(57)【要約】【課題】ＳＭＡを用いた駆動装置において、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後も安定した動作が可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１００において、貫通孔部４ａを有する固定部材４と、貫通孔４ａの軸線に沿う方向に往復移動自在に駆動される被駆動体１と、被駆動体１を駆動する拡大機構部材２と、拡大機構部材２を移動させる駆動力を発生する形状記憶合金アクチュエータ３と、該軸線に沿って設けられる軸部材１３の軸方向に沿って被駆動体１を移動させることができるガイド機構部１０とを備え、軸部材１３に対して、軸線に沿う方向に垂直な方向で且つ固定部材４の中心方向（方向ＡＲ）に側圧ＳＰを与える弾性部材５、をさらに備える。【選択図】図１
2013120375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に往復移動自在に駆動される被駆動体と、
前記被駆動体を駆動する機構部材と、
前記機構部材を移動させる駆動力を発生する形状記憶合金アクチュエータと、
軸部材の軸方向に沿って前記被駆動体を移動させることができるガイド機構部と、
を備え、
前記軸部材に対して、前記被駆動体の移動方向に垂直な方向に側圧を与える弾性部材、
をさらに備えることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置であって、
固定部材を有し、前記固定部材は一角部に前記機構部材との駆動支点部を有し、
前記機構部材は、前記一角部に設けられ且つ前記形状記憶合金アクチュエータが係合する変位入力部と、平面視して所定の対向位置に前記被駆動体を当接により変位可能に設けられる当接部と該当接部と前記変位入力部とを連結する変位出力部とを有することを特徴とする、
駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置であって、
前記被駆動体は本体部と該本体部から突設されるガイド胴部とを有し、
前記軸部材は前記ガイド胴部と一体形成され、
前記機構部材の前記当接部が前記ガイド胴部に当接して前記被駆動体を駆動し、
前記ガイド機構部は、前記ガイド胴部及び前記軸部材を含み、前記固定部材に形成され、
前記軸部材を摺動自在に保持可能に、前記ガイド胴部に対し前記固定部材の上下に設けられた第１および第２の軸受部をさらに含むことを特徴とする、
駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記弾性部材は、その両端が前記固定部材の所定の位置に固定され、且つ、その中央部が前記ガイド胴部の側面に架設されるばね部材を含み、前記ばね部材の弾性によって前記ガイド胴部を介して前記軸部材と前記第１及び第２の軸受部との間に前記側圧が付与される、
駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記ばね部材は、引っ張りばねを含む、
駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記ばね部材は、線ばねを含む、
駆動装置。
【請求項７】
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記ばね部材は、ねじりばねを含む、
駆動装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れかに記載の駆動装置であって、
前記被駆動体がレンズユニットであり、
前記被駆動体が駆動される方向が光軸方向であり、
前記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金ワイヤであることを特徴とする、
駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金アクチュエータを用いて小型の機械要素を駆動する駆動装置に関し、特に、撮像光学系を構成するレンズユニット（被駆動体）を光軸方向に移動するのに好適な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ付き携帯電話機等に搭載される撮像素子の画素数が増大する等、高画質化が飛躍的に進んでおり、これに伴い、画像撮影という基本機能に加えて、フォーカス機能やズーム機能等を付加することが求められている。
【０００３】
これらの機能を付加するには、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置が必要であり、最近では、形状記憶合金（Shape Memory Alloy：ＳＭＡと称する）アクチュエータを用いたレンズ駆動装置の適用が種々検討されている。この装置は、ＳＭＡを通電加熱する等して収縮力を発生させ、該収縮力をレンズ駆動力として利用するもので、小型化、軽量化が容易で、且つ、比較的大きな駆動力を得ることができるという利点がある。
【０００４】
