JP-2026077922-A - 駆動装置

Abstract

【課題】容易な構成で適切な駆動力を実現する。 【解決手段】駆動装置（１０１）は、被駆動部と連結した第１ベース部（１１０）と、第１ベース部上に配置されたコイル（３００）と、コイルの外周の一部を囲うように配置された第１磁石（７１０）と、コイルの外周の一部であって、第１磁石により囲われていない部分を囲うように配置された第２磁石（７２０）と、第１磁石上に設けられた第１ミドルヨーク（８１０）と、第２磁石上に設けられた第２ミドルヨーク（８２０）とを備え、第１磁石は、第２磁石よりも小さく、第１ミドルヨークは、コイルから被駆動部が配置された方向にある第２ミドルヨークまでの距離より、コイルから見て異なる方向にある第１ミドルヨークまでの距離が近くなるように配置されている。 【選択図】図１

Inventors

• 藤本 健二郎

Assignees

• パイオニア株式会社

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20260305

Claims (1)

1. 被駆動部と連結した第１ベース部と、 前記第１ベース部上に配置されたコイルと、 前記コイルの外周の一部を囲うように配置された第１磁石と、 前記コイルの外周の一部であって、前記第１磁石により囲われていない部分を囲うように配置された第２磁石と、 前記第１磁石上に設けられた第１ミドルヨークと、 前記第２磁石上に設けられた第２ミドルヨークと を備え、 前記第１磁石は、前記第２磁石よりも小さく、 前記第１ミドルヨークは、前記コイルから前記被駆動部が配置された方向にある前記第２ミドルヨークまでの距離より、前記コイルから前記方向とは異なる方向にある前記第１ミドルヨークまでの距離が近くなるように配置されている ことを特徴とする駆動装置。

