WO2005069254A1

WO2005069254A1 - 形状記憶合金を用いた駆動機構及びこの駆動機構を備える装置

Info

Publication number: WO2005069254A1
Application number: PCT/JP2005/000939
Authority: WO
Inventors: Masayoshi Esashi; Yoichi Haga; Masanori Mizushima; Tadao Matsunaga
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2005-07-28
Also published as: US7723896B2; JPWO2005069254A1; US20080227060A1; JP4465684B2

Abstract

形状記憶合金を用いた駆動機構は、互いに軸方向に直列に接続する第１及び第２の形状記憶合金コイル（１，２）と、形状記憶合金コイル（１，２）の各々に接続する軸方向に延びたピン状の駆動部材（３）と、形状記憶合金コイル（１，２）に電流を供給する配線パターン（１１）及び駆動回路（４ａ）を有する基板（４）と、駆動部材（３）を保持する磁気ラッチ部（９）とを備え、磁気ラッチ部（９）が駆動部材（３）の軸方向にラッチ位置を有し、駆動回路（４ａ）が第１及び第２の形状記憶合金コイル（１，２）を選択的に電流駆動し、駆動された第１又は第２の形状記憶合金コイル（１，２）が加熱収縮して駆動部材（３）が軸方向に沿って移動し、駆動部材（３）に設けた磁性体（９ａ，９ｂ）がラッチ位置に磁気吸着されて軸方向に固定保持される。

Description

形状記憶合金を用レヽた駆動機構及びこの駆動機構を備える装置技術分野

本発明は、形状記憶合金を用いた駆動機構と、この駆動機構を備える各種の装置に関するものである。明背景技術

田

コンピュータや携帯電話等の普及により、所謂パソコン通信やインターネット，電子メール等の文字や図形情報の電子化が急速に進んでいる。

このような情報社会において、視覚障害者が情報を取得するための手段としては、音声合成や電子式点字ディスプレイ等を補完的に使用することが望ましいとされている。電子式点字ディスプレイにおいては、従来利用されている所謂 6点点字が採用されている。しかし、視覚障害者のうち、このような 6点点字を解読できるのは、約 1割程度である。これは、例えば糖尿病等を原因とする中途失明者が高齢者を中心に増加していることに起因しており、高齢者の場合、点字を習得するためには多大な努力を必要とすることから、途中で点字の習得を断念してしまうのである。

これに対して、中途視覚障害者の情報伝達手段の一つとして、能動的に移動するピンを二次元平面上に垂直に並べて、文字の形状（墨字）や図形情報を各ピンの移動、即ち凸位置及び凹位置の情報として表示できるようにした触覚ディスプレイが知られている。上述の電子式点字ディスプレイや触覚ディスプレイにおけるピンの駆動手段として、例えば電磁ァクチユエータゃ静電引力，圧電ァクチュエータ等の駆動手段が採用されており、これらの駆動手段により各ピンを凸位置又は凹位置に移動させるように構成されている。例えば駆動手段として電磁ァクチユエータを使用したものは下記文献 1に開示されており、また駆動手段として圧電ァクチユエータを使用したものは、例えば下記文献 2に開示されている。し力しながら、下記文献 1においては、コイルにより生ずる電磁力に基づいてピンを駆動させるようになつていることから、小型化するとコイルも小型になつてしまうので、電磁力も弱くなつてしまう。また、コイル卷線に細線を使用した場合には、コイルの電気抵抗が大きくなつて、消費電力が増大してしまう。下記文献 2の場合には、例えば駆動手段として板状の圧電パイモルフ素子によりピンを l mm以上変位させるためには、圧電バイモルフ素子自体が大きくなつてしまレ、、触覚ディスプレイ自体が大型ィヒしてしまうと共に、駆動電圧が比較的高いという問題があった。

これに対して、駆動電力を低減し構造を単純ィヒした点字ピン駆動装置が、下記文献 3により開示されている。この点字ピン駆動装置は、形状記憶合金コイルを利用して、例えば通電時の伸長動作によりピンを変位させると共に、二つの変位位置、即ち凸位置及び凹位置にて、ピンに取り付けられたストッパが固定配置された磁石板に当接し磁気吸着されることにより固定保持される。

しかしながら、下記文献 3による点字ピン駆動装置では、各ピンの立体的な組立構造が複雑になってしまい、組立時のピンの位置決めが困難であった。

文献 1 : 特開 2 0 0 2— 2 0 7 4 1 8号公報

文献 2 ：特開平 6— 3◦ 1 3 3 5号公報

文献 3 ：特開 2 0 0 1— 2 6 5 2 1 3号公報

ところで、上述した各文献 1から 3におけるピンの駆動方式においては、ピンは、例えば点字規格に近い 2 . 5 mmピッチ程度の間隔で配置されていると共に、凸位置と凹位置との間を駆動手段によって駆動され、凸位置又は凹位置にて固定保持されるようになっている。したがって、前述した 6点点字を表わすことは可能であるが、例えばドットマトリックス状に配置された多数のピンにより図形表示を行なうような場合には、より細かい表現を行なうためにはより狭いピッチが好ましい。また各ピンがその軸方向に関して複数位置で固定保持されるようになっていると、多値表示ができ、所謂グラデーションの表現を行なうことが可能になる。

しかしながら、上述した各特許文献 1力、ら 3におけるピンの駆動方式においては、何れも各ピンをより狭いピッチで配置したり、軸方向に関して複数位置で固定保持するようには構成されていない。また、多数のピンにより図形表示を行なうような場合、各ピンをそれぞれ電磁ァクチユエータによる駆動装置で駆動させる場合、表示速度が遅くなつてしまうと共に、動作音が比較的大きくなつてしまうという課題がある。明の開示

本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、小型に構成し得ると共に、動作変位量が大きく、特に容易に集積化して高速動作が可能であり、さらに好ましくはピンを多段階で固定保持し得るようにした形状記憶合金を用いた駆動機構及びそれを備えるディスプレイ装置並びにそれを備える書き込み装置など各種の装置を提供することを目的とする。

上記目的は、本発明の第一の構成によれば、互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと、第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに接続されて軸方向に延びるピン状の駆動部材と、第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに電流を供給する駆動回路と、駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を備えており、駆動回路により第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより駆動部材を軸方向に沿って移動させ、駆動部材を磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより軸方向に固定保持することを特徴とする形状記憶合金を用いた駆動機構により、達成される。

上記構成によれば、形状記憶合金を用いた駆動機構において、駆動部材が、第 1又は第 2の形状記憶合金コイルを加熱して収縮又は伸張することにより、軸方向に移動され得る。そして、駆動部材が軸方向に移動すると、磁気ラッチ部により駆動部材が軸方向のラッチ位置に固定保持される。したがって、形状記憶合金コイルと駆動部材とは、形状記憶合金コイルの各電極が駆動回路の配線パターンに接続されるだけで駆動機構が構成され、簡単な構成により容易に且つ低コストで組み立てられる。駆動部材の移動位置における固定保持は磁気ラツチ部により行なわれるので、常時形状記憶合金コイルに通電することなく各駆動部材が固定保持されるため、消費電力が低減され、ランニングコストが削減される。各駆動部材は、複数個の磁性体に対応した軸方向位置に固定保持されることから、従来の点字ディスプレイ装置のような凸位置及び凹位置の二段階ではなく、より多段階の軸方向位置に固定保持される。

磁気ラッチ部は、好ましくは、駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備えた磁石板と、駆動部材に設けられた複数の磁性体とを含み、この磁性体が駆動部材の軸方向に互！/、に隔置されていて、磁石板が駆動部材の軸方向に着磁されている。駆動部材が軸方向の対応するラッチ位置に固定保持され、また、磁石板が駆動部材の軸方向に着磁されて!/、るので、複数個の駆動部材がーつの磁石板にそれぞれ設けられた貫通孔に揷通されても、各貫通孔にて同じ着磁状態が得られる。したがって、複数個の駆動機構を並べて配置する場合に、各駆動部材の間に磁石を配置する必要がなく簡単な構成とすることができる。これにより、各駆動機構をより狭いピッチで配置することが可能であり、全体としてより一層小型に構成し得る。磁気ラッチ部を構成する磁石板は基板と別体であることから、複数の基板を組み合わせる場合、各基板を垂直に並べた後、その上に磁石板を載置すればよいので、組立分解が容易に行なわれ、メンテナンス性が向上する。.

また、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構は、互いに軸方向に直列に接続される第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材及び固定部材とを共通の一つの基板に対して配置したモジュールと、駆動部材を保持するための磁気ラツチ部とを複数組で備え、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルは、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部とその伸張部又は圧縮部と、第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部とその自然長部と、の順に直列接続されており、第 1及び第 2の形状記憶合金コィルのそれぞれの、自然長部の一端と伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、基板に設けられた開口部に配置される固定部材を介して駆動部材に接続され、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材と固定部材とが基板と接触することなく、力つ、移動可能に基板にほぼ平行に保持され、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部の他端と第 2の形状記憶合金コイルの自然長部の他端とが、それぞれ基板に設けられたアース電極パターンに接続され、第 1の形状記憶合金コィルの伸張部又は圧縮部の他端と第 2の形状記憶合金コィルの伸張部又は圧縮部の他端とが、基板に設けられた共通電極配線パターンに接続され、磁気ラッチ部は磁石板と複数の磁性体とを含み、磁石板は駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備え、磁性体が軸方向に互いに隔置され、基板に設けられた駆動回路が、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動し、駆動された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが加熱されて伸張又は圧縮することにより駆動部材が軸方向に沿って移動し、駆動部材が、磁気ラッチ部に磁気吸着されて軸方向に多段階に固定保持されることを特徴としている。

この構成によれば、共通の基板及ぴ共通の磁石板に対して、複数組の第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイル，駆動部材及び固定部材が配置されることから、各組間のより狭いピッチが実現可能である。

