(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型化を図ったアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータＳは、基台盤１と、この基台盤１と対向するように設けられたステージ２と、このステージ２と基台盤１に付着して、ステージ２と基台盤１との間隔を一定に保持する弾性部材３と、この弾性部材３は、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいずれかで、弾性率が１０3Ｎ／ｍ2 〜１０6Ｎ／ｍ2程度であり、ステージ２を、少なくとも、ステージ２のＸ軸方向に移動させる第１の移動手段とを備えているものである。【選択図】図１
2008042974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台盤と、
この基台盤と対向するように設けられたステージと、
このステージと前記基台盤に付着して、前記ステージと前記基台盤との間隔を一定に  保持する弾性部材と、
この弾性部材は、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいず  れかで、弾性率が１０3Ｎ／ｍ2 〜１０6Ｎ／ｍ2程度であり、
前記ステージを、少なくとも、前記ステージのＸ軸方向に移動させる第１の移動手段とを備えている
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
ステージの裏面に設けられた第１の支持部材と、
第１の移動手段は、基台盤に取り付けられた第１のコイルと、この第１のコイルの周囲に離間して設けられ、前記第１のコイルに磁界の影響を及ぼすと共に、前記第１の支持部材に取り付けられた第１の永久磁石とを備えた第１のボイスコイルモータであり、
前記第１のコイルの中心軸線は、前記ステージのＸ軸方向に平行である
ことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
弾性部材は、少なくとも、１個で、前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左右対称に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
弾性部材は、少なくとも、３個で、前記３個の内1個の前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左右対称に位置し、前記３個の内２個の前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左側弾性部材と右側弾性部材に配置されると共に、前記左側弾性部材が前記中心線に直交する距離と前記右側弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じであることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項５】
基台盤とステージは、平面視、四角形であり、
弾性部材は、少なくとも、４個で、この４個は、平面視、時計回りに、順次、第１の弾性部材、第２の弾性部材、第３の弾性部材、第４の弾性部材で配置され、
前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材は、ステージのＸ軸方向に平行であり、
前記第２の弾性部材と前記第３の弾性部材は、前記ステージのＹ軸方向に平行であり  、
前記第３の弾性部材と前記第４の弾性部材は、前記ステージのＸ軸方向に平行であり  、
前記第４の弾性部材と前記第１の弾性部材は、前記ステージのＹ軸方向に平行であり  、
平面視、前記第１の弾性部材が第１の移動手段の移動方向の中心線に直交する距離と前記第４の弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じであり、
平面視、前記第２の弾性部材が前記中心線に直交する距離と前記第３の弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じである
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項６】
