JP2006307951A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被駆動体の切り替え動作の反応時間を短縮し、被駆動体を正確な位置に位置決めでき、小型化及び薄型化を実現する。
【解決手段】 所定の間隔を有して設けられた一対の固定部３１，３２と、一対の固定部３１，３２の間に設けられ、被駆動体を保持する可動部３４と、可動部３４と一方の固定部３１とを連結する第１の連結部材３３ａと、可動部３４と他方の固定部３２とを連結する第２の連結部材３３ｂと、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電する電源部３５とを備え、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのうち一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有したときに、一方の連結部材の弾性力と、第１の形状及び第１の弾性係数を有する他方の連結部材の弾性力とにより、可動部３４が移動される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通電型の形状記憶合金部材を用いた駆動装置に関する。

従来、被駆動体を駆動する駆動装置として、チタン及びニッケルを含む材料からなる形状記憶合金部材を用いた駆動装置が知られている。

かかる形状記憶合金部材を用いた駆動装置１００は、図１６に示すように、形状記憶合金部材１０１と、バイアスばね１０３と、被駆動体１０４とを有する。

形状記憶合金部材１０１は、チタンおよびニッケルを含む材料からなり、通電することにより被駆動体１０４を直線移動させることができる。形状記憶合金部材１０１とバイアスばね１０３とは、被駆動体１０４に対して連結されている。バイアスばね１０３は、被駆動体１０４を常に図１６中矢印Ｊ方向に引っ張っている。

かかる駆動装置１００において、形状記憶合金部材１０１に電流Ｉを通電することで、自己発熱により被駆動体１０４を図１６中矢印Ｋ方向に引っ張ることで、被駆動体１０４を所定の方向に駆動することができる。

しかし、駆動装置１００は、被駆動体１０４の位置を所定の位置に決めたりすることは不可能であるとともに、引っ張っている間は、形状記憶合金部材１０１に対して常に通電しなければならなかった。

また、このような駆動装置１００を備えた電子機器は、様々な環境で使用される。かかる駆動装置１００が、例えば、高温状態の環境におかれた場合、形状記憶合金部材１０１の外部温度の変化による伸縮により被駆動体１０４の位置が変化してしまい、被駆動体１０４が所定の位置から移動してしまうおそれがあった。

さらに、駆動装置１００は、通電された状態から通電が切られたときに、温度が低下するまで時間がかかるので、切り替え動作に時間がかかってしまう等の問題があり、この反応速度を短縮することは困難とされていた。

また、被駆動体を駆動する駆動装置として、特許文献１に記載されるような電気駆動部を有する駆動装置が知られている。

電気駆動部を有する駆動装置１２０は、図１７に示すように、開口部１２２を有する支持部１２３と、被駆動体として２種類のフィルタ１２７，１２８と、この２種類のフィルタ１２７，１２８が配置される切替部材１２４と、この切替部材１２４を支持板１２３に沿って移動させる回転アーム１２５と、この回転アーム１２５を駆動する電気駆動部１３２とを有する。回転アーム１２５は、付勢手段１２６により一方の側に付勢されている。

この駆動装置１２０において、電気駆動部１３２が通電されていない状態では、一方の側に付勢された回転アーム１２５により、切替部材１２４が一方のフィルタ１２７を開口部に臨ませた状態となっている。駆動装置１２０において、電気駆動部１３２が通電されると、回転アーム１２５は、付勢手段１２６の付勢力に抗して一方の側の反対方向である他方の側に移動されて、切替部材１２４が他方のフィルタ１２８を開口部に臨ませた状態とすることができる。

よって、かかる駆動装置１２０は、電気駆動部１３２への通電と非通電とによって２種類のフィルタ１２７，１２８を切り替えて開口部１２２に臨ませることができる。

しかし、かかる駆動装置１２０は、上述の駆動装置１００と同様に、他方のフィルタ１２８を開口部に臨ませた状態とするには、電気駆動部１３２に常に通電しなければならない。

さらに、駆動装置１２０において、電気駆動部１３２が大型であるので、装置全体としても大型となってしまうと出っ張った形状となってしまう。また、被駆動体がフィルタ等の薄型の部材であるときには、装置全体の形状も平坦（フラット）な形状にすることが望まれるが、平坦な形状にすることが困難であった。

特開２００３−３４８３９９号公報

本発明の目的は、被駆動体の切り替え動作の反応時間を短縮し、被駆動体を正確な位置に位置決めでき、小型化及び薄型化を実現する駆動装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係る駆動装置は、所定の間隔を有して設けられた一対の固定部と、上記一対の固定部の間に設けられ、被駆動体を保持する可動部と、上記可動部と一方の固定部とを連結する第１の連結部材と、上記可動部と他方の固定部とを連結する第２の連結部材と、上記第１及び第２の連結部材に通電する電源部とを備え、上記第１及び第２の連結部材は、形状記憶合金により形成され、第１の温度のときに第１の形状及び第１の弾性係数を有し、第２の温度のときに第２の形状及び第２の弾性係数を有し、上記第１及び第２の連結部材のうち一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有したときに、上記可動部は、上記一方の連結部材の弾性力と、第１の形状及び第１の弾性係数を有する他方の連結部材の弾性力とにより、移動される。

