JP2023006489A - ケース及び光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光学モジュールが取り付けられる可動体を固定体に対して揺動可能に保持するケースを簡略化及び低コスト化する。【解決手段】光学モジュール２００が取り付けられる可動体１１０と、固定体１４０と、を備え、可動体１１０を固定体１４０に対して揺動可能に保持するケース１００であって、可動体１１０には、可動体１１０を固定体１４０に対して揺動するための駆動機構を構成する磁石１１１が複数設けられ、固定体１４０には、駆動機構としてのコイル１６１が磁石１１１と対向する位置の各々に設けられ、コイル１６１に通電するフレキシブル配線基板１６０が、コイル１６１の各々に対応して１つずつ設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、ケース及び光学ユニットに関する。

従来から、光学モジュールを有する可動体と、該可動体を揺動可能に保持するケースと、を備える様々な光学ユニットが使用されている。例えば、特許文献１には、カメラモジュールを有する可動体と、該可動体を揺動可能に保持する固定体と、を備える光学ユニットが開示されている。

特開２０２１－８６０６６号公報

光学モジュールを有する可動体を揺動可能に保持するケースにおいては、可動体を固定体に対して揺動するための駆動機構として、磁石とコイルとを有し該コイルがフレキシブル配線基板に接続された構成が一般的に使用されている。例えば、特許文献１の光学ユニットにおいては、２つの磁石と、１つのフレキシブル配線基板に設けられた２つのコイルと、を備える構成が開示されている。しかしながら、フレキシブル配線基板は、高コストであり、使用量（使用面積）を減らしたい。また、１つのフレキシブル配線基板に複数のコイルを設ける構成とすることで、フレキシブル配線基板の構造が複雑化する。そこで、本発明は、光学モジュールが取り付けられる可動体を固定体に対して揺動可能に保持するケースを簡略化及び低コスト化することを目的とする。

本発明のケースは、光学モジュールが取り付けられる可動体と、固定体と、を備え、前記可動体を前記固定体に対して揺動可能に保持するケースであって、前記可動体には、前記可動体を前記固定体に対して揺動するための駆動機構を構成する磁石が複数設けられ、前記固定体には、前記駆動機構としてのコイルが前記磁石と対向する位置の各々に設けられ、前記コイルに通電するフレキシブル配線基板が、前記コイルの各々に対応して１つずつ設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、コイルに通電するフレキシブル配線基板がコイルの各々に対応して１つずつ設けられている。このため、コイルの各々に対応してフレキシブル配線基板を小型化することができ低コスト化することができる。また、フレキシブル配線基板の構造を簡略化することができることでケースの構成を簡略化することができる。

本発明のケースにおいては、各々の前記フレキシブル配線基板を同形状とすることができる。このような構成とすることで、各々のフレキシブル配線基板を例えば１つの型で構成することができ、特にフレキシブル配線基板を低コスト化することができる。

本発明のケースにおいては、前記駆動機構は、前記光学モジュールの軸線方向と直交するとともに互いに直交する軸線上に設けられる構成とすることができる。このような構成とすることで、例えばピッチング方向及びヨーイング方向を揺動軸として、或いは、ピッチング方向及びヨーイング方向に加えてローリング方向を揺動軸として、可動体を固定体に対して直交する少なくとも２軸を揺動軸として揺動することができる。

本発明のケースにおいては、前記駆動機構は、前記光学モジュールの軸線方向と直交するとともに互いに直交する軸線上の１か所ずつにのみ設けられている構成とすることができる。このような構成とすることで、フレキシブル配線基板を増やしすぎることがないので特に低コスト化が可能になり、また、例えばピッチング方向及びヨーイング方向のみを揺動軸として可動体を固定体に対して揺動する構成とすることでローリング方向に支持する支持機構を設けない構成とすることができるので特にケースの構成を簡略化することができる。

