CN109254474B - 带抖动修正功能的光学单元和其摆动体姿势调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种带抖动修正功能的光学单元和其摆动体姿势调整方法,在摆动体与固定体之间不架设姿势恢复用板弹簧,而规定摆动体的基准姿势。光学单元中,在固定体的保持区域内可移动地保持摆动驱动用磁铁,将姿势恢复用磁性构件保持于活动单元上的可与摆动驱动用磁铁相对向的位置。其次,获取光学单元的轴线与光学模块的光轴的偏离量。然后,使摆动驱动用磁铁在保持区域内沿轴线方向移动基于偏离量的移动量。由此,活动单元的姿势位移,轴线与光学模块的光轴相一致。然后,将摆动驱动用磁铁固定于固定体。
Description
技术领域
本发明涉及一种搭载在移动终端或移动体上的带抖动修正功能的光学单元(unit)和其摆动体姿势调整方法。
背景技术
在搭载于移动终端或车辆、无人直升机(unmanned helicopter)等移动体上的光学单元中,有的为了抑制因为光学单元的摆动而引起的摄影图像的紊乱,具备使光学元件摆动而对抖动进行修正的抖动修正功能。专利文献1所述的带抖动修正功能的光学单元包括具备光学元件的摆动体、可摆动地支撑摆动体的摆动支撑机构、经由摆动支撑机构从外周侧支撑摆动体的固定体、以及使摆动体摆动的摆动用磁驱动机构。摆动支撑机构可在基准姿势与倾斜姿势之间摆动地支撑摆动体,所述基准姿势是预先设定的轴线与光学元件的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是光轴相对于轴线倾斜的姿势。摆动用磁驱动机构包括固定在摆动体上的线圈、以及固定在固定体上并且与线圈相对向的磁铁。磁铁是沿轴线方向分极磁化成两极。
所述专利文献1的带抖动修正功能的光学单元包括用于规定摆动体的基准姿势的板弹簧。板弹簧包括:摆动体侧固定部,架设在摆动体与固定体之间,固定在摆动体上;固定体侧固定部,固定在固定体上;以及曲折部,在摆动体侧固定部与固定体侧固定部之间曲折。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利特开2015-64501号公报
发明内容
发明所要解决的问题
板弹簧的曲折部为了容许摆动体相对于固定体的摆动,形成得较细,从而易于塑性变形。因此,板弹簧的处理并不容易,在制造带抖动修正功能的光学单元时,将板弹簧架设在摆动体与固定体之间的操作也不容易。并且,当从外部对带抖动修正功能的光学单元施加冲击而使摆动体过度位移时,也有可能在曲折部产生塑性变形。因此,可考虑从摆动体中去除板弹簧,然而当去除了板弹簧时,存在无法规定摆动体的基准姿势的问题。
鉴于以上的问题,本发明的课题在于提出一种在摆动体与固定体之间不架设姿势恢复用的板弹簧就可以规定摆动体的基准姿势的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法。并且,本发明的课题在于提供一种不使用板弹簧,就可以规定摆动体的基准姿势的带抖动修正功能的光学单元。
解决问题的技术手段
为了解决所述课题,本发明是一种带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,所述带抖动修正功能的光学单元包括:摆动体,具备光学元件;摆动支撑机构,可在基准姿势与倾斜姿势之间摆动地支撑所述摆动体,所述基准姿势是预先设定的轴线与所述光学元件的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是所述光轴相对于所述轴线以规定的角度倾斜的姿势;支撑体,经由所述摆动支撑机构支撑所述摆动体;摆动用磁驱动机构,使所述摆动体摆动;以及固定体,从外周侧包围所述摆动体;并且所述摆动用磁驱动机构包括固定在所述摆动体及所述固定体中的一者上的线圈、及保持于另一者上的磁铁,所述磁铁是沿所述轴线方向被分极磁化成两极,所述带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法:使磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述线圈之侧,即从与所述轴线正交的径向观察时与所述磁铁重合的位置,所述磁性构件或所述磁铁沿所述轴线方向移动,使所述光轴与所述轴线相一致,将沿所述轴线方向移动的所述磁性构件或所述磁铁固定在移动后的移动位置。
