JP2011209467A - 駆動モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】周囲環境温度に起因するレンズ枠の浮き上がりを抑制すると共に、形状記憶合金ワイヤへの無通電時にレンズ枠の傾きが発生してしまうことを抑制すること。
【解決手段】レンズ枠4と、該レンズ枠を収容する支持体5と、レンズ枠を支持体に対して移動可能に弾性保持する板ばね部材6、7と、通電時の発熱により収縮することでレンズ枠を板ばね部材の復元力に抗して一方の板ばね部材6側に駆動させる形状記憶合金ワイヤ10と、係止部4Dを介してレンズ枠をベース板側に付勢して、レンズ枠を他方の板ばね部材7を介してベース板に当接させるバイアスばね部材と、を備え、レンズ枠には、初期的に一方の板ばね部材を変形させてレンズ枠をベース板側に付勢する付勢力を発生させ、形状記憶合金ワイヤの無通電時においてバイアスばね部材との釣り合いをとってレンズ枠を当接状態に維持させる予圧部60が設けられている駆動モジュールを提供する。
【選択図】図4
【解決手段】レンズ枠4と、該レンズ枠を収容する支持体5と、レンズ枠を支持体に対して移動可能に弾性保持する板ばね部材6、7と、通電時の発熱により収縮することでレンズ枠を板ばね部材の復元力に抗して一方の板ばね部材6側に駆動させる形状記憶合金ワイヤ10と、係止部4Dを介してレンズ枠をベース板側に付勢して、レンズ枠を他方の板ばね部材7を介してベース板に当接させるバイアスばね部材と、を備え、レンズ枠には、初期的に一方の板ばね部材を変形させてレンズ枠をベース板側に付勢する付勢力を発生させ、形状記憶合金ワイヤの無通電時においてバイアスばね部材との釣り合いをとってレンズ枠を当接状態に維持させる予圧部60が設けられている駆動モジュールを提供する。
【選択図】図4
Description
本発明は、駆動モジュール及び電子機器に関するものである。特に、光学系や可動部材を駆動して、焦点位置調整を行ったり、アクチュエータとして用いたりするのに好適な駆動モジュール及び電子機器に関するものである。
従来から、カメラ機能付き携帯電話等の小型の電子機器において、撮像レンズユニット等の被駆動体を駆動してオートフォーカスやズーム等を行うために、板ばねを利用して被駆動体を光軸方向に移動可能に保持すると共に、形状記憶合金ワイヤの伸縮を利用して被駆動体を移動させる駆動モジュールが種々提案されている。
例えば、特許文献1の駆動モジュールでは、モジュール枠(支持体)の内方に挿入されたレンズ枠(被駆動体)を2枚の板ばねを利用して光軸方向に移動可能に保持していると共に、形状記憶合金ワイヤの略中間部をレンズ枠の係止部に引っ掛けるように配置している。そして、形状記憶合金ワイヤに電力を供給することにより、この形状記憶合金ワイヤの温度を上昇させて収縮させることができ、その結果レンズ枠を上下動させることが可能とされている。
ところで、形状記憶合金ワイヤを利用する場合、周囲環境温度が形状記憶合金ワイヤの変態温度以上となってしまった場合には、形状記憶合金ワイヤが収縮してレンズ枠を上昇させるような動きをしてしまう。
そのため、特許文献1の駆動モジュールでは、上記動きを抑制するために、レンズ枠を保持する板ばねとは別に、初期的にレンズ枠の上昇方向とは反対側の下向きの力を付勢するコイル状のバイアスばねを設け、使用温度範囲内においてレンズ枠が上方に浮き上がらないように設計がなされている。
そのため、特許文献1の駆動モジュールでは、上記動きを抑制するために、レンズ枠を保持する板ばねとは別に、初期的にレンズ枠の上昇方向とは反対側の下向きの力を付勢するコイル状のバイアスばねを設け、使用温度範囲内においてレンズ枠が上方に浮き上がらないように設計がなされている。
なお、コイル状のバイアスばねではなく、リング状に形成されたバイアスばねを利用して、レンズ枠を初期的に下向きに付勢し、レンズ枠が上方に浮き上がらないように設計されたものも知られている(特許文献2参照)。
しかしながら、上述した従来の駆動モジュールには、まだ以下の課題が残されている。
はじめに、レンズ枠に対するバイアスばねの付勢方向と、レンズ枠に対する形状記憶合金ワイヤの作用方向とが異なってしまうとモーメントが発生してレンズ枠が傾いてしまうため、両者の方向が一致するようにバイアスばねが設けられている。
例えば、上記特許文献1に記載の駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤが係止される係止部の上面に係止突起が形成されており、この係止突起にバイアスばねが外挿されて、レンズ枠を下向きに付勢している。そのため、バイアスばねの位置は、レンズ枠の中心に対して偏った位置になってしまうのが現状である。
はじめに、レンズ枠に対するバイアスばねの付勢方向と、レンズ枠に対する形状記憶合金ワイヤの作用方向とが異なってしまうとモーメントが発生してレンズ枠が傾いてしまうため、両者の方向が一致するようにバイアスばねが設けられている。
例えば、上記特許文献1に記載の駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤが係止される係止部の上面に係止突起が形成されており、この係止突起にバイアスばねが外挿されて、レンズ枠を下向きに付勢している。そのため、バイアスばねの位置は、レンズ枠の中心に対して偏った位置になってしまうのが現状である。
ところで、このバイアスばねは、レンズ枠の浮き上がりを抑制するためにレンズ枠を常時付勢して下向きの力を付与しているうえ、その付勢力は板ばねに比較して大きく設定されている。そのため、形状記憶合金ワイヤに通電を行っていない無通電時においては、図15に示すように、レンズ枠100に対してバイアスばね101の力が板ばね102よりも支配的に作用してしまい、レンズ枠100を板ばね102で保持することができず該レンズ枠100が傾いてしまい易かった。従って、光軸103が傾いて、撮像画像の片側のピントが合わない、所謂方ボケ等の不都合が生じる可能性が高かった。その結果、無通電時では、カメラとして利用することが難しかった。
なお、形状記憶合金ワイヤに電力を供給してレンズ枠を移動させている状態では、形状記憶合金ワイヤの作用力とバイアスばねの付勢力とが釣り合うので、レンズ枠の傾きが発生し難い。
なお、形状記憶合金ワイヤに電力を供給してレンズ枠を移動させている状態では、形状記憶合金ワイヤの作用力とバイアスばねの付勢力とが釣り合うので、レンズ枠の傾きが発生し難い。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、周囲環境温度に起因するレンズ枠の浮き上がりを抑制することができると共に、形状記憶合金ワイヤへの無通電時にレンズ枠の傾きが発生してしまうことを抑制することができる駆動モジュール及び電子機器を提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
(1)本発明に係る駆動モジュールは、レンズ枠と、該レンズ枠を内側に収容する支持体と、光軸方向に前記レンズ枠を挟むように配設され、該レンズ枠を前記支持体に対して光軸方向に沿って移動可能に弾性保持する一対の板ばね部材と、両端部が前記支持体に支持されると共に中間部が前記レンズ枠の係止部に係止され、通電時の発熱により収縮することでレンズ枠を、前記板ばね部材の復元力に抗して前記一対の板ばね部材のうち一方の板ばね部材側に駆動させる形状記憶合金ワイヤと、前記一対の板ばね部材のうち他方の板ばね部材を前記支持体との間に挟みながら該支持体に固定されたベース板と、前記係止部を介して前記レンズ枠を前記ベース板側に付勢して、レンズ枠を前記他方の板ばね部材を介してベース板に当接させるバイアスばね部材と、を備え、前記レンズ枠には、初期的に一方の板ばね部材を変形させてレンズ枠を前記ベース板側に付勢する付勢力を発生させ、前記形状記憶合金ワイヤの無通電時において前記バイアスばね部材との釣り合いをとってレンズ枠を前記当接状態に維持させる予圧部が設けられていることを特徴とする。
(1)本発明に係る駆動モジュールは、レンズ枠と、該レンズ枠を内側に収容する支持体と、光軸方向に前記レンズ枠を挟むように配設され、該レンズ枠を前記支持体に対して光軸方向に沿って移動可能に弾性保持する一対の板ばね部材と、両端部が前記支持体に支持されると共に中間部が前記レンズ枠の係止部に係止され、通電時の発熱により収縮することでレンズ枠を、前記板ばね部材の復元力に抗して前記一対の板ばね部材のうち一方の板ばね部材側に駆動させる形状記憶合金ワイヤと、前記一対の板ばね部材のうち他方の板ばね部材を前記支持体との間に挟みながら該支持体に固定されたベース板と、前記係止部を介して前記レンズ枠を前記ベース板側に付勢して、レンズ枠を前記他方の板ばね部材を介してベース板に当接させるバイアスばね部材と、を備え、前記レンズ枠には、初期的に一方の板ばね部材を変形させてレンズ枠を前記ベース板側に付勢する付勢力を発生させ、前記形状記憶合金ワイヤの無通電時において前記バイアスばね部材との釣り合いをとってレンズ枠を前記当接状態に維持させる予圧部が設けられていることを特徴とする。
