TWI654474B - 帶抖動修正功能的光學單元和其擺動體姿勢調整方法 - Google Patents

帶抖動修正功能的光學單元和其擺動體姿勢調整方法

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TWI654474B
TWI654474B TW107124167A TW107124167A TWI654474B TW I654474 B TWI654474 B TW I654474B TW 107124167 A TW107124167 A TW 107124167A TW 107124167 A TW107124167 A TW 107124167A TW I654474 B TWI654474 B TW I654474B
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Abstract

本發明提出一種帶抖動修正功能的光學單元和其擺動體姿勢調整方法,在擺動體與固定體之間不架設姿勢恢復用板彈簧,而規定擺動體的基準姿勢。光學單元中,在固定體的保持區域內可移動地保持擺動驅動用磁鐵,將姿勢恢復用磁性構件保持於活動單元上的可與擺動驅動用磁鐵相對向的位置。其次,獲取光學單元的軸線與光學模塊的光軸的偏離量。然後,使擺動驅動用磁鐵在保持區域內沿軸線方向移動基於偏離量的移動量。藉此,活動單元的姿勢位移,軸線與光學模塊的光軸相一致。然後,將擺動驅動用磁鐵固定於固定體。

Description

帶抖動修正功能的光學單元和其擺動體姿勢調整方法
本發明是有關於一種搭載在移動終端或移動體上的帶抖動修正功能的光學單元(unit)。
在搭載於移動終端或車輛、無人直升機(unmanned helicopter)等移動體上的光學單元中,有的為了抑制因為光學單元的擺動而引起的攝影圖像的紊亂,具備使光學元件擺動而對抖動進行修正的抖動修正功能。專利文獻1所述的帶抖動修正功能的光學單元包括具備光學元件的擺動體、可擺動地支撐擺動體的擺動支撐機構、經由擺動支撐機構從外周側支撐擺動體的固定體、以及使擺動體擺動的擺動用磁驅動機構。擺動支撐機構可在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動地支撐擺動體,所述基準姿勢是預先設定的軸線與光學元件的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是光軸相對於軸線傾斜的姿勢。擺動用磁驅動機構包括固定在擺動體上的線圈、以及固定在固定體上並且與線圈相對向的磁鐵。磁鐵是沿軸線方向分極磁化成兩極。
所述專利文獻1的帶抖動修正功能的光學單元包括用於規定擺動體的基準姿勢的板彈簧。板彈簧包括:擺動體側固定部,架設在擺動體與固定體之間,固定在擺動體上;固定體側固定部,固定在固定體上;以及曲折部,在擺動體側固定部與固定體側固定部之間曲折。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1] 日本專利特開2015-64501號公報
[發明所要解決的問題] 板彈簧的曲折部為了容許擺動體相對於固定體的擺動,形成得較細,從而易於塑性變形。因此,板彈簧的處理並不容易,在製造帶抖動修正功能的光學單元時,將板彈簧架設在擺動體與固定體之間的操作也不容易。並且,當從外部對帶抖動修正功能的光學單元施加衝擊而使擺動體過度位移時,也有可能在曲折部產生塑性變形。因此,可考慮從擺動體中去除板彈簧,然而當去除了板彈簧時,存在無法規定擺動體的基準姿勢的問題。
鑒於以上的問題,本發明的課題在於提出一種在擺動體與固定體之間不架設姿勢恢復用的板彈簧就可以規定擺動體的基準姿勢的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法。並且,本發明的課題在於提供一種不使用板彈簧,就可以規定擺動體的基準姿勢的帶抖動修正功能的光學單元。 [解決問題的技術手段]
為了解決所述課題,本發明是一種帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,所述帶抖動修正功能的光學單元包括:擺動體,具備光學元件;擺動支撐機構,可在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動地支撐所述擺動體,所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述光學元件的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是所述光軸相對於所述軸線以規定的角度傾斜的姿勢;支撐體,經由所述擺動支撐機構支撐所述擺動體;擺動用磁驅動機構,使所述擺動體擺動;以及固定體,從外周側包圍所述擺動體;並且所述擺動用磁驅動機構包括固定在所述擺動體及所述固定體中的一者上的線圈、及保持於另一者上的磁鐵,所述磁鐵是沿所述軸線方向被分極磁化成兩極,所述帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法的特徵在於:使磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述線圈之側,即從與所述軸線正交的徑向觀察時與所述磁鐵重合的位置,所述磁性構件或所述磁鐵沿所述軸線方向移動,使所述光軸與所述軸線相一致,將沿所述軸線方向移動的所述磁性構件或所述磁鐵固定在移動後的移動位置。
在本發明中,在擺動體及固定體之中固定有擺動用磁驅動機構的線圈之側,使磁性構件保持於從徑向觀察時與擺動用磁驅動機構的磁鐵重合的位置。在這裡,在磁性構件與磁鐵之間,會產生使磁性構件的中心與磁鐵的磁化分極線相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使磁性構件或磁鐵沿軸線方向移動,借由在磁性構件與磁鐵之間起作用的磁吸引力,擺動體的姿勢就會位移。因此,只要在使擺動體的光軸與軸線相一致之後,將經移動的磁性構件或磁鐵固定在移動位置,就可以規定擺動體的基準姿勢。
在本發明中,較佳的是:使所述磁鐵保持於所述固定體,使所述磁鐵沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。即,與使保持於進行擺動的構件(擺動體)上的磁性構件移動相比,使保持於固定的構件(固定體)上的磁鐵移動更容易。並且,擺動用磁驅動機構的磁鐵比較大,因此容易使夾具等抵接並移動。
在本發明中,較佳的是:在所述固定體上,具備包含磁性材料並從徑向上的外側包圍所述擺動體的筒構件,並且在所述筒構件中在與所述擺動體相對向的內壁面上,預先設置以所述磁鐵可沿軸線方向移動的狀態保持所述磁鐵的保持區域,將所述磁鐵保持於所述保持區域內,並且使所述磁鐵沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。這樣一來,磁鐵被磁吸附於筒構件,因此容易使磁鐵在保持區域內移動。並且,這樣一來,在保持區域內保持著磁鐵時筒構件作為後磁軛(back yoke)而發揮作用。藉此,可以提高擺動用磁驅動機構所產生的扭矩(torque)。
在本發明中,較佳的是:在所述筒構件上,預先設置在所述徑向上貫通的徑向開口部,通過使夾具從所述徑向開口部插入至筒構件的內側而抵接至所述磁鐵並使所述夾具移動,而使所述磁鐵沿所述軸線方向移動。這樣一來,容易使保持於筒構件的內壁面上的磁鐵沿軸線方向移動。
並且,在本發明中,可以設為:所述筒構件包括:筒部,設置有所述保持區域及所述開口部;以及框部,從所述筒部的所述軸線方向上的一端向內周側突出;並且在所述框部內,在與保持於所述保持區域內的所述磁鐵在所述軸線方向上相對向的位置上預先設置軸方向開口部,通過使夾具從所述軸方向開口部插入至所述筒部而抵接至所述磁鐵並使所述夾具移動,來使所述磁鐵沿所述軸線方向移動。只要在筒構件上具備框部,就可以利用框部在筒構件的軸線方向上的一側安裝保護擺動體的外殼等。並且,即使在具備這種框部的情況下,只要在框部具備軸方向開口部,就可以經由軸方向開口部使夾具從軸線方向抵接至磁鐵,所以也容易使磁鐵沿軸線方向移動。
