特許 6561878 １軸回転アクチュエーター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561878

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】１軸回転アクチュエーター

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20190808BHJP

   G01J 3/18 20060101ALI20190808BHJP

   G01J 3/06 20060101ALI20190808BHJP

   G11B 7/09 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 106

   G01J3/18

   G01J3/06

   G11B7/09 D

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-43467(P2016-43467)

(22)【出願日】2016年3月7日

(62)【分割の表示】特願2015-85056(P2015-85056)の分割

【原出願日】2015年4月17日

(65)【公開番号】特開2016-206653(P2016-206653A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 政大

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２９６４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９９０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１６１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１７９１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７３１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４４８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３５３９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０１Ｊ ３／０６

Ｇ０１Ｊ ３／１８

Ｇ１１Ｂ ７／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子が取り付けられる載置面を有するホルダと、
前記ホルダが収容される固定部と、
前記ホルダ及び前記固定部に分離して設けられるボイスコイルモーターを有し、前記ホルダを、前記載置面と平行する一の回転軸を中心に回転させる駆動部と、
前記固定部に固定される第一部分と、前記ホルダに固定される第二部分と、前記第一部分と前記第二部分とを接続する第三部分と、を有し、前記第三部分は、前記ホルダを前記一の回転軸を中心とする回転方向に回転自在とするとともに前記ホルダを前記回転方向の中立位置へ付勢する、弾性を有する、弾性部材と、
を具備し、
前記第三部分は、それぞれ湾曲して延在する複数の湾曲延在部を有し、前記複数の湾曲延在部は、前記載置面を平面視した場合において、前記一の回転軸を挟んで互いに離間した位置で、前記第一部分及び前記第二部分のそれぞれに接続する、
１軸回転アクチュエーター。

【請求項2】

前記複数の湾曲延在部は、前記一の回転軸に対して互いに対称な形状でそれぞれ湾曲する、
請求項１に記載の１軸回転アクチュエーター。

【請求項3】

前記複数の湾曲延在部は、同一平面上でそれぞれ湾曲する、
請求項１または請求項２に記載の１軸回転アクチュエーター。

【請求項4】

前記固定部の底部に配置されるベースをさらに有し、
前記ボイスコイルモーターは、前記ベースと前記載置面との間に配置される、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の１軸回転アクチュエーター。

【請求項5】

前記固定部は、前記ホルダが配置される中空部分を有し、
前記弾性部材は、各々が前記第一部分、前記第二部分及び前記第三部分を有し、互いに前記中空部分を挟んで対向するよう配置された、第一弾性部材及び第二弾性部材を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の１軸回転アクチュエーター。

【請求項6】

前記固定部は、前記ホルダが配置される中空部分と、前記中空部分を囲む縁部と、を有し、
前記弾性部材は、前記中空部分の両側で前記縁部に取り付けられた板バネである、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の１軸回転アクチュエーター。

【請求項7】

前記光学素子は、入射する光を入射方向とは別の方向へ向けて反射する反射面を有する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の１軸回転アクチュエーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば回折格子などの光学素子を１軸方向に回転駆動するための１軸回転アクチュエーターに関する。

【背景技術】

【0002】

モノクロメーターにおいては、回折格子をアクチュエーターによって回転駆動することにより、スリットに到達する光の波長を変化させるようになっている。このアクチュエーターとしては、ステッピングモーターやサインバー機構などが多く用いられている。

【0003】

また、光学素子を駆動するアクチュエーターとして、例えば特許文献１で開示されたものがある。特許文献１には、板バネを介してベースに保持されたミラーを、コイル、磁石およびヨークを用いて磁気駆動することにより、ミラーを高精度に駆動できる小型のミラーチルトアクチュエーターが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１１／００７６２８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ステッピングモーターやサインバー機構などを用いた従来のモノクロメーターは、小型化には適していなかった。すなわち、ステッピングモーターは比較的大型であり、さらにステッピングモーターの回転分解能がモノクロメーターの分光性能を満たさない場合は減速器（ギア）が必要となるのでさらに大型化する。同様に、サインバー機構は、リードスクリューが必要なので大型化し、小型化には適さない。

