CN114355540B - 光学单元 - Google Patents

Abstract

使光学单元小型化。一种光学单元(1)，包括：可动体(20)，包括光学模块(22)；固定体(10)，在与光学模块(22)的光轴方向交叉的周围方向上包围可动体(20)；万向机构(30)，在可动体与固定体之间以具有弹性的可动框(31)将可动体支承为能摆动；以及摆动机构(40)，使可动体相对于固定体摆动，摆动机构(40)具有在周围方向上设置于可动体和固定体中的一方的线圈(11)及设置于可动体和固定体中的另一方的与线圈(11)相对的位置的磁体(21)，磁体(21)以N极和S极在光轴方向上设置有间隙(G)的状态配置，万向机构(30)配置成可动框(31)的至少一部分进入间隙(G)。

Description

光学单元

技术领域

本发明涉及一种光学单元。

背景技术

以往，使用各种光学单元。其中，使用包括将具有光学模块的可动体支承为能相对于固定体摆动的万向机构的光学单元。例如，专利文献1公开了一种包括万向机构的光学单元，该万向机构相对于在与光学模块的光轴方向交叉的周围方向上包围可动体的固定体，通过具有弹性的可动框从周围方向支承可动体。而且，专利文献2公开了一种光学单元，该光学单元使万向框架部配置于在光学模块的光轴方向上与可动体重叠的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－192240号公报

专利文献2：日本特开2020－30330号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在如上所述的包括将具有光学模块的可动体支承为能相对于固定体摆动的万向机构的以往的光学单元中，难以小型化。例如，专利文献1示出的光学单元在可动框的周围配置有使可动体相对于固定体摆动的摆动机构，因此，有在周围方向上大型化的倾向。而且，例如，专利文献2示出的光学单元使万向框架部配置于在光轴方向上与可动体重叠的位置，因此，有在光轴方向上大型化的倾向。因此，本发明的目的是使光学单元小型化。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的光学单元，其特征是，包括：可动体，该可动体包括光学模块；固定体，该固定体在与所述光学模块的光轴方向交叉的周围方向上包围所述可动体；万向机构，该万向机构在所述可动体与所述固定体之间以具有弹性的可动框将所述可动体支承为能摆动；以及摆动机构，该摆动机构使所述可动体相对于所述固定体摆动，所述摆动机构具有在所述周围方向上设置于所述可动体和所述固定体中的一方的线圈及设置于所述可动体和所述固定体中的另一方的与所述线圈相对的位置的磁体，所述磁体以N极和S极在所述光轴方向上设置有间隙的状态配置，所述万向机构配置成所述可动框的至少一部分进入所述间隙。

根据本形态，使万向机构的可动框配置于可动体的周围，因而能抑制在光轴方向上大型化。而且，使万向机构的可动框配置成进入在可动体的周围方向上设置的磁体的间隙，因而能抑制在周围方向上大型化。

在本发明的光学单元中，可以构成为所述可动框是非磁性的。通过像这样构成，能抑制可动框带有磁力而使可动体相对于固定体的摆动不稳定。

在本发明的光学单元中，可以构成为所述间隙的宽度是如下的宽度：在使所述可动体相对于所述固定体摆动时，所述可动框不与所述磁体接触。通过像这样构成，能抑制在使可动体相对于固定体摆动时可动框与磁体接触等而使可动体相对于固定体的摆动不稳定。

在本发明的光学单元中，可以构成为所述摆动机构在所述周围方向上具有多个所述线圈和所述磁体的对。通过像这样构成，能通过线圈和磁体的对的配置来使可动体相对于固定体的摆动稳定，并且，能通过线圈和磁体的对的配置来使可动体相对于固定体的摆动方向成为例如偏转方向及俯仰方向等多个方向。

