TWI687752B - 帶抖動修正功能的光學單元 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可以抑制在滾動修正時旋轉的旋轉體的重量的帶抖動修正功能的光學單元。帶抖動修正功能的光學單元包括活動體、將活動體支撐為可擺動的擺動支撐機構、以及經由擺動支撐機構對活動體進行支撐的固定體。活動體包括攝像模塊、對攝像模塊進行支撐的旋轉台座、將旋轉台座支撐為可圍繞著攝像模塊的光軸旋轉的旋轉支撐機構、經由旋轉支撐機構對旋轉台座進行支撐的支撐體、以及使旋轉台座旋轉的滾動用磁驅動機構。攝像模塊及旋轉台座構成被滾動用磁驅動機構旋轉驅動的旋轉體，但是擺動支撐機構及擺動用磁驅動機構不含於旋轉體中。

Description

帶抖動修正功能的光學單元
本發明是有關於一種使攝像模塊擺動、旋轉而進行攝像圖像的抖動修正的帶抖動修正功能的光學單元。
在搭載於可攜式終端或車輛、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，具備使攝像模塊擺動而修正抖動的抖動修正功能。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及攝像元件的攝像模塊、將攝像模塊支撐為可擺動的擺動支撐機構、經由擺動支撐機構從外周側對活動體進行支撐的固定體、及使活動體擺動的擺動用磁驅動機構。擺動支撐機構將攝像模塊支撐為可在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動，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攝像模塊上的擺動驅動用線圈、及固定在固定體上並與線圈相對向的擺動驅動用磁鐵。
在光學單元中，根據其用途，有時需要進行使攝像模塊圍繞著光軸旋轉的滾動修正。在專利文獻2中記載了一種光學單元，將使攝像模塊擺動的整個帶抖動修正功能的光學單元作為旋轉體，將所述旋轉體支撐為可圍繞著軸線旋轉，並且利用滾動用磁驅動機構使所述旋轉體旋轉。 [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 [專利文獻2] 日本專利特開2015-82072號公報
[發明所要解決的問題] 當將使攝像模塊擺動的整個帶抖動修正功能的光學單元作為旋轉體而對所述旋轉體進行旋轉驅動時，由於旋轉體中包含擺動支撐機構及擺動用磁驅動機構，所以旋轉體的重量增大。因此，存在滾動修正時旋轉體中所產生的慣性（inertia）增大而追隨性變差等，因而不容易以高精度進行滾動修正的問題。並且，在滾動用磁驅動機構中，存在用於使旋轉體旋轉的消耗電力增加的問題。
鑒於以上的問題，本發明的課題在於提供一種可以抑制在滾動修正時被旋轉驅動的旋轉體的重量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，本發明的帶抖動修正功能的光學單元的特徵在於包括：活動體，包括具備光學元件及攝像元件的攝像模塊、對所述攝像模塊進行支撐的旋轉構件、將所述旋轉構件支撐為能夠圍繞著所述攝像模塊的光軸進行旋轉的旋轉支撐機構、經由所述旋轉支撐機構對所述旋轉構件進行支撐的支撐體、及使所述旋轉構件旋轉的滾動用磁驅動機構；擺動支撐機構，將所述活動體支撐為能夠在基準姿勢與傾斜姿勢之間進行擺動，所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述攝像模塊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傾斜的姿勢；固定體，經由所述擺動支撐機構對所述活動體進行支撐；以及擺動用磁驅動機構，使所述活動體擺動。
根據本發明，攝像模塊及旋轉構件構成被滾動用磁驅動機構圍繞著光軸旋轉驅動的旋轉體，用於使攝像模塊擺動的擺動支撐機構及擺動用磁驅動機構不含於旋轉體中。因此，與使擺動支撐機構及擺動用磁驅動機構與攝像模塊一體地旋轉的情況相比，容易抑制旋轉體的重量。藉此，可以抑制滾動修正時旋轉體中所產生的慣性增大，因而追隨性變好而容易以高精度進行滾動修正。並且，由於可以抑制旋轉體的重量增大，所以在滾動用磁驅動機構中，可以抑制用於使旋轉體旋轉的消耗電力。另一方面，由於包含將具備旋轉體（攝像模塊）的活動體經由擺動支撐機構可擺動地支撐於固定體上，並且使所述活動體擺動的擺動用磁驅動機構，因而可以進行擺動修正。
