JP2018169497A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】可動体と支持体との当接によって可動体が光軸方向を反被写体側に移動することが規制されたときに、可動体のカメラモジュールホルダからカメラモジュールが脱落することを防止できる振れ補正機能付き光学ユニットを提供すること。
【解決手段】振れ補正機能付き光学ユニット1は、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17が、カメラモジュール101に設けられたストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82b(被当接部)とから構成される。従って、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、可動体3のカメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落しない。
【選択図】図2
【解決手段】振れ補正機能付き光学ユニット1は、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17が、カメラモジュール101に設けられたストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82b(被当接部)とから構成される。従って、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、可動体3のカメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落しない。
【選択図】図2
Description
本発明は、携帯端末や移動体に搭載される振れ補正機能付き光学ユニットに関する。
携帯端末や車両、無人ヘリコプターなどの移動体に搭載される撮像装置は、撮影用の光学素子を搭載した光学ユニットを備える。この種の光学ユニットは、撮像装置の振れによる撮影画像の乱れを抑制することが求められる。従って、光学ユニットとしては、光学素子を備える可動体を、光軸と交差するピッチング(縦揺れ:チルティング)方向およびヨーイング(横揺れ:パンニング)方向に揺動させる振れ補正機能付き光学ユニットが提案されている。
特許文献1に記載の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を備える可動体と、可動体を揺動可能に支持する揺動支持機構と、揺動支持機構を介してカメラモジュールを支持する支持体と、カメラモジュールを揺動させる揺動用磁気駆動機構を備える。可動体は、光学素子および光学素子の光軸上に位置する撮像素子を有するカメラモジュールと、カメラモジュールを保持するカメラモジュールホルダとを備える。カメラモジュールホルダは、カメラモジュールを光軸と直交する径方向の外側から保持する筒状の保持部を備える。揺動支持機構はカメラモジュールホルダを揺動可能に支持する。支持体は、光軸方向の反被写体側からカメラモジュールホルダに対向する支持体側対向部を備える。
また、振れ補正機能付き光学ユニットは、可動体の可動範囲を規定するストッパ機構を有する。ストッパ機構は、カメラモジュールホルダから支持体側対向部に向かって突出するストッパ用凸部を備える。
特許文献1の振れ補正機能付き光学ユニットでは、外力によって可動体が光軸方向を反被写体側に移動すると、カメラモジュールホルダのストッパ用凸部と支持体側対向部とが当接する。これにより、カメラモジュールホルダが、軸線方向をそれ以上反被写体側へ移動することが阻止されるので、可動体の可動範囲が規制される。
ここで、カメラモジュールは光学素子を備えるので、比較的、重量がある。従って、カメラモジュールホルダのストッパ用凸部と支持体側対向部とが当接してカメラモジュールホルダの光軸方向への移動が阻止されると、保持部の内側に保持されたカメラモジュールに慣性が働き、カメラモジュールのみが光軸方向に移動して、カメラモジュールホルダから抜けてしまう可能性がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、可動体と支持体との当接によって可動体が光軸方向を反被写体側に移動することが規制されたときに、可動体のカメラモジュールホルダからカメラモジュールが脱落することを防止あるいは抑制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。
上記課題を解決するために、本発明の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子および当該光学素子の光軸上に位置する撮像素子を有するカメラモジュールと、前記カメラモジュールを前記光軸と直交する径方向の外側から保持する筒状の保持部を有するカメラモジュールホルダと、を備える可動体と、前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持機構と、前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する支持体と、前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、前記可動体の揺動範囲を規制するストッパ機構と、を有し、前記支持体は、前記光軸方向で前記光学素子が位置する側を被写体側、前記撮像素子が位置する側を反被写体側としたときに、前記カメラモジュールの前記反被写体側と対向する支持体側対向部を備え、前記ストッパ機構は、前記カメラモジュールおよび前記支持体側対向部の一方から他方に向かって突出するストッパ用凸部と、他方において前記ストッパ用凸部と当接可能な被当接部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、可動体の揺動範囲を規定するストッパ機構が、カメラモジュールおよび支持体側対向部の一方から他方に向かって突出するストッパ用凸部と、他方においてストッパ用凸部と当接可能な被当接部と、を備える。従って、外力によって可動体が軸線方向の反被写体側に移動した場合には、ストッパ用凸部と被当接部とが光軸方向で当接して、可動体の移動を規制する。ここで、ストッパ用凸部または被当接部はカメラモジュールに設けられている。従って、ストッパ用凸部と被当接部とが当接して可動体の光軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュールがそれ以上光軸方向に移動することはない。よって、可動体のカメラモジュールホルダからカメラモジュールが脱落することを防止あるいは抑制できる。
本発明において、前記カメラモジュールは、前記撮像素子が実装された基板を保持する基板ホルダを備え、前記ストッパ用凸部として、光軸を挟んで配置されたストッパ用第1凸部およびストッパ用第2凸部を備え、前記ストッパ用第1凸部および前記ストッパ用第2凸部は、前記基板ホルダから突出することが望ましい。このようにすれば、ストッパ用凸部と被当接部とが当接したときに、その衝撃が、直接、撮像素子に伝わることがない。よって、撮像素子が破損することを防止あるいは抑制できる。
本発明において、前記ストッパ用第1凸部および前記ストッパ用第2凸部は、前記撮像素子を間に挟んで設けられていることが望ましい。このようにすれば、ストッパ用第1凸部およびストッパ用第2凸部との間の間隔を確保できる。これにより、ストッパ用凸部と被当接部とが当接したときに可動体が傾斜することがなく、当接時の衝撃をストッパ用第1凸部とストッパ用第2凸部とによって均等に受けることができる。
本発明において、前記撮像素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板を有し、前記フレキシブルプリント基板は、前記ストッパ用第1凸部と前記ストッパ用第2凸部との間を引き回されて前記基板に接続されていることが望ましい。このようにすれば、フレキシブルプリント基板とストッパ用第1凸部と前記ストッパ用第2凸部とが干渉しない。また、外力によって可動体が光軸方向の反被写体側に移動した場合でも、フレキシブルプリント基板が可動体と支持体との間に挟まれて潰されてしまうことがない。
本発明において、前記揺動範囲を規定する第2ストッパ機構を有し、前記支持体は、前記カメラモジュールホルダの前記被写体側と対向する第2支持体側対向部を備え、前記第2ストッパ機構は、前記カメラモジュールホルダおよび前記第2支持体側対向部の一方から他方に向かって突出する第2ストッパ用凸部と、他方において前記第2ストッパ用凸部と当接可能な第2被当接部と、を備えるものとすることができる。このようにすれば、外力によって可動体が軸線方向の被写体側に移動した場合には、第2ストッパ機構の第2ストッパ用凸部と第2被当接部とが光軸方向で当接して可動体の移動を規制できる。また、2つのストッパ機構を備えることにより、可動体の揺動範囲を確実に規定できる。
