(57)【要約】【課題】  検知手段を設けることなく初期クリープ現象に対応して、精度良い被駆動体の位置制御が可能な形状記憶合金を用いた駆動装置を提供すること。【解決手段】  被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する形状記憶合金を用いた駆動装置において、前記制御部は、前記形状記憶合金の最初使用時のエージング処理として、前記加熱部を制御して加熱及び非加熱を所定回数以上繰り返させることを特徴としている。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する形状記憶合金を用いた駆動装置において、
前記制御部は、前記形状記憶合金の最初使用時のエージング処理として、前記加熱部を制御して加熱及び非加熱を所定回数以上繰り返させることを特徴とする形状記憶合金を用いた駆動装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記形状記憶合金に電流を流すことにより加熱す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いた駆動装置。
【請求項３】
被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する形状記憶合金を用いた駆動装置において、
前記形状記憶合金は、予め加熱及び非加熱が所定回数以上繰り返されたエージング処理が施されていることを特徴とする形状記憶合金を用いた駆動装置。
【請求項４】
前記加熱は、形状記憶合金に電流を流すことにより行われることを特徴とする請求項３に記載の形状記憶合金を用いた駆動装置。
【請求項５】
被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する駆動装置に用いられる形状記憶合金の製造方法において、
形状記憶合金に加熱及び非加熱を所定回数以上繰り返すエージング処理工程を有することを特徴とする駆動装置に用いられる形状記憶合金の製造方法。
【請求項６】
前記加熱は、形状記憶合金に電流を流すことにより行われることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置に用いられる形状記憶合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金を用いた駆動装置に関し、例えば、形状記憶合金の伸縮により撮像装置のレンズ鏡胴を移動させる駆動装置に関する。また、駆動装置に用いられる形状記憶合金の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金（以下、「ＳＭＡ」（Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ）という場合がある）は、マルテンサイト変態終了温度以下の温度で力を受けて塑性変形しても、逆変態終了温度以上の温度に加熱されると形状回復する。この形状記憶効果を利用すれば、形状記憶合金で駆動装置を構成することが可能である。
【０００３】
形状記憶合金の加熱は、形状記憶合金に電流を流すことにより発生するジュール熱で行うことが知られている。
【０００４】
この形状記憶合金を用いた駆動装置として、紐状の形状記憶合金と、被駆動体の位置を検知する検知手段を備え、検知手段の情報に基づいて形状記憶合金の駆動し、被駆動体の位置制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、形状記憶合金は、通電回数の少ない初期段階において歪み量が通電回数に伴って変化する初期クリープ現象が生じることが知られている。
【特許文献１】特開平１０−３０７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
形状記憶合金を用いた駆動装置により被駆動体の位置制御を行う場合、上記初期クリープ現象のため、同じ電流を流しても歪み量が変わってしまうので、精度良い位置制御ができない。
【０００７】
特許文献１の構成の場合は、検知手段により被駆動体の位置を検知して位置制御を行っているので、精度良い位置制御が可能であるが、検知手段を設ける必要があるのでコストが高くなるとともにサイズが大きくなる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、検知手段を設けることなく初期クリープ現象に対応して、精度良い被駆動体の位置制御が可能な形状記憶合金を用いた駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する形状記憶合金を用いた駆動装置において、前記制御部は、前記形状記憶合金の最初使用時のエージング処理として、前記加熱部を制御して加熱及び非加熱を所定回数以上繰り返させることを特徴としている。
【００１０】
（２）（１）に記載の発明において、前記加熱部は、前記形状記憶合金に電流を流すことにより加熱することを特徴としている。
【００１１】
