JP2023089360A - 光学モジュール保持機構，光学ユニット及び携帯型情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】回転可能に保持される光学モジュールの過度な回転や意図しない方向への回転を防止する。【解決手段】一実施形態の光学モジュール保持機構は、カメラモジュール１０を収容するホルダ枠４０と、ホルダ枠を収容するケース５０と、ホルダ枠をケースに対して回転可能に支持する支持機構６０と、ホルダ枠をケースに対して回転させる駆動機構７０と、カメラモジュールが備えるレンズ１１の光軸と平行な仮想直線Ｌを回転軸とするホルダ枠の回転を規制可能な規制機構８０と、を有する。規制機構は、ケースに設けられた規制凹部８２と、ホルダ枠に設けられ、少なくとも一部が規制凹部８２の内側に進入する規制凸部８１と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、光学モジュール保持機構，光学ユニット及び携帯型情報端末に関する。

今日、様々な光学機器が開発され、実用化されている。それら光学機器の１つとして、変位可能に保持された光学モジュールや、そのような光学モジュールを備える光学ユニットが知られている。例えば、特許文献１には、光学素子の１つであるレンズが収容されたレンズバレルを保持する可動部と、可動部に対してレンズの光軸方向に離間して配置された固定部と、可動部を固定部に対して光軸方向と直交する方向に移動可能に支持する複数のサスペンションワイヤと、を備えた光学モジュール（レンズ駆動装置）が記載されている。

また、特許文献１には、上記レンズ駆動装置と、上記レンズ駆動装置が備えるレンズバレルに収容されているレンズを介して被写体を撮影する撮像部と、を備えた光学ユニット（カメラモジュール）が記載されている。

特許文献１に記載されているカメラモジュールが備えるレンズ駆動装置は、撮像部によって撮影される画像の乱れを低減する機能を有している。具体的には、レンズ駆動装置は、レンズバレルを介してレンズを保持している可動部を光軸方向と直交する１つ又は２つ以上の方向に移動させることにより、カメラモジュールが搭載されている機器（例えば、スマートフォン等の携帯型情報端末）の姿勢変化に起因する画像の乱れ（手振れ）を低減する。つまり、特許文献１に記載されているレンズ駆動装置は、手振れ補正機能を備えている。

特開２０１９－２８２８８号公報

手振れ補正機能を実現するために光学素子やこれを含む光学モジュールを回転可能とする場合、光学素子や光学モジュールの過度な回転や意図しない方向への回転を防止することが望ましい。例えば、落下時の衝撃によって光学素子やこれを含む光学モジュールが意図しない方向に過度に回転し、周囲の部材と衝突することを防止することが望ましい。

本発明の目的は、回転可能に保持される光学モジュールの過度な回転や意図しない方向への回転を防止することである。

一実施形態の光学モジュール保持機構は、光学モジュールを収容する可動部材と、前記可動部材を収容する固定部材と、前記可動部材が前記固定部材に対して回転可能となるように、前記可動部材を前記固定部材に対して支持する支持機構と、前記可動部材を前記固定部材に対して回転させる駆動機構と、前記光学モジュールが備える光学素子の光軸と平行な仮想直線を回転軸とする前記可動部材の回転を規制可能な規制機構と、を有する。さらに、前記規制機構は、前記固定部材に設けられた規制凹部と、前記可動部材に設けられ、少なくとも一部が前記規制凹部の内側に進入する規制凸部と、を含む。

一実施形態の光学ユニットは、前記光学モジュール保持機構と、前記光学モジュール保持機構の前記可動部材に収容された光学モジュールと、前記光学モジュールに接続されたフレキシブル配線基板と、を有する。さらに、前記光学モジュールは、前記光学素子としてのレンズと、前記レンズを介して被写体を撮影する撮像素子と、を含む。

一実施形態の携帯型情報端末は、前記光学ユニットを備える。

回転可能に保持される光学モジュールの過度な回転や意図しない方向への回転が防止される。

図１は、カメラユニットの斜視図である。 図２は、カメラユニットの平面図である。 図３は、カメラユニットの分解斜視図である。 図４は、ホルダ枠及びケースの斜視図である。 図５は、カメラモジュールがピッチング方向＋側に回転（傾斜）したときのホルダ枠とケースとの接触状態を示す説明図である。 図６は、カメラモジュールがピッチング方向－側に回転（傾斜）したときのホルダ枠とケースとの接触状態を示す説明図である。 図７は、規制凸部の底部外面（第１ストッパ面）及びホルダ枠の底部外面（第２ストッパ面）の傾斜状態を示す説明図である。 図８は、規制凸部の底部外面（第１ストッパ面）を示す説明図である。 図９は、ホルダ枠の底部外面（第２ストッパ面）を示す説明図である。 図１０は、規制機構を示す平面図である。 図１１は、規制機構を示す他の平面図である。 図１２は、ホルダ枠の底に設けられる凸部を示す斜視図である。 図１３は、一実施形態に係る携帯型情報端末を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明するために参照する全ての図面において、同一又は実質的に同一の構成や要素には同一の符号を用いる。また、一度説明した構成や要素については、原則として繰り返しの説明は行わない。

＜光学ユニットの全体構成＞
図１は、本実施形態に係る光学ユニット１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る光学ユニット１の平面図である。図１，図２に示されている光学ユニット１は、スマートフォン，タブレット型ＰＣ，ノート型ＰＣ等の携帯型情報端末への搭載に適したカメラユニットである。そこで、以下の説明では、光学ユニット１を“カメラユニット１”と呼ぶ場合がある。

