(57)【要約】【課題】形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを適用した駆動機構および駆動装置において、被駆動体を移動する際に固定部に繰り返し当接しても、ＳＭＡの劣化を防止可能な駆動機構および駆動装置を提供する。【解決手段】固定部と、被駆動体１と、該被駆動体を前記固定部に対して第一軸方向に移動可能に支持する支持部材と、前記被駆動体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３と、を備え、前記形状記憶合金アクチュエータ３を介して移動する前記被駆動体１と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記被駆動体１の当接部と前記移動制限部との間に、当接の際の衝撃を緩和する緩衝部材１１Ａ、１１Ｂを介装した駆動機構および駆動装置とした。【選択図】図１
2009229781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、被駆動体と、該被駆動体を前記固定部に対して第一軸方向に移動可能に支持する支持部材と、前記被駆動体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と、を備え、
前記形状記憶合金アクチュエータを介して移動する前記被駆動体と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記被駆動体の当接部と前記移動制限部との間に緩衝部材を介装したことを特徴とする駆動機構。
【請求項２】
前記被駆動体の移動する方向の前端の所定位置に突出端部を設け、該突出端部が前記緩衝部材を介して前記移動制限部に当接することを特徴とする請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記緩衝部材は、粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤からなる粘弾性部材であり、前記移動制限部または前記突出端部に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動機構。
【請求項４】
前記移動制限部を樹脂製とし、前記緩衝部材を、前記移動制限部の表面の一部を突出した弾性片としたことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動機構。
【請求項５】
前記被駆動体がレンズユニットであり、
前記第一軸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請求項１から４のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項６】
貫通孔部を有するベース部材を備える固定部と、前記ベース部材に装着する支持部材を介して前記貫通孔部内をその軸線方向に往復移動自在に支持される被駆動体を備え、前記ベース部材に装着する形状記憶合金ワイヤを介して前記移動の駆動力を得る駆動装置において、
前記形状記憶合金ワイヤの駆動力により移動する前記被駆動体の移動する方向の前端に突出端部を設け、前記突出端部と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記突出端部と前記移動制限部との間に緩衝部材を介装したことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
前記被駆動体がレンズユニットであり、前記軸線方向が光軸方向であり、前記突出端部が、前記レンズユニットを構成するレンズ鏡胴の前端周部に設ける突出部であり、該突出部に、前記駆動力に抗して付勢するバイアスばねを装着したことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記突出端部が、前記レンズユニットを構成するレンズ鏡胴の前端周部の全周に設ける環状突出部であることを特徴とする請求項６または７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記緩衝部材は、粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤からなる粘弾性部材であり、前記移動制限部または前記突出端部に配設されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記移動制限部を樹脂製とし、前記緩衝部材を、前記移動制限部の表面に一体形成された弾性片としたことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の駆動装置。
【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機構および駆動装置に関し、特に、カメラ付き携帯電話等の撮像光学系を構成するレンズユニットを、ズームやフォーカス等のために光軸方向に移動するのに好適な駆動機構および駆動装置に関する。
