CN108073011A - 带抖动修正功能的光学单元 - Google Patents

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Abstract

一种带抖动修正功能的光学单元，其即使在施加有外力的情况下，也能防止或抑制旋转支承机构的损坏。带抖动修正功能的光学单元(1)具备：光学模块(4)，其保持光学元件(3)；万向架机构(5)，其支承光学模块，使光学模块可在预先设定的轴线和光轴一致的基准姿势与光轴相对于轴线倾斜的倾斜姿势之间摆动；保持架(6)，其经由万向架机构支承光学模块；滚珠轴承(9)，其支承保持架，使其可绕Z轴旋转；以及固定体(8)，其经由滚珠轴承支承保持架。另外，带抖动修正功能的光学单元具有：摆动用磁驱动机构(15)，其使光学模块摆动；以及滚转用磁驱动机构(16)，其使保持架旋转。滚珠轴承在比万向架机构靠被拍摄体侧的位置支承保持架。

Description

带抖动修正功能的光学单元
技术领域
本发明涉及装设在移动终端或移动体上的带抖动修正功能的光学单元。
背景技术
装设在移动终端或车辆、无人直升机等移动体上的拍摄装置具备装设有摄影用的光学模块的光学单元。这种光学单元要求抑制拍摄装置的抖动造成的摄影图像的干扰。因此，专利文献1中提出了一种带抖动修正功能的光学单元，其具备使光学模块在与光轴交叉的俯仰(纵向摆动：倾斜)方向及偏转(横向摆动：摇摄)方向上摆动的摆动用驱动机构和使光学模块绕光轴进行旋转的滚转用磁驱动机构。
专利文献1的带抖动修正功能的光学单元具备：保持光学元件的光学模块；将光学模块支承为可摆动的摆动支承机构；经由摆动支承机构支承光学模块的保持架；将保持架支承为可旋转的旋转支承机构；以及经由旋转支承机构支承保持架的固定体。旋转支承机构具备滚珠轴承。滚珠轴承在光轴方向上的比摆动支承机构靠影像侧的位置支承保持架。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－82072号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在将保持架支承为可旋转的旋转支承机构比摆动支承机构靠影像侧的情况下，在带抖动修正功能的光学单元从外部受到冲击时，有时旋转支承机构产生强应力，容易使这些机构受到损伤。例如，作为光学模块，在作为光学元件具备玻璃制透镜的情况下或者具备大口径透镜的情况下，经由摆动支承机构支承光学模块的保持架的重心就会偏向被拍摄体侧。这种情况下，若旋转支承机构比摆动支承机构靠影像侧，则光学模块及保持架的重心和旋转支承机构之间的距离就会分开，所以，在施加有外力的情况下，旋转支承机构容易产生应力，有可能使旋转支承机构损坏。
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种带抖动修正功能的光学单元，其即使在施加有外力的情况下，也能够防止或抑制旋转支承机构的损坏。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，具备：光学模块，其保持光学元件；摆动支承机构，其支承所述光学模块，使所述光学模块可在预先设定的轴线和光轴一致的基准姿势与所述光轴相对于所述轴线倾斜的倾斜姿势之间摆动；保持架，其经由所述摆动支承机构支承所述光学模块；旋转支承机构，其支承所述保持架，使所述保持架可绕所述轴线进行旋转；固定体，其经由所述旋转支承机构支承所述保持架；摆动用磁驱动机构，其使所述光学模块摆动；以及滚转用磁驱动机构，其使所述保持架旋转，所述旋转支承机构具备旋转轴承，其在比所述摆动支承机构靠被拍摄体侧的位置支承所述保持架。
本发明中，将保持架支承为可旋转的旋转支承机构的旋转轴承比摆动支承机构靠被拍摄体侧。因此，例如，即使在光学模块作为光学元件具备玻璃制透镜或具备大口径透镜，支承光学模块的保持架的重心偏向被拍摄体侧的情况下，与旋转支承机构比摆动支承机构靠影像侧的情况相比，保持架的重心和旋转支承机构之间的距离更近。由此，在施加有外力时，能够抑制旋转支承机构中产生的应力，因此，能够防止或抑制旋转支承机构的损坏或被旋转支承机构支承的部分的损坏。
在本发明中，为了使保持架绕轴线进行旋转，理想的是，所述滚转用磁驱动机构具备：滚转用驱动磁体，其配置于所述光学模块及所述固定体中的一方；以及滚转用驱动线圈，其配置于所述光学模块及所述固定体中的另一方，并与所述滚转用驱动磁体相向。
在本发明中，理想的是，所述摆动用磁驱动机构具备用于使所述光学模块摆动的第一摆动用磁驱动机构和第二摆动用磁驱动机构，在将与所述轴线正交并相互交叉的两个方向设为第一方向及第二方向时，所述摆动支承机构支承所述光学模块，使所述光学模块绕沿着所述第一方向的第一轴线及绕沿着所述第二方向的第二轴线可摆动，所述滚转用驱动磁体和滚转用驱动线圈在所述第一方向及所述第二方向中的至少一方相向，所述滚转用磁驱动机构绕所述轴线配置于所述第一摆动用磁驱动机构和所述第二摆动用磁驱动机构之间。这样，能够在绕轴线的第一摆动用磁驱动机构和第二摆动用磁驱动机构之间的空余空间配置滚转用磁驱动机构。另外，因为能够在轴线方向上将第一摆动用磁驱动机构、第二摆动用磁驱动机构及滚转用磁驱动机构配置在相同的位置，所以易于使装置在轴线方向上缩短。
