JP2005143223A - Electrostatic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electrostatic actuator using an electret as a moving element.
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。
In the electrostatic actuator described in
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。 For this reason, even if the power is turned on, it is difficult to start position control because it is uncertain where the moving element is. Therefore, when the electrostatic actuator is used as a shutter mechanism or a movable mirror of a camera, it cannot be put into practical use unless the above problems are solved.
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is an electrostatic that can control the position of the mover when energized even when the position of the mover becomes indefinite when deenergized. An object is to provide an actuator.
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。 An electrostatic actuator according to a first aspect of the present invention includes a stator having a plurality of driving electrodes on the surface, and a plurality of electretized parts that are movable relative to the stator. A moving member; a protective member arranged to sandwich the moving member with the stator; a pulse generating circuit for outputting a driving pulse signal for driving the moving member; and a driving pulse signal from the pulse generating circuit A driving circuit for applying a polyphase AC voltage to the driving electrode, and a mechanical or electrical stopper disposed at a position on the stator corresponding to the initial position of the moving element; The pulse generation circuit outputs an initialization pulse signal for driving the movable element until it reaches the stopper after power is turned on.
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。 The electrostatic actuator according to a second aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the invention described above, wherein the mechanical stopper is a spacer fixed between the stator and the protective member. .
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。 The electrostatic actuator according to a third aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the electrical stopper is an electret member.
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。 The electrostatic actuator according to a fourth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the pulse generation circuit has a predetermined value corresponding to a maximum movement amount of the moving element as the initialization pulse signal. Output a number of pulses.
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。
The electrostatic actuator according to
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。 The electrostatic actuator according to a sixth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the driving circuit is configured to drive the driving element after the driving of the moving element to the initial position is completed. A constant voltage is applied to the electrode.
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。 An electrostatic actuator according to a seventh aspect of the present invention includes a stator having a plurality of driving electrodes on the surface, a relative movement with respect to the stator, and a plurality of electretized portions. A movable member having a movable member, a protective member disposed so as to sandwich the movable member with the stator, a pulse generating circuit for outputting a driving pulse signal for driving the movable member, and a driving pulse from the pulse generating circuit. A driving circuit for applying a polyphase AC voltage to the driving electrode based on a signal; and a detecting means for detecting that the moving element has reached an initial position. The pulse generating circuit is turned on. After that, an initialization pulse signal is output until it is detected by the detection means that the moving element has reached the initial position.
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。 An electrostatic actuator according to an eighth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the pulse generation circuit outputs the initialization pulse signal according to the detection output of the detection means. To stop.
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。 The electrostatic actuator according to a ninth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the detection means is a detection electrode provided at a position on the stator corresponding to the initial position. And a monitor circuit that is connected to the detection electrode and detects a change in capacitance when the electret portion of the moving element comes close to the detection electrode and supplies a trigger signal to the pulse generation circuit.
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。 The electrostatic actuator according to a tenth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the detection means is disposed at a position corresponding to the initial position on the protection member and the stator. When the electretized portion of the moving element comes close between the two detection electrodes and the two detection electrodes, a change in capacitance between the two detection electrodes is detected and a trigger signal is supplied to the pulse generation circuit Monitoring circuit.
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。 An electrostatic actuator according to an eleventh aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the detection means includes a first conductive member provided at one end of the moving element, and the initial stage. A trigger signal to the pulse generation circuit when the first and second conductive members are in contact with the second and third conductive members provided at positions on the stator corresponding to the positions; And a monitor circuit for supplying
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。 The electrostatic actuator according to a twelfth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the detection means is a detection element provided at a position on the stator corresponding to the initial position. And a monitor circuit that is connected to the detection element and detects a change in current when a magnetic body provided on the moving element comes close to the detection element and supplies a trigger signal to the pulse generation circuit.
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。 The electrostatic actuator according to a thirteenth aspect of the present invention is the electrostatic actuator according to the above-described invention, wherein the driving circuit is configured to drive the driving element after the driving of the moving element to the initial position is completed. A constant voltage is applied to the electrode.
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。 According to the electrostatic actuator of the present invention, it is possible to control the position of the mover during energization even when the position of the mover becomes indefinite during deenergization.
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。 FIG. 1 is a view showing a shutter mechanism of a shutter device to which an electrostatic actuator according to the present invention is applied. (1) in FIG. 1 shows a state in which the shutter is open, and (2) in FIG. 1 shows a state in which the shutter is closed.
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。
The shutter mechanism includes a
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。
The
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。 FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of the electret shutter.
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。
The right side of FIG. 2 schematically shows a cross section of the electret shutter. A voltage signal line from the
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。
The
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。
The left side of FIG. 2 shows the configuration of the
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。
On the other hand, the rectangular wave train input to the
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。
The
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。
The terminal c 'of the
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。
When driving the
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。
On the other hand, when the electret shutter moving element is not driven (stopped on the spot), the
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。
At this time, the electret site | part which has a polarity different from the voltage applied to the electrode will be in the state attracted | sucked by the electrode. That is, if a DC voltage is applied to the drive electrode when the
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。
FIG. 3 shows a voltage signal sequence created by the
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。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the electret shutter.
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。
(1) in FIG. 4 shows the voltage state of the electret and the drive electrode immediately after switching to t1. The
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。
(2) in FIG. 4 shows the voltage state of the electret and the drive electrode immediately after switching to t2. The
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。
(3) in FIG. 4 shows the state of the electret and drive electrode voltage immediately after switching to t3, and FIG. 4 (4) shows the state of the electret and drive electrode voltage immediately after switching to t4. Show. Similar to the above-described operation, the moving
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。 FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of an imaging module to which the electrostatic actuator according to the present invention is applied, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the imaging module.
