JP2013120248A - Elastic support structure of optical vibration-proof device and optical vibration-proof device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学防振装置の弾性支持構造に関し、特に、レンズユニットが落下した際に永久変形するのを防止することにより、レンズユニットの耐震強度を強化することができる光学防振装置、及びその弾性支持構造に関する。 The present invention relates to an elastic support structure for an optical vibration isolator, and in particular, an optical vibration isolator capable of enhancing the seismic strength of the lens unit by preventing permanent deformation when the lens unit falls, and It relates to the elastic support structure.
科学技術の進歩により、デジタルカメラの体積は、益々縮小されている。また、携帯電話などの多くの小型電子装置は、レンズユニットが小型化されたことにより、デジタル撮像機能を有するようになった。従来の多くの小型レンズには、ボイスコイルモータ(以下「VCM」という)が使用されている。VCMは、コイル磁石と弾性片とが組み合わされた構造を有し、搭載されたレンズを撮像光軸方向に沿って前後に移動させることにより、オートフォーカス機能及びズーム機能を実現している。また、撮像品質及び機能に対する要求も益々高まっており、1000万画素、手ぶれ防止機能などによってプロ用カメラとアマチュア用カメラとの区別がなされている。 Due to advances in science and technology, the volume of digital cameras is becoming increasingly smaller. In addition, many small electronic devices such as mobile phones have a digital imaging function due to the miniaturization of the lens unit. A voice coil motor (hereinafter referred to as “VCM”) is used in many conventional small lenses. The VCM has a structure in which a coil magnet and an elastic piece are combined, and realizes an autofocus function and a zoom function by moving a mounted lens back and forth along the imaging optical axis direction. In addition, demands for imaging quality and functions are increasing, and professional cameras and amateur cameras are distinguished by 10 million pixels and a camera shake prevention function.
レンズユニット及び画像補償ユニットから構成される光学システム中、例えば、カメラ、撮影装置などは、外力を受けたり、手ぶれが発生したりした際、振動によって光の経路が偏移し、画像補償ユニット上の結像が不安定になり、撮影された画像が不鮮明になる。この問題の解決方法としては、補償メカニズムを設けることにより、取り込んだ画像を鮮明化する方法が最もよく行われる。補償メカニズムは、デジタル補償メカニズムでもよいし、光学補償メカニズムでもよい。 In an optical system composed of a lens unit and an image compensation unit, for example, when an external force is applied or a camera shake occurs, the light path shifts due to vibrations on the image compensation unit. Imaging becomes unstable, and the captured image becomes unclear. As a solution to this problem, a method of sharpening a captured image by providing a compensation mechanism is most often performed. The compensation mechanism may be a digital compensation mechanism or an optical compensation mechanism.
デジタル補償メカニズムとは、画像補償ユニットにより、取り込んだデジタル画像データに対して分析及び処理を行うことにより、鮮明なデジタル画像を取得するものである。この方式は、デジタル防振メカニズムとも呼ばれる。光学補償メカニズムは、一般に、光学レンズ群又は画像補償ユニット上に振動補償装置が配置されるものである。この方式は、光学防振メカニズムとも呼ばれる。しかし、従来の光学防振メカニズムは、複雑であったり、体積が大きい構造又は部材が使用されたりするため、組立が困難であり、コストが高く、体積を縮小できなかった。そのため、改善が求められていた。 The digital compensation mechanism acquires a clear digital image by performing analysis and processing on the captured digital image data by the image compensation unit. This method is also called a digital image stabilization mechanism. In general, the optical compensation mechanism is one in which a vibration compensation device is arranged on an optical lens group or an image compensation unit. This method is also called an optical image stabilization mechanism. However, the conventional optical vibration isolation mechanism is complicated or uses a structure or member having a large volume, so that it is difficult to assemble, the cost is high, and the volume cannot be reduced. Therefore, improvement has been demanded.
図1は、特許文献1の光学補償メカニズムを示す分解斜視図である。特許文献1の光学補償メカニズムにおいては、金属ワイヤなどから構成される可撓部材400a〜403aが使用されることにより、撮像素子300aが搭載された回路基板301aが光軸201aと垂直の方向に移動する。また、2つの対向配置される振れ検出センサー500a,501aと、位置検出センサー503aと、により、撮影レンズ部材203a(撮影レンズ200a及び保持部202aを含む)と回路基板301aとの間のX軸及びY軸の変位量が防振制御部504aに伝送される。次に、変位量に基づいてシフト駆動部材502aが制御されることにより、回路基板301aが駆動されて光軸201aと垂直の方向に移動する。これにより、振動によって撮像素子300aが不鮮明な画像を生成するのを防止する。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an optical compensation mechanism of
特許文献1の従来技術は、手ぶれによって画像が不鮮明になるのを防止するための技術である。本発明においては、類似する概念にオートフォーカスユニットを組み合わせ、手ぶれによってX軸及びY軸の横向きに変位するのを防止するのみならず、落下した際、レンズ部材がZ軸方向(撮像光軸と同一の方向)に永久(塑性)変形するのを防止し、落下衝撃によって発生する振動への耐振性を高めることができる光学防振装置を提供するものである。
The conventional technique of
本発明の主な目的は、オートフォーカスユニットである可動部の上側板ばねに補助部を増設して、上側板ばねの外周側腕部の強度を強化することにより、レンズが落下した際に、撮像光軸方向に塑性変形するのを防止することができる光学防振装置の弾性支持構造を提供することにある。 The main object of the present invention is to add an auxiliary part to the upper leaf spring of the movable part that is an autofocus unit, and to strengthen the strength of the outer peripheral arm of the upper leaf spring, when the lens falls, An object of the present invention is to provide an elastic support structure for an optical vibration isolator capable of preventing plastic deformation in the imaging optical axis direction.
