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公開番号2024059147
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2022166640
出願日2022-10-18
発明の名称揺動装置
出願人ニデックインスツルメンツ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 26/10 20060101AFI20240423BHJP(光学)
要約【課題】、可動体を2軸周りに揺動させる揺動装置において、可動体のイナーシャを小さくすることにより高い共振周波数でのチルト動作を可能にする。
【解決手段】揺動装置1は、可動体3と、可動体3をX軸周りおよびY軸周りに揺動可能に支持する揺動支持機構4と、固定体5と、可動体3をX軸周りに揺動させる第1磁気駆動機構6と、可動体3をY軸周りに揺動させる第2磁気駆動機構7を備える。第1磁気駆動機構6は、Z軸方向(第3軸方向)から見て可動体3と重なる。第2磁気駆動機構7は、Z軸方向から見てY軸と重なっており、Z軸方向から見て可動体3のY軸方向の両側、もしくは、Z軸方向から見て可動体3のY1側およびY2側のいずれか一方の位置に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可動体と、
互いに交差する３軸を第１軸、第２軸、第３軸とする場合に、前記可動体を前記第１軸を中心として揺動可能に支持するとともに、前記可動体を前記第２軸を中心として揺動可能に支持する揺動支持機構と、
前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、
前記可動体を前記第１軸を中心として揺動させる第１磁気駆動機構と、
前記可動体を前記第２軸を中心として揺動させる第２磁気駆動機構と、を有し、
前記揺動支持機構は、
前記可動体と前記固定体との間に配置される支持体と、
前記可動体と前記支持体とを前記第１軸を中心として相対回転可能に接続する第１接続機構と、
前記支持体と前記固定体とを前記第２軸を中心として相対回転可能に接続する第２接続機構と、を備え、
前記第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、
前記第１磁気駆動機構は、前記第３軸方向から見て前記可動体と重なり、
前記第２磁気駆動機構は、前記第３軸方向から見て前記第２軸と重なることを特徴とする揺動装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第２軸に沿う方向を第２軸方向とする場合に、
前記第２磁気駆動機構は、前記可動体の前記第２軸方向の両側のうちの少なくとも一方の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【請求項３】
前記支持体は、前記第３軸方向から見て前記可動体と重なる開口部を備える中間可動枠であることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【請求項４】
前記第１磁気駆動機構は、前記可動体に配置される第１磁石と、前記固定体に配置されて前記開口部を介して前記第１磁石と前記第３軸方向で対向する第１コイルと、を備え、
前記第２磁気駆動機構は、前記中間可動枠に配置される第２磁石と、前記固定体に配置されて前記第２磁石と前記第３軸方向で対向する第２コイルと、を備えることを特徴とする請求項３に記載の揺動装置。
【請求項５】
前記第１磁石および前記第２磁石の着磁方向は、前記第３軸方向であることを特徴とする請求項４に記載の揺動装置。
【請求項６】
前記第１軸に沿う方向を第１軸方向とし、前記第２軸に沿う方向を第２軸方向とする場合に、
前記第１磁石の着磁方向は、前記第２軸方向であり、
前記第２磁石の着磁方向は、前記第１軸方向であることを特徴とする請求項４に記載の揺動装置。
【請求項７】
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、空芯コイルであり、
前記第１磁石の端部は、前記第１コイルの内側に配置され、
前記第２磁石の端部は、前記第２コイルの内側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の揺動装置。
【請求項８】
前記支持体は、前記第３軸方向から見て前記可動体と重なる開口部を備える中間可動枠であり、
前記第１軸に沿う方向を第１軸方向とする場合に、
前記第１接続機構は、前記可動体から前記第１軸方向の両側へ延びて前記中間可動枠の前記第１軸方向の両端に接続される一対の板ばね部を備え、
前記一対の板ばね部のそれぞれは、
前記可動体から前記第１軸方向に延びる第１直線部と、
前記第１直線部の先端から逆向きに折り返す折り返し部と、
前記折り返し部から前記可動体の側へ延びる第２直線部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【請求項９】
前記一対の板ばね部のそれぞれは、前記第３軸方向を板厚方向とする第１平板部と、前記第２軸方向を板厚方向とする第２平板部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の揺動装置。
【請求項１０】
