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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113803
(43)【公開日】2024-08-23
(54)【発明の名称】揺動装置
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20240816BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240816BHJP
H02K 33/00 20060101ALI20240816BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 104Z
G02B26/08 E
G02B26/10 C
H02K33/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023019007
(22)【出願日】2023-02-10
(71)【出願人】
【識別番号】000002233
【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142619
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100153316
【弁理士】
【氏名又は名称】河口 伸子
(74)【代理人】
【識別番号】100196140
【弁理士】
【氏名又は名称】岩垂 裕司
(72)【発明者】
【氏名】南澤 伸司
【テーマコード（参考）】
2H045
2H141
5H633
【Ｆターム（参考）】
2H045AB13
2H045AB44
2H045BA12
2H141MA12
2H141MB24
2H141MC05
2H141MD13
2H141MD16
2H141MD20
2H141MD24
2H141MF01
2H141MF03
2H141MF22
2H141MF24
2H141MF26
2H141MG06
2H141MZ06
2H141MZ12
5H633BB08
5H633BB15
5H633BB16
5H633BB20
5H633GG02
5H633GG06
5H633GG07
5H633GG13
5H633GG23
5H633HH03
5H633HH04
5H633HH13
5H633JA03
(57)【要約】
【課題】可動体を２方向に揺動可能に支持する揺動支持機構の構造を単純化し、耐久性を高めるとともに、回転負荷を低減させる。
【解決手段】可動体３と支持体５とを接続する揺動支持機構４は、平板状のフレーム８と、フレーム８と支持体５とを接続する接続機構９を備える。接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定された球体９１と、支持体５に配置されるばね部材９２の凹曲面９６と点接触させて、フレーム８全体をＹ軸周りに回転可能に支持する。フレーム８は、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側に延びる一対の軸部８３Ａ、８３Ｂを回転軸として、可動体保持部８１に固定される可動体３をＸ軸周りに回転可能に支持する。フレーム８は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ軸方向の両側へそれぞれ先細り形状に延びる一方側枠部分８６Ａおよび他方側枠部分８６Ｂを備える。
【選択図】図５
【解決手段】可動体３と支持体５とを接続する揺動支持機構４は、平板状のフレーム８と、フレーム８と支持体５とを接続する接続機構９を備える。接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定された球体９１と、支持体５に配置されるばね部材９２の凹曲面９６と点接触させて、フレーム８全体をＹ軸周りに回転可能に支持する。フレーム８は、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側に延びる一対の軸部８３Ａ、８３Ｂを回転軸として、可動体保持部８１に固定される可動体３をＸ軸周りに回転可能に支持する。フレーム８は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ軸方向の両側へそれぞれ先細り形状に延びる一方側枠部分８６Ａおよび他方側枠部分８６Ｂを備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動体および支持体と、
前記可動体と前記支持体とを接続する揺動支持機構と、を有し、
前記可動体は、前記揺動支持機構を介して、前記支持体に対して第１軸を中心とする第１軸周りの方向に揺動可能に支持されるとともに、前記支持体に対して第１軸と交差する第２軸を中心とする第２軸周りの方向に揺動可能に支持され、
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軸方向とし、前記第１軸と交差し且つ前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、
前記揺動支持機構は、前記第３軸方向を板厚方向とする平板状のフレームと、前記フレームの前記第２軸方向の両端に設けられた一対のフレーム側摺動部と、前記支持体に配置されて前記一対のフレーム側摺動部を前記第２軸周りに回転可能に支持する一対の支持体側摺動部と、を備え、
前記フレームは、前記可動体に対して前記第３軸方向に重なる可動体保持部と、前記可動体保持部の外周を囲む枠部と、前記可動体保持部から前記第１軸方向の両側に延びて前記枠部に接続される一対の軸部と、を備え、
前記枠部は、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の一方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の一方の先端に接続される一方側枠部分と、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の他方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の他方の先端に接続される他方側枠部分と、を備えることを特徴とする揺動装置。
前記可動体と前記支持体とを接続する揺動支持機構と、を有し、
前記可動体は、前記揺動支持機構を介して、前記支持体に対して第１軸を中心とする第１軸周りの方向に揺動可能に支持されるとともに、前記支持体に対して第１軸と交差する第２軸を中心とする第２軸周りの方向に揺動可能に支持され、
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軸方向とし、前記第１軸と交差し且つ前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、
前記揺動支持機構は、前記第３軸方向を板厚方向とする平板状のフレームと、前記フレームの前記第２軸方向の両端に設けられた一対のフレーム側摺動部と、前記支持体に配置されて前記一対のフレーム側摺動部を前記第２軸周りに回転可能に支持する一対の支持体側摺動部と、を備え、
前記フレームは、前記可動体に対して前記第３軸方向に重なる可動体保持部と、前記可動体保持部の外周を囲む枠部と、前記可動体保持部から前記第１軸方向の両側に延びて前記枠部に接続される一対の軸部と、を備え、
前記枠部は、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の一方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の一方の先端に接続される一方側枠部分と、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の他方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の他方の先端に接続される他方側枠部分と、を備えることを特徴とする揺動装置。
【請求項2】
前記第１軸周りの駆動力を発生させる第１磁気駆動機構と、
前記第２軸周りの駆動力を発生させる第２磁気駆動機構と、を有し、