【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】
また、ワイヤ状のＳＭＡを用いて全長の数％（例えば３〜５％）の長さ変動を利用したリニア駆動装置を構成することができる。さらに、このワイヤ状のＳＭＡと変倍機構（例えばレバー機構）を組み合わせて変位量を拡大したリニア駆動装置を構成することができる。
【０００５】
ＳＭＡアクチュエータを適用したレンズ駆動機構としては、例えば、特許文献１〜３に開示された構造が知られている。これらはいずれもレバー機構によりＳＭＡの動作方向を変更したり、動作量を拡大したりする機構である。
【０００６】
カメラ付き携帯電話機等に高性能なフォーカス機能やズーム機能等を付加する場合には、レンズの位置を制御し、所定の位置で停止させる必要がある。これらを実現するために、レンズの位置を検知する位置センサや、通電時のＳＭＡの抵抗値から換算してレンズの位置を検知する方法を用いて、サーボ制御を行うことが知られている。また、フォーカス動作を行う際は、レンズを一旦、一方の端部に寄せ、その後で他端まで連続的に移動させて、その間に得られるフォーカス信号により合焦位置を求め、最後にレンズを合焦位置にサーボ移動することが一般的に知られている。
【０００７】
また、低摩擦で直進移動を可能とするガイド機構として、一対の向かい合わせの平行板ばねからなる平行リンク機構が知られている。そのために、平行板ばね機構とＳＭＡを用いてレンズなどを移動するアクチュエータ装置（駆動装置）が既に公開されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００７−５８０７５号公報
【特許文献２】特開２００７−５８０７６号公報
【特許文献３】特開２００７−６０５３０号公報
【特許文献４】特開２００２−１３０１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のサーボ制御を高速で行うと、ＳＭＡを含む駆動機構が振動を発生して、目的の位置に安定した状態で停止するために長い時間を有する問題が生じる。また、一端から他端にレンズを移動させる方式では、レンズを固定部に当接する際に、ＳＭＡに瞬間的に高応力が加わり劣化するという問題を生じる。
【０００９】
劣化したＳＭＡは伸びを発生し、駆動するために所定以上の電流を流す必要が生じる。また劣化が進むと断線に至り、機器として致命的な欠陥となる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを適用した駆動機構および駆動装置において、被駆動体を移動する際に固定部に繰り返し当接しても、ＳＭＡの劣化を防止可能な駆動機構および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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、固定部と、被駆動体と、該被駆動体を前記固定部に対して第一軸方向に移動可能に支持する支持部材と、前記被駆動体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と、を備え、前記形状記憶合金アクチュエータを介して移動する前記被駆動体と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記被駆動体の当接部と前記移動制限部との間に緩衝部材を介装した駆動機構としたことを特徴としている。
【００１２】
上記の構成であれば、形状記憶合金アクチュエータを介して被駆動体を移動して移動制限部に衝突させても、介装される緩衝部材によりその衝撃を緩和するので、形状記憶合金アクチュエータの応力を軽減して劣化を防止可能な駆動機構となる。
【００１３】
また本発明は上記構成の駆動機構において、前記被駆動体の移動する方向の前端の所定位置に突出端部を設け、該突出端部が前記緩衝部材を介して前記移動制限部に当接することを特徴としている。この構成であれば、所定の位置に突出端部を設けることで、当接の際の衝撃をより効果的に緩和することができる。
【００１４】
また本発明は上記構成の駆動機構において、前記緩衝部材は、粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤からなる粘弾性部材であり、前記移動制限部または前記突出端部に配設されることを特徴としている。この構成であれば、装置組立て中、あるいは組立て後に、所定位置に粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤を付着することで所望の緩衝効果を発揮するので組立て作業が容易となる。
【００１５】
