JP2023103525A - 光学ユニット、光学ユニット固定方法、揺れ補正ユニットおよびスマートフォン - Google Patents

光学ユニット、光学ユニット固定方法、揺れ補正ユニットおよびスマートフォン Download PDF

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Abstract

【課題】外部端子と電気的に接続するとともに配線部材の形状をより強固に維持できる光学ユニットの提供。【解決手段】外部端子と撮像素子と電気的に接続された配線部材は、外部端子接続部と、固定部と、前記外部端子接続部および前記固定部に対して可動する可動部とを有する。前記可動部は、第1配線基板と、前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかに位置する基準部分とを有する第2配線基板と、前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかの位置において前記第2配線基板の前記基準部分が延びる方向とは異なる方向に延びる基準部分とを有する第3配線基板と、前記第2配線基板および前記第3配線基板の少なくとも一方の配線基板と前記外部端子接続部とを接続する中間部とを有する。前記固定部は、前記少なくとも一方の配線基板と前記中間部との間で前記可動部を固定する。【選択図】図4A

Description

本発明は、光学ユニット、光学ユニット固定方法、揺れ補正ユニットおよびスマートフォンに関する。
カメラによって静止画または動画を撮影する際に、手振れに起因して撮影した像がぶれることがある。このような像ブレを防いだ鮮明な撮影を可能にするための手振れ補正装置が実用化されている。手振れ補正装置は、カメラに振れが生じた場合に、振れに応じてカメラモジュールの位置および姿勢を補正することによって像のぶれを解消できる。
手振れ補正装置において、カメラによって取得された撮像信号は、カメラに接続されたフレキシブル回路基板(FPC)および外部端子接続部を介して外部に出力される。この場合、回路基板と外部端子接続部とが相対的に別方向に移動すると、トルクが生じることがある。
このため、レンズアセンブリが載置される中央回路基板と外部端子接続部との間に中央回路基板の周囲を囲む周囲回路基板を設けた回路基板アセンブリが検討されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の回路基板アセンブリでは、中央回路基板が、周囲を囲む周囲回路基板を介して外部端子接続部に接続されることにより、トルクの発生を抑制する。
中国特許出願公開2021/0092297号公報
しかしながら、特許文献1の回路基板アセンブリでも、周囲回路基板と外部端子接続部の相対的な位置が大きく変動すると、回路基板の形状を維持できず、回路基板が変形してしまうことがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部端子と電気的に接続するとともに配線部材の形状をより強固に維持できる光学ユニット、光学ユニット固定方法、揺れ補正ユニットおよびスマートフォンを提供することである。
本発明のある観点からの例示的な光学ユニットは、光軸を有する撮像素子と、前記撮像素子と電気的に接続された配線部材とを備える。前記配線部材は、外部端子接続部と、固定部と、前記外部端子接続部および前記固定部に対して可動する可動部とを有する。前記可動部は、第1配線基板と、前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかに位置する基準部分とを有する第2配線基板と、前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかの位置において前記第2配線基板の前記基準部分が延びる方向とは異なる方向に延びる別方向基準部分とを有する第3配線基板と、前記第2配線基板および前記第3配線基板の少なくとも一方の配線基板と前記外部端子接続部とを接続する中間部とを有する。前記固定部は、前記少なくとも一方の配線基板と前記中間部との間で前記可動部を固定する。
本発明の別の観点からの例示的な光学ユニット固定方法は、上記に記載の光学ユニットを固定する。光学ユニット固定方法は、前記光学ユニットの前記固定部を固定する工程と、前記固定部を固定した後に、前記外部端子接続部を固定する工程とを包含する。
本発明の別の観点からの例示的な揺れ補正ユニットは、上記に記載の光学ユニットを有する可動体と、前記可動体を移動可能に支持する固定体と、前記固定体に対して前記可動体を揺動させる揺動機構とを備える。
本発明の別の観点からの例示的なスマートフォンは、上記に記載の揺れ補正ユニットを備える。
本発明のある例示的な観点によれば、外部端子と電気的に接続するとともに配線部材の形状をより強固に維持できる。
図1は、本実施形態の光学ユニットを備えたスマートフォンの模式的な斜視図である。 図2は、本実施形態の光学ユニットを備えた揺れ補正ユニットの模式的な斜視図である。 図3は、本実施形態の光学ユニットを備えた揺れ補正ユニットの模式的な分解斜視図である。 図4Aは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図4Bは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図5は、本実施形態の揺れ補正ユニットにおける撮像素子、ホルダおよび固定体の模式的な分解図である。 図6Aは、本実施形態の揺れ補正ユニットにおける固定体の模式的な斜視図である。 図6Bは、本実施形態の揺れ補正ユニットにおける固定体の模式的な分解斜視図である。 図7Aは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図7Bは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図7Cは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図8Aは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図8Bは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図9Aは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図9Bは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図10Aは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図10Bは、本実施形態の光学ユニットにおける配線部材の模式的な斜視図である。 図11Aは、本実施形態の揺れ補正ユニットの模式的な斜視図である。 図11Bは、本実施形態の揺れ補正ユニットの模式的な斜視図である。
以下、図面を参照して本発明による光学ユニット、光学ユニット固定方法、揺れ補正ユニットおよびスマートフォンの例示的な実施形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載することがある。ここで、X軸、Y軸およびZ軸は、光学ユニットの使用時の向きを限定しないことに留意されたい。また、本願明細書では、X軸方向を第2方向と記載し、Y軸方向を第1方向と記載し、Z軸方向を第3方向と記載することがあるが、X軸、Y軸およびZ軸の方向と第1方向~第3方向との関係はこれらに限定されないことに留意されたい。
本実施形態の光学ユニットは、スマートフォンの光学部品として好適に用いられる。
まず、図1を参照して、本実施形態の光学ユニット10を備えたスマートフォン300を説明する。図1は、本実施形態の光学ユニット10を備えたスマートフォン300の模式的な斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のスマートフォン300は、揺れ補正ユニット200を備える。揺れ補正ユニット200は、スマートフォン300が振れた際の撮影画像の振れの補正に用いられる。
揺れ補正ユニット200は、光学ユニット10を備える。この場合、光学ユニット10は、スマートフォン300に搭載される。
スマートフォン300では、光学ユニット10を介して外部から光Lが入射し、光学ユニット10に入射した光に基づいて被写体像が撮像される。光学ユニット10は、スマートフォン300が振れた際の撮影画像の振れを補正する揺れ補正ユニット200に用いられる。なお、光学ユニット10は、撮像素子を備えてもよく、光学ユニット10は、撮像素子に光を伝達する光学部材を備えてもよい。スマートフォン300が光学ユニット10を備えることにより、スマートフォン300における振れを補正できる。
光学ユニット10は、小型に作製されることが好ましい。これにより、スマートフォン300自体の小型化が可能になるか、または、スマートフォン300を大型化することなくスマートフォン300内に別部品を搭載できる。
なお、光学ユニット10の用途は、スマートフォン300に限定されず、カメラおよびビデオなど、特に限定なく様々な装置に使用できる。例えば、光学ユニット10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、あるいは、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およびウエアラブルカメラに搭載されてもよい。
次に、図1および図2を参照して、本実施形態の光学ユニット10および光学ユニット10を備える揺れ補正ユニット200を説明する。図2は、本実施形態の揺れ補正ユニット200の模式的な斜視図である。
図2に示すように、揺れ補正ユニット200は、可動体210と、固定体220と、回路基板270と、収容ケース290とを備える。可動体210は、光学ユニット10を有する。光学ユニット10は、撮像素子20と、配線部材100とを有する。
可動体210は、固定体220に対して可動に配置される。ここでは、固定体220は、収容ケース290で覆われる。光学ユニット10は、配線部材100を有する。配線部材100および回路基板270の一部は、固定体220および収容ケース290の内部から外部に延びる。配線部材100は、固定体220および収容ケース290に対して-X方向に延びる。回路基板270は、固定体220および収容ケース290に対して-Y方向に延びる。
