JP2021092654A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Abstract
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側から囲む金属製の固定体側枠板部を有し、前記ホルダは、金属製であり、前記固定体側枠板部は、径方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の開口縁から屈曲して内周側に延びて前記ホルダと隙間を開けて対向する屈曲部と、を備え、前記ストッパ機構は、前記ホルダと前記屈曲部とを備えることを特徴とする。
生することを抑制できる。また、ストッパ機構を構成する屈曲部は、固定体側枠板部を径方向に貫通する貫通孔の開口縁から内周側に屈曲するので、固定体に屈曲部を設けることが容易である。
図1は、振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図2は、カバーを外した振れ補正機能付き光学ユニットを被写体側から見た場合の平面図である。図3は、振れ補正機能付き光学ユニットの分解斜視図である。図1、図2に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット1は、レンズ2などの光学素子を備えたカメラモジュール3を有する。振れ補正機能付き光学ユニット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撮影機器、或いは、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に搭載される。これらの光学機器では、撮影時に光学機器が傾くと、カメラモジュール3が傾いて、撮影画像が乱れる。振れ補正機能付き光学ユニット1は、撮影画像の乱れを回避するために、ジャイロスコープ等の検出手段によって検出された加速度や角速度、振れ量等に基づいて、カメラモジュール3の傾きを補正する。
機能付き光学ユニット1では、X軸回りの振れ補正と、Y軸回りの振れ補正と、を行うことにより、ピッチング方向の振れ補正、および、ヨーイング方向の振れ補正を行う。
気駆動機構7Xの第1磁石25Xおよび第1コイル26Xは、Y軸方向で対向する。第2振れ補正用磁気駆動機構7Yの第2磁石25Yおよび第2コイル26Yは、X軸方向で対向する。本例では、第1磁石25X、第2磁石25Yは可動体4に配置され、第1コイル26Xおよび第2コイル26Yは固定体6に配置される。なお、第1磁石25X、第2磁石25Yを固定体6に配置し、第1コイル26Xおよび第2コイル26Yを可動体4に配置することもできる。
図5は、ホルダ、第1磁石25Xおよび第2磁石25Yを−Z方向から見た場合の斜視図である。図3に示すように、可動体4は、カメラモジュール3と、カメラモジュール3を囲む枠状のホルダ31と、を備える。カメラモジュール3は、Z軸方向から見た場合の形状が8角形の本体部3aと、本体部3aの中央部分から+Z方向に突出する鏡筒部3bと、本体部3aの−Z方向の端部に配置される基板3cと、を備える。また、カメラモジュール3は、鏡筒部3bに保持されるレンズ2と、基板3cに搭載される撮像素子(不図示)を備える。撮像素子は本体部3aに収容され、レンズ2の光軸L上に配置される。本体部3aは、外周側へ突出する複数の突出部30を備える。突出部30は、+Y方向の側面および−Y方向の側面の−Z方向の端部にそれぞれ2箇所ずつ形成されている。
およびホルダ側第6枠板部分40とカメラモジュール3との間の空間は、可動体側接続機構11のジンバルフレーム受け部材17(可動体側ジンバルフレーム受け部材)を保持する保持部13である。ホルダ側第5枠板部分39およびホルダ側第6枠板部分40に保持されたジンバルフレーム受け部材17は、保持部13の内側に配置される。
第3枠板部分フランジ部33cには、+Z方向から第1磁石25Xが当接する。これにより、第2磁石25Yおよび第1磁石25Xは、Z軸方向で位置決めされた状態でホルダ31に固定される。また、ホルダ31は金属製であり、ホルダ側枠板部32は深絞り加工などによって形成される。従って、フランジ部33は、ホルダ側枠板部32を形成する加工工程において、容易に設けることができる。