本発明に係る駆動モジュールにおいては、形状記憶合金ワイヤの無通電時、バイアスばね部材がレンズ枠をベース板側に付勢しているので、レンズ枠を他方の板ばね部材を介してベース板に当接させることができる。これにより、周囲環境温度に起因して形状記憶合金ワイヤが収縮したとしても、レンズ枠を押さえ付けて該レンズ枠の浮き上がりを抑制することができる。
次に、通電により形状記憶合金ワイヤを発熱させると、該ワイヤは温度に応じた長さに収縮する。これにより、係止部を介してレンズ枠を支持体に対して相対的に移動させることができ、レンズ枠を光軸方向に沿って一方の板ばね部材側に移動させることができる。そして、レンズ枠が移動すると、一対の板ばね部材が変形して弾性復元力がレンズ枠に作用する。すると、レンズ枠は、一対の板ばね部材からの弾性復元力と形状記憶合金ワイヤの張力とが釣り合う位置で停止する。
なお、形状記憶合金ワイヤへの通電を停止すると、該ワイヤを伸長させることができる。これにより、レンズ枠を上記とは逆方向に移動させることができる。このように、形状記憶合金ワイヤの発熱量を制御することで、レンズ枠を光軸に沿う2方向に移動させることができ、所望の位置に停止させることができる。
次に、通電により形状記憶合金ワイヤを発熱させると、該ワイヤは温度に応じた長さに収縮する。これにより、係止部を介してレンズ枠を支持体に対して相対的に移動させることができ、レンズ枠を光軸方向に沿って一方の板ばね部材側に移動させることができる。そして、レンズ枠が移動すると、一対の板ばね部材が変形して弾性復元力がレンズ枠に作用する。すると、レンズ枠は、一対の板ばね部材からの弾性復元力と形状記憶合金ワイヤの張力とが釣り合う位置で停止する。
なお、形状記憶合金ワイヤへの通電を停止すると、該ワイヤを伸長させることができる。これにより、レンズ枠を上記とは逆方向に移動させることができる。このように、形状記憶合金ワイヤの発熱量を制御することで、レンズ枠を光軸に沿う2方向に移動させることができ、所望の位置に停止させることができる。
ところで、上述したレンズ枠の移動中、バイアスばね部材の付勢力が係止部を介してレンズ枠に作用するが、このバイアスばね部材からの付勢力の作用点と、形状記憶合金ワイヤからの作用力の作用点とは共に係止部で重なり、2つの作用点が光軸に平行な直線上に位置する。そのため、レンズ枠に対する力のモーメントが発生し難く、移動中においてはレンズ枠の傾きが発生し難い。
また、形状記憶合金ワイヤの無通電時では、上述したようにバイアスばね部材がレンズ枠をベース板側に付勢しているが、この無通電時の場合であってもレンズ枠の傾きが発生してしまうことを抑制することができる。
つまり、レンズ枠には予圧部が設けられているので、一方の板ばね部材を初期的に変形させ、該一方の板ばね部材にレンズ枠をベース板側に付勢する付勢力を発生させることができる。これにより、レンズ枠の係止部を付勢しているバイアスばね部材との釣り合いをとることができ、レンズ枠が傾いてしまうことを抑制して、該レンズ枠をベース板に当接させた状態に維持することができる。
つまり、レンズ枠には予圧部が設けられているので、一方の板ばね部材を初期的に変形させ、該一方の板ばね部材にレンズ枠をベース板側に付勢する付勢力を発生させることができる。これにより、レンズ枠の係止部を付勢しているバイアスばね部材との釣り合いをとることができ、レンズ枠が傾いてしまうことを抑制して、該レンズ枠をベース板に当接させた状態に維持することができる。
(2)本発明に係る駆動モジュールは、上記本発明の駆動モジュールにおいて、前記予圧部が、前記レンズ枠の厚みを前記支持体の厚みよりも厚くさせ、前記形状記憶合金ワイヤの無通電時においてレンズ枠を支持体よりも前記一方の板ばね部材側に突出させることを特徴とする。
本発明に係る駆動モジュールにおいては、予圧部によってレンズ枠の厚みが支持体よりも厚く、形状記憶合金ワイヤの無通電時においてレンズ枠が支持体よりも一方の板ばね部材側に突出しているので、初期的に一方の板ばね部材の全体を変形させてレンズ枠をベース板側に確実に付勢させることができる。
特に、レンズ枠と支持体との厚みのバランスを調整するだけの簡便な構成で無通電時におけるレンズ枠の傾きを抑制することができる。
特に、レンズ枠と支持体との厚みのバランスを調整するだけの簡便な構成で無通電時におけるレンズ枠の傾きを抑制することができる。
(3)本発明に係る駆動モジュールは、上記本発明の駆動モジュールにおいて、前記予圧部が、前記レンズ枠の軸線を挟んで前記バイアスばね部材の反対側に位置するように設けられていることを特徴とする。
本発明に係る駆動モジュールにおいては、予圧部がレンズ枠の全体に亘って設けられているのではなく、レンズ枠の軸線を挟んでバイアスばね部材の反対側に位置(対角上に位置)するように部分的に設けられている。これにより、バイアスばね部材の付勢力に対して効率良く釣り合いを取ることができるので、初期的に一方の板ばね部材を変形させる変形量を小さくでき、レンズ枠をベース板側に付勢する付勢力が小さくてもレンズ枠の傾きを効果的に抑制することができる。
(4)本発明に係る駆動モジュールは、上記本発明の駆動モジュールにおいて、前記一方の板ばね部材が、前記他方のばね部材よりもばね定数が大きいことを特徴とする。
本発明に係る駆動モジュールにおいては、一方の板ばね部材のばね定数が他方の板ばね部材のばね定数よりも大きいので、予圧部によって初期的に一方の板ばね部材を変形させる変形量をできるだけ小さくしても、レンズ枠をベース板側に付勢する付勢力を高めて、レンズ枠の傾きを抑制することができる。従って、駆動モジュールの小型化、コンパクト化に繋げることができる。
(5)本発明に係る電子機器は、上記本発明の駆動モジュールを備えていることを特徴とする。
本発明に係る電子機器においては、周囲環境温度に起因するレンズ枠の浮き上がりが抑制され、形状記憶合金ワイヤへの無通電時にレンズ枠の傾きが抑制されている駆動モジュールを備えているので、無通電状態であっても、例えば固定焦点カメラとして利用することが可能であり、製品としての価値を高めることができるうえ低消費電力化を実現することができる。
本発明に係る駆動モジュールによれば、周囲環境温度に起因するレンズ枠の浮き上がりを抑制することができると共に、形状記憶合金ワイヤへの無通電時にレンズ枠の傾きが発生してしまうことを抑制することができる。
また、本発明に係る電子機器によれば、上記駆動モジュールを備えているので、無通電状態であっても、例えば固定焦点カメラとして利用することが可能であり、製品としての価値を高めることができるうえ低消費電力化を実現することができる。
(駆動モジュール)
以下、本発明に係る駆動モジュールの一実施形態について、図1から図14を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の駆動モジュール1は、全体として箱型に構成されている。なお、図1は、駆動モジュール1の外観斜視図である。図2は、駆動モジュール1の概略構成を示す分解斜視図である。
この駆動モジュール1は、組み立て完成後、電子機器等に取り付けられ、駆動モジュール1に制御信号や電力を供給する基板(不図示)上に嵌めこまれたり、接着されたりして固定される。そして、この駆動モジュール1は、基板上に位置するアダプタ30と、アダプタ30上に配設される駆動ユニット31と、駆動ユニット31を覆うように配設されたカバー11と、を備えている。
以下、本発明に係る駆動モジュールの一実施形態について、図1から図14を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の駆動モジュール1は、全体として箱型に構成されている。なお、図1は、駆動モジュール1の外観斜視図である。図2は、駆動モジュール1の概略構成を示す分解斜視図である。
この駆動モジュール1は、組み立て完成後、電子機器等に取り付けられ、駆動モジュール1に制御信号や電力を供給する基板(不図示)上に嵌めこまれたり、接着されたりして固定される。そして、この駆動モジュール1は、基板上に位置するアダプタ30と、アダプタ30上に配設される駆動ユニット31と、駆動ユニット31を覆うように配設されたカバー11と、を備えている。
駆動ユニット31は、図3から図6に示すように、レンズ枠4と、モジュール枠(支持体)5と、上板ばね6及び下板ばね7(一対の板ばね部材)と、モジュール下板(ベース板)8と、給電部材9と、形状記憶合金(Shape Memory Alloy、以下、SMAと略称する)ワイヤ10と、で主に構成されており、これら各構成品が一体に積層されることで1つのアクチュエータを構成している。
