JP6989275B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
られている。このような固定構造は、固定部をスライドさせて可動体に形成された第1フック部に補強板を差し込み、更に、可動体に形成された凸部を係合部に嵌め込んで固定することができる。従って、可動体やフレキシブルプリント基板とは別部材の固定部品を用いる必要がなく、部品点数が少ない。また、固定作業が容易であり、更に、第1フック部と引掛け部との係合状態、および、係合穴への凸部の嵌合状態を目視で確認する際、取り付け箇所を上から見るだけで確認することができる。従って、固定状態を確認しやすい。また、このように、基板にスペーサを取り付けてフレキシブルプリント基板を固定することにより、基板に近い位置でフレキシブルプリント基板を固定することができる。また、基板に搭載された電子部品とフレキシブルプリント基板との干渉を回避することができる。また、このようにすると、基板の一端に設けたスペーサに、基板の一端から引き出したフレキシブルプリント基板の屈曲した直後の部分を固定することができる。従って、フレキシブルプリント基板の折り返し形状がもとの形状に復帰しようとする力が固定部よりも先の部分に加わることを防止できる。
に補強板を突き当てることによって補強板を位置決めできるため、固定部の位置決めが容易である。
できる。
図1は本発明を適用した光学ユニット1を被写体側から見た斜視図である。図2は図1のA−A線における光学ユニット1の断面図である。図3は図1の光学ユニット1を被写体側から見た場合の分解斜視図である。図4は図1の光学ユニット1を反被写体側(像側)から見た場合の分解斜視図である。図1に示す光学ユニット1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光学機器や、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やウエアラブルカメラ等の光学機器に用いられる。このような光学機器では、撮影時に光学機器の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。光学ユニット1は、撮影画像が傾くことを回避するため、光学素子2の傾きを補正する振れ補正機能付き光学ユニットである。
すための信号線を備える。また、フレキシブルプリント基板300(揺動機構用配線基板)は、揺動用磁気駆動機構11に接続される。フレキシブルプリント基板300は、揺動駆動用コイル13へ給電する給電線を備える。そして、フレキシブルプリント基板400(ローリング機構用配線基板)はローリング用磁気駆動機構12と接続される。フレキシブルプリント基板400は、ローリング駆動用コイル15へ給電する給電線を備える。
図1、図3および図4に示すように、固定体8は、3つのケース28、29、30を組み立てて構成された固定体本体24と、固定体本体24に固定された板バネ25(バネ部材)と、板バネ25を介して固定体本体24に支持された可動ホルダ26とを有する。可動ホルダ26はZ軸方向に移動可能な状態で支持されている。図1に示すように、固定体本体24は、Z軸方向(軸線方向)から見た場合に略8角形の外形をした筒状ケース28と、筒状ケース28に対して+Z方向の側(被写体側)から組み付けられる被写体側ケース29と、筒状ケース28に対して−Z方向の側(反被写体側)から組み付けられる反被写体側ケース30とを備える。筒状ケース28は磁性材料から形成されている。被写体側ケース29および反被写体側ケース30は樹脂材料から形成される。
部59の先端よりも−Z方向にオフセットした位置でX軸方向およびY軸方向に広がる端面65aと、各端面65aの外周側の縁部分に形成された矩形の突出部65bと、矩形の突出部65bの中心から+Z方向に突出する円形の突起65cと、を備える。
図6は揺動体3およびホルダ5からなる可動体10を+Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図7は揺動体3およびホルダ5からなる可動体10を−Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図6に示すように、ホルダ5は、揺動体3の外周側に位置するホルダ本体部材81と、−Z方向からホルダ本体部材81に固定されて揺動体3と対向するホルダ底板部材82とを備える。ホルダ本体部材81およびホルダ底板部材82は樹脂製である。
にはホルダ側環状溝90(支持体側環状溝)が設けられている。ホルダ側環状溝90は、ホルダ側対向部84に設けられた固定体側環状溝56にZ軸方向で対向する。ホルダ側環状溝90は、軸線Lと同軸であり、断面形状が円弧である。ホルダ側対向部84は、軸線Lと直交して−Z方向を向く環状端面84aを備える。