在本发明中，理想的是，所述第一摆动用磁驱动机构具备：固定于所述光学模块的第一摆动用驱动线圈；以及固定于所述固定体的第一摆动用驱动磁体，所述第二摆动用磁驱动机构具备：固定于所述光学模块的第二摆动用驱动线圈；以及固定于所述固定体的第二摆动用驱动磁体，所述滚转用驱动线圈固定于所述光学模块，所述滚转用驱动磁体固定于所述固定体，所述第一摆动用驱动线圈、所述第二摆动用驱动线圈及所述滚转用驱动线圈沿绕所述光轴的周向排列。据此，因为第一摆动用驱动线圈、第二摆动用驱动线圈及滚转用驱动线圈均配置在光学模块上，所以易于使用于向各驱动线圈进行供电的供电用柔性印刷基板等集中在一起。另外，能够在柔性印刷基板上构成第一摆动用驱动线圈、第二摆动用驱动线圈及滚转用驱动线圈，将其作为一个零件固定在光学模块上。
在本发明中，理想的是，所述光学模块具备保持所述光学元件的镜筒，所述摆动支承机构具备：框体，其绕所述轴线包围所述镜筒；光学模块侧支承部，其在所述光学模块这一侧支承所述框体，且使所述框体可摆动；以及保持架侧支承部，其在所述保持架这一侧支承所述框体，且使所述框体可摆动，所述光学模块侧支承部及所述保持架侧支承部绕所述轴线位于所述第一摆动用磁驱动机构和所述第二摆动用磁驱动机构之间。据此，能够有效地利用绕轴线的第一摆动用磁驱动机构和第二摆动用磁驱动机构之间的空间来配置光学模块侧支承部和保持架侧支承部。
在本发明中，理想的是，所述镜筒被插入所述旋转轴承的内周侧。据此，易于将支承光学模块的保持架的重心和将保持架支承为可旋转的旋转轴承配置在接近的位置。另外，能够利用旋转轴承从外周侧保护光学模块的镜筒。
在本发明中，理想的是，所述滚转用磁驱动机构具备安装于所述光学模块及所述固定体中固定有所述滚转用驱动线圈的一侧的磁传感器，所述滚转用驱动磁体在绕所述轴线的周向上被分极磁化，所述磁传感器在所述光学模块绕所述轴线配置于预先设定的原点位置时，与所述滚转用驱动磁体的磁化分极线相向。据此，能够基于来自磁传感器的输出，掌握保持光学模块的可动体的原点位置。另外，通过基于来自磁传感器的输出控制对滚转用驱动线圈的供电，能够进行绕旋转轴的抖动修正。
在本发明中，理想的是，从与所述轴线正交的方向观察所述基准姿势的所述光学模块时，所述磁传感器处于与所述框体重叠的位置。据此，能够减小光学模块摆动时磁传感器的变位。由此，能够防止来自磁传感器的输出因光学模块的摆动造成的磁传感器的变位而大幅变动。另外，在光学模块从基准姿势向一侧及另一侧摆动时，能够取得摆动到一侧时的磁传感器的变位量和摆动到另一侧时的磁传感器的变位量的平衡。由此，能够取得光学模块向一侧及另一侧移动时来自磁传感器的输出的平衡。因此，能够高精度地检测保持架在摆动方向上的原点位置。
在本发明中，理想的是，具有规定所述保持架的旋转角度范围的旋转角度限制机构，所述旋转角度限制机构具备：突部，其从所述保持架及所述固定体中的一方朝向另一方沿与所述光轴交叉的方向突出；以及旋转角度限制部，其设于所述保持架及所述固定体中的另一方，且可以从绕所述光轴的周向与所述突部抵接。据此，能够防止光学模块(保持架)过度旋转。
在本发明中，理想的是，所述保持架具备供所述光学模块插入内侧的筒部，所述旋转轴承为滚珠轴承，所述滚珠轴承的内圈固定于所述保持架的所述筒部，所述滚珠轴承的外圈固定于所述固定体。据此，能够利用滚珠轴承对保持着光学模块的保持架进行支承，且使所述保持架可旋转。
(发明效果)
根据本发明的带抖动修正功能的光学单元，将保持架支承为可旋转的旋转支承机构的旋转轴承比摆动支承机构靠被拍摄体侧。由此，能够使支承光学模块的保持架的重心和旋转轴承机构接近，所以，即使在施加有外力的情况下，也能够防止或抑制旋转支承机构的损坏。
附图说明
图1(a)和图1(b)是从物体侧及影像侧观察应用本发明的带抖动修正功能的光学单元的立体图。
图2是从物体侧观察图1的带抖动修正功能的光学单元的分解立体图。
图3是图1(a)和图1(b)的带抖动修正功能的光学单元的A－A线剖视图。
图4(a)和图4(b)是图1(a)和图1(b)的带抖动修正功能的光学单元的沿Z轴方向通过第一轴线的平面的剖视图。
图5(a)和图5(b)是图1(a)和图1(b)的带抖动修正功能的光学单元的沿Z轴方向通过第二轴线的平面的剖视面图。
图6是固定体的立体图。
图7是可动体的立体图。
图8是光学模块的立体图。
图9是光学模块的立体图。
图10(a)和图10(b)是从物体侧及影像侧观察保持架的立体图。
图11是可动框的立体图。
图12是用与轴线正交的平面切断时的带抖动修正功能的光学单元的剖视图。
(符号说明)
