(57)【要約】【課題】  狭いスペースに配置可能で、効率よく、十分な出力を発生させることができる駆動装置を実現する。【解決手段】  駆動装置は、形状記憶合金ワイヤ２と、形状記憶合金ワイヤ２を付勢するバネ４と、形状記憶合金ワイヤ２の変位から回転出力を得る回転部材８と、これらを支持する基台６とを有している。形状記憶合金ワイヤ２は、回転部材８の周囲に巻き回されており、狭いスペースに十分な長さの形状記憶合金ワイヤ２を配置できるようになっている。その結果、狭いスペースで十分な回転出力を生じさせることができる。【選択図】        図１
2005083291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲自在な長尺状の形状記憶合金部材と、
前記形状記憶合金部材の変位から回転出力を得る回転部材と、
前記形状記憶合金部材を、変位を抑制する方向に付勢する付勢部材と、
前記形状記憶合金部材、前記回転部材及び前記付勢部材を支持する基台と
を備え、
前記形状記憶合金部材が、前記回転部材に巻き回されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記回転部材の外周面に、前記形状記憶合金部材が直接巻き回されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記回転部材が、前記形状記憶合金部材の一端を固定するための固定部を有し、前記形状記憶合金部材の他端が前記基台に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記付勢部材の一端が前記回転部材の前記固定部に固定され、前記付勢部材の他端が前記基台に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記回転部材が、前記形状記憶合金部材に接触する複数の接触部を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記接触部が、前記回転部材の径方向外側に突出する突出部の先端であることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記接触部が、前記形状記憶合金部材に接触する曲面を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記回転部材が、前記形状記憶合金部材の位置ずれを防止するための溝部又は段差部を有することを特徴とする請求項１から７までの何れかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記回転部材が、前記形状記憶合金部材の一端を固定する第１の固定部と、前記付勢部材の一端を固定する第２の固定部とを、互いに異なる位置に有することを特徴とする請求項１から８までの何れかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記回転部材の周囲に、前記形状記憶合金部材が巻き回される駆動部材を備え、
前記形状記憶合金部材の変位により、前記駆動部材を介して前記回転部材が回転するよう構成されたことを特徴とする請求項１から９までの何れかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動部材が一の方向に回転したときには前記回転部材が同方向に従動回転し、
前記駆動部材が逆方向に回転したときには前記回転部材が回転しないよう構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記回転部材及び前記駆動部材の一方が凸部を有し、他方が前記凸部に係合可能な凹部を有し、
前記駆動部材が一の方向に回転したときに前記凸部と前記凹部とが係合し、前記駆動部材が逆方向に回転したときには前記凸部と前記凹部とが係合しないよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記回転部材が、レンズを保持するレンズ枠を前記レンズの光軸方向に移動させるカム機構の一部であることを特徴とする請求項１から１２までの何れかに記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記回転部材が、前記カム機構に属する第１の部材であり、
前記レンズ枠に、前記カム機構に属する第２の部材を取り付け、
前記基台に、前記レンズ枠を覆うキャップを設け、
前記キャップ内に、前記レンズ枠を前記基台側に押圧し、前記第１及び第２の部材の係合状態を維持するバネを設け、
前記基台に、前記レンズの射出光束を通過させる開口部を形成し、
前記開口部を通過した前記射出光束が入射する位置に、撮像素子を配置したことを特徴とする請求項１３に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記レンズ枠及び前記第２の部材は、互いに螺合するネジ部をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１４に記載の駆動装置。
【請求項１６】
前記回転部材が、カム環であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１７】
前記カム環が、カム溝を有し、
前記カム環の内側に、前記カム環の回転軸の方向に移動可能な可動部材であって、且つ前記カム溝に係合するカムフォロアを有する可動部材を備えたことを特徴とする請求項１６に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金を利用して駆動力を発生させる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小型機器等の内部の狭いスペースに配置される駆動装置として、形状合金ワイヤを利用して操作ダイヤルを回転させるもの（例えば、特許文献１参照）、超音波モータを利用してレンズ駆動用の円筒カム等を回転させるもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは形状記憶合金ワイヤによりレンズ駆動用のアクチュエータを回転させるもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。また、渦巻き状の形状記憶合金を用いて回転軸を回転させるようにした駆動装置も知られている（例えば、特許文献４，５及び６参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４４７５４号公報（第５頁、第４図）