【0006】

一方で、特許文献１のアクチュエーターは、組み立てる部品点数の数が多いので、その分だけ組み手立てが煩雑化し、さらに組み立て精度が悪いと駆動精度も悪くなるので、高精度の組み立て精度が要求されると考えられる。つまり、多くの部品を高精度で組み立てるための手間と時間が要求される。さらに、特許文献１のアクチュエーターは、１軸方向に駆動することもできるが、基本的には２軸方向の駆動も想定した構成となっているので、１軸方向専用のアクチュエーターに比べると、ブレなどが生じ易いと考えられる。

【0007】

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、回折格子などの光学素子を１軸方向に回転駆動するのに適した、小型で高精度の１軸回転アクチュエーターを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の１軸回転アクチュエーターの一つの態様は、
光学素子が取り付けられる載置面を有するホルダと、
前記ホルダが収容される固定部と、
前記ホルダ及び前記固定部に分離して設けられるボイスコイルモーターを有し、前記ホルダを、前記載置面と平行する一の回転軸を中心に回転させる駆動部と、
前記固定部に固定される第一部分と、前記ホルダに固定される第二部分と、前記第一部分と前記第二部分とを接続する第三部分と、を有し、前記第三部分は、前記ホルダを前記一の回転軸を中心とする回転方向に回転自在とするとともに前記ホルダを前記回転方向の中立位置へ付勢する、弾性を有する、弾性部材と、
を具備し、
前記第三部分は、それぞれ湾曲して延在する複数の湾曲延在部を有し、前記複数の湾曲延在部は、前記載置面を平面視した場合において、前記一の回転軸を挟んで互いに離間した位置で、前記第一部分及び前記第二部分のそれぞれに接続する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、回折格子などの光学素子を１軸方向に回転駆動するのに適した、小型で高精度の１軸回転アクチュエーターを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る１軸回転アクチュエーターの全体構成を示す斜視図

【図2】アクチュエーターの分解斜視図

【図3】ヨークへの磁石の取り付け状態を示す斜視図

【図4】枠体に板バネおよびホルダを取り付けた状態を示す斜視図

【図5】ホルダ裏面側へのコイルの取り付け状態を示す斜視図

【図6】図１および図２のＡ−Ａ’断面図

【図7】アクチュエーターで発生する磁力の向き、電流の向き、ローレンツ力の向き、回転モーメントの説明に供する図

【図8】各コイルに流す電流値と、ホルダ（回折格子）の回転角との関係を示す図

【図9】ホルダ（回折格子）の回転状態を示す図

【図10】光学センサーと反射板を用いた回転位置検出の説明に供する図

【図11】図１１Ａは光学センサーの構成例を示す図、図１１Ｂは光学センサーから反射板までの距離と出力電流比との関係を示すグラフ

【図12】光学センサーを２つ設けた場合の、光学センサーと反射板を用いた回転位置検出の説明に供する図

【図13】光学センサーを２つ設けた場合の回転角とセンサー出力との関係を示す図

【図14】実施の形態のアクチュエーターによって発生するトルクを示したグラフ

【図15】白色光を、格子ピッチが１．５μｍの回折格子を回転させて分光した場合のスペクトルを示す図

【図16】他の実施の形態によるヨークの形状例を示す斜視図

【図17】他の実施の形態によるコイル、ヨークおよび磁石の構成例を示す断面図

【図18】他の実施の形態による軸受の構成例を示す断面図

【図19】実施の形態のアクチュエーターを用いた分光器の構成例を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

図１は本発明の実施の形態に係る１軸回転アクチュエーター１００（以下、単に「アクチュエーター」と呼ぶ）の全体構成を示す斜視図であり、図２はアクチュエーター１００の分解斜視図である。アクチュエーター１００は、回折格子１を１軸方向に回転駆動することにより、回折格子１を介してスリット（図示せず）に到達する光の波長を回折格子１の回転角度に応じて変化させるようになっている。因みに、図１に示したアクチュエーター１００の分光器への応用例については、図１９を用いて後述する。なお、以下の説明では、回折格子１の反射面の方向を表面方向とし、反射面と反対側の方向を裏面方向とする。