弾性部材は筒体であり、該筒体内に前記弾性部材より硬い球体が設けられ、前記球体は基台盤とステージにそれぞれ当接していることを特徴とする請求項１〜５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、アクチュエータに係り、特に、小型化を図ったアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
本件出願人は、先に、ボイスコイルモータを使用した二次元移動装置（アクチュエータ）を提案した（例えば、特許文献１参照）。
これは、Ｘ軸方向に移動するボイスコイルモータの側方と、Ｙ軸方向に移動するボイスコイルモータの側方とに、それぞれ金属製のバネを配置したものである。
二次元移動装置も小型化が要求され、これに伴って、金属製のバネも小型化する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、必要とされる弾性率が高い金属製のバネにあっては、バネ定数は、金属製のバネのサイズの三乗に比例して減少するため、最小サイズの金属製のバネでは、外径寸法にバラツキが生じ、このバラツキの調整が困難で、精度が要求される二次元移動装置（アクチュエータ）の小型化に支障を来すという問題点が生じた。
【特許文献１】特願２００５−１４２４２９号
【０００４】
本発明は、上記の問題点を除去するようにしたアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアクチュエータは、基台盤と、この基台盤と対向するように設けられたステージと、このステージと前記基台盤に付着して、前記ステージと前記基台盤との間隔を一定に  保持する弾性部材と、この弾性部材は、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいず  れかで、弾性率が１０3Ｎ／ｍ2 〜１０6Ｎ／ｍ2程度であり、前記ステージを、少なくとも、前記ステージのＸ軸方向に移動させる第１の移動手段とを備えているものである。
【０００６】
また、請求項２記載のアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、ステージの裏面に設けられた第１の支持部材と、第１の移動手段は、基台盤に取り付けられた第１のコイルと、この第１のコイルの周囲に離間して設けられ、前記第１のコイルに磁界の影響を及ぼすと共に、前記第１の支持部材に取り付けられた第１の永久磁石とを備えた第１のボイスコイルモータであり、前記第１のコイルの中心軸線は、前記ステージのＸ軸方向に平行である。
【０００７】
また、請求項３記載のアクチュエータは、請求項１又は２記載のアクチュエータにおいて、弾性部材は、少なくとも、１個で、前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左右対称に位置しているものである。
【０００８】
また、請求項４記載のアクチュエータは、請求項１又は２記載のアクチュエータにおいて、弾性部材は、少なくとも、３個で、前記３個の内1個の前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左右対称に位置し、前記３個の内２個の前記弾性部材は、平面視、第１の移動手段の移動方向の中心線に対して左側弾性部材と右側弾性部材に配置されると共に、前記左側弾性部材が前記中心線に直交する距離と前記右側弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じである。
【０００９】
また、請求項５記載のアクチュエータは、請求項１又は２記載のアクチュエータにおいて、基台盤とステージは、平面視、四角形であり、弾性部材は、少なくとも、４個で、この４個は、平面視、時計回りに、順次、第１の弾性部材、第２の弾性部材、第３の弾性部材、第４の弾性部材で配置され、前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材は、ステージのＸ軸方向に平行であり、前記第２の弾性部材と前記第３の弾性部材は、前記ステージのＹ軸方向に平行であり、前記第３の弾性部材と前記第４の弾性部材は、前記ステージのＸ軸方向に平行であり、前記第４の弾性部材と前記第１の弾性部材は、前記ステージのＹ軸方向に平行であり、平面視、前記第１の弾性部材が第１の移動手段の移動方向の中心線に直交する距離と前記第４の弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じであり、平面視、前記第２の弾性部材が前記中心線に直交する距離と前記第３の弾性部材が前記中心線に直交する距離とが同じである。
