CN108073012B - 光学单元 - Google Patents

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Abstract

一种光学单元，减小绕光轴旋转的光学模块在旋转时的晃动，并且减小旋转轴承部因冲击而损坏的风险。光学单元(1)包括位于光学模块(60)的被拍摄体侧的被拍摄体侧旋转轴承部(310)和位于像侧的像侧旋转轴承部(320)。由于在光学模块(60)的被拍摄体侧和像侧这两处设置旋转轴承部，因此能抑制光学模块(60)倾斜，并能抑制光学模块(60)绕光轴旋转时晃动。此外，由于能避免光学模块(60)变为悬臂状态而在冲击时施加有扭转那样的载荷，因此能减小旋转轴承部在冲击时损坏的风险。可动件(10)包括将光学模块(60)支承为能摆动的旋转轴承保持件(50)，在旋转轴承保持件(50)与固定件之间构成滚转用磁驱动机构(40)。

Description

光学单元
技术领域
本发明涉及一种光学单元，该光学单元使包括光学元件的光学模块绕光轴旋转而进行滚转修正。
背景技术
在装设于移动终端或移动体的光学单元中，存在一种光学单元，该光学单元为了抑制移动终端或移动体移动时拍摄图像的紊乱而包括使光学元件摆动或旋转以对抖动进行修正的机构。例如，与俯仰(pitch/tilting)及偏转(yaw/panning)这两个方向的抖动对应，专利文献1的光学单元包括摆动机构(摆动用磁驱动机构)，该摆动机构使包括光学元件的光学模块在俯仰方向及偏转方向上摆动。此外，与光学元件的绕光轴的旋转对应，光学单元包括滚转修正机构(滚转用磁驱动机构)，该滚转修正机构使包括光学模块和摆动用磁驱动机构的可动件绕光轴旋转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-082072号公报
在专利文献1的光学单元中，作为将光学模块支承为能绕光轴旋转的支承机构，使用配置于光学模块的靠光轴方向的一侧(像侧)的端部的滚珠轴承等旋转轴承。如此，在光学模块被悬臂结构支承的情况下，存在光学模块发生倾斜的风险。此外，存在光学模块沿滚转方向旋转时无法抑制晃动的风险。例如，在使用滚珠轴承作为旋转轴承的情况下无法施加足够的压力而在滚珠轴承的内圈与外圈之间产生滚珠晃动，从而存在无法抑制光学模块晃动的风险。此外，还存在滚珠轴承容易因掉落时的冲击而损坏这样的问题。
此外，在专利文献1的图11中记载了一种支承结构，该支承结构在光学模块的靠光轴方向的一侧(像侧)的端部设置具有弹性的枢轴部，在靠光轴方向的另一侧(被拍摄体侧)的端部设置滚珠轴承。虽然上述支承结构不是悬臂结构，但存在光学模块以枢轴部为中心倾斜的风险，从而存在无法抑制光学模块晃动的风险。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的技术问题在于，在使包括光学元件的光学模块绕光轴旋转而进行滚转修正的光学单元中，减小绕光轴旋转的光学模块在旋转时的晃动，并且减小因冲击而导致损坏的风险。
为了解决上述技术问题，本发明的光学单元具有：光学模块，该光学模块包括光学元件；摆动用磁驱动机构，该摆动用磁驱动机构使上述光学模块绕与光轴交叉的轴摆动；滚转用支承机构，该滚转用支承机构将上述光学模块支承为能绕上述光轴旋转；固定件，该固定件支承上述滚转用支承机构；以及滚转用磁驱动机构，该滚转用磁驱动机构使上述光学模块绕上述光轴旋转，上述滚转用支承机构包括：被拍摄体侧旋转轴承部，该被拍摄体侧旋转轴承部设置于上述光学模块的被拍摄体侧；以及像侧旋转轴承部，该像侧旋转轴承部设置于上述光学模块的像侧。
根据本发明，通过被拍摄体侧旋转轴承部和像侧旋转轴承部来支承光学模块。如此，通过在光学模块的被拍摄体侧和像侧这两处设置旋转轴承部，能抑制光学模块倾斜，并能抑制光学模块绕光轴旋转时晃动。此外，在旋转轴承部为一处时，光学模块变为悬臂状态，在施加了冲击的情况下会施加有扭转那样的载荷。由于旋转轴承部经受不住上述荷载，因此存在冲击时损坏的可能性。本发明通过两处的旋转轴承部来支承光学模块，能避免光学模块变为悬臂状态，因此，不会施加扭转方向的力。因此，能减小旋转轴承部在冲击时损坏的风险。
在本发明中，较为理想的是，上述光学单元具有旋转轴承保持件，该旋转轴承保持件经由上述摆动用磁驱动机构将上述光学模块支承为能摆动，上述被拍摄体侧旋转轴承部和上述像侧旋转轴承部固定于上述旋转轴承保持件，构成上述滚转用磁驱动机构的磁体和线圈中的一方固定于上述旋转轴承保持件，另一方固定于上述固定件。如此一来，由于光学模块相对于旋转轴承保持件摆动、旋转轴承保持件相对于固定件滚转，因此，即使光学模块摆动，旋转轴承保持件与固定件的相对位置也不会变化。因此，能抑制滚转用磁驱动机构的驱动力变化。
在本发明中，较为理想的是，上述磁体固定于上述固定件，上述线圈固定于上述旋转轴承保持件。如此，通过将轻量的线圈固定于构成绕光轴旋转的可动件的构件(旋转轴承保持件)，能使绕光轴旋转的可动件轻量化。因此，能使滚转用磁驱动机构小型化。
在本发明中，较为理想的是，上述旋转轴承保持件包括：保持件主体部，该保持件主体部形成有像侧开口部，上述像侧开口部在上述光学模块的像侧开口；以及底板，该底板固定于上述像侧开口部，在上述底板设置有转轴，该转轴被上述像侧旋转轴承部支承为能旋转，上述固定件包括壳体，该壳体对上述像侧旋转轴承部朝上述底板一侧施力。此外，在该情况下，较为理想的是，上述像侧旋转轴承部是包括外圈和内圈的滚珠轴承，上述外圈被上述壳体朝上述底板一侧施力，上述内圈固定于上述转轴。如此一来，能够从组装于旋转轴承保持件的光学模块的像侧(拍摄元件侧)安装底板和像侧旋转轴承部。因此，像侧旋转轴承部的组装作业较容易。此外，在使用滚珠轴承作为像侧旋转轴承部的情况下，通过构成固定件的壳体对外圈朝底板一侧施力，能对滚珠轴承施加压力。因此，能消除滚珠轴承的滚珠与内圈、外圈之间的间隙，从而能减小旋转时的晃动。
