JP7137964B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このフレキシブル配線基板を固定体に固定する手段として一般に粘着テープが用いられる。この粘着テープによってフレキシブル配線基板を固定した後に、その固定位置を再調整する必要が生じた場合には、粘着テープを剥がしてフレキシブル配線基板の固定位置を調整した後に再度接着する作業が必要になる。この調整作業を繰り返すと、粘着テープを剥がすたびに、軟らかいフレキシブル配線基板に曲げや局部的な張力の増大などの外力が作用し、フレキシブル配線基板を破損するおそれがある。
また、基板保持部の長さ、幅、厚さ等を調整することにより、フレキシブル配線基板に対する保持力を容易に調整することができ、適切な力でフレキシブル配線基板を保持することができる。
この場合、補強部は、フレキシブル配線基板の一部を補強して一体に形成してもよいし、フレキシブル配線基板とは別部材のものとしてフレキシブル配線基板に取り付けてもよい。
補強部をフレキシブル配線基板と一体に形成することにより、別部材の取り付けが必要なく保持可能となる。
補強部を別部材とする場合には、フレキシブル配線基板の構成材料以外の材料も使用可能であり、任意の補強を行うことができる。
また、治具係止部が形成されていることにより、フレキシブル配線基板の固定位置を冶具によって微調整することができ、作業性が向上する。冶具係止部は、穴、凸部等、冶具の形状に対応して形成すればよい。
この場合、貫通穴を冶具係止部として形成すれば、接着や溶接によって本固定する際に、貫通穴の内側を接着剤溜め部や溶接スペースとして利用でき、本固定のための部位やスペースを省略又は削減できて、便利である。
フレキシブル配線基板の固定位置を微調整する際に、基板載置面上で摺動させたとしても補強部が摺動するので、フレキシブル配線基板の損傷をより確実に抑制することができる。
フレキシブル配線基板の補強部を基板載置面に載置した状態で、補強部から基板載置面の一部がフレキシブル配線基板の長さ方向に張り出すので、基板載置面上での微調整作業を安定して行わせることができる。また、接着剤を用いてフレキシブル配線基板を本固定する場合に、補強部の全面の広い範囲で基板載置面に接着でき、強固に固定することができる。
基板載置面上で補強部を摺動させてフレキシブル配線基板の固定位置を微調整する際に摺動の終端位置がストッパ部により規制されるので、基板載置面から補強部が脱落するなどの不具合が生じにくい。
この場合、前記ストッパ部を前記補強部の摺動方向に直交する平面に形成するとよい。平面のストッパ部により補強部を確実に規制することができる。
補強部の溝部に基板保持部が配置されるので、補強部が摺動方向と直交する方向に移動することを規制でき、フレキシブル配線基板にねじれが生じることを抑制することができる。
基板保持部と基板載置面との間隔が屈曲部の部分で広がるので、この屈曲部から補強部を基板保持部と基板載置面との間に容易に配置することができ、作業性が良い。
フレキシブル配線基板がカバーにより保護され、そのカバーの押さえ部がクッション部材によりフレキシブル配線基板に接触するので、フレキシブル配線基板への損傷を防止しつつ固定力を高めることができる。
以下の説明では、互いに直交する3方向を各々X軸方向、Y軸方向、Z軸方向とし、Z軸方向に光軸L(レンズ光軸/光学素子の光軸)が配置されるものとする。また、各方向の振れのうち、X軸周りの回転は、いわゆるピッチング(縦揺れ)に相当し、Y軸周りの回転は、いわゆるヨーイング(横揺れ)に相当する。また、X軸方向の一方側には+Xを付し、他方側には-Xを付し、Y軸方向の一方側には+Yを付し、他方側には-Yを付し、Z軸方向の一方側(被写体側/光軸方向前側)には+Zを付し、他方側(被写体側とは反対側/光軸方向後側)には-Zを付して説明する。
図1~図4は振れ補正機能付き光学ユニット(以下、光学ユニットと省略する。)101の組立状態の外観を示している。図5は光学ユニット101を光軸L方向に沿って分解した分解斜視図である。図6及び図7は光学ユニット101の要部をそれぞれ図5とは逆方向に視た分解斜視図である。図8は光学ユニット101の光軸Lを通るY‐Z平面での縦断面図である。図9は光学ユニット101の後述するジンバル機構30と振れ補正用駆動機構40付近のX‐Y平面での横断面図である。
