(57)【要約】ｎ枚の平板バネ４０ａ〜４０ｄと、ｍ個の駆動手段５０ａ〜５０ｄとを有している。平板バネ４０ａ〜４０ｄは、それぞれの板厚中心を通る断面がミラー２０の反射面と同一面上にあると共に中心Ｏ２０に関して回転対称となるように配置され、かつ、ミラーホルダ３０の周囲を略ｎ分周するように沿って延びる沿延区間を備えている。駆動手段５０ａ〜５０ｄは、それぞれが発するトルクの中心を通る断面がミラー２０の反射面と同一面上にあると共に中心Ｏ２０に関して回転対称となるように配置されている。
2011007628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、ミラーを保持するミラーホルダと、前記ミラーホルダを前記ベースに対して可動に支持する弾性部材と、制御信号に応じて前記ミラーホルダを駆動して前記ミラーのチルト角を調整することにより、前記ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有するミラーチルトアクチュエータにおいて、  前記弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、前記駆動手段としてｍ個の駆動手段を有し前記ｎ、前記ｍはそれぞれ、２以上の整数であり、  前記ｎ枚の平板バネは、それぞれの板面が前記ミラーの反射面と平行であると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置され、かつ、前記ミラーホルダの周囲を略ｎ分周するように沿って延びる区間を備えており、  前記ｍ個の駆動手段は、それぞれが発するトルクの中心を通る断面が前記ミラーの前記反射面と同一面上にあると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置されていることを特徴とするミラーチルトアクチュエータ。
【請求項２】
前記ｎ＝４かつ前記ｍ＝４である請求項１に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項３】
前記ｎ枚の平板バネはそれぞれ、前記ベースによる固定端部ならびに前記ミラーホルダによる固定端部が幅広で終端していると共に、当該固定端部手前の区間が該固定端部に向かって徐々に板幅が広くなるテーパ状を呈している請求項１または２に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項４】
前記ｎ枚の平板バネはそれぞれ、板面方向に曲線状に延びる区間を備えている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項５】
前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられた永久磁石とヨークとの組み合わせと、前記ミラーホルダに取り付けられたコイルとによって構成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項６】
前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた永久磁石とヨークとの組み合わせとによって構成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項７】
前記ヨークは、断面Ｉの字状を呈し、  前記永久磁石は、基辺および該基片の両端に立設する対の立片を備えた断面コの字状を呈すると共に、前記ヨークに対して間隔を置いて、かつ、前記対の立片が該ヨークを指向するように前記ベースに取り付けられており、  前記コイルは、前記永久磁石の前記対の立片と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石の前記基片および前記対の立片ならびに前記ヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられ、  前記平板バネは、前記永久磁石の前記対の立片間の隙間を通って延びていると共に、非磁性の金属材料から成る請求項５または６に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項８】
前記ヨークは、断面Ｉの字状を呈し、  前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ヨークに対して間隔を置いて前記ベースに取り付けられており、  前記コイルは、前記永久磁石と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石ならびに前記ヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている請求項５または６に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項９】
前記永久磁石は、当該Ｉの字に沿って、かつ、互いの磁極を反対向きにして突き合わされた第１および第２の永久磁石から成る請求項８に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１０】
前記ヨークは、基辺および該基片の両端に立設する対の立片を備えた断面コの字状を呈し、  前記永久磁石は、前記ヨークの前記対の立片の一方の内側側面上に取り付けられており、  前記コイルは、前記ヨークの前記対の立片の他方を取り囲むように、かつ、前記永久磁石ならびに前記ヨークの前記基片および前記対の立片に生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている請求項５または６に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１１】
前記ヨークは、前記ベースに間隔を置いて取り付けられた断面Ｉの字状の第１および第２のヨークから成り、  前記永久磁石は、前記第１のヨークに、当該Ｉの字に沿って隙間を置いて並ぶように、かつ、互いの磁極を反対向きにして取り付けられた第１および第２の永久磁石から成り、  前記コイルは、前記第１のヨークに取り付けられた前記第１および前記第２の永久磁石と、前記第２のヨークとの間に、前記第１および前記第２の永久磁石ならびに前記第１および前記第２のヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられ、  前記平板バネは、前記第１および前記第２の永久磁石間の隙間を通って延びていると共に、非磁性の金属材料から成る請求項５乃至１０のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１２】
