JP2005304246A - 静電アクチュエータ及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無通電時において、可動子が不用意に移動しない静電アクチュエータ及び静電アクチュエータを適用した光学装置を提供することにある。
【解決手段】 固定子と可動子を有し前記固定子に対し所定方向に前記可動子が静電力により移動する静電アクチュエータにおいて、前記可動子を前記所定方向とは異なる方向に変位させることにより無通電時に前記可動子が前記所定方向へ移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を有することを特徴とする静電アクチュエータ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定子と可動子を有し可動子が静電力により移動する静電アクチュエータ及び静電アクチュエータを適用した光学装置に関し、特に、静電アクチュエータへの通電を断った時の可動子の保持に関するものである。

近年、固定子と可動子を有して固定子に対し所定の方向に可動子が静電力により移動する静電アクチュエータ、及びこの静電アクチュエータを適用した光学装置が技術開示されている（特許文献１参照）。静電アクチュエータ、または、静電アクチュエータを組み込んだ光学装置等は、各種信頼性試験に適合する必要が有り、例えば、所定の振動試験、衝撃試験等に耐える必要がある。
特開２００３−１１１４４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような静電アクチュエータ及び静電アクチュエータを適用した光学装置においては、静電アクチュエータを使用していない時に、例えば、無通電状態において静電力がなくなり、輸送時に可動子が不用意に移動したり、衝撃があると可動子が移動して、壁面等に衝突し衝撃が加わるといった問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、無通電時において、可動子が不用意に移動せず、振動や衝撃等に強い静電アクチュエータ及びこの静電アクチュエータを適用した光学装置を提供することにある。

上記の目的は、下記の手段のいずれかによりにより達成される。

（１） 固定子と可動子を有し前記固定子に対し所定方向に前記可動子が静電力により移動する静電アクチュエータにおいて、前記可動子を前記所定方向とは異なる方向に変位させることにより無通電時に前記可動子が前記所定方向へ移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を有することを特徴とする静電アクチュエータ。

（２） 前記可動子を変位させる前記異なる方向は、前記所定方向と直交する方向である（１）に記載の静電アクチュエータ。

（３） 前記所定方向と直交する方向は、前記固定子と前記可動子が対向する対向方向と直交する方向である（２）に記載の静電アクチュエータ。

（４） 前記可動子の阻止は予め定めた所定位置で行う（１）、（２）または（３）に記載の静電アクチュエータ。

（５） 前記可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータを有し、前記ソレノイドまたはモータにより前記可動子を変位させることにより阻止を行う（１）から（４）のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。

（６） 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で前記可動子を前記移動阻止位置に保持可能である（５）に記載の静電アクチュエータ。

（７） 固定子と可動子を有し前記固定子に対し所定方向に前記可動子が静電力により移動する静電アクチュエータにおいて、前記可動子の移動を阻止する移動阻止部材を変位させることにより無通電時に前記可動子が前記所定方向へ移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を有することを特徴とする静電アクチュエータ。

（８） 前記移動阻止部材を変位させる前記異なる方向は、前記所定方向と直交する方向である（７）に記載の静電アクチュエータ。

（９） 前記所定方向と直交する方向は、前記固定子と前記可動子が対向する対向方向と直交する方向である（８）に記載の静電アクチュエータ。

（１０） 前記可動子の阻止は予め定めた所定位置で行う（７）、（８）または（９）に記載の静電アクチュエータ。

（１１） 前記予め定めた所定位置は、レンズ駆動の初期位置である（４）または（１０）に記載の静電アクチュエータ。

（１２） 前記可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータを有し、前記ソレノイドまたはモータにより前記移動阻止部材を変位させることにより前記可動子の阻止を行う（７）から（１０）のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。

（１３） 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で前記移動阻止部材を保持可能である（１２）に記載の静電アクチュエータ。

（１４） （１）から（１３）のいずれか１項に記載の静電アクチュエータの可動子に光学系を有し前記可動子の移動により前記光学系を前記所定方向へ移動するように構成したことを特徴とする光学装置。

以上のように構成したので下記のような効果を奏する。

（１）に記載の発明によれば、可動子を所定の方向とは異なる方向に可動子を変位させることにより、無通電時に可動子が所定方向へ不用意に移動するのを阻止するので、無通電の状態でも、可動子は不用意に動くことがなくなった。

