JP7467286B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
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と交差し且つ前記第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、前記回転支持機構および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、前記光軸と予め設定した軸線とが一致する基準姿勢に前記可動体を復帰させる姿勢復帰機構と、を有し、前記回転支持機構は、前記可動体を前記光軸を中心に回転可能に支持する回転支持部材を備え、前記固定体は、前記回転支持部材と前記光軸方向で対向するカバー部材を備え、前記姿勢復帰機構は、前記カバー部材と前記回転支持部材との間に配置されて前記回転支持部材を介して前記可動体の荷重を受ける複数の弾性支持部材を備え、前記複数の弾性支持部材は、前記光軸方向から見て、前記可動体の重心を中心として周方向に均等配置されることを特徴とする。
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、図1の振れ補正機能付き光学ユニット1を光軸方向の一方側(+Z方向)から見た分解斜視図である。図3は、図1の振れ補正機能付き光学ユニット1を光軸方向の他方側(-Z方向)から見た分解斜視図である。図4は、振れ補正機能付き光学ユニット1をXZ平面で切断した断面図である。図5は、振れ補正機能付き光学ユニット1をXY平面で切断した断面図である。図6は、振れ補正機能付き光学ユニット1を第1軸R1およびZ軸を含む平面で切断した断面図である。図7は、振れ補正機能付き光学ユニット1を第2軸R2およびZ軸を含む平面で切断した断面図である。図8は、ジンバルバネ70の斜視図である。図9は、振れ補正機能付き光学ユニット1の主要部を示す平面図である。
図2~図5に示すように、可動体5は、カメラモジュール4と、カメラモジュール4を囲む金属製のホルダ16を備える。カメラモジュール4は、Z軸方向から見て8角形のカメラモジュール本体4aと、カメラモジュール本体4aから+Z方向へ突出する円筒形の鏡筒部4bを備える。鏡筒部4bには、レンズ2(図4参照)が保持される。ホルダ16は、カメラモジュール4を-Z方向から支持するホルダ底部161と、ホルダ底部161の外周縁から+Z方向へ立ち上がるホルダ枠部162を備える。ホルダ枠部162は、+X方向に開口する切欠き部160を備える。フレキシブルプリント基板14は、カメラモジュール4の内部に配置される撮像素子3に接続され、切欠き部160を通って可動体5の+X方向へ引き出されている。
図1~図5に示すように、固定体8は、可動体5およびフレキシブルプリント基板14を-Z方向から覆うカバーボトム20と、カバーボトム20に+Z方向から固定され可動体5の対角方向を囲むフレームケース30と、フレームケース30および可動体5の外周側を囲むストッパーケース40を備える。カバーボトム20、フレームケース30、およびストッパーケース40は金属製であり、非磁性材料からなる。カバーボトム20は、例えば板厚0.15mmの板金部材であり、プレス加工により製造される。フレームケース30は、カバーボトム20よりも板厚が厚い(例えば板厚0.30mm)板金部材であり、プレス加工により製造される。ストッパーケース40は、カバーボトム20と板厚が等しく、プレス絞り加工により製造される。図1、図4に示すように、可動体5およびジンバル機構7の一部は、ストッパーケース40から+Z方向に突出する。
Z方向から嵌まることにより、フレームケース30にFPCカバー50の-X方向の端部が係止される。また、FPCカバー50の-X方向の端部における-Y方向の側面および+Y方向の側面には、それぞれ、係止部53が形成されている。ストッパーケース40の+X方向の端部は、係止部53に係合する係合孔49を備える。また、ストッパーケース40の-X方向の側面は、カバーボトム20の-X方向の縁から+Z方向へ立ち上がる2か所の第3弾性係合部26に係合する係合孔27を備える(図3参照)。
磁性部材123は、可動体5をY軸回りの振れ補正における原点位置に位置決めするための磁気バネを構成する。
図4、図6、図7に示すように、回転支持機構6は、ホルダ底部161の中央から-Z方向へ突出する軸部61と、軸部61の外周側を囲むベアリング62と、ベアリング62を介して軸部61に接続されるプレートホルダ63と、プレートホルダ63に固定される環状の吸着マグネット64を備える。吸着マグネット64は、単極着磁でもよいし、周方向に交互にS極とN極を配置した多極着磁であってもよい。軸部61は、バーリング加工によりホルダ16に形成される。ベアリング62は、軸部61の外周面に設けられた段部610に固定される内輪621と、内輪621の外周側を囲む外輪622と、内輪621と外輪622の間を転動する球体623と、球体623を転動可能に保持する環状のリテーナ624を備える。
図2に示すように、カバーボトム20は、光軸Lを中心とする円形穴25を備える。円形穴25を挟んで第1軸R1方向に対向する2か所には、円筒形の弾性支持部材9が配置される。弾性支持部材9は、ゴム硬度が10以下の低硬度ゴムからなる。例えば、弾性支持部材9は、ゴム硬度が1ないし3のシリコン系のゴムからなる。本形態では、可動体5の底部に配置される回転支持機構6のプレートホルダ63を介して、可動体5および回転支持機構6の荷重を弾性支持部材9で受ける構造になっている(図6参照)。
