JP4229855B2

JP4229855B2 - 屈曲アクチュエータおよびカメラモジュール

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Publication number: JP4229855B2
Application number: JP2004042559A
Authority: JP
Inventors: 博高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: JP2005233062A

Description

本発明は形状記憶合金（以下ＳＭＡという）のような形状記憶部材を用いた屈曲アクチュエータおよびカメラモジュールに関する。

屈曲や回転動作を行う多自由度アクチュエータの代表的なものとして、内視鏡やマニピュレータのような長尺構造の首振り機構が知られている。そして、これらの首振り機構には小型化および細径化の要求が常に高く、多くの場合、首振り機構とその先端部を牽引するワイヤーとを備え、この牽引ワイヤーの張力や長さを基台などに設置された駆動源、例えば電磁型の回転モータで制御し、屈曲および回転動作を行う構成が採用されている。

また、近年、さらなる小型化のために形状記憶合金を駆動源として用いたアクチュエータが登場してきた。（特許文献１）この従来のアクチュエータは、形状記憶合金コイルバネ（ＳＭＡコイルバネ）とバイアス用コイルバネとが互いに拮抗するように接続され、屈曲可能な支持体に支持体の長手軸を中心として、互いに反対側（表裏）に位置するように取り付けられている。ＳＭＡコイルバネは駆動源であって、加熱によって記憶形状に復元する。バイアス用コイルバネは加熱されなくても負荷が除去されれば弾性によって復帰する。

ＳＭＡコイルバネを加熱し収縮させると支持体は屈曲し、バイアス用コイルバネが変形する。ＳＭＡコイルバネの加熱を中止すると、ＳＭＡコイルバネが持つ熱は周囲に放熱され、バイアス用コイルバネの弾性にて支持体は屈曲前の状態に戻る。
特開２００１−１６５０３６公報図５

ところが、従来のアクチュエータは以下のように小型化に限界がある。

一般的なＳＭＡが安定的に記憶形状に復元する際の変位量（収縮量）は５％程度であり、単に直線的なＳＭＡを用いたのでは、大きな屈曲動作が求められる用途では十分な収縮量が得られない。このため従来のアクチュエータはＳＭＡをコイルバネの形にしてＳＭＡの寸法の延長を図り、収縮量を大きくすることにより動作範囲を拡大して使用している。

しかしながら、このようにするとＳＭＡコイルバネは径が大きくなり、またバイアス用コイルバネを同時に取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、ＳＭＡコイルバネを加熱し収縮させたとき、ＳＭＡコイルバネ自身が変形してしまうため、大きなアクチュエータの変位量を得るためには大きなＳＭＡコイルバネが必要であり、小型化には限界があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、小型で変位量の大きい屈曲アクチュエータおよびカメラモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の屈曲アクチュエータは、ベース部材と、前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、一端が前記ベース部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞ
れ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡されたワイヤー状の第１の形状記憶部材と、前記屈曲部の屈曲状態を復帰させるための復帰手段とを有し、前記第１の形状記憶部材が記憶形状へ復元することにより前記回動部材が回動し、前記屈曲部が屈曲することを特徴とする。

また、本発明の屈曲アクチュエータは、ベース部材と、前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、一端が前記ベース部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材とを有し、前記形状記憶部材が記憶形状へ復元することにより前記回動部材が回動し、前記屈曲部が屈曲することを特徴とする。

また、本発明の屈曲アクチュエータは、ベース部材と、前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、前記屈曲部の前記ベース部材と反対側の前記回動部材より外側に設けられ、その回動中心が前記回動部材の積層方向となる方向に回動可能な角度調整部材と、一端がベース部材に固定され、他端が角度調整部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材とを有し、前記形状記憶部材が選択的に駆動されて記憶形状へ復元することにより、前記角度調整部材が回動または前記屈曲部が屈曲することを特徴とする。

また、本発明のカメラモジュールは、ベース部材と、前記ベース部材に設けられ、リング形状の複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、前記屈曲部の前記ベース部材と反対側の前記回動部材より外側に設けられ、その回動中心が前記回動部材の積層方向となる方向に回動可能なリング形状の角度調整部材と、一端がベース部材に固定され、他端が角度調整部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材と、前記屈曲部の内部に前記角度調整部材と固定されて設けられ、前記屈曲部の屈曲動作と前記角度調整部材の回動動作により受光部の方向、角度が調整可能な画像センサとを有し、前記形状記憶部材が選択的に駆動されて記憶形状へ復元することにより、前記角度調整部材が回動または前記屈曲部が屈曲することを特徴とする。