在本发明中,在摆动体及固定体之中固定有摆动用磁驱动机构的线圈之侧,使磁性构件保持于从径向观察时与摆动用磁驱动机构的磁铁重合的位置。在这里,在磁性构件与磁铁之间,会产生使磁性构件的中心与磁铁的磁化分极线相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使磁性构件或磁铁沿轴线方向移动,借由在磁性构件与磁铁之间起作用的磁吸引力,摆动体的姿势就会位移。因此,只要在使摆动体的光轴与轴线相一致之后,将经移动的磁性构件或磁铁固定在移动位置,就可以规定摆动体的基准姿势。
在本发明中,优选的是:使所述磁铁保持于所述固定体,使所述磁铁沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。即,与使保持于进行摆动的构件(摆动体)上的磁性构件移动相比,使保持于固定的构件(固定体)上的磁铁移动更容易。并且,摆动用磁驱动机构的磁铁比较大,因此容易使夹具等抵接并移动。
在本发明中,优选的是:在所述固定体上,具备包含磁性材料并从径向上的外侧包围所述摆动体的筒构件,并且在所述筒构件中在与所述摆动体相对向的内壁面上,预先设置以所述磁铁可沿轴线方向移动的状态保持所述磁铁的保持区域,将所述磁铁保持于所述保持区域内,并且使所述磁铁沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。这样一来,磁铁被磁吸附于筒构件,因此容易使磁铁在保持区域内移动。并且,这样一来,在保持区域内保持着磁铁时筒构件作为后磁轭(back yoke)而发挥作用。由此,可以提高摆动用磁驱动机构所产生的扭矩(torque)。
在本发明中,优选的是:在所述筒构件上,预先设置在所述径向上贯通的径向开口部,通过使夹具从所述径向开口部插入至筒构件的内侧而抵接至所述磁铁并使所述夹具移动,而使所述磁铁沿所述轴线方向移动。这样一来,容易使保持于筒构件的内壁面上的磁铁沿轴线方向移动。
并且,在本发明中,可以设为:所述筒构件包括:筒部,设置有所述保持区域及所述开口部;以及框部,从所述筒部的所述轴线方向上的一端向内周侧突出;并且在所述框部内,在与保持于所述保持区域内的所述磁铁在所述轴线方向上相对向的位置上预先设置轴方向开口部,通过使夹具从所述轴方向开口部插入至所述筒部而抵接至所述磁铁并使所述夹具移动,来使所述磁铁沿所述轴线方向移动。只要在筒构件上具备框部,就可以利用框部在筒构件的轴线方向上的一侧安装保护摆动体的外壳等。并且,即使在具备这种框部的情况下,只要在框部具备轴方向开口部,就可以经由轴方向开口部使夹具从轴线方向抵接至磁铁,所以也容易使磁铁沿轴线方向移动。
在本发明中,可以设为:作为所述摆动用磁驱动机构,预先具备配置在将所述轴线夹在之间的两侧的第一摆动用磁驱动机构及第二摆动用磁驱动机构,作为所述磁性构件,使第一所述磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第一摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧即从所述径向观察时与所述第一摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,并使第二所述磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第二摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧即从所述径向观察时与所述第二摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,使所述第一摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第一磁性构件沿所述轴线方向移动,并且使所述第二摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第二磁性构件沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。这样一来,在将轴线夹在之间的两侧,构成两组对摆动体的基准姿势进行规定的磁性构件与磁铁的组,所以当使磁铁或磁性构件移动而对摆动体的姿势进行调整时,通过将位于夹着轴线的一侧的磁铁或第一磁性构件的移动方向与位于另一侧的磁铁或第二磁性构件的移动方向设为相反方向,可以利用夹着轴线的一侧的磁铁与第一磁性构件之间的磁吸引力及另一个磁铁与第二磁性构件之间的磁吸引力,来使摆动体的基准姿势稳定。
