JP2012137668A - Drive module, electronics and control method of drive module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば光学系を駆動して焦点位置を調整したり、可動部材を駆動して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、その駆動モジュールを備える電子機器、及びその駆動モジュールの制御方法に関するものである。 The present invention provides a drive module suitable for, for example, driving an optical system to adjust a focal position, or driving a movable member to be used as an actuator, an electronic device including the drive module, and control of the drive module It is about the method.
従来から、形状記憶合金ワイヤを使用した駆動モジュールを搭載した小型の電子機器が種々提案されている。上記した形状記憶合金ワイヤは、外力を加えて変形させても、ある温度以上に加熱することで元の形状に回復する性質を持つ部材である。 Conventionally, various small electronic devices equipped with a drive module using a shape memory alloy wire have been proposed. The shape memory alloy wire described above is a member having a property of being restored to its original shape by heating to a certain temperature or higher even when deformed by applying an external force.
この種の駆動モジュールとしては、従来、例えば下記特許文献1に示されているような、支持体と、支持体に対して一定方向に沿って往復移動可能に設けられた被駆動体と、被駆動体を弾性保持するばね部材と、被駆動体に係止された形状記憶合金ワイヤを有する駆動手段と、を備える構成が知られている。上記した形状記憶合金ワイヤの両端部は、支持体に固定されたワイヤ保持部によって保持され、また、形状記憶合金ワイヤの中間部は、被駆動体に形成されたガイド突起に下方から掛けられており、形状記憶合金ワイヤは、略V字状に屈曲された状態で取り付けられている。この駆動モジュールによれば、形状記憶合金ワイヤに対して通電を行うことで、その通電によるジュール熱によって形状記憶合金ワイヤが加熱されて収縮し、被駆動体がばね部材の復元力(バイアス力)に抗して上方に移動し、形状記憶合金ワイヤに対する通電を停止することで、ばね部材の復元力によって被駆動体が下方に移動する。
Conventionally, as this type of drive module, for example, as shown in
また、上記した駆動モジュールには、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の指令値を設定して形状記憶合金ワイヤに対する通電を制御することで上記した駆動手段の駆動制御を行う制御手段が備えられている。この制御手段は、まず、形状記憶合金ワイヤの抵抗ピーク値(電気抵抗値の最大値)を検出し、その抵抗ピーク値を基準値とし、その基準値から所望の被駆動体の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅を減算して指令値を生成する。そして、制御手段は、前記指令値と形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の検出値とが一致するように形状記憶合金ワイヤに対する通電量を調整する。これにより、被駆動体を所望の移動量だけ移動させることができる。 In addition, the drive module described above is provided with a control unit that controls the drive of the drive unit by setting a command value of the electrical resistance of the shape memory alloy wire and controlling energization of the shape memory alloy wire. . This control means first detects the resistance peak value (the maximum value of the electrical resistance value) of the shape memory alloy wire, uses the resistance peak value as a reference value, and responds to the desired amount of movement of the driven body from the reference value. The command value is generated by subtracting the change width of the electrical resistance value. And a control means adjusts the energization amount with respect to a shape memory alloy wire so that the said command value and the detected value of the electrical resistance of a shape memory alloy wire may correspond. Thereby, the driven body can be moved by a desired amount of movement.
ところで、上記した構成の駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤを取り付ける際、形状記憶合金ワイヤを張りすぎると被駆動体が浮いてしまうため、形状記憶合金ワイヤに若干の弛みを持たせた状態で、形状記憶合金ワイヤの両端部をワイヤ保持部に固定すると共に形状記憶合金ワイヤの中間部を被駆動体のガイド突起に掛けている。このため、上記した駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤに対して無通電状態から入力電力を漸次増加させると、図9に示すように、まず、形状記憶合金ワイヤが加熱されて形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値が単調増加する。そして、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値がピーク値(変態開始点)に達して形状記憶合金ワイヤが収縮し始めると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値が単調増加から単調減少に切り替わる。そして、形状記憶合金ワイヤの収縮によって形状記憶合金ワイヤの弛みは徐々に小さくなり、形状記憶合金ワイヤの弛みが無くなると、形状記憶合金ワイヤの収縮が停止し、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値が単調減少から単調増加に切り替わる。その後、形状記憶合金ワイヤが再び収縮してガイド突起が上向きに押圧され、被駆動体がばね部材の復元力(バイアス力)に抗して上方に移動すると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値が単調増加から単調減少に切り替わる。その後、形状記憶合金ワイヤが限界まで収縮(変態終了点)すると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値は単調減少から単調増加に切り替わる。 By the way, in the drive module having the above-described configuration, when the shape memory alloy wire is attached, the driven body floats if the shape memory alloy wire is stretched too much, so that the shape memory alloy wire has a slight slack, Both ends of the shape memory alloy wire are fixed to the wire holding portion, and an intermediate portion of the shape memory alloy wire is hung on the guide protrusion of the driven body. For this reason, in the drive module described above, when the input power is gradually increased from the non-energized state to the shape memory alloy wire, the shape memory alloy wire is first heated and the shape memory alloy wire is heated as shown in FIG. The electric resistance value increases monotonously. Then, when the shape memory alloy wire reaches the peak value (transformation start point) and the shape memory alloy wire starts to contract, the shape memory alloy wire switches from monotonically increasing to monotonically decreasing. Then, the slack of the shape memory alloy wire gradually decreases due to the contraction of the shape memory alloy wire. When the slack of the shape memory alloy wire disappears, the contraction of the shape memory alloy wire stops, and the electric resistance value of the shape memory alloy wire becomes smaller. Switch from monotonic decrease to monotonic increase. Thereafter, when the shape memory alloy wire contracts again and the guide protrusion is pressed upward and the driven body moves upward against the restoring force (bias force) of the spring member, the electrical resistance value of the shape memory alloy wire becomes Switch from monotonic increase to monotonic decrease. Thereafter, when the shape memory alloy wire contracts to the limit (end of transformation), the electrical resistance value of the shape memory alloy wire switches from monotonically decreasing to monotonically increasing.
つまり、上記した構成の駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤに弛みがあると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値が抵抗ピーク値に達して形状記憶合金ワイヤが収縮しても被駆動体は移動しない。また、形状記憶合金ワイヤを取り付ける際に形状記憶合金ワイヤの弛み量を一定にすることは困難であり、形状記憶合金ワイヤの弛み量には個体差が出る。このため、形状記憶合金ワイヤの抵抗ピーク値を基準値として指令値を生成する従来の駆動モジュールでは、被駆動体の移動開始基準点にばらつきが出て、駆動モジュールの駆動精度に個体差が生じるという問題がある。 That is, in the drive module having the above-described configuration, if the shape memory alloy wire is slack, the driven body does not move even if the shape memory alloy wire contracts due to the electrical resistance value of the shape memory alloy wire reaching the resistance peak value. . Moreover, it is difficult to make the amount of slackness of the shape memory alloy wire constant when attaching the shape memory alloy wire, and there are individual differences in the amount of slackness of the shape memory alloy wire. For this reason, in the conventional drive module that generates the command value using the resistance peak value of the shape memory alloy wire as the reference value, the movement start reference point of the driven body varies and individual differences occur in the drive accuracy of the drive module. There is a problem.
