JP7269826B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
と、前記回転支持機構を前記光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するとともに、前記光軸および前記第1軸と交差する第2軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、前記ジンバル機構および前記回転支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、前記ジンバル機構は、ジンバルフレーム、前記回転支持機構と前記ジンバルフレームとを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構、および前記固定体と前記ジンバルフレームとを前記第2軸回りに回転可能に接続する第2接続機構を備え、前記固定体は、前記可動体、前記回転支持機構、および前記ジンバルフレームの外周側を囲む金属製のケースを備え、前記ケースは、前記第2軸方向で対向する一対の側板を備え、前記第2接続機構は、各側板を前記第2軸方向に貫通する貫通孔の開口縁から前記第2軸方向に突出する筒部に挿入されて前記第2軸上を内周側に突出する一対の第2軸側シャフトと、前記ジンバルフレームの前記第2軸方向の対角位置に設けられて前記第2軸側シャフトの先端が接触する第2軸側凹曲面と、を備えることを特徴とする。
金部材を打ち抜いたケース基材から立体形状のケースを製造する際、カシメ固定によって側板同士を強固に固定できる。従って、ケースの強度を高めることができる。
成することが可能である。
図1は振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図2は、被写体側カバーを除いた振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図3は、光学ユニット本体部の斜視図である。図4は、光学ユニット本体部を光軸方向から見た場合の平面図である。図3および図4では、光学ユニット本体部から引き出された第1フレキシブルプリント基板、第2フレキシブルプリント基板、および第3フレキシブルプリント基板を省略して示す。図5は、図4のA-A線断面図である。図6は、図4のB-B線断面図である。図7は、光学ユニット本体部の分解斜視図である。
、レンズ4および撮像素子9(図8参照)を備える撮像モジュール5を有する。カバー2からは、第1フレキシブルプリント基板6および第2フレキシブルプリント基板7が、平行に、引き出されている。また、カバー2からは、第3フレキシブルプリント基板8が、第1フレキシブルプリント基板6および第2フレキシブルプリント基板7の引き出し方向とは異なる方向に引き出されている。
1回りおよび第2軸R2回りに回転可能な状態で固定体23に支持される。可動体20は、第1軸R1回りの回転および第2軸R2回りの回転を合成することにより、X軸回りおよびY軸回りに回転する。これにより、振れ補正機能付き光学ユニット1は、X軸回りのピッチング補正、Y軸回りのヨーイング補正、およびZ軸回りのローリング補正を行う。
図8は、可動体20、回転支持機構21、およびジンバル機構22の説明図である。図8に示すように、可動体20は、撮像モジュール5と、撮像モジュール5を外周側から囲む枠状のホルダ29と、を備える。撮像モジュール5は、撮像モジュール本体部30と、撮像モジュール本体部30の中央から+Z方向に突出する円筒部分31を備える。円筒部分31にはレンズ4が収容されている。円筒部分31は、光軸Lと同軸であり、一定の外径寸法で光軸L方向に延びる。撮像モジュール本体部30には撮像素子9が収容されている。撮像素子9は、レンズ4の光軸Lで、レンズ4の-Z方向に位置する。ここで、ホルダ29と、撮像モジュール5においてホルダ29およびホルダ29の径方向内側に位置する撮像モジュール本体部30とは、可動体本体部32を構成する。撮像モジュール5の円筒部分31は、可動体本体部32の中心から+Z方向に突出する可動体突出部33を構成する。
2ヨーク46を介して第2マグネット47(振れ補正用マグネット)が固定されている。第1マグネット45および第2マグネット47は、Z軸方向に同一の極を向けて配置されている。第2マグネット47は、Z軸方向に2分割されている。可動体20の第4側壁38には、磁性材料からなる板状の第3ヨーク48を介して第3マグネット49(ローリング補正用マグネット)が固定されている。第3マグネット49は、周方向で2分割されている。
図9は回転支持機構21を+Z方向から見た場合の分解斜視図である。図10は回転支持機構21を-Z方向から見た場合の分解斜視図である。図9、図10に示すように、回転支持機構21は、可動体20に固定されるプレートロール51と、Z軸方向でプレートロール51に対向する対向部56を備えるプレートホルダ52と、プレートロール51とプレートホルダ52とを光軸L回りに回転可能とする回転機構53とを備える。また、回転支持機構21は、プレートロール51をプレートホルダ52に接近する方向に付勢する第1与圧機構54および第2与圧機構55を備える。
、複数、設けられている。本例では、プレートホルダ円弧溝70は、等角度間隔で6つ設けられている。各プレートホルダ円弧溝70のそれぞれは、Z軸方向でプレートロール環状溝61に対向する。
