CN114384661B - 光学单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学单元，将具备光学模块的可动体支承为能够相对于固定体旋转，即使旋转范围大，也不会降低所述旋转的驱动效率。光学单元(1)具备：可动体(20)，具备光学模块(22)；固定体(10)，在周围方向上围绕可动体(20)；旋转支承机构(30)，将可动体(20)支承为能够相对于固定体(10)以与光轴方向交叉的方向为旋转轴旋转；以及驱动机构(41)，具有线圈(11)和多个磁体(21)，其中，线圈(11)向光轴方向的端部接近旋转轴的方向弯曲，多个磁体(21)并排配置，使得从旋转轴方向观察时，与线圈(11)对置的面比沿着光轴方向排列更平行地接近线圈(11)。

Description

光学单元

技术领域

本发明涉及一种光学单元。

背景技术

目前，使用各种光学单元。其中，使用一种将具备光学模块的可动体支承为能够相对于固定体旋转的光学单元。例如，在专利文献1及专利文献2中公开了一种光学单元，其将具备光学模块的可动体支承为能够相对于固定体旋转，并具备驱动机构，所述驱动机构具有：端部向接近旋转轴的方向弯曲的一个线圈、和以与所述线圈之间的间隔不会扩大的方式成型的一个磁体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016－99503号公报

专利文献2：日本专利特开2019－70865号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在通过具有线圈和磁体的驱动机构，使可动体相对于固定体旋转的一般光学单元中，当旋转范围变大时，特别是，在端部的位置，线圈和磁体之间的间隔变大，有时，旋转的驱动效率降低。因此，如专利文献1及专利文献2的光学单元那样，在具备驱动机构的光学单元中，所述驱动机构具有一个线圈和一个磁体，线圈的端部在接近旋转轴的方向上弯曲，而能够抑制旋转范围变大时的线圈和磁体之间的间隔的扩大，且能够抑制耗电量的增大等的旋转的驱动效率的降低。然而，作为一个磁体、且为了不使所述磁体与弯曲的线圈之间的间隔扩大，有时，难以成型所述磁体，并且，存在无法充分地抑制旋转范围变大时的线圈和磁体之间的间隔的扩大的可能。于是，本发明的目的在于，在将具备光学模块的可动体支承为能够相对于固定体旋转的光学单元中，即使旋转范围大，也不会降低所述旋转的驱动效率。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的一种光学单元，包括：可动体，所述可动体具备光学模块；固定体，所述固定体在与所述光学模块的光轴方向交叉的周围方向(peripheral direction)上围绕所述可动体；旋转支承机构，所述旋转支承机构将所述可动体支承为能够相对于所述固定体以与所述光轴方向交叉的方向为旋转轴旋转；以及驱动机构，所述驱动机构具有：配置于所述可动体及所述固定体中的一方的线圈、和配置于所述可动体及所述固定体中的另一方的与所述线圈对置的位置的多个磁体，其中，所述线圈的所述光轴方向的端部向接近所述旋转轴的方向弯曲；多个所述磁体并排配置，使得从所述旋转轴的方向观察时，多个所述磁体的与所述线圈对置的面比沿着所述光轴方向的排列，更平行地接近所述线圈。

根据本实施方式，具有线圈和多个磁体；所述线圈的光轴方向的端部向接近所述旋转轴的方向弯曲；所述多个磁体并排配置，使得从旋转轴方向观察时，所述多个磁体的与线圈对置的面比沿着光轴方向的排列，更平行地接近线圈。因此，由于磁体的成型变得容易，从而能够有效地配置磁体，使得磁体与弯曲的线圈之间的间隔不会扩大，能够使得即使可动体相对于固定体的旋转的旋转范围较大，也不会降低所述旋转的驱动效率。

在本发明的光学单元中，可以采用以下结构：多个所述磁体以相对于相邻的磁体具有台阶的状态并排配置。通过采用这种结构，可以将各个磁体设为成型容易的磁体，并且能够有效地配置磁体，使得磁体与弯曲的线圈之间的间隔不会扩大。