本發明中，較佳的是：所述滾動用磁驅動機構包括設置在所述旋轉構件及所述支撐體中的一者上的滾動驅動用線圈、及設置在另一者上的滾動驅動用磁鐵，所述滾動驅動用線圈與所述滾動驅動用磁鐵在所述光軸方向上相對向。這樣一來，可以抑制活動體在與光軸正交的方向上大型化。
本發明中，較佳的是：所述擺動用磁驅動機構包括設置在所述支撐體及所述固定體中的一者上的擺動驅動用線圈、及設置在另一者上的擺動驅動用磁鐵，所述擺動驅動用線圈與所述擺動驅動用磁鐵在與所述軸線交叉的方向上相對向。這樣一來，可以抑制帶抖動修正功能的光學單元在光軸方向上大型化。
本發明中，可以設為：所述擺動用磁驅動機構位於比所述滾動用磁驅動機構更靠被攝體側的位置。這樣一來，可以將擺動用磁驅動機構及滾動用磁驅動機構配置在軸線方向上相離的位置。
本發明中，為了構成滾動用磁驅動機構，可以設為：所述旋轉構件從反被攝體側對所述攝像模塊進行支撐，所述支撐體包括從所述反被攝體側與所述旋轉構件相對向的支撐部，所述滾動驅動用線圈及所述滾動驅動用磁鐵中的一者保持於所述旋轉構件上，另一者保持於所述支撐部上。
本發明中，為了構成擺動用磁驅動機構，可以設為：所述攝像模塊包括保持所述光學元件的鏡筒，所述支撐體包括位於所述鏡筒的外周側的側壁部，所述固定體包括位於所述鏡筒及所述側壁部的外周側的筒構件，所述擺動驅動用線圈及所述擺動驅動用磁鐵中的一者保持於所述側壁部上，另一者保持於所述筒構件上。
本發明中，較佳的是：所述固定體包括在所述活動體發生擺動時抵接於所述支撐體而對所述活動體的擺動範圍進行規定的擋塊部。這樣一來，可以對活動體的擺動範圍進行規定。
本發明中，較佳的是：擺動用磁驅動機構位於比滾動用磁驅動機構更靠被攝體側的位置，擋塊部在光軸方向上，配置在擺動用磁驅動機構與滾動用磁驅動機構之間。這樣一來，可以在擺動用磁驅動機構與滾動用磁驅動機構之間的空閒空間內配置擋塊部，因而能夠抑制光學單元的大型化。
本發明中，較佳的是：在固定體上固定著形成有傾斜面的框狀構件，擋塊部通過傾斜面與活動體相抵接而對活動體的擺動範圍進行規定。這樣一來，可以通過將傾斜面的角度設定為與擺動範圍相應的角度而形成為面接觸，因此與點接觸的情況相比可以分散抵接時的應力而抑制活動體的變形等。
本發明中，較佳的是：在框狀構件上，構成有構成所述擺動支撐機構的擺動中心線的一對擺動支撐部。這樣一來，可以兼用作構成於固定體側的擺動支撐機構及擋塊部，因而不需要作為另外的零件而設置擋塊構件。 [發明的效果]
根據本發明，攝像模塊及旋轉構件構成被滾動用磁驅動機構圍繞著光軸旋轉驅動的旋轉體。在旋轉體中不含用於使攝像模塊擺動的擺動支撐機構及擺動用磁驅動機構，因此可以抑制旋轉體的重量。
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。
（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線上的光學單元的截面圖。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4是從反被攝體側觀察圖1的光學單元時的分解立體圖。圖1所示的光學單元1例如是用於帶相機的手機、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，攝像圖像中就會產生紊亂。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1所示，光學單元1包括具有攝像模塊2的活動體3、將活動體3支撐為可擺動的擺動支撐機構4、以及經由擺動支撐機構4從外周側支撐活動體3的固定體5。攝像模塊2從反被攝體側插入至固定體5的內側，被攝體側的端部從固定體5突出。擺動支撐機構4是萬向節（gimbal）機構。擺動支撐機構4將活動體3支撐為可在基準姿勢與傾斜姿勢之間擺動，所述基準姿勢是預定的軸線L與攝像模塊2的光軸相一致的姿勢，所述傾斜姿勢是攝像模塊2的光軸相對於軸線L傾斜的姿勢。
並且，光學單元1如圖2所示，具備使活動體3擺動的擺動用磁驅動機構6。擺動用磁驅動機構6包括保持於活動體3上的擺動驅動用線圈7、及保持於固定體5上的擺動驅動用磁鐵8。擺動驅動用線圈7與擺動驅動用磁鐵8在與軸線L正交的光學單元1的徑向上相對向。