ＳＭＡアクチュエータを適用したレンズ駆動装置としては、例えば、特許文献１が開示する駆動装置の構成では、図８で示されるように、形状記憶合金ワイヤ１０１を収縮して駆動力を得る際に、駆動張力の付勢方向ＡＦを、光軸から所定角度θ傾斜させて、レンズユニット１０４が備えるスリーブ１０２の内壁をスライドガイド軸１０３に押し当てる押圧力を発揮しながら駆動するように構成されている。換言すると、傾斜θをつけて懸架した形状記憶合金ワイヤ１０１が収縮する際に発生する張力ＡＦの水平方向ＡＨ成分を利用してスライドガイド軸１０３をスリーブ１０２に押圧するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２に開示された駆動装置の構成では、図９で示されるように、固定部２０１の一角に、ＳＭＡワイヤ２０９の作動により揺動するレバー部材２０２の駆動支点部２０２ａを設け、該一角と対向する第二の角に、被駆動体２０３の本体部からガイド体２０４を突設し、このガイド体２０４を摺動自在に支持すると共に、該ガイド体２０４を付勢するバイアスバネ２０５を備える駆動ガイド部２０６を設け、該駆動ガイド部２０６には、ガイド軸２０７を摺動自在に保持する上下のガイドスリーブ２０８ａ，２０８ｂを備える構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２２６０５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０６５２９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２で開示された駆動装置の構成では、摩擦を伴う移動機構の駆動源に次のような問題がある。すなわち、静止状態から被駆動体を移動状態に変化させる際に、静止摩擦から動摩擦に移動負荷が減少するのに加え、動き始めた瞬間に線状であるＳＭＡが緩むため、摩擦を発生する軸抗力そのものが減少し、移動負荷が急激に減少する。その結果、静止状態から移動状態に変化した直後の被駆動体の動作は非常に不安定となる。また、一般的にＳＭＡを用いた駆動装置では、所定の位置に階段状のステップで移動するため、各ステップにおいてこのような不安定な挙動になってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＳＭＡを用いた駆動装置において、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後も安定した動作が可能な駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、所定の方向に往復移動自在に駆動される被駆動体と、前記被駆動体を駆動する機構部材と、前記機構部材を移動させる駆動力を発生する形状記憶合金アクチュエータと、軸部材の軸方向に沿って前記被駆動体を移動させることができるガイド機構部と、を備え、前記軸部材に対して、前記被駆動体の移動方向に垂直な方向に側圧を与える弾性部材、をさらに備えることを特徴とする、駆動装置ある。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の駆動装置であって、固定部材を有し、前記固定部材は一角部に前記機構部材との駆動支点部を有し、前記機構部材は、前記一角部に設けられ且つ前記形状記憶合金アクチュエータが係合する変位入力部と、平面視して所定の対向位置に前記被駆動体を当接により変位可能に設けられる当接部と該当接部と前記変位入力部とを連結する変位出力部とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の駆動装置であって、前記被駆動体は本体部と該本体部から突設されるガイド胴部とを有し、前記軸部材は前記ガイド胴部と一体形成され、前記機構部材の前記当接部が前記ガイド胴部に当接して前記被駆動体を駆動し、前記ガイド機構部は、前記ガイド胴部及び前記軸部材を含み、前記固定部材に形成され、前記軸部材を摺動自在に保持可能に、前記ガイド胴部に対し前記固定部材の上下に設けられた第１および第２の軸受部をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の駆動装置であって、前記弾性部材は、その両端が前記固定部材の所定の位置に固定され、且つ、その中央部が前記ガイド胴部の側面に架設されるばね部材を含み、前記ばね部材の弾性によって前記ガイド胴部を介して前記軸部材と前記第１及び第２の軸受部との間に前記側圧が付与される。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の駆動装置であって、前記ばね部材は、引っ張りばねを含む。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の駆動装置であって、前記ばね部材は、線ばねを含む。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項４に記載の駆動装置であって、前記ばね部材は、ねじりばねを含む。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の何れかに記載の駆動装置であって前記被駆動体がレンズユニットであり、前記被駆動体が駆動される方向が光軸方向であり、前記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金ワイヤであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１ないし請求項４の発明である駆動装置によれば、軸部材に対して、被駆動体の移動方向に垂直な方向に側圧を与える弾性部材を備えることを特徴とする。本発明は上記特徴を有することにより、常に一定の側圧が軸部材に対して付加されるため、軸部材にかかる力を全体にわたって一定方向で安定させることができる。その結果、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後も安定した動作が可能となる。また、軸部材の軸方向に沿った被駆動体に対する機構部材による駆動性能を安定させることができ、位置制御精度の向上が実現される。