上述の課題を解決するために、本発明の光学防振装置は、可動部、補償ユニット及び複数の第1の弾性部材(以下「サスペンションワイヤ」ともいう)を含む。光学防振装置上には、互いに垂直であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向が画定される。可動部中には、レンズが配置され、Z軸と平行である撮像光軸が画定される。各サスペンションワイヤの両端が可動部と補償ユニットとに接続されることにより、可動部は、Z軸方向に沿って補償ユニット上に懸吊固定される。可動部上には、少なくとも1つの第2の弾性部材(以下「板ばね」ともいう)が配置される。板ばねは、可動部に結合される外周側部と、レンズに結合される内周側部と、外周側部と内周側部との間を接続する少なくとも1つの内周側腕部と、外周側部上に位置する複数の接続端と、を含む。各サスペンションワイヤの一方の端部は、対応する接続端上に結合される。 In order to solve the above-described problem, the optical image stabilizer of the present invention includes a movable part, a compensation unit, and a plurality of first elastic members (hereinafter also referred to as “suspension wires”). On the optical image stabilizer, an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction that are perpendicular to each other are defined. A lens is disposed in the movable portion, and an imaging optical axis that is parallel to the Z axis is defined. By connecting both ends of each suspension wire to the movable part and the compensation unit, the movable part is suspended and fixed on the compensation unit along the Z-axis direction. At least one second elastic member (hereinafter also referred to as “plate spring”) is disposed on the movable portion. The leaf spring includes an outer peripheral side portion coupled to the movable portion, an inner peripheral side portion coupled to the lens, at least one inner peripheral arm portion connecting between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion, A plurality of connection ends located on the outer peripheral side portion. One end of each suspension wire is coupled onto the corresponding connection end.
板ばねの各接続端と外周側部との間は、外周側腕部及び補助部によって接続される。即ち、外周側腕部及び補助部の一方の端部は、接続端に接続される。また、外周側腕部及び補助部の他方の端部は、外周側部に接続される。 The connection ends of the leaf springs and the outer peripheral side portion are connected by the outer peripheral side arm portion and the auxiliary portion. That is, one end portion of the outer arm portion and the auxiliary portion is connected to the connection end. The other end of the outer peripheral side arm and the auxiliary part is connected to the outer peripheral side.
本発明の光学防振装置の弾性支持構造は、外周側腕部により、落下した際に発生する最大応力が降伏応力を超え、外周側腕部が永久変形するのを防止することができる。また、補助部が増設されることにより、外周側腕部の強度が強化されるため、サスペンションワイヤによって懸吊される可動部が落下した際、Z軸方向への変位量が許容範囲を超えるのを防止することができる。 The elastic support structure of the optical vibration isolator according to the present invention can prevent the outer peripheral arm portion from being permanently deformed by the outer peripheral arm portion when the maximum stress generated when the outer arm portion is dropped exceeds the yield stress. In addition, since the strength of the outer arm is increased by adding the auxiliary part, the displacement in the Z-axis direction exceeds the allowable range when the movable part suspended by the suspension wire falls. Can be prevented.
(第1実施形態)
図2及び図3を参照して説明する。図2は、本発明の第1実施形態による光学防振装置を示す分解斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態による光学防振装置を示す斜視図である。
(First embodiment)
This will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the optical image stabilizer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the optical image stabilizer according to the first embodiment of the present invention.
