(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持軸を中心に回転可能に配置され、上記支持軸から離れた位置に係合部が形成された被駆動部材と、
両端が互いに接近して固定され、中間部分が折り曲げられ、上記被駆動部材の上記係合部を上記支持軸の中心軸方向に横断して上記係合部の両側から上記係合部に係合され、上記両端間に電圧を印加すると延在方向の長さが変化する電歪素子とを備えたことを特徴とする、電歪素子を用いた回転駆動機構。
【請求項２】
上記電歪素子は、上記両端が、上記被駆動部材の上記係合部を通り上記支持軸に垂直な面上に、上記支持軸と上記係合部とを結ぶ方向に互いにずれて固定されたことを特徴とする、請求項１記載の電歪素子を用いた回転駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電歪素子を用いた回転駆動機構に関し、例えば形状記憶合金ワイヤ等の電歪素子を用いた回転駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電歪素子を用いた回転駆動機構が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３３０６４０号公報には、１本の形状記憶合金ワイヤの一端を固定し、他端を被駆動部材に固定して被駆動部材を回転させる構成や、１本の形状記憶合金ワイヤの両端を２つの被駆動部材にそれぞれ固定する構成が開示されている。いずれの構成も、形状記憶合金ワイヤは、直線状に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、形状記憶合金ワイヤの中間部を折り曲げて被駆動部材に係合すれば、１本のワイヤで２倍の駆動力が得られる。
【０００５】
例えば図１３に示すように、支持軸１０４を中心に回転する被駆動部材１００に突設された係合部１０２に、形状記憶合金ワイヤ１０６の中間部分１０６ｘを折り曲げて係合し、形状記憶合金ワイヤ１０６の両端１０６ｓ，１０６ｔを固定する構成が考えられる。
【０００６】
しかし、形状記憶合金ワイヤ１０６の中間部分１０６ｘを、支持軸１０４と係合部１０２を結ぶ方向の両側から、被駆動部材１００の係合部１０２に係合すると、各固定端１０６ｓ，１０６ｔから係合部１０２までの間の形状記憶合金ワイヤ１０６の第１および第２の部分１０６ａ，１０６ｂのそれぞれの長さの変化量が等しい場合、係合部１０２は支持軸１０４を中心に円弧状に移動するので、形状記憶合金ワイヤ１０６の中間部分１０６ｘと被駆動部材１００の係合部１０２との間では滑りを生じる。このような滑りは、形状記憶合金ワイヤの寿命を短くし、結果として、回転駆動機構の寿命を短くする。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、電歪素子の寿命を伸ばすことができる、電歪素子を用いた回転駆動機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の電歪素子を用いた回転駆動機構を提供する。
【０００９】
電歪素子を用いた回転駆動機構は、被駆動部材と、電歪素子とを備える。上記被駆動部材は、支持軸を中心に回転可能に配置され、上記支持軸から離れた位置に係合部が形成される。上記電歪素子は、両端が互いに接近して固定され、中間部分が折り曲げられ、上記被駆動部材の上記係合部を上記支持軸の中心軸方向に横断して上記係合部の両側から上記係合部に係合され、上記両端間に電圧を印加すると延在方向の長さが変化する。
【００１０】
上記構成において、電歪素子の両端間に電圧を印加すると、電歪素子が伸縮し、電歪素子の固定部と被駆動部材の係合部との間の距離が変化し、被駆動部材の係合部が移動し、被駆動部材は支持軸を中心に回転する。
【００１１】
上記構成によれば、電歪素子の中間部分が、支持軸の中心軸方向両側から被駆動部材の係合部に係合するので、電歪素子が伸縮しても、電歪素子の中間部分が被駆動部材の係合部に対して相対的に移動しないようにして、電歪素子の中間部分が被駆動部材の係合部に対して滑らないようにすることが可能である。
【００１２】
したがって、電歪素子の寿命を伸ばすことができる。
【００１３】
