JP2022065595A - 光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光学モジュールを備える可動体を固定体に対して複数の方向に揺動可能に支持する支持機構の構成を簡単にする。
【解決手段】光束が入射する光学モジュール１２を備える可動体１４と、固定体１６と、可動体１４を固定体１６に対して光学モジュール１２の光軸方向と交差する方向を揺動軸として揺動可能に支持する支持機構２０と、支持機構２０で支持された可動体１４を固定体１６に対して移動させる駆動機構１８と、を備え、支持機構２０は、一端２１０ａで固定体１６と接続するとともに他端２１０ｂで可動体１４と接続するアーム２１０を有し、アーム２１０は、一端２１０ａにおいて第１軸線Ｌ１を揺動軸として固定体１６に対して揺動可能に支持されるとともに、他端２１０ｂにおいて第２軸線Ｌ２を揺動軸として可動体１４を揺動可能に支持する光学ユニット１０。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学ユニットに関する。

従来から、光学モジュールを備える可動体と、固定体と、可動体を固定体に対して複数の方向に揺動可能に支持する支持機構と、を備える様々な光学ユニットが使用されている。例えば、特許文献１には、光学モジュールを備える可動体と、固定体と、可動体を固定体に対して複数の方向に揺動可能に支持するジンバル機構と、を備えた光学ユニットが開示されている。

ＷＯ２０１９／２２１０３８Ａ１ 特表２０１６－５４１０１１号公報

特許文献１の光学ユニットは、ジンバル機構により可動体を固定体に対して複数方向に揺動可能に支持することが可能である。ただし、ジンバル機構を採用すると部品点数が多くなるので、部品点数の少ない、簡単な構成の支持機構を採用することが好ましい。また、ジンバル機構を採用すると、ジンバル機構の構成部材であるジンバルフレームを光軸方向において可動体とオーバーラップする位置に設ける必要があるので、光軸方向における厚さが大きくなり、装置が大型化する傾向にある。なお、特許文献２に記載されるように、光学ユニット以外の分野においては複数の揺動軸を有する簡単な構成の機構があるが、光学ユニットは小さく可動体を固定体に対して揺動させるという特徴を有するので、単純に他分野の機構の構成を採用することは困難である。そこで、本発明は、光学モジュールを備える可動体を固定体に対して揺動可能に支持する支持機構の構成を簡単にすることを目的とする。

本発明の光学ユニットは、光束が入射する光学モジュールを備える可動体と、固定体と、前記可動体を前記固定体に対して前記光学モジュールの光軸方向と交差する方向を揺動軸として揺動可能に支持する支持機構と、前記支持機構で支持された前記可動体を前記固定体に対して移動させる駆動機構と、を備え、前記支持機構は、一端で前記固定体と接続するとともに他端で前記可動体と接続するアームを有し、前記アームは、前記一端において第１軸線を揺動軸として前記固定体に対して揺動可能に支持されるとともに、前記他端において前記第１軸線と交差する第２軸線を揺動軸として前記可動体を揺動可能に支持することを特徴とする。

本態様によれば、支持機構は一端で固定体と接続するとともに他端で可動体と接続するアームを有し、アームは一端において第１軸線を揺動軸として固定体に対して揺動可能に支持されるとともに他端において第２軸線を揺動軸として可動体を揺動可能に支持する。すなわち、固定体と可動体との各々に対して揺動可能に接続されるアームという簡単な構成で、可動体を固定体に対して揺動可能に支持することができる。したがって、光学モジュールを備える可動体を固定体に対して揺動可能に支持する支持機構の構成を簡単にすることができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記アームは、前記一端及び前記他端に前記揺動軸を形成する揺動軸形成部を有し、前記固定体の前記一端を支持する第１支持領域及び前記可動体の前記他端を支持する第２支持領域には、前記固定体及び前記可動体に対して着脱可能な、前記揺動軸形成部を受ける軸受けが設けられる構成とすることができる。このような構成とすることで、アームの一端と他端に設けられる揺動軸形成部と、固定体及び可動体に対して着脱可能な軸受けとで、簡単に揺動軸を形成することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部と前記軸受けとは、前記揺動軸の方向に突出する凸部と前記凸部を受ける凹部とが嵌合する構成になっており、前記軸受けは、前記第１支持領域または前記第２支持領域に装着されることで前記凸部と前記凹部とが当接する方向に前記凸部及び前記凹部の少なくとも一方を押圧する弾性部を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、凸部と凹部とで点接触する摺動性の良い揺動軸を形成することができるとともに、第１支持領域または第２支持領域に装着されることで予圧を付与する（凸部と凹部とを押し付ける）ことが可能な予圧付与機構を簡単に形成することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部と前記軸受けとを、前記揺動軸の方向に沿って反対方向に突出する２つの前記凸部と２つの前記凸部を挟み込んで受ける２つの凹部とを有する構成とすることができる。このような構成とすることで、凸部と凹部とが外れる虞を低減することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記弾性部は、板バネであり、前記第１支持領域または前記第２支持領域に装着されることに伴う力点の位置は前記揺動軸と揃う位置である構成とすることができる。このような構成とすることで、予圧を付与する方向が揺動軸方向とずれることを抑制することができ、適切に予圧を付与することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記凸部と前記凹部とは、凸球面と凹球面とで当接する構成とすることができる。このような構成とすることで、凸部と凹部との摺動性を特に向上することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記駆動機構はコイルと磁石とを有し、前記アーム及び前記軸受けは、非磁性体で形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、駆動機構の磁石の磁力によりアーム及び軸受けに想定外の力がかかることを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記固定体は、前記光軸方向から見て４つの角部を有する矩形状の領域を有し、前記可動体は、前記光軸方向から見て前記固定体の４つの角部と揃う位置に角部を有する矩形状の領域を有し、前記第１支持領域は、前記固定体の角部に設けられ、前記第２支持領域は、前記第１支持領域が設けられる角部とは異なる位置の、前記可動体の角部に設けられる構成とすることができる。このような構成とすることで、アームを効率的に配置でき、光学ユニットが大型化することを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記可動体は、前記光軸方向から見て直線状の一辺を有し。前記アームは、前記一端と前記他端との間に直線部を有し、前記アームの前記直線部は、前記可動体の前記一辺に沿っている構成とすることができる。このような構成とすることで、アームを効率的に配置でき、光学ユニットが大型化することを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記アーム及び前記揺動軸は、前記光軸方向における被写体側に、前記可動体における前記光学モジュールを保持するホルダからはみ出さない配置で構成されていることとすることができる。このような構成とすることで、アームを効率的に配置でき、光学ユニットが大型化することを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部は、金属で構成される部分を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、例えば、光学ユニットが落下した際の衝撃などで、支持機構が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構と固定体が外れることまたは支持機構と可動体が外れることを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部は、前記アームに金属製の球面状の凹部が形成されるとともに、前記凹部に金属製の球体が溶接されて構成されていることとすることができる。このような構成とすることで、例えば、可動体が軽い場合などにおいて、簡単な構成かつ低コストで、光学ユニットが落下した際の衝撃などで、支持機構が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構と固定体が外れることまたは支持機構と可動体が外れることを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部は、前記アームを前記第１軸線方向に貫通する金属製の棒状部材及び前記アームを前記第２軸線方向に貫通する金属製の棒状部材で構成されることとすることができる。このような構成とすることで、例えば、可動体が重い場合などにおいても、低コストで、光学ユニットが落下した際の衝撃などで、支持機構が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構と固定体が外れることまたは支持機構と可動体が外れることを抑制することができる。