本発明の第1実施形態による光学防振装置の弾性支持構造には、互いに垂直であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向が画定される。光学防振装置1は、可動部10、補償ユニット20、センサユニット30及び複数の第1の弾性部材5を含む。本実施形態中、複数の第1の弾性部材5(以下「サスペンションワイヤ5」ともいう)は、複数のサスペンションワイヤである。可動部10(以下「オートフォーカスユニット10」ともいう)は、オートフォーカスユニット又はズームユニットである上、内部にレンズ105が配置される。レンズ105には、撮像光軸7が画定される。図1中に図示しない他の実施形態中、可動部10は、オートフォーカス機能又はズーム機能を有さないレンズユニットでもよい。可動部10の表面は、X軸方向及びY軸方向によって構成される平面と略平行である。補償ユニット20は、可動部10と対向する上、同一の撮像光軸7上に位置する。撮像光軸7は、Z軸と略平行である。複数のサスペンションワイヤ5(第1の弾性部材5)は、Z軸と略平行に配置される上、各サスペンションワイヤ5の結合端51と固定端52とは、それぞれ、オートフォーカスユニット10と補償ユニット20とをZ軸方向に沿って互いに懸吊固定する上、オートフォーカスユニット10、補償ユニット20及びセンサユニット30を略同一の撮像光軸7上に位置させる。また、光学防振装置1の外側が筐体40によって包覆されることにより、オートフォーカスユニット10と対向するセンサユニット30は、筐体40上の貫通孔401から外部の画像を取り込む。
The elastic support structure of the optical image stabilizer according to the first embodiment of the present invention defines an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction that are perpendicular to each other. The
本実施形態中、オートフォーカスユニット10は、ベース101、レンズホルダ102、コイル103、複数の磁石104、レンズ105、蓋板106、絶縁板107、第2の弾性部材108、下側板ばね109、磁石固定部材110、2つのX軸磁石111及び2つのY軸磁石112を含む。
補償ユニット20は、光学防振ユニットであり、少なくともY軸方向及びZ軸方向における振動によるレンズ105の変位を補償するために用いられる。補償ユニット20は、基板201、補正回路基板202、2つのX軸磁石駆動コイル203、2つのY軸磁石駆動コイル204、X軸振れ検出センサ205及びY軸振れ検出センサ206を含む。本発明中、第2の弾性部材108も板ばね構造である上、オートフォーカスユニット10の上部に位置する。このため、第2弾性部材108は、以下、上側板ばね108ともいう。
In this embodiment, the
The
オートフォーカスユニット10は、VCMを含んでもよい。オートフォーカスユニット10のベース101内には、撮像光軸7上(Z軸に略平行)に位置する上、レンズ105を有するレンズホルダ102が搭載される。レンズホルダ102外周には、ベース101内周縁部分に配置される複数の磁石104が配置される上、対応するコイル103が巻設される。複数の磁石104及びコイル103により、VCM電磁駆動ユニットが構成され、レンズホルダ102及びレンズホルダ102内のレンズ105は、撮像光軸7の方向に沿って直線移動する。コイル103に入力される電流の大きさにより、磁石104との間に様々な磁場が生成されることにより、レンズホルダ102は、撮像光軸7上において前後に移動する。これにより、ズーム機能又はオートフォーカス機能が実現される。
The
レンズホルダ102は、ベース101内に配置される上、上側板ばね108(第2の弾性部材)及び下側板ばね109によって弾性挟持される。上側板ばね108及び下側板ばね109は、金属材料からなる上、中抜き状の薄板構造の弾性板体であり、プレス成形又はエッチングによって製造される。蓋板106は、レンズホルダ102を被覆する上、ベース101上に結合されることにより、レンズホルダ102の移動範囲を限定する。絶縁板107は、蓋板106と上側板ばね108との間に配置され、絶縁効果を提供する。磁石固定部材110は、ベース101の底部に配置される上、補償ユニット20と対向する。2つのX軸磁石111と2つのY軸磁石112とは、磁石固定部材110上にそれぞれ対向配置される。2つのY軸磁石112は、それぞれ、2つのX軸磁石111の隣に位置する。
The
補償ユニット20は、主に、オートフォーカスユニット10を撮像光軸7方向と垂直(X軸方向又はY軸方向)に水平移動させる。基板201は、オートフォーカスユニット10のベース101と対向する。補正回路基板202は、基板201上に結合される上、基板201と電気的に接続される。2つのX軸磁石駆動コイル203は、補正回路基板202上に対向配置される上、2つのX軸磁石111と対向する。2つのY軸磁石駆動コイル204は、補正回路基板202上に対向配置される上、2つのX軸磁石駆動コイル203の隣に位置し、2つのY軸磁石112と対向する。X軸振れ検出センサ205は、基板201上に配置され、2つのX軸磁石111中の1つのX軸磁石111の変位量を検出するために用いられる。また、Y軸振れ検出センサ206は、基板201上に配置され、2つのY軸磁石112中の1つのY軸磁石112の変位量を検出するために用いられる。X軸振れ検出センサ205及びY軸振れ検出センサ206は、ホールセンサ(Hall Sensor)、磁気センサ(MR Sensor)、フラックスゲートセンサ(Fluxgate)、光学式位置センサ又は光エンコーダ(Optical Encoder)から構成される振れ検出センサ素子である。図2に示す本実施形態中、X軸磁石駆動コイル203及びY軸磁石駆動コイル204は、補正回路基板202上に配置されるが、図示しない他の実施形態中、X軸磁石駆動コイル203及びY軸磁石駆動コイル204は、基板201上に直接配置してもよく、これにより、補正回路基板202を省略することができる。
The
センサユニット30は、補償ユニット20下方に位置する。センサユニット30は、回路基板301及び撮像素子302を含む。撮像素子302は、回路基板301上に配置される上、オートフォーカスユニット10と共に、同一の撮像光軸7上に位置する。センサユニット30の撮像素子302は、オートフォーカスユニット10を介して外部の画像を取り込む。複数のサスペンションワイヤ5は、可撓線材からなる。サスペンションワイヤ5、上側板ばね108及び下側板ばね109は、何れも導電性を有し、オートフォーカスユニット10の駆動電流を伝送する導電線とすることができる。
The
本実施形態中、サスペンションワイヤ5は、4つである上、ベース101外側に等間隔に配置されるのが好ましい。また、サスペンションワイヤ5の各結合端51は、オートフォーカスユニット10の上側板ばね108の4つの角部上に平均的に接続される上、上側板ばね108が延長されて形成された外周側腕部1081と、増設された少なくとも1つの補助部1082上と、に結合される。図4及び図5を参照する。図4は、本発明の第1実施形態による光学防振装置の板ばねを示す平面図である。図5は、図4の拡大図である。図4及び図5に示すように、上側板ばね108は、中抜き状の薄板構造であり、可動部10のベース101上に結合される外周側部1085と、レンズ105が配置されるレンズホルダ102上に結合される内周側部1086と、外周側部1085と内周側部1086との間を接続する少なくとも1つの内周側腕部1087と、外周側部1085上に位置する複数の接続端1088と、を含む。各サスペンションワイヤ5の結合端51は、それぞれ対応する接続端1088上に結合される。上側板ばね108の各接続端1088と外周側部1085との間は、外周側腕部1081及び少なくとも1つの補助部1082によって接続される。即ち、外周側腕部1081及び補助部1082の一方の端部は、何れも、接続端1088に接続される上、外周側腕部1081及び補助部1082の他方の端部は、何れも、外周側部1085に接続される。本実施形態中、板ばね108の外周側部1085は、矩形構造(2つの枠部材に分離させることができる)を呈する上、4つの側辺及び4つの角部を有する。各接続端1088は、それぞれ、矩形の外周側部1085の角部の近くに位置する上、外周側腕部1081と補助部1082とは、それぞれ、外周側部1085の隣合う異なる側辺上に接続される。