本発明によれば、小型で変位量の大きい屈曲アクチュエータおよびカメラモジュールを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１及び図２に第１の実施の形態にかかる屈曲アクチュエータを示す。

ベース部材１にはリング形状の回動部材２が、球面を有する節３ａ、節３ｂを介すこと
によりベース部材１と回動部材２の間に間隙をもって、回動可能な状態で積層されている。回動部材２にはリング形状の回動部材４が、球面を有する節５ａ、節５ｂを介すことにより回動部材２と回動部材４の間に間隙をもって、回動可能な状態で積層されている。同様に、回動部材４にはリング形状の回動部材６が球面を有する節７ａ、節７ｂを介すことにより回動部材４と回動部材６の間に間隙をもって、回動部材６にはリング形状の回動部材８が球面を有する節９ａ、９ｂを介すことにより回動部材６と回動部材８の間に間隙を持って、回動可能な状態で積層されている。このとき、各回動部材は各回動部材の回動中心である回動の軸θｘ（１）、軸θｘ（２）、軸θｘ（３）、軸θｘ（４）の方向がそれぞれ略平行となるように設けられている。節３ａ、節３ｂ、節５ａ、節５ｂ、節７ａ、節７ｂ、節９ａ、節９ｂは、回動部材２、回動部材４、回動部材６、回動部材８に設けられた軸受部（図示せず）にて回動方向にのみ回動するようになっており、各回動部材同士のずれを防止している。このようにして各回動部材と各節を組み合わせることで、屈曲部１０は屈曲可能に構成される。

ベース部材１に設けられた固定手段、例えばワイヤー固定ねじ１１（図１では図示せず）等を用い、ＳＭＡワイヤー１２（第１の形状記憶部材）、ＳＭＡワイヤー１３（復帰手段である第２の形状記憶部材）の一端を、ベース部材１に固定する。ＳＭＡワイヤー１２、ＳＭＡワイヤー１３、とベース部材１との固定位置は、例えば積層方向である軸θｚ方向から見て軸θｚを中心とした点対称で、軸θｘ（１）、軸θｘ（２）、軸θｘ（３）、軸θｘ（４）から約９０°ずれた位置である。

ＳＭＡワイヤー１２、ＳＭＡワイヤー１３は回動部材２の軸θｘ（１）より近い点（リングの内縁）に張り渡され、続いて回動部材４の軸θｘ（２）より遠い点（リングの外縁）に張り渡される。同様に回動部材６の軸θｘ（３）より近い点、回動部材８の軸θｘ（４）より遠い点と、交互に張り渡される。ＳＭＡワイヤー１２、ＳＭＡワイヤー１３の他端は、屈曲部１０のベース部材１と反対側の回動部材（本実施の形態では回動部材８）に、回動部材８に設けられた固定手段、例えばワイヤー固定ねじ１４等を用いて固定する。このとき、ＳＭＡワイヤー１２、ＳＭＡワイヤー１３は、回動部材２と回動部材６の内縁、および回動部材４の外縁で、回動部材２、回動部材４、回動部材６と、少なくともＳＭＡワイヤー１２、ＳＭＡワイヤー１３の長さ方向に摺動可能な状態で張り渡されている。

ＳＭＡワイヤー１２とＳＭＡワイヤー１３は、屈曲部１０の屈曲状態が直線状のとき、記憶形状に対して長さ方向に変形し、引き伸ばされた状態となるように張り渡されている。すなわち、ＳＭＡワイヤー１２とＳＭＡワイヤー１３が、記憶形状に復元しようとした際には、ＳＭＡワイヤー１２とＳＭＡワイヤー１３は収縮しようとする状態で張り渡されている。

なお、図１では説明の都合上、回動部材２、回動部材４、回動部材６、回動部材８の４枚の回動部材を用いた例を示したが、本実施の形態は図２に示すよう、この回動部材を同様に6枚積層し、回動部材の径が４０ｍｍ、回動部材の積層部（屈曲部１０）の積層厚さが２１ｍｍとなるように構成している。

次に、本実施の形態による屈曲アクチュエータの動作について説明する。

ＳＭＡワイヤー１２に電流を流すことによりＳＭＡワイヤー１２を発熱させると、ＳＭＡワイヤー１２は記憶形状に復元しようと収縮する。ＳＭＡワイヤー１２が収縮すると回動部材が回動し、屈曲部１０は屈曲状態となる。このとき、図２に示す屈曲アクチュエータでは、ＳＭＡワイヤー１２が回動部材の回動中心に近い点と遠い点に、交互に張り渡されず、直線的に張り渡されている場合、屈曲部１０を３°屈曲するためには、ＳＭＡワイヤー１２は５．０％収縮する必要がある。しかし、ＳＭＡワイヤー１２が回動部材の回動
中心に近い点と遠い点に、交互に張り渡されている場合、同様に屈曲部１０を３°屈曲するためには、ＳＭＡワイヤー１２は０．４％収縮すれば十分である。

