JP7309494B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
可動体を、前記カメラモジュールの光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、前記ジンバル機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、前記可動体は、前記カメラモジュールを外周側から保持する枠状のホルダを備え、前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記可動体および前記ジンバルフレームを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、前記第1接続機構は、前記ホルダに固定されて当該ホルダから前記第1軸上を当該第1軸方向に突出する第1球体と、前記ジンバルフレームに設けられて前記第1球体の先端が接触する第1凹曲面と、を備え、前記ホルダおよび前記第1球体は、いずれも金属製であり、前記ホルダと前記第1球体との第1接触部には、第1溶接痕が設けられ、前記ホルダは、前記第1軸上における前記カメラモジュールの両側で当該カメラモジュールと隙間を開けて対向する一対のホルダ対向部を備え、一対の前記ホルダ対向部のそれぞれに前記第1球体が固定され、各第1球体は、前記ホルダ対向部から内周側に突出し、前記ジンバルフレームは、前記可動体における前記カメラモジュールと前記ホルダ対向部との間の前記隙間を前記光軸方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部を備え、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれは、前記第1凹曲面を備え、前記第1凹曲面は、内周側に窪むことを特徴とする。かかる構成によれば、ジンバル機構は、カメラモジュールの第1軸方向の両側に第1接続機構を備える。従って、ジンバル機構によって可動体を第1軸回りに回転可能に支持できる。
フレームに設けられて前記第2球体の先端が接触する第2凹曲面と、を備え、前記第2凹曲面は、前記内周側に窪み、前記ケースおよび前記第2球体は、いずれも金属製であり、前記ケースと前記第2球体との第2接触部には、第2溶接痕が設けられているものとすることができる。このようにすれば、ジンバル機構は、可動体をカメラモジュールの光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するとともに、可動体を光軸および第1軸と交差する第2軸回りに回転可能に支持する。従って、固定体は、ジンバル機構を介して、可動体を第1軸回りおよび第2軸回りに回転可能に支持する。また、固定体において、可動体およびジンバルフレームを外周側から囲むケースを金属製とすれば、ケースを樹脂製とした場合と比較して、径方向におけるケースの厚みを薄くできる。従って、固定体を径方向で小型化できる。また、ケースと第2球体との接触部には、第2溶接痕が設けられている。すなわち、第2球体は、溶接によって、ケースに直接固定される。これにより、ケースに、第2球体を保持するための部材を備える必要がないので、その分、固定体を小さくできる。ここで、固定体を径方向で小型化できれば、振れ補正機能付き光学ユニットを径方向で小型化できる。
図1は、実施例1の振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図2は、図1の振れ補正機能付き光学ユニットを光軸方向から見た場合の平面図である。図3は、図1の振れ補正機能付き光学ユニットの分解斜視図である。図4は、可動体のホルダの説明図である。振れ補正機能付き光学ユニット1Aは、カメラモジュール2を搭載する。振れ補正機能付き光学ユニット1A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。振れ補正機能付き光学ユニット1Aは、撮影画像が傾くことを回避するため、ジャイロスコープ等の検出手段によって検出された加速度や角速度、振れ量等に基づき、カメラモジュール2の傾きを補正する。
3を揺動させる。また、振れ補正機能付き光学ユニット1A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、可動体3をX軸回りおよびY軸回りに揺動させる。
図3に示すように、可動体3は、カメラモジュール2と、カメラモジュール2を外周側から囲むホルダ10と、を備える。カメラモジュール2は、カメラモジュール本体部11と、カメラモジュール本体部11から+Z方向に突出する鏡筒部12と、を備える。鏡筒部12にはレンズ13が収容されている。カメラモジュール2の光軸は、レンズ13の光軸である。図2に示すように、カメラモジュール本体部11には、撮像素子14が収容されている。撮像素子14は、光軸L上においてレンズ13の-Z方向に配置されている。カメラモジュール本体部11をZ軸方向から見た場合の形状は、8角形である。
