JP2020204645A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
回転支持機構を第1軸回りに回転可能に支持できる。また、可動体の第1方向に、ジンバルフレーム本体部、プレートホルダ環状部、およびプレートロール環状部を可動体本体の第2方向に位置させることができるので、可動体の第1方向の側から配線を引き出すことなどが容易となる。
前記ジンバルフレームは、前記回転支持機構の前記第2方向に位置するジンバルフレーム本体部と、前記フレーム本体部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部と、を備え、前記プレートホルダは、前記プレートホルダ環状部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対のプレートホルダ延設部を備え、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部は、前記可動体の外周側に位置し、一対の前記プレートホルダ延設部は、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部と前記可動体との間に位置し、前記第1接続機構は、一対の前記プレートホルダ延設部のそれぞれから前記第1軸上を外周側に突出する第1支持部材と、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれに設けられて前記第1支持部材の先端が接触する第1凹曲面と、を備えるものとすることができる。このようにすれば、ジンバル機構によって、回転支持機構を第1軸回りに回転可能に支持できる。また、可動体の第1方向に、ジンバルフレーム本体部、プレートホルダ環状部、およびプレートロール環状部を可動体本体の第2方向に位置させることができるので、可動体の第1方向の側から配線を引き出すことなどが容易となる。
従って、振れ補正用磁気駆動機構およびローリング用磁気駆動機構が光軸方向に配列されている場合と比較して、振れ補正機能付き光学ユニットが光軸方向で大きくなることを回避しやすい。
図1は振れ補正機能付き光学ユニットの斜視図である。図2は、フレキシブルプリント基板を取り外した振れ補正機能付き光学ユニットを図1とは異なる方向から見た場合の斜視図である。図3は、カバーを取り除いた振れ補正機能付き光学ユニットを光軸方向から見た場合の平面図である。図4は、図3のA−A線断面図である。図5は、図3のB−B線断面図である。図6は、振れ補正機能付き光学ユニットの分解斜視図である。図7は、可動体、回転支持機構、およびジンバル機構の説明図である。図8は、可動体、回転支持機構、およびジンバルフレームの断面図である。図9は、可動体、回転支持機構、ジンバルフレーム、および第1接続機構の分解斜視図である。
図4、図5、図8に示すように、可動体5は、撮像モジュール4と、撮像モジュール4を外周側から囲む撮像モジュールホルダ16を備える。また、可動体5は、可動体本体部17と、可動体本体部17から+Z方向に突出する可動体突出部18と、を備える。可動体突出部18は、撮像モジュール4の鏡筒である。可動体突出部18にはレンズ2が収容されている。可動体本体部17は、撮像モジュールホルダ16と、撮像モジュール4において撮像モジュールホルダ16の内周側に位置する部分と、からなる。可動体本体部17には、撮像素子3が収容されている。撮像素子3は、レンズ2の光軸L上においてレンズ2の−Z方向に配置されている。
図10は、回転支持機構6の分解斜視図である。図10に示すように、回転支持機構6は、可動体5に固定されたプレートロール41と、Z軸方向でプレートロール41に対向する対向部55を備えるプレートホルダ42と、プレートロール41および対向部に接触した状態で転動する複数の球体43を備える回転機構44と、プレートロール41およびプレートホルダ42を互いに接近する方向に付勢する与圧機構45と、を備える。
板58の+Z方向の端面には、周方向で離間する複数のプレートホルダ円弧溝60が設けられている。複数のプレートホルダ円弧溝60は、周方向に延びており、それぞれがプレートロール環状溝52に対向する。複数のプレートホルダ円弧溝60は、等角度間隔で設けられている。本例では、プレートホルダ環状板58は、6つのプレートホルダ円弧溝60を備える。
復帰力により、プレートホルダ42(プレートホルダ環状部56)をプレートロール41(プレートロール環状部47)の側に向かって付勢する。
