CN114815444A - 带抖动修正功能的光学单元 - Google Patents

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CN114815444A CN202210060215.7A CN202210060215A CN114815444A CN 114815444 A CN114815444 A CN 114815444A CN 202210060215 A CN202210060215 A CN 202210060215A CN 114815444 A CN114815444 A CN 114815444A
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Abstract

一种带抖动修正功能的光学单元，减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度，并且简化摄像头模块的形状，减小摄像头模块的平面形状。带抖动修正功能的光学单元具有：摄像头模块(4)；将摄像头模块支承为能够绕与摄像头模块的光轴(L)交叉的第一轴(X)摆动，并且将可动体(5)支承为能够绕与光轴及第一轴交叉的第二轴(Y)摆动的摆动支承机构(7)；以及经由摆动支承机构支承摄像头模块的固定体(8)。摄像头模块具备：透镜保持架(10)；围绕透镜保持架的外周侧的壳体(12)；固定于壳体的光轴方向上的被摄体相反侧(L2)的端部的基板(15)；以及配置于基板的摄像元件(3)。壳体及基板从光轴方向观察时为圆形。

Description

带抖动修正功能的光学单元
技术领域
本发明涉及一种使摄像头模块摆动以进行抖动修正的带抖动修正功能的光学单元。
背景技术
在装设于便携终端或移动体上的光学单元中，有一种光学单元，其中，为了抑制便携式终端或移动体移动时的摄影图像的紊乱，使具备摄像头模块的可动体绕光轴或与光轴交叉的轴线摆动。在专利文献1中，公开了这种带抖动修正功能的光学单元。
专利文献1的带抖动修正功能的光学单元具有：具备摄像单元(摄像头模块)的可动体；固定体；以及使可动体相对于固定体绕与光轴交叉的轴摆动的抖动修正用驱动机构。摄像单元具备：方形壳体；保持于方形壳体的内侧的透镜保持架；使透镜保持架沿光轴方向移动的透镜驱动机构；固定于方形壳体的光轴方向上的后侧的端部的元件保持架；以及由元件保持架保持的摄像元件。当向抖动修正用驱动机构的线圈通电时，可动体以设置于可动体的光轴方向的后侧的摆动支点部为中心摆动，进行摄像单元的抖动修正。
在专利文献1中，摄像单元从光轴方向观察时为矩形，因此，当可动体摆动时，在径向上距离摆动支点部最远的角部在光轴方向上大幅度位移。于是，为了避免可动体在光轴方向上的位移量变大，在方形壳体的角部形成有沿光轴方向凹陷的凹部，。这样，如果将摄像单元的角部制成凹陷的形状，可动体在光轴方向上的位移量则减小凹部的深度的量。因此，能够减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-130822号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，如果像专利文献1那样仅将摄像单元中在光轴方向上的位移较大的部分制成凹陷的形状，则摄像单元的外形复杂化，零件形状复杂化。因此，存在制造成本增大这样的问题。
另外，在专利文献1的摄像单元中，尽管透镜保持架的平面形状是圆形，但方形壳体的平面形状是矩形，因此，元件保持架的面积较大。因此，零件尺寸大，材料成本高。