【特許文献２】特開平０９−０４３４７６号公報（第２−３頁、第２図）
【特許文献３】特開２００２−２４４０１５号公報（第４−５頁、第１図）
【特許文献４】特開平０９−２６８９６９号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献５】特開平１０-２８８６７９号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献６】特開平０７-１０３１２９号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、形状記憶合金製のワイヤの変位量（すなわち全長の伸び量）は、一般にワイヤ全長の３％〜５％程度である。そのため、特許文献１及び特許文献３に記載された駆動装置のように形状記憶合金ワイヤを直線状に配置したのでは、設置スペースとの関係上、形状記憶合金ワイヤの全長をあまり長くできないため、十分な変位量が得られないという問題がある。また、特許文献２に記載された駆動装置のように超音波モータを用いたのでは、形状記憶合金を利用した駆動装置よりも広い設置スペースが必要になるという問題がある。
【０００５】
また、特許文献４〜６のように渦巻き状の形状記憶合金を用いた場合、渦巻き形状のために駆動装置の小型化が難しくなるという問題がある。また、渦巻き状の形状記憶合金の曲率を変化させて回転出力を得ているため、全長の割には大きな変位が得られない（すなわち、スペース効率が低い）。その結果、消費電力が大きい、あるいは高い応答性が得られないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、狭いスペースに配置可能で、効率よく十分な出力を発生させることができる駆動装置を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る駆動装置は、長尺状の形状記憶合金部材と、前記形状記憶合金部材の変位から回転出力を得る回転部材と、前記形状記憶合金部材を変位を抑制する方向に付勢する付勢部材と、前記形状記憶合金部材、前記回転部材及び前記付勢部材を支持する基台とを備え、前記形状記憶合金部材が前記回転部材に巻き回されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、形状記憶合金部材を回転部材に直接的又は間接的に巻き回しているため、狭いスペースに十分な長さの形状記憶合金部材を配置することができ、その結果、十分な変位量を得ることができる。更に、形状記憶合金部材の伸縮による変位を利用して回転出力を得ることができるため、渦巻き状の形状記憶合金を用いた場合に比べ、同じスペースでも大きな出力を得ることができる。すなわち、狭いスペースに配置可能で、効率よく十分な出力を発生させることができる駆動装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る駆動装置１の構成を説明する斜視図である。この駆動装置１は、略四角形の水平な上面を有する基台６と、この基台６上に設けられた略円柱状の回転部材８とを有している。回転部材８は、鉛直方向の中心軸線Ｃの周りに回転可能に構成されている。なお、駆動装置の説明において、上、下、前、後、左、右、鉛直、水平、時計回り、反時計回り等の語を用いるが、これらは説明の便宜上のものであり、駆動装置の向きを限定するものではない。
【００１０】
駆動装置１は、さらに、形状記憶合金からなるワイヤ、すなわち形状記憶合金ワイヤ（形状記憶合金部材）２を有している。基台６上において回転部材８の図中右側には、形状記憶合金ワイヤ２の一端を固定する固定部材６ａが立設されている。回転部材８の図中手前側の外周面には、形状記憶合金ワイヤ２の他端を固定する固定部３が設けられている。形状記憶合金ワイヤ２は、その一端が固定部材６ａに固定されると共に、回転部材８の外周面に巻き回されており、その他端が固定部３に固定されている。なお、ここでは、形状記憶合金ワイヤ２は、回転部材８の中心軸線Ｃに対し上面視で（矢印Ａで示す方向から見て）で約２７０度の角度に巻き回されているが、この角度は、所望の回転出力や配置スペース等に応じて適宜変更することができる。
【００１１】
形状記憶合金ワイヤ２の固定方法の一例を挙げると、固定部材６ａ及び固定部３をピン状とし、形状記憶合金ワイヤ２の両端部にそれぞれ接続端子（例えば、ピンに係合する丸穴を有する金属板）を取り付け、これら接続端子を固定部材６ａ及び固定部３にそれぞれ係合させる。但し、形状記憶合金ワイヤ２の固定方法は、この方法に限るものではない。
【００１２】
回転部材８の固定部３には、バネ（付勢部材）４の一端が固定されている。バネ４は、例えば引張りコイルバネであり、その軸方向が水平になるように設けられている。バネ４の他端は、基台６上において固定部材６ａに隣接して立設された固定部材６ｂに固定されている。このバネ４は、形状記憶合金ワイヤ２に、その変位を抑制する方向の付勢力を与えるものである。
【００１３】
バネ４の固定方法の一例を挙げると、固定部材６ｂ及び固定部３をピン形状とし、バネ４の両端部に形成したループ状の部分を、固定部材６ｂ及び固定部３にそれぞれ係合させる。但し、バネ４の固定方法は、この方法に限るものではない。また、バネ４は、引張りコイルバネに限るものではなく、圧縮コイルバネ、ねじりコイルバネ、板バネ、ゴム等の弾性部材を使用することが可能である。
【００１４】
