JP7654455B2 - Optical Unit - Google Patents
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Description
本発明は、光学ユニットに関する。 The present invention relates to an optical unit.
従来から、光学モジュールを備える可動体と、固定体と、可動体を固定体に対して回転可能に支持するジンバル機構と、を備える様々な光学ユニットが使用されている。例えば、特許文献1には、光学モジュールを備える可動体と、固定体と、可動体を固定体に対して回転可能に支持するジンバル機構と、を備え、ジンバル機構が第1軸線に沿う方向において可動体と接続する第1支持部用延設部と、第2軸線に沿う方向において固定体と接続する第2支持部用延設部と、を有する、光学ユニットが開示されている。
Conventionally, various optical units have been used that include a movable body with an optical module, a fixed body, and a gimbal mechanism that rotatably supports the movable body relative to the fixed body. For example,
上記のような、光学モジュールを備える可動体を固定体に対して回転移動させることが可能な従来の光学ユニットにおいては、可動体を固定体に対して回転移動させることに伴う可動体と固定体との干渉を抑制するために、光学ユニットが大型化する傾向にあった。特許文献1の光学ユニットは、第1軸線に沿う方向において可動体と接続する第1支持部用延設部と、第2軸線に沿う方向において固定体と接続する第2支持部用延設部と、を有する、ジンバル機構を備えている。このようなジンバル機構を備える構成とすることで、従来の光学ユニットのなかでは小型化することが可能である。しかしながら、さらなる光学ユニットの小型化が要求されている。そこで、本発明は、光学モジュールを備える可動体を固定体に対して回転移動させることが可能な光学ユニットを小型化することを目的とする。
In conventional optical units capable of rotating a movable body equipped with an optical module relative to a fixed body as described above, the optical units tend to be large in size in order to suppress interference between the movable body and the fixed body caused by rotating the movable body relative to the fixed body. The optical unit of
本発明の光学ユニットは、光学モジュールを備える可動体と、固定体と、前記光学モジュールの光軸方向と交差するとともに互いに交差する2つの回転軸方向を第1回転軸及び第2回転軸として、前記可動体を前記固定体に対して回転可能に支持するジンバル機構と、を備え、前記ジンバル機構は、前記第1回転軸に沿う方向において前記固定体と接続する固定体側脚部と、前記第2回転軸に沿う方向において前記可動体と接続する可動体側脚部と、を有し、前記ジンバル機構は、前記第1回転軸に沿う方向から見て、前記可動体の端部側よりも前記可動体の中央部側が外側に向けて突出し、凸状になっていることを特徴とする。 The optical unit of the present invention comprises a movable body having an optical module, a fixed body, and a gimbal mechanism that rotatably supports the movable body relative to the fixed body with two rotational axis directions that intersect with the optical axis direction of the optical module and intersect with each other as a first rotational axis and a second rotational axis, and the gimbal mechanism has a fixed body side leg that connects to the fixed body in a direction along the first rotational axis and a movable body side leg that connects to the movable body in a direction along the second rotational axis, and the gimbal mechanism is characterized in that the central side of the movable body protrudes outward more than the end side of the movable body when viewed from the direction along the first rotational axis, forming a convex shape.
ジンバル機構が第1回転軸に沿う方向において固定体と接続する固定体側脚部と第2回転軸に沿う方向において可動体と接続する可動体側脚部とを有する構成の場合、第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転して傾くと、可動体側脚部が外側に出っ張りやすくなり、該出っ張りのために光学ユニットが大型化する虞がある。しかしながら、本態様によれば、ジンバル機構は、第1回転軸に沿う方向から見て、可動体の端部側よりも可動体の中央部側が外側に向けて突出し、凸状になっている。このため、第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転することで傾いた場合であっても、可動体側脚部が外側に出っ張ることを抑制できる。したがって、光学ユニットを小型化することができる。 In a configuration in which the gimbal mechanism has a fixed body side leg that connects to the fixed body in a direction along the first rotation axis and a movable body side leg that connects to the movable body in a direction along the second rotation axis, when the movable body rotates and tilts relative to the fixed body around the first rotation axis, the movable body side leg is likely to protrude outward, and there is a risk that the optical unit will become larger due to this protrusion. However, according to this aspect, when viewed from the direction along the first rotation axis, the gimbal mechanism is convex, with the center side of the movable body protruding outward more than the end side of the movable body. Therefore, even if the movable body rotates and tilts relative to the fixed body around the first rotation axis, the movable body side leg can be prevented from protruding outward. Therefore, the optical unit can be made smaller.