【００１８】
請求項３の発明によれば、前記固定部材の上下に設けられた第１および第２の軸受部を備えることにより、上記側圧によって該第１および第２の軸受部に軸部材を安定した力で当接させながら、被駆動体の移動方向に沿って駆動することが可能となる。すなわち、拡大機構部材がガイド胴部を当接する力によって、第１および第２の軸受部にそれぞれ第１及び第２のモーメントが生じていても、軸受部と接触する最低限の側圧を付加することにより、被駆動体の移動方向に移動する際に、軸部材は軸振れせず、被駆動体を安定して移動させることができる。このため、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後もより安定した動作が可能となる。また、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、ばね部材の両端を該固定部材の所定の位置に固定し、且つ、該ばね部材の中央部をガイド胴部の側面に架設することにより、ばね部材の弾性によりガイド胴部を介して軸部材と前記第１及び第２の軸受部との間に側圧を付与することができるため、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後もより安定した動作が可能となる。また、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、引っ張りばねを用いて、請求項１ないし請求項４の発明と同様の効果を奏する駆動装置を得ることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、線ばねを用いて、請求項１ないし請求項４の発明と同様の効果を奏する駆動装置を得ることができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、ねじりばねを用いて、請求項１ないし請求項４の発明と同様の効果を奏する駆動装置を得ることができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、被駆動体がレンズユニットであり、被駆動体が駆動される方向が光軸方向であり、形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金ワイヤであることにより、レンズユニットを光軸に沿って精度良く駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動装置の構成要素を示した概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る駆動装置の構成要素を示した概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る駆動装置に作用する力を模式的に説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動装置に作用する力を模式的に説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動装置の弾性部材の一構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る駆動装置の弾性部材の一構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る駆動装置の弾性部材の一構成例を示す図である。
【図８】従来の駆動装置の構成要素を示した概略断面図である。
【図９】従来の駆動装置の構成要素を示した概略断面図である。
【図１０】従来の駆動装置における被駆動体の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。
【００２６】
＜１．駆動装置の概要および全体構成＞
＜１−１．基本構成＞
図１および図２は、この発明の実施の形態に係るＳＭＡアクチュエータを用いて被駆動体を駆動する駆動機構を使用して構成した駆動装置１００のうち、構成要素を概略的に示す図である。このうち、図１は、被駆動体１側から見た駆動装置１００の平面図を示し、図２は、図１のI−I線で切断した駆動装置１００の断面図である。
【００２７】
図１および図２で示されるように、本実施形態に係る駆動装置１００は、被駆動体１(例えば、撮像レンズを備えるレンズユニット)をその軸線（例えば光軸）ＡＸ方向に移動する駆動装置であって、貫通孔部４ａを有する固定部材４と、貫通孔部４ａ内をその軸線ＡＸ方向に往復移動自在に支持される被駆動体１と、この被駆動体１を移動するための駆動力を付与する形状記憶合金アクチュエータ(ＳＭＡアクチュエータ)３と、該ＳＭＡアクチュエータ３から駆動力を受けて被駆動体１を移動させる拡大機構部材２と、を備えた構成とされている。また、駆動装置１００は、被駆動体１をＳＭＡアクチュエータ３の収縮による駆動力に抗する方向に付勢するバイアスバネ７を備えている。
【００２８】
被駆動体１は、撮像レンズユニットＬＵを固定状態で収納可能な本体部１４と本体部１４から突設されるガイド胴部１２とを備えている。
【００２９】
固定部材４は、当該駆動機構が採用される部材(例えば、携帯電話機の撮像素子基板等)に固定されるものであり、例えば駆動装置の底辺を構成する不動の部材であり、全体が樹脂材料等により構成されている。なお、本実施形態では、固定部材４の形状は平面視四角形とし、第一角部Ｃ１、第二角部Ｃ２、第三角部Ｃ３、及び、第四角部Ｃ４の角部を有している（図１参照）。