図8は揺動体3、揺動支持機構4および板バネ9を+Z方向の側(被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図9は揺動体3、揺動支持機構4および板バネ9を−Z方向の側(反被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図8、図9に示すように、揺動体3は、カメラモジュール101(光学モジュール)と、カメラモジュール101を外周側から保持するカメラモジュールホルダ102とを備える。カメラモジュール101は、図2に示すように、光学素子2と、光学素子2の光軸上に位置する撮像素子103とを有する。撮像素子103は、ジャイロスコープや信号処理回路等が搭載された基板104に実装されている。基板104には、フレキシブルプリント基板200(図1参照)が接続されている。
図6、図7に示すように、板バネ9は、金属板を加工した矩形枠状の板バネである。板バネ9は、カメラモジュールホルダ102の保持部123の環状端面123a(+Z方向の端面)と、ホルダ本体部材81のホルダ側対向部84において−Z方向を向く環状端面84aとの間に架け渡されている。板バネ9は、環状端面123aに固定される環状の可動体側連結部141と、環状端面84aに固定される4つのホルダ側連結部142と、径方向で、可動体側連結部141と各ホルダ側連結部142との間に位置する蛇行部143を備える。可動体側連結部141は、環状端面123aに設けられた4つの板バネ固定用凸部124に外周側から接着剤層を介して固定される4つの連結部分141aを備える。板バネ9は、揺動体3の基準姿勢を規定するものである。すなわち、揺動用磁気駆動機構11が駆動されていない静止状態にあるときの揺動体3(カメラモジュール101)の姿勢は、板バネ9によって定まる。
図10は軸線Lと直交して揺動支持機構4を通過する平面で光学ユニット1を切断した断面図である。揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102とホルダ本体部材81との間に構成されるジンバル機構である。図6および図7に示すように、揺動支持機構4は、カメラモジュールホルダ102の第1軸線R1上の対角位置に設けられた2箇所の第1揺動支持部131と、ホルダ本体部材81の第2軸線R2上の対角位置に設けられた2箇所の第2揺動支持部132と、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132によって支持される可動枠135を備える。ここで、第1軸線R1および第2軸線R2はZ軸方向と直交し、且つ、X軸方向およびY軸方向に対して45度傾いた方向である。従って、第1揺動支持部131および第2揺動支持部132はX軸方向とY軸方向との間の角度位置に配置される。図6、図7に示すように、第2揺動支持部132は、ホルダ本体部材81の内側面に形成された凹部である。
れた第1揺動支持部131、および、ホルダ本体部材81に設けられた第2揺動支持部132に保持される接点ばね138と点接触する。接点ばね138は板状ばねであり、第1揺動支持部131に保持される接点ばね138は第1軸線R1方向に弾性変形可能であり、第2揺動支持部132に保持される接点ばね138は第2軸線R2方向に弾性変形可能である。従って、可動枠135は、Z軸方向と直交する2方向(第1軸線R1方向および第2軸線R2方向)の各方向回りに回転可能な状態で支持される。
次に、ホルダ5を軸線L回りに回転可能に支持する第1回転支持機構6および第2回転支持機構7を説明する。図2、図3および図4に示すように、第1回転支持機構6は、固定体側対向部55とホルダ側対向部84との間に、複数の球体151(転動体)と、球体151を保持するリテーナ152とを備える。図3および図4に示すように、リテーナ152は、周方向に等間隔で配列された複数の貫通穴153を備える。複数の球体151のそれぞれは、複数の貫通穴153のそれぞれの内側に配置された状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90に挿入されている。固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90の内周面には潤滑油が塗布されている。本例では、球体151および貫通穴153の数は6である。球体151は、貫通穴153の内側に位置した状態で、固定体側環状溝56およびホルダ側環状溝90を転動する。
。すなわち、板バネ25は、Z軸方向でホルダ側対向部84を固定体側対向部55に向かって付勢している。これにより、ホルダ側対向部84と固定体側対向部55とはZ軸方向で離間することがないので、リテーナ152に保持された球体151は、ホルダ側対向部84のホルダ側環状溝90と固定体側対向部55の固定体側環状溝56との間から脱落することはなく、ホルダ5は固定体8に対してスムーズに回転する。
