JP6412864B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
に沿って光軸が延在する光学素子を保持する可動モジュールと、該可動モジュールの周りを囲む胴部を備えた固定体と、前記可動モジュールの前記第1方向の途中位置で前記可動モジュールを揺動可能に支持する支持機構と、前記可動モジュールを揺動させる振れ補正用駆動機構と、前記可動モジュールおよび前記固定体に接続されたフレキシブル配線基板と、を有し、前記フレキシブル配線基板は、前記第1方向に対して交差する第2方向において前記光軸より一方側で前記可動モジュールから引き出された引き出し部と、該引き出し部から前記第2方向において前記光軸より他方側まで延在し、前記可動モジュールの光軸方向後側端面に隙間を介して対向する第1延在部と、前記第1延在部の先端側で光軸方向後側に向けて湾曲する第1湾曲部と、前記第1湾曲部から前記第2方向の前記一方側に向けて延在する第2延在部と、前記第2延在部において前記光軸より前記第2方向の前記一方側で前記固定体に接続された固定部と、を備え、前記第1方向からみたとき、前記引き出し部と前記固定部とが重なっており、前記フレキシブル配線基板は、前記引き出し部と前記第1延在部との間に前記引き出し部から光軸方向後側に向けて湾曲する第2湾曲部を備え、前記第1延在部は、前記第2湾曲部から前記第2方向の前記他方側に向けて延在し、前記光軸方向後側端面には、前記光軸より前記第2方向の一方側に前記光軸方向後側端面と前記第1延在部との間に介在するスペーサが固定されていることを特徴とする。
キシブル配線基板の第1延在部と可動モジュールの光軸方向後側端面とが干渉しにくいので、可動モジュールが揺動した際、フレキシブル配線基板から可動モジュールに加わる力をより小さくすることができる。
方側にある引き出し部から光軸より第2方向の他方側まで延在する第1延在部と、第1延在部の先端側で光軸方向後側に向けて湾曲する第1湾曲部と、第1湾曲部から第2方向の一方側に向けて延在する第2延在部とが設けられ、第2延在部において固定体に接続された固定部は、光軸より第2方向の一方側にある。このため、フレキシブル配線基板の引き出し部から固定部までの寸法が長いので、可動モジュールが揺動した際、フレキシブル配線基板から可動モジュールに加わる力が小さい。それ故、可動モジュールを適正に揺動させることができるので、手振れ等の振れを適正に補正することができる。また、フレキシブル配線基板の引き出し部から固定部までの寸法をより長くすることができるので、可動モジュールが揺動した際、フレキシブル配線基板から可動モジュールに加わる力をより小さくすることができる。さらに、フレキシブル配線基板の第1延在部を可動モジュールの光軸方向後側端面に平行に近い姿勢で延在させることができる。従って、フレキシブル配線基板の引き出し部から固定部までの寸法をより長くすることができるので、可動モジュールが揺動した際、フレキシブル配線基板から可動モジュールに加わる力をより小さくすることができる。また、フレキシブル配線基板の第1延在部と可動モジュールの光軸方向後側端面との隙間を、スペーサ、もしくは、スペーサの突出部によって適正に確保した状態で、フレキシブル配線基板の第1延在部を可動モジュールの光軸方向後側端面に平行に近い姿勢で延在させることができる。従って、フレキシブル配線基板の第1延在部と可動モジュールの光軸方向後側端面とが干渉しにくいので、可動モジュールが揺動した際、フレキシブル配線基板から可動モジュールに加わる力をより小さくすることができる。
1a レンズ(光学素子)
1c 光学モジュールの前側端部
2 第1ホルダ
3 第2ホルダ
4 ホルダ
5 ウエイト
10 可動モジュール
13 ジャイロスコープ
15 クランプ部材
150 弾性部材
151 押さえ部
152 連結板部
153 係合穴
16 スペーサ
160 突出部
165 係合突起
17 可動モジュールの後側端面
18 スペーサ
20 固定体
30 ジンバル機構
50 開口部
50a 縁
50b 内周面
51 前板部
51a 端面
52 筒部
52a ウエイトの後側端部
100 光学ユニット
500 振れ補正用駆動機構
1110 フレーム
1200 ケース
1400 第1底板
1500 第2底板
1800、1900 フレキシブル配線基板
1860 第1帯状部(第1フレキシブル配線基板)
1861、1871、1921 引き出し部
1862、1872、1922 第1延在部
1863、1873、1923 第1湾曲部
1864、1874、1924 第2延在部
1865、1875、1925 固定部
1866、1876、1926 第2湾曲部
1870 第2帯状部(第2フレキシブル配線基板)
1920 引き回し部(第3フレキシブル配線基板)