在本发明中，较为理想的是，上述摆动用磁驱动机构包括：第一磁驱动机构，该第一磁驱动机构相对于上述光学模块配置在与上述光轴交叉的第一方向的一侧或两侧；以及第二磁驱动机构，该第二磁驱动机构相对于上述光学模块配置在与上述光轴及上述第一方向交叉的第二方向的一侧或两侧，上述滚转用磁驱动机构相对于上述光学模块配置在上述第一方向与上述第二方向之间的第三方向的一侧或两侧。如此一来，能利用第一磁驱动机构与第二磁驱动机构之间的空间来配置滚转用支承机构。因此，能使光学单元小型化。
在本发明中，较为理想的是，上述被拍摄体侧旋转轴承部是包括内圈和外圈的滚珠轴承，上述内圈固定于上述旋转轴承保持件，上述外圈固定于上述固定件，上述旋转轴承保持件保持摆动支承机构，该摆动支承机构将上述光学模块支承为能摆动。如此一来，能使旋转轴承保持件兼具对滚珠轴承的保持功能和对万向机构的保持功能。因此，能使光学单元的结构简化，从而能削减构件数量。
在本发明中，较为理想的是，上述摆动支承机构是万向机构，上述万向机构包括：第一摆动支承部，该第一摆动支承部设置于上述光学模块；第二摆动支承部，该第二摆动支承部设置于上述旋转轴承保持件；以及可动框，该可动框被上述第一摆动支承部和上述第二摆动支承部支承，上述第一摆动支承部和上述第二摆动支承部配置在上述第一方向与上述第二方向的角度间。如此一来，能使用第一方向与第二方向的空余空间来配置万向机构的摆动支承部。因此，由于能使用第一方向与第二方向的空余空间来配置摆动支承机构，因此能使光学单元小型化。
在本发明中，能采用构成上述滚转用磁驱动机构的上述磁体和上述线圈在上述光轴方向上相对的结构。如此一来，例如，能利用像侧旋转轴承部周围的空余空间来配置滚转用磁驱动机构。因此，能使光学单元小型化。
在该情况下，较为理想的是，上述线圈在沿周向分离的两处具有有效边，该有效边以上述光轴为中心沿径向延伸，上述磁体的磁化分极线位于上述两处的上述有效边之间。如此一来，能减少在绕光轴的旋转中产生不需要的驱动力，从而能减少无效的驱动力。
在本发明中，较为理想的是，在上述旋转轴承保持件的外周面形成有凸部，上述固定件包括限制部，该限制部限制上述凸部的周向的移动范围。如此一来，能通过旋转轴承保持件和固定件来构成对光学模块和旋转轴承保持件在滚转方向上的旋转范围进行限制的限位机构。
在本发明中，较为理想的是，在上述光学模块固定有线圈，该线圈构成上述摆动用磁驱动机构。如此一来，能在光学模块中集成供给电流的零件，并能集成电流供给用的配线。另外，若使用印刷线圈等，则线圈自身也能集成为一个零件。
在本发明中，较为理想的是，上述光学模块包括镜筒，该镜筒保持上述光学元件，被拍摄体侧旋转轴承部位于上述镜筒的靠上述被拍摄体侧的端部的外周侧，上述镜筒的靠上述被拍摄体侧的端部位于比上述摆动用磁驱动机构靠近上述被拍摄体侧的位置。如此一来，能通过被拍摄体侧旋转轴承部来保护镜筒部的朝被拍摄体侧突出的端部。
在本发明中，较为理想的是，上述光学单元具有磁传感器，该磁传感器配置在与构成上述滚转用磁驱动机构的磁体的磁化分极线相对的位置，上述滚转用磁驱动机构基于滚转方向的原点位置进行控制，上述滚转方向的原点位置基于上述磁传感器的输出而检测出。如此一来，不需要设置用于复位到原点位置的弹簧。此外，与通过弹簧来复位到原点位置的结构不同，能消除复位到原点位置时的回摆。此外，能检测出驱动方向而进行滚转用磁驱动机构的控制。
根据本发明，通过被拍摄体侧旋转轴承部和像侧旋转轴承部将光学模块支承为能旋转。如此，通过在光学模块的被拍摄体侧和像侧这两处设置旋转轴承部，能抑制光学模块倾斜，并能抑制光学模块绕光轴旋转时晃动。此外，由于能避免光学模块变为悬臂状态而在冲击时施加有扭转那样的载荷，因此能减小旋转轴承部在冲击时损坏的风险。
附图说明
图1是从被拍摄体侧观察应用了本发明的光学单元的立体图。
图2是图1的光学单元的剖视图。
图3是从被拍摄体侧观察图1的光学单元的分解立体图。
图4是从像侧观察图1的光学单元的分解立体图。
图5(a)和图5(b)是从被拍摄体侧观察可动件的分解立体图和从像侧观察旋转轴承保持件的立体图。
图6是从被拍摄体侧观察拆下了旋转轴承保持件和弹簧构件的可动件以及摆动用磁驱动机构的磁体的俯视图。
图7是从被拍摄体侧观察可动件和磁体的俯视图。
图8(a)和图8(b)是表示另一实施方式的滚转用磁驱动机构和像侧旋转轴承部的剖视图和俯视图。
(符号说明)
1…光学单元，2…光学元件，10…可动件，20…固定件，30…滚转用支承机构，40…滚转用磁驱动机构，41…磁驱动机构，42…磁体，43…线圈，44…磁传感器，45…柔性配线基板，50…旋转轴承保持件，60…光学模块，70…万向机构，80…摆动用磁驱动机构，81A…第一磁驱动机构，81B…第二磁驱动机构，82…磁体，83…线圈，90…弹簧构件，91…固定件侧连接部，92…可动件侧连接部，93…臂部，210…筒状壳体，211…本体部，212…端板部，213…开口部，214、215、216、217…侧板，218…侧板，219…缺口，220…前侧壳体，221…本体部，222…端板部，223…圆形开口部，224、225、226、227…侧面，228…侧面，229…卡合突起，230…后侧壳体，231…端板部，232…圆形开口部，233、234、235…卡合板，236…卡合孔，310…被拍摄体侧旋转轴承部，311…外圈，312…内圈，313…球体，314…密封板，320…像侧旋转轴承部，321…外圈，322…内圈，323…球体，324…密封板，325…凸缘，510…保持件主体部，511…像侧开口部，512…平面部，513…凸部，514…弹簧安装部，520…底板，521…贯通孔，522…环状凸部，523…台阶部，524…环状凸部，525…平面部，530…轴承固定部，540…保持件本体部，541…窗部，542…纵框部，543…线圈固定部，544…环状面，550…转轴，610…镜筒，620…镜筒支承构件，621…圆筒部，622…传感器收容部，630…基板，631…图像传感器，632…陀螺仪，640…镜筒保持件，641…镜筒保持件主体部，642、643、644、645…壁部，646…圆筒部，710…第一摆动支承部，720…第二摆动支承部，730…可动件，731…球体，740…接点弹簧，1040…滚转用磁驱动机构，1042…磁体，1042a…磁化分极线，1043…线圈，1043a…有效边，L…光轴方向，R1…第一轴线，R2…第二轴线