再者，本說明書中，XYZ的三軸是相互正交的方向，利用+X表示X軸方向的一側，利用-X表示X軸方向的另一側，利用+Y表示Y軸方向的一側，利用-Y表示Y軸方向的另一側，利用+Z表示Z軸方向的一側，利用-Z表示Z軸方向的另一側。Z軸方向是光學單元1的軸線L方向，是活動體3為基準姿勢時的攝像模塊2的光軸方向。+Z方向是光學單元1的被攝體側，-Z方向是光學單元1的反被攝體側（像側）。
（固定體） 如圖3及圖4所示，固定體5包括從Z軸方向觀察時呈八邊形的筒構件11、以及固定在筒構件11的內側的框狀構件12。筒構件11由磁性材料形成。框狀構件12由樹脂材料形成。
筒構件11包括沿X軸方向相對向的側板13、側板14，沿Y軸方向相對向的側板15、側板16，及設置在相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度的四處角部上的側板17。在沿X軸方向相對向的側板13、側板14及沿Y軸方向相對向的側板15、側板16的內周面上，分別保持著擺動驅動用磁鐵8。各擺動驅動用磁鐵8在Z軸方向上被分極磁化。各擺動驅動用磁鐵8的磁化分極線8a在與軸線L正交的方向上沿圓周方向延伸。擺動驅動用磁鐵8通過黏接劑而固定在筒構件11上。
框狀構件12包括嵌合於筒構件11的下端部的八邊形的框部18、以及從框部18中的+X方向及+Y方向上的端部、框部18中的-X方向及-Y方向上的端部向+Z方向突出的一對臂部19。在一對臂部19的+Z方向上的端部，分別設置有擺動支撐機構4的第一擺動支撐部20。擺動支撐機構4的詳細情況將在後文描述。
（活動體） 圖5是從被攝體側觀察活動體3時的分解立體圖。圖6是從反被攝體側觀察活動體3時的分解立體圖。圖7是從被攝體側觀察攝像模塊2、旋轉台座、旋轉支撐機構及支撐構件時的分解立體圖。圖8是從反被攝體側觀察攝像模塊2、旋轉台座、旋轉支撐機構及支撐構件時的分解立體圖。
活動體3如圖2所示，包括攝像模塊2、從-Z方向之側對攝像模塊2進行支撐的旋轉台座25（旋轉構件）、將旋轉台座25支撐為可圍繞著軸線L旋轉的旋轉支撐機構26、以及經由旋轉支撐機構26對旋轉台座25進行支撐的支撐體27。並且，活動體3包括使旋轉台座25（攝像模塊2）旋轉的滾動用磁驅動機構28。滾動用磁驅動機構28包括固定在旋轉台座25上的滾動驅動用線圈29、以及固定在支撐體27上的滾動驅動用磁鐵30。
（攝像模塊） 如圖2所示，攝像模塊2包括透鏡等光學元件31、配置在光學元件31的光軸上的攝像元件32、以及保持光學元件31及攝像元件32的外殼33。如圖7、圖8所示，外殼33包括將光學元件31保持於內周側的鏡筒35、從鏡筒35的-Z方向上的端緣在與軸線L正交的方向上向外周側展開的矩形的端板36、從端板36的外周緣向-Z方向延伸的矩形的外殼框部37、以及對外殼框部37的-Z方向上的開口部進行密封的密封板38。
攝像元件32中，從Z軸方向觀察時的形狀為矩形，其在載置於密封板38上的狀態下從-Z方向嵌入至外殼框部37的內周側而固定在外殼33上。在密封板38中的X軸方向上的兩端緣上設置有突出部39。在各突出部39上形成有在Z軸方向上貫通的定位用貫通孔39a。
（旋轉台座） 如圖8所示，旋轉台座25包括與軸線L垂直的板狀的台座本體41、以及從台座本體41的中央向-Z方向突出的軸部42。台座本體41中，從Z軸方向觀察時的平面形狀為在Y軸方向上較長的八邊形。台座本體41包括在+X方向上的端部沿Y軸方向延伸的邊、在-X方向的端部沿Y軸方向延伸的邊、在+Y方向的端部沿X軸方向延伸的邊、在-Y方向的端部沿X軸方向延伸的邊、及在圓周方向上將相鄰的這些邊之間加以連接的四條斜邊。
如圖7所示，在台座本體41的+Z方向上的端面上，在將軸部42夾於其間的Y軸方向上的兩側，形成有在X軸方向上平行地延伸的一對槽43。在各槽43內插入並固定有在X軸方向上較長的矩形板狀的磁性構件44。在台座本體41的+Z方向上的端面中的X軸方向上的兩側的端緣部分，分別設置有定位突起45。當將攝像模塊2支撐於旋轉台座25上時，將各定位突起45插入至攝像模塊2的密封板38的定位用貫通孔39a內。藉此，將攝像模塊2的光軸與旋轉台座25的軸部42的中心線（軸線L）配置在同軸上。
如圖8所示，在台座本體41的-Z方向上的端面上，在軸部42的外周側設置有台座側環狀槽46。台座側環狀槽46是與軸部42同軸地形成。並且，在將軸部42夾於其間的Y軸方向上的兩側，即在台座側環狀槽46的外周側，設置有一對線圈固定部47。在各線圈固定部47上，以使中心孔朝向Z軸方向的姿勢，固定有滾動驅動用線圈29。