(撮影用の光学ユニットの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る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、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100を被写体側(Z軸方向の他方側−Z)からみた説明図であり、図2(a)、(b)は、光学ユニット100を被写体側からみたときの斜視図、および光学ユニット100の分解斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100を被写体側とは反対側(Z軸方向の一方+Z)からみた説明図であり、図3(a)、(b)は、光学ユニット100を被写体側とは反対側からみたときの斜視図、および光学ユニット100の分解斜視図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る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4(a)、(b)は、光学ユニット100のYZ断面図、および光学ユニット100のZX断面図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の内部をさらに細かく分解したときの分解斜視図である。なお、図4(a)では、第1帯状部1860において第2帯状部1870と対応する部分にかっこ書きで符号を示してある。
図4および図5に示すように、振れ補正用駆動機構500は、板状の磁石520とコイル560とを利用した磁気駆動機構である。コイル560は、可動モジュール10に保持され、磁石520は、ケース1200の胴部1210の4つの側板部1211、1212、1213、1214の内面に保持されている。本形態において、磁石520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520は、光軸L方向に2つに分割されており、コイル560の側に位置する磁極が光軸L方向で異なるように着磁されている。このため、コイル560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520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520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。
図6は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の可動モジュール10を分解した様子を被写体側(Z軸方向の他方側−Z)からみた分解斜視図である。図7は、図6に示す可動モジュール10に用いた光学モジュール1等を被写体側(Z軸方向の他方側−Z)からみた分解斜視図であり、図7(a)、(b)、(c)は、光学モジュール1とフレキシブル配線基板1800とを分解した様子の分解斜視図、光学モジュール1等をさらに分解した様子の分解斜視図、および撮像素子1b等の説明図である。
図8は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100のフレキシブル配線基板の説明図であり、図8(a)、(b)は、フレキシブル配線基板等をX軸方向の一方側+Xからみた側面図、およびフレキシブル配線基板等をZ軸方向の一方側+Zからみた底面図である。
図9は、図6に示す可動モジュール10に用いたフレーム1110等を被写体側(Z軸方向の他方側−Z)からみた分解斜視図である。図10は、本発明の実施の形態1に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100に用いたジンバル機構等の説明図であり、図10(a)、(b)は、ジンバル機構等を被写体側(Z軸方向の他方側−Z)からみた分解斜視図、およびジンバル機構の支点の説明図である。
図5、図6および図9に示すように、可動モジュール10において、可動モジュール10のZ軸方向の一方側+Zの端部には、コイル560に対する給電用のフレキシブル配線基板1900が接続されている。フレキシブル配線基板1900は、フレーム1110のZ軸方向の一方側+Zで、フレーム1110の外縁に沿って延在する矩形枠部分1910と、矩形枠部分1910から延在する帯状の引き回し部1920とを有しており、矩形枠部分1910には4つのコイル560が接続されている。
図2、図3、図4および図5に示すように、固定体20は、ケース1200のZ軸方向の一方側+Zを覆う矩形の第1底板1400を有している。本形態において、第1底板1400には、フレキシブル配線基板1800の引き回し部1840およびフレキシブル配線基板1900の引き回し部1920を外部に引き出すための開口部1410が形成されており、かかる開口部1410は、第1底板1400に対してZ軸方向の一方側+Zから重なる第2底板1500によって覆われている。第1底板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に向けて突出した側板部1440とを備えている。
