JP2005084084A - 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、移動部材の切り換え位置の固定を的確に行うことで、駆動信頼性を向上させること。
【解決手段】本発明は、ベース部材４に移動可能に取り付けられる移動部材２と、移動部材２の端部に取り付けられ、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３ａ、３ｂと、ベース部材４に取り付けられ移動部材２の切り換え位置を固定するためマグネットＭ２とを備える切り換え機構１であり、このマグネットＭ２が、移動部材２の切り換え位置に対応して複数個設けられているとともに、移動部材２の移動に追従して各々独立して可動自在に設けられているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベース部材に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、切り換え対象となる移動部材の切り換え位置での固定についての最適化は成されておらず、更なる駆動信頼性の向上が求められている。

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、ベース部材に移動可能に取り付けられる移動部材と、移動部材の端部に取り付けられ、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、ベース部材に取り付けられ移動部材の切り換え位置を固定するためマグネットとを備える切り換え機構であり、このマグネットが、移動部材の切り換え位置に対応して複数個設けられているとともに、移動部材の移動に追従して各々独立して可動自在に設けられているものである。

上記構成から成る本発明では、移動部材の切り換え位置を固定するための複数のマグネットが各々独立して可動自在に設けられているため、移動部材の切り換え動作において、移動部材の方向へ各々のマグネットが追従して向きを変えるため、移動部材を各々のマグネット側へ効率よく引き付けることができるようになる。

したがって、本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、収縮手段に対する電気的な操作で回転駆動機構の切り換え動作を実現でき、モータを駆動源として用いなくてよいことから小型化を図ることが可能となる。また、切り換え対象となる移動部材の切り換え位置における固定を可動自在のマグネットによってスムーズかつ確実に行うことができ、信頼性の高い切り換え動作を行うことが可能となる。

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図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるα−α線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるβ−β線矢視断面図である。すなわち、本実施形態に係る切り換え機構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の端部に取り付けられ、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を支点としてベース部材４に取り付けられ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による支持によって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。

本実施形態では、この２つのマグネットＭ２が移動部材２の移動に追従して各々独立して可動自在に設けられている点に特徴がある。つまり、移動部材２が図中右側の切り換え位置にある場合、図中右側のマグネットＭ２（Ｒ）は最も右側を向いて移動部材２のマグネットＭ１と対向し、図中左側のマグネットＭ２（Ｌ）も最も右側を向いた位置に移動している。反対に、移動部材２が図中左側の切り換え位置にある場合、図中左側のマグネットＭ２（Ｌ）は最も左側を向いて移動部材２のマグネットＭ１と対向し、図中右側のマグネットＭ２（Ｒ）も最も右側を向いた位置に移動する。このように、左右のマグネットＭ２は移動部材２の切り換え位置に応じて向きが切り換わるように可動自在に取り付けられている。

図１（ｂ）に示すように、マグネットＭ２は段付きのビス５１によってベース部材４に取り付けられる。マグネットＭ２の支持部材５０には段付きのビス５１よりも大きい孔が設けられており、この孔を介して段付きビス５１による取り付けが成されている。これにより、ビス５１と支持部材５０との間にスラスト、ラジアルの両方とも若干のクリアランスが形成され、マグネットＭ２の支持部材５０は、段付きのビス５１を中心として自由に回転できるようになる。

また、マグネットＭ２の可動範囲はベース部材４に嵌入されたピン５２〜５２によって規制されている。例えば、図中右側のマグネットＭ２（Ｒ）は、最も右側に向いている状態でピン５２（ａ）に突き当たる。この状態では、移動部材２が右側の切り換え位置にある状態で、マグネットＭ２とマグネットＭ１とが対向（各々の対向面が略平行）する位置となっている。

一方、図中右側のマグネットＭ２（Ｒ）は、最も左側に向いている状態でピン５２（ｂ）に突き当たる。この状態では、支持部材５０の回転中心である段付きのビス５１とマグネットＭ２の中央とを結ぶ線の延長線と移動部材２の切り換えにおける中立の位置を示す線（中立線ｏ）とを結ぶ点が、マグネットＭ１の軌道と中立線ｏとの交点ｓと一致するようになっている。

また、図中左側のマグネットＭ２も同様であり、図中左側のマグネットＭ２（Ｌ）は、最も右側に向いている状態でピン５２（ｃ）に突き当たる。この状態では、移動部材２が左側の切り換え位置にある状態で、マグネットＭ２とマグネットＭ１とが対向（各々の対向面が略平行）する位置となっている。

一方、図中左側のマグネットＭ２（Ｌ）は、最も左側に向いている状態でピン５２（ｄ）に突き当たる。この状態では、支持部材５０の回転中心である段付きのビス５１とマグネットＭ２の中央とを結ぶ線の延長線と移動部材２の切り換えにおける中立の位置を示す線（中立線ｏ）とを結ぶ点が、マグネットＭ１の軌道と中立線ｏとの交点ｓと一致するようになっている。

マグネットＭ２の可動範囲にこのような規制を設けることで、マグネットＭ１を磁力によって吸引する際に最も効率良く引き付けて移動部材２の切り換え位置を固定できるようになる。

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４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。

