(57)【要約】【課題】  制御対象の向きを高精度に調整することができ、しかも低消費電力で且つ応答性に優れたアクチュエータを提供する。【解決手段】  可動部側に設けられた制御対象２０と、前記制御対象２０が設けられた支持軸４４と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸４４を所定の基準軸Ｏ１−Ｏ１に対し揺動自在に支持する支持機構５０と、前記支持軸４４を前記基準軸と一致する中立位置から傾く姿勢に揺動させる駆動力を与える駆動機構４０と、前記支持軸４４を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材５２，５４と、が設けられ、前記支持機構５０が複数の小球５１ａを備えており、前記支持軸４４の先端４４ａが前記複数の小球５１ａにより支持されるようにした。【選択図】図５
2009205704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部側に設けられた制御対象と、前記制御対象が設けられた支持軸と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸を所定の基準軸に対し揺動自在に支持する支持機構と、前記支持軸を前記基準軸と一致する中立位置から傾く姿勢に揺動させる駆動力を与える駆動機構と、前記支持軸を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材と、が設けられ、
前記支持機構がリング状に配設された複数の小球を備えており、前記支持軸の先端が前記複数の小球に支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記復帰部材は、前記固定部側に設けられた板ばねと、前記板ばねと前記制御対象との間に設けられ且つ前記板ばねの付勢力により引っ張られて前記支持軸を前記複数の小球に押し付ける架設部材とからなる請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記架設部材が、変形可能な複数のワイヤ、または剛体として形成された複数のステックであることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記復帰部材は、前記固定部と前記制御対象との間に張設され、前記支持軸の先端を前記複数の小球に押し付ける複数のコイルスプリングである請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動機構が、コイルに流れる電流と永久磁石の磁界とによって発生する電磁力で駆動される請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記支持軸に回転抑制部材が設けられている請求項１ないし５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記回転抑制部材は、最外周部に設けられた固定リングと、その内側に設けられた駆動リングと、最内周部に設けられた拘束リングと、前記固定リングと前記駆動リングを連結する第１の連結部と、前記駆動リングと前記拘束リングを連結する第２の連結部とを有し、前記固定リングが前記固定部側に固定され、前記拘束リングの中心に前記支持軸が固定されている請求項６記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１の連結部と前記第２の連結部は共に一対の蛇腹で形成されており、前記第１の連結部を形成する一対の蛇腹と前記第２の連結部を形成する一対の蛇腹とは互いに９０度異なる位置に設けられている請求項７記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記回転抑制部材は、第１の方向に変形可能な変形部を備えた一対の変形部材と、前記第１の方向と直交する第２の方向に変形可能であるとともに前記一対の変形部材どうしを連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた連結リングとを有し、前記一対の変形部材の両端が固定部側に固定され、連結リングの中心に前記支持軸が固定されている請求項６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、例えばミラーの傾斜角度を所望の角度に調整することが可能な２軸型のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィー記録媒体に対して２次元的なデジタル信号を多重に記録しまたは再生する方法としては、前記記録媒体に入射する参照光の入射角度又は波長を変えて行う方法が一般的である。そして、光ビーム（参照光）の入射角度を調整する従来のアクチュエータとしては、ガルバノミラーが代表的である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１は、半導体製造技術を利用した形成される２軸プレーナ型のガルバノミラーである。このガルバノミラーでは、支持体に対し外枠が一方の軸を形成する第１のトーションバーで支持され、また前記外枠に対してミラーを備えた内枠が他方の軸を形成する第２のトーションバーで支持されている。磁気駆動部に電磁力が発生すると、互いに直交配置された前記第１のトーションバーと前記第２のトーションバーを中心とする捩れ変形が発生するため、前記外枠と内枠とがそれぞれシーソー状に傾斜させられることにより、前記ミラーの角度を自在に変更することが可能とされている。
