JP2009294393A - 撮影用光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影用光学装置200において、可動モジュール1にはレンズや撮像素子に加えて手振れ検出センサ170も搭載され、可動モジュール1において被写体側とは反対側の端部からは撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175が引き出されている。撮影用光学装置200の手振れ補正を行なうにあたって、可動モジュール1の被写体側とは反対側の端部をピボット部205で支持し、可動モジュール1の被写体側とは反対側の端部を中心に揺動させる。
【選択図】図1
Description
引っ張り歪h=ΔL/L
L:元の長さ
ΔL:長さの変化
で示されるフレキシブル基板の引っ張り歪hが小さくなる。それ故、以下の式
応力f=E・h
E:定数
で示される応力fも小さくなるので、フレキシブル基板に起因する揺動阻害が軽減される。
図1(a)、(b)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置を被写体側において斜め上方からみた外観図、および撮影用光学装置を光軸と平行な線に沿って切断したときの説明図である。図2は、本発明を適用した撮影用光学装置の分解斜視図である。
図3(a)、(b)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置200に用いた可動モジュール1の撮影ユニットを斜め上方からみた外観図、および分解斜視図である。図4は、図3に示す可動モジュール1の撮影ユニットの動作を模式的に示す説明図である。なお、図4の左半分は、移動体3が無限遠の位置(通常撮影位置)にあるときの図を示しており、図4の右半分は、移動体3がマクロ位置(接写撮影位置)にあるときの図を示している。
本形態の撮影ユニット1aにおいて、移動体3は、通常は撮像素子側(撮像素子側)に位置しており、このような状態において、レンズ駆動用コイル30s、30tに所定方向の電流を流すと、レンズ駆動用コイル30s、30tは、それぞれ上向き(前側)の電磁力を受けることになる。これにより、レンズ駆動用コイル30s、30tが固着された移動体3は、被写体側(前側)に移動し始めることになる。このとき、バネ部材14tと移動体3の前端との間、およびバネ部材14sと移動体3の後端との間には、移動体3の移動を規制する弾性力が発生する。このため、移動体3を前側に移動させようとする電磁力と、移動体3の移動を規制する弾性力とが釣り合ったとき、移動体3は停止する。その際、バネ部材14s、14tによって移動体3に働く弾性力に応じて、レンズ駆動用コイル30s、30tに流す電流量を調整することで、移動体3を所望の位置に停止させることができる。
図5(a)、(b)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置を、図1(a)のA1−A1′線に相当する位置で切断したときの縦断面図、および図1(a)のA2−A2′線に相当する位置で切断したときの縦断面図である。
図6(a)、(b)、(c)は、本発明を適用した撮影用光学装置に構成した手振れ補正用磁気駆動機構(第1手振れ補正用磁気駆動機構250xおよび第2手振れ補正用磁気駆動機構250y)の構成を示す説明図、その平面的な配置を示す説明図、および光軸方向における配置を示す説明図である。図7(a)、(b)、(c)は、本発明を適用した撮影用光学装置に構成した別の手振れ補正用磁気駆動機構(第1手振れ補正用磁気駆動機構250xおよび第2手振れ補正用磁気駆動機構250y)の構成を示す説明図、その平面的な配置を示す説明図、および光軸方向における配置を示す説明図である。図8(a)、(b)、(c)は、本発明を適用した撮影用光学装置に構成したさらに別の手振れ補正用磁気駆動機構(第1手振れ補正用磁気駆動機構250xおよび第2手振れ補正用磁気駆動機構250y)の構成を示す説明図、その平面的な配置を示す説明図、および光軸方向における配置を示す説明図である。図9は、本発明を適用した撮影用光学装置に構成した手振れ補正用磁気駆動機構として図7に示す構成と、図8に示す構成とを採用した場合の比較を示す説明図であり、図9(a)には、図8に示す構成を示し、図9(b)には、図7に示す構成を示してある。
M=d×F・sinθ ・・(1)
で表される。これに対して、図7および図9(b)に示す構成では、磁気力がY軸方向に作用するため、ピボット部205を中心に可動モジュール1を揺動させようとするモーメントMは、以下の式(2)
M=d×F・cosθ ・・(2)