1：带抖动修正功能的光学单元，3：光学元件，4：光学模块，5：万向架机构，6：保持架，7：旋转支承机构，8：固定体，9：滚珠轴承，9a：外圈，9b：内圈，10：可动体，11：陀螺仪，15：摆动用磁驱动机构，16：滚转用磁驱动机构，21：第一摆动用磁驱动机构，22：第二摆动用磁驱动机构，26：第一壳体，27：第二壳体，28：第三壳体，31：躯干部，33：第一摆动用驱动磁体，34：第一摆动用驱动线圈，35：第二摆动用驱动磁体，36：第二摆动用驱动线圈，37：第三驱动磁体(滚转用驱动磁体)，37a：磁化分极线，38：第三驱动线圈(滚转用驱动线圈)，40：板构件，40a：开口部，41：角筒部，42：圆环状部，43：侧壁部，43a：开口部，44：突起，45：圆筒部，47：弹簧构件，48：拍摄元件，49：模块主体部，50：镜筒保持架，51：镜筒，51a：突出部分，52：镜筒支承构件，53：筒部，54：矩形板部，55：保持筒，58：板部，59：突部，60：壁部，61：切口部，62：第一线圈保持部，63：第二线圈保持部，64：纵肋，65：横肋，66：传感器保持部，67：磁传感器，68：温度传感器，69：第三线圈保持部，71：第一触点弹簧保持部，72：第二触点弹簧保持部，73：环状板部，74：支柱，75：突起，76：光学模块侧弹簧构件固定部，77：保持架侧弹簧构件固定部，81：第一摆动支承部，82：第二摆动支承部，83：可动框，85：球体，86：支点部，87：第一触点弹簧，88：弹性粘接剂，89：第二触点弹簧，90：弹性粘接剂，91：保持架侧连结部，92：光学模块侧连结部，93：臂部，L：轴线(光轴)，M：第一中间方向，N：第二中间方向，R1：第一轴线，R2：第二轴线，R3：第三轴线
具体实施方式
以下，参照附图对应用本发明的带抖动修正功能的光学单元的实施方式进行说明。
(整体结构)
在本说明书中，XYZ这三轴为相互正交的方向，用+X表示X轴方向的一侧，用－X表示另一侧，用+Y表示Y轴方向的一侧，用－Y表示另一侧，用+Z表示Z轴方向的一侧，用－Z表示另一侧。Z轴(轴线)方向是在带抖动修正功能的光学单元1的可动体10未摆动的状态下沿着装设在可动体10上的光学模块4的光轴L的方向。另外，－Z方向是光轴L方向的影像侧，+Z方向是光轴L方向的物体侧(被拍摄体侧)。
图1(a)是从+Z方向观察带抖动修正功能的光学单元1时的立体图，图1(b)是从－Z方向观察带抖动修正功能的光学单元1时的立体图。图2是从物体侧观察带抖动修正功能的光学单元1的分解立体图。图3是图1(a)和图1(b)的带抖动修正功能的光学单元的A－A线剖视图。图4(a)和图4(b)是图1(a)和图1(b)的用通过第一轴线R1及Z轴(第三轴线R3)的面切断的带抖动修正功能的光学单元的剖视图。图5(a)和图5(b)是图1(a)和图1(b)的用通过第二轴线R2及Z轴(第三轴线R3)的面切断的带抖动修正功能的光学单元的剖视图。带抖动修正功能的光学单元1用于例如带摄像头的手机、行车记录仪等光学设备或者装设在头盔、自行车、无线电控制直升机等上的运动摄像头、穿戴式摄像头等光学设备。在这样的光学设备中，若在拍摄时发生抖动，就要驱动带抖动修正功能的光学单元1对抖动进行修正，以避免拍摄图像产生干扰。
如图1(a)～图3所示，带抖动修正功能的光学单元1具有：保持光学元件3的光学模块4；支承光学模块4且使光学模块4可摆动的万向架机构5(摆动支承机构)；以及经由万向架机构5支承光学模块4的保持架6。万向架机构5支承光学模块4，使该光学模块4可在Z轴(预先设定的轴线)和光轴一致的基准姿势与光轴相对于Z轴倾斜的倾斜姿势之间摆动。即，光学模块4通过万向架机构5被支承为可绕与光轴L交叉的第一轴线R1摆动，同时，被支承为可绕与光轴L及第一轴线R1交叉的第二轴线R2摆动。第一轴线R1及第二轴线R2与Z轴正交，并且相互正交。
另外，带抖动修正功能的光学单元1具有将保持架6支承为可旋转的旋转支承机构7和经由旋转支承机构7支承保持架6的固定体8。旋转支承机构7为滚珠轴承9(旋转轴承)，使保持架6可绕第三轴线R3旋转。第三轴线R3为Z轴方向。在此，光学模块4、保持架6及万向架机构5构成相对于固定体8进行变位的可动体10。如图1(b)所示，在光学模块4的－Z方向的端部安装有陀螺仪11。
此外，如图2～图6所示，带抖动修正功能的光学单元1具有：使光学单元1绕第一轴线R1及绕第二轴线R2摆动的摆动用磁驱动机构15；以及使光学单元1及保持架6绕第三轴线R3旋转的滚转用磁驱动机构16。摆动用磁驱动机构15在光学单元1和固定体8之间构成。摆动用磁驱动机构15具备第一摆动用磁驱动机构21和第二摆动用磁驱动机构22。滚转用磁驱动机构16也在光学单元1和固定体8之间构成。滚转用磁驱动机构16在绕第三轴线R3的方向上位于第一摆动用磁驱动机构21和第二摆动用磁驱动机构22之间。
(固定体)
图6是固定体8的立体图。固定体8具备在沿Z轴方向观察时形成大致八边形的外形的第一壳体26、相对于第一壳体26从－Z方向侧组装的第二壳体27、相对于第一壳体26从+Z方向侧组装的第三壳体28。
第一壳体26具备包围可动体10周围的八边形角筒状的躯干部31。躯干部31具备在X方向上相向的两片侧板部31x和在Y方向上相向的两片侧板部31y。另外，躯干部31具备在+X方向与+Y方向之间的第一中间方向M(沿着第一轴线R1的方向)上相向的两片侧壁部31m和在+X方向与－Y方向之间的第二中间方向N(沿着第二轴线R2的方向)上相向的两片侧壁部31n。
如图3及图6所示，在X方向上相向的两片侧板部31x的内周侧的壁面上分别固定有第一摆动用驱动磁体33。第一摆动用驱动磁体33与安装在光学模块4上的第一摆动用驱动线圈34一起构成第一摆动用磁驱动机构21。第一摆动用驱动磁体33在Z轴方向上被一分为二，以使内面侧的磁极以分割位置为界而不同的方式被分极磁化。如图6所示，在Y方向上相向的两片侧板部31y的内周侧的壁面上分别固定有第二摆动用驱动磁体35。第二摆动用驱动磁体35与安装在光学模块4上的第二摆动用驱动线圈36一起构成第二摆动用磁驱动机构22。第二摆动用驱动磁体35在Z轴方向上被一分为二，以使内面侧的磁极以分割位置为界而不同的方式被分极磁化。