【特許文献１】特開２００４−２７１８２１号公報（第６頁、図８−図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されているガルバノミラーの支持手段は、いわゆるジンバル機構であるため、以下に示すような問題がある。
【０００５】
（１）ジンバル機構は、第１，第２のトーションバーの捩れ変形により、内枠及び外枠が独立して回動する構成であるが、制御対象であるミラーの支持中心点は、前記第１のトーションバーの中心と前記第２のトーションバーの中心とが一致する点となる。前記２つの中心が一致する点（支持中心点）は、個々のジンバル機構の精度に大きく依存するが、捩れ変形を利用する構成であることから、各ジンバル機構ごとに支持中心点がばらつきやすく、機構上一点に定めることが困難であった。ミラーの角度を変更しながら参照光を振ってホログラム記録媒体をスキャンするときには、前記支持中心点は角度スキャンの中心部となるが、前記のように支持中心点が未確定であると、スキャン時に読み出しエラーが発生するという問題がある。
【０００６】
（２）ジンバル機構は構造的に前記外枠や内枠の慣性モーメントが大きい。このため、外部振動などが起きると前記ガルバノミラーを構成する外枠や内枠に揺動が発生しやすい。そして、前記のような揺動が発生すると、ジンバル機構における前記支持中心点が変動するため、光ビームをホログラフィ記録媒体に対し所望の角度で照射することが困難となり、この場合にも読み出しエラーなどが発生する。
【０００７】
（３）またジンバル機構における捩れ変形は外枠及び内枠を回動させるときの抵抗として作用するため、変形開始時には前記抵抗よりも大きな磁気力を発生させる必要がある。このため、駆動開始時にはコイルに大きな電流を流す必要があり消費電力が大きくなりやすい。また小さな電流ではタイムラグが発生し、ミラー角度を迅速に変更すること、すなわち応答性が鈍いという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、角度スキャン時の中心部（支持中心点）をある程度明確な一点に定めることができ、この支持中心点を中心に制御対象であるミラーの角度を調整できるようにしたアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００９】
また本発明は外部振動が発生しても制御対象であるミラーの支持中心点（仮想角度スキャン中心部）の変動を抑え、制御対象の向きを高精度に調整できるようにしたアクチュエータを提供することを目的としている。
【００１０】
さらに本発明は、角度を変更するときの妨げとなる抵抗を小さくし、低消費電力で且つ応答性に優れたアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、可動部側に設けられた制御対象と、前記制御対象が設けられた支持軸と、固定部側に設けられ且つ前記支持軸を所定の基準軸に対し揺動自在に支持する支持機構と、前記支持軸を前記基準軸と一致する中立位置から傾く姿勢に揺動させる駆動力を与える駆動機構と、前記支持軸を前記中立位置に戻す付勢力を与える復帰部材と、が設けられ、
前記支持機構がリング状に配設された複数の小球を備えており、前記支持軸の先端が前記複数の小球に支持されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本願発明では、従来のジンバル機構の代わりに、支持軸と前記支持軸の先端を複数の小球で支持するピボット軸受で構成したため、制御対象（ミラー）の支持中心点を機構上一点に定めることができる。しかも、支持軸が揺動しても支持中心点の変動を少なくすることができる。このため、制御対象の向きを高精度に調整することができる。よって、ホログラフィ再生装置におけるガルバノミラーに採用した場合にあっては、光ビームをホログラフィ記録媒体に対し所望の角度で照射することが容易となり、従来のように支持中心点の変動に基づく読み出しエラーの発生頻度を少なくすることができる。
【００１３】
また支持軸の先端と小球とが接触する部分の摺動摩擦は極めて小さい。このため、小さな電流で迅速に駆動させることができる。すなわち、低消費電力で応答性の速いアクチュエータとすることができる。
【００１４】
例えば、前記復帰部材は、前記固定部側に設けられた板ばねと、前記板ばねと前記制御対象との間に設けられ且つ前記板ばねの付勢力により引っ張られて前記支持軸を前記複数の小球に押し付ける架設部材とからなるものとして構成される。
【００１５】
この場合には、前記架設部材が、変形可能な複数のワイヤ、または剛体として形成された複数のステックである。
【００１６】
または前記復帰部材は、前記固定部と前記制御対象との間に張設され、前記支持軸の先端を前記複数の小球に押し付ける複数のコイルスプリングである。
【００１７】
上記手段では、簡単な構成で支持中心点を一点に定めることができる。しかも、支持軸が揺動した後の支持中心点の変動を小さなものに抑えることができる。
【００１８】
