JP2012220785A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振れ補正機能付きの光学ユニット100において、振れ補正用駆動機構500によって揺動支点180を中心に可動体3を揺動させて振れを補正する。その際、第1フォトリフレクタ580aおよび第2フォトリフレクタ580bを固定体200の側面に設け、可動体3の変位を監視する。ここで、可動体3の側面には、第1フォトリフレクタ580aと対向する領域および第2フォトリフレクタ580bと対向する領域に樹脂テープ、金属シート、コーティング層、板状ガラス、反射板等の平滑層590を積層しておく。
【選択図】図10
Description
(撮影用の光学ユニットの全体構成)
図1は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。図2は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットにおけるフォトリフレクタの配置位置等を示す説明図であり、図2(a)、(b)、(c)、(d)は各々、光学ユニットの平面的構成を示す説明図、YZ断面を模式的に示す説明図、XZ断面を模式的に示す説明図、および可動体が揺動した様子を模式的に示す説明図である。なお、図1および図2では、振れ補正用駆動機構の図示を省略してある。
図3は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの外観等を示す斜視図であり、図3(a)、(b)は、光学ユニットを被写体側からみたときの斜視図、および光学ユニットから撮影ユニットを取り外した状態の斜視図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の全体構成を示す分解斜視図である。なお、図4では、可動体3については撮像ユニット1の図示を省略し、ケース110のみを図示してある。
図5は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に用いたコイルホルダおよびコイルの説明図である。図6は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100におけるフレキシブル配線基板490の説明図である。
図7は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に用いた可動体3の分解斜視図である。なお、図7では、撮像ユニット1の図示を省略してある。
図8は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100のYZ断面の構成を示す説明図であり、図8(a)、(b)は、揺動支点180を通る位置で光学ユニット100を切断したときのYZ断面図、およびその一部を拡大して示す断面図である。図9は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100のZX断面の構成を示す説明図であり、図9(a)、(b)は、揺動支点180を通る位置で光学ユニット100を切断したときのZX断面図、およびその一部を拡大して示す断面図である。なお、図8および図9では、可動体3については撮像ユニット1および上ケース130の図示を省略し、筒状ケース120のみを図示してある。また、バネ部材600は負荷が加わっていない状態では、平面状であるが、固定体200に可動体3を組み込むと、可動体3は、揺動支点180で光軸方向前側に押し出される。その結果、バネ部材600が変形するが、かかる変形したバネ部材600の形状については模式的に示してある。
図7に示すように、光学ユニット100は、可動体3に接続されたフレキシブル配線基板410を備えており、フレキシブル配線基板410において、可動体3の筒状ケース120内に位置する部分に、図3に示す撮像ユニット1に接続されている。ここで、可動体3を揺動させた際にフレキシブル配線基板410が可動体3に負荷を印加すると、可動体3を適正に揺動させるのに支障がある。そこで、フレキシブル配線基板410は、可動体3に接続されているY軸方向の一方側+Yの部分412から他方側−Yに向けて延在した後、一方側+Yに向けて折り返されて外部に引き出されている。このため、フレキシブル配線基板410は、可動体3に接続されている部分から外部に引き出されている部分までの間に折り返し部分413が設けられている分、寸法が長い。従って、フレキシブル配線基板410は、可動体3の振れにスムーズに追従するので、大きな負荷を可動体3に印加することがない。
図10は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100のXY断面図である。なお、図10では、可動体3については撮像ユニット1および上ケース130等の図示を省略し、筒状ケース120のみを図示してある。また、図10では、フォトリフレクタ580の背面側に位置する剛性基板やスペーサーや、フレキシブル配線基板490の図示を省略してある。