在這裡，攝像模塊2及對所述攝像模塊2進行支撐的旋轉台座25構成圍繞著軸線L進行旋轉的旋轉體40。
（支撐體） 如圖5及圖6所示，支撐體27包括支撐構件51、在支撐構件51的+Z方向上層疊的框構件52、以及在框構件52的+Z方向上層疊的線圈固持器構件53。
支撐構件51如圖8所示，包括從-Z方向與旋轉台座25相對向的板狀的支撐部55、以及從支撐部55的外周緣部分向+Z方向突出的第一壁部56、第二壁部57及第三壁部58。支撐部55在中央部分具備軸承保持孔60。並且，支撐部55在+Z方向上的端面上，具備同軸地包圍軸承保持孔60的支撐構件側環狀槽61。支撐構件側環狀槽61在從Z軸方向觀察時，設置在與台座側環狀槽46重合的位置上。
此外，支撐部55在支撐構件側環狀槽61的外周側，具備從+Y方向上的外周緣及-Y方向上的外周緣朝向軸線L切去的一對缺口部62。各缺口部62為矩形。在一對缺口部62內，分別嵌入而保持著矩形的滾動驅動用磁鐵30。各滾動驅動用磁鐵30在圓周方向上被分極磁化為兩部分，磁化分極線30a在與軸線L正交的徑向上延伸。在這裡，從Z軸方向觀察在一對缺口部62內分別保持著滾動驅動用磁鐵30的支撐構件51時的形狀為八邊形，包括在X軸方向上相對向而沿Y軸方向延伸的兩條邊、在Y軸方向上相對向而沿X軸方向延伸的兩條邊、及在圓周方向上將相鄰的這些邊之間加以連接的四條斜邊。
第一壁部56在支撐部55的外周緣上，從外周緣部分向+Z方向突出，所述外周緣部分包括在-X方向上的端部沿Y方向延伸的邊、及位於所述邊的圓周方向上的兩側的兩條斜邊。第二壁部57在支撐部55的外周緣上，從包含位於+X方向及+Y方向之側的斜邊的外周緣部分向+Z方向突出。第三壁部58在支撐部55的外周緣，從包含位於+X方向及-Y方向上的斜邊的外周緣部分向+Z方向突出。在各壁部的+Z方向上的前端面上，設置有定位凹部63。
在這裡，旋轉台座25經由旋轉支撐機構26而可旋轉地支撐於支撐構件51上。旋轉支撐機構26包括軸承部65及旋轉支撐部66。旋轉支撐部66位於軸承部65的外周側。如圖7及圖7所示，軸承部65是滾珠軸承（ball bearing），包括內輪68、與內輪68在徑向上相對向的外輪69、及位於內輪68與外輪69之間的球體70。旋轉支撐機構26包括插入至台座側環狀槽46及支撐構件側環狀槽61的六個轉動體71、以及將轉動體71可轉動地保持於台座側環狀槽46與支撐構件側環狀槽61之間的保持器72。
軸承部65保持於軸承保持孔60的內側，旋轉台座25的軸部42插入至內輪68。藉此，旋轉台座25從與軸線L正交的方向可旋轉地受到支撐。並且，旋轉台座25經由配置在支撐構件側環狀槽61與台座側環狀槽46之間的轉動體71，從-Z方向可旋轉地支撐於支撐構件51上。如圖5所示，在旋轉台座25支撐於支撐構件51上的狀態下，第一壁部56位於在台座本體41的-X方向上的端部沿Y軸方向延伸的邊、及位於所述邊的圓周方向上的兩側的兩條斜邊的外周側。第二壁部57位於台座本體41的位於+X方向及+Y方向上的斜邊的外周側。第三壁部58位於台座本體41的位於+X方向及-Y方向上的斜邊的外周側。
並且，在旋轉台座25支撐於支撐構件51的狀態下，如圖2所示，保持於支撐構件51上的滾動驅動用磁鐵30與保持於旋轉台座25上的滾動驅動用線圈29在Z軸方向上空開狹窄的空隙而相對向。在這裡，滾動驅動用線圈29中，在徑向上延伸的兩條長邊部分位於將滾動驅動用磁鐵30的磁化分極線30a夾於其間的兩側，作為有效邊而使用。並且，在旋轉台座25支撐於支撐構件51上的狀態下，保持於旋轉台座25上的一對磁性構件44將滾動驅動用線圈29夾於其間而位於與滾動驅動用磁鐵30相反之側。各磁性構件44在從Z軸方向觀察時配置在與各滾動驅動用磁鐵30的磁化分極線30a重合的位置。
在這裡，固定在旋轉台座25上的兩個磁性構件44、及構成滾動用磁驅動機構28的兩個滾動驅動用磁鐵30構成用於使旋轉台座25恢復至預定的基準角度位置的姿勢恢復機構75。即，當旋轉台座25從基準角度位置進行旋轉時，磁性構件44的圓周方向上的中心與滾動驅動用磁鐵30的磁化分極線30a在圓周方向上會發生偏離，因此使磁性構件44的中心與滾動驅動用磁鐵30的磁化分極線30a的角度位置相一致的方向上的磁吸引力會作用至磁性構件44與滾動驅動用磁鐵30之間。借由所述磁吸引力，姿勢恢復機構75可以使旋轉台座25恢復至基準角度位置。