で表される。従って、θが45°の場合、図8および図9(a)に示す構成と、図7および図9(b)に示す構成では、同等のモーメントMが発生するが、ピボット部205と可動モジュール1に対して磁気力が作用する位置とのZ軸方向における寸法を短くして撮影用光学装置200の光軸方向の寸法を縮小した場合、θは45°を超えることになる。かかる構成の場合には、式(1)、(2)を比較すると、式(1)で求められるモーメントMの方が大きくなる。それ故、図8(a)、(b)、(c)に示す構成を採用した方が、図7(a)、(b)、(c)に示す構成を採用した場合に比較して大きなトルクを得ることができるのである。
図10(a)、(b)、(c)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置200のピボット部205周辺の説明図、撮像素子用およびセンサ用のフレキシブル基板の重ね合わせ部分の説明図、およびその上部分を切り欠いた状態の説明図である。図11(a)、(b)、(c)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置200においてメイン基板として用いた撮像素子用フレキシブル基板155の展開図、撮像素子用フレキシブル基板155を折り重ねた状態の説明図、およびその上部分を切り欠いた状態の説明図である。図12(a)、(b)、(c)は各々、本発明を適用した撮影用光学装置200においてサブ基板として用いたセンサ用フレキシブル基板175の展開図、センサ用フレキシブル基板175を折り重ねた状態の説明図、およびその上部分を切り欠いた状態の説明図である。なお、図11(a)および図12(a)において、谷折り線は一点鎖線で示し、山折り線は点線で示してある。
このように構成した撮影用光学装置200を搭載したカメラ付き携帯電話機では、撮影の際の手振れを検出するためのジャイロセンサなどの手振れ検出センサが搭載されており、かかる手振れ検出センサでの検出結果に基づいて、カメラ付き携帯電話機に搭載された制御部は、手振れ補正用コイル230x、および手振れ補正用コイル230yの一方あるいは双方に通電を行い、レンズ121に対して被写体側とは反対側に構成されたピボット部205を中心に可動モジュール1をX軸周りおよびY軸周りの一方および双方において揺動させる。かかる揺動を合成すれば、XY面全体に対して可動モジュール1を揺動させたことになる。それ故、カメラ付き携帯電話などで想定される全ての手振れを確実に補正することができる。
以上説明したように、本形態の撮影用光学装置200では、可動モジュール1の被写体側とは反対側の端部からは撮像素子15に電気的に接続された撮像素子用フレキシブル基板155が引き出されているが、手振れ補正の際、可動モジュール1をレンズ121に対して撮像素子15が位置する側(被写体側とは反対側の端部)を中心に揺動させるため、撮像素子用フレキシブル基板155の変形が極めて小さい。従って、可動モジュール1を迅速に揺動させることができる。また、可動モジュール1の撮像素子側の端部を揺動させた際の撮像素子用フレキシブル基板152の弾性変形が極めて小さいので、可動モジュール1が受ける撮像素子用フレキシブル基板152の形状復帰力も極めて小さい。それ故、撮像素子用フレキシブル基板152の変形の影響を受けることなく可動モジュール1を適正に揺動させることができるので、手振れ補正を確実に行なうことができる。
引っ張り歪h=ΔL/L
L:元の長さ
ΔL:長さの変化
で示される、撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175の引っ張り歪hが小さくなる。それ故、以下の式
応力f=E・h
E:定数
で示される応力fも小さくなるので、撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175に起因する揺動阻害が軽減される。それ故、可動モジュール1を適正に揺動させることができるので、手振れ補正を確実に行なうことができる。
(可撓性配線部材の構成)
撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175に折り曲げ部分155f、175hなどの折り曲げ部分を構成するにあたっては、図13に示すように、折り曲げ部分155f、175hなどの折り曲げ部分の内側に円柱状や円筒状の曲げ戻り防止部材159を接着してもよい。このように構成すると、撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175を折り曲げた場合でも、撮像素子用フレキシブル基板155およびセンサ用フレキシブル基板175の折り曲げ形状を確実に維持することができ、折れ曲がり部分が開こうとする力が可動モジュール1に影響を及ぼさないという利点がある。
