TWI753041B - 附有震動校正功能之光學單元 - Google Patents

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TWI753041B
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Abstract

本發明提供一種附有震動校正功能之光學單元，其即便於受到外力之情形時，亦能夠防止或者抑制旋轉支持機構之破損。 附有震動校正功能之光學單元1具備：光學模組4，其保持光學元件3；萬向架機構5(擺動支持機構)，其將光學模組4以可於預先所設定之軸線(Z軸)與光軸一致之基準姿勢及光軸相對於軸線傾斜之傾斜姿勢之間擺動的方式支持；保持器6，其經由萬向架機構5支持光學模組4；滾珠軸承9，其將保持器6以可繞Z軸旋轉之方式支持；及固定體8，其經由滾珠軸承9支持保持器6。又，附有震動校正功能之光學單元1具有：擺動用磁驅動機構15，其使光學模組4擺動；及滾轉用磁驅動機構16，其使保持器6旋轉。滾珠軸承9於較萬向架機構5更靠被攝體側支持保持器6。

Description

附有震動校正功能之光學單元
本發明係關於一種搭載於移動終端或移動體之附有震動校正功能之光學單元。
搭載於移動終端或車輛、無人直升機等移動體之攝像裝置具備搭載有攝影用之光學模組之光學單元。此種光學單元要求抑制因攝像裝置之震動引起之攝影圖像之紊亂。因此，於專利文獻1中提出有一種附有震動校正功能之光學單元，其具備使光學模組於與光軸交叉之俯仰(縱向擺動：傾斜)方向及平擺(橫向擺動：搖攝)方向擺動之擺動用驅動機構、及使光學模組繞光軸進行旋轉之滾轉用磁驅動機構。 專利文獻1之附有震動校正功能之光學單元具備：光學模組，其保持光學元件；擺動支持機構，其將光學模組可擺動地支持；保持器，其經由擺動支持機構支持光學模組；旋轉支持機構，其將保持器可旋轉地支持；及固定體，其經由旋轉支持機構支持保持器。旋轉支持機構具備滾珠軸承。滾珠軸承於光軸方向上於較擺動支持機構更靠影像側支持保持器。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利特開2015-82072號公報
[發明所欲解決之問題] 於將保持器可旋轉地支持之旋轉支持機構位於較擺動支持機構更靠影像側之情形時，有如下情形，即，於附有震動校正功能之光學單元自外部受到衝擊時，於旋轉支持機構產生較強之應力，而容易對該等造成損傷。例如，作為光學模組，於作為光學元件而具備玻璃製透鏡之情形時、或具備大口徑透鏡之情形時，經由擺動支持機構支持光學模組之保持器之重心偏向被攝體側。於此種情形時，若旋轉支持機構位於較擺動支持機構更靠影像側，則光學模組及保持器之重心與旋轉支持機構之間之距離拉開，故而於受到外力之情形時，容易於旋轉支持機構產生應力，而有可能使旋轉支持機構破損。 鑒於以上之問題點，本發明之課題在於提供一種附有震動校正功能之光學單元，其即便於受到外力之情形時，亦能夠防止或抑制旋轉支持機構之破損。 [解決問題之技術手段] 為解決上述課題，本發明之附有震動校正功能之光學單元之特徵在於具有：光學模組，其保持光學元件；擺動支持機構，其將上述光學模組以可於預先所設定之軸線與光軸一致之基準姿勢及上述光軸相對於上述軸線傾斜之傾斜姿勢之間擺動的方式支持；保持器，其經由上述擺動支持機構支持上述光學模組；旋轉支持機構，其將上述保持器以可繞上述軸線旋轉之方式支持；固定體，其經由上述旋轉支持機構支持上述保持器；擺動用磁驅動機構，其使上述光學模組擺動；及滾轉用磁驅動機構，其使上述保持器旋轉；且上述旋轉支持機構具備旋轉軸承，該旋轉軸承於較上述擺動支持機構更靠被攝體側支持上述保持器。 於本發明中，將保持器可旋轉地支持之旋轉支持機構之旋轉軸承位於較擺動支持機構更靠被攝體側。因此，例如，即便於光學模組作為光學元件而具備玻璃製透鏡或具備大口徑透鏡，而支持光學模組之保持器之重心偏向被攝體側之情形時，與旋轉支持機構位於較擺動支持機構更靠影像側之情形相比，保持器之重心與旋轉支持機構之間之距離更近。藉此，於受到外力時，能夠抑制旋轉支持機構中產生之應力，因此，能夠防止或抑制旋轉支持機構之破損、或由旋轉支持機構支持之部分之破損。 於本發明中，為了使保持器繞軸線進行旋轉，較理想為上述滾轉用磁驅動機構具備：滾轉用驅動磁體，其配置於上述光學模組及上述固定體之一者；及滾轉用驅動線圈，其配置於另一者且與該滾轉用驅動磁體對向。 於本發明中，較理想為，上述擺動用磁驅動機構具備用以使上述光學模組擺動之第1擺動用磁驅動機構與第2擺動用磁驅動機構，於將與上述軸線正交且相互交叉之2個方向設為第1方向及第2方向時，上述擺動支持機構支持上述光學模組使之可繞沿著上述第1方向之第1軸線及繞沿著上述第2方向之第2軸線擺動，上述滾轉用驅動磁體與滾轉用驅動線圈於上述第1方向及上述第2方向之至少一個方向上對向，且上述滾轉用磁驅動機構繞上述軸線配置於上述第1擺動用磁驅動機構與上述第2擺動用磁驅動機構之間。如此一來，能夠於繞軸線之第1擺動用磁驅動機構與第2擺動用磁驅動機構之間之空餘空間配置滾轉用磁驅動機構。又，由於可於軸線方向上將第1擺動用磁驅動機構、第2擺動用磁驅動機構及滾轉用磁驅動機構配置於相同位置，故而易於使裝置於軸線方向上縮短化。 