図11は、ジンバルフレームおよび第1軸側シャフトの分解斜視図である。図4に示すように、ジンバル機構22は、ジンバルフレーム80と、ジンバルフレーム80とプレートホルダ52とを第1軸R1回りに回転可能に接続する第1接続機構81とを備える。また、ジンバル機構22は、ジンバルフレーム80と固定体23とを第2軸R2回りに回転可能に接続する第2接続機構82、を備える。図5、図7に示すように、第1接続機構81は、ジンバルフレーム80から第1軸R1上をプレートホルダ52の側に突出する第1軸側シャフト83と、プレートホルダ52に設けられて第1軸側シャフト83の先端が回転可能に接触する第1軸側凹曲面69と、を備える。図6、図7に示すように、第2接続
機構82は、固定体23から第2軸R2上をジンバルフレーム80の側に突出する第2軸側シャフト84と、ジンバルフレーム80に設けられて第2軸側シャフト84の先端が接触する第2軸側凹曲面95と、を備える。
ジンバルフレーム80は、金属製の板バネからなる。図8に示すように、ジンバルフレーム80は、プレートホルダ52の+Z方向に位置するジンバルフレーム本体部85と、ジンバルフレーム本体部85から第1軸R1方向の両側に向かってに突出して-Z方向に延びる一対の第1軸側ジンバルフレーム延設部86と、ジンバルフレーム本体部85から第2軸R2方向の両側に向かってに突出して-Z方向に延びる一対の第2軸側ジンバルフレーム延設部87と、を備える。ジンバルフレーム本体部85は、第1軸R1方向に延びる略長方形形状の中央板部分85aと、中央板部分85aの第2軸R2方向の一方側(-Y方向の側)から外周側に向かって+Z方向に傾斜する第1傾斜板部分85bと、中央板部分85aの第2軸R2方向の他方側(+Y方向の側)から外周側に向かって+Z方向に傾斜する第2傾斜板部分85cと、を備える。また、ジンバルフレーム本体部85は、中央に、Z軸方向に貫通する開口部90を備る。開口部90には、可動体突出部33が挿入されている。
図7に示すように、一対のプレートホルダ延設部66は、一対の第1軸側ジンバルフレーム延設部86と可動体20との間に位置する。そして、第1軸側シャフト83を保持する第1軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cと、第1軸側凹曲面69を備えるプレートホルダ第3延設部分66cとは、第1軸R1上において、対向する。第1接続機構81は、第1軸側シャフト83において、第1軸側ジンバルフレーム延設部86から内周側に突出する先端が第1軸側凹曲面69に接触することにより構成される。本例では、第1軸側シャフト83と、第1軸側凹曲面69とは、点接触する。これにより、回転支持機構21は、第1接続機構81を介して、第1軸R1回りに回転可能な状態で、ジンバルフレーム80に支持される。従って、回転支持機構21に支持された可動体20は、ジンバル機構22により、第1軸R1回りに回転可能に支持される。第1軸側シャフト83が第1軸側凹曲面69に接触した状態において、各プレートホルダ延設部66は、各第1軸側ジンバルフレーム延設部86に設けられた一対のジンバルフレーム延設部突部94の内側に位置する。
図12は、ケースおよび第2軸側シャフトの分解斜視図である。図7に示すように、固定体23は、可動体20および回転支持機構21を外周側から囲む枠状のケース97(枠体)を有する。ケース97は、金属製であり、非磁性材料からなる。ケース97をZ軸方向から見た場合の形状は、8角形である。図12に示すように、ケース97は、8角形の枠状板部98と、可動体本体部32の径方向外側に位置する枠部99と、を備える。枠部99は、枠状板部98の外周縁から屈曲して-Z方向に延びる。
7は、ケース97を平面上に展開した展開形状で一枚の板金を打ち抜いてケース基材を形成し、しかる後に、ケース基材を折り曲げて立体形状として、必要箇所を溶接することによって形成されている。枠状板部98の中心には、矩形の開口部98aが設けられている。Z軸方向から見た場合に、可動体20のホルダ29は、開口部98aの内周側に位置する。
および第8側板108のそれぞれに固定された第2軸側シャフト84は、第2軸R2上を第2軸R2方向に延びる。第2軸側シャフト84の内周側の端部は、枠部99から内周側に突出する。第1軸側シャフト83の内周側の端部は、半球面を備える。
図6に示すように、第2接続機構82は、ケース97の内側に可動体20、回転支持機構21およびジンバルフレーム80を配置し、第2軸側シャフト84の先端部分を第2軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分87cの第2軸側凹曲面95に挿入して、接触させることにより構成される。第2接続機構82によって固定体23とジンバルフレーム80とが接続されることにより、ジンバルフレーム80、回転支持機構21および可動体20は、第2軸R2回りに回転可能な状態で、固定体23に支持される。