在本發明中,可以設為:作為所述擺動用磁驅動機構,預先具備配置在將所述軸線夾在之間的兩側的第一擺動用磁驅動機構及第二擺動用磁驅動機構,作為所述磁性構件,使第一所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第一擺動用磁驅動機構的所述線圈之側即從所述徑向觀察時與所述第一擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,並使第二所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第二擺動用磁驅動機構的所述線圈之側即從所述徑向觀察時與所述第二擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,使所述第一擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第一磁性構件沿所述軸線方向移動,並且使所述第二擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第二磁性構件沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。這樣一來,在將軸線夾在之間的兩側,構成兩組對擺動體的基準姿勢進行規定的磁性構件與磁鐵的組,所以當使磁鐵或磁性構件移動而對擺動體的姿勢進行調整時,通過將位於夾著軸線的一側的磁鐵或第一磁性構件的移動方向與位於另一側的磁鐵或第二磁性構件的移動方向設為相反方向,可以利用夾著軸線的一側的磁鐵與第一磁性構件之間的磁吸引力及另一個磁鐵與第二磁性構件之間的磁吸引力,來使擺動體的基準姿勢穩定。
在本發明中,可以設為:作為所述擺動用磁驅動機構,預先具備圍繞著所述軸線配置在所述第一擺動用磁驅動機構與所述第二擺動用磁驅動機構之間的角度位置上的第三擺動用磁驅動機構、以及將所述軸線夾在之間而配置在所述第三擺動用磁驅動機構的相反側的第四擺動用磁驅動機構,作為所述磁性構件,使第三所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第三擺動用磁驅動機構的所述線圈之側即從所述徑向觀察時與所述第三擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,並使第四所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第四擺動用磁驅動機構的所述線圈之側即從所述徑向觀察時與所述第四擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,使所述第三擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第三磁性構件沿所述軸線方向移動,並且使所述第四擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第四磁性構件沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。這樣一來,可以從圍繞著軸線的四個方向調整擺動體的姿勢。
在本發明中,可以設為:所述固定體兼作所述支撐體。即,也可以省略支撐體,由保持擺動用磁驅動機構的線圈或磁鐵的固定體經由擺動支撐機構支撐擺動體。
其次,本發明的帶抖動修正功能的光學單元的特徵在於包括:擺動體,具備光學元件;擺動支撐機構,可在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動地支撐所述擺動體,所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述光學元件的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是所述光軸相對於所述軸線以規定的角度傾斜的姿勢;支撐體,經由所述擺動支撐機構支撐所述擺動體;擺動用磁驅動機構,使所述擺動體擺動;以及固定體,從外周側包圍所述擺動體;並且所述擺動用磁驅動機構包括固定在所述擺動體及所述固定體中的一者上的線圈、以及保持於另一者上的磁鐵,所述磁鐵是沿所述軸線方向分極磁化成兩極,所述固定體包括包含磁性材料並且從外周側包圍所述擺動體的筒構件,所述筒構件在與所述擺動體相對向的內壁面上,具備以所述磁鐵可沿軸線方向移動的狀態保持所述磁鐵的保持區域,並且具備用於使夾具從所述筒構件的外側抵接至保持於所述保持區域內的所述磁鐵的徑向開口部。
在本發明中,在擺動體及固定體之中固定有擺動用磁驅動機構的線圈的擺動體上,在從徑向觀察時與擺動用磁驅動機構的磁鐵重合的位置上保持著磁性構件。另一方面,固定體的筒構件包括保持區域及徑向開口部,所述保持區域包含磁性材料,並以磁鐵可沿軸線方向移動的狀態保持所述磁鐵。因此,通過使夾具從徑向開口部插入至筒構件的內側而抵接至磁鐵並使夾具移動,可以使磁吸附於筒構件上的磁鐵沿軸線方向移動。在這裡,在保持於擺動體上的磁性構件與保持於固定體上的磁鐵之間,會產生使磁性構件的中心與磁鐵的磁化分極線相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使固定體的磁鐵沿軸線方向移動,借由磁性構件與磁鐵之間起作用的磁吸引力,擺動體的姿勢就會位移。因此,可以規定擺動體的基準姿勢。
在本發明中,可以設為:所述筒構件包括:筒部,具備所述保持區域及所述徑向開口部;框部,從所述筒部的所述軸線方向上的一端向內周側突出;以及軸方向開口部,用於使夾具從所述筒構件的外側抵接至保持於所述保持區域內的所述磁鐵;並且所述軸方向開口部在所述框部內設置在與保持於所述保持區域內的所述磁鐵在所述軸線方向上相對向的位置。只要在筒構件上具備框部,就可以利用框部在筒構件的軸線方向上的一側安裝保護擺動體的外殼等。並且,即使在具備這種框部的情況下,只要在框部上具備軸方向開口部,就可以經由軸方向開口部使夾具從軸線方向抵接至磁鐵,所以也容易使磁鐵沿軸線方向移動。
在本發明中,可以設為:所述固定體兼作所述支撐體。即,也可以省略支撐體,由保持擺動用磁驅動機構的線圈或磁鐵的固定體經由擺動支撐機構支撐擺動體。 [發明的效果]
根據本發明的帶抖動修正功能的光學單元中的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,不使用板彈簧,就可以對保持光學元件的擺動體的基準姿勢進行規定。
並且,根據本發明的帶抖動修正功能的光學單元,不使用板彈簧,就可以對保持光學元件的擺動體的基準姿勢進行規定,並且使利用夾具來規定擺動體的基準姿勢變得容易。
以下,參照圖式,對應用有本發明的光學單元的實施方式進行說明。在本說明書中,XYZ的3軸是彼此正交的方向,以+X表示X軸方向的一側,以-X表示另一側,以+Y表示Y軸方向的一側,以-Y表示另一側,以+Z表示Z軸方向的一側,以-Z表示另一側。Z軸方向是光學單元的軸線方向,是光學元件的光軸方向。+Z方向是光學單元的被攝體側,-Z方向是光學單元的反被攝體側(像側)。
(整體構成) 圖1是從被攝體側觀察應用有本發明的光學單元的立體圖。圖2是圖1的A-A線上的光學單元的剖視圖。圖3是從被攝體側觀察圖1的光學單元時的分解立體圖。圖1所示的光學單元1例如,是用於帶相機(camera)的行動電話機、行車記錄儀(drive recorder)等的光學設備、或搭載在頭盔(helmet)、自行車、無線電遙控直升機(radio control helicopter)等移動體上的運動相機(action camera)或穿戴式相機(wearable camera)等光學設備中。在這種光學設備中,如果在攝影時光學設備發生抖動,就會在攝像圖像中產生紊亂。本例的光學單元1是為了避免攝影圖像的紊亂,對所搭載的光學模塊2的傾斜或旋轉進行修正的帶抖動修正功能的光學單元。
如圖2、圖3所示,光學單元1包括具有光學模塊2的第一單元3、以及從-Z方向之側可旋轉地支撐第一單元3的第二單元4。
如圖2所示,第一單元3包括具備光學模塊2的活動單元(擺動體)5、可擺動地支撐活動單元5的擺動支撐機構6、經由擺動支撐機構6從外周側支撐活動單元5的固持器(holder)7(支撐體)、以及從外周側包圍活動單元5及固持器7的殼(case)體8。光學模塊2包括光學元件9、以及配置在光學元件9的光軸上的攝像元件10。擺動支撐機構6是在基準姿勢與傾斜姿勢之間可擺動地支撐活動單元5,所述基準姿勢是預定的軸線L與光學元件9的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是光軸相對於軸線L而傾斜的姿勢。擺動支撐機構6是萬向節(gimbal)機構。軸線L與Z軸相一致。
並且,第一單元3包括使活動單元5擺動的擺動用磁驅動機構11、以及用於使所擺動的活動單元5恢復至基準姿勢的姿勢恢復機構12。擺動用磁驅動機構11包括保持於活動單元5上的擺動驅動用線圈13、以及保持於殼體8(固定體)上的擺動驅動用磁鐵14。擺動驅動用線圈13與擺動驅動用磁鐵14在與軸線L正交的徑向上相對向。姿勢恢復機構12包括保持於殼體8上的擺動驅動用磁鐵14、以及保持於活動單元5上並且與擺動驅動用磁鐵14相對向的姿勢恢復用磁性構件15(磁性構件)。再者,詳細情況將在後文描述,姿勢恢復機構12是對未驅動擺動用磁驅動機構11的狀態下的活動單元5的基準姿勢進行規定的機構,也可以改稱為基準姿勢規定機構。
