WO2007148664A1

WO2007148664A1 - アクチュエータ

Info

Publication number: WO2007148664A1
Application number: PCT/JP2007/062264
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Someno; Naoyuki Tokuchi; Takuya Nagai
Original assignee: Alps Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2007-12-27
Also published as: EP2043237A1; US7868490B2; US20090091194A1; EP2043237A4; JP4790802B2; JPWO2007148664A1

Abstract

【課題】　簡単な構成で応答性に優れ、しかも制御対象の傾き角度を高精度に検出できるアクチュエータを提供する。【解決手段】　駆動コイルＣ１，Ｃ２に電流を与えると、ギャップｇ内を通過する磁束φとの間に電磁力が発生し、軸部材１２がβ１またはβ２方向に揺動させられ、ミラー（制御対象）２１の傾き角度θが支持中心点Ｏを中心に変化する。磁束φが検出コイル４１ａを通過する際に、前記検出コイル４１ａに発生した起電力はフィードバック信号として制御部に与えられる。制御部はフィードバック信号を基に電流を生成して駆動コイルＣ１，Ｃ２に与える。ミラー２１の揺動時の速度を検出コイル４１ａで検出することにより、アクチュエータの構成を簡単にできる。また応答性に優れ、ミラー２１の傾き角度を高精度に検出できる。

Description

ァクチユエータ

技術分野

[0001] 本発明は、ミラーなどの制御対象の傾き角度を所望の方向に向けるァクチユエータに関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1ないし特許文献 3には、いわゆるプレーナ型のガルバノミラーが記載されている。これらのガルバノミラーは、最外周の基板内側に設けられた 2つの可動板がそれぞれ一対のトーシヨンバーで揺動自在に支持されて、る。

[0003] 特許文献 1および 2に記載されたガルバノミラーは、ミラーを駆動する駆動機構が、外側可動板と内側可動板のそれぞれに形成されたコイルと、その周囲または下面側に設けられた永久磁石とで構成されてヽる。

[0004] また特許文献 3のガルバノミラーは静電引力を利用して駆動される。ミラー部 9は、一対のトーシヨンバー 8, 8を介して基板 7に支持されている。また前記一対のトーションバー 8, 8の根本付近には、歪ゲージ Rl, R2および歪ゲージ R3, R4がそれぞれ設けられており、前記歪ゲージ R1〜R4の抵抗値の変化を測定してミラー面 10の傾き角度 0が制御される。

特許文献 1 :特開 2002— 296518公報

特許文献 2：特開平 8— 334723号公報

特許文献 3：特開平 5 - 119280号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、特許文献 1、 2に記載されたガルバノミラーでは、駆動機構を構成するコィルが平面コイルであるため、大きさの制約から構造的にターン数を多くし難い。このため、十分に大きな駆動力を得ることができず、ミラーの駆動速度 (応答性)を高めることが困難であるという問題がある。

[0006] また特許文献 2では、歪ゲージ R1〜R4を用いてトーシヨンバー 8, 8の変形時の歪みを抵抗値の変化力検出する構成である。しかし、このような歪ゲージは感度が低ぐノイズを拾い易いため検出精度が粗くなるという問題がある。また温度変化による影響も受け易いため、検出精度を高めるには温度補正回路が必要になり、構成が複雑になるという問題もある。

[0007] 本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、ホログラム装置などに好適な、応答性に優れたァクチユエータを提供することを目的としている。

[0008] また本発明は、簡単な構成で制御対象の傾き角度を高精度に検出できるようにしたァクチユエータを提供することを目的として!/、る。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明はのァクチユエータでは、制御対象と、前記制御対象を支持する軸部材と、前記軸部材を、その軸中心が所定の中立軸に一致する中立姿勢から、前記中立軸に対して傾く方向へ揺動自在に支持する支持部材と、前記軸部材を揺動方向へ駆動する駆動機構と、前記制御対象の揺動時の速度を検出するセンサと、前記センサが検出したフィードバック信号を取得して前記中立軸に対する前記軸中心の傾斜角度の制御を行う制御機構と、が設けられて、ることを特徴とするものである。

[0010] 本発明のァクチユエータでは、簡単な構成で制御対象の傾き角度を高精度に検出できる。また上記センサは制御対象の揺動時の速度を検出する構成であるため、変形量を検出する場合に比較して検出精度を高めることができる。

[0011] 例えば、前記駆動機構は、固定部と可動部との一方に設けられた磁石と他方に設けられた駆動コイルと、前記磁石の両極に対向配置された一対のヨークとを備え、前記一対のヨークは側方に延びる腕部を有しており、前記可動部が揺動したときに一方のヨークの腕部が前記駆動コイル内に移動自在に配置されており、前記センサは、前記一対のヨークの腕部どうしが対向するギャップ内に設けられているものとして構成できる。

