JP2012089573A - 可変容量装置、アンテナモジュールおよび通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可変容量装置1は、固定用部材12と、この固定用部材12により一端側が固定された固定電極16と、固定用部材12により直接もしくは間接的に一端側が固定されたアクチュエータ素子(ポリマーアクチュエータ素子131,132)と、このアクチュエータ素子と直接もしくは間接的に接続するように設けられ、固定電極16と略対向配置された可動電極17と、固定電極16と可動電極17との間の距離d1が変化するように、アクチュエータ素子の他端側を変形させる駆動部18とを備えている。アクチュエータ素子の変形量は比較的大きなものであるため、それに伴い、固定電極16と可動電極17との間の距離d1の変化量も大きくなる。
【選択図】図6
Description
1.実施の形態(1組の固定電極・可動電極間に1つの可変容量素子を形成する例)
2.変形例
変形例1(2組の固定電極・可動電極間に2つの可変容量素子を形成する例)
変形例2(モニター用の可変容量素子の容量値を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例)
変形例3(可動電極の変位量を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例1:磁石およびホール素子を用いて検出する例)
変形例4(可動電極の変位量を検出して、アクチュエータ素子の変形量を制御する例2:反射部材およびフォトリフレクタを用いて検出する例)
変形例5(アクチュエータ素子として圧電素子を用いた例)
変形例6(アクチュエータ素子としてバイメタル素子を用いた例)
3.適用例(可変容量装置をアンテナモジュールおよび通信装置に適用した例)
[可変容量装置1の全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る可変容量装置(可変容量装置1)の全体構成(概略構成)を、側面図(Z−X側面図)で模式的に表したものである。この可変容量装置1は、支持部材11、固定用部材12、ポリマーアクチュエータ素子131,132、連結部材141,142、接続部材15、固定電極16、可動電極17および駆動部18を備えている。
C=(ε1×ε2×S)/(ε2×d1+ε1×d2) ……(1)
次に、図3および図4を参照して、ポリマーアクチュエータ素子131,132の詳細構成について説明する。図3は、ポリマーアクチュエータ素子131,132の断面構成(Z−X断面構成)を表したものである。また、図4は、ポリマーアクチュエータ素子131,132、固定用部材12、および以下説明する固定電極121A,121B,122A,122Bの一部分の詳細構成を、断面図(Z−X断面図)で表わしたものである。
続いて、本実施の形態の可変容量装置1の作用および効果について説明する。
最初に、図5を参照して、ポリマーアクチュエータ素子441,442の動作について説明する。図5は、ポリマーアクチュエータ素子131,132の動作を、断面図を用いて模式的に表したものである。
続いて、図6を参照して、可変容量装置1全体の動作について説明する。図6は、可変容量装置1の動作を断面図(Z−X断面図)で表したものであり、(A)は動作前の状態を、(B)は動作後の状態をそれぞれ示す。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜6)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図8は、変形例1に係る可変容量装置(可変容量装置1A)の全体構成(概略構成)および動作を、側面図(Z−X側面図)で模式的に表したものであり、(A)は動作前の状態を、(B)は動作後の状態をそれぞれ示す。
図10は、変形例2に係る可変容量装置(可変容量装置1B)の全体構成(概略構成)を、側面図(Z−X側面図)で模式的に表したものである。本変形例の可変容量装置1Bでは、以下説明するモニター用の可変容量素子(後述する容量素子C2)の容量値を検出し、その検出した容量値を利用して、ポリマーアクチュエータ素子131,132の変形量(変位量,湾曲量)を制御するようになっている。
f2=1/{2π×(L×C2)1/2} ……(2)
図14(A)は、変形例3に係る可変容量装置(可変容量装置1C)の全体構成(概略構成)を、側面図(Z−X側面図)で模式的に表したものである。また、図14(B)は、変形例4に係る可変容量装置(可変容量装置1D)の全体構成(概略構成)を、側面図(Z−X側面図)で模式的に表したものである。これらの変形例3,4では、可動電極17の変位量(移動量)を検出し、その検出した変位値を利用して、ポリマーアクチュエータ素子131,132の変形量(変位量,湾曲量)を制御するようになっている。
図15は、変形例5に係る可変容量装置に適用されるアクチュエータ素子としての圧電素子231,232の概略構成および動作を、模式図で表わしたものである。本変形例の可変容量装置では、上記実施の形態のポリマーアクチュエータ素子131,132の代わりに、以下説明する圧電素子231,232を設けたものとなっている。