上記形態では、2つの手振れ補正用磁気駆動機構によって可動モジュール1をX軸周りおよびY軸周りに揺動させたが、2つの手振れ補正用磁気駆動機構によって可動モジュール1をX軸周りとZ軸周りに揺動させる構成や、可動モジュール1をY軸周りとZ軸周りに揺動させる構成を採用してもよい。
上記実施の形態では、付勢手段として、互いに周方向の同一方向に直線的に延在する複数本のアーム部287を備えたジンバルバネ280を用いたが、複数本のアーム部287が同一方向に延在する構成であれば、アーム部287が湾曲しながら延在している構成を採用してもよい。
上記実施の形態においては、支持突起225を半球状に形成したので、撮影用光学装置200の光軸Lの方向における寸法を短くすることができたが、支持突起225を軸状に形成してもよい。また、センサ用支持基板115において支持突起225が当接する部分は円錐状に凹んだ凹部としてもよい。さらに、支持突起225については可動モジュール1の側に形成してもよい。
上記形態では、レンズ駆動用コイル30s、30tが四角筒状で、レンズ駆動用マグネット17が平板状である撮影ユニット1aを用いた撮影用光学装置200に本発明を適用したが、レンズ駆動用コイル30s、30tが円筒状で、ケース18が四角筒状で、ケース18の角部分にレンズ駆動用マグネット17を配置した構成の可動モジュールを用いた撮影用光学装置に本発明を適用してもよい。
1a 撮影ユニット
2 支持体
3 移動体
5 レンズ駆動機構
12 レンズホルダ
13 コイルホルダ
14s、14t バネ部材
15 撮像素子
16 ヨーク
17 レンズ駆動用マグネット
19 撮像素子ホルダ
30s、30t レンズ駆動用コイル
155 撮像素子用フレキシブル基板(撮像素子用可撓性配線部材)
175 センサ用フレキシブル基板(センサ用可撓性配線部材)
200 撮影用光学装置
205 ピボット部(揺動支持部)
210 固定体
230x 手振れ補正用コイル(第1振れ補正用コイル)
230y 手振れ補正用コイル(第2振れ補正用コイル)
240x 手振れ補正用マグネット(第1手振れ補正用マグネット)
240y 手振れ補正用マグネット(第2手振れ補正用マグネット)
250x 第1手振れ補正用磁気駆動機構
250y 第2手振れ補正用磁気駆動機構
260 コイルホルダ
280 ジンバルバネ(付勢手段)
L 光軸
Claims (29)
- レンズおよび該レンズに対して被写体側とは反対側に位置する撮像素子が支持体上に支持された可動モジュールと、該可動モジュールを支持する固定体と、前記可動モジュールの傾きを検出する手振れ検出センサと、該手振れ検出センサの検出結果に基づいて前記可動モジュールを前記固定体上で揺動させて手振れを補正する手振れ補正機構と、を有する撮影用光学装置において、
前記可動モジュールの被写体側とは反対側の端部からは前記撮像素子に電気的に接続された撮像素子用可撓性配線部材が引き出され、
前記手振れ補正機構は、前記レンズに対して前記撮像素子が位置する側を中心に前記可動モジュールを揺動可能に支持する揺動支持部と、前記可動モジュールを前記レンズに対して前記撮像素子が位置する側を中心に揺動させる磁気力を発生させる手振れ補正用磁気駆動機構と、を備えていることを特徴とする撮影用光学装置。 - 前記可動モジュールは、前記レンズをもって光軸方向に移動可能に前記支持体上に支持された移動体と、前記移動体と前記支持体との間において前記移動体を光軸方向に磁気駆動するレンズ駆動機構と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の撮影用光学装置。
- 前記揺動支持部は、前記可動モジュールおよび前記固定体のうちの一方側から他方側に向けて突出した支持突起と、他方側で当該支持突起の先端部が当接する被当接部を備えたピボット部であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮影用光学装置。
- 前記手振れ検出センサは、前記可動モジュールにおいて前記撮像素子に対して被写体側とは反対側位置に搭載され、
前記手振れ検出センサは、前記撮像素子用可撓性配線部材とは別体のセンサ用可撓性配線部材、あるいは前記撮像素子用可撓性配線部材と一体の可撓性配線部材に電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の撮影用光学装置。 - 前記手振れ補正用磁気駆動機構は、前記手振れ検出センサでの検出結果の積分値がゼロとなるように閉ループ制御されていることを特徴とする請求項4に記載の撮影用光学装置。
- 前記手振れ検出センサは、前記ピボット部に対して被写体側で当該ピボット部に対して光軸方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の撮影用光学装置。
- 前記手振れ検出センサは、前記撮像素子用可撓性配線部材とは別体の前記センサ用可撓性配線部材に電気的に接続され、
