軸222を基準に線対称である。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、駆動装置10は駆動部20を備える。そして、駆動部20は支持体23、第1可動部21および第2可動部22を含む。駆動部20では、支持体23に対して第1可動部21および第2可動部22が駆動される。
 図3は、駆動部20の構造を例示する平面図である。駆動部20はたとえばMEMS構造であり、Si等の材料を微細加工することにより得られる。Si等の材料はたとえばシリコンウエハである。また、駆動部20はたとえば一部がくり抜かれた板状であり、厚さ方向がz方向に一致する。駆動部20が板状である場合、厚さはたとえば0.05mm以上0.3mm以下である。
 駆動部20において、第1可動部21、第2可動部22、および支持体23は一体に形成されている。具体的には、支持体23はフレーム状であり、支持体23の内側に接続部201を介して第1可動部21が接続されている。第1可動部21は第1ループ部212と第1ループ部212よりも大きな第2ループ部213を有する。そして、第1可動部21には、第1ループ部212と第2ループ部213を兼ねた共有部214が存在する。本図の例において、第2ループ部213は第1ループ部212の外側に位置し、第2ループ部213の中心軸は第1ループ部212の中心軸に一致する。第1ループ部212および第2ループ部213はそれぞれコイルの下地として機能する。
 また、第1可動部21には、磁性部材50が貫通するための開口が設けられている。この開口は、第1ループ部212と第2ループ部213の間に位置し、言い換えると第1ループ部212の外側かつ第2ループ部213の内側に位置する。
 第1可動部21の内側には接続部202を介して第2可動部22が接続されている。詳しくは、第2可動部22は第1ループ部212および第2ループ部213の内側に設けられており、接続部202は共有部214と第2可動部22とを接続している。本図の例では、z方向から見て第2可動部22は円形であり、第1ループ部212および第2ループ部213の中心軸は第2可動部22の中心を通る。第2可動部22の直径はたとえば1mm以上10mm以下である。ただし第2可動部22の形状、大きさ、および位置は本例に限定されない。たとえば第2可動部22は矩形や多角形であり得る。なお、図1および図2(a)~(d)に示す例において、接続部202にはコイルの導線等が設けられない。したがって、スムーズな第2可動部22の揺動が可能である。
 図1および図2(a)~(d)に戻り、駆動装置10の構造についてさらに説明する。上記した通り、駆動装置10は第1磁石41および第2磁石42を備える。第1磁石41と第2磁石42とは互いに異なる種類の磁石であっても良いし、同じ種類の磁石であっても良い。第1磁石41および第2磁石42はそれぞれ永久磁石であっても良いし、電磁石であってもよい。永久磁石としてはフェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石が挙げられる。なお、磁石はゴムや樹脂を含むボンド磁石であってもよい。中でも磁束密度の高さから、第1磁石41および第2磁石42はネオジム磁石であることが好ましい。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1方向から見て、第1磁石41は、第2可動部22と重なる。第1磁石41の第1コイル31側の面411には、S極とN極がx方向に並んでいる。面411のx方向に垂直な二面は、それぞれ第1対向部材51に対向している。また、第1可動部21の少なくとも一部は枠状であり、第1磁石41は第1可動部21の内側に位置する。
 また、第1方向から見て、第2磁石42は、第1可動部21の外側に位置する。駆動装置10は四つの第2磁石42を備え、それらのうち二つずつが対を成し、第2コイル32および第2対向部材52を介して対向している。ここで、各対の第2磁石42は、互いに異なる極を向かい合わせにしている。一方、第2磁石42の複数の対は、x方向に並んでいる。そして、x方向に隣り合った第2磁石42は、互いに同じ極を第2コイル32に向けている。
 上記した通り、駆動装置10は第1対向部材51および第2対向部材52を含む。第1対向部材51および第2対向部材52はそれぞれ磁性材料を含む。なお、第1対向部材51と第2対向部材52の材料は互いに同じでも良いし、異なっていても良い。磁性材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらのうち少なくともいずれかを含む合金等が挙げられる。
 対向部材は磁石またはヨークである。磁石は永久磁石であっても良いし、電磁石であってもよい。永久磁石としてはフェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石が挙げられる。なお、磁石はゴムや樹脂を含むボンド磁石であってもよい。ヨークの材料としては、鉄、鋼等が挙げられる。第1対向部材51の材料と第2対向部材52の材料とは、互いに同じであっても良いし異なっていても良い。本実施形態において、磁性部材50はヨークである。
 第1磁石41と第1対向部材51とは対を成して第1磁石41と第1対向部材51との間に磁束を発生させる。すなわち、第1磁石41と第1対向部材51とは第1の磁気回路を構成する。第1コイル31は、第1磁石41と第1対向部材51との間に発生する磁束を横切る。また、第2磁石42と第2対向部材52とは対を成して第2磁石42と第2対向部材52との間に磁束を発生させる。すなわち、第2磁石42と第2対向部材52とは、第1の磁気回路とは異なる第2の磁気回路を構成する。第2コイル32は、第2磁石42と第2対向部材52との間に発生する磁束を横切る。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1対向部材51は第1磁石41と対向し、第2対向部材52は第2磁石42と対向している。第1対向部材51は第2対向部材52を兼ねており、第1コイル31の外側かつ第2コイル32の内側に位置する。具体的には、駆動装置10は磁性部材50を備え、磁性部材50が第1対向部材51および第2対向部材52として機能する。磁性部材50は第1可動部21の開口を貫通している。磁性部材50は、基材12と一体であっても良いし、基材12とは異なる部材であっても良い。
 支持体23の一部は、第1の方向および第1の方向に垂直な方向のうち少なくとも一方から見て、第2対向部材52と第2磁石42との間に挟まれている。図1および図2(a)~(d)に示す例においては、支持体23の一部は、z方向およびx方向から見て、第2対向部材52と第2磁石42との間に挟まれている。また、磁性部材50は第1可動部21の開口に差し込まれているが、第1可動部21が第2軸211を基準に揺動した場合でも第1可動部21が磁性部材50に接触しない程度に、第1可動部21と磁性部材50との間には隙間がある。そして、第1可動部21が第1軸222を基準に揺動した場合でも第1可動部21が磁性部材50に接触しない程度に、第1可動部21と磁性部材50との間には隙間がある。