本形態の光学ユニット100において、手振れを補正するには、可動モジュール10を光軸L方向に交差する第1軸線L1(図2(a)参照)回りに揺動可能に支持するとともに、可動モジュール10を光軸L方向および第1軸線L1に交差する第2軸線L2(図2(a)参照)回りに揺動可能に支持する必要があるため、可動モジュール10と固定体20との間には、以下に説明するジンバル機構30(支持機構)が構成されている。
本形態の可動モジュール10は、可動モジュール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可動モジュール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11は、図6に示す可動モジュールに用いたウエイト5等の説明図であり、図11(a)、(b)、(c)は、ウエイト5を光軸L方向の後側(Z軸方向の一方側+Z)からみた斜視図、ウエイト5を光学モジュール1に取り付けた様子を示す断面図、およびウエイト5を光学モジュール1に取り付けた箇所を拡大して示す断面図である。
このように構成した光学ユニット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13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13で検出した振れを打ち消すような駆動電流をコイル560に供給する。その際、4つのコイル560のうちの一部に通電し、他のコイル560には通電しない。または、4つのコイル560の全てに通電するが、4つのコイル560に供給する電流バランスを制御する。その結果、可動モジュール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、可動モジュール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。
図3に示すように、本形態の光学ユニット100において、第1底板1400の底板部1420には、開口部1410が形成されており、可動モジュール10に接続されたフレキシブル配線基板1800の引き回し部1840およびフレキシブル配線基板1900の引き回し部1920は、開口部1410を介して光学ユニット100の外部に引き出されている。なお、本発明における「第1フレキシブル配線基板」、「第2フレキシブル配線基板」および「第3フレキシブル配線基板」は各々、以下に示すように、第1帯状部1860、第2帯状部1870および引き回し部1920に相当する。
第1帯状部1860=第1フレキシブル配線基板
第2帯状部1870=第2フレキシブル配線基板
引き回し部1920=第3フレキシブル配線基板
以上説明したように、本形態の光学ユニット100において、ジンバル機構30(支持機構)が可動モジュール10のZ軸方向の途中位置に設けられており、可動モジュール10は、可動モジュール10のZ軸方向の途中位置を中心に揺動する。このため、可動モジュール10を同一の角度揺動させた場合でも、可動モジュール10が光軸方向後側を中心に揺動する構成より、X軸方向およびY軸方向において光軸方向前側での可動モジュール10の変位量の最大値が小さい。従って、可動モジュール10の周りには、光軸L方向と直交する方向に大きなスペースを確保する必要がないため、光学ユニット100の光軸L方向と直交する方向のサイズを小さくすることができる。
図12は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100の可動モジュール10の説明図であり、図12(a)、(b)は、可動モジュール10の光学モジュール1等を被写体側からみた斜視図、および分解斜視図である。図13は、図12に示す光学モジュール1等の細部の説明図であり、図13(a)、(b)は、光学モジュール1等を細かく分解したときの分解斜視図、およびスペーサ等の斜視図である。図14は、本発明の実施の形態2に係る振れ補正機能付きの光学ユニット100のフレキシブル配線基板1800の第2湾曲部1866付近の説明図であり、図14(a)、(b)は、第2湾曲部1866付近の側面図、および第2湾曲部1866付近の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。また、図14(a)では、フレキシブル配線基板1800の第2帯状部1870において第1帯状部1860と対応する部分にかっこ書きで符号を示してある。
実施の形態2で用いた弾性部材150については、クランプ部材15と別体であってもよいが、弾性部材150をクランプ部材15の押さえ部151に接着剤等により固定しておいてもよい。
