WO2022070443A1 - 光学ユニット駆動装置 - Google Patents

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WO2022070443A1
WO2022070443A1 PCT/JP2020/047815 JP2020047815W WO2022070443A1 WO 2022070443 A1 WO2022070443 A1 WO 2022070443A1 JP 2020047815 W JP2020047815 W JP 2020047815W WO 2022070443 A1 WO2022070443 A1 WO 2022070443A1
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WO
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optical unit
posture
optical
housing
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/047815
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English (en)
French (fr)
Inventor
大哉 吉岡
颯一朗 木村
一宏 佐齋
和典 井上
智浩 江川
Original Assignee
日本電産株式会社
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Publication date
Application filed by 日本電産株式会社 filed Critical 日本電産株式会社
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    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02Bodies
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02Bodies
    • G03B17/04Bodies collapsible, foldable or extensible, e.g. book type
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    • G03B5/00Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
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    • G03B7/00Control of exposure by setting shutters, diaphragms or filters, separately or conjointly
    • G03B7/08Control effected solely on the basis of the response, to the intensity of the light received by the camera, of a built-in light-sensitive device
    • G03B7/091Digital circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit drive device.
  • the present invention provides an optical unit driving device capable of driving the optical unit to an angle equal to or larger than the thickness of the housing even when the driving correction of the optical unit mounted on the thin terminal is performed.
  • the optical unit driving device from the first aspect of the present invention includes a housing, an optical unit, a frame that supports the optical unit, and the frame is projected from the first position of the housing and the housing. It is equipped with a second position and a moving mechanism for moving to.
  • the frame allows the optical unit to swing at least in any of the pitching, yawing, and rolling directions when the optical unit is located in the second position.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged plan view when the frame of the optical unit drive device according to the first embodiment of the present disclosure is in the second position.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged plan view of wiring when the optical unit of the first embodiment of the present disclosure is located at the first position.
  • FIG. 6 is a schematic enlarged plan view of wiring when the optical unit of the first embodiment of the present disclosure is located at the second position. It is a schematic diagram which shows the wiring of the 1st modification of the optical unit drive apparatus of 1st Embodiment of this disclosure. It is a schematic diagram which shows the wiring of the 2nd modification of the optical unit drive device of the 1st Embodiment of this disclosure. It is a block diagram which shows the structure of the optical unit drive device which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. It is a flowchart about the moving process at the time of pushing out the optical unit of 1st Embodiment of this disclosure to a 2nd position.
  • a Cartesian coordinate system (X, Y, Z) is used.
  • the X-axis direction is the vertical direction (height direction)
  • the Y-axis direction is the left-right direction (width direction)
  • the Z-axis direction is the front-back direction (depth direction).
  • the front-back direction Z is the optical axis direction of the lens.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a smartphone 200 provided with an optical unit driving device 100 according to an exemplary first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the smartphone 200 when the optical unit drive device 100 is housed.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the smartphone 200 when the optical unit driving device 100 is pushed out.
  • the optical unit driving device 100 is mounted on the smartphone 200 as an example.
  • the optical unit driving device 100 includes an optical unit 101, a frame 102, and a moving mechanism (not shown).
  • the frame 102 supports the optical unit 101.
  • the moving mechanism moves the frame 102.
  • the housing 104 accommodates the optical unit 101, the frame 102, and the moving mechanism 103.
  • the moving mechanism is composed of, for example, a lead screw extending in the X-axis direction, a guide shaft extending in the X-axis direction, and a movable flange portion that can slide on the guide shaft along the X-axis direction while engaging with the lead screw. ..
  • the movable flange portion has a nut portion to be fitted to the lead screw, a sliding portion that can slide on the guide shaft while being guided by the guide shaft, and a mounting portion to which the optical unit 101 is mounted.
  • the optical unit 101 attached to the mounting portion of the movable flange portion moves in the X-axis direction together with the movable flange portion.
  • the positions of the optical unit 101 and the frame 102 in FIG. 2 are set as the first position.
  • the frame 102 is housed in the housing 104.
  • the optical unit 101 is in the initial position when the frame 102 is in the first position.
  • the initial posture indicates a state when the optical unit 101 is housed inside the housing 104.
  • the initial posture may have some swing width. That is, the optical axis and the Z axis of the optical unit 101 do not have to be exactly parallel, and may rotate slightly in the rolling direction (described later).
  • the frame 102 and the optical unit 101 project to the outside of the smartphone 200.
  • the position of the optical unit 101 and the frame 102 in FIG. 3 is defined as the second position.
  • the optical unit 101 protrudes from the housing 104.
  • the moving mechanism 103 can be moved to the first position of the housing 104 and the second position protruding from the housing.
  • the movement from the first position to the second position is performed along the X-axis direction.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the optical unit 101 of the exemplary first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a schematic view of the optical unit 101 of the exemplary first embodiment of the present disclosure. It is an exploded perspective view.
  • the optical unit 101 includes a fixed body 110 and a movable body 120.
  • the movable body 120 is swingably supported with respect to the fixed body 110.
  • the movable body 120 is inserted into the fixed body 110 and held by the fixed body 110.
  • the optical unit 101 may further include a lid portion 100L.
  • a lid portion 100L By covering one side of the fixed body 110 and the movable body 120 with the lid portion 100L, it is possible to prevent the movable body 120 from being detached from the fixed body 110.
  • the description will be made on the premise that the movable body 120 does not swing with respect to the fixed body 110 and the optical axis P is maintained in a state parallel to the Z-axis direction. That is, in the description explaining the shape, positional relationship, operation, etc. of the fixed body 110, the movable body 120, the lid portion 100L, etc. with the optical axis P as a reference, unless otherwise specified regarding the inclination of the optical axis P, the optical axis It is assumed that P is in a state parallel to the Z-axis direction.
  • the X-axis direction is the direction that intersects the optical axis P and is the axis of rotation in the yawing direction.
  • the Y-axis direction is a direction that intersects the optical axis P and is an axis of rotation in the pitching direction.
  • the Z-axis direction is the optical axis direction of the optical element 130, and is the axis of rotation in the rolling direction.
  • the optical axis direction indicates a direction parallel to the extending direction of the optical axis P.
  • the optical unit 101 corrects the inclination of the optical element 130 based on the acceleration, the angular velocity, the amount of runout, and the like detected by a detection means such as a gyroscope in order to avoid distortion of the captured image.
  • the optical unit 101 rotates in a rotation direction (yowing direction) with the X axis as the rotation axis, a rotation direction (pitching direction) with the Y axis as the rotation axis, and a Z axis.
  • the inclination of the optical element 130 is corrected by swinging (rotating) the movable body 120 in the rotation direction (rolling direction) about the axis.
  • the optical element 130 has an optical axis P.
  • the optical axis P of the optical element 130 is parallel to the normal of the light incident surface of the optical element 130. Light from the optical axis P is incident on the optical element 130.
  • the optical element 130 has a lens 132 and a housing 134.
  • the optical element 130 may have an image pickup element in the housing 134.
  • the optical element 130 provided with an image pickup element is also called a camera module.
  • the holder 140 has a ring shape in which both ends in the Z-axis direction are open.
  • An optical element 130 is attached to the inside of the holder 140.
  • the contact member 150 is arranged in the holder 140 and comes into contact with the fixed body 110.
  • the elastic body 160 pushes the contact member 150 toward the fixed body 110.
  • the movable body 120 is swingably supported with respect to the fixed body 110.
