(57)【要約】【課題】可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。【解決手段】本発明は、所定角度で回転移動可能な第１のアーム１１と、第１のアーム１１の回転中心ａに対して一方側に取り付けられ、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの形状記憶合金３１、３２と、第１のアーム１１の回転中心ａに対して他方側１１ｂと連結され、第１のアーム１１の回転移動ａとは反対の方向へ回転移動可能に設けられる第２のアーム１２とを備えており、２つの形状記憶合金３１、３２への通電の切り換えにより、第１のアーム１１の回転移動位置を切り換え、さらにこの切り換えによって第２のアーム１２の回転移動位置を切り換えることを特徴とする切り換え機構１である。また、この切り換え機構１によって可動部材の位置を切り換える電子機器でもある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定角度で回転移動可能な第１のアームと、
前記第１のアームの回転中心に対して一方側に取り付けられ、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの収縮手段と、
前記第１のアームの回転中心に対して他方側と連結され、前記第１のアームの回転移動とは反対の方向へ回転移動可能に設けられる第２のアームとを備えており、
前記２つの収縮手段への通電の切り換えにより、前記第１のアームの回転移動位置を切り換え、さらにこの切り換えによって前記第２のアームの回転移動位置を切り換える
ことを特徴とする切り換え機構。
【請求項２】
前記第１のアームにおける回転中心から前記２つの収縮手段の取り付け位置までの距離より、前記回転中心から前記第２のアームの連結位置までの距離の方が長く設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項３】
前記第２のアームにおける回転中心から前記第１のアームの連結位置までの距離より、前記回転中心から前記連結位置と反対側の端部までの距離の方が長く設定されている
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】
前記第２のアームの回転中心には、レンズの光路となる孔が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の切り換え機構。
【請求項５】
可動部材の位置の切り換えを行う切り換え機構を備えた電子機器において、
前記切り換え機構は、
所定角度で回転移動可能な第１のアームと、
前記第１のアームの回転中心に対して一方側に取り付けられ、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの収縮手段と、
前記第１のアームの回転中心に対して他方側と連結され、前記第１のアームの回転移動とは反対の方向へ回転移動可能に設けられる第２のアームとを備えており、
前記２つの収縮手段への通電の切り換えにより、前記第１のアームの回転移動位置を切り換え、さらにこの切り換えによって前記第２のアームの回転移動位置を切り換える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記第１のアームにおける回転中心から前記２つの収縮手段の取り付け位置までの距離より、前記回転中心から前記第２のアームの連結位置までの距離の方が長く設定されている
ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
【請求項７】
前記第２のアームにおける回転中心から前記第１のアームの連結位置までの距離より、前記回転中心から前記連結位置と反対側の端部までの距離の方が長く設定されている
ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
【請求項８】
前記第２のアームの回転中心には、レンズの光路となる孔が設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼働部材の位置を切り換えるための切り換え機構およびこれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、所定角度で回転移動可能な第１のアームと、第１のアームの回転中心に対して一方側に取り付けられ、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの収縮手段と、第１のアームの回転中心に対して他方側と連結され、第１のアームの回転移動とは反対の方向へ回転移動可能に設けられる第２のアームとを備えており、２つの収縮手段への通電の切り換えにより、第１のアームの回転移動位置を切り換え、さらにこの切り換えによって第２のアームの回転移動位置を切り換えることを特徴とする切り換え機構である。また、この切り換え機構によって可動部材の位置を切り換える電子機器でもある。