In the present embodiment, the number of
即ち、上側板ばね108の4つの角部には、外周側腕部1081及び補助部1082がそれぞれ連結された接続端1088が設けられ、接続端1088にサスペンションワイヤ5の結合端51が固定される。また、上側板ばね108が有する蛇行形状の補助部1082は、接続端1088に接続される。また、接続端1088には、外周側腕部1081が接続される。これにより、外周側腕部1081の強度が強化され、オートフォーカスユニット10が落下した際に発生する最大応力が外周側腕部1081の降伏応力を超えることにより、永久変形(塑性変形)するのを防止する。本実施形態中、補助部1082は、1つであるが、他の実施形態において、2つ又はそれ以上でもよい。また、本実施形態中の上側板ばね108(第2の弾性部材)と複数のサスペンションワイヤ5とは、独立分離した部材であるが、図示しない他の実施形態中、上側板ばね108(第2の弾性部材)と複数のサスペンションワイヤ5(第1の弾性部材)とを一体成形して単一の部材としてもよい。例えば、プレス又はエッチングにより、上側板ばね108の各接続端1088に、まず、サスペンションワイヤ5を水平に一体に形成する。その後、各サスペンションワイヤ5を下方に90度湾曲させることにより、各サスペンションワイヤ5の延伸方向と上側板ばね108の表面とを垂直にする(これに限定されない)。
That is, the
サスペンションワイヤ5の固定端52は、Z軸と略垂直に補償ユニット20上に固定される。これにより、オートフォーカスユニット10は、所定の間隔をあけて補償ユニット20上に懸吊固定される。また、サスペンションワイヤ5の材質特性により、オートフォーカスユニット10を撮像光軸7と垂直のX軸方向及びY軸方向に移動させることができる。サスペンションワイヤ5の長さ範囲は、2mm〜3mmが好ましく、2.7mmが最も好ましい。サスペンションワイヤ5の直径は、0.04mm〜0.05mmが好ましく、0.045mmが最も好ましい。本実施形態中、サスペンションワイヤ5の材料のヤング率は、120000Mpaである。
The
即ち、4つのサスペンションワイヤ5により、オートフォーカスユニット10(可動部10)が所定の間隔距離をあけて補償ユニット20上に懸吊固定される上、補償ユニット20下方には、センサユニット30が同一の撮像光軸7上に対向配置される。サスペンションワイヤ5自身が有する可撓性により、オートフォーカスユニット10のX軸及びY軸への変位が補正される上、重量が支持される。また、X軸振れ検出センサ205及びY軸振れ検出センサ206により、オートフォーカスユニット10とセンサユニット30との間の振動によって発生した水平変位量が検出される。また、補正回路基板202上の2つのX軸磁石駆動コイル203と2つのY軸磁石駆動コイル204とにより、オートフォーカスユニット10下方の磁石固定部材110上に固定される2つのX軸磁石111と2つのY軸磁石112とがそれぞれ駆動される。これにより、オートフォーカスユニット10の撮像光軸7と垂直のX軸方向及びY軸方向の横向きの変位量が補正されるため、画像ぶれが防止され、好適な画像が取得される。
That is, the autofocus unit 10 (movable part 10) is suspended and fixed on the
図4〜図6を参照して説明する。図6は、従来の光学防振装置の板ばねを示す平面図である。本発明は、上側板ばね108の外周側腕部1081の長さを延長することにより、落下した際に発生する最大応力が外周側腕部1081の降伏応力を超えて永久変形(塑性変形)するのを防止する。さらに、補助部1082を増設することにより、外周側腕部1081の強度を強化することができる。また、補助部1082の長さL2が外周側腕部1081の長さL1より長い(L2>L1)という条件と、補助部1082の幅が外周側腕部1081の幅より小さいという条件と、により、オートフォーカスユニット10が静置された際、重力によって下方のZ軸方向への変位量が許容範囲を超える欠点を解決することができる。本技術領域の基準によると、静置状態の場合、オートフォーカスユニット10(可動部)が重力によって下方のZ軸方向に変位する範囲は、0.005mm未満である必要がある。
This will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a plan view showing a leaf spring of a conventional optical vibration isolator. In the present invention, by extending the length of the outer
表1を参照する。表1は、図6に示す従来の光学防振装置の落下実験を行った際に発生する可動部(オートフォーカスユニット)のX軸、Y軸及びX軸上における移動距離(mm)に対応する板ばね及びサスペンションワイヤの各降伏応力(Mpa)を示す。 Refer to Table 1. Table 1 corresponds to the movement distance (mm) on the X-axis, Y-axis, and X-axis of the movable part (autofocus unit) generated when the drop test of the conventional optical image stabilizer shown in FIG. 6 is performed. Each yield stress (Mpa) of a leaf | plate spring and a suspension wire is shown.
表1中、図6に示すように、従来の板ばね4には、単一の短い外周側腕部41とサスペンションワイヤ5とが接続される。また、サスペンションワイヤ5の降伏応力は、約930Mpa〜1180Mpaの間である。また、板ばね4の降伏応力は、約1080Mpaである。従って、落下した際に発生する可能性が最も高い移動距離として、可動部のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の変位パラメータ(X軸及びY軸の変位が0.15mm、Z軸の変位が0.1mm)を設定した。その結果、従来の板ばね4を使用して可動部を搭載し、落下衝撃を与えた際、サスペンションワイヤ5には、1945Mpaの降伏応力が発生し、サスペンションワイヤ5の降伏応力の許容範囲930Mpa〜1180Mpaを遥かに超えてしまった。また、従来の板ばね4には、1694Mpaの降伏応力が発生し、従来の板ばね4の降伏応力1080Mpaを遥かに超えてしまった。従って、落下実験のデータから、従来の板ばね4及びサスペンションワイヤ5は、落下衝撃を受けた際、永久(塑性)変形することが分かった。
In Table 1, as shown in FIG. 6, a single short outer