なお、図3は、駆動ユニット31の概略構成を示す分解斜視図である。図4は、駆動ユニット31の外観斜視図である。図5は、図4におけるA−A線に沿う駆動ユニット31の断面図である。図6は、図2におけるB−B線に沿う駆動ユニット31の断面図である。なお、一部の図面では見易さのため、一部の構成部材を適宜省略して図示している。
図3から図6に示すように、組立状態では、レンズ枠4はモジュール枠5の内方に挿入されている。また、上板ばね6及び下板ばね7は、軸線M方向にこれらレンズ枠4及びモジュール枠5を挟むように上下に配設されていると共に、これらレンズ枠4とモジュール枠5とにカシメにより固定されている。そして、これらの下方側からモジュール下板8と給電部材9とが、この順に積層されて、モジュール枠5の下方からカシメによりそれぞれ共に固定されている。なお、これらの積層体を上方側から覆うカバー11が、モジュール下板8に固定されている。
なお、図中の符号Mは、レンズユニット12の光軸に一致する駆動モジュール1の軸線であり、レンズ枠4の駆動方向を示している。つまり、軸線M方向とは光軸方向を指す。
以下では、説明を簡単にするため、分解された各構成品の説明においても、組立時の軸線Mとの位置関係に基づいて、位置や方向を参照する場合がある。例えば、構成品に明確な円、円筒面が存在しない場合でも、誤解の恐れのない限り、軸線Mに沿う方向を、単に軸線方向、軸線Mを中心とする円の径方向、周方向を、単に径方向、周方向と称する場合がある。また、上下方向は、特に断らない限り、軸線Mを鉛直方向に配置し、駆動モジュール1の取付面が鉛直下方となる場合の配置における上下方向を指すものとする。
以下では、説明を簡単にするため、分解された各構成品の説明においても、組立時の軸線Mとの位置関係に基づいて、位置や方向を参照する場合がある。例えば、構成品に明確な円、円筒面が存在しない場合でも、誤解の恐れのない限り、軸線Mに沿う方向を、単に軸線方向、軸線Mを中心とする円の径方向、周方向を、単に径方向、周方向と称する場合がある。また、上下方向は、特に断らない限り、軸線Mを鉛直方向に配置し、駆動モジュール1の取付面が鉛直下方となる場合の配置における上下方向を指すものとする。
次に、各構成品について詳細に説明する。
本実施形態のレンズ枠4は、熱カシメ又は超音波カシメが可能な熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネート(PC)、液晶ポリマー(LCP)樹脂等により一体成形されたものであって、図3に示すように全体として筒状に形成されており、その中央には軸線Mに沿って貫通する筒状の収容部4Aが形成されている。
この収容部4Aの内周面には、雌ねじが形成されている(図5参照)。そして、収容部4Aには、外周部に雄ねじが形成された鏡筒に適宜のレンズ又はレンズ群が保持されたレンズユニット12を螺合して固定できるようになっている。
本実施形態のレンズ枠4は、熱カシメ又は超音波カシメが可能な熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネート(PC)、液晶ポリマー(LCP)樹脂等により一体成形されたものであって、図3に示すように全体として筒状に形成されており、その中央には軸線Mに沿って貫通する筒状の収容部4Aが形成されている。
この収容部4Aの内周面には、雌ねじが形成されている(図5参照)。そして、収容部4Aには、外周部に雄ねじが形成された鏡筒に適宜のレンズ又はレンズ群が保持されたレンズユニット12を螺合して固定できるようになっている。
レンズ枠4の外壁面4Bには、周方向に略90度の間隔をおいて、径方向外方に向けて突出する突出部4Cが軸線M方向に延設されている。これら各突出部4Cの上端部と下端部とにおける、レンズ枠4の上端面4a及び下端面4b上には、軸線Mに沿う上方及び下方に向けてそれぞれ突出する上側固定ピン13A、下側固定ピン13Bが、それぞれ4本ずつ設けられている。
このうち、上側固定ピン13Aは、上板ばね6を保持し、下側固定ピン13Bは下板ばね7を保持するためのものである。なお、レンズ枠4の上端面4a及び下端面4bは、軸線Mに直交する平面とされている。
このうち、上側固定ピン13Aは、上板ばね6を保持し、下側固定ピン13Bは下板ばね7を保持するためのものである。なお、レンズ枠4の上端面4a及び下端面4bは、軸線Mに直交する平面とされている。
上側固定ピン13A及び下側固定ピン13Bの平面視の位置は、それぞれ異なっていても良いが、本実施形態では軸線Mに平行な同軸位置に配置されている。このため、上板ばね6、下板ばね7における、上側固定ピン13A及び下側固定ピン13Bの挿通位置は、それぞれ共通化されている。
また、上側固定ピン13A及び下側固定ピン13Bの径方向の各中心位置は、異なっていても良いが、本実施形態では同一円周上に配置されている。このため、それぞれの中心位置は正方格子状に配置されている。
また、レンズ枠4の外壁面4Bには、1つの突出部4Cの下端側から径方向外方に突出するようにガイド突起(係止部)4Dが設けられている。このガイド突起4Dは、図4に示すように、その先端鍵部4D1にSMAワイヤ10を係止し、このSMAワイヤ10の収縮によりガイド突起4Dを上方(矢印イ方向)に持ち上げて移動させるためのものである。
ところで、上記ガイド突起4Dには、軸線Mに対して平行に上方に向けて突設された柱状のスプリング保持部33が形成されている。そして、このスプリング保持部33には、コイル状のバイアススプリング(バイアスばね部材)34が被嵌されるようになっており、図6に示すようにレンズ枠4とカバー11との間で圧縮された状態でスプリング保持部33に支持されている。
このバイアススプリング34は、ガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢して、下板ばね7を介してレンズ枠4をモジュール下板8に当接させる役割を担っている。これにより、SMAワイヤ10が周囲環境温度の影響により収縮してレンズ枠4を上昇させようとしても、レンズ枠4を上から押さえ付けて該レンズ枠4の動きを抑制することが可能とされている。
このバイアススプリング34は、ガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢して、下板ばね7を介してレンズ枠4をモジュール下板8に当接させる役割を担っている。これにより、SMAワイヤ10が周囲環境温度の影響により収縮してレンズ枠4を上昇させようとしても、レンズ枠4を上から押さえ付けて該レンズ枠4の動きを抑制することが可能とされている。
なお、スプリング保持部33は、先端鍵部4D1に対して軸線Mに平行な同一直線上に並ぶようにガイド突起4Dの上面に形成されており、SMAワイヤ10の係止位置とバイアススプリング34の付勢位置とが、軸線Mに平行な同一直線上に並ぶように設計されている。また、スプリング保持部33の高さは、バイアススプリング34の自然長の1/3以上の高さとされており、組み立て時において、バイアススプリング34をスプリング保持部33に被せただけの状態であっても、バイアススプリング34を倒れることなく支えることが可能とされている。
モジュール枠5は、図3に示すように、平面視の外形が全体として略矩形状に形成されていると共に、軸線Mに同軸に形成された貫通孔からなる収容部5Aが中央部に形成された筒状の部材である。そして、この収容部5A内にレンズ枠4が収容される。
このモジュール枠5の上部及び下部の四隅には、軸線Mに直交する平面からなる上端面5a及び下端面5bが形成されている。そして、上端面5aには、上方に向けて上側固定ピン14Aが4本形成され、下端面5bには下方に向けて下側固定ピン14Bが4本形成されている。このうち、上側固定ピン14Aは、上板ばね6を保持するものであり、下側固定ピン14Bは下板ばね7、モジュール下板8及び給電部材9をそれぞれ保持するためのものである。
このモジュール枠5の上部及び下部の四隅には、軸線Mに直交する平面からなる上端面5a及び下端面5bが形成されている。そして、上端面5aには、上方に向けて上側固定ピン14Aが4本形成され、下端面5bには下方に向けて下側固定ピン14Bが4本形成されている。このうち、上側固定ピン14Aは、上板ばね6を保持するものであり、下側固定ピン14Bは下板ばね7、モジュール下板8及び給電部材9をそれぞれ保持するためのものである。
なお、上側固定ピン14Aの平面視の位置は、下側固定ピン14Bの配置と異なっていても良いが、本実施形態ではそれぞれ軸線Mに平行な同軸位置に配置されている。このため、上板ばね6、下板ばね7における、上側固定ピン14A及び下側固定ピン14Bの挿通位置は、それぞれ共通化されている。