 上記した通り、駆動装置10は第1コイル31および第2コイル32を備える。第1コイル31および第2コイル32は互いに異なるループを形成している。第1コイル31および第2コイル32に電流が流れることにより、第1可動部21に固定された電流ループが形成される。第1コイル31および第2コイル32のそれぞれにおいて、コイルの巻数は特に限定されない。また、一本の導線により第1コイル31および第2コイル32の両方が構成されていても良いし、第1コイル31および第2コイル32は互いに異なる導線で構成されていても良い。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1コイル31と第2コイル32とは同一平面内に位置する。
 第1コイル31は少なくとも一部が第1磁石41と第1対向部材51との間を通る。すなわち第1コイル31は、第1磁石41と第1対向部材51との間に生じる磁場の中を通る。また、第2コイル32は少なくとも一部が第2磁石42と第2対向部材52との間を通る。すなわち第2コイル32は、第2磁石42と第2対向部材52との間に生じる磁場の中を通る。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1コイル31は図2(a)中αで示した電流ループを形成し、第2コイル32は図2(a)中αで示した電流ループを形成する。そして、第1コイル31のうち第1磁石41と第1対向部材51との間を通る部分はy方向に平行であり、第2コイル32のうち第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分はx方向に平行である。また、z方向から見て第1コイル31と第2コイル32とが重なる部分では、第1コイル31および第2コイル32のいずれもが、第1磁石41と第1対向部材51との間、および第2磁石42と第2対向部材52との間を通らない。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1コイル31は第1可動部21の第1ループ部212に沿った導線により形成されており、第2コイル32は第1可動部21の第2ループ部213に沿った導線により形成されている。すなわち、第1コイル31の中心軸と第2コイル32の中心軸は一致している。そして、第1方向から見て、第1コイル31の、第1磁石41と磁性部材50との間を通る部分、すなわち第1磁石41と第1対向部材51との間を通る部分は、第2コイル32の内側に位置する。また、第1方向から見て、第2可動部22は第1コイル31の内側に位置する。
 なお、図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1コイル31および第2コイル32は第1可動部21を基準に第1磁石41とは反対側に固定されているが、第1可動部21に対する固定位置は本例に限定されない。
 以下、図4から図9を参照して駆動装置10の駆動原理について説明する。
 図4は、第1可動部21に発生する第2軸211を軸とした駆動力を説明するための図である。本図では、第2コイル32に流れる電流が黒矢印で、第2コイル32に印加される磁場が破線矢印で、第2コイル32に発生する力が白矢印で例示されている。なお、電流および磁場の方向は本例と逆であってもよいし、必要に応じて切り替わっても良い。
 第2コイル32のうち、第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分において、第2コイル32にはx方向に平行な方向に電流が流れ、第2磁石42と第2対向部材52とにより生じる磁場が作用する。ここで、第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分において、第2磁石42と第2対向部材52との間の磁場は少なくともy方向に平行な方向の成分を含む。その結果、第2コイル32には、z方向に平行な方向の力が生じる。ここで、発生する力の方向は、第2軸211に対して軸対象となる。
 なお、本実施形態では第1方向から見て第2コイル32が第2磁石42と第2対向部材52との間を通る構成について説明しているが、第2コイル32に対してy方向に平行な方向の磁場成分を作用させることができれば、第2コイル32は必ずしも第1方向から見て第2磁石42と第2対向部材52との間を通っていなくても良い。
 図5は、第1可動部21が第2軸211を軸に揺動している状態を例示する図である。第2コイル32は第1可動部21に固定されているため、第2コイル32に対して発生した力によって、第1可動部21が第2軸211を軸として駆動される。また同時に、第2可動部22が第2軸211を軸として駆動される。ここで、第2軸211を軸とした第1可動部21の動きと第2可動部22の動きはほぼ等しく生じる。第1可動部21の駆動方向は第2コイル32に流れる電流の方向に応じて切り替え可能であり、第1可動部21の駆動量は第2コイル32に流れる電流の大きさを調整することで制御できる。第2コイル32に流される電流のパターンは特に限定されないが、第2コイル32には、たとえば三角波の電流が流される。なお、第2コイル32には、第2軸211に対する第1可動部21の振動(回動)の非共振周波数の電流が流されてもよい。また、第2コイル32に流される電流は、三角波に限定されず、矩形波、正弦波、のこぎり波等であってもよいし、切り替え可能な直流電流であっても良い。
 図6は、駆動装置10の第2コイル32に作用する磁場のシミュレーション結果を示す図である。本図では、図1および図2(a)~(d)に例示した駆動装置10をモデルとした結果を示している。また本図では、上に駆動装置10の平面図の一部を示し、下に本平面図中の破線321の位置における第2コイル32に対して生じる磁束密度のグラフを示している。本グラフの磁束密度は、第1磁石41、第2磁石42、および磁性部材50により生じる磁束のy方向成分の密度を、複数のz座標について示している。なお、第2コイル32の高さをz=0としている。
 図1および図2(a)~(d)に例示した駆動装置10では、第1磁石41の第1コイル31側の面にN極とS極が並んでいる。すなわち第1磁石41の面411において、領域413と領域414とは互いに極性が異なる。そして本図に示すように、第1可動部21の中心線に対して磁束は左右非対称である。この非対称性は、第1磁石41の極の非対称性に起因する。しかし、磁束の総和は左右で十分に等しいといえる。したがって、駆動装置10では第1可動部21を第1軸222に対してほぼ対称に駆動させることができる。
 図7は、第1可動部21に発生する第1軸222を軸とした駆動力を説明するための図である。本図は図2(a)のA-A断面に相当する。本図では、第1コイル31に印加される磁場が破線矢印で、第1コイル31に発生する力が白矢印で例示されている。第1コイル31の電流は、本図の奥から手前に向かって流れているとする。なお、電流および磁場の方向は本例と逆であってもよいし、必要に応じて切り替わっても良い。
 本図の例において第1コイル31は、第1磁石41に対してz方向にずれた位置にある。しかし、第1磁石41から第1対向部材51に向かう磁束は第1磁石41の第1コイル31側にも広がる。したがって、第1コイル31には第1磁石41と第1対向部材51による磁束が作用する。図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1磁石41のうち第1コイル31側とは反対側の面412の極性が、第1コイル31側の面411の極性とは反転している。したがって、第1磁石41からのより多くの磁束が第1コイル31側に広がって、第1コイル31に作用することとなり、大きな駆動力を発生させることができる。