【００１０】
また、請求項６記載のアクチュエータは、請求項１〜５記載のアクチュエータにおいて、弾性部材は筒体であり、該筒体内に前記弾性部材より硬い球体が設けられ、前記球体は基台盤とステージにそれぞれ当接しているものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載のアクチュエータによれば、ステージと基台盤に付着して、ステージと基台盤との間隔を一定に保持する弾性部材は、従来のような「金属製の弾性部材（ピアノ線の弾性率が２．０×１０11Ｎ／ｍ2   弾性部材３  ベリリウム銅の弾性率が１．３×１０11Ｎ／ｍ2 ）ではなく、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいずれかで、弾性率が１０3 〜１０6Ｎ／ｍ2程度と小さいものを利用できるため、構造が簡素且つ小型化で、薄型化を図ったアクチュエータを得ることができる。
【００１２】
また、請求項６記載のアクチュエータによれば、前述した請求項１〜５記載の発明の効果に加え、弾性部材は筒体であり、該筒体内に前記弾性部材より硬い球体が設けられ、前記球体は基台盤とステージにそれぞれ当接しているため、硬い球体により、基台盤とステージとの間に位置する部材を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のアクチュエータの一実施例を図面を参照して説明する。
図１〜図４において、Ｓはアクチュエータ（例えば、二次元アクチュエータ）で、アクチュエータＳは、概略的に、基台盤（ベース）１と、この基台盤１と対向するように設けられたステージ２とから構成され、例えば、デジタルカメラに搭載される所謂手ブレ補正機構、自動焦点機構等に用いられるものである。基台盤１とステージ２は、共に、平面視、四角形となっている。
【００１４】
図１に示す３は、ステージ２と基台盤１に付着して、ステージ２と基台盤１との間隔Ｔを一定に保持する弾性部材で、弾性部材（粘弾性部材）３は、例えば、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいずれかであり、多数の高分子が、鎖の上の特定の部分の結合により互いに部分的に三次元の網目状構造で流動性があり、硬化後の弾性率が、１０3 〜１０6Ｎ／ｍ2程度である。
【００１５】
弾性部材３は、ステージ２と基台盤１との間隔Ｔを一定に保持するように配設されるもので、図２（図２においては、例えば、円柱体で、少なくとも、４個で、平面視、四角形の基台盤１とステージ２の隅部に設けられている。）記載のように、少なくとも、四点支持で支持されている。
即ち、４個は、図２に示すように、平面視、時計回りに、順次、第１の弾性部材３１、第２の弾性部材３２、第３の弾性部材３３、第４の弾性部材３４で配置され、これら第１の弾性部材３１、第２の弾性部材３２、第３の弾性部材３３、第４の弾性部材３４は、材質及び形状は同じである。
そして、第１の弾性部材３１と第２の弾性部材３２は、ステージ２のX軸方向に平行で、また、第２の弾性部材３２と第３の弾性部材３３は、ステージ２のＹ軸方向に平行で、また、第３の弾性部材３３と第４の弾性部材３４は、ステージ２のＸ軸方向に平行で  、また、第４の弾性部材３４と第１の弾性部材３１は、ステージ２のＹ軸方向に平行となるように配置されている。
なお、図２に示すように、ステージ２が駆動していない状態、つまり、静止状態において、平面視、第１の弾性部材３１が後述する第１の移動手段４の移動方向の中心線XX'に直交する距離Lと第４の弾性部材３４が中心線XX'に直交する距離Lとが同じで、また、平面視、第２の弾性部材３２が中心線XX'に直交する距離Lと第３の弾性部材３３が中心線XX'に直交する距離Lとが同じとなっている。
更に、図２に示すように、平面視、第１の弾性部材３１が後述する第２の移動手段５の移動方向の中心線YY'に直交する距離Wと第２の弾性部材３２が中心線YY'に直交する距離Wとが同じで、また、平面視、第４の弾性部材３４が中心線YY'に直交する距離Wと第３の弾性部材３３が中心線YY'に直交する距離Wとが同じとなっている。
【００１６】
図１に示す２１は、ステージ２の裏面に設けられた第１の支持部材である。
また、図２に示す４は、ステージ２をステージ２のX軸方向に移動させる第１の移動手段であり、第１の移動手段４は、基台盤１に取り付けられた第１のコイル（固定子）４１と、この第１のコイル４１の周囲に離間して設けられ、第１のコイル４１に磁界の影響を及ぼすと共に、第１の支持部材２１に取り付けられた第１の永久磁石（可動子）４２とを備えた第１のボイスコイルモータである。
