JP2005059188A - 切り換え機構および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】形状記憶合金を用いた切り換え機構において、形状記憶合金と電極との取り付けを最適化して駆動信頼性を向上させること。
【解決手段】本発明は、所定の軌道に沿って移動可能な移動部材２と、移動部材２を介して取り付けられ、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮して移動部材の位置を切り換えるための２つの形状記憶合金３ａ、３ｂと、形状記憶合金３ａ、３ｂの端部に取り付ける電極Ａ、Ｂとを備える切り換え機構１であり、電極Ａ、Ｂとして、形状記憶合金３ａ、３ｂを挿入する側に設けられる開口部と、その開口端から挿入した形状記憶合金３ａ、３ｂを挟んでかしめる保持部とを備え、開口部が保持部から開口端にかけて広がる形状となっているものである。また、この切り換え機構を備える電子機器でもある。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の軌道に沿って移動可能に取り付けられる移動部材の固定位置を切り換えるための切り換え機構およびこの切り換え機構を用いた電子機器に関する。

近年、撮像装置を備えた電子機器、例えばノート型コンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話が多く開発されてきており、その撮像装置の性能向上とともに小型化も必須の要件となってきている。特に、小型の撮像装置を電子機器に組み込む場合、光学部品を小型化するとレンズ収差等による性能劣化が起きやすいため、レンズ自体の小型化には限界がある。したがって、光学部品を保持する部材や駆動機構の簡素化が重要なポイントとなる。

従来、撮像装置における光学部品、例えばフィルタやレンズの位置を切り換える機構としては、移動対象となる部材にアームを取り付けてこのアームを手動によって移動させるものや（例えば、特許文献１参照。）、モータを動力として移動させるものが考えられている。

特開２００３−７５８９６号公報

しかしながら、このような切り換え機構として移動部材に取り付けられたアームを手動で駆動するためには電子機器の筐体に部材（アームや保持枠）を設ける必要があり、筐体に突起が現れてしまうことで小型化の妨げとなったり、外観を損なうという問題が生じる。また、モータを用いて筐体内部で駆動できる構成ではモータを収納するためのスペースが必要となるとともに重量の増加を招いてしまうことになる。

このようなモータを駆動源とした場合の問題点を解消するため、本願発明者らは特願２００３−１３５５１５において、通電型形状記憶合金を駆動源として用いた切り換え機構および電子機器を提案している。この技術によって切り換え機構全体の小型化、軽量化を図ることができるようになっている。しかし、駆動源となる形状記憶合金に通電するための電極が形状記憶合金の端部に取り付けられているが、非常に細い合金であるため電極の確実かつ容易な取り付けが非常に困難となっている。また、形状記憶合金の収縮・復元動作の際に形状記憶合金と電極との接触が発生すると形状記憶合金へ損傷を与える原因となり、信頼性低下を招くことになる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、所定の軌道に沿って移動可能な移動部材と、移動部材を介して取り付けられ、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮して移動部材の位置を切り換えるための２つの収縮手段と、収縮手段の端部に取り付ける電極とを備える切り換え機構であり、電極として、収縮手段を挿入する側に設けられる開口部と、その開口端から挿入した収縮手段を挟んでかしめる保持部とを備え、開口部が保持部から開口端にかけて広がる形状となっているものである。また、この切り換え機構を備える電子機器でもある。

このような本発明では、電極の開口部から収縮手段を挿入し、保持部でかしめて確実に固定している。また、収縮手段を挿入する開口部の開口端が広がっているため、固定後の収縮手段が収縮・復元動作しても開口端に収縮手段が接触しなくなり、収縮手段の損傷を防止できるようになる。

本発明によれば、収縮手段を確実に保持して機械的、電気的な接続信頼性を向上できるとともに、収縮手段の動作において収縮手段と電極開口端との接触を回避して、収縮手段の損傷を防止でき、信頼性の高い切り換え機構および電子機器を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る切り換え機構を説明する模式平面図である。すなわち、この切り換え機構１は、所定の軌道に沿って移動可能な移動部材２と、移動部材２の経由部である貫通孔２１を介して取り付けられ、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮して移動部材２の位置を切り換えるための２つの形状記憶合金（収縮手段）３ａ、３ｂとを備えるものである。