在本发明的光学单元中，可以构成为：根据所述可动体相对于所述固定体的摆动量，针对与多个所述对相应的各所述间隙的每一个调节所述间隙的宽度。通过像这样构成，例如，在能沿偏转方向及俯仰方向摆动的结构中，在偏转方向及俯仰方向的摆动量相同的情况下，能使在偏转方向上进行摆动的磁体间的间隙与在俯仰方向上进行摆动的磁体间的间隙相同。而且，在偏转方向及俯仰方向的摆动量不同的情况下，能根据该摇动量而使在偏转方向上进行摆动的磁体间的间隙与在俯仰方向上进行摆动的磁体间的间隙不同。

本发明的光学单元中，可以构成为所述摆动机构配置成设置于所述可动体的线圈或磁体在所述光轴方向上不从所述可动体伸出。通过像这样构成，能有效抑制在光轴方向上大型化。

发明效果

本发明的光学单元能实现小型化。

附图说明

图1是本发明实施例1的光学单元的分解立体图。

图2是本发明实施例1的光学单元的侧剖图。

图3是本发明实施例2的光学单元的侧剖图。

图4是参考例的光学单元的侧剖图。

图5是与图4的参考例不同的参考例的光学单元的侧剖图。

(符号说明)

1光学单元；1A光学单元；1B光学单元；10固定体；10a上面部；10b侧面部；10c侧面部；10d下面部；10A壳体部；10B底部；11线圈；11A线圈；11B线圈；12孔部；20可动体；20a上面部；20b侧面部；20c侧面部；20d下面部；21磁体；21A磁体；21B磁体；22光学模块；30万向机构；31可动框；32孔部；33连接部；40摆动机构；101光学单元；102光学单元；211N极磁体；212S极磁体；213N极磁体；214S极磁体；301万向框架部；G间隙

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，对在各实施例中相同的结构标注相同符号，且仅在第一个实施例中进行说明，在之后的实施例中省略该结构的说明。另外，在各图中，X轴、Y轴及Z轴是分别正交的方向，将从+X方向和－X方向观察的图作为侧视图，将从+Y方向观察的图作为主视图，将从－Y方向观察的图作为后视图，将从+Z方向观察的图作为俯视图，将从－Z方向观察的图作为仰视图。而且，X轴方向与偏转轴方向对应，Y轴方向与俯仰轴方向对应，Z轴方向与光轴方向及滚动轴方向对应。

[实施例1](图1和图2)

首先，作为本发明的光学单元1，用图1和图2对实施例1的光学单元1A进行说明。

本实施例的光学单元1A能在相机、智能手机等中理想地使用。因为，本实施例的光学单元1A能紧凑地构成，能紧凑地构成相机、智能手机。不过，本实施例的光学单元1A不特别限定用途，能使用于各种装置，不限于相机、智能手机。

如图1和图2所示，本实施例的光学单元1A包括可动体20，该可动体20包括设置有透镜等的光学模块22。而且，包括固定体10，该固定体10包括：壳体部10A，该壳体部10A在与光学模块22的光轴方向(Z轴方向)交叉的周围方向上包围可动体20；以及底部10B，该底部10B能在可动体20收容于壳体部10A的状态下从－Z方向覆盖壳体部10A。而且，包括万向机构30，该万向机构30在可动体20与固定体10之间以具有弹性的可动框31将可动体20支承为能摆动。此外，包括摆动机构40，该摆动机构40使可动体20相对于固定体10摆动。

可动体20呈大致长方体。光学模块22通过上面部20a、下面部20d、X轴方向上的两侧的侧面部20b及Y轴方向上的两侧的侧面部20c而保持于可动体20内部，且配置为透镜从可动体20的+Z方向的面即上面部20a突出的状态。而且，在X轴方向上的可动体20的两侧的侧面部20b设置有构成摆动机构40的磁体21A。而且，在Y轴方向上的可动体20的两侧的侧面部20c设置有构成摆动机构40的磁体21B。磁体21A由N极磁体211和S极磁体212构成，且以N极磁体211和S极磁体212在Z轴方向上设置有间隙G的状态配置。而且，磁体21B由N极磁体213和S极磁体214构成，且以N极磁体213和S极磁体214在Z轴方向上设置有间隙G的状态配置。另外，这里的N极和S极表示与线圈11相对的一侧的面。因此，N极磁体211及N极磁体213构成为与线圈11相对的一侧的大致整个面是N极即可，S极磁体212及S极磁体214构成为与线圈11相对的一侧的大致整个面是S极即可。