（３）被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する形状記憶合金を用いた駆動装置において、前記形状記憶合金は、予め加熱及び非加熱が所定回数以上繰り返されたエージング処理が施されていることを特徴としている。
【００１２】
（４）（３）に記載の発明において、前記加熱は、形状記憶合金に電流を流すことにより行われることを特徴としている。
【００１３】
（５）被駆動体と、該被駆動体に接続された形状記憶合金と、該形状記憶合金を加熱する加熱部と、該加熱部を制御して前記被駆動体の駆動を制御する制御部と、を有する駆動装置に用いられる形状記憶合金の製造方法において、形状記憶合金に加熱及び非加熱を所定回数以上繰り返すエージング処理工程を有することを特徴としている。
【００１４】
（６）（５）に記載の発明において、前記加熱は、形状記憶合金に電流を流すことにより行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
上記（１）、（３）及び（５）の手段によれば、所定回数の加熱及び非加熱を繰り返してエージングを行うことにより、歪み量が安定するようになるので、その後の通常制御において、精度良い位置制御を行うことが可能となる。このため、被駆動体の位置を検知する検知手段を必要とせずに、低コスト小サイズで精度良い位置制御を行うことが可能となる。
【００１６】
上記（２）、（４）及び（６）の手段によれば、所定回数の通電オン、通電オフを繰り返してエージングを行うことにより、通電電流に対して歪み量が安定するようになる。そうすれば、その後の通常制御において、レンズ鏡胴移動量に基づいて形状記憶合金に流す電流量を定めることにより、精度良い位置制御を行うことが可能となる。そして、被駆動体の位置を検知する検知手段を必要とせずに、低コスト小サイズで精度良い位置制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（駆動装置の構成）
以下、撮像装置付き携帯電話における撮像装置のレンズ鏡胴の移動に、本発明の形状記憶合金を用いた駆動装置を適用した形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る駆動装置を有する携帯電話機Ｔの外観図である。
【００１９】
携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結され、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に撮像装置１００が内蔵されている。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る撮像装置ユニットを示す斜視図である。
【００２１】
撮像装置１００の外表面は、レンズ群１１が被写体光を取り込めるよう開口部を有した箱状の蓋部材１２と、ネジ１４により蓋部材１２が固定されると共に内部に配置される各部材を保持している地板１３と、地板１３の下面に固着され、内部に撮像素子が実装されたプリント基板３１と、このプリント基板３１に接続されたフレキシブルプリント基板３２で構成されている。また、後述の形状記憶合金へ電流を供給するためのフレキシブルプリント基板３２ｆが配置されている。このフレキシブルプリント基板３２ｆは、フレキシブルプリント基板３２と一体に構成してもよい。
【００２２】
なお、フレキシブルプリント基板３２には、携帯端末の他の基板と接続するための接点部３２ｔが形成され、裏面には補強板３３が糊付けされている。なお、Ｏはレンズ群１１の光軸である。また接点部３２ｔは電源、コントロール信号、画像信号出力、形状記憶合金への入力端子等で２０ピン以上となるが、模式的に示している。
【００２３】
次いで、図３、図４及び図５を用いて、実施の形態に係る撮像装置の内部構造について、説明する。なお、以下の図においては、同機能部材には同符号を付与して説明する。
【００２４】
図３は、図２における撮像装置ユニットをＦ−Ｆ線で切断したときの内部構造を示す断面図である。
【００２５】
図４は、図２における撮像装置ユニットから蓋部材１２、プリント基板３１及びフレキシブルプリント基板３２、３２ｆを外したレンズ鏡胴を示す斜視図である。
【００２６】
図５は、図４において光軸Ｏ方向の被写体側から見たレンズ鏡胴の正面図である。
【００２７】
撮像装置１００内部のレンズ鏡胴は、単玉もしくは複数枚のレンズで構成されたレンズ群１１を内包する第１の鏡枠１７（以下、鏡枠１７とも称す）と、この鏡枠１７の外側で鏡枠１７を保持する第２の鏡枠１８（以下、鏡枠１８とも称す）が配置されている。
【００２８】
鏡枠１７と鏡枠１８は、ネジ部１７ｎ及び１８ｎで螺合されており、鏡枠１８に対し鏡枠１７を回転させることで、鏡枠１７を鏡枠１８に対し光軸Ｏ方向に移動させることができるようになっている。なお、鏡枠１７と鏡枠１８は、ヘリコイドやその他の構成で光軸Ｏ方向に相対的に移動が可能になっていてもよい。
【００２９】