本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構は、好ましくは、駆動回路がシフトレジスタを有し、このシフトレジスタにより複数組の第 1及び第 2の形状記憶合金コイルが電流駆動される。一つの駆動回路を使用してシフトレジスタによりデータを送出し、複数組の第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを電流駆動することができるので、全体の構成がより簡略ィ匕されコストが低減される。また、駆動回路からシリアルデータを送出して、各組の第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルを電流駆動できるので、高速で各組の第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを駆動することがでる。さらにデータ転送用の配線が一本でよく、複数個のシフトレジスタを接続する場合でも所謂カスケ一ド接続することによって、データ転送用の配線を増やす必要はなく、簡単な構成で済む。

形状記憶合金を用いた駆動機構は、好ましくは、磁気ラッチ部が、駆動部材に配置された一つ又は複数個の磁性体と、この磁性体の変位領域に対向して軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を備えたラッチ部材とから構成されており、ラッチ部材の凹陥部の領域に磁気が付与されている。従って、駆動部材が軸方向に移動すると、駆動部材上に配置された磁気ラッチ部の磁性体が、ラッチ部材に配置された複数の凹陥部の何れか一つの中にて磁気吸着されることにより、駆動部材が軸方向の対応するラッチ位置に固定保持される。

また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、形状記憶合金を用いた少なくとも一つの駆動機構と、これらの駆動機構の各駆動部材の先端の領域にて磁石板に平行に配置され各駆動部材が垂直に貫通する貫通孔を有する表示シートと、さらにデータが入力される制御部と、を備え、上記駆動機構が、互いに軸方向に直列に接続される第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材及ぴ固定部材とを共通の一つの基板に対して配置したモジュールと、駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を複数組で備え、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルは、第 1 の形状記憶合金コィルの自然長部とその伸張部又は圧縮部と、第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部とその自然長部と、の順に直列接続されており、第

1及び第 2の形状記憶合金コイルのそれぞれの、自然長部の一端と伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、基板に設けられた開口部に配置される固定部材を介して駆動部材に接続され、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材と固定部材とが基板と接触することなく、かつ、移動可能に基板にほぼ平行に保持され、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部の他端と第 2の形状記憶合金コィルの自然長部の他端とが、それぞれ基板に設けられたアース電極パターンに接続され、第 1の形状記憶合金コィルの伸張部又は圧縮部の他端と第 2の形状記憶合金コィルの伸張部又は圧縮部の他端とが、基板に設けられた共通電極配線パターンに接続され、磁気ラッチ部は磁石板と複数の磁性体とを含み、磁石板は駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備え、磁性体が軸方向に互いに隔置され、基板に設けられた駆動回路が、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動し、駆動された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが加熱されて伸張又は圧縮することにより駆動部材が軸方向に沿って移動し、駆動部材が、磁気ラッチ部に磁気吸着されて、軸方向に多段階に固定保持されるようになっていて、データに対応する各駆動部材の突出量による表示を行なうことを特徴とする上記駆動機構を備えるディスプレイ装置により、達成される。

上記第二の構成によれば、形状記憶合金を用いた駆動機構を少なくとも一つ使用して、これらの駆動機構における駆動部材の先端の表示シート表面からの突出量に基づいて、各駆動部材の突出量の組合せによって、例えば点字表示等の表示を行なうことができる。この場合、各駆動部材を一旦移動させた後は、各駆動機構の第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの駆動電流が不要であることから、消費電力が少なくて済む。また、各駆動部材の間の間隔をより狭くすることができるので、より小型の表示を行なうことができる。さらに、各駆動機構の駆動部材は、複数個の磁性体に対応した軸方向位置に固定保持されることから、従来の点字ディスプレイ装置における凸位置及び凹位置のような二段階の表示ではなく、より多段階の軸方向位置における表示シート上の突出量に基づいて階調表示を行なうことが可能になる。

上記駆動機構における各駆動部材の先端は、好ましくは、表示シート表面にてドットマトリックス状に配置されている。駆動部材の配置間隔とその数とを増大させることで、高解像度の図形表示を行なうことが可能である。

さらに、上記目的は本発明の第三の構成によれば、上述した第二の構成からなる少なくとも一つの駆動機構と、これらの駆動機構の各駆動部材の先端の領域にて、磁石板に平行に配置され、各駆動部材が垂直に貫通する貫通孔を備えた取り外し可能な表示シートと、各駆動部材の先端に着脱可能に揷入される表示ピンと、さらにデータを入力して表示シート上にデータに対応する各表示ピンの突出量による書き込みを行なう制御部とを備えており、表示ピンを各駆動部材の軸方向移動量に応じて表示シートにラツチさせるとともに、表示ピンをラッチ部の磁力で駆動部材から脱離させ、表示シートに固定保持させることを特徴とする上記駆動機構を備える表示シート書き込み装置により、達成される。この表示シート書き込み装置により、データが書き込まれる表示シートが得られる。

上記第三の構成によれば、各駆動部材の突出量の組合せによって、表示シートの磁石板に表示ピンをラッチさせて、点字等の表示を書き込むことができる。表示ピンは磁石板にラッチされているので不揮発であるため、、つでもデータを触つて検知できる。表示シートは書き込み装置から取り外しができるので、同様の表示シートに書き込みが可能となり、表示シートを印刷紙のように扱うことができる。そして、表示シートのデータを検知した後は、表示ピンが突出していない状態に戻せば、データを消去できる。

本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の他の態様は、互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに接続される磁性体材料からなる駆動部材と、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに電流を供給する駆動回路と、駆動部材を保持するための磁気ラツチ部とを備えており、磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を有し、凹陥部の領域に磁気が付与されており、駆動回路により第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより駆動部材をラツチ部材の複数個の凹陥部に沿って移動させ、駆動部材を磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより固定保持することを特徴とする。

上記構成において、好ましくは、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルは、それぞれ伸張部又は圧縮部からなり、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の一端同士が直列接続されており、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの直列接続部が、前記駆動部材に接続されるとともに共通電極となり、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の直列接続されていない両端が、ラツチ部材の複数個の凹陥部が配設されていない両端部に接続されるとともにァース電極となる。この構成によれば、磁性体材料からなる駆動部材が形状記憶合余コイルの伸縮により軸方向に移動すると、ラッチ部材に配置された複数の凹陥部の何れか一つの中にて磁気吸着されて駆動部材が軸方向の対応するラツチ位置に固定保持される。この形状記憶合金を用いた駆動機構を、光ファイバースイツチ、レンズの焦点調節機構、液体注入機、多数のミラーを選択的に駆動できるマトリックス型光スィツチなどの各種装置に搭載すると、極めて有利な各種の装置が実現できる。

本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構は、好ましくは、凹陥部が湾曲して配置されている。従って、駆動部材の移動に伴ってその磁性体が湾曲した凹陥部に沿って移動し、何れかの凹陥部内に磁気吸着されて、対応するラッチ位置に固定保持されるので、駆動部材が湾曲して並んで配置されたラツチ位置の何れかに固定保持され、例えば湾曲した部材におけるラツチ機構を実現することが可能である。

前記駆動機構の回陥部は、湾曲可能に構成されていてもよい。この場合、駆動部材の移動に伴ってその磁性体が湾曲可能に配置された凹陥部に沿って移動し、何れかの凹陥部内に磁気吸着されて、対応するラッチ位置に固定保持されるので、駆動部材が湾曲可能に配置されたラッチ位置の何れかに固定保持され、例えば湾曲可能なカテーテル等のチューブにおけるラッチ機構を実現することが可能でめ <ο。前記ラツチ部材が磁気センサを備えている場合は、駆動部材の移動や設定に伴つて、その磁性体が移動した位置を磁気センサにより検知できる。また、駆動部材の位置設定により、その位置の入力装置としても使用できる。

さらに、本発明の駆動機構を備える光学装置は、形状記憶合金を用いた駆動機構と、この駆動機構により駆動される駆動部とを備え、上記駆動機構は、互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと、第 1及び第 2 の形状記憶合金コィルに接続される磁性体材料からなる駆動部材と、第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに電流を供給する駆動回路と、駆動部材を保持するための磁気ラッチ部とを含み、磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を有し、凹陥部の領域に磁気が付与されており、駆動回路により第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより駆動部材を上記ラツチ部材の複数個の凹陥部に沿って移動させ、駆動部材を磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより固定保持し、光学装置の駆動部が駆動機構の磁性体材料からなる駆動部材に固着され、その位置が駆動制御されることを特徴とする。上記光学装置の駆動部は、好ましくは光ファイバ一の駆動部又はレンズの駆動部である。上記構成によれば、上記駆動機構を使用して、これらの駆動機構における駆動部材のラツチ位置に基づいて、光学装置の光ファイバ一やレンズの駆動を行なうことができる。この場合、各駆動部材を一旦移動させた後は、各駆動機構の第 1 及び第 2の形状記憶合金コィルの駆動電流が不要であること力ゝら、消費電力が少なくて済む。何れの場合も、多段階で、かつ、動作変位量が大きいので、光ファィパーによる光スィツチやレンズの焦点調整装置などに使用でき、これらの光学装置の駆動機構を小型、かつ高密度に集積化することができる。

さらに、本発明の駆動機構を備えるカテーテルは、形状記憶合金を用いた駆動機構が、互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと、第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに接続される磁性体材料からなる駆動部材と、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに電流を供給する駆動回路と、駆動部材を保持するための磁気ラッチ部とを含み、磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を有し、凹陥部の領域に磁気が付与されており、駆動回路により第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより駆動部材をラッチ部材の複数個の凹陥部に沿って移動させ、駆動部材を磁気ラッチ部に磁気吸着させることにより固定保持されれることを特徴とする。

上記構成によれば、上記駆動機構を使用して、カテーテルの駆動を駆動部材のラツチ位置に基づいてカテーテル先端部の駆動や内視鏡の駆動を行なうことができる。この場合、各駆動部材を一旦移動させた後は、各駆動機構の第 1及び第 2 の形状記憶合金コイルの駆動電流が不要であること力ら、消費電力が少なくて済む。