本発明のケースにおいては、各々の前記フレキシブル配線基板の間に、補強部材が設けられている構成とすることができる。このような構成とすることで、ケースの構成を複雑化させることなくケースの剛性を高くすることができる。

本発明の光学ユニットにおいては、上記ケースと、光学モジュールと、を備える構成とすることができる。このような構成とすることで、光学ユニット全体を簡略化及び低コスト化することができる。

光学モジュールが取り付けられる可動体を固定体に対して揺動可能に保持する本発明のケースは、簡略化及び低コスト化することができる。

本発明の一実施例に係る光学ユニットの平面図である。 本発明の一実施例に係る光学ユニットのケースの平面図である。 本発明の一実施例に係る光学ユニットのケースの斜視図である。 本発明の一実施例に係る光学ユニットのケースの分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る光学ユニットのケースの分解斜視図であって、図４とは異なる方向から見た図である。

以下、本発明の一実施例に係る光学ユニット１及び該光学ユニットを構成するケース１００について図１から図５を用いて説明する。各図において、Ｚ軸方向は光軸方向であり、Ｘ軸方向は光軸と交差する方向、言い換えるとヨーイングの軸方向であり、Ｙ軸方向は光軸と交差する方向、言い換えるとピッチングの軸方向である。

＜光学ユニットの全体構成の概略＞
最初に、本実施例に係る光学ユニット１の構成について図１を参照して概略を説明する。図１で表されるように、本実施例に係る光学ユニット１は、光学モジュール２００とケース１００とを備えている。光学モジュール２００は、レンズ２０１や不図示の撮像素子などを備えるカメラモジュールである。本実施例に係る光学ユニット１では、従来の様々な構成の光学モジュール２００を特に限定なく使用することができる。また、ケース１００は、光学モジュール２００を揺動可能に収容する収容枠１１０を備えている。そして、ケース１００は、収容枠１１０に収容された光学モジュール２００を、Ｙ軸方向を揺動軸とする方向（ピッチング方向）と、Ｘ軸方向を揺動軸とする方向（ヨーイング方向）と、に変位可能に構成されている。

＜光学モジュール＞
本実施例において、光学モジュール２００は光軸方向に対応するＺ軸方向から見て略矩形筐体状に形成されており、例えばカメラ付携帯電話機やタブレット型ＰＣ等に搭載される薄型カメラ等として用いられる。光学モジュール２００は、被写体側である＋Ｚ方向側にレンズ２０１を備え、矩形筐体状のハウジングの内部に撮像を行うための光学機器等が内蔵されている。本実施例における光学ユニット１は、一例として、光学モジュール２００に生じたピッチングの振れ（Ｙ軸方向を揺動軸とする揺動方向の振れ）及びヨーイングの振れ（Ｘ軸方向を揺動軸とする揺動方向の振れ）の補正を行うアクチュエーター（駆動機構）を内蔵し、ピッチングの振れの補正及びヨーイングの振れの補正が可能な構成となっている。なお、本実施例において、光学ユニット１は、ピッチングの振れ及びヨーイングの振れの補正が可能な構成としたが、この構成に限定はされず、例えば、ピッチングの振れ及びヨーイングの振れのいずれか一方のみの補正が可能な構成でもよい。

＜ケース＞
次に、本実施例に係る光学ユニット１の要部であるケース１００の構成について図２から図５を参照して説明する。図２から図５で表されるように、ケース１００は、固定枠１２０と、固定枠１２０に対して＋Ｚ方向側から取り付けられる前面側枠部１３０と、を有している。そして、固定枠１２０と前面側枠部１３０とで固定体１４０を形成している。また、ケース１００は、可動体である収容枠１１０をピッチング方向及びヨーイング方向に駆動する駆動機構としての磁石１１１及びコイル１６１と、固定体１４０に対して収容枠１１０をピッチング方向及びヨーイング方向に揺動可能に支持するジンバル機構１５０及び支持部１７０と、を備えている。