（２）に記載の発明によれば、可動子を変位させる異なる方向が、可動子が移動する所定方向と直交する方向であるので、可動子を変位させ易くなった。

（３）に記載の発明によれば、可動子を変位させる異なる方向が、所定方向と直交し且つ、固定子と可動子が対向する対向方向と直交する方向であるので、可動子を変位させ易く構造が簡易となった。

（４）に記載の発明によれば、可動子の阻止は予め定めた所定位置で行うので、可動子の移動阻止機構が簡易となった。

（５）に記載の発明によれば、可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータを有し、前記ソレノイドまたはモータにより可動子を変位させることにより阻止を行うので、可動子の移動阻止構造が簡易で確実となった。

（６）に記載の発明によれば、ソレノイドは永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で可動子を所定位置または移動阻止位置に保持可能であるので、移動阻止機構の構造が簡易となった。

（７）に記載の発明によれば、可動子の移動を阻止する移動阻止部材を設け、可動子の所定方向とは異なる方向に移動阻止部材を変位させることにより無通電時に可動子が所定方向へ不用意に移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を備えたので、可動子は無通電でも不用意に動くことがなくなった。

（８）に記載の発明によれば、移動阻止部材を変位させる異なる方向が、所定方向と直交する方向であるので、可動子を変位させ易くなった。

（９）に記載の発明によれば、移動阻止部材を変位させる異なる方向が、所定方向と直交し且つ、固定子と可動子が対向する方向と直交する方向であるので、移動阻止部材を変位させやすく固定子との干渉が避けやすい構造となった。

（１０）に記載の発明によれば、可動子の所定方向での所定位置で、移動阻止部材を変位させるので、可動子の移動阻止機構が簡易となった。

（１１）に記載の発明によれば、予め定めた所定位置は、レンズ駆動の初期位置である
ので、駆動開始時に、レンズ位置初期化の時間が短縮できる。

（１２）に記載の発明によれば、可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータにより移動阻止部材を変位させるので、可動子の阻止機構が簡易で確実となった。

（１３）に記載の発明によれば、ソレノイドは永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で可動子を保持可能であるので、可動子の移動阻止の構造が簡易となった。

（１４）に記載の発明によれば、（１）から（１３）のいずれか１項に記載の静電アクチュエータを備えたので、無通電でも不用意に可動子が動くことがない光学装置とすることができるようになった。

以下、実施の形態により本発明の静電アクチュエータ及び光学装置について詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

なお、各図において静電アクチュエータ及び光学装置は、正面より見て前後方向（光軸方向）をＺ方向（前方向を＋Ｚ、後方向を−Ｚ）とし、正面より見て左右方向をＸ方向（左方向を＋Ｘ、右方向を−Ｘ）、正面より見て上下方向をＹ方向（上方向を＋Ｙ、下方向を−Ｙ）とする。

（実施の形態１）
本発明に係わる実施の形態１の静電アクチュエータ及び光学装置について説明する。図１は実施の形態１に係わる静電アクチュエータを適用した光学装置の概略構成を示す斜視図である。

図１において、光学装置１０Ａは静電アクチュエータ４０Ａを有した箱状となっている。筐体２１Ａ内には固定子４５（４５ａ、４５ｂ）が固定され、また、内部に可動子３０Ａが組み込まれ、可動子３０Ａには可動子電極４１、４２、光学系である撮影レンズ５０が内蔵されている。また、静電アクチュエータ４０Ａは可動子３０Ａを＋Ｘ方向に変位させることにより、無通電時に、可動子３０ＡがＺ方向へ不用意に移動するのを阻止するよう構成されている。

ここで、光学装置１０Ａについて図２、図３を参照して詳しく説明する。図２は図１に示す断面ＡＡの光軸縦断面図、図３は図１に示す断面ＢＢの光軸横断面図（ａ）と断面ＣＣの縦断面図（ｂ）、図４はソレノイド４８Ａの断面図である。なお、図３は可動子３０Ａが所定位置Ｐ１、Ｐ３にある状態を示している。

図２から図４に示すように、光学装置１０Ａは筐体２１Ａ、蓋２２、静電アクチュエータ４０Ａ等で構成されている。筐体２１Ａは上部が開放された箱状となっており、筐体２１Ａの上部には蓋２２が設けられている。筐体２１Ａは前面に固定絞りに相当する開口部２４、背面に撮像素子６０が設けられている。この撮像素子６０はＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。

