(57)【要約】【課題】回転動作が可能な低背型のアクチュエータを提供する。【解決手段】磁極面がＮ極である磁石２１と磁極面がＳ極である磁石２２を含む磁石構造体２０と、第１及び第２の配線１１０，１２０を含む回路基板１００とを備える。磁石構造体２０は第１及び第２の領域３１，３２を含み、第１の配線１１０の一端１１３から他端１１４に電流を流すと、第１の領域３１に位置する磁石２１上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回し、第１の領域３１に位置する磁石２２上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するよう構成され、第２の配線１２０の一端１２３から他端１２４に電流を流すと、第２の領域３２に位置する磁石２１上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回し、第２の領域３２に位置する磁石２２上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するよう構成されている。これにより、ｘ軸を中心とした回転動作を実現することが可能となる。【選択図】図４
2019017387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極面がＮ極である複数の第１の磁石と、磁極面がＳ極である複数の第２の磁石とを含む磁石構造体と、
第１及び第２の配線を含み、ギャップを介して前記第１及び第２の磁石の磁極面と対向する回路基板と、を備え、
前記磁石構造体は、第１及び第２の領域を含み、
前記第１の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第１の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第１の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するよう構成され、
前記第２の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第２の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が前記逆方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第２の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が前記一方向に少なくとも部分的に周回するよう構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記磁石構造体は、第１の方向及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第１の平面に、前記複数の第１の磁石の磁極面と前記複数の第２の磁石の磁極面が前記第１及び第２の方向に交互に配列された構造を有していることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の領域と前記第２の領域は前記第２の方向に配列されており、前記第１の配線の前記一端から前記他端に電流を流すとともに、前記第２の配線の前記一端から前記他端に電流を流すことによって、前記第１の方向を軸として前記磁石構造体と前記回路基板を相対的に傾けることが可能な請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１の配線の前記一端から前記他端に電流を流すとともに、前記第２の配線の前記他端から前記一端に電流を流すことによって、前記ギャップの距離を変化させることが可能な請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記回路基板は、第３及び第４の配線をさらに含み、
前記磁石構造体は、前記第２の方向に配列された第３及び第４の領域を含み、
前記第１及び第３の領域は前記第１の方向に配列され、
前記第２及び第４の領域は前記第１の方向に配列され、
前記第３の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第１及び第２の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第１及び第２の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するよう構成され、
前記第４の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第３及び第４の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が前記逆方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第３及び第４の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が前記一方向に少なくとも部分的に周回するよう構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記第１及び第２の配線は、前記第１の平面と平行な第２の平面に設けられ、
前記第３及び第４の配線は、前記第１の平面と平行であり前記第２の平面とは異なる第３の平面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１乃至第４の配線は、前記第１の平面と平行な第３の平面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記回路基板は、第５及び第６の配線をさらに含み、
前記磁石構造体は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が前記第１の方向に交互に配列された第１の配列部分と、前記第１の磁石と前記第２の磁石が前記第２の方向に交互に配列された第２の配列部分とを含み、
前記第５の配線は、前記第１の配列部分に含まれる前記第１及び第２の磁石の少なくとも一部を前記第２の方向に横断し、
前記第６の配線は、前記第２の配列部分に含まれる前記第１及び第２の磁石の少なくとも一部を前記第１の方向に横断することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第５の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第１の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第２の配線部分とを含み、
前記第６の配線は、前記第１の磁石を前記第１の方向に横断する第３の配線部分と、前記第２の磁石を前記第１の方向に横断する第４の配線部分とを含み、
前記第１の配線部分と前記第２の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、
前記第３の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第５の配線は、前記第１の平面と平行な第４の平面に設けられ、
前記第６の配線は、前記第１の平面と平行であり前記第４の平面とは異なる第５の平面に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第５の配線は、前記第１及び第３の領域を覆う第１の部分と、前記第２及び第４の領域を覆う第２の部分とを含み、
前記第１の部分と前記第２の部分は、個別に電流を流せるよう構成されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記回路基板は、第７の配線をさらに含み、
前記第７の配線は、前記第１乃至第４の領域に位置する前記第１の磁石上を少なくとも部分的に周回する第５の配線部分と、前記第１乃至第４の領域に位置する前記第２の磁石上を少なくとも部分的に周回する第６の配線部分をさらに含み、
前記第５の配線部分と前記第６の配線部分には、互いに逆方向に周回する電流が流れるよう構成されていることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記回路基板は、第８の配線をさらに含み、
前記第８の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第７の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第８の配線部分とを含み、
前記第１及び第３の領域を覆う部分においては、前記第７の配線部分と前記第８の配線部分に互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、
前記第２及び第４の領域を覆う部分においては、前記第７の配線部分と前記第８の配線部分に互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、
前記第７の配線部分のうち、前記第１及び第３の領域を覆う部分と、前記第２及び第４の領域を覆う部分には、互いに逆方向に電流を流すことができ、
前記第８の配線部分のうち、前記第１及び第３の領域を覆う部分と、前記第２及び第４の領域を覆う部分には、互いに逆方向に電流を流すことができるよう構成されていることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
磁極面がＮ極である複数の第１の磁石と、磁極面がＳ極である複数の第２の磁石とを含む磁石構造体と、
第１及び第２の配線を含み、ギャップを介して前記第１及び第２の磁石の磁極面と対向する回路基板と、を備え、
前記磁石構造体は、第１及び第２の領域を含み、
前記第１の領域は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が第１の方向に交互に配列された第１の配列部分を含み、
前記第２の領域は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が前記第１の方向に交互に配列された第２の配列部分を含み、