在本发明的光学单元中，可以采用以下结构：在所述线圈中，所述光轴方向的两端部侧的区域形成在所述旋转轴的方向上延伸的有效边。通过采用这种结构，能够提高线圈的驱动效率。

在本发明的光学单元中，可以采用以下结构：在所述驱动机构中，以即使在所述可动体相对于所述固定体在所述旋转支承机构的最大旋转范围内旋转的情况下，也成为所述有效边和至少一个所述磁体为对置的配置的方式，而配置所述线圈及所述磁体。通过采用这种结构，即使在可动体相对于固定体在旋转支承机构的最大旋转范围内旋转的情况下，也可以有效地赋予驱动力，能够提高驱动效率。

在本发明的光学单元中，可以采用以下结构：所述线圈在与所述有效边不同的位置弯曲。在有效边弯曲的情况下，难以在弯曲的区域使线圈和磁体平行地对置，但通过在与有效边不同的位置弯曲，能够容易地使线圈和磁体平行地对置，能够提高驱动效率。

在本发明的光学单元中，可以采用以下结构：所述线圈被弯曲三次以上，所述磁体为三个以上。如果线圈的弯曲次数少，则在旋转范围变大的情况下，线圈和磁体之间的间隔容易变大，但通过采用这种结构，即使在旋转范围变大的情况下，也能够缩小线圈和磁体之间的间隔，能够提高驱动效率。

发明效果

在将具备光学模块的可动体支承为能够相对于固定体旋转的本发明的光学单元中，即使旋转范围大，也可以不使所述旋转的驱动效率降低。

附图说明

图1是本发明的实施例1的光学单元的分解立体图。

图2是本发明的实施例1的光学单元的驱动机构的侧视图。

图3是本发明的实施例1的光学单元的驱动机构的主视图。

图4是本发明的实施例2的光学单元的驱动机构的主视图。

图5是本发明的实施例3的光学单元的驱动机构的主视图。

[附图标记说明]

1…光学单元；10…固定体；10a…上表面部；10b…侧面部；10c…侧面部；10d…下表面部；10A…壳体部；10B…底部；11A…线圈；11B…线圈；12…孔部；20…可动体；20a…上表面部；20b…侧面部；20c…侧面部；20d…下表面部；21A…磁体；21B…磁体；22…光学模块；30…万向架机构(旋转支承机构)；31…万向架框架部；32…连接部；33…孔部；41…驱动机构；111…有效边；112…非有效边；113…非有效边；114…有效边；211…磁体；212…磁体；213…磁体；214…磁体；215…磁体；216…磁体；B…弯曲部；D…台阶。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各实施例中，对相同的结构，标注相同的附图标记，且仅在第一实施例中进行说明，在以后的实施例中省略所述结构的说明。此外，在各图中，X轴、Y轴及Z轴分别是正交的方向，将沿+X方向及－X方向观察的图设为侧视图，将沿－Y方向观察的图设为主视图，将沿+Y方向观察的图设为后视图，将沿－Z方向观察的图设为俯视图，将沿+Z方向观察的图设为仰视图。另外，X轴方向与偏转轴方向相对应，Y轴方向与俯仰轴方向相对应，Z轴方向与光轴方向相对应，并且与滚动轴方向相对应。

[实施例1](图1～图3)

首先，作为本发明的光学单元，使用图1～图3对实施例1的光学单元1进行说明。详细内容如下所述，本实施例的光学单元1包括：可动体20，具备光学模块22；固定体10，在与光学模块22的光轴方向(Z轴方向)交叉的周围方向上围绕可动体20；万向架机构30，作为旋转支承机构，将可动体20支承为能够相对于固定体10以与光轴方向交叉的方向(X轴方向及Y轴方向)为旋转轴旋转；以及驱动机构41，具有配置于固定体10的线圈11(线圈11A及11B)和配置于可动体20的与线圈11对置的位置的磁体21(磁体21A及21B)。