上述のように、従来の光学防振装置の板ばね4及びサスペンションワイヤ5は、落下によって受ける応力を最大降伏応力(Mpa)より少なくすることができない。そこで、図4及び図5に示すように、本発明の光学防振装置においては、オートフォーカスユニット10内に固定される上側板ばね108の4つの角部の外周側腕部1081及び補助部1082がサスペンションワイヤ5の結合端51と固定連結される上、サスペンションワイヤ5の固定端52により、オートフォーカスユニット10が所定の間隔距離をあけて補償ユニット20上に固定される。これにより、オートフォーカスユニット10を静置した際に重力によって下方に移動する距離が0.005mm未満となる上、上側板ばね108及びサスペンションワイヤ5が落下衝撃を受けた際に発生する降伏応力は、930Mpa〜1180Mpa及び1080Mpaを下回るため、許容範囲に収まる。これにより、上側板ばね108は、応力を十分に分散可能な状態でオートフォーカスユニット10を支持することができる上、オートフォーカスユニット10が変位して変形した場合でも、上側板ばね108自身の降伏応力を超えることがなく、上側板ばね108は、オートフォーカスユニット10を本来の位置に弾性復位させることができる。
As described above, the leaf spring 4 and the
表2を参照する。表2は、本発明の光学防振装置1の落下実験を行った際に発生する可動部(オートフォーカスユニット10)のX軸、Y軸及びZ軸上における移動距離(mm)に対応する板ばね108及びサスペンションワイヤ5の各降伏応力(Mpa)を示す。
Refer to Table 2. Table 2 shows a plate corresponding to the movement distance (mm) on the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the movable part (autofocus unit 10) generated when the
表2から分かるように、本発明の光学防振装置1の上側板ばね108は、上側板ばね108上の外周側腕部1081の長さを延長することにより、外周側腕部1081に十分な変形量を持たせることができる。これにより、サスペンションワイヤ5が落下衝撃を受けた際の変形を抑制し、最大降伏応力を低減することができる。しかし、サスペンションワイヤ5が接続される外周側腕部1081の長さが延長されたのみで、補助部1082が増設されない場合、オートフォーカスユニット10(可動部)は、静置状態において、自身の重量により、下方に0.0152mm変位し、基準値である0.005mm未満にすることができない。即ち、外周側腕部1081の長さを延長するのみによって落下衝撃によって発生する永久変形を防止しようとした場合、外周側腕部1081が過度に柔軟であるため、可動部10を静置した際、Z軸方向への変位量が大きくなりすぎる。従って、外周側腕部1081の長さを延長した上、補助部1082を増設することにより、外周側腕部1081がオートフォーカスユニット10の重量を支持できるようにする上、落下衝撃力に耐えられるようにする必要がある。また、補助部1082の長さL1は、外周側腕部1081の長さL2よりも長い必要があり、これにより、外周側腕部1081の変形量が影響を受けない。上側板ばね108の厚さの好適な範囲は、0.3mm〜0.5mmであり、最適な厚さは、0.4mmである。上側板ばね108のアッベ数は、127000Mpaである。
As can be seen from Table 2, the
図2を再び参照して説明する。図2に示すように、補助部1082を増設した上、外周側腕部1081を組み合わせ、補助部1082の長さが外周側腕部1081の長さより長い状況(L2>L1)の下、X軸、Y軸及びZ軸の変位パラメータ(X軸及びY軸の変位が0.15mm変位、Z軸の変位が0.1mm)によって設定される落下衝撃を与えた結果、サスペンションワイヤ5の降伏応力は、929.5Mpaであり、上側板ばね108の降伏応力は、880.9Mpaであった。また、X軸、Y軸及びZ軸の変位パラメータ(X軸及びY軸の変位が0.15mm変位、Z軸の変位が−0.1mm)によって設定される落下衝撃を与えた結果、サスペンションワイヤ5の降伏応力は、912.2Mpaであり、上側板ばね108の降伏応力は、934.5Mpaであった。以上の降伏応力は、何れも、サスペンションワイヤ5の降伏応力の許容範囲である930Mpa〜1180Mpaと、上側板ばね108の降伏応力の許容範囲である1080Mpaと、を下回る。また、静置状態において可動部10が自身の重量によってZ軸方向に変位する距離は、0.00386mmであり、Z軸方向への移動範囲が0.005mm未満という条件を満たす。即ち、従来技術の数々の欠点を解決することができる。
A description will be given with reference to FIG. 2 again. As shown in FIG. 2, the
(第2実施形態及び第3実施形態)
図7及び図8を参照して説明する。図7は、本発明の第2実施形態による防振装置のサスペンションワイヤを示す斜視図である。図8は、本発明の第3実施形態による防振装置のサスペンションワイヤを示す斜視図である。
図2及び図3に示すように、本発明のサスペンションワイヤは、Z軸方向に延伸する単線構造のほか、図7に示す第2実施形態のように、反復するS字形の可撓性部を有するサスペンションワイヤ5aの構造にしたり、図8に示す第3実施形態のように、螺旋ばね形の可撓性部を有するサスペンションワイヤ5bの構造にしたり、することができる。サスペンションワイヤ5a,5bの上端(結合端51a,51b)と下端(固定端52a,52b)とは、上側板ばね108の接続端1088と補償ユニット20の基板201上とにそれぞれ結合される。反復するS字形の可撓性部又は螺旋ばね形の可撓性部により、サスペンションワイヤ5a,5bは、X軸方向及びY軸方向の水平方向において非常に大きな柔軟性を有する上、Z軸方向においても若干の延伸性を有する。
(Second embodiment and third embodiment)
This will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing a suspension wire of the vibration isolator according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a suspension wire of the vibration isolator according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 2 and 3, the suspension wire of the present invention has a S-shaped flexible portion that repeats as in the second embodiment shown in FIG. 7 in addition to a single wire structure extending in the Z-axis direction. The
上述の実施形態は、本発明の応用可能な範囲を示すものであり、本発明の応用可能な範囲を限定するものではない。本発明の保護範囲は、本発明の特許請求の範囲によって画定される技術主旨及び同等効果である変更を含む。 The above-mentioned embodiment shows the applicable range of the present invention, and does not limit the applicable range of the present invention. The protection scope of the present invention includes modifications that are the technical spirit and equivalent effects defined by the claims of the present invention.