本発明に係る駆動装置は、部品点数を削減し、小型化、薄型化を実現し、被駆動体の切り替え動作の反応時間を短縮し、被駆動体を正確な位置に位置決めすることを可能とする。

以下、本発明が適用された駆動装置について、図面を参照して説明する。具体的には、本発明を適用した駆動装置を用いた電子機器としてビデオカメラレコーダについて説明する。

ビデオカメラレコーダ１０は、例えば、デジタルビデオカメラレコーダであり、図１に示すように、本体となる筐体１１と、筐体１１に設けられ、記録媒体であるビデオカセットを収容する収容部１２とを備えるものであり、ビデオカセットを収容部１２に着脱自在に装着することができる。

また、ビデオカメラレコーダ１０は、筐体１１の上部１３に設けられるレンズ鏡筒１４と、レンズ鏡筒１４の前面側に設けられるフォーカスレンズ１５と、レンズ鏡筒１４の背面側に設けられるカラービューファインダー１６と、上部１３に設けられるステレオマイク１７と、上部１３に設けられ、撮影している情報をカラー画像として表示又は記録された情報をカラー画像として表示することができるモニター１８と、装置本体の電源スイッチや撮像、ズーム等の各種操作を行う操作部１９とを有する。このモニター１８は、様々な撮影方法及び再生方法に対応して所望の方向に向けることができるように、筐体１１に取り付けられている。

操作部１９は、装置本体の電源スイッチや、撮像、ズーミング等の各種操作を行う操作ボタン等が設けられている。また、操作部１９は、後述する光学フィルタ５１を光軸上へ挿入する又は光軸上からの取り外しを行う操作ボタンが設けられている。

ビデオカメラレコーダ１０は、操作部１９が操作されることにより、フォーカスレンズ１５を介してレンズ鏡筒１４内に外光入射されると、図示しない撮像素子及び信号処理部により画像信号を生成するとともに、ステレオマイク１７及び信号処理部により音声信号を生成し、記録再生部により装着されたビデオカセットに画像信号及び音声信号を記録することができる。また、ビデオカメラレコーダ１０は、ビデオカセットに記録された画像情報をモニター１８に表示し、ビデオカセットに記録された音声情報を音声情報出力手段により出力することができる。

レンズ鏡筒１４は、図２に示すように、被駆動体としての光学フィルタ５１を、所定の方向Ｘに駆動するための駆動装置１を備える。

次に、本発明が適用された上述した駆動装置１について説明する。

この駆動装置１は、図３乃至図６に示すように、本体３０と、本体３０の両端部に設けられ、互いに所定の間隔を有して設けられ、一対とされた第１及び第２の固定部３１，３２と、第１及び第２の固定部３１，３２の間の略中心部付近に設けられる可動部３４と、可動部３４と第１の固定部３１とを連結する第１の連結部材３３ａと、可動部３４と第２の固定部３２とを連結する第２の連結部材３３ｂと、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電する電源部３５と、電源部３５から第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電するための駆動回路３７と、電源部３５から第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電される通電量及び通電時間を制御する制御部３６とを備える。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、形状記憶合金により形成され、第１の温度のときに第１の形状及び第１の弾性係数を有し、第２の温度のときに第２の形状及び第２の弾性係数を有する。そして、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのうち一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有したときに、この一方の連結部材の弾性力と、第１の形状及び第１の弾性係数を有する他方の連結部材の弾性力とにより、可動部３４が強い弾性力を有する連結部材側に移動される。すなわち、第２の形状及び第２の弾性係数とされた連結部材と、第１の形状及び第１の弾性係数のままとされた連結部材との間の弾性力の差により、強い弾性力を有する連結部材側に引張り力が発生し、この引張り力により可動部３４を移動させる。

本体３０の前面には、図３に示すように、レンズ鏡筒１４の光学系の光軸ＯＰが遮断されないように、貫通孔４２を有する前面壁４１が設けられている。また、本体３０の両側面には、上述した第１及び第２の固定部３１，３２として機能する側面壁４３，４４が設けられている。本体３０の背面には、図６に示すように、可動部３４が移動する部分が切り欠かれた背面壁４９が設けられている。また、本体３０の背面側であって、側面壁４３，４４の内側、すなわち、後述する第１及び第２の段差部４５，４６の内面側には、それぞれ、移動された可動部３４と当接し、可動部３４の位置決めをする第１及び第２の当接面部４７，４８が設けられる。

可動部３４には、図６に示すように、被駆動体としての光学的な光学フィルタ５１と、開口部５２とを有するプレート５３が設けられている。光学フィルタ５１及び開口部５２は、可動部３４の移動方向Ｘに並んで配置されている。

可動部３４は、図６に示すように、光学系の光軸ＯＰ上に開口部５２が配置される第１の位置Ｐ１と、図７に示すように、光軸ＯＰ上に光学フィルタ５１が配置される第２の位置Ｐ２との間を移動可能とされている。可動部３４は、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により移動される。

