駆動装置
【課題】駆動負荷が軽減でき且つ、ユニットサイズの小型化に寄与する駆動装置を提供する。
【解決手段】ＳＭＡアクチュエータを用いた駆動装置１００の構造において、固定部材４は、拡大機構部材２の周辺に周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３を隔てて設けられ、変位出力部２ｂは、軸部材１３との間において、方向ＡＲ２における変位出力部２ｂの動きを規制する変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２を有し、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２の間隔Δｄ１，Δｄ２は、周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔Δｂ１，Δｂ２よりも短く設定されることで、拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することができるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。また、周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３を可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【解決手段】ＳＭＡアクチュエータを用いた駆動装置１００の構造において、固定部材４は、拡大機構部材２の周辺に周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３を隔てて設けられ、変位出力部２ｂは、軸部材１３との間において、方向ＡＲ２における変位出力部２ｂの動きを規制する変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２を有し、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２の間隔Δｄ１，Δｄ２は、周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔Δｂ１，Δｂ２よりも短く設定されることで、拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することができるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。また、周辺規制領域Ｓ１〜Ｓ３を可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【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機構および駆動装置としては、例えば、特許文献１が開示する構成では、レバー部材がレンズユニットの一部分をその側方から包囲するアーム部分を有し、当該アーム部分の両端（先端）に変位出力部を備えるものであって、移動力の入力による変位入力部の変位量よりも変位出力部の光軸方向への変位量が大きくなるように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２が開示する駆動装置の構成では、固定部の一角にレバー部材の駆動支点部を設け、該一角と対向する第二の角に、被駆動体の本体部からガイド胴部を突設し、このガイド胴部を摺動自在に支持すると共に、該ガイド胴部を付勢するバイアスバネを備える駆動ガイド部を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７０５９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および特許文献２のような駆動装置の構成では、被駆動体を駆動する際に、意図しない方向に変動した場合、変位出力部に相当するレバー部材（アーム部分）が固定部材などの他の部材と接触することで、摺動摩擦が発生し、駆動負荷に繋がるという問題が生じていた。
【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アクチュエータを用いた駆動装置の構造において、摺動摩擦の防止により駆動負荷が軽減できるとともに、ユニットサイズの小型化に寄与する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、貫通孔部を有する固定部材と、前記貫通孔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と、前記被駆動体を駆動する拡大機構部材と、前記拡大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、を備え、前記固定部材は一角部に前記拡大機構部材との駆動支点部を有し、平面視して前記駆動支点部と前記軸線を挟んで対向する所定の位置に前記軸線に沿って設けられる軸部材を有し、該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をさらに備え、前記拡大機構部材は、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、平面視して前記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し平面視してリング状形態となるリング形態部とからなる変位出力部とを有し、前記固定部材は、前記拡大機構部材の周辺に周辺規制領域を隔てて設けられ、前記拡大機構部材の前記変位出力部は、前記軸部材との間において、所定の規制方向における前記変位出力部の動きを規制する変位出力部規制領域を有し、前記変位出力部規制領域における前記所定の規制方向の間隔は、前記周辺規制領域における前記所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定されることを特徴とする、駆動装置である。
【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、前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、前記軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の駆動装置であって、前記所定の規制方向は、前記軸線と直交する面内で且つ前記駆動支点部と前記変位出力部の前記当接部とを結ぶ直線に垂直な方向であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか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、前記ガイド胴部と前記軸部材とは一体化されて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３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、前記軸線が光軸であり、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】