例えば図１４に示すように、被駆動部材２００の支持軸２０４に垂直で被駆動部材２００の係合部２０２を通る面３００に対して９０度ひねった状態で、電歪素子２０６の中間部分２０６ｘを係合部２０２に係合する。電圧印加によりどの部分も均等に伸縮する電歪素子２０６を用いる場合、係合部２０２から各端部２０６ｓ，２０６ｔまでの第１部分２０６ａと第２部分２０６ｂとの長さが等しくなるように、電歪素子２０６の端部２０６ｓ，２０６ｔを固定する。
【００１４】
好ましくは、上記電歪素子は、上記両端が、上記被駆動部材の上記係合部を通り上記支持軸に垂直な面上に、上記支持軸と上記係合部とを結ぶ方向に互いにずれて固定される。
【００１５】
上記構成によれば、支持軸方向の寸法を小さくし、電歪素子を用いた回転駆動機構を薄型化することができる。
【００１６】
例えば、図１４において、電歪素子２０６の両端を、支持軸２０４に垂直な面３００上の×記号３０２，３０４で示す位置に固定する。この場合、電歪素子２０６に電気エネルギを供給するためのコネクタを固定部３０２，３０４に沿って被駆動部材２００の延在方向に並べることができ、支持軸方向の寸法を小さくして薄型化することが容易である。なお、固定部３０２，３０４を接近させたり、電歪素子２０６を長くするなど、適宜な構成とすれば、被駆動部材２００が回転しても、係合部２０２から各固定部３０２，３０４までのそれぞれの距離が実質的に等しく、電歪素子２０６の中間部分２０６ｘと被駆動部材２００の係合部２０２との間で実質的に滑りが生じないようにすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る電歪素子を用いた回転駆動機構を利用したカメラ１０について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００１８】
まず、カメラ１０の概略構成について、説明する。
【００１９】
カメラ１０は、１３５フィルムを用いる銀塩カメラであり、外観を模式的に示した図１０のように、カメラ本体１２の背面（撮影レンズとは反対側）に配置された裏蓋２０を開閉して、フィルムを装填できるようになっている。裏蓋２０の一端は、カメラ本体１２の一側（図において左側）に回転自在に支持され、矢印９７に示すように、裏蓋２０の他端がカメラ本体１２の他側（図において右側）から接離して、開閉するようになっている。
【００２０】
裏蓋２０の下には、裏蓋開閉釦３０と、裏蓋ロック表示窓１８とが設けられている。裏蓋ロック表示窓１８にロック表示がないときには、裏蓋開閉釦３０を押すと裏蓋２０が開き、裏蓋ロック表示窓１８にロック表示があるときには、裏蓋開閉釦３０を押しても裏蓋２０が開かないようになっている。
【００２１】
なお、レリーズ釦１４とファインダー窓１６も図示しているが、その他の図示は省略している。
【００２２】
次に、裏蓋２０の開閉機構について、さらに説明する。
【００２３】
カメラ本体１２の底面側から見た断面図である図１および図２に示されたように、裏蓋開閉釦３０はスプリング３２によりカメラ外側に付勢されている。矢印９０で示すように、スプリング３２の付勢力に抗して裏蓋開閉釦３０を押し込むと、裏蓋開閉釦３０の先端部３１が伝達レバー３４の中間部に当接し、矢印９１で示すように、伝達レバー３４を図において時計方向に回動するようになっている。
【００２４】
伝達レバー３４は、その一端が支持軸３６により回動自在に支持され、スプリング３８により、裏蓋開閉釦３０側に付勢されるようになっている。伝達レバー３４の他端には、当接部３５が設けられている。当接部３５近傍には、スイッチレバー４０が配置され、スイッチレバー４０の係合部４５に伝達レバー３４の当接部３５が解除可能に係合するようになっている。
【００２５】
スイッチレバー４０は、第１部分４２と第２部分４４とを有し、第１部分４２の一端が支持軸４１により回転自在に支持される。第１部分４２の上面４３は、詳しくは後述するように、切替カム８０のカム突部８４に押圧されるようになっている。第１部分４２の他端には、第２部分４４が結合されている。第２部分４４は、その中央に係合部４５が形成され、第１部分４２側には、裏蓋開閉連結板５０の第１アーム５２に対向する押圧部４７が設けられ、反対側には表示面４６を有する。
【００２６】
伝達レバー３４の当接部３５がスイッチレバー４０の係合部４５に係合するとき、図１に示されたように、裏蓋開閉釦３０を押し込むとスイッチレバー４０が矢印９２で示すように、図において右方向に移動する。詳しくは後述するが、スイッチレバーの移動により、裏蓋２０を開くことができ、裏蓋２０はロック解除状態となる。このとき、表示面４６は、裏蓋ロック表示窓１８から離れた位置にあり、カメラ外部からは見えないようになっている。
