(57)【要約】【課題】  耐久性や応答性等を考慮した、より適切な動作が実現可能な高分子アクチュエータ装置を提案する。【解決手段】  高分子アクチュエータ１００は、イオン交換樹脂等からなる基材１０１の表面に、対向電極１０２、１０３を含んで構成される。駆動電圧源２０２からの出力は、電極パッド２０１を介して電極１０２、１０３に印加される。ここで、左側の電極１０２に負電圧、右側の電極１０３に正電圧を印加すると、印加電圧により発生する電界により、基材１０１内の陽イオンや極性分子は陰極側へ移動し、陰極側が陽極側に比べて膨潤し、基材１０１の先端は図中右側へ変形する。一方、右側の電極１０３に負電圧、左側の電極１０２に正電圧を印加すると、前述とは逆に作用し、基材１０１の先端は図中左側へ変形する。高分子アクチュエータ１００は、かかる特性を利用して駆動される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料からなる基材と、
前記基材表面に形成された対向電極とからなる高分子アクチュエータと、
前記高分子アクチュエータに電圧を印加し、前記高分子アクチュエータの変形に応じて第１の有効状態及び第２の有効状態となる被駆動部とを備える高分子アクチュエータ装置であって、
前記被駆動部が前記第１の有効状態と前記第２の有効状態との間を遷移する遷移期間に、前記被駆動部を変位させるのに必要な駆動電圧を印加することを特徴とする高分子アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記遷移期間以外では、前記高分子アクチュエータに電圧は印加されていないことを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項３】
前記遷移期間以外では、前記被駆動部が変位開始するために必要な準備電圧を前記高分子アクチュエータに印加することを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項４】
前記遷移期間内において、前記高分子アクチュエータが所定の形状に変形した後、前記第２の有効状態まで電圧を印加し続けることを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項５】
前記被駆動部は、前記被駆動部と前記高分子アクチュエータとを連結する連結部材を有し、前記被駆動部が前記連結部材を介して前記第１の有効状態と前記第２の有効状態とに相互に遷移されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項６】
前記連結部材は前記高分子アクチュエータに結合され、
第１の接触部及び第２の接触部を有し、
前記被駆動部を第１の有効状態へ遷移する際、前記被駆動部に設けられた当接部と前記第１の接触部が当接し、
また前記被駆動部を第２の有効状態へ遷移する際、前記当接部と前記第２の接触部が当接することで、
前記被駆動部を第１の有効状態と第２の有効状態とに相互に遷移させることを特徴とする請求項５に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項７】
前記連結部材は前記被駆動部に結合され、
第１の接触部及び第２の接触部を有し、
且つ前記高分子アクチュエータに結合または設けられた当接部を有し、
前記被駆動部を第１の有効状態へ遷移する際、前記当接部と前記第１の接触部が当接し、
また前記被駆動部を第２の有効状態へ遷移する際、前記当接部と前記第２の接触部が当接することで、
前記被駆動部を第１の有効状態と第２の有効状態とに相互に遷移させることを特徴とする請求項５に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項１に記載の高分子アクチュエータ装置において、
更に、前記被駆動部の状態を保持する保持手段を備え、
前記高分子アクチュエータの変形に応じて前記被駆動部が第１の有効状態または第２の有効状態へと遷移された際に、前記被駆動部の当該状態を保持することを特徴とする請求項６または７に記載の高分子アクチュエータ装置。
【請求項９】
開口を有する基板と
前記基板に形成された開口よりも小さな開口を有する羽根と、
高分子材料からなる基材と、
前記基材表面に形成された対向電極とからなる基板上に設けられた高分子アクチュエータとを有し、