＜収容枠＞
収容枠１１０は、光学モジュール２００のレンズ２０１が設けられる前面（被写体側の面）と、反対側の後面を除く、残りの４面を取り囲むように設けられる矩形枠状の部材として構成されている。本実施例の収容枠１１０は、一例として光学モジュール２００を着脱可能に構成されている。ただし、光学モジュール２００と収容枠１１０とが一体的に構成されていてもよい。収容枠１１０において固定枠１２０と対向する２面を利用して、ピッチングの補正用の磁石１１１Ａ及びヨーイングの補正用の磁石１１１Ｂがこれらの外面に取り付けられている。

＜固定枠＞
固定枠１２０は、２か所にコイル取り付け部１２１を備え、コイル取り付け部１２１にコイル１６１が取り付けられている。詳細には、コイル取り付け部１２１のうちの磁石１１１Ａと対向する位置であるコイル取り付け部１２１Ａにコイル１６１Ａが取り付けられ、コイル取り付け部１２１のうちの磁石１１１Ｂと対向する位置であるコイル取り付け部１２１Ｂにコイル１６１Ｂが取り付けられている。本実施例において、コイル１６１Ａ及びコイル１６１Ｂは一例として巻線コイルとして構成されているが、コイルをパターンとして基板配線内に取り込んだパターン基板（コイル基板）としてもよい。また、本実施例において、固定枠１２０は、光軸周り方向において収容枠１１０の少なくとも３面を取り囲むように設けられる矩形枠状の部材と、Ｘ軸方向に沿って外側に延設される部材と、から構成されている。

なお、本実施例において、ピッチング及びヨーイングの補正は以下のように行われる。光学ユニット１にピッチング方向とヨーイング方向の両方向又はいずれか一方向の振れが発生すると、ホール素子１６２によって振れを検出し、その結果に基づいてコイル１６１に通電する。なお、本実施例の光学ユニット１は、図４で表されるように、ホール素子１６２としてピッチング方向の振れ及びヨーイング方向の振れを検出するホール素子１６２Ａ及びホール素子１６２Ｂを備えるが、このような構成に限定されない。例えば、ジャイロスコープなどを用いて、光学ユニット１の振れを検出してもよい。本実施例の光学ユニット１は、振れの検出結果に基づいて、コイル１６１がその振れを補正するように作用する。即ち、光学ユニット１の振れを打ち消す方向に収容枠１１０を動かすように各コイル１６１Ａ及び１６１Ｂに電流が流され、これにより振れが補正される。

＜支持部＞
本実施例のケース１００は、支持部１７０として、光軸方向から見て内側に突出するように球体１７１Ａが取り付けられた支持部１７０Ａと、光軸方向から見て内側に突出するように球体１７１Ｂが取り付けられた支持部１７０Ｂと、光軸方向から見て内側に突出するように球体１７１Ｃが取り付けられた支持部１７０Ｃと、光軸方向から見て内側に突出するように球体１７１Ｄが取り付けられた支持部１７０Ｄと、を有している。支持部１７０Ａと支持部１７０Ｂとは固定枠１２０の矩形枠状の部材の４隅のうちの対向する２か所に配置され、支持部１７０Ｃと支持部１７０Ｄとは収容枠１１０の４隅のうちの対向する２か所に配置される。なお、固定枠１２０の矩形枠状の部材と矩形枠状の収容枠１１０とは４隅の位置が揃うように配置され、支持部１７０Ａ、支持部１７０Ａ、支持部１７０Ｃ及び支持部１７０Ｄは該４隅に１つずつ配置される。

本実施例の支持部１７０のうちの支持部１７０Ａ及び支持部１７０Ｂは、内側を向いた各々の球体１７１（球体１７１Ａ及び球体１７１Ｂ）のさらに内側に、ジンバル機構１５０の脚部１５１（脚部１５１Ａ及び脚部１５１Ｂ）に設けられた凹部１５２（凹部１５２Ａ及び凹部１５２Ｂ）が配置される。支持部１７０は、このような構成で固定枠１２０に対してジンバル機構１５０を支持している。

