光調節装置
【課題】本発明は、光学素子の高精度な位置制御を行いながら、消費電力を抑えると同時に、高分子アクチュエータの変位量の低下を低減することを目的とする。
【解決手段】開口１０２が形成された基板１０１と、他の開口３０２が形成された光調節手段３０１と、駆動源として、高分子アクチュエータ４０１とを具備し、高分子アクチュエータ４０１に通電し、その形状を変化させることで、光調節手段３０１を、第１の静止位置と、第２の静止位置に移動させて、基板１０１に形成された開口１０２と光調節手段３０１に形成された他の開口３０２とを切り換える光調節装置において、磁石５０１、５０２を備え、光調節手段３０１が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、高分子アクチュエータ４０１への通電を止め、磁石５０１、５０２の磁力によって光調節手段３０１を、第１または第２の静止位置に保持させる。
【解決手段】開口１０２が形成された基板１０１と、他の開口３０２が形成された光調節手段３０１と、駆動源として、高分子アクチュエータ４０１とを具備し、高分子アクチュエータ４０１に通電し、その形状を変化させることで、光調節手段３０１を、第１の静止位置と、第２の静止位置に移動させて、基板１０１に形成された開口１０２と光調節手段３０１に形成された他の開口３０２とを切り換える光調節装置において、磁石５０１、５０２を備え、光調節手段３０１が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、高分子アクチュエータ４０１への通電を止め、磁石５０１、５０２の磁力によって光調節手段３０１を、第１または第２の静止位置に保持させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光調節装置、特に撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置に好適な光調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置の高性能化が進んでいる。これに伴い、レンズや絞り等の光学素子においても、従来の固定焦点レンズ、固定開口絞りから、フォーカスレンズ、可変絞りを適用する要求が高まっている。光学装置の小型化に伴い、適用する光学素子を駆動させるアクチュエータの開発も活発に行われ、様々なアクチュエータを用いた駆動方法が提案されている。
【０００３】
特に、高分子アクチュエータは、イオン流体の様な極性分子を含んだ状態のイオン交換樹脂の表面に電極を形成し、電圧の印加により屈曲変形させるものである。この高分子アクチュエータは、その柔軟な駆動様態から人工筋肉と称され、フォーカスレンズ、可変絞り等への応用が期待され、研究が進められている。しかしながら、高分子アクチュエータは、電圧に対する変位量の制御が難しく、高精度な位置制御が要求される光学素子への応用は不向きであるとされていた。
【０００４】
この様な問題を解決すべく、図１３に示すように、例えば特許文献１では、光学素子を駆動するアクチュエータとして、高分子アクチュエータを用いている。そして、光学素子を高精度に位置制御できる小型の光学装置が提供されている。図１３において、撮像ユニット１０は、被写体の光学像を形成するレンズ群１１と、レンズ群１１を保持する移動鏡枠１２と、移動鏡枠１２を移動可能に支持するガイド軸１３ａと１３ｂと、ガイド軸１３ａと１３ｂに沿って移動可能な移動プレート１４と、ガイド軸１３ａと１３ｂを保持する固定鏡枠１５と蓋部材１６と、移動鏡枠１２と移動プレート１４を固定鏡枠１５に向けて付勢するコイルバネ１７と、移動プレート１４に対して移動鏡枠１２を蓋部材１６に向けて移動させる高分子アクチュエータ１８と、移動プレート１４を蓋部材１６に向けて移動させる高分子アクチュエータ１９と、撮像素子２０と、撮像素子２０を保持する基板２１とを備えている。高分子アクチュエータ１８と１９は独立に駆動される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された構成により光学素子の高精度な位置制御は可能となった。しかしながら、この構成では、光学素子を所定の静止位置に保持する場合にもアクチュエータへの通電を継続的に行う必要がある。そのために、例えば駆動対象である光学素子が変位していない時でも消費電力が発生するという無駄が発生している。
【０００７】
また、高分子アクチュエータを用いた場合、上記の通電を繰り返すことにより、その変位量が低下してしまう可能性がある。変位量が低下してしまう傾向は、高電圧を印加して大きな変位量を得ようとした時に特に顕著である。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子の高精度な位置制御を行いながら、消費電力を抑えると同時に、高分子アクチュエータの変位量の低下を低減することが可能な光調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、開口が形成された基板と、他の開口が形成された光調節手段と、駆動源として、高分子アクチュエータとを具備し、高分子アクチュエータに通電し、その形状を変化させることで、光調節手段を、基板に形成された開口の位置に重なる第１の静止位置と、基板に形成された開口の位置から退避した第２の静止位置とに相互に移動させて、基板に形成された開口と光調節手段に形成された他の開口とを切り換える光調節装置において、さらに、磁石を備え、光調節手段が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、高分子アクチュエータへの通電を止め、磁石の磁力によって光調節手段を、第１または第２の静止位置に保持させることを特徴とする光調節装置を提供できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、高分子アクチュエータは円弧形状をしており、高分子アクチュエータに通電し、その弦長を変化させ、光調節手段を変位させることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、磁石は、光調節手段が変位する際、光調節手段を第１の静止位置または第２の静止位置で静止させるストッパーとなることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段の駆動軸、及び高分子アクチュエータとの連結部材の少なくとも一方は磁性体で形成され、駆動軸、及び高分子アクチュエータとの連結部材の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、光調節手段が第１の静止位置、または第２の静止位置に移動した際、光調節手段の駆動軸、及び連結部材は一対の磁石のいずれかの磁力によって、その静止位置に保持されることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段は磁性体で形成され、光調節手段の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、光調節手段が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、磁性体で形成された光調節手段は一対の磁石のいずれかの磁力によってその静止位置に保持されることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段と、駆動軸と、高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも１つが磁性体で構成され、磁性体に対して、光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する薄板状の磁石が配置され、高分子アクチュエータの変位によって光調節手段が変位し、高分子アクチュエータの非通電時において、磁性体と薄板状磁石の磁力によって、高分子アクチュエータの復元力に抗して磁性体の位置が保持されることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段と、駆動軸と、高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも１つが第１の磁性体で構成され、第１の磁性体に対して、光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する部位に、コイルが巻きつけられた第２の磁性体を介して薄板状の磁石が配置され、光調節手段の変位時においては、コイルに薄板状の磁石の磁力を打ち消す向きの電流を流し、光調節手段の静止時においては、第１の磁性体と薄板状の磁石との磁力によって、高分子アクチュエータの復元力に抗して光調節手段の位置が保持されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる光調節装置では、継続した通電を行うことなく光調節手段を所定の位置に保持することができるので、高分子アクチュエータへの通電時間が短縮される。