[0012] 上記駆動機構では、大きな駆動力を得ることができるため、当該駆動機構を備えたァクチユエータは応答性に優れたものとなる。

[0013] 上記の構成においては、前記センサが、前記磁石が発生した磁束を検出する検出コイルで形成されるものが好まし!/、。 [0014] 上記手段では、センサの検出感度を巻き線数に応じて高めることができる。しかも、温度変化の影響を受けることなぐ軸部材の角度、ひいては制御対象の傾き角度を高精度に検出することができる。このため、検出精度が高ぐしかも温度変動に優れたァクチユエータとすることができる。

[0015] また前記支持部材は、前記固定部に支持された外枠部と、前記外枠部の内側で且つ前記外枠部に対して第 1の軸回りに揺動自在に設けられた中枠部と、前記中枠部の内側で且つ前記中枠部に対して前記第 1の軸と直交する第 2の軸回りに揺動自在に設けられた内枠部とを有し、前記外枠部と前記中枠部とが対称となる位置に設けられた一対の第 1のトーシヨンバーにより連結され、前記中枠部と前記内枠部とが前記一対の第 1のトーシヨンバーに対し 90度異なる位置に設けられた一対の第 2のトーシヨンバーにより連結されており、

前記内枠部には、前記第 1の軸および前記第 2の軸の双方に直交するとともに前記内枠部を挟みその両側にぉ、て前記直交する方向に沿って延びる軸部材がインサート成形されており、この軸部材の一方に制御対象が設けられ、他方に前記磁石と一対のヨークまたは前記駆動コイルが設けられているものとして構成できる。

[0016] 上記手段では、前記軸部材に前記内枠部がインサート成形されるため、前記軸部材と前記内枠部との間の連結を強固にできる。このため、軸部材に取り付けるヨーク、磁石および制御対象などの各部材の取り付け強度を増すことができる。よって、軸部材の駆動速度 (揺動速度)を高めることが可能となり、応答性に優れたァクチユエータとすることができる。また磁石の利用効率を増大させることが可能となるため、結果としてァクチユエータの小型化を図ることができる。

[0017] また前記制御機構は、前記センサから出力されたフィードバック信号をデータに変換する検出回路と、前記データに基づいて前記制御対象の駆動量を算出する制御部と、前記駆動量に基づ、て駆動機構の駆動コイルに与える電流を生成するドライバ回路と、を有するものとして構成できる。

[0018] 上記手段では、軸部材の傾斜角度、または制御対象の傾き角度を高精度に調整することができる。

発明の効果 [0019] 本発明では、応答速度の速いァクチユエータを提供できる。

また本発明のァクチユエータでは、温度が変化してもその影響を受けずに、傾き角度を高精度に検出することができる。このため、ミラーなど制御対象の姿勢を高精度に制御することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 図 1は本発明のァクチユエータの全体の構成を示す断面図、図 2は支持部材を示す斜視図、図 3はァクチユエータの磁界発生部を示す斜視図である。

[0021] なお、以下の説明においては、 X軸、 Y軸および Z軸は互いに直交しており、前記 X 軸、 Y軸および Z軸とが交わる点を原点または支持中心点 Oとする。そして、前記支持中心点 Oを通り、 Z軸に平行な軸を中立軸 01— 01として説明する。

[0022] 図 1に示すァクチユエータ 10は、制御対象としてミラー部材 20を備え、前記ミラー部材 20の傾き角度（中立軸とミラー 21とがなす角度） Θを自在に調整'設定するものである。

[0023] また、ァクチユエータ 10は、支持部材 11とこの支持部材 11に対して揺動自在に支持された軸部材 12とを有している。

[0024] 図 2に示すように、前記支持部材 11は薄いシリコン基板などで形成されており、四角い枠形状力なる外枠部 11 A、中枠部 1 IBおよび内枠部 11Cを有している。前記外枠部 11Aは、中立軸 Ol— Olから最も離れた位置に設けられ、前記内枠部 11C は前記中立軸 Ol—Olに最も近い位置に設けられている。そして、前記中枠部 11B は前記外枠部 11 Aと前記内枠部 11Cとの間に設けられて、る。

[0025] 前記外枠部 11Aと前記中枠部 11Bとは一対の第 1のトーシヨンバー 11a, 11aを介して連結されている。同様に、前記中枠部 11Bと前記内枠部 11Cも、一対の第 2のトーシヨンバー l ib, l ibを介して連結されている。

[0026] 前記一対の第 1のトーシヨンバー 11a, 11aは、前記外枠部 11Aと前記中枠部 11B との間に、前記中立軸 Ol— Olに対し軸対称となる位置（180度異なる位置）に前記 X軸に沿って設けられている。また一対の第 2のトーシヨンバー l ib, l ibは、前記中枠部 11 Bと前記内枠部 11 Cとの間に、前記中立軸 01— 01に対し軸対称となる位置 ( 180度異なる位置)で且つ前記中立軸 01— 01を中心として前記一対の第 1のトーシヨンバーに対し 90度異なる位置に前記 Y軸に沿って設けられている。