本発明の光学ユニットにおいては、前記揺動軸形成部は、前記アームと共に金属で一体的に形成されていることとすることができる。このような構成とすることで、例えば、可動体が重い場合などにおいても、簡単な構成で、光学ユニットが落下した際の衝撃などで、支持機構が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構と固定体が外れることまたは支持機構と可動体が外れることを抑制することができる。

本発明の光学ユニットは、光学モジュールを備える可動体を固定体に対して揺動可能に支持する支持機構の構成を簡単にすることができる。

本発明の実施例１に係る光学ユニットの平面図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの斜視図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの分解斜視図である。 図３とは異なる角度から見た本発明の実施例１に係る光学ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの上面カバーを取り外して内部構成を表す平面図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの支持機構を表す斜視図であり、アームから軸受けを離脱させた状態を表す図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの支持機構を表す斜視図であり、アームに軸受けを装着させた状態を表す図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの支持機構の周辺部分を表す概略断面図であり、軸受けを装着部に装着させる直前の状態を表す図である。 本発明の実施例１に係る光学ユニットの支持機構の周辺部分を表す概略断面図であり、軸受けを装着部に装着させた状態を表す図である。 本発明の実施例２に係る光学ユニットの上面カバーを取り外して内部構成を表す平面図である。 本発明の実施例３に係る光学ユニットの支持機構を表す斜視図である。 本発明の実施例４に係る光学ユニットの支持機構を表す斜視図である。 本発明の実施例５に係る光学ユニットの支持機構のアームを表す斜視図である。 本発明の実施例６に係る光学ユニットの支持機構のアームを表す斜視図である。

［実施例１］（図１から図９）
以下、本発明の実施例１に係る光学ユニット１０について図１から図９を用いて説明する。なお、図２において符号Ｌが付された一点鎖線は光軸を示し、図１及び図５において符号Ｌ１が付された一点鎖線は光軸と交差する第１軸線を示し符号Ｌ２が付された一点鎖線は光軸Ｌ及び第１軸線Ｌ１と交差する第２軸線Ｌ２を示している。そして、Ｒ方向は光軸周り方向である。また、各図において、Ｚ軸方向は光軸方向であり、Ｘ軸方向は光軸と交差する方向、言い換えるとヨーイングの軸方向であり、Ｙ軸方向は光軸と交差する方向、言い換えるとピッチングの軸方向である。

＜光学ユニットの全体構成の概略＞
図１から図５を用いて、本実施例に係る光学ユニット１０の構成についての概略を説明する。光学ユニット１０は、レンズ１２ａなどの光学モジュール１２及び撮像素子５０を備える可動体１４と、Ｙ軸方向を回転軸（揺動軸）とする方向（ピッチング方向）及びＸ軸方向を回転軸（揺動軸）とする方向（ヨーイング方向）に変位可能な状態で保持する固定体１６と、を備えている。また、可動体１４をピッチング方向及びヨーイング方向に駆動する駆動機構１８と、固定体１６に対して可動体１４をピッチング方向及びヨーイング方向に回転（揺動）可能に支持する支持機構２０とを備えている。

