CN115220279A - 光学单元 - Google Patents

Abstract

将构成驱动机构的线圈相对于固定体高精度地定位，所述驱动机构使具备光学模块的可动体相对于固定体旋转移动。一种光学单元(1)，具备：具备光学模块(12)的可动体(14)；将可动体(14)支撑为能够旋转的固定体(16)；以及使可动体(14)相对于固定体(16)旋转移动的驱动机构(18)，驱动机构(18)具有：设于可动体(14)的磁铁(24A)及磁铁(24B)；以及设于固定体(16)的线圈(32A)及线圈(32B)，线圈(32A)及线圈(32B)通过在固定体(16)上形成金属图案而配线。

Description

光学单元

技术领域

本发明涉及一种光学单元。

背景技术

一直以来，使用各种光学单元，其具备：具备光学模块的可动体；可旋转地支撑可动体的固定体；以及使可动体相对于固定体旋转移动的驱动机构。例如，在专利文献1中公开了一种光学单元，其具备：具备光学模块的可动体；固定体；将可动体支撑为能够相对于固定体旋转的万向架机构；以及使可动体相对于固定体旋转移动的磁铁和线圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2019/221038A1

发明内容

发明所要解决的技术问题

如上所述，在包括具备光学模块的可动体、可旋转地支撑可动体的固定体、使可动体相对于固定体旋转移动的驱动机构的结构的光学单元中，如专利文献1的光学单元那样，作为驱动机构具备磁铁及线圈的结构较多。并且，在作为驱动机构具备磁铁和线圈的现有的光学单元中，一般是线圈与柔性印刷基板连接的结构。并且，一般地，与柔性印刷基板连接的状态的线圈通过将柔性印刷基板固定于固定体而被固定于固定体。但是，在通过将柔性印刷基板固定在固定体上而将线圈固定在固定体上的结构中，柔性印刷基板相对于固定体的固定位置容易产生偏移，线圈相对于固定体的位置容易产生偏移。若线圈相对于固定体的位置产生偏移，则作为驱动机构的性能有可能降低。因此，本发明的目的在于，将构成驱动机构的线圈相对于固定体高精度地定位。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的光学单元的特征在于，具备：可动体，其具备光学模块；固定体，其将所述可动体支撑为能够旋转；以及驱动机构，其使所述可动体相对于所述固定体旋转移动，所述驱动机构具有设置在所述可动体上的磁铁和设置在所述固定体上的线圈，所述线圈通过在所述固定体上形成金属图案而配线。

根据本方式，构成驱动机构的线圈通过在固定体上形成金属图案而配线。因此，能够相对于形成金属图案的固定体直接对线圈进行定位，因此能够相对于固定体高精度地对线圈进行定位。

另外，在本发明的光学单元中，可以构成为：所述固定体具备霍尔元件，所述霍尔元件通过在所述固定体上形成金属图案而配线。通过采用这样的结构，能够通过霍尔元件利用霍尔效应简单地检测磁场，不仅是线圈，霍尔元件也能够相对于固定体高精度地定位。

另外，在本发明的光学单元中，可以构成为：具备控制所述驱动机构的驱动的驱动IC，所述驱动IC通过柔性印刷基板配线。通过采用这种结构，能够利用驱动IC高精度地控制驱动机构的驱动。另外，对驱动IC用金属图案进行配线时，由于必须收发影像信号或高频信号，因而有时很困难，另一方面，驱动IC即使定位精度降低，对驱动机构的驱动控制的影响也很小。因此，通过对驱动IC不是用金属图案配线而是用柔性印刷基板配线，能够抑制对驱动机构的驱动控制造成不良影响，并且能够没有不良情况地进行影像信号或高频信号等的收发。

另外，在本发明的光学单元中，也可以在所述固定体上形成有用于对所述线圈进行定位的定位部。通过这样的结构，能够利用该定位部简单且特别准确地将线圈相对于固定体定位。

另外，在本发明的光学单元中，可以构成为：所述线圈直接粘贴在所述固定体上。通过采用这种结构，与线圈通过其他部件固定在固定体上的结构相比，能够准确地将线圈相对于固定体定位。

