JP7046512B2 - ローリング補正機能付き光学ユニットおよび3軸振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
基板、および、前記基板の反被写体側に配置されて前記基板からの熱が伝達される放熱部材が固定された回転部材と、前記回転部材の前記反被写体側に配置された固定部材と、前記放熱部材を介して前記回転部材に固定された回転軸、および、前記固定部材に設けられた軸受部を備える回転支持機構と、前記回転部材を前記光学素子の光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、前記撮像素子および前記放熱部材は、少なくとも一部が、前記光学素子の光軸方向から見て同一位置で前記回転軸と重なっており、前記基板は、前記放熱部材と熱伝導層を介して接触しており、前記回転軸は、前記放熱部材に固定される固定部と、前記固定部から前記反被写体側に延びる軸部と、を備え、前記固定部は、前記放熱部材の貫通穴または凹部に挿入される凸部と、前記凸部の外周側で前記放熱部材に前記反被写体側から当接する当接部と、を備えることを特徴とする。
の振れを補正する振れ補正機構とを有する。このようにすると、3軸振れ補正機能付き光学ユニットにおいて、撮像素子で発生する熱を効率的に放熱できる。
向の反被写体側である。
図1は本発明を適用した3軸振れ補正機能付き光学ユニット100の外観斜視図であり、図2は図1の3軸振れ補正機能付き光学ユニット100の分解斜視図である。また、図3、図4は図1の3軸振れ補正機能付き光学ユニット100の断面図であり、図3は図1のA-A断面図、図4は図1のB-B断面図である。図1、図2に示すXYZの3方向は互いに直交する方向であり、X方向の一方側を+X、他方側を-Xで示し、Y方向の一方側を+Y、他方側を-Yで示し、Z方向の一方側を+Z、他方側を-Zで示す。Z方向は、ローリング補正機能付き光学ユニット1が基準姿勢のとき、ローリング補正機能付き光学ユニット1の光軸L方向と一致する。また、このとき、被写体側L1は+Z方向と一致し、反被写体側L2は-Z方向と一致する。
体側ケース430を備える。被写体側ケース420の中央には、ローリング補正機能付き光学ユニット1の被写体側L1の先端部が配置される円形の開口部421が形成されている。また、被写体側ケース420には、開口部421を挟んで反対側の2箇所に、後述するジンバル機構500の第2揺動支持部502が形成されている。筒状ケース410には、-X方向の側面を反被写体側L2から切り欠いた切り欠き411が形成されている。
図5は、ローリング補正機能付き光学ユニット1を被写体側L1および反被写体側L2から見た斜視図である。図3、図4に示すように、ローリング補正機能付き光学ユニット1は、光学素子であるレンズ3を鏡筒4に組み付けたレンズユニット2と、レンズユニット2を保持するレンズホルダ10と、レンズユニット2の被写体側L1の端部に取り付けられるキャップ5と、レンズホルダ10の反被写体側L2の端部に固定される固定部材20を備える。レンズホルダ10は、固定部材20との間に弾性部材18を挟み込んだ状態で、ねじ部材17によって固定部材20にねじ止めされる。
図2~5に示すように、レンズホルダ10は、円筒状のホルダ筒部11と、ホルダ筒部11の反被写体側L2の端部から径方向外側に拡がる段部12と、段部12の外周縁から反被写体側L2に筒状に延びる側板部13を備える。図3、図4に示すように、レンズユニット2の鏡筒4は、ホルダ筒部11の内周側に保持される。この状態で、レンズユニット2の光軸Lは、レンズホルダ10のホルダ筒部11の中心軸線と一致する。段部12は、光軸L方向から見た場合の形状が、正方形の4箇所の角部が切り欠かれた形状である。側板部13には、一方の側面およびその両側の角部に設けられた面取り面の反被写体側L2の縁を所定の高さで切り欠いた切り欠き部14が形成されている。また、側板部13には、切り欠き部14が形成された側面を除く他の3方向の側面にそれぞれ1箇所ずつボス部15が形成されている。
図3、図4に示すように、レンズユニット2の反被写体側L2には、撮像素子40が搭載された基板41と、撮像素子40を被写体側L1から覆うように被せられたカバー部材30と、基板41の反被写体側L2に配置される板状の放熱部材90と、放熱部材90および基板41が固定される回転台座50と、回転台座50を光軸L周りに回転可能に支持する回転支持機構60と、回転台座50を光軸L周りに回転させるローリング用磁気駆動機構70が設けられている。
