(57)【要約】  ミラーを交互に静止状態に相対的な２つの角度位置にするために磁気駆動装置に１個の永久磁石と２個の振動コイルのみが使用されている。磁界コンポーネントが磁束によって該振動コイルに作用を及ぼす。上板と下板が１個の永久磁石で保持され、その結果、それぞれの板が一方の磁極となる。この巻線を通る電流によって振動コイルは作動され、これが磁界を該コイルの周囲に巡らせる。結果としてコイルは、その電流による基準値に応じて上もしくは下に動く。ミラーホルダは固定された周辺部と該周辺部に橋渡しされたトーションアームに結合した可動アームとを有する。これらアームは前記振動コイルにより動かされ、そして該トーションアームを回転させる。このことによってアームに固定されたミラーも動かされる。
2010501081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の磁界コンポーネントと、ミラーホルダと、ある軸を中心に可動に支持された部材とが備えられた、
２つの角度位置の間のミラーの交互の偏位のための電磁駆動装置において、
該磁界コンポーネントが２つの磁極を有し、該磁界コンポーネントの磁極の一方が２つの開口部を有しかつ該磁界コンポーネントの磁極のもう一方が２つのアームを有し、これらが、各開口部内に各１つのアームが突出するように形成されており、従ってアームと該アームが中に突出する開口部の境界との間に隙間が存在し、この隙間を一方からもう一方の磁極への磁界コンポーネントの磁束が橋渡しし；かつミラーホルダの可動に支持された部材がアームを有し、このアームにミラーが、かつ該軸の両側に各１つの振動コイルが配置されており、この際、ミラーホルダと磁界コンポーネントが、該２つの開口部のそれぞれの中に各１つの振動コイルが少なくとも部分的に突出しかつ該各１つの振動コイルにもう一方の磁極のアームがかみ合うように配置されており、従って磁束が振動コイルの巻線を通り抜ける電磁駆動装置。
【請求項２】
磁界コンポーネントが永久磁石と、上板と下板とを有し；該上板が磁界コンポーネントの一方の極を形成しかつ該下板が磁界コンポーネントのもう一方の極を形成することを特徴とする、請求項１記載の該電磁駆動装置。
【請求項３】
可動に支持された部材の可動な支持がミラーホルダの周辺部におけるトーションアームにより実施されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の該電磁駆動装置。
【請求項４】
ミラーホルダの周辺部、トーションアーム及びアームが一体に、好ましくは鋳造されたアルミニウム合金から製造されていることを特徴とする、請求項３記載の該電磁駆動装置。
【請求項５】
請求項１記載の該電磁駆動装置を用いた２つの角度位置の間のミラーの切り換えのための方法において、第１の段階で電流を適当な方向で振動コイルを通して流し、電流の通じた導体への力に基づいて該コイルはその巻線と該コイルを通り抜ける磁束とに対し垂直に力を受け、該力がミラーホルダの可動に支持された部材のアームへのトルクになりかつ一方の角度位置へのミラーの偏位を生じさせ；
第２の段階で電流の向き及び従ってトルクを逆にし、その結果、もう一方の角度位置へのミラーの偏位を行い；
そして第３の段階で第１の段階及び第２の段階を周期的に繰り返す方法。
【請求項６】
前記諸段階を、ミラーホルダの可動に支持された部材のアームに加速≧１２Ｇがかかる程度に素早く連続して繰り返すことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーを角度位置間で交互に偏位させるための電磁駆動装置に関する。殊に本発明は、ミラーを静止状態に対して相対的に傾斜した角度位置間で交互に動かすための、投影システムに使用するためのミラー駆動装置であって、永久磁石と振動コイルとの簡単な組合せが使用されているミラー駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この関連ではミラーは、投影される画像の画素密度を倍にするために２つの位置の間で動かされる。これは、それぞれが全画像の半分の画素数を有する２つの交代する半画像によって行われる。これら半画像は、ミラーの動きが原因となって、容易に互いに交代する。例えば一方の半画像がもう一方の半画像に対して相対的に下向きのずれを有していてもよく、このずれは画素サイズの半分に相当する。人間の目が２つの連続する画像を統合することによってただ１つの全画像を作り出す。
