(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により直接もしくは間接的に一端側がそれぞれ固定された複数のアクチュエータ素子と、
前記複数のアクチュエータ素子と間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記可動電極の一端側に接続された接続部材と、
前記複数のアクチュエータ素子の各他端と前記接続部材との間を連結する連結部材と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記複数のアクチュエータ素子の各他端側を変形させる駆動部と
を備え、
前記連結部材は、各アクチュエータ素子と同等以下の剛性を有する
可変容量装置。
【請求項２】
前記駆動部の駆動によって前記複数のアクチュエータ素子が湾曲する際に、前記連結部材は、前記複数のアクチュエータ素子の湾曲方向とは逆方向に湾曲する
請求項１に記載の可変容量装置。
【請求項３】
前記連結部材がフレキシブルフィルムからなる
請求項１または請求項２に記載の可変容量装置。
【請求項４】
前記固定用電極と前記可動電極とが複数組設けられている
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項５】
前記複数組の固定電極および可動電極を用いて形成される複数の可変容量素子が、互いに、並列、直列またはそれらの組み合わせにより接続されている
請求項４に記載の可変容量装置。
【請求項６】
前記固定電極が、前記可動電極との対向面上において互いに電気的に分離された複数のサブ電極を用いて構成され、
前記複数のサブ電極のうちの一のサブ電極と前記可動電極とを用いて形成されるモニター用の可変容量素子の容量値を検出する容量値検出部を備え、
前記駆動部は、前記容量値検出部により検出されたモニター用の可変容量素子の容量値を用いて、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項７】
前記駆動部は、検出されたモニター用の可変容量素子の容量値が所定の目標値と略一致するように、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項６に記載の可変容量装置。
【請求項８】
前記可動電極の変位量を検出する変位量検出部を備え、
前記駆動部は、前記変位量検出部により検出された変位量を用いて、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項９】
前記固定電極は、導体層と、この導体層における前記可動電極側に設けられた誘電体層とを含む積層構造を有する
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータ素子が、ポリマーアクチュエータ素子である
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項１１】
前記ポリマーアクチュエータ素子は、
一対の電極膜と、
前記一対の電極膜の間に挿設された高分子膜と
を有する請求項１０に記載の可変容量装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータ素子が、圧電素子またはバイメタル素子である
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の可変容量装置。
【請求項１３】
アンテナ素子と可変容量装置とを備え、
前記可変容量装置は、
固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により直接もしくは間接的に一端側がそれぞれ固定された複数のアクチュエータ素子と、
前記複数のアクチュエータ素子と間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記可動電極の一端側に接続された接続部材と、
前記複数のアクチュエータ素子の各他端と前記接続部材との間を連結する連結部材と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記複数のアクチュエータ素子の各他端側を変形させる駆動部と
を有し、
前記連結部材は、各アクチュエータ素子と同等以下の剛性を有する
アンテナモジュール。
【請求項１４】
アンテナ素子と可変容量装置とを有するアンテナモジュールを備え、
前記可変容量装置は、
固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により直接もしくは間接的に一端側がそれぞれ固定された複数のアクチュエータ素子と、
前記複数のアクチュエータ素子と間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記可動電極の一端側に接続された接続部材と、
前記複数のアクチュエータ素子の各他端と前記接続部材との間を連結する連結部材と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記複数のアクチュエータ素子の各他端側を変形させる駆動部と
を有し、
前記連結部材は、各アクチュエータ素子と同等以下の剛性を有する
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のアクチュエータ素子を用いて構成された可変容量装置、ならびにそのような可変容量装置を備えたアンテナモジュールおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容量値を変化させることが可能な（容量値が可変である）可変容量素子として、種々の構造のものが開発されている。このような可変容量素子としては、例えば、エアバリコンやポリバリコン、セラミックトリマコン、バリキャップ等が挙げられる（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−７４６５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような従来の可変容量素子（可変容量装置）では、その容量変化範囲の広さが不十分なものであった（例えば、５〜１５倍程度の可変倍率）。そのため、近年では、従来と比べてより広範な容量変化範囲（より大きな可変倍率）を実現することが可能な可変容量素子（可変容量装置）の提案が望まれていた。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来よりも広範な容量変化範囲を実現することが可能な可変容量装置、ならびにそのような可変容量装置を備えたアンテナモジュールおよび通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の可変容量装置は、固定用部材と、この固定用部材により一端側が固定された固定電極と、固定用部材により直接もしくは間接的に一端側がそれぞれ固定された複数のアクチュエータ素子と、これら複数のアクチュエータ素子と間接的に接続するように設けられ、固定電極と略対向配置された可動電極と、この可動電極の一端側に接続された接続部材と、複数のアクチュエータ素子の各他端と接続部材との間を連結する連結部材と、固定電極と可動電極との間の距離が変化するように、複数のアクチュエータ素子の各他端側を変形させる駆動部とを備えたものである。また、上記連結部材は、各アクチュエータ素子と同等以下の剛性を有している。
【０００７】
本発明のアンテナモジュールは、アンテナ素子と、上記本発明の可変容量装置とを備えたものである。
【０００８】
本発明の通信装置は、上記本発明のアンテナモジュールを備えたものである。
【０００９】
本発明の可変容量装置、アンテナモジュールおよび通信装置では、互いに略対向配置された固定電極および可動電極と、それらの間の空間領域（間隙）とにより、容量素子が形成される。そして、固定電極と可動電極との間の距離が変化するようにアクチュエータ素子の他端側が変形することにより、それに応じてこの容量素子の（静電）容量値が変化し、可変容量素子として機能する。ここで、このようなアクチュエータ素子の変形量は比較的大きなものであるため、それに伴い、固定電極と可動電極との間の距離の変化量も大きくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の可変容量装置、アンテナモジュールおよび通信装置によれば、固定電極と可動電極との間の距離が変化するようにアクチュエータ素子の他端側を変形させるようにしたので、固定電極と可動電極との間の距離の変化量を大きくすることができる。よって、これらの固定電極および可動電極を用いて形成される容量素子の容量値も大きく変化させることができ、従来よりも広範な容量変化範囲（従来よりも大きな可変倍率）を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変容量装置の概略構成を表す模式図である。