此外,第一單元3包括對活動單元5的擺動範圍進行限制的擺動阻止(stopper)機構17。並且,第一單元3包括與擺動驅動用線圈13電性連接的柔性印刷(flexible print)基板18、以及與攝像元件10電性連接的柔性印刷基板19。在活動單元5上,安裝有用於使活動單元5的重心與活動單元5的擺動中心相一致的平衡塊41。
其次,第二單元4包括圍繞著軸線L可旋轉地支撐固持器7的旋轉支撐機構21、以及經由旋轉支撐機構21支撐固持器7的固定構件22。旋轉支撐機構21包括旋轉台座24及軸承機構25。旋轉台座24經由軸承機構25,可旋轉地支撐在固定構件22上。軸承機構25包括沿Z軸方向排列的第一滾珠軸承(ball bearing)27及第二滾珠軸承28。第一滾珠軸承27位於第二滾珠軸承28的+Z方向上。
並且,第二單元4包括使旋轉台座24旋轉的翻滾用磁驅動機構31、以及用於使經旋轉的旋轉台座24恢復至預定的基準角度位置的角度位置恢復機構32。翻滾用磁驅動機構31包括保持於旋轉台座24上的翻滾驅動用線圈35、以及保持於固定構件22上的翻滾驅動用磁鐵36。翻滾驅動用線圈35與翻滾驅動用磁鐵36在Z軸方向上相對向。角度位置恢復機構32包括固定在旋轉台座24上的角度位置恢復用磁性構件37。角度位置恢復用磁性構件37在從Z軸方向觀察時與翻滾驅動用磁鐵36重合。此外,第二單元4包括對旋轉台座24的旋轉角度範圍進行限制的旋轉阻止機構38。並且,第二單元4包括與翻滾驅動用線圈35電性連接的柔性印刷基板39、以及固定在固定構件22上的覆蓋(cover)構件40。
在這裡,在旋轉台座24上,安裝有第一單元3的固持器7。因此,當旋轉台座24旋轉時,第一單元3的活動單元5及固持器7與旋轉台座24一體地圍繞著Z軸(圍繞著軸線L)旋轉。因此,第一單元3的活動單元5及固持器7與第二單元4的旋轉台座24構成圍繞著Z軸一體地旋轉的活動體43。另一方面,在固定構件22上安裝有第一單元3的殼體8。藉此,固定構件22及殼體8構成可旋轉地支撐活動體43的固定體44。旋轉台座24構成旋轉支撐機構21,並且構成活動體43。
(第一單元) 圖4是沿Z軸切斷殼體8的筒狀外殼的截面圖。如圖3所示,殼體8包括從Z軸方向觀察時具有大致八邊形的外形的筒狀外殼(case)45(筒構件)、以及相對於筒狀外殼45從+Z方向之側(被攝體側)組裝的被攝體側外殼46。筒狀外殼45由磁性材料形成。被攝體側外殼46由樹脂材料形成。
筒狀外殼45包括大致八邊形的筒部47、以及從筒部47的+Z方向上的端部向內側伸出的板狀的框部48。在框部48的中央形成有大致八邊形的開口部48a。筒部47包括在X軸方向上相對向的側板51、側板52,在Y軸方向上相對向的側板53、側板54,以及設置在相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度的四處的角部的側板55。如圖4所示,在X軸方向上相對向的側板51、側板52及在Y軸方向上相對向的側板53、側板54的內周面上,分別設置有保持擺動驅動用磁鐵14的保持區域50。保持區域50是在Z軸方向上長於擺動驅動用磁鐵14的Z軸方向上的長度尺寸的矩形的區域。
在保持區域50內,分別保持擺動驅動用磁鐵14。各擺動驅動用磁鐵14在Z軸方向上經分極磁化。各擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a是在與Z軸(軸線L)正交的方向上沿圓周方向延伸。在這裡,筒狀外殼45包含磁性材料,所以筒狀外殼45在保持區域50內,以沿Z軸方向可移動的狀態保持擺動驅動用磁鐵14。再者,擺動驅動用磁鐵14如後文詳述,通過夾具而調整Z軸方向上的位置之後,利用黏接劑而固定在保持區域50內。固定擺動驅動用磁鐵14時,是使用熱硬化型的黏接劑。
筒部47包括用於使夾具從筒狀外殼45的外側抵接至保持於保持區域50內的擺動驅動用磁鐵14的徑向開口部47a。徑向開口部47a在徑向上貫通筒部47。徑向開口部47a在從徑向觀察時一部分與保持區域50的-Z方向上的端部重合。並且,徑向開口部47a是在圍繞著Z軸的圓周方向上較長的長方形形狀,設置在保持區域50的圓周方向上的中央。
在框部48上,設置有用於使夾具從筒狀外殼45的外側抵接至保持於保持區域50內的擺動驅動用磁鐵14的軸方向開口部48b。軸方向開口部48b在框部48內設置在與保持於保持區域50內的擺動驅動用磁鐵14在Z軸方向上相對向的位置。軸方向開口部48b是在圍繞著Z軸的圓周方向上較長的長方形形狀,設置在保持區域50的圓周方向上的中央。
並且,筒狀外殼45在+X方向上的下端緣部分、+Y方向上的下端緣部分及-Y方向上的下端緣部分,分別具備定位用缺口部56。並且,筒部47在-X方向上的下端緣部分,具備用於牽引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部57。
被攝體側外殼46包括抵接於筒狀外殼45的框部48的筒狀的主體部58、以及從主體部58的+Z方向上的端部向內側突出的端板部59。在端板部59的中央形成有圓形開口部60。在圓形開口部60中,插入有光學模塊2的+Z方向上的端部分。
(固持器) 圖5是從+Z方向之側觀察活動單元5及固持器7時的分解立體圖。圖6是從-Z方向之側觀察活動單元5及固持器7時的分解立體圖。如圖5所示,固持器7包括被插入活動單元5的+Z方向上的端部分的固持器環狀部62、以及與固持器環狀部62的-Z方向側連接的固持器主體部63。固持器主體部63包括在圓周方向上排列的四個窗口部64、以及對在圓周方向上相鄰的窗口部64進行劃分的四根縱框部65。四個窗口部64之中的兩個窗口部64在X軸方向上開口,其它兩個則在Y軸方向上開口。四根縱框部65分別配置在X軸方向與Y軸方向之間的角度位置上。
固持器主體部63在+X方向上的下端緣部分、+Y方向上的下端緣部分及-Y方向上的下端緣部分,分別具備定位用缺口部67。並且,固持器主體部63在-X方向上的下端緣部分,具備用於牽引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部68。
(活動單元) 圖7是從+Z方向之側(被攝體側)觀察活動單元5時的立體圖。圖8(a)是從+Z方向之側(被攝體側)觀察活動單元5時的立體圖,圖8(b)是從-Z方向觀察活動單元5時的立體圖。如圖7、圖8(a)及圖8(b)所示,活動單元5包括光學模塊2、以及從外周側保持光學模塊2的光學模塊固持器71。光學模塊2包括在內周側保持光學元件9的鏡筒部72、以及在鏡筒部72的-Z方向上的端部分將基板73保持於內周側的方筒部74。在基板73上搭載有攝像元件10。
如圖7所示,光學模塊固持器71包括從Z軸方向觀察時呈大致八邊形的底板部80、在底板部80的X軸方向上的兩端沿+Z方向上升並且沿Y軸方向延伸的一對壁部81、壁部82、以及在底板部80的Y軸方向上的兩端沿+Z方向上升並且沿X軸方向延伸的一對壁部83、壁部84。並且,光學模塊固持器71包括設置在底板部80的中心的光學模塊保持部85。光學模塊保持部85為筒狀,與軸線L同軸。在光學模塊保持部85中插入有光學模塊2的鏡筒部72。
如圖8(a)及圖8(b)所示,鏡筒部72從-Z方向之側插入至光學模塊保持部85,並貫通光學模塊保持部85,從光學模塊保持部85向+Z方向突出。光學模塊保持部85從外周側保持鏡筒部72。在這裡,如圖7及圖8(a)及圖8(b)所示,在鏡筒部72的+Z方向上的端部分,即在從光學模塊保持部85向+Z方向突出的部分的外周面上安裝有平衡塊41。平衡塊41呈環狀,在其中心孔插入有鏡筒部72。鏡筒部72在Z軸方向上貫通平衡塊41。平衡塊41通過壓入或黏接劑而固定在鏡筒部72。平衡塊41例如包含黃銅等非磁性的金屬。
如圖7、圖8(a)及圖8(b)所示,光學模塊固持器71的各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中的+Z方向上的端面上,設置有向+Z方向突出的兩個擺動阻止用凸部87。兩個擺動阻止用凸部87從各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中的圓周方向上的兩端部分分別突出。
在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向徑向上的外側的外側面上,設置有線圈固定部88。在各線圈固定部88上,如圖8(a)及圖8(b)所示,以使中心孔朝向徑向上的外側的姿勢而固定擺動驅動用線圈13。並且,在位於-X方向上之側的壁部82及位於+Y方向上之側的壁部83的線圈固定部88上設置有霍爾(hall)元件固定部89。在霍爾元件固定部89上固定霍爾元件90。霍爾元件90在Z軸方向上位於各擺動驅動用線圈13的中心。霍爾元件90與柔性印刷基板18電性連接。
