(57)【要約】【課題】変位量と駆動信号の関係がヒステリシスのない良好な線形性を有するアクチュエータを提供する。【解決手段】電磁駆動型アクチュエータ１００は、変位可能な可動板１１２を含む可動板素子１１０と、可動板素子１１０の下方に永久磁石１５０とから構成されている。可動板素子１１０は、平面１１２ａを有する可動板１１２と、可動板１１２の周囲に位置する支持枠１１４と、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している八つのばね１１６とを有している。永久磁石１５０は、可動板１１２の周囲の空間に、可動板１１２の平面１１２ａに垂直な磁界を発生させる。可動板素子１１０は更に、それぞれのばね１１６と支持枠１１４と可動板１１２を通って延びている四つの配線群を有している。それらのうち、二つはｘ軸に沿って延び、他の二つはｙ軸に沿って延びている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面を有する可動板と、可動板の周囲に位置する支持体と、可動板と支持体とを連結している弾性変形可能な弾性部材と、支持体と可動板と弾性部材を通って延びる電流を通す配線と、可動板の周囲の空間に磁界を発生させる磁界発生手段とを有しており、弾性部材は、可動板をその平面に平行な方向に沿って移動可能に支持しており、磁界発生手段は可動板の平面に直交する方向を持つ磁界を発生させ、可動板は、配線に流れる電流と磁界形成手段で形成された磁界との相互作用によって、その平面に平行な方向に沿って移動される、電磁駆動型アクチュエータ。
【請求項２】
弾性部材がメッシュ構造を有している、請求項１に記載の電磁駆動型アクチュエータ。
【請求項３】
弾性部材は複数の部分から成り、弾性部材の複数の部分は非平行な二方向に沿って延びている、請求項１または請求項２に記載の電磁駆動型アクチュエータ。
【請求項４】
弾性部材の複数の部分が延びる非平行な二方向は直交しており、配線は複数の部分から成り、配線の複数の部分は互いに直交する二方向に沿って延びている、請求項３に記載の電磁駆動型アクチュエータ。
【請求項５】
弾性部材は複数の部分から成り、それらは一方向に沿って延びている、請求項１または請求項２に記載の電磁駆動型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位可能な可動板を有するアクチュエータ、特に可動板をその平面に水平に変位させるアクチュエータに属する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平１−３５５５０号公報は、圧電アクチュエータを利用して画像の高解像度化を図ったビデオカメラを開示している。以下、このビデオカメラの構成について図１１を参照しながら説明する。
【０００３】
図１１に示されるように、固体撮像素子チップ基板６１０は支持台６１２に固定された二枚のバイモルフ圧電素子６１１Ａと６１１Ｂによって支持されている。光入力は撮像レンズ６１３を通り固体撮像素子チップ基板６１０上に結像される。バイモルフ圧電素子６１１Ａと６１１Ｂは、パルスドライバ６１４とｔｒ，ｔｆコントロール回路６１５と台形波発生回路６１６により生成された振動パルスを受けて、固体撮像素子チップ基板６１０をフレーム周期に対応した共振周波数で光軸に垂直に変位させる。
【０００４】
タイミング発生回路６１７は、水平読出しレジスタのタイミングを水平画素ピッチＰＨの半分相当遅延させるためのＰＨ／２遅延回路６１８のタイミング信号、その他垂直レジスタのタイミング信号などの必要な同期パルスを発生する。固体撮像素子チップ基板６１０はクロツクドライバ６１９で駆動され、固体撮像素子チップ基板６１０で得られる出力信号は、プリアンプ６２０、プロセスアンプ６２１を通して、所定の信号波形に処理される。信号再生回路６２２により第１の振動による空間サンプリング点に合う処理を行ない出力する。
【０００５】
モニタ上の再生画像は、ＡフイールドとＢフイールドを加算して表示されるので、水平方向の解像度が二倍に向上される。つまり、図１１に示されたビデオカメラは、圧電アクチュエータによって撮像素子を光軸に直交する方向に移動させることにより、画像の高解像度化を実現している。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−３５５５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の圧電アクチュエータは、圧電材料を利用している。そのため、駆動信号（印加電圧）と変位量の関係は、ヒステリシス特性が生じ、変位量の制御は非常に煩雑な駆動方法や信号処理が必要となる。