发明效果

本发明的光学单元能够将构成驱动机构的线圈相对于固定体高精度地定位，其中，所述驱动机构使具备光学模块的可动体相对于固定体旋转移动。

附图说明

图1是具备本发明一实施例的光学单元的智能手机的立体图。

图2是本发明一实施例的光学单元的俯视图。

图3是本发明一实施例的光学单元的立体图。

图4是本发明一实施例的光学单元的分解立体图。

图5是从与图4不同的角度观察的本发明一实施例的光学单元的分解立体图。

图6是本发明一实施例的光学单元的局部放大图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。另外，在各图中，X轴、Y轴及Z轴分别是正交的方向，将朝向+X方向及-X方向观察的图设为侧视图，将朝向+Y方向观察的图设为俯视图，将朝向-Y方向观察的图设为仰视图，将朝向+Z方向观察的图设为后视图，将朝向-Z方向观察的图设为主视图。并且，+Y方向与来自外部的光束的入射方向D1对应。

<具备光学单元的装置的概况>

首先，对本发明实施例1的光学单元1进行说明。图1是作为具备本实施例的光学单元1的装置(光学设备)的一例的智能手机100的概略立体图。本实施例的光学单元1能够在智能手机100中理想地使用。这是因为本实施例的光学单元1能够构成为薄型，能够将智能手机100的Y轴方向上的厚度构成得较薄。但是，本实施例的光学单元1不限于智能手机100，也可以用于照相机或摄像机等各种装置，没有特别限定。

如图1所示，智能手机100具备使光束入射的玻璃罩101。在智能手机100的玻璃罩101的内部具备光学单元1。智能手机100构成为能够经由玻璃罩101从外部向入射方向D1入射光束，并基于入射光束来拍摄被摄体像。

<光学单元的整体结构的概况>

使用图2至图5，对本实施例的光学单元1的构成的概况进行说明。光学单元1具备：可动体14，其具备透镜12a等光学模块12及摄像元件50；以及固定体16，其以能够在以X轴方向为旋转轴(摆动轴)的方向(俯仰方向)及以Z轴方向为旋转轴(摆动轴)的方向(偏转方向)上位移的状态进行保持。另外，具备：驱动机构18(驱动机构18A及驱动机构18B)，其在俯仰方向及偏转方向上驱动可动体14；以及支撑机构20，其将可动体14支撑为能够相对于固定体16在俯仰方向及偏转方向上旋转(摆动)。

<关于可动体>

另外，如图4及图5所示，本实施例的光学单元1具有可动体主体部14A和保持架14B作为可动体14。可动体主体部14A具有光学模块12、摄像元件50等。另外，保持架14B保持可动体主体部14A，并且设置有构成驱动机构18的磁铁24A及磁铁24B。

这样，可动体14具备：设有光学模块12等的可动体主体部14A；以及设有磁铁24A及24B等的保持架14B。保持架14B构成为矩形框状的部件，该部件被设置成包围光学模块12的除了设置有透镜12a的前表面(被摄体侧的面)和相反侧的后表面之外的剩余四个面。作为一例，本实施例的保持架14B构成为能够装卸光学模块12。但是，光学模块12和保持架14B也可以一体地构成。利用保持架14B中与固定体16相对的两个面，在它们的外表面安装有俯仰及偏转修正用的磁铁24A及24B。

另外，如图2至图5所示，本实施例的光学单元1具有固定体16。在图2至图5中，固定体16在与磁铁24A相对的位置上具有线圈32A，在与磁铁24B相对的位置上具有线圈32B。在本实施例中，线圈32A及线圈32B作为一例构成为绕组线圈，但也可以是将线圈作为图案纳入基板配线内的图案基板(线圈基板)。

<关于光学模块>

另外，本实施例的光学模块12除了能够用于智能手机100之外，还能够用于例如智能手机以外的带摄像头的便携电话或平板型PC等中装设的薄型摄像头等。光学模块12在被摄体侧具备透镜12a，并且内置有用于进行摄像的光学设备等。