＜光学单元的整体结构＞

首先，使用图1对本实施例的光学单元1的整体结构进行说明。优选的是，本实施例的光学单元1能够在摄像头或智能手机等中使用。这是因为，本实施例的光学单元1可紧凑地构成，且使摄像头或智能手机可被紧凑地构成。但是，本实施例的光学单元1不限于使用在摄像头或智能手机中，而能够用于各种装置，而不会特别地限定用途。

如图1所示，本实施例的光学单元1具备可动体20，所述可动体20具备设置有透镜等的光学模块22。另外，光学单元1具备固定体10，所述固定体10具备：在与光学模块22的光轴方向(Z轴方向)交叉的周围方向上围绕可动体20的壳体部10A、和在可动体20被容纳于壳体部10A的状态下能够从－Z方向覆盖壳体部10A的底部10B。另外，在可动体20和固定体10之间具备万向架机构30，所述万向架机构30具备有弹性的万向架框架部31，且将可动体20支承为能够相对于固定体10以X轴方向及Y轴方向为旋转轴旋转。此外，光学单元1具备：使可动体20相对于固定体10旋转的驱动机构41。

＜可动体＞

可动体20制成大致长方体。光学模块22是由上表面部20a、下表面部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而被保持于可动体20的内部，且配置成透镜从可动体20的+Z方向的面即上表面部20a突出的状态。另外，在X轴方向上的可动体20的两侧的侧面部20b，设置有构成驱动机构41的磁体21A。另外，在Y轴方向上的可动体20的两侧的侧面部10c，设置有构成驱动机构41的磁体21B。在此，磁体21A及磁体21B为同样的结构，详细的结构，在后述的驱动机构41的说明中进行说明。

＜固定体＞

固定体10制成大致长方体，壳体部10A构成上表面部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构成下表面部10d。固定体10由上表面部10a和下表面部10d从Z轴方向围绕可动体20，由侧面部10b从X轴方向围绕可动体20，并且由侧面部10c从Y轴方向围绕可动体20。在此，在固定体10的+Z方向的面即上表面部10a，设置有供光学模块22的透镜穿过的孔部12。

另外，在固定体10的X轴方向上的两侧的侧面部10b的内侧的表面，设置有构成驱动机构41的线圈11A。另外，在固定体10的Y轴方向上的两侧的侧面部10c的内侧的表面，设置有构成驱动机构41的线圈11B。线圈11A配置于与磁体21A对置的位置，线圈11B配置于与磁体21B对置的位置。在此，线圈11A及线圈11B为同样的结构，详细的结构与磁体21A及磁体21B的说明，一起在后述的驱动机构41的说明中进行说明。

＜万向架机构＞

万向架机构30具有：万向架框架部31，外形为矩形，具有供光学模块22穿过的圆形的孔部33；以及可动体20与固定体10的连接部32。连接部32形成于矩形的万向架框架部31的四个角，其中，对角线上的两个连接部32以能够摆动的方式连接于可动体20，另外的对角线上的两个连接部32以能够摆动的方式连接于固定体10。此外，作为万向架机构30，没有特别限定，可以使用以往用于光学单元的一般的万向架机构。

＜驱动机构＞

接下来，除了图1之外，还使用图2及图3，对本实施例的光学单元1的主要部分即驱动机构41进行说明。此外，图2及图3是由线圈11中的线圈11A和磁体21中的磁体21A构成的驱动机构41(俯仰轴摆动机构)的图，但如上所述，线圈11A和线圈11B为同样的结构，并且磁体21A和磁体21B为同样的结构。因此，下述的说明可以看作是对X轴方向和Y轴方向进行替换，对由线圈11B和磁体21B构成的驱动机构41(偏转轴摆动机构)的说明。

如图1所示，驱动机构41具有：由线圈11A和磁体21A构成的俯仰轴摆动机构、和由线圈11B和磁体21B构成的偏转轴摆动机构。但是，不限于这种结构，也可以设为仅具备俯仰轴摆动机构和偏转轴摆动机构中的任意一方的结构。另外，本实施例的驱动机构41是具有俯仰轴摆动机构(一对线圈11A和磁体21A)和偏转轴摆动机构(一对线圈11B和磁体21B)各两个的结构，但也可以设为具有俯仰轴摆动机构和偏转轴摆动机构各一个或者各三个以上的结构。此外，本实施例的驱动机构41在固定体10中具备线圈11且在可动体20中具备磁体21，但也可以设为在可动体20中具备线圈11且在固定体10中具备磁体21的结构。

