JP2009041545A - アクチュエータ装置、および当該装置を備えたカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動部材の小型化および変位方向に対する低背化が可能なアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】ベース７と、所定の方向に変位する被駆動部材３と、ベース７に固着された、温度変化によって変形する形状記憶合金からなるＳＭＡ部材１と、ベース７に固着され、かつ、ＳＭＡ部材１が接続されたテコ機構２と、を備えたアクチュエータ装置１３であって、テコ機構２と被駆動部材３とは、上記所定の方向に対して垂直な方向に、並んで配置され、かつ、互いに接しており、ＳＭＡ部材１の変形によってテコ機構２が動いて、テコ機構２が被駆動部材３を上記所定の方向に変位させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、形状記憶合金とテコ機構とを用いて、被駆動体を所定の方向に変位させるアクチュエータ装置に関する。また、当該アクチュエータ装置を備えたカメラモジュールに関する。

現在、カメラモジュールなどの用途に向けた小型アクチュエータ装置は、更なる小型化および低背化に向けた開発が盛んに進行している。他にも医療用途に生体内において動作するアクチュエータ装置や、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）用途のアクチュエータ装置といったものも同様である。

特に、カメラモジュールにおける具体的な動きとして、国際的に標準となりつつある、モバイル機器搭載用途に向けたカメラモジュール規格「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＳＭＩＡ）」がある。この規格に則ったコンパクトで各種モバイル機器に搭載が可能なカメラモジュールの実現が求められている。

上述したような、今後の小型機器に必須となると考えられる小型かつ低背なアクチュエ
ータ装置を実現するための有力な候補の一つとして、形状記憶合金（以下、ＳＭＡ（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ）と略称する）によるアクチュエータ装置が挙げられている。

例えば、特許文献１において、ＳＭＡパイプとテコ機構を用いたアクチュエータ装置が開示されている。図２５は、特許文献１におけるアクチュエータ装置を示す模式図である。

図２５におけるアクチュエータ装置においては、ＳＭＡからなるパイプ２０１と、テコ機構２０２と、与圧バネ２０４とによって、接点２０３、２０５を開閉している。具体的には、テコ機構２０２は、パイプ２０１との接続点を力点とし、パイプ２０１の伸縮を、テコ機構２０２の作用点となる接点２０５の上下動に変換し、接点２０３と開閉している。このように、テコ機構２０２を用いることにより、仮にパイプ２０１の伸縮量が、接点２０５の必要な変位量に対して小さいものであっても、テコ機構２０２によって、パイプ２０１の変位量を拡大し、接点２０５における所望の変位量を実現している。

また、特許文献２において、ＳＭＡワイヤを用いた小型アクチュエータ装置が開示されている。図２６は、特許文献２におけるアクチュエータ装置を示す模式図である。同図に示すアクチュエータ装置は、被駆動部２１２の所望の変位方向２１３に対して、ＳＭＡワイヤ２１４を角度２１５（θ）をつけて配置されており、ＳＭＡワイヤ２１４の収縮する一部の力を、被駆動部２１２が変位方向２１３に変位する力に用いている。具体的には、ＳＭＡワイヤ２１４を通電加熱などによって相変化が生じる温度にまで加熱すると、ＳＭＡワイヤ２１４が被駆動部２１２を牽引し、被駆動部材２１２は変位方向２１３に変位する。一方、ＳＭＡワイヤ２１４への加熱をやめて、ＳＭＡワイヤ２１４の温度が室温に戻ると、弾性部材２１１の力によってＳＭＡワイヤ２１４が伸長し、被駆動部２１２は元の位置に変位する。このＳＭＡワイヤ２１４の取付け角度２１５を適切な値に設定すれば、ＳＭＡワイヤ２１４の伸縮量を拡大して、被駆動部２１２の変位方向２１３へ変位する変位量へ伝達することが可能となる。

また，特許文献３において、テコ機構に対してＳＭＡを角度を付けて配置して組み合わせ、小型化を図ったアクチュエータ装置が開示されている。図２７は、特許文献３におけるアクチュエータ装置を示す模式図である。同図に示すアクチュエータ装置においては、ＳＭＡワイヤ２２２が、テコ機構２２５の突起部２２４に引っ掛けられた状態で固定されており、テコ機構２２５は支軸２２３を支点として回動するようになっている。ＳＭＡワイヤ２２２を加熱することによってテコ機構２２５を牽引および回動させ、作用点である接点２２６を通じて被駆動部２２１に対して摺動させて、被駆動部材２２１を駆動方向２２７に変位させている。このアクチュエータ装置は、ＳＭＡワイヤ２２２を被駆動部２２１の脇へと配置することによって小型化および低背化を実現し、さらに、テコ機構２２５を用いることによって、効率よく被駆動部材２２１を変位させることが可能となっている。
特開昭６０−２５７７８１号公報（昭和６０年１２月１９日公開） 特開２００２−１３０１１４号公報（平成１４年５月９日公開） 特開２００７−６０５３０号公報（平成１９年３月８日公開）

特許文献１に示すアクチュエータ装置においては、ＳＭＡパイプの伸縮方向と、接点２０５との変位方向とは平行である。このため、接点２０５の必要な変位量が大きい場合には、テコ機構２０２を大型化するか、または、ＳＭＡパイプ２０１の伸縮方向における長さを長くする必要がある。これは、アクチュエータ装置全体が大型化することになり、アクチュエータ装置の小型化および接点２０５の変位方向に対する低背化は困難である。

また、特許文献２に示すアクチュエータ装置において、被駆動部２１２の変位方向は、厳密に直線ではなく、直線にするためには適度に伸縮できる弾性体を組み合わせたり、新たに別の機構を設ける必要がある。また、変位方向２１３に対するＳＭＡワイヤ２１４の角度２１５を、大きくすることにより、ＳＭＡワイヤ２１４の伸縮量に対する被駆動部２１２の変位量の拡大率は大きくなるが、被駆動部２１２に対して変位方向以外の力成分も大きくなり、結果、リニアガイドなどの摺動機構における摩擦力が大きくなる。そのため、被駆動部２１２の変位を、所望する変位方向に導くことが困難となる。これに対し、摺動機構への負荷を軽減するために、変位方向に対するＳＭＡワイヤ２１４の角度２１５を小さくした場合、所望の被駆動部２１２の変位量を得るためには、ＳＭＡワイヤ２１４の長さが大きくする必要がある。結果、アクチュエータ装置の変位方向に対する嵩が高くなり、低背化が困難となる。

また、特許文献３に示すアクチュエータ装置は、テコ機構２２５を用いてＳＭＡワイヤ２２２の伸縮量を被駆動部２２１の変位量に拡大し、ＳＭＡワイヤ２２２の伸縮方向が、変位方向２２７に対して平行とならないようにＳＭＡワイヤ２２２を配置し、ＳＭＡワイヤ２２２によるアクチュエータ装置の嵩の増加を防いでいる。これは、特許文献１のアクチュエータ装置と比較して小型化となり、さらに、特許文献２のアクチュエータ装置と比較して、被駆動部の変位量の増幅が容易となる。しかしながら、テコ機構２２５が、被駆動部２２１の変位方向２２７に配置されているため、テコ機構２２５の大きさ分、変位方向２２７に対するアクチュエータ装置の嵩が高くなるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被駆動部材の小型化および変位方向に対する低背化が可能なアクチュエータ装置、および、該アクチュエータ装置を備えるカメラモジュールを提供することにある。

本発明に係るアクチュエータ装置は、上記の課題を解決するために、
固定部と、所定の方向に変位する被駆動部材と、上記固定部に固着された、温度変化によって変形する形状記憶合金からなる駆動部材と、上記固定部に固着され、かつ、上記駆動部材が接続されたテコ機構と、を備えたアクチュエータ装置であって、上記テコ機構と上記被駆動部材とは、上記所定の方向に対して垂直な方向に、並んで配置され、かつ、互いに接しており、上記駆動部材の変形によって上記テコ機構が動いて、上記テコ機構が上記被駆動部材を上記所定の方向に変位させることを特徴としている。

上記の構成によれば、テコ機構は、固定部に固着しており、固定部に固着した形状記憶合金からなる駆動部材を接続している。さらに、駆動部材の変形によって、テコ機構は、固定部に固着した箇所を支点とし、駆動部材を接続する箇所を力点とし、被駆動部材に接する箇所を作用点とする、テコとしての機能を有することになる。