また、モジュール枠5の一隅の下部には、平面視の溝幅がレンズ枠4のガイド突起4Dに軸線M方向に移動可能に嵌合する大きさを有する切欠き5Bが形成されている。この切欠き5Bは、レンズ枠4をモジュール枠5内に下方から挿入して収容した際、レンズ枠4のガイド突起4Dを貫通させ、ガイド突起4Dの先端鍵部4D1をモジュール枠5の径方向外部に突出させると共に、レンズ枠4の周方向の位置決めを行うためのものである。
また、モジュール枠5の切欠き5Bに隣接する2つの隅部には、切欠き5Bが設けられた隅部と同方向側の側面において、SMAワイヤ10を保持するワイヤ保持部材15A、15B(図3及び4参照)を取り付けるための一対の係止溝5Cが形成されている。
ワイヤ保持部材15A、15Bは、モジュール枠5の側面に形成されたピン35A、35Bに挿通させて取り付けられている。モジュール枠5の側面におけるピン35A、35Bが形成された下方には、接着剤が充填されてモジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとを固定する溝部36が形成されている。また、ワイヤ保持部材15A、15Bをモジュール枠5に固定する際に、ワイヤ保持部材15A、15Bが回動するのを抑制することができる壁部35Cが形成されている。この壁部35Cは、モジュール枠5の側面から側方(側面に対して鉛直方向)に延出されている。
また、モジュール枠5は、本実施形態ではレンズ枠4と同様に、熱カシメ又は超音波カシメが可能な熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネート(PC)、液晶ポリマー(LCP)樹脂等により一体成形されている。
また、ワイヤ保持部材15Aは、駆動モジュール1から給電部材9の一対の端子部9Cが突出される側の側面に取り付けられ、ワイヤ保持部材15Bは、駆動モジュール1から給電部材9の一対の端子部9Cが突出されない側の側面に取り付けられている。
更に、ワイヤ保持部材15A、15Bは、ワイヤ保持部15bにSMAワイヤ10の端部をカシメることで鍵状に形成された金属板等の導電性部材である。
これらワイヤ保持部材15A、15Bには、モジュール枠5のピン35A、35Bに嵌合する貫通孔36A、36Bがそれぞれ形成されている。また、貫通孔36A、36Bの軸線M方向下方には接着剤を流し込むための貫通孔37A、37Bがそれぞれ形成されている。
これらワイヤ保持部材15A、15Bには、モジュール枠5のピン35A、35Bに嵌合する貫通孔36A、36Bがそれぞれ形成されている。また、貫通孔36A、36Bの軸線M方向下方には接着剤を流し込むための貫通孔37A、37Bがそれぞれ形成されている。
そして、モジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとを固定する際に、モジュール枠5の壁部35Cに当接して、ワイヤ保持部材15A、15Bの回動を抑止するための腕部38A、38Bがそれぞれ形成されている。係止溝5C及びピン35A、35Bに側方から嵌合させ、壁部35Cと腕部38A、38Bとを当接させることで、SMAワイヤ10の端部を位置決めして保持するものである。
更に、ワイヤ保持部材15A、15Bは、SMAワイヤ10を保持するワイヤ保持部15b(カシメ位置)と、該保持部15bの反対側に位置する片状の端子部15aとを備え、モジュール枠5に対する取付状態において、端子部15aがモジュール枠5の下方に積層されたモジュール下板8の下方にわずかに突出されるようになっている。
また、一対のワイヤ保持部材15A、15Bによって両端部が保持されたSMAワイヤ10は、中間部がモジュール枠5の切欠き5Bから突出されたレンズ枠4のガイド突起4Dの先端鍵部4D1に下方から係止されている。つまり、SMAワイヤ10は、中間部がガイド突起4Dの先端鍵部4D1に係止された状態で、両端部がワイヤ保持部材15A、15Bを介して軸線Mを挟んで対向するようにモジュール枠5に固定されている。
そして、このSMAワイヤ10の張力により、先端鍵部4D1を介して、レンズ枠4を上方に付勢している。
そして、このSMAワイヤ10の張力により、先端鍵部4D1を介して、レンズ枠4を上方に付勢している。
図3及び図4に示すように、モジュール枠5及びモジュール枠5内に挿入されたレンズ枠4のそれぞれの上部と下部には、それぞれ上板ばね6と下板ばね7とが積層されている。本実施形態において、上板ばね6及び下板ばね7は、平面視略同一形状に打ち抜かれた平板状の板ばね部材であり、例えば、ステンレス(SUS)鋼板等の金属板からなる。
上板ばね6(下板ばね7)の形状は、平面視の外形が、モジュール枠5の上端部(下端部)と同様な略矩形状とされ、中央部に軸線Mと同軸で、レンズ枠4の収容部4Aより僅かに大きな円状の開口6C(7C)が形成され、全体としてリング状とされている。
上板ばね6(下板ばね7)は、モジュール枠5の上端面5a(下端面5b)上に連結された枠状の枠体部50と、この枠体部50の径方向内側に配設された状態でレンズ枠4の上端面4a(下端面4b)上に連結されたリング部51と、枠体部50とリング部51とに両端部がそれぞれ接続され、両者を連結するばね部52と、で主に構成されている。
枠体部50の隅部近傍には、モジュール枠5の隅部近傍に形成された上側固定ピン14A(下側固定ピン14B)の配置位置に対応して、各上側固定ピン14A(下側固定ピン14B)にそれぞれ挿通可能な4つの貫通孔6B(7B)が形成されている。これにより、モジュール枠5に対する軸線Mに直交する平面内の位置決めが可能となっている。
同様に、リング部51には、レンズ枠4に形成された上側固定ピン13A(下側固定ピン13B)の配置位置に対応して、各上側固定ピン13A(下側固定ピン13B)にそれぞれ挿通可能な4つの貫通孔6A(7A)が形成されている。
同様に、リング部51には、レンズ枠4に形成された上側固定ピン13A(下側固定ピン13B)の配置位置に対応して、各上側固定ピン13A(下側固定ピン13B)にそれぞれ挿通可能な4つの貫通孔6A(7A)が形成されている。
ばね部52は、略四分円弧状に形成され、リング部51と枠体部50との間に配設されている。そして、ばね部52の一端部は4つの貫通孔6A(7A)近傍でリング部51に接続され、他端部は4つの貫通孔6A(7A)近傍で枠体部50に接続されている。
ところで、本実施形態のレンズ枠4には予圧部が設けられており、図4から図6に示すように、初期的に上板ばね6を変形させてレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力を発生させている。これにより、SMAワイヤ10の無通電時においてバイアススプリング34との釣り合いを取り、下板ばね7を介してモジュール下板8にレンズ枠4を当接させた状態に維持できるように設計されている。
具体的に上記予圧部は、レンズ枠4に一体的に設けられた環状の嵩上げ部60であり、レンズ枠4の全体的の厚みT1(図3参照)をモジュール枠5の厚みT2(図3参照)よりも厚くさせ、SMAワイヤ10の無通電時においてレンズ枠4をモジュール枠5よりも上板ばね6側に突出させている。
これにより、初期的に上板ばね6のリング部51が枠体部50よりも上方に位置し、リング部51と枠体部50とを繋ぐ4つのばね部52が上方に浮き上がるように斜めに変形している。そのため、上板ばね6は、図7に示すように初期的にレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢するようになっている。なお、図7は、駆動ユニット31を模式的に表した簡略断面図である。
具体的に上記予圧部は、レンズ枠4に一体的に設けられた環状の嵩上げ部60であり、レンズ枠4の全体的の厚みT1(図3参照)をモジュール枠5の厚みT2(図3参照)よりも厚くさせ、SMAワイヤ10の無通電時においてレンズ枠4をモジュール枠5よりも上板ばね6側に突出させている。
これにより、初期的に上板ばね6のリング部51が枠体部50よりも上方に位置し、リング部51と枠体部50とを繋ぐ4つのばね部52が上方に浮き上がるように斜めに変形している。そのため、上板ばね6は、図7に示すように初期的にレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢するようになっている。なお、図7は、駆動ユニット31を模式的に表した簡略断面図である。
次に、モジュール下板8は、図3から図6に示すように、モジュール枠5の各下側固定ピン14Bを下板ばね7の貫通孔7Bに貫通させると共に、モジュール枠5内に収容したレンズ枠4の各下側固定ピン13Bを下板ばね7の貫通孔7Aに貫通させた状態で、モジュール枠5との間で、下板ばね7を下方側から挟んで積層し、下板ばね7の矩形状の枠体部50をモジュール枠5の下端面5bに対して押圧状態に固定するものである。