カメラユニット１は、光学モジュール１０と、光学モジュール１０に接続されたフレキシブル配線基板２０と、光学モジュール１０を保持する光学モジュール保持機構３０と、を有する。なお、カメラユニット１を構成している光学モジュール１０は、レンズ等の光学素子を介して被写体を撮影する撮像素子を含むカメラモジュールである。そこで、以下の説明では、光学モジュール１０を“カメラモジュール１０”と呼ぶ場合がある。

カメラユニット１は、カメラモジュール１０によって撮影される画像の乱れを低減する機能（手振れ補正機能）を備えている。より特定的には、カメラユニット１は、カメラモジュール１０を様々な方向に回動させることができる。言い換えれば、カメラユニット１は、カメラモジュール１０を２方向以上に傾動させることができる。カメラモジュール１０が回動（傾動）されることにより、カメラユニット１が搭載されている携帯型情報端末の姿勢変化に起因する画像の乱れが低減される。

図１中で符号Ｌが付されている一点鎖線は、カメラモジュール１０が備える光学素子の光軸と平行な仮想直線を示している。なお、本実施形態では、カメラモジュール１０が備える光学素子の光軸と仮想直線Ｌとは一致している。

図２中で符号Ａ１が付されている一点鎖線は、図１に示されている仮想直線Ｌと交差する第１の軸線を示しており、符号Ａ２が付されている一点鎖線は、仮想直線Ｌ及び第１の軸線Ａ１と交差する第２の軸線を示している。また、図１，図２において、Ｚ軸方向は光軸方向を示し、Ｘ軸方向はヨーイングの回転軸方向を示し、Ｙ軸方向はピッチングの回転軸方向を示している。カメラモジュール１０は、仮想直線Ｌと第１軸線Ａ１と第２軸線Ａ２との交点（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の交点）を回転中心として回転可能である。なお、作図の都合上、図１，図２では、カメラモジュール１０の実際の回転中心から離れた位置にＸ，Ｙ，Ｚ軸及びそれらの交点が示されている。

＜光学モジュール＞
図３は、カメラユニット１の分解斜視図である。カメラモジュール１０は、光学素子としてのレンズ１１，矩形箱形のハウジング１２，被写体を撮影する撮像素子が搭載された基板１３等を含んでいる。レンズ１１はハウジング１２の上面から突出しており、ハウジング１２内には、ＡＦ（オートフォーカス）機能を実現するためにレンズ１１を進退させるアクチュエータ等が収容されている。また、基板１３はハウジング１２の下方に配置され、レンズ１１と対向している。なお、図１に示されている仮想直線Ｌと一致している既述の光軸は、レンズ１１の光軸である。

＜光学モジュール保持機構の全体構成＞
カメラモジュール１０は、光学モジュール保持機構３０によって回転可能に保持されている。光学モジュール保持機構３０は、カメラモジュール１０を収容する可動部材４０と、可動部材４０を収容する固定部材５０と、可動部材４０を支持する支持機構６０と、可動部材４０を駆動する駆動機構７０と、可動部材４０の所定方向への回転を規制可能な規制機構８０と、を有する。

＜可動部材及び固定部材＞
図４は、可動部材４０及び固定部材５０の斜視図である。可動部材４０は、全体として矩形枠状の外観を呈する樹脂成形体である。固定部材５０も樹脂成形体であって、可動部材４０の外形に対応した収容空間５１を備えている。以下の説明では、可動部材４０を“ホルダ枠４０”と呼び、固定部材５０を“ケース５０”と呼ぶ場合がある。

ホルダ枠４０は、ケース５０の収容空間５１内に収容されており、ホルダ枠４０の底部外面４１の少なくとも一部と、ケース５０の底部内面５２の少なくとも一部とは互いに対向している。

ホルダ枠４０には、規制機構８０を構成する規制凸部８１が設けられ、ケース５０には、規制凸部８１と共に規制機構８０を構成する規制凹部８２が設けられている。規制凸部８１は、フレキシブル配線基板２０のホルダ枠４０からの引き出し方向と同方向に突出し、規制凹部８２の内側に進入している。この結果、規制凸部８１の底部外面８３と規制凹部８２の底部内面８４とは互いに対向している（図５，図６参照）。

もっとも、通常、ホルダ枠４０の底部外面４１とケース５０の底部内面５２とは接触していない。同じく、規制凸部８１の底部外面８３と規制凹部８２の底部内面８４とは接触していない。つまり、ホルダ枠４０は、フローティング状態でケース５０に収容されている。

＜支持機構＞
図３に示されている支持機構６０は、仮想直線Ｌ（図１）と交差する１つ又は複数の軸線を回転軸としてホルダ枠４０がケース５０に対して回転可能となるように、ホルダ枠４０を支持する。より特定的には、支持機構６０は、ホルダ枠４０を図２に示されている第１軸線Ａ１を回転軸として回転可能に支持するとともに、第２軸線Ａ２を回転軸として回転可能に支持する。別の見方をすると、ホルダ枠４０は、仮想直線と第１軸線Ａ１と第２軸線Ａ２との交点を回転中心としてケース５０に対して回転可能とされている。この結果、ホルダ枠４０に収容されているカメラモジュール１０は、ヨーイング方向及びピッチング方向を含む様々な方向に回転可能（傾斜可能）となっている。