また、支持部１７０のうちの支持部１７０Ｃ及び支持部１７０Ｄは、内側を向いた各々の球体１７１（球体１７１Ｃ及び球体１７１Ｄ）のさらに内側に、ジンバル機構１５０の脚部１５１（脚部１５１Ｃ及び脚部１５１Ｄ）に設けられた凹部１５２（凹部１５２Ｃ及び凹部１５２Ｄ）が配置される。支持部１７０は、このような構成で収容枠１１０に対してジンバル機構１５０を支持している。

すなわち、本実施例の支持部１７０は、光軸方向（Ｚ軸方向）と交差する１または複数の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも１方向）を回転軸方向として収容枠１１０を固定枠１２０に対して回転可能に支持可能な構成となっている。なお、本実施例の支持部１７０は、ピッチングの軸方向を揺動軸とする収容枠１１０の揺動及びヨーイングの軸方向を揺動軸とする収容枠１１０の揺動を許容する構成になっているが、収容枠１１０のローリング方向の揺動も許容する構成としてもよい。

＜ジンバル機構＞
ジンバル機構１５０は、金属製平板材料を折り曲げることによって形成されるバネ性を兼ね備えた機構である。具体的には、ジンバル機構１５０は、一例として被写体側に設けられるジンバルフレーム部１５３と、ジンバルフレーム部１５３の四方のコーナー部から光軸方向に９０°折り曲げられて形成される脚部１５１と、によって構成されている。さらに詳細には、脚部１５１として、凹部１５２Ａを有し支持部１７０Ａと対向する位置に配置される脚部１５１Ａ、凹部１５２Ｂを有し支持部１７０Ｂと対向する位置に配置される脚部１５１Ｂ、凹部１５２Ｃを有し支持部１７０Ｃと対向する位置に配置される脚部１５１Ｃ、凹部１５２Ｄを有し支持部１７０Ｄと対向する位置に配置される脚部１５１Ｄ、を備えている。なお、各々の脚部１５１については、必ずしもその全部が板状でなくてもよく、その一部のみを板状に形成してバネ性を発揮させるようにしてもよい。

＜駆動機構＞
上記のように、本実施例のケース１００は、駆動機構としての磁石１１１及びコイル１６１を備えている。そして、磁石１１１として磁石１１１Ａと磁石１１１Ｂとを備え、磁石１１１Ａと対向する位置にコイル１６１Ａが配置され、磁石１１１Ｂと対向する位置にコイル１６１Ｂが配置されている。ここで、図４などで表されるように、コイル１６１はフレキシブル配線基板１６０に設けられている。

＜フレキシブル配線基板＞
図４などで表されるように、本実施例のケース１００は、フレキシブル配線基板１６０として、コイル１６１Ａとホール素子１６２Ａと外部との配線１６３である配線１６３Ａとが設けられるフレキシブル配線基板１６０Ａと、コイル１６１Ｂとホール素子１６２Ｂと外部との配線１６３である配線１６３Ｂとが設けられるフレキシブル配線基板１６０Ｂと、を有している。図３から図５で表されるように、フレキシブル配線基板１６０Ａとフレキシブル配線基板１６０Ｂとは、同様の形状をしている。フレキシブル配線基板１６０Ａ及びフレキシブル配線基板１６０Ｂは共に固定枠１２０の外周部に取り付けられ、固定枠１２０のフレキシブル配線基板１６０Ａとフレキシブル配線基板１６０Ｂとの間の部分には柱状部１２２が設けられている。