【００１４】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、変位出力部規制領域における所定の規制方向の間隔は、周辺規制領域における所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定される。これにより、拡大機構部材の所定の規制方向への移動が、拡大機構部材の周辺部分と固定部材とが接触する前段階で規制されるため、拡大機構部材の所定の規制方向への動きを規制し、かつ拡大機構部材と固定部材との接触を確実に防止することができる。
【００１５】
また、拡大機構部材の変位出力部における当接部では、拡大機構部材と被駆動体とが駆動方向（軸線方向）で相対的に移動量が一番小さくなる。したがって、相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００１６】
一方、部品精度に依存せず、拡大機構部材と固定部材との間におけるクリアランス（周辺規制領域）を可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【００１７】
請求項２の発明によれば、拡大機構部材は平面視してリング状形態となるリンク状形態部を含み、前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることにより、軸線に直交する方向に変形容易で、軸線に沿う方向には変形困難な構成をとることが可能となる。このため、拡大機構部材が、被駆動体を安定して支持でき、且つ、所定の規制方向に対して過拘束とならないような構成が可能となる。その結果、被駆動体を軸線方向にスムーズに、また安定して変位させることが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、所定の規制方向は、軸線と直交する面内で且つ駆動支点部と変位出力部の当接部とを結ぶ直線に垂直な方向、すなわち、意図しない変動が最も大きくなると想定される方向である。したがって、拡大機構部材の上記方向への移動を規制することにより、拡大機構部材の上記方向への動きを規制し、かつ拡大機構部材と固定部材との接触を最も効果的に防止することができる。また、前記相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、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、該ガイド胴部と軸部材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。また、軸部材をその上下に設けた軸受で摺動自在に支持するため、限られた空間の中で軸受間隔を長くすることができ、被駆動体の傾き精度を確保できる。そのために、軸線方向に移動する際に軸振れせず、被駆動体を安定して移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の要部構成を示した一断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動装置の要部構成を示した一断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
＜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から見た駆動装置１００の平面図を示す。また、図２（ａ）は、図１のI−I線で切断した駆動装置１００の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の破線で囲まれた領域Ｒ１の拡大図を示す。
【００２３】
図１および図２（ａ）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、固定部材４に装着する支持部材を介して貫通孔部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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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から半径方向に突設されるガイド胴部１２が有する軸部材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。
【００２７】
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（ａ）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。
【００２８】
また、図２（ｂ）で示されるように、拡大機構部材２の駆動支点部４ｂは、各々が図２（ｂ）の紙面を貫く方向に伸びる第１線４ｂ１および第２線４ｂ２から構成される。このため、第１線４ｂ１および第２線４ｂ２の２線が、拡大機構部材２を支持し、拡大機構部材２の移動方向を本来要求される方向に制限することができる。
【００２９】
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に固定されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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ガイドスリーブ部４ｃ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。
【００３３】
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。また、軸部材１３をその上下に設けたガイドスリーブ部４ｃ（軸受）で摺動自在に支持するため、限られた空間の中で軸受間隔を長くすることができ、被駆動体１の傾き精度を確保できる。そのために、軸線ＡＸ方向に移動する際に軸振れせず、被駆動体１を安定して移動させることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