【００３０】
そこで、拡大機構部材２の駆動支点部４ｂを第一角部Ｃ１に設け、この第一角部Ｃ１と対角線状に位置する第二角部Ｃ２にバイアスバネ７を備えるガイド機構部１０を設けた構成としている。また、形状記憶合金アクチュエータ３を通電可能に保持する支持部として通電支持部３０Ａを第三角部Ｃ３に設け、通電支持部３０Ｂを第四角部Ｃ４に設けた構成としている。
【００３１】
第二角部Ｃ２に配設されるガイド機構部１０は、被駆動体１の本体部１４から突設されるガイド胴部１２と一体化形成されている軸部材１３を摺動自在に支持すると共に、バイアスバネ７を介して、拡大機構部材２が発揮する駆動力に抗する方向に被駆動体１を付勢する機能を有する。そのために、固定部材４の貫通孔部４ａに変位自在に装着している被駆動体１の円形の本体部１４に他の部材が緩衝しない構成となる。
【００３２】
拡大機構部材２は、第一角部Ｃ１に設けられ且つＳＭＡアクチュエータ３が係合する変位入力部２ａと、第二角部Ｃ２に被駆動体１を当接により変位可能に設けられる当接部２２ｂと該当接部２２ｂと変位入力部２ａとを連結し平面視してリング状形態となるリング形態部２１ｂとからなる変位出力部２ｂとを有して、図１のI−I線で切断した断面においては、側面視Ｌ字型の形状をしている（図２参照）。拡大機構部材２は、移動力Ｆ１の入力による変位入力部２ａの変位量よりも変位出力部２ｂの軸線ＡＸ方向への変位量が大きくなるように構成されている。すなわち、被駆動体１は、当接部２２ｂからの出力によって、変位入力部２ａへの移動力Ｆ１の入力よりも大きな変位量でもって、軸線ＡＸ方向に移動される。
【００３３】
ＳＭＡアクチュエータ３は、拡大機構部材２に対して移動力Ｆ１を付与するもので、例えばＮｉ−Ｔｉ合金等の形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤ（線状体）からなる線状アクチュエータである。このＳＭＡアクチュエータ３は、低温で弾性係数が低い状態（マルテンサイト相）において所定の張力を与えられることで伸長し、この伸長状態において熱が与えられると相変態して弾性係数が高い状態（オーステナイト相；母相）に移行し、伸長状態から元の長さに戻る（形状回復する）という性質を有している。当実施形態では、ＳＭＡアクチュエータ３を通電加熱することで、上述の相変態を行わせる構成が採用されている。すなわち、ＳＭＡアクチュエータ３は所定の抵抗値を有する導体であることから、当該ＳＭＡアクチュエータ３自身に通電することでジュール熱を発生させ、該ジュール熱に基づく自己発熱によりマルテンサイト相からオーステナイト相へ変態させる構成とされている。このため、ＳＭＡアクチュエータ３の両端には、通電加熱用の第１電極３０Ａ及び第２電極３０Ｂが固着されている。これら電極３０Ａ，３０Ｂは固定部材４に設けられる所定の電極固定部（不図示）に固定されている。
【００３４】
ＳＭＡアクチュエータ３は、図１に示すように、拡大機構部材２の延設部分２３に対して「く」字状に折り返すように架け渡されている。かかる構成により、ＳＭＡアクチュエータ３が電極３０Ａ，３０Ｂを介して通電加熱され、作動（収縮）すると、レバー部材２に対して移動力Ｆ１が付与され、この移動力Ｆ１により拡大機構部材２が揺動することとなる。
【００３５】
バイアスバネ７は、平面視円形の被駆動体１に収納する構成部品のサイズをできるだけ大きくし被駆動体１を安定して移動させることを可能とするために、被駆動体１の本体部１４ではなく、本体部１４から突設されるガイド胴部１２を付勢する位置に設けられている。このように、本実施形態に係る駆動装置１００は、平面視円形の被駆動体１の本体部１４から突出して離れた位置にバイアスバネ７を装着するガイド機構部１０を備えた構成とされている。なお、バイアスバネ７は、例えば、軸部材１３の外周部に装着し易く所定の付勢力が得やすい圧縮コイルバネを好適に用いることができる。
【００３６】
ガイド機構部１０を構成する一部材であるガイド体１１は、被駆動体１の一部であるガイド胴部１２と軸部材１３とを備えている。軸部材１３は、軸線ＡＸである光軸方向に延設されており、ガイド胴部１２に対して、固定部材４の上端部および下端部のそれぞれに設けられる第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２により摺動自在に支持されている。また、ガイド胴部１２の上面と固定部材４との間に、軸部材１３を囲むようにバイアスバネ７が装着され、バイアスバネ７は軸部材１３に嵌装されている。なお、ガイド胴部１２と軸部材１３とは一体化されて構成されているため、被駆動体１の動きとともに軸部材１３も同時に動くことになる。このように、ガイド胴部１２と軸部材１３とは一体化されて構成されているため、同一材料で一体的に形成することが可能となる。
【００３７】
上記したように、本実施形態に係る駆動装置１００の基本構成は、貫通孔部４ａを有する固定部材４と、当該貫通孔の軸線ＡＸに沿う方向に往復移動自在に駆動される被駆動体１と、被駆動体１を駆動する拡大機構部材２と、拡大機構部材２を移動させる駆動力を発生する形状記憶合金アクチュエータ３と、を備えている。そして、固定部材４は一角部（第一角部Ｃ１）に拡大機構部材２との駆動支点部４ａを有し、被駆動体１は、本体部１４と、平面視して第一角部Ｃ１と軸線ＡＸを挟んで対向する所定の対向位置（第二角部Ｃ２）に該本体部１４から突設して形成されるガイド胴部１２と、ガイド胴部１２と一体化された軸部材１３を有している。ガイド機構部１０における第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２は、該軸部材１３を上下させることによりガイド体１１を摺動自在に支持するとともに、ガイド体１１を拡大機構部材２が発揮する駆動力に抗する方向に付勢するバイアスバネ７をさらに有する。拡大機構部材２は、第一角部Ｃ１に設けられ且つ形状記憶合金アクチュエータ３が係合する変位入力部２ａと、平面視して第二角部Ｃ２に被駆動体１を当接により変位可能に設けられる当接部２２ｂと該当接部２２ｂと該変位入力部２ａとを連結し平面視してリング状形態となるリング形態部２１ｂとからなる変位出力部２ｂとを有する。
