JP7376313B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
できる。また、このような駆動部材は、形状を小さくできるとともに、配置の自由度が高い。従って、ローリング駆動機構を小型化できるとともに、設計の自由度の向上を図ることができる。
また、屈曲部を備えたワイヤはフックや凸部に係止することができる。従って、駆動部材の取り付け構造を簡素化でき、取付作業も容易である。
図1は本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット1の斜視図である。図2は、カバー2を除いた振れ補正機能付き光学ユニット1の斜視図である。図3は、光学ユニット本体部3を光軸L方向から見た場合の平面図である。図3では、光学ユニット本体部3から引き出された第1フレキシブルプリント基板6、第2フレキシブルプリント基板7、および第3フレキシブルプリント基板8を省略して示す。図4は、図3のA-A線断面図である。図5は、図3のB-B線断面図である。図6は、光学ユニット本体部3の分解斜視図である。
出されている。Z軸方向は、光軸Lに沿う方向(光軸方向)である。-Z方向は、撮像モジュール5の像側であり、+Z方向は、撮像モジュール5の被写体側である。第1軸R1および第2軸R2は、Z軸回り(光軸L回り)で、X軸およびY軸に対して45度傾斜する。
図7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7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、Z軸方向から見た場合に略8角形の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には光学素子であるレンズ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上で、レンズ4の-Z方向に位置する。
図8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7、図8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に接触した状態で摺動する摺動部材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。
置するプレートホルダ環状板67と、プレートホルダ環状板67の外周側端縁から-Z方向に屈曲する複数のプレートホルダ円弧壁68と、を備える。
第1マグネット45および第2マグネット47は、プレートホルダ環状部65を、プレートロール環状部57に接近する方向に吸引する。従って、第1マグネット45および第2マグネット47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2与圧機構55を構成する。
図3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4、図6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5、図6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6、図7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、撮像モジュール5の円筒部分31が挿入されている。
に設けられている。また、第1軸側ジンバルフレーム延設部86のプレートホルダ延設部66とは反対の外側面には、第1軸側ジンバルフレーム延設部第2延設部分86bから、第1軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cに至るリブ91が設けられている。リブ91は、第1軸側ジンバルフレーム延設部第2延設部分86bと第1軸側ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cとの間の屈曲部分を経由して延びる。
図6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。本形態では、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。
レーム本体部85、プレートロール環状部57、およびプレートホルダ環状部65は、撮像素子9よりも+Z方向に位置する。
図3、図6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6に示すように、ケース97は、8角形の枠状板部98と、ホルダ29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方向に延びている。