如圖7所示,在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向徑向上的內側的內側面上,設置有用於對姿勢恢復用磁性構件15進行固定的磁性構件固定區域92。磁性構件固定區域92是使內側面以固定寬度在Z軸方向上延伸的溝槽93。姿勢恢復用磁性構件15為矩形板狀,Z軸方向上的尺寸長於圓周方向上的尺寸。並且,姿勢恢復用磁性構件15的Z軸方向上的尺寸短於溝槽93的Z軸方向上的尺寸。姿勢恢復用磁性構件15是以使長邊方向朝向Z軸方向的姿勢,通過黏接劑而固定在溝槽93內。姿勢恢復用磁性構件15在從徑向觀察到活動單元5為基準姿勢的狀態時,姿勢恢復用磁性構件15的中心與擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a重合。
(擺動支撐機構) 圖9是利用與Z軸(軸線L)正交而通過擺動支撐機構6的平面來切斷光學單元1的剖視圖。擺動支撐機構6是在光學模塊固持器71與固持器7之間構成。如圖9所示,擺動支撐機構6包括設置在光學模塊固持器71的第一軸R1(第二軸線)上的對角位置上的兩處的第一擺動支撐部101、設置在固持器主體部63的第二軸R2(第二軸線)上的對角位置上的兩處的第二擺動支撐部102、以及利用第一擺動支撐部101及第二擺動支撐部102而支撐的活動框103。在這裡,第一軸R1及第二軸R2與Z軸方向正交,並且處於相對於X軸方向及Y軸方向而傾斜45度的方向。因此,第一擺動支撐部101及第二擺動支撐部102配置在X軸方向與Y軸方向之間的角度位置上。如圖5、圖6所示,第二擺動支撐部102是形成於固持器主體部63的內側面上的凹部。
如圖9所示,活動框103是從Z軸方向觀察的平面形狀為大致八邊形的板狀彈簧。在活動框103的外側面上,在圍繞著Z軸的四處通過焊接等而固定有金屬制的球體104。所述球體104與第一擺動支撐部101及接點彈簧105形成點接觸,所述第一擺動支撐部101設置在光學模塊固持器71上,所述接點彈簧105保持於設置在固持器主體部63上的第二擺動支撐部102上。如圖5及圖6所示,接點彈簧105為板狀彈簧,保持於第一擺動支撐部101上的接點彈簧105可以在第一軸R1方向上產生彈性變形,保持於第二擺動支撐部102上的接點彈簧105可以在第二軸R2方向上產生彈性變形。因此,活動框103是以圍繞著與Z軸方向正交的兩個方向(第一軸R1方向及第二軸R2方向)的各方向可旋轉的狀態受到支撐。
(擺動用磁驅動機構) 擺動用磁驅動機構11如圖9所示,包括設置在活動單元5與筒狀外殼45之間的擺動用磁驅動機構11A及擺動用磁驅動機構11B。擺動用磁驅動機構11A包括兩個擺動用磁驅動機構11A(第一擺動用磁驅動機構及第二擺動用磁驅動機構),所述兩個擺動用磁驅動機構11A(第一擺動用磁驅動機構及第二擺動用磁驅動機構)分別具備包含在X軸方向上相對向的擺動驅動用磁鐵14及擺動驅動用線圈13的組。兩個擺動用磁驅動機構11A位於將軸線L夾在之間的兩側。兩個擺動用磁驅動機構11A之中,位於-X方向之側的擺動用磁驅動機構11A包括配置在擺動驅動用線圈13的內側的霍爾元件90。擺動用磁驅動機構11B包括兩個擺動用磁驅動機構11B(第三擺動用磁驅動機構及第四擺動用磁驅動機構),所述兩個擺動用磁驅動機構11B(第三擺動用磁驅動機構及第四擺動用磁驅動機構)分別具備包含在Y軸方向上相對向的擺動驅動用磁鐵14及擺動驅動用線圈13的組。兩個擺動用磁驅動機構11B位於將軸線L夾在之間的兩側。兩個擺動用磁驅動機構11B之中,位於+Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B包括配置在擺動驅動用線圈13的內側的霍爾元件90。
各擺動驅動用線圈13保持於光學模塊固持器71的X軸方向上的兩側的壁部81、壁部82及Y軸方向上的兩側的壁部83、壁部84的外側面上。擺動驅動用磁鐵14保持於設置在筒狀外殼45上的側板51、側板52、側板53、側板54的內側面上。各擺動驅動用磁鐵14如圖2及圖3所示沿Z軸方向被一分為二,以內面側的磁極以磁化分極線14a為界而不同的方式而磁化。擺動驅動用線圈13是使用+Z方向側及-Z方向側的長邊部分作為有效邊。當活動單元5為基準姿勢時,各霍爾元件90與位於外周側的擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a相對向。在這裡,筒狀外殼45由磁性材料構成,所以作為針對擺動驅動用磁鐵14的磁軛而發揮作用。
位於活動單元5的+Y方向側及-Y方向側的兩個擺動用磁驅動機構11B是以對擺動驅動用線圈13進行通電時產生圍繞著X軸的同一方向上的磁驅動力的方式而配線連接。並且,位於活動單元5的+X方向側及-X方向側的兩個擺動用磁驅動機構11A是以對擺動驅動用線圈13進行通電時產生圍繞著Y軸的同一方向上的磁驅動力的方式而配線連接。擺動用磁驅動機構11通過對擺動用磁驅動機構11B的圍繞著X軸的旋轉、及擺動用磁驅動機構11A所帶來的圍繞著Y軸的旋轉進行合成,而使光學模塊2圍繞著第一軸R1及圍繞著第二軸R2旋轉。當進行圍繞著X軸的抖動修正及圍繞著Y軸的抖動修正時,對圍繞著第一軸R1的旋轉及圍繞著第二軸R2的旋轉進行合成。
(擺動阻止機構) 如圖2所示,對活動單元5的擺動範圍進行限制的擺動阻止機構17包括設置在活動單元5(光學模塊固持器71)上的擺動阻止用凸部87及固持器環狀部62。如果活動單元5形成為超過規定的擺動範圍的傾斜姿勢,擺動阻止用凸部87就抵接於固持器環狀部62,從而限制活動單元5進一步傾斜。並且,擺動阻止機構17在活動單元5借由外力而沿+Z方向產生有移動時,擺動阻止用凸部87抵接於固持器環狀部62,從而限制活動單元5進一步沿+Z方向移動。
(姿勢恢復機構) 姿勢恢復機構12包括姿勢恢復用磁性構件15及擺動驅動用磁鐵14。如圖2所示,姿勢恢復用磁性構件15在徑向上,配置在將擺動驅動用線圈13夾在之間而與擺動驅動用磁鐵14相反之側。當從徑向觀察到固持器7為基準姿勢的狀態時,姿勢恢復用磁性構件15的中心處於與位於外周側的擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a重合的位置上。換言之,在活動單元5為基準姿勢的狀態下,包含磁化分極線14a而與軸線L正交的虛擬面12a通過姿勢恢復用磁性構件15的中心。
在這裡,如果活動單元5從基準姿勢產生傾斜(如果光學模塊2的光軸相對於軸線L而傾斜),那麼姿勢恢復用磁性構件15的中心會與擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a在Z軸方向上偏離。藉此,在姿勢恢復用磁性構件15與擺動驅動用磁鐵14之間,使姿勢恢復用磁性構件15的中心朝向擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a所處之側的方向上的磁吸引力發揮作用。即,當活動單元5從基準姿勢產生傾斜時,在姿勢恢復用磁性構件15與擺動驅動用磁鐵14之間,使活動單元5恢復至基準姿勢的方向上的磁吸引力發揮作用。因此,姿勢恢復用磁性構件15及擺動驅動用磁鐵14使活動單元5恢復至基準姿勢。
(第二單元) 圖10(a)是從+Z方向之側觀察時的第二單元4的立體圖,圖10(b)是從-Z方向之側觀察時的第二單元4的立體圖。圖11是第二單元4的剖視圖。圖12是從+Z方向之側(被攝體側)觀察時的第二單元4的分解立體圖。圖13是從-Z方向之側(反被攝體側)觀察時的第二單元4的分解立體圖。如圖10(a)及圖10(b)以及圖11所示,第二單元4包括圍繞著軸線L可旋轉地支撐固持器7的旋轉支撐機構21、經由旋轉支撐機構21對固持器7進行支撐的固定構件22、柔性印刷基板39及覆蓋構件40。旋轉支撐機構21包括旋轉台座24及軸承機構25(第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28)。
如圖12所示,固定構件22具有Z軸方向薄的扁平形狀。固定構件22在-X方向上的端緣部分,具備矩形的缺口部112。固定構件22在除了缺口部112以外的外周緣部分具備階差部113。在階差部113上,設置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三個突部114。
如圖12及圖13所示,固定構件22在Y軸方向上的中央部分具備朝向+Z方向及-Z方向突出的筒部115。筒部115的中心孔116在Z軸方向上貫通固定構件22。如圖11所示,在筒部115的內周側,保持著第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28。換言之,筒部115從外周側保持著第一滾珠軸承27的外輪及第二滾珠軸承28的外輪。
並且,固定構件22如圖12所示,在+Z方向上的端面上具備一對翻滾驅動用磁鐵保持凹部117。一對翻滾驅動用磁鐵保持凹部117設置在將筒部115夾在之間的兩側上。在各翻滾驅動用磁鐵保持凹部117中,分別插入而固定有翻滾驅動用磁鐵36。各翻滾驅動用磁鐵36被固定構件22從外周側加以保護。在這裡,翻滾驅動用磁鐵36在圓周方向上被分極磁化。各翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a是在翻滾驅動用磁鐵36的圓周方向上的中央沿徑向延伸。並且,固定構件22在與筒部115在+X方向上相離的位置上,具備朝向+Z方向突出的旋轉阻止用凸部118。
此外,固定構件22如圖13所示,在-Z方向上的端面上具備磁軛保持用凹部121。磁軛保持用凹部121包圍筒部115而設置。磁軛保持用凹部121沿Y軸方向延伸。當從Z軸方向觀察時,磁軛保持用凹部121與一對翻滾驅動用磁鐵保持凹部117重合,磁軛保持用凹部121與一對翻滾驅動用磁鐵保持凹部117在Z軸方向上連通。在磁軛保持用凹部121內,從-Z方向插入磁軛120。磁軛120由磁性材料形成。在這裡,磁軛保持用凹部121與一對翻滾驅動用磁鐵保持凹部117相連通,因此磁軛120從-Z方向抵接至保持於翻滾驅動用磁鐵保持凹部117內的翻滾驅動用磁鐵36。
並且,固定構件22如圖13所示,包括在磁軛保持用凹部121的外周側朝向-Z方向突出的四個覆蓋構件固定用凸部123。四個覆蓋構件固定用凸部123之中的兩個在固定構件22的+Y方向上的端緣部分,設置於在X軸方向上將磁軛保持用凹部121夾在之間的兩側。四個覆蓋構件固定用凸部123之中的另外兩個在固定構件22的-Y方向上的端緣部分,設置於在X軸方向上將磁軛保持用凹部121夾在之間的兩側。在四個覆蓋構件固定用凸部123中,從-Z方向固定有覆蓋構件40。覆蓋構件40是從-Z方向覆蓋磁軛120。在覆蓋構件40的中心設置有圓形的開口部40a。如圖10(b)所示,當覆蓋構件40固定在固定構件22上時,在開口部40a中插入軸部132的前端。
其次,旋轉台座24如圖13所示,包括Z軸方向薄的扁平形狀的台座本體131、以及從台座本體131朝向-Z方向突出的軸部132。如圖11所示,軸部132插入至保持於固定構件22的筒部115上的第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28。即,軸部132是利用第一滾珠軸承27的內輪及第二滾珠軸承28的內輪從外周側加以保持。軸部132貫通第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28,其前端部分從第二滾珠軸承28朝向-Z方向突出。在軸部132的前端部分,插入彈簧墊圈(spring washer)134。並且,在軸部132的前端部分,通過焊接等而固定有環狀構件135。在這裡,彈簧墊圈134是在第二滾珠軸承28的內輪與環狀構件135之間被壓縮,對第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28賦予增壓。
如圖13所示,在台座本體131中的與固定構件22相對向的面上,在將軸部132夾在之間的兩側設置有一對線圈固定部138。在一對線圈固定部138上,以使中心孔朝向Z軸方向的姿勢保持有翻滾驅動用線圈35。在固定在一個線圈固定部138上的翻滾驅動用線圈35的內側固定有霍爾元件140。霍爾元件140在圓周方向上位於翻滾驅動用線圈35的中心。霍爾元件140與柔性印刷基板39電性連接,所述柔性印刷基板39與翻滾驅動用線圈35電性連接。
如圖12所示,在台座本體131的+Z方向之側的端面,在從其外周緣向內側朝向內側偏移(offset)僅固定寬度的外周緣部分,設置有從+X方向之側及Y軸方向上的兩側包圍所述端面的大致U字形狀的周壁142。在周壁142上,設置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三個突部143。
並且,在台座本體131的+Z方向之側的端面上,在將筒部115夾在之間的Y軸方向上的兩側,設置有用於固定角度位置恢復用磁性構件37的磁性構件固定區域144。磁性構件固定區域144是以固定寬度沿X軸方向平行地延伸的溝槽145。角度位置恢復用磁性構件37具有四棱柱形狀,圓周方向(X軸方向)上的尺寸長於徑向上的尺寸。並且,角度位置恢復用磁性構件37的圓周方向(X軸方向)上的尺寸短於溝槽145的圓周方向(X軸方向)上的尺寸。
角度位置恢復用磁性構件37是以使長邊方向朝向圓周方向的姿勢固定在溝槽145內(磁性構件固定區域144內)。角度位置恢復用磁性構件37在從Z軸方向觀察到旋轉台座24處於預定的基準角度位置的狀態時,以角度位置恢復用磁性構件37的中心與翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a重合的方式,對其固定位置在溝槽145內進行調整,然後,利用黏接劑而固定在溝槽145內。
在這裡,台座本體131在圓周方向上與磁性構件固定區域144不同的位置上具備開口部146。本例中,開口部146設置在與軸部132在+X方向上相離的位置上。
(翻滾用磁驅動機構) 如圖10(a)及圖10(b)以及圖11所示,如果將旋轉台座24經由第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28保持於固定構件22上,就構成翻滾用磁驅動機構31。如圖11所示,翻滾用磁驅動機構31包括保持於將旋轉台座24的軸部132夾在之間的兩側的一對翻滾用磁驅動機構31。各翻滾用磁驅動機構31包括保持於旋轉台座24上的翻滾驅動用線圈35、以及保持於固定構件22上並且在Z軸方向上與各翻滾驅動用線圈35相對向的翻滾驅動用磁鐵36。翻滾驅動用磁鐵36在圓周方向上被一分為二,以與翻滾驅動用線圈35相對向的面的磁極以磁化分極線36a為界而不同的方式而磁化。翻滾驅動用線圈35為空芯線圈,使用在徑向上延伸的長邊部分作為有效邊。霍爾元件140在旋轉台座24位於預定的基準角度位置時,與位於-Z方向上的擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線36a相對向。
(旋轉阻止機構) 並且,當將旋轉台座24經由第一滾珠軸承27及第二滾珠軸承28而保持於固定構件22上時,如圖10(a)所示,將固定構件22的旋轉阻止用凸部118插入至旋轉台座24的開口部146。藉此,固定構件22的旋轉阻止用凸部118及旋轉台座24的開口部146構成對旋轉台座24的圍繞著Z軸的旋轉角度範圍進行限制的旋轉阻止機構38。即,旋轉台座24成為在旋轉阻止用凸部118與開口部146的內周壁(抵接部)不發生干涉的範圍內圍繞著Z軸進行旋轉的構件。換言之,旋轉阻止機構38通過開口部146的內周壁從圓周方向抵接於旋轉阻止用凸部118,而對旋轉台座24的旋轉角度範圍進行限制。
(角度位置恢復機構) 圖14是角度位置恢復機構32的說明圖。如圖14所示,角度位置恢復機構32包括角度位置恢復用磁性構件37及翻滾驅動用磁鐵36。如圖11所示,角度位置恢復用磁性構件37在Z軸方向上,配置在將翻滾驅動用線圈35夾在之間而與翻滾驅動用磁鐵36為相反側的位置。並且,如圖14所示,當從Z軸方向觀察到旋轉台座24經由軸承機構25而可旋轉地支撐於固定構件22上的狀態、即旋轉台座24處於基準角度位置的狀態時,角度位置恢復用磁性構件37的中心37a處於與位於-Z方向上的翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a重合的位置。換言之,在旋轉台座24處於基準角度位置的狀態下,包含磁化分極線36a並與軸線L平行的虛擬面32a通過角度位置恢復用磁性構件37的中心37a。
在這裡,當旋轉台座24從基準旋轉位置向CW方向或CCW方向旋轉時,角度位置恢復用磁性構件37的中心37a與翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a在圓周方向上偏離。藉此,在角度位置恢復用磁性構件37與翻滾驅動用磁鐵36之間,使角度位置恢復用磁性構件37的中心37a朝向翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a所處之側的方向上的磁吸引力發揮作用。即,當旋轉台座24從基準角度位置進行旋轉時,在角度位置恢復用磁性構件37與翻滾驅動用磁鐵36之間,使旋轉台座24恢復至基準角度位置的方向上的磁吸引力發揮作用。因此,角度位置恢復用磁性構件37及翻滾驅動用磁鐵36作為使旋轉台座24恢復至基準角度位置的角度位置恢復機構32而發揮作用。