5の内壁面と第1球体33との第1接触部36に設けられている。同様に、第6側板26と第1球体33とを固定する第1溶接痕34は、第6側板26における第1貫通孔35の内壁面と第1球体33との第1接触部36に設けられている。
図5は、固定体5を図2のB-B線で切断した場合の断面図である。図1、図3に示すように、固定体5は、可動体3を囲む枠状のケース43を有する。ケース43をZ軸方向から見た場合の形状は、8角形である。ケース43は、可動体3を外周側から囲む枠部41と、枠部41の+Z方向の端部から内周側の突出する枠状板部42とを備える。ケース43は、金属製であり、非磁性材料からなる。
の第2接触部には、第2溶接痕68が設けられている。
図6はジンバルフレームの斜視図である。図7は、図2のA-A線で切断した場合の振れ補正機能付き光学ユニット1Aの断面図である。図8は図2のB―B線で切断した場合の振れ補正機能付き光学ユニット1Aの断面図である。ジンバル機構4は、ジンバルフレーム70、ジンバルフレーム70とホルダ10とを第1軸R1回りに回転可能に接続する第1接続機構71、およびジンバルフレーム70とケース43とを第2軸R2回りに回転可能に接続する第2接続機構72を備える。
ジンバルフレーム70は、金属製の板バネからなる。ジンバルフレーム70は、ホルダ10およびカメラモジュール本体部11の+Z方向に位置するジンバルフレーム本体部75と、ジンバルフレーム本体部75から第1軸R1方向の両側を外側に突出して-Z方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部76と、ジンバルフレーム本体部75から第2軸R2方向の両側を外側に突出して-Z方向に延びる一対の第2ジンバルフレーム延設部77と、を備える。ジンバルフレーム本体部75は、第1軸R1方向に延びる略長方形形状の中央板部分75aと、中央板部分75aの第2軸R2方向の一方側(-Y方向の側)から+Z方向に傾斜する第1傾斜板部分75bと、中央板部分75aの第2軸R2方向の他方側(+Y方向の側)から+Z方向に傾斜する第2傾斜板部分75cと、を備える。また、ジンバルフレーム本体部75は、中央に、Z軸方向に貫通する開口部80を備る。開口部80には、カメラモジュール2の鏡筒部12が挿入されている。
図7に示すように、第1接続機構71は、可動体3のホルダ10(第5側板25および第6側板26)に固定された第1球体33が、一対の第1ジンバルフレーム延設部76のそれぞれの第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分76bに設けられた第1凹曲面76cに挿入されることにより構成される。本例では、第1球体33と第1凹曲面76cとは、点接触する。
可動体3がジンバル機構4を介して固定体5に支持された状態では、図2に示すように
、ホルダ10の第1側壁51に固定された第1マグネット31と、ケース43の第1側壁51に固定された第1コイル61とがX方向で隙間を開けて対向する。第1マグネット31および第1コイル61は、可動体3をY軸回りに回転させる推進力を発揮する第1振れ補正用磁気駆動機構81を構成する。また、ホルダ10の第3側壁53に固定された第2マグネット32と、ケース43の第3側壁53に固定された第2コイル62とがY方向で隙間を開けて対向する。第2マグネット32および第2コイル62は、可動体3をX軸回りに回転させる推進力を発揮する第2振れ補正用磁気駆動機構82と、構成する。ここで、第1振れ補正用磁気駆動機構81および第2振れ補正用磁気駆動機構82は、可動体3を第1軸R1回りおよび第2軸R2回りに回転させる振れ補正用磁気駆動機構6を構成する。振れ補正用磁気駆動機構6は、第1振れ補正用磁気駆動機構81による可動体3のY軸回りの回転と、第2振れ補正用磁気駆動機構82による可動体3のX軸回りの回転とを合成して、可動体3を第1軸R1回り、および第2軸R2回りに回転させる。
本例によれば、カメラモジュール2を外周側から囲むホルダ10が金属製である。従って、ホルダ10が樹脂製の場合と比較して、径方向におけるホルダ10の厚みを薄くすることができる。また、ジンバル機構4において、ジンバルフレーム70とホルダ10とを回転可能に接続する第1接続機構71の第1球体33はホルダ10に設けられ、第1球体33と接触する第1凹曲面76cはジンバルフレーム70に設けられる。従って、ホルダ10に、凹曲面を備える部材を保持する保持部を備える必要がない。これにより、ホルダ10の形状を簡易なものとすることができるので、ホルダ10を径方向で薄くできる。従って、可動体3を径方向で小型化できる。また、ホルダ10と第1球体33との接触部には、第1溶接痕34が設けられている。すなわち、第1球体33は、溶接によって、ホルダ10に直接固定される。これにより、ホルダ10に、第1球体33を保持するための部材を備える必要がないので、その分、可動体3を小さくできる。ここで、可動体3を径方向で小型化できれば、可動体3を外周側から囲む固定体5を径方向で小型化することが可能となる。よって、振れ補正機能付き光学ユニット1Aを径方向で小型化できる。