前記第１の領域と前記第２の領域は、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列されており、
前記第１の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第１の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第２の配線部分とを含み、
前記第２の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第３の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第４の配線部分とを含み、
前記第１の配線部分と前記第２の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、
前記第３の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、
前記第１の配線部分と前記第３の配線部分には、互いに逆方向の電流を流すことが可能であり、且つ、前記第２の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに逆方向の電流を流すことが可能なように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１５】
前記第１及び第２の配線部分と前記第３及び第４の配線部分は、個別に電流を流せるよう互いに分離されていることを特徴とする請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１の配線部分と前記第３の配線部分には、互いに同方向の電流を流すことが可能であり、且つ、前記第２の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに同方向の電流を流すことが可能なように構成されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のアクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１及び第２の方向における前記第１及び第２の磁石の大きさは、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至１６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１８】
前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向における前記磁石構造体の厚みは、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至１７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１９】
前記磁石構造体を支持する支持基板をさらに備え、
前記支持基板の熱拡散率は、前記磁石構造体の熱拡散率よりも低いことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項２０】
前記回路基板及び前記磁石構造体のいずれか一方にイメージセンサが固定されていることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータに関し、特に、回転動作が可能なアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁力を用いたアクチュエータとしては、１軸方向に往復運動可能なものが一般的であるが、特許文献１には、磁石をマトリクス状に配列することによって２次元的な動作を可能としたアクチュエータが記載されている。特許文献１に記載されたアクチュエータは、１個の磁石に対して４個のコイルを割り当て、これらのコイルに流す電流の向きを制御することによって２次元的な動作を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９６５６０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】薄膜ネオジム磁石の交番着磁とそれを用いたＭＥＭＳリニアモータの試作（精密工学会誌, Vol. 79, No8, 2013, p773-p778）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたアクチュエータは、１個の磁石に対して４個のコイルを割り当てていることから、小型化することが困難であるという問題がある。特に、駆動平面に対して垂直な厚さ方向におけるサイズを縮小することは困難であり、携帯型デバイスのように低背化が求められる用途には不向きである。また、２次元的な動作は可能であるものの、回転動作を行うことはできない。【０００６】
低背化が可能なアクチュエータとしては、非特許文献１に記載されたリニアモータが知られている。しかしながら、非特許文献１に記載されたリニアモータは、１軸方向に往復運動するだけであり、２次元的な動作や回転動作を行うことはできない。【０００７】
したがって、本発明の目的は、回転動作が可能な低背型のアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によるアクチュエータは、磁極面がＮ極である複数の第１の磁石と、磁極面がＳ極である複数の第２の磁石とを含む磁石構造体と、第１及び第２の配線を含み、ギャップを介して前記第１及び第２の磁石の磁極面と対向する回路基板と、を備え、前記磁石構造体は、第１及び第２の領域を含み、前記第１の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第１の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第１の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するよう構成され、前記第２の配線の一端から他端に電流を流すと、前記第２の領域に位置する前記第１の磁石上を電流が前記逆方向に少なくとも部分的に周回するとともに、前記第２の領域に位置する前記第２の磁石上を電流が前記一方向に少なくとも部分的に周回するよう構成されていることを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、第１及び第２の配線に電流を流すことにより、磁極面と平行な所定軸（例えばｘ軸）を中心とした回転動作を実現することが可能となる。【００１０】
本発明において、磁石構造体は、第１の方向及び第１の方向と直交する第２の方向に延在する第１の平面に、複数の第１の磁石の磁極面と複数の第２の磁石の磁極面が第１及び第２の方向に交互に配列された構造を有していても構わない。これによれば、より大きな駆動力を得ることが可能となる。【００１１】
本発明において、第１の領域と第２の領域は第２の方向に配列されており、第１の配線の一端から他端に電流を流すとともに、第２の配線の一端から他端に電流を流すことによって、第１の方向を軸として磁石構造体と回路基板を相対的に傾けることが可能であっても構わない。これによれば、第１の方向を軸とした回転動作を行うことができる。【００１２】
本発明において、第１の配線の一端から前記他端に電流を流すとともに、第２の配線の他端から一端に電流を流すことによって、ギャップの距離を変化させることが可能であっても構わない。これによれば、磁極面に対して垂直な方向に駆動することが可能となる。【００１３】
本発明において、回路基板は第３及び第４の配線をさらに含み、磁石構造体は第２の方向に配列された第３及び第４の領域を含み、第１及び第３の領域は第１の方向に配列され、第２及び第４の領域は第１の方向に配列され、第３の配線の一端から他端に電流を流すと、第１及び第２の領域に位置する第１の磁石上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するとともに、第１及び第２の領域に位置する第２の磁石上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するよう構成され、第４の配線の一端から他端に電流を流すと、第３及び第４の領域に位置する第１の磁石上を電流が逆方向に少なくとも部分的に周回するとともに、第３及び第４の領域に位置する第２の磁石上を電流が一方向に少なくとも部分的に周回するよう構成されていても構わない。これによれば、第３及び第４の配線に電流を流すことにより、第２の方向に延在する軸（例えばｙ軸）を中心とした回転動作を実現することが可能となる。【００１４】
本発明において、第１及び第２の配線は第１の平面と平行な第２の平面に設けられ、第３及び第４の配線は第１の平面と平行であり第２の平面とは異なる第３の平面に設けられていても構わない。これによれば、回路基板上に設けられた２層の配線層を用いて回転動作を実現することが可能となる。或いは、第１乃至第４の配線は、第１の平面と平行な第３の平面に設けられていても構わない。これによれば、回路基板上に設けられた１層の配線層を用いて回転動作を実現することが可能となる。【００１５】
本発明において、回路基板は第５及び第６の配線をさらに含み、磁石構造体は、第１の磁石と第２の磁石が第１の方向に交互に配列された第１の配列部分と、第１の磁石と第２の磁石が第２の方向に交互に配列された第２の配列部分とを含み、第５の配線は、第１の配列部分に含まれる第１及び第２の磁石の少なくとも一部を第２の方向に横断し、第６の配線は、第２の配列部分に含まれる第１及び第２の磁石の少なくとも一部を第１の方向に横断するものであっても構わない。これによれば、第５及び第６の配線に電流を流すことにより、２次元的な動作を実現することが可能となる。【００１６】