上記において、前記駆動機構が、コイルに流れる電流と永久磁石の磁界とによって発生する電磁力で駆動されるものとして構成できる。
【００１９】
上記手段では、簡単に駆動機構を構成することができる。
上記においては、前記支持軸に回転抑制部材が設けられているものが好ましい。
【００２０】
上記手段では、支持軸の揺動動作を許容し、且つ軸回り方向の回転動作を制限することができる。このため、特に支持軸を軸回りに回転させるような大きな外力が発生しても、支持軸に回転が生じることのないため、常に制御対象の傾斜角度を所望の角度に設定することが可能となる。
【００２１】
例えば、前記回転抑制部材は、最外周部に設けられた固定リングと、その内側に設けられた駆動リングと、最内周部に設けられた拘束リングと、前記固定リングと前記駆動リングを連結する第１の連結部と、前記駆動リングと前記拘束リングを連結する第２の連結部とを有し、前記固定リングが前記固定部側に固定され、前記拘束リングの中心に前記支持軸が固定されているものとして構成できる。
【００２２】
この場合には、前記第１の連結部と前記第２の連結部は共に一対の蛇腹で形成されており、前記第１の連結部を形成する一対の蛇腹と前記第２の連結部を形成する一対の蛇腹とは互いに９０度異なる位置に設けられているものが好ましい。
【００２３】
あるいは、前記回転抑制部材は、第１の方向に変形可能な変形部を備えた一対の変形部材と、前記第１の方向と直交する第２の方向に変形可能であるとともに前記一対の変形部材どうしを連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた連結リングとを有し、前記一対の変形部材の両端が固定部側に固定され、連結リングの中心に前記支持軸が固定されるものとして構成できる。
【００２４】
上記いずれの手段においても、一方では軸回り方向の回転動作を制限することができ、他方では支持軸の軸倒れ（揺動動作）を許容することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、制御対象の向きを高精度に調整することができるアクチュエータを提供することができる。
また本発明では、低消費電力で応答性の速いアクチュエータとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明のアクチュエータを示す分解斜視図、図２はアクチュエータの断面図、図３は磁界発生部を後方から示す斜視図、図４はコイル部を示しており、Ａはコイル部の平面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線における断面図、図５はアクチュエータの動作状態を示す図２同様の断面図、図６は支持軸回りの回転が発生した場合における架設部材の動作を概略的に示す平面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すアクチュエータは、例えばホログラフィ再生装置などに搭載される。前記ホログラフィ再生装置において、レーザ光源から発せられた光ビーム（参照光）を反射させてホログラフィ記録媒体に所望の角度で照射しようとするときに、反射ミラーを所定の方向に傾けるための２軸型のガルバノミラーとして使用される。
【００２８】
図１および図２に示すように、本実施の形態に示すアクチュエータ１０は、制御対象となるミラー部２０、磁気駆動部４０および、支持機構部５０などを有している。
【００２９】
前記ミラー部（制御対象）２０は、全反射型のミラー２１と、前記ミラー２１が取り付けられるステージ２２とから構成されている。前記ステージ２２のＺ１側の面には基部２３が一体に固定されている。図２に示すように、前記基部２３は所定の基準軸Ｏ１−Ｏ１上に一致するように設けられている。そして、前記ステージ２２は前記基部２３に対し傾斜する姿勢で固定されている。このため、前記ミラー２１の反射面２１ａは前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に対して直角ではなく、所定の傾斜姿勢を有している。このアクチュエータ１０では、反射面２１ａに対し、前記反射面２１ａと垂直な軸に対して所定の角度で入射した光が、前記軸に対して入射角と対称な角度で射出させられる。ミラー２１の傾き角度を変えることにより、反射光の射出方向の角度調整が可能である。
【００３０】
前記磁気駆動部４０は可動部側を構成する磁界発生部４１と固定部側を構成するコイル部４５を有している。
【００３１】
図３に示すように、前記磁界発生部４１は、上ヨーク４２、下ヨーク４３および永久磁石Ｍを有している。前記上ヨーク４２は、例えば鉄系の磁性材料で形成されており、この実施の形態では永久磁石Ｍの底面の面積よりも広い八角形状の金属板として形成されている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、前記上ヨーク４２の一方の面（Ｚ２側の面）には、図示Ｚ２方向に延びる支持軸４４が固定されている。前記支持軸４４の先端４４ａは円錐形状に形成されている。なお、前記円錐の表面は、摺動摩擦が小さくなるように鏡面状に研磨されたものが好ましい。
【００３３】
前記永久磁石Ｍは例えば立方体形状をしており、前記上ヨーク４２の中央に固定されている。前記永久磁石Ｍの中央部には基準軸Ｏ１−Ｏ１方向に沿う貫通孔Ｍ１が形成されており、この貫通孔Ｍ１内に前記支持軸４４が挿通されている。なお、前記永久磁石Ｍは中央に孔を有するリング状のものであってもよい。