 第1コイル31のうち、z方向から見て第1磁石41と第1対向部材51との間を通る部分において、第1コイル31にはy方向に平行な方向に電流が流れ、第1磁石41と第1対向部材51とにより生じる磁場が作用する。ここで、第1コイル31が第1磁石41と第1対向部材51との間を通る部分において、第1磁石41と第1対向部材51との間の磁場は少なくともx方向に平行な方向の成分を含む。その結果、第1コイル31には、少なくともz方向に平行な方向の力が生じる。本図の例では、第1磁石41と第1対向部材51との間で第1コイル31に作用する磁場にはz方向に平行な成分がさらに含まれる。したがって、第1コイル31には、x方向に平行な方向の力が合わせて生じ、全体としてz方向に対して傾いた方向の力が生じる。
 なお、本実施形態では第1方向から見て第1コイル31が第1磁石41と第1対向部材51との間を通る構成について説明しているが、第1コイル31に対してx方向に平行な方向の磁場成分を作用させることができれば第1方向から見て第1コイル31が第1磁石41と第1対向部材51との間を通っていなくても良い。
 図1および図2(a)~(d)に例示した駆動装置10において、第1コイル31は二箇所で第1磁石41と第1対向部材51との間を通る。そして、各箇所で発生する力の方向は、第1軸222に対して軸対象となる。
 図8は、第2可動部22が第1軸222を軸に揺動している状態を例示する図である。第1コイル31は第1可動部21に固定されているため、第1コイル31に対して発生した力によって、第1可動部21が第1軸222を軸として駆動される。そして、第2可動部22は第1可動部21の駆動に応じて揺動する。第2可動部22の揺動振幅は、第1可動部21の揺動振幅よりも大きくなり得る。第1可動部21の駆動方向、すなわち第2可動部22の駆動方向は第1コイル31に流れる電流の方向に応じて切り替え可能であり、第1可動部21の駆動の大きさ、すなわち第2可動部22の揺動振幅は第1コイル31に流れる電流の大きさを調整することで制御できる。第1コイル31に流される電流のパターンは特に限定されないが、第1コイル31には、第1軸222に対する第2可動部22の振動(回動)の共振周波数に近い周波数の交流電流が流されることが好ましい。そうすれば、第2可動部22を高効率で駆動することができる。交流電流としては、特に限定されないが、矩形波、正弦波、三角波等が挙げられる。また、共振周波数に近い周波数とは、たとえば、共振周波数をfr2としたとき、0.8fr2以上1.2fr2以下の周波数である。
 図9は、駆動装置10の第1コイル31に作用する磁場のシミュレーション結果を示す図である。本図では、図1および図2(a)~(d)に例示した駆動装置10をモデルとした結果を示している。また本図では、上に駆動装置10の平面図の一部を示し、下に本平面図中の破線313の位置における第1コイル31に対して生じる磁束密度のグラフを示している。本グラフの磁束密度は、第1磁石41、第2磁石42、および磁性部材50により生じる磁束のx方向成分の密度を、複数のz座標について示している。なお、第1コイル31の高さをz=0としている。
 本図に示すように、第1コイル31が第1対向部材51と第1磁石41との間を通る部分において、磁束密度はほぼ一定である。したがって、駆動装置10では第1可動部21を第2軸211に対してほぼ対称に駆動させることができる。具体的には、第1コイル31が第1対向部材51と第1磁石41との間を通る部分の、x方向成分の磁束密度の、平均値をBaveとし、最大値と最小値の差をΔBとしたとき、|ΔB/Bave|が0.1以上0.5以下であることが好ましい。
 本実施形態の駆動装置10において、第1コイル31は第2磁石42と第2対向部材52との間を通らないことから、第1コイル31に流れる電流はほとんど、第1可動部21の第1軸222を軸とする駆動のみに作用する。すなわち、第1可動部21の第2軸211を軸とする駆動に対する、第1コイル31に流れる電流によるクロストークが非常に小さい。
 一方、本実施形態の駆動装置10において、第2コイル32は第1磁石41と第1対向部材51との間を通らないことから、第2コイル32に流れる電流はほとんど第1可動部21の第2軸211を軸とする駆動のみに作用する。すなわち、第1可動部21の第1軸222を軸とする駆動に対する、第2コイル32に流れる電流によるクロストークが非常に小さい。特に、二軸方向の揺動の共振周波数が互いに近い場合であっても、クロストークによる問題を避けることができる。
 第1コイル31は、y方向から見て必ずしも第1磁石41と第1対向部材51との間に位置する必要は無い。すなわち、第1コイル31は、第1磁石41とはz方向にずれていてもよい。ただし第1コイル31は、磁束のx方向成分が大きい領域を通ることが好ましい。第1コイル31が磁束のx方向成分が大きい領域を通る状態としては具体的には、たとえば以下の第1例または第2例のような状態が挙げられる。
 第1例において、第1磁石41から出る磁束のうち第1対向部材51に向かう成分の磁束密度のピーク値をBs1とする。そして、第1コイル31および第2コイル32に電流が流れていない状態で、第1コイル31は、第1磁石41から第1対向部材51に向かう磁束密度の大きさがBs1×0.6以上Bs1×1以下の領域を通る。
 図10は、第1コイル31が磁束のx方向成分が大きい領域を通る状態の第2例を示す図である。本図は、z方向から見て第1コイル31が第1磁石41と第1対向部材51との間を通る部分の、y方向に垂直な断面を例示している。なお、本図では第1コイル31、第1磁石41および第1対向部材51のみが描かれている。また、第1磁石41のうち第1コイル31側とは反対側の面の極性が、第1コイル31側の面の極性とは反転しており、第1磁石41からの磁束が主にz方向に延びているとする。また、第1対向部材51の端部は第1磁石41の端部に対してz方向にずれているとする。そして、第1磁石41の端部と第1対向部材51の端部とのx方向の距離をdとし、第1磁石41の端部と第1対向部材51の端部とのz方向の距離をdとする。また、第1対向部材51の端部と第1コイル31の中心軸とのx方向の距離をdC1とし、第1磁石41の端部と第1コイル31の中心軸とのz方向の距離をdC2とする。なおここで、各端部は各方向において第1コイル31に最も近い端部(たとえば端面)である。第2例において第1コイル31および第2コイル32に電流が流れていない状態で、第1コイル31はd×0.3≦dC1≦d×0.7かつd×0.3≦dC2≦d×0.7が成り立つ位置にある。
 また、第2コイル32についても、x方向から見て必ずしも第2磁石42と第2対向部材52との間に位置する必要は無い。ただし第2コイル32は、磁束のy方向成分が大きい領域を通ることが好ましい。第2コイル32が磁束のy方向成分が大きい領域を通る状態としては、第1コイル31についてと同様、以下の様な第1例および第2例が挙げられる。
 第1例において、第2磁石42から出る磁束のうち第2対向部材52に向かう成分の磁束密度のピーク値をBs2とする。そして、第1コイル31および第2コイル32に電流が流れていない状態で、第2コイル32は第2磁石42から第2対向部材52に向かう磁束密度の大きさがBs2×0.6以上Bs2×1以下の領域を通る。
