TWI744403B

TWI744403B - 光學單元

Info

Publication number: TWI744403B
Application number: TW106137409A
Authority: TW
Inventors: 南澤伸司; 須江猛
Original assignee: 日商日本電產三協股份有限公司
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-11-01
Also published as: CN108073012B; JP2018077391A; US20180129066A1; US10598953B2; JP6800706B2; TW201820015A; CN108073012A

Abstract

本發明之課題在於：減小繞光軸旋轉之光學模組於旋轉時之晃動，並且減小旋轉軸承部因衝擊而損壞之風險。本發明之光學單元1具備位於光學模組60之被攝體側之被攝體側旋轉軸承部310、及位於像側之像側旋轉軸承部320。由於在光學模組60之被攝體側及像側此等兩處設置有旋轉軸承部，故而能抑制光學模組60傾斜，並能抑制光學模組60繞光軸旋轉時晃動。又，由於光學模組60變為懸臂狀態下於衝擊時不會受到扭轉等負荷，因此能減小旋轉軸承部於衝擊時損壞之風險。可動體10具備將光學模組60以能擺動方式支持之旋轉軸承保持件50，於旋轉軸承保持件50與固定體之間構成滾轉用磁驅動機構40。

Description

光學單元

本發明係關於一種使具備光學元件之光學模組繞光軸旋轉以進行滾轉修正之光學單元。

搭載於移動終端或移動體之光學單元中，存在一種為了抑制移動終端或移動體移動時拍攝圖像之紊亂而具備使光學元件擺動或旋轉以修正抖動之機構的光學單元。例如，專利文獻1之光學單元具備擺動機構(擺動用磁驅動機構)，該擺動機構係應對俯仰(pitch，縱搖/傾斜)及偏轉(yaw，平擺/平移)此等兩個方向之抖動，而使具備光學元件之光學模組於俯仰方向及偏轉方向上擺動者。又，與光學元件之繞光軸之旋轉對應地，包含使具備光學模組及及擺動用磁驅動機構之可動體繞光軸旋轉之滾轉修正機構(滾轉用磁驅動機構)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2015-082072號公報

於專利文獻1之光學單元中，作為將光學模組以能繞光軸旋轉之方式支持之支持機構，使用配置於光學模組之光軸方向之一側(像側)之端部的滾珠軸承等旋轉軸承。如此，於光學模組呈懸臂構造而被支持之情形時，存在光學模組發生傾斜之風險。又，存在光學模組沿滾轉方向旋轉時無法抑制晃動之風險。例如，於使用滾珠軸承作為旋轉軸承之情形時無法施加足夠之壓力，而於滾珠軸承之內輪與外輪之間發生滾珠晃動，從而存在無法抑制光學模組晃動之風險。又，亦存在滾珠軸承容易因掉落時之衝擊而損壞等問題。

又，於專利文獻1之圖11中記載了一種支持構造，該支持構造於光學模組之光軸方向之一側(像側)之端部設置具有彈性之樞軸部，於光軸方向之另一側(被攝體側)之端部設置滾珠軸承。雖然上述支持構造並非懸臂構造，但存在光學模組以樞軸部為中心而傾斜之風險，從而存在無法抑制光學模組晃動之風險。

鑒於上述問題，本發明之技術課題在於：於使具備光學元件之光學模組繞光軸旋轉而進行滾轉修正之光學單元中，減小繞光軸旋轉之光學模組於旋轉時之晃動，並且減小因衝擊而導致損壞之風險。

為了解決上述問題，本發明之光學單元之特徵在於具有：光學模組，其具備光學元件；擺動用磁驅動機構，其使上述光學模組繞與光軸交叉之軸擺動；滾轉用支持機構，其將上述光學模組以能繞上述光軸旋轉之方式支持；固定體，其支持上述滾轉用支持機構；及滾轉用磁驅動機構，其使上述光學模組繞上述光軸旋轉；且上述滾轉用支持機構具備：被攝體側旋轉軸承部，其設置於上述光學模組之被攝體側；及像側旋轉軸承部，其設置於上述光學模組之像側；且具有經由上述擺動用磁驅動機構以能擺動之方式支持上述光學模組的旋轉軸承保持件；且上述被攝體側旋轉軸承部及上述像側旋轉軸承部固定於上述旋轉軸承保持件，構成上述滾轉用磁驅動機構之磁鐵及線圈中之一者固定於上述旋轉軸承保持件，另一者固定於上述固定體；且上述旋轉軸承保持件具備：保持件本體部，其形成有於上述光學模組之像側開口之像側開口部；及底板，其固定於上述像側開口部；於上述底板設置有轉軸，該轉軸藉由上述像側旋轉軸承部可旋轉地被支持，上述固定體具備將上述像側旋轉軸承部朝上述底板側推壓之殼體。

根據本發明，藉由被攝體側旋轉軸承部及像側旋轉軸承部而支持光學模組。藉由如此地於光學模組之被攝體側及像側此等兩處設置旋轉軸承部，能抑制光學模組傾斜，並能抑制光學模組繞光軸旋轉時晃動。又，於旋轉軸承部為一處時，光學模組變為懸臂狀態，於受到衝擊之情形時會遭受扭轉等負荷。旋轉軸承部經受不起上述負荷，因此存在衝擊時損壞之可能性。本發明藉由兩處旋轉軸承部支持光學模組，能避免光學模組變為懸臂狀態，因此不會受到扭轉方向之力。故而，能減小旋轉軸承部於衝擊時損壞之風險。如此一來，光學模組相對於旋轉軸承保持件擺動，旋轉軸承保持件相對於固定體滾轉，故而即使光學模組擺動，旋轉軸承保持件與固定體之相對位置亦不會變化。因此，能抑制滾轉用磁驅動機構之驅動力變化。如此一來，能夠自組裝於旋轉軸承保持件之光學模組之像側(拍攝元件側)安裝底板及像側旋轉軸承部。因此，像側旋轉軸承部之組裝作業較為容易。又，於使用滾珠軸承作為像側旋轉軸承部之情形時，能藉由構成固定體之殼體將外輪朝底板側推壓，而對滾珠軸承施加壓力。因此，能消除滾珠軸承之滾珠與內輪、外輪之間隙，從而能減小旋轉時之晃動。