＜磁体＞

如图2及图3所示，磁体21A从+Z方向侧依次由平板状的磁体211、在弯曲部B沿X轴方向向外侧弯曲的板状的磁体212、以及平板状的磁体213构成。另外，如图3所示，平板状的磁体211及平板状的磁体213均以Z轴方向上的端部侧在X轴方向上成为内侧的方式配置。即，如图3所示，磁体21A的各个磁体按照从Y轴方向观察画圆弧的配置而设置。

在此，磁体211构成为与线圈11A对置的一侧(X轴方向上的外侧)的面为N极。另外，磁体212构成为比弯曲部B靠+Z方向侧的区域中与线圈11A对置的一侧的面为N极，并且构成为比弯曲部B靠－Z方向侧的区域中与线圈11A对置的一侧的面为S极。而且，磁体213构成为与线圈11A对置的一侧的面为S极。即，磁体21A构成为在Z轴方向上，+Z方向侧的一半区域中与线圈11A对置的一侧的面为N极，且构成为在Z轴方向上，－Z方向侧的一半区域中与线圈11A对置的一侧的面为S极。

＜线圈＞

如图2及图3所示，线圈11A从+Z方向侧依次由沿着Y轴方向延伸的有效边111、非有效边112及非有效边113、以及沿着Y轴方向延伸的有效边114构成。另外，如图3所示，线圈11A通过以非有效边在X轴方向上的中央沿X轴方向向外侧突出的方式在弯曲部B弯曲，而被分为非有效边112和非有效边113。另外，在有效边111和非有效边112之间，以沿X轴方向向外侧突出的方式在弯曲部B弯曲；在非有效边113和有效边114之间，以沿X轴方向向外侧突出的方式在弯曲部B弯曲。

这样，线圈11A通过在三个部位的弯曲部B以沿X轴方向向外侧突出的方式弯曲，与磁体211同样地按照从Y轴方向观察画圆弧的配置而设置。在此，由线圈11A和磁体21A构成的俯仰轴摆动机构的旋转轴在X轴方向上为可动体20的中央侧(图3的－X方向侧)，所以线圈11A可以表现为向Z轴方向上的端部接近旋转轴的方向弯曲。此外，在对驱动机构41进行驱动之前的状态下，为如下配置：有效边111与磁体211对置，非有效边112与磁体212中的N极的区域对置，非有效边113与磁体212中的S极的区域对置，有效边114与磁体213对置。这样，通过均按照从Y轴方向观察画圆弧的配置来设置线圈11A和磁体21A，即使使可动体20相对于固定体10旋转，也可抑制线圈11A和磁体21A之间的间隔扩大。

这样，在本实施例的光学单元1中，线圈11A向光轴方向(Z轴方向)的端部接近旋转轴的方向弯曲。而且，多个磁体211、212及213与线圈11A同样地按照从Y轴方向观察画圆弧的配置来设置。换句话说，多个磁体211、212及213并排配置，使得从旋转轴方向(图3中的Y轴方向)观察时，多个磁体211、212及213的与线圈11A对置的面比沿着光轴方向(笔直地沿着Z轴方向)的排列，更平行地接近线圈11A(使得线圈11和磁体21之间的间隔，以恒定的间隔接近)。

本实施例的光学单元1中的多个磁体211、212及213结构简单，成型容易。而且，使用成型容易的这些磁体211、212及213，如上所述，将各磁体有效地配置成与弯曲的线圈11A之间的间隔不会扩大。因此，即使可动体20相对于固定体10的旋转的旋转范围大，本实施例的光学单元1也不会降低所述旋转的驱动效率。另外，通过按照从Y轴方向观察画圆弧的配置来设置磁体21和线圈11，与将相同大小的磁体21和线圈11沿着光轴方向笔直地配置的情况相比，能够抑制光学单元1在Z轴方向上变大。