[0027] このため、前記中枠部 11Bは、前記外枠部 11Aに対し、前記一対の第 1のトーションバー 11a, 11aを回転軸 (X軸）とする方向（図 2では α 1および α 2方向）に捻り変形可能とされている。同様に、前記内枠部 11Cは、前記中枠部 11Bに対し、前記一対の第 2のトーシヨンバー l ib, l ibを回転軸 (Y軸）とする方向（図 2では |8 1および β 2方向）に捻り変形可能とされている。すなわち、前記内枠部 11Cは、支持中心点 Οを中心として、 X軸および Υ軸の軸回転方向に揺動自在に支持されている。

[0028] なお、前記外枠部 11Α、中枠部 1 IBおよび内枠部 11Cは、四角い枠形状に限られるものではなぐその他例えば円形状力なるものであってもよい。

[0029] 軸部材 12は、前記中立軸 Ol— Olに沿って Z方向に直線的に延びて形成されている。また前記軸部材 12は、前記支持部材 11の内枠部 11Cに固定されているため、支持部材 11を介し、支持中心点 Oを中心に X軸および Y軸を回転軸として揺動自在となる。換言すれば、軸部材 12は前記支持中心点 Oを支点として、揺動自在となつている。

[0030] 前記軸部材 12は、例えばインサート成形技術により、前記支持部材 11に取り付けることができる。すなわち、前記支持部材 11の内枠部 11Cを所定の金型中に挿入し、その周囲のキヤビティ内に榭脂材料を注入して固化させることにより、前記軸部材 1 2を支持部材 11に取り付けることができる。なお、前記内枠部 11Cの中心部に開口部 1 Idを形成しておくと、前記支持部材 11を挟んで Z1方向に延びる軸部材 12と Z2 方向に延びる軸部材 12とを一体ィ匕させることが可能となる。また前記軸部材 12の形状は、図 2に示すような角柱状であってもよいし、あるいは図 3に示すような円柱状であってもよい。

[0031] 前記外枠部 11Aの周囲には合成樹脂からなる保持部材 14が設けられている。また、この保持部材 14には、 XI方向および X2方向の縁部に凸状の固定部 14a, 14aが突出形成されている。なお、前記保持部材 14も、前記軸部材 12と同様に、インサート成形技術にて前記外枠部 11Aと一体的に形成されている。

[0032] ァクチユエータ 10は、断面略コの字形状力もなる固定部材 15を有している。固定部材 15は、基部底面 15Aと、基部底面 15Aを若干斜め方向に折り曲げた傾斜底面 15B、 15Bと、前記傾斜底面 15Bの先を Zl方向に折り曲げることにより形成した側壁部 15C, 15Cを有している。前記側壁部 15C, 15Cの先端には、 Y方向に伸びる長穴 15a, 15aが形成されている。そして、前記保持部材 14の固定部 14a, 14aは、前記長穴 15a, 15aにはめ込まれる。これにより、前記支持部材 11、軸部材 12および保持部材 14が前記固体部材 15に取り付けられる。

[0033] 前記軸部材 12の図示 Z1方向の先端には、制御対象をであるミラー部材 20が設けられている。前記ミラー部材 20は、前記ミラー 21と、前記ミラー 21を保持するミラー保持部材 22で構成される。前記軸部材 12の図示 Z1方向の先端は、前記ミラー保持部材 22の Z2方向の面の中心に固定されて!、る。

[0034] なお、前記ミラー保持部材 22は前記軸部材 12とともに一体で形成されるものが好ましい。ただし、別工程で形成された前記ミラー保持部材 22が、前記軸部材 12の先端に接着剤やねじ止めなどの手段を用いて固定される構成であってもよい。

[0035] 前記軸部材 12の他端（図示 Z2方向）には、駆動機構 30の一部を構成する磁界発生部 30Aが設けられている。この磁界発生部 30Aは、第 1のヨーク 31、第 2のヨーク 3 2および磁石 Mとにより構成される。

[0036] 図 3に示すように、前記第 1のヨーク 31と前記第 2のヨーク 32とは同じ形状である。

前記第 1のヨーク 31は、略正方形からなる本体部 31 Aと、本体部 31Aの 4つの側面力それぞれ側方に延びる 4つの腕部 31a, 31a, 31aおよび 31aを有している。前記 4つの腕部 31a, 31a, 31aおよび 31aは、前記中立軸 Ol— Olに対し垂直となる方向に延びるのではなぐ一方向（Z1方向）に若干傾倒しながら斜めに延びている。