【００３８】
＜１−２．ＳＭＡを用いた駆動装置の駆動における一般的性質と前提事情＞
この実施形態における駆動装置１００の詳細を説明する準備として、この実施形態の前提となるＳＭＡを用いた駆動装置の駆動の一般的性質と、それに伴って生じる現象、すなわち従来技術で生じていた事情を説明しておく。
【００３９】
図８及び図９は、先述したように、従来の駆動装置の構成要素を示した概略断面図であり、図１０は、従来の駆動装置における被駆動体の動作を説明する図である。図１０（ａ）は、ＳＭＡ通電量（横軸）に対して軸受部に発生する抗力（縦軸）を説明する図であり、図１０（ｂ）は、ＳＭＡ通電量（横軸）に対する被駆動体の変位（縦軸）を説明する図である。
【００４０】
一般的にＳＭＡを用いた駆動装置においては、静止状態のＳＭＡ（図８では形状記憶合金ワイヤ１０１に、図９ではＳＭＡワイヤ２０９に該当する）に通電を開始するとＳＭＡの温度は通電量増加に伴って上昇し、ＳＭＡの駆動力も上昇する。ここで被駆動体は摩擦を伴うのでＳＭＡに対抗する抗力（図８では抗力Ｎａに、図９では抗力Ｎｂに該当する）が軸受部（図８ではスリーブ１０２に、図９ではガイドスリーブ２０８ａ，２０８ｂに該当する）に発生し、この抗力による静止摩擦力が発生している。そのため、図１０（ａ）で示されるように、ＳＭＡの駆動力は「静止摩擦力＋バイアス力」を超えるまでは被駆動体は移動を開始しない（点Ｐ０から点Ｐ１に到達する前の状態）。その後ＳＭＡの通電を増やし発生力が「静止摩擦力＋バイアス力」を超えた瞬間に被駆動体は移動を開始する（点Ｐ１に到達した状態）。
【００４１】
しかしながら、自己形態を保持するほどの剛性を持たない線状ＳＭＡは、被駆動体が移動を開始した瞬間に緩みを発生する。このため、ＳＭＡを用いた駆動装置でなければ静止摩擦力が動摩擦力に変化して安定するが、ＳＭＡを用いた駆動装置ではＳＭＡが緩んだことにより軸受部に発生していた抗力そのものが短時間に大きく減少することになる（点Ｐ１から点Ｐ２まで減少する状態）。すなわち、ＳＭＡを用いた駆動装置でなければ軸受部に発生する抗力がＮ１からＮ２に減少して安定するのに対し、ＳＭＡを用いた駆動装置では、抗力がＮ１から短時間でＮ３まで減少し、その後更なる通電によるＳＭＡの張力増加に伴いＮ２にて安定するという動作となる（点Ｐ２から点Ｐ３まで増加する状態）。つまり、図１０（ａ）で示される抗力Ｎ１と抗力Ｎ２との差の区間Ｒａは静止摩擦力と動摩擦力との差に相当する領域であり、抗力Ｎ２と抗力Ｎ３との差の区間ＲｂはＳＭＡが緩むことによる抗力の領域となる。
【００４２】
続いて、被駆動体の動作について、図１０（ｂ）を参照して説明する。静止状態のＳＭＡに通電を開始するとＳＭＡの温度は通電量増加に伴い上昇し、ＳＭＡの駆動力も上昇するが、被駆動体はＳＭＡの駆動力が「静止摩擦力＋バイアス力」を超えるまで移動を開始しない（点Ｑ０から点Ｑ１に到達する前の状態）。その後ＳＭＡの通電を増やし、ＳＭＡの駆動力が「静止摩擦力＋バイアス力」を超えた瞬間に被駆動体は移動を開始する（点Ｑ１に到達した状態）。その際、静止摩擦力が動摩擦力に減少したことに加え、前述の通り摩擦を発生していた抗力が短時間に減少することから、大きな加速度を得ることとなる（点Ｑ１から点Ｑ２まで増加する状態）。大きな加速度を持って移動を開始した被駆動体はそのエネルギーを動摩擦およびバイアスばね（図８ではばね部材１０５に、図９ではバイアスバネ２０５に該当する）により減少しながら移動を続け（点Ｑ２から点Ｑ３まで増加する状態）、更に通電量を増し張力を増したＳＭＡと釣り合う位置（点Ｑ３に到達した状態）で同期した移動となり安定する。
【００４３】
大きな加速度で移動を開始した被駆動体は、その時点でＳＭＡが緩んでいることもあり、ブレーキをかける手段はない。したがって被駆動体が動摩擦およびバイアス力によりエネルギーを消費し、通電量を増し張力を増したＳＭＡにより安定して移動可能となるまでの区間Ｐａは制御不能領域となる。
【００４４】
ＳＭＡはその小ささ、シンプルさから小型精密機器に組み込まれることが多く、特にカメラのフォーカスなど、μｍオーダーの位置制御が必要となる機器にとって、動き出し時の移動が安定しないことは大きな課題となる。また実際のカメラのフォーカス駆動では、小さな階段状のステップでレンズを動作させることがほとんどであり、各ステップでの初期動作が不安定であれば致命的な問題である。
【００４５】
このような背景の下、本発明では、ＳＭＡを用いた駆動装置において、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後も安定した動作が可能な駆動装置を実現する。
【００４６】
以上の基本構成に加え、実施形態の特徴部となる具体的構成を以下に説明する。
【００４７】
＜２．実施形態の具体的構成＞