在此，本实施例的光学单元1作为一例内置有驱动机构18，该驱动机构18对光学模块12产生的俯仰抖动(以X轴方向为旋转轴的转动方向的抖动)及偏转抖动(以Z轴方向为旋转轴的转动方向的抖动)进行修正，该光学单元1构成为能够进行俯仰抖动的修正及偏转抖动的修正。另外，在本实施例中，光学模块12构成为能够修正俯仰抖动及偏转抖动，但也可以构成为能够进一步修正滚动方向的抖动(以Y轴方向为旋转轴的转动方向的抖动)。另外，摄像元件50也可以视为构成光学模块12的一部分。

<关于驱动机构>

在本实施例中，在可动体14配置在固定体16内的状态下，磁铁24A和线圈32A、磁铁24B和线圈32B分别成为相对状态。另外，在本实施例中，磁铁24A和线圈32A的对、磁铁24B和线圈32B的对分别构成驱动机构18。通过驱动机构18进行可动体14的俯仰及偏转的修正。在此，由磁铁24A、线圈32A和霍尔元件33A构成驱动机构18A，由磁铁24B、线圈32B和霍尔元件33B构成驱动机构18B。

另外，俯仰及偏转的修正如下进行。当光学单元1发生俯仰方向和偏转方向的两个方向或任意一个方向的抖动时，通过作为磁传感器的霍尔元件33A和霍尔元件33B检测抖动，根据其结果使驱动机构18A和驱动机构18B驱动。或者，也可以使用抖动检测传感器(陀螺仪)等来检测光学单元1的抖动。根据抖动的检测结果，驱动机构18A和驱动机构18B起到修正该抖动的作用。即，在各线圈32A及32B中流过电流，以使可动体14向抵消光学单元1的抖动的方向运动，由此修正抖动。

这样，在本实施例的光学单元1中，具备使可动体14相对于固定体16以俯仰的轴向及偏转的轴向为旋转轴进行旋转的驱动机构18A及驱动机构18B。但是，不限于这样的结构，例如，也可以是作为驱动机构18仅具备驱动机构18A和驱动机构18B中的任一方的结构。另外，本说明书中的“旋转”包括不需要旋转360°而在旋转方向上摆动的情况。

另外，如图3及图4等所示，在固定体16上，通过金属图案形成有与驱动机构18A连接的配线51A，通过金属图案形成有与驱动机构18B连接的配线51B。换言之，在作为塑料注塑成形品的固定体16的表面形成有构成金属薄膜电路的作为MID(Molded InterconnectDevices：模制互连设备)的配线51A及配线51B。稍后将描述配线51A和配线51B的细节。

<关于支撑机构>

本实施例的支撑机构20是通过弯折金属制平板材料而形成的兼具弹性的万向架机构。具体而言，如图4及图5所示，支撑机构20作为一例，通过具备设置在被摄体侧的万向架框架部23、从万向架框架部23的四角部沿光轴方向弯曲90°而形成的第一支撑部用延伸设置部21、第二支撑部用延伸设置部22而构成。另外，关于第一支撑部用延伸设置部21和第二支撑部用延伸设置部22，并不一定是其全部为板状，也可以仅将其一部分形成为板状而发挥弹性。另外，也可以将第一支撑部用延伸设置部21和第二支撑部用延伸设置部22的一方做成板状以外的其他形状(例如杆形状等)。另外，本实施例的支撑机构20是将俯仰方向及偏转方向这两个方向作为旋转轴的方向将可动体14支撑为能够相对于固定体16旋转的结构，但也可以是仅将俯仰方向和偏转方向中的任意一个方向作为旋转轴的方向将可动体14支撑为能够相对于固定体16旋转的结构。