本発明において、第５の配線は、第１の磁石を第２の方向に横断する第１の配線部分と、第２の磁石を第２の方向に横断する第２の配線部分とを含み、第６の配線は、第１の磁石を第１の方向に横断する第３の配線部分と、第２の磁石を第１の方向に横断する第４の配線部分とを含み、第１の配線部分と第２の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、第３の配線部分と第４の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成されていても構わない。これによれば、より大きな駆動力を得ることが可能となる。【００１７】
本発明において、第５の配線は、第１の平面と平行な第４の平面に設けられ、第６の配線は、第１の平面と平行であり第４の平面とは異なる第５の平面に設けられていても構わない。これによれば、回路基板上に２層の配線層を追加することによって２次元的な動作を実現することが可能となる。【００１８】
本発明において、第５の配線は、第１及び第３の領域を覆う第１の部分と、第２及び第４の領域を覆う第２の部分とを含み、第１の部分と第２の部分は、個別に電流を流せるよう構成されていても構わない。これによれば、第１の部分と第２の部分に逆方向の電流を流すことによって、磁極面に対して垂直な所定軸（例えばｚ軸）を中心とした回転動作を実現することが可能となる。【００１９】
本発明において、回路基板は第７の配線をさらに含み、第７の配線は、第１乃至第４の領域に位置する第１の磁石上を少なくとも部分的に周回する第５の配線部分と、第１乃至第４の領域に位置する第２の磁石上を少なくとも部分的に周回する第６の配線部分をさらに含み、第５の配線部分と第６の配線部分には、互いに逆方向に周回する電流が流れるよう構成されていても構わない。これによれば、磁極面に対して垂直な方向への動作と磁極面と平行な所定軸（例えばｘ軸）を中心とした回転動作を個別に制御することが可能となる。【００２０】
本発明において、回路基板は第８の配線をさらに含み、第８の配線は、第１の磁石を第２の方向に横断する第７の配線部分と、第２の磁石を第２の方向に横断する第８の配線部分とを含み、第１及び第３の領域を覆う部分においては、第７の配線部分と第８の配線部分に互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、第２及び第４の領域を覆う部分においては、第７の配線部分と第８の配線部分に互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、第７の配線部分のうち、第１及び第３の領域を覆う部分と、第２及び第４の領域を覆う部分には、互いに逆方向に電流を流すことができ、第８の配線部分のうち、第１及び第３の領域を覆う部分と、第２及び第４の領域を覆う部分には、互いに逆方向に電流を流すことができるよう構成されていても構わない。これによれば、磁極面に対して水平な方向への動作と磁極面に対して垂直な所定軸（例えばｚ軸）を中心とした回転動作を個別に制御することが可能となる。【００２１】
本発明の他の側面によるアクチュエータは、磁極面がＮ極である複数の第１の磁石と、磁極面がＳ極である複数の第２の磁石とを含む磁石構造体と、第１及び第２の配線を含み、ギャップを介して前記第１及び第２の磁石の磁極面と対向する回路基板と、を備え、前記磁石構造体は、第１及び第２の領域を含み、前記第１の領域は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が第１の方向に交互に配列された第１の配列部分を含み、前記第２の領域は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が前記第１の方向に交互に配列された第２の配列部分を含み、前記第１の領域と前記第２の領域は、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列されており、前記第１の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第１の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第２の配線部分とを含み、前記第２の配線は、前記第１の磁石を前記第２の方向に横断する第３の配線部分と、前記第２の磁石を前記第２の方向に横断する第４の配線部分とを含み、前記第１の配線部分と前記第２の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、前記第３の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに逆方向の電流が流れるよう構成され、前記第１の配線部分と前記第３の配線部分には、互いに逆方向の電流を流すことが可能であり、且つ、前記第２の配線部分と前記第４の配線部分には、互いに逆方向の電流を流すことが可能なように構成されていることを特徴とする。【００２２】
本発明によれば、第１及び第２の配線に電流を流すことにより、磁極面に対して垂直な所定軸（例えばｚ軸）を中心とした回転動作を実現することが可能となる。【００２３】
本発明において、第１及び第２の配線部分と第３及び第４の配線部分は、個別に電流を流せるよう互いに分離されていても構わない。これによれば、磁石構造体の第１の部分と第２の部分を個別に駆動することが可能となる。【００２４】
本発明において、第１の配線部分と第３の配線部分には、互いに同方向の電流を流すことが可能であり、且つ、第２の配線部分と第４の配線部分には、互いに同方向の電流を流すことが可能なように構成されていても構わない。これによれば、回転動作に加えて、磁極面と平行な所定軸（例えばｘ軸）に沿ったシフト動作を実現することが可能となる。【００２５】
本発明において、第１及び第２の方向における第１及び第２の磁石の大きさは、１ｍｍ以下であっても構わない。また、第１及び第２の方向と直交する第３の方向における磁石構造体の厚みは、１ｍｍ以下であっても構わない。これによれば、非常に小型、且つ、低背型のアクチュエータを提供することが可能となる。【００２６】
本発明によるアクチュエータは、磁石構造体を支持する支持基板をさらに備え、支持基板の熱拡散率は磁石構造体の熱拡散率よりも低くても構わない。これによれば、小型で薄い磁石構造体の作製が容易となる。【００２７】
本発明において、回路基板及び磁石構造体のいずれか一方にイメージセンサが固定されていても構わない。これによれば、カメラの手ぶれ補正用のアクチュエータとして用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
このように、本発明によれば、回転動作が可能な低背型のアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａの主要部の構成を示す略平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】図３は、磁石構造体２０に含まれる第１〜第４の領域３１〜３４の位置関係を説明するための模式図である。
【図４】図４は、第１の配線１１０及び第２の配線１２０を抜き出して示す平面図である。
【図５】図５は、第３の配線１３０及び第４の配線１４０を抜き出して示す平面図である。
【図６】図６は、第５の配線１５０を抜き出して示す平面図である。
【図７】図７は、第６の配線１６０を抜き出して示す平面図である。
【図８】図８は、第１の配線１１０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の配線１１０と第２の配線１２０に電流を流すことによって生じる効果を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、第３の配線１３０と第４の配線１４０に電流を流すことによって生じる効果を説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、第５の配線１５０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第６の配線１６０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【図１３】図１３は、磁石構造体２０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】図１４は、第１の変形例による第１及び第２の配線１１０，１２０の構成を示す平面図である。
【図１５】図１５は、第２の変形例による第１及び第２の配線１１０，１２０の構成を示す平面図である。
【図１６】図１６は、第３の変形例による第５の配線１５０の構成を示す平面図である。
【図１７】図１７は、第５の配線１５０の第１の部分１５０Ａと第２の部分１５０Ｂに電流を流すことによって生じる効果を説明するための模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施形態によるアクチュエータ１０Ｂの主要部の構成を示す略断面図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態による第５の配線１５０の構成を示す平面図である。
【図２０】図２０は、第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０の構成を示す平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施形態によるアクチュエータ１０Ｃの主要部の構成を示す略断面図である。
【図２２】図２２は、第７の配線１７０の構成を示す平面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第４の実施形態によるアクチュエータ１０Ｄの主要部の構成を示す略断面図である。
【図２４】図２４は、第８の配線１８０の構成を示す平面図である。
【図２５】図２５は、本発明の第５の実施形態によるアクチュエータ１０Ｅの主要部の構成を示す略断面図である。
