JP2005323415A - 静電アクチュエータ及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部からの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。
【解決手段】 対向した対の固定子の間に可動子を配置し前記可動子を振動させつつ所定方向に移動させる静電アクチュエータにおいて、複数の突起を形成するラチェットと前記ラチェットにかみ合う少なくとも１つの突起を形成する係止部材とを有するラチェット部を有し、前記ラチェット部により前記可動子が前記所定方向に移動するのを阻止することを特徴とする静電アクチュエータ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、対向した対の固定子の間に可動子を配置し可動子を振動させつつ移動させ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するものである。

近年、対向した対の固定子の間に可動子を配置し、可動子を振動させつつ所定方向に移動させ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種々提案されている。例えば、起動時に可動子を強制的に振動させることにより、固定子と可動子との配置を平行に修正し、以降の駆動を円滑にしようとするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１１４４３号公報

静電アクチュエータは、例えば、携帯電話等の小型の機器に内蔵する場合、手に持って移動あるいは操作されるため、固定子と可動子とが吸着状態または非吸着状態で、外部より振動、衝撃があっても可動子が移動しないようにすることが要求される。

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光学装置においては、固定子と可動子が吸着状態でも、可動子が移動停止中に、可動子に振動や衝撃が加わると、可動子は吸着に抗して振動や衝撃により移動するといった問題があり、また、同様に、固定子と可動子が非吸着状態で可動子に振動や衝撃があると、可動子が自由に移動するといった問題がある。例示して説明すると、可動子に撮影レンズを組み込んだ場合、撮影レンズのピント調節により所定の位置で止めている時に、振動や衝撃があると、可動子が動いてしまうと、ピント狂いになる恐れがあり、また、電源を切って携帯している場合などに、可動子に振動や衝撃が加わり可動子が動いてしまうと、可動子が内部部品と衝突破損する恐れがあるといった問題もある。

本発明の目的は、外部からの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達成される。

（１） 対向した対の固定子の間に可動子を配置し前記可動子を振動させつつ所定方向に移動させる静電アクチュエータにおいて、
複数の突起を形成するラチェットと前記ラチェットにかみ合う少なくとも１つの突起を形成する係止部材とを有するラチェット部を有し、前記ラチェット部により前記可動子が前記所定方向に移動するのを阻止することを特徴とする静電アクチュエータ。

（２） 前記可動子と前記固定子とが吸着したとき、前記ラチェット部がかみ合うように構成した（１）に記載の静電アクチュエータ。

（３） 前記ラチェット部または前記可動子を押圧するソレノイドまたはモータを有する（１）または（２）に記載の静電アクチュエータ。

（４） 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型である（３）に記載の静電アクチュエータ。

（５） 前記ラチェットの突起のピッチは、前記固定子の多相電極のピッチと同一である（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） 前記ラチェット部は前記可動子の双方向の移動を阻止するものである（１）から（５）のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。

（７） （１）から（６）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、ラチェットと係止部材より成るラチェット部という簡単な構造で、可動子に振動や衝撃等があっても可動子の移動を阻止できるようなった。

（２）に記載の発明によれば、固定子と可動子との吸着だけで、ラチェット部がかみ合い可動子の移動が阻止できるようになった。

（３）に記載の発明によれば、ラチェット部又は可動子を簡単な駆動源で外部より押圧するだけでラチェット部がかみ合い、可動子の移動が阻止できるようになった。

（４）に記載の発明によれば、ラチェット部の押圧保持が、無通電状態で出来るようになった。

（５）に記載の発明によれば、ラチェットの突起のピッチは、固定子の多相電極のピッチと同一であるので、可動子の振動が円滑で、ラチェット部のかみ合わせも確実となった。

（６）に記載の発明によれば、可動子が双方向で移動阻止できるようになった。

（７）に記載の発明によれば、前述の効果を有する静電アクチュエータを適用した光学装置となった。

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をＺ方向（前方向を＋Ｚ、後方向を−Ｚ）とし、左右方向をＸ方向（左方向を＋Ｘ、右方向を−Ｘ）、さらに、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）
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、Ｙ方向に対向した対の固定子４５の間に可動子３０Ａを配置し、可動子３０Ａを対の固定子４５間で振動させつつＺ方向に移動させる静電アクチュエータ４０Ａを有している。ラチェット部７０Ａは、可動子と固定子が吸着状態で、可動子３０Ａが一時停止中に、可動子３０ＡがＺ方向に移動するのを阻止する構成となっている。