上記実施の形態では、ウエイト5を光学モジュール1の光軸L方向の前側端部1cに設けたが、光学モジュール1の構成によっては、ウエイト5を光学モジュール1の光軸L方向の後側端部に設けてもよい。例えば、図7等に示すスペーサ18をウエイト5として矩形枠状にして光学モジュール1の光軸L方向の前側端部1cに設けてもよい。この場合、ウエイト5の光軸L方向の後側の端面を光軸L方向に直交する平面とし、ウエイト5において、ジンバル機構30による支持位置から最も離間した部分の質量を大きくする。かかる構成によれば、ウエイト5では、ジンバル機構30による支持位置から最も離間した部分の質量が大きい。それ故、重心位置を光軸L方向で効果的にシフトさせることができる。また、外部から衝撃が加わった際、可動モジュール10が光軸L方向の後側に変位して可動モジュール10の後側端部が固定体20と接触することがあるが、この場合でも、可動モジュール10の後側端部に位置するウエイト5が固定体20に当接することになる。このため、ジャイロスコープ13を保護することができる。また、ウエイト5の端面が光軸L方向に直交する平面からなるため、ウエイト5は、広い面積で固定体20と接することになる。従って、可動モジュール10が受ける衝撃を緩和することができる。
図15は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットに用いたスペーサ16の改良例1の説明図である。
図16は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットに用いたスペーサ16の改良例2の説明図である。
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。
Claims (20)
- 第1方向に沿って光軸が延在する光学素子を保持する可動モジュールと、
該可動モジュールの周りを囲む胴部を備えた固定体と、
前記可動モジュールの前記第1方向の途中位置で前記可動モジュールを揺動可能に支持する支持機構と、
前記可動モジュールを揺動させる振れ補正用駆動機構と、
前記可動モジュールおよび前記固定体に接続されたフレキシブル配線基板と、
を有し、
前記フレキシブル配線基板は、前記第1方向に対して交差する第2方向において前記光軸より一方側で前記可動モジュールから引き出された引き出し部と、該引き出し部から前記第2方向において前記光軸より他方側まで延在し、前記可動モジュールの光軸方向後側端面に隙間を介して対向する第1延在部と、前記第1延在部の先端側で光軸方向後側に向けて湾曲する第1湾曲部と、前記第1湾曲部から前記第2方向の前記一方側に向けて延在する第2延在部と、前記第2延在部において前記光軸より前記第2方向の前記一方側で前記固定体に接続された固定部と、を備え、
前記第1方向からみたとき、前記引き出し部と前記固定部とが重なっており、
前記フレキシブル配線基板は、前記引き出し部と前記第1延在部との間に前記引き出し部から光軸方向後側に向けて湾曲する第2湾曲部を備え、
前記第1延在部は、前記第2湾曲部から前記第2方向の前記他方側に向けて延在し、
前記光軸方向後側端面には、前記光軸より前記第2方向の一方側に前記光軸方向後側端面と前記第1延在部との間に介在するスペーサが固定さ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。 - 前記光軸方向後側端面には、前記光軸の延長線上に前記第1方向の寸法が前記スペーサよりも小のジャイロスコープが固定され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。
- 第1方向に沿って光軸が延在する光学素子を保持する可動モジュールと、
該可動モジュールの周りを囲む胴部を備えた固定体と、
前記可動モジュールの前記第1方向の途中位置で前記可動モジュールを揺動可能に支持する支持機構と、
前記可動モジュールを揺動させる振れ補正用駆動機構と、
前記可動モジュールおよび前記固定体に接続されたフレキシブル配線基板と、
を有し、
前記フレキシブル配線基板は、前記第1方向に対して交差する第2方向において前記光軸より一方側で前記可動モジュールから引き出された引き出し部と、該引き出し部から前記第2方向において前記光軸より他方側まで延在し、前記可動モジュールの光軸方向後側端面に隙間を介して対向する第1延在部と、前記第1延在部の先端側で光軸方向後側に向けて湾曲する第1湾曲部と、前記第1湾曲部から前記第2方向の前記一方側に向けて延在する第2延在部と、前記第2延在部において前記光軸より前記第2方向の前記一方側で前記固定体に接続された固定部と、を備え、
前記第1方向からみたとき、前記引き出し部と前記固定部とが重なっており、
前記フレキシブル配線基板は、前記引き出し部と前記第1延在部との間に前記引き出し部から光軸方向後側に向けて湾曲する第2湾曲部を備え、
前記第1延在部は、前記第2湾曲部から前記第2方向の前記他方側に向けて延在し、
前記光軸方向後側端面には、前記光軸より前記第2方向の一方側に前記光軸方向後側に突出した突出部を備えたスペーサが固定され、
前記光軸方向後側端面と前記第1延在部との間に前記突出部が介在し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。 - 前記光軸方向後側端面には、前記光軸の延長線上に前記第1方向の寸法が前記突出部よりも小のジャイロスコープが固定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。