此外，在本实施例中，线圈11A及磁体21A均大致沿着以旋转轴为中心的圆弧配置，但线圈11及磁体21也可以不像本实施例那样沿着以旋转轴为中心的圆弧配置。只要是线圈11向光轴方向的端部接近旋转轴的方向弯曲，且多个磁体21并排配置，使得从旋转轴方向观察时与线圈11对置的面比沿着光轴方向排列更平行地接近线圈11，则即使不能说线圈11和磁体21之间的间隔是大致恒定的间隔，也符合本发明。

在此，如图3所示，在本实施例的光学单元1中，磁体211和磁体212以及磁体212和磁体213，以相对于相邻的磁体具有台阶D的状态并排配置。通过设为这样的结构，能够将各个磁体211、212及213设为容易成型的磁体，同时可将磁体配置成与弯曲的线圈11A之间的间隔不会扩大。

另外，如图2所示，在本实施例的光学单元1中，线圈11A不是仅由圆弧状的部分构成的正圆形或椭圆形，而是呈具有圆弧部分和以直线状延伸的Z轴方向上的两端部分(与有效边111及114对应)的形状，以直线状延伸的两端部分均为仅与磁体21A的N极对置的配置(有效边111)或仅与S极对置的配置(有效边114)。换句话说，线圈11A形成光轴方向(Z轴方向)的两端部侧的区域在旋转轴方向(Y轴方向)上延伸的有效边111及114。通过设为这样的结构，能够提高线圈11A的驱动效率。

在此，在本实施例的光学单元1中，如图2及图3所示，在与作为线圈11及磁体21的配置方向的圆弧方向大致对应的光轴方向(Z轴方向)上，成为磁体21A比线圈11A更突出的配置。通过成为这样的配置，就本实施例的驱动机构41而言，即使在可动体20相对于固定体10在万向架机构30的最大旋转范围内旋转的情况下，线圈11A及磁体21A也成为有效边111及114和磁体21A中的至少一个对置的配置。通过设为这样的结构，即使在可动体20相对于固定体10在万向架机构30的最大旋转范围内旋转的情况下，本实施例的光学单元1也可以有效地赋予驱动力，提高了驱动效率。

另外，如上所述，在本实施例的光学单元1中，线圈11A并不是有效边111及114本身具有弯曲部B，而是在有效边和非有效边之间的位置及非有效边具有弯曲部B。这样，优选的是，线圈11设为在与有效边不同的位置(非有效边或有效边和非有效边的边界部分)弯曲的结构。这是因为在有效边弯曲的情况下，为了与弯曲的区域对应，需要将磁体21弯曲等，在弯曲的区域难以使线圈11和磁体21平行地对置，但通过在与有效边不同的位置弯曲，可以容易地使线圈11和磁体21平行地对置，能够提高驱动效率。

另外，如上所述，在本实施例的光学单元1中，线圈11A被弯曲三次，磁体21A为三个。这样，优选的是，设为线圈11被弯曲三次以上且磁体21为三个以上的结构。这是因为，如果线圈11的弯曲次数少，则在旋转范围变大的情况下，线圈11和磁体21之间的间隔容易扩大，但通过设为这样的结构，即使在旋转范围变大的情况下，也可以缩小线圈11和磁体21之间的间隔，能够提高驱动效率。

[实施例2](图4)

接下来，使用图4对实施例2的光学单元进行说明。在此，图4是本发明的实施例2的光学单元的驱动机构41的主视图，是与实施例1的光学单元1中的图3相对应的图。此外，与上述实施例1共同的构成部件用相同的附图标记表示，省略详细的说明。除了下述所说明的部分的结构以外，本实施例的光学单元是与实施例1的光学单元1同样的结构。因此，除了下述所说明的部分以外，具有与实施例1的光学单元1同样的技术特征。