於本發明中，較理想為，上述第1擺動用磁驅動機構具備：第1擺動用驅動線圈，其固定於上述光學模組；及第1擺動用驅動磁體，其固定於上述固定體；上述第2擺動用磁驅動機構具備：第2擺動用驅動線圈，其固定於上述光學模組；及第2擺動用驅動磁體，其固定於上述固定體；上述滾轉用驅動線圈固定於上述光學模組，上述滾轉用驅動磁體固定於上述固定體，且上述第1擺動用驅動線圈、上述第2擺動用驅動線圈及上述滾轉用驅動線圈沿繞上述光軸之周向排列。如此一來，由於第1擺動用驅動線圈、第2擺動用驅動線圈及滾轉用驅動線圈均配置於光學模組，故而易於將用以對各驅動線圈進行供電之供電用軟性印刷基板等匯集。又，能夠於軟性印刷基板上構成第1擺動用驅動線圈、第2擺動用驅動線圈及滾轉用驅動線圈而作為一個零件固定於光學模組。 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，上述擺動支持機構具備：框體，其繞上述軸線包圍上述鏡筒；光學模組側支持部，其於上述光學模組側將上述框體可擺動地支持；及保持器側支持部，其於上述保持器側將上述框體可擺動地支持；且上述光學模組側支持部及上述保持器側支持部繞上述軸線位於上述第1擺動用磁驅動機構與上述第2擺動用磁驅動機構之間。如此一來，能夠有效地利用繞軸線之第1擺動用磁驅動機構與第2擺動用磁驅動機構之間之空間而配置光學模組側支持部與保持器側支持部。 於本發明中，較理想為，上述鏡筒係插入至上述旋轉軸承之內周側。如此一來，易於將支持光學模組之保持器之重心與將保持器可旋轉地支持之旋轉軸承配置於接近之位置。又，可利用旋轉軸承自外周側保護光學模組之鏡筒。 於本發明中，較理想為，上述滾轉用磁驅動機構具備磁感測器，上述磁感測器安裝於上述光學模組及上述固定體中固定有上述滾轉用驅動線圈之一側之磁感測器，上述滾轉用驅動磁體於繞上述軸線之周向上被極化磁化，且上述磁感測器於上述光學模組繞上述軸線配置於預先所設定之原點位置時，與上述滾轉用驅動磁體之磁化極化線對向。如此一來，可基於來自磁感測器之輸出而掌握保持光學模組之可動態之原點位置。又，藉由基於來自磁感測器之輸出控制對滾轉用驅動線圈之供電，而能夠進行繞旋轉軸之震動校正。 於本發明中，較理想為，上述磁感測器係於自與上述軸線正交之方向觀察上述基準姿勢之上述光學模組之情形時，位於與上述框體重疊之位置。如此一來，可減小光學模組擺動時之磁感測器之位移。藉此，能夠防止因光學模組之擺動所致之磁感測器之位移而導致來自磁感測器之輸出大幅變動。又，於光學模組自基準姿勢向一側及另一側擺動時，能夠取得朝一側擺動時之磁感測器之位移量與朝另一側擺動時之磁感測器之位移量之平衡。藉此，能夠取得光學模組向一側及另一側移動時之來自磁感測器之輸出之平衡。因此，能夠高精度地檢測保持器之擺動方向之原點位置。 於本發明中，較理想為具有規定上述保持器之旋轉角度範圍之旋轉角度限制機構，且上述旋轉角度限制機構具備：突部，其自上述保持器及上述固定體之一者朝向另一者並往與上述光軸交叉之方向突出；及旋轉角度限制部，其於上述保持器及上述固定體之另一者，可自繞上述光軸之周向抵接於上述突部。如此一來，能夠防止光學模組(保持器)過度旋轉。 於本發明中，較理想為，上述保持器具備供上述光學模組插入內側之筒部，上述旋轉軸承為滾珠軸承，上述滾珠軸承之內環固定於上述保持器之上述筒部，且上述滾珠軸承之外環固定於上述固定體。如此一來，能夠將保持有光學模組之保持器利用滾珠軸承可旋轉地支持。 [發明之效果] 根據本發明之附有震動校正功能之光學單元，將保持器可旋轉地支持之旋轉支持機構之旋轉軸承位於較擺動支持機構更靠被攝體側。藉此，能夠使支持光學模組之保持器之重心與旋轉軸承機構接近，故而即便於受到外力之情形時，亦能夠防止或抑制旋轉支持機構之破損。
以下，參照圖式對應用本發明之附有震動校正功能之光學單元之實施形態進行說明。 (整體構成) 於本說明書中，XYZ之3軸為相互正交之方向，以+X表示X軸方向之一側，以-X表示另一側，以+Y表示Y軸方向之一側，以-Y表示另一側，以+Z表示Z軸方向之一側，以-Z表示另一側。Z軸(軸線)方向係於附有震動校正功能之光學單元1之可動體10未擺動之狀態下，沿著搭載於可動體10之光學模組4之光軸L之方向。又，-Z方向係光軸L方向之影像側，+Z方向係光軸L方向之物體側(被攝體側)。 圖1(a)係自+Z方向觀察附有震動校正功能之光學單元1時之立體圖，圖1(b)係自-Z方向觀察時之立體圖。圖2係自物體側觀察附有震動校正功能之光學單元1所得之分解立體圖。圖3係圖1之A-A線上之附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。圖4係以圖1之通過第1軸線R1及Z軸(第3軸線R3)之面切斷所得的附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。圖5係以圖1之通過第2軸線R2及Z軸(第3軸線R3)之面切斷所得的附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。附有震動校正功能之光學單元1用於例如帶相機之行動電話、行車記錄器等光學機器、或搭載於頭盔、腳踏車、無線電控制直升機等之運動相機或穿戴式相機等光學機器。於此種光學機器中，若於攝影時發生震動，則驅動附有震動校正功能之光學單元1而對震動進行校正，以避免攝像圖像產生紊亂。 