図7〜図10等を参照して説明したように、本形態の光学ユニット100では、振れ補正用駆動機構500を構成するにあたって、固定体200のコイルホルダ260の4つの側面264の各々に空芯コイル560(第1空芯コイル560a、第2空芯コイル560b、第3空芯コイル560cおよび第4空芯コイル560d)が設けられている。また、可動体3(筒状ケース120)の4つの側面126(側面126a、126b、126c、126d)の各々に磁石520(第1磁石520a、第2磁石520b、第3磁石520cおよび第4磁石520d)が設けられている。
図11は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に用いた平滑層590の説明図であり、図11(a)、(b)、(c)、(d)は、磁石520の表面に平滑層590を積層した様子を示す説明図、平滑層590の表面粗さを測定した結果を示す説明図、磁石520の表面の様子を示す説明図、磁石520の表面粗さを測定した結果を示す説明図である。図12は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に用いた平滑層590の反射特性の均一性を示す説明図であり、図12(a)、(b)は、平滑層590の反射特性の均一性を測定する方法を示す説明図、および平滑層590の反射特性の均一性の測定結果を示す説明図である。図13は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100において、可動体3を揺動させた際のフォトリフレクタ580からの出力を示す説明図であり、図13(a)、(b)は、可動体3を軸線X0周りに揺動させた際のフォトリフレクタ580からの出力を示す説明図、および可動体3を軸線Y0周りに揺動させた際のフォトリフレクタ580からの出力を示す説明図である。
図14は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に設けたフォトリフレクタ580の固定体200(コイルホルダ260)への固定構造を示す説明図であり、図14(a)、(b)、(c)は、コイルホルダ260に第1フォトリフレクタ580aを搭載した様子をコイルホルダ260の内側からみた様子を示す説明図、第2フォトリフレクタ580bを実装したフレキシブル配線基板490の帯状部分460を内側からみた様子を示す説明図、およびフレキシブル配線基板490の帯状部分460から空芯コイル560を外した状態を内側からみた様子を示す説明図である。図15は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に設けたスペーサー等の説明図であり、図15(a)、(b)はいずれも、第1フォトリフレクタ580aおよび第2フォトリフレクタ580bにスペーサーを設ける様子を示す説明図である。図16は、フォトリフレクタ580と反射面(平滑面590)との距離と、フォトリフレクタ580からの出力電流値との関係を示す説明図である。
以上説明したように、本形態の光学ユニット100(振れ補正機能付き光学ユニット)では、振れ補正用駆動機構500を作動させれば、揺動支点180を中心に可動体3を揺動させることができる。従って、手振れ等に起因して光学ユニット100に振れが生じた場合でも、可動体3を揺動させることによって、振れを補正することができる。また、本形態では、光軸方向に交差する2つの方向において、第1空芯コイル560aの内側領域に第1フォトリフレクタ580aが設けられ、第2空芯コイル560bの内側領域に第2フォトリフレクタ580bが設けられている。このため、2つの方向毎の可動体3の変位を監視し、その監視結果に基づいて、振れ補正用駆動機構500を制御することができる。
図17は、本発明の実施の形態1の改良例に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100における変位量検出方法を示す説明図であり、図17(a)、(b)は、振れ補正機能付きの光学ユニット100のXY断面図、および差動検出回路の説明図である。
(光学ユニットの全体構成)
図18は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの全体構成を示す説明図であり、図18(a)、(b)は、光学ユニットを被写体側(光軸方向前側)からみたときの斜視図、およびその分解斜視図である。図19は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の要部の分解斜視図であり、図19(a)、(b)は、X軸方向およびY軸方向において互いに逆方向からみた分解斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図20は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の可動体3の分解斜視図である。図18、図19および図20に示すように、可動体3は、撮像ユニット1と、撮像ユニット1の筒状ケース120の外周面を囲む矩形枠状のホルダ7と、ストッパ部材8とを備えており、ストッパ部材8はホルダ7の光軸方向後側の面に溶接等の方法で固定されている。