前記第１磁気駆動機構は、前記第１軸上の位置で前記可動体保持部に固定される第１磁石と、前記第１磁石に前記第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、前記可動体保持部の前記第２軸方向の少なくとも一方側において前記第２軸上の位置で前記枠部に固定される第２磁石と、前記第２磁石に前記第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１に記載の揺動装置。
前記第２軸周りの駆動力を発生させる第２磁気駆動機構と、を有し、
前記第１磁気駆動機構は、前記第１軸上の位置で前記可動体保持部に固定される第１磁石と、前記第１磁石に前記第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、前記可動体保持部の前記第２軸方向の少なくとも一方側において前記第２軸上の位置で前記枠部に固定される第２磁石と、前記第２磁石に前記第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１に記載の揺動装置。
【請求項3】
前記フレームは、板金部材であり、
前記可動体保持部および前記枠部には、それぞれ、樹脂製の磁石ホルダがインサート成形により固定され、
前記第１磁石および前記第２磁石は、前記磁石ホルダを介して前記フレームに固定されることを特徴とする請求項２に記載の揺動装置。
前記可動体保持部および前記枠部には、それぞれ、樹脂製の磁石ホルダがインサート成形により固定され、
前記第１磁石および前記第２磁石は、前記磁石ホルダを介して前記フレームに固定されることを特徴とする請求項２に記載の揺動装置。
【請求項4】
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２に記載の揺動装置。
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２に記載の揺動装置。
【請求項5】
前記フレームは、板金部材であり、
前記可動体保持部には、樹脂製の可動体ホルダがインサート成形により固定され、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の中央には、前記第１軸方向の両端から前記第１軸方向の中央に向かって切り欠かれた一対の切欠き部が設けられ、前記一対の軸部は、前記一対の切欠き部の内側に配置される第１部分を備え、
前記可動体ホルダは、前記切欠き部と第３軸方向で重なる部分が切り欠かれており、
前記可動体と前記第１部分との間に前記第３軸方向の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
前記可動体保持部には、樹脂製の可動体ホルダがインサート成形により固定され、
前記可動体保持部の前記第２軸方向の中央には、前記第１軸方向の両端から前記第１軸方向の中央に向かって切り欠かれた一対の切欠き部が設けられ、前記一対の軸部は、前記一対の切欠き部の内側に配置される第１部分を備え、
前記可動体ホルダは、前記切欠き部と第３軸方向で重なる部分が切り欠かれており、
前記可動体と前記第１部分との間に前記第３軸方向の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【請求項6】
前記一方側枠部分は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側からそれぞれ前記第１軸方向の一方側へ向かうに従って前記第１軸に近づく方向に直線状に延びる一対の一方側直線部を備え、
前記他方側枠部分は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側からそれぞれ前記第１軸方向の他方側へ向かうに従って前記第１軸に近づく方向に直線状に延びる一対の他方側直線部を備えることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
前記他方側枠部分は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側からそれぞれ前記第１軸方向の他方側へ向かうに従って前記第１軸に近づく方向に直線状に延びる一対の他方側直線部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7】
前記一方側枠部分は、前記第１軸方向の一方側に突出する円弧状であり、
前記他方側枠部分は、前記第１軸方向の他方側に突出する円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
前記他方側枠部分は、前記第１軸方向の他方側に突出する円弧状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8】
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の一方は、球体であり、
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記球体に前記第２軸上で点接触する凹曲面であることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記球体に前記第２軸上で点接触する凹曲面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9】
前記球体と前記凹曲面との間に前記第２軸方向の与圧を付与するばね部材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】
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の一方は、内輪と外輪との間に転動体が保持されたベアリングの前記内輪を備え、
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記外輪を備えることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記外輪を備えることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【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。
【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う揺動装置を備え、ミラーのチルト動作によりパルス光を射出する。
【0003】
また、走査光を反射するミラーを所定の周波数で揺動させる揺動装置は、走査光により描画を行う光スキャナ装置に用いられている。特許文献１には、この種の光スキャナ装置が記載される。特許文献１の光スキャナ装置は、ミラーが固定される可動板と、可動板を囲む枠状の支持部と、可動板と支持部とを接続する板バネとが一体に形成されている。板バネは、可動板から両側へ延びる軸部材と、軸部材の先端から幅方向の両側へ延びて、軸部材の両側を平行に延びる一対の弾性部材を備えており、弾性部材は可動板の両側で支持部に接続される。軸部材は回転軸線上に配置され、可動板は、軸部材のねじり変形によって回転軸線周りに揺動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５０９２４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
走査光を射出して反射光を検知する計測装置では、ミラーを第１軸周りに高い周波数（例えば、数百Ｈｚ）で揺動させながら、第１軸と交差する第２軸周りに低い周波数（例えば、数十Ｈｚ）で揺動させる動作を行う。このような動作を行うための揺動機構は、通常、第１軸周りの揺動機構と、第２軸周りの揺動機構を組み立てて構成されるため、構造が軸雑になってしまう。また、高い周波数で揺動する機構は、部品の接合箇所に高い負荷が加わるため、壊れやすく、耐久性が低いという問題がある。
【0006】
また、ミラーを揺動させる際、回転負荷を下げることが望ましいが、２方向に揺動させる揺動機構の場合、第２軸周りの揺動の際に、第１軸周りの揺動機構全体を揺動させなければならない。そのため、イナーシャが大きく、回転負荷が大きくなってしまう。