ジンバル機構22により支持された可動体20がケース97の内周側に配置されると、ホルダ29の第1側壁35と枠部99の第1側板101とは、X軸方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第2側壁36と第2側板102とは、X軸方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第3側壁37と第3側板103とは、Y軸方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第4側壁38と第4側板104とは、Y軸方向で隙間を開けて対向する、ホルダ29の第5側壁39と第5側板105とは、第1軸R1方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第6側壁40と第6側板106とは、第1軸R1方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第7側壁41と第7側板107とは、第2軸R2方向で隙間を開けて対向する。ホルダ29の第8側壁42と第8側板108とは、第2軸R2方向で隙間を開けて対向する。
ここで、振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法を説明する。図13は、振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法のフローチャートである。図14は、固定体23(ケース97)とジンバルフレーム80とを接続する接続方法の説明図である。
或いは、第2軸側シャフト84を互いに接近する方向に移動させるための治具に、第2軸側シャフト84が第2軸R2方向をジンバルフレーム80の側から受ける圧力を計測する圧力センサ130を取り付けておく。そして、圧力センサ130からの出力を監視しながら、一対の第2軸側シャフト84を、互いに接近する方向に、同時に、移動させる。
図15は、振れ補正機能付き光学ユニット1を光軸L方向の一方側(被写体側)から見た場合の分解斜視図である。図15に示すように、可動体20、回転支持機構21、およびジンバルフレーム80の外周側を囲むケース97の+X方向には、可動体20から第1方向(本例では、+X方向)へ引き出された第1フレキシブルプリント基板6と第2フレキシブルプリント基板7が配置される。
延びており、ケース97と第2カバー13との接続箇所を覆う被覆部160を備える。第2カバー13のケース97側(-X方向)の端部の表面には、第1カバー12の板厚と略等しい深さに凹んだ凹部161が設けられている。従って、第1カバー12は、被覆部160を凹部161に嵌合させることにより、ケース97と第2カバー13との接続箇所を被覆部160で覆うように組み立てられる。
図16は、ケース基材200の展開図である。上記のように、可動体20、回転支持機構21、およびジンバルフレーム80を外周側から囲む枠部99と、枠部99の光軸L方向の一端から内周側へ延びる枠状板部98と、を備えたケース97は金属製であり、一枚の板金を打ち抜いたケース基材200を折り曲げて立体形状のケース97が形成されている。図16に示すように、ケース基材200は、ケース97の枠状板部98を構成する第1基材部分210と、ケース97の枠部99を構成する第2基材部分220を備えている。第1基材部分210は8角形であり、中央に矩形の開口部98aが設けられている。
以上のように、本例の振れ補正機能付き光学ユニット1は、レンズ4を備える可動体20と、可動体20をレンズ4の光軸Lを中心に回転可能に支持する回転支持機構21と、回転支持機構21を光軸Lと交差する第1軸R1回りに回転可能に支持するとともに、光軸Lおよび第1軸R1と交差する第2軸R2回りに回転可能に支持するジンバル機構22と、ジンバル機構22および回転支持機構21を介して可動体20を支持する固定体23を有する。ジンバル機構22は、ジンバルフレーム80、回転支持機構21とジンバルフレーム80とを第1軸R1回りに回転可能に接続する第1接続機構81、および固定体23とジンバルフレーム80とを第2軸R2回りに回転可能に接続する第2接続機構82を備える。固定体23は、可動体20、回転支持機構21、およびジンバルフレーム80の外周側を囲む金属製のケース97を備え、ケース97は、第2軸R2方向で対向する一対の側板(第7側板107、第8側板108)を備える。第2接続機構82は、第7側板107および第8側板108のそれぞれを第2軸R2方向に貫通する貫通孔117の開口縁から第2軸R2方向に突出する筒部118に挿入されて第2軸R2上を内周側に突出する一対の第2軸側シャフト84と、ジンバルフレーム80の第2軸R2方向の対角位置に設けられて第2軸側シャフト84の先端が接触する第2軸側凹曲面95と、を備える。
ース97を金属製にすることで薄型化し、さらに、第2接続機構82を構成する貫通孔117および筒部118をケース97と一体に形成することにより、第2接続機構82の構成を簡素化でき、ケース97および第2接続機構82を径方向に薄型化することができる。従って、振れ補正機能付き光学ユニット1を小型化できる。
図17(a)は、変形例1のケース基材200Aの展開図である。図17(b)は、変形例1のケース97Aの斜視図である。以下、上記のケース基材200およびケース97と異なる点のみ説明し、同一の点は同一の符号を付して説明を省略する。変形例1のケース基材200Aは、ケース基材200Aを折り曲げて立体形状にした後、周方向で隣り合う側板用基材部分の縁同士を溶接でなくカシメ固定する。そのため、第2基材部分220Aは、第5側板用基材部分225、第6側板用基材部分226、第7側板用基材部分227、および第8側板用基材部分228の周方向の両端を延ばして固定用縁部230を形成した形状に打ち抜かれている。