【０００８】
また、図１１のビデオカメラにおいては、圧電アクチュエータ６１１Ａ，６１１Ｂは、１フレーム周期の半分あるいは１フィールド周期の半分の期間である１／３０秒あるいは１／６０秒の周期で、その平面に垂直な方向に繰り返し変位する。このため、その変位に伴う低周波の音波つまり振動音が発生する可能性がある。このような振動音は音声の収録時のノイズとなるため、ビデオカメラの応用においては、このような振動音の発生は極力少ないことが望まれる。
【０００９】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、変位量と駆動信号の関係がヒステリシスのない良好な線形性を有するアクチュエータを提供することである。本発明の目的は、さらに、高速での繰り返し変位においても、振動音の発生の少ないアクチュエータを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電磁駆動型アクチュエータに向けられており、以下の各項に列記する電磁駆動型アクチュエータを含んでいる。
【００１１】
１．本発明の電磁駆動型アクチュエータは、平面を有する可動板と、可動板の周囲に位置する支持体と、可動板と支持体とを連結している弾性変形可能な弾性部材と、支持体と可動板と弾性部材を通って延びる電流を通す配線と、可動板の周囲の空間に磁界を発生させる磁界発生手段とを有しており、弾性部材は、可動板をその平面に平行な方向に沿って移動可能に支持しており、磁界発生手段は可動板の平面に直交する方向を持つ磁界を発生させ、可動板は、配線に流れる電流と磁界形成手段で形成された磁界との相互作用によって、その平面に平行な方向に沿って移動される。
【００１２】
この電磁駆動型アクチュエータは、第一実施形態と第二実施形態に対応している。この電磁駆動型アクチュエータにおいては、磁界発生手段は、可動板の平面に直交する方向を持つ磁界を発生させる。可動板は、その磁界中に位置し、弾性部材によってその平面に平行な方向に沿って移動可能に支持されている。可動板と弾性部材と支持体を通る配線には電流が供給される。配線を流れる電流は磁界と相互作用して、可動板の平面に平行な方向を持つローレンツ力を発生させる。可動板はローレンツ力を受けて、その平面に平行な方向に沿って移動される。電磁駆動型アクチュエータは電磁駆動を採用しているため、可動板は線形性良く変位し、その変位特性はヒステリシスを持たない。
【００１３】
２．本発明の別の電磁駆動型アクチュエータは、第１項の電磁駆動型アクチュエータにおいて、弾性部材がメッシュ構造を有している。
【００１４】
この電磁駆動型アクチュエータは、第一実施形態と第二実施形態に対応している。この電磁駆動型アクチュエータにおいては、弾性部材がメッシュ構造を有しているため、弾性部材は機械的に柔らかい。その結果、この電磁駆動型アクチュエータは高い駆動効率を有する。
【００１５】
３．本発明の別の電磁駆動型アクチュエータは、第１項と第２項の電磁駆動型アクチュエータにおいて、弾性部材は複数の部分から成り、弾性部材の複数の部分は非平行な二方向に沿って延びている。
【００１６】
この電磁駆動型アクチュエータは、第一実施形態と第二実施形態に対応している。この電磁駆動型アクチュエータにおいては、可動板は、非平行な二方向に沿って延びている弾性部材の複数の部分によって支持されているため、平行性良く移動する。また、配線に流れる電流を調整することにより、可動板の平行度を容易に補正することができる。
【００１７】
４．本発明の別の電磁駆動型アクチュエータは、第３項の電磁駆動型アクチュエータにおいて、弾性部材の複数の部分が延びる非平行な二方向は直交しており、配線は複数の部分から成り、配線の複数の部分は互いに直交する二方向に沿って延びている。
【００１８】
この電磁駆動型アクチュエータは、第一実施形態と第二実施形態に対応している。この電磁駆動型アクチュエータにおいては、弾性部材の複数の部分は直交する二方向に沿って延びており、これに対応して、配線の複数の部分は互いに直交する二方向に沿って延びている。このため、可動板の変位制御を直交する二方向に独立に行なえる。これにより、可動板の制御が簡便化できる。
【００１９】
５．本発明の別の電磁駆動型アクチュエータは、第１項と第２項の電磁駆動型アクチュエータにおいて、弾性部材は複数の部分から成り、それらは一方向に沿って延びている。
【００２０】
この電磁駆動型アクチュエータは、第一実施形態と第二実施形態に対応している。この電磁駆動型アクチュエータにおいては、弾性部材の構成が最も単純な形態となるので、作製の歩留り向上が期待できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
第一実施形態
図１は、本発明の第一実施形態の電磁駆動型アクチュエータの斜視図である。
【００２３】
図１に示されるように、電磁駆動型アクチュエータ１００は、変位可能な可動板１１２を含む可動板素子１１０と、可動板素子１１０の下方に配置された永久磁石１５０とから構成されている。
【００２４】
可動板素子１１０は、可動板１１２と、可動板１１２の周囲に位置する支持体すなわち支持枠１１４と、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している弾性変形可能な八つのばね１１６とを有している。
【００２５】
可動板素子１１０はマイクロマシン製法によって作製される。支持枠１１４と可動板１１２はシリコン基板をエッチング加工して形成される。ばね１１６は主にポリイミド膜で形成される。
【００２６】
可動板１１２は、矩形の平板状の形態を有しており、平面１１２ａを有している。可動板１１２の平面１１２ａは、例えば、光学的に利用される面である。一例においては、可動板１１２の平面１１２ａは、反射面として利用される。その場合、可動板１１２の平面１１２ａには、アルミニウムや金などの光に対して高い反射率を有する金属薄膜が形成されるとよい。別の例においては、可動板１１２の平面１１２ａには、光源や撮像素子などの光学素子が搭載される。
【００２７】
以下では、説明のため、図１に示されるように、ｘｙｚ座標系を設定する。つまり、ｘｙ平面が可動板１１２の平面１１２ａと平行になるようにｘｙｚ座標系を設定する。
【００２８】
八つのばね１１６は、可動板１１２と支持体とを連結している弾性変形可能な弾性部材を構成している。つまり、弾性部材は、ｘ軸に沿って延びる四つのばね１１６と、ｙ軸に沿って延びる四つのばね１１６とで構成されている。これらのばね１１６は、可動板１１２をその平面１１２ａに平行な方向に沿って移動可能に支持している。つまり、ばね１１６は、可動板１１２をｘｙ平面に沿って移動可能に支持している。
【００２９】
永久磁石１５０は、可動板１１２の周囲の空間に磁界を発生させる磁界発生手段を構成している。磁界発生手段は永久磁石に限定されない。磁界発生手段は電磁石によって構成されてもよい。
【００３０】
永久磁石１５０は、図３に示されるように、可動板１１２の平面１１２ａすなわちｘｙ平面に直交する磁界Ｈ、より詳しくは、＋ｚ方向を持つ磁界Ｈを発生させる。
【００３１】
可動板素子１１０は更に、図３に模式的に示されるように、四つの配線群１２６ａと１２６ｂと１２６ｃと１２６ｄを有している。配線群１２６ａ〜１２６ｄは支持枠１１４と可動板１１２とばね１１６を通って延びている。つまり、配線群１２６ａ〜１２６ｄは支持体（支持枠１１４）と可動板１１２と弾性部材（ばね１１６）を通って延びる電流を通す配線を構成している。
【００３２】
二つの配線群１２６ａと１２６ｂは共にｙ軸に沿って延びており、二つの配線群１２６ｃと１２６ｄは共にｘ軸に沿って延びている。従って、四つの配線群１２６ａ〜１２６ｄは共に磁界Ｈに対して直交を成して延びている。図には示されていないが、配線群１２６ａと１２６ｂと配線群１２６ｃと１２６ｄとは、それらの間に介在する絶縁層により互いに絶縁されている。
【００３３】
ばね１１６は、図２に示されるように、メッシュ構造を有している。ばね１１６は、積層された二つのポリイミド薄膜１２２と１２４と、それらの間に位置する配線１２６とから構成されている。ポリイミド薄膜１２２と１２４はばね１１６の特性を主に決める。
【００３４】
ばねの材料は、ポリイミドの他に、所望のばね強度に応じて、フッ素樹脂（旭硝子社製  商品名サイトップ）やベンゾシクロブテン樹脂（ダウケミカル社製  商品名サイクロテン）などの有機絶縁体、シリコン窒化膜などの無機絶縁体、シリコンなどの半導体材料、金属薄膜など、多様な材料が選択可能である。
【００３５】
配線１２６は前述の配線群１２６ａ〜１２６ｄを構成する要素である。配線１２６は、図示されていないが、支持枠１１４に設けられたパッドに電気的に接続されており、パッドを介して外部に設置された駆動回路から電流が供給される。