揺動用磁気駆動機構11は、図10に示すように、揺動体3と固定体8の間に設けられた第1揺動用磁気駆動機構11Aおよび第2揺動用磁気駆動機構11Bを備える。第1揺動用磁気駆動機構11Aは、X軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。第2揺動用磁気駆動機構11Bは、Y軸方向で対向する揺動駆動用磁石14と揺動駆動用コイル13とからなる組を2組備える。揺動駆動用コイル13はカメラモジュールホルダ102のX軸方向の両側の壁部116、117およびY軸方向の両側の壁部118、119の外側面に保持される。揺動駆動用磁石14は、固定体8の筒状ケース28に設けられた側板35、36、37、38の内側面に保持される。各揺動駆動用磁石14は、図3および図4に示すようにZ軸方向に2分割され、内面側の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。揺動駆動用コイル13は空芯コイルであり、+Z方向側および−Z方向側の長辺部分が有効辺として利用される。ここで、筒状ケース28は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石14に対するヨークとして機能する。
ローリング用磁気駆動機構12は、図2に示すように、ホルダ底板部材82において、Y軸方向で軸部96を間に挟んだ両側に設けられたローリング駆動用コイル保持部97に保持された2つのローリング駆動用コイル15と、固定体8の可動ホルダ26に保持されて、Z軸方向で各ローリング駆動用コイル15と対向する2つのローリング駆動用磁石16を備える。各ローリング駆動用磁石16は、図3および図5に示すように周方向に2分割され、ローリング駆動用コイル15と対向する面の磁極が分割位置(着磁分極線)を境にして異なるように着磁されている。各ローリング駆動用コイル15は空芯コイルであり、径方向に延びる長辺部分が有効辺として利用される。
光学ユニット1は、上記のように、X軸回りの振れ補正、およびY軸回りの振れ補正を行う揺動用磁気駆動機構11を備える。従って、ピッチング(縦揺れ)方向およびヨーイング(横揺れ)方向の振れ補正を行うことができる。また、光学ユニット1はローリング用磁気駆動機構12を備えるので、ローリング方向の振れ補正を行うことができる。ここで、光学ユニット1は、揺動体3にジャイロスコープを備えるため、ジャイロスコープに
よって直交する3軸回りの振れを検出して、検出した振れを打ち消すように揺動用磁気駆動機構11およびローリング用磁気駆動機構12を駆動する。
図11は図1のB−B線における光学ユニット1の断面図である。図11に示すように、カメラモジュール101と接続されるフレキシブルプリント基板200(光学モジュール用プリント基板)は、基板104の一端(+X方向の端部)から引き出されてU字状に折り返され、基板104の−Z方向側において基板104と平行に引き回される。また、揺動駆動用コイル13と接続されるフレキシブルプリント基板300(駆動機構用プリント基板)は、カメラモジュールホルダ102の底板部115の一端(+X方向の端部)から基板104の+X方向の端部へ向けて引き回されて−X方向に屈曲させられ、フレキシブルプリント基板200と合流して、基板104とホルダ底板部材82との間の空間を基板104と平行に引き回される。
図12はフレキシブルプリント基板200、300、400の側面図である。また、図13はカメラモジュール101と接続されるフレキシブルプリント基板200の斜視図であり、図14は揺動用磁気駆動機構11およびローリング用磁気駆動機構12と接続されるフレキシブルプリント基板300、400の斜視図である。図11、図13に示すように、フレキシブルプリント基板200は、一端が基板104に接続され、他端にコネクタ挿入部290が形成されている。フレキシブルプリント基板200は、基板104と繋がる2本の可撓性基板部分200A、200Bを備えており、これら2本の可撓性基板部分200A、200Bは、コネクタ挿入部290と繋がる幅広の可撓性基板部分200Cと繋がっている。可撓性基板部分200A、200Bには、第1可動体側固定部510との固定箇所に第1補強板210が固定され、第2可動体側固定部600との固定箇所に第2
補強板220が固定されている。
固定部230と重なって第1可動体側固定部510に固定される部位であり、第1補強板210に形成された係合穴212、213と重なる係合穴351、352を備える。また、第4固定部370は、フレキシブルプリント基板200の第2固定部240と重なって第2可動体側固定部600に固定される部位であり、第2補強板220に形成された係合穴222、223と重なる係合穴371、372を備える。
図15は第1可動体側固定部510の側から見たスペーサ500の斜視図である。また、図16はフレキシブルプリント基板200を固定した第1可動体側固定部510の斜視図であり、図17はフレキシブルプリント基板200、300を固定した第1可動体側固定部510の斜視図である。スペーサ500は、全体として略直方体状であり、長手方向をY方向に向けた状態で、基板104の+X方向の端部に固定される。スペーサ500は、+Z方向を向く取付面501を備えており、取付面501には、基板104の+Y方向の縁および−Y方向の縁の外形に沿うガイド部502、503が形成されている。ガイド部502、503は、取付面501の+Y方向の縁および−Y方向の縁に沿って形成された凸部である。基板104は、ガイド部502、503および取付面501によって形成される溝状の凹部に嵌合し、取付面501に当接する。