光学装置１０Ａの内部には静電アクチュエータ４０Ａが設けられている。静電アクチュエータ４０Ａは可動子３０Ａ、固定子４５（４５ａ、４５ｂ）等で構成され、可動子３０Ａには可動子電極４１、４２を有しており、光学系である撮影レンズ５０が組み込まれている。固定子４５ａは筐体２１Ａの上部に、固定子４５ｂは下部に固定されている。固定子４５（４５ａ、４５ｂ）の間隔は、可動子３０Ａに設けられた可動子電極４１、４２がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間ｄ（図２参照）を有するよう設定されている。可動子電極４１、４２は、固定子４５ａに対向して可動子電極４１、固定子４５ｂに対向して可動子電極４２がそれぞれ形成され、一対の固定子４５（４５ａ、４５ｂ）によりＺ方向に駆動されるように構成されている。可動子３０Ａは、導電性を有する材料で形成され、例えば、特開２００３−２８４３５９号公報に記載の気相成長炭素繊維（ＶＧＣＳ）とＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の熱可塑性樹脂と溶融混練してなる樹脂組成物で成形した導電性樹脂等で形成される（図３（ｂ）参照）。

次に、可動子移動阻止手段４７Ａは、Ｚ方向で所定位置Ｐ１にある可動子３０Ａを、ソレノイド４８ＡによりＸ方向に所定位置Ｐ３から移動阻止位置Ｐ４に変位させ係止させることにより、無通電時に、可動子３０ＡがＺ方向に不用意に移動するのを阻止する。

図４に示すようにソレノイド４８Ａは、２方向に吸引保持するタイプであり、永久磁石を組み込んだものでコイルに瞬時の通電でシャフトが吸引し、吸引後は永久磁石により吸着保持されることにより通電を不要にしたものである。このソレノイドは永久磁石４８ｂが組み込まれ、コイル４８ｃに瞬時の通電でシャフト４８Ａａが＋Ｘ方向に吸引し、吸引後は永久磁石４８ｂにより吸着保持させ、コイル４８ｄに瞬時の通電でシャフト４８Ａａが−Ｘ方向に吸引し、吸引後は永久磁石４８ｂにより吸着保持させることにより、この間の通電を不要にする構造になっている。

次に、前述の固定子４５（４５ａ、４５ｂ）に形成される電極パターンについて説明する。図５は固定子に形成される電極パタンを示す概略図であり、図５（ａ）は固定子４５ａの可動子電極４１に相対する面に形成された電極パタンを示し、図５（ｂ）は固定子４５ｂの可動子電極４２に相対する面に形成された電極パタンをそれぞれ示している。

図５に示すように、固定子４５ａには４系統の電極Ａ〜Ｄが形成され、この電極Ａ〜Ｄは、ストライプ状の電極として配列され、可動子電極４１の進行方向（Ｚ方向）に沿って見たとき順番に現れるように配置されている。この４系統の電極Ａ〜Ｄ（駆動電極ともいう）は、後述するように、順次切り替えて電圧を印加することにより可動子３０ＡをＺ方向に移動させるために用いられる。

ストライプ状の駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチと、可動子電極４１に形成された凸部のピッチとの関係は、可動子電極４１の凸部の幅をＬ、この凸部の配列ピッチ２Ｌ（図２参照）とすると、駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチは略Ｌ／２となるよう形成されている。

一方、固定子４５ｂには、１系統の電極Ｅ（保持電極Ｅともいう）が、可動子電極４２に対応した位置に形成されている。

この固定子４５（４５ａ、４５ｂ）は、ガラスまたはセラミックス等の絶縁体からなる基板上にスパッタリング等の手法により導電体被膜を形成することで作成される。また、形成された導電体被膜上には絶縁体被膜を設けることが好ましい。更に、駆動電極Ａ〜Ｄ及び保持電極Ｅには、配線パッドを介して各電極に選択的に電圧を印加する不図示のスイッチング回路が接続され、スイッチング回路には電源が接続される。

次に、図６及び図７を用いて、可動子３０ＡのＺ方向の移動制御方法について説明する。図６は、駆動電極Ａ〜Ｄ、保持電極Ｅにより、可動子３０Ａを駆動させる場合のシーケンスを示すタイムチャートである。図７は、図６のタイムチャートに対応した可動子の作動状態を示す図である。