本発明によれば、形状記憶合金コイルを用いた駆動機構において、形状記憶合金コイルが電気的及び機械的に接続されるとともに、形状記憶合金コイルに固定し駆動される各駆動機構の駆動部材は、複数個の磁性体に対応した軸方向位置に固定保持、すなわちラッチできる。このラッチ状態が、形状記憶合金コイルに電流を流さなくとも保持されるので、低消費電力である。そして、従来の凸位置及ぴ凹位置のような二段階の表示ではなく、軸方向位置におけるより多段階の階調表示を行なうことが可能になる。

また、駆動部材が形状記憶合金コイルの変位に平面的に構成されることで小型化されるので集積ィ匕が容易である。また、細い形状記憶合金コイルが使用できるので、低電流動作により低消費電力化でき、さらに、表面積/体積の比が小さくなり加熱、放熱の時定数が短くなり高速で動作する。

上記駆動機構を備えるディスプレイ装置は、上記形状記憶合金コイルを用いた駆動機構をモジュール化して、一次元又は二次元配置の軸方向位置におけるより多段階の階調表示ができ、低消費電力で、かつ、高速に動作する。

上記駆動機構を備える表示シート書き込み装置は、上記の形状記憶合金コイルを用いた駆動機構をモジュール化して、一次元又は二次元配置の軸方向位置における、より多段階の階調表示ができ、データを取り外し可能な表示シートに書き込むことができ、低消費電力で、つ、高速に動作する。

上記駆動機構を備えた光学装置は、光ファイバ一やレンズなどの光学内の駆動部品を駆動することができ、低消費電力で、かつ、高速に動作する。上記駆動機構を備えたカテーテルは、カテーテルの各種駆動機構を駆動することができ、低消費電力で、かつ、高速に動作する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による第 1の実施の形態である形状記憶合金を用いた駆動機構の構成を説明する図である。

図 2は、図 1の形状記憶合金を用いた駆動機構モジュールにおける磁石板の構成を示し、（A) は部分斜視図、（B ) は断面図である。

図 3は、形状記憶合金コイルの形状寸法を示す図である。

図 4は、第 1の実施形態の形状記憶合金を用いた駆動機構の動作を説明する図で、（a ) は加熱しない状態、（b ) は形状記憶合金コイル 2に通電したとき、 ( c ) は形状記憶合金コイル 1に通電したときを示している。

図 5は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 2の実施形態の構成を示す図である。

図 6は、本発明による形状記憶合金を用レヽた駆動機構の第 3の実施形態の要部の構成を示している。

図 7は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 3の実施形態の変形例の構成を示す概略斜視図である。

図 8は、図 7に示した形状記憶合金を用いた駆動機構を利用した光学装置として、光フアイパースィツチの構成を示す概略斜視図である。

図 9は、図 8に示す光ファイバースィツチの変形例の要部断面図である。図 1 0は、図 8に示した光ファイバ一スィッチの変形例の斜視図である。図 1 1は、図 7に示した形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0を備える光学装置として、焦点調節機構を有する内視鏡 4 8の構成を示す概略斜視透視図である。図 1 2は、図 7に示した形状記憶合金を用いた駆動機構を備える液体注入機の構成を示す概略斜視透視図である。

図 1 3は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 4の実施形態の要部の構成を示す図である。

図 1 4は、図 1 3に示した形状記憶合金を用いた駆動機構を利用して作製したカテーテル屈曲機構の構成を示す概略側面図である。

図 1 5は、本発明による第 2の実施形態である形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の構成を模式的に示す斜視図である。

図 1 6は、図 1 5の本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置における制御部及ぴ各駆動機構モジュールの駆動回路の電気的構成を示すプロック図である。

図 1 7は、本発明の第 2の実施形態によるディスプレイ装置の動作時のフローチャートである。

図 1 8は、本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 2の実施形態の要部を示す図である。

図 1 9は、本発明による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 3の実施形態の要部を示す図である。

図 2 0は、本発明による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 4の実施形態の要部を示す図である。

図 2 1は、本発明による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 5の実施形態の要部を示す図である。

図 2 2は、本発明の第 3の実施形態の形状記憶合金を用いた表示シート書き込み装置の（a ) 構成と、（b ) データが書き込まれた表示シートを模式的に示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に示した実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。

最初に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の第 1の実施の形態を説明する。

図 1及び図 2は本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の第 1の実施の形態を示し、図 1は当該駆動機構における駆動機構モジュールの構成を示し、（a ) は平面図、（b ) は断面図である。図 1において、形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0は、複数個の駆動機構モジュール 2 0 aがー体に組み込まれている。各駆動機構モジユーノレ 2 0 aは、それぞれ複数組の第 1の形状記憶合金コイル 1及び第 2の形状記憶合金コイル 2と、駆動部材 3と、固定部材 5と、磁気ラッチ部 9と、共通の一つの駆動回路 4 aを備えた基板 4とから構成されている。上記駆動部材 3は、隣接する駆動部材 3とのピッチが例えば 1 . 2 7 mmに選定される。上記基板 4は、その下縁に駆動機構 2 0内の接続部に接続するための端子部 4 bを備えている。この端子部 4 bを介して、基板 4が後述する制御部に接続される。上記基板 4は、第 1の形状記憶合金コイル 1，第 2の形状記憶合金コイル 2，駆動部材 3及び固定部材 4を包囲するカバー 1 4を備えていてもよい。

上記基板 4はプリント基板等であって、第 1の形状記憶合金コイル 1及び第 2 の形状記憶合金コイル 2が挿入される開口部 1 2を有していると共に、その表面には、これら第 1の形状記憶合金コイル 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイル 2に対して電流を供給するための配線パターン 1 1及び駆動回路を接続するための配線パターン（図示せず）が形成されている。上記第 1の形状記憶合金コイル 1 , 第 2の形状記憶合金コイル 2，駆動部材 3及ぴ固定部材 4は、基板 4と非接触で移動可能に、基板 4に対してほぼ平行に保持されている。上方の第 1の形状記憶合金コイル 1及び下方の第 2の形状記憶合金コイル 2は、互いに直列接続されている。第 1の形状記憶合金コイル 1と第 2の形状記憶合金コイル 2とのそれぞれに、駆動部材 3が固定部材 5を介して接続されている。

上記第 1の形状記憶合金コイル 1は上方の自然長部 1 aと下方の伸張部 1 bとが直列接続されていて、この直列接続部が第 1の形状記憶合金コイルの直列接続部 l cである。同様に、上記第 2の形状記憶合金コイル 2は、下方の自然長部 2 aと上方の伸張部 2 bとが直列接続されていて、この直列接続部が第 2の形状記憶合金コイルの直列接続部 2 cである。上記第 1の形状記憶合金コイル 1の伸張部 1 bと第 2の形状記憶合金コイル 2の伸張部 2 bとは互いに接続されて共通電極 1 5となる。この共通電極 1 5は基板 4上の共通電極配線パターン 1 1 aに接続されている。上記第 1の形状記憶合金コイル 1の自然長部 1 aの一端はアース電極配線パターン 1 l bに接続されている。上記第 2の形状記憶合金コイル 2の自然長部 2 aの一端はアース電極配線パターン 1 1 cに接続されている。

したがって、共通電極配線パターン 1 1 aに電流源の一方の端子を接続し、ァース電極配線パターン 1 1 b又は 1 1 cに上記電流源の他方の端子を接続することによって、第 1の形状記憶合金コイル 1又は第 2の形状記憶合金コイル 2のそれぞれに電流を供給して加熱することができる。上記駆動回路 4 aにより第 1の形状記憶合金コィル 1，第 2の形状記憶合金コィル 2への電流供給を選択的に切り替え制御することができる。

上方の第 1の形状記憶合金コイル 1に電流が供給されると、この第 1の形状記憶合金コィル 1の伸張部 1 bが加熱により収縮され、駆動部材 3が下方に変位する。また、下方の第 2の形状記憶合金コイル 2に電流が供給されると、この第 2 の形状記憶合金コイル 2の伸張部 2 bが加熱により収縮され、駆動部材 3が上方に変位する。

上記駆動部材 3は、図示の場合、軸方向（図 1にて上下方向）に延びる例えば丸棒や角棒等の線状部材により形成されており、第 1の形状記憶合金コイル 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイル 2のそれぞれに、固定部材 5を介して接続されている。各駆動部材 3はその上端がより大径のピン 3 aとして形成されている。次に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の磁気ラツチ部について説明する。

図 2は図 1の形状記憶合金を用いた駆動機構モジュールにおける磁石板の構成を示し、（a ) は部分斜視図、（b ) は A— A方向の断面図である。図 2に示すように、磁気ラッチ部 9は、基板 4の上方に配置された磁石板 9 cと、二つの磁性体チューブ 9 a , 9 bとを含んでいる。磁石板 9 cは、各駆動機構 2 0に対して共通に設けられており、すべての駆動機構に対して一つ又は適宜に分割された複数個の駆動機構に対して一つ備えられる。磁石板 9 cは、基板 4に対してスぺーサ 9 dにより所定間隔で保持されると共に、各駆動機構の駆動部材 3が非接触で貫通するように設けられた複数個の貫通孔 9 eを備えており、図示の場合、上方が N極，下方が S極となるように、上下方向に着磁されている（図 2 ( a ) の上下方向の矢印参照）。上記磁石板 9 cは、その上側に、下方に変位した駆動部材 3のピン 3 aを包囲する高さの外枠 9 f を備えている。上記磁気ラッチ部 9による駆動部材 3の磁気吸着による固定保持力は、第 1及び第 2の形状記憶合金コィノレ 1， 2の駆動力より小さく選定されている。磁性体チユープ 9 a , 9 bは、駆動部材 3の基板 4の上縁から上方に延びる部分と駆動部材の先端との間の領域、すなわち、ピン 3 aの下方にて軸方向に隔置して駆動部材 3に取り付けられている。磁性体チューブ 9 a ， 9 bは、例えば鉄 , ニッケル等から構成されており、駆動部材 3に対して固定されている。上記磁気ラッチ部 9は、基板 4の上方に配置されていて、基板 4とは別体に構成されている。