支持機構６０はジンバル６１を有する。ジンバル６１は、レンズ１１を取り囲む円形開口部６３ａが形成されたジンバル本体６３と、ジンバル本体６３の四隅に設けられた４本の腕を有する。一対の腕６４ａ，６４ｂは、ジンバル本体６３の一組の対角にそれぞれ設けられ、他の一対の腕は６４ｃ，６４ｄは、ジンバル本体６３の他の一組の対角にそれぞれ設けられている。図２に示されるように、ジンバル６１は、腕６４ａ，６４ｂが第１軸線Ａ１に沿って配置され、腕６４ｃ，６４ｄが第２軸線Ａ２に沿って配置されるように搭載されている。

再び図３を参照すると、ジンバル６１のそれぞれの腕６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄは、ジンバル本体６３に対して光軸方向に略９０度折り曲げられている。また、それぞれの腕６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄの端部には、半球状の凹部が形成されている。

ジンバル６１の２本の腕６４ａ，６４ｂは、２つの支持部材６２ａ，６２ｂを介してケース５０に接続されており、ジンバル６１の他の２本の腕６４ｃ，６４ｄは、他の２つの支持部材６２ｃ，６２ｄを介してホルダ枠４０に接続されている。

図４に示されるように、収容空間５１の向かい合う２つの角には挿入溝５３が設けられており、それぞれ挿入溝５３内に支持部材６２ａ，６２ｂが配置されている。図３に示されているジンバル６１の腕６４ａ，６４ｂは、図４に示されている挿入溝５３内であって、かつ、支持部材６２ａ，６２ｂの手前（内側）に挿入されている。

図４に示されるように、ホルダ枠４０の向かい合う２つの角には挿入溝４２が設けられており、それぞれ挿入溝４２内に支持部材６２ｃ，６２ｄが配置されている。図３に示されているジンバル６１の腕６４ｃ，６４ｄは、図４に示されている挿入溝４２内であって、かつ、支持部材６２ｃ，６２ｄの手前（内側）に挿入されている。

なお、それぞれの支持部材６２ａ～６２ｄには金属製のボールが溶接されている。支持部材６２ａ，６２ｂに溶接されているボールは、挿入溝５３に挿入されたジンバル６１の腕６４ａ，６４ｂに形成されている半球状の凹部に嵌っている。また、支持部材６２ｃ，６２ｄに溶接されているボールは、挿入溝４２に挿入されたジンバル６１の腕６４ｃ，６４ｄに設けられている半球状の凹部に嵌っている。

ここで、支持部材６２ａに設けられているボールの頂点と支持部材６２ｂに設けられているボールの頂点とを結ぶ線分（対角線）は、図２に示されている第１軸線Ａ１の一部である。また、支持部材６２ｃに設けられているボールの頂点と支持部材６２ｄに設けられているボールの頂点とを結ぶ線分（対角線）は、図２に示されている第２軸線Ａ２の一部である。つまり、ホルダ枠４０は、２本の対角線の交点を回転中心としてケース５０に対して回転可能である。

以上のように、ジンバル６１は、ケース５０に支持されている。同時に、ジンバル６１は、カメラモジュール１０を収容しているホルダ枠４０を保持している。言い換えれば、カメラモジュール１０を収容しているホルダ枠４０は、ケース５０に支持されているジンバル６１にぶら下がっている。

＜駆動機構＞
図３に示されている駆動機構７０は、巻線コイル（空芯コイル）７１ａ，７１ｂ、磁石７２ａ，７２ｂ、配線基板７３等から構成されており、ホルダ枠４０をケース５０に対して回転させる力（回転力／推力）を発生させる。

図４に示されるように、ホルダ枠４０の隣り合う２つの側壁の外面には、磁石装着溝４３ａ，４３ｂがそれぞれ形成されている。そして、図３に示されている磁石７２ａが磁石装着溝４３ａに取り付けられ、磁石７２ｂが磁石装着溝４３ｂに取り付けられている。

再び図４を参照する。収容空間５１にホルダ枠４０が収容されたときに、ホルダ枠４０の磁石装着溝４３ａ，４３ｂが形成されている側壁と対向するケース５０の側壁には、コイル装着部５４ａ，５４ｂが形成されている。そして、図３に示されている巻線コイル７１ａがコイル装着部５４ａに取り付けられ、巻線コイル７１ｂがコイル装着部５４ｂに取り付けられている。

よって、ケース５０にホルダ枠４０が収容されると、巻線コイル７１ａと磁石７２ａとが対向し、巻線コイル７１ｂと磁石７２ｂとが対向する。また、配線基板７３を介して巻線コイル７１ａ，７１ｂに電力（コイル電流）を供給することが可能となる。

配線基板７３上には、カメラモジュール１０のヨーイング状態やピッチング状態を監視するための磁気センサ（本実施形態では、ホールセンサ７４（図５等））が搭載されている。駆動機構７０は、ホールセンサ７４から出力される信号（検知信号）に基づいてホルダ枠４０を回転させる。

