(57)【要約】【課題】交流電圧を印加したとしても必要以上に消費電力を増加させることの無い静電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法を提供すること。【解決手段】可動体電極２１を形成した弾性可動体２２と、固定基板電極２３を形成した固定基板２４と、上記固定基板電極２３と上記可動体電極２１とを電気的に絶縁する絶縁層２５とを備えた静電アクチュエータ２０の上記可動体電極２１と固定基板電極２３間に交流電圧を印加することで、上記弾性可動体２２の変位量を制御する静電アクチュエータ２０を駆動する駆動装置１０は、弾性可動体２２の変位量を減少させる際（Ｂの期間）に、上記交流電圧の振幅を次第に減少させて上記可動体電極２１と固定基板電極２３間に印加する。【選択図】      図１
2005253187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動装置であって、
上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項２】
交流電圧を出力する交流電圧源と、
上記交流電圧源から出力された交流電圧の振幅を次第に減少させる電圧調整手段と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
上記交流電圧源が、任意の波高値の交流電圧を出力する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項４】
直流電圧を出力する直流電圧源と、
上記直流電圧源から出力された直流電圧の電圧値を次第に減少させる電圧調整手段と、
上記電圧調整手段によって電圧値が次第に減少される直流電圧を２つに分岐して入力し、それら２入力の電圧を切り替えて出力することで、上記交流電圧を生成する電圧切り替え手段と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項５】
上記直流電圧源は、単一の極性の直流電圧を出力する機能を有し、
上記電圧切り替え手段は、同期して電圧の切り替えを行う一対のスイッチ手段からなることを特徴とする請求項４に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
上記直流電圧源は、極性の異なる一対の直流電圧を同期して出力する機能を有し、
上記電圧調整手段は、各々の直流電圧の電圧値を次第に減少させる電圧値調整手段からなることを特徴とする請求項４に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
上記電圧切り替え手段は、上記直流電圧源の出力状態が変化する時にのみ切り替え動作を行うことを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
上記電圧切り替え手は、上記直流電圧源の出力状態が、上記直流電圧を出力する状態から非出力状態へ移行する時にのみ切り替え動作を行うことを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
上記電圧切り替え手段が切り替え動作を停止している際は、上記可動体電極と固定基板電極間に印加する電圧の極性が一定となるように、上記電圧切り替え手段の接続パターンを設定することを特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項１０】
上記電圧切り替え手段は、一定周期で電圧切り替え動作を行うことを特徴とする請求項４乃至９の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項１１】
上記直流電圧源は、任意の電圧値を出力する機能を有することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項１２】
上記電圧切り替え手段は、上記弾性可動体の機械的共振周波数以上で電圧切り替え動作を行うことを特徴とする請求項４乃至１１の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【請求項１３】
可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動方法であって、
上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする静電アクチュエータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータを駆動する静電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型の携帯機器が普及し、さらに携帯機器に駆動部品を搭載する要望が高まるに連れ、小型且つ低消費電力のアクチュエータが望まれている。これに伴い、従来の電磁式アクチュエータに替えて静電式アクチュエータが提案されている。静電式アクチュエータは、比較的簡単な構成で、静電気力により駆動力を得るため、小型化、低消費電力化に向いている。
【０００３】
また、半導体製造技術を適用した、所謂ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）技術を適用することによって、低コスト・高精度の製作が期待できる。
【０００４】
このような静電アクチュエータを安定に駆動する方法として、例えば特許文献１に挙げられる駆動方法が提案されている。なお、ここに挙げた先行技術は、静電気力により変形可能なミラーに関する出願であるが、このような変形可能ミラーは静電アクチュエータの一つの形態である。
【０００５】
即ち、図１２に示すように、変形可能ミラー１は、大きく分けるとミラー基板２、参照基板３、及び電圧印加部４から構成されており、ミラー基板２は、弾性変形可能な可撓性部材５と、その表面に形成された反射膜５ａを含み、参照基板３は、参照面７の表面に形成された対向電極８と、対向電極８の表面に形成された絶縁部材９を含む。このような変形可能ミラー１の可撓性部材５と対向電極８間に電圧を印加することで、両者間に静電引力が発生し、可撓性部材５が参照面７に吸引されて、この参照面７に沿った形状に変形する。また、電圧の印加を停止すると、可撓性部材５と対向電極８間には静電引力が働かなくなり、可撓性部材５が初期形状に戻る。