固定部材６ａ及び固定部３には、通電回路７が接続されている。固定部材６ａ及び固定部３はいずれも導電性部材により構成されており、通電回路７は、形状記憶合金ワイヤ２に電流を流すことができる。形状記憶合金ワイヤ２は、通電回路７による通電時にはジュール熱により加熱されて収縮し、通電が停止されると伸びて元の長さに戻るよう構成されたものである。
【００１５】
次に、駆動装置１の動作について説明する。図２は、駆動装置１の動作を説明するための図であり、図１に示した矢印Ａの方向から見た平面図である。形状記憶合金ワイヤ２に電流が流れていない状態では、図２（ａ）に示すように、形状記憶合金ワイヤ２は伸びた状態にあり、バネ４の付勢力により、固定部材６ａと固定部３との間で撓み無く張架されている。通電回路７（図１）が形状記憶合金ワイヤ２に電流を流し、形状記憶合金ワイヤ２が収縮すると、図２（ｂ）に示すように、形状記憶合金ワイヤ２により固定部３が図中左方向へ付勢される。これにより、固定部３が形成された回転部材８は、バネ４の弾性力に抗して時計回りに回転する。一方、通電回路７（図１）が通電を停止すると、形状記憶合金ワイヤ２が伸びて元の長さに復帰するため、バネ４の付勢力により固定部３が図中右方向に付勢され、これにより回転部材８は反時計回りに回転し、図２（ａ）に示す初期状態に戻る。
【００１６】
以上説明したように、この実施の形態１に係る駆動装置１によれば、形状記憶合金ワイヤ２を回転部材８の周囲に巻き回すことにより、狭いスペースに長い形状記憶合金ワイヤ２を配置することができ、従って十分な回転出力を得ることができる。
【００１７】
また、線径の細い形状記憶合金ワイヤ２の伸縮を用いているため、渦巻き状の形状記憶合金(線径の大きなものが用いられる)と比較して、形状記憶合金ワイヤ２の体積が非常に小さくなる。そのため、形状記憶合金ワイヤ２に電流を流して加熱する場合には、より小さな電流で形状記憶合金ワイヤ２を変形させることができ、消費電力を少なく抑えることができる。
【００１８】
なお、上記の説明では、形状記憶合金ワイヤ２を通電により変位させたが、外部からの加熱によって変位させてもよい。この場合も、渦巻き状の形状記憶合金を用いた駆動装置と比較してより狭いスペースに配置できる上、形状記憶合金ワイヤ２の体積が非常に小さいため短時間で加熱し、変形させることができる。そのため、高い熱応答性が得られる。また、上記の説明では回転部材８を円柱形状としたが、特に円柱形状に限るものではなく、例えば五角柱や六角柱等の多角柱形状であってもよい。
【００１９】
図３は、実施の形態１の第１の変形例に係る駆動装置１Ａを示す斜視図である。この変形例に係る駆動装置１Ａは、実施の形態１で説明した駆動装置１（図１）の回転部材８に、形状記憶合金ワイヤ２の上下方向の位置ずれを防止するための案内溝（溝部）８１を形成したものである。案内溝８１以外の構成は、実施の形態１で説明した駆動装置１と同様である。形状記憶合金ワイヤ２を回転部材８の周囲に巻き回す際には、案内溝８１に沿って形状記憶合金ワイヤ２を巻き回せばよいため、巻き回し作業が容易になる。さらに、形状記憶合金ワイヤ２の位置ずれを防止できるため、形状記憶合金ワイヤ２を複数回巻いた場合には形状記憶合金ワイヤ２同士の接触によるショートを防止することができ、また、形状記憶合金ワイヤ２と周辺の部材との接触によるショートを防止することができる。
【００２０】
図４は、実施の形態１の第２の変形例に係る駆動装置１Ｂを示す斜視図である。この変形例に係る駆動装置１Ｂは、回転部材８に、第１の変形例で説明した案内溝８１（図３）の代わりに、段差部８２を形成したものである。すなわち、回転部材８の下側部分が上側部分より小径に構成され、これらの間に形成された段差部８２に沿って形状記憶合金ワイヤ２が巻き回されている。形状記憶合金ワイヤ２を回転部材８の周囲に巻き回す際には、段差部８２に沿って形状記憶合金ワイヤ２を巻き回せばよいため、巻き回し作業が容易になる。
【００２１】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る駆動装置１０の構成を示す斜視図である。実施の形態２に係る駆動装置１０は、回転部材１８の形状記憶合金ワイヤ２を巻き回す部分に離散的な複数の接触部１５を設けた点において、実施の形態１に係る駆動装置１と異なっている。図５において、実施の形態１に係る駆動装置１（図１）と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【００２２】
接触部１５は、回転部材１８の半径方向外側に突出した突起の先端部により構成されており、この先端部は、後述するように一定の幅及び曲率を有する曲面で形状記憶合金ワイヤ２に接触している。また、接触部１５を構成する突起は、回転部材１８の周方向（形状記憶合金ワイヤ２の巻き方向）に略直交する方向に延在しており、回転部材１８の周方向に一定間隔をおいて多数形成されている。回転部材１８の外周面には、形状記憶合金ワイヤ２の一端を固定する固定部１３が突出形成されている。この固定部１３は、２つの接触部１５の間に配置されている。
【００２３】
形状記憶合金ワイヤ２は、他の部品との接触の無い状態で自由に変位させた場合と比較して、他の部品との接触が大きいほど変位量が減少する傾向がある。しかしながら、この実施の形態２に係る駆動装置１０では、離散的に設けられた接触部（突起の先端部）１５が形状記憶合金ワイヤ２に接触しているため、形状記憶合金ワイヤ２と他の部品との接触が小さい。従って、形状記憶合金ワイヤ２を他の部品との接触の無い状態で自由に変位させた場合と比較して、変位量の減少を最小限に抑えることができる。
【００２４】
図６は、回転部材１８の具体的な構成例を示す図である。図６（ａ）は、回転部材１８の外形形状の概略を示す斜視図である。図６（ｂ）〜（ｄ）は、回転部材１８の３つの具体例を示す平面図であり、いずれも、外形１０ｍｍの回転部材１８の周方向に１．５６ｍｍの配設ピッチ（Ｐ）で２０個の接触部１５を有している。また、各接触部１５は、回転部材１８の中心軸を中心とした円筒面（すなわち上面視で円弧をなす面）において、形状記憶合金ワイヤ２に接触するよう構成されている。
【００２５】