【０００３】
必要な振動振幅は通常著しく小さいのに対して、例えば１２Ｇ以上である著しく高い加速が実現される。
【０００４】
このような力を実現するためにこれまでこの種類の使用分野に使用されてきたモータは多くの磁石と多くの可動部材を有していた。図１Ａ及び１Ｂには、プロジェクタ内のミラーを駆動するのに使用される従来技術によるこのようなモータ１が示されている。図１Ａには組み立てられた部材１が示されており、図１Ｂには図１Ａの部材の分解立体図が示されている。ミラーの駆動に必要な力を得るのに２つの振動コイル４と、４つの永久磁石１４と、５個の鋼部材（４個の鋼板１２及び１個のベース１６）が必要である。
【０００５】
図からわかるように、つまり、組立が困難でありかつその複雑さから機能不良の危険を有する多くの高価なコンポーネントが必要である。
【０００６】
従って、表面を２つの互いに近接する角度位置の間で高い周波数で回転させるための、簡単なコンポーネント、永久磁石とコイルのみを含む電磁駆動装置が求められている。
【０００７】
従って本発明の課題は、表面を２つの互いに近接する角度位置の間で高い周波数で回転させるための、簡単なコンポーネント、永久磁石とコイルのみを含む電磁駆動装置を提供することである。該駆動装置は殊に、静止状態に相対的な２つの角度位置の間のミラーの回転に適当であることが好ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決は、永久磁石と振動コイルとの簡単な組合せによって達成される。
本発明によれば、固定の磁界コンポーネントと、ミラーホルダと、ある軸を中心に可動に支持された部材とが備えられた、２つの角度位置の間のミラーの交互の偏位のための電磁駆動装置において、該磁界コンポーネントが２つの磁極を有し、該磁界コンポーネントの磁極の一方が２つの開口部を有しかつ該磁界コンポーネントの磁極のもう一方が２つのアームを有し、これらが、各開口部内に各１つのアームが突出するように形成されており、従って、アームと該アームが中に突出する開口部の境界との間に隙間が存在し、この隙間を一方からもう一方の磁極への磁界コンポーネントの磁束が橋渡しし；かつ、ミラーホルダの可動に支持された部材がアームを有し、このアームにミラーが、かつ該軸の両側に各１つの振動コイルが配置されており、この際、ミラーホルダと磁界コンポーネントが、
該２つの開口部のそれぞれの中に各１つの振動コイルが少なくとも部分的に突出し、かつ、該各１つの振動コイルにもう一方の磁極のアームがかみ合うように配置されており、従って磁束が振動コイルの巻線を通り抜ける電磁駆動装置が構成される。
【０００９】
好ましくは該電磁駆動装置は、磁界コンポーネントが永久磁石と、上板と下板とを有し、該上板が磁界コンポーネントの一方の極を形成し、かつ、該下板が磁界コンポーネントのもう一方の極を形成することによって特徴づけられる。
【００１０】
好ましくは可動に支持された部材の可動な支持はミラーホルダの周辺部におけるトーションアームにより実施される。
【００１１】
ミラーホルダの周辺部、トーションアーム及びアームは一体に、好ましくは鋳造されたアルミニウム合金から製造されていてもよい。
【００１２】
２つの角度位置の間のミラーの切り換えのために、この場合には次のように行われる：第１の段階で電流を適当な方向で振動コイルを通して流す。電流の通じた導体への力に基づいて該コイルはその巻線と該コイルを通り抜ける磁束とに対し垂直に力を受け、該力はミラーホルダの可動に支持された部材のアームへのトルクになりかつ一方の角度位置へのミラーの偏位を生じさせる。第２の段階で電流の向き及び従ってトルクが逆にされ、その結果、もう一方の角度位置へのミラーの偏位が行われる。第３の段階で第１の段階及び第２の段階が周期的に繰り返される。
【００１３】
この場合にはこれら段階を、ミラーホルダの可動に支持された部材のアームに加速≧１２Ｇがかかる程度に素早く連続して繰り返すことができる。
【００１４】