ストライプ状の駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチは、可動子電極４１に形成された凸部のピッチの１／４となるよう形成されている。また凸部は、駆動電極Ａ及びＢに対応した位置にあり、保持電極Ｅに電圧が印加され、可動子３０Ａが固定子４５ａ側に吸引された状態である。この状態は、図６に示すタイムチャートの時間軸ｔ０の状態を示している。

図６において、ｔ１で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｂ、Ｃに電圧を印加する。これにより、可動子３０Ａの可動子電極４１の凸部が固定子４５ａの駆動電極Ｂ、Ｃに吸引され、図７（ａ）に示すように固定子４５ａに形成された駆動電極１ピッチ分だけ図の紙面左斜め上方向に移動する。即ち、可動子電極４１は左斜め上方（図７（ａ）矢印方向）に移動する。

次いで、図６のｔ２で駆動電極Ｂ、Ｃへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加する。可動子３０Ａは固定子４５ａとの吸引力を失い、可動子３０Ａは固定子４５ｂの保持電極Ｅとの吸引力により、紙面下方（矢印方向）に移動する。これにより、可動子３０Ａは、固定子４５ａに形成された駆動電極１ピッチ分だけ、＋Ｚ方向（光軸方向）に移動した状態となる。

次いで、図６のｔ３で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ａ、Ｂに電圧を印加する。可動子３０Ａの可動子電極４１の凸部は固定子４５ａの駆動電極Ａ、Ｂに吸引され、図７（ｃ）に示すように固定子４５ａに形成された駆動電極１ピッチ分だけ更に、図の紙面左斜め上方向に移動する。即ち、可動子３０Ａは、更に左斜め上方（図７（ｃ）矢印方向）に移動する。

次いで、図６のｔ４で駆動電極Ａ、Ｂへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加する。可動子３０Ａの可動子電極４１は固定子４５ａとの吸引力を失い、可動子３０Ａの可動子電極４２は固定子４５ｂの保持電極Ｅとの吸引力により、図７（ｄ）に示すように紙面下方（矢印方向）に移動する。これにより、可動子３０Ａは図７に示す状態から、固定子４５ａに形成された駆動電極２ピッチ分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。

以降、同様に、ｔ５で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｄ、Ａに電圧印加、ｔ６で駆動電極Ｄ、Ａへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧印加、ｔ７で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｃ、Ｄに電圧印加、ｔ８で駆動電極Ｃ、Ｄへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧印加、ｔ９で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｂ、Ｃに電圧印加、ｔ１０で駆動電極Ｂ、Ｃへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加することで、可動子３０Ａは図７に示した状態から、固定子４５ａに形成された駆動電極５ピッチ分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。以上が、駆動電極Ａ〜Ｄ及び保持電極Ｅへの電圧印加の順序である。この動作を繰り返すことで、可動子電極４１を任意の量だけ光軸方向の紙面左側に移動させることができる。

また、可動子電極４１を上記と−Ｚ方向に移動させるには、駆動電極Ａ〜Ｄへの電圧印加を逆の順序で行うことで移動させることができる。

次に、可動子３０Ａの移動阻止と解除について図３、図４を参照して説明する。可動子３０Ａの位置は、枠部３１の端部３１ｂが緩衝部材２３を介して枠部２１Ａと当接して停止しているＺ方向の所定位置Ｐ１、またＸ方向の所定位置Ｐ３にあるものとする。最初に、ソレノイド４８Ａのコイル４８ｃにパルスを印加すると、可動子３０Ａは、シャフト４８Ａａが＋Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ａａと連結されたコの字部材４９が同じ方向に移動し、可動子３０Ａも＋Ｘ方向に移動して、所定位置Ｐ３より移動阻止位置Ｐ４に移動する。すると、可動子３０Ａに形成した枠部３１に設けた係止部３１ａが筐体２１Ａの係止部２１Ａａに係止され、無通電で可動子３０ＡがＺ方向に移動するのを阻止する。

可動子３０Ａの解除は、ソレノイド４８Ａのコイル４８ｄにパルスを印加すると、シャフト４８Ａａが−Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ａａと連結されたコの字部材４９が−Ｘ方向に移動する。可動子３０Ａが−Ｘ方向に移動し、枠部３１に設けた係止部３１ａが係止部２１Ａａから離れ可動子３０Ａの係止が解除される。