図６（ｂ）〜（ｄ）に示す３つの具体例は、各接触部１５の回転部材１８の周方向における長さＨを３通りに異ならせたものである。図６（ｂ）に示す回転部材１８は、各接触部１５の長さＨを１．０５ｍｍとし、隣り合う接触部１５の間の凹部の幅を０．５２ｍｍとしたものである。図６（ｃ）に示す回転部材１８は、各接触部１５の長さＨを０．７８ｍｍとし、隣り合う接触部１５の間の凹部の幅を０．７８ｍｍとしたものである。図６（ｄ）に示す回転部材１８は、各接触部１５の長さＨを０．５２ｍｍとし、隣り合う接触部１５の間の凹部の幅を１．０５ｍｍとしたものである。
【００２６】
図７は、図６（ｂ）〜（ｄ）に示した回転部材１８の具体的形状に関する実験方法を示す図である。ここでは、固定部材６ａ，６ｂ（図５）として、基台６に立設した金属ピン１６１，１６２を用い、固定部３（図５）として、回転部材１８の外周面に立設した金属ピン１３１を用いる。また、形状記憶合金ワイヤ２の両端部には、接続端子（ピンに係合する丸穴を有する金属板：カシメ端子）２１，２２を取り付け、接続端子２１を基台６上の金属ピン１６１に固定し、接続端子２２を回転部材１８の金属ピン１３１に固定する。また、バネ４の両端部に形成したループ状の部分を、回転部材１８の金属ピン１３１及び基台６上の金属ピン１６２にそれぞれ引っ掛けて固定する。通電回路７は、金属ピン１６１，１６２に接続されており、バネ４、金属ピン１３１及び接続端子２１，２２を介して、形状記憶合金ワイヤ２に電流を流す。ここでは、バネ４及び各金属ピン１３１，１６１，１６２は、導電性を有するものとする。
【００２７】
図７に示した実験において、回転部材１８の材質は、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）とする。形状記憶合金ワイヤ２の線径は約６０ミクロンであり、長さは５０ｍｍである。形状記憶合金ワイヤ２は、回転部材１８の外周に約３６０度巻かれている。通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に流す直流電流は、約１４０ｍＡである。バネ（引張りコイルバネ）４の付勢力は、初期状態（形状記憶合金ワイヤ２に電流が流される前の状態）において０．３９Ｎ（４０ｇｆ）である。
【００２８】
図６（ｂ）〜（ｄ）に示した３種類の回転部材１８について、形状記憶合金ワイヤ２に１４０ｍＡの直流電流を流し、回転部材１８の回転角度を測定した。その結果を表１及び図８に示す。表１及び図８において、接触比率とは、接触部１５の配設ピッチＰ（１．５６ｍｍ）に対する接触部１５の長さＨの比率（１００×Ｈ／Ｐ）である。また、表１及び図８には、直径１０ｍｍの円筒状の回転部材１８の外周に形状記憶合金ワイヤ２を約３６０度巻き付け（接触比率１００％）、その形状記憶合金ワイヤ２に１４０ｍＡの直流電流を流し、回転部材１８の回転角度を測定した結果を併せて示す。
【００２９】
【表１】
2005083291.tif 000003
【００３０】
図８及び表１から、回転部材１８の変位角度は、接触比率が小さくなるにつれて、略直線的に大きくなることが分かる。特に、接触比率が３３％の場合には、円柱状の回転部材の外周に形状記憶合金ワイヤ２を巻き回した場合（接触比率１００％）の約３倍の回転角度が得られることが分かる。以上のことから、接触部１５を設けることで回転角度の出力を大きくすることができ、また、接触比率を小さくするほど回転角度の出力を大きくできることが分かる。
【００３１】
以上説明したように、この実施の形態２に係る駆動装置１０によれば、実施の形態１で説明した各効果に加えて、形状記憶合金ワイヤ２と他の部品との接触を小さくすることにより、形状記憶合金ワイヤ２の変位量を大きくし、大きな回転出力を得ることができる。すなわち、より小型で且つ出力の大きな駆動装置を実現することができる。
【００３２】
また、接触部１５が、上面視で円弧状をなす曲面で形状記憶合金ワイヤ２に接触するため、形状記憶合金ワイヤ２への急激な屈曲による応力集中を避けることができる。また、曲がり癖などが付きにくくなり、駆動装置の信頼性が向上する。
【００３３】
なお、実施の形態１の変形例（図３及び図４）で説明したように、回転部材１８の形状記憶合金ワイヤ２を巻き回す部分にガイド用の案内溝８１（図３）又は段差部８２（図４）を設けることも可能である。これにより、回転部材１８の周囲への形状記憶合金ワイヤ２の巻き回しが容易になり、特に案内溝８１を設けた場合には形状記憶合金ワイヤ２の位置ずれに伴うショートの発生を確実に防止することができる。
【００３４】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３に係る駆動装置２０の構成を示す斜視図である。実施の形態３に係る駆動装置２０は、回転部材２８が、形状記憶合金ワイヤ２を固定する固定部（第１の固定部）２３ａと、バネ４を固定する固定部（第２の固定部）２３ｂとを別々に有している点において、実施の形態１に係る駆動装置１と異なっている。図９において、実施の形態１に係る駆動装置１（図１）と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【００３５】
回転部材２８は、基台６上において鉛直方向の中心軸線の周りに回転可能に設けられた略円柱状の部材である。回転部材２８は、その外周面の図中手前側に２つの固定部２３ａ，２３ｂを有している。形状記憶合金ワイヤ２の一端は、基台６に立設された固定部材６ａに固定されており、形状記憶合金ワイヤ２の他端は、回転部材２８の固定部２３ａに固定されている。バネ４の一端は、回転部材２８の固定部２３ｂに固定されており、バネ４の他端は、基台６に立設された固定部６ｂに固定されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
固定部２３ａは、例えば、ピン状の部材であり、形状記憶合金ワイヤ２の端部に取り付けた接続端子（例えば、ピンに係合する丸穴を有する金属板）が係合するよう構成されている。また、固定部２３ｂも、例えば、ピン状の部材であり、バネ４の端部に形成したループ状の部分が係合するよう構成されている。但し、固定部２３ａ，２３ｂは、このような構成に限るものではない。なお、回転部材２８の形状記憶合金ワイヤ２を巻き回す部分に、実施の形態１の変形例で説明した案内溝８１（図３）又は段差部８２（図４）を設けてもよい。
