CN108873561A - 翻滚用磁驱动单元及带抖动修正功能的光学单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种翻滚用磁驱动单元,能够在使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元、以及使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元两者中使用。第二单元(4)(翻滚用磁驱动单元)包括旋转台座(24)、以及经由轴承机构(25)而可旋转地支撑旋转台座(24)的固定构件(22)。旋转台座(24)及轴承机构(25)构成旋转支撑机构(21)。旋转支撑机构(21)是围绕着轴线(L)可旋转地支撑固持器(7)的构件,所述固持器(7)可摆动地支撑光学模块(2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使光学模块(module)围绕着轴线旋转的翻滚(rolling)用磁驱动单元(unit)、以及搭载在光学元件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
在搭载于移动终端或车辆、无人直升机(unmanned helicopter)等移动体上的光学单元中,有的为了抑制因为光学单元的摆动而产生的摄影图像的紊乱,具备使光学元件摆动及旋转而修正抖动的抖动修正功能。作为这种带抖动修正功能的光学单元,已提出有如下的光学单元:其包括具备光学元件的光学模块、可摆动地支撑光学模块的摆动支撑机构、以及可围绕着光轴旋转地支撑光学模块的旋转支撑机构,利用摆动用磁驱动机构使光学模块在与光轴交叉的俯仰(pitching)(纵摆:倾翻(tilting))方向及偏摆(yawing)(横摆:平摆(panning))方向上摆动,利用翻滚用磁驱动机构使光学模块围绕着光轴旋转。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2015-64501号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
带抖动修正功能的光学单元根据其用途,存在需要使光学模块摆动及旋转的抖动修正功能的情况、以及只需要使光学模块旋转的抖动修正功能的情况。在这种情况下,先前,已分别开发并制造出使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元、以及使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元。因此,对需要这两种带抖动修正功能的光学单元的翻滚用磁驱动机构来说无法实现共同化,从而导致开发期间的延长或开发费用的增大。
鉴于以上的问题,本发明的课题在于提供一种翻滚用磁驱动单元,其能够在使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元、以及使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元两者中使用。此外,本发明的课题在于提供一种具备所述翻滚用磁驱动单元的带抖动修正功能的光学单元。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述课题,本发明的翻滚用磁驱动单元是用于使具备光学元件的光学模块围绕着所述光学元件的光轴旋转的翻滚用磁驱动单元,其特征在于包括:旋转支撑机构,包括用于支撑所述光学模块的旋转台座及围绕着预定的轴线可旋转地支撑所述旋转台座的轴承机构;固定构件,经由所述旋转支撑机构支撑所述光学模块;以及翻滚用磁驱动机构,使所述旋转台座旋转;并且所述翻滚用磁驱动机构包括固定在所述旋转台座及所述固定构件中的一者上的线圈(coil)、以及固定在另一者上并且在所述轴线方向上与所述线圈相对向的磁铁。
本发明的翻滚用磁驱动单元包括用于安装光学模块的旋转台座。因此,如果在旋转台座上安装光学模块,就可以构成使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元。并且,如果将光学模块经由具备摆动支撑机构的支撑体安装在旋转台座上,就可以构成使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元。因此,可以将翻滚用磁驱动单元用于使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元、以及使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元两者中。并且,在本发明中,翻滚用磁驱动机构的线圈及磁铁在轴线方向上相对向,因此可以抑制翻滚用磁驱动单元在径向上大型化。
在本发明中,优选的是:包括用于使所述旋转台座恢复至围绕着所述轴线的基准角度位置的角度位置恢复机构。这样一来,容易使经旋转的旋转台座恢复至基准角度位置。因此,使安装在旋转台座上的光学模块恢复至基准角度位置变得容易。
在本发明中,优选的是:所述磁铁在圆周方向上经分极磁化,所述角度位置恢复机构包括安装在所述旋转台座及固定构件之中固定有所述线圈之侧的角度位置恢复用磁性构件,当从所述轴线方向观察到所述旋转台座位于所述基准角度位置的状态时,所述角度位置恢复用磁性构件的中心与所述磁铁的磁化分极线重合。这样一来,当旋转台座围绕着轴线旋转,角度位置恢复用磁性构件的中心与磁铁的磁化分极线在圆周方向上产生有偏离时,相对于角度位置恢复用磁性构件,使其中心返回至与磁化分极线重合的位置的方向上的磁吸引力发挥作用。因此,旋转台座通过所述磁吸引力而恢复至基准角度位置。因此,可以不消耗电力等而使旋转台座恢复至基准角度位置。并且,与在旋转台座与固定构件之间架设板弹簧作为角度位置恢复机构,利用伴随着旋转台座的旋转而变形的板弹簧的弹性恢复力使旋转台座恢复至基准角度位置的情况相比,可以使角度位置恢复机构构成得小。此外,板弹簧在增大旋转台座与固定构件所旋转的相对旋转角度时会产生变形、损伤,与此相对,角度位置恢复用磁性构件与磁铁没有机械连接的部位,所以能够增大相对旋转角度。
在本发明中,优选的是:所述角度位置恢复用磁性构件在所述轴线方向上,位于将所述线圈夹于其间而与所述磁铁相反之侧。这样一来,可以使角度位置恢复用磁性构件作为后磁轭(back yoke)而发挥作用。因此,可以提高翻滚用磁驱动机构使旋转台座旋转的扭矩(torque)。并且,这样一来,可以确保磁铁与角度位置恢复用磁性构件之间的距离比较长。由此,相对于旋转台座所旋转的角度,确保磁铁与角度位置恢复用磁性构件之间所产生的磁吸引力的线形性变得容易。
在本发明中,优选的是:所述旋转台座及所述固定构件之中固定所述线圈之侧具备用于固定所述角度位置恢复用磁性构件的固定区域,所述角度位置恢复用磁性构件的固定位置可以在所述固定区域内变更。这样一来,通过在固定区域内变更角度位置恢复用磁性构件的固定位置,可以对旋转台座的基准角度位置进行规定。并且,通过在固定区域内在径向上变更角度位置恢复用磁性构件的固定位置,可以变更在旋转台座进行旋转时磁铁与角度位置恢复用磁性构件之间所产生的磁吸引力(扭矩)的大小。
在本发明中,优选的是:所述翻滚用磁驱动机构包括相对于所述磁铁位于与所述线圈相反之侧的磁轭,所述固定构件在所述轴线方向上与所述旋转台座相对向的对向面上具备磁铁保持凹部,在所述轴线方向上朝向与所述旋转台座相反之侧的非对向面上具备磁轭保持凹部,所述磁铁固定在所述磁铁保持凹部中,所述磁轭固定在所述磁轭保持凹部中,所述线圈固定在所述旋转台座中与所述固定构件相对向的对向面上。如果翻滚用磁驱动机构具备磁轭,翻滚用磁驱动机构使旋转台座旋转的扭矩就会提高。并且,如果将磁铁及磁轭固定在设置于固定构件上的凹部(磁铁保持凹部及磁轭保持凹部)内,就可以避免磁铁及磁轭从固定构件突出,所以翻滚用磁驱动单元的处理变得容易。并且,如果将线圈固定在旋转台座中与固定构件相对向的对向面上,就可以防止线圈突出于固定构件及旋转台座的外周侧。因此,翻滚用磁驱动单元的处理变得容易。
在本发明中,优选的是:为了对旋转台座所旋转的旋转角度范围进行规定,包括对所述旋转台座的旋转角度范围进行规定的旋转角度范围限制机构,所述旋转角度范围限制机构包括:突部,从所述旋转台座及所述固定构件中的一者向另一者突出;以及抵接部,在另一者上可以从圆周方向抵接于所述突部。
在本发明中,为了利用固定构件可旋转地支撑旋转台座,可以设为:所述旋转台座包括台座本体、以及从所述台座本体朝向所述固定构件在所述轴线方向上延伸的轴部,所述轴承机构包括安装在所述轴部的外周侧的滚珠轴承(ball bearing),所述固定构件包括从外周侧保持所述滚珠轴承的筒状的保持部、以及从与所述旋转台座相反之侧对所述滚珠轴承赋予所述轴线方向上的增压的增压赋予机构。
在本发明中,可以设为:所述轴承机构包括与所述滚珠轴承同轴地安装在所述轴部的外周侧的第二滚珠轴承,所述第二滚珠轴承位于比所述滚珠轴承更靠所述旋转台座之侧,所述保持部从外周侧保持所述滚珠轴承及所述第二滚珠轴承,所述增压赋予机构经由所述滚珠轴承对所述第二滚珠轴承赋予增压。如果利用在轴线方向上排列的两个滚珠轴承支撑旋转台座的轴部,可以防止轴部相对于轴线而倾斜,所以能够抑制在旋转时旋转台座产生抖动。