如图4(a)和图4(b)及图6所示，在+X方向与+Y方向之间的第一中间方向M上相向的两片侧壁部31m的内周侧的壁面上分别固定有第三驱动磁体37(滚转用驱动磁体)。第三驱动磁体37与安装于光学模块4的第三驱动线圈38一起构成滚转用磁驱动机构16。第三驱动磁体37在绕Z轴的周向上被一分为二，以使内面侧的磁极以分割位置为界而不同的方式被分极磁化。第三驱动磁体37上的磁化分极线37a在第三驱动磁体37的周向的中心沿Z轴方向延伸。
第二壳体27由八边形框状的板构件40构成。在第二壳体27的中央部分设置有矩形的开口部40a。
第三壳体28具备与第一壳体26的外径相对应的八边形的角筒部41和与角筒部41的+Z方向的部分连续的圆环状部42。在构成角筒部41的8片侧壁部中的一片侧壁部43设置有矩形的开口部43a。如图1(a)和图1(b)所示，在开口部43a的内侧，从内周侧插入有设在保持架6上的突起44(旋转角度限制部)。
另外，如图1(a)和图1(b)及图3所示，在圆环状部42的内周侧插入有滚珠轴承9。滚珠轴承9的外圈9a被固定于圆环状部42的内周侧。在此，在滚珠轴承9的内周侧插入有设于保持架6的+Z方向的端部的圆筒部45。另外，滚珠轴承9的内圈9b固定于保持架6的圆筒部45的外周侧。由此，固定体8保持保持架6且使保持架6可旋转。此外，在保持架6的圆筒部45的内周侧插入有光学模块4的镜筒51。因此，光学模块4被插入滚珠轴承9的内周侧。在从与Z方向正交的方向观察的情况下，镜筒51的一部分与滚珠轴承9重叠。
(可动体)
图7是可动体10的立体图。如图2及图7所示，可动体10具备光学模块4、保持架6、万向架机构5。另外，可动体10具备架设于光学模块4和保持架6之间的弹簧构件47。
(光学模块)
图8及图9是光学模块4的立体图。图9中省略了矩形板部。如图8所示，光学模块4具备：具有光学元件3及拍摄元件48的模块主体部49；以及从外周侧保持模块主体部49的镜筒保持架50。
模块主体部49具备镜筒51和保持镜筒51的－Z方向的端部的镜筒支承构件52。镜筒51在内周侧保持透镜等多个光学元件3。在本例中，多个光学元件3中的至少一片光学元件3为玻璃制，其他光学元件3为塑料制。此外，也有时多个光学元件3全部为塑料制。如图8所示，镜筒支承构件52具备筒部53和封闭筒部53的－Z方向的端部的矩形板部54。镜筒51的－Z方向的端部从+Z方向插入筒部53。如图3、图4(a)和图4(b)及图5(a)和图5(b)所示，拍摄元件48被固定于矩形板部54的+Z方向侧的端面，位于筒部53的内侧。在矩形板部54的－Z方向侧的端面的中央部分固定有陀螺仪11。拍摄元件48及陀螺仪11处于与保持于光学模块4的光学元件3的光轴重叠的位置。镜筒51的从镜筒支承构件52向+Z方向突出的突出部分51a位于滚珠轴承9的内周侧，从与Z轴正交的方向观察时与滚珠轴承9重叠。
如图8、图9所示，镜筒保持架50具备沿Z轴方向延伸的保持筒55和从保持筒55的－Z方向的端部向外周侧扩展的大致八边形的板部58。模块主体部49(镜筒支承构件52)从－Z方向压入并保持在保持筒55中。保持筒55在其外周面具备向+X方向、－X方向、+Y方向及－Y方向突出的4个突部59。保持筒55的+Z方向的端面及各突部59的+Z方向的端面无台阶连续。保持筒55的+Z方向的端面及各突部59的+Z方向的端面是固定弹簧构件47的光学模块侧弹簧构件固定部76。弹簧构件47经由形成于光学模块侧弹簧构件固定部76的粘接剂层被固定于光学模块侧弹簧构件固定部76。因此，在弹簧构件47被固定的状态下，弹簧构件47从光学模块侧弹簧构件固定部76向+Z方向浮起。板部58具备在包围保持筒55的外周侧的6个部位向+Z方向立起的6片壁部60。6片壁部60具备在X方向上相向的两片壁部60x、在Y方向上相向的两片壁部60y、在第一中间方向M上相向的两片壁部60m。在板部58上，在未设置壁部60的第二中间方向N设置有切口部61。
在X方向上相向的两片壁部60x在外周面具备保持第一摆动用驱动线圈34的第一线圈保持部62。在Y方向上相向的两片壁部60y在外周面具备保持第二摆动用驱动线圈36的第二线圈保持部63。第一线圈保持部62及第二线圈保持部63是长边在绕Z轴的周向上的长方形的凸部。第一摆动用驱动线圈34以第一线圈保持部62被插入其中心孔的状态固定于镜筒保持架50。第二摆动用驱动线圈36以第二线圈保持部63被插入其中心孔的状态固定于镜筒保持架50。如图3所示，第一线圈保持部62及第二线圈保持部63分别从驱动线圈34、36的中央向外周侧突出。
在第一中间方向M上相向的两片壁部60m在外周面具备保持第三驱动线圈38的第三线圈保持部69。第三线圈保持部69具备与Z方向平行地延伸的一对纵肋64和将一对纵肋64的+Z方向端部连接的横肋65。第三驱动线圈38以一对纵肋64及横肋65被插入其中心孔的状态固定于镜筒保持架50。在此，在两片壁部60m中的一壁部60m，由一对纵肋64及横肋65包围的部分成为传感器保持部66。在传感器保持部66固定有磁传感器67及温度传感器68。在本例中，磁传感器67为霍尔元件。温度传感器68为热敏电阻。如图9所示，在第一中间方向M上相向的两片壁部60m在内周面具备构成万向架机构5的第一触点弹簧保持部71。