固定体10呈大致长方体，壳体部10A构成上面部10a、X轴方向上的两侧的侧面部10b及Y轴方向上的两侧的侧面部10c，底部10B构成下面部10d。在固定体10的+Z方向的面即上面部10a设置有供光学模块22的透镜穿过的孔部12。而且，在X轴方向上的两侧的侧面部10b设置有构成摆动机构40的线圈11A。而且，在Y轴方向上的两侧的侧面部10c设置有构成摆动机构40的线圈11B。线圈11A配置于与磁体21A相对的位置，线圈11B配置于与磁体21B相对的位置。

万向机构30具有：可动框31，该可动框31具有供可动体20穿过的矩形的孔部32，且外形呈矩形；以及固定体10和可动体20间的连接部33。连接部33形成于矩形可动框31的四个角，其中对角线上的两个连接部33能摆动地连接于固定体10，另一对角线上的两个连接部33能摆动地连接于可动体20。万向机构30以在沿Z轴方向观察时至少可动框31的一部分与磁体21A及磁体21B重叠的方式配置于分别在可动体20的四个侧面部(两个侧面部10b和两个侧面部10c)上形成的磁体的间隙G。

摆动机构40具有由线圈11A和磁体21A构成的俯仰轴摆动机构及由线圈11B和磁体21B构成的偏转轴摆动机构。详细而言，作为俯仰轴摆动机构，在光学单元1A的X轴方向上的两侧，逐一设置有共计两个的线圈11A和磁体21A，作为偏转轴摆动机构，在光学单元1A的Y轴方向上的两侧，逐一设置有共计两个的线圈11B和磁体21B。不过，不限于上述结构，俯仰轴摆动机构也可以构成为包括一个线圈11A和一个磁体21A，偏转轴摆动机构也可以构成为包括一个线圈11B和一个磁体21B。

这里，通过对图4示出的参考例的光学单元101及图5示出的参考例的光学单元102进行说明，将图1和图2示出的本实施例的光学单元1A与光学单元101及光学单元102进行比较，进行进一步的说明。另外，在图4示出的参考例的光学单元101及图5示出的参考例的光学单元102中，对与上述实施例1共用的构成部件标记相同符号，省略详细的说明。

首先，对图4示出的参考例的光学单元101进行说明。图4示出的参考例的光学单元101是如下的光学单元：与本实施例的光学单元1A相同地包括万向机构30，该万向机构30相对于在与光学模块22的光轴方向交叉的周围方向上包围可动体20的固定体10，利用具有弹性的可动框31从周围方向支承可动体20。在光学单元101中，固定体10的结构与本实施例的光学单元1A相同。

然而，与本实施例的光学单元1A的固定体10相比，光学单元101的固定体10的周围方向上的大小、即X轴方向上的长度及Y轴方向上的长度更大。这是因为，在光学单元101中，由于万向机构30配置于构成俯仰轴摆动机构及偏转轴摆动机构的磁体21和线圈11的对的外侧，因而X轴方向及Y轴方向上的可动体20的长度变长，不得不使X轴方向及Y轴方向上的固定体10的大小变大。在图4中，在光学单元101的+X方向侧，表示万向机构30配置于磁体21A和线圈11A的对的－X方向侧的部分，而在光学单元101的－X方向侧，万向机构30配置于磁体21A和线圈11A的对的+X方向侧。同样地，在光学单元101的+Y方向侧，万向机构30配置于磁体21B和线圈11B的对的－Y方向侧，同样地，在光学单元101的－Y方向侧，万向机构30配置于磁体21B和线圈11B的对的+Y方向侧。

另外，通常，如图4所示，作为构成摆动机构40的磁体21，经常使用N极(N极磁体211)和S极(S极磁体212)在与线圈11相对的位置处排列而一体化的两极磁化的磁体21。然而，若使用上述两极磁化的磁体21，则难以构成为在Z轴方向上使该磁体21与万向机构30重叠。