[0037] 同様に、前記第 2のヨーク 32は、略正方形からなる本体部 32Aと、この本体部 31 A の 4つの側面からそれぞれ斜めに延びる 4つの腕部 32a, 32a, 32aおよび 32aを有している。

[0038] 前記磁石 Mは、前記第 1のヨーク 31の本体部 31Aと前記第 2のヨーク 32の本体部 32Aとの間に挟持されている。この状態では、前記第 1のヨーク 31の 4つの腕部 31a と前記第 2のヨーク 32の 4つの腕部 32aとはそれぞれ平行な状態で対向しており、これらの間にギャップ gがそれぞれ形成されて！、る。

[0039] このように、本願発明のァクチユエータ 10では、前記軸部材 12の一端にミラー部材 20が設けられ、他端に磁界発生部 30Aが設けられている。そして、前記軸部材 12は支持部材 11に対し揺動自在に支持されている。換言すれば、前記軸部材 12は、支持中心点 Oを中心に X軸の軸回り方向（ ex 1および ex 2方向）および Y軸の軸回り方向（ β 1および j8 2方向）に揺動自在に支持されている。

[0040] 図 1に示すように、前記固定部材 15の傾斜底面 15Bには、 4つの駆動コイル C (個別に CI , C2, C3, C4で示す）が設けられている。前記中立軸 O l— O lを基準とすると、前記駆動コイル C1は XI側に、前記駆動コイル C2は X2側に、前記駆動コイル C3は Y1側に、前記駆動コイル C4は Y2側に設けられている。なお、図 1では、駆動コイル C3の図示が省略されて!、る。

[0041] 個々の駆動コイル Cは、線材を筒形状（円筒又は角筒）に巻いて形成されている。

個々の駆動コイルじの中心には、前記巻き方向と直交する方向に貫通する開口部 C a力形成されて!ヽる。前記第 2のヨーク 32に形成された 4つの腕咅 32a, 32a, 32aおよび 32aは、前記駆動コイル CI , C2, C3, C4の各開口部 Ca内において可動な状態で挿入されている。つまり、前記駆動コイル CI , C2, C3, C4の一部が、前記 4つの腕部 31aと前記 4つの腕部 32aとの間に形成される 4つのギャップ g内にそれぞれ位置することとなる。

[0042] なお、上記のように駆動コイル CI , C2, C3, C4は筒形状をしているため、平面コィルに比較して巻き線の数を多くできる。このため、大きな電磁力を発生させることが容易となり、ァクチユエータ 10の応答性を高めることが可能となる。

[0043] ここで、図 1に示すように、前記磁石 Mが、 Z1側が S極に着磁され、 Z2側が N極に着磁されているとする。この場合、磁束 φは、「N極→第 2のヨーク 32の本体部 32A →第 2のヨーク 32の 4つの腕部 32a→4つのギャップ g (駆動コイル Cl、 C2、 C3、 C4 )→第 1のヨーク 31の 4つの腕部 31a→第 1のヨーク 31の本体部 31A→S極」となる磁路を形成する。そして、各ギャップ gにおいて、各磁束 φは前記駆動コイル CI , C2, C3, C4を形成する線材内を流れる電流とそれぞれ鎖交する。

[0044] 前記ギャップ g内に配置された前記駆動コイル CI , C2, C3, C4には、速度センサ 41がそれぞれ取り付けられている。本実施の形態に示す前記速度センサ 41は、平面型またはリング型に線材が卷かれた検出コイル (平面コイル) 41aとして形成されている。前記検出コイル 41aの線材の卷き方向は、前記駆動コイル CI, C2, C3, C4 に対して直交する方向である。換言すると、前記検出コイル 41aの線材の卷き方向は、ギャップ g内を通過する前記磁束 φの方向に対し直交する方向となるように形成されている。このため、前記速度センサ 41では、前記検出コイル 41a内を通過する前記磁束 Φの検出が可能となる。一方、前記駆動コイル CI, C2, C3, C4が発生する磁束は、前記開口部 Caを貫通する方向に発生する。つまり、前記駆動コイル CI, C 2, C3, C4の磁束は、前記検出コイル 41aの巻き線方向に対して平行な方向となる。このため、前記速度センサ 41は、前記駆動コイル CI, C2, C3, C4が発生した磁束を殆ど検出することはない。

[0045] 上記においては、前記磁界発生部 30Aと、各駆動コイル CI, C2, C3, C4と力前記制御対象 (ミラー部材 20)を揺動するための駆動力を発生させる駆動機構 30を構成している。

[0046] なお、制御対象である前記ミラー部材 20と可動部を構成する前記磁界発生部 30A の重量は、前記支持中心点 Oを支点としてバランス的に釣り合う構成が好ましい。この場合、駆動コイル CI, C2, C3, C4に電流を与えない非駆動状態では、前記軸部材 12の軸中心 01 '— 01 'は前記中立軸 01— 01と一致した状態（中立姿勢状態）となる。