具体实施方式
(整体结构)
以下，参照附图，对包括应用了本发明的光学模块的光学单元1的实施方式进行说明。在本说明书中，XYZ这三轴是相互正交的方向，X轴方向的一侧用+X表示，另一侧用-X表示，Y轴方向的一侧用+Y表示，另一侧用-Y表示，Z轴方向的一侧用+Z表示，另一侧用-Z表示。Z轴方向与光学模块的光轴方向L一致。此外，-Z方向是光轴方向L的像侧，+Z方向是光轴方向L的被拍摄体侧。在本说明书中，将X轴方向设为第一方向，将Y轴方向设为第二方向。此外，将第三方向设为X轴方向与Y轴方向之间的方向。例如，将第三方向设为相对于X轴方向和Y轴方向倾斜45度的方向。
图1是从被拍摄体侧观察应用了本发明的光学单元1的立体图，图2是图1的光学单元1的剖视图(图1的A-A剖视图)，图3是从被拍摄体侧观察图1的光学单元1的分解立体图，图4是从像侧观察图1的光学单元1的分解立体图。光学单元1在例如带摄像头移动电话机及行驶记录仪等光学设备或者装设于头盔、自行车以及遥控直升机等移动体的运动摄像头或可穿戴摄像头等光学设备中使用。在上述光学设备中，若在拍摄时光学设备产生抖动，则在拍摄图像中会产生紊乱。为了避免拍摄图像倾斜，光学单元1对光学元件2的倾斜进行修正。
光学单元1包括可动件10、固定件20、滚转用支承机构30以及滚转用磁驱动机构40，上述滚转用支承机构30将可动件10支承为能相对于固定件20绕光轴旋转，上述滚转用磁驱动机构40使可动件10绕光轴旋转。此外，可动件10包括：旋转轴承保持件50，该旋转轴承保持件50被滚转用支承机构30支承为能旋转；光学模块60，该光学模块60包括光学元件2；万向机构70，该万向机构70将光学模块60支承为能相对于旋转轴承保持件50摆动；摆动用磁驱动机构80，该摆动用磁驱动机构80使光学模块60摆动；以及弹簧构件90，该弹簧构件90连接光学模块60与旋转轴承保持件50。
(固定件)
固定件20是组装多个壳体而构成的。即，固定件20包括：筒状壳体210，该筒状壳体210在沿光轴方向L(Z轴方向)观察时呈大致八边形的外形；前侧壳体220，该前侧壳体220从被拍摄体侧(+Z方向侧)组装到筒状壳体210；以及后侧壳体230，该后侧壳体230从像侧(-Z方向侧)组装到筒状壳体210。筒状壳体210包括：大致八边形的筒状的本体部211；以及框状的端板部212，该端板部212从本体部211的+Z方向的端部朝内侧伸出。在端板部212的中央形成有大致八边形的开口部213。本体部211包括：侧板214、215，该侧板214、215在X轴方向上相对；侧板216、217，该侧板216、217在Y轴方向上相对；以及侧板218，该侧板218设置于相对于X轴方向和Y轴方向倾斜45度的四处角部。在四处侧板218中的两处形成有矩形的缺口219。缺口219呈将侧板218的-Z方向的端缘朝向+Z方向切开的形状。如下所述，缺口219作为对可动件10绕光轴旋转的旋转范围进行限制的限制部发挥功能。
前侧壳体220包括：本体部221，该本体部221与筒状壳体210的端板部212抵接；以及端板部222，该端板部222从本体部221的+Z方向的端部朝内侧伸出。在端板部222的中央形成有圆形开口部223。本体部221的内周面呈大致圆形，外周面在沿光轴方向L观察时呈大致八边形。本体部221的外周面包括：侧面224、225，该侧面224、225在X轴方向上相对；侧面226、227，该侧面226、227在Y轴方向上相对；以及侧面228，该侧面228设置于相对于X轴方向和Y轴方向倾斜45度的四处角部。在侧面224-227中的三个面(面向-X方向、+Y方向、-Y方向的侧面225、226、227)形成有卡合突起229。
后侧壳体230包括与光轴方向L垂直的圆形的端板部231，在端板部231的中央形成有圆形开口部232。此外，后侧壳体230包括卡合板233、234、235，该卡合板233、234、235从端板部231的外周缘朝径向外侧突出，并朝+Z方向折曲而立起。卡合板233、234、235形成于前侧壳体220的设置有卡合突起229的角度位置(-X方向、+Y方向、-Y方向)，在卡合板233、234、235的前端形成有卡合孔236。如图1所示，当将后侧壳体230从-Z方向侧组装到筒状壳体210时，组装到筒状壳体210的+Z方向侧的端部的前侧壳体220的卡合突起229与卡合孔236卡合。藉此，筒状壳体210、前侧壳体220以及后侧壳体230被一体地组装。
(滚转用支承机构)
滚转用支承机构30包括：被拍摄体侧旋转轴承部310，该被拍摄体侧旋转轴承部310将可动件10的靠被拍摄体侧(+Z方向)的端部支承为能旋转；以及像侧旋转轴承部320，该像侧旋转轴承部320将可动件10的靠像侧(-Z方向)的端部支承为能旋转。在本实施方式中，被拍摄体侧旋转轴承部310是滚珠轴承，并包括：外圈311，该外圈311固定于前侧壳体220的内侧所设的圆形内周面；内圈312，该内圈312固定于可动件10；以及多个球体313，多个该球体313以能滚动的方式保持在外圈311与内圈312之间。此外，在内圈312与外圈311之间安装有密封板314，该密封板314对配置有球体313的间隙进行覆盖。密封板314配置于球体313的+Z方向侧和-Z方向侧。
