JP2016061957A - Optical unit with tremor correction function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ付き携帯電話機等に搭載される振れ補正機能付き光学ユニットに関するものである。 The present invention relates to an optical unit with a shake correction function mounted on a camera-equipped mobile phone or the like.
近年、携帯電話機等の携帯機器は、撮影用の光学ユニットが搭載された光学機器として構成されている。かかる光学ユニットにおいては、ユーザーの手振れによる撮影画像の乱れを抑制するために、可動体を揺動させて振れを補正する構成が提案されている。かかる振れ補正を行うには、可動体を固定体に対して揺動可能に支持する必要がある。そこで、可動体と固定体との間にジンバル機構を設けた構成が提案されている。ここで、ジンバル機構は、可動体と固定体との間に設けられた可動枠と、可動枠と固定体との間において光軸方向に対して交差する第1軸線方向で離間する2個所に設けられた第1揺動支点と、可動枠と可動体との間において光軸方向および第1軸線方向に対して交差する第2軸線方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点とを備えている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, portable devices such as mobile phones have been configured as optical devices equipped with a photographing optical unit. In such an optical unit, a configuration has been proposed in which a shake is corrected by swinging a movable body in order to suppress disturbance of a captured image due to a user's hand shake. In order to perform such shake correction, it is necessary to support the movable body so as to be swingable with respect to the fixed body. Therefore, a configuration in which a gimbal mechanism is provided between the movable body and the fixed body has been proposed. Here, the gimbal mechanism has a movable frame provided between the movable body and the fixed body, and two positions separated in the first axis direction intersecting the optical axis direction between the movable frame and the fixed body. The first swing fulcrum provided, and the second swing fulcrum provided at two positions separated in the second axis direction intersecting the optical axis direction and the first axis direction between the movable frame and the movable body. (See Patent Document 1).
特許文献1に記載のジンバル機構によって可動体を第1軸線周りおよび第2軸線周りに揺動可能に構成した場合、第1揺動支点や第2揺動支点での接点部での荷重が適正であることが求められる。例えば、接点部での荷重が大であると、可動体は、一方側へはスムーズに揺動するが、他方側へはスムーズに揺動しない等の問題が発生する。また、接点部での荷重が小さいと、外部から伝わった振動等が原因で可動体に不要な振動が発生しやすい等の問題が発生する。 When the movable body is configured to be swingable around the first axis and the second axis by the gimbal mechanism described in Patent Document 1, the load at the contact portion at the first swing fulcrum and the second swing fulcrum is appropriate. It is required to be. For example, when the load at the contact portion is large, the movable body swings smoothly to one side but does not swing smoothly to the other side. In addition, when the load at the contact portion is small, there arises a problem that unnecessary vibration is likely to occur in the movable body due to vibration transmitted from the outside.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、可動体を揺動可能に支持するジンバル機構の接点部に加わる荷重を適正なレベルとすることができる振れ補正機能付き光学ユニットを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical unit with a shake correction function capable of setting an appropriate level of load applied to a contact portion of a gimbal mechanism that supports a movable body in a swingable manner. It is in.
上記課題を解決するために、本発明は、光学素子を備えた可動体と、ジンバル機構を介して前記可動体を光軸方向に交差する第1軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記光軸方向および前記第1軸線に交差する第2軸線周りに揺動可能に支持する固定体と、前記可動体を前記第1軸線周りおよび前記第2軸線周りに駆動する駆動機構と、を有し、前記ジンバル機構は、可動枠と、該可動枠と前記固定体との間において前記第1軸線方向で離間する2個所に設けられた第1揺動支点と、前記可動枠と前記可動体との間において前記第2軸線方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点とを備え、前記第1揺動支点および前記第2揺動支点の少なくとも一方の揺動支点には、前記可動枠側との接点部に弾性的な荷重を印加する接点用バネが設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention supports a movable body provided with an optical element, and a gimbal mechanism so that the movable body can swing around a first axis intersecting the optical axis direction. A fixed body that is swingably supported around an optical axis direction and a second axis that intersects the first axis; and a drive mechanism that drives the movable body around the first axis and the second axis. The gimbal mechanism includes a movable frame, first swing fulcrums provided at two positions spaced apart in the first axis direction between the movable frame and the fixed body, the movable frame, and the movable body. And a second swing fulcrum provided at two locations spaced apart in the second axis direction between the first swing fulcrum and the second swing fulcrum. A contact bar that applies an elastic load to the contact portion with the movable frame side. Wherein the is provided.
本発明では、ジンバル機構の第1揺動支点および第2揺動支点の少なくとも一方の揺動支点では、可動枠側との接点部に弾性的な荷重を印加する接点用バネが設けられているため、接点用バネによって、揺動支点での可動枠側との接点部に適正な荷重を加えることができる。このため、揺動支点では、一方側および他方側にスムーズに揺動させることがで
きるとともに、外部から伝わった振動等が原因で可動体が不要な振動することを抑制することができる。
In the present invention, at least one of the first swing fulcrum and the second swing fulcrum of the gimbal mechanism is provided with a contact spring for applying an elastic load to the contact portion with the movable frame side. Therefore, an appropriate load can be applied to the contact portion with the movable frame side at the swing fulcrum by the contact spring. Therefore, the swing fulcrum can be smoothly swung to one side and the other side, and unnecessary vibration of the movable body due to vibration transmitted from the outside can be suppressed.
本発明において、前記接点用バネは、前記2個所の第1揺動支点の各々に第1接点用バネとして設けられ、前記2個所の第2揺動支点の各々に第2接点用バネとして設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第1揺動支点および第2揺動支点のいずれにおいても、可動枠側との接点部に適正な荷重を加えることができる。 In the present invention, the contact spring is provided as a first contact spring at each of the two first swing fulcrums, and is provided as a second contact spring at each of the two second swing fulcrums. It is preferable that According to this configuration, an appropriate load can be applied to the contact portion with the movable frame side at either the first swing support point or the second swing support point.
本発明において、前記2個所の第1揺動支点の各々に設けられた前記第1接点用バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々に設けられた前記第2接点用バネはいずれも、付勢力が等しいことが好ましい。かかる構成によれば、第1揺動支点を中心に可動体を適正に揺動させることができるとともに、第2揺動支点を中心に可動体を適正に揺動させることができる。 In the present invention, any of the first contact spring provided at each of the two first swing fulcrums and the second contact spring provided at each of the two second swing fulcrums However, it is preferable that the urging forces are equal. According to such a configuration, the movable body can be properly swung around the first rocking fulcrum, and the movable body can be rocked properly around the second rocking fulcrum.
本発明において、前記第1接点用バネは、前記固定体側に設けられ、前記第2接点用バネは、前記可動体側に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、可動枠に接点用バネを設ける場合に比して、構成の簡素化を図ることができる。 In the present invention, it is preferable that the first contact spring is provided on the fixed body side, and the second contact spring is provided on the movable body side. According to this configuration, the configuration can be simplified as compared to the case where the contact point spring is provided on the movable frame.
本発明において、接点用バネは、板状であり、当該接点用バネを固定するための固定部と、該固定部から延在する延在部と、該延在部の前記固定部とは反対側の端部で前記固定体に向けて折り返された折り返し部と、を備え、前記折り返し部に前記接点部が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成で接点用バネを構成することができる。 In the present invention, the contact spring is plate-shaped, and is fixed to the fixing portion for fixing the contact spring, the extending portion extending from the fixing portion, and the fixing portion of the extending portion opposite to the fixing portion. A folded portion that is folded back toward the fixed body at an end on the side, and the contact portion is preferably provided in the folded portion. According to this configuration, the contact spring can be configured with a simple configuration.
本発明において、前記接点用バネは、前記固定部と、前記延在部および前記折り返し部を構成する第1板状部材と、前記折り返し部に固定され、前記第1板状部材とは異なる材料からなる第2板状部材と、を備え、前記第2板状部材によって前記接点部が構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、接点用バネにおいてバネ性を発揮する延在部および折り返し部についてはバネ性の面から適正な材料で構成することができる一方、接点部については摺動性等の面から適正な材料で構成することができる。 In the present invention, the contact spring is made of a material different from the first plate-like member, fixed to the fixed portion, the first plate-like member constituting the extension portion and the turn-up portion, and the turn-up portion. It is preferable that the contact part is comprised by the said 2nd plate-shaped member. According to such a configuration, the extending portion and the folded portion that exhibit the spring property in the contact spring can be configured from an appropriate material from the surface of the spring property, while the contact portion is from a surface such as slidability. It can be made of an appropriate material.