図18(a)は、変形例2のケース基材200Bの展開図である。図18(b)は、変形例2のケース97Bの斜視図である。変形例2のケース基材200Bは、枠状板部98を構成する第1基材部分210Bと、枠部99を構成する第2基材部分220Bとを備えている。ケース基材200Bを打ち抜く際、第2基材部分220Bは、8枚の側板用基材部分が1列に並んで繋がっている形状に打ち抜かれている。また、第2基材部分220Bは、8枚の側板用基材部分のうちの1枚が、第1基材部分210Bの外周縁を構成する8つの辺のうちの1辺に繋がる展開形状に打ち抜かれている。図18(a)の例では、第2側板用基材部分222Bが第1基材部分210Bと繋がっている、また、第2側板用基材部分222B、第6側板用基材部分226B、第4側板用基材部分224B、第8側板用基材部分228B、第1側板用基材部分221B、第5側板用基材部分225B、第3側板用基材部分223B、第7側板用基材部分227B、の順に配列されて一列に繋がっている。
凸部233とが嵌合した状態に第1基材部分210Bと第2基材部分220Bが組み立てられる。嵌合凸部233は、第1側板用基材部分221B、第3側板用基材部分223B、および、第4側板用基材部分224Bの3箇所に形成されている。嵌合凹部232と嵌合凸部233との嵌合箇所を溶接等によって固定することにより、ケース97Bが完成する。
図19(a)は、変形例3のケース基材200Cの展開図である。図19(b)は、変形例3のケース97Cと第1カバー12Cの斜視図である。以下、変形例2と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略し、異なる点のみ説明する。変形例3のケース基材200Cは、第2基材部分220Bの縁に形成された嵌合凸部233のうちの一部を、嵌合凸部233よりも突出寸法が大きい位置決め凸部234に変更したものである。
シャフト、85…ジンバルフレーム本体部、85a…中央板部分、85b…第1傾斜板部分、85c…第2傾斜板部分、86…第1軸側ジンバルフレーム延設部、86a…第1軸側ジンバルフレーム延設部第1延設部分、86b…第1軸側ジンバルフレーム延設部第2延設部分、86c…第1軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分、87…第2軸側ジンバルフレーム延設部、87a…第2軸側ジンバルフレーム延設部第1延設部分、87b…第2軸側ジンバルフレーム延設部第2延設部分、87c…第2軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分、90…開口部、91…リブ、92…ジンバルフレーム延設部貫通孔、93…第1軸側シャフト支持用筒部、94…ジンバルフレーム延設部突部、95…第2軸側凹曲面、97、97A、97B、97C…ケース、98…枠状板部、99…枠部、101…第1側板、102…第2側板、103…第3側板、104…第4側板、105…第5側板、106…第6側板、107…第7側板、108…第8側板、109…第1コイル保持用開口部、110…第1コイル、111…第2コイル保持用開口部、112…第2コイル、113…第3コイル保持用開口部、114…第3コイル、115…切欠き部、117…貫通孔、118…筒部、120…溶接痕、123…第1磁性板、125…第2磁性板、130…圧力センサ、40…像側カバー本体、141…第1弾性係合部、142…第2弾性係合部、143…第1係止部、150…上板部、151…第1側板、152…第2側板、153…第3側板、155…フック、156…嵌合部、160…被覆部、161…凹部、165…枠状カバー部分、166…開口部、167…溶接痕、200、200A,200B、200C…ケース基材、210、210B…第1基材部分、211…第1辺、212…第2辺、213…第3辺、214…第4辺、215…第5辺、216…第6辺、217…第7辺、218…第8辺、220、220A、220B、220C…第2基材部分、221、221B…第1側板用基材部分、222、222B…第2側板用基材部分、223、223B…第3側板用基材部分、224、224B…第4側板用基材部分、225、225B…第5側板用基材部分、226、226B…第6側板用基材部分、227、227B…第7側板用基材部分、228、228B…第8側板用基材部分、229…貫通部、230…固定用縁部、231…カシメ部、232…嵌合凹部、233…嵌合凸部、234…位置決め凸部、235…位置決め穴
L…光軸、R1…第1軸、R2…第2軸
Claims (11)
- レンズを備える可動体と、
前記可動体を前記レンズの光軸を中心に回転可能に支持する回転支持機構と、
前記回転支持機構を前記光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するとともに、前記光軸および前記第1軸と交差する第2軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、
前記ジンバル機構および前記回転支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、