とZ軸(あらかじめ設定した軸線)とが一致する基準姿勢になる。本形態では、姿勢復帰機構として、第1磁性部材113と第1マグネット111、および、第2磁性部材123と第2マグネット121により構成される2組の磁気バネと、弾性支持部材9とを備える。磁気バネは、第1磁性部材113と第1マグネット111との間に作用する磁気吸引力、および、第2磁性部材123と第2マグネット121との間に作用する磁気吸引力によって、可動体5を振れ補正の原点位置に向けて付勢する。また、可動体5が傾くと、傾いた側に位置する弾性支持部材9が圧縮されるため、弾性支持部材9は、圧縮状態から復帰する弾性復帰力によって、可動体5を振れ補正の原点位置に向けて付勢する。従って、振れ補正用磁気駆動機構10の第1コイル112および第2コイル122への通電を切った状態では、磁気バネおよび弾性支持部材9により、可動体5が原点位置に保持される。
図2~図5に示すように、ジンバル機構7は、ジンバルバネ70と、第1接続機構71と、第2接続機構72を備える。第1接続機構71は、ジンバルバネ70とプレートホルダ63とを第1軸R1回りに回転可能に接続する。第2接続機構72は、ジンバルバネ70とフレームケース30とを第2軸R2回りに回転可能に接続する。ジンバル機構7が構成されると、可動体5は、ジンバル機構7および回転支持機構6を介して固定体8に支持される。これにより、可動体5は、光軸L、第1軸R1、および第2軸R2が交差する交点を中心に揺動可能となる。
。
ジンバル機構7によって可動体5と固定体8とが接続されると、可動体5の-Y方向の側面に固定された第1マグネット111とストッパーケース40に固定された第1コイル112とが第1振れ補正用磁気駆動機構11を構成する。従って、第1コイル112への給電により、可動体5は、X軸回りに回転する。また、可動体5の-X方向の側面に固定された第2マグネット121とストッパーケース40に固定された第2コイル122とが第2振れ補正用磁気駆動機構12を構成する。従って、第2コイル122への給電により、可動体5はY軸回りに回転する。振れ補正用磁気駆動機構10は、第1振れ補正用磁気駆動機構11による可動体5のX軸回りの回転と、第2振れ補正用磁気駆動機構12による可動体5のY軸回りの回転と、を合成して、可動体5を第1軸R1回り、および第2軸R2回りに回転させる。
振れ補正機能付き光学ユニット1の組立は、以下(1)~(9)の手順で行うことができる。
(1)カバーボトム20に弾性支持部材9を固定する
(2)カバーボトム20にフレームケース30を+Z方向から組み付ける。続いてFPCカバー50をカバーボトム20およびフレームケース30に+Z方向から組み付ける。
(3)ホルダ16の外周面にマグネット(第1マグネット111、第2マグネット121、ローリング補正用マグネット131)を位置決めして固定し、ホルダ16の底部に回転支持機構6を組み付ける。
(4)前工程(3)で組み立てたホルダ16、回転支持機構6、およびマグネットを+Z方向から弾性支持部材9に載せる。
(5)ジンバルバネ70を回転支持機構6およびフレームケース30に接続する
(6)フレキシブルプリント基板15にコイル(第1コイル112、第2コイル122、ローリング補正用コイル132)を固定し、各コイルから引き出したコイル線をフレキシブルプリント基板15のランド154に電気的に接続する。
(7)ストッパーケース40の内面にフレキシブルプリント基板15を位置決めして固定する
(8)コイルおよびフレキシブルプリント基板15が固定されたストッパーケース40を+Z方向からジンバルバネ70およびフレームケース30に被せて、カバーボトム20およびFPCカバー50に係止する。
(9)フレキシブルプリント基板14が接続されたカメラモジュール4を+Z方向からホルダ16に組み付け、フレキシブルプリント基板14をFPCカバー50に収容する。
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、カメラモジュール4を備える可動体5と、可動体5をカメラモジュール4の光軸Lを中心に回転可能に支持する回転支持機構6と、回転支持機構6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と交差し且つ第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7(揺動支持機構)と、回転支持機構6およびジンバル機構7を介して可動体5を支持する固定体8と、光軸Lと予め設定した軸線(Z軸)とが一致する基準姿勢(振れ補正の原点位置)に可動体5を復帰させる姿勢復帰機構と、を有する。回転支持機構6は、可動体5を光軸Lを中心に回転可能に支持するプレートホルダ63(回転支持部材)を備える。固定体8は、プレートホルダ63と光軸方向で対向するカバーボトム20(カバー部材)を備える。姿勢復帰機構は、カバーボトム20とプレートホルダ63との間に配置されてプレートホルダ63を介して可動体5の荷重を受ける複数の弾性支持部材9を備える。
が略一定であるため、振れ補正を行う際の駆動電流の制御が容易である。なお、弾性支持部材9は、ゴムに限定されるものではなく、ゴム以外の弾性樹脂であってもよい。