本発明において、前記折り返し部には穴が形成され、前記第2板状部材は、前記折り返し部に重なるフランジ部と、該フランジ部から前記穴に向けて突出して当該穴に嵌った凸部と、を備えている構成を採用することができる。 In the present invention, a hole is formed in the folded portion, and the second plate-shaped member includes a flange portion that overlaps the folded portion, a convex portion that protrudes from the flange portion toward the hole, and fits in the hole. It is possible to adopt a configuration including
本発明において、前記接点用バネは、前記折り返し部に、前記接点部に対する前記光軸方向の一方側から前記可動枠の前記光軸方向の一方側に向けて突出した第1凸部と、前記接点部に対する前記光軸方向の他方側から前記可動枠の前記光軸方向の他方側に向けて突出した第2凸部と、が形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、可動枠の光軸方向での可動範囲が制限されるので、外部から伝わった振動等が原因で可動枠側との接点部が外れる等の不具合が発生しにくい。 In the present invention, the contact spring includes a first protrusion protruding from the one side in the optical axis direction of the movable frame toward the one side in the optical axis direction of the movable frame, It is preferable that a second convex portion protruding from the other side of the optical axis direction with respect to the contact portion toward the other side of the movable frame in the optical axis direction is formed. According to such a configuration, since the movable range of the movable frame in the optical axis direction is limited, problems such as the contact portion with the movable frame side coming off due to vibration transmitted from the outside are unlikely to occur.
本発明において、前記固定体は、前記可動体に対して前記光軸方向の一方側にカバーを備え、前記カバーと前記可動枠との間に前記第1揺動支点が構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、少ない部材によってジンバル機構を構成することができる。 In the present invention, the fixed body includes a cover on one side in the optical axis direction with respect to the movable body, and the first swing fulcrum is configured between the cover and the movable frame. preferable. According to this configuration, the gimbal mechanism can be configured with a small number of members.
本発明において、前記カバーには、前記第1接点用バネの前記固定部を前記光軸方向の一方側に突出させるカバー側貫通部が形成され、当該第1接点用バネの前記固定部は、前記カバーの前記光軸方向の一方側に重なって固定されている構成を採用することができる。 In the present invention, the cover is formed with a cover side through portion that projects the fixing portion of the first contact spring to one side in the optical axis direction, and the fixing portion of the first contact spring is: A configuration in which the cover is fixed to overlap with one side in the optical axis direction can be employed.
本発明において、前記可動体には、前記第2接点用バネの前記固定部を前記光軸方向の他方側に突出させる可動体側貫通部が形成され、当該第2接点用バネの前記固定部は、前記可動体の前記光軸方向の他方側に重なって固定されている構成を採用することができる。 In the present invention, the movable body is formed with a movable body side penetrating portion that projects the fixed portion of the second contact spring to the other side in the optical axis direction, and the fixed portion of the second contact spring is It is possible to adopt a configuration in which the movable body is fixed to overlap with the other side of the optical axis direction.
本発明において、前記第2接点用バネは、当該第2接点用バネの前記固定部から突出して前記可動体に径方向で弾性をもって重なるバネ部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、第2接点用バネの径方向の位置をバネ部によって規定することができる。 In the present invention, it is preferable that the second contact spring includes a spring portion that protrudes from the fixed portion of the second contact spring and elastically overlaps the movable body in the radial direction. According to this configuration, the radial position of the second contact spring can be defined by the spring portion.
本発明において、前記可動枠は、4つの角部を備え、前記4つの角部の対角に位置する2つの角部に前記第1揺動支点が構成され、他の2つの角部に前記第2揺動支点が構成されている構成を採用することができる。 In the present invention, the movable frame includes four corners, the first swing fulcrum is configured at two corners located diagonally to the four corners, and the other two corners A configuration in which the second swing fulcrum is configured can be employed.
本発明において、前記可動枠は、前記光軸方向に対して直交する方向に弾性変形可能であることが好ましい。かかる構成によれば、可動枠のバネ力によっても、接点部に荷重を印加することができる。 In the present invention, it is preferable that the movable frame is elastically deformable in a direction orthogonal to the optical axis direction. According to such a configuration, a load can be applied to the contact portion by the spring force of the movable frame.
この場合、前記可動枠の弾性力と前記接点用バネの弾性力との合成弾性力の前記光軸方向の固有振動数をfaとし、前記合成弾性力の前記光軸方向に対して直交する方向の固有振動数をfbとし、外乱の周波数帯域の最大振動数をfcとしたとき、
振動数fa、fb、fcは、以下の関係
fc<fa<fb
を満たすことが好ましい。かかる構成によれば、外乱による振動を抑制することができる。
In this case, the natural frequency in the optical axis direction of the combined elastic force of the elastic force of the movable frame and the elastic force of the contact spring is set to fa, and the direction of the combined elastic force is orthogonal to the optical axis direction. When the natural frequency of f is fb and the maximum frequency of the disturbance frequency band is fc,
The frequencies fa, fb, and fc have the following relationship: fc <fa <fb
It is preferable to satisfy. According to this configuration, vibration due to disturbance can be suppressed.
本発明において、前記駆動機構は磁気駆動機構であり、
前記可動枠および前記接点用バネは非磁性材料からなることが好ましい。かかる構成によれば、可動枠および接点用バネが駆動機構(磁気駆動機構)に磁気的な影響を及ぼすことを防止することができる。
In the present invention, the drive mechanism is a magnetic drive mechanism,
The movable frame and the contact spring are preferably made of a nonmagnetic material. According to this configuration, it is possible to prevent the movable frame and the contact spring from having a magnetic effect on the drive mechanism (magnetic drive mechanism).
本発明では、ジンバル機構の第1揺動支点および第2揺動支点の少なくとも一方の揺動支点では、可動枠側との接点部に弾性的な荷重を印加する接点用バネが設けられているため、接点用バネによって、揺動支点での可動枠側との接点部に適正な荷重を加えることができる。このため、揺動支点では、一方側および他方側にスムーズに揺動させることができるとともに、外部から伝わった振動等が原因で可動体が不要な振動することを抑制することができる。 In the present invention, at least one of the first swing fulcrum and the second swing fulcrum of the gimbal mechanism is provided with a contact spring for applying an elastic load to the contact portion with the movable frame side. Therefore, an appropriate load can be applied to the contact portion with the movable frame side at the swing fulcrum by the contact spring. Therefore, the swing fulcrum can be smoothly swung to one side and the other side, and unnecessary vibration of the movable body due to vibration transmitted from the outside can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、撮像用の可動体(光学モジュール)の手振れを防止するための構成を例示する。また、以下の説明では、互いに直交する3方向を各々X軸方向、Y軸方向、Z軸方向とし、光軸L(レンズ光軸/光学素子の光軸)に沿う方向をZ軸方向とする。また、以下の説明では、各方向の振れのうち、X軸周りの回転は、いわゆるピッチング(縦揺れ)に相当し、Y軸周りの回転は、いわゆるヨーイング(横揺れ)に相当し、Z軸周りの回転は、いわゆるローリングに相当する。また、X軸方向の一方側には+Xを付し、他方側には−Xを付し、Y軸方向の一方側には+Yを付し、他方側には−Yを付し、Z軸方向の一方側(被写体側/光軸方向前側)には+Zを付し、他方側(被写体側とは反対側/光軸方向後側)には−Zを付して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a configuration for preventing camera shake of a movable body for imaging (optical module) will be exemplified. In the following description, the three directions orthogonal to each other are defined as the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively, and the direction along the optical axis L (lens optical axis / optical axis of the optical element) is defined as the Z-axis direction. . Further, in the following description, among the shakes in each direction, rotation around the X axis corresponds to so-called pitching (pitch), rotation around the Y axis corresponds to so-called yawing (roll), and Z axis The rotation around corresponds to so-called rolling. Also, + X is attached to one side in the X axis direction, -X is attached to the other side, + Y is attached to one side in the Y axis direction, -Y is attached to the other side, and Z axis One side of the direction (subject side / front side in the optical axis direction) is denoted by + Z, and the other side (opposite side of the subject side / back side in the optical axis direction) is denoted by -Z.
(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。
(Overall configuration of optical unit for shooting)
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a state in which an optical unit with a shake correction function to which the present invention is applied is mounted on an optical device such as a mobile phone.