前記第１軸方向から見た場合に、前記第１平板部と前記第２平板部とが交差する交点と前記第１軸とが重なることを特徴とする請求項９に記載の揺動装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体を揺動させる揺動装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザー光などの走査光を射出して反射光を検知し、反射光が戻ってくるまでの時間を計測することで対象物までの距離や方向、形状などを測定する計測装置が用いられている。この種の計測装置では、走査光を反射するミラーを所定の周波数で揺動させるチルト動作を行ってパルス光を射出する。
【０００３】
特許文献１には、走査光を反射するミラーを揺動させるための揺動装置が記載される。特許文献１の揺動装置（光スキャナ装置）は、ミラーが配置される矩形の可動体（可動体）と、可動体を囲む矩形枠状の固定体（固定体）とを板バネで接続した揺動支持機構を備えており、可動体に配置されるコイルと固定体に配置される磁石とを備えた磁気駆動回路の駆動力により、ミラーが回転軸線周りに駆動される。ミラーを駆動する際は、回転軸線周りのチルト動作の共振周波数で磁気駆動回路を駆動する。
【０００４】
走査光を射出する計測装置には、走査光を反射するミラーを互いに直交する２軸周り（第１軸周りおよび第２軸周り）に揺動させる揺動装置を備えるものがある。この種の揺動装置として、可動体と固定体との間に中間可動枠を設け、可動体と中間可動枠を第１軸周りに回転可能に接続し、中間可動枠と固定体とを第２軸周りに回転可能に接続したものがある。可動体には、第１軸周りの駆動力を発生させる第１磁気駆動回路の磁石またはコイルが配置される。中間可動枠には、第２軸周りの駆動力を発生させる第２磁気駆動回路の磁石またはコイルが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－３３００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可動体、中間可動枠、固定体を備えた揺動装置において、磁気駆動回路を用いて可動体や中間可動枠を揺動させる場合に、配線接続が必要なコイルを固定体に配置し、配線接続が不要な磁石を可動体や中間可動枠に配置することにより、配線を簡素化するものがある。このような構成では、揺動する部材（可動体、中間可動枠）に重量の大きい磁石が配置されるため、可動体を回転させる際のイナーシャが大きくなる場合がある。イナーシャが大きくなりすぎると、高い周波数で揺動させることが困難になる。
【０００７】
例えば、中間可動枠を揺動させる第２磁気駆動機構の磁石は、中間可動枠の側面（第２軸からの距離が最も遠い箇所）に搭載される。このような磁石配置により、回転軸線から遠い位置に駆動力が加わるため、高いトルクが得られるが、その一方で、第２軸周りに揺動する際のイナーシャが非常に大きくなってしまうため、高い共振周波数で揺動させることが困難になる。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、可動体を２軸周りに揺動させる揺動装置において、可動体のイナーシャを小さくすることにより高い共振周波数でのチルト動作を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の揺動装置は、可動体と、互いに交差する３軸を第１軸、第２軸、第３軸とする場合に、前記可動体を前記第１軸を中心として揺動可能に支持するとともに、前記可動体を前記第２軸を中心として揺動可能に支持する揺動支持機構と、前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、前記可動体を前記第１軸を中心として揺動させる第１磁気駆動機構と、前記可動体を前記第２軸を中心として揺動させる第２磁気駆動機構と、を有し、前記揺動支持機構は、前記可動体と前記固定体との間に配置される支持体と、前記可動体と前記支持体とを前記第１軸を中心として相対回転可能に接続する第１接続機構と、前記支持体と前記固定体とを前記第２軸を中心として相対回転可能に接続する第２接続機構と、を備え、前記第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、前記第１磁気駆動機構は、前記第３軸方向から見て前記可動体と重なり、前記第２磁気駆動機構は、前記第３軸方向から見て前記第２軸と重なることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第１磁気駆動機構が可動体と第３軸方向で重なるため、可動体の第１軸周りの回転中心である第１軸に近い位置に第１磁気駆動機構の磁石を配置できる。従って、可動体を第１軸周りに揺動させるときのイナーシャを小さくすることができる。また、第２磁気駆動機構が第２軸と第３軸方向で重なるため、可動体の第２軸周りの回転中心と重なる位置に第２磁気駆動機構の磁石を配置できる。従って、可動体および支持体を第２軸周りに揺動させるときのイナーシャを小さくすることができる。イナーシャを小さくできれば、可動体のチルト動作を高い共振周波数で行うことが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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