また本発明は上記構成の駆動機構において、前記移動制限部を樹脂製とし、前記緩衝部材を、前記移動制限部の表面の一部を突出した弾性片としたことを特徴としている。この構成であれば、移動制限部を備える固定部を樹脂製とし、前記移動制限部を一体的に成型することができ、部品点数を増やさずに緩衝部材を構成可能であり、製造コストを低く抑えることができる。
【００１６】
また本発明は上記構成の駆動機構において、前記被駆動体がレンズユニットであり、前記第一軸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している。この構成であれば、オートフォーカス動作としてレンズユニットを常時移動端まで移動し、固定部に当接させている構成であっても、形状記憶合金ワイヤの応力を軽減して劣化や破断を防止可能な駆動機構となる。
【００１７】
また本発明は、貫通孔部を有するベース部材を備える固定部と、前記ベース部材に装着する支持部材を介して前記貫通孔部内をその軸線方向に往復移動自在に支持される被駆動体を備え、前記ベース部材に装着する形状記憶合金ワイヤを介して前記移動の駆動力を得る駆動装置において、前記形状記憶合金ワイヤの駆動力により移動する前記被駆動体の移動する方向の前端に突出端部を設け、前記突出端部と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記突出端部と前記移動制限部との間に緩衝部材を介装したことを特徴としている。
【００１８】
上記の構成であれば、形状記憶合金ワイヤを介して移動制限部に衝突させるまで被駆動体を移動しても、被駆動体に設ける突出端部と前記移動制限部との間に介装される緩衝部材によりその衝撃を緩和するので、形状記憶合金ワイヤの応力を軽減して劣化を防止するので、寿命の長い駆動装置を得ることができる。また、移動端での振動の発生を効果的に抑制して機器の破損を防止することができる。
【００１９】
また本発明は上記の構成の駆動装置において、前記被駆動体がレンズユニットであり、前記軸線方向が光軸方向であり、前記突出端部が、前記レンズユニットを構成するレンズ鏡胴の前端周部に設ける突出部であり、該突出部に、前記駆動力に抗して付勢するバイアスばねを装着したことを特徴としている。この構成であれば、レンズユニットを移動する際に固定部に当接させても衝撃を緩和して機器の破損や劣化を抑制するので、小型軽量化が望まれるレンズの駆動装置として好適となる。また、バイアスばねの外周部に固定部と当接する突出端部を設けることで、バイアスばねの位置決めとバイアスばねの収縮量を規定することができ、バイアスばねの劣化をも防止することができる。
【００２０】
また本発明は上記の構成の駆動装置において、前記突出端部が、前記レンズユニットを構成するレンズ鏡胴の前端周部の全周に設ける環状突出部であることを特徴としている。この構成であれば、環状突出部の全周域に相当する部分に緩衝部材を介装することで、大きな緩衝効果を得ることができる。
【００２１】
また本発明は上記の構成の駆動装置において、前記緩衝部材は、粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤からなる粘弾性部材であり、前記移動制限部または前記突出端部に配設されることを特徴としている。この構成であれば、装置組立て中あるいは組立て後に、所定位置に粘弾性樹脂もしくは弾性接着剤を付着する作業で、所望の緩衝効果を発揮する駆動装置を得ることができるので、装置の組み立てが容易となる。
【００２２】
また本発明は上記の構成の駆動装置において、前記移動制限部を樹脂製とし、前記緩衝部材を、前記移動制限部の表面に一体形成された弾性片としたことを特徴としている。この構成であれば、移動制限部を備える固定部を樹脂製とし、前記移動制限部を一体的に成型することができ、部品点数を増やさずに緩衝部材を配設可能であり、製造コストを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＳＭＡアクチュエータを適用した駆動機構および駆動装置において、ＳＭＡアクチュエータの駆動力を介して被駆動体を移動させる際に、被駆動体の移動する方向の前端に設けられる突出端部に当接して最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記突出端部と前記移動制限部との間に緩衝部材を介装した構成とすることで、移動制限部に当接した際に生じるＳＭＡアクチュエータの応力を緩和して劣化を抑制することができる。また、小型軽量化が可能であり、組み立ても容易となる駆動機構および駆動装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る駆動装置の第一実施形態の側面図である。図２は、本発明に係る駆動装置の第二実施形態の側面図である。図３は、緩衝部材が介装されていない駆動装置であって、（ａ）に平面図を、（ｂ）に原点位置にある時の側面図を、（ｃ）に最大移動位置にある時の側面図を示す。図４は、オートフォーカス動作の説明図であり、（ａ）はレンズ動作の説明図、（ｂ）は緩衝部材を備えていない従来例の応力発生状態を示し、（ｃ）は緩衝部材を備える第一実施形態の駆動装置の応力発生状態を示す。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００２５】