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、被駆動体の移動開始基準点が安定し、駆動精度の個体差が生じにくい駆動モジュール、電子機器及び駆動モジュールの制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and provides a drive module, an electronic apparatus, and a drive module control method in which the movement start reference point of the driven body is stable and individual differences in drive accuracy are unlikely to occur. The purpose is to do.
本発明に係る駆動モジュールは、支持体と、該支持体に対して一定方向に沿って往復移動可能に設けられた被駆動体と、該被駆動体を弾性保持するばね部材と、前記被駆動体に係止された形状記憶合金ワイヤを有し、該形状記憶合金ワイヤが通電による発熱によって変形することで前記被駆動体を前記ばね部材の復元力に抗して移動させる駆動手段と、前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の指令値を設定して前記形状記憶合金ワイヤに対する通電を制御することで前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段と、を備えた駆動モジュールであって、前記制御手段に、前記形状記憶合金ワイヤに対して通電を行う通電手段と、前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出する抵抗検出手段と、前記被駆動体の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅を基準値から減算して前記指令値を生成する指令値生成手段と、が備えられており、前記抵抗検出手段によって前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出しつつ、前記通電手段によって入力電力を漸次増大させながら前記形状記憶合金ワイヤに対して通電を行い、前記被駆動体が移動開始する前に、入力電力値を独立変数とする電気抵抗値を表す関数において極小点が現れるときに、該極小点の後に現れる極大点における電気抵抗値を前記基準値として前記指令値生成手段が前記指令値を生成することを特徴としている。 The drive module according to the present invention includes a support, a driven body that is reciprocally movable along a fixed direction with respect to the support, a spring member that elastically holds the driven body, and the driven A drive means for moving the driven body against the restoring force of the spring member by deforming the shape memory alloy wire by heat generated by energization; A control module configured to control the drive of the drive means by setting a command value of the electrical resistance of the shape memory alloy wire and controlling energization of the shape memory alloy wire, the control means In addition, an energizing means for energizing the shape memory alloy wire, a resistance detecting means for detecting an electric resistance value of the shape memory alloy wire, and a variation range of the electric resistance value according to the amount of movement of the driven body Based on Command value generating means for generating the command value by subtracting from the value, and gradually detecting the input power by the energizing means while detecting the electrical resistance value of the shape memory alloy wire by the resistance detecting means. When the shape memory alloy wire is energized while increasing, and when a minimum point appears in a function representing an electric resistance value with an input power value as an independent variable before the driven body starts moving, the minimum The command value generating means generates the command value using the electric resistance value at the maximum point appearing after the point as the reference value.
また、本発明に係る駆動モジュールの制御方法は、支持体と、該支持体に対して一定方向に沿って往復移動可能に設けられた被駆動体と、該被駆動体を弾性保持するばね部材と、前記被駆動体に係止された形状記憶合金ワイヤを有し、該形状記憶合金ワイヤが通電による発熱によって変形することで前記被駆動体を前記ばね部材の復元力に抗して移動させる駆動手段と、前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の指令値を設定して前記形状記憶合金ワイヤに対する通電を制御することで前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段と、を備えた駆動モジュールの制御方法であって、前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出しつつ、前記形状記憶合金ワイヤに対して入力電力を漸次増大させながら通電を行う抵抗検出ステップと、該抵抗検出ステップにおいて前記被駆動体が移動開始する前に、入力電力値を独立変数とする電気抵抗値を表す関数において極小点が現れるときに、該極小点の後に現れる極大点における電気抵抗値を基準値として、該基準値から前記被駆動体の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅を減算して前記指令値を生成する指令値生成ステップと、を備えることを特徴としている。 The drive module control method according to the present invention includes a support, a driven body that is reciprocally movable along a predetermined direction with respect to the support, and a spring member that elastically holds the driven body. And a shape memory alloy wire locked to the driven body, and the shape memory alloy wire is deformed by heat generated by energization to move the driven body against the restoring force of the spring member. Control of a drive module comprising: drive means; and control means for controlling drive of the drive means by setting a command value of electrical resistance of the shape memory alloy wire and controlling energization to the shape memory alloy wire A resistance detecting step of energizing the shape memory alloy wire while gradually increasing an input power while detecting an electrical resistance value of the shape memory alloy wire; and the resistance detecting step. When a minimum point appears in a function representing an electrical resistance value with the input power value as an independent variable before the driven body starts moving in step S2, the electrical resistance value at the maximum point appearing after the minimum point is used as a reference value. And a command value generating step of generating the command value by subtracting a change width of the electric resistance value corresponding to the movement amount of the driven body from the reference value.
上記した駆動モジュールでは、形状記憶合金ワイヤが弛んだ状態で取り付けられている場合、入力電力を無通電状態から漸次増加させながら形状記憶合金ワイヤに対して通電すると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値は、図9に示すように、入力電力が増加するに従って、まず、単調増加し、形状記憶合金ワイヤの変態(収縮)が開始した時点で単調増加から単調減少に切り替わる(変態開始点)。その後、形状記憶合金ワイヤの弛みがなくなった時点で単調減少から単調増加に切り替わり(極小点)、続いて、ばね部材の復元力に抗して被駆動体が動き出した時点で単調増加から単調減少に切り替わる(極大点)。そして、形状記憶合金ワイヤが変態終了点まで達した時点で単調減少から単調増加に切り替わる。上記した「変態開始点」は、形状記憶合金ワイヤが収縮開始する点であり、形状記憶合金ワイヤの弛み量が異なる場合にばらつきが生じるが、上記した「極大点」は、被駆動体が移動開始する移動開始点であり、形状記憶合金ワイヤの弛み量が異なる場合であっても一定である。したがって、極大点における電気抵抗値を基準値として指令値を生成することにより、形状記憶合金ワイヤの弛み量にばらつきがある場合であっても被駆動体の移動開始基準点が一定となり、駆動精度に個体差が生じにくい。 In the drive module described above, when the shape memory alloy wire is attached in a slack state, when the input power is gradually increased from the non-energized state and the shape memory alloy wire is energized, the electrical resistance value of the shape memory alloy wire As shown in FIG. 9, as the input power increases, first, it monotonously increases, and when the transformation (shrinkage) of the shape memory alloy wire starts, it switches from monotonic increase to monotonic decrease (transformation start point). After that, when the shape memory alloy wire ceases to loosen, it switches from monotonic decrease to monotonic increase (minimum point), and then when the driven body starts moving against the restoring force of the spring member, the monotonic increase decreases monotonically. Switch to (maximum point). Then, when the shape memory alloy wire reaches the transformation end point, the monotonous decrease is switched to the monotonous increase. The above-mentioned “transformation start point” is a point at which the shape memory alloy wire starts to contract, and variation occurs when the amount of slack of the shape memory alloy wire is different, but the above-mentioned “maximum point” moves the driven body. This is the movement start point to be started, and is constant even when the slack amount of the shape memory alloy wire is different. Therefore, by generating a command value using the electric resistance value at the maximum point as a reference value, the movement start reference point of the driven body is constant even when the amount of looseness of the shape memory alloy wire varies, and the driving accuracy Individual differences are less likely to occur.