ここで、形状記憶合金の温度が変化することにより、形状記憶合金からなる駆動部材は変形する、つまり、駆動部材が伸縮することになる。このとき、駆動部材の一端は、固定部に固着されているため、この伸縮した力はテコ機構における、駆動部材と接続する箇所である力点に伝達することになる。これにより、テコ機構は駆動部材に牽引され、固定部に固着した箇所を支点として回動する。結果、駆動部材の伸縮によって牽引される力は、テコ機構によって、被駆動部材に接する箇所であるテコ機構の作用点を通じて、被駆動部材に対し応力として伝達される。このテコ機構からの応力が被駆動部材に印加されることにより、所定の方向に可動な被駆動部材は変位することになる。

ここで、注目すべきは、被駆動部材を変位させるためのテコ機構と、被駆動部材とが、被駆動部材が変位する所定の方向に対して垂直な方向に、並んで配置されていることである。これにより、被駆動部材の変位方向に対してテコ機構を備えた従来例に比べ、本発明のアクチュエータ装置は、被駆動部材の変位方向に対する低背化が可能となる。

さらに、本発明のアクチュエータ装置は、テコ機構を用いて被駆動部材を変位させているため、テコ機構において、支点と作用点の間に、力点となる駆動部材との接続箇所を配置することにより、駆動部材の変形量が小さい場合でも、被駆動部材に対して十分な変位量を与えることができる。結果、駆動部材のサイズを小さくでき、アクチュエータ装置を小型化できるという効果を奏する。

なお、上記被駆動部材は光学素子であってもよく、また、この光学素子の変位方向は、光学素子の受光面に対して垂直な方向であってもよい。この場合、本発明のアクチュエータ装置は、テコ機構を光学素子の側方に配置することになり、言い換えれば、テコ機構と光学素子とを、光学素子の変位方向に垂直な方向に、並んで配置することになり、結果、光学素子の受光面への入射光を、テコ機構が妨げることを防止できるという効果を奏する。

なお、被駆動部材は、上記変位方向と垂直な方向に、言い換えれば、自身の変位方向に平行となる側面に、テコ機構と当接するための突起部を備えてもよい。この場合、テコ機構は、上記当接するための突起部を介して、被駆動部材の上記側面に応力を印加し、被駆動部材を所定の方向に変位させることが可能となる。結果、上記変位方向におけるテコ機構の嵩を、上記変位方向における被駆動部材の嵩、言い換えれば、被駆動部材の上記側面の厚みより、低くすることができ、アクチュエータ装置をより低背化できる。

被駆動部材において、上記当接するための突起物を備える代わりに、自身の上記側面が、上記変位方向に対して斜面となってもよい。この場合、テコ機構は、被駆動部材が上記突起部を備えた場合と同様に、被駆動部材の上記側面に対して応力を印加し、被駆動部材を上記所定の方向に変位させることができる。このときの効果は、被駆動部材が上記当接するための突起物を備えた場合と同様である。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記被駆動部材の変位方向が上記所定の方向となるように、上記被駆動部材を上記固定部より支持する支持機構を備え、上記支持機構は、上記被駆動部材と摺動することが好ましい。

上記構成を備えたことにより、被駆動部材がテコ機構からの応力によって変位する際、該被駆動部材が、所定の方向以外の方向に変位すること、つまり、所定の方向以外の方向にずれることを低減する効果を奏する。

また、上記支持機構と上記被駆動部材とは摺動するため、被駆動部材は上記所定の方向に円滑に変位できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記所定の方向に対して反対な方向に、上記被駆動部材に対して応力を印加する与圧部材を備えていることが好ましい。

上記構成を備えたことにより、駆動部材が伸縮する前の状態、言い換えれば、被駆動部材が変位する前の状態に戻った場合、上記所定の方向における、テコ機構からの応力によって変位した被駆動部材を、上記所定の方向とは逆方向に押し返し、変位前の位置に戻すことが可能となる。

さらに、上記与圧部材を備えたことにより、上記所定の方向における、被駆動部材に対するテコ機構からの応力に対して、反対方向の応力を与え釣り合いをとることになり、被駆動部材が変位する際に、形状記憶合金の伸縮に応じた、正確な所望の変位速度と変位量とを得ることができる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記与圧部材と、上記テコ機構における上記固定部に固着した箇所とは、上記所定の方向に垂直な、上記被駆動部材の重心を含む断面に対して、同じ側に配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、上記与圧部材を備えた構成と同様の作用効果を奏する。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記与圧部材と、上記テコ機構における上記固定部に固着した箇所とは、上記所定の方向に垂直な、上記被駆動部材の重心を含む断面に対して、異なる側に配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、上記与圧部材を備えた構成と同様の作用効果を奏する。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構は、上記被駆動部材と接する箇所において、上記所定の方向に対して傾斜していることが好ましい。

上記構成によれば、テコ機構は、被駆動部材の変位方向に対して、被駆動部材に傾斜して接し、被駆動部材と摺動する。これにより、テコ機構が回動した場合、テコ機構は、自身の作用点における変位量を拡大させて、被駆動部材を変位させることができる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構および上記被駆動部材の少なくともどちらか一方は、互いに接する箇所において平面または曲面を有しており、上記テコ機構と上記被駆動部材とは、互いに接する箇所において、摺動することが好ましい。

上記構成によれば、テコ機構および被駆動部材の少なくともどちらか一方が、互いに接する箇所において、平面または曲面となるため、テコ機構および被駆動部材とは摺動できる。さらに、テコ機構および被駆動部材とが摺動することによって、テコ機構の回動による応力は、被駆動部材の変位する力に転換されることになり、被駆動部材は、所定の方向に変位できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構は、上記被駆動部材と接する箇所において、曲面を有するカム構造となっており、上記テコ機構と上記被駆動部材とは、互いに接する箇所において、揺動することが好ましい。

上記の構成によれば、テコ機構が、上記被駆動部材と接する箇所において曲面を有するカム構造となっているため、テコ機構と被駆動部材とが接する箇所において、摺動不可能な摩擦力が大きい場合であっても、被駆動部材を変位させることができる。結果、テコ機構と被駆動部材とは、互いの摩擦力が大きくなる材料となし得るという効果を奏する。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構と上記支持機構とは、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることが好ましい。

上記構成を備えたことにより、上記所定の方向に垂直な方向における、テコ機構からの応力を支持機構が受け止める。これにより、テコ機構の、上記所定の方向に垂直な方向への応力を受け止めるための機構を、別途設ける必要がなくなるため、アクチュエータ装置を小型化することができる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記複数のテコ機構のうち、少なくとも２つのテコ機構は、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることが好ましい。

上記構成を備えたことにより、互いに対称となる位置に配置されたテコ機構同士によって、被駆動部材の変位方向以外の方向における、テコ機構の応力を打ち消し合い、力の釣り合いをとることができる。よって、アクチュエータ装置は、より円滑に、被駆動部材を変位させることが可能となる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構のそれぞれに対して、上記駆動部材を個別に備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、複数のテコ機構を、それぞれ個別に回動させることができる。これにより、各テコ機構の特性や、目的とする動作が異なっている状況において、所望の動作に修正できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記複数のテコ機構のうち、少なくとも２つ以上のテコ機構は、１つの駆動部材に接続していることが好ましい。

上記の構成によれば、複数のテコ機構を１つの駆動部材の変形によって、同時に回動させることが可能となる。これにより、複数のテコ機構の回動速度や回動のタイミングに、バラツキが生じることを防止できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構は、上記固定部に固着した箇所において、上記固定部と一体となっていることが好ましい。

上記の構成によれば、テコ機構における固定部に固着した箇所は、上記固定部と一体となるため、テコ機構を小型化できる。さらに、テコ機構における力点と作用点との位置は、支点から見て同方向に位置することとなり、テコ機構における力点と作用点が支点から見て反対方向にある場合よりも、テコ機構は小型化となる。結果、アクチュエータ装置をより小型化できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記テコ機構は、上記固定部に固着した箇所において、自身の他の部分よりも薄くなっていることが好ましい。

上記の構成を備えたことにより、テコ機構の支点において、ベアリングのような機構を設ける場合よりも、アクチュエータ装置を、小型化および低背化できる。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記被駆動部材は、自身の上記所定の方向に垂直となる面に対する側面に、突起部を備え、上記与圧部材は、上記突起部に対して応力を印加することが好ましい。