本発明において、前記支持体を予め定めた軸線回りに回転可能に支持する固定体と、前記支持体を回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、前記揺動支持機構は、前記可動体を前記光軸と前記軸線とが一致する基準姿勢および当該軸線に対して当該光軸が傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持し、前記ローリング用磁気駆動機構は、前記支持体および固定体の一方に固定されたコイルと他方に固定されて前記コイルと対向する磁石とを備え、前記支持体側対向部は、前記反被写体側を向いて前記コイルおよび前記磁石の一方を保持する固定部を備え、前記固定体は、前記軸線方向で前記支持体側対向部に対向して前記コイルおよび前記磁石の一方を保持する固定体側対向部を備えるものとすることができる。このようにすれば、光学モジュールを軸線回りに回転させるローリング補正を行うことができる。また、ストッパ機構のストッパ用凸部または被当接部が設けられる支持体側対向部を利用して、ローリング用磁気駆動機構のコイルまたは磁石を保持できる。
本発明において、前記支持体側対向部は、前記カメラモジュールに向かって突出する突出部分を備えており、前記ストッパ用凸部は、前記カメラモジュールに設けられており、前記被当接部は、前記突出部分の先端部であるものとすることができる。このようにすれば、支持体側対向部における突出部を除く部分を光軸方向で薄くすることができるので、支持体を軽量化することができる。
本発明の振れ補正機能付き光学ユニットによれば、可動体の揺動範囲を規定するストッパ機構のストッパ用凸部または被当接部がカメラモジュールに設けられている。ストッパ用凸部と被当接部とが当接して可動体の光軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュールがそれ以上光軸方向に移動することはない。よって、可動体のカメラモジュールホルダからカメラモジュールが脱落することを防止あるいは抑制できる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光学ユニットの実施形態を説明する。本明細書において、XYZの3軸は互いに直交する方向であり、X軸方向の一方側を+X、他方側を−Xで示し、Y軸方向の一方側を+Y、他方側を−Yで示し、Z軸方向の一方側を+Z、他方側を−Zで示す。Z軸方向は、光学モジュールの軸線方向と一致する。+Z方向は光学モジュールの軸線方向の被写体側である。−Z方向は軸線方向の反被写体側(像側)である。光学モジュールの軸線は光学モジュールの光軸と一致する。
(全体構成)
図1は本発明を適用した光学ユニットを被写体側から見た斜視図である。図2は図1のA−A線における光学ユニットの断面図である。図3は図1の光学ユニットを被写体側から見た場合の分解斜視図である。図4は図1の光学ユニットを反被写体側から見た場合の分解斜視図である。図1に示す光学ユニット1は、例えば、カメラ付き携帯電話機、ドライブレコーダー等の光学機器や、ヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等の移動体に搭載されるアクションカメラやウエアラブルカメラ等の光学機器に用いられる。このような光学機器では、撮影時に光学機器の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。光学ユニット1は、撮影画像が傾くことを回避するため、光学素子2の傾きを補正する振れ補正機能付き光学ユニットである。
図1は本発明を適用した光学ユニットを被写体側から見た斜視図である。図2は図1のA−A線における光学ユニットの断面図である。図3は図1の光学ユニットを被写体側から見た場合の分解斜視図である。図4は図1の光学ユニットを反被写体側から見た場合の分解斜視図である。図1に示す光学ユニット1は、例えば、カメラ付き携帯電話機、ドライブレコーダー等の光学機器や、ヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等の移動体に搭載されるアクションカメラやウエアラブルカメラ等の光学機器に用いられる。このような光学機器では、撮影時に光学機器の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。光学ユニット1は、撮影画像が傾くことを回避するため、光学素子2の傾きを補正する振れ補正機能付き光学ユニットである。
図2に示すように、光学ユニット1は、光学素子2を備える可動体3と、可動体3を揺動可能に支持する揺動支持機構4と、揺動支持機構4を介して可動体3を支持するホルダ5(支持体)を備える。また、光学ユニット1は、ホルダ5を回転可能に支持する第1回転支持機構6および第2回転支持機構7と、第1回転支持機構6および第2回転支持機構7を介してホルダ5を支持する固定体8を備える。さらに、光学ユニット1は、可動体3とホルダ5との間に架け渡された板バネ9を備える。
揺動支持機構4は、可動体3を、予め定めた軸線Lと光学素子2の光軸とが一致する基準姿勢および軸線Lに対して光軸が傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持する。揺動支持機構4はジンバル機構である。第1回転支持機構6および第2回転支持機構7はホルダ5を軸線L回りに回転可能に支持する。換言すれば、第1回転支持機構6および第2回転支持機構7は、ホルダ5と当該ホルダ5に揺動可能に支持された可動体3とからなる第2可動体10を軸線L回りに回転可能に支持する。第1回転支持機構6は固定体8とホルダ5との間に構成されている。第2回転支持機構7は第1回転支持機構6よりも−Z方向の側(反被写体側)に位置する。板バネ9は、可動体3の基準姿勢を規定するためのものである。
また、光学ユニット1は、可動体3を揺動させる揺動用磁気駆動機構11と、ホルダ5(第2可動体10)を回転させるローリング用磁気駆動機構12とを備える。揺動用磁気駆動機構11は、可動体3に保持された揺動駆動用コイル13と、固定体8に保持された揺動駆動用磁石14とを備える。揺動駆動用コイル13と揺動駆動用磁石14とは軸線Lと直交する径方向で対向する。ローリング用磁気駆動機構12は、ホルダ5に保持されたローリング駆動用コイル15と、固定体8に保持されたローリング駆動用磁石16とを備える。本例では、ローリング駆動用コイル15とローリング駆動用磁石16とは、Z軸方向(軸線方向)で対向する。
さらに、光学ユニット1は、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17および第2ストッパ機構18と、ホルダ(第2可動体)の回転範囲を規定する第3ストッパ機構19(図1参照)を備える。また、光学ユニット1はフレキシブルプリント基板20a、20b、21を備える。フレキシブルプリント基板20aはローリング駆動用コイル15に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板20bは、揺動駆動用コイル13に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板21は、可動体3が保持する基板104に電気的に接続されている。
(固定体)
図1、図3および図4に示すように、固定体8は、3つのケース28、29、30を組み立てて構成された固定体本体24と、固定体本体24に固定された板バネ25(バネ部材)と、板バネ25を介して固定体本体24に支持された可動ホルダ26とを有する。可動ホルダ26はZ軸方向に移動可能な状態で支持されている。図1に示すように、固定体本体24は、Z軸方向(軸線方向)から見た場合に略8角形の外形をした筒状ケース28
と、筒状ケース28に対して+Z方向の側(被写体側)から組み付けられる被写体側ケース29と、筒状ケース28に対して−Z方向の側(反被写体側)から組み付けられる反被写体側ケース30とを備える。筒状ケース28は磁性材料から形成されている。被写体側ケース29および反被写体側ケース30は樹脂材料から形成される。
図1、図3および図4に示すように、固定体8は、3つのケース28、29、30を組み立てて構成された固定体本体24と、固定体本体24に固定された板バネ25(バネ部材)と、板バネ25を介して固定体本体24に支持された可動ホルダ26とを有する。可動ホルダ26はZ軸方向に移動可能な状態で支持されている。図1に示すように、固定体本体24は、Z軸方向(軸線方向)から見た場合に略8角形の外形をした筒状ケース28
と、筒状ケース28に対して+Z方向の側(被写体側)から組み付けられる被写体側ケース29と、筒状ケース28に対して−Z方向の側(反被写体側)から組み付けられる反被写体側ケース30とを備える。筒状ケース28は磁性材料から形成されている。被写体側ケース29および反被写体側ケース30は樹脂材料から形成される。
図3に示すように、筒状ケース28は、略8角形の筒状の胴部31と、胴部31の+Z方向の端部から内側に張り出した枠状の端板部32を備える。端板部32の中央には略8角形の開口部33が形成されている。胴部31は、X軸方向に対向する側板35、36と、Y軸方向に対向する側板37、38と、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた4箇所の角部に設けられた側板39を備える。図3および図4に示すように、X軸方向に対向する側板35、36とY軸方向に対向する側板37、38の内周面には、それぞれ、揺動駆動用磁石14が固定されている。また、図4に示すように、4箇所の側板39のうちの+X方向の側に位置する2枚の側板39には矩形の切欠部40が形成されている。切欠部40は、側板39の−Z方向の端縁を+Z方向に切り欠いた形状である。