図6は、ケース、第1コイル26Xおよび第2コイル26Yを+Z方向から見た場合の斜視図である。図7は、ケース、第1コイル26Xおよび第2コイル26Yを−Z方向から見た場合の斜視図である。図1、図3に示すように、固定体6は、枠状のケース50と、ケース50に+Z方向の側から被せられた第1カバー8と、ケース50を−Z方向の側から覆うベース9と、を備える。固定体6には、フレキシブルプリント基板60に固定された第1コイル26Xおよび第2コイル26Yが保持される。ケース50は、可動体4の外周側を径方向外側から囲む矩形枠状である。ケース50は、金属製の平板部材である、第1カバー8、およびベース9は金属製であり、非磁性である。ベース9は、平板部材である。ケース50、第1カバー8、およびベース9は、溶接により互いに固定される。第1カバー8は、略矩形の開口部を備えている。図1に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット1は、ジンバルフレーム10の一部が、第1カバー8の開口部から+Z方向に突出する。また、ジンバルフレーム10の径方向の中央に設けられた中央穴73からは、カメラモジュール3の鏡筒部3bが+Z方向に突出する。
プリント基板60は、固定体側第3枠板部分53のコイル配置穴58に対して径方向外側から重なる第1基板部分61、および、固定体側第1枠板部分51のコイル配置穴58に対して径方向外側から重なる第2基板部分62を備える。第1基板部分61には、第1コイル26Xが固定され、第2基板部分62に第2コイル26Yが固定される。第1コイル26Xおよび第2コイル26Yは、フレキシブルプリント基板60に電気的に接続されている。
図2、図3に示すように、ジンバルフレーム10は、Z軸方向から見て略正方形のジンバルフレーム本体部70と、ジンバルフレーム本体部70における第1軸R1方向の対角位置から径方向外側に向かって−Z方向に屈曲してZ軸方向に延びる第1ジンバルフレーム延設部71と、ジンバルフレーム本体部70における第2軸R2方向の対角位置から径方向外側に向かって−Z方向に屈曲してZ軸方向に延びる第2ジンバルフレーム延設部72と、を備える。ジンバルフレーム本体部70の中央には、ジンバルフレーム本体部70を貫通する中央穴73が設けられている。図2に示すように、ジンバルフレーム本体部70は、Z軸方向から見た場合にカメラモジュール3の本体部3aと重なる。
フレーム延設部第1延設部分81と、第1ジンバルフレーム延設部第1延設部分81の−Z方向でZ軸方向に延びる第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分82とを備える。第1ジンバルフレーム延設部71は、第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分82の−Z方向の先端に、可動体側接続機構11を構成する支持部20(可動体側支持部)を備える。支持部20は、径方向外側の端面の周方向の中央部分に、径方向内側に窪む凹曲面19を備える。
振れ補正機能付き光学ユニット1を組み立てる際には、可動体側接続機構11のジンバルフレーム受け部材17(可動体側ジンバルフレーム受け部材)は、図8(b)に示すように、第1ジンバルフレーム延設部71の支持部20の凹曲面19を球体15に接触させた状態とされ、第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分82と一緒に、+Z方向の側から保持部13に挿入される。第1ジンバルフレーム延設部71は、ジンバルフレーム10の第1軸R1方向の対角位置の2箇所に設けられている。2箇所の第1ジンバルフレーム延設部71をホルダ31の第1軸R1方向の対角位置に設けられた2箇所の保持部13へ挿入する際、第1ジンバルフレーム延設部71が内周側へ撓むように構成することで、第1ジンバルフレーム延設部71は外周側へ付勢される。これにより、ジンバルフレーム受け部材17には、球体15を介して第1ジンバルフレーム延設部71からの付勢力が作用する。従って、保持部13を構成するホルダ側第5枠板部分39およびホルダ側第6枠板部分40は、スラスト受け部材16の板部91にジンバルフレーム10の支持部20とは反対側から接触する。
図9は、図2のA−A線断面図であり、第1ストッパ機構および第2ストッパ機構の説明図である。ここで、振れ補正機能付き光学ユニット1を搭載する光学機器に外部から衝撃が加わった場合には、振れ補正機能付き光学ユニット1にも衝撃が加わる。振れ補正機能付き光学ユニット1に衝撃が加わると、可動体4が光軸Lと直交する径方向に移動して可動体4に保持された部品と、固定体に保持された部品とが衝突することがある。例えば、径方向で対向する第1磁石25Xおよび第1コイル26X、或いは、第2磁石25Yおよび第2コイル26Yが衝突すると、第1コイル26Xおよび第2コイル26Yが損傷して、断線などが発生するという問題がある。また、可動体4が径方向に過度に移動すると、可動体4を支持するジンバルフレーム10に塑性変形を発生させる可能性がある。このような問題に対して、振れ補正機能付き光学ユニット1は、可動体4と固定体との間に可動体4の径方向の移動範囲を規制する第1ストッパ機構111を備える。