上記の構成によれば、与圧部材は、被駆動部材の上記側面に応力を印加するため、被駆動部材の上記所定の方向に垂直となる面に対して、与圧部材が応力を印加する場合よりも、上記所定の方向において、アクチュエータ装置を低背化できる。

また、被駆動部材が光学素子である場合、与圧部材は被駆動部材の側面に応力を印加するため、与圧部材は被駆動部材の側面に配置できる。結果、光学素子を透過する透過光の光路を、与圧部材が妨げることを防ぐ効果を奏する。

本発明に係るアクチュエータ装置は、さらに、
上記与圧部材を複数備え、上記複数の与圧部材のうち、少なくとも２つの与圧部材は、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることが好ましい。

上記構成を備えたことにより、与圧部材は、上記所定の方向において、安定して被駆動部材に応力を印加できる。また、与圧部材を複数備えたことにより、被駆動部材の質量が大きい場合にも対応した与圧部材の応力を、被駆動部材に印加できる。

本発明に係るカメラモジュールは、さらに、
アクチュエータ装置を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、被駆動部材の、上記所定の方向に垂直な方向に、テコ機構が配置された小型化および低背化となるアクチュエータ装置によって、カメラモジュールは構成されているため、カメラモジュール全体も小型化および光学素子の変位方向における低背化が可能となる。したがって、小型の機器に搭載しても、その寸法に関してボトルネックになりにくいカメラモジュールを提供できる。

本発明のアクチュエータ装置は、以上のように、固定部と、所定の方向に変位する被駆動部材と、上記固定部に固着された、温度変化によって変形する形状記憶合金からなる駆動部材と、上記固定部に固着され、かつ、上記駆動部材が接続されたテコ機構と、を備えたアクチュエータ装置であって、上記テコ機構と上記被駆動部材とは、上記所定の方向に対して垂直な方向に、並んで配置され、かつ、互いに接しており、上記駆動部材の変形によって上記テコ機構が動いて、上記テコ機構が上記被駆動部材を上記所定の方向に変位させる。

また、本発明のカメラモジュールは、以上のように、上記アクチュエータ装置を備えている。

したがって、被駆動部材の小型化および変位方向に対する低背化が可能なアクチュエータ装置、および、該アクチュエータ装置を備えるカメラモジュールを提供できる。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態について、図１〜図２４を参照して以下に説明する。

（アクチュエータ装置の構成）
まず、本発明に係る光学素子用アクチュエータ装置の構成について、図２を参照して以下に説明する。図２は、本発明の光学素子用アクチュエータ装置１３を構成する各部品を示す模式図である。

図２に示すように、光学素子用アクチュエータ装置（以下、アクチュエータ装置とする）１３は、ＳＭＡ（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ：形状記憶合金）からなるＳＭＡ部材１（駆動部材）と、テコ機構２と、光学素子からなる被駆動部材３と、与圧部材４と、支持機構５およびベース７（固定部）とを備えている。さらに、支持機構５は、ベース７に固定された摺動軸８と、被駆動部材３の一部に設けられた軸受９とより構成される。

次に、図１を参照して、アクチュエータ装置１３における、図２に示した各部品の配置を説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、図２におけるＡ−Ａ´線、および、Ｂ−Ｂ´線における、各部品を組み合わせたアクチュエータ装置の断面を示す断面図である。

同図（ａ）に示すように、ＳＭＡ部材１の一端はベース７に固着され、もう一方の一端はテコ機構２に接続されている。テコ機構２の一端はベース７に固着されており、テコ機構２は、被駆動部材３の側面の側に配置されている。このテコ機構２の配置についての詳細な説明は後述とする。摺動軸８は、光学素子からなる被駆動部材３の受光面１５に垂直な方向となるように、ベース７に固定されている。軸受９を備える被駆動部材３は、軸受９に摺動軸８が挿入されるように配置されている。この軸受９と摺動軸８とは摺動可能となっており、これにより、被駆動部材３は、自身の受光面１５に垂直な方向に可動となる。なお、この支持機構５は、被駆動部材３の重心に対して、テコ機構２の配置に対称となる、被駆動部材３の側面の側に配置される。

さらに、テコ機構２は、被駆動部材３の一部に設けられた突起部１０と接触しており、この接触部分において摺動できるようになっている。被駆動部材３における突起部１０の形状は、平面および曲面のどちらでもよく、容易にテコ機構２が摺動できる形状であればよい。なお、本実施形態においては、テコ機構２と接触する、被駆動部材３の側面に突起部１０を備えた構成を用いるが、本発明はこれに限るものではなく、被駆動部材３の側面を、テコ機構２が摺動可能なように、被駆動部材３の変位方向に対して、斜面としてもよい。なお、テコ機構２と被駆動部材３との接触部における、各々の形状についての詳細な説明は後述とする。

さらに、ＳＭＡ部材１の両端部には、通電加熱するためのリード線（図示しない）などが接続されており、ＳＭＡ部材１に対して電流が流れるようになっている。

また、同図（ｂ）に示しように、被駆動部材３は、自身の一部に設けられた突起部１１を通じて、ベース７に固定された弾性体からなる与圧部材４によって支持されている。同図（ｂ）に示す被駆動部材３は、レンズを含有したバレルである。ただし、同図（ｂ）に示した形状は一例であり、実際にアクチュエータ装置１３に適用する際にはこの限りではない。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、テコ機構２とＳＭＡ部材１との接続方法の具体例を示す。図３（ａ）〜（ｃ）は、テコ機構２とＳＭＡ部材１との接続形態の例を示す模式図である。

同図（ａ）に示すように、テコ機構２とＳＭＡ部材１とは、ハンダなどの金属による融着によって接続されてもよい。また、同図（ｂ）に示すように、テコ機構２とＳＭＡ部材１とは、別の部材を用いてネジ留めして圧着し接続されてもよい。さらに、同図（ｃ）に示すように、ＳＭＡ部材１に圧着端子を圧着し、その上で、この圧着端子をテコ機構２にネジ留めすることにより、接続してもよい。

次に、アクチュエータ装置１３を備えるカメラモジュール１４について、図４および５を参照して以下に説明する。図４は、カメラモジュール１４を構成する各部品を示す模式図であり、図５は、各部品を組み合したカメラモジュール１４を示す模式図である。

図４に示すように、カメラモジュール１４は、アクチュエータ装置１３と、受光素子１３とによって構成されており、図５に示すように、アクチュエータ装置１３の受光面１５とは反対の面に、受光素子１２が配置されるように組み合わされる。アクチュエータ装置１３の受光面１５に入射した入射光は、アクチュエータ装置１３が内部に備える被駆動部材３を透過し、被駆動部材３からの透過光を受光素子１２が受光する。カメラモジュール１４は、受光素子１２において受光した光を信号処理し動作するものである。なお、受光素子１２はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）といった素子である。

さらに、上述したＳＭＡ部材１の両端部に接続したリード線は、アクチュエータ装置１３の外部へと引き出され、被駆動部材３の所望する変位量に応じた電流を、ＳＭＡ部材１に与える変位量調節部に接続される。

（アクチュエータ装置の基本動作）
まず、前処理としてＳＭＡ部材１は収縮した状態で形状記憶し、加熱することによって所定の長さまで収縮するように設定する。その上でＳＭＡ部材１をテコ機構２およびベース７に接続する。また、与圧部材４が被駆動部材３に対して与圧を印加する状態となるように、与圧部材４と被駆動部材３とをアクチュエータ装置１３に配置する。加熱されていないＳＭＡ部材１によって牽引された状態のテコ機構２と、与圧部材４とが、被駆動部材３に対して、互いに逆向きの方向に応力をかけるような状態にすることよって、被駆動部材３はそれぞれの応力が釣合う点に静止する。なお、この与圧部材４は、テコ機構２の被駆動部材３に対する応力によって、被駆動部材３が変位する方向とは、反対の方向に、被駆動部材３に対して与圧、言い換えれば、応力を印加するものである。

この状態を，図５におけるＡ−Ａ´線，およびＢ−Ｂ´線での断面として図６（ａ）および（ｂ）に示す。図６（ａ）および（ｂ）は、ＳＭＡ部材１が加熱されていない状態、言い換えれば、初期状態における、カメラモジュール１４の断面を示す断面図である。