撮像素子20は、光軸Paを有する。光軸Paは、撮像素子20の+Z方向側の面の中心からZ方向に延びる。撮像素子20には、光軸Paに沿った光が入射する。撮像素子20の+Z方向側の表面に、撮像素子20の光入射面が配置される。光軸Paは、光入射面に対して法線方向に延びる。光軸Paは、光軸方向Dpに延びる。光軸方向Dpは、撮像素子20の光入射面の法線に平行である。
光軸方向Dpに対して直交する方向は、光軸Paと交差し、光軸Paに対して垂直な方向である。本明細書において、光軸Paに対して直交する方向を「径方向」と記載することがある。径方向外側は、径方向のうち光軸Paから離れる方向を示す。図2において、Rは、径方向の一例を示す。また、光軸Paを中心として回転する方向を「周方向」と記載することがある。図2において、Sは、周方向を示す。
可動体210を固定体220に挿入して可動体210を固定体220に装着すると、撮像素子20の光軸PaはZ軸方向に対して平行になる。この状態から、可動体210が固定体220に対して移動すると、撮像素子20の光軸Paが揺動するため、光軸PaはZ軸方向に対して平行な状態ではなくなる。
以下では、固定体220に対して可動体210が移動しておらず、光軸PaがZ軸方向に対して平行な状態が保持されることを前提に説明する。すなわち、光軸Paを基準として、可動体210、固定体220等の形状、位置関係、動作等を説明する記載においては、光軸Paの傾きに関して特に記載がない限り、光軸PaがZ軸方向に平行な状態であることを前提とする。
可動体210は、少なくともZ方向に延びる回転軸を中心に回転可能である。可動体210は、固定体220に収容される。
固定体220は、可動体210の周囲に位置する。可動体210は、固定体220に挿入されて固定体220に保持される。固定体220の外側面に配線部材100が装着されてもよい。配線部材100および回路基板270は、例えば、フレキシブル回路基板(Flexible Printed Circuit:FPC)を含む。典型的には、回路基板270は、可動体210を揺動するための信号を伝送する。配線部材100は、撮像素子20において得られた信号を伝送する。
配線部材100は、固定体220から離れて固定体220の周囲を囲む。このため、配線部材100は、固定体220の径方向外側に固定体220に対して離れて位置する。これにより、配線部材100が固定体220に接触することを抑制できる。
次に、図1~図3を参照して、本実施形態の揺れ補正ユニット200を説明する。図3は、本実施形態の揺れ補正ユニット200の模式的な分解斜視図である。
図3に示すように、揺れ補正ユニット200は、可動体210と、固定体220と、支持機構230と、揺動機構240と、回路基板270と、収容ケース290とを備える。
可動体210は、光学ユニット10と、ホルダ214とを有する。光学ユニット10の少なくとも一部は、ホルダ214に収容される。ホルダ214は、光学ユニット10を保持する。
光学ユニット10は、撮像素子20と、撮像素子20と電気的に接続された配線部材100とを備える。撮像素子20は、ホルダ214に収容される。ホルダ214は、撮像素子20を保持する。
支持機構230は、固定体220に対して可動体210を支持する。揺動機構240は、固定体220に対して可動体210を揺動する。
本明細書において、揺れ補正ユニット200は、光学ユニット10を備える。揺れ補正ユニット200は、ホルダ214と、固定体220と、支持機構230と、揺動機構240と、回路基板270と、収容ケース290とをさらに備える。
<可動体210>
ここでは、可動体210は、薄型の略直方体形状である。Z軸に沿って見た場合、可動体210は、回転対称構造を有する。可動体210のX軸方向に沿った長さは、可動体210のY軸方向に沿った長さと略等しい。また、可動体210のZ軸方向に沿った長さは、可動体210のX軸方向またはY軸方向に沿った長さよりも小さい。
上述したように、可動体210は、光学ユニット10と、ホルダ214とを有する。光学ユニット10は、撮像素子20と、配線部材100とを有する。撮像素子20は、一部に突起部分を有する略直方体形状である。撮像素子20は、配線部材100の上に載置される。配線部材100は、撮像素子20と電気的に接続する。
ホルダ214は、撮像素子20を収容する。ホルダ214は、一方側の面の一部が開口された略中空の直方体形状である。
ホルダ214は、底部214aと、側部214bとを有する。側部214bは、底部214aの外縁から+Z方向に突出する。底部214aは、固定体220と対向する。
撮像素子20は、ホルダ214の底部214aによって支持される。ホルダ214は、Z方向から見た際に、光軸Paに対して対称構造を有する。
撮像素子20は、レンズユニットの筐体内に内蔵される。配線部材100は、複数の配線を有する。複数の配線は、互いに絶縁される。配線部材100は、撮像素子において生成された信号を伝送する。また、配線部材100は、撮像素子を駆動する信号を伝送する。配線部材100の一部は、撮像素子20とホルダ214との間に配置される。配線部材100の一部は、ホルダ214の底部214aの上面に対向する。
配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、部分的に固定される。
可動部100Aは、平坦状の第1配線基板110と、直線状の第2配線基板120と、直線状の第3配線基板130と、中間部150とを有する。第1配線基板110と第2配線基板120および第3配線基板130とは電気的に接続される。外部端子接続部180には、外部端子が接続される。配線部材100により、撮像素子20において取得された撮像信号を外部端子に出力できる。
第1配線基板110は、平坦状である。第1配線基板110は、XY平面に広がる薄板形状である。第1配線基板110の+Z方向側に撮像素子20が配置される。第1配線基板110は、撮像素子20とホルダ214との間に挟まれる。
第2配線基板120は、第1配線基板110と外部端子接続部180とを中間部150を介して接続する。第3配線基板130は、第1配線基板110と外部端子接続部180とを中間部150を介して接続する。第2配線基板120は、第1配線基板110に対して+Y方向側に位置する。第3配線基板130は、第1配線基板110に対して-Y方向側に位置する。第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110を囲む。第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110の周囲を線状に囲む。
中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130の少なくとも一方の配線基板と、外部端子接続部180とを接続する。ここでは、中間部150は、第1配線基板110に対して-X方向側に位置する。また、中間部150は、X方向に直線状に延びる。第2配線基板120は、中間部150を介して外部端子接続部180と電気的に接続する。さらに、第3配線基板130は、中間部150を介して外部端子接続部180と電気的に接続する。
外部端子接続部180には、外部端子が接続される。外部端子により、撮像素子からの信号および撮像素子への電力を入出力できる。外部端子接続部180は、第1配線基板110の-X方向側に位置する。外部端子接続部180は、中間部150を介して第2配線基板120および第3配線基板130と接続する。
<固定体220>
固定体220は、開口部220hを有する。可動体210は、固定体220の内側に載置される。典型的には、可動体210は、固定体220の外側から固定体220の内側に装着される。
固定体220は、底部221と、側部222とを有する。底部221は、XY平面に広がる。底部221は、薄板形状である。側部222は、底部221から+Z方向に突出する。
側部222は、第1側部222aと、第2側部222bと、第3側部222cとを有する。可動体210が固定体220に装着されると、第1側部222a、第2側部222bおよび第3側部222cは、可動体210の周囲に位置する。第2側部222bは、第1側部222aに接続し、第3側部222cは、第2側部222bに接続する。
第1側部222aは、+Y方向に位置する。第1側部222aには、貫通孔が設けられる。第2側部222bは、-X方向に位置する。第2側部222bには、貫通孔が設けられる。第3側部222cは、-Y方向に位置する。第3側部222cには、貫通孔が設けられる。
このように、第1側部222a、第2側部222bおよび第3側部222cにより、可動体210が固定体220に装着される場合、可動体210の三方は囲まれる。一方で、可動体210の+X方向側には側部は設けられない。
<支持機構230>
支持機構230は、可動体210を支持する。支持機構230は、固定体220に配置される。典型的には、支持機構230は、固定体220の底部221に配置される。ここでは、支持機構230は、同心円状に可動体210を支持する。
例えば、支持機構230は、固定体220に接着剤によって接着されてもよい。あるいは、支持機構230は、固定体220と一体で樹脂成型されてもよい。すなわち、支持機構230と固定体220とは単一の部材であってもよい。支持機構230が固定体220に配置されると、支持機構230は、固定体220から可動体210に向かって突出する。このため、固定体220に対して可動体210が揺動する場合でも可動体210が固定体220に衝突することを抑制できる。
<揺動機構240>
揺動機構240は、固定体220に対して可動体210を揺動させる。揺動機構240により、可動体210の回転中心が光軸Pa上で固定された状態で可動体210は固定体220に対して揺動する。
揺動機構240は、固定体220に対して可動体210を揺動する。揺動機構240により、回転中心を基準として固定体220に対して可動体210を揺動できる。
例えば、可動体210のピッチング、ヨーイングおよびローリングの補正は、以下のように行われる。光学ユニット10にピッチング方向、ヨーイング方向およびローリング方向の少なくとも1つの方向の振れが発生すると、不図示の磁気センサー(ホール素子)によって振れを検出し、その結果に基づいて揺動機構240を駆動して可動体210を揺動させる。なお、振れ検出センサ(ジャイロスコープ)などを用いて、光学ユニット10の振れを検出してもよい。振れの検出結果に基づいて揺動機構240に電流を供給してその振れを補正する。
なお、揺動機構240以外の揺動機構が、固定体220に対して可動体210を揺動してもよい。X軸方向は、撮像素子20の光軸Pa(図2)が延びる光軸方向Dpに対して直交する方向であり、ヨーイング方向の回転の軸となる。Y軸方向は、撮像素子20の光軸Paが延びる光軸方向Dpに対して直交する方向であり、ピッチング方向の回転の軸となる。Z軸方向は、光軸方向Dpと平行であり、ローリング方向の回転の軸となる。