移動部材２はピンＰを支点として回転移動できるようになっており、ピンＰに対して一方端に形状記憶合金３ａ、３ｂを経由するための貫通孔２１が設けられ、他方端にマグネットＭ１が設けられている。このピンＰはベース部材Ｂに取り付けられており、ベース部材Ｂの枠内でアーム状の移動部材２が図中左右方向へ回転移動できるようになっている。

移動部材２の他端側に設けられたマグネットＭ１の移動軌跡の外側には、位置固定用のマグネットＭ２が設けられている。マグネットＭ２はマグネットＭ１と逆の極性になっており、図１に示す例では移動部材２の切り換え位置に対応して２つ設けられている。

なお、２つのマグネットＭ２の間には必要に応じてマグネットＭ３が設けられている。このマグネットＭ３は、移動部材２の移動軌跡における中間位置に対応して設けられ、マグネットＭ１と同じ極性となっている。これにより、移動部材２の中立位置での停止を回避できるようになっている。

２つの形状記憶合金３ａ、３ｂの引き回しとしては、一端から移動部材２の貫通孔２１を介して他端に至るまでの平面視形状が略多角形となるように設定されている。この引き回しを実現するため、プーリー４ａ、４ｂがベース部材Ｂに設けられ、このプーリー４ａ、４ｂを介して形状記憶合金３ａ、３ｂが引き回されている。

例えば、図中左側の形状記憶合金３ａは、一端から移動部材２の貫通孔２１に通り、プーリー４ａを介して他端まで引き回される。同様に、図中右側の形状記憶合金３ｂも、一端から移動部材２の貫通孔２１に通り、プーリー４ｂを介して他端まで引き回される。なお、このプーリー４ａ、４ｂはテンションピンとして形状記憶合金３ａ、３ｂの張り具合を調整できるよう移動可能に取り付けられていてもよい。

このようなプーリー４ａ、４ｂを介しての引き回しによって、形状記憶合金３ａ、３ｂの引き回しにおける平面視形状が略三角形となり、略三角形の各頂点に対応する部分での形状記憶合金３ａ、３ｂの折り返しで、往復する形状記憶合金３ａ、３ｂの接触を確実に回避できるようになる。

２つの形状記憶合金３ａ、３ｂの端部には各々電極Ａ、Ｂに接続されており、この電極Ａ、Ｂに通電することで形状記憶合金３ａ、３ｂの収縮動作を実現できる。例えば、形状記憶合金３ａの電極Ａに通電すると形状記憶合金３ａが所定量縮み、移動部材２の一端側が図中左方向へ引き寄せられる。これによりピンＰを介して移動部材２の他端側が図中右方向へ回転する状態となる。そして、この回転によりマグネットＭ１が図中右側のマグネットＭ２に引き寄せられ、この磁力で位置固定される。

また、形状記憶合金３ａの電極Ａへの通電を止めると縮んでいた形状記憶合金３ａが元に戻る。そしてこの状態で形状記憶合金３ｂの電極Ｂへ通電すると形状記憶合金３ｂが所定量縮み、移動部材２の一端側が図中右方向へ引き寄せられる。これによりピンＰを介して移動部材２の他端側が図中左方向へ回転する状態となる。そして、この回転によりマグネットＭ１が図中左側のマグネットＭ２に引き寄せられ、この磁力で位置固定される。

このように、形状記憶合金３ａ、３ｂへ交互に通電することにより互いに逆方向へ移動部材２を回転させることができ、固定位置を切り換えることが可能となる。

図２は電極部分の拡大模式斜視図である。なお、ここでは電極Ａを例として説明するが、電極Ｂも同様な構造である。すなわち、電極Ａは、形状記憶合金３ａを挿入するための開口部３１と、その開口部３１から挿入した形状記憶合金３ａを挟んでかしめる保持部３２とを備えている。また、この開口部３１は、保持部３２から開口端３１ａにかけて広がる形状となっている。

電極Ａは、形状記憶合金３ａを保持した状態でベース部材Ｂのはめ込み部５１に挿入される。この電極Ａのはめ込み部５１への挿入は電極Ａのバネ性を利用して嵌合されるため、保持部３２でのかしめによる形状記憶合金３ａの保持を確実なものにすることができる。また、電極Ａが挿入されるとベース部材Ｂのはめ込み部５１の開口付近に設けられた凹部５２に電極Ａの開口端３１ａが入り込み、電極Ａがはめ込み部５１から抜け落ちないようになる。