 図11は、第2コイル32が磁束のy方向成分が大きい領域を通る状態の第2例を示す図である。本図は、z方向から見て第2コイル32が第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分の、x方向に垂直な断面を例示している。なお、本図では第2コイル32、第2磁石42および第2対向部材52のみが描かれている。なお、第2磁石42のうち第2コイル32側とは反対側の面の極性が、第2コイル32側の面の極性とは反転しており、第2磁石42からの磁束が主にy方向に延びているとする。また、第1対向部材51の端部は第1磁石41の端部に対してz方向にほぼずれていないとする。本例において、第1コイル31および第2コイル32に電流が流れていない状態で、第2コイル32はx方向から見て第2磁石42と第2対向部材52との間に位置する、または、第2コイル32はd×0.3≦dC3≦d×0.7かつdC4≦d×0.3が成り立つ位置にある。ここで、第2磁石42の端部と第2対向部材52の端部とのy方向の距離をdとする。また、第2対向部材52の端部と第2コイル32の中心軸とのy方向の距離をdC3とし、第2磁石42の端部と第2コイル32の中心軸とのz方向の距離をdC4とする。なおここで、各端部は各方向において第2コイル32に最も近い端部(たとえば端面)である。
 なお、第1方向から見て第1コイル31が第2磁石42と第2対向部材52との間を通らないとは、第1方向から見て第1コイル31が第2磁石42と第2対向部材52との間を横切らないことをいう。また、第1方向から見て第2コイル32が第1磁石41と第1対向部材51との間を通らないとは、第1方向から見て第2コイル32が第1磁石41と第1対向部材51との間を横切らないことをいう。
 本実施形態では、駆動装置10が第1コイル31および第2コイル32をそれぞれ一つずつ備える例を説明したが、駆動装置10は、第1コイル31および第2コイル32の少なくとも一方を、複数備えても良い。たとえば駆動装置10が二つの磁性部材50をそれぞれ囲う二つの第2コイル32を備えていても良い。その場合、各第2コイル32は第2対向部材第2対向部材52と第2磁石42との間を通る一方、第1磁石41と第1対向部材51との間を通らないようにする。具体的には、第2コイル32の第1磁石41側の導線の位置をz方向またはx方向に十分ずらして配置することにより、第1磁石41と第1対向部材51との間の磁束が第2コイル32に殆ど作用しないようにする。さらに、二つの第2コイル32に流れる電流の方向は互いに独立に制御されうる。ここで、二つの第2コイル32に流れる電流の方向を第1の方向から見て互いに逆回りとする場合、x方向に隣り合う二つの第2磁石42は互いに異なる極を第2コイル32に向けていればよい。
 以上、本実施形態によれば、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
(実施例1)
 図12は、実施例1に係る距離測定装置90の構成を例示するブロック図である。本図においてブロック間を繋ぐ線については、信号経路が実線で、光の経路が破線で示されている。本実施例に係る距離測定装置90は、駆動装置10を備える。本実施例の駆動装置10は、実施形態に係る駆動装置10と同様の構成を有する。
 本実施例において、駆動装置10は、光を出射する距離測定装置90に搭載されており、駆動装置10は距離測定装置90からの光の出射方向を変化させる。
 より詳しくは、第2可動部22が基準面221を反射面とするミラーを含む。そして、駆動装置10により駆動されるミラーを介して光を出射することにより、距離測定装置90からの光の出射方向を二軸方向に変化させることができる。
 距離測定装置90は、物体72に光を照射し、反射光を受光して物体72までの距離を測定する測定装置である。具体的には距離測定装置90では、たとえば光の出射タイミングと反射光の受光タイミングとの差に基づいて、距離測定装置90から物体72までの距離が算出される。光はたとえば赤外光である。ただし、光の波長は特に限定されず可視光であってもよい。
 距離測定装置90は、光源91、受光器92、光源91の駆動回路93、駆動装置10の駆動回路94、検出回路95、および制御部96を備える。
 光源91はたとえばレーザダイオードである。光源91から出力される光はたとえばパルス光である。距離測定装置90の光源91から出力された光は、駆動装置10のミラーを介し距離測定装置90の出射口を通って出射される。距離測定装置90から出射された光は、外部の物体72で反射されて少なくとも一部が距離測定装置90に向かって戻る。そして、距離測定装置90に戻った光は再び駆動装置10のミラーを介して受光器92に導かれ、受光器92で検出される。ここで、距離測定装置90では光源91から光が出射されてから反射光が受光器92で検出されるまでの時間が測定される。そして、測定された時間と光の伝搬速さを用いて距離測定装置90と物体72との距離が算出される。距離測定装置90はたとえばライダー(LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging, Laser Illuminated Detection and Ranging またはLiDAR:Light Detection and Ranging)装置やレーダ装置等である。
 図13は、距離測定装置90の使用環境を例示する図である。距離測定装置90はたとえば移動体70に搭載されうる。移動体70はたとえば自動車、列車等の車両である。
 図12に戻り、距離測定装置90の構成について詳しく説明する。受光器92はたとえばフォトダイオード等の受光素子である。駆動回路93は、光源91の駆動回路である。駆動回路93は、制御部96による制御に基づいて、光を出力させるための駆動信号を光源91に入力する。駆動回路94は、駆動装置10の駆動回路である。駆動回路94は、制御部96による制御に基づいて、駆動装置10に駆動信号を入力する。すなわち、駆動回路94は、制御部96による制御に基づいて、駆動装置10の第1コイル31および第2コイル32に電流を流す。駆動装置10は、駆動信号に基づいて、距離測定装置90からの光の出射方向を変化させる。
 距離測定装置90において、たとえば光源91は、パルス光を繰り返し出射する。そして、駆動装置10は、光の出射方向を二軸方向に変化させ、光で所定の範囲を走査するように制御される。そうすることにより、距離測定装置90の周囲に存在する物体72が検出できる。
 検出回路95は、受光器92の検出回路である。検出回路95はたとえば電流-電圧変換回路および増幅回路を含んで構成されうる。たとえば受光器92がフォトダイオードである場合、受光器92に光が入射することにより生じる電流は、検出回路95により検出信号に変換される。