次に、光学装置１０Ａについて、図２及び図３を参照して説明する。図２は実施の形態１に係わる光学装置の図１の矢印Ａより見た側面断面図（ａ）、矢印Ｂより見た正面断面図（ｂ）、矢印Ｃより見た光軸より下部の側面断面図（ｃ）であり、詳しくは、図２は可動子と固定子が−Ｙ方向に吸着している状態を示している。図３はラチェット部の部分斜視図を示している。

図２（ａ）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、また、静電アクチュエータ４０Ａは対の固定子４５、可動子３０Ａ、ラチェット部７０Ａ（図（ｃ）参照）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は前面に開口部２４が背面に撮像素子６０が設けられている。

図２（ａ）に示すように、静電アクチュエータ４０Ａは、対向した対の固定子４５の間に可動子３０Ａを配置し、可動子３０Ａを振動させてＺ方向に移動する構成と成っている。対の固定子４５は、固定子４５ａ、４５ｂを有し、固定子４５ａは筐体２１Ａの上部に、固定子４５ｂは下部にそれぞれ配置されている。可動子３０Ａは、可動子電極４１、可動子電極４２、枠部３１及び撮影レンズ５０等を有している。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にている。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。なお、固定子４５ａと固定子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（ｂ）参照）を有するよう設定されている。

図２（ｃ）に示すように、ラチェット部７０Ａは、複数の突起を形成するラチェット７１ａとラチェット７１ａにかみ合う複数の突起を形成する係止部材７１ｂとを有し、可動子３０Ａが固定子４５ｂ側に吸着状態となっているとき、可動子３０ＡがＺ方向に移動するのを阻止する構成となっている。さらに詳しくは、図３に示すように、ラチェット部は、複数の突起を有するラチェット７１ａと、複数の突起を有する係止部材７１ｂを有し、ラチェット７１ａは突起７１ａａ、７１ａｂ、７１ａｃを有し、係止部材７１ｂは突起７１ｂａ、７１ｂｂ、７１ｂｃをそれぞれ有している。突起７１ａａと突起７１ｂａがかみ合い、突起７１ａｃと突起７１ｂｃがかみ合い、また、突起７１ａｂと突起７１ｂｂがかみ合う構成に成っている。なお、ラチェット７１ａの突起のピッチは、固定子４５ａの多相電極のピッチと同じで、ピッチの位相も同じになっている。

次に、対の固定子４５に形成される電極パターンについて図４により説明する。図４は固定子に形成される電極パターンを示す概略図であり、図４（ａ）は固定子４５ａの可動子電極４１（図２（ａ）参照）に相対する面に形成された電極パターンを示し、図４（ｂ）は固定子４５ｂの可動子電極４２（図２（ａ）参照）に相対する面に形成された電極パターンをそれぞれ示している。

図４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、可動子３０ＡのＺ方向の移動方法について図５及び図６を参照して説明する。図５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り、図６は図５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４５ｂ側に吸引された状態である。この状態は、図５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５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６（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。

次いで、図５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５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６（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６（ｃ）矢印方向）に移動する。

次いで、図５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６（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６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６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、静電アクチュエータにおける可動子の一時停止中の移動（位置ずれ）阻止に関する作用について図面を参照して説明する。図２（ａ、ｃ）に示すように、可動子３０Ａに形成された可動子電極４２と固定子４５ｂとが吸着状態となる時、ラチェット７１ａと係止部材７１ｂとが図のようにかみ合い状態になり、その結果、係止部材７１ｂと一体の可動子３０Ａも移動が阻止され、外部より例え振動や衝撃があっても、可動子が位置ずれを起こさなくなる。

以上のように、可動子３０Ａが固定子４５ｂ側に吸着され、保持されている時に、振動や衝撃が加わっても、可動子３０Ａの位置ずれが確実に防止できるようになる。なお、従来技術では、ラチェットと係止部材によるかみ合いがないので、可動子電極４２と固定子４５ｂとが仮に吸着状態を維持しても、振動や衝撃があると、吸着力に抗して、可動子３０Ａが位置ずれを起こしていたが、このような問題を解消することができる。

