JP2017021332A - 振れ補正機能付き光学ユニットおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
材と、が設けられていることを特徴とする。
定する第1ストッパを構成し、前記第2接点バネおよび前記可動体は、前記可動枠に光軸方向の両側で重なって前記可動枠の前記第2接点バネとの当接部分の光軸方向における可動範囲を規定する第2ストッパを構成していることが好ましい。かかる構成によれば、可動枠を光軸方向に移動させるような振動が外部から可動枠に加わっても、可動枠が接点バネから外れるという事態が発生しにくい。
あっても、耐衝撃性の低下を抑制することができる。また、接点バネの変形によって、接点バネが可動枠に印加している荷重が小さくなるという事態が発生しにくいので、外部から加わった振動によって、可動枠が位置ずれするという事態も発生しにくい。それ故、可動枠が接点バネから外れて、可動体を支持できなくなるという事態が発生しにくい。
図1は、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニットの全体構成を示す説明図であり、図1(a)は、光学ユニットの斜視図であり、図1(b)は、光学ユニットの分解斜視図である。図2は、図1に示す光学ユニット100のYZ断面図である。
とを有している。また、固定体20と可動体10とは板状バネ70によって接続されている。かかる光学ユニット100において、可動体10は、固定体20に対してジンバル機構30を介して光軸L方向と交差する第1軸線R1周りに揺動可能に支持されているとともに、光軸L方向および第1軸線R1方向に交差する第2軸線R2周りに揺動可能に支持されている。本形態において、第1軸線R1と第2軸線R2とは、光軸L方向に直交し、第1軸線R1と第2軸線R2とは直交している。
固定体20は角形の第1ケース210を備えている。第1ケース210は、可動体10の周りを囲む角筒状の胴部211と、胴部211のZ軸方向の一方側+Zの端部から径方向内側に張り出した矩形枠状の端板部212とを備えており、端板部212には矩形の開口部212aが形成されている。
可動体10は、撮像モジュール1を保持する樹脂製のホルダ40と、ホルダ40のZ軸方向の一方側+Zに固定された円筒状のウェイト12とを有している。ウェイト12は、可動体10のZ軸方向における重心位置を調整する。撮像モジュール1は、レンズ1aが固定された固定焦点タイプとして構成される場合がある他、レンズ1aを光軸Lに沿って移動させるフォーカシング駆動機構を備えたタイプとして構成される場合もある。ウェイト12は非磁性の金属製であり、例えば、真鍮からなる。このため、ウェイト12と磁石52との間には磁気的な吸引力が発生しない。
本形態では、ホルダ40と第1ケース210との間に駆動機構50が構成されている。本形態において、駆動機構50は、板状の磁石52とコイル56とを利用した磁気駆動機構である。コイル56は、空芯コイルであり、可動体10(ホルダ40)のX軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yに保持されている。また、磁石52は、第1ケース210の胴部211の内面のうち、X軸方向の一方側+Xに位置する内面、X軸方向の他方側−Xに位置する内面、Y軸方向の一方側+Yに位置する内面、およびY軸方向の他方側−Yに位置する内面に保持されている。従って、ホルダ40と第1ケース210の胴部211との間では、X軸方向の一方側+X、X軸方向の他方側−X、Y軸方向の一方側+Y、およびY軸方向の他方側−Yのいずれにおいても、磁石52とコイル56とが対向している。
図3は、本発明を適用した光学ユニット100のホルダ40およびカバー220を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図であり、図3(a)は、カバー220とホルダ40とをジンバル機構30および板状バネ70を介して接続した状態の斜視図であり、図3(b)は、カバー220とホルダ40とを分離した様子を示す分解斜視図である。図4は、本発明を適用した光学ユニット100のジンバル機構30を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図であり、図4(a)は、ホルダ40からジンバル機構30の可動枠39および板状バネ70を分離した様子を示す分解斜視図であり、図4(b)は、さらに、ホルダ40から第2接点バネ37を分離させた様子を示す分解斜視図である。
されている。側板部48の外面には、凸部からなるコイル保持部44が形成されており、コイル保持部44に、コイル56が嵌った状態で、接着等によりコイル56がホルダ40に保持されている。コイル保持部44には、コイル56の内側で外側に向けて突出する凸部44aが形成されている。凸部44aは、コイル56の外面(磁石52と対向する面)から一部が突出し、磁石52と対向している。従って、外力によって、可動体10がX軸方向またはY軸方向に変位した際、コイル保持部44の凸部44aは、磁石52に当接し、その可動範囲を規制する。このようにして、固定体20と可動体10との間には、コイル保持部44の凸部44aと磁石52とによって、可動体10の光軸L方向と直交する方向への可動範囲を規制するストッパが構成されている。
カバー220は略四角形の平面形状を有する。カバー220は、開口部222aの周りで端板部222からZ軸方向の他方側−Zに突出した矩形の枠部221を有している。枠部221のZ軸方向の他方側−Zの面には、辺方向の中央部分にZ軸方向の他方側−Zに
向けて突出した凸部229が形成されている。かかる凸部229は、板状バネ70をカバー220と連結するための接着用凸部である。