＜１−２．駆動装置の駆動における前提事情＞
ところで、一般的に、従来の駆動装置では、被駆動体を駆動する際に、意図しない方向に変動した場合、変位出力部に相当するレバー部材（アーム部分）が固定部材などの他の部材と接触することで、摺動摩擦が発生し、駆動負荷に繋がるという問題が生じていた。
【００３６】
上記の本実施形態に係る駆動装置１００の場合で具体的に説明すると、図１で示されるように、拡大機構部材２の駆動支点部４ｂとガイド機構部１０とが、平面視四角形の固定部材４の対角線状に位置する角部に対向して配設される構成をとるため、ガイド機構部１０は駆動支点部４ｂから最遠の位置に存在し、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２ひいては被駆動体１が、意図しない方向（例えば、図１の方向ＡＲ）の変動によりふらつきが生じる。とりわけ、軸線ＡＸと直交する面内で且つ駆動支点部４ｂと変位出力部２ｂの当接部２２ｂとを結ぶ直線に垂直な方向（後述する図３の方向ＡＲ２）においてはふらつきが最も大きくなる。この変動の結果、変位出力部２ｂが固定部材４と接触することで、摺動摩擦が発生し、更には、駆動負荷に繋がるという課題が生じる。
【００３７】
このような背景の下、本発明では、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することにより、摺動摩擦を防止し、駆動負荷を軽減できるとともに、ユニットサイズの小型化をも実現する。
【００３８】
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。
【００３９】
＜２．実施形態の具体的構成＞
上述したように、駆動装置１００の構成では、駆動支点部４ｂからの距離が最も遠くなる位置にガイド機構部１０が設けられることから、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２がガイド機構部１０で最も大きく振れることが予想される。そこで、駆動装置１００では、以下のような構成を採用する。
【００４０】
図３および図４は、本発明の実施形態に係る駆動装置１００の要部構成を示した一断面図である。このうち、図３は、駆動装置１００が動作していない状態を示し、図４は、駆動装置１００が動作している状態を示している。なお、図３（ｂ）および図４（ｂ）は、図３（ａ）および図４（ａ）の囲まれた領域Ａ１，Ａ２の拡大図としてそれぞれ示す。
【００４１】
図３で示されるように、駆動装置１００の固定部材４は、拡大機構部材２の周辺に周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を隔てて設けられ、拡大機構部材２の変位出力部２ｂ（当接部２２ｂ近傍）は、軸部材１３との間において、所定の規制方向における変位出力部２ｂの動きを規制する変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２を有する。
【００４２】
また、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２（所定の規制方向）の間隔は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔よりも短く設定される。拡大機構部材２と固定部材４との間隔を、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において、Δａ，Δｂ，Δｃとしてそれぞれ示し、拡大機構部材２と軸部材１３との方向ＡＲ２における間隔を、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２において、Δｄ１，Δｄ２としてそれぞれ示す（図３参照）。この際、方向ＡＲ２における最小間隔はΔｂ（図３における上方がΔｂ１、下方がΔｂ２）となる。この場合、｛Δｂ１＞Δｄ２｝及び｛Δｂ２＞Δｄ１｝の規制方向制約関係が成り立つ。
【００４３】
ここで、方向ＡＲ２とは、被駆動体１を駆動する駆動方向（軸線ＡＸ方向）に対して意図しない方向であり、拡大機構部材２と固定部材４との接触が最も懸念される方向である。
【００４４】
続いて、駆動装置１００が動作して拡大機構部材２が方向ＡＲ２に振れた場合における要部構成の変動を説明する。ここで、変動後における拡大機構部材２と固定部材４との間隔は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において、Δａ’,Δｂ’,Δｃ’としてそれぞれ示し、拡大機構部材２と軸部材１３との間隔を、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２において、Δｄ１’，Δｄ２’としてそれぞれ示す（図４参照）。
【００４５】
図４で示されるように、拡大機構部材２が方向ＡＲ２の上方向ＭＶ（図４（ｂ）参照）に振れると、軸部材１３と接触することで、変位出力部規制領域ＳＡ２が実質的になくなり（Δｄ２’＝０）、逆に、変位出力部規制領域ＳＡ１が拡がる（Δｄ１＜Δｄ１’）。この結果、下部側（第三角部Ｃ３側）における周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ狭まる（Δａ＞Δａ’, Δｂ＞Δｂ’, Δｃ＞Δｃ’）ものの、前述のように｛Δｂ２＞Δｄ１｝の規制方向制約関係があるため、拡大機構部材２と固定部材４とが接触することはない（Δａ’＞０, Δｂ’＞０, Δｃ’＞０）。これは、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の方向ＡＲ２の最小間隔（Δｂ１,Δｂ２）が、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２の間隔より長い（Δｄ２＜Δｂ１,Δｄ１＜Δｂ２）という関係が成り立つためである。
【００４６】
このように、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２の間隔（Δｄ１，Δｄ２）は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔（Δｂ１,Δｂ２）よりも短く設定されることにより拡大機構部材２の方向ＡＲ２への移動が、拡大機構部材２の周辺部分と固定部材４とが接触する前段階で規制されるため、拡大機構部材２の方向ＡＲ２への動きを規制し、かつ拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することができる。