  • the movable body 120 can be stably supported with respect to the fixed body 110.
  • the optical unit 101 further includes a magnet 180 and a coil 190.
  • the coil 190 faces the magnet 180.
  • the magnet 180 is provided on one of the fixed body 110 and the movable body 120, and the coil 190 is provided on the other of the fixed body 110 and the movable body 120.
  • the magnet 180 is provided on the movable body 120, and the coil 190 is provided on the fixed body 110.
  • the magnet 180 is arranged on the outer peripheral surface of the holder 140, and the coil 190 is arranged on the side surface of the fixed body 110.
  • the coil 190 may be arranged in the through hole of the fixed body 110.
  • the magnet 180 may be provided on the fixed body 110 and the coil 190 may be provided on the movable body 120.
  • the optical unit 101 is preferably manufactured in a small size.
  • the size of the optical unit 101 (for example, the length of the fixed body 110 along the X-axis direction or the Y-axis direction) is 10 mm or more and 50 mm or less. be.
  • the fixed body 110 has a substantially tubular shape.
  • the outer shape of the fixed body 110 is a rectangular parallelepiped shape with a through hole having a substantially rectangular cross section.
  • the fixed body 110 is formed of, for example, a resin.
  • the fixed body 110 has a frame portion 111 and a side portion 112. The side portion 112 is supported by the frame portion 111. An opening 111h is formed in the frame portion 111.
  • the concave surface 110q is arranged at the four corners of the fixed body 110.
  • the radii of curvature of the four concave surfaces 110q may be equal.
  • the four concave surfaces 110q may each form a part of one large concave spherical surface.
  • the radii of curvature of the four concave surfaces 110q may be different.
  • the fixed body 110 has a notch 110n connected to the concave surface 110q.
  • the notch 110n allows the holder 140 on which the contact member 150 is arranged to be easily inserted into the fixed body 110.
  • the optical element 130 has a lens 132 and a housing 134.
  • the housing 134 has a thin rectangular parallelepiped shape.
  • the lens 132 is arranged in the housing 134.
  • the lens 132 is arranged on the optical axis P at the center of one surface of the housing 134.
  • the optical axis P and the lens 132 face the subject, and light from a direction along the optical axis P is incident on the optical element 130.
  • An image sensor or the like may be built in the housing 134.
  • a flexible wiring board Flexible Printed Circuit: FPC
  • the signal captured by the optical element 130 is taken out to the outside via the FPC.
  • the holder 140 has a frame shape.
  • the holder 140 surrounds the optical element 130 from the outside.
  • the holder 140 is made of resin.
  • the holder 140 is a plate-shaped frame having a thickness extending in a direction orthogonal to the optical axis P.
  • the direction orthogonal to the optical axis P is a direction that intersects the optical axis P and is perpendicular to the optical axis P.
  • a direction that intersects the optical axis P and is orthogonal to the optical axis P may be referred to as a “diameter direction”.
  • the outside in the radial direction indicates a direction away from the optical axis P in the radial direction.
  • R shows an example in the radial direction.
  • the direction of rotation about the optical axis P may be described as "circumferential direction”.
  • S indicates a circumferential direction.
  • the contact member 150 comes into contact with the fixed body 110.
  • the contact member 150 projects from the holder 140 toward the fixed body 110. At least a portion of the contact member 150 is located on the outer surface of the holder 140. Specifically, at least a portion of the contact member 150 is located on the outer surface of the corner of the holder 140.
  • the contact member 150 preferably slides with respect to the fixed body 110. In this case, the contact member 150 preferably has a cylindrical shape. As a result, the movable body can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
  • the contact member 150 has a hemispherical portion.
  • the contact member 150 has a convex portion 150p.
  • the convex portion 150p is located on the radial outer side of the contact member 150.
  • the convex portion 150p projects radially outward from the holder 140 and comes into contact with the fixed body 110.
  • the convex portion 150p may have a curved shape that is curved and protrudes.
  • the convex portion 150p is curved in a spherical shape.
  • At least a part of the contact member 150 is provided as a member different from the holder 140 and can be moved with respect to the holder 140.
  • the contact member 150 is composed of a member different from the holder 140.
  • this embodiment is not limited to this.
  • At least a part of the contact member 150 may be made of the same member as the holder 140.
  • the elastic body 160 may be a spring.
  • the elastic body 160 is a leaf spring.
  • the leaf spring may be bent.
  • the leaf spring may be formed of SUS or phosphor bronze.
  • the elastic body 160 may be a coil spring.
  • the movable body 120 moves smoothly with respect to the fixed body 110. Therefore, it is preferable that the elastic body 160 is formed with a composition having a small load with respect to the amount of deflection.
  • the lid portion 100L covers the fixed body 110 and the movable body 120.
  • the lid portion 100L is formed of, for example, a resin.
  • the lid portion 100L is a plate-shaped member having a thickness in the Z-axis direction.
  • the lid portion 100L is fixed to the + Z direction side (one side in the optical axis direction) of the fixed body 110.
  • the lid portion 100L is fixed to the frame portion 111 of the fixed body 110.
  • the configuration for fixing the lid portion 100L to the fixed body 110 is not particularly limited.
  • the lid portion 100L may be fixed to the fixed body 110 using, for example, a fastening member such as a screw, or may be fixed to the fixed body 110 using an adhesive.
  • the lid portion 100L has a hole 100h and a rotation stop portion 100s.
  • the hole 100h penetrates the lid portion 100L in the Z-axis direction.
  • the hole 100h of the lid portion 100L faces the opening 111h of the fixed body 110.
  • the lens 132 of the movable body 120 is exposed to the outside of the fixed body 110 through the opening 111h of the fixed body 110 and the hole 100h of the lid portion 100L.
  • the contact member 150 has a convex portion 150p protruding from the fixed body 110. Since the contact member 150 of the movable body 120 has the convex portion 150p, the movable body 120 can be made thin.
  • the convex portion 150p has a part of a spherical surface. As a result, the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
  • the fixed body 110 has a concave surface 110q in a region in contact with the convex portion 150p of the contact member 150.
  • the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
  • the concave surface 110q has a part of the concave spherical shape.
  • the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
  • the fixed body 110 has a notch 110n connected to the concave surface 110q.
  • the movable body 120 can be easily attached to the fixed body 110 by the notch 110n connected to the concave surface 110q of the fixed body 110.
  • the magnet 180 generates a magnetic field.
  • the magnet 180 is a permanent magnet.
  • the magnet 180 includes a first magnet 182, a second magnet 184, and a third magnet 186.
  • the first magnet 182, the second magnet 184, and the third magnet 186 are attached to the side surfaces of the holder 140, respectively.
  • the first magnet 182 is located on the ⁇ Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
  • the second magnet 184 is located on the + Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
  • the third magnet 186 is located on the ⁇ X direction side with respect to the movable body 120 and extends in the Y-axis direction.
  • the coil 190 includes a first coil 192, a second coil 194, and a third coil 196.
  • the first coil 192, the second coil 194, and the third coil 196 are attached to the fixed body 110, respectively.
  • the first coil 192 is located on the ⁇ Y direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the Z axis direction.
  • the second coil 194 is located on the + Y direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the X-axis direction.
  • the third coil 196 is located on the ⁇ X direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the Y-axis direction.
  • the first magnet 182 is magnetized so that the magnetic poles on the surface facing outward in the radial direction are different from each other with the magnetizing polarization line 182b extending in the optical axis direction along the Z-axis direction as a boundary.
