TWI657266B - 帶抖動修正功能的光學單元 - Google Patents

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Abstract

帶抖動修正功能的光學單元包括：可動體、搖動支撐機構、經由搖動支撐機構而支撐可動體的固定體、搖動用磁驅動機構及使因搖動而傾斜的可動體恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構。姿勢恢復機構具有搖動用磁驅動機構的搖動驅動用磁石及從與軸線正交的徑向觀察時配置於與搖動驅動用磁石重疊的位置的磁性構件。當從徑向觀察可動體為標準姿勢的狀態時，磁性構件的中心位於與搖動驅動用磁石的磁化極化線重疊的位置。

Description

帶抖動修正功能的光學單元
本發明是有關於一種搭載於便攜終端或移動體中的帶抖動修正功能的光學單元（optical unit）。
便攜終端或車輛、無人直升機（helicopter）等移動體中所搭載的光學單元中存在為了抑制光學單元的搖晃所致的拍攝圖像的紊亂而具備抖動修正功能者，所述抖動修正功能是通過使光學元件搖動來修正抖動。專利文獻1所記載的帶抖動修正功能的光學單元包括：可動體，包括光學元件；搖動支撐機構，將可動體支撐為能夠搖動；固定體，經由搖動支撐機構而從外周側對可動體進行支撐；以及搖動用磁驅動機構，使可動體搖動。搖動支撐機構將可動體支撐為能夠在預先設定的軸線與光學元件的光軸一致的標準姿勢、與光軸相對於軸線傾斜的傾斜姿勢之間搖動。搖動用磁驅動機構包括固定於可動體的線圈及固定於固定體並與線圈對向的磁石。
專利文獻1的帶抖動修正功能的光學單元包括用於使搖動而傾斜的可動體恢復至標準姿勢的板簧。板簧架設於可動體與固定體之間，包括固定於可動體的可動體側固定部、固定於固定體的固定體側固定部及在可動體側固定部與固定體側固定部之間蜿蜒的蜿蜒部。可動體通過隨著搖動而變形的板簧(蜿蜒部)的彈性恢復力而恢復為標準的姿勢。
[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
為了允許可動體相對於固定體進行搖動，板簧的蜿蜒部形成為細的，容易塑性變形。因此，不容易操作板簧，當製造帶抖動修正功能的光學單元時也不容易進行將板簧架設於可動體與固定體之間的操作。而且，當對帶抖動修正功能的光學單元從外部施加衝擊而光學模塊(module)過度移位時，也有蜿蜒部產生塑性變形，從而無法使光學模塊恢復至標準位置這一可能性。
鑒於以上問題點，本發明的課題在於提供一種帶抖動修正功能的光學單元，可不使用板簧而將搖動的可動體恢復至標準姿勢。
為了解決所述課題，本發明的帶抖動修正功能的光學單元的特徵在於具有：可動體，包括光學元件；搖動支撐機構，將所述可動體支撐為能夠在預先設定的軸線與所述光學元件的光軸一致的標準姿勢、與所述光軸相對於所述軸線以規定角度傾斜的傾斜姿勢之間搖動；固定體，經由所述搖動支撐機構而支撐所述可動體；搖動用磁驅動機構，使所述可動體搖動；以及姿勢恢復機構，用於使所述可動體恢復至所述標準姿勢，所述搖動用磁驅動機構包括固定於所述可動體及所述固定體中的其中一者的線圈以及固定於另一者的磁石，所述磁石在所述軸線方向上被極化磁化為不同的磁極，所述姿勢恢復機構包括所述磁石以及安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述線圈的一者的磁性構件，當從與所述軸線垂直的徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的中心與所述磁石的磁化極化線重疊。
本發明中，用於使可動體恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構包括從徑向觀察時配置於與搖動用磁驅動機構的磁石的磁化極化線重疊的位置的磁性構件。而且，磁性構件在可動體為標準姿勢時其中心與磁石的磁化極化線重疊。從而，當可動體相對於固定體進行搖動而磁性構件的中心從磁石的磁化極化線沿軸線方向偏移時，使磁性構件的中心復原至與磁化極化線重疊的位置的方向的磁吸引力對所述磁性構件發揮作用。由此，可動體通過磁吸引力而恢復至標準姿勢。由此，不在可動體與固定體之間架設板簧便可使搖動的可動體恢復至標準姿勢。
在本發明中，理想的是當從所述徑向觀察所述傾斜姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的至少一部分與所述磁化極化線重疊。如此，可在可動體在標準姿勢與傾斜姿勢之間搖動期間，切實地產生使磁性構件的中心復原至與磁化極化線重疊的位置的方向的磁吸引力。從而，可將傾斜的可動體切實地恢復至標準姿勢。
在本發明中，可為：所述磁性構件的所述軸線方向的長度長於圍繞所述軸線的圓周方向的長度。如此，易於實現即使可動體成為傾斜姿勢，從徑向觀察時，磁性構件與磁化極化線也重疊。而且，如此，相對於可動體搖動的角度，容易確保磁石與磁性構件之間產生的磁吸引力的線性。