【００３４】
図１に示すように、前記上ヨーク４２の他方（Ｚ１側）の面には、僅かに隆起する取付け部４２ａが設けられ、さらにその中心に前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に一致する位置決め凸部４２ｂが形成されている。この取付け部４２ａおよび位置決め凸部４２ｂには、前記ステージ２２の基部２３の端部が位置決めされた状態で取り付けられる。
【００３５】
前記下ヨーク４３は鉄系の磁性材料からなる金属板で形成されている。図３に示すように、前記下ヨーク４３は、四角形状からなる基部４３Ａと、前記基部４３Ａから十字方向（前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に対しそれぞれ垂直方向となる方向）に延びる腕部４３ａ，４３ａ，４３ａ，４３ａを有している。
【００３６】
前記基部４３Ａの中央には貫通孔４３ｂが形成されており、前記支持軸４４はこの貫通孔４３ｂに挿通され、さらにその先端はＺ２方向に突出している。
【００３７】
４つの腕部４３ａ，４３ａ，４３ａ，４３ａの中腹部は、上ヨーク４２に近接する方向（Ｚ１方向）に折り曲げられ、さらに先端部は、上ヨーク４２の面と平行に対向するように曲げ形成されている。そして、前記下ヨーク４３の各腕部４３ａの各先端と前記上ヨーク４２とが対向する部分にギャップｇがそれぞれ形成される。
【００３８】
すなわち、前記上ヨーク４２は、その一方（Ｚ１側）の面にミラー部２０を構成する制御対象が固定され、他方（Ｚ２側）の面に可動部側を構成する磁界発生部４１が設けられている。
【００３９】
図２に示すように、前記永久磁石Ｍは、例えば下ヨーク４３側がＮ極に、上ヨーク４２側がＳ極に着磁されている。前記上ヨーク４２と前記下ヨーク４３の内部には磁路が形成されており、各ギャップｇには磁界が形成されている。
【００４０】
図４Ａに示すように、前記コイル部４５は樹脂材料などで形成され、平面的には略十字形状に形成されたボビン４６を有している。前記ボビン４６は中心部に設けられた正方形状の枠部４６Ａと、この枠部４６Ａの外周面からそれぞれ四方に突出する筒状の４つの巻回支持部４６Ｂ，４６Ｂ，４６Ｂおよび４６Ｂとを有している。前記枠部４６Ａの内部には空間が形成され、前記巻回支持部４６Ｂ，４６Ｂ，４６Ｂおよび４６Ｂの内部には、枠部４６Ａ内の空間と連続し且つＺ１方向へ開口する連通部４６ａ，４６ａ，４６ａ，４６ａがそれぞれ形成されている。また各巻回支持部４６Ｂの先端には、各巻回支持部４６Ｂが延びる前記四方向に対して垂直方向に広がるフランジ部４６ｂ，４６ｂ，４６ｂ，４６ｂがそれぞれ一体に形成されている。そして、各巻回支持部４６Ｂの外周で、且つ前記枠部４６Ａの外周面とフランジ部４６ｂとの間には、それぞれコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が巻回形成されている。なお、前記ボビン４６は、固定部側を構成する固定部材４９（図２参照）に固定される。
【００４１】
前記下ヨーク４３は前記ボビン４６の内部に配置されている。すなわち、前記下ヨーク４３の本体部４３Ａが前記ボビン４６の枠部４６Ａの内部空間内に設けられ、各腕部４３ａは、前記各巻回支持部４６Ｂの前記各連通部４６ａ内に配置される。、前記腕部４３ａ，４３ａ，４３ａ，４３ａの先端は、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４内に移動余裕を有する状態で前記上ヨーク４２と対向している。なお、この状態では各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は各ギャップｇ内に配置されている。
【００４２】
図４Ａに示すように、前記コイルＣ１とコイルＣ２は前記支持軸４４（または基準軸Ｏ１−Ｏ１）を中心とする軸対称となる位置に配置され、同じく前記コイルＣ３とコイルＣ４も軸対称となる位置に配置されている。前記コイルＣ１とコイルＣ２と前記コイルＣ３とコイルＣ４とは、前記支持軸４４（または基準軸Ｏ１−Ｏ１）回りに９０度異なる位置に配置されている。
【００４３】
なお、前記コイルＣ１とコイルＣ２とは直列接続され、同様に前記コイルＣ３とコイルＣ４も直列接続されている。なお、前記コイルＣ１とコイルＣ２が第１の磁気駆動部を形成し、前記コイルＣ３とコイルＣ４が第２の磁気駆動部を形成している。
【００４４】
図２に示すように、支持機構部５０は前記固定部材４９に設けられている。支持機構部５０は、ピボット玉軸受５１と、板ばねから形成された与圧バネ５２と、容易に撓み変形することが可能なワイヤ（架設部材）５４とで構成されている。
【００４５】
前記ピボット玉軸受５１は、略円筒形状からなるハウジング５１Ａと、前記ハウジング５１Ａの内部に円周方向に沿ってリング状に配置された複数の小球５１ａとを有している。ハウジング５１Ａの両面の中央部には開口部５１Ｂが形成されており、前記複数の小球５１ａの一部が前記開口部５１Ｂから露出している。各小球５１ａの表面は鏡面状に研磨されており、その摺動摩擦抵抗は極めて小さい。
【００４６】