地板１３は光軸Ｏ方向から見て略四辺形に形成され、光軸Ｏを挟んで略対角の位置に、光軸Ｏと略平行にガイド軸１５が地板１３に植設され、ガイド軸１６が一体に形成されている。なお、ガイド軸１５も地板１３に一体で形成してもよいし、ガイド軸１６を植設してもよい。
【００３０】
鏡枠１８には、ガイド軸１５が嵌合して貫通する筒状部１８ｐが一体的に形成されると共に、ガイド軸１６に係合するＵ字状の係合部１８ｕが形成されている。これにより、鏡枠１８はガイド軸１５、１６に沿って光軸方向に移動可能であり、この鏡枠１８と共に鏡枠１７及びレンズ群１１も光軸方向に移動可能となっている。また、この筒状部１８ｐは、付勢部材である圧縮コイルバネ１９によりガイド軸１５の軸方向へ付勢されている。本例では、レンズ群１１の後方に配置される撮像素子３４側に付勢されている。
【００３１】
また、鏡枠１８の側面には、突起部１８ｔが一体的に形成されている。一方、地板１３にはボス２０が形成され、ボス２０の図示しない穴にネジ２１が組み付けられている。突起部１８ｔは、このネジ２１の頭部に当接している。即ち、鏡枠１８は付勢部材である圧縮コイルバネ１９により撮像素子側へ付勢されているが、この地板１３に配置された当接部材であるネジ２１の頭部に突起部１８ｔが当接することにより、鏡枠１８の撮像素子３４側の位置が決められている。
【００３２】
更に、地板１３には、一体的に２つの柱状部２２が形成されており、２つの柱状部２２はレンズ群１１の光軸Ｏと筒状部１８ｐの中心を結ぶ線を挟む位置に形成され、この２つの柱状部２２の上部で、紐状の形状記憶合金２３の両端が固定され、紐状の形状記憶合金２３はレンズ群１１の光軸Ｏと筒状部１８ｐの間で、鏡枠１８の撮像素子３４側の下部に当接して張られている。
【００３３】
このように、正面から見て略四辺形の地板１３の内側で、ガイド軸１５、１６を光軸Ｏを挟み略対角位置に配置し、紐状の形状記憶合金２３の両端の固定を、レンズ群の光軸Ｏと筒状部１８ｐの中心を結ぶ線を挟む位置に設けられた柱状部２２の上部で固定することにより、他の配置の場合に比べて正面面積を最も小さくすることができる。
【００３４】
図６は、紐状の形状記憶合金２３の張られている各部の関係を示した模式図である。
【００３５】
同図に示すように、紐状の形状記憶合金２３は、地板１３に一体的に形成された２つの柱状部２２の上部に、その両端が固定されている。この固定部の双方から対称的に形状記憶合金２３は、柱状部２２の一部で角度を変えられた後、略中央部で鏡枠１８の下部に当接するよう張られている。
【００３６】
また、形状記憶合金２３の両端部は、板部材２３ｋで挟み込まれて切断されており、この板部材２３ｋが柱状部２２の上部に固定されている。
【００３７】
このように張られた、形状記憶合金２３に、図２で示したフレキシブルプリント基板３２ｆから板部材２３ｋを経由して形状記憶合金２３に所定の電流を供給することにより、抵抗体である形状記憶合金２３は発熱して温度が上昇し、その全長を短縮する方向に変化、即ち収縮する。これにより鏡枠１８は、付勢部材である圧縮コイルバネ１９に抗して、ガイド軸１５及び１６に沿って光軸Ｏ方向に移動させられる。即ち、鏡枠１８と鏡枠１７により保持されているレンズ群１１は、光軸Ｏに沿って被写体方向に移動し、より近距離に焦点を合わせることができるようになる。
【００３８】
（初期クリープ現象）
図７は、通電回数が１回目と１０回目の場合の歪み量εと温度Ｔとの関係を示す概念図である。同図は、線状の形状記憶合金に所定の負荷加重を加え、形状記憶合金の温度をＴ２→Ｔ１→Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）と変化させた場合を示している。縦軸の歪み量は、それぞれの回数目において、開始時点の温度Ｔ２のときの線長を基準としたときの該線長に対する伸び長さの割合を表している。
【００３９】
図からわかるように、１０回目の歪み量は、１回目の歪み量に対して小さくなっている。例えば、温度をＴ２→Ｔ１と下げたときにおける、１０回目の歪み量はε１であり、１回目の歪み量のε２に比べて小さくなっている。
【００４０】
図８は、歪み量と通電回数との関係を示す概念図である。同図は、線状の形状記憶合金に所定の負荷加重を加え、所定の通電電流を所定のオン時間、オフ時間で流した場合を示している。縦軸の歪み量は、１回目の通電オン時の線長を基準としたときの該線長に対する伸び長さの割合を表している。
【００４１】
図からわかるように、通電回数が十数回程度までは通電オン時の歪み量が大きく変化している。
【００４２】
これらのことは、通電回数が十数回程度までは同じ電流を流しても歪み量が変わってしまうので、精度良い位置制御ができないことを意味している。
【００４３】
（駆動装置の制御）
図９は、本実施形態の駆動装置の制御ブロックを示す図である。制御部４０は、レンズ鏡胴移動量入力部４１から入力されるレンズ鏡胴移動量に基づき、電流供給回路４２を介して形状記憶合金２３に供給する電流を制御する。また、制御部４０内には、通電回数を逐次記憶するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリで構成される記憶部４０１が設けられている。