如图3所示，就实施例1的光学单元1而言，配置于磁体211和磁体213之间的磁体(磁体212)由一个磁体构成。另一方面，如图4所示，在本实施例的光学单元中，配置于磁体211和磁体213之间的磁体由两个平板状的磁体214及215构成。因为本实施例的光学单元均由平板状的磁体形成驱动机构41，所以可以采用特别简单的结构。

[实施例3](图5)

接下来，使用图5对实施例3的光学单元进行说明。在此，图5是本发明的实施例3的光学单元的驱动机构41的主视图，是与实施例1的光学单元1中的图3相对应的图。此外，与上述实施例1及实施例2共同的构成部件用相同附图标记表示，省略详细的说明。除了下述所说明的部分的结构以外，本实施例的光学单元是与实施例1的光学单元1同样的结构。因此，除了下述所说明的部分以外，具有与实施例1的光学单元1同样的技术特征。

如图3所示，就实施例1的光学单元1而言，配置于磁体211和磁体213之间的磁体(磁体212)由具有弯曲部B的磁体构成。另一方面，如图5所示，在本实施例的光学单元中，配置于磁体211和磁体213之间的磁体由具有大致沿着线圈11的非有效边112及113的曲面的磁体216构成。这样，对多个磁体21中的每一个的形状没有特别限制。

本发明不限于上述的实施例，在不脱离其主旨的范围内可以以各种结构实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，能够对与发明概要一栏中所记载的各实施方式中的技术特征对应的实施例中的技术特征，适当地进行替换或组合。另外，如果所述技术特征没有在本说明书中被说明为必不可少，则能够适当地删除。

Claims (7)

1.一种光学单元，其特征在于，包括：

可动体，所述可动体具备光学模块；

固定体，所述固定体在与所述光学模块的光轴方向交叉的周围方向上围绕所述可动体；

旋转支承机构，所述旋转支承机构将所述可动体支承为能够相对于所述固定体以与所述光轴方向交叉的方向为旋转轴旋转；以及

驱动机构，所述驱动机构具有：配置于所述可动体及所述固定体中的一方的线圈、和配置于所述可动体及所述固定体中的另一方的与所述线圈对置的位置的多个磁体，

其中，所述线圈向所述光轴方向的端部接近所述旋转轴的方向弯曲，

所述多个磁体并排配置，使得当在所述旋转轴的方向上观察时，与所述多个磁体沿着所述光轴方向布置的情况相比，所述多个磁体的面向所述线圈的面变得平行于所述线圈；

在所述线圈中，所述光轴方向的两端部侧的区域，形成了在所述旋转轴的方向上延伸的两个有效边，

在所述线圈中，位于所述光轴方向的两端部侧之间的区域，形成了两个非有效边；

多个所述磁体以相对于相邻的磁体具有台阶的状态并排配置，

对置于所述两个有效边的其中一个的所述磁体、与对置于所述两个非有效边的其中一个的所述相邻的磁体，在所述旋转轴的方向上彼此隔开距离以作为所述台阶，

对置于所述两个有效边的另一个的所述磁体、与对置于所述两个非有效边的另一个的所述相邻的磁体，在所述旋转轴的方向上彼此隔开距离以作为所述台阶。

2.根据权利要求1所述的光学单元，其特征在于，

在所述驱动机构中，以即使所述可动体相对于所述固定体在所述旋转支承机构的最大旋转范围内旋转的情况下，也成为所述两个有效边的其中一个和至少一个所述磁体为对置的配置的方式，而配置所述线圈及所述磁体。

3.根据权利要求1所述的光学单元，其特征在于，

所述线圈在与所述两个有效边不同的位置弯曲。

4.根据权利要求2所述的光学单元，其特征在于，

所述线圈在与所述两个有效边不同的位置弯曲。

5.根据权利要求1或2所述的光学单元，其特征在于，所述线圈被弯曲三次以上，

所述磁体为三个以上。

6.根据权利要求3所述的光学单元，其特征在于，

所述线圈被弯曲三次以上，

所述磁体为三个以上。

7.根据权利要求4所述的光学单元，其特征在于，

所述线圈被弯曲三次以上，

所述磁体为三个以上。