在本发明中,可以设为:作为所述摆动用磁驱动机构,预先具备围绕着所述轴线配置在所述第一摆动用磁驱动机构与所述第二摆动用磁驱动机构之间的角度位置上的第三摆动用磁驱动机构、以及将所述轴线夹在之间而配置在所述第三摆动用磁驱动机构的相反侧的第四摆动用磁驱动机构,作为所述磁性构件,使第三所述磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第三摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧即从所述径向观察时与所述第三摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,并使第四所述磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第四摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧即从所述径向观察时与所述第四摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,使所述第三摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第三磁性构件沿所述轴线方向移动,并且使所述第四摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第四磁性构件沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。这样一来,可以从围绕着轴线的四个方向调整摆动体的姿势。
在本发明中,可以设为:所述固定体兼作所述支撑体。即,也可以省略支撑体,由保持摆动用磁驱动机构的线圈或磁铁的固定体经由摆动支撑机构支撑摆动体。
其次,本发明的带抖动修正功能的光学单元包括:摆动体,具备光学元件;摆动支撑机构,可在基准姿势与倾斜姿势之间摆动地支撑所述摆动体,所述基准姿势是预先设定的轴线与所述光学元件的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是所述光轴相对于所述轴线以规定的角度倾斜的姿势;支撑体,经由所述摆动支撑机构支撑所述摆动体;摆动用磁驱动机构,使所述摆动体摆动;以及固定体,从外周侧包围所述摆动体;并且所述摆动用磁驱动机构包括固定在所述摆动体及所述固定体中的一者上的线圈、以及保持于另一者上的磁铁,所述磁铁是沿所述轴线方向分极磁化成两极,所述固定体包括包含磁性材料并且从外周侧包围所述摆动体的筒构件,所述筒构件在与所述摆动体相对向的内壁面上,具备以所述磁铁可沿轴线方向移动的状态保持所述磁铁的保持区域,并且具备用于使夹具从所述筒构件的外侧抵接至保持于所述保持区域内的所述磁铁的径向开口部。
在本发明中,在摆动体及固定体之中固定有摆动用磁驱动机构的线圈的摆动体上,在从径向观察时与摆动用磁驱动机构的磁铁重合的位置上保持着磁性构件。另一方面,固定体的筒构件包括保持区域及径向开口部,所述保持区域包含磁性材料,并以磁铁可沿轴线方向移动的状态保持所述磁铁。因此,通过使夹具从径向开口部插入至筒构件的内侧而抵接至磁铁并使夹具移动,可以使磁吸附于筒构件上的磁铁沿轴线方向移动。在这里,在保持于摆动体上的磁性构件与保持于固定体上的磁铁之间,会产生使磁性构件的中心与磁铁的磁化分极线相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使固定体的磁铁沿轴线方向移动,借由磁性构件与磁铁之间起作用的磁吸引力,摆动体的姿势就会位移。因此,可以规定摆动体的基准姿势。