また、本発明の光学ユニットにおいては、前記固定体は、前記光軸方向に前記光学モジュールの一部が突出する開口部が設けられる開口面を有し、前記ジンバル機構の凸状になっている部分は、前記第1回転軸を回転軸方向として前記可動体が前記固定体に対して最大限に回転した場合に、前記開口面と平行になる構成とすることができる。第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転すると可動体側脚部ごと可動体が固定体に対して傾くが、このような構成とすることで、可動体が固定体に対して傾いていない際の固定体に対する可動体の出っ張りを極力抑制する構成としながら、第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転することで可動体側脚部ごと可動体が固定体に対して傾いた場合に、可動体側脚部が外側に出っ張ることを抑制しつつ、第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転する回転移動量を大きくすることができる。 In the optical unit of the present invention, the fixed body has an opening surface where an opening is provided through which a part of the optical module protrudes in the optical axis direction, and the convex portion of the gimbal mechanism can be configured to be parallel to the opening surface when the movable body rotates to the maximum extent relative to the fixed body with the first rotation axis as the rotation axis direction. When the movable body rotates relative to the fixed body with the first rotation axis as the rotation axis, the movable body tilts with the movable body side legs relative to the fixed body. By configuring in this way, it is possible to increase the amount of rotational movement of the movable body rotating relative to the fixed body with the first rotation axis as the rotation axis while suppressing the movable body side legs from protruding outward when the movable body tilts with the movable body side legs relative to the fixed body by rotating relative to the fixed body with the first rotation axis as the rotation axis.
また、本発明の光学ユニットにおいては、前記可動体側脚部及び前記固定体側脚部のうちの長い方が、前記可動体側脚部及び前記固定体側脚部のうちの短い方よりも、幅が太い構成とすることができる。脚部を有するジンバル機構は、該脚部が可動体及び固定体を支持するとともに回転軸を構成するために所定の予圧を付与することが可能な構成とする必要がある。一般的には、脚部が長くなるほど所定の予圧を付与することが困難になるが、脚部を太くするほど所定の予圧を付与することが容易になるため、このような構成とすることで、可動体側脚部及び固定体側脚部の両方を所定の予圧を付与することが可能な構成とすることができる。 In addition, in the optical unit of the present invention, the longer of the movable body side leg and the fixed body side leg can be configured to be wider than the shorter of the movable body side leg and the fixed body side leg. A gimbal mechanism having legs needs to be configured to be capable of applying a predetermined preload because the legs support the movable body and the fixed body and form a rotation axis. Generally, the longer the legs are, the more difficult it is to apply a predetermined preload, but the thicker the legs are, the easier it is to apply a predetermined preload. Therefore, by using such a configuration, it is possible to configure both the movable body side leg and the fixed body side leg to be capable of applying a predetermined preload.
また、本発明の光学ユニットにおいては、前記ジンバル機構は、前記第2回転軸に沿う方向から見て、前記可動体の端部側よりも前記可動体の中央部側が内側に向けて凹むことで凹状になっている凹状領域を有し、前記凹状領域は、前記第2回転軸に沿う方向から見て、前記第1回転軸方向における前記可動体の端部よりも外側まで至る構成とすることができる。第2回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転すると固定体側脚部は姿勢を維持したまま可動体が固定体に対して傾くが、このような構成とすることで、第2回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転して固定体側脚部が姿勢を維持したまま可動体が固定体に対して傾いても、凹状領域が形成されていることで可動体の端部方向における空間が広くなっているので、可動体がジンバル機構に衝突することや可動体の可動域が狭くなることを抑制することができる。 In the optical unit of the present invention, the gimbal mechanism has a concave region in which the center of the movable body is recessed inward from the end of the movable body when viewed from the direction along the second rotation axis, and the concave region can be configured to reach the outside of the end of the movable body in the first rotation axis direction when viewed from the direction along the second rotation axis. When the movable body rotates relative to the fixed body about the second rotation axis, the fixed body side legs maintain their position while the movable body tilts relative to the fixed body. With this configuration, even if the movable body rotates relative to the fixed body about the second rotation axis and the fixed body side legs maintain their position while the movable body tilts relative to the fixed body, the concave region is formed to widen the space in the end direction of the movable body, so that it is possible to prevent the movable body from colliding with the gimbal mechanism or the range of motion of the movable body from narrowing.
