JP2007060530A - 駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡素且つコンパクトな構成であり、比較的低電力で大きな動作を行える駆動機構を提供する。
【解決手段】
形状記憶合金ＳＭＡが、被駆動体Ｄの移動方向に対して非平行であり、且つ第１の当接点Ｃ１と支軸Ｐの揺動軸線とを含む平面に対して非平行であるように配置されているので、例えば比較例１に対しては、被駆動体Ｄの移動方向における寸法を小さく抑えることができる。又、比較例２に対しては、形状記憶合金ＳＭＡの変形力を、効率よくレバー部材Ｌの回動に変換でき、少ない電力の供給で被駆動体Ｄを上昇させることができ省エネを図れる。更に、レバー部材Ｌに対して傾けて形状記憶合金ＳＭＡを配置するので、レバー部材Ｌの先端近傍に干渉物（例えば被駆動体Ｄの一部）があっても、これを避けて形状記憶合金ＳＭＡを配置することが容易である。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、駆動機構に関し、例えばＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置などに用いられると好適な駆動機構に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化に伴い、オートフォーカス機構（以降ＡＦ機構という）を備えた撮像装置が搭載された携帯電話が普及しつつある。ここで、携帯電話は衣服のポケットなどに収容されて持ち運びされる場合もあるため、多機能であってもコンパクトであることが要求されている。ところが、撮影レンズを駆動するために、一般的なモータやアクチュエータを用いると、比較的大きな設置スペースが必要となるという問題がある。

これに対し、特許文献１には、カムと一体的に回転するゼネバ機構を、形状記憶合金と組み合わせ、光学素子の位置をカムで段階的に選択する構成が開示されている。かかる従来技術によれば、形状記憶合金を用いることで簡素な駆動装置を実現している。
特開昭６３−１９３１１６号公報 特開平６−２３０４５７号公報 特許第２７３６６９４号明細書

しかしながら、特許文献１の技術では、光学素子に対し光軸方向の前後にゼネバ機構を設ける必要があり、例えば光軸方向の寸法制限が厳しい携帯電話に組み込むことが困難であるという問題がある。又、ゼネバ機構を設けることにより部品点数が増大し、コストの増大を招くという問題もある。

一方、特許文献２には、形状記憶合金の駆動力とばねの付勢力との釣り合いにより、レバーを任意の位置に回動させる駆動機構が開示されている。ところが、特許文献２の技術では、形状記憶合金とばねを対向させた上で、その間にレバーを配置する構成であるため、小型化が困難であるという問題がある。又、小型化するために形状記憶合金を、レバーの移動方向に対し傾けて（例えば特許文献２の図３２で紙面に対して垂直方向にシフトして）配置すると、レバーの支軸部分に発生する摩擦力による力の損失が大きくなり、レバーの回動が渋くなる恐れがある。

更に、特許文献３には、回動部材の支軸と、回動部材の直進移動部材との結合部を結ぶ直線とほぼ平行に形状記憶合金の線を張り、形状記憶合金の歪み変位を拡大して直線移動部材に伝達する直線運動アクチュエータが開示されている。しかるに、特許文献３の直線運動アクチュエータは、レバー全長に及ぶ長い形状記憶合金が必要で、これを変形させるためには、大きな電力、特に高い電圧が必要であり省エネが図れず、更に携帯電話など小型の携帯機器等に組み込む場合に提供される低い電圧条件のもとでは十分な駆動が困難であり、それを補うべく昇圧回路等を設けるとコスト高を招くという問題がある。又、回動部材と平行に形状記憶合金を張ると、回動部材の近傍、特に回動部材の先端側に十分なスペースが必要になり、駆動装置のサイズを小さくできないという問題もある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素且つコンパクトな構成であり、比較的低電力で大きな動作を行える駆動機構を提供することを目的とする。

請求項１に記載の駆動機構は、
固定部と、
被駆動体に対して第１の当接点で当接し、前記固定部に対して揺動軸線回りに揺動するレバー部材と、
前記固定部と前記レバー部材とを連結する形状記憶合金と、を有し、
前記形状記憶合金は、前記被駆動体の移動方向に対して非平行であり、且つ前記第１の当接点と前記揺動軸線とを含む平面に対して非平行であるように配置されていることを特徴とする。

