(57)【要約】【課題】移動部材の切り換え機構における構成の小型化、低消費電力化および的確な角度固定を実現すること。【解決手段】本発明は、所定の軌道に沿って移動可能な移動部材１と、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮する２つのワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢと、この２つのワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢによる伸縮動作を増幅させて移動部材１へ伝えるアーム３と、アーム３を介して移動部材１が所定の軌道に沿って移動した際、所定の位置で固定するためのマグネットＭ、ＭＡ、ＭＢとを備えている切り換え機構である。また、この切り換え機構を備えた電子機器でもある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軌道に沿って移動可能な移動部材と、
各々への通電によって互いに逆方向へ収縮する２つの収縮手段と、
前記２つの収縮手段による収縮動作を増幅させて前記移動部材へ伝えるメカアンプと、
前記メカアンプを介して前記移動部材が所定の軌道に沿って移動した際、所定の位置で固定するための吸着手段と
を備えることを特徴とする切り換え機構。
【請求項２】
前記収縮手段は形状記憶合金から成る
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項３】
前記メカアンプは、支軸を中心として回転自在に設けられるアームから成り、
前記アームの一端には、前記２つの収縮手段が前記アームの一端を互いに反対方向へ移動させるよう接続され、
前記アームの他端には、前記移動部材が取り付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項４】
前記吸着手段は磁石による吸着を行う
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項５】
前記吸着手段は、前記移動部材の固定位置に対応して配置される複数の磁石を備える
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項６】
前記吸着手段における複数の磁石の間には、前記移動部材の位置固定を回避する中立位置回避用磁石が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項７】
移動部材の固定位置を切り換えるための切り換え機構を備える電子機器において、
前記切り換え機構は、
各々への通電によって互いに逆方向へ収縮する２つの収縮手段と、
前記２つの収縮手段による収縮動作を増幅させて前記移動部材へ伝えるメカアンプと、
前記メカアンプを介して前記移動部材が所定の軌道に沿って移動した際、所定の位置で固定するための吸着手段とを備える
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の軌道に沿って移動可能に取り付けられる移動部材の固定位置を切り換えるための切り換え機構およびこの切り換え機構を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像装置を備えた電子機器、例えばノート型コンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話が多く開発されてきており、その撮像装置の性能向上とともに小型化も必須の要件となってきている。特に、小型の撮像装置を電子機器に組み込む場合、光学部品を小型化するとレンズ収差等による性能劣化が起きやすいため、レンズ自体の小型化には限界がある。したがって、光学部品を保持する部材や駆動機構の簡素化が重要なポイントとなる。
【０００３】
従来、撮像装置における光学部品、例えばフィルタやレンズの位置を切り換える機構としては、移動対象となる部材にアームを取り付けてこのアームを手動によって移動させるものや（例えば、特許文献１参照。）、モータを動力として移動させるものが考えられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７５８９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような切り換え機構として移動部材に取り付けられたアームを手動で駆動するためには電子機器の筐体に部材（アームや保持枠）を設ける必要があり、筐体に突起が現れてしまうことで小型化の妨げとなったり、外観を損なうという問題が生じる。また、モータを用いて筐体内部で駆動できる構成ではモータを収納するためのスペースが必要となるとともに重量の増加を招いてしまうことになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、所定の軌道に沿って移動可能な移動部材と、各々への通電によって互いに逆方向へ収縮する２つの収縮手段と、この２つの収縮手段による収縮動作を増幅させて移動部材へ伝えるメカアンプと、メカアンプを介して移動部材が所定の軌道に沿って移動した際、所定の位置で固定するための吸着手段とを備えている切り換え機構である。また、この切り換え機構を備えた電子機器でもある。