また、本発明の光学ユニットにおいては、前記光学モジュールの光軸方向の回転軸を第3回転軸として、前記可動体を前記固定体に対して回転可能に支持する回転支持機構を前記可動体に備える構成とすることができる。このように第3回転軸を備えることで、光学モジュールを広範囲に移動させることができる。また、上記のように、ジンバル機構は、第1回転軸に沿う方向から見て、可動体の端部側よりも可動体の中央部側が外側に向けて突出し、凸状になっている。このため、第1回転軸を回転軸として可動体が固定体に対して回転することで傾いた場合であっても、可動体側脚部が外側に出っ張ることを抑制でき、光学ユニットを小型化することができる。 In addition, in the optical unit of the present invention, the movable body can be configured to include a rotation support mechanism that rotatably supports the movable body relative to the fixed body, with the rotation axis in the optical axis direction of the optical module as the third rotation axis. By providing the third rotation axis in this manner, the optical module can be moved over a wide range. Also, as described above, the gimbal mechanism is convex, with the center side of the movable body protruding outward more than the end side of the movable body when viewed from the direction along the first rotation axis. Therefore, even if the movable body is tilted by rotating relative to the fixed body around the first rotation axis as the rotation axis, the legs on the movable body side can be prevented from protruding outward, and the optical unit can be made smaller.
光学モジュールを備える可動体を固定体に対して回転移動させることが可能な本発明の光学ユニットは、小型化することができる。 The optical unit of the present invention, which allows a movable body equipped with an optical module to be rotated relative to a fixed body, can be made compact.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、X軸、Y軸及びZ軸は各々直行する方向であり、+X方向及び-X方向に見た図を側面図、+Y方向に見た図を平面図、-Y方向に見た図を底面図、+Z方向に見た図を背面図、-Z方向に見た図を正面図とする。そして、+Y方向は、外部からの光束の入射方向D1に対応する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the X-axis, Y-axis, and Z-axis are perpendicular to each other, and the views seen in the +X and -X directions are side views, the views seen in the +Y direction are plan views, the views seen in the -Y direction are bottom views, the views seen in the +Z direction are rear views, and the views seen in the -Z direction are front views. The +Y direction corresponds to the incident direction D1 of the light beam from outside.
<光学ユニットを備える装置の概略>
最初に、本発明の実施例1の光学ユニット1について説明する。図1は、本実施例の光学ユニット1を備える装置(光学機器)の一例としてのスマートフォン100の概略斜視図である。本実施例の光学ユニット1は、スマートフォン100において好ましく使用可能である。本実施例の光学ユニット1は、薄型に構成でき、スマートフォン100におけるY軸方向における厚さを薄く構成できるためである。ただし、本実施例の光学ユニット1は、スマートフォン100に限定されず、カメラやビデオなど、特に限定なく様々な装置に使用可能である。
<Outline of device equipped with optical unit>
First, an