被写体側ケース29は、筒状ケース28の端板部32に当接する筒状の胴部43と、胴部43の+Z方向の端部から内側に張り出した端板部44とを備える。端板部44の中央には円形開口部45が形成されている。図4に示すように、胴部43の内周面は略円形であり、外周面はZ軸方向に見た場合に略8角形である。胴部43の外周面は、X軸方向に対向する側面47、48と、Y軸方向に対向する側面49、50と、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた4箇所の角部に設けられた側面51とを備える。被写体側ケース29は、筒状ケース28の端板部32を−Z方向から貫通して胴部43に捩じ込まれる4本の有頭のネジ52により筒状ケース28に固定される。ここで、端板部44の−Z方向の面は軸線Lと同軸の環状面であり、Z軸方向でホルダ5と対応する固定体側対向部55である。固定体側対向部55には、固定体側環状溝56が設けられている。固定体側環状溝56は、軸線Lと同軸であり、断面形状は円弧である。
反被写体側ケース30は、図3に示すように、軸線Lに直交する略8角形の端板部58と、端板部58の−X方向の端縁(辺)から+Z方向に立ち上がる壁部59と、端板部58の−Y方向の端縁(辺)と+Y方向の端縁(辺)から+Z方向に立ち上がりY軸方向で対向する2つの壁部60と、壁部59と2つの壁部60のそれぞれとの間に位置し、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた2つの壁部61を備える。ここで、端板部58の+X方向の端縁(辺)には壁部が設けられておらず、Y軸方向で対向する2つの壁部60の+X方向の端の間は開口部62となっている。図1に示すように、開口部62は、フレキシブルプリント基板20a、20b、21の引出口である。
Y軸方向に対向する2つの壁部60の+Z方向の端部分には、それぞれ板バネ25のY方向の両端部分を固定する板バネ固定部65が設けられている。板バネ固定部65は、壁部59の先端よりも−Z方向にオフセットした位置でX軸方向およびY軸方向に広がる端面65aと、各端面65aの外周側の縁部分に形成された矩形の突出部65bと、矩形の突出部65bの中心から+Z方向に突出する円形の突起65cと、を備える。
図5は固定体8の反被写体側部分(第2回転支持機構7、可動ホルダ26、板バネ25および反被写体側ケース30)の分解斜視図である。図5に示すように、可動ホルダ26は、第2回転支持機構7を構成するボールベアリング68の外輪68aと、2つのローリング駆動用磁石16を保持する可動ホルダ本体部材71を備える。また、可動ホルダ26は、可動ホルダ本体部材71に−Z方向から当接するヨーク72を備える。可動ホルダ本体部材71は、外輪68aが内周側に嵌る筒部73と、筒部73の−Z方向の端から内周側に突出する円環状部74と、筒部73の+Z方向の端部分から外周側に広がる磁石保持部75を備える。円環状部74は外輪68aに−Z方向から当接する環状当接部74aを
備える。磁石保持部75は、Y軸方向の両側から径方向の内側に窪む一対の矩形の凹部75aを備える。2つのローリング駆動用磁石16は、それぞれ凹部75aに外周側から嵌め込まれて可動ホルダ本体部材71に保持される。
備える。磁石保持部75は、Y軸方向の両側から径方向の内側に窪む一対の矩形の凹部75aを備える。2つのローリング駆動用磁石16は、それぞれ凹部75aに外周側から嵌め込まれて可動ホルダ本体部材71に保持される。
ヨーク72は、磁性材料から形成されている。ヨーク72は、Y軸方向の中央部分に位置する矩形の幅広部分72aと、幅広部分72aからY軸方向の両側に延びる矩形部分72bを備える。X軸方向における矩形部分72bの幅は幅広部分72aの幅よりも狭い。幅広部分の中央には円形穴72cが設けられている。ヨーク72は、円形穴72cに可動ホルダ本体部材71の筒部73が+Z方向の側から挿入され、幅広部分72aが−Z方向から可動ホルダ本体部材71に当接し、矩形部分72bが−Z方向からローリング駆動用磁石16に当接する。ヨーク72の輪郭形状は、ローリング駆動用磁石16を保持した可動ホルダ本体部材71をZ軸方向から見た場合の輪郭形状と一致する。ここで、ヨーク72においてローリング駆動用磁石16が当接する部分には接着剤が塗布されており、ローリング駆動用磁石16はヨーク72にも固定されている。
板バネ25は、Y軸方向に長い略長方形の輪郭形状を備える。板バネ25は、Y軸方向の中央に可動ホルダ本体部材71の筒部73が挿入可能な貫通穴25aを備える。また、板バネ25は、貫通穴25aを間に挟んだY軸方向の両側に、それぞれコの字形状のスリット25bを備える。2つのスリット25bの形状は、ヨーク72と板バネ25とを重ねたときに、ヨーク72のY軸方向の端部分を縁取るものである。また、板バネ25は、Y軸方向の両端部分(2つのスリット25bよりもY軸方向の外側)に、板バネ25を板バネ固定部65に固定するための固定穴25cを備える。
板バネ25は、固定穴25cに突起65cが挿入され、Y軸方向の両端部分の中央部分が突出部65bに載置された状態で、板バネ固定部65に支持される。また、図1に示すように、板バネ25は、筒状ケース28と反被写体側ケース30とが組み付けられることにより、筒状ケース28と反被写体側ケース30との間に挟まれて、固定体8に固定される。ここで、図2に示すように、板バネ25は、可動ホルダ26が固定体8に支持されたときに、可動ホルダ26を+Z軸方向(被写体側)に付勢する付勢力Fを発揮する状態となる。すなわち、板バネ25は、板バネ固定部65に固定されたY軸方向の両端部分よりも内周側の部分が−Z方向(反被写体側)に撓んだ状態となり、その弾性復帰力により、可動ホルダ26を+Z軸方向に付勢するものとなる。
(ホルダ)
図6は可動体3およびホルダ5(第2可動体10)を+Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図7は可動体3およびホルダ5(第2可動体10)を−Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図6に示すように、ホルダ5は、可動体3の外周側に位置するホルダ本体部材81と、−Z方向からホルダ本体部材81に固定されて可動体3と対向するホルダ底板部材82(支持体側対向部)とを備える。ホルダ本体部材81およびホルダ底板部材82は樹脂製である。
図6は可動体3およびホルダ5(第2可動体10)を+Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図7は可動体3およびホルダ5(第2可動体10)を−Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図6に示すように、ホルダ5は、可動体3の外周側に位置するホルダ本体部材81と、−Z方向からホルダ本体部材81に固定されて可動体3と対向するホルダ底板部材82(支持体側対向部)とを備える。ホルダ本体部材81およびホルダ底板部材82は樹脂製である。
図6に示すように、ホルダ本体部材81は、+Z方向の端において、固定体8(被写体側ケース29)における環状の固定体側対向部55に対向する環状のホルダ側対向部84(第2支持体側対向部)と、ホルダ側対向部84の−Z方向側に連続するホルダ胴部85を備える。ホルダ胴部85は、周方向に配列された4つの窓部86と、周方向に隣り合う窓部86を区画する4本の縦枠部87を備える。4つの窓部86のうちの2つの窓部86はX軸方向に開口し、他の2つはY軸方向に開口する。4本の縦枠部87は、それぞれ、X軸方向とY軸方向の間の角度位置に配置されている。
ホルダ側対向部84は、+Z方向の側の端面が軸線Lと直交する環状面であり、環状面
にはホルダ側環状溝90が設けられている。ホルダ側環状溝90は、ホルダ側対向部84に設けられた固定体側環状溝56にZ軸方向で対向する。ホルダ側環状溝90は、軸線Lと同軸であり、断面形状が円弧である。ホルダ側対向部84は、軸線Lと直交して−Z方向を向く環状端面84aを備える。
にはホルダ側環状溝90が設けられている。ホルダ側環状溝90は、ホルダ側対向部84に設けられた固定体側環状溝56にZ軸方向で対向する。ホルダ側環状溝90は、軸線Lと同軸であり、断面形状が円弧である。ホルダ側対向部84は、軸線Lと直交して−Z方向を向く環状端面84aを備える。
ホルダ胴部85における−Z方向の端部分には、+X方向と+Y方向との間の中間方向に突出する突起91と、+X方向と−Y方向との間の中間方向に突出する突起91が設けられている。