なお、第１のコイル４１の中心軸線は、ステージ２のX軸方向に平行となっている。そして、第１の永久磁石４２の磁界中に第１のコイル４１を置き、図４に示す方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則により、磁界（磁界は、基台盤１に向かう方向に作用する。）と電流に垂直方向に力が作用、つまり、第１のコイル４１を右向き（図４参照）の方向に作用するが、第１のコイル４１は、基台盤１に取り付けられ、移動できないため  、ステージ２をX軸方向のマイナス方向である左方向（図４参照）に移動させることとなる。ステージ２を、逆方向に移動させたいときには、駆動制御回路１００により、第１のコイル４１に、図４記載の方向と逆の方向に流すことにより行うことができる。
【００１７】
図１に示す２２は、ステージ２の裏面に設けられた第２の支持部材である。
また、図２に示す５は、ステージ２をステージ２のY軸方向に移動させる第２の移動手段であり、第２の移動手段５は、第１の移動手段４と同様に、基台盤１に取り付けられた第２のコイル（固定子）５１と、この第２のコイル５１の周囲に離間して設けられ、第２のコイル５１に磁界の影響を及ぼすと共に、第２の支持部材２２に取り付けられた第２の永久磁石（可動子）５２とを備えた第２のボイスコイルモータである。
なお、第２のコイル５１の中心軸線は、ステージ２のY軸方向に平行となっている。第２のコイル５１に流れる電流の方向を駆動制御回路１００により制御し、ステージ２をステージ２のY軸方向の＋方向（図２の矢印方向）と−方向（図２の矢印方向と反対方向）に移動させることができるようになっている。
【００１８】
従って、上述したアクチュエータＳによれば、ステージ２と基台盤１に付着して、ステージ２と基台盤１との間隔Ｔを一定に保持する弾性部材３は、従来のような「金属製の弾性部材（ピアノ線の弾性率が２．０×１０11Ｎ／ｍ2   弾性部材３  ベリリウム銅の弾性率が１．３×１０11Ｎ／ｍ2 ）ではなく、弾性ゴム、ゲル状弾性体、発泡弾性ゴム、発泡ゲル状弾性体のいずれかで、弾性率が１０3 〜１０6Ｎ／ｍ2程度と小さいものを利用できるため、構造が簡素且つ小型化で、薄型化を図ったアクチュエータを得ることができる  。
【００１９】
なお、上述した実施例では、弾性部材３を基台盤１とステージ２の隅部に設けたが、本発明にあっては、これに限らず、図５に示すように、ステージ２が駆動していない状態、つまり、静止状態において、平面視、第１の弾性部材３１が第１の移動手段４の移動方向の中心線XX'に直交する距離Lと第４の弾性部材３４が中心線XX'に直交する距離Lとが同じで、また、平面視、第２の弾性部材３２が中心線XX'に直交する距離Lと第３の弾性部材３３が中心線XX'に直交する距離Lとが同じとなるようにしても良い。
更に、図５に示すように、平面視、第１の弾性部材３１が第２の移動手段５の移動方向の中心線YY'に直交する距離Wと第２の弾性部材３２が中心線YY'に直交する距離Wとが同じで、また、平面視、第４の弾性部材３４が中心線YY'に直交する距離Wと第３の弾性部材３３が中心線YY'に直交する距離Wとが同じとなっている。
なお、図5においては、上述の実施例と同様に、平面視、時計回りに、順次、第１の弾性部材３１、第２の弾性部材３２、第３の弾性部材３３、第４の弾性部材３４で配置され、これら第１の弾性部材３１、第２の弾性部材３２、第３の弾性部材３３、第４の弾性部材３４は、材質及び形状は同じである。そして、第１の弾性部材３１と第２の弾性部材３２は、ステージ２のX軸方向に平行で、また、第２の弾性部材３２と第３の弾性部材３３は、ステージ２のＹ軸方向に平行で、また、第３の弾性部材３３と第４の弾性部材３４は、ステージ２のＸ軸方向に平行で、また、第４の弾性部材３４と第１の弾性部材３１は、ステージ２のＹ軸方向に平行となるように配置されている。
【００２０】
また、上述した実施例では、弾性部材３を図５に示す配置としたが、本発明にあっては、これに限らず、図６及び図７に示すように、配置しても良い。
即ち、弾性部材３を１個とし、弾性部材３は、ステージ２が駆動していない状態、つまり、静止状態において、平面視、第１の移動手段４の移動方向の中心線XX'に対して左右対称に位置するように設けても良い。また、弾性部材３は、平面視、第２の移動手段５の移動方向の中心線YY'に対しても左右対称に位置している。
【００２１】