前記高分子アクチュエータに電圧を印加し、前記高分子アクチュエータの変形に応じて、前記開口を有する羽根が駆動され、前記基板に形成された開口に重なる第１の有効状態と、前記基板に形成された開口から退避する第２の有効状態に相互に遷移し開口径を変化させる光学絞り装置であって、
前記第１の有効状態と前記第２の有効状態との間を遷移する遷移期間に、前記高分子アクチュエータを駆動するのに必要な駆動電圧を印加することを特徴とする光学絞り装置。
【請求項１０】
更に、前記開口を有する羽根の状態を保持する保持手段を備え、
前記高分子アクチュエータの変形に応じて前記開口を有する羽根が第１の有効状態または第２の有効状態へと遷移された際に、前記被駆動部の当該状態を保持することを特徴とする請求項９に記載の光学絞り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子アクチュエータ装置及び該高分子アクチュエータ装置を利用した光学絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器、産業用ロボット及びマイクロマシン等の分野において、多種多様な動作原理を応用したアクチュエータが研究開発されている。中でも、イオン流体の様な極性分子を含んだ状態のイオン交換樹脂の表面に電極を形成し、電圧の印加により屈曲変形させる高分子アクチュエータは、その柔軟な駆動様態から人工筋肉と称され、今後様々な分野での応用が期待されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には様々な高分子アクチュエータの構成例が開示されている。また、上記特許文献１には、高分子アクチュエータを用いたアプリケーションとして、いくつかの事例が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８２９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高分子アクチュエータは、耐久性や応答性等の観点からその駆動方法やアプリケーションの機構に注意を払わなければならない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐久性や応答性等を考慮した、より適切な動作が実現可能な高分子アクチュエータ装置を提供することを目的とする。また、かかる高分子アクチュエータ装置を利用した光学絞り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高分子アクチュエータ装置は、高分子材料からなる基材と、基材表面に形成された対向電極とからなる高分子アクチュエータと、高分子アクチュエータに電圧を印加し、高分子アクチュエータの変形に応じて第１の有効状態及び第２の有効状態となる被駆動部とを備える高分子アクチュエータ装置であって、被駆動部が第１の有効状態と第２の有効状態との間を遷移する遷移期間に、被駆動部を変位させるのに必要な駆動電圧を印加することを特徴とする。
【０００８】
なお、遷移期間以外では、高分子アクチュエータに電圧は印加されていないことを特徴とすることができる。
【０００９】
また、遷移期間以外では、被駆動部が変位開始するために必要な準備電圧を高分子アクチュエータに印加することができる。
【００１０】
また、遷移期間内において、高分子アクチュエータが所定の形状に変形した後、第２の有効状態まで電圧を印加し続けることができる。
【００１１】
また、被駆動部は、被駆動部と高分子アクチュエータとを連結する連結部材を有し、被駆動部が連結部材を介して第１の有効状態と第２の有効状態とに相互に遷移されることができる。
【００１２】
更に、本発明において、連結部材は高分子アクチュエータに結合され、第１の接触部及び第２の接触部を有し、被駆動部を第１の有効状態へ遷移する際、被駆動部に設けられた当接部と第１の接触部が当接し、また被駆動部を第２の有効状態へ遷移する際、当接部と第２の接触部が当接することで、被駆動部を第１の有効状態と第２の有効状態とに相互に遷移させることができる。
【００１３】
また、連結部材は被駆動部に結合され、第１の接触部及び第２の接触部を有し、且つ高分子アクチュエータに結合または設けられた当接部を有し、被駆動部を第１の有効状態へ遷移する際、当接部と第１の接触部が当接し、また被駆動部を第２の有効状態へ遷移する際、当接部と第２の接触部が当接することで、被駆動部を第１の有効状態と第２の有効状態とに相互に遷移させることができる。
【００１４】