可動体10と固定体20との間には、駆動機構50が停止状態にあるときの可動体10の姿勢を規定する板状バネ70が設けられている。本形態において、板状バネ70は、金属板を所定形状にエッチング加工したバネ部材であり、固定体20に接続される固定体側連結部71と、可動体10に接続される可動体側連結部72と、固定体側連結部71と可動体側連結部72とを連結する板バネ状のアーム部73とを有している。アーム部73は、4本であり、固定体側連結部71から周方向の一方側から他方側に折り返しながら可動体側連結部72まで延在している。固定体側連結部71は、4本のアーム部73に対して1対1の関係をもって4つ設けられている。本形態において、固定体側連結部71は、光軸LをX軸方向の両側で挟む2個所と、光軸LをY軸方向の両側で挟む2個所に配置されている。
図7は、本発明を適用した光学ユニット100の第1揺動支点31を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)とは反対側(Z軸方向の他方側−Z)からみた説明図であり、図7(a)は、第1揺動支点31の分解斜視図であり、図7(b)は、第1揺動支点31の斜視図であり、図7(c)は、第1揺動支点31に固定部材を設けた様子を示す斜視図である。
揺動支点31と、可動枠39と可動体10との間において第2軸線R2方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点32とを備えている。第1揺動支点31では、固定体20(カバー220)に保持された第1接点バネ36によって可動枠39を支持し、第2揺動支点32では、可動体10(ホルダ40)に保持された第2接点バネ37によって可動枠39を支持している。本形態では、駆動機構50に磁気駆動機構が用いられていることから、ジンバル機構30に用いた可動枠39、第1接点バネ36および第2接点バネ37はいずれも、SUS305等の非磁性材料からなる。
側−Zから第1接点バネ36が装着されるバネ保持部になっている。本形態では、第1壁部225aの内面、および第2壁部225bの内面のうち、Z軸方向の他方側−Zに位置する部分は、第1壁部225aおよび第2壁部225bで囲まれた空間の開口を大きくするように傾いたテーパ面225tになっている。
こで、弾性を有する接着剤36iを用いて固定板部361と可動板部363とを固定する場合には、第1接点バネ36と接着剤36iとを合わせたバネ定数が3〜10kgf/mmとすることが望ましい。
図8は、本発明を適用した光学ユニット100の第2揺動支点32を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図であり、図8(a)は、第2揺動支点32の分解斜視図であり、図8(b)は、第2揺動支点32の斜視図であり、図8(c)は、第2揺動支点32に固定部材を設けた様子を示す斜視図である。
に重なるように第3壁部45cからZ軸方向の一方側+Zに突出した凸部45sが形成されている。また、第2接点バネ37は、可動板部373のZ軸方向の一方側+Zの端部から固定板部371とは反対側に折れ曲がった板部374を有しており、接点部375は、Z軸方向において凸部45sと板部374との間に位置する。このため、図8(b)に示すように、可動枠39の球体38を接点部375で支持した際、凸部45sおよび板部374は、可動枠39の球体38のZ軸方向における可動範囲を規制する第2ストッパ37sを構成する。かかる第2ストッパ37sは、可動枠39がZ軸方向に変位した際に球体38が接点部375からZ軸方向に外れることを防止する。
このように構成した光学ユニット100において、光学機器が振れると、かかる振れはジャイロスコープ13によって検出され、制御用IC(図示せず)は、駆動機構50を制御する。すなわち、ジャイロスコープ13で検出した振れを打ち消すような駆動電流をコイル56に供給する。その際、4つのコイル56に供給する電流バランスを制御する。その結果、可動体10は、第1軸線R1周りに揺動するとともに、第2軸線R2周りに揺動し、手振れが補正される。
本形態の光学ユニット100を製造するには、ジンバル機構30を構成する際、第1接点バネ36によって可動枠39を支持した後、可動板部363と固定板部361とを固定
部材36hによって固定する。また、ジンバル機構30を構成する際、第2接点バネ37によって可動枠39を支持した後、可動板部373と固定板部371とを固定部材37hによって固定する。
以上説明したように、本形態の光学ユニット100では、ジンバル機構30の第1揺動支点31および第2揺動支点32に第1接点バネ36および第2接点バネ37が設けられているため、第1揺動支点31において球体38と接する接点部365、および第2揺動支点32において球体38と接する接点部375に適正な荷重を加えることができる。このため、第1揺動支点31および第2揺動支点32では、双方向にスムーズに揺動させることができるとともに、外部から伝わった振動等が原因で可動体10が不要な振動することを抑制することができる。
接点部365、375を弾性をもって当接する。それ故、第1接点バネ36の可動板部363と固定板部361とを固定部材36hによって固定し、第2接点バネ37の可動板部373と固定板部371とを固定部材37hによって固定した後も、可動枠39は、可動枠39自身のバネ力によって、第1揺動支点31および第2揺動支点32において適正な荷重を受けることになる。
図9は、本発明を適用した光学ユニット100に設けた固定部材36h、37hの変形例の説明図であり、図9(a)は、第1揺動支点31を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)とは反対側(Z軸方向の他方側−Z)からみた説明図であり、図9(b)は、第2揺動支点32を被写体側(Z軸方向の一方側+Z)からみた説明図である。