鉴于这些点，本发明的技术问题在于，减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度，并且简化摄像头模块的形状，减小摄像头模块的平面形状。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，具有：摄像头模块；摆动支承机构，所述摆动支承机构将所述摄像头模块支承为能够绕与所述摄像头模块的光轴交叉的第一轴摆动，并且将所述摄像头模块支承为能够绕与所述光轴及所述第一轴交叉的第二轴摆动；固定体，所述固定体经由所述摆动支承机构支承所述摄像头模块，所述摄像头模块具备：透镜保持架；围绕所述透镜保持架的外周侧的壳体；固定于所述壳体的所述光轴方向上的被摄体相反侧的端部的基板；以及配置于所述基板的摄像元件，所述壳体及所述基板从所述光轴方向观察时为圆形。
根据本发明，摄像头模块的外形从光轴方向观察时为圆形。因此，在摄像头模块上，不存在当绕与光轴交叉的轴旋转时在光轴方向上的位移量较大的角部。因此，使摄像头模块摆动而进行抖动修正时的摄像头模块在光轴方向上的位移量较小，所以能够减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度。
另外，根据本发明，摄像头模块的外装零件即壳体是简单的圆筒形状即可，无需设置复杂的凹凸形状。因此，可以简化零件形状，所以能够降低制造成本。此外，通过消除摄像头模块的角部，能够减小基板的面积。因此，能够降低基板的材料成本。另外，由于可以将摄像头模块的平面形状减小无角部的量，因而易于在摄像头模块的外周侧确保配置摆动支承机构等零件的空间。因此，能够减小带抖动修正功能的光学单元的平面形状。
在本发明中，理想的是，所述摄像头模块具备：在内侧保持所述透镜保持架的圆筒形的套筒；配置于所述套筒和所述壳体在径向上的间隙中的透镜驱动机构；以及将所述套筒支承为能够相对于所述壳体在所述光轴方向上移动的透镜支承机构。据此，能够使摄像头模块具有自动对焦功能。
在本发明中，理想的是，所述透镜驱动机构具备：固定于所述套筒和所述壳体中的一方的透镜驱动用磁体；以及固定于所述套筒和所述壳体中的另一方的透镜驱动用线圈，所述透镜驱动用磁体和所述透镜驱动用线圈是环绕所述套筒的环状部件，且沿所述光轴方向排列。据此，与使线圈和磁体在径向上对置的结构相比，能够减小透镜驱动机构的径向上的宽度。因此，能够减小摄像头模块的平面形状。
在本发明中，理想的是，所述透镜支承机构是在所述透镜驱动机构的所述光轴方向上的两侧连接所述套筒和所述壳体的一对板簧。这样，通过设为用板簧悬挂将套筒的两端悬挂的结构，套筒在光轴方向上的移动稳定。另外，通过使用板簧，能够减小透镜支承机构的配置空间。
在本发明中，理想的是，所述摄像元件从所述光轴方向观察时为矩形，所述摄像元件的对角方向上的尺寸小于所述基板的直径。据此，可以使用通用的摄像元件。另外，在将基板不容纳于壳体的内侧而是从被摄体相反侧与壳体抵接并固定的情况下，能够避免壳体与摄像元件发生干扰。
在本发明中，理想的是，所述固定体具备围绕所述壳体的外周侧的框体，具有使所述摄像头模块绕所述第一轴及绕所述第二轴旋转的抖动修正用磁驱动机构，所述抖动修正用磁驱动机构及所述摆动支承机构配置于所述壳体和所述框体之间。据此，框体在光轴方向上的高度只要是可以容纳摄像头模块的高度即可，所以能够减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度。另外，在本发明中，可以减小摄像头模块的平面形状，所以易于在摄像头模块的外周侧确保抖动修正用磁驱动机构及摆动支承机构的配置空间。
发明效果
根据本发明，摄像头模块的外形从光轴方向观察时为圆形，在摄像头模块上不存在绕与光轴交叉的轴旋转时光轴方向上的位移量较大的角部。因此，使摄像头模块摆动而进行抖动修正时的摄像头模块在光轴方向上的位移量较小，所以能够减小带抖动修正功能的光学单元在光轴方向上的产品高度。
另外，根据本发明，摄像头模块的外装零件即壳体是简单的圆筒形状即可，无需设置复杂的凹凸形状。因此，可以简化零件形状，所以能够降低制造成本。此外，通过去除摄像头模块的角部，可以减小基板的平面形状。因此，能够降低基板的材料成本。另外，由于可以使摄像头模块的平面形状减小没有角部的量，因而易于在摄像头模块的外周侧确保配置摆动支承机构等零件的空间。因此，能够减小带抖动修正功能的光学单元的平面形状。
附图说明
图1是应用了本发明的带抖动修正功能的光学单元的剖视图。
图2是摄像头模块的立体图。
图3是摄像头模块的分解立体图。
图4是示意性地表示抖动修正用磁驱动机构、框体及摄像头模块的俯视图。
附图标记说明
1…带抖动修正功能的光学单元；2…透镜；3…摄像元件；4…摄像头模块；5…可动体；6…抖动修正用磁驱动机构；6X…第一抖动修正用磁驱动机构；6Y…第二抖动修正用磁驱动机构；7…摆动支承机构；8…固定体；9…框体；10…透镜保持架；11…套筒；12…壳体；13…透镜驱动机构；14…透镜支承机构；15…基板；16…开口部；17…筒部；18…端板部；19…开口部；20…透镜驱动用磁体；21、22…透镜驱动用线圈；23、24…板簧；25…套筒侧连接部；26…壳体侧连接部；27…臂部；28…垫片；61X、61Y…磁体；62X、62Y…线圈；71、72…板簧；73…可动体侧连接部；74…固定体侧连接部；75…臂部；91…第一侧壁；92…第二侧壁；93…第三侧壁；94…第四侧壁；95…底板部；96…前板部；97…开口部；L…光轴；L1…被摄体侧；L2…被摄体相反侧；X…第一轴；Y…第二轴。
具体实施方式
下面，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)
图1是应用本发明的带抖动修正功能的光学单元1的剖视图。图2是摄像头模块4的立体图。图3是摄像头模块4的分解立体图。图4是示意性地表示抖动修正用磁驱动机构6、框体9及摄像头模块4的俯视图。
带抖动修正功能的光学单元1具有摄像头模块4，该摄像头模块4具备透镜2及摄像元件3。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、或装设于头盔、自行车、遥控直升机等移动体上的运动摄像头或可穿戴式摄像头等光学设备。在这样的光学设备中，如果在拍摄时产生光学设备的抖动，则在摄像图像中产生紊乱。带抖动修正功能的光学单元1基于由陀螺仪等检测单元检测到的加速度或角速度、抖动量等，修正摄像头模块4的倾斜，以避免摄影图像倾斜。
带抖动修正功能的光学单元1使摄像头模块4绕与透镜2的光轴L正交的第一轴X旋转，并且使摄像头模块4绕与光轴L及第一轴X正交的第二轴Y旋转，进行抖动修正。在以下的说明中，将沿着光轴L的方向设为光轴方向，将沿着第一轴X的方向设为第一轴X方向，将沿着第二轴Y的方向设为第二轴Y方向。另外，将光轴方向的一侧设为L1方向，将光轴方向的另一侧设为L2方向。L1方向是摄像头模块4的被摄体侧，L2方向是摄像头模块4的被摄体相反侧。
如图1所示，带抖动修正功能的光学单元1具备：具有摄像头模块4的可动体5；抖动修正用磁驱动机构6；摆动支承机构7；以及经由摆动支承机构7支承可动体5的固定体8。摆动支承机构7将可动体5支承为能够绕第一轴X及绕第二轴Y摆动。可动体5可在绕第一轴X的俯仰方向及绕第二轴Y的偏转方向上旋转。带抖动修正功能的光学单元1进行俯仰修正及偏转修正。
另外，带抖动修正功能的光学单元1具备用于输出摄像元件3的信号的柔性印刷基板(未图示)和向抖动修正用磁驱动机构6供电用的柔性印刷基板(未图示)。
(固定体)