本实施例的支撑机构20在第一支撑部用延伸设置部21处设有朝向内侧凹陷的凹曲面21a，在第二支撑部用延伸设置部22处设有朝向内侧凹陷的凹曲面22a。并且，第一支撑部用延伸设置部21以凹曲面21a朝向外侧扩展的方式被施加力，第二支撑部用延伸设置部22以凹曲面22a朝向外侧扩展的方式被施加力。

另外，如图5所示，在固定体16的与凹曲面21a相对的位置设有固定体侧支撑部41，该固定体侧支撑部41安装有向内侧突出并且嵌入凹曲面21a的球面状的凸曲面41a。另外，如图4所示，在保持件14B的与凹曲面22a相对的位置设有可动体侧支撑部42，该可动体侧支撑部42安装有向内侧突出且嵌入凹曲面22a的球面状的凸曲面42a。本实施例的光学单元1通过将凸曲面41a配置在凹曲面21a内并将凹曲面21a按压在凸曲面41a上，从而将支撑机构20支撑为能够以第一轴线L1(参照图2)为旋转轴相对于固定体16旋转。另外，本实施例的光学单元1通过将凸曲面42a配置在凹曲面22a内并将凹曲面22a按压在凸曲面42a上，从而将可动体14支撑为能够以第二轴线L2(参照图2)为旋转轴相对于支撑机构20旋转。即，本实施例的支撑机构20构成为：通过使支撑机构20支撑为能够以第一轴线L1为旋转轴相对于固定体16旋转，并且使可动体14支撑为能够以第二轴线L2为旋转轴相对于支撑机构20旋转，从而使可动体14支撑为能够以与光轴方向(Y轴方向)交叉的方向全部为旋转轴相对于固定体16旋转。并且，本实施例的光学单元1构成为：通过对驱动机构18进行驱动，能够以俯仰方向及偏转方向为旋转轴使可动体14相对于固定体16旋转。

<关于驱动机构的配线>

接着，除了图2至图5之外，还参照图6对驱动机构18的配线51进行详细说明。另外，图6示出为了容易理解配线51而拆下线圈32A及线圈32B的状态。

如图3、图4及图6所示，本实施例的光学单元1在固定体16的表面形成有驱动机构18A的配线51A和驱动机构18B的配线51B。如图6所示，驱动机构18A具有线圈32A和霍尔元件33A，在2处具有线圈32A的连接点321，并且在4处具有霍尔元件33A的连接点331。另外，如图6所示，驱动机构18B具有线圈32B和霍尔元件33B，在2处具有线圈32B的连接点322，并且在4处具有霍尔元件33B的连接点332。

如上所述，配线51A和配线51B均通过在固定体16的表面形成金属图案而形成。其中，如图6所示，配线51A由分别与2处连接点321及4处连接点331连接的合计6根金属线构成。另外，如图6所示，配线51B由分别与2处连接点322及4处连接点332连接的合计6根金属线构成。另外，配线51A及配线51B都延伸到固定体16的+Z方向侧的区域，因此，成为能够与用于将光学单元1与智能手机100等光学设备连接的未图示的柔性印刷基板连接的结构。

在此总结的话，如上所述，本实施例的光学单元1具备：具备光学模块12的可动体14；通过支撑机构20可旋转地支撑可动体14的固定体16；以及使可动体14相对于固定体16旋转移动的驱动机构18。在此，驱动机构18具有：设置在可动体14上的磁铁24A及磁铁24B；以及设置在固定体16上的线圈32A及线圈32B。并且，线圈32A和线圈32B都通过在固定体16上形成金属图案而配线。

如上所述，在本实施例的光学单元1中，构成驱动机构18的线圈32A和线圈32B均通过在固定体16上形成金属图案而配线。因此，本实施例的光学单元1能够相对于形成金属图案的固定体16直接对线圈32A及线圈32B进行定位，因此能够相对于固定体16高精度地对线圈32A及线圈32B进行定位。另外，通过将配线51A及配线51B设为金属图案化的配线，能够避免使用成本高的柔性印刷基板或减少其使用量，因此能够使光学单元1低成本化。