図1~図4等に示すように、固定体10は、可動体20の周りを囲む角筒状の第1ケース110と、第1ケース110の上(Z軸方向の一方側+Z)に固定されたカバー枠120と、第1ケース110の下(Z軸方向の他端側-Z)に配置された第2ケース130と、第2ケース130に取付けられる底部カバー(本発明のカバー)140とを有している。
本実施形態では、第1ケース110は、四方に配置された側板部111により矩形筒状に形成されている。カバー枠120は、第1ケース110のZ軸方向の一方側+Zの端部から径方向内側に張り出した矩形枠形状に形成されている。そして、図1等に示すように、カバー枠120の中央部には円形の開口窓121が形成されており、開口窓121を通して被写体からの光を光学モジュール210に導くようになっている。
図5等に示すように、可動体20は、レンズ等の光学素子211を備えた光学モジュール210と、光学モジュール210を保持するホルダフレーム220と、ホルダフレーム220の上(Z軸方向の一方側+Z)に固定される重心位置調整部材としての円筒状のウエイト230とを有している。
光学モジュール210は、図8に示すように、光学素子211を保持するレンズホルダ213や撮像素子212等を保持するセンサホルダ214を有しており、これらレンズホルダ213及びセンサホルダ214が組み合わせられた状態でホルダフレーム220に保持されている。
また、ベース部222の外周部上には、ホルダ保持部221よりも径方向外側に、後述する振れ補正用駆動機構40を構成する4つのコイル42をそれぞれ保持するコイル保持部223が設けられており、これらコイル保持部223とホルダ保持部221との間には、図8に示すように、後述するジンバル機構30の可動枠310が配置される可動枠配置空間240が形成されている。また、コイル保持部223には、コイル保持部223にコイル42が保持された状態で、コイル42の外面(磁石41と対向する面)から更に外方に向けて突出する突出部224が設けられており、図8及び図9に示すように、その突出部224が磁石41と対向している。したがって、外力によって、可動体20がX軸方向またはY軸方向に変位した際、コイル保持部223の突出部224が磁石41に当接し、コイル42と磁石41とが接触することを防止している。
なお、本実施形態では、ホルダフレーム220が合成樹脂により形成されており、ホルダ保持部221、ベース部222、コイル保持部223が一体に形成されている。
そして、これらフレキシブル配線基板71,72は、光学機器の本体側に設けられた上位の制御部等に電気的に接続される。
なお、これらフレキシブル配線基板71,72は、いずれも可撓性を有しており、振れ補正用駆動機構40によるホルダフレーム220及びこのホルダフレーム220に保持されている光学モジュール210の動きを阻害しないようになっている。
振れ補正用駆動機構40は、図8及び図9等に示すように、板状の磁石41と、磁石41の磁界内で電磁力を作用させるコイル42とを利用した磁気駆動機構である。本実施形態では、磁石41とコイル42との組み合わせが、可動体20(ホルダフレーム220)の周方向に90°ずつ間隔をおいて4組設けられる。また、各磁石41は第1ケース110に保持され、各コイル42はホルダフレーム220に保持されており、本実施形態では、第1ケース110とホルダフレーム220との間に振れ補正用駆動機構40が構成されている。
本実施形態の光学ユニット101では、ピッチング方向およびヨーイング方向の振れを補正するため、可動体20を光軸L方向に交差する第1軸線R1周りに揺動可能に支持するとともに、光軸L方向および第1軸線R1に交差する第2軸線R2周りに揺動可能に支持する。このため、固定体10と可動体20との間には、ジンバル機構(揺動支持機構)30が構成されている。
本実施形態において、可動枠310はバネ性を有する金属材料等で構成されており、図7等に示すように、周方向に90°間隔をおいて配置された4つの角部311と、各角部311を連結する連結部312とを有する矩形形状に形成されている。可動枠310の4つの角部311の内側にはそれぞれ球体320が固定されている。また、各連結部312は、各々の延在方向およびZ軸方向に対して直交する方向に湾曲した蛇行形状を有している。したがって、可動枠310は、外部から衝撃が加わった際に、衝撃を吸収可能なバネ性を有している。