在本发明中,可以设为:所述轴承机构在所述滚珠轴承的外周侧,具备在所述轴线方向上配置在所述台座本体与所述固定构件之间的多个转动体,所述增压赋予机构经由所述滚珠轴承赋予使所述固定构件接近所述旋转台座的方向上的增压。如果利用滚珠轴承保持旋转台座的轴部,并且经由转动体将旋转台座的台座本体支撑于固定构件上,可以防止旋转台座相对于轴线而倾斜,因此可以抑制旋转时旋转台座产生抖动。并且,如果利用增压赋予机构,赋予使固定构件接近台座本体的方向上的增压,可以防止固定构件与台座本体之间分离,因此可以防止转动体从这些构件之间脱落。
在本发明中,优选的是:所述旋转台座包括包围所述轴线而与所述固定构件相对向的台座侧对向部,所述固定构件包括在所述轴线方向上与所述台座侧对向部相对向的固定构件侧对向部,所述台座侧对向部包括包围所述轴线的台座侧环状槽,所述固定构件侧对向部包括与所述台座侧环状槽相对向的固定构件侧环状槽,多个所述转动体插入至所述台座侧环状槽及所述固定构件侧环状槽中。这样一来,转动体会在台座侧环状槽及固定构件侧环状槽中转动,因而转动体的行为稳定。因此,旋转台座的旋转稳定。
在本发明中,优选的是:所述轴承机构包括在所述台座侧对向部与所述固定构件侧对向部之间包围所述轴线的环状的保持器(retainer),所述保持器包括在圆周方向上排列的多个贯通孔,多个所述转动体分别插入至多个所述贯通孔的各个中。这样一来,转动体会在保持器的贯通孔内转动,因而转动体的行为稳定。因此,旋转台座的旋转稳定。
在本发明中,优选的是:所述保持器包括:第一凸部,在圆周方向上相邻的两个所述贯通孔之间朝向所述台座侧对向部之侧突出;以及第二凸部,朝向所述固定构件侧对向部之侧突出;并且所述第一凸部与所述台座侧对向部中的所述台座侧环状槽的缘部分可滑接,所述第二凸部与所述固定构件侧对向部中的所述固定构件侧环状槽的缘部分可滑接。这样一来,保持器的姿势稳定。
在本发明中,可以设为:所述保持器在外周缘的分离的两处具备缺口部。这样一来,通过经由缺口部利用夹具等保持保持器,可以确定围绕着轴线的保持器的姿势(角度位置)。因此,在制造装置时等,将球体等转动体配置在保持器的贯通孔中变得容易。
在本发明中,优选的是:在所述固定构件的与所述旋转台座相反之侧,具备在与所述磁轭分离的位置上从轴线方向覆盖所述磁轭的覆盖(cover)构件,在所述线圈上连接有柔性印刷(flexible print)基板,所述柔性印刷基板是在所述磁轭与所述覆盖构件之间牵引。这样一来,可以保护磁轭。并且,这样一来,能够在对翻滚用磁驱动单元进行处理时,抑制柔性印刷基板摇晃。
在本发明中,优选的是:所述旋转台座包括用于在使所述光轴与所述轴线相一致的状态下对所述光学模块进行固定的定位部。这样一来,将光学模块固定在旋转台座上变得容易。
其次,本发明的带抖动修正功能的光学单元包括:所述翻滚用磁驱动单元;以及带摆动功能的光学单元,包括光学模块、可摆动地支撑所述光学模块的摆动支撑机构、经由所述摆动支撑机构支撑所述光学模块的支撑体、及使所述光学模块摆动的摆动用磁驱动机构;并且所述光学模块经由所述支撑体而安装在所述旋转台座上。
并且,本发明的另一方式的带抖动修正功能的光学单元包括:所述翻滚用磁驱动单元及光学模块,所述光学模块安装在所述旋转台座上。
[发明的效果]
根据本发明,可以在使光学模块旋转的带抖动修正功能的光学单元、与使光学模块摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元之间共用翻滚用磁驱动单元。
附图说明
图1是从被摄体侧观察应用有本发明的光学单元的立体图。
图2是图1的A-A线上的光学单元的剖视图。
图3是从被摄体侧观察图1的光学单元的分解立体图。
图4是从被摄体侧观察第一单元的分解立体图。
图5是从反被摄体侧观察第一单元的分解立体图。
图6是从被摄体侧观察活动单元的立体图。
图7(a)及图7(b)是从被摄体侧及反被摄体侧观察活动单元的立体图。
图8是利用与轴线正交的平面来切断光学单元的剖视图。
图9(a)及图9(b)是从被摄体侧及反被摄体侧观察第二单元的立体图。
图10是图9(a)及图9(b)的B-B线上的第二单元的剖视图。
图11是从被摄体侧观察第二单元的分解立体图。
图12是从反被摄体侧观察第二单元的分解立体图。
图13是从被摄体侧观察固定构件的分解立体图。
图14(a)~图14(c)是角度位置恢复机构的说明图。
图15(a)及图15(b)是变形例的第二单元的立体图。
图16是变形例的第二单元的剖视图。
图17是从被摄体侧观察变形例的第二单元的分解立体图。
图18是从反被摄体侧观察变形例的第二单元的分解立体图。
[符号的说明]
1:光学单元(带抖动修正功能的光学单元)
2:光学模块
3:第一单元(带摆动功能的光学单元)
4、4A:第二单元(翻滚用磁驱动单元)
5:活动单元
6:摆动支撑机构
7:固持器
8:壳体
9:光学元件
10:摄像元件
11:摆动用磁驱动机构
11A:摆动用磁驱动机构(第一摆动用磁驱动机构)
11B:摆动用磁驱动机构(第二摆动用磁驱动机构)
12:姿势恢复机构
12a、32a:虚拟面
13:摆动驱动用线圈
14:摆动驱动用磁铁
14a、36a:磁化分极线
15:姿势恢复用磁性构件
17:摆动阻止机构
18、19、39:柔性印刷基板
21:旋转支撑机构
22:固定构件
22a:固定构件侧对向部
24:旋转台座
25:轴承机构
27:滚珠轴承(第一滚珠轴承)
28:滚珠轴承(第二滚珠轴承)
31:翻滚用磁驱动机构
32:角度位置恢复机构
35:翻滚驱动用线圈
36:翻滚驱动用磁铁
37:角度位置恢复用磁性构件(第一磁性构件、第二磁性构件)
37a:角度位置恢复用磁性构件的中心
38:旋转阻止机构(旋转角度范围限制机构)
40:覆盖构件
40a、49、146:开口部
41:活动体
42:固定体
45:筒状外壳
46:被摄体侧外壳
47、58:主体部
48、59:端板部
51~55:侧板
56、67:定位用缺口部
57、68、112、169:缺口部
60:圆形开口部
62:固持器环状部
63:固持器主体部
64:窗口部
65:纵框部
71:光学模块固持器
72:镜筒部
73:基板
74:方筒部
75:外螺纹部
77:平衡块
77a:内螺纹部
80:底板部
81~84:各壁部
85:光学模块保持部
87:摆动阻止用凸部
88、138:线圈固定部
89:霍尔元件固定部
90、140:霍尔元件
92、144:固定区域
93、145:槽
101、102:摆动支撑部
103:活动框
104、151:球体(转动体)
105:接点弹簧
113:阶差部
114:突部
115、164:筒部
116:筒部的中心孔
117:翻滚驱动用磁铁保持凹部
118:旋转阻止用凸部
120:磁轭
121:磁轭保持凹部
122:连通部
123:覆盖构件固定用凸部
131:台座本体
131a:台座侧对向部
132:轴部
134:弹簧垫圈
135:环状构件
142:周壁
143:突部(定位部)
152:保持器
155、165:贯通孔
156:环状突部
158:固定构件侧环状槽
159:环状肋
160:内周侧环状面
161:外侧环状面
162:台座侧环状槽
166:第一凸部
167:第二凸部
170:止动螺钉
CW、CCW:方向
L:轴线
R1:第一轴
R2:第二轴
具体实施方式
以下,参照附图,对具备应用有本发明的翻滚用磁驱动单元的光学单元的实施方式进行说明。在本说明书中,XYZ的三轴是彼此正交的方向,以+X表示X轴方向的一侧,以-X表示另一侧,以+Y表示Y轴方向的一侧,以-Y表示另一侧,以+Z表示Z轴方向的一侧,以-Z表示另一侧。Z轴方向是光学单元的轴线方向,是光学元件的光轴方向。+Z方向是光学单元的被摄体侧,-Z方向是光学单元的反被摄体侧(像侧)。
(整体构成)
图1是从被摄体侧观察应用有本发明的光学单元的立体图。图2是图1的A-A线上的光学单元的剖视图。图3是从被摄体侧观察图1的光学单元时的分解立体图。图1所示的光学单元1例如,可用于带相机(camera)的移动电话机、行车记录仪(drive recorder)等的光学设备、或搭载在头盔(helmet)、自行车、无线电遥控直升机(radio control helicopter)等移动体上的运动相机(action camera)或穿戴式相机(wearable camera)等光学设备中。在这种光学设备中,如果在摄影时光学设备发生抖动,就会在摄像图像中产生紊乱。本例的光学单元1是为了避免摄影图像的紊乱,对所搭载的光学模块2的倾斜或旋转进行修正的带抖动修正功能的光学单元。
如图2、图3所示,光学单元1包括具有光学模块2的第一单元3(带摆动功能的光学单元)、以及从-Z方向之侧可旋转地支撑第一单元3的第二单元4(翻滚用磁驱动单元)。