【００４７】
また、拡大機構部材２の変位出力部２ｂにおける当接部２２ｂでは、拡大機構部材２と被駆動体１とが駆動方向（軸線ＡＸ方向）で相対的に移動量が一番小さくなる。すなわち、被駆動体１は軸線ＡＸ方向に直進運動するのに対し、拡大機構部材２の意図しない変動は回転運動することから、駆動支点部４ｂから最遠に位置する当接部２２ｂにおいては、この回転運動が最も大きくなるため、相対移動量としては最小となる。したがって、相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００４８】
一方、部品精度に依存せず、拡大機構部材２と固定部材４との間におけるクリアランス（周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を、上記規制方向制約関係を満足させながら可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【００４９】
また、本実施形態では、所定の規制方向として、上記の通り、最も振れ幅が大きくなる、軸線ＡＸと直交する面内で且つ駆動支点部４ｂと変位出力部２ｂの当接部２２ｂとを結ぶ直線に垂直な方向ＡＲ２に設定している。
【００５０】
拡大機構部材２の方向ＡＲ２への移動を規制することにより、拡大機構部材の方向ＡＲ２への動きを規制し、かつ拡大機構部材２と固定部材４との接触を最も効果的に防止することができるからである。したがって、上記の通り、拡大機構部材２と被駆動体１との駆動方向における相対移動量が最小箇所における規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００５１】
さらに、本実施形態において、リング状形態部２１ｂは、平面視幅方向の第１の長さＬ１（図１参照）と、軸線ＡＸに沿う方向の厚み方向の第２の長さＬ２（図２（ａ）参照）とを有し、リンク状形態部２１ｂは、第２の長さＬ２が第１の長さＬ１より長くなる形状で構成される。
【００５２】
これにより、拡大機構部材２が、軸線ＡＸに直交する方向に変形容易で、軸線ＡＸに沿う方向には変形困難な構成をとることが可能となる。このため、拡大機構部材２が、被駆動体２を安定して支持でき、且つ、方向ＡＲ２に対して過拘束とならないような構成が可能となる。その結果、被駆動体１を軸線ＡＸ方向にスムーズに、また安定して変位させることが可能となる。
【００５３】
以上のような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、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、レンズユニットに装着するレンズをスムーズに変位させることが可能な駆動装置を得ることができる。
【００５４】
＜３．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。
【００５５】
※ 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。
【００５６】
※ 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。
【００５７】
※ 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、固定部材４と一体化されて構成され、被駆動体１が動いても、ガイド胴部１２のみが動き、軸部材１３は固定されているため、不動の状態であってもよい。
【００５８】
なお、本実施形態では、変位出力部２ｂの動きを規制する所定の規制方向として、方向ＡＲ２を採用したが、他の方向を採用しても良い。理想的には、軸線ＡＸと直交する面内における全方向において、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２の間隔が、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の最小間隔よりも短くなる規制方向制約関係を満足させることが望ましい。
【００５９】
※ 本実施形態に係る駆動装置１００では、バイアスバネ７は、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たが、この位置に限られず、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を付勢する機能を発揮できる位置であればよい。
【符号の説明】
【００６０】
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
４ｃ ガイドスリーブ部
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）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 周辺規制領域
ＳＡ１，ＳＡ２ 変位出力部規制領域
【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機構および駆動装置としては、例えば、特許文献１が開示する構成では、レバー部材がレンズユニットの一部分をその側方から包囲するアーム部分を有し、当該アーム部分の両端（先端）に変位出力部を備えるものであって、移動力の入力による変位入力部の変位量よりも変位出力部の光軸方向への変位量が大きくなるように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２が開示する駆動装置の構成では、固定部の一角にレバー部材の駆動支点部を設け、該一角と対向する第二の角に、被駆動体の本体部からガイド胴部を突設し、このガイド胴部を摺動自在に支持すると共に、該ガイド胴部を付勢するバイアスバネを備える駆動ガイド部を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７０５９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および特許文献２のような駆動装置の構成では、被駆動体を駆動する際に、意図しない方向に変動した場合、変位出力部に相当するレバー部材（アーム部分）が固定部材などの他の部材と接触することで、摺動摩擦が発生し、駆動負荷に繋がるという問題が生じていた。