如图1和图4所示，固定体8具备围绕可动体5的外周侧的框体9。在本实施方式中，框体9具备：在可动体5的第二轴Y方向的两侧与第一轴X方向平行延伸的第一侧壁91及第二侧壁92；以及在可动体5的第一轴X方向的两侧与第二轴Y方向平行延伸的第三侧壁93及第四侧壁94。另外，框体9具备底板部95和前板部96，底板部95封闭由第一侧壁91、第二侧壁92、第三侧壁93及第四侧壁94构成的方筒状的筒部的被摄体相反侧L2的端部，前板部96从第一侧壁91、第二侧壁92、第三侧壁93及第四侧壁94的被摄体侧L1的端部向内周侧延伸。可动体5具备从形成于前板部96的中央的开口部97向被摄体侧L1突出的透镜保持架10。
此外，在本实施方式中，从光轴方向观察到的框体9的平面形状是矩形，但从光轴方向观察到的框体9的平面形状不限于矩形。例如，也可以是八边形，也可以是圆形。
(抖动修正用磁驱动机构)
如图4所示，抖动修正用磁驱动机构6配置于可动体5和第一侧壁91、第二侧壁92、第三侧壁93及第四侧壁94之间。抖动修正用磁驱动机构6具备：对可动体5产生绕第一轴X的驱动力的第一抖动修正用磁驱动机构6X；以及对可动体5产生绕第二轴Y的驱动力的第二抖动修正用磁驱动机构6Y。
在本实施方式中，第一抖动修正用磁驱动机构6X配置于可动体5的第二轴Y方向的两侧。另外，第二抖动修正用磁驱动机构6Y配置于可动体5的第一轴X方向上的两侧。第一抖动修正用磁驱动机构6X具备：固定于可动体5上的磁体61X；以及配置于框体9的第一侧壁91及第二侧壁92上的线圈62X。第二抖动修正用磁驱动机构6Y具备：固定于可动体5上的磁体61Y；以及配置于框体9的第三侧壁93及第四侧壁94上的线圈62Y。
此外，第一抖动修正用磁驱动机构6X也可以仅配置于可动体5的第二轴Y方向上的一侧。另外，第二抖动修正用磁驱动机构6Y也可以仅配置于可动体5的第一轴X方向上的一侧。此外，第一抖动修正用磁驱动机构6X和第二抖动修正用磁驱动机构6Y的线圈和磁体的配置也可以与本实施方式相反。即，也可以是具备配置于可动体5上的线圈和配置于固定体8上的磁体的结构。
(摆动支承机构)
如图1所示，摆动支承机构7是通过连接可动体5和框体9的一对板簧71、72悬挂可动体5的结构。摆动支承机构7具备：与可动体5的被摄体侧L1的端部连接的板簧71；以及与可动体5的被摄体相反侧L2的端部连接的板簧72。在本实施方式中，一对板簧71、72为相同形状，配置于抖动修正用磁驱动机构6的光轴方向上的两侧。板簧71、72各自具备：固定于可动体5的外周面上的可动体侧连接部73；与框体9的内周面连接的固定体侧连接部74；以及连接可动体侧连接部73和固定体侧连接部74的多个臂部75。各臂部75沿周向延伸，且是能够沿径向挠曲的形状。多个臂部75以光轴L为中心在周向上均匀地配置。
此外，摆动支承机构7不限定于本实施方式的结构。例如，摆动支承机构7也可以是万向架机构或枢轴机构。
(摄像头模块)
如图1、图2及图3所示，摄像头模块4具备：透镜保持架10；在内侧保持透镜保持架10的圆筒形的套筒11；围绕套筒11的外周侧的壳体12；配置于壳体12和套筒11之间的透镜驱动机构13及透镜支承机构14；以及固定于壳体12的被摄体相反侧L2的端部的基板15。透镜2由透镜保持架10保持。如图2和图3所示，透镜保持架10在被摄体侧L1的端部具备开口部16。
壳体12具备圆筒形的筒部17和从筒部17的被摄体侧L1的端部向内周侧延伸的端板部18。在端板部18的中央设置有圆形的开口部19。透镜保持架10的前端部从开口部19向被摄体侧L1突出。
摄像元件3固定于基板15。如图3所示，摄像元件3从光轴方向观察的平面形状是矩形，基板15从光轴方向观察的平面形状是圆形。摄像元件的对角方向上的尺寸小于基板15的直径。在本实施方式中，壳体12的被摄体相反侧L2的端部与基板15的外周端部抵接。摄像元件3的对角方向上的尺寸小于与基板15抵接的筒部17的内径。因此，壳体12不会干扰摄像元件3。
