(57)【要約】 【課題】  複数の可動子の独立駆動を実現するとともに、静電アクチュエータの小型化を図ること。【解決手段】  個別に静電気力を発生し、各静電気力の作用領域を持つ第１及び第２の駆動電極（４相電極４、６）と、第１の駆動電極の４相電極と第２の駆動電極の単相電極から静電気力を受ける電極を備えた第１の可動子（１６）と、第２の駆動電極の４相電極と第１の駆動電極の単相電極から静電気力を受ける電極（櫛歯電極２０）を備えた第２の可動子（１８）と、これら第１及び第２の可動子を摺動可能に支持するとともに、静電気力の作用領域の一部に重複部分を持たせるように第１及び第２の駆動電極を配置させた支持手段（固定子１２）とを備え、第１の可動子が第１の駆動電極の４相電極と第２の駆動電極の単相電極、第２の可動子が第２の駆動電極の４相電極と第１の駆動電極の単相電極から静電気力を受けて個別に又は同時に移動可能にした構成である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に静電気力を発生し、各静電気力の作用領域を持つ第１及び第２の駆動電極と、
前記第１の駆動電極の４相電極と前記第２の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受ける電極を備えた第１の可動子と、
前記第２の駆動電極の４相電極と前記第１の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受ける電極を備えた第２の可動子と、
これら第１及び第２の可動子を摺動可能に支持するとともに、前記静電気力の作用領域の一部に重複部分を持たせるように前記第１及び前記第２の駆動電極を配置させた支持手段と、
を備え、前記第１の可動子が前記第１の駆動電極の４相電極と前記第２の駆動電極の単相電極、前記第２の可動子が前記第２の駆動電極の４相電極と前記第１の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受けて個別に又は同時に移動可能にしたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の可動子側の前記電極が前記第２の可動子側に進入し、前記第２の可動子側の前記電極が前記第１の可動子側に進入することにより、各電極に前記静電気力の作用領域の前記重複部分に対応して前記静電気力の作用を受ける構成としたことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の駆動電極は、前記第１及び前記第２の可動子を支持する前記支持手段の対向面部に設置したことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の可動子の相対向側に後退部と張出部とを形成して互いの前記張出部が前記後退部に進入する構成とし、前記張出部側又は前記後退部側の面部に前記電極が配置されたことを特徴とする請求項１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、フォーカス機構のレンズを搭載する可動子を静電気力で駆動する静電アクチュエータに関し、特に、複数の可動子を備える静電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電アクチュエータは、固定子と可動子とを備え、両者間に静電気力を作用させて可動子を所望方向に移動させることができる電気・機械力変換手段であって、小型軽量化が可能であることから、カメラモジュールの各種駆動機構に幅広く用いられている。
【０００３】
このような静電アクチュエータに関し、２つの可動子を備えて各可動子にレンズが搭載され、各可動子を独立して動作可能な静電アクチュエータであって、可動子を独立して動作させることができるため、各レンズの双方又は一方を移動させて焦点合わせによる撮像のための拡大又は縮小が可能な構成（特許文献１）、静電アクチュエータを用いたカメラモジュールであって、可動子への電気配線を省略した構成（特許文献２）等がある。
【特許文献１】特開２００２−１９９７４７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０４５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カメラモジュールのズーム機構のように、複数のレンズを独立して移動させる用途では、移動させるべきレンズ毎に可動子を設置し、互いに独立して動作させることが必要である。このような複数の可動子を設置した場合には、駆動に必要な静電気力を得るための電極面積が必要となり、可動子が大きくなる。可動子が大きくなると、静電アクチュエータが大型化し、電子機器等の小型化を妨げることになる。特許文献１、２には、このような課題についての開示はなく、また、その解決手段の開示や示唆もない。