ホルダ底板部材82は、軸線Lと直交して−Z方向の側から可動体3と対向する対向面82aを備える。対向面82aにおけるY軸方向の両端部分には、+Z方向に突出する矩形の突出部分82b(被当接部)が設けられている。ホルダ底板部材82の対向面82aの外周縁には、底板をY軸方向の両側および+X方向から囲む段部93が設けられている。段部93は内周側に+Z方向に突出する環状凸部94を備える。ホルダ底板部材82がホルダ本体部材81に固定される際には、環状凸部94がホルダ本体部材81(ホルダ胴部85)の−Z方向の開口部95の内側に嵌り込む。
また、ホルダ底板部材82は、図7に示すように、−Z方向に突出する軸部96を備える。軸部96は、軸線Lと同軸に設けられている。軸部96は外周側にボールベアリング68の内輪68bを保持する。内輪68bにおける+Z方向の端面はホルダ底板部材82に当接する。また、ホルダ底板部材82は、Y軸方向で軸部96を間に挟んだ両側にローリング駆動用コイル保持部97を備える。ローリング駆動用コイル15は、−Z方向からローリング駆動用コイル保持部97に保持される。
(可動体)
図8は可動体3、揺動支持機構4および板バネ9を+Z方向の側(被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図9は可動体3、揺動支持機構4および板バネ9を−Z方向の側(反被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図8、図9に示すように、可動体3は、カメラモジュール101と、カメラモジュール101を外周側から保持するカメラモジュールホルダ102とを備える。カメラモジュール101は、図2に示すように、光学素子2と、光学素子2の光軸上に位置する撮像素子103とを有する。撮像素子103は、ジャイロスコープや信号処理回路等が搭載された基板104に実装されている。
図8は可動体3、揺動支持機構4および板バネ9を+Z方向の側(被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図9は可動体3、揺動支持機構4および板バネ9を−Z方向の側(反被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図8、図9に示すように、可動体3は、カメラモジュール101と、カメラモジュール101を外周側から保持するカメラモジュールホルダ102とを備える。カメラモジュール101は、図2に示すように、光学素子2と、光学素子2の光軸上に位置する撮像素子103とを有する。撮像素子103は、ジャイロスコープや信号処理回路等が搭載された基板104に実装されている。
また、カメラモジュール101は、光学素子2を保持する鏡筒部材106と、鏡筒部材106および基板104を保持するフレーム107を有する。図8に示すように、フレーム107は、鏡筒部材106の−Z方向の端部分を内周側に保持する円筒部108と、円筒部108の−Z方向の端縁から外周側に広がる矩形の板部109と、板部109の外周縁から−Z方向に延びる角筒部110(基板ホルダ)を備える。図9に示すように、基板104は角筒部110の内周側に保持されるように矩形の板部109の反被写体側の面に貼り付けられている。鏡筒部材106の最も大径部分(被写体側の先端部分)の外径寸法と、フレーム107の円筒部108の外径寸法とは同一であるか、或いは、鏡筒部材106の最も大径部分(被写体側の先端部分)の外径寸法が、フレーム107の円筒部108の外径寸法よりも短い。
角筒部110には、Y軸方向で、光軸(軸線L)、撮像素子103、および、基板104を間に挟んだ両側に−Z方向に突出するストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112が設けられている。
図9に示すように、カメラモジュールホルダ102は、Z軸方向に見た場合に略8角形の底板部115と、底板部115のX軸方向の両端において、+Z方向に立ち上がりY軸
方向に延在する一対の壁部116、117と、底板部115のY軸方向の両端において、+Z方向に立ち上がりX軸方向に延在する一対の壁部118、119とを備える。各壁部116、117、118、119における+Z方向の端面には、+Z方向に突出する2つの第2ストッパ用凸部120が設けられている。2つの第2ストッパ用凸部120は、各壁部116、117、118、119における周方向の両端部分から、それぞれ突出する。各壁部116、117、118、119には、揺動駆動用コイル13が固定される。
方向に延在する一対の壁部116、117と、底板部115のY軸方向の両端において、+Z方向に立ち上がりX軸方向に延在する一対の壁部118、119とを備える。各壁部116、117、118、119における+Z方向の端面には、+Z方向に突出する2つの第2ストッパ用凸部120が設けられている。2つの第2ストッパ用凸部120は、各壁部116、117、118、119における周方向の両端部分から、それぞれ突出する。各壁部116、117、118、119には、揺動駆動用コイル13が固定される。
また、カメラモジュールホルダ102は、底板部115の中央に形成された円形の貫通孔の縁から+Z方向に立ち上がる筒状の保持部123を備える。カメラモジュール101は、フレーム107の円筒部108が、保持部123の内周側に保持される。保持部123の+Z方向の環状端面123aには板バネ9を固定するための板バネ接着用凸部124が等角度間隔で4か所に設けられている。図6に示すように、環状端面123aにおいて、板バネ接着用凸部124の外周側は板バネ9を固定する可動体側板バネ固定部123bである。板バネ9は可動体側板バネ固定部123bに接着剤層を介して固定される。
(揺動支持機構)
図10は軸線Lと直交して揺動支持機構4を通過する平面で光学ユニット1を切断した断面図である。揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102とホルダ本体部材81との間に構成されている。図6および図7に示すように、揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102の第1軸線R1上の対角位置に設けられた2箇所の第1揺動支持部131と、ホルダ本体部材81の第2軸線R2上の対角位置に設けられた2箇所の第2揺動支持部132と、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132によって支持される可動枠135を備える。ここで、第1軸線R1および第2軸線R2はZ軸方向と直交し、且つ、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた方向である。従って、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132はX軸方向とY軸方向との間の角度位置に配置される。図6、図7に示すように、第2揺動支持部132は、ホルダ本体部材81の内側面に形成された凹部81aである。
図10は軸線Lと直交して揺動支持機構4を通過する平面で光学ユニット1を切断した断面図である。揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102とホルダ本体部材81との間に構成されている。図6および図7に示すように、揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102の第1軸線R1上の対角位置に設けられた2箇所の第1揺動支持部131と、ホルダ本体部材81の第2軸線R2上の対角位置に設けられた2箇所の第2揺動支持部132と、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132によって支持される可動枠135を備える。ここで、第1軸線R1および第2軸線R2はZ軸方向と直交し、且つ、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた方向である。従って、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132はX軸方向とY軸方向との間の角度位置に配置される。図6、図7に示すように、第2揺動支持部132は、ホルダ本体部材81の内側面に形成された凹部81aである。
図10に示すように、可動枠135は、Z軸方向から見た平面形状が略8角形の板状バネである。可動枠135の外側面には、軸線L回りの4か所に溶接等によって金属製の球体137が固定されている。この球体137は、カメラモジュールホルダ102に設けられた第1揺動支持部131、および、ホルダ本体部材81に設けられた第2揺動支持部132に保持される接点ばね138と点接触する。接点ばね138は板状バネであり、第1揺動支持部131に保持される接点ばね138は第1軸線R1方向に弾性変形可能であり、第2揺動支持部132に保持される接点ばね138は第2軸線R2方向に弾性変形可能である。従って、可動枠135は、Z軸方向と直交する2方向(第1軸線R1方向および第2軸線R2方向)の各方向回りに回転可能な状態で支持される。
(板バネ)