Description

本発明は、例えばミラー等の被駆動物を駆動させるＭＥＭＳスキャナ等の駆動装置の技術分野に関する。 例えば、ディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生などの多様な技術分野において、半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスについての研究が活発に進められている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、例えば、光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を具現するディスプレイ分野、または所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み込むスキャニング分野では、微小構造のミラー駆動装置（光スキャナないしはＭＥＭＳスキャナ）が注目されている。 ミラー駆動装置では、コイルと磁石を用いてミラーを駆動する構成が一般的である。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によってミラーに対して回転方向の力が加えられ、その結果、ミラーが回転させられる（例えば、特許文献１参照）。 特開平１１－２３１２５２号公報 実施例に係るＭＥＭＳスキャナを表側から見た場合の構成を示す平面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナを裏側から見た場合の構成を示す平面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナの積層構造を示す断面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナの動作の態様を概念的に示す側面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナに磁場を印加する部材の構成を示す断面図である。コイルに磁場を印加する部材の位置関係を示す概念図である。第１比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。第２比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。Ｖ軸駆動時におけるミドルヨークとの干渉の有無について説明する概念図である。 以下、駆動装置の実施形態について順に説明する。 ＜１＞ 本実施形態の駆動装置は、第１ベース部と、第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを連結する弾性部と、前記第１ベース部上に配置されたコイルと、前記コイルの一方側に配置された第１磁石と、前記コイルから見て前記第１磁石とは反対側に配置された第２磁石と、前記第１磁石の前記コイルと対向する面上に設けられた第１ミドルヨークと、前記第２磁石の前記コイルと対向する面上に設けられた第２ミドルヨークとを備え、前記第１磁石は、前記第２磁石よりも小さく、前記第１ミドルヨークは、前記第２ミドルヨークよりも前記コイルに近い位置に配置されている。 本実施形態の駆動装置によれば、第１ベース部と第２ベース部とが、弾性を有する弾性部（例えば、後述するバネ部等）によって直接的に又は間接的に連結（言い換えれば、接続）されている。ここで、弾性部が弾性を有していることに起因して、弾性部の剛性は、第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方の剛性よりも低いことが好ましい。言い換えれば、弾性部は、第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方よりも相対的に変形しやすいことが好ましい。更に言い換えれば、弾性部が相対的に変形し易い一方で第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方は相対的に変形しにくいことが好ましい。 第１ベース部上には、コイルが配置されている。例えば、第１ベース部は開孔部を有する枠状のフレームとして構成され、開孔部を周回するようにコイルが巻回される。また、コイルの一方側には第１磁石が配置されており、コイルから見て第１磁石とは反対側には第２磁石が配置されている。即ち、コイルを挟むようにして２つの磁石が配置されている。このため、コイル周辺には２つの磁石に起因する磁場が発生する。従って、コイルに所定の制御電流を流すことにより、コイルに対するローレンツ力を発生させることができる。 第１磁石のコイルに対向する側の面と、第２磁石のコイルに対向する側の面とは、典型的には異なる極性とされる。具体的には、第１磁石のコイルに対向する側の面がＮ極である場合は、第２磁石のコイルに対向する側の面はＳ極とされる。或いは、第１磁石のコイルに対向する側の面がＳ極である場合は、第２磁石のコイルに対向する側の面はＮ極とされる。この場合に、コイルに制御電流を流すと、コイルの第１磁石側と、第２磁石側とには、それぞれ向きの異なるローレンツ力が発生する。このようなローレンツ力は、コイルが配置された第１ベース部を回転運動させるための駆動力として働く。尚、このような駆動力は、第１ベース部に連結された弾性部を介して、第２ベース部に伝達可能とされてもよい。 第１磁石のコイルと対向する面上には、第１ミドルヨークが設けられている。また、第２磁石のコイルと対向する面上には、第２ミドルヨークが設けられている。第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークは、例えば純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、センダスト等の比透磁率が高い軟磁性材料を含んで構成されることが好ましい。このような第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークによれば、第１磁石及び第２磁石より発生する磁束を、コイルに対して好適に集束させることができる。従って、コイルに付与される駆動力を向上させることができる。 ここで本実施形態では特に、第１磁石が、第２磁石よりも小さいものとして構成されている。より具体的には、例えば第１磁石のコイル側の表面積が、第２磁石のコイル側の表面積より狭くなるように構成されている。これに加えて、第１ミドルヨークは、第２ミドルヨークよりもコイルに近い位置に配置されている。即ち、小さい方の磁石に設けられたミドルヨークは、大きい方の磁石に設けられたミドルヨークよりも、コイルに近い位置に配置されている。 