[0047] 上記ァクチユエータの動作につ!、て説明する。

図 4はァクチユエータの動作状態を示す断面図、図 5は速度センサの検出動作を示し、 Aは腕部が移動する前の状態、 Bは腕部が移動した後の状態をそれぞれ示す図、図 6はァクチユエータの制御機構の構成を示すブロック構成図、図 7はァクチユエータ制御のフローチャートである。

[0048] 図 4に示すように、前記駆動コイル C1と駆動コイル C2に所定の電流を与えると、駆動コイル CI, C2内を流れる電流と、ギャップ g, g内を通過する磁束 φ , φとにより、前記駆動コイル CI, C2にはフレミングの左手の法則に従う電磁力がそれぞれ発生する。ここで、前記駆動コイル C1に発生する電磁力は、前記駆動コイル C1に流れる電流の向きに応じ、前記駆動コイル C1の巻き方向と直交する F1方向またはその逆である F1 '方向である。また前記駆動コイル C2に発生する電磁力は、前記駆動コィル C2に流れる電流の向きに応じ、前記駆動コイル C2の巻き方向と直交する F2方向またはその逆である F2 '方向である。なお、前記駆動コイル C1に F1方向の電磁力が発生するときには、前記駆動コイル C2には F2方向の電磁力が発生ように設定されており、同じく前記駆動コイル C1に F1 '方向の電磁力が発生するときには、前記駆動コイル C2には F2 '方向の電磁力が発生ように設定されている。

[0049] 前記駆動コイル C1と前記駆動コイル C2は固定部材 15に固定されている。このため、前記電磁力がそれぞれ発生しても、前記駆動コイル C1および前記駆動コイル C 2自体は移動することがない。このため、前記磁界発生部 30Aには前記電磁力の反作用が働く。例えば、駆動コイル C1側において、図示 F1 '方向に電磁力が発生した場合には、反作用はこれとは逆方向となる F1方向に作用する。同じぐ駆動コイル C 2側で図示 F2 '方向に電磁力が発生した場合には、反作用はこれとは逆方向となる F2方向に作用する。

[0050] よって、前記駆動コイル CI , C2に流す電流の向きを制御することにより、前記軸部材 12を前記支持中心点 Oを中心とする軸回り方向（ β 1方向または β 2方向）に揺動 (傾倒)させることができる。

[0051] 以上の点は上記駆動コイル C3および駆動コイル C4においても同様である。すなわち、駆動コイル C3および駆動コイル C4に流す電流の向きに応じて、前記軸部材 12 を図 2に示す前記 oc 1または oc 2方向に揺動 (傾倒）させることができる。

[0052] このため、前記軸部材 12の一端に設けられているミラー部材 20の向きを自在に変えることが可能となる。

[0053] ところで、図 4に示すように前記軸部材 12が傾倒する場合、前記腕部 31aと前記 32 aも移動する。このため、検出コイル 41a内を鎖交するギャップ g内の磁束 φに変化が生じる。

[0054] ここで、図 5A, Bに示すように、ギャップ gの Y方向の幅寸法 (腕部 31aと 32aの幅寸法)を L、移動距離 (制御対象の揺動時の移動距離)を x、磁束 φの磁束密度を B、時間を t、速度成分 (制御対象の揺動時の速度）を v ( = dxZdt)とすると、検出コイル 4 laに発生する起電力 eは、以下の数 1で表すことができる。

[0055] [数 1] d dし x B _Ί

e = ― = =— L v B

d t d t

[0056] つまり、前記検出コイル 41aは、制御対象の揺動時の速度という物理量からフレミングの右手の法則にしたがった起電力（フィードバック信号) eを検出する。前記幅寸法 Lおよび磁束密度 Bを一定とみなすと、前記起電力 eは速度成分 Vに比例した値を出力する。すなわち、前記検出コイル 41aは速度センサとして機能している。

[0057] 以上のことは、その他の駆動コイル C2, C3および C4に設けた検出コイル 41aでも同様であり、各検出コイル 4 l aを用いることにより、各方向における速度成分 Vを検出することが可能とされている。

[0058] なお、駆動コイル C 1と駆動コイル C2とは中立軸 O l— O lに対し、軸対象となる位置に設けられている。このため、駆動コイル C 1側の速度センサ 41で検出される起電力 eと駆動コイル C2側の速度センサ 41で検出される起電力 eとは、理論的に同じ大きさとなる。このため、中立軸 O l— O lに対し軸対象となる位置に駆動コイルが配置される構成のものにあっては、いずれか一方の駆動コイルにのみ前記速度センサ 41 を設けた構成としてもよい。すなわち、上記の実施例では、少なくとも 2つ、例えば駆動コイル C 1側と駆動コイル C3側に速度センサ 41を 1つづつ設ける構成としてもよい。この場合には、駆動コイル C3側の速度センサ 41は、 X軸方向を回転軸とした α 1または a 2方向の速度を検出する。同様に、駆動コイル C 1側の速度センサ 41は、 Y軸方向を回転軸とした β 1または β 2方向の速度を検出する。