したがって、光学素子の高精度な位置制御を行いながら、消費電力を抑えると同時に、高分子アクチュエータの変位量の低下を防ぐこと、または低減することが可能な光調節装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる光調節装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１乃至図５を用いて実施例１について説明する。まず、図１、図２を用いて本実施例の光調節装置１００の構成を説明する。図１は光調節装置１００の分解図を示し、図２は光調節装置１００の組立図を示す。図１に示す様に、光調節装置１００は、第１の基板１０１と、第２の基板２０１と、光調節手段３０１とで構成される。
【００１９】
第１の基板１０１には、第１の開口１０２と、回転軸穴１０３と、駆動軸穴１０４とが形成され、駆動軸穴１０４の両端近傍には磁石５０１、５０２が対向するように配置される。また、第１の基板１０１上には、基板１０１上に接着固定された電極４０２と、電極４０２に固定された高分子アクチュエータ４０１と、高分子アクチュエータ４０１の先端に接着固定された連結部材４０３とが設けられている。第２の基板２０１には、第２の開口２０２と回転軸２０３とが形成されている。光調節手段３０１には、第１の開口１０２及び第２の開口２０２よりも小さい第３の開口３０２と駆動軸３０４と回転軸穴３０３とが形成されている。
【００２０】
回転軸２０３は、光調節手段３０１の回転軸穴３０３を介して第１の基板１０１の回転軸穴１０３に挿入される。図２に示すように、駆動軸３０４は、駆動軸穴１０４を介して連結部材４０３により高分子アクチュエータ４０１と連結される。
【００２１】
次にアクチュエータ部分の詳細を図３に基づいて説明する。対向する両面に電極を形成した円弧形状の高分子アクチュエータ４０１は、円弧の基材となるイオン含有ポリマー４１１と、円弧の外側の面に設けられた第１電極４１２と、それに対向する面に設けられた第２電極４１３との３層構造となっている。
【００２２】
ここで外部電圧源（図には示していない）から電圧を出力して第１電極４１２と第２電極４１３との間に電位差を与える。イオン含有ポリマー４１１の陽イオンは、カソード側に移動する。その結果イオン含有ポリマー４１１のカソード側が膨潤して、図３に示す点線のように円弧形状の曲率が変化して結果として弦長が変化する。このように外部電圧源の出力電圧によって高分子アクチュエータ４０１の弦長を所定範囲で変化させることができる。
【００２３】
以下、各構成要素の詳細について説明する。図４及び図５は光調節装置の上面図を示しており、図４は高分子アクチュエータ４０１、磁石５０１、５０２の図示を省略した状態図である。
【００２４】
図５に示すように第１の基板１０１に形成された回転軸穴１０３の径は回転軸２０３の径よりも僅かに大きく設定する。また、駆動軸穴１０４は、その幅が駆動軸３０４の径よりも僅かに大きく、磁石５０１、５０２の対向する方向に駆動軸３０４が回転軸２０３を中心に移動可能なように溝をなしている。
【００２５】
また、図１より、第２の基板２０１の第２の開口２０２の径は、第１の基板１０１の第１の開口１０２の径と同じ、もしくは僅かに大きく設定する。さらに、図４に示すように、光調節手段３０１は回転軸２０３を軸として回転が可能に構成されている。駆動軸３０４の移動により、光調節手段３０１を回転動作させる。これにより、第１の開口１０２と第３の開口３０２とで規定される開口径を切り換える。この結果、光調節装置の開口径を切り換える可変絞りとして機能する。また、連結部４０３は磁性体で形成されている。
【００２６】
図５、図６を用いて本実施例の光調節装置の動作を説明する。図５、図６は光調節装置の上面図を示している。図５、図６に示すように、高分子アクチュエータ４０１は電極４０２に通電することで、円弧形状の曲率が変わり、その結果変位する。磁性体よりなる連結部材４０３が磁石５０１に突き当てられたとき、光調節手段３０１は、第３の開口３０２と第１の開口１０２とが重なる第１の静止位置に移動し、静止する。このとき、光調節装置の開口は、第３の開口３０２となる。
【００２７】
これに対して、連結部材４０３が磁石５０２に突き当てられた時、光調節手段３０１は、第３の開口３０２が第１の開口１０２から完全に退避した第２の静止位置に移動し、静止する。このとき、光調節装置の開口は第１の開口１０２となる。
【００２８】
図５は光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わず、光調節手段３０１は、磁性体よりなる連結部材４０３が磁石５０１の磁力によってその第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００２９】
これに応じて、高分子アクチュエータ４０１に接続された連結部材４０３は、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を移動させ、光調節手段３０１が回転軸２０３を中心に回転する。そして、磁性体よりなる連結部材４０３は磁石５０２に突き当てられ、図６に示すように光調節手段３０１は第２の静止位置で静止する。この時、高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁石５０２の磁力によって磁性体よりなる連結部材４０３は、第２の静止位置で保持される。
【００３０】
本実施例では、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例の構成要素を以下のように変更しても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
即ち、磁性体で構成される要素を連結部材４０３ではなく、駆動軸３０４としても同様の効果が得られる。さらに、駆動軸穴１０４の両端近傍に配置した磁石５０１、５０２を磁性体にし、駆動軸３０４、もしくは連結部材４０３を磁石で形成しても同様の効果が得られる。
【００３２】
このように本実施例では、光調節手段３０１の切り換えにおいて、磁性体よりなる連結部材４０３、もしくは磁性体よりなる駆動軸３０４を磁石で保持することによって、光調節手段３０１を所定の位置で保持することが可能となる。したがって、高分子アクチュエータ４０１への通電は、光調節手段３０１を切り換える時だけになり、光調節手段３０１を所定の位置で保持する為に高分子アクチュエータ４０１に通電する必要がなくなる。これにより、無駄な消費電力を低減できると共に、高分子アクチュエータ４０１に常時通電することによって起こりうる変位量の低下も低減することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態に示した一対の磁石５０１、５０２は、連結部材４０３の移動を制御するストッパーとしての役割も持つ為、光調節手段３０１を所定の位置で静止させる働きも持ち合わせる。
【実施例２】
【００３４】
次に図７及至図９を用いて本発明の実施例２について説明する。実施例１と同一の構成要素には、同一の付番をし、重複する説明を省略する。
【００３５】
図７は、光調節装置の上面図、図８、図９はそれぞれ光調節手段３０１の位置、動作が見易いよう、光調節装置から第１の基板１０１の図示を省略した上面図である。図７に示すように、実施例２では、実施例１における磁石５０１、５０２は取り除かれている。そして、図８、図９に示すように第２の基板２０１上に磁石６０１、６０２が配置される。磁石６０１、６０２の厚さは等しく、光調節手段３０１の厚さよりも厚い。