凹曲面76cを備える。これにより、ジンバル機構4は、ホルダ10における第1軸R1方向の両側に第1接続機構71を備える。従って、ジンバル機構4によって可動体3を第1軸R1回りに回転可能に支持できる。
本例において、振れ補正用磁気駆動機構6は、ケース43に固定されたマグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)と、可動体3に固定されたコイル(第1コイル61および第2コイル62)と、を備えてもよい。すなわち、マグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)と、コイル(第1コイル61および第2コイル62)とを、入れ替えてもよい。この場合には、ケース43は、磁性材料からなり、ホルダ10は、非磁性材料からなるものとする。このようにすれば、ケース43をマグネット(
第1マグネット31および第2マグネット32)のヨークとして機能させることができる。従って、振れ補正用磁気駆動機構6が可動体3を回転させる推力を確保しやすい。また、ホルダ10とマグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)との間に磁気吸引力が働いて可動体3の回転を阻害することを防止できる。
図9は、実施例2の振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図10は、図9の振れ補正機能付き光学ユニットを光軸方向から見た場合の平面図である。図11は、図9の補正機能付き光学ユニットの分解斜視図である。図12はホルダの説明図である。図13は、ジンバルフレームの斜視図である。図14は、図10のC-C線で切断した振れ補正機能付き光学ユニットの断面図である。
図11に示すように、可動体3は、カメラモジュール2と、カメラモジュール2を外周側から囲むホルダ10と、を備える。カメラモジュール2は、カメラモジュール本体部11と、カメラモジュール本体部11から+Z方向に突出する鏡筒部12と、を備える。カメラモジュール本体部11をZ軸方向から見た場合の形状は、8角形である。
板22のそれぞれから、第1軸R1方向に互いに平行に突出する一対の第2突出部側板18と、一対の第2突出部側板18の外周側の端を接続する第6側板26(ホルダ対向部)を備える。また、ホルダ10は、第2軸R2方向の対角で、第1側板21と第4側板24とを接続する第7側板27、および、第2側板22と第3側板23とを接続する第8側板28を備える。
ジンバル機構4は、ジンバルフレーム70と、ジンバルフレーム70とホルダ10とを第1軸R1回りに回転可能に接続する第1接続機構71、およびジンバルフレーム70とケース43とを第2軸R2回りに回転可能に接続する第2接続機構72と、を備える。
ジンバルフレーム70は、金属製の板バネからなる。図13に示すように、ジンバルフレーム70は、ホルダ10およびカメラモジュール本体部11の+Z方向に位置するジンバルフレーム本体部75と、ジンバルフレーム本体部75から第1軸R1方向の両側を外側に突出して-Z方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部76と、ジンバルフレーム本体部75から第2軸R2方向の両側を外側に突出して-Z方向に延びる一対の第2
ジンバルフレーム延設部77と、を備える。ジンバルフレーム本体部75の中央の開口部80には、カメラモジュール2の鏡筒部12が挿入されている。
第1接続機構71は、可動体3のホルダ10に固定された第1球体33が、一対の第1ジンバルフレーム延設部76のそれぞれの第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分76bに設けられた第1凹曲面76cに挿入されることにより構成される。本例では、第1球体33と第1凹曲面76cとは、点接触する。第1接続機構71が構成されると、可動体3は、ジンバルフレーム70に回転可能に支持される。ここで、ジンバルフレーム70は板バネなので、第1ジンバルフレーム延設部76は、第1軸R1方向に弾性変形可能である。従って、第1球体33と第1凹曲面76cとを接触させる際に、一対の第1ジンバルフレーム延設部76のそれぞれを内周側に撓ませる。これにより、各第1ジンバルフレーム延設部76の第1凹曲面76cは、各第1ジンバルフレーム延設部76が外周側に向かう弾性復帰力により、第1球体33に押し付けられる。