また、例えば上記した駆動モジュールが高い環境温度下におかれると、形状記憶合金ワイヤが収縮し、形状記憶合金ワイヤに弛みがない状態となる場合がある。このように形状記憶合金ワイヤに弛みがない場合、被駆動体が移動開始する前に極小点が現れない。
そこで、本発明に係る駆動モジュールは、前記被駆動体が移動開始する前に前記極小点が現れないときに、前記電気抵抗値の最大値を前記基準値として前記指令値生成手段が前記指令値を生成することが好ましい。
また、本発明に係る駆動モジュールの制御方法は、前記指令値生成ステップの際に、前記被駆動体が移動開始する前に前記極小点が現れないときに、前記電気抵抗値の最大値を前記基準値として前記指令値を生成することが好ましい。
For example, when the drive module described above is placed under a high environmental temperature, the shape memory alloy wire may contract, and the shape memory alloy wire may not be slack. Thus, when there is no slack in the shape memory alloy wire, the minimum point does not appear before the driven body starts moving.
Therefore, in the drive module according to the present invention, when the minimum point does not appear before the driven body starts to move, the command value generating means uses the maximum value of the electric resistance value as the reference value and the command value Is preferably generated.
In the drive module control method according to the present invention, when the minimum point does not appear before the driven body starts moving during the command value generation step, the maximum value of the electrical resistance value is set. The command value is preferably generated as a reference value.
これにより、形状記憶合金ワイヤに弛みがない状態で、入力電力を無通電状態から漸次増加させながら形状記憶合金ワイヤに対して通電すると、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値は、図9に示すように、入力電力が増加するに従って単調増加し、その後、単調増加から単調減少に切り替わり、形状記憶合金ワイヤが変態終了点まで達した時点で単調減少から単調増加に切り替わる。前記した単調増加から単調減少に切り替わる時点は、被駆動体が移動開始する移動開始点であり、電気抵抗値が最大値となる。そして、この電気抵抗値が最大値となる移動開始点は、上記した「極大点」と一致する。したがって、形状記憶合金ワイヤが弛みない状態で取り付けられている場合であっても、形状記憶合金ワイヤに弛みがある場合と同じ移動開始基準点となる。 As a result, when the shape memory alloy wire is energized while gradually increasing the input power from the non-energized state in a state where the shape memory alloy wire is not slack, the electrical resistance value of the shape memory alloy wire is as shown in FIG. In addition, the input power increases monotonously as the input power increases, and then switches from monotonic increase to monotonic decrease. When the shape memory alloy wire reaches the transformation end point, it switches from monotonic decrease to monotonic increase. The point of time when the monotonic increase is changed to the monotonic decrease is a movement start point at which the driven body starts moving, and the electric resistance value becomes the maximum value. The movement start point at which the electrical resistance value reaches the maximum value coincides with the “maximum point” described above. Therefore, even when the shape memory alloy wire is attached without being slackened, it becomes the same movement start reference point as when the shape memory alloy wire is slackened.
また、本発明に係る電子機器は、上記した駆動モジュールを備えたことを特徴としている。
このような特徴により、駆動モジュールの駆動精度が安定するので、電子機器の品質に個体差が生じにくい。
In addition, an electronic apparatus according to the present invention includes the drive module described above.
Due to such a feature, the drive accuracy of the drive module is stabilized, so that individual differences are unlikely to occur in the quality of the electronic device.
本発明に係る駆動モジュール、電子機器及び駆動モジュールの制御方法によれば、被駆動体の駆動移動基準点を安定化することができ、駆動精度の個体差を抑制することができる。 According to the drive module, the electronic device, and the drive module control method according to the present invention, it is possible to stabilize the drive movement reference point of the driven body, and to suppress individual differences in drive accuracy.
以下、本発明に係る駆動モジュール、電子機器及び駆動モジュールの制御方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。
なお、一部の図面では見易さのため、例えば図5に示すレンズユニット12などの構成部材を適宜省略して図示している。
また、図中の符号Mは、図5に示すレンズ50の光軸に一致する駆動モジュール1の仮想的な軸線であり、後述するレンズ枠4の移動方向を示している。以下では、説明を簡単にするため、分解された各構成部材の説明においても、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、構成部材に明確な円、円筒面が存在しない場合でも、誤解のおそれのない限り、軸線Mに沿う方向を単に「軸方向」と称し、軸線Mに直交する方向を単に「径方向」と称し、軸線M回りの方向を単に「周方向」と称する場合がある。また、軸方向のうちの後述する制御基板32側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。
Embodiments of a drive module, an electronic apparatus, and a drive module control method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
For ease of viewing in some drawings, for example, components such as the
Further, a symbol M in the figure is a virtual axis line of the
まず、本実施形態における駆動モジュール1の構成について説明する。
図1、2に示すように、本実施形態の駆動モジュール1は、図5に示すレンズ50(レンズユニット12)を軸方向に沿って往復移動させるための駆動モジュールであり、電子機器などに搭載されるものである。この駆動モジュール1は、制御手段となる制御基板32と、制御基板32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。
First, the structure of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に示すように、駆動ユニット31は、被駆動体となるレンズ枠4、支持体となるモジュール枠5、上板ばね6と下板ばね7、モジュール下板8、給電部材9、及び形状記憶合金(Shape Memory Alloy、以下、SMAと略称する)ワイヤ10を主な構成部材とするものであって、これら構成部材が一体に組み立てられることで1つのアクチュエータを構成する。
As shown in FIG. 3, the