先ず、緩衝部材が介装されていない駆動装置Ｂ１について図３より説明する。この駆動装置Ｂ１は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、主に、被駆動体１（例えば、撮像レンズ１０を備えるレンズユニット）、該被駆動体１をその移動する軸線方向（第一軸方向：例えば光軸ＡＸ方向）に移動する変位部材２、該変位部材２が備える変位入力部に変位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を備えており、これらをベース部材４に一体的に組み付けた構成とされている。
【００２６】
また、被駆動体１をベース部材４に対して弾性支持する支持部材として一対の平行板ばね６（６Ａ、６Ｂ）と、所定方向に付勢するバイアスばね７を用いる構成としている。例えば、被駆動体１の一端部をベース部材４に装着する第一板ばね６Ａで支持し、他端部を天板５に装着する第二板ばね６Ｂで支持し、変位部材２が移動させる方向とは逆方向に付勢するバイアスばね７を、前記他端部とカバー部材Ｎ間に配設する。図３（ａ）の平面図では、便宜上天板５と平行板ばね６およびバイアスばね７は省略している。
【００２７】
ベース部材４は、当該駆動装置の取り付け対象となる部材（例えば、携帯電話機のフレームやマウント基板等）に固定されるものであり、例えばレンズ駆動装置の底辺を構成する不動の部材である。このベース部材４は、例えば、平面視正方形の板状に形成され、全体が樹脂材料等により構成されている。
【００２８】
被駆動体１がレンズユニットであれば、撮像レンズと該レンズを保持するレンズ駆動枠と該レンズ駆動枠を収納する鏡筒を備えた円筒形状とされている。撮像レンズ１０は、対物レンズ、フォーカスレンズ、ズームレンズ等を有しており、図外の撮像素子に対する被写体像の結像光学系を構成している。つまり、撮像レンズ１０のフォーカス動作時には、レンズユニットである被駆動体１をその光軸ＡＸ方向の最適な合焦位置に移動させている。また、被駆動体１の移動側（対物側）先端の外周縁部の相対向する二箇所に、周方向に１８０°の角度差を有して、変位部材２の駆動アームと係合する一対の係合突部１６が突設されている。
【００２９】
被駆動体１は、天板５に形成される開口部分に挿入された状態で、ベース部材４上に配置されている。詳しくは、一対の前記係合突部１６が、丁度ベース部材４の一対の対角の近傍に位置するように配置されている。ベース部材４および天板５には、それぞれ平行板ばね６（第一板ばね６Ａと第二板ばね６Ｂ）が固定されており、これら平行板ばねにレンズユニットである被駆動体１が固定されている。
【００３０】
これによって、被駆動体１がベース部材４等に対して変位可能に支持されると共に、その変位自由度が、光軸ＡＸに沿った方向に規制される。つまり、被駆動体１は支持部材を介して、固定部と所定の間隙をもって第一軸方向に移動可能に支持されている。なお、天板５は、前記ベース部材４に対して図外の支柱等を介して固定してもよく、ベース部材４と一体構造としてもよく、ベース部材と同様に固定された部材である。
【００３１】
変位部材２は、ＳＭＡアクチュエータの駆動力を被駆動体１に伝達する部材であり、前記ＳＭＡアクチュエータを懸架する変位入力部と、前記駆動力を伝達する変位出力部とを備えており、揺動中心となる軸支部と、前記被駆動体１の両側を包囲するアーム形状であって前記係合突部１６に係合して被駆動体１の光軸ＡＸ方向の駆動力を付与するアーム部（駆動アーム）を備えるレバー部材とされている。そのために、これ以降、変位部材２をレバー部材２として説明する。
【００３２】
レバー部材２は、被駆動体１の側方、具体的には、ベース部材４の角部であって、被駆動体１の前記係合部１６が位置する角部以外の一つの角部に設置されている。このレバー部材２は、図３（ｂ）に示すように、被駆動体１に駆動力を付与するアーム部として、光軸ＡＸと直交する方向に位置する駆動アーム２１を備えている。また、この駆動アーム２１の基端部分から光軸ＡＸ方向に延びる延設アーム２２を備えて、側面視逆Ｌ字型の形状をしており、この基端部に設けられる屈曲部に軸支部２０が形成され、ベース部材４に立設された支持脚８の支持部８Ａに揺動自在に装着されている。さらに、軸支部２０から離れた延設アーム２２の先端部にＳＭＡアクチュエータとして形状記憶合金ワイヤ３が懸架される懸架部２３が形成されている。
【００３３】
そのために、前記形状記憶合金ワイヤ３が通電され収縮すると、懸架部２３が光軸ＡＸに近づく方向に付勢され、レバー部材２が前記軸支部２０を中心として揺動し、駆動アーム２１が係合突部１６を光軸ＡＸ方向に押し上げることになる。つまり、この懸架部２３が変位入力部２Ａとなり、前記駆動アーム２１の前記係合突部１６との当接部が変位出力部２Ｂとなり、係合突部１６が駆動力入力部となる。