【００２７】
一方、当接部３５がスイッチレバー４０の係合部４５に係合していないとき、裏蓋開閉釦３０を押し込んでもスイッチレバー４０は移動せず、裏蓋２０を開くことができない。つまり、裏蓋２０はロック状態となる。このとき、表示面４６は、裏蓋ロック表示窓１８に対向し、カメラ外部から見えるようになっている。
【００２８】
スイッチレバー４０と裏蓋２０との間は、外装カバーを外した状態でカメラ本体１２の他側（図１０において右側）から見た側面図である図３〜図７に示されたように構成されている。
【００２９】
すなわち、裏蓋２０には係止爪２２が設けられている。裏蓋２０は、不図示のスプリングにより開く方向に付勢される。係止爪２２には、裏蓋開閉板６０の係止爪６２が係止するようになっている。裏蓋開閉板６０は、図において上下方向に移動自在に配置され、スプリング６４により上向きに付勢されている。これにより、常時は、係止爪２２，６２が係止し、裏蓋２０を閉じた状態に保持することができるようになっている。裏蓋開閉板６０の下部には、突起６１が設けられ、裏蓋開閉連結板５０の係合部５４と係合し、裏蓋開閉連結板５０の回転により、裏蓋開閉板６０が上下に移動させられるようになっている。
【００３０】
裏蓋開閉連結板５０は、略Ｌ字状に結合した第１アーム５２と第２アーム５３とを有し、両アーム５２，５４の結合部が支持軸５１により回転自在に支持されている。係合部５４は、第２アーム５２に形成されている。第１アーム５２には、スイッチレバー４０の押圧部４７が対向して配置され、スイッチレバー４０が矢印９２で示された方向に移動すると、押圧部４７が第１アーム５２に当接し、裏蓋開閉連結板５０が反時計方向に回転するようになっている。
【００３１】
スイッチレバー４０は、長穴１９に沿って摺動する支持軸４１により回転自在に支持され、スプリング４８により図において時計方向に付勢されるようになっている。
【００３２】
スイッチレバー４０は、第２部分４４、すなわち係合部４５が下がった下位置と、係合部４５が上がった上位置との間を回動するようになっている。スイッチレバー４０の位置は、詳しくは後述するが、図７に示すように、ワイヤ２４の伸縮により回動するセーフティロック駆動レバー７０と、セーフティロック駆動レバー７０にラチェット結合する切替カム８０とを介して、切り換えることができる。
【００３３】
図３および図４に示されたようにスイッチレバー４０が上位置にあるとき、裏蓋２０はロック解除状態となる。すなわち、スイッチレバー４０の係合部４５には、図１に示したように、伝達レバー３４の押圧部３５が係合するようになっている。この状態で、裏蓋開閉釦３０が押し込まれると、前述したように、スイッチレバー４０は矢印９２で示すように長手方向に移動する。これにより、図３に示したように、スイッチレバー４０の押圧部４７は、裏蓋開閉連結板５０が反時計方向に回動し、矢印９３で示すように裏蓋開閉板６０が押し下げられ、裏蓋２０の係止爪２２と裏蓋開閉板６０の係止爪６２との係止が解除され、裏蓋２０は開く。
【００３４】
一方、図５および図６に示されたように、スイッチレバー４０が下位置にあるとき、裏蓋２０はロック状態となる。すなわち、図２に示したように、裏蓋開閉釦３０が押し込まれてもスイッチレバー４０は移動しないので、図５に示したように、裏蓋開閉連結板５０および裏蓋開閉板６０は動かず、したがって、裏蓋開閉板６０は開かない。
【００３５】
次に、スイッチレバー４０を駆動する駆動機構の構成について、図８および図９の要部構成図と、図１２の要部拡大図とを参照しながら説明する。なお、図８および図９では、１つの突起８２だけ図示しているが、実際には、図３〜図７に示したように、６つの突起８２が設けられている。
【００３６】
スイッチレバー４０の上方には、切替カム８０と、セーフティロック駆動レバー７０と、ワイヤ２４とが配置されている。
【００３７】
切替カム８０は、スイッチレバー４０に隣接して上方に配置され、支持軸８１により回転自在に支持される。切替カム８０は、裏面（図において紙面奥側の面）に、１２０度間隔でカム突部８４が設けられ、切替カム８０の回転に伴なってスイッチレバー４０の第１部分４２の上面４３を押し下げることができるようになっている。切替カム８０は、表面（図において紙面手前側の面）に、６０度間隔で突起８２が設けられている。また、切替カム８０の外周面には、略Ｖ字状の切り欠き溝８６が形成され、スプリング８８が係合し、切替カム８０の位置を解除可能の状態に保持するようになっている。