如圖1至圖3所示，附有震動校正功能之光學單元1具有：光學模組4，其保持光學元件3；萬向架機構5(擺動支持機構)，其將光學模組4可擺動地支持；及保持器6，其經由萬向架機構5支持光學模組4。萬向架機構5係將光學模組4以可於Z軸(預先所設定之軸線)與光軸一致之基準姿勢及光軸相對於Z軸傾斜之傾斜姿勢之間擺動的方式支持。即，光學模組4藉由萬向架機構5而可繞與光軸L交叉之第1軸線R1擺動地被支持，並且可繞與光軸L及第1軸線R1交叉之第2軸線R2擺動地被支持。第1軸線R1及第2軸線R2與Z軸正交，並且相互正交。 又，附有震動校正功能之光學單元1具有：旋轉支持機構7，其將保持器6可旋轉地支持；及固定體8，其經由旋轉支持機構7而支持保持器6。旋轉支持機構7為滾珠軸承9(旋轉軸承)，使保持器6可繞第3軸線R3旋轉。第3軸線R3為Z軸方向。此處，光學模組4、保持器6及萬向架機構5構成相對於固定體8發生位移之可動體10。如圖1(b)所示，於光學模組4之-Z方向之端部分安裝有陀螺儀11。 進而，如圖2至圖6所示，附有震動校正功能之光學單元1具有：擺動用磁驅動機構15，其使光學單元1繞第1軸線R1及繞第2軸線R2擺動；及滾轉用磁驅動機構16，其使光學單元1及保持器6繞第3軸線R3旋轉。擺動用磁驅動機構15構成於光學單元1與固定體8之間。擺動用磁驅動機構15具備第1擺動用磁驅動機構21與第2擺動用磁驅動機構22。滾轉用磁驅動機構16亦構成於光學單元1與固定體8之間。滾轉用磁驅動機構16繞第3軸線R3位於第1擺動用磁驅動機構21與第2擺動用磁驅動機構22之間。 (固定體) 圖6係固定體8之立體圖。固定體8具備於Z軸方向觀察時呈大致八邊形之外形之第1殼體26、相對於第1殼體26自-Z方向側組裝之第2殼體27、及相對於第1殼體26自+Z方向側組裝之第3殼體28。 第1殼體26具備包圍可動體10之周圍之八邊形之角筒狀之主體部31。主體部31具備於X方向上對向之2片側板部31x及於Y方向上對向之2片側板部31y。又，主體部31具備於+X方向與+Y方向之間之第1中間方向M(沿著第1軸線R1之方向)對向之2片側壁部31m、及於+X方向與-Y方向之間之第2中間方向N(沿著第2軸線R2之方向)對向之2片側壁部31n。 如圖3及圖6所示，於在X方向上對向之2片側板部31x之內周側之壁面，分別固定有第1擺動用驅動磁體33。第1擺動用驅動磁體33與安裝於光學模組4之第1擺動用驅動線圈34一同構成第1擺動用磁驅動機構21。第1擺動用驅動磁體33於Z軸方向上分割成2個部分，且以內面側之磁極以分割位置為界而不同之方式被極化磁化。如圖6所示，於在Y方向上對向之2片側板部31y之內周側之壁面，分別固定有第2擺動用驅動磁體35。第2擺動用驅動磁體35與安裝於光學模組4之第2擺動用驅動線圈36一同構成第2擺動用磁驅動機構22。第2擺動用驅動磁體35於Z軸方向上分割成2個部分，且以內面側之磁極以分割位置為界而不同之方式被極化磁化。 如圖4及圖6所示，於在+X方向與+Y方向之間之第1中間方向M對向之2片側壁部31m之內周側之壁面，分別固定有第3驅動磁體37(滾轉用驅動磁體)。第3驅動磁體37與安裝於光學模組4之第3驅動線圈38一同構成滾轉用磁驅動機構16。第3驅動磁體37於繞Z軸之周向上分割成2個部分，且以內面側之磁極以分割位置為界而不同之方式被極化磁化。第3驅動磁體37上之磁化極化線37a於第3驅動磁體37之周向之中心沿Z軸方向延伸。 第2殼體27包含八邊形之框狀之板構件40。於第2殼體27之中央部分設置有矩形之開口部40a。 第3殼體28具備與第1殼體26之外徑相對應之八邊形之角筒部41、及與角筒部41之+Z方向連續之圓環狀部42。於構成角筒部41之8片側壁部中之一片側壁部43設置有矩形之開口部43a。如圖1所示，於開口部43a之內側，自內周側插入有設於保持器6之突起44(旋轉角度限制部)。 又，如圖1及圖3所示，於圓環狀部42之內周側插入有滾珠軸承9。滾珠軸承9之外環9a固定於圓環狀部42之內周側。此處，於滾珠軸承9之內周側插入有設於保持器6之+Z方向之端部分之圓筒部45。又，滾珠軸承9之內環9b固定於保持器6之圓筒部45之外周側。藉此，固定體8將保持器6可旋轉地保持。再者，於保持器6之圓筒部45之內周側插入有光學模組4之鏡筒51。因此，光學模組4係插入至滾珠軸承9之內周側。於自與Z方向正交之方向觀察之情形時，鏡筒51之一部分與滾珠軸承9重疊。 (可動體) 圖7係可動體10之立體圖。如圖2及圖7所示，可動體10具備光學模組4、保持器6、及萬向架機構5。又，可動體10具備架設於光學模組4與保持器6之間之彈簧構件47。 (光學模組) 圖8及圖9係光學模組4之立體圖。於圖9中省略了矩形板部。如圖8所示，光學模組4具備：模組本體部49，其具備光學元件3及攝像元件48；及鏡筒保持器50，其自外周側保持模組本體部49。 模組本體部49具備鏡筒51及保持鏡筒51之-Z方向之端部分之鏡筒支持構件52。鏡筒51於內周側保持透鏡等複數個光學元件3。於本例中，複數個光學元件3中之至少一片光學元件3為玻璃製，其他光學元件3為塑膠製。再者，亦有複數個光學元件3全部設為塑膠製之情形。如圖8所示，鏡筒支持構件52具備筒部53、及將筒部53之-Z方向之端部分封閉之矩形板部54。於筒部53，自+Z方向插入有鏡筒51之-Z方向之端部分。