可動部３４は、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により第１の位置Ｐ１に移動されたときには、図６に示すように、第１の当接面部４７に当接して正確な位置に位置決めされる。また、可動部３４は、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により第２の位置Ｐ２に移動されたときには、図７に示すように、第２の当接面部４８に当接して正確な位置に位置決めされる。

可動部３４の光学フィルタ５１及び開口部５２が取り付けられる位置には、図８及び図９に示すように、光軸ＯＰ方向に貫通孔５４が形成されている。

この光学フィルタ５１は、例えば、ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter）である。ＮＤフィルタは、Ｂ・Ｇ・Ｒの各色相の光を均等に吸収する機能を有する光学的なフィルタである。このＮＤフィルタは、カラーバランスを変化させることなく、露光量を抑えることができる。すなわち、ＮＤフィルタは、入射光の強度を低減し、適正な光量に制御することができる。ＮＤフィルタは、比較的明るい昼間の撮影における「スローシャッタ」として使用されたり、「絞り開放」といった機能を可能にする。

尚、ここでは、被駆動体である光学フィルタ５１としてＮＤフィルタを用いたが、これに限られるものではなく、例えば、赤外線カット用のフィルタ、絞り切り替え等でもよい。

第１の固定部３１である第１の側面壁４３の内側には、図３、図６、図８及び図１０に示すように、第１の側面壁４３と一体に形成される第１の段差部４５と、この第１の段差部４５の可動部３４に対向する面に、吸引力を有する第１のマグネット６１とが設けられる。

第２の固定部３２である第２の側面壁４４の内側には、図３、図６及び図１１に示すように、第２の側面壁４４と一体に形成される第２の段差部４６と、この第２の段差部４６の可動部３４に対向する面に、吸引力を有する第２のマグネット６２とが設けられる。

可動部３４は、図３、図８及び図１０に示すように、第１の固定部３１に対向する面に設けられ、第１のマグネット６１と互いに吸引する性質を有する第３のマグネット６３と、
第２の固定部３２に対向する面に設けられ、第２のマグネット６２と互いに吸引する性質を有する第４のマグネット６４とを有する。

第３のマグネット６３は、第１のマグネット６１と接近した位置にあるときに、第１のマグネット６１と互いに吸引する性質を有し、可動部３４が図３及び図６に示す第１の位置Ｐ１に移動されたときに、第１のマグネット６１と互いに吸引されることで可動部３４を第１の固定部３１側、すなわち、第１の位置Ｐ１に固定する。

第４のマグネット６４は、第２のマグネット６２と接近した位置にあるときに、第２のマグネット６２と互いに吸引する性質を有し、可動部３４が図７に示す第２の位置Ｐ２に移動されたときに、第２のマグネット６２と互いに吸引されることで可動部３４を第２の固定部３２側、すなわち、第２の位置Ｐ２に固定する。

第１乃至第４のマグネット６１，６２，６３，６４は、通電により一方が異なる状態とされた第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により、可動部３４を第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２への移動が完了したら、給電を終了させることを可能とし、省電力化を実現する。また、第１乃至第４のマグネット６１，６２，６３，６４は、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂへの通電をすることなく、可動部３４を所定の位置Ｐ１，Ｐ２に確実に固定することができるので、外部からの衝撃等により、被駆動体である光学フィルタ５１が不安定な振動等をすることを防止できる。

第１及び第２の固定部３１，３２として機能する第１及び第２の側面壁４３，４４の内側には、図３、図４、図６及び図９乃至図１２に示すように、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂと略平行に配置され、可動部３４の第１のガイド部材となるメインシャフト６７と、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂと略平行に配置され、可動部３４の第２のガイド部材となるサブシャフト６８とが設けられている。

メインシャフト６７は、プレート５３が垂直な位置に配置された状態で、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂと略水平方向に同じ位置に配置され、断面形状は、略円形であり、摺動性の高い部材により形成されている。

サブシャフト６８は、プレート５３が垂直な位置に配置された状態で、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂと略垂直方向に同じ位置に配置され、断面形状は、略半円形状であり、摺動性の高い部材により形成されている。

メインシャフト６７及びサブシャフト６８は、上述したように、可動部３４に対して異なる方向からガイドするものであり、プレート５３を間に挟んだ状態でそれぞれ反対側に配置されている。メインシャフト６７及びサブシャフト６８は、プレート５３を間に置いてそれぞれ反対側に配置されることにより、プレート５３に取り付けられる開口部５２及び光学フィルタ５１が光軸ＯＰ上の位置からずれることなく、正確に移動できる第１及び第２のガイドとして機能する。

可動部３４には、図８及び図９に示すように、メインシャフト６７を挿通するためのシャフト挿通孔５７と、サブシャフト６８に対向する位置に、サブシャフト６８に摺動する摺動部材５８とが設けられる。シャフト挿通孔５７は、メインシャフト６７の外周面より僅かに大きい径で形成された断面円形状に形成された孔である。摺動部材５８は、サブシャフト６８の外周面に沿った断面Ｕ字形状に形成されている。