【図２】図１に示した固定電極および可動電極の詳細構成例を表す断面図である。
【図３】図１に示したポリマーアクチュエータ素子の詳細構成例を表す断面図である。
【図４】図１に示したポリマーアクチュエータ素子、固定用部材および固定電極の一部分の詳細構成を表す断面図である。
【図５】ポリマーアクチュエータ素子の基本動作について説明するための断面模式図である。
【図６】図１に示した可変容量装置の動作について説明するための模式図である。
【図７】電極間の距離と静電容量値との関係の一例を表す特性図である。
【図８】変形例１に係る可変容量装置の概略構成および動作を表す模式図である。
【図９】図８に示した２つの容量素子同士の接続関係の例を表す回路図である。
【図１０】変形例２に係る可変容量装置の概略構成を表す模式図である。
【図１１】図１０に示した駆動部の詳細構成例を表すブロック図である。
【図１２】図１１に示した容量値検出部の詳細構成例を表す回路図である。
【図１３】図１２に示した容量値検出部における検出動作について説明するための特性図である。
【図１４】変形例３，４に係る可変容量装置の概略構成を表す模式図である。
【図１５】変形例５に係るアクチュエータ素子としての圧電素子の概略構成および動作を表す模式図である。
【図１６】変形例６に係るアクチュエータ素子としてのバイメタル素子の概略構成および動作を表す模式図である。
【図１７】実施の形態および各変形例の可変容量装置の適用例に係る通信装置の概略構成例を表す斜視図である。
【図１８】図１７に示した通信装置を異なる方向から表した斜視図である。
【図１９】図１８に示したアンテナモジュールの詳細構成例を比較例に係るアンテナモジュールの構成と対比して表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（１組の固定電極・可動電極間に１つの可変容量素子を形成する例）
２．変形例
変形例１（２組の固定電極・可動電極間に２つの可変容量素子を形成する例）
変形例２（モニター用の可変容量素子の容量値を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例）
変形例３（可動電極の変位量を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例１：磁石およびホール素子を用いて検出する例）
変形例４（可動電極の変位量を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例２：反射部材およびフォトリフレクタを用いて検出する例）
変形例５（アクチュエータ素子として圧電素子を用いた例）
変形例６（アクチュエータ素子としてバイメタル素子を用いた例）
３．適用例（可変容量装置をアンテナモジュールおよび通信装置に適用した例）
【００１３】
＜実施の形態＞
［可変容量装置１の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る可変容量装置（可変容量装置１）の全体構成（概略構成）を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものである。この可変容量装置１は、支持部材１１、固定用部材１２、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２、連結部材１４１，１４２、接続部材１５、固定電極１６、可動電極１７および駆動部１８を備えている。
【００１４】
支持部材１１は、可変容量装置１全体を支持するためのベース部材（基体）であり、ここではＸＹ平面上に延在するように配置されている。この支持部材１１は、例えば液晶ポリマー等の硬質な樹脂材料からなる。
【００１５】
固定用部材１２は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の一端側および固定電極１６の一端側をそれぞれ固定するための部材であり、例えば液晶ポリマー等の硬質な樹脂材料からなる。この固定用部材１２は、詳細は後述（図４）するが、Ｚ軸の正方向に沿って配置された、下部固定用部材１２Ｄ、中部（中央）固定用部材１２Ｃおよび上部固定用部材１２Ｕの３つの部材からなる。
【００１６】
ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２はそれぞれ、一端側が固定用部材１２により直接固定されており、後述する連結部材１４１，１４２および接続部材１５を介して可動電極１７をＺ軸に沿って駆動する（変形させる）ためのアクチュエータ素子である。これらのポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２はそれぞれ、後述する可動電極１７の変位方向（移動方向）と直交する駆動面（Ｘ−Ｙ平面上の駆動面）を有しており、Ｚ軸に沿って駆動面同士が対向するように配置されている。ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２が、本発明における「アクチュエータ素子」の一具体例に対応している。なお、このようなポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の詳細構成については、後述する（図３）。
【００１７】
連結部材１４１，１４２はそれぞれ、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の各他端と、後述する接続部材１５の端部との間を互いに連結（接続）するための部材である。具体的には、連結部材１４１は、接続部材１５の下端部とポリマーアクチュエータ素子１３１の他端との間を連結し、連結部材１４２は、接続部材１５の上端部とポリマーアクチュエータ素子１３２の他端との間を連結するようになっている。これらの連結部材１４１，１４２はそれぞれ、例えばポリイミドフィルム等のフレキシブルフィルムからなり、各ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２と同等以下（好ましくは同一以下）の剛性を有する柔軟な材料からなることが望ましい。これにより、連結部材１４１，１４２がポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の湾曲方向とは逆方向に湾曲する自由度が生まれ、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２と連結部材１４１，１４２とからなる片持ち梁における断面形状が、Ｓ字状の曲線を描くようになる。その結果、接続部材１５がＺ軸方向に沿って平行移動することが可能となり、可動電極１７が固定電極１６に対して平行状態を保ったまま、Ｚ軸方向に駆動されるようになる。
【００１８】
接続部材１５は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の各他端側と、後述する可動電極１７の一端側との間（具体的には、連結部材１４１，１４２の各端部と可動電極１７の一端との間）を接続するための部材である。この接続部材１５は、ここではＺ軸方向に延在するように配置されており、例えば液晶ポリマー等の硬質な樹脂材料からなる。
【００１９】
固定電極１６は、一端側が固定用部材１２により固定された電極であり、ここではＸＹ平面上に延在する平板状の形状となっている。この固定電極１６は、一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の間に配置されている。
【００２０】
可動電極１７は、一端側が接続部材１５により固定された電極であり、上記した連結部材１４１，１４２および接続部材１５を介して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の他端側に配設されている。換言すると、可動電極１７は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２と間接的に接続するように設けられている。この可動電極１７もまた、ここではＸＹ平面上に延在する平板状の形状となっており、一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の間（具体的には、ポリマーアクチュエータ素子１３１と固定電極１６との間）に配置されている。すなわち、可動電極１７は、Ｚ軸方向に沿って固定電極１６と略対向配置（望ましくは対向配置）されている。この可動電極１７は、詳細は後述するが、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形に基づく接続部材１５の変位（Ｚ軸方向の変位）に応じて、Ｚ軸方向に変位することが可能となっている。
【００２１】
図２は、固定電極１６および可動電極１７の詳細構成例を、断面図（Ｚ−Ｘ断面図）で表わしたものである。
【００２２】