本発明の実施形態の説明に戻る。本実施形態に係る駆動装置１００では、拡大機構部材２の当接部２２ｂが被駆動体１と係合し、ＳＭＡアクチュエータ３により回転された拡大機構部材２が被駆動体１を押し上げる構成であるが、押し上げる当接部２２ｂの位置はガイド機構部１０から所定の距離離反している。このため、被駆動体１は拡大機構部材２に押し上げられる際、ガイド機構部１０周りにモーメント力を受けることになる。
【００４８】
そこで、本実施形態に係る駆動装置１００では、このモーメント力を利用して軸部材１３を第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に押し当てる構成を採用する。すなわち、駆動装置１００では、側圧ＳＰを軸線ＡＸに沿う方向に垂直な方向で且つ固定部材４の中心方向に付与するために、弾性部材５を備える（図１参照）。つまり、図１で示されるように、弾性部材５は、その両端が固定部材４の所定の位置（固定端３５Ａ，３５Ｂ）に固定され、且つ、その中央部がガイド胴部１２の側面に架設されるばね部材（詳細は後述する）を含み、該ばね部材の伸縮によって該ガイド胴部１２を介して軸部材１３と第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２との間に側圧ＳＰが付与されることになる。
【００４９】
ここで、再び図１０を参照し、本実施形態に係る駆動装置１００の駆動について説明する。従来と同様に、被駆動体１の静止状態から徐々にＳＭＡアクチュエータ３に対し通電加熱してゆくと、ＳＭＡアクチュエータ３に駆動力が発生する（図１０（ａ）の点Ｐ０から点Ｐ１に到達する前の状態、図１０（ｂ）の点Ｑ０から点Ｑ１に到達する前の状態）。ＳＭＡアクチュエータ３による駆動力が２箇所の第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２で発生している「静止摩擦力＋バイアス力」を超えた時点で被駆動体１は移動を開始する（図１０（ａ）の点Ｐ１、図１０（ｂ）の点Ｑ１に到達した状態）。このとき前述したように、ＳＭＡアクチュエータ３が緩む現象が生じる。側圧ＳＰがない場合は、従来と同様に、ＳＭＡアクチュエータ３の緩みにより被駆動体１に与えられていた回転モーメントが急激に減少することから、第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に発生していた抗力、つまり、摩擦力が急激に減少することになるため（図１０（ａ）の点Ｐ１から点Ｐ２まで減少する状態）、被駆動体１は不安定な動作となる（図１０（ｂ）の点Ｑ１から点Ｑ２を経由し点Ｑ３に至る状態）。
【００５０】
しかしながら、駆動装置１００では、側圧ＳＰを設けていることからＳＭＡアクチュエータ３が緩んだ際に軸部材１３を第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に押しつけるため、抗力の減少を最小限に抑えることが可能となる。これにより、図１０（ｂ）の従来生じていた区間Ｐａにおける被駆動体の不安定な移動は最小限に抑制され、制御不能領域は小さくなる。すなわち、駆動装置１００では、図１０（ｂ）の破線Ｌ１に示すような理想的な被駆動体１の移動を実現することが可能となる。
【００５１】
以上のように、自己形態を保持するほどの剛性をもたない線状のＳＭＡアクチュエータ３を用いた駆動装置１００においては、側圧ＳＰが付与されることにより、駆動開始直後に、ＳＭＡアクチュエータ３が緩むことによる制御不能領域（図１０（ｂ）の区間Ｐａ）が大幅に改善される。これにより、被駆動体が静止状態から移動状態に変化した直後もより安定した動作が可能となる。
【００５２】
＜２−１．拡大機構部材の当接部の位置とモーメントとの関係＞
拡大機構部材２の当接部２２ｂの位置と上述のモーメントとの関係について、図３および図４を参照して説明する。図３および図４は、駆動装置１００に作用する力を模式的に説明する図であり、図３では、拡大機構部材２の当接部２２ｂがガイド機構部１０から離れて当接しているのに対し、図４では、拡大機構部材２の当接部２２ｂがガイド胴部１２と当接しており、ガイド機構部１０に限りなく近い関係にある。
【００５３】
被駆動体１を軸線ＡＸ方向に駆動する際に、軸部材１３が第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に対して、同方向に押し付けられ、軸部材１３が第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に当接した状態を維持したまま往復駆動されることが望ましい。
【００５４】
しかしながら、図３で示される当接部２２ｂの位置では、拡大機構部材２がレンズを収納した被駆動体１を押し上げる駆動力Ｆに対して、第１の軸受部４ｃ１に発生する第１のモーメントＭ１ａと第２の軸受部４ｃ２に発生する第２のモーメントＭ２ａとが逆向きの方向に生じるとともに、レンズの重さＷによって第２の軸受部４ｃ２に発生するモーメントＭＷ（図示せず）が発生し、とりわけ、第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に発生する第１及び第２のモーメントＭ１ａ，Ｍ２ａの影響がモーメントＭＷと比べて大きいため、モーメントＭＷの影響は無視できる。このため、軸部材１３が第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に対して、同方向に押し付けられた状態を維持することは困難となり、結果として、軸部材１３の軸振れが生じやすい状況になる。
【００５５】