本発明の効果について、図面を参照して説明する。図１２、１３は、比較例１，２にかかる駆動機構を示す概略構成図であり、図１４は、本発明の一例にかかる駆動機構を示す概略構成図である。

まず、図１２に示す比較例１において、フレームＦに固定された固定部Ｂに対して、紙面に垂直方向に延在する揺動軸線を中心とする支軸Ｐ回りに、揺動可能にレバー部材Ｌが取り付けられている。レバー部材Ｌは、第１の当接点Ｃ１で被駆動体Ｄに当接している。固定部Ｂの上部は被駆動体Ｄの上方に張り出しており、ここにワイヤ状の形状記憶合金ＳＭＡの両端が固定されている。形状記憶合金ＳＭＡの中央部は、レバー部材Ｌの突起に引っかけられている。なお、形状記憶合金ＳＭＡは、レバー部材Ｌの移動方向に延在している（図１２（ａ）参照）。かかる状態で、形状記憶合金ＳＭＡに通電すると、形状記憶合金が付与された電力に応じて歪みを生じて短縮し、レバー部材Ｌを支軸Ｐ回りに回動させる（図１２（ｂ）参照）ため、被駆動体Ｄを自重に抗して上昇させることができる。

比較例１の場合、固定部Ｂの上部を被駆動体Ｄの上方に張り出す必要があるので、被駆動体Ｄの移動方向の寸法が大きくなるという問題がある。又、固定部Ｂの上部張り出し部が、形状記憶合金ＳＭＡを片持ち状に支持する場合、その剛性を確保するために、肉厚の増大などが必要となって、固定部Ｂの寸法増大を更に招くという問題がある。

次に、図１３に示す比較例２において、フレームＦに固定された固定部Ｂに対して、紙面に垂直方向に延在する揺動軸線を中心とする支軸Ｐ回りに、揺動可能にレバー部材Ｌが取り付けられている。レバー部材Ｌは、第１の当接点Ｃ１で被駆動体Ｄに当接している。固定部Ｂにおける支軸Ｐの近傍に、ワイヤ状の形状記憶合金ＳＭＡの両端が固定されている。形状記憶合金ＳＭＡの中央部は、レバー部材Ｌの突起に引っかけられている。なお、形状記憶合金ＳＭＡは、第１の当接点と揺動軸線とを含む平面に対して平行に延在している（図１３（ａ）参照）。かかる状態で、形状記憶合金ＳＭＡに通電すると、形状記憶合金が付与された電力に応じて歪みを生じて短縮し、レバー部材Ｌを支軸Ｐ回りに回動させる（図１３（ｂ）参照）ため、被駆動体Ｄを自重に抗して上昇させることができる。

特許文献３の従来技術に類似する比較例２の場合、レバー部材Ｌの移動方向の寸法は小さくなるが、形状記憶合金ＳＭＡが変形した場合、その変形力の大部分は支軸Ｐで支持されて摩擦力を増大させる一方、レバー部材Ｌの回動に用いられるのは残りの分力のみとなる。従って、静止しているレバー部材Ｌを回動させる際に、形状記憶合金ＳＭＡに電圧を印加していったとき、静摩擦力にうち勝った瞬間に突然移動が始まるなど、動作をスムーズに制御できない恐れがある。又、被駆動体Ｄの自重が比較的大きい場合、形状記憶合金ＳＭＡに高い電圧を印加する必要が生じ、省エネが図れない。又、場合によっては昇圧回路などを設ける必要が生じ、コスト高を招く恐れもある。

これに対し本発明によれば、図１４に示すように、形状記憶合金ＳＭＡが、被駆動体Ｄの移動方向に対して非平行（±５度以内の傾きは平行であるとする、以下同じ）であり、且つ第１の当接点Ｃ１と支軸Ｐの揺動軸線とを含む平面Ｆに対して非平行であるように配置されているので、例えば比較例１に対しては、被駆動体Ｄの移動方向における寸法を小さく抑えることができる。又、比較例２に対しては、形状記憶合金ＳＭＡの変形力を、効率よくレバー部材Ｌの回動に変換でき、少ない電力の供給で被駆動体Ｄを上昇させることができ省エネを図れる。更に、第１の当接点と揺動軸線とを含む平面に対して傾けて形状記憶合金ＳＭＡを配置するので、レバー部材Ｌの先端近傍に干渉物（例えば被駆動体Ｄの一部）があっても、これを避けて形状記憶合金ＳＭＡを配置することが容易である。なお、形状記憶合金ＳＭＡを、支軸Ｐの揺動軸線に垂直な面内に配置しても良いが、揺動軸線に対して傾いた面内に配置することもでき、それにより比較的長い形状記憶合金であっても、空いた空間を利用して張り渡すことができるので、駆動機構のコンパクト化に貢献できる。第１の当接点Ｃ１と揺動軸線Ｏとを含む平面は、被駆動体Ｄが移動範囲の略中央にあるときに被駆動体Ｄの移動方向と垂直になるよう構成されると好ましい。