この図６（ａ）および（ｂ）に示した状態が、被駆動部材３に対する所望の初期位置となるように、ＳＭＡ部材１，テコ機構２，および与圧部材４を適切に設計する。このとき、与圧部材４が被駆動部材３に与圧を印加しているため、つまり、テコ機構２がのテコ部分が持ち上がっているために記憶させた形状の状態よりも伸びた状態になっている。

次に、ＳＭＡ部材１を通電加熱によって変態開始点まで加熱すると、ＳＭＡ部材１は収縮してテコ機構２を牽引し、テコ機構２はベース７との接続点を支点として回動する。

この、ＳＭＡ部材１を変態開始点まで加熱し、ＳＭＡ部材１が収縮したときの様子を、図７（ａ）および（ｂ）に示す。図７（ａ）および（ｂ）は、ＳＭＡ部材１を加熱したときの、カメラモジュール１４の断面を示す断面図である。

同図（ａ）に示すように、ＳＭＡ部材１を加熱し収縮したことにより、テコ機構２はＳＭＡ部材１に牽引され、初期状態に比べ、テコ機構２は、ベース７との接続点を支点として、被駆動部材３の方向に回動している。ＳＭＡ部材１の牽引によって回動したテコ機構２は、ＳＭＡ部材１の伸縮量を増幅して被駆動部材３へと伝達し、被駆動部材３は、支持機構５における摺動を伴い変位方向６に沿って変位する。

所望の位置に、被駆動部材３を保持をするためには、被駆動部材３の所望の変位量に応じたＳＭＡ部材１の伸縮量となるように、ＳＭＡ部材１の温度を調節する必要がある。そこで、ＳＭＡ部材１の熱抵抗値をモニタすることによって、ＳＭＡ部材１に対して、放冷の速度をフィードバックしながら加熱し、ＳＭＡ部材１を一定の温度と長さとに保つ。

一方、ＳＭＡ部材１への加熱を中止し、放熱することによって、ＳＭＡ部材１の温度が変態温度以下に下がると、与圧部材４が印加する応力によって、被駆動部材３は昇温時とは逆方向へと変位する。

被駆動部材３が昇温時とは逆方向に変位することに伴い、ＳＭＡ部材１は伸張し、被駆動部材３は元の位置、つまりＳＭＡ部材１と与圧部材４との力の釣合が取れる図６（ａ）および（ｂ）に示した状態に戻る。

このように、ＳＭＡ部材１に対する加熱および冷却（放熱）を通じて、被駆動部材３が変位することにより、アクチュエータ装置１３は、アクチュエータとしての機能を実現している。また、カメラモジュール１４は、アクチュエータ装置１３による被駆動部材３である光学素子を変位させることにより、入射光の焦点位置を調整し、受光素子１２に対してフォーカシングを行う。これらの一連の動作によって、カメラモジュールとしての動作を実現する。

（ＳＭＡ部材１の特性）
ＳＭＡ部材１は、例えばＮｉ−Ｔｉ合金であり、繰り返し歪みによる形状記憶効果の低下を考慮すれば、３％程度の歪みの範囲における使用が通常である。低温時に、変形に要する応力は約２０ＭＰａであり、高温時に形状の復帰によって生じる応力は約１００ＭＰａである。ただし、ここで記述した形状記憶合金の組成および特性値はあくまで一例であり、形状記憶効果のある材料ならば利用可能である。

ＳＭＡ部材１の形態については、本実施形態において細線状のものを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、コイル状や板状などの幾つかの形状を、適宜アクチュエータ装置１３の目的に合わせて用いることが可能である。また、ＳＭＡ部材１は高温処理することによって形状を記憶させることができる合金であり、常温付近では変形（応力マルテンサイト変態）させることが可能になる。変形した状態から、加熱して変態点以上の温度にすることによって、ＳＭＡ部材１の結晶相は、オーステナイト相になり、記憶させていた形状へと復帰する。

具体的には、例えば、ＳＭＡ部材１がＮｉ−Ｔｉ合金である場合、形状を記憶するための高温処理の温度は、９００度近い温度となる。このように、形状を記憶させるための高温処理の温度（形状記憶処理温度）は、非常に高温であるため、一度高温処理によって形状を記憶させた後のＳＭＡ部材１は、拘束条件や時間を適切に設定すれば、２００度〜３００度の環境温度下に曝露したとしても、その特性（変形量や変形速度など）の劣化は小さい。したがって、本発明に係るアクチュエータ装置１３、およびアクチュエータ装置１３を用いたカメラモジュール等の製造過程において、ＳＭＡ部材１を搭載した基板を、特別な操作を行うことなく、リフローなどの高温プロセスに通すことが可能となる。結果、アクチュエータ装置１３、およびアクチュエータ装置１３を用いたカメラモジュール等の製造工程を、言い換えれば、量産プロセスを簡素化できることになる。

（変位量調節部）
ここで、本実施形態においては、ＳＭＡ部材１を加熱する方法として、通電加熱を用いている。ＳＭＡ部材１を通電加熱する場合の通電方法は、電圧制御もしくはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御である。具体的には、電圧制御の場合は、カメラモジュール１４が備える変位量調節部（変形調節部）が、ＳＭＡ部材１の両端部に接続されたリード線を通して、ＳＭＡ部材１に印加する電圧を制御し、ＳＭＡ部材１の抵抗値をフィードバックしながらＳＭＡ部材１の伸縮量を制御する。なお、ＳＭＡ部材１の抵抗値のフィードバック方法の一例として、ＳＭＡ部材１に対して直列に抵抗素子（図示しない）を接続し、この抵抗素子における電圧降下を制御部１８が検出することにより、ＳＭＡ部材１における電圧降下および抵抗値を、制御部１８は検出できる。

また、ＳＭＡ部材１の抵抗値と伸縮量とはＳＭＡ部材１の温度に対して、図９に示すように、ヒステリシス特性を持つ。図９はＳＭＡ部材１の温度に対する、ＳＭＡ部材１の抵抗値と伸縮量との関係を示す説明図である。

次に、図８を参照して、ＳＭＡ部材１に通電加熱する場合の、電圧制御もしくはＰＷＭ制御を行う変位量調節部２３について説明する。図８は、変位量調節部２３の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、変位量調節部２３は、ＳＭＡ部材１に電圧を供給する電源２１と、供給する電圧を操作する操作部２２とを備えている。さらに、操作部２２は、ＳＭＡ部材１のヒステリシス特性に基づく、抵抗値と伸縮量との変換テーブルを記憶する記憶部１６と、所望される被駆動部材３の変位量に応じたＳＭＡ部材１の伸縮量を制御部１８に出力する設定部１７と、記憶部１６と設定部１７とからの情報に基づき、ＳＭＡ部材１に供給する電圧を制御する制御部１８とを備えている。

まず、ＳＭＡ部材１に対する通電方法として、電圧制御を用いる場合、操作部２２において、制御部１８は、設定部１７より所望されるＳＭＡ部材１の伸縮量を入力する。さらに、制御部１８は、記憶部１６より、ＳＭＡ部材１の抵抗値と伸縮量との関係を示す変換テーブル情報を読み出す。ここで、制御部１８は、記憶部１６および設定部１７より入力した情報に基づき電源２１を制御し、変位量調節部２３は、ＳＭＡ部材１に対して、ＳＭＡ部材１の所望される伸縮量に応じた電圧を与えることになる。

一方、ＳＭＡ部材１に対する通電方法として、ＰＷＭ制御を用いる場合の、変位量調節部２３における基本的な動作は、電圧制御の場合と同様である。電圧制御と異なる点は、制御部１８が電源２１を制御する際、電圧値ではなく、ＳＭＡ部材１に対して電圧パルスを供給し、このパルスのデューティ比によってＳＭＡ部材１への電力を制御することである。ＰＷＭ制御を用いることの利点としては、ＰＷＭ制御は駆動回路が比較的簡単であるので、操作部２２にその駆動回路を組み込むだけでよく、小型機器への搭載にも有利である。また、供給できる電力の上限がパルスの振幅によって決まっているので、電力の過供給によるＳＭＡ部材の破損を防止できる。具体的には、操作部２２が、変換テーブル情報を記憶部１６を通じて読み出すのと同時に、設定部１７を通じて被駆動部材３に対して所望される変位量の入力値を読み取り、電源２１が出力するパルスのデューティ比を制御部１８において調節し、変位量調節部２３は、ＳＭＡ部材１に対して、ＳＭＡ部材１の所望される伸縮量に応じた電力を与えることになる。