 制御部96は、駆動回路93および駆動回路94を制御し、さらに検出回路95からの検出信号を処理することにより、距離の測定を実現する。すなわち制御部96は、光源91から光が出射されてから反射光が受光器92で検出されるまでの時間と、光の伝搬速さとを用いて距離測定装置90と物体72との距離を算出する。具体的には、制御部96は、駆動回路93に光源91の出力タイミングを示すトリガ信号を送信する。また、制御部96は、受光器92の検出回路95から受光タイミングを示す信号を受信する。そして、制御部96は、各信号の送受信タイミングに基づき、出力タイミングから受光タイミングまでの時間を計測する。次いで、制御部96は計測した時間と光の伝搬速さとを用いて距離測定装置90と物体72との距離を算出する。なお、光の伝搬速さを示す情報は、たとえば後述するストレージデバイス808から読み出して、制御部96が用いることができる。
 距離測定装置90が移動体70に搭載されている場合、算出された距離測定装置90と物体72との距離は、駆動装置10の駆動信号に基づく光の出射方向と紐付けられて、移動体70の運転補助や自動運転等に利用されうる。
 図14は、制御部96のハードウエア構成を例示する図である。本図において制御部96は、集積回路800を用いて実装されている。集積回路800は、例えば SoC(System On Chip)である。
 集積回路800は、バス802、プロセッサ804、メモリ806、ストレージデバイス808、入出力インタフェース810、及びネットワークインタフェース812を有する。バス802は、プロセッサ804、メモリ806、ストレージデバイス808、入出力インタフェース810、及びネットワークインタフェース812が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ804などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ804は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ806は、RAM(Random Access Memory)などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス808は、ROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。
 入出力インタフェース810は、集積回路800を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。本図において、入出力インタフェース810には光源91の駆動回路93、駆動装置10の駆動回路94、および受光器92の検出回路95が接続されている。
 ネットワークインタフェース812は、集積回路800を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば CAN(Controller Area Network)通信網である。なお、ネットワークインタフェース812が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
 ストレージデバイス808は、制御部96の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ804は、このプログラムモジュールをメモリ806に読み出して実行することで、制御部96の機能を実現する。
 集積回路800のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ806に格納されてもよい。この場合、集積回路800は、ストレージデバイス808を備えていなくてもよい。
 図15は、駆動装置10による走査について説明するための図である。距離測定装置90は、フレームを生成するように光で周囲を走査する。すなわち制御部96は、駆動回路94を介して駆動装置10を制御し、フレームを生成する。具体的にはたとえば、出射方向を本図中のX方向に直線状に繰り返し変化させながらパルス光を繰り返し出力し、物体との距離を測定する。それとともに、一つの直線状の動きごとに、X方向に垂直なY方向に所定の幅だけ出射方向をシフトさせる。そうすることにより、矩形状の領域74を光で走査することができる。領域74を一度走査して得たデータセットを一つのフレームと呼ぶ。このように走査して、距離測定装置90の周囲の物体の方向と距離を取得することで、周囲の三次元情報を得ることができる。制御部96は、領域74を走査し終えると、出射方向を初めの方向に戻し、次のフレームを生成するように再度領域74を走査する。こうして、複数のフレームが繰り返し生成される。
 ここで、フレームにおけるX方向の光の動きはたとえば第2可動部22の第1軸222を軸とした振動で実現され、Y方向の光の動きはたとえば第2可動部22の第2軸211を軸とした運動で実現される。本実施例の駆動装置10において、第2可動部22の第1軸222を軸とした運動の周波数は、第2軸211を軸とした運動の周波数よりも高くなっている。
 図1および図2(a)~(d)に示す例において、第1可動部21は第1方向から見て短軸方向と長軸方向とを有する構造であり、短軸方向は第1軸222に平行であり、長軸方向は第2軸211に平行である。なお、たとえば第1方向から見て第1コイル31が長方形である場合、短軸方向は第1コイル31の短辺方向であり、長軸方向は第1コイル31の長辺方向である。また、たとえば第1方向から見て第1コイル31が楕円形である場合、短軸方向はその楕円の短軸方向であり、長軸方向はその楕円の長軸方向である。
 駆動装置10では、ミラーを囲う可動部を二重に設ける必要が無いため、短軸方向をミラーの大きさ近くまで短くすることができる。また、短軸方向が第1軸222に平行であり、長軸方向が第2軸211に平行であることにより、第1可動部21の第2軸211に対する揺動の慣性モーメントを小さくすることができる。すなわち、ミラーを大型化した場合でも、第2軸211を軸とした高精度の駆動が可能となる。
 一方、駆動装置10が移動体70に搭載されている場合、第1可動部21の第2軸211を軸とした振動の共振周波数fr1は500Hz以上であることが好ましい。そうすれば、移動体70の振動に起因する外乱により第1可動部21が意図せず振られてしまうといった問題が生じにくくなる。
 第1可動部21の第2軸211を軸とした振動の共振周波数は特に限定されない。一例として、第1可動部21の第2軸211を軸とした振動の共振周波数をfr1とし、第2可動部22の第1軸222を軸とした振動の共振周波数をfr2としたとき、fr1<fr2が成り立つことが好ましい。また、fr1≦1.5kHzが成り立つことが好ましい。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 くわえて、駆動装置10を備える距離測定装置90によれば、光による安定した走査が可能となる。
(実施例2)
 図16(a)および(b)はそれぞれ、実施例2における第1コイル31および第2コイル32の形成方法を例示する図である。本実施例において、第1コイル31および第2コイル32は、同一の導線を引き回すことにより形成されている。本実施例に係る駆動装置10は、実施形態および実施例1の少なくともいずれかに係る駆動装置10と同様の構成を有しており、本実施例に係る距離測定装置90は実施例1に係る距離測定装置90と同様の構成を有している。
 第1コイル31および第2コイル32を構成する導線の両端は、引出線300となっている。引出線300は、駆動部20の接続部201に沿って駆動部20の外部に引き出される。