なお、形状記憶合金ＳＭＡの、レバー部材Ｌの移動方向に対する傾き角αは３０〜６０度であると好ましく、また形状記憶合金ＳＭＡの、第１の当接点Ｃ１と支軸Ｐの揺動軸線とを含む平面Ｆに対する傾き角βは３０〜６０度であると好ましい。

請求項２に記載の駆動機構は、請求項１に記載の発明において、前記被駆動体に対して当接し、付勢力を与えるばね部材が設けられ、前記第1の当接点と、前記ばね部材による付勢力の重心点とを通過する直線は、前記レバー部材の移動方向にほぼ平行であるので、部品の競り合いなどを抑制してスムーズな駆動を実現することができる。

請求項３に記載の駆動機構は、請求項１又は２に記載の発明において、前記被駆動体は、前記固定部に設けられたガイドシャフトに挿通され、その軸線方向にガイドされるようになっており、前記ばね部材は、前記ガイドシャフトの軸線に沿った一方向から前記被駆動体に付勢力を与え、前記レバー部材は、他方向から駆動力を与えることを特徴とするので、前記ばね部材の付勢力を利用することで両方向の駆動を行うことができると共に、部品の競り合いなどを抑制してスムーズな駆動を実現することができる。

請求項４に記載の駆動機構は、請求項１又は２に記載の発明において、前記被駆動体は、前記被駆動体に設けられた支持部と前記固定部との間に掛け渡された弾性部材によって一つの軌道を描いて往復運動できるように支持されており、前記弾性部材は、前記被駆動体の軌道に沿った一方向から前記被駆動体に付勢力を与え、前記レバー部材は、他方向から駆動力を与えることを特徴とするので、例えば前記固定部に対して前記被駆動体を非接触状態で支持することができ、摩擦が少なくスムーズな移動を確保できる。

請求項５に記載の駆動機構は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記形状記憶合金は、電圧を印加されることで自己発熱し、記憶された形状に戻ることを特徴とするので、形状制御が容易である。

請求項６に記載の駆動機構は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記形状記憶合金は、ワイヤ状であることを特徴とするので、設置に必要なスペースが小さくて済み、小さな電力供給で比較的大きな変位とレスポンスが得られる。携帯電話に用いる場合、提供される電圧は１．５〜３Ｖ程度であるので、昇圧回路を用いることなく形状記憶合金をレスポンス良く加熱させるには、ワイヤ状であることが望ましい。

請求項７に記載の駆動機構は、請求項６に記載の発明において、前記ばね部材の付勢方向はワイヤ状の形状記憶合金を伸ばす方向であり、前記形状記憶合金が縮む際には、前記ばね部材に抗して前記被駆動体が移動することを特徴とする。

請求項８に記載の駆動機構は、請求項６又は７に記載の発明において、前記形状記憶合金は、前記固定部に両端を固定され、前記両端の間の少なくとも一部を前記レバー部材に引っかけていることを特徴とするので、前記形状記憶合金の一端を固定部、他端をレバー部材に固定された場合に比べ、組付けが容易であり、レバー側端部と外部回路との結線等による電気接続がレバーの作動に影響を与えることもない。

請求項９に記載の駆動機構は、請求項６又は７に記載の発明において、前記形状記憶合金は、一端を前記固定部に固定し、他端を前記レバー部材に固定してあることを特徴とするので、空中を通過するワイヤ部材が少ないため撮影レンズユニットのコンパクト化に貢献する。また、形状記憶合金の全長が短いのでワイヤ部分の抵抗値が小さく、より低い電圧で作動させることが可能となる。