  • One end of the first magnet 182 along the X-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
  • the second magnet 184 is magnetized so that the magnetic poles of the surface facing outward in the radial direction are different with respect to the magnetizing polarization line 184b extending in the optical axis direction along the X-axis direction.
  • One end of the second magnet 184 along the Z-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
  • the third magnet 186 is magnetized so that the magnetic poles of the surface facing outward in the radial direction are differently magnetized with respect to the magnetizing polarization line 186b extending in the optical axis direction along the Y-axis direction.
  • One end of the third magnet 186 along the Z-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
  • the pitching, yawing and rolling corrections of the movable body 120 are performed as follows.
  • the shake is detected by a magnetic sensor (Hall element) (not shown), and the first coil 192 and the second coil are based on the result.
  • a current is supplied to the coil 194 and the third coil 196 to drive the runout correction magnetic drive mechanism.
  • the runout of the optical unit 101 may be detected by using a runout detection sensor (gyroscope) or the like. Based on the runout detection result, the runout correction magnetic drive mechanism corrects the runout.
  • FIG. 6 is a schematic enlarged plan view when the frame 102 of the optical unit driving device 100 of the first embodiment of the present disclosure is in the second position.
  • FIG. 6 is a plan view when the optical unit driving device 100 is viewed from the + X-axis direction to the ⁇ X-axis direction, and is an enlarged view of the optical unit driving device 100.
  • the frame 102 and the optical unit 101 project to the outside of the smartphone 200.
  • the position of the optical unit 101 and the frame 102 in FIG. 3 is defined as the second position.
  • the frame 102 is located at the second position, and the optical unit 101 protrudes from the housing 104.
  • the optical unit 101 swings in the yawing direction. That is, the frame 102 enables the optical unit 101 to swing in the yawing direction when the optical unit 101 is located at the second position. As a result, the optical unit 101 can be driven by projecting out of the housing 104. Therefore, the optical unit 101 can be swung at a wide angle regardless of the size of the housing 104. That is, even when the drive correction of the optical unit mounted on the thin terminal is performed, the optical unit can be driven to an angle equal to or larger than the thickness of the housing.
  • the length L1 of the housing 104 in the Z-axis direction in FIG. 6 is smaller than the length L2 of the optical unit 101 in the Z-axis direction. That is, the optical unit driving device 100 swings the optical unit 101 at an angle such that the length L2 of the optical unit 101 in the Z-axis direction becomes equal to or larger than the thickness L1 of the housing 104. As a result, the optical unit 101 can be swung regardless of the size of the housing 104. If the optical unit 101 can be swung regardless of the size of the housing 104, it is not necessary to swing the optical unit 101 at an angle that does not interfere with the housing 104. That is, conventionally, the optical unit 101 can be swung to an angle that may interfere with the housing 104.
  • the length L2 of the optical unit 101 in the Z-axis direction here refers to the housing 134 of the optical element 130 of the optical unit 101. If the optical unit 101 can be swung at an angle such that the length of the housing 134 in the Z-axis direction is equal to or greater than the length L1 of the housing 104 in the Z-axis direction, the optical unit 101 can be swung at a wider angle.
  • the frame 102 may be supported so as to swing in the pitching direction and the rolling direction. Further, it may be supported so as to be swingable only in any one of the pitching direction, the yawing direction and the rolling direction.
  • the swing in the pitching direction and the yawing direction rotates in the thickness direction of the optical unit 101, so that the optical unit 101 can be swung at a wide angle when it is driven by projecting it out of the housing 104.
  • FIG. 7 and 8 are schematic views showing an enlarged portion of the wiring 300 of the optical unit driving device 100 of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic enlarged plan view of the wiring 300 when the optical unit 101 of the first embodiment of the present disclosure is located at the first position
  • FIG. 8 is an exemplary first embodiment of the present disclosure. It is a schematic enlarged plan view of the wiring 300 when the optical unit 101 of the embodiment is located at the second position.
  • the wiring 300 is electrically connected to the optical unit 101 at one end of the X-axis.
  • the wiring 300 is connected to the housing 104 at the other end of the X-axis.
  • the housing 104 is connected to a substrate (not shown).
  • a power supply circuit and a drive circuit of the optical unit 101 are mounted on the substrate. These are electrically connected to devices, devices, circuits and the like arranged outside the optical unit 101 via the wiring 300.
  • the wiring 300 includes a bent portion 301 bent in a second direction intersecting the first direction when the X-axis direction, which is the moving direction of the moving mechanism 103, is set as the first direction. Bending in the second direction means that the bending is performed so as to sandwich an axis parallel to the second direction.
  • the second direction is the Z-axis direction
  • the bent portion 301 bends so as to sandwich an axis parallel to the Z-axis and overlaps in the X-axis direction.
  • FIG. 8 shows the state of the wiring 300 when the optical unit 101 is located at the second position.
  • the bent portion 301 overlapping in the X-axis direction expands. That is, the length of the wiring 300 in the X-axis direction becomes long.
  • the wiring 300 includes the bent portion 301, so that the wiring 300 can be expanded and contracted. That is, when the moving mechanism 103 is moved, the connection of the wiring 300 is unlikely to become a resistance. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the optical unit 101 from being hindered.
  • FIG. 9 and 10 are schematic views showing a modified example of the wiring 300 of the optical unit driving device 100 of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic view showing the wiring 300 of the first modification of the optical unit drive device 100 of the exemplary first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is an exemplary first embodiment of the present disclosure. It is a schematic diagram which shows the wiring 300 of the 2nd modification of the optical unit drive device 100 of an embodiment.
  • the bent portion 301 of the wiring 300 in FIG. 9 bends so as to sandwich an axis parallel to the Z axis and overlaps in the Y axis direction.
  • the bent portion 301 of the wiring 300 in FIG. 10 bends so as to sandwich an axis parallel to the Z axis and overlaps in the Y axis direction.
  • one end of the wiring 300 is connected to the end of the optical unit 101 in the X-axis direction, and the other end of the wiring 300 is connected to the end of the housing 104 in the Y-axis direction.
  • the wiring 300 shown in FIGS. 9 and 10 the wiring 300 can be expanded and contracted. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the optical unit 101 from being hindered.
  • the bent portion 301 is bent in the Z-axis direction, but the bent portion 301 may be bent in a direction intersecting the moving direction of the moving mechanism 103. That is, it may be bent in the Y-axis direction, or may be bent in a direction oblique to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an optical unit driving device 100 according to an exemplary first embodiment of the present disclosure.
  • the optical unit driving device 100 includes an optical unit 101, a frame 102, a movement mechanism 103, a posture holding unit 401, a posture detecting unit 402, a movement control unit 403, and a notification unit 404.
  • the posture holding unit 401 holds the optical unit 101 in the initial posture.
  • the posture holding portion 401 is, for example, a magnetic material provided in the optical unit 101 at a position where it attracts the magnet 180.
  • a magnetic material is provided outside the swing shaft of the coil 190 of the fixed body 110.
  • the position of the swing shaft is determined by the magnet 180 and the magnetic material. That is, the positional deviation of the movable body 120 with respect to the fixed body 110 can be suppressed, and the posture of the optical unit 101 is maintained.
  • the posture holding portion 401 may be a housing 104.
  • the size of the housing 104 is substantially the same as that of the optical unit 101, and the size of the housing 104 is set so that the optical unit 101 can be accommodated. As a result, the optical unit 101 cannot swing in the housing 104. Therefore, the optical unit 101 can be held so as not to swing when it is in the first position.