 本実施例において、第1コイル31および第2コイル32を構成する導線には、第1軸222に対する駆動を目的とした電流信号Sと、第2軸211に対する駆動を目的とした電流信号Sとを足し合わせた駆動電流を流す。具体的にはたとえば、電流信号Sは、第2可動部22の第1軸222に対する揺動の共振周波数fr2の電流信号である。そして、電流信号Sは、第1可動部21の第2軸211に対する駆動を生じさせる、より低い周波数fの電流信号である。これらの電流信号を足し合わせた駆動電流を導線に流す。すると、第2可動部22の第1軸222に対する揺動は駆動電流のうち共振周波数fr2の成分によって大きく励起される。また、第1可動部21の第2軸211に対する駆動は周波数fの成分に応答して励起される。一方、周波数fの成分による第2可動部22の第1軸222に対する揺動、および、共振周波数fr2の成分による第1可動部21の第2軸211に対する駆動はそれぞれ十分に応答性が低い。したがって、共振周波数fr2と周波数fとを足し合わせた駆動電流を用いて所望の駆動状態を実現することができる。なお、駆動電流において電流信号Sと電流信号Sとは互いに独立に制御される。
 図16(a)は導線の引き回し方法の第1の例であり、図16(b)は導線の引き回し方法の第2の例である。第1の例において、第1コイル31と第2コイル32とは順に形成されており、電気的に直列に接続されている。一方、第2の例において第1コイル31と第2コイル32とは電気的な直列関係にない。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 くわえて本実施例によれば、第1コイル31および第2コイル32が、同一の導線を引き回すことにより形成されている。したがって、簡易な配線で駆動装置10を実現できる。
(実施例3)
 図17は、実施例3に係る第1コイル31の第1の構成例を示す図であり、図18は、実施例3に係る第1コイル31の第2の構成例を示す図である。図17および図18において、駆動部20が破線で、第1コイル31およびその引出線が実線で示されている。
 本実施例において、第1コイル31と第2コイル32とは、互いに異なる導線を引き回すことにより形成されている。なお、図17および図18において、第2コイル32は省略されている。本実施例に係る駆動装置10は、実施形態および実施例1の少なくともいずれかに係る駆動装置10と同様の構成を有しており、本実施例に係る距離測定装置90は実施例1に係る距離測定装置90と同様の構成を有している。
 本実施例において、第1コイル31を構成する導線には第1軸222に対する駆動を目的とした電流信号Sを流し、第2コイル32を構成する導線には第2軸211に対する駆動を目的とした電流信号Sを流す。こうすることにより、第1軸222に対する駆動と第2軸211に対する駆動とが異なる配線で互いに独立に制御される。なお、電流信号Sおよび電流信号Sとしては実施例2で説明したのと同じ例が挙げられる。
 図17は、第1コイル31の第1の構成例を示す図である。第1コイル31の電気的な両端には第1引出線311および第2引出線312がそれぞれ繋がっている。本構成例において、第1引出線311と第2引出線312とは互いに異なる接続部201に沿って外部に取り出されている。本構成例では、本図中αで示した部分において、第1コイル31への電流信号Sが第2磁石42と第2対向部材52との間を通ることになる。しかし、導線が多重となったコイルに比べて引出線の電流量は非常に小さく、かつ、第2軸211に対する駆動について電流信号Sに対する応答性も低い。したがって、本構成例において所望の駆動状態を実現することができる。
 図18は、第1コイル31の第2の構成例を示す図である。本構成例においても、第1コイル31の電気的な両端には第1引出線311および第2引出線312がそれぞれ繋がっている。ただし本構成例においては、第1引出線311の少なくとも一部と第2引出線312の少なくとも一部とが、第2磁石42と磁性部材50との間を通る部分、すなわち第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分において重なっている。
 本図の例においてより詳しくは、第1引出線311が第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分と、第2引出線312が第2磁石42と第2対向部材52との間を通る部分とが重なっている。また、第1引出線311と第2引出線312とが同一の接続部201に沿って外部に取り出されている。
 その結果、本構成例では本図中βで示した部分において、第1コイル31への電流信号Sが第2磁石42と第2対向部材52との間を互いに逆方向に二度通ることになる。すなわち、βで示した部分において第1引出線311の電流により発生する力と第2引出線312の電流により発生する力とが相殺され、引出線による影響が低減される。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 くわえて本実施例によれば、第1コイル31と第2コイル32とは、互いに異なる導線を引き回すことにより形成されている。したがって、第1軸222に対する駆動と第2軸211に対する駆動とが互いに独立に制御される。
(実施例4)
 図19は、実施例4に係る駆動装置10の構成を例示する平面図である。本実施例に係る駆動装置10は、以下に説明する点を除いて、実施形態および実施例1から実施例3の少なくともいずれかに係る駆動装置10と同様の構成を有しており、本実施例に係る距離測定装置90は実施例1に係る距離測定装置90と同様の構成を有している。
 本実施例の駆動装置10では、第1磁石41の第1コイル31側の面にN極とS極が並んでいる。また、第1方向から見て、第1磁石41の周囲には複数の第2磁石42が位置している。第1磁石41と複数の第2磁石42との間には少なくとも第2コイル32が位置している。そして、第1磁石41と複数の第2磁石42の間隔のうち、同極性が対向している部分の間隔dと、異極性が対向している部分の間隔dとが互いに異なっている。具体的に本図の例では、第1磁石41と複数の第2磁石42の間隔のうち、同極性が対向している部分の間隔dが、異極性が対向している部分の間隔dよりも狭くなっている。以下に詳しく説明する。
 図6に示したように、第2コイル32に作用する磁束は第2軸211に直交する第1可動部21の中心線Lに対して非対称である。これは、第2磁石42と第1磁石41との対向部分で、同極性が対向しているか異極性が対向しているかにより磁束密度が異なることに起因する。具体的には、同極性が対向している場合には、第2磁石42からの磁束が第2対向部材52に飛びつき、磁束密度のピークが高くなる。一方、異極性が対向している場合には、第2磁石42からの磁束が第1磁石41に引っ張られ、磁束密度のピークが低くなる。この非対称性が大きい場合には、第2コイル32に発生する力がアンバランスとなり、第2軸211を基準とした揺動にねじれが生じ得る。
 これに対し、本実施例に係る駆動装置10では、第1磁石41と複数の第2磁石42の間隔のうち、同極性が対向している部分の間隔dが、異極性が対向している部分の間隔dよりも狭くなっている。したがって、左右の磁束密度のピーク差を低減することができ、第2コイル32に作用する磁束を、中心線Lに対して対称な状態に近づけることができる。その結果、第2軸211を軸とした、より高精度な揺動を実現できる。
