单轴旋转致动器制造技术

提供适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件、且适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。致动器(500)具备：支架(550)，具有安装衍射光栅(401)的载置面、和旋转轴(552)；固定部(520)，具有对支架(550)的旋转轴(552)进行保持的轴承；弹性部件(530)，包含固定于固定部(520)的外周部、固定于支架(550)的内周部、和将外周部与内周部连接且具有弹性的臂部；以及驱动部，具有设置于支架(550)的线圈(540)、和设置于固定部(520)的磁体(510)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单轴旋转致动器
本专利技术涉及例如用于使衍射光栅等光学元件向单轴方向旋转驱动的单轴旋转致动器。
技术介绍
在单色器中，利用致动器来旋转驱动衍射光栅，从而使到达狭缝的光的波长发生变化。作为该致动器，大多使用步进电机或正弦规机构等。另外，作为驱动光学元件的致动器，例如有在专利文献1中公开的致动器。在专利文献1中公开了一种小型反射镜倾斜致动器(mirrortiltactuator)，该小型反射镜倾斜致动器使用线圈、磁体及磁轭对通过板簧保持于底座的反射镜进行磁驱动，从而能够高精度地驱动反射镜。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/007628号
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，使用了步进电机或正弦规机构等的以往的单色器并不适合于小型化。即，步进电机较大，并且在步进电机的旋转分解性能不满足单色器的分光性能的情况下需要减速器(齿轮)，因此会进一步大型化。同样地，正弦规机构需要导螺杆，因此会大型化而不适合于小型化。另一方面，专利文献1的致动器由于装配的部件个数较多，因此装配会相应地繁琐化，并且若装配精度不良则驱动精度也会变差，因此可认为需要高精度的装配精度。也就是，需要为了高精度地对多数的部件进行装配的工夫和时间。并且，专利文献1的致动器构成为，虽然也能够向单轴方向驱动，但基本上也设想了双轴方向的驱动，因此可认为，与单轴方向专用的致动器相比，易于产生晃动等。本专利技术的目的在于，提供适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件的、小型且高精度的单轴旋转致动器。另外，本专利技术提供适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。解决问题的方案本专利技术的单轴旋转致动器的一个形态具备：支架，具有安装光学元件的载置面、和与所述载置面平行的旋转轴；固定部，具有对所述支架的所述旋转轴进行保持的轴承；弹性部件，包含固定于所述固定部的外周部、固定于所述支架的内周部、和将所述外周部与所述内周部连接且具有弹性的臂部；以及驱动部，具有设置于所述支架的线圈、和设置于所述固定部的磁体，使所述支架以所述旋转轴为中心旋转，所述光学元件在所述旋转轴的轴向上的长度比在与所述旋转轴的轴向正交的方向上的长度长。专利技术效果根据本专利技术，能够实现适合于向单轴方向旋转驱动衍射光栅等光学元件的、小型且高精度的单轴旋转致动器。另外，通过将光学元件在旋转轴的轴向上的长度设为比在与旋转轴的轴向正交的方向上的长度长，能够使来自多个光源的光同时衍射，从而能够实现适合于形成波长范围广的光的单轴旋转致动器。附图说明图1是表示实施方式1的单轴旋转致动器的整体结构的立体图。图2是图1的致动器的分解立体图。图3是表示磁体向磁轭的安装状态的立体图。图4是表示将板簧及支架安装于框体的状态的立体图。图5是表示线圈向支架背面侧的安装状态的立体图。图6是图1及图2的A-A’剖面图。图7是用于说明由致动器产生的磁力的方向、电流的方向、洛仑兹力的方向、旋转力矩的图。图8是表示流入至各线圈的电流值、与支架(衍射光栅)的旋转角之间的关系的图。图9A～9C是表示支架(衍射光栅)的旋转状态的图。图10A～10C是用于说明使用了光学传感器和反射板的旋转位置检测的图。图11A是表示光学传感器的结构例的图，图11B是表示从光学传感器到反射板为止的距离、与输出电流比之间的关系的曲线图。图12A～12C是表示设置了两个光学传感器的情况下的、用于说明使用了光学传感器和反射板的旋转位置检测的图。图13是表示设置了两个光学传感器的情况下的、旋转角与传感器输出之间的关系的图。图14是表示由实施方式的致动器产生的转矩的曲线图。图15是表示使光栅间距为1.5μm的衍射光栅旋转而对白色光进行分光时的光谱的图。图16是表示另一实施方式的磁轭的形状例的立体图。图17是表示另一实施方式的线圈、磁轭及磁体的结构例的剖面图。