前記平板バネは、前記ミラーホルダに取り付けられた前記コイルに流す駆動電流の配線としても用いられる請求項５乃至１１のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１３】
前記ヨークは、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ミラーホルダに取り付けられており、  前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ヨークを介して前記ミラーホルダに取り付けられており、  前記コイルは、前記永久磁石と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石ならびに前記ヨークに生成される開磁路の延長線を横切るように前記ベースに取り付けられている請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１４】
前記永久磁石は、当該Ｉの字に沿って、かつ、互いの磁極を反対向きにして突き合わされた第１および第２の永久磁石から成る請求項１３に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１５】
前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられた永久磁石と、前記ミラーホルダに取り付けられたコイルとによって構成され、  前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈し、  前記コイルは、前記永久磁石に生成される開磁路の延長線を横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１６】
前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた永久磁石とによって構成され、  前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈し、  前記コイルは、前記永久磁石に生成される開磁路の延長線を横切るように前記ベースに取り付けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のミラーチルトアクチュエータを有することを特徴とする光通信アンテナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光通信アンテナを有することを特徴とする人工衛星間光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ミラーを搭載し、その反射ビームの指向方向（反射方向、進行方向）を制御するミラーチルトアクチュエータ（Ｆａｓｔ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｍｉｒｒｏｒ）に関する。
【背景技術】
【０００２】  人工衛星間光通信は、宇宙空間における大容量通信方式として期待されている。宇宙空間は、光の散乱、吸収がほとんど無く、極めて良質な光伝送路であり、数万ｋｍオーダの長距離を無増幅で伝えることができる。  この人工衛星間光通信の成立には、双方の光通信アンテナが厳密に相対する必要があり、１万分の１度オーダの極めて小さな誤差範囲しか許されない。また、通信対象人工衛星の切り替えのため、相手のアンテナを高速で追尾し捕捉する必要がある。つまり、光通信アンテナには、高精度追尾と高速捕捉の双方が求められている。一般に、人工衛星間光通信のビーム指向装置としては、指向方向を大まかに制御する粗捕捉追尾機構（Ｃｏａｒｓｅ  Ｐｏｉｎｔｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ：ＣＰＭ）と、１万分の１度オーダで精密に制御する精捕捉追尾機構（Ｆｉｎｅ  Ｐｏｉｎｔｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ：ＦＰＭ）との二機構によって構成されている。具体的には、ＣＰＭには大型のジンバルミラーが、ＦＰＭには小型のミラーチルトアクチュエータが用いられることが多い。本発明は、後者のＦＰＭとして用いるのに適した小型のミラーチルトアクチュエータに関する。  この種のビーム指向装置は、例えば、特開２００１−２６４６６３号公報（関連技術文献１）、特開平１１−２８１９２５号公報（関連技術文献２）に開示されている。  第１図を参照すると、関連技術文献１に開示されたミラー駆動機構は、２軸ジンバル型であり、ミラー２５０を含む可動部２４９が変形可能な弾性ピボット２４６ａ〜２４６ｂ、２４８ａ〜２４８ｂを介してベースに固定される。ミラー２５０がヨーク２４５ａ〜２４５ｂ、２５４ａ〜２５４ｂ、永久磁石２５１ａ〜２５１ｂ、２５２ａ〜２５２ｂ、コイル２５５ａ〜２５５ｂ、２５６ａ〜２５６ｂで構成される駆動部の電磁力により、図中のＸ軸周り、Ｙ軸周りに傾く。  また、第２図、第３図を参照すると、関連技術文献２に開示されたレーザーポインティング装置６００のミラー６０１を含むミラーホルダ６０２は、ミラーホルダ６０２の中心からＺ軸方向に伸びたトーションバー６０３、および、ミラーホルダ６０２のＸＹ面からＺ軸方向に折り曲がった板バネ６０４を介してベース６０５に固定されている。ミラーホルダ６０２にはアーム６０６が伸びており、その端にコイル６０７ａ〜６０７ｄと永久磁石６０８ａ〜６０８ｄからなる駆動部が設置されている。その駆動部の電磁力により、ミラーホルダ６０２がトーションバー６０３の固定端部を中心にして、θｘ方向、θｙ方向に傾く。このとき、トーションバー６０３、および、板バネ６０４が、ミラーホルダ６０２のＺ軸方向のズレを抑制する。  関連技術文献１に記載されたミラー駆動機構は、チルト駆動時に、弾性ピボット２４６ａ〜２４６ｂ、２４８ａ〜２４８ｂに応力が集中する。また、関連技術文献２に記載されたレーザーポインティング装置６００も、トーションバー６０３の根元部分に応力が集中する。これらの応力への耐性を確保するため、弾性ピボット２４６ａ〜２４６ｂ、２４８ａ〜２４８ｂや、トーションバー１０３の剛性を高め、頑丈な構造にせざるを得ないが、その結果、駆動チルトの効率が低下する。  さらに、関連技術文献１のミラー駆動機構は、２軸ジ���バル構造であるため、そのミラー面内のサイズが大型である。また、関連技術文献２のレーザーポインティング装置６００も、ミラーホルダ６０２から伸びたアーム６０６により、そのミラー面内のサイズが大型であり、人工衛星等の限られたスペースに搭載するのには相応しくない。  また、この種のビーム指向装置には、優れた振動特性が要求される。