【0013】

図２から分かるように、アクチュエーター１００は、固定アングル２と、ベース３と、磁石１０と、固定部２０と、板バネ３０と、コイル４０と、ホルダ５０と、スペーサ６０と、カバー７０と、光学センサー８０と、フレキシブルプリント基板９０と、を有する。

【0014】

固定アングル２は、略Ｌ字状の断面形状でなり、前面にアクチュエーター１００の各部品が取り付けられるとともに、下面が所定の固定面に固定されるようになっている。これにより、アクチュエーター１００は固定アングル２を介して所定の面に取り付けられる。

【0015】

固定部２０は、枠体２１と、磁石１０を保持するヨーク２２と、から構成されている。枠体２１には、ホルダ５０の回転軸５２を保持する凹み形状の軸受２１ａが形成されている。ヨーク２２は、コ字状の断面形状でなり、磁石１０を保持した状態で枠体２１に嵌め合わされる。固定部２０は、ベース３を介して固定アングル２に取り付けられる。

【0016】

磁石１０は、ヨーク２２の底面に所定の間隔をおいて取り付けられる２つの磁石１１、１２と、ヨーク２２の側面に向かい合うように取り付けられる２つの磁石１３、１４とからなる。磁石１０のヨーク２２への取り付け状態を、図３に示す。磁石１１、１２は、ヨーク２２側にＳ極が向き、表面側にＮ極が向くようにヨーク２２に取り付けられている。磁石１３、１４は、ヨーク側にＮ極が向き、表面側にＳ極が向くように、つまりＳ極同士が向かい合うようにヨーク２２に取り付けられている。なお、図３とはＮ極およびＳ極が全て逆になっていてもよい。つまり、磁石１１、１２は、ヨーク２２側にＮ極が向き、表面側にＳ極が向くようにヨーク２２に取り付けられ、磁石１３、１４は、ヨーク側にＳ極が向き、表面側にＮ極が向くように、つまりＮ極同士が向かい合うようにヨーク２２に取り付けられていてもよい。

【0017】

枠体２１は外形が略正方形状でなり、枠体２１の縁部には板バネ３０が取り付けられる。また、枠体２１の中空部分には、ホルダ５０およびホルダ５０に固定されたコイル４０が配置される。

【0018】

板バネ３０は、図４からも明らかなように、固定部２０の枠体２１に固定される外周部３１と、ホルダ５０に固定される内周部３２と、外周部３１と内周部３２とを接続する弾性を有する腕部３３と、から構成されている。

【0019】

ホルダ５０は、外形が略正方形状でなるホルダ本体５１と、ホルダ本体５１から上下方向に突出した回転軸５２と、回転軸５２に取り付けられた反射板５３と、を有する。ホルダ本体５１の表面側には回折格子１を載置するための載置面が形成されており、回折格子１はこの載置面に接着により固定される。実際には、回折格子１は、スペーサ６０の開口６１に嵌め込まれることによって位置決めされた状態で、スペーサ６０とともにホルダ本体５１の載置面に接着される。反射板５３は、主面がホルダ本体５１の主面を延長した面に存在するように配置されている。

【0020】

枠体２１に板バネ３０およびホルダ５０を取り付けた状態を、図４に示す。図からも分かるように、枠体２１の縁部には板バネ３０の外周部３１が固定される。ホルダ本体５１は枠体２１の中空部分に配置される。この状態で、回転軸５２が枠体２１の軸受２１ａによって軸支されることにより、ホルダ５０は回転軸５２を中心にして回転自在とされている。また、ホルダ５０の突起５４が板バネ３０の内周部３２に嵌合されている。これにより、ホルダ５０は、回転軸５２を回転中心として回転自在とされているとともに、板バネ３０によって図４に示すような中立位置に復帰するように付勢されている。