図1で表されるように、スマートフォン100は、光束を入射するカバーガラス101を備えている。スマートフォン100におけるカバーガラス101の内部に、光学ユニット1を備えている。スマートフォン100は、カバーガラス101を介して外部から入射方向D1に光束を入射し、入射光束に基づいて被写体像を撮像することが可能な構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
<光学ユニットの全体構成の概略>
図2から図5を用いて、本実施例に係る光学ユニット1の構成についての概略を説明する。光学ユニット1は、レンズ12aなどの光学モジュール12を備える可動体14と、X軸方向を回転軸(揺動軸)とする方向(ピッチング方向)、Z軸方向を回転軸(揺動軸)とする方向(ヨーイング方向)、Y軸方向を回転軸(揺動軸)とする方向(ローリング方向)に変位可能な状態で保持する固定体16と、を備えている。また、光学ユニット1は、可動体14をピッチング方向、ヨーイング方向及びローリング方向に駆動する駆動機構18(駆動機構18A、駆動機構18B及び駆動機構18C)を備えている。さらに、光学ユニット1は、固定体16に対して可動体14をヨーイング方向及びピッチング方向に回転(揺動)可能に支持するジンバル機構20を備えている。なお、可動体14には、固定体16に対して可動体14をローリング方向に回転(揺動)可能に支持する回転支持機構80が設けられている。
<Overall configuration of optical unit>
2 to 5, the configuration of the
<可動体について>
また、本実施例の光学ユニット1は、図4及び図5などで表されるように、可動体14は、光学モジュール12と、ホルダ13と、回転支持機構80と、第1支持部60と、第2支持部70と、を備えている。光学モジュール12は、フレキシブルプリント基板51が不図示の撮像素子に接続されている。ホルダ13は、光学モジュール12を保持するとともに、駆動機構18Aを構成する磁石24A、駆動機構18Bを構成する磁石24B及び駆動機構18Cを構成する磁石24Cが設けられている。第1支持部60は、第1軸線L1(図2参照)の両端に設けられる脚部61及び第2軸線L2(図2参照)の両端に設けられる脚部62を2本ずつ有している。第2支持部70は、磁石24A、磁石24B及び磁石24Cに対応するヨークを形成するヨーク形成部71と、外側に向かって突出する突出部72と、を有している。なお、ヨーク形成部71及び突出部72は、脚部61及び脚部62と接触することで回転支持機構80による第1支持部60と第2支持部70との回転量を規制する、回転規制部の役割をする。
<About moving parts>
In addition, as shown in Figs. 4 and 5, the
ホルダ13は、光学モジュール12のレンズ12aが設けられる前面(被写体側の面)と、反対側の後面を除く、残りの4面を取り囲むように設けられる矩形枠状の部材として構成されている。本実施例のホルダ13は、一例として光学モジュール12を着脱可能に構成されている。ただし、光学モジュール12とホルダ13とが一体的に構成されていてもよい。ホルダ13において固定体16と対向する3面を利用して、ピッチング,ヨーイング及びローリングの補正用の磁石24A、磁石24B及び磁石24Cがこれらの外面に取り付けられている。
The
第1支持部60は、脚部62に固定部92が固定されており、脚部62がジンバル機構20の可動体側脚部22に対して固定部92により固定されている。具体的には、固定部92には内側に突出する凸部92aが形成されているとともに、可動体側脚部22には凸部92aが嵌合する凹部22aが設けられている。そして、凸部92aに向けて可動体側脚部22が凹部22aを押し当てるように力がかかる構成になっていることで、脚部62に対して可動体側脚部22が第2軸線L2を回転軸(第2回転軸)として回転可能に固定されている。すなわち、凸部92aと凹部22aとが嵌合することでジンバル機構20に対して第1支持部60が支持されることで、第1支持部60はジンバル機構20に対して第2軸線L2を回転軸として回転可能である。
The
また、第1支持部60は、回転支持機構80の下側ケース82を開口部63で固定している。一方、第2支持部70は、回転支持機構80の上側ケース81を開口部73で固定するとともに、ヨーク形成部71がホルダ13の磁石24A、磁石24B及び磁石24Cと接触する位置に固定される。ここで、回転支持機構80は、いずれも環状の構成部材である、上側ケース81と、下側ケース82と、上側ケース81及び下側ケース82の間に設けられた中間部83と、を有している。中間部83の内部には不図示のベアリングが複数配置され、上側ケース81と下側ケース82とはY軸方向を回転軸として回転可能な構成となっている。なお、第1支持部60の脚部61及び脚部62には磁石25が設けられており、中間部83の内部に設けられた不図示の磁性体が磁石25に引き付けられることで、上側ケース81と下側ケース82との相対的な基準位置が決められる。
The
上記のように、上側ケース81は第2支持部70に固定されており、下側ケース82は第1支持部60に固定されている。そして、第2支持部70は可動体14を構成するホルダ13に固定されており、第1支持部60はジンバル機構20に固定されている。なお、ジンバル機構20は、固定体側脚部21を備え、固定体側脚部21は固定部91を介して固定体16に固定されている。すなわち、可動体14は、第1支持部60と第2支持部70との各々に固定された回転支持機構80により、固定体16に対してY軸方向を回転軸として回転可能な構成となっている。