前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材は、いずれも可撓性の絶縁基材上に配線パターンが形成されたフレキシブル基板であって、少なくとも1箇所で光軸方向において折り重ねられ帯状細幅部分を備えていることを特徴とする請求項4乃至6の何れか一項に記載の撮影用光学装置。 - 前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材の各々の前記帯状細幅部分は、前記ピボット部によって前記可動モジュールと前記固定体との間に構成された隙間内で前記支持突起を避けるように通されていることを特徴とする請求項7に記載の撮影用光学装置。
- 前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材の各々の前記帯状細幅部分は、前記ピボット部を間に挟むように並列して延在していることを特徴とする請求項8に記載の撮影用光学装置。
- 前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材の各々の前記帯状細幅部分において前記手振れ検出センサおよび前記撮像素子に向かう折り曲げ部分は、前記支持突起の周りに当該支持突起を中心に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の撮影用光学装置。
- 前記センサ用可撓性配線部材または/および前記撮像素子用可撓性配線部材は、内側に曲げ戻り防止部材が接着された折れ曲がり部分を備えていることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
- 前記固定体は、前記可動モジュールに対して被写体側とは反対側位置に前記ピボット部の一部を構成する略矩形のベースを備え、
当該ベースは、該ベースの底板部の相対向する2つの辺部のみに前記被写体側に向けて起立する側板部を備え、
前記底板部のうち、他の2つの辺部に相当する部分には、前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材の前記折れ曲がり部分と重なる位置に切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項7乃至11の何れか一項に記載の撮影用光学装置。 - 前記ベースの前記底板部上に前記支持突起が形成され、
前記可動モジュールは、前記ベースと被写体側で対向する位置にセンサ用支持基板を備え、
当該センサ用支持基板の被写体側の面に前記手振れ検出センサが配置され、当該センサ用支持基板の被写体側とは反対側の面が前記支持突起の先端部が当接する前記被当接部になっていることを特徴とする請求項12に記載の撮影用光学装置。 - 前記センサ用可撓性配線部材および前記撮像素子用可撓性配線部材は、いずれも前記絶縁基材の一方の面に前記配線パターンが形成された片面フレキシブル基板であることを特徴とする請求項7乃至13の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
- 前記可動モジュールを前記ピボット部に向けて付勢するための付勢手段を備え、
当該付勢手段は、前記可動モジュールに連結される内周側連結部と、前記固定体に連結される外周側連結部と、前記内周側連結部から延在して前記外周側連結部に繋がる複数本のアーム部とを備えたジンバルバネであることを特徴とする請求項3乃至14の何れか一項に記載の撮影用光学装置。 - 前記ジンバルバネは、前記手振れ補正用磁気駆動機構が駆動を停止している中立期間中も前記可動モジュールを前記ピボット部に向けて付勢する付勢力を発生させる変形状態にあることを特徴とする請求項15に記載の撮影用光学装置。
- 前記可動モジュールを前記ピボット部に向けて付勢するための付勢手段を備え、
当該付勢手段は、磁気的作用により前記可動モジュールを前記ピボット部に向けて付勢する磁気バネと、前記可動モジュールを前記ピボット部に向けて機構的に付勢するバネ部材とを備え、
当該バネ部材は、前記可動モジュールに連結される内周側連結部と、前記固定体に連結される外周側連結部と、前記内周側連結部から延在して前記外周側連結部に繋がる複数本のアーム部とを備えたジンバルバネであることを特徴とする請求項3乃至14の何れか一項に記載の撮影用光学装置。 - 前記アーム部の少なくとも一部には、振動吸収材が固着されていることを特徴とする請求項15乃至17の何れか一項に記載の撮像用光学装置。
- 前記手振れ検出センサは、前記可動モジュールにおいて前記撮像素子に対して被写体側とは反対側位置に搭載され、