如圖3、圖4及圖5所示，攝像元件48係固定於矩形板部54之+Z方向側之端面，且位於筒部53之內側。於矩形板部54之-Z方向側之端面之中央部分固定有陀螺儀11。攝像元件48及陀螺儀11位於與保持於光學模組4之光學元件3之光軸重疊之位置。鏡筒51中自鏡筒支持構件52向+Z方向突出之突出部分51a相對於滾珠軸承9位於內周側，於自與Z軸正交之方向觀察時，與滾珠軸承9重疊。 如圖8、圖9所示，鏡筒保持器50具備沿Z軸方向延伸之保持筒55、及自保持筒55之-Z方向之端向外周側擴展之大致八邊形之板部58。模組本體部49(鏡筒支持構件52)自-Z方向壓入並保持於保持筒55中。保持筒55係於其外周面具備向+X方向、-X方向、+Y方向及-Y方向突出之4個突部59。保持筒55之+Z方向之端面及各突部59之+Z方向之端面無階差地連續。保持筒55之+Z方向之端面及各突部59之+Z方向之端面係固定彈簧構件47之光學模組側彈簧構件固定部76。彈簧構件47經由形成於光學模組側彈簧構件固定部76之接著劑層而固定於光學模組側彈簧構件固定部76。因此，於彈簧構件47被固定之狀態下，彈簧構件47自光學模組側彈簧構件固定部76向+Z方向浮起。板部58具備於包圍保持筒55之外周側之6個部位向+Z方向立起之6片壁部60。6片壁部60具備於X方向上對向之2片壁部60x、於Y方向上對向之2片壁部60y、及於第1中間方向M對向之2片壁部60m。於在板部58中未設置壁部60之第2中間方向N設置有切口部61。 於X方向上對向之2片壁部60x於外周面具備保持第1擺動用驅動線圈34之第1線圈保持部62。於Y方向上對向之2片壁部60y於外周面具備保持第2擺動用驅動線圈36之第2線圈保持部63。第1線圈保持部62及第2線圈保持部63係於繞Z軸之周向上較長之長方形之凸部。第1擺動用驅動線圈34係以於其中心孔插入有第1線圈保持部62之狀態固定於鏡筒保持器50。第2擺動用驅動線圈36係以於其中心孔插入有第2線圈保持部63之狀態固定於鏡筒保持器50。如圖3所示，第1線圈保持部62及第2線圈保持部63分別自驅動線圈34、36之中央向外周側突出。 於第1中間方向M對向之2片壁部60m於外周面具備保持第3驅動線圈38之第3線圈保持部69。第3線圈保持部69具備與Z方向平行地延伸之一對縱肋64、及將一對縱肋64之+Z方向之端連接之橫肋65。第3驅動線圈38係以於其中心孔插入有一對縱肋64及橫肋65之狀態固定於鏡筒保持器50。此處，於2片壁部60m中之一壁部60m中由一對縱肋64及橫肋65包圍之部分成為感測器保持部66。於感測器保持部66固定有磁感測器67及溫度感測器68。於本例中，磁感測器67為霍爾元件。溫度感測器68為熱敏電阻。如圖9所示，於第1中間方向M對向之2片壁部60m於內周面具備構成萬向架機構5之第1觸點彈簧保持部71。 (保持器) 圖10(a)係自+Z方向觀察保持器6之情形時之立體圖，圖10(b)係自-Z方向觀察保持器6之情形時之立體圖。如圖10所示，保持器6具備：圓筒部45，其插入至滾珠軸承9之內周側；及環狀板部73，其自圓筒部45之-Z方向之端緣向外周側擴展。自Z軸方向觀察環狀板部73時之輪廓形狀為大致八邊形，於周向之一部分設置有向外周側突出之突起44。於環狀板部73中在中間隔著圓筒部45而於第2中間方向N對向之部位設置有向-Z方向延伸之一對支柱74。於各支柱74之前端部分，於其內周側部分設置有構成萬向架機構5之第2觸點彈簧保持部72。 又，於環狀板部73之-Z方向之端面中在中間隔著圓筒部45而位於X方向之兩側之端面部分，設置有向-Z方向突出之矩形之突起75。於在中間隔著圓筒部45而位於Y方向之兩側之端面部分，設置有向-Z方向突出之矩形之突起75。各突起75之-Z方向之端面係平面，且係固定彈簧構件47之保持器側彈簧構件固定部77。於保持器6經由萬向架機構5保持光學模組4時，如圖7所示，保持器6之支柱74被插入至光學模組4中未設置壁部60之部分。 (萬向架機構) 參照圖4、圖5、圖11、圖12對萬向架機構5進行說明。圖11係可動框83之立體圖。圖12係以與Z軸正交之平面切斷所得的附有震動校正功能之光學單元1之剖視圖。萬向架機構5構成於光學模組4(鏡筒保持器50)與保持器6之間。萬向架機構5具備：第1擺動支持部81(光學模組側支持部、參照圖4)，其於將光學模組4組裝於保持器6時配置於在第1軸線R1方向上分開之兩個部位；及第2擺動支持部82(保持器側支持部、參照圖5)，其配置於在第2軸線R2方向上分開之兩個部位。具備由第1擺動支持部81及第2擺動支持部82支持之可動框83(框體)。第1擺動支持部81設置於光學模組4，第2擺動支持部82設置於保持器6。 首先，如圖11所示，可動框83具備大致八邊形形狀之框狀之萬向彈簧84。萬向彈簧84具備固定寬度之框部、及設置於框部中之繞光軸L之4個部位之支點部86。支點部86自八邊形之各邊部分之周向之中央向外側突出。於各支點部86之外周面，藉由焊接等而固定有各球體85。利用該球體85而於各支點部86設置朝向可動框83之外側之半球狀之凸面。第1擺動支持部81及第2擺動支持部82自外周側支持各支點部86。再者，萬向彈簧84係將複數片板狀彈簧於光軸L方向(Z軸方向)積層而成之積層體。 如圖4所示，第1擺動支持部81具備：第1觸點彈簧保持部71，其設置於光學模組4之鏡筒保持器50；第1觸點彈簧87，其由第1觸點彈簧保持部71保持；及彈性接著劑88。