【００３７】
この実施の形態３に係る駆動装置２０によれば、実施の形態１で説明した各効果に加えて、バネ４の配置を形状記憶合金ワイヤ２の配置とは独立に決定することができるため、駆動装置１の設置スペースの形状等に応じてバネ４の配置を自由に決定することができる。その結果、より小型の駆動装置を実現することができる。
【００３８】
実施の形態４．
図１０（ａ）は、この発明の実施の形態４に係る駆動装置３０の構成を示す分解斜視図であり、図１０（ｂ）は、駆動装置３０の一部を拡大して示す斜視図である。図１１（ａ）は、駆動装置３０の構成を示す断面図である。実施の形態４に係る駆動装置３０は、形状記憶合金ワイヤ２が回転部材３８の周囲に設けられた駆動環３９に巻き回されており、この駆動環３９を介して回転部材３８を回転させる点において、実施の形態１に係る駆動装置１と異なっている。図１０及び図１１において、実施の形態１に係る駆動装置１（図１）と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【００３９】
図１０（ａ）に示すように、回転部材３８は、鉛直方向の中心軸線の周りに回転可能に設けられた略円柱状の部材である。また、駆動環（駆動部材）３９は、回転部材３８の周囲を囲むように設けられた環状部材である。この駆動環３９は、基台６上に設けられた環状の保持部３６１の内側で、回転可能に支持されている。
【００４０】
図１１（ａ）に示すように、回転部材３８の基台６側（下端部近傍）の外周面には、多数の爪部３８２及び凹部３８１が突出形成されている。各爪部３８２は、回転部材３８の回転円周の接線方向に延在する傾斜面３８２ａと、当該接線方向に略直交する当接面３８２ｂとを有しており、当接面３８２ｂは傾斜面３８２ａよりも時計回りの前方に位置している。隣り合う爪部３８２の間には、凹部３８１が形成されている。
【００４１】
駆動環３９の内側には、回転部材３８の凹部３８１に係合する爪部（凸部）３９１が設けられている。爪部３９１は、駆動環３９に形成された溝部３９３により、駆動環３９の半径方向に移動可能に支持されており、バネ３９２によって駆動環３９の中心に向かう方向に付勢されている。爪部３９１は、回転部材３８の傾斜面３８２ａに当接可能な傾斜面３９１ａと、回転部材３８の当接面３８２ｂに当接可能な当接面３９１ｂとを有している。
【００４２】
形状記憶合金ワイヤ２の一端は、基台６上に立設された固定部材６ａに固定されている。形状記憶合金ワイヤ２は、駆動環３９の外周面に巻き回され、その他端は、駆動環３９の外周面に突出形成された固定部３３に固定される。固定部３３にはバネ４の一端が固定され、このバネ４の他端は、基台６上に立設された固定部材６ｂに固定される。形状記憶合金ワイヤ２及びバネ４の固定方法の具体例は、実施の形態１において説明したとおりである。
【００４３】
図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、駆動装置３０の動作を説明するための断面図である。通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に電流を流すと、図１１（ｂ）に示すように、形状記憶合金ワイヤ２が収縮して駆動環３９の固定部３３を付勢し、駆動環３９が反時計回り（矢印ＣＣＷ）に回転する。駆動環３９が反時計周りに回転する際、駆動環３９に取り付けられた爪部３９１が、バネ３９２の付勢力により回転部材３８の凹部３８１に係合する。これにより、回転部材３８が駆動環３９と共に反時計回りに回転する。
【００４４】
一方、通電回路７が形状記憶合金ワイヤ２への通電を停止すると、形状記憶合金ワイヤ２が伸びて元の長さに戻るため、図１１（ｃ）に示すように、バネ４の付勢力により駆動環３９が時計回り（矢印ＣＷ）に回転し、図１１（ａ）に示す状態に戻る。駆動環３９が時計回りに回転する際、爪部３９１の傾斜面３９１ａが回転部材３８の爪部３８２に滑りながら接触し、爪部３９１が溝部３９３内に押し込まれる。これにより、爪部３９１と回転部材３８の凹部３８１との係合が解除されるため、駆動環３９が回転しても回転部材３８は回転しない。すなわち、駆動環３９のみが元の位置に戻り、回転部材３８は図１１（ｂ）の回転位置に留まっている。従って、通電回路７による形状記憶合金ワイヤ２への通電を繰り返すことにより、回転部材３８を間欠的に回転させ、所望の回転角度を得ることができる。また、通電回路７の通電を停止しても回転部材３８が元の位置に戻らないため、回転部材３８を所望の回転位置で停止させることもできる。
【００４５】
なお、図１１に示した爪部３９１及びバネ３９２は、駆動環３９とは別の部材でそれぞれ構成されているが、駆動環３９と一体として成形することも可能である。すなわち、図１２に示すように、駆動環３９の内周に沿って切り欠き３９４を形成することにより、片持ち梁状の部分３９５を形成し、その先端に、回転部材３８側に突出する爪部３９６を形成する。片持ち梁状の部分３９５が撓むことによりバネと同等に作用し、爪部３９６を回転部材３８の凹部３８１に係合させることができる。また、駆動環３９の形状記憶合金ワイヤ２を巻き回す部分に、実施の形態１の変形例で説明した案内溝８１（図３）又は段差部８２（図４）を設けてもよい。
【００４６】
以上説明したように、この実施の形態４に係る駆動装置３０によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、回転部材３８を間欠的に（例えば爪部３９１の一つ分ずつ）回転させ、通電停止により回転部材３８を所望の回転位置で停止させることができるため、駆動装置３０の消費電力を少なくすることができる。また、通電時間の短縮により、形状記憶合金ワイヤ２の劣化を抑制することができる。
【００４７】
実施の形態５．
