(57)【要約】【課題】  非通電時において移動子の位置が不定になった場合であっても、通電時において移動子の位置を制御することのできる静電アクチュエータを提供する。【解決手段】  表面に複数の駆動用電極を有する固定子（１）と、固定子に対して相対移動可能であって、複数のエレクトレット化された部位を有する移動子（２）と、移動子を固定子と挟み込むように配置された保護部材と、移動子を駆動させるための駆動パルス信号を出力するパルス発生回路（１２）と、パルス発生回路からの駆動パルス信号に基づいて、駆動用電極に多相交流電圧を印加する駆動回路（１４）と、移動子の初期位置に対応する固定子上の位置に配設された機械的、若しくは、電気的なストッパ（３６、３７）と、を具備し、パルス発生回路は、電源が投入された後、移動子をストッパに達するまで駆動するための初期化パルス信号を出力する静電アクチュエータである。【選択図】    図２
2005143223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の駆動用電極を有する固定子と、
上記固定子に対して相対移動可能であって、複数のエレクトレット化された部位を有する移動子と、
上記移動子を上記固定子と挟み込むように配置された保護部材と、
上記移動子を駆動させるための駆動パルス信号を出力するパルス発生回路と、
上記パルス発生回路からの駆動パルス信号に基づいて、上記駆動用電極に多相交流電圧を印加する駆動回路と、
上記移動子の初期位置に対応する上記固定子上の位置に配設された機械的、若しくは、電気的なストッパと、を具備し、
上記パルス発生回路は、電源が投入された後、上記移動子を上記ストッパに達するまで駆動するための初期化パルス信号を出力することを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
上記機械的ストッパは、上記固定子と上記保護部材の間に固設されたスペーサであ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。
【請求項３】
上記電気的ストッパは、エレクトレット化部材であ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。
【請求項４】
上記パルス発生回路は、上記初期化パルス信号として上記移動子の最大移動量に応じた所定数のパルスを出力することを特徴とする請求項１の静電アクチュエータ。
【請求項５】
上記パルス発生回路は、所定の時間だけ上記初期化信号パルスを出力することを特徴とする請求項１の静電アクチュエータ。
【請求項６】
上記駆動回路は、上記移動子の上記初期位置への駆動が終了した後、上記駆動用電極に一定電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
表面に複数の駆動用電極を有する固定子と、
上記固定子に対して相対移動可能であって、複数のエレクトレット化された部位を有する移動子と、
上記移動子を上記固定子と挟み込むように配置された保護部材と、
上記移動子を駆動させるための駆動パルス信号を出力するパルス発生回路と、
上記パルス発生回路からの駆動パルス信号に基づいて、上記駆動用電極に多相交流電圧を印加する駆動回路と、
上記移動子が初期位置に到達したことを検出する検出手段とを具備し、
上記パルス発生回路は、電源が投入された後、上記検出手段によって上記移動子が上記初期位置に達したことが検出されるまで初期化パルス信号を出力することを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項８】
上記パルス発生回路は、上記検出手段の検出出力に応じて、上記初期化パルス信号の出力を停止することを特徴とする請求項７に記載の静電アクチュエータ。
【請求項９】
上記検出手段は、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた検出電極と、上記検出電極に接続され、上記検出電極に上記移動子のエレクトレット化部位が近接した際の容量変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含むことを特徴とする請求項７に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１０】
上記検出手段は、上記保護部材および上記固定子上の上記初期位置に対応する位置に配置された２つの検出電極と、上記２つの検出電極の間に上記移動子のエレクトレット化部位が近接した際に上記２つの検出電極間の容量変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含むことを特徴とする請求項７に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１１】
上記検出手段は、上記移動子の一端に設けられた第１の電導部材と、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた第２及び第３の電導部材と、第１の電導部材が第２及び第３の電導部材に接触したときに上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含むことを特徴とする請求項７に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１２】