第1ストッパ機構111は、可動体4のホルダ31と、固定体6の固定体側枠板部46に設けられた複数の屈曲部115a〜115dと、を備える。図6、図7、図9に示すように、複数の屈曲部115のそれぞれは、固定体側枠板部46を径方向に貫通する貫通孔の開口縁から屈曲して内周側に延び、ホルダ31と隙間を開けて対向する。
状は、内周側に先細りする台形である。各第1屈曲部115aの内周側の先端面は、第1軸R1および第2軸R2を包含する仮想面Sと重なる。仮想面Sは、光軸L、第1軸R1および第2軸R2とが交差する交差点Pを通過して光軸Lと垂直な面である。一対の第1屈曲部115aのうち+Y方向に位置する第1屈曲部115aは、ホルダ31のホルダ側第1枠板部分35にX軸方向から隙間を開けて対向する。図2に示すように、一対の第1屈曲部115aのうち−Y方向に位置する第1屈曲部115aは、第1軸R1方向を外周側へ張り出したホルダ側第5枠板部分39にX軸方向から隙間を開けて対向する。−Y方向に位置する第1屈曲部115aは、+Y方向に位置する第1屈曲部115aと比較して、固定体側第1枠板部分51からの突出量が小さい。
が塑性変形することを防止できる。
第2ストッパ機構112は、可動体4のホルダ31に設けられたフランジ部33と、固定体6のベース9においてZ軸方向でフランジ部33と対向する対向部117と、を備える。図9に示すように、対向部117は、ベース9の+Z方向の表面においてケース50の固定体側フランジ部47の内周側に位置する表面部分である。フランジ部33と対向部117とは、Z軸方向で所定の隙間を開けて対向する。
本例では、可動体4が光軸Lと直交する方向に移動する移動範囲を規制する第1ストッパ機構111を備える。従って、振れ補正機能付き光学ユニット1に衝撃が加わって可動体4が径方向に移動した場合でも、可動体4が搭載する第1磁石25X、第2磁石25Yと、固定体6が搭載する第1コイル26X、第2コイル26Yとが衝突して、第1コイル26X、第2コイル26Yが破損することを防止できる。
光軸Lと垂直な仮想面Sと重なる。従って、第1軸R1回り、および第2軸R2回りに揺動する可動体4に対して、各屈曲部115a〜115dと可動体4との間の隙間を狭くすることができる。すなわち、このようにすれば、各屈曲部115a〜115dがZ軸方向で可動体4の揺動中心に近い位置に設けられる。従って、各屈曲部115a〜115dをZ軸方向で可動体4の揺動中心から離間させた場合と比較して、可動体4が揺動したときに各屈曲部115a〜115dと可動体4とが干渉することを回避しやすい。よって、可動体4が揺動した場合を考慮して、各屈曲部115a〜115dと可動体4との間の距離を、必要以上に離間させなくてもよい。
なお、各屈曲部115a〜115dの内周側の先端面は、仮想面Sと重なっていなくてもよい。すなわち、各屈曲部115a〜115dは、仮想面Sと重なってなくても、ホルダ31に所定の隙間を開けて対向していれば、可動体4の移動範囲を規定できる。
Claims (9)
- カメラモジュールおよび当該カメラモジュールを外周側から保持するホルダを備える可動体と、
前記可動体を、前記カメラモジュールの光軸と交差する第1軸回り、並びに、前記光軸および前記第1軸に交差する第2軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、
前記ジンバル機構を介して前記可動体を支持する固定体と、
前記可動体が前記光軸と直交する方向に移動する移動範囲を規制するストッパ機構と、を有し、
前記ホルダは、金属製であり、
前記固定体は、前記ホルダを径方向外側から囲む金属製の固定体側枠板部を有し、
前記固定体側枠板部は、径方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の開口縁から屈曲して内周側に延びて前記ホルダと隙間を開けて対向する屈曲部と、を備え、
前記ストッパ機構は、前記ホルダと前記屈曲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。 - 前記光軸、前記第1軸および前記第2軸とが交差する交差点は、前記可動体の内側にあり、
前記屈曲部の内周側の先端面は、前記第1軸および前記第2軸を含む仮想面と重な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。 - 前記可動体を、前記第1軸回りおよび前記第2軸回りに回転させる振れ補正用磁気駆動機構を有し、
前記振れ補正用磁気駆動機構は、前記固定体側枠板部に固定されたコイルと、前記ホルダに固定されて前記径方向で前記コイルと対向する磁石と、を備え、
前記コイルは、前記貫通孔に挿入された状態で前記固定体側枠板部に固定され、