【図２６】図２６は、アクチュエータ１０の使用例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａの主要部の構成を示す略平面図である。また、図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ａは、ｘ方向及びｙ方向にマトリクス状に配列された複数の第１及び第２の磁石２１，２２からなる磁石構造体２０と、磁石構造体２０に対してｚ方向に重なり、第１〜第６の配線１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０が形成された回路基板１００とを備える。
【００３３】
磁石構造体２０は、ガラスなどからなる支持基板２３上に設けられており、ｘｙ方向に延在する第１の平面Ｓ１に磁極面が位置している。尚、図面の見やすさを考慮して、図１においては支持基板２３が図示されていない。磁石構造体２０を構成する磁石２１，２２のうち、第１の磁石２１は第１の平面Ｓ１に位置する磁極面がＮ極であり、逆に、第２の磁石２２は第１の平面Ｓ１に位置する磁極面がＳ極である。そして、これら第１の磁石２１と第２の磁石２２が市松模様にマトリクス配列されている。つまり、ｘ方向に延在する各行は、第１の磁石２１と第２の磁石がｘ方向に交互に配列された第１の配列部分Ｌｘを構成し、ｙ方向に延在する各列は、第１の磁石２１と第２の磁石がｙ方向に交互に配列された第２の配列部分Ｌｙを構成する。
【００３４】
図１及び図２に示す例では、第１の配列部分Ｌｘが６個の磁石２１，２２によって構成され、第２の配列部分Ｌｙが６個の磁石２１，２２によって構成されているが、本発明において、第１及び第２の磁石２１，２２の数がこれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、図３に示すように、磁石構造体２０が４つの領域３１〜３３に分類される。第１の領域３１は図３に示す右下部分に位置し、第２の領域３２は図３に示す右上部分に位置し、第３の領域３３は図３に示す左下部分に位置し、第４の領域３４は図３に示す左上部分に位置する。したがって、第１の領域３１と第２の領域３２はｙ方向に配列され、第３の領域３３と第４の領域３４はｙ方向に配列され、第１の領域３１と第３の領域３３はｘ方向に配列され、第２の領域３２と第４の領域３４はｘ方向に配列されている。特に限定されるものではないが、本実施形態においては、いずれの領域も３×３個の磁石２１，２２によって構成される。
【００３５】
図２に示すように、本実施形態においては、隣接する第１の磁石２１と第２の磁石２２がスリットＳＬを介して分離しており、かかるスリットＳＬは支持基板２３の表層に達している。本発明においてこのようなスリットＳＬを設けることは必須でないが、後述するように、磁石構造体２０の製造工程においてこのようなスリットＳＬを形成することが有利である。
【００３６】
第１〜第６の配線１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０は、回路基板１００上に積層されている。回路基板１００の主面は、第１の平面Ｓ１と平行な第２の平面Ｓ２を構成しており、第１及び第２の配線１１０，１２０は回路基板１００の主面上、つまり第２の平面Ｓ２に形成されている。第１及び第２の配線１１０，１２０は絶縁膜１０１によって覆われている。絶縁膜１０１の表面は、第１の平面Ｓ１と平行な第３の平面Ｓ３を構成しており、第３及び第４の配線１３０，１４０は絶縁膜１０１の表面上、つまり第３の平面Ｓ３に形成されている。第３及び第４の配線１３０，１４０は絶縁膜１０２によって覆われている。絶縁膜１０２の表面は、第１の平面Ｓ１と平行な第４の平面Ｓ４を構成しており、第５の配線１５０は絶縁膜１０２の表面上、つまり第４の平面Ｓ４に形成されている。第５の配線１５０は絶縁膜１０３によって覆われている。絶縁膜１０３の表面は、第１の平面Ｓ１と平行な第５の平面Ｓ５を構成しており、第６の配線１６０は絶縁膜１０３の表面上、つまり第５の平面Ｓ５に形成されている。第６の配線１６０は絶縁膜１０４によって覆われている。このように、第１〜第６の配線１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０は４層構造を有し、互いにｚ方向に重なるよう、回路基板１００上に積層されている。
【００３７】
図４は、第１の配線１１０及び第２の配線１２０を抜き出して示す平面図である。図４においては、磁石構造体２０との平面的な位置関係を明確にすべく、第１及び第２の磁石２１，２２の位置についても表示されている。この点は、後述する図５〜図８、図１１、図１２、図１４〜図１６、図１９、図２０，図２２及び図２４においても同様である。
【００３８】
図４に示すように、第１の配線１１０は、磁石構造体２０の第１及び第３の領域３１，３３を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第１の配線１１０は、平面視で第１の磁石２１の周囲の一部を周回する配線部分１１１と、平面視で第２の磁石２２の周囲の一部を周回する配線部分１１２とを含んでいる。尚、第１の配線１１０はミアンダ状であることから、平面視で第１の磁石２１や第２の磁石２２の全周囲を周回することは困難であり、図４に示すように、２辺に沿って１／２周するケースや、３辺に沿って３／４周するケースが多数となる。この点は、後述する第２〜第４の配線１２０〜１４０についても同様である。
【００３９】
そして、第１の配線１１０に電流を流すと、配線部分１１１と配線部分１１２には、互いに逆方向に周回する電流が流れる。図４に示す例では、第１の配線１１０の一端１１３から他端１１４に向かって電流を流すと、配線部分１１１には右回り（時計回り）に電流が流れ、配線部分１１２には左回り（反時計回り）に電流が流れることになる。逆に、第１の配線１１０の他端１１４から一端１１３に向かって電流を流すと、配線部分１１１には左回り（反時計回り）に電流が流れ、配線部分１１２には右回り（時計回り）に電流が流れることになる。
【００４０】
図４に示すように、第２の配線１２０は、磁石構造体２０の第２及び第４の領域３２，３４を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第２の配線１２０は、平面視で第１の磁石２１の周囲の一部を周回する配線部分１２１と、平面視で第２の磁石２２の周囲の一部を周回する配線部分１２２とを含んでいる。
【００４１】
そして、第２の配線１２０に電流を流すと、配線部分１２１と配線部分１２２には、互いに逆方向に周回する電流が流れる。図４に示す例では、第２の配線１２０の一端１２３から他端１２４に向かって電流を流すと、配線部分１２１には左回り（反時計回り）に電流が流れ、配線部分１２２には右回り（時計回り）に電流が流れることになる。逆に、第２の配線１２０の他端１２４から一端１２３に向かって電流を流すと、配線部分１２１には右回り（時計回り）に電流が流れ、配線部分１２２には左回り（反時計回り）に電流が流れることになる。
【００４２】
図５は、第３の配線１３０及び第４の配線１４０を抜き出して示す平面図である。
【００４３】
図５に示すように、第３の配線１３０は、磁石構造体２０の第１及び第２の領域３１，３２を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第３の配線１３０は、平面視で第１の磁石２１の周囲の一部を周回する配線部分１３１と、平面視で第２の磁石２２の周囲の一部を周回する配線部分１３２とを含んでいる。
【００４４】
そして、第３の配線１３０に電流を流すと、配線部分１３１と配線部分１３２には、互いに逆方向に周回する電流が流れる。図５に示す例では、第３の配線１３０の一端１３３から他端１３４に向かって電流を流すと、配線部分１３１には右回り（時計回り）に電流が流れ、配線部分１１２には左回り（反時計回り）に電流が流れることになる。逆に、第３の配線１３０の他端１３４から一端１３３に向かって電流を流すと、配線部分１３１には左回り（反時計回り）に電流が流れ、配線部分１３２には右回り（時計回り）に電流が流れることになる。
【００４５】
図５に示すように、第４の配線１４０は、磁石構造体２０の第３及び第４の領域３３，３４を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第４の配線１４０は、平面視で第１の磁石２１の周囲の一部を周回する配線部分１４１と、平面視で第２の磁石２２の周囲の一部を周回する配線部分１４２とを含んでいる。
【００４６】
そして、第４の配線１４０に電流を流すと、配線部分１４１と配線部分１４２には、互いに逆方向に周回する電流が流れる。図５に示す例では、第４の配線１４０の一端１４３から他端１４４に向かって電流を流すと、配線部分１４１には左回り（反計回り）に電流が流れ、配線部分１４２には右回り（時計回り）に電流が流れることになる。逆に、第４の配線１４０の他端１４４から一端１４３に向かって電流を流すと、配線部分１４１には右回り（時計回り）に電流が流れ、配線部分１４２には左回り（反時計回り）に電流が流れることになる。
【００４７】
図６は、第５の配線１５０を抜き出して示す平面図である。
【００４８】
図６に示すように、第５の配線１５０は、磁石構造体２０の第１〜第４の領域３１〜３４を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第５の配線１５０は、第１の磁石２１をｙ方向に横断する配線部分１５１と、第２の磁石２２をｙ方向に横断する配線部分１５２と、両者を接続するようｘ方向に延在する接続部分１５３とを含んでいる。
【００４９】
かかる構成により、第５の配線１５０に電流を流すと、配線部分１５１と配線部分１５２には、互いに逆方向の電流が流れる。図６に示す例では、第５の配線１５０の一端１５４から他端１５５に向かって電流を流すと、配線部分１５１には下方向（−ｙ方向）に電流が流れ、配線部分１５２には上方向（＋ｙ方向）に電流が流れることになる。逆に、第５の配線１５０の他端１５５から一端１５４に向かって電流を流すと、配線部分１５１には上方向（＋ｙ方向）に電流が流れ、配線部分１５２には下方向（−ｙ方向）に電流が流れることになる。
【００５０】
図７は、第６の配線１６０を抜き出して示す平面図である。
【００５１】