このモジュール下板8の形状は、モジュール枠5の外形と略同様の矩形状外形を有する板状部材であり、中央部に軸線Mを中心とする略円形状の開口8Aが厚さ方向に貫通して形成されている。そして、組立時に下板ばね7に積層される上面8a側には、レンズ枠4の各下側固定ピン13Bの配置位置に対応する位置に、後述するカシメ部18との干渉を避けるための4つのU字状の凹部8Bが形成されている。
また、モジュール下板8の周縁に位置する各隅部には、モジュール枠5の各下側固定ピン14Bの配置位置に対応して、これら下側固定ピン14Bをそれぞれ挿通させる貫通孔8Cが形成されている。
また、モジュール下板8の周縁に位置する各隅部には、モジュール枠5の各下側固定ピン14Bの配置位置に対応して、これら下側固定ピン14Bをそれぞれ挿通させる貫通孔8Cが形成されている。
なお、モジュール下板8の材質は、例えば、電気絶縁性及び遮光性を有する合成樹脂を採用している。また、モジュール下板8が電気絶縁性を有することで、給電部材9を下板ばね7に対して電気的絶縁状態で固定する絶縁部材となっている。
給電部材9は、それぞれ板状の金属板からなる一対の電極9a、9bから構成されている。電極9a、9bは、いずれも、モジュール下板8の外形に沿う略L字状の配線部9Bと、配線部9Bの端部からモジュール下板8の外形の外側に突出する端子部9Cと、を備える折れ線状の金属板からなる。
そして、それぞれの配線部9Bには、モジュール下板8の下面から下方に突出されるモジュール枠5の下側固定ピン14Bのうち、モジュール下板8の外形に沿って隣り合う2つの下側固定ピン14Bを、それぞれ挿通させて、電極9a、9bをモジュール枠5に対して位置決めを行う2つの貫通孔9Aが設けられている。
そして、それぞれの配線部9Bには、モジュール下板8の下面から下方に突出されるモジュール枠5の下側固定ピン14Bのうち、モジュール下板8の外形に沿って隣り合う2つの下側固定ピン14Bを、それぞれ挿通させて、電極9a、9bをモジュール枠5に対して位置決めを行う2つの貫通孔9Aが設けられている。
図4に示すように、電極9a、9bの端子部9Cは、モジュール枠5において、ワイヤ保持部材15Aが取り付けられた側の側面から軸線M方向下方に並列して突出するように設けられている。このため、電極9aには、貫通孔9Aと端子部9Cとの間の配線部9B上の側面に、ワイヤ保持部材15Aの端子部15aを電気的に接続するために凹状に切り欠かれた導電接続部9Dが設けられている。
また、電極9bには、配線部9Bの側面におけるワイヤ保持部材15Bの端子部15aとの接続箇所に、切り欠かれた導電接続部9Dが形成されている。この導電接続部9Dにおいて、電極9bとワイヤ保持部材15Bとが電気的に接続されている。
なお、それぞれの導電接続部9Dを、端子部15aと電気的に接続する手段としては、例えば、半田付け又は導電性接着剤による接着を採用することができる。
なお、それぞれの導電接続部9Dを、端子部15aと電気的に接続する手段としては、例えば、半田付け又は導電性接着剤による接着を採用することができる。
カバー11は、図2に示すように、上面11Eの外縁部から下方側に、モジュール枠5を外嵌可能に覆う側壁部11Dが延ばされ、下方側に矩形状の開口11Cが形成された部材であり、上面11Eの中央部に軸線Mを中心とした円状の開口11Aが設けられている。開口11Aの大きさは、例えばレンズユニット12を出し入れ可能な大きさとされている。
また、カバー11の上面11Eの裏側の隅部には、図6に示すように、バイアススプリング34の上端部を支持する窪み部11Fがレンズ枠4のスプリング保持部33に対応する位置に形成されている。これにより、カバー11とレンズ枠4との間において、バイアススプリング34を軸線Mに対する周方向に位置決めすることが可能とされている。
また、カバー11の上面11Eの裏側の隅部には、図6に示すように、バイアススプリング34の上端部を支持する窪み部11Fがレンズ枠4のスプリング保持部33に対応する位置に形成されている。これにより、カバー11とレンズ枠4との間において、バイアススプリング34を軸線Mに対する周方向に位置決めすることが可能とされている。
次に、上述したように構成された駆動モジュール1の組立方法について、以下に説明する。本実施形態では、主に第1工程から第6工程という6つの工程を経て、組み立てを行う。
まず、第1工程では、モジュール枠5の収容部5A内に下方からレンズ枠4を挿入し、モジュール枠5の各上端面5aと、レンズ枠4の各上端面4aとを同一高さに揃える。そして、モジュール枠5の各上側固定ピン14Aとレンズ枠4の各上側固定ピン13Aとに、上板ばね6の各貫通孔6B、6Aをそれぞれ挿通する。
その後、上板ばね6の各貫通孔6A、6Bを貫通して上方に突き出された各上側固定ピン13A、14Aの先端部を、図示しないヒータチップにより熱カシメして、それぞれ第1の固定部であるカシメ部16と、第2の固定部であるカシメ部17とをそれぞれ形成する(図4及び5参照)。
その後、上板ばね6の各貫通孔6A、6Bを貫通して上方に突き出された各上側固定ピン13A、14Aの先端部を、図示しないヒータチップにより熱カシメして、それぞれ第1の固定部であるカシメ部16と、第2の固定部であるカシメ部17とをそれぞれ形成する(図4及び5参照)。
このとき、レンズ枠4の上端面4aとモジュール枠5の上端面5aとは、同一平面上に整列されており、平板状の上板ばね6を変形させることなく配置して、熱カシメを行うことができる。そのため、変形する上板ばね6を押さえる必要がないので、容易にカシメを行うことができる。また、上板ばね6の変形による浮き等の発生を防止することができる。また、各ヒータチップの高さを共通とすることができるので、カシメ部16、17を同時に形成しても、カシメ精度のバラツキを低減することができる。
この時点で、第1工程が終了する。
この時点で、第1工程が終了する。
次に、第2工程を行う。
まず、レンズ枠4の各下側固定ピン13Bに、下板ばね7の各貫通孔7Aをそれぞれ挿通する。この際、同時にモジュール枠5の各下側固定ピン14Bに、下板ばね7の各貫通孔7B、モジュール下板8の各貫通孔8C、給電部材9の各貫通孔9Aをそれぞれ挿通する。その後、下板ばね7の各貫通孔7Aを貫通して下方に突き出された各下側固定ピン13Bの先端部を、ヒータチップにより熱カシメして、第1の固定部であるカシメ部18(図5参照)を形成する。
まず、レンズ枠4の各下側固定ピン13Bに、下板ばね7の各貫通孔7Aをそれぞれ挿通する。この際、同時にモジュール枠5の各下側固定ピン14Bに、下板ばね7の各貫通孔7B、モジュール下板8の各貫通孔8C、給電部材9の各貫通孔9Aをそれぞれ挿通する。その後、下板ばね7の各貫通孔7Aを貫通して下方に突き出された各下側固定ピン13Bの先端部を、ヒータチップにより熱カシメして、第1の固定部であるカシメ部18(図5参照)を形成する。
なお、この第2工程を行う際には、レンズ枠4をモジュール枠5に対して上方に押し上げて、レンズ枠4の上端面4aをモジュール枠5の上端面5aよりも上方に突出させる。これにより、レンズ枠4の下端面4bと、モジュール枠5の下端面5bとを同一平面上に整列させることができ、平板状の下板ばね7を変形させることなくモジュール下板8を積層配置して、熱カシメを行うことができる。従って、下板ばね7の変形による浮き等の発生を防止することができる。また、各ヒータチップの高さを共通とすることができるので、カシメ部18を同時に形成しても、カシメ精度のバラツキを低減することができる。
この時点で、第2工程が終了する。
この時点で、第2工程が終了する。
次に、第3工程を行う。
まず、上述した貫通孔7B、8C、9Aをそれぞれ貫通して下方に突き出された各下側固定ピン14Bの下端部を、ヒータチップにより熱カシメして、第2の固定部であるカシメ部19(図5及び図6参照)を形成する。このとき、各ヒータチップの高さを共通とすることができるため、カシメ部19を同時に形成しても、カシメ精度のバラツキを低減することができる。また、モジュール下板8に凹部8Bが形成されているため、第2工程で形成されたカシメ部18は、モジュール下板8とは接触しない。
まず、上述した貫通孔7B、8C、9Aをそれぞれ貫通して下方に突き出された各下側固定ピン14Bの下端部を、ヒータチップにより熱カシメして、第2の固定部であるカシメ部19(図5及び図6参照)を形成する。このとき、各ヒータチップの高さを共通とすることができるため、カシメ部19を同時に形成しても、カシメ精度のバラツキを低減することができる。また、モジュール下板8に凹部8Bが形成されているため、第2工程で形成されたカシメ部18は、モジュール下板8とは接触しない。