また、屈曲部１０の屈曲量は、例えばＳＭＡワイヤーからの放熱量、ＳＭＡワイヤーにかかる負荷を考慮し、ＳＭＡワイヤーに流す電流や電圧、時間などのパラメータを制御し、ＳＭＡワイヤーの温度、すなわちＳＭＡワイヤーの収縮量を調整することで、コントロールすることができる。

このような屈曲アクチュエータは、小型であるにもかかわらず大きな変位、すなわち大きな屈曲動作が可能である。また、ＳＭＡワイヤーが回動部材の回動中心に近い点と遠い点に交互に張り渡されているため、屈曲アクチュエータの屈曲動作に際してＳＭＡワイヤーを大きく収縮させる必要がない。このことはＳＭＡワイヤーに大きな変形が必要ないことから、屈曲アクチュエータの長寿命化に寄与する。

なお、本実施の形態では、復帰手段にＳＭＡワイヤー１３を用いた例を説明した。ＳＭＡワイヤー１２を収縮させて屈曲した屈曲アクチュエータを、再び直線状に屈曲状態から復帰させるには、屈曲アクチュエータを屈曲させるときと同様の方法をとる。すなわち、ＳＭＡワイヤー１３に電流を流すことによりＳＭＡワイヤー１３を発熱させると、ＳＭＡワイヤー１３は記憶形状に復元しようと収縮する。ＳＭＡワイヤー１３が収縮すると回動部材が回動し、屈曲アクチュエータは屈曲状態から復帰する方向へ屈曲する。このとき屈曲アクチュエータの屈曲量のコントロールと同様に、ＳＭＡワイヤー１３に流す電流や電圧、時間などのパラメータを制御することで、屈曲状態を再び直線状に復帰させることができる。

また、本実施の形態では、ＳＭＡワイヤー１２とＳＭＡワイヤー１３の他端は、屈曲部１０のベース部材１と反対側の回動部材８と固定しているが、屈曲部１０のベース部材１と反対側の回動部材８よりさらに外側に設けられた他の部材と固定しても構わない。

その他、復帰手段にはゴム、コイルスプリング等の弾性体を用いることができ、弾性体の弾性力を屈曲アクチュエータの屈曲状態から直線状に復帰させるときの力として使用することができる。
（第２の実施の形態）
図３乃至図５に第２の実施の形態にかかる屈曲アクチュエータを示す。

ベース部材２１にはリング形状の回動部材２２が、球面を有する節２３ａ、節２３ｂを介すことによりベース部材２１と回動部材２２の間に間隙をもって、回動可能な状態で積層されている。回動部材２２にはリング形状の回動部材２４が、球面を有する節２５ａ、節２５ｂを介すことにより回動部材２２と回動部材２４の間に間隙をもって、回動可能な状態で積層されている。このとき、節２３ａ、節２３ｂの位置で決定される回動部材２２の回動中心である回動の軸θｘ（２１）と、節２５ａ、節２５ｂの位置で決定される回動部材２４の回動の軸θｙ（２１）は略直交する方向となっている。回動部材２２、回動部材２４と同様に、軸θｘ（２２）、軸θｙ（２２）が交互に略直交するように、回動部材２６、回動部材２８は節２７ａ、節２７ｂ、節２９ａ、節２９ｂを介すことにより互いに間隙をもって、回動可能な状態で積層されている。節２３ａ、節２３ｂ、節２５ａ、節２５ｂ、節２７ａ、節２７ｂ、節２９ａ、節２９ｂは、回動部材２２、回動部材２４、回動部材２６、回動部材２８に設けられた軸受部（図示せず）にて隣接する回動部材間で直交するＸ方向、Ｙ方向の回動軸を中心に各回動方向にのみ回動可能な状態で、各回動部材同士のずれを防止している。このようにして各回動部材と各節を組み合わせることで、屈曲部３１は屈曲可能に構成されている。

屈曲部３１のベース部材２１と反対側の回動部材２８には、回動部材２２、回動部材２４、回動部材２６、回動部材２８の積層方向を中心として、すなわち回動の軸θｘ（２１）、軸θｙ（２１）、軸θｘ（２２）、軸θｙ（２２）に略直交する軸θｚ（２１）を中心として、例えば軸受（図示せず）などを用いて回動可能な状態で角度調整部材３０が設けられている。このようにして屈曲部３１と角度調整部材３０を組み合わせることで角度調整部材３０の先端の方向は、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれの方向へも調整可能であり、かつZ方向を中心軸としての回動が可能となる。