可動部３４は、第１及び第２の固定部３１，３２のメインシャフト６７にシャフト挿通孔５７が挿通され、サブシャフト６８に摺動部材５８が摺動されることで、光軸ＯＰに垂直で且つ光学フィルタ５１及び開口部５２が設けられた所定の方向Ｘにのみ移動するように支持されている。

次に、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂを形成する通電型の形状記憶合金について説明する。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、例えば、コイル状の部材であり、この第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂを形成する形状記憶合金として、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）およびＣｕ（銅）からなる３元合金部材が用いられる。尚、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに用いられる形状記憶合金は、これに限られるものでなく、ＮｉとＴｉの２元合金部材であってもよい。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、図３及び図４に示すように、略直線状に配置されている。すなわち、第１の連結部材３３ａは、可動部３４と第１の固定部３１との間に渦巻き状に形成され、第２の連結部材３３ｂは、可動部３４と第２の固定部３２との間に渦巻き状に形成され、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、略直線状に配置されている。第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、制御部３６及び電源部３５により通電されることにより弾性力を変化させて引張り力を発揮するものである。また、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、略対称形状に形成されており、常温時において第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力が等しくなる中立点が、可動部３４が第１及び第２の固定部３１，３２の中間、すなわち、駆動装置１の中心部付近となるようにされている。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、例えば図１３及び図１４に示すように、可動部３４と接合するための第１の接合部３３ｃを介して一体に形成されている。この第１の接合部３３ｃは、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのピッチＷａ，Ｗｂに比べて、可動部３４への接合を容易にするためにピッチＷｃが大きく形成されている。この第１の接合部３３ｃは、可動部３４側に設けられた丸ピン３４ａ及びターミナル３４ｂにカシメられることで固定されて、可動部３４が第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの所定の位置に固定されるとともに、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂが駆動回路３７に接続される。また、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、それぞれ第１の接合部３３ｃと反対側の端部、すなわち、第１及び第２の連結部材の全体の両端部に、第１及び第２の固定部３１，３２に接合するための第２及び第３の接合部３３ｄ，３３ｅが形成されている。この第２及び第３の接合部３３ｄ，３３ｅは、第１の接合部３３ｃと同様に、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのピッチＷａ，Ｗｂに比べて、第１及び第２の固定部３１，３２への接合を容易にするためにピッチＷｄ，Ｗｅが大きく形成されている。この第２及び第３の接合部３３ｄ，３３ｅは、それぞれ第１及び第２の固定部３１，３２側に設けられた丸ピン３１ａ，３２ａ及びターミナル３１ｂ，３２ｂにカシメられることで、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの両端部が第１及び第２の固定部３１，３２に固定されるとともに、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂが駆動回路３７に接続される。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、形状記憶効果を有するものであり、例えば、第１の温度である常温時には、第１の形状及び第１の弾性係数を有する第１の状態とされており、第２の温度である高温時には、第２の形状及び第２の弾性係数を有する第２の状態に変化される。ここで、例えば、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂが上述の形状記憶合金により形成され、第２の形状は、常温時の第１の形状より可動部の可動方向に短い形状とされ、２の弾性係数は、第１の弾性係数より大きくなるように設定されている。すなわち、この第１及び第２の連結部材は、常温において弱いバネ性を有する伸びた状態であり、高温時には常温時に比べて、より収縮した状態となるとともに、収縮する方向へ発生する力も大きくなる、すなわち、バネ性が増大して強いバネ性を有する。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、その一方の連結部材が選択的に電源部３５から給電されること、すなわち通電されることにより、自己の抵抗により発熱され、この発生した熱による温度変化により、一方の連結部材が第１の状態から第２の状態に変化され、第２の形状及び第２の弾性係数とされた連結部材の弾性力と、第１の形状及び第１の弾性係数のままとされた連結部材との間の弾性力との差により、強い弾性力を有する第２の形状及び第２の弾性係数とされた連結部材側に引張り力が発生して、引っ張りコイルバネとして機能する。

換言すると、第１又は第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、それぞれ、第１又は第２の固定部３１，３２と、可動部３４との間を連結するので、いずれか一方の連結部材が通電により高温となった場合には、連結した２部材を接近する方向の弾性力が発生するので、通電した側の連結部材側に可動部３４を移動させる。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、制御部３６及び電源部３５により選択的に通電されることにより、通電された側の連結部材の形状が収縮するとともに弾性係数が大きくなるので、その収縮する方向の弾性力が、通電されていない側の連結部材の弾性力より大きくなり、通電された側に可動部３４を移動させる。第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、可動部３４を直線移動させることができ、正確な位置に駆動することができ、構成を小型化できる。

例えば、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、電源部３５及び制御部３６により、その第１の連結部材３３ａに通電されると、第１の連結部材３３ａが発熱し温度が上昇することで、第２の形状及び第２の弾性係数を有した状態、すなわち、バネ性が増大した状態となる。この第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力は、第１の連結部材３３ａの弾性力が第２の連結部材３３ｂの弾性力より大きくなっているので、可動部３４を第１の固定部３１側に移動する矢印Ｘ１方向に付勢する。