(保持架)
图10(a)是从+Z方向观察保持架6时的立体图，图10(b)是从－Z方向观察保持架6时的立体图。如图10(a)和图10(b)所示，保持架6具备插入滚珠轴承9的内周侧的圆筒部45和从圆筒部45的－Z方向的端缘向外周侧扩展的环状板部73。从Z轴方向观察环状板部73时的轮廓形状为大致八边形，在周向的一部分设置有向外周侧突出的突起44。在环状板部73，在隔着圆筒部45而在第二中间方向N上相向的部位设置有向－Z方向延伸的一对支柱74。在各支柱74的前端部分，在其内周侧部分设置有构成万向架机构5的第二触点弹簧保持部72。
另外，在环状板部73的－Z方向的端面，在隔着圆筒部45位于X方向的两侧的端面部分设置有向－Z方向突出的矩形的突起75。在隔着圆筒部45位于Y方向的两侧的端面部分设置有向－Z方向突出的矩形的突起75。各突起75的－Z方向的端面是平面，是固定弹簧构件47的保持架侧弹簧构件固定部77。如图7所示，在保持架6经由万向架机构5保持光学模块4时，保持架6的支柱74被插入光学模块4上未设置壁部60的部分。
(万向架机构)
参照图4(a)和图4(b)、图5(a)和图5(b)、图11、图12对万向架机构5进行说明。图11是可动框83的立体图。图12是用与Z轴正交的平面切断的带抖动修正功能的光学单元1的剖视图。万向架机构5在光学模块4(镜筒保持架50)和保持架6之间构成。万向架机构5具备：第一摆动支承部81(光学模块侧支承部，参照图4(a)和图4(b))，其配置于将光学模块4组装于保持架6时在第一轴线R1方向上分开的两个部位；以及第二摆动支承部82(保持架侧支承部，参照图5(a)和图5(b))，其配置于在第二轴线R2方向上分开的两个部位。具备由第一摆动支承部81及第二摆动支承部82支承的可动框83(框体)。第一摆动支承部81设置在光学模块4上，第二摆动支承部82设置在保持架6上。
首先，如图11所示，可动框83具备大致八边形形状的框状的万向弹簧84。万向弹簧84具备一定宽度的框部和设置于框部的绕光轴L的4个部位的支点部86。支点部86从八边形的各边部分的周向的中央向外侧突出。在各支点部86的外周面通过焊接等固定有各球体85。利用该球体85在各支点部86设置有朝向可动框83的外侧的半球状的凸面。第一摆动支承部81及第二摆动支承部82从外周侧支承各支点部86。此外，万向弹簧84是将多片板状弹簧在光轴L方向(Z轴方向)上层叠而成的层叠体。
如图4(a)和图4(b)所示，第一摆动支承部81具备设置于光学模块4的镜筒保持架50的第一触点弹簧保持部71、被第一触点弹簧保持部71保持的第一触点弹簧87、弹性粘接剂88。第一触点弹簧87是以U字状弯曲的金属制板簧。如图4(b)所示，第一触点弹簧87具备：沿Z方向延伸的内侧板簧部87a；在内侧板簧部87a的外周侧以在其与内侧板簧部87a之间空开间隙的方式沿Z方向延伸的外侧板簧部87b；以及沿径向延伸并将内侧板簧部87a的－Z方向的端部和外侧板簧部87b的－Z方向的端部连接的连接弹簧部87c。内侧板簧部87a及外侧板簧部87b使厚度方向朝向径向。在内侧板簧部87a设置有由半球状的凹部构成的弹簧侧触点部87d。焊接于可动框83的支点部86的球体85从内周侧与弹簧侧触点部87d接触。由此，可动框83被光学模块4(第一摆动支承部81)支承且可摆动。弹性粘接剂88被填充于内侧板簧部87a和外侧板簧部87b之间。弹性粘接剂88在固化的状态下具备弹性。
如图5(a)和图5(b)所示，第二摆动支承部82具备设置于保持架6的各支柱74的第二触点弹簧保持部72、被第二触点弹簧保持部72保持的第二触点弹簧89、弹性粘接剂90。第二触点弹簧89是以U字状弯曲的金属制板簧，与第一触点弹簧87为同一形状。即，第二触点弹簧89具备：沿Z方向延伸的内侧板簧部89a；在内侧板簧部89a的外周侧以在其与内侧板簧部89a之间空开间隙的方式沿Z方向延伸的外侧板簧部89b；以及沿径向延伸并将内侧板簧部89a的+Z方向的端部和外侧板簧部89b的+Z方向的端部连接的连接弹簧部89c。内侧板簧部89a及外侧板簧部89b使厚度方向朝向径向。在内侧板簧部89a设置有由半球状的凹部构成的弹簧侧触点部89d。焊接于可动框83的支点部86的球体85从内周侧与弹簧侧触点部89d接触。由此，可动框83被保持架6(第二摆动支承部82)支承且可摆动。弹性粘接剂90填充于内侧板簧部89a和外侧板簧部89b之间。弹性粘接剂90在固化的状态下具备弹性。
在光学模块4经由万向架机构5被保持于保持架6的状态下，如图12所示，光学模块4被支承为可绕第一轴线R1和第二轴线R2这两条轴线摆动，所述第一轴线R1穿过可动框83上被光学模块4的第一摆动支承部81支承的一对支点部86，所述第二轴线R2穿过可动框83上被保持架6的第二摆动支承部82支承的一对支点部86。
(弹簧构件)