200a レンズ
201a 光軸
202a 保持部
203a 撮影レンズ部材
300a 撮像素子
301a 回路基板
400a 可撓部材
401a 可撓部材
402a 可撓部材
403a 可撓部材
500a 振れ検出センサ
501a 振れ検出センサ
502a シフト駆動部材
503a 位置検出センサ
504a 防振制御部
1 光学防振装置
10 可動部(オートフォーカスユニット)
101 ベース
102 レンズホルダ
103 コイル
104 磁石
105 レンズ
106 蓋板
107 絶縁板
108 上側板ばね(第2の弾性部材)
1081 外周側腕部
1082 補助部
1085 外周側部
1086 内周側部
1087 内周側腕部
1088 接続端
109 下側板ばね
110 磁石固定部材
111 X軸磁石
112 Y軸磁石
20 補償ユニット
201 基板
202 補正回路基板
203 X軸磁石駆動コイル
204 Y軸磁石駆動コイル
205 X軸振れ検出センサ
206 Y軸振れ検出センサ
30 センサユニット
301 回路基板
302 撮像素子
40 筐体
401 貫通孔
4 従来の板ばね
41 外周側腕部
5 サスペンションワイヤ(第1の弾性部材)
5a サスペンションワイヤ
5b サスペンションワイヤ
51 結合端
51a 結合端
51b 結合端
52 固定端
52a 固定端
52b 固定端
7 撮像光軸
101
1081 Outer peripheral
Claims (8)
前記光学防振装置上には、互いに垂直であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向が画定され、
前記可動部中には、レンズが配置される上、前記Z軸方向と平行である撮像光軸が画定され、
前記各第1の弾性部材の両端が前記可動部と前記補償ユニットとにそれぞれ接続されることにより、前記可動部は、前記補償ユニット上にZ軸方向に沿って懸吊固定され、前記可動部上には、少なくとも1つの第2の弾性部材が配置され、前記第2の弾性部材は、前記可動部に結合される外周側部と、前記レンズに結合される内周側部と、前記外周側部と前記内周側部との間を接続する少なくとも1つの内周側腕部と、前記外周側部上に位置する複数の接続端と、を有し、前記各第1の弾性部材の一方の端部は、それぞれ対応する前記接続端上に結合され、
前記第2の弾性部材の各接続端と前記外周側部との間は、外周側腕部及び少なくとも1つの補助部によって接続され、前記外周側腕部及び前記補助部の一方の端部は、前記接続端に接続される上、前記外周側腕部及び前記補助部の他方の端部は、前記外周側部に接続されることを特徴とする光学防振装置の弾性支持構造。 An elastic support structure for an optical vibration isolator having a movable part, a compensation unit, and a plurality of first elastic members,
On the optical image stabilizer, an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction that are perpendicular to each other are defined,
In the movable portion, a lens is disposed, and an imaging optical axis that is parallel to the Z-axis direction is defined,
Since both ends of each first elastic member are connected to the movable part and the compensation unit, the movable part is suspended and fixed along the Z-axis direction on the compensation unit, and the movable part At least one second elastic member is disposed on the outer peripheral side portion coupled to the movable portion, the inner peripheral side portion coupled to the lens, and the outer periphery. A plurality of connection ends located on the outer peripheral side portion, and a plurality of connection ends positioned on the outer peripheral side portion, and each of the first elastic members One end is respectively coupled on the corresponding connecting end,
Between each connection end of the second elastic member and the outer peripheral side portion is connected by an outer peripheral side arm portion and at least one auxiliary portion, and one end portion of the outer peripheral side arm portion and the auxiliary portion is In addition to being connected to the connection end, the other end portion of the outer peripheral side arm portion and the auxiliary portion is connected to the outer peripheral side portion.
前記第2の弾性部材と前記複数の第1の弾性部材とは、独立分離した部材又は一体成形された単一部材であり、
前記第1の弾性部材は、サスペンションワイヤであり、前記サスペンションワイヤの構造は、Z軸方向に延伸する単線構造、反復するS字形の可撓部を有する構造又は螺旋ばね状の可撓部を有する構造であり、
前記第2の弾性部材は、板ばねであり、前記板ばねの外周側部は、矩形構造である上、少なくとも2つの隣合う側辺を有し、前記各接続端は、矩形の前記外周側部の角部近くに位置し、前記外周側腕部と前記補助部とは、それぞれ前記外周側部の2つの隣り合う異なる側辺上にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載の光学防振装置の弾性支持構造。 The length of the auxiliary part is longer than the length of the outer peripheral arm part,
The second elastic member and the plurality of first elastic members are independently separated members or integrally formed single members,
The first elastic member is a suspension wire, and the structure of the suspension wire has a single wire structure extending in the Z-axis direction, a structure having a repetitive S-shaped flexible portion, or a spiral spring-like flexible portion. Structure,
The second elastic member is a leaf spring, and an outer peripheral side portion of the leaf spring has a rectangular structure, and has at least two adjacent sides, and each connection end has a rectangular outer peripheral side. The said outer peripheral side arm part and the said auxiliary | assistant part are each connected on the two adjacent different sides of the said outer peripheral side part, respectively located near the corner | angular part of a part. Elastic support structure for optical vibration isolator.