ホールセンサ７４から出力される信号（検知信号）は、不図示のドライバＩＣに入力される。ドライバＩＣには、カメラユニット１が搭載される携帯型情報端末に搭載されているジャイロセンサから出力される信号（ジャイロ信号）も入力される。ドライバＩＣは、ジャイロ信号に基づいてコイル電流の方向や周波数を制御する。また、ドライバＩＣは、検知信号に基づいて、巻線コイル７１ａ，７１ｂへの通電条件をサーボ制御（クローズドループ制御）する。もっとも、ドライバＩＣに入力されるジャイロ信号が配線基板７３に実装される専用のジャイロセンサから出力される実施形態もある。また、巻線コイル７１ａ，７１ｂへの通電がオープンループ制御される実施形態もある。かかる実施形態では、ホールセンサ７４のような位置検出センサが省略される。

駆動機構７０は、検知信号に基づいて巻線コイル７１ａ，７１ｂに電力を供給し、ホルダ枠４０を回転させる。より具体的には、カメラモジュール１０のヨーイングやピッチングが打ち消される方向に当該カメラモジュール１０が傾斜するように、ホルダ枠４０をケース５０に対して回転させる。

＜ストッパ面＞
図４に示されているホルダ枠４０は、ケース５０に収容され、かつ、ケース５０内で回転する。つまり、ホルダ枠４０は、ケース５０内で２方向以上の方向に傾く（チルトする）。一方、ホルダ枠４０の底部外面４１とケース５０の底部内面５２とは互いに対向している。また、ホルダ枠４０に設けられている規制凸部８１の底部外面８３とケース５０に設けられている規制凹部８２の底部内面８４とは互いに対向している。

よって、ケース５０内でホルダ枠４０がある程度回転すると、ホルダ枠４０とケース５０とが互いに接触し、ホルダ枠４０のそれ以上の回転が規制される。別の見方をすると、ケース５０内でホルダ枠４０がある程度回転すると、ホルダ枠４０がケース５０にぶつかり、ホルダ枠４０のそれ以上の回転が規制される。

例えば、図５に示されるように、ホルダ枠４０がＹ軸を回転軸としてピッチング方向＋側に所定角度（例えば、4.3°）回転すると、ホルダ枠４０の底部外面４１がケース５０の底部内面５２に接触し、ホルダ枠４０のそれ以上の回転が規制される。また、図６に示されるように、ホルダ枠４０がＹ軸を回転軸としてピッチング方向－側に所定角度（例えば、4.3°）回転すると、規制凸部８１の底部外面８３が規制凹部８２の底部内面８４に接触し、ホルダ枠４０のそれ以上の回転が規制される。

つまり、ホルダ枠４０の底部外面４１や規制凸部８１の底部外面８３は、ケース５０に対するホルダ枠４０の回転角度（傾斜角度）を規定するストッパ面として機能し得る。

以下の説明では、規制凸部８１の底部外面８３を“第１ストッパ面８３”と呼び、規制凹部８２の底部内面８４を“第１受け面８４”と呼ぶ場合がある。また、ホルダ枠４０の底部外面４１を“第２ストッパ面４１”と呼び、ケース５０の底部内面５２を“第２受け面５２”と呼ぶ場合がある。

別の見方をすると、ホルダ枠４０の底部外面４１及び規制凸部８１の底部外面８３により、ホルダ枠４０のピッチング方向＋側の最大回転角度と、ピッチング方向－側の最大回転角度と、を一致させることができる。別の見方をすると、第２ストッパ面４１が第２受け面５２に接触するまでホルダ枠４０をピッチング方向＋側に回転させたときのセンサの出力値と、第１ストッパ面８３が第１受け面８４に接触するまでホルダ枠４０をピッチング方向－側に回転させたときのセンサの出力値との中央値がピッチング±０°を示す値となる。この結果、カメラモジュール１０のピッチング状態を監視するためのセンサ（ホールセンサ等の可動部の状態検出センサ）を容易かつ正確に調整することができる。

なお、ホルダ枠４０の通常の最大回転角度は、第１ストッパ面８３が第１受け面８４に接触せず、かつ、第２ストッパ面４１が第２受け面５２に接触しない範囲に設定される。

本実施形態では、ホルダ枠４０とケース５０との接触状態を全方位（ホルダ枠４０の全周）において均一又は略均一とすべく、第１受け面８４及び第２受け面５２を平面とする一方、第１ストッパ面８３及び第２ストッパ面４１を円錐面としてある。

つまり、第１ストッパ面８３及び第２ストッパ面４１は、図１に示されている仮想直線Ｌ（＝光軸）と交差する仮想直線Ｌと平行でも垂直でもない直線を、仮想直線Ｌを回転軸として回転させたときに得られる曲面（回転面）の一部である。

したがって、図７に示されるように、第１ストッパ面８３は、径方向外側に行くに連れて第１受け面８４から次第に離間するように傾斜している。同様に、第２ストッパ面４１は、径方向外側に行くに連れて第２受け面５２から次第に離間するように傾斜している。

言い換えれば、仮想直線Ｌの方向（＝光軸方向／Ｚ軸方向）を高さ方向としたとき、第１受け面８４に対する第１ストッパ面８３の高さは、径方向外側に行くに連れて次第に高くなっている。同様に、仮想直線Ｌの方向（＝光軸方向／Ｚ軸方向）を高さ方向としたとき、第２受け面５２に対する第２ストッパ面４１の高さは、径方向外側に行くに連れて次第に高くなっている。