なお、可動子３０ＡはＺ方向の１箇所の所定位置で、無通電時に可動子の移動阻止を行ったが、これに限定されるものではなく、任意の箇所で無通電時に可動子の移動阻止を行ってもよい。例えば、実施の形態１において、可動子３０Ａをソレノイド４８Ａにより＋Ｘ方向で枠部２１Ａに押しつけ保持することにより、可動子３０Ａと枠部２１Ａとの摩擦力により可動子３０ＡのＺ方向の移動を阻止するようにすることもできる。

以上により、静電アクチュエータは無通電時において、可動子が不用意にＺ方向に移動せず、振動衝撃に強くなる。また、この静電アクチュエータを適用した光学装置を提供することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係わる実施の形態２の静電アクチュエータ及び光学装置について説明する。実施の形態２は、実施の形態１において、静電アクチュエータにおける自己保持方法が異なる以外は機能的に同じであるので、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

図８は本発明の実施の形態２に係る光学装置の光軸横断面図（ａ）と断面ＡＡの断面図（ｂ）、図９は図８におけるソレノイド４８Ｂの断面図である。図８は可動子３０Ｂが所定位置Ｐ１、Ｐ３にある状態を示している。

図８、図９に示すように、光学装置１０Ｂは筐体２１Ｂ、蓋２２、静電アクチュエータ４０Ｂ等で構成されている。筐体２１Ｂは上部が開放された箱状となっており、筐体２１Ｂの上部には蓋２２が設けられている。筐体２１Ｂは前面に固定絞りに相当する開口部、背面に撮像素子６０が設けられている。

光学装置１０Ｂの内部には静電アクチュエータ４０Ｂが設けられている。静電アクチュエータ４０Ｂは可動子３０Ｂ、固定子４５（４５ａ、４５ｂ）等で構成され、可動子３０Ｂには可動子電極４１、４２を有しており、光学系である撮影レンズ５０が組み込まれている。固定子４５ａは筐体２１Ｂの上部に、固定子４５ｂは下部に固定されている。固定子４５（４５ａ、４５ｂ）の間隔は、可動子３０Ｂに設けられた可動子電極４１、４２がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間ｄ（図８（ｂ）参照）を有するよう設定されている。可動子電極４１、４２は、固定子４５ａに対向して可動子電極４１、固定子４５ｂに対向して可動子電極４２がそれぞれ形成され、一対の固定子４５（４５ａ、４５ｂ）によりＺ方向に駆動されるように構成されている。

次に、可動子移動阻止手段４７Ｂは、Ｚ方向で所定位置Ｐ１にある可動子３０Ｂを、ソレノイド４８ＢによりＸ方向に所定位置Ｐ３から移動阻止位置Ｐ４に変位させ係止させることにより、無通電時に、可動子３０ＢがＺ方向に不用意に移動するのを阻止する。

図９に示すように、可動子３０Ｂに使用されるソレノイド４８Ｂは、１方向に吸引、保持するタイプであり、永久磁石を組み込んだものでコイルに瞬時の通電でシャフトが吸引し、吸引後は永久磁石により吸着保持されることにより通電を不要にしたものである。このソレノイドは、永久磁石４８ｆが組み込まれ、コイル４８ｇに瞬時のプラス通電でシャフト４８Ｂａが＋Ｘ方向に吸引し、吸引後は永久磁石４８ｆにより吸着保持させ、永久磁石４８ｆのエネルギーを打ち消すためコイル４８ｇに瞬時のマイナス通電でシャフト４８Ａａが−Ｘ方向に吸引し、吸引後は永久磁石４８ｂにより吸着保持させることにより、この間の通電を不要にする構造になっている。安定した−Ｘ方向の吸引（復帰）を行うため復帰のためのバネ（図８のバネ４９ａ）を用いている。なお、実施の形態２のソレノイドとて図４のソレノイドを用いることもできる。

次に、可動子３０Ｂの移動阻止と解除について図８、９を参照して説明する。可動子３０Ｂの位置は、枠部３１の端部３１ｂが緩衝部材２３を介して枠部２１Ｂと当接して停止しているＺ方向の所定位置Ｐ１、またＸ方向の所定位置Ｐ３にあるものとする。可動子３０Ｂの移動阻止は、ソレノイド４８Ｂのコイル４８ｇにプラスのパルスを印加すると、シャフト４８Ｂａが＋Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ｂａにより可動子３０Ｂも＋Ｘ方向に移動して、所定位置Ｐ３より移動阻止位置Ｐ４に移動する。なお、このときバネ４９ａのバネエネルギーが蓄えられる。可動子３０Ｂに形成した枠部３１に設けた係止部３１ａが筐体２１Ｂの係止部２１Ｂａに係止され、無通電で可動子３０ＢがＺ方向に移動するのを阻止する。