【０００６】
しかし、従来行われていたように、可撓性部材５と対向電極８間に直流電圧を印加し、可撓性部材５を絶縁部材９に吸着した状態にすると、電荷注入や接触帯電によって絶縁部材９に帯電が生じ、可撓性部材５と対向電極８間の静電引力の低下、また、電圧の印加を停止した後も、可撓性部材５が絶縁部材９から分離しない等の不都合が生じていた。
【０００７】
そこで、特許文献１では、絶縁部材９の帯電を防止するために、可撓性部材５と対向電極８間に印加する電圧を、直流電圧ではなく、極性の変化する交流電圧にし、絶縁部材９が正あるいは負のどちらかの極性に帯電する以前に、電圧の極性を切り替えることにより、絶縁部材９が一方の極性に帯電することを防ぐことを提案している。
【特許文献１】特開平１１−１４９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるように可撓性部材５と対向電極８間に交流電圧を印加した場合でも、絶縁部材９に発生する残留分極等の影響により、可撓性部材５と絶縁部材９間に僅かに残留引力が残る。特に、可撓性部材５が絶縁部材９に吸着している状態では、その影響が顕著に現れ、僅かな残留引力でも可撓性部材５が絶縁部材９から剥離しない、また、剥離するのに遅延が生じる等の現象が生じる。これら残留分極の影響を低減させるためには、交流電圧の周波数を上げる必要があるが、静電アクチュエータの消費電力は、印加する交流電圧の周波数に比例するため、消費電力が増加してしまう。
【０００９】
また、常に交流電圧を印加すると、可撓性部材５と対向電極８間に過渡電流が流れ、必要以上に消費電力を増加することになる。
【００１０】
上述のように、静電アクチュエータを駆動するために交流電圧を印加する場合、その周波数を高く設定する必要が生じたり、また、交流電圧を印加すること自体が、本来静電アクチュエータの持つ低消費電力という特徴を悪化させることになる。これは、特に携帯機器のような乾電池やバッテリを用いるために電源容量が限られた装置では致命的な問題となる。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、交流電圧を印加したとしても必要以上に消費電力を増加させることの無い静電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様による静電アクチュエータの駆動装置は、可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動装置であって、上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様による静電アクチュエータの駆動方法は、可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動方法であって、上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、弾性可動体と絶縁層間に発生する残留引力の影響を低減させ、また、印加電圧を弾性可動体の動作状態に応じて切り替えることで、交流電圧を印加したとしても必要以上に消費電力を増加させることの無い静電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法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】
【００１５】
まず、本発明に係る駆動装置が適用される静電アクチュエータの構成について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明に係る駆動装置１０の適用される静電アクチュエータ２０の構成を模式的に示す図である。即ち、静電アクチュエータ２０は、可動体電極２１を形成した弾性可動体２２と、固定基板電極２３を形成した固定基板２４と、固定基板電極２３と可動体電極２１を電気的に絶縁する絶縁層２５とからなる。なお、弾性力２６は、弾性可動体２２の機械的復元力を示す弾性成分を模式的に示している。また、上述の可動体電極２１及び固定基板電極２３は金属である必要は無く、電極として作用する場合は半導体等でも構わない。
【００１７】
以下、静電アクチュエータ２０の基本動作について説明する。  
本発明に係る駆動装置１０により可動体電極２１と固定基板電極２３間に電圧を印加すると、両電極間に静電引力が発生し、弾性可動体２２は固定基板２４側へ引き寄せられる。弾性可動体２２の変位量（変形量）は、両電極間にかかる静電引力と弾性可動体２２の弾性力２６とにより決定され、両力が釣り合った時点で変形は停止する。また、静電引力が弾性力２６を上回ると、弾性可動体２２は固定基板２４に接触するが、可動体電極２１と固定基板電極２３間には絶縁層２５が存在するため、両電極が電気的に短絡することは無く、両電極間に印加した電圧を低減させることで静電引力が弾性力２６を下回るまで弾性可動体２２は固定基板２４に接触した状態を保つ。
【００１８】
図１（Ａ）に示されるような模式図で表されたような静電アクチュエータ２０としては、例えば図２（Ａ）に示すような可撓性薄膜（弾性可動体２２Ａ）上に金属膜２７を蒸着して反射鏡とし、この金属膜２７及び金属膜２７と対向配置した電極（固定基板電極２３Ａ）間に電圧を印加することで、可撓性薄膜の形状を変形させる変形可能ミラー、図２（Ｂ）に示すようなヒンジ２８に支持されたミラー部材２９及びミラー部材２９と対向配置した固定基板電極としての分割電極（図示せず）間に電圧を印加することで、ミラー部材２９をチルト駆動する光偏向器、図２（Ｃ）に示すような可動体電極２１Ｂと固定基板電極２３Ｂ間に電圧を印加することで弾性可動体２２Ｂを変形させ、電極パッド３０に接触電極３１を接触させることでＯＮ−ＯＦＦを行う静電スイッチ、等、様々な形態が考えられる。
【００１９】