図１に示すように、前記与圧バネ５２は略十字形状に形成され、本体部５２Ａから四方に延びる付勢腕５２ａ，５２ａ，５２ａ，５２ａを有している。前記各付勢腕５２ａは板厚（Ｚ）方向に弾性変形可能な状態にあり、先端部は本体部５２Ａから磁界発生部４１に近づくＺ１方向に折り曲げられている。
【００４７】
図２に示すように、前記与圧バネ５２の本体部５２Ａは前記固定部材４９に固定されている。このため、各付勢腕５２ａの先端部は本体部５２Ａから持ち上げられており、この状態で弾性変形な可能にある。
【００４８】
前記ピボット玉軸受５１は、前記ハウジング５１Ａが前記与圧バネ５２の本体部５２Ａの上に固定されている。前記ピボット玉軸受５１を構成する複数の小球５１ａは、前記基準軸Ｏ１−Ｏ１を中心とするその周囲に配置されている。そして、前記支持軸４４の先端４４ａが前記ピボット玉軸受５１の開口部５１Ｂに挿入されている。
【００４９】
図１に示すように、前記付勢腕５２ａ，５２ａ，５２ａ，５２ａの先端と、これと対向する上ヨーク４２のＺ２側の面との間には、４本のワイヤ（架設部材）５４，５４，５４，５４が張力を与えられた状態で架設されている。すなわち、前記付勢腕５２ａを上ヨーク４２に近づく方向に弾性変形させた状態で、前記ワイヤ５４，５４，５４，５４が各付勢腕５２ａの先端と上ヨーク４２のＺ２側の面との間に架設されている。このため、図２に示す前記支持軸４４の軸中心が前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に一致する中立位置では、前記付勢腕５２ａ，５２ａ，５２ａ，５２ａは、前記ワイヤ５４，５４，５４，５４を介して、常に前記上ヨーク４２を固定部材４９に近づける方向（Ｚ２方向）に引っ張っている。このため、上ヨーク４２に設けられ且つ可動部側を構成する前記ミラー部２０および磁界発生部４１の全体が、固定部材４９に近づく図示Ｚ２方向に引かれている。
【００５０】
図１に示すように、中立位置では前記支持軸４４の先端４４ａは前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に一致している。そして、前記先端４４ａが、前記円周方向に配置された複数の小球５１ａの中心部（ピボット玉軸受５１の中心部）に挿入されている。このとき、前記支持軸４４の先端４４ａに形成された円錐の表面が、各小球５１ａを当接し、各小球５１ａを図示Ｚ２方向および前記中心部（基準軸Ｏ１−Ｏ１）から離れる外周方向に押圧す。ただし、各小球５１ａが前記ハウジング５１Ａにおいて外周方向に移動することが可能な許容量は小さい。このため、前記支持軸４４の前記先端４４ａは前記外周方向への押圧に対する反作用によって中心方向に押し返されており、前記支持軸４４は前記ピボット玉軸受５１の複数の小球５１ａによって支持されている。すなわち、前記与圧バネ５２と４本のワイヤ５４は、前記支持軸４４を基準軸Ｏ１−Ｏ１と一致する中立位置（図２参照）に戻す復帰部材として機能している。なお、前記先端４４ａを形成する円錐の表面と各小球５１ａとが当接している部分の摩擦抵抗は極めて小さい。
【００５１】
そして、前記支持軸４４の先端４４ａを形成する円錐の表面と各小球５１ａとが当接する複数の当接箇所の中心点が、アクチュエータ１０の支持中心点（仮想角度スキャン中心部）Ｏに相当している。そして、アクチュエータ１０は前記支持中心点Ｏを中心に傾倒することが可能とされている。
【００５２】
次に、上記アクチュエータの動作について説明する。
前記コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に流れる駆動電流が零の場合は、前記磁気駆動部４０に電磁力は発生しない。このため、前記復帰部材により、前記支持軸４４は、その軸中心が前記基準軸Ｏ１−Ｏ１と一致する中立位置に設定される（図２参照）。
【００５３】
一方、前記第１の磁気駆動部を形成するコイルＣ１に、図２に矢印Ａ１で示す外方向から見て反時計回り方向の電流が流れるとすると、フレミングの左手の法則に従う電磁力Ｆ１’が発生する。同時に、前記第１の磁気駆動部を形成するコイルＣ２に、図１に矢印Ａ２で示す外方向から見て時計回り方向の電流が流れると、電磁力Ｆ２’が発生する。前記電磁力Ｆ１’と電磁力Ｆ２’とは大きさ及び向きが等しく、ともに支持中心点Ｏから等しい位置に発生する。
【００５４】
ただし、コイル部４５は固定部材４９側に固定されているため、コイル部４５自在は移動できない状態にある。このため、コイルＣ１，Ｃ２内に配置されている前記腕部４３ａ，４３ａには、前記電磁力Ｆ１’と前記電磁力Ｆ２’の反作用として、前記電磁力Ｆ１’と前記電磁力Ｆ２’に対し、大きさが等しいが向きが逆向きとなる力Ｆ１と力Ｆ２がそれぞれ発生する。
【００５５】
前記力Ｆ１，Ｆ２は、それぞれ支持中心点Ｏを回転中心とする所定の円の半径方向の成分と、接線方向の成分Ｆ１ｔ，Ｆ２ｔとに分けることができるが、このうち接線方向の成分Ｆ１ｔ，Ｆ２ｔが、図２においてα１方向の回転を生じさせる力として寄与する。
【００５６】
このため、図５に示すように、前記支持軸４４およびこの支持軸４４上に支えられている磁界発生部４１並びにミラー部２１の全体を、前記支持中心点Ｏを中心に前記基準軸Ｏ１−Ｏ１に一致する中立位置からコイルＣ１の方向（α１方向）に傾倒させることができる。よって、図５においては、制御対象２０を構成するミラー２１の反射面２１ａの傾斜角度θを大きくなる方向に変更することができる。