  • the posture detection unit 402 detects the posture of the optical unit 101.
  • the posture detection unit 402 is, for example, a Hall element.
  • the movement control unit 403 controls the movement of the movement mechanism 103 based on the posture of the optical unit 101 detected by the posture detection unit 402.
  • the notification unit 404 notifies the attitude information based on the attitude of the optical unit 101 detected by the attitude detection unit 402.
  • the notification unit 404 is, for example, a display provided on a smartphone, an alarm, a vibration function, or the like.
  • step S11 the moving mechanism 103 moves the frame 102 to move the optical unit 101 to the second position.
  • the moving mechanism 103 stops the movement and ends the squeezing process.
  • the optical unit 101 takes an initial posture by the posture holding unit 401 before approaching. Therefore, in step S11, it is not necessary to drive the optical unit 101 to the position of the initial posture.
  • step S21 the optical unit 101 is driven to the position of the initial posture.
  • step S22 the posture detecting unit 402 detects whether or not the optical unit 101 is in the initial posture. If the posture of the optical unit 101 detected by the posture detection unit 402 is not the initial posture, the posture detection unit 40 repeatedly detects the posture a certain number of times in step 23, and the notification unit 404 notifies the error after the certain number of times is exceeded. When the error is notified, the optical unit 101 is manually moved to the initial posture, and it is detected again in step S22 whether or not the optical unit 101 is in the initial posture.
  • the movement control unit 403 moves the movement mechanism 103 in step S24 to store the optical unit 101. When the frame 102 moves to the first position, the storage process ends.
  • the posture holding unit 401 holds the optical unit 101 in the initial posture when the frame 102 moves to the first position. As a result, the optical unit 101 can be held in the initial posture while the frame 102 is moving, so that the optical unit 101 can be stored in a stable posture.
  • FIG. 14 is a flowchart of the movement process when the optical unit 101 of the first embodiment of the present disclosure is pushed toward the housing 104 side.
  • step S31 the posture detecting unit 402 detects whether or not the optical unit 101 is in the initial posture. If the posture detected by the posture detection unit 402 is not the initial posture, the movement control unit 403 is controlled in step S32 to restrict the movement of the movement mechanism 103. When the initial posture is detected in step S31, the optical unit 101 is stored in step S33. When the frame 102 moves to the first position, the storage process ends.
  • the movement control unit 403 regulates the movement of the movement mechanism 103 when the optical unit 101 is not in the initial posture. As a result, it is possible to prevent the optical unit 101 from being housed in an incorrect posture. That is, when the optical unit 101 is being driven, it is possible to prevent the movement process when the optical unit driving device 100 is housed.
  • the method by which the movement control unit 403 regulates the movement of the movement mechanism 103 may be a system or a mechanical lock mechanism.
  • FIGS. 1 to 3 show a smartphone as an example of the use of the optical unit drive device 100 of the present embodiment, but the use of the optical unit drive device 100 is not limited to this.
  • the optical unit drive device 100 is suitably used as a digital camera or a video camera.
  • the optical unit drive device 100 may be used as a part of a drive recorder.
  • the optical unit drive device 100 may be mounted on a camera for a flying object (eg, a drone).
  • the optical unit 101 includes a fixed body 110 and a movable body 120, and the frame 102 swingably supports the optical unit 101.
  • the fixed body 110 may be provided on the frame 102. That is, the fixed body 110 included in the frame 102 may swingably support the movable body 120 of the optical unit 101. Even in this case, the optical unit 101 can be driven to an angle equal to or larger than the thickness of the housing 104. It was
  • the optical unit driving device 100 protrudes in the X-axis direction
  • the optical unit driving device 100 may be pushed out in the Z-axis direction. Even in that case, the optical unit 101 can be swung at a wide angle.