図3〜5に示すように、上記したレンズ枠4はモジュール枠5の内側に軸方向に移動可能に挿入されており、これらレンズ枠4とモジュール枠5の上端部に上板ばね6が配設されていると共にレンズ枠4とモジュール枠5の下端部に下板ばね7が配設されており、これらの上板ばね6及び下板ばね7によってレンズ枠4及びモジュール枠5が挟持されている。上板ばね6はレンズ枠4及びモジュール枠5の各上端部にそれぞれ加締めにより固定されている。また、下板ばね7の下方にはモジュール下板8が積層されており、そのモジュール下板8の下方には給電部材9が積層されており、これら下板ばね7、モジュール下板8及び給電部材9はモジュール枠5の下端部に加締めによりそれぞれ共に固定され、さらに、下板ばね7はレンズ枠4の下端部に加締めにより固定されている。また、上記したモジュール下板8の上面に上記したカバー11が載置されて固定されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
上記したレンズ枠4は、軸線Mを中心軸線として軸方向に沿って延設された略円筒形状の筒状部材であり、図5に示すように、軸方向に貫通する横断面視円形の収容部4Aの内周面4Fに雌ネジが形成されている。そして、収容部4Aの内周面4Fにはレンズユニット12が螺合されており、これによりレンズユニット12がレンズ枠4に保持されている。なお、レンズユニット12は、外周面に雄ネジが形成された円筒形状の筒部51と、その筒部51の内側に嵌合されたレンズ50と、から構成されている。
The
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(凸部)が軸方向に延設されており、それら各突出部4Cの上端面4aと下端面4bには、上側固定ピン13A、下側固定ピン13Bがそれぞれ立設されている。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。
On the
上側固定ピン13A及び下側固定ピン13Bは、軸線Mに平行な同軸位置に配置されているため、上板ばね6及び下板ばね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。
なお、上側固定ピン13Aおよび下側固定ピン13Bの平面視の位置が異なっていてもよく、例えば4本の突出部4Cのうちの2つの突出部4Cの各上端面4aに上側固定ピン13Aをそれぞれ立設し、残りの2本の突出部4Cの各下端面4bに下側固定ピン13Bをそれぞれ立設してもよい。
Since the
Note that the positions of the
レンズ枠4には、SMAワイヤ10を掛けられるガイド突起4Dが設けられている。このガイド突起4Dは、複数の突出部4Cのうちの1つの下端部の外周面に一体に接合されており、SMAワイヤ10が掛けられて係止する先端鍵部(係止部)4D1が形成されている。この先端鍵部4D1は、そこに掛けられたSMAワイヤ10が収縮することによりレンズ枠4を上方に持ち上げて軸方向に沿って上方に移動させるものである。
The
また、レンズ枠4には、レンズ枠4を下向きに付勢する図2に示すコイルスプリング34を保持するスプリング保持部33が設けられている。このスプリング保持部33はガイド突起4Dの上端面に立設された柱状の凸部であり、このスプリング保持部33には図2に示すコイルスプリング34が挿通されている。これによりSMAワイヤ10が周囲環境の影響などにより収縮してレンズ枠4を上昇させようとする動きを抑制することができる。なお、レンズ枠4は、熱加締めまたは超音波加締め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)樹脂などにより一体成形されている。
Further, the
モジュール枠5は、軸線Mを中心軸線として軸方向に沿って延設された筒状部材であり、平面視の外形が全体として略矩形状に形成され、かつその中央部に、軸方向に貫通する横断面視円形の収容部5Aが形成されている。この収容部5A内には、上記したレンズ枠4が収容されている。モジュール枠5の上部及び下部の四隅には、軸線Mに対する仮想垂直面に沿って形成された平面状の上下端面5a、5bがそれぞれ形成され、各上端面5aには上側固定ピン14Aが上方に向けてそれぞれ突設され、各下端面5bには下側固定ピン14Bが下方に向けてそれぞれ突設されている。
The
上側固定ピン14Aは上板ばね6を保持し、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よいが、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、上記した上下端面5a、5bの間の距離は、レンズ枠4の上下端面4a、4bの間の距離と略同一距離に設定されている。
The
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状態で、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ともに、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。
A
また、図3、4に示すように、モジュール枠5の切欠き5Bに隣り合う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(保持端子)15A、15Bを取り付けるための一対の係止溝5Cが形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
モジュール枠5の側面におけるワイヤ保持部材15A,15Bが配される位置には、ピン35A,35Bがそれぞれ形成されている。さらに、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。そして、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。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、熱加締めまたは超音波加締め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)樹脂などにより一体成形されている。
Further, in the present embodiment, the
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。
The
図4に示すように、ワイヤ保持部材15A、15Bは、ワイヤ保持部15bにSMAワイヤ10の端部を加締めてなる鍵状に形成された金属板などの導電性部材である。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およびピン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。
As shown in FIG. 4, the wire holding members 15 </ b> A and 15 </ b> B are conductive members such as a metal plate formed in a key shape formed by caulking the end portion of the
ワイヤ保持部材15A、15Bは、SMAワイヤ10のワイヤ保持部15b(加締め位置)と反対側に片状の端子部15a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。
The wire holding members 15 </ b> A and 15 </ b> B are provided with a piece-
また、一対のワイヤ保持部材15A、15Bによって両端が保持されたSMAワイヤ10は、モジュール枠の切欠き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。
Further, the
図3,4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。上板ばね6及び下板ばね7は、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)鋼板などの金属板からなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, an
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の上側(下側)の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の内周面4Fよりわず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。
The shape of the upper leaf spring 6 (lower leaf spring 7) has a substantially rectangular shape in plan view, similar to the upper (lower) end of the
上板ばね6(下板ばね7)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。
In the vicinity of the corner of the upper leaf spring 6 (lower leaf spring 7), the upper fixing pins 14A (lower fixing
また、上板ばね6(下板ばね7)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。
Further, the upper plate spring 6 (lower plate spring 7) has upper fixing pins 13A (lower fixing pins) corresponding to the positions of the upper fixing pins 13A (lower fixing
また、開口6C(7C)の径方向外側には、リング部6F(7F)が形成され、軸線Mを挟んで互いに対角方向に対向する貫通孔6A(7A)の近傍位置から、周方向に略半円弧状に延びる4つのスリット6D(7D)がそれぞれ、略四分円弧ずつ径方向に重なった状態に形成されている。
Further, a
これにより、上板ばね6(下板ばね7)の外側の矩形状枠体から、略四分円弧状に延ばされた4つのばね部6E(7E)が、それぞれ1つずつ貫通孔6A(7A)近傍に延ばされた板ばね部材が形成されている。
Thereby, four
このように、上板ばね6(下板ばね7)の外形が、モジュール枠5の外形に略合わせた矩形状に設けられ、ばね部6E(7E)、リング部6F(7F)が開口6C(7C)に沿うリング状の領域に形成されている。そして、上板ばね6(下板ばね7)をモジュール枠5に固定する上側固定ピン14A(下側固定ピン14B)の配置に応じて、スペースに余裕のある隅部に被固定部である貫通孔6B(7B)が設けられるため、貫通孔6B(7B)の形状が、ばね部6E(7E)から離すことができるので、精密な打ち抜きによる製造やエッチングでの製造が容易となる。