図１３及び図１４（ａ）は、この発明の実施の形態５に係る駆動装置４０の構成を示す断面図及び分解斜視図である。実施の形態５に係る駆動装置４０は、実施の形態４で説明した回転部材を用いて撮像装置（例えばカメラ）のレンズ枠を駆動するよう構成したものである。図１３及び図１４において、実施の形態４に係る駆動装置１（図１０及び図１１）と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【００４８】
カメラ等の撮像装置において、レンズ４８２は撮像面（撮像素子４６２）に被写体像を結像させるように配置されるが、被写体に接近して撮影する接写撮影時には、像点がレンズ４８２から後方（被写体と反対の側）に遠ざかるため、被写体の鮮明な像を得るためには、レンズ４８２と撮像面との距離を大きくする必要がある。この実施の形態５では、駆動装置４０を用いてレンズ４８２を光軸方向（Ｘ方向）に駆動することにより、レンズ４８２の位置を、通常撮影時の標準位置と接写撮影時の接写位置との間で切り替える。
【００４９】
レンズ４８２は、図中鉛直方向に光軸Ｘを有している。レンズ４８２を保持するレンズ枠４８１は、その中心軸線が光軸Ｘと略平行になるよう構成された略円筒状の部材である。レンズ枠４８１を光軸Ｘの方向に移動させるためのカム機構として、カムリング４８６（第１の部材）とカムフォロアリング４８５（第２の部材）とが設けられている。カムフォロアリング４８５は、レンズ枠４８１の外周面の下端部近傍に固定されている。レンズ枠４８１の外周面には、ネジ部４８１ｂが形成されており、カムフォロアリング４８５の内周面には、レンズ枠４８１のネジ部４８１ｂに螺合するネジ部４８５ｂが形成されている。カムフォロアリング４８５の下面には、下方に突出する突起からなる６つのカムフォロア４８５ａ（図１３には３つのみ示す）が形成されている。
【００５０】
カムリング４８６は、基台４６上に設けられており、上方に突出する６つのカム４８６ａ（図１３には３つのみ示す）を備えている。カム４８６ａは、高さの異なる水平面である底部４８６ｂ及び頂部４８６ｄと、これらの間に形成された傾斜部４８６ｃとからなっている。カムリング４８６の外側には、カムリング４８６を回転させるための駆動環４９が設けられている。この駆動環４９は、基台４６上に略環状に形成された保持部４６３，４６４（図１４（ａ））の内側で回転可能に保持されており、後述するように形状記憶合金ワイヤ２によって回転駆動される。
【００５１】
レンズ枠４８１及びカムフォロアリング４８５を覆うように、キャップ４８３が設けられている。このキャップ４８３は、中心軸線が光軸Ｘに略平行な略円筒状の部材である。キャップ４８３の下端部には大径部４８３ｂが形成されている。キャップ４８３の大径部４８３ｂは、基台４６上の保持部４６３，４６４（図１４（ａ））に、接着剤、溶剤、超音波等を用いた溶着、又は形状によってはスナップフィット等により固定されている。キャップ４８３の内側においてレンズ枠４８１の周囲には、カムフォロアリング４８５をカムリング４８６側に付勢するバネ（例えばコイルバネ等の弾性部材）４８４が設けられている。
【００５２】
キャップ４８３の上端には、レンズ枠４８１を挿通可能な開口部４８３ｃが形成されているが、この開口部４８３ｃの内周面には、キャップ４８３の光軸Ｘの方向に延在する溝４８３ａが形成されている。この溝４８３ａには、レンズ枠４８１の上端部の外周面に突出形成されたガイド部４８１ａが係合し、これによりレンズ枠４８１（及びレンズ枠４８１に固定されたカムフォロアリング４８５）が光軸Ｘの方向に直進案内される。
【００５３】
図１４（ｂ）は、カムリング４８６を図１４（ａ）に示す矢印Ｃの方向から見た平面図である。カムリング４８６の外周面には、多数の爪部４９４が突出形成されており、隣り合う爪部４９４の間には、凹部４９３が形成されている。爪部４９４及び凹部４９３は、実施の形態４で説明した爪部３８２及び凹部３８１（図１１）とそれぞれ同様に構成されている。一方、図１３に示すように、駆動環４９の内周面には、カムリング４８６の凹部４９３に係合可能な爪部（凸部）４９１が設けられている。この爪部４９１は、実施の形態４において説明した爪部３９１（図１１）と同様に構成されており、バネ４９２（図１３）により駆動環４９の内側に向けて付勢されている。すなわち、駆動環４９が反時計回り（矢印Ａで示す）に回転した場合には、爪部４９１と凹部４９３との係合によりカムリング４８６が反時計回りに従動回転するが、駆動環４９が時計回り（矢印Ｂで示す）に回転した場合には、爪部４９１と凹部４９３とが係合せず、カムリング４８６は回転しない。
【００５４】
駆動環４９の外周には、形状記憶合金ワイヤ２が巻き回されている。形状記憶合金ワイヤ２の一端は、基台４６上に立設された固定部材６ａに固定されており、形状記憶合金ワイヤ２の他端は、駆動環４９の外周面に突出形成された固定部４３に固定されている。この固定部４３には、バネ４の一端が固定され、バネ４の他端は、基台４６上に立設された固定部材６ｂに固定されている。形状記憶合金ワイヤ２及びバネ４の固定方法の具体例は、実施の形態１で説明したとおりである。
【００５５】
基台４６には、レンズ４８２により集光された光束を通過させる穴（開口部）４６１が形成されている。基台４６の穴４６１の下側で、且つレンズ４８２による結像位置には、撮像素子４６２が配置されている。
【００５６】
図１３に示すように、カムフォロアリング４８５とレンズ枠４８１とを固定する前に、カムフォロアリング４８５に対してレンズ枠４８１を回転させると、ねじ４８５ｂ，４８１ｂの螺合により、レンズ枠４８１が光軸Ｘの方向に移動し、レンズ４８２と撮像素子４６２との距離が変化するため、レンズ４８２の焦点調整を行うことができる。レンズ枠４８１とカムフォロアリング４８５とは、焦点調整が完了したのち、接着剤、溶剤又は超音波等を用いた溶着等により互いに固定される。
【００５７】