如图2所示,第一单元3包括具备光学模块2的活动单元5、可摆动地支撑活动单元5的摆动支撑机构6、经由摆动支撑机构6对活动单元5进行支撑的固持器(holder)7(支撑体)、以及从外周侧包围活动单元5及固持器7的壳(case)体8。光学模块2包括光学元件9、以及配置在光学元件9的光轴上的摄像元件10。摆动支撑机构6是在基准姿势与倾斜姿势之间可摆动地支撑活动单元5,所述基准姿势是预定的轴线L与光学元件9的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是光轴相对于轴线L而倾斜的姿势。摆动支撑机构6是万向节(gimbal)机构。在这里,轴线L与Z轴相一致。
并且,第一单元3包括使活动单元5摆动的摆动用磁驱动机构11、以及用于使所摆动的活动单元5恢复至基准姿势的姿势恢复机构12。摆动用磁驱动机构11包括保持于活动单元5上的摆动驱动用线圈13、以及保持于壳体8上的摆动驱动用磁铁14。摆动驱动用线圈13与摆动驱动用磁铁14在与轴线L正交的径向上相对向。姿势恢复机构12包括保持于活动单元5上而与摆动驱动用磁铁14相对向的姿势恢复用磁性构件15。
此外,第一单元3包括对活动单元5的摆动范围进行限制的摆动阻止(stopper)机构17。并且,第一单元3包括与摆动驱动用线圈13电连接的柔性印刷基板18、以及与摄像元件10电连接的柔性印刷基板19。
其次,第二单元4包括围绕着轴线L可旋转地支撑固持器7的旋转支撑机构21、以及经由旋转支撑机构21支撑固持器7的固定构件22。旋转支撑机构21包括旋转台座24及轴承机构25。旋转台座24经由轴承机构25,可旋转地支撑在固定构件22上。轴承机构25包括沿Z轴方向排列的第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28。第一滚珠轴承27位于第二滚珠轴承28的+Z方向上。
并且,第二单元4包括使旋转台座24旋转的翻滚用磁驱动机构31、以及用于使经旋转的旋转台座24恢复至预定的基准角度位置的角度位置恢复机构32。翻滚用磁驱动机构31包括保持于旋转台座24上的翻滚驱动用线圈35、以及保持于固定构件22上的翻滚驱动用磁铁36。翻滚驱动用线圈35与翻滚驱动用磁铁36在Z轴方向上相对向。角度位置恢复机构32包括固定在旋转台座24上的角度位置恢复用磁性构件37。角度位置恢复用磁性构件37在从Z轴方向观察时与翻滚驱动用磁铁36重合。此外,第二单元4包括对旋转台座24的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38(旋转角度范围限制机构)。并且,第二单元4包括与翻滚驱动用线圈35电连接的柔性印刷基板39、以及固定在固定构件22上的覆盖构件40。
在这里,在旋转台座24上,安装有第一单元3的固持器7。因此,当旋转台座24旋转时,第一单元3的活动单元5及固持器7与旋转台座24一体地围绕着Z轴(围绕着轴线L)旋转。因此,第一单元3的活动单元5及固持器7与第二单元4的旋转台座24构成围绕着Z轴一体地旋转的活动体41。另一方面,在固定构件22上安装有第一单元3的壳体8。由此,固定构件22及壳体8构成可旋转地支撑活动体41的固定体42。旋转台座24构成旋转支撑机构21,并且构成活动体41。
(第一单元)
如图3所示,壳体8包括从Z轴方向观察时具有大致八边形的外形的筒状外壳(case)45、以及相对于筒状外壳45从+Z方向之侧(被摄体侧)组装的被摄体侧外壳46。筒状外壳45由磁性材料形成。被摄体侧外壳46由树脂材料形成。
筒状外壳45包括大致八边形的筒状的主体部47、以及从主体部47的+Z方向上的端部向内侧伸出的框状的端板部48。在端板部48的中央形成有大致八边形的开口部49。主体部47包括在X轴方向上相对向的侧板51、侧板52,在Y轴方向上相对向的侧板53、侧板54,以及设置在相对于X轴方向及Y轴方向倾斜45度的四处的角部的侧板55。在X轴方向上相对向的侧板51、侧板52及在Y轴方向上相对向的侧板53、侧板54的内周面上,分别固定有摆动驱动用磁铁14。各摆动驱动用磁铁14在Z轴方向上经分极磁化。各摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a是在与Z轴(轴线L)正交的方向上沿圆周方向延伸。
并且,筒状外壳45在+X方向上的下端缘部分、+Y方向上的下端缘部分及-Y方向上的下端缘部分,分别具备定位用缺口部56。并且,主体部47在-X方向上的下端缘部分,具备用于牵引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部57。
被摄体侧外壳46包括抵接于筒状外壳45的端板部48的筒状的主体部58、以及从主体部58的+Z方向上的端部向内侧突出的端板部59。在端板部59的中央形成有圆形开口部60。在圆形开口部60中,插入有光学模块2的+Z方向上的端部分。
(固持器)
图4是从+Z方向之侧观察活动单元5及固持器7时的分解立体图。图5是从-Z方向之侧观察活动单元5及固持器7时的分解立体图。如图4所示,固持器7包括被插入活动单元5的+Z方向上的端部分的固持器环状部62、以及与固持器环状部62的-Z方向侧连续的固持器主体部63。固持器主体部63包括在圆周方向上排列的四个窗口部64、以及对在圆周方向上相邻的窗口部64进行划分的四根纵框部65。四个窗口部64之中的两个窗口部64在X轴方向上开口,其它两个则在Y轴方向上开口。四根纵框部65分别配置在X轴方向与Y轴方向之间的角度位置上。
固持器主体部63在+X方向上的下端缘部分、+Y方向上的下端缘部分及-Y方向上的下端缘部分,分别具备定位用缺口部67。并且,固持器主体部63在-X方向上的下端缘部分,具备用于牵引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部68。
(活动单元)
图6是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察活动单元5时的立体图。图7(a)是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察活动单元5时的立体图,图7(b)是从-Z方向观察活动单元5时的立体图。如图6、图7(a)及图7(b)所示,活动单元5包括光学模块2、以及从外周侧保持光学模块2的光学模块固持器71。光学模块2包括在内周侧保持光学元件9的镜筒部72、以及在镜筒部72的-Z方向上的端部分将基板73保持于内周侧的方筒部74。在基板73上搭载有摄像元件10。在镜筒部72的+Z方向上的端部分的外周面上,在Z轴方向上的固定宽度的区域内设置有外螺纹部75。
在外螺纹部75上,安装有用于调节活动单元5的重心位置的平衡块(weight)77。平衡块77呈环状,在内周面上具备可与外螺纹部75螺合的内螺纹部77a(参照图2)。在这里,外螺纹部75是用于固定平衡块的固定区域。通过使平衡块77围绕着Z轴旋转,而使平衡块77的位置在固定区域内沿Z轴方向移动,从而在Z轴方向上调节活动单元5的重心位置。
如图6所示,光学模块固持器71包括从Z轴方向观察时呈大致八边形的底板部80、在底板部80的X轴方向上的两端沿+Z方向上升并且沿Y轴方向延伸的一对壁部81、壁部82、以及在底板部80的Y轴方向上的两端沿+Z方向上升并且沿X轴方向延伸的一对壁部83、壁部84。并且,光学模块固持器71包括设置在底板部80的中心的光学模块保持部85。光学模块保持部85为筒状,与轴线L同轴。在光学模块保持部85中插入有光学模块2的镜筒部72。光学模块保持部85从外周侧保持镜筒部72。在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中的+Z方向上的端面上,设置有沿+Z方向突出的两个摆动阻止用凸部87。两个摆动阻止用凸部87从各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中的圆周方向上的两端部分分别突出。
在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向径向上的外侧的外侧面上,设置有线圈固定部88。在各线圈固定部88上,以使中心孔朝向径向上的外侧的姿势而固定摆动驱动用线圈13。并且,在位于-X方向上之侧的壁部82及位于+Y方向上之侧的壁部83的线圈固定部88上设置有霍尔(hall)元件固定部89。在霍尔元件固定部89上固定霍尔元件90。霍尔元件90在Z轴方向上位于各摆动驱动用线圈13的中心。霍尔元件90与柔性印刷基板18电连接。
在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向径向上的内侧的内侧面上,设置有用于对姿势恢复用磁性构件15进行固定的固定区域92。固定区域92是使内侧面以固定宽度在Z轴方向上延伸的槽93。姿势恢复用磁性构件15为矩形板状,Z轴方向上的尺寸长于圆周方向上的尺寸。并且,姿势恢复用磁性构件15的Z轴方向上的尺寸短于槽93的Z轴方向上的尺寸。姿势恢复用磁性构件15是以使长边方向朝向Z轴方向的姿势固定在槽93内(固定区域92内)。在这里,姿势恢复用磁性构件15是在从径向观察到活动单元5为基准姿势的状态时,以姿势恢复用磁性构件15的中心与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a重合的方式,对其固定位置在槽93内(固定区域92内)沿Z方向进行调整之后,利用粘接剂固定在槽93内(固定区域92内)。