ホルダ7は、光軸方向前側に位置する矩形枠状の第1ホルダ部材71と、光軸方向後側で第1ホルダ部材71に対向する矩形枠状の第2ホルダ部材72とからなる。本形態において、第1ホルダ部材71と第2ホルダ部材72との間には、振れ補正用駆動機構500に用いた平板状の磁石520が保持されている。より具体的には、磁石520において光軸方向前側の面には第1ホルダ部材71が固定され、磁石520において光軸方向後側の面には第2ホルダ部材72が固定されており、磁石520、第1ホルダ部材71および第2ホルダ部材72によって角筒状の磁石アセンブリ75が構成されている。このため、角筒状の磁石アセンブリ75の内側に撮像ユニット1を挿入した後、撮像ユニット1の筒状ケース120の外周面と、磁石アセンブリ75の内周面(磁石520の内面)とを接着剤73(図21(b)、(c)参照)等により固定すれば、磁石520、第1ホルダ部材71、第2ホルダ部材72、ストッパ部材8および撮像ユニット1を一体化して可動体3を構成することができる。
バネ部材600は、固定体200側に連結される矩形枠状の固定体側連結部620と、可動体3側に連結される可動体側連結部610と、可動体側連結部610と固定体側連結部620の間で延在する複数本のアーム部630とを備えた板状バネ部材であり、アーム部630の両端は各々、可動体側連結部610および固定体側連結部620に繋がっている。ここで、固定体側連結部620は、矩形枠状の本体部分621と、本体部分621の辺部分の中央位置で外側に向けて突出した凸部622とを備えている。
図21は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の断面図であり、図21(a)、(b)、(c)は、フォトリフレクタ580を通る位置で光学ユニットを切断したときのXY断面図、YZ断面図およびXZ断面図である。なお、図21では、撮像ユニットの内部についてはレンズホルダ等の図示を省略してある。
図19に示すように、矩形に折り曲げられたシート状コイル体550の外側には、フレキシブル配線基板450が重ねて配置されている。フレキシブル配線基板450は、シート状コイル体550のX軸方向の一方側+Xの面556およびY軸方向の一方側+Yの面557に外側で重なるように直角に折り曲げられた第1部分451と第2部分452を備えており、第2部分452の光軸方向後側端部で折れ曲がった端部453は、外部でフレキシブル配線基板400に接続されている。
ここで、可動体3の第1側面31において第1フォトリフレクタ580aと対向する領域には、反射性の第1平滑層590aが積層され、可動体3の第2側面32において第2フォトリフレクタ580bと対向する領域には、反射性の第2平滑層590bが積層されている。かかる平滑層590(第1平滑層590aおよび第2平滑層590b)は各々、樹脂テープ、金属シート、コーティング層、板状ガラス、あるいは反射板からなる。より具体的には、平滑層590は、可動体3に粘着材等によって貼付された樹脂テープ、金属シート、板状ガラス、反射板や、可動体3に塗布後、硬化させたコーティング層からなる。
本形態の光学ユニット100において、可動体3は、揺動支点180によって揺動可能な状態に固定体200に支持された状態にある。従って、外部から大きな力が加わって可動体3が大きく変位すると、バネ部材600のアーム部630が塑性変形するおそれがある。そこで、本形態では、以下に説明するストッパ機構が設けられている。
本形態の光学ユニット100において、図1に示す光学機器1000が振れると、かかる振れはジャイロスコープによって検出されるとともに、上位の制御部では、ジャイロスコープでの検出に基づいて、振れ補正用駆動機構500を制御する。すなわち、ジャイロスコープで検出した振れを打ち消すような駆動電流をフレキシブル配線基板400およびフレキシブル配線基板450を介してシート状コイル体550のコイル部560sに供給する。その結果、X側振れ補正用駆動機構500xは、揺動支点180を中心に撮像ユニット1を軸線Y0周りに揺動させる。また、Y側振れ補正用駆動機構500yは、揺動支点180を中心に撮像ユニット1を軸線X0周りに揺動させる。また、撮像ユニット1の軸線X0周りの揺動、および軸線Y0周りの揺動を合成すれば、XY面全体に対して撮像ユニット1を変位させることができる。それ故、光学ユニット100で想定される全ての振れを確実に補正することができる。
図18等に示すように、本形態の光学ユニット100において、可動体3の撮像ユニット1には、フレキシブル配線基板410の一方の端部が接続されており、可動体3を揺動させた際にフレキシブル配線基板410が可動体3に負荷を印加すると、可動体3を適正に揺動させるのに支障がある。
以上説明したように、本形態の光学ユニット100(振れ補正機能付き光学ユニット)では、可動体3が固定体200の揺動支点180によって揺動可能に支持されているため、振れ補正用駆動機構500を作動させれば、揺動支点180を中心に可動体3を揺動させることができる。従って、手振れ等に起因して光学ユニット100に振れが生じた場合でも、可動体3を揺動させることによって、振れを補正することができる。