【００３４】
駆動アーム２１は、例えば図３（ａ）に示すように、環状の被駆動体１の外周に沿うように、平面視で円弧状に形成されている。また、相対向して設けられる係合突部１６まで延設され、全体として被駆動体１の片側半分を包囲するように形成されている。
【００３５】
形状記憶合金ワイヤ３は、レバー部材２に前記駆動力を付与するもので、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金等の形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤからなる線状アクチュエータである。この形状記憶合金ワイヤ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、所定の張力を付加されることで伸長し、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。
【００３６】
本実施形態では、形状記憶合金ワイヤ３を通電加熱することで、上述の相変態を行わせている。これは、形状記憶合金ワイヤ３は所定の抵抗値を有する導体であることから、当該形状記憶合金ワイヤ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、形状記憶合金ワイヤ３の両端には、通電加熱用の第一電極３０Ａおよび第二電極３０Ｂが固着されている。これら電極３０Ａ、３０Ｂは、ベース部材４に設けられる所定の電極固定部に固定されている。
【００３７】
前記懸架部２３を巻回部として前記被駆動体の外側を挟むようにＬ字状もしくはＵ字状に掛け渡して、レバー部材２の延設アーム２２に対して「く」字状に折り返すように懸架している形状記憶合金ワイヤ３に、前記電極３０Ａ、３０Ｂを介して通電すると、加熱されて収縮し、レバー部材２を揺動する。
【００３８】
なお、電極３０Ａ、３０Ｂは、ベース部材４上の、被駆動体１の係合突部１６の近傍にそれぞれ配置されている。また、それぞれの折り返し部から電極部までの形状記憶合金ワイヤ３の長さを略等しい長さとしておくことで、変位入力部２Ａとなる懸架部２３両側の形状記憶合金ワイヤ３の伸縮量が等しくなって、形状記憶合金ワイヤ３とレバー部材２との擦れが防止される。また、前記懸架部２３は、Ｖ溝状とされていて、このＶ溝状の懸架部２３に形状記憶合金ワイヤ３を掛け渡すことで、レバー部材２に対して形状記憶合金ワイヤ３を安定的に懸架することができる。
【００３９】
バイアスばね７は、形状記憶合金ワイヤ３の作動（収縮）により前記変位出力部２Ｂが移動する向きとは逆向きに、被駆動体１を光軸ＡＸ方向に付勢するものである。このバイアスばね７は、例えばレンズ駆動枠の周縁サイズと略合致した径の圧縮コイルバネからなり、被駆動体１のレンズ駆動枠の頂面に一端側（例えば下端側）が当接している。なお、バイアスばね７の他端側（例えば上端側）は、例えば携帯電話機のハウジング内面等、固定部となるカバーＮに当接している。
【００４０】
バイアスばね７の力量は、形状記憶合金ワイヤ３によってレバー部材２に付与される駆動力よりも弱いものとされ、これにより、形状記憶合金ワイヤ３が作動していないときは、被駆動体１がベース部材４側に向けて押圧される。一方、形状記憶合金ワイヤ３が作動するとバイアスばね７の付勢力に抗して被駆動体１が反対方向（対物側）に移動する。つまり、バイアスばね７は、形状記憶合金ワイヤ３に通電加熱が行われていない時に、被駆動体１をホームポジションに復帰させるバイアス荷重を与えるものである。
【００４１】
なお、形状記憶合金ワイヤ３は、作動していない状態では、被駆動体１（係合突部１６）およびレバー部材２を介して作用するバイアスばね７の押圧力を受けて緊張するようにその線長が設定されている。つまり、その作動状態に拘らず、常に前記レバー部材２（駆動アーム２１）を被駆動体１（係合突部１６）に当接（圧接）させるようにその線長が設定されている。この構成により、形状記憶合金ワイヤ３の作動時には、その変位を速やかに伝えて当該レバー部材２を揺動させる構成となっている。
【００４２】
通電加熱が行われていない形状記憶合金ワイヤ３の停止（伸長）時には、バイアスばね７の押圧力により被駆動体１がベース部材４側に押圧されホームポジション（原点位置）に保持される（図３（ｂ）参照）。このとき、被駆動体１の駆動枠の下突出端部１２Ｂがベース部材４に当接してその位置が決定されている。一方、形状記憶合金ワイヤ３が作動（収縮）すると、この作動によりレバー部材２の変位入力部２Ａに駆動力Ｆ１が付与されてレバー部材２が揺動し、この揺動により変位出力部２Ｂが光軸ＡＸ方向に移動する（図３（ｃ）参照）。その結果、被駆動体１に対物側への駆動力が付与され、被駆動体１がバイアスばね７の押圧力に抗して移動する。また、この際に、形状記憶合金ワイヤ３への通電電流を制御して、前記駆動力Ｆ１の力量を調整し、レバー部材２を揺動する駆動力を加減して、被駆動体１の変位量を調整することができる。このとき、駆動枠の上突出端部１２Ａが固定部であるカバーＮに当接してその位置（最大移動位置）が決定される。つまり、例えばレンズユニットである被駆動体１は、光軸ＡＸ方向の移動の際に、移動する方向の前端にそれぞれ設けられる上突出端部１２Ａと下突出端部１２Ｂが、それぞれの移動方向にある固定部に当接して、その移動端の位置が決定されている。