(摆动支撑机构)
图8是利用与Z轴(轴线L)正交而通过摆动支撑机构6的平面来切断光学单元1的剖视图。摆动支撑机构6是在光学模块固持器71与固持器7之间构成。如图8所示,摆动支撑机构6包括设置在光学模块固持器71的第一轴R1上的对角位置上的两处的第一摆动支撑部101、设置在固持器主体部63的第二轴R2上的对角位置上的两处的第二摆动支撑部102、以及利用第一摆动支撑部101及第二摆动支撑部102而支撑的活动框103。在这里,第一轴R1及第二轴R2与Z轴方向正交,并且处于相对于X轴方向及Y轴方向而倾斜45度的方向。因此,第一摆动支撑部101及第二摆动支撑部102配置在X轴方向与Y轴方向之间的角度位置上。如图4、图5所示,第二摆动支撑部102是形成于固持器主体部63的内侧面上的凹部。
如图8所示,活动框103是从Z轴方向观察的平面形状为大致八边形的板状弹簧。在活动框103的外侧面上,在围绕着Z轴的四处通过焊接等而固定有金属制的球体104。所述球体104与第一摆动支撑部101及接点弹簧105形成点接触,所述第一摆动支撑部101设置在光学模块固持器71上,所述接点弹簧105保持于设置在固持器主体部63上的第二摆动支撑部102上。如图4及图5所示,接点弹簧105为板状弹簧,保持于第一摆动支撑部101上的接点弹簧105可以在第一轴R1方向上产生弹性变形,保持于第二摆动支撑部102上的接点弹簧105可以在第二轴R2方向上产生弹性变形。因此,活动框103是以围绕着与Z轴方向正交的两个方向(第一轴R1方向及第二轴R2方向)的各方向可旋转的状态受到支撑。
(摆动用磁驱动机构)
摆动用磁驱动机构11如图8所示,包括设置在活动单元5与筒状外壳45之间的第一摆动用磁驱动机构11A及第二摆动用磁驱动机构11B。第一摆动用磁驱动机构11A包括两组,所述组包括在X轴方向上相对向的摆动驱动用磁铁14及摆动驱动用线圈13。并且,第一摆动用磁驱动机构11A包括配置在-X方向之侧的组的摆动驱动用线圈13的内侧的霍尔元件90。第二摆动用磁驱动机构11B包括两组,所述组包括在Y轴方向上相对向的摆动驱动用磁铁14及摆动驱动用线圈13。并且,第二摆动用磁驱动机构11B包括配置在+Y方向之侧的组的摆动驱动用线圈13的内侧的霍尔元件90。
各摆动驱动用线圈13保持于光学模块固持器71的X轴方向上的两侧的壁部81、壁部82及Y轴方向上的两侧的壁部83、壁部84的外侧面上。摆动驱动用磁铁14保持于设置在筒状外壳45上的侧板51、侧板52、侧板53、侧板54的内侧面上。各摆动驱动用磁铁14如图2及图3所示沿Z轴方向被一分为二,以内面侧的磁极以磁化分极线14a为界而不同的方式而磁化。摆动驱动用线圈13是使用+Z方向侧及-Z方向侧的长边部分作为有效边。当活动单元5为基准姿势时,各霍尔元件90与位于外周侧的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a相对向。在这里,筒状外壳45由磁性材料构成,所以作为针对摆动驱动用磁铁14的磁轭而发挥作用。
位于活动单元5的+Y方向侧及-Y方向侧的两组第二摆动用磁驱动机构11B是以对摆动驱动用线圈13进行通电时产生围绕着X轴的同一方向上的磁驱动力的方式而配线连接。并且,位于活动单元5的+X方向侧及-X方向侧的两组第一摆动用磁驱动机构11A是以对摆动驱动用线圈13进行通电时产生围绕着Y轴的同一方向上的磁驱动力的方式而配线连接。摆动用磁驱动机构11通过对利用第二摆动用磁驱动机构11B的围绕着X轴的旋转、及利用第一摆动用磁驱动机构11A的围绕着Y轴的旋转进行合成,而使光学模块2围绕着第一轴R1及围绕着第二轴R2旋转。当进行围绕着X轴的抖动修正及围绕着Y轴的抖动修正时,对围绕着第一轴R1的旋转及围绕着第二轴R2的旋转进行合成。
(摆动阻止机构)
如图2所示,对活动单元5的摆动范围进行限制的摆动阻止机构17包括设置在活动单元5(光学模块固持器71)上的摆动阻止用凸部87及固持器环状部62。如果活动单元5形成为超过规定的摆动范围的倾斜姿势,摆动阻止用凸部87就抵接于固持器环状部62,从而限制活动单元5进一步倾斜。并且,摆动阻止机构17在活动单元5借由外力而沿+Z方向产生有移动时,摆动阻止用凸部87抵接于固持器环状部62,从而限制活动单元5进一步沿+Z方向移动。
(姿势恢复机构)
姿势恢复机构12包括姿势恢复用磁性构件15及摆动驱动用磁铁14。如图2所示,姿势恢复用磁性构件15在径向上,配置在将摆动驱动用线圈13夹于其间而与摆动驱动用磁铁14相反之侧。当从径向观察到固持器7为基准姿势的状态时,姿势恢复用磁性构件15的中心处于与位于外周侧的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a重合的位置上。换言之,在活动单元5为基准姿势的状态下,包含磁化分极线14a而与轴线L正交的虚拟面12a(参照图2)通过姿势恢复用磁性构件15的中心。
在这里,如果活动单元5从基准姿势产生倾斜(如果光学模块2的光轴相对于轴线L而倾斜),那么姿势恢复用磁性构件15的中心会与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a在Z轴方向上偏离。由此,在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间,使姿势恢复用磁性构件15的中心朝向摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a所处之侧的方向上的磁吸引力发挥作用。即,当活动单元5从基准姿势产生倾斜时,在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间,使活动单元5恢复至基准姿势的方向上的磁吸引力发挥作用。因此,姿势恢复用磁性构件15及摆动驱动用磁铁14作为使活动单元5恢复至基准姿势的姿势恢复机构而发挥作用。
(第二单元)
图9(a)是从+Z方向之侧观察时的第二单元4的立体图,图9(b)是从-Z方向之侧观察时的第二单元4的立体图。图10是图9(a)及图9(b)的B-B线上的第二单元4的剖视图。图11是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察时的第二单元4的分解立体图。图12是从-Z方向之侧(反被摄体侧)观察时的第二单元4的分解立体图。图13是固定构件22、翻滚驱动用磁铁36及磁轭120的分解立体图。如图9(a)及图9(b)及图10所示,第二单元4包括围绕着轴线L可旋转地支撑固持器7的旋转支撑机构21、经由旋转支撑机构21对固持器7进行支撑的固定构件22、柔性印刷基板39及覆盖构件40。旋转支撑机构21包括旋转台座24及轴承机构25(第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28)。
如图11所示,固定构件22具有Z轴方向薄的扁平形状。固定构件22在-X方向上的端缘部分,具备矩形的缺口部112。固定构件22在除了缺口部112以外的外周缘部分具备阶差部113。在阶差部113上,设置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三个突部114。
如图11及图12所示,固定构件22在Y轴方向上的中央部分具备朝向+Z方向及-Z方向突出的筒部115。筒部115的中心孔116在Z轴方向上贯通固定构件22。如图10所示,在筒部115的内周侧,保持着第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28。换言之,筒部115从外周侧保持着第一滚珠轴承27的外轮及第二滚珠轴承28的外轮。
并且,固定构件22如图11所示,在+Z方向上的端面上具备一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117。一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117设置在将筒部115夹于其间的两侧上。在各翻滚驱动用磁铁保持凹部117中,分别插入而固定有翻滚驱动用磁铁36。各翻滚驱动用磁铁36被固定构件22从外周侧加以保护。在这里,翻滚驱动用磁铁36在圆周方向上被分极磁化。各翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a是在翻滚驱动用磁铁36的圆周方向上的中央沿径向延伸。并且,固定构件22在与筒部115在+X方向上分离的位置上,具备朝向+Z方向突出的旋转阻止用凸部118。