第1觸點彈簧87係呈U字狀彎曲之金屬製之板彈簧。如圖4(b)所示，第1觸點彈簧87具備：內側板彈簧部87a，其沿Z方向延伸；外側板彈簧部87b，其於內側板彈簧部87a之外周側於與內側板彈簧部87a之間空開間隙而沿Z方向延伸；及連接彈簧部87c，其沿徑向延伸且將內側板彈簧部87a之-Z方向之端與外側板彈簧部87b之-Z方向之端連接。內側板彈簧部87a及外側板彈簧部87b使厚度方向朝向徑向。於內側板彈簧部87a設置有由半球狀之凹部構成之彈簧側觸點部87d。焊接於可動框83之支點部86之球體85自內周側與彈簧側觸點部87d接觸。藉此，可動框83可擺動地支持於光學模組4(第1擺動支持部81)。彈性接著劑88填充於內側板彈簧部87a與外側板彈簧部87b之間。彈性接著劑88於硬化之狀態下具備彈性。 如圖5所示，第2擺動支持部82具備：第2觸點彈簧保持部72，其設置於保持器6之各支柱74；第2觸點彈簧89，其保持於第2觸點彈簧保持部72；及彈性接著劑90。第2觸點彈簧89係呈U字狀彎曲之金屬製之板彈簧，與第1觸點彈簧87為同一形狀。即，第2觸點彈簧89具備：內側板彈簧部89a，其沿Z方向延伸；外側板彈簧部89b，其於內側板彈簧部89a之外周側於與內側板彈簧部89a之間空開間隙而沿Z方向延伸；及連接彈簧部89c，其沿徑向延伸且將內側板彈簧部89a之+Z方向之端與外側板彈簧部89b之+Z方向之端連接。內側板彈簧部89a及外側板彈簧部89b使厚度方向朝向徑向。於內側板彈簧部89a設置有由半球狀之凹部構成之彈簧側觸點部89d。焊接於可動框83之支點部86之球體85自內周側與彈簧側觸點部89d接觸。藉此，可動框83可擺動地支持於保持器6(第2擺動支持部82)。彈性接著劑90填充於內側板彈簧部89a與外側板彈簧部89b之間。彈性接著劑90於硬化之狀態下具備彈性。 於光學模組4經由萬向架機構5而保持於保持器6之狀態下，如圖12所示，光學模組4被支持為可繞第1軸線R1與第2軸線R2之2條軸線擺動，上述第1軸線R1通過可動框83中支持於光學模組4之第1擺動支持部81之一對支點部86，上述第2軸線R2通過可動框83中支持於保持器6之第2擺動支持部82之一對支點部86。 (彈簧構件) 如圖3、圖4、及圖5所示，彈簧構件47架設於光學模組4之光學模組側彈簧構件固定部76與保持器6之保持器側彈簧構件固定部77(環狀板部73之突起75)之間，將光學模組4與保持器6連接。處於靜止狀態時之光學模組4之基準姿勢由彈簧構件47決定。於基準姿勢下，光學模組4之光軸與Z軸一致。 如圖2所示，彈簧構件47係將金屬板加工而成之矩形框狀之板彈簧。彈簧構件47具備設置於其外周部之4個保持器側連結部91。彈簧構件47藉由將各保持器側連結部91固定於保持器側彈簧構件固定部77(環狀板部73之突起75)而與保持器6連接。又，彈簧構件47於內周部具備圓形框狀之光學模組側連結部92。彈簧構件47藉由將光學模組側連結部92經由接著劑層固定於光學模組側彈簧構件固定部76而與光學模組4連接。保持器側連結部91與光學模組側連結部92藉由臂部93相連。臂部93於光學模組側彈簧構件固定部76與保持器側連結部91之間彎曲。 (擺動用磁驅動機構) 此處，於保持有光學模組4之保持器6經由滾珠軸承9而保持於固定體8之狀態下，如圖3及圖12所示，於光學模組4之鏡筒51之+X方向側及-X方向側，第1擺動用驅動線圈34與第1擺動用驅動磁體33分別對向，而構成第1擺動用磁驅動機構21。又，於保持有光學模組4之保持器6經由滾珠軸承9而保持於固定體8之狀態下，如圖12所示，於光學模組4之鏡筒51之+Y方向側及-Y方向側，第2擺動用驅動線圈36與第2擺動用驅動磁體35分別對向，而構成第2擺動用磁驅動機構22。 擺動用磁驅動機構15係利用藉由對第1擺動用磁驅動機構21通電而產生之磁驅動力與藉由對第2擺動用磁驅動機構22通電而產生之磁驅動力的合力，而使光學模組4繞第1軸線R1及繞第2軸線R2擺動。對第1擺動用驅動線圈34及第2擺動用驅動線圈36之通電係基於利用陀螺儀11獲得之震動之檢測結果而進行控制。即，對第1擺動用驅動線圈34及第2擺動用驅動線圈36供給向抵消陀螺儀11檢測出之震動之方向驅動光學模組之驅動電流。藉此，光學模組4繞第1軸線R1向與震動相反之方向擺動，並且繞第2軸線R2向與震動相反之方向擺動，而校正俯仰方向及平擺方向之震動。 此處，對第1擺動用驅動線圈34及第2擺動用驅動線圈36之通電係基於利用陀螺儀11獲得之震動之檢測結果而進行控制。即，對第1擺動用驅動線圈34及第2擺動用驅動線圈36供給向抵消陀螺儀11檢測出之震動之方向驅動光學模組之驅動電流。藉此，光學模組4繞第1軸線R1向與震動相反之方向擺動，並且繞第2軸線R2向與震動相反之方向擺動，而校正俯仰方向及平擺方向之震動。 再者，第1線圈保持部62及第2線圈保持部63分別自驅動線圈34、36之中央向外周側突出。因此，於可動體10因振動或衝擊等而於X軸方向或Y軸方向移動時，第1線圈保持部62及第2線圈保持部63能夠與對向之磁體33、35抵接而限制光學模組4之移動範圍。藉此，能夠抑制彈簧構件47之變形。 (滾轉用磁驅動機構) 又，於保持有光學模組4之保持器6經由滾珠軸承9而保持於固定體8之狀態下，如圖4及圖12所示，於光學模組4之鏡筒51之一側及另一側，第3驅動線圈38與第3驅動磁體37分別對向而構成滾轉用磁驅動機構16。