像侧旋转轴承部320是滚珠轴承，并将从可动件10的靠像侧(-Z方向)的端部朝-Z方向突出的转轴550支承为能旋转。像侧旋转轴承部320包括：外圈321，该外圈321固定于圆形开口部232，上述圆形开口部232设置于后侧壳体230的端板部231；内圈322，该内圈322固定于转轴550；以及多个球体323，多个该球体323以能滚动的方式保持在外圈321与内圈322之间。此外，在内圈322与外圈321之间安装有密封板324，该密封板324对配置有球体313的间隙进行覆盖。密封板324配置于球体323的+Z方向侧和-Z方向侧。
像侧旋转轴承部320的外圈321在+Z方向的端部形成有凸缘325。凸缘325与设置于后侧壳体230的端板部231的圆形开口部232的内周缘卡合，并且该凸缘325被端板部231朝+Z方向施力。通过经由凸缘325将外圈321朝+Z方向施力，对像侧旋转轴承部320施加压力。如上所述，后侧壳体230包括与端板部231连接的卡合板233、234、235，形成于卡合板233、234、235的卡合孔236与前侧壳体220的卡合突起229卡合。因此，包括端板部231的后侧壳体作为对凸缘325朝+Z方向施力的板簧发挥功能。
(旋转轴承保持件)
图5(a)是从被拍摄体侧(+Z方向侧)观察可动件10的分解立体图，图5(b)是从像侧(-Z方向侧)观察旋转轴承保持件50的立体图。旋转轴承保持件50包括：保持件主体部510，该保持件主体部510供被拍摄体侧旋转轴承部310的内圈312固定；以及底板520，该底板520呈大致圆板状，且固定于像侧开口部511，上述像侧开口部511形成于保持件主体部510的-Z方向的端部。在底板520的中央形成有贯通孔521，在贯通孔521中固定有转轴550。转轴550从贯通孔521朝-Z方向突出。如图2和图4所示，底板520包括环状凸部522，该环状凸部522沿着贯通孔521的边缘朝-Z方向突出。如图2所示，固定于转轴550的像侧旋转轴承部320的内圈322从-Z方向侧与环状凸部522抵接而被定位。
在底板520的外周缘形成有台阶部523，在台阶部523的内周侧形成有朝+Z方向突出的环状凸部524。环状凸部524与保持件主体部510的像侧开口部511的内侧嵌合。在环状凸部524的外周面形成有平面部525，该平面部525沿与径向正交的方向切开，像侧开口部511的内周面形成有平面部512，该平面部512与平面部525嵌合(参照图5(b))。因此，底板520组装成无法相对于保持件主体部510相对旋转，固定于底板520的转轴550与保持件主体部510一体地旋转。
保持件主体部510包括：轴承固定部530，该轴承固定部530呈环状，且设置于被拍摄体侧(+Z方向)的端部；以及保持件本体部540，该保持件本体部540设置于轴承固定部530的-Z方向侧。保持件本体部540包括：窗部541，该窗部541形成于绕光轴的多个角度位置；以及纵框部542，该纵框部542对在周向上相邻的窗部541进行划分。纵框部542以等角度间隔设置于四处。在四处纵框部542中，在以光轴为中心分离180度的两处形成有线圈固定部543。纵框部542配置于X轴方向(第一方向)与Y轴方向(第二方向)之间的角度位置(第三方向)。因此，线圈固定部543配置于X轴方向(第一方向)与Y轴方向(第二方向)之间的角度位置(第三方向)。
(光学模块)
光学模块60配置于旋转轴承保持件50的内侧。光学模块60包括：光学元件2；镜筒610，该镜筒610对光学元件2进行保持；镜筒支承构件620，该镜筒支承构件620对镜筒610进行保持；基板630，该基板630装设有图像传感器631、陀螺仪632和信号处理电路等；以及镜筒保持件640。镜筒支承构件620包括圆筒部621和传感器收容部622，上述传感器收容部622形成于圆筒部621的-Z方向的端部。基板630固定于传感器收容部622。在镜筒支承构件620的圆筒部621中插入有镜筒610的-Z方向的端部。在镜筒610的-Z方向的端部和圆筒部621的内周面设置有螺纹部。
对光学元件2进行保持的镜筒610和镜筒支承构件620被镜筒保持件640保持。如图2和图3所述，镜筒保持件640包括：镜筒保持件主体部641，该镜筒保持件主体部641在沿光轴方向观察时呈大致八边形；一对壁部642、643，一对该壁部642、643在镜筒保持件主体部641的X轴方向的两端沿Y轴方向延伸；以及一对壁部644、645，一对该壁部644、645在镜筒支承构件620的Y轴方向的两端沿X轴方向延伸。如下所述，在壁部642-645固定有摆动用磁驱动机构80的线圈83。此外，镜筒保持件640包括圆筒部646，该圆筒部646从形成于镜筒保持件主体部641中央的圆形贯通孔的边缘朝+Z方向立起。如图2所示，在镜筒保持件640的圆筒部646的内侧配置有光学模块60的镜筒支承构件620。此外，镜筒保持件主体部641与光学模块60的传感器收容部622抵接。
(万向机构)
万向机构70在镜筒保持件640与保持件主体部510之间构成。万向机构70包括：两处第一摆动支承部710，两处该第一摆动支承部710设置于镜筒保持件640在第一轴线R1上的对角位置；两处第二摆动支承部720，两处该第二摆动支承部720设置于保持件主体部510在第二轴线R2上的对角位置；以及可动框730，该可动框730被第一摆动支承部710和第二摆动支承部720支承。第一轴线R1和第二轴线R2是与光轴方向L正交且相对于X轴方向和Y轴方向倾斜45度的方向。因此，第一摆动支承部710和第二摆动支承部720配置于X轴方向(第一方向)与Y轴方向(第二方向)之间的角度位置(第三方向)。如图5(b)所示，第二摆动支承部720是形成于保持件主体部510的内侧面的凹部。