此外,固定构件22如图12所示,在-Z方向上的端面(非对向面)上具备磁轭保持凹部121。磁轭保持凹部121是包围筒部115而设置。磁轭保持凹部121在Y轴方向上延伸,包括从Z轴方向观察时与一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117重合的重合部分。如图13所示,重合部分成为在Z轴方向上使翻滚驱动用磁铁保持凹部117与磁轭保持凹部121连通的矩形的连通部122。在磁轭保持凹部121中,从-Z方向插入磁轭120。磁轭120由磁性材料形成。磁轭120经由连通部122从-Z方向抵接于翻滚驱动用磁铁36,所述翻滚驱动用磁铁36保持于翻滚驱动用磁铁保持凹部117内。
并且,固定构件22如图12所示,包括在磁轭保持凹部121的外周侧朝向-Z方向突出的四个覆盖构件固定用凸部123。四个覆盖构件固定用凸部123之中的两个在固定构件22的+Y方向上的端缘部分,设置于在X轴方向上将磁轭保持凹部121夹于其间的两侧。四个覆盖构件固定用凸部123之中的另外两个在固定构件22的-Y方向上的端缘部分,设置于在X轴方向上将磁轭保持凹部121夹于其间的两侧。在四个覆盖构件固定用凸部123中,从-Z方向固定有覆盖构件40。覆盖构件40是从-Z方向覆盖磁轭120。在覆盖构件40的中心设置有圆形的开口部40a。如图9(b)所示,当覆盖构件40固定在固定构件22上时,在开口部40a中插入轴部132的前端。在这里,如图9(b)所示,在固定构件22与覆盖构件40之间牵引柔性印刷基板39。
其次,旋转台座24如图12所示,包括Z轴方向薄的扁平形状的台座本体131、以及从台座本体131朝向-Z方向突出的轴部132。如图10所示,轴部132插入至保持于固定构件22的筒部115上的第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28。即,轴部132是利用第一滚珠轴承27的内轮及第二滚珠轴承28的内轮从外周侧加以保持。轴部132贯通第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28,其前端部分从第二滚珠轴承28朝向-Z方向突出。在轴部132的前端部分,插入弹簧垫圈134。并且,在轴部132的前端部分,通过焊接等而固定有环状构件135。在这里,弹簧垫圈134是在第二滚珠轴承28的内轮与环状构件135之间被压缩,对第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28赋予增压。即,弹簧垫圈134及固定在轴部132的前端部分的环状构件135构成增压赋予机构。
如图12所示,在台座本体131中的与固定构件22相对向的面(对向部)上,在将轴部132夹于其间的两侧设置有一对线圈固定部138。在一对线圈固定部138上,以使中心孔朝向Z轴方向的姿势保持有翻滚驱动用线圈35。在固定在一个线圈固定部138上的翻滚驱动用线圈35的内侧固定有霍尔元件140。霍尔元件140在圆周方向上位于翻滚驱动用线圈35的中心。霍尔元件140与柔性印刷基板39电连接,所述柔性印刷基板39与翻滚驱动用线圈35电连接。
如图11所示,在台座本体131的+Z方向之侧的端面,在从其外周缘向内侧朝向内侧偏移(offset)仅固定宽度的外周缘部分,设置有从+X方向之侧及Y轴方向上的两侧包围所述端面的大致U字形状的周壁142。在周壁142上,设置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三个突部143。
并且,在台座本体131的+Z方向之侧的端面上,在将筒部115夹于其间的Y轴方向上的两侧,设置有用于固定角度位置恢复用磁性构件37的固定区域144。固定区域144是以固定宽度沿X轴方向平行地延伸的槽145。角度位置恢复用磁性构件37具有四棱柱形状,圆周方向(X轴方向)上的尺寸长于径向上的尺寸。并且,角度位置恢复用磁性构件37的圆周方向(X轴方向)上的尺寸短于槽145的圆周方向(X轴方向)上的尺寸。
角度位置恢复用磁性构件37是以使长边方向朝向圆周方向的姿势固定在槽145内(固定区域144内)。角度位置恢复用磁性构件37在从Z轴方向观察到旋转台座24处于预定的基准角度位置的状态时,以角度位置恢复用磁性构件37的中心与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a重合的方式,对其固定位置在槽145内(固定区域144内)进行调整,然后,利用粘接剂而固定在槽145内(固定区域144内)。
在这里,台座本体131在圆周方向上与固定区域144不同的位置上具备开口部146。本例中,开口部146设置在与轴部132在+X方向上分离的位置上。
(翻滚用磁驱动机构)
如图9(a)及图9(b)以及图10所示,如果将旋转台座24经由第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28保持于固定构件22上,就构成翻滚用磁驱动机构31。如图10所示,翻滚用磁驱动机构31包括保持于将旋转台座24的轴部132夹于其间的两侧的一对翻滚用磁驱动机构31。各翻滚用磁驱动机构31包括保持于旋转台座24上的翻滚驱动用线圈35、以及保持于固定构件22上并且在Z轴方向上与各翻滚驱动用线圈35相对向的翻滚驱动用磁铁36。翻滚驱动用磁铁36在圆周方向上被一分为二,以与翻滚驱动用线圈35相对向的面的磁极以磁化分极线36a为界而不同的方式而磁化。翻滚驱动用线圈35为空芯线圈,使用在径向上延伸的长边部分作为有效边。霍尔元件140在旋转台座24位于预定的基准角度位置时,与位于-Z方向上的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线36a相对向。
(旋转阻止机构)
并且,当将旋转台座24经由第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28而保持于固定构件22上时,如图9(a)所示,将固定构件22的旋转阻止用凸部118插入至旋转台座24的开口部146。由此,固定构件22的旋转阻止用凸部118及旋转台座24的开口部146构成对旋转台座24的围绕着Z轴的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38。即,旋转台座24成为在旋转阻止用凸部118与开口部146的内周壁(抵接部)不发生干扰的范围内围绕着Z轴进行旋转的构件。换言之,旋转阻止机构38通过开口部146的内周壁从圆周方向抵接于旋转阻止用凸部118,而对旋转台座24的旋转角度范围进行限制。
(角度位置恢复机构)
图14(a)~图14(c)是角度位置恢复机构32的说明图。如图14(a)~图14(c)所示,角度位置恢复机构32包括角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36。如图10所示,角度位置恢复用磁性构件37在Z轴方向上,配置在将翻滚驱动用线圈35夹于其间而与翻滚驱动用磁铁36相反之侧。并且,如图14(a)所示,当从Z轴方向观察到旋转台座24经由轴承机构25而可旋转地支撑于固定构件22上的状态、即旋转台座24处于基准角度位置的状态时,角度位置恢复用磁性构件37的中心37a处于与位于-Z方向上的翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a重合的位置。换言之,在旋转台座24处于基准角度位置的状态下,包含磁化分极线36a而与轴线L平行地延伸的虚拟面32a通过角度位置恢复用磁性构件37的中心37a。
其次,如图14(b)、图14(c)所示,当旋转台座24从基准旋转位置向CW方向或CCW方向旋转时,角度位置恢复用磁性构件37的中心37a与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a在圆周方向上偏离。由此,在角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间,使角度位置恢复用磁性构件37的中心37a朝向翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a所处之侧的方向上的磁吸引力发挥作用。即,当旋转台座24从基准角度位置进行旋转时,在角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间,使旋转台座24恢复至基准角度位置的方向上的磁吸引力发挥作用。因此,角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36作为使旋转台座24恢复至基准角度位置的角度位置恢复机构32而发挥作用。
再者,在图14(b)所示的状态下,旋转台座24的开口部146的内周壁从圆周方向上的一侧抵接于固定构件22的旋转阻止用凸部118,从而限制旋转台座24进一步向CW方向旋转。并且,在图14(c)所示的状态下,旋转台座24的开口部146的内周壁从圆周方向上的另一侧抵接于固定构件22的旋转阻止用凸部118,从而限制旋转台座24进一步向CCW方向旋转。因此,旋转台座24在从图14(b)所示的角度位置到图14(c)所示的角度位置的角度范围内旋转。