【００５７】
さらに前記コイルＣ１及びコイルＣ２に流す駆動電流の向きを変えると、前記力Ｆ１，Ｆ２の向きを逆方向に変えることができる。このため、前記ミラー２１の反射面２１ａの傾斜角度θを、前記とは逆に小さくする方向（α２方向）に傾けることができる。
【００５８】
すなわち、本発明では前記前記支持軸４４の先端の円錐表面と各小球５１ａとが当接する複数の当接箇所の中心点を、アクチュエータ１０の支持中心点Ｏに定めることが可能である。
【００５９】
上記のように、前記先端４４ａの表面（円錐表面）および小球５１ａの表面は共に鏡面状に研磨されている。このため、両者間の当接部分における摺動摩擦抵抗は極めて小さな状態にある。よって、制御対象２０を始動させるときに、大きな駆動電力を与えなくとも、前記支持軸４４をスムーズに傾けることが可能である。また小さな駆動電流で迅速に始動させることが可能となる。すなわち、本願発明では、低消費電力で且つ応答性に優れたアクチュエータとすることができる。
【００６０】
図５に示すように、前記基部２３が反時計回り方向（α１方向）に傾くときには、基準軸Ｏ１−Ｏ１の左側では上ヨーク４２とこれと対向する位置に設けられた前記与圧バネ５２の付勢腕５２ａとの間の対向距離が短くなる方向に変位なる。このため、前記基準軸Ｏ１−Ｏ１の左側に位置するワイヤ５４ａの張力は小さくなる。一方、基準軸Ｏ１−Ｏ１の右側では上ヨーク４２とこれに対向する位置に設けられた前記与圧バネ５２の付勢腕５２ａとの間の対向距離が長くなる方向に変位する。このため、前記基準軸Ｏ１−Ｏ１の右側に位置するワイヤ５４ｂの張力は大きくなる。
【００６１】
この状態からコイルＣ１，Ｃ２に流れる前記駆動電流を遮断し、前記力Ｆ１，Ｆ２を消滅させると、前記張力が大きい側の与圧バネ５２の付勢腕５２ｂの付勢力により、前記ワイヤ５４ｂを介して前記上ヨーク４２が時計回り（α２）方向に引かれるため、前記支持軸４４を介して前記ミラー部（制御対象）２０および前記磁界発生部４１を元の中立位置（点線の位置）に復帰させることができる。
【００６２】
上記の関係は、第２の磁気駆動部を形成するコイルＣ３とコイルＣ４との間でも同様である。すなわち、前記コイルＣ３及びコイルＣ４に流す駆動電流の向きを変えることにより、前記支持中心点Ｏを支点として前記支持軸４４を基準軸Ｏ１−Ｏ１と一致する中立位置から前記コイルＣ３とコイルＣ４が並ぶ方向（コイルＣ１，Ｃ２と直交する方向）に沿って傾倒させることができる。
【００６３】
よって、前記第１の磁気駆動部を形成するコイルＣ１，Ｃ２及び第２の磁気駆動部を形成するＣ３，Ｃ４に対し、駆動電流の大きさを変えながら同時に与えると、前記支持軸４４を前記支持中心点ＯをＺ軸（基準軸Ｏ１−Ｏ１）方向の除く全ての方向に揺動（傾倒）させることができる。このため、本願発明のアクチュエータでは、前記ミラー部（制御対象）２０を様々な向きに設定することが可能である。
【００６４】
ところで、前記支持軸４４は、その先端４４ａが前記ピボット玉軸受５１に支持される構成であるが、何らかの外力が作用した場合に、前記支持軸４４の軸回り（基準軸Ｏ１−Ｏ１回り）に回転が発生することがある。
【００６５】
図６に概略するように、本願発明におけるアクチュエータ１０では、前記与圧バネ５２が磁界発生部４１を形成する上ヨーク４２の４点を、支持軸４４の周囲に互いに９０度の間隔で設けられた４本のワイヤ５４（個別に５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとして示す）を介してＺ２方向に引っ張る構成である。このため、前記支持軸４４回りに回転βが発生すると、４本のワイヤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃおよび５４ｄが前記回転βと同じ方向に一緒に捩れることになる。そして、このときの捩れは回転を抑制する抵抗力として作用するため、前記支持軸４４回りの回転をある程度抑えることは可能である。
【００６６】
しかし、前記外力が大きい場合には、上記４本のワイヤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃおよび５４ｄだけで前記支持軸４４回りの回転を完全に抑制することは困難である。
【００６７】
そこで、以下には大きな外力の発生によっても回転を効果的に抑制することが可能な手段について説明する。
【００６８】
図７は回転抑制部材の平面図と側面図を示しており、図７Ａは支持軸が中立位置にある状態、図７Ｂは支持軸が揺動した後の状態を示している。また図８は回転抑制部材を構成する連結部に回転による捩れが生じた状態を拡大して示す概略図である。
【００６９】
前記回転抑制部材６０は、例えば図２に示すように、固定部側となる前記コイル部４５を形成するボビン４６のＺ２側の面に固定される。図７Ａ，Ｂに示すように、この実施の形態に示す回転抑制部材６０は、直径の異なる３つの輪状部材と、前記３つの輪状部材どうしを連結する２種類の連結部とから構成されている。
【００７０】
輪状部材は、最外周部に設けられた固定リング６１と、その内側に設けられた駆動リング６２と、最内周に設けられた拘束リング６３とからなる。図７Ａに示す状態では、前記固定リング６１、駆動リング６２および拘束リング６３は略同心円で設けられている。
【００７１】