該等2組第3驅動線圈38與第3驅動磁體37係以於通電時產生繞Z軸(第3軸線R3)之同一方向之磁驅動力之方式佈線連接。因此，藉由對2個第3驅動線圈38通電，而能夠進行Z軸(第3軸線R3)之震動校正。 對第3驅動線圈38之通電係基於利用磁感測器67獲得之震動之檢測結果，以將光學模組4繞Z軸配置於預先所規定之原點位置之方式進行控制。於本例中，光學模組4之原點位置係搭載於光學模組4之磁感測器67與第3驅動磁體37之磁化極化線37a對向之位置。光學模組4配置於原點位置之狀態係圖12所示之狀態。 例如，若光學模組4繞Z軸震動，則磁感測器67自磁化極化線37a向N極或S極之一磁化部分側移動。藉此，來自磁感測器67之輸出(電壓輸出)對應於光學模組4之位移量(震動量)而變化。又，來自磁感測器67之輸出係於以原點位置(磁化極化線37a)為界向繞Z軸之一側震動之情形時，向相較基準電壓為正側變化，於向另一側震動之情形時，向相較基準電壓為負側變化。如此，來自磁感測器67之輸出對應於震動幅度及震動方向而變化。因此，對於第3驅動線圈36，基於來自磁感測器67之輸出而供給向抵消磁感測器67檢測出之震動之方向驅動光學模組之驅動電流。藉此，光學模組4繞第3軸線R3向與震動相反之方向擺動，因此，滾轉方向之震動被校正。 此處，本例之附有震動校正功能之光學單元1不具備使光學模組4機械地恢復至繞Z軸之原點位置之彈簧構件等。因此，始終基於來自磁感測器67之輸出控制對第3驅動線圈38之通電，而將光學模組4配置於原點位置。 再者，與磁感測器67一同固定於感測器保持部66之溫度感測器68用於校正來自磁感測器67之輸出。即，霍爾元件等磁感測器67之特性因熱而發生變動。又，由第3驅動線圈36包圍之空間係因通電所致之第3驅動線圈36之發熱而溫度發生變化。因此，藉由基於來自溫度感測器68之輸出(溫度)對來自磁感測器67之輸出進行校正，而抑制因溫度變化而導致滾轉方向之震動校正之精度降低。 又，磁感測器67係於自與Z軸正交之方向觀察基準姿勢之光學模組4之情形時，位於與可動框83重疊之位置。藉此，即便於光學模組4擺動之情形時，亦能夠減小磁感測器67繞第1軸線R1及繞第2軸線R2之位移，因此，能夠防止因光學模組4之擺動而導致來自磁感測器67之輸出大幅變動。又，於光學模組4自基準姿勢向繞第1軸線R1及繞第2軸線R2之一側及另一側擺動時，能夠取得向一側擺動時之磁感測器67之位移量與向另一側擺動時之磁感測器67之位移量之平衡。藉此，能夠取得光學模組4擺動時之來自磁感測器67之輸出之平衡。因此，能夠高精度地檢測繞Z軸之保持器之原點位置。又，磁感測器67與Z方向上之第3驅動磁體37之中心對向，因此，能夠將磁感測器67配置於磁通相對較強之位置。因此，能夠確保來自磁感測器67之輸出。 此處，於本例中，於將保持有光學模組4之保持器6經由滾珠軸承9保持於固定體8時，將保持器6之突起44插入至固定體8之第3殼體28之開口部43a。藉此，突起44與第3殼體28之開口部43a構成限制保持器6(光學模組4)繞Z軸之旋轉角度範圍之旋轉角度限制機構。即，於保持器6繞Z軸過度旋轉之情形時，第3殼體28中之開口部43a之內周壁面自繞Z軸之周向抵接於突起44，而限制其旋轉。 再者，光學模組4之繞Z軸之原點位置亦可不為磁感測器67與磁化極化線37a對向之位置。例如，原點位置可設為於由上述旋轉角度限制機構規定之保持器6(光學模組4)之旋轉角度範圍之中心配置磁感測器67的位置。於將原點位置設為此種位置之情形時，預先一面監視磁感測器67之輸出一面使保持器6(光學模組4)於旋轉角度範圍內旋轉，並記憶保持來自旋轉角度範圍之中心之磁感測器67之輸出。而且，將來自磁感測器67之輸出與預先記憶保持之值一致之位置設為原點位置。 (作用效果) 如上所述，本例之附有震動校正功能之光學單元1中，將保持器6可旋轉地支持之滾珠軸承9位於較萬向架機構5更靠被攝體側。又，於光學模組4中保持光學元件3之鏡筒51係插入至滾珠軸承9之內周側。因此，於光學模組4作為光學元件3而具備玻璃製透鏡之情形、或具備大口徑透鏡之情形等時，即便於支持光學模組4之保持器6之重心偏向被攝體側之情形時，保持器6之重心與滾珠軸承9之間之距離亦較近。藉此，於受到外力時，能夠抑制滾珠軸承9中產生之應力，因此，能夠防止或者抑制滾珠軸承9之破損、或可動體10及固定體8中由滾珠軸承9支持之部分之破損。又，於光學模組4中保持光學元件3之鏡筒51係插入至滾珠軸承9之內周側。因此，可利用滾珠軸承9自外周側保護鏡筒51。 又，於本例中，於繞Z軸之第1擺動用磁驅動機構21與第2擺動用磁驅動機構22之間之空餘空間配置滾轉用磁驅動機構16。藉此，於Z軸方向上可將第1擺動用磁驅動機構21、第2擺動用磁驅動機構22及滾轉用磁驅動機構16配置於相同位置，故而易於使裝置於Z軸方向上縮短化。 進而，於本例中，於萬向架機構5中支持可動框83之第1擺動支持部81與第2擺動支持部82係設置於繞Z軸之第1擺動用磁驅動機構21與第2擺動用磁驅動機構22之間之空餘空間。藉由在此種位置設置第1擺動支持部81與第2擺動支持部82，而能夠抑制裝置大型化。 又，於本例中，第1擺動用驅動線圈34、第2擺動用驅動線圈36及第3驅動線圈38均配置於光學模組4。