駆動部材 3が上下方向に移動したとき、駆動部材 3に取り付けられた磁性体チユーブ 9 a又は 9 bが磁石板 9 cに設けられた対応する貫通孔 9 e内にて磁気吸着されることにより、ラッチ位置となる磁石板 9 cに固定保持される。これにより、駆動部材 3は、第 1の形状記憶合金コイル 1又は第 2の形状記憶合金コイル 2への通電による下方又は上方への変位によって、磁気ラッチ部 9によりラッチ位置に保持される。このため、第 1の形状記憶合金コイル 1又は第 2の形状記憶合金コイル 2には、駆動部材 3の変位保持のために通電し続ける必要がない。図 1においては、左方から 1番目及ぴ 3番目の駆動部材 3の磁性体チューブ 9 bがラッチ位置に固定保持されており、左方から 2番目及び 4番目の駆動部材 3 の磁性体チューブ 9 aがラッチ位置に固定保持されている。上記磁気ラッチ部 9 の磁石板 9。は、スぺーサ 9 d及び外枠 9 f と共に一体に構成されており、駆動機構 2 0のメンテナンス等の際に基板 4から分離可能である。

次に、本発明に用いる形状記憶合金について説明する。形状記憶合金としては、 T i一 N i合金や C u Z n— A 1合金がよく使用される。形状記憶合金は、加熱により熱エネルギーが運動エネルギーに変換されて元の形状に伸張又は収縮する。このときの変位量を大きくするためには、線状よりもコイル状にして使用するのが効果的である。

図 3は、形状記憶合金コイルの形状寸法を示す図である。コイルは、ピッチ P 、平均径13、素線径 d、卷き数 nで、自然長部分で L l、引き伸ばされた部分で L 2の寸法を有している。

ここで、コイルの変位となる歪量（％) の最大値は、次の（1 ) 式で表わされる。 0939 y_max =d δΖη d* (P² + (πϋ) ² ) -^{1 /2}X 100 (%) (1) δは、形状記憶合金コイルの自然長からの圧縮量である。形状記憶合金コイルの加熱による発生力 F_a は、次の（2) 式で表わされる。

F_a =π d⁴ * (Ga 一 G。） / (8 nD² ) * (P² + (πΌ) ² ) ー^1/2* δ (2)

Go 及びは、それぞれ、室温と加熱（例えば 140°C) したときの横弾性係数である。形状記憶合金コイルの繰り返し寿命はコイルに生じている歪量で決定される。コイルの繰り返し寿命は、歪量が 1%でおよそ 10^e 回程度、 2%では 1 0⁵ 回程度となっている。したがって、形状記憶合金コイルの形状は、上記式などと、繰り返し寿命を考慮して、その歪量、即ち変位量や発生力を計算すればよい。本発明の第 1の実施形態の形状記憶合金を用いた駆動機構は、次のように動作する。

図 4は本発明の第 1の実施形態による形状記憶合金を用いた駆動機構の動作を説明するもので、（a) は加熱しない状態、（b) は形状記憶合金コイル 2に通電したとき、（c) は形状記憶合金コイル 1に通電したときを示し、ラッチ部は示していない。図 4 (b) に示すように、第 2の形状記憶合金コイル 2においては、電流源 13の正端子が共通電源配線パターン 1 1 aに接続されると共に、その負端子がアース電極パターン 1 1 cに接続され、電流が印加されて第 2の形状記憶合金コイル 2がその抵抗と流れる電流によるジュール熱によつて発熱する。この発熱により、第 2の形状記憶合金コイル 2の自然長よりも引き伸ばされた伸張部 2 bが縮み自然長部 2 aが引き伸ばされるので、形状記憶合金コイルを固定する固定部材 5に接続された駆動部材 3は収縮し紙面の上方へ移動する。電流を停止しても、駆動部材 3はラッチ部 9 (図 1) によりその位置が保持される。次に、図 4 (c) において、電流源 13の正端子と共通電源配線パターン 1 1 aとを接続したままで、電流源 13の負端子をアース電極配線パターン 1 1 に切り換えると、第 1の形状記憶合金コイル 1が加熱される。この発熱により、第 1の形状記憶合金コイル 1の自然長よりも引き伸ばされた伸張部 1 bが縮み、自然長部 1 aが引き伸ばされるので、形状記憶合金コイルを固定する固定部材 5に接続された駆動部材 3は収縮し紙面の下方へ移動する。電流を停止しても、駆動部材 3はラッチ部 9 (図 1 ) によりその位置が保持される。

電流源 1 3の正端子が共通電極配線パターン 1 1 aに常時接続しているので、電流源 1 3の負端子をアース電極配線パターン 1 1 b又は 1 1 cに切り替えることで、駆動部材 3は上下に移動し、図示するように Δ Υという移動即ち変位が生じる。 Δ Υの変位が生じる場合には、 Δ Υの差を 0か 1に対応させることで、二値のデジタル表示に使用することができる。電流を流さない状態と第 1の形状記憶合金コイルに電流を流した状態とでは A Y 1の変位差が生じ、また、第 2の形状記憶合金コィルに電流を流した状態とでは Δ Y 2の変位差が生じる。

本発明の第 1の実施形態の形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0によれば、駆動部材 3は磁性体チューブ 9 a， 9 bを備えていて、各形状記憶合金コイル 1 , 2 にパルス的に電流を流したときに生じる変位が直ちにラッチされるので、その変位を保持するための電流が不要となる。これにより、形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0の駆動部材 3に変位を与えるための消費電力を著しく低減できる。以上の説明においては、磁性体チューブ 9 a， 9 bが 2個で変位が 2値、すなわち 2段の場合を説明してきた。駆動部材の変位をさらに多段階とするためには、変位段数に応じてラッチされる磁性体チューブの個数を增やせばよい。形状記憶合金コイルの多段階の変位を得るためには、それらへの通電量も変化させればよい。このように、駆動部材、形状記憶合金コイルの長さなどを調整してその変位量を調整することができ、所望の動作変位量とすることができると共に、この動作変位量を大きくすることが容易にできる。

図 4に示した形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0を、 9 0° 回転させると、駆動部材 3の変位は、紙面の左右方向の変位が得られる。この形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0の配置は、使用目的に応じて変更することができる。

上記では、第 1又は第 2の形状記憶合金コイルの伸張部 l b , 2 bが加熱されて収縮することにより駆動部材 3が変位する場合について説明したが、上記第 1 及ぴ第 2の形状記憶合金コィルの伸張部 l b , 2 bを自然長よりも圧縮された圧縮部として構成してもよい。この場合には、第 1又は第 2の形状記憶合金コイルの圧縮部が加熱されて伸張することで駆動部材 3を変位させることができる。本発明の上記第 1の実施形態による形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0は、第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2と駆動部材 3とを基板 4上の平面に配置しているので、従来例の特許文献 3の形状記憶合金コイルを用いたピンの駆動装置が三次元的な構造であるのに対して、 1枚の基板で駆動機構が構成でき、部品点数が少なくなり、組み立てが容易である。

また、形状記憶合金コイルの駆動機構 2 0の各部材を基板 4上に構成できるので、形状記憶合金コイル 1 , 2の直径をより小さくでき、形状記憶合金コイル 1 ， 2の抵抗が断面積に逆比例して大きくなるので加熱に要する電流が減少する。形状記憶合金コイル 1 , 2の直径を従来例の特許文献 3より小さくできるので、形状記憶合金コイル 1 , 2の熱容量が減り、加熱を短時間で行うことができ、それと同時に、形状記憶合金コイル 1， 2の体積と表面積の比（体積/表面積）が小さくなるので、通電加熱により形状記憶合金コイル 1， 2内にたまった熱の外気への放熱が速やかに行われる。

よって、従来の形状記憶合金コイルを用いたピンの駆動機構に対して、本発明では装置を小型化でき、動作変位量を大きくし、より少ない電力で、かつ、高速に駆動させることできると共に、低コストで製造できる。

次に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の第 2の実施形態を説明する。図 5は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 2の実施形態の構成を示している。図 5において、形状記憶合金を用いた駆動機構 3 0は、基本的には図 1に示した駆動機構モジュール 2 0 aと同じ構成であり、磁気ラッチ部 9の代わりに、磁気ラッチ部 3 1を備えている点でのみ異なる構成である。

磁気ラツチ部 3 1は、上記駆動部材 3の基板 4の上縁から上方に延びる部分にて、駆動部材 3に取り付けられた一つ又は複数の磁性体チューブ 3 2と、この磁性体チューブ 3 2の変位領域に対向して軸方向に互いに隔置された二つの凹陥部 3 3 a , 3 3 bを備えたラツチ部材 3 3と、力 ^構成されている。上記磁性体チユープ 3 2は、図 5にて紙面に垂直方向に延びるほぼ円筒状に形成されており、駆動部材 3に対して固定されている。上記ラッチ部材 3 3は、その凹陥部 3 3 a , 3 3 bを備えた面とは反対側の面に、磁石 3 4を備えている。上記ラツチ部材 3 3は、基板 4がカバー 3 6を備えている場合には、このカバー 3 6の上端に接続され、あるいはカバー 3 6と一体に構成されていてもよレ、。磁石 3 4を備える代わりに、.ラッチ部材 3 3自体が磁石により構成されていてもよい。

上記形状記憶合金を用いた駆動機構 3 0では、第 2の形状記憶合金コイル 2に電流が供給されて駆動部材 3が下方に変位したとき、駆動部材 3に取り付けられた磁性体チューブ 3 2が、ラッチ部材 3 3の第一の凹陥部 3 3 aに対向する位置まで変位する。従って、磁性体チューブ 3 2は、その裏側の磁石 3 4の磁力によつて第一の凹陥部 3 3 a内に磁気吸着され、軸方向に関して固定保持される。これに対して、第 1の形状記憶合金コイル 1が電流供給されて駆動部材 3が上方に変位したとき、駆動部材 3に取り付けられた磁性体チューブ 3 2が、ラッチ部材 3 3の第二の凹陥部 3 3 bに対向する位置まで変位する。従って、磁性体チューブ 3 2は、その裏側の磁石 3 4の磁力によって第二の凹陥部 3 3 a内に磁気吸着され軸方向に固定保持される。