本例の振れ補正機能付き光学ユニット1Bにおいても、上記の振れ補正機能付き光学ユニット1Aと同様の作用効果を得ることができる。
本例においても、振れ補正用磁気駆動機構6は、ケース43に固定されたマグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)と、可動体3に固定されたコイル(第1コイル61および第2コイル62)と、を備えてもよい。すなわち、マグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)と、コイル(第1コイル61および第2コイル62)とを、入れ替えてもよい。この場合には、ケース43は、磁性材料からなり、ホルダ10は、非磁性材料からなるものとする。このようにすれば、ケース43をマグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)のヨークとして機能させることができる。従って、振れ補正用磁気駆動機構6が可動体3を回転させる推力を確保しやすい。また、ホルダ10とマグネット(第1マグネット31および第2マグネット32)との間に磁気吸引力が働いて可動体3の回転を阻害することを防止できる。
Claims (9)
- カメラモジュールを備える可動体と、
前記可動体を、前記カメラモジュールの光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、
前記ジンバル機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、
前記可動体は、前記カメラモジュールを外周側から保持する枠状のホルダを備え、
前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記可動体および前記ジンバルフレームを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、
前記第1接続機構は、前記ホルダに固定されて当該ホルダから前記第1軸上を当該第1軸方向に突出する第1球体と、前記ジンバルフレームに設けられて前記第1球体の先端が接触する第1凹曲面と、を備え、
前記ホルダおよび前記第1球体は、いずれも金属製であり、
前記ホルダと前記第1球体との第1接触部には、第1溶接痕が設けられ、
前記ホルダは、前記第1軸が通過する第1貫通孔を備え、
前記第1貫通孔は、前記第1球体の外径よりも小径であり、
前記第1球体は、前記第1貫通孔に部分的に挿入され、
前記ホルダにおける前記第1貫通孔の開口縁は、前記第1接触部であり、
前記第1接触部は、円環状であることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - カメラモジュールを備える可動体と、
前記可動体を、前記カメラモジュールの光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、
前記ジンバル機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、
前記可動体は、前記カメラモジュールを外周側から保持する枠状のホルダを備え、
前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記可動体および前記ジンバルフレームを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、
前記第1接続機構は、前記ホルダに固定されて当該ホルダから前記第1軸上を当該第1軸方向に突出する第1球体と、前記ジンバルフレームに設けられて前記第1球体の先端が接触する第1凹曲面と、を備え、
前記ホルダおよび前記第1球体は、いずれも金属製であり、
前記ホルダと前記第1球体との第1接触部には、第1溶接痕が設けられ、
前記ホルダは、前記第1軸上で前記カメラモジュールの両側に位置する一対のホルダ部分を備え、
一対の前記ホルダ部分のそれぞれに前記第1球体が固定され、
各第1球体は、前記ホルダ部分から外周側に突出し、
前記ジンバルフレームは、前記ホルダの前記第1軸方向の両側を前記光軸方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部を備え、
一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれは、前記第1凹曲面を備え、