一方、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、電源部３５及び制御部３６により、その第２の連結部材３３ｂに通電されると、第２の連結部材３３ｂが発熱し温度が上昇することで、第２の形状及び第２の弾性係数を有した状態、すなわち、バネ性が増大した状態となる。この第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力は、第２の連結部材３３ｂの弾性力が第１の連結部材３３ａの弾性力より大きくなっているので、可動部３４を第２の固定部３２側に移動する矢印Ｘ２方向に付勢する。

尚、ここでは、常温時において、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力が等しくなる中立点は、可動部３４が中心部付近であって、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間となるように設定して、上述した第１乃至第４のマグネット６１，６２，６３，６４の吸引力により、可動部３４を第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２に固定するように構成したが、例えば、この中立点に位置する可動部３４が第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２に配置されるように構成してもよい。例えば、中立点に位置する可動部３４が第１の位置Ｐ１に配置されるようにした場合、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電しない状態で可動部３４が第１の位置Ｐ１に配置され、第２の連結部材３３ｂに通電したときに可動部３４が第２の位置Ｐ２に移動し、この通電状態を保持するように構成すれば可動部３４が第２の位置Ｐ２に配置され、第２の連結部材３３ｂへの通電を遮断して常温に戻ることで可動部３４が第１の位置Ｐ１に移動される。尚、第２の連結部材３３ｂへの通電を遮断する際に、第１の連結部材３３ａへ一時的に通電を行うようにすれば、第２の連結部材３３ｂが常温に戻る前に切替を行うことができ、切り替えの反応時間を短縮することができる。かかる構成とすれば、上述した第１乃至第４のマグネット６１，６２，６３，６４を構成しなくとも可動部３４を第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２に保持することができる。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、所定の温度で最適な力量を得ることができるものであり、所定の温度に所定の時間で到達するように、その線径、巻径、巻き回数が決定されるとともに通電される電流及び通電時間が設定されている。この第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、例えば、内部温度が一定の温度を大幅に超えてしまうと、形状記憶機能を発揮できなくなる。線径、巻径、巻き回数に対応した電流及び通電時間が設定されることで、形状記憶機能を発揮するとともに、最適な反応速度が得られる。

尚、第１の連結部材３３ａの通電により第２の状態となって発生する弾性力が、第２及び第４のマグネット６２，６４の吸引力より大きくなるように弾性力及び吸引力が設定されている。また、第２の連結部材３３ｂの通電により第２の状態となって発生する弾性力が、第１及び第３のマグネット６１，６３の吸引力より大きくなるように弾性力及び吸引力が設定されている。ここで、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの第２の状態の弾性力を設定することは、第２の形状及び第２の弾性係数を設定することを意味するものである。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、可動部３４に対して略対称形状とされ、可動部３４が略中心部付近に取り付けられていることから、組立性がよく、外部の環境温度変化による、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの第１の状態での弾性力の変化を相互に打ち消すので、環境温度変化による不要な力が可動部３４に加わることを防止できる。

尚、ここでは、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電される電流及び通電時間は、一定とされるが、例えば、外部の環境温度を検出する温度検出手段を設け、外部温度の変化に対応した、最適な電流値を最適な通電時間を制御して第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電するように構成してもよい。かかる構成とした駆動装置は、温度検知手段及び制御部により、最適な通電時間及び電流量を第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに給電することで、さらに低消費電力化を達成するとともに、最適な速度で可動部３４に設けた開口部５２及び光学フィルタ５１を移動させることができ、すなわち切り替えスピードを最適な反応速度とすることを実現する。

駆動回路３７は、図５に示すように、制御部３６に制御され電源部３５から第１の連結部材３３ａへの給電を可能とする給電状態と給電を遮断する遮断状態とを切り替える第１のスイッチ手段３７ａと、制御部３６に制御され電源部３５から第２の連結部材３３ｂへの給電を可能とする給電状態と給電を遮断する遮断状態とを切り替える第２のスイッチ手段３７ｂと、制御部３６に制御され電源部３５から第１の連結部材３３ａへ給電される電流量を調整する第１の電流量制御部３７ｃと、制御部３６に制御され電源部３５から第２の連結部材３３ｂへ給電される電流量を調整する第２の電流量制御部３７ｄとを有する。

制御部３６は、操作部１９が操作されることにより、第１のスイッチ手段３７ａを制御することで、電源部３５から第１の連結部材３３ａへの通電のオンオフ、すなわち通電状態及び通電を行わない遮断状態の切り替えを行い、さらに、通電時間を制御する。さらに、制御部３６は、第１の電流量制御部３７ｃを制御することで、電源部３５から第１の連結部材３３ａへ通電される電流量を制御する。また、制御部３６は、操作部１９が操作されることにより、第２のスイッチ手段３７ｂを制御することで、電源部３５から第２の連結部材３３ｂへの通電のオンオフ、すなわち通電状態及び通電を行わない遮断状態の切り替えを行い、さらに、通電時間を制御する。さらに、制御部３６は、第２の電流量制御部３７ｄを制御することで、電源部３５から第２の連結部材３３ｂへ通電される電流量を制御する。