振動コイルは公知である。振動コイルは元来スピーカのために開発されたものである一方、この振動コイルは種々のコンポーネントにおけるエレメントを動かし、かつ、それによりステップモータもしくは類似物に代替することにも使用される。例えば、振動コイルはハードディスクにてヘッドを有するアームをディスク上で往復して振らせるために使用される。振動コイルは電流が巻線を通して送られることによって作動され、それにより垂直な力か生成される。磁石と２枚の板とにより引き起こされた磁束は隙間を横切る。このことによって振動コイルは電流の向きに応じて上もしくは下に動く。
【００１５】
本発明による永久磁石は、一方の磁極となる上側の表面ともう一方の磁極となる下側の表面とを有する。上側の表面には振動コイルを収納するための開口部があり、下側の表面は振動コイルの開口部内に突出するアームを有する。このようにして１個の磁石を用いるだけで高磁束が分割されて駆動装置の２つの振動コイルの周囲に生成されるのが発明的である。
【００１６】
本発明の有利な実施形態の場合には磁石は永久磁石に加えて強磁性材料、例えば、打ち抜かれた鋼、の２つの部材のみを有する：つまり、それぞれが一方の磁極となるように永久磁石によってまとめられた上板と下板。上板には振動コイルを収納するための開口部があり、下板は振動コイルの内部に突出するアームを有する。このようにして１個の永久磁石（例えば希土類元素からの）を用いるだけで、高磁束が分割されて駆動装置の２つの振動コイルの周囲に生成されるのが発明的である。
【００１７】
ミラーのためのなお必要なホルダは、固定された周辺部もしくは外縁と該周辺部の全体にわたって延びているトーションアームに取り付けられた可動アームとを有する。これらアームは前記振動コイルにより動かされる。ミラーは、振動コイルに向かい合う側から固定されており、かつ該アームとともに動く。
【００１８】
次は図面の簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１Ａ（従来技術）は、ミラーを駆動するための公知のコンポーネントの等角投影図である。このコンポーネントには２つの振動コイルと、４つの磁石と、５個の鋼部材が含まれる
【図１Ｂ】図１Ｂ（従来技術）は、図１Ａの公知のコンポーネントの分解立体図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明によるミラー駆動装置を示す等角投影の分解立体図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのミラー駆動装置の組み立てられた形での等角投影図である。
【図３】図３には図２Ａ及び２Ｂの磁界コンポーネントの分解立体図が示されている。
【図４】図４は、図３Ｂに示された磁界コンポーネントの組み立てられた形での等角投影図である。
【図５】図５は静止状態の図２Ａ及び２Ｂのミラー駆動装置の側面図である。
【図６】図６は一方の角度位置での図２Ａ及び２Ｂのミラー駆動装置の側面図である。
【図７】図７は静止状態の図２Ａ及び２Ｂのミラー駆動装置の等角投影側面図の断面図である。
【図８】図８には角度位置の一方における、図２Ａ及び２Ｂのミラー駆動装置の等角投影側面図の断面図が示されている。
【図９】図９は図２Ａのミラー駆動装置のミラーホルダの可動部材がより詳細に示された等角投影側面図である。
【００２０】
本発明を実施例ならびに図面につき詳説する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図２Ａは、本発明によるミラー駆動装置１００を示す等角投影の分解立体図である。図２Ｂは、図２Ａのミラー駆動装置１００の組み立てられた形での等角投影図である。
【００２２】
ケーシング１０１が該駆動装置のためのベースとなる。ミラーロック装置１０９はミラーホルダ１０６にカチッと留まってミラー１０８を該ホルダ１０６に保持する。磁界コンポーネント１０５（図３及び４のほうがよく示されている）と振動コイル１０４が駆動装置のモータ１０２を形成する。ミラーホルダ１０６は、トーションアーム１２３で回転する可動部材１２２（図９のほうがよく示されている）を有する。ミラー１０８はミラーホルダの可動部材１２２と結合されており、かつこれとともに動く。
【００２３】