另外，如上所述，在本实施例的光学单元1中，在固定体16上具备霍尔元件33A及霍尔元件33B，霍尔元件33A及霍尔元件33B也与线圈32A及线圈32B同样，通过在固定体16上形成金属图案而配线。本实施例的光学单元1通过采用这样的结构，能够利用霍尔效应由霍尔元件33A和霍尔元件33B简单地检测磁场，不仅是线圈，霍尔元件33A和霍尔元件33B也能够相对于固定体16高精度地定位。

另外，在本实施例的光学单元1中，如图3至图6所示，在固定体16上形成有用于对线圈32A进行定位的定位部34A和用于对线圈32B进行定位的定位部34B。这样，本实施例的光学单元1构成为具备定位部34A及定位部34B，由此能够通过定位部34A及定位部34B简单且特别准确地相对于固定体16对线圈32A及线圈32B进行定位。

另外，在本实施例的光学单元1中，线圈32A及线圈32B直接粘贴在固定体16上。通过这样的结构，与线圈32A及线圈32B相对于固定体16经由其他部件(例如柔性印刷基板等)固定的结构相比，能够准确地将线圈32A及线圈32B相对于固定体16定位。

另外，也可以在光学单元1中设置对驱动机构18的驱动进行控制的驱动IC(集成电路)。通过采用设置驱动IC的结构，能够利用该驱动IC高精度地控制驱动机构的驱动。并且，在采用设置驱动IC的结构的情况下，优选该驱动IC采用通过柔性印刷基板配线的结构。通过金属图案对驱动IC进行配线时，由于必须收发影像信号或高频信号，因此存在困难的情况，另一方面，驱动IC即使定位精度降低，对驱动机构的驱动控制的影响也较少。因此，通过对驱动IC不是用金属图案配线而是用柔性印刷基板配线，能够抑制对驱动机构18的驱动控制造成不良影响，并且能够没有不良情况地进行影像信号或高频信号等的收发。

本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构来实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部，或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施例中的技术特征可以适当地进行替换或组合。另外，只要上述技术特征在本说明书中没有被说明为必须的特征，就可以适当地删除。

附图标记

1…光学单元；12…光学模块；12a…透镜；14…可动体；14A…可动体主体部；14B…保持架；16…固定体；18…驱动机构；18A…驱动机构；18B…驱动机构；20…支撑机构；21…第一支撑部用延伸设置部；21a…凹曲面；22…第二支撑部用延伸设置部；22a…凹曲面；23…万向架框架部；24A…磁铁；24B…磁铁；32A…线圈；32B…线圈；33A…霍尔元件；33B…霍尔元件；34A…定位部；34B…定位部；41…固定体侧支撑部；41a…凸曲面；42…可动体侧支撑部；42a…凸曲面；50…摄像元件；51…配线；51A…配线；51B…配线；100…智能手机；101…玻璃罩；321…线圈32A的连接点；322…线圈32B的连接点；331…霍尔元件33A的连接点；332…霍尔元件33B的连接点；C…旋转轴；D1…入射方向(光轴方向)；L1…第一轴线；L2…第二轴线。

Claims (5)

1.一种光学单元，其特征在于，具备：

可动体，该可动体具备光学模块；

固定体，该固定体将所述可动体支撑为能够旋转；以及

驱动机构，该驱动机构使所述可动体相对于所述固定体旋转移动，

所述驱动机构具有：设置在所述可动体上的磁铁；以及设置在所述固定体上的线圈

所述线圈通过在所述固定体上形成金属图案而配线。

2.根据权利要求1所述的光学单元，其特征在于，

所述固定体具备霍尔元件，

所述霍尔元件通过在所述固定体上形成金属图案而配线。

3.根据权利要求1或2所述的光学单元，其特征在于，

具备对所述驱动机构的驱动进行控制的驱动IC，

所述驱动IC通过柔性印刷基板配线。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学单元，其特征在于，

在所述固定体上形成有用于定位所述线圈的定位部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学单元，其特征在于，

所述线圈直接粘贴在所述固定体上。

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