【００３６】
図８に示すように、磁石６０１は光調節手段３０１が磁石６０１に突き当てられて第１の静止位置に静止するように配置される。磁石６０２は光調節手段３０１が磁石６０２に突き当てられて第２の静止位置に静止するように配置される。また、本実施例では光調節手段３０１は磁性体より形成される。
【００３７】
図７乃至図９を用いて本実施例の光調節装置の動作を説明する。図８は光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わず、磁性体よりなる光調節手段３０１が磁石６０１の磁力によって第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００３８】
これに応じて高分子アクチュエータ４０１に接続された連結部材４０３が駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を移動させる。光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。そして、磁性体よりなる光調節手段３０１は磁石６０２に突き当てられ、図９に示すように第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁性体よりなる光調節手段３０１は、磁石６０２の磁力によって第２の静止位置で保持される。
【００３９】
なお、磁石６０１、６０２の厚さは、光調節手段３０１よりも厚いため、第１の基板１０１と第２の基板２０１とのスペーサーとなり、光調節手段３０１が第１の基板１０１と第２の基板２０１とに挟まれ、動作しにくくなることはない。
【００４０】
本実施例においても、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例では光調節手段３０１が磁性体で形成されたが、磁石６０１、６０２が磁性体で、光調節手段３０１が磁石で形成されていても同様の効果が得られる。
【００４１】
本実施例は、実施例１の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１に通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる為、消費電力の発生を抑えると共に、常時通電することにより起こりうる高分子アクチュエータの変位量の低下も低減することが可能となる。
【００４２】
本実施例では実施例１とは異なり、磁石６０１、６０２を第１の基板１０１と第２の基板２０１との間に配置している。そのため、磁石６０１、６０２が２つの基板間のスペーサーとしての機能を持ち、別途スペーサ―を配置する必要がなくなる。さらに、磁石を第１の基板１０１上に配置する必要がなくなるので、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増える。
【実施例３】
【００４３】
次に、図１０を用いて本発明の実施例３について説明する。図１０は、本実施例の光調節装置の斜視図である。各構成要素が見易いよう、第１の基板１０１と第２の基板２０１とに分解して示している。実施例１及び実施例２と同一の構成要素には、同一の付番をし、重複する説明を省略する。
【００４４】
本実施例では、第２の基板２０１の裏面に薄板状の磁石７０１を配置する。磁石７０１は図１０に示すように、第１の基板１０１に形成された駆動軸穴１０４と対向する位置に接着固定される。また図には示さないが、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４のいずれかの端部に移動した時に、光調節手段３０１は第１、及び第２の静止位置に移動する。また、本実施例では連結部材４０３は磁性体よりなる。なお、連結部材４０３は、常時磁石７０１の磁力の影響下にあり、高分子アクチュエータ４０１による連結部材４０３の駆動力は、磁石７０１の磁力より強く設定される。
【００４５】
図１０は、光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わない。第２の基板２０１の裏面に配置された磁石７０１の磁力によって磁性体よりなる連結部材４０３は第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００４６】
これに応じて、高分子アクチュエータ４０１に接続された磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石７０１の発する磁力より強い駆動力により、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を駆動軸穴１０４の一方の端部へ移動する。これにより、光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。そして、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４の端部へ移動し、光調節手段３０１は第１の基板１０１に形成された第１の開口１０２から退避した第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石７０１の磁力によって、高分子アクチュエータ４０１の復元力に抗して、第２の静止位置で保持される。
【００４７】
本実施例においても実施例１及び実施例２と同様、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例では連結部材４０３を磁性体として説明したが、駆動軸３０４を磁性体で形成しても、同様の効果を得ることが出来る。さらに、磁石７０１を磁性体にし、連結部材４０３、もしくは駆動軸３０４を磁石で形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００４８】
本実施例の利点としては、実施例１及び実施例２の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１に通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる。このため、消費電力の発生を抑えると共に、常時通電することによる起こりうる高分子アクチュエータ４０１の変位量の低下も低減することが可能となる。
【００４９】
また、本実施例では、実施例１及び実施例２とは異なり、磁石７０１を、他の構成要素を設けていない第２の基板２０１の裏面に配置している。このため、磁石７０１を接着固定することが比較的容易に可能となる。また、実施例２と同様、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増える。
【実施例４】
【００５０】
次に、図１１、図１２を用いて本発明の実施例４に係る光調節装置について説明する。上記各実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１１は、第１の基板１０１と第２の基板２０１を分解した状態を示しており、図１２は構成を見易くする為、第１の基板１０１上に配置されたものは表示せず、横から見た状態を示している。
【００５１】
以下、本実施例の光調節装置の構成を説明する。本実施例では、第２の基板２０１の裏面にコイルが巻かれた磁性体８０１を介して、磁石８０２が配置されている。コイルが巻かれた磁性体８０１と磁石８０２とは図１１に示すように、第１の基板１０１に形成された駆動軸穴１０４に対向する位置に接着固定される。また図には詳しく示さないが、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４のいずれかの端部に移動した時に、光調節手段３０１は第１及び第２の静止位置に移動する。また、本実施形態では連結部材４０３は磁性体よりなる。
【００５２】
図１１は、光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わない。磁性体よりなる連結部材４０３は、第２の基板２０１の裏面に配置された磁石８０２の磁力によって第１の静止位置に保持される。ここで磁性体８０１のコイルに、電流を流し、磁石８０２の磁力を打ち消す。コイルに流す電流の向きは、磁石８０２の磁力を打ち消す向きにあらかじめ設定しておく。