図11(a)は板バネ9をZ軸方向から見た場合の平面図であり、図11(b)は板バネ9が架け渡された状態の可動体3およびホルダ5を+Z方向の側から見た場合の平面図である。図2に示すように、板バネ9は、カメラモジュールホルダ102の保持部123の環状端面123a(+Z方向の端面)と、ホルダ本体部材81のホルダ側対向部84において−Z方向を向く環状端面84aとの間に架け渡されている。板バネ9は、可動体3の基準姿勢を規定するものである。すなわち、揺動用磁気駆動機構11が駆動されていない静止状態にあるときの可動体3(カメラモジュール101)の姿勢(基準姿勢)は、板バネ9によって定まる。図6、図7および図11(a)に示すように、板バネ9は、金属板を加工した矩形枠状の板バネである。
図11(a)は板バネ9をZ軸方向から見た場合の平面図であり、図11(b)は板バネ9が架け渡された状態の可動体3およびホルダ5を+Z方向の側から見た場合の平面図である。図2に示すように、板バネ9は、カメラモジュールホルダ102の保持部123の環状端面123a(+Z方向の端面)と、ホルダ本体部材81のホルダ側対向部84において−Z方向を向く環状端面84aとの間に架け渡されている。板バネ9は、可動体3の基準姿勢を規定するものである。すなわち、揺動用磁気駆動機構11が駆動されていない静止状態にあるときの可動体3(カメラモジュール101)の姿勢(基準姿勢)は、板バネ9によって定まる。図6、図7および図11(a)に示すように、板バネ9は、金属板を加工した矩形枠状の板バネである。
図11(a)に示すように、板バネ9は、保持部123の可動体側板バネ固定部123
bに固定される環状の可動体側連結部141と、ホルダ本体部材81の端面に固定される4つのホルダ側連結部142と、径方向で、可動体側連結部141と各ホルダ側連結部142との間に位置する蛇行部143を備える。ホルダ側連結部142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個所に配置されている。
bに固定される環状の可動体側連結部141と、ホルダ本体部材81の端面に固定される4つのホルダ側連結部142と、径方向で、可動体側連結部141と各ホルダ側連結部142との間に位置する蛇行部143を備える。ホルダ側連結部142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個所に配置されている。
可動体側連結部141は、保持部123の環状端面123aに設けられた4つの板バネ接着用凸部124の外周側に位置する切欠きを備える4つの連結部分141aと、周方向で隣り合う連結部分141aを接続する円弧形状の接続部分141bとを備える。ここで、可動体側連結部141は、接着剤層を介して環状端面123aに固定される。従って、可動体側連結部141が環状端面123aに固定された状態では、板バネ9は環状端面123aから+Z方向に浮いている。また、4つの連結部分141aは、接着剤層を介して板バネ接着用凸部124に固定される。従って、連結部分141aが板バネ接着用凸部124に固定された状態では、連結部分141aと板バネ接着用凸部124との間には、径方向に隙間がある。
蛇行部143は、図11(b)に示すように、可動体側連結部141が保持部123に固定された状態で、板バネ接着用凸部124の外周側に位置する連結部分141aから保持部123の外周側を周方向の一方側(CW方向)に延びる第1延設部分143aと、第1延設部分143aの先端から外周側に向かって周方向の他方側に湾曲する第1折り返し部分143bと、第1折り返し部分143bの先端から第1延設部分143aの外周側を周方向の他方側(CCW方向)に延びて板バネ接着用凸部124よりも周方向の他方側に達する第2延設部分143cと、第2延設部分143cの先端から外周側に向かって周方向の一方側に湾曲する第2折り返し部分143dと、第2折り返し部分143dの先端から第2延設部分143cの外周側を周方向の一方側(CW方向)に延びる第3延設部分143eと、を備える。第3延設部分143eの先端は板バネ接着用凸部124よりも他方側に位置し、ホルダ側連結部142に接続されている。
(第1ストッパ機構および第2ストッパ機構)
ここで、図2に示すように、可動体3がホルダ5に揺動可能に保持されたときに、可動体3(カメラモジュール101)から−Z方向に突出するストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の対向面82aに設けられた矩形の突出部分82bとは、Z軸方向で対向するとともに、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17を構成する。すなわち、可動体3が揺動範囲を超える傾斜姿勢となると、ストッパ用第1凸部111またはストッパ用第2凸部112が突出部分82bの先端面(先端部)に当接して、それ以上、可動体3が傾斜することを規制する。さらに、第1ストッパ機構17は、外力によって可動体3が−Z方向に移動した場合に、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112が突出部分82bに当接して、可動体3がそれ以上、−Z方向に移動することを規制する。
ここで、図2に示すように、可動体3がホルダ5に揺動可能に保持されたときに、可動体3(カメラモジュール101)から−Z方向に突出するストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の対向面82aに設けられた矩形の突出部分82bとは、Z軸方向で対向するとともに、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17を構成する。すなわち、可動体3が揺動範囲を超える傾斜姿勢となると、ストッパ用第1凸部111またはストッパ用第2凸部112が突出部分82bの先端面(先端部)に当接して、それ以上、可動体3が傾斜することを規制する。さらに、第1ストッパ機構17は、外力によって可動体3が−Z方向に移動した場合に、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112が突出部分82bに当接して、可動体3がそれ以上、−Z方向に移動することを規制する。
また、可動体3がホルダ5に揺動可能に保持されたときに、可動体3(カメラモジュールホルダ102)に設けられた第2ストッパ用凸部120と、ホルダ側対向部84の−Z方向の環状端面84a(第2被当接部)とは、Z軸方向で対向するとともに、可動体3の第2揺動範囲を規定する第2ストッパ機構18を構成する。すなわち、可動体3が第2揺動範囲を超える傾斜姿勢となると、第2ストッパ用凸部120が環状端面84aに当接して、それ以上、可動体3が傾斜することを規制する。さらに、第2ストッパ機構18は、外力によって可動体3が+Z方向に移動した場合に、第2ストッパ用凸部120が環状端面84aに当接して、可動体3がそれ以上、+Z方向に移動することを規制する。なお、第2ストッパ機構18が規定する第2揺動範囲は、第1ストッパ機構17が規定する揺動範囲と同一である。
(第1回転支持機構および第2回転支持機構)
次に、ホルダ5を軸線L回りに回転可能に支持する第1回転支持機構6および第2回転支持機構7を説明する。図2、図3および図4に示すように、第1回転支持機構6は、固定体側対向部55とホルダ側対向部84との間に、複数の球体151(転動体)と、球体151を保持するリテーナ152とを備える。図3および図4に示すように、リテーナ152は、周方向に等間隔で配列された複数の貫通穴153を備える。複数の球体151のそれぞれは、複数の貫通穴153のそれぞれの内側に配置された状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90に挿入されている。固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90の内周面には潤滑油が塗布されている。本例では、球体151および貫通穴153の数は6である。貫通穴153は軸線L回りに等角度間隔で設けられている。球体151は、貫通穴153に挿入された状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90を転動する。
次に、ホルダ5を軸線L回りに回転可能に支持する第1回転支持機構6および第2回転支持機構7を説明する。図2、図3および図4に示すように、第1回転支持機構6は、固定体側対向部55とホルダ側対向部84との間に、複数の球体151(転動体)と、球体151を保持するリテーナ152とを備える。図3および図4に示すように、リテーナ152は、周方向に等間隔で配列された複数の貫通穴153を備える。複数の球体151のそれぞれは、複数の貫通穴153のそれぞれの内側に配置された状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90に挿入されている。固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90の内周面には潤滑油が塗布されている。本例では、球体151および貫通穴153の数は6である。貫通穴153は軸線L回りに等角度間隔で設けられている。球体151は、貫通穴153に挿入された状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90を転動する。