如图3、图4(a)和图4(b)及图5(a)和图5(b)所示，弹簧构件47架设于光学模块4的光学模块侧弹簧构件固定部76和保持架6的保持架侧弹簧构件固定部77(环状板部73的突起75)之间，将光学模块4和保持架6连接。处于静止状态时的光学模块4的基准姿势由弹簧构件47决定。在基准姿势下，光学模块4的光轴和Z轴一致。
如图2所示，弹簧构件47是由金属板加工而成的矩形框状的板簧。弹簧构件47具备设置于其外周部的4个保持架侧连结部91。弹簧构件47通过将各保持架侧连结部91固定于保持架侧弹簧构件固定部77(环状板部73的突起75)而与保持架6连接。另外，弹簧构件47在内周部具备圆形框状的光学模块侧连结部92。弹簧构件47通过将光学模块侧连结部92经由粘接剂层固定于光学模块侧弹簧构件固定部76而与光学模块4连接。保持架侧连结部91和光学模块侧连结部92通过臂部93相连。臂部93在光学模块侧弹簧构件固定部76和保持架侧连结部91之间弯曲。
(摆动用磁驱动机构)
在此，在保持着光学模块4的保持架6经由滚珠轴承9被保持于固定体8的状态下，如图3及图12所示，在光学模块4的镜筒51的+X方向侧及－X方向侧，第一摆动用驱动线圈34和第一摆动用驱动磁体33分别相向，构成第一摆动用磁驱动机构21。另外，在保持着光学模块4的保持架6经由滚珠轴承9被保持于固定体8的状态下，如图12所示，在光学模块4的镜筒51的+Y方向侧及－Y方向侧，第二摆动用驱动线圈36和第二摆动用驱动磁体35分别相向，构成第二摆动用磁驱动机构22。
摆动用磁驱动机构15利用通过对第一摆动用磁驱动机构21的通电而产生的磁驱动力和通过对第二摆动用磁驱动机构22的通电而产生的磁驱动力的合力，使光学模块4绕第一轴线R1及绕第二轴线R2摆动。对第一摆动用驱动线圈34及第二摆动用驱动线圈36的通电基于陀螺仪11检测的抖动的检测结果进行控制。即，对第一摆动用驱动线圈34及第二摆动用驱动线圈36供给向抵消陀螺仪11检测到的抖动的方向驱动光学模块的驱动电流。由此，光学模块4绕第一轴线R1向抖动的相反方向摆动，同时绕第二轴线R2向抖动的相反方向摆动，修正俯仰方向及偏转方向的抖动。
在此，对第一摆动用驱动线圈34及第二摆动用驱动线圈36的通电基于陀螺仪11检测的抖动的检测结果来控制。即，对第一摆动用驱动线圈34及第二摆动用驱动线圈36供给向抵消陀螺仪11检测到的抖动的方向驱动光学模块的驱动电流。由此，光学模块4绕第一轴线R1向抖动的相反方向摆动，同时绕第二轴线R2向抖动的相反方向摆动，修正俯仰方向及偏转方向的抖动。
此外，第一线圈保持部62及第二线圈保持部63分别从驱动线圈34、36的中央向外周侧突出。因此，在可动体10因振动或者冲击等而沿X轴方向或Y轴方向移动时，第一线圈保持部62及第二线圈保持部63能够与相向的磁体33、35抵接，限制光学模块4的移动范围。由此，能够抑制弹簧构件47的变形。
(滚转用磁驱动机构)
另外，在将保持光学模块4的保持架6经由滚珠轴承9保持于固定体8的状态下，如图4(a)和图4(b)及图12所示，在光学模块4的镜筒51的一侧及另一侧，第三驱动线圈38和第三驱动磁体37分别相向，构成滚转用磁驱动机构16。这两组第三驱动线圈38和第三驱动磁体37被以在通电时产生绕Z轴(第三轴线R3)的同一方向的磁驱动力的方式配线连接。因此，通过对两个第三驱动线圈38通电，能够进行Z轴(第三轴线R3)的抖动修正。
对第三驱动线圈38的通电基于磁传感器67检测的抖动的检测结果进行控制，将光学模块4绕Z轴配置在预先确定的原点位置。在本例中，光学模块4的原点位置是装设于光学模块4的磁传感器67与第三驱动磁体37的磁化分极线37a相向的位置。光学模块4被配置于原点位置的状态是图12所示的状态。
例如，当光学模块4绕Z轴抖动时，磁传感器67从磁化分极线37a向N极和S极之一的磁化部分侧移动。由此，来自磁传感器67的输出(电压输出)对应光学模块4的变位量(抖动量)而变化。另外，在光学模块4以原点位置(磁化分极线37a)为界向绕Z轴的一侧抖动时，来自磁传感器67的输出向比基准电压增加侧变化，在光学模块4向绕Z轴的另一侧抖动时，来自磁传感器67的输出向比基准电压减小侧变化。这样，来自磁传感器67的输出对应抖动幅度及抖动方向而发生变化。因此，基于来自磁传感器67的输出，对第三驱动线圈36供给向抵消磁传感器67检测到的抖动的方向驱动光学模块的驱动电流。由此，光学模块4绕第三轴线R3向与抖动相反的方向摆动，因此，滚转方向的抖动被修正。
在此，本例的带抖动修正功能的光学单元1不具备使光学模块4恢复到绕Z轴的原点位置的弹簧构件等机械性构件。因此，总是基于来自磁传感器67的输出控制对第三驱动线圈38的通电，将光学模块4配置到原点位置。
此外，与磁传感器67一起被固定于传感器保持部66的温度传感器68用于修正来自磁传感器67的输出。即，霍尔元件等磁传感器67其特性因热而发生变动。另外，由第三驱动线圈36围成的空间的温度因通电所致的第三驱动线圈36的发热而发生变化。因此，通过基于来自温度传感器68的输出(温度)对来自磁传感器67的输出进行修正，抑制滚转方向的抖动修正的精度因温度变化而降低。