図6、図7は、ローリング補正機能付き光学ユニット1の分解斜視図であり、図6は被写体側から見た分解斜視図であり、図7は反被写体側から見た分解斜視図である。図6、図7に示すように、カバー部材30は、撮像素子40を被写体側L1から覆う略矩形の端板部31と、端板部31の外周縁から反被写体側L2側へ突出する側板部32と、端板部31の外周縁より径方向内側から被写体側L1に立ち上がる円筒状の筒部34を備える。筒部34の内周側で、且つ、端板部31の中央には、撮像素子40への光入射領域を規定するアパーチャ35が形成されている。レンズユニット2からの光は、アパーチャ35を通過して撮像素子40へ入射する。アパーチャ35の位置および形状は、撮像素子40に応じて決定される。本形態では、光軸L方向から見た撮像素子40の形状が矩形であるため、アパーチャ35は矩形である。
図6に示すように、回転台座50は、被写体側L1を向く放熱部材固定面51と、放熱部材固定面51の外周縁の3個所から被写体側L1へ突出する基板固定部52を備える。また、回転台座50には、放熱部材固定面51の中央を貫通する円形孔53が形成されている。放熱部材固定面51は、光軸Lに対して垂直な面である。回転台座50には、放熱部材90および基板41が固定される。本形態では、放熱部材固定面51に放熱部材90が固定され、3箇所の基板固定部52に基板41が固定される。基板固定部52に基板41を固定すると、基板41は、放熱部材90に貼り付けられた熱伝導性シート99と接触する(図3、図4、図8参照)。
ザー溶接などの方法により回転軸59Aを放熱部材90に固定することができる。また、図8(c)に示す回転軸59Bは、被写体側L1の端部に形成されたフランジ部593Bが放熱部材90に被写体側から当接する当接部となり、軸部592Bは回転軸固定孔91を通って反被写体側L2に突出する。図8(c)の形態では、フランジ部593Bをレーザー溶接により放熱部材90に固定するか、あるいは、軸部592Bを回転軸固定孔91に圧入して固定することができる。
3か所を除き、基板41および回転台座50から露出した状態になっている。すなわち、放熱部材90は、第1辺90a、第2辺90b、第3辺90c、第4辺90dの全ての辺に、基板41および回転台座50から露出した露出部93が設けられている。露出部93は、基板41および回転台座50だけでなく、他の部材とも接触していない。従って、放熱部材90の全ての辺において、露出部93から放熱できるため、周方向に均等に放熱することができる。よって、撮像素子40で発生する熱を、放熱部材90から効率的に放熱することができる。
図3、図4、図7に示すように、固定部材20の径方向の中央には、軸受保持部22が形成されている。軸受保持部22は、固定部材20を光軸L方向に貫通する保持孔23を備える。固定部材20の反被写体側L2の面には、保持孔23を囲んで反被写体側L2に立ち上がる環状突出部24が形成されている。回転支持機構60は、回転台座50に固定される回転軸59と、軸受保持部22に保持される軸受部61と、軸受部61の径方向外側で固定部材20と回転台座50との間に構成される回転支持部65を備える。すなわち、回転支持機構60は、回転軸59および軸受部61と回転支持部65の2組の回転支持部によって構成されている。
り径方向外側に形成されている。そのため、固定部材側環状溝66の底面は、軸受部61の外輪62の被写体側L1の端面より反被写体側L2に窪んだ位置にある。また、回転支持部65は、固定部材側環状溝66と回転部材側環状溝67が光軸L方向に対向する構造となっているため、光軸L方向の厚さが軸受部61よりも小さい。従って、回転支持機構60は、軸受部61のようなボールベアリングを光軸L方向に2組重ねて配置する構成と比較して、光軸L方向の高さが小さい構造となっている。
図10(a)では、回転台座50が基準回転位置にある場合のローリング用磁気駆動機構70の平面図を示している。図3に示すように、放熱部材90を介して回転台座50に固定された回転軸59が軸受保持部22に取り付けられた軸受部61を介して回転可能に保持されると、回転台座50と固定部材20との間にローリング用磁気駆動機構70が構成される。ローリング用磁気駆動機構70は、回転台座50に固定された回転軸59を間に挟んで径方向の両側に配置された一対のコイル71と、固定部材20の軸受保持部22を間に挟んで径方向の両側に配置された一対の磁石72を備える。コイル71と磁石72は、光軸L方向で所定のギャップを空けて対向する。