請求項１０に記載の駆動機構は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記被駆動体はレンズを含むことを特徴とするので、レンズを動作させるために用いることができる。

請求項１１に記載の駆動機構は、請求項１０に記載の発明において、前記被駆動体は、前記レンズの光軸に沿って移動可能となっていることを特徴とする。

請求項１２に記載の駆動機構は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記ばね部材は前記レンズを像面方向に付勢し、前記形状記憶合金に電圧が印加されない状態では前記固定部の一部に前記被駆動体あるいは前記レバー部材が当接して停止しており、このとき前記形状記憶合金は所定の張力で緊張していることを特徴とする。

請求項１３に記載の駆動機構は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記第１の当接点と前記揺動軸線とを含む平面は、前記被駆動体が移動範囲の略中央にあるときに前記被駆動体の移動方向と垂直になるよう構成されることを特徴とする。

請求項１４に記載の駆動機構は、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、前記レバー部材及び前記被駆動体の一方は、前記第１の当接点で他方に当接する当接部を有し、前記当接部は、前記レバー部材の揺動軸線方向に見たときに円弧凸状の外形を有することを特徴とするので、スムーズな駆動を行うことができる。

本発明の原理を図面を参照して説明する。図１５は、レバー部材Ｌの上面に形成された当接部ＰＪを拡大して、レバー部材の揺動軸線方向に見た図であり、レバー部材Ｌの傾きを変えて示している。当接部ＰＪは、図１５に示すように円弧凸状の外形を有しているので、被駆動体Ｄの下面に第１の当接点Ｃ１で当接しながら、レバー部材Ｌが回動すると、第１の当接点Ｃ１は、当接部ＰＪの外形に沿って変位することとなる。変位した第１の当接点Ｃ１の軌跡は、図１５に示すような近似直線Ｘとなる。レバー部材Ｌは、最大でも±３度程度の傾きであるので、近似直線Ｘは直線と見なすことができる。第１の当接点Ｃ１を変位させることで、スムーズな駆動を行うことができ、摩耗を抑えることができる。なお、当接部ＰＪは被駆動体Ｄ側に設けられていても良い。

本発明によれば、簡素且つコンパクトな構成であり、比較的低電力で大きな動作を行える駆動機構を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる駆動機構を含む撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の撮像装置５０の上面図であり、図３は、図１の撮像装置５０をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であり、図４は、図１の撮像装置５０を矢印IV方向に見た図であり、図５は、図１の撮像装置５０をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。

撮像装置５０は、光電変換部を有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部に被写体像を撮像させるフォーカシングレンズ（可動レンズ）としての単玉の撮影レンズ１０と、撮影レンズ１０を光軸方向に移動させる駆動装置２０と、撮影レンズ１０と駆動装置２０を保持する筐体（固定部ともいう）３０とから構成されている。駆動装置２０と、筐体３０とで駆動機構を構成する。

イメージセンサ５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部が形成されており、その周囲には信号処理回路（不図示）が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、ワイヤ（不図示）を介して基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部からの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤを介して基板５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。

基板５２は、その一平面上で上記イメージセンサ５１及び筐体３０を支持する支持平板５２ａと、支持平板５２ａに一端部が接続されたフレキシブル基板５２ｂ（図１）とを備えている。

支持平板５２ａは、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ５１からのワイヤと接続され、且つフレキシブル基板５２ｂと接続されている。

フレキシブル基板５２ｂは、上記の如くその一端部が支持平板５２ａと接続され、その他端部に設けられた外部接続用端子５４を介して支持平板５２ａと外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路からイメージセンサ５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板５２ｂの長手方向の中間部が可撓性又は変形容易性を備え、その変形により、支持平板５２ａに対して外部出力端子の向きや配置に自由度を与えている。

図５に示すように、遮光性部材からなる筐体３０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され支持平板５２ａに対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる四角筒３１と、四角筒３１の上部に接着された枠部材３２とを有する。図２に示すように、枠部材３２の一つの角部は三角形状に面積が大きくなっており、ここに開口３２ａが形成されている。開口３２ａに上端を嵌合させ且つ撮影レンズ１０の光軸に平行に延在するようにして、円筒状のガイドシャフト３３が四角筒３１の底壁３１ａ上に植設されている。又、撮影レンズ１０を挟んで、ガイドシャフト３３と反対側に、ガイドポール３４が四角筒３１の底壁３１ａ上に一体成形されている。底壁３１ａは、撮影レンズ１０を透過した光がイメージセンサ５１の光電変換部に結像することを妨げないように、中央に開口を有している。