また、本実施例の光学ユニット１０は、図３及び図４で表されるように、可動ユニット１００と、可動ユニット１００を収容するケース２００と、を備えている。ここで、図３及び図４で表されるように、光学モジュール１２、撮像素子５０、撮像素子５０に接続されるフレキシブル配線基板５１、などにより、可動ユニット１００を構成している。可動ユニット１００は可動体１４の一部を構成する。そして、可動体１４を揺動可能に収容する収容部である固定枠２８、フレキシブル配線基板５１を固定する固定部７０を有するホルダ２２、などにより、可動ユニット１００を収容するケース２００を構成している。なお、ホルダ２２は、ケース２００の一部を構成するが、光学モジュール１２とともに固定枠２８に対して揺動するので、可動体１４の一部を構成するとみなすことができる。

＜光学モジュールについて＞
本実施例において、光学モジュール１２は略矩形筐体状に形成されており、例えばカメラ付携帯電話機やタブレット型ＰＣ等に搭載される薄型カメラ等として用いられる。光学モジュール１２は、被写体側にレンズ１２ａを備え、矩形筐体状のハウジング１２ｂの内部に撮像を行うための光学機器等が内蔵されている。本実施例における光学モジュール１２は、一例として、光学モジュール１２に生じたピッチングの振れ（Ｙ軸方向を回転軸とする回動方向の振れ）及びヨーイングの振れ（Ｘ軸方向を回転軸とする回動方向の振れ）の補正を行うアクチュエーターを内蔵し、ピッチングの振れの補正及びヨーイングの振れの補正が可能な構成となっている。

なお、本実施例において、光学モジュール１２は、ピッチングの振れ及びヨーイングの振れの補正が可能な構成としたが、さらにローリング方向の振れ（Ｚ軸方向を回転軸とする回動方向の振れ）の補正が可能な構成としてもよい。なお、撮像素子５０も光学モジュール１２の一部を構成するとみなすことができる。

＜可動体について＞
図１から図４において、可動体１４は、光学モジュール１２と、ホルダ２２と、磁石２４Ａ及び２４Ｂとを備えている。ホルダ２２は、光学モジュール１２のレンズ１２ａが設けられる前面（被写体側の面）と、反対側の後面を除く、残りの４面を取り囲むように設けられる矩形枠状の部材として構成されている。本実施例のホルダ２２は、一例として光学モジュール１２を着脱可能に構成されている。ただし、光学モジュール１２とホルダ２２とが一体的に構成されていてもよい。ホルダ２２において固定体１６と対向する２面を利用して、ピッチング及びヨーイングの補正用の磁石２４Ａ及び２４Ｂがこれらの外面に取り付けられている。

＜固定体について＞
図１から図４において、固定体１６は、上面カバー１３、固定枠２８を有し、固定枠２８の取り付け部２７Ａ及び２７Ｂにコイル３２Ａ及び３２Ｂを備えている。本実施例において、コイル３２Ａ及びコイル３２Ｂは一例として巻線コイルとして構成されているが、コイルをパターンとして基板配線内に取り込んだパターン基板（コイル基板）としてもよい。

＜駆動機構について＞
本実施例において可動体１４が固定体１６内に配置された状態において、磁石２４Ａとコイル３２Ａ、磁石２４Ｂとコイル３２Ｂ、は対向状態となる。また、本実施例において、磁石２４Ａとコイル３２Ａとの対、磁石２４Ｂとコイル３２Ｂとの対は、駆動機構１８を構成している。駆動機構１８により、可動体１４のピッチング及びヨーイングの補正が行われる。

また、ピッチング及びヨーイングの補正は以下のように行われる。光学ユニット１０にピッチング方向とヨーイング方向の両方向又はいずれか一方向の振れが発生すると、不図示の磁気センサー（ホール素子）によって振れを検出し、その結果に基づいて駆動機構１８を駆動させる。或いは、振れ検出センサ（ジャイロスコープ）などを用いて、光学ユニット１０の振れを検出してもよい。振れの検出結果に基づいて、駆動機構１８がその振れを補正するように作用する。即ち、光学ユニット１０の振れを打ち消す方向に可動体１４を動かすように各コイル３２Ａ及び３２Ｂに電流が流され、これにより振れが補正される。

このように、本実施例の光学ユニット１０においては、可動体１４を固定体１６に対して、ピッチングの軸方向及びヨーイングの軸方向を回転軸として、回転させる駆動機構１８を備えている。ここで、駆動機構１８は、可動体１４に対してＸ軸方向のうちのフレキシブル配線基板５１が配置されている側（+Ｘ方向側）以外の位置に配置されていることが好ましい。駆動機構１８をフレキシブル配線基板５１が形成されていない側に配置できるので、駆動機構１８とフレキシブル配線基板５１との接触を抑制するために光学ユニット１０を大きくする必要が無くなり、光学ユニット１０を小型化できるためである。なお、本明細書における「回転」とは、３６０°回転することを要せず、回転方向に揺動する場合を含む意味である。

なお、振れを補正する動作のための駆動源としては、駆動機構１８のようなコイル３２Ａ及び３２Ｂと、磁石２４Ａ及び２４Ｂと、の各対により構成されるボイスコイルモーターに限定されない。他の駆動源としてステッピングモーターやピエゾ素子等を利用したものを使用することも可能である。

＜支持機構について＞
次に、図１から図５に加え、図６から図９を用いて、本実施例の光学ユニット１０の腰部である支持機構２０について説明する。本実施例の支持機構２０は、図５から図７で表されるように、１本のアーム２１０と、２つの軸受け２２０と、の３部材で構成されている。