【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アクチュエータを用いた駆動装置の構造において、摺動摩擦の防止により駆動負荷が軽減できるとともに、ユニットサイズの小型化に寄与する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、貫通孔部を有する固定部材と、前記貫通孔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と、前記被駆動体を駆動する拡大機構部材と、前記拡大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、を備え、前記固定部材は一角部に前記拡大機構部材との駆動支点部を有し、平面視して前記駆動支点部と前記軸線を挟んで対向する所定の位置に前記軸線に沿って設けられる軸部材を有し、該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をさらに備え、前記拡大機構部材は、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、平面視して前記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し平面視してリング状形態となるリング形態部とからなる変位出力部とを有し、前記固定部材は、前記拡大機構部材の周辺に周辺規制領域を隔てて設けられ、前記拡大機構部材の前記変位出力部は、前記軸部材との間において、所定の規制方向における前記変位出力部の動きを規制する変位出力部規制領域を有し、前記変位出力部規制領域における前記所定の規制方向の間隔は、前記周辺規制領域における前記所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定されることを特徴とする、駆動装置である。
【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、前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、前記軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の駆動装置であって、前記所定の規制方向は、前記軸線と直交する面内で且つ前記駆動支点部と前記変位出力部の前記当接部とを結ぶ直線に垂直な方向であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか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、前記ガイド胴部と前記軸部材とは一体化されて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３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、前記軸線が光軸であり、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】
【００１４】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、変位出力部規制領域における所定の規制方向の間隔は、周辺規制領域における所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定される。これにより、拡大機構部材の所定の規制方向への移動が、拡大機構部材の周辺部分と固定部材とが接触する前段階で規制されるため、拡大機構部材の所定の規制方向への動きを規制し、かつ拡大機構部材と固定部材との接触を確実に防止することができる。
【００１５】
また、拡大機構部材の変位出力部における当接部では、拡大機構部材と被駆動体とが駆動方向（軸線方向）で相対的に移動量が一番小さくなる。したがって、相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００１６】
一方、部品精度に依存せず、拡大機構部材と固定部材との間におけるクリアランス（周辺規制領域）を可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【００１７】
請求項２の発明によれば、拡大機構部材は平面視してリング状形態となるリンク状形態部を含み、前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることにより、軸線に直交する方向に変形容易で、軸線に沿う方向には変形困難な構成をとることが可能となる。このため、拡大機構部材が、被駆動体を安定して支持でき、且つ、所定の規制方向に対して過拘束とならないような構成が可能となる。その結果、被駆動体を軸線方向にスムーズに、また安定して変位させることが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、所定の規制方向は、軸線と直交する面内で且つ駆動支点部と変位出力部の当接部とを結ぶ直線に垂直な方向、すなわち、意図しない変動が最も大きくなると想定される方向である。したがって、拡大機構部材の上記方向への移動を規制することにより、拡大機構部材の上記方向への動きを規制し、かつ拡大機構部材と固定部材との接触を最も効果的に防止することができる。また、前記相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、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、該ガイド胴部と軸部材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。また、軸部材をその上下に設けた軸受で摺動自在に支持するため、限られた空間の中で軸受間隔を長くすることができ、被駆動体の傾き精度を確保できる。そのために、軸線方向に移動する際に軸振れせず、被駆動体を安定して移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の要部構成を示した一断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動装置の要部構成を示した一断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
＜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から見た駆動装置１００の平面図を示す。また、図２（ａ）は、図１のI−I線で切断した駆動装置１００の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の破線で囲まれた領域Ｒ１の拡大図を示す。
【００２３】