次に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の第 3の実施の形態を図 6を参照して説明する。

図 6において、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0は、図 5に示した駆動機構 3 0における駆動部材 3及び磁性体チューブ 3 2の代わりに、磁性体材料から成るロッド 4 1が設けられており、このロッド 4 1力固定部材 5を介さずに第 1 及ぴ第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の接続部に対して直接にハンダ付け等の固定部 5 aによって取り付けられていると共に、磁気ラッチ部 3 1のラッチ部材 3 3力 5個の凹陥部 3 3 a， 3 3 b， 3 3 c， 3 3 d , 3 3 eを備えている点で異なる構成になっている。この場合には、ロッド 4 1が駆動部材を構成する。口ッド 4 1の固定部 5 aと、第 1の形状記憶合金コイル 1の固定部 5 aと、第 2の形状記憶合金コイルの固定部 5 aとには、それぞれ形状記憶合金コイルに給電するためのリード線 3 5 a , 3 5 b , 3 5 cが接続されている。ここで、第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の長手方向を、軸方向と呼ぶことにする。第 1の形状記憶合金コィル 1は伸張部又は圧縮部からなり、第 2の形状記憶合金コイル 2も同様に伸張部又は圧縮部からなり、この第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の一端同士が直列接続されている。第 1の形状記憶合金コイル 1の伸張部又は圧縮部と第 2の形状記憶合金コィル 2の伸張部又は圧縮部とは直列接続されている。第 1の形状記憶合金コイル 1の伸張部又は圧縮部の一端と第 2の形状記憶合金コイル 2の伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、固定部 5 aを介してロッド 4 1に接続されて共通電極となりリード線 3 5 a が接続されている。

さらに、直列接続される第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の両端、すなわち、第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1の伸張部又は圧縮部の各他端が、それぞれ、ラッチ部材 3 3の凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eが配設されていない両端部の上面に、ハンダ付け等の固定部 5 aにより接続されている。第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1 , 2の各他端には、それぞれ、リード線 3 5 b， 3 5 cが接続されアース電極となっている。凹陥部の寸法の一例としては、その溝幅が 2 m m程度、溝深さは 1 mm程度である。口ッド 4 1の直径は 1 mmから 2 mm程度とすればよい。

上記駆動機構 4 0によれば、第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することによりロッド 4 1をラッチ部材 3 3の複数個の凹陥部 3 3 a乃至³ 3 eに沿う方向、すなわち軸方向に移動させ、ロッド 4 1を磁気ラッチ部 3 1に磁気吸着させることにより固定保持することができる。凹陥部の寸法や数、形状記憶合金コイルの長さなどを調整して、軸方向の変位量を調整することができるので、所望の動作変位量とすることができ、この動作変位量を大きくすることが容易にできる。このため、第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の選択的な電流供給及ぴその通電量によって、ロッド 4 1を、凹陥部 3 3 a〜3 3 e方向で多段階に変位させることができる。このロッド 4 1力その変位された位置に対応する凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eの何れかの中に磁石 3 4の磁力によって磁気吸着されて、凹陥部内に固定保持される。ロッド 4 1は、凹陥部方向に沿って 5個の凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e内に選択的に固定保持されて多段階のァクチユエータとして作用し、かつ、動作変位量を大きくすることができる。図 7は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 3の実施形態の変形例の構成を示す概略斜視図である。図 7に示すように、ラッチ部材 3 3はそれ自体が磁石から構成されていてもよい。

図 8は、図 7に示した形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0を利用した光学装置として、光フアイパースィツチ 4 4の構成例を示す概略斜視図である。図 8に示すように、ロッド 4 1を中空円筒状に形成して、光ファイバ一 4 2の一端を保持すると共に、ラッチ部材 3 3の各凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eに対向する位置に、それぞれ他の光ファイバ一 4 3 a乃至 4 3 eの一端を配置した、光フアイパースィツチ 4 5を構成することもできる。第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1 , 2の選択的な電流供給及ぴその通電量によって、ロッド 4 1を凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e方向で多段階に変位させて、何れかの凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e内に固定保持すると、ロッド 4 1に保持された光フアイパー 4 2の一端が、他の光ファイバ一 4 3 a乃至 4 3 eの何れかの端部に対向して、光学的に接続される。

図 9は、図 7に示した形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0や図 8に示した光フアイパースィッチ 4 4の変形例の要部断面図である。図 9に示すように、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 6において、ラッチ部材 3 3の凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eとは反対側に磁気センサアレイ 4 5を配置して、各磁気センサ 4 5 a乃至 4 5 eをそれぞれ上記凹陥部 3 3 a乃至 4 3 eに対応させるようにしてもよい。ロッド 4 1が固定保持された凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eに対応する磁気センサ 4 5 a乃至 4 5 eはこのロッド 4 1を検知して、ロッド 4 1がどの凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eに切り替えられているかを検出することができる。また、この形状記憶合金を用いた駆動機構 4 6は、ロッド 4 1の凹陥部の位置を指で任意の位置にすれば、その凹陥部、すなわちラッチ位置を磁気センサアレイ 4 5で検知できるので、ラツチ位置のセンサとしても使用できる。ロッド 4 1の凹陥部の位置設定により、その位置の入力装置としても使用できる。

図 1 0は、図 8に示した光ファイバ一スィッチの変形例を示している。図 1 0 において、光ファイバ一スィッチ 4 7は、図 8に示した光ファイバ一スィッチ 4 4とほぼ同じ構成であって、全体として湾曲して扇形に構成されている点でのみ異なる構成である。これに対応して、光ファイバ一 4 3 a乃至 4 3 eも扇形に配置されており、凹陥部 3 3 a乃至 3 3 eに対向する端部にて、その光軸が放射状に配置される。この構成の光フアイパースィッチ 4 7は、図 8に示した光フアイパースィツチ 4 4と同様に動作すると共に、ロッド 4 1に保持された光ファイバ一 4 2の一端が、ロッド 4 1の変位によって円弧状を移動する。これにより、これらの対向する光ファイバ一端面間の間隔を一定に保持できるとともに、伝達される光強度をも一定とすることができる。

図 1 1は、図 7に示した駆動機構 4 0を利用した光学装置として、焦点調節機構を有する内視鏡 4 8を示す概略斜視透視図である。内視鏡の先端部 4 8 aに、図示しない発光ダイオード（L E D) などの光源からの光を導光する光ファイバ一 1 0 1とレンズ 1 0 2が配設されていて、このレンズ 1 0 2が形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0により駆動される。レンズ 1 0 2は、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0の磁性体からなるロッド 4 1に接着剤などにより固着されている。図示のレンズ 1 0 2は両凸レンズであるが、レンズ 1 0 2は、平凸形、円筒形、球形などでもよい。

第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の選択的な電流供給及びその通電量によって、ロッド 4 1を凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e方向で多段階に変位させて、何れかの凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e内に固定保持すると、ロッド 4 1に保持されたレンズ 1 0 2の位置も変化する。このため、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0に保持されたレンズ 1 0 2により光ファイバ一から出射した光の焦点位置 1 0 3が変化し（図 1 1の矢印 A参照）、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0に保持されたレンズ 1 0 2が焦点調節機構として動作する。図示の場合には、凹陥部を 3 3 a乃至 3 3 eの 5箇所としているが、凹陥部の数やその間隔などは所望の焦点調節が得られるように適宜に設計することができる。正確で低消費電力な焦点調節機構が、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0により実現できる。

図 1 2は、図 7に示した駆動機構 4 0を利用した液体注入機 4 9の構成例を示す概略斜視透視図である。図 1 2に示すように、液体注入機は液室 1 0 5とシリンジ 1 0 6とで構成されている。シリンジ 1 0 6の軸は形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0により駆動される。シリンジ 1 0 6の軸は、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0の磁性体からなるロッド 4 1に接着剤などにより固着されている。第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の選択的な電流供給及ぴその通電量によつて、ロッド 4 1を凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e方向で多段階に変位させて、何れかの凹陥部 3 3 a乃至 3 3 e内に固定保持すると、ロッド 4 1で駆動されるシリンジ 1 0 6の位置も変化する（図 1 2の矢印 B参照）。

形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0により駆動されるシリンジ 1 0 6が矢印 B の左方向に変位した場合には、液室 1 0 5内の液体が開口部 4 9 aより外部へ注入される。一方、シリンジ 1 0 6が矢印 Bの右方向に変位した場合には、液室 1 0 5外の液体を開口部 4 9 aを介して液室 1 0 5の内部に吸引することができる。図示の場合には、凹陥部を 3 3 a乃至 3 3 eの 5箇所としているが、凹陥部の数やその間隔などは、所望の液体注入又は吸引ができるように適宜に設計することができる。この液体注入機 4 9は、形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0のラッチ機構によりシリンジ 1 0 6の位置が固定されるので、液体の注入が必要なときだけ形状記憶合金を駆動すればよい。正確で低消費電力な液体注入機 4 9が形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0により実現できる。この液体注入機 4 9は、例えば液室 1 0 5内の液体が薬剤の場合には薬剤注入機として使用できる。例えば、薬剤注入機を体内の病変部へ埋め込んでおき、必要に応じて形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0を駆動することで、所定量の薬剤を正確に病変部に注入することができる。