[0059] 図 6および図 7に示すように、このァクチユエータ 10の制御機構は、主として制御部 51と、前記駆動コイル C I , C2, C3, C4に電流を与えるドライバ回路（電流駆動回路 ) 52と、前記速度センサ 41からのフィードバック信号を検出する検出回路 (電圧検出回路） 53とで構成されて、る。

[0060] 前記制御部 51は、演算の中心的な役割を果たす演算部（CPUやメモリなど）を有している。前記検出回路 53は、速度センサ 41の前記検出コイル 41aから出力された電圧 (起電力 e ;速度成分)をデータ (デジタル値）に変換し、前記制御部 51にフィードノックする。

[0061] ここで、図 4に示すように、前記検出コイル 41aの出力（起電力 e)は、軸部材 12が前記支持中心点 Oを中心として揺動（回動）したときにおける、所定の半径 R力もなる円の接線方向の速度成分 (物理量) Vを意味する。よって、前記制御部 51は、前記フイードバック信号力も前記速度成分 Vを求め、さらに前記速度成分 Vから所定の演算を行う。例えば、制御対象であるミラー 21の移動量を順次算出する。さらに、前記制御部 51では、設定値と前記移動量とからミラー 21を駆動するための駆動量を算出し、この駆動量に対応する駆動データをドライバ回路 52に与える。あるいは、中立軸 O 1 Olに対する各方向の傾斜角度 σを求め、設定値と現在の傾斜角度 σとから前記駆動データを算出するようにしてもょ、。

[0062] 前記ドライバ回路 52は、前記駆動データに基づいて、前記駆動コイル CI, C2, C 3および C4に与える各電流 (駆動信号)をそれぞれ生成する。そして、前記駆動コィル CI, C2, C3および C4に与えられた各電流に基づいて、上記のような電磁力が発生し、前記軸部材 12が揺動させられて制御対象であるミラー 21が所望の傾き角度 Θ に変更される。

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[0063] ところで、前記支持部材 11を形成する第 1のトーシヨンバー 11a, 11aおよび前記第 2のトーシヨンバー l ib, l ibは、それぞれ捩れ角度が大きくなればなるほど捩れ力が強まる。前記捩れ力は、軸部材 12を揺動させる駆動力に対して抵抗力として作用する。このため、前記ミラー 21の傾きを可変制御する場合には、前記捩れ角度が大きくなるほど各駆動コイル C1〜C4に大きな電流を与える必要が生じる。

[0064] 一般的なホログラム装置では、読み出したホログラムのデータ情報を解析して、その適否を判断するまでの時間としては、数〜数十 msecを要する。そして、そのデータ情報の解析結果を基に、ァクチユエータのフィードバック制御を行う場合は、その都度上記の時間が加算されて行くため、ホログラムのデータ情報が正しく読み出されるまでにさらなる時間を要することとなる。

これに対し、本発明におけるァクチユエータ 10の制御機構では、その動作時間、すなわち速度センサ 41からフィードバック信号を受けた制御部がドライバ回路 52に指令を与え、前記指令に基づいてドライバ回路 52が前記駆動コイル C1〜C4に電流を与え、且つ速度センサ 41が検出したフィードバック信号 (速度成分）に基づいて駆動データを生成するまでに要する時間は、 nsecの単位である。

[0065] このため、上記のように、前記支持部材 11における前記捩れ角度に応じ、各駆動コィル C1〜C4に与える電流を可変する必要がある場合においても、前記速度センサ 41を用いた制御機構を用いることにより、前記ミラー 21の傾き角度 Θを迅速に設定することができる。すなわち、応答性に優れたホログラム装置となる。

[0066] また前記制御部 51では、各駆動コイル C1〜C4に、所定の角度に対応した適正な電流値のデータを事前に設定 '記憶しておくことができる。この様にしておけば、より正確かつ高速に前記ミラー 21の傾き角度を可変することができる。

[0067] また、読み出したデータ情報 (ホログラムの画像データ）を用いて行う姿勢制御を、補助的なもの、または確認的なものとして使用しても良、。

[0068] 上記実施の形態では、主として X軸回りおよび Y軸回りの 2軸方向に駆動することが可能な 2軸型のァクチユエータを説明した力本発明はこれに限られるものではなぐ X軸方向または Y軸方向のみを回転軸として駆動可能な 1軸型のァクチユエ一タに適用することも可能である。