在本发明中,可以设为:所述筒构件包括:筒部,具备所述保持区域及所述径向开口部;框部,从所述筒部的所述轴线方向上的一端向内周侧突出;以及轴方向开口部,用于使夹具从所述筒构件的外侧抵接至保持于所述保持区域内的所述磁铁;并且所述轴方向开口部在所述框部内设置在与保持于所述保持区域内的所述磁铁在所述轴线方向上相对向的位置。只要在筒构件上具备框部,就可以利用框部在筒构件的轴线方向上的一侧安装保护摆动体的外壳等。并且,即使在具备这种框部的情况下,只要在框部上具备轴方向开口部,就可以经由轴方向开口部使夹具从轴线方向抵接至磁铁,所以也容易使磁铁沿轴线方向移动。
在本发明中,可以设为:所述固定体兼作所述支撑体。即,也可以省略支撑体,由保持摆动用磁驱动机构的线圈或磁铁的固定体经由摆动支撑机构支撑摆动体。
发明的效果
根据本发明的带抖动修正功能的光学单元中的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,不使用板弹簧,就可以对保持光学元件的摆动体的基准姿势进行规定。
并且,根据本发明的带抖动修正功能的光学单元,不使用板弹簧,就可以对保持光学元件的摆动体的基准姿势进行规定,并且使利用夹具来规定摆动体的基准姿势变得容易。
附图说明
图1是从被摄体侧观察应用有本发明的光学单元的立体图。
图2是图1的A-A线上的光学单元的截面图。
图3是从被摄体侧观察图1的光学单元的分解立体图。
图4是构成固定体的筒状外壳的截面图。
图5是从被摄体侧观察第一单元的分解立体图。
图6是从反被摄体侧观察第一单元的分解立体图。
图7是从被摄体侧观察活动体的立体图。
图8(a)及图8(b)是从被摄体侧及反被摄体侧观察活动体的立体图。
图9是利用与轴线正交的平面切断光学单元的截面图。
图10(a)及图10(b)是从被摄体侧及反被摄体侧观察第二单元的立体图。
图11是图10(a)及图10(b)的B-B线上的第二单元的截面图。
图12是从被摄体侧观察第二单元的分解立体图。
图13是从反被摄体侧观察第二单元的分解立体图。
图14是角度位置恢复机构的说明图。
图15是活动单元的姿势调整动作的流程图。
图16是活动单元的姿势调整动作的说明图。
图17是变形例的摆动驱动用磁铁的说明图。
符号的说明
1:光学单元(带抖动修正功能的光学单元);
2:光学模块;
3:第一单元;
4:第二单元;
5:活动单元(摆动体);
6:摆动支撑机构;
7:固持器(支撑体);
8:壳体;
9:光学元件;
10:摄像元件;
11、11A、11B:摆动用磁驱动机构(第一摆动用磁驱动机构~第四摆动用磁驱动机构);
12:姿势恢复机构;
12a、32a:虚拟面;
13:摆动驱动用线圈;
14、14A:摆动驱动用磁铁;
14a、36a:磁化分极线;
15:姿势恢复用磁性构件(磁性构件);
17:摆动阻止机构;
18、19、39:柔性印刷基板;
21:旋转支撑机构;
22:固定构件;
24:旋转台座;
25:轴承机构;
27:第一滚珠轴承;
28:第二滚珠轴承;
31:翻滚用磁驱动机构;
32:角度位置恢复机构;
35:翻滚驱动用线圈;
36:翻滚驱动用磁铁;
37:角度位置恢复用磁性构件;
37a:角度位置恢复用磁性构件的中心;
38:旋转阻止机构;
40:覆盖构件;
40a、48a、146:开口部;
41:平衡块;
43:活动体;
44:固定体;
45:筒状外壳;
45a:筒状外壳的+Z方向上的端面;
46:被摄体侧外壳;
47、115:筒部;
47a:径向开口部;
48:框部;
48b:轴方向开口部;
50:保持区域;
51~55:侧板;
56、67:定位用缺口部;
57、68、112:缺口部;
58:主体部;
59:端板部;
60:圆形开口部;
62:固持器环状部;
63:固持器主体部;
64:窗口部;
65:纵框部;
71:光学模块固持器;
72:镜筒部;
73:基板;
74:方筒部;
80:底板部;
81~84:壁部;
85:光学模块保持部;
85a:光学模块保持部的+Z方向上的端面;
87:摆动阻止用凸部;
88、138:线圈固定部;
89:霍尔元件固定部;
90、140:霍尔元件;
92、144:磁性构件固定区域;
93、145:沟槽;
101:第一摆动支撑部;
102:第二摆动支撑部;
103:活动框;
104:球体;
105:接点弹簧;
113:阶差部;
114、143:突部;
116:中心孔;
117:翻滚驱动用磁铁保持凹部;
118:旋转阻止用凸部;
120:磁轭;
121:磁轭保持用凹部;
123:覆盖构件固定用凸部;
131:台座本体;
132:轴部;
134:弹簧垫圈;
135:环状构件;
142:周壁;
150:凹部;