於本發明中，較理想為，上述磁鐵固定於上述固定體，上述線圈固定於上述旋轉軸承保持件。藉由如此地將輕量之線圈固定於構成繞光軸旋轉之可動體之構件(旋轉軸承保持件)，能使繞光軸旋轉之可動體輕量化。因此，能使滾轉用磁驅動機構小型化。

於本發明中，較理想為，上述擺動用磁驅動機構具備：第一磁驅動機構，其相對於上述光學模組配置於與上述光軸交叉之第一方向之一側或兩側；及第二磁驅動機構，其相對於上述光學模組配置於與上述光軸及上述第一方向交叉之第二方向之一側或兩側；且上述滾轉用磁驅動機構相對於上述光學模組配置於上述第一方向與上述第二方向之間之第三方向之一側或兩側。如此一來，能利用第一磁驅動機構與第二磁驅動機構之間之空間配置滾轉用支持機構。因此，能使光學單元小型化。

於本發明中，較理想為，上述被攝體側旋轉軸承部係具備固定於上述旋轉軸承保持件之內輪、及固定於上述固定體之外輪的滾珠軸承，且上述旋轉軸承保持件保持將上述光學模組以能擺動之方式支持的擺動支持機構。如此一來，能使旋轉軸承保持件兼具對滾珠軸承之保持功能及對萬向架機構之保持功能。因此，能使光學單元之構造簡化，從而能削減構件數量。

於本發明中，較理想為，上述擺動支持機構係萬向架機構，上述萬向架機構具備：第一擺動支持部，其設置於上述光學模組；第二擺動支持部，其設置於上述旋轉軸承保持件；及可動框，其由上述第一擺動支持部及上述第二擺動支持部支持；上述第一擺動支持部及上述第二擺動支持部配置於上述第一方向與上述第二方向之角度間。如此一來，能利用第一方向與第二方向之空餘空間配置萬向架機構之擺動支持部。因此，由於能利用第一方向與第二方向之空餘空間配置擺動支持機構，故而能使光學單元小型化。

於本發明中，能採用構成上述滾轉用磁驅動機構之上述磁鐵及上述線圈於上述光軸方向上相對向之構成。如此一來，例如，能利用像側旋轉軸承部周圍之空餘空間配置滾轉用磁驅動機構。因此，能使光學單元小型化。

於該情形時，較理想為，上述線圈於沿周向相隔之兩處具有以上述光軸為中心沿徑向延伸之有效邊，且上述磁鐵之磁化分極線位於上述兩處之上述有效邊之間。如此一來，能減少於繞光軸旋轉時產生無用驅動力之情況，從而能減少無效之驅動力。

於本發明中，較理想為，於上述旋轉軸承保持件之外周面形成有凸部，且上述固定體具備規制上述凸部之周向之移動範圍的規制部。如此一來，能藉由旋轉軸承保持件及固定體而構成對光學模組及旋轉軸承保持件於滾轉方向上之旋轉範圍進行規制之限位機構。

於本發明中，較理想為，於上述光學模組固定有構成上述擺動用磁驅動機構之線圈。如此一來，能於光學模組中集成供給電流之零件，並能集成電流供給用之配線。再者，若使用印刷線圈等，則線圈自身亦能集成為一個零件。

於本發明中，較理想為，上述光學模組具備保持上述光學元件之鏡筒，且被攝體側旋轉軸承部位於上述鏡筒之上述被攝體側之端部之外周側，該鏡筒位於較上述擺動用磁驅動機構更靠上述被攝體側。如此一來，能藉由被攝體側旋轉軸承部保護鏡筒部之朝被攝體側突出之端部。

於本發明中，較理想為，上述光學單元具有磁感測器，該磁感測器配置於與構成上述滾轉用磁驅動機構之磁鐵之磁化分極線對向的位置；且上述滾轉用磁驅動機構基於滾轉方向之原點位置而受到控制，該滾轉方向之原點位置係基於上述磁感測器之輸出所檢測出之位置。如此一來，無需設置用以復位至原點位置之彈簧。又，與藉由彈簧來復位至原點位置之構成不同，能消除復位至原點位置時之回擺。又，能檢測出驅動方向而進行滾轉用磁驅動機構之控制。

根據本發明，藉由被攝體側旋轉軸承部及像側旋轉軸承部可旋轉地支持光學模組。藉由如此地於光學模組之被攝體側及像側此等兩處設置旋轉軸承部，能抑制光學模組傾斜，並能抑制光學模組繞光軸旋轉時晃動。又，能避免光學模組變為懸臂狀態而於衝擊時受到扭轉等負荷，因此能減小旋轉軸承部於衝擊時損壞之風險。