在本發明中，可為：所述磁性構件的所述軸線方向的長度短於圍繞所述軸線的圓周方向的長度。如此，容易加大磁石與磁性構件之間的磁吸引力。
在本發明中，理想的是所述磁性構件在所述徑向上中間隔著所述線圈而位於所述磁石的相反側。如此，可使磁性構件作為後磁軛（back yoke）發揮功能，因此可提升搖動用磁驅動機構使可動體搖動的扭矩。而且，如此，可確保磁石與磁性構件之間的距離比較長。如此，容易相對於可動體搖動的角度，確保磁石與磁性構件之間產生的磁吸引力的線性。而且，在徑向上將磁性構件與線圈設置於相同位置的情況下，存在磁性構件的設置位置、形狀因線圈而受到限制的情況，但如果將磁性構件以中間隔著線圈的形式配置在磁石的相反側，則磁性構件的配置或形狀的自由度會提升。
在本發明中，理想的是所述可動體及所述固定體中固定所述線圈的一者具有用於固定所述磁性構件的固定區域，所述磁性構件的固定位置能夠在所述固定區域內變更。如此，可通過在固定區域內變更磁性構件的固定位置來規定可動體的標準姿勢。
在本發明中，理想的是所述搖動用磁驅動機構包括安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述線圈的一者的霍爾元件，所述霍爾元件在所述徑向上配置於所述磁石與所述磁性構件之間，當從所述徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時與所述磁化極化線重疊。如此，能夠基於來自霍爾元件的輸出來把握可動體為標準姿勢這一情況。而且，如果霍爾元件配置於磁石與磁性構件之間，則不會出現從磁石進入霍爾元件的磁場被磁性構件阻礙的情況。另一方面，如果霍爾元件配置於磁石與磁性構件之間則磁性構件作為後磁軛發揮作用，因此變得易於通過霍爾元件檢測出磁石的磁界。因此，即使可動體的傾斜大，也可通過霍爾元件檢測出可動體的角度。
在本發明中，可為：所述線圈及所述磁性構件固定於所述可動體，所述磁石固定於所述固定體。線圈相對於磁石來說輕，如此可減輕可動體。
在本發明中，理想的是作為所述搖動用磁驅動機構而具有配置於中間隔著所述軸線的兩側的一對搖動用磁驅動機構，所述姿勢恢復機構具有作為所述磁性構件的、安裝於所述可動體及所述固定體中固定有一對所述搖動用磁驅動機構各自的所述線圈的一者的兩個磁性構件，關於所述兩個磁性構件的各者，當從與所述軸線垂直的徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的中心與一對所述搖動用磁驅動機構各自的所述磁石的磁化極化線重疊。如此，可通過一對搖動用磁驅動機構各自的磁石與兩個磁性構件中的各者的磁吸引力而將可動體恢復至標準姿勢。從而，易於將可動體恢復至標準位置。而且，如果在中間隔著軸線的兩側構成姿勢恢復機構，則在可動體沿徑向移動時，當中間隔著軸線的一個磁石與磁性構件之間的間隙（gap）擴大而使可動體恢復至標準姿勢的磁吸引力下降時，另一個磁石與磁性構件之間的間隙變窄而使可動體恢復至標準姿勢的磁吸引力上升。從而，用於使可動體恢復至標準姿勢的磁吸引力變穩定。
在本發明中，可為：具有使所述可動體在與所述搖動用磁驅動機構不同的方向上搖動的第2搖動用磁驅動機構，所述第2搖動用磁驅動機構包括固定於所述可動體及所述固定體中的其中一者的第2線圈以及固定於另一者的第2磁石，所述第2磁石在所述軸線方向上被極化磁化為不同的磁極，所述姿勢恢復機構包括安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述第2線圈的一者的第2磁性構件，當從所述徑向方向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述第2磁性構件的中心與所述第2磁石的第2磁化極化線重疊。如此，可通過搖動用磁驅動機構與第2搖動用磁驅動機構來使可動體在兩個方向上搖動。而且，即使在可動體在兩個方向上搖動的情況下，也可將可動體恢復至標準姿勢。
根據本發明的帶抖動修正功能的光學單元，不在可動體與固定體之間架設板簧便可使搖動的可動體恢復至標準姿勢。
（整體構成） 以下，參照圖示，對應用本發明的光學單元的實施形態進行說明。在本說明書中，XYZ三軸是彼此正交的方向，X軸方向中的一側以+X來表示，另一側以-X來表示，Y軸方向中的一側以+Y來表示，另一側以-Y來表示，Z軸方向中的一側以+Z來表示，另一側以-Z來表示。Z軸方向與光學單元的軸線方向一致。+Z軸方向是光學單元的軸線方向的被攝體側。-Z軸方向是光學單元的軸線方向的反被攝體側（像側）。
圖1是從被攝體側觀察應用本發明的光學單元的立體圖。圖2是圖1的A-A線的光學單元的剖面圖。圖3是光學單元的分解立體圖。光學單元1例如用於帶相機的便攜式電話機、行車記錄儀（drive recorder）等光學設備，或頭盔（helmet）、自行車、無線電控制直升機（radio control helicopter）等移動體中所搭載的運動型相機（action camera）或可穿戴式相機（wearable camera）等光學設備。關於此種光學設備，如果拍攝時產生光學設備的抖動，則在拍攝圖像中會產生紊亂。光學單元1是為了避免拍攝圖像傾斜而修正光學元件2的傾斜度的帶抖動修正功能的光學單元。