ベース部材２１に設けられた固定手段、例えばワイヤー固定ねじ３２（図３では図示せず）等を用い、ＳＭＡワイヤー（形状記憶部材）３３、ＳＭＡワイヤー（形状記憶部材）３４、ＳＭＡワイヤー（形状記憶部材）３５（図３では図示せず）、ＳＭＡワイヤー（形状記憶部材）３６（図３では図示せず）の一端を、ベース部材２１に固定する。ＳＭＡワイヤー３３〜３６の一端とベース部材２１との固定位置は、図５に示すように例えば軸θｚ（２１）方向から見て軸θｚ（２１）を中心とした点対称で、軸θｚ方向から見て軸θｘ（２１）、軸θｙ（２１）、軸θｘ（２２）、軸θｙ（２２）からそれぞれ約４５°ずれた位置である。ただし、図３および図４については、説明の都合上、軸θｚ方向から見て軸θｘ（２１）、軸θｙ（２１）、軸θｘ（２２）、軸θｙ（２２）から約４５°ずれていない位置に記載してある。

ＳＭＡワイヤー３３〜３６は回動部材２２の軸θｘ（２１）または軸θｙ（２１）より近い点（リングの内縁）に張り渡され、続いて回動部材２４の軸ｘ（２１）または軸θｙ（２１）より遠い点（リングの外縁）に張り渡される。同様に交互に回動部材２６の軸θｘ（２２）または軸θｙ（２２）より近い点、回動部材２８の軸θｘ（２２）または軸θｙ（２２）より遠い点と、交互に張り渡される。このときＳＭＡワイヤー３３〜３６の屈曲部３１での張り渡し方向は、軸θｚ（２１）と略平行となる。ＳＭＡワイヤー３３〜３６の中途部は、回動部材２８の係合点３７ａ、係合点３７ｂ、係合点３７ｃ、（図示せず）、係合点３７ｄ（図示せず）に摺動可能に張り渡された後、軸θｚ（２１）と略直交する方向へ屈曲され、角度調整部材３０の外縁を沿うように張り渡され、ＳＭＡワイヤー３３〜３６の他端が角度調整部材３０の軸θｘ（２２）に近い位置でワイヤー固定ねじ３８等を用い、固定される。このとき、ＳＭＡワイヤー３３〜３６は、回動部材２２と回動部材２６の内縁、および回動部材２４と回動部材２８の外縁で、回動部材２２〜２８と、少なくともＳＭＡワイヤー３３〜３６の長さ方向に摺動可能な状態で張り渡されている。

ＳＭＡワイヤー３３〜３６は、屈曲部３１の屈曲状態が直線状のとき、記憶形状に対して長さ方向に変形し、引き伸ばされた状態となるように張り渡されている。すなわち、ＳＭＡワイヤー３３〜３６が、記憶形状に復元しようとした際には、ＳＭＡワイヤー３３〜３６は収縮しようとする状態で張り渡されている。

なお、図３では説明の都合上、回動部材２２、回動部材２４、回動部材２６、回動部材２８の４枚の回動部材を用いた例を示したが、本実施の形態は図４に示すように、この回動部材を同様に１０枚積層し、回動部材の径が４０ｍｍ、回動部材の積層部（屈曲部３１）の積層厚さが１９ｍｍとなるように構成している。

次に、本実施の形態による屈曲アクチュエータの動作について説明する。図４では説明の都合上、ＳＭＡワイヤー３４、ＳＭＡワイヤー３５、ＳＭＡワイヤー３６の図示を省略し、ＳＭＡワイヤー３３のみ記載されている。また、ＳＭＡワイヤー３３も、本来前述のように軸θｚ方向から見て軸θｘ（２１）、軸θｙ（２１）、軸θｘ（２２）、軸θｙ（２２）から約４５°ずれた位置に張り渡されているが、説明の都合上、ずれていない位置で記載されている。

ＳＭＡワイヤー３３に電流を供給することによりＳＭＡワイヤー３３を発熱させると、ＳＭＡワイヤー３３は記憶形状に復元しようと収縮する。ＳＭＡワイヤー３３が収縮すると回動部材が回動し、屈曲アクチュエータは屈曲状態となる。このとき、図４に示す屈曲アクチュエータでは、ＳＭＡワイヤー３３が回動部材の回動中心に近い点と遠い点に、交互に張り渡されず、直線的に設けられている場合、屈曲アクチュエータを２．５°屈曲するためには、ＳＭＡワイヤー３３は４．６％収縮する必要がある。しかし、ＳＭＡワイヤー３３が回動部材の回動中心に遠い点と近い点に、交互に係合されている場合、同様に屈曲アクチュエータを２．５°屈曲するためには、ＳＭＡワイヤー３３は０．２％収縮すれば十分である。