可动框730是从光轴方向L观察时平面形状呈大致八边形的板状弹簧。在可动框730的外侧面，在绕光轴的四处通过焊接等固定有金属制的球体731。上述球体731与第一摆动支承部710及接点弹簧740点接触，上述第一摆动支承部710设置于镜筒保持件640，上述接点弹簧740被设置于保持件主体部510的第二摆动支承部720保持。接点弹簧740是板状弹簧，被第一摆动支承部710保持的接点弹簧740能沿第一轴线R1方向弹性变形，被第二摆动支承部720保持的接点弹簧740能沿第二轴线R2方向弹性变形。因此，可动框730以能绕与光轴方向L正交的两个方向(第一轴线R1方向和第二轴线R2方向)中的各个方向旋转的状态被支承。
(摆动用磁驱动机构)
图6是从被拍摄体侧(+Z方向)观察拆下了旋转轴承保持件50和弹簧构件90的可动件10以及摆动用磁驱动机构80的磁体82的俯视图。在图6中，用虚线表示固定件20的筒状壳体210的内表面。如图6所示，摆动用磁驱动机构80包括第一磁驱动机构81A和第二磁驱动机构81B，该第一磁驱动机构81A和该第二磁驱动机构81B设置于光学模块60与固定件20之间。第一磁驱动机构81A和第二磁驱动机构81B包括磁体82和线圈83。如图5(a)所示，线圈83保持于镜筒保持件640的X轴方向两侧的壁部642、643和Y轴方向两侧的壁部644、645的外侧面。如图2至图4、图6所示，磁体82保持于侧板214、215、216、217的内侧面，上述侧板214、215、216、217设置于固定件20的筒状壳体210。筒状壳体210由磁性材料构成，作为相对于磁体82的轭发挥功能。
如图6所示，在镜筒保持件640与筒状壳体210之间，磁体82与线圈83在+X方向侧、-X方向侧、+Y方向侧、-Y方向侧中的任意方向侧都相对。在镜筒保持件640的+X方向侧和-X方向侧相对的磁体82与线圈83构成第一磁驱动机构81A，在镜筒保持件640的+Y方向侧和-Y方向侧相对的磁体82与线圈83构成第二磁驱动机构81B。磁体82沿光轴方向L(即Z轴方向)分割成两部分，且被磁化成内侧面的磁极以分割位置(磁化分极线)为界而不同。线圈83是空心线圈，且+Z方向侧和-Z方向侧的长边部分作为有效边使用。
位于镜筒保持件640的+Y方向侧和-Y方向侧的两组第二磁驱动机构81B以在朝线圈83通电时会产生绕X轴的同一方向的磁驱动力的方式配线连接。此外，位于镜筒保持件640的+X方向侧和-X方向侧的两组第一磁驱动机构81A以在朝线圈83通电时会产生绕Y轴的同一方向的磁驱动力的方式配线连接。摆动用磁驱动机构80通过合成由第二磁驱动机构81B实现的绕X轴的旋转和由第一磁驱动机构81A实现的绕Y轴的旋转，使光学模块60绕第一轴线R1和第二轴线R2旋转。在进行绕X轴的抖动修正和绕Y轴的抖动修正时，合成绕第一轴线R1的旋转和绕第二轴线R2的旋转。
光学模块60的镜筒610比摆动用磁驱动机构80朝被拍摄体侧(+Z方向)突出，上述摆动用磁驱动机构80设置于镜筒保持件640与筒状壳体210之间。设置于旋转轴承保持件50的保持件主体部510的轴承固定部530构成为将朝被拍摄体侧(+Z方向)突出的镜筒610的外周侧包围。也就是说，通过旋转轴承保持件50来保护镜筒610的被拍摄体侧(+Z方向)的前端部。
(弹簧构件)
如图2和图5(a)、图5(b)所示，弹簧构件90经由镜筒保持件640连接光学模块60与保持件主体部510。在处于摆动用磁驱动机构90未驱动的静止状态时，镜筒保持件640和光学模块60的姿态通过弹簧构件90来固定。如图5(a)所示，弹簧构件90是由金属板加工而成的矩形框状的板簧。弹簧构件90的设置于其外周部的固定件侧连接部91固定于弹簧安装部514(参照图5(b))，该弹簧安装部514从保持件主体部510的内表面朝下侧突出。此外，设置于弹簧构件90的内周部的可动件侧连接部92固定于镜筒保持件640的圆筒部646的靠被拍摄体侧(+Z方向)的端面。固定件侧连接部91与可动件侧连接部92通过臂部93连接。弹簧构件90经由粘接剂层固定于圆筒部646，上述粘接剂层形成于圆筒部646的靠被拍摄体侧的端面。因此，在固定有弹簧构件90的状态下，弹簧构件90从圆筒部646的靠被拍摄体侧的端面朝+Z方向上浮。
(滚转用磁驱动机构)
图7是从被拍摄体侧(+Z方向)观察可动件10和磁体82、42的俯视图。在图7中，用虚线表示固定件20的筒状壳体210的内表面。如图7所示，滚转用磁驱动机构40包括两组磁驱动机构41，两组该磁驱动机构41设置于可动件10与固定件20之间。各磁驱动机构41包括磁体42和线圈43。如图3至图5(b)所示，线圈43固定于线圈固定部543，该线圈固定部543设置于旋转轴承保持件50的纵框部542。朝线圈43供电用的柔性配线基板45配置于环状面544(参照图2和图5(a))，并被朝线圈固定部543拉引，上述环状面544设置于轴承固定部539与保持件本体部540之间。
如图2、图3和图7所示，磁体42固定于四处侧板218中的位于设置有线圈固定部543的角度位置的两处侧板218的内侧面，四处上述侧板218设置于固定件20的筒状壳体210。线圈固定部543位于相对于X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)倾斜45度的方向(第三方向)。因此，构成滚转用磁驱动机构40的两组磁驱动机构41位于X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)之间的方向(第三方向)。在本实施方式中，第三方向与万向机构70的第二轴线R2的方向一致。
(光学单元的抖动修正)
