JP7411382B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
2軸回りの振れ補正における原点位置に可動体を復帰させる。このように、本発明では、可動体と固定体との隙間にゲル状ダンパー部材を配置するという単純な構成を採用しているので、可動体を原点位置へ復帰させる機構の構成および組立が簡単である。また、ゲル状ダンパー部材は、圧縮状態になるように取り付けられているので、可動体の原点位置への位置決めの精度に対する部品精度の影響が少ない。従って、組立後に原点位置の調節工程を行う必要がない。よって、簡単な構成で、可動体を振れ補正の原点位置に精度良く位置決めできる。
図1は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、被写体側カバー11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の斜視図である。図4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および図4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3の分解斜視図である。
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1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、撮像モジュール5の傾きを補正する。
れている。第3フレキシブルプリント基板8は、光学ユニット本体部3の-Y方向の外周面から-Y方向に引き出されている。
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、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。
光軸Lと同軸に位置決めされた状態で、可動体20に固定される。また、各プレートロール延設部58の固定部63を、各プレートロール固定孔79に圧入すると、固定部63の突起63aおよび突起63bが塑性変形して潰れた状態となる。これにより、プレートロール51と可動体20とは固定される。従って、可動体20は、プレートロール51と一体に、光軸L回りに回転可能となる。
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とケース97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、ケース97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、撮像モジュール5の円筒部分31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。
固定体23は、枠状のケース97およびケース97を収容するカバー2を備える。図3、図4、図7に示すように、ケース97は、可動体20および回転支持機構21を外周側から囲む。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7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。
07および第8側板108は、内側面(第2軸側ジンバルフレーム延設部87が位置する側の面)における貫通孔117の開口縁に、第2軸R2方向に突出する筒部118を備える。第7側板107および第8側板108の各貫通孔117には、第2軸側シャフト84が貫通している。第2軸側シャフト84は、円柱形状であり、貫通孔117に挿入されて、筒部118に支持されている。
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によってケース97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、ケース97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。
可動体20がケース97の内周側に配置された状態では、可動体20の第4側壁38に固定された第3マグネット49と第3コイル114とがY方向で隙間を開けて対向する。第3マグネット49および第3コイル114は、ローリング補正用磁気駆動機構28を構成する。従って、第3コイル114への給電により、可動体20は、光軸L回りに回転する。
図11は、ゲル状ダンパー部材24によって像側カバー10と可動体20とを接続した状態を示す斜視図である。図12は、ゲル状ダンパー部材24の配置を示す底面図である。本形態では、可動体20は、ジンバル機構22および回転支持機構21を介して固定体23に支持されるとともに、ゲル状ダンパー部材24を介して固定体23に支持される。ゲル状ダンパー部材24は、固定体23の底部に配意される像側カバー10と、可動体20の底部とがZ軸方向(光軸L方向)で対向する箇所に配置される。
6に示す厚さT1に圧縮される。ゲル状ダンパー部材24は、接着剤により可動体側基準面291および固定体側基準面161に固定される。
ないので、組立後の調整工程なしで、可動体20の初期位置を、第1軸R1回りおよび第2軸R2回りの振れ補正における原点位置に精度良く合わせることが可能である。
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、レンズ4(光学素子)を備える可動体20と、可動体20をレンズ4の光軸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、可動体20を光軸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(揺動支持機構)と、ジンバル機構22を介して可動体20を支持する固定体23と、可動体20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駆動機構25と、固定体23と可動体20とを接続するゲル状ダンパー部材24と、を有する。ゲル状ダンパー部材24は、固定体23と可動体20とが光軸L方向で対向する隙間に圧縮状態で配置され、可動体20を第1軸R1回りおよび第2軸R2回りの振れ補正における原点位置に復帰させる。
上記形態では、ゲル状ダンパー部材24を可動体20の第1軸R1方向の角部および第2軸R2方向の角部の4箇所に配置したものであったが、他の配置を採用することもできる。図13は、変形例のゲル状ダンパー部材24の配置を示す底面図である。図13に示すように、変形例の可動体20において、可動体側基準面291は、ホルダ29の第1側壁35、第3側壁37、および第4側壁38の-Z方向の端部に形成されている。第3側壁37および第4側壁38に設けられた可動体側基準面291は、X方向に延びており、X方向に延びる直方体状のゲル状ダンパー部材24が接続されている。また、第1側壁35に設けられた可動体側基準面291は、Y方向に延びており、Y方向に延びる直方体状のゲル状ダンパー部材24が接続されている。各ゲル状ダンパー部材24は、上記形態と同様に、可動体側基準面291と固定体側基準面161との間で圧縮状態となるように組み立てられる。
原点位置へ復帰させる機構の構成および組立が簡単である。また、可動体20の原点位置への位置決めの精度に対する部品精度の影響が少ない。従って、組立後に原点位置の調節工程を行う必要がない。よって、簡単な構成で、可動体20を振れ補正の原点位置に精度良く位置決めできる。さらに、ゲル状ダンパー部材24を用いたことにより、耐衝撃性の向上、および、不要な共振の抑制を図るとともに、異物の飛散を抑制することもできる。
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、141、142…弾性係合部、143…係止部、161…固定体側基準面、291…可動体側基準面、G…重心、L…光軸、R1…第1軸、R2…第2軸
Claims (7)
- 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、前記可動体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支持する揺動支持機構と、
前記揺動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駆動機構と、
前記固定体と前記可動体とを接続するゲル状ダンパー部材と、を有し、
前記ゲル状ダンパー部材は、前記固定体と前記可動体とが前記光軸方向で対向する隙間に圧縮状態で配置され、前記可動体を前記第1軸回りおよび前記第2軸回りの振れ補正における原点位置に復帰させることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ゲル状ダンパー部材は、針入度が20以上40以下の範囲内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。
- 前記ゲル状ダンパー部材は、前記固定体に設けられた固定体側基準面と、前記可動体に設けられた可動体側基準面との間で前記光軸方向に圧縮されており、
前記固定体側基準面と前記可動体側基準面は略平行であ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。 - 前記ゲル状ダンパー部材は、前記可動体の重心を基準として径方向で反対側の2箇所を含む複数位置に配置され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振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記可動体の重心を中心として周方向で等間隔の4箇所のうち少なくとも3箇所に前記ゲル状ダンパー部材が配置されることを特徴とする請求項4に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記ゲル状ダンパー部材は、前記光軸方向から見て前記可動体の外周縁に配置され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。
- 前記固定体は、前記可動体の外周側を囲む枠状のケースと、前記ケースの前記光軸方向の端部に固定されるカバーと、を備え、
前記揺動支持機構は、前記可動体と前記ケースとを接続するジンバル機構であり、
前記ゲル状ダンパー部材は、前記カバーと前記可動体との間で前記光軸方向に圧縮されている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振れ補正機能付き光学ユニット。
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