可動子３０Ｂの解除は、ソレノイド４８Ｂのコイル４８ｇにマイナスのパルスを印加すると、シャフト４８Ｂａが−Ｘ方向に移動し、バネ４９ａのバネ力により可動子３０Ｂが−Ｘ方向に移動し、枠部３１に設けた係止部３１ａが係止部２１Ｂａから離れ可動子３０Ｂの係止が解除される。

なお、可動子３０ＢはＺ方向の１箇所の所定位置で、無通電時に可動子の移動阻止を行ったが、これに限定されるものではなく、任意の箇所で無通電時に可動子の移動阻止を行ってもよい。例えば、実施の形態２において、可動子３０Ｂをソレノイド４８Ｂにより＋Ｘ方向のバネ４９ａを介して枠部２１Ｂに押しつけることにより、可動子３０Ｂとバネ４９ａとの摩擦力により可動子３０ＢのＺ方向の移動を阻止するようにすることもできる。

以上により、静電アクチュエータは無通電時において、可動子が不用意にＺ方向に移動せず、振動衝撃に強くなる。また、この静電アクチュエータを適用した光学装置を提供することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明に係わる実施の形態３の静電アクチュエータ及び光学装置について説明する。実施の形態３は、実施の形態１において、静電アクチュエータにおける自己保持方法が異なる以外は機能的に同じであるので、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

図１０は本発明の実施の形態３に係る光学装置の光軸横断面図（ａ）と断面ＡＡの断面図（ｂ）である。なお、図１０は可動子が所定位置Ｐ１、Ｐ３にある状態を示している。

図１０に示すように、光学装置１０Ｃは筐体２１Ｃ、蓋２２、静電アクチュエータ４０Ｃ等で構成されている。筐体２１Ｃは上部が開放された箱状となっており、筐体２１Ｃの上部には蓋２２が設けられている。筐体２１Ｃは前面に固定絞りに相当する開口部、背面に撮像素子６０が設けられている。

光学装置１０Ｃの内部には静電アクチュエータ４０Ｃが設けられている。静電アクチュエータ４０Ｃは可動子３０Ｃ、固定子４５（４５ａ、４５ｂ）等で構成され、可動子３０Ｃには可動子電極４１、４２を有しており、光学系の撮影レンズ５０が組み込まれている。固定子４５ａは筐体２１Ｃの上部に、固定子４５ｂは下部に固定されている。固定子４５（４５ａ、４５ｂ）の間隔は、可動子３０Ｃに設けられた可動子電極４１、４２がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間ｄ（図２参照）を有するよう設定されている。可動子電極４１、４２は、固定子４５ａに対向して可動子電極４１、固定子４５ｂに対向して可動子電極４２がそれぞれ形成され、一対の固定子４５（４５ａ、４５ｂ）によりＺ方向に駆動されるように構成されている。

次に、可動子移動阻止手段４７Ｃは、Ｚ方向で所定位置Ｐ１にある可動子３０Ｃを、ソレノイド４８ＣによりＸ方向に所定位置Ｐ３から移動阻止位置Ｐ４に変位させ係止させることにより、無通電時に、可動子３０ＣがＺ方向に不用意に移動するのを阻止する。ソレノイド４８Ｃは２方向保持型のソレノイドで有り構造は前述のソレノイド４８Ａと同様である。

次に、可動子３０Ｃの移動阻止と解除について図１０を参照して説明する。可動子３０Ｃの位置は、枠部３１の端部３１ｂが緩衝部材２３を介して枠部２１Ｃと当接して停止しているＺ方向の所定位置Ｐ１、またＸ方向の所定位置Ｐ３にあるものとする。ソレノイド４８Ｃのコイルにパルスを印加すると、シャフト４８Ｃａが＋Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ｃａと連結された突出部３１ｄが同じ方向に移動し、可動子３０Ｃも＋Ｘ方向に移動して、所定位置Ｐ３より移動阻止位置Ｐ４に移動する。すると、可動子３０Ｃに形成した枠部３１に設けた係止部３１ａが筐体２１Ｃの係止部２１Ｃａに係止され、無通電で可動子３０ＣがＺ方向に移動するのを阻止する。