並且，支撐構件51的三個壁部56、壁部57、壁部58在旋轉台座25相對於基準角度位置旋轉了規定的角度範圍以上時，可以從圓周方向抵接於旋轉台座25。因此，三個壁部56、壁部57、壁部58作為對旋轉台座25的旋轉角度範圍進行規定的旋轉擋塊部而發揮作用。
其次，框構件52如圖5所示，包括八邊形的框狀的板部78、以及從板部78的內周側的端緣部分向+Z方向立起的八邊形的方筒部79。如圖6所在示，板部78的-Z方向上的端面上，設置有多個定位突起80。板部78載置在支撐構件51的各壁部56、壁部57、壁部58的+Z方向上的前端面上。這時，板部78的定位突起80插入至各壁部56、壁部57、壁部58的定位凹部63內。藉此，使框構件52在軸線L周圍定位。在板部78載置在各壁部56、壁部57、壁部58的前端面上的狀態下，攝像模塊2的外殼框部37位於方筒部79的徑向上的內側。如圖5所示，在方筒部79的+Z方向上的前端面上，在將軸線L夾於其間的兩側設置有一對定位突起81。
線圈固持器構件53包括在從Z軸方向觀察時為大致八邊形的底框部85，在底框部85的X軸方向上的兩端在+Z方向上立起而沿Y軸方向延伸的一對側壁部87、側壁部88，以及在底框部85的Y軸方向上的兩端在+Z方向上立起而沿X軸方向延伸的一對側壁部89、側壁部90。並且，線圈固持器構件53包括從底框部85中的+X方向及-Y方向上的端部、以及底框部85中的-X方向及+Y方向上的端部突出的一對側壁部91。在一對側壁部91的+Z方向上的端部設置有擺動支撐機構4的第二擺動支撐部92。
並且，線圈固持器構件53如圖5及圖6所示，在底框部85的中心具備貫通孔93。貫通孔93的內徑尺寸長於攝像模塊2的鏡筒35的外徑尺寸。如圖6所示，在底框部85的-Z方向上的端面上，在X軸方向上將貫通孔93夾於其間的兩側設置有一對定位凹部94。
線圈固持器構件53將所述底框部85載置在框構件52的方筒部79的+Z軸方向上的前端面上。這時，方筒部79的定位突起81插入至底框部85的定位凹部94內，線圈固持器構件53定位在軸線L周圍。在線圈固持器構件53經由框構件52而層疊於支撐構件51上的狀態下，攝像模塊2的鏡筒35貫通於貫通孔93。因此，側壁部87、側壁部88、側壁部89、側壁部90、側壁部91位於攝像模塊2的鏡筒35的外周側。
在各側壁部87、側壁部88、側壁部89、側壁部90中朝向徑向上的外側的外側面上，設置有線圈固定部95。在各線圈固定部95上，如圖5及圖6所示，以使中心孔朝向徑向的外側的姿勢而固定有擺動驅動用線圈7。再者，在位於-X方向之側的側壁部88及位於-Y方向之側的側壁部90的線圈固定部95上固定有霍爾元件96。霍爾元件96在Z軸方向上位於各擺動驅動用線圈7的中心。
（擺動支撐機構） 圖9是利用與Z軸（軸線L）正交而穿過擺動支撐機構4的平面來切斷光學單元1的截面圖。擺動支撐機構4構成於固定體5的框狀構件12與活動體3的線圈固持器構件53之間。如圖9所示，擺動支撐機構4包括設置在框狀構件12的第一軸線R1（擺動中心線）上的對角位置上的一對臂部19的第一擺動支撐部20、設置在線圈固持器構件53的第二軸線R2（擺動中心線）上的對角位置上的側壁部91的第二擺動支撐部92、以及被第一擺動支撐部20及第二擺動支撐部92支撐的活動框103。在這裡，第一軸線R1及第二軸線R2是與Z軸方向正交，並且相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度的方向。因此，第一擺動支撐部20及第二擺動支撐部92配置在X軸方向與Y軸方向之間的角度位置上。如圖3、圖4所示，第一擺動支撐部20是將固定體5的框狀構件12的臂部19的前端部從+Z方向之側及內周側切去的缺口凹部。如圖3、圖5所示，第二擺動支撐部92是將活動體3的線圈固持器構件53的側壁部91的前端部從+Z方向之側及內周側切去的缺口凹部。
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矩形的板狀彈簧。在活動框103的四個角部的外側面上通過焊接等而固定有金屬制的球體104。所述球體104與設置在固定體5的框狀構件12上的第一擺動支撐部20、及設置在線圈固持器構件53上的第二擺動支撐部92上所保持的接點彈簧105點接觸。如圖3及圖4所示，接點彈簧105是呈大致U字形狀彎曲的板狀彈簧，保持於第一擺動支撐部20上的接點彈簧105可以在第一軸線R1方向上彈性變形，保持於第二擺動支撐部92上的接點彈簧105可以在第二軸線R2方向上彈性變形。因此，活動框103是在可以圍繞著與Z軸方向正交的兩個方向（第一軸線R1方向及第二軸線R2方向）的各方向旋轉的狀態下受到支撐。