【0007】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、可動体を２方向に揺動可能に支持する揺動支持機構の構造を単純化し、耐久性を高めるとともに、回転負荷を低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、本発明の揺動装置は、可動体および支持体と、前記可動体と前記支持体とを接続する揺動支持機構と、を有し、前記可動体は、前記揺動支持機構を介して、前記支持体に対して第１軸を中心とする第１軸周りの方向に揺動可能に支持されるとともに、前記支持体に対して第１軸と交差する第２軸を中心とする第２軸周りの方向に揺動可能に支持され、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軸方向とし、前記第１軸と交差し且つ前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、前記揺動支持機構は、前記第３軸方向を板厚方向とする平板状のフレームと、前記フレームの前記第２軸方向の両端に設けられた一対のフレーム側摺動
部と、前記支持体に配置されて前記一対のフレーム側摺動部を前記第２軸周りに回転可能に支持する一対の支持体側摺動部と、を備え、前記フレームは、前記可動体に対して前記第３軸方向に重なる可動体保持部と、前記可動体保持部の外周を囲む枠部と、前記可動体保持部から前記第１軸方向の両側に延びて前記枠部に接続される一対の軸部と、を備え、前記枠部は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の一方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の一方の先端に接続される一方側枠部分と、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の他方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の他方の先端に接続される他方側枠部分と、を備えることを特徴とする。
部と、前記支持体に配置されて前記一対のフレーム側摺動部を前記第２軸周りに回転可能に支持する一対の支持体側摺動部と、を備え、前記フレームは、前記可動体に対して前記第３軸方向に重なる可動体保持部と、前記可動体保持部の外周を囲む枠部と、前記可動体保持部から前記第１軸方向の両側に延びて前記枠部に接続される一対の軸部と、を備え、前記枠部は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の一方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の一方の先端に接続される一方側枠部分と、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側から前記第１軸方向の他方側へ先細り形状に延びて前記一対の軸部の他方の先端に接続される他方側枠部分と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、可動体と支持体とを１枚の平板状のフレームにより接続しており、フレームは、外周部分である枠部と内側に配置される可動体保持部とを接続する軸部のねじり変形により、可動体保持部を第１軸周りに揺動可能に支持する。また、枠部の第２軸方向の両端と支持体とが第２軸周りに摺動可能に接続されるので、平板状のフレーム全体が第２軸周りに揺動可能に支持される。このような構成では、単一の部品である平板状のフレームに枠部および軸部を設け、枠部の第２軸方向の両端に摺動部を設けるだけで２方向に揺動させるための揺動支持機構を構成できるので、揺動支持機構の構造を単純化でき、部品同士の接合部を少なくして耐久性を高めることができる。また、フレームは、第２軸方向の両側に向かって先細り形状となる平面形状をしているので、軸部の長さを確保して第１軸周りの回転負荷を低減させながら、第２軸周りに回転させる際のイナーシャを少なくして回転負荷を低減させることができる。
【0010】
本発明において、前記第１軸周りの駆動力を発生させる第１磁気駆動機構と、前記第２軸周りの駆動力を発生させる第２磁気駆動機構と、を有し、前記第１磁気駆動機構は、前記第１軸上の位置で前記可動体保持部に固定される第１磁石と、前記第１磁石に前記第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、前記可動体保持部の前記第２軸方向の少なくとも一方側において前記第２軸上の位置で前記枠部に固定される第２磁石と、前記第２磁石に前記第３軸方向で対向する第２コイルと、を備えることが好ましい。このようにすると、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磁石を配置でき、且つ、可動体の第２軸周りの回転中心である第２軸に近い位置に第２磁石を配置できる。従って、可動体を第１軸周りおよび第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。従って、可動体を高い周波数で揺動させることができる。
【0011】
本発明において、前記フレームは、板金部材であり、前記可動体保持部および前記枠部には、それぞれ、樹脂製の磁石ホルダがインサート成形により固定され、前記第１磁石および前記第２磁石は、前記磁石ホルダを介して前記フレームに固定されることが好ましい。このように、金属部品に樹脂製のホルダ部品をインサート成形により一体化させることで、高い周波数で揺動させても部品同士が分離しない。従って、耐久性を高めることができる。
【0012】
本発明において、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軸方向であることが好ましい。このようにすると、第１磁石と第２磁石は、いずれも分極着磁した磁石を用いる必要がないので、磁石のサイズを小さくすることができ、イナーシャを小さくすることができる。また、このような着磁方向では、発生するローレンツ力は、可動体の回転方向の成分を多く含む方向となるので、発生するローレンツ力を効率よく利用できる。従って、少ない消費電流で可動体を揺動させることができる。
【0013】
本発明において、前記フレームは、板金部材であり、前記可動体保持部には、樹脂製の可動体ホルダがインサート成形により固定され、前記可動体保持部の前記第２軸方向の中
央には、前記第１軸方向の両端から前記第１軸方向の中央に向かって切り欠かれた一対の切欠き部が設けられ、前記一対の軸部は、前記一対の切欠き部の内側に配置される第１部分を備え、前記可動体ホルダは、前記切欠き部と第３軸方向で重なる部分が切り欠かれており、前記可動体と前記第１部分との間に前記第３軸方向の隙間が設けられていることが好ましい。このように、軸部と可動体との間に第３軸方向の隙間を形成したことにより、軸部がねじり変形する際に可動体が干渉しない。従って、軸部の長さを確保して第１軸周りの回転負荷を低減させることができる構成でありながら、フレームの外形が大型化することを抑制できる。従って、製品サイズを小型化できる。
央には、前記第１軸方向の両端から前記第１軸方向の中央に向かって切り欠かれた一対の切欠き部が設けられ、前記一対の軸部は、前記一対の切欠き部の内側に配置される第１部分を備え、前記可動体ホルダは、前記切欠き部と第３軸方向で重なる部分が切り欠かれており、前記可動体と前記第１部分との間に前記第３軸方向の隙間が設けられていることが好ましい。このように、軸部と可動体との間に第３軸方向の隙間を形成したことにより、軸部がねじり変形する際に可動体が干渉しない。従って、軸部の長さを確保して第１軸周りの回転負荷を低減させることができる構成でありながら、フレームの外形が大型化することを抑制できる。従って、製品サイズを小型化できる。
【0014】