また、リテーナ152は、周方向で隣り合う2つの貫通穴153の間に固定体側対向部55の側に突出する第1凸部154と、ホルダ側対向部84の側に突出する第2凸部155とを備える。図3に示すように、第1凸部154は、径方向に延びており、周方向の両端から中央に向かって+Z方向に突出する円弧面を備える。図4に示すように、第2凸部155は、径方向に延びており、周方向の両端から中央に向かって−Z方向に突出する円弧面を備える。第1凸部154の周方向の中央部分は、固定体側対向部55における固定体側環状溝56の内周側の縁部分および外周側の縁部分に摺接可能である。第2凸部155の周方向の中央部分は、ホルダ側対向部84におけるホルダ側環状溝90の内周側の縁部分および外周側の縁部分に摺接可能である。さらに、リテーナ152は、外周縁の離間する2か所に、切欠部152aを備える。本例では、切欠部152aは、180°の角度間隔で設けられている。
ここで、図2に示すように、固定体側対向部55における固定体側環状溝56よりも内周側の端部分には、−Z方向に向かって突出する環状凸部157が設けられている。一方、ホルダ側対向部84におけるホルダ側環状溝90よりも内周側の端部分には、―Z方向に窪んで環状凸部157の先端部分を受け入れる環状段部158が設けられている。環状段部158は、環状凸部157の先端部分に外周側から狭い間隔で対向する環状の径方向対向面158aと、環状凸部157の先端部分に、Z軸方向から狭い間隔で対向する環状の軸線方向対向面158bと、を備える。環状凸部157と径方向対向面158aとの間、環状凸部157と軸線方向対向面158bとの間の空間は連通しており、この空間はラビリンスシールを構成している。ラビリスシールは、球体151が転動する固定体側対向部55とホルダ側対向部84との間に、塵埃が入り込むことを防止あるいは抑制する。
次に、第2回転支持機構7のボールベアリング68は、図2に示すように、ホルダ5(ホルダ底板部材82)の軸部96の外周側に保持された内輪68bと、内輪68bの外周側に位置する外輪68aと、径方向における内輪68bと外輪68aの間で転動する複数の球体68cと、を備える。外輪68aは、可動ホルダ26に保持されている。
ここで、板バネ25は、ボールベアリング68に+Z方向に向かう与圧(付勢力F)を付している。すなわち、板バネ25は、可動ホルダ26をホルダ底板部材82に向かって付勢することにより、ホルダ5に保持された外輪68aをホルダ底板部材82に付勢している。これにより、内輪68bと外輪68aとはホルダ底板部材82を基準としてZ軸方向の相対位置が位置決めされる。また、与圧(板バネ25の付勢力F)によって、外輪68aがホルダ底板部材82に当接した状態が維持される。これにより、第2回転支持機構7に支持されたホルダ5の回転が安定する。
さらに、板バネ25は、可動ホルダ26および外輪68aを介してホルダ5を固定体8
(被写体側ケース29)の固定体側対向部55に向かって付勢する。これにより、板バネ25は、第1回転支持機構6に+Z方向に向かう与圧(図2の付勢力F)を付与している。すなわち、板バネ25は、Z軸方向でホルダ側対向部84を固定体側対向部55に向かって付勢している。これにより、ホルダ側対向部84と固定体側対向部55とはZ軸方向で離間することがないので、リテーナ152に保持された球体151は、ホルダ側対向部84のホルダ側環状溝90と固定体側対向部55の固定体側環状溝56との間から脱落することはなく、ホルダ5は固定体8に対してスムーズに回転する。
(被写体側ケース29)の固定体側対向部55に向かって付勢する。これにより、板バネ25は、第1回転支持機構6に+Z方向に向かう与圧(図2の付勢力F)を付与している。すなわち、板バネ25は、Z軸方向でホルダ側対向部84を固定体側対向部55に向かって付勢している。これにより、ホルダ側対向部84と固定体側対向部55とはZ軸方向で離間することがないので、リテーナ152に保持された球体151は、ホルダ側対向部84のホルダ側環状溝90と固定体側対向部55の固定体側環状溝56との間から脱落することはなく、ホルダ5は固定体8に対してスムーズに回転する。
(第3ストッパ機構)
ここで、図1に示すように、ホルダ5が固定体8に回転可能に支持されたときに、固定体8(筒状ケース28)の切欠部40には、ホルダ5(ホルダ胴部)に設けられた突起91が内周側から挿入される。これにより、固定体8の切欠部40とホルダ5の突起91とはホルダ5(第2可動体10)の軸線L回りの回転範囲を規制する第3ストッパ機構19を構成する。すなわち、ホルダ5は、突起91が切欠部40内を周方向に移動可能な範囲で、軸線L回りを回転するものとなる。
ここで、図1に示すように、ホルダ5が固定体8に回転可能に支持されたときに、固定体8(筒状ケース28)の切欠部40には、ホルダ5(ホルダ胴部)に設けられた突起91が内周側から挿入される。これにより、固定体8の切欠部40とホルダ5の突起91とはホルダ5(第2可動体10)の軸線L回りの回転範囲を規制する第3ストッパ機構19を構成する。すなわち、ホルダ5は、突起91が切欠部40内を周方向に移動可能な範囲で、軸線L回りを回転するものとなる。
(揺動用磁気駆動機構)
次に、揺動用磁気駆動機構11は、図10に示すように、可動体3と固定体8の間に設けられた第1揺動用磁気駆動機構11Aおよび第2揺動用磁気駆動機構11Bを備える。第1揺動用磁気駆動機構11Aは、X軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。第2揺動用磁気駆動機構11Bは、Y軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。揺動駆動用コイル13はカメラモジュールホルダ102のX軸方向の両側の壁部116、117およびY軸方向の両側の壁部118、119の外側面に保持される。揺動駆動用磁石14は、固定体8の筒状ケース28に設けられた側板35、36、37、38の内側面に保持される。各揺動駆動用磁石14は、図3および図4に示すようにZ軸方向に2分割され、内面側の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。揺動駆動用コイル13は空芯コイルであり、+Z方向側および−Z方向側の長辺部分が有効辺として利用される。ここで、筒状ケース28は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石14に対するヨークとして機能する。
次に、揺動用磁気駆動機構11は、図10に示すように、可動体3と固定体8の間に設けられた第1揺動用磁気駆動機構11Aおよび第2揺動用磁気駆動機構11Bを備える。第1揺動用磁気駆動機構11Aは、X軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。第2揺動用磁気駆動機構11Bは、Y軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。揺動駆動用コイル13はカメラモジュールホルダ102のX軸方向の両側の壁部116、117およびY軸方向の両側の壁部118、119の外側面に保持される。揺動駆動用磁石14は、固定体8の筒状ケース28に設けられた側板35、36、37、38の内側面に保持される。各揺動駆動用磁石14は、図3および図4に示すようにZ軸方向に2分割され、内面側の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。揺動駆動用コイル13は空芯コイルであり、+Z方向側および−Z方向側の長辺部分が有効辺として利用される。ここで、筒状ケース28は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石14に対するヨークとして機能する。
可動体3の+Y方向側および−Y方向側に位置する2組の第2揺動用磁気駆動機構11Bは、揺動駆動用コイル13への通電時にX軸回りの同一方向の磁気駆動力が発生するように配線接続されている。また、可動体3の+X方向側および−X方向側に位置する2組の第1揺動用磁気駆動機構11Aは、揺動駆動用コイル13への通電時にY軸回りの同一方向の磁気駆動力が発生するように配線接続されている。揺動用磁気駆動機構11は、第2揺動用磁気駆動機構11BによるX軸回りの回転、および第1揺動用磁気駆動機構11AによるY軸回りの回転を合成することにより、可動体3を第1軸線R1回りおよび第2軸線R2回りに回転させる。X軸回りの振れ補正、およびY軸回りの振れ補正を行う場合は、第1軸線R1回りの回転および第2軸線R2回りの回転を合成する。
(ローリング用磁気駆動機構)
ローリング用磁気駆動機構12は、図2、図7に示すように、ホルダ底板部材82において、Y軸方向で軸部96を間に挟んだ両側に設けられたローリング駆動用コイル保持部97に保持された2つのローリング駆動用コイル15と、固定体8の可動ホルダに保持されて、Z軸方向で各ローリング駆動用コイル15と対向する2つのローリング駆動用磁石16を備える。各ローリング駆動用磁石16は、図3および図5に示すように周方向に2分割され、ローリング駆動用コイル15と対向する面の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。各ローリング駆動用コイル15は空芯コイルであり、径方向に延びる長辺部分が有効辺として利用される。