另外，在从与Z轴正交的方向观察基准姿势的光学模块4时，磁传感器67处于与可动框83重叠的位置。由此，即使在光学模块4发生了摆动的情况下，也能够减小磁传感器67绕第一轴线R1及绕第二轴线R2的变位，因此，能够防止来自磁传感器67的输出因光学模块4的摆动而大幅变动。另外，在光学模块4从基准姿势向绕第一轴线R1及绕第二轴线R2的一侧及另一侧摆动时，能够取得向一侧摆动时的磁传感器67的变位量和向另一侧摆动时的磁传感器67的变位量的平衡。由此，能够取得光学模块4摆动时来自磁传感器67的输出的平衡。因此，能够高精度地检测绕Z轴的保持架的原点位置。另外，磁传感器67与Z方向上的第三驱动磁体37的中心相向，因此，能够将磁传感器67配置在磁通较强的位置。因此，能够确保来自磁传感器67的输出。
在此，在本例中，在将保持光学模块4的保持架6经由滚珠轴承9保持于固定体8时，将保持架6的突起44插入固定体8的第三壳体28的开口部43a。由此，突起44和第三壳体28的开口部43a构成限制保持架6(光学模块4)绕Z轴的旋转角度范围的旋转角度限制机构。即，在保持架6绕Z轴过度旋转时，第三壳体28上的开口部43a的内周壁面会从绕Z轴的周向与突起44抵接，限制其旋转。
此外，光学模块4的绕Z轴的原点位置也可以不是磁传感器67和磁化分极线37a相向的位置。例如，原点位置能够设为磁传感器67被配置在由上述旋转角度限制机构限定的保持架6(光学模块4)的旋转角度范围的中心的位置。在将原点位置设为这样的位置的情况下，预先监视磁传感器67的输出，同时使保持架6(光学模块4)在旋转角度范围内进行旋转，存储保持来自旋转角度范围的中心的磁传感器67的输出。而且，将来自磁传感器67的输出和存储保持的值一致的位置设为原点位置。
(作用效果)
如上所述，本例的带抖动修正功能的光学单元1中，支承保持架6且使保持架6可旋转的滚珠轴承9位于比万向架机构5靠被拍摄体侧的位置。另外，在光学模块4中，保持光学元件3的镜筒51插入滚珠轴承9的内周侧。因此，在光学模块4作为光学元件3具备玻璃制透镜的情况或者具备大口径透镜等情况下，即使支承光学模块4的保持架6的重心偏向被拍摄体侧，保持架6的重心和滚珠轴承9之间的距离也近。由此，在施加有外力时，能够抑制滚珠轴承9产生的应力，因此，能够防止或者抑制滚珠轴承9的损坏或在可动体10及固定体8上被滚珠轴承9支承的部分的损坏。另外，在光学模块4中，保持光学元件3的镜筒51被插入滚珠轴承9的内周侧。因此，能够利用滚珠轴承9从外周侧保护镜筒51。
另外，在本例中，在环绕Z轴的第一摆动用磁驱动机构21和第二摆动用磁驱动机构22之间的空余空间配置了滚转用磁驱动机构16。由此，在Z轴方向上可以将第一摆动用磁驱动机构21、第二摆动用磁驱动机构22及滚转用磁驱动机构16配置在相同的位置，所以易于使装置在Z轴方向上缩短。
此外，在本例中，在万向架机构5中支承可动框83的第一摆动支承部81和第二摆动支承部82被设置在环绕Z轴的第一摆动用磁驱动机构21和第二摆动用磁驱动机构22之间的空余空间。通过在这样的位置设置第一摆动支承部81和第二摆动支承部82，能够抑制装置大型化。
另外，在本例中，第一摆动用驱动线圈34、第二摆动用驱动线圈36及第三驱动线圈38均配置于光学模块4。因此，易于使用于向各驱动线圈34、36、38供电的供电用柔性印刷基板等集中在一起。
在此，也可以在柔性印刷基板上构成第一摆动用驱动线圈34、第二摆动用驱动线圈36及第三驱动线圈38，从而作为一个零件固定于光学模块4。
另外，在本例中，使用滚珠轴承9作为将保持架6支承为可旋转的旋转支承机构7，但也可以使用滑动轴承等旋转轴承作为旋转支承机构7。作为滑动轴承，可以使用含油轴承等。
此外，在本例中，构成摆动用磁驱动机构15及滚转用磁驱动机构16的各驱动磁体33、35、37固定于固定体8，各驱动线圈34、36、38固定于光学模块4，但只要各驱动磁体33、35、37和对应的各驱动线圈34、36、38相向配置即可，其配置不限于上述的例子。例如，也可以是各驱动磁体33、35、37固定于光学模块4，各驱动线圈34、36、38固定于固定体8。在该情况下，磁传感器67能够固定于和第三驱动线圈38相同的构件且使其与第三驱动磁体37相向。

Claims (15)

1.一种带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，具备：
光学模块，其保持光学元件；
摆动支承机构，其支承所述光学模块，使所述光学模块能在预先设定的轴线和光轴一致的基准姿势与所述光轴相对于所述轴线倾斜的倾斜姿势之间摆动；
保持架，其经由所述摆动支承机构支承所述光学模块；
旋转支承机构，其支承所述保持架，使所述保持架能绕所述轴线进行旋转；
固定体，其经由所述旋转支承机构支承所述保持架；
摆动用磁驱动机构，其使所述光学模块摆动；以及
滚转用磁驱动机构，其使所述保持架旋转，
所述旋转支承机构具备旋转轴承，所述旋转轴承在比所述摆动支承机构靠被拍摄体侧的位置支承所述保持架。
2.根据权利要求1所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述滚转用磁驱动机构具备：滚转用驱动磁体，其配置于所述光学模块及所述固定体中的一方；以及滚转用驱动线圈，其配置于所述光学模块及所述固定体中的另一方并与所述滚转用驱动磁体相向。
3.根据权利要求2所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述摆动用磁驱动机构具备用于使所述光学模块摆动的第一摆动用磁驱动机构和第二摆动用磁驱动机构，