【００４３】
また、前端周部に環状に設けられる上突出端部１２Ａに（例えば突出端部の内側に）、バイアスばね７を装着する構成としているので、該突出端部を介して、バイアスばね７の位置決めとバイアスばね７の収縮量を規定することができる。そのために、バイアスばね７を所定の位置に確実に装着し、ばねの収縮量を弾性範囲内に制限して、ばねの寿命を保ち劣化を防止することができる。
【００４４】
形状記憶合金ワイヤ３への通電が停止（もしくは電圧が所定値まで低下）され、形状記憶合金ワイヤ３が冷却されてマルテンサイト相に復帰すると、前記駆動力Ｆ１が消失し、バイアスばね７の押圧力により、被駆動体１が光軸ＡＸ方向に沿ってホームポジションに復帰する。このように、形状記憶合金ワイヤ３への通電オン・オフによって、被駆動体１を光軸ＡＸ方向に沿って変位させることができ、通電電流を制御して、駆動力Ｆ１の力量を調整し被駆動体１の変位量を調整することができる。
【００４５】
上記のような構成の駆動機構および駆動装置であれば、形状記憶合金ワイヤ３の作動に応じて、例えばレンズユニットである被駆動体１を、第一軸方向（光軸ＡＸ方向）に沿って良好に移動させることができる。
【００４６】
被駆動体１の停止位置を制御するために、別途設ける変位量検出センサを介してその位置を検出することができる。また、ＳＭＡ（例えば、形状記憶合金ワイヤ３）へ流す電流値を制御することにより、被駆動体１を第一軸方向（光軸ＡＸ方向）に位置決めすることが可能である。この際、ＳＭＡは、相変化に応じて抵抗値が変化する特性を有し、ＳＭＡの収縮量と抵抗値に相関を有しているので、この特性を利用して、抵抗値を検出し、この値に応じてＳＭＡへ流す電流値を制御することで位置決めすることが可能である。この方法を用いれば、別途変位量検出センサを設ける必要がなく、小型で低コストなシステムを構成することが可能である。
【００４７】
次に、オートフォーカス動作時のレンズ動作について図４より説明する。図４（ａ）に示すレンズ動作は、原点位置と最大移動位置との間に合焦位置を有する従来からよく知られたレンズ動作方法である。この方法によれば、通電オフの状態でレンズは先ず原点位置に移動している。本例では、通電オフの状態であるが、微弱な電流を流し、通電オフの原点位置より少し移動した位置であってもよい。
【００４８】
この原点位置にあるレンズはその後通電駆動され、図に示すように階段状のステップ移動を行う。このステップ移動の際に、各ステップ位置において図示しないセンサなどによりフォーカス信号を得る。このフォーカス信号とは、例えばデジタルカメラの場合、撮像センサから得られる画像データから抽出するコントラスト情報などである。
【００４９】
ステップ動作を繰り返しながら移動するレンズは最終的に最大移動位置（移動端部）に達する。被駆動体１をカバーＮに当接して最大移動位置とする場合は、このカバーＮが移動制限部となる。この際、各ステップ位置で得られたフォーカス信号から合焦位置が判定される。この後レンズは一端原点位置まで戻され、先に求められた合焦位置に移動されて、フォーカス動作が終了となる。なお、一旦原点に復帰することなく、最大移動位置から直接合焦位置に移動することも考えられる。いずれの場合であっても、ステップ動作を繰り返しながら最大移動位置まで移動して移動制限部に当接する動作を行う。この際にＳＭＡには応力変動が生じるので、以下にこのＳＭＡ応力について説明する。
【００５０】
図４（ｂ）は粘弾性部材を備えていない従来例の応力発生状態を示している。ＳＭＡは初期状態では、ある所定の張力（初期応力）をもって架設されている。この初期応力からステップ駆動される毎に、次第に応力が増加していく。なお、各ステップ駆動時には加速度が加わるため、ステップ直後には一時的に応力が高くなり応力変動Ｓ１が生じ、その後で所定の応力値に静定する挙動を示す。
【００５１】
ステップ毎に、ＳＭＡは平均的に応力を増していくが、レンズが移動制限部に衝突した瞬間に、その応力は急激に上がり、大きな応力変動Ｓ２が生じる。大きな応力が付加されるとＳＭＡは劣化するので、このようなオートフォーカス動作を繰り返すと、ＳＭＡ内部の劣化は進行する。劣化が進行したＳＭＡは通電しても元に戻らない伸びを発生し、駆動するために所定以上の電流を流す必要が生じたり、また、機器が供給可能な最大電流でも目的の位置に移動できなくなるという問題を生じたりする。さらに、ＳＭＡの劣化が進行すると、ＳＭＡが断線に至り、機器として致命的な欠陥となる。
【００５２】
上記した欠陥を緩和するために、本発明では、レンズ等の被駆動体が移動制限部に当接（衝突）する際に生じる応力変動を抑制する構成とした。図１にその第一実施形態を示し、図２に第二実施形態を示す。