前記連結部は前記固定リング６１と前記駆動リング６２とを連結する一対の第１の連結部６５，６５と、前記駆動リング６２と前記拘束リング６３とを連結する第２の連結部６６，６６とを有する。前記第１の連結部６５，６５と前記第２の連結部６６，６６はすべて蛇腹で形成されている。
【００７２】
一方の第１の連結部６５と他方の第１の連結部６５とは、基準軸Ｏ１−Ｏ１を中心とする対称となる位置（１８０度の異なる位置）に形成されている。同様に一方の第２の連結部６６と他方の第２の連結部６６とは、基準軸Ｏ１−Ｏ１を中心とする対称となる位置（１８０度の異なる位置）に形成されている。そして、前記一対の第１の連結部６５，６５と前記一対の第２の連結部６６，６６とは周方向に９０度ずれた位置に形成されている。
【００７３】
最内周に設けられた拘束リング６３が第２の連結部６６，６６を介して駆動リング６２に支持され、さらに前記駆動リング６２が第１の連結部６５，６５を介して固定リング６１に支持されている。なお、前記回転抑制部材６０は、例えば合成樹脂などによって一体的に形成されている。
【００７４】
前記回転抑制部材６０では、前記固定リング６１の一部が、固定部側を構成する前記コイル部４５に固定されている。なお、前記回転抑制部材６０は、固定部側に設けられていればよく、その他例えば固定部材４９の一部を折り曲げ等して形成した支持部（図示せず）などに固定される構成であってもよい。
【００７５】
そして、前記拘束リング６３の中には前記支持軸４４が挿入されており、前記支持軸４４が接着剤などを介して前記拘束リング６３に固定されている。
【００７６】
前記支持軸４４に対し軸周りの回転が発生すると、前記支持軸４４に固定されている拘束リング６３も一緒に回転する。このとき、拘束リング６３は、前記一対の第２の連結部６６，６６、駆動リング６２、前記一対の第１の連結部６５，６５、さらには固定リング６１のそれぞれを一緒に軸回り方向に回転させる回転力を与える。
【００７７】
しかし、上記のように最外周部に設けられた前記固定リング６１は、固定部側に固定されている。このため、支持軸４４の軸回り方向の力が発生すると、図８に示すように前記一対の第１の連結部６５，６５や前記一対の第２の連結部６６，６６に無理な捩れ変形などが発生する。そして、このときの変形に対する復元力が、前記軸回りの回転を阻止する抑制力として作用する。このため、軸回り方向の外力が発生しても、実質的に支持軸４４の軸回り方向の回転を阻止することができる。
【００７８】
また前記一対の第１の連結部６５，６５および前記一対の第２の連結部６６，６６は、蛇腹で形成されているためにある程度伸縮自在である。
【００７９】
このため、図７Ｂに示すように、前記支持軸４４が傾倒した場合には、前記一対の第１の連結部６５，６５のうち一方が収縮され、他方が伸張するように動作する。同様に、前記支持軸４４が、前記図７Ｂとは直交する方向に傾倒した場合には、前記直交方向において前記一対の第１の連結部６６，６６のうち一方が収縮され、他方が伸張するように動作する。
【００８０】
このため、この回転抑制部材６０では、前記拘束リング６３を前記支持軸４４が傾倒する方向に移動させることができるため、前記支持軸４４の揺動（傾倒動作）を妨げることがない。
【００８１】
すなわち、本発明に示す回転抑制部材６０は、支持軸４４の軸倒れについては許容するが、軸回り方向の回転についてはこれを抑制する機能を有している。
【００８２】
また前記回転抑制部材は、以下のような構成であってもよい。
図９Ａ，Ｂは回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、図９Ａは支持軸が中立位置にある状態、図９Ｂは支持軸が揺動した状態を示している。
【００８３】
図９に示す回転抑制部材７０は、平面的に見ると略Ｈ形状をしており、平行に延びる一対の変形部材７１及び変形部材７２と、前記変形部材７１と変形部材７２とを繋ぐ連結部材７３を有している。
【００８４】
前記変形部材７１及び変形部材７２の各両端には、蛇腹状の変形部７１ａ，７１ｂ及び変形部７２ａ，７２ｂをそれぞれ有している。前記変形部７１ａと変形部７１ｂとの間および前記変形部７２ａと変形部７２ｂとの間には、略Ｔ字形状からなる非変形部７１Ａ，７２Ａが設けられている。
【００８５】
前記連結部材７３は、非変形部７１Ａの中央と前記非変形部７２Ａの中央との間に設けられている。前記連結部材７３の両端にも変形部７３ａ，７３ｂが設けられており、この変形部７３ａ，７３ｂの両端が前記非変形部７１Ａ，７２Ａに繋がっている。
【００８６】
そして、前記変形部材７１及び変形部材７２の各両端が、図示しない固定部側に固定されている。また前記変形部７３ａと前記変形部７３ｂとの間に連結リング７３Ａが設けられており、この連結リング７３Ａの中心に前記支持軸４４が固定されている。
【００８７】
図９Ｂに示すように、前記回転抑制部材７０では、外力が支持軸４４に対し前記変形部材７１及び変形部材７２に沿う第１の方向に平行に作用した場合には、前記変形部７１ａ，７２ａと前記変形部７１ｂ，７２ｂとの一方が収縮し、他方が伸張する。また外力が、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿う方向に作用した場合（連結部材７３に平行に作用した場合）には、前記変形部７３ａと前記変形部７３ｂの一方が収縮し、他方が伸張する。このため、前記回転抑制部材７０は前記支持軸４４の揺動（傾倒動作）を妨げることがない。