また、ホルダフレーム220のベース部222の上面には、図9に示したように、第2軸線R2が延在する方向の対角に位置する2箇所の角部に、Z軸方向の一方側+Z及び径方向外方に向けて開口する溝部225がそれぞれ形成されている。各溝部225には、接点用ばね330がそれぞれ取り付けられ、これら接点用ばね330に可動枠310の4つの球体320のうち、第2軸線R2が延在する方向の対角に位置する2つの球体320がそれぞれ支持されている。
。
振れ補正用駆動機構40の各コイル42に接続され、ホルダフレーム220の下面から引き出されたフレキシブル配線基板71と、撮像素子212等が接続された実装基板215から引き出されたフレキシブル配線基板72とは、前述したように、第2ケース130の開口部132から外部に引き出されている。この場合、フレキシブル配線基板71,72は、第2ケース130内で複数回湾曲した後に、その長さ方向の途中位置が第2ケース130に固定されている。
また、各突出片80は、その基端部から複数回折り曲げられて形成されている。具体的には、突出片80の基端部で第1屈曲部81により底板部131からZ軸方向の他方側-Zに向けて折り曲げられることにより、Y軸方向の一方側+Yに向かうにしたがってZ軸方向の一方側+Zに向けて傾斜し、その後、第2屈曲部82により逆に折り曲げられることにより、Z軸方向の他方側-Zに向けて傾斜し、再度、第3屈曲部83により基端部の第1屈曲部81と同じ方向に折り曲げられている。このため、突出片80の先端部は、先端方向に向かうにしたがって基板載置面133から徐々に離間する方向(Z軸方向の一方側+Z)に向けて傾斜した形状となっている。このように形成されることにより、突出片80は、その基端部を中心として弾性変形可能になっている。
フレキシブル配線基板71,72の補強部730のX軸方向の幅寸法D2は、第2ケース130の幅寸法D3よりは小さいが、基板載置面133の幅寸法(X軸方向の長さ)D1より大きく、さらに両突出片80間の外側縁間の距離D4より大きく形成されており、この補強部730を基板載置面133の上に載置すると、補強部730の両端部が突出片80を越える位置まで達する長さに形成されている。
また、補強部730のY軸方向の寸法L1は、第2ケース130の基板載置面133のY軸方向長さL2より小さく設定されている。
このようにして、補強部730を基板載置面133と突出片80との間に保持した状態とすることで、フレキシブル配線基板71,72が第2ケース130に保持され、外部に引き出された状態となる。すなわち、本実施形態では、両突出片80が基板載置面133上でフレキシブル配線基板71,72を摺動可能に保持する基板保持部を構成している。
以上のように構成した振れ補正機能付き光学ユニット101の製造方法は、固定体10内に可動体20を揺動支持機構30によって支持する仮組立工程と、仮組立工程後にフレキシブル配線基板71,72を固定体10の基板載置面133に載置して突出片(基板保持部)80により保持し、基板載置面133上でフレキシブル配線基板71,72を長さ方向に移動しながら、可動体20の姿勢を調整する姿勢調整工程と、姿勢調整工程後に、フレキシブル配線基板71,72を基板載置面133に固定する固定工程とを有する。
仮組立工程では、ホルダフレーム220に光学モジュール210を組み込むとともに、固定体10のカバー枠120と可動体20のホルダフレーム220との間をジンバル機構30により支持し、カバー枠120の凸部125とホルダフレーム220のホルダ保持部221との間を板状バネ510により接続した状態とする。また、光学モジュール210及びホルダフレーム220に接続されているフレキシブル配線基板71,72を第2ケース130内で複数回湾曲させた状態で開口部132から引き出し、補強部730を第2ケース130の突出片80と基板載置面133との間に挿入し、突出片80の弾性復元力で保持した状態とする。
補強部730を第2ケース130の突出片80と基板載置面133との間に挿入する場合、突出片80の先端部が、第3屈曲部83により、徐々に基板載置面133から離間する方向に傾斜し、突出片80の先端と基板載置面133との距離が大きくなっているので、その間に補強部730を容易に挿入することができ、作業性が良い。
仮組立工程では、可動体20は固定体10内にZ軸方向を光軸L方向に一致させた状態で、かつ固定体10の磁石41の着磁分極線413に可動体20のコイル42の中間位置が配置されるように組み立てる必要があるが、可動体20の姿勢を微調整する必要がある場合は、フレキシブル配線基板71,72の補強部730を基板載置面133の上でX軸方向又はY軸方向に移動する。この微調整作業は、一般に、レンズを垂直上向きに配置して、真上からオートコリメータを用いながら光軸Lを調整する作業となり、補強部730が裏側に配置される。このため、図12に示すように冶具90を用いて作業するとよい。この場合、補強部730の両端部に穴部731を形成しておく。