【0021】

ホルダ本体５１の裏面側には、コイル４０が取り付けられている。その状態を、図５に示す。ホルダ本体５１の裏面には、２つの空芯コイル４１、４２が所定の間隔をもって固定される。図中の矢印で示したように、各コイル４１、４２には互いに反対向きの電流が流れるようになっている。具体的には、図５においては、コイル４１には時計方向の電流が流れており、コイル４２には反時計方向の電流が流れている。

【0022】

板バネ３０は金属などの良導電性の材料からなり、コイル４０への給電は板バネ３０を介して行われる。具体的には、図４に示すように、板バネ３０の外周部３１にフレキシブルプリント基板９０の給電部（図示せず）が接続されるとともに、板バネ３０の内周部３２にコイル４１、４２の端子４０ａ、４０ｂが接続される。実際には、内周部３２と端子４０ａ、４０ｂは半田付けされる。これにより、フレキシブルプリント基板９０から板バネ３０を介して、可動部であるコイル４０に対して給電を行うことができる。このように、板バネ３０が給電機能も兼ね備えることにより、給電系統を簡素化でき、装置の小型化を促進できる。

【0023】

図６は、回折格子１の中心を通る線で切った、図１および図２（組立時）のＡ−Ａ’断面である。図６からも分かるように、直方形状の磁石１１の上方には空芯コイル４１が配置されるとともに、直方形状の磁石１２の上方には空芯コイル４２が配置される。また、コイル４１の側方には磁石１３が配置されるとともに、コイル４２の側方には磁石１４が配置される。ここで、後述する図９からも分かるように、ホルダ５０が回転すると、磁石１１、１２は交互に空芯コイル４１、４２の空芯部分に入り込むようになる。このとき、磁石１１、１２とコイル４１、４２がぶつからないようにするために、図６に示す回転角０°の状態において、各磁石１１、１２は空芯コイル４１、４２の空芯部分の中央から若干回転軸側にシフトして配置されている。

【0024】

図７は、アクチュエーター１００で発生する、磁力Ｍ０の向き、電流の向き、ローレンツ力Ｌ０の向き、回転モーメントＭ１を示すものである。ヨーク２２底面の磁石１１からヨーク２２側面の磁石１３に向かって磁力Ｍ０が発生するとともに、ヨーク２２底面の磁石１２からヨーク２２側面の磁石１４に向かって磁力Ｍ０が発生する。また、各磁石１１、１２からヨーク２２の中央方向に向かって磁力Ｍ０が発生する。これらの磁力Ｍ０とコイル４１、４２に流れる電流の向きに応じて、コイル４１、４２にはローレンツ力Ｌ０が発生する。具体的には、各コイル４１、４２に図に示した向きの電流を流すと、コイル４１には上向きのローレンツ力Ｌ０が発生し、コイル４２には下向きのローレンツ力Ｌ０が発生する。この結果、ホルダ本体５１には矢印で示す回転モーメントＭ１が付与され、ホルダ５０およびそれに固定された回折格子１が回転する。なお、各コイル４１、４２に図に示した向きと逆の電流を流すと、コイル４１には下向きのローレンツ力Ｌ０が発生し、コイル４２には上向きのローレンツ力Ｌ０が発生する。この結果、ホルダ本体５１には矢印と逆向きの回転モーメントＭ１が付与され、ホルダ５０およびそれに固定された回折格子１が矢印と逆向きに回転する。

【0025】

ここで、ヨーク２２側面に磁石１３、１４を設けたことにより、コイル４１、４２に磁束を集中させることができ、この結果、トルクの向上および消費電力の低減を実現できる。また、ヨーク２２側面に磁石１３、１４を設けたことにより、特に回転軸から遠い位置で強い磁力を発生させることができ、これにより、コイル４１、４２は回転軸から遠い位置で強いローレンツ力Ｌ０を得ることができる。この結果、効率的に大きな回転モーメントＭ１を得ることができるようになる。ただし、磁石１３、１４を設けない構成を採用してもよい。このようにすると、磁石１３、１４を設けた場合と比較して、トルクが下がり消費電力が大きくなるというデメリットがあるが、サイズが小さくなるので小型化できるというメリットがある。