在这里,如图14(a)~图14(c)所示,在旋转台座24在规定的角度范围内旋转的期间,角度位置恢复用磁性构件37与虚拟面32a重合,所述虚拟面32a包含翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a并且与轴线L平行地延伸,角度位置恢复用磁性构件37不会与虚拟面32a偏离。因此,根据角度位置恢复机构32,可以确实地产生使角度位置恢复用磁性构件37的中心37a恢复至与磁化分极线36a重合的位置的方向上的磁吸引力。因此,可以使经旋转的活动单元5确实地恢复至基准角度位置。
(第一单元的向第二单元的安装)
在这里,当将第一单元3安装于第二单元4上时,在固持器7的固持器主体部63的下端部分插入第二单元4的周壁142,在设置于固持器主体部63的定位用缺口部67中,插入从第二单元4的周壁142突出的突部143(定位部)。因此,固持器7以在径向及圆周方向上经定位的状态固定在旋转台座24上。并且,当将第一单元3安装于第二单元4上时,在筒状外壳45的下端部分插入固定构件22的外周缘的阶差部113的+Z方向之侧的部分,在设置于筒状外壳45的定位用缺口部56中,插入设置于阶差部113的突部114。因此,壳体8是以在径向及圆周方向上经定位的状态固定在固定构件22上,从而构成固定体42。由此,光学单元1完成。
(光学单元的抖动修正)
光学单元1如上所述,第一单元3包括进行围绕着X轴的抖动修正及围绕着Y轴的抖动修正的摆动用磁驱动机构11。因此,可以进行俯仰(纵摆)方向及偏摆(横摆)方向上的抖动修正。并且,光学单元1中,第二单元4包括使第一单元3的固持器7旋转的翻滚用磁驱动机构31,所以能够进行翻滚方向上的抖动修正。在这里,光学单元1由于在活动单元5中包含陀螺仪(gyroscope),所以利用陀螺仪来检测围绕着正交的三轴的抖动,并驱动摆动用磁驱动机构11及翻滚用磁驱动机构31以消除所检测出的抖动。
(作用效果)
在本例中,第二单元4(翻滚用磁驱动单元)是与第一单元3(带摆动功能的光学单元)独立而构成。因此,通过将具备由摆动引起的抖动修正功能的第一单元安装于第二单元4上,可以容易地构成使光学模块2摆动及旋转的带抖动修正功能的光学单元。并且,在本例中,翻滚用磁驱动机构31的翻滚驱动用线圈35与翻滚驱动用磁铁36在Z轴方向上相对向,所以能够抑制第二单元4在径向上大型化。
并且,在本例中,在第二单元4的旋转台座24上,设置有插入并嵌合于第一单元3的固持器7的固持器主体部63的周壁142、以及卡止于固持器主体部63的定位用缺口部67的突部143。由此,可以在使光轴与Z轴相一致的状态下将第一单元3(光学模块2)安装于第二单元4上。
并且,第二单元4包括用于使旋转台座24恢复至围绕着Z轴的基准角度位置的角度位置恢复机构32。由此,容易使经旋转的旋转台座24恢复至基准角度位置。因此,使经由固持器7而安装于旋转台座24上的光学模块2恢复至基准角度位置变得容易。
在这里,角度位置恢复机构32包括角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36。因此,为了使光学模块2(固持器7)恢复至基准角度位置,不需要在旋转台座24与固定构件22之间架设板弹簧等。由此,不需要确保角度位置恢复用的板弹簧的活动范围,所以能够使装置小型化。此外,板弹簧在增大使旋转台座24与固定构件22进行旋转的相对旋转角度时会产生变形、损伤,与此相对,角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36由于没有机械连接的部位,所以能够增大相对旋转角度。
并且,角度位置恢复用磁性构件37在Z轴方向上,配置在将翻滚驱动用线圈35夹于其间而与翻滚驱动用磁铁36相反之侧。由此,角度位置恢复用磁性构件37作为后磁轭而发挥作用,所以能够提高翻滚用磁驱动机构31使活动单元5旋转的扭矩。并且,角度位置恢复用磁性构件37配置在将翻滚驱动用线圈35夹于其间而与翻滚驱动用磁铁36相反之侧,所以能够确保角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间的距离比较长。由此,容易相对于活动单元5所旋转的角度,确保角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间所产生的磁吸引力的线形性。
此外,在本例中,角度位置恢复用磁性构件37是在设置于旋转台座24上的固定区域144内(槽145内),调整固定位置之后加以固定。即,旋转台座24包括用于固定角度位置恢复用磁性构件37的固定区域144,角度位置恢复用磁性构件37的固定位置可以在固定区域144内发生变更。因此,通过在固定区域144内对角度位置恢复用磁性构件37的固定位置进行变更,可以对活动单元5的基准角度位置进行规定。并且,通过在固定区域144内对角度位置恢复用磁性构件37的固定位置在径向上进行变更,可以变更活动体41进行有旋转时角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间所产生的磁吸引力(扭矩)的大小。
并且,在本例中,作为翻滚用磁驱动机构31,包括保持于将旋转台座24的轴部132夹于其间的两侧上的一对翻滚用磁驱动机构31,并且包括被各翻滚用磁驱动机构31的翻滚驱动用磁铁36吸引的两个角度位置恢复用磁性构件37。因此,可以使活动体41确实地恢复至基准角度位置。
此外,翻滚用磁驱动机构31包括相对于翻滚驱动用磁铁36位于与翻滚驱动用线圈35相反之侧的磁轭120。因此,翻滚用磁驱动机构31使旋转台座24旋转的扭矩提高。
在这里,将翻滚驱动用磁铁36及磁轭120固定在设置于固定构件22上的凹部(翻滚驱动用磁铁保持凹部117及磁轭保持凹部121)内。由此,可以防止翻滚驱动用磁铁36及磁轭120从固定构件22突出,因而容易进行第二单元4的处理。并且,翻滚驱动用线圈35固定于在旋转台座24上设置于与固定构件22相对向的位置(对向面)上的线圈固定部138,在Z轴方向上位于固定构件22与旋转台座24之间。由此,翻滚驱动用线圈35不会从固定构件22及旋转台座24向外周侧突出,所以容易进行第二单元4的处理。
并且,本例包括对旋转台座24的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38,所以能够对旋转台座24所旋转的旋转角度范围进行限制。
此外,在本例中,旋转支撑机构21包括:轴部132,从旋转台座24向固定构件22在Z轴方向上延伸;以及第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28,安装在轴部132的外周侧。旋转台座24由两个滚珠轴承27、滚珠轴承28支撑着,所以旋转台座24不会相对于轴线L而倾斜,在旋转时旋转台座24不会抖动。
并且,在翻滚驱动用线圈35上连接有柔性印刷基板39,柔性印刷基板39是在固定构件22与覆盖构件40之间牵引。因此,能够在处理第二单元4时,抑制柔性印刷基板39摇晃。
再者,在所述例中,光学模块2是以经由摆动支撑机构6支撑于固持器7上的状态支撑于第二单元4的旋转台座24上,但是也可以将光学模块2直接安装在旋转台座24上。这时,光学单元1成为使所搭载的光学模块2围绕着光轴旋转以避免摄影图像的紊乱的带抖动修正功能的光学单元。
并且,在所述例中,是将翻滚驱动用线圈35及角度位置恢复用磁性构件37安装在旋转台座24上,将翻滚驱动用磁铁36固定在固定构件22上,但是也可以将翻滚驱动用线圈35及角度位置恢复用磁性构件37安装在固定构件22上,将翻滚驱动用磁铁36固定在旋转台座24上。
再者,也可以在旋转台座24与固定构件22之间架设板弹簧而形成为角度位置恢复机构32。这时,利用伴随着旋转台座24的旋转在旋转台座24与固定构件22之间产生变形的板弹簧的弹性恢复力,而使旋转台座24恢复至基准角度位置。
(第二单元的变形例)
图15(a)是从+Z方向之侧观察时的变形例的第二单元的立体图,图15(b)是从-Z方向之侧观察时的变形例的第二单元的立体图。图16是变形例的第二单元的剖视图。图17是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察时的变形例的第二单元的分解立体图。图18是从-Z方向之侧(反被摄体侧)观察时的变形例的第二单元的分解立体图。以下,参照图15(a)及图15(b)至图18对变形例的第二单元4A进行说明。再者,变形例的第二单元4A具备与所述的第二单元4相对应的构成,所以对相对向的构成标注相同的符号来说明。在图15(a)及图15(b)至图18中,省略了与翻滚驱动用线圈连接的柔性印刷基板39。在变形例的第二单元4A中,也可以与所述第二单元4同样地,将第一单元3的固持器7安装在旋转台座24上,将第一单元3的壳体8固定在固定构件22上。在变形例的第二单元4A中,也可以与所述第二单元4同样地,将光学模块2直接安装在旋转台座24上。