四角筒３１の内方には、撮影レンズ１０を保持し一体的に移動可能なレンズ筒１１が設けられている。レンズ筒１１は、撮影レンズ１０を保持する円筒状の筒本体１１ａと、金属製のガイドシャフト３３に嵌合する円筒状開口を含む摺動部１１ｂと、ガイドポール３４に係合する二股部１１ｃとを有している。筒本体１１ａの像側には、絞りを構成する開口１１ｄが形成されている。レンズ筒１１の上部と、枠部材３２の間には、スプリングワイヤを折り曲げてなるばね部材１２が配置され、第２の当接点Ｃ２で当接することにより、レンズ筒１１を図５で下方に向かって付勢している。ガイドシャフト３３及びガイドポール３４がガイド部を構成し、レンズ筒１１が摺動部材を構成する。又、レンズ筒１１と撮影レンズ１０が被駆動体を構成する。

図６は、サブアッセンブリ状態にある駆動装置２０の上面図であり、図７は、図６の駆動装置２０を矢印VII方向に見た図であり、図８は、図６の駆動装置２０をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図であり、図９は、サブアッセンブリ状態にある駆動装置２０の斜視図である。

図において、駆動装置２０は、樹脂製である四角筒３１にレーザ溶着される（図４に示す点Ｗ）ことでその側壁の一部となる同様の樹脂製であるＬ字形板状の本体２１と、本体２１に対して一体的に成形されたアーム部２２と、アーム部２２を駆動する形状記憶合金ＳＭＡとからなる。本体２１とアーム部２２との間には、薄肉部２２ｃ（支点）が形成されており、ここを中心としてアーム部２２は揺動可能となっている。形状記憶合金ＳＭＡの線径は３０〜５０μｍであると、電圧印加による自己発熱により、高レスポンスで変形が可能となる。形状記憶合金ＳＭＡは線径が細いほど一般にレスポンスは良くなるが、適切な駆動力や耐久性、量産性を確保しつつ良好なレスポンスを得るには30μm以上の線径が好ましい。

レンズ筒１１とイメージセンサ５１との間に配置されるアーム部２２は、図６に示すように全体的に略コ字形状の板材であって、撮影レンズ１０により結像される光学像を遮らないように、レンズ筒１１側の側面２２ｄが円弧状にえぐられたような形状を有しているが、それに対向する側の側面２２ｅは、四角筒３１の側壁と略平行である。従って、アーム部２２は、薄肉部２２ｃ側が幅広となっていて、四角筒３１とレンズ筒１１の間の空間を有効利用することで、その剛性を極力高めている。更にアーム部２２は、その折れ曲がった先端近傍の上面に、レンズ筒１１の下面に対して、第１の当接点Ｃ１で当接する球面状の当接部２２ａ（作用点）を有している。又、アーム部２２の側面２２ｅの中央付近には、短円筒状の突起２２ｂが形成されている。なお、図５に示すように、第１の当接点Ｃ１と第２の当接点Ｃ２とを結ぶ直線は、ガイドシャフト３３の軸線にほぼ平行である。

図８に示すように、本体２１には、金属製のリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−がインサート成形されている。リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の両端は、それぞれ本体２１から露出している。リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の上部側の端部は、２つ折りした板状の端子Ｔ１，Ｔ２となっていて、これらは形状記憶合金ＳＭＡの端部を挟んでカシメることで、形状記憶合金ＳＭＡに導通状態で連結されている。一方、リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の支持平板５２ａ側の端部は、支持平板５２ａ上の配線部にそれぞれハンダ付けされている。形状記憶合金ＳＭＡは、アーム部２２の突起２２ｂに中央部を引っかけられている。形状記憶合金ＳＭＡの駆動原理は良く知られているので省略するが、外部よりリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−を介して電力を供給すると、形状記憶合金ＳＭＡは記憶された形状に戻ろうとするので、ばね部材１２の付勢力に抗してレンズ筒１１を光軸方向に移動することができる。形状記憶合金ＳＭＡに電圧が印加されていないときは、図５（ａ）に示すように、アーム部２２（又はレンズ筒１１でも良い）の下面が底壁３１ａに当接し、ばね部材１２の付勢力を受けることができる。このとき、形状記憶合金ＳＭＡには所定の張力が作用する。