本発明において、前記一方側枠部分は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側からそれぞれ前記第１軸方向の一方側へ向かうに従って前記第１軸に近づく方向に直線状に延びる一対の一方側直線部を備え、前記他方側枠部分は、前記可動体保持部の前記第２軸方向の両側からそれぞれ前記第１軸方向の他方側へ向かうに従って前記第１軸に近づく方向に直線状に延びる一対の他方側直線部を備えることが好ましい。このようにすると、フレームの外形を略矩形状、あるいは、略８角形にすることができる。従って、フレームの外形を単純化することができ、製造が容易である。
【0015】
本発明において、前記一方側枠部分は、前記第１軸方向の一方側に突出する円弧状であり、前記他方側枠部分は、前記第１軸方向の他方側に突出する円弧状であることが好ましい。このようにすると、フレームの外形が略円形状となる。従って、フレームの外形を単純化することができ、製造が容易である。
【0016】
本発明において、前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の一方は、球体であり、前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記球体に前記第２軸上で点接触する凹曲面であることが好ましい。このようにすると、第２軸周りの揺動支持機構の構成を単純化できる。
【0017】
本発明において、前記球体と前記凹曲面との間に前記第２軸方向の与圧を付与するばね部材を備えることが好ましい。このようにすると、球体と凹曲面とを確実に接触させることができる。
【0018】
本発明において、前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の一方は、内輪と外輪との間に転動体が保持されたベアリングの前記内輪を備え、前記フレーム側摺動部と前記支持体側摺動部の他方は、前記外輪を備えることが好ましい。このようにすると、支持体からフレームが外れにくいため、耐衝撃性を高めることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、単一の部品である平板状のフレームに枠部および軸部を設け、枠部の第２軸方向の両端に摺動部を設けるだけで２方向に揺動させるための揺動支持機構を構成できるので、揺動支持機構の構造を単純化でき、部品同士の接合部を少なくして耐久性を高めることができる。また、フレームは、第２軸方向の両側に向かって先細り形状となる平面形状をしているので、軸部の長さを確保して第１軸周りの回転負荷を低減させながら、第２軸周りに回転させる際のイナーシャを少なくして回転負荷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明を適用した揺動装置の外観斜視図である。
【図5】ベースおよびカバーを取り外した揺動装置をＺ１方向から見た分解斜視図である。
【図6】ベースおよびカバーを取り外した揺動装置をＺ２方向から見た分解斜視図である。
【図7】フレームと一体になってＹ軸周りに揺動する部材の分解斜視図である。
【図8】変形例のフレームを備えた揺動支持機構および可動体の斜視図である。
【図9】変形例の接続機構を備えた揺動支持機構および可動体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した揺動装置の実施形態を説明する。
【0022】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した揺動装置１の外観斜視図である。図２は、図１の揺動装置１の分解斜視図である。図３は、図１のＡ－Ａ位置で切断した揺動装置１の断面図である。図４は、図１のＢ－Ｂ位置で切断した揺動装置１の断面図である。図５は、ベース５１およびカバー５２を取り外した揺動装置１をＺ１方向から見た分解斜視図である。図６は、ベース５１およびカバー５２を取り外した揺動装置１をＺ２方向から見た分解斜視図である。
図１は、本発明を適用した揺動装置１の外観斜視図である。図２は、図１の揺動装置１の分解斜視図である。図３は、図１のＡ－Ａ位置で切断した揺動装置１の断面図である。図４は、図１のＢ－Ｂ位置で切断した揺動装置１の断面図である。図５は、ベース５１およびカバー５２を取り外した揺動装置１をＺ１方向から見た分解斜視図である。図６は、ベース５１およびカバー５２を取り外した揺動装置１をＺ２方向から見た分解斜視図である。
【0023】
揺動装置１は、反射部材であるミラー２を備える。揺動装置１は、円形のミラー２を反射面２ａと平行な回転軸線周りに揺動させる。揺動装置１は、例えば、レーザー光などの走査光を射出して反射光を受光する計測装置に用いられる。揺動装置１は、走査光を反射するミラー２を所定の周波数で揺動させるチルト動作を行う。
【0024】
以下の説明では、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。Ｘ軸は第１軸である。Ｙ軸は第２軸である。Ｚ軸は第３軸である。Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向（第１軸方向）とし、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向（第２軸方向）とし、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向（第３軸方向）とする。Ｘ軸方向の一方側をＸ１方向とし、Ｘ軸方向の他方側をＸ２方向とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１方向とし、Ｙ軸方向の他方側をＹ２方向とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１方向とし、Ｚ軸方向の他方側をＺ２方向とする。
【0025】
図１に示すように、揺動装置１は、可動体３と、揺動支持機構４と、揺動支持機構４を介して可動体３を支持する支持体５を備える。本形態では、可動体３はミラー２からなる。揺動支持機構４は、可動体３（ミラー２）をＸ軸周り（第１軸周り）およびＹ軸周り（第２軸周り）に揺動可能に支持する。また、揺動装置１は、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（図３、図４参照）。
【0026】
図２、図５、図６に示すように、揺動支持機構４は、可動体３が固定されるフレーム８と、支持体５とフレーム８とを接続する接続機構９を備える。フレーム８は、可動体３をＸ軸周りに回転可能に支持する。支持体５は、接続機構９を介してフレーム８および可動体３をＹ軸周りに回転可能に支持する。
【0027】
本形態では、Ｘ軸とＹ軸の交点は、Ｚ軸方向から見た可動体３の中心と重なる。揺動装置１は、例えば、ミラー２（可動体３）の反射面２ａがＺ１方向を向く位置を可動体３の基準位置とし、基準位置を中心としてＸ軸周り（第１軸周り）に所定の角度範囲でミラー２を揺動させるチルト動作、および、基準位置を中心としてＹ軸周り（第２軸周り）に所定の角度範囲でミラー２を揺動させるチルト動作を行う。例えば、Ｘ軸周りに数百Ｈｚの周期でミラー２を揺動させながら、Ｙ軸周りに数十Ｈｚの周期でミラー２を揺動させる。
【0028】
（支持体）
図２、図３、図４に示すように、支持体５は、可動体３および揺動支持機構４を内側に収容するケース５０と、ケース５０にＺ２方向から固定されるベース５１と、ケース５０にＺ１方向から被せられてベース５１との間にケース５０を保持するカバー５２と、ケース５０とベース５１との間に配置されるコイル支持板５３を備える。ケース５０は樹脂製であり、ベース５１、カバー５２、およびコイル支持板５３は非磁性の金属からなる。
図２、図３、図４に示すように、支持体５は、可動体３および揺動支持機構４を内側に収容するケース５０と、ケース５０にＺ２方向から固定されるベース５１と、ケース５０にＺ１方向から被せられてベース５１との間にケース５０を保持するカバー５２と、ケース５０とベース５１との間に配置されるコイル支持板５３を備える。ケース５０は樹脂製であり、ベース５１、カバー５２、およびコイル支持板５３は非磁性の金属からなる。
【0029】
図２、図５に示すように、ケース５０の中央には、Ｚ２方向に凹む中央凹部５４が設けられており、中央凹部５４のＹ軸方向の両側には、Ｘ軸方向に延びるスリット状の貫通部５５が設けられている。中央凹部５４は、Ｚ軸方向から見て略８角形の平面形状をしている。図２に示すように、中央凹部５４には、可動体３およびフレーム８が収容される。２箇所の貫通部５５はケース５０をＸ軸方向に貫通している。貫通部５５には、接続機構９が配置される。