図22は、本発明の他の実施の形態に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100におけるフォトリフレクタ580の配置位置等を示す説明図であり、図22(a)、(b)、(c)、(d)は各々、光学ユニット100の平面的構成を示す説明図、YZ断面を模式的に示す説明図、XZ断面を模式的に示す説明図、および可動体3が揺動した様子を模式的に示す説明図である。なお、図22は、図2に対応する図であり、振れ補正用駆動機構の図示を省略してある。また、上記実施の形態と基本的な構成が同一であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
上記実施の形態では、カメラ付き携帯電話機に用いる光学ユニット100に本発明を適用した例を説明したが、薄型のデジタルカメラ等に用いる光学ユニット100に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、撮像ユニット1にレンズ駆動機構等が構成されている例を説明したが、撮像ユニット1にレンズ駆動機構が搭載されていない固定焦点タイプの光学ユニットに本発明を適用してもよい。
31 可動体の第1側面
32 可動体の第2側面
100 光学ユニット
180 揺動支点
200 固定体
201 固定体の第1側面
202 固定体の第2側面
520 磁石
560 空芯コイル
560s コイル部
580 フォトリフレクタ
580a 第1フォトリフレクタ
580b 第2フォトリフレクタ
590 平滑層
590a 第1平滑層
590b 第2平滑層
600 バネ部材
Claims (7)
- 固定体と、
光学素子を保持する可動体と、
当該可動体を光軸方向に交差する第1方向に揺動させるとともに、前記光軸方向および前記第1方向に交差する第2方向に揺動させる振れ補正用駆動機構と、
を有する振れ補正機能付き光学ユニットにおいて、
前記第1方向で対向する前記固定体の第1側面および前記可動体の第1側面のうちの一方の第1側面で他方の第1側面に向く第1フォトリフレクタと、
前記他方の第1側面で前記第1フォトリフレクタに対向する領域に積層された反射性の第1平滑層と、
前記第2方向で対向する前記固定体の第2側面および前記可動体の第2側面のうちの一方の第2側面で他方の第2側面に向く第2フォトリフレクタと、
前記他方の第2側面で前記第2フォトリフレクタに対向する領域に積層された反射性の第2平滑層と、
を有することを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記第1平滑層および前記第2平滑層は各々、樹脂テープ、金属シート、コーティング層、板状ガラス、および反射板のうちの何れかであることを特徴とする請求項1に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記第1平滑層および前記第2平滑層は各々、平面上に積層されていることを特徴とする請求項1または2に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記第1フォトリフレクタおよび前記第2フォトリフレクタは、前記固定体の側に設けられ、
前記第1平滑層および前記第2平滑層は、前記可動体の側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記振れ補正用駆動機構は、前記固定体の第1側面に設けられた第1空芯コイルと、前記可動体の第1側面に設けられた第1磁石と、前記固定体の第2側面に設けられた第2空芯コイルと、前記可動体の第2側面に設けられた第2磁石と、を備え、
前記第1フォトリフレクタは、前記第1空芯コイルの内側領域に設けられ、
前記第2フォトリフレクタは、前記第2空芯コイルの内側領域に設けられ、
前記第1平滑層は、前記第1磁石において前記第1空芯コイルが位置する側の面に積層され、
前記第2平滑層は、前記第2磁石において前記第2空芯コイルが位置する側の面に積層されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記振れ補正用駆動機構は、前記固定体の第1側面に設けられた第1コイルと、前記可動体の第1側面に設けられた第1磁石と、前記固定体の第2側面に設けられた第2コイルと、前記可動体の第2側面に設けられた第2磁石と、を備え、
前記第1フォトリフレクタ、前記第1平滑層、前記第2フォトリフレクタ、および前記第2平滑層は各々、前記第1コイル、前記第1磁石、前記第2コイル、および前記第2磁石より光軸方向において前記可動体の揺動中心が位置する側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 可動体の光軸方向後側端部を支持して当該可動体を前記第1方向および前記第2方向に揺動可能に支持する揺動支点を有していることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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