図５は、４本のＳＭＡワイヤー３３〜３６を用いた屈曲アクチュエータの屈曲および回動方向の制御方法について、屈曲アクチュエータを角度調整部材３０側から見た図（図３において、左側から見た図）である。

図５（ａ）に示すように、図５（ａ）中θｘ軸方向へ屈曲アクチュエータを屈曲動作させる場合、ＳＭＡワイヤー３４とＳＭＡワイヤー３５を同時に、またはＳＭＡワイヤー３３とＳＭＡワイヤー３６を同時に収縮させる。図５（ｂ）中θｙ軸方向へ屈曲アクチュエータを屈曲動作させる場合、ＳＭＡワイヤー３３とＳＭＡワイヤー３４を同時に、またはＳＭＡワイヤー３５とＳＭＡワイヤー３６を同時に収縮させる。図５（ｃ）中角度調整部材３０をθｚ軸（２１）周りに回動させる場合、ＳＭＡワイヤー３３とＳＭＡワイヤー３５を同時に、またはＳＭＡワイヤー３４とＳＭＡワイヤー３６を同時に収縮させる。

屈曲アクチュエータの屈曲量や角度調整部材３０の回動量は、ＳＭＡワイヤーからの放熱量、ＳＭＡワイヤーにかかる負荷を考慮し、ＳＭＡワイヤーに流す電流や電圧、時間などのパラメータを制御し、ＳＭＡワイヤーの温度、すなわちＳＭＡワイヤーの収縮量を調整することでコントロールすることができる。

このような屈曲アクチュエータは、小型であるにもかかわらず大きな変位、すなわち大きな屈曲動作が可能である。また、例えば図５においてＳＭＡワイヤー３３、ＳＭＡワイヤー３４、ＳＭＡワイヤー３５の３本を同時に収縮させて（ＳＭＡワイヤー３３、ＳＭＡワイヤー３４、ＳＭＡワイヤー３５の収縮比は１：２：１）、ワイヤー３４が張り渡されている方向（図５中右斜め上４５°）へ屈曲可能な様に、４本のＳＭＡワイヤーの収縮量を組み合わせることで３６０°いずれの方向へも屈曲可能である上、屈曲アクチュエータの先端を任意の角度に回動させることもできる。さらに、ＳＭＡワイヤーが回動部材の回動中心に近い点と遠い点に、交互に張り渡されているため、屈曲アクチュエータの屈曲動作、屈曲アクチュエータの先端の回動動作に際してＳＭＡワイヤーを大きく収縮させる必要がない。このことはＳＭＡワイヤーに大きな変形が必要ないことから、屈曲アクチュエータの長寿命化に寄与する。

なお、本実施の形態では４本のＳＭＡワイヤーを用いた構成を説明したが、４本以外の構成をとることも可能である。屈曲方向や屈曲アクチュエータにかかる最大負荷等を考慮し、ＳＭＡワイヤーの本数など構成を変更しても構わない。

また、屈曲した屈曲アクチュエータを再び直線状に回復するために復帰手段を設けることも可能である。例えば、合成ゴム製の弾性体を設けることで、ＳＭＡワイヤーが冷却されるとこの弾性体の復帰力により原点（屈曲前の状態）に復帰する。

また、本実施の形態では、ＳＭＡワイヤー３３〜３６の他端は、屈曲部３１のベース部材２１と反対側の回動部材２８に摺動可能に張り渡しているが、屈曲部３１のベース部材２１と反対側の回動部材２８よりさらに外側に設けられた他の部材に摺動可能に張り渡し
ても構わない。

さらに例えば、屈曲アクチュエータの応答速度を向上させるため、ＳＭＡワイヤーの本数を増やして（例えば８本）ＳＭＡワイヤーの表面積の拡大を図り、ＳＭＡワイヤーの放熱速度を向上させることも可能である。

ここで、図６に回動部材の変形例を示す。なお、図６では、３つの回動部材のみを代表して図示し、その他の構成については図３〜図５に示す屈曲アクチュエータと同一の構成であるため、その記載を省略する。