次に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動機構の第 4の実施形態を説明する。図 1 3は、本発明による形状記憶合金を用いた駆動機構の第 4の実施形態の要部の構成を示している。図 1 3において、形状記憶合金を用いた駆動機構 5 0は、基本的には図 6に示した形状記憶合金を用いた駆動機構 4 0と同じ構成であるが、ラッチ部材 3 3の代わりにラッチ部材 5 1を備えている点で異なる構成になつている。上記ラツチ部材 5 1は、可撓性材料から成るフレキシプルシート 5 2とこのフレキシブルシート 5 2上に形成された磁性体材料又は磁石から成る磁気ラツチ部 5 3から構成されており、各磁気ラッチ部 5 3の間に、 5個の凹陥部 5 1 a乃至 5 1 eが画成されている。これに対応して、口ッド 4 1は磁石又は磁性体材料から構成されている。この形状記憶合金を用いた駆動機構 5 0は、第 1及び第 2の形状記憶合金コイル 1， 2の選択的な電流供給によって、ロッド 4 1が凹陥部 5 1 a乃至 5 1 e方向に変位されると、このロッド 4 1が、その変位された位置に対応する凹陥部 5 1 a乃至 5 1 eの何れかの中に、磁気ラッチ部 5 3又はロッド 4 1の磁力によって磁気吸着され、その何れかの凹陥部内に固定保持される。ロッド 4 1が、 5個の凹陥部 5 1 a乃至 5 1 e内に選択的に固定保持されることにより、多段階のァクチユエータとして作用する。

図 1 4は、図 1 3に示した駆動機構を利用したカテーテル屈曲機構の構成例を示す概略側面図である。図 1 4に示すように、この形状記憶合金を用いた駆動機構 5 0を、カテーテル 5 4の先端付近に沿って取り付けると共に、ロッド 4 1をカテーテルの屈曲機構（図示せず）の可動部と連結することもできる。力テーテル 5 4の屈曲機構を利用して、その可動部を移動させることにより、カテーテル 5 4の先端付近を屈曲させる際に、形状記憶合金を用いた駆動機構 5 0の作用によって、ロッド 4 1が固定保持されている凹陥部 5 1 a乃至 5 1 eの何れの位置に基づいても、カテーテル 5 4の屈曲状態を調整することができる。

上述した実施形態においては、本発明の駆動機構 4 0 , 5 0を利用したァクチユーエータとして、光ファイバ一スィッチ 4 4， 4 7、レンズの焦点調節機構 4 8、液体注入機 4 9、カテーテル 5 4を説明してきたが、本発明の駆動機構は、上記光学装置やカテーテルなどに限らず各種装置のァクチューエータとして適用できる。何れの場合も、多段階で、力つ、動作変位量が大きいので、高密度の形状記憶合金を用いた駆動機構に用いることで、小型、力高密度に集積ィ匕することができる。駆動すべき対象は何でもよく、例えば高密度に配置されている多数のミラーの駆動も行うことができる。この場合には、多数のミラーを選択的に駆動できるマトリックス型光スィツチが実現できる。

上述した実施形態では、駆動部材 3又はロッド 4 1のラッチ位置は 2個， 3個又は 5個に設定されているが、 4個又は 6個以上のラッチ位置を備えてもよいことは明らかである。磁気ラツチ部 9， 3 1は、磁 1·生体チューブ 9 a， 9 b及び磁石板 9 cの組合せ、又は磁性体チューブ 3 2及び凹陥部を備えたラッチ部材 3 3 の組合せから構成されているが、複数個のラッチ位置を備えていれば、他の構成の磁気ラッチ部であってもよい。

次に、本発明の第 2の実施の形態による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置を説明する。図 1 5は、本発明による第 2の実施形態である形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の構成を模式的に示す斜視図である。このディスプレイ装置 6 0は、形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0とその上に配置された表示シート 6 1と後述する図示しない制御部 6 2とから構成されている。上記表示シート 6 1は、基板 4の上方にて磁石板 9 cの上面に載置されており、磁石板 9 cの各貫通孔 9 eに対応した貫通孔 6 1 aを有している。表示シート 6 1の表面には、各駆動機構の駆動部材 3の上端のピン 3 aが選択的に突出する貫通孔 6 1 aが二次元平面状に、即ちドットマトリックス状に酉己列される。

図 1 6は、図 1 5の本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置における制御部及び各駆動機構モジュールの駆動回路の電気的構成を示すプロック図である。上記制御部 6 2は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ 6 3とこのコンピュータ 6 3から例えば U S B等のインターフェース 6 4を介して制御される制御用 C P U 6 5とから構成されており、各駆動回路モジュール 2 0 aの駆動回路 4 aを駆動制御する。コンピュータ 6 3により表示データを作成して、インタ一フェース 6 4を介して制御用 C P U 6 5に送出することにより、制御用 C P U 6 5は、上記表示データに基づいて駆動機構 2 0の各駆動機構モジュール 2 0 a における第 1の形状記憶合金コイル 1又は第 2の形状記憶合金コイル 2の駆動制御のためのシリアルデータを生成すると共に、各シフトレジスタ 4 cのための制御信号を生成する。

制御用 C P U 6 5は、各駆動回路 4 aのシフトレジスタ 4 cに対して制御信号を送出すると共に、シリアルデータを一番目の駆動回路 4 aに対して送出する。各駆動回路 4 aのシフトレジスタ 4 cが互いに所謂カスケード接続されることによって、上記シリアルデータは、順次に各駆動回路 4 aのシフトレジスタ 4 cに対して送出される。したがって、制御用 C P U 6 5と駆動回路 4との間の配線は、シフトレジスタ 4 cのための制御信号線と一つのシリアルデータ信号線でよレヽこと力ら配線数が少なくて済む。各駆動部材 3は、例えば 1 . 2 7 mmピッチで配置されているが、点字の表示を行なう場合には、一つ置きの駆動部材 3を選択的に移動させることにより、 2 . 5 mmピッチの点字表示を行なうことができ、所謂触覚ディスプレイ装置とすることができる。本発明の第 2の実施形態による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 6 0は以下のように動作する。

図 1 7は、本発明の第 2の実施形態による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 6 0の動作時のフローチャートである。図 1 7において、ステップ S T 1にて、まず制御部 1 2のコンピュータ 6 3が、前もって作成されている出力データファイルを選択して読み込んで、インターフェース 6 4を介して制御用 C P U 6 5に転送する。

制御用 C P U 6 5は、読み込んだ出力データファイルに基づいて、ステップ S T 2にて、下方に変位すべき駆動部材 3に対応する下方の第 2の形状記憶合金コィル 2の駆動用データを加工し、続いてステップ S T 3にて、上方に変位すべき駆動部材 3に対応する上方の第 1の形状記憶合金コイル 1を駆動するためのデータを加工する。

ステップ S T 4にて、制御用 C P U 6 5は、ステップ S T 2で加工した第 2の形状記憶合金コイル 2の駆動用データを、各駆動機構モジュール 2 0 aの駆動回路 4 aに転送する。各駆動回路 4 aは、ステップ S T 5にて、上記駆動用データに基づいて、対応する第 2の形状記憶合金コイル 2をシフトレジスタ 4 cを介して順次に駆動すると共に、前もって決められた設定時間の間待機する。

下方に変位すべき駆動部材 3は、駆動回路 4 aから第 2の形状記憶合金コイル 2に電流供給されることにより下方に変位し、上方に位置する磁性体チューブ 9 aが磁石板 9 cに磁気吸着されることにより、下方に変位したラツチ位置に固定保持される。このとき、各駆動回路 4 aがシフトレジスタ 4 cを介して第 2の形状記憶合金コイル 2を順次に駆動することにより、各第 2の形状記憶合金コイル 2が高速で駆動され、各駆動部材 3が高速で下方に変位され得る。

その後ステップ S T 6にて、対応する第 2の形状記憶合金コイル 2の駆動を停止する。このとき、第 2の形状記憶合金コイル 2の駆動が停止しても、下方に変位された駆動部材 3はそれぞれ磁気ラツチ部 9により固定保持される。

ステップ S T 6にて、制御用 C P U 6 5は、ステップ S T 3で加工した第 1の形状記憶合金コイル 1の駆動用データを、各形状記憶合金を用いた駆動機構モジユール 2 0 aの駆動回路 4 aに転送する。各駆動回路 4 aは、ステップ S T 7にて、上記駆動用データに基づいて、対応する第 1の形状記憶合金コイル 1をシフトレジスタ 4 cを介して順次に駆動すると共に、前もって決められた設定時間の間待機する。

上方に変位すべき駆動部材 3は、駆動回路 4 a力ら第 1の形状記憶合金コイル 1に電流供給されて上方に変位し、下方に位置する磁性体チューブ 9 bが磁石板 9 cに磁気吸着されて上方に変位したラッチ位置に固定保持される。このとき、各駆動回路 4 aがシフトレジスタ 4 cを介して第 1の形状記憶合金コイル 1を順次に駆動すると、各第 1の形状記憶合金コイル 1が高速で駆動され、各駆動部材 3が高速で上方に変位され得る。

ステップ S T 8にて、対応する第 1の形状記憶合金コイル 1の駆動を停止する。このとき、第 1の形状記憶合金コイル 1の駆動が停止しても、上方に変位された駆動部材 3はそれぞれ磁気ラツチ部 9により固定保持される。

以上で、一回の駆動機構 2 0の駆動制御が完了し、表示シート 6 1の表面にて、選択された駆動部材 3のピン 3 aが所定量だけ突出し、突出したピン 3 aにより図形等の二次元表示が行なわれる。そして、再ぴ前述したステップ S T 1に戻り、上記動作が繰返し行なわれて順次に二次元表示が連続して行なわれる。なお、表示シート 6 1は取り外し可能にしてもよい。表示シート 6 1を取り外しても駆動部材 3のピン 3 aは磁気ラッチ部 9により保持されているので、ピン 3 aからなる凹凸表示は失われな!、。