【０００５】
そこで、本発明は、静電アクチュエータについて、複数の可動子の独立駆動を実現するとともに、静電アクチュエータの小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の静電アクチュエータは、個別に静電気力を発生し、各静電気力の作用領域を持つ第１及び第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極の４相電極と前記第２の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受ける電極を備えた第１の可動子と、前記第２の駆動電極の４相電極と前記第１の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受ける電極を備えた第２の可動子と、これら第１及び第２の可動子を摺動可能に支持するとともに、前記静電気力の作用領域の一部に重複部分を持たせるように前記第１及び前記第２の駆動電極を配置させた支持手段とを備え、前記第１の可動子が前記第１の駆動電極の４相電極と前記第２の駆動電極の単相電極、前記第２の可動子が前記第２の駆動電極の４相電極と前記第１の駆動電極の単相電極から前記静電気力を受けて個別に又は同時に移動可能にした構成である。
【０００７】
斯かる構成とすれば、前記第１の可動子は前記第１の駆動電極の静電気力の作用領域から静電気力を受け、前記第２の可動子は前記第２の駆動電極の前記静電気力の作用領域から静電気力を受けることにより、それぞれが独立して移動し、個別に同時に支持手段上を摺動させ、静電気力の制御により所望の位置に移動させることができる。
【０００８】
上記目的を達成するためには、前記第１の可動子側の前記電極が前記第２の可動子側に進入し、前記第２の可動子側の前記電極が前記第１の可動子側に進入することにより、各電極に前記静電気力の作用領域の前記重複部分に対応して前記静電気力の作用を受ける構成としてもよい。
【０００９】
斯かる構成とすれば、各可動子の静電気力を受ける長さは各電極の全長に依存するが、各可動子の電極を互いに進入させた場合には、合致させた各可動子の全長は各可動子の全長の和より短くなる。また、各可動子の移動幅は、各可動子に進入する移動長だけ長くなり、同一の移動長とすれば、支持手段の幅、第１及び第２の駆動電極の長さを短くすることが可能となり、静電アクチュエータの小型化が図られる。
【００１０】
上記目的を達成するためには、前記第１及び前記第２の駆動電極は、前記第１及び前記第２の可動子を支持する前記支持手段の対向面部に設置した構成としてもよい。即ち、第１及び第２の駆動電極の配置は、その静電気力の作用領域と各可動子の電極との関係で決定されるが、各駆動電極を支持手段の対向面部に設置すれば、その静電気力の作用領域が対向方向となることから、可動子に作用する静電気力の平衡が取り易く、可動子の移動の安定化に寄与する。
【００１１】
上記目的を達成するためには、前記第１及び前記第２の可動子の相対向側に後退部（凹部６４、９４、９６、後退部８８）と張出部（突部６２、９０、９２、張出部８６）とを形成して互いの前記張出部が前記後退部に進入する構成とし、前記張出部側又は前記後退部側の面部に前記電極が配置された構成としてもよい。斯かる構成とすれば、可動子の互いの張出部と後退部の噛み合わせにより、各駆動電極の作用領域の重複部分に対応した電極の重なり部分を形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００１３】
(1) 一方の可動子側に他方の可動子を進入させることができるとともに、その進入による可動子の合体長を短くできることから、固定子側の駆動側電極の面積を小さくでき、静電アクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１４】
(2) 複数の可動子を独立して移動させることができるので、例えば、各可動子にレンズを搭載してズームレンズ機構に用いて焦点合わせの動作時間の短縮を図ることができる等、可動子の可動時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】
(3) 各可動子の電極パターンを共通化して静電アクチュエータに用いられる複数の可動子を同一化でき、可動子の製造工程を簡素化できる。
【００１６】
(4) 第１及び第２の駆動電極の電極パターンを共通化できるので、電極板の製造工程を簡素化できる。
【００１７】
(5) 各可動子に配置された上下電極の面積比率を変えることができ、駆動力の最適化が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の実施形態