図5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、図3に示すように、可動体20の第1側壁35に固定された第1マグネット45と、ケース97に保持された第1コイル110とがX方向で隙間を開けて対向する。第1マグネット45および第1コイル110は、第2振れ補正用磁気駆動機構27を構成する。従って、第1コイル110への給電により、可動体20は、Y軸回りに回転する。また、可動体20の第3側壁37に固定された第2マグネット47と第2コイル112とがY方向で隙間を開けて対向する。第2マグネット47および第2コイル112は、第1振れ補正用磁気駆動機構26を構成する。従って、第2コイル112への給電により、可動体20はX軸回りに回転する。振れ補正用駆動機構25は、第1振れ補正用磁気駆動機構26による可動体20のX軸回りの回転と、第1振れ補正用磁気駆動機構27による可動体20のY軸回りの回転とを合成して、可動体20を第1軸R1回り、および第2軸R2回りに揺動させる。
図9は、ローリング駆動機構28および回転支持機構21の分解斜視図である。図7、図9に示すように、ローリング駆動機構28は、形状記憶合金からなる駆動部材200を備える。駆動部材200は、可動体20と固定体23とを接続する。図7に示すように、駆動部材200は、X軸方向もしくはY軸方向に直線状に延びており、周方向に離間した2箇所を接続している。ローリング駆動機構28は、駆動部材200の通電の有無および通電量を制御することにより、駆動部材200の温度を制御して、駆動部材200の形態(長さ)を変化させる。これにより、固定体23に対して可動体20をZ軸回り(光軸L回り)に回転させてローリング補正を行う。
力によって記憶形状から変形可能である。駆動部材200は、低温相において記憶形状よりも長い形状に変形されて、可動体20と固定体23とを接続する状態に取り付けられている。
に係止されると共に、駆動部材202、204の第1部分211が他方のプレートロール延設部58に設けられたワイヤ係止部220に係止されている。
図10は、ローリング駆動機構28および回転支持機構21の平面図である。図10の状態は、可動体20がローリング補正の原点位置にあるときの状態であり、4本の駆動部材200は、光軸L方向から見た場合の長さが同一である。図10において、第1回転方向CWと第2回転方向CCWは、可動体20の回転方向である。可動体20は、回転支持機構21のプレートロール51と一体に回転する。ローリング駆動機構28は、4箇所の駆動部材200のうち、光軸Lを挟んで反対側に配置される一対の駆動部材201、202(以下、第1駆動部材という)に同期して通電するとともに、第1駆動部材とは異なる位置で光軸Lを挟んで反対側に配置される一対の駆動部材203、204(以下、第2駆動部材という)に同期して通電する。
駆動部材204に接続されているプレートロール延設部58とプレートホルダ延設部66が近づく。従って、プレートロール51がプレートホルダ52に対して第2回転方向CCWに回転し、可動体20が第2回転方向CCWに回転する。また、このとき、通電していない第1駆動部材(駆動部材203、204)には引っ張り方向の力が作用し、第1駆動部材(駆動部材203、204)は伸ばされる。第2駆動部材(駆動部材203、204)が記憶形状(第2形状)まで縮むと、第1駆動部材(駆動部材201、202)は第1形状まで伸ばされる。
以上のように、本形態の振れ補正機能付き光学ユニット1は、光学素子であるレンズ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と、可動体20を光軸L回りに回転させるローリング駆動機構28と、可動体20を第1軸R1回りおよび第2軸R2回りに揺動させる振れ補正用駆動機構25と、を有する。ローリング駆動機構28は、形状記憶合金からなる駆動部材200を備える。駆動部材200は、可動体20に接続される第1部分211、および、固定体23に接続される第2部分212を備え、第1部分211と第2部分212は光軸L回りの周方向に離間する。駆動部材200は、通電により所定の温度になると記憶形状に復帰するので、駆動部材200の通電状態を制御して光軸L方向から見た場合の駆動部材200の長さを変化させることにより、可動体20を光軸L回りに回転させることができる。
上記形態では、ローリング駆動機構28を回転支持機構21に取り付けていたが、以下に説明する変形例1-5においては、ローリング駆動機構28を取り付ける部位は回転支持機構21に限定されるものではない。図11は、ローリング駆動機構28の変形例1を模式的に示す側面図である。上記形態は、可動体20の光軸L方向の一方側(被写体側)の端部にローリング駆動機構28の駆動部材200を配置したものであったが、駆動部材200の光軸L方向の配置は、上記形態の配置に限定されるものではない。図11に示すように、変形例1のローリング駆動機構28は、第1駆動機構28Aおよび第2駆動機構28Bを備える。第1駆動機構28Aは、可動体20の光軸L方向の一方側の端部に配置される。また、第2駆動機構28Bは、可動体20の光軸L方向の他方側の端部に配置される。