図11は、ジンバルフレーム、補強部材、および第1支持部材の分解斜視図である。図4に示すように、ジンバル機構7は、ジンバルフレーム75と、ジンバルフレーム75とプレートホルダ42とを第1軸R1回りに回転可能に接続する第1接続機構76とを備える。また、図5に示すように、ジンバル機構7は、ジンバルフレーム75と固定体8とを第2軸R2回りに回転可能に接続する第2接続機構77、を備える。第1接続機構76は、ジンバルフレーム75から第1軸R1上をプレートホルダ42の側に突出する第1支持部材81と、プレートホルダ42に設けられて第1支持部材81の先端が回転可能に接触する第1凹曲面61を備える。第2接続機構77は、固定体8から第2軸R2上をジンバルフレーム75の側に突出する第2支持部材82と、ジンバルフレーム75に設けられて第2支持部材82の先端が接触する第2凹曲面83と、を備える。図11に示すように、ジンバルフレーム75には、第1軸R1が通過する部分を補強するための補強部材100が固定されている。
ジンバルフレーム75は、金属製の板バネからなる。図9に示すように、ジンバルフレーム75は、プレートホルダ42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+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+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、可動体突出部18が挿入されている。
部第1延設部分86aと、第1ジンバルフレーム延設部第1延設部分86aの先端から第1軸R1方向をジンバルフレーム本体部85から離間する方向に向かって−Z方向に傾斜する第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分86bと、第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分86bの−Z方向の端からプレートホルダ42の外周側を−Z方向に延びる第1ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cと、を備える。
図11に示すように、補強部材100は、第1ジンバルフレーム延設部第1延設部分86aの+Z方向に位置する第1補強部分100aと、第1補強部分100aの外周側の端から第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分86bに沿って延びる第2補強部分100bと、第2延設部の−Z方向の端から第1ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cに沿って延びる第3補強部分100cと、を備える。第3補強部分100cは、第1ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cの径方向外側に位置する。第1ジンバルフレーム延設部86と補強部材100とが重ねられた積層方向における補強部材100の厚みは、第1ジンバルフレーム延設部86よりも厚い。補強部材100の剛性は、第1ジンバルフレーム延設部86の剛性よりも高い。補強部材100は、樹脂製である。
01と、第1ジンバルフレーム延設部86の側の面を、第1補強部分100a、第2補強部分100bおよび第3補強部分100cに沿って延びて接着剤注入孔101に連通する連通溝102を備える。さらに、第3補強部分100cは、第1軸R1方向に貫通してジンバルフレーム延設部貫通孔92に連通する補強部材貫通孔103を備える。補強部材貫通孔103は、第1ジンバルフレーム延設部86の支持部材固定用筒部93が挿入可能な内径寸法を備える。
ここで、一対の第1ジンバルフレーム延設部86は、可動体5の外周側に位置する。一対のプレートホルダ延設部57は、一対の第1ジンバルフレーム延設部86と可動体5との間に位置する。そして、第1支持部材81を保持する第1ジンバルフレーム延設部第3延設部分86cと、第1凹曲面61を備えるプレートホルダ第3延設部分57cとは、第1軸R1上において、対向する。第1接続機構76は、第1支持部材81において、第1ジンバルフレーム延設部86から可動体5の側に突出する先端が第1凹曲面61に接触することにより構成される。本例では、第1支持部材81と、第1凹曲面61とは、点接触する。これにより、回転支持機構6は、第1接続機構76を介して、ジンバルフレーム75に回転可能に支持される。従って、回転支持機構6に支持された可動体5は、ジンバル機構7により、第1軸R1回りに回転可能に支持される。
図12は、固定体8を構成するケースおよびジンバルフレーム受け部材の斜視図である
。図13は、ケースおよびジンバルフレーム受け部材の分解斜視図である。図1に示すように、固定体8は、樹脂製のケース109を備える。ケース109は、可動体5、回転支持機構6、およびジンバルフレーム75を外周側から囲む枠部110を備える。枠部110は、矩形である。枠部110は、図12に示すように、X方向で対向する第1枠部部分111および第2枠部部分112と、Y方向で対向する第3枠部部分113および第4枠部部分114を備える。第1枠部部分111は第2枠部部分112の−X方向に位置する。第3枠部部分113は、第4枠部部分114の−Y方向に位置する。