図1に示す光学ユニット100(振れ補正機能付き光学ユニット)は、カメラ付き携帯電話機等の光学機器1000に用いられる薄型カメラであって、光学機器1000のシャーシ2000(機器本体)に支持された状態で搭載される。かかる光学ユニット100では、撮影時に光学機器1000に手振れ等の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。そこで、本形態の光学ユニット100には、後述するように、Z軸方向に沿って光軸Lが延在する可動体10を備えた可動体10を固定体20内で揺動可能に支持するとともに、光学ユニット100に搭載したジャイロスコープ(振れ検出センサ)によって手振れを検出した結果に基づいて、可動体10を揺動させる駆動機構(図1では図示せず)が設けられている。光学ユニット100には、可動体10や駆動機構への給電等行うためのフレキシブル配線基板1800、1900が引き出されており、かかるフレキシブル配線基板1800、1900は、光学機器1000の本体側に設けられた上位の制御部等に電気的に接続されている。可動体10において、可動体10は、光学素子として、Z軸方向に沿って光軸Lが延在するレンズ1aを備えている。本形態において、光軸Lの方向からみたとき、レンズ1aは円形であるが、可動体10および固定体20は角形である。
An optical unit 100 (an optical unit with a shake correction function) shown in FIG. 1 is a thin camera used in an
(光学ユニット100の概略構成)
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100を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図であり、図2(a)、(b)は、光学ユニット100を被写体側からみたときの斜視図、および光学ユニット100の分解斜視図である。図3は、本発明を適用した光学ユニット100のYZ断面図である。
(Schematic configuration of the optical unit 100)
FIG. 2 is an explanatory view of the
図2および図3において、本形態の光学ユニット100は、固定体20と、可動体10(光学モジュール)と、可動体10が固定体20に対して揺動可能に支持された状態とするジンバル機構30と、可動体10と固定体20との間で可動体10を固定体20に対して相対変位させる磁気駆動力を発生させる駆動機構50とを有している。また、固定体20と可動体10とは板状バネ70によって接続されている。かかる光学ユニット100に
おいて、可動体10は、図2に示すように、固定体20に対してジンバル機構30を介して光軸L方向と交差する第1軸線R1周りに揺動可能に支持されているとともに、光軸L方向および第1軸線R1方向に交差する第2軸線R2周りに揺動可能に支持されている。本形態において、第1軸線R1および第2軸線R2は、光軸L方向に直交している。また、固定体20は、光軸L方向からみたとき、正方形である。従って、第1軸線R1と第2軸線R2とは直交している。
2 and 3, the
(固定体20の構成)
図2および図3に示すように、固定体20は角形の第1ケース210を備えている。第1ケース210は、可動体10の周りを囲む角筒状の胴部211と、胴部211のZ軸方向の一方側+Zの端部から径方向内側に張り出した矩形枠状の端板部212とを備えており、端板部212には矩形の窓212aが形成されている。また、固定体20は、第1ケース210のZ軸方向の一方側+Zに固定されたカバー220と、カバー220のZ軸方向の他方側−Zに固定されたシート状のクッション部材230とを有している。クッション部材230は、矩形枠状に形成されており、カバー220の外周縁に沿うように配置されている。
(Configuration of fixed body 20)
As shown in FIGS. 2 and 3, the fixed
カバー220は、第1ケース210の端板部212に重なる板状部材であり、中央に円形の開口部221が形成されている。本形態において、カバー220のZ軸方向の一方側+Zの面は、光軸L方向と直交するカバー側基準面228として利用される。
The
カバー220は、第1ケース210の端板部212に重なった状態で第1ケース210に固定されている。クッション部材230は、第1ケース210の端板部212と重ならない状態でカバー220に粘着テープなどで固定されている。また、固定体20は、矩形枠状のストッパ部材240と、ストッパ部材240を第1ケース210の胴部211との間に挟んだ状態で第1ケース210に溶接等により固定された第2ケース250と、第2ケース250のZ軸方向の他方側−Zに重なった状態で第2ケース250に固定された底板260とを有している。第2ケース250は、矩形の底板部251と、底板部251からZ軸方向の一方側+Zに延在する角筒状の胴部255とを有しており、底板部251には開口部252が形成されている。ストッパ部材240において、内周側に位置する部分は、可動体10のホルダ40に対してZ軸方向の他方側−Zで重なる。また、ストッパ部材240において各辺の外周縁には外側に向けて張り出した張り出し部241が形成されている。このため、第2ケース250に第1ケース210をZ軸方向で重ねた際、ストッパ部材240の張り出し部241は、第1ケース210の胴部211と第2ケース250の胴部255との間に保持される。
The
(駆動機構50の構成)
図4は、本発明を適用した光学ユニット100の駆動機構50の説明図であり、図4(a)、(b)は、駆動機構50の分解斜視図、および駆動機構50をさらに細かく分解した分解斜視図である。
(Configuration of drive mechanism 50)
4A and 4B are explanatory views of the
図2、図3および図4に示すように、可動体10は、レンズ1a等を保持するレンズホルダ11(図3参照)と、レンズホルダ11を内側に保持するホルダ40と、ホルダ40のZ軸方向の一方側+Zに固定された円筒状のウエイト12とを有している。ウエイト12は、可動体10のZ軸方向における重心位置を調整する。ここで、レンズホルダ11は、レンズ1a等を直接、保持することがあるとともに、レンズ1aとともにフォカーシング駆動機構等を保持することもある。ウエイト12は非磁性の金属製であり、例えば、真鍮からなる。このため、ウエイト12と磁石52との間には磁気的な吸引力が発生しない。なお、光軸L方向の前側から光を可動体10に取り込む際、ウエイト12で反射した光が可動体10に進入すると、かかる光は迷光となって画像の品位を低下させる。従って、
本形態では、少なくとも、ウエイト12のZ軸方向の一方側+Zの縁等には、黒色の塗装等の反射防止処理が施されている。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
In this embodiment, at least an edge of one side + Z in the Z-axis direction of the
本形態では、ホルダ40と第1ケース210との間に駆動機構50が構成されている。より具体的には、駆動機構50は、板状の磁石52とコイル56とを利用した磁気駆動機構である。コイル56は、空芯コイルであり、可動体10(ホルダ40)のX軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yに保持されている。また、磁石52は、第1ケース210の胴部211において、X軸方向の一方側+Xに位置する側板部216の内面、X軸方向の他方側−Xに位置する側板部217の内面、Y軸方向の一方側+Yに位置する側板部218の内面、およびY軸方向の他方側−Yに位置する側板部219の内面に保持されている。従って、ホルダ40と第1ケース210の胴部211との間では、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yのいずれにおいても、磁石52とコイル56とが対向している。
In this embodiment, the
本形態において、磁石52は、外面側および内面側が異なる極に着磁されている。また、磁石52、光軸L方向に2つに分割されており、コイル56の側に位置する磁極が光軸L方向で異なるように着磁されている。このため、コイル56は、上下の長辺部分が有効辺として利用される。なお、4つの磁石52は、外面側および内面側に対する着磁パターンが同一である。このため、周方向で隣り合う磁石52同士が吸着し合うことがないので、組み立て等が容易である。第1ケース210は磁性材料から構成されており、磁石52に対するヨークとして機能する。
In this embodiment, the
(可動体10の構成)
図5は、本発明を適用した光学ユニット100の可動体10を分解した様子を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた分解斜視図である。
(Configuration of movable body 10)
FIG. 5 is an exploded perspective view of the state in which the
図3および図5に示すように、可動体10において、ホルダ40の内側には、撮像素子1bが配置されており、撮像素子1bは、信号出力用のフレキシブル配線基板1800の第1実装部1810に直接または実装基板を介して実装されている。フレキシブル配線基板1800は、第1実装部1810のY軸方向の他方側−Yの端部で光軸L方向の後側(Z軸方向の他方側−Z)に向けて湾曲する湾曲部1820と、湾曲部1820にY軸方向の他方側−Yで繋がる矩形の第2実装部1830と、第2実装部1830から外部に引き回された引き回し部1840とを有している。フレキシブル配線基板1800において、第1実装部1810と第2実装部1830との間には補強板15が挟まれている。第2実装部1830のZ軸方向の他方側−Zに向く面には、ジャイロスコープ13やキャパシタ等の電子部品14が実装されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, in the
本形態において、引き回し部1840は、Y軸方向に延在するスリット1850によってX軸方向で分割されている。引き回し部1840は、Y軸方向の一方側+Yから他方側−Yまで延在する第1延在部1862と、第1延在部1862の先端側で光軸方向後側(Z軸方向の他方側−Z)に向けて湾曲する第1湾曲部1863と、第1湾曲部1863からY軸方向の一方側+Yに向けて延在する第2延在部1864とを有している。また、引き回し部1840は、可動体10からの引き出し部と第1延在部1862との間に光軸方向後側(Z軸方向の他方側−Z)に向けて湾曲する第2湾曲部1866を備えており、第1延在部1862は、第2湾曲部1866から光軸L方向に直交する状態で延在している。第2延在部1864は、途中から第2ケース250の底板部251の開口部252を通って外部に引き出されており、両面テープ等の可撓性のシート19(図2参照)によって底板部251に固定されている。第2延在部1864のうち、第2ケース250の底板部251の開口部252から外部に引き出された部分は、底板260によって覆われている
。
In this embodiment, the