【００５３】
図１に示す駆動装置Ａ１は、被駆動体１の当接部と移動制限部との間に、当接の際の衝撃を緩和する緩衝部材を介装した駆動機構を備える装置の第一実施形態であって、移動制限部となるカバーＮに緩衝部材１１Ａを配設した構成としている。この構成の駆動機構および駆動装置であれば、被駆動体１の上突出端部１２Ａが、固定部であり移動制限部であるカバーＮに衝突する際に、前記上突出端部１２Ａが緩衝部材１１Ａに当接して、衝撃を緩和すると共に制振効果をも発揮して応力変動を抑制することができる。
【００５４】
緩衝部材１１Ａを被駆動体１の当接部と移動制限部との間に介装する方法として、固定部である移動制限部に緩衝部材１１Ａを配設する方法と、移動する側の被駆動体１の当接部に緩衝部材１１Ａを配設する方法がある。しかし、固定部であるカバーＮに配設する構成では、その緩衝部材の有効面積を前記上突出端部１２Ａの頂部よりも大きな面積とすることができるので、大きな緩衝効果を得ることができ好適となる。この緩衝部材１１Ａとしては、接着性があり、弾性を有し、柔らかい物質で振動を吸収する材料を用いることができる素材、例えば、シリコーンゲル等の粘弾性樹脂や、塗布後にゴム状弾性体となる弾性接着剤などの粘弾性部材を用いることができる。
【００５５】
また、前記上突出端部１２Ａは、被駆動体１の前端周部の全周域に設ける環状突出部であっても、複数個の突部を円周上等配（例えば、周部に四箇所）して設ける突出部であってもよい。さらに環状突出部とする場合でも、その全周域に緩衝部材１１Ａを配設しても、周囲の所定の複数個所に相当する部分に配設してもよく、所望される緩衝効果によりその配設箇所や配設面積を変えることができる。
【００５６】
上記したように、当接部となる突出端部（上突出端部１２Ａが相当）は、被駆動体１の移動する方向の前端の所定位置に設けることができる。また、所定の位置に上突出端部１２Ａを設けることで、当接の際の衝撃をより効果的に緩和することができる駆動機構となり、例えば、レンズユニットである被駆動体１を、光軸ＡＸ方向に沿って良好に移動させることができる駆動装置となる。
【００５７】
図２に示す駆動装置Ａ２は、被駆動体１の当接部と移動制限部との間に、弾性片からなる緩衝部材１１Ｂを介装した駆動機構を備える装置の第二実施形態であって、移動制限部となるカバーＮを樹脂製とし、該カバーＮの表面の一部を突出した弾性片を備える構成としている。この弾性片としては、その根元がカバーＮの表面に設けられ、先端部がカバーＮの表面から離間すると共に被駆動体１の移動方向に対して弾性を発揮する形状であればよく、例えば、前記表面に、その根元が一体的に形成され、該根元から先端部に向けて前記表面から徐々に離間させた突出片を設けることで、移動方向に対して弾性を有する弾性片を形成することができる。この移動制限部の表面に一体形成された弾性片を、当接部となる突出端部（上突出端部１２Ａが相当）に当接する位置に円周上等配（例えば、周部に四箇所）して設けることで、被駆動体１の当接部（上突出端部１２Ａが相当）にバランスよく当接して均等な弾性力を付与可能となる。
【００５８】
弾性片からなる緩衝部材１１Ｂを介装した上記の構成であっても、被駆動体１の移動に応じて固定部側の移動制限部に衝突する際の衝撃を緩和してＳＭＡに生じる応力変動を抑制する駆動機構となり、例えば、レンズユニットである被駆動体１を、光軸ＡＸ方向に沿って良好に移動させることができる駆動装置となる。そのために、弾性片からなる緩衝部材１１ＢをカバーＮに一体的に形成した構成の駆動機構および駆動装置であっても、ＳＭＡの応力変動を抑制し劣化を抑制することができる。
【００５９】
特に、樹脂製のカバーＮであれば、その表面の一部に突出する弾性片を備える形状に一体成型容易である。また、この弾性片の配設位置や個数や大きさ等を変えることで、所望される緩衝効果を発揮するカバーＮを備える駆動装置Ａ２を製造することができる。
【００６０】
前述した駆動装置Ａ１の応力発生状態を図４（ｃ）に示す。この図から明らかなように、ステップ移動の途中では緩衝部材が介装されていない駆動装置Ｂ１と同様な応力変動Ｓ１が生じているが、最大移動位置となる移動制限部に衝突した瞬間に生じる応力は、前述した応力変動Ｓ２より抑制された小さな応力変動Ｓ３となっている。このように、当接する上突出端部１２ＡとカバーＮとの間に緩衝部材１１Ａを介装することで、ＳＭＡにかかる応力を大幅に軽減することができる。また、カバーＮ表面から突出する弾性片を有する駆動装置Ａ２の場合でも、駆動装置Ａ１と同様の応力抑制効果を発揮する。
【００６１】