図７に示すように、第６の配線１６０は、磁石構造体２０の第１〜第４の領域３１〜３４を覆う一筆書き可能な１本の配線であり、ミアンダ状に蛇行する平面形状を有している。より具体的に説明すると、第６の配線１６０は、第１の磁石２１をｘ方向に横断する配線部分１６１と、第２の磁石２２をｘ方向に横断する配線部分１６２と、両者を接続するようｙ方向に延在する接続部分１６３とを含んでいる。
【００５２】
かかる構成により、第６の配線１６０に電流を流すと、配線部分１６１と配線部分１６２には、互いに逆方向の電流が流れる。図７に示す例では、第６の配線１６０の一端１６４から他端１６５に向かって電流を流すと、配線部分１６１には右方向（＋ｘ方向）に電流が流れ、配線部分１６２には左方向（−ｘ方向）に電流が流れることになる。逆に、第６の配線１６０の他端１６５から一端１６４に向かって電流を流すと、配線部分１６１には左方向（−ｘ方向）に電流が流れ、配線部分１６２には右方向（＋ｘ方向）に電流が流れることになる。
【００５３】
図８は、第１の配線１１０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【００５４】
第１の配線１１０に電流Ｉ１又はＩ２が流れると、配線部分１１１と配線部分１１２に囲まれた領域をｚ方向に貫通する磁束が発生する。
【００５５】
具体的には、第１の配線１１０に電流Ｉ１が流れた場合、配線部分１１１に囲まれた領域においては−ｚ方向に磁束が発生し、配線部分１１２に囲まれた領域においては＋ｚ方向に磁束が発生する。そして、配線部分１１１は平面視で第１の磁石２１を周回する位置に設けられていることから、第１の磁石２１に吸引され、第１の配線１１０には上方向（＋ｚ方向）の吸引力Ｆ１が作用する。一方、配線部分１１２は平面視で第２の磁石２２を周回する位置に設けられていることから、第２の磁石２２に吸引され、第１の配線１１０には上方向（＋ｚ方向）の吸引力Ｆ１が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第１の配線１１０には上方向（＋ｚ方向）の吸引力Ｆ１が作用することになる。
【００５６】
逆に、第１の配線１１０に電流Ｉ２が流れた場合、配線部分１１１に囲まれた領域においては＋ｚ方向に磁束が発生し、配線部分１１２に囲まれた領域においては−ｚ方向に磁束が発生する。そして、配線部分１１１は平面視で第１の磁石２１を周回する位置に設けられていることから、第１の磁石２１からの磁束と反発し、第１の配線１１０には下方向（−ｚ方向）の反発力Ｆ２が作用する。一方、配線部分１１２は平面視で第２の磁石２２を周回する位置に設けられていることから、第２の磁石２２からの磁束と反発し、第１の配線１１０には下方向（−ｚ方向）の反発力Ｆ２が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第１の配線１１０には下方向（−ｚ方向）の反発力Ｆ２が作用することになる。
【００５７】
ここで、第１の配線１１０は、磁石構造体２０の第１及び第３の領域３１，３３と重なる位置に設けられていることから、電流Ｉ１又はＩ２を流すことにより、磁石構造体２０の第１及び第３の領域３１，３３と第１の配線１１０とのｚ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。変化の速度は、電流Ｉ１又はＩ２の大きさによって制御することができる。
【００５８】
図示しないが、第２の配線１２０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響も同様であり、第２の配線１２０に流す電流の方向及び大きさによって、磁石構造体２０の第２及び第４の領域３２，３４と第２の配線１２０とのｚ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。本実施形態においては、個別に電流を流せるよう、第１の配線１１０と第２の配線１２０が互いに分離されていることから、第１の配線１１０に流す電流の方向及び大きさと、第２の配線１２０に流す電流の方向及び大きさを任意に設定することができる。
【００５９】
図９は、第１の配線１１０と第２の配線１２０に電流を流すことによって生じる効果を説明するための模式図であり、磁石構造体２０を透過して回路基板１００を平面視した場合における、回路基板１００の動きを示している。
【００６０】
まず、第１の配線１１０に吸引力Ｆ１が作用する方向に電流を流し、第２の配線１２０に反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流した場合、図９（ａ）に示すように、ｘ方向に延在する軸ＡＸを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に一方向に回転させる（傾ける）ことができる。このような動作を実現するためには、図４に示す第１の配線１１０の一端１１３から他端１１４に向かって電流を流すとともに、第２の配線１２０の一端１２３から他端１２４に向かって電流を流せばよい。
【００６１】
一方、第１の配線１１０に反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流し、第２の配線１２０に吸引力Ｆ１が作用する方向に電流を流した場合、図９（ｂ）に示すように、ｘ方向に延在する軸ＡＸを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に逆方向に回転させる（傾ける）ことができる。このような動作を実現するためには、図４に示す第１の配線１１０の他端１１４から一端１１３に向かって電流を流すとともに、第２の配線１２０の他端１２４から一端１２３に向かって電流を流せばよい。
【００６２】
図示しないが、第３及び第４の配線１３０，１４０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響も同様である。つまり、第３の配線１３０に流す電流の方向及び大きさによって、磁石構造体２０の第１及び第２の領域３１，３２と第３の配線１３０とのｚ方向における相対的な位置関係を変化させることができ、第４の配線１４０に流す電流の方向及び大きさによって、磁石構造体２０の第３及び第４の領域３３，３４と第４の配線１４０とのｚ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。本実施形態においては、個別に電流を流せるよう、第３の配線１３０と第４の配線１４０が互いに分離されていることから、第３の配線１３０に流す電流の方向及び大きさと、第４の配線１４０に流す電流の方向及び大きさを任意に設定することができる。
【００６３】
図１０は、第３の配線１３０と第４の配線１４０に電流を流すことによって生じる効果を説明するための模式図であり、磁石構造体２０を透過して回路基板１００を平面視した場合における、回路基板１００の動きを示している。
【００６４】
まず、第３の配線１３０に吸引力Ｆ１が作用する方向に電流を流し、第４の配線１４０に反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流した場合、図１０（ａ）に示すように、ｙ方向に延在する軸ＡＹを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に一方向に回転させる（傾ける）ことができる。このような動作を実現するためには、図５に示す第３の配線１３０の一端１３３から他端１３４に向かって電流を流すとともに、第４の配線１４０の一端１４３から他端１４４に向かって電流を流せばよい。
【００６５】
一方、第３の配線１３０に反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流し、第４の配線１４０に吸引力Ｆ１が作用する方向に電流を流した場合、図１０（ｂ）に示すように、ｙ方向に延在する軸ＡＹを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に逆方向に回転させる（傾ける）ことができる。このような動作を実現するためには、図５に示す第３の配線１３０の他端１３４から一端１３３に向かって電流を流すとともに、第４の配線１４０の他端１４４から一端１４３に向かって電流を流せばよい。
【００６６】
そして、第１〜第４の配線１１０〜１４０は、いずれも回路基板１００に形成されていることから、第１〜第４の配線１１０〜１４０に流す電流の方向及び大きさを制御すれば、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に任意の方向に任意の角度で傾けることができる。例えば、回路基板１００を所定の筐体などに固定すれば、磁石構造体２０を任意の方向に任意の角度で傾けることができ、逆に、磁石構造体２０を所定の筐体などに固定すれば、回路基板１００を任意の方向に任意の角度で傾けることができる。
【００６７】
さらに、第１及び第２の配線１１０，１２０の両方に吸引力Ｆ１又は反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流せば、磁石構造体２０と回路基板１００のｚ方向におけるギャップを変化させることができる。この動作は、第３及び第４の配線１３０，１４０の両方に吸引力Ｆ１又は反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流すことによっても実現できる。
【００６８】
図１１は、第５の配線１５０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【００６９】
図１１に示すように、第５の配線１５０に電流Ｉ３又はＩ４が流れると、磁石構造体２０と第５の配線１５０との間にはｘ方向のローレンツ力Ｆ３又はＦ４が働く。
【００７０】
具体的には、第５の配線１５０に電流Ｉ３が流れた場合、第１の磁石２１に対しては電流の方向が下方向（−ｙ方向）であることから、第５の配線１５０には右方向（＋ｘ方向）のローレンツ力Ｆ３が作用する。一方、第２の磁石２２に対しては電流の方向が上方向（＋ｙ方向）であることから、第５の配線１５０には右方向（＋ｘ方向）のローレンツ力Ｆ３が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第５の配線１５０には右方向（＋ｘ方向）のローレンツ力Ｆ３が作用することになる。