（実施の形態２）
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はラチェット部が異なる以外は機能的に実施の形態１と同じであるので、実施の形態１と機構的に同じ部分は同一符号を付け説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。図７は実施の形態２に係る光学装置の正面断面図（ａ）、図７（ａ）の矢印Ａより見た光軸より下部の側面断面図（ｂ）、及び図７（ａ）の矢印Ｂより見た光軸より下部の側面断面図（ｃ）であり、詳しくは、ソレノイド４８Ｂがラチェット部７０Ｂを押圧する前の状態を示している。また、図８はソレノイド４８Ｂの断面図である。

図７（ａ）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、また、静電アクチュエータ４０Ｂは対の固定子４５、可動子３０Ｂ、ラチェット部７０Ｂ等で構成されている。静電アクチュエータ４０Ｂは、実施の形態１の静電アクチュエータ４０Ａと機構的に同じである。

図７（ｃ）に示すように、ラチェット部７０Ｂは、ソレノド４８Ｂによりシャフト４８Ｂａがラチェット７１ａを押圧して＋Ｙ方向に移動させ、ラチェット７１ａと係止部材７１ｂがかみ合う構成になっている。図８に示すように、ソレノイド４８Ｂは、永久磁石を内蔵する無通電保持型であり、２方向に吸引保持するタイプである。ソレノイド４８Ｂは、コイル４８ｃに瞬時の通電でシャフト４８Ｂａが＋Ｙ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４８Ｂａが−Ｙ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、静電アクチュエータにおける無通電状態の可動子３０Ｂの移動阻止（位置ずれ阻止）に関する作用について図面を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、先ず、光学装置１０Ｂの図示しない操作釦より、例えば、メインスイッチＯＦＦ等の無通電状態にする指示を入力する。すると、ソレノイド４８Ｂが＋Ｙ方向へ駆動するように制御される。すると、図７（ｃ）に示すように、ソレノイド４８Ｂにパルスが印可され、シャフト４８Ｂａが＋Ｙ方向に移動し、シャフト４８Ｂａと連結されたラチェット７１ａ、さらに係止部材７１ｂが同じ＋Ｙ方向に移動し、可動子３０Ｂも＋Ｙ方向に移動して、ラチェット７１ａと係止部７１ｂがかみ合い、固定子４５と可動子３０Ｂの間隔ｄ（図７（ａ）参照）もなくなる。その結果、係止部材７２ｂと一体の可動子３０ＢもＺ方向の位置ずれが阻止される。その後、無通電状態になるが、ソレノイド４８Ｂに通電しなくても、ソレノイド４８Ｂが前述のように自己保持され、ラチェット７１ａと係止部７１ｂのかみ合いが持続される。したがって、光学装置の外部より、振動や衝撃があっても、位置ずれ等を起こさなくなる。

次に、可動子の移動阻止（位置ずれ阻止）の解除は、先ず、光学装置１０Ｂの図示しない操作釦より、例えば、メインスイッチＯＮ等の無通電状態を解除する指示を入力する。すると、ソレノイド４８Ｂにパルスが印可され、シャフト４８Ｂａが今度は−Ｙ方向に移動し、シャフト４８Ｂａと連結されたラチェット７１ａが−Ｙ方向に移動し、元の状態に戻り解除される。

以上のように、可動子３０Ｂが無通電状態中に、振動や衝撃が加わっても、可動子３０Ｂの位置ずれが確実に防止できるようになる。なお、従来技術では、可動子が無通電状態では、ラチェットと係止部材によるかみ合いがないので、振動や衝撃があると、可動子が容易に位置ずれを起こしていたが、このような問題を解消できる。また、通電中は、可動子３０Ｂが固定子４５ｂと吸着している時に振動や衝撃が加わった場合は、実施の形態１と同様の効果を有している。

（実施の形態３）
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はラチェット部が異なる以外は機能的に実施の形態２と同じであるので、実施の形態２と機構的に同じ部分は同一符号を付け説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。図９は実施の形態３に係る光学装置の側面断面図（ａ）、図９（ａ）に示す矢印Ａより見た側面断面図（ｂ）であり、詳しくは、ソレノイド４８Ｃがラチェット部７０Ｃを押圧する前の状態を示している。