（テコ機構２の支点）
本実施の形態におけるテコ機構２は、樹脂部材もしくは金属部材によって構成されるものである。したがって、部分的に薄肉化することにより、ベース７との接続点である支点が可動部節点となる。

ここで、本実施形態におけるテコ機構２とベース７との接続点について、図１０（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）および（ｂ）は、テコ機構２とベース７との接続形状を示す模式図である。同図（ａ）に示すように、テコ機構２の支点となる、テコ機構２とベース７との接続点について、テコ機構２とベース７とを溶着などにより一体化することが好ましい。また、同図（ｂ）に示すように、テコ機構２について、支点となるベース７との接続部分を、薄型化することが好ましい。以上のように、テコ機構２とベース７との接続部分を、一体化または薄型化することにより、接続部分のスペースを減らすことが可能となり、結果、アクチュエータ装置１３の小型化および低背化が可能となる。

なお、本実施形態においては、ＳＭＡ部材１に対する加熱の手法として、通電加熱を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、他にもＳＭＡ部材１周辺の環境温度の操作、あるいは熱電変換素子や別な抵抗加熱部材によって、ＳＭＡ部材１を加熱することもできる。

（テコ機構２の配置）
次に、本実施形態における、テコ機構２の配置と、テコ機構２と被駆動部材３との接点について説明する。

すでに上述したように、テコ機構２は、被駆動部材３の側方に配置される。具体的には、被駆動部材３の変位方向に垂直な面に対し、側面となる側に配置され、言い換えれば、被駆動部材３とテコ機構２とは、被駆動部材３の変位方向に垂直な方向に、並んで配置されている。さらに言い換えれば、本実施形態の被駆動部材３のように、光学素子の受光面に対する側面の側に配置されている。さらにテコ機構２は、被駆動部材３の上記側面に設けられた突起部１０と接触する接触部を持つ。このとき、図２７に示した従来例のアクチュエータ装置と比較して、本実施形態に係るアクチュエータ装置１３は、以下の利点がある。

まず、一つ目の利点として、従来例のように、テコ機構が被駆動部材の変位方向に垂直な面を覆うように、言い換えれば、被駆動部材の変位方向にある場合に比べ、被駆動部材３の変位方向における、アクチュエータ装置の低背化を実現できる。さらに、もう一つの利点として、本実施形態のアクチュエータ装置１３のように、光学素子用のアクチュエータ装置１３であった場合、光学素子である被駆動部材３に入射する入射光の光路を、テコ機構２が妨げず、また、被駆動部材３からレンズやＣＣＤ素子のような受光素子１２への透過光の光路を妨げることを回避できる。

（テコ機構２における、支点，力点，作用点の位置）
本実施形態におけるテコ機構２において、テコ機構２の力点と作用点は、支点に対して同じ側に位置する。この力点と作用点の位置について、支点から見て順に力点、作用点とすることにより、ＳＭＡ部材１の伸縮量に対して、作用点の変位量を拡大することになる。結果、ＳＭＡ部材１の伸縮量に対して、被駆動部材３の変位量を拡大することになる。また、力点の位置を調整することにより、この拡大率を任意に設定することが可能となる。また、テコ機構２によって変位量を拡大する必要が無ければ、力点および作用点の位置を、支点から見て順に作用点、力点となるようにしてもよい。この場合はＳＭＡ部材１のテコ機構２を牽引する力が拡大され、テコ機構２の作用点を介して、被駆動部材３へ伝達されるため、より安定な駆動を実現したい場合や、被駆動部材３の質量が大きいときに有利となる。

（テコ機構２と被駆動部材３との接触角度）
また、テコ機構２において、その支点，力点，作用点間の距離および位置を変えることによる、被駆動部材の変位量の拡大に加えて、テコ機構２と被駆動部材３との接触角度を変更することによっても、この変位量を更に拡大することも可能となる。図１１を参照して、テコ機構２と被駆動部材３との接触角度と、被駆動部材の変位量との関係を、以下に説明する。図１１は、本実施形態のアクチュエータ装置１３における、テコ機構２と被駆動部材３との接触部を示す拡大図である。同図に示す、ＳＭＡ部材１を加熱する前の、初期状態におけるテコ機構２および被駆動部材３との、初期接触角度２０（φ）を大きくすることによって、テコ機構２の作用点の変位量が同じ場合でも、被駆動部材３の変位量はより大きくなる。

図１２を参照して、テコ機構２の回動と被駆動部材３との関係を、具体的に以下に説明する。図１２は、テコ機構２が回動する前と、回動した後とにおける、被駆動部材３の変位量を示す模式図である。同図に示すように、テコ機構２および被駆動部材３の形状については単純化し説明する。まず、初期状態のアクチュエータ装置１３における、テコ機構２と被駆動部材との初期接触角２０をφ_０、初期状態におけるテコ機構２の支点から接触点までの長さをＬ、テコ機構２が支点を中心として角度θ回動した後の、接触角をφ_１、テコ機構２の回動後の支点から接触点までの長さをＬ´とし、被駆動部材３の変位前と変位後の変位量をｈとする。

このとき、被駆動部材３の変位量ｈを、以下の式で表すことができる。

ｈ＝Ｌsinφ_０−Ｌ´sinφ_１
＝Ｌ{sinφ_０−cosφ_０×tan（φ_０−θ）}
上記の式について、４５度＜φ_０＜９０度とし、θ＝３０度、および、θ＝４５度としたときの、初期接触角度２０と、変位量ｈとの関係を図１３に示す。図１３は、初期接触角度２０と、変位量ｈとの関係を示す説明図である。図１３に示すグラフは、上記の式を解いたものである。

同図に示すように、初期接触角度２０の値φ_０が増大するにつれて、同じ回動角θであっても、被駆動部材３の変位量は増大することがわかる。すなわち、ＳＭＡ部材１の長さやテコ機構２における支点，力点，作用点の位置を調整する以外にも、テコ機構２と被駆動部材３との初期接触角度２０を操作することによって、被駆動部材３の変位量を拡大することが可能となる。なお、これは被駆動部材３がテコ機構２を摺動することが前提であり、初期接触角度２０を大きくしてより被駆動部材３の変位量を拡大する場合には、被駆動部材３およびテコ機構２の材料を適切に設定して、両者が摺動できるように設計する必要がある。

なお、テコ機構２を牽引するためのＳＭＡ部材１については複数あってもよい。この場合、テコ機構２をバランスよく牽引できるようにテコ機構２に対して対称に配置するなどの工夫が必要となる。また、図１（ａ）のように、ＳＭＡ部材１をテコ機構２の回動方向に這わせて配置するような手法においては、テコ機構２と被駆動部材３との間で十分なスペースが取れず、ＳＭＡ部材１の長さが不足することがある。このような場合には、被駆動部材３の形状を考慮して、ＳＭＡ部材１を、テコ機構２の回動方向以外の方向へと這わせるように配置すればよい。

以下に、一つのテコ機構２に対して複数のＳＭＡ部材１によって牽引し、さらに、テコ機構２の回動方向以外の方向へ、ＳＭＡ部材１を配置した場合の、アクチュエータ装置１３を、図１４（ａ）および（ｂ）に示す。図１４（ａ）は、１つのテコ機構２に対して複数のＳＭＡ部材１によって牽引するアクチュエータ装置１３を、変位方向からみた平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿ったアクチュエータ装置１３の断面図である。同図に示すように、ＳＭＡ部材１を配置することにより、テコ機構２と被駆動部材３との間にスペースが取れない場合であっても、ＳＭＡ部材１を効率よく配置できる。特に、ＳＭＡ部材１がワイヤによって形成されている場合は、図１４（ａ）および（ｂ）に示したＳＭＡ部材１の配置が有利である。

（ＳＭＡ部材１の形態）
以上においては、基本的なアクチュエータ装置を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ＳＭＡ部材１の形態を変更することによって、アクチュエータ装置１３の仕様に応じて、特性の向上を図ることができる。図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、ＳＭＡ部材１の形態を変更したアクチュエータ装置１３について説明する。図１５（ａ）は、ＳＭＡ部材がパイプ状となるアクチュエータ装置を示す模式図であり、図１５（ｂ）は、ＳＭＡ部材がバネ状となるアクチュエータ装置を示す模式図であり、図１５（ｃ）は、ＳＭＡ部材が板状となるアクチュエータ装置を示す模式図である。