光學單元1包括：可動體3，包括光學元件2；搖動支撐機構4，將可動體3支撐為能夠搖動；以及固定體5，經由搖動支撐機構4而支撐可動體3。而且，光學單元1包括：使可動體3搖動的搖動用磁驅動機構6及用於使搖動的可動體3恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構7。
搖動支撐機構4是萬向節（gimbal）機構。搖動支撐機構4將可動體3支撐為能夠在預先設定的軸線L與光學元件2的光軸一致的標準姿勢與光軸相對於軸線L傾斜的傾斜姿勢之間搖動。可動體3由搖動支撐機構4支撐為能夠圍繞與軸線L交叉的第1軸線R1（參照圖1）搖動，並且支撐為能夠圍繞與軸線L及第1軸線R1交叉的第2軸線R2（參照圖1）搖動。第1軸線R1及第2軸線R2為固定體5的對角方向，與固定體5的軸線L（光學單元1的軸線L）正交。而且，第1軸線R1及第2軸線R2彼此正交。
（固定體） 如圖3所示，固定體5包括從Z軸方向觀察時具有大致八邊形的外形的第1殼體11及從-Z方向側相對於第1殼體11進行組裝的第2殼體12。第1殼體11通過熔接等與第2殼體12固定。第1殼體11包括包圍可動體3的周圍的方筒狀的主體部14及從主體部14的+Z方向的端部向內側突出的矩形框狀的端板部15。端板部15的中央形成有窗16。主體部14包括：在X軸方向上對向的側板20、側板21；在Y軸方向上對向的側板22、側板23；以及相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度的設於4個角部的側板24。如圖3所示，在X軸方向上對向的側板20、側板21及在Y軸方向上對向的側板22、側板23的內周面分別固定有搖動驅動用磁石26。各搖動驅動用磁石26如圖2及圖3所示在Z軸方向上極化磁化為不同的磁極。從而，各搖動驅動用磁石26被磁化為內側面的磁極以與軸線L垂直且沿圓周方向延伸的磁化極化線26a為界而不同。
第2殼體12包括矩形框狀的第1構件27及安裝於第1構件27的+Z方向的矩形框狀的第2構件28這兩個構件。第2殼體12具有矩形的開口部29。第2構件28包括從第1軸線R1上的對角位置朝+Z方向立起的側壁部31、側壁部32。側壁部31、側壁部32形成有構成搖動支撐機構4的第1搖動支撐部33的第1接點彈簧保持部34。
（可動體） 如圖4所示，可動體3包括：光學模塊41、保持光學模塊41的光學模塊保持件42、及安裝於光學模塊保持件42的-Z方向的端部的框狀的阻擋件（stopper）43。阻擋件43在可動體3搖動時與固定體5的第2殼體12的內周面抵接而限制可動體3的搖動範圍。光學模塊41以光軸方向與軸線L（Z軸方向）一致的方式配置。光學模塊41包括：光學元件2及配置於光學元件2的光軸上的拍攝元件45（參照圖2）。而且，光學模塊41包括將光學元件2保持於內周側的筒狀的鏡筒部47。
光學模塊保持件42如圖3及圖4所示，包括在Z軸方向上觀察時平面形狀為大致正方形的框部51。在框部51的中央設有插入光學模塊41的鏡筒部47的圓形的保持孔52（參照圖2）。
而且，光學模塊保持件42具有在框部51的X軸方向的兩端朝+Z方向立起並在Y軸方向上延伸的一對壁部55、56及在框部51的Y軸方向的兩端朝+Z方向立起並在X軸方向上延伸的一對壁部57、58。
各壁部55、56、57、58的朝向徑向外側的外側面設有線圈固定部61。各線圈固定部61上以使中心孔朝向徑向外側的姿勢固定有搖動驅動用線圈62。而且，壁部56及壁部57的線圈固定部61設有霍爾元件固定部63。如圖4所示，霍爾元件固定部63上固定有霍爾元件64。霍爾元件64在Z軸方向上位於各搖動驅動用線圈62的中心。
如圖3及圖4所示，各壁部55、56、57、58的朝向徑向內側的內側面設有用於固定磁性構件67的固定區域68。固定區域68是將內側面沿Z軸方向延伸一定寬度的槽69。磁性構件67為矩形板狀，Z軸方向的尺寸長於圓周方向的尺寸。磁性構件67以使長邊方向朝向Z軸方向的姿勢固定於槽69內（固定區域68內）。磁性構件67在以當從徑向（與軸線L正交的正交方向）觀察可動體3為標準姿勢的狀態時，磁性構件67的中心67a與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊（一致）的方式在Z方向上調整槽69的固定位置後，通過黏合劑而固定於槽69內。即，槽69形成為可調整磁性構件67的Z方向的固定位置的長度。另外，矩形板狀的磁性構件67也可使用圓周方向的尺寸大於Z軸方向尺寸者，此時容易加大搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的磁吸引力。