次に、静電アクチュエータ２０を駆動するために、本発明に係る駆動装置１０によって可動体電極２１と固定基板電極２３間に印加する電圧波形について説明する。なお実際は、可動体電極２１と固定基板電極２３間にかかる静電引力は、両電極間の電位差に依存するため、電極の接地状態や駆動電圧を印加する電極等には依存しない。しかし、以降は説明を簡略化するため、可動体電極２１を接地し、固定基板電極２３に電圧波形を印加するように統一するが、必ずしもこの様な形態に限られる物ではない。
【００２０】
図１（Ａ）に示す静電アクチュエータ２０を駆動する電圧波形として、駆動装置１０は、図１（Ｂ）に示すような交流電圧を固定基板電極２３に印加する。
【００２１】
ここで、図１（Ｂ）に示すＡの期間においては、駆動装置１０は、固定基板電極２３に、波高値が一定の交流電圧を印加する。この期間は、常に、可動体電極２１と固定基板電極２３間に静電引力が発生する。この状態は、印加する交流電圧の波形形状や弾性可動体２２の機械的共振周波数に対する交流電圧の周波数等を適当に設定することにより、弾性可動体２２の変位量は一定に保持される。さらに詳しく述べると、印加する交流電圧が矩形波の場合、可動体電極２１と固定基板電極２３間には常に一定の静電引力がかかる。また、印加する交流電圧が正弦波の場合、可動体電極２１と固定基板電極２３間には正弦波の自乗特性を持つ静電引力がかかる。しかしながら、交流電圧の周波数を弾性可動体２２の機械的共振周波数以上に設定したり、弾性可動体２２にエアーダンピングをかける等により、弾性可動体２２の振動が抑制され、巨視的に見ると弾性可動体２２の変位量は一定に保持される。また、両電極間にかかる静電引力が弾性可動体２２の弾性力２６を上回る場合、弾性可動体２２は固定基板２４側に接触した状態を保つ。
【００２２】
一方、図１（Ｂ）に示すＣの期間は、固定基板電極２３に電圧が印加されない期間である。この期間は、可動体電極２１と固定基板電極２３間に静電引力がかからないので、弾性可動体２２は変形しない初期の状態に保持される。
【００２３】
そして、本発明では、駆動装置１０は、図１（Ｂ）に示すＢの期間において、固定基板電極２３に、波高値が次第に低減する交流電圧を印加する。
【００２４】
ここで、弾性可動体２２が変形状態にあるＡの期間と変形しない初期の状態にあるＣの期間との間に、Ｂの期間のような波高値が次第に低減する交流電圧が印加させる期間を設けた場合と設けない場合との、弾性可動体２２の動作比較を図１（Ｃ）を用いて説明する。なお、この図１（Ｃ）は、固定基板電極２３に印加する電圧Ｖに対する絶縁層２５に残留する電荷Ｃの関係を示したグラフである。
【００２５】
即ち、図１（Ｂ）に示すＡの期間のように、交流電圧を印加して弾性可動体２２を変形させると、直流電圧を印加して弾性可動体２２を変形させた場合に比べ、電荷量は減少するものの残留電荷が絶縁層２５に発生する。この状態で、Ｂの期間を設けずにＣの期間のように固定基板電極２３に印加する交流電圧を切ると、印加電圧と残留電荷の関係は、図１（Ｃ）に示すα点からβ点への軌跡を通り、β点で留まるため、残留電荷が存在することになる。この残留電荷により、可動体電極２１と絶縁層２５間に静電引力がかかり、弾性可動体２２が絶縁層２５から剥離しない、また、剥離するのに遅延が生じる等の問題が生じる。この残留電荷は、固定基板電極２３に印加する交流電圧の周波数を上げることで発生を抑制させることができるが、静電アクチュエータ２０の消費電力は、交流電圧の周波数に比例するため、そのようにすると消費電力が増加することになる。
【００２６】
一方、本発明のようにＢの期間を設けた場合には、印加電圧と残留電荷の関係は図１（Ｃ）に示すα点からβ点を通り、さらに矢印で示された軌跡を通って、最終的にはγ点に到達する。この状態では、絶縁層２５に残留電荷が存在しないので、上述のような問題は生じない。
【００２７】
つまり、固定基板電極２３に波高値が一定の交流電圧が印加されるＡの期間と電圧が印加されないＣの期間の間に、波高値が次第に低減する交流電圧が印加されるＢの期間を設けることで、確実に素早く絶縁層２５に発生する残留電荷の影響を除去し、安定して弾性可動体２２の変形制御を行うことができるようになる。
【００２８】
上述の説明では、固定基板電極２３に印加する交流電圧の波高値を低下させる場合にのみＢの期間を設けているが、これは交流電圧の波高値を低下させる場合、つまり弾性可動体２２の変形量を低減させる場合に、残留電荷の影響を大きく受けるためである。勿論、交流電圧の波高値を増加させる場合にも、波高値を次第に増加させる期間を設けても構わないが、その場合は不用意に可動体電極２１の変形を遅らせる結果となる。これは、以降の説明においても同様のことが言える。
【００２９】
また、静電アクチュエータ２０を駆動する電圧波形としては、図３に示すような電圧を固定基板電極２３に印加するようにしても良い。即ち、同図に示すＢの期間及びＣの期間は、図１（Ｂ）で示した電圧波形のそれと同じであり、同様の効果が得られる。一方、図３に示すＡの期間は、固定基板電極２３に直流電圧を印加する。この期間は、一定の静電引力が可動体電極２１と固定基板電極２３間に働くため、弾性可動体２２の変位量は一定に保持される。また、静電引力が弾性可動体２２の弾性力２６を上回る場合、弾性可動体２２は固定基板２４側に接触した状態を保つ。このようにＡの期間に直流電圧を印加すると、可動体電極２１と固定基板電極２３間に過渡電流が流れないので、交流電圧を印加した場合と比較して消費電力を大幅に低減することができる。
【００３０】
あるいは、静電アクチュエータ２０を駆動する電圧波形として、図４に示すような電圧を固定基板電極２３に印加するようにしても良い。即ち、同図に示すＡの期間は、図１（Ｂ）に示した電圧波形のＡの期間と同様に固定基板電極２３に波高値が一定の交流電圧を印加するものであるが、その波高値を任意な値に可変設定している。このように交流電圧を捉えると、図１（Ｂ）の電圧波形におけるＣに示す期間は、固定基板電極２３に印加する交流電圧の波高値を零に設定したことになり、図４ではＡの期間に含まれる。前述したように、弾性可動体２２の変位量（変形量）は、可動体電極２１と固定基板電極２３間に発生する静電引力と弾性可動体２２の弾性力２６とにより決定され、両力が釣り合った時点で変形が停止するため、このように交流電圧の波高値を任意に設定することで、弾性可動体２２の変位量を連続的に設定することが可能となる。図４に示すＢの期間は、上述の図１（Ｂ）及び図３に示したＢの期間と同様に、固定基板電極２３に波高値が次第に低減する交流電圧が印加される。なお、図４に示すＤの期間は、固定基板電極２３に印加する交流電圧の波高値を増加させ、弾性可動体２２の変形量を増大させる点であり、この点では前述のように急激に交流電圧の波高値を増加させても、次第に増加させても構わない。