上記検出手段は、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた検出素子と、上記検出素子に接続され、上記検出素子に上記移動子に設けられた磁性体が近接した際の電流変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含むことを特徴とする請求項７に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１３】
上記駆動回路は、上記移動子の上記初期位置への駆動が終了した後、上記駆動用電極に一定電圧を印加することを特徴とする請求項７乃至１２のうちのいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットを移動子として用いた静電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトレットを移動子として用いた静電アクチュエータは、移動子を軽量化することができ、移動子を低電圧で高速移動することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−１１２６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の静電アクチュエータは、電極間に電圧が印加されていれば、外力が加えられても移動子はその位置で保持されている。しかしながら、非通電時は電極間に電圧がかからないため、外力が加えられた場合には移動子の位置が不定になるおそれがある。
【０００４】
このため、電源を投入しても移動子がどの位置にいるのかが不定となるため位置制御を開始することが困難である。従って、静電アクチュエータをカメラのシャッタ機構や可動ミラーとして使用する場合には、上述の問題を解決しなければ実用化することができない。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、非通電時において移動子の位置が不定になった場合であっても、通電時において移動子の位置を制御することのできる静電アクチュエータ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】
【０００６】
本発明に係る請求項１に記載の静電アクチュエータは、表面に複数の駆動用電極を有する固定子と、上記固定子に対して相対移動可能であって、複数のエレクトレット化された部位を有する移動子と、上記移動子を上記固定子と挟み込むように配置された保護部材と、上記移動子を駆動させるための駆動パルス信号を出力するパルス発生回路と、上記パルス発生回路からの駆動パルス信号に基づいて、上記駆動用電極に多相交流電圧を印加する駆動回路と、上記移動子の初期位置に対応する上記固定子上の位置に配設された機械的、若しくは、電気的なストッパと、を具備し、上記パルス発生回路は、電源が投入された後、上記移動子を上記ストッパに達するまで駆動するための初期化パルス信号を出力する。
【０００７】
また本発明に係る請求項２に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記機械的ストッパは、上記固定子と上記保護部材の間に固設されたスペーサである。
【０００８】
また本発明に係る請求項３に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記電気的ストッパは、エレクトレット化部材である。
【０００９】
また本発明に係る請求項４に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記パルス発生回路は、上記初期化パルス信号として上記移動子の最大移動量に応じた所定数のパルスを出力する。
【００１０】
また本発明に係る請求項５に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記パルス発生回路は、所定の時間だけ上記初期化信号パルスを出力する。
【００１１】
また本発明に係る請求項６に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記駆動回路は、上記移動子の上記初期位置への駆動が終了した後、上記駆動用電極に一定電圧を印加する。
【００１２】
また本発明に係る請求項７に記載の静電アクチュエータは、表面に複数の駆動用電極を有する固定子と、上記固定子に対して相対移動可能であって、複数のエレクトレット化された部位を有する移動子と、上記移動子を上記固定子と挟み込むように配置された保護部材と、上記移動子を駆動させるための駆動パルス信号を出力するパルス発生回路と、上記パルス発生回路からの駆動パルス信号に基づいて、上記駆動用電極に多相交流電圧を印加する駆動回路と、上記移動子が初期位置に到達したことを検出する検出手段とを具備し、上記パルス発生回路は、電源が投入された後、上記検出手段によって上記移動子が上記初期位置に達したことが検出されるまで初期化パルス信号を出力する。