【発明の開示】
【０００３】  それ故、本発明の課題は、応力集中の緩和と高い駆動チルト効率とが両立し、かつ、小型であり、さらに優れた振動特性を発揮するミラーチルトアクチュエータを提供することである。  本発明によれば、ベースと、ミラーを保持するミラーホルダと、前記ミラーホルダを前記ベースに対して可動に支持する弾性部材と、制御信号に応じて前記ミラーホルダを駆動して前記ミラーのチルト角を調整することにより、前記ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有するミラーチルトアクチュエータにおいて、前記弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、前記駆動手段としてｍ個の駆動手段を有し（ｎ、ｍはそれぞれ、一軸アクチュエータの場合は２以上の整数、二軸アクチュエータの場合は３以上の整数）、前記ｎ枚の平板バネは、それぞれの板面が前記ミラーの反射面と平行であると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置され、かつ、前記ミラーホルダの周囲を略ｎ分周するように沿って延びる部分を備えており、前記ｍ個の駆動手段は、それぞれが発するトルクの中心を通る断面（仮想面）が前記ミラーの前記反射面と同一面上にあると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置されていることを特徴とするミラーチルトアクチュエータが得られる。  本発明によればまた、前記ミラーチルトアクチュエータを有することを特徴とする光通信アンテナが得られる。  本発明によればさらに、前記光通信アンテナを有することを特徴とする人工衛星間光通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】  第１図は、本発明の関連技術のビーム指向装置であるミラー駆動機構を示す図である。  第２図は、本発明の関連技術の他のビーム指向装置であるレーザーポインティング装置を示す上面図である。  第３図は、第２図に示されたレーザーポインティング装置の断面図である。  第４図は、本発明の実施例１によるミラーチルトアクチュエータを示す斜視図である。  第５図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるベース他を示す斜視図である。  第６図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるミラーホルダ他を示す斜視図である。  第７図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるコイル周りの磁気回路を説明するための図である。  第８図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるＹ軸周りのチルト駆動の様子を説明するための斜視図である。  第９図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおける任意の回転軸周りのチルト駆動の様子を説明するための斜視図である。  第１０図は、本発明の実施例２によるミラーチルトアクチュエータにおける磁気配置とコイル電流方向を説明するための斜視図である。  第１１図は、本発明の実施例３によるミラーチルトアクチュエータにおける磁気回路を示す図である。  第１２図は、振動解析実験における本発明の比較例であるミラーチルトアクチュエータを示す斜視図である。  第１３図は、第４図に示されたミラーチルトアクチュエータについての有限要素法による発生チルトの振動解析結果を示す図である。  第１４図は、本発明の実施例４によるミラーチルトアクチュエータを示す上面図である。  第１５図は、第１４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるベース他を示す上面図である。  第１６図は、第１４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるミラーホルダ他を示す上面図である。  第１７図は、第１４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおける磁気回路を説明するための第１４図中の切断線１７−１７に沿った断面図である。  第１８図は、第１４図に示されたミラーチルトアクチュエータにおけるＹ軸周りのチルト駆動の様子を説明するための上面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  本発明によるミラーチルトアクチュエータは、ベースと、ミラーを保持するミラーホルダと、ミラーホルダをベースに対して可動に支持する弾性部材と、制御信号に応じてミラーホルダを駆動してミラーのチルト角を調整することにより、ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有している。  特に、本ミラーチルトアクチュエータにおいては、弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、駆動手段としてｍ個の駆動手段を有している（ｎ、ｍはそれぞれ、一軸アクチュエータの場合は２以上の整数、二軸アクチュエータの場合は３以上の整数）。  ｎ枚の平板バネは、それぞれの板面が前記ミラーの反射面と平行であると共に、ミラーの反射面の中心に関して回転対称となるように、かつ、ミラーホルダの周囲を略ｎ分周するように沿って延びる区間を少なくとも備えている。  また、ｍ個の駆動手段は、それぞれが発するトルクの中心を通る断面（仮想面）がミラーの反射面と同一面上にあると共に、ミラーの反射面の中心に関して回転対称となるように配置されている。  本ミラーチルトアクチュエータは、上記構成により、平板バネがミラーホルダに沿って十分に長いために応力集中を緩和できると同時に、稼動中にミラーの反射面がミラーの厚さ方向（Ｚ軸方向）に不要に変位することがないために駆動チルト効率および振動特性に優れている。さらに、本ミラーチルトアクチュエータは、平板バネが基本的にミラーホルダの外周に沿っているため、小型である。  以下、図面を参照して、本発明によるミラーチルトアクチュエータの実施例を説明する。