【００３１】
また、静電アクチュエータ２０を駆動する電圧波形として、図５に示すような電圧を固定基板電極２３に印加するようにしても良い。即ち、図５に示すＢの期間及びＤの期間は図４で示した電圧波形のそれと同じであり、同様の効果が得られる。図５に示すＡの期間は、図３に示すＡの期間と同様に固定基板電極２３に直流電圧を印加するが、この電圧値を任意な値に可変設定している。このように直流電圧を捉えると、図３におけるＣに示す期間は固定基板電極２３に印加する直流電圧の電圧値を零に設定したことになり、図５ではＡの期間に含まれる。前述のように弾性可動体２２の変位量（変形量）は、両電極間に発生する静電引力と弾性可動体２２の弾性力２６とにより決定され、両力が釣り合った時点で変形は停止するため、直流電圧の電圧値を任意に設定することで、弾性可動体２２の変位量を連続的に設定することが可能となる。また、このようにＡの期間に直流電圧を印加すると可動体電極２１と固定基板電極２３間に過渡電流が流れないので、交流電圧を印加した場合と比較して消費電力を大幅に低減することができる。
【００３２】
以上説明したような図１（Ｂ）、図３、図４、または図５に示したような電圧波形を静電アクチュエータに印加するための、本発明に係る駆動装置及び駆動方法を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照して説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
図６は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１０の構成を示す図である。
【００３４】
即ち、本実施形態においては、駆動装置１０は、駆動電圧出力部１１と電圧調整部１２とからなる。ここで、駆動電圧出力部１１は、例えば、交流電圧源１１Ａにより構成され、図７（Ａ）に示すような交流電圧Ａを出力する。また、電圧調整部１２は、入力された交流電圧のゲインを次第に減少させるアッテネータ等により構成されるもので、停止状態では交流電圧源１１Ａからの交流電圧をそのまま出力し、作動状態では交流電圧を次第に減少させ出力する。
【００３５】
上述の構成を用いて、駆動装置１０からの出力Ｂを、図７（Ｂ）のような波形とすることができる。このような駆動電圧出力部１１及び電圧調整部１２により成形された交流電圧が静電アクチュエータ２０に印加される。
【００３６】
上述の構成において、静電アクチュエータ２０の弾性可動体２２を変形させる場合には、電圧調整部１２を停止状態として、駆動電圧出力部１１から交流電圧を出力すると、静電アクチュエータ２０には、その駆動電圧出力部１１から出力された交流電圧がそのまま印加され、弾性可動体２２が変形する。
【００３７】
次に、この状態から弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す場合には、電圧調整部１２を作動状態として、駆動電圧出力部１１からの交流電圧の振幅を次第に減少させていき、該駆動装置１０からの出力が零となったところで、駆動電圧出力部１１からの交流電圧の出力を停止させる。
【００３８】
このような動作により、駆動装置１０は、図１（Ｂ）に示すような電圧波形を出力することができる。
【００３９】
また、駆動電圧出力部１１として、交流電圧の振幅を任意に設定できる可変交流電圧源を用いることで、図４に示すような電圧波形を出力することができる。
【００４０】
さらには、駆動電圧出力部１１として、交流電圧と直流電圧とを切り替えて出力することができる、交流・直流電圧源を用いることで、図３に示すような電圧波形を出力することができる。
【００４１】
また、駆動電圧出力部１１として、交流電圧と直流電圧とを切り替え、さらに交流の振幅及び直流の電圧値を任意に設定して出力することができる、可変交流・直流電圧源を用いることで、図５に示すような電圧波形を出力することができる。
【００４２】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置１０の構成を示す図である。
【００４３】
即ち、本実施形態に係る駆動装置１０は、駆動電圧出力部１１を、直流電圧源１１Ｂと、電圧切り替え部として機能する、同期して電圧の切り替えを行う一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃとから構成したものである。また、電圧調整部１２は、ローパスフィルタで構成される。
【００４４】
例えば、直流電圧源１１Ｂにより図９（Ａ）に示すような直流電圧Ａを出力する。この電圧波形をローパスフィルタで構成される電圧調整部１２に通すことによって、図９（Ｂ）に示すような電圧波形Ｂとする。この電圧波形を電圧波形Ｂ側と接地側を逆相で同期して切り替えを行う一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃにより周期的に切り替える。これら電圧切り替えスイッチ１１Ｃの出力電圧は、図９（Ｃ）に示す電圧波形Ｃ及び図９（Ｄ）に示す電圧波形Ｄのようになる。これらの電圧波形Ｃ及びＤを、静電アクチュエータ２０の可動体電極２１及び固定基板電極２３にそれぞれ印加する。
【００４５】
静電アクチュエータ２０の片方の電極、例えば可動体電極２１を基準にとると、固定基板電極２３に印加される電圧の可動体電極２１に対する電位差は、図９（Ｅ）に示す電圧波形Ｅのようになる。
【００４６】
このように、駆動電圧出力部１１及び電圧調整部１２により成形された交流電圧が静電アクチュエータ２０に印加される。
【００４７】