図１５（ａ）に示すアクチュエータ装置１３は、ＳＭＡ部材として、パイプ状となるＳＭＡ部材３１を用いている。ＳＭＡ部材３１は、自身の内部が空洞となっているため、内部に気体や流体などの冷媒を流すことができる。その結果、自然放熱によって冷却する場合に比べて高速な冷却を行うことが可能になるため、高速な応答性をアクチュエータ装置は備えることになる。図１５（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３は、ＳＭＡ部材として、コイルバネ状となるＳＭＡ部材３２を用いている。ＳＭＡ部材３２は、ワイヤの場合と比較してＳＭＡ部材自体の変位量を大きく設定できるため、被駆動部材３をより大きく変位させることが可能となる。また、図１５（ｃ）に示すアクチュエータ装置１３は、ＳＭＡ部材として、板状となるＳＭＡ部材３３を用いている。ＳＭＡ部材３３は、ワイヤ状の場合と比較して被駆動部材３に印加できる応力が大きくなり、結果、ＳＭＡ部材３３を備えたアクチュエータ装置１３は、被駆動部材３の質量が大きい場合でも、被駆動部材３を円滑に変位させることができる。

（支持機構５の配置）
次に、支持機構５を、被駆動部材３の重心に対して、テコ機構２の位置と対称な側面の側に配置するに限らず、図１６に示すように、支持機構５の数および配置を変更してもよい。図１６は、３つの支持機構５を備えたアクチュエータ装置１３を示す模式図である。

同図に示すように、被駆動部材３の重心に対して、テコ機構２の位置と対称な側面の側に配置された支持機構５とは別に、被駆動部材３の重心に対して、互いに対称な側面の側に、２つの支持機構５´を配置してもよい。これにより、アクチュエータ装置１３は、１つの支持機構５を備えた場合よりも、より安定して被駆動部材３を保持または変位させることができる。

また、光学素子用アクチュエータ装置１３は、被駆動部材３である光学素子について、光軸に対するチルトを精密に保つことが重要となる。したがって、テコ機構２や支持機構５の配置を工夫し、被駆動部材３をバランスよく支持および変位させることが必要となる。

（複数のテコ機構）
ここで、図１７（ａ）に示すように、テコ機構２を、被駆動部材３の重心に対して対称となる側面の側に、複数配置することによって、被駆動部材の変位方向以外の力に対するバランスを取るようにしてもよい。図１７（ａ）は、２つのテコ機構２および２´を備えるアクチュエータ装置１３を示す模式図である。同図（ａ）に示すアクチュエータ装置１３の場合、複数のテコ機構２および２´を、被駆動部材３の重心を中心として、対称となる側面の側にそれぞれ配置することによって、被駆動部材３の変位方向６以外の方向の力が打ち消されて、結果、被駆動部材３は平衡を保つことができる。これにより、アクチュエータ装置１３は、支持機構５を備える必要がなくなる。

また、アクチュエータ装置１３の耐衝撃性を高めたい場合や、被駆動部材３の変位方向以外の制御精度を高めたい場合には、図１７（ｂ）に示すように、アクチュエータ装置１３は、テコ機構２および２´を配置した位置以外に、支持機構５を備えてもよい。図１７（ｂ）は、２つのテコ機構２および２´と、支持機構５とを備えたアクチュエータ装置１３を示す模式図である。同図（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３の場合、テコ機構２および２´が、被駆動部材３の変位に要する力を分散させることができるため、被駆動部材３の質量が大きい場合にも対応できる。さらに、テコ機構を複数配置した場合は、テコ機構２および２´をそれぞれ個別に動作させることでき、これにより、被駆動部材３が非対称な形状をしている場合や、テコ機構２および２´を異なるタイミングで動作させたい場合に有用である。

（複数のテコ機構に対する１つのＳＭＡ部材）
また、図１８に示すように、複数のテコ機構２を、１つのＳＭＡ部材１によって牽引してもよい。図１８は、２つのテコ機構２を、１つのＳＭＡ部材１によって牽引する、アクチュエータ装置１３を示す模式図である。

同図に示すアクチュエータ装置１３は、ベース７または与圧部材４に、ＳＭＡ部材１のガイド１９を取付け、複数のテコ機構２にまたがって、１つのＳＭＡ部材１を配置した構成となっている。これにより、複数のテコ機構２を一括して動作させることが可能になる。同図に示すアクチュエータ装置１３は、１つのテコ機構２ごとに、１つのＳＭＡ部材１を備える構成に比べ、ＳＭＡ部材１について、十分な大きさおよび長さにできるため、ＳＭＡ部材１の回動も大きくできる。結果として、被駆動部材３の変位量をより大きくすることができる。また、このアクチュエータ装置１３は、厳密に同じタイミングによって、複数のテコ機構２を動作させることができるため、被駆動部材３の光軸に対するチルトが保ちやすいという利点を有する。

（テコ機構２と被駆動部材３との接続部分）
以上に説明したアクチュエータ装置１３においては、テコ機構２と被駆動部材３の側面とは、点または線状の接触である。本発明のアクチュエータ装置１３は、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、テコ機構３４の作用点周辺と、被駆動部材３におけるテコ機構３４との接触部周辺とが、曲面となってもよい。図１９（ａ）および（ｂ）は、テコ機構３４の作用点周辺と、被駆動部材３におけるテコ機構３４との接触部周辺とが、曲面となるアクチュエータ装置１３を示す断面図である。

同図（ａ）に示すアクチュエータ装置１３において、テコ機構３４の作用点周辺と、被駆動部材３におけるテコ機構３４との接触部周辺とが、曲面となっていることにより、テコ機構３４と被駆動部材３との接触部分は面となる。これによって、テコ機構３４は、自身の応力を、被駆動部材３のより広い領域に印加できるため、結果、被駆動部材３の接触部分におけるテコ機構３４からの応力が分散し、テコ機構３４と被駆動部材３との接触において、摩擦力の少ない安定な変位を実現できる。このとき、ＳＭＡ部材１の牽引によってテコ機構３４が回動し、被駆動部材３を変位させた場合、アクチュエータ装置１３における、テコ機構３４および被駆動部材３の接触部分は、図１９（ｂ）のようになる。また、同図（ａ）および（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３においては、外部からの衝撃や振動といった外乱による、被駆動部材３の位置ずれの懸念も少なくなる。

以上に説明したアクチュエータ装置１３においては、テコ機構３４と被駆動部材３との接続部分の摩擦力を小さくし、テコ機構３４と被駆動部材３とが容易に摺動することが好ましい。この摩擦力が大きい場合には、テコ機構３４が被駆動部材３を変位させることができず、結果、アクチュエータ装置１３は動作できない、または、動作特性が低下することになる。しかしながら、テコ機構３４と被駆動部材３との接続部分の摩擦力が大きい場合を利用した、アクチュエータ装置１３を実現することもできる。

以下に、図２０（ａ）および（ｂ）を参照して、テコ機構３５と被駆動部材３との接続部分の摩擦力が大きい場合のアクチュエータ装置１３を説明する。図２０（ａ）および（ｂ）は、テコ機構３５がカム機構となるアクチュエータ装置１３を示す模式図である。

同図（ａ）に示すアクチュエータ装置１３においては、テコ機構３５と被駆動部材３との材料を、両者の接続部分の摩擦力が大きくなるように設定し、テコ機構３５をカム機構とする。この同図（ａ）の状態から、ＳＭＡ部材１の牽引によって、テコ機構３５が回動すると、同図（ｂ）に示すように、被駆動部材３は変位する。これによって、摺動できないような材料を、テコ機構３５および被駆動部材３に用いたとしても、アクチュエータ装置１３は、被駆動部材３を変位させることができる。

以上に説明したアクチュエータ装置１３にいおては、与圧部材４が被駆動部材３に与える応力について、被駆動部材３の変位方向に沿って、被駆動部材３を押し出す方向の応力となっていたが、逆に、図２１に示すように、被駆動部材３を引っ張る応力を印加する与圧部材であってもよい。図２１は、被駆動部材３に対して、引っ張る応力を印加する与圧部材３６を備えたアクチュエータ装置１３を示す模式図である。