形状記憶合金３ａの一端は電極Ａ、他端は接地電極ＧＮＤに接続され、形状記憶合金３ｂの一端は電極Ｂ、他端は接地電極ＧＮＤに接続されており、この電極ＡまたはＢに通電することで形状記憶合金３ａまたは３ｂの収縮を行う。

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（Ｒ）に引き寄せられ、この磁力で位置固定される。

また、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。

図１（ｃ）に示すように、電極Ａは、一端を折り畳むことで形状記憶合金３ａをカシメて固定し、他端を折り曲げることでベース部材４に圧入できるようになっている。このような電極Ａによって、形状記憶合金３ａを確実に固定できるとともに、省スペースでベース部材４への取り付けを行うことが可能となる。なお、ここでは形状記憶合金３ａを取り付けている電極Ａについて説明したが、形状記憶合金３ｂを取り付けている電極Ｂについても同様である。

次に、図２に基づいて本実施形態の切り換え機構の動作を説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、電極Ａへ通電すると形状記憶合金３ａが約４％縮み、移動部材２の下端を図中左側に引き寄せるよう動作する。これによって移動部材２の上端（マグネットＭ１側）はピンＰを回転中心として図中右側に回転移動する。

この回転移動によって右側のマグネットＭ２（Ｒ）はマグネットＭ１の位置に追従して可動していく。すなわち、移動部材２が中立位置を越えると徐々にその向きが右側に移動してマグネットＭ１と対向する位置に近づいていく。これによってマグネットＭ２（Ｒ）によるマグネットＭ１の吸引力が増していき、移動部材２が最も右側の切り換え位置に達した段階で最大となって移動部材２をその位置で吸引固定できるようになる。

移動部材２が最も右側の切り換え位置に達するとピン２２（ａ）に当たってそれ以上の移動が規制される。また、右側のマグネットＭ２（Ｒ）も最も右側に達すると支持部材５０がピン５２（ａ）に当たってそれ以上の可動が規制される。

次に、電極Ａへの通電が解除され、電極Ｂへの通電が行われると図２（ｂ）に示すように、形状記憶合金３ｂが約４％縮み、移動部材２の下端を図中右側に引き寄せるよう動作する。これによって移動部材２の上端（マグネットＭ１側）はピンＰを回転中心として図中左側に回転移動する。

この回転移動によって左側のマグネットＭ２（Ｌ）はマグネットＭ１の位置に追従して可動していく。すなわち、移動部材２が中立位置を越えると徐々にその向きが左側に移動してマグネットＭ１と対向する位置に近づいていく。これによってマグネットＭ２（Ｌ）によるマグネットＭ１の吸引力が増していき、移動部材２が最も左側の切り換え位置に達した段階で最大となって移動部材２をその位置で吸引固定できるようになる。

移動部材２が最も左側の切り換え位置に達するとピン２２（ｂ）に当たってそれ以上の移動が規制される。また、左側のマグネットＭ２（Ｌ）も最も左側に達すると支持部材５０がピン５２（ｄ）に当たってそれ以上の可動が規制される。

このような切り換え動作によって、左右のマグネットＭ２によるスムーズな吸引固定を行うことができ、信頼性の高い切り換え動作が可能となる。

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３、図４は携帯電話機への適用例を説明する模式図で、図３は開いた状態、図４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）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Ｂ、Ａ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、上記実施例では、携帯電話機１０のレンズＬにおけるマクロ切り換え機構として本実施形態の切り換え機構１を適用しているが、光学的なフィルター（例えば、ＮＤフィルター）の挿入、非挿入の切り換えにも適用可能である。

本発明の切り換え機構１は、上記説明した携帯電話機１０への適用以外にも、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。

本実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図である。 本実施形態の切り換え機構の動作を説明する模式図である。 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、４…ベース部材、１０…携帯電話機、１１…筐体、Ｍ１…マグネット、Ｍ２…マグネット

Claims (6)

1. ベース部材に移動可能に取り付けられる移動部材と、前記移動部材の端部に取り付けられ、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、前記ベース部材に取り付けられ前記移動部材の切り換え位置を固定するためマグネットとを備える切り換え機構において、
   前記マグネットは、前記移動部材の切り換え位置に対応して複数個設けられているとともに、前記移動部材の移動に追従して各々独立して可動自在に設けられている
   ことを特徴とする切り換え機構。
2. 前記マグネットの可動範囲を規制するピンが設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
3. 前記移動部材の切り換え位置が中立点を超えた際には、その越えた側に配置される前記マグネットによる磁力で前記移動部材を引き込む
   ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
4. ベース部材に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を備える電子機器において、
   前記切り換え機構は、
   前記移動部材の端部に取り付けられ、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、
   前記ベース部材に取り付けられ前記移動部材の切り換え位置を固定するためマグネットとを備えており、
   前記マグネットが、前記移動部材の切り換え位置に対応して複数個設けられているとともに、前記移動部材の移動に追従して各々独立して可動自在に設けられている
   ことを特徴とする電子機器。
5. 前記マグネットの可動範囲を規制するピンが設けられている
   ことを特徴とする請求項４記載の電子機器。
6. 前記移動部材の切り換え位置が中立点を超えた際には、その越えた側に配置される前記マグネットによる磁力で前記移動部材を引き込む
   ことを特徴とする請求項４記載の電子機器。
   

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