なお、本発明に係る高分子アクチュエータ装置において、更に、被駆動部の状態を保持する保持手段を備え、高分子アクチュエータの変形に応じて被駆動部が第１の有効状態または第２の有効状態へと遷移された際に、被駆動部の当該状態を保持することを特徴とすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光学絞り装置は、開口を有する基板と、基板に形成された開口よりも小さな開口を有する羽根と、高分子材料からなる基材と、基材表面に形成された対向電極とからなる基板上に設けられた高分子アクチュエータとを有し、高分子アクチュエータに電圧を印加し、高分子アクチュエータの変形に応じて、開口を有する羽根が駆動され、基板に形成された開口に重なる第１の有効状態と、基板に形成された開口から退避する第２の有効状態に相互に遷移し開口径を変化させる光学絞り装置であって、第１の有効状態と第２の有効状態との間を遷移する遷移期間に、高分子アクチュエータを駆動するのに必要な駆動電圧を印加することを特徴とすることができる。
【００１６】
更に、開口を有する羽根の状態を保持する保持手段を備え、高分子アクチュエータの変形に応じて開口を有する羽根が第１の有効状態または第２の有効状態へと遷移された際に、被駆動部の当該状態を保持することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、耐久性や応答性等を考慮した、より適切な動作が実現可能な高分子アクチュエータ装置を提供することができる。また、かかる高分子アクチュエータ装置を利用した光学絞り装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる高分子アクチュエータ装置及びこれを備える光学絞り装置（絞り機構）の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これら実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１乃至図７を用いて実施例１について説明する。図１を用いて本発明に係る高分子アクチュエータ装置（以下、適宜「高分子アクチュエータ」とも言う）の駆動形態を説明する。
【００２０】
図１は、高分子アクチュエータ１００と駆動電圧源２０２の電気的接続を模式的に示した図である。図１に示す様に、高分子アクチュエータ１００は、電界によって移動可能なイオンや極性分子を含有する、イオン交換樹脂等からなる基材１０１の表面に、無電界メッキ法等で形成された対向電極１０２及び１０３よりなる。また、駆動電圧源２０２からの出力は、電極パッド２０１を介して対向電極１０２、１０３に印加される。
【００２１】
図２の（ａ）及び（ｂ）は、対向電極１０２、１０３に正・負の電圧を印加した場合の変形状態を示す図である。図２（ａ）に示す様に、図中、高分子アクチュエータ１００の左側に形成された電極１０２に負電圧、右側に形成された電極１０３に正電圧を印加すると、印加電圧により発生する電界により、基材１０１内の陽イオンや極性分子は陰極側へ移動し、陰極側が陽極側に比べて膨潤し、基材１０１の先端は図中右側へ変形する。
【００２２】
一方、図２の（ｂ）に示す様に、図中、高分子アクチュエータ１００の右側に形成された電極１０３に負電圧、左側に形成された電極１０２に正電圧を印加すると、印加電圧により発生する電界により、基材１０１内の陽イオンや極性分子は陰極側へ移動し、基材１０１の先端は図中左側へ変形する。この様に高分子アクチュエータ１００は、印加する電圧により生じる基材１０１の変形を利用したアクチュエータである。
【００２３】
また、高分子アクチュエータ１００に印加する正・負の電圧は、変形の方向を決めるパラメータであり、説明では、正の電圧、もしくは、負の電圧を印加した場合についてのみ記載しているが、電圧の正・負の関係を記載とは逆に印加した場合も同様の効果が得られる。
【００２４】
次に図３を用いて、本発明に係る高分子アクチュエータ装置１００の駆動形態を説明する。本実施例では、高分子アクチュエータ装置１００を、開放状態と絞り込み状態の２つの状態を持つ差込型２値絞り装置に適用した例について説明をする。
【００２５】
図３は、高分子アクチュエータと絞り機構からなる絞り装置の構成を示し、図４は絞り羽根を拡大して示した図である。
【００２６】
図３に示す絞り機構３００は、第１の開口部３０６が形成された基板３０１と、第２の開口部３０５、回転軸３０３、駆動軸３０４及び切り欠き部３０７が形成された絞り羽根３０２と、固定部４０１、弾性部４０２及び嵌合部４０３からなるラッチ機構４００と、を含んで構成される。
【００２７】