電源部３５は、制御部３６が第１及び第２のスイッチ手段３７ａ，３７ｂを制御することにより、第１の連結部材３３ａ及び第２の連結部材３３ｂへの給電を切り替えることができる。換言すると、電源部３５は、第１の連結部材３３ａと第２の連結部材３３ｂとを選択して給電可能である。

尚、ここでは、第１及び第２の電流量制御部３７ｃ，３７ｄにより、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂへ通電される電流量を調整可能な構成としたが、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂを形成する形状記憶合金の材質、線径、巻径、巻き回数等により通電時間及び給電される電流量を所定の一定の値とするように構成しても良い。

以上のように構成された駆動装置１は、所定の間隔を有して設けられた第１及び第２の固定部３１，３２と、第１及び第２の固定部３１，３２の間に設けられ、被駆動体を保持する可動部３４と、可動部３４と第１の固定部３１とを連結する第１の連結部材３３ａと、可動部３４と第２の固定部３２とを連結する第２の連結部材３３ｂと、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電する電源部３５とを備え、この第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのうちの一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで、可動部３４は、この一方の連結部材の弾性力と、他方の連結部材の弾性力とにより移動されることで、部品点数を削減し、小型化及び薄型化を実現し、被駆動体の切り替え動作の反応時間を短縮し、被駆動体を正確な位置に位置決めすることを実現できる。

また、駆動装置１は、アクチュエータ等の電気駆動部を必要とせず、フラットな形状とすることができ、フィルタ等の薄型の被駆動体を駆動する際に特に有効である。 さらに、駆動装置１は、可動部３４が第１の位置Ｐ１にあるときに、第１及び第３のマグネット６１，６３の吸引力により、可動部３４を第１の固定部３１の第１の当接面部４７に当接させることで正確且つ確実に位置決めすることができ、可動部３４が第２の位置Ｐ２にあるときに、第２及び第４のマグネット６２，６４の吸引力により、可動部３４を第２の固定部３２の第２の当接面部４８に当接させることで正確且つ確実に位置決めすることができる。

次に、本発明を適用した駆動装置の光学フィルタ５１の挿入、取り外しの動作について説明する。

まず、光学フィルタ５１が光路上に挿入されていない状態、すなわち、可動部３４が第１の位置Ｐ１にあり、光軸ＯＰ上に開口部５２が配置されている通常時の状態について説明する。

図３及び図６に示すように、可動部３４が第１の位置Ｐ１にあるときは、可動部３４の第３のマグネット６３と、第１の固定部３１に設けられた第１のマグネット６１との吸引力により、可動部３４は、第１の位置Ｐ１に固定されている。そして、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂには、通電がされていない、すなわち、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、常温とされている。常温である第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、それぞれ第１の形状及び第１の弾性係数を有する第１の状態、すなわち共に弱いバネ性を有する状態であり、僅かに中立点である中心部付近に戻ろうとする力が働いているが、第１及び第３のマグネット６１，６３の吸引力より小さく弾性力を発揮していない状態である。

次に、光学フィルタ５１を光路ＯＰ上に挿入する動作について説明する。すなわち、上述のような状態において、可動部３４が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動する動作について説明する。

操作部１９が操作されると、制御部３６が第２のスイッチ手段３７ｂを制御して、電源部３５から第２の連結部材３３ｂに給電する。電源部３５から給電され通電された第２の連結部材３３ｂは、発熱し温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有する第２の状態となり、その弾性力は、第１の形状及び第１の弾性係数を有する第１の連結部材３３ａの弾性力より大きくなり、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂ全体として矢印Ｘ２方向への弾性力が発揮された状態となる。第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、その第２の連結部材３３ｂの弾性力が第１及び第３のマグネット６１，６３の吸引力より大きな力であるので、可動部３４を第２の固定部３２側、すなわち、第１の固定部３１から離間する矢印Ｘ２方向に可動部３４を移動させ、図７に示すように、第２の位置Ｐ２に移動させる。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により第２の位置Ｐ２に移動された可動部３４は、可動部３４の第４のマグネット６４と、第２の固定部３２に設けられた第２のマグネット６２との吸引力により、第２の位置Ｐ２に固定される。この状態において、可動部３４のプレート５３に取り付けられた光学フィルタ５１は、光軸ＯＰ上に配置されている。

そして、制御部３６が第２のスイッチ手段３７ｂを制御して、電源部３５から第２の連結部材３３ｂへの給電が停止され、常温とされて第１の形状及び第１の弾性係数を有する第１の状態となり、すなわち、弾性力を発揮しない状態となる。可動部３４は、上述のように、第２及び第４のマグネット６２，６４の吸引力により固定されているので、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電が行われず弾性力が発揮されていない状態においても、第２の位置Ｐ２に固定されている。

次に、光学フィルタ５１を光路ＯＰ上から取り外す動作について説明する。すなわち、上述のような状態において、可動部３４が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動する動作について説明する。