（擺動用磁驅動機構） 擺動用磁驅動機構6如圖9所示，包括設置在活動體3的線圈固持器構件53與固定體5的筒構件11之間的第一擺動用磁驅動機構6A及第二擺動用磁驅動機構6B。第一擺動用磁驅動機構6A具備兩組包括在X軸方向上相對向的擺動驅動用磁鐵8及擺動驅動用線圈7的組合。第二擺動用磁驅動機構6B具備兩組包括在Y軸方向上相對向的擺動驅動用磁鐵8及擺動驅動用線圈7的組合。
各擺動驅動用線圈7保持於活動體3的線圈固持器構件53的側壁部87、側壁部88及Y軸方向上的兩側的側壁部89、側壁部90的外側面上。擺動驅動用磁鐵8保持於設置在筒構件11的筒構件11上的側板13、側板14、側板15、側板16的內側面。各擺動驅動用磁鐵8如圖2、圖3及圖4所示在Z軸方向上經分極磁化，內面側的磁極以磁化分極線8a為界而不同。擺動驅動用線圈7將+Z方向側及-Z方向側的長邊部分用作有效邊。當活動體3為基準姿勢時，各霍爾元件96與位於外周側的擺動驅動用磁鐵8的磁化分極線8a相對向。在這裡，筒構件11由磁性材料構成，因此作為針對擺動驅動用磁鐵8的磁軛而發揮作用。
位於活動體3的+Y方向及-Y方向上的兩組第二擺動用磁驅動機構6B是以當對擺動驅動用線圈7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，位於活動體3的+X方向側及-X方向側的兩組第一擺動用磁驅動機構6A是以當對擺動驅動用線圈7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6通過對利用第二擺動用磁驅動機構6B的圍繞著X軸的旋轉、及利用第一擺動用磁驅動機構6A的圍繞著Y軸的旋轉進行合成，而使攝像模塊2圍繞著第一軸線R1及圍繞著第二軸線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，對圍繞著第一軸線R1的旋轉及圍繞著第二軸線R2的旋轉進行合成。
在這裡，如圖2所示，固定體5的框狀構件12的框部18的內周面的-Z方向之側的部分是對活動體3的擺動範圍進行限制的擺動擋塊部110（擋塊部）。即，框部18的內周面的-Z方向之側的內周面部分成為朝向-Z方向向外周側傾斜的傾斜面，當活動體3成為超過規定的擺動範圍的傾斜姿勢時，傾斜面（擺動擋塊部110）抵接於支撐體27的框構件52，而限制活動體3繼續傾斜。並且，在活動體3通過外力而在+Z方向上產生有移動時，支撐體27的框構件52的板部78抵接於框狀構件12的-Z方向上的端面，從而阻止活動體3繼續向+Z方向移動。
如上所述，在框狀構件12上，設置有設置在對角位置上的一對臂部19，以能夠構成擺動中心線（第一軸線R1）的方式形成有擺動支撐機構4的一部分。即，框狀構件12是以兼用作構成於固定體側的擺動支撐機構4及擺動擋塊部110（擋塊部）這兩個功能的方式而構成。並且，框狀構件12固定在作為固定體5的筒構件11的-Z方向上的開口部上，如圖2所示，在光軸方向上配置在擺動用磁驅動機構6與滾動用磁驅動機構28之間。
（光學單元的抖動修正） 光學單元1具備使包含攝像模塊2及旋轉台座25的旋轉體40旋轉的滾動用磁驅動機構28，因此可以進行滾動方向上的抖動修正。並且，光學單元1具備使旋轉體40（攝像模塊2）擺動而進行圍繞著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6，因此可以進行俯仰（pitching）（縱擺）方向及偏擺（yawing）（橫擺）方向上的抖動修正。在這裡，光學單元1例如，通過在攝像模塊2中具備陀螺儀（gyroscope），而利用陀螺儀來檢測圍繞著正交的三軸的抖動，並對擺動用磁驅動機構6及滾動用磁驅動機構28進行驅動，以消除所檢測出的抖動。