As described above, the
<固定体>
固定体16は、磁石24Aと対向する位置にコイル32A、磁石24Bと対向する位置にコイル32B、磁石24Cと対向する位置にコイル32C、を有している。なお、図4及び図5では、各々の磁石と各々のコイルとの位置関係がわかりやすいように各々のコイルを固定体16から離れた位置に表しているが、実際には各々のコイルはフレキシブルプリント基板51に接続されるとともに固定体16に固定されている。
<Fixed body>
<駆動機構について>
上記のように、本実施例において可動体14が固定体16内に配置された状態において、磁石24Aとコイル32A、磁石24Bとコイル32B、磁石24Cとコイル32Cは、それぞれ対向状態となる。また、本実施例において、磁石24Aとコイル32Aとの対、磁石24Bとコイル32Bとの対、磁石24Cとコイル32Cとの対は、それぞれ駆動機構18を構成している。駆動機構18により、可動体14のピッチング、ヨーイング及びローリングの補正が行われる。ここで、磁石24A及びコイル32Aで駆動機構18Aを構成し、磁石24B及びコイル32Bで駆動機構18Bを構成し、磁石24C及びコイル32Cで駆動機構18Cを構成している。
<About the drive mechanism>
As described above, in this embodiment, when the
また、ピッチング、ヨーイング及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1にピッチング方向、ヨーイング方向及びローリング方向の少なくともいずれか一方向の振れが発生すると、磁気センサーである不図示のホール素子によって振れを検出し、その結果に基づいて駆動機構18A、駆動機構18B及び駆動機構18Cを駆動させる。或いは、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1の振れを検出してもよい。振れの検出結果に基づいて、駆動機構18A、駆動機構18B及び駆動機構18Cがその振れを補正するように作用する。即ち、光学ユニット1の振れを打ち消す方向に可動体14を動かすようにコイル32A、コイル32B及びコイル32Cに電流が流され、これにより振れが補正される。
Pitching, yawing, and rolling are corrected as follows. When the
このように、本実施例の光学ユニット1においては、可動体14を固定体16に対して、ピッチングの軸方向、ヨーイングの軸方向及びローリングの軸方向を回転軸として、回転させる駆動機構18A、駆動機構18B及び駆動機構18Cを備えている。ただし、このような構成に限定されず、例えば、駆動機構18として駆動機構18A及び駆動機構18Bのみを備える構成であってもよい。なお、本明細書における「回転」とは、360°回転することを要せず、回転方向に揺動する場合を含む意味である。
In this way, the
<ジンバル機構について>
本実施例のジンバル機構20は、金属製平板材料を折り曲げることによって形成されるバネ性を兼ね備えたジンバル機構である。具体的には、図2から図5で表されるように、ジンバル機構20は、一例として被写体側に設けられるジンバルフレーム部23と、ジンバルフレーム部23の四方のコーナー部から光軸方向に90°折り曲げられて形成される固定体側脚部21と、可動体側脚部22と、を備えることによって構成されている。なお、固定体側脚部21と可動体側脚部22については、必ずしもその全部が板状でなくてもよく、その一部のみを板状に形成してバネ性を発揮させるようにしてもよい。また、固定体側脚部21と可動体側脚部22の一方を板状以外の他の形状(例えばロッド形状等)にすることも可能である。なお、本実施例のジンバル機構20は、ピッチング方向及びヨーイング方向の2方向を回転軸の方向として可動体14を固定体16に対して回転可能に支持する構成であるが、ピッチング方向またはヨーイング方向のいずれか1方向のみを回転軸の方向として可動体14を固定体16に対して回転可能に支持する構成としてもよい。
<About the gimbal mechanism>
The
本実施例のジンバル機構20は、図4及び図5で表されるように、固定体側脚部21に内側に向けて凹んだ凹曲面である凹部21aが設けられており、可動体側脚部22に内側に向けて凹んだ凹曲面である凹部22aが設けられている。そして、固定体側脚部21は凹部21aが外側に向けて広がるように力がかかるように構成されており、可動体側脚部22は凹部22aが外側に向けて広がるように力がかかるように構成されている。
As shown in Figures 4 and 5, the
なお、固定体16の凹部21aと対向する位置には、内側に突出するとともに凹部21aに嵌まる球面状の凸部91aが取り付けられた、固定部91が設けられている(図4及び図5参照)。また、第1支持部60の脚部62の凹部22aと対向する位置には、内側に突出するとともに凹部22aに嵌まる球面状の凸部92aが取り付けられた、固定部92が設けられている(図4及び図5参照)。本実施例の光学ユニット1は、凸部91aを凹部21a内に配置させ凸部91aに凹部21aを押し付けることで、第1軸線L1(図2参照)を回転軸(第1回転軸)として固定体16に対してジンバル機構20を回転可能に支持させている。また、本実施例の光学ユニット1は、凸部92aを凹部22a内に配置させ凸部92aに凹部22aを押し付けることで、第2軸線L2(図2参照)を回転軸(第2回転軸)としてジンバル機構20に対して第1支持部60を回転可能に支持させている。