図１および図２（ａ）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、固定部材４に装着する支持部材を介して貫通孔部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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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から半径方向に突設されるガイド胴部１２が有する軸部材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。
【００２７】
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（ａ）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。
【００２８】
また、図２（ｂ）で示されるように、拡大機構部材２の駆動支点部４ｂは、各々が図２（ｂ）の紙面を貫く方向に伸びる第１線４ｂ１および第２線４ｂ２から構成される。このため、第１線４ｂ１および第２線４ｂ２の２線が、拡大機構部材２を支持し、拡大機構部材２の移動方向を本来要求される方向に制限することができる。
【００２９】
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に固定されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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ガイドスリーブ部４ｃ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。
【００３３】
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。また、軸部材１３をその上下に設けたガイドスリーブ部４ｃ（軸受）で摺動自在に支持するため、限られた空間の中で軸受間隔を長くすることができ、被駆動体１の傾き精度を確保できる。そのために、軸線ＡＸ方向に移動する際に軸振れせず、被駆動体１を安定して移動させることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
＜１−２．駆動装置の駆動における前提事情＞
ところで、一般的に、従来の駆動装置では、被駆動体を駆動する際に、意図しない方向に変動した場合、変位出力部に相当するレバー部材（アーム部分）が固定部材などの他の部材と接触することで、摺動摩擦が発生し、駆動負荷に繋がるという問題が生じていた。
【００３６】
上記の本実施形態に係る駆動装置１００の場合で具体的に説明すると、図１で示されるように、拡大機構部材２の駆動支点部４ｂとガイド機構部１０とが、平面視四角形の固定部材４の対角線状に位置する角部に対向して配設される構成をとるため、ガイド機構部１０は駆動支点部４ｂから最遠の位置に存在し、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２ひいては被駆動体１が、意図しない方向（例えば、図１の方向ＡＲ）の変動によりふらつきが生じる。とりわけ、軸線ＡＸと直交する面内で且つ駆動支点部４ｂと変位出力部２ｂの当接部２２ｂとを結ぶ直線に垂直な方向（後述する図３の方向ＡＲ２）においてはふらつきが最も大きくなる。この変動の結果、変位出力部２ｂが固定部材４と接触することで、摺動摩擦が発生し、更には、駆動負荷に繋がるという課題が生じる。
【００３７】
このような背景の下、本発明では、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することにより、摺動摩擦を防止し、駆動負荷を軽減できるとともに、ユニットサイズの小型化をも実現する。
【００３８】
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。
【００３９】
＜２．実施形態の具体的構成＞
上述したように、駆動装置１００の構成では、駆動支点部４ｂからの距離が最も遠くなる位置にガイド機構部１０が設けられることから、被駆動体１を駆動する際に、拡大機構部材２がガイド機構部１０で最も大きく振れることが予想される。そこで、駆動装置１００では、以下のような構成を採用する。
【００４０】
図３および図４は、本発明の実施形態に係る駆動装置１００の要部構成を示した一断面図である。このうち、図３は、駆動装置１００が動作していない状態を示し、図４は、駆動装置１００が動作している状態を示している。なお、図３（ｂ）および図４（ｂ）は、図３（ａ）および図４（ａ）の囲まれた領域Ａ１，Ａ２の拡大図としてそれぞれ示す。
【００４１】
図３で示されるように、駆動装置１００の固定部材４は、拡大機構部材２の周辺に周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を隔てて設けられ、拡大機構部材２の変位出力部２ｂ（当接部２２ｂ近傍）は、軸部材１３との間において、所定の規制方向における変位出力部２ｂの動きを規制する変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２を有する。
【００４２】
また、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２（所定の規制方向）の間隔は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔よりも短く設定される。拡大機構部材２と固定部材４との間隔を、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において、Δａ，Δｂ，Δｃとしてそれぞれ示し、拡大機構部材２と軸部材１３との方向ＡＲ２における間隔を、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２において、Δｄ１，Δｄ２としてそれぞれ示す（図３参照）。この際、方向ＡＲ２における最小間隔はΔｂ（図３における上方がΔｂ１、下方がΔｂ２）となる。この場合、｛Δｂ１＞Δｄ２｝及び｛Δｂ２＞Δｄ１｝の規制方向制約関係が成り立つ。
【００４３】
ここで、方向ＡＲ２とは、被駆動体１を駆動する駆動方向（軸線ＡＸ方向）に対して意図しない方向であり、拡大機構部材２と固定部材４との接触が最も懸念される方向である。
【００４４】