アーム２１０は、一端２１０ａにアーム２１０の延設方向とは交差する方向において両方の外側に向けて突出する凸部２１１を有するとともに、他端２１０ｂにもアーム２１０の延設方向とは交差する方向において両方の外側に向けて突出する凸部２１１を有する。すなわち、アーム２１０は、一端２１０ａと他端２１０ｂとが同様の構成をしている。また、軸受け２２０として、各々全く構成が同じ軸受け２２０Ａと軸受け２２０Ｂとを有する。図６で表されるように、軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂは共に、凸部２１１に勘合する凹部２２１を有する平板部２２３、凸部２１１に勘合する凹部２２１を有する平板部２２４、平板部２２３と平板部２２４とを繋ぐ繋ぎ部２２５、平板部２２４に設けられる板バネ部２２２、を有する。図７で表されるように、軸受け２２０は、平板部２２３の凹部２２１と平板部２２４の凹部２２１とで凸部２１１を挟み込むことで、アーム２１０に取り付けられる。なお、繋ぎ部２２５はなるべく細く構成することが好ましい。繋ぎ部２２５を太く構成すると、板バネ部２２２の弾性部としての役割を阻害する虞があるためである。

軸受け２２０が取り付けられたアーム２１０は、図５で表されるように、軸受け２２０が軸受け取り付け部１１０に取り付けられることで、光学ユニット１０に取り付けられる。詳細には、アーム２１０に取り付けられた軸受け２２０Ａが固定枠２８に設けられた軸受け取り付け部１１０Ａに対して－Ｚ方向に挿入されることで軸受け取り付け部１１０Ａに取り付けられ、アーム２１０に取り付けられた軸受け２２０Ｂがホルダ２２に設けられた軸受け取り付け部１１０Ｂに対して－Ｚ方向に挿入されることで軸受け取り付け部１１０Ｂに取り付けられる。図８及び図９を参照するとわかるように、軸受け２２０が軸受け取り付け部１１０に取り付けられることに伴い、板バネ部２２２により凹部２２１と凸部２１１とは押し付けあう。このような構成となっていることで、軸受け２２０は軸受け取り付け部１１０から抜けにくくなっており、アーム２１０は軸受け２２０から抜けにくくなっている。なお、本実施例の光学ユニット１０においては、軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂは同様の構成であるとともに、軸受け取り付け部１１０Ａ及び軸受け取り付け部１１０Ｂも同様の構成である。このため、図８及び図９は、軸受け取り付け部１１０Ａの周辺図に対応するとともに軸受け取り付け部１１０Ｂの周辺図にも対応する。

ここで、軸受け２２０Ａの凹部２２１に勘合する凸部２１１の突出方向は第１軸線Ｌ１の方向に対応し、軸受け２２０Ｂの凹部２２１に勘合する凸部２１１の突出方向は第２軸線Ｌ２の方向に対応する。軸受け２２０Ａは固定体１６の固定枠２８に取り付けられるので、アーム２１０は固定体１６に対して第１軸線Ｌ１を揺動軸として揺動可能である。また、軸受け２２０Ｂは可動体１４のホルダ２２に取り付けられるので、可動体１４はアーム２１０に対して第２軸線Ｌ２を揺動軸として揺動可能である。本実施例の光学ユニット１０はこのような構成となっていることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な平面方向において、可動体１４は固定体１６に対して自由に揺動可能である。そして、駆動機構１８は、可動体１４を固定体１６に対してＺ軸方向に移動する力を加えることが可能に構成されているので、磁石２４Ａとコイル３２Ａとにより可動体１４を固定体１６に対してピッチングの振れ（Ｙ軸方向を回転軸とする回動方向の振れ）を補正でき、磁石２４Ｂとコイル３２Ｂとにより可動体１４を固定体１６に対してヨーイングの振れ（Ｘ軸方向を回転軸とする回動方向の振れ）を補正できる。

ここで一旦まとめると、本実施例の光学ユニット１０は、光束が入射する光学モジュール１２を備える可動体１４と、固定体１６と、可動体１４を固定体１６に対して光学モジュール１２の光軸方向（Ｚ軸方向）と交差する方向を揺動軸として揺動可能に支持する支持機構２０と、支持機構２０で支持された可動体１４を固定体１６に対して移動させる駆動機構１８と、を備えている。そして、支持機構２０は、一端２１０ａで固定体１６と接続するとともに他端２１０ｂで可動体１４と接続するアーム２１０を有する。ここで、アーム２１０は、一端２１０ａにおいて第１軸線Ｌ１を揺動軸として固定体１６に対して揺動可能に支持されるとともに、他端２１０ｂにおいて第１軸線Ｌ１と交差する第２軸線Ｌ２を揺動軸として可動体１４を揺動可能に支持している。