Thus, the outer shape of the upper leaf spring 6 (lower leaf spring 7) is provided in a rectangular shape substantially matching the outer shape of the
モジュール下板8は、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に貫通させるとともに、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の矩形状の外形枠をモジュール枠5の端面5bに対して押圧状態に固定するものである。
The module
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、後述する加締め部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。モジュール下板8の材質は、例えば、電気絶縁性およ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。
The shape of the module
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からなる。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。
The
また、図4に示すように、一対の電極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、一方の電極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。
これに対し、他方の電極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、他方の電極9bとワイヤ保持部材15Bとが電気的に接続されている。
また、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、半田付けまたは導電性接着剤による接着を採用することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
Therefore, one
On the other hand, the
Moreover, as means for electrically connecting each
図2にように、カバー11は、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、レンズユニット12を出し入れ可能な大きさとされる。
As shown in FIG. 2, the
図1,2に示すように、制御基板32は、SMAワイヤ10の電気抵抗の指令値を設定してSMAワイヤ10に対する通電を制御することで駆動ユニット31の駆動制御を行う制御手段であり、駆動ユニット31に制御信号や電力を供給する基板である。この制御基板32の概略構成としては、一対の電極9a、9bの各端子部9Cに電気的に接続されるプリント配線39,39が表面に形成されたプリント基板と、そのプリント基板上に実装された図示しない制御回路と、からなる。詳しく説明すると、制御基板32は、プリント配線39,39を介して一対の電極9a、9bに通電してSMAワイヤ10を適宜伸縮変形させる制御手段であり、SMAワイヤ10を伸縮させることでレンズ枠4をモジュール枠5に対して相対的に軸方向に沿って移動させてレンズ枠4を所望の位置(合焦位置)に配置させるものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記した制御基板32には、図6に示すように、SMAワイヤ10の電気抵抗値を検出する抵抗検出手段320と、SMAワイヤ10の制御の指令値Rtを生成する指令値生成手段321と、抵抗検出手段320によって検出された検出値Rが指令値生成手段321によって生成された指令値Rtと一致するようにSMAワイヤ10に対して通電を行う通電手段322と、が備えられている。
As shown in FIG. 6, the
次に、上記した構成の駆動モジュール1の組立方法について順を追って説明する。
Next, the assembly method of the
第1工程では、まず、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の上端面5aと、レンズ枠4の上端面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とを上板ばね6の各貫通孔6B、6Aにそれぞれ挿通する。
In the first step, first, the
その後、上板バネ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加締めして、図4、5に示すようにそれぞれ第1の固定部である加締め部16と、第2の固定部である加締め部17を形成する。
Thereafter, the tips of the upper fixing pins 13A and 14A protruding through the through
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、熱加締め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、容易に加締め作業を行うことができる。また、上板ばね6の変形による浮きなど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、双方の加締め部16、17を同時に形成しても、加締め精度のバラツキを低減することができる。
At this time, the
Moreover, since the height of each heater chip can be made common, even if both the crimping
次に、第2工程では、レンズ枠4の各下側固定ピン13Bを下板ばね7の各貫通孔7Aにそれぞれ挿通する。その際、同時にモジュール枠5の各下側固定ピン14Bを下板ばね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に挿通する。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の先端部を図示しないヒータチップにより熱加締めして、図5に示すように第1の固定部である加締め部18を形成する。
Next, in the second step, the lower fixing pins 13B of the
このとき、レンズ枠4の上下端面4a、4b間の軸方向距離と、モジュール枠5の上下端面5a、5b間の軸方向距離とは等しいため、各下端面4b、5b同士は、同一平面上に整列されており、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を積層配置して熱加締めを行うことができるので、下板ばね7の変形による浮きなど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、加締め部18を同時に形成しても、加締め精度のバラツキを低減することができる。
At this time, since the axial distance between the upper and
Moreover, since the height of each heater chip can be made common, even if the
次に、第3工程では、これら貫通孔7B、8C、9Aを貫通して下方に突き出された各下側固定ピン14Bの下端部を図示しないヒータチップにより熱加締めして、図5に示すように第2の固定部である加締め部19を形成する。
Next, in the third step, the lower end portion of each
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、加締め部19を同時に形成しても、加締め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工程で形成された加締め部18は、モジュール下板8とは接触しない。
At this time, since the height of each heater chip can be made common, even if the
Further, since the
これら第1〜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が積層固定される。
By performing the operations in the first to third steps, the
なお、上側固定ピン13Aと下側固定ピン13B、また上側固定ピン14Aと下側固定ピン14Bが、それぞれ同軸に設けられているため、第1〜第3工程の加締めにおいて、加締め部16、18、加締め部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、各加締めにおいて、ヒータチップ位置を変更する必要がないため効率よく加締め作業を行うことができる。
Since the
次に、第4工程(配設工程)では、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を嵌合するとともに、係止溝5Cにワイヤ保持部材15A,15Bをそれぞれ係止させる。その際、SMAワイヤ10の中央部を、ガイド突起4Dの先端鍵部4D1に下方から係止させる。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、もしくは近接して配置されている。なお、一対のワイヤ保持部材15A、15Bをモジュール枠5に組み付けたとき、SMAワイヤ10が若干弛んだ状態で先端鍵部4D1に係止されるように、SMAワイヤ10の長さを調整しておく。
Next, in a fourth step (arrangement step), the pair of wire holding members 15 </ b> A and 15 </ b> B to which the
次に、第5工程(固定工程)では、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ら、その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。