 図19に示す例では、第2磁石42aは第1磁石41と同極性が向き合うように対向している。そして、第2磁石42bは第1磁石41と異極性が向き合うように対向している。そして、第1磁石41の平面形状は、中心線Lに対して非対称となるように、第2磁石42a側の角に切り欠きが設けられた矩形となっている。なお、平面形状とは、第1方向から見た形状である。
 同極性が対向している部分の間隔dを、異極性が対向している部分の間隔dよりも狭くする方法としては、本図に示したように第1磁石41の形状を非対称とする第1の方法の他、たとえば以下に説明する第2の方法、および第3の方法等があり得る。
 第2の方法では、第2磁石42aと第2磁石42bとを異なる形状とする。具体的には、第1磁石41に切り欠きを設ける代わりに、第2磁石42bの第1磁石41側の角に切り欠きを設ける。なお、第2磁石42bと第1磁石41の両方に切り欠きを設けても良い。
 第3の方法では、第2磁石42aと第1磁石41の相対位置を、第2磁石42bと第1磁石41の相対位置と異ならせる。具体的には、複数の第2磁石42の配置が中心線Lに対して非対称となるよう、第2磁石42bを第1磁石41から離して配置する。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 くわえて本実施例によれば、第1磁石41と複数の第2磁石42の間隔のうち、同極性が対向している部分の間隔dが、異極性が対向している部分の間隔dよりも狭くなっている。したがって、第2コイル32に作用する磁束を中心線Lに対して対称な状態に近づけることができる。その結果、第2軸211を軸とした、より高精度な揺動を実現できる。
(実施例5)
 図20は、実施例5に係る基材12、第1磁石41、第2磁石42、第1対向部材51、および第2対向部材52の構造を例示する斜視図である。本図では、駆動部20、第1コイル31および第2コイル32を省略している。本実施例に係る駆動装置10は、第1磁石41、第1対向部材51および第2対向部材52の構造を除いて実施形態および、実施例1から実施例4の少なくともいずれかに係る駆動装置10と同じである。また、本実施例に係る距離測定装置90は実施例1に係る距離測定装置90と同様の構成を有している。
 本実施例において、第1対向部材51および第2対向部材52は互いに独立した構造を有している。また、第1対向部材51は磁石であり、第2対向部材52はヨークである。本図の例において、第2対向部材52は第1方向から見て第1磁石41側の面に凹部が設けられた矩形をしており、第1対向部材51はこの凹部に嵌め込まれている。なお、第2対向部材52の構造は本図の例に限定されず、たとえば各第2磁石42に対向する第2対向部材52がそれぞれ独立して設けられ、第1対向部材51の両端に固定されていても良い。
 第1対向部材51が磁石であることにより、第1磁石41からの磁束を第1対向部材51側により強く引きつけることができる。したがって、駆動効率が高まる。また、第2磁石42と第2対向部材52との間の磁束に対する第1磁石41の影響が低減され、中心線Lを基準とした磁束の対称性が向上する。
 また、本図の例において、第1方向から見て中心線Lに平行な方向の第1磁石41の幅wが小さくなっている。したがって、第2磁石42と第2対向部材52との間の磁束に対する第1磁石41の影響が低減され、中心線Lを基準とした磁束の対称性が向上する。具体的にはたとえば、中心線Lに平行な方向に対向する二つの第2磁石42にそれぞれ対向する、第1対向部材51の二面間の距離をwとしたとき、第1磁石41の幅wはwの1倍以下であり、より好ましくは0.8倍以下である。なお、第1方向から見て第1対向部材51および第1磁石41は、中心線Lに垂直な中心線に対して対称に配置されている。
 本実施形態に係る第1磁石41と第1対向部材51との関係について、以下に詳しく説明する。本実施例において、第1対向部材51の第1磁石41側の面511にはS極とN極とがz方向に並んでいる。また、第1対向部材51のうち第1磁石41側とは反対側の面の極性が、面511の極性とは反転している。第1磁石41におけるS極とN極の配置は実施形態で説明した配置と同じである。
 さらに本図の例において、面511におけるS極とN極との境界512は、z方向において第1磁石41の面411よりも第1コイル31に近くなっている。そして境界512の上側すなわち第1コイル31側の、領域513の極性を第1極性とした場合、第1磁石41の面411の内その第1対向部材51と対向する側の領域413の極性は、第1極性と異なる第2極性である。したがって、第1コイル31が第1磁石41とはz方向にずれている場合であっても、第1磁石41の領域413からの磁束が領域513に向けて強く引き上げられ、第1磁石41と第1対向部材51との間の多くの磁束を第1コイル31に作用させることができる。ひいては、駆動効率を向上させることができる。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 くわえて、本実施例によれば、第1対向部材51が磁石であることにより、第1磁石41からの磁束を第1対向部材51側により強く引きつけることができる。したがって、駆動効率が高まる。また、第2磁石42と第2対向部材52との間の磁束に対する第1磁石41の影響が低減され、中心線Lを基準とした磁束の対称性が向上する。
(実施例6)
 図21は、実施例6に係る駆動装置10の構造を例示する平面図である。本実施例に係る駆動装置10は、第1コイル31の構造を除いて実施形態および実施例1から実施例5の少なくともいずれかに係る駆動装置10と同様である。また、本実施例に係る距離測定装置90は実施例1に係る距離測定装置90と同様の構成を有している。本図は、駆動装置10が実施例5と同様の構成を有する例を示しているが、本図の例に限定されない。
 本実施例において、第1軸222に平行な方向(y方向)の第1コイル31の幅は第1軸222に平行な方向の第2コイル32の幅より小さい。本実施例においても、第1コイル31は第1可動部21に固定されている。また、第1方向から見て第1コイル31と第2コイル32とは重なっていない。具体的には、第1コイル31は第1ループ部212の一部に沿って設けられており、また接続部202を横切るように設けられている。第1コイル31の引出線(不図示)は第1ループ部212または接続部202に沿って、設けることができる。本図の例において、接続部202は第1コイル31の内側と外側で幅が異なっている。ただし、接続部202の幅は第1コイル31の内側と外側で同じであっても良い。また、第1方向から見て第1コイル31と重なる部分には、全体に第1可動部21が設けられていても良いし、少なくとも一部に第1可動部21が設けられていなくても良い。
 本図の例において、第1磁石41は第1方向から見て第1コイル31の内側に位置している。したがって、第2磁石42からの距離が十分大きく、第2磁石42と第2対向部材52との間の磁束に対する第1磁石41の影響が低減される。ひいては中心線Lを基準とした磁束の対称性が向上する。
 以上、本実施例によれば、実施形態と同様、第1コイル31には第1磁石41からの磁束が作用する。そして、第2コイル32には第2磁石42からの磁束が作用する。このように互いに異なる磁気回路が第1コイル31および第2コイル32に作用することにより、二軸駆動の駆動装置10の小型化が可能となる。また、軸の異なる二方向の駆動における、相互干渉が小さくなる。