また、高分子アクチュエータ１００は、円弧状に成形されており、一端が基板３０１に固定され、他端は中空楕円形状の連結機構５０１に結合されている。
【００２８】
尚、本実施例では、絞り羽根３０２と連結機構５０１が被駆動部であり、連結機構５０１と駆動軸３０４が連結部材であり、ラッチ機構４００と切り欠き部３０７が保持手段となる。
【００２９】
以下、絞り機構３００の動作を説明する。
絞り羽根３０２は、駆動軸３０４に駆動力を作用させることで、回転軸３０３を回転中心として回転動作をする。図３に示す状態では、絞り羽根３０２は基板３０１に形成された第１の開口部３０６を隠す状態になっているので、最終的な開口径は絞り羽根３０２に形成された第２の開口部３０５となり、この状態が絞りを絞り込んだ状態である。
【００３０】
一方、後述する様に、駆動軸３０４に駆動力を作用させ、絞り羽根３０２が基板３０１に形成された第１の開口部３０６から退避する位置に回転させた場合、最終的な開口径は基板３０１に形成された第１の開口部３０６となり、この状態が絞りを開放させた状態である。
【００３１】
また、ラッチ機構４００は、固定部４０１が基板３０１に結合されており、嵌合部４０３と絞り羽根３０２の切り欠き部３０７を嵌合する事で、絞り羽根３０２の状態を保持する事が出来る。また、固定部４０１と嵌合部４０３は弾性部４０２で連結されている為、ある程度の駆動力を絞り羽根３０２に与える事で、嵌合部４０３と絞り羽根３０２の切り欠き部３０７の嵌合がはずれ、絞り羽根３０２を駆動する事が出来る。
【００３２】
また、高分子アクチュエータ１００は、先述の様に駆動電圧を印加する事で、円弧の弦長が増減する様に変形する。
【００３３】
図３、図５に示す様に、高分子アクチュエータ１００の先端には連結機構５０１が結合されており、駆動軸３０４と連結されている為、高分子アクチュエータ１００を変形させる事で、絞り羽根３０２を駆動させる事が可能となる。
【００３４】
以下、図３、図５乃至図７を用いて、本発明に係る絞り装置の駆動形態の詳細を説明する。図３は先述の様に絞り込みの状態であり、これを第１の有効状態とする。この第１の有効状態は、光学的には撮影が可能な状態である。また、第１の有効状態では高分子アクチュエータ１００には電圧が印加されておらず、基材本来の形状（中立形状）である。また、第１の有効状態では、図中、連結機構５０１の左端に、駆動軸３０４が配置されており、何ら駆動力は作用していない状態が望ましい。
【００３５】
図５は高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し、弦長が伸張する様に変形させた状態である。高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し弦長を伸張させる事で、連結機構５０１が駆動軸３０４に作用し、絞り羽根３０２が基板３０１に形成された第１の開口部３０６から退避する位置に回転する。この状態を第１の遷移状態とする。実際の第１の遷移状態とは、第１の有効状態において、高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し、絞り羽根３０２を回転させ始めた時から始まり、絞り羽根３０２が基板３０１に形成された第１の開口部３０６から退避する位置に回転するまでの期間であり、図５における状態は第１の遷移状態の最終形態を示した図である。この第１の遷移状態は、光学的には撮影が不可能な状態である。
【００３６】
図６は開放の状態であり、これを第２の有効状態とする。この第２の有効状態は、光学的には撮影が可能な状態である。また、第２の有効状態では高分子アクチュエータ１００には電圧が印加されておらず、基材１０１本来の形状（中立形状）である。また、第２の有効状態では、図中、連結機構５０１の右端に、駆動軸３０４が配置されており、何ら駆動力は作用していない状態が望ましい。
【００３７】
図７は高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し、弦長を短くする様に変形させた状態である。高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し弦長を短くさせる事で、連結機構５０１が駆動軸３０４に作用し、絞り羽根３０２が基板３０１に形成された第１の開口部３０６を隠す位置に回転する。この状態を第２の遷移状態とする。実際の第２の遷移状態とは、第２の有効状態において、高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し、絞り羽根３０２を回転させ始めた時から始まり、絞り羽根３０２が基板３０１に形成された第１の開口部３０６を隠す位置に回転するまでの期間であり、図７における状態は第２の遷移状態の最終形態を示した図である。この第２の遷移状態は、光学的には撮影が不可能な状態である。