Next, in the fifth step (fixing step), a thermosetting adhesive is poured into the through holes 37 </ b> A and 37 </ b> B and filled in the
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などを用いて、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。
After the
次に、第6工程では、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。例えば、側壁部11Dに係合爪などを設けては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、または溶着して接合したりする。また、加締め部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。
以上で、駆動モジュール1本体の組み立てが完了する。
Next, in the sixth step, the
This completes the assembly of the
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。駆動モジュール1の基板上への取り付けは、接着、嵌め込みなど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よいし、電子機器等に接続、配置された部材であってもよい。
Thereafter, the
さらに、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、ゴミなど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などには、この工程を、早い段階(第6工程の前)で実施してもよい。
Further, the
次に、上記した駆動モジュール1の動作について説明する。
Next, the operation of the
駆動モジュール1は、端子部9Cに電力が供給されない状態では、コイルスプリング34の付勢力および加締め部16、18で上板ばね6及び下板ばね7からの復元力などのレンズ枠4に作用する力がつり合い、レンズユニット12が取り付けられたレンズ枠4が、軸方向の一定位置に保持される。
The
上記した駆動モジュール1を駆動させる際には、後述する制御方法に従って制御基板32から端子部9Cを介して給電部材9に電力を供給する。このとき、電極9a、ワイヤ保持部材15A、SMAワイヤ10、ワイヤ保持部材15B及び電極9bは、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。
When driving the
したがって、SMAワイヤ10に対して通電すると、SMAワイヤ10にジュール熱が発生して、SMAワイヤ10の温度が上昇して所定の温度を越えると、SMAワイヤ10が温度に応じた長さに収縮する。その結果、SMAワイヤ10によってレンズ枠4のガイド突起4Dが押し上げられ、コイルスプリング34、上板ばね6及び下板ばね7がそれぞれ変形し、変形量に応じた弾性復元力がレンズ枠4に作用する。そして、この弾性復元力がSMAワイヤ10の張力とつり合う位置でレンズ枠4が停止する。このとき、上板ばね6、下板ばね7は、平行ばねを構成しているため、レンズ枠4は、軸方向のガイド部材などに沿わせなくても、正確に軸線M上に沿って移動される。このため、部品点数を削減し、小型化することが可能となっている。また、ガイド部材に対する摺動負荷も発生しないので、低消費電力を実現することが可能となる。
Therefore, when the
一方、電力の供給を停止してSMAワイヤ10に対する通電を停止すると、SMAワイヤ10が伸長可能となり、上記した弾性復元力によってレンズ枠4が押し下げられ、レンズ枠4は下方のつり合い位置まで移動する。
このようにして、制御基板32によって電力供給量を制御することで、レンズ枠4を軸線M方向に移動させる。
なお、SMAワイヤ10は昇温時と降温時との間で温度ヒステリシスが現れるが、ソフト等で補正することで対応可能である。
On the other hand, when the supply of power is stopped and the energization to the
In this way, the
In the
次に、駆動モジュール1の制御方法について説明する。
Next, a method for controlling the
上記した構成からなる駆動モジュール1は制御基板32によって図7、図8に示す方法でオートフォーカス動作することが可能である。
The
まず初めに、図7に示すように、電子機器の電源を入れるたびにキャリブレーション動作を行う。すなわち、SMAワイヤ10に通電して当該SMAワイヤ10を一旦変態終了点まで収縮させてレンズ枠4を最大まで移動させた後、SMAワイヤ10に対する通電を停止してSMAワイヤ10の温度を低下させ、SMAワイヤ10を伸び変形させてレンズ枠4を元の基準位置(下側の基準位置)に戻す。このとき、図8に示すように、抵抗検出手段320によってSMAワイヤ10の電気抵抗の最大値Rmaxと極小値Rlocal-minと極大値Rlocal-maxと最小値Rminをそれぞれ検出し、上記した極大値Rlocal-maxと最小値Rminとに基づいてレンズ枠4の移動可能範囲を算出する。
First, as shown in FIG. 7, a calibration operation is performed each time the electronic device is turned on. That is, the
詳しく説明すると、抵抗検出手段320によってSMAワイヤ10の電気抵抗値を検出しつつ、通電手段322によって無通電状態から入力電力を漸次増大させながらSMAワイヤ10に対して通電を行うと、まず、SMAワイヤ10が加熱されてSMAワイヤ10の電気抵抗値が図9に示すように単調増加する。そして、SMAワイヤ10の電気抵抗値が、変態開始点である最大値Rmaxに達すると、SMAワイヤ10が収縮(変態)し、SMAワイヤ10の弛みは徐々に小さくなり、SMAワイヤ10の電気抵抗値は、図9に示すように単調増加から単調減少に切り替わる。このとき、前記変態開始点A,A'における電気抵抗値(最大値Rmax,Rmax')を抵抗検出手段320によって検出する。
More specifically, when the
続いて、SMAワイヤ10の弛みが無くなるまでSMAワイヤ10が加熱されると、SMAワイヤ10の収縮が停止し、SMAワイヤ10の電気抵抗値が図9に示すように単調減少から単調増加に切り替わる。このとき、その切り替わり点(極小点B)における電気抵抗値(極小値Rlocal-min)を抵抗検出手段320によって検出する。
Subsequently, when the
その後、SMAワイヤ10が再び収縮して先端鍵部4D1が上向きに押圧され、レンズ枠4がコイルスプリング34、上板ばね6及び下板ばね7の弾性復元力に抗して上方に移動すると、SMAワイヤ10の電気抵抗値が図9に示すように単調増加から単調減少に切り替わる。このとき、その切り替わり点(極大点C)における電気抵抗値(極大値Rlocal-max)を抵抗検出手段320によって検出する。
Thereafter, when the
その後、SMAワイヤ10が変態終了点まで達すると、SMAワイヤ10の電気抵抗値は単調減少から単調増加に切り替わる。このとき、その切り替わり点(極小点D)における電気抵抗値(最小値Rmin)を抵抗検出手段320によって検出する。
Thereafter, when the
なお、SMAワイヤ10の弛みが無い場合には、図9に示すように、通電手段322によって無通電状態から入力電力を漸次増大させながらSMAワイヤ10に対して通電を行うと、まず、SMAワイヤ10の電気抵抗値が単調増加し、その後。SMAワイヤ10が収縮してレンズ枠4がコイルスプリング34、上板ばね6及び下板ばね7の弾性復元力に抗して上方に移動した時点で、電気抵抗値が単調増加から単調減少に切り替わる。このとき、その切り替わり点(変態開始点A'')における電気抵抗値(最大値Rmax'')を抵抗検出手段320によって検出する。
When the
次に、SMAワイヤ10の電気抵抗を一定幅で段階的に低下させることでレンズ枠4を全移動範囲に亘って移動させて焦点を探査する。このとき、上記した指令値生成手段321によって指令値Rtを生成し、抵抗検出手段320によってSMAワイヤ10の電気抵抗値の検出値Rをフィードバックしながら上記指令値Rtに基づいて通電手段322によってSMAワイヤ10に対して通電を行う。
Next, the focal point is searched by moving the
詳しく説明すると、まず、基準値R0を設定する。具体的には、前記した抵抗検出ステップにおいてレンズ枠4が移動開始する前に、入力電力値を独立変数とする電気抵抗値を表す関数(図9に示す。)において極小点Bが現れるときには、その極小点Bの後に現れる極大点Cにおける電気抵抗値(極大値Rlocal-max)を基準値R0とする。一方、前記した抵抗検出ステップにおいてレンズ枠4が移動開始する前に図9に示す関数において極小点Bが現れないときには、その最大値Rmax”(=極大値Rlocal-max)を基準値R0とする。
More specifically, first, a reference value R 0 is set. Specifically, when the minimum point B appears in the function (shown in FIG. 9) representing the electrical resistance value with the input power value as an independent variable before the
次に、指令値生成手段321によって最初の指令値Rt(0)を設定する。具体的には、上記した基準値R0を最初の指令値Rt(0)として設定する。続いて、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(0)と一致するように通電手段322によってSMAワイヤ10に対して通電を行う。そして、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(0)(基準値R0)と一致した時点で画像を取り込んで記憶する。これにより、レンズ枠4が基準位置にある状態における画像が取得される。