前記第1凹曲面は、外周側に窪むことを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - カメラモジュールを備える可動体と、
前記可動体を、前記カメラモジュールの光軸と交差する第1軸回りに回転可能に支持するジンバル機構と、
前記ジンバル機構を介して前記可動体を支持する固定体と、を有し、
前記可動体は、前記カメラモジュールを外周側から保持する枠状のホルダを備え、
前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記可動体および前記ジンバルフレームを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、
前記第1接続機構は、前記ホルダに固定されて当該ホルダから前記第1軸上を当該第1軸方向に突出する第1球体と、前記ジンバルフレームに設けられて前記第1球体の先端が接触する第1凹曲面と、を備え、
前記ホルダおよび前記第1球体は、いずれも金属製であり、
前記ホルダと前記第1球体との第1接触部には、第1溶接痕が設けられ、
前記ホルダは、前記第1軸上における前記カメラモジュールの両側で当該カメラモジュールと隙間を開けて対向する一対のホルダ対向部を備え、
一対の前記ホルダ対向部のそれぞれに前記第1球体が固定され、
各第1球体は、前記ホルダ対向部から内周側に突出し、
前記ジンバルフレームは、前記可動体における前記カメラモジュールと前記ホルダ対向部との間の前記隙間を前記光軸方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部を備え、
一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれは、前記第1凹曲面を備え、
前記第1凹曲面は、内周側に窪むことを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記第1溶接痕は、前記第1軸方向から前記第1貫通孔を介して前記第1球体を視た場合に、目視可能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。
- 前記固定体は、前記可動体および前記ジンバルフレームを外周側から囲む枠状のケースを備え、
前記ジンバル機構は、前記ケースと前記ジンバルフレームとを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接続する第2接続機構を備え、前記可動体を前記第2軸回りに回転可能に支持し、
前記第2接続機構は、前記ケースに固定されて当該ケースから前記第2軸上を内周側に突出する第2球体と、前記ジンバルフレームに設けられて前記第2球体の先端が接触する第2凹曲面と、を備え、
前記第2凹曲面は、前記内周側に窪み、
前記ケースおよび前記第2球体は、いずれも金属製であり、
前記ケースと前記第2球体との第2接触部には、第2溶接痕が設けられていることを特徴とする請求項1から4のうち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。 - 前記ケースは、前記第2軸が通過する第2貫通孔を備え、
前記第2貫通孔は、前記第2球体の外径よりも小径であり、
前記第2球体は、前記第2貫通孔に部分的に挿入され、
前記ケースにおける前記第2貫通孔の開口縁は、前記第2接触部であり、
前記第2接触部は、円環状であ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。 - 前記第2溶接痕は、前記第2貫通孔を介して前記第2球体を視た場合に、目視可能であ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。
- 前記可動体を前記第1軸回りおよび前記第2軸回りに回転させる振れ補正用磁気駆動機構を有し、
前記振れ補正用磁気駆動機構は、前記ホルダに固定されたマグネットと、前記固定体に固定されたコイルと、を備え、
前記ホルダは、磁性材料からなり、
前記ケースは、非磁性材料からなることを特徴とする請求項5から7のうち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。 - 前記可動体を前記第1軸回りおよび前記第2軸回りに回転させる振れ補正用磁気駆動機構を有し、
前記振れ補正用磁気駆動機構は、前記ケースに固定されたマグネットと、前記可動体に固定されたコイルと、を備え、
前記ケースは、磁性材料からなり、
前記ホルダは、非磁性材料からなることを特徴とする請求項5から7のうち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。
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