図16は、変形例6に係る可変容量装置に適用されるアクチュエータ素子としてのバイメタル素子331,332の概略構成および動作を、模式図で表わしたものであり、(A)は動作前の状態を、(B)は動作後の状態をそれぞれ示す。本変形例の可変容量装置では、上記実施の形態のポリマーアクチュエータ素子131,132の代わりに、以下説明するバイメタル素子331,332を設けたものとなっている。
続いて、上記実施の形態および変形例1〜6に係る可変容量装置(可変容量装置1,1A〜1D等)の適用例(アンテナモジュールおよび通信装置への適用例)について説明する。
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
Claims (14)
- 固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により直接もしくは間接的に一端側が固定されたアクチュエータ素子と、
前記アクチュエータ素子と直接もしくは間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記アクチュエータ素子の他端側を変形させる駆動部と
を備えた可変容量装置。 - 前記アクチュエータ素子が複数設けられており、
前記複数のアクチュエータ素子の各他端側と前記可動電極の一端側との間を接続する接続部材を備えた
請求項1に記載の可変容量装置。 - 前記複数のアクチュエータ素子の各他端と前記接続部材との間を連結する連結部材を備え、
前記連結部材は、各ポリマーアクチュエータ素子と同等以下の剛性を有する
請求項2に記載の可変容量装置。 - 前記固定用電極と前記可動電極とが複数組設けられている
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - 前記複数組の固定電極および可動電極を用いて形成される複数の可変容量素子が、互いに、並列、直列またはそれらの組み合わせにより接続されている
請求項4に記載の可変容量装置。 - 前記固定電極が、前記可動電極との対向面上において互いに電気的に分離された複数のサブ電極を用いて構成され、
前記複数のサブ電極のうちの一のサブ電極と前記可動電極とを用いて形成されるモニター用の可変容量素子の容量値を検出する容量値検出部を備え、
前記駆動部は、前記容量値検出部により検出されたモニター用の可変容量素子の容量値を用いて、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - 前記駆動部は、検出されたモニター用の可変容量素子の容量値が所定の目標値と略一致するように、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項6に記載の可変容量装置。 - 前記可動電極の変位量を検出する変位量検出部を備え、
前記駆動部は、前記変位量検出部により検出された変位量を用いて、前記アクチュエータ素子の変形量を制御する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - 前記固定電極は、導体層と、この導体層における前記可動電極側に設けられた誘電体層とを含む積層構造を有する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - 前記アクチュエータ素子が、ポリマーアクチュエータ素子である
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - 前記ポリマーアクチュエータ素子は、
一対の電極膜と、
前記一対の電極膜の間に挿設された高分子膜と
を有する請求項10に記載の可変容量装置。 - 前記アクチュエータ素子が、圧電素子またはバイメタル素子である
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の可変容量装置。 - アンテナ素子と可変容量装置とを備え、
前記可変容量装置は、
固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により固定用部材により直接もしくは間接的に一端側が固定されたアクチュエータ素子と、
前記アクチュエータ素子と直接もしくは間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記アクチュエータ素子を駆動する駆動部と
を有するアンテナモジュール。 - アンテナ素子と可変容量装置とを有するアンテナモジュールを備え、
前記可変容量装置は、
固定用部材と、
前記固定用部材により一端側が固定された固定電極と、
前記固定用部材により固定用部材により直接もしくは間接的に一端側が固定されたアクチュエータ素子と、
前記アクチュエータ素子と直接もしくは間接的に接続するように設けられ、前記固定電極と略対向配置された可動電極と、
前記固定電極と前記可動電極との間の距離が変化するように、前記アクチュエータ素子を駆動する駆動部と
を有する通信装置。
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