因此，易於將用以對各驅動線圈34、36、38進行供電之供電用軟性印刷基板等匯集。 此處，亦可於軟性印刷基板上構成第1擺動用驅動線圈34、第2擺動用驅動線圈36及第3驅動線圈38而作為一個零件固定於光學模組4。 又，於本例中，使用滾珠軸承9作為將保持器6可旋轉地支持之旋轉支持機構7，但亦可使用滑動軸承等旋轉軸承作為旋轉支持機構7。作為滑動軸承，可使用含油軸承等。 進而，於本例中，構成擺動用磁驅動機構15及滾轉用磁驅動機構16之各驅動磁體33、35、37固定於固定體8，且各驅動線圈34、36、38固定於光學模組4，但只要各驅動磁體33、35、37與對應之各驅動線圈34、36、38對向配置即可，其配置不限於上述例。例如，亦可將各驅動磁體33、35、37固定於光學模組4，且將各驅動線圈34、36、38固定於固定體8。於該情形時，磁感測器67能夠固定於與第3驅動線圈38相同之構件且與第3驅動磁體37對向。
1‧‧‧附有震動校正功能之光學單元3‧‧‧光學元件4‧‧‧光學模組5‧‧‧萬向架機構6‧‧‧保持器7‧‧‧旋轉支持機構8‧‧‧固定體9‧‧‧滾珠軸承9a‧‧‧外環9b‧‧‧內環10‧‧‧可動體11‧‧‧陀螺儀15‧‧‧擺動用磁驅動機構16‧‧‧滾轉用磁驅動機構21‧‧‧第1擺動用磁驅動機構22‧‧‧第2擺動用磁驅動機構26‧‧‧第1殼體27‧‧‧第2殼體28‧‧‧第3殼體31‧‧‧主體部31m‧‧‧側壁部31n‧‧‧側壁部31x‧‧‧側板部31y‧‧‧側板部33‧‧‧第1擺動用驅動磁體34‧‧‧第1擺動用驅動線圈35‧‧‧第2擺動用驅動磁體36‧‧‧第2擺動用驅動線圈37‧‧‧第3驅動磁體(滾轉用驅動磁體)37a‧‧‧磁化極化線38‧‧‧第3驅動線圈(滾轉用驅動線圈)40‧‧‧板構件40a‧‧‧開口部41‧‧‧角筒部42‧‧‧圓環狀部43‧‧‧側壁部43a‧‧‧開口部44‧‧‧突起45‧‧‧圓筒部47‧‧‧彈簧構件48‧‧‧攝像元件49‧‧‧模組本體部50‧‧‧鏡筒保持器51‧‧‧鏡筒51a‧‧‧突出部分52‧‧‧鏡筒支持構件53‧‧‧筒部54‧‧‧矩形板部55‧‧‧保持筒58‧‧‧板部59‧‧‧突部60‧‧‧壁部60m‧‧‧壁部60x‧‧‧壁部60y‧‧‧壁部61‧‧‧切口部62‧‧‧第1線圈保持部63‧‧‧第2線圈保持部64‧‧‧縱肋65‧‧‧橫肋66‧‧‧感測器保持部67‧‧‧磁感測器68‧‧‧溫度感測器69‧‧‧第3線圈保持部71‧‧‧第1觸點彈簧保持部72‧‧‧第2觸點彈簧保持部73‧‧‧環狀板部74‧‧‧支柱75‧‧‧突起76‧‧‧光學模組側彈簧構件固定部77‧‧‧保持器側彈簧構件固定部81‧‧‧第1擺動支持部82‧‧‧第2擺動支持部83‧‧‧可動框84‧‧‧萬向彈簧85‧‧‧球體86‧‧‧支點部87‧‧‧第1觸點彈簧87a‧‧‧內側板彈簧部87b‧‧‧外側板彈簧部87c‧‧‧連接彈簧部87d‧‧‧彈簧側觸點部88‧‧‧彈性接著劑89‧‧‧第2觸點彈簧89a‧‧‧內側板彈簧部89b‧‧‧外側板彈簧部89c‧‧‧連接彈簧部89d‧‧‧彈簧側觸點部90‧‧‧彈性接著劑91‧‧‧保持器側連結部92‧‧‧光學模組側連結部93‧‧‧臂部L‧‧‧軸線(光軸)M‧‧‧第1中間方向N‧‧‧第2中間方向R1‧‧‧第1軸線R2‧‧‧第2軸線R3‧‧‧第3軸線
圖1(a)、(b)係自物體側及影像側觀察應用本發明之附有震動校正功能之光學單元所得的立體圖。 圖2係自物體側觀察圖1之附有震動校正功能之光學單元所得之分解立體圖。 圖3係圖1之A-A線上之附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。 圖4(a)、(b)係圖1之沿Z軸方向通過第1軸線之平面上的附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。 圖5(a)、(b)係圖1之沿Z軸方向通過第2軸線之平面上的附有震動校正功能之光學單元之剖視面圖。 圖6係固定體之立體圖。 圖7係可動體之立體圖。 圖8係光學模組之立體圖。 圖9係光學模組之立體圖。 圖10(a)、(b)係自物體側及影像側觀察保持器所得之立體圖。 圖11係可動框之立體圖。 圖12係以與軸線正交之平面切斷所得的附有震動校正功能之光學單元之剖視圖。
1‧‧‧附有震動校正功能之光學單元
3‧‧‧光學元件
4‧‧‧光學模組
5‧‧‧萬向架機構
6‧‧‧保持器
7‧‧‧旋轉支持機構
8‧‧‧固定體
9‧‧‧滾珠軸承
10‧‧‧可動體
11‧‧‧陀螺儀
16‧‧‧滾轉用磁驅動機構
26‧‧‧第1殼體
27‧‧‧第2殼體
28‧‧‧第3殼體
37‧‧‧第3驅動磁體(滾轉用驅動磁體)
38‧‧‧第3驅動線圈(滾轉用驅動線圈)
45‧‧‧圓筒部
47‧‧‧彈簧構件
48‧‧‧攝像元件
49‧‧‧模組本體部
50‧‧‧鏡筒保持器
51‧‧‧鏡筒
51a‧‧‧突出部分
52‧‧‧鏡筒支持構件
53‧‧‧筒部
54‧‧‧矩形板部
67‧‧‧磁感測器
68‧‧‧溫度感測器
71‧‧‧第1觸點彈簧保持部
73‧‧‧環狀板部
76‧‧‧光學模組側彈簧構件固定部
77‧‧‧保持器側彈簧構件固定部
81‧‧‧第1擺動支持部
83‧‧‧可動框
84‧‧‧萬向彈簧
85‧‧‧球體
87‧‧‧第1觸點彈簧
87a‧‧‧內側板彈簧部
87b‧‧‧外側板彈簧部