【０００７】
このような本発明では、可動部材の位置を切り換えるあたり、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの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２つの収縮手段の一方を収縮させ、これを駆動源として可動部材の位置を切り換えることができるようになる。また、収縮手段による収縮動作を第１のアームおよび第２のアームによって伝えるため、収縮手段でのわずかな収縮動作でも可動部材を十分移動できるようになる。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、所定の可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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る切り換え機構を説明する模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線矢視断面図である。すなわち、この切り換え機構１は、所定角度で回転移動可能な第１のアーム１１と、第１のアーム１１の回転中心ａに対して一方端１１ａ側に取り付けられ、通電の切り換えによって相反する方向へ収縮する２つの形状記憶合金（収縮手段）３１、３２と、第１のアーム１１の回転中心ａに対して他方端１１ｂ側と連結され、第１のアーム１１の回転移動とは反対の方向へ回転移動可能に設けられる第２のアーム１２とを備えている。
【００１０】
このような切り換え機構１の構成では、２つの形状記憶合金３１、３２を駆動源として第１のアーム１１が回転移動し、この回転移動を第２のアーム１２に伝えることで第２のアームの他方端１２ｂ側が回転移動する状態となる。
【００１１】
第２のアームの他方端１２ｂ側は下方に延出しており、この延出部分１２ｃがレンズＬのカム環もしくはカム環を回転させるためのピンと係合している。したがって、第２のアームの他方端１２ｂを回転移動させることで延出部分１２ｃを介してカム環が回転し、レンズＬの光軸方向に沿った進退動作を行うことが可能となる。
【００１２】
本実施形態の切り換え機構１で採用する形状記憶合金３１、３２は、通電されると縮み（記憶形状）、通電がなくなると元に戻る特性を有している。このような特性を有する形状記憶合金３１、３２としては、例えばＴｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）およびＣｕ（動）から成る合金部材であり、通電した際、約４％の縮み量となるものを用いる。
【００１３】
２本の形状記憶合金３１、３２のうち第１の形状記憶合金３１は、一端が電極Ａに接続され、ここから第１のアーム１１の一方端１１ａを介して他端が接地電極ＧＮＤに接続される。また、第２の形状記憶合金３２は、一端が電極Ｂに接続され、ここから第１のアーム１１の一方端１１ａを介して他端が接地電極ＧＮＤに接続される。
【００１４】
したがって、電極Ａ、Ｂへの電圧印加の切り換えにより第１の形状記憶合金３１もしくは第２の形状記憶合金３２の収縮、非収縮を制御でき、第１のアーム１１を介した第２のアーム１２の回転移動における固定位置を切り換えることが可能となる。
【００１５】
特に、本実施形態では第２のアーム１２の延出部分１２ｃがレンズＬのカム環に係合している。このカム環は回転させることでレンズＬを光軸方向に沿って進退できるようにカムカーブが構成されている。したがって、第２のアーム１２の固定位置の切り換えによって、カム環の回転位置を切り換えることができ、これによってレンズＬの光軸方向に沿った進退位置の切り換えが可能となる。
【００１６】
また、本実施形態では、第１のアーム１１における回転中心ａから２つの形状記憶合金３１、３２の取り付け位置までの距離（ｄ１１１）より、回転中心ａから第２のアーム１２の連結位置までの距離（ｄ１１２）の方が長く設定されている。
【００１７】
例えば、距離（ｄ１１１）に対して距離（ｄ１１２）を８倍から９倍に設定することで、第１のアーム１１の一方端１１ａの移動量を他方端１１ｂでは６倍から９倍（好ましくは８倍から９倍）に増幅させることができる。
【００１８】
また、第２のアーム１２についても、その回転中心ｂから第１のアーム１１の連結位置までの距離（ｄ１２１）より、回転中心ｂから他方端１２ｂまでの距離（ｄ１２２）の方が長く設定されている。
【００１９】
例えば、距離（ｄ１２１）に対して距離（ｄ１２２）を２倍から３倍に設定することで、第２のアーム１２の一方端１２ａの移動量を他方端１２ｂでは１．５倍から３倍（好ましくは２倍から３倍）に増幅させることができる。
【００２０】