次に、本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 2の実施形態を図 1 8を参照して説明する。この形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 7 0は、上述した形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 6 0の変形例であって、表示シート 6 1が磁気ラッチ部 9の磁石板 9 cと兼用するように構成されている。この場合、上記表示シート 6 1は、その表面領域が上下方向に着磁された板状の磁石から構成されていると共に、その下方には非磁性体から成る下板 6 1 bが配置されており、板状の磁石及び下板 6 1 bは、駆動部材 3のピン 3 aを非接触で受容し得る貫通孔 6 1 aを備えている。また、駆動部材 3のピン 3 aの上端 3 b及ぴ下端 3 cが磁性体により構成され、中間が非磁性体 3 iにより構成されている。この構成によれば、図 1 8にて左方から 1番目及び 3番目の駆動部材 3のように、駆動部材 3が下方に変位したとき、ピン 3 aの上端の磁性体 3 bが板状の磁石 (磁石板 9 c ) に磁気吸着されると共に、ピン 3 aの下方領域が上記下板 6 1 a の厚さの範囲内に収まる。また、図 1 8にて左方から 2番目， 4番目及び 5番目の駆動部材 3のように、駆動部材 3が上方に変位したとき、ピン 3 aの下端の磁性体 3 bが板状の磁石（磁石板 9 c ) に磁気吸着されると共に、ピン 3 aの上方領域が表示シート 6 1の表面から上方へ突出する。

本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 3の実施形態を図 1 9を参照しつつ説明する。図 1 9 ( a ) に示すように、形状記憶合金を用いたデイスプレイ装置 8 0は、上述したディスプレイ装置 7 0の変形例であって、さらに、表示シート 6 1の上に非磁性の上板 6 1 cを有している。図 1 9 ( b ) に示すように駆動部材のピン 3 aが指 6 6で押し下げられても、駆動部材のピン 3 aの上部位置は、上板 6 1 cの表面位置と同じであり、それ以上下方へは押し込まれな V、。駆動部材の非磁性体 3 iの B— Bで示す中心位置が磁性体である表示シート 6 1よりも上に位置するようにした場合には（図 7 ( c ) 参照）、指を離した後は磁力により再び元の位置にラッチさせることができる。

本発明による形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 4の実施形態にっヽて図 2 0を参照して説明する。この形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 9 0 は、基本的には図 1 5に示した形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 6 0と同様の構成であるが、磁気ラッチ部 9が、駆動部材 3の基板 4の上縁から上方に延びる部分にて、軸方向に隔置して駆動部材 3に取り付けられた複数個、図示の場合、 3個の磁"生体チューブ 9 a , 9 b及ぴ 9 gを備えることにより、多段階のラツチ位置を有している点で異なる。制御用 C P U 6 5は、各駆動機構モジュール 2 0 aの各駆動部材 3を下方，中間及び上方に変位するように形状記憶合金コィルに印加する電流値を変ィヒさせ、第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイル 1 , 2の駆動制御を行なうことにより、各駆動部材 3が、それぞれ磁性体チューブ 9 a , 9 b， 9 gの何れかが磁石板 9 cにより磁気吸着され、各ラッチ位置に固定保持される。こうして、形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 9 0は、各駆動部材 3 のピン 3 aが、表示シート 6 1の表面にて三段階で突出することにより、三階調の表示を行なうことができる。本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置の第 5の実施形態を図 2 1を参照して説明する。この形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 1 0 0は上述したディスプレイ装置 7 0又は 8 0の変形例であって、表示シート 6 1力磁気ラツチ部 9の磁石板 9 cと兼用するように構成されていると共に、駆動部材 3のピン 3 aの上端から下端 3までの間の 5箇所が磁性体 3 hにより構成され、それらの中間が非磁性体 3 iにより構成されている。図 2 1に示されているように、駆動部材 3は、そのピン 3 aの各磁性体 3 hがそれぞれ板状の磁石（磁石板 9 c ) に磁気吸着されて各ラッチ位置に固定保持される。したがって、形状記憶合金を用いたディスプレイ装置 9 0は、各駆動部材 3のピン 3 aが表示シート 1 1の表面にて 5段階で突出することで 5階調の表示を行なうことができる。

本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置によれば、駆動部材 3は磁性体 3 b , 3 c， 3 hを備えていて、各形状記憶合金コイル 1， 2にパルス的に電流を流したときに生じる変位が直ちにラッチされるので、その変位を保持するための電流が不要となる。これにより、形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0の駆動部材に変位を与えるための消費電力を著しく低減できる。このため、 2次元に配置されているピン 3 aの高さを多段階に駆動すれば、例えば地図における山の形などを少ない消費電力で、かつ、高精度、高速に 3次元に表示できる 3次元ディスプレイを実現することができる。また、複数のピン 3 aを一列に高密度に配置することで、例えば様々な箇所が動く遊戯具などの表示器や各種スィツチが実現できる。

本発明の形状記憶合金を用いたディスプレイ装置によれば、従来例の特許文献 3の形状記憶合金コイルを用いたピンの駆動装置が三次元的な構造であるのに対して、基板 1枚で駆動機構が構成できる。このため部品点数が少なくなり組み立てが容易にできる。このようにして、従来の形状記憶合金コイルを用いたデイスプレイ装置に対して装置を小型ィヒでき、より少ない電力で、かつ、高速に駆動させることできると共に、低コストで製造できる。

次に、本発明の第 3の実施形態の形状記憶合金を用いた駆動機構を備えた表示シート書き込み装置について説明する。

図 2 2は、本発明による第 3の実施形態である形状記憶合金を用いた表示シート書き込み装置の（a ) 構成と（b ) データが書き込まれた表示シートを模式的に示す図である。この形状記憶合金を用いた表示シート書き込み装置 1 1 0は、形状記憶合金を用いた駆動機構モジュール 2 0 bとその上に配置された取り外し可能な表示シート 1 1 1と表示ピン 1 1 2と図示しない制御部 6 2とから構成されている。形状記憶合金を用いた駆動機構モジュール 2 0 bは、取り外し可能な表示シート 1 1 1を備えている以外は、形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0 aと基本的には同じ構成である。

表示シート 1 1 1は、非磁性体からなる上板 1 1 3及び下板 1 1 5と磁気ラッチ部となる磁石板 1 1 4とが一体に構成され、駆動部材 3に対応する位置には孔部 1 1 3 a , 1 1 4 a， 1 1 5 aが開口されている。駆動部材 3のそれぞれには紙面上部方向、すなわち軸方向に表示ピン 1 1 2が着脱可能に揷入されている。例えば、駆動部材 3の最上部に開口部が設けられ、表示ピンの下部 1 1 2 cが着脱できるように嵌めこまれていればよい。表示ピン 1 1 2は、磁性体チューブ 1

1 2 a , 1 1 2 bが配設されていて、他の部分を非磁性体としておけばよい。上記表示シート書き込み装置 1 1 0において、データに基づいて制御部 6 2により駆動部材 3が駆動されると、駆動部材 3に接続された表示ピン 1 1 2の磁性体チューブ 1 1 2 a， 1 1 2 b力表示シート 1 1 1の磁石板 1 1 4にラツチされると共に、磁力により駆動部材 3から脱離する。この状態で、表示シート 1 1

0を形状記憶合金を用いた駆動機構モジュール 2 0 bから分離する。表示シート

1 1 1には、表示ピン 1 1 2がデータに応じて上下方向に配列され、データが凹凸状態で書き込まれる（図 2 2 ( b ) 参照）。表示シート 1 1 1のデータを検知した後は、表示ピン 1 1 2を突出していない元の状態に戻せば、データを消去できる。

この駆動部材 3や駆動機構や制御部 6 2の構成は、上記形状記憶合金を用いたディスプレイ装置と同様である。表示ピンの構成は、磁性体チューブの数により所望の多値表示とすることができる。上記形状記憶合金を用いた表示シート書き込み装置 1 1 0によれば、表示シート 1 1 1に点字データや画像データを書き込むことができる。また、このようにして作製された表示シート 1 1 1は、表示ピン 1 1 2がラッチされているので不揮発データであり、書き込み後いつでも触つたり、保管しておくことができる。そして、表示シート 1 1 1のデータ読取り後は、データの再書き込みや漏洩防止のためにデータの消去もできる。さらに、表示シートは書き込み装置から取り外しができるので、表示シートを印刷紙のように极うことができる。実施例

図 1に示す構造の形状記憶合金を用いた駆動機構 2 0を用い、図 1 5及ぴ図 1 6に示した、 1 0 X 1 0の二次元表示ができるディスプレイ装置を試作した。形状記憶合金の素材としては、線形 5 0 μ πιの N i— T i線を用いた。形状記憶合金コイルの自然長部分として、外径 2 mmで密卷（ピッチなし）の形状記憶合金コイルを作製した。ピン 3は、直径 0 . 3 mmのピアノ線又は黄銅線を使用した。磁気ラツチ部 9の磁石板 9 cとして N d F e Bを使用し、ピンの磁性体 3 b， 3 cには N iチューブを使用した。

形状記憶合金コィル 1又は 2への電流駆動の制御信号を 1 2 0 m A/ 0 . 3秒としたとき、各駆動部材 3をそれぞれ 0 . 3秒で連続的に変位させ、ラッチさせることができた。その際、磁気ラッチ部による保持力は約 1 0 g f 、変位量は約 2 mmであった。この駆動部材 3の発生力、変位量及び駆動速度は、点字ディスプレイ装置や触針式ディスプレイ装置で要求されるピンの発生力 8 g f及ぴ変位量 0 . 8 mmと駆動速度を満足する値であった。

本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。形状記憶合金コイルの寸法と駆動部材、ラッチ部の構造、またピンの駆動方法などは、その目的に応じて適宜に設計し、製作すればよいことは明らかである。

Claims

請求の範囲

1 . 互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと、

上記第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルに接続されて軸方向に延びるピン状の駆動部材と、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに電流を供給する駆動回路と、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、

を備えており、

上記駆動回路により上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、

加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより上記駆動部材を軸方向に沿って移動させ、

上記駆動部材を上記磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより軸方向に固定保持することを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構。