通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に電流を流すと、形状記憶合金ワイヤ２が収縮して固定部４３を付勢し、駆動環４９を反時計回り（図１４（ａ）の矢印Ａ方向）に回転させる。このとき、駆動環４９の爪部４９１は、カムリング４８６の凹部４９３と係合し、カムリング４８６を反時計回りに回転させる。一方、上述したようにカムフォロアリング４８５は回転しないため、カムリング４８６が反時計回りに回転すると、カム４８６ａとカムフォロア４８５ａとの相対的な回転位置が変化し、カム４８６ａがカムフォロア４８５ａの頂部４８６ｄ（図１３）上に載る。これにより、カムフォロアリング４８５及びレンズ枠４８１が光軸Ｘに沿って基台４６から離れる方向に移動し、その結果、レンズ４８２が光軸Ｘの方向に沿って接写位置（すなわち撮像素子４６２から離間した位置）に移動する。通電回路７による通電を停止すると、駆動環４９は時計回り（図１４（ａ）の矢印Ｂ方向）に回転するが、このときには爪部４９１と凹部４９３とが係合しないため、カムリング４８６は回転しない。従って、カムフォロアリング４８５及びレンズ枠４８１は直進移動せず、レンズ４８２は接写位置で保持される。なお、形状記憶合金ワイヤ２の変位によりカムリング４８６が回転する角度は、カムフォロア４８５ａをカム４８６ａの底部４８６ｂから頂部４８６ｄ（図１３）まで相対的に移動させるだけの角度に対応しているものとする。
【００５８】
また、通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に再度通電し、駆動環４９及びカムリング４８６を反時計回りに回転させると、カムフォロア４８５ａがカム４８６ａの頂部４８６ｄから傾斜部４８６ｅを通って底部４８６ｂ（図１３）に戻り、カムフォロアリング４８５及びレンズ枠４８１が光軸Ｘの方向に沿って基台４６に接近する方向に直進移動する。すなわち、レンズ４８２は、接写位置から標準位置に戻る。通電回路７による通電を停止すると、駆動環４９は元の回転位置に戻るが、カムリング４８６は回転せず、従ってレンズ４８２は標準位置で保持される。このように、通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に電流を流すことにより、レンズ４８２を光軸Ｘの方向に移動させ、標準撮影と接写撮影に適した焦点位置を得ることができる。また、通電回路７による通電を停止した状態で、レンズ４８２を接写位置又は標準位置で保持することができる。
【００５９】
撮像装置は、四角状の撮像素子枠（基台４６）の上に円筒状のレンズ枠４８１を配置して構成されるのが一般的である。レンズ枠４８１の周辺のスペースに形状記憶合金ワイヤ２を配置することができるため、撮像素子枠の余剰スペースを利用でき、撮像装置を小型化することができる。
【００６０】
なお、上述した駆動装置４０では、カムフォロアリング４８５にカムフォロア４８５ａを形成し、カムリング４８６にカム４８６ａを形成したが、図１５に示すように、カムフォロアリング４８５の底面にカム４８６ａを形成し、カムリング４８６にカムフォロア４８５ａを形成してもよい。また、カムフォロア４８５ａとカム４８６ａの数もそれぞれ３個以上であればよく、駆動環４９の回転角等に合わせて適宜設定することができる。また、レンズ４８２の駆動目的は、接写位置と標準位置との切り替えに限定されるものではなく、同様の構成でレンズ４８２を駆動するものであればよい。また、実施の形態１の変形例で説明した案内溝８１（図３）又は段差部８２（図４）を駆動環４９に設けてもよい。
【００６１】
以上説明したように、実施の形態５に係る駆動装置４０によれば、カメラ等の撮像装置内の余剰スペースを利用して形状記憶合金ワイヤ２を配置し、これを用いてレンズ駆動を行うことができる。従って、撮像装置をより小型化することができる。
【００６２】
実施の形態６．
図１６及び図１７は、この発明の実施の形態６に係る駆動装置５０の構成を示す断面図及び斜視図である。実施の形態６に係る駆動装置５０は、実施の形態１において説明した回転部材を、撮像装置（例えばカメラ）のレンズ５８２を光軸Ｘの方向に移動させるカム環に適用したものである。図１６及び図１７おいて、実施の形態１に係る駆動装置１と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【００６３】
図１６に示すように、駆動装置５０は、中心軸線がレンズ５８２の光軸Ｘと略平行な略円筒状の部材であるカム環５８を有している。カム環５８は、基台５６上に形成された環状の保持部５６３により、光軸Ｘを中心として回転可能に支持されている。カム環５８には、レンズ５８２を光軸Ｘの方向に移動させるためのカム溝５８６（図１７）が形成されている。基台５６には、レンズ５８２により集光された光束を通過させる穴５６１が形成されている。基台５６の穴５６１の下側で、且つレンズ５８２による結像位置には、撮像素子５６２が配置されている。
【００６４】
カム環５８の内側には、レンズ５８２を保持するレンズ枠５８１が設けられている。レンズ枠５８１の内側には、光軸Ｘの方向に延在する一対のガイドシャフト５８７，５８８が設けられている。ガイドシャフト５８７，５８８は、カム環５８の上側（基台５６と反対の側）に設けられた環状部材５６４と基台５６とにより軸方向両端で保持されている。レンズ枠５８１は、ガイドシャフト５８７に摺動可能に係合するガイド部５８３を有し、これにより光軸Ｘの方向に移動案内されている。また、レンズ枠５８１は、先端が二股に分岐した回転止め部５８４によりガイドシャフト５８８を挟み込むことにより、レンズ枠５８１のガイドシャフト５８７を中心とした回転を防止している。レンズ枠５８１は、カム環５８のカム溝５８６に係合するカムピン５８５を有しており、カム環５８の回転により、レンズ枠５８１がガイドシャフト５８７，５８８に沿って光軸Ｘの方向に移動するよう構成されている。
【００６５】
形状記憶合金ワイヤ２は、その一端が、基台５６上に立設された固定部材６ａに固定され、カム環５８の外周に巻き回されている。形状記憶合金ワイヤ２の他端は、カム環５８の外周面に突出形成された固定部５３に固定されている。固定部５３には、バネ４の一端が固定され、バネ４の他端は、固定部材６ａに隣接して立設された固定部材６ｂに固定されている。形状記憶合金ワイヤ２及びバネ４の固定方法の具体例は、実施の形態１で説明したとおりである。
【００６６】