【0030】
図６に示すように、ケース５０の底面には、Ｚ１方向に凹む凹部５６が設けられており、凹部５６の中央には、第１コイル配置穴５７が設けられている。第１コイル配置穴５７は、中央凹部５４の底部を貫通する。また、第１コイル配置穴５７のＹ軸方向の両側には、それぞれ、Ｚ１方向に凹む第２コイル配置穴５８が設けられている。２箇所の第２コイル配置穴５８は、それぞれ、貫通部５５と繋がる。
【0031】
図３、図４に示すように、第１コイル配置穴５７には、第１磁気駆動機構６の第１コイル６１が配置される。２箇所の第２コイル配置穴５８には、それぞれ、第２磁気駆動機構７の第２コイル７１Ａ、７１Ｂが配置される。第１コイル６１および第２コイル７１Ａ、７１Ｂは、凹部５６の底面にＺ２方向から固定されるコイル支持板５３によりＺ２方向から支持される。
【0032】
ベース５１は、ケース５０にＺ２方向から当接する底板部５１１と、底板部５１１のＸ軸方向の両端、および軸方向の両端からそれぞれＺ１方向に延びる縁部５１２を備える。カバー５２は、ケース５０をＺ１方向から覆う端板部５２１と、端板部５２１の外縁からＺ２方向に延びる側板部５２２を備える。端板部５２１には、ミラー２およびフレーム８にＺ１方向から重なる部分を切り欠いた開口部５２３が設けられている。
【0033】
（接続機構）
接続機構９は、支持体５とフレーム８をＹ軸周りに相対回転可能に接続する。図２、図３、図５、図６に示すように、接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定される一対の球体９１と、フレーム８のＹ軸方向の両側に配置される一対のばね部材９２を備える。球体９１は金属製であり、溶接によりフレーム８に固定される。一対のばね部材９２は、ケース５０の貫通部５５に固定される。ばね部材９２は、金属板の曲げ加工により製造した板ばねである。ばね部材９２は、Ｘ軸方向に延びる板部９４と、板部９４のＸ軸方向の両端におけるＺ２方向の端部からＺ１方向に屈曲した２箇所のばね部９５を備える。板部９４のＸ軸方向の中央には、球体９１が点接触する凹曲面９６が設けられている。凹曲面９６は、球体９１が位置する側とは反対側に半球状に凹む。
接続機構９は、支持体５とフレーム８をＹ軸周りに相対回転可能に接続する。図２、図３、図５、図６に示すように、接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定される一対の球体９１と、フレーム８のＹ軸方向の両側に配置される一対のばね部材９２を備える。球体９１は金属製であり、溶接によりフレーム８に固定される。一対のばね部材９２は、ケース５０の貫通部５５に固定される。ばね部材９２は、金属板の曲げ加工により製造した板ばねである。ばね部材９２は、Ｘ軸方向に延びる板部９４と、板部９４のＸ軸方向の両端におけるＺ２方向の端部からＺ１方向に屈曲した２箇所のばね部９５を備える。板部９４のＸ軸方向の中央には、球体９１が点接触する凹曲面９６が設けられている。凹曲面９６は、球体９１が位置する側とは反対側に半球状に凹む。
【0034】
図２、図５に示すように、ベース５１の貫通部５５は、Ｘ軸方向の両端にばね部９５と板部９４が圧入される幅の溝部５５１が設けられている。貫通部５５にばね部材９２を装着したとき、板部９４のＸ軸方向の中央部分は、Ｙ軸方向の両側に隙間がある状態で保持される。貫通部５５のＸ軸方向の中央部分と中央凹部５４とは、中央凹部５４のＹ軸方向の両端に設けられた開口部５５２を介して繋がる。
【0035】
支持体５とフレーム８とを接続機構９により接続する際、ケース５０のＹ軸方向の両端
に設けられた２箇所の貫通部５５に、それぞれ、ばね部材９２を装着する。これにより、凹曲面９６がＹ軸上の位置に位置決めされる。しかる後に、Ｙ軸方向に対向する板部９４の中央部分を撓ませて間隔を広げ、その間にフレーム８を挿入して、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定された球体９１をＹ軸上の２点で凹曲面９６に点接触させる。ばね部材９２は、板部９４が撓んだ形状から元の形状に復帰する際、凹曲面９６を球体９１に押し付ける方向の与圧を付与する。従って、Ｙ軸上において各凹曲面９６と球体９１とが点接触する状態を維持でき、フレーム８が支持体５に対してＹ軸周りに回転可能に支持される。フレーム８がＹ軸周りに回転する際、球体９１（フレーム側摺動部）と、凹曲面９６（支持体側摺動部）とが摺動する。
に設けられた２箇所の貫通部５５に、それぞれ、ばね部材９２を装着する。これにより、凹曲面９６がＹ軸上の位置に位置決めされる。しかる後に、Ｙ軸方向に対向する板部９４の中央部分を撓ませて間隔を広げ、その間にフレーム８を挿入して、フレーム８のＹ軸方向の両端に固定された球体９１をＹ軸上の２点で凹曲面９６に点接触させる。ばね部材９２は、板部９４が撓んだ形状から元の形状に復帰する際、凹曲面９６を球体９１に押し付ける方向の与圧を付与する。従って、Ｙ軸上において各凹曲面９６と球体９１とが点接触する状態を維持でき、フレーム８が支持体５に対してＹ軸周りに回転可能に支持される。フレーム８がＹ軸周りに回転する際、球体９１（フレーム側摺動部）と、凹曲面９６（支持体側摺動部）とが摺動する。
【0036】
（フレーム）
図７は、フレーム８と一体になってＹ軸周りに揺動する部材の分解斜視図である。図５、図６、図７に示すように、フレーム８は、Ｚ軸方向を板厚方向とする平板状の板金部材である。フレーム８は、可動体ホルダ１０と第１磁石ホルダ１１が一体になった樹脂部品がインサート成形により固定される可動体保持部８１と、可動体保持部８１の外周を囲む枠部８２と、可動体保持部８１と枠部８２とを接続する一対の軸部８３Ａ、８３Ｂと、枠部８２のＹ軸方向の両端から突出する一対の突出部８４Ａ、８４Ｂを備える。可動体保持部８１には、可動体ホルダ１０を介して可動体３（ミラー２）が固定される。一対の軸部８３Ａ、８３Ｂは、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側へ直線状に延びており、Ｚ軸方向から見た場合にＸ軸と重なる。従って、可動体３（ミラー２）は、一対の軸部８３Ａ、８３Ｂを回転軸として、Ｘ軸周りに揺動可能に支持される。
図７は、フレーム８と一体になってＹ軸周りに揺動する部材の分解斜視図である。図５、図６、図７に示すように、フレーム８は、Ｚ軸方向を板厚方向とする平板状の板金部材である。フレーム８は、可動体ホルダ１０と第１磁石ホルダ１１が一体になった樹脂部品がインサート成形により固定される可動体保持部８１と、可動体保持部８１の外周を囲む枠部８２と、可動体保持部８１と枠部８２とを接続する一対の軸部８３Ａ、８３Ｂと、枠部８２のＹ軸方向の両端から突出する一対の突出部８４Ａ、８４Ｂを備える。可動体保持部８１には、可動体ホルダ１０を介して可動体３（ミラー２）が固定される。一対の軸部８３Ａ、８３Ｂは、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側へ直線状に延びており、Ｚ軸方向から見た場合にＸ軸と重なる。従って、可動体３（ミラー２）は、一対の軸部８３Ａ、８３Ｂを回転軸として、Ｘ軸周りに揺動可能に支持される。
【0037】
フレーム８のＹ軸方向の両端に設けられた突出部８４Ａ、８４Ｂの先端には、それぞれ、接続機構９を構成する金属製の球体９１が溶接により固定される。枠部８２は、突出部８４Ａ、８４Ｂに対してＹ軸方向で内側の位置に内周側へ張り出す磁石保持部８５Ａ、８５Ｂを備える。磁石保持部８５Ａ、８５Ｂには、樹脂製の第２磁石ホルダ１２Ａ、１２Ｂがインサート成形により固定される。
【0038】
枠部８２は、Ｚ軸方向から見て略８角形の平面形状をしている。枠部８２は、磁石保持部８５Ａ、８５ＢのＸ１方向に設けられた一方側枠部分８６Ａと、磁石保持部８５Ａ、８５ＢのＸ２方向に設けられた他方側枠部分８６Ｂを備える。本形態では、一方側枠部分８６Ａは、全体として、Ｘ１方向へ向かうに従ってＹ軸方向の幅が狭まる形状（すなわち、先細り形状）をしており、他方側枠部分８６Ｂは、全体として、Ｘ２方向へ向かうに従ってＹ軸方向の幅が狭まる形状（すなわち、先細り形状）をしている。