【００１３】
また本発明に係る請求項８に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記パルス発生回路は、上記検出手段の検出出力に応じて、上記初期化パルス信号の出力を停止する。
【００１４】
また本発明に係る請求項９に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記検出手段は、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた検出電極と、上記検出電極に接続され、上記検出電極に上記移動子のエレクトレット化部位が近接した際の容量変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含む。
【００１５】
また本発明に係る請求項１０に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記検出手段は、上記保護部材および上記固定子上の上記初期位置に対応する位置に配置された２つの検出電極と、上記２つの検出電極の間に上記移動子のエレクトレット化部位が近接した際に上記２つの検出電極間の容量変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含む。
【００１６】
また本発明に係る請求項１１に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記検出手段は、上記移動子の一端に設けられた第１の電導部材と、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた第２及び第３の電導部材と、第１の電導部材が第２及び第３の電導部材に接触したときに上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含む。
【００１７】
また本発明に係る請求項１２に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記検出手段は、上記初期位置に対応する上記固定子上の位置に設けられた検出素子と、上記検出素子に接続され、上記検出素子に上記移動子に設けられた磁性体が近接した際の電流変化を検出して上記パルス発生回路にトリガ信号を供給するモニタ回路とを含む。
【００１８】
また本発明に係る請求項１３に記載の静電アクチュエータは、上記記載の発明である静電アクチュエータにおいて、上記駆動回路は、上記移動子の上記初期位置への駆動が終了した後、上記駆動用電極に一定電圧を印加する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の静電アクチュエータによれば、非通電時において移動子の位置が不定になった場合であっても、通電時において移動子の位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係る静電アクチュエータを適用したシャッタ装置のシャッタ機構を示す図である。図１の（１）は、シャッタが開の状態を示し、図１の（２）は、シャッタが閉の状態を示している。
【００２１】
本シャッタ機構は、固定子１と移動子２とを備え、移動子２は固定子１に対して左右方向に移動自在に構成されている。そして、固定子１には、被写体からの光像を撮像素子（不図示）に導くための開口部３が設けられ、更に、帯状の複数の駆動電極４が所定の間隔で並べられている。
【００２２】
移動子２は、遮光性を有する部材であり、後述する永久分極された誘導体（以下、エレクトレットという）の部位を備え、駆動電極４の電荷によって駆動力を受けて固定子１に対して相対移動を行う。なお、固定子１には開口部３は必ずしも必要でなく、固定子１を透過部材とし、図１の（１）に示すように駆動電極４が設けられていない領域、即ち、透過領域を形成しても良い。以下、本構成に係るシャッタ機構を「エレクトレットシャッタ」と称す。
【００２３】
図２は、エレクトレットシャッタの基本構成を示す図である。
【００２４】
図２の右には、エレクトレットシャッタの断面を模式的に示している。固定子１に並べられたそれぞれの駆動電極４には、駆動回路１０からの電圧信号線が接続されている。この電圧信号線には４相の電圧信号が印加され、従って、駆動電極４には、４本毎に同一の電圧信号が印加される。図２では、駆動電極４にＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの符号を付してこの電圧信号を区別している。
【００２５】
移動子２には、固定子１との対向面に永久分極された誘導体（エレクトレット）５を複数備えている。なお、移動子２そのものが、等ピッチ間隔で永久分極されたエレクトレットであっても良い。
【００２６】
図２の左には、エレクトレットシャッタに印加する電圧信号を発生する駆動回路１０の構成を示している。パルス発生回路１２で生成した矩形波列（駆動パルス信号）は、昇圧回路１４と位相器１５に供給される。昇圧回路１４では、入力した矩形波列を、１００Ｖ程度まで昇圧するとともに、２つの極性を有する電圧信号に分岐して、駆動電極Ａ及びＣに供給する。
【００２７】