この実施の形態６では、通電回路７により形状記憶合金ワイヤ２に電流を流すと、形状記憶合金ワイヤ２が収縮してカム環５８を時計回り（図１７に矢印ＣＷで示す）に回転させる。カム環５８の回転に伴い、カム溝５８６とカムピン５８５との係合により、レンズ枠５８１がガイドシャフト５８７，５８８に沿って基台５６から離間する方向に移動する。これにより、レンズ５８２は、光軸Ｘの方向に沿って撮像素子５６２から離間する方向に移動する。また、通電回路７による通電を停止すると、形状記憶合金ワイヤ２が伸びるため、バネ４の付勢力により回転部材５８が反時計回り（図１７に矢印ＣＣＷで示す）に回転し、レンズ枠５８１がガイドシャフト５８７，５８８に沿って基台５６に接近する方向に移動する。これにより、レンズ５８２は、光軸Ｘに沿って、撮像素子５６２に接近する方向に移動し、初期位置に戻る。このように、形状記憶合金ワイヤ２を用いてレンズ５８２を光軸Ｘの方向に沿って移動させることができる。
【００６７】
なお、上記の説明では、実施の形態１で説明した回転部材８の構造（図１）をカム環５８に適用したが、実施の形態２〜４で説明した回転部材の構造をカム環５８に適用してもよい。また、実施の形態１の変形例で説明した案内溝８１（図３）又は段差部８２（図４）を回転部材５８に設けてもよい。
【００６８】
以上説明したように、実施の形態６に係る駆動装置５０によれば、カム環によるレンズ駆動を、カム環の周囲に配置した形状記憶合金ワイヤを利用して行うことが可能になり、撮像装置をより小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、携帯用機器（例えば携帯電話端末）に設けられたダイヤルの自動回転、あるいは携帯用機器に搭載された小型カメラのレンズの駆動など、形状記憶合金を利用して対象物を駆動する用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る駆動装置を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る駆動装置の動作を説明するための平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の第１の変形例に係る駆動装置を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１の第２の変形例に係る駆動装置を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る駆動装置を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る駆動装置の回転部材の具体的形状の例を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）〜（ｄ）である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る駆動装置の具体的形状に関する実験方法を説明するための斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る駆動装置の具体的形状に関する実験結果を示すグラフである。
【図９】この発明の実施の形態３に係る駆動装置を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る駆動装置を示す斜視図（ａ）及びその一部を拡大して示す斜視図（ｂ）である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る駆動装置を示す断面図（ａ）及びその動作を説明するための断面図（ｂ）（ｃ）である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る駆動装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る駆動装置を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る駆動装置を示す分解斜視図（ａ）及びその構成要素をそれぞれ拡大して示す図（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。
【図１５】この発明の実施の形態５の変形例に係る駆動装置を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る駆動装置を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態６に係る駆動装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  駆動装置、  ２  形状記憶合金ワイヤ、  ３  固定部、  ４  付勢部材、  ６  基台、  ６ａ，６ｂ  固定部材、  ７  通電回路、  ８  回転部材、  １Ａ，１Ｂ  駆動装置、  ８１  案内溝、  ８２  段差部、  １０  駆動装置、  １５  接触部、  １８  回転部材、  ２０  駆動装置、  ２３ａ，２３ｂ  固定部、  ２８  回転部材、  ３０  駆動装置、  ３３  固定部、  ３８  回転部材、  ３８１  凹部、  ３９  駆動環、  ３９１  爪部、  ３９２  バネ、  ４０  駆動装置、  ４６  基台、  ４６２  撮像素子、  ４８１  レンズ枠、  ４８２  レンズ、  ４８５  カムフォロアリング、  ４８６  カムリング、  ４９  駆動環、  ４９１  爪部、  ４９３  凹部、  ５０  駆動装置、  ５３  固定部、  ５６  基台、  ５６２  撮像素子、  ５８  カム環、  ５８１  レンズ枠、  ５８２  レンズ、  ５８４  回転止め部、  ５８５  カムピン、  ５８６  カム溝。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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