接着，对图5示出的参考例的光学单元102进行说明。图5示出的参考例的光学单元102是如下的光学单元：与本实施例的光学单元1A不同，使构成万向机构30的一部分的万向框架部301配置于在光学模块22的光轴方向(Z轴方向)上与可动体20重叠的位置处。在光学单元102中，固定体10的结构也与本实施例的光学单元1A相同。

然而，与本实施例的光学单元1A的固定体10相比，光学单元102的固定体10的Z轴方向上的长度更大。这是因为，如图5所示，由于使构成万向机构30的一部分的万向框架部301配置于在Z轴方向上与可动体20重叠的位置处，因而包括万向机构30在内的Z轴方向上的可动体20的长度变长，不得不使Z轴方向的固定体10的大小变大。

如上所述，本实施例的光学单元1A能构成为比图4示出的光学单元小，图4示出的光学单元包括万向机构30，该万向机构30相对于在与光学模块22的光轴方向交叉的周围方向上包围可动体20的固定体10，利用具有弹性的可动框31从周围方向支承可动体20。而且，本实施例的光学单元1A能构成为比图5示出的光学单元小，图5示出的光学单元使构成万向机构30的一部分的万向框架部301配置于在光学模块22的光轴方向上与可动体20重叠的位置处。对图2与图4及图5进行比较后可以明了上述情况。

如上所述，在本实施例的光学单元1A中，摆动机构40的结构构成为使线圈11设置于固定体10且使磁体21设置于可动体20。但摆动机构40的结构也可以构成为使磁体21设置于固定体10且使线圈11设置于可动体20。因此，接下来，对包括构成为使磁体21设置于固定体10且使线圈11设置于可动体20的摆动机构40的光学单元1的实施例进行说明。

[实施例2](图3)

用图3对实施例2的光学单元1进行说明。这里，图3是本发明实施例2的光学单元1B的侧剖图，该图与实施例1的光学单元1A的图2对应。另外，对与上述实施例1共用的构成部件标记相同符号，省略详细的说明。本实施例的光学单元1除摆动机构40的结构以外，与实施例1的光学单元1A相同地构成。

如图3所示，在本实施例的光学单元1B中，在光学单元1B的+X方向侧，使磁体21A设置于固定体10且使线圈11A设置于可动体20。这里，虽然在图3中未示出，但在光学单元1B的－X方向侧，也使磁体21A设置于固定体10且使线圈11A设置于可动体20中的与磁体21A相对的位置。同样地，在光学单元1B的+Y方向侧，使磁体21B设置于固定体10且使线圈11B设置于可动体20中的与磁体21B相对的位置,在光学单元1B的－Y方向侧，使磁体21B设置于固定体10且使线圈11B设置于可动体20中的与磁体21B相对的位置。

即，在实施例1及实施例2的光学单元1中，将万向机构30的可动框31配置于可动体20的周围而非光轴方向。而且，摆动机构40具有在周围方向上设置于可动体20和固定体10中的一方的线圈11及设置于可动体20和固定体10中的另一方的与线圈11相对的位置的磁体21。并且，如图2和图3所示，磁体21以N极和S极在光轴方向上设置有间隙G的状态配置，万向机构30配置成可动框31的至少一部分进入间隙G。

如此，通过使万向机构30的可动框31配置于可动体20的周围而非光轴方向，能抑制光学单元1在光轴方向上大型化。而且，通过使万向机构30的可动框31配置成进入在可动体20的周围方向上设置的磁体21的间隙G，能抑制光学单元1在周围方向上大型化。

这里，在实施例1及实施例2的光学单元1中，可动框31由非磁性材料构成。通过像这样构成，实施例1及实施例2的光学单元1抑制了可动框31带有磁力而使可动体20相对于固定体10的摆动不稳定。

而且，在实施例1及实施例2的光学单元1中，间隙G的宽度构成为如下的宽度：在使可动体20相对于固定体10摆动时，可动框31不与磁体21接触。通过像这样构成，实施例1及实施例2的光学单元1抑制了在使可动体20相对于固定体10摆动时可动框31与磁体21接触等而使可动体20相对于固定体10的摆动不稳定。