まず図６（ａ）に第１の変形例を示す。回動部材２２ａにはベース２１（図示せず）と回動可能な状態で積層できるように、節２３ｃ、節２３ｄが、回動部材２４ａと回動可能な状態で積層できるように、節２５ｅ、節２５ｆが設けられている。回動部材２４ａには回動部材２２ａと回動可能な状態で積層できるように、節２５ｃ、節２５ｄが、回動部材２６ａと回動可能な状態で積層できるように、節２７ｅ、節２７ｆが設けられている。同様に、回動部材２６ａには回動部材２４ａと回動可能な状態で積層できるように、節２７ｃ、節２７ｄが、回動部材２８ａ（図示せず）と回動可能な状態で積層できるように、節２９ｅ、節２９ｆが設けられている。

２つの回動部材の積層方法について、節２７ｅと節２７ｃを例にとって説明する。節２７ｅと節２７ｃを貫通するように、ピン（図示せず）が設けられ、回動部材２４ａと回動部材２６ａは蝶番のように回動可能な状態で積層される。

次に図６（ｂ）に第２の変形例を示す。回動部材２２ｂにはベース２１（図示せず）と回動可能な状態で積層できるように、節２３ｇ、節２３ｈが、回動部材２４ｂと回動可能な状態で積層できるように、節２５ｉ、節２５ｊが設けられている。回動部材２４ｂには回動部材２２ｂと回動可能な状態で積層できるように、節２５ｇ、節２５ｈが、回動部材２６ｂと回動可能な状態で積層できるように、節２７ｉ、節２７ｊが設けられている。同様に、回動部材２６ｂには回動部材２４ｂと回動可能な状態で積層できるように、節２７ｇ、節２７ｈが、回動部材２８ｂ（図示せず）と回動可能な状態で積層できるように、節２９ｉ、節２９ｊが設けられている。

２つの回動部材の積層方法について、節２７ｉと節２７ｇを例にとって説明する。節２７ｉと節２７ｇを接触させて、回動部材２４ｂと回動部材２６ｂは蝶番のように回動可能な状態で積層される。

以上のように、本変形例では回動部材の変形を例にとって説明したが、その他形状記憶部材、角度調整部材なども変形可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更して実施することができる。
（第３の実施の形態）
図７に第３の実施の形態にかかるカメラモジュールの断面を示す。なお、カメラモジュール内部の屈曲アクチュエータ部は、第２の実施の形態とほぼ同一であるので詳細については説明を省略する。

カメラモジュール５２には、第２の実施の形態にかかる屈曲アクチュエータ５１が設けられている。屈曲アクチュエータ５１はリング形状の回動部材が積層されて構成されており、パイプ状に屈曲アクチュエータの内部は中空になっている。屈曲アクチュエータ５１の中空部にはＣＣＤセンサやレンズ等からなるカメラ（または撮像素子）５３が収納されている。カメラ５３は、その受光面が受光方向５４を向いた状態で角度調整部材３０に固定されている。屈曲アクチュエータ５１の内周部の少なくとも一部および外周部の少なく
とも一部は、例えば合成ゴム製の弾性体５５にて覆われている。

次に、図８から図１０に第３の実施の形態にかかるカメラモジュールを制御するためのブロック図を示す。

まず、図８に示すブロック図について説明する。オペレータより入力されるカメラモジュールの目標値（θｘ（５１），θｙ（５１），θｚ（５１））と、位置センサ５６からの出力値である位置信号（θｘ（５２），θｙ（５２），θｚ（５２））から、カメラモジュール５２が目標値（θｘ（５１），θｙ（５１），θｚ（５１））へ到達するために必要な屈曲量である誤差信号（θｘ（５３），θｙ（５３），θｚ（５３））を生成する。

演算器５７は、誤差信号（θｘ（５３），θｙ（５３），θｚ（５３））から屈曲アクチュエータ５１に設けられたＳＭＡワイヤーの操作量である操作信号（Ｓ₁，Ｓ₂，・・・・Ｓ_n）を生成し、ドライバ５８にてＳＭＡワイヤーへ印加する印加電流（Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃，・・・・Ｉ_n）に変換し、屈曲アクチュエータ５１へ供給する。

その結果、屈曲アクチュエータ５１は屈曲し、屈曲後の位置、すなわち位置信号（θｘ（５２），θｙ（５２），θｚ（５２））が目標値に達するまで、フィードバック制御が行われる。なお、位置センサ５６は図示しないが、屈曲アクチュエータ５１が現在どの方向を向いているかを検出するものである。

次に、図９に示すブロック図について説明する。図８のブロック図と同一のブロックについては同一符号を用い、その説明を省略する。オペレータは、目視にて確認されたカメラモジュール５２の現在位置に対するカメラモジュール５２の目標値（θｘ（５１），θｙ（５１），θｚ（５１））を入力すると、現在位置と目標値とが演算され、補正信号（θｘ（５９），θｙ（５９），θｚ（５９））が出力される。