また、上述した実施例の弾性部材３（３１、３２、３３、３４）は、垂直方向への荷重に対して容易に変形し、基台盤１とステージ２との間に位置する部材（例えば、第１のコイル４１、第２のコイル５１等）が破損する不具合を有するが、図８及び図９に示す実施例においては、これを改善することができる。
即ち、弾性部材３を筒体（３１、３２、３３、３４）に形成し、該筒体（３１、３２、３３、３４）内に弾性部材（３１、３２、３３、３４）より硬い球体（例えば、鋼球）１０を設けるようにすると共に、球体１０は基台盤１とステージ２にそれぞれ当接するようにする。
その結果、球体１０により、基台盤１とステージ２との間に位置する部材（例えば、第１のコイル４１、第２のコイル５１等）を保護すると共に、球体１０は、基台盤１とステージ２に接触して、アクチュエータＳの垂直方向（Ｚ方向）の変形防止をも図ることができる。
【００２２】
また、上述した実施例の弾性部材３による支持は、４点支持（図２、図５参照）、１点支持（図７参照）を示したが、本発明にあっては、これに限らず、3点支持でも良い。
即ち、図１０に示すように、弾性部材３は、少なくとも、３個で、前記３個の内1個の弾性部材３１は、ステージ２が駆動していない状態、つまり、静止状態において、平面視、第１の移動手段４の移動方向の中心線XX'に対して左右対称に位置し、前記３個の内、残りの２個の弾性部材３は、平面視、第１の移動手段４の移動方向の中心線XX'に対して左側に位置する弾性部材（左側弾性部材）３３と右側に位置する弾性部材（右側弾性部材）３２に配置されると共に、弾性部材３３が中心線XX'に直交する距離Lと弾性部材３２が中心線XX'に直交する距離Lとが同じとなっている。
また、これを第２の移動手段５の弾性部材３３の側から見ると、３個の弾性部材３内1個の弾性部材３３は、平面視、第２の移動手段５の移動方向の中心線YY'に対して左右対称に位置し、前記３個の内、残りの２個の弾性部材３は、平面視、第２の移動手段５の移動方向の中心線YY'に対して左側に位置する弾性部材３１と右側に位置する弾性部材３２に配置されると共に、弾性部材３１が中心線YY'に直交する距離Wと弾性部材３２が中心線YY'に直交する距離Wとが同じとなっている。
なお、弾性部材３１、３２、３３は、材質及び形状は同じであることが望ましい。
【００２３】
また、上述した実施例のアクチュエータＳは、ステージ２をステージ２のＸ軸方向に移動させる第１の移動手段４と、ステージ２をステージ２のＹ軸方向に移動させる第２の移動手段５とを備えているが、本発明にあっては、これに限らず、第１の移動手段４、第２の移動手段５の内、何れか一方を有した一次元アクチュエータにも、同様に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施例のアクチュエータの概略的正面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線による概略的断面図である。
【図３】図３は、図１の概略的左側面図である。
【図４】図４は、図１の第１のボイスコイルモータの動きを説明するための概略的平面図である。
【図５】図５は、図１と異なる他の実施例のアクチュエータの概略的断面図である。
【図６】図６は、図５と異なる他の実施例のアクチュエータの概略的正面図である。
【図７】図７は、図６の７−７線による概略的断面図である。
【図８】図８は、図６と異なる他の実施例のアクチュエータの概略的正面図である。
【図９】図９は、図８の一部を拡大して示す概略的一部拡大断面図である。
【図１０】図１０は、図８と異なる他の実施例のアクチュエータで、概略的平面図である。
【図１１】図１１は、図１０の概略的正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ｓ    アクチュエータ
１    基台盤
２    ステージ
３    弾性部材
４    第１の移動手段
５    第２の移動手段
【図１】
2008042974.tif 000003
【図２】
2008042974.tif 000004
【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】
2008042974.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008042974.tif 000012
【図１１】
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