图18是表示另一实施方式的轴承的结构例的剖面图。图19是表示使用了实施方式的致动器的分光器的结构例的俯视图。图20是表示使用实施方式2的单轴旋转致动器的光学系统的概略结构的图。图21是用于说明波长范围因使用多个光源而扩大的图。图22是表示能够通过使衍射光栅旋转来将从狭缝射出的波长改变的图。图23是表示实施方式2的单轴旋转致动器的整体结构的立体图。图24是图23的致动器的分解立体图。图25是表示入射至实施方式2的衍射光栅的光的情况的图。图26是表示入射至实施方式1的衍射光栅的光的情况的图。图27是表示作为对板簧的振动进行抑制的缓冲部件而设置的凝胶的情况的图。图28是表示实施方式2的旋转轴的安装结构的图，图28A是表示将旋转轴安装于支架的状态的图，图28B是表示安装支架的旋转轴之前的状态的图。图29A是表示成型的结果为旋转轴已错开的情况的图，图29B是表示旋转轴的一方从轴承脱离的状态的图，图29C是表示旋转轴的一方在轴承内一边摇晃一边旋转的状态的图。图30是用于说明旋转轴向支架的安装的图。图31是表示实施方式2的将板簧与柔性印制基板电连接的情况的图。图32是表示使用了滚珠轴承的悬臂结构的立体图。图33是表示使用了滚珠轴承的悬臂结构的部分的剖面图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式进行详细说明。<实施方式1>图1是表示本专利技术的实施方式1的单轴旋转致动器100(以下，简称为“致动器”)的整体结构的立体图，图2是致动器100的分解立体图。致动器100通过向单轴方向旋转驱动衍射光栅1，来使通过衍射光栅1到达狭缝(未图示)的光的波长根据衍射光栅1的旋转角度发生变化。顺便一提，使用图19对将图1所示的致动器100的应用于分光器的应用例进行后述。此外，在以下的说明中，将衍射光栅1的反射面的方向设为正面方向，将反射面相反侧的方向设为背面方向。根据图2可知，致动器100具有：固定角材2、底座3、磁体10、固定部20、板簧30、线圈40、支架50、间隔件60、罩70、光学传感器80、柔性印制基板90。固定角材2呈大致L字状的剖面形状，在前表面安装致动器100的各部件，并且下表面固定于规定的固定面。由此，致动器100通过固定角材2安装于规定的面。固定部20由框体21、和保持磁体10的磁轭22构成。在框体21中形成有保持支架50的旋转轴52的凹陷形状的轴承21a。磁轭22呈U字状的剖面形状，且以保持磁体10的状态嵌合于框体21。固定部20通过底座3安装于固定角材2。磁体10包含：两个磁体11、12，空开规定的间隔而安装于磁轭22的底面；以及两个磁体13、14，以相对的方式安装于磁轭22的侧面。图3中示出磁体10向磁轭22的安装状态。磁体11、12以S极朝向磁轭22侧且N极朝向正面侧的方式安装于磁轭22。磁体13、14以N极朝向磁轭22侧且S极朝向正面侧的方式、也就是S极彼此相对的方式安装于磁轭22。此外，N极及S极也可以与图3完全相反。也就是，磁体11、12也可以以N极朝向磁轭22侧且S极朝向正面侧的方式安装于磁轭22，磁体13、14也可以以S极朝向磁轭22侧且N极朝向正面侧的方式、也就是N极彼此相对的方式安装于磁轭22。框体21的外形呈大致正方形形状，在框体21的缘部安装板簧30。另外，在框体21的中空部分配置支架50及固定于支架50的线圈40。如从图4也可知，板簧30包含：固定于固定部20的框体2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单轴旋转致动器，其具备：支架，具有安装光学元件的载置面、和与所述载置面平行的旋转轴；固定部，具有对所述支架的所述旋转轴进行保持的轴承；弹性部件，包含固定于所述固定部的外周部、固定于所述支架的内周部、和将所述外周部与所述内周部连接且具有弹性的臂部；以及驱动部，具有设置于所述支架的线圈、和设置于所述固定部的磁体，使所述支架以所述旋转轴为中心旋转，所述光学元件在所述旋转轴的轴向上的长度比在与所述旋转轴的轴向正交的方向上的长度长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 JP 2016-0758931.一种单轴旋转致动器，其具备：支架，具有安装光学元件的载置面、和与所述载置面平行的旋转轴；固定部，具有对所述支架的所述旋转轴进行保持的轴承；弹性部件，包含固定于所述固定部的外周部、固定于所述支架的内周部、和将所述外周部与所述内周部连接且具有弹性的臂部；以及驱动部，具有设置于所述支架的线圈、和设置于所述固定部的磁体，使所述支架以所述旋转轴为中心旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤政大，
申请(专利权)人：三美电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP