JP6077939B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
とができる。
図1は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。
図2は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100の外観等を示す斜視図であり、図2(a)、(b)は、光学ユニットを被写体側からみたときの斜視図、および光学ユニットの分解斜視図である。図3は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100の断面構成を示す説明図であり、図3(a)、(b)は、光学ユニットのXZ断面図、および光学ユニットのYZ断面図である。図4は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100をさらに細かく分解したときの分解斜視図である。
振れ補正用駆動機構500は、板状の磁石1520とコイル1560とを利用した磁気駆動機構である。ここで、コイル1560は、光学モジュール10に保持され、磁石1520は、上ケース1200の角筒状胴部1210の4つの側板部1211の内面に保持されている。本形態において、磁石1520は、外面側および内面側が異なる極に着磁されている。また、磁石1520は、光軸方向に2つに分割されており、コイル1560の側に位置する磁極が異なるように着磁されている。このため、コイル1560は、上下の長辺部分が有効辺として利用される。なお、4つの磁石1520は、外面側および内面側に対する着磁パターンが同一である。このため、周方向で隣り合う磁石1520同士が吸着し合うことがないので、組み立て等が容易である。
光学モジュール10は、撮像ユニット1と、撮像ユニット1のレンズ1a(光学部品)を保持するホルダ1110と、ホルダ1110のZ軸方向の一方側+Zの端部に固定された回路モジュール1090とを有している。
固定体20は、上ケース1200のZ軸方向の一方側+Zを覆う矩形の下ケース1400を有している。下ケース1400は、矩形の底板部1420と、底板部1420の4つの角からZ軸方向の他方側−Zに向けて突出した柱状部1410とを備えており、下ケース1400を覆うように上ケース1200を被せると、上ケース1200のフランジ部1218が柱状部1410に当接する。従って、フランジ部1218と柱状部1410とをネジによって止めることにより、上ケース1200と下ケース1400とを固定することができる。なお、下ケース1400において、X軸方向の一方側+XおよびY軸方向の他方側−Yには側板部1440が設けられている。
本形態の光学ユニット100において、下ケース1400の底板部1420には、開口部1421が形成されており、光学モジュール10のZ軸方向の一方側+Zの端部に接続されたフレキシブル配線基板1900は、開口部1421を介して光学ユニット100の外部に引き出されている。
図5は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100のジンバル機構等の斜視図であり、図5(a)、(b)、(c)、(d)は、ホルダにジンバル機構を設けた状態の斜視図、ホルダから可動枠や固定体側矩形枠を分離させた状態の斜視図、ホルダから固定体側矩形枠を分離させた状態の斜視図、および固定体側矩形枠の第1角部の斜視図である。図6は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100のジンバル機構等の分解斜視図である。図7は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100のジンバル機構に用いた部材の平面構成を示す説明図であり、図7(a)、(b)は、受け部を備えた板状部材と可動枠との平面的な位置関係を示す説明図、および受け部を備えた板状部材を可動枠から外した状態の平面的な構成を示す説明図である。なお、図7では、図面に向かって左側から右側に向かってホルダ、可動枠および固定体側矩形枠を並べて示してある。
本形態の光学モジュール10は、光学モジュール10と固定体20とに接続して、振れ補正用駆動機構500が停止状態にあるときの光学モジュール10の姿勢を規定する板状バネ70を有している。本形態において、板状バネ70は、金属板を所定形状に加工したバネ部材であり、矩形枠状の固定体側連結部71と、円環状の可動体側連結部72と、固定体側連結部71と可動体側連結部72とを連結する板バネ部73とを有している。本形態において、板バネ部73は、固定体側連結部71の角部分から周方向の一方側から他方側に折り返しながら可動体側連結部72まで延在している。
図3(b)に示すように、本形態の光学ユニット100では、フレキシブル配線基板1900のうち、光学モジュール10のZ軸方向の一方側+Zで重なる部分には、Z軸方向の一方側+Zに向けてフォトリフレクタ590が実装されている。また、下ケース1400の底板部1420のZ軸方向の他方側−Zの面には、フォトリフレクタ590と対向する位置に反射板1490が形成されている。本形態において、反射板1490は、ブロック状の金属部品であり、Z軸方向の寸法(厚さ)が大である。従って、フォトリフレクタ590と反射板1490との距離が短いので、検出感度が高い。
本形態の光学ユニット100において、図1に示す光学機器1000が振れると、かかる振れはジャイロスコープ等によって検出され、制御用IC(図示せず)は、振れ補正用駆動機構500を制御する。すなわち、ジャイロスコープで検出した振れを打ち消すような駆動電流を空芯コイル560に供給する。その際、4つの空芯コイル560のうちの一部に通電し、他の空芯コイル560には通電しない。または、4つの空芯コイル560の全てに通電するが、4つの空芯コイル560に供給する電流バランスを制御する。その結果、光学モジュール10は、第1軸線L1周りまたは第2軸線L2周りに揺動し、手振れが補正される。あるいは、光学モジュール10は、第1軸線L1周りに揺動するとともに、第2軸線L2周りに揺動し、手振れが補正される。その際、第2フォトリフレクタ590は、光学モジュール10との距離(変位)を検出し、振れ補正用駆動機構500は、フォトリフレクタ590での検出結果に基づいて制御される。
以上説明したように、本形態の光学ユニット100では、光学モジュール10と固定体20の角筒状胴部1210との間に矩形の可動枠32を配置し、かかる可動枠32の第1角部321および第3角部323が固定体20に揺動可能に支持された構造とし、可動枠32の第2角部322および第4角部324が光学モジュール10を揺動可能に支持している構造としてある。このため、ジンバル機構30によって、光学モジュール10を固定体20に対して揺動可能に支持した場合でも、光学モジュール10の側面と固定体20の側面との間のうち、可動枠32の第1連結部326、第2連結部327、第3連結部328および第4連結部329の近傍に振れ補正用駆動機構500等を配置するスペースを確保することができる。
上記実施の形態では、カメラ付き携帯電話機に用いる光学ユニット100に本発明を適用した例を説明したが、薄型のデジタルカメラ等に用いる光学ユニット100に本発明を適用してもよい。また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット100は、携帯電話機やデジタルカメラ等の他、冷蔵庫等、一定間隔で振動を有する装置内に固定し、遠隔操作可能にしておくことで、外出先、たとえば買い物の際に、冷蔵庫内部の情報を得ることができるサービスに用いることもできる。かかるサービスでは、姿勢安定化装置付きのカメラシステムであるため、冷蔵庫の振動があっても安定な画像を送信可能である。また、本装置を児童、学生のかばん、ランドセルあるいは帽子等の、通学時に装着するデバイスに固定してもよい。この場合、一定間隔で、周囲の様子を撮影し、あらかじめ定めたサーバへ画像を転送すると、この画像を保護者等が、遠隔地において観察することで、子供の安全を確保することができる。かかる用途では、カメラを意識することなく移動時の振動があっても鮮明な画像を撮影することができる。また、カメラモジュールのほかにGPSを搭載すれば、対象者の位置を同時に取得することも可能となり、万が一の事故の発生時には、場所と状況の確認が瞬時に行える。さらに、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット100を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載すれば、ドライブレコーダーとして用いることができる。また、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット100を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載して、一定間隔で自動的に周辺の画像を撮影し、決められたサーバに自動転送してもよい。また、道路交通情報通信システム等の渋滞情報と連動させて、この画像を配信することで、渋滞の状況をより詳細に提供することができる。かかるサービスによれば、自動車搭載のドライブレコーダーと同様に事故発生時等の状況を、意図せずに通りがかった第三者が記録し状況の検分に役立てることも可能である。また、自動車の振動に影響されることなく鮮明な画像を取得できる。かかる用途の場合、電源をオンにすると、制御部に指令信号が出力され、かかる指令信号に基づいて、振れ制御が開始される。
1a レンズ(光学部品)
10 光学モジュール
20 固定体
25 矩形枠(固定体側矩形枠)
30 ジンバル機構
32 可動枠
38 球体
38a、38b 突部
100 光学ユニット
280、480 受け部
321 第1角部
322 第2角部
323 第3角部
324 第4角部
500 振れ補正用駆動機構
1110 ホルダ
1120 光学部品保持部
1150 コイル保持部
1152 コイル保持部の凸部
1200 上ケース
1210 角筒状胴部(胴部)
1220 端板部
1221 開口部
1520 磁石
1560 コイル
1600 カバー
1610 前板部
1620 筒部
1700 板状ストッパ
1900 フレキシブル配線基板
1910 第1湾曲部
1920 第2湾曲部
1930 帯状部
1950 スリット
Claims (23)
- 光学モジュールと、
該光学モジュールの周りを囲む胴部を備えた固定体と、
前記光学モジュールを光軸方向に交差する第1軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記光学モジュールを前記光軸方向および前記第1軸線に交差する第2軸線周りに揺動可能に支持するジンバル機構と、
前記光学モジュールの側面と前記胴部の側面との間にコイルおよび磁石を備え、前記光学モジュールを前記第1軸線周りおよび前記第2軸線周りに駆動する振れ補正用駆動機構と、
前記光学モジュールと前記固定体とに接続して前記振れ補正用駆動機構が停止状態にあるときの前記光学モジュールの姿勢を規定する板状バネと、
を有し、
前記光軸方向に対して直交する方向からみたとき、前記ジンバル機構および前記板状バネは、前記振れ補正用駆動機構と重なる位置に設けられ、且つ、前記板状バネは前記振れ補正用駆動機構の内周側に配置され、前記ジンバル機構は、前記板状バネより、前記振れ補正用駆動機構の光軸方向の中央位置に近い位置に設けられていることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構は、第1角部、該第1角部と隣り合う第2角部、前記第1角部から前記第1軸線方向で離間する第3角部、および前記第2角部から前記第2軸線方向で離間する第4角部を光軸周りに備えた矩形の可動枠を備え、
前記可動枠の前記第1角部および前記第3角部は、前記固定体に揺動可能に支持され、
前記可動枠の前記第2角部および前記第4角部は、前記光学モジュールを揺動可能に支持してい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。 - 前記固定体は、前記板状バネが接続された固定体側矩形枠を有し、
前記可動枠の前記第1角部および前記第3角部は、前記固定体側矩形枠に揺動可能に支持さ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。 - 前記光学モジュールは、光学部品と、該光学部品を保持するホルダと、を有し、
前記ホルダには、前記光学部品を保持する光学部品保持部と、該光学部品保持部の径方
向外側で前記可動枠が配置される可動枠配置空間と、前記振れ補正用駆動機構に用いたコイルを前記可動枠配置空間の外側で保持するコイル保持部と、が設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記コイルは、前記光学モジュールに保持され、
前記磁石は、前記胴部の内面に保持されてい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。 - 前記コイルは空芯コイルであり、
前記コイル保持部は、前記コイルの開口部に嵌る凸部を有してい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。 - 前記凸部は、前記コイルの前記磁石に対向する面から当該磁石に向けて突出していることを特徴とする請求項6に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記コイル保持部は、前記第1角部と前記第2角部との中間位置の径方向外側、前記第2角部と前記第3角部との中間位置の径方向外側、前記第3角部と前記第4角部との中間位置の径方向外側、および前記第4角部と前記第1角部との中間位置に径方向外側の各々に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記固定体は、前記胴部および該胴部の前記光軸方向の前側端部から径方向内側に張り出した枠状の端板部を備えたヨークを有し、
前記端板部には、光軸方向からみたとき前記磁石の前記コイルと対向する面より径方向外側に開口縁が位置する開口部が形成されていることを特徴とする請求項4乃至8の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ヨークの前記端板部には非磁性のカバーが固定され、
前記カバーは、前記端板部の前記光軸方向の前側の面に重なる枠状の前板部と、該前板部の内縁から前記開口部を通って前記光軸方向の後側に向けて突出して前記光学モジュールの前記光軸方向の前側端部の周りを囲む筒部と、を有していることを特徴とする請求項9に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記前板部には、前記光軸方向の前側からみたときに前記光学モジュールの前記前側端部の周りを囲む板状ストッパが固定されていることを特徴とする請求項10に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記光学モジュールの前記光軸方向の後側端部には前記光軸方向に対して直交する第1方向に沿って延在するフレキシブル配線基板が接続されており、
前記フレキシブル配線基板は、前記光学モジュールに対して前記光軸方向で重なる部分に対して前記第1方向の一方側の位置で当該第1方向の他方側に向けて円弧状に折り曲げられた第1湾曲部と、該第1湾曲部から前記第1方向の前記他方側に延在する帯状部と、該帯状部において前記光学モジュールに対して前記光軸方向で重なる部分に対して前記第1方向の前記他方側に位置する端部で前記第1方向の前記一方側に向けて円弧状に折り曲げられた第2湾曲部と、が設けられ、かつ、前記第1湾曲部、前記帯状部および前記第2湾曲部は、前記第1方向に沿って延在するスリットによって、前記光軸方向および前記第1方向に直交する第2方向において2つに分岐されていることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構において、
前記第1角部と前記固定体との間に設けられた揺動支持部、および前記第3角部と前記
固定体との間に設けられた揺動支持部は各々、前記可動枠および前記固定体のうちの一方側に設けられた突部と、他方側で当該突部の先端側を受ける凹状の受け部と、を備え、
前記第2角部と前記光学モジュールとの間に設けられた揺動支持部、および前記第4角部と前記光学モジュールとの間に設けられた揺動支持部は各々、前記可動枠および前記光学モジュールのうちの一方側に設けられた突部と、他方側で当該突部の先端側を受ける凹状の受け部と、を備えていることを特徴とする請求項2乃至11の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記突部は、前記受け部側に位置する先端面が半球状であることを特徴とする請求項13に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記突部は、球体により構成されていることを特徴とする請求項14に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記可動枠は、前記第1角部と前記第2角部とを連結する第1連結部、前記第2角部と前記第3角部とを連結する第2連結部、前記第3角部と前記第4角部とを連結する第3連結部、および前記第4角部と前記第1角部とを連結する第4連結部が弾性変形可能であり、
前記第1角部、前記第2角部、前記第3角部および前記第4角部のいずれにおいても、前記第1連結部、前記第2連結部、前記第3連結部および前記第4連結部の弾性によって、前記突部と前記受け部とが弾性をもって接していることを特徴とする請求項13乃至15の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記第1連結部、前記第2連結部、前記第3連結部、および前記第4連結部は、光軸方向に交差する方向に蛇行する蛇行部を備えていることを特徴とする請求項16に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記複数の突部はいずれも、前記可動枠の側に設けられていることを特徴とする請求項13乃至17の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記複数の突部はいずれも、前記光軸に交差する同一平面内に位置していることを特徴とする請求項18に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記複数の突部はいずれも、前記可動枠の内側に設けられ、
前記複数の受け部のうち、前記第1角部および前記第3角部に設けられた2つの受け部は、前記固定体側から光軸方向に突出して前記可動枠の内側に位置する部分に形成され、前記第2角部および前記第4角部に設けられた2つの受け部は、前記光学モジュール側から光軸方向に突出して前記可動枠の内側に位置する部分に形成されていることを特徴とする請求項18または19に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記複数の受け部のうち、前記第1角部および前記第3角部に設けられた2つの受け部は、前記可動枠に対して光軸方向の一方側位置から光軸方向の他方側に突出して前記可動枠の内側に位置する部分に形成され、前記第2角部および前記第4角部に設けられた2つの受け部は、前記可動枠に対して光軸方向の他方側位置から光軸方向の一方側に突出して前記可動枠の内側に位置する部分に形成されていることを特徴とする請求項20に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記複数の受け部のうち、前記第1角部および前記第3角部に設けられた2つの受け部は各々、前記固定体側に固定された板状部材に形成され、前記第2角部および前記第4角部に設けられた2つの受け部は各々、前記光学モジュール側に固定された板状部材に形成
されていることを特徴とする請求項20または21に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記固定体は、前記複数の突部のうち、前記第1角部および前記第3角部に設けられた2つの突部を各々、両脇から囲む2つの壁面と、前記第1角部および前記第3角部に設けられた2つの突部を各々、前記光軸方向の両側から囲む2つの壁面と、を有し、
前記光学モジュールは、前記複数の突部のうち、前記第2角部および前記第4角部に設けられた2つの突部を各々、両脇から囲む2つの壁面と、前記第2角部および前記第4角部に設けられた2つの突部を各々、前記光軸方向の両側から囲む2つの壁面と、を有していることを特徴とする請求項13乃至22の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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