[0069] また上記実施の形態では、ァクチユエータ 10の制御対象としてミラー部材 20を用いた力例えばアンテナの向きを変えるアンテナ用のァクチユエータとして利用することも可能である。

[0070] また上記実施の形態では、固定部側に駆動コイルを設け、且つ可動部側に磁石およびヨーク力なる磁界発生部を設けたムービングマグネット方式のァクチユエータを用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、固定部側に磁石およびヨークからなる磁界発生部を設け、可動部側に駆動コイルを設けたムービングコイル方式のァクチユエータであってもよ、。

[0071] さらに、上記実施の形態では、制御対象の傾き角度 Θを検出するセンサとして、速度の検出が可能な検出コイルを用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ホール素子や磁気抵抗効果素子（AMR、 GMR、 MRなど）などの磁気検出素子によって磁束の変化を検出してよい。

図面の簡単な説明

[0072] [図 1]本発明のァクチユエータの全体の構成を示す断面図、 [図 2]支持部材を示す斜視図、

[図 3]ァクチユエータの磁界発生部を示す斜視図、

圆 4]ァクチユエータの動作状態を示す図 1同様の断面図、

[図 5]速度センサの検出動作を示し、 Aは腕部が移動する前の状態、 Bは腕部が移動した後の状態、

[図 6]ァクチユエータの制御機構の構成を示すブロック構成図、

[図 7]ァクチユエータの制御を示すフローチャート、

符号の説明

10 ァクチユエータ

11 支持部材

11A 外枠部

11B 中枠部

11C 内枠部

11a 第 1のトーシヨンバー

l ib 第 2のトーシヨンバー

12 軸部材

14 保持部材

15 固定部材

20 ミラー部材 (制御対象）

30 駆動機構

30A 磁界発生部

31 第 1のヨーク

31 A 本体部

31a 腕部

32 第 2のヨーク

32A 本体部

32a 腕部

41 速度センサ（センサ）検出コイル

制御部

ドライバ回路 (電流駆動回路) 検出回路

Claims

請求の範囲

[1] 制御対象と、

前記制御対象を一方の端部に備えた軸部材と、

前記軸部材を、その軸中心が所定の中立軸に一致する中立姿勢から、前記中立軸に対して傾く方向へ揺動自在に支持する支持部材と、

前記軸部材を揺動方向へ駆動する駆動機構と、

前記制御対象の揺動時の速度を検出するセンサと、

前記センサが検出したフィードバック信号に基づき、前記軸部材の傾斜角度を調整するために前記駆動機構を制御する制御機構と、が設けられて!/ヽることを特徴とするァクチユエータ。

[2] 前記駆動機構は、固定部と、前記軸部材の他方の端部に取り付けられた可動部と、前記固定部または前記可動部の一方に設けられた磁石と、他方に設けられた複数の筒状の駆動コイルと、前記磁石の両極に対向配置された一対のヨークとを備え、前記一対のヨークは、側方に延びる複数の腕部をそれぞれ有しており、前記一対のヨークの一方の腕部は前記駆動コイル内に移動自在に配置され、

前記センサは、前記一対のヨークの腕部同士が対向するギャップ内に配置されている請求項 1記載のァクチユエータ。

[3] 前記磁石の磁束は、前記一対のヨークおよび前記ギャップを通る磁路を形成するとともに、

前記センサは、前記磁路上の磁束の変化を検出する検出コイルで形成されている請求項 2に記載のァクチユエータ。

[4] 前記検出コイルは、線材が卷回！、た平面状のコイルで形成されており、前記コイルの線材の卷き方向が、ギャップ内を通過する前記磁石からの磁束に対し直交するように卷回されている請求項 3に記載のァクチユエータ。

[5] 前記磁石の磁束は、前記一対のヨークおよび前記ギャップを通る磁路を形成するとともに、

前記センサは、前記磁路上の磁束の変化を検出する磁気検出素子で形成されている請求項 2に記載のァクチユエータ。

[6] 前記支持部材は、前記固定部に支持された外枠部と、前記外枠部の内側で且つ前記外枠部に対して第 1の軸回りに揺動自在に設けられた中枠部と、前記中枠部の内側で且つ前記中枠部に対して前記第 1の軸と直交する第 2の軸回りに揺動自在に設けられた内枠部とを有し、前記外枠部と前記中枠部とが対称となる位置に設けられた一対の第 1のトーシヨンバーにより連結され、前記中枠部と前記内枠部とが前記一対の第 1のトーシヨンバーに対し 90度異なる位置に設けられた一対の第 2のトーションバーにより連結されており、