【0026】

図８は、各コイル４１、４２に流す電流値と、ホルダ５０（回折格子１）の回転角との関係を示す。ホルダ５０（回折格子１）は、コイル４１、４２に流れる電流値に応じた回転モーメントと、板バネ３０の付勢力とがつり合う位置まで回転する。そして、ある回転角になると（図８の例では６．５°）、ホルダ５０の突起５５がカバー７０の裏面に突き当たってホルダ５０の回転が停止する。このように、カバー７０によってホルダ５０の回転を規制するようにしたことにより、電気的な回転制御だけでなく機械的にも回転を規制することができるので、所定範囲を超えるような回転を確実に防止でき。また、回転軸５２がカバー７０によって覆われているので（図１）、ホルダ５０の脱輪なども防止できる。

【0027】

図９は、ホルダ５０（回折格子１）の回転状態を示す図である。図９Ａは、コイル４１、４２に電流を流さない状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は板バネ３０の付勢力によって中立（すなわち回転角度０°）の状態とされる。図９Ｂは、各コイル４１、４２に図７に示した方向の電流を流した状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は図の時計方向に回転された状態とされる。図９Ｃは、各コイル４１、４２に図７に示した方向と逆方向の電流を流した状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は図の反時計方向に回転された状態とされる。このように、ホルダ５０（回折格子１）は、コイル４１、４２の供給する電流の向きを変えることにより、図９Ａの中立位置を回転中心として時計方向および反時計方向に回転駆動できるようになっている。

【0028】

ホルダ５０（回折格子１）の回転位置は、固定アングル２に取り付けられた光学センサー８０によって検知され、検知結果がフレキシブルプリント基板９０を介して制御部（図示せず）に送出される。制御部は、検知結果に応じた電流値をフレキシブルプリント基板９０を介してコイル４１、４２に供給することにより、ホルダ５０（回折格子１）の回転を制御する。

【0029】

実際には、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、光学センサー８０は、反射板５３に向けて光を照射し、反射光の光量を検出することにより、回転位置を検知するようになっている。つまり、光学センサー８０から反射板５３までの距離が近いほど、反射光の光量が大きくなるので、その光量に基づいて回転位置を求めることができる。

【0030】

図１１Ａは、光学センサー８０の構成例を示す。光学センサー８０は、発光ダイオード８１によって光を出射し、フォトトランジスタ８２によって反射板からの反射光を受光して反射光量に応じた出力電流を得るようになっている。図１１Ｂは、光学センサー８０から反射板５３までの距離と出力電流比（最大光量が得られたときの出力電流を１００％としたもの）との関係を示すグラフである。

【0031】

なお、実施の形態では、１つの光学センサー８０によって回転位置を検出しているが、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃに示すように、回転軸５２を中心とした左右両側の位置に光学センサー８０、１８０を設けてもよい。そして、図１３に示すように、これらの光学センサー８０、１８０によって得られたセンサー出力Ｌ８０、Ｌ１８０の差分をとることにより、線形なセンサー出力Ｌ１を得ることができるようになる。

【0032】

図１４は、本実施の形態のアクチュエーター１００によって発生するトルクを示したグラフである。図１４は、特に図７に示したような向きの電流を供給した場合に発生するトルクを示している。磁石１１から離れる方に回転するコイル４１のトルクは、回転角が大きくなるほど減少していく一方で、磁石１２に近づく方に回転するコイル４２のトルクは回転角が大きくなるほど大きくなる。よって、磁石１１から離れる方に回転するコイル４１のトルクの減少分は、磁石１２に近づく方に回転するコイル４２のトルクの増加によって補われる。この結果、合計トルクは、回転角が大きくなっても極端に減少せず、ほぼフラットなものとなる。特に、本実施の形態のアクチュエーター１００では、ホルダ５０（回折格子１）の回転可能範囲は−６．５°〜＋６．５°とされており、この回転可能範囲においてはほぼフラットなトルクを発生させることができる。勿論、回転可能範囲はこれに限らず、±６．５°以上回転する構成としてもよい。例えばホルダ５０の突起５５を低くすると、より大きく回転するようになる。