【００３８】
次に、本発明に係る高分子アクチュエータ装置の各構成要素について詳しく説明する。
初めに高分子アクチュエータ１００の円弧形状について説明する。
【００３９】
図３及び図６に示す様に、高分子アクチュエータ１００の中立形状及び基板３０１に固定させる位置は、第１及び第２の有効状態において、中空楕円形状の連結機構５０１の長辺方向を軸に考えた場合、駆動軸３０４の各々の有効状態における位置が連結機構５０１の中央位置に対して対称な位置になる事が望ましい。この様に高分子アクチュエータ１００の円弧形状及び設置位置を設定する事で、絞り羽根３０２を絞り込む時と開放する時で応答時間を等しくする事が可能になる。
【００４０】
次に、連結機構５０１の形状について説明する。連結機構５０１は中空楕円形状をしており、この内壁において駆動軸３０４と接触し、高分子アクチュエータ１００の変形に伴う駆動力を絞り羽根３０２に伝達する。この楕円の長辺方向の長さは、駆動軸３０４の移動量と等しく（厳密には駆動軸３０４の変位量に軸の直径を加算した長さ）設定する事が望ましい。この様に連結機構５０１の形状を設定する事で、有効状態において、駆動軸３０４は連結機構５０１の内壁に接触しているが、力は作用していない状態となる。
【００４１】
この様に、駆動軸３０４を連結機構５０１の内壁に接触させる事で、高分子アクチュエータ１００を変形させてから連結機構５０１が駆動軸３０４に接触するまでの無駄な時間を無くす事が出来るので、応答時間を短縮する事が可能となる。
【００４２】
また、駆動軸３０４が連結機構５０１に力を作用させない状態にする事で、絞り羽根３０２には不必要な力が作用せずに、ラッチ機構４００による絞り羽根３０２の拘束力を低く設定する事が出来る。その為、高分子アクチュエータ１００の駆動力を低下させる事が可能となり、また絞り羽根３０２をラッチ機構４００から開放する為に要する時間が短縮され遷移状態に必要となる時間を短縮する事が可能となる。
【００４３】
次に、ラッチ機構４００について説明する。本実施例では、ラッチ機構４００として、弾性力により絞り羽根３０２を拘束させる機構を用いて説明したが、その他にも電磁力を用いて絞り羽根３０２を固定する方法や、回転軸３０３の摩擦を適当に設定する事で絞り羽根３０２を固定する方法等、様々な形態が考えられる。
【００４４】
先述の様に、第１の有効状態、第１の遷移状態、第２の有効状態、第２の遷移状態を繰り返す事で、絞り装置の開放及び絞り込み動作が可能となる。また、時間の観点からすると、通常は、第１の有効状態と第２の有効状態が大半の時間を占め、第１の遷移状態と第２の遷移状態は非常に短い時間である。その為、高分子アクチュエータ１００に電圧を印加している時間が非常に短くなり、特性劣化が生じる要因が低減され、耐久性を向上させる事が可能となる。
【００４５】
次に、図８乃至図１０を用いて、絞り羽根３０２の位置と有効状態及び遷移状態と高分子アクチュエータ１００への印加電圧の関係を説明する。
【００４６】
図８は上述した様な最も基本となる使用形態である。図８の（ａ）及び（ｂ）に示す様に、絞り羽根３０２が絞り込み位置にあり、高分子アクチュエータ１００に電圧が印加されていない間は、第１の有効状態となる。次に高分子アクチュエータ１００に電圧を印加する事で絞り羽根３０２を絞り込み位置から開放位置へ移動させる間は、第１の遷移状態となる。次に絞り羽根３０２が開放位置に達し、高分子アクチュエータ１００に電圧が印加されていない間は、第２の有効状態となる。
【００４７】
図９は絞り羽根３０２が絞り込み位置もしくは開放位置に達した後、確実にその状態を確定する為の猶予期間を設けた場合の使用形態である。
【００４８】
図９の（ａ）及び（ｂ）に示す様に、絞り羽根３０２が絞り込み位置にあり、高分子アクチュエータ１００に電圧が印加されていない間は、第１の有効状態となる。次に高分子アクチュエータ１００に電圧を印加する事で絞り羽根３０２を絞り込み位置から開放位置へ移動させ、更にその状態を確定させる為に設けた猶予期間の間は、第１の遷移状態となる。次に絞り羽根が開放位置にあり、高分子アクチュエータに電圧が印加されていない間は、第２の有効状態となる。