撮像素子20を備える光学機器では、撮影時に光学機器が傾くと、撮像素子20が傾いて、撮影画像が乱れる。揺れ補正ユニット200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、角速度および振れ量等に基づいて、撮像素子20の傾きを補正する。本実施形態では、揺れ補正ユニット200は、X軸を回転軸とする回転方向(ヨーイング方向)、Y軸を回転軸とする回転方向(ピッチング方向)およびZ軸を回転軸とする回転方向(ローリング方向)に可動体210を揺動(回転)させることにより、撮像素子20の傾きを補正する。
このように、本実施形態の揺れ補正ユニット200は、可動体210と、固定体220と、支持機構230と、揺動機構240とを備える。可動体210は、固定体220に対して可動可能に配置される。支持機構230は、可動体210を支持する。揺動機構240は、固定体220に対して可動体210を揺動する。可動体210は、撮像素子20と、ホルダ214とを有する。撮像素子20は、光軸Paを有する。ホルダ214は、撮像素子20および配線部材100の第1配線基板110を保持する。
ホルダ214は、底部214aと、側部214bとを有する。支持機構230は、ホルダ214の底部214aを支持する。
揺動機構240は、固定体220に対して可動体210を揺動させる。揺動機構240は、第1揺動機構242と、第2揺動機構244と、第3揺動機構246とを含む。第1揺動機構242、第2揺動機構244および第3揺動機構246は、固定体220に対して可動体210を異なる軸の周りにそれぞれ揺動する。
第1揺動機構242は、固定体220に対して可動体210を揺動する。第1揺動機構242により、可動体210の回転中心がXZ平面内に固定された状態で可動体210はX軸の周りに揺動する。ここでは、X軸方向は、ヨーイング方向の回転の軸となる。第1揺動機構242は、可動体210に対して+Y方向側に位置する。
第1揺動機構242は、磁石242aと、コイル242bとを含む。磁石242aは、径方向外側を向く面の磁極が、X軸方向に沿って延びる着磁分極線を境にして異なるように着磁されている。磁石242aのZ軸方向に沿った一方側の端部は一方の極性を有し、他方側の端部は他方の極性を有する。
磁石242aは、ホルダ214の側部214bの+Y方向側に配置される。コイル242bは、回路基板270に配置される。コイル242bは、固定体220の第1側部222aを貫通する貫通孔に位置する。
コイル242bに流れる電流の向きおよび大きさを制御することにより、コイル242bから発生する磁場の向きおよび大きさを変更できる。このため、コイル242bから発生する磁場と磁石242aとの相互作用により、第1揺動機構242は、可動体210をX軸の周りに揺動する。
第2揺動機構244は、固定体220に対して可動体210を揺動する。第2揺動機構244により、可動体210の回転中心がYZ平面内に固定された状態で可動体210はY軸の周りに揺動する。ここでは、Y軸方向は、ピッチング方向の回転の軸となる。第2揺動機構244は、可動体210に対して-X方向側に位置する。
第2揺動機構244は、磁石244aと、コイル244bとを含む。磁石244aは、径方向外側を向く面の磁極が、Y軸方向に沿って延びる着磁分極線を境にして異なるように着磁されている。磁石244aのZ軸方向に沿った一方側の端部は一方の極性を有し、他方側の端部は他方の極性を有する。
磁石244aは、ホルダ214の側部214bの-X方向側に配置される。コイル244bは、回路基板270に配置される。コイル244bは、固定体220の第2側部222bを貫通する貫通孔に位置する。
コイル244bに流れる電流の向きおよび大きさを制御することにより、コイル244bから発生する磁場の向きおよび大きさを変更できる。このため、コイル244bから発生する磁場と磁石244aとの相互作用により、第2揺動機構244は、可動体210をY軸の周りに揺動する。
第3揺動機構246は、固定体220に対して可動体210を揺動する。詳細には、第3揺動機構246により、可動体210の回転中心がXZ平面内に固定された状態で可動体210はZ軸の周りに揺動する。ここでは、Z軸方向は、光軸Paと平行であり、ローリング方向の回転の軸となる。第3揺動機構246は、可動体210に対して-Y方向側に位置する。
第3揺動機構246は、磁石246aと、コイル246bとを含む。磁石246aは、径方向外側を向く面の磁極が、Z軸方向に沿って延びる着磁分極線を境にして異なるように着磁されている。磁石246aのX軸方向に沿った一方側の端部は一方の極性を有し、他方側の端部は他方の極性を有する。
磁石246aは、ホルダ214の側部214bの-Y方向側に配置される。コイル246bは、回路基板270に配置される。コイル246bは、固定体220の第3側部222cを貫通する貫通孔に位置する。
コイル246bに流れる電流の向きおよび大きさを制御することにより、コイル246bから発生する磁場の向きおよび大きさを変更できる。このため、コイル246bから発生する磁場と磁石246aとの相互作用により、第3揺動機構246は、可動体210をZ軸の周りに揺動する。
なお、本明細書において、磁石242a、磁石244aおよび磁石246aを総称して、磁石240aと記載することがある。また、本明細書において、コイル242b、コイル244bおよびコイル246bを総称して、コイル240bと記載することがある。
揺動機構240は、可動体210に設けられた磁石240aと、固定体220に設けられたコイル240bとを有する。ここでは、磁石240aは可動体210に配置され、コイル240bは固定体220に配置される。ただし、磁石240aが固定体220に配置され、コイル240bが可動体210に配置されてもよい。このように、磁石240aおよびコイル240bの一方は可動体210および固定体220の一方に配置され、磁石240aおよびコイル240bの他方は可動体210および固定体220の他方に配置されてもよい。コイル240bに流れる電流の向きおよび大きさを制御することにより、コイル240bから発生する磁場の向きおよび大きさを変更できる。このため、コイル240bから発生する磁場と磁石240aとの相互作用により、揺動機構240は、可動体210を揺動できる。
光学ユニット10は、磁性体242c、磁性体244cおよび磁性体246cをさらに備える。磁性体242c、磁性体244cおよび磁性体246cは、回路基板270に配置される。磁性体242cは、回路基板270のうちコイル242bに対向して配置される。磁性体244cは、回路基板270のうちコイル244bに対向して配置される。磁性体246cは、回路基板270のうちコイル246bに対向して配置される。磁性体242c、磁性体244cおよび磁性体246cは、硬磁性体であってもよい。
光学ユニット10は、磁石248aおよび磁性体248cをさらに備える。磁石248aは、ホルダ214の側部214bの+X方向側に配置される。磁性体248cは、固定体220の+X方向側に配置される。磁石248aおよび磁性体248cは互いに対向する。磁性体248cは、硬磁性体であってもよい。
揺れ補正ユニット200は、少なくとも撮像素子を有する光学ユニット10の揺れを補正する。揺れ補正ユニット200は、可動体210と、可動体210を移動可能に支持する固定体220と、可動体210に接続された、上記に記載の配線部材100とを備える。これにより、配線部材100を揺れ補正ユニット200に利用できる。
配線部材100は、固定体220の径方向外側に固定体220に対して離れて位置する。これにより、配線部材100が固定体220に接触することを抑制できる。
揺れ補正ユニット200は、配線部材100を収容する収容ケース290をさらに備える。収容ケース290により、配線部材100の露出を抑制できる。
揺れ補正ユニット200は、固定体220に対して可動体210を揺動可能な揺動機構240をさらに備える。揺動機構240により、可動体210を揺動できる。
揺動機構240は、X方向を中心軸として固定体220に対して可動体210を揺動する第1揺動機構242と、Y方向を中心軸として固定体220に対して可動体210を揺動する第2揺動機構244とを含む。これにより、配線部材100を2つの軸に揺動できる。
揺動機構240は、Z方向を中心軸として固定体220に対して可動体210を揺動する第3揺動機構246をさらに含む。これにより、配線部材100を3つの軸に揺動できる。
次に、図1~図4Bを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図4Aおよび図4Bは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。
図4Aおよび図4Bに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは部分的に固定される。可動部100Aは、固定部170および外部端子接続部180に対して可動する。
可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150とを有する。第1配線基板110は、第2配線基板120および第3配線基板130と接続する。第2配線基板120および第3配線基板130の少なくとも一方の配線基板は、中間部150を介して外部端子接続部180と電気的に接続する。外部端子接続部180には、外部端子が接続される。配線部材100により、撮像素子20(図2、図3等)において取得された撮像信号を外部端子に出力できる。
第1配線基板110、第2配線基板120、第3配線基板130および中間部150のそれぞれは、少なくとも1本以上の配線を含む。典型的には、第1配線基板110、第2配線基板120、第3配線基板130および中間部150では、複数の配線が長手方向に互いに絶縁された状態で延びる。第1配線基板110、第2配線基板120および第3配線基板130の配線は、特定の箇所を除いて絶縁膜で被覆されていてもよい。
第1配線基板110は、平坦状である。第1配線基板110は、XY平面に広がる薄板形状である。第1配線基板110の法線は、Z方向に延びる。第1配線基板110の+Z方向側に撮像素子20が配置される。第1配線基板110は、図3に示した撮像素子20とホルダ214との間に挟まれる。
第2配線基板120は、+Y方向において第1配線基板110の周囲を部分的に囲む。第3配線基板130は、-Y方向において第1配線基板110の周囲を部分的に囲む。