固定電極１６は、導体層１６１と、この導体層１６１の両面に設けられた一対の誘電体層１６２Ａ，１６２Ｂとからなる積層構造を有している。一方、可動電極１７は、導体層１７１からなる単層構造となっている。導体層１６１，１７１はそれぞれ、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料からなる。また、誘電体層１６２Ａ，１６２Ｂはそれぞれ、例えば、チタン酸バリウムや酸化タンタル、フッ化ビニリデン、フェノール樹脂等の高誘電率材料からなる。このような断面構成により、一対の導体層１６１，１７１と、これらの間の空間領域（間隙）（ここでは空気層）および誘電体層１６２Ａ（可動電極１７側の誘電体層）とによって、静電容量からなる容量素子（可変容量素子）Ｃ１が形成されるようになっている。ここで、固定電極１６と可動電極１７との間の距離をｄ１、誘電体層１６２Ａの厚みをｄ２、固定電極１６と可動電極１７とが対向する領域の面積（ＸＹ平面上の面積）をＳ、上記した空気層の比誘電率をε１（＝１）、誘電体層１６２Ａの比誘電率をε２とすると、容量素子Ｃ１の（静電）容量値Ｃは、以下の（１）式で表わされる。なお、上記した厚みｄ２は、一例として０．３ｍｍ程度であり、比誘電率ε２は、例えば上記したフッ化ビニリデンを用いた場合には６程度である。
Ｃ＝（ε１×ε２×Ｓ）／（ε２×ｄ１＋ε１×ｄ２）  ……（１）
【００２３】
駆動部１８は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２をそれぞれ駆動する（変形させる）ためのものであり、例えば半導体素子等を用いた電気回路からなる。この駆動部１８は、具体的には後述する電圧供給部１８１を有しており、この電圧供給部１８１を用いて、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２に対してそれぞれ駆動用電圧Ｖｄを供給するようになっている。なお、この駆動部１８によるポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の駆動動作の詳細については、後述する。
【００２４】
［ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の詳細構成］
次に、図３および図４を参照して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の詳細構成について説明する。図３は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の断面構成（Ｚ−Ｘ断面構成）を表したものである。また、図４は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２、固定用部材１２、および以下説明する固定電極１２１Ａ，１２１Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂの一部分の詳細構成を、断面図（Ｚ−Ｘ断面図）で表わしたものである。
【００２５】
図３に示したように、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２はそれぞれ、イオン導電性高分子化合物膜５１（以下、単に高分子化合物膜５１という。）の両面に、一対の電極膜５２Ａ，５２Ｂが形成された断面構造を有している。換言すると、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２はそれぞれ、一対の電極膜５２Ａ，５２Ｂと、これらの電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に挿設された高分子化合物膜５１とを有している。なお、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２および電極膜５２Ａ，５２Ｂは、それらの周囲が、高弾性を有する材料（例えばポリウレタンなど）からなる絶縁性の保護膜によって覆われていてもよい。
【００２６】
また、例えば図４に示したようにして、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２と、固定用部材１２を構成する上部用固定部材１２Ｕ、中部固定用部材１２Ｃ、下部固定用部材１２Ｄおよび固定電極１２１Ａ，１２１Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂとが、接続されるようになっている。具体的には、ポリマーアクチュエータ素子１３１では、電極膜５２Ａが、下部固定用部材１２Ｄ側の固定電極１２１Ａと電気的に接続され、電極膜５２Ｂが、中部固定用部材１２Ｃ側の固定電極１２１Ｂと電気的に接続されている。一方、ポリマーアクチュエータ素子１３２では、電極膜５２Ａが、中部固定用部材１２Ｃ側の固定電極１２２Ａと電気的に接続され、電極膜５２Ｂが、上部固定用部材１２Ｕ側の固定電極１２２Ｂと電気的に接続されている。これにより、前述した駆動部１８（電圧供給部１８１）から供給される駆動用電圧Ｖｄが、固定電極１２１Ａ，１２１Ｂを介してポリマーアクチュエータ素子１３１へ供給されると共に、固定電極１２２Ａ，１２２Ｂを介してポリマーアクチュエータ素子１３２へ供給されるようになっている。
【００２７】
なお、下部固定用部材１２Ｄ側の固定電極１２１Ａから上部固定用部材１２Ｕ側の固定電極１２２Ｂまでの各部材・電極はそれぞれ、図示しない押え部材（板ばね）によって、一定の圧力で挟み込まれるようにして固定されているのが望ましい。これにより、大きな力を与えてもポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２を破壊することがなく、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２が変形した際も安定して電気的な接続を行うことが可能となるからである。
【００２８】
ここで、上記した高分子化合物膜５１は、電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に所定の電位差が生じることにより湾曲を生じるようになっている。この高分子化合物膜５１にはイオン物質が含浸されている。ここでの「イオン物質」とは、高分子化合物膜５１内を伝導することが可能なイオン全般を指しており、具体的には、水素イオンや金属イオン単体、またはそれら陽イオンおよび／または陰イオンと極性溶媒とを含むもの、あるいはイミダゾリウム塩などのそれ自体が液状である陽イオンおよび／または陰イオンを含むものを意味する。前者としては、例えば、陽イオンおよび／または陰イオンに極性溶媒が溶媒和したものが挙げられ、後者としては、例えばイオン液体が挙げられる。
【００２９】
高分子化合物膜５１を構成する材料としては、例えばフッ素樹脂あるいは炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂が挙げられる。このイオン交換樹脂としては、陽イオン物質が含浸される場合には陽イオン交換樹脂が好ましく、陰イオン物質が含浸される場合には陰イオン交換樹脂が好ましい。
【００３０】
陽イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン酸基あるいはカルボキシル基などの酸性基が導入されたものが挙げられる。具体的には、酸性基を有するポリエチレン、酸性基を有するポリスチレンあるいは酸性基を有するフッ素樹脂などである。中でも、陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸基あるいはカルボン酸基を有するフッ素樹脂が好ましく、例えばナフィオン（デュポン株式会社製）が挙げられる。
【００３１】
高分子化合物膜５１に含浸されている陽イオン物質としては、有機や無機など、その種類を問わない。例えば、金属イオン単体、金属イオンと水とを含むもの、有機陽イオンと水とを含むもの、あるいはイオン液体など種々の形態が応用可能である。金属イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ+）、カリウムイオン（Ｋ+）、リチウムイオン（Ｌｉ+）あるいはマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）などの軽金属イオンが挙げられる。また、有機陽イオンとしては、例えば、アルキルアンモニウムイオンなどが挙げられる。これらの陽イオンは、高分子化合物膜５１中において水和物として存在している。よって、陽イオンと水とを含む陽イオン物質が高分子化合物膜５１中に含浸されている場合には、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２では、水の揮発を抑制するために全体として封止されていることが好ましい。
【００３２】