すなわち、本実施例の光学ユニット１０は、固定体１６と可動体１４との各々に対して揺動可能に接続されるアーム２１０という簡単な構成で、可動体１４を固定体１６に対して揺動可能に支持している。したがって、本実施例の光学ユニット１０は、光学モジュール１２を備える可動体１４を固定体１６に対して揺動可能に支持する支持機構２０の構成を部品点数が少なく簡単な構成のものとしている。また、特許文献１のようなカメラをオーバーラップするジンバル機構を使用しないので、光軸方向の厚さを薄く構成することができている。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、アーム２１０は、一端２１０ａ及び他端２１０ｂに揺動軸を形成する揺動軸形成部としての凸部２１１を有している。そして、固定体１６の一端２１０ａを支持する第１支持領域としての軸受け取り付け部１１０Ａ及び可動体１４の他端２１０ｂを支持する第２支持領域としての軸受け取り付け部１１０Ｂには、固定体１６及び可動体１４に対して着脱可能な、凸部２１１を受ける軸受け２２０が設けられている。本実施例の光学ユニット１０は、このような構成となっていることで、アーム２１０の一端２１０ａと他端２１０ｂに設けられる揺動軸形成部（凸部２１１）と、固定体１６及び可動体１４に対して着脱可能な軸受け２２０とで、簡単に揺動軸を形成している。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、凸部２１１と軸受け２２０とは、揺動軸の方向に突出する凸部２１１と該凸部２１１を受ける凹部２２１とが嵌合する構成になっている。そして、軸受け２２０は、軸受け取り付け部１１０Ａまたは軸受け取り付け部１１０Ｂに装着されることで凸部２１１と凹部２２１とが当接する方向に凸部２１１及び凹部２２１の少なくとも一方を押圧する弾性部である板バネ部２２２を有する構成となっている。本実施例の光学ユニット１０は、このような構成となっていることで、凸部２１１と凹部２２１とで点接触する摺動性の良い揺動軸を形成しているとともに、軸受け取り付け部１１０Ａまたは軸受け取り付け部１１０Ｂに装着されることで予圧を付与する（凸部２１１と凹部２２１とを押し付ける）ことが可能な予圧付与機構を簡単に形成している。

なお、本実施例の本実施例の光学ユニット１０の支持機構２０においては、揺動軸形成部としての凸部２１１がアーム２１０に形成され、凸部２１１を受ける凹部２２１が軸受け２２０に形成されている。しかしながら、このような構成に限定されず、凸部２１１が軸受け２２０に形成され、凸部２１１を受ける凹部２２１がアーム２１０に形成されていてもよい。

さらに詳細には、本実施例の光学ユニット１０においては、揺動軸形成部としての凸部２１１と軸受け２２０とを、揺動軸の方向に沿って反対方向に突出する２つの凸部２１１と２つの凸部２１１を挟み込んで受ける２つの凹部２２１とを有する構成となっている。このような構成となっていることで、凸部２１１と凹部２２１とが外れる虞を低減している。

ここで、本実施例の光学ユニット１０においては、弾性部として板バネを使用しているが、図９で表されるように、軸受け取り付け部１１０Ａまたは軸受け取り付け部１１０Ｂに装着されることに伴う力点Ｐ１の位置は、揺動軸（第１軸線Ｌ１または第２軸線Ｌ２）と揃う位置となるように構成されている。本実施例の光学ユニット１０は、このような構成としていることで、予圧を付与する方向が揺動軸方向とずれることを抑制することができ、適切に予圧を付与することができる。なお、「揺動軸と揃う位置」とは、「揺動軸の延長線上におおむね相当する位置」と言い換えることができる。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、凸部２１１と凹部２２１とは、凸球面と凹球面とで当接する構成となっている。本実施例の光学ユニット１０は、このような構成としていることで、凸部２１１と凹部２２１との摺動性を特に向上している。

また、上記のように、本実施例の光学ユニット１０は駆動機構１８としてコイル３２Ａ及び３２Ｂと磁石２４Ａ及び２４Ｂとを有しているが、アーム２１０及び軸受け２２０は非磁性体で形成されている。本実施例の光学ユニット１０は、このような構成としていることで、駆動機構１８の磁石２４Ａ及び２４Ｂの磁力によりアーム２１０及び軸受け２２０に想定外の力がかかることを抑制している。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、図５などで表されるように、固定体１６の固定枠２８は、光軸方向から見て４つの角部１１１を有する矩形状の領域を有し、可動体１４は、光軸方向から見て固定体１６の４つの角部１１１と揃う位置に角部１１２を有する矩形状の領域を有している。そして、第１支持領域１１０Ａは、固定体１６の角部１１１に設けられ、第２支持領域１１０Ｂは、第１支持領域１１０Ａが設けられる角部１１１とは異なる位置の、可動体１４の角部１１２に設けられている。このような構成となっていることで、本実施例の光学ユニット１０は、アーム２１０を効率的に配置し、光学ユニット１０が大型化することを抑制している。なお、本明細書において「矩形」とは、本実施例の固定枠２８や可動体１４のように、角部が曲面を含んで構成されている形状や面取りがなされているような形状であっても、平面視で凡そ四角形となっており四か所の角部の位置が凡そ把握できる構成であればそれも含む意味である。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、図５で表されるように、可動体１４は、光軸方向から見て直線状の一辺２２ａを有し。アーム２１０は、一端２１０ａと他端２１０ｂとの間に直線部２１０ｃを有し、アーム２１０の直線部２１０ｃは、可動体１４の一辺２２ａに沿っている。このような構成としていることで、本実施例の光学ユニット１０は、アーム２１０を効率的に配置し、光学ユニット１０が大型化することを抑制している。

また、本実施例の光学ユニット１０においては、アーム２１０及び揺動軸は、光軸方向における被写体側（＋Ｚ方向側）に、可動体１４における光学モジュール１２を保持するホルダ２２からはみ出さない配置で構成されている。このような構成としていることで、本実施例の光学ユニット１０は、アーム２１０を効率的に配置し、光学ユニット１０が大型化することを抑制している。詳細には、本実施例の光学ユニット１０においては、光軸方向における被写体側に突出する順に、レンズ１２ａ（レンズ１２ａの保持部である円筒部分を含む）、ハウジング１２ｂ、ホルダ２２、アーム２１０、となっている。