このように、電極Ａの開口部３１が開口端３１ａに向けて広がる形状となっていることで、電極Ａに挿入される形状記憶合金３ａと開口端３１ａとの間にある程度の距離を設けることができる。

つまり、電極Ａの開口部３１が広がっていないと形状記憶合金３ａと開口端３１ａとが接触する状態となり、形状記憶合金３ａの収縮・復元動作の際の移動によって形状記憶合金３ａが開口端３１ａに対して擦れる状態となり、形状記憶合金３ａの損傷を招く原因となる。

本実施形態では、電極Ａの開口部３１が開口端３１ａに向けて広がっていることで、形状記憶合金３ａと開口端３１ａとの接触を回避でき、形状記憶合金３ａの収縮・復元動作の際に形状記憶合金３ａと開口端３１ａとの擦れが発生せず、形状記憶合金３ａの損傷を防止することができる。

図３は、電極のベース部材への取り付けにおける他の例を説明する模式図である。先に示した例では、電極の面とベース部材Ｂの上面Ｂ１とを平行にしてはめ込むようにしたが、図３に示す例では、電極Ａの面とベース部材Ｂの上面Ｂ１とを垂直にしてはめ込むようにしている。この場合、ベース部材Ｂの側面Ｂ２側から挿入できるはめ込み部５１を設けておき、ここに電極Ａを挿入する。なお、はめ込み部５１の開口付近に凹部５２を設けておくことで、電極Ａの開口端３１ａが凹部５２に入り込むため、電極Ａの抜け落ちを防止できる。

電極Ａをベース部材Ｂの上面Ｂ１に対して平行に挿入するか、垂直に挿入するかは、開口部３１の開いている方向と、形状記憶合金３ａの移動方向との関係で決めればよい。つまり、形状記憶合金３ａの移動方向と電極の開口部３１が開いている方向とが合うような向きで電極Ａを挿入すれば、形状記憶合金３ａと開口端３１ａとの接触を効果的に回避できるようになる。

図４は、電極の構造を説明する模式図で、（ａ）は平行型、（ｂ）は垂直型を示している。いずれの電極Ａでも、金属板を折り曲げて成形し、折り曲げの頂点部分を先端としてベース部材に差し込むようにして取り付けられる。

図４（ａ）に示す平行型の電極Ａは、ベース部材への取り付け方向（挿入方向）に対して平行な方向に形状記憶合金３ａが挿入されるものである。この場合、保持部３２の先端に形状記憶合金３ａを通すための貫通孔３２ａが設けられている。

つまり、形状記憶合金３ａと電極Ａとを接続するにあたり、形状記憶合金３ａを開口部３１から挿入し、保持部３２の貫通孔３２ａに通す。この状態で形状記憶合金３ａにテンションを掛けておき、保持部３２をかしめて形状記憶合金３ａを挟み込むようにする。貫通孔３２ａに形状記憶合金３ａを通しておくことで、かしめを行う際も形状記憶合金３ａを引っ張ることができ、正確にテンションを掛けることができる。

また、図４（ｂ）に示す垂直型の電極Ａは、ベース部材への挿入方向に対して垂直な方向に形状記憶合金３ａが取り付けられるものである。この電極Ａでは、形状記憶合金３ａの挿入側に開口部３１が開いた形状で設けられている。ベース部材への取り付け方向や形状記憶合金３ａの引き回し方向によって、図４（ａ）に示す平行型の電極Ａもしくは図４（ｂ）に示す垂直型の電極Ａを用いるようにする。

図５は、電極における保持部の断面形状を説明する模式断面図である。図５（ａ）に示す例は、保持部３２の内面上下両方にＶ字溝が設けられており、このＶ字溝に形状記憶合金３ａがはめ込まれるようになっている。また、図５（ｂ）に示す例は、保持部３２の内面上下一方（この例では上面）にＶ字溝が設けられており、このＶ字溝に形状記憶合金３ａがはめ込まれるようになっている。また、図５（ｃ）に示す例は、保持部３２の内面上下両面に丸形状の溝が設けられており、この溝に形状記憶合金３ａがはめ込まれるようになっている。