框部51的第1軸線R1上的對角位置設有由相對於第1軸線R1垂直的面進行切口的切口部71。如果將可動體3組裝於固定體5，則設於第2殼體12的第1軸線R1上的對角位置的側壁部31、側壁部32配置於切口部71。從而，設於側壁部31、側壁部32的第1接點彈簧保持部34配置於框部51的第1軸線R1上的對角位置（參照圖4）。而且，框部51的第2軸線R2上的對角位置形成有構成搖動支撐機構4的第2搖動支撐部72的第2接點彈簧保持部73。
（搖動支撐機構） 搖動支撐機構4構成在第2殼體12與光學模塊保持件42之間。搖動支撐機構4如圖5所示，包括：第1搖動支撐部33，將可動體3組裝於固定體5時配置於在第1軸線R1方向上隔開距離的兩處；第2搖動支撐部72，配置於在第2軸線R2方向上隔開距離的兩處；以及可動框25，由第1搖動支撐部33及第2搖動支撐部72支撐。
如圖3、圖5所示，可動框25是大致矩形狀的萬向節彈簧。可動框25包括：設於圍繞軸線L的4處的支點部75及將圍繞軸線L而相鄰的支點部75相連的連結部76。如圖5所示，各支點部75的內側面通過熔接等而固定有金屬製的球體77。因所述球體77，在各支點部75設有朝向可動框25的中心的半球狀的凸面。連結部76包括在X軸方向或Y軸方向上延伸的蜿蜒部78，能夠在相對於軸線L正交的方向上彈性變形。
第1搖動支撐部33包括：設於固定體5的第2殼體12上的第1接點彈簧保持部34及保持於第1接點彈簧保持部34的第1接點彈簧81。第1接點彈簧81是呈U字狀彎曲的金屬製的板簧。第1搖動支撐部33配置於設於第1軸線R1方向的對角位置的支點部75的內周側，經由被安裝為能夠在第1軸線R1方向上彈性變形的狀態的第1接點彈簧81而對可動框25進行支撐。
第2搖動支撐部72包括：設於可動體3的光學模塊保持件42的第2接點彈簧保持部73及保持於第2接點彈簧保持部73的第2接點彈簧82。第2接點彈簧82是呈U字狀彎曲的金屬製的板簧，與第1接點彈簧81為相同形狀。第2搖動支撐部72經由被安裝為能夠在第2軸線R2方向上彈性變形的狀態的第2接點彈簧82而對可動框25進行支撐。
如圖5所示，第1搖動支撐部33的第1接點彈簧81及第2搖動支撐部72的第2接點彈簧82分別形成有與熔接於支點部75的球體77接觸的半球狀的接點部。可動框25的設於圍繞軸線L的4處的支點部75通過第1接點彈簧81及第2接點彈簧82的半球狀的接點部與球體77進行點接觸而受到支撐。而且，第1搖動支撐部33所保持的第1接點彈簧81能夠在第1軸線R1方向上彈性變形，第2搖動支撐部72所保持的第2接點彈簧82能夠在第2軸線R2方向上彈性變形。從而，可動框25以能夠圍繞與Z軸方向正交的兩方向（第1軸線R1方向及第2軸線R2方向）的各方向而旋轉的狀態受到支撐。
（搖動用磁驅動機構） 搖動用磁驅動機構6如圖5所示，包括設於可動體3與第1殼體11之間的第1搖動用磁驅動機構6A（搖動用磁驅動機構）及第2搖動用磁驅動機構6B（第2的搖動用磁驅動機構）。第1搖動用磁驅動機構6A具有兩組在X軸方向上對向的包括搖動驅動用磁石26及搖動驅動用線圈62的組合。而且，第1搖動用磁驅動機構6A包括配置於-X方向側的一組的搖動驅動用線圈62的內側的霍爾元件64（參照圖4）。第2搖動用磁驅動機構6B具有兩組在Y軸方向上對向的包括搖動驅動用磁石26及搖動驅動用線圈62的組合。而且，第2搖動用磁驅動機構6B包括配置於+Y方向側的一組的搖動驅動用線圈62的內側的霍爾元件64（參照圖4）。
各搖動驅動用線圈62保持於光學模塊保持件42的X軸方向的兩側的壁部55、壁部56及Y軸方向的兩側的壁部57、壁部58的外側面。搖動驅動用磁石26保持於第1殼體11的主體部14的側板20、側板21、側板22、側板23的內側面。各搖動驅動用磁石26如圖2及圖3所示在Z軸方向上被一分為二，並於Z軸方向的中心具有磁化極化線26a。搖動驅動用線圈62將+Z方向側及-Z方向側的長邊部分作為有效邊來利用。在可動體3為標準姿勢時，各霍爾元件64與位於外周側的搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a對向。此處，第1殼體11包括磁性材料，因此作為對於搖動驅動用磁石26的磁軛而發揮功能。
位於可動體3的+Y方向側及-Y方向側的兩組第2搖動用磁驅動機構6B以向搖動驅動用線圈62通電時產生圍繞X軸的相同方向的磁驅動力的方式進行配線連接。而且，位於可動體3的+X方向側及-X方向側的兩組第1搖動用磁驅動機構6A以向搖動驅動用線圈62通電時產生圍繞Y軸的相同方向的磁驅動力的方式進行配線連接。搖動用磁驅動機構6通過合成第2搖動用磁驅動機構6B帶來的圍繞X軸的旋轉及第1搖動用磁驅動機構6A帶來的圍繞Y軸的旋轉，而使光學模塊41圍繞第1軸線R1及第2軸線R2旋轉。當進行圍繞X軸的抖動修正及圍繞Y軸的抖動修正時，合成圍繞第1軸線R1的旋轉及圍繞第2軸線R2的旋轉。
