(57)【要約】【課題】  簡単な構造でローコストに製造が可能であり、かつ高信頼性のアクチュエータおよびこれを用いたズームレンズ装置を提供する。【解決手段】  外殻１１に収納される回転体１２は、内壁１２ａが略円筒形を成す筒状の部材であり、外周面１２ｂに沿って螺旋状の突条１６が一体に形成されている。こうした螺旋状の突条１６は、外殻１１の螺旋状の突条１３と螺合する。突条１６と突条１３との螺合により、回転体１２が回転すると、回転体１２は外殻１１内を長さ方向Ｌに移動することができる。回転体１２の底部の周縁には、一定間隔ごとに多数の電極２１（回転機構）がリング状に配列形成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の内壁で区画された円筒空間を備えた外殻と、前記円筒空間に回転自在に挿入された回転体とを備えたアクチュエータであって、
前記内壁及び前記回転体の外周それぞれに形成され互いに噛合する螺旋状の突条と、前記円筒形の内壁の長さ方向に延びる長溝と、前記回転体に回動自在に連結されるとともに、前記長溝に嵌合して回転が抑止された摺動体と、前記回転体および摺動体に形成され前記回転体と前記摺動体との間に回転力を発生させる回転機構とを備え、前記円筒空間の長さ方向に前記回転体および摺動体を移動させることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記突条は間欠的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記回転機構は、前記回転体または摺動体の少なくとも一方にリング状に配列された電極からなる静電力生成部から構成され、前記回転体と摺動体との間に静電力を形成して前記回転体を回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記回転機構は、前記回転体または摺動体の少なくとも一方にリング状に配列されたコイルからなる磁界生成部から構成され、前記回転体と摺動体との間に磁界を形成して前記回転体を回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記回転体または摺動体の少なくとも一方には電力を受電する集電子が形成されるとともに、前記長溝には前記集電子に電力を供給する電力線が形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記回転体および前記摺動体は、中心部分が中空であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアクチュエータと、レンズとを備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒空間内を移動する回転体を有するアクチュエータおよびこれを備えたズームレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどに広く用いられているズームレンズ装置は、例えば、円筒形の外筒内に組み入れられた複数のレンズ同士の間隔を変えることで、焦点距離を連続的に変化させる変倍レンズである。こうしたズームレンズ装置のレンズを外筒内で移動させる機構として、電極を備えた固定子に電極を備えた可動子が挿入され、これら電極間の極性を反転させることにより生じる静電力で固定子内で可動子を移動させる静電リニアモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３８６４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１に示す静電リニアモータは、固定子と可動子の双方に、静電力を得るために複雑な形状の電極を形成する必要があった。特に、可動子を小型にしたマイクロアクチュエータでは複雑な電極を微細に形成する必要があり、製造コストと、信頼性の両方で難があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造でローコストに製造が可能であり、かつ高信頼性のアクチュエータおよびこれを用いたズームレンズ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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、円筒形の内壁で区画された円筒空間を備えた外殻と、前記円筒空間に回転自在に挿入された回転体とを備えたアクチュエータであって、前記内壁及び前記回転体の外周それぞれに形成され互いに噛合する螺旋状の突条と、前記円筒形の内壁の長さ方向に延びる長溝と、前記回転体に回動自在に連結されるとともに、前記長溝に嵌合して回転が抑止された摺動体と、前記回転体および摺動体に形成され前記回転体と前記摺動体との間に回転力を発生させる回転機構とを備え、前記円筒空間の長さ方向に前記回転体および摺動体を移動させることを特徴とするアクチュエータが提供される。
【０００６】