【００７１】
逆に、第５の配線１５０に電流Ｉ４が流れた場合、第１の磁石２１に対しては電流の方向が上方向（＋ｙ方向）であることから、第５の配線１５０には左方向（−ｘ方向）のローレンツ力Ｆ４が作用する。一方、第２の磁石２２に対しては電流の方向が下方向（−ｙ方向）であることから、第５の配線１５０には左方向（−ｘ方向）のローレンツ力Ｆ４が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第５の配線１５０には左方向（−ｘ方向）のローレンツ力Ｆ４が作用することになる。
【００７２】
したがって、電流Ｉ３又はＩ４を流すことにより、磁石構造体２０と第５の配線１５０とのｘ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。変化の速度は、電流Ｉ３又はＩ４の大きさによって制御することができる。
【００７３】
図１２は、第６の配線１６０に流れる電流が磁石構造体２０に与える影響を説明するための図である。
【００７４】
図１２に示すように、第６の配線１６０に電流Ｉ５又はＩ６が流れると、磁石構造体２０と第６の配線１６０との間にはｙ方向のローレンツ力Ｆ５又はＦ６が働く。
【００７５】
具体的には、第６の配線１６０に電流Ｉ５が流れた場合、第１の磁石２１に対しては電流の方向が右方向（＋ｘ方向）であることから、第６の配線１６０には上方向（＋ｙ方向）のローレンツ力Ｆ５が作用する。一方、第２の磁石２２に対しては電流の方向が左方向（−ｘ方向）であることから、第６の配線１６０には上方向（＋ｙ方向）のローレンツ力Ｆ５が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第６の配線１６０には上方向（＋ｙ方向）のローレンツ力Ｆ５が作用することになる。
【００７６】
逆に、第６の配線１６０に電流Ｉ６が流れた場合、第１の磁石２１に対しては電流の方向が左方向（−ｘ方向）であることから、第６の配線１６０には下方向（−ｙ方向）のローレンツ力Ｆ６が作用する。一方、第２の磁石２２に対しては電流の方向が右方向（＋ｘ方向）であることから、第６の配線１６０には下方向（−ｙ方向）のローレンツ力Ｆ６が作用する。つまり、第１及び第２の磁石２１，２２のいずれに対しても、第６の配線１６０には下方向（−ｙ方向）のローレンツ力Ｆ６が作用することになる。
【００７７】
したがって、電流Ｉ５又はＩ６を流すことにより、磁石構造体２０と第６の配線１６０とのｙ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。変化の速度は、電流Ｉ５又はＩ６の大きさによって制御することができる。
【００７８】
そして、第５の配線１５０と第６の配線１６０は、いずれも回路基板１００に形成されていることから、電流Ｉ３〜Ｉ６によって磁石構造体２０と回路基板１００の平面的な位置関係を変化させることができる。したがって、回路基板１００を所定の筐体などに固定すれば、電流Ｉ３〜Ｉ６によって磁石構造体２０をＸＹ平面に沿って駆動することができる。逆に、磁石構造体２０を所定の筐体などに固定すれば、電流Ｉ３〜Ｉ６によって回路基板１００をＸＹ平面に沿って駆動することができる。
【００７９】
特に限定されるものではないが、本実施形態によるアクチュエータ１０Ａは、スマートフォンに組み込まれるカメラの手ぶれ補正用のアクチュエータとして使用することができる。この場合、磁石構造体２０及び回路基板１００のいずれか一方をスマートフォンの筐体に固定し、他方をカメラの光学レンズ又はイメージセンサに固定するとともに、スマートフォンに内蔵された加速度センサなどによって得られる手ぶれ信号を電流Ｉ１〜Ｉ６に変換すれば、手ぶれの方向、角度及び大きさに応じて、これを相殺する方向に光学レンズ又はイメージセンサを駆動することができる。また、第１及び第２の配線１１０，１２０の両方（或いは、第３及び第４の配線１３０，１４０の両方）に吸引力Ｆ１又は反発力Ｆ２が作用する方向に電流を流すよう制御すれば、カメラのオートフォーカス機能を実現することも可能となる。
【００８０】
図１３は、磁石構造体２０の製造方法を説明するための工程図である。
【００８１】
まず、図１３（ａ）に示すように、ガラスなどからなる支持基板２３上に磁石２０ａを形成する。磁石２０ａは、スパッタ法などにて作製した薄膜でもよく、めっき法や電析法などにて作製した厚膜でもよく、焼結磁石やボンド磁石などのバルク状磁石を接着したものでもよい。特に限定されるものではないが、磁石２０ａとしては磁気特性の観点から異方性ネオジム磁石を用いることが好ましい。磁化容易軸は厚み方向（ｚ方向）である。磁石２０ａの厚さは、本実施形態によるアクチュエータ１０Ａが組み込まれる機器によって制限される。例えば、スマートフォンに組み込まれるカメラの手ぶれ補正用に光学レンズを駆動する用途においては、非常に薄型であることが求められるため、必然的に薄い磁石２０ａを使用する必要がある。このような用途においては、磁石２０ａの厚みは１ｍｍ以下、例えば５００μｍ程度に制限される。磁石２０ａは酸化や加工歪などによって表面が劣化し、磁気特性が低下する可能性があるため、磁石の厚みを小さくする場合には、磁石表面に保護層を設けるなどの手段により、磁石の劣化を抑制する必要がある。
【００８２】
次に、図１３（ｂ）に示すように、磁石２０ａにスリットＳＬを形成することによって、それぞれ第１及び第２の磁石２１，２２となる複数のブロック２１ａ，２２ａに分割する。スリットＳＬの目的は後述のレーザビームによる局所加熱を利用した交番着磁において、レーザビームによる熱の所望でない隣接した領域への拡散を抑制することであり、磁石２０ａの厚みが小さく支持基板への熱拡散が支配的であるなどによって、所望でない隣接した領域への熱拡散が生じない場合には、スリットＳＬは不要である。すなわち、スリットＳＬは支持基板に焼結磁石を接着した場合に有用である。スリットＳＬの形成方法としては、ダイシング法やワイヤ放電加工法などを用いることができる。スリットＳＬを形成する場合には、スリットＳＬの深さとしては、ブロック２１ａとブロック２２ａが完全に分離するよう、支持基板２３の表層に達する深さとすることが好ましい。スリットＳＬを形成しない場合でも、後述のレーザビームによる局所加熱を利用した交番着磁において形成される磁化方向が反平行であるそれぞれの領域をブロック２１ａ、ブロック２１ｂと呼ぶことにする。ブロック２１ａ，２２ａのサイズについては特に限定されないが、反磁界の影響を低減することによってより強い磁力を得るためには、できる限り小さいことが好ましい。しかしながら、上述の通り、磁石２０ａの表層部分は保磁力が低いため、磁石２０ａをスリットＳＬによってあまりにも細かく分割すると、逆に保磁力が低下してしまう。このような点を考慮すれば、ブロック２１ａ，２２ａのサイズは磁石２０ａの厚みと同程度とすることが好ましい。つまり、アスペクト比を０．１〜１０程度とすることが好ましく、１程度とすることがより好ましい。例えば、磁石２０ａの厚みが５００μｍ程度である場合、ｘ方向及びｙ方向のサイズについても５００μｍ程度とすればよい。これにより、磁石２０ａは５００μｍ角の立方体であるブロック２１ａ，２２ａに分割される。
【００８３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、複数のブロック２１ａ，２２ａをｚ方向に着磁する。着磁は、パルス磁場印加によってブロック２１ａ，２２ａが磁気飽和するまで行うことが好ましい。
【００８４】
次に、図１３（ｄ）に示すように、第２の磁石２２となるブロック２２ａに対して選択的にレーザビーム２４を照射することによって局所的に加熱し、当該ブロック２２ａの保磁力を低下させる。レーザビーム２４により与えられる熱は、第１の磁石２１となるブロック２１ａにもある程度伝導するが、平面方向についてはスリットＳＬで分離されているため熱の伝導は少ない。また、支持基板２３の材料として、ガラスのように焼結磁石よりも熱拡散率の低い材料を用いることにより、支持基板２３を介した熱伝導についても最小限に抑えることができる。これにより、ブロック２１ａの保磁力を維持しつつ、ブロック２２ａの保磁力を選択的に低下させることができる。
【００８５】
その後自然冷却させると、図１３（ｅ）に示すように、ブロック２１ａからの漏洩磁束がブロック２２ａを通過し、この漏洩磁束によってブロック２２ａが逆方向に磁化される。これにより交番着磁が達成され、図１３（ｆ）に示すように第１及び第２の磁石２１，２２が交互に配列された磁石構造体２０を得ることができる。
【００８６】
そして、作製した磁石構造体２０の第１の平面Ｓ１が回路基板１００の第２〜第５の平面Ｓ２〜Ｓ５と向かい合うよう、両者を揺動自在、且つ、平面方向に滑動自在に支持すれば、本実施形態によるアクチュエータ１０Ａが完成する。
【００８７】
このように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ａは、支持基板２３に設けられた磁石構造体２０と、回路基板１００に設けられた平面的な第１〜第６の配線１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０によって構成されていることから、非常に薄型でありながら、ｘ軸及びｙ軸を中心とした回転並びに２次元的な動作が可能となる。
【００８８】
図１４は、第１の変形例による第１及び第２の配線１１０，１２０の構成を示す平面図である。
【００８９】
図１４に示す第１の変形例では、第１の配線１１０の他端１１４と第２の配線１２０の他端１２４が短絡されており、この部分に端子１１５が接続された構成を有している。これにより、第１の配線１１０の一端１１３及び第２の配線１２０の一端１２３から端子１１５へ電流を流せば、図９（ａ）に示した動作を実現することができる。逆に、端子１１５から第１の配線１１０の一端１１３及び第２の配線１２０の一端１２３へ電流を流せば、図９（ｂ）に示した動作を実現することができる。さらに、端子１１５をオープン状態として第１及び第２の配線１１０，１２０に電流を流せば、磁石構造体２０と回路基板１００のｚ方向におけるギャップを変化させることができる。
【００９０】