1:光學單元

2:光學元件

10:可動體

20:固定體

30:滾轉用支持機構

40:滾轉用磁驅動機構

41:磁驅動機構

42:磁鐵

43:線圈

44:磁感測器

45:柔性配線基板

50:旋轉軸承保持件

60:光學模組

70:萬向架機構

80:擺動用磁驅動機構

81A:第一磁驅動機構

81B:第二磁驅動機構

82:磁鐵

83:線圈

90:彈簧構件

91:固定體側連接部

92:可動體側連接部

93:臂部

210:筒狀殼體

211:主體部

212:端板部

213:開口部

214、215、216、217:側板

218:側板

219:缺口

220:前側殼體

221:主體部

222:端板部

223:圓形開口部

224、225、226、227:側面

228:側面

229:卡合突起

230:後側殼體

231:端板部

232:圓形開口部

233、234、235:卡合板

236:卡合孔

310:被攝體側旋轉軸承部

311:外輪

312:內輪

313:球體

314:密封板

320:像側旋轉軸承部

321:外輪

322:內輪

323:球體

324:密封板

325:凸緣

510:保持件本體部

511:像側開口部

512:平面部

513:凸部

514:彈簧安裝部

520:底板

521:貫通孔

522:環狀凸部

523:階部

524:環狀凸部

525:平面部

530:軸承固定部

540:保持件主體部

541:窗部

542:縱框部

543:線圈固定部

544:環狀面

550:轉軸

610:鏡筒

620:鏡筒支持構件

621:圓筒部

622:感測器收容部

630:基板

631:影像感測器

632:陀螺儀

640:鏡筒保持件

641:鏡筒保持件本體部

642、643、644、645:壁部

646:圓筒部

710:第一擺動支持部

720:第二擺動支持部

730:可動體

731:球體

740:接點彈簧

1040:滾轉用磁驅動機構

1042:磁鐵

1042a:磁化分極線

1043:線圈

1043a:有效邊

L:光軸方向

R1:第一軸線

R2:第二軸線

圖1係自被攝體側觀察應用本發明之光學單元之立體圖。

圖2係圖1之光學單元之剖視圖。

圖3係自被攝體側觀察圖1之光學單元之分解立體圖。

圖4係自像側觀察圖1之光學單元之分解立體圖。

圖5(a)、圖5(b)係自被攝體側觀察可動體之分解立體圖及自像側觀察旋轉軸承保持件之立體圖。

圖6係自被攝體側觀察拆除旋轉軸承保持件及彈簧構件後之可動體、以及擺動用磁驅動機構之磁鐵之俯視圖。

圖7係自被攝體側觀察可動體及磁鐵之俯視圖。

圖8(a)、圖8(b)係表示另一實施形態之滾轉用磁驅動機構及像側旋轉軸承部之剖視圖及俯視圖。

(整體構成)

以下，參照圖式，對具備應用本發明之光學模組之光學單元1之實施形態進行說明。於本說明書中，XYZ三軸係相互正交之方向，X軸方向之一側用+X表示，另一側用-X表示，Y軸方向之一側用+Y表示，另一側用-Y表示，Z軸方向之一側用+Z表示，另一側用-Z表示。Z軸方向與光學模組之光軸方向L一致。又，-Z方向係光軸方向L之像側，+Z方向係光軸方向L之被攝體側。於本說明書中，將X軸方向設為第一方向，將Y軸方向設為第二方向。又，將第三方向設為X軸方向與Y軸方向之間之方向。例如，將第三方向設為相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度之方向。

圖1係自被攝體側觀察應用本發明之光學單元1之立體圖，圖2係圖1之光學單元1之剖視圖(圖1之A-A剖視圖)，圖3係自被攝體側觀察圖1之光學單元1之分解立體圖，圖4係自像側觀察圖1之光學單元1之分解立體圖。光學單元1用於例如帶相機之移動電話機及行駛記錄儀等光學設備、或者搭載於頭盔、腳踏車、遙控直升機等移動體之運動相機或可穿戴相機等光學設備。於上述光學設備中，若於拍攝時光學設備發生抖動，則拍攝圖像上會產生紊亂。為了避免拍攝圖像傾斜，光學單元1對光學元件2之傾斜進行修正。

光學單元1具備可動體10、固定體20、將可動體10以能相對於固定體20繞光軸旋轉之方式支持的滾轉用支持機構30、及使可動體10繞光軸旋轉之滾轉用磁驅動機構40。又，可動體10具備：旋轉軸承保持件50，其由滾轉用支持機構30可旋轉地支持；光學模組60，其具備光學元件2；萬向架機構70，其將光學模組60以能相對於旋轉軸承保持件50擺動之方式支持；擺動用磁驅動機構80，其使光學模組60擺動；及彈簧構件90，其將光學模組60與旋轉軸承保持件50連接。

(固定體)

固定體20係由複數個殼體組裝而構成。即，固定體20具備沿光軸方向L(Z軸方向)觀察時外形呈大致八邊形之筒狀殼體210、自被攝體側(+Z方向側)組裝至筒狀殼體210之前側殼體220、及自像側(-Z方向側)組裝至筒狀殼體210之後側殼體230。筒狀殼體210具備大致八邊形之筒狀之主體部211、及自主體部211之+Z方向之端部朝內側伸出的框狀之端板部212。於端板部212之中央形成有大致八邊形之開口部213。主體部211具備於X軸方向上相對向之側板214、215、於Y軸方向上相對向之側板216、217、及設置在相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度之四處角部的側板218。於四處側板218中之兩處形成有矩形之缺口219。缺口219呈將側板218之-Z方向之端緣朝+Z方向切除所得之形狀。如下所述，缺口219作為對可動體10繞光軸旋轉之旋轉範圍進行規制之規制部而發揮功能。

前側殼體220具備與筒狀殼體210之端板部212抵接之主體部221、及自主體部221之+Z方向之端部朝內側伸出的端板部222。於端板部222之中央形成有圓形開口部223。主體部221之內周面呈大致圓形，外周面於沿光軸方向L觀察時呈大致八邊形。主體部221之外周面具備於X軸方向上相對向之側面224、225、於Y軸方向上相對向之側面226、227、及設置在相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度之四處角部的側面228。於側面224~227中之三個面(面向-X方向、+Y方向、-Y方向之側面225、226、227)形成有卡合突起229。

後側殼體230具備與光軸方向L垂直之圓形之端板部231，於端板部231之中央形成有圓形開口部232。又，後側殼體230具備自端板部231之外周緣朝徑向外側突出並朝+Z方向彎曲而豎立的卡合板233、234、235。卡合板233、234、235形成於前側殼體220之設置有卡合突起229之角度位置(-X方向、+Y方向、-Y方向)，於卡合板233、234、235之前端形成有卡合孔236。如圖1所示，當將後側殼體230自-Z方向側組裝至筒狀殼體210時，組裝至筒狀殼體210之+Z方向側之端部的前側殼體220之卡合突起229與卡合孔236卡合。藉此，筒狀殼體210、前側殼體220以及後側殼體230被組裝成為一體。

(滾轉用支持機構)

滾轉用支持機構30具備將可動體10之被攝體側(+Z方向)之端部可旋轉地支持的被攝體側旋轉軸承部310、及將可動體10之像側(-Z方向)之端部可旋轉地支持的像側旋轉軸承部320。於本實施形態中，被攝體側旋轉軸承部310係滾珠軸承，具備固定於前側殼體220內側所設之圓形內周面之外輪311、固定於可動體10之內輪312、及以能滾動之方式保持於外輪311與內輪312之間的複數個球體313。又，於內輪312與外輪311之間安裝有覆蓋配置球體313之間隙的密封板314。密封板314配置於球體313之+Z方向側及-Z方向側。