如上所述，光学单元1包括摆动用磁驱动机构80，该摆动用磁驱动机构80进行绕X轴的抖动修正和绕Y轴的抖动修正。因此，能进行俯仰(pitch)方向和偏转(yaw)方向的抖动修正。此外，由于光学单元1包括滚转用磁驱动机构40，因此能进行滚转方向的抖动修正。由于光学模块60包括陀螺仪632，因此光学单元1可通过陀螺仪632来检测绕正交的三轴的抖动，并驱动摆动用磁驱动机构80和滚转用磁驱动机构40以抵消检测出的抖动。
在与构成滚转用磁驱动机构40的磁驱动机构41的磁体42的磁化分极线相对的位置配置有磁传感器44(参照图5(a))。磁传感器44配置于线圈83的中央，并固定于线圈固定部543，该线圈固定部543设置于旋转轴承保持件50。滚转用磁驱动机构40基于滚转方向的原点位置进行控制，并使光学模块60绕光轴旋转而进行滚转方向的抖动修正，上述滚转方向的原点位置基于来自磁传感器44的信号而检测出。
(限位机构)
旋转轴承保持件50的保持件主体部510包括朝外侧突出的矩形的凸部513。凸部513形成于保持件主体部510的靠像侧(-Z方向)的端部，并配置于与缺口219对应的角度位置，上述缺口219设置于固定件20的筒状壳体210。当将可动件10组装于固定件20的内侧时，如图1所示，凸部513与缺口219嵌合。缺口219的周向宽度比凸部513的周向宽度大。因此，旋转轴承保持件50相对于筒状壳体210绕光轴相对旋转的角度范围通过凸部513与旋转轴承保持件50的内周缘抵接进行限制。即，缺口219作为对包括旋转轴承保持件50的可动件10绕光轴的旋转进行限制的限制部发挥功能，并通过凸部513和缺口219来构成对可动件10绕光轴的旋转进行限制的限位机构。在本实施方式中，被限位机构限制的可动件10的旋转范围构成为±6度。
(本实施方式的主要作用效果)
如上所述，本实施方式的光学单元1通过被拍摄体侧旋转轴承部310和像侧旋转轴承部320，将包括光学模块60的可动件10支承为能绕光轴旋转。如此，通过在光学模块60的被拍摄体侧和像侧这两处设置旋转轴承部，能抑制光学模块60倾斜，并能抑制光学模块60绕光轴旋转时晃动。此外，在旋转轴承部为一处时，光学模块60变为悬臂状态，在施加了冲击的情况下会施加有扭转那样的载荷。由于旋转轴承部经受不起上述荷载，因此存在冲击时损坏的可能性。本实施方式通过两处的旋转轴承部(被拍摄体侧旋转轴承部310和像侧旋转轴承部320)来支承光学模块60，能避免光学模块60变为悬臂状态，因此不会施加扭转方向的力。因此，通过抑制光学模块60倾斜，能减小旋转轴承部在冲击时损坏的风险。
在本实施方式中，绕光轴旋转的可动件10包括旋转轴承保持件50，该旋转轴承保持件50经由摆动用磁驱动机构80将光学模块60支承为能摆动，在旋转轴承保持件50上固定有被拍摄体侧旋转轴承部310和像侧旋转轴承部320。此外，构成滚转用磁驱动机构40的线圈43也固定于旋转轴承保持件50。因此，由于旋转轴承保持件50的倾斜被限制，因此固定于旋转轴承保持件50的线圈43的位置发生变化的风险较小。因此，固定于固定件20的磁体42与线圈43的位置关系发生变化的风险较小。此外，由于光学模块60相对于旋转轴承保持件50摆动、旋转轴承保持件50相对于固定件20滚转，因此，即使光学模块60摆动，旋转轴承保持件50与固定件20的相对位置也不会变化。因此，能抑制滚转用磁驱动机构40的驱动力变化。
在本实施方式中，滚转用磁驱动机构40的磁体42和线圈43中，磁体42固定于固定件20，线圈43固定于旋转轴承保持件50。如此，通过将磁体42和线圈43中更轻量的一方固定于绕光轴旋转的可动件10，能使可动件10轻量化。因此，由于能减小滚转用磁驱动机构40所需的驱动力，因此能使滚转用磁驱动机构40小型化。
本实施方式的旋转轴承保持件50包括保持件主体部510，该保持件主体部510形成有朝光学模块60的像侧(-Z方向)开口的像侧开口部511，在固定于像侧开口部511的底板520上设置有转轴550，该转轴550被像侧旋转轴承部320支承为能旋转。此外，固定件20的后侧壳体230从-Z方向与像侧旋转轴承部320的凸缘325卡合，并对像侧旋转轴承部320朝底板520一侧施力。若为上述结构，则能从组装于旋转轴承保持件50的保持件主体部510的光学模块60的像侧(拍摄元件侧)安装底板520和像侧旋转轴承部320。因此，像侧旋转轴承部320的组装作业较容易。此外，在使用滚珠轴承作为像侧旋转轴承部320的情况下，能通过后侧壳体230对凸缘325朝底板420一侧施力，从而对滚珠轴承施加压力。藉此，由于能消除滚珠轴承的球体323与内圈322、外圈321的间隙，因此能减小旋转时的晃动。另外，通过后侧壳体230对像侧旋转轴承部320的外圈321朝底板520一侧施力的结构，也可以不是在外圈321上形成凸缘325而与圆形开口部232的内周缘卡合的结构。例如，也可以在圆形开口部232的内周缘与外圈321之间设置其他卡合结构。或者，也可以是将外圈321的-Z方向的端面固定于后侧壳体230的端板部231的结构。
在本实施方式中，绕光轴旋转的可动件10包括摆动用磁驱动机构80，摆动用磁驱动机构80构成为相对于光学模块60在X轴方向(第一方向)的两侧配置第一磁驱动机构81A，在Y轴方向(第二方向)的两侧配置第二磁驱动机构81B。并且，滚转用磁驱动机构40配置于相对于X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)倾斜45度的方向(第三方向：第二轴线R2方向)的两侧。因此，能利用构成摆动用磁驱动机构80的第一磁驱动机构81A与第二磁驱动机构81B之间的空间来配置滚转用磁驱动机构40，因此，能使光学单元1小型化。
在本实施方式中，被拍摄体侧旋转轴承部310经由旋转轴承保持件50将光学模块60支承为能旋转。具体而言，被拍摄体侧旋转轴承部310的内圈312固定于旋转轴承保持件50。此外，旋转轴承保持件50对摆动支承机构即万向机构70进行保持，并经由万向机构70将光学模块60支承为能摆动。也就是说，由于旋转轴承保持件50兼具滚珠轴承的保持功能和万向机构70的保持功能，因此能使光学单元1的结构简化，从而能削减构件数量。