  • Optical unit drive device 101 Optical unit 102 Frame 103 Movement mechanism 104 Housing 200 Smartphone 300 Wiring 301 Bending unit 401 Posture holding unit 402 Posture detection unit 403 Movement control unit 404 Notification unit

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Abstract

薄型端末に搭載した光学ユニットの駆動補正を行う場合でも、筐体の厚さ以上の角度まで光学ユニットを駆動させることができる。 光学ユニット駆動装置は、筐体と、光学ユニットと、前記光学ユニットを支持するフレームと、前記フレームを前記筐体の第1位置と、前記筐体から突出した第2位置と、に動かす移動機構と、を備える。前記フレームは、前記光学ユニットが前記第2位置に位置するとき、前記光学ユニットの少なくともピッチング方向、ヨーイング方向、ローリング方向いずれかの揺動を可能に支持する。

Description

光学ユニット駆動装置
本発明は光学ユニット駆動装置に関する。
最近のスマートフォンやタブレット端末等に搭載される光学ユニットには、手振れや外部からの振動をキャンセルするブレ防止装置を組み込んだ光学ユニット駆動装置が提案されている。
特開2016-033685
しかしながら、薄型端末の筐体内で光学ユニットを駆動させて補正を行う場合、筐体の厚さ内での駆動しかできない。したがって、筐体の厚さ以上に広い角度で駆動させて補正することができない。
本発明は、薄型端末に搭載した光学ユニットの駆動補正を行う場合でも、筐体の厚さ以上の角度まで光学ユニットを駆動させることができる光学ユニット駆動装置を提供する。
本発明の第1の観点からの光学ユニット駆動装置は、筐体と、光学ユニットと、前記光学ユニットを支持するフレームと、前記フレームを前記筐体の第1位置と、前記筐体から突出した第2位置と、に動かす移動機構と、を備える。前記フレームは、前記光学ユニットが前記第2位置に位置するとき、前記光学ユニットの少なくともピッチング方向、ヨーイング方向、ローリング方向いずれかの揺動を可能に支持する。
本発明の光学ユニット駆動装置は薄型端末に搭載した光学ユニットの駆動補正を行う場合でも、筐体の厚さ以上の角度まで光学ユニットを駆動させることができる。
本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置を備えたスマートフォンの模式的な斜視図である。 光学ユニット駆動装置が収納されているときのスマートフォンの模式的な平面図である。 光学ユニット駆動装置が迫り出されているときのスマートフォンの模式的な平面図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットの模式的な斜視図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットの模式的な分解斜視図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置のフレームが第2位置にあるときの模式的な拡大平面図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットが第1位置に位置するときの配線の模式的な拡大平面図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットが第2位置に位置するときの配線の模式的な拡大平面図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置の第1の変形例の配線を示す模式図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置の第2の変形例の配線を示す模式図である。 本開示の例示的な第1の実施形態に係る光学ユニット駆動装置の構成を示すブロック図である。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットを第2位置へ迫り出すときの移動処理についてのフローチャートである。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットを第1位置へ収納するときの移動処理についてのフローチャートである。 本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニットが筐体側へ押し込まれたときの移動処理についてのフローチャートである。
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、図1に示されるように、直交座標系(X,Y,Z)を使用している。図1に図示した状態では、直交座標系(X,Y,Z)において、X軸方向は上下方向(高さ方向)であり、Y軸方向は左右方向(幅方向)であり、Z軸方向は前後方向(奥行方向)である。そして、図1に示す例においては、前後方向Zがレンズの光軸方向である。
<光学ユニット駆動装置100の全体構成>
図1は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100を備えたスマートフォン200の模式的な斜視図である。図2は、光学ユニット駆動装置100が収納されているときのスマートフォン200の模式的な平面図である。図3は、光学ユニット駆動装置100が迫り出されているときのスマートフォン200の模式的な平面図である。
図1から図3に示すように、光学ユニット駆動装置100は、一例としてスマートフォン200に搭載される。光学ユニット駆動装置100は、光学ユニット101と、フレーム102と、不図示の移動機構とを含む。フレーム102は、光学ユニット101を支持する。移動機構はフレーム102を動かす。筐体104は、光学ユニット101と、フレーム102と、移動機構103とを収容する。
移動機構は例えばX軸方向に延びるリードスクリューと、X軸方向に延びるガイドシャフトと、リードスクリューに係合しつつガイドシャフト上をX軸方向に沿って摺動可能な可動フランジ部で構成される。可動フランジ部は、リードスクリューに嵌め合わせるナット部と、ガイドシャフトにガイドされつつガイドシャフト上を摺動可能な摺動部と、光学ユニット101が取り付けられる取付部とを有する。可動フランジ部の取付部に取り付けられた光学ユニット101は、可動フランジ部とともにX軸方向に移動する。
図1に示すように、スマートフォン200は、光の入射するレンズ132を備える。スマートフォン200では、光学ユニット駆動装置100は、レンズ132よりも内側に配置される。スマートフォン200には、レンズ132を介して外部から入射方向に光Lが入射し、光学ユニット駆動装置100の光学ユニット101に入射した光に基づいて被写体像が撮像される。光学ユニット101は、スマートフォン200が振れた際の撮影画像の振れの補正に用いられる。なお、光学ユニット101は、撮像素子を備えてもよく、光学ユニット101は、撮像素子に光を伝達する光学部材を備えてもよい。
ここで、図2の光学ユニット101およびフレーム102の位置を第1位置とする。このときフレーム102は筐体104内に収納されている。フレーム102が第1位置にあるときの光学ユニット101は初期姿勢をとっている。初期姿勢は、光学ユニット101が筐体104の内部に収納されているときの状態を示す。初期姿勢は多少の振れ幅を持っていてもよい。すなわち、光学ユニット101の光軸とZ軸が厳密に平行でなくてもよく、ローリング方向(後述する)に多少回転していてもよい。
図3に示すように、光学ユニット駆動装置100の迫出し処理が行われると、フレーム102および光学ユニット101はスマートフォン200の外側へ突出する。図3の光学ユニット101およびフレーム102の位置を第2位置とする。フレーム102が第2位置に位置するとき、光学ユニット101は筐体104から突出している。図2および図3で説明したように、移動機構103は筐体104の第1位置と、筐体から突出した第2位置とに動かすことができる。ここでは第1位置から第2位置への移動はX軸方向に沿って行われる。
<光学ユニット101の構成>
次に、図4および図5を参照して、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101の構成を説明する。図4は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101の模式的な斜視図であり、図5は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101の模式的な分解斜視図である。
 図4および図5に示すように、光学ユニット101は、固定体110と、可動体120とを備える。可動体120は、固定体110に対して揺動可能に支持される。可動体120は、固定体110に挿入され、固定体110に保持される。
 光学ユニット101は、蓋部100Lをさらに備えてもよい。蓋部100Lが、固定体110および可動体120の一方側をそれぞれ覆うことにより、可動体120が固定体110から脱離することを抑制できる。
 図5に示すように、可動体120は、光学素子130と、ホルダ140と、接触部材150と、弾性体160とを有する。光学素子130は、光軸Pを有する。ホルダ140は、光学素子130を挿入可能である。
 可動体120を固定体110に挿入して可動体120が固定体110に装着されると、光学素子130の光軸PはZ軸方向に対して平行になる。この状態から、固定体110に対して可動体120が揺動すると、光学素子130の光軸Pが揺動するため、光軸PはZ軸方向に対して平行な状態ではなくなる。
 以下では、固定体110に対して可動体120が揺動しておらず、光軸PがZ軸方向に対して平行な状態が保持されることを前提に説明する。すなわち、光軸Pを基準として、固定体110、可動体120、蓋部100L等の形状、位置関係、動作等を説明する記載においては、光軸Pの傾きに関して特に記載がない限り、光軸PがZ軸方向に平行な状態であることを前提とする。