In addition, a
そして、上記のように、第1支持部60は、回転支持機構80、第2支持部70及びホルダ13を介して、光学モジュール12に支持されている。すなわち、本実施例のジンバル機構20は、第1軸線L1を回転軸として固定体16に対してジンバル機構20を回転可能に支持させるとともに、第2軸線L2を回転軸としてジンバル機構20に対して可動体14を構成する回転支持機構80、第2支持部70、ホルダ13及び光学モジュール12を回転可能に支持させる。本実施例の光学ユニット1は、このようなジンバル機構20を有する構成としていることで、固定体16に対して可動体14を光軸方向(Y軸方向)と交差する方向すべてを回転軸として回転可能に支持する構成となっている。そして、本実施例の光学ユニット1は、駆動機構18を駆動することにより、ピッチング方向及びヨーイング方向を回転軸として、固定体16に対して可動体14を回転可能な構成となっている。
As described above, the
以下に、図6から図11を参照して、ジンバル機構20の形状についてさらに詳細に説明する。なお、上記のように、本実施例の光学ユニット1は、光学モジュール12を備える可動体14と、固定体16と、光学モジュール12の光軸方向と交差するとともに互いに交差する2つの回転軸方向を第1回転軸(第1軸線L1)及び第2回転軸(第2軸線L2)として、可動体14を固定体16に対して回転可能に支持するジンバル機構20と、を備えている。そして、ジンバル機構20は、第1回転軸(第1軸線L1)に沿う方向において固定体16と接続する固定体側脚部21と、第2回転軸(第2軸線L2)に沿う方向において可動体14と接続する可動体側脚部22と、を有している。
The shape of the
図6と図8、並びに、図7と図9を比較するとわかるように、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対してチルトすると、固定体側脚部21は固定体16に対して傾かないが、可動体側脚部22は可動体14とともに固定体16に対して傾く。一方、図6と図10、並びに、図7と図11を比較するとわかるように、第2軸線L2を回転軸として可動体14が固定体16に対してチルトしても、固定体側脚部21は固定体16に対して傾かず、可動体側脚部22も固定体16に対して傾かない。すなわち、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対してチルトした場合において、Y軸方向における光学ユニット1の厚みの変化(固定体16に対するジンバルフレーム部23及び可動体側脚部22の出っ張り方の変化)を小さくすることで、光学ユニット1を小型化することができる。
6 and 8, and 7 and 9, when the
ここで、本実施例の光学ユニット1においては、可動体側脚部22は、図6、図8及び図10のように第1回転軸に沿う方向から見た場合、-Y方向に凸状となっている。別の表現をすると、本実施例の光学ユニット1においては、可動体側脚部22は、図6、図8及び図10のように第1回転軸に沿う方向から見た場合、可動体14の端部側(ジンバル機構20の可動体側脚部22の形成部分)よりも可動体14の中央部側(ジンバルフレーム部23の中央部分)が外側(-Y方向側)に向けて突出し、凸状になっている。
Here, in the
ジンバル機構20が第1軸線L1に沿う方向において固定体16と接続する固定体側脚部21と第2軸線L2に沿う方向において可動体14と接続する可動体側脚部22とを有する構成の場合、図8のように第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転して傾くと、可動体側脚部22が外側(-Y方向側)に出っ張りやすくなり、該出っ張りのために光学ユニット1が大型化する虞がある。しかしながら、本実施例の光学ユニット1においては、ジンバル機構20は、図6、図8及び図10で表されるように第1軸線L1に沿う方向から見て、ジンバルフレーム部23から可動体側脚部22にかけて、可動体14の端部側よりも可動体14の中央部側が外側(-Y方向側)に向けて突出し、凸状になっている。このため、図8のように第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転することで傾いた場合であっても、可動体側脚部22が外側に出っ張ることを抑制できている。したがって、本実施例の光学ユニット1は、小型化することができている。
In the case where the
また、本実施例の光学ユニット1においては、図2から図5などで表されるように、固定体16は、光軸方向に光学モジュール12の一部が突出する開口部15が設けられる開口面16aを有している。そして、図8で表されるように、ジンバル機構20の凸状になっている凸状部分R1は、第1軸線L1を回転軸方向として可動体14が固定体16に対して最大限に回転した場合に、開口面16aと平行になる。上記のように、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転すると、可動体側脚部22ごと可動体14が固定体16に対して傾く。しかしながら、このような構成とすることで、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転することで可動体側脚部22ごと可動体14が固定体16に対して傾いた場合に、可動体側脚部22が外側に出っ張ることを抑制しつつ、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転する回転移動量を大きくすることができる。なお、このような構成とすることで、凸状部分R1の-Y方向側への突出量が大きくなりすぎることを抑制でき、可動体14が固定体16に対して傾いていない際の固定体16に対する可動体14の出っ張りを極力抑制することもできる。なお、ここでの「平行」とは、厳密な意味での平行とは異なっていても、概ね平行であれば含む意味である。