さらに、図１に示されている仮想直線Ｌの方向（＝光軸方向）を高さ方向としたとき、第１ストッパ面８３と第２ストッパ面４１とは異なる高さに設けられている。より特定的には、第１ストッパ面８３は、第２ストッパ面４１よりも高い位置に設けられている。

＜第１ストッパ面＞
次に、第１ストッパ面８３の態様をより詳しく説明するために２つの仮想円を定義する。図８に示されるように、仮想直線Ｌ上の一点Ｐ１からの距離がＲａである第１ストッパ面８３上の複数の点を通る仮想円を第１仮想円Ｃ１とする。また、仮想直線Ｌ上の一点Ｐ１からの距離がＲｂ（≠Ｒａ）である第１ストッパ面８３上の複数の点を通る仮想円を第２仮想円Ｃ２とする。つまり、第１仮想円Ｃ１は、点Ｐ１を中心とする半径Ｒａの円であり、第２仮想円Ｃ２は、点Ｐ１を中心とする半径Ｒｂの円である。なお、図８では、第１ストッパ面８３を明瞭にすべく、第１ストッパ面８３にドットパターンを付してある。

第１ストッパ面８３は上記のような円錐面の一部である。したがって、仮想直線Ｌの方向（＝光軸方向）を高さ方向としたとき、図８に示されている第１仮想円Ｃ１が通る第１ストッパ面８３上の各点の高さは同一であり、かつ、第２仮想円Ｃ２が通る第１ストッパ面８３上の各点の高さも同一である。一方、第１仮想円Ｃ１が通る第１ストッパ面８３上の各点の高さと、第２仮想円Ｃ２が通る第１ストッパ面８３上の各点の高さとは異なる。例えば、第１仮想円Ｃ１が通る第１ストッパ面８３上の点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの高さは互いに同一である。また、第２仮想円Ｃ２が通る第１ストッパ面８３上の点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃの高さは互いに同一である。一方、第１ストッパ面８３上の点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの高さと、第１ストッパ面８３上の点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃの高さとは異なる。

さらに、図８に示されている第２仮想円Ｃ２の半径Ｒｂは、第１仮想円Ｃ１の半径Ｒａよりも大である（Ｒｂ＞Ｒａ）。つまり、点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを含む第２仮想円Ｃ２上の各点は、点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを含む第１仮想円Ｃ１上の各点よりも径方向外側に位置している。この場合、点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを含む第２仮想円Ｃ２上の各点の高さは、点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを含む第１仮想円Ｃ１上の各点の高さよりも高い。別の見方をすると、第２仮想円Ｃ２が通る第１ストッパ面８３上の各点は、第１仮想円Ｃ１が通る第１ストッパ面８３上の各点よりも、高さ方向において第１受け面８４（図５，図６，図７）から離間している。

第１ストッパ面８３を上記のような円錐面としたことにより、第１ストッパ面８３が第１受け面８４と平行な平面である場合に比べ、ホルダ枠４０が回転（チルト）したときの、第１受け面８４に対する第１ストッパ面８３の接触面積が拡大する。言い換えれば、ホルダ枠４０がケース５０に対して如何なる方向に回転（チルト）した場合であっても、第１ストッパ面８３と第１受け面８４とは、点接触ではなく、線接触する。少なくとも、第１ストッパ面８３と第１受け面８４とが点接触する可能性が大幅に低減される。

＜第２ストッパ面＞
第２ストッパ面４１の態様をより詳しく説明するために他の２つの仮想円を定義する。図９に示されるように、仮想直線Ｌ上の一点Ｐ２からの距離がＲ１である第２ストッパ面４１上の複数の点を通る仮想円を第３仮想円Ｃ３とする。また、仮想直線Ｌ上の一点Ｐ２からの距離がＲ２（≠Ｒ１）である第２ストッパ面４１上の複数の点を通る仮想円を第４仮想円Ｃ４とする。つまり、第３仮想円Ｃ３は、点Ｐ２を中心とする半径Ｒ１の円であり、第４仮想円Ｃ４は、点Ｐ２を中心とする半径Ｒ２の円である。なお、図９では、第２ストッパ面４１を明瞭にすべく、第２ストッパ面４１にドットパターンを付してある。

第２ストッパ面４１は上記のような円錐面の一部である。したがって、仮想直線Ｌの方向（＝光軸方向）を高さ方向としたとき、図９に示されている第３仮想円Ｃ３が通る第２ストッパ面４１上の各点の高さは同一であり、かつ、第４仮想円Ｃ４が通る第２ストッパ面４１上の各点の高さも同一である。一方、第３仮想円Ｃ３が通る第２ストッパ面４１上の各点の高さと、第４仮想円Ｃ４が通る第２ストッパ面４１上の各点の高さとは異なる。例えば、第３仮想円Ｃ３が通る第２ストッパ面４１上の点Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃの高さは互いに同一である。また、第４仮想円Ｃ４が通る第２ストッパ面４１上の点Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃの高さは互いに同一である。一方、第２ストッパ面４１上の点Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃの高さと、第２ストッパ面４１上の点Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃの高さとは異なる。