この冶具90は、補強部730の穴部731に挿入可能な凸部91を有する棒状の部材であり、補強部730の穴部731に冶具90の凸部91を挿入し、この冶具90を移動しながら補強部730をスライドさせることができる。
なお、本実施形態では穴部731を設けたが、冶具90の形状に応じて形成すればよく、穴部以外の形状も含まれる。本発明では、この穴部を冶具係止部と称している。
したがって、フレキシブル配線基板71,72の支持位置の微調整を繰り返す場合でも、補強部730を突出片80と基板載置面133との間に挟持した状態で少しずつ移動すればよく、粘着テープで貼り直しする場合に比べて、フレキシブル配線基板71,72の損傷を抑制することができるとともに、その微調整作業も容易になる。また、本実施形態では、フレキシブル配線基板71,72に、別途形成した補強部730を貼り付けており、支持位置の調整の際には、その補強部730が基板載置面133を摺動し、フレキシブル配線基板71,72自体は基板載置面133に接触しないので、フレキシブル配線基板71,72の損傷を確実に防止することができる。
微調整後は、接着剤等によって補強部730を基板載置面133に固定する。このとき、補強部730の両端に形成されている穴部731に接着剤等を注入することにより、基板載置面133への固着を確実に行うことができる。
そして、フレキシブル配線基板71,72を固定した後、底部カバー140を取り付ければ、組み立ては完了する。底部カバー140は、フレキシブル配線基板71,72に接触する押さえ部143にクッション部材144が貼付されているので、フレキシブル配線基板71,72に損傷等を与えることはない。
この場合、振れ補正用駆動機構40の各コイル42に接続されたフレキシブル配線基板72、及び光学モジュール210に接続されたフレキシブル配線基板71は、前述したように、振れ補正用駆動機構40に駆動電流が流れていない状態においては、幅方向がいずれの部分においても同じX軸方向と平行に配置され、捻れが生じないように保持されている。振れ補正用駆動機構40に駆動電流が流されて振れ補正がなされると、可動体20の揺動に応じてわずかに捻れが生じた状態となることがあるが、フレキシブル配線基板71,72は、スペーサ261とクランプ部材262とによって挟持されている部分と、基板載置面133と突出片80とによって挟持されている部分との間に湾曲部713、722が配置され、それぞれ大きく湾曲した状態に保持されている。したがって、この湾曲部713、722で緩やかな捻れ等を生じさせながら可動体20の揺動に追従し、可動体20の動きを阻害することが抑制される。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、以下のような変形例としてもよい。この変形例においては、前述の一実施形態と共通する要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
そこで、この傾斜部において補強部730が当接する位置に、図13に示すようにX軸方向に沿う溝85を形成し、その溝85の内面にX-Z平面に沿う平面85aを形成するとよい。また、突出片80に当接する補強部730の先端面735は、溝85の平面85aと同様にX-Z平面に沿う平面に形成しておく。
溝85のない突出片80に補強部730が当接される場合は、スライド時の力の程度によっては突出片80の傾斜に沿って滑り、その終端位置を正確に規制することが難しい場合があるが、溝85の平面85aを設けることにより、補強部730の先端面735が溝85の平面85aに当接し、それ以上の移動が拘束されるので、基板載置面133からの脱落等の発生を防止し、補強部730を基板載置面133の上に確実に保持することができる。
なお、本発明においては、必ずしも溝85を形成することを必須とするものではなく、図11に示すように第1屈曲部81と第2屈曲部82との間の傾斜部に補強部730を当接させて摺動方向の終端位置を規制するもの、及び図13に示すように溝85の平面85aに補強部730を当接させるもののいずれも含むものとする。図11に示す第1屈曲部81と第2屈曲部82との間の傾斜部、及び図12に示す溝85の平面85aを本発明ではストッパ部と称している。