この時点で第3工程が終了する。上述した第1工程から第3工程の作業を行うことによって、レンズ枠4とモジュール枠5との両端部に、上板ばね6、下板ばね7、モジュール下板8、給電部材9を積層固定することができる。
なお、上側固定ピン13Aと下側固定ピン13Bとが、また、上側固定ピン14Aと下側固定ピン14Bとが、それぞれ同軸に設けられているため、第1固定から第3工程のカシメにおいて、カシメ部16、18、カシメ部17、19をそれぞれ形成するためのヒータチップの平面上の位置がそれぞれ共通となる。そのため、各カシメにおいて、ヒータチップ位置を変更する必要がないため効率よくカシメ作業を行うことができる。
次に、第4工程(配設工程)を行う。
まず、SMAワイヤ10が取り付けられた一対のワイヤ保持部材15A、15Bを、モジュール枠5に固定する。具体的には、モジュール枠5に形成された2箇所のピン35A、35Bにワイヤ保持部材15A、15Bの貫通孔36A、36Bを嵌合すると共に、係止溝5Cにワイヤ保持部材15A、15Bをそれぞれ係止させる。この際、SMAワイヤ10の中間部を、ガイド突起4Dの先端鍵部4D1に係止させ、かつ、この先端鍵部4D1を下側から支持するように掛け渡す。また、ワイヤ保持部材15A、15Bの各端子部15aは、モジュール下板8の下方に突出され、それぞれ、モジュール下板8に固定された給電部材9である電極9a、9bの導電接続部9Dに係止されるか、若しくは近接して配置されている。
この時点で、第4工程が終了する。
まず、SMAワイヤ10が取り付けられた一対のワイヤ保持部材15A、15Bを、モジュール枠5に固定する。具体的には、モジュール枠5に形成された2箇所のピン35A、35Bにワイヤ保持部材15A、15Bの貫通孔36A、36Bを嵌合すると共に、係止溝5Cにワイヤ保持部材15A、15Bをそれぞれ係止させる。この際、SMAワイヤ10の中間部を、ガイド突起4Dの先端鍵部4D1に係止させ、かつ、この先端鍵部4D1を下側から支持するように掛け渡す。また、ワイヤ保持部材15A、15Bの各端子部15aは、モジュール下板8の下方に突出され、それぞれ、モジュール下板8に固定された給電部材9である電極9a、9bの導電接続部9Dに係止されるか、若しくは近接して配置されている。
この時点で、第4工程が終了する。
次に、第5工程(固定工程)を行う。
まず、貫通孔37A、37Bに熱硬化性接着剤を流し込み、モジュール枠5の溝部36内に充填する。溝部36に熱硬化性接着剤を充填した後、該接着剤を硬化させるために加熱炉の中に入れる。加熱炉内において、例えば約100℃で20〜30分程度加熱することにより接着剤が硬化してモジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとが接着固定される。続いて、モジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとを接着固定した後、例えば、半田付けや導電性接着剤等を用いて、各端子部15aを、それぞれ導電接続部9Dに対して電気的に接続させる。
この時点で、第5工程が終了する。
まず、貫通孔37A、37Bに熱硬化性接着剤を流し込み、モジュール枠5の溝部36内に充填する。溝部36に熱硬化性接着剤を充填した後、該接着剤を硬化させるために加熱炉の中に入れる。加熱炉内において、例えば約100℃で20〜30分程度加熱することにより接着剤が硬化してモジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとが接着固定される。続いて、モジュール枠5とワイヤ保持部材15A、15Bとを接着固定した後、例えば、半田付けや導電性接着剤等を用いて、各端子部15aを、それぞれ導電接続部9Dに対して電気的に接続させる。
この時点で、第5工程が終了する。
最後に、第6工程を行う。
まず、レンズ枠4のスプリング保持部33にバイアススプリング34を外挿させる。この状態で、モジュール枠5の上方からカバー11を被せ、側壁部11Dとモジュール下板8とを接合する。この方法としては、例えば、側壁部11Dに係合爪等を設けて嵌め込みによって接合したり、側壁部11Dとモジュール下板8とを接着、又は溶着して接合したりする。また、カシメ部16、17は、それぞれカバー11の上面11Eの裏面に対して、離間された状態にある。
また、カバー11を被せることで、バイアススプリング34がカバー11とガイド突起4Dとの間で圧縮された状態となり、ガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する。
以上により、駆動モジュール本体の組み立てが完了する。
まず、レンズ枠4のスプリング保持部33にバイアススプリング34を外挿させる。この状態で、モジュール枠5の上方からカバー11を被せ、側壁部11Dとモジュール下板8とを接合する。この方法としては、例えば、側壁部11Dに係合爪等を設けて嵌め込みによって接合したり、側壁部11Dとモジュール下板8とを接着、又は溶着して接合したりする。また、カシメ部16、17は、それぞれカバー11の上面11Eの裏面に対して、離間された状態にある。
また、カバー11を被せることで、バイアススプリング34がカバー11とガイド突起4Dとの間で圧縮された状態となり、ガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する。
以上により、駆動モジュール本体の組み立てが完了する。
その後、駆動ユニット31の下方にアダプタ30を取り付けた後、基板上へ取り付ける。基板上への取り付けは、接着、嵌め込み等の固定手段を採用することができる。なお、基板は、駆動モジュール1に付属する独立した部材であっても良いし、電子機器等に接続、配置された部材であっても良い。
更に、カバー11の開口11Aを通じてレンズ枠4内にレンズユニット12を螺合して取り付ける。このように、レンズユニット12を最後に取り付けているのは、組立作業により、レンズユニット12のレンズが汚れたり、塵埃等が付着したりしないためであるが、例えば、駆動モジュール1をレンズユニット12が取り付けられた製品状態で出荷する場合や、カバー11の開口11Aをレンズユニット12の外形より小さくしたい場合、例えば開口絞りを兼用するような場合等には、この工程を、早い段階(第6工程の前)で実施しても良い。
次に、駆動モジュール1の動作について説明する。
はじめに、端子部9Cに電力が供給されないSMAワイヤ10の無通電時では、図6に示すように、バイアススプリング34がガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢しているので、下板ばね7を介してレンズ枠4をモジュール下板8に当接させている。
これにより、周囲環境温度に起因してSMAワイヤ10が収縮したとしても、レンズ枠4を上から押さえ付けて該レンズ枠4の浮き上がりを抑制することができる。また、レンズ枠4を駆動の基準位置に位置決めさせることができる。
はじめに、端子部9Cに電力が供給されないSMAワイヤ10の無通電時では、図6に示すように、バイアススプリング34がガイド突起4Dを介してレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢しているので、下板ばね7を介してレンズ枠4をモジュール下板8に当接させている。
これにより、周囲環境温度に起因してSMAワイヤ10が収縮したとしても、レンズ枠4を上から押さえ付けて該レンズ枠4の浮き上がりを抑制することができる。また、レンズ枠4を駆動の基準位置に位置決めさせることができる。
次に、通電によりSMAワイヤ10を発熱させると、該SMAワイヤ10は温度に応じた長さに収縮する。具体的に説明すると、端子部9Cを介して給電部材9に電力を供給すると、電極9a、ワイヤ保持部材15A、SMAワイヤ10、ワイヤ保持部材15B、電極9bがそれぞれ導通されているため、SMAワイヤ10に電流が流れる。これにより、SMAワイヤ10にジュール熱が発生して、該SMAワイヤ10の温度が上昇する。そして、温度がSMAワイヤ10の変態開始温度を超えると、SMAワイヤ10が温度に応じた長さに収縮する。
すると、SMAワイヤ10は、中間がガイド突起4Dに係止された状態で両端部がワイヤ保持部材15A、15Bを介してモジュール枠5に固定されているので、収縮によってガイド突起4Dに発生力(駆動力)を及ぼすことができ、該ガイド突起4Dを軸線M方向に沿って上方(図4から図6中の矢印イ方向)に移動させることができる。これにより、レンズ枠4をモジュール枠5に対して相対的に移動させることができ、軸線M方向に沿って上昇移動させることができる。