ここで一旦、ケース１００の観点からまとめると、本実施例のケース１００は、光学モジュール２００が取り付けられる可動体としての収容枠１１０と、固定体１４０と、を備えている。そして、収容枠１１０を固定体１４０に対して揺動可能に保持するケースである。ここで、収容枠１１０には、該収容枠１１０を固定体１４０に対して揺動するための駆動機構を構成する磁石１１１が複数設けられ、固定体１４０には、駆動機構としてのコイル１６１が磁石１１１と対向する位置の各々に設けられている。そして、コイル１６１に通電するフレキシブル配線基板１６０が、コイル１６１の各々に対応して１つずつ設けられている。すなわち、コイル１６１Ａがフレキシブル配線基板１６０Ａに設けられ、コイル１６１Ｂがフレキシブル配線基板１６０Ｂに設けられている。

このように、本実施例のケース１００は、コイル１６１に通電するフレキシブル配線基板１６０がコイル１６１の各々に対応して１つずつ設けられているため、コイル１６１の各々に対応してフレキシブル配線基板１６０を小型化することができ低コスト化することができている。また、本実施例のケース１００は、フレキシブル配線基板１６０の構造を簡略化することができていることで、フレキシブル配線基板１６０の簡略化に加えてケース１００の構成を簡略化することができている。

なお、本実施例は、レンズ２０１と撮像素子とを有する光学モジュール２００（カメラモジュール）が取り付けられる可動体としての収容枠１１０を固定体１４０に対して揺動可能な構成である。このようなカメラモジュールが取り付けられる可動体を有する構成の代わりに、光学モジュールとしてのミラーやプリズムなどが取り付けられる可動体を固定体に対して揺動する構成に応用してもよい。すなわち、光学モジュールの構成に特に限定は無く、可動体を固定体に対して揺動する構成においてコイルに通電するフレキシブル配線基板がコイルの各々に対応して１つずつ設けられている構成に応用することが可能である。

また、上記のように、本実施例のケース１００においては、各々のフレキシブル配線基板１６０Ａ及びフレキシブル配線基板１６０Ｂを同形状としている。本実施例のケース１００は、このような構成としていることで、各々のフレキシブル配線基板１６０Ａ及びフレキシブル配線基板１６０Ｂを１つの型を用いて構成することを可能にしている。このため、本実施例のケース１００においては、特にフレキシブル配線基板１６０を低コスト化することができている。

また、図３から図５で表されるように、本実施例のケース１００においては、駆動機構としてのコイル１６１及び磁石１１１の対が、ケース１００の－Ｘ方向側端部及び＋Ｙ方向側端部に１つずつ形成されている。別の表現をすると、本実施例のケース１００においては、駆動機構は、光学モジュール２００の軸線方向（Ｚ軸方向）と直交するとともに互いに直交する軸線（Ｘ軸及びＹ軸）上に設けられる構成となっている。本実施例のケース１００は、このような構成としていることで、ピッチング方向及びヨーイング方向を揺動軸として、収容枠１１０を固定体１４０に対して直交する２軸を揺動軸として揺動することができる。ピッチング方向及びヨーイング方向を揺動軸とする駆動機構は、構成を共通化できるため、特に好ましい。

このように、本実施例のケース１００においては、駆動機構が光学モジュール２００の軸線方向と直交するとともに互いに直交する軸線上の１か所ずつにのみ設けられている構成としている。このため、フレキシブル配線基板１６０を増やしすぎる（例えばフレキシブル配線基板１６０を３つ以上設ける）ことがないので特に低コスト化を可能にしている。また、ピッチング方向及びヨーイング方向のみを揺動軸として収容枠１１０を固定体１４０に対して揺動する構成としていることでローリング方向に支持する支持機構を設けない構成とすることができている。このため、特にケース１００の構成を簡略化することができている。

しかしながら、本発明はこのような構成に限定されない。ピッチング方向及びヨーイング方向に加えてローリング方向を揺動軸として、収容枠１１０を固定体１４０揺動することができる構成としてもよい。その場合、コイルの形状は共通化できない場合があるものの、少なくともフレキシブル配線基板１６０の形状を共通化することでフレキシブル配線基板１６０を製造する方などを共通化でき低コスト化が可能になる。また、ピッチング方向及びヨーイング方向に揺動する駆動機構を各々複数ずつ設ける構成としてもよい。そのような場合においても、各々の駆動機構を共通化することが、低コストの簡単から好ましい。