前記手振れ検出センサは、前記撮像素子用可撓性配線部材とは別体のセンサ用可撓性配線部材、あるいは前記撮像素子用可撓性配線部材と一体の可撓性配線部材に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮影用光学装置。 - 前記手振れ補正用磁気駆動機構は、前記手振れ検出センサでの検出結果の積分値がゼロとなるように閉ループ制御されていることを特徴とする請求項19に記載の撮影用光学装置。
- 前記手振れ補正用磁気駆動機構は、前記可動モジュールを同一方向に揺動させる磁気力を、当該可動モジュールの揺動中心を間に挟んで対向する2箇所で対になって発生させることを特徴とする請求項3乃至20の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
- 互いに直交する3方向を各々X軸、Y軸、Z軸とし、前記光軸に平行な方向をZ軸としたとき、
前記可動モジュールと前記固定体との間には、前記手振れ補正用磁気駆動機構として、X軸、Y軸およびZ軸のうちの2つの軸線周りに揺動させる磁気駆動力を発生させる2組の手振れ補正用磁気駆動機構が構成されていることを特徴とする請求項21に記載の撮影用光学装置。 - 前記2組の手振れ補正用磁気駆動機構は、Y軸方向において前記可動モジュールの揺動中心を間に挟んで対向する2箇所で対になって前記可動モジュールをX軸周りに揺動させる磁気駆動力を発生させる第1手振れ補正用磁気駆動機構と、X軸方向において前記可動モジュールの揺動中心を間に挟んで対向する2箇所で対になって前記可動モジュールをY軸周りに揺動させる磁気駆動力を発生させる第2手振れ補正用磁気駆動機構とから構成され、
前記第1手振れ補正用磁気駆動機構は、前記可動モジュール上のY軸方向に位置する2個所の各々に配置された第1手振れ補正用マグネットと、当該2個所の前記第1手振れ補正用マグネットの各々にY軸方向で対向する第1手振れ補正用コイルとを備え、
前記第2手振れ補正用磁気駆動機構は、前記可動モジュール上のX軸方向に位置する2個所の各々に配置された第2手振れ補正用マグネットと、当該2個所の前記第2手振れ補正用マグネットの各々にX軸方向で対向する第2手振れ補正用コイルと、を備えていることを特徴とする請求項22に記載の撮影用光学装置。 - 前記第1手振れ補正用コイルは、前記第1手振れ補正用マグネットに対してY軸方向で対向する位置からZ軸方向にずれた個所でX軸方向に延在している辺部分が有効辺とされ、
前記第2手振れ補正用コイルは、前記第2手振れ補正用マグネットに対してX軸方向で対向する位置からZ軸方向にずれた個所でY軸方向に延在している辺部分が有効辺とされていることを特徴とする請求項23に記載の撮影用光学装置。 - 前記第1手振れ補正用マグネットおよび前記第2手振れ補正用マグネットは、外面側が異なる極に着磁され、
前記第1手振れ補正用コイルは、前記X軸方向に延在している辺部分に加えて、Z軸方向に延在している辺部分も有効辺とされ、
前記第2手振れ補正用コイルは、前記Y軸方向に延在している辺部分に加えて、Z軸方向に延在している辺部分も有効辺とされていることを特徴とする請求項24に記載の撮影用光学装置。 - 前記第1手振れ補正用マグネットおよび前記第2手振れ補正用マグネットは、各々の外面がZ軸方向で異なる極に着磁されており、
前記第1手振れ補正用コイルは、前記第1手振れ補正用マグネットの異なる極に着磁されている各部分に対してY軸方向で対向するようにX軸方向に延在している辺部分が有効辺とされ、
前記第2手振れ補正用コイルは、前記第2手振れ補正用マグネットの異なる極に着磁されている各部分に対してX軸方向で対向するようにY軸方向に延在している辺部分が有効辺とされていることを特徴とする請求項23に記載の撮影用光学装置。 - 前記第1手振れ補正用コイルおよび前記第2手振れ補正用コイルは、前記可動モジュールの外側に配置された角筒状のコイルホルダの各面に保持されていることを特徴とする請求項23乃至26の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
- 前記固定体と前記可動モジュールとの間には、当該可動モジュールが振動した際に、当該可動モジュールと前記手振れ補正用コイルとの衝突、および前記手振れ補正マグネットと前記固定体との衝突が起こる前に前記可動モジュールと前記固定体とを当接させる度当たり部が配置されていることを特徴とする請求項23乃至27の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
- 前記固定体には、前記可動モジュールに対して被写体側に、シャッタ機構を備えた付属モジュールが固定されていることを特徴とする請求項1乃至28の何れか一項に記載の撮影用光学装置。
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