したがって、本実施形態の切り換え機構１では、第１のアーム１１の一方端１１ａの移動量を１２倍から２７倍にして第２のアーム１２の他方端１２ｂへ伝えることが可能となる。
【００２１】
ここで、形状記憶合金３１、３２の収縮率が４％ととすると、この収縮率について１２倍から２７倍、つまり収縮率換算で４８％から１０８％の駆動を実現できることになる。なお、これらの数値は一例であり、駆動力との関係で適宜設定すればよい。
【００２２】
また、第２のアーム１２の他方端１２ｂにはマグネットＭが取り付けられている。一方、第２のアーム１２の２つの固定位置に対応してマグネットＭと対向する位置に対向側マグネットＭ１、Ｍ２が配置されている。
【００２３】
これらのマグネットにより第２のアーム１２の固定位置をマグネットの吸着によって確実なものとすることができる。つまり、第２のアーム１２が時計方向に回転した際にはマグネットＭが対向側マグネットＭ１に引き付けられるようになり、時計方向側の固定位置で最大の吸着力を得て固定できる。一方、第２のアーム１２が反時計方向に回転した際にはマグネットＭが対向側マグネットＭ２に引き付けられるようになり、反時計方向側の固定位置で最大の吸着力を得て固定できることになる。
【００２４】
次に、本実施形態の切り換え機構１の動作を説明する。図２、図３は切り換え機構の動作を説明する模式平面図である。先ず、図２に示す動作を説明する。この動作は、電極Ａ−接地電極ＧＮＤ間に電圧が印加された状態を示している。
【００２５】
電極Ａ−接地電極ＧＮＤ間に電圧が印加されると第１の形状記憶合金３１が所定量縮む状態となる。そして、第１の形状記憶合金３１の収縮によって第１のアーム１１の一方端１１ａが電極Ａ側へ引き寄せられる方向へ移動する。これにより、第１のアーム１１は回転中心ａを中心として反時計方向へ回転する状態となる。
【００２６】
第１のアーム１１が反時計方向へ回転すると、第１のアーム１１の他方端１１ｂと連結する第２のアーム１２は回転中心ｂを中心として時計方向へ回転する。これによって第２のアーム１２の他端側１２ｂが回転移動し、マグネットＭが対向側マグネットＭ１に引き付けられるように動作し、図示する位置で固定する。これによって第２のアーム１２の延出部１２ｃ（図１参照）を介してレンズＬのカム環（図１参照）を回転できるようになる。
【００２７】
一方、電極Ａ−接地電極ＧＮＤ間の電圧印加がなくなり、電極Ｂ−接地電極ＧＮＤ間に電圧が印加されると第２の形状記憶合金３２が所定量縮む状態となる。そして、第２の形状記憶合金３２の収縮によって第１のアーム１１の一方端１１ａが電極Ｂ側へ引き寄せられる方向へ移動する。これにより、第１のアーム１１は回転中心ａを中心として時計方向へ回転する状態となる。
【００２８】
第１のアーム１１が時計方向へ回転すると、第１のアーム１１の他方端１１ｂと連結する第２のアーム１２は回転中心ｂを中心として反時計方向へ回転する。これによって第２のアーム１２の他端側１２ｂが先とは反対に回転移動し、マグネットＭが対向側マグネットＭ２に引き付けられるように動作し、図示する位置で固定する。これによって第２のアーム１２の延出部１２ｃ（図１参照）を介してレンズＬのカム環（図１参照）を逆に回転できるようになる。
【００２９】
このように、本実施形態に係る切り換え機構１では、電極Ａもしくは電極Ｂへの電圧印加によって第２のアーム１２の回転移動における固定位置を切り換えることができるようになる。
【実施例】
【００３０】
次に、本実施形態の切り換え機構における実施例を説明する。図４、図５は携帯電話機への適用例を説明する模式図で、図４は開いた状態、図５は閉じた状態を示している。
【００３１】
本実施形態の切り換え機構１は、携帯電話機１０における撮像装置のレンズ駆動機構、特にレンズＬの位置を光軸方向（図紙面垂直方向）へわずかに進退させることで行われる通常撮影モードとマクロ撮影モードとの切り換えを行う機構に適用されている。
【００３２】
すなわち、本実施形態の切り換え機構１は、携帯電話機１０における筐体１１内部のレンズＬの周辺に組み込まれており、切り換え機構１の第２のアーム１２がレンズＬを進退させるためのカム環（図示せず）と連結されている。したがって、第２のアーム１２の回転によってカム環を回転させ、このカム環の回転によってレンズＬを光軸に沿って進退できるようになっている。
【００３３】
携帯電話機１０の撮像装置を用いるには、所定のキー操作でカメラ撮影モードに設定した後、画面Ｇに映し出される映像を参照して所望のタイミングでシャッターボタンに対応したキーを押下する。これにより撮像装置で取り込んだ画像を取得することができる。
【００３４】
このような携帯電話機１０における画像取り込みにおいて、撮影モードで画面Ｇに映像が写し出されている際、例えば矢印キーＫの上を選択するとデジタルズーム機能等の望遠動作が働き、キー押下の回数に従って映像を順次大きくして取り込むことができるようになる。
【００３５】