上記実施の形態では、2個所の第1揺動支点31の双方に、固定部材36hを設けた第1接点バネ36を用い、2個所の第2揺動支点32の双方に、固定部材37hを設けた第2接点バネ37を用いた。但し、2個所の第1揺動支点31の一方に、固定部材36hを設けた第1接点バネ36を用い、2個所の第2揺動支点32の一方に、固定部材37hを設けた第2接点バネ37を用いてもよい。また、第1揺動支点31および第2揺動支点32のうち、第1揺動支点31のみに、固定部材36hを設けた第1接点バネ36を用いた態様や、第1揺動支点31および第2揺動支点32のうち、第2揺動支点32のみに、固定部材37hを設けた第2接点バネ37を用いた態様を採用してもよい。上記実施の形態では、固定部材を設けるための貫通部を可動体10(ホルダ40)に設けたが、固定部材を設けるための貫通部を固定体20に設けてもよい。
上記実施の形態では、撮影用の光学ユニット100に本発明を適用した例を説明したが、レーザポインタ、携帯用や車載用の投射表示装置等、光を出射する光学機器の振れ補正に適用してもよい。
Claims (24)
- 光学素子を備えた可動体と、
ジンバル機構を介して前記可動体を光軸方向に交差する第1軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記光軸方向および前記第1軸線に交差する第2軸線周りに揺動可能に支持する固定体と、
前記可動体を前記第1軸線周りおよび前記第2軸線周りに駆動する駆動機構と、
を有し、
前記ジンバル機構は、可動枠と、前記可動枠と前記固定体との間において前記第1軸線方向で離間する2個所に設けられた第1揺動支点と、前記可動枠と前記可動体との間において前記第2軸線方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点と、を備え、
前記2個所の第1揺動支点、および前記2個所の第2揺動支点のうちのいずれかには、前記可動枠が当接する可動板部、および前記可動板部の端部から前記可動枠とは反対側に折り返された固定板部を備えた板バネ状の接点バネと、前記可動板部と前記固定板部とを固定する固定部材と、が設けられていることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記可動板部は、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記固定部材によって前記固定板部に固定されてい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。
- 前記可動枠は、前記光軸方向に対して直交する方向に弾性変形可能であ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。
- 前記接点バネとして、前記2個所の第1揺動支点の各々において前記固定板部が前記固定体に保持された第1接点バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々において前記固定板部が前記可動体に保持された第2接点バネが設けられ、
前記2個所の第1接点バネおよび前記2個所の第2接点バネの各々に前記固定部材が設けられてい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。 - 前記第1接点バネおよび前記固定体は、前記可動枠に光軸方向の両側で重なって前記可動枠の前記第1接点バネとの当接部分の光軸方向における可動範囲を規定する第1ストッパを構成し、
前記第2接点バネおよび前記可動体は、前記可動枠に光軸方向の両側で重なって前記可動枠の前記第2接点バネとの当接部分の光軸方向における可動範囲を規定する第2ストッパを構成してい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。 - 前記可動体において前記2個所の第1揺動支点と光軸方向で重なる貫通部、および前記固定体において前記2個所の第2揺動支点と光軸方向で重なる貫通部の少なくとも一方が形成されてい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。
- 前記固定部材は、前記固定板部と前記可動板部との間に充填された接着剤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。
- 前記可動板部は、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記接着剤によって前記固定板部に固定されていることを特徴とする請求項7に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記接点バネとして、前記2個所の第1揺動支点の各々において前記固定板部が前記固定体に保持された第1接点バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々において前記固
定板部が前記可動体に保持された第2接点バネが設けられ、
前記2個所の第1接点バネおよび前記2個所の第2接点バネの各々において、前記固定板部と前記可動板部との間に充填された前記接着剤が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記第1接点バネおよび前記固定体は、前記可動枠に光軸方向の両側で重なって前記可動枠の前記第1接点バネとの当接部分の光軸方向における可動範囲を規定する第1ストッパを構成し、
前記第2接点バネおよび前記可動体は、前記可動枠に光軸方向の両側で重なって前記可動枠の前記第2接点バネとの当接部分の光軸方向における可動範囲を規定する第2ストッパを構成していることを特徴とする請求項9に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記固定部材は、前記接点バネの開放端側で前記固定板部と前記可動板部とに連結された板状部材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。