如图15(a)及图15(b)及图16所示,第二单元4A包括旋转支撑机构21、以及能够经由旋转支撑机构21而支撑固持器7的固定构件22。如图16所示,旋转支撑机构21包括旋转台座24及轴承机构25。轴承机构25包括滚珠轴承28。并且,轴承机构25包括在旋转台座24与固定构件22之间进行旋转的球体151(转动体)、以及配置在旋转台座24与固定构件22之间而可转动地保持球体151的保持器152。
如图17所示,固定构件22具有Z轴方向薄的扁平形状。固定构件22的轮廓形状为八边形形状。如图17及图18所示,固定构件22包括在Y轴方向上的中央部分沿+Z方向及-Z方向贯通的贯通孔155。并且,固定构件22如图16、图17所示,在贯通孔155的+Z方向上的端部分,具备朝向内周侧突出的环状突部156。如图16所示,在贯通孔155的内周侧,保持滚珠轴承28。因此,固定构件22从外周侧保持滚珠轴承28的外轮。并且,滚珠轴承28的外轮从-Z方向抵接于环状突部156。
并且,固定构件22如图17所示,在+Z方向上与旋转台座24相对向的固定构件侧对向部22a上,具备与Z轴为同轴的固定构件侧环状槽158、以及从外周侧包围固定构件侧环状槽158的环状肋(rib)159。环状肋159与Z轴为同轴。在贯通孔155与固定构件侧环状槽158之间,设置有与Z轴正交的内周侧环状面160,在固定构件侧环状槽158与环状肋159之间设置有与Z轴正交的外侧环状面161。固定构件侧环状槽158在圆周方向上以固定宽度而延伸。固定构件侧环状槽158的剖面形状为圆弧形状。
此外,固定构件22在+Z方向上的固定构件侧对向部22a,具备一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117。一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117设置在将环状肋159夹于其间的Y轴方向上的两侧。在各翻滚驱动用磁铁保持凹部117中,分别插入并固定有翻滚驱动用磁铁36。各翻滚驱动用磁铁36被固定构件22从外周侧加以保护。在这里,翻滚驱动用磁铁36在圆周方向上被分极磁化。各翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a在翻滚驱动用磁铁36的圆周方向上的中央沿径向延伸。
并且,固定构件22如图18所示,在-Z方向的固定构件侧对向部22a(被对向面)上具备磁轭保持凹部121。磁轭保持凹部121是包围贯通孔155而设置。磁轭保持凹部121在Y轴方向上延伸,当从Z轴方向观察时具备与一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117重合的重合部分。重合部分成为在Z轴方向上使翻滚驱动用磁铁保持凹部117与磁轭保持凹部121连通的矩形的连通部122(参照图16)。因此,如果将磁轭120固定在磁轭保持凹部121内,磁轭120经由连通部122,从-Z方向抵接至保持于翻滚驱动用磁铁保持凹部117内的翻滚驱动用磁铁36。
其次,旋转台座24如图18所示,包括Z轴方向薄的扁平形状的台座本体131、以及从台座本体131朝向-Z方向突出的轴部132。并且,旋转台座24包括朝向-Z方向突出而从外周侧保持轴部132的筒部164。此外,旋转台座24在台座本体131中在-Z方向上与固定构件22相对向的台座侧对向部131a,具备包围轴部132而与Z轴同轴地设置的台座侧环状槽162。台座侧环状槽162在圆周方向上以固定宽度延伸,其剖面形状为圆弧形状。当旋转台座24经由轴承机构25可旋转地支撑于固定构件22上时,台座侧环状槽162与固定构件侧环状槽158在Z轴方向上相对向。
并且,旋转台座24如图18所示,在台座本体131的台座侧对向部131a上,具备一对线圈固定部138。一对线圈固定部138设置在夹着台座侧环状槽162的Y轴方向上的两侧。在各线圈固定部138上,以使中心孔朝向Z轴方向的姿势保持翻滚驱动用线圈35。
在这里,在固定构件22与旋转台座24之间配置有多个球体151。球体151为金属制或树脂制。球体151位于比滚珠轴承28更靠外周侧的位置。
保持器152如图16所示,配置在固定构件22与旋转台座24之间,即,在径向上,配置在固定构件22的环状肋159与旋转台座24的筒部164之间。保持器152包括在圆周方向上等间隔地排列的多个贯通孔165。多个球体151分别以配置在多个贯通孔165的各个的内侧的状态,插入至固定构件侧环状槽158及台座侧环状槽162中。在固定构件侧环状槽158及台座侧环状槽162的内周面上涂布有润滑油。如图17及图18所示,在本例中,球体151及贯通孔165的数量为6。贯通孔165是围绕着轴线L以相等角度间隔而设置。球体151以插入至贯通孔165中的状态,在固定构件侧环状槽158及台座侧环状槽162中转动。在这里,也可以将球体151的数量设为3,在六个贯通孔165中每隔一个而插入。这时,各球体151也是围绕着轴线L以相等角度间隔而配置。
并且,保持器152包括在圆周方向上相邻的两个贯通孔165之间朝向旋转台座24之侧突出的第一凸部166、以及朝向固定构件22之侧突出的第二凸部167。如图17所示,第一凸部166包括在径向上延伸,从圆周方向上的两端向中央朝+Z方向突出的圆弧面。如图18所示,第二凸部167包括在径向上延伸,从圆周方向上的两端向中央朝向-Z方向突出的圆弧面。第一凸部166的圆周方向上的中央部分与旋转台座24中的台座侧环状槽162的内周侧的缘部分及外周侧的缘部分可滑接。第二凸部167的圆周方向上的中央部分与固定构件22中的固定构件侧环状槽158的内周侧的缘部分及外周侧的缘部分(内周侧环状面160的外周缘及外周侧环状面的内周缘)可滑接。再者,第一凸部166及第二凸部167设置于在圆周方向上相邻的两个贯通孔165之间的各处(六处)上,但是只要围绕着轴线以相等角度间隔形成于多处即可,其数量并不限于6。
此外,保持器152在外周缘的分离的两处,具备缺口部169。在本例中,缺口部169是以180°的角度间隔而设置。
如图16所示,轴部132插入至保持于固定构件22的贯通孔155中的滚珠轴承28内。即,轴部132是利用滚珠轴承28的内轮从外周侧进行保持。轴部132贯通滚珠轴承28,其前端部分从滚珠轴承28朝向-Z方向突出。在这里,在轴部132的前端部分,设置有螺纹部,在轴部132的前端部分内拧入止动螺钉170。止动螺钉170是抵接于滚珠轴承28的内轮而对滚珠轴承28赋予增压的增压赋予机构。即,止动螺钉170对滚珠轴承28进行定位增压。再者,也可以通过在轴部132的前端部分配置弹簧垫圈134及环状构件135,在使弹簧垫圈134在滚珠轴承28的内轮与环状构件135之间压缩的状态下将环状构件135固定在轴部132的前端部分,而对滚珠轴承28赋予增压。即,增压赋予机构也可以包括固定在轴部132上的环状构件135、及以压缩至滚珠轴承28与环状构件135之间的状态配置的弹簧垫圈134。
在这里,拧入至轴部132的前端部分的止动螺钉170经由滚珠轴承28对固定构件22赋予朝向+Z方向的增压。由此,旋转台座24与固定构件22不会在Z轴方向上分离,所以保持于保持器152上的球体151不会从旋转台座24的台座侧环状槽162与固定构件22的固定构件侧环状槽158之间脱落,旋转台座24会相对于固定构件22而顺畅地旋转。
在本例的第二单元2A中,轴承机构25包括滚珠轴承28、以及在滚珠轴承28的外周侧配置在台座本体131与固定构件22之间的多个球体151。由此,可以防止旋转台座24相对于轴线L而倾斜,所以在旋转时旋转台座24不会产生抖动,从而旋转台座24会顺畅地旋转。
并且,球体151位于滚珠轴承28的外周侧,在Z轴方向上与滚珠轴承28不重合。由此,可以使轴承机构25在Z轴方向上变短,因而能够使第二单元2A在Z轴方向上变薄。
并且,利用止动螺钉170,对固定构件22赋予与台座本体131接近的方向上的增压,所以能够防止固定构件22与台座本体131之间分离。因此,可以防止球体151从固定构件22与台座本体131之间脱落。
此外,球体151在台座本体131的台座侧环状槽162及固定构件22的固定构件侧环状槽158内转动。并且,球体151在保持器152的贯通孔165内转动。因此,球体151的行为稳定。此外,并且,保持器152包括与旋转台座24中的台座侧环状槽162的内周侧的缘部分及外周侧的缘部分可滑接的第一凸部166、以及与固定构件22中的固定构件侧环状槽158的内周侧的缘部分及外周侧的缘部分可滑接的第二凸部167。因此,保持器152的姿势稳定。因此,旋转台座24会相对于固定构件22而顺畅地旋转。
并且,保持器152在外周缘的分离的两处,具备缺口部169。因此,通过经由缺口部169利用夹具等来对保持器152进行保持,可以确定围绕着轴线L的保持器152的姿势(角度位置)。因此,在装置的制造时等,将球体151配置于保持器152的贯通孔165中变得容易。