前記屈曲部は、前記固定体側枠板部における前記貫通孔の開口縁において前記コイルに周方向で隣り合う開口縁部分から内周側に延びており、
前記屈曲部の先端は、前記コイルよりも内周側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記振れ補正用磁気駆動機構として、前記光軸回りの周方向で前記第1軸と前記第2軸との間に設けられた第1振れ補正用磁気駆動機構と、前記周方向で前記第1軸に対する前記第1振れ補正用磁気駆動機構とは反対側において当該第1軸と前記第2軸との間に設けられた第2振れ補正用磁気駆動機構とを備え、
前記コイルとして、前記第1振れ補正用磁気駆動機構の第1コイルと、前記第2振れ補正用磁気駆動機構の第2コイルと、を備え、
前記磁石として、前記径方向で前記第1コイルと対向する前記第1振れ補正用磁気駆動機構の第1磁石と、前記径方向で前記第2コイルと対向する前記第2振れ補正用磁気駆動機構の第2磁石と、を備え、
前記固定体側枠板部は、前記貫通孔として、前記周方向で前記第1軸と前記第2軸との間に設けられた第1貫通孔と、前記周方向で前記第1軸に対する前記第1貫通孔とは反対側で当該第1軸と前記第2軸との間に設けられた第2貫通孔と、を備えるとともに、前記屈曲部として、前記第1貫通孔の開口縁から屈曲する第1屈曲部と、前記第2貫通孔の開口縁から屈曲する第2屈曲部と、を備え、
前記第1コイルは、前記第1貫通孔に挿入されており、
前記第2コイルは、前記第2貫通孔に挿入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。 - 前記可動体から外周側に引き出されたフレキシブルプリント基板を備え、
前記固定体側枠板部は、前記第1貫通孔が形成された固定体側第1枠板部分と、前記光軸を間に挟んで前記固定体側第1枠板部分とは反対側に位置する固定体側第2枠板部分と、前記第2貫通孔が形成された固定体側第3枠板部分と、前記光軸を間に挟んで前記固定体側第3枠板部分とは反対側に位置する固定体側第4枠板部分と、前記固定体側第2枠板部分に設けられて前記フレキシブルプリント基板を内側から外側に通過させる基板通過孔と、前記固定体側第2枠板部分における前記基板通過孔の開口縁から内周側に屈曲して前記ホルダと隙間を開けて対向する基板通過孔側屈曲部と、を備え、
前記ストッパ機構は、前記基板通過孔側屈曲部を備え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。 - 前記基板通過孔は、前記固定体側第2枠板部分の前記光軸方向における反被写体側から被写体側に延びる切欠きであり、
前記固定体側枠板部における前記基板通過孔の開口縁は、前記周方向に延びる被写体側開口縁部分を備え、
前記基板通過孔側屈曲部は、前記被写体側開口縁部分から屈曲す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。 - 前記固定体側枠板部は、前記固定体側第4枠板部分に設けられて径方向に貫通する開口部と、前記固定体側第4枠板部分における前記開口部の開口縁から内周側に屈曲して前記ホルダと隙間を開けて対向する開口部側屈曲部と、を備え、
前記ストッパ機構は、前記開口部側屈曲部を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ホルダは、前記カメラモジュールを囲むホルダ側枠板部を備え、
前記固定体側枠板部は、前記第1貫通孔が形成された固定体側第1枠板部分と、前記光軸を間に挟んで前記固定体側第1枠板部分とは反対側に位置する固定体側第2枠板部分と、前記第2貫通孔が形成された固定体側第3枠板部分と、前記光軸を間に挟んで前記固定体側第3枠板部分とは反対側に位置する固定体側第4枠板部分と、を備え、
前記ホルダ側枠板部は、前記固定体側第2枠板部分と対向する第1対向枠板部分に、径方向に貫通する第1開口部と、前記第1開口部の開口縁から外周側に屈曲して固定体側第2枠板部分と隙間を開けて対向する第1開口部側屈曲部と、を備え、
前記ストッパ機構は、前記固定体側枠板部と、前記第1開口部側屈曲部と、を備え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。 - 前記ホルダ側枠板部は、前記固定体側第4枠板部分と対向する第2対向枠板部分に、径方向に貫通する第2開口部と、前記第2開口部の開口縁から外周側に屈曲して固定体側第4枠板部分と隙間を開けて対向する第2開口部側屈曲部と、を備え、
前記ストッパ機構は、前記第2開口部側屈曲部を備えることを特徴とする請求項8に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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