ローリング補正機能付き光学ユニット1は、回転台座50を予め定めた基準回転位置に復帰させるための姿勢復帰機構80を備える。姿勢復帰機構80は、回転台座50に固定された2個の磁性部材81と、ローリング用磁気駆動機構70を構成する2個の磁石72によって構成される2組の磁気バネである。上述したように、各磁性部材81は、放熱部材90の磁性部材配置孔95に配置されている。磁性部材81は、コイル71を間に挟んで磁石72と光軸L方向に対向する。図10(a)に示すように、磁性部材81は周方向の寸法が径方向の寸法より大きい長方形である。回転台座50が基準回転位置に位置するとき、磁性部材81の周方向の中心82は、磁石72の着磁分極線73と光軸L方向から見て重なる位置にある。
が働く。すなわち、回転台座50が基準回転位置からずれると、姿勢復帰機構80は、回転台座50を基準回転位置に復帰させる方向の磁気吸引力が働く。なお、本形態では、磁性部材81と磁石72からなる磁気バネを2組用いているが、磁気バネは1組であってもよい。すなわち、磁性部材81は1個のみであってもよい。また、ローリング用磁気駆動機構70は、コイル71と磁石72を少なくとも1組備えていればよい。
図4に示すように、撮像素子40が搭載された基板41には、撮像素子用のフレキシブルプリント基板8が接続されている。フレキシブルプリント基板8が接続される基板41の縁は、レンズホルダ10の切り欠き部14と固定部材20との間に形成される開口部7に面している。フレキシブルプリント基板8は、基板41から開口部7を通って径方向外側へ引き出された後、U字状に折り返されて固定部材20の反被写体側L2に引き回される。
本形態のローリング補正機能付き光学ユニット1は、ローリング補正を行うために回転支持機構60によって回転可能に支持された回転台座50に、撮像素子40が搭載された
基板41および基板41からの熱が伝達される放熱部材90が固定されている。また、回転軸59は、放熱部材90を介して回転台座50に固定されている。従って、撮像素子40の発熱を基板41から放熱部材90へ伝達し、放熱部材90から回転軸59へ伝達して放熱することができる。また、撮像素子40および放熱部材90は、光軸L方向から見て同一位置で回転軸59と重なっている。従って、撮像素子40で発生した熱を基板41および放熱部材90を経由して短い経路で回転軸59へ伝達することができるので、撮像素子40で発生した熱を効率良く放熱することができる。また、基板41は、放熱部材90と熱伝導層(熱伝導性シート99)を介して接触するため、熱伝導層により基板41から放熱部材90へ効率良く放熱できる。従って、撮像素子40の発熱を効率良く放熱できる。
図11は、変形例の放熱部材90Aを備えたローリング補正機能付き光学ユニット1Aを組み込んだ3軸振れ補正機能付き光学ユニット100Aの断面図である。以下、上記形態の放熱部材90と異なる点のみ説明する。変形例の放熱部材90Aは、上記形態の放熱部材90と同一形状の放熱部材本体部96と、放熱部材本体部96の外周縁から反被写体側L2に屈曲して直線状に延びる突出部97を備える。突出部97は、固定部材20の反被写体側L2まで延びており、その先端部は支持体400の反被写体側ケース430の近傍まで突出して、フレキシブル配線基板を固定する固定部となっている。このように、突出部97をフレキシブルプリント基板の固定部として兼用することができるため、放熱量の増大およびフレキシブルプリント基板の固定構造の簡素化を図ることができる。
Claims (11)
- 光学素子と、
前記光学素子の反被写体側に配置された撮像素子と、
前記撮像素子が搭載された基板、および、前記基板の反被写体側に配置されて前記基板からの熱が伝達される放熱部材が固定された回転部材と、
前記回転部材の前記反被写体側に配置された固定部材と、
前記放熱部材を介して前記回転部材に固定された回転軸、および、前記固定部材に設けられた軸受部を備える回転支持機構と、
前記回転部材を前記光学素子の光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、