【００３６】
電磁駆動型アクチュエータ１００は、図３において、四つの配線群１２６ａ〜１２６ｄのいずれかに、電流を流すことにより駆動される。
【００３７】
配線群１２６ａと配線群１２６ｂにαからβの方向すなわち＋ｙ方向に電流を流すと、配線群１２６ａと配線群１２６ｂを流れる電流は共に、磁界Ｈとの相互作用により、＋ｘ方向のローレンツ力を発生させる。このため、可動板１１２は、＋ｘ方向のローレンツ力を受けて、＋ｘ方向に移動し、ばね１１６の復元力と釣り合う位置で静止する。つまり、可動板１１２が＋ｘ方向に変位する。
【００３８】
これとは反対に、配線群１２６ａと配線群１２６ｂにβからαの方向すなわち−ｙ方向に電流を流すと、可動板１１２は、−ｘ方向のローレンツ力を受けて、−ｘ方向に移動し、ばね１１６の復元力と釣り合う位置で静止する。つまり、可動板１１２が−ｘ方向に変位する。
【００３９】
磁界Ｈは、永久磁石１５０によって作り出されており、その方向と大きさは一定である。このため、可動板１１２が受けるローレンツ力の方向は、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに流れる電流の方向によって決まる。また、可動板１１２が受けるローレンツ力の大きさは、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに流れる電流の大きさによって決まる。
【００４０】
従って、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに流す電流の方向を制御することにより、可動板１１２の変位の方向を制御でき、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに流す電流の大きさを制御することにより、可動板１１２の変位の大きさを制御できる。
【００４１】
つまり、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに流す電流の方向と大きさを制御することによって、可動板１１２をｘ軸に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００４２】
また、配線群１２６ｃと配線群１２６ｄに電流を流すと、同様の理由により、可動板１１２は、ｙ軸に平行な方向のローレンツ力を受けて、ｙ軸に沿って移動し、ばね１１６の復元力と釣り合う位置で静止する。可動板１１２が受けるローレンツ力の方向と大きさは、配線群１２６ｃと配線群１２６ｄに流れる電流の方向と大きさによって決まる。従って、配線群１２６ｃと配線群１２６ｄに流す電流の方向と大きさを制御することによって、可動板１１２をｙ軸に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００４３】
従って、四つの配線群１２６ａ〜１２６ｄのうちの一つまたは複数の適当な配線群に電流をその方向と大きさを制御して流すことにより、可動板１１２をｘｙ平面に平行に所望の距離だけ変位させることができる。
【００４４】
前述したように、磁界発生手段は電磁石で構成されてもよい。磁界発生手段が電磁石で構成されている場合、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、発生させる磁界の方向と大きさを変えることができる。このため、配線群１２６ａと配線群１２６ｂに一定の電流を流しておき、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、可動板１１２をｘ軸に沿って所望の距離だけ変位させることができる。また、配線群１２６ｃと配線群１２６ｄに一定の電流を流しておき、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、可動板１１２をｙ軸に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００４５】
本実施形態の電磁駆動アクチュエータは電磁駆動方式を採用しているため、可動板の変位量と駆動電流の関係は、ヒステリシスを持たず、良好な線形性を有する。このため、変位量の制御は、簡便な駆動方法や信号処理によっても、良好に行なえる。静電駆動方式ではないので、当然、スタック現象も起きない。従って、可動板を大きく変位させることで、不所望な駆動効率の低下が引き起こされることもない。
【００４６】