支持部材固定孔131aに部分的に嵌り込んだ状態で、溶接によって、第1板部131に固定される。第2支持部材82は、第1板部131から内周側に突出する。
ジンバル機構7によって可動体5を第2軸R2線回りに支持する際には、可動体5および回転支持機構6が支持されたジンバルフレーム75を枠部110の内側に配置する。また、図4に示すように、枠部110の対角部分に設けられた溝部120に、第1ジンバルフレーム延設部86および補強部材100を挿入する。さらに、図5に示すように、枠部110の対角部分に配置された第2支持部材82(球体)と、第2凹曲面83を備える第2ジンバルフレーム延設部第3延設部分87cとを対向させる。そして、第2支持部材82の先端部分を第2凹曲面83に挿入して、第2凹曲面83に接触させる。また、図7に示すように、スラスト受け部材126の一対の第3板部133と、第2板部132との間に、一対の第2ジンバルフレーム延設部突部95を挿入する。これにより第2接続機構77が構成されるので、回転支持機構6は、ジンバル機構7により、第2軸R2回りに回転可能に支持される。すなわち、回転支持機構6は、ジンバル機構7により、第1軸R1回りに回転可能に支持するとともに、第2軸R2回りに回転可能に支持される。よって、回転支持機構6に支持された可動体5も、ジンバル機構7により、第1軸R1回りに回転可能に支持するとともに、第2軸R2回りに回転可能に支持される。
可動体5および回転支持機構6がジンバル機構7により支持された状態では、可動体5の第1側壁21に固定された第1マグネット35と第1コイル115とがX方向で隙間を開けて対向する。第1マグネット35および第1コイル115は、第2振れ補正用磁気駆動機構12を構成する。また、可動体5の第3側壁23に固定された第2マグネット36と第2コイル116とがY方向で隙間を開けて対向する。第2マグネット36および第2コイル116は、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115への給電により、可動体5は、Y軸回りに回転する。また、第2コイル116への給電により、可動体5はX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Y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X軸回りの回転と、を剛性して、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。
本例によれば、可動体5を光軸L回りに回転可能に支持する回転支持機構6が、ジンバル機構7によって、光軸Lと交差する第1軸R1回りおよび第2軸R2回りに回転可能に支持される。従って、回転支持機構6は、可動体5と一体に第1軸R1回りおよび第2軸R2回りに回転する。よって、可動体5が第1軸R1回り或いは第2軸R2回りに回転している場合でも、回転支持機構6による可動体5の回転軸と可動体5の光軸Lとは、一致する。従って、可動体5が第1軸R1回り或いは第2軸R2回りに回転しているときにローリング補正用磁気駆動機構13を駆動して可動体5を回転させたときに、可動体5は光軸L回りに回転する。
上記の例では、ジンバルフレーム本体部85、プレートロール環状部47、およびプレートホルダ環状部56は可動体本体部17の+Z方向に位置する。これに対して、ジンバルフレーム本体部85、プレートロール環状部47、およびプレートホルダ環状部56を、可動体5の−Z方向に位置させてもよい。この場合には、一対のプレートホルダ延設部57は、プレートホルダ環状部56から+Z方向に延びる。一対のプレートロール延設部48は、プレーとロール環状部から−Z方向に延びる。一対のプレートホルダ延設部57は、一対の第1ジンバルフレーム延設部86の内側に位置する。
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、15…フレキシブルプリント基板、16…撮像モジュールホルダ、17…可動体本体部、18…可動体突出部、21…第1側壁、22…第2側壁、23…第3側壁、24…第4側壁、25…第5側壁、26…第6側壁、27…第7側壁、28…第8側壁、30…円筒部分、31…小径筒部分、35…第1マグネット、36…第2マグネット、37…第3マグネット、41…プレートロール、42…プレートホルダ、43…球体、44…回転機構、45…与圧機構、47…プレートロール環状部、48…プレートロール延設部、50…プレートロール環状板、51…屈曲部分、51a…内周面、52…プレートロール環状溝、53…固定部、53a・53b…突起、55…対向部、56…プレートホルダ環状部、56a…薄肉部分、57…プレートホルダ延設部、57a…プレートホルダ第1延設部分、57b…プレートホルダ第2延設部分、57c…プレートホルダ第3延設部分、57d…プレートホルダ延設部貫通孔、58…プレートホルダ環状板、59…プレートホルダ環状壁、60…プレートホルダ円弧溝、60…各プレートホルダ円弧溝、61…第1凹曲面、65…リテーナ、65a…球体保持穴、66…リテーナ本体部、67…リテーナ突出部、67a…外側突出部、67b…内側突出部、70…板バネ、72…プレートロール固定孔、75…ジンバルフレーム、76…第1接続機構、77…第2接続機構、81…第1支持部材、82…第2支持部材、83…第2凹曲面、85…ジンバルフレーム本体部、85a…中央板部分、85b…第1傾斜板部分、85c…第2傾斜板部分、86…第1ジンバルフレーム延設部、86a…第1ジンバルフレーム延設部第1延設部分、86b…第1ジンバルフレーム延設部第2延設部分、86c…第1ジンバルフレーム延設部第3延設部分、87…第2ジンバルフレーム延設部、87a…第2ジンバルフレーム延設部第1延設部分、87b…第2ジンバルフレーム延設部第2延設部分、87c…第2ジンバルフレーム延設部第3延設部分、90…開口部、92…ジンバルフレーム延設部貫通孔、93…支持部材固定用筒部、94…第1ジンバルフレーム延設部突部、95…第2ジンバルフレーム延設部突部、100…補強部材、100a…第1補強部分、100b…第2補強部分、100c…第3補強部分、101…接着剤注入孔、102…連通溝、103…補強部材貫通孔、104…補強部材第1突部、105…補強部材第2突部、109…ケース、110…枠部、111…第1枠部部分、111a…第1コイル固定孔、112…第2枠部部分、112a…開口部、113…第3枠部部分、113a…第2コイル固定孔、114…第4枠部部分、114a…第3コイル固定孔、115…第1コイル、116…第2コイル、117…第3コイル、120…溝部、120a…底面、120b…側面、121…凹部、121a…底面、121b…背面、121c…側面、121d…第1溝、121e…第2溝、125…ジンバルフレーム受け部材、126…スラスト受け部材、131…第1板部、131a…第2支持部材固定孔、132…第2板部、133…第3板部、135…凹形状部分、141…第1磁性板、142…第2磁性板、143…第3磁性板、145…移動範囲規定部、146…回転範囲規定部、R1…第1軸、R2…第2軸
Claims (10)
- レンズを備える可動体と、
前記可動体を前記レンズ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ジンバル機構と、
前記ジンバル機構および前記回転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磁気駆動機構と、
前記可動体を前記光軸回りに回転させるローリング補正用磁気駆動機構と、を有し、
前記振れ補正用磁気駆動機構と、前記ローリング補正用磁気駆動機構とは、前記光軸回りの周方向に配列さ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。 - 前記回転支持機構は、前記可動体に固定されたプレートロールと、前記光軸方向で前記プレートロールに対向する対向部を備えるプレートホルダと、前記プレートロールと前記対向部との間で当該プレートロールを当該プレートホルダに対して回転可能とする回転機構と、を備え、
前記プレートホルダは、前記第1軸回りに回転可能な状態で前記ジンバル機構に支持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。 - 前記光軸方向の一方を第1方向、他方を第2方向としたときに、
前記可動体は、可動体本体部と、前記可動体本体部から前記第2方向に突出する可動体突出部と、を備え、
前記レンズは、前記可動体突出部に収容されており、
前記プレートロールは、前記可動体突出部を囲むプレートロール環状部を備え、
前記プレートホルダは、前記対向部として、前記可動体突出部を囲むプレートホルダ環状部を備え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。 - 前記回転機構は、前記プレートロール環状部と前記プレートホルダ環状部とに接触した状態で転動する複数の球体を備えることを特徴とする請求項3に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記プレートロール環状部および前記プレートホルダ環状部は、前記第1軸および前記第2軸よりも前記第2方向に位置することを特徴とする請求項3または4に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記可動体は、前記レンズの前記第1方向に配置された撮像素子を備え、