上述の構成において、静電アクチュエータ２０の弾性可動体２２を変形させる場合には、直流電圧源１１Ｂから直流電圧を出力し、一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、静電アクチュエータ２０には、交流電圧が印加され、弾性可動体２２が変形する。次に、この状態から弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す場合には、直流電圧源１１Ｂからの直流電圧の出力を停止させると共に、引き続き上記一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、電圧調整部１２を構成するローパスフィルタで設定された時定数に従い、静電アクチュエータ２０に印加される交流電圧の振幅は、次第に減少する。なお、この交流電圧の振幅が零となった後は、上記一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を停止しても構わない。
【００４８】
以上の動作をすることで、本実施形態に係る駆動装置１０は、図１（Ｂ）に示すような電圧波形を出力することができる。
【００４９】
また、直流電圧源１１Ｂとして、出力電圧値を任意に制御することができる可変直流電源を用いることで、図４に示すような電圧波形を出力することができる。
【００５０】
あるいは、次のような動作をすることで、図３に示すような電圧波形を出力することができる。即ち、静電アクチュエータ２０の弾性可動体２２を変形させる場合、直流電圧源１１Ｂから直流電圧を出力し、一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行わない。すると、静電アクチュエータ２０には直流電圧が印加され、弾性可動体２２が変形する。次に、この状態から弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す場合は、直流電圧源１１Ｂからの直流電圧の出力を停止させると共に、一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、電圧調整部１２を構成するローパスフィルタで設定された時定数に従い、静電アクチュエータ２０に印加される交流電圧の振幅は次第に減少する。なお、交流電圧の振幅が零となった後は、一対の電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を停止しても構わない。
【００５１】
また、直流電圧源１１Ｂとして、出力電圧値を任意に制御することができる可変直流電源を用いることで、図５に示すような電圧波形を出力することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係る駆動装置１０の構成を示す図である。
【００５３】
即ち、本実施形態に係る駆動装置１０は、駆動電圧出力部１１を、極性の異なる直流電圧を同期して出力する一対の直流電圧源１１Ｂ−１及び１１Ｂ−２と、電圧切り替え部として機能する電圧切り替えスイッチ１１Ｃとから構成したものである。また、ローパスフィルタで構成される電圧調整部についても、直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２からの電圧値をそれぞれ次第に減少させるため、一対の電圧調整部１２−１及び１２−２として構成している。
【００５４】
例えば、正電圧を出力する直流電圧源１１Ｂ−１により図１１（Ａ）に示すような直流電圧Ａを出力し、負電圧を出力する直流電圧源１１Ｂ−２により図１１（Ｂ）に示すような直流電圧Ｂを出力する。それぞれの直流電源の出力波形をローパスフィルタで構成される電圧調整部１２−１及び１２−２に通すことによって図１１（Ｃ）及び図１１（Ｄ）に示すような電圧波形Ｃ及びＤとする。これらの電圧波形を電圧波形Ｃ側とＤ側で電圧切り替えスイッチ１１Ｃにより周期的に切り替える。電圧切り替えスイッチ１１Ｃの出力電圧は、図１１（Ｅ）に示す電圧波形Ｅのようになる。この電圧波形Ｅを、静電アクチュエータ２０の可動体電極２１または固定基板電極２３に印加し、他方を接地する。
【００５５】
このように、駆動電圧出力部１１及び電圧調整部１２により成形された交流電圧が静電アクチュエータ２０に印加される。
【００５６】
上述の構成において静電アクチュエータ２０の弾性可動体２２を変形させる場合、両直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から極性の異なる直流電圧を出力し、電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、静電アクチュエータ２０には交流電圧が印加され、弾性可動体２２が変形する。次に、この状態から弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す場合は、両直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２からの直流電圧の出力を停止させると共に、引き続き電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、電圧調整部１２−１及び１２−２を構成するローパスフィルタで設定された時定数に従い、静電アクチュエータ２０に印加される交流電圧の振幅は、次第に減少する。なお、交流電圧の振幅が零となった後は、電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を停止しても構わない。
【００５７】
以上の動作をすることで、本実施形態に係る駆動装置１０は、図１（Ｂ）に示すような電圧波形を成形することができる。
【００５８】
また、両直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２として、出力電圧値を任意に制御することができる可変直流電源を用いることで、図４に示すような電圧波形を出力することができる。
【００５９】