而且，如上所述，在实施例1和实施例2的光学单元1中，摆动机构40构成为在周围方向上具有多个线圈11和磁体21的对。具体而言，作为俯仰轴摆动机构，具有两个由线圈11A和磁体21A构成的对，作为偏转轴摆动机构，具有两个由线圈11B和磁体21B构成的对。通过像这样构成，实施例1及实施例2的光学单元1能通过各两个的线圈11和磁体21的对来使可动体20相对于固定体10的摆动稳定，并且，能使可动体20相对于固定体10的摆动方向成为偏转方向及俯仰方向这样的多个方向。

这里，理想的是，根据可动体20相对于固定体10的摆动量，针对与多个线圈11和磁体21的对相应的各间隙G的每一个调节间隙G的宽度。即，例如在像实施例1及实施例2的光学单元1那样能在偏转方向及俯仰方向上摆动的结构中，理想的是，在偏转方向及俯仰方向的摆动量相同的情况下，使在偏转方向上进行摆动的磁体21间的间隙G与在俯仰方向上进行摆动的磁体21间的间隙G相同。因为，通过像这样构成，例如能够成为在沿光轴方向观察时大致对称的结构，能够使摆动稳定。而且，理想的是，在偏转方向及俯仰方向的摆动量不同的情况下，根据该摇动量而使在偏转方向上进行摆动的磁体21间的间隙G与在俯仰方向上进行摆动的磁体21间的间隙G不同。因为，通过像这样构成，能抑制可动框31与磁体21接触等，能抑制可动体20相对于固定体10的摆动变得不稳定。

而且，理想的是，摆动机构40构成为设置于可动体20的线圈11或磁体21配置成在光轴方向上不从可动体20伸出。因为，通过像这样构成，能有效抑制在光轴方向上大型化。另外，在实施例1及实施例2的光学单元1中，设置于可动体20的线圈11或磁体21配置成在光轴方向上不从可动体20伸出。

本发明不限于上述实施例，能在不超出其主旨的范围内通过各种结构实现。例如，与发明内容部分所记载的各形态中的技术特征对应的各实施例中的技术特征可以适当地进行替换或组合，以解决上述技术问题的一部分或全部、或者实现上述效果的一部分或全部。而且，上述技术特征只要未在本说明书中作为必须结构而说明，就可适当删除。

Claims (5)

1.一种光学单元，其特征是，包括：

可动体，该可动体包括光学模块；

固定体，该固定体在与所述光学模块的光轴方向交叉的周围方向上包围所述可动体；

万向机构，该万向机构在所述可动体与所述固定体之间以具有弹性的可动框将所述可动体支承为能摆动；以及

摆动机构，该摆动机构使所述可动体相对于所述固定体摆动，

所述摆动机构具有：在所述周围方向上设置于所述可动体和所述固定体中的一方的线圈；以及设置于所述可动体和所述固定体中的另一方的与所述线圈相对的位置的磁体，

所述磁体以N极和S极在所述光轴方向上设置有间隙的状态配置，

所述万向机构配置成所述可动框的至少一部分进入所述间隙，

所述摆动机构在所述周围方向上具有多个所述线圈和所述磁体的对，

具有如下的情况：根据所述可动体相对于所述固定体的摆动量，针对与多个所述对相应的各所述间隙的每一个调节所述间隙的宽度。

2.根据权利要求1所述的光学单元，其特征是，

所述可动框是非磁性的。

3.根据权利要求1所述的光学单元，其特征是，

所述间隙的宽度是如下的宽度：在使所述可动体相对于所述固定体摆动时，所述可动框不与所述磁体接触。

4.根据权利要求2所述的光学单元，其特征是，

所述间隙的宽度是如下的宽度：在使所述可动体相对于所述固定体摆动时，所述可动框不与所述磁体接触。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学单元，其特征是，

所述摆动机构配置成设置于所述可动体的线圈或磁体在所述光轴方向上不从所述可动体伸出。