Claims (11)
- 光学素子及び撮像素子を有する可動体と、該可動体を囲む固定体と、前記可動体を前記固定体に対して揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記固定体内で前記可動体を揺動させる揺動補正用駆動機構と、前記可動体内の前記撮像素子に接続され、前記固定体の外部に引き出されるフレキシブル配線基板とを備え、前記固定体に、前記フレキシブル配線基板の長さ方向の途中位置を載置する基板載置面と、該基板載置面との間で前記フレキシブル配線基板を長さ方向への摺動を許容した状態に保持可能な基板保持部とが設けられており、
前記フレキシブル配線基板の前記長さ方向の途中位置に、該フレキシブル配線基板の面に沿う板状の補強部が設けられ、該補強部が前記基板載置面上で前記基板保持部によって保持され、
前記基板保持部は、前記固定体に一端部が固定され、他端部が前記フレキシブル配線基板の引き出し方向に延びて形成された弾性変形可能な部材であり、前記基板保持部の前記他端部と前記基板載置面との間に前記フレキシブル配線基板が保持され、
前記補強部に、該補強部を摺動させるための冶具を係止可能な冶具係止部が形成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。 - 前記補強部は、前記フレキシブル配線基板の一部が補強されて一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記補強部は、前記フレキシブル配線基板とは別部材であり、前記フレキシブル配線基板に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記補強部は、前記フレキシブル配線基板において前記基板載置面と対向する面を覆うように設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記基板載置面において前記フレキシブル配線基板の長さ方向に沿う寸法は、前記補強部の前記フレキシブル配線基板の長さ方向に沿う寸法より大きいことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記基板保持部の前記一端部と前記他端部との間に、前記補強部の摺動の終端位置を規制するストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記ストッパ部を前記補強部の摺動方向に直交する平面に形成することを特徴とする請求項6記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記補強部に、前記基板保持部の前記他端部を配置する溝部が摺動方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記基板保持部の前記他端部に、その先端方向に向かうにしたがって前記基板載置面から徐々に離間する方向に延びる屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項6から8のいずれか一項記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記固定体に、前記基板載置面上の前記フレキシブル配線基板を覆うカバーが設けられており、該カバーに前記基板載置面上の前記フレキシブル配線基板を押さえるクッション部材を備える押さえ部が形成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 請求項1から10のいずれか一項記載の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法であって、前記固定体内に前記可動体を前記揺動支持機構によって支持する仮組立工程と、前記仮組立工程後に前記フレキシブル配線基板を前記固定体の前記基板載置面に載置して前記基板保持部により保持し、前記基板載置面上で前記フレキシブル配線基板を長さ方向に移動しながら、前記可動体の姿勢を調整する姿勢調整工程と、前記姿勢調整工程後に、前記フレキシブル配線基板を前記基板載置面に固定する固定工程とを有することを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。
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