図12は、ローリング駆動機構28の変形例2およびその動作を模式的に示す平面図である。上記形態は、可動体20を第1回転方向CWに回転させる第1駆動部材(駆動部材201、202)と、可動体20を第2回転方向CCWに回転させる第2駆動部材(駆動部材203、204)備えるものであったが、変形例2は、1本の駆動部材200によって第1回転方向CWと第2回転方向CCWの2方向に可動体20を回転させるものである。図12(a)に示すように、変形例2のローリング駆動機構28は、1本の駆動部材200を備える。駆動部材200の形状は上記形態と同一である。
第2回転方向CCWへ回転する。
図13(a)は、ローリング駆動機構28の変形例3を模式的に示す平面図である。図13(b)は、ローリング駆動機構28の変形例4を模式的に示す平面図である。変形例3、4のローリング駆動機構28は、複数の駆動部材200を備える。複数の駆動部材200は、光軸Lを中心とする周方向の複数位置に配置される。各駆動部材200は、変形例2と同様に、1本のみで可動体20を第1回転方向CWと第2回転方向CCWの両方向に回転させることができるものとする。図13(a)に示すように、変形例3のローリング駆動機構28は、光軸Lを挟んで反対側に配置される2本の駆動部材200を備える。また、図13(b)に示すように、変形例4のローリング駆動機構28は、光軸Lを中心として周方向に均等に分散して配置される3本の2本の駆動部材200を備える。
図14は、ローリング駆動機構28の変形例5を模式的に示す平面図である。変形例5のローリング駆動機構28は、駆動部材200および付勢部240を備える。駆動部材200および付勢部240は、可動体20と固定体23とを接続する。駆動部材200は、上記形態と同様に、第1形状と第2形状(記憶形状)の間で変化する。付勢部240は、コイルばねなどの弾性部材からなり、駆動部材200を第1形状に伸ばす方向の付勢力を発生させる。付勢部240は、駆動部材200が第1形状に伸びた状態で、自由長よりも伸びた状態になるように取り付けられている。駆動部材200が第1形状から第2形状(記憶形状)に変化すると、付勢部240が伸長して付勢力が増大し、駆動部材200が第2形状(記憶形状)から第1形状に変化すると、付勢部240が縮んで付勢力が減少する。
動体20が第2回転方向CCWへ回転する。
Claims (6)
- 光学素子を備える可動体と、
前記可動体を前記光学素子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軸を中心とする第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軸を中心とする第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、
前記可動体を前記光軸を中心とする光軸回りに回転させるローリング駆動機構と、
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駆動機構と、を有し、
前記ローリング駆動機構は、形状記憶合金からなる駆動部材を備え、
前記駆動部材は、前記可動体に接続される第1部分、および、前記固定体に接続される第2部分を備え、前記第1部分と前記第2部分は前記光軸回りの周方向に離間し、
前記駆動部材は、通電により所定の温度になると記憶形状に復帰し、
前記駆動部材の通電状態を制御して前記光軸に沿う光軸方向から見た場合の前記駆動部材の長さを変化させることにより、前記可動体を前記光軸回りに回転させ、
前記駆動部材を前記記憶形状から伸ばす方向の付勢力を発生させる付勢部を備え、
前記駆動部材に通電することにより、前記駆動部材を前記記憶形状に変化させて前記可動体を第1回転方向に回転させ、
前記駆動部材の通電を行わない状態で、前記付勢部の付勢力によって前記可動体を前記第1回転方向とは逆向きの第2回転方向に回転させ、
前記駆動部材は、形状記憶合金からなるワイヤであり、
前記第1部分および前記第2部分の一方は、前記ワイヤを折り返した屈曲部であり、
前記回転支持機構は、前記可動体に固定されたプレートロールと、前記光軸方向で前記プレートロールに対向するプレートホルダと、前記プレートロールおよび前記プレートホルダに接触した状態で摺動する摺動部材と、を備え、
前記プレートホルダは、前記ジンバル機構を介して前記固定体に接続され、
前記プレートロールは、前記光軸方向から見た場合に前記可動体に重なるプレートロール環状部と、前記プレートロール環状部から前記第2軸に沿う第2軸方向の両側に突出する一対のプレートロール延設部を備え、
前記プレートホルダは、前記プレートロール環状部に対向するプレートホルダ環状部と
、前記プレートホルダ環状部から前記第1軸に沿う第1軸方向の両側に突出する一対のプレートホルダ延設部を備え、