ミラーの偏位は通常著しく小さく、３０〜６０秒角（０．００７〜０．０１５度）のオーダーである。これは、ミラーが、静止位置は除いて、２つのずらされた位置をとる双安定の駆動装置に類似している。これに応じてミラーは静止位置から±０．０１５度偏位される。このことは図５〜８に最もよく示されている。必要な振動振幅は従って著しく小さいのに対して、例えば、１２Ｇ以上になることがある著しく高い加速が実現される。
【００２４】
振動コイル１０４は小さな断面の線材を有し、この線材はロールに巻かれておりかつ振動コイルが開口部１２０にぴったりはまるように設計されている。一実施形態の場合には、コイルに約８０回線材が巻かれている。図２Ａ及び２Ｂに相当するこの実施形態の場合にはコイルの寸法は次のように選択されている：長さ１８ｍｍ×幅４ｍｍ×高さ３ｍｍ。
コイルはこの例では１００〜５００ｍＡで駆動される。（電源は示されていない）。
【００２５】
図３には磁界コンポーネント１０５の分解立体図が示されている。磁界コンポーネント１０５は、上板１１２と、１個だけの永久磁石１１４と、下板１１６を有する。永久磁石１１４は、図４に示されているように、これら２枚の板を一まとめにしかつ磁束１１５も供給している。本発明の一実施形態の場合には、永久磁石は厚さ約３ｍｍ及び広さ８ｍｍ２の寸法を有する希土類元素の材料でできている。下板１１６はアーム１１８を有し、このアームは上板１１２の開口部１２０内に突出するが、しかしながら、振動コイル１０４のための隙間を残している（図２Ａ及び２Ｂ参照）。板１１２、１１６は打ち抜かれた強磁性の金属板からつくることができる。チップ加工された（ｓｐａｎｂｅａｒｂｅｉｔｅｔｅｎ）部材は不要である。
【００２６】
駆動装置ケーシング１０１は板１１２、１１６を該ケーシングに備えられたエレメントを用いて互いに精密な空間的配置で保持し、このエレメントにてこれら板がアライメントされている。このことは、一方の板からもう一方の板への磁束がこれら板をまとめるのであるから必要なのである。この隙間に関して一方の極が内側の極によって形成され（下板のアーム１１８）、かつ、もう一方の極が外側の極の表面（上板１１２の開口部１２２の縁）によって形成される。解説を簡略化するため、以下、上板を北、そして下板を南とする。もちろん相応に他の極性でも機能する。
【００２７】
静止位置から２つの角度位置に動かされるミラーに関しては、モータ定数０．１〜０．２度／Ａが有利であることが注目される。例えば図２Ａ〜４に示されているデザインはこのような能力を有する。例えば上板１１２が省略されたといった他の構成でも、必要に応じて過度に小さなモータ定数を用いた場合にもミラーは動く。
【００２８】
図４は磁界コンポーネント１０５の組み立てられた形での等角投影図の断面図である。この磁石１１４により引き起こされる磁束線１１５も示されている。上板は磁極の一方（この例の場合には北）であり、下板１１６はもう一方の極（南）である。磁束はアーム１１８と開口部１２０の間の隙間を橋渡しし、全体としての見やすさという理由から示されていない振動コイル１０４に作用する。電流が振動コイル１０４を通して送られると、このことによってミラーホルダ１０６の可動部材１２２が動かされ、この可動部材はトーションアーム１２３を中心に回転する。コイルを通る相対的な電流の向きが正しく選択されると一方の側が上に動き、もう一方の側が下に動く（図６〜９参照）。電流の向きを逆にすると振動コイルはミラーホルダをもう一方の向きに動かす。
【００２９】
図５は静止状態のミラー駆動装置１００の側面図である。ミラーロック装置１０９及びケーシングは全体としての見やすさという理由から示されていない。曲げ軸１１０は示されている。図６は一方の角度位置でのミラー駆動装置１００の側面図である。注意することは、状態をより目に見えるようにするために偏位がこの図では過度に大きく示されていることである。図６の例の場合には、電流は（例えば）左側の振動コイルに向かって流れ、かつ右側の振動コイルを通って逆方向に流れる。振動コイル１０４は、このことによって垂直方向の力を発生させ、この力は振動コイルに反作用を及ぼしかつこれを動かす。これらコイルによってこれらコイルに固定されたミラーホルダが（右側のコイルの場合には）上向き又は（左側、つまり磁石１１４を貫いて分割されて引き起こされる磁界に対して左側のコイルの場合には下向きに動かされる。