また、上記のように、本実施例のケース１００は、固定枠１２０のフレキシブル配線基板１６０Ａとフレキシブル配線基板１６０Ｂとの間の部分に、柱状部１２２が設けられている。柱状部１２２は、固定枠１２０におけるその周辺の部分よりも肉厚に構成されている。すなわち、本実施例のケース１００は、各々のフレキシブル配線基板１６０の間（フレキシブル配線基板１６０Ａとフレキシブル配線基板１６０Ｂとの間）に、補強部材としての柱状部１２２が設けられている。このような構成とすることで、ケース１００の構成を複雑化させることなくケース１００の剛性を高くすることができる。

ここで、光学ユニット１の観点からまとめると、本実施例の光学ユニット１は、上記ケース１００と、光学モジュール２００と、を備えている。本実施例の光学ユニット１は、このような構成としていることで、光学ユニット１全体を簡略化及び低コスト化することができる。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…光学ユニット、１００…ケース、１１０…収容枠（可動体）、１１１…磁石（駆動機構）、１１１Ａ…磁石、１１１Ｂ…磁石、１２０…固定枠、１２１…コイル取り付け部、１２１Ａ…コイル取り付け部、１２１Ｂ…コイル取り付け部、１２２…柱状部（補強部材）、１３０…前面側枠部、１４０…固定体、１５０…ジンバル機構、１５１…脚部、１５１Ａ…脚部、１５１Ｂ…脚部、１５１Ｃ…脚部、１５１Ｄ…脚部、１５２…凹部、１５２Ａ…凹部、１５２Ｂ…凹部、１５２Ｃ…凹部、１５２Ｄ…凹部、１５３…ジンバルフレーム部、１６０…フレキシブル配線基板、１６０Ａ…フレキシブル配線基板、１６０Ｂ…フレキシブル配線基板、１６１…コイル（駆動機構）、１６１Ａ…コイル、１６１Ｂ…コイル、１６２…ホール素子、１６２Ａ…ホール素子、１６２Ｂ…ホール素子、１６３…配線、１６３Ａ…配線、１６３Ｂ…配線、１７０…支持部、１７０Ａ…支持部、１７０Ｂ…支持部、１７０Ｃ…支持部、１７０Ｄ…支持部、１７１…球体、１７１Ａ…球体、１７１Ｂ…球体、１７１Ｃ…球体、１７１Ｄ…球体、２００…光学モジュール、２０１…レンズ

Claims (6)

1. 光学モジュールが取り付けられる可動体と、固定体と、を備え、前記可動体を前記固定体に対して揺動可能に保持するケースであって、
   前記可動体には、前記可動体を前記固定体に対して揺動するための駆動機構を構成する磁石が複数設けられ、
   前記固定体には、前記駆動機構としてのコイルが前記磁石と対向する位置の各々に設けられ、
   前記コイルに通電するフレキシブル配線基板が、前記コイルの各々に対応して１つずつ設けられていることを特徴とするケース。
2. 請求項１に記載のケースにおいて、
   各々の前記フレキシブル配線基板は、同形状であることを特徴とするケース。
3. 請求項１または２に記載のケースにおいて、
   前記駆動機構は、前記光学モジュールの軸線方向と直交するとともに互いに直交する軸線上に設けられていることを特徴とするケース。
4. 請求項３に記載のケースにおいて、
   前記駆動機構は、前記光学モジュールの軸線方向と直交するとともに互いに直交する軸線上の１か所ずつにのみ設けられていることを特徴とするケース。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のケースにおいて、
   各々の前記フレキシブル配線基板の間に、補強部材が設けられていることを特徴とするケース。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のケースと、光学モジュールと、を備えることを特徴とする光学ユニット。

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