【０００７】
このような本発明では、移動部材を所定の軌道に沿って移動させるにあたり、通電によって収縮する収縮手段を用いていることから、電気的なスイッチによって移動部材を移動できるようになる。また、収縮手段による収縮動作をメカアンプで移動部材へ伝えるため、収縮手段でのわずかな収縮動作でも移動部材を移動できるようになる。しかも、収縮手段による駆動で移動部材が所定の位置になった際、吸着手段でその位置に吸着固定するため、位置固定も的確に行うことができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図である。すなわち、本実施形態に係る切り換え機構は、移動部材１をシャフト２に沿って直線移動させて固定位置を切り換える機構である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る切り換え機構は、固定側として３つのマグネットＭＡ、ＭＢ、Ｍ０（一体形成でも良い）、およびヨークＹ２で形成し、可動側として固定されたシャフト２上を移動する軸受部１０を有する移動部材１（マグネットＭ、ヨークＹ１と一体で形成しても良い）、その移動部材１と係合部１１でつながっている回転中心を有するアーム３、そのアーム３の穴Ｈに各々通して相対向する方向へ実装されている２本のワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ、およびワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの端部を支持する電極ａ、ｂ、Ａ、Ｂ（通電部を含む）にて構成したものから成る。
【００１０】
固定側の３つのマグネットＭＡ、ＭＢ、Ｍ０のうち、両端のマグネットＭＡ、ＭＢは移動部材１側のマグネットＭと吸引するような極性配置、真中のマグネットＭ０は反発するような極性配置になっている。このような構成とすることで、両端のマグネットＭＡ、ＭＢが吸着手段、真中のマグネットＭ０が中立位置回避用磁石として作用し、移動部材１が移動途中の中立位置で停止することを防止できるようになる。なお、可動側、固定側のヨークＹ１、Ｙ２は磁気回路を閉じる働きをしている。
【００１１】
アーム３は、図３に示すように移動部材１の係合部１１と若干のクリアランスをもって接続されており、アーム３の回転によって移動部材１がシャフト２に沿って直線移動できるようになっている。また、アーム３は図４に示すような回転中心用の固定シャフト２１で支持されており、そこを中心に回転するとともに、移動部材１と反対側の端部には穴Ｈを有し、そこに２本のワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢが通っている。この時、ワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ同士が接触しないように、穴Ｈを別々に設けて実装している。
【００１２】
また、それぞれのワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの端部は２個の固定電極ａ、ｂで支持（固定）されており、それぞれの片側は接地電極ＧＮＤで共通しており、それぞれのもう片側は通電時の電流の入力となる通電電極Ａ、Ｂに接続されている。
【００１３】
本実施形態では、アーム３における回転中心から移動部材１側の係合部１１とワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ側の固定部（穴Ｈ）との長さの比（アーム比）を２倍としてあり、通電時の合金の収縮量（約４％）が２倍になるようなメカアンプとなっている。また、ワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの固定電極ａ、ｂとの接続は、図２に示すようにカシメ部でカシメによって固定されている。
【００１４】
次に、本実施形態に係る切り換え機構の動作について説明する。先ず、図１に示す位置において、通電電極Ａからワイヤー型形状記憶合金へ電流ｉＡを通電することでワイヤー型形状記憶合金ＷＡが図中矢印ＦＡ方向へ収縮し、アーム３の図中下端側が固定電極ａ側に引き寄せられる。これに伴いアーム３の図中上端側が図中右側へ移動し、移動部材１がシャフト２に沿って図中右側（矢印ＧＡ）に移動する。
【００１５】