【００３０】
図７は静止状態のミラー駆動装置１００の等角投影側面図の断面図である。図８には、例えば図６に示された角度位置の一方における、図２Ａ及び２Ｂのミラー駆動装置の等角投影側面図の断面図が示されている。これらの図から、振動コイル１０４が下向きに開口部１２０中に、かつ下板のアーム１１８の周囲に延びているのがわかる。従ってこれら２
枚の板の間の磁束は、振動コイル１０４によって捕らえられる箇所が最も強い。
【００３１】
図９はミラー駆動装置１０６のミラーホルダ１２２の可動部材がより詳細に示された等角投影側面図である。振動コイル１０４は可動部材１２２に取り付けられているので一緒に動く。該コイルがトルクをアーム１２４に及ぼすとトーションアーム１２３は回転する。トーションアーム１２３の両端はミラーホルダの周辺部１２５に固定されている。これに対してアーム１２４はミラー１０８の周辺部に取り付けられており、前記周辺部に対して可動である。
【００３２】
設計上、曲げは回転するただ１個の部品１２３のみで達成される。有利な実施形態の場合には、トーションアーム１２３はアルミニウム合金（証明された（ａｕｓｇｅｗｉｅｓｅｎ）３８０．０）から鋳造されている。このことによって部材の製造コスト、強度及び性質の間の良好なバランスが達成される。該バーの断面はこの例では幅１．５ｍｍ、高さ５．０ｍｍである。該バーには長さ１１ｍｍずつの２つの部分がある。従って該バーは長さ２２ｍｍであり、ミラーホルダ１０６の周辺部１２５の全体にわたって延びている。
【００３３】
本明細書では常に１個だけの永久磁石について述べた。このことは、例えば、十分に２個以上の永久磁石を連続して接続することができ、かつ、それにより１つの閉じた共通の磁束が形成される限りにおいて、限定的に意図されているのではない。このような構成もまた本発明の枠内に属すべきものである。しかしながら、実際のところ１個だけの永久磁石が使用されることが好ましい。
【００３４】
そのうえ、本明細書の枠内では主としてミラー駆動装置を示唆した。もちろんこの構想は、速い周波数の偏位を必要とするあらゆることに拡大しうる。
【００３５】
さらに、振動コイルのための開口部１２０が実際のところ穴でなくともよいことにも注目すべきである。これは例えば、溝（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇｅｎ）及び又はスリットでもよい。
【符号の説明】
【００３６】
図に使用された符号は次のように部材に割り当てるものとする：
１  従来技術によるコンポーネント
４  振動コイル
１２  鋼板
１４  磁石
１６  ベース
１００  ミラー
１０１  駆動装置ケーシング
１０２  モータコンポーネント
１０４  振動コイル
１０５  磁界コンポーネント
１０６  ミラーホルダ
１０８  ミラー
１０９  ミラーロック装置
１１０  曲げ軸
１１２  磁界コンポーネントの上板
１１４  磁石
１１５  磁石の磁束線
１１６  磁界コンポーネントの下板
１１８  下板のアーム
１２０  振動コイルのための開口部
１２２  ミラーホルダの可動部材
１２３  トーションアーム
１２４  可動部材のアーム
１２５  ミラーホルダの周辺部
【図１Ａ】
2010501081.tif 000003
【図１Ｂ】
2010501081.tif 000004
【図２Ａ】
2010501081.tif 000005
【図２Ｂ】
2010501081.tif 000006
【図３】
2010501081.tif 000007
【図４】
2010501081.tif 000008
【図５】
2010501081.tif 000009
【図６】
2010501081.tif 000010
【図７】
2010501081.tif 000011
【図８】
2010501081.tif 000012
【図９】
2010501081.tif 000013
【国際調査報告】
2010501081.tif 000014
2010501081.tif 000015
2010501081.tif 000016
2010501081.tif 000017