前記オートフォーカスユニットは、ベース、レンズホルダ、コイル、複数の磁石、レンズ、蓋板、絶縁板、下側板ばね、磁石固定部材、2つのX軸磁石及び2つのY軸磁石を有し、
前記レンズホルダは、前記ベース台内に配置され、
前記コイルは、前記レンズホルダの外周に配置され、
前記複数の磁石は、前記ベース内の周縁部分に位置する上、前記コイルと対向し、前記複数の磁石及び前記コイルにより、電磁駆動ユニットが構成される上、前記レンズホルダを駆動して前記撮像光軸の方向に沿って移動させ、
前記レンズは、前記撮像光軸上に位置する上、前記レンズホルダ内に配置され、
前記蓋板は、前記レンズホルダ上を被覆し、
前記絶縁板は、前記蓋板と前記上側板ばねとの間に配置され、
前記下側板ばねは、前記ベース内に位置する上、前記上側板ばねと共に、前記レンズホルダを弾性挟持し、
前記磁石固定部材は、前記ベースの底部に配置される上、前記補償ユニットと対向し、
前記2つのX軸磁石は、前記磁石固定部材上に対向配置され、
前記2つのY軸磁石は、前記磁石固定部材上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石の隣辺に位置し、
前記補償ユニットは、光学防振ユニットであり、基板、補正回路基板、2つのX軸磁石駆動コイル、2つのY軸磁石駆動コイル、X軸振れ検出センサ及びY軸振れ検出センサを有し、
前記基板は、回路を有する上、前記ベースと対向し、
前記補正回路基板は、前記基板上に結合される上、前記基板と電気的に接続され、
前記2つのX軸磁石駆動コイルは、前記補正回路基板上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石と対向し、
前記2つのY軸磁石駆動コイルは、前記補正回路基板上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石駆動コイルの隣辺に位置する上、前記2つのY軸磁石と対向し、
前記X軸振れ検出センサは、前記基板上に配置され、前記2つのX軸磁石中の1つのX軸磁石の変位量を検出し、
前記Y軸振れ検出センサは、前記基板上に配置され、前記2つのY軸磁石中の1つのY軸磁石の変位量を検出し、
前記X軸振れ検出センサ及び前記Y軸振れ検出センサは、ホールセンサ、磁気センサ、フラックスゲートセンサ、光学式位置センサ又は光エンコーダから構成される振れ検出センサ素子であることを特徴とする請求項2に記載の光学防振装置の弾性支持構造。 The leaf spring is an upper leaf spring, and the movable part is an autofocus unit,
The autofocus unit has a base, a lens holder, a coil, a plurality of magnets, a lens, a cover plate, an insulating plate, a lower leaf spring, a magnet fixing member, two X-axis magnets, and two Y-axis magnets,
The lens holder is disposed in the base table,
The coil is disposed on the outer periphery of the lens holder,
The plurality of magnets are positioned at a peripheral portion in the base and face the coil. The plurality of magnets and the coil constitute an electromagnetic drive unit, and the lens holder is driven to perform the imaging. Move along the direction of the optical axis,
The lens is located on the imaging optical axis and is disposed in the lens holder.
The lid plate covers the lens holder,
The insulating plate is disposed between the lid plate and the upper leaf spring;
The lower leaf spring is located in the base and elastically holds the lens holder together with the upper leaf spring,
The magnet fixing member is disposed at the bottom of the base and faces the compensation unit,
The two X-axis magnets are arranged opposite to each other on the magnet fixing member,
The two Y-axis magnets are disposed opposite to each other on the magnet fixing member, and are positioned on the adjacent sides of the two X-axis magnets,
The compensation unit is an optical image stabilization unit, and includes a substrate, a correction circuit board, two X-axis magnet drive coils, two Y-axis magnet drive coils, an X-axis shake detection sensor, and a Y-axis shake detection sensor.
The substrate has a circuit and faces the base.
The correction circuit board is coupled to the board and electrically connected to the board;
The two X-axis magnet drive coils are arranged opposite to each other on the correction circuit board, and opposed to the two X-axis magnets,
The two Y-axis magnet drive coils are arranged opposite to each other on the correction circuit board, located on the adjacent side of the two X-axis magnet drive coils, and opposed to the two Y-axis magnets,
The X-axis shake detection sensor is disposed on the substrate, detects a displacement amount of one X-axis magnet in the two X-axis magnets,
The Y-axis shake detection sensor is disposed on the substrate and detects a displacement amount of one Y-axis magnet in the two Y-axis magnets.
The X-axis shake detection sensor and the Y-axis shake detection sensor are shake detection sensor elements each including a Hall sensor, a magnetic sensor, a fluxgate sensor, an optical position sensor, or an optical encoder. The elastic support structure of the optical vibration isolator described in 1.
可動部、補償ユニット及び複数の第1の弾性部材を備え、
前記可動部中には、レンズが配置される上、前記Z軸方向と平行である撮像光軸が画定され、
前記補償ユニットは、光学防振ユニットであり、振動によって引き起こされた前記レンズの少なくとも前記Y軸方向及び前記Z軸方向への変位を補償し、
前記複数の第1の弾性部材の各両端が前記可動部と前記補償ユニットとにそれぞれ接続されることにより、前記可動部は、前記補償ユニット上にZ軸方向に沿って懸吊固定され、
前記可動部上には、少なくとも1つの第2の弾性部材が配置され、前記第2の弾性部材は、前記可動部に結合される外周側部と、前記レンズに結合される内周側部と、前記外周側部と前記内周側部との間を接続する少なくとも1つの内周側腕部と、前記外周側部上に位置する複数の接続端と、を有し、前記各第1の弾性部材の一方の端部は、それぞれ対応する前記接続端上に結合され、前記第2の弾性部材の各接続端と前記外周側部との間は、外周側腕部及び少なくとも1つの補助部によって接続され、前記外周側腕部及び前記補助部の一方の端部は、前記接続端に接続される上、前記外周側腕部及び前記補助部の他方の端部は、前記外周側部に接続されることを特徴とする光学防振装置。 An X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction that are perpendicular to each other are defined,
A movable portion, a compensation unit, and a plurality of first elastic members;
In the movable portion, a lens is disposed, and an imaging optical axis that is parallel to the Z-axis direction is defined,
The compensation unit is an optical image stabilization unit, and compensates for displacement of the lens in at least the Y-axis direction and the Z-axis direction caused by vibration;
By connecting each end of each of the plurality of first elastic members to the movable part and the compensation unit, the movable part is suspended and fixed along the Z-axis direction on the compensation unit,
At least one second elastic member is disposed on the movable part, and the second elastic member includes an outer peripheral side part coupled to the movable part, and an inner peripheral side part coupled to the lens. A plurality of connection ends located on the outer peripheral side portion, and at least one inner peripheral arm portion connecting between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion; One end portion of the elastic member is coupled to the corresponding connection end, and between each connection end of the second elastic member and the outer peripheral side portion, an outer peripheral arm portion and at least one auxiliary portion. One end of the outer peripheral arm and the auxiliary part is connected to the connection end, and the other end of the outer arm and the auxiliary part is connected to the outer peripheral part. An optical image stabilizer that is connected.