前記突条は間欠的に形成されていればよい。前記回転機構は、前記回転体または摺動体の少なくとも一方にリング状に配列された電極からなる静電力生成部から構成され、前記回転体と摺動体との間に静電力を形成して前記回転体を回転させればよい。
【０００７】
前記回転機構は、前記回転体または摺動体の少なくとも一方にリング状に配列されたコイルからなる磁界生成部から構成され、前記回転体と摺動体との間に磁界を形成して前記回転体を回転させてもよい。前記回転体または摺動体の少なくとも一方には電力を受電する集電子が形成されるとともに、前記長溝には前記集電子に電力を供給する電力線が形成されていればよい。
【０００８】
前記回転体および前記摺動体は、中心部分が中空であればよい。こうしたアクチュエータと、レンズとを備えたズームレンズ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアクチュエータによれば、略円筒形の摺動体と回転体のそれぞれの端部に、互いに向き合うように電極を配列して、回転体と外殻との螺旋による係合で外殻内を回転体および摺動体が移動するので、電極の形状や配列が極めて簡単であり、ローコストで精密な動作が可能なアクチュエータを得ることが可能になる。また、電極の形状や配列が極めて簡単なことにより、小型化が容易であり、信頼性の高いアクチュエータを得ることが可能になる。前記回転体または摺動体の少なくとも一方には、リング状に配列された電極からなる静電力生成部や、リング状に配列されたコイルからなる磁界生成部を設けることによって、アクチュエータの小型化に大いに寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明のアクチュエータを利用したズームレンズ装置の可動レンズ部分を示す斜視図である。また、図２は図１に示すズームレンズ装置の筒長さ方向の断面図であり、図３は筒径方向の断面図である。ズームレンズ装置１０は、アクチュエータ５を構成する円筒形の外殻１１と、この外殻１１内を回動可能に収容された回転体１２とを備えている。
【００１１】
外殻１１は内壁１１ａで区画された円筒空間を備え、この内壁１１ａに沿って螺旋状の突条１３が外殻１１と一体に形成されている。こうした外殻１１は内壁１１ａが略円筒形であれば、外形は搭載される機器等に合わせていかなる形でもよい。外殻１１は、例えばステンレス合金で形成されていればよい。
【００１２】
また、内壁１１ａには、外殻１１の長さ方向Ｌに延び、互いに対向する２本の長溝１４が形成されている。長溝１４は突条１３を切り欠くように縦貫し、突条１３は長溝１４の形成された部分で欠けるように断続的に形成されている。それぞれの長溝１４の底面１４ａには、長溝１４の延長方向に沿って２本の給電線（電力線）１５が互いに平行に形成されている。給電線１５は、例えば直流電源装置に接続されていれば良い。
【００１３】
外殻１１に収納される回転体１２は、内壁１２ａが略円筒形を成す筒状の部材であり、外周面１２ｂに沿って螺旋状の突条１６が一体に形成されている。こうした螺旋状の突条１６は、外殻１１の螺旋状の突条１３と螺合する。突条１６と突条１３との螺合により、回転体１２が回転すると、回転体１２は外殻１１内を長さ方向Ｌに移動することができる。
【００１４】
回転体１２の内壁１２ａには、可動レンズ１７が支持されればよい。こうした可動レンズ１７は、ズームレンズ装置１０を構成するレンズ群の１つであればよく、外殻１１に対して固定された固定レンズ（図示せず）までの距離を変えることにより、ズームレンズ装置１０の焦点距離を連続的に可変とすることができる。
【００１５】
回転体１２の底部の周縁には、一定間隔ごとに多数の電極２１（回転機構）がリング状に配列形成されている。また、回転体１２の内壁１２ａには、こうした電極２１に給電するリング状の給電線２２が内壁１２ａに沿って形成されている。
【００１６】
回転体１２の下側には、略円筒形の摺動体２５が形成されている。摺動体２５の上部は回転体１２の一部に入り込んで、回転体１２に対して回動自在に連結されている。摺動体２５の外周面２５ａには、対面する２箇所に規制突起２６が形成されている。この規制突起２６は、外殻１１の内壁１１ａに形成された２本の長溝１４に摺動可能に係合する。こうした規制突起２６と長溝１４との係合により、摺動体２５は外殻１１の内側で回転するのを規制され、長溝１４が延びる長さ方向Ｌに沿って動きが許容される。
【００１７】
規制突起２６の一面には２つの集電板（集電子）２７が形成されている。集電板２７は長溝１４に形成された２本の給電線（電力線）１５にそれぞれ接触し、摺動体２５の長さ方向Ｌへの移動に伴って給電線１５に対して摺動する。こうした集電板２７は、給電線１５から受電して給電線２２などに給電する。
【００１８】
摺動体２５の頂部の周縁には、一定間隔ごとに多数の電極２８（回転機構）がリング状に配列形成されている。この電極２８は回転体１２の底部に形成された多数の電極２１と一定の隙間を開けて対面する。こうした一定の間隔を保持して互いに対面するように環状に配列された２つの電極２１および電極２８から構成される回転機構（静電力生成部）に規定の電流が流されると、電極２１と電極２８との間に静電力が発生する。この電極２１と電極２８との間に生じる静電力によって、回転体１２と摺動体２５とからなる移動体２９は外殻１１の内壁１１ａを長さ方向Ｌに沿って移動することができる。