 X軸方向は、光軸Pと交差する方向であり、ヨーイング方向の回転の軸となる。Y軸方向は、光軸Pと交差する方向であり、ピッチング方向の回転の軸となる。Z軸方向は、光学素子130の光軸方向であり、ローリング方向の回転の軸となる。光軸方向は、光軸Pの延びる方向に対して平行な方向を示す。
 光学素子130を備える光学機器では、撮影時に光学機器が傾くと、光学素子130が傾いて、撮影画像が乱れる。光学ユニット101は、撮影画像の乱れを回避するために、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、角速度および振れ量等に基づいて、光学素子130の傾きを補正する。本開示の例示的な第1の実施形態では、光学ユニット101は、X軸を回転軸とする回転方向(ヨーイング方向)、Y軸を回転軸とする回転方向(ピッチング方向)およびZ軸を回転軸とする回転方向(ローリング方向)に可動体120を揺動(回転)させることにより、光学素子130の傾きを補正する。
 光学素子130は、光軸Pを有する。光学素子130の光軸Pは、光学素子130の光入射面の法線に平行である。光学素子130には、光軸Pからの光が入射する。
 光学素子130は、レンズ132およびハウジング134を有する。光学素子130は、ハウジング134内に撮像素子を有してもよい。撮像素子を備えた光学素子130は、カメラモジュールとも呼ばれる。光学素子130をホルダ140に挿入すると、光学素子130はホルダ140に保持される。
 ホルダ140は、Z軸方向の両端が開口する環形状を有する。ホルダ140の内側には、光学素子130が取り付けられる。
本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101において、接触部材150は、ホルダ140に配置され、固定体110と接触する。弾性体160は、固定体110に向けて接触部材150を押す。可動体120内の弾性体160が固定体110と接触する接触部材150を押すことにより、固定体110に対して可動体120が揺動可能に支持される。これにより、固定体110に対して可動体120を安定的に支持できる。
 光学ユニット101は、磁石180およびコイル190をさらに備える。コイル190は、磁石180に対向する。磁石180は、固定体110および可動体120の一方に設けられ、コイル190は、固定体110および可動体120の他方に設けられる。
 ここでは、磁石180は、可動体120に設けられ、コイル190は、固定体110に設けられる。例えば、磁石180は、ホルダ140の外周面に配置され、コイル190は、固定体110の側面に配置される。コイル190は、固定体110の貫通孔に配置されてもよい。ただし、磁石180が固定体110に設けられ、コイル190が可動体120に設けられてもよい。
 光学ユニット101は、小型に作製されることが好ましい。例えば、光学ユニット101が、図1のスマートフォンに搭載される場合、光学ユニット101の大きさ(例えば、固定体110のX軸方向またはY軸方向に沿った長さ)は、10mm以上50mm以下である。
<固定体110>
 固定体110は、略筒状である。固定体110の外形は、断面が略矩形状の貫通孔の空いた直方体形状である。固定体110は、例えば、樹脂から形成される。固定体110は、枠部111と、側部112とを有する。側部112は、枠部111に支持される。枠部111には、開口部111hが形成される。
 図5に示すように、固定体110は、凹面110qを有する。凹面110qは、側部112の内周面に位置する。固定体110に可動体120が挿入されると、凹面110qは可動体120と接触する。典型的には、固定体110に対して可動体120が揺動すると、可動体120は、凹面110qに接触しながら凹面110qの上を摺動する。凹面110qは、凹の球面形状の一部を有することが好ましい。
 凹面110qは、固定体110の4つの隅に配置される。4つの凹面110qの曲率半径は等しくてもよい。この場合、4つの凹面110qは、1つの大きな凹球面の一部をそれぞれ構成してもよい。あるいは、4つの凹面110qの曲率半径は異なってもよい。
 また、固定体110は、凹面110qと繋がる切欠部110nを有する。切欠部110nにより、接触部材150の配置されたホルダ140を固定体110に容易に挿入できる。
<光学素子130>
 光学素子130は、レンズ132と、ハウジング134とを有する。ハウジング134は薄型の直方体形状である。レンズ132は、ハウジング134に配置される。例えば、レンズ132は、ハウジング134の1つの面の中心において、光軸P上に配置される。光軸P及びレンズ132は、被写体を向いており、光学素子130には、光軸Pに沿った方向からの光が入射される。
 なお、ハウジング134の内部に、撮像素子等が内蔵されてもよい。この場合、撮像素子には、フレキシブル配線基板(Flexible Printed Circuit:FPC)が接続されることが好ましい。光学素子130において撮像された信号は、FPCを介して外部に取り出される。
<ホルダ140>
 ホルダ140は、枠形状である。ホルダ140は、光学素子130を外側から囲む。例えば、ホルダ140は、樹脂から形成される。
 ホルダ140は、光軸Pに対して直交する方向に延びた厚さを有する板状の枠体である。光軸Pに対して直交する方向は、光軸Pと交差し、光軸Pに対して垂直な方向である。本明細書において、光軸Pと交差して光軸Pに対して直交する方向を「径方向」と記載することがある。径方向外側は、径方向のうち光軸Pから離れる方向を示す。図4において、Rは、径方向の一例を示す。また、光軸Pを中心として回転する方向を「周方向」と記載することがある。図4において、Sは、周方向を示す。
<接触部材150>
 接触部材150は、固定体110と接触する。接触部材150は、ホルダ140から固定体110に向かって突出する。接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の外側面に位置する。詳細には、接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の角の外側面に位置する。接触部材150は、固定体110に対して摺動することが好ましい。この場合、接触部材150は、円柱形状であることが好ましい。これにより、固定体110に対して可動体を滑らかに可動できる。例えば、接触部材150は、半球形状の部分を有する。
 接触部材150は、凸部150pを有する。凸部150pは、接触部材150の径方向外側に位置する。凸部150pは、ホルダ140から径方向外側に突出し、固定体110と接触する。凸部150pは、湾曲して突出する湾曲形状を有してもよい。例えば、凸部150pは、球面状に湾曲する。
 接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140とは異なる部材として設けられ、ホルダ140に対して移動可能である。ここでは、接触部材150が、ホルダ140とは別部材で構成される。ただし、本実施形態はこれに限定されない。接触部材150の少なくとも一部がホルダ140と同じ部材で構成されてもよい。
<弾性体160>
 弾性体160は、固定体110に向けて接触部材150を押す。弾性体160の変形によって接触部材150に力が付与される。弾性体160は、光学素子130と接触部材150との間に位置する。弾性体160は、ホルダ140内に配置される。
 弾性体160は、バネであってもよい。例えば、弾性体160は、板バネである。板バネは、折り曲げられてもよい。板バネは、SUSから形成されてもよく、リン青銅から形成されてもよい。あるいは、弾性体160は、コイルバネであってもよい。
 なお、本実施形態の光学ユニット101において、可動体120が固定体110に対して滑らかに可動することが好ましい。このため、弾性体160は、撓み量に対する荷重の小さい組成で形成されることが好ましい。
<蓋部100L>
 蓋部100Lは、固定体110および可動体120を覆う。蓋部100Lは、例えば、樹脂から形成される。蓋部100Lは、Z軸方向に厚みを有する板状の部材である。蓋部100Lは、固定体110の+Z方向側(光軸方向の一方側)に固定される。本開示の例示的な第1の実施形態では、蓋部100Lは、固定体110の枠部111に固定される。蓋部100Lを固定体110に固定するための構成は特に限定されない。蓋部100Lは、例えば、ネジのような締結部材を用いて固定体110に固定されてもよく、又は、接着剤を用いて固定体110に固定されてもよい。
 蓋部100Lは、孔100hと、回転止め部100sとを有する。孔100hは、Z軸方向に蓋部100Lを貫通する。蓋部100Lの孔100hは、固定体110の開口部111hと対向する。可動体120のレンズ132は、固定体110の開口部111hと、蓋部100Lの孔100hとを通じて、固定体110の外部に露出する。
 図5を参照して上述したように、接触部材150は、固定体110に突出する凸部150pを有する。可動体120の接触部材150が凸部150pを有することにより、可動体120を薄くできる。
 また、凸部150pは、球面の一部を有することが好ましい。これにより、固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
 また、固定体110は、接触部材150の凸部150pと接触する領域に凹面110qを有する。固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
 さらに、凹面110qは、凹の球面形状の一部を有する。固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
 また、固定体110は、凹面110qと繋がる切欠部110nを有する。固定体110の凹面110qと繋がる切欠部110nにより、固定体110に可動体120を容易に装着できる。
<磁石180>
 磁石180は、磁場を発生する。典型的には、磁石180は、永久磁石である。ここでは、磁石180は、第1磁石182と、第2磁石184と、第3磁石186とを含む。第1磁石182、第2磁石184および第3磁石186は、それぞれホルダ140の側面に取り付けられる。