これに対して、図４で示される当接部２２ｂの位置では、拡大機構部材２の当接部２２ｂがガイド胴部１２と当接しており、ガイド機構部１０に限りなく近い位置に設けられる。ここで、モーメントは位置ベクトルと運動量ベクトルとの外積を言うところ、位置ベクトルに相当する、当接部２２ｂから軸部材１３までの距離が大きくなれば、第１の軸受部４ｃ１に発生する第１のモーメントＭ１（Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ）と第２の軸受部４ｃ２に発生する第２のモーメントＭ２（Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ）とが大きくなることになる。つまり、この原理からすると、図３の構成は図４の構成における第１及び第２のモーメントＭ１ｂ，Ｍ２ｂと比べて、第１及び第２モーメントＭ１ａ，Ｍ２ａが遙かに大きくなる（Ｍ１ａ＞Ｍ１ｂ，Ｍ２ａ＞Ｍ２ｂ）ことになる。したがって、軸部材１３の軸振れを防止するためには、図３の構成は図４の構成と比べて、第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に対してより大きな側圧ＳＰ（少なくともＳＰ＞Ｍ１ａ）が必要となるため、ガイド胴部１２に対して比較的大きな側圧ＳＰを付与する必要がある。
【００５６】
このように、側圧ＳＰの大きさは、被駆動体１を駆動させる際に、軸部材１３が第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２から浮き始める直前で浮かない程度の力量が必要であり、図３で示す構成では、少なくとも「側圧ＳＰ＞第１のモーメントＭ１ａ」の関係を満足する必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態に係る駆動装置１００では、図４で示されるように、拡大機構部材２の当接部２２ｂがガイド胴部１２と当接するなど、当接部２２ｂからガイド機構部１０までの距離を可能な限り小さく構成することが望ましい。これにより、付加する側圧ＳＰを比較的小さくする（ＳＰ＞Ｍ１ｂを満足すれば十分）ことが可能となる。このため、軸線ＡＸ方向に移動する際に、第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２にそれぞれ発生する第１及び第２のモーメントの影響により、軸部材１３の軸振れが起こりやすくなる状況に対しては、効果的に抑制することが可能となる。
【００５８】
以上のような本実施形態に係る駆動装置１００によれば、軸部材１３に対して、軸線ＡＸに沿う方向に垂直な方向で且つ固定部材４の中心方向（図１の方向ＡＲ）に側圧ＳＰを与える弾性部材５を備えることにより、常に一定の側圧ＳＰが軸部材１３に対して付加されるため、第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２と接触する最低限の側圧ＳＰを付与することにより軸部材１３にかかる力を全体にわたって一定方向（軸部材１３を第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に当接させる方向）で安定させることができる。その結果、軸部材１３の軸方向に沿った被駆動体１に対する拡大機構部材２による駆動性能を安定させることができ、位置制御精度の向上が実現される。以下、この点を詳述する。
【００５９】
固定部材４の上下に設けられた第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２を備えることにより、側圧ＳＰによって該第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２に軸部材１３を安定した力で当接させながら、被駆動体１を軸線ＡＸ方向に沿って駆動することが可能となる。すなわち、拡大機構部材２がガイド胴部１２を当接する部分に対して、第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２にそれぞれ第１及び第２のモーメントＭ１（Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ），Ｍ２（Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ）が生じていても、第１および第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２と接触する最低限の側圧ＳＰ（ＳＰ＞Ｍ１ａ，ＳＰ＞Ｍ２ａ）にすることにより、軸線ＡＸ方向に移動する際に、軸部材１３は軸振れせず、被駆動体１を安定して移動させることができる。このため、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００６０】
なお、側圧ＳＰの方向は、軸線ＡＸ（中心点）に正確に向かう方向ＡＲ（図１参照）と厳密に完全一致している必要はなく、側圧ＳＰの方向のうち、方向ＡＲが含まれていれば足りる。すなわち、側圧ＳＰの方向は、正確に方向ＡＲに加え、おおよそ方向ＡＲに向かう方向（つまり、方向ＡＲから少しずれた方向）をも含む。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る駆動装置１００に対して、被駆動体１をレンズユニットとし、被駆動体が駆動される方向（軸線ＡＸ方向）を光軸方向とし、ＳＭＡアクチュエータ３をＳＭＡワイヤとすると、レンズユニットを光軸に沿って精度良く駆動することができる。
【００６２】
＜３．弾性部材の構成例＞
以下、上述した弾性部材５の具体的構成例を図５〜図７を参照して説明する。
【００６３】
＜３−１．第１の弾性部材の構成例＞