また、レンズ枠4が移動すると、上板ばね6及び下板ばね7が変形し、この変形量に応じた弾性復元力がレンズ枠4に作用する。具体的には、レンズ枠4の移動に伴って該レンズ枠4に連結されたリング部51が移動する。そのため、モジュール枠5に連結された枠体部50とリング部51とを連結するばね部52が変形し、このばね部52の弾性復元力がレンズ枠4に作用する。そして、これら上板ばね6及び下板ばね7からの弾性復元力がSMAワイヤ10の張力と釣りあう位置で、レンズ枠4の移動が停止する。
また、電力の供給を停止してSMAワイヤ10への通電を停止すると、該SMAワイヤ10を伸長させることができる。これにより、レンズ枠4を先ほどとは逆方向に下降移動(図4から図6中の矢印ロ方向)させることができる。このように、電力供給量を制御、即ち、SMAワイヤ10の発熱量を制御することで、レンズ枠4を軸線M方向に沿う2方向(上昇方向、下降方向)に移動させることができ、所望の位置に停止させることができる。
ところで、上述したレンズ枠4の移動中、バイアススプリング34の付勢力がガイド突起4Dを介してレンズ枠4に作用するが、このバイアススプリング34からの付勢力の作用点と、SMAワイヤ10からの発生力の作用点とは共にガイド突起4Dで重なり、2つの作用点が軸線に平行な同一直線上に位置する。そのため、レンズ枠4に対する力のモーメントが発生し難く、移動中においてはレンズ枠4の傾きが発生し難い。そのため、上板ばね6、下板ばね7による力に比べて大きな力がバイアススプリング34からレンズ枠4に作用しても、レンズ枠4の移動姿勢にはほとんど影響しない。
また、SMAワイヤ10の無通電時では、上述したようにバイアススプリング34がレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢しているが、この無通電時の場合であってもレンズ枠4の傾きが発生してしまうことを抑制することができる。
つまり、レンズ枠4の厚みがモジュール枠5よりも厚く、SMAワイヤ10の無通電時においてレンズ枠4がモジュール枠5よりも上板ばね6側に突出しているので、初期的に上板ばね6の全体を変形させてレンズ枠4をモジュール下板8側に確実に付勢させることができる。これにより、レンズ枠4のガイド突起4Dを付勢しているバイアススプリング34との釣り合いを取ることができ、図6及び図7に示すようにレンズ枠4が傾いてしまうことを抑制して、該レンズ枠4がモジュール下板8に当接した状態を維持することができる。
特に、本実施形態では、レンズ枠4とモジュール枠5との厚みのバランスを調整するだけの簡便な構成で無通電時におけるレンズ枠4の傾きを抑制することができる。
つまり、レンズ枠4の厚みがモジュール枠5よりも厚く、SMAワイヤ10の無通電時においてレンズ枠4がモジュール枠5よりも上板ばね6側に突出しているので、初期的に上板ばね6の全体を変形させてレンズ枠4をモジュール下板8側に確実に付勢させることができる。これにより、レンズ枠4のガイド突起4Dを付勢しているバイアススプリング34との釣り合いを取ることができ、図6及び図7に示すようにレンズ枠4が傾いてしまうことを抑制して、該レンズ枠4がモジュール下板8に当接した状態を維持することができる。
特に、本実施形態では、レンズ枠4とモジュール枠5との厚みのバランスを調整するだけの簡便な構成で無通電時におけるレンズ枠4の傾きを抑制することができる。
なお、上記実施形態では、レンズ枠4の全体の厚みがモジュール枠5よりも厚くなるように構成したが、図8から図10に示すように、軸線Mを挟んでバイアススプリング34の反対側に位置(対角上に位置)するように嵩上げ部60を部分的に設けても構わない。
なお、図8は、駆動ユニット31の外観斜視図である。図9は、図8に示すレンズ枠4の斜視図である。図10は、図8におけるC−C線に沿う断面図であって、駆動ユニット31を模式的に表した簡略断面図である。
なお、図8は、駆動ユニット31の外観斜視図である。図9は、図8に示すレンズ枠4の斜視図である。図10は、図8におけるC−C線に沿う断面図であって、駆動ユニット31を模式的に表した簡略断面図である。
この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。つまり、上板ばね6を初期的に変形させることでこの上板ばね6にレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力を発生させて、レンズ枠4を付勢しているバイアススプリング34との釣り合いを取り、SMAワイヤ10の無通電時にレンズ枠4が傾いてしまうことを抑制することができる。
特に、この場合には、バイアススプリング34の付勢力が作用する作用点の対角上に嵩上げ部60を設けるので、バイアススプリング34の付勢力に対して効率良く釣り合いを取ることができる。従って、初期的に上板ばね6を変形させる変形量を小さくでき(嵩上げ部60の高さを小さくでき)、レンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力が小さくてもレンズ枠4の傾きを効果的に抑制することができる。
特に、この場合には、バイアススプリング34の付勢力が作用する作用点の対角上に嵩上げ部60を設けるので、バイアススプリング34の付勢力に対して効率良く釣り合いを取ることができる。従って、初期的に上板ばね6を変形させる変形量を小さくでき(嵩上げ部60の高さを小さくでき)、レンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力が小さくてもレンズ枠4の傾きを効果的に抑制することができる。
なお、前述したようにレンズ枠4の全体或いは部分的に嵩上げ部60を設け、これにより上板ばね6を初期的に変形させてレンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力を発生させたが、この場合に限定されるものではない。
例えば、上板ばね6の枠体部50とレンズ枠4の上端面4aに形成された固定ピン13Aとの間に予圧部として機能するワッシャを介在させても構わない。この場合であっても、ワッシャの厚み分だけ上板ばね6のリング部51を枠体部50よりも上方に位置させることができ、4つのばね部52を初期的に上方に浮き上がるように変形させることができる。従って、同様の作用効果を奏することができる。なお、ワッシャだけでなく、スペーサやブロック等を予圧部として利用しても構わない。
例えば、上板ばね6の枠体部50とレンズ枠4の上端面4aに形成された固定ピン13Aとの間に予圧部として機能するワッシャを介在させても構わない。この場合であっても、ワッシャの厚み分だけ上板ばね6のリング部51を枠体部50よりも上方に位置させることができ、4つのばね部52を初期的に上方に浮き上がるように変形させることができる。従って、同様の作用効果を奏することができる。なお、ワッシャだけでなく、スペーサやブロック等を予圧部として利用しても構わない。
また、上記実施形態において、上板ばね6のばね定数を下板ばね7のバネ定数よりも大きくなるように設計しても構わない。
このようにすることで、予圧部によって初期的に上板ばね6を変形させる変形量をできるだけ小さくしても、レンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力を高めることができ、レンズ枠4の傾きを効果的に抑制することができる。
なお、上板ばね6のばね定数を高める方法としては、例えば、上板ばね6の板厚を下板ばね7よりも厚くしたり、上板ばね6のばね部52の腕幅を、下板ばね7のばね部52の腕幅よりも大きくしたりすれば良い。
このようにすることで、予圧部によって初期的に上板ばね6を変形させる変形量をできるだけ小さくしても、レンズ枠4をモジュール下板8側に付勢する付勢力を高めることができ、レンズ枠4の傾きを効果的に抑制することができる。
なお、上板ばね6のばね定数を高める方法としては、例えば、上板ばね6の板厚を下板ばね7よりも厚くしたり、上板ばね6のばね部52の腕幅を、下板ばね7のばね部52の腕幅よりも大きくしたりすれば良い。
例えば、上板ばね6のばね部52の腕幅を、下板ばね7のばね部52の腕幅よりも大きくする場合には、4つのばね部52の腕幅を全て下板ばね7のばね部52の腕幅よりも大きくしても構わないが、バイアススプリング34に対して軸線Mを挟んで対角上に位置するポイントに近い2つのばね部52の腕幅を太く形成しても構わない。
例えば、図11に示すように、下板ばね7の4つのばね部52の腕幅をD1に形成し、図12に示すように、上板ばね6の4つのばね部52のうち2つのばね部52の腕幅をD1、バイアススプリング34に対して軸線Mを挟んで対角上に位置するポイントPに近い残り2つのばね部52の腕幅をD1より太いD2としても構わない。こうすることで、SMAワイヤ10の無通電時におけるレンズ枠4の傾きをより効果的に抑制し易い。