可動体10において、可動体10のZ軸方向の他方側−Zの端部には、コイル56に対する給電用のフレキシブル配線基板1900が接続されている。フレキシブル配線基板1900は、ホルダ40のZ軸方向の他方側−Zで、ホルダ40の外縁に沿って延在する矩形枠部分1910と、矩形枠部分1910から延在する帯状の引き回し部1940とを有しており、矩形枠部分1910には4つのコイル56が接続されている。引き回し部1940は、Y軸方向の一方側+Yから他方側−Yまで延在する第1延在部1962と、第1延在部1962の先端側で光軸方向後側(Z軸方向の他方側−Z)に向けて湾曲する第1湾曲部1963と、第1湾曲部1963からY軸方向の一方側+Yに向けて延在する第2延在部1964とを有している。また、引き回し部1940は、可動体10からの引き出し部と第1延在部1862との間に光軸方向後側(Z軸方向の他方側−Z)に向けて湾曲する第2湾曲部1966を備えており、第1延在部1962は、第2湾曲部1966から光軸L方向に直交する状態で延在している。
In the
第2延在部1964は、途中から第2ケース250の底板部251の開口部252を通って外部に引き出されており、両面テープ等の可撓性のシート19によって底板部251に固定されている。また、第2延在部1964のうち、第2ケース250の底板部251の開口部252から外部に引き出された部分が底板260によって覆われている。
The second extending
第2実装部1830のZ軸方向の他方側−Zに向く面には、板状のスペーサ18が接着剤によって固定されている。スペーサ18は、略矩形形状の板材であり、内側にジャイロスコープ13や電子部品14が位置する。また、スペーサ18のY軸方向の一方側+Yの端部には、クランプ部材190が取り付けられており、クランプ部材190は、弾性シート195を介して第1延在部1862、1962をスペーサ18との間に保持している。
A plate-
(ホルダ40の詳細構成)
図6は、本発明を適用した光学ユニット100の要部を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図であり、図6(a)、(b)は、カバー220とホルダ40とをジンバル機構30および板状バネ70を介して接続した状態の斜視図、およびカバー220とホルダ40とを分離した様子を示す分解斜視図である。図7は、本発明を適用した光学ユニット100の要部をさらに細かく分解した様子を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた分解斜視図である。図8は、本発明を適用した光学ユニット100の要部を被写体側とは反対側(Z軸方向の他方側−Z)からみた説明図であり、図8(a)、(b)は、カバー220とホルダ40とをジンバル機構30および板状バネ70を介して接続した状態の斜視図、およびカバー220とホルダ40とを分離した様子を示す分解斜視図である。図9は、本発明を適用した光学ユニット100の要部をさらに細かく分解した様子を被写体側とは反対側(Z軸方向の他方側−Z)からみた分解斜視図である。なお、可動体10とカバー220との間にはクッション部材230が配置されているが、図6〜図9では、クッション部材230の図示を省略してある。
(Detailed configuration of holder 40)
FIGS. 6A and 6B are explanatory views of the main part of the
図6および図8に示すように、可動体10において、ホルダ40は、可動体10の外周部分を構成しており、概ね、肉厚のベース部42と、ベース部42のZ軸方向の一方側+Zで、図3に示すレンズホルダ11を内側に保持する円筒部41とを有している。
As shown in FIGS. 6 and 8, in the
図7および図9に示すように、ホルダ40のベース部42において、円筒部41の径方向外側には、円筒部41を囲むように側板部45が形成されており、側板部45と円筒部41との間には、ジンバル機構30の可動枠39が配置される空間が形成されている。側板部45は、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yのいずれにおいても中央に切り欠き451が形成されており、
可動枠39と干渉しないようになっている。なお、側板部45には角にも切り欠き452が形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 9, in the
It does not interfere with the
図3に示すように、側板部45の径方向外側の面には、2つの凸部からなるコイル保持部44が形成されており、コイル保持部44にコイル56が嵌った状態で、接着等によりコイル56がホルダ40に保持されている。この状態で、コイル保持部44は、コイル56の外面(磁石52と対向する面)から一部が突出し、磁石52と対向している。従って、外力によって、可動体10がX軸方向またはY軸方向に変位した際、コイル保持部44は、磁石52に当接し、その可動範囲を規制する。このようにして、固定体20と可動体10との間には、コイル保持部44と磁石52とによって、可動体10の光軸L方向と直交する方向への可動範囲を規制するストッパ9aが構成されている。
As shown in FIG. 3, a
再び図7および図9において、ホルダ40において、Z軸方向の他方側−Zには、Y軸方向の両側に、光軸L方向と直交する2つのホルダ側基準面481が形成されている。
7 and 9 again, in the
また、ホルダ40において、円筒部41を挟んで第2軸線R2方向で離間する2個所には、ベース部42をZ軸方向に貫通するホルダ側貫通部47が形成されている。また、ホルダ40のZ軸方向の他方側−Zにおいてホルダ側基準面481に隣り合う位置には、ホルダ側基準面481よりZ軸方向の一方側+Zに位置する段部43が形成されている。
In addition, in the
(板状バネ70固定用凸部の構成)
ホルダ40において、円筒部41のZ方向の一方側+Zの端面には、周方向の複数個所にZ方向の一方側+Zに突出した接着用凸部49が形成されている。本形態において、接着用凸部49は、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yの計4個所に等角度間隔で形成されている。ここで、円筒部41のZ方向の一方側+Zの端面には円筒状のウエイト12が固定されており、ウエイト12のZ軸方向の寸法は、接着用凸部49のZ軸方向の突出寸法より大である。但し、ウエイト12の外径は、円筒部41の外径より小さいとともに、接着用凸部49と重なる位置にはZ方向に延在する溝120が形成されている。このため、接着用凸部49において光軸L方向と交差する方向に向いた側面490のうち、約1/2周に相当する部分は、ウエイト12の外周面から径方向外側に突出している。
(Configuration of convex portion for fixing plate spring 70)
In the
(ストッパ用第1凸部461、462、およびストッパ9b、9cの構成)
ホルダ40において、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yのいずれにおいても、切り欠き451で分割された2つの側板部45のZ軸方向の一方側+Zの端部には、切り欠き451と隣り合う縁にZ軸方向の一方側+Zに向けて突出したストッパ用第1凸部461が形成されている。このため、ホルダ40には、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yのいずれにも、切り欠き451を挟んだ両側にストッパ用第1凸部461が2つずつ形成されている。また、側板部45のZ軸方向の一方側+Zの端部には、切り欠き452と隣り合う縁にもストッパ用第1凸部462が形成されている。ストッパ用第1凸部462は、ストッパ用第1凸部461より低い位置までしか突出していないが、可動体10が第1軸線R1周り、または第2軸線R2周りに回転した際、ストッパ用第1凸部461、462の双方がクッション部材230に当接して、可動体10の揺動範囲を規制する。このようにして、固定体20と可動体10との間には、ストッパ用第1凸部461、462とクッション部材230とによって、可動体10の揺動範囲を規制するストッパ9b(図3参照)が構成されている。
(Configuration of first
In the
また、外力によって、可動体10がZ軸方向の一方側+Zに変位した際、ストッパ用第1凸部461は、クッション部材230に当接し、その可動範囲を規制する。従って、固
定体20と可動体10との間には、ストッパ用第1凸部461とクッション部材230とによって、可動体10のZ軸方向の一方側+Zへの可動範囲を規制するストッパ9c(図3参照)が構成されている。
Further, when the
(ストッパ用第2凸部466、およびストッパ9dの構成)
ホルダ40のZ軸方向の他方側−Zには、X軸方向の両側の端面482に、Z軸方向の他方側−Zに向けて突出したストッパ用第2凸部466が形成されている。本形態において、ストッパ用第2凸部466は、ストッパ用第1凸部461とZ軸方向で重なる位置に形成されている。従って、ホルダ40には、X軸方向の一方側+XおよびX軸方向の他方側−Xに、Y軸方向で離間するストッパ用第2凸部466が2つずつ形成されている。ここで、ストッパ用第2凸部466は、図2および図4等に示すストッパ部材240とZ軸方向で重なっている。従って、外力によって、可動体10がZ軸方向の他方側−Zに変位した際、ストッパ用第2凸部466は、ストッパ部材240に当接し、その可動範囲を規制する。このようにして、固定体20と可動体10との間には、ストッパ用第2凸部466とストッパ部材240とによって、可動体10の光軸L方向の一方側(Z軸方向の他方側−Z)への可動範囲を規制するストッパ9d(図3参照)が構成されている。
(Configuration of stopper second
On the other side −Z in the Z-axis direction of the
(カバー220の詳細構成)
カバー220は略四角形の平面形状を有する樹脂成形品である。カバー220は、外周端部が肉薄部229になっており、図3等に示す第1ケース210の胴部211に重なる。カバー220において、開口部221を第1軸線R1方向の両側で挟む2個所にはカバー側貫通部222が形成され、開口部221を第2軸線R2方向の両側で挟む2個所には貫通部223が形成されている。
(Detailed configuration of cover 220)
The
図2(b)に示すように、カバー220のZ軸方向の一方側+Zにおいて、カバー側貫通部222に対して径方向外側で隣り合う部分、およびカバー側貫通部222に対して第2軸線R2方向で隣り合う部分は、カバー220のZ軸方向の一方側+Zの面よりZ軸方向の他方側−Zに位置する段部224になっている。
As shown in FIG. 2B, on one side + Z in the Z-axis direction of the
また、図9に示すように、カバー220のZ軸方向の他方側−Zの面には、カバー側貫通部222と開口部221との間からZ軸方向の他方側−Zに向けて突出した板状の第1接点支持部225が形成されている。かかる第1接点支持部225は、後述する第1接点用バネ36の支持部である。本形態において、第1接点支持部225は、カバー側貫通部222に対して開口部221側で隣接する位置からZ軸方向の他方側−Zに向けて突出している。また、2個所の第1接点支持部225のうち、第1軸線R1方向の一方側に位置する第1接点支持部225aは、幅寸法が基端側225cより先端側225dで大になっているのに対して、第1軸線R1方向の他方側に位置する第1接点支持部225bは、幅寸法が基端側225eより先端側225fで小になっている。