さらに、図９に示されている第４仮想円Ｃ４の半径Ｒ２は、第３仮想円Ｃ３の半径Ｒ１よりも大である（Ｒ２＞Ｒ１）。つまり、点Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃを含む第４仮想円Ｃ４上の各点は、点Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃを含む第３仮想円Ｃ３上の各点よりも径方向外側に位置している。この場合、点Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃを含む第４仮想円Ｃ４上の各点の高さは、点Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃを含む第３仮想円Ｃ３上の各点の高さよりも高い。別の見方をすると、第４仮想円Ｃ４が通る第２ストッパ面４１上の各点は、第３仮想円Ｃ３が通る第２ストッパ面４１上の各点よりも、高さ方向において第２受け面５２（図５、図６，図７）から離間している。

第２ストッパ面４１を上記のような円錐面としたことにより、第２ストッパ面４１が第２受け面５２と平行な平面である場合に比べ、ホルダ枠４０が回転（チルト）したときの、第２受け面５２に対する第２ストッパ面４１の接触面積が拡大する。言い換えれば、ホルダ枠４０がケース５０に対して如何なる方向に回転（チルト）した場合であっても、第２ストッパ面４１と第２受け面５２とは、点接触ではなく、線接触する。少なくとも、第２ストッパ面４１と第２受け面５２とが点接触する可能性が大幅に低減される。

上記の結果、ホルダ枠４０とケース５０との接触状態が全方位（ホルダ枠４０の全周）において均一又は略均一となり、ホルダ枠４０の最大回転角度（最大傾斜角度）が全方位において同一又は実質的に同一となる。また、第１ストッパ面８３が第１受け面８４に接触している状態や、第２ストッパ面４１が第２受け面５２に接触している状態におけるホルダ枠４０の動作負荷が低減される。よって、ホルダ枠４０がスムーズに動作する。加えて、落下時の衝撃等によって第１ストッパ面８３が第１受け面８４に接触した場合や、第２ストッパ面４１が第２受け面５２に接触した場合に、これらの面に掛かる圧力が分散され、ホルダ枠４０やケース５０を含む部品の破損が防止又は抑制される。

＜規制機構＞
図１０，図１１は、ホルダ枠４０に設けられている規制凸部８１と、ケース５０に設けられている規制凹部８２と、から構成される規制機構８０を示す平面図である。

規制機構８０は、図１に示されている仮想直線Ｌ（光軸／Ｚ軸）を回転軸とするホルダ枠４０の回転を規制可能である。以下の説明では、仮想直線Ｌ（光軸／Ｚ軸）を回転軸とするホルダ枠４０の回転を“水平回転”と呼んで、第１軸線Ａ１や第２軸線Ａ２を回転軸とするホルダ枠４０の回転と区別する場合がある。

規制凸部８１は、フレキシブル配線基板２０のホルダ枠４０からの引き出し方向と同方向に突出している。図５，図６に示されるように、フレキシブル配線基板２０の一端は、ホルダ枠４０に収容されているカメラモジュール１０の基板１３に接続されている。フレキシブル配線基板２０の他端側は、ホルダ枠４０とケース５０との間を通してホルダ枠４０の外に引き出され、後述するケース５０の収容部５５に導入されている。

より特定的には、ケース５０の収容部５５と対向するホルダ枠４０の側壁の下部に、切欠き部４４が形成されている。よって、ホルダ枠４０をケース５０に収容すると、ホルダ枠４０とケース５０との間に隙間（スリット）が生まれる。フレキシブル配線基板２０は、このスリットを通してホルダ枠４０の外に引き出され、ケース５０の収容部５５に導入されている。

規制凸部８１は、切欠き部４４が形成されているホルダ枠４０の側壁の上部に一体成形され、フレキシブル配線基板２０の引き出し方向と同方向に突出している。さらに、規制凸部８１は、切欠き部４４の長手方向中央に位置している（図３，図１２参照）。より特定的には、規制凸部８１はＸ軸（ヨーイング回転軸）上に設けられている。

上記のように、ホルダ枠４０の側壁の上部に規制凸部８１が設けられ、同じ側壁の下部に切欠き部４４が設けられている。ここで、規制凸部８１及び切欠き部４４の両方を設けるスペースを１つの側壁の下部に確保することは容易ではない。また、切欠き部４４が設けられている側壁の下部に規制凸部８１を設けると、規制凸部８１とフレキシブル配線基板２０とが干渉する虞もある。

そこで、本実施形態では、ホルダ枠４０の側壁の上部に規制凸部８１が設けられ、同じ側壁の下部に切欠き部４４が設けられている。この結果、第１ストッパ面８３は、第２ストッパ面４１よりも上方に位置している。言い換えれば、第１ストッパ面８３と第２ストッパ面４１との高さを異ならせることにより、切欠き部４４の位置や大きさを変更することなく、２つのストッパ面を備えるホルダ枠４０が実現されている。

再び図１０，図１１を参照する。ホルダ枠４０から突出している規制凸部８１の少なくとも一部は、ケース５０に設けられている規制凹部８２の内側に進入している。本実施形態では、規制凸部８１の全長の半分以上が規制凹部８２の内側に進入している。この結果、規制凹部８２の一対の内側面８５ａ，８５ｂは、規制凸部８１を挟んで対向している。別の見方をすると、規制凸部８１の一方の外側面８６ａは、規制凹部８２の一方の内側面８５ａと対向し、規制凸部８１の他方の外側面８６ｂは、規制凹部８２の他方の内側面８５ｂと対向している。