像側旋轉軸承部320係滾珠軸承，將自可動體10之像側(-Z方向)之端部朝-Z方向突出的轉軸550可旋轉地支持。且具備固定於後側殼體230之端板部231上所設之圓形開口部232的外輪321、固定於轉軸550之內輪322、及以能滾動之方式保持於外輪321與內輪322之間的複數個球體323。又，於內輪322與外輪321之間安裝有覆蓋配置球體323之間隙的密封板324。密封板324配置於球體323之+Z方向側及-Z方向側。

像側旋轉軸承部320之外輪321於+Z方向之端部形成有凸緣325。凸緣325與後側殼體230之端板部231上所設之圓形開口部232之內周緣卡合，並被端板部231朝+Z方向推壓。從而經由凸緣325將外輪321朝+Z方向推壓，藉此對像側旋轉軸承部320施加壓力。如上所述，後側殼體230 具備與端板部231相連之卡合板233、234、235，且形成於卡合板233、234、235之卡合孔236與前側殼體220之卡合突起229卡合。因此，具備端板部231之後側殼體作為將凸緣325朝+Z方向推壓之板簧而發揮功能。

(旋轉軸承保持件)

圖5(a)係自被攝體側(+Z方向側)觀察可動體10之分解立體圖，圖5(b)係自像側(-Z方向側)觀察旋轉軸承保持件50之立體圖。旋轉軸承保持件50具備：保持件本體部510，其係供固定被攝體側旋轉軸承部310之內輪312者；及大致圓板狀之底板520，其固定於形成在保持件本體部510之-Z方向之端部的像側開口部511。於底板520之中央形成有貫通孔521，於貫通孔521固定有轉軸550。轉軸550自貫通孔521朝-Z方向突出。如圖2、圖4所示，底板520具備沿貫通孔521之邊緣朝-Z方向突出之環狀凸部522。如圖2所示，固定於轉軸550之像側旋轉軸承部320之內輪322自-Z方向側與環狀凸部522抵接而定位。

於底板520之外周緣形成有階部523，於階部523之內周側形成有朝+Z方向突出之環狀凸部524。環狀凸部524與保持件本體部510之像側開口部511之內側嵌合。於環狀凸部524之外周面形成有沿與徑向正交之方向加以切除所得之平面部525，於像側開口部511之內周面形成有與平面部525嵌合之平面部512(參照圖5(b))。因此，底板520被組裝成無法相對於保持件本體部510相對旋轉，從而固定於底板520之轉軸550與保持件本體部510一體地旋轉。

保持件本體部510具備設置於被攝體側(+Z方向)之端部之環狀之軸承固定部530、及設置於軸承固定部530之-Z方向側之保持件主體部540。保持件主體部540具備形成於繞光軸之複數個角度位置之窗部541、及對在周向上相鄰之窗部541進行劃分之縱框部542。縱框部542係以等角度間隔設置於四處。於四處縱框部542中之以光軸為中心相隔180度之兩處形成有線圈固定部543。縱框部542配置於X軸方向(第一方向)與Y軸方向(第二方向)之間之角度位置(第三方向)。因此，線圈固定部543配置於X軸方向(第一方向)與Y軸方向(第二方向)之間之角度位置(第三方向)。

(光學模組)

光學模組60配置於旋轉軸承保持件50之內側。光學模組60具備光學元件2、保持光學元件2之鏡筒610、保持鏡筒610之鏡筒支持構件620、搭載有影像感測器631、陀螺儀632及信號處理電路等之基板630、以及鏡筒保持件640。鏡筒支持構件620具備圓筒部621、及形成於圓筒部621之-Z方向之端部之感測器收容部622。基板630固定於感測器收容部622。於鏡筒支持構件620之圓筒部621插入有鏡筒610之-Z方向之端部。於鏡筒610之-Z方向之端部及圓筒部621之內周面設置有螺紋部。

保持光學元件2之鏡筒610及鏡筒支持構件620由鏡筒保持件640保持。如圖2、圖3所示，鏡筒保持件640具備：鏡筒保持件本體部641，其於沿光軸方向觀察時呈大致八邊形；一對壁部642、643，其等於鏡筒保持件本體部641之X軸方向之兩端沿Y軸方向延伸；及一對壁部644、645，其等於鏡筒支持構件620之Y軸方向之兩端沿X軸方向延伸。如下所述，於壁部642~645固定有擺動用磁驅動機構80之線圈83。又，鏡筒保持件640具備圓筒部646，該圓筒部646自形成於鏡筒保持件本體部641中央之圓形貫通孔之邊緣朝+Z方向豎立。如圖2所示，於鏡筒保持件640之圓筒部646之內側配置有光學模組60之鏡筒支持構件620。又，鏡筒保持件本體部641與光學模組60之感測器收容部622抵接。

(萬向架機構)

萬向架機構70構成於鏡筒保持件640與保持件本體部510之間。萬向架機構70具備：兩處第一擺動支持部710，其等設置於鏡筒保持件640之第一軸線R1上之對角位置；兩處第二擺動支持部720，其等設置於保持件本體部510之第二軸線R2上之對角位置；及可動框730，其由第一擺動支持部710及第二擺動支持部720支持。第一軸線R1及第二軸線R2係與光軸方向L正交且相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45度之方向。因此，第一擺動支持部710及第二擺動支持部720配置於X軸方向(第一方向)與Y軸方向(第二方向)之間之角度位置(第三方向)。如圖5(b)所示，第二擺動支持部720係形成於保持件本體部510內側面之凹部。

可動框730係自光軸方向L觀察時平面形狀呈大致八邊形之板狀彈簧。於可動框730外側面之繞光軸之四處，藉由焊接等固定有金屬製之球體731。該球體731與接點彈簧740點接觸，上述接點彈簧740保持於設置在鏡筒保持件640之第一擺動支持部710、及設置在保持件本體部510之第二擺動支持部720。接點彈簧740係板狀彈簧，保持於第一擺動支持部710之接點彈簧740能沿第一軸線R1方向彈性變形，保持於第二擺動支持部720之接點彈簧740能沿第二軸線R2方向彈性變形。因此，可動框730係以能繞與光軸方向L正交之兩個方向(第一軸線R1方向及第二軸線R2方向)各個方向旋轉之狀態受到支持。