前記内枠部には、前記第 1の軸および前記第 2の軸の双方に直交する方向に沿つて延びる軸部材が取り付けられている請求項 1または 2記載のァクチユエータ。

[7] 前記支持部材は、前記固定部に支持された外枠部と、前記外枠部の内側で且つ前記外枠部に対して第 1の軸回りに揺動自在に設けられた中枠部と、前記中枠部の内側で且つ前記中枠部に対して前記第 1の軸と直交する第 2の軸回りに揺動自在に設けられた内枠部とを有し、

前記外枠部と前記中枠部とが前記第 1の軸回りの軸上に設けられた一対の第 1のトーシヨンバーにより連結され、

前記中枠部と前記内枠部とが前記第 2の軸回りの軸上に設けられた一対の第 2のトーシヨンバーにより連結されており、

[8] 前記制御対象と前記可動部は、前記軸部材が前記支持部材により支えられている箇所を支点として釣り合う重さであることを特徴とする請求項 2に記載のァクチユエータ

[9] 前記制御機構は、前記センサ力も出力されたフィードバック信号をデータに変換する検出回路と、前記データに基づいて前記制御対象の駆動に必要な駆動量のデータを算出する制御部と、前記算出された駆動量のデータに基づいて駆動機構に与える駆動信号を生成するドライバ回路と、を有する請求項 1または 2記載のァクチユエ一タ。

[10] 一端に制御対象を備えた軸部材と、前記軸部材を揺動自在に支持する支持部材と、

前記支持部材が前記軸部材を支持する箇所を支点として、前記軸部材を揺動する駆動機構と、

前記制御対象の揺動時の速度を検出するセンサと、

前記センサ力もの検出信号をフィードバック信号として処理し、前記駆動機構の制御を行う制御機構と、を備えて、ることを特徴とするァクチユエータ。

[11] 前記駆動機構は、固定部と可動部とからなり、

前記固定部には複数の筒状の駆動コイルが固定配置され、

前記可動部は、前記軸部材の他端に取り付けられており、

さらに前記可動部の一部が前記駆動コイル内に可動状態で配置されていることを特徴とする請求項 10記載のァクチユエータ。

[12] 前記可動部は、磁石と、前記磁石の両極に対向配置された板状の一対のヨークとを備え、さらに前記一対のヨークはその側面力延出する複数の腕部をそれぞれ有しており、

さらに前記一対のヨークの一方の腕部が前記駆動コイル内に可動状態で位置するように前記支持部材により支持されおり、

前記センサは、前記一対のヨークの腕部同士が対向するギャップ内に設けられている請求項 11記載のァクチユエータ。

[13] 前記センサは、前記一対のヨークの腕部同士が対向するギャップ内に位置する前記駆動コイルに取り付けられている請求項 12記載のァクチユエータ。

[14] 前記磁石の磁束は、前記一対のヨークおよび前記ギャップを通る磁路を形成するとともに、

前記センサは、前記一対のヨークの動作に伴い変化する前記磁路上の磁束の変化を検出する検出コイルで形成されて、る請求項 12または 13に記載のァクチユエータ

[15] 前記検出コイルは、線材が卷回、た平面状のコイルで形成されており、前記コイルの線材の卷き方向が、ギャップ内を通過する前記磁石からの磁束に対し直交するように卷回されている請求項 15に記載のァクチユエータ。

[16] 前記磁石の磁束は、前記一対のヨークおよび前記ギャップを通る磁路を形成するとともに、

前記センサは、前記一対のヨークの動作に伴い変化する前記磁路上の磁束の変化を検出する磁気検出素子で形成されている請求項 13に記載のァクチユエータ。

[17] 前記支持部材は、前記固定部に支持された外枠部と、前記外枠部の内側で且つ前記外枠部に対して第 1の軸回りに揺動自在に設けられた中枠部と、前記中枠部の内側で且つ前記中枠部に対して前記第 1の軸と直交する第 2の軸回りに揺動自在に設けられた内枠部とを有し、前記外枠部と前記中枠部とが対称となる位置に設けられた一対の第 1のトーシヨンバーにより連結され、前記中枠部と前記内枠部とが前記一対の第 1のトーシヨンバーに対し 90度異なる位置に設けられた一対の第 2のトーションバーにより連結されており、

前記内枠部には、前記第 1の軸および前記第 2の軸の双方に直交する方向に沿つて延びる軸部材が取り付けられている請求項 10に記載のァクチユエータ。

[18] 前記支持部材は、前記固定部に支持された外枠部と、前記外枠部の内側で且つ前記外枠部に対して第 1の軸回りに揺動自在に設けられた中枠部と、前記中枠部の内側で且つ前記中枠部に対して前記第 1の軸と直交する第 2の軸回りに揺動自在に設けられた内枠部とを有し、

[19] 前記制御対象と前記可動部の重さは、前記軸部材が前記支持部材により支えられている箇所を支点として釣り合うことを特徴とする請求項 11, 17または 18に記載のァクチユエータ。