可動子３０Ｃの解除は、ソレノイド４８Ｃの他のコイルにパルスを印加すると、シャフト４８Ｃａが−Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ｃａの移動により可動子３０Ｃが−Ｘ方向に移動し、枠部３１に設けた係止部３１ａが係止部２１Ｃａから離れ可動子３０Ｃの係止が解除される。

以上により、静電アクチュエータは無通電時において、可動子が不用意にＺ方向に移動せず、振動衝撃に強くなる。また、この静電アクチュエータを適用した光学装置を提供することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明に係わる実施の形態４の静電アクチュエータ及び光学装置について説明する。実施の形態４は、実施の形態１において、静電アクチュエータにおける自己保持方法が異なる以外は機能的に同じであるので、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

図１１は本発明の実施の形態４に係る光学装置の光軸横断面図（ａ）と断面ＡＡの断面図（ｂ）である。なお、図１１は可動子が所定位置Ｐ１にある状態を示している。

図１１に示すように、光学装置１０Ｄは筐体２１Ｄ、蓋２２、静電アクチュエータ４０Ｄ等で構成されている。筐体２１Ｄは上部が開放された箱状となっており、筐体２１Ｄの上部には蓋２２が設けられている。筐体２１Ｄは前面に固定絞りに相当する開口部、背面に撮像素子６０が設けられている。

光学装置１０Ｄの内部には静電アクチュエータ４０Ｄが設けられている。静電アクチュエータ４０Ｄは可動子３０Ｄ、固定子４５（４５ａ、４５ｂ）等で構成され、可動子３０Ｄには可動子電極４１、４２を有しており、光学系の撮影レンズ５０が組み込まれている。固定子４５ａは筐体２１Ｄの上部に、固定子４５ｂは下部に固定されている。固定子４５（４５ａ、４５ｂ）の間隔は、可動子３０Ｄに設けられた可動子電極４１、４２がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間ｄ（図２参照）を有するよう設定されている。可動子電極４１、４２は、固定子４５ａに対向して可動子電極４１、固定子４５ｂに対向して可動子電極４２がそれぞれ形成され、一対の固定子４５（４５ａ、４５ｂ）によりＺ方向に駆動されるように構成されている。

次に、可動子移動阻止手段４７Ｄは、Ｚ方向で所定位置Ｐ１にある可動子３０Ｄを、ソレノイド４８ＤによりＸ方向に所定位置Ｐ３から移動阻止位置Ｐ４に変位させ係止させることにより、無通電時に、可動子３０ＤがＺ方向に不用意に移動するのを阻止する。ソレノイド４８Ｄは、２方向保持型のソレノイドで有り構造は前述のソレノイド４８Ａと同様である。

次に、可動子３０Ｄの移動阻止と解除について図１１を参照して説明する。可動子３０Ｄの位置は、枠部３１の端部３１ｂが緩衝部材２３を介して枠部２１Ｄと当接して停止しているＺ方向の所定位置Ｐ１にあるものとする。可動子３０Ｄの移動阻止は、ソレノイド４８Ｄのコイルにパルスを印加すると、シャフト４８Ｄａが＋Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ｄａが溝３１ｃに入り、無通電で可動子３０ＤがＺ方向に移動するのを阻止する。

可動子３０Ｄの解除は、ソレノイド４８Ｄの他のコイルにパルスを印加すると、シャフト４８Ｄａが−Ｘ方向に移動し、シャフト４８Ｄａが溝３１ｃから抜けて可動子３０Ｄの係止が解除される。

なお、可動子３０ＤはＺ方向の１箇所の所定位置で、無通電時に可動子の移動阻止を行ったが、これに限定されるものではなく、任意の箇所で無通電時に可動子の移動阻止を行ってもよい。例えば、実施の形態４において、可動子３０Ｄの枠部３１をシャフト４８Ｄａの先端で押圧保持することにより、可動子３０Ｄと枠部２１Ｄとの摩擦力により可動子３０ＤのＺ方向の移動を阻止するようにすることもできる。

以上により、静電アクチュエータ、光学装置は無通電時において可動子が不用意に移動せず、また振動衝撃にも強くなる。

なお、実施の形態においては、固定子４５（４５ａ、４５ｂ）を、図２に示す断面形状が略正方形に配置した例で説明したが、これに限らず、菱形、平行四辺形、長方形等種々の変形例も本発明を逸脱するものではない。