移動部材１が移動した後は、固定側のセンターのマグネットＭ０の反発および図中右側のマグネットＭＢの吸引により、図中右側に引き寄せられ、壁をストッパーとして停止する（図５参照）。この状態で通電電極Ａからワイヤー型形状記憶合金ＷＡへの電流ｉＡを停止しても、移動部材１に設けられたマグネットＭと固定側のマグネットＭＢとの吸着力によって移動部材１の位置を固定したまま維持できるようになる。
【００１６】
次に、逆側の動作について説明する、図５に示す位置において、通電電極Ｂからワイヤー型形状記憶合金ＷＢへ電流ｉＢを流すことでワイヤー型形状記憶合金ＷＢが図中矢印ＦＢ方向へ収縮し、アーム３の図中下端側が固定電極ｂ側に引き寄せられる。これに伴いアーム３の図中上端側が図中左側へ移動し、移動部材がシャフトに沿って図中左側（図中ＧＢ）に移動する。
【００１７】
移動部材１が移動した後は、固定側のセンターのマグネットＭ０の反発および図中左側のマグネットＭＡの吸引により、図中左側に引き寄せられ、壁をストッパーとして停止する（図１参照）。この状態で通電電極Ｂからワイヤー型形状記憶合金への電流ｉＢを停止しても、移動部材１に設けられたマグネットＭと固定側のマグネットＭＡとの吸着力によって移動部材１の位置を固定したまま維持できるようになる。
【００１８】
したがって、このように通電電極Ａ、Ｂからワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＢＷＢへの電流ｉＡ、ｉＢの通電を切り換えることにより、通電が行われたワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの収縮力で移動部材１の固定位置を切り換えることができるようになる。これにより、モータ等の駆動源を用いることなく、コンパクトな構成で切り換え機構を実現できるようになる。また、固定位置を切り換えた後は通電を解除してもマグネットの吸着力で固定位置を維持することができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００１９】
次に、第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図である。この実施形態に係る切り換え機構は、回転運動する移動部材１の位置を切り換えるものである。すなわち、図６に示すように、固定側を３つのマグネットＭＡ、ＭＢ、Ｍ０（一体形成でも良い）、およびヨークＹ２で形成し、可動側を回転移動する移動部材１（マグネットＭ、ヨークＹ１と一体で形成しても良い）、端部に移動部材１が取り付けられ、回転中心を有するアーム３、そのアーム３の穴Ｈに各々通して相対向する方向へ実装されている２本のワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ、およびワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの端部を支持する電極ａ、ｂ、Ａ、Ｂ（通電部を含む）にて構成したものから成る。
【００２０】
固定側の３つのマグネットＭＡ、ＭＢ、Ｍ０は移動部材１の回転移動の軌跡に沿った周辺に配置され、両端のマグネットＭＡ、ＭＢは移動部材１側のマグネットＭと吸引するような極性配置、真中のマグネットＭ０は反発するような極性配置になっている。このような構成とすることで、両端のマグネットＭＡ、ＭＢが吸着手段、真中のマグネットＭ０が中立位置回避用磁石として作用し、移動部材１が移動途中の中立位置で停止することを防止できるようになる。なお、可動側、固定側のヨークＹ１、Ｙ２は磁気回路を閉じる働きをしている。
【００２１】
移動部材１はアーム３の一端に取り付けられ、アーム３の回転によって所定の円弧に沿って回転移動できるようになっている。アーム３は回転中心用の固定シャフト２１で支持されており、そこを中心に回転するとともに、移動部材１と反対側の端部には穴Ｈを有し、そこに２本のワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢが通っている。この時、ワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ同士が接触しないように、穴Ｈを別々に設けて実装している。
【００２２】
また、それぞれのワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの端部は２個の固定電極ａ、ｂで支持（固定）されており、それぞれの片側は接地電極ＧＮＤで共通しており、それぞれのもう片側は通電時の電流の入力となる通電電極Ａ、Ｂに接続されている。
【００２３】
本実施形態では、アーム３における回転中心から移動部材１の接続端とワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢ側の固定部（穴Ｈ）との長さの比（アーム比）を２倍としてあり、通電時の合金の収縮量（約４％）が２倍になるようなメカアンプとなっている。また、ワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの固定電極Ａ、Ｂとの接続は、図２に示すようにカシメ部でカシメによって固定されている。