図９（ａ）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、また、静電アクチュエータ４０Ｃは対の固定子４５、可動子３０Ｃ、ラチェット部７０Ｃ等で構成されている。静電アクチュエータ４０Ｃは実施の形態２の静電アクチュエータ４０Ｂと機構的に同じである。

図９（ａ）に示すように、ラチェット部７０Ｃは、ソレノド４８Ｃによりシャフト４８Ｃａがラチェット７２ａを押圧し、ラチェット７２ａと係止部材７２ｂがかみ合う構成になっている。ソレノイド４８Ｃは、実施の形態２のソレノイド４８Ｂと機構的に同じである。

次に、静電アクチュエータにおける無通電状態の可動子の移動阻止（位置ずれ阻止）に関する作用について図面を参照して説明する。図９（ａ）に示すように、先ず、光学装置１０Ｃの図示しない操作釦より、無通電状態にする指示を入力する。すると、ソレノイド４８Ｃにパルスが印可され、シャフト４８Ｃａが＋Ｙ方向に移動し、シャフト４８Ｃａと連結するラチェット７２ａ、係止部材７２ｂが同じ＋Ｙ方向に移動し、同様に可動子３０Ｃも＋Ｙ方向に移動して、固定子４５と可動子３０Ｃの間隔ｄがなくなり、ラチェット７２ａと係止部７２ｂがかみ合う。その結果、係止部材７２ｂと一体の可動子３０ＣもＺ方向の位置ずれが阻止される。

その後、無通電状態になるが、ソレノドに通電しなくても、ソレノイド４８Ｃが前述のように自己保持され、ラチェット７２ａと係止部７２ｂのかみ合いが持続される。したがって、光学装置の外部より、振動や衝撃があっても、位置ずれ等を起こさなくなる。

次に、可動子の移動阻止（位置ずれ阻止）の解除は、先ず、図９（ａ）に示すように、光学装置１０Ｃの図示しない操作釦より、無通電状態を解除する指示を入力する。ソレノイド４８Ｃのシャフト４８Ｃａも−Ｙ方向に動くように制御され、シャフト４８Ｃａが−Ｙ方向に移動し、シャフト４８Ｃａと連結されたラチェット７２ａも−Ｙ方向に移動し、元の状態に戻り解除される。

以上のように、可動子３０Ｃが無通電状態中に、振動や衝撃が加わっても、可動子３０Ｃの位置ずれが確実に防止できるようになる。なお、従来技術では、可動子が無通電状態では、ラチェットと係止部材によるかみ合いがないので、振動や衝撃があると、可動子が位置ずれを起こしていたが、このような問題を解消できる。

また、通電中は、可動子３０Ｃが固定子４５ｂと吸着している時に振動や衝撃が加わった場合は、実施の形態１と同様の効果を有している。

（実施の形態４）
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はラチェット部が異なる以外は機能的に実施の形態３と同じであるので、実施の形態３と機構的に同じ部分は同一符号を付け説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。図１０は実施の形態４に係る光学装置の正面断面図（ａ）、図１０（ａ）に示す矢印Ａより見た光軸より下部の側面断面図（ｂ）、図１０（ａ）に示す矢印Ｂより見た側面断面図（ｃ）であり、詳しくは、ソレノイド４８Ｄが可動子３０Ｄを介してラチェット部７０Ｄを押圧している状態を示す図である。

図１０（ａ）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、また、静電アクチュエータ４０Ｄは対の固定子４５、可動子３０Ｄ、ラチェット部７０Ｄ等で構成されている。静電アクチュエータ４０Ｄは実施の形態２の静電アクチュエータ４０Ｂと機構的に同じである。

図１０（ａ、ｃ）に示すように、ラチェット部７０Ｄは、ソレノド４８Ｄによりシャフト４８Ｃａが可動子３０Ｄを介して係止部材７１ｂを押圧し、ラチェット７１ａと係止部材７１ｂがかみ合う構成になっている。なお、ソレノイド４８Ｄは実施の形態２のソレノイド４８Ｂと機構的に同じである。