【００５３】
その状態で、高分子アクチュエータ４０１に通電することで、高分子アクチュエータ４０１の曲率が変わり、変位する。高分子アクチュエータ４０１に接続された磁性体よりなる連結部材４０３は、磁力が無い状態の中で、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を駆動軸穴１０４の一方の端部へ移動させる。光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。
【００５４】
そして、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４の端部へ移動し、光調節手段３０１は第１の基板１０１に形成された第１の開口１０２から退避した第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて、高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。また、磁性体８０１のコイルへの通電も止める。そうすることにより、磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石８０２の磁力によって第２の静止位置で保持される。
【００５５】
本実施例においても上記実施例１、２、３同様に、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。
【００５６】
また、本実施例では連結部材４０３を磁性体として説明したが、駆動軸３０４を磁性体で形成しても同様の効果を得ることが出来る。さらに、コイルが巻かれた磁性体８０１を取り除き、磁石８０２に直接コイルを巻いても同様の効果を得ることが出来る。また、連結部材４０３若しくは駆動軸３０４を磁石で形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００５７】
本実施例の利点としては実施例１、２、３の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１及びコイルに通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる。このため、消費電力の発生を抑えると共に常時通電することによる起こりうる高分子アクチュエータの変位量の低下も低減することが可能となる。
【００５８】
また、本実施例によれば、実施例１、２とは異なり、コイルが巻かれた磁性体８０１と磁石８０２とを他の構成要素がない第２の基板２０１の裏面に配置することができる。そのため、磁性体８０１と磁石８０２とを比較的容易に接着固定することが可能となる。また、実施例２、３と同様、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増す。
【００５９】
また、本実施例では、高分子アクチュエータ４０１に通電し、連結部材４０３を移動させる際に、磁性体８０１のコイルに電流を流すことで磁石８０２の磁力を打ち消している。これにより、連結部材４０３の移動の際に磁力によって生じる摩擦がなくなり、実施例３よりさらにスムーズに移動することが可能となる。そして、光調節手段が第１または第２の静止位置に移動したとき、電流を止め、磁石による磁力で光調節手段をその位置に静止させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる光調節装置は、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置に有用であり、特に、高精度な位置制御を行う光調節装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例１の光調節装置の分解図である。
【図２】第１の実施例１の光調節装置の組立図である。
【図３】高分子アクチュエータの動作を説明する図である。
【図４】実施例１の上面図である。
【図５】実施例１の第１の静止位置を説明する図である。
【図６】実施例１の第２の静止位置を説明する図である。
【図７】本発明の実施例２の上面図である。
【図８】実施例２の第１の静止位置を説明する図である。
【図９】実施例２の第２の静止位置を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例３の斜視図である。
【図１１】本発明の実施例４の構成を説明する図である。
【図１２】実施例４の側面図である。
【図１３】従来の光調節装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２、３０２ 開口
１０３、３０３ 回転軸穴
１０４ 駆動軸穴
２０３ 回転軸
３０１ 光調節手段
３０４ 駆動軸
４０１ 高分子アクチュエータ
４０２、４１２、４１３ 電極
４０３ 連結部材
４１１ イオン含有ポリマー
５０１、５０２、６０１、６０２、７０１、８０２ 磁石
８０１ 磁性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光調節装置、特に撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置に好適な光調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置の高性能化が進んでいる。これに伴い、レンズや絞り等の光学素子においても、従来の固定焦点レンズ、固定開口絞りから、フォーカスレンズ、可変絞りを適用する要求が高まっている。光学装置の小型化に伴い、適用する光学素子を駆動させるアクチュエータの開発も活発に行われ、様々なアクチュエータを用いた駆動方法が提案されている。
【０００３】
特に、高分子アクチュエータは、イオン流体の様な極性分子を含んだ状態のイオン交換樹脂の表面に電極を形成し、電圧の印加により屈曲変形させるものである。この高分子アクチュエータは、その柔軟な駆動様態から人工筋肉と称され、フォーカスレンズ、可変絞り等への応用が期待され、研究が進められている。しかしながら、高分子アクチュエータは、電圧に対する変位量の制御が難しく、高精度な位置制御が要求される光学素子への応用は不向きであるとされていた。
【０００４】
この様な問題を解決すべく、図１３に示すように、例えば特許文献１では、光学素子を駆動するアクチュエータとして、高分子アクチュエータを用いている。そして、光学素子を高精度に位置制御できる小型の光学装置が提供されている。図１３において、撮像ユニット１０は、被写体の光学像を形成するレンズ群１１と、レンズ群１１を保持する移動鏡枠１２と、移動鏡枠１２を移動可能に支持するガイド軸１３ａと１３ｂと、ガイド軸１３ａと１３ｂに沿って移動可能な移動プレート１４と、ガイド軸１３ａと１３ｂを保持する固定鏡枠１５と蓋部材１６と、移動鏡枠１２と移動プレート１４を固定鏡枠１５に向けて付勢するコイルバネ１７と、移動プレート１４に対して移動鏡枠１２を蓋部材１６に向けて移動させる高分子アクチュエータ１８と、移動プレート１４を蓋部材１６に向けて移動させる高分子アクチュエータ１９と、撮像素子２０と、撮像素子２０を保持する基板２１とを備えている。高分子アクチュエータ１８と１９は独立に駆動される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された構成により光学素子の高精度な位置制御は可能となった。しかしながら、この構成では、光学素子を所定の静止位置に保持する場合にもアクチュエータへの通電を継続的に行う必要がある。そのために、例えば駆動対象である光学素子が変位していない時でも消費電力が発生するという無駄が発生している。
【０００７】