イオン液体とは、常温溶融塩とも言われるものであり、燃性および揮発性が低い陽イオンと陰イオンとを含んでいる。イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物あるいは脂肪族系化合物などが挙げられる。
【００３３】
中でも、陽イオン物質は、イオン液体であることが好ましい。揮発性が低いため、高温雰囲気中あるいは真空中においてもポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２が良好に動作するからである。
【００３４】
高分子化合物膜５１を挟んで互いに対向する電極膜５２Ａ，５２Ｂは、それぞれ１種あるいは２種以上の導電性材料を含んでいる。電極膜５２Ａ，５２Ｂは、導電性材料粉末同士がイオン導電性高分子により結着されたものが好ましい。電極膜５２Ａ，５２Ｂの柔軟性が高まるからである。導電性材料粉末としてはカーボン粉末が好ましい。導電性が高く、比表面積が大きいため、より大きい変形量が得られるからである。カーボン粉末としては、ケッチェンブラックが好ましい。イオン導電性高分子としては、上記した高分子化合物膜５１の構成材料と同様のものが好ましい。
【００３５】
電極膜５２Ａ，５２Ｂは、例えば、以下のようにして形成される。すなわち、分散媒に導電性材料粉末と導電性高分子とを分散させた塗料を、高分子化合物膜５１の両面に塗布したのち、乾燥させる。また、導電性材料粉末とイオン導電性高分子とを含むフィルム状のものを、高分子化合物膜５１の両面に圧着するようにしてもよい。
【００３６】
電極膜５２Ａ，５２Ｂは、多層構造になっていてもよく、その場合、高分子化合物膜５１の側から順に、導電性材料粉末同士がイオン導電性高分子により結着された層と金属層とが積層された構造を有していることが好ましい。これにより、電極膜５２Ａ，５２Ｂの面内方向において電位がより均一な値に近づき、より優れた変形性能を得られるからである。金属層を構成する材料としては、金あるいは白金などの貴金属が挙げられる。金属層の厚さは任意であるが、電極膜５２Ａ，５２Ｂに電位が均一になるように連続膜となっていることが好ましい。金属層を形成する方法としては、めっき法、蒸着法あるいはスパッタ法などが挙げられる。
【００３７】
高分子化合物膜５１の大きさ（幅および長さ）は、例えば可動電極１７の大きさや重量、あるいは高分子化合物膜５１において必要とされる変位量（変形量）に応じて、任意に設定可能である。高分子化合物膜５１の変位量は、例えば、要求される可動電極１７の変位量（Ｚ軸方向に沿った移動量）に応じて設定されるようになっている。
【００３８】
［可変容量装置１の作用・効果］
続いて、本実施の形態の可変容量装置１の作用および効果について説明する。
【００３９】
（１．ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の動作）
最初に、図５を参照して、ポリマーアクチュエータ素子４４１，４４２の動作について説明する。図５は、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の動作を、断面図を用いて模式的に表したものである。
【００４０】
まず、陽イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。
【００４１】
この場合、電圧無印加状態におけるポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は、陽イオン物質が高分子化合物膜５１中にほぼ均一に分散することから、湾曲することなく平面状となる（図５（Ａ））。ここで、図５（Ｂ）中に示した駆動部１８内の電圧供給部１８１によって電圧印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を開始する）と、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２はそれぞれ、以下のような挙動を示す。すなわち、例えば電極膜５２Ａがマイナスの電位、電極膜５２Ｂがプラスの電位となるように電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に所定の駆動用電圧Ｖｄを印加すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極膜５２Ａ側に移動する。この際、高分子化合物膜５１中では陰イオンがほとんど移動できないため、高分子化合物膜５１では、電極膜５２Ａ側が膨潤し、電極膜５２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は全体として、図５（Ｂ）に示したように電極膜５２Ｂ側に湾曲する。こののち、電極膜５２Ａ，５２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を停止する）と、高分子化合物膜５１中において電極膜５２Ａ側に偏っていた陽イオン物質（陽イオンおよび極性溶媒）が拡散し、図５（Ａ）に示した状態に戻る。また、図５（Ａ）に示した電圧無印加状態から、電極膜５２Ａがプラスの電位、電極膜５２Ｂがマイナスの電位となるように、電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極膜５２Ｂ側に移動する。この場合、高分子化合物膜５１では、電極膜５２Ａ側が収縮し電極膜５２Ｂ側が膨潤するので、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は全体として、電極膜５２Ａ側に湾曲する。
【００４２】
次に、陽イオン物質として、液状の陽イオンを含むものであるイオン液体を用いた場合について説明する。
【００４３】
この場合においても、電圧無印加状態では、イオン液体が高分子化合物膜５１中にほぼ均一に分散しているので、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２が図５（Ａ）に示した平面状となる。ここで、電圧供給部１８１によって電圧印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を開始する）と、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は以下のような挙動を示す。すなわち、例えば電極膜５２Ａがマイナスの電位、電極膜５２Ｂがプラスの電位となるように電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、イオン液体のうちの陽イオンが電極膜５２Ａ側に移動し、陰イオンは陽イオン交換膜である高分子化合物膜５１中を移動できない。このため高分子化合物膜５１では、その電極膜５２Ａ側が膨潤し、電極膜５２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は全体として、図５（Ｂ）に示したように電極膜５２Ｂ側に湾曲する。こののち、電極膜５２Ａ，５２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を停止する）と、高分子化合物膜５１中において電極膜５２Ａ側に偏っていた陽イオンが拡散し、図５（Ａ）に示した状態に戻る。また、図５（Ａ）に示した電圧無印加状態から、電極膜５２Ａがプラスの電位、電極膜５２Ｂがマイナスの電位となるように、電極膜５２Ａ，５２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、イオン液体のうちの陽イオンが電極膜５２Ｂ側に移動する。この場合、高分子化合物膜５１では、電極膜５２Ａ側が収縮し電極膜５２Ｂ側が膨潤するので、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２は全体として、電極膜５２Ａ側に湾曲する。
【００４４】
（２．可変容量装置１の動作）
続いて、図６を参照して、可変容量装置１全体の動作について説明する。図６は、可変容量装置１の動作を断面図（Ｚ−Ｘ断面図）で表したものであり、（Ａ）は動作前の状態を、（Ｂ）は動作後の状態をそれぞれ示す。
【００４５】
この可変容量装置１では、前述した一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形（湾曲）に応じて、接続部材１５等を介して可動電極１７が駆動される。これにより、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、可動電極１７がＺ軸に沿って移動可能（変位可能）となる。
【００４６】
すると、このような可動電極１７のＺ軸方向の変位に伴い、固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１が変化する（ここでは、可動電極１７の変位に伴い、距離ｄ１が短くなる）。換言すると、本実施の形態の駆動部１８では、固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１が変化するように、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の他端側を変形（湾曲）させている。したがって、前述した（１）式により、この距離ｄ１の変化に応じて容量素子Ｃ１の（静電）容量値Ｃも変化する（ここでは容量値Ｃが大きくなる）ため、この容量素子Ｃ１が可変容量素子として機能する。