同図に示すアクチュエータ装置１３の場合、与圧部材３６は被駆動部材３に対して引っ張る応力を印加するため、テコ機構２は、与圧部材３６の引っ張る応力に対して反対方向となる応力を、被駆動部材３に印加する必要がある。したがって、同図に示すように、テコ機構２は、これまでに説明した図１（ａ）の配置とは、被駆動部材３の変位方向において、逆向きとなるように、言い換えれば、テコ機構２の支点は、被駆動部材の変位方向における、変位方向に垂直な被駆動部材３の重心を含む断面を基準として、与圧部材３６とは異なる側に配置される。なお、図２１に示したような与圧部材３６およびテコ機構２の配置は、本発明の全ての実施形態に適用できる。

次に、与圧部材を備えないアクチュエータ装置１３について、図２２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図２２（ａ）〜（ｃ）は、与圧部材を備えず、複数のテコ機構によって、被駆動部材３を保持および変位させるアクチュエータ装置１３を示す模式図である。

同図（ａ）に示すように、アクチュエータ装置１３は、２つのテコ機構２および２´を備え、変位方向６における、テコ機構２および２´が被駆動部材３に対して印加する応力は、互いに反対方向となるように、テコ機構２および２´は配置される。まず、被駆動部材３を図面上における下方向に変位させる場合、アクチュエータ装置１３は、ＳＭＡ部材１の牽引によってテコ機構２が回動させる。このとき、被駆動部材３が変位したことにより、テコ機構２とは反対の側面に配置されたテコ機構２´は、被駆動部材３の変位に応じて、ＳＭＡ部材１´が収縮する場合とは逆方向に回動し、テコ機構２´に接続されたＳＭＡ部材１´は伸張する。一方、被駆動部材３を、被駆動部材を逆向きに変位させる場合、言い換えれば、図面上における上方向に変位させる場合には、アクチュエータ装置１３は、ＳＭＡ部材１´の牽引によってテコ機構２´を回動させる。このように、アクチュエータ装置１３は、２つのテコ機構２および２´を備えることにより、与圧部材４を備える必要がなく、さらに、ＳＭＡ部材１または１´を自然放熱させて伸縮を操作するよりも、素早く被駆動部材３を変位させることが可能になる。

同図（ｂ）に示す、アクチュエータ装置１３においては、被駆動部材３に対して、変位方向６における、同方向に応力を印加する２つのテコ機構２と、テコ機構２とは逆方向に応力を印加する２つのテコ機構２´と、被駆動部材３の可動方向が変位方向６となるように、被駆動部材３を支持する支持機構５とを備えている。同図（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３は、テコ機構２および２´を、それぞれ複数備えたことにより、テコ機構２および２´の被駆動部材３に対する応力が増大するため、被駆動部材３の質量が大きい場合においても、円滑に被駆動部材３を変位させることが可能となる。なお、同図（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３における、テコ機構２および２´の動作は、同図（ａ）に示すアクチュエータ装置１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。

同図（ｃ）に示すアクチュエータ装置１３は、複数の支持機構５と、被駆動部材３に対して、変位方向６における、それぞれ反対方向に応力を印加するテコ機構３７および３７´とを備えている。さらに被駆動部材３は、変位方向６に対して略平行となる側面に、２つの突起部１１を備えている。ここで、テコ機構３７および３７´は、同図に示すように、被駆動部材３の側面の形状に沿ったＵ字状の形状となっており、Ｕ字状の２つの先端部分が突起部１１に接している。ここで、テコ機構３７および３７´は、突起部１１に対して、応力を印加することにより、被駆動部材３を変位させる。なお、テコ機構３７および３７´の動作については、同図（ａ）に示すアクチュエータ装置１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。

次に、与圧部材の形状がバネ状となる場合のアクチュエータ装置１３について、図２３（ａ）および（ｂ）を参照して、以下に説明する。図２３（ａ）は、与圧部材３９がバネ状となるアクチュエータ装置１３を示す模式図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるアクチュエータ装置１３の、Ｄ−Ｄ´線上における断面を示す断面図である。

同図に示すように、支持機構５において、摺動軸８にバネ状の与圧部材３９を設置し、与圧部材３９が軸受８に対して、変位方向６における、テコ機構２が印加する応力方向とは、反対方向の応力となる与圧を印加する。

また、図２４（ａ）および（ｂ）に示すように、バネ状の与圧部材３９を、テコ機構２との接点となる突起部１０に接するように配置してもよい。図２４（ａ）は、与圧部材３９を、突起部１０に接するように配置したアクチュエータ装置１３を示す模式図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）におけるアクチュエータ装置１３の、Ｅ−Ｅ´線上における断面を示す断面図である。

同図に示すように、バネ状の与圧部材３９は、突起部１０に対して、変位方向６における、テコ機構２が印加する応力方向とは、反対方向の応力となる与圧を印加する。

図２３（ａ）〜図２４（ｂ）に示すアクチュエータ装置１３のように、バネ状となる与圧部材３９を、軸受９や突起部１０に接するように配置し、与圧部材３９からの与圧を、被駆動部材３に設けられた軸受９または突起部１０に印加することにより、被駆動部材３は、与圧部材３９からの与圧を受けるための突起部１１を備える必要がない。したがって、アクチュエータ装置１３を、より小型化すうことができる。また、与圧部材３９の配置を工夫することによって、面内部分の空間を取ることが可能になるため、テコ機構２や支持機構５を複数設けることができ、結果、アクチュエータ装置１３は、より安定して精密な被駆動部材３を変位させることが可能となる。

以上のように、本実施形態におけるアクチュエータ装置１３は、テコ機構２を、被駆動部材３の側面の側に配置することにより、従来例に比べ小型化および低背化できる。また、アクチュエータ装置１３の構成は簡素なものであり、複雑な形状の部品を作製したり、難しい組立作業を必要としない。したがって、アクチュエータ装置１３は、量産される小型形態機器などのへの搭載が可能となる。また、ＳＭＡ部材１は、拘束条件や時間を適切に設定すれば、２００度〜３００度程度の温度環境下に曝露しても、その特性劣化は小さい。したがって、本発明のカメラモジュール１４においては、特別な処理を行うことなく、カメラモジュール１４の内部基板に、ＳＭＡ部材１を搭載したまま、リフローなどの高温プロセスを行うことも可能となる。よって、カメラモジュール１４は、量産プロセスの簡素化も達成できる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明のアクチュエータ装置およびカメラモジュールを以下のように構成してもよい。

（第１構成）
光学素子からなる被駆動部材と、前記被駆動部材が所定の方向へと変位するように支持するための支持機構と、前記被駆動部材に対して与圧を印加する与圧部材と、加熱によって変形する，形状記憶合金からなる駆動部材と、前記被駆動部材の側方に配置され、前記駆動部材によって動作するテコ機構を備えることを特徴とする、光学素子用アクチュエータ装置。