（姿勢恢復機構） 此處，搖動驅動用磁石26及磁性構件67構成使因搖動而傾斜的可動體3恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構7。圖6是姿勢恢復機構的說明圖。圖6中，示意性地示出將可動體3及第1殼體11的主體部14以X-Z平面進行切斷後的狀態。圖6的（a）所示的狀態為軸線L與光學元件2的光軸2a一致的可動體3的標準姿勢。圖6的（b）、圖6的（c）中，軸線L與光學元件2的光軸2a不一致，可動體3傾斜。圖6的（b）、圖6的（c）所示的可動體3的姿勢為傾斜姿勢，可動體3以從圖6所示的角度範圍進行搖動。姿勢恢復機構7設於圓周方向上的4處。另外，圖6中，示出了將可動體3及第1殼體11的主體部14以X-Z平面進行切斷後的狀態，將可動體3及第1殼體11的主體部14以Y-Z平面進行切斷後的狀態也與圖6所示的狀態相同。
如圖6所示，在各姿勢恢復機構7中，磁性構件67在徑向上中間隔著搖動驅動用線圈62而配置於搖動驅動用磁石26的相反側。而且，如圖6的（a）所示，當從徑向觀察由固定體5保持為能夠搖動的可動體3為標準姿勢的狀態時，磁性構件67的中心67a位於與位於外周側的搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊的位置，即一致的位置。換言之，當可動體3為標準姿勢的狀態時，包含磁化極化線26a並與Z軸正交的假想面7a通過磁性構件67的中心67a。
其次，如圖6的（b）、圖6的（c）所示，如果可動體3從標準姿勢向一側或另一側傾斜，則磁性構件67的中心67a從搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a沿Z軸方向偏移。由此，在磁性構件67與搖動驅動用磁石26之間，使磁性構件67的中心67a朝向搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a所處之側的方向的磁吸引力發揮作用。即，如果可動體3從標準姿勢傾斜，則在磁性構件67與搖動驅動用磁石26之間，使可動體3恢復至標準姿勢的方向的磁吸引力F發揮作用。從而，磁性構件67及搖動驅動用磁石26作為使可動體3恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構7而發揮功能。
此處，如圖6所示，在可動體3在標準姿勢與傾斜姿勢之間（搖動範圍）搖動期間，磁性構件67當從徑向觀察時與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊。即，當從徑向觀察時，磁性構件67在允許的搖動範圍內總是與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊。因此，根據姿勢恢復機構7，可切實地產生使磁性構件67的中心67a復原至與磁化極化線26a重疊的位置的方向的磁吸引力F。由此，可將傾斜的可動體3切實地恢復至標準姿勢。
而且，本例中，磁性構件67的Z軸方向（軸線L方向）的長度長於圓周方向的長度。從而，易於實現即使可動體3成為傾斜姿勢，從徑向觀察時，磁性構件67與磁化極化線26a也重疊。而且，如此，相對於可動體3搖動的角度，容易確保磁石與磁性構件67之間產生的磁吸引力F的線性。
（光學單元的抖動修正） 光學單元1如上所述包括進行圍繞X軸的抖動修正及圍繞Y軸的抖動修正的搖動用磁驅動機構6。從而，可進行縱搖（pitching）方向及橫搖（yawing）方向的抖動修正。此處，光學單元1因在可動體3上配備有陀螺儀（gyroscope），因此通過陀螺儀檢測出圍繞正交的2軸的抖動，並以消除檢測出的抖動的方式驅動搖動用磁驅動機構6。
（作用效果） 本例中，搖動驅動用磁石26及磁性構件67構成使搖動的可動體3恢復至標準姿勢的姿勢恢復機構7。從而，不在可動體3與固定體5之間架設板簧便可使搖動的可動體3恢復至標準姿勢。
而且，磁性構件67在徑向上中間隔著搖動驅動用線圈62而位於搖動驅動用磁石26的相反側。由此，可使磁性構件67作為搖動驅動用磁石26的後磁軛發揮功能，因此可提升搖動用磁驅動機構6使可動體3搖動的扭矩。圖7是針對搖動用磁驅動機構6使可動體3搖動的扭矩，對具有磁性構件67的情況與不具有磁性構件67的情況進行比較的圖表。圖表的橫軸是可動體3的光軸2a相對於Z軸的傾斜度。縱軸是搖動用磁驅動機構6所產生的扭矩。如圖7所示，當具有磁性構件67時，搖動用磁驅動機構6產生的扭矩提升4%左右。
此處，在徑向上將磁性構件67與搖動驅動用線圈62設置於相同位置的情況下，存在磁性構件67的設置位置、形狀因搖動驅動用線圈62而受到限制的情況，但如果將磁性構件67以中間隔著搖動驅動用線圈62的形式配置在搖動驅動用磁石26的相反側，則磁性構件67的配置或形狀的自由度會提升。
而且，本例中，搖動用磁驅動機構6包括當從徑向觀察標準姿勢的可動體3時與磁化極化線26a重疊的霍爾元件64。從而，可基於來自霍爾元件64的輸出來把握可動體3為標準姿勢這一情況。