演算器５７は補正信号（θｘ（５９），θｙ（５９），θｚ（５９））から屈曲アクチュエータ５１に設けられたＳＭＡワイヤーの操作量である操作信号（Ｓ₁，Ｓ₂，・・・・Ｓ_n）を生成し、ドライバ５８にてＳＭＡワイヤーへ印加する印加電流（Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃，・・・・Ｉ_n）に変換し、屈曲アクチュエータ５１へ供給する。

その結果、屈曲アクチュエータ５１は屈曲し、カメラ５３にて受光された画像をオペレータが確認可能となるように、例えばディスプレイ（図示せず）等へ目視可能な状態で出力する。

続いて、図１０に示すブロック図について説明する。図８のブロック図及び図９のブロック図と同一のブロックについては同一符号を用い、その説明を省略する。オペレータより入力されるカメラモジュールの目標値（θｘ（５１），θｙ（５１），θｚ（５１））と、画像処理器６０からの出力値である位置信号（θｘ（５２），θｙ（５２），θｚ（５２））から、カメラモジュール５２が目標値（θｘ（５１），θｙ（５１），θｚ（５１））へ到達するために必要な屈曲量である誤差信号（θｘ（５３），θｙ（５３），θｚ（５３））が生成される。

その結果、屈曲アクチュエータ５１は屈曲および角度調整し、屈曲、角度調整後の位置、すなわち位置信号（θｘ（５２），θｙ（５２），θｚ（５２））をカメラ５３が受光した映像を元に画像処理器６０にて検出し、誤差信号（θｘ（５３），θｙ（５３），θｚ（５３））がゼロになるまでフィードバック制御が行われる。

このようなカメラモジュール５２は、小型であるにもかかわらず変位量が大きい、すなわち大きな屈曲動作が可能である。また、３６０°いずれの方向へも屈曲可能である上、カメラ５３の角度を任意の角度に回動させることもできる。すなわち、姿勢変更機能を備えた小型・コンパクト構造のカメラモジュールを提供することができる。さらに、カメラモジュール５２の屈曲動作、カメラ５３の回動動作に際してＳＭＡワイヤーを大きく収縮させる必要がない。このことはＳＭＡワイヤーに大きな変形が必要ないことから、カメラモジュール５２の長寿命化に寄与する。

また、屈曲アクチュエータ５１の内周部の少なくとも一部および外周部の少なくとも一部は弾性体５５にて覆われているため、外界からの異物混入を防止して長期使用の安定性に優れているほか、弾性体５５の弾性がカメラモジュール５２の屈曲状態から原点へ復帰する際の復帰力として働くため、屈曲動作の応答性にも優れている。

本発明の第１の実施の形態を示す分解斜視図本発明の第１の実施の形態を示す部分側面図本発明の第２の実施の形態を示す分解斜視図本発明の第２の実施の形態を示す部分側面図本発明の第２の実施の形態を示す動作説明図本発明の第２の実施の形態の変形例を示す部分分解斜視図本発明の第３の実施の形態を示す断面図本発明の第３の実施の形態を示すブロック図本発明の第３の実施の形態の変形例を示すブロック図本発明の第３の実施の形態の変形例を示すブロック図

符号の説明

１ベース部材
２、４、６、８回動部材
３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂ節
１０屈曲アクチュエータ
１１、１４ワイヤー固定ねじ
１２、１３ＳＭＡワイヤー
２１ベース部材
２２、２４、２６、２８回動部材
２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂ、２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂ節
２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ回動部材
２３ｃ、２３ｄ、２３ｇ、２３ｈ節
２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈ、２５ｉ、２５ｊ節
２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ、２７ｇ、２７ｈ、２７ｉ、２７ｊ節
２９ｅ、２９ｆ、２９ｉ、２９ｊ節
３０角度調整部材
３１、３１ａ、３１ｂ屈曲部
３２、３８ワイヤー固定ねじ
３３、３４、３５、３６ＳＭＡワイヤー
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ係合点
５１屈曲アクチュエータ
５２カメラモジュール
５３カメラ
５４受光方向
５５弾性体
５６位置センサ
５７演算器
５８ドライバ
６０画像処理器
θｘ（１）、θｘ（２）、θｘ（３）、θｘ（４）、θｚ（１）軸
θｘ（２１）、θｙ（２１）、θｘ（２２）、θｙ（２２）、θｚ（２１）軸
θｘ、θｙ、θｚ屈曲位置
θｘ（５１）、θｙ（５１）、θｚ（５１）目標値
θｘ（５２）、θｙ（５２）、θｚ（５２）位置信号
θｘ（５３）、θｙ（５３）、θｚ（５３）誤差信号
Ｓ₁，Ｓ₂，・・・・Ｓ_n 操作信号
Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃，・・・・Ｉ_n 印加電流