第2配線基板120は、一端120aと、他端120bと、本体部120cとを有する。第2配線基板120の一端120aは、第1配線基板110と接続する。第2配線基板120は、中間部150と電気的に接続する。
本体部120cは、一端120aと、他端120bとの間に位置する部位である。本体部120cは、部分121と、部分122と、部分124と、部分126とを有する。部分122、部分124および部分126は、第1配線基板110に対して+Y方向側に位置する。典型的には、第2配線基板120の部分122、部分124および部分126は、線状の配線基板を折り曲げて構成される。典型的には、部分122、部分124および部分126の幅(Z方向の長さ)はほぼ一定である。
ここでは、部分121は、第1配線基板110に接続する。部分121は、第1配線基板110から第2方向の一方側(+X方向)延びる。
部分122は、第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分122は、部分121から第2方向(X方向)に直交する第1方向(Y方向)に延びる。具体的には、部分122は、部分121に対して+Z方向側に折り曲げられて+Y方向に延びる。
部分124は、部分122から、部分122の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分124は、部分122から、第1方向(Y方向)に直交する第2方向(X方向)に延びる。詳細には、部分124は、部分122から第2方向の他方側(-X方向)に延びる。
部分126は、部分124から、部分124の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分126は、部分124から、第2方向(X方向)に直交する第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分126は、部分124から、第2方向(X方向)に直交する第1方向の他方側(-Y方向)に延びる。
典型的には、第2配線基板120において、部分122および部分126の厚さ方向は、X方向に平行であり、部分124の厚さ方向は、Y方向に平行である。このため、第2配線基板120の部分122~部分126の厚さ方向は、光軸Pa(図2)が延びる光軸方向Dpに平行である。
同様に、第3配線基板130は、一端130aと、他端130bと、本体部130cとを有する。第3配線基板130の一端130aは、第1配線基板110と接続する。第3配線基板130は、中間部150と電気的に接続する。なお、第3配線基板130の他端130bは、第2配線基板120の他端120bと重なってもよい。
本体部130cは、一端130aと、他端130bとの間に位置する部位である。本体部130cは、部分132と、部分134と、部分136とを有する。部分132、部分134および部分136は、第1配線基板110に対して-Y方向側に位置する。典型的には、第3配線基板130の部分132、部分134および部分136は、線状の配線基板を折り曲げて構成される。典型的には、部分132、部分134および部分136の幅(Z方向の長さ)はほぼ一定である。
ここでは、部分131は、第1配線基板110に接続する。部分131は、第1配線基板110から第2方向の一方側(+X方向)延びる。
部分132は、部分131から第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分132は、部分131に対して+Z方向側に折り曲げられて-Y方向に延びる。
部分134は、部分132から、部分132の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分134は、部分132から、第2方向(X方向)に延びる。詳細には、部分134は、部分132から第2方向の他方側(-X方向)に延びる。
部分136は、部分134から、部分134の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分136は、部分134から、第2方向(X方向)に直交する第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分136は、部分134から、第2方向(X方向)に直交する第1方向の一方側(+Y方向)に延びる。
典型的には、第3配線基板130において、部分132および部分136の厚さ方向は、X方向に平行であり、部分134の厚さ方向は、Y方向に平行である。このため、第3配線基板130の部分132~部分136の厚さ方向は、光軸Pa(図2)が延びる光軸方向Dpに平行である。
第2配線基板120の部分122は、第3配線基板130の部分132とは異なる向きに延びる。本明細書において、部分122を基準部分と記載することがある。また、本明細書において、部分132を別方向基準部分と記載することがある。なお、ここでは、第2配線基板120において、部分122は、部分121と部分124との間に位置したが、本実施形態はこれに限定されない。部分122は、第1配線基板110と直接続してもよい。あるいは、部分122は、部分121との間に別部分を介して接続されてもよい。同様に、第3配線基板130において、部分132は、部分131と部分134との間に位置したが、本実施形態はこれに限定されない。部分132は、第1配線基板110と直接続してもよい。あるいは、部分132は、部分131との間に別部分を介して接続されてもよい。
以上のように、第2配線基板120は、一端120aと、他端120bと、基準部分122とを有する。第2配線基板120の一端120aは、第1配線基板110と接続する。第2配線基板120の基準部分122は、第2配線基板120の一端120aから第2配線基板120の他端120bまでの間のいずれかに位置する。
また、第3配線基板130は、一端130aと、他端130bと、別方向基準部分132とを有する。第3配線基板130の一端130aは、第1配線基板110と接続する。第3配線基板130の別方向基準部分132は、第3配線基板130の一端130aから第3配線基板130の他端130bまでの間のいずれかの位置において基準部分122が延びる向きとは異なる向きに延びている。
中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130の少なくとも一方の配線基板と、外部端子接続部180とを接続する。ここでは、中間部150は、X方向に延びる。
例えば、中間部150は、第2配線基板120と外部端子接続部180とを電気的に接続する部分と、第3配線基板130と外部端子接続部180とを電気的に接続する部分とに分離されてもよい。一例では、中間部150は、第2配線基板120と外部端子接続部180とを電気的に接続する部分150aと、第3配線基板130と外部端子接続部180とを電気的に接続する部分150bとを有する。
部分150aは、第2方向(X方向)に延びる。詳細には、部分150aは、部分126から第1方向(Y方向)に直交する第2方向(X方向)に延びる。例えば、部分150aは、部分126から+Z方向側に折り曲げられて-X方向に延びてもよい。
部分150bは、第2方向(X方向)に延びる。詳細には、部分150bは、部分136から第1方向(Y方向)に直交する第2方向(X方向)に延びる。例えば、部分150bは、部分136から+Z方向側に折り曲げられて-X方向に延びてもよい。また、部分150aおよび部分150bは、互いに連結されてもよい。
固定部170は、第2配線基板120および第3配線基板130の少なくとも一方の配線基板と中間部150との間で可動部100Aを固定する。ここでは、固定部170は、X方向に延びる。固定部170は、第2配線基板120と中間部150の部分150aとの間、および、第3配線基板130と中間部150の部分150bとの間で可動部100Aを固定する。
中間部150と第2配線基板120および第3配線基板130との間に位置する固定部170が可動部100Aを固定することにより、第2配線基板120および/または第3配線基板130との外部端子との間の距離に対して、中間部150の長さを調整できる。これにより、製造誤差に起因して、中間部150の長さが本来の設計より大きい値になってしまった場合でも外部端子接続部180を外部端子に容易に接続できる。
光学ユニット10において、固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、別部材に固定される。例えば、固定部170および外部端子接続部180の少なくとも一方は、固定体220(図2、図3)に固定される。光学ユニット10において固定部170および外部端子接続部180を固定する場合、先に固定部170を固定し、その後に外部端子接続部180を固定することが好ましい。可動部100Aにおける第1配線基板110~第3配線基板130により近い固定部170を先に固定することにより、可動部100Aの位置ずれを効果的に抑制できる。
例えば、固定部170は、可動部100Aの所定部分を固定体220(図2、図3)に接着することにより、可動部100Aを固定してもよい。一例では、可動部100Aの所定部分に接着剤が付与された固定部170が固定体220に接着することにより、固定部170は可動部100Aを固定する。または、可動部100Aの所定部分が接触部材によって+Z方向側から固定体220に押さえつけられることより、可動部100Aの所定部分が固定部170として可動部100Aを固定してもよい。あるいは、固定部170は、可動部100Aの所定部分を固定体220(図2、図3)に嵌め込むことにより、可動部100Aを固定してもよい。
例えば、第2配線基板120および中間部150の部分150aは、1つの回路基板から構成されてもよい。一例では、第2配線基板120および部分150aは、1つの回路基板から切り出して構成される。また、第3配線基板130および中間部150の部分150bは、1つの回路基板から構成されてもよい。一例では、第3配線基板130および部分150bは、1つの回路基板から切り出して構成される。
図1~図4Bを参照して上述したように、光学ユニット10は、光軸Paを有する撮像素子20と、撮像素子20と電気的に接続された配線部材100とを備える。配線部材100は、固定部170と、外部端子接続部180と、固定部170および外部端子接続部180に対して可動する可動部100Aとを有する。可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150とを有する。第2配線基板120は、第1配線基板110と接続する一端120aと、他端120bと、一端120aから他端120bまでの間のいずれかに位置する基準部分122とを有する。第3配線基板130は、第1配線基板110と接続する一端130aと、他端130bと、一端130aから他端130bまでの間のいずれかの位置において第2配線基板120の基準部分122が延びる方向とは異なる方向に延びる別方向基準部分132とを有する。中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130と外部端子接続部180とを接続する。固定部170は、第2配線基板120および第3配線基板130と中間部150との間で可動部100Aを固定する。