【００４７】
ここで、本実施の形態では、アクチュエータ素子（ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２）の変形量が、比較的大きい（例えば、１〜２ｍｍ程度）ものとなる。このため、それに伴って固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１の変化量も、大きくなる（例えば、０〜２ｍｍ程度）。その結果、本実施の形態の可変容量装置１では、容量素子Ｃ１における容量変化範囲が、従来の可変容量素子（例えば、エアバリコンやポリバリコン、セラミックトリマコン、バリキャップ等）における容量変化範囲と比べ、広範なものとなる。換言すると、可変容量装置１では、容量素子Ｃ１における可変倍率が、従来の可変容量素子における可変倍率と比べて大きくなる。具体的には、従来の可変容量素子では、５〜１５倍程度の可変倍率からなる容量変化範囲であったのに対し、可変容量装置１では、例えば２０〜５０倍程度の可変倍率からなる広範な容量変化範囲となる。
【００４８】
図７は、可変容量装置１における、固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１と、静電容量値Ｃとの関係についての、一実施例を表したものである。具体的には、この実施例では、前述した（１）式において、誘電体層１６２Ａの厚みｄ２＝０．３ｍｍ、固定電極１６と可動電極１７とが対向する領域の面積Ｓ＝２４ｍｍ2、比誘電率ε１＝１（空気層）、誘電体層１６２Ａの比誘電率ε２＝６となっている。図７により、この実施例では、距離ｄ１と静電容量値Ｃとが略反比例の関係となっていると共に、約４０倍程度の可変倍率からなる広範な容量変化範囲が実現されていることが分かる。
【００４９】
以上のように本実施の形態では、駆動部１８によって、固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１が変化するようにポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の他端側を変形させているので、固定電極１６と可動電極１７との間の距離ｄ１の変化量を大きくすることができる。よって、これらの固定電極１６および可動電極１７を用いて形成される容量素子Ｃ１の容量値も大きく変化させることができ、従来よりも広範な容量変化範囲（従来よりも大きな可変倍率）を実現することが可能となる。また、このような広範な容量変化範囲（大きな可変倍率）を、比較的小さく簡単な構造により実現することが可能である。
【００５０】
また、特に本実施の形態では、アクチュエータ素子としてポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２を用いるようにしたので、他の方式のアクチュエータ素子（後述する圧電素子やバイメタル素子等）を用いた場合と比べ、以下の利点も得られる。すなわち、駆動用電圧Ｖｄを低く抑えて低消費電力化を図ることが可能となると共に、低コストで製造することも可能となる。
【００５１】
更に、固定電極１６が、導体層１６１と、この導体層１６１における可動電極１７側に設けられた誘電体層１６２Ａとを含む積層構造となっているようにしたので、以下の利点が得られる。すなわち、この誘電体層１６２Ａの存在によって、容量素子Ｃ１の容量値を大きくすることができると共に、可動電極１７の変位時における導体層１６１，１７１同士の電気的な短絡（ショート）を防止することも可能となる。なお、場合によっては、固定電極１６において、このような誘電体層１６２Ａ（および誘電体層１６２Ｂ）を設けないようにしてもよい。
【００５２】
加えて、可動電極１７が連結部材１４１，１４２を介して駆動されるようにしたので、例えば一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２間で動作ばらつき（変形量のばらつき）が生じる場合であっても、可動電極１７をＺ軸に沿って移動し易くすることが可能となる。
【００５３】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜６）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５４】
［変形例１］
図８は、変形例１に係る可変容量装置（可変容量装置１Ａ）の全体構成（概略構成）および動作を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものであり、（Ａ）は動作前の状態を、（Ｂ）は動作後の状態をそれぞれ示す。
【００５５】
本変形例の可変容量装置１Ａは、複数組の固定電極および可動電極の間に、複数の可変容量素子を形成するようにしたものである。具体的には、可変容量装置１Ａは、上記実施の形態の可変容量装置１において、１組の固定電極１６および可動電極１７の代わりに、２組の固定電極１６Ａ，１６Ｂおよび可動電極１７Ａ，１７Ｂを設けたものとなっており、他の構成は同様となっている。
【００５６】
固定電極１６Ａ，１６Ｂはそれぞれ、一端側が固定用部材１２により固定された電極であり、ここではＸＹ平面上に延在する平板状の形状となっている。これらの固定電極１６Ａ，１６Ｂは、一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の間において、互いに対向するように（略平行となるように）配置されている。
【００５７】
可動電極１７Ａ，１７Ｂはそれぞれ、一端側が接続部材１５により固定された電極であり、可動電極１７と同様に連結部材１４１，１４２および接続部材１５を介して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の他端側に配設されている。これらの可動電極１７Ａ，１７Ｂもまた、ここではＸＹ平面上に延在する平板状の形状となっており、一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の間に配置されている。具体的には、可動電極１７Ａは、ポリマーアクチュエータ素子１３１と固定電極１６Ａとの間に配置され、可動電極１７Ｂは、固定電極１６Ａ，１６Ｂの間に配置されている。すなわち、可動電極１７Ａは、Ｚ軸方向に沿って固定電極１６Ａと略対向配置（対向配置）されている一方、可動電極１７Ｂは、Ｚ軸方向に沿って固定電極１６Ｂと略対向配置（対向配置）されている。これらの可動電極１７Ａ，１７Ｂもまた可動電極１７と同様に、以下説明するように、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形に基づく接続部材１５の変位（Ｚ軸方向の変位）に応じて、それぞれＺ軸方向に変位することが可能となっている。
【００５８】
このような構成により可変容量装置１Ａでは、互いに略対向配置（対向配置）された固定電極１６Ａおよび可動電極１７Ａと、それらの間の空間領域（間隙）（および固定電極１６Ａにおける誘電体層１６２Ａ）とにより、容量素子Ｃ１Ａが形成される。また、互いに略対向配置（対向配置）された固定電極１６Ｂおよび可動電極１７Ｂと、それらの間の空間領域（間隙）（および固定電極１６Ｂにおける誘電体層１６２Ａ）とにより、容量素子Ｃ１Ｂが形成される。すなわち、可変容量装置１Ａでは、２組の固定電極１６Ａ，１６Ｂおよび可動電極１７Ａ，１７Ｂを用いて、２つの容量素子Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂが形成されるようになっている。
【００５９】
ここで、これらの容量素子Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ同士は、例えば図９（Ａ）に示したように互いに並列接続されているようにしてもよく、あるいは、例えば図９（Ｂ）に示したように互いに直列接続されているようにしてもよい。なお、並列接続されているようにした場合、可変容量装置１Ａ全体としての容量値を大きくする（ここでは２倍の容量値とする）ことができる。
【００６０】