(第一單元的向第二單元的安裝) 當將第一單元3安裝於第二單元4上時,在固持器7的固持器主體部63的下端部分插入第二單元4的周壁142,在設置於固持器主體部63的定位用缺口部67中,插入從第二單元4的周壁142突出的突部143。因此,固持器7以在徑向及圓周方向上經定位的狀態固定在旋轉台座24上。並且,當將第一單元3安裝於第二單元4上時,在筒狀外殼45的下端部分插入固定構件22的外周緣的階差部113的+Z方向之側的部分,在設置於筒狀外殼45的定位用缺口部56中,插入設置於階差部113的突部114。因此,殼體8是以在徑向及圓周方向上經定位的狀態固定在固定構件22上,從而構成固定體44。藉此,光學單元1完成。
(光學單元的抖動修正) 光學單元1如上所述,第一單元3包括進行圍繞著X軸的抖動修正及圍繞著Y軸的抖動修正的擺動用磁驅動機構11。因此,可以進行俯仰(縱擺)方向及偏擺(橫擺)方向上的抖動修正。並且,光學單元1中,第二單元4包括使第一單元3的固持器7旋轉的翻滾用磁驅動機構31,所以能夠進行翻滾方向上的抖動修正。在這裡,光學單元1由於在活動單元5中包含陀螺儀(gyroscope),所以利用陀螺儀來檢測圍繞著正交的3軸的抖動,並驅動擺動用磁驅動機構11及翻滾用磁驅動機構31以消除所檢測出的抖動。
再者,光學單元1的抖動修正也可以基於來自霍爾元件90的輸出及來自霍爾元件140的輸出來進行。
即,霍爾元件90在活動單元5為基準姿勢時,與擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a相對向,因此可以基於來自霍爾元件90的輸出,檢測出活動單元5為基準姿勢、以及活動單元5相對於軸線Z傾斜的角度。因此,只要基於來自霍爾元件90的輸出,對擺動用磁驅動機構11進行驅動以消除活動單元5的傾斜而設為基準姿勢,就可以進行光學單元1的圍繞著X軸、圍繞著Y軸的抖動修正。並且,霍爾元件140在旋轉台座24(活動體43)處於基準角度位置時,在Z軸方向上與翻滾驅動用磁鐵36的磁化分極線36a相對向,因此可以基於來自霍爾元件140的輸出,檢測出旋轉台座24(活動體43)處於基準角度位置、以及旋轉台座24(活動體43)的自基準角度位置算起的旋轉角度。因此,只要基於來自霍爾元件140的輸出,對翻滾用磁驅動機構31進行驅動以消除旋轉台座24(活動體43)的旋轉而設為基準角度位置,就可以進行光學單元1的圍繞著Z軸的抖動修正。
並且,光學單元1的抖動修正也可以基於陀螺儀所檢測出的圍繞著3軸的抖動、來自霍爾元件90的輸出及來自霍爾元件140的輸出來進行。這時,通過陀螺儀(gyroscope)而檢測圍繞著3軸的抖動,對擺動用磁驅動機構11及翻滾用磁驅動機構31進行驅動以消除所檢測出的抖動,並且在使活動單元5恢復至基準姿勢時基於來自霍爾元件90的輸出對擺動用磁驅動機構11進行驅動,以使活動單元5準確地成為基準姿勢。並且,當使旋轉台座24(活動體43)恢復至基準角度位置時,基於來自霍爾元件140的輸出對翻滾用磁驅動機構31進行驅動,以使旋轉台座24(活動體43)準確地配置在基準角度位置。
(活動單元的姿勢調整方法) 圖15是活動單元5的姿勢調整方法的流程圖。圖16是活動單元5的姿勢調整方法的說明圖。使光學模塊2的光軸與預定的軸線L相一致的活動單元5的姿勢調整(擺動體姿勢調整)是在光學單元1的組裝的最終階段進行。更具體而言,在第二單元4上安裝有第一單元3,但在筒狀外殼45上未安裝被攝體側外殼46,在活動單元5上未安裝平衡塊41的狀態下進行。再者,也可以在活動單元5上安裝有平衡塊41。
在所述狀態下,在第一單元3中,活動單元5(擺動體)經由擺動支撐機構6而支撐在固持器7(支撐體)上。固持器7安裝在旋轉台座24上。筒狀外殼45安裝在固定構件22上。並且,在所述狀態下,在活動單元5的光學模塊固持器71上,安裝有姿勢恢復用磁性構件15。在筒狀外殼45的筒部47的保持區域50內,通過磁吸附來保持擺動驅動用磁鐵14。並且,在保持區域50內以未硬化的狀態塗布有黏接劑。擺動驅動用磁鐵14在初始狀態下,在Z軸方向上保持於保持區域50的中央部分。藉此,擺動驅動用磁鐵14能夠在保持區域50內沿+Z方向及-Z方向兩者移動。
在調整活動單元5的姿勢時,將不具備被攝體側外殼46及平衡塊41的光學單元1固定在具備水平的載置面的台座200上。即,在固定體44(筒狀外殼45)的保持區域50內可移動地保持著擺動驅動用磁鐵14,在活動單元5中的可與擺動驅動用磁鐵14相對向的位置上保持著姿勢恢復用磁性構件15的狀態下,將光學單元1固定在台座200上(圖15的步驟ST1)。
其次,通過光學部件來獲取筒狀外殼45的框部48的+Z方向上的端面45a(圖16)、與活動單元5的光學模塊固持器71的光學模塊保持部85的+Z方向上的端面85a(圖16)的平行度。然後,將所獲取的平行度(筒狀外殼45的框部48的+Z方向上的端面45a與光學模塊保持部85的+Z方向上的端面85a偏離於平行的偏離量)設為光學單元1的軸線L(固定體44的軸線L)與光學模塊2的光軸的偏離量(圖15的步驟ST2)。
然後,使擺動驅動用磁鐵14在保持區域50內沿Z軸方向(軸線L方向)移動基於所獲取的偏離量的移動量。藉此,使活動單元5的姿勢位移,而使軸線L與光學模塊2的光軸相一致(圖15的步驟ST3)。
在步驟ST3中,當使擺動驅動用磁鐵14沿+Z方向移動基於偏離量的移動量時,如圖16所示,從筒狀外殼45的外周側,經由徑向開口部47a,將夾具201插入至筒狀外殼45的內側。然後,使夾具201抵接至擺動驅動用磁鐵14的-Z方向上的端面。然後,通過使夾具201沿+Z方向移動,而使抵接至夾具201的擺動驅動用磁鐵14沿+Z方向移動。
在這裡,在固定於活動單元5上的姿勢恢復用磁性構件15與擺動驅動用磁鐵14之間,會產生使姿勢恢復用磁性構件15的中心與擺動驅動用磁鐵14的磁化分極線14a相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使擺動驅動用磁鐵14沿+Z方向移動,借由在姿勢恢復用磁性構件15與擺動驅動用磁鐵14之間起作用的磁吸引力,活動單元5的姿勢就會追隨於擺動驅動用磁鐵14的移動而位移。即,活動單元5中,靠近向+Z方向移動的擺動驅動用磁鐵14之側向+Z方向之側位移。
並且,在步驟ST3中,當使擺動驅動用磁鐵14沿-Z方向移動基於偏離量的移動量時,如圖16所示,從筒狀外殼45的+Z方向,經由軸方向開口部48b,將夾具202插入至筒狀外殼45的內側。然後,使所述夾具202抵接至擺動驅動用磁鐵14的+Z方向上的端面。然後,通過使夾具202向-Z方向移動,而使抵接至夾具202的擺動驅動用磁鐵14沿-Z方向移動。
在這裡,只要使擺動驅動用磁鐵14沿-Z方向移動,借由在姿勢恢復用磁性構件15與擺動驅動用磁鐵14之間起作用的磁吸引力,固定有姿勢恢復用磁性構件15的活動單元5的姿勢就會追隨於擺動驅動用磁鐵14的移動而位移。即,活動單元5中,靠近向-Z方向移動的擺動驅動用磁鐵14之側向-Z方向之側位移。
擺動驅動用磁鐵14的位置調整是通過使兩個擺動用磁驅動機構11A及兩個擺動用磁驅動機構11B的四個擺動驅動用磁鐵14中的任一者移動來進行。並且,根據需要,通過使擺動用磁驅動機構11A及擺動用磁驅動機構11B的四個擺動驅動用磁鐵14中的多個移動來進行。
在這裡,在兩個擺動用磁驅動機構11A中,使位於-X方向之側的擺動用磁驅動機構11A的擺動驅動用磁鐵14沿+Z方向或-Z方向移動時,只要使位於+X方向之側的擺動用磁驅動機構11A的擺動驅動用磁鐵14朝向與位於-X方向之側的擺動用磁驅動機構11A的擺動驅動用磁鐵14在Z軸方向上相反的方向移動,借由位於+X方向之側的擺動用磁驅動機構11A的擺動驅動用磁鐵14與姿勢恢復用磁性構件15之間的磁吸引力、以及位於-X方向之側的擺動用磁驅動機構11A的擺動驅動用磁鐵14與姿勢恢復用磁性構件15之間的磁吸引力,活動單元5的基準姿勢就會穩定。
並且,在兩個擺動用磁驅動機構11B中,使位於-Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B的擺動驅動用磁鐵14沿+Z方向或-Z方向移動時,只要使位於+Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B的擺動驅動用磁鐵14朝向與位於-Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B的擺動驅動用磁鐵14在Z軸方向上相反的方向移動,借由位於+Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B的擺動驅動用磁鐵14與姿勢恢復用磁性構件15之間的磁吸引力、以及位於-Y方向之側的擺動用磁驅動機構11B的擺動驅動用磁鐵14與姿勢恢復用磁性構件15之間的磁吸引力,活動單元5的基準姿勢就會穩定。