［実施例２］（図１０）
次に、実施例２の光学ユニット１０について図１０を用いて説明する。ここで、図１０は本発明の実施例２に係る光学ユニット１０の平面図であり、実施例１の光学ユニット１０における図５に対応する図である。なお、上記実施例１と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。本実施例の光学ユニット１０は、下記に説明する部分の構成以外は、実施例１の光学ユニット１０と同様の構成である。このため、下記で説明する部分以外においては、実施例１の光学ユニット１０と同様の技術的特徴を有する。

図５などで表されるように、実施例１の光学ユニット１０は、支持機構２０が可動体１４よりも－Ｙ方向側に構成されていた。一方、図１０で表されるように、本実施例の光学ユニット１０においては、支持機構２０が可動体１４よりも＋Ｘ方向側に構成されている。このため、本実施例の光学ユニット１０は、実施例１の光学ユニット１０よりもＹ軸方向における長さが短い構成となっている。このように、支持機構２０の配置は特に限定されない。

［実施例３］（図１１）
次に、実施例３の光学ユニット１０について図１１を用いて説明する。ここで、図１１は本発明の実施例３に係る光学ユニット１０における支持機構２０の一部を表す斜視図である。なお、上記実施例１及び実施例２と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。本実施例の光学ユニット１０は、下記に説明する部分の構成以外は、実施例１の光学ユニット１０と同様の構成である。このため、下記で説明する部分以外においては、実施例１の光学ユニット１０と同様の技術的特徴を有する。

図６及び図７などで表されるように、実施例１の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０（軸受け２２０Ａ及び２２０Ｂ）は、平板部２２３と平板部２２４とが繋ぎ部２２５で繋がれるとともに、板バネ部２２２が平板部２２４に対して平板部２２３とは反対側に設けられていた。一方、図１１で表されるように、本実施例の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０Ｃにおいては、平板部２２３と平板部２２４と板バネ部２２６とが１枚の平板を折り曲げて形成されている。このように、軸受け２２０の形状、さらには、アーム２１０を含めた支持機構２０の形状に特に限定はない。

なお、本実施例の光学ユニット１０においては、実施例１の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０における軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂの両方の位置において軸受け２２０Ｃと同様の構成の軸受け２２０が設けられている。しかしながら、軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂのうちのいずれか一方の位置のみ軸受け２２０Ｃと同様の構成の軸受け２２０が設けられ、他方の位置には例えば軸受け２２０Ａと同様の構成の軸受け２２０など軸受け２２０Ｃとは異なる構成の軸受け２２０が設けられていてもよい。

［実施例４］（図１２）
次に、実施例４の光学ユニット１０について図１２を用いて説明する。ここで、図１２は本発明の実施例４に係る光学ユニット１０における支持機構２０の一部を表す斜視図であり、実施例３の光学ユニット１０における図１１に対応する図である。なお、上記実施例１から実施例３と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。本実施例の光学ユニット１０は、下記に説明する部分の構成以外は、実施例１の光学ユニット１０と同様の構成である。このため、下記で説明する部分以外においては、実施例１の光学ユニット１０と同様の技術的特徴を有する。

図６及び図７などで表される実施例１の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０（軸受け２２０Ａ及び２２０Ｂ）、並びに、図１１で表される実施例３の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０Ｃは、軸受け２２０が１つの部材で構成されていた。一方、図１２で表されるように、本実施例の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０Ｄにおいては、凹部２２１を有する第１部材２２７ａと、第１部材２２７ａを外側からアーム２１０に向けて押し付ける第２部材２２７ｂと、の２つの部材を有している。このように、軸受け２２０の構成部材の数に特に限定はない。例えば、実施例１の構成の軸受け２２０において、繋ぎ部２２５を有さず、凹部２２１を有する平板部２２３と、凹部２２１を有するとともに板バネ部２２２が設けられた平板部２２４と、を２つの構成部品としてもよい。

なお、本実施例の光学ユニット１０においては、実施例１の光学ユニット１０の支持機構２０の軸受け２２０における軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂの両方の位置において軸受け２２０Ｄと同様の構成の軸受け２２０が設けられている。しかしながら、軸受け２２０Ａ及び軸受け２２０Ｂのうちのいずれか一方の位置のみ軸受け２２０Ｄと同様の構成の軸受け２２０が設けられ、他方の位置には例えば軸受け２２０Ａと同様の構成の軸受け２２０など軸受け２２０Ｄとは異なる構成の軸受け２２０が設けられていてもよい。

ここで、実施例１から実施例４の光学ユニット１０においては、アーム２１０の全体が樹脂で一体的に形成されている。アーム２１０の全体を樹脂で一体的に形成することで、低コストでアーム２１０を形成することができる。ただし、本発明は、このような構成に限定されない。

［実施例５］（図１３）
次に、実施例５の光学ユニット１０について図１３を用いて説明する。ここで、図１３は本発明の実施例５に係る光学ユニット１０における支持機構２０のアーム２１０の一部を表す斜視図である。なお、上記実施例１から実施例４と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。本実施例の光学ユニット１０は、下記に説明する部分の構成以外は、実施例１の光学ユニット１０と同様の構成である。このため、下記で説明する部分以外においては、実施例１の光学ユニット１０と同様の技術的特徴を有する。