0に形成された引掛け部211を挿入可能な隙間が形成される。また、第2フック部540は、第1フック部520と略同一形状であり、突き当て部541および押さえ部542を備えた屈曲形状である。
図18は第2可動体側固定部の側から見たホルダ底板部材82の斜視図である。図19はフレキシブルプリント基板300、400を固定した第2可動体側固定部600の斜視図であり、図20はフレキシブルプリント基板200、300、400を固定した第2可
動体側固定部600の斜視図である。図18に示すように、ホルダ底板部材82は、−Z方向に突出する軸部96およびローリング駆動用コイル保持部97が形成された底板部99と、底板部99の+X方向の縁に形成された突出部601を備える。突出部601はY方向に長い直方体状であり、底板部99から−Z方向に突出する。第2可動体側固定部600は、突出部601の下端面602に設けられている。底板部99において、軸部96の周囲には、フレキシブルプリント基板400の板状部410を配置する凹部が形成される。板状部410には、ローリング駆動用コイル保持部97に保持されるローリング駆動用コイル15のコイル線が接続される。
以上のように、本形態の光学ユニット1は、カメラモジュール101用のフレキシブルプリント基板200に、第1補強板210によって補強された第1固定部230が設けられている。第1固定部230は、幅方向(すなわち、フレキシブルプリント基板200が
延在する方向と直交する方向)の中央に形成された2箇所の係合穴212、213と、幅方向の両端に突出する第1補強板210の端部である引掛け部211を備えている。これに対して、可動体10の側には第1可動体側固定部510が設けられており、第1可動体側固定部510の第1フック部520に引掛け部211を差し込むとともに、係合穴213の縁を第1可動体側固定部510の第2フック部540に差し込み、更に、係合穴212に第1可動体側固定部510の凸部530を嵌め込んで固定することができる。このような固定構造は、可動体10やフレキシブルプリント基板200とは別部材の固定部品を用いる必要がなく、部品点数が少ない。また、固定作業が容易である。更に、第1フック部520と引掛け部211との係合状態、および、係合穴212、213への凸部530および第2フック部540の嵌合状態を目視で確認する際、取り付け箇所を上から見るだけで確認することができる。従って、固定状態を確認しやすい。
ジュール101を揺動あるいは回転させる際のフレキシブルプリント基板200の抵抗力を少なくすることができる。
上記形態は、ローリング用磁気駆動機構12のローリング駆動用コイル15を可動体10に搭載し、固定体8にローリング駆動用磁石16を搭載するものであったが、可動体10にローリング駆動用磁石16を搭載し、固定体8にローリング駆動用コイル15を搭載する構成を採用しても良い。この場合、可動体10にフレキシブルプリント基板400を接続する必要がない。従って、フレキシブルプリント基板400の取付が容易であり、光学ユニット1の製造が容易である。また、可動体10がローリング方向に回転する際にフレキシブルプリント基板400によって可動体10の動きが阻害されることがない。
9…板バネ、10…可動体、11…揺動用磁気駆動機構、11A…第1揺動用磁気駆動機構、11B…第2揺動用磁気駆動機構、12…ローリング用磁気駆動機構、13…揺動駆動用コイル、14…揺動駆動用磁石、15…ローリング駆動用コイル、16…ローリング駆動用磁石、17、18、19…ストッパ機構、24…固定体本体、25…板バネ、25a…貫通穴、25b…スリット、25c…固定穴、26…可動ホルダ、28…筒状ケース、29…被写体側ケース、30…反被写体側ケース、31…胴部、32…端板部、33…開口部、35〜39…側板、40…切欠部、43…胴部、44…端板部、45…円形開口部、47〜51…側面、52…ネジ、55…固定体側対向部、56…固定体側環状溝、58…端板部、59〜61…壁部、62…開口部、65…板バネ固定部、65a…端面、65b…突出部、65c…突起、68…ボールベアリング、68a…外輪、68b…内輪、68c…球体、71…可動ホルダ本体部材、72…ヨーク、73…筒部、75a…凹部、81…ホルダ本体部材、82…ホルダ底板部材、82a…対向面、82b…突出部分、84…ホルダ側対向部、84a…環状端面、85…ホルダ胴部、86…窓部、87…縦枠部、90…ホルダ側環状溝、91…突起、93…段部、94…環状凸部、95…開口部、96…軸部、97…ローリング駆動用コイル保持部、99…底板部、101…カメラモジュール、102…カメラモジュールホルダ、103…撮像素子、104…基板、106…鏡筒部材、107…フレーム、108…円筒部、109…板部、110…角筒部、111、112…第1ストッパ用凸部、115…底板部、116〜119…壁部、120…第2ストッパ用凸部、123…保持部、123a…環状端面、124…板バネ固定用凸部、131…第1揺動支持部、132…第2揺動支持部、135…可動枠、137…球体、141…可動体側連結部、141a…連結部分、142…ホルダ側連結部、143…蛇行部、151…球体、152…リテーナ、153…貫通穴、154…第1凸部、155…第2凸部、157…環状凸部、158…環状段部、200…フレキシブルプリント基板、200A、200B、200C…可撓性基板部分、210…第1補強板、211…引掛け部、212、213…係合穴(係合部)、220…第2補強板、221…引掛け部、222、223…係合穴(係合部)、230…第1固定部、240…第2固定部、290…コネクタ挿入部、300…フレキシブルプリント基板、310…枠部分、320…可撓性基板部分、330…センサ支持部、331…磁気センサ、340…第3補強板、350…第3固定部、351、352…係合穴、360…第4補強板、370…第4固定部、371、372…係合穴、400…フレキシブルプリント基板、410…板状部、420…可撓性基板部分、430…第5補強板、440…第5固定部、441、442…係合穴、500…スペーサ、501…取付面、502、503…ガイド部、504…下端面、510…第1可動体側固定部(固定部)、520…第1フック部、521…突き当て部、522…押さえ部、530…凸部、540…第2フック部(凸部)、541…突き当て部、542…押さえ部、600…第2可動体側固定部、601…突出部、602…下端面、603…溝部、604、605…凸部、610…第3フック部、611…突き当て部、612…押さえ部、700…コネクタ挿入部、710…共通コネクタ挿入部、720…コネクタ部、730…支持体、L…軸線(光軸)、R1…第1軸線、R2…第2軸線
Claims (8)
- 光学モジュールが搭載される可動体と、前記可動体を支持する固定体と、前記可動体に接続されるフレキシブルプリント基板と、を有し、
前記フレキシブルプリント基板は、前記可動体に固定される固定部を備え、前記固定部は、可撓性基板に補強板を固定して構成され、
前記固定部には、前記可動体に形成された凸部が嵌まる2箇所の係合部と、前記可撓性基板の幅方向の外側に突出した前記補強板の端部からなる引掛け部が設けられ、
前記可動体は、前記係合部に嵌まる2箇所の前記凸部と、前記引掛け部を押さえる第1フック部と、を備え、
前記可動体は、前記光学モジュールの電子部品が搭載される基板と、前記基板に固定されるスペーサを備え、
前記凸部および前記第1フック部は前記スペーサに形成されて、
前記スペーサは、前記基板の一端に固定され、
前記フレキシブルプリント基板は、前記基板の前記一端から引き出され、前記一端と反対側を向くように折り返されて前記スペーサに沿う位置を通る部位に前記固定部が設けられ、
前記可撓性基板は、前記スペーサと前記補強板とに挟まれ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2箇所の凸部のうちの一方は、前記補強板を押さえる第2フック部であ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。
- 前記第1フック部と前記第2フック部は、前記補強板が突き当たる突き当て部と、前記突き当て部から突出する押さえ部を備え、
前記第1フック部の前記押さえ部は、前記引掛け部を押さえ、
前記第2フック部の前記押さえ部は、前記補強板を押さえ、
前記第1フック部の前記押さえ部と前記第2フック部の前記押さえ部とは、同一方向に突出す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。 - 前記第1フック部と前記第2フック部は、前記可撓性基板の幅方向と直交する方向の位置がず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。 - 前記スペーサは、前記基板の外形に沿うガイド部を備えることを特徴とする請求項1から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。
- 前記フレキシブルプリント基板は、複数本の前記可撓性基板を備えることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記フレキシブルプリント基板は、前記光学モジュールに接続される光学モジュール用プリント基板と、前記光学モジュールを揺動あるいは回転させる駆動機構に接続される駆動機構用プリント基板を備え、
前記固定部は、前記光学モジュール用プリント基板に設けられ、
前記駆動機構用プリント基板は、前記凸部を介して前記可動体に固定されることを特徴とする請求項1から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。 - 前記光学モジュール用プリント基板は2本の前記可撓性基板を備え、
前記駆動機構用プリント基板は前記2本の前記可撓性基板の間に配置され、前記2本の前記可撓性基板の間に渡された前記補強板の部分に形成された前記係合部と重な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。
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