(擺動用磁驅動機構)

圖6係自被攝體側(+Z方向)觀察拆除旋轉軸承保持件50及彈簧構件90後之可動體10、以及擺動用磁驅動機構80之磁鐵82之俯視圖。於圖6中，用虛線表示固定體20之筒狀殼體210之內表面。如圖6所示，擺動用磁驅動機構80具備設置於光學模組60與固定體20之間之第一磁驅動機構81A及第二磁驅動機構81B。第一磁驅動機構81A及第二磁驅動機構81B具備磁鐵82及線圈83。如圖5(a)所示，線圈83保持於鏡筒保持件640之X軸方向兩側之壁部642、643及Y軸方向兩側之壁部644、645之外側面。如圖2至圖4、圖6所示，磁鐵82保持於設置在固定體20之筒狀殼體210的側板214、215、216、217之內側面。筒狀殼體210係由磁性材料構成，作為相對於磁鐵82之磁軛而發揮功能。

如圖6所示，於鏡筒保持件640與筒狀殼體210之間，磁鐵82與線圈83於+X方向側、-X方向側、+Y方向側、-Y方向側均為相對向。於鏡筒保持件640之+X方向側及-X方向側相對向之磁鐵82與線圈83構成第一磁驅動機構81A，於鏡筒保持件640之+Y方向側及-Y方向側相對向之磁鐵82與線圈83構成第二磁驅動機構81B。磁鐵82沿光軸方向L(即Z軸方向)分割成兩個部分，按內側面之磁極以分割位置(磁化分極線)為界而不同之方式具有磁性。線圈83係空心線圈，且+Z方向側及-Z方向側之長邊部分作為有效邊而使用。

位於鏡筒保持件640之+Y方向側及-Y方向側之兩組第二磁驅動機構81B係以於朝線圈83通電時會產生繞X軸之同一方向之磁驅動力的方式配線連接。又，位於鏡筒保持件640之+X方向側及-X方向側之兩組第一磁驅動機構81A係以於朝線圈83通電時會產生繞Y軸之同一方向之磁驅動力的方式配線連接。擺動用磁驅動機構80藉由將由第二磁驅動機構81B實現之繞X軸之旋轉與由第一磁驅動機構81A實現之繞Y軸之旋轉合成，而使光學模組60繞第一軸線R1及第二軸線R2旋轉。於進行繞X軸之抖動修正及繞Y軸之抖動修正時，將繞第一軸線R1之旋轉與繞第二軸線R2之旋轉合成。

光學模組60之鏡筒610較設置於鏡筒保持件640與筒狀殼體210之間之擺動用磁驅動機構80更靠被攝體側(+Z方向)地突出。設置於旋轉軸承保持件50之保持件本體部510之軸承固定部530構成為將朝被攝體側(+Z方向)突出之鏡筒610之外周側包圍。即，藉由旋轉軸承保持件50保護鏡筒610之被攝體側(+Z方向)之前端部。

(彈簧構件)

如圖2、圖5所示，彈簧構件90經由鏡筒保持件640將光學模組60與保持件本體部510連接。處於擺動用磁驅動機構80未被驅動之靜止狀態時的鏡筒保持件640及光學模組60之姿態由彈簧構件90固定。如圖5(a)所示，彈簧構件90係由金屬板加工而成之矩形框狀之板簧。設置於彈簧構件90外周部之固定體側連接部91固定於自保持件本體部510之內表面朝下側突出之彈簧安裝部514(參照圖5(b))。又，設置於彈簧構件90內周部之可動體側連接部92固定於鏡筒保持件640之圓筒部646之被攝體側(+Z方向)之端面。固定體側連接部91與可動體側連接部92藉由臂部93而相連。彈簧構件90經由形成於圓筒部646之被攝體側之端面之黏接劑層固定於圓筒部646。因此，於彈簧構件90固定之狀態下，彈簧構件90自圓筒部646之被攝體側之端面朝+Z方向上浮。

(滾轉用磁驅動機構)

圖7係自被攝體側(+Z方向)觀察可動體10及磁鐵82、42之俯視圖。於圖7中，用虛線表示固定體20之筒狀殼體210之內表面。如圖7所示，滾轉用磁驅動機構40具備設置於可動體10與固定體20之間之兩組磁驅動機構41。各磁驅動機構41具備磁鐵42及線圈43。如圖3至圖5所示，線圈43固定於設置在旋轉軸承保持件50之縱框部542之線圈固定部543。朝線圈43供電用之柔性配線基板45配置於設置在軸承固定部530與保持件主體部540之間之環狀面544(參照圖2、圖5(a))，並被朝線圈固定部543引繞。

如圖2、圖3、圖7所示，磁鐵42固定於四處側板218中之位於設置有線圈固定部543之角度位置的兩處側板218之內側面，該四處側板218設置於固定體20之筒狀殼體210。線圈固定部543位於相對於X軸方向(第一方向)及Y軸方向(第二方向)傾斜45度之方向(第三方向)。因此，構成滾轉用磁驅動機構40之兩組磁驅動機構41位於X軸方向(第一方向)及Y軸方向(第二方向)之間之方向(第三方向)。於本實施形態中，第三方向與萬向架機構70之第二軸線R2之方向一致。

(光學單元之抖動修正)

如上所述，光學單元1具備進行繞X軸之抖動修正及繞Y軸之抖動修正之擺動用磁驅動機構80。因此，能進行俯仰(縱搖)方向及偏轉(平擺)方向之抖動修正。又，光學單元1具備滾轉用磁驅動機構40，因此能進行滾轉方向之抖動修正。於光學單元1中，光學模組60具備陀螺儀632，因此可藉由陀螺儀632而檢測繞正交之三軸之抖動，並驅動擺動用磁驅動機構80及滾轉用磁驅動機構40以抵消所檢測出之抖動。

於與構成滾轉用磁驅動機構40之磁驅動機構41之磁鐵42之磁化分極線對向的位置，配置有磁感測器44(參照圖5(a))。磁感測器44配置於線圈83之中央，且固定於設置在旋轉軸承保持件50之線圈固定部543。滾轉用磁驅動機構40基於滾轉方向之原點位置而受到控制，使光學模組60繞光軸旋轉而進行滾轉方向之抖動修正，該滾轉方向之原點位置係基於來自磁感測器44之信號所檢測出之位置。