（作用效果） 本例中，攝像模塊2及旋轉台座25構成圍繞著攝像模塊2的光軸（圍繞著軸線L）進行旋轉的旋轉體40，用於使攝像模塊2擺動的擺動支撐機構4及擺動用磁驅動機構6不含於旋轉體40中。因此，與使擺動支撐機構4及擺動用磁驅動機構6與攝像模塊2一體地旋轉的情況相比，可以抑制旋轉體40的重量。藉此，可以抑制滾動修正時旋轉體40中所產生的慣性增大，因而追隨性變好而能夠以高精度進行滾動修正。並且，可以抑制旋轉體40的重量，因此在滾動用磁驅動機構28中，可以抑制用於使旋轉體40旋轉的消耗電力。另一方面，由於包含將具備旋轉體40（攝像模塊2）的活動體3經由擺動支撐機構4可擺動地支撐於固定體5上，並且使活動體3擺動的擺動用磁驅動機構6，所以能夠進行擺動修正。
並且，本例中，滾動用磁驅動機構28的滾動驅動用線圈29與滾動驅動用磁鐵30在光軸方向（軸線L方向）上相對向。因此，可以抑制活動體3在與軸線L正交的方向上大型化。另一方面，由於擺動用磁驅動機構6的擺動驅動用磁鐵8與擺動驅動用線圈7在徑向上相對向，所以能夠抑制光學單元1在軸線L方向上大型化。並且，擺動用磁驅動機構6由於位於比滾動用磁驅動機構28更靠+Z方向之側的位置，所以能夠使擺動用磁驅動機構6與滾動用磁驅動機構28在軸線L方向上相離。
此外，本例中，在固定體5的框狀構件12上，設置有活動體3產生有過度擺動時抵接於支撐體27而對所述活動體3的擺動範圍進行規定的擺動擋塊部110。因此，可以對活動體3的擺動範圍進行規定。
（變形例） 再者，滾動用磁驅動機構28中，也可以使滾動驅動用磁鐵30保持於旋轉台座25之側，使滾動驅動用線圈29保持於支撐體27之側。這時，將磁性構件44在支撐體27之側，配置在將滾動驅動用線圈29夾於其間而與滾動驅動用磁鐵30的磁化分極線30a相對向的位置。
並且，在擺動用磁驅動機構6中，也可以使擺動驅動用磁鐵8保持於活動體3之側，使擺動驅動用線圈7保持於固定體5之側。
1‧‧‧光學單元（帶抖動修正功能的光學單元）2‧‧‧攝像模塊3‧‧‧活動體4‧‧‧擺動支撐機構5‧‧‧固定體6、6A、6B‧‧‧擺動用磁驅動機構7‧‧‧擺動驅動用線圈8‧‧‧擺動驅動用磁鐵8a、30a‧‧‧磁化分極線11‧‧‧筒構件12‧‧‧框狀構件13～17‧‧‧側板18‧‧‧框部19‧‧‧臂部20‧‧‧第一擺動支撐部25‧‧‧旋轉台座（旋轉構件）26‧‧‧旋轉支撐機構27‧‧‧支撐體28‧‧‧滾動用磁驅動機構29‧‧‧滾動驅動用線圈30‧‧‧滾動驅動用磁鐵31‧‧‧光學元件32‧‧‧攝像元件33‧‧‧外殼35‧‧‧鏡筒36‧‧‧端板37‧‧‧外殼框部38‧‧‧密封板39‧‧‧突出部39a‧‧‧定位用貫通孔40‧‧‧旋轉體41‧‧‧台座本體42‧‧‧軸部43‧‧‧槽44‧‧‧磁性構件45‧‧‧定位突起46‧‧‧台座側環狀槽47‧‧‧線圈固定部51‧‧‧支撐構件52‧‧‧框構件53‧‧‧線圈固持器構件55‧‧‧支撐部56～58‧‧‧壁部60‧‧‧軸承保持孔61‧‧‧支撐構件側環狀槽62‧‧‧缺口部63‧‧‧定位凹部65‧‧‧軸承部66‧‧‧旋轉支撐部68‧‧‧內輪69‧‧‧外輪70‧‧‧球體71‧‧‧轉動體72‧‧‧保持器75‧‧‧姿勢恢復機構78‧‧‧板部79‧‧‧方筒部80、81‧‧‧定位突起85‧‧‧底框部87～91‧‧‧側壁部92‧‧‧第二擺動支撐部93‧‧‧貫通孔94‧‧‧定位凹部95‧‧‧線圈固定部96‧‧‧霍爾元件103‧‧‧活動框104‧‧‧球體105‧‧‧接點彈簧110‧‧‧擺動擋塊部（擋塊部）L‧‧‧光學單元的軸線R1‧‧‧第一軸線（擺動中心線）R2‧‧‧第二軸線（擺動中心線）
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的光學單元的A-A線上的截面圖。 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4是從反被攝體側觀察圖1的光學單元時的分解立體圖。 圖5是從被攝體側觀察活動體時的分解立體圖。 圖6是從反被攝體側觀察活動體時的分解立體圖。 圖7是從被攝體側觀察攝像模塊、旋轉台座、旋轉支撐機構及支撐構件時的分解立體圖。 圖8是從反被攝體側觀察攝像模塊、旋轉台座、旋轉支撐機構及支撐構件時的分解立體圖。 圖9是利用與軸線正交的平面來切斷圖1的光學單元時的截面圖。
1‧‧‧光學單元(帶抖動修正功能的光學單元)
2‧‧‧攝像模塊
3‧‧‧活動體
4‧‧‧擺動支撐機構
5‧‧‧固定體
6‧‧‧擺動用磁驅動機構
7‧‧‧擺動驅動用線圈
8‧‧‧擺動驅動用磁鐵
8a‧‧‧磁化分極線
11‧‧‧筒構件
12‧‧‧框狀構件
18‧‧‧框部
25‧‧‧旋轉台座(旋轉構件)
26‧‧‧旋轉支撐機構