前記プレートロール環状部および前記プレートホルダ環状部は、前記撮像素子よりも前記第2方向に位置することを特徴とする請求項3から5のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記プレートホルダと前記ジンバルフレームとを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、
前記ジンバルフレームは、前記回転支持機構の前記第2方向に位置するジンバルフレーム本体部と、前記フレーム本体部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部と、を備え、
前記プレートホルダは、前記プレートホルダ環状部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対のプレートホルダ延設部を備え、
一対の前記第1ジンバルフレーム延設部は、前記可動体の外周側に位置し、
一対の前記プレートホルダ延設部は、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部と前記可
動体との間に位置し、
前記第1接続機構は、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれから前記第1軸上を前記可動体の側に突出する第1支持部材と、一対の前記プレートホルダ延設部のそれぞれに設けられて前記第1支持部材の先端が接触する第1凹曲面と、を備えることを特徴とする請求項3から6のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構は、ジンバルフレームと、前記プレートホルダと前記ジンバルフレームとを前記第1軸回りに回転可能に接続する第1接続機構と、を備え、
前記ジンバルフレームは、前記回転支持機構の前記第2方向に位置するジンバルフレーム本体部と、前記フレーム本体部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対の第1ジンバルフレーム延設部と、を備え、
前記プレートホルダは、前記プレートホルダ環状部から前記第1軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対のプレートホルダ延設部を備え、
一対の前記第1ジンバルフレーム延設部は、前記可動体の外周側に位置し、
一対の前記プレートホルダ延設部は、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部と前記可動体との間に位置し、
前記第1接続機構は、一対の前記プレートホルダ延設部のそれぞれから前記第1軸上を外周側に突出する第1支持部材と、一対の前記第1ジンバルフレーム延設部のそれぞれに設けられて前記第1支持部材の先端が接触する第1凹曲面と、を備えることを特徴とする請求項3から6のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構は、前記ジンバルフレームと前記固定体とを前記第2軸回りに回転可能に接続する第2接続機構、を備え、
前記ジンバルフレームは、前記フレーム本体部から前記第2軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対の第2ジンバルフレーム延設部、を備え、
前記固定体は、前記可動体、前記回転支持機構、および前記ジンバルフレームを外周側から囲む枠部を備え、
前記第2接続機構は、前記枠部における前記第2軸方向の対角部分のそれぞれから前記第2軸上を前記ジンバルフレームの側に突出する第2支持部材と、一対の前記第2ジンバルフレーム延設部のそれぞれに設けられて前記第2支持部材の先端が接触する第2凹曲面と、を備えることを特徴とする請求項7または8に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記ジンバル機構は、前記ジンバルフレームと前記固定体とを前記第2軸回りに回転可能に接続する第2接続機構、を備え、
前記ジンバルフレームは、前記フレーム本体部から前記第2軸方向の両側に突出して前記第1方向に延びる一対の第2ジンバルフレーム延設部、を備え、
前記固定体は、前記可動体、前記回転支持機構、および前記ジンバルフレームを外周側から囲む枠部を備え、
前記第2接続機構は、一対の前記第2ジンバルフレーム延設部のそれぞれから前記第2軸上を外周側に突出する第2支持部材と、前記枠部における前記第2軸方向の対角部分のそれぞれにおいて前記第2支持部材の先端が接触する第2凹曲面と、を備えることを特徴とする請求項7または8に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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