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。
The imaging module includes a
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。
The
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)。
Here, the
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。
The
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。
Since the present imaging module uses the electret shutter to form the
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。
In addition, since the electret shutter does not use the charges induced in the
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。
In addition, since the electret charge amount can be arbitrarily given, an optimum charge amount that maximizes the driving force can be given, and an extremely large driving force can be obtained. Accordingly, it is possible to configure an
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。
Furthermore, the
[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。
[First Embodiment]
The electrostatic actuator according to the first embodiment of the present invention positions the
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。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an electrostatic actuator provided with a mechanical stopper. This electrostatic actuator is provided with a
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。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an electrostatic actuator provided with an electrical stopper. In this electrostatic actuator, an
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。 Next, the operation of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic flowchart showing the initialization operation of the electrostatic actuator.
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。
After the power supply to the
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。
Changeover signal to the
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。
In step S02, output of rectangular wave output is started. After waiting for a predetermined number of pulses to be output in step S03, the rectangular wave output is stopped in step S04. In step S05, a switching signal is output to the
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。
In this embodiment, a mechanical stopper or an electrical stopper is disposed at the initial position, and when the power is turned on, an initialization pulse signal is output. That is, a predetermined number of pulses corresponding to the maximum movement amount of the moving
[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。
[Variation of the first embodiment]
Next, variations of the first embodiment will be described. In the first embodiment, a predetermined number of pulse signals are output. In this variation, as shown in FIG. 10, the initialization pulse signal is continuously output for a predetermined time required to output a predetermined number of pulses. This is different from the first embodiment.
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。 FIG. 11 is a schematic flowchart showing an initialization operation of the electrostatic actuator according to the variation of the first embodiment.
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。
After the power supply to the
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。
In step S11, a switching signal is output to the
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。
In step S12, output of rectangular wave output is started. After waiting for a predetermined time in step S13, the rectangular wave output is stopped in step S14. In step S15, a switching signal is output to the
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。
According to the present embodiment, the moving
[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。
[Second Embodiment]
The electrostatic actuator according to the second embodiment of the present invention positions the moving
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。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an electrostatic actuator including a detection electrode. In this electrostatic actuator, the
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。
The
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。 Next, the operation of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described.
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。
13 and 14 are diagrams for explaining the detection operation by the detection electrodes. As shown in FIG. 13 (a), when the moving
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。
As shown in FIG. 14A, when the
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。
The generated current is converted into a voltage signal by the current-
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。
FIG. 15 is a schematic flowchart showing the initialization operation of the electrostatic actuator. After the power supply to the
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。
In step S21, a switching signal is output to the
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。
In step S22, output of rectangular wave output is started. After waiting for the trigger signal to be output from the
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。
In addition, since it is possible to change the timing which outputs a trigger signal by changing a threshold value, the detection distance of the
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。
The
[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。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the second embodiment, a change in induced charge generated in the detection electrode due to the proximity of the moving
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。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic actuator according to the third embodiment. In this electrostatic actuator, the
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。
The
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。
The
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。 Since the initialization operation of the electrostatic actuator according to the third embodiment is the same as the initialization operation of the second embodiment shown in FIG. 15, detailed description thereof is omitted.
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。
According to the third embodiment, the structure of the electrostatic actuator is complicated as compared with the second embodiment, but the proximity of the moving
[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。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In the second embodiment, a change in the induced charge generated in the detection electrode due to the proximity of the
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。 FIG. 17A is a cross-sectional view showing the configuration of the electrostatic actuator according to the fourth embodiment, and FIG. 17B is the configuration of the electrostatic actuator according to the fourth embodiment. FIG.
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。
In this electrostatic actuator, a
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。
The
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。 Since the initialization operation of the electrostatic actuator according to the fourth embodiment is the same as the initialization operation of the second embodiment shown in FIG. 15, detailed description thereof is omitted.
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。
According to the fourth embodiment, since the contact of the moving
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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
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。 A stator having a plurality of driving electrodes on the surface;
A mover that is movable relative to the stator and has a plurality of electretized parts;
A protective member arranged so as to sandwich the moving element with the stator;
A pulse generation circuit that outputs a drive pulse signal for driving the moving element;
A driving circuit for applying a multiphase AC voltage to the driving electrode based on a driving pulse signal from the pulse generating circuit;
A mechanical or electrical stopper disposed at a position on the stator corresponding to the initial position of the mover,
The electrostatic actuator characterized in that the pulse generation circuit outputs an initialization pulse signal for driving the moving element until it reaches the stopper after power is turned on.
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。 A stator having a plurality of driving electrodes on the surface;
A mover that is movable relative to the stator and has a plurality of electretized parts;
A protective member arranged so as to sandwich the moving element with the stator;
A pulse generation circuit that outputs a drive pulse signal for driving the moving element;
A driving circuit for applying a multiphase AC voltage to the driving electrode based on a driving pulse signal from the pulse generating circuit;
Detecting means for detecting that the moving element has reached the initial position;
The electrostatic actuator characterized in that the pulse generating circuit outputs an initialization pulse signal after the power is turned on until the detecting means detects that the moving element has reached the initial position.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003377185A JP2005143223A (en) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | Electrostatic actuator |
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| EP04771596A EP1662308A4 (en) | 2003-08-21 | 2004-08-12 | Electrostatic actuator, shutter device, imaging module, and camera |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010115062A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Generating set and electronic equipment |
-
2003
- 2003-11-06 JP JP2003377185A patent/JP2005143223A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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