如图1和图3所示，透镜驱动机构13具备：固定于套筒11的外周面上的透镜驱动用磁体20；以及配置于透镜驱动用磁体20的光轴方向上的两侧的一对透镜驱动用线圈21、22。透镜驱动用磁体20和透镜驱动用线圈21、22都是环绕套筒11的环状部件。透镜驱动用线圈21、22固定于筒部17的内周面，并向同一方向卷绕。
透镜支承机构14是通过连接套筒11和壳体12的一对板簧23、24悬挂套筒11的结构。透镜支承机构14具备：与套筒11的被摄体侧L1的端部连接的板簧23；以及与套筒11的被摄体相反侧L2的端部连接的板簧24。在本实施方式中，一对板簧23、24为相同的形状，配置于透镜驱动机构13的光轴方向上的两侧。
板簧23、24各自具备：固定于套筒11的外周面上的套筒侧连接部25；与壳体12的内周面连接的壳体侧连接部26；以及连接套筒侧连接部25和壳体侧连接部26的多个臂部27。如图3所示，套筒侧连接部25及壳体侧连接部26为环状。如图1所示，在壳体12的端板部18和套筒侧连接部25之间以及透镜驱动用线圈21和套筒侧连接部25之间配置有环状的垫片28。
各臂部27沿周向延伸，且是能够在光轴方向上挠曲的形状。多个臂部27以光轴L为中心沿周向均匀配置。在本实施方式中，套筒侧连接部25和壳体侧连接部26通过三个臂部27连接。
(本实施方式的主要作用效果)
如上所述，本实施方式的带抖动修正功能的光学单元1具有：摄像头模块4；将摄像头模块4支承为能够绕与光轴L交叉的第一轴X摆动并且将摄像头模块4支承为能够绕与光轴L及第一轴X交叉的第二轴Y摆动的摆动支承机构7；以及经由摆动支承机构7支承摄像头模块4的固定体8。摄像头模块4具备：透镜保持架10；围绕透镜保持架10的外周侧的壳体12；固定于壳体12的光轴方向上的被摄体相反侧L2的端部的基板15；以及配置于基板15上的摄像元件3。壳体12及基板15从光轴方向观察时为圆形。
根据本实施方式，摄像头模块4的外形从光轴方向观察时为圆形。因此，在摄像头模块4上不存在绕与光轴L交叉的轴旋转时光轴方向上的位移量较大的角部。因此，使摄像头模块4摆动来进行抖动修正时的摄像头模块4在光轴方向上的位移量较小，所以能够减小带抖动修正功能的光学单元1的光轴方向上的产品高度。
另外，根据本实施方式，摄像头模块4的外装零件即壳体12是简单的圆筒形状即可，无需设置复杂的凹凸形状。因此，可以简化零件形状，所以能够降低制造成本。此外，通过去除摄像头模块4的角部，可以减小基板15的面积。因此，能够降低基板15的材料成本，因而能够降低摄像头模块4的产品成本。另外，由于可以将摄像头模块4的平面形状减小无角部的量，因而易于在摄像头模块4的外周侧确保配置摆动支承机构7等零件的空间。因此，能够减小带抖动修正功能的光学单元1的平面形状。
在本实施方式中，摄像头模块4具备：在内侧保持透镜保持架10的圆筒形的套筒11；配置于套筒11和壳体12在径向上的间隙中的透镜驱动机构13；以及将套筒11支承为能够相对于壳体12在光轴方向上移动的透镜支承机构14。因此，能够使摄像头模块4具备自动对焦功能。
在本实施方式中，透镜驱动机构13具备固定于套筒11上的透镜驱动用磁体20以及固定于壳体12的内周面上的透镜驱动用线圈21、22。透镜驱动用磁体20和透镜驱动用线圈21、22是环绕套筒11的环状部件，沿光轴方向排列。在这样的结构中，与使线圈和磁体在径向上对置的结构相比，能够减小透镜驱动机构13的径向上的宽度。因此，能够减小摄像头模块4的平面形状。
此外，透镜驱动机构13不限于上述结构。例如，也可以将透镜驱动用线圈21、22固定于套筒11上，且将透镜驱动用磁体20固定于壳体12的内周面。另外，在上述结构中，具备两个透镜驱动用线圈21、22，但透镜驱动用线圈的数量也可以是一个。另外，作为透镜驱动机构13，也可以采用使线圈和磁体在径向上对置的结构。