Further, as shown in FIG. 9, the surface of the
カバー220のZ軸方向の他方側−Zの面には、開口部221に対してX軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yに離間する位置にZ軸方向の他方側−Zに向けて突出したバネ支持部226が形成されている。また、バネ支持部226の先端面226a(Z軸方向の他方側−Zの面)には、先端面226aからZ軸方向の他方側−Zに向けて突出した接着用凸部227が形成されている。かかるバネ支持部226は、後述する板状バネ70の支持部である。
On the other side -Z surface of the
(ジンバル機構30の構成)
図6および図8に示すように、本形態の光学ユニット100において、可動体10を第1軸線R1周りおよび第2軸線R2に揺動可能に支持するにあたって、固定体20のカバー220と可動体10のホルダ40との間には、以下に説明するジンバル機構30が構成
されている。
(Configuration of gimbal mechanism 30)
As shown in FIGS. 6 and 8, in the
本形態では、ジンバル機構30を構成するにあたって、カバー220とホルダ40との間に可動枠39を設ける。また、可動枠39とカバー220との間には、第1軸線R1方向で離間する2個所に第1揺動支点31を設け、可動枠39とホルダ40との間には第2軸線R2方向で離間する2個所に第2揺動支点32を設ける。
In this embodiment, when the
図7および図9に示すように、可動枠39は矩形枠であり、光軸L周りに第1角部391、第2角部392、第3角部393および第4角部394を有しており、第1角部391と第2角部392との間、第2角部392と第3角部393との間、第3角部393と第4角部394との間、および第4角部394と第1角部391との間に第1連結部396、第2連結部397、第3連結部398および第4連結部399を有している。本形態では、第1角部391、第2角部392、第3角部393および第4角部394のうち、第1軸線R1方向で対角をなす第2角部392および第4角部394に第1揺動支点31を設け、第2軸線R2方向で対角をなす第1角部391および第3角部393に第2揺動支点32を設ける。
As shown in FIGS. 7 and 9, the
本形態において、第1連結部396、第2連結部397、第3連結部398および第4連結部399は、各々の延在方向およびZ軸方向に対して直交する方向に湾曲した蛇行部を有している。従って、可動枠39は、光軸L方向に直交する方向に弾性変形可能である。
In this embodiment, the first connecting
ここで、可動枠39の第1角部391、第2角部392、第3角部393および第4角部394の内側には金属製の球体38が溶接等によって固定されており、かかる球体38は、径方向内側に半球状の凸面を向ける突部を構成している。
Here, a
(接点用バネの構成)
図7および図9に示すように、本形態では、第1揺動支点31および第2揺動支点32の少なくとも一方の揺動支点には、可動枠39側との接点部(球体38との接点部)に弾性的な荷重を印加する接点用バネが設けられている。本形態において、接点用バネは、2個所の第1揺動支点31の各々に第1接点用バネ36として設けられ、2個所の第2揺動支点32の各々に第2接点用バネ37として設けられている。本形態において、第1接点用バネ36は、カバー220(固定体20側)に設けられ、第2接点用バネ37は、ホルダ40(可動体10側)に設けられている。
(Configuration of contact spring)
As shown in FIGS. 7 and 9, in this embodiment, at least one of the
第1接点用バネ36は、金属製の板状であり、第1接点用バネ36をカバー220に固定するための固定部361と、固定部361からZ軸方向の他方側−Zに向けて延在する延在部362と、延在部362の固定部361とは反対側の端部(Z軸方向の他方側−Zの端部)で固定部361(Z軸方向の一方側+Z)に向けて折り返された折り返し部363とを備えており、折り返し部363には、可動枠39の第2角部392および第4角部394の内側で、可動枠39に固定された球体38を受ける凹状の接点部365が設けられている。本形態において、接点部365は半球状の凹部になっている。かかる第1接点用バネ36において、延在部362、および延在部362と折り返し部363との間のU字状の屈曲部分は、可動枠39側との接点部365に弾性的な荷重を印加するバネ性を発揮する。
The
本形態において、固定部361は延在部362に対して直角に屈曲している。このように構成した第1接点用バネ36は、カバー220に形成したカバー側貫通部222に延在部362を挿入することによって、固定部361を段部224にZ軸方向の一方側+Zで重ね、段部224と固定部361とを固定する。この状態で、延在部362の固定部36
1の側に位置する根元側は、カバー220からZ方向の他方側−Zに突出した第1接点支持部225に径方向内側から支持される。なお、第1接点用バネ36は接着によって固定してもよい。また、第1接点用バネ36とカバー220とはインサート成形によって一体化させてもよい。
In this embodiment, the fixing
The base side located on the 1 side is supported from the inside in the radial direction by the first contact support portion 225 protruding from the
ここで、折り返し部363には、接点部365に対する光軸L方向の一方側(Z軸方向の他方側−Z)から可動枠39の光軸L方向の一方側(Z軸方向の他方側−Z)で光軸L方向と直交する方向に突出した第1凸部366と、接点部365に対する光軸L方向の他方側(Z軸方向の一方側+Z)から可動枠39の光軸L方向の他方側(Z軸方向の一方側+Z)で光軸L方向と直交する方向に突出した第2凸部367とが形成されており、可動枠39は、第1凸部366と第2凸部367との間を通っている。本形態では、第1凸部366および第2凸部367が折り返し部363の幅方向の一方のみに形成されているが、折り返し部363の幅方向の両側に形成されていてもよい。
Here, the folded
第2接点用バネ37は、金属製の板状であり、第2接点用バネ37をホルダ40に固定するための固定部371と、固定部371からZ軸方向の一方側+Zに向けて延在する延在部372と、延在部372の固定部371とは反対側の端部(Z軸方向の一方側+Zの端部)で固定部371(Z軸方向の他方側−Z)に向けて折り返された折り返し部373とを備えており、折り返し部373には、可動枠39の第1角部391および第3角部393の内側で、可動枠39に固定された球体38を受ける凹状の接点部375が設けられている。本形態において、接点部375は半球状の凹部になっている。かかる第2接点用バネ37において、延在部372、および延在部372と折り返し部373との間のU字状の屈曲部分は、可動枠39側との接点部375に弾性的な荷重を印加するバネ性を発揮する。
The
本形態において、固定部371は延在部372に対して直角に屈曲している。このように構成した第2接点用バネ37は、ホルダ40に形成したホルダ側貫通部47に延在部372を挿入することによって、固定部371を段部43にZ軸方向の他方側−Zで重ね、段部43と固定部371とを固定する。この状態で、延在部372の固定部371の側に位置する根元側は、ホルダ側貫通部47の内面からなる第2接点支持部470によって、径方向内側から支持される。なお、第2接点用バネ37は接着によって固定してもよい。また、第2接点用バネ37とホルダ40とはインサート成形によって一体化させてもよい。
In this embodiment, the fixing
ここで、折り返し部373には、接点部375に対する光軸L方向の一方側(Z軸方向の他方側−Z)から可動枠39の光軸L方向の一方側(Z軸方向の他方側−Z)で光軸L方向と直交する方向に突出した第1凸部376と、接点部375に対する光軸L方向の他方側(Z軸方向の一方側+Z)から可動枠39の光軸L方向の他方側(Z軸方向の一方側+Z)で光軸L方向と直交する方向に突出した第2凸部377とが形成されており、可動枠39は、第1凸部376と第2凸部377との間を通っている。本形態では、第1凸部376および第2凸部377が折り返し部373の幅方向の一方のみに形成されているが、折り返し部373の幅方向の両側に形成されていてもよい。
Here, the folded
また、固定部371には、開口部378が形成されているとともに、固定部371において、延在部372とは反対側の端部には、Z軸方向の一方側+Zに屈曲してホルダ側貫通部47の内面に径方向内側から当接するバネ部379が形成されている。従って、延在部372は、ホルダ側貫通部47の内面(第2接点支持部470)に径方向外側から当接するとともに、バネ部379は、ホルダ側貫通部47の内面に径方向内側から当接する。その結果、第2接点用バネ37は、径方向において位置決めされる。それ故、第2接点用バネ37の径方向の位置をバネ部379によって規定することができる。
In addition, an
このように構成したジンバル機構30において、2個所の第1揺動支点31の各々に用いた第1接点用バネ36の付勢力は等しく、個所の第2揺動支点32の各々に用いた第2接点用バネ37の付勢力は等しい。また、第1接点用バネ36と第2接点用バネ37とは付勢力が等しい。また、本形態では、駆動機構50に磁気駆動機構が用いられていることから、ジンバル機構30に用いた可動枠39、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37はいずれも、非磁性材料からなる。
In the
本形態において、可動枠39は、コイル保持部44と同じ高さ位置(Z軸方向における同一の位置)にある。このため、光軸L方向に対して直交する方向からみたとき、ジンバル機構30は、駆動機構50と重なる位置に設けられている。特に本形態では、光軸L方向に対して直交する方向からみたとき、ジンバル機構30は、駆動機構50のZ軸方向の中心と重なる位置に設けられている。
In this embodiment, the
このようにして、ジンバル機構30を構成した状態で、可動枠39の弾性力と接点用バネ(第1接点用バネ36および第2接点用バネ37)の弾性力との合成弾性力の光軸L方向の固有振動数をfaとし、合成弾性力の光軸L方向に対して直交する方向の固有振動数をfbとし、外乱(外部から伝わってくる振動)の周波数帯域の最大振動数をfcとしたとき、
振動数fa、fb、fcは、以下の関係
fc<fa<fb
を満たしている。このため、外乱による振動を抑制することができる。
In this way, with the
The frequencies fa, fb, and fc have the following relationship: fc <fa <fb
Meet. For this reason, the vibration by disturbance can be suppressed.