次に、静電アクチュエータにおける無通電状態の可動子の移動阻止（位置ずれ阻止）に関する作用について図面を参照して説明する。図１０（ａ、ｃ）に示すように、先ず、光学装置１０Ｄの図示しない操作釦より、無通電状態にする指示を入力する。すると、ソレノイド４８Ｄにパルスが印可され、シャフト４８Ｄａが−Ｙ方向に移動し、シャフト４８Ｄａが可動子３０Ｄを介して係止部材７１ｂを同じ−Ｙ方向に移動させ、ラチェット７２ａと係止部７２ｂがかみ合う。その結果、係止部材７１ｂと一体の可動子３０Ｄは、Ｚ方向の位置ずれが阻止される。その後、無通電状態になるが、ソレノド４８Ｄに通電しなくても、ソレノイド４８Ｄが前述のように自己保持されるので、ラチェット７１ａと係止部７１ｂのかみ合いが持続され、したがって、光学装置の外部より振動や衝撃があっても、可動子３０Ｄは位置ずれ等を起こさなくなる。

次に、可動子の移動阻止（位置ずれ阻止）の解除は、先ず、図１０（ａ）に示すように、光学装置１０Ｄの図示しない操作釦より、無通電状態を解除する指示を入力する。すると、ソレノイド４８Ｄのシャフト４８Ｄａは＋Ｙ方向に動くように制御され、シャフト４８Ｄａが＋Ｙ方向に戻り、元の状態になり解除される。

以上のように、可動子３０Ｄが無通電状態中に、振動や衝撃が加わっても、可動子３０Ｄの位置ずれが確実に防止できるようになる。なお、従来技術では、可動子が無通電状態では、ラチェットと係止部材によるかみ合いがないので、振動や衝撃があると、可動子が位置ずれを起こしていたが、このような問題を解消できる。

また、通電中は、可動子３０Ｄが固定子４５ｂと吸着している時に振動や衝撃が加わった場合は、実施の形態１と同様の効果を有している。

なお、上記実施の形態では、ラチェット部を単相電極側の固定子の近くに配置した例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば多相電極側の固定子の近くに配置することもできる。

また、上記実施の形態では、ラチェット部の係止部材を可動子側に、ラチェットを固定子側に設けたがこの逆であっても本発明を逸脱するものではない。

また、上記実施の形態では、前記ラチェットのピッチは、固定子の多相電極のピッチと同一としたが、これに限らず、ラチェットのピッチと固定子の多相電極のピッチを異なるものであってもよい。

また、上記実施の形態においては、固定子を、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でもよい。

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

また、上記実施の形態では、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、モータとモータにより回転するカムを用いることもできる。

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。 実施の形態１に係わる光学装置の図１の矢印Ａより見た側面断面図（ａ）、矢印Ｂより見た正面断面図（ｂ）、矢印Ｃより見た光軸より下部の側面断面図（ｃ）である。 ラチェット部の部分斜視図を示している。 固定子に形成される電極パター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５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。 実施の形態２に係る光学装置の正面断面図（ａ）、図７（ａ）の矢印Ａより見た光軸より下部の側面断面図（ｂ）、及び図７（ａ）の矢印Ｂより見た光軸より下部の側面断面図（ｃ）である。 ソレノイドの断面図である。 実施の形態３に係る光学装置の側面断面図（ａ）、図９（ａ）に示す矢印Ａより見た側面断面図（ｂ）である。 実施の形態４に係る光学装置の側面縦断面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 光学装置
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 可動子
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
４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ ソレノイド
７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ ラチェット部
７１ａ、７２ａ ラチェット
７１ｂ、７２ｂ 係止部材

Claims (7)

1. 対向した対の固定子の間に可動子を配置し前記可動子を振動させつつ所定方向に移動させる静電アクチュエータにおいて、
   複数の突起を形成するラチェットと前記ラチェットにかみ合う少なくとも１つの突起を形成する係止部材とを有するラチェット部を有し、前記ラチェット部により前記可動子が前記所定方向に移動するのを阻止することを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 前記可動子と前記固定子とが吸着したとき、前記ラチェット部がかみ合うように構成した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. 前記ラチェット部または前記可動子を押圧するソレノイドまたはモータを有することを特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエータ。
4. 前記ソレノイドは、永久磁石を内蔵する無通電保持型であることを特徴とする請求項３に記載の静電アクチュエータ。
5. 前記ラチェットの突起のピッチは、前記固定子の多相電極のピッチと同一である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. 前記ラチェット部は前記可動子の双方向の移動を阻止するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の静電アクチュエータ。
7. 請求項１から６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。

Images