200:台座;
201、202:夹具;
L:轴线;
R1:第一轴;
R2:第二轴;
ST1~ST4:工序;
A-A、B-B:截面线;
X、+X、-X、Y、+Y、-Y、Z、+Z、-Z:方向轴。
具体实施方式
以下,参照附图,对应用有本发明的光学单元的实施方式进行说明。在本说明书中,XYZ的3轴是彼此正交的方向,以+X表示X轴方向的一侧,以-X表示另一侧,以+Y表示Y轴方向的一侧,以-Y表示另一侧,以+Z表示Z轴方向的一侧,以-Z表示另一侧。Z轴方向是光学单元的轴线方向,是光学元件的光轴方向。+Z方向是光学单元的被摄体侧,-Z方向是光学单元的反被摄体侧(像侧)。
(整体构成)
图1是从被摄体侧观察应用有本发明的光学单元的立体图。图2是图1的A-A线上的光学单元的剖视图。图3是从被摄体侧观察图1的光学单元时的分解立体图。图1所示的光学单元1例如,是用于带相机(camera)的移动电话机、行车记录仪(drive recorder)等的光学设备、或搭载在头盔(helmet)、自行车、无线电遥控直升机(radio control helicopter)等移动体上的运动相机(action camera)或穿戴式相机(wearable camera)等光学设备中。在这种光学设备中,如果在摄影时光学设备发生抖动,就会在摄像图像中产生紊乱。本例的光学单元1是为了避免摄影图像的紊乱,对所搭载的光学模块2的倾斜或旋转进行修正的带抖动修正功能的光学单元。
如图2、图3所示,光学单元1包括具有光学模块2的第一单元3、以及从-Z方向之侧可旋转地支撑第一单元3的第二单元4。
如图2所示,第一单元3包括具备光学模块2的活动单元(摆动体)5、可摆动地支撑活动单元5的摆动支撑机构6、经由摆动支撑机构6从外周侧支撑活动单元5的固持器(holder)7(支撑体)、以及从外周侧包围活动单元5及固持器7的壳(case)体8。光学模块2包括光学元件9、以及配置在光学元件9的光轴上的摄像元件10。摆动支撑机构6是在基准姿势与倾斜姿势之间可摆动地支撑活动单元5,所述基准姿势是预定的轴线L与光学元件9的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是光轴相对于轴线L而倾斜的姿势。摆动支撑机构6是万向节(gimbal)机构。轴线L与Z轴相一致。
并且,第一单元3包括使活动单元5摆动的摆动用磁驱动机构11、以及用于使所摆动的活动单元5恢复至基准姿势的姿势恢复机构12。摆动用磁驱动机构11包括保持于活动单元5上的摆动驱动用线圈13、以及保持于壳体8(固定体)上的摆动驱动用磁铁14。摆动驱动用线圈13与摆动驱动用磁铁14在与轴线L正交的径向上相对向。姿势恢复机构12包括保持于壳体8上的摆动驱动用磁铁14、以及保持于活动单元5上并且与摆动驱动用磁铁14相对向的姿势恢复用磁性构件15(磁性构件)。再者,详细情况将在后文描述,姿势恢复机构12是对未驱动摆动用磁驱动机构11的状态下的活动单元5的基准姿势进行规定的机构,也可以改称为基准姿势规定机构。
此外,第一单元3包括对活动单元5的摆动范围进行限制的摆动阻止(stopper)机构17。并且,第一单元3包括与摆动驱动用线圈13电连接的柔性印刷(flexible print)基板18、以及与摄像元件10电连接的柔性印刷基板19。在活动单元5上,安装有用于使活动单元5的重心与活动单元5的摆动中心相一致的平衡块41。
其次,第二单元4包括围绕着轴线L可旋转地支撑固持器7的旋转支撑机构21、以及经由旋转支撑机构21支撑固持器7的固定构件22。旋转支撑机构21包括旋转台座24及轴承机构25。旋转台座24经由轴承机构25,可旋转地支撑在固定构件22上。轴承机构25包括沿Z轴方向排列的第一滚珠轴承(ball bearing)27及第二滚珠轴承28。第一滚珠轴承27位于第二滚珠轴承28的+Z方向上。
并且,第二单元4包括使旋转台座24旋转的翻滚用磁驱动机构31、以及用于使经旋转的旋转台座24恢复至预定的基准角度位置的角度位置恢复机构32。翻滚用磁驱动机构31包括保持于旋转台座24上的翻滚驱动用线圈35、以及保持于固定构件22上的翻滚驱动用磁铁36。翻滚驱动用线圈35与翻滚驱动用磁铁36在Z轴方向上相对向。角度位置恢复机构32包括固定在旋转台座24上的角度位置恢复用磁性构件37。角度位置恢复用磁性构件37在从Z轴方向观察时与