此處，霍爾元件64在徑向上配置於搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間。從而，不會出現從搖動驅動用磁石26進入霍爾元件64的磁場被磁性構件67阻礙的情況。另一方面，如果霍爾元件64配置於搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間則磁性構件67作為後磁軛發揮作用，因此變得易於通過霍爾元件64檢測出搖動驅動用磁石26的磁界。
圖8是針對霍爾元件64中的磁通密度，對具有磁性構件67的情況與不具有磁性構件67的情況進行比較的圖表。圖8的（a）是具有磁性構件67的情況，圖8的（b）是不具有磁性構件67的情況。圖表的橫軸是可動體3的光軸2a相對於Z軸的傾斜度。縱軸是霍爾元件64中的磁通密度。如圖8所示，在具有磁性構件67，磁性構件67作為後磁軛而發揮功能的情況下，在可動體3的傾斜變大時，例如即使在可動體3的傾斜（光軸2a相對於軸線L的角度）從-8 deg成為-10 deg時，霍爾元件64中的磁通密度也不會下降（尚未到達極限）而上升。因此，如果具有磁性構件67，則即使可動體3的傾斜大，也能夠通過霍爾元件64高精度地檢測出可動體3的角度。
而且，在本例中，磁性構件67在徑向上中間隔著搖動驅動用線圈62而位於搖動驅動用磁石26的相反側。如此，可確保搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的距離比較長，因此容易相對於可動體3搖動的角度，確保搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間產生的磁吸引力F的線性。即，如果搖動驅動用磁石26與磁性構件67過度靠近，則存在在可動體3的傾斜變大時，磁吸引力F急劇變弱的情況。與此相對，如果確保搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的距離，則可防止或抑制此種磁吸引力F的急劇變化。
另外，在本例中，可動體3具有用於固定磁性構件67的固定區域68，磁性構件67的固定位置能夠在固定區域68內移動。從而，易於使磁性構件67的中心67a與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a一致。而且，通過在固定區域68內變更磁性構件67的固定位置，也能夠規定可動體3的標準姿勢。
而且，在本例中，作為搖動用磁驅動機構6而具有配置於中間隔著軸線L的兩側的一對搖動用磁驅動機構6，並且作為磁性構件67而在徑向上重疊於一對搖動用磁驅動機構6各自的搖動驅動用磁石26的位置處，分別具有磁性構件67。即，本例的光學單元1在中間隔著軸線L的兩側具有一對姿勢恢復機構7。從而，易於將可動體3恢復至標準位置。而且，如果一對姿勢恢復機構7位於中間隔著軸線L的兩側，則在可動體3沿徑向移動時，當一對姿勢恢復機構7中的中間隔著軸線L的其中一邊的搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的間隙擴大使可動體3恢復至標準姿勢的磁吸引力F下降時，另一邊的搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的間隙變窄而使可動體3恢復至標準姿勢的磁吸引力F上升。從而，用於使可動體3恢復至標準姿勢的磁吸引力F變穩定。
另外，在本例中，具有使可動體3沿互不相同的方向搖動的第1搖動用磁驅動機構6A及第2搖動用磁驅動機構6B。而且，在徑向上與第1搖動用磁驅動機構6A、第2搖動用磁驅動機構6B各自的搖動驅動用磁石26重疊的位置處，分別具有磁性構件67。從而，即使在使可動體3沿兩個方向搖動的情況下，也可將可動體3恢復至標準姿勢。
（變形例） 在所述示例中，磁性構件67為板狀，但也可為四角柱形狀、圓柱形狀等棒狀。而且，如果當從徑向觀察可動體3搖動的狀態時，磁性構件67總是與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊，則Z軸方向的長度也可短於圓周方向的長度。此時，如果加長圓周方向的長度，則可加大搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的磁吸引力F。另外，通過調節磁性構件67的厚度，可調節搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的磁吸引力F。此時，如果加大磁性構件67的厚度尺寸，則可加大搖動驅動用磁石26與磁性構件67之間的磁吸引力F。
而且，如圖9所示，磁性構件67可為圓弧形狀的構件。圖9是變形例的磁性構件67A的說明圖。即，變形例的磁性構件67A隨著在Z軸方向（軸線L方向）上接近搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a而向接近搖動驅動用磁石26的方向突出。如此，容易相對於可動體3旋轉的角度，確保磁性構件67A與搖動驅動用磁石26之間產生的磁吸引力F的線性。