在这里,在变形例的第二单元4A中,也可以具备角度位置恢复机构32。即,在台座本体131的+Z方向之侧的台座侧对向部131a上设置用于固定角度位置恢复用磁性构件37的固定区域144,在所述固定区域144内固定角度位置恢复用磁性构件37。这时,角度位置恢复用磁性构件37也是在从Z轴方向观察到旋转台座24处于预定的基准角度位置的状态时,以角度位置恢复用磁性构件37的中心与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a重合的方式,在槽145内(固定区域144内)对其固定位置进行调整之后加以固定。
并且,在变形例的第二单元4A中,也可以将霍尔元件140固定在固定于一个线圈固定部138上的翻滚驱动用线圈35的内侧。如果具备霍尔元件140,就可以基于来自霍尔元件140的输出,检测旋转台座24相对于固定构件22的角度位置。
此外,在变形例的第二单元4A中,也可以具备对旋转台座24的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38(旋转角度范围限制机构)。这时,可以通过在固定构件22及旋转台座24中的一者上设置旋转阻止用凸部118,在固定构件22及旋转台座24中的另一者上设置开口部146,将旋转阻止用凸部118插入至开口部146,而简单地设置旋转阻止机构38。
并且,也可以在固定构件22的-Z方向上的台座侧对向部131a上设置有朝向-Z方向突出的四个覆盖构件固定用凸部123,将矩形的覆盖构件40固定在这些覆盖构件固定用凸部123上。即,也可以在固定构件22的+Y方向上的端缘部分,在X轴方向上将磁轭保持凹部121夹于其间而设置四个覆盖构件固定用凸部123之中的两个,并且在固定构件22的-Y方向上的端缘部分,在X轴方向上将磁轭保持凹部121夹于其间而设置另外两个,将覆盖构件40固定在各覆盖构件固定用凸部123的前端部分。这样一来,可以通过覆盖构件40,从-Z方向覆盖并保护磁轭120。并且,这时,可以在固定构件22与覆盖构件40之间牵引与翻滚驱动用线圈35连接的柔性印刷基板,因此能够在处理第二单元4A时,抑制柔性印刷基板摇晃。
Claims (18)
1.一种翻滚用磁驱动单元,用于使包含光学元件的光学模块围绕着所述光学元件的光轴旋转,所述翻滚用磁驱动单元的特征在于包括:
旋转支撑机构,包含用于支撑所述光学模块的旋转台座及围绕着预定的轴线能够旋转地支撑所述旋转台座的轴承机构;
固定构件,经由所述旋转支撑机构支撑所述光学模块;以及
翻滚用磁驱动机构,使所述旋转台座旋转;并且
所述翻滚用磁驱动机构包括:线圈,固定在所述旋转台座及所述固定构件中的一者上;以及磁铁,固定在另一者上并且在所述轴线方向上与所述线圈相对向。
2.根据权利要求1所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于,包括:角度位置恢复机构,用于使所述旋转台座恢复至围绕着所述轴线的基准角度位置。
3.根据权利要求2所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述磁铁在圆周方向上被分极磁化,
所述角度位置恢复机构包括安装在所述旋转台座及所述固定构件之中固定有所述线圈之侧的角度位置恢复用磁性构件,
当从所述轴线方向观察到所述旋转台座位于所述基准角度位置的状态时,所述角度位置恢复用磁性构件的中心与所述磁铁的磁化分极线重合。
4.根据权利要求3所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:在所述轴线方向上看,所述角度位置恢复用磁性构件以将所述线圈夹于所述角度位置恢复用磁性构件与所述磁铁之间的方式,位于与所述磁铁相反之侧。
5.根据权利要求4所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述旋转台座及所述固定构件之中固定所述线圈之侧具备用于固定所述角度位置恢复用磁性构件的固定区域,
所述角度位置恢复用磁性构件的固定位置在所述固定区域内能够变更。
6.根据权利要求1所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述翻滚用磁驱动机构包括相对于所述磁铁位于与所述线圈相反之侧的磁轭,
所述固定构件的在所述轴线方向上与所述旋转台座相对向的对向面具备磁铁保持凹部,且所述固定构件的在所述轴线方向上朝向与所述旋转台座相反之侧的非对向面具备磁轭保持凹部,
所述磁铁固定在所述磁铁保持凹部中,
所述磁轭固定在所述磁轭保持凹部中,
所述线圈固定在所述旋转台座中与所述固定构件相对向的对向面上。
7.根据权利要求1所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于,包括:
旋转角度范围限制机构,对所述旋转台座的旋转角度范围进行规定;并且
所述旋转角度范围限制机构包括:突部,从所述旋转台座及所述固定构件中的一者向另一者突出;以及抵接部,在另一者上能够从圆周方向抵接于所述突部。
8.根据权利要求1所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述旋转台座包括:台座本体;以及轴部,从所述台座本体朝向所述固定构件在所述轴线方向上延伸;并且
所述轴承机构包括安装在所述轴部的外周侧的滚珠轴承,
所述固定构件包括:筒状的保持部,从外周侧保持所述滚珠轴承;以及增压赋予机构,从与所述旋转台座相反之侧对所述滚珠轴承赋予所述轴线方向上的增压。
9.根据权利要求8所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述轴承机构包括与所述滚珠轴承同轴地安装在所述轴部的外周侧的第二滚珠轴承,
所述第二滚珠轴承位于比所述滚珠轴承更靠所述旋转台座之侧,
所述保持部从外周侧保持所述滚珠轴承及所述第二滚珠轴承,
所述增压赋予机构经由所述滚珠轴承对所述第二滚珠轴承赋予增压。
10.根据权利要求8所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述轴承机构在所述滚珠轴承的外周侧,具备在所述轴线方向上配置在所述台座本体与所述固定构件之间的多个转动体,
所述增压赋予机构经由所述滚珠轴承赋予使所述固定构件接近所述台座本体的方向上的增压。
11.根据权利要求10所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述旋转台座包括包围所述轴线而与所述固定构件相对向的台座侧对向部,
所述固定构件包括在所述轴线方向上与所述台座侧对向部相对向的固定构件侧对向部,
所述台座侧对向部包括包围所述轴线的台座侧环状槽,
所述固定构件侧对向部包括与所述台座侧环状槽相对向的固定构件侧环状槽,
多个所述转动体插入至所述台座侧环状槽及所述固定构件侧环状槽中。
12.根据权利要求11所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述轴承机构包括在所述台座侧对向部与所述固定构件侧对向部之间包围所述轴线的环状的保持器,
所述保持器包括在圆周方向上排列的多个贯通孔,
多个所述转动体分别插入至多个所述贯通孔的各个中。
13.根据权利要求12所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
所述保持器在沿圆周方向相邻的两个所述贯通孔之间包括朝向所述台座侧对向部之侧突出的第一凸部、以及朝向所述固定构件侧对向部之侧突出的第二凸部,
所述第一凸部能够与所述台座侧对向部中的所述台座侧环状槽的缘部分滑接,
所述第二凸部能够与所述固定构件侧对向部中的所述固定构件侧环状槽的缘部分滑接。
14.根据权利要求12所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:所述保持器在外周缘的分离的两处具备缺口部。
15.根据权利要求6所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:
在所述固定构件的与所述旋转台座相反之侧,具备在与所述磁轭分离的位置上从轴线方向覆盖所述磁轭的覆盖构件,
在所述线圈上,连接有柔性印刷基板,
所述柔性印刷基板是在所述磁轭与所述覆盖构件之间牵引。
16.根据权利要求1所述的翻滚用磁驱动单元,其特征在于:所述旋转台座包括定位部,所述定位部用于在使所述光轴与所述轴线相一致的状态下固定所述光学模块。
17.一种带抖动修正功能的光学单元,其特征在于,包括:
根据权利要求1至16中任一项所述的翻滚用磁驱动单元;以及
带摆动功能的光学单元,包括光学模块、能够摆动地支撑所述光学模块的摆动支撑机构、经由所述摆动支撑机构支撑所述光学模块的支撑体、及使所述光学模块摆动的摆动用磁驱动机构;并且
所述光学模块经由所述支撑体安装在所述旋转台座上。
18.一种带抖动修正功能的光学单元,其特征在于,包括:
根据权利要求1至16中任一项所述的翻滚用磁驱动单元;以及
光学模块;并且
所述光学模块安装在所述旋转台座上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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