また、高分子アクチュエータを用いた場合、上記の通電を繰り返すことにより、その変位量が低下してしまう可能性がある。変位量が低下してしまう傾向は、高電圧を印加して大きな変位量を得ようとした時に特に顕著である。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子の高精度な位置制御を行いながら、消費電力を抑えると同時に、高分子アクチュエータの変位量の低下を低減することが可能な光調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、開口が形成された基板と、他の開口が形成された光調節手段と、駆動源として、高分子アクチュエータとを具備し、高分子アクチュエータに通電し、その形状を変化させることで、光調節手段を、基板に形成された開口の位置に重なる第１の静止位置と、基板に形成された開口の位置から退避した第２の静止位置とに相互に移動させて、基板に形成された開口と光調節手段に形成された他の開口とを切り換える光調節装置において、さらに、磁石を備え、光調節手段が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、高分子アクチュエータへの通電を止め、磁石の磁力によって光調節手段を、第１または第２の静止位置に保持させることを特徴とする光調節装置を提供できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、高分子アクチュエータは円弧形状をしており、高分子アクチュエータに通電し、その弦長を変化させ、光調節手段を変位させることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、磁石は、光調節手段が変位する際、光調節手段を第１の静止位置または第２の静止位置で静止させるストッパーとなることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段の駆動軸、及び高分子アクチュエータとの連結部材の少なくとも一方は磁性体で形成され、駆動軸、及び高分子アクチュエータとの連結部材の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、光調節手段が第１の静止位置、または第２の静止位置に移動した際、光調節手段の駆動軸、及び連結部材は一対の磁石のいずれかの磁力によって、その静止位置に保持されることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段は磁性体で形成され、光調節手段の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、光調節手段が第１の静止位置または第２の静止位置に移動した際、磁性体で形成された光調節手段は一対の磁石のいずれかの磁力によってその静止位置に保持されることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段と、駆動軸と、高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも１つが磁性体で構成され、磁性体に対して、光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する薄板状の磁石が配置され、高分子アクチュエータの変位によって光調節手段が変位し、高分子アクチュエータの非通電時において、磁性体と薄板状磁石の磁力によって、高分子アクチュエータの復元力に抗して磁性体の位置が保持されることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段と、駆動軸と、高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも１つが第１の磁性体で構成され、第１の磁性体に対して、光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する部位に、コイルが巻きつけられた第２の磁性体を介して薄板状の磁石が配置され、光調節手段の変位時においては、コイルに薄板状の磁石の磁力を打ち消す向きの電流を流し、光調節手段の静止時においては、第１の磁性体と薄板状の磁石との磁力によって、高分子アクチュエータの復元力に抗して光調節手段の位置が保持されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる光調節装置では、継続した通電を行うことなく光調節手段を所定の位置に保持することができるので、高分子アクチュエータへの通電時間が短縮される。したがって、光学素子の高精度な位置制御を行いながら、消費電力を抑えると同時に、高分子アクチュエータの変位量の低下を防ぐこと、または低減することが可能な光調節装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる光調節装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１乃至図５を用いて実施例１について説明する。まず、図１、図２を用いて本実施例の光調節装置１００の構成を説明する。図１は光調節装置１００の分解図を示し、図２は光調節装置１００の組立図を示す。図１に示す様に、光調節装置１００は、第１の基板１０１と、第２の基板２０１と、光調節手段３０１とで構成される。
【００１９】
第１の基板１０１には、第１の開口１０２と、回転軸穴１０３と、駆動軸穴１０４とが形成され、駆動軸穴１０４の両端近傍には磁石５０１、５０２が対向するように配置される。また、第１の基板１０１上には、基板１０１上に接着固定された電極４０２と、電極４０２に固定された高分子アクチュエータ４０１と、高分子アクチュエータ４０１の先端に接着固定された連結部材４０３とが設けられている。第２の基板２０１には、第２の開口２０２と回転軸２０３とが形成されている。光調節手段３０１には、第１の開口１０２及び第２の開口２０２よりも小さい第３の開口３０２と駆動軸３０４と回転軸穴３０３とが形成されている。
【００２０】
回転軸２０３は、光調節手段３０１の回転軸穴３０３を介して第１の基板１０１の回転軸穴１０３に挿入される。図２に示すように、駆動軸３０４は、駆動軸穴１０４を介して連結部材４０３により高分子アクチュエータ４０１と連結される。
【００２１】
次にアクチュエータ部分の詳細を図３に基づいて説明する。対向する両面に電極を形成した円弧形状の高分子アクチュエータ４０１は、円弧の基材となるイオン含有ポリマー４１１と、円弧の外側の面に設けられた第１電極４１２と、それに対向する面に設けられた第２電極４１３との３層構造となっている。
【００２２】
ここで外部電圧源（図には示していない）から電圧を出力して第１電極４１２と第２電極４１３との間に電位差を与える。イオン含有ポリマー４１１の陽イオンは、カソード側に移動する。その結果イオン含有ポリマー４１１のカソード側が膨潤して、図３に示す点線のように円弧形状の曲率が変化して結果として弦長が変化する。このように外部電圧源の出力電圧によって高分子アクチュエータ４０１の弦長を所定範囲で変化させることができる。
【００２３】
以下、各構成要素の詳細について説明する。図４及び図５は光調節装置の上面図を示しており、図４は高分子アクチュエータ４０１、磁石５０１、５０２の図示を省略した状態図である。
【００２４】
図５に示すように第１の基板１０１に形成された回転軸穴１０３の径は回転軸２０３の径よりも僅かに大きく設定する。また、駆動軸穴１０４は、その幅が駆動軸３０４の径よりも僅かに大きく、磁石５０１、５０２の対向する方向に駆動軸３０４が回転軸２０３を中心に移動可能なように溝をなしている。
【００２５】
また、図１より、第２の基板２０１の第２の開口２０２の径は、第１の基板１０１の第１の開口１０２の径と同じ、もしくは僅かに大きく設定する。さらに、図４に示すように、光調節手段３０１は回転軸２０３を軸として回転が可能に構成されている。駆動軸３０４の移動により、光調節手段３０１を回転動作させる。これにより、第１の開口１０２と第３の開口３０２とで規定される開口径を切り換える。この結果、光調節装置の開口径を切り換える可変絞りとして機能する。また、連結部４０３は磁性体で形成されている。
【００２６】
図５、図６を用いて本実施例の光調節装置の動作を説明する。図５、図６は光調節装置の上面図を示している。図５、図６に示すように、高分子アクチュエータ４０１は電極４０２に通電することで、円弧形状の曲率が変わり、その結果変位する。磁性体よりなる連結部材４０３が磁石５０１に突き当てられたとき、光調節手段３０１は、第３の開口３０２と第１の開口１０２とが重なる第１の静止位置に移動し、静止する。このとき、光調節装置の開口は、第３の開口３０２となる。