【実施例１】
【０００６】  第４図〜第６図を参照すると、本発明の実施例１のミラーチルトアクチュエータは、光ビームを通信媒体として用いる人工衛星間光通信装置の光通信アンテナに用いられる二軸チルト型のミラーチルトアクチュエータであり、ベース１０と、ミラー２０を保持するミラーホルダ３０と、ミラーホルダ３０をベース１０に対して可動に支持する弾性部材と、図示しない制御回路から供給される制御信号に応じてミラーホルダ３０を駆動してミラー２０のチルト角を調整することにより、ミラー２０による反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有している。尚、反射ビームとしてはミラー２０への入射ならびにミラー２０からの出射のどちらの方向をも含む。  弾性部材としては、ｎ枚の平板バネ４０ａ〜４０ｄを有している。また、駆動手段としては、ｍ個の駆動手段５０ａ〜５０ｄを有している。本例では、ｎ、ｍはそれぞれ、４である。ただし、一軸アクチュエータの場合は、ｎ、ｍはそれぞれ、２以上の整数であればよい。また、本実施例のごとく二軸アクチュエータの場合は、ｎ、ｍはそれぞれ、３以上の整数であればよく、好ましくはｎ、ｍはそれぞれ、４以上である。  ４枚の平板バネ４０ａ〜４０ｄは、それぞれの板面がミラー２０の反射面と平行である。また、ミラー２０の反射面の中心Ｏ２０に関して回転対称となるように配置されている。平板バネ４０ａ〜４０ｄはさらに、ミラーホルダ３０の周囲をほぼｎ分周（４分周）するように沿って延びる沿延区間４３を備えている。この構成により、省スペースながらも、平板バネの全長、特に可撓性の区間を長く確保している。  また、平板バネ４０ａ〜４０ｄはそれぞれ、板面方向（Ｘ−Ｙ平面方向）に曲線状に屈曲する延在区間４４を備えたＪ字状を呈しており、可撓性の区間がより長いものとなっている。しかも、直線的ではなく、曲線的に屈曲しているため、屈曲区間に応力が集中することがない。さらに、平板バネ４０ａ〜４０ｄはそれぞれ、ベース１０による固定端部４１ならびにミラーホルダ３０による固定端部４２が、幅広で終端している。これと共に、各固定端部手前の区間が、固定端部に向かって徐々に板幅が広くなるテーパ状を呈している（テーパ区間４５、４６）。これにより、応力集中がより良く緩和される。  尚、平板バネ４０ａ〜４０ｄの材質は、駆動時の応力耐性を確保するため高耐力であり、コイルで発生した熱を逃がすため高熱伝導であり、かつ、近くに存在する磁石の影響を受けないため非磁性である。以上の条件を満たすバネ材料の一例が、ベリリウム銅、リン青銅、洋白、ニッケル・銅合金などである。また、平板バネ４０ａ〜４０ｄの厚さは１００μｍ〜３００μｍの範囲内である。  ４個の駆動手段５０ａ〜５０ｄは、それぞれが発するトルクの中心（本例では、コイル５５ａ〜５５ｄの各中心）を通る断面もしくは仮想面（図示せず）がミラー２０の反射面と同一面上にあると共に、ミラー２０の反射面の中心Ｏ２０に関して回転対称となるように配置されている。具体的には、駆動手段５０ａは、ベース１０に取り付けられた永久磁石５１ａおよび５２ａとヨーク５３ａおよび５４ａとの組み合わせと、ミラーホルダ３０に取り付けられたソレノイドコイルであるコイル５５ａとによって��成されている。同様に、駆動手段５０ｂは、永久磁石５１ｂおよび５２ｂとヨーク５３ｂおよび５４ｂとの組み合わせと、コイル５５ｂとによって構成されている。駆動手段５０ｃは、永久磁石５１ｃおよび５２ｃとヨーク５３ｃおよび５４ｃとの組み合わせと、コイル５５ｃとによって構成されている。駆動手段５０ｄは、永久磁石５１ｄおよび５２ｄとヨーク５３ｄおよび５４ｄとの組み合わせと、コイル５５ｄとによって構成されている。  尚、本発明において、駆動手段が発するトルクの中心とは、駆動手段を構成する固定部分と可動部分とのうちの可動部分の動作基準点あるいは動作範囲の中心点とも云える。  また、本発明において、回転対称であるとは、ミラー２０の反射面の中心Ｏ２０に関して等角度間隔（ｎ＝４、ｍ＝４の場合、９０度間隔）で、かつ、中心Ｏ２０から等しい半径上にある状態をも含有する。  各駆動手段５０ａ〜５０ｄにおいて、永久磁石５１ａと５２ａとの間、永久磁石５１ｂと５２ｂとの間、永久磁石５１ｃと５２ｃとの間、永久磁石５１ｄと５２ｄとの間にはそれぞれ、平板バネ４０ａ〜４０ｄそれぞれが貫通する隙間が設けられている。なおかつ、平板バネ４０ａ〜４０ｄはそれぞれ、非磁性の金属材料から成っている。また、コイル５５ａ〜５５ｄと永久磁石５１ａ〜５１ｄおよび５２ａ〜５２ｄとの間、コイル５５ａ〜５５ｄとヨーク５４ａ〜５４ｄとの間にもそれぞれ、動作時にコイルと永久磁石や、コイルとヨークとが干渉しないように、隙間が設けられている。  尚、永久磁石５１ａと５１ｃとの磁気モーメントが−Ｘ方向、永久磁石５２ａと５２ｃとの磁気モーメントが＋Ｘ方向、永久磁石５１ｂと５１ｄとの磁気モーメントが＋Ｙ方向、永久磁石５２ｂと５２ｄとの磁気モーメントが−Ｙ方向である。また、コイル５５ａと５５ｃとがＹ軸対称であり、コイル５５ｂと５５ｄとがＸ軸対称である。  次に、本ミラーチルトアクチュエータの動作を説明する。  本ミラーチルトアクチュエータのコイル５５ａ周りの磁気回路を示す第７図を参照すると、永久磁石５１ａおよび５２ａと、ヨーク５３ａおよび５４ａとにより、コイル５５ａの周りにはＹ軸周りの閉磁気ループが形成される。下部の永久磁石５１ａの磁束方向は−Ｘ方向、上部の永久磁石５２ａの磁束方向は＋Ｘ方向である。そして、コイル５５ａにＸ軸周りのリング状電流を流すと、フレミングの左手の法則に基づいてコイル５５ａに＋Ｚ方向の力が発生する。尚、コイル５５ｂ〜５５ｄ周りも同様の磁気回路が構成される。  さらに第８図を参照すると、巻き方向がＸ軸周りであるコイル５５ａ（第６図）に右回りの電流、コイル５５ｃ（第６図）に左回りの電流を流す。