あるいは、次のような動作をすることで、図３に示すような電圧波形を出力することができる。即ち、静電アクチュエータ２０の弾性可動体２２を変形させる場合、両直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から極性の異なる直流電圧を出力し電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行わない。すると、静電アクチュエータ２０には単極性の直流電圧が印加され、弾性可動体２２が変形する。次に、この状態から弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す場合は、両直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２からの直流電圧の出力を停止させると共に電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を行う。すると、電圧調整部１２−１及び１２−２を構成するローパスフィルタで設定された時定数に従い、静電アクチュエータ２０に印加される交流電圧の振幅は次第に減少する。なお、交流電圧の振幅が零となった後は、電圧切り替えスイッチ１１Ｃの切り替え動作を停止しても構わない。また、弾性可動体２２を変形させる場合に、何れか一方の極性の直流電圧源１１Ｂからのみ直流電圧を出力し、電圧切り替えスイッチ１１Ｃを、直流電圧を出力している電源側に設定して、弾性可動体２２の変形を初期の状態に戻す直前に出力を停止していた直流電圧源１１Ｂから直流電圧を出力するようにしても良い。
【００６０】
また、直流電圧源１１Ｂ−１，１１Ｂ−２として、出力電圧値を任意に制御することができる可変直流電源を用いることで、図５に示すような電圧波形を出力することができる。
【００６１】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００６２】
（付記）
上記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００６３】
（１）  可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動装置であって、
上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする静電アクチュエータの駆動装置。
【００６４】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第１乃至第３実施形態が対応する。
【００６５】
（作用効果）
この（１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、弾性可動体の変位量を減少させる際に、交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００６６】
従って、この（１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。
【００６７】
（２）  交流電圧を出力する交流電圧源と、
上記交流電圧源から出力された交流電圧の振幅を次第に減少させる電圧調整手段と、
を具備することを特徴とする（１）に記載の静電アクチュエータの駆動方法。
【００６８】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第１実施形態が対応する。
【００６９】
（作用効果）
この（２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、交流電圧源とゲインを任意に設定できるアッテネータを用いて、弾性可動体の変位量を減少させる際に交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００７０】
従って、この（２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。
【００７１】
（３）  上記交流電圧源が、任意の波高値の交流電圧を出力する機能を有することを特徴とする（２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００７２】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第１実施形態が対応する。
【００７３】
（作用効果）
この（３）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、可変交流電圧源とゲインを任意に設定できるアッテネータを用いて、弾性可動体の変位量を減少させる際に交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００７４】
従って、この（３）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。また、弾性可動体の変形量を連続的に制御することができる。
【００７５】
（４）  直流電圧を出力する直流電圧源と、
上記直流電圧源から出力された直流電圧の電圧値を次第に減少させる電圧調整手段と、
上記電圧調整手段によって電圧値が次第に減少される直流電圧を２つに分岐して入力し、それら２入力の電圧を切り替えて出力することで、上記交流電圧を生成する電圧切り替え手段と、
を具備することを特徴とする（１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００７６】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【００７７】
（作用効果）
この（４）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、直流電圧源とローパスフィルタと電圧切り替え手段とを用いて、弾性可動体の変位量を減少させる際に交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００７８】
従って、この（４）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。
【００７９】
（５）  上記直流電圧源は、単一の極性の直流電圧を出力する機能を有し、