(限位機構)

旋轉軸承保持件50之保持件本體部510具備朝外側突出之矩形之凸部513。凸部513形成於保持件本體部510之像側(-Z方向)之端部，且配置於與固定體20之筒狀殼體210上所設之缺口219對應的角度位置。當將可動體10組裝於固定體20之內側時，如圖1所示，凸部513與缺口219嵌合。缺口219之周向寬度大於凸部513之周向寬度。因此，旋轉軸承保持件50相對於筒狀殼體210繞光軸相對旋轉之角度範圍藉由凸部513與旋轉軸承保持件50之內周緣抵接而受到規制。即，缺口219作為對具備旋轉軸承保持件50之可動體10繞光軸之旋轉進行規制之規制部而發揮功能，藉由凸部513及缺口219而構成對可動體10繞光軸之旋轉進行規制之限位機構。於本實施形態中，藉由限位機構加以規制之可動體10之旋轉範圍構成為±6度。

(本實施形態之主要作用效果)

如上所述，本實施形態之光學單元1藉由被攝體側旋轉軸承部310及像側旋轉軸承部320將具備光學模組60之可動體10以能繞光軸旋轉之方式支持。藉由如此地於光學模組60之被攝體側及像側此等兩處設置旋轉軸承部，能抑制光學模組60傾斜，並能抑制光學模組60繞光軸旋轉時晃動。又，於旋轉軸承部為一處時，光學模組60變為懸臂狀態，於受到衝擊之情形時會遭受扭轉等負荷。旋轉軸承部經受不起上述負荷，因此存在衝擊時損壞之可能性。本實施形態藉由兩處旋轉軸承部(被攝體側旋轉軸承部310及像側旋轉軸承部320)支持光學模組60，能避免光學模組60變為懸臂狀態，因此不會受到扭轉方向之力。故而，藉由抑制光學模組60傾斜，能減小旋轉軸承部於衝擊時損壞之風險。

於本實施形態中，繞光軸旋轉之可動體10具備經由擺動用磁驅動機構80以能擺動之方式支持光學模組60的旋轉軸承保持件50，於旋轉軸承保持件50固定有被攝體側旋轉軸承部310及像側旋轉軸承部320。又，構成滾轉用磁驅動機構40之線圈43亦固定於旋轉軸承保持件50。因此，旋轉軸承保持件50之傾斜得以規制，故而固定於旋轉軸承保持件50之線圈43之位置發生變化之疑慮較小。由此，固定於固定體20之磁鐵42與線圈43之位置關係發生變化之風險較小。又，由於光學模組60相對於旋轉軸承保持件50擺動、旋轉軸承保持件50相對於固定體20滾轉，故而即使光學模組60擺動，旋轉軸承保持件50與固定體20之相對位置亦不會變化。因此，能抑制滾轉用磁驅動機構40之驅動力變化。

於本實施形態中，滾轉用磁驅動機構40之磁鐵42及線圈43中，磁鐵42固定於固定體20，線圈43固定於旋轉軸承保持件50。藉由如此地將磁鐵42與線圈43中更輕量者固定於繞光軸旋轉之可動體10，能使可動體10輕量化。因此，能減小滾轉用磁驅動機構40所需之驅動力，故而能使滾轉用磁驅動機構40小型化。

本實施形態之旋轉軸承保持件50具備保持件本體部510，該保持件本體部510形成有朝光學模組60之像側(-Z方向)開口之像側開口部511，在固定於像側開口部511之底板520上設置有被像側旋轉軸承部320可旋轉地支持之轉軸550。又，固定體20之後側殼體230自-Z方向與像側旋轉軸承部320之凸緣325卡合，並將像側旋轉軸承部320朝底板520側推壓。若為上述構造，則能自組裝於旋轉軸承保持件50之保持件本體部510之光學模組60的像側(拍攝元件側)安裝底板520及像側旋轉軸承部320。因此，像側旋轉軸承部320之組裝作業較為容易。又，於使用滾珠軸承作為像側旋轉軸承部320之情形時，能藉由後側殼體230將凸緣325朝底板520側推壓，而對滾珠軸承施加壓力。藉此，能消除滾珠軸承之球體323與內輪322、外輪321之間隙，故而能減小旋轉時之晃動。再者，藉由後側殼體230將像側旋轉軸承部320之外輪321朝底板520側推壓之構造亦可不為於外輪321形成凸緣325而使其與圓形開口部232之內周緣卡合之構造。例如，亦可為於圓形開口部232之內周緣與外輪321之間設置其他卡合構造。或者，亦可為將外輪321之-Z方向之端面固定於後側殼體230之端板部231之構造。

於本實施形態中，繞光軸旋轉之可動體10具備擺動用磁驅動機構80，擺動用磁驅動機構80係相對於光學模組60於X軸方向(第一方向)之兩側配置第一磁驅動機構81A，於Y軸方向(第二方向)之兩側配置第二磁驅動機構81B而構成。並且，滾轉用磁驅動機構40配置在相對於X軸方向(第一方向)及Y軸方向(第二方向)傾斜45度之方向(第三方向：第二軸線R2方向)之兩側。因此，能利用構成擺動用磁驅動機構80之第一磁驅動機構81A與第二磁驅動機構81B之間之空間配置滾轉用磁驅動機構40，因此，能使光學單元1小型化。

於本實施形態中，被攝體側旋轉軸承部310經由旋轉軸承保持件50可旋轉地支持光學模組60。具體而言，被攝體側旋轉軸承部310之內輪312固定於旋轉軸承保持件50。又，旋轉軸承保持件50保持擺動支持機構即萬向架機構70，並經由萬向架機構70以能擺動之方式支持光學模組60。即，使旋轉軸承保持件50兼具對滾珠軸承之保持功能及對萬向架機構70之保持功能，因此能使光學單元1之構造簡化，從而能削減構件數量。