而且，在所述示例中，搖動驅動用線圈62及磁性構件67固定於可動體3，搖動驅動用磁石26固定於固定體5，但也可將搖動驅動用線圈62及磁性構件67固定於固定體5，將搖動驅動用磁石26固定於可動體3。此時，當從徑向觀察可動體3為標準姿勢的狀態時，磁性構件67位於與搖動驅動用磁石26的磁化極化線26a重疊的位置。
1‧‧‧光學單元（帶抖動修正功能的光學單元）
2‧‧‧光學元件
2a‧‧‧光軸
3‧‧‧可動體
4‧‧‧搖動支撐機構
5‧‧‧固定體
6、6A、6B‧‧‧搖動用磁驅動機構
7‧‧‧姿勢恢復機構
7a‧‧‧假想面
11‧‧‧第1殼體
12‧‧‧第2殼體
14‧‧‧主體部
15‧‧‧端板部
16‧‧‧窗
20～24‧‧‧側板
25‧‧‧可動框
26‧‧‧搖動驅動用磁石
26a‧‧‧磁化極化線
27‧‧‧第1構件
28‧‧‧第2構件
29‧‧‧開口部
31、32‧‧‧側壁部
33‧‧‧第1搖動支撐部
34‧‧‧第1接點彈簧保持部
41‧‧‧光學模塊
42‧‧‧光學模塊保持件
43‧‧‧阻擋件
45‧‧‧拍攝元件
47‧‧‧鏡筒部
51‧‧‧框部
52‧‧‧保持孔
55～58‧‧‧壁部
61‧‧‧線圈固定部
62‧‧‧搖動驅動用線圈
63‧‧‧霍爾元件固定部
64‧‧‧霍爾元件
67、67A‧‧‧磁性構件
67a‧‧‧中心
68‧‧‧固定區域
69‧‧‧槽
71‧‧‧切口部
72‧‧‧第2搖動支撐部
73‧‧‧第2接點彈簧保持部
75‧‧‧支點部
76‧‧‧連結部
77‧‧‧球體
78‧‧‧蜿蜒部
81‧‧‧第1接點彈簧
82‧‧‧第2接點彈簧
F‧‧‧磁吸引力
L‧‧‧軸線
R1‧‧‧第1軸線
R2‧‧‧第2軸線
X、Y、Z‧‧‧軸
+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z‧‧‧方向
圖1是應用本發明的帶抖動修正功能的光學單元的立體圖。 圖2是沿軸線切斷帶抖動修正功能的光學單元的剖面圖。 圖3是帶抖動修正功能的光學單元的分解立體圖。 圖4是可動體的立體圖。 圖5是以與軸線正交的面切斷帶抖動修正功能的光學單元的剖面圖。 圖6是姿勢恢復機構的說明圖。 圖7是表示可動體的傾斜與搖動用磁驅動機構所產生的扭矩的關係的圖表。 圖8是表示可動體的傾斜與霍爾元件中的磁通密度的關係的圖表。 圖9是變形例的磁性構件的說明圖。

Claims (21)

  1. 一種帶抖動修正功能的光學單元，其特徵在於，具有： 可動體，包括光學元件； 搖動支撐機構，將所述可動體支撐為能夠在預先設定的軸線與所述光學元件的光軸一致的標準姿勢、與所述光軸相對於所述軸線以規定角度傾斜的傾斜姿勢之間搖動； 固定體，經由所述搖動支撐機構而支撐所述可動體； 搖動用磁驅動機構，使所述可動體搖動；以及 姿勢恢復機構，用於使所述可動體恢復至所述標準姿勢， 所述搖動用磁驅動機構包括固定於所述可動體及所述固定體中的其中一者的線圈以及固定於另一者的磁石， 所述磁石在所述軸線方向上被極化磁化為不同的磁極， 所述姿勢恢復機構包括所述磁石以及安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述線圈的一者的磁性構件， 當從與所述軸線垂直的徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的中心與所述磁石的磁化極化線重疊。
  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，其中當從所述徑向觀察所述傾斜姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的至少一部分與所述磁化極化線重疊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中所述磁性構件的所述軸線方向的長度長於圍繞所述軸線的圓周方向的長度。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中所述磁性構件的所述軸線方向的長度短於圍繞所述軸線的圓周方向的長度。
  5. 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，其中所述磁性構件在所述徑向上中間隔著所述線圈而位於所述磁石的相反側。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中當從所述徑向觀察所述傾斜姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的至少一部分與所述磁化極化線重疊。
  7. 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，其中 所述可動體及所述固定體中固定所述線圈的一者具有用於固定所述磁性構件的固定區域， 所述磁性構件的固定位置能夠在所述固定區域內變更。