【００２７】
これに対して、連結部材４０３が磁石５０２に突き当てられた時、光調節手段３０１は、第３の開口３０２が第１の開口１０２から完全に退避した第２の静止位置に移動し、静止する。このとき、光調節装置の開口は第１の開口１０２となる。
【００２８】
図５は光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わず、光調節手段３０１は、磁性体よりなる連結部材４０３が磁石５０１の磁力によってその第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００２９】
これに応じて、高分子アクチュエータ４０１に接続された連結部材４０３は、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を移動させ、光調節手段３０１が回転軸２０３を中心に回転する。そして、磁性体よりなる連結部材４０３は磁石５０２に突き当てられ、図６に示すように光調節手段３０１は第２の静止位置で静止する。この時、高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁石５０２の磁力によって磁性体よりなる連結部材４０３は、第２の静止位置で保持される。
【００３０】
本実施例では、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例の構成要素を以下のように変更しても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
即ち、磁性体で構成される要素を連結部材４０３ではなく、駆動軸３０４としても同様の効果が得られる。さらに、駆動軸穴１０４の両端近傍に配置した磁石５０１、５０２を磁性体にし、駆動軸３０４、もしくは連結部材４０３を磁石で形成しても同様の効果が得られる。
【００３２】
このように本実施例では、光調節手段３０１の切り換えにおいて、磁性体よりなる連結部材４０３、もしくは磁性体よりなる駆動軸３０４を磁石で保持することによって、光調節手段３０１を所定の位置で保持することが可能となる。したがって、高分子アクチュエータ４０１への通電は、光調節手段３０１を切り換える時だけになり、光調節手段３０１を所定の位置で保持する為に高分子アクチュエータ４０１に通電する必要がなくなる。これにより、無駄な消費電力を低減できると共に、高分子アクチュエータ４０１に常時通電することによって起こりうる変位量の低下も低減することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態に示した一対の磁石５０１、５０２は、連結部材４０３の移動を制御するストッパーとしての役割も持つ為、光調節手段３０１を所定の位置で静止させる働きも持ち合わせる。
【実施例２】
【００３４】
次に図７及至図９を用いて本発明の実施例２について説明する。実施例１と同一の構成要素には、同一の付番をし、重複する説明を省略する。
【００３５】
図７は、光調節装置の上面図、図８、図９はそれぞれ光調節手段３０１の位置、動作が見易いよう、光調節装置から第１の基板１０１の図示を省略した上面図である。図７に示すように、実施例２では、実施例１における磁石５０１、５０２は取り除かれている。そして、図８、図９に示すように第２の基板２０１上に磁石６０１、６０２が配置される。磁石６０１、６０２の厚さは等しく、光調節手段３０１の厚さよりも厚い。
【００３６】
図８に示すように、磁石６０１は光調節手段３０１が磁石６０１に突き当てられて第１の静止位置に静止するように配置される。磁石６０２は光調節手段３０１が磁石６０２に突き当てられて第２の静止位置に静止するように配置される。また、本実施例では光調節手段３０１は磁性体より形成される。
【００３７】
図７乃至図９を用いて本実施例の光調節装置の動作を説明する。図８は光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わず、磁性体よりなる光調節手段３０１が磁石６０１の磁力によって第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００３８】
これに応じて高分子アクチュエータ４０１に接続された連結部材４０３が駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を移動させる。光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。そして、磁性体よりなる光調節手段３０１は磁石６０２に突き当てられ、図９に示すように第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁性体よりなる光調節手段３０１は、磁石６０２の磁力によって第２の静止位置で保持される。
【００３９】
なお、磁石６０１、６０２の厚さは、光調節手段３０１よりも厚いため、第１の基板１０１と第２の基板２０１とのスペーサーとなり、光調節手段３０１が第１の基板１０１と第２の基板２０１とに挟まれ、動作しにくくなることはない。
【００４０】
本実施例においても、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例では光調節手段３０１が磁性体で形成されたが、磁石６０１、６０２が磁性体で、光調節手段３０１が磁石で形成されていても同様の効果が得られる。
【００４１】
本実施例は、実施例１の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１に通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる為、消費電力の発生を抑えると共に、常時通電することにより起こりうる高分子アクチュエータの変位量の低下も低減することが可能となる。
【００４２】
本実施例では実施例１とは異なり、磁石６０１、６０２を第１の基板１０１と第２の基板２０１との間に配置している。そのため、磁石６０１、６０２が２つの基板間のスペーサーとしての機能を持ち、別途スペーサ―を配置する必要がなくなる。さらに、磁石を第１の基板１０１上に配置する必要がなくなるので、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増える。
【実施例３】
【００４３】
次に、図１０を用いて本発明の実施例３について説明する。図１０は、本実施例の光調節装置の斜視図である。各構成要素が見易いよう、第１の基板１０１と第２の基板２０１とに分解して示している。実施例１及び実施例２と同一の構成要素には、同一の付番をし、重複する説明を省略する。
【００４４】
本実施例では、第２の基板２０１の裏面に薄板状の磁石７０１を配置する。磁石７０１は図１０に示すように、第１の基板１０１に形成された駆動軸穴１０４と対向する位置に接着固定される。また図には示さないが、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４のいずれかの端部に移動した時に、光調節手段３０１は第１、及び第２の静止位置に移動する。また、本実施例では連結部材４０３は磁性体よりなる。なお、連結部材４０３は、常時磁石７０１の磁力の影響下にあり、高分子アクチュエータ４０１による連結部材４０３の駆動力は、磁石７０１の磁力より強く設定される。
【００４５】
図１０は、光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わない。第２の基板２０１の裏面に配置された磁石７０１の磁力によって磁性体よりなる連結部材４０３は第１の静止位置に保持されている。高分子アクチュエータ４０１は、通電に応じてその曲率が変わり、変位する。
【００４６】