前記撮像素子および前記放熱部材は、少なくとも一部が、前記光学素子の光軸方向から見て同一位置で前記回転軸と重なっており、
前記基板は、前記放熱部材と熱伝導層を介して接触しており、
前記回転軸は、前記放熱部材に固定される固定部と、前記固定部から前記反被写体側に延びる軸部と、を備え、
前記固定部は、前記放熱部材の貫通穴または凹部に挿入される凸部と、前記凸部の外周側で前記放熱部材に前記反被写体側から当接する当接部と、を備えることを特徴とするローリング補正機能付き光学ユニット。 - 前記当接部は、前記軸部より大径のフランジ部であることを特徴とする請求項1に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。
- 光学素子と、
前記光学素子の反被写体側に配置された撮像素子と、
前記撮像素子が搭載された基板、および、前記基板の反被写体側に配置されて前記基板からの熱が伝達される放熱部材が固定された回転部材と、
前記回転部材の前記反被写体側に配置された固定部材と、
前記放熱部材を介して前記回転部材に固定された回転軸、および、前記固定部材に設けられた軸受部を備える回転支持機構と、
前記回転部材を前記光学素子の光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、
前記撮像素子および前記放熱部材は、少なくとも一部が、前記光学素子の光軸方向から見て同一位置で前記回転軸と重なっており、
前記基板は、前記放熱部材と熱伝導層を介して接触しており、
前記回転軸は、前記放熱部材に前記被写体側から当接する当接部と、前記放熱部材の貫通穴を通って前記放熱部材の前記反被写体側に延びる軸部と、を備えることを特徴とするローリング補正機能付き光学ユニット。 - 前記回転軸および前記回転部材の少なくとも一方は、フィラー入りの樹脂部材であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。
- 前記放熱部材の外周端部は、前記回転部材および前記基板から露出する露出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ローリング補正機能付き光学ユニット。
- 前記基板は多角形であり、
前記放熱部材は、前記基板の各辺に沿う複数の辺を備えており、
前記露出部は、前記放熱部材の全ての辺に設けられていることを特徴とする請求項5に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。 - 前記放熱部材は、前記光軸方向から見て前記撮像素子より大きいことを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。
- 前記放熱部材は、前記基板と平行に延在する放熱部材本体部と、前記放熱部材本体部の外周縁から前記反被写体側に延びる突出部を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。
- 前記ローリング用磁気駆動機構は、前記回転軸の外周側で前記回転部材と前記固定部材の一方に固定されるコイルと、他方に固定されて前記コイルと前記光軸方向で対向する磁石を備えることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のローリング補正機能付き光学ユニット。
- 請求項1から9の何れか一項に記載のローリング補正機能付き光学ユニットと、
前記ローリング補正機能付き光学ユニットの前記光軸と交差する軸回りの振れを補正する振れ補正機構とを有することを特徴とする3軸振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記振れ補正機構は、前記ローリング補正機能付き光学ユニットを前記光軸と交差する第1軸線回りおよび第2軸線回りに揺動させる揺動用磁気駆動機構であり、
前記ローリング補正機能付き光学ユニットは、前記第1軸線と前記第2軸線の間の角度位置に配置される揺動支持部と、前記揺動支持部によって支持される可動枠と、を備えるジンバル機構によって支持されることを特徴とする請求項10に記載の3軸振れ補正機能付き光学ユニット。
Priority Applications (5)
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