87c‧‧‧連接彈簧部
87d‧‧‧彈簧側觸點部
88‧‧‧彈性接著劑
L‧‧‧軸線(光軸)
M‧‧‧第1中間方向
R1‧‧‧第1軸線
R3‧‧‧第3軸線

Claims (13)

  1. 一種附有震動校正功能之光學單元，其特徵在於具有：光學模組，其保持光學元件；擺動支持機構，其將上述光學模組以可於預先所設定之軸線與光軸一致之基準姿勢及上述光軸相對於上述軸線傾斜之傾斜姿勢之間擺動的方式支持；保持器，其經由上述擺動支持機構支持上述光學模組；旋轉支持機構，其將上述保持器以可繞上述軸線旋轉之方式支持；固定體，其經由上述旋轉支持機構支持上述保持器；擺動用磁驅動機構，其使上述光學模組擺動；及滾轉用磁驅動機構，其使上述保持器旋轉；且上述旋轉支持機構具備旋轉軸承，該旋轉軸承於較上述擺動支持機構更靠被攝體側支持上述保持器；上述滾轉用磁驅動機構具備：滾轉用驅動磁體，其配置於上述光學模組及上述固定體之一者；及滾轉用驅動線圈，其配置於另一者且與該滾轉用驅動磁體對向；上述擺動用磁驅動機構具備用以使上述光學模組擺動之第1擺動用磁驅動機構與第2擺動用磁驅動機構，於將與上述軸線正交且相互交叉之2個方向設為第1方向及第2方向時，上述擺動支持機構支持上述光學模組使之可繞沿著上述第1方向之第1軸線及繞沿著上述第2方向之第2軸線擺動，上述滾轉用驅動磁體與滾轉用驅動線圈於上述第1方向及上述第2方 向之至少一個方向上對向，且上述滾轉用磁驅動機構繞上述軸線配置於上述第1擺動用磁驅動機構與上述第2擺動用磁驅動機構之間。
  2. 如請求項1之附有震動校正功能之光學單元，其中上述第1擺動用磁驅動機構具備：第1擺動用驅動線圈，其固定於上述光學模組；及第1擺動用驅動磁體，其固定於上述固定體；上述第2擺動用磁驅動機構具備：第2擺動用驅動線圈，其固定於上述光學模組；及第2擺動用驅動磁體，其固定於上述固定體；上述滾轉用驅動線圈固定於上述光學模組，上述滾轉用驅動磁體固定於上述固定體，且上述第1擺動用驅動線圈、上述第2擺動用驅動線圈及上述滾轉用驅動線圈沿繞上述光軸之周向排列。
  3. 如請求項2之附有震動校正功能之光學單元，其中上述光學模組具備保持上述光學元件之鏡筒，上述擺動支持機構具備：框體，其繞上述軸線包圍上述鏡筒；光學模組側支持部，其於上述光學模組側將上述框體可擺動地支持；及保持器側支持部，其於上述保持器側將上述框體可擺動地支持；且上述光學模組側支持部及上述保持器側支持部繞上述軸線位於上述第1擺動用磁驅動機構與上述第2擺動用磁驅動機構之間。
  4. 如請求項3之附有震動校正功能之光學單元，其中上述鏡筒係插入至 上述旋轉軸承之內周側。
  5. 如請求項4之附有震動校正功能之光學單元，其中上述滾轉用磁驅動機構具備磁感測器，上述磁感測器安裝於上述光學模組及上述固定體中固定有上述滾轉用驅動線圈之一側，上述滾轉用驅動磁體於繞上述軸線之周向上被極化磁化，且上述磁感測器於上述光學模組繞上述軸線配置於預先所設定之原點位置時，與上述滾轉用驅動磁體之磁化極化線對向。
  6. 如請求項5之附有震動校正功能之光學單元，其中上述磁感測器係於自與上述軸線正交之方向觀察上述基準姿勢之上述光學模組之情形時，位於與上述框體重疊之位置。
  7. 如請求項1至5中任一項之附有震動校正功能之光學單元，其具有規定上述保持器之旋轉角度範圍之旋轉角度限制機構，且上述旋轉角度限制機構具備：突部，其自上述保持器及上述固定體之一者朝向另一者並往與上述光軸交叉之方向突出；及旋轉角度限制部，其於上述保持器及上述固定體之另一者，可自繞上述光軸之周向抵接於上述突部。
  8. 如請求項1至5中任一項之附有震動校正功能之光學單元，其中上述保持器具備供上述光學模組插入內側之筒部，上述旋轉軸承係滾珠軸承， 上述滾珠軸承之內環固定於上述保持器之上述筒部，且上述滾珠軸承之外環固定於上述固定體。
  9. 如請求項6之附有震動校正功能之光學單元，其中上述保持器具備供上述光學模組插入內側之筒部，上述旋轉軸承係滾珠軸承，上述滾珠軸承之內環固定於上述保持器之上述筒部，且上述滾珠軸承之外環固定於上述固定體。
  10. 如請求項1之附有震動校正功能之光學單元，其中上述光學模組具備保持上述光學元件之鏡筒，上述擺動支持機構具備：框體，其繞上述軸線包圍上述鏡筒；光學模組側支持部，其於上述光學模組側將上述框體可擺動地支持；及保持器側支持部，其於上述保持器側將上述框體可擺動地支持；且上述光學模組側支持部及上述保持器側支持部繞上述軸線位於上述第1擺動用磁驅動機構與上述第2擺動用磁驅動機構之間。
  11. 如請求項10之附有震動校正功能之光學單元，其中上述鏡筒係插入至上述旋轉軸承之內周側。
  12. 如請求項11之附有震動校正功能之光學單元，其中上述滾轉用磁驅動機構具備磁感測器，上述磁感測器安裝於上述光學模組及上述固定體中固定有上述滾轉用驅動線圈之一側， 上述滾轉用驅動磁體於繞上述軸線之周向上被極化磁化，且上述磁感測器於上述光學模組繞上述軸線配置於預先所設定之原點位置時，與上述滾轉用驅動磁體之磁化極化線對向。
  13. 如請求項12之附有震動校正功能之光學單元，其中上述磁感測器係於自與上述軸線正交之方向觀察上述基準姿勢之上述光學模組之情形時，位於與上述框體重疊之位置。
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