在将与所述轴线正交并相互交叉的两个方向设为第一方向及第二方向时，所述摆动支承机构支承所述光学模块，且使所述光学模块能绕沿着所述第一方向的第一轴线及绕沿着所述第二方向的第二轴线摆动，
所述滚转用驱动磁体和滚转用驱动线圈在所述第一方向及所述第二方向中的至少一方相向，
所述滚转用磁驱动机构绕所述轴线配置于所述第一摆动用磁驱动机构和所述第二摆动用磁驱动机构之间。
4.根据权利要求3所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述第一摆动用磁驱动机构具备：固定于所述光学模块的第一摆动用驱动线圈；以及固定于所述固定体的第一摆动用驱动磁体，
所述第二摆动用磁驱动机构具备：固定于所述光学模块的第二摆动用驱动线圈；以及固定于所述固定体的第二摆动用驱动磁体，
所述滚转用驱动线圈被固定于所述光学模块，
所述滚转用驱动磁体被固定于所述固定体，
所述第一摆动用驱动线圈、所述第二摆动用驱动线圈及所述滚转用驱动线圈沿绕所述光轴的周向排列。
5.根据权利要求4所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述光学模块具备保持所述光学元件的镜筒，
所述摆动支承机构具备：框体，其绕所述轴线包围所述镜筒；光学模块侧支承部，其在所述光学模块这一侧支承所述框体，且使所述框体能摆动；以及保持架侧支承部，其在所述保持架这一侧支承所述框体，且使所述框体能摆动，
所述光学模块侧支承部及所述保持架侧支承部绕所述轴线位于所述第一摆动用磁驱动机构和所述第二摆动用磁驱动机构之间。
6.根据权利要求5所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述镜筒被插入所述旋转轴承的内周侧。
7.根据权利要求6所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述滚转用磁驱动机构具备安装于所述光学模块及所述固定体中固定有所述滚转用驱动线圈的一侧的磁传感器，
所述滚转用驱动磁体在绕所述轴线的周向上被分极磁化，
所述磁传感器在所述光学模块绕所述轴线配置于预先设定的原点位置时，与所述滚转用驱动磁体的磁化分极线相向。
8.根据权利要求7所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，在从与所述轴线正交的方向观察所述基准姿势的所述光学模块时，所述磁传感器处于与所述框体重叠的位置。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
具有规定所述保持架的旋转角度范围的旋转角度限制机构，
所述旋转角度限制机构具备：突部，其从所述保持架及所述固定体中的一方朝向另一方沿与所述光轴交叉的方向突出；以及旋转角度限制部，其设于所述保持架及所述固定体中的另一方，且能从绕所述光轴的周向与所述突部抵接。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述保持架具备供所述光学模块插入内侧的筒部，
所述旋转轴承是滚珠轴承，
所述滚珠轴承的内圈被固定于所述保持架的所述筒部，
所述滚珠轴承的外圈被固定于所述固定体。
11.根据权利要求8所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述保持架具备供所述光学模块插入内侧的筒部，
所述旋转轴承是滚珠轴承，
所述滚珠轴承的内圈被固定于所述保持架的所述筒部，
所述滚珠轴承的外圈被固定于所述固定体。
12.根据权利要求3所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述光学模块具备保持所述光学元件的镜筒，
所述摆动支承机构具备：框体，其绕所述轴线包围所述镜筒；光学模块侧支承部，其在所述光学模块这一侧支承所述框体，且使所述框体能摆动；以及保持架侧支承部，其在所述保持架这一侧支承所述框体，且使所述框体能摆动，
所述光学模块侧支承部及所述保持架侧支承部绕所述轴线位于所述第一摆动用磁驱动机构和所述第二摆动用磁驱动机构之间。
13.根据权利要求12所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述镜筒被插入所述旋转轴承的内周侧。
14.根据权利要求13所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述滚转用磁驱动机构具备安装于所述光学模块及所述固定体中的固定有所述滚转用驱动线圈的一侧的磁传感器，
所述滚转用驱动磁体在绕所述轴线的周向上被分极磁化，
所述磁传感器在所述光学模块绕所述轴线配置于预先设定的原点位置时，与所述滚转用驱动磁体的磁化分极线相向。
15.根据权利要求14所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，在从与所述轴线正交的方向观察所述基准姿势的所述光学模块时，所述磁传感器处于与所述框体重叠的位置。
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