一方、位相器１５に入力した矩形波列は、９０°位相が遅れた波形となり、その後、昇圧回路１４に入力されて、上述と同様の２つの矩形波列となり、駆動電極Ｂ及びＤに供給される。
【００２８】
また、スイッチ１３はエレクトレットシャッタに印加する電圧をパルス発生回路１２からの切換信号に応じて切り換えるものである。このスイッチ１３には複数のスイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂが含まれており、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４の端子ｃ１〜ｃ４はパルス発生回路１３を含む種々の回路に電源電圧を供給する電源Ｖｃ（例えば、その電圧は５Ｖ）に接続され、端子ａ１〜ａ４は開放され、端子ｂ１〜ｂ４はラインＬｂ１〜Ｌｂ４を介してすべての駆動電極に接続されている。
【００２９】
また、スイッチ１３ｂの端子ｃ’はパルス発生回路１２の矩形波列出力端子Ｐｏに接続され、端子ａ’は昇圧回路１４、及び、位相器１５に接続され、端子ｂ’は開放されている。
【００３０】
エレクトレットシャッタの移動子２を駆動する場合は、パルス発生回路１２はスイッチ１３に切換信号を出力してスイッチ１３ａ１〜１３ａ４の端子ｃと端子ａ１〜ａ４を接続させ、スイッチ１３ｂの端子ｃ’と端子ａ’を接続させる。これによって、パルス発生回路１２から出力された矩形波信号を昇圧回路１４、及び、位相器１５に供給できる。
【００３１】
一方、エレクトレットシャッタの移動子を駆動しない（その場に停止させる）場合は、パルス発生回路１２はスイッチ１３に切換信号を出力してスイッチ１３ａ１〜１３ａ４の端子ｃ１〜ｃ４と端子ｂ１〜ｂ４を接続させ、スイッチ１３ｂの端子ｃ’と端子ｂ’を接続させる。これによって、すべての駆動電極が電源電圧Ｖｃに接続される。
【００３２】
このとき、電極に印加された電圧と異なる極性を有するエレクトレット化部位はその電極に吸引されたままの状態となる。つまり、移動子２を駆動しない場合に駆動電極に直流電圧を印加しておくようにすれば、多少の外力が作用しても移動子２の位置がずれてしまうことは無い。また、駆動電極に昇圧した電圧ではなく、回路の電源電圧を付加するようにしているので、その電圧も最小限の電圧で良く、昇圧した電圧を付加する場合に比べて消費電力も少なくできる。
【００３３】
駆動回路１０によって作成されて、駆動電極４に印加される電圧信号列を図３に示す。電圧電極４の電圧の状態は、ｔ１〜ｔ４の４つの状態が時間経過に対応して繰り返して変化する。
【００３４】
図４は、エレクトレットシャッタの動作を説明する図である。
【００３５】
図４の（１）は、ｔ１に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。エレクトレット５ａは、駆動電極Ａから反発力を受け、駆動電極Ｂから吸引力を受ける。また、エレクトレット５ｂは、駆動電極Ｃから反発力を受け、駆動電極Ｄから吸引力を受ける。このため、移動子２は図の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ移動する。
【００３６】
図４の（２）は、ｔ２に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。エレクトレット５ａは、駆動電極Ａから反発力を受け、駆動電極Ｂから吸引力を受ける。また、エレクトレット５ｂは、駆動電極Ｃから反発力を受け、駆動電極Ｄから吸引力を受ける。このため、移動子２は図の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ移動する。
【００３７】
図４の（３）は、ｔ３に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示し、図４の（４）は、ｔ４に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。上述の動作と同様に移動子２は１つの駆動電極ピッチｄ移動する。そして、この動作が繰り返されることで、移動子２は図の右方向に移動する。なお、移動子２を図の左方向に移動するためには、駆動電極４に印加する電圧の極性を逆に切り替えればよい。
【００３８】
図５は、本発明に係る静電アクチュエータを適用した撮像モジュールの構成を示す斜視図であり、図６は、撮像モジュールの断面図である。
【００３９】
撮像モジュールは、シャッタユニット２１と撮像ユニット２２で構成されている。
【００４０】
シャッタユニット２１は、独立して走行する遮光幕（先幕）２４ａと、遮光幕（後幕）２４ｂを有するフォーカルプレーンシャッタである。この遮光幕２４ａ、２４ｂは、上述のエレクトレット５（不図示）を備えている。そして、それぞれのエレクトレット５の対向面側には複数の駆動電極４ａ、４ｂと開口部（または透過部）を設けた固定子１ａ、１ｂが配設されている。さらに、シャッタユニット２１の被写体側には開口部（透過部）を有する保護部材２５がスペーサ３１〜３４を介してシャッタユニット２１の前面を覆うように固設されている。
【００４１】