Next, the first command value R t (0) is set by the command value generating means 321. Specifically, the above-described reference value R0 is set as the first command value Rt (0) . Subsequently, the
次に、レンズ枠4が一定幅で間欠的に移動するように、指令値生成手段321によって一定の変化幅ΔRで指令値Rt(n)を段階的に低下させる。具体的には、初めに、指令値生成手段321によって指令値Rt(1)を設定する。この指令値Rt(1)としては、上記した最初の指令値Rt(0)、つまり基準値R0から変化幅ΔRを引いた値(R0−ΔR)を設定する。なお、この変化幅ΔRは、レンズ枠4の一定幅の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅であり、適宜設定可能である。続いて、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(1)と一致するように通電手段322によってSMAワイヤ10に対して通電(加熱)を行う。そして、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(1)(=R0−ΔR)と一致した時点で画像を取り込んで記憶する。
Next, the command value Rt (n) is reduced stepwise by the command value generation means 321 with a constant change width ΔR so that the
その後、指令値生成手段321によって、前回の指令値Rt(1)(R0−ΔR)から変化幅ΔRを引いた値(R0−2・ΔR)を指令値Rt(2)として設定し、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(2)と一致するように通電手段322によってSMAワイヤ10に対して通電(加熱)し、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(2)(=R0−2・ΔR)と一致した時点で画像を取り込んで記憶し、さらに、これらの処理を繰り返す。すなわち、指令値生成手段321によって、前回の指令値(R0−(n−1)・ΔR)から変化幅ΔRを引いた値(R0−n・ΔR)を指令値Rt(n)として設定し、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(n)と一致するように通電手段322によってSMAワイヤ10に対して通電(加熱)し、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(n)(R0−n・ΔR)と一致した時点で画像を取り込んで記憶し、このような処理を指令値Rt(n)が最小電気抵抗値Rminに達するまで繰り返す。
Thereafter, the command value generation means 321 sets a value (R 0 −2 · ΔR) obtained by subtracting the change width ΔR from the previous command value R t (1) (R 0 −ΔR) as the command value R t (2). The
次に、最後の指令値Rt(n)における画像を取り込んで記憶した後、記憶した全画像に基づいて焦点を探査して合焦位置を判定する。
そして、指令値生成手段321によって合焦位置における電気抵抗値RAFを指令値Rt(AF)として設定し、抵抗検出手段320による検出値Rが指令値Rt(AF)と一致するように通電手段322によってSMAワイヤ10に対する通電を制御(冷却)し、抵抗検出手段320による検出値Rを指令値Rt(AF)(RAF)と一致させることでオートフォーカス動作が完了する。
Next, after the image at the last command value Rt (n) is captured and stored, the focal point is searched based on all the stored images to determine the in-focus position.
Then, the electrical resistance value R AF at the in-focus position is set as the command value R t (AF) by the command
上記した駆動モジュール1では、図9に示すように、SMAワイヤ10の弛み量が異なると、変態開始点A,A'にばらつきが生じるが、上記した極大点Cは、SMAワイヤ10の弛み量が異なる場合であっても一定である。したがって、極大点Cにおける電気抵抗値Rlocal-maxを基準値R0として指令値Rt(n)を生成することにより、SMAワイヤ10の弛み量にばらつきがある場合であってもレンズ枠4の移動開始基準点が一定となる。これにより、レンズ枠4の移動開始基準点を安定化することができ、駆動精度の個体差を抑制することができ、オートフォーカス精度の向上を図ることができる。
In the
また、SMAワイヤ10に弛みが無い場合には、図9に示すように、極小点Bが現れない。したがって、極小点Bが現れないときには、最大値Rmax”を基準値R0とすると、この最大値Rmax”が前記した極大値Rlocal-maxと一致するため、レンズ枠4の移動開始基準点がSMAワイヤ10に弛みがある場合と同じ基準点となり、レンズ枠4の移動開始基準点を安定化することができる。
Further, when there is no slack in the
また、上記した駆動モジュール1におけるオートフォーカス動作は、SMAワイヤ10の電気抵抗を段階的に低下させることでレンズ枠4を全移動範囲に亘って移動させて焦点を探査し、その後、SMAワイヤ10の電気抵抗を上昇させて合焦位置までレンズ枠4を移動させているが、図10に示すように、SMAワイヤ10の電気抵抗を漸次上昇させることでレンズ枠4を全移動範囲に亘って移動させて焦点を探査し、その後、SMAワイヤ10の電気抵抗を低下させて合焦位置までレンズ枠4を移動させてもよい。
The autofocus operation in the
さらに、図11(a)、(b)に示すように、SMAワイヤ10に対して通電してSMAワイヤ10の電気抵抗を段階的に低下若しくは上昇させることでレンズ枠4を移動させて焦点を探査し、焦点が検出された後、山登り法によってSMAワイヤ10の電気抵抗を上下させながらレンズ枠4の位置を微調整してレンズ枠4を合焦位置まで移動させてもよい。
Furthermore, as shown in FIGS. 11A and 11B, the
次に、本発明の実施形態に係る電子機器について説明する。
図12(a)、(b)は、本発明の実施形態に係る電子機器の表面、裏面の斜視外観図である。図12(c)は、図12(b)におけるF−F断面図である。
Next, an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
12A and 12B are perspective external views of the front surface and the back surface of the electronic apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.12 (c) is FF sectional drawing in FIG.12 (b).
図12(a)、(b)に示す本実施形態のカメラ付き携帯電話20は、上記実施形態の駆動モジュール1を備えた電子機器の一例である。
カメラ付き携帯電話20は、受話部22a、送話部22b、操作部22c、液晶表示部22d、アンテナ部22e、不図示の制御回路部などの周知の携帯電話の装置構成をカバー22内外に備えている。
The camera-equipped
The camera-equipped
また、図12(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、外光を透過させる窓22Aが設けられ、図12(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、窓22Aの法線方向に軸線Mが沿うように、上記第一実施形態の駆動モジュール1が設置されている。
Further, as shown in FIG. 12B, a
このような構成によれば、スキャンの間隔が一定となり、精度の高いオートフォーカスが可能となる。また、必要な移動量に対するステップ数が一定となるため、オートフォーカスが終了するまでの時間を早くできる、高性能のカメラ付き携帯電話20を提供することができる。
According to such a configuration, the scan interval is constant, and high-precision autofocus is possible. In addition, since the number of steps with respect to the required movement amount is constant, it is possible to provide a high-performance camera-equipped
以上、本発明に係る駆動モジュール、電子機器及び駆動モジュールの制御方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、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、ばね部材の固定方法は、これに限定されない。例えば、超音波加締めなどで固定してもよいし、ばね部材を、レンズ枠4やモジュール枠5に接着してもよい。本構造によれば、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。さらに、本発明におけるばね部材は板ばねに限定されず、他の形状のばね部材であってもよい。
The embodiments of the drive module, the electronic device, and the drive module control method according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately selected without departing from the scope of the present invention. It can be changed.
