(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。【００１１】
【図１】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。
【図２】（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。
【図３】駆動部の構造を例示する平面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】距離測定装置の使用環境を例示する図である。
【図１４】制御部のハードウエア構成を例示する図である。
【図１５】駆動装置による走査について説明するための図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例２における第１コイルおよび第２コイルの形成方法を例示する図である。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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α２で示した電流ループを形成し、第２コイル３２は図２（ａ）中α１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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ｄ１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ｄ２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ｄ１×０．３≦ｄＣ１≦ｄ１×０．７かつｄ２×０．３≦ｄＣ２≦ｄ２×０．７が成り立つ位置にある。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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ｄ３×０．３≦ｄＣ３≦ｄ３×０．７かつｄＣ４≦ｄ３×０．３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ｄ３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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
（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。
【００９３】
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。
【００９４】
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Ｓ１と、第２軸２１１に対する駆動を目的とした電流信号Ｓ２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Ｓ１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Ｓ２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ｆＬ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ｆＬの成分に応答して励起される。一方、周波数ｆＬ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ｆＬ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Ｓ１と電流信号Ｓ２とは互いに独立に制御される。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。
【００９９】
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。
【０１００】
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Ｓ１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Ｓ２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Ｓ１および電流信号Ｓ２としては実施例２で説明したのと同じ例が挙げられる。
【０１０１】
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α３で示した部分において、第１コイル３１への電流信号Ｓ１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Ｓ１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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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Ｓ１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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
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ｄ５と、異極性が対向している部分の間隔ｄ６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ｄ５が、異極性が対向している部分の間隔ｄ６よりも狭くなっている。以下に詳しく説明する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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ｄ５が、異極性が対向している部分の間隔ｄ６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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
同極性が対向している部分の間隔ｄ５を、異極性が対向している部分の間隔ｄ６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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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ｄ５が、異極性が対向している部分の間隔ｄ６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。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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ｗ１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ｗ２としたとき、第１磁石４１の幅ｗ１はｗ２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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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