上述した構成によれば、第１磁石が第２磁石よりも小さいことに起因して、第１磁石がコイルに与える磁場は、第２磁石がコイルに与える磁場よりも小さいものとなる。しかしながら、第１磁石に設けられた第１ミドルヨークが第２磁石に設けられた第２ミドルヨークよりもコイルに近接しているため、第１ミドルヨークは第２ミドルヨークよりもコイルに対する磁束集束効果が高い。よって、第１磁石と第２磁石の大きさに起因する磁場の大きさの違いが、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークの距離の違いに起因する磁束集束効果の違いより相殺され、結果としてコイルに対してバランスのとれた磁場を与えることができる。これにより、コイルに発生するローレンツ力を偶力に近づけることができ、第１ベース部のより好適な駆動が実現できる。 尚、バランスのとれた磁場は、第１磁石及び第２磁石の大きさを揃えても実現可能と考えられるが、磁石の配置可能スペース次第では、２つの磁石の大きさを揃えることが難しい場合もある。特に、本実施形態のように、コイルが設けられる第１ベース部に第２ベース部が接続される態様においては、各部材をコイルに対して非対称に配置することが要求される可能性が高い。 しかるに本実施形態では、上述したように、第１磁石及び第２磁石に大きさの違いがある場合であっても、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークとコイルとの距離を調整することで、適切な磁場をコイルに与えることができる。従って、コイルに対して適切な駆動力を付与し、好適な駆動を実現できる。 ＜２＞ 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第２磁石は、前記コイルから見て前記第２ベース部側に配置されている。 この態様によれば、大きい方の磁石である第２磁石が、コイルから見て第２ベース部側に配置される。言い換えれば、小さい方の磁石は、コイルから見て第２ベース部とは反対側に配置されることになる。 ここで、第２磁石が設けられる第２ベース部側には、必然的に第２ベース部を配置するためのスペースが生じる。よって、例えば第２ベース部と平面的に重なるスペースを利用すれば、比較的大きい第２磁石を配置することが容易である。 他方で、第２ベース部も第１駆動部から伝達される駆動力で駆動することを考えれば、第２ベース部が駆動する領域を確保しておくことが求められる。しかしながら、ミドルヨークのようにコイルに近い位置（言い換えれば、第２ベース部にも近い位置）に配置されることが望まれる部材は、第２ベース部の駆動を妨げてしまうおそれがある。 しかしながら、第２磁石に設けられる第２ミドルヨークは、第１ミドルヨークよりもコイルとの距離が大きくされるものである。従って、第２ミドルヨークは、例えば第２ベース部の駆動領域を妨げない程度に距離を置いて配置することが容易である。 ＜３＞ 上述の如く第２磁石が第２ベース部側に配置される態様では、前記第１磁石は、前記第１ベース部の前記第２ベース部と対向しない側の第１の辺に沿って設けられた第１部分と、前記第１の辺と隣り合う第２の辺に沿って設けられた第２部分とを有しており、前記第２磁石は、前記第１ベース部の前記第２ベース部と対向する側の第３の辺に沿って設けられた第３部分と、前記第３の辺と隣り合う第４の辺に沿って設けられた第４部分とを有しており、前記第１部分は、前記第３部分よりも小さく、前記第１ミドルヨークのうち前記第１部分の面上に設けられた部分は、前記第２ミドルヨークのうち前記第３部分の面上に設けられた部分よりも前記コイルに近い位置に配置されてもよい。 この場合、第１磁石の第１部分が、第２磁石の第３部分よりも小さく設けられる。具体的には、第１ベース部の第１の辺（即ち、第２ベース部と対向しない側の辺）に沿って設けられた第１部分が、第１ベース部の第３の辺（即ち、第２ベース部と対向する側の辺）に沿って設けられた第３部分よりも小さく設けられる。従って、第２ベース部側に配置される第２磁石の方が、第１磁石よりも大きいものとされる。尚、その他の第２部分及び第４部分の大きさについては、典型的には概ね同程度とされるが、特に限定されるものではない。 他方で、第１ミドルヨークのうち第１部分の面上に設けられた部分は、第２ミドルヨークのうち第３部分の面上に設けられた部分よりも、コイルに近い位置に配置される。よって、第１部分と第３部分の大きさに起因する磁場の大きさの違いが、第１部分及び第３部分の各々に設けられたミドルヨークの距離の違いに起因する磁束集束効果の違いより相殺される。従って、コイルに対してバランスのとれた磁場を与えることができる。 ＜４＞ 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第１ミドルヨーク及び前記第２ミドルヨークは、前記第１ベース部及び前記第２ベース部と平面的に見て重ならないように配置されている。 この態様によれば、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークが、第１ベース部及び第２ベース部の駆動を妨げてしまうことを回避できる。言い換えれば、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークは、平面的には第１ベース部及び第２ベース部とは重ならないように配置されるものの、高さ的にみれば第１ベース部及び第２ベース部に近接した状態で配置できる。従って、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークによる磁束集束機能を効果的に発揮させることができる。 ＜５＞ 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第１ベース部の開孔部に挿通されたヨークを更に備える。 この態様によれば、第１ベース部の開孔部に挿通されたヨークにより、コイルに対して磁束を集束させることができる。よってコイルに制御電流を流すことで発生するローレンツ力を高めることができる。即ち、コイルにより付与される駆動力を大きくすることができる。ヨークは、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークと同様に、例えば純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、センダスト等の比透磁率が高い軟磁性材料を含んで構成されることが好ましい。 尚、ヨークによる磁束の集束効果を高めるためには、ヨークとコイルとの距離は小さい方が好ましい。このためヨークは、コイルの配置された第１ベース部の駆動を妨げな