For example, in the present embodiment, the upper fixing pins 13A and 14A and the lower fixing pins 13B and 14B are inserted through the
また、上記の説明では、モジュール枠5は、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よい。
また、上記した説明では、形状記憶合金体としてSMAワイヤ10が備えられているが、本発明における形状記憶合金体はワイヤ状のものに限定されず、例えば板状などの他の形状の形状記憶合金体であってもよい。
In the above description, the
In the above description, the
また、上記の説明では、駆動モジュールを用いた電子機器として、カメラ付き携帯電話の例で説明したが、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などの他の光学機器に用いることができる。 In the above description, the example of the camera-equipped mobile phone is described as the electronic device using the drive module, but the type of the electronic device is not limited to this. For example, it can be used for other optical devices such as a digital camera and a camera built in a personal computer.
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the main point of this invention, it is possible to replace suitably the component in above-mentioned embodiment with a well-known component, and you may combine the above-mentioned modification suitably.
1…駆動モジュール 4…レンズ枠 5…モジュール枠(支持体) 6…上板ばね(ばね部材) 7…下板ばね(ばね部材) 10…SMAワイヤ(形状記憶合金体、駆動手段) 20…カメラ付携帯電話(電子機器) 32…制御基板(制御手段) 50…レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該支持体に対して一定方向に沿って往復移動可能に設けられた被駆動体と、
該被駆動体を弾性保持するばね部材と、
前記被駆動体に係止された形状記憶合金ワイヤを有し、該形状記憶合金ワイヤが通電による発熱によって変形することで前記被駆動体を前記ばね部材の復元力に抗して移動させる駆動手段と、
前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の指令値を設定して前記形状記憶合金ワイヤに対する通電を制御することで前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段と、
を備えた駆動モジュールであって、
前記制御手段に、前記形状記憶合金ワイヤに対して通電を行う通電手段と、前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出する抵抗検出手段と、前記被駆動体の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅を基準値から減算して前記指令値を生成する指令値生成手段と、が備えられており、
前記抵抗検出手段によって前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出しつつ、前記通電手段によって入力電力を漸次増大させながら前記形状記憶合金ワイヤに対して通電を行い、前記被駆動体が移動開始する前に、入力電力値を独立変数とする電気抵抗値を表す関数において極小点が現れるときに、該極小点の後に現れる極大点における電気抵抗値を前記基準値として前記指令値生成手段が前記指令値を生成することを特徴とする駆動モジュール。 A support;
A driven body provided so as to be capable of reciprocating along a fixed direction with respect to the support;
A spring member for elastically holding the driven body;
Drive means having a shape memory alloy wire locked to the driven body, and moving the driven body against the restoring force of the spring member when the shape memory alloy wire is deformed by heat generated by energization When,
Control means for performing drive control of the drive means by setting a command value of electrical resistance of the shape memory alloy wire and controlling energization to the shape memory alloy wire;
A drive module comprising:
The control means includes an energizing means for energizing the shape memory alloy wire, a resistance detecting means for detecting an electrical resistance value of the shape memory alloy wire, and an electric resistance value corresponding to the amount of movement of the driven body Command value generation means for generating the command value by subtracting the change width of the reference value from the reference value,
While the electric resistance value of the shape memory alloy wire is detected by the resistance detecting means, the shape memory alloy wire is energized while gradually increasing the input power by the energizing means, and the driven body starts to move. When the minimum point appears in the function representing the electrical resistance value with the input power value as an independent variable before, the command value generating means uses the electrical resistance value at the maximum point appearing after the minimum point as the reference value. A drive module characterized by generating a value.
前記被駆動体が移動開始する前に前記極小点が現れないときに、前記電気抵抗値の最大値を前記基準値として前記指令値生成手段が前記指令値を生成することを特徴とする駆動モジュール。 The drive module according to claim 1, wherein
When the minimum point does not appear before the driven body starts to move, the command value generating means generates the command value using the maximum value of the electric resistance value as the reference value. .
該支持体に対して一定方向に沿って往復移動可能に設けられた被駆動体と、
該被駆動体を弾性保持するばね部材と、
前記被駆動体に係止された形状記憶合金ワイヤを有し、該形状記憶合金ワイヤが通電による発熱によって変形することで前記被駆動体を前記ばね部材の復元力に抗して移動させる駆動手段と、
前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗の指令値を設定して前記形状記憶合金ワイヤに対する通電を制御することで前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段と、
を備えた駆動モジュールの制御方法であって、
前記形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を検出しつつ、前記形状記憶合金ワイヤに対して入力電力を漸次増大させながら通電を行う抵抗検出ステップと、
該抵抗検出ステップにおいて前記被駆動体が移動開始する前に、入力電力値を独立変数とする電気抵抗値を表す関数において極小点が現れるときに、該極小点の後に現れる極大点における電気抵抗値を基準値として、該基準値から前記被駆動体の移動量に応じた電気抵抗値の変化幅を減算して前記指令値を生成する指令値生成ステップと、
を備えることを特徴とする駆動モジュールの制御方法。 A support;
A driven body provided so as to be capable of reciprocating along a fixed direction with respect to the support;
A spring member for elastically holding the driven body;
Drive means having a shape memory alloy wire locked to the driven body, and moving the driven body against the restoring force of the spring member when the shape memory alloy wire is deformed by heat generated by energization When,
Control means for performing drive control of the drive means by setting a command value of electrical resistance of the shape memory alloy wire and controlling energization to the shape memory alloy wire;
A drive module control method comprising:
A resistance detection step of energizing the shape memory alloy wire while gradually increasing input power while detecting the electrical resistance value of the shape memory alloy wire;
When a minimum point appears in a function representing an electrical resistance value with the input power value as an independent variable before the driven body starts moving in the resistance detection step, the electrical resistance value at the maximum point appearing after the minimum point A command value generation step for generating the command value by subtracting a change width of the electric resistance value according to the amount of movement of the driven body from the reference value,
A drive module control method comprising:
前記指令値生成ステップの際に、前記被駆動体が移動開始する前に前記極小点が現れないときに、前記電気抵抗値の最大値を前記基準値として前記指令値を生成することを特徴とする駆動モジュールの制御方法。 The method of controlling a drive module according to claim 4,
In the command value generation step, when the minimum point does not appear before the driven body starts moving, the command value is generated using the maximum value of the electric resistance value as the reference value. Control method for driving module.
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