第１の変形例によれば、第１の配線１１０に流れる電流と第２の配線１２０に流れる電流を完全に独立制御することは難しくなるものの、端子数を削減することが可能となる。図示しないが、第３及び第４の配線１３０，１４０についても同様の変形が可能である。
【００９１】
図１５は、第２の変形例による第１及び第２の配線１１０，１２０の構成を示す平面図である。
【００９２】
図１５に示す第２の変形例では、第１の配線１１０の他端１１４と第２の配線１２０の他端１２４が短絡されているとともに、第２の配線１２０のミアンダ形状が図４に示した形状に対してｘ方向に１ピッチずれた構成を有している。このため、第２の配線１２０に含まれる配線部分１２１は、図４における配線部分１２１とは逆方向に第１の磁石２１を周回し、第２の配線１２０に含まれる配線部分１２２は、図４における配線部分１２２とは逆方向に第２の磁石２２を周回する。尚、第１の変形例とは異なり、第１の配線１１０と第２の配線１２０の接続部分に端子は設けられていない。
【００９３】
かかる構成により、第１の配線１１０の一端１１３から第２の配線１２０の一端１２３へ電流を流せば、図９（ａ）に示した動作を実現することができる。逆に、第２の配線１２０の一端１２３から第１の配線１１０の一端１１３へ電流を流せば、図９（ｂ）に示した動作を実現することができる。第２の変形例によれば、磁石構造体２０と回路基板１００のｚ方向におけるギャップを変化させることはできないが、端子数をさらに削減することが可能となる。図示しないが、第３及び第４の配線１３０，１４０についても同様の変形が可能である。
【００９４】
図１６は、第３の変形例による第５の配線１５０の構成を示す平面図である。
【００９５】
図１６に示す第３の変形例では、第５の配線１５０が途中で切断されており、第１及び第３の領域３１，３３を覆う第１の部分１５０Ａと、第２及び第４の領域３２，３４を覆う第２の部分１５０Ｂに分かれている。これにより、第１の部分１５０Ａと第２の部分１５０Ｂには、個別に電流を流すことができる。
【００９６】
そして、第１の部分１５０Ａの一端１５４から他端１５６へ電流を流すとともに、第２の部分１５０Ｂの他端１５５から一端１５７へ電流を流せば、図１７（ａ）に示すように、磁石構造体２０の第１及び第３の領域３１，３３に対しては右方向へのローレンツ力が作用し、磁石構造体２０の第２及び第４の領域３２，３４に対しては左方向へのローレンツ力が作用する。このため、ｚ方向に延在する軸ＡＺを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に一方向に回転させることができる。
【００９７】
一方、第１の部分１５０Ａの他端１５６から一端１５４へ電流を流すとともに、第２の部分１５０Ｂの一端１５７から他端１５５へ電流を流せば、図１７（ｂ）に示すように、磁石構造体２０の第１及び第３の領域３１，３３に対しては左方向へのローレンツ力が作用し、磁石構造体２０の第２及び第４の領域３２，３４に対しては右方向へのローレンツ力が作用する。このため、ｚ方向に延在する軸ＡＺを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に逆方向に回転させることができる。
【００９８】
このように、第３の変形例によれば、ｚ方向に延在する軸ＡＺを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に回転させることが可能となる。もちろん、第１の部分１５０Ａと第２の部分１５０Ｂに対して同方向に電流を流せば、磁石構造体２０と回路基板１００のｘ方向における相対的な位置関係を変化させることができる。図示しないが、第６の配線１６０についても同様の変形が可能である。
【００９９】
＜第２の実施形態＞
図１８は、本発明の第２の実施形態によるアクチュエータ１０Ｂの主要部の構成を示す略断面図である。
【０１００】
図１８に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ｂは、回路基板１００上に設けられた配線層が３層構造を有している。具体的には、回路基板１００の第２の平面Ｓ２には図７に示した第６の配線１６０が形成され、第３の平面Ｓ３には図１９に示す第５の配線１５０が形成され、第４の平面Ｓ４には図２０に示す第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０が形成されている。その他の基本構成は第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａと同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０１】
図１９に示すように、本実施形態においては、第５の配線１５０と同じ配線層に接続配線２５０が追加されている。接続配線２５０は、第５の配線１５０と干渉しない中央部分に設けられており、絶縁膜１０２を貫通して設けられたスルーホール導体２５１，２５２を介して上層に位置する第２及び第３の配線２２０，２３０に接続されている。
【０１０２】
図２０は、第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０の構成を示す平面図である。
【０１０３】
図２０に示すように、第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０は、それぞれ磁石構造体２０の第１〜第４の領域３１〜３４を覆う位置に設けられている。第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０の一端２１１，２２１，２３１，２４１は、それぞれ端子を構成する。また、第１の配線２１０の他端２１２と第４の配線２４０の他端２４２は短絡されており、これにより一筆書き可能な１本の配線によって構成される。第２の配線２２０の他端２２２と第３の配線２３０の他端２３２は、スルーホール導体２５１、接続配線２５０及びスルーホール導体２５２を介して短絡されている。
【０１０４】
第１の配線２１０は、一端２１１から他端２１２に向かって電流を流すと、第１の磁石２１上においては右回り（時計回り）に電流が流れ、第２の磁石２２上においては左回り（反時計回り）に電流が流れるよう、第１の領域３１を覆ってミアンダ状に形成されている。第２の配線２２０は、一端２２１から他端２２２に向かって電流を流すと、第１の磁石２１上においては右回り（時計回り）に電流が流れ、第２の磁石２２上においては左回り（反時計回り）に電流が流れるよう、第２の領域３２を覆ってミアンダ状に形成されている。第３の配線２３０は、一端２３１から他端２３２に向かって電流を流すと、第１の磁石２１上においては右回り（時計回り）に電流が流れ、第２の磁石２２上においては左回り（反時計回り）に電流が流れるよう、第３の領域３３を覆ってミアンダ状に形成されている。第４の配線２４０は、一端２４１から他端２４２に向かって電流を流すと、第１の磁石２１上においては右回り（時計回り）に電流が流れ、第２の磁石２２上においては左回り（反時計回り）に電流が流れるよう、第４の領域３４を覆ってミアンダ状に形成されている。
【０１０５】
そして、第１の配線２１０の他端２１２と第４の配線２４０の他端２４２が短絡されていることから、第１の配線２１０の一端２１１から他端２１２に向かって電流を流すと、第４の配線２４０の他端２４２から一端２４１に向かって電流が流れることになる。このような電流を流すと、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示したように、第１の領域３１に対しては吸引力Ｆ１が作用し、第４の領域３４に対しては反発力Ｆ２が作用する。逆に、第４の配線２４０の一端２４１から第１の配線２１０の一端２１１に向かって電流を流すと、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示したように、第１の領域３１に対しては反発力Ｆ２が作用し、第４の領域３４に対しては吸引力Ｆ１が作用する。
【０１０６】
さらに、第２の配線２２０の他端２２２と第３の配線２３０の他端２３２は短絡されていることから、第２の配線２２０の一端２２１から他端２２２に向かって電流を流すと、第３の配線２３０の他端２３２から一端２３１に向かって電流が流れることになる。このような電流を流すと、図９（ｂ）及び図１０（ａ）に示したように、第２の領域３２に対しては吸引力Ｆ１が作用し、第３の領域３３に対しては反発力Ｆ２が作用する。逆に、第３の配線２３０の一端２３１から第２の配線２２０の一端２２１に向かって電流を流すと、図９（ａ）及び図１０（ｂ）に示したように、第２の領域３２に対しては反発力Ｆ２が作用し、第３の領域３３に対しては吸引力Ｆ１が作用する。
【０１０７】
したがって、第１〜第４の配線２１０，２２０，２３０，２４０に流す電流の方向及び大きさに応じて、ｘ方向に延在する軸ＡＸを中心とした回転及びｙ方向に延在する軸ＡＹを中心とした回転を自在に行うことが可能となる。つまり、回路基板１００上に形成する配線層の層数を削減しつつ、第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａと同様の回転動作を実現することが可能となる。
【０１０８】
＜第３の実施形態＞
図２１は、本発明の第３の実施形態によるアクチュエータ１０Ｃの主要部の構成を示す略断面図である。
【０１０９】
図２１に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ｃは、回路基板１００上に設けられた配線層が５層構造を有している。具体的には、絶縁膜１０４の表面である第６の平面Ｓ６に第７の配線１７０が形成され、第７の配線１７０が絶縁膜１０５で覆われている。その他の基本構成は第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａと同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１０】
図２２は、第７の配線１７０の構成を示す平面図である。
【０１１１】