27‧‧‧支撐體
28‧‧‧滾動用磁驅動機構
29‧‧‧滾動驅動用線圈
30‧‧‧滾動驅動用磁鐵
31‧‧‧光學元件
32‧‧‧攝像元件
33‧‧‧外殼
35‧‧‧鏡筒
36‧‧‧端板
37‧‧‧外殼框部
40‧‧‧旋轉體
41‧‧‧台座本體
42‧‧‧軸部
44‧‧‧磁性構件
51‧‧‧支撐構件
52‧‧‧框構件
53‧‧‧線圈固持器構件
65‧‧‧軸承部
66‧‧‧旋轉支撐部
68‧‧‧內輪
69‧‧‧外輪
70‧‧‧球體
71‧‧‧轉動體
72‧‧‧保持器
75‧‧‧姿勢恢復機構
89、90‧‧‧側壁部
96‧‧‧霍爾元件
110‧‧‧擺動擋塊部(擋塊部)
L‧‧‧光學單元的軸線

Claims (10)

  1. 一種帶抖動修正功能的光學單元，其特徵在於，包括： 活動體，包括具備光學元件及攝像元件的攝像模塊、對所述攝像模塊進行支撐的旋轉構件、將所述旋轉構件支撐為能夠圍繞著所述攝像模塊的光軸進行旋轉的旋轉支撐機構、經由所述旋轉支撐機構對所述旋轉構件進行支撐的支撐體、及使所述旋轉構件旋轉的滾動用磁驅動機構； 擺動支撐機構，將所述活動體支撐為能夠在基準姿勢與傾斜姿勢之間進行擺動，所述基準姿勢是預先設定的軸線與所述攝像模塊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傾斜的姿勢； 固定體，經由所述擺動支撐機構對所述活動體進行支撐；以及 擺動用磁驅動機構，使所述活動體擺動。
  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， 所述滾動用磁驅動機構包括設置在所述旋轉構件及所述支撐體中的一者上的滾動驅動用線圈、及設置在另一者上的滾動驅動用磁鐵， 所述滾動驅動用線圈與所述滾動驅動用磁鐵在所述光軸方向上相對向。
  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， 所述擺動用磁驅動機構包括設置在所述支撐體及所述固定體中的一者上的擺動驅動用線圈、及設置在另一者上的擺動驅動用磁鐵， 所述擺動驅動用線圈與所述擺動驅動用磁鐵在與所述軸線交叉的方向上相對向。
  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，其中，所述擺動用磁驅動機構位於比所述滾動用磁驅動機構更靠被攝體側的位置。
  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，其中， 所述旋轉構件從反被攝體側對所述攝像模塊進行支撐， 所述支撐體包括從所述反被攝體側與所述旋轉構件相對向的支撐部， 所述滾動驅動用線圈及所述滾動驅動用磁鐵中的一者保持於所述旋轉構件上，另一者保持於所述支撐部上。。
  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， 所述攝像模塊包括保持所述光學元件的鏡筒， 所述支撐體包括位於所述鏡筒的外周側的側壁部， 所述固定體包括位於所述鏡筒及所述側壁部的外周側的筒構件， 所述擺動驅動用線圈及所述擺動驅動用磁鐵中的一者保持於所述側壁部上，另一者保持於所述筒構件上。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中，所述固定體包括在所述活動體發生擺動時抵接於所述支撐體而對所述活動體的擺動範圍進行規定的擋塊部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中， 所述擺動用磁驅動機構位於比所述滾動用磁驅動機構更靠被攝體側的位置， 所述擋塊部在所述光軸方向上，配置在所述擺動用磁驅動機構與所述滾動用磁驅動機構之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的帶抖動修正功能的光學單元，其中，在所述固定體上，固定著形成有傾斜面的框狀構件，所述擋塊部通過所述傾斜面與所述活動體相抵接而對所述活動體的擺動範圍進行規定。
  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，在所述框狀構件中，構成有構成所述擺動支撐機構的擺動中心線的一對擺動支撐部。
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