前記ジンバル機構は、ジンバルフレーム、前記回転支持機構と前記ジンバルフレームとを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構、および前記固定体と前記ジンバルフレームとを前記第2軸回りに回転可能に接続する第2接続機構を備え、
前記固定体は、
前記可動体、前記回転支持機構、および前記ジンバルフレームの外周側を囲む金属製のケースを備え、
前記ケースは、前記第2軸方向で対向する一対の側板を備え、
前記第2接続機構は、各側板を前記第2軸方向に貫通する貫通孔の開口縁から前記第2軸方向に突出する筒部に挿入されて前記第2軸上を内周側に突出する一対の第2軸側シャフトと、前記ジンバルフレームの前記第2軸方向の対角位置に設けられて前記第2軸側シャフトの先端が接触する第2軸側凹曲面と、を備えることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ケースは、
前記可動体、前記回転支持機構、および前記ジンバルフレームの外周側を囲む枠部と、
前記枠部の光軸方向の一端から内周側へ延びる枠状板部と、を備え、
前記枠部および前記枠状板部は、板厚が同一の金属板からな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。 - 前記可動体を前記第1軸回りおよび前記第2軸回りに揺動させる振れ補正用磁気駆動機構を備え、前記振れ補正用磁気駆動機構は、前記可動体に配置されるマグネットと、前記固定体に配置されるコイルを備え、
前記コイルは、前記枠部を前記光軸と直交する方向に貫通するコイル保持用開口部に配置され、前記枠部の外周面に沿って引き回されるフレキシブルプリント基板に固定され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。 - 前記枠部は、前記一対の側板を含む複数の側板を備え、
周方向で隣り合う前記側板の接続位置にカシメ部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。 - 前記固定体は、前記可動体および前記ケースを収容するカバーを備え、
前記ケースは、前記枠状板部と前記枠部とが繋がる角部から突出する位置決め凸部を備え、
前記カバーは、前記位置決め凸部が嵌まる位置決め穴を備えることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記固定体は、前記可動体および前記ケースを収容するカバーを備え、
前記ケースは、前記枠状板部と前記枠部とが繋がる角部に形成された嵌合部を備え、
前記カバーは、前記嵌合部に嵌まるフックを備えることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 請求項2に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、
1枚の板金部材を打ち抜いたケース基材を折り曲げて立体形状の前記ケースを製造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。 - 前記板金部材から前記ケース基材を打ち抜く際に、バーリング加工によって前記筒部を形成しておく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の製造方法。
- 前記枠状板部は、8角形であり、
前記枠部は、前記一対の側板を含む8枚の側板を備え、
前記ケース基材は、前記枠状板部を構成する第1基材部分と、前記8枚の側板を構成する8枚の側板用基材部分を備えた第2基材部分と、が繋がった展開形状であり、
前記ケース基材を打ち抜く際、前記第1基材部分の外周縁を構成する8つの辺から前記8枚の側板用基材部分が互いに分離された状態で外周側へ延びる展開形状に打ち抜き、
前記ケース基材から立体形状の前記ケースを形成する際、前記8枚の側板用基材部分のそれぞれを前記第1基材部分に対して同一方向へ略直角に折り曲げることを特徴とする請求項7または8に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。 - 周方向で隣り合う前記側板用基材部分の端部同士を重ねてカシメ固定す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の製造方法。
- 前記枠状板部は、8角形であり、
前記枠部は、前記一対の側板を含む8枚の側板を備え、
前記ケース基材は、前記枠状板部を構成する第1基材部分と、前記8枚の側板を構成する8枚の側板用基材部分を備えた第2基材部分と、が繋がった展開形状であり、
前記ケース基材を打ち抜く際、1列に並んで繋がっている前記8枚の側板用基材部分のうちの1枚が、前記第1基材部分の外周縁を構成する8つの辺のうちの1辺に繋がる展開形状に打ち抜き、
前記ケース基材から立体形状の前記ケースを形成する際、前記第2基材部分を隣り合う前記側板用基材部分の境界の位置で折り曲げて筒状に形成するとともに、前記第1基材部分を前記第2基材部分に対して略直角に折り曲げることを特徴とする請求項7または8に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。
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