In the
また、本実施例の光学ユニット1においては、図2及び図3などで表されるように、可動体側脚部22よりも固定体側脚部21のほうが太い部分を有している。また、図2で表されるように光軸方向から見た場合、可動体側脚部22よりも固定体側脚部21のほうが長い。すなわち、本実施例の光学ユニット1においては、可動体側脚部22及び固定体側脚部21のうちの長い方が、可動体側脚部22及び固定体側脚部21のうちの短い方よりも、幅が太い部分を有する構成となっている。可動体側脚部22及び固定体側脚部21のような脚部を有するジンバル機構20は、該脚部が可動体14及び固定体16を支持するとともに回転軸を構成するために所定の予圧を付与することが可能な構成とする必要がある。一般的には、脚部が長くなるほど所定の予圧を付与することが困難になるが、脚部を太くするほど所定の予圧を付与することが容易になる。したがって、このような構成としていることで、本実施例の光学ユニット1は、可動体側脚部22及び固定体側脚部21の両方において所定の予圧を付与することが可能になっている。
In addition, in the
また、本実施例の光学ユニット1においては、ジンバル機構20は、図11で表されるように第2軸線L2に沿う方向から見て、可動体14の端部側(ジンバル機構20の固定体側脚部21の形成部分)よりも可動体14の中央部側(ジンバルフレーム部23の中央部分)が内側(+Y方向)に向けて凹むことで凹状になっている凹状領域R2を有している。そして、凹状領域R2は、第2軸線L2に沿う方向から見て、第1軸線L1方向における可動体14の端部14aよりも外側まで至る構成となっている。なお、ここでの「第1軸線L1方向における可動体14の端部14aよりも外側まで至る」とは、第2軸線L2を回転軸として可動体14が固定体16に対して最大限チルトした場合において、可動体14におけるジンバルフレーム部23に最も近づく部分の表面における端部である端部14aよりも、凹状領域R2が第1軸線L1における外側まで位置するという意味である。
In the
第2軸線L2を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転すると、図11で表されるように、固定体側脚部21は姿勢を維持したまま可動体14が固定体16に対して傾く。そこで、このような構成とすることで、第2軸線L2を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転して固定体側脚部21が姿勢を維持したまま可動体14が固定体16に対して傾いても、凹状領域R2が形成されていることで可動体14の端部14a方向における空間が-Y方向に広くなっているので、可動体14がジンバル機構20に衝突することや可動体14の可動域が狭くなることを抑制することができる。
When the
また、上記のように、本実施例の光学ユニット1においては、可動体14に回転支持機構80を備えている。すなわち、本実施例の光学ユニット1は、光学モジュール12の光軸方向(Y軸方向)の回転軸を第3回転軸として、可動体14を固定体16に対して回転可能に支持する回転支持機構80を可動体14に備えている。本実施例の光学ユニット1は、このように第3回転軸を備えることで、光学モジュール12を広範囲に移動させることができる。
As described above, the
なお、回転支持機構80を可動体14に備えることで光軸方向における可動体14の厚みは増すので一般的には光学ユニット1は大型化しやすい。しかしながら、上記のように、本実施例の光学ユニット1においては、ジンバル機構20は、第1軸線L1に沿う方向から見て、可動体14の端部側よりも可動体14の中央部側が外側に向けて突出し、凸状になっている。このため、第1軸線L1を回転軸として可動体14が固定体16に対して回転することで傾いた場合であっても、可動体側脚部22が外側に出っ張ることを抑制でき、光学ユニット1を小型化することができている。
In addition, by providing the
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be realized in various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each aspect described in the Summary of the Invention column can be replaced or combined as appropriate to solve some or all of the above-mentioned problems or to achieve some or all of the above-mentioned effects. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.