(板状バネ70の構成)
本形態の可動体10は、可動体10と固定体20とに接続して、駆動機構50が停止状態にあるときの可動体10の姿勢を規定する板状バネ70を有している。本形態において、板状バネ70は、金属板を所定形状に加工したバネ部材であり、固定体20に接続される固定体側連結部71と、可動体10に接続される可動体側連結部72と、固定体側連結部71と可動体側連結部72とを連結する板バネ状のアーム部73とを有している。本形態において、アーム部73は、4本であり、固定体側連結部71から周方向の一方側から他方側に折り返しながら可動体側連結部72まで延在している。
(Configuration of the plate spring 70)
The
ここで、固定体側連結部71は、アーム部73の一方側の端部から周方向に延在しているが、4本のアーム部73に対して1対1の関係をもって4つ設けられており、周方向で途切れている。本形態において、固定体側連結部71は、光軸LをX軸方向の両側で挟む2個所と、光軸LをY軸方向の両側で挟む2個所に配置されており、第1揺動支点31および第2揺動支点32が設けられる個所では途切れている。4つの固定体側連結部71の各々には、カバー220のバネ支持部226に形成された接着用凸部227が嵌る穴からなる貫通部710が形成されている。従って、固定体側連結部71の貫通部710にカバー220のバネ支持部226に形成された接着用凸部227を嵌め、接着用凸部227と固定体側連結部71とを接着剤によって固定することができる。本形態において、貫通部710は、固定体側連結部71においてアーム部73と接続する根元部分に形成されている。
Here, the fixed body
可動体側連結部72は、4本のアーム部73の他方側の端部から周方向に延在し、環状に繋がっている。また、可動体側連結部72の内縁には、ホルダ40の接着用凸部49が嵌る切り欠きからなる貫通部720が形成されている。本形態において、貫通部720は、光軸LをX軸方向の両側で挟む2個所と、光軸LをY軸方向の両側で挟む2個所の計4個所に形成されている。従って、可動体側連結部72の貫通部720にホルダ40に形成された接着用凸部49を嵌め、この状態で、接着用凸部49と可動体側連結部72とを接
着剤によって固定することができる。本形態において、貫通部720は、可動体側連結部72においてアーム部73と接続する根元部分に形成されている。
The movable body
(駆動機構50等の構成および基本動作)
このように構成した光学ユニット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13によって検出され、制御用IC(図示せず)は、駆動機構50を制御する。すなわち、ジャイロスコープ13で検出した振れを打ち消すような駆動電流をコイル56に供給する。その際、4つのコイル56に供給する電流バランスを制御する。その結果、可動体10は、第1軸線R1周りに揺動するとともに、第2軸線R2周りに揺動し、手振れが補正される。
(Configuration and basic operation of the
In the
(板状バネ70の連結方法)
本形態では、駆動機構50においてコイル56に通電しない停止期間中、可動体10の姿勢は、板状バネ70によって光軸LがZ軸に対して傾かない姿勢に保持される。その間、板状バネ70は可動体10に付勢力を印加しない状態にある。かかる構成を実現するため、本形態では、光学ユニット100の組み立て工程のうち、カバー220とホルダ40とを板状バネ70を介して接続する際、板状バネ70を変形させることなく、カバー220とホルダ40とを所定位置関係をもってカバー220とホルダ40とを板状バネ70を介して接続する。
(Method for connecting plate springs 70)
In this embodiment, during the stop period in which the
より具体的には、まず、カバー220と板状バネ70と接着部分(第2接続部分)では、固定体側連結部71(第2連結部)の貫通部710にカバー220のバネ支持部226の接着用凸部227を嵌め、この状態で接着剤(第2接着剤)によって、接着用凸部227と固定体側連結部71とを固定する。
More specifically, first, in the
次に、カバー220のカバー側基準面228とホルダ40のホルダ側基準面481とが平行となるように、ホルダ40と板状バネ70との相対位置を調整する。
Next, the relative position of the
次に、カバー220と板状バネ70との相対位置を調整した状態における板状バネ70の位置に合わせて、ホルダ40と板状バネ70とを接続する。すなわち、ホルダ40と板状バネ70との接続部分(第1接続部分)では、可動体側連結部72(第1連結部)の貫通部720にホルダ40の接着用凸部49を嵌め、板状バネ70の厚さ方向の側面(貫通部720の内周側面)とホルダ40の接着用凸部49の側面490とを接着剤によって固定する。
Next, the
ここで、ホルダ40の接着用凸部49の側面490の曲率半径は、板状バネ70の可動体側連結部72の貫通部720の曲率半径より小にしてある。それ故、ホルダ40と板状バネ70との接続部分(第1接続部分)では、接着用凸部49および貫通部720の周辺において、光軸L方向に交差する方向で重なる部分、および光軸L方向で重なる部分の少なくとも一方が離間することになる。但し、その場合でも、接着用凸部49および貫通部720の周辺において、光軸L方向に交差する方向で重なる部分、および光軸L方向で重なる部分の間には、ホルダ40と板状バネ70とを固定する接着剤が充填されているため、ホルダ40と板状バネ70とを固定することができる。
Here, the curvature radius of the side surface 490 of the bonding
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の光学ユニット100では、ジンバル機構30の第1揺動支点31および第2揺動支点32に第1接点用バネ36および第2接点用バネ37が設けられているため、第1揺動支点31において球体38と接する接点部365、および第2揺動支点32において球体38と接する接点部375に適正な荷重を加えることができる。このため、第1揺動支点31および第2揺動支点32では、双方向にスムーズに揺動さ
せることができるとともに、外部から伝わった振動等が原因で可動体10が不要な振動することを抑制することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the
また、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37はいずれも、付勢力が等しいため、第1揺動支点31を中心に可動体10を適正に揺動させることができるとともに、第2揺動支点32を中心に可動体10を適正に揺動させることができる。
Further, since both the
また、第1接点用バネ36は固定体20側に設けられ、第2接点用バネ37は可動体10側に設けられているため、可動枠39に接点用バネを設ける場合に比して、構成の簡素化を図ることができる。
In addition, since the
また、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37は板状であるため、簡素な構成で接点用バネを構成することができる。また、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37には、可動枠39の光軸L方向の両側に位置する第1凸部366、376および第2凸部367、377が設けられているため、可動枠39の光軸方向での可動範囲が制限される。従って、外部から伝わった振動等が原因で可動枠39側との接点部365、375が外れる等の不具合が発生しにくい。
Further, since the
また、本形態では、カバー220と可動枠39との間に第1揺動支点31が構成されているため、少ない部材によってジンバル機構30を構成することができる。
In this embodiment, since the
また、第1接点用バネ36の延在部362は、カバー側貫通部222を貫通して、固定部361がカバー220の段部224に光軸L方向の一方側から重なって固定されている。このため、第1接点用バネ36については、光軸L方向の位置や、光軸L方向に交差する方向の位置決めを行うことができる。また、第2接点用バネ37の延在部372は、ホルダ側貫通部47を貫通して、固定部371がホルダ40の段部43に光軸L方向の他方側から重なって固定されている。このため、第2接点用バネ37については、光軸L方向の位置や、光軸L方向に交差する方向の位置決めを行うことができる。
Further, the extending
また、可動枠39は、光軸L方向に対して直交する方向に弾性変形可能であるため、可動枠39のバネ力によっても、接点部365、375に荷重を印加することができる。また、可動枠39の弾性変形によって振動を吸収することができる。さらに、可動枠39の固有振動数を適正化することによって、可動枠39の弾性力と接点用バネ(第1接点用バネ36および第2接点用バネ37)の弾性力との合成弾性力の光軸L方向の固有振動数fa、合成弾性力の光軸L方向に対して直交する方向の固有振動数fbとし、外乱(外部から伝わってくる振動)の周波数帯域の最大振動数fcを以下の関係
fc<fa<fb
とすることにより、外乱による振動を抑制することができる。
In addition, since the
By doing so, vibration due to disturbance can be suppressed.
また、駆動機構50は磁気駆動機構であるが、可動枠39、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37が非磁性材料からなるため、可動枠39、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37が駆動機構50(磁気駆動機構)に磁気的な影響を及ぼすことを防止することができる。
The
また、本形態では、ホルダ40において光軸L方向に延在する接着用凸部49の側面490と、板状バネ70の側面とが接着剤によって接着されているため、カバー220に対する板状バネ70の姿勢範囲が広いという利点がある。また、板状バネ70には、接着用凸部49が嵌った貫通部720が形成されているため、接着範囲が広い。それ故、ホルダ40と板状バネ70とを確実に接着することができる。
Further, in this embodiment, the side surface 490 of the bonding
また、板状バネ70において、可動体側連結部72とアーム部73とが繋がる根元部分が接着剤によってホルダ40に固定されている。このため、可動体側連結部72が周方向に延在している構成であっても、アーム部73のみが弾性変形するので、可動体側連結部72が弾性変形して可動体10に付勢力を印加することを回避することができる。
Further, in the plate-
また、板状バネ70において、固定体側連結部71とアーム部73とが繋がる根元部分が接着剤によってカバー220に固定されている。このため、固定体側連結部71が周方向に延在している構成であっても、アーム部73のみが弾性変形するので、固定体側連結部71が弾性変形して可動体10に付勢力を印加することを回避することができる。