2 . 前記磁気ラッチ部は、前記駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備えた磁石板と、前記駆動部材に設けられた複数の磁性体とを含み、上記磁性体が駆動部材の軸方向に互いに隔置されていて、前記磁石板が前記駆動部材の軸方向に着磁されていることを特徴とする、請求項 1に記載の形状記憶合金を用レ、た駆動機構。

3 . 互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに接続される軸方向に延びるピン状の駆動部材と、

を備えており、

上記磁気ラツチ部は、上記駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備えた磁石板と、上記駆動部材に設けられた複数の磁性体とを含み、該磁性体が上記駆動部材の軸方向に互いに隔置されていて、上記磁石板が上記駆動部材の軸方向に着磁されており、

4 . 互いに軸方向に直列に接続される第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コィルと駆動部材及ぴ固定部材とが共通の一つの基板に対して配置されたモジュールと、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を複数組備えた形状記憶合金コイルの駆動機構であって、

上記第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルは、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部と、その伸張部又は圧縮部と、第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部と、その自然長部と、の順に直列接続されており、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルのそれぞれの、自然長部の一端と伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、上記基板に設けられた開口部に配置される固定部材を介して駆動部材に接続され、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと上記駆動部材と上記固定部材とが上記基板と接触することなく、かつ、移動可能に上記基板にほぼ平行に保持され、

上記第 1の形状記憶合金コイルの自然長部の他端と上記第 2の形状記憶合金コィルの自然長部の他端とが、それぞれ上記基板に設けられたアース電極パターンに接続され、

上記第 1の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の他端と上記第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の他端とが、上記基板に設けられた共通電極配線パターンに接続され、

上記磁気ラッチ部は磁石板と複数の磁性体とを含み、該磁石板は上記駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備え、該磁性体が軸方向に互レ、に隔置され、上記基板に設けられた駆動回路が、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動し、上記駆動された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが加熱されて伸張又は圧縮することにより上記駆動部材が軸方向に沿って移動し、上記駆動部材が上記磁気ラッチ部に磁気吸着されて軸方向に多段階に固定保持されることを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構。

5 . 前記駆動回路がシフトレジスタを有し、このシフトレジスタにより前記複数組の第 1及び第 2の形状記憶合金コィノレが電流駆動されることを特徴とする、請求項 4に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

6 . 前記磁気ラッチ部が、前記駆動部材に配置された一つ又は複数個の磁性体と、該磁性体の変位領域に対向して軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を備えたラッチ部材と、から構成されており、上記ラッチ部材の凹陥部の領域に磁気が付与されていることを特徴とする、請求項 1， 3 , 4の何れかに記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

7 . 形状記憶合金を用いた少なくとも一つの駆動機構と、

該駆動機構の各駆動部材の先端の領域にて、磁石板に平行に配置され、各駆動部材が垂直に貫通する貫通孔を有する表示シートと、

さらにデータが入力される制御部と、を備えており、

上記駆動機構が、互いに軸方向に直列に接続される第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材及び固定部材とを共通の一つの基板に対して配置したモジュールと、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を複数組で備え、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルは、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部と、その伸張部又は圧縮部と、第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧部と、その自然長部と、の順に直列接続されており、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルのそれぞれの、自然長部の一端と伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、上言己基板に設けられた開口部に配置される固定部材を介して駆動部材に接続され、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと上記駆動部材と上記固定部材とが上記基板と接触することなく、かつ、移動可能に上記基板にほぼ平行に保持され、

上記第 1の形状記憶合金コィルの自然長部の他端と上記第 2の形状記憶合金コィルの自然長部の他端とが、それぞれ上記基板に設けられたアース電極パターンに接続され、

上記磁気ラツチ部は磁石板と複数の磁性体とを含み、該磁石板は上記駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備え、該磁性体が軸方向に互レ、に隔置され、上記基板に設けられた駆動回路が、上記第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動し、上記駆動された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが加熱されて伸張又は圧縮することにより上記駆動部材が軸方向に沿って移動し、上記駆動部材が、上記磁気ラツチ部に磁気吸着されて軸方向に多段階に固定保持されるようになっていて、

上記データに対応する各駆動部材の突出量による表示を行なうことを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構を備えるディスプレイ装置。

8 . 前記各駆動部材の先端が、前記表示シート表面にて、ドットマトリックス状に配置されていることを特徴とする、請求項 7に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構を備えるディスプレイ装置。

9 . 形状記憶合金を用いた少なくとも一つの駆動機構と、

これらの駆動機構の各駆動部材の先端の領域にて、磁石板に平行に配置され、各駆動部材が垂直に貫通する貫通孔を備えた取り外し可能な表示シートと、各駆動部材の先端に着脱可能に挿入される表示ピンと、

さらにデータを入力して上記表示シート上に上記データに対応する各表示ピンの突出量による書き込みを行なう制御部と、を備えており、

上記駆動機構が、互いに軸方向に直列に接続される第 1及び第 2の形状記憶合金コイルと駆動部材及ぴ固定部材とを共通の一つの基板に対して配置したモジュールと、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を複数組で備え、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルは、第 1の形状記憶合金コイルの自然長部と、その伸張部又は圧縮部と、第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部と、その自然長部と、の順に直列接続されており、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルのそれぞれの、自然長部の一端と伸張部又は圧縮部の一端との直列接続部が、上記基板に設けられた開口部に配置される固定部材を介して駆動部材に接続され、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと上記駆動部材と上記固定部材とが上記基板と接触することなく、カゝつ、移動可能に上記基板にほぼ平行に保持され、

上記磁気ラッチ部は磁石板と複数の磁性体とを含み、該磁石板は上記駆動部材が非接触で貫通する貫通孔を備え、該磁性体が軸方向に互レ、に隔置され、上記基板に設けられた駆動回路が、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動し、上記駆動された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが加熱されて伸張又は圧縮することにより上記駆動部材が軸方向に沿って移動し、上記駆動部材が、上記磁気ラツチ部に磁気吸着されて軸方向に多段階に固定保持されるようになっていて、

上記表示ピンが、上記各駆動部材の軸方向移動量に応じて上記表示シートにラツチされるとともに、上記表示ピンを前記ラッチ部の磁力で上記駆動部材から脱離させ、表示シートに固定保持させることを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構を備える表示シート書き込み装置。

1 0 . 請求項 9に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構を備える表示シ一ト書き込み装置によりデータが書き込まれることを特徴とする、表示シート。

1 1 . 互いに軸方向に直列に接続された第 1及び第 2の形状記憶合金コィルと、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに接続される磁性体材料からなる駆動部材と、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに電流を供給する駆動回路と、上記駆動部材を保持するための磁気ラツチ部と、を備えており、

上記磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を有し、該凹陥部の領域に磁気が付与されており、

上記駆動回路により上記第 1及び第 2の开犬記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、

加熱された第 1又は第 1の形状記憶合金コィルが収縮又は伸張することにより上記駆動部材をラッチ部材の複数個の凹陥部に沿つて移動させ、上記駆動部材を上記磁気ラッチ部に磁気吸着させることにより固定保持することを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 2 . 前記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルは伸張部又は圧縮部からなり、該第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の一端同士が直列接続されており、該第 1及び第 2の开^ 1犬記憶合金コィルの直列接続部が前記駆動部材に接続されるとともに共通電極となり、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルの伸張部又は圧縮部の直列接続されていない両端が、前記ラッチ部材の複数個の凹陥部が配設されていない両端部に接続されるとともに、アース電極となることを特徴とする、請求項 1 1に記載の开^!犬記憶合金を用いた駆動機構。

1 3 . 前記ラッチ部材自体が着磁されていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 4 . 前記ラッチ部材の裏側に磁石を備えていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 5 . 前記ラッチ部材の凹陥部が、湾曲して配置されていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 6 . 前記ラッチ部材の凹陥部が、湾曲可能に構成されていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 7 . 前記ラッチ部材が、さらに、磁気センサを備えていることを特徴とする、請求項 1 1の何れかに記載の形状記憶合金を用いた駆動機構。

1 8 . 形状記憶合金を用いた駆動機構と、この駆動機構により駆動される駆動部と、を備えた光学装置であって、

上記駆動機構は、互いに軸方向に直列に接続された第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルと、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに接続される磁性体材料からなる駆動部材と、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに電流を供給する駆動回路と、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を含み、

上記磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を含み、該回陥部の領域に磁気が付与されており、

上記駆動回路により上記第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、

加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより上記駆動部材を上記ラツチ部材の複数個の凹陥部に沿って移動させ、上記駆動部材を上記磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより固定保持し、

上記光学装置の駆動部が上記駆動機構の磁性体材料からなる駆動部材に固着され、その位置が駆動制御されることを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構を備える光学装置。

1 9 . 前記光学装置の駆動部は、光ファイバ一の駆動部であることを特徴とする、請求項 1 8に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構を備える光学装置

2 0 . 前記光学装置の駆動部は、レンズの駆動部であることを特徴とする、請求項 1 8に記載の形状記憶合金を用いた駆動機構を備える光学装置。

2 1 . 形状記憶合金を用いた駆動機構を備えるカテーテルであって、上記駆動機構は、

互いに軸方向に直列に接続された第 1及ぴ第 2の形状記憶合金コイルと、上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルに接続される磁性体材料でなる駆動部材と、

上記第 1及び第 2の形状記憶合金コィルに電流を供給する駆動回路と、上記駆動部材を保持するための磁気ラッチ部と、を含み、

上記磁気ラッチ部が、軸方向に互いに隔置された複数個の凹陥部を有し、該凹陥部の領域に磁気が付与されており、上記駆動回路により上記第 1及び第 2の形状記憶合金コイルを選択的に電流駆動して加熱し、

加熱された第 1又は第 2の形状記憶合金コイルが収縮又は伸張することにより上記駆動部材を上記ラツチ部材の複数個の凹陥部に沿って移動させ、上記駆動部材を上記磁気ラツチ部に磁気吸着させることにより固定保持することを特徴とする、形状記憶合金を用いた駆動機構を備えたカテーテル。