 第1磁石182は、可動体120に対して-Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第2磁石184は、可動体120に対して+Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第3磁石186は、可動体120に対して-X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。
<コイル190>
 コイル190は、第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196とを含む。第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196は、それぞれ固定体110に取り付けられる。
 第1コイル192は、固定体110に対して-Y方向側に位置し、Z軸方向に延びる。第2コイル194は、固定体110に対して+Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第3コイル196は、固定体110に対して-X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。
 図5において、第1磁石182と第1コイル192とにより、可動体120をZ軸回りに回転させる駆動力を発生させる。同様に、第2磁石184と第2コイル194とにより、可動体120をX軸回りに回転させる駆動力を発生させ、第3磁石186と第3コイル196とにより、可動体120をY軸回りに回転させる駆動力を発生させる。
 第1磁石182は、径方向外側を向く面の磁極が、Z軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線182bを境にして異なるように着磁されている。第1磁石182のX軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。
 また、第2磁石184は、径方向外側を向く面の磁極が、X軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線184bを境にして異なるように着磁されている。第2磁石184のZ軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。同様に、第3磁石186は、径方向外側を向く面の磁極が、Y軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線186bを境にして異なるように着磁されている。第3磁石186のZ軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。
 例えば、可動体120のピッチング、ヨーイングおよびローリングの補正は、以下のように行われる。光学ユニット101にピッチング方向、ヨーイング方向およびローリング方向の少なくとも1つの方向の振れが発生すると、不図示の磁気センサー(ホール素子)によって振れを検出し、その結果に基づいて第1コイル192、第2コイル194、第3コイル196に電流を供給して振れ補正用磁気駆動機構を駆動させる。なお、振れ検出センサ(ジャイロスコープ)などを用いて、光学ユニット101の振れを検出してもよい。振れの検出結果に基づいて、振れ補正用磁気駆動機構がその振れを補正する。
次に図6を参照して、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101の揺動について説明する。図6は本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100のフレーム102が第2位置にあるときの模式的な拡大平面図である。
図6は、+X軸方向から-X軸方向へ光学ユニット駆動装置100を見たときの平面図であり、光学ユニット駆動装置100を拡大した図である。上述したように、光学ユニット駆動装置100の迫出し処理が行われると、フレーム102および光学ユニット101はスマートフォン200の外側へ突出する。図3の光学ユニット101およびフレーム102の位置を第2位置とする。ここでは、フレーム102は第2位置に位置しており、光学ユニット101は筐体104から突出している。
図6に示すように、光学ユニット101はヨーイング方向に揺動している。すなわち、フレーム102は、光学ユニット101が第2位置に位置するとき、光学ユニット101のヨーイング方向の揺動を可能に支持している。これにより光学ユニット101を筐体104の外へ突出させて駆動させることができる。したがって、筐体104の大きさによらず、光学ユニット101を広角で揺動できる。つまり、薄型端末に搭載した光学ユニットの駆動補正を行う場合でも、筐体の厚さ以上の角度まで光学ユニットを駆動させることができる。
また、図6のZ軸方向の筐体104の長さL1は、Z軸方向の光学ユニット101の長さL2より小さい。すなわち光学ユニット駆動装置100は、Z軸方向の光学ユニット101の長さL2が筐体104の厚さL1以上になる角度で光学ユニット101を揺動させている。
これにより筐体104の大きさによらず、光学ユニット101を揺動できる。筐体104の大きさによらず光学ユニット101を揺動できれば、筐体104と干渉しない角度で光学ユニット101を揺動する必要がなくなる。つまり、従来であれば筐体104と干渉する可能性がある角度まで光学ユニット101を揺動できる。
なお、ここでのZ軸方向の光学ユニット101の長さL2は、光学ユニット101の光学素子130のハウジング134を差す。Z軸方向のハウジング134の長さがZ軸方向の筐体104の長さL1以上になる角度で光学ユニット101を揺動させることができると、光学ユニット101をより広い角度で揺動できる。
図6ではヨーイング方向の揺動について説明したが、フレーム102は、ピッチング方向およびローリング方向へも揺動可能に支持してもよい。また、ピッチング方向、ヨーイング方向およびローリング方向のいずれかのみ揺動可能に支持してもよい。特にピッチング方向とヨーイング方向の揺動は、光学ユニット101の厚み方向に回転を行うため、光学ユニット101を筐体104の外へ突出させて駆動させたときに広角で揺動させることができる。
<配線300の構成>
図7および図8は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100の配線300を示す部分を拡大した模式図である。図7は本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101が第1位置に位置するときの配線300の模式的な拡大平面図であり、図8は本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101が第2位置に位置するときの配線300の模式的な拡大平面図である。
図7に示すように、配線300はX軸一方側の端部で光学ユニット101と電気的に接続する。そして配線300はX軸他方側の端部で筐体104と接続する。筐体104は、図示しない基板と接続する。基板には、例えば光学ユニット101の電源回路および駆動回路などが搭載される。これらは配線300を介して、光学ユニット101の外部に配置される装置、デバイス、回路などと電気的に接続される。
図7に示すように、配線300は、移動機構103の移動方向であるX軸方向を第1方向としたとき、第1方向と交差する第2方向に屈曲した屈曲部301を備える。第2方向に屈曲するとは、第2方向と平行な軸を挟み込むように折り曲げられていることを示す。図7では、第2方向はZ軸方向であり、屈曲部301はZ軸と平行な軸を挟み込むように曲がり、X軸方向に重なる。
図8は、光学ユニット101が第2位置に位置するときの配線300の状態を示す。図8に示すように、光学ユニット101が第2位置に位置するとき、X軸方向に重なった屈曲部301が広がる。すなわち、X軸方向の配線300の長さが長くなる。
図7および図8に示したように、配線300が屈曲部301を備えることで、配線300の伸縮が可能になる。つまり、移動機構103を動かしたときに配線300の接続が抵抗となりにくい。したがって、光学ユニット101の揺動が阻害されることを抑制できる。
<配線300の変形例>
図9および図10は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100の配線300の変形例を示す模式図である。図9は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100の第1の変形例の配線300を示す模式図であり、図10は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100の第2の変形例の配線300を示す模式図である。
図9の配線300の屈曲部301は、Z軸と平行な軸を挟み込むように曲がり、Y軸方向に重なる。図10の配線300の屈曲部301は、Z軸と平行な軸を挟み込むように曲がり、Y軸方向に重なる。また、配線300の一方側の端部は、光学ユニット101のX軸方向の端部と接続し、配線300の他方側の端部は筐体104のY軸方向端部と接続する。図9および図10に示した配線300においても、配線300の伸縮が可能になる。したがって、光学ユニット101の揺動が阻害されることを抑制できる。
図7~10を用いた説明では、屈曲部301はZ軸方向に屈曲しているが、屈曲部301は移動機構103の移動方向と交差する方向に屈曲していればよい。すなわちY軸方向に屈曲していてもよいし、X軸、Y軸およびZ軸に対して斜めの方向に屈曲していてもよい。
また、配線300はY軸方向に複数備えることが好ましい。配線300は光学ユニット101と機械的に接続している。このため、配線300には光学ユニット101の揺動に伴い張力が発生する。そこで、配線300をY軸方向に複数備えることで、光学ユニット101が揺動したときに一つの配線300に働く張力を低減することができる。特にローリング方向の揺動の際に配線300に働く張力を低減することができる。
<光学ユニット駆動装置100の移動処理>