1…光学ユニット、12…光学モジュール、12a…レンズ、13…ホルダ、14…可動体、14a…端部、15…開口部、16…固定体、16a…開口面、18…駆動機構、18A…駆動機構、18B…駆動機構、18C…駆動機構、20…ジンバル機構、21…固定体側脚部、21a…凹部、22…可動体側脚部、22a…凹部、23…ジンバルフレーム部、24A…磁石、24B…磁石、24C…磁石、25…磁石、32A…コイル、32B…コイル、32C…コイル、41…固定体側支持部、41a…凸曲面、42…可動体側支持部、42a…凸曲面、51…フレキシブルプリント基板、60…第1支持部、61…脚部、62…脚部、63…開口部、70…第2支持部、71…ヨーク形成部、72…突出部、73…開口部、80…回転支持機構、81…上側ケース、82…下側ケース、83…中間部、91…固定部、91a…凸部、92…固定部、92a…凸部、100…スマートフォン、101…カバーガラス、D1…入射方向(光軸方向)、L1…第1軸線(第1回転軸)、L2…第2軸線(第2回転軸)、R1…凸状部分、R2…凹状領域 1...optical unit, 12...optical module, 12a...lens, 13...holder, 14...movable body, 14a...end, 15...opening, 16...fixed body, 16a...opening surface, 18...driving mechanism, 18A...driving mechanism, 18B...driving mechanism, 18C...driving mechanism, 20...gimbal mechanism, 21...fixed body side leg, 21a...recess, 22...movable body side leg, 22a...recess, 23...gimbal frame part, 24A...magnet, 24B...magnet, 24C...magnet, 25...magnet, 32A...coil, 32B...coil, 32C...coil, 41...fixed body side support part, 41a...convex curved surface, 42...possible Moving body side support part, 42a...convex curved surface, 51...flexible printed circuit board, 60...first support part, 61...leg part, 62...leg part, 63...opening, 70...second support part, 71...yoke forming part, 72...protrusion part, 73...opening, 80...rotation support mechanism, 81...upper case, 82...lower case, 83...middle part, 91...fixed part, 91a...convex part, 92...fixed part, 92a...convex part, 100...smartphone, 101...cover glass, D1...incident direction (optical axis direction), L1...first axis (first rotation axis), L2...second axis (second rotation axis), R1...convex part, R2...concave area
Claims (4)
固定体と、
前記光学モジュールの光軸方向と交差するとともに互いに交差する2つの回転軸方向を第1回転軸及び第2回転軸として、前記可動体を前記固定体に対して回転可能に支持するジンバル機構と、を備え、
前記ジンバル機構は、前記第1回転軸に沿う方向において前記固定体と接続する固定体側脚部と、前記第2回転軸に沿う方向において前記可動体と接続する可動体側脚部と、を有し、
前記ジンバル機構は、前記第1回転軸に沿う方向から見て、前記可動体の端部側よりも前記可動体の中央部側が外側に向けて突出し、凸状になっており、
前記固定体は、前記光軸方向に前記光学モジュールの一部が突出する開口部が設けられる開口面を有し、
前記ジンバル機構の凸状になっている部分は、前記第1回転軸を回転軸方向として前記可動体が前記固定体に対して最大限に回転した場合に、前記開口面と平行になることを特徴とする光学ユニット。 a movable body including an optical module;
A fixed body;
a gimbal mechanism that rotatably supports the movable body relative to the fixed body around two rotation axis directions that intersect with an optical axis direction of the optical module and that intersect with each other, the first rotation axis and the second rotation axis being respectively a first rotation axis and a second rotation axis;
the gimbal mechanism includes a fixed-body leg connected to the fixed body in a direction along the first rotation axis and a movable-body leg connected to the movable body in a direction along the second rotation axis,
When viewed from a direction along the first rotation axis, the gimbal mechanism has a convex shape in which a central portion of the movable body protrudes outward more than an end portion of the movable body , and
the fixed body has an opening surface on which an opening is provided through which a part of the optical module protrudes in the optical axis direction,
An optical unit characterized in that the convex portion of the gimbal mechanism becomes parallel to the opening surface when the movable body is rotated to its maximum extent relative to the fixed body with the first rotation axis as the rotation axis direction .
前記可動体側脚部及び前記固定体側脚部のうちの長い方が、前記可動体側脚部及び前記固定体側脚部のうちの短い方よりも、幅が太いことを特徴とする光学ユニット。 2. The optical unit according to claim 1 ,
An optical unit, characterized in that the longer of the movable body side leg and the fixed body side leg is wider than the shorter of the movable body side leg and the fixed body side leg.
前記ジンバル機構は、前記第2回転軸に沿う方向から見て、前記可動体の端部側よりも前記可動体の中央部側が内側に向けて凹むことで凹状になっている凹状領域を有し、
前記凹状領域は、前記第2回転軸に沿う方向から見て、前記第1回転軸方向における前記可動体の端部よりも外側まで至ることを特徴とする光学ユニット。 3. The optical unit according to claim 1 ,
the gimbal mechanism has a concave region that is concave inwardly at a central portion of the movable body relative to an end portion of the movable body when viewed from a direction along the second rotation axis,
An optical unit, characterized in that the concave area extends beyond an end of the movable body in the first rotation axis direction when viewed from a direction along the second rotation axis.
前記光学モジュールの光軸方向の回転軸を第3回転軸として、前記可動体を前記固定体に対して回転可能に支持する回転支持機構を前記可動体に備えることを特徴とする光学ユニット。 4. The optical unit according to claim 1,
An optical unit comprising: a movable body and a rotation support mechanism for supporting the movable body rotatably relative to the fixed body, the rotation axis being a third rotation axis in the direction of the optical axis of the optical module.
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