このような溝に形状記憶合金３ａがはめ込まれた状態で保持部３２でかしめることで、より確実な圧着保持を行うことが可能となる。

また、図６は保持部の内面状態を説明する模式図（その１）である。この例では、保持部３２の内面に例えばサンドブラスト処理による凹凸が形成されたものである。このような凹凸があることにより、保持部３２で形状記憶合金３ａを挟持してかしめた状態での接触面積が増加して、形状記憶合金３ａを確実に保持できるようになる。しかも、かしめた状態で保持部３２の内面の凹凸が形状記憶合金３ａの表面に形成された酸化膜を破って内部に到達し、電気的導通を確実なものとすることが可能となる。

図７は保持部の内面状態を説明する模式図（その２）である。この例では、保持部３２の内面にヘアーライン等の凹凸が形成されたものである。このような凹凸により形状記憶合金３ａをどの位置で保持してもずれることなく確実に保持することが可能となる。また、先の例と同様に、かしめた状態で保持部３２の内面の凹凸が形状記憶合金３ａの表面に形成された酸化膜を破って内部に到達し、電気的導通を確実なものとすることが可能となる。

図８は、他の電極形状を説明する模式斜視図である。この電極Ａは筒状の金属の一方端を開口部３１、他方端を保持部３２にしたもので、開口部３１側が広がるような形状となっている。このような筒状の電極Ａであっても、開口部３１から形状記憶合金３ａを挿入し、保持部３２でかしめることで固定できる。また、保持部３２の先端から形状記憶合金３ａを引き出すようにすれば、形状記憶合金３ａへテンションをかけながらかしめによる固定を行うことができる。

次に、本実施形態に係る切り換え機構の実施例を説明する。図９、図１０は携帯電話機への適用例を説明する模式図で、図９は開いた状態、図１０は閉じた状態を示している。

先に説明した本実施形態の切り換え機構１は、携帯電話機１０における撮像装置のレンズ駆動機構、特にレンズＬの位置を光軸上に配置するか否かを切り換えることで行われる通常撮影モードとマクロ撮影モードとの切り換えを行う機構に適用されている。

すなわち、本実施形態の切り換え機構１は、携帯電話機１０における筐体１１内部のレンズＬの周辺に組み込まれており、切り換え機構１の移動部材２にレンズＬが取り付けられている。したがって、移動部材２の回転移動によってレンズＬの挿入、非挿入を切り換えることができるようになっている。

携帯電話機１０の撮像装置を用いるには、所定のキー操作でカメラ撮影モードに設定した後、画面Ｇに映し出される映像を参照して所望のタイミングでシャッターボタンに対応したキーを押下する。これにより撮像装置で取り込んだ画像を取得することができる。

このような携帯電話機１０における画像取り込みにおいて、撮影モードで画面Ｇに映像が写し出されている際、例えば矢印キーＫの上を選択するとデジタルズーム機能等の望遠動作が働き、キー押下の回数に従って映像を順次大きくして取り込むことができるようになる。

一方、例えば矢印キーＫの下を選択するとデジタルズーム機能等の広角動作が働き、先とは反対に、キー押下の回数に従って映像を順次広角で取り込むことができるようになる。

また、本実施形態では、最も広角となるキー押下より更に１回多くキーを押下するとマクロ撮影モードに切り換わるようになっている（なお、他のキー押下でマクロ撮影モードへの切り換えを行ってもよい。）。このキー押下がなされると、先に説明した切り換え機構１の電極（例えば、形状記憶合金３ａに接続された電極Ａ、Ｂ）に電圧が印加され、移動部材２が回転して第１の回転位置もしくは第２の回転位置に固定される状態となる。この移動部材２の回転および位置固定によってレンズＬがマクロ撮影モードに対応した位置へ移動し、そこで固定される。

一方、反対のキー押下によってマクロ撮影モードから通常撮影モードに切り換わると、先に説明した切り換え機構１の電極（例えば、形状記憶合金３ｂに接続された電極Ａ、Ｂ）に電圧が印加され、移動部材２が先と反対に回転して第２の回転位置もしくは第１の回転位置に固定される。この移動部材２の回転および位置固定によってレンズＬが通常撮影モードに対応した位置に移動し、そこで固定される。