本实施方式的万向机构70是通过第一摆动支承部710和第二摆动支承部720对可动框730进行支承的结构，第一摆动支承部710和第二摆动支承部720配置在X轴方向和Y轴方向之间的角度位置即第一轴线R1上和第二轴线R2上。因此，能利用构成摆动用磁驱动机构80的第一磁驱动机构81A与第二磁驱动机构81B之间的空间来配置万向机构70，因此，能使光学单元1小型化。
在本实施方式中，在旋转轴承保持件50的外周面形成有凸部513，固定件20包括缺口219，该缺口219作为对凸部513在周向上的移动范围进行限制的限制部发挥功能。因此，通过旋转轴承保持件50和固定件20，能构成对可动件10在滚转方向上的旋转范围进行限制的限位机构。
在本实施方式中，在对光学模块60的镜筒610进行保持的镜筒保持件640上固定有构成摆动用磁驱动机构80的线圈83。因此，由于能在光学模块60中集成供给电流的零件，因此能集成电流供给用的配线。另外，若使用印刷线圈等，则线圈83自身也能集成为一个零件。
在本实施方式中，光学模块60的镜筒610相对于摆动用磁驱动机构80朝被拍摄体侧(+Z方向)突出。旋转轴承保持件50包括轴承固定部530，该轴承固定部530包围镜筒610的靠被拍摄体侧的端部的外周侧。因此，能使旋转轴承保持件50兼具保护镜筒610的保护功能和对被拍摄体侧旋转轴承部310的保持功能。
在本实施方式中，具有磁传感器44，并基于滚转方向的原点位置来控制滚转用磁驱动机构40，上述磁传感器44配置在与构成滚转用磁驱动机构40的磁体42的磁化分极线相对的位置，上述滚转方向的原点位置基于磁传感器44的输出而检测出。因此，不需要设置用于复位到原点位置的弹簧。此外，与通过弹簧来复位到原点位置的结构不同，能消除复位到原点位置时的回摆。此外，还能检测出驱动方向而进行滚转用磁驱动机构40的控制。
(变形例)
(1)上述实施方式的滚转用磁驱动机构40夹着可动件10而在相反一侧配置有两组磁驱动机构41，但磁驱动机构41也可以仅为一组。此外，磁驱动机构41也可以是三组以上。
(2)摆动用磁驱动机构80的第一磁驱动机构81A和第二磁驱动机构81B夹着光学模块60而在相反一侧各配置有两组，但第一磁驱动机构81A和第二磁驱动机构81B也可以分别是各配置一组。
(3)构成滚转用磁驱动机构40的磁体42与线圈43的配置也可以反过来。此外，构成摆动用磁驱动机构80的第一磁驱动机构81A和第二磁驱动机构81B的磁体82与线圈83的配置也可以反过来。
(4)上述实施方式的滚转用支承机构30是滚珠轴承，但也能使用滚珠轴承以外的旋转轴承部。例如，作为被拍摄体侧旋转轴承部310和像侧旋转轴承部320中的一方或双方，也能使用滑动轴承。滑动轴承可以是含油金属轴承，也可以是在树脂制的轴承构件的表面涂覆了氟涂层等的轴承。通过使用滑动轴承，能实现轻量化和成本降低。
(5)在上述实施方式中，通过磁传感器44来检测滚转方向的原点位置，但也能不使用磁传感器44，而在旋转轴承保持件50与固定件20之间设置复位到原点位置的弹簧构件。
(其他实施方式)
图8(a)和图8(b)是表示另一实施方式的滚转用磁驱动机构1040和像侧旋转轴承部320的剖视图和俯视图，图8(a)是滚转用磁驱动机构1040和像侧旋转轴承部320的剖视图，图8(b)是从被拍摄体侧(+Z方向)观察的俯视图。上述实施方式的滚转用磁驱动机构40构成为在光学模块60的外周侧配置磁驱动机构41，磁体42和线圈43配置成在光学模块60的径向上相对，但也能在其他位置设置滚转用磁驱动机构40。本实施方式的滚转用磁驱动机构1040包括在光轴方向L上相对的磁体1042和线圈1043。由于像侧旋转轴承部320是滚珠轴承，是与上述实施方式相同的结构，因此省略说明。另外，作为像侧旋转轴承部320，也能使用滑动轴承，而不是滚珠轴承。
如图8(a)所示，磁体1042固定于构成固定件20的后侧壳体230的端板部231的被拍摄体侧(+Z方向)。线圈1043固定于旋转轴承保持件50的底板520的像侧(-Z方向)。因此，磁体1042与线圈1043子光轴方向L上相对。如图8(b)所示，线圈1043是以光轴为中心的扇型的空心线圈，且该线圈1043在沿周向分离的两处具有沿径向延伸的有效边1043a。只要有效边1043a的方向与径向一致，就能减少在绕光轴的旋转中产生不需要的驱动力。磁体1042是以光轴为中心的扇型。磁体1042沿周向分割为两部分，且被磁化成与线圈1043相对的面的磁极以分割位置(磁化分极线1042a)为界而不同。磁化分极线1042a位于两个有效边1043a中间。
本实施方式的滚转用磁驱动机构1040在旋转轴承保持件50的底板520与后侧壳体230的端板部231之间，利用存在于像侧旋转轴承部320外周侧的空余空间进行配置。因此，能使光学单元1小型化。

Claims (20)

1.一种光学单元，其特征在于，具有：
光学模块，该光学模块包括光学元件；
摆动用磁驱动机构，该摆动用磁驱动机构使所述光学模块绕与光轴交叉的轴摆动；
滚转用支承机构，该滚转用支承机构将所述光学模块支承为能绕所述光轴旋转；
固定件，该固定件支承所述滚转用支承机构；以及
滚转用磁驱动机构，该滚转用磁驱动机构使所述光学模块绕所述光轴旋转，
所述滚转用支承机构包括：被拍摄体侧旋转轴承部，该被拍摄体侧旋转轴承部设置于所述光学模块的被拍摄体侧；以及像侧旋转轴承部，该像侧旋转轴承部设置于所述光学模块的像侧，
所述光学单元具有旋转轴承保持件，该旋转轴承保持件经由所述摆动用磁驱动机构将所述光学模块支承为能摆动，
所述被拍摄体侧旋转轴承部和所述像侧旋转轴承部固定于所述旋转轴承保持件。
2.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于，