続いて、駆動装置１００が動作して拡大機構部材２が方向ＡＲ２に振れた場合における要部構成の変動を説明する。ここで、変動後における拡大機構部材２と固定部材４との間隔は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において、Δａ’,Δｂ’,Δｃ’としてそれぞれ示し、拡大機構部材２と軸部材１３との間隔を、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２において、Δｄ１’，Δｄ２’としてそれぞれ示す（図４参照）。
【００４５】
図４で示されるように、拡大機構部材２が方向ＡＲ２の上方向ＭＶ（図４（ｂ）参照）に振れると、軸部材１３と接触することで、変位出力部規制領域ＳＡ２が実質的になくなり（Δｄ２’＝０）、逆に、変位出力部規制領域ＳＡ１が拡がる（Δｄ１＜Δｄ１’）。この結果、下部側（第三角部Ｃ３側）における周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ狭まる（Δａ＞Δａ’, Δｂ＞Δｂ’, Δｃ＞Δｃ’）ものの、前述のように｛Δｂ２＞Δｄ１｝の規制方向制約関係があるため、拡大機構部材２と固定部材４とが接触することはない（Δａ’＞０, Δｂ’＞０, Δｃ’＞０）。これは、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の方向ＡＲ２の最小間隔（Δｂ１,Δｂ２）が、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２の間隔より長い（Δｄ２＜Δｂ１,Δｄ１＜Δｂ２）という関係が成り立つためである。
【００４６】
このように、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２における方向ＡＲ２の間隔（Δｄ１，Δｄ２）は、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における方向ＡＲ２における最小間隔（Δｂ１,Δｂ２）よりも短く設定されることにより拡大機構部材２の方向ＡＲ２への移動が、拡大機構部材２の周辺部分と固定部材４とが接触する前段階で規制されるため、拡大機構部材２の方向ＡＲ２への動きを規制し、かつ拡大機構部材２と固定部材４との接触を確実に防止することができる。
【００４７】
また、拡大機構部材２の変位出力部２ｂにおける当接部２２ｂでは、拡大機構部材２と被駆動体１とが駆動方向（軸線ＡＸ方向）で相対的に移動量が一番小さくなる。すなわち、被駆動体１は軸線ＡＸ方向に直進運動するのに対し、拡大機構部材２の意図しない変動は回転運動することから、駆動支点部４ｂから最遠に位置する当接部２２ｂにおいては、この回転運動が最も大きくなるため、相対移動量としては最小となる。したがって、相対移動量が最も小さい箇所での規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００４８】
一方、部品精度に依存せず、拡大機構部材２と固定部材４との間におけるクリアランス（周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を、上記規制方向制約関係を満足させながら可能な限り小さくすることができるため、ユニットサイズの小型化に寄与する。
【００４９】
また、本実施形態では、所定の規制方向として、上記の通り、最も振れ幅が大きくなる、軸線ＡＸと直交する面内で且つ駆動支点部４ｂと変位出力部２ｂの当接部２２ｂとを結ぶ直線に垂直な方向ＡＲ２に設定している。
【００５０】
拡大機構部材２の方向ＡＲ２への移動を規制することにより、拡大機構部材の方向ＡＲ２への動きを規制し、かつ拡大機構部材２と固定部材４との接触を最も効果的に防止することができるからである。したがって、上記の通り、拡大機構部材２と被駆動体１との駆動方向における相対移動量が最小箇所における規制となるため、摺動摩擦が発生しにくく、駆動負荷の軽減に繋がる。
【００５１】
さらに、本実施形態において、リング状形態部２１ｂは、平面視幅方向の第１の長さＬ１（図１参照）と、軸線ＡＸに沿う方向の厚み方向の第２の長さＬ２（図２（ａ）参照）とを有し、リンク状形態部２１ｂは、第２の長さＬ２が第１の長さＬ１より長くなる形状で構成される。
【００５２】
これにより、拡大機構部材２が、軸線ＡＸに直交する方向に変形容易で、軸線ＡＸに沿う方向には変形困難な構成をとることが可能となる。このため、拡大機構部材２が、被駆動体２を安定して支持でき、且つ、方向ＡＲ２に対して過拘束とならないような構成が可能となる。その結果、被駆動体１を軸線ＡＸ方向にスムーズに、また安定して変位させることが可能となる。
【００５３】
以上のような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、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、レンズユニットに装着するレンズをスムーズに変位させることが可能な駆動装置を得ることができる。
【００５４】
＜３．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。
【００５５】
※ 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。
【００５６】
※ 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。
【００５７】
※ 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、固定部材４と一体化されて構成され、被駆動体１が動いても、ガイド胴部１２のみが動き、軸部材１３は固定されているため、不動の状態であってもよい。
【００５８】
なお、本実施形態では、変位出力部２ｂの動きを規制する所定の規制方向として、方向ＡＲ２を採用したが、他の方向を採用しても良い。理想的には、軸線ＡＸと直交する面内における全方向において、変位出力部規制領域ＳＡ１，ＳＡ２の間隔が、周辺規制領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の最小間隔よりも短くなる規制方向制約関係を満足させることが望ましい。
【００５９】
※ 本実施形態に係る駆動装置１００では、バイアスバネ７は、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たが、この位置に限られず、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を付勢する機能を発揮できる位置であればよい。