このように、本発明は、ＳＭＡを介して移動する被駆動体と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を前記固定部に設けると共に、前記被駆動体の当接部と前記移動制限部との間に、当接の際の衝撃を緩和する緩衝部材を介装する駆動機構および駆動装置とすることで、最大移動位置で生じるＳＭＡの瞬間的な高応力を緩和することができる。そのために、オートフォーカス動作のように、被駆動体を移動して常時固定部に当接する構成であっても、ＳＭＡにかかる応力を緩和し劣化を防止可能な駆動機構および駆動装置を得ることができる。また、本発明は緩衝部材を用いることから、従来の機器の大きさを変えることなく実施することが可能であり、組立ても容易であり、機器の小型軽量化にも貢献する。さらに、第二実施形態の駆動装置Ａ２のように、固定部自体の形状で緩衝部材を形成すれば、部品点数も変わらず、組立作業も容易で、コストも変更なく実施することが可能である。
【００６２】
先に示した駆動装置Ａ１、駆動装置Ａ２は、レンズの光軸方向の直進移動を行う小型のレンズユニットを有する撮影装置に用いることができる。その際には、被駆動体１がレンズ鏡胴であり、軸心が光軸となる。また断面が円形のレンズ鏡胴を支持するベース部材４を、前記光軸と直交する方向の断面を矩形とする直方体ユニットとすることで、レンズ鏡胴の周囲の四隅を構成部品装着スペースとして利用可能となる。そのために、前記矩形の一隅に、レバー部材２を軸支し形状記憶合金ワイヤ３を巻回するための支持脚８を設けることが容易となり、この一隅に隣接する１隅または２隅に形状記憶合金ワイヤの電極固定部を設けることができる。例えば、前記一隅に隣接した２隅に前記形状記憶合金ワイヤ３の電極３０Ａ、３０Ｂを設けることができる。この構成であれば、小型のレンズユニットにも搭載可能な駆動装置となって、レンズの光軸方向の直進移動を行うことが容易となり、携帯電話等にも搭載可能なレンズの駆動装置となる。
【００６３】
また、前述したように、オートフォーカス動作の際に、駆動端部（最大移動位置）にて緩衝部材を介して当接させる構成とすることで、応力緩和効果や制振効果を発揮して、ＳＭＡアクチュエータの応力変動を緩和することができる。
【００６４】
以上説明したように、本発明に係る駆動機構によれば、形状記憶合金アクチュエータを介して移動する前記被駆動体と当接して該被駆動体の最大移動位置を制限する移動制限部を固定部に設けて、被駆動体の当接部と移動制限部との間に緩衝部材を介装したので、形状記憶合金アクチュエータを介して被駆動体を移動して移動制限部に衝突させても、介装される緩衝部材によりその衝撃を緩和して、形状記憶合金アクチュエータの応力を軽減して劣化を防止可能な駆動機構となる。
【００６５】
さらに、ＳＮＡアクチュエータとして形状記憶合金ワイヤを用いると共に被駆動体の最大移動位置に緩衝部材を介装した本発明に係る駆動装置によれば、形状記憶合金ワイヤの応力を軽減して劣化を防止するので、寿命の長い駆動装置を得ることができる。また、移動端での振動の発生を効果的に抑制して機器の破損を防止することができる。さらに、小型軽量化が可能で組み立て作業性のよい駆動装置を得ることができる。
【００６６】
上記したように本発明によれば、ＳＭＡアクチュエータを適用した駆動機構および駆動装置において、被駆動体の最大移動位置に緩衝部材を配設する簡単な構成で、被駆動体を駆動端部まで移動させる際に、繰り返し固定部に当接しても、固定部と衝突する際に生じるＳＭＡアクチュエータの応力変動を緩和し、ＳＭＡの劣化を防止することができる。また、被駆動体を安定的にしかも高速に位置制御可能とすると共に、小型軽量化が可能であり、組み立ても容易となる駆動機構および駆動装置を得ることができる。そのために、レンズの光軸方向の直進移動を行う小型のレンズユニットを有する撮像装置に適用可能な駆動機構および駆動装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本発明に係る駆動装置の第一実施形態の側面図である。
【図２】は、本発明に係る駆動装置の第二実施形態の側面図である。
【図３】は、緩衝部材が介装されていない駆動装置であって、（ａ）に平面図を、（ｂ）に原点位置にある時の側面図を、（ｃ）に最大移動位置にある時の側面図を示す。
【図４】は、オートフォーカス動作の説明図であり、（ａ）はレンズ動作の説明図、（ｂ）は緩衝部材を備えていない従来例の応力発生状態を示し、（ｃ）は緩衝部材を備える第一実施形態の駆動装置の応力発生状態を示す。
【符号の説明】
【００６８】
１    被駆動体
２    変位部材（レバー部材）
３    形状記憶合金ワイヤ（ＳＭＡアクチュエータ）
４    ベース部材（固定部）
６    平行板ばね（支持部材）
７    バイアスばね
１１Ａ    緩衝部材（粘弾性部材）
１１Ｂ    緩衝部材（弾性片）
１２Ａ    上突出端部
Ａ１    駆動装置（第一実施形態）
Ａ２    駆動装置（第二実施形態）
ＡＸ    光軸（第一軸）
Ｎ    カバー（移動制限部）
【図１】
2009229781.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009229781.tif 000005
【図４】
2009229781.tif 000006