當規定活動單元5的基準姿勢後,將光學單元1配置在預定的溫度狀態的溫度槽內。藉此,對光學單元1進行加溫,使塗布在保持區域50內的黏接劑硬化。其結果為,擺動驅動用磁鐵14在移動後的移動位置上固定在筒狀外殼45上(圖15的步驟ST4)。只要將擺動驅動用磁鐵14通過黏接劑而固定在筒狀外殼45上,其後即使在外力施加至光學單元1的情況下,擺動驅動用磁鐵14也不會發生變化。因此,即使在外力施加至光學單元1的情況下,也可以防止活動單元5的基準姿勢發生變化。然後,將筒狀外殼45固定在被攝體側外殼46上。並且,在活動單元5上安裝平衡塊41,使活動單元5的重心與擺動支撐機構6的活動單元5的擺動中心(第一軸R1及第二軸R2)相一致。
再者,也可以在使擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動的動作的同時,監視筒狀外殼45的框部48的+Z方向上的端面45a與活動單元5的光學模塊保持部85的+Z方向上的端面85a的平行度,在端面45a與端面85a達到平行的時點停止擺動驅動用磁鐵14的移動,並在所述移動位置上,將擺動驅動用磁鐵14固定在筒狀外殼45上。
並且,在所述例中,是在活動單元5上未安裝平衡塊41的狀態下進行從步驟ST1到步驟ST4的姿勢調整動作,但是也可以在活動單元5上安裝平衡塊41之後進行姿勢調整動作。換言之,在所述例中,是在規定活動單元5的基準姿勢之後,在活動單元5上安裝平衡塊41而使活動單元5的重心與擺動支撐機構6的活動單元5的擺動中心相一致,但是也可以在活動單元5上安裝平衡塊41而使活動單元5的重心與擺動支撐機構6的活動單元5的擺動中心相一致之後,使擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動而規定活動單元5的基準姿勢。
(作用效果) 在本例中,可以通過使構成姿勢恢復機構12的擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向(軸線L方向)移動,來規定活動單元5的基準姿勢。並且,在規定活動單元5的基準姿勢之後,利用黏接劑將擺動驅動用磁鐵14固定在筒狀外殼45上,所以即使在外力施加至光學單元1的情況下,擺動驅動用磁鐵14也不會發生變化,從而可以防止活動單元5的基準姿勢發生變化。
並且,在本例中,是在調整活動單元5的基準姿勢時使擺動驅動用磁鐵14移動,所以容易對活動單元5的基準姿勢進行調整。即,活動單元5的姿勢也可以通過使保持於活動單元5上的姿勢恢復用磁性構件15移動來調整,但是與使保持於可擺動的構件(活動單元5)上的姿勢恢復用磁性構件15移動相比,使保持在經固定的構件(筒狀外殼45)上的擺動驅動用磁鐵14移動更容易。並且,擺動驅動用磁鐵14與姿勢恢復用磁性構件15相比更大,所以容易使夾具201、夾具202抵接。
此外,筒狀外殼45包含磁性材料,擺動驅動用磁鐵14是以磁吸附於筒狀外殼45上的狀態被保持,所以容易使擺動驅動用磁鐵14在筒狀外殼45的保持區域50內移動。並且,筒狀外殼45包含磁性材料,所以筒狀外殼45作為後磁軛而發揮作用。藉此,可以提高擺動用磁驅動機構11所產生的扭矩。
並且,在本例中,筒狀外殼45具備用於插入夾具201的徑向開口部47a,因此從筒狀外殼45的外周側,容易使保持於筒狀外殼45的內壁面上的擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動。此外,筒狀外殼45具備用於插入夾具202的軸方向開口部48b,所以容易從筒狀外殼45的+Z方向上的外側使保持於筒狀外殼45的內壁面上的擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動。
(變形例) 在所述例中,是使擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動而調整活動單元5的姿勢,但是也可以通過使姿勢恢復用磁性構件15在磁性構件固定區域92(溝槽93)內沿Z軸方向移動,來調整活動單元5的姿勢。
並且,在所述例中,也可以設為:在筒狀外殼45的筒部47的內壁面上,在沿圍繞著Z軸的圓周方向與保持區域50相鄰的位置上設置沿Z軸方向延伸的引導部,引導部是從圓周方向抵接至保持於保持區域50內的擺動驅動用磁鐵14。這樣一來,當使夾具201、夾具202抵接於擺動驅動用磁鐵14而沿Z軸方向移動時,可以使擺動驅動用磁鐵14沿引導部移動,所以能夠以維持著擺動驅動用磁鐵14的姿勢的狀態,使擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動。再者,也可以通過將擺動驅動用磁鐵14的圓周方向上的寬度尺寸設為與筒部47的各側板51~側板54的圓周方向上的尺寸相同,而使與各側板51~側板54在圓周方向上相鄰的側板55的邊緣,作為沿Z軸方向引導擺動驅動用磁鐵14的引導部而發揮作用。
再者,在所述例中,被插入用於使一個擺動驅動用磁鐵14移動的夾具201、夾具202的徑向開口部47a及軸方向開口部48b的數量分別為一個,但是也可以在圓周方向上設置相離的兩個以上的開口部。這樣一來,可以使從兩個以上的徑向開口部47a及兩個以上的軸方向開口部48b插入的夾具201、夾具202抵接至擺動驅動用磁鐵14的Z軸方向上的端面的兩處,因此當使夾具201、夾具202沿Z軸方向移動時,可以保持著將擺動驅動用磁鐵14的姿勢設為固定的狀態,使擺動驅動用磁鐵14沿Z軸方向移動。
並且,也可以在擺動驅動用磁鐵14上設置夾具201、夾具202所抵接的被抵接部。圖17是設置有被抵接部的變形例的擺動驅動用磁鐵的說明圖。本例的擺動驅動用磁鐵14A在Z軸方向上的兩端面上,分別具備向Z軸方向凹陷的凹部150。藉此,將凹部150的內壁面設為夾具201、夾具202所抵接的被抵接部。這樣一來,可以使夾具201、夾具202與擺動驅動用磁鐵14準確地抵接,因此可以通過夾具201、夾具202的移動,來使擺動驅動用磁鐵14準確地移動。
(其它實施方式) 也可以在活動單元5之側保持擺動驅動用磁鐵14,在固定體44(筒狀外殼45)之側保持擺動驅動用線圈,從而構成擺動用磁驅動機構11。這時,在固定體44(筒狀外殼45)之側保持姿勢恢復用磁性構件15,與活動單元5之側的擺動驅動用磁鐵14一併構成姿勢恢復機構12。並且,這時,也可以通過使擺動驅動用磁鐵14及姿勢恢復用磁性構件15中的至少一者沿Z軸方向移動,來進行活動單元5的姿勢調整。
再者,本例的第一單元3也可以不與第二單元4組合,而用作使活動單元5圍繞著第一軸R1及圍繞著第二軸R2擺動而進行抖動修正的帶抖動修正功能的光學單元1。這時,筒狀外殼45或被攝體側外殼46(固定體)也可以兼作固持器7(支撐體)。即,省略固持器7,並且在筒狀外殼45或被攝體側外殼46(固定體44)上的第二軸R2(第二的軸線L)上的對角位置上設置第二擺動支撐部102。並且,在設置於活動單元5上的第一擺動支撐部101與設置於筒狀外殼45或被攝體側外殼46上的第二擺動支撐部102之間配置活動框103,而構成擺動支撐機構6。
1:光學單元(帶抖動修正功能的光學單元) 2:光學模塊 3:第一單元 4:第二單元 5:活動單元(擺動體) 6:擺動支撐機構 7:固持器(支撐體) 8:殼體 9:光學元件 10:攝像元件 11、11A、11B:擺動用磁驅動機構(第一擺動用磁驅動機構~第四擺動用磁驅動機構) 12:姿勢恢復機構 12a、32a:虛擬面 13:擺動驅動用線圈 14、14A:擺動驅動用磁鐵 14a、36a:磁化分極線 15:姿勢恢復用磁性構件(磁性構件) 17:擺動阻止機構 18、19、39:柔性印刷基板 21:旋轉支撐機構 22:固定構件 24:旋轉台座 25:軸承機構 27:第一滾珠軸承 28:第二滾珠軸承 31:翻滾用磁驅動機構 32:角度位置恢復機構 35:翻滾驅動用線圈 36:翻滾驅動用磁鐵 37:角度位置恢復用磁性構件 37a:角度位置恢復用磁性構件的中心 38:旋轉阻止機構 40:覆蓋構件 40a、48a、146:開口部 41:平衡塊 43:活動體 44:固定體 45:筒狀外殼 45a:筒狀外殼的+Z方向上的端面 46:被攝體側外殼 47、115:筒部 47a:徑向開口部 48:框部 48b:軸方向開口部 50:保持區域 51~55:側板 56、67:定位用缺口部 57、68、112:缺口部 58:主體部 59:端板部 60:圓形開口部 62:固持器環狀部 63:固持器主體部 64:窗口部 65:縱框部 71:光學模塊固持器 72:鏡筒部 73:基板 74:方筒部 80:底板部 81~84:壁部 85:光學模塊保持部 85a:光學模塊保持部的+Z方向上的端面 87:擺動阻止用凸部 88、138:線圈固定部 89:霍爾元件固定部 90、140:霍爾元件 92、144:磁性構件固定區域 93、145:溝槽 101:第一擺動支撐部 102:第二擺動支撐部 103:活動框 104:球體 105:接點彈簧 113:階差部 114、143:突部 116:中心孔 117:翻滾驅動用磁鐵保持凹部 118:旋轉阻止用凸部 120:磁軛 121:磁軛保持用凹部 123:覆蓋構件固定用凸部 131:台座本體 132:軸部 134:彈簧墊圈 135:環狀構件 142:周壁 150:凹部 200:台座 201、202:夾具 L:軸線 R1:第一軸 R2:第二軸 ST1~ST4:步驟 A-A、B-B:截面線 X、+X、-X、Y、+Y、-Y、Z、+Z、-Z:方向軸