【００３８】
セーフティロック駆動レバー７０は、切替カム８０に隣接して上方に配置され、支持軸７１により回転自在に支持される。セーフティロック駆動レバー７０は、支持軸７１から略直角に延在する第１片７２と第２片７３とを有し、第２片７３の中間部にはバイアスばね７８が係止され、セーフティロック駆動レバー７０を図において時計方向に付勢するようになっている。第２片７３の先端の裏面（図において紙面奥側の面）に、突起７５が形成されている。
【００３９】
セーフティロック駆動レバー７０の突起７５と、切替カム８０の突起８２とは、図１２の要部拡大図に示すように、向きが逆で、大略直角三角形の断面を有する。図１２（ａ）に示すように、突起７５，８２の斜面７５ａ，８２ａが互いに対向する状態から、セーフティロック駆動レバー７０の回動に伴なって、突起７５が図において右方向に移動すると、突起７５は突起８２の斜面８２ａを乗り越え、図１２（ｂ）に示すように、突起８２の反対側に移動する。次に、セーフティロック駆動レバー７０が逆方向に回動すると、図１２（ｃ）に示すように、突起７５の立面７５ｂは突起８２の立面８２ｂに当接し、突起７５により突起８２は一体的に移動し、その結果、切替カム８０は、図８（ｂ）および図９（ｃ）において矢印９５ｄ，９６ｄに示すように反時計方向に回転する。
【００４０】
セーフティロック駆動レバー７０の第１片７２の先端には、鉤状の係合部７４が形成され、ワイヤ２４が係合され、ワイヤ２４の伸縮に伴なって、セーフティロック駆動レバー７０が回動するようになっている。ワイヤ２４は二つ折りされ、ワイヤ２４の両端部が、図３〜図７に示すように、カメラ上部に配置された端子２６ａ，２６ｂに固定され、端子２６ａ，２６ｂから係合部７４までの二つ折部分２４ａ，２４ｂの長さが等しくなるようなっている。端子２６ａ，２６ｂは、係合部７４を通り支持軸７１に対して垂直な平面（以下、「基準平面」と呼ぶ。）上又はその近傍に、セーフティロック駆動レバー７０の延在方向（支持軸７１に対して直角方向）にずらせ、互いに接近して配置され、ワイヤ２４の二つ折部分２４ａ，２４ｂにそれぞれ作用する力のベクトルの合成ベクトルが基準面内に含まれ、合成ベクトルができるだけ大きくなり、ワイヤ２４の駆動力を効率的に利用できるようになっている。端子２６ａ，２６ｂが基準平面に近づくほど、駆動機構の小型化、薄型化が容易である。
【００４１】
ワイヤ２４は、形状記憶合金であり、電歪素子の一種である。ワイヤ２４には、例えば変態点が１００°Ｃに近いニッケル−チタン（Ｎｉ−Ｔｉ）系の形状記憶合金紐を用いる。ワイヤ２４は、端子２６ａ，２６ｂ間に通電すると加熱され、剛性強度が大きな第１相で安定する。これにより、バイアスばね７８の付勢力に抗して、セーフティロック駆動レバー７０を駆動することができる。一方、通電を停止すると、ワイヤ２４は、冷却により剛性強度が小さな第２相で安定し、外力（バイアスばね７８の付勢力）により伸びる（変形する）ようになる。
【００４２】
次に、スイッチレバー４０を駆動動作について、説明する。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、ワイヤ２４に通電すると、ワイヤ２４の二つ折部分２４ａ，２４ｂが同じ長さだけ縮み、セーフティロック駆動レバー７０の係合部７４を矢印９４ａで示すように上方に持ち上げる。これにより、セーフティロック駆動レバー７０は矢印９４ｂで示すように反時計方向に回動し、図１２（ａ）および（ｂ）の要部拡大図に示すように、セーフティロック駆動レバー７０の突起７５が切替カム８０の突起８２の斜面８２ｂを乗り越え、突起７５から離れる。
【００４４】
通電を停止すると、図８（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、バイアスばね７８のばね付勢力により、矢印９５ａ，９６ａで示すように、ワイヤ２４が次第に伸び、セーフティロック駆動レバー７０の第１片７２が下がり、第２片７３が矢印９５ｃ，９６ｃで示すように図において左方向に回動する。これにより、セーフティロック駆動レバー７０の突起７５は、切替カム８０の突起８２に当接して、突起８２を図において左方向に押し、矢印９５ｄ、９６ｄで示されたように、切替カム８０を反時計方向に回動させる。そして、切替カム８０のカム突部８４が、スイッチレバー４０の押圧面４３を押し下げ、スイッチレバー４０は矢印９５ｅ，９６ｅで示すように、反時計方向に回動する。そして、図５、図６、図８（ｄ）に示すように、スイッチレバー４０は、第２部分４４側が下がった下位置となり、裏蓋２０はロック状態となる。