操作部１９が操作されると、制御部３６が第１のスイッチ手段３７ａを制御して、電源部３５から第１の連結部材３３ａに給電する。電源部３５から給電され通電された第１の連結部材３３ａは、発熱し温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有する第２の状態となり、その弾性力は、第１の形状及び第１の弾性係数を有する第２の連結部材３３ｂの弾性力より大きくなり、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂ全体として矢印Ｘ１方向への弾性力が発揮された状態となる。第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、その第１の連結部材３３ａの弾性力が、第２及び第４のマグネット６２，６４の吸引力より大きな力であるので、可動部３４を第１の固定部３１側、すなわち、第２の固定部３２から離間する矢印Ｘ１方向に可動部３４を移動させ、第１の位置Ｐ１に移動させる。

第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により第１の位置Ｐ１に移動された可動部３４は、可動部３４の第３のマグネット６３と、第１の固定部３１に設けられた第１のマグネット６１との吸引力により、第１の位置Ｐ１に固定される。この状態において、可動部３４のプレート５３に取り付けられた開口部５２は、光軸ＯＰ上に配置されている。

そして、制御部３６が第１のスイッチ手段３７ａを制御して、電源部３５から第１の連結部材３３ａへの給電が停止され、常温とされて第１の形状及び第１の弾性係数を有する第１の状態となり、すなわち、弾性力を発揮しない状態となる。可動部３４は、上述のように、第１及び第３のマグネット６１，６３の吸引力により、固定されているので、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電が行われずに弾性力が発揮されていない状態においても、第１の位置Ｐ１に固定されている。

上述のように、本発明を適用された駆動装置１は、所定の間隔を有して設けられた第１及び第２の固定部３１，３２と、第１及び第２の固定部３１，３２の間に設けられ、被駆動体を保持する可動部３４と、可動部３４と第１の固定部３１とを連結する第１の連結部材３３ａと、可動部３４と第２の固定部３２とを連結する第２の連結部材３３ｂとを備え、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂのうちの一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで、可動部３４は、この一方の連結部材の弾性力と、他方の連結部材の弾性力とにより移動されることで、被駆動体を正確な位置に駆動させることができるとともに、部品点数を削減し、小型化及び薄型化を実現できる。

また、駆動装置１は、第１の連結部材３３ａと第２の連結部材３３ｂとを選択して通電する構成としたことにより、可動部３４を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動するときも、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動するときも、素早い反応が得られ、従来の構成では第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動するときの動作に比べ、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動するときの動作は、温度低下までに時間が必要であり、困難であった、反応速度を短縮することを可能とする。

さらに、駆動装置１は、第１の連結部材３３ａと第２の連結部材３３ｂとは、可動部３４に対して略対称形状とされ、可動部３４が略中心部付近に取り付けられるように構成したので、外部の環境温度が変化した際にも、この温度変化による第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの第１の状態での弾性力の変化による影響を相互に打ち消すことができ、環境温度変化による不要な力が可動部３４に加わることを防止でき、可動部３４の位置がずれてしまうことを防止することができる。第１の連結部材３３ａと第２の連結部材３３ｂとが直線状に配置されていることにより、組立を簡易に行うことができる。また、第１の連結部材３３ａと第２の連結部材３３ｂとが一体に形成され、可動部３４の取付位置を略中心部付近としたこと対称に組み立てれば良いので組立性が向上することができる。

さらにまた、駆動装置１は、第１の固定部３１に、第１のマグネット６１が設けられ、第２の固定部３２に、第２のマグネット６２が設けられ、可動部３４に、第１のマグネット６１と対向する第３のマグネット６３と、第２のマグネット６２と対向する第４のマグネット６４とが設けられる構成としたので、可動部３４を第１及び第２の位置Ｐ２に正確且つ確実に位置決めすることができるとともに、可動部３４を第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの弾性力により第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２に移動させた後は、この第１及び第３のマグネット６１，６３又は第２及び第４のマグネット６２，６４の吸引力により保持することから、第１又は第２の連結部材３３ａ，３３ｂに常時通電する必要がなく、第１又は第２の位置Ｐ１，Ｐ２に移動するときのみ通電すればよい構成とできるので、消費電力を低下させることができる。また、駆動装置１は、駆動装置１を用いた電子機器等の電源が停止された場合にも可動部３４が振動したりすることを防止できる。

また、駆動装置１は、外部温度を検出する温度検知手段を設け、この外部温度により、電源部及び制御部により第１又は第２の連結部材３３ａ，３３ｂに通電する電流値及び通電時間を変化させることにより、被駆動体である光学フィルタ等の切り替えスピードを自在に調整することができる。

以下に、本発明を適用した駆動装置１を構成する第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂを形成する形状記憶合金について、図１５を用いて更に具体的に説明する。

本実施例において、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂを形成する形状記憶合金部材は、ＮｉＴｉの２元であり、線径は８１μｍであり、第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂにおいて、巻き径が０．３８ｍｍであり、巻き回数がそれぞれ３０回で密着巻きとし、バネ形状の長さが２．４３ｍｍとして形成し、全体長さを８．５ｍｍとし、延伸率が２５０％とした。この形状記憶合金を４５０℃１ＨＷＱの条件で熱処理を行った。このように形成された第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂの温度変化に伴う弾性力の変化、すなわち、引張り力の変化を図１５に示す。尚、図１５において、実線部Ｌ１は、冷却時の特性を示し、点線部Ｌ２は、加熱時の特性を示すものである。