本實施形態之萬向架機構70係藉由第一擺動支持部710及第二擺動支持部720支持可動框730之構造，且第一擺動支持部710及第二擺動支持部720配置於X軸方向與Y軸方向之間之角度位置即第一軸線R1上及第二軸線R2上。因此，能利用構成擺動用磁驅動機構80之第一磁驅動機構81A與第二磁驅動機構81B之間之空間配置萬向架機構70，因此，能使光學單元1小型化。

於本實施形態中，旋轉軸承保持件50之外周面形成有凸部513，固定體20具備缺口219，該缺口219作為對凸部513於周向上之移動範圍進行規制之規制部而發揮功能。因此，藉由旋轉軸承保持件50及固定體20，能構成對可動體10於滾轉方向上之旋轉範圍進行規制之限位機構。

於本實施形態中，保持光學模組60之鏡筒610之鏡筒保持件640上固定有構成擺動用磁驅動機構80之線圈83。因此，能於光學模組60中集成供給電流之零件，故而能集成電流供給用之配線。再者，若使用印刷線圈等，則線圈83自身亦能集成為一個零件。

於本實施形態中，光學模組60之鏡筒610相對於擺動用磁驅動機構80朝被攝體側(+Z方向)突出。旋轉軸承保持件50具備包圍鏡筒610之被攝體側之端部之外周側的軸承固定部530。因此，能使旋轉軸承保持件50兼具保護鏡筒610之保護功能及對被攝體側旋轉軸承部310之保持功能。

於本實施形態中，具有磁感測器44，該磁感測器44配置於與構成滾轉用磁驅動機構40之磁鐵42之磁化分極線對向的位置；且滾轉用磁驅動機構40基於滾轉方向之原點位置而受到控制，該滾轉方向之原點位置係基於磁感測器44之輸出所檢測出之位置。因此，無需設置用以復位至原點位置之彈簧。又，與藉由彈簧來復位至原點位置之構成不同，能消除復位至原點位置時之回擺。又，亦能檢測出驅動方向而進行滾轉用磁驅動機構40 之控制。

(變化例)

(1)上述實施形態之滾轉用磁驅動機構40隔著可動體10於相反側配置有兩組磁驅動機構41，但磁驅動機構41亦可僅為一組。又，磁驅動機構41亦可為三組以上。

(2)擺動用磁驅動機構80之第一磁驅動機構81A及第二磁驅動機構81B係隔著光學模組60於相反側各配置有兩組，但第一磁驅動機構81A及第二磁驅動機構81B亦可分別各配置一組。

(3)構成滾轉用磁驅動機構40之磁鐵42與線圈43之配置亦可反過來。又，構成擺動用磁驅動機構80之第一磁驅動機構81A及第二磁驅動機構81B之磁鐵82與線圈83之配置亦可反過來。

(4)上述實施形態之滾轉用支持機構30係滾珠軸承，但亦可使用滾珠軸承以外之旋轉軸承部。例如，亦可使用滑動軸承作為被攝體側旋轉軸承部310與像側旋轉軸承部320中之一者或兩者。滑動軸承可為含有金屬之軸承，亦可為於樹脂製軸承構件之表面塗覆有氟塗層等之軸承。藉由使用滑動軸承，能實現輕量化及成本之降低。

(5)於上述實施形態中，藉由磁感測器44而檢測滾轉方向之原點位置，但亦可不使用磁感測器44，而於旋轉軸承保持件50與固定體20之間設置復位至原點位置之彈簧構件。

(其他實施形態)

圖8係表示另一實施形態之滾轉用磁驅動機構1040及像側旋轉軸承部320之剖視圖及俯視圖，圖8(a)係滾轉用磁驅動機構1040及像側旋轉軸承部320之剖視圖，圖8(b)係自被攝體側(+Z方向)觀察之俯視圖。上述實施形態之滾轉用磁驅動機構40係於光學模組60之外周側配置磁驅動機構41而構成，且磁鐵42及線圈43係以於光學模組60之徑向上相對向之方式配置，但亦可於其他位置設置滾轉用磁驅動機構40。本實施形態之滾轉用磁驅動機構1040具備於光軸方向L上相對向之磁鐵1042及線圈1043。像側旋轉軸承部320係滾珠軸承，其構成與上述實施形態相同，因此省略說明。再者，作為像側旋轉軸承部320，亦可使用滑動軸承而非滾珠軸承。

如圖8(a)所示，磁鐵1042固定於構成固定體20之後側殼體230之端板部231之被攝體側(+Z方向)。線圈1043固定於旋轉軸承保持件50之底板520之像側(-Z方向)。因此，磁鐵1042與線圈1043於光軸方向L上相對向。如圖8(b)所示，線圈1043係以光軸為中心之扇型之空心線圈，於沿周向相隔之兩處具有沿徑向延伸之有效邊1043a。只要有效邊1043a之方向與徑向一致，即可減少於繞光軸旋轉時產生無用驅動力之情況。磁鐵1042係以光軸為中心之扇型。磁鐵1042沿周向分割為兩個部分，且按與線圈1043相對向之面之磁極以分割位置(磁化分極線1042a)為界而不同之方式具有磁性。磁化分極線1042a位於兩條有效邊1043a中間。

本實施形態之滾轉用磁驅動機構1040係利用旋轉軸承保持件50之底板520與後側殼體230之端板部231之間的、存在於像側旋轉軸承部320外周側之空餘空間加以配置。因此，能使光學單元1小型化。