上記電圧切り替え手段は、同期して電圧の切り替えを行う一対のスイッチ手段からなることを特徴とする（４）に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００８０】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。
【００８１】
（作用効果）
この（５）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、単一極性出力の直流電圧源とローパスフィルタと一対の電圧切り替えスイッチとを用いて、弾性可動体の変位量を減少させる際に交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００８２】
従って、この（５）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。
【００８３】
（６）  上記直流電圧源は、極性の異なる一対の直流電圧を同期して出力する機能を有し、
上記電圧調整手段は、各々の直流電圧の電圧値を次第に減少させる電圧値調整手段からなることを特徴とする（４）に記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００８４】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第３実施形態が対応する。
【００８５】
（作用効果）
この（６）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、極性が異なる一対の直流電圧源とローパスフィルタと電圧切り替えスイッチとを用いて、弾性可動体の変位量を減少させる際に交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【００８６】
従って、この（６）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。また、常に電位の固定された接地電位を出力することができる。
【００８７】
（７）  上記電圧切り替え手段は、上記直流電圧源の出力状態が変化する時にのみ切り替え動作を行うことを特徴とする（４）乃至（６）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００８８】
（対応する実施形態）
この（７）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【００８９】
（作用効果）
この（７）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、直流電圧源の出力状態が変化しない期間は電圧切り替え手段を停止させる。
【００９０】
従って、この（７）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、直流電圧源の出力状態が変化しない期間は可動体電極及び固定基板電極間に定電圧が印加されるので、両電極間に過度電流が流れず、消費電力を低下させることができる。
【００９１】
（８）  上記電圧切り替え手は、上記直流電圧源の出力状態が、上記直流電圧を出力する状態から非出力状態へ移行する時にのみ切り替え動作を行うことを特徴とする（４）乃至（６）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００９２】
（対応する実施形態）
この（８）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【００９３】
（作用効果）
この（８）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、直流電圧源の出力状態が減少する時にのみ電圧切り替え手段を駆動させる。
【００９４】
従って、この（８）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、直流電圧源の出力状態が増加する場合、つまり弾性可動体の変位量を増大させる時は可動体電極及び固定基板電極間に印加される電圧が瞬時に増加するので、応答性が良くなる。
【００９５】
（９）  上記電圧切り替え手段が切り替え動作を停止している際は、上記可動体電極と固定基板電極間に印加する電圧の極性が一定となるように、上記電圧切り替え手段の接続パターンを設定することを特徴とする（４）乃至（８）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【００９６】
（対応する実施形態）
この（９）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【００９７】
（作用効果）
この（９）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、電圧切り替え手段が切り替え動作を停止する際に出力電圧の極性が一定となるような接続パターンで停止する。
【００９８】
従って、この（９）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、可動体が変形している際に可動体電極及び固定基板電極に印加されている電圧の極性を常に単一の極性に設定することができる。
【００９９】
（１０）  上記電圧切り替え手段は、一定周期で電圧切り替え動作を行うことを特徴とする（４）乃至（９）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【０１００】
（対応する実施形態）
この（１０）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【０１０１】
（作用効果）
この（１０）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、電圧切り替え手段が電圧を切り替える周期を一定にする。
【０１０２】
従って、この（１０）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、可動体電極及び固定基板電極に印加される交流電圧の周波数を一定にすることができる。