本変形例の可変容量装置１Ａでは、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、一対のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形（湾曲）に応じて、接続部材１５等を介して可動電極１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ駆動される。これにより、可動電極１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ、Ｚ軸に沿って移動可能（変位可能）となる。すると、このような可動電極１７Ａ，１７ＢのＺ軸方向の変位に伴い、固定電極１６Ａと可動電極１７Ａとの間の距離ｄ１Ａ、および固定電極１６Ｂと可動電極１７Ｂとの間の距離ｄ１Ｂが、それぞれ変化する（ここでは、可動電極１７Ａ，１７Ｂの変位に伴い、距離ｄ１Ａ，ｄ１Ｂが短くなる）。したがって、上記実施の形態と同様に、これらの距離ｄ１Ａ，ｄ１Ｂの変化に応じて容量素子Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂの（静電）容量値もそれぞれ変化する（ここでは容量値が大きくなる）ため、これらの容量素子Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂがそれぞれ、可変容量素子として機能する。
【００６１】
ここで、本変形例においても上記実施の形態と同様の作用により、上記した距離ｄ１Ａ，ｄ１Ｂの変化量を大きくすることができ、容量素子Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂの容量値も大きく変化させることができる。よって、本変形例においても、従来よりも広範な容量変化範囲（従来よりも大きな可変倍率）を実現することが可能となる。
【００６２】
なお、本変形例では、２組の固定電極および可動電極を用いて２つの可変容量素子を形成する場合について説明したが、例えば、３組以上の固定電極および可動電極を用いて３つ以上の可変容量素子を形成し、それらを組み合わせて用いるようにしてもよい。具体的には、そのようにして形成される複数の可変容量素子が、互いに、並列、直列またはそれらの組み合わせにより接続されている（並列接続、直列接続またはそれらの混合接続となっている）ようにしてもよい。
【００６３】
［変形例２］
図１０は、変形例２に係る可変容量装置（可変容量装置１Ｂ）の全体構成（概略構成）を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものである。本変形例の可変容量装置１Ｂでは、以下説明するモニター用の可変容量素子（後述する容量素子Ｃ２）の容量値を検出し、その検出した容量値を利用して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量（変位量，湾曲量）を制御するようになっている。
【００６４】
具体的には、可変容量装置１Ｂは、上記実施の形態の可変容量装置１において、固定電極１６の代わりに固定電極１６−１を設けると共に、駆動部１８の代わりに駆動部１８Ｂを設けたものであり、他の構成は同様となっている。
【００６５】
固定電極１６−１は、絶縁性部材１６３と、この絶縁性部材１６３における可動電極１７との対向面上において互いに電気的に分離された複数（ここでは２つ）のサブ電極１６Ｃ，１６Ｄとからなる。換言すると、固定電極１６−１は、これら２つのサブ電極１６Ｃ，１６Ｄを用いて構成されている。絶縁性部材１６３は、サブ電極１６Ｃ，１６Ｄをそれぞれ支持（固定）するための部材としても機能しており、例えばフッ化ビニリデン等の絶縁材料からなる。
【００６６】
このような構成により、本変形例の可変容量装置１Ｂでは、互いに略対向配置（対向配置）されたサブ電極１６Ｃおよび可動電極１７と、それらの間の空間領域（間隙）（およびサブ電極１６Ｃにおける誘電体層１６２Ａ）とにより、容量素子（可変容量素子）Ｃ１が形成される。また、互いに略対向配置（対向配置）されたサブ電極１６Ｄおよび可動電極１７と、それらの間の空間領域（間隙）（およびサブ電極１６Ｄにおける誘電体層１６２Ａ）とにより、モニター用の容量素子（可変容量素子）Ｃ２が形成されるようになっている。なお、これらの容量素子Ｃ１，Ｃ２では、サブ電極１６Ｃまたはサブ電極１６Ｄと可動電極１７との間の距離は、いずれもｄ１となっている。
【００６７】
駆動部１８Ｂは、図１１に示したように、前述した電圧供給部１８１に加え、容量値検出部１８２、記憶部１８３および減算部１８４を有している。
【００６８】
容量値検出部１８２は、上記したモニター用の容量素子Ｃ２の容量値を検出するものである。この容量値検出部１８２は、例えば図１２に示したように、周波数ｆ＝ｆ０の周波数からなる交流信号を発生する発振回路１８２Ｂと、互いに電磁気的に結合された３つのインダクタＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、ダイオード（整流素子）Ｄ３と、抵抗器Ｒ３と、容量素子（コンデンサ）Ｃ３とを有している。インダクタＬ１は発振回路１８２Ｂの両端間に接続され、インダクタＬ２は容量素子Ｃ２の両端間に接続されている。インダクタＬ３の一端はダイオードＤ３のアノードに接続され、他端は抵抗器Ｒ３の一端および容量素子Ｃ３の一端にそれぞれ接続されている。ダイオードＤ３のカソードは、抵抗器Ｒ３の他端および容量素子Ｃ３の他端にそれぞれ接続されている。このような接続構成により、インダクタＬ２および容量素子Ｃ２によって共振回路（ＬＣ共振回路）が構成されると共に、インダクタＬ３、ダイオードＤ３、抵抗器Ｒ３および容量素子Ｃ３によって検波回路が構成されるようになっている。
【００６９】
この容量値検出部１８２では、具体的には以下のようにして、容量素子Ｃ２の容量値を検出している。まず、上記したＬＣ共振回路では、例えば図１３に示したような共振特性からなる共振動作（ＬＣ共振動作）が行われる。このとき、この共振動作における共振周波数ｆ２は、インダクタＬ２のインダクタンスをＬ、容量素子Ｃ２の容量値をＣ２とすると、以下の（２）式により表わされる。ここで、容量素子Ｃ２における容量値が変化すると、（２）式によりそれに伴って共振周波数ｆ２が変化する（シフトする）ため、発振回路１８２Ｂでの周波数ｆ０における検波出力（出力電圧Ｖout）も変動する。例えば、図１３に示したように、容量素子Ｃ２の容量値変化に伴って共振周波数がｆ２から（ｆ２＋Δｆ）に変化すると、周波数ｆ０における出力電圧Ｖoutの値も変化する（ここでは、−ΔＶだけ減少している）。ここで、容量素子Ｃ２における容量値と出力電圧Ｖoutとは１対１で対応するため、この出力電圧Ｖoutを検出することにより、容量素子Ｃ２の容量値も検出（測定）することができる。なお、このようにして容量値検出部１８２により検出された容量素子Ｃ２の容量値を、ここでは容量値Ｃ２ｄとする。
ｆ２＝１／｛２π×（Ｌ×Ｃ２）1/2｝  ……（２）
【００７０】
図１１に示した記憶部１８３は、容量素子Ｃ２における「所定の目標値」である容量値Ｃ２ｔを予め記憶（保持）しておくためのメモリであり、種々の方式のメモリを用いて構成することが可能である。減算部１８４は、記憶部１８３に保持されている容量値Ｃ２ｔと、容量値検出部１８２により検出された容量値Ｃ２ｄとの間で減算処理を行う（具体的には、容量値Ｃ２ｔから容量値Ｃ２ｄを減算する処理を行う）ものである。これにより、減算された容量値（Ｃ２ｔ−Ｃ２ｄ）が、電圧供給部１８１へ出力されるようになっている。
【００７１】
本変形例の電圧供給部１８１では、容量値検出部１８２により検出されたモニター用の容量素子Ｃ２の容量値Ｃ２ｄを用いて、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御するようになっている。具体的には、減算部１８４から供給される容量値（Ｃ２ｔ−Ｃ２ｄ）を用いて、この容量素子Ｃ２の容量値Ｃ２ｄが所定の目標値（容量値Ｃ２ｔ）と略一致（好ましくは一致）するように、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御する。すなわち、ここでは、容量値（Ｃ２ｔ−Ｃ２ｄ）の値が０（ゼロ）に近づくように（好ましくは０となるように）、駆動用電圧Ｖｄの値を調整して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御している。
【００７２】
このようにして本変形例の可変容量装置１Ｂでは、電圧供給部１８１において、容量値検出部１８２により検出されたモニター用の容量素子Ｃ２の容量値Ｃ２ｄを用いて、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御するようにしたので、振動や可変容量装置１Ｂの姿勢差などに影響されることなく、実際に使用する容量素子Ｃ１の容量値を所望の値に精度良く調整することが可能となる。
【００７３】
なお、本変形例では、２つのサブ電極を用いてモニター用の可変容量素子を形成する場合について説明したが、例えば、３つ以上のサブ電極を用いて３つ以上の可変容量素子を形成し、それらのうちの１つをモニター用の可変容量素子として用いるようにしてもよい。
【００７４】
［変形例３，４］