【００４９】
猶予期間が必要になる理由を説明する。絞り羽根３０２が確実に絞り込み位置もしくは開放位置にあり、ラッチ機構４００により拘束されているかを調べる為には何らかの検出装置が必要となる。この様な検出装置を設ける為には、相応の設置領域や駆動電源の供給、検出信号の処理が必要となる。そこで、検出装置を持たず、絞り羽根３０２の状態を時間管理する場合は、この様な猶予期間を設ける事がのぞましい。
【００５０】
図１０は絞り羽根３０２を駆動する際、ラッチ機構４００から開放される間の遅延を解消する為に、あらかじめ高分子アクチュエータ１００に準備電圧を印加する準備期間を設けた場合の使用形態である。
【００５１】
図１０の（ａ）及び（ｂ）に示す様に、絞り羽根３０２が絞り込み位置にあり、高分子アクチュエータ１００に電圧が印加されていない間と、高分子アクチュエータ１００に準備電圧を印加し、絞り羽根３０２をラッチ機構４００から開放するまでの間は、第１の有効状態となる。ここで、「準備電圧」とは、被駆動部が変位開始するために必要な電圧を言う。次に高分子アクチュエータ１００に電圧を印加し変形させる事で絞り羽根３０２を絞り込み位置から開放位置へ移動させる間は、第１の遷移状態となる。次に絞り羽根３０２が開放位置にあり、高分子アクチュエータ１００に電圧が印加されていない間は、第２の有効状態となる。
【００５２】
準備電圧が必要になる理由を説明する。高分子アクチュエータ１００の発生力は、電圧を印加後、次第に上昇する特性を持つ。その為、高分子アクチュエータ１００の駆動力が、絞り羽根３０２をラッチ機構４００から開放する力に達するまである程度の時間が必要となり、この時間は遅延時間となる。そこで、遅延時間を考慮し、前もって高分子アクチュエータ１００に絞り羽根３０２がラッチ機構４００から開放される力を発生させる事で、遅延時間を解消させる事が出来る。この様な方法は、定期的に第１の状態と第２の状態を繰り返す場合や、予め第１の状態から第２の状態に遷移させる時間が判明している場合に効果がある。
【００５３】
以上の説明は、高分子アクチュエータ装置として開放状態と絞り込み状態の２つの状態を持つ差込型２値絞り装置を例に説明をしたが、遠点用と近点用の２つの状態を持つフォーカスレンズや、ＯＮとＯＦＦの２つの状態を持つスイッチ等、様々なアプリケーションに応用する事が出来る。
【実施例２】
【００５４】
次に、図１１を用いて実施例２について説明する。実施例１と同じ部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１１は高分子アクチュエータ１００の先端に結合された連結機構５０１が、コの字形状からなる点において、実施例１と異なる。実施例１での説明同様、連結機構５０１のコの字形状の長辺方向の長さは、駆動軸３０４の移動量と等しく設定する事が望ましい。
【実施例３】
【００５５】
次に、図１２を用いて実施例３について説明する。実施例１と同じ部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１２は絞り羽根３０２に駆動軸３０４が２つ設けられており、この２つの駆動軸３０４ａと３０４ｂで高分子アクチュエータ１００の先端を挟み込んでいる点において、第１及び実施例２と異なる。
【００５６】
本実施例では、連結機構５０１を別段設けていないが、先述の様に駆動軸３０４を２箇所に設け、その間に高分子アクチュエータ１００の先端を配置する事で先述の連結機構５０１と同様な作用を持たせる事が可能となる。
【実施例４】
【００５７】
次に、図１３を用いて実施例４について説明する。実施例１と同じ部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１３は高分子アクチュエータ１００の先端に結合された連結機構５０１を中空円形状とする事で、連結機構５０１に駆動軸３０４の駆動方向に対するクリアランスが殆ど取られていない点において、実施例１〜３と異なる。
【００５８】
本実施例では、絞り羽根３０２が第１の有効状態及び第２の有効状態にある間、高分子アクチュエータ１００には電圧を印加しない点では、先述の実施例と変わりは無い。
【００５９】
この様な構成を取る事で、絞り羽根３０２はラッチ機構４００によりその状態を保持される為、高分子アクチュエータ１００もその形状に保持される事になる。そして、絞り羽根３０２の状態を遷移させる場合は、高分子アクチュエータ１００により、絞り羽根３０２がラッチ機構４００から開放される力以上の駆動力を与える事で、絞り機構３００を駆動する事が可能となる。