中間部150が、第2配線基板120および第3配線基板130と外部端子接続部180との間に位置し、固定部170が、中間部150と第2配線基板120および第3配線基板130との間で可動部100Aを固定する。これにより、配線部材100の形状の変形を抑制できる。
第2配線基板120の一端120aおよび第3配線基板130の一端130aは、第1配線基板110に対して一方側に位置する。第2配線基板120の他端120bおよび第3配線基板130の他端130bは、第1配線基板110に対して他方側に位置する。
第2配線基板120および第3配線基板130のそれぞれの一端120a、130aが第1配線基板110に対して一方側(+X方向)に位置し、第2配線基板120および第3配線基板130のそれぞれの他端120b、130bが第1配線基板110に対して他方側(-X方向)に位置することにより、第1配線基板110の動きに応じて第2配線基板120および第3配線基板130が連動して動くため、第1配線基板110の動きを効率的に吸収できる。また、固定部170が、中間部150と第2配線基板120および第3配線基板130の間で可動部100Aを固定することにより、中間部150の動きに応じて第2配線基板120および第3配線基板130の形状が変形することを抑制できる。
第2配線基板120の基準部分122は、第1配線基板110に対して第1方向の一方側(+Y方向)に延びる。第3配線基板130の別方向基準部分132は、第1配線基板110に対して第1方向の他方側(-Y方向)に延びる。第2配線基板120の基準部分122が第3配線基板130の別方向基準部分132と反対方向に延びるため、第1配線基板110は、第2配線基板120および第3配線基板130に対して対称的に動くことができる。
固定部170および外部端子接続部180は、光軸Pa(図2)が延びる方向に沿って同じ高さに位置する。固定部170および外部端子接続部180が同じ高さに位置することにより、固定部は可動部を安定的に固定できる。
第2配線基板120および第3配線基板130の少なくとも一方の配線基板、外部端子接続部180、中間部150および固定部170の少なくとも一部は単一の部材であってもよい。これにより、これらの部材を1枚の配線部材を切り抜くことによって作製できる。
第2配線基板120および第3配線基板130の厚さ方向は、撮像素子20の光軸Paの延びる方向に対して直交する。これにより、光学ユニット10をコンパクトにできるとともに、ローリング方向に回転する際の駆動抵抗を低減できる。
固定部170は、撮像素子20の光軸Paの延びる方向に対して直交する方向に延びる。このため、固定部170の固定を容易にできる。
固定部170、中間部150および外部端子接続部180は、一方向に配列される。ここでは、固定部170、中間部150および外部端子接続部180は、一方向に配列される。これにより、固定部170を容易に固定できる。
光学ユニット10を固定する場合、光学ユニット10の固定部170を固定する工程と、固定部170を固定した後に、外部端子接続部180を固定する工程とを包含する。これにより、光学ユニット10を簡便に固定できる。
揺れ補正ユニット200は、上記に記載の光学ユニット10を有する可動体210と、可動体210を移動可能に支持する固定体220と、固定体220に対して可動体210を揺動させる揺動機構240とを備える。これにより、揺れ補正ユニット200が光学ユニット10の揺れを補正する場合でも固定部170が可動部100Aの可動を制限することにより、第2配線基板120と第3配線基板130の形状の変形を抑制できる。
光学ユニット10における配線部材100の固定部170は、固定体220に固定される。光学ユニット10の固定部170を固定体220に固定できる。
次に、図1~図5を参照して、本実施形態の揺れ補正ユニット200を説明する。図5は、本実施形態の光学ユニット10における可動体210および固定体220の模式的な分解図である。なお、図5では、図面が過度に複雑になることを避ける目的で可動体210の配線部材100を省略して示している。
図5に示すように、可動体210と、撮像素子20と、ホルダ214とを有する。ホルダ214は、底部214aと、側部214bと、凸部214pとを有する。底部214aは、XY平面に広がる。底部214aは、略直方体形状である。側部214bは、底部214aの外縁から+Z方向に突出する。凸部214pは、ホルダ214の底部214aから光軸Paが延びる光軸方向Dpに突起する。凸部214pは、半球状である。凸部214pは、ホルダ214の底部214aの下面の中央に位置する。
可動体210は、固定体220に収容される。固定体220には、支持機構230が配置される。支持機構230は、可動体210を支持する。支持機構230は、ホルダ214の凸部214pと接触して可動体210を支持する。
固定体220は、底部221と、側部222と、底部221に対して光軸方向Dpに凹んだ凹部224を有する。固定体220には、支持機構230が配置される。支持機構230は、固定体220の凹部224に配置される。凹部224は、ホルダ214の凸部214pと向かい合う。
凹部224は、第1凹部224aと、第2凹部224bと、第3凹部224cとを含む。第1凹部224a、第2凹部224bおよび第3凹部224cは、光軸Paを中心とした同心円状に等間隔に配置される。本明細書において、第1凹部224a、第2凹部224bおよび第3凹部224cを総称して凹部224と記載することがある。
支持機構230は、可動体210を支持する。支持機構230は、固定体220に配置される。支持機構230は、固定体220の凹部224とホルダ214の凸部214pとの間に位置する。
支持機構230は、固定体220の底部221からホルダ214の凸部214pに向かって突出する。固定体220に対して可動体210が揺動する場合でも可動体210が固定体220に衝突することを抑制できる。
支持機構230は、複数の支持部230sを有する。複数の支持部230sは、それぞれ等しい形状である。ここでは、支持機構230は、第1支持部232と、第2支持部234と、第3支持部236とを含む。本明細書において第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236を総称して支持部230sと記載することがある。
第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236は、第1凹部224a、第2凹部224bおよび第3凹部224cにそれぞれ配置される。このため、第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236は、光軸Paを中心とした同心円状に等間隔に配置される。したがって、固定体220に対して可動体210を安定的に支持できる。
第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236は、球形状または球面の一部の形状を有する。第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236の球面の形状の部分がホルダ214の凸部214pと接触することにより、支持機構230に対して可動体210を摺動できる。
ホルダ214の底部214aは、光軸方向Dpに突起した凸部214pを有する。支持機構230は、光軸Paに対して同心円状に配置される複数の支持部230sを有する。複数の支持部230sは、ホルダ214の凸部214pに対して径方向外側に位置する。同心円状に配置された支持部230sにより、撮像素子20を充分に支持できる。
支持部230sは、球面または球面の一部の形状を有する。このため、支持部230sにより可動体210を摺動できる。
次に、図1~図6Bを参照して、本実施形態の光学ユニット10を説明する。図6Aは、本実施形態の光学ユニット10における固定体220および支持機構230の模式的な斜視図である。図6Bは、本実施形態の光学ユニット10における固定体220の模式的な斜視図である。
図6Aに示すように、固定体220には、第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236が配置される。第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236は、光軸Paを中心とした同心円状に位置する。第1支持部232、第2支持部234および第3支持部236は、それぞれ球状である。
図6Bに示すように、固定体220の底部221には凹部224が設けられる。凹部224は、支持機構230に対応して設けられる。詳細には、凹部224は、第1支持部232に対応する第1凹部224aと、第2支持部234に対応する第2凹部224bと、第3支持部236に対応する第3凹部224cとを含む。
なお、図3~図4Bに示した光学ユニット10における配線部材100では、中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130のそれぞれと外部端子接続部180とを接続する部分150a、150bを有し、固定部170は、第2配線基板120および第3配線基板130と部分150a、150bとのそれぞれの間で可動部100Aを固定したが、本実施形態はこれに限定されない。中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130の一方の配線基板と外部端子接続部180とを接続し、固定部170は、その一方の配線基板と中間部の間で可動部100Aを固定してもよい。