これに応じて、高分子アクチュエータ４０１に接続された磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石７０１の発する磁力より強い駆動力により、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を駆動軸穴１０４の一方の端部へ移動する。これにより、光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。そして、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４の端部へ移動し、光調節手段３０１は第１の基板１０１に形成された第１の開口１０２から退避した第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石７０１の磁力によって、高分子アクチュエータ４０１の復元力に抗して、第２の静止位置で保持される。
【００４７】
本実施例においても実施例１及び実施例２と同様、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。また、本実施例では連結部材４０３を磁性体として説明したが、駆動軸３０４を磁性体で形成しても、同様の効果を得ることが出来る。さらに、磁石７０１を磁性体にし、連結部材４０３、もしくは駆動軸３０４を磁石で形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００４８】
本実施例の利点としては、実施例１及び実施例２の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１に通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる。このため、消費電力の発生を抑えると共に、常時通電することによる起こりうる高分子アクチュエータ４０１の変位量の低下も低減することが可能となる。
【００４９】
また、本実施例では、実施例１及び実施例２とは異なり、磁石７０１を、他の構成要素を設けていない第２の基板２０１の裏面に配置している。このため、磁石７０１を接着固定することが比較的容易に可能となる。また、実施例２と同様、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増える。
【実施例４】
【００５０】
次に、図１１、図１２を用いて本発明の実施例４に係る光調節装置について説明する。上記各実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１１は、第１の基板１０１と第２の基板２０１を分解した状態を示しており、図１２は構成を見易くする為、第１の基板１０１上に配置されたものは表示せず、横から見た状態を示している。
【００５１】
以下、本実施例の光調節装置の構成を説明する。本実施例では、第２の基板２０１の裏面にコイルが巻かれた磁性体８０１を介して、磁石８０２が配置されている。コイルが巻かれた磁性体８０１と磁石８０２とは図１１に示すように、第１の基板１０１に形成された駆動軸穴１０４に対向する位置に接着固定される。また図には詳しく示さないが、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４のいずれかの端部に移動した時に、光調節手段３０１は第１及び第２の静止位置に移動する。また、本実施形態では連結部材４０３は磁性体よりなる。
【００５２】
図１１は、光調節装置において光調節手段３０１が、第１の開口１０２と重なる第１の静止位置にあるときの状態図である。この状態の時、高分子アクチュエータ４０１に通電は行わない。磁性体よりなる連結部材４０３は、第２の基板２０１の裏面に配置された磁石８０２の磁力によって第１の静止位置に保持される。ここで磁性体８０１のコイルに、電流を流し、磁石８０２の磁力を打ち消す。コイルに流す電流の向きは、磁石８０２の磁力を打ち消す向きにあらかじめ設定しておく。
【００５３】
その状態で、高分子アクチュエータ４０１に通電することで、高分子アクチュエータ４０１の曲率が変わり、変位する。高分子アクチュエータ４０１に接続された磁性体よりなる連結部材４０３は、磁力が無い状態の中で、駆動軸穴１０４の溝に沿って駆動軸３０４を駆動軸穴１０４の一方の端部へ移動させる。光調節手段３０１は、回転軸２０３を中心に回転する。
【００５４】
そして、駆動軸３０４が駆動軸穴１０４の端部へ移動し、光調節手段３０１は第１の基板１０１に形成された第１の開口１０２から退避した第２の静止位置で静止する。このとき、静止に応じて、高分子アクチュエータ４０１への通電を止める。また、磁性体８０１のコイルへの通電も止める。そうすることにより、磁性体よりなる連結部材４０３は、磁石８０２の磁力によって第２の静止位置で保持される。
【００５５】
本実施例においても上記実施例１、２、３同様に、光調節手段３０１の初期位置を第１の静止位置にして説明したが、初期位置が第２の静止位置にあっても同様である。
【００５６】
また、本実施例では連結部材４０３を磁性体として説明したが、駆動軸３０４を磁性体で形成しても同様の効果を得ることが出来る。さらに、コイルが巻かれた磁性体８０１を取り除き、磁石８０２に直接コイルを巻いても同様の効果を得ることが出来る。また、連結部材４０３若しくは駆動軸３０４を磁石で形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００５７】
本実施例の利点としては実施例１、２、３の利点と同様、高分子アクチュエータ４０１及びコイルに通電せずに光調節手段３０１を所定の位置で保持できる。このため、消費電力の発生を抑えると共に常時通電することによる起こりうる高分子アクチュエータの変位量の低下も低減することが可能となる。
【００５８】
また、本実施例によれば、実施例１、２とは異なり、コイルが巻かれた磁性体８０１と磁石８０２とを他の構成要素がない第２の基板２０１の裏面に配置することができる。そのため、磁性体８０１と磁石８０２とを比較的容易に接着固定することが可能となる。また、実施例２、３と同様、第１の基板１０１上のスペースを広く得ることが可能となり、アクチュエータ配置等、設計の自由度が増す。
【００５９】
また、本実施例では、高分子アクチュエータ４０１に通電し、連結部材４０３を移動させる際に、磁性体８０１のコイルに電流を流すことで磁石８０２の磁力を打ち消している。これにより、連結部材４０３の移動の際に磁力によって生じる摩擦がなくなり、実施例３よりさらにスムーズに移動することが可能となる。そして、光調節手段が第１または第２の静止位置に移動したとき、電流を止め、磁石による磁力で光調節手段をその位置に静止させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる光調節装置は、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置に有用であり、特に、高精度な位置制御を行う光調節装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例１の光調節装置の分解図である。
【図２】第１の実施例１の光調節装置の組立図である。
【図３】高分子アクチュエータの動作を説明する図である。
【図４】実施例１の上面図である。
【図５】実施例１の第１の静止位置を説明する図である。
【図６】実施例１の第２の静止位置を説明する図である。
【図７】本発明の実施例２の上面図である。
【図８】実施例２の第１の静止位置を説明する図である。
【図９】実施例２の第２の静止位置を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例３の斜視図である。
【図１１】本発明の実施例４の構成を説明する図である。
【図１２】実施例４の側面図である。
【図１３】従来の光調節装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２、３０２ 開口
１０３、３０３ 回転軸穴
１０４ 駆動軸穴
２０３ 回転軸
３０１ 光調節手段
３０４ 駆動軸
４０１ 高分子アクチュエータ
４０２、４１２、４１３ 電極
４０３ 連結部材
４１１ イオン含有ポリマー
５０１、５０２、６０１、６０２、７０１、８０２ 磁石
８０１ 磁性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が形成された基板と、
他の開口が形成された光調節手段と、
駆動源として、高分子アクチュエータとを具備し、