 以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
 この出願は、2017年3月13日に出願された日本出願特願2017-047438号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (21)

  1.  支持体と、
     前記支持体に対し二軸方向に揺動可能な第1可動部と、
     第1方向から見て、前記第1可動部の内側に位置する第1磁石及び前記第1可動部の外側に位置する第2磁石と、
     前記第1磁石からの磁束が作用する第1コイル及び前記第2磁石からの磁束が作用する第2コイルと、を備える駆動装置。
  2.  請求項1に記載の駆動装置において、
     前記第1磁石および前記第2磁石の少なくとも一方に対向する一以上の対向部材を含む磁性部材を更に備え、
     前記第1コイルは、前記第1可動部に固定され、前記第1方向から見て、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通らず、
     前記第2コイルは、前記第1可動部に固定され、前記第1方向から見て、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通らない駆動装置。
  3.  支持体と、
     前記支持体に対し二軸方向に揺動可能な第1可動部と、
     第1磁石および第2磁石と、
     前記第1磁石および前記第2磁石の少なくとも一方に対向する一以上の対向部材を含む磁性部材と、
     前記第1可動部に固定され、第1方向から見て、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通らない第1コイルと、
     前記第1可動部に固定され、前記第1方向から見て、前記第2磁石と前記磁性部材との間を通り、かつ、前記第1磁石と前記磁性部材との間を通らない第2コイルとを備える駆動装置。
  4.  請求項2または3に記載の駆動装置において、
     前記第1方向は、前記第1コイルおよび前記第2コイルに電流が流れていない状態での前記第1コイルの中心軸方向である駆動装置。
  5.  請求項2から4のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記対向部材は磁石またはヨークである駆動装置。
  6.  請求項2から5のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1磁石、前記第2磁石、及び前記磁性部材は、前記支持体に対して固定されている駆動装置。
  7.  請求項2から5のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1方向から見て、前記第1コイルの前記第1磁石と前記磁性部材との間を通る部分は、前記第2コイルの内側に位置する駆動装置。
  8.  請求項2から7のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1可動部には、第2可動部が揺動可能に取り付けられており、
     前記第2可動部は、基準面の角度が前記第1可動部に対して可変となるよう、第1軸を軸として揺動可能である駆動装置。
  9.  請求項8に記載の駆動装置において、
     前記第2可動部は前記基準面を反射面とするミラーを含む駆動装置。
  10.  請求項8または9に記載の駆動装置において、
     前記第1方向から見て、前記第2可動部は前記第1コイルの内側に位置する駆動装置。
  11.  請求項8から10のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1方向から見て、前記第1磁石は、前記第2可動部と重なる駆動装置。
  12.  請求項8から11のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1可動部は、前記支持体に対し前記第1軸に垂直な第2軸を軸として揺動可能である駆動装置。
  13.  請求項12に記載の駆動装置において、
     前記第1可動部は前記第1方向から見て短軸方向と長軸方向とを有する構造であり、前記短軸方向は前記第1軸に平行であり、前記長軸方向は前記第2軸に平行である駆動装置。
  14.  請求項12または13に記載の駆動装置において、
     当該駆動装置は移動体に搭載されており、前記第1可動部の前記第2軸を軸とした振動の共振周波数は500Hz以上である駆動装置。
  15.  請求項2から14のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1磁石の前記第1コイル側の面にはN極とS極が並んでおり、
     前記第1方向から見て、前記第1磁石の周囲には複数の前記第2磁石が位置しており、
     前記第1磁石と前記複数の第2磁石との間には少なくとも前記第2コイルが位置しており、
     前記第1磁石と前記複数の第2磁石の間隔のうち、同極性が対向している部分の間隔が、異極性が対向している部分の間隔よりも狭くなっている駆動装置。
  16.  請求項2から15のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記磁性部材は、前記第1磁石と対向する第1対向部材、及び前記第2磁石と対向する第2対向部材を含み、
     前記第1対向部材は磁石であり、前記第2対向部材はヨークである駆動装置。
  17.  請求項2から16のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1磁石のうち前記第1コイル側とは反対側の面の極性が、前記第1コイル側の面の極性とは反転している駆動装置。
  18.  請求項2から17のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1コイルおよび前記第2コイルは、同一の導線を引き回すことにより形成されている駆動装置。
  19.  請求項2から18のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     前記第1コイルと前記第2コイルとは、互いに異なる導線を引き回すことにより形成されており、
     前記第1コイルの電気的な両端には第1引出線および第2引出線がそれぞれ繋がっており、
     前記第1引出線の少なくとも一部と前記第2引出線の少なくとも一部とが前記第2磁石と前記磁性部材との間を通る部分において重なっている駆動装置。
  20.  請求項1から19のいずれか一項に記載の駆動装置において、
     当該駆動装置は、光を出射する距離測定装置に搭載されており、
     当該駆動装置は前記距離測定装置からの前記光の出射方向を変化させる駆動装置。
  21.  請求項1から20のいずれか一項に記載の駆動装置を備える距離測定装置。
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