また、本実施形態の携帯電話機１０で、被写体との距離を測定する手段を備えている場合には、測定した距離によって自動的に通常撮影モードからマクロ撮影モードへの切り換え、もしくはマクロ撮影モードから通常撮影モードへの切り換えを行うようにしてもよい。

この場合、被写体との距離が一定値以下になると本実施形態の切り換え機構１の一方の電極Ａ、Ｂに電圧を印加して移動部材２を回転させ、第１の回転位置もしくは第２の回転位置に固定してレンズＬをマクロ撮影モードの位置に設定する。反対に、被写体との距離が一定値を越えると切り換え機構１の他方の電極Ａ、Ｂに電圧を印加して移動部材２を回転させ、第２の回転位置もしくは第１の回転位置に固定してレンズＬを通常撮影モードの位置に設定する。

いずれにおいても本実施形態の携帯電話機１０では、レンズＬのマクロ切り換え機構が筐体１１内部に収まるため、切り換え機構が筐体１１から突出することがなくなり、筐体１１の薄型化やデザイン上の美観を向上できるようになる。また、マクロ−通常の撮影モード切り換えを電気的な操作によって行うことができるため、ユーザは映像を参照しながらキー操作で切り換えることができたり、自動的な切り換えによって切り換え動作を行うことなくマクロおよび通常撮影を実行できるようにもなる。

なお、本実施形態では携帯電話機１０への適用を例としたが、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ノート型コンピュータ、ＰＤＡ等の携帯端末など、撮影機能を備える他の電子機器への適用も可能である。また、形状記憶合金３ａ、３ｂの引き回しにおける平面視形状は、先に説明した略三角形、略四角形以外であっても適用可能である。

本実施形態に係る切り換え機構を説明する模式平面図である。 電極部分の拡大模式斜視図である。 電極のベース部材への取り付けにおける他の例を説明する模式図である。 電極の構造を説明する模式図である。 電極における保持部の断面形状を説明する模式断面図である。 保持部の内面状態を説明する模式図（その１）である。 保持部の内面状態を説明する模式図（その２）である。 他の電極形状を説明する模式斜視図である。 携帯電話機への適用例を説明する模式図（開いた状態）である。 携帯電話機への適用例を説明する模式図（閉じた状態）である。

符号の説明

１…切り換え機構、２…移動部材、３ａ…形状記憶合金、３ｂ…形状記憶合金、４ａ…プーリー、４ｂ…プーリー、２１…貫通孔、３１…開口部、３１ａ…開口端、３２…保持部、３２ａ…貫通孔、Ｍ１…マグネット、Ｍ２…マグネット

Claims (8)

1. 所定の軌道に沿って移動可能な移動部材と、前記移動部材を介して取り付けられ、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮して前記移動部材の位置を切り換えるための２つの収縮手段と、前記収縮手段の端部に取り付ける電極とを備える切り換え機構において、
   前記電極は、前記収縮手段を挿入する側に設けられる開口部と、その開口部から挿入した前記収縮手段を挟んでかしめる保持部とを備えており、
   前記開口部が前記保持部から開口端にかけて広がる形状となっている
   ことを特徴とする切り換え機構。
2. 前記保持部には前記収縮手段の端部を通すための貫通孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
3. 前記保持部における前記収縮手段を挟む位置に前記収縮手段の挿入方向に沿った凹部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
4. 前記保持部における前記収縮手段の接触部分には凹凸が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
5. 所定の軌道に沿って移動可能な移動部材と、前記移動部材を介して取り付けられ、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮して前記移動部材の位置を切り換えるための２つの収縮手段と、前記収縮手段の端部に取り付ける電極とを備える切り換え機構を有する電子機器において、
   前記切り換え機構の電極は、前記収縮手段を挿入する側に設けられる開口部と、その開口端から挿入した前記収縮手段を挟んでかしめる保持部とを備えており、
   前記開口部が前記保持部から開口端にかけて広がる形状となっている
   ことを特徴とする電子機器。
6. 前記保持部には前記収縮手段の端部を通すための貫通孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
7. 前記保持部における前記収縮手段を挟む位置に前記収縮手段の挿入方向に沿った凹部が設けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
8. 前記保持部における前記収縮手段の接触部分には凹凸が設けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
   

Images