本実施形態の各種要素は様々な変形や変更が施されてもよい。
【００４７】
例えば、図１に示される可動板素子１１０では、可動板１１２と支持体（支持枠１１４）とを連結している弾性部材は、ｘ軸に沿って延びる四つのばね１１６とｙ軸に沿って延びる四つのばね１１６の計八つのばね１１６で構成されているが、図４に示されるように、ｘ軸に沿って延びる二つの幅広のばね１３２とｙ軸に沿って延びる二つの幅広のばね１３２の計四つのばね１３２で構成されてもよい。また、弾性部材は、図５に示されるように、可動板１１２と支持枠１１４の間の空間全体に広がる一つのばね１３４で構成されてもよい。このような形態のばね１３２やばね１３４は、図１に示される形態のばね１１６ではばね強度が不足する場合に、ばね強度を補うのに有効である。
【００４８】
また、電磁駆動型アクチュエータ１００では、支持体（支持枠１１４）と可動板１１２と弾性部材（ばね１１６）を通って延びる電流を通す配線は、図３に示されるように、四つの配線群１２６ａ〜１２６ｄで構成されているが、必要な可動板１１２の変位が一次元の場合には、例えば、可動板１１２がｘ軸に沿って変位しさえすればよいという用途に対しては、図６に示されるように、配線は、一本の軸すなわちｙ軸に沿って延びる二つの配線群１２６ａと１２６ｂだけで構成されてもよい。可動板１１２は、配線群１２６ａと１２６ｂに流す電流の方向と大きさを制御することにより、ｘ軸に沿って所望の距離だけ変位される。
【００４９】
この変形例においては、ｘ軸に沿って延びるばねは配線を含まない分、図３に対応する配線を含むばねよりも柔らかい。その分、同じ大きさの電流で可動板１１２を大きく変位させることができる。また、ｘ軸に沿って延びるばねは、省かれてもよい。すなわち、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している弾性部材は、一本の軸すなわちｙ軸に沿って延びる複数のばねで構成されてもよい。
【００５０】
また、配線は、図７に示されるように、一本の軸すなわちｙ軸に沿って延びる一つの配線群１２６ａだけで構成されてもよい。これに対応して、この変形例では、可動板素子１１０の弾性部材は、図４または図５に示される形態のばねで構成される。可動板１１２は、配線群１２６ａに流す電流の方向と大きさを制御することにより、ｘ軸に沿って所望の距離だけ変位される。
【００５１】
この変形例においては、ｘ軸に沿って延びるばねは配線を含まない分、図３に対応する配線を含むばねよりも柔らかい。その分、同じ大きさの電流で可動板１１２を大きく変位させることができる。また、ｘ軸に沿って延びるばねは、省かれてもよい。すなわち、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している弾性部材は、一本の軸すなわちｙ軸に沿って延びる複数のばねで構成されてもよい。
【００５２】
本実施形態の電磁駆動型アクチュエータは、直流電流によって（すなわちＤＣモード）で駆動しても、交流電流によって（すなわちＡＣモード）で駆動してもよい。特にＡＣモードで駆動する場合は、可動板の並進（可動板平面に平行な方向への移動）の動作周波数に一致したばねの並進の共振モードをばね材料やばね寸法の設定により一致させるとよい。これにより、駆動効率の向上、言い換えれば、消費電力の削減が実現できる。
【００５３】
第二実施形態
図８は、本発明の第二実施形態の電磁駆動型アクチュエータの斜視図である。図８において、図１中の部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５４】
図８に示されるように、電磁駆動型アクチュエータ１００Ａは、変位可能な可動板１１２を含む可動板素子１４０と、可動板素子１４０の下方に配置された永久磁石１５０とから構成されている。
【００５５】
可動板素子１４０は、可動板１１２と、可動板１１２の周囲に位置する支持枠１１４と、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している弾性変形可能な四つのばね１４６とを有している。
【００５６】
四つのばね１４６は、可動板１１２と支持体（支持枠１１４）とを連結している弾性変形可能な弾性部材を構成している。弾性部材は、ｘ軸に非平行な一本の軸に沿って延びる二つのばね１４６と、ｘ軸に非平行な別の一本の軸に沿って延びる二つのばね１４６で構成されている。より詳しくは、弾性部材は、ｘ軸に対して＋４５°の角度を成す方向に沿って延びる二つのばね１４６と、ｘ軸に対して−４５°の角度を成す方向に沿って延びる二つのばね１４６で構成されている。