前記一対のプレートロール延設部と前記一対のプレートホルダ延設部の一方は、前記屈曲部を係止するワイヤ係止部を備え、
前記一対のプレートロール延設部と前記一対のプレートホルダ延設部の他方は、前記ワイヤの端部が固定されるワイヤ固定部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。 - 光学素子を備える可動体と、
前記可動体を前記光学素子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軸を中心とする第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軸を中心とする第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、
前記可動体を前記光軸を中心とする光軸回りに回転させるローリング駆動機構と、
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駆動機構と、を有し、
前記ローリング駆動機構は、形状記憶合金からなる複数の駆動部材を備え、
前記複数の駆動部材は、第1駆動部材および第2駆動部材を含み、前記第1駆動部材および第2駆動部材のそれぞれは、前記可動体に接続される第1部分、および、前記固定体に接続される第2部分を備え、前記第1部分と前記第2部分は前記光軸回りの周方向に離間し、
前記駆動部材は、通電により所定の温度になると記憶形状に復帰し、
前記駆動部材の通電状態を制御して前記光軸に沿う光軸方向から見た場合の前記駆動部材の長さを変化させることにより、前記可動体を前記光軸回りに回転させ、
前記第1駆動部材に通電し、且つ、前記第2駆動部材に通電しないことにより、前記第1駆動部材を前記記憶形状に復帰させて前記可動体を第1回転方向に回転させるとともに、前記第2駆動部材を前記記憶形状から変形させ、
前記第2駆動部材に通電し、且つ、前記第1駆動部材に通電しないことにより、前記第2駆動部材を前記記憶形状に復帰させて前記可動体を前記第1回転方向とは逆向きの第2回転方向に回転させるとともに、前記第1駆動部材を前記記憶形状から変形させ、
前記駆動部材は、形状記憶合金からなるワイヤであり、
前記第1部分および前記第2部分の一方は、前記ワイヤを折り返した屈曲部であり、
前記回転支持機構は、前記可動体に固定されたプレートロールと、前記光軸方向で前記プレートロールに対向するプレートホルダと、前記プレートロールおよび前記プレートホルダに接触した状態で摺動する摺動部材と、を備え、
前記プレートホルダは、前記ジンバル機構を介して前記固定体に接続され、
前記プレートロールは、前記光軸方向から見た場合に前記可動体に重なるプレートロール環状部と、前記プレートロール環状部から前記第2軸に沿う第2軸方向の両側に突出する一対のプレートロール延設部を備え、
前記プレートホルダは、前記プレートロール環状部に対向するプレートホルダ環状部と、前記プレートホルダ環状部から前記第1軸に沿う第1軸方向の両側に突出する一対のプレートホルダ延設部を備え、
前記一対のプレートロール延設部と前記一対のプレートホルダ延設部の一方は、前記屈曲部を係止するワイヤ係止部を備え、
前記一対のプレートロール延設部と前記一対のプレートホルダ延設部の他方は、前記ワイヤの端部が固定されるワイヤ固定部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。 - 前記光軸を中心として周方向の複数位置に配置される複数の前記駆動部材を備え、
前記複数の駆動部材は、同期して通電されることを特徴とする請求項1または2に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記複数の前記駆動部材は、前記光軸方向の位置が略同一であり、且つ、前記光軸を中心として回転対称に構成されることを特徴とする請求項3に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記ローリング駆動機構は、前記可動体の前記光軸方向の一方側の端部、および、前記可動体の前記光軸方向の他方側の端部の2箇所に配置される2組の駆動機構を備え、
前記2組の駆動機構は、同期して駆動され、
前記2組の駆動機構のそれぞれは、少なくとも1つの前記駆動部材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。 - 前記駆動部材に接続されるフレキシブルプリント基板を備え、
前記フレキシブルプリント基板には、前記駆動部材に通電するための通電パターンが形成されてい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。
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