【００８８】
また前記支持軸４４に対し、軸回り方向の力が作用した場合には、前記変形部材７１の変形部７１ａ，７１ｂ、前記変形部材７２の変形部７２ａ，７２ｂおよび前記連結部材７３の変形部７３ａ，７３ｂに無理な力が作用することになる。よって、このときの反力が回転を阻止する抑制力として作用する。このため、前記回転抑制部材７０おいても、実質的に支持軸４４の軸回り方向の回転を阻止することができる。
【００８９】
このように、上記回転抑制部材７０を用いることによっても、支持軸４４の軸倒れを許容し、且つ軸回り方向の回転を抑制することが可能である。
【００９０】
上記実施の形態では、復帰部材を十字形状の与圧バネ５２と、容易に撓み変形することが可能な４本のワイヤ５４とで構成した形態を示したが、本実施の形態はこれに限られるものではなく、前記復帰部材は上ヨーク４２のＺ２側の面と固定部材４９との間に張設された４本のコイルスプリングで構成することも可能である。
【００９１】
また与圧バネ５２を用いる場合であっても、架設部材は、必ずしも容易に撓み変形することが可能なワイヤ５４である必要はなく、剛体からなるステック状（バー状ともいう）の部材などであってもよい。なお、この場合には、支持軸４４が揺動すると、与圧バネ５２の一方の付勢腕５２ａは引かれる方向に弾性変形（引張り）させられ、これに対象となる位置に設けられた他方の付勢腕５２ａは固定部材４９に押し付けられる方向に弾性変形（圧縮）させられることになる。
【００９２】
さらに上記実施の形態では、可動側が永久磁石Ｍを有する磁界発生部４１で構成され、固定部側がコイル部４５で形成されたいわゆるムービングマグネット型として示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、前記磁界発生部４１が設けられた可動部側の位置にコイル部が設けられ、前記コイル部４５が設けられた固定部側の位置に磁界発生部が設けられるいわゆるムービングコイル型とするものであってもよい。
【００９３】
また上記実施の形態に示すものでは、アクチュエータをミラーの角度を調整するガルバノミラーに利用した場合について説明したが、本発明はガルバノミラーに限られるものではない。その他例えば小型のアンテナの向きを変えるのアクチュエータとして用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のアクチュエータを示す分解斜視図、
【図２】アクチュエータの断面図、
【図３】磁界発生部を後方から示す斜視図、
【図４】コイル部を示しており、Ａはコイル部の平面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線における断面図、
【図５】アクチュエータの動作状態を示す図２同様の断面図、
【図６】支持軸回りの回転が発生した場合における架設部材の動作を概略的に示す平面図、
【図７Ａ】支持軸が中立位置にある状態の回転抑制部材の平面図と側面図、
【図７Ｂ】支持軸が揺動した後の状態の回転抑制部材の平面図と側面図、
【図８】回転抑制部材を構成する連結部に回転による捩れが生じた状態を示す概略図、
【図９Ａ】回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、支持軸が中立位置にある状態、
【図９Ｂ】回転抑制部材の他の実施の形態を示しており、支持軸が揺動した後の状態、
【符号の説明】
【００９５】
１０  アクチュエータ
２０  ミラー部（制御対象）
２１  ミラー
２２  ステージ
２３  基部
４０  磁気駆動部
４１  磁界発生部
４２  上ヨーク
４３  下ヨーク
４３ａ  腕部
４３ｂ  貫通孔
４４  支持軸
４４ａ  先端
４５  コイル部
４６  ボビン
４９  固定部材
５０  支持機構部
５１  ピボット玉軸受
５１ａ  小球
５１Ａ  ハウジング
５２  与圧バネ
５２ａ  付勢腕
５４  ワイヤ（架設部材）
６０  回転抑制部材
６１  固定リング
６２  駆動リング
６３  拘束リング
６５  第１の連結部
６６  第２の連結部
７０  回転抑制部材
７１，７２  変形部材
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ  変形部
７３  連結部材
７３ａ，７３ｂ  変形部
７３Ａ  連結リング
ｇ  ギャップ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４  コイル
Ｍ  永久磁石
Ｍ１  貫通孔
【図１】
2009205704.tif 000003
【図２】
2009205704.tif 000004
【図３】
2009205704.tif 000005
【図４】
2009205704.tif 000006
【図５】
2009205704.tif 000007
【図６】
2009205704.tif 000008
【図７Ａ】
2009205704.tif 000009
【図７Ｂ】
2009205704.tif 000010
【図８】
2009205704.tif 000011
【図９Ａ】
2009205704.tif 000012
【図９Ｂ】
2009205704.tif 000013