図に示す磁気モーメントの配置の場合、コイル５５ａには＋Ｚ軸方向、コイル５５ｃには−Ｚ方向の力が働き、ミラー２０がＹ軸周りに傾く。このとき、駆動手段５０ａのトルク中心（本例では、コイル５５ａの中心）と、駆動手段５０ｃのトルク中心（本例では、コイル５５ｃの中心）とを通る断面が、ミラーホルダ３０に保持されたミラー２０の反射面と同一面上にあるため、ミラー２０の反射面のチルトにＺ方向の変位が伴わない。  尚、第８図に示されたチルト駆動に代えて、さらに第９図に示されるように、コイル５５ａおよび���イル５５ｃだけではなく、コイル５５ｂ（第６図）および５５ｄ（第６図）にも電流を流し、それらの電流の大小関係を調整することで、所望のチルト軸の方向を調整できる。  尚、本例においては、駆動手段５０ａ〜５０ｄそれぞれにおいて、２個の永久磁石を両者間に隙間を設けて配置することによって平板バネ４０ａ〜４０ｄをそれぞれ貫通配置させているが、断面コの字状を呈し、その対の立辺間に平板バネを貫通させ得る隙間を持つ単一の永久磁石を駆動手段それぞれに設けてもよい。この場合、永久磁石に取り付けられるヨーク（第７図の構成であれば、ヨーク５３ａ）を省略しても、閉磁路ループを形成することができる。  あるいは、駆動手段５０ａ〜５０ｄそれぞれにおいて、ヨークが、断面Ｉの字状を呈し、永久磁石が、断面Ｉの字状を呈すると共に、ヨークに対して間隔を置いてベースに取り付けられており、コイルが、永久磁石とヨークとの間に、永久磁石ならびにヨークに生成される閉磁路ループを横切るようにミラーホルダに取り付けられた構成であってもよい。この場合、永久磁石が、そのＩの字に沿って、かつ、互いの磁極を反対向きにして突き合わされた第１および第２の永久磁石から成っていてもよい。
【実施例２】
【０００７】  実施例１においては第５図に示された磁石の配置で第８図に示される方向にコイル電流を流したが、第１０図に示される磁石の配置とコイル電流方向であっても構わない。このとき、永久磁石５１ａと永久磁石５２ｃの磁気モーメントが−Ｘ方向、永久磁石５１ｃと永久磁石５２ａの磁気モーメントが＋Ｘ方向であると共に、コイル５５ａとコイル５５ｃには同方向に電流が流れる。
【実施例３】
【０００８】  実施例１においてはコイル５５ａ〜５５ｄの巻き方向をＸ軸周りあるいはＹ軸周りとしたが、Ｚ軸周りであっても構わない。Ｚ軸周りのコイル５に対応する磁気回路の一例を第１１図に示す。第１１図を参照すると、図示しないベースに固定されたヨーク５３’は、基辺５３’−１と対の立辺５３’−２および５３’−３とから成る断面コの字型である。ヨーク５３’の一方の立辺５３’−２の内側には、磁石５１’が配置されており、Ｙ軸周りの閉磁気ループが形成される。図示しないミラー付きのミラーホルダに取り付けられたコイル５５’は、ヨーク５３’の他方の立辺５３’−３を取り囲むように、Ｚ軸方向に可動に配置されている。そして、Ｚ軸周りのコイル電流を流すことにより、＋Ｚ軸方向に力が発生し、ミラーホルダ（ミラー）が駆動される。
【実施例４】
【０００９】  第１４図〜第１６図を参照すると、本発明の実施例４のミラーチルトアクチュエータは、光ビームを通信媒体として用いる人工衛星間光通信装置の光通信アンテナに用いられる二軸チルト型のミラーチルトアクチュエータであり、ベース６０と、ミラー７０を保持するミラーホルダ８０と、ミラーホルダ８０をベース６０に対して可動に支持する弾性部材と、図示しない制御回路から供給される制御信号に応じてミラーホルダ８０を駆動してミラー７０のチルト角を調整することにより、ミラー７０による反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有している。尚、反射ビームとしてはミラー７０への入射ならびにミラー７０からの出射のどちらの方向をも含む。  弾性部材としては、ｎ枚の平板バネ９０ａ〜９０ｄを有している。また、駆動手段としては、ｍ個の駆動手段１００ａ〜１００ｄを有している。本例では、ｎ、ｍはそれぞれ、４である。ただし、一軸アクチュエータの場合は、ｎ、ｍはそれぞれ、２以上の整数であればよい。また、本実施例のごとく二軸アクチュエータの場合は、ｎ、ｍはそれぞれ、３以上の整数であればよく、好ましくはｎ、ｍはそれぞれ、４以上である。  本実施例の実施例１に対する第１の相違点は、コイル１０５ａ〜１０５ｄがベース側に取り付けられ、永久磁石１０１ａ〜１０１ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、ヨーク１０３ａ〜１０３ｄが可動部側に取り付けられている点である。こうすることにより、実施例１のミラーチルトアクチュエータにおいては、コイル５５ａ〜５５ｄで発生した熱を外部に逃がすため、平板バネ４０ａ〜４０ｄの材質を高熱伝導にしたが、本例のミラーチルトアクチュエータでは、コイル１０５ａ〜１０５ｄで発生した熱を逃がす必要がなく、平板バネ９０ａ〜９０ｄの材質を低熱伝導にできる。  本実施例の実施例１に対する第２の相違点は、永久磁石１０１ａと１０２ａとの対、永久磁石１０１ｂと１０２ｂとの対、永久磁石１０１ｃと１０２ｃとの対、永久磁石１０１ｄと１０２ｄとの対それぞれに対し、ヨークが１個のみ取り付けられている点である。こうすることにより、可動部の小型軽量化が実現できる。  本実施例の実施例１に対する第３の相違点は、永久磁石１０１ａと１０２ａとの対、永久磁石１０１ｂと１０２ｂとの対、永久磁石１０１ｃと１０２ｃとの対、永久磁石１０１ｄと１０２ｄとの対がそれぞれ接触している点である。こうすることにより、可動部の薄型化が実現できる。  本実施例の実施例１に対する第４の相違点は、平板バネ９０ａ〜９０ｄが、永久磁石１０１ａ〜１０１ｄ、１０２ａ〜１０２ｄから離れて設置されている点である。こうすることにより、平板バネ９０ａ〜９０ｄの材質が非磁性である必要がなく、例えばステンレス鋼のような磁性材料も使用できる。  ４枚の平板バネ９０ａ〜９０ｄの配置、形状、及び、厚さは、実施例１の平板バネ４０ａ〜４０ｄと同様である。平板バネ９０ａ〜９０ｄはそれぞれ、コイル１０５ａ〜１０５ｄの外側を、動作時に駆動手段１００ａ〜１００ｄと干渉しない位置に設置される。また、４個の駆動手段１００ａ〜１００ｄの配置は、実施例１の駆動手段５０ａ〜５０ｄと同様である。  尚、永久磁石１０１ａと１０１ｃとの磁気モーメントが−Ｘ方向、永��磁石１０２ａと１０２ｃとの磁気モーメントが＋Ｘ方向、永久磁石１０１ｂと１０１ｄとの磁気モーメントが＋Ｙ方向、永久磁石１０２ｂと１０２ｄとの磁気モーメントが−Ｙ方向である。