ローリング用磁気駆動機構12は、図2、図7に示すように、ホルダ底板部材82において、Y軸方向で軸部96を間に挟んだ両側に設けられたローリング駆動用コイル保持部97に保持された2つのローリング駆動用コイル15と、固定体8の可動ホルダに保持されて、Z軸方向で各ローリング駆動用コイル15と対向する2つのローリング駆動用磁石16を備える。各ローリング駆動用磁石16は、図3および図5に示すように周方向に2分割され、ローリング駆動用コイル15と対向する面の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。各ローリング駆動用コイル15は空芯コイルであり、径方向に延びる長辺部分が有効辺として利用される。
(光学ユニットの振れ補正)
光学ユニット1は、上記のように、X軸回りの振れ補正、およびY軸回りの振れ補正を行う揺動用磁気駆動機構11を備える。従って、ピッチング(縦揺れ)方向およびヨーイング(横揺れ)方向の振れ補正を行うことができる。また、光学ユニット1はローリング用磁気駆動機構12を備えるので、ローリング方向の振れ補正を行うことができる。ここで、光学ユニット1は、可動体3にジャイロスコープを備えるため、ジャイロスコープによって直交する3軸回りの振れを検出して、検出した振れを打ち消すように揺動用磁気駆動機構11およびローリング用磁気駆動機構12を駆動する。
光学ユニット1は、上記のように、X軸回りの振れ補正、およびY軸回りの振れ補正を行う揺動用磁気駆動機構11を備える。従って、ピッチング(縦揺れ)方向およびヨーイング(横揺れ)方向の振れ補正を行うことができる。また、光学ユニット1はローリング用磁気駆動機構12を備えるので、ローリング方向の振れ補正を行うことができる。ここで、光学ユニット1は、可動体3にジャイロスコープを備えるため、ジャイロスコープによって直交する3軸回りの振れを検出して、検出した振れを打ち消すように揺動用磁気駆動機構11およびローリング用磁気駆動機構12を駆動する。
(フレキシブルプリント基板の引き回し)
図12は光学ユニット1を、軸線Lおよびフレキシブルプリント基板20a、20bを通過する平面で切断した断面図である。図12に示すように、フレキシブルプリント基板20aは、ホルダ底板部材82に保持されたローリング駆動用コイル15に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板20bは、カメラモジュール101に固定されて、カメラモジュールホルダ102の各壁部116、117、118、119に固定された揺動駆動用コイル13に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板21は、カメラモジュール101に固定されて、カメラモジュール101の角筒部110に保持された基板104に電気的に接続されている。
図12は光学ユニット1を、軸線Lおよびフレキシブルプリント基板20a、20bを通過する平面で切断した断面図である。図12に示すように、フレキシブルプリント基板20aは、ホルダ底板部材82に保持されたローリング駆動用コイル15に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板20bは、カメラモジュール101に固定されて、カメラモジュールホルダ102の各壁部116、117、118、119に固定された揺動駆動用コイル13に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板21は、カメラモジュール101に固定されて、カメラモジュール101の角筒部110に保持された基板104に電気的に接続されている。
フレキシブルプリント基板20bおよびフレキシブルプリント基板21は、可動体3とホルダ5(ホルダ底板部材82)との間を引き回され、しかる後に、ホルダ5(ホルダ底板部材82)と固定体(反被写体側ケース30)との間を引き回されて、反被写体側ケース30の開口部62から、外部に引き出される。ここで、フレキシブルプリント基板20bおよびフレキシブルプリント基板21は、可動体3とホルダ5との間において、第1ストッパ機構17のストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112との間をX軸方向に引き回されている。
(作用効果)
本例の振れ補正機能付き光学ユニット1によれば、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17が、カメラモジュール101に設けられたストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82b(被当接部)とから構成される。従って、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、可動体3のカメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落することを防止あるいは抑制できる。
本例の振れ補正機能付き光学ユニット1によれば、可動体3の揺動範囲を規定する第1ストッパ機構17が、カメラモジュール101に設けられたストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82b(被当接部)とから構成される。従って、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、ホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、可動体3のカメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落することを防止あるいは抑制できる。
また、カメラモジュール101は、撮像素子103が実装された基板104を保持する角筒部110(基板ホルダ)を備え、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とは、角筒部110から突出する。従って、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接したときに、その衝撃が、直接、撮像素子103に伝わることがない。よって、撮像素子103が破損することを防止あるいは抑制できる。
さらに、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とは、撮像素子103を間に挟んで設けられている。これにより、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112との間に間隔を確保できるので、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とホルダ底板部材82の突出部分82bとが当接したときに、可動体3が傾斜することがなく、当接時の衝撃をストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112
とによって均等に受けることができる。
とによって均等に受けることができる。
また、本例では、カメラモジュールホルダ102から+Z方向に突出する第2ストッパ用凸部120と、ホルダ側対向部84の−Z方向の環状端面84aとが、可動体3の第2揺動範囲を規定する第2ストッパ機構18を構成する。これにより、外力によって可動体3がZ軸方向の+Z方向の側に移動した場合には、第2ストッパ用凸部120とホルダ側対向部84とが光軸方向で当接して可動体3の移動を規制できる。また、本例では、第1ストッパ機構17と第2ストッパ機構18とを備えるので、可動体3の揺動範囲を確実に規定できる。
さらに、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とが当接するのは、ホルダ底板部材82の突出部分82bである。これにより、ホルダ底板部材82における突出部分82を除く他の部分をZ軸方向で薄くすることができるので、ホルダ5を軽量化できる。
また、本例では、フレキシブルプリント基板20bおよびフレキシブルプリント基板21は、可動体3とホルダ5との間において、ストッパ機構17のストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112との間をX軸方向に引き回されている。従って、ストッパ用第1凸部111およびストッパ用第2凸部112と、フレキシブルプリント基板20bおよびフレキシブルプリント基板21とは干渉しない。また、外力によって可動体3が−Z方向に移動した場合でも、フレキシブルプリント基板20bおよびフレキシブルプリント基板21が可動体3とホルダ5との間に挟まれて潰されてしまうことがない。
さらに、本例では、ストッパ用第1凸部111とストッパ用第2凸部112とが当接する突出部分82bを備えるホルダ底板部材82に、ローリング用磁気駆動機構12のローリング駆動用コイル15を備える。従って、ストッパ機構17を構成する部材と、ローリング駆動用コイル15を保持する部材とを、兼用できる。