- 前記スペーサには、前記第1延在部の前記光軸より前記第2方向の一方側に位置する部分を前記スペーサとの間で保持するクランプ部材が固定されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記クランプ部材は、前記第1延在部に対して前記スペーサとは反対側に重なる平板状の押さえ部と、該押さえ部から前記スペーサに向けて延在して前記スペーサに連結された連結板部と、を備え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。
- 前記連結板部および前記スペーサの一方には係合穴が形成され、他方には前記係合穴と係合する係合突起が形成され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。
- 前記第1延在部と前記押さえ部との間、および前記第1延在部と前記スペーサとの間には弾性部材が設けられ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。
- 前記スペーサは、前記フレキシブル配線基板において撮像素子が実装されている実装部より熱伝導率が高い材料からな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。
- 前記スペーサは、金属製であ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。
- 前記スペーサには、該スペーサを貫通するように延在する貫通穴、および当該スペーサの側面に沿って延在する溝の少なくとも一方からなる放熱促進部が形成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。
- 前記放熱促進部の延在方向は、前記光軸に対して交差する方向であることを特徴とする請求項11に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記フレキシブル配線基板は、前記第1方向および前記第2方向に対して交差する第3方向に互いにずれて複数枚、設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記フレキシブル配線基板は、前記第3方向に互いにずれて3枚、設けられ、
前記3枚のフレキシブル配線基板のうち、前記第3方向の両側に位置する第1フレキシブル配線基板および第2フレキシブル配線基板は、前記第3方向の寸法が等しい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。 - 前記第1フレキシブル配線基板および前記第2フレキシブル配線基板は、前記第3方向において前記第1フレキシブル配線基板と前記第2フレキシブル配線基板との間に位置する第3フレキシブル配線基板と前記第3方向の寸法が相違し、
前記第1フレキシブル配線基板、前記第2フレキシブル配線基板、および前記第3フレキシブル配線基板のうち、前記第3方向の寸法が大のフレキシブル配線基板は、前記第3方向の寸法が小のフレキシブル配線基板より、前記引き出し部から前記固定部までの長さ寸法が大であ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。 - 前記第1方向からみたとき、
前記第1フレキシブル配線基板と前記第3フレキシブル配線基板とでは、前記第1湾曲部が前記第2方向で異なる位置にあり、
前記第2フレキシブル配線基板と前記第3フレキシブル配線基板とでは、前記第1湾曲部が前記第2方向で異なる位置にあることを特徴とする請求項15に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記固定体は、前記第1延在部より光軸方向後側に、前記第2延在部を光軸方向後側に引き出す開口部を有する第1底板と、前記開口部を前記第2延在部より光軸方向後側で覆う第2底板と、を備え、
前記固定部では、前記第2延在部が前記第1底板の光軸方向後側の面に固定されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記支持機構は、前記可動モジュールの前記第1方向の中間位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記支持機構は、前記第1方向において前記可動モジュールの重心位置と同一の位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記支持機構は、ジンバル機構であることを特徴とする請求項1乃至4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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