（第２構成）
前記テコ機構は、前記駆動部材によって牽引されることによって回動し、前記駆動部材の伸縮を前記テコ機構を介して前記被駆動部材へと伝達して、前記被駆動部材を変位させることを特徴とする、第１構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第３構成）
前記与圧部材と前記テコ機構の支点とは、前記被駆動部材の駆動方向について、前記被駆動部材を中心として同一の側に位置することを特徴とする、第２構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第４構成）
前記与圧部材と前記テコ機構の支点とは、前記被駆動部材の駆動方向について、前記被駆動部材を中心として対称な側に位置することを特徴とする、第２構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第５構成）
前記テコ機構は、前記被駆動部材の駆動方向に対して所定の角度をもって傾斜して配置することで、前記被駆動部材と接触部を有し、前記駆動部材の伸縮を前記被駆動部材へと、運動方向の転換と変位量の増幅を伴って伝達して前記被駆動部材を駆動させることを特徴とする、第２構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第６構成）
前記テコ機構および前記被駆動部材は、前記接触部において平面あるいは曲面を有しており、前記駆動部材の伸縮を前記被駆動部材へと運動方向を転換するとともに増幅して伝達して、前記接触部において摺動しながら前記被駆動部材を駆動させることを特徴とする、第５構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第７構成）
前記テコ機構は前記接触部において曲面を有したカム構造となっており、前記被駆動部材の駆動方向に対して所定の角度をもって傾斜して配置することで、前記駆動部材の伸縮を前記被駆動部材へと運動方向を転換するとともに増幅して伝達して、前記接触部において揺動しながら前記被駆動部材を駆動させることを特徴とする、第５構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第８構成）
前記支持機構は摺動機構からなることを特徴とする、第１構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第９構成）
前記テコ機構は１つであり、前記被駆動部材に対して前記テコ機構と対称な位置に少なくとも１つの摺動機構を有していることを特徴とする、第８構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１０構成）
前記テコ機構は複数あり、前記被駆動部材において対称に配置されていることを特徴とする、第１構成または第８構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１１構成）
複数ある前記テコ機構に対して、それぞれ個別に前記駆動部材を配置することを特徴とする、第１０構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１２構成）
複数ある前記テコ機構に対して，そのうちの少なくとも２つのテコ機構を、一定数の駆動部材を用いて一括して動作させることができるように、前記駆動部材を配置していることを特徴とする、第１０構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１３構成）
前記テコ機構について、その支点の可動部節点がアクチュエータ全体を支持するベースと一体となっており、力点と作用点とが支点に対して片側に配置されていることを特徴とする、第１構成または第２構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１４構成）
前記テコ機構について、その支点を薄肉化させることによって可動部節点としていることを特徴とする、第１構成または第１３構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１５構成）
前記与圧部材は，１つだけ存在し、前記被駆動部材を，駆動方向の片側の面，あるいは側方に設けた突起部において支持し、前記被駆動部材の入射光の光路を妨げないような形状および配置をしていることを特徴とする、第１構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１６構成）
前記与圧部材は，少なくとも２つ存在し、前記被駆動部材の回転対称軸に対して対称に配置され、前記被駆動部材を，駆動方向の片側の面，あるいは側方に設けた部分において支持し、前記被駆動部材への入射光の光路を妨げないような形状および配置をしていることを特徴とする、第１構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置。

（第１７構成）
第１構成〜第１６構成のいずれか１つの構成に記載の光学素子用アクチュエータ装置と、外光を受光するための受光素子とを備え、前記受光素子への入射光の光路を妨げないように前記光学素子用アクチュエータが配置されていることを特徴とする、カメラモジュール。

本発明は、小型化および低背化となるアクチュエータ装置および当該アクチュエータ装置を搭載するカメラモジュールを提供することができ、特に、カメラ機能を備えた携帯端末機器などに適用することができる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、アクチュエータ装置の断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、アクチュエータ装置を構成する各部品を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る、テコ機構とＳＭＡ部材との接続方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る、カメラモジュールの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る、カメラモジュールを示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、被駆動部材が変位する前の、カメラモジュールの断面を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、被駆動部材が変位した後の、カメラモジュールの断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、変位量調節部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る、ＳＭＡ部材の抵抗値と伸縮量との関係を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、テコ機構とベースとの接続を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る、テコ機構と被駆動部材との接触角度を示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る、テコ機構の回動前および回動後における、テコ機構と被駆動部材との接触角度および被駆動部材の変位量とを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る、テコ機構および被駆動部材の初期接触角度と、テコ機構の回動による被駆動部材の変位量との関係を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、１つのテコ機構に対して、２つのＳＭＡ部材を備えるアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る、与圧部材がパイプ状となるアクチュエータ装置を示す模式図であり、（ｂ）は、与圧部材がバネ状となるアクチュエータ装置を示す模式図であり、（ｃ）は、与圧部材が板状となるアクチュエータ装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る、支持機構を複数備えたアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、テコ機構を複数備えたアクチュエータ装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る、２つのテコ機構に対して、１つのＳＭＡ部材を備えるアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、テコ機構と被駆動部材との接点が曲線となる場合の、テコ機構および被駆動部材の接触部を拡大した模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、テコ機構がカム構造となる場合の、テコ機構と被駆動部材との接触部を拡大した模式図である。 本発明の実施形態に係る、被駆動部材に対して、与圧部材が引っ張る応力を印加するアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る、与圧部材を備えず、テコ機構によって被駆動部材を変位させるアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、バネ状の与圧部材が、支持機構の軸受に応力を印加するアクチュエータ装置を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る、バネ状の与圧部材が、テコ機構と接触する被駆動部材の突起部に対して、応力を印加するアクチュエータ装置を示す模式図である。 従来例における、テコ機構の作用点の変位方向に対して、平行にＳＭＡ部材を配置したアクチュエータ装置を示す模式図である。 従来例における、テコ機構を備えず、被駆動部材の変位方向に対して、所定の角度を有してＳＭＡ部材を配置したアクチュエータ装置を示す模式図である。 従来例における、テコ機構とＳＭＡ部材を備え、被駆動部材の変位方向に対して、所定の角度を有してＳＭＡ部材を配置したアクチュエータ装置を示す模式図である。

符号の説明

１ ＳＭＡ部材（形状記憶合金）
１´ ＳＭＡ部材（形状記憶合金）
２ テコ機構
２´ テコ機構
３ 被駆動部材
４ 与圧部材
５ 支持機構
７ ベース（固定部）
１１ 突起部
１３ アクチュエータ装置
１４ カメラモジュール
３１ 与圧部材
３２ 与圧部材
３３ 与圧部材
３４ テコ機構
３５ テコ機構
３６ 与圧部材
３７ テコ機構
３７´ テコ機構
３９ 与圧部材

Claims (17)

1. 固定部と、
   所定の方向に変位する被駆動部材と、
   上記固定部に固着された、温度変化によって変形する形状記憶合金からなる駆動部材と、
   上記固定部に固着され、かつ、上記駆動部材が接続されたテコ機構と、を備えたアクチュエータ装置であって、
   上記テコ機構と上記被駆動部材とは、上記所定の方向に対して垂直な方向に、並んで配置され、かつ、互いに接しており、
   上記駆動部材の変形によって上記テコ機構が動いて、上記テコ機構が上記被駆動部材を上記所定の方向に変位させることを特徴とする、アクチュエータ装置。
2. 上記被駆動部材の変位方向が上記所定の方向となるように、上記被駆動部材を上記固定部より支持する支持機構を備え、上記支持機構は、上記被駆動部材と摺動することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 上記所定の方向に対して反対な方向に、上記被駆動部材に対して応力を印加する与圧部材を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクチュエータ装置。
4. 上記与圧部材と、上記テコ機構における上記固定部に固着した箇所とは、
   上記所定の方向に垂直な、上記被駆動部材の重心を含む断面に対して、同じ側に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ装置。
5. 上記与圧部材と、上記テコ機構における上記固定部に固着した箇所とは、
   上記所定の方向に垂直な、上記被駆動部材の重心を含む断面に対して、異なる側に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ装置。
6. 上記テコ機構は、上記被駆動部材と接する箇所において、上記所定の方向に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
7. 上記テコ機構および上記被駆動部材の少なくともどちらか一方は、互いに接する箇所において平面または曲面を有しており、
   上記テコ機構と上記被駆動部材とは、互いに接する箇所において、摺動することを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ装置。
8. 上記テコ機構は、上記被駆動部材と接する箇所において、曲面を有するカム構造となっており、
   上記テコ機構と上記被駆動部材とは、互いに接する箇所において、揺動することを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ装置。
9. 上記テコ機構と上記支持機構とは、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ装置。
10. 上記テコ機構を複数備え、
    上記複数のテコ機構のうち、少なくとも２つのテコ機構は、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
11. 上記テコ機構を複数備え、
    上記テコ機構のそれぞれに対して、上記駆動部材を個別に備えていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
12. 上記テコ機構を複数備え、
    上記複数のテコ機構のうち、少なくとも２つ以上のテコ機構は、１つの駆動部材に接続していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
13. 上記テコ機構は、上記固定部に固着した箇所において、上記固定部と一体となっていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
14. 上記テコ機構は、上記固定部に固着した箇所において、自身の他の部分よりも薄くなっていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
15. 上記被駆動部材は、自身の上記所定の方向に垂直となる面に対する側面に、突起部を備え、
    上記与圧部材は、上記突起部に対して応力を印加することを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ装置。
16. 上記与圧部材を複数備え、
    上記複数の与圧部材のうち、少なくとも２つの与圧部材は、上記所定の方向に垂直な方向において、上記被駆動部材の重心を中心として、互いに対称となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項３または１５に記載のアクチュエータ装置。
17. 請求項１から１６までのいずれか１項に記載のアクチュエータ装置を備えていることを特徴とする、カメラモジュール。

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