図１４（Ａ）は、変形例３に係る可変容量装置（可変容量装置１Ｃ）の全体構成（概略構成）を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものである。また、図１４（Ｂ）は、変形例４に係る可変容量装置（可変容量装置１Ｄ）の全体構成（概略構成）を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものである。これらの変形例３，４では、可動電極１７の変位量（移動量）を検出し、その検出した変位値を利用して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量（変位量，湾曲量）を制御するようになっている。
【００７５】
図１４（Ａ）に示した変形例３の可変容量装置１Ｃは、上記実施の形態の可変容量装置１において、駆動部１８の代わりに駆動部１８Ｃを設けると共に、磁石１９１およびホール素子１９２を更に設けたものであり、他の構成は同様となっている。なお、磁石１９１およびホール素子１９２が、本発明における「変位量検出部」の一具体例に対応している。
【００７６】
磁石１９１は、接続部材１５上（ここでは側面上）に配置されており、例えば、ネオジム（Ｎｄ）−鉄（Ｆｅ）−ホウ素（Ｂ）の化合物（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ）等の磁性材料からなる。ホール素子１９２は、支持部材１１上における磁石１９１と対向する位置に設けられており、磁石１９１により発生される磁場の強さを検出するものである。なお、このホール素子１９２の代わりに、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いて磁場の強さを検出するようにしてもよい。駆動部１８Ｃでは、ホール素子１９２により検出された磁場の強さ（可動電極１７の変位量、磁石１９１とホール素子１９２との間の距離ｄ３に対応）を用いて、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御するようになっている。具体的には、駆動部１８Ｃは、駆動用電圧Ｖｄの値を調整して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御している。
【００７７】
一方、図１４（Ｂ）に示した変形例４の可変容量装置１Ｄは、上記実施の形態の可変容量装置１において、駆動部１８の代わりに駆動部１８Ｄを設けると共に、反射部材１９３およびフォトリフレクタ１９４を更に設けたものであり、他の構成は同様となっている。なお、反射部材１９３およびフォトリフレクタ１９４が、本発明における「変位量検出部」の一具体例に対応している。
【００７８】
反射部材１９３は、接続部材１５上（ここでは側面上）に配置されており、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料からなる。フォトリフレクタ１９４は、支持部材１１上における反射部材１９３と対向する位置に設けられており、発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）とフォトトランジスタとを単一のパッケージ内に収容してなるものである。これによりフォトリフレクタ１９４では、ＬＥＤから発せられて反射部材１９３で反射された光（反射光）の光量を、フォトトランジスタにおいて検出するようになっている。駆動部１８Ｄでは、フォトリフレクタ１９４により検出された反射光の光量（可動電極１７の変位量、反射部材１９３とフォトリフレクタ１９４との間の距離ｄ４に対応）を用いて、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御するようになっている。具体的には、駆動部１８Ｄは、駆動用電圧Ｖｄの値を調整して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御している。
【００７９】
このようにして変形例３，４では、可動電極１７の変位量を検出すると共に、その検出した変位値を利用して、ポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の変形量を制御するようにしたので、振動や可変容量装置１Ｃ，１Ｄの姿勢差などに影響されることなく、容量素子Ｃ１の容量値Ｃを所望の値に精度良く調整することが可能となる。
【００８０】
［変形例５］
図１５は、変形例５に係る可変容量装置に適用されるアクチュエータ素子としての圧電素子２３１，２３２の概略構成および動作を、模式図で表わしたものである。本変形例の可変容量装置では、上記実施の形態のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の代わりに、以下説明する圧電素子２３１，２３２を設けたものとなっている。
【００８１】
これらの圧電素子２３１，２３２はそれぞれ、ＸＹ平面上に延在する導体板６１と、この導体板６１の両面に配置された一対の圧電体６２Ａ，６２Ｂと、導体板６１および圧電体６２Ａ，６２Ｂの一端側を固定する一対の固定用部材６３Ａ，６３Ｂとからなる。
【００８２】
導体板６１は、例えばリン青銅等の材料からなる。圧電体６２Ａ，６２Ｂはそれぞれ、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料からなる。なお、これらの圧電体６２Ａ，６２Ｂにはそれぞれ、それらの厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って所定の分極処理が施されており、それらの分極方向は互いに同じ方向になっているものとする。
【００８３】
このような構成の圧電素子２３１，２３２では、圧電体６２Ａ，６２Ｂに対してそれぞれ所定の駆動用電圧Ｖｄが印加されると、一方の圧電体（ここでは圧電体６２Ａ）がＸ軸方向に沿って伸びる一方、他方の圧電体（ここでは圧電体６２Ｂ）がＸ軸方向に沿って縮むため、結果として圧電素子２３１，２３２全体ではその厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って湾曲（屈曲）し、Ｚ軸方向の変形量ｄが生ずる。なお、駆動用電圧Ｖｄの極性を反転させれば、それに伴って逆方向の変形量ｄが得られる。このようにして、駆動用電圧Ｖｄを供給することにより、圧電素子２３１，２３２がそれぞれ、アクチュエータ素子として機能する。
【００８４】
よって、これらの圧電素子２３１，２３２をアクチュエータ素子として用いた本変形例の可変容量装置においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。
【００８５】
［変形例６］
図１６は、変形例６に係る可変容量装置に適用されるアクチュエータ素子としてのバイメタル素子３３１，３３２の概略構成および動作を、模式図で表わしたものであり、（Ａ）は動作前の状態を、（Ｂ）は動作後の状態をそれぞれ示す。本変形例の可変容量装置では、上記実施の形態のポリマーアクチュエータ素子１３１，１３２の代わりに、以下説明するバイメタル素子３３１，３３２を設けたものとなっている。
【００８６】
これらのバイメタル素子３３１，３３２はそれぞれ、ＸＹ平面上に延在する一対の金属板（熱膨張率が互いに異なる高膨張性金属板７２Ａおよび低膨張性金属板７２Ｂ）と、これらの金属板の一端側を固定する一対の固定用部材７３Ａ，７３Ｂとからなる。高膨張性金属板７２Ａおよび低膨張性金属板７２Ｂは、互いに貼り合わせられることにより積層構造を形成するようになっている。
【００８７】
高膨張性金属板７２Ａおよび低膨張性金属板７２Ｂはそれぞれ、例えば、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）との合金にマンガン（Ｍｎ）やクロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）などの金属を添加した材料からなる。これらの添加量を異ならせることにより、互いの熱膨張率が異なるものとなるようになっている。
【００８８】
このような構成のバイメタル素子３３１，３３２では、図１６（Ａ）に示した平坦状態（動作前状態）と比べて高い温度状態とすると、高膨張性金属板７２Ａのほうが、低膨張性金属板７２Ｂと比べてより多く膨張する。このため、結果としてバイメタル素子３３１，３３２全体では、その厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って湾曲（屈曲）し、Ｚ軸方向の変形量ｄが生ずる。したがって、図示しないヒーター等の加熱手段を用いて高膨張性金属板７２Ａおよび低膨張性金属板７２Ｂの温度を変化させることにより、バイメタル素子３３１，３３２がそれぞれ、アクチュエータ素子として機能する。
【００８９】
よって、これらのバイメタル素子３３１，３３２をアクチュエータ素子として用いた本変形例の可変容量装置においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。
【００９０】
＜適用例＞
続いて、上記実施の形態および変形例１〜６に係る可変容量装置（可変容量装置１，１Ａ〜１Ｄ等）の適用例（アンテナモジュールおよび通信装置への適用例）について説明する。