以上述べた撮像装置５０の使用態様について説明する。図１０は、撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図１１は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像装置５０は、例えば、撮影レンズにおけるレンズ筒１１の物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。

撮像装置５０の外部接続用端子５４は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。

一方、携帯電話機１００は、図５に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、所定のデータの他に撮像した画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種清報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮影レンズ１０の光軸を向けると、イメージセンサ５１に画像信号が取り込まれるが、例えば像面ＡＦ処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。制御部１０１は、このピントズレを解消する方向に撮影レンズ１０を駆動すべく電力を供給するので、外部接続用端子５４よりリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−を介して、形状記憶合金ＳＭＡに電力が供給される。

ここで、自己の抵抗により発熱した形状記憶合金ＳＭＡは、ばね部材１２の付勢力に抗して縮むように変形するが、この変形力を利用して、本体２１に対してアーム２２を薄肉部２２ｃの中央を通る（支点を通過する）揺動軸線Ｏ回りに枢動させる（図９参照）。このとき、アーム部２２の当接部２２ａが、ばね部材１２の付勢力に抗して、レンズ筒１１の下面を押し上げることができ、それによりレンズ筒１１は、ガイドシャフト３３及びガイドポール３４によりガイドされながら撮影レンズ１０と共に光軸方向へと移動するようになっている。

付与する電力の大きさを調整することで、形状記憶合金ＳＭＡには任意の変形量を与えることができるから、図５（ａ）に示す位置と図５（ｂ）に示す位置の間における最適な合焦位置に、撮影レンズ１０を移動させ且つ保持することができ、従って適切なオートフォーカス動作を実現できる。

更に所望のシャッタチャンスで、図１０に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系により、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信されることとなる。

本実施の形態によれば、形状記憶合金ＳＭＡが、レンズ筒１１の移動方向に対して非平行であり、且つ第１の当接点Ｃ１と揺動軸線Ｏとを含む平面に対して非平行であるように配置されているので、レンズ筒１１の移動方向における寸法を小さく抑えることができる。又、形状記憶合金ＳＭＡの変形力を、効率よくアーム部２２の回動に変換でき、少ない電力の供給で被駆動体であるレンズ筒１１を上昇させることができ省エネを図れる。更に、アーム部２２に対して傾けて形状記憶合金ＳＭＡを配置するので、アーム部２２の先端近傍に干渉物があっても、これを避けて形状記憶合金ＳＭＡを配置することが容易である。

加えて、第１の当接点Ｃ１と第２の当接点Ｃ２とを結ぶ直線は、ガイドシャフト３３の軸線にほぼ平行であるので、アーム部２２から付与される駆動力と、ばね部材１２から付与される付勢力とが、ガイドシャフト３３の軸線に沿った方向に対向し合うため、それに交差する方向の分力がほとんど作用しないので、ガイドシャフト３３と摺動部１１ｂとの競り合いを抑制することができる。

更に本実施の形態によれば、アーム部２２が、支点（薄肉部２２ｃの中心）と、レンズ筒１１に当接する作用点（当接部２２ａの接触点）とを有し、支点を通過する揺動軸線Ｏ回りに揺動可能であって、図２示すように撮影レンズ１０の光軸方向に見たときに、揺動軸線Ｏから作用点までの距離Δ１が、揺動軸線Ｏから撮影レンズ１０の縁までの距離Δ２よりも大きくなっているので、撮影レンズ１０の光軸方向に大きくはみだして駆動装置を設ける必要がなく、光軸方向の寸法を抑えることができる。又、形状記憶合金ＳＭＡは、比較的形状を任意に設定できるので、四角筒３１とレンズ筒１１との間の空間を利用して配置でき、それによりコンパクトな構成を提供でき、更に部品点数が削減されコスト低減を図れる。

図１６は、第２の実施の形態にかかる駆動機構の上面図であるが、枠部材は省略して示している。図１７は、図１６の駆動機構をXVII-XVII線で切断して矢印方向に見た図である。図１８は、図１６の駆動機構をXVIII-XVIII線で切断して矢印方向に見た図である。