【0033】

図１５は、白色光を、格子ピッチが１．５μｍの回折格子１を回転させて分光した場合のスペクトルを示す。図１５から、回折格子１を１０．３°以上回転させることができれば、可視光域全てを回折することが可能であることが分かる。本実施の形態のアクチュエーター１００は、回折格子１を、−６．５°〜＋６．５°の範囲すなわち１３°回転させることが可能となっているので、可視光域全てを回折することが可能である。

【0034】

以上説明したように、本実施の形態によれば、回折格子１が取り付けられる載置面と回転軸５２とを有するホルダ５０と、ホルダ５０の回転軸５２を保持する軸受２１ａを有する固定部２０と、固定部２０に固定される外周部３１とホルダ５０に固定される内周部３２と外周部３１と内周部３２とを接続する弾性を有する腕部３３とからなる弾性部材（板バネ３０）と、ホルダ５０に設けられるコイル４０と固定部２０に設けられる磁石１０とを有する駆動部と、を設けたことにより、回折格子１などの光学素子を１軸方向に回転駆動するのに適した、小型で高精度の１軸回転アクチュエーター１００を実現できる。

【0035】

また、回折格子１を任意の角度で停止させることができるので、入射光の中の任意の波長成分を取り出すことができる。つまり、入射光が白色ならば、回折格子１を停止させる角度に応じて、青、緑、赤などの成分を取り出すことができるので、波長可変光源としても使用できる。

【0036】

また、ホルダ５０の裏面に収まるように空芯２連コイル４１、４２を配置し、さらにコイル４１、４２の空芯部分に磁石１１、１２が入り込む構成としたので、磁気効率が高くかつＸＹサイズが小さい１軸回転アクチュエーター１００を実現できる。

【0037】

また、回折格子１の取り付けは、ホルダ５０の載置面に取り付けるだけで行うことができるので、種々の形状の回折格子１を容易に適用できる。実際には、回折格子１の形状に応じた開口６１が形成されたスペーサ６０を用いることによって、様々なサイズおよび形状の回折格子１に容易に対応できる。

【0038】

また、重量の重い磁石１０は回転せず、重量の軽いコイル４１、４２が回転する、いわゆるムービングコイル方式を採用したことにより、小さいトルクで応答性の良い回転動作を行うことができる。さらに、回転軸５２の樹脂材料と、その軸受２１ａの樹脂材料とを異なる材料とすれば、摺動性を改善できるので、より小さいトルクで応答性の良い回転動作を行うことができるようになる。

【0039】

また、光学センサー８０と反射板５３とを用いて回転角を検知したことにより、ロータリーエンコーダなどを用いる場合と比較して、装置を小型化できる。ただし、角度を検出するための構成は、これに限らない。例えばロータリーエンコーダを用いてもよく、ホール素子を用いてもよく、駆動電流をシャント抵抗で検出することで角度を検出してもよい。さらにコイル４１、４２のインダクタンスを測ることで角度を検出してもよい。つまり、回転角度が変化するとコイル４１、４２を貫く磁束が変化してインダクタンスが変動するので、このインダクタンスを測定することで角度を検出することができる。さらに、駆動用コイルの他に検出用コイルを設け、この検出用コイルに発生する誘導起電力を測定することで回転角度を検出してもよい。さらに、光学センサーはアクチュエーターの内部に格納して配置してもよい。