なお、図11は、下板ばね7の平面図である。図12は、上板ばね6の平面図である。
例えば、図11に示すように、下板ばね7の4つのばね部52の腕幅をD1に形成し、図12に示すように、上板ばね6の4つのばね部52のうち2つのばね部52の腕幅をD1、バイアススプリング34に対して軸線Mを挟んで対角上に位置するポイントPに近い残り2つのばね部52の腕幅をD1より太いD2としても構わない。こうすることで、SMAワイヤ10の無通電時におけるレンズ枠4の傾きをより効果的に抑制し易い。
なお、図11は、下板ばね7の平面図である。図12は、上板ばね6の平面図である。
更には、図13に示すように、上板ばね6の4つのばね部52のうち2つのばね部52の腕幅をD1より太いD2、バイアススプリング34に対して軸線Mを挟んで対角上に位置するポイントPに近い残り2つのばね部52の腕幅をD2よりさらに太いD3としても構わない。こうすることで、SMAワイヤ10の無通電時におけるレンズ枠4の傾きをさらに効果的に抑制し易い。なお、図13は、上板ばね6の平面図である。
(電子機器)
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図14を参照して説明する。なお、本実施形態では、電子機器の一例として、上記実施形態の駆動モジュール1を備えたカメラ付き携帯電話を例に挙げて説明する。
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図14を参照して説明する。なお、本実施形態では、電子機器の一例として、上記実施形態の駆動モジュール1を備えたカメラ付き携帯電話を例に挙げて説明する。
本実施形態のカメラ付き携帯電話20は、図14に示すように、受話部22aと、送話部22bと、操作部22cと、液晶表示部22dと、アンテナ部22eと、不図示の制御回路部等の周知の携帯電話の電子部と、をカバー22内外に備えている。
なお、図14(a)は、カメラ付き携帯電話20の表側の外観斜視図である。図14(b)は、カメラ付き携帯電話20の裏側の外観斜視図である。図14(c)は、図14(b)におけるD−D断面図である。
なお、図14(a)は、カメラ付き携帯電話20の表側の外観斜視図である。図14(b)は、カメラ付き携帯電話20の裏側の外観斜視図である。図14(c)は、図14(b)におけるD−D断面図である。
図14(b)に示すように、液晶表示部22dが設けられた側の裏面側のカバー22には、外光を透過させる窓22Aが設けられている。そして、図14(c)に示すように、駆動モジュール1の開口11Aが、カバー22の窓22Aを臨み、この窓22Aの法線方向に軸線Mが沿うように駆動モジュール1が設置されている。
この際、駆動モジュール1は、基板2に機械的及び電気的に接続されている。基板2は、不図示の制御回路部に接続され、駆動モジュール1に電力を供給できるようになっている。
このように構成されているので、窓22Aを透過した光を駆動モジュール1の不図示のレンズユニット12で集光し、撮像素子30上に結像することができる。そして、駆動モジュール1に制御回路部から適宜の電力を供給することで、レンズユニット12を軸線M方向に駆動し、焦点位置調整を行って、撮影を行うことができる。
特に、本実施形態のカメラ付き携帯電話20によれば、周囲環境温度に起因するレンズ枠4の浮き上がりが抑制され、SMAワイヤ10への無通電時にレンズ枠4の傾きが抑制されている駆動モジュール1を備えているため、無通電状態であっても、例えば固定焦点カメラとして利用することが可能であり、製品としての価値を高めることができるうえ、低消費電力化を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、上板ばね6及び下板ばね7が平面視矩形状の板ばね部材でその四隅にばねの支点を有した形状のものを採用した場合で説明したが、四隅にばね部52が形成されて(四隅から対角線に沿ってばね部52が形成されて)、ばねの支点が略矩形状の直線部の中間位置に形成された形状の板ばね部材を採用しても良い。また、略円形の開口に120度毎に3つのばね部52を有する板ばね部材を採用しても良い。
つまり、ばね部52やばねの支点の数は限定されるものではなく、自由に選択して構わない。特に、ばねの合力がバイアススプリング34に対して軸線Mを挟んだ対角上に位置するように、ばね部52を設計することで、SMAワイヤ10の無通電時におけるレンズ枠4の傾きを効果的に抑制できるので好ましい。
つまり、ばね部52やばねの支点の数は限定されるものではなく、自由に選択して構わない。特に、ばねの合力がバイアススプリング34に対して軸線Mを挟んだ対角上に位置するように、ばね部52を設計することで、SMAワイヤ10の無通電時におけるレンズ枠4の傾きを効果的に抑制できるので好ましい。
また、上記実施形態では、レンズ枠4を付勢するための板ばね部材である上板ばね6、下板ばね7に上側固定ピン13A、14A、下側固定ピン13B、14Bを挿通させて、これら固定ピンの先端部を熱カシメする場合の例で説明したが、板ばね部材の固定方法は、これに限定されない。例えば、超音波カシメ等で固定しても良いし、板ばね部材を、レンズ枠4やモジュール枠5に接着しても良い。この場合には、大きな接着面積が確保できるので接着剤を用いても大きな強度が得られる。
また、上記実施形態では、モジュール枠5を、全体として略矩形状の部材として説明したが、略矩形状には限定されず、多角形状であっても良い。
また、上記実施形態では、駆動モジュール1を用いた電子機器として、カメラ付き携帯電話20の例で説明したが、電子機器の種類はこれに限定されない。例えば、デジタルカメラ、パソコン内蔵のカメラ等の光学機器に用いても良いし、情報読取記憶装置やプリンタ等の電子機器において、被駆動体を目標位置に移動させるアクチュエータとしても用いることができる。
M…軸線(光軸)
1…駆動モジュール
4…レンズ枠
4D…ガイド突起(レンズ枠の係止部)
5…モジュール枠(支持体)
6…上板ばね(一方の板ばね部材)
7…下板ばね(他方の板ばね部材)
8…モジュール下板(ベース板)
10…SMAワイヤ(形状記憶合金ワイヤ)
20…カメラ付き携帯電話(電子機器)
34…バイアススプリング(バイアスばね部材)
60…嵩上げ部(予圧部)
1…駆動モジュール
4…レンズ枠
4D…ガイド突起(レンズ枠の係止部)
5…モジュール枠(支持体)
6…上板ばね(一方の板ばね部材)
7…下板ばね(他方の板ばね部材)
8…モジュール下板(ベース板)
10…SMAワイヤ(形状記憶合金ワイヤ)
20…カメラ付き携帯電話(電子機器)
34…バイアススプリング(バイアスばね部材)
60…嵩上げ部(予圧部)
Claims (5)
- レンズ枠と、
該レンズ枠を内側に収容する支持体と、
光軸方向に前記レンズ枠を挟むように配設され、該レンズ枠を前記支持体に対して光軸方向に沿って移動可能に弾性保持する一対の板ばね部材と、
両端部が前記支持体に支持されると共に中間部が前記レンズ枠の係止部に係止され、通電時の発熱により収縮することでレンズ枠を、前記板ばね部材の復元力に抗して前記一対の板ばね部材のうち一方の板ばね部材側に駆動させる形状記憶合金ワイヤと、
前記一対の板ばね部材のうち他方の板ばね部材を前記支持体との間に挟みながら該支持体に固定されたベース板と、
前記係止部を介して前記レンズ枠を前記ベース板側に付勢して、レンズ枠を前記他方の板ばね部材を介してベース板に当接させるバイアスばね部材と、を備え、
前記レンズ枠には、初期的に一方の板ばね部材を変形させてレンズ枠を前記ベース板側に付勢する付勢力を発生させ、前記形状記憶合金ワイヤの無通電時において前記バイアスばね部材との釣り合いをとってレンズ枠を前記当接状態に維持させる予圧部が設けられていることを特徴とする駆動モジュール。 - 請求項1に記載の駆動モジュールにおいて、
前記予圧部は、前記レンズ枠の厚みを前記支持体の厚みよりも厚くさせ、前記形状記憶合金ワイヤの無通電時においてレンズ枠を支持体よりも前記一方の板ばね部材側に突出させることを特徴とする駆動モジュール。 - 請求項2に記載の駆動モジュールにおいて、
前記予圧部は、前記レンズ枠の軸線を挟んで前記バイアスばね部材の反対側に位置するように設けられていることを特徴とする駆動モジュール。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動モジュールにおいて、
前記一方の板ばね部材は、前記他方のばね部材よりもばね定数が大きいことを特徴とする駆動モジュール。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の駆動モジュールを備えていることを特徴とする電子機器。
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