【0039】
より詳細には、一方側枠部分８６Ａは、軸部８３Ａの先端からＹ軸方向の両側へ直線状に延びる先端部８７Ａと、磁石保持部８５Ａ、８５ＢのＸ１方向の端部から先端部８７Ａの両端へ向かって直線状に延びる２本の一方側直線部８８Ａを備える。２本の一方側直線部８８Ａは、Ｘ１方向へ向かうに従ってＹ軸方向の間隔が狭まる方向に傾斜する。同様に、他方側枠部分８６Ｂは、軸部８３Ｂの先端からＹ軸方向の両側へ直線状に延びる先端部８７Ｂと、磁石保持部８５Ａ、８５ＢのＸ２方向の端部から先端部８７Ｂの両端へ向かって直線状に延びる２本の他方側直線部８８Ｂを備える。２本の他方側直線部８８Ｂは、Ｘ２方向へ向かうに従ってＹ軸方向の間隔が狭まる方向に傾斜する。本形態では、一方側直線部８８Ａおよび他方側直線部８８Ｂは、いずれも、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５度傾斜する。
【0040】
図６、図７に示すように、第１磁石ホルダ１１は、フレーム８における可動体保持部８１の中央部８１０のＺ２方向に位置する。第１磁石ホルダ１１は、インサート成形の際に中央部８１０に設けられたスリット８１１に充填される樹脂を介して、可動体保持部８１に一体化される。可動体ホルダ１０は、可動体保持部８１の中央部８１０のＺ１方向を覆
うと共に、可動体保持部８１の外周部をＺ１方向およびＺ２方向から覆う。可動体ホルダ１０は、インサート成形の際に中央部８１０のスリット８１１およびそのＹ軸方向の両側に設けられたスリット８１２に充填される樹脂を介して、第１磁石ホルダ１１および可動体保持部８１に一体化される。第２磁石ホルダ１２Ａ、１２Ｂは、インサート成形の際に磁石保持部８５Ａ、８５Ｂのスリット８５１に充填される樹脂を介して、磁石保持部８５Ａ、８５Ｂに一体化される。
うと共に、可動体保持部８１の外周部をＺ１方向およびＺ２方向から覆う。可動体ホルダ１０は、インサート成形の際に中央部８１０のスリット８１１およびそのＹ軸方向の両側に設けられたスリット８１２に充填される樹脂を介して、第１磁石ホルダ１１および可動体保持部８１に一体化される。第２磁石ホルダ１２Ａ、１２Ｂは、インサート成形の際に磁石保持部８５Ａ、８５Ｂのスリット８５１に充填される樹脂を介して、磁石保持部８５Ａ、８５Ｂに一体化される。
【0041】
図７に示すように、可動体保持部８１と枠部８２とを接続する一対の軸部８３Ａ、８３Ｂのそれぞれは、可動体保持部８１のＸ軸方向の両端から中央部８１０までＸ軸方向に切り欠いた一対の切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂの内側をＸ軸方向に延びる第１部分８３１と、切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂの外側をＸ軸方向に延びて先端部８７Ａ、８７Ｂに接続される第２部分８３２を備える。可動体ホルダ１０は、Ｘ軸方向の両端から中央に向かって切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂと重なる部分を切り欠いた２箇所の切欠き部１３Ａ、１３Ｂを備える。
【0042】
図４，図５、図７に示すように、可動体３（ミラー２）は円形であり、可動体ホルダ１０の切欠き部１３Ａ、１３は、可動体ホルダ１０に固定された可動体３（ミラー２）によってＺ２方向から覆われている。本形態では、可動体保持部８１に切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂを設けたことによって、軸部８３Ａ、８３Ｂの長さが第１部分８３１の長さの分だけ長くなるように構成されている。図４の部分拡大図に示すように、可動体ホルダ１０に切欠き部１３Ａ、１３Ｂを設けたことにより、可動体３（ミラー２）と軸部８３Ａ、８３Ｂの第１部分８３１との間には、Ｚ軸方向の隙間Ｓが形成されている。従って、可動体３がＸ軸周りに揺動する際、軸部８３Ａ、８３がＸ軸周りにねじれることが阻害されない構造になっている。
【0043】
（磁気駆動機構）
第１磁気駆動機構６は、可動体３のＺ２方向に配置される。図３、図５、図６に示すように、第１磁気駆動機構６は、可動体保持部８１に第１磁石ホルダ１１を介して固定される第１磁石６２と、第１磁石６２にＺ軸方向で対向し、支持体５に固定される第１コイル６１を備える。上記のように、第１コイル６１は、コイル支持板５３を介してケース５０に固定され、ケース５０の第１コイル配置穴５７に配置される。図５に示すように、第１コイル６１は、Ｘ軸方向に長い長円形の空芯コイルである。
第１磁気駆動機構６は、可動体３のＺ２方向に配置される。図３、図５、図６に示すように、第１磁気駆動機構６は、可動体保持部８１に第１磁石ホルダ１１を介して固定される第１磁石６２と、第１磁石６２にＺ軸方向で対向し、支持体５に固定される第１コイル６１を備える。上記のように、第１コイル６１は、コイル支持板５３を介してケース５０に固定され、ケース５０の第１コイル配置穴５７に配置される。図５に示すように、第１コイル６１は、Ｘ軸方向に長い長円形の空芯コイルである。
【0044】
図３に示すように、第１磁石６２は、Ｚ２方向の端部が第１コイル６１の内側に配置される。第１磁石６２の着磁方向は、Ｙ軸方向である。すなわち、第１磁気駆動機構６は、第１磁石６２の着磁方向が、第１コイル６１と第１磁石６２とが対向する方向（すなわち、Ｚ軸方向）と直交する方向（すなわち、Ｙ軸方向）になっている。このようにした場合、第１磁石６２の磁力線の方向は第１コイル６１の位置でＺ軸方向に対して傾斜した方向になる。第１コイル６１に通電した際、第１コイル６１と第１磁石６２との間に作用するローレンツ力は、磁力線の方向に直交する方向となるので、ローレンツ力の向きは、Ｘ軸周りの回転方向の成分が大きい。従って、このような着磁方向にした場合、発生するローレンツ力を効率よく利用できる。
【0045】
第２磁気駆動機構７は、第１磁気駆動機構６とＹ軸方向で並ぶ位置に配置される。本形態では、第１磁気駆動機構６のＹ１側およびＹ２側の２箇所に第２磁気駆動機構７が配置される。第２磁気駆動機構７は、第１磁気駆動機構６のＹ１側に配置される第２磁石７２Ａおよび第２コイル７１Ａと、第１磁気駆動機構６のＹ２側に配置される第２磁石７２Ｂおよび第２コイル７１Ｂを備える。第２磁石７２Ａと第２コイル７１Ａ、および第２磁石７２Ｂと第２コイル７１Ｂは、それぞれ、Ｚ軸方向に対向する。図５に示すように、第２コイル７１Ａ、７１Ｂは、Ｙ軸方向に長い長円形の空芯コイルである。
【0046】
図３に示すように、第２磁石７２Ａ、７２Ｂは、Ｚ２方向の端部が第２コイル７１Ａ、７１Ｂの内側に配置される。第２磁石７２Ａ、７２Ｂの着磁方向は、Ｘ軸方向である。従って、第２磁気駆動機構７は、第１磁気駆動機構６と同様に、第２磁石７２Ａ、７２Ｂの着磁方向が、第２コイル７１Ａ、７１Ｂと第２磁石７２Ａ、７２Ｂとが対向する方向（すなわち、Ｚ軸方向）と直交する方向（すなわち、Ｘ軸方向）になっている。従って、第１磁気駆動機構６と同様に、第２磁気駆動機構７においても、第２コイル７１Ａ、７１Ｂに通電した際、第２コイル７１Ａ、７１Ｂと第２磁石７２Ａ、７２Ｂとの間に作用するローレンツ力を効率よく利用できる。
【0047】
図３、図４に示すように、コイル支持板５３には、第１コイル６１の中央に、可動体３のＸ軸周りの揺動角度を検出するためのセンサ６３が配置される。また、Ｙ２側の第２コイル７１Ｂの中央に、可動体３のＹ軸周りの揺動角度を検出するためのセンサ７３が配置される。
【0048】
（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態の揺動装置１は、可動体３および支持体５と、可動体３と支持体５とを接続する揺動支持機構４と、を有する。可動体３は、揺動支持機構４を介して、支持体５に対してＸ軸周り（第１軸周り）の方向に揺動可能に支持されるとともに、支持体５に対してＹ軸周り（第２軸周り）の方向に揺動可能に支持される。揺動支持機構４は、Ｚ軸方向（第３軸方向）を板厚方向とする平板状のフレーム８と、フレーム８と支持体５とを接続する接続機構９を備える。接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に設けられた一対の球体９１（フレーム側摺動部）と、支持体５に配置される一対のばね部材９２に設けられた一対の凹曲面９６（支持体側摺動部）と、を備えており、各凹曲面９６に球体９１を点接触させることにより、フレーム８がＹ軸周りに回転可能に支持される。