ホルダ枠４０が水平回転すると、規制凸部８１が規制凹部８２に接触し、ホルダ枠４０のそれ以上の回転が規制される。より特定的には、図１０に示されているホルダ枠４０が図中で反時計方向に水平回転すると、規制凸部８１の外側面８６ａが規制凹部８２の内側面８５ａに接触する（図１０→図１１）。一方、図１０に示されているホルダ枠４０が図中で時計方向に水平回転すると、規制凸部８１の外側面８６ｂが規制凹部８２の内側面８５ｂに接触する。したがって、ホルダ枠４０の過度な水平回転が防止される。別の見方をすると、規制凸部８１の外側面８６ａ，８６ｂは、ホルダ枠４０の水平回転を規制するストッパ面として機能し得る。また、規制凹部８２の内側面８５ａ，８５ｂは、ストッパ面が接触する受け面として機能し得る。

規制凹部８２の内側面８５ａ，８５ｂの対向間隔は、規制凸部８１の規制凹部８２への進入方向に沿って次第に拡大している。別の見方をすると、内側面８５ａ，８５ｂは、対向間隔が上記のように変化するように、傾斜している。つまり、規制凹部８２は末広がりである。さらに、内側面８５ａ，８５ｂの傾斜角度は、規制凸部８１の外側面８６ａ，８６ｂと規制凹部８２の内側面８５ａ，８５ｂとが接触したときに、両者が平行又は略平行となる角度に設定されている。

もっとも、規制凸部８１の外側面８６ａ，８６ｂと規制凹部８２の内側面８５ａ，８５ｂとが接触したときに、両者が平行又は略平行とはならない実施形態もある。

＜フレキシブル配線基板＞
図３に示されるように、フレキシブル配線基板２０には、カメラモジュール１０に近接する方向とカメラモジュール１０から離間する方向とに交互に複数回折り返された折り曲げ部２１が設けられている。本実施形態における折り曲げ部２１には、カメラモジュール１０に近接する方向に折り返された２つの屈曲部と、カメラモジュール１０から離間する方向に折り返された２つの屈曲部と、が含まれている。

折り曲げ部２１は、カメラモジュール１０の動きに対するフレキシブル配線基板２０の応答性や追従性を向上させ、フレキシブル配線基板２０の負荷を低減させる目的で設けられている。よって、折り曲げ部２１の有無や態様は、上記目的を踏まえて適宜変更することができる。例えば、上記目的を達成するために必要十分な範囲内で、折り曲げ部２１に含まれる屈曲部の向きや回数を変更することができる。また、駆動力が十分に強い場合には、折り曲げ部２１を省略することもできる。

ケース５０には、折り曲げ部２１を含むフレキシブル配線基板２０の一部を収容する収容部５５が設けられている。収容部５５は、フレキシブル配線基板２０の折り曲げ部２１を取り囲む角筒形状を有する。より特定的には、収容部５５は、ケース５０の一部によって形成される天井面及び側面と、ケース５０の底部に取り付けられた板金（ボトムカバー５６）の一部によって形成される床面と、によってトンネル状に形成されている。

フレキシブル配線基板２０は、収容部５５の天井面に設けられている座面に固定（接着）されている。座面は、収容部５５の出口近傍に設けられている。また、座面は、当該座面と床面との間隔がカメラモジュール１０から離間するに連れて次第に拡大するように傾斜している。つまり、座面は床面に対して傾斜しており、その座面にぶら下がっているフレキシブル配線基板２０の折り曲げ部２１も床面に対して傾斜している。言い換えれば、折り曲げ部２１は、床面から離間するように引き上げられている。

＜プレート部材＞
光学モジュール保持機構３０は、カメラモジュール１０の一側に配置されるプレート部材としてストッパプレート５７をさらに有している。ストッパプレート５７は、ケース５０の上部に取り付けられ、ホルダ枠４０を挟んでボトムカバー５６と対向している。

ストッパプレート５７は、ホルダ枠４０に重ねられ、ホルダ枠４０の上面を覆っている。さらに、ストッパプレート５７は、規制凹部８２に進入している規制凸部８１の上面も覆っている。別の見方をすると、ストッパプレート５７は、規制凸部８１が進入している規制凹部８２の上方を塞いでいる。この結果、衝撃等によってホルダ枠４０がケース５０から飛び出すことが防止される。

なお、ホルダ枠４０及び規制凸部８１の上面を覆っているストッパプレート５７は、ホルダ枠４０の回転を規制するストッパとしても機能し得る。

＜凸部＞
ホルダ枠４０の底部外面（第２ストッパ面）４１を上記のような円錐面としたことにより、上記のような種々の有利な効果が得られる。一方、カメラユニット１の組立工程では、ホルダ枠４０を安定した状態で作業台等に置けることが好ましい場合がある。そこで、図１２に示されるように、ホルダ枠４０に２つ以上の凸部９０が設けられている。これら凸部９０は、径方向において第２ストッパ面４１の内側に位置しており、高さ方向において第２ストッパ面４１から突出しており、その端面９１は平坦である。よって、凸部９０の平坦な端面９１を支持面として利用することにより、ホルダ枠４０を安定した状態で作業台等に置くことができる。なお、図１２では、凸部９０の端面９１を明瞭にすべく、端面９１にドットパターンを付してある。