ここで、固定子１ａ、１ｂは、ポリイミドフィルムを基板として、その表面に駆動電極４ａ、４ｂをエッチング法によりプリントして形成し、さらに駆動電極４ａ、４ｂ上に絶縁膜を設けている。一方、遮光幕２４ａ、２４ｂは、テフロンを基板として用い、その一方の面にコロナ放電法によりエレクトレットを形成する（エレクトレット化する）。
【００４２】
撮像ユニット２２は、収納容器２６内に撮像素子２７と信号線２８を収容して固定し、収納容器２６の被写体側を入射光透過領域（開口部）を有するカバーガラス２９で覆って構成している。
【００４３】
本撮像モジュールは、エレクトレットシャッタを用いてシャッタユニット２１を構成しているため、その厚さを従来のシャッタユニットと比較して大幅に減少することができ、薄型化することができる。
【００４４】
また、エレクトレットシャッタは、遮光幕２４ａ、２４ｂに誘導される電荷を利用するのではなく、エレクトレットに永久分極されている電荷を利用するため、立ち上がり時間を短縮してシャッタ動作を高速化することができる。
【００４５】
また、エレクトレットの電荷量は任意に与えることが可能であることから、駆動力が最大となるような最適の電荷量を与えることができ、極めて大きな駆動力を得ることができる。従って、撮像モジュールのサイズに応じた最適なシャッタユニット２１を構成することができる。
【００４６】
更に、固定子１ａ、１ｂ、遮光幕２４ａ、２４ｂは素材として樹脂材料を用いることができるため軽量である。例えば、遮光幕２４ａ、２４ｂは、１０〜２０μの薄い膜で形成することが可能である。従って、動作に必要な電力量は少なく、かつ静かな動作が実現できる。
【００４７】
［第１の実施の形態］
本発明に係る第1の実施の形態の静電アクチュエータはストッパを用いて移動子２を初期位置に位置決めする。
【００４８】
図７は、機械的ストッパを備えた静電アクチュエータの構成を示す図である。この静電アクチュエータは、固定子１の所定位置に機械的ストッパ３６を備えており、移動子２をそのストッパに当接させることで移動子２を初期位置に位置決めする。なお、この機械的ストッパ３６は、固定子１に設けずに、例えば、駆動電極と平行に配置されたスペーサ（不図示）と兼用しても良い。
【００４９】
図８は、電気的ストッパを備えた静電アクチュエータの構成を示す図である。この静電アクチュエータは、固定子１の所定位置にエレクトレット化部材３７を固設しており、移動子２上の同極のエレクトレット化部位を反発させることで移動子２を初期位置に位置決めする。なお、固定子１上のエレクトレット化部材３７の極性は同極でなく異極で構成することもできる。即ち、移動子２上の異極のエレクトレット化部位を吸引することで移動子２を初期位置に位置決めしても良い。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータの動作について説明する。図９は、静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャートである。
【００５１】
駆動回路１０への電源投入後、実際の駆動制御が行われるのに先立って、以下の初期化動作を実行する。
【００５２】
ステップＳ０１でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂをそれぞれａ１〜ａ４とａ’側に切り換える。これにより、パルス発生回路１２の矩形波出力端子Ｐｏが昇圧回路１４、及び、位相器１５に接続される。
【００５３】
ステップＳ０２で矩形波出力の出力を開始する。ステップＳ０３で所定数のパルスだけ出力するまで待ってから、ステップＳ０４で矩形波出力を停止する。ステップＳ０５でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂを、それぞれｂ１〜ｂ４とｂ’側に切り換える。これにより、すべての駆動電極４と電源Ｖｃが接続されて移動子２が初期位置に保持され、これ以降駆動制御が可能となる。
【００５４】
本実施の形態では、初期位置に機械的ストッパ、もしくは、電気的ストッパを配置しておき、電源を投入したときには、初期化パルス信号を出力する。即ち、移動子２の最大移動量に応じた所定数のパルスを出力して移動子２を移動させる。この結果、移動子２がどの位置にあっても（ストッパから最も遠い端にあっても）、必ずストッパに到達するので、簡単に初期位置決めをすることができる。
【００５５】
［第１の実施の形態のバリエーション］
次に第１の実施の形態のバリエーションについて説明する。第１の実施の形態では所定数のパルス信号を出力したが、本バリエーションでは、図１０に示すように所定数のパルスを出力するのに要する所定の時間だけ初期化パルス信号を連続的に出力する点が第１の実施の形態と異なっている。
【００５６】
図１１は、第１の実施の形態のバリエーションに係る静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャートである。
【００５７】
駆動回路１０への電源投入後、実際の駆動制御が行われるのに先立って、以下の初期化動作を実行する。
【００５８】
ステップＳ１１でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂをそれぞれａ１〜ａ４とａ’側に切り換える。これにより、パルス発生回路１２の矩形波出力端子Ｐｏが昇圧回路１４、及び、位相器１５に接続される。