1‧‧‧光學單元

2‧‧‧光學元件

10‧‧‧可動體

20‧‧‧固定體

30‧‧‧滾轉用支持機構

45‧‧‧柔性配線基板

50‧‧‧旋轉軸承保持件

60‧‧‧光學模組

70‧‧‧萬向架機構

80‧‧‧擺動用磁驅動機構

81B‧‧‧第二磁驅動機構

82‧‧‧磁鐵

83‧‧‧線圈

90‧‧‧彈簧構件

210‧‧‧筒狀殼體

216、217‧‧‧側板

220‧‧‧前側殼體

221‧‧‧主體部

222‧‧‧端板部

226‧‧‧側面

229‧‧‧卡合突起

230‧‧‧後側殼體

231‧‧‧端板部

232‧‧‧圓形開口部

234、235‧‧‧卡合板

236‧‧‧卡合孔

310‧‧‧被攝體側旋轉軸承部

311‧‧‧外輪

312‧‧‧內輪

313‧‧‧球體

314‧‧‧密封板

320‧‧‧像側旋轉軸承部

321‧‧‧外輪

322‧‧‧內輪

323‧‧‧球體

324‧‧‧密封板

325‧‧‧凸緣

510‧‧‧保持件本體部

514‧‧‧彈簧安裝部

520‧‧‧底板

521‧‧‧貫通孔

522‧‧‧環狀凸部

523‧‧‧階部

524‧‧‧環狀凸部

530‧‧‧軸承固定部

540‧‧‧保持件主體部

541‧‧‧窗部

544‧‧‧環狀面

550‧‧‧轉軸

610‧‧‧鏡筒

620‧‧‧鏡筒支持構件

621‧‧‧圓筒部

622‧‧‧感測器收容部

630‧‧‧基板

631‧‧‧影像感測器

632‧‧‧陀螺儀

640‧‧‧鏡筒保持件

641‧‧‧鏡筒保持件本體部

644、645‧‧‧壁部

646‧‧‧圓筒部

730‧‧‧可動體

L‧‧‧光軸方向

Claims

一種光學單元，其特徵在於具有：光學模組，其具備光學元件；擺動用磁驅動機構，其使上述光學模組繞與光軸交叉之軸擺動；滾轉用支持機構，其將上述光學模組以能繞上述光軸旋轉之方式支持；固定體，其支持上述滾轉用支持機構；及滾轉用磁驅動機構，其使上述光學模組繞上述光軸旋轉；且上述滾轉用支持機構具備：被攝體側旋轉軸承部，其設置於上述光學模組之被攝體側；及像側旋轉軸承部，其設置於上述光學模組之像側；且具有經由上述擺動用磁驅動機構以能擺動之方式支持上述光學模組的旋轉軸承保持件；且上述被攝體側旋轉軸承部及上述像側旋轉軸承部固定於上述旋轉軸承保持件，構成上述滾轉用磁驅動機構之磁鐵及線圈中之一者固定於上述旋轉軸承保持件，另一者固定於上述固定體；且上述旋轉軸承保持件具備：保持件本體部，其形成有於上述光學模組之像側開口之像側開口部；及底板，其固定於上述像側開口部；於上述底板設置有轉軸，該轉軸藉由上述像側旋轉軸承部可旋轉地被支持，上述固定體具備將上述像側旋轉軸承部朝上述底板側推壓之殼體。
如請求項1之光學單元，其中上述磁鐵固定於上述固定體，上述線圈固定於上述旋轉軸承保持件。
如請求項1之光學單元，其中上述像側旋轉軸承部係具備被上述殼體朝上述底板側推壓之外輪、及供固定上述轉軸之內輪的滾珠軸承。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其中上述擺動用磁驅動機構具備：第一磁驅動機構，其相對於上述光學模組配置於與上述光軸交叉之第一方向之一側或兩側；及第二磁驅動機構，其相對於上述光學模組配置於與上述光軸及上述第一方向交叉之第二方向之一側或兩側；且上述滾轉用磁驅動機構相對於上述光學模組配置於上述第一方向與上述第二方向之間之第三方向之一側或兩側。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其中構成上述滾轉用磁驅動機構之上述磁鐵及上述線圈於上述光軸方向上相對向。
如請求項5之光學單元，其中上述線圈於沿周向相隔之兩處具有以上述光軸為中心沿徑向延伸之有效邊，且上述磁鐵之磁化分極線位於上述兩處之上述有效邊之間。
如請求項4之光學單元，其中上述被攝體側旋轉軸承部係具備固定於上述旋轉軸承保持件之內輪、及固定於上述固定體之外輪的滾珠軸承，且上述旋轉軸承保持件保持將上述光學模組以能擺動之方式支持的擺動支持機構。
如請求項7之光學單元，其中上述擺動支持機構係萬向架機構，上述萬向架機構具備：第一擺動支持部，其設置於上述光學模組；第二擺動支持部，其設置於上述旋轉軸承保持件；及可動框，其由上述第一擺動支持部及上述第二擺動支持部支持；上述第一擺動支持部及上述第二擺動支持部配置於上述第一方向與上述第二方向之角度間。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其中於上述旋轉軸承保持件之外周面形成有凸部，且上述固定體具備規制上述凸部之周向之移動範圍的規制部。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其中於上述光學模組固定有構成上述擺動用磁驅動機構之線圈。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其中上述光學模組具備保持上述光學元件之鏡筒，且上述被攝體側旋轉軸承部位於上述鏡筒之上述被攝體側之端部之外周側，該鏡筒位於較上述擺動用磁驅動機構更靠上述被攝體側。
如請求項1至3中任一項之光學單元，其具有磁感測器，該磁感測器配置於與構成上述滾轉用磁驅動機構之磁鐵之磁化分極線對向的位置；且上述滾轉用磁驅動機構基於滾轉方向之原點位置而受到控制，該滾轉方向之原點位置係基於上述磁感測器之輸出所檢測出之位置。
如請求項5之光學單元，其中上述被攝體側旋轉軸承部係具備固定於上述旋轉軸承保持件之內輪、及固定於上述固定體之外輪的滾珠軸承，且上述旋轉軸承保持件保持將上述光學模組以能擺動之方式支持的擺動支持機構。
如請求項5之光學單元，其中於上述旋轉軸承保持件之外周面形成有凸部，且上述固定體具備規制上述凸部之周向之移動範圍的規制部。
如請求項5之光學單元，其中於上述光學模組固定有構成上述擺動用磁驅動機構之線圈。
如請求項5之光學單元，其中上述光學模組具備保持上述光學元件之鏡筒，且上述被攝體側旋轉軸承部位於上述鏡筒之上述被攝體側之端部之外周側，該鏡筒位於較上述擺動用磁驅動機構更靠上述被攝體側。
如請求項5之光學單元，其具有磁感測器，該磁感測器配置於與構成上述滾轉用磁驅動機構之磁鐵之磁化分極線對向的位置；且上述滾轉用磁驅動機構基於滾轉方向之原點位置而受到控制，該滾轉方向之原點位置係基於上述磁感測器之輸出所檢測出之位置。