(1)上記形態では、弾性支持部材9の数が2であるが、3以上であってもよい。例えば、プレートホルダ環状部66から第2軸R2方向の両側に突出する突出部を設けておき、第2軸R2上で可動体5の重心を基準として対称な2か所と、第2軸R2上で可動体5の重心を基準として対称な2か所の合計4か所に配置した弾性支持部材9によって可動体5を支持する構成を採用してもよい。このように、複数の弾性支持部材9を可動体5の重心を基準として周方向に均等に配置することにより、振れ補正の原点位置に可動体5を復帰させることができる。
ンバル機構、8…固定体、9、9A…弾性支持部材、10…振れ補正用磁気駆動機構、11…第1振れ補正用磁気駆動機構、12…第2振れ補正用磁気駆動機構、13…ローリング補正用磁気駆動機構、14、15…フレキシブルプリント基板、16…ホルダ、20…カバーボトム、21…第1弾性係合部、22…第1係止部、23…第2弾性係合部、24…第2係止部、25…円形穴、26…第3弾性係合部、27…係合孔、30…フレームケース、31…矩形枠部、32…第1縦枠部、33…第2縦枠部、34…板部、35…突部、36…板部、37…腕部、38…突部、39…第2軸側筒部、40…ストッパーケース、40A…胴部、41…第1ケース壁、42…第2ケース壁、43…第3ケース壁、44…端板部、45A…第1ケース突起、45B…第2ケース突起、46…フック、46a…開口部、47…凹溝、48…磁性部材配置溝、49…係合孔、50…FPCカバー、51…切欠き部、52…引っ掛け部、53…係止部、61…軸部、62…ベアリング、63…プレートホルダ、64…吸着マグネット、65…プレートホルダ筒部、66…プレートホルダ環状部、67…プレートホルダ延設部、68…第1軸側凹曲面、70…ジンバルバネ、71…第1接続機構、72…第2接続機構、73…ジンバルバネ枠部、74…第1ジンバルバネ延設部、75…第2ジンバルバネ延設部、76…ジンバルバネ逃がし部、77…第1軸側筒部、78…腕部、79…第2軸側凹曲面、111…第1マグネット、112…第1コイル、113…第1磁性部材、121…第2マグネット、122…第2コイル、123…第2磁性部材、131…ローリング補正用マグネット、132…ローリング補正用コイル、151…第1コイル固定部、152…第2コイル固定部、153…第3コイル固定部、154…ランド、160…切欠き部、161…ホルダ底部、162…ホルダ枠部、440…ケース位置決め孔、610…段部、621…内輪、622…外輪、623…球体、624…リテーナ、710…第1軸側シャフト、720…第2軸側シャフト、731…テーパ部、732…溝部、761…突出部、762…屈曲部、763…直線部、L…光軸、R1…第1軸、R2…第2軸
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と交差し且つ前記第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、
前記回転支持機構および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、
前記光軸と予め設定した軸線とが一致する基準姿勢に前記可動体を復帰させる姿勢復帰機構と、を有し、
前記回転支持機構は、前記可動体を前記光軸を中心に回転可能に支持する回転支持部材を備え、
前記固定体は、前記回転支持部材と前記光軸方向で対向するカバー部材を備え、
前記姿勢復帰機構は、
前記カバー部材と前記回転支持部材との間に配置されて前記回転支持部材を介して前記可動体の荷重を受ける複数の弾性支持部材を備え、
前記複数の弾性支持部材は、前記光軸方向から見て、前記可動体の重心を中心として周方向に均等配置されることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記弾性支持部材は、弾性樹脂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。
- 前記弾性支持部材は、ゴム硬度が10以下の低硬度ゴムからな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。
- 前記弾性支持部材は、前記光軸方向から見て円形であ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。
- 前記弾性支持部材は、円筒形であ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。
- 前記弾性支持部材は、前記カバー部材と前記回転支持部材のうちの一方に固定され、前記カバー部材と前記回転支持部材のうちの他方に向けて突出する先端部が球面状であ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。
- 前記弾性支持部材は前記カバー部材に固定されることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記弾性支持部材は、前記第1軸上で前記重心を基準として対称な2か所に配置されることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記弾性支持部材は、前記第2軸上で前記重心を基準として対称な2か所に配置されることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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