図５は、上述した弾性部材５を構成するばね部材として、引っ張りばね５Ａを用いた例を説明する図である。なお、図１で示すばね部材も、引っ張りばね５Ａを示すものであり、図５は、図１の駆動装置１００を簡略化して示した模式図である。
【００６４】
引っ張りばね５Ａの両端を固定部材４の固定端３５Ａ，３５Ｂに固定し、且つ、該引っ張りばね５Ａの中央部をガイド胴部１２の側面に架設することにより、引っ張りばね５Ａの収縮力５Ａ１，５Ａ２によりガイド胴部１２を介して軸部材１３と第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２との間に側圧ＳＰを付与することができるため、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００６５】
＜３−２．第２の弾性部材の構成例＞
図６は、上述した弾性部材５を構成するばね部材として、線ばね５Ｂを用いた例を説明する図である。なお、図６は、図１の駆動装置１００を簡略化して示した模式図である。
【００６６】
線ばね５Ｂの両端を固定部材４の固定端３５Ａ，３５Ｂに固定し、且つ、該線ばね５Ｂの中央部をガイド胴部１２の側面に架設することにより、線ばね５Ｂの収縮力５Ｂ１，５Ｂ２によりガイド胴部１２を介して軸部材１３と第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２との間に側圧ＳＰを付与することができるため、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００６７】
なお、図６において、線ばね５Ｂが曲線形状をしているのは、被駆動体１との干渉を回避するためである。
【００６８】
＜３−３．第３の弾性部材の構成例＞
図７は、上述した弾性部材５を構成するばね部材として、ねじりばね５Ｃを用いた例を説明する図である。なお、図７は、図１の駆動装置１００を簡略化して示した模式図である。
【００６９】
ねじりばね５Ｃの両端を固定部材４の固定端３５Ａ，３５Ｂに固定し、且つ、該ねじりばね５Ｃの中央部をガイド胴部１２の側面に架設することにより、ねじりばね５Ｃの収縮力５Ｃ１，５Ｃ２によりガイド胴部１２を介して軸部材１３と第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２との間に側圧ＳＰを付与することができるため、駆動性能をより安定させることができ、位置制御精度の更なる向上が図れる。
【００７０】
なお、図７において、ねじりばね５Ｃが曲線形状をしているのは、被駆動体１との干渉を回避するためである。また、被駆動体１００においてねじりばね５Ｃを採用する場合は、例えば、図２で示される被駆動体１の凹部１Ａの堀を深くしてばねをねじる位置の確保をする点に留意する。
【００７１】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７２】
※  本実施形態に係る駆動装置１００では、被駆動体１と拡大機構部材２とを貫通孔部４ａの外周部に沿って円形状に形成されたが、これに限られず、多角形状の被駆動体１と拡大機構部材２とを備えてもよい。
【００７３】
※  本実施形態に係る駆動装置１００では、固定部材４の平面視の形状を四角形としたが、円形でも多角形でもよく、固定部材４に設ける駆動支点部４ｂと変位入力部２ａの設置位置(一角)に軸線ＡＸを挟んで対向する位置(第二の位置)にバイアスバネ７を備えるガイド機構部１０を設ける構成であればよい。
【００７４】
※  本実施形態に係る駆動装置１００では、ガイド機構部１０のガイド体１１において、被駆動体１の一部に相当するガイド胴部１２と軸部材１３とは一体化されて構成されていたが、ガイド胴部１２と軸部材１３とを分離して構成されても良い。具体的には、軸部材１３は、第１及び第２の軸受部４ｃ１，４ｃ２と一体化されて構成され、被駆動体１と一体化したガイド胴部１２が軸部材１３に摺動して移動する。なお、ガイド胴部１２は上記実施形態に係る駆動装置１００と同様に弾性部材５により軸部材１３に押圧されている。なお、図８で示されるような形状記憶合金ワイヤ１０１で直接被駆動体（レンズユニット１０４）を移動させる構成においては、被駆動体と一体化したガイド胴部（スリーブ１０２）を弾性部材５により軸部材（スライドガイド軸１０３）に押圧する構成でも良い。
【符号の説明】
【００７５】
１  被駆動体
２  拡大機構部材
２ａ  変位入力部
２ｂ  変位出力部
３  形状記憶合金ワイヤ（ＳＭＡアクチュエータ）
４  固定部材
４ａ  貫通部
４ｂ  駆動支点部
４ｃ１  第１の軸受部
４ｃ２  第２の軸受部
７  バイアスバネ
１０  ガイド機構部
１１  ガイド体
１２  ガイド胴部
１３  軸部材
１４  本体部
２１ｂ  リング形態部
２２ｂ  当接部
１００  駆動装置
ＡＸ  光軸（軸線）
Ｆ  駆動力
Ｍ１  第１のモーメント
Ｍ２  第２のモーメント
ＳＰ  側圧
【図１】
2013120375.tif 000003
【図２】
2013120375.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013120375.tif 000007
【図６】
2013120375.tif 000008
【図７】
2013120375.tif 000009
【図８】
2013120375.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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