【符号の説明】
【００６０】
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
４ｃ ガイドスリーブ部
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）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 周辺規制領域
ＳＡ１，ＳＡ２ 変位出力部規制領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔部を有する固定部材と、
前記貫通孔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と、
前記被駆動体を駆動する拡大機構部材と、
前記拡大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、
を備え、
前記固定部材は一角部に前記拡大機構部材との駆動支点部を有し、
平面視して前記駆動支点部と前記軸線を挟んで対向する所定の位置に前記軸線に沿って設けられる軸部材を有し、該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をさらに備え、
前記拡大機構部材は、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、平面視して前記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し平面視してリング状形態となるリング形態部とからなる変位出力部とを有し、
前記固定部材は、前記拡大機構部材の周辺に周辺規制領域を隔てて設けられ、
前記拡大機構部材の前記変位出力部は、前記軸部材との間において、所定の規制方向における前記変位出力部の動きを規制する変位出力部規制領域を有し、
前記変位出力部規制領域における前記所定の規制方向の間隔は、前記周辺規制領域における前記所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定され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、
前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、前記軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置であって、
前記所定の規制方向は、前記軸線と直交する面内で且つ前記駆動支点部と前記変位出力部の前記当接部とを結ぶ直線に垂直な方向であることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか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、前記ガイド胴部と前記軸部材とは一体化されて構成されていることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４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、
前記軸線が光軸であり、
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。
【請求項１】
貫通孔部を有する固定部材と、
前記貫通孔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と、
前記被駆動体を駆動する拡大機構部材と、
前記拡大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、
を備え、
前記固定部材は一角部に前記拡大機構部材との駆動支点部を有し、
平面視して前記駆動支点部と前記軸線を挟んで対向する所定の位置に前記軸線に沿って設けられる軸部材を有し、該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をさらに備え、
前記拡大機構部材は、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、平面視して前記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し平面視してリング状形態となるリング形態部とからなる変位出力部とを有し、
前記固定部材は、前記拡大機構部材の周辺に周辺規制領域を隔てて設けられ、
前記拡大機構部材の前記変位出力部は、前記軸部材との間において、所定の規制方向における前記変位出力部の動きを規制する変位出力部規制領域を有し、
前記変位出力部規制領域における前記所定の規制方向の間隔は、前記周辺規制領域における前記所定の規制方向における最小間隔よりも短く設定され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、
前記リング状形態部は、平面視幅方向の第１の長さと、前記軸線に沿う方向の厚み方向の第２の長さとを有し、前記リンク状形態部は、前記第２の長さが前記第１の長さより長くなる形状で構成されることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置であって、
前記所定の規制方向は、前記軸線と直交する面内で且つ前記駆動支点部と前記変位出力部の前記当接部とを結ぶ直線に垂直な方向であることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか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、前記ガイド胴部と前記軸部材とは一体化されて構成されていることを特徴とする、
駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４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、
前記軸線が光軸であり、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９７３５７（Ｐ２０１３−９７３５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３２６２（Ｐ２０１１−２４３２６２）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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