【００２４】
次に、本実施形態に係る切り換え機構の動作について説明する。先ず、図６に示す位置において、通電電極Ａからワイヤー型形状記憶合金ＷＡへ電流ｉＡを流すことでワイヤー型形状記憶合金ＷＡが図中矢印ＦＡ方向へ収縮し、アーム３の図中下端側が固定電極ａ側に引き寄せられる。これに伴いアーム３の図中上端側が図中右側へ移動し、移動部材１が電極Ｂ側に弧を描いて移動する（図中矢印ＳＡ）。
【００２５】
移動部材１が移動した後は、固定側のセンターのマグネットＭ０の反発および図中右側のマグネットＭＢの吸引により、図中右側に引き寄せられ、壁をストッパーとして停止する（図７参照）。この状態で通電電極Ａからワイヤー型形状記憶合金ＷＡへの電流ｉＡを停止しても、移動部材１に設けられたマグネットＭと固定側のマグネットＭＢとの吸着力によって移動部材１の位置を固定したまま維持できるようになる。
【００２６】
次に、逆側の動作について説明する、図７に示す位置において、通電電極Ｂからワイヤー型形状記憶合金ＷＢへ電流ｉＢを流すことでワイヤー型形状記憶合金ＷＢが図中矢印ＦＡ方向へ収縮し、アーム３の図中下端側が固定電極ｂ側に引き寄せられる。これに伴いアーム３の図中上端側が図中左側へ移動し、移動部材１が弧を描いて電極Ａ側に移動する（図中矢印ＳＢ）。
【００２７】
移動部材１が移動した後は、固定側のセンターのマグネットＭ０の反発および図中左側のマグネットＭＡの吸引により、図中左側に引き寄せられ、壁をストッパーとして停止する（図６参照）。この状態で通電電極Ｂからワイヤー型形状記憶合金ＷＢへの電流ｉＢを停止しても、移動部材１に設けられたマグネットＭと固定側のマグネットＭＡとの吸着力によって移動部材１の位置を固定したまま維持できるようになる。
【００２８】
したがって、通電電極Ａ、Ｂからワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢへの電流ｉＡ、ｉＢの通電により、通電が行われたワイヤー型形状記憶合金ＷＡ、ＷＢの収縮力で円弧の軌跡で移動する移動部材１の固定位置を切り換えることができるようになる。これにより、モータ等の駆動源を用いることなく、コンパクトな構成で切り換え機構を実現できるようになる。また、固定位置を切り換えた後は通電を解除してもマグネットの吸着力で固定位置を維持することができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００２９】
上記説明した切り換え機構は、撮像装置を備えた電子機器、例えばデジタルスチルカメラ、ノート型コンピュータやＰＤＡ、携帯電話の光学部品移動切り換え用として用いると好適である。例えば、移動部材を光学フィルタとして光学フィルタのＯＮ／ＯＦＦを切り換えたり、光学レンズの位置を移動させるといった機構に用いることができる。これにより、切り換え機構を備える電子機器の小型化、消費電力化を図ることができるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、所定の移動部材の位置を切り換える機構の小型化、薄型化を図ることが可能となる。また、モータを動力源とする場合に比べて低消費電力化、ローコスト化および高信頼性化を図ることが可能となる。また、これにより、電子機器の小型化、薄型化を図ることが可能となる。しかも、切り換え機構を筐体内部に組み込むことができ、筐体の外観を損なうことがなくなるとともに、筐体設計の自由度増加を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図である。
【図２】ワイヤー型形状記憶合金と固定電極との接続を説明する模式図である。
【図３】アームと移動部材との接続を説明する模式図である。
【図４】アームと回転中心用シャフトとの接続を説明する模式図である。
【図５】第１の実施形態に係る切り換え機構の他の固定位置を説明する模式図である。
【図６】第２の実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図である。
【図７】第１の実施形態に係る切り換え機構の他の固定位置を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…移動部材、２…シャフト、３…アーム、１０…軸受け部、１１…係合部、Ｍ…マグネット、ＭＡ…マグネット、ＭＢ…マグネット、ＷＡ…ワイヤー型形状記憶合金、ＷＢ…ワイヤー型形状記憶合金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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