本実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、レンズ筒１１１は摺動部を有しておらず、その駆動方法が異なっている。より具体的に説明すると、四角筒３１の内側面に一端を取り付けた２枚の細長い板ばね１１２Ａ、１１２Ａが底壁３１ａに且つ互いに平行に延在している。一方、本体２１の内側面に一端を取り付けた２枚の細長い板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂが、板ばね１１２Ａ、１１２Ａに直交し且つ底壁３１ａに且つ互いに平行に延在している。板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂと、板ばね１１２Ａ、１１２Ａの先端には、レンズ筒１１１と連結されるよう一体的に形成された単一の駆動部（支持部ともいう）１１１ａが接合されている。駆動部１１１ａは、角柱状の形状を有し、その下面は、アーム部２２の当接部２２ａに当接している。レンズ筒１１１は、筐体３０との間に掛け渡された弾性部材である板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂと、板ばね１１２Ａ、１１２Ａによって一つの軌道を描いて往復運動できるように支持されている。支持された状態で、単一の駆動部１１１ａを含むレンズ筒１１１は筐体３０に接触しておらず、板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂと、板ばね１１２Ａ、１１２Ａのみにより上記軌跡の一方向から付勢されつつ支持されている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態において、図１８（ａ）の状態にあるときに電圧を印加された形状記憶合金ＳＭＡは、４枚の板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂと、板ばね１１２Ａ、１１２Ａの付勢力に抗して縮むように変形し、この変形力を利用して、本体２１に対してアーム２２を枢動させる。それにより上記軌跡の他方向から付勢力を受けた駆動部１１１ａは、図１８に示すように、撮影レンズ１０の光軸方向に平行に物体側へと移動するので、レンズ筒１１１と共に撮影レンズ１０を光軸が傾くことなく変位させることができる。このとき、撮影レンズ１０の光軸は僅かにその直交方向へとシフトするが、レンズ筒１１１の移動量が僅かであるため、シフト量は微小である。形状記憶合金ＳＭＡへの電圧印加が中断すれば、板ばね１１２Ｂ、１１２Ｂと、板ばね１１２Ａ、１１２Ａの付勢力によりアーム部２２は逆側に枢動するので、撮影レンズ１０を像側へ移動させることができる。本実施の形態においては駆動部１１１ａは板バネにより付勢力を受けるよう構成したが、これに限るものではなく、コイルバネ等の手段による付勢でもよい。

本実施の形態によれば、レンズ筒１１１は、当接部２１ａ以外に非接触状態で支持されているため、接触型のガイドを用いる場合と比べ、摩擦が少なくスムーズな移動を確保でき、更に省エネや耐久性等を向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、形状記憶合金ＳＭＡは、その両端を支点側の筐体に固定しているが、作用点側の筐体に固定しても良く、或いは一端を支点側の筐体、他端を作用点側の筐体に固定しても良い。アーム部の当接部が当接するのは、レンズ筒の下面に限定されず、例えばその一部でよい。又、撮影レンズを２枚以上の光学素子として、その一部もしくは全部をフォーカシングレンズ又はズームレンズとして光軸方向に移動させることができる。ただし、本発明は撮影レンズに限らず、各種の部材を駆動するために用いられる。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の撮像装置５０の上面図である。 図１の撮像装置５０をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 図１の撮像装置５０を矢印IV方向に見た図である。 図１の撮像装置５０をV-V線で切断して矢印方向に見た図であり、（ａ）は形状記憶合金の非通電状態を示し、（ｂ）は形状記憶合金の通電状態を示す。 サブアッセンブリ状態にある駆動装置２０の上面図である。 図６の駆動装置２０を矢印VII方向に見た図である。 図６の駆動装置２０をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。 サブアッセンブリ状態にある駆動装置２０の斜視図である。 撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 比較例１にかかる駆動機構を示す概略構成図であり、（ａ）は形状記憶合金の非通電状態を示し、（ｂ）は形状記憶合金の通電状態を示す。 比較例２にかかる駆動機構を示す概略構成図であり、（ａ）は形状記憶合金の非通電状態を示し、（ｂ）は形状記憶合金の通電状態を示す。 本発明の一例にかかる駆動機構を示す概略構成図であり、（ａ）は形状記憶合金の非通電状態を示し、（ｂ）は形状記憶合金の通電状態を示す。 レバー部材Ｌの上面に形成された当接部ＰＪを拡大して、レバー部材の揺動軸線方向に見た図である。 第２の実施の形態にかかる駆動機構の上面図である。 図１６の駆動機構をXVII-XVII線で切断して矢印方向に見た図である。 図１６の駆動機構をXVIII-XVIII線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１０ 撮影レンズ
１１ レンズ筒
１１ａ 筒本体
１１ｂ 摺動部
１１ｃ 二股部
１２ ばね部材
２０ 駆動装置
２１ 本体
２２ アーム部
２２ａ 当接部
２２ｂ 突起
２２ｃ 薄肉部
３０ 筐体
３１ 四角筒
３１ａ 底壁
３２ 枠部材
３２ａ 開口
３３ ガイドシャフト
３４ ガイドポール
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５２ 基板
５２ａ 支持平板
５２ｂ フレキシブル基板
５４ 外部接続用端子
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９２ 記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
Ｂ 接着剤
ＢＴ ボタン
Ｃ１ 第１の当接点
Ｃ２ 第２の当接点
ＬＲ＋、ＬＲ− リードフレーム
Ｏ 揺動軸線
ＳＭＡ 形状記憶合金
Ｔ１，Ｔ２ 端子