【００５７】
これらのばね１４６は、可動板１１２をその平面１１２ａに平行な方向に沿って移動可能に支持している。つまり、ばね１４６は、可動板１１２をｘｙ平面に沿って移動可能に支持している。
【００５８】
可動板素子１４０は更に、図９に模式的に示されるように、二つの配線群１２８ａと１２８ｂを有している。配線群１２８ａと１２８ｂは支持枠１１４と可動板１１２とばね１４６を通って延びている。つまり、配線群１２８ａと１２８ｂは支持体（支持枠１１４）と可動板１１２と弾性部材（ばね１４６）を通って延びる電流を通す配線を構成している。
【００５９】
二つの配線群１２８ａと１２８ｂは共に可動板１１２の対角方向に沿って延びている。より詳しくは、配線群１２８ａは、ｘ軸に対して−４５°の角度を成す方向に沿って延びており、配線群１２８ｂは、ｘ軸に対して＋４５°の角度を成す方向に沿って延びている。
【００６０】
電磁駆動型アクチュエータ１００Ａは、配線群１２８ａと配線群１２８ｂに適当に電流を流すことにより駆動される。
【００６１】
配線群１２８ａにαからβの方向に電流を流すと、可動板１１２は、γからδの方向のローレンツ力を受けて、γからδの方向に移動し、ばね１４６の復元力と釣り合う位置で静止する。
【００６２】
これとは反対に、配線群１２８ａにβからαの方向に電流を流すと、可動板１１２は、δからγの方向のローレンツ力を受けて、δからγの方向に移動し、ばね１４６の復元力と釣り合う位置で静止する。
【００６３】
第一実施形態と同じ理由により、可動板１１２が受けるローレンツ力の方向と大きさは、配線群１２８ａに流れる電流の向きと大きさによって決まる。従って、配線群１２８ａに流す電流の向きと大きさを制御することにより、可動板１１２をγからδの方向に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００６４】
また、配線群１２８ｂにγからδの方向に電流を流すと、可動板１１２は、βからαの方向のローレンツ力を受けて、βからαの方向に移動し、ばね１４６の復元力と釣り合う位置で静止する。反対に、配線群１２８ｂにδからγの方向に電流を流すと、可動板１１２は、αからβの方向のローレンツ力を受けて、αからβの方向に移動し、ばね１４６の復元力と釣り合う位置で静止する。
【００６５】
可動板１１２が受けるローレンツ力の方向と大きさは、配線群１２８ｂに流れる電流の向きと大きさによって決まる。従って、配線群１２８ｂに流す電流の向きと大きさを制御することにより、可動板１１２をαからβの方向に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００６６】
従って、配線群１２８ａと配線群１２８ｂの一方または両方に電流をその方向と大きさを制御して流すことにより、可動板１１２をｘｙ平面に平行に所望の距離だけ変位させることができる。
【００６７】
磁界発生手段は、永久磁石で構成される代わりに、電磁石で構成されてもよい。磁界発生手段が電磁石で構成されている場合、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、発生させる磁界の方向と大きさを変えることができる。このため、配線群１２８ａに一定の電流を流しておき、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、可動板１１２をγからδの方向に沿って所望の距離だけ変位させることができる。また、配線群１２８ｂに一定の電流を流しておき、電磁石に流す電流の方向と大きさを変えることにより、可動板１１２をαからβの方向に沿って所望の距離だけ変位させることができる。
【００６８】
本実施形態の電磁駆動アクチュエータは電磁駆動方式を採用しているため、可動板の変位量と駆動電流の関係は、ヒステリシスを持たず、良好な線形性を有する。このため、変位量の制御は、簡便な駆動方法や信号処理によっても、良好に行なえる。静電駆動方式ではないので、当然、スタック現象も起きない。従って、可動板を大きく変位させることで、不所望な駆動効率の低下が引き起こされることもない。
【００６９】
本実施形態では、配線群１２８ａと配線群１２８ｂが可動板１１２の対角方向に延びているため、第１実施形態と比較して、ばね内の配線の長さが同じ場合に、可動板素子の寸法が小さくなる。
【００７０】