Claims

ベース部材と、
前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、
一端が前記ベース部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡されたワイヤー状の第１の形状記憶部材と、
前記屈曲部の屈曲状態を復帰させるための復帰手段とを有し、
前記第１の形状記憶部材が記憶形状へ復元することにより前記回動部材が回動し、前記屈曲部が屈曲することを特徴とする屈曲アクチュエータ。
前記回動部材の少なくとも一部がリング形状であり、
前記第１の形状記憶部材は、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡される際、前記回動部材の回動中心より遠い点は前記回動部材の外縁に、前記回動部材の回動中心に近い点は前記回動部材の内縁にそれぞれ係合するように張り渡されていることを特徴とする請求項１に記載の屈曲アクチュエータ。
前記復帰手段は、一端がベース部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡されたワイヤー状の第２の形状記憶部材を有し、
前記第２の形状記憶部材が記憶形状へ復元することにより前記回動部材が回動し、前記屈曲部の屈曲状態が復帰することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の屈曲アクチュエータ。
前記第２の形状記憶部材は、前記第１の形状記憶部材が前記屈曲部を屈曲させる方向とは異なる方向へ、前記屈曲部を屈曲させる位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の屈曲アクチュエータ。
前記回動部材の少なくとも一部がリング形状であり、
前記第２の形状記憶部材は、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡される際、前記回動部材の回動中心より遠い点は前記回動部材の外縁に、前記回動部材の回動中心に近い点は前記回動部材の内縁にそれぞれ係合するように張り渡されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の屈曲アクチュエータ。
ベース部材と、
前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、
一端が前記ベース部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材とを有し、
前記形状記憶部材が記憶形状へ復元することにより前記回動部材が回動し、前記屈曲部が屈曲することを特徴とする屈曲アクチュエータ。
ベース部材と、
前記ベース部材に設けられ、複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、
前記屈曲部の前記ベース部材と反対側の前記回動部材より外側に設けられ、その回動中心が前記回動部材の積層方向となる方向に回動可能な角度調整部材と、
一端がベース部材に固定され、他端が角度調整部材に固定され、互いに隣接する前記回動
部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材とを有し、
前記形状記憶部材が選択的に駆動されて記憶形状へ復元することにより、前記角度調整部材が回動または前記屈曲部が屈曲することを特徴とする屈曲アクチュエータ。
前記回動部材の少なくとも一部がリング形状であり、前記形状記憶部材は、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡される際、前記回動部材の回動中心より遠い点は前記回動部材の外縁に、前記回動部材の回動中心に近い点は前記回動部材の内縁にそれぞれ係合するように張り渡されていることを特徴とする請求項７に記載の屈曲アクチュエータ。
前記形状記憶部材は、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡される際、前記回動部材の積層方向と略平行に張り渡されるとともに、
前記屈曲部の前記ベース部材と反対側の前記回動部材と、前記角度調整部材との間に張り渡される際、前記回動部材の積層方向と略直交する方向で、前記角度調整部材の外縁を沿う方向に張り渡されることを特徴とする請求項８に記載の屈曲アクチュエータ。
ベース部材と、
前記ベース部材に設けられ、リング形状の複数の回動部材が互いに間隙をもって、かつ隣接する前記回動部材の回動方向が略直交するように前記回動部材がそれぞれ回動可能な状態で積層された屈曲部と、
前記屈曲部の前記ベース部材と反対側の前記回動部材よりさらに外側に設けられ、その回動中心が前記回動部材の積層方向となる方向に回動可能なリング形状の角度調整部材と、
一端がベース部材に固定され、他端が角度調整部材に固定され、互いに隣接する前記回動部材の一方では回動中心から遠い点で、他方では回動中心に近い点で、それぞれ交互に係合するように、積層された前記複数の回動部材にわたって張り渡された複数のワイヤー状の形状記憶部材と、
前記屈曲部の内部に前記角度調整部材と固定されて設けられ、前記屈曲部の屈曲動作と前記角度調整部材の回動動作により受光部の方向、角度が調整可能な画像センサとを有し、前記形状記憶部材が選択的に駆動されて記憶形状へ復元することにより、前記角度調整部材が回動または前記屈曲部が屈曲することを特徴とするカメラモジュール。