次に、図1~図7Cを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図7A~図7Cは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。なお、図7Bは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100において、第3配線基板130の部分136に対して固定部170、中間部150および外部端子接続部180を折り曲げる前、および、第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130および露出部130eを半田160aで覆って第2配線基板120および第3配線基板130を接続する前の状態を示す。図7A~図7Cの配線部材100は、可動部100Aが接続部材160をさらに有するとともに中間部150が第3配線基板130と外部端子接続部180とを接続し、固定部170が第3配線基板130と中間部150との間で可動部100Aを固定する点を除いて、図4Aおよび図4Bを参照して上述した配線部材100と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
図7A~図7Cに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを含む。可動部100Aは、第1配線基板110と、第1配線基板110と接続される第2配線基板120と、第1配線基板110と接続される第3配線基板130と、中間部150と、接続部材160とを備える。
第2配線基板120において、部分126は、部分124から、部分124の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分126は、部分124から、第2方向(X方向)に直交する第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分126は、部分124から、第2方向(X方向)に直交する第1方向の他方側(-Y方向)に延びる。
第3配線基板130において、部分136は、部分134から、部分134の延びる方向とは交差する方向に延びる。例えば、部分136は、部分134から、第2方向(X方向)に直交する第1方向(Y方向)に延びる。詳細には、部分136は、部分134から、第2方向(X方向)に直交する第1方向の一方側(+Y方向)に延びる。ここでは、第3配線基板130の部分136は、第2配線基板120の部分126と重なる。
ここでは、中間部150は、第3配線基板130と外部端子接続部180とを接続する。例えば、中間部150は、部分136に対して折り曲げられることによって形成される。
固定部170は、第3配線基板130と中間部150との間で可動部100Aを固定する。ここでは、固定部170は、第3配線基板130と中間部150との間で可動部100Aを固定する。
例えば、固定部170は、第3配線基板130と中間部150との間を固定体220(図2、図3)に接着することにより、可動部100Aを固定してもよい。一例では、第3配線基板130と中間部150との間に接着剤を付与して固定体220に接着することにより、固定部170は可動部100Aを固定する。または、第3配線基板130と中間部150との間を固定体220に押さえつける接触部材を可動部100Aの所定部分に取り付けることにより、固定部170は可動部100Aを固定してもよい。あるいは、固定部170は、第3配線基板130と中間部150との間を固定体220(図2、図3)に嵌め込むことにより、可動部100Aを固定してもよい。
接続部材160は、第2配線基板120と第3配線基板130とを接続する。接続部材160は、第2配線基板120および第3配線基板130が重なる部分に重ねて配置される。
接続部材160は、第2配線基板120において基準部分122から第2配線基板120の他端120bまでの間のいずれかの部分と、第3配線基板130において別方向基準部分132から第3配線基板130の他端130bまでの間のいずれかの部分とを接続する。ここでは、接続部材160は、第2配線基板120の部分126の一部と、第3配線基板130の部分136の一部とを接続する。
接続部材160は、半田160aを含む。半田160aは、第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130の露出部130eを覆う。第2配線基板120において露出部120eから配線が露出される。
ここでは、第3配線基板130において露出部130eから配線が露出される。第2配線基板120および第3配線基板130を折り曲げた状態において、第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130の露出部130eは互いに隣接する。ここでは、第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130の露出部130eは-X方向側においてY方向に並んで配列される。半田160aは、並んで配列された第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130の露出部130eを覆う。これにより、第1配線基板110から第2配線基板120を通過した信号は、半田160a、第3配線基板130および中間部150を介して外部端子接続部180に伝達できる。
例えば、第2配線基板120、第3配線基板130、中間部150および外部端子接続部180は、1つの回路基板から構成される。一例では、第2配線基板120、第3配線基板130、中間部150および外部端子接続部180は、1つの回路基板から切り出して構成される。
ここでは、外部端子接続部180は、第3配線基板130から、接続部材160によって第2配線基板120および第3配線基板130が接続する方向(Y方向)とは異なる方向(X方向)に延びて外部端子と接続される。詳細には、外部端子接続部180は、第3配線基板130の部分136から、接続部材160によって第2配線基板120および第3配線基板130が接続する方向(Y方向)とは異なる方向(X方向)に中間部150を介して配置される。一例では、外部端子接続部180、中間部150および第3配線基板130は単一の部材であり、中間部150および外部端子接続部180は、部分136に対して折り曲げることによって形成されてもよい。
また、外部端子接続部180は、接続部材160とは異なる領域に位置することが好ましい。外部端子接続部180のY方向上の位置は、接続部材160のY方向上の位置とは重ならない。
なお、図7A~図7Cに示した配線部材100では、接続部材160は、第2配線基板120の部分126と第3配線基板130の部分136とが重なる-X方向側において第2配線基板120および第3配線基板130を接続したが、本実施形態はこれに限定されない。第2配線基板120および第3配線基板130は別の場所で重なり、接続部材160は、第2配線基板120および第3配線基板130の重なる場所において第2配線基板120および第3配線基板130を接続してもよい。例えば、第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110に対して+Y方向側で接続してもよい。あるいは、第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110に対して-Y方向側で接続してもよい。
このように、接続部材160は、第2配線基板120のうちの基準部分122から第2配線基板120の他端120bまでの間のいずれかの部分と、第3配線基板130のうちの別方向基準部分132から第3配線基板130の他端130bまでの間のいずれかの部分とを電気的に接続する。
なお、図7A~図7Cに示した配線部材100では、中間部150および外部端子接続部180は、第3配線基板130の部分136から延びたが、本実施形態はこれに限定されない。中間部150および外部端子接続部180は、第3配線基板130の別の部分から延びてもよい。あるいは、外部端子接続部180は、第2配線基板120の部分から延びてもよい。この場合、外部端子接続部180は、第2配線基板120の他端120bに対応する部分126から延びることが好ましい。
このように、外部端子接続部180は、第2配線基板120および第3配線基板130の一方から、接続部材160によって第2配線基板120および第3配線基板130が接続する方向とは異なる方向に延びて中間部150を介して配置される。本実施形態の光学ユニット10によれば、簡易な構成で外部端子と1つの接続箇所で接続できる。
第2配線基板120の一端120aおよび第3配線基板130の一端130aは、第1配線基板110に対して一方側に位置する。具体的には、第2配線基板120の一端120aおよび第3配線基板130の一端130aは、第1配線基板110に対して+X方向側に位置する。これに対して、ここでは、第2配線基板120の他端120bおよび第3配線基板130の他端130bは、第1配線基板110に対して他方側に位置する。具体的には、第2配線基板120の他端120bおよび第3配線基板130の他端130bは、第1配線基板110に対して-X方向側に位置する。
このように、接続部材160によって接続される第2配線基板120および第3配線基板130が第1配線基板110の周囲を囲むため、第1配線基板110の動きに応じて第2配線基板120および第3配線基板130が連動して動く。このため、第1配線基板110が動く際の配線部材100の弾性抵抗を小さくすることができる。
第2配線基板120の基準部分122は、第1配線基板110に対して第1方向の一方側(+Y方向)に延びる。第3配線基板130の別方向基準部分132は、第1配線基板110に対して第1方向の他方側(-Y方向)に延びる。第2配線基板120の基準部分122が第3配線基板130の別方向基準部分132と反対方向に延びるため、第2配線基板120および第3配線基板130に対して第1配線基板110を対称的に移動させることができる。
上述したように、第2配線基板120は、基準部分122に対して、基準部分122から第1方向に対して交差する第2方向の他方側(-X方向)に延びる部分124をさらに有する。ここでは、第2配線基板120は、基準部分122に対して、基準部分122からY方向に対して直交するX方向の他方側(-X方向)に延びる部分124をさらに有する。
同様に、第3配線基板130は、別方向基準部分132に対して、別方向基準部分132から第2方向の他方側(-X方向)に延びる部分134をさらに有する。ここでは、第3配線基板130は、別方向基準部分132に対して、別方向基準部分132からY方向に対して直交するX方向の他方側(-X方向)に延びる部分134をさらに有する。第2配線基板120および第3配線基板130は、第2方向(X方向)に沿って同一向きに延びる部分124、134を有するため、第1配線基板110が動く際の配線部材100の弾性抵抗を小さくすることができる。
ここでは、第2方向(X方向)は、第1方向(Y方向)に対して直交する。第2方向(X方向)が第1方向(Y方向)に対して直交するため、第1配線基板110が動く際の配線部材100の弾性抵抗を小さくすることができる。