- 前記可動板部は、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記板状部材によって前記固定板部に固定されていることを特徴とする請求項11に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記接点バネとして、前記2個所の第1揺動支点の各々において前記固定板部が前記固定体に保持された第1接点バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々において前記固定板部が前記可動体に保持された第2接点バネが設けられ、
前記2個所の第1接点バネおよび前記2個所の第2接点バネの各々において、前記固定板部と前記可動板部とに連結された前記板状部材が設けられていることを特徴とする請求項12に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記可動枠は、前記接点バネとの当接部分が球体になっており、
前記接点バネは、前記球体が当接する部分が凹曲面になってい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。 - 前記可動板部は、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記固定部材によって前記固定板部に固定されていることを特徴とする請求項14に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記接点バネとして、前記2個所の第1揺動支点の各々において前記固定板部が前記固定体に保持された第1接点バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々において前記固定板部が前記可動体に保持された第2接点バネが設けられ、
前記2個所の第1接点バネおよび前記2個所の第2接点バネの各々に前記固定部材が設けられていることを特徴とする請求項15に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記固定部材は、前記固定板部と前記可動板部との間に充填された接着剤であることを特徴とする請求項16に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記可動板部は、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記接着剤によって前記固定板部に固定されていることを特徴とする請求項17に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記駆動機構は、磁気駆動機構であり、
前記可動枠および前記接点バネは、非磁性材料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。 - 前記固定体は、前記可動体に対して光軸方向の一方側にカバーを備え、
前記カバーと前記可動枠との間に前記第1揺動支点が構成されてい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。 - 前記可動枠は、4つの角部を備え、
前記4つの角部の対角に位置する2つの角部に前記第1揺動支点が構成され、他の2つの角部に前記第2揺動支点が構成されていることを特徴とする請求項1乃至20の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 光学素子を備えた可動体と、
ジンバル機構を介して前記可動体を光軸方向に交差する第1軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記光軸方向および前記第1軸線に交差する第2軸線周りに揺動可能に支持する固定体と、
前記可動体を前記第1軸線周りおよび前記第2軸線周りに駆動する駆動機構と、
を有し、
前記ジンバル機構は、可動枠と、前記可動枠と前記固定体との間において前記第1軸線方向で離間する2個所に設けられた第1揺動支点と、前記可動枠と前記可動体との間において前記第2軸線方向で離間する2個所に設けられた第2揺動支点と、を備えた振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法において、
前記2個所の第1揺動支点、および前記2個所の第2揺動支点のうちのいずれかには、前記可動枠が当接する可動板部、および前記可動板部の端部から前記可動枠とは反対側に折り返された固定板部を備えた板バネ状の接点バネを設けておき、
前記ジンバル機構を構成する際、前記接点バネによって前記可動枠を支持した後、前記可動板部と前記固定板部とを固定部材によって固定することを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。 - 前記固定部材は、前記固定板部と前記可動板部との間に充填される接着剤であり、
前記可動枠を前記可動板部によって支持した際、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記可動板部は前記接着剤によって前記固定板部に固定されることを特徴とする請求項22に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。 - 前記接点バネとして、前記2個所の第1揺動支点の各々において前記固定板部が前記固定体に保持された第1接点バネ、および前記2個所の第2揺動支点の各々において前記固定板部が前記可動体に保持された第2接点バネが設けられ、
前記2個所の第1接点バネおよび前記2個所の第2接点バネの各々において、前記固定板部に向けて弾性変形した状態で前記可動板部は前記接着剤によって前記固定板部に固定されることを特徴とする請求項23に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法。
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