【００６０】
この様に、本実施例は、高分子アクチュエータ１００の駆動力がラッチ機構４００の保持力よりも比較的大きく、高分子アクチュエータ１００の形状を外力により変形させる力がラッチ機構４００の保持力よりも比較的小さい場合に実施可能となる。本実施の形態をとる事で、絞り装置の駆動に伴う、連結機構５０１の占有領域を縮小する事が可能となり、絞り装置を小型化する事が可能となる。
【００６１】
また、絞り羽根３０２を駆動させるのに必要な高分子アクチュエータ１００の変形量も実質上、先述の実施例と比較して半分にする事が可能となる。
【００６２】
尚、本実施例では、連結機構５０１として中空円形状を用いて説明したが、同様の駆動形態となれば、実施例２で示したコの字形状や、実施例３で示した駆動軸３０４を２つ設ける等、別の形態をとる事が可能である。
【００６３】
以上説明したように、本発明では、高分子アクチュエータに対して必要なときにのみ電圧が印加されている。このため、不要なときに高分子アクチュエータに電圧が印加され続ける状態を防止できる。この結果、高分子アクチュエータの耐久性を向上できる。また、高分子アクチュエータは、電圧を印加し続けると、応答性が低下する場合がある。本発明では、高分子アクチュエータに必要なときにのみ電圧が印加されている。このため、高分子アクチュエータの応答性を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係る高分子アクチュエータ装置は、耐久性や応答性等を考慮した、より適切な動作が実現可能な高分子アクチュエータ装置として有用であり、例えば、光学絞り装置等のアクチュエータとしての利用等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１に係る高分子アクチュエータと駆動電圧源の電気的接続を模式的に示した図である。
【図２】同上実施例に係る対向電極に正・負の電圧を印加した場合の変形状態を示した図である。
【図３】同上実施例に係る高分子アクチュエータと絞り機構からなる絞り装置の構成（第1の有効状態）を示した図である。
【図４】同上実施例に係る絞り羽根を拡大して示した図である。
【図５】同上実施例に係る高分子アクチュエータに電圧を印加し、弦長が伸張する様に変形させた状態（第１の遷移状態）を示した図である。
【図６】同上実施例に係る高分子アクチュエータに電圧が印加されない開放の状態（第２の有効状態）を示した図である。
【図７】同上実施例に係る高分子アクチュエータに電圧を印加し、弦長を短くする様に変形させた状態（第２の遷移状態）を示した図である。
【図８】同上実施例における、絞り羽根の位置と、有効状態及び遷移状態と、高分子アクチュエータへの印加電圧と、の関係（最も基本となる使用形態）を説明した図である。
【図９】同上実施例における、絞り羽根が絞り込み位置もしくは開放位置に達した後、確実にその状態を確定する為の猶予期間を設けた場合の使用形態について説明した図である。
【図１０】同上実施例における、絞り羽根を駆動する際、ラッチ機構から開放される間の遅延を解消する為に、あらかじめ高分子アクチュエータに準備電圧を印加する準備期間を設けた場合の使用形態について説明した図である。
【図１１】本発明の実施例２について説明した図である。
【図１２】本発明の実施例３について説明した図である。
【図１３】本発明の実施例４について説明した図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００          高分子アクチュエータ
１０１          基材
１０２、１０３  対向電極
２０１          電極パッド
２０２          駆動電圧源
３００          絞り機構
３０１          基板
３０２          絞り羽根
３０３          回転軸
３０４          駆動軸
３０５          第２の開口部
３０６          第１の開口部
３０７          切り欠き部
４００          ラッチ機構
４０１          固定部
４０２          弾性部
４０３          嵌合部
５０１          連結機構
【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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