例えば、第2配線基板120および第3配線基板130の一方と、中間部150と、外部端子接続部180とは単一の部材である。配線部材100を1枚の回路基板の切り抜きによって作製できる。
外部端子接続部180は、第2配線基板120および第3配線基板130の一方において接続部材160とは異なる位置から中間部150を介して延びる。外部端子接続部180を接続部材160からずれた位置に配置できるため、設計の自由度が向上する。
第2配線基板120は、基準部分122から他端120bまでの間に位置する露出部120eを有する。第3配線基板130は、別方向基準部分132から他端130bまでの間に位置する露出部130eを有する。接続部材160は、第2配線基板120の露出部120eおよび第3配線基板130の露出部130eを被覆する半田160aを含む。これにより、第2配線基板120および第3配線基板130を半田160aで物理的および電気的に接続できる。
配線部材100は、第3方向(Z方向)に軸対称構造を有する。上記の構成により、第3方向(Z方向)を軸中心とする回転に対する配線部材100の弾性抵抗(回転抵抗)の偏りを抑制できる。
なお、配線部材100の第1配線基板110、第2配線基板120、第3配線基板130、中間部150および外部端子接続部180のいずれかは、1本の回路基板を折り曲げることによって構成されてもよい。また、配線部材100の第1配線基板110、第2配線基板120、第3配線基板130、中間部150および外部端子接続部180のいくつかは、1本の回路基板を折り曲げることに1本の回路基板から一度に構成されてもよい。あるいは、第1配線基板110、第2配線基板120、第3配線基板130、中間部150および外部端子接続部180のいずれか同士を別部材として接続する場合、接続は半田を用いてもよい。これにより、簡易に接続できる。
接続部材160において、第2配線基板120および第3配線基板130は、第1方向(Y方向)に接続する。これにより、第2配線基板120および第3配線基板130を容易に電気的に接続できる。
上述したように、配線部材100は、第2配線基板120のうちの基準部分122から他端120bまでの間のいずれかの部分と、第3配線基板130のうち別方向基準部分132から他端130bまでの間のいずれかの部分とを電気的に接続する接続部材160をさらに有する。中間部150は、第2配線基板120および第3配線基板130から、接続部材160によって第2配線基板120および第3配線基板130が接続する方向とは異なる方向に延びる。簡易な構成で外部端子と1つの接続箇所で接続できる。
なお、図2~図4、図7Aおよび図7Bを参照した上述の説明では、中間部150は、略直線状に延びていたが、本実施形態はこれに限定されない。中間部150は、湾曲してもよい。
次に、図1~図8Bを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図8Aおよび図8Bは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。図8Aおよび図8Bの配線部材100は、中間部150が撓む点を除いて、図7Aおよび図7Bを参照して上述した配線部材100と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
図8Aに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、部分的に固定される。可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150と、接続部材160とを有する。
ここでは、中間部150は、湾曲する。中間部150の厚さ方向は、光軸Paが延びる光軸方向Dp(Z方向)に平行である。ここでは、中間部150は、+Z方向に向かって湾曲した撓み150dを有する。中間部150において、撓み150dは、光軸方向Dpに撓む。
ここでは、撓み150dは、Z方向に延びる部分150pと、X方向に延びる部分150qと、Z方向に延びる部分150rとを有する。部分150pおよび部分150qは互いに略直交し、部分150qおよび部分150rは互いに略直交する。
上述したように、配線部材100において、固定部170および外部端子接続部180が固定され、固定部170および外部端子接続部180に対して中間部150を含む可動部100Aが可動する。中間部150が撓み150dを有することにより、中間部150の可動範囲が比較的大きい場合でも、撓み150dの伸縮によって中間部150の動きを吸収できるため、中間部150に対する負荷を低減できる。
あるいは、図8Bに示すように、配線部材100において、中間部150は、湾曲してもよい。ここでは、中間部150の撓み150dは、円弧形状に湾曲する。中間部150が撓み150dを有することにより、中間部150の可動範囲が比較的大きい場合でも、撓み150dの伸縮によって中間部150の動きを吸収できるため、中間部150に対する負荷を低減できる。
このように、中間部150は、撓み150dを有してもよい。中間部150の撓み150dにより、中間部150の長手方向の長さを固定部170から外部端子までの距離よりも長くすることができる。これにより、製造誤差に起因して、中間部150の長さが本来の設計より大きい値になってしまった場合でも外部端子接続部180を外部端子に容易に接続できる。同様に、中間部150の長さを固定部170から外部端子までの距離と同一の長さに設定した場合と比較して、製造誤差に起因して、中間部150の長さが本来の設計より短くなってしまった場合でも外部端子接続部180を外部端子に容易に接続できる。さらに、中間部150の撓み150dにより、第2配線基板120および/または第3配線基板130の動きを中間部150が吸収できる。
なお、図3~図4B、図7A~図8Bに示した配線部材100では、中間部150は、固定部170と外部端子接続部180との間に位置し、固定部170、中間部150および外部端子接続部180は直線状に配列されたが、本実施形態はこれに限定されない。中間部150は、固定部170と外部端子接続部180との間に位置しなくてもよい。
また、図8Aおよび図8Bに示した配線部材100では、中間部150の厚さ方向は、光軸Paが延びる光軸方向Dpと平行であり、中間部150は、光軸方向Dpに撓んだが、本実施形態はこれに限定されない。配線部材100の中間部150は、光軸Paに対して交差する方向に撓んでもよい。
次に、図1~図9Bを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図9Aおよび図9Bは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。図9Aおよび図9Bの配線部材100は、中間部150が固定部170と外部端子接続部180との間とは別の場所に位置する点を除いて、図8Aおよび図8Bを参照して上述した配線部材100と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
図9Aに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、部分的に固定される。可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150と、接続部材160とを有する。
中間部150、固定部170および外部端子接続部180の厚さ方向は、光軸方向Dpと平行である。ここでは、中間部150は、固定部170および外部端子接続部180に対して-Y方向側に位置する。中間部150は、固定部170の-Y方向側および外部端子接続部180の-Y方向側に位置する。
なお、中間部150の少なくとも一部は、撓んでもよい。この場合、図9Aに示した外部端子接続部180が、固定部170の比較的近くに位置する場合、中間部150をY方向に撓ませることができる。
さらに、図9Bに示すように、中間部150の厚さ方向は、固定部170および外部端子接続部180の厚さ方向とは異なってもよい。例えば、中間部150の厚さ方向はY方向に平行とし、固定部170および外部端子接続部180の厚さ方向は、Z方向と平行してもよい。例えば、図9Aに示した配線部材100において中間部150と固定部170の-Y方向側および外部端子接続部180の-Y方向側との境界部分を折曲中心として中間部150を+Z方向に向かって折り曲げることによって、中間部150の厚さ方向を、固定部170および外部端子接続部180の厚さ方向とは異ならせることができる。
この場合も、中間部150の少なくとも一部を撓ませてもよい。これにより、中間部150は、撮像素子20の光軸Paの延びる方向(光軸方向Dp)に対して直交する方向(Y方向)に撓せることができる。この場合、第1配線基板110(図3)がローリング方向に比較的大きい角度で回転する場合でも中間部150の駆動抵抗を低減できる。
なお、図3~図4B、図7A~図9Bに示した配線部材100では、固定部170の厚さ方向は、外部端子接続部180の厚さ方向と平行であったが、本実施形態はこれに限定されない。固定部170の厚さ方向は、外部端子接続部180の厚さ方向と平行でなくてもよい。
次に、図1~図10Aを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図10Aは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。図10Aの配線部材100は、中間部150が光軸Paに対して交差する方向に撓む点を除いて、図9Bを参照して上述した配線部材100と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
図10Aに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、部分的に固定される。可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150と、接続部材160とを有する。
中間部150は、第2配線基板120の部分126から延びる。詳細には、中間部150は、第2配線基板120の他端120bから-X方向および+Y方向に延びる。中間部150の幅(Z方向の長さ)は、第2配線基板120の部分126の幅(Z方向の長さ)とほぼ等しい。なお、中間部150は、光軸方向Dp(図2)に直交する平面内において任意の向きに延びてもよい。また、外部端子接続部180の厚さ方向はZ方向に平行である。