【００５９】
ステップＳ１２で矩形波出力の出力を開始する。ステップＳ１３で所定の時間が経過するまで待ってから、ステップＳ１４で矩形波出力を停止する。ステップＳ１５でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂを、それぞれｂ１〜ｂ４とｂ’側に切り換える。これにより、すべての駆動電極４と電源Ｖｃが接続されて移動子２が初期位置に保持され、これ以降駆動制御が可能となる。
【００６０】
本実施の形態によれば、移動子２の最大移動量に応じた時間でパルスを出力して移動子２を移動させる。この結果、第１の実施の形態と同様に、移動子２がどの位置にあっても（ストッパから最も遠い端にあっても）、必ずストッパに到達するので、簡単に初期位置決めをすることができる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
本発明に係る第２の実施の形態の静電アクチュエータは、移動子２が初期位置に到達したことを検出して停止させることで、移動子２を初期位置に位置決めする。
【００６２】
図１２は、検出電極を備えた静電アクチュエータの構成を示す図である。この静電アクチュエータは、初期位置に対応する固定子１上の位置に検出電極４０を配置している。そして、この検出電極４０の出力はモニタ回路４１に入力される。
【００６３】
モニタ回路４１は、電流ー電圧変換回路４１ａ、アンプ４１ｂ、判定回路４１ｃを備えており、移動子２が検出電極４０に近接したことを検出してトリガ信号を出力する。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータの動作について説明する。
【００６５】
図１３、図１４は、検出電極による検出動作を説明する図である。図１３の（ａ）に示すように、移動子２と検出電極４０が離れているときは、図１３の（ｂ）に示すように、アンプ４１ｂの出力電圧は判定回路４１ｃの判定基準である閾値以下となっている。従って、このときはモニタ回路４１からはトリガ信号は出力されない。
【００６６】
図１４の（ａ）に示すように、移動子２が検出電極４０に近接したときは、検出電極４０には移動子２のエレクトレット５による誘導電荷が生ずる。この誘導電荷は移動子２が検出電極４０に近づくにつれて増大する。従って、誘導電荷が変化することによる電流が発生しその電流は移動子２が検出電極４０に近づくにつれて増大する。
【００６７】
発生した電流は、電流ー電圧変換回路４１ａで電圧信号に変換されアンプ４１ｂで増幅される。この結果、図１４の（ｂ）に示すようにアンプ４１ｂの出力電圧は判定回路４１ｃの判定基準である閾値以上となる。従って、このときはモニタ回路４１からはトリガ信号が出力される。
【００６８】
図１５は、静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャートである。駆動回路１０への電源投入後、実際の駆動制御が行われるのに先立って、以下の初期化動作を実行する。
【００６９】
ステップＳ２１でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂをそれぞれａ１〜ａ４とａ’側に切り換える。これにより、パルス発生回路１２の矩形波出力端子Ｐｏが昇圧回路１４、及び、位相器１５に接続される。
【００７０】
ステップＳ２２で矩形波出力の出力を開始する。ステップＳ２３でモニタ回路４１からトリガ信号が出力するまで待ってから、ステップＳ２４で矩形波出力を停止する。即ち、判定回路４１ｃは、アンプ４１ｂの出力信号が設定された閾値を越えたら、トリガ信号をパルス発生回路１２に出力する。パルス発生回路は、トリガ信号が入力されたら、初期化パルス信号の出力を停止する。ステップＳ２５でスイッチ１３に切換信号を出力し、スイッチ１３ａ１〜１３ａ４と１３ｂをそれぞれｂ１〜ｂ４とｂ’側に切り換える。これにより、すべての駆動電極４と電源Ｖｃが接続され、これ以降駆動制御が可能となる。
【００７１】
なお、閾値を変更することによって、トリガ信号を出力するタイミングを変更することが可能であるので、移動子２と検出電極４０との検出距離を調整することができる。
【００７２】
なお、モニタ回路４１は、固定子１上に設けても良く、静電アクチュエータとは離して設置しても良い。また、移動子２に磁化された磁性体を搭載し検出電極としてホール素子を用いても同様に移動子の近接を検知することが可能である。
【００７３】
［第３の実施の形態］
次に第３の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では移動子２の近接により検出電極に発生する誘導電荷の変化を検出したが、第３の実施の形態では、移動子２の近接による容量（キャパシタンス）の変化を検出する点が異なっている。従って、第２の実施の形態と同様の機能の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。
【００７４】
図１６は、第３の実施の形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。この静電アクチュエータは、初期位置に対応する固定子１上の位置に検出電極４５ａを配置し、更に初期位置に対応する保護部材４３上の位置に検出電極４５ｂを配置している。