フレーム８は、可動体３に対してＺ軸方向に重なる可動体保持部８１と、可動体保持部８１の外周を囲む枠部８２と、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側に延びて枠部８２に接続される一対の軸部８３Ａ、８３Ｂと、を備える。枠部８２は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ１方向（Ｘ軸方向の一方側）へ先細り形状に延びて軸部８３Ａの先端に接続される一方側枠部分８６Ａと、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ２方向（Ｘ軸方向の他方側）へ先細り形状に延びて軸部８３Ｂの先端に接続される他方側枠部分８６Ｂと、を備える。
以上のように、本形態の揺動装置１は、可動体３および支持体５と、可動体３と支持体５とを接続する揺動支持機構４と、を有する。可動体３は、揺動支持機構４を介して、支持体５に対してＸ軸周り（第１軸周り）の方向に揺動可能に支持されるとともに、支持体５に対してＹ軸周り（第２軸周り）の方向に揺動可能に支持される。揺動支持機構４は、Ｚ軸方向（第３軸方向）を板厚方向とする平板状のフレーム８と、フレーム８と支持体５とを接続する接続機構９を備える。接続機構９は、フレーム８のＹ軸方向の両端に設けられた一対の球体９１（フレーム側摺動部）と、支持体５に配置される一対のばね部材９２に設けられた一対の凹曲面９６（支持体側摺動部）と、を備えており、各凹曲面９６に球体９１を点接触させることにより、フレーム８がＹ軸周りに回転可能に支持される。
フレーム８は、可動体３に対してＺ軸方向に重なる可動体保持部８１と、可動体保持部８１の外周を囲む枠部８２と、可動体保持部８１からＸ軸方向の両側に延びて枠部８２に接続される一対の軸部８３Ａ、８３Ｂと、を備える。枠部８２は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ１方向（Ｘ軸方向の一方側）へ先細り形状に延びて軸部８３Ａの先端に接続される一方側枠部分８６Ａと、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側からＸ２方向（Ｘ軸方向の他方側）へ先細り形状に延びて軸部８３Ｂの先端に接続される他方側枠部分８６Ｂと、を備える。
【0049】
本形態では、単一の部品である平板状のフレーム８にＸ軸周りの回転軸となる軸部８３Ａ、８３Ｂを設けるとともに、フレーム８のＹ軸方向の両端と支持体５との間に摺動部（球体９１と凹曲面９６）を設けてフレーム８全体をＹ軸周りに回転可能に支持する。これにより、２方向に揺動可能な揺動支持機構４の構造を単純化でき、部品点数を削減し、部品同士の接合部を少なくして耐久性を高めることができる。従って、高い周波数でミラー２のチルト動作を行うことができる。また、フレーム８は、Ｙ軸方向の両側に向かって先細り形状となる平面形状をしているので、軸部８３Ａ、８３Ｂの長さを確保してＸ軸周りの回転負荷を低減させる構成でありながら、Ｙ軸周りに回転させる際のイナーシャを少なくして回転負荷を低減させることができる。
【0050】
本形態では、Ｘ軸周りの駆動力を発生させる第１磁気駆動機構６は、Ｘ軸上の位置で可動体保持部８１に固定される第１磁石６２と、第１磁石６２にＺ軸方向で対向する第１コイル６１を備える。Ｙ軸周りの駆動力を発生させる第２磁気駆動機構７は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側においてＹ軸上の位置で枠部８２に固定される第２磁石７２Ａ、７２Ｂと、第２磁石７２Ａ、７２ＢにＺ軸方向で対向する第２コイル７１Ａ、７１Ｂを備える。このように、可動体３のＸ軸周りの回転中心であるＸ軸に近い位置に第１磁石６２を配置し、且つ、可動体３のＹ軸周りの回転中心であるＹ軸に近い位置に第２磁石７２Ａ、
７２Ｂを配置することにより、可動体３をＸ軸周りおよびＹ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。従って、回転負荷を低減させることができ、少ない消費電流で可動体３を揺動させることができる。また、可動体３を高い周波数で揺動させることができる。
７２Ｂを配置することにより、可動体３をＸ軸周りおよびＹ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。従って、回転負荷を低減させることができ、少ない消費電流で可動体３を揺動させることができる。また、可動体３を高い周波数で揺動させることができる。
【0051】
本形態では、フレーム８は板金部材であり、可動体保持部８１および枠部８２には、それぞれ、樹脂製の磁石ホルダ（第１磁石ホルダ１１および第２磁石ホルダ１２Ａ、１２Ｂ）がインサート成形により固定される。第１磁石６２および第２磁石７２Ａ、７２Ｂは、第１磁石ホルダ１１、第２磁石ホルダ１２Ａ、１２Ｂを介してフレーム８に固定される。このように、金属製のフレーム８に樹脂製の磁石ホルダをインサート成形により一体化させた構造では、高い周波数で揺動させてもフレーム８から磁石ホルダが分離しない。従って、耐久性が高い。
【0052】
本形態では、第１磁石６２の着磁方向は、Ｙ軸方向であり、第２磁石７２Ａ、７２Ｂの着磁方向は、Ｘ軸方向である。このような方向に着磁した場合には、第１磁石６２と第２磁石７２Ａ、７２Ｂは、いずれも分極着磁した磁石を用いる必要がないので、磁石のサイズを小さくすることができ、イナーシャを小さくして回転負荷を低減させることができる。また、このような方向に着磁した場合には、発生するローレンツ力は、可動体３の回転方向の成分を多く含む方向となるので、発生するローレンツ力を効率よく利用できる。従って、少ない消費電流で可動体３を揺動させることができる。
【0053】
本形態では、フレーム８は、板金部材であり、可動体保持部８１には、樹脂製の可動体ホルダ１０がインサート成形により固定される。可動体保持部８１のＹ軸方向の中央には、Ｘ軸方向の両端からＸ軸方向の中央に向かって切り欠かれた一対の切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂが設けられており、一対の軸部８３Ａ、８３Ｂは、一対の切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂの内側に配置される第１部分８３１を備える。可動体ホルダ１０は、切欠き部８１３Ａ、８１３Ｂと重なる部分が切り欠かれており、可動体３と第１部分８３１との間にＺ軸方向の隙間Ｓが設けられている。このように、軸部８３Ａ、８３Ｂと可動体３（ミラー２）との間にＺ軸方向の隙間Ｓを形成したことにより、軸部８３Ａ、８３Ｂがねじり変形する際に可動体３（ミラー２）と干渉しない。従って、軸部８３Ａ、８３Ｂの長さを確保してＸ軸周りの回転負荷を低減させることができる構成でありながら、フレーム８の外形が大型化することを抑制できる。よって、Ｚ軸方向から見た揺動装置１の製品サイズを小型化することができる。
【0054】
フレーム８は、Ｚ軸方向から見て略矩形状、あるいは、略８角形に構成することができる。本形態では、フレーム８は、Ｚ軸方向から見て略８角形である。従って、一方側枠部分８６Ａは、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に位置する磁石保持部８５Ａ、８５ＢからそれぞれＸ１方向（Ｘ軸方向の一方側）へ向かうに従ってＸ軸に近づく方向に直線状に延びる一対の一方側直線部８８Ａを備える。他方側枠部分８６Ｂは、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に位置する磁石保持部８５Ａ、８５ＢからそれぞれＸ２方向（Ｘ軸方向の他方側）へ向かうに従ってＸ軸に近づく方向に直線状に延びる一対の他方側直線部８８Ｂを備える。このような構成にすることで、一方側枠部分８６Ａおよび他方側枠部分８６Ｂが先細り形状となり、且つ、フレーム８の外形を単純化することができる。