ここでも、固定部170は、第3配線基板130と中間部150との間に位置する。固定部170の厚さ方向は、光軸方向Dp(図2)に直交する平面内にある。この場合、固定部170は、固定体220に設けられた壁または突起に固定されることが好ましい。
上述したように、中間部150の少なくとも一部は、撓んでもよい。これにより、中間部150は、撮像素子20の光軸Paの延びる方向(光軸方向Dp)に対して直交する方向に撓せることができる。これにより、第1配線基板110(図3)がローリング方向に比較的大きい角度で回転する場合でも中間部150の駆動抵抗を低減できる。
次に、図1~図10Bを参照して、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100を説明する。図10Bは、本実施形態の光学ユニット10における配線部材100の模式的な斜視図である。図10Bの配線部材100は、固定部170に別部材が装着される点を除いて、図7Aおよび図7Bを参照して上述した配線部材100と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
図10Bに示すように、配線部材100は、可動部100Aと、固定部170と、外部端子接続部180とを有する。固定部170および外部端子接続部180により、可動部100Aは、部分的に固定される。可動部100Aは、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130と、中間部150と、接続部材160とを有する。
ここでは、中間部150は、固定部170と連結するソケット150Sを有する。固定部170に対して、ソケット150Sは可動できる。ソケット150Sには、配線基板が内蔵されている。ソケット150Sに別の配線基板が挿入されると、ソケット150Sは、挿入された配線基板を固定して、挿入された配線基板は、ソケット150S内の配線基板と電気的に接続する。ソケット150Sは、中間部150および外部端子接続部180の両方として機能してもよい。あるいは、ソケット150Sに、別の回路基板から構成された中間部150および外部端子接続部180を挿入してこの回路基板を介して電気的に接続してもよい。
配線部材100は、中間部150に配置されたソケット150Sをさらに有する。ソケット150Sにより、ソケット150Sを介して固定部170と外部端子とを接続できる。
なお、図2~図10Bに示した配線部材100では、第2配線基板120および第3配線基板130が、撮像素子20が載置される第1配線基板110を囲んだが、本実施形態はこれに限定されない。第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110を囲まなくてもよい。
次に、図11Aおよび図11Bを参照して本実施形態の光学ユニット10を説明する。図11Aおよび図11Bは、本実施形態の光学ユニット10の模式的な斜視図である。なお、図11Bでは、図面が過度に複雑になることを避ける目的で、固定体220を覆う収容ケース290を省略している。
図11Aおよび図11Bに示すように、光学ユニット10は、可動体210、固定体220、支持機構230、揺動機構240および回路基板270を備える。ここでは、固定体220は、X軸方向に延びる。収容ケース290は、固定体220に対して+Z方向側に位置する。収容ケース290は、固定体220の開口部を覆う。回路基板270または配線部材100は、例えば、フレキシブル回路基板を含む。
配線部材100は、X方向に延びる。配線部材100は、固定体220および収容ケース290に対して+X方向に延びる。
回路基板270は、X方向に延びる。回路基板270は、固定体220および収容ケース290に対して-X方向に延びる。回路基板270には、コイル242b、244bおよび246bが取り付けられる。
固定体220は、可動体210とともに配線部材100を収容する。配線部材100は、2つに分離される。配線部材100は、第1配線基板110と、第2配線基板120と、第3配線基板130とを有する。第1配線基板110は、撮像素子20に対して-Z方向側に位置する。第2配線基板120および第3配線基板130は、第1配線基板110に対して+X方向側に位置する。第2配線基板120および第3配線基板130は、単一の回路基板から構成されもてよく、異なる回路基板から構成されてもよい。
第2配線基板120および第3配線基板130は、対称構造を有する。Z方向から見た際に、第2配線基板120および第3配線基板130は、対称である。
スマートフォン300は、上記に記載の揺れ補正ユニット200を備える。これにより、光学ユニット10の揺れを補正する揺れ補正ユニット200をスマートフォン300に利用できる。
なお、図2~図11Bに示した揺れ補正ユニット200およびその各部材では、可動体210は略薄板形状であったが、本実施形態はこれに限定されない。可動体210は略球体形状であってもよく、固定体220は可動体210の形状に応じて可動体210を揺動可能に支持してもよい。
なお、本実施形態の光学ユニット10および揺れ補正ユニット200の用途の一例として図1にスマートフォン300を図示したが、光学ユニット10および揺れ補正ユニット200の用途はこれに限定されない。光学ユニット10および揺れ補正ユニット200は、デジタルカメラまたはビデオカメラとして好適に用いられる。例えば、光学ユニット10および揺れ補正ユニット200は、ドライブレコーダーの一部として用いられてもよい。あるいは、光学ユニット10および揺れ補正ユニット200は、飛行物体(例えば、ドローン)のための撮影機に搭載されてもよい。
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されず、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
10 光学ユニット
20 撮像素子
100 配線部材
100A 可動部
150 中間部
160 接続部材
170 固定部
180 外部端子接続部
200 揺れ補正ユニット
210 可動体
214 ホルダ
220 固定体
230 支持機構
240 揺動機構
270 回路基板

Claims (17)

  1. 光軸を有する撮像素子と、
    前記撮像素子と電気的に接続された配線部材と
    を備える、光学ユニットであって、
    前記配線部材は、
    外部端子接続部と、
    固定部と、
    前記外部端子接続部および前記固定部に対して可動する可動部と
    を有し、
    前記可動部は、
    第1配線基板と、
    前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかに位置する基準部分とを有する第2配線基板と、
    前記第1配線基板と接続する一端と、他端と、前記一端から前記他端までの間のいずれかの位置において前記第2配線基板の前記基準部分が延びる方向とは異なる方向に延びる別方向基準部分とを有する第3配線基板と、
    前記第2配線基板および前記第3配線基板の少なくとも一方の配線基板と前記外部端子接続部とを接続する中間部と
    を有し、
    前記固定部は、前記少なくとも一方の配線基板と前記中間部との間で前記可動部を固定する、光学ユニット。
  2. 前記第2配線基板の前記一端および前記第3配線基板の前記一端は、前記第1配線基板に対して一方側に位置し、
    前記第2配線基板の前記他端および前記第3配線基板の前記他端は、前記第1配線基板に対して他方側に位置する、請求項1に記載の光学ユニット。
  3. 前記中間部は撓みを有する、請求項1または2に記載の光学ユニット。
  4. 前記第2配線基板の前記基準部分は、前記第1配線基板に対して第1方向の一方側に延び、
    前記第3配線基板の前記別方向基準部分は、前記第1配線基板に対して前記第1方向の他方側に延びる、請求項1から3のいずれかに記載の光学ユニット。
  5. 前記配線部材は、前記第2配線基板のうちの前記基準部分から前記他端までの間のいずれかの部分と、前記第3配線基板のうちの前記別方向基準部分から前記他端までの間のいずれかの部分とを電気的に接続する接続部材をさらに有し、
    前記中間部は、前記少なくとも一方の配線基板から、前記接続部材によって前記第2配線基板および前記第3配線基板が接続する方向とは異なる方向に延びる、請求項4に記載の光学ユニット。
  6. 前記接続部材において、前記第2配線基板および前記第3配線基板は、前記第1方向に接続する、請求項5に記載の光学ユニット。
  7. 前記外部端子接続部および前記固定部は、前記光軸が延びる方向に沿って同じ高さに位置する、請求項1から6のいずれかに記載の光学ユニット。
  8. 前記少なくとも一方の配線基板、前記外部端子接続部、前記中間部および前記固定部の少なくとも一部は単一の部材である、請求項1から7のいずれかに記載の光学ユニット。
  9. 前記第2配線基板および前記第3配線基板の厚さ方向は、前記撮像素子の前記光軸の延びる方向に対して直交する、請求項1から8のいずれかに記載の光学ユニット。
  10. 前記中間部は、前記撮像素子の前記光軸の延びる方向に対して直交する方向に撓む、請求項1から9のいずれかに記載の光学ユニット。
  11. 前記固定部は、前記撮像素子の前記光軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる、請求項1から10のいずれかに記載の光学ユニット。
  12. 前記固定部、前記中間部および前記外部端子接続部は、一方向に配列される、請求項1から11のいずれかに記載の光学ユニット。
  13. 前記配線部材は、前記中間部に配置されたソケットをさらに有する、請求項1から12のいずれかに記載の光学ユニット。
  14. 請求項1から13のいずれかに記載の光学ユニットを固定する方法であって、
    前記光学ユニットの前記固定部を固定する工程と、
    前記固定部を固定した後に、前記外部端子接続部を固定する工程と
    を包含する、光学ユニット固定方法。
  15. 請求項1から13のいずれかに記載の光学ユニットを有する可動体と、
    前記可動体を移動可能に支持する固定体と、
    前記固定体に対して前記可動体を揺動させる揺動機構と
    を備える、揺れ補正ユニット。
  16. 前記光学ユニットにおける前記配線部材の前記固定部は、前記固定体に固定される、請求項15に記載の揺れ補正ユニット。
  17. 請求項15または16に記載の揺れ補正ユニットを備える、スマートフォン。
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