図１５に示すように、この形状記憶合金からなる第１及び第２の連結部材３３ａ，３３ｂは、７０℃程度から力量が上昇し始め、１００℃程度で飽和する。形状記憶合金への通電電流の設定は、合金内部の温度が例えば、８０℃から９０℃程度になるように電流量と通電時間とが設定される必要がある。ここで、仮に、内部温度が１００℃を大幅に超えてしまうと、形状記憶力が喪失し、形状記憶合金として機能しなくなるので、一定以下の消費電力になるように設定する必要がある。

上述のように、制御部３６が電源部３５からの給電量及び通電時間を適正に制御して８０〜９０℃程度になるように制御することで、この形状記憶合金からなる第１及び第２の連結部材は、適正な弾性力を発揮することができ、小型化及び簡単な構成で反応速度が高く、正確な被駆動体の駆動を実現することができる。

本実施例に係る駆動装置は、かかる適正な弾性力を発揮することができる形状記憶合金からなる第１及び第２の連結部材を有することにより、部品点数を削減し、小型化及び薄型化を実現し、被駆動体の切り替え動作の反応時間を短縮し、被駆動体を正確な位置に位置決めすることを実現できる。

本発明を適用した駆動装置を用いたビデオカメラレコーダを示す斜視図である。 図１に示すビデオカメラレコーダの光学フィルタを示す要部斜視図である。 本発明を適用した駆動装置の正面図である。 本発明を適用した駆動装置の平面図である。 本発明を適用した駆動装置の形状記憶合金部材に通電するための回路を示す電気回路図である。 本発明を適用した駆動装置の可動部が第１の位置に配置された状態を示す背面図である。 本発明を適用した駆動装置の可動部が第２の位置に移動した状態を示す背面図である。 本発明を適用した駆動装置の図４に示すＡ−Ａ断面を示す断面図である。 本発明を適用した駆動装置の図３に示すＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 本発明を適用した駆動装置の図３に示すＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 本発明を適用した駆動装置の図３に示すＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 本発明を適用した駆動装置の左側面図である。 本発明を適用した駆動装置を構成する第１及び第２の連結部材を示す平面図である。 本発明を適用した駆動装置を構成する第１及び第２の連結部材の、可動部並びに第１及び第２の固定部への接合状態を示す平面図である。 本発明を適用した駆動装置を構成する形状記憶合金部材の実施例における、温度変化に伴う引張り力の変化を示す図である。 従来の駆動装置を示す図である。 従来の駆動装置の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 駆動装置、 １０ ビデオカメラレコーダ、 ３０ 本体、 ３１ 第１の固定部、 ３２ 第２の固定部、 ３３ａ 第１の連結部材、 ３３ｂ 第２の連結部材、 ３４ 可動部、 ３５ 電源部、 ３６ 制御部、 ３７ 駆動回路、 ５１ 光学フィルタ、 ５２ 開口部、 ５７ シャフト挿通孔、 ５８ 摺動部材、 ６１ 第１のマグネット、 ６２ 第２のマグネット、 ６３ 第３のマグネット、 ６４ 第４のマグネット、 ６７ メインシャフト、 ６８ サブシャフト

Claims (7)

1. 所定の間隔を有して設けられた一対の固定部と、
   上記一対の固定部の間に設けられ、被駆動体を保持する可動部と、
   上記可動部と一方の固定部とを連結する第１の連結部材と、
   上記可動部と他方の固定部とを連結する第２の連結部材と、
   上記第１及び第２の連結部材に通電する電源部とを備え、
   上記第１及び第２の連結部材は、形状記憶合金により形成され、第１の温度のときに第１の形状及び第１の弾性係数を有し、第２の温度のときに第２の形状及び第２の弾性係数を有し、
   上記第１及び第２の連結部材のうち一方の連結部材が通電されることで発熱して温度が上昇することで第２の形状及び第２の弾性係数を有したときに、上記可動部は、上記一方の連結部材の弾性力と、第１の形状及び第１の弾性係数を有する他方の連結部材の弾性力とにより、移動される駆動装置。
2. 上記第１及び第２の連結部材は、上記可動部に接合される接合部を介して一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 上記第１及び第２の連結部材は、直線状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
4. 上記電源部は、上記第１の連結部材と上記第２の連結部材とを選択して給電可能であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
5. 上記一方の固定部には、第１のマグネットが設けられ、
   上記他方の固定部には、第２のマグネットが設けられ、
   上記可動部には、上記第１のマグネットと対向する位置に第３のマグネットと、上記第２のマグネットと対向する位置に第４のマグネットとが設けられることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
6. 上記一対の固定部には、上記第１及び第２の連結部材と略平行に配置され、上記可動部のガイドとなるガイド部材が設けられることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
7. さらに、上記第１及び第２の連結部材に通電される通電量及び通電時間を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
   
   
   
   

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