本発明の静電アクチュエータの第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電アクチュエータの概要を示す図である。
【００１９】
この静電アクチュエータ２は、静電気力を発生させる第１の駆動電極として凹凸面からなる４相電極４、静電気力を発生させる第２の駆動電極として凹凸面からなる４相電極６が対向面側に配置されているとともに、４相電極４側には２相電極８、４相電極６側には２相電極１０が相対向面側に設置されている。この場合、４相電極４、６の長さＬ1 は２相電極８、１０の長さＬ2 より長く（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）設定されており、４相電極４、６及び２相電極８、１０を交互に配置させていることから、４相電極４、６の静電気力の作用領域が長さＬ1 で決定されるものとすれば、４相電極４、６の各静電気力の作用領域には重複部分が存在している。この重複部分の詳細は後述する。これら４相電極４、６、２相電極８、１０は、支持手段としての固定子１２に設置されており、この固定子１２は角筒状の筒体であって、その内部に貫通孔１４が形成されている。この貫通孔１４の内部には、第１及び第２の可動子１６、１８が固定子１２によって摺動可能に支持されている。可動子１６には４相電極４、２相電極８から静電気力を受ける櫛歯電極２０が設置され、また、可動子１８にも４相電極６、２相電極１０から静電気力を受ける櫛歯電極２０が設置されている。
【００２０】
そして、４相電極４、６、２相電極８、１０には静電気力を発生させる駆動源として電圧源２４がスイッチング回路２６を介して接続され、スイッチング回路２６には４相駆動信号及び２相駆動信号を発生させるための駆動指令信号回路２８から駆動指令信号が加えられている。
【００２１】
斯かる構成とすれば、可動子１６の櫛歯電極２０には４相電極４、その対面電極２１には２相電極１０から静電気力が作用し、また、可動子１８の櫛歯電極２０には４相電極６、その対面電極２１には２相電極８から静電気力が作用し、各静電気力により可動子１６、１８を貫通孔１４内の各静電気力の作用領域内で個別に移動させることができる。また、各可動子１６、１８を図１に示すように、合致させて協動させることができる。そこで、例えば、固定子１２側にレンズ３０、可動子１６、１８に図示しないレンズを個別に設置すれば、可動子１６、１８を個別又は同時に移動させることにより所望の焦点合わせが可能であり、ズームレンズ群の合焦操作等に利用することができる。
【００２２】
第２の実施形態
本発明の静電アクチュエータの第２の実施形態に係る固定子１２の電極形態について、図２を参照して説明する。図２は静電アクチュエータの固定子１２側の電極形態を示している。
【００２３】
この静電アクチュエータ２の固定子１２には同一形状からなる第１及び第２の電極板３２、３４が設置され、これら電極板３２、３４は固定子１２の内面側を対向面として配置されている。図２の（Ａ）は電極板３４をその表面側から見た図、図２の（Ｂ）は対向状態を表すため電極板３２をその裏面側から見た図として４相電極４及び２相電極８を破線で示してある。
【００２４】
電極板３２には、４相電極４が配置されているとともに、２相電極８として２つの電極８Ａ、８Ｂが設置されている。４相電極４は４相構造であることから電極端子３６、３８、４０、４２が設置され、また、２相電極８は単相構造（：１系統）であることから電極端子４４が設置されている。また、電極板３４には、４相電極６が配置されているとともに、２相電極１０として２つの電極１０Ａ、１０Ｂが設置されている。同様に、４相電極６は４相構造であることから電極端子４８、５０、５２、５４が設置され、また、２相電極１０は単相構造（：１系統）であることから電極端子５６が設置されている。
【００２５】
そして、各４相電極４、６は既述したように、電極長がＬ1 （図１）であり、両者の静電気力の作用領域に重複部分が設定されており、この実施形態では、電極中心Ｏを中心にして幅ａだけ各４相電極４、６を張り出させていることから、４相電極４、６の作用領域の重複部分は２ａの幅に設定されている。
【００２６】
次に、可動子の構造について、図３を参照して説明する。図３は可動子１６、１８を示す斜視図である。
【００２７】
可動子１６、１８は角筒体で構成され、図３では、同一形状の各可動子１６、１８を左右対象に配置した状態である。この実施形態では、対向面側に切欠部６０が形成され、この切欠部６０に臨む側面部には張出部としての矩形の突部６２がそれぞれ形成され、この突部６２に対向する他方の側面部側に、張出部としての突部６２の幅より広い幅の後退部としての矩形の凹部６４が形成されている。突部６２側の側面部には水平方向に絶縁手段として溝６６が形成されているとともに、この溝６６を中心に上部及び下部側に２相電極１０Ａ、１０Ｂに対応する電極６８Ａ、６８Ｂ及び溝７０が形成されている。そして、凹部６４が形成された面部にはそれぞれ櫛歯電極２０が形成されている。また、各可動子１６、１８の上面又は下面側には可動子電極を取り出すための電極端子７２がそれぞれ形成されている。そして、各可動子１６、１８の内部には被搬送物としての例えば、レンズを支持するための支持枠７４が形成されている。