【００４４】
図１０は、本実施形態の駆動装置の制御ルーチンを示す図である。制御部４０は、まず、制御部４０内の記憶部４０１にエージング動作完了フラグがセットされているか否かを判断する（Ｓ１）。制御部４０は、エージング動作完了フラグがセットされていると判断すると（Ｓ１；Ｙｅｓ）、通常制御ルーチン（Ｓ３）にジャンプし、レンズ鏡胴移動量入力部４１から入力されるレンズ鏡胴移動量に基づき、電流供給回路４２を介して形状記憶合金２３に供給する電流を制御する。一方、制御部４０は、エージング動作完了フラグがセットされていないと判断すると（Ｓ１；Ｎｏ）、エージング制御ルーチン（Ｓ２）にジャンプする。
【００４５】
図１１は、エージング制御ルーチンを示す図である。まず、制御部４０は、初期設定として通電回数ｉ＝０をセットする（Ｓ２１）。次に、制御部４０は、電流供給回路４２を介して形状記憶合金２３に所定量の電流（例えば、８０ｍＡ）を所定時間（例えば、０．５秒）供給する（Ｓ２２）。次に、制御部４０は、電流供給回路４２を介して形状記憶合金２３に流れている電流の供給を所定時間（例えば、１．０秒）停止させる（Ｓ２３）。次に、制御部４０は、通電回数ｉを１回数カウントアップさせる（Ｓ２４）。次に、制御部４０は、通電回数ｉが所定回数に到達したか否かを判断する（Ｓ２５）。制御部４０は、通電回数ｉが所定回数に到達したと判断すると（Ｓ２５；Ｙｅｓ）、エージング動作完了フラグを記憶部４０１にセットし（Ｓ２６）、ルーチンを終了する。制御部４０は、通電回数ｉがまだ所定回数に到達していないと判断すると（Ｓ２５；Ｎｏ）、Ｓ２２に戻り、通電回数ｉが所定回数に到達するまでＳ２２〜Ｓ２５のステップを繰り返す。
【００４６】
なお、所定回数は、歪み量が安定する回数に適宜設定すればよい。本発明の目的が達成される範囲であれば、所定回数の上限に制限はない。
【００４７】
このように、所定回数の通電オン、通電オフを繰り返してエージングを行うことにより、図８にみられるように、通電電流に対して歪み量が安定するようになる。そうすれば、その後の通常制御において、レンズ鏡胴移動量に基づいて形状記憶合金に流す電流量を定めることにより、精度良い位置制御を行うことが可能となる。
【００４８】
従って、本発明においては、特許文献１のように被駆動体の位置を検知する検知手段を必要とせずに、低コスト小サイズで精度良い位置制御を行うことが可能となる。
【００４９】
本実施形態においては、形状記憶合金に電流を流すことにより発生するジュール熱により形状記憶合金の加熱、非加熱を所定回数繰り返し行ったが、外部より加熱、非加熱を繰り返して行ってもよい。
【００５０】
本実施形態においては、撮像装置ユニットの組み立て完了後に形状記憶合金２３に対してエージング処理を行ったが、形状記憶合金のエージング処理の時機は、例えば外部からの加熱により、両端部に板部材２３ｋを取り付ける前、柱状部２２に取り付ける前、圧縮コイルバネ１９で付勢する前、等いずれであってもよい。特に、形状記憶合金に応力を加えた状態、加えない状態のどちらの状態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る駆動装置を有する携帯電話機の外観図である。
【図２】本実施形態に係る撮像装置ユニットを示す斜視図である。
【図３】図２における撮像装置ユニットをＦ−Ｆ線で切断したときの内部構造を示す断面図である。
【図４】図２における撮像装置ユニット内のレンズ鏡胴を示す斜視図である。
【図５】図４において光軸Ｏ方向の被写体側から見たレンズ鏡胴の正面図である。
【図６】紐状の形状記憶合金の張られている各部の関係を示した模式図である。
【図７】通電回数が１回目と１０回目の場合の歪み量と温度との関係を示す概念図である。
【図８】歪み量と通電回数との関係を示す概念図である。
【図９】本実施形態の駆動装置の制御ブロックを示す図である。
【図１０】本実施形態の駆動装置の制御ルーチンを示す図である。
【図１１】エージング制御ルーチンを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  レンズ群
１５、１６  ガイド軸
１７  第１の鏡枠
１８  第２の鏡枠（被駆動体）
１９  圧縮コイルバネ
２２  柱状部
２３  形状記憶合金
３２ｆ  フレキシブルプリント基板
３４  撮像素子
４０  制御部
４０１  記憶部
４２  電流供給回路（加熱部）
【図１】
2007046561.tif 000003
【図２】
2007046561.tif 000004
【図３】
2007046561.tif 000005
【図４】
2007046561.tif 000006
【図５】
2007046561.tif 000007
【図６】
2007046561.tif 000008
【図７】
2007046561.tif 000009
【図８】
2007046561.tif 000010
【図９】
2007046561.tif 000011
【図１０】
2007046561.tif 000012
【図１１】
2007046561.tif 000013