构成所述滚转用磁驱动机构的磁体和线圈中的一方固定于所述旋转轴承保持件，另一方固定于所述固定件。
3.如权利要求2所述的光学单元，其特征在于，
所述磁体固定于所述固定件，所述线圈固定于所述旋转轴承保持件。
4.如权利要求3所述的光学单元，其特征在于，
所述旋转轴承保持件包括：保持件主体部，该保持件主体部形成有像侧开口部，所述像侧开口部在所述光学模块的像侧开口；以及底板，该底板固定于所述像侧开口部，
在所述底板设置有转轴，该转轴被所述像侧旋转轴承部支承为能旋转，
所述固定件包括壳体，该壳体对所述像侧旋转轴承部朝所述底板一侧施力。
5.如权利要求4所述的光学单元，其特征在于，
所述像侧旋转轴承部是包括外圈和内圈的滚珠轴承，所述外圈被所述壳体朝所述底板一侧施力，所述内圈固定于所述转轴。
6.如权利要求2至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
所述摆动用磁驱动机构包括：第一磁驱动机构，该第一磁驱动机构相对于所述光学模块配置在与所述光轴交叉的第一方向的一侧或两侧；以及第二磁驱动机构，该第二磁驱动机构相对于所述光学模块配置在与所述光轴及所述第一方向交叉的第二方向的一侧或两侧，
所述滚转用磁驱动机构相对于所述光学模块配置在所述第一方向与所述第二方向之间的第三方向的一侧或两侧。
7.如权利要求2至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
构成所述滚转用磁驱动机构的所述磁体和所述线圈在所述光轴方向上相对。
8.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
所述线圈在沿周向分离的两处具有有效边，该有效边以所述光轴为中心沿径向延伸，
所述磁体的磁化分极线位于所述两处的所述有效边之间。
9.如权利要求6所述的光学单元，其特征在于，
所述被拍摄体侧旋转轴承部是包括内圈和外圈的滚珠轴承，所述内圈固定于所述旋转轴承保持件，所述外圈固定于所述固定件，
所述旋转轴承保持件保持摆动支承机构，该摆动支承机构将所述光学模块支承为能摆动。
10.如权利要求9所述的光学单元，其特征在于，
所述摆动支承机构是万向机构，
所述万向机构包括：第一摆动支承部，该第一摆动支承部设置于所述光学模块；第二摆动支承部，该第二摆动支承部设置于所述旋转轴承保持件；以及可动框，该可动框被所述第一摆动支承部和所述第二摆动支承部支承，
所述第一摆动支承部和所述第二摆动支承部配置在所述第一方向与所述第二方向的角度间。
11.如权利要求2至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
在所述旋转轴承保持件的外周面形成有凸部，
所述固定件包括限制部，该限制部限制所述凸部的周向的移动范围。
12.如权利要求1至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
在所述光学模块固定有线圈，该线圈构成所述摆动用磁驱动机构。
13.如权利要求1至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
所述光学模块包括镜筒，该镜筒保持所述光学元件，
被拍摄体侧旋转轴承部位于所述镜筒的靠所述被拍摄体侧的端部的外周侧，所述镜筒位于比所述摆动用磁驱动机构靠近所述被拍摄体侧的位置。
14.如权利要求1至5中任一项所述的光学单元，其特征在于，
所述光学单元具有磁传感器，该磁传感器配置在与构成所述滚转用磁驱动机构的磁体的磁化分极线相对的位置，
所述滚转用磁驱动机构基于滚转方向的原点位置进行控制，所述滚转方向的原点位置基于所述磁传感器的输出而检测出。
15.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
所述被拍摄体侧旋转轴承部是包括内圈和外圈的滚珠轴承，所述内圈固定于所述旋转轴承保持件，所述外圈固定于所述固定件，
所述旋转轴承保持件保持摆动支承机构，该摆动支承机构将所述光学模块支承为能摆动。
16.如权利要求15所述的光学单元，其特征在于，
所述摆动支承机构是万向机构，
所述万向机构包括：第一摆动支承部，该第一摆动支承部设置于所述光学模块；第二摆动支承部，该第二摆动支承部设置于所述旋转轴承保持件；以及可动框，该可动框被所述第一摆动支承部和所述第二摆动支承部支承，
所述第一摆动支承部和所述第二摆动支承部配置在与所述光轴交叉的第一方向和与所述光轴及所述第一方向交叉的第二方向的角度间。
17.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
在所述旋转轴承保持件的外周面形成有凸部，
所述固定件包括限制部，该限制部限制所述凸部的周向的移动范围。
18.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
在所述光学模块固定有线圈，该线圈构成所述摆动用磁驱动机构。
19.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
所述光学模块包括镜筒，该镜筒保持所述光学元件，
被拍摄体侧旋转轴承部位于所述镜筒的靠所述被拍摄体侧的端部的外周侧，所述镜筒的靠所述被拍摄体侧的端部位于比所述摆动用磁驱动机构靠近所述被拍摄体侧的位置。
20.如权利要求7所述的光学单元，其特征在于，
所述光学单元具有磁传感器，该磁传感器配置在与构成所述滚转用磁驱动机构的磁体的磁化分极线相对的位置，
所述滚转用磁驱动机构基于滚转方向的原点位置进行控制，所述滚转方向的原点位置基于所述磁传感器的输出而检测出。
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