Further, in the plate-
また、可動体10側のホルダ40と板状バネ70との接続部分と、固定体20側のカバー220と板状バネ70との接続部分とが光軸Lを中心とする同一の角度位置に設けられている。このため、アーム部73を設けるスペースを十分に確保することができる。
Further, the connecting portion between the
[別の実施の形態]
図10は、本発明の別の実施の形態に係る光学ユニット100に用いた接点用バネの説明図であり、図10(a)、(b)、(c)、(d)は、第1接点用バネ36の斜視図、第1接点用バネ36の分解斜視図、第2接点用バネ37の斜視図、および第2接点用バネ37の分解斜視図である。
[Another embodiment]
FIG. 10 is an explanatory diagram of a contact spring used in an
上記実施の形態では、第1接点用バネ36および第2接点用バネ37はいずれも、1枚の金属板によって構成されていたが、本形態では、2枚の金属板によって構成されている。より具体的には、図10(a)、(b)に示すように、第1接点用バネ36は、固定部361、延在部362および折り返し部363を構成する第1板状部材36aと、折り返し部363に固定された第2板状部材36bとからなり、第1板状部材36aと第2板状部材36bとは材質が相違している。ここで、折り返し部363には、円形の穴363aが形成されている。これに対して、第2板状部材36bは、折り返し部363に重なるフランジ部364aと、フランジ部364aから穴363aに向けて突出した半球状の凸部364bとを備えており、凸部364bは、穴363aに嵌っている。かかる第2板状部材36bでは、凸部364bの反対側が半球状に凹んだ接点部365になっている。また、フランジ部364aの固定部361側の端部364cは直角に折れ曲がっている。なお、延在部362には補強用の穴362aが形成されている。
In the embodiment described above, the
また、図10(c)、(d)に示すように、第2接点用バネ37は、固定部371、延在部372および折り返し部373を構成する第1板状部材37aと、折り返し部373に固定された第2板状部材37bとからなり、第1板状部材37aと第2板状部材37bとは材質が相違している。ここで、折り返し部373には、円形の穴373aが形成されている。これに対して、第2板状部材37bは、折り返し部373に重なるフランジ部374aと、フランジ部374aから穴373aに向けて突出した半球状の凸部374bとを備えており、凸部374bは、穴373aに嵌っている。かかる第2板状部材37bでは、凸部374bの反対側が半球状に凹んだ接点部375になっている。また、フランジ部374aの固定部371側の端部374cは直角に折れ曲がっている。
As shown in FIGS. 10C and 10D, the second
このように構成した場合、バネ性を発揮する延在部362、372および折り返し部363、373についてはバネ性の面から適正な材料で構成することができる一方、接点部365、375については摺動性等の面から適正な材料で構成することができる。
In such a configuration, the extending
[光学ユニット100の他の構成例]
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。
[Another configuration example of the optical unit 100]
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the
また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100はヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等に搭載されるアクションカメラやウエアラブルカメラとして構成してもよい。かかるカメラは、大きな揺れが発生する状況での撮影に使用されるが、本発明によれば、振れを補正することができるので、品位の高い画像を得ることができる。
The
また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100は、携帯電話機やデジタルカメラ等の他、冷蔵庫等、一定間隔で振動を有する装置内に固定し、遠隔操作可能にしておくことで、外出先、たとえば買い物の際に、冷蔵庫内部の情報を得ることができるサービスに用いることもできる。かかるサービスでは、姿勢安定化装置付きのカメラシステムであるため、冷蔵庫の振動があっても安定な画像を送信可能である。また、本装置を児童、学生のかばん、ランドセルあるいは帽子等の、通学時に装着するデバイスに固定してもよい。この場合、一定間隔で、周囲の様子を撮影し、あらかじめ定めたサーバへ画像を転送すると、この画像を保護者等が、遠隔地において観察することで、子供の安全を確保することができる。かかる用途では、カメラを意識することなく移動時の振動があっても鮮明な画像を撮影することができる。また、カメラモジュールのほかにGPSを搭載すれば、対象者の位置を同時に取得することも可能となり、万が一の事故の発生時には、場所と状況の確認が瞬時に行える。
In addition, the
さらに、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット100を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載すれば、ドライブレコーダー等の車載用監視装置として用いることができる。また、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット100を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載して、一定間隔で自動的に周辺の画像を撮影し、決められたサーバに自動転送してもよい。また、道路交通情報通信システム等の渋滞情報と連動させて、この画像を配信することで、渋滞の状況をより詳細に提供することができる。かかるサービスによれば、自動車搭載のドライブレコーダーと同様に事故発生時等の状況を、意図せずに通りがかった第三者が記録し状況の検分に役立てることも可能である。また、自動車の振動に影響されることなく鮮明な画像を取得できる。かかる用途の場合、電源をオンにすると、制御部に指令信号が出力され、かかる指令信号に基づいて、振れ制御が開始される。
Furthermore, if the
また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100は、レーザポインタ、携帯用や車載用の投射表示装置や直視型表示装置等、光を出射する光学機器の振れ補正に適用してもよい。また、天体望遠鏡システムあるいは双眼鏡システム等、高倍率での観察において三脚等の補助固定装置を用いることなく観察するのに用いてもよい。また、狙撃用のライフル、あるいは戦車等の砲筒とすることで、トリガ時の振動に対して姿勢の安定化が図れるので、命中精度を高めることができる。
Further, the
10・・可動体、11・・レンズホルダ、12・・ウエイト、120・・ウエイトの溝、20・・固定体、30・・ジンバル機構、31・・第1揺動支点、32・・第2揺動支点、36・・第1接点用バネ、36a、37a・・第1板状部材、36b、37b・・第2板状部材、37・・第2接点用バネ、38・・球体、39・・可動枠、40・・ホルダ、41・・円筒部、42・・ベース部、44・・コイル保持部、45・・側板部、47・・ホルダ側貫通部、49・・接着用凸部、50・・駆動機構、52・・磁石、56・・コイル、70・・板状バネ、71・・固定体側連結部、72・・可動体側連結部、73・・アーム部、100・・光学ユニット、210・・第1ケース、220・・カバー、222・・カバー側貫通部、225・・第1接点支持部、227・・接着用凸部、228・・カバー側基準面、230・・クッション部材、240・・ストッパ部材、250・・第2ケー
ス、260・・底板、361、371・・固定部、362、372・・延在部、363、373・・折り返し部、363a、373a・・折り返し部の穴、364a、374a・・フランジ部、364b、374b・・凸部、365、375・・接点部、366、376・・第1凸部、367、377・・第2凸部、379・・バネ部、391・・第1角部、392・・第2角部、393・・第3角部、394・・第4角部、461、462・・ストッパ用第1凸部、466・・ストッパ用第2凸部、470・・第2接点支持部、481・・ホルダ側基準面、490・・接着用凸部の側面、710・・固定体側連結部の貫通部、720・・可動体側連結部の貫通部、1000・・光学機器、L・・光軸、R1・・第1軸線、R2・・第2軸線
10 .. Movable body, 11... Lens holder, 12... Weight, 120... Weight groove, 20... Fixed body, 30... Gimbal mechanism, 31. Oscillating fulcrum, 36... First contact spring, 36 a, 37 a .. first plate member, 36 b, 37 b... Second plate member, 37 .. second contact spring, 38. ..Moveable frame, 40..
Claims (16)
ジンバル機構を介して前記可動体を光軸方向に交差する第1軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記光軸方向および前記第1軸線に交差する第2軸線周りに揺動可能に支持する固定体と、
前記可動体を前記第1軸線周りおよび前記第2軸線周りに駆動する駆動機構と、
を有し、
前記ジンバル機構は、可動枠と、該可動枠と前記固定体との間において前記第1軸線方向で離間する2個所に設けられた第1揺動支点と、前記可動枠と前記可動体との間において前記第2軸線方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点とを備え、
前記第1揺動支点および前記第2揺動支点の少なくとも一方の揺動支点には、前記可動枠側との接点部に弾性的な荷重を印加する接点用バネが設けられていることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 A movable body including an optical element;
Via the gimbal mechanism, the movable body is supported so as to be swingable around a first axis intersecting the optical axis direction, and supported so as to be swingable about the second axis intersecting the optical axis direction and the first axis. A fixed body to
A drive mechanism for driving the movable body around the first axis and the second axis;
Have