また、コイル１０５ａと１０５ｃとがＹ軸対称であり、コイル１０５ｂと１０５ｄとがＸ軸対称である。  次に、本ミラーチルトアクチュエータの動作を説明する。  本ミラーチルトアクチュエータの駆動手段１００ａ周りの磁気回路を示す第１７図を参照すると、永久磁石１０１ａおよび１０２ａならびにヨーク１０３ａにより、コイル１０５ａにはＹ軸に直交する磁束が発生する。図中下側の永久磁石１０１ａの磁束方向は−Ｘ方向であり、図中上側の永久磁石１０２ａの磁束方向は＋Ｘ方向である。ただし、コイル１０５ａの＋Ｘ方向にヨークが存在しないため、閉磁気ループは生成されずに開磁路となっており、コイル１０５ａでの磁束が±Ｚ方向に開いている。  このように永久磁石１０１ａおよび１０２ａならびにヨーク１０３ａによる開磁路の延長線を横切るように位置するコイル１０５ａにＸ軸周りのリング状電流を流すと、フレミングの左手の法則に基づいてコイル１０５ａに−Ｚ方向の力が発生するが、コイル１０５ａはベース８０に固定されているため、ミラーホルダ８０には＋Ｚ方向の反作用力が発生する。尚、コイル１０５ｂ〜１０５ｄ周りも同様の磁束が発生する。  第１８図を参照すると、巻き方向がＸ軸周りであるコイル１０５ａに左回りの電流、コイル１０５ｃに右回りの電流を流す。図に示す磁気モーメントの配置の場合、ミラーホルダ８０の＋Ｘ側には＋Ｚ方向、ミラーホルダ８０の−Ｘ側には−Ｚ方向の力が働き、ミラー７０がＹ軸周りに傾く。このとき、駆動手段１００ａのトルク中心（本例では、コイル１０５ａの中心）と、駆動手段１００ｃのトルク中心（本例では、コイル１０５ｃの中心）とを通る断面が、ミラーホルダ８０に保持されたミラー７０の反射面と同一面上にあるため、ミラー７０の反射面のチルトにＺ方向の変位が伴わない。  尚、第１８図に示されたチルト駆動に代えて、コイル１０５ａおよびコイル１０５ｃだけではなく、コイル１０５ｂおよび１０５ｄにも電流を流し、それらの電流の大小関係を調整することで、所望のチルト軸の方向を調整できる。  尚、本例においては、駆動手段１００ａ〜１００ｄのそれぞれにおいて、第１７図に示されるように、２個の永久磁石が互いの磁極を反対向きにして付き合わされた状態で断面Ｉの字状のヨークに対して取り付けられているが、単一の断面Ｉの字状の単一の永久磁石をヨークに取り付けても、第１７図の構成と同様の開磁路を生成することができる。
【実施例５】
【００１０】  実施例４においては第１７図、第１８図に示された磁石の配置とコイル電流方向であったが、これとは異なる磁石の配置とコイル電流方向であってもよい。  例えば、永久磁石１０１ａと永久磁石１０２ｃの磁気モーメントを−Ｘ方向とする一方、永久磁石１０１ｃと永久磁石１０２ａの磁気モーメントを＋Ｘ方向とし、さらに、コイル１０５ａとコイル１０５ｃに同方向に電流を流す構成であっても構わない。これにより、ミラーホルダ８０の＋Ｘ側には＋Ｚ方向、ミラーホルダ８０の−Ｘ側には−Ｚ方向の力が働き、ミラー７０がＹ軸周りに傾く。このときも、駆動手段１００ａのトルク中心（本例では、コイル１０５ａの中心）と、駆動手段１００ｃのトルク中心（本例では、コイル１０５ｃの中心）とを通る断面が、ミラーホルダ８０に保持されたミラー７０の反射面と同一面上にあるため、ミラー７０の反射面のチルトにＺ方向の変位が伴わない。
【実施例６】
【００１１】  実施例４、５において、各駆動手段１００ａ〜１００ｄはそれぞれ一個のヨーク１０３ａ〜１０３ｄを有しているが、各駆動手段がヨークを一個も持たない構成とすることも可能である。即ち、各駆動手段がそれぞれ、ベースに取り付けられたコイルと、ミラーホルダに取り付けられた断面Ｉの字状を呈する永久磁石とによって構成され、コイルが、永久磁石に対して間隔を置いて、かつ、永久磁石に生成される開磁路の延長線を横切るようにベースに取り付けられてもよい。  ［その他の実施例］  実施例１〜６においては平板バネ４０ａ〜４０ｄや平板バネ９０ａ〜９０ｄをＪ字型の長い薄型平行平板としたが、曲線状に屈曲した延在部は１ヶ所に限定されることなく、２ヶ所以上であってもよい。  また、平板バネ４０ａ〜４０ｄが永久磁石５１ａ〜５１ｄと永久磁石５２ａ〜５２ｄとの隙間に挿入配置されなくともよく、例えばヨーク５３ａ〜５３ｄの外周方向に延びていてもよい。  さらに、平板バネ４０ａ〜４０ｄを、ミラーホルダ３０に取り付けられたコイル５５ａ〜５５ｄに流す駆動電流の配線として用いてもよい。  また、実施例１〜３においては、固定部材であるベース１０に永久磁石５１ａ〜５１ｄ、５２ａ〜５２ｄが取り付けられる一方、可動部材であるミラーホルダ３０にコイル５５ａ〜５５ｄが取り付けられたムービングコイル方式としたが、固定部材にコイルが配される一方、可動部材に磁石が配されるムービングマグネット方式であってもよい。  他方、実施例４〜６においては、固定部材であるベース６０にコイル１０５ａ〜１０５ｄが取り付けられる一方、可動部材であるミラーホルダ８０に永久磁石１０１ａ〜１０１ｄ、１０２ａ〜１０２ｄが取り付けられたムービングマグネット方式としたが、固定部材に磁石が配される一方、可動部材にコイルが配されるムービングコイル方式であってもよい。  ［応力、振動解析］  以下、第４図に示された本発明の実施例１によるミラーチルトアクチュエータの効果を、比較例と共に、限要素法による振動解析（応力解析）の結果を示して述べる。  第１２図に比較例を示す。比較例は、関連技術文献２の要素を含み、そのミラーホルダ６３０が、Ｘ−Ｙ面からＺ軸方向に曲がった４枚の板バネ６４１ａ〜６４１ｄと、ミラーホルダ６３０の裏面からＺ軸方向に伸びたトーションバー６４６を介して、図示していないベースに固定される。  表１に、試供品のパラメータを示す。【表１】
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表１に示されるように、実施例と比較例とのバネの寸法は、互いの駆動チルト感度が等しくなるように設定した。比較例では、板バネ６４１ａ〜６４１ｄの厚さが薄く、また、トーションバー６４６が細い。  表２に、ミラーをＹ軸周りに４°傾けたときの、バネやトーションバーにかかる最大応力の解析結果を示す。
【表２】