【0040】

なお上述の実施の形態では、例えば図３に示したように、ヨーク２２を断面がコ字状の形状とした場合について述べたが、ヨークの形状はこれに限らない。ヨークの形状は、例えば図１６に示すようなものであってもよい。つまり、ヨーク１２２は、中央部に凸部を有する形状としてもよい。これにより、凸部付近の磁束を強くできるので、より大きな回転トルクを発生させることができるようになる。

【0041】

またコイル、ヨークおよび磁石の構成は、上述の実施の形態の構成に限らず、例えば図１７に示すような構成でもよい。図１７の構成においては、ホルダ５０の裏面側に１つの空芯コイル１４０が設けられており、この空芯コイル１４０を挟むように第１および第２のヨーク２２２−１、２２２−２が設けられている。第１および第２のヨーク２２２−１、２２２−２にはそれぞれ磁石１３、１４が設けられている。これにより、コイル１４０に電流を流すことでホルダ５０（回折格子１）を回転させることができる。

【0042】

なお、ホルダ５０に取り付けられる回折格子１の格子溝の形状は、矩形形状、鋸歯形状、正弦波形状などであり得る。また、ホルダ５０に取り付けられる回折格子１は、反射面が凹面形状のものであってもよい。このような回折格子を用いることにより、集光レンズ系を設けなくても、回折格子によって回折された光をスリットに入射させることができるようになる。

【0043】

さらに、回折格子１として透過型のものを用いてもよい。この場合には、ホルダ５０やヨーク２２に、回折格子１を透過した光が通過するための開口や切欠きを形成すればよい。

【0044】

また上述の実施の形態では、ホルダ５０の回転軸５２を、固定部２０の凹み形状の軸受２１ａに保持させることで１軸の回転を実現した場合について述べたが、軸受の構成はこれに限らず、例えば図１８に示すように、ホルダ５０の回転軸となる位置の下側（裏面側）に支点部材１５２を設け、この支点部材１５２によってホルダ５０を板バネ３０の付勢力に抗して持ち上げるように保持するようにしてもよい。このようにすれば、ホルダ５０を支点部材１５２を回転軸として回転させることができるようになる。

【0045】

図１９は、上述の実施の形態のアクチュエーター１００を用いた分光器２００の構成を示す平面図である。図示しない光学ユニットから出射された光Ｌ１は、反射ミラー２０１を介してアクチュエーター１００に取り付けられた回折格子１に入射する。回折格子１によって回折された光は、反射ミラー２０２を介して、図示しないスリットが設けられたスリット部２０３へと向けられる。そして、スリットを通過することで分光された光が、光出口２０４から出射される。この分光された光は、例えば尿中成分や血液成分などの生体情報を測定するための光として利用することができる。実験によれば、上述の実施の形態のアクチュエーター１００は、７０〜８０Ｈｚにおいて共振することなく回折格子１を回転駆動することができるので、尿中成分や血液成分などの生体情報を短時間で測定するのに適した分光性能を実現できる。

【0046】

さらに、ホルダ５０に取り付けられる光学素子は回折格子１に限らず、例えばミラーなどを取り付けてもよい。そして、上述の実施の形態のアクチュエーター１００は、分光器のアクチュエーターに限らず、例えば自動車用ヘッドライトの配光を変化させるための回転機構などのアクチュエーターとして用いることもできる。

【0047】

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明の１軸回転アクチュエーターは、例えば分光器の回折格子を回転駆動するアクチュエーターとして用いることができる。

【符号の説明】

【0049】

１ 回折格子
１０、１１、１２、１３、１４ 磁石
２０ 固定部
２１ 枠体
２１ａ 軸受
２２、１２２、２２２−１、２２２−２ ヨーク
３０ 板バネ
３１ 外周部
３２ 内周部
３３ 腕部
４０、４１、４２、１４０ 空芯コイル
４０ａ、４０ｂ 端子
５０ ホルダ
５１ ホルダ本体
５２ 回転軸
５３ 反射板
５４、５５ 突起
６０ スペーサ
７０ カバー
８０、１８０ 光学センサー
９０ フレキシブルプリント基板
１００ アクチュエーター
１５２ 支点部材
２００ 分光器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】