本実施例の光学ユニット１０における揺動軸形成部は、金属で構成される部分を有する。図１３で表されるように、本実施例の揺動軸形成部は、凸部２１１を両端に形成する金属製の略円柱状の棒状部材２１２を樹脂製のアーム２１０に設けられた孔部２１３に圧入することで構成されている。このように、揺動軸形成部が金属で構成される部分を有する構成とすることで、例えば、光学ユニットが落下した際の衝撃などで、支持機構２０（揺動軸形成部）が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構２０と固定体１６が外れることまたは支持機構２０と可動体１４が外れることを抑制することができる。

ここで、本実施例の光学ユニット１０においては、揺動軸形成部は、アーム２１０の一端２１０ａ側（第１軸線を揺動軸とする側）及び他端２１０ｂ側（第２軸線を揺動軸とする側）の両方に設けられている。そして、両方の揺動軸形成部は同様の構成となっている。すなわち、揺動軸形成部のうちの１つはアーム２１０を第１軸線方向に貫通する金属製の棒状部材２１２で構成されており、揺動軸形成部のうちの別の１つはアーム２１０を第２軸線方向に貫通する金属製の棒状部材２１２で構成されている。このような構成とすることで、一般的には折れやすい棒状部材２１２を高剛性にすることができる。また、金属部品は樹脂部品よりも高コスト化しやすいが、棒状部材２１２を金属製としてアーム２１０を樹脂製とすることで金属の使用量を低減することができ、低コスト化することができる。

可動体１４が１グラムを超えるなど重い場合、光学ユニット１０が落下した際の衝撃は大きくなる。しかしながら、本実施例の光学ユニット１０においては、一般的には折れやすい棒状部材２１２を高剛性にしている。このため、本実施例の光学ユニット１０は、可動体１４が重い場合などにおいても、低コストで、光学ユニット１０が落下した際の衝撃などで、支持機構２０が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構２０と固定体１６が外れることまたは支持機構２０と可動体１４が外れることを抑制することができる。

また、このように、アーム２１０に棒状部材２１２を差し込むことで揺動軸形成部を形成することで、適正な予圧（凸部２１１を軸受け２２０の凹部２２１に押し付ける圧力）にするための調整が簡単になる。棒状部材２１２を調整することで予圧の調整ができるためである。

［実施例６］（図１４）
次に、実施例６の光学ユニット１０について図１４を用いて説明する。ここで、図１４は本発明の実施例６に係る光学ユニット１０における支持機構２０のアーム２１０の一部を表す斜視図であり、実施例５の光学ユニット１０における図１３に対応する図である。なお、上記実施例１から実施例５と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。本実施例の光学ユニット１０は、下記に説明する部分の構成以外は、実施例１の光学ユニット１０と同様の構成である。このため、下記で説明する部分以外においては、実施例１の光学ユニット１０と同様の技術的特徴を有する。

本実施例の光学ユニット１０における揺動軸形成部も、実施例５の光学ユニット１０における揺動軸形成部と同様、金属で構成される部分を有する。図１４で表されるように、本実施例の揺動軸形成部は、凸部２１１を形成する金属製の球体２１４を樹脂製のアーム２１０に設けられた金属製のお椀状部材である凹部２１５に溶接することで構成されている。なお、図１４は、金属製の球体２１４が金属製の凹部２１５に溶接される前の状態を表している。

ここで、本実施例の光学ユニット１０においては、揺動軸形成部は、アーム２１０の一端２１０ａ側（第１軸線を揺動軸とする側）及び他端２１０ｂ側（第２軸線を揺動軸とする側）の両方に設けられている。そして、一端２１０ａ側ではアーム２１０の第１軸線方向における両外側から凹部２１５に金属製の球体２１４が溶接されて構成され、他端２１０ｂ側ではアーム２１０の第２軸線方向における両外側から凹部２１５に金属製の球体２１４が溶接されて構成されている。揺動軸の方向以外に関しては、両方の揺動軸形成部は同様の構成となっている。すなわち、両方の揺動軸形成部はともに、アーム２１０に金属製の球面状の凹部２１５が形成されるとともに、凹部２１５に金属製の球体２１４が溶接されて構成されている。このような構成とすることで、一般的には破損しやすい凸部２１１を高剛性にすることができる。そして、このような構成とすることで、例えば、可動体１４が１グラム以下など軽い場合などにおいて、簡単な構成かつ低コストで、光学ユニット１０が落下した際の衝撃などで、支持機構２０が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構２０と固定体１６が外れることまたは支持機構２０と可動体１４が外れることを抑制することができる。