  8. 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，其中 所述搖動用磁驅動機構包括安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述線圈的一者的霍爾元件， 所述霍爾元件在所述徑向上配置於所述磁石與所述磁性構件之間，當從所述徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時與所述磁化極化線重疊。
  9. 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，其中 所述線圈及所述磁性構件固定於所述可動體， 所述磁石固定於所述固定體。
  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，其中當從所述徑向觀察所述傾斜姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的至少一部分與所述磁化極化線重疊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中所述磁性構件的所述軸線方向的長度長於圍繞所述軸線的圓周方向的長度。
  12. 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，其中所述磁性構件在所述徑向上中間隔著所述線圈而位於所述磁石的相反側。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 在所述可動體中具有用於固定所述磁性構件的固定區域， 所述磁性構件的固定位置能夠在所述固定區域內變更。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 所述搖動用磁驅動機構包括安裝於所述可動體的霍爾元件， 所述霍爾元件在所述徑向上配置於所述磁石與所述磁性構件之間，當從所述徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時與所述磁化極化線重疊。
  15. 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，其中作為所述搖動用磁驅動機構，具有配置於中間隔著所述軸線的兩側的一對搖動用磁驅動機構， 所述姿勢恢復機構具有作為所述磁性構件的、安裝於所述可動體及所述固定體中固定有一對所述搖動用磁驅動機構各自的所述線圈的一者的兩個磁性構件， 關於所述兩個磁性構件的各者，當從與所述軸線垂直的徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述磁性構件的中心與一對所述搖動用磁驅動機構各自的所述磁石的磁化極化線重疊。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 所述線圈及所述磁性構件固定於所述可動體， 所述磁石固定於所述固定體。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中所述磁性構件在所述徑向上中間隔著所述線圈而位於所述磁石的相反側。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 在所述可動體中具有用於固定所述磁性構件的固定區域， 所述磁性構件的固定位置能夠在所述固定區域內變更。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 所述搖動用磁驅動機構包括安裝於所述可動體的霍爾元件， 所述霍爾元件在所述徑向上配置於所述磁石與所述磁性構件之間，當從所述徑向觀察所述標準姿勢的所述可動體時與所述磁化極化線重疊。
  20. 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，其中 具有使所述可動體在與所述搖動用磁驅動機構不同的方向上搖動的第2搖動用磁驅動機構， 所述第2搖動用磁驅動機構包括固定於所述可動體及所述固定體中的其中一者的第2線圈以及固定於另一者的第2磁石， 所述第2磁石在所述軸線方向上被極化磁化為不同的磁極， 所述姿勢恢復機構包括安裝於所述可動體及所述固定體中固定有所述第2線圈的一者的第2磁性構件， 當從所述徑向方向觀察所述標準姿勢的所述可動體時，所述第2磁性構件的中心與所述第2磁石的第2磁化極化線重疊。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中 所述線圈與所述第2線圈及所述磁性構件與所述第2磁性構件固定於所述可動體， 所述磁石與所述第2磁石固定於所述固定體。
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