【００４５】
ワイヤ２４に通電した後、通電を停止すると、同様に、切替カム８０が回動し、突起８４はスイッチレバー４０の押圧面４３から離れ、セーフティレバーの第２部分４４側が持ち上げられた上位置となり、裏蓋２０のロックは解除される。
【００４６】
次に、ワイヤ２４の加熱、放電のタイミングについて、図１１のシーケンス図を参照しながら説明する。
【００４７】
カメラ１０は、従来例のカメラと同様に、裏蓋２０の開閉を検出する検出スイッチと、フィルムのパーフォレーションを検出するフォトセンサとを備え、カメラ全体の制御を統括するＣＰＵに各検出信号信号が入力されるようになっている。
【００４８】
図１１（ａ）に示すように、裏蓋２０が閉じられ、符号１００で示されるようにＨｉからＬｏに立ち下がる裏蓋閉検出スイッチ信号ＳＲＣがＣＰＵに入力されると、ＣＰＵは、符号１０２で示されるように、ＨｉからＬｏに変化した後Ｈｉに戻るＳＭＡ駆動信号を出力する。ＳＭＡ駆動信号は、ワイヤ２４に通電するための電気回路に入力され、所定時間ワイヤ２４に通電し、ワイヤ２４を加熱する。これにより、切替カム８０が６０度回転し、スイッチレバー４０は、切替カム８０に押し下げられて下位置に設定される。
【００４９】
フィルムのパーフォレーションを検出するフォトセンサからのスプール信号ＳＳＰは、ＣＰＵに入力される。図１１（ｂ）に示すように、スプール信号ＳＳＰが符号１０４で示されたようにオン・オフを繰り返した後、オン・オフの変化がない状態が基準時間ｔだけ続くと、ＣＰＵは、符号１０６で示されるようにＨｉからＬｏに変化した後Ｈｉに戻るＳＭＡ駆動信号を出力する。このＳＭＡ駆動信号により、ワイヤ２４は所定時間だけ通電する。これにより、切替カム８０が６０度回転し、切替カム８０のカム突部８４はスイッチレバー４０の押圧面４３から退避し、スイッチレバー４０は上位置に設定される。
【００５０】
以上説明したように、形状記憶合金のワイヤ２４は、中間部分が折り曲げられ、支持軸７１の中心軸方向両側からセーフティロック駆動レバー７０の係合部７４に係合され、両端が端子２６ａ，２６ｂに固定される。これにより、ワイヤ２４が係合部７４で滑らないようにして、電歪素子の寿命を伸ばすことができる。また、端子２６ａ，２６ｂをセーフティロック駆動レバー７０の延在方向に並べることにより、支持軸７１の中心軸方向の寸法を小さくし、薄型化構造とすることができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００５２】
例えば、電歪素子を略Ｕ字状に延在させる構成に限るものではなく、例えば、プーリを用いて、電歪素子を適宜に曲げるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る電歪素子を用いた回転駆動機構を利用したカメラの要部底面図である。
【図２】  図１のカメラの要部底面図である。
【図３】  図１のカメラの側面図である。
【図４】  図１のカメラの側面図である。
【図５】  図１のカメラの側面図である。
【図６】  図１のカメラの側面図である。
【図７】  図１のカメラの側面図である。
【図８】  図３〜図７の要部説明図である。
【図９】  図３〜図７の要部説明図である。
【図１０】  図１のカメラの外観図である。
【図１１】  図１のカメラのタイミングチャートである。
【図１２】  図１のスイッチレバーの駆動機構の要部拡大図である。
【図１３】  電歪素子を用いた回転駆動装置の構成図である。
【図１４】  電歪素子を用いた回転駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
２４  ワイヤ（電歪素子）
７０  セーフティロック駆動レバー（被駆動部材）
７４  係合部
２００  被駆動部材
２０２  係合部
２０４  支持軸
２０６  電歪素子
２０６ｓ，２０６ｔ  両端
２０６ｘ  中間部分
【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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