The gimbal mechanism includes a movable frame, first swing fulcrums provided at two positions spaced apart in the first axis direction between the movable frame and the fixed body, and the movable frame and the movable body. A second oscillating fulcrum provided at two locations spaced apart in the second axis direction between,
At least one of the first swing fulcrum and the second swing fulcrum is provided with a contact spring for applying an elastic load to a contact portion with the movable frame side. Optical unit with shake correction function.
前記第2接点用バネは、前記可動体側に設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The first contact spring is provided on the fixed body side,
4. The optical unit with a shake correction function according to claim 2, wherein the second contact spring is provided on the movable body side.
前記折り返し部に前記接点部が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The contact spring is plate-shaped, a fixing portion for fixing the contact spring, an extending portion extending from the fixing portion, and an end of the extending portion opposite to the fixing portion. A folded portion folded toward the fixed body at the portion,
The optical unit with a shake correction function according to claim 4, wherein the contact portion is provided in the folded portion.
前記第2板状部材によって前記接点部が構成されていることを特徴とする請求項5に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The contact spring is a second plate made of a material different from the first plate-like member, fixed to the fixed portion, the first plate-like member constituting the extension portion and the turn-up portion, and the turn-up portion. A plate-like member,
The optical unit with a shake correction function according to claim 5, wherein the contact portion is configured by the second plate-like member.
前記第2板状部材は、前記折り返し部に重なるフランジ部と、該フランジ部から前記穴に向けて突出して当該穴に嵌った凸部と、を備えていることを特徴とする請求項6に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 A hole is formed in the folded portion,
The said 2nd plate-shaped member is provided with the flange part which overlaps with the said folding | returning part, and the convex part which protruded toward the said hole from this flange part, and was fitted to the said hole, It is characterized by the above-mentioned. Optical unit with shake correction function as described.
前記カバーと前記可動枠との間に前記第1揺動支点が構成されていることを特徴とする請求項5乃至8の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The fixed body includes a cover on one side in the optical axis direction with respect to the movable body,
9. The optical unit with a shake correction function according to claim 5, wherein the first swing fulcrum is configured between the cover and the movable frame.
当該第1接点用バネの前記固定部は、前記カバーの前記光軸方向の一方側に重なって固定されていることを特徴とする請求項9に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The cover is formed with a cover-side through portion that projects the fixing portion of the first contact spring to one side in the optical axis direction.
The optical unit with a shake correction function according to claim 9, wherein the fixing portion of the first contact spring overlaps and is fixed to one side of the cover in the optical axis direction.
当該第2接点用バネの前記固定部は、前記可動体の前記光軸方向の他方側に重なって固定されていることを特徴とする請求項5乃至10の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The movable body is formed with a movable body side through portion that projects the fixed portion of the second contact spring to the other side in the optical axis direction.
11. The shake correction according to claim 5, wherein the fixed portion of the second contact spring is fixed so as to overlap the other side of the movable body in the optical axis direction. Optical unit with function.
前記4つの角部の対角に位置する2つの角部に前記第1揺動支点が構成され、他の2つの角部に前記第2揺動支点が構成されていることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The movable frame has four corners,
The first swing fulcrum is configured at two corners located diagonally to the four corners, and the second swing fulcrum is configured at the other two corners. Item 13. An optical unit with a shake correction function according to any one of Items 1 to 12.
前記合成弾性力の前記光軸方向に対して直交する方向の固有振動数をfbとし、
外乱の周波数帯域の最大振動数をfcとしたとき、
振動数fa、fb、fcは、以下の関係
fc<fa<fb
を満たすことを特徴とする請求項14に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The natural frequency in the optical axis direction of the combined elastic force of the elastic force of the movable frame and the elastic force of the contact spring is represented by fa.
The natural frequency of the synthetic elastic force in the direction orthogonal to the optical axis direction is fb,
When the maximum frequency in the disturbance frequency band is fc,
The frequencies fa, fb, and fc have the following relationship: fc <fa <fb
The optical unit with a shake correction function according to claim 14, wherein:
前記可動枠および前記接点用バネは非磁性材料からなることを特徴とする請求項1乃至15の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 The drive mechanism is a magnetic drive mechanism;
The optical unit with a shake correction function according to claim 1, wherein the movable frame and the contact spring are made of a nonmagnetic material.
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