【００１９】
摺動体２５が回転体１２に入り込んで係合している部分には、給電端子３１が形成されている。この給電端子３１は規制突起２６の集電板２７に電気的に接続されるとともに、回転体１２の給電線２２に摺動自在に接触している。これにより、長溝１４に形成された給電線１５から給電される電流は、規制突起２６の集電板２７を介して、摺動体２５の電極２８に給電されるとともに、給電端子３１と集電板２７とを介して回転体１２の電極２１に給電される。
【００２０】
以上のような構成のズームレンズ装置１０の作用について、アクチュエータ５の動作を中心に説明する。いま、給電線１５に電力が供給されると、一定の間隔で対面した摺動体２５の電極２８と、回転体１２の電極２１のそれぞれに電荷が蓄積され、電極２８と電極２１との間に静電力が生じる。こうした静電力によって、摺動体２５と回転体１２とは互いに逆向きに回転しようとする力が生じる。
【００２１】
しかし、摺動体２５は規制突起２６と長溝１４との係合によって外殻１１内での回転が規制されるので、外殻１１内で回転自在な回転体１２が摺動体２５に対して回転を始める。回転体１２が回転すると、外周面１２ｂの突条１６と外殻１１の外周面１２ｂに沿って形成された螺旋状の突条１６との螺合によって、回転体１２が外殻１１内を回転しながら長さ方向Ｌに移動する。
【００２２】
回転体１２の移動に伴い、回転体１２と回動自在に連結された摺動体２５も、規制突起２６と長溝１４との係合によって回転するのを規制されつつ、長溝１４が延びる長さ方向Ｌに沿って回転体１２とともに移動する。このように、摺動体２５の電極２８と回転体１２の電極２１との間に生じた静電力によって、回転体１２およびこれに連結される摺動体２５は、図５の（ａ）〜（ｆ）に示すように、外殻１１の円筒空間内を回転しつつ長さ方向Ｌに移動することができる。
【００２３】
こうしたアクチュエータ５は、略円筒形の摺動体２５と回転体１２のそれぞれの端部に、互いに向き合うように電極を配列して、回転体１２と外殻１１との螺旋による係合で外殻１１内を回転体１２および摺動体２５が移動するので、電極の形状や配列が極めて簡単であり、ローコストで精密な動作が可能なアクチュエータを得ることが可能になる。また、電極の形状や配列が極めて簡単なことにより、小型化が容易であり、信頼性の高いアクチュエータを得ることができる。
【００２４】
このようなアクチュエータ５は簡単な構成で小型が容易であるため、例えば、図４に示すように、折畳式の携帯電話４０に内蔵するデジタルカメラに、倍率変動の大きなズームレンズ装置１０のレンズ駆動機構として好適に内蔵することができる。一般的にズームレンズ装置は、倍率の変動幅が大きくなるほど長さが長くなるが、こうした小型のズームレンズ装置１０を、液晶画面４２を備えた第１分割筐体４１と、キーボード４３を備えた第２分割筐体４４とを回動自在に連結する蝶番部４５に形成することで、携帯電話４０に倍率変動の大きなズームレンズ装置１０を携帯電話４０の大きさを大型化することなく内蔵することが可能になる。こうしたズームレンズ装置１０を用いて撮影を行なう際には、ズームレンズ装置１０の対物固定レンズ４６側を被写体に向ければよい。
【００２５】
なお、本実施形態ではアクチュエータ５の移動機構として摺動体２５と回転体１２との間に生じる静電力を利用したが、これ以外にも、摺動体２５や回転体１２にコイル（磁界生成部）を形成して、磁力によって摺動体２５や回転体１２を外殻１１内で移動させるようにしても良い。こうしたコイル（磁界生成部）は、例えば図３に示す電極２８の代わりに小型のコイル５１として設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明のアクチュエータを示す斜視図斜視図である。
【図２】図２は、図１のアクチュエータの長さ方向の断面図である。
【図３】図３は、図１のアクチュエータの直径方向の断面図である。
【図４】図４は、本発明のアクチュエータを備えたズームレンズ装置を携帯電話に内蔵した例を示す外観斜視図である。
【図５】図５は、図１のアクチュエータの動きを示す破断斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
５  ズームレンズ装置
１０  アクチュエータ
１１  外殻
１２  回転体
２５  摺動体
１３  突条
１４  長溝
１５  給電線（電力線）
２１，２８  電極（回転機構）
２７  集電板（集電子）
５１  コイル（磁界生成部）
【図１】
2005124286.tif 000003
【図２】
2005124286.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005124286.tif 000006
【図５】
2005124286.tif 000007