【００９１】
図１７および図１８は、上記実施の形態等の可変容量装置の適用例に係る通信装置（携帯電話機４）の概略構成を表す斜視図で表わしたものある。この携帯電話機４では、２つの筐体４１Ａ，４１Ｂ同士が、図示しないヒンジ機構を介して折り畳み自在に連結されている。
【００９２】
図１７に示したように、筐体４１Ａの一方側の面には、各種の操作キー４２が複数配設されると共に、その下端部にマイクロフォン４３が配設されている。操作キー４２は使用者（ユーザ）による所定の操作を受け付けて情報を入力するためのものである。マイクロフォン４３は、通話時等における使用者の音声を入力するためのものである。
【００９３】
筐体４１Ｂの一方側の面には、図１７に示したように、液晶表示パネル等を用いた表示部４４が配設されると共に、その上端部には、スピーカー４５が配設されている。表示部４４には、例えば、電波の受信状況や電池残量、通話相手の電話番号、電話帳として登録されている内容（相手先の電話番号や氏名等）、発信履歴、着信履歴等の各種の情報が表示されるようになっている。スピーカー４５は、通話時等における通話相手の音声等を出力するためのものである。
【００９４】
図１８に示したように、筐体４１Ａの他方側の面の内部には、上記実施の形態等の可変容量装置を有するアンテナモジュール４６が配設されている。
【００９５】
図１９（Ａ）は、アンテナモジュール４６の主要な回路構成を表したものである。このアンテナモジュール４６は、アンテナ素子４６１と、容量素子Ｃ１（可変容量素子）を含む上記実施の形態等の可変容量装置１（１Ａ〜１Ｄ等）とを有している。
【００９６】
このような構成のアンテナモジュール４６では、上記実施の形態等の可変容量装置１（１Ａ〜１Ｄ等）を用いて構成されていることにより、従来のアンテナモジュールと比較して、以下の利点を得ることが可能である。
【００９７】
すなわち、まず、携帯電話機に代表される無線通信機能を有する携帯端末機器（通信装置）では、通信データの高速化や利便性向上のため、近年では、使用周波数のマルチバンド化や搭載システムのマルチモード化が進展している。特に最近では、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式と、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）方式（Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式）との双方の方式を使用可能なマルチバンド・マルチモードの携帯電話機やスマートフォンなどが広く普及している。このような携帯端末機器（通信装置）では、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）やワンセグ（携帯電話・移動体端末向けの１セグメント部分受信サービス）等に加えて、Bluetooth（登録商標）やＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、FeliCa（非接触型ＩＣカード；登録商標）に代表される近距離無線通信（ＮＦＣ；Near Field Communication）など、様々な方式の無線通信システムを混載する必要がある。
【００９８】
ここで、図１９（Ｂ）に示した比較例に係る従来のアンテナモジュール１０６では、このような多数の方式の無線通信システム間でのバンド切り替えは、以下のようにして実現していた。すなわち、そのバンドの数と同数のインピーダンス調整素子（ここでは、１つの固定容量素子Ｃ１００および６つの固定容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０６）を予め用意しておき、スイッチ素子ＳＷによってそれらのインピーダンス調整素子との接続を切り替えることにより実現していた。ところが、このような構成では、まず、複数のインピーダンス調整素子（ここでは固定容量素子）が必要になってしまう。また、それらを切り替えるためのスイッチ素子ＳＷとしては、大電力を扱えてかつ損失の小さなものであることが望まれることから、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）スイッチ等の比較的高価な部品を用いる必要があった。これらのことから、従来のアンテナモジュール１０６では、構成が複雑化および大型化してしまうと共に、製造コストが高くなってしまう。
【００９９】
これに対して、図１９（Ａ）に示した本適用例に係るアンテナモジュール４６では、バンド切り替えのために必要な素子は、上記実施の形態等で説明した可変容量装置１等のみとなるため、送受信回路の構成を非常に単純化することができる。また、可変容量素子Ｃ１における容量値を連続的に変化させることができるため、バンド数を非常に多く（原理的には無数に）選択することが可能となる。更に、小さい容量値から大きな容量値までの広範な容量値範囲を単一の可変容量素子でカバーすることができるため、単純な構成により、多数の方式の無線通信システムの混載が実現される。
【０１００】
＜その他の変形例＞
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１０１】
例えば、上記実施の形態等で説明した接続部材１５および連結部材１４１，１４２はそれぞれ、場合によっては設けないようにしてもよい。また、上記実施の形態等では、アクチュエータ素子の一端側が固定用部材１２によって直接固定されている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、アクチュエータ素子の一端側が、固定用部材１２によって間接的に（固定電極１６等を介して）固定されているようにしてもよい。更に、上記実施の形態等では、可動電極１７がアクチュエータ素子と間接的に接続するように設けられている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、可動電極１７が、アクチュエータ素子と直接接続するように設けられている（可動電極１７が、アクチュエータ素子の一部（表面等）に形成されている）ようにしてもよい。
【０１０２】
また、上記実施の形態等では、主に一対のアクチュエータ素子を設けた場合について説明したが、必ずしも一対ではなくてもよく、１つあるいは３つ以上のアクチュエータ素子を設けるようにしてもよい。
【０１０３】
更に、各アクチュエータ素子の形状については、上記実施の形態等に示したものには限定されず、またその積層構造についても、上記実施の形態等で説明したものに限定されず、適宜変更可能である。また、可変容量装置における各部材の形状や材料等についても、上記実施の形態等で説明したものには限られない。
【０１０４】
加えて、本発明の可変容量装置は、上記適用例で説明したアンテナモジュールおよび通信装置（携帯電話機）には限られず、他の電子機器等にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１Ａ〜１Ｄ…可変容量装置、１１…支持部材、１２…固定用部材、１２Ｕ…上部固定用部材、１２Ｃ…中部固定用部材、１２Ｄ…下部固定用部材、１２１Ａ，１２１Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂ…固定電極、１３１，１３２…ポリマーアクチュエータ素子、１４１，１４２…連結部材、１５…接続部材、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６−１…固定電極、１６Ｃ，１６Ｄ…サブ電極、１６１…導体層、１６２Ａ，１６２Ｂ…誘電体層、１６３…絶縁性部材、１７，１７Ａ，１７Ｂ…可動電極、１７１…導体層、１８，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ…駆動部、１８１…電圧供給部、１８２…容量値検出部、１８２Ｂ…発振回路、１８３…記憶部、１８４…減算部、１９１…磁石、１９２…ホール素子、１９３…反射部材、１９４…フォトリフレクタ、２３１，２３２…圧電素子、３３１，３３２…バイメタル素子、４…携帯電話機、４６…アンテナモジュール、４６１…アンテナ素子、５１…高分子化合物膜、５２Ａ，５２Ｂ…電極膜、６１…導体板、６２Ａ，６２Ｂ…圧電体、６３Ａ，６３Ｂ…固定用部材、７２Ａ…高膨張性金属板、７２Ｂ…低膨張性金属板、７３Ａ，７３Ｂ…固定用部材、Ｖｄ…駆動用電圧、Ｖout…出力電圧、Ｃ１，Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２，Ｃ３…容量素子、Ｃ２ｄ，Ｃ２ｔ…容量値、Ｌ１〜Ｌ３…インダクタ、Ｄ３…ダイオード、Ｒ３…抵抗器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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