本実施形態の各種要素は様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７１】
例えば、可動板１１２がγからδの方向に沿って変位しさえすればよい場合には、支持体（支持枠１１４）と可動板１１２と弾性部材（ばね１４６）を通って延びる電流を通す配線は、図１０に示されるように、一本の軸すなわちαからβの方向に沿って延びる一つの配線群１２８ａだけで構成されてもよい。可動板１１２は、配線群１２８ａに流す電流の方向と大きさを制御することにより、γからδの方向に沿って所望の距離だけ変位される。
【００７２】
この変形例においては、γからδの方向に沿って延びるばねは配線を含まない分、図９に対応する配線を含むばねよりも柔らかい。その分、同じ大きさの電流で可動板１１２を大きく変位させることができる。また、γからδの方向に沿って延びるばねは、省かれてもよい。すなわち、可動板１１２と支持枠１１４とを連結している弾性部材は、一本の軸すなわちαからβの方向に沿って延びる二つのばねで構成されてもよい。
【００７３】
本実施形態の電磁駆動型アクチュエータは、直流電流によって（すなわちＤＣモード）で駆動しても、交流電流によって（すなわちＡＣモード）で駆動してもよい。特にＡＣモードで駆動する場合は、可動板の並進（可動板平面に平行な方向への移動）の動作周波数に一致したばねの並進の共振モードをばね材料やばね寸法の設定により一致させるとよい。これにより、駆動効率の向上、言い換えれば、消費電力の削減が実現できる。
【００７４】
ビデオカメラへの応用
第一実施形態と第二実施形態の電磁駆動型アクチュエータは、様々な用途への応用が可能である。例えば、可動板１１２に撮像素子を搭載することにより、撮像素子を撮像面に平行に変位させる、例えばビデオカメラ用の新規な機構を構成することも可能である。
【００７５】
この機構は、光軸に直交する方向にも撮像素子を移動させることができるため、画像の高解像度化を可能にする。すなわち、一つのフレームを複数のフィールドに分け、フィールド毎に撮像素子を光軸に直交する方向に移動させて画像データを取得し、それぞれのフィールドの画像データを組み合わせて一つのフレームを構成することにより、高解像度の画像を取得することができる。
【００７６】
また、同機構は、高解像度化に利用できるだけでなく、カメラの振動をアクチュエータにフィードバックして制御することにより、カメラの手ぶれ防止にも利用できる。
【００７７】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁駆動方式を採用したことにより、変位量と駆動信号の関係がヒステリシスのない良好な線形性を有するアクチュエータが提供される。本発明のアクチュエータは、高速での繰り返し変位においても振動音の発生が少なく、ビデオカメラへの応用にも好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の電磁駆動型アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示されるばねを拡大して示す斜視図である。
【図３】図１に示される電磁駆動型アクチュエータの配線パターンと磁界を模式的に示している。
【図４】図１の可動板素子に代替可能な可動板素子の変形例を示している。
【図５】図１の可動板素子に代替可能な可動板素子の別の変形例を示している。
【図６】図３の配線パターンに代替可能な配線パターンの変形例を示している。
【図７】図３の配線パターンに代替可能な配線パターンの別の変形例を示している。
【図８】本発明の第二実施形態の電磁駆動型アクチュエータの斜視図である。
【図９】図８に示される電磁駆動型アクチュエータの配線パターンと磁界を模式的に示している。
【図１０】図９の可動板素子に代替可能な可動板素子の変形例を示している。
【図１１】圧電アクチュエータを用いて画像の高解像度化を図ったビデオカメラの従来例の構成を示している。
【符号の説明】
１００…電磁駆動型アクチュエータ、１００Ａ…電磁駆動型アクチュエータ、１１０…可動板素子、１１２…可動板、１１２ａ…平面、１１４…支持枠、１１６…ばね、１２６ａ〜１２６ｄ…配線群、１３２…ばね、１３４…ばね、１４０…可動板素子、１４６…ばね、１５０…永久磁石。
【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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