［その他の実施例］
上記の実施例５の光学ユニット１０及び実施例６の光学ユニット１０はともに、揺動軸形成部として金属製の部材（棒状部材２１２、球体２１４及び凹部２１５）と樹脂製の部材（アーム２１０）とを使用していた。ただし、揺動軸形成部が金属製の部材だけで構成されていてもよい。例えば、揺動軸形成部は、アーム２１０と共に金属で一体的に形成されていてもよい。このような構成とすることで、使用する金属量が増えることで高コスト化する虞はあるものの、支持機構２０の全体を特に頑丈に構成することができる。このため、例えば、可動体が重い場合などにおいても、簡単な構成で、光学ユニット１０が落下した際の衝撃などで、支持機構２０が破損することや、揺動軸形成部が変形して支持機構２０と固定体１６が外れることまたは支持機構２０と可動体１４が外れることを抑制することができる。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…光学ユニット、１２…光学モジュール、１２ａ…レンズ、１２ｂ…ハウジング、１３…上面カバー、１４…可動体、１６…固定体、１８…駆動機構、１９ａ…第１支持部、１９ｂ…第２支持部、２０…支持機構、２２…ホルダ、２２ａ…一辺、２４Ａ…磁石、２４Ｂ…磁石、２５…ジンバルフレーム部、２７Ａ…取り付け部、２７Ｂ…取り付け部、２８…固定枠、２８ａ…コイル取付け部、３２Ａ…コイル、３２Ｂ…コイル、５０…撮像素子、５１…フレキシブル配線基板、１００…可動ユニット、１１０…軸受け取り付け部、１１０Ａ…軸受け取り付け部（第１支持領域）、１１０Ｂ…軸受け取り付け部（第２支持領域）、１１１…角部、１１２…角部、２００…ケース、２１０…アーム、２１０ａ…一端、２１０ｂ…他端、２１０ｃ…直線部、２１１…凸部（揺動軸形成部）、２１２…棒状部材、２１３…孔部、２１４…球体、２１５…凹部、２２０…軸受け、２２０Ａ…軸受け、２２０Ｂ…軸受け、２２０Ｃ…軸受け、２２０Ｄ…軸受け、２２１…凹部、２２２…板バネ部（弾性部）、２２３…平板部、２２４…平板部、２２５…繋ぎ部、２２６…板バネ部（弾性部）、２２７ａ…第１部材、２２７ｂ…第２部材、Ｌ…光軸

Claims (14)

1. 光束が入射する光学モジュールを備える可動体と、
   固定体と、
   前記可動体を前記固定体に対して前記光学モジュールの光軸方向と交差する方向を揺動軸として揺動可能に支持する支持機構と、
   前記支持機構で支持された前記可動体を前記固定体に対して移動させる駆動機構と、
   を備え、
   前記支持機構は、一端で前記固定体と接続するとともに他端で前記可動体と接続するアームを有し、
   前記アームは、前記一端において第１軸線を揺動軸として前記固定体に対して揺動可能に支持されるとともに、前記他端において前記第１軸線と交差する第２軸線を揺動軸として前記可動体を揺動可能に支持することを特徴とする光学ユニット。
2. 請求項１に記載の光学ユニットにおいて、
   前記アームは、前記一端及び前記他端に前記揺動軸を形成する揺動軸形成部を有し、
   前記固定体の前記一端を支持する第１支持領域及び前記可動体の前記他端を支持する第２支持領域には、前記固定体及び前記可動体に対して着脱可能な、前記揺動軸形成部を受ける軸受けが設けられることを特徴とする光学ユニット。
3. 請求項２に記載の光学ユニットにおいて、
   前記揺動軸形成部と前記軸受けとは、前記揺動軸の方向に突出する凸部と前記凸部を受ける凹部とが嵌合する構成になっており、
   前記軸受けは、前記第１支持領域または前記第２支持領域に装着されることで前記凸部と前記凹部とが当接する方向に前記凸部及び前記凹部の少なくとも一方を押圧する弾性部を有することを特徴とする光学ユニット。
4. 請求項３に記載の光学ユニットにおいて、
   前記揺動軸形成部と前記軸受けとは、前記揺動軸の方向に沿って反対方向に突出する２つの前記凸部と２つの前記凸部を挟み込んで受ける２つの凹部とを有する構成になっていることを特徴とする光学ユニット。
5. 請求項３または４に記載の光学ユニットにおいて、
   前記弾性部は、板バネであり、前記第１支持領域または前記第２支持領域に装着されることに伴う力点の位置は前記揺動軸と揃う位置であることを特徴とする光学ユニット。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
   前記凸部と前記凹部とは、凸球面と凹球面とで当接することを特徴とする光学ユニット。
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
   前記駆動機構はコイルと磁石とを有し、
   前記アーム及び前記軸受けは、非磁性体で形成されていることを特徴とする光学ユニット。
8. 請求項２から７のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
   前記固定体は、前記光軸方向から見て４つの角部を有する矩形状の領域を有し、
   前記可動体は、前記光軸方向から見て前記固定体の４つの角部と揃う位置に角部を有する矩形状の領域を有し、
   前記第１支持領域は、前記固定体の角部に設けられ、
   前記第２支持領域は、前記第１支持領域が設けられる角部とは異なる位置の、前記可動体の角部に設けられることを特徴とする光学ユニット。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
   前記可動体は、前記光軸方向から見て直線状の一辺を有し。
   前記アームは、前記一端と前記他端との間に直線部を有し、
   前記アームの前記直線部は、前記可動体の前記一辺に沿っていることを特徴とする光学ユニット。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
    前記アーム及び前記揺動軸は、前記光軸方向における被写体側に、前記可動体における前記光学モジュールを保持するホルダからはみ出さない配置で構成されていることを特徴とする光学ユニット。
11. 請求項２から１０のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
    前記揺動軸形成部は、金属で構成される部分を有することを特徴とする光学ユニット。
12. 請求項１１に記載の光学ユニットにおいて、
    前記揺動軸形成部は、前記アームに金属製の球面状の凹部が形成されるとともに、前記凹部に金属製の球体が溶接されて構成されていることを特徴とする光学ユニット。
13. 請求項１１に記載の光学ユニットにおいて、
    前記揺動軸形成部は、前記アームを前記第１軸線方向に貫通する金属製の棒状部材及び前記アームを前記第２軸線方向に貫通する金属製の棒状部材で構成されることを特徴とする光学ユニット。
14. 請求項１１に記載の光学ユニットにおいて、
    前記揺動軸形成部は、前記アームと共に金属で一体的に形成されていることを特徴とする光学ユニット。

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