また、固定子の電極構成及び駆動制御方法は、上記の方法に限るものでなく、上記特許文献に記載されたもの等、種々の方法が適用可能である。

また、可動子は前述の実施の形態以外に無通電時に所定の方向（Ｚ方向）に固定できればどのような方法でもよい。

また、実施の形態では、静電アクチュエータの固定子と可動子の配置として、Ｙ方向に配置し、複数電極を上部に、単電極を下部に設けたが逆であってもよく、また静電アクチュエータの固定子と可動子の配置として、Ｘ方向に配置しても同様である。

また、実施の形態では、静電アクチュエータの移動阻止の駆動源としてソレノイドを用いた例で示したが、これに限定されるものではなく、例えば、モータとカムを用いて行ってもその意図するところは変わらない。

また、実施の形態では、可動子に設けた光学系として、単焦点レンズを例にとり説明したが、これに限るものでなく、例えばズームレンズ、光学系の一部、光学フィルタ、ミラー等としても適用可能である。

実施の形態１に係わる静電アクチュエータを適用した光学装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は図１に示す断面ＡＡの光軸縦断面図である。 図１に示す断面ＢＢの光軸横断面図（ａ）と断面ＣＣの縦断面図（ｂ）である。 ソレノイドの断面図である。 固定子に形成される電極パタンを示す概略図である。 駆動電極Ａ〜Ｄ、保持電極Ｅにより、可動子を駆動させる場合のシーケンスを示すタイムチャートである。 図６のタイムチャートに対応した可動子の作動状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光学装置の光軸横断面図（ａ）と断面ＡＡの断面図（ｂ）である。 ソレノイドの断面図である。 本発明の実施の形態３に係る光学装置の光軸横断面図（ａ）と断面ＡＡの断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態４に係る光学装置の光軸横断面図とＡＡ断面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 光学装置
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 可動子
３１ａ 係止部
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ 静電アクチュエータ
４１、４２ 可動子電極
４５、４５ａ、４５ｂ 固定子
４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ、４７Ｄ 可動子移動阻止手段
４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ ソレノイド
４９ コの字状部材
５０ 撮影レンズ

Claims (14)

1. 固定子と可動子を有し前記固定子に対し所定方向に前記可動子が静電力により移動する静電アクチュエータにおいて、
   前記可動子を前記所定方向とは異なる方向に変位させることにより無通電時に前記可動子が前記所定方向へ移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を有することを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 前記可動子を変位させる前記異なる方向は、前記所定方向と直交する方向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。
3. 前記所定方向と直交する方向は、前記固定子と前記可動子が対向する対向方向と直交する方向であ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。
4. 前記可動子の阻止は予め定めた所定位置で行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の静電アクチュエータ。
5. 前記可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータを有し、前記ソレノイドまたはモータにより前記可動子を変位させることにより阻止を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。
6. 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で前記可動子を前記移動阻止位置に保持可能であることを特徴とする請求項５に記載の静電アクチュエータ。
7. 固定子と可動子を有し前記固定子に対し所定方向に前記可動子が静電力により移動する静電アクチュエータにおいて、
   前記可動子の移動を阻止する移動阻止部材を変位させることにより無通電時に前記可動子が前記所定方向へ移動するのを阻止する可動子移動阻止手段を有することを特徴とする静電アクチュエータ。
8. 前記移動阻止部材を変位させる前記異なる方向は、前記所定方向と直交する方向であ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。
9. 前記所定方向と直交する方向は、前記固定子と前記可動子が対向する対向方向と直交する方向であることを特徴とする請求項８に記載の静電アクチュエータ。
10. 前記可動子の阻止は予め定めた所定位置で行うことを特徴とする請求項７、８または９に記載の静電アクチュエータ。
11. 前記予め定めた所定位置は、レンズ駆動の初期位置であることを特徴とする請求項４または１０に記載の静電アクチュエータ。
12. 前記可動子移動阻止手段は、ソレノイドまたはモータを有し、前記ソレノイドまたはモータにより前記移動阻止部材を変位させることにより前記可動子の阻止を行うことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。
13. 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型のソレノイドであり、無通電で前記移動阻止部材を保持可能であることを特徴とする請求項１２に記載の静電アクチュエータ。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の静電アクチュエータの可動子に光学系を有し前記可動子の移動により前記光学系を前記所定方向へ移動するように構成したことを特徴とする光学装置。

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