図２２に示すように、第７の配線１７０は、図１４に示した第１及び第２の配線１１０，１２０から端子１１５が除去された構成を有している。このため、第７の配線１７０に流れる電流の方向は、一端１７１から他端１７２に向かう方向と、他端１７２から一端１７１に向かう方向の２種類となる。そして、第７の配線１７０の一端１７１から他端１７２に向かって電流を流せば、第１〜第４の領域３１〜３４のすべてに対して吸引力Ｆ１が作用し、第７の配線１７０の他端１７２から一端１７１に向かって電流を流せば、第１〜第４の領域３１〜３４のすべてに対して反発力Ｆ２が作用する。
【０１１２】
したがって、第７の配線１７０に流す電流の方向及び大きさに応じて、磁石構造体２０と回路基板１００のｚ方向におけるギャップを変化させることができる。このように、本実施形態においては、ｚ方向に駆動するための第７の配線１７０を別途備えていることから、第１〜第４の配線１１０，１２０，１３０，１４０に対しては、ｘ軸及びｙ軸を中心とした回転（傾き）の制御だけを行えば足りる。つまり、ｘ軸及びｙ軸を中心とした回転制御とギャップの制御を別々の電流によって実現できることから、制御がより容易となる。
【０１１３】
＜第４の実施形態＞
図２３は、本発明の第４の実施形態によるアクチュエータ１０Ｄの主要部の構成を示す略断面図である。
【０１１４】
図２３に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ｄは、回路基板１００上に設けられた配線層が６層構造を有している。具体的には、絶縁膜１０５の表面である第７の平面Ｓ７に第８の配線１８０が形成され、第８の配線１８０が絶縁膜１０６で覆われている。その他の基本構成は第３の実施形態によるアクチュエータ１０Ｃと同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１５】
図２４は、第８の配線１８０の構成を示す平面図である。
【０１１６】
図２４に示すように、第８の配線１８０は、図６に示した第５の配線１５０と類似の構成を有しているが、第２及び第４の領域３２，３４を覆う部分のミアンダ形状が図６に示した形状に対してｘ方向に１ピッチずれた構成を有している。このため、第８の配線１８０の一端１８１から他端１８２に向かって電流を流すと、第１及び第３の領域３１，３３を覆う部分においては、第１の磁石２１上を下方向（−ｙ方向）に電流が流れ、第２の磁石２２上を上方向（＋ｙ方向）に電流が流れる一方、第２及び第４の領域３２，３４を覆う部分においては、第１の磁石２１上を上方向（＋ｙ方向）に電流が流れ、第２の磁石２２上を下方向（−ｙ方向）に電流が流れることになる。
【０１１７】
したがって、第８の配線１８０に流す電流の方向及び大きさに応じて、ｚ方向に延在する軸ＡＺを中心として、磁石構造体２０と回路基板１００を相対的に回転させることが可能となる。このように、本実施形態においては、軸ＡＺを中心として回転させるための第８の配線１８０を別途備えていることから、第５又は第６の配線１５０，１６０に対しては、ＸＹ平面に沿った駆動制御だけを行えば足りる。つまり、ｚ軸を中心とした回転制御と２次元的な動作制御を別々の電流によって実現できることから、制御がより容易となる。
【０１１８】
尚、第８の配線１８０の構造については、図２４に示した構造に限らず、図１６に示した第５の配線１５０と同様の構造を採用しても構わない。
【０１１９】
＜第５の実施形態＞
図２５は、本発明の第５の実施形態によるアクチュエータ１０Ｅの主要部の構成を示す略断面図である。
【０１２０】
図２５に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１０Ｅは、回路基板１００上に設けられた配線層が２層構造を有しており、図２に示した第１〜第４の配線１１０，１２０，１３０，１４０及び絶縁膜１０３，１０４が削除されている。その他の基本構成は第１の実施形態によるアクチュエータ１０Ａと同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２１】
本実施形態においては、第５の配線１５０が図１６に示した構造を有しており、第６の配線１６０が図７に示した構造を有している。これにより、本実施形態によるアクチュエータ１０Ｅは、２次元的な動作と、軸ＡＺを中心とした回転動作を行うことが可能である。本実施形態が例示するように、本発明においてｘ軸又はｙ軸を中心とした回転動作を行うための構成は必須でない。
【０１２２】
＜第６の実施形態＞
図２６は、アクチュエータ１０の使用例を示す模式図である。ここで、アクチュエータ１０とは本発明によるアクチュエータを指し、上述した実施形態によるアクチュエータ１０Ａ〜１０Ｅのいずれかであっても構わない。
【０１２３】
図２６に示す使用例では、アクチュエータ１０を構成する磁石構造体２０にイメージセンサ３１０が固定されている。回路基板１００については、筐体などの支持体Ｂに固定されており、回路基板１００と磁石構造体２０との間には、ギャップＧが形成されている。磁石構造体２０とイメージセンサ３１０は、支持体Ｂに対してフレキシブルに支持されている。
【０１２４】
イメージセンサ３１０の上方には光学レンズ３２０が配置されている。光学レンズ３２０は、外部から入射される光Ｌをイメージセンサ３１０の表面３１０ａに形成された光電変換素子に集光する役割を果たす。そして、イメージセンサ３１０の出力信号や、図示しない加速度センサの出力信号に基づいて手ぶれの発生を検知した場合、これを相殺するための電流を回路基板１００に供給すれば、イメージセンサ３１０の位置や角度を変化させることによって手ぶれの影響をキャンセルすることが可能となる。
【０１２５】
ここで、手ぶれがｘ軸又はｙ軸を中心とした傾き成分を有していれば、例えば第１〜第４の配線１１０，１２０，１３０，１４０に所定の電流を流すことによって、ｘ軸又はｙ軸を中心としてイメージセンサ３１０を傾けることにより、当該成分の影響をキャンセルすることができる。また、手ぶれがｚ軸を中心とした回転成分を有していれば、例えば第８の配線１８０に所定の電流を流すことによって、ｚ軸を中心としてイメージセンサ３１０を回転させることにより、当該成分の影響をキャンセルすることができる。さらに、手ぶれがｘｙ平面に沿ったシフト成分を有していれば、例えば第５及び第６の配線１５０，１６０に所定の電流を流すことによって、ｘ方向及びｙ軸方向にイメージセンサ３１０を２次元的に駆動することにより、当該成分の影響をキャンセルすることができる。
【０１２６】
また、例えば第７の配線１７０に所定の電流を流すことによって、ギャップＧの大きさを変化させることにより、オートフォーカス動作を行うことも可能である。
【０１２７】
このように、アクチュエータ１０をイメージセンサ３１０に固定すれば、光Ｌの光路と干渉することなく、イメージセンサ３１０を任意の方向及び角度に駆動することが可能となる。尚、図２６に示す例とは逆に、磁石構造体２０を支持体Ｂに固定し、回路基板１００をイメージセンサ３１０に固定しても構わない。
【０１２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０１２９】
例えば、上記実施形態では、第１及び第２の磁石２１，２２の全てに各配線の一部が割り当てられているが、本発明においてこのような構成とすることは必須でない。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，１０Ａ〜１０Ｅ    アクチュエータ
２０    磁石構造体
２０ａ    バルク状の磁石
２１    第１の磁石
２２    第２の磁石
２１ａ，２２ａ    ブロック
２３    支持基板
２４    レーザビーム
３１    第１の領域
３２    第２の領域
３３    第３の領域
３４    第４の領域
１００    回路基板
１０１〜１０６    絶縁膜
１１０，２１０    第１の配線
１２０，２２０    第２の配線
１３０，２３０    第３の配線
１４０，２４０    第４の配線
１５０    第５の配線
１６０    第６の配線
１７０    第７の配線
１８０    第８の配線
１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２，１５１，１５２，１６１，１６２    配線部分
１１３，１２３，１３３，１４３，１５４，１５６，１６４，１７１，１８１，２１１，２２１，２３１，２４１    一端
１１４，１２４，１３４，１４４，１５５，１５７，１６５，１７２，１８２，２１２，２２２，２３２，２４２    他端
１１５    端子
１５０Ａ    第１の部分
１５０Ｂ    第２の部分
１５３    接続部分
１６３    接続部分
２５０    接続配線
２５１，２５２    スルーホール導体
３１０    イメージセンサ
３１０ａ    イメージセンサの表面
３２０    光学レンズ
Ｂ    支持体
Ｆ１    吸引力
Ｆ２    反発力
Ｆ３〜Ｆ６    ローレンツ力
Ｇ    ギャップ
Ｉ１〜Ｉ６    電流
Ｌ    光
Ｌｘ，Ｌｙ    配列部分
Ｓ１〜Ｓ７    平面
ＳＬ    スリット
【図１】
2019017387.tif 000003
【図２】
2019017387.tif 000004
【図３】
2019017387.tif 000005
【図４】
2019017387.tif 000006
【図５】
2019017387.tif 000007
【図６】
2019017387.tif 000008
【図７】
2019017387.tif 000009
【図８】
2019017387.tif 000010
【図９】
2019017387.tif 000011
【図１０】
2019017387.tif 000012
【図１１】
2019017387.tif 000013
【図１２】
2019017387.tif 000014
【図１３】
2019017387.tif 000015
【図１４】
2019017387.tif 000016
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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