前記前記第2の弾性部材と前記複数の第1の弾性部材とは、独立分離した部材又は一体成形された単一部材であり、
前記第1の弾性部材は、サスペンションワイヤであり、前記サスペンションワイヤの構造は、Z軸方向に延伸する単線構造、反復するS字形の可撓部を有する構造又は螺旋ばね状の可撓部を有する構造であり、
前記第2の弾性部材は、板ばねであり、前記板ばねの外周側部は、矩形構造である上、少なくとも2つの隣合う側辺を有し、前記各接続端は、矩形の前記外周側部の角部近くに位置し、前記外周側腕部と前記補助部とは、それぞれ前記外周側部の2つの隣り合う異なる側辺上に接続されることを特徴とする請求項5に記載の光学防振装置。 The length of the auxiliary part is longer than the length of the outer peripheral arm part,
The second elastic member and the plurality of first elastic members are independently separated members or integrally formed single members,
The first elastic member is a suspension wire, and the structure of the suspension wire has a single wire structure extending in the Z-axis direction, a structure having a repetitive S-shaped flexible portion, or a spiral spring-like flexible portion. Structure,
The second elastic member is a leaf spring, and an outer peripheral side portion of the leaf spring has a rectangular structure, and has at least two adjacent sides, and each connection end has a rectangular outer peripheral side. The said outer peripheral side arm part and the said auxiliary | assistant part are located on the two adjacent different sides of the said outer peripheral side part, respectively, located near the corner | angular part of a part, The Claim 5 characterized by the above-mentioned. Optical anti-vibration device.
前記オートフォーカスユニットは、ベース、レンズホルダ、コイル、複数の磁石、レンズ、蓋板、絶縁板、下側板ばね、磁石固定部材、2つのX軸磁石及び2つのY軸磁石を有し、
前記レンズホルダは、前記ベース台内に配置され、
前記コイルは、前記レンズホルダの外周に配置され、
前記複数の磁石は、前記ベース内の周縁部分に位置する上、前記コイルと対向し、前記複数の磁石及び前記コイルにより、電磁駆動ユニットが構成される上、前記レンズホルダを駆動して前記撮像光軸の方向に沿って移動させ、
前記レンズは、前記撮像光軸上に位置する上、前記レンズホルダ内に配置され、
前記蓋板は、前記レンズホルダ上を被覆し、
前記絶縁板は、前記蓋板と前記上側板ばねとの間に配置され、
前記下側板ばねは、前記ベース内に位置する上、前記上側板ばねと共に、前記レンズホルダを弾性挟持し、
前記磁石固定部材は、前記ベースの底部に配置される上、前記補償ユニットと対向し、
前記2つのX軸磁石は、前記磁石固定部材上に対向配置され、
前記2つのY軸磁石は、前記磁石固定部材上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石の隣辺に位置し、
前記補償ユニットは、光学防振ユニットであり、基板、補正回路基板、2つのX軸磁石駆動コイル、2つのY軸磁石駆動コイル、X軸振れ検出センサ及びY軸振れ検出センサを有し、
前記基板は、回路を有する上、前記ベースと対向し、
前記補正回路基板は、前記基板上に結合される上、前記基板と電気的に接続され、
前記2つのX軸磁石駆動コイルは、前記補正回路基板上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石と対向し、
前記2つのY軸磁石駆動コイルは、前記補正回路基板上に対向配置される上、前記2つのX軸磁石駆動コイルの隣辺に位置する上、前記2つのY軸磁石と対向し、
前記X軸振れ検出センサは、前記基板上に配置され、前記2つのX軸磁石中の1つのX軸磁石の変位量を検出し、
前記Y軸振れ検出センサは、前記基板上に配置され、前記2つのY軸磁石中の1つのY軸磁石の変位量を検出し、
前記X軸振れ検出センサ及び前記Y軸振れ検出センサは、ホールセンサ、磁気センサ、フラックスゲートセンサ、光学式位置センサ又は光エンコーダから構成される振れ検出センサ素子であることを特徴とする請求項6に記載の光学防振装置。 The leaf spring is an upper leaf spring, and the movable part is an autofocus unit,
The autofocus unit has a base, a lens holder, a coil, a plurality of magnets, a lens, a cover plate, an insulating plate, a lower leaf spring, a magnet fixing member, two X-axis magnets, and two Y-axis magnets,
The lens holder is disposed in the base table,
The coil is disposed on the outer periphery of the lens holder,
The plurality of magnets are positioned at a peripheral portion in the base and face the coil. The plurality of magnets and the coil constitute an electromagnetic drive unit, and the lens holder is driven to perform the imaging. Move along the direction of the optical axis,
The lens is located on the imaging optical axis and is disposed in the lens holder.
The lid plate covers the lens holder,
The insulating plate is disposed between the lid plate and the upper leaf spring;
The lower leaf spring is located in the base and elastically holds the lens holder together with the upper leaf spring,
The magnet fixing member is disposed at the bottom of the base and faces the compensation unit,
The two X-axis magnets are arranged opposite to each other on the magnet fixing member,
The two Y-axis magnets are disposed opposite to each other on the magnet fixing member, and are positioned on the adjacent sides of the two X-axis magnets,
The compensation unit is an optical image stabilization unit, and includes a substrate, a correction circuit board, two X-axis magnet drive coils, two Y-axis magnet drive coils, an X-axis shake detection sensor, and a Y-axis shake detection sensor.
The substrate has a circuit and faces the base.
The correction circuit board is coupled to the board and electrically connected to the board;
The two X-axis magnet drive coils are arranged opposite to each other on the correction circuit board, and opposed to the two X-axis magnets,
The two Y-axis magnet drive coils are arranged opposite to each other on the correction circuit board, located on the adjacent side of the two X-axis magnet drive coils, and opposed to the two Y-axis magnets,
The X-axis shake detection sensor is disposed on the substrate, detects a displacement amount of one X-axis magnet in the two X-axis magnets,
The Y-axis shake detection sensor is disposed on the substrate and detects a displacement amount of one Y-axis magnet in the two Y-axis magnets.
The X-axis shake detection sensor and the Y-axis shake detection sensor are shake detection sensor elements each including a Hall sensor, a magnetic sensor, a fluxgate sensor, an optical position sensor, or an optical encoder. An optical image stabilizer according to 1.
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