【００７５】
そしてこの両検出電極４５ａ、４５ｂの間に移動子２が進出した際の容量変化をモニタ回路４６でモニタする。
【００７６】
モニタ回路４６は、電源４７から供給される交流信号が印加されたダイオードブリッジ（容量ブリッジ）回路４６ａ、ダイオードブリッジ回路４６ａの出力を増幅するアンプ４６ｂ、アンプ４６ｂの出力を所定の閾値と比較する判定回路４６ｃで構成され、移動子２が両検出電極４５ａ、４５ｂの間に近接し、両検出電極４５ａ、４５ｂの間の容量が所定値以上の変化が生じたときにパルス発生回路１２にトリガ信号を出力する。
【００７７】
本第３の実施の形態に係る静電アクチュエータの初期化動作は、図１５に示す第２の実施の形態の初期化動作と同一のためその詳細の説明は省略する。
【００７８】
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と比較して静電アクチュエータの構造が複雑になるが、精度良く移動子２の近接を検出してトリガ信号を出力することができる。
【００７９】
［第４の実施の形態］
次に第４の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では移動子２の近接により検出電極に発生する誘導電荷の変化を検出したが、第４の実施の形態では、移動子２と検出電極との接触を検出する点が異なっている。従って、第２の実施の形態と同様の機能の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。
【００８０】
図１７の（１）は、第４の実施の形態に係る静電アクチュエータの構成を示す横断面図であり、図１７の（２）は、第４の実施の形態に係る静電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【００８１】
この静電アクチュエータは、初期位置に対応する固定子１上の位置に２つの電極によって電気接点を構成する検出電極５０を配置し、更に移動子２上の検出電極５０と対向する位置に電気的な導体５１を設けている。そして検出電極５０には常時直流電源５３から電圧を印加しておき、移動子２の導体５１が２つの電極に接触して両電極が導通したことをモニタ回路５２で検出する。
【００８２】
モニタ回路５２は、直流電源５３から供給される電圧を増幅するアンプ５２ｂ、アンプ５２ｂの出力を所定の閾値と比較する判定回路５２ｃで構成され、移動子２の導体５１が検出電極５０と接触して閉回路が構成されてアンプ５２ｂに電圧が生じたことを判定回路５２ｃが検出してパルス発生回路１２にトリガ信号を出力する。
【００８３】
本第４の実施の形態に係る静電アクチュエータの初期化動作は、図１５に示す第２の実施の形態の初期化動作と同一のためその詳細の説明は省略する。
【００８４】
第４の実施の形態によれば、電気接点によって移動子２の接触を検出するので、直接的であり確実な検出出力が得られる。
【００８５】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る静電アクチュエータを適用したシャッタ装置のシャッタ機構を示す図。
【図２】エレクトレットシャッタの基本構成を示す図。
【図３】駆動電極に付加される電圧信号列を示す図。
【図４】エレクトレットシャッタの動作を説明する図。
【図５】本発明に係る静電アクチュエータを適用した撮像モジュールの構成を示す斜視図。
【図６】撮像モジュールの構成を示す断面図。
【図７】機械的ストッパを備えた静電アクチュエータの構成を示す図。
【図８】電気的ストッパを備えた静電アクチュエータの構成を示す図。
【図９】静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャート。
【図１０】所定時間だけ初期化パルス信号を連続的に出力する状態を示す図。
【図１１】静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャート。
【図１２】検出電極を備えた静電アクチュエータの構成を示す図。
【図１３】検出電極による検出動作を説明する図。
【図１４】検出電極による検出動作を説明する図。
【図１５】静電アクチュエータの初期化動作を示す概略のフローチャート。
【図１６】静電アクチュエータの構成を示す図。
【図１７】静電アクチュエータの構成を示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１…固定子、２…移動子、３…開口部（透過部）、４…駆動電極、５…エレクトレット、１０…駆動回路、２１…シャッタユニット、２４…遮光幕、２５…保護部材、３１…スペーサ、３２…スペーサ、３３…スペーサ、３４…スペーサ、３６…機械的ストッパ、３７…エレクトレット化部材、４０…検出電極、４１…モニタ回路、４５…検出電極、４６…モニタ回路、５０…検出電極、５１…導体、５２…モニタ回路。
【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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