(変形例)
なお、ホルダ底板部材82から+Z方向に突出するストッパ用凸部を設け、カメラモジュール101の側にストッパ用凸部が当接可能な被当接部を設けることにより、第1ストッパ機構17を構成してもよい。このようにしても、ホルダ底板部材82のストッパ用凸部と、カメラモジュール101の被当接部とが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、カメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落することを防止あるいは抑制できる。
なお、ホルダ底板部材82から+Z方向に突出するストッパ用凸部を設け、カメラモジュール101の側にストッパ用凸部が当接可能な被当接部を設けることにより、第1ストッパ機構17を構成してもよい。このようにしても、ホルダ底板部材82のストッパ用凸部と、カメラモジュール101の被当接部とが当接して可動体3のZ軸方向への移動が規制されたときに、カメラモジュール101がそれ以上Z軸方向に移動することはない。よって、カメラモジュールホルダ102からカメラモジュール101が脱落することを防止あるいは抑制できる。
また、ホルダ側対向部84の−Z方向の環状端面84aから−Z方向に突出する第2ストッパ用凸部を設け、カメラモジュールホルダ102に、第2ストッパ用凸部が当接可能な被当接部(第2被当接部)を設けることにより、第2ストッパ機構18を構成してもよい。
なお、揺動駆動用コイル13と揺動駆動用磁石14との配置を入れ替えることができる。すなわち、揺動駆動用コイル13を固定体8に保持し、揺動駆動用磁石14を可動体3に保持してもよい。また、ローリング駆動用コイル15とローリング駆動用磁石16との配置を入れ替えることができる。すなわち、ローリング駆動用コイル15を固定体8(可動ホルダ26)に保持し、ローリング駆動用磁石16をホルダ5(ホルダ底板部材82)に保持してもよい。
1…光学ユニット、2…光学素子、3…可動体、4…揺動支持機構、5…ホルダ(支持体)、6…第1回転支持機構、7…第2回転支持機構、8…固定体、9…板バネ、10…第2可動体(ホルダおよび可動体)、11・11A・11B…揺動用磁気駆動機構、12…ローリング用磁気駆動機構、13…揺動駆動用コイル、14…揺動駆動用磁石、15…ローリング駆動用コイル、16…ローリング駆動用磁石、17…第1ストッパ機構、18…第2ストッパ機構、19…第3ストッパ機構、20a・20b・21…フレキシブルプリント基板、24…固定体本体、25…板バネ、25a…貫通穴、25b…スリット、25c…固定穴、26…可動ホルダ、28…筒状ケース、29…被写体側ケース、30…反被写体側ケース、31…筒状ケースの胴部、32…筒状ケースの端板部、33…開口部、35〜39…側板、40…切欠部、43…被写体側ケースの胴部、44…筒状ケースの端板部、45…円形開口部、47〜51…側面、52…ネジ、55…固定体側対向部、56…固定体側環状溝、58…反被写体側ケースの端板部、59〜61…壁部、62…開口部、65…板バネ固定部、65a…端面、65c…突起、65b…突出部、68…ボールベアリング、68a…外輪、68b…内輪、68c…球体、71…可動ホルダ本体部材、72…ヨーク、72a…幅広部分、72b…矩形部分、72c…円形穴、73…筒部、74…円環状部、74a…環状当接部、75…磁石保持部、75a…凹部、81…ホルダ本体部材、81a…凹部、82…ホルダ底板部材(支持体側対向部)、82a…対向面、82b…突出部分(被当接部)、84…ホルダ側対向部(第2支持体側対向部)、84a…環状端面(第2被当接部)、85…ホルダ胴部、86…窓部、87…縦枠部、90…ホルダ側環状溝、91…突起、93…段部、94…環状凸部、95…開口部、96…軸部、97…ローリング駆動用コイル保持部、101…カメラモジュール、102…カメラモジュールホルダ、103…撮像素子、104…基板、106…鏡筒部材、107…フレーム、108…円筒部、109…板部、110…角筒部(基板ホルダ)、111…ストッパ用第1凸部、112…ストッパ用第2凸部、115…底板部、116〜119…壁部、120…第2ストッパ用凸部、123…カメラモジュールホルダの保持部、123a…保持部の環状端面、123b…可動体側板バネ固定部、124…板バネ接着用凸部、131・132…揺動支持部、135…可動枠、137…球体、141…可動体側連結部、141a…連結部分、141b…接続部分、142…ホルダ側連結部、143…蛇行部、143a…第1延設部分、143b…第1折れ曲り部、143c…第2延設部分、143d…第2折れ曲がり部、143e…第3延設部分、151…球体、152…リテーナ、153…貫通穴、154…リテーナの第1凸部、155…リテーナの第2凸部、157…環状凸部、158…環状段部、158a…径方向対向面、158b…軸線方向対向面、L…軸線、R1…第1軸線、R2…第2軸線
Claims (7)
- 光学素子および当該光学素子の光軸上に位置する撮像素子を有するカメラモジュールと、前記カメラモジュールを前記光軸と直交する径方向の外側から保持する筒状の保持部を有するカメラモジュールホルダと、を備える可動体と、
前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持機構と、
前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する支持体と、
前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、
前記可動体の揺動範囲を規制するストッパ機構と、を有し、
前記支持体は、前記光軸方向で前記光学素子が位置する側を被写体側、前記撮像素子が位置する側を反被写体側としたときに、前記カメラモジュールの前記反被写体側に対向する支持体側対向部を備え、
前記ストッパ機構は、前記カメラモジュールおよび前記支持体側対向部の一方から他方に向かって突出するストッパ用凸部と、他方において前記ストッパ用凸部と当接可能な被当接部と、を備えることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記カメラモジュールは、前記撮像素子が実装された基板を保持する基板ホルダを備え、
前記ストッパ用凸部として、光軸を挟んで配置されたストッパ用第1凸部およびストッパ用第2凸部を備え、
前記ストッパ用第1凸部および前記ストッパ用第2凸部は、前記基板ホルダから突出す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。 - 前記ストッパ用第1凸部および前記ストッパ用第2凸部は、前記撮像素子を間に挟んで設けられていることを特徴とする請求項2に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記撮像素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板を有し、
前記フレキシブルプリント基板は、前記ストッパ用第1凸部と前記ストッパ用第2凸部との間を引き回されて前記基板に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記揺動範囲を規定する第2ストッパ機構を有し、
前記支持体は、前記カメラモジュールホルダの前記被写体側と対向する第2支持体側対向部を備え、
前記第2ストッパ機構は、前記カメラモジュールホルダおよび前記第2支持体側対向部の一方から他方に向かって突出する第2ストッパ用凸部と、他方において前記第2ストッパ用凸部と当接可能な第2被当接部と、を備えることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記支持体を予め定めた軸線回りに回転可能に支持する固定体と、
前記支持体を回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、
前記揺動支持機構は、前記可動体を前記光軸と前記軸線とが一致する基準姿勢および当該軸線に対して当該光軸が傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持し、
前記ローリング用磁気駆動機構は、前記支持体および固定体の一方に固定されたコイルと他方に固定されて前記コイルと対向する磁石とを備え、
前記支持体側対向部は、前記反被写体側を向いて前記コイルおよび前記磁石の一方を保持する固定部を備え、
前記固定体は、前記軸線方向で前記支持体側対向部に対向して前記コイルおよび前記磁石の一方を保持する固定体側対向部を備えることを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記支持体側対向部は、前記カメラモジュールに向かって突出する突出部分を備えており、
前記ストッパ用凸部は、前記カメラモジュールに設けられており、
前記被当接部は、前記突出部分の先端部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。
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