前記高分子アクチュエータに通電し、その形状を変化させることで、前記光調節手段を、前記基板に形成された開口の位置に重なる第１の静止位置と、前記基板に形成された前記開口の位置から退避した第２の静止位置とに相互に移動させて、前記基板に形成された前記開口と前記光調節手段に形成された前記他の開口とを切り換える光調節装置において、
さらに、磁石を備え、
前記光調節手段が前記第１の静止位置または前記第２の静止位置に移動した際、前記高分子アクチュエータへの通電を止め、前記磁石の磁力によって前記光調節手段を、前記第１または第２の静止位置に保持させることを特徴とする光調節装置。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータは円弧形状をしており、前記高分子アクチュエータに通電し、その弦長を変化させ、前記光調節手段を変位させることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記光調節手段が変位する際、前記光調節手段を前記第１の静止位置または第２の静止位置で静止させるストッパーとなることを特徴とする請求項２に記載の光調節装置。
【請求項４】
前記光調節手段の駆動軸、及び前記高分子アクチュエータとの連結部材の少なくとも一つは磁性体で形成され、
前記駆動軸、及び前記高分子アクチュエータとの連結部材の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、
前記光調節手段が前記第１の静止位置、または前記第２の静止位置に移動した際、前記光調節手段の駆動軸、及び前記連結部材は前記一対の磁石のいずれかの磁力によって、その静止位置に保持されることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
【請求項５】
前記光調節手段は磁性体で形成され、前記光調節手段の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、
前記光調節手段が前記第１の静止位置または前記第２の静止位置に移動した際、前記磁性体で形成された光調節手段は前記一対の磁石のいずれかの磁力によってその静止位置に保持されることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
【請求項６】
前記光調節手段と、前記駆動軸と、前記高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも一つは磁性体で構成され、
前記磁性体に対して、前記光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する薄板状の磁石が配置され、
前記高分子アクチュエータの変位によって前記光調節手段が変位し、
前記高分子アクチュエータの非通電時において、前記磁性体と前記薄板状磁石の磁力によって、前記高分子アクチュエータの復元力に抗して前記光調節手段の位置が保持されることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項７】
前記光調節手段と、前記駆動軸と、前記高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも一つが第１の磁性体で構成され、
前記第１の磁性体に対して、前記光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する部位に、コイルが巻きつけられた第２の磁性体を介して薄板状の磁石が配置され、
前記光調節手段の変位時においては、前記コイルに前記薄板状の磁石の磁力を打ち消す向きの電流を流し、前記光調節手段の静止時においては、前記第１の磁性体と前記薄板状の磁石との磁力によって、前記高分子アクチュエータの復元力に抗して前記光調節手段の位置が保持されることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項１】
開口が形成された基板と、
他の開口が形成された光調節手段と、
駆動源として、高分子アクチュエータとを具備し、
前記高分子アクチュエータに通電し、その形状を変化させることで、前記光調節手段を、前記基板に形成された開口の位置に重なる第１の静止位置と、前記基板に形成された前記開口の位置から退避した第２の静止位置とに相互に移動させて、前記基板に形成された前記開口と前記光調節手段に形成された前記他の開口とを切り換える光調節装置において、
さらに、磁石を備え、
前記光調節手段が前記第１の静止位置または前記第２の静止位置に移動した際、前記高分子アクチュエータへの通電を止め、前記磁石の磁力によって前記光調節手段を、前記第１または第２の静止位置に保持させることを特徴とする光調節装置。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータは円弧形状をしており、前記高分子アクチュエータに通電し、その弦長を変化させ、前記光調節手段を変位させることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記光調節手段が変位する際、前記光調節手段を前記第１の静止位置または第２の静止位置で静止させるストッパーとなることを特徴とする請求項２に記載の光調節装置。
【請求項４】
前記光調節手段の駆動軸、及び前記高分子アクチュエータとの連結部材の少なくとも一つは磁性体で形成され、
前記駆動軸、及び前記高分子アクチュエータとの連結部材の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、
前記光調節手段が前記第１の静止位置、または前記第２の静止位置に移動した際、前記光調節手段の駆動軸、及び前記連結部材は前記一対の磁石のいずれかの磁力によって、その静止位置に保持されることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
【請求項５】
前記光調節手段は磁性体で形成され、前記光調節手段の可動範囲の両端部近傍には一対の磁石が配置され、
前記光調節手段が前記第１の静止位置または前記第２の静止位置に移動した際、前記磁性体で形成された光調節手段は前記一対の磁石のいずれかの磁力によってその静止位置に保持されることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
【請求項６】
前記光調節手段と、前記駆動軸と、前記高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも一つは磁性体で構成され、
前記磁性体に対して、前記光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する薄板状の磁石が配置され、
前記高分子アクチュエータの変位によって前記光調節手段が変位し、
前記高分子アクチュエータの非通電時において、前記磁性体と前記薄板状磁石の磁力によって、前記高分子アクチュエータの復元力に抗して前記光調節手段の位置が保持されることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項７】
前記光調節手段と、前記駆動軸と、前記高分子アクチュエータとの連結部材との少なくとも一つが第１の磁性体で構成され、
前記第１の磁性体に対して、前記光調節装置の光軸方向に間隙を隔てて対向する部位に、コイルが巻きつけられた第２の磁性体を介して薄板状の磁石が配置され、
前記光調節手段の変位時においては、前記コイルに前記薄板状の磁石の磁力を打ち消す向きの電流を流し、前記光調節手段の静止時においては、前記第１の磁性体と前記薄板状の磁石との磁力によって、前記高分子アクチュエータの復元力に抗して前記光調節手段の位置が保持されることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１２８４１８（Ｐ２００９−１２８４１８Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３００４６７（Ｐ２００７−３００４６７）
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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