一方、例えば矢印キーＫの下を選択するとデジタルズーム機能等の広角動作が働き、先とは反対に、キー押下の回数に従って映像を順次広角で取り込むことができるようになる。
【００３６】
また、本実施形態では、最も広角となるキー押下より更に１回多くキーを押下するとマクロ撮影モードに切り換わるようになっている（なお、他のキー押下でマクロ撮影モードへの切り換えを行ってもよい。）。このキー押下がなされると、先に説明した切り換え機構１の電極Ａもしくは電極Ｂに電圧が印加され（図１参照）、第２のアーム１２が回転して第１の回転位置（図２参照）もしくは第２の回転位置（図３参照）に固定される状態となる。この第２のアーム１２の回転および位置固定によってレンズＬがマクロ撮影モードに対応した位置へ移動し、そこで固定される。
【００３７】
一方、反対のキー押下によってマクロ撮影モードから通常撮影モードに切り換わると、先に説明した回転駆動機構の電極Ｂもしくは電極Ａに電圧が印加され、第２のアーム１２が先と反対に回転して第２の回転位置（図３参照）もしくは第１の回転位置（図２参照）に固定される。この第２のアーム１２の回転および位置固定によってレンズＬが通常撮影モードに対応した位置に移動し、そこで固定される。
【００３８】
また、本実施形態の携帯電話機１０で、被写体との距離を測定する手段を備えている場合には、測定した距離によって自動的に通常撮影モードからマクロ撮影モードへの切り換え、もしくはマクロ撮影モードから通常撮影モードへの切り換えを行うようにしてもよい。
【００３９】
この場合、被写体との距離が一定値以下になると本実施形態の切り換え機構１の電極Ａまたは電極Ｂに電圧を印加して第２のアーム１２を回転させ、第１の回転位置もしくは第２の回転位置に固定してレンズＬをマクロ撮影モードの位置に設定する。反対に、被写体との距離が一定値を越えると回転駆動機構の電極Ｂまたは電極Ａに電圧を印加して第２のアーム１２を回転させ、第２の回転位置もしくは第１の回転位置に固定してレンズＬを通常撮影モードの位置に設定する。
【００４０】
いずれにおいても本実施形態の携帯電話機１０では、レンズＬのマクロ切り換え機構が筐体１１内部に収まるため、切り換え機構が筐体１１から突出することがなくなり、筐体１１の薄型化やデザイン上の美観を向上できるようになる。また、マクロ−通常の撮影モード切り換えを電気的な操作によって行うことができるため、ユーザは映像を参照しながらキー操作で切り換えることができたり、自動的な切り換えによって切り換え動作を行うことなくマクロおよび通常撮影を実行できるようにもなる。
【００４１】
特に、形状記憶合金３１、３２を駆動源とした切り換え機構では、形状記憶合金３１、３２の収縮率が約４％であるため、マクロ切替えレバーと直接連結したアームのみを駆動させようとすると、一定以上のアーム長さを要してしまう。それにより、機構自体が大きくなったり、形状記憶合金３１、３２を長く引き回す必要が生じる。
【００４２】
そこで、本実施形態に係る切り換え機構１では、アーム部にメカアンプを入れて駆動ストロークを稼ぐことにより、極小のストロークで２ポジションの切替えが可能となる。この時、第２のアーム１２の光軸センターの孔１２０の中心は、第２のアーム１２の回転中心ｂとなっているため、第２のアーム１２が可動しても孔１２０の位置は動かない。
【００４３】
したがって、光軸センターの孔１２０に透明なガラスまたはプラスチックガラスを取り付けることにより、レンズＬの保護カバーとしての役目を成すことになる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
なお、本実施形態では携帯電話機１０への適用を例としたが、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ノート型コンピュータ、ＰＤＡ等の携帯端末など、撮影機能を備える他の電子機器への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本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】切り換え機構の動作を説明する模式平面図（その１）である。
【図３】切り換え機構の動作を説明する模式平面図（その２）である。
【図４】携帯電話機への適用例を説明する模式図（開いた状態）である。
【図５】携帯電話機への適用例を説明する模式図（閉じた状態）である。
【符号の説明】
【００４６】
１…切り換え機構、１１…第１のアーム、１２…第２のアーム、３１…形状記憶合金、３２…形状記憶合金、１２０…孔、ａ…回転中心、ｂ…回転中心、Ｌ…レンズ、Ｍ…マグネット
【図１】
2005076597.tif 000003
【図２】
2005076597.tif 000004
【図３】
2005076597.tif 000005
【図４】
2005076597.tif 000006
【図５】
2005076597.tif 000007