【００２８】
次に、これら可動子１６、１８を支持する固定子１２について、図４を参照して説明する。図４は、固定子１２の垂直断面を示す部分断面図である。
【００２９】
支持手段としての固定子１２の貫通孔１４に対向して臨む支持壁７６、７８には、溝７０に挿入されて可動子１６、１８を摺動可能に支持するレール８０、８２が形成されている。各支持壁７６、７８の上下面部には支持段部によって電極板３２、３４が支持され、支持壁７６、７８及び電極板３２、３４によって囲い込まれた貫通孔１４が形成されている。これら支持壁７６、７８は固定板８４に固定されている。
【００３０】
斯かる構成を備えた静電アクチュエータ２によれば、４相電極４、６の静電気力の作用により、図５の（Ａ）に示すように、可動子１６の突部６２が可動子１８側の凹部６４に挿入されて合致する形態で移動させることができるとともに、図５の（Ｂ）に示すように、それぞれを分離した形態で各静電気力の作用により各可動子１６、１８を独立して移動させることができる。
【００３１】
第３の実施形態
本発明の静電アクチュエータの第３の実施形態に係る可動子の形態について、図６を参照して説明する。図６は第３の実施形態に係る可動子１６、１８の形態を示している。
【００３２】
この実施形態では、可動子１６、１８の対向面側を傾斜面に形成することにより、櫛歯電極２０が形成されている側面部側を張出部８６とし、溝６６、７０が形成されている側面部側を後退部８８とし、各櫛歯電極２０が互いに重ね合わせられるように構成している。このような構成としても、可動子１６、１８の移動範囲を拡大することができる。
【００３３】
第４の実施形態
本発明の静電アクチュエータの第４の実施形態に係る可動子の形態について、図７を参照して説明する。図７は第４の実施形態に係る可動子１６、１８の形態を示している。
【００３４】
この実施形態では、角筒体で構成される可動子１６、１８の対角線の対向する角部側に張出部として例えば、突部９０、９２、各突部９０、９２が互いに挿入可能な後退部として例えば、凹部９４、９６を形成し、各櫛歯電極２０が互いに重ね合わせられるように構成している。このような構成としても、可動子１６、１８の移動範囲を拡大することができる。
【００３５】
なお、第１〜第４の実施形態において、２相電極８、１０を設置したが、これらの電極は単相電極としてもよく、１相以上の電極又は電極パターンとしてもよい。
【００３６】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の静電アクチュエータは、複数の可動子を個別に静電気力により駆動し、所望の位置に移動させることができるとともに、各可動子の電極を張出部と後退部との噛み合わせ等により移動範囲を拡大し、軽量小型化を図ることができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電アクチュエータの概要を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る静電アクチュエータの固定子側の構成を示す図である。
【図３】静電アクチュエータの可動子の構成を示す斜視図である。
【図４】静電アクチュエータの固定子の構造を示す部分断面図である。
【図５】可動子の移動を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る静電アクチュエータの可動子を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る静電アクチュエータの可動子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
２  静電アクチュエータ
４、６  ４相電極（第１及び第２の駆動電極）
８、１０  単相電極（第１及び第２の駆動電極）
１２  固定子（支持手段）
１６、１８  可動子
２０  櫛歯電極（４相側）
２１  対面電極（単相側）
６２、９０、９２  突部（張出部）
６４、９４、９６  凹部（後退部）
８６  張出部
８８  後退部
【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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