圖1是從被攝體側觀察應用有本發明的光學單元的立體圖。 圖2是圖1的A-A線上的光學單元的截面圖。 圖3是從被攝體側觀察圖1的光學單元的分解立體圖。 圖4是構成固定體的筒狀外殼的截面圖。 圖5是從被攝體側觀察第一單元的分解立體圖。 圖6是從反被攝體側觀察第一單元的分解立體圖。 圖7是從被攝體側觀察活動體的立體圖。 圖8(a)及圖8(b)是從被攝體側及反被攝體側觀察活動體的立體圖。 圖9是利用與軸線正交的平面切斷光學單元的截面圖。 圖10(a)及圖10(b)是從被攝體側及反被攝體側觀察第二單元的立體圖。 圖11是圖10(a)及圖10(b)的B-B線上的第二單元的截面圖。 圖12是從被攝體側觀察第二單元的分解立體圖。 圖13是從反被攝體側觀察第二單元的分解立體圖。 圖14是角度位置恢復機構的說明圖。 圖15是活動單元的姿勢調整動作的流程圖。 圖16是活動單元的姿勢調整動作的說明圖。 圖17是變形例的擺動驅動用磁鐵的說明圖。

Claims (11)

  1. 一種帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,所述帶抖動修正功能的光學單元包括: 擺動體,具備光學元件; 擺動支撐機構,能夠在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動地支撐所述擺動體,所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述光學元件的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是所述光軸相對於所述軸線以特定的角度傾斜的姿勢; 支撐體,經由所述擺動支撐機構支撐所述擺動體; 擺動用磁驅動機構,使所述擺動體擺動;以及 固定體,從外周側包圍所述擺動體; 所述擺動用磁驅動機構包括固定在所述擺動體及所述固定體中的一者上的線圈、以及保持於另一者上的磁鐵,所述磁鐵沿所述軸線方向被分極磁化成兩極,其中, 使磁性構件保持在所述擺動體及所述固定體之中固定有所述線圈之側,且從與所述軸線正交的徑向觀察時與所述磁鐵重合的位置, 使所述磁性構件或所述磁鐵沿所述軸線方向移動,使所述光軸與所述軸線相一致, 使沿所述軸線方向移動的所述磁性構件或所述磁鐵固定在移動後的移動位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 將所述磁鐵保持於所述固定體, 使所述磁鐵沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 所述固定體包含筒構件,所述筒構件包含磁性材料並從徑向上的外側包圍所述擺動體,並且在所述筒構件中在與所述擺動體相對向的內壁面上預先設置保持區域,所述保持區域係在所述磁鐵可沿軸線方向移動的狀態下保持所述磁鐵, 將所述磁鐵保持於所述保持區域內,並且使所述磁鐵沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 在所述筒構件上,預先設置在所述徑向上貫通的徑向開口部, 將夾具從所述徑向開口部插入至筒構件的內側並抵接至所述磁鐵,藉由使所述夾具移動來使所述磁鐵沿所述軸線方向移動。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 所述筒構件包括設置有所述保持區域及所述開口部的筒部、以及從所述筒部的所述軸線方向上的一端向內周側突出的框部, 在所述框部中,在與保持於所述保持區域內的所述磁鐵在所述軸線方向上相對向的位置上預先設置軸方向開口部, 通過使夾具從所述軸方向開口部插入至所述筒部並抵接至所述磁鐵而使所述夾具移動,來使所述磁鐵沿所述軸線方向移動。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 作為所述擺動用磁驅動機構,預先具備第一擺動用磁驅動機構及第二擺動用磁驅動機構,所述第一擺動用磁驅動機構及第二擺動用磁驅動機構配置在將所述軸線夾在之間的兩側, 作為所述磁性構件,使第一所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第一擺動用磁驅動機構的所述線圈之側,且從所述徑向觀察時與所述第一擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,並使第二所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第二擺動用磁驅動機構的所述線圈之側,且從所述徑向觀察時與所述第二擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置, 使所述第一擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第一磁性構件沿所述軸線方向移動,並且使所述第二擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第二磁性構件沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中, 作為所述擺動用磁驅動機構,預先具備第三擺動用磁驅動機構與第四擺動用磁驅動機構,所述第三擺動用磁驅動機構圍繞著所述軸線配置在所述第一擺動用磁驅動機構與所述第二擺動用磁驅動機構之間的角度位置上,所述第四擺動用磁驅動機構將所述軸線夾在之間而配置在所述第三擺動用磁驅動機構的相反側, 作為所述磁性構件,使第三所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第三擺動用磁驅動機構的所述線圈之側,且從所述徑向觀察時與所述第三擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置,並使第四所述磁性構件保持於所述擺動體及所述固定體之中固定有所述第四擺動用磁驅動機構的所述線圈之側,且從所述徑向觀察時與所述第四擺動用磁驅動機構的所述磁鐵重合的位置, 使所述第三擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第三磁性構件沿所述軸線方向移動,並且使所述第四擺動用磁驅動機構的所述磁鐵或所述第四磁性構件沿所述軸線方向移動而使所述擺動體的光軸與所述軸線相一致。
  8. 如申請專利範圍第1項或第7項所述的帶抖動修正功能的光學單元的擺動體姿勢調整方法,其中,所述固定體兼作所述支撐體。
  9. 一種帶抖動修正功能的光學單元,其特徵在於包括: 擺動體,具備光學元件; 擺動支撐機構,能夠在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動地支撐所述擺動體,所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述光學元件的光軸相一致的姿勢,所述傾斜姿勢是所述光軸相對於所述軸線以特定的角度傾斜的姿勢; 支撐體,經由所述擺動支撐機構支撐所述擺動體; 擺動用磁驅動機構,使所述擺動體擺動;以及 固定體,從外周側包圍所述擺動體;並且 所述擺動用磁驅動機構包括固定在所述擺動體及所述固定體中的一者上的線圈、以及保持於另一者上的磁鐵, 所述磁鐵是沿所述軸線方向分極磁化成兩極, 所述固定體包括筒構件,所述筒構件包含磁性材料並從外周側包圍所述擺動體, 所述筒構件在與所述擺動體相對向的內壁面上具備保持區域,所述保持區域係在所述磁鐵可沿軸線方向移動的狀態下保持所述磁鐵,並且所述筒構件具備徑向開口部,所述徑向開口部用於使夾具從所述筒構件的外側抵接至保持於所述保持區域內的所述磁鐵。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的帶抖動修正功能的光學單元,其中, 所述筒構件包括:筒部,包括所述保持區域及所述徑向開口部;框部,從所述筒部的所述軸線方向上的一端向內周側突出;以及軸方向開口部,用於使夾具從所述筒構件的外側抵接至保持於所述保持區域內的所述磁鐵;並且 所述軸方向開口部在所述框部中設置在與保持於所述保持區域內的所述磁鐵在所述軸線方向上相對向的位置。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的帶抖動修正功能的光學單元,其中,所述固定體兼作所述支撐體。
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