【0055】
本形態では、フレーム８と支持体５とを接続する接続機構９は、球体９１と凹曲面９６との間にＹ軸方向の与圧を付与するばね部材９２を備えているので、球体９１と凹曲面９６とを確実に接触させることができる。
【0056】
（変形例）
（１）図８は、変形例のフレーム１０８を備えた揺動支持機構および可動体３の斜視図で
ある。以下、上記形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示すフレーム１０８は、枠部１８２の形状がＺ軸方向から見て環状であることを除き、上記形態と同様に構成される。枠部１８２は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に位置する磁石保持部１８５Ａ、１８５Ｂと、磁石保持部１８５Ａ、１８５ＢからＸ１方向に円弧状に延びる一方側枠部分８６Ａと、磁石保持部８５Ａ、８５ＢからＸ２方向に円弧状に延びる他方側枠部分１８６Ｂを備える。
（１）図８は、変形例のフレーム１０８を備えた揺動支持機構および可動体３の斜視図で
ある。以下、上記形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示すフレーム１０８は、枠部１８２の形状がＺ軸方向から見て環状であることを除き、上記形態と同様に構成される。枠部１８２は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に位置する磁石保持部１８５Ａ、１８５Ｂと、磁石保持部１８５Ａ、１８５ＢからＸ１方向に円弧状に延びる一方側枠部分８６Ａと、磁石保持部８５Ａ、８５ＢからＸ２方向に円弧状に延びる他方側枠部分１８６Ｂを備える。
【0057】
図８に示すように、一方側枠部分１８６Ａは、Ｘ１方向へ先細り形状に延びて軸部８３Ａの先端に接続されており、他方側枠部分１８６Ｂは、Ｘ２方向へ先細り形状に延びて軸部８３Ｂの先端に接続されている。従って、上記形態と同様に、軸部８３Ａ、８３Ｂの長さを確保してＸ軸周りの回転負荷を低減させる構成でありながら、フレーム８をＹ軸周りに回転させる際のイナーシャを少なくして回転負荷を低減させることができる。また、フレーム１０８の外形が略円形状であるため、フレーム１０８の外形を単純化することができ、製造が容易である。
【0058】
（２）図９は、変形例の接続機構１０９を備えた揺動支持機構および可動体３の斜視図である。以下、上記形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、フレーム２０８のＹ軸方向の両端に配置される一対の接続機構１０９は、ベアリングからなる。ベアリング（接続機構１０９）は、Ｙ軸を中心として同軸に配置される内輪１９１および外輪１９２と、内輪１９１と外輪１９２との間に配置される球体などの転動体（図示せず）を備える。内輪１９１と外輪１９２は、転動体を介してＹ軸周りに摺動する。フレーム２０８のＹ軸方向の両端には、Ｚ軸方向に屈曲した一対の突出部２８４Ａ、２８４Ｂが設けられている。各突出部２８４Ａ、２８４Ｂを貫通する軸部材１９３を介して、フレーム２０８のＹ軸方向の両端に内輪１９１が固定される。外輪１９２を支持体（図示せず）に固定することにより、フレーム２０８全体が接続機構１０９を介してＹ軸周りに回転可能に支持される。
【0059】
このように、フレーム２０８のＹ軸方向の両端をベアリングにより支持体に接続すると、２方向に揺動可能な揺動支持機構の構造を単純化することができ、部品点数を削減し、部品同士の接合部を少なくして耐久性を高めることができる。また、衝撃が加わったときに支持体（図示せず）からフレーム２０８が外れにくいため、耐衝撃性を高めることができる。
【0060】
（３）図９の接続機構１０９は、フレーム側摺動部が内輪１９１を備え、支持体側摺動部が外輪１９２を備える構成であったが、内輪１９１を支持体に設け、外輪１９２をフレーム２０８に設ける構成であってもよい。また、上記形態の接続機構９において、球体９１と凹曲面９６の配置を逆にしてもよい。
【0061】
（４）本発明の揺動支持機構は、平板状のフレームのＹ軸方向の両端に設けられた一対のフレーム側摺動部と、支持体に配置されて一対のフレーム側摺動部をＹ軸周りに回転可能に支持する一対の支持体側摺動部と、を備える構成であればよく、Ｙ軸周りに摺動可能なフレーム側摺動部と支持体側摺動部の構成は、上記形態及びその変形例とは異なる構成であってもよい。
【0062】
（他の実施形態）
（１）上記形態の第２磁気駆動機構７は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に第２磁石７２Ａと第２コイル７１Ａの組、および、第２磁石７２Ｂと第２コイル７１Ｂの組を配置しているが、第２磁気駆動機構７を構成する磁石とコイルの組は、１組であってもよい。
（１）上記形態の第２磁気駆動機構７は、可動体保持部８１のＹ軸方向の両側に第２磁石７２Ａと第２コイル７１Ａの組、および、第２磁石７２Ｂと第２コイル７１Ｂの組を配置しているが、第２磁気駆動機構７を構成する磁石とコイルの組は、１組であってもよい。
【0063】
（２）第１磁気駆動機構６は、第１磁石６２のＺ２方向の端部を第１コイル６１の内側に
配置しなくてもよい。同様に、第２磁気駆動機構７は、第２磁石７２Ａ、７２ＢのＺ２方向の端部を第２コイル７１Ａ、７１Ｂの内側に配置しなくてもよい。また、第１磁石６２の着磁方向をＺ軸方向として、第１コイル６１と対向する面で異なる極性の磁極（Ｓ極とＮ極）がＹ軸方向に並ぶように分極着磁される構成とすることができる。同様に、第２磁石７２Ａ、７２Ｂの着磁方向をＺ軸方向として、第２コイル７１Ａ、７１Ｂと対向する面で異なる極性の磁極（Ｓ極とＮ極）がＹ軸方向に並ぶように分極着磁される構成とすることができる。
配置しなくてもよい。同様に、第２磁気駆動機構７は、第２磁石７２Ａ、７２ＢのＺ２方向の端部を第２コイル７１Ａ、７１Ｂの内側に配置しなくてもよい。また、第１磁石６２の着磁方向をＺ軸方向として、第１コイル６１と対向する面で異なる極性の磁極（Ｓ極とＮ極）がＹ軸方向に並ぶように分極着磁される構成とすることができる。同様に、第２磁石７２Ａ、７２Ｂの着磁方向をＺ軸方向として、第２コイル７１Ａ、７１Ｂと対向する面で異なる極性の磁極（Ｓ極とＮ極）がＹ軸方向に並ぶように分極着磁される構成とすることができる。
【0064】
（３）上記形態の揺動装置１は、可動体３として、走査光を反射するミラー２を揺動させるものであるが、揺動させる部品（可動体）は、ミラー２とは異なる部品であってもよい。すなわち、揺動装置１は、走査光を射出して反射光を受光する計測装置以外の用途に用いるものであってもよい。
【符号の説明】
【0065】
１…揺動装置、２…ミラー、２ａ…反射面、３…可動体、４…揺動支持機構、５…支持体、６…第１磁気駆動機構、７…第２磁気駆動機構、８…フレーム、９…接続機構、１０…可動体ホルダ、１１…第１磁石ホルダ、１２Ａ、１２Ｂ…第２磁石ホルダ、１３Ａ、１３Ｂ…切欠き部、５０…ケース、５１…ベース、５２…カバー、５３…コイル支持板、５４…中央凹部、５５…貫通部、５６…凹部、５７…第１コイル配置穴、５８…第２コイル配置穴、６１…第１コイル、６２…第１磁石、６３…センサ、７１Ａ、７１Ｂ…第２コイル、７２Ａ、７２Ｂ…第２磁石、７３…センサ、８１…可動体保持部、８２…枠部、８３Ａ、８３Ｂ…軸部、８４Ａ、８４Ｂ…突出部、８５Ａ、８５Ｂ…磁石保持部、８６Ａ…一方側枠部分、８６Ｂ…他方側枠部分、８７Ａ、８７Ｂ…先端部、８８Ａ…一方側直線部、８８Ｂ…他方側直線部、９１…球体、９２…ばね部材、９４…板部、９５…ばね部、９６…凹曲面、１０８…フレーム、１０９…接続機構、１８２…枠部、１８５Ａ、１８５Ｂ…磁石保持部、１８６Ａ…一方側枠部分、１８６Ｂ…他方側枠部分、１９１…内輪、１９２…外輪、１９３…軸部材、２０８…フレーム、２８４Ａ、２８４Ｂ…突出部、５１１…底板部、５１２…縁部、５２１…端板部、５２２…側板部、５２３…開口部、５５１…溝部、５５２…開口部、８１０…中央部、８１１、８１２…スリット、８１３Ａ、８１３Ｂ…切欠き部、８３１…第１部分、８３２…第２部分、８５１…スリット、Ｓ…隙間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】