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表２から明らかなように、本発明の実施例においては、平板バネの最大応力が比較例よりも１０％小さく、耐力の３０％の範囲内にあり、使用に十分耐えられる。  一方、比較例においては、トーションバー６４６の最大応力が規格上の耐力を超えてしまい、トーションバー６４６が破断する可能性がある。トーションバー６４６で、応力が最大となる箇所はトーションバー６４６とミラーホルダ６３０との接点近傍である。  さて、本発明において、応力集中の緩和と優れた駆動チルト効率が両立できる理由は、可動部材であるミラーホルダを支持する弾性体である平板バネが十分に大きいことである。つまり、本発明によるミラーチルトアクチュエータにおける平板バネは十分に長く、かつ、厚いため、応力が緩和される。加えて、その長い平板バネに曲線上に屈曲した沿延区間やテーパ区間が設けられることにより、応力がさらに緩和される。  これに対し、比較例や関連技術文献２のトーションバーを用いるミラーチルトアクチュエータは、高い駆動チルト効率を確保するためにトーションバーを細くすると共に、バネも薄くせざるを得ない。このような小さい弾性体では、チルト駆動時に応力が集中する。また、関連技術文献１の２軸ジンバル型ミラーチルトアクチュエータも、可動部を支持する弾性ピボットが小さく、その部分に応力が集中する。  本発明によるミラーチルトアクチュエータは、振動特性においても効果を示す。第１３図に、本発明の実施例１のミラーチルトアクチュエータについて、有限要素法による発生チルトの振動解析を行った結果を示す。振動解析の試供品の各種パラメータは、表１に示された通りである。  第１３図から明らかなように、３０Ｈｚ近傍でチルト共振モードがあり、それよりも高域側においては反共振を伴うような余分な共振モードが存在しない。これは、本発明によるミラーチルトアクチュエータは、複数の駆動手段が発するトルクの中心を通る断面がミラーの反射面と同一面上にあるからである。つまり、ミラーの反射面のチルトに、他の余分な方向の変位が伴わず、余分な共振が発生しないのである。  加えて、本発明によるミラーチルトアクチュエータは、ミラーホルダの外縁部に直接平板バネが取り付けられ、この平板バネがミラーホルダの周囲に沿って延び、ベースに固定されているため、関連技術文献１および比較例や関連技術文献２に比べ、ミラーチルトアクチュエータ全体として小型である。  以上説明した実施例の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。  （付記１）ベースと、ミラーを保持するミラーホルダと、前記ミラーホルダを前記ベースに対して可動に支持する弾性部材と、制御信号に応じて前記ミラーホルダを駆動して前記ミラーのチルト角を調整することにより、前記ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有するミラーチルトアクチュエータにおいて、前記弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、前記駆動手段としてｍ個の駆動手段を有し、前記ｎ、前記ｍはそれぞれ、２以上の整数であり、前記ｎ枚の平板バネは、それぞれの板面が前記ミラーの反射面と平行であると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置され、かつ、前記ミラーホル��の周囲を略ｎ分周するように沿って延びる区間を備えており、前記ｍ個の駆動手段は、それぞれが発するトルクの中心を通る断面が前記ミラーの前記反射面と同一面上にあると共に、該ミラーの該反射面の中心に関して回転対称となるように配置されていることを特徴とするミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第４図〜第９図）、実施例２（第１０図））。  （付記２）前記ｎ＝４かつ前記ｍ＝４である付記１のミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第４図〜第９図）、実施例２（第１０図））。  （付記３）前記ｎ枚の平板バネはそれぞれ、前記ベースによる固定端部ならびに前記ミラーホルダによる固定端部が幅広で終端していると共に、当該固定端部手前の区間が該固定端部に向かって徐々に板幅が広くなるテーパ状を呈している付記１または２のミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第４図〜第９図）、実施例２（第１０図））。  （付記４）前記ｎ枚の平板バネはそれぞれ、板面方向に曲線状に延びる区間を備えている付記１乃至３のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第４図〜第９図）、実施例２（第１０図））。  （付記５）前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられた永久磁石とヨークとの組み合わせと、前記ミラーホルダに取り付けられたコイルとによって構成されている付記１乃至４のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第４図〜第９図）、実施例２（第１０図））。  （付記６）前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた永久磁石とヨークとの組み合わせとによって構成されている付記１乃至４のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例４（第１４図〜第１８図）、実施例５）。  （付記７）前記ヨークは、断面Ｉの字状を呈し、前記永久磁石は、基辺および該基片の両端に立設する対の立片を備えた断面コの字状を呈すると共に、前記ヨークに対して間隔を置いて、かつ、前記対の立片が該ヨークを指向するように前記ベースに取り付けられており、前記コイルは、前記永久磁石の前記対の立片と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石の前記基片および前記対の立片ならびに前記ヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられ、前記平板バネは、前記永久磁石の前記対の立片間の隙間を通って延びていると共に、非磁性の金属材料から成る付記５または６のミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第７図）の変形例１）。  （付記８）前記ヨークは、断面Ｉの字状を呈し、前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ヨークに対して間隔を置いて前記ベースに取り付けられており、前記コイルは、前記永久磁石と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石ならびに前記ヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている付記５または６のミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第７図）の変形例２）。  （付記９）前記永久磁石は、当該Ｉの字に沿って、かつ、互いの磁極を反対向きにして突き合わされた第１および第２の永久磁石（５１ａ、５２ａ）から成る付記８のミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第７図）の変形例３）。  （付記１０）前記ヨークは、基辺（５３’−１��および該基片の両端に立設する対の立片（５３’−２、５３’−３）を備えた断面コの字状を呈し、前記永久磁石は、前記ヨークの前記対の立片の一方（５３’−２）の内側側面上に取り付けられており、前記コイルは、前記ヨークの前記対の立片の他方（５３’−３）を取り囲むように、かつ、前記永久磁石ならびに前記ヨークの前記基片および前記対の立片に生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている付記５または６のミラーチルトアクチュエータ（実施例３（第１１図））。  （付記１１）前記ヨークは、前記ベースに間隔を置いて取り付けられた断面Ｉの字状の第１および第２のヨーク（５３ａ、５４ａ）から成り、前記永久磁石は、前記第１のヨークに、当該Ｉの字に沿って隙間を置いて並ぶように、かつ、互いの磁極を反対向きにして取り付けられた第１および第２の永久磁石（５１ａ、５２ａ）から成り、前記コイルは、前記第１のヨークに取り付けられた前記第１および前記第２の永久磁石と、前記第２のヨークとの間に、前記第１および前記第２の永久磁石ならびに前記第１および前記第２のヨークに生成される閉磁路ループを横切るように前記ミラーホルダに取り付けられ、前記平板バネは、前記第１および前記第２の永久磁石間の隙間を通って延びていると共に、非磁性の金属材料から成る付記５乃至１０のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例１（第７図））。  （付記１２）前記平板バネは、前記ミラーホルダに取り付けられた前記コイルに流す駆動電流の配線としても用いられる請求項５乃至１１のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（その他の実施例）。  （付記１３）前記ヨーク（１０３ａ）は、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ミラーホルダに取り付けられており、前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈すると共に、前記ヨークを介して前記ミラーホルダに取り付けられており、前記コイルは、前記永久磁石と、前記ヨークとの間に、前記永久磁石ならびに前記ヨークに生成される開磁路の延長線を横切るように前記ベースに取り付けられている付記６乃至１０のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例４（第１７図）の変形例）。  （付記１４）前記永久磁石は、当該Ｉの字に沿って、かつ、互いの磁極を反対向きにして突き合わされた第１および第２の永久磁石（１０１ａ、１０２ａ）から成る付記１３のミラーチルトアクチュエータ（実施例４（第１７図））。  （付記１５）前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられた永久磁石と、前記ミラーホルダに取り付けられたコイルとによって構成され、前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈し、前記コイルは、前記永久磁石に生成される開磁路の延長線を横切るように前記ミラーホルダに取り付けられている付記１乃至４のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例６の変形例）。  （付記１６）前記ｍ個の駆動手段はそれぞれ、前記ベースに取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた永久磁石とによって構成され、前記永久磁石は、断面Ｉの字状を呈し、前記コイルは、前記永久磁石に生成される開磁路の延長線を横切るように前記ベースに取り付けられている付記１乃至４のいずれかのミラーチルトアクチュエータ（実施例６）。  （付記１７）付記１乃至１６のいずれかのミラーチルトアクチュエータを有することを特徴とする光通信アンテナ。  （付記１８）付記１７の光通信アンテナを有することを特徴とする人工衛星間光通信装置。  以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されるもためはなく、本願特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。例えば、アクチュエータの型式としては、実施例で挙げられた二軸型に限らず、一軸型であってもよい。また、本アクチュエータの適用対象としては、人工衛星間通信装置の光アンテナ装置のミラーチルトアクチュエータに限らず、指向制御が必要なミラー以外の部材の指向を制御するものであってもよい。  この出願は、２００９年７月１７日に出願された日本出願特願第２００９−１６８８４４号及び２０１０年３月３０日に出願された日本出願特許第２０１０−０７６８８８号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべ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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【国際調査報告】
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