図11~14を参照して、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット駆動装置100の移動処理方法を説明する。
図11は、本開示の例示的な第1の実施形態に係る光学ユニット駆動装置100の構成を示すブロック図である。光学ユニット駆動装置100は、光学ユニット101、フレーム102、移動機構103、姿勢保持部401、姿勢検知部402、移動制御部403、および通知部404を備える。
姿勢保持部401は、光学ユニット101を初期姿勢に保持する。姿勢保持部401を設けることで、光学ユニット101が初期位置にあるときに揺動しないように保持できる。姿勢保持部401は例えば、光学ユニット101において磁石180と引きつけ合う位置に設けた磁性体である。例えば磁性体を固定体110のコイル190より揺動軸の外側に設ける。これにより、揺動軸の位置が磁石180と磁性体で決まる。すなわち、固定体110に対する可動体120の位置ずれを抑制でき、光学ユニット101の姿勢が保持される。
また、姿勢保持部401は筐体104でもよい。筐体104の大きさを、光学ユニット101とほぼ同じで光学ユニット101が収まる大きさにする。これにより、光学ユニット101は筐体104内で揺動することができなくなる。したがって、光学ユニット101が第1位置にあるときに揺動しないように保持できる。
姿勢検知部402は、光学ユニット101の姿勢を検知する。姿勢検知部402は例えばホール素子である。移動制御部403は、姿勢検知部402で検知した光学ユニット101の姿勢に基づき移動機構103の移動を制御する。通知部404は、姿勢検知部402で検知した光学ユニット101の姿勢に基づいて姿勢情報を通知する。通知部404は例えばスマートフォンに設けられたディスプレイ、アラーム、バイブレーション機能などである。
図12は本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101を第2位置へ迫り出すときの移動処理についてのフローチャートである。以下、本開示の例示的な第1の実施形態に係る光学ユニット駆動装置100を迫り出すときの移動処理を、図11を用いて説明する。
ステップS11において、移動機構103はフレーム102を動かして光学ユニット101を第2位置まで移動させる。光学ユニット101が第2位置まで移動したら移動機構103は移動を停止させて、迫り出しの処理を終了する。なお、光学ユニット101は、迫り出す前は姿勢保持部401により初期姿勢をとる。したがって、ステップS11においては光学ユニット101を初期姿勢の位置まで駆動させることは不要である。
次に本開示の例示的な第1の実施形態に係る光学ユニット駆動装置100を収納するときの移動処理を、図13を用いて説明する。図13は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101を第1位置へ収納するときの移動処理についてのフローチャートである。
ステップS21において、光学ユニット101を初期姿勢の位置まで駆動する。次にステップS22において、光学ユニット101が初期姿勢をとっているか否かを、姿勢検知部402で検知する。姿勢検知部402で検知した光学ユニット101の姿勢が初期姿勢でない場合、ステップ23において一定回数、姿勢検知部40での姿勢検知が繰り返し行われ、一定回数超過後に通知部404がエラーを通知する。エラーが通知されたら、手動で光学ユニット101を初期姿勢に移動させて、再びステップS22で光学ユニット101が初期姿勢か否かを検知する。ステップS22で光学ユニット101の初期姿勢が検知された場合、ステップS24で移動制御部403が移動機構103を動かし、光学ユニット101の収納を行う。フレーム102が第1位置まで移動したら、収納の処理を終了する。
なお、姿勢保持部401は、フレーム102が第1位置に移動するとき、光学ユニット101を初期姿勢に保持する。これにより、フレーム102の移動中に光学ユニット101を初期姿勢に保持することができるので、光学ユニット101の姿勢が安定した状態で収納をすることができる。
また、上記のように、姿勢検知部402で検知した光学ユニット101の姿勢が初期姿勢でない場合、通知部404がエラーを通知する。これにより、光学ユニット101の姿勢が誤っていることを知ることができる。したがって、通知に基づき、光学ユニット101を初期姿勢へなおしたり、収納の移動処理を止めたりすることができる。
次に本開示の例示的な第1の実施形態に係る光学ユニット101を収納するときの移動処理がされていないときに、光学ユニット101が筐体104側へ押し込まれたときの移動処理を、図14を用いて説明する。図14は、本開示の例示的な第1の実施形態の光学ユニット101が筐体104側へ押し込まれたときの移動処理についてのフローチャートである。
ステップS31において、光学ユニット101が初期姿勢をとっているか否かを、姿勢検知部402で検知する。姿勢検知部402で検知した姿勢が初期姿勢でない場合、ステップS32で移動制御部403を制御し、移動機構103の移動を規制する。ステップS31で初期姿勢が検知された場合は、ステップS33で光学ユニット101の収納を行う。フレーム102が第1位置まで移動したら、収納の処理を終了する。
上記のように、移動制御部403は、光学ユニット101が初期姿勢でない場合、移動機構103の移動を規制する。これにより、誤った姿勢で光学ユニット101が収納されることを抑制することができる。すなわち、光学ユニット101を駆動させているときは光学ユニット駆動装置100を収納するときの移動処理が行われないようにすることができる。なお、移動制御部403が移動機構103の移動を規制する方法は、システムでもよいし、機械的なロック機構を設けてもよい。
また光学ユニット駆動装置100が押し込まれたことを検知する方法として、フレーム102や移動機構103に変位センサを設けることができる。光学ユニット駆動装置100を収納するときの移動処理がされていないときに変位センサが変位を検知したら、移動機構103の移動を規制してもよい。
図13および図14で説明したように、移動制御部403は、姿勢検知部402で検知した光学ユニット101の姿勢に基づき移動機構103の移動を制御する。これにより、光学ユニット101が初期姿勢か否かを判断して移動機構103を動かすことができる。
なお、図1から図3には、本実施形態の光学ユニット駆動装置100の用途の一例としてスマートフォンを示したが、光学ユニット駆動装置100の用途はこれに限定されない。光学ユニット駆動装置100は、デジタルカメラまたはビデオカメラとして好適に用いられる。例えば、光学ユニット駆動装置100は、ドライブレコーダの一部として用いられてもよい。あるいは、光学ユニット駆動装置100は、飛行物体(例えば、ドローン)のための撮影機に搭載されてもよい。
本実施形態では、光学ユニット101は、固定体110と、可動体120とを備え、フレーム102は光学ユニット101を揺動可能に支持することを説明した。ただし、固定体110は、フレーム102に設けられてもよい。すなわち、フレーム102が備える固定体110が、光学ユニット101の可動体120を揺動可能に支持してもよい。この場合でも、筐体104の厚さ以上の角度まで光学ユニット101を駆動させることができる。 
また、本実施形態では光学ユニット駆動装置100がX軸方向に迫り出す例を示したが、光学ユニット駆動装置100はZ軸方向に迫り出されてもよい。その場合でも光学ユニット101を広い角度で揺動させることができる。
 以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
100 光学ユニット駆動装置
101 光学ユニット
102 フレーム
103 移動機構
104 筐体
200 スマートフォン
300 配線
301 屈曲部
401 姿勢保持部
402 姿勢検知部
403 移動制御部
404 通知部
 

Claims (9)

  1. 筐体と、
    光学ユニットと、
    前記光学ユニットを支持するフレームと、
    前記フレームを前記筐体の第1位置と、前記筐体から突出した第2位置と、に動かす移動機構と、
    を備え、
    前記フレームは、前記光学ユニットが前記第2位置に位置するとき、前記光学ユニットの少なくともピッチング方向、ヨーイング方向、ローリング方向いずれかの揺動を可能に支持する、
    光学ユニット駆動装置。
  2. 前記光学ユニットは、前記筐体と配線で接続し、
    前記配線は、前記移動機構の移動方向を第1方向としたとき、
    前記第1方向と交差する第2方向に屈曲した屈曲部を備える、
    請求項1に記載の光学ユニット駆動装置。
  3. 前記光学ユニットを初期姿勢に保持する姿勢保持部を備える、
    請求項1または2に記載の光学ユニット駆動装置。
  4. 前記姿勢保持部は、前記フレームが前記第1位置に移動するとき、前記光学ユニットを初期姿勢に保持する、
    請求項3に記載の光学ユニット駆動装置。
  5. 前記光学ユニットの姿勢を検知する姿勢検知部を備える、
    請求項1から4に記載の光学ユニット駆動装置。
  6. 前記姿勢検知部で検知した前記光学ユニットの姿勢に基づき前記移動機構の移動を制御する移動制御部を備える、
    請求項5に記載の光学ユニット駆動装置。
  7. 前記姿勢検知部は、前記光学ユニットの姿勢が初期姿勢か否かを判別し、
    前記移動制御部は、前記姿勢検知部で判別した前記光学ユニットの姿勢が初期姿勢でないときに前記移動機構の移動を規制する、
    請求項6に記載の光学ユニット駆動装置。
  8. 前記姿勢検知部で検知した前記光学ユニットの姿勢に基づいて姿勢情報を通知する通知部を備える、
    請求項5から7に記載の光学ユニット駆動装置。
  9. 前記光学ユニットの光軸が延びる方向は前記筐体の第1方向と同じ方向であり、
    前記筐体の前記第1方向の長さは、最大揺動角度で揺動した前記光学ユニットの前記第1方向の長さより小さい、
    請求項1から8に記載の光学ユニット駆動装置。
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