【０１０３】
（１１）  上記直流電圧源は、任意の電圧値を出力する機能を有することを特徴とする（４）乃至（１０）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（１１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
この（１１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、可変直流電圧源とローパスフィルタと電圧切り替え手段とを用いて弾性可動体の変位量を減少させる際に、交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【０１０６】
従って、この（１１）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、弾性可動体の変形量と連続的に制御することができる。
【０１０７】
（１２）  上記電圧切り替え手段は、上記弾性可動体の機械的共振周波数以上で電圧切り替え動作を行うことを特徴とする（４）乃至（１１）の何れかに記載の静電アクチュエータの駆動装置。
【０１０８】
（対応する実施形態）
この（１２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置に関する実施形態は、第２及び第３実施形態が対応する。
【０１０９】
（作用効果）
この（１２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置は、切り替え手段が電圧を切り替える周期を弾性可動体の機械的共振周波数以上にする。
【０１１０】
従って、この（１２）に記載の静電アクチュエータの駆動装置によれば、弾性可動体が振動するのを防ぐことができる。
【０１１１】
（１３）  可動体電極を形成した弾性可動体と、固定基板電極を形成した固定基板と、上記固定基板電極と上記可動体電極とを電気的に絶縁する絶縁層とを備えた静電アクチュエータの上記可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで、上記弾性可動体の変位量を制御する静電アクチュエータを駆動する駆動方法であって、
上記弾性可動体の変位量を減少させる際に、上記可動体電極と固定基板電極間に交流電圧を印加して、且つ、上記交流電圧の振幅を次第に減少させることを特徴とする静電アクチュエータの駆動方法。
【０１１２】
（対応する実施形態）
この（１３）に記載の静電アクチュエータの駆動方法に関する実施形態は、第１乃至第３実施形態が対応する。
【０１１３】
（作用効果）
この（１３）に記載の静電アクチュエータの駆動方法は、弾性可動体の変位量を減少させる際に、交流信号の振幅を次第に減少させて出力する。
【０１１４】
従って、この（１３）に記載の静電アクチュエータの駆動方法によれば、確実に素早く絶縁層に発生する残留電荷の影響を除去することで、弾性可動体が絶縁層から剥離しない、または剥離するのに遅延が生じる等の問題を回避し、安定して弾性可動体の変形制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】（Ａ）は本発明に係る駆動装置の適用される静電アクチュエータの構成を模式的に示す図、（Ｂ）は本発明に係る駆動装置の出力波形の一例を示す図であり、（Ｃ）は静電アクチュエータの固定基板電極に印加する電圧に対する絶縁層に残留する電荷の関係を示す図である。
【図２】（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明に係る駆動装置の適用される静電アクチュエータの形態を示す図である。
【図３】本発明に係る駆動装置の出力波形の別の例を示す図である。
【図４】本発明に係る駆動装置の出力波形の更に別の例を示す図である。
【図５】本発明に係る駆動装置の出力波形の別の例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１実施形態に係る駆動装置における各部の電圧波形を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図９】（Ａ）乃至（Ｄ）はそれぞれ第２実施形態に係る駆動装置における各部の電圧波形を示す図であり、（Ｅ）は静電アクチュエータ可動体電極を基準にとったときの固定基板電極に印加される電圧の可動体電極に対する電位差を表す電圧波形を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図１１】（Ａ）乃至（Ｅ）はそれぞれ第３実施形態に係る駆動装置における各部の電圧波形を示す図である。
【図１２】従来の静電アクチュエータの一形態としての変形可能ミラーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…駆動装置、  １１…駆動電圧出力部、  １１Ａ…交流電圧源、  １１Ｂ，１１Ｂ−１，１１Ｂ−２…直流電圧源、  １１Ｃ…電圧切り替えスイッチ、  １２，１２−１，１２−２…電圧調整部、  ２０…静電アクチュエータ、  ２１…可動体電極、  ２２，２２Ａ，２２Ｂ…弾性可動体、  ２３，２３Ａ，２３Ｂ…固定基板電極、  ２４…固定基板、  ２５…絶縁層、  ２６…弾性力、  ２７…金属膜、  ２８…ヒンジ、  ２９…ミラー部材、  ３０…電極パッド、  ３１…接触電極。
【図１】
2005253187.tif 000003
【図２】
2005253187.tif 000004
【図３】
2005253187.tif 000005
【図４】
2005253187.tif 000006
【図５】
2005253187.tif 000007
【図６】
2005253187.tif 000008
【図７】
2005253187.tif 000009
【図８】
2005253187.tif 000010
【図９】
2005253187.tif 000011
【図１０】
2005253187.tif 000012
【図１１】
2005253187.tif 000013
【図１２】
2005253187.tif 000014