Claims (14)

1. 固定部と、
   被駆動体に対して第１の当接点で当接し、前記固定部に対して揺動軸線回りに揺動するレバー部材と、
   前記固定部と前記レバー部材とを連結する形状記憶合金と、を有し、
   前記形状記憶合金は、前記被駆動体の移動方向に対して非平行であり、且つ前記第１の当接点と前記揺動軸線とを含む平面に対して非平行であるように配置されていることを特徴とする駆動機構。
2. 前記被駆動体に対して当接し、付勢力を与えるばね部材が設けられ、前記第1の当接点と、前記ばね部材による付勢力の重心点とを通過する直線は、前記レバー部材の移動方向にほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の駆動機構。
3. 前記被駆動体は、前記固定部に設けられたガイドシャフトに挿通され、その軸線方向にガイドされるようになっており、前記ばね部材は、前記ガイドシャフトの軸線に沿った一方向から前記被駆動体に付勢力を与え、前記レバー部材は、他方向から駆動力を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動機構。
4. 前記被駆動体は、前記被駆動体に設けられた支持部と前記固定部との間に掛け渡された弾性部材によって一つの軌道を描いて往復運動できるように支持されており、前記弾性部材は、前記被駆動体の軌道に沿った一方向から前記被駆動体に付勢力を与え、前記レバー部材は、他方向から駆動力を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動機構。
5. 前記形状記憶合金は、電圧を印加されることで自己発熱し、記憶された形状に戻ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の駆動機構。
6. 前記形状記憶合金は、ワイヤ状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の駆動機構。
7. 前記ばね部材の付勢方向はワイヤ状の形状記憶合金を伸ばす方向であり、前記形状記憶合金が縮む際には、前記ばね部材に抗して前記被駆動体が移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の駆動機構。
8. 前記形状記憶合金は、前記固定部に両端を固定され、前記両端の間の少なくとも一部を前記レバー部材に引っかけていることを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動機構。
9. 前記形状記憶合金は、一端を前記固定部に固定し、他端を前記レバー部材に固定してあることを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動機構。
10. 前記被駆動体はレンズを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の駆動機構。
11. 前記被駆動体は、前記レンズの光軸に沿って移動可能となっていることを特徴とする請求項１０に記載の駆動機構。
12. 前記ばね部材は前記レンズを像面方向に付勢し、前記形状記憶合金に電圧が印加されない状態では前記固定部の一部に前記被駆動体あるいは前記レバー部材が当接して停止しており、このとき前記形状記憶合金は所定の張力で緊張していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の駆動機構。
13. 前記第１の当接点と前記揺動軸線とを含む平面は、前記被駆動体が移動範囲の略中央にあるときに前記被駆動体の移動方向と垂直になるよう構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の駆動機構。
14. 前記レバー部材及び前記被駆動体の一方は、前記第１の当接点で他方に当接する当接部を有し、前記当接部は、前記レバー部材の揺動軸線方向に見たときに円弧凸状の外形を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の駆動機構。
    
    

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