図１３に、本実施形態に係るカメラユニット１を備える携帯型情報端末（携帯電子機器）の一例を示す。図示されている携帯型情報端末１００は、所謂スマートフォンである。これまでの説明から理解できるように、図１３に示されている携帯型情報端末（スマートフォン）１００では、動画像、静止画像を撮影する際に、手振れ等が適切に補正される。また、携帯型情報端末（スマートフォン）１００を落下させた場合に、カメラモジュール１０の過度な回転や意図しない方向への回転が防止又は抑制される。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、光学モジュールは、ヨーイング方向又はピッチング方向のいずれかの方向にのみ回転可能に保持されていてもよい。また、光学モジュールは、ヨーイング方向，ピッチング方向及び第３の方向（例えば、ローリング方向）に回転可能に保持されていてもよい。

本発明における光学モジュールはカメラモジュールに限られず、本発明における光学ユニットはカメラユニットに限られない。

１…光学ユニット（カメラユニット）、１０…光学モジュール（カメラモジュール１）、１１…レンズ、１２…ハウジング、１３…基板、２０…フレキシブル配線基板、２１…折り曲げ部、３０…光学モジュール保持機構、４０…可動部材（ホルダ枠）、４１…底部外面（第２ストッパ面）、４２…挿入溝、４３ａ，４３ｂ…磁石装着溝、５０…固定部材（ケース）、５１…収容空間、５２…底部内面（第２受け面）、５３…挿入溝、５４ａ，５４ｂ…コイル装着部、５５…収容部、５６…ボトムカバー、５７…ストッパプレート、６０…支持機構、６１…ジンバル、６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ…支持部材、６３…ジンバル本体、６３ａ…円形開口部、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…腕、７０…駆動機構、７１ａ，７１ｂ…巻線コイル、７２ａ，７２ｂ…磁石、７３…配線基板、７４…ホールセンサ、８０…規制機構、８１…規制凸部、８２…規制凹部、８３…底部外面（第１ストッパ面）、８４…底部内面（第１受け面）、８５ａ，８５ｂ…内側面、８６ａ，８６ｂ…外側面、９０…凸部、９１…端面、携帯型情報端末…１００、Ｃ１…第１仮想円、Ｃ２…第２仮想円、Ｃ３…第３仮想円、Ｃ４…第４仮想円、Ｌ…仮想直線、Ａ１…第１軸線、Ａ２…第２軸線

Claims (8)

1. 光学モジュールを収容する可動部材と、
   前記可動部材を収容する固定部材と、
   前記可動部材を前記固定部材に対して回転可能に支持する支持機構と、
   前記可動部材を前記固定部材に対して回転させる駆動機構と、
   前記光学モジュールが備える光学素子の光軸と平行な仮想直線を回転軸とする前記可動部材の回転を規制可能な規制機構と、を有し、
   前記規制機構は、前記固定部材に設けられた規制凹部と、前記可動部材に設けられ、少なくとも一部が前記規制凹部の内側に進入する規制凸部と、を含む、光学モジュール保持機構。
2. 前記光学モジュールに接続されているフレキシブル配線基板を前記可動部材と前記固定部材との間を通して前記可動部材の外に引き出し可能であり、
   前記規制凸部は、前記フレキシブル配線基板の前記可動部材からの引き出し方向と同方向に突出している、請求項１に記載の光学モジュール保持機構。
3. 前記規制凹部は、前記規制凸部を挟んで対向する一対の内側面を有し、
   一対の前記内側面の対向間隔は、前記規制凸部の前記規制凹部への進入方向に沿って次第に拡大している、請求項１又は２に記載の光学モジュール保持機構。
4. 前記可動部材に重ねられ、前記規制凹部に進入している前記規制凸部を覆うプレート部材を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学モジュール保持機構。
5. 前記支持機構は、前記可動部材を前記仮想直線と交差する軸線を回転軸として回転可能に支持し、
   前記規制凹部の底部内面と対向する前記規制凸部の底部外面に、前記軸線を回転軸として回転する前記可動部材の回転角度を規定するストッパ面が設けられ、
   前記仮想直線上の一点からの距離がＲａである前記ストッパ面上の複数の点を通る仮想円を第１仮想円とし、
   前記仮想直線上の前記一点からの距離がＲｂ（≠Ｒａ）である前記ストッパ面上の複数の点を通る仮想円を第２仮想円とし、
   前記仮想直線の方向を高さ方向としたとき、
   前記第１仮想円が通る前記ストッパ面上の各点の高さは同一であり、
   前記第２仮想円が通る前記ストッパ面上の各点の高さは同一であり、
   前記第１仮想円が通る前記ストッパ面上の各点の高さと、前記第２仮想円が通る前記ストッパ面上の各点の高さとは異なる、請求項１～４のいずれか一項に記載の光学モジュール保持機構。
6. 前記Ｒｂは前記Ｒａよりも大であり、
   前記第２仮想円が通る前記ストッパ面上の各点は、前記第１仮想円が通る前記ストッパ面上の各点よりも、前記高さ方向において前記規制凹部の前記底部内面から離間している、請求項５に記載の光学モジュール保持機構。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の光学モジュール保持機構と、
   前記光学モジュール保持機構の前記可動部材に収容された光学モジュールと、
   前記光学モジュールに接続されたフレキシブル配線基板と、を有し、
   前記光学モジュールは、前記光学素子としてのレンズと、前記レンズを介して被写体を撮影する撮像素子と、を含む、光学ユニット。
8. 請求項７に記載の光学ユニットを備えた携帯型情報端末。

Images