在本实施方式中，透镜支承机构14是在透镜驱动机构13的光轴方向上的两侧连接套筒11和壳体12的一对板簧23、24。这样，通过设为用板簧23、24悬挂套筒11的两端的结构，套筒11在光轴方向上的移动稳定。另外，通过使用板簧23、24，能够减小透镜支承机构14的配置空间。
在本实施方式中，摄像元件3从光轴方向观察时为矩形，摄像元件3的对角方向上的尺寸小于基板15的直径。因此，可以使用通用的摄像元件3。另外，在不将基板15容纳于壳体12的内侧而是从被摄体相反侧L2与壳体12抵接并固定的情况下，能够避免壳体12与摄像元件3发生干扰。
在本实施方式中，优选的是，固定体8具备围绕壳体12的外周侧的框体9，具有使摄像头模块4绕第一轴X及绕第二轴Y旋转的抖动修正用磁驱动机构6，抖动修正用磁驱动机构6及摆动支承机构7配置于壳体12和框体9之间。据此，能够减小带抖动修正功能的光学单元1在光轴方向上的产品高度。另外，在本实施方式中，由于可以减小摄像头模块4的平面形状，因而易于在摄像头模块4的外周侧确保抖动修正用磁驱动机构6及摆动支承机构7的配置空间。因此，能够减小带抖动修正功能的光学单元1的平面形状。
(其他实施方式)
上述实施方式的带抖动修正功能的光学单元1具备将透镜驱动机构13及透镜支承机构14配置在套筒11和壳体12之间的带自动对焦功能的摄像头模块4，但摄像头模块4也可以不具备透镜驱动机构13及透镜支承机构14。

Claims (6)

1.一种带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，具有：
摄像头模块；
摆动支承机构，所述摆动支承机构将所述摄像头模块支承为能够绕与所述摄像头模块的光轴交叉的第一轴摆动，并且将所述摄像头模块支承为能够绕与所述光轴及所述第一轴交叉的第二轴摆动；
固定体，所述固定体经由所述摆动支承机构支承所述摄像头模块，
所述摄像头模块具备：透镜保持架；围绕所述透镜保持架的外周侧的壳体；固定于所述壳体的所述光轴方向上的被摄体相反侧的端部的基板；以及配置于所述基板的摄像元件，
所述壳体及所述基板从所述光轴方向观察时为圆形。
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，
所述摄像头模块具备：在内侧保持所述透镜保持架的圆筒形的套筒；配置于所述套筒和所述壳体在径向上的间隙中的透镜驱动机构；以及将所述套筒支承为能够相对于所述壳体在所述光轴方向上移动的透镜支承机构。
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，
所述透镜驱动机构具备：固定于所述套筒和所述壳体中的一方的透镜驱动用磁体；以及固定于所述套筒和所述壳体中的另一方的透镜驱动用线圈，
所述透镜驱动用磁体和所述透镜驱动用线圈是环绕所述套筒的环状部件，且沿所述光轴方向排列。
4.根据权利要求2或3所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述透镜支承机构是在所述透镜驱动机构的所述光轴方向上的两侧连接所述套筒和所述壳体的一对板簧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述摄像元件从所述光轴方向观察时为矩形，
所述摄像元件的对角方向上的尺寸小于所述基板的直径。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的带抖动修正功能的光学单元，其特征在于，
所述固定体具备围绕所述壳体的外周侧的框体，
具有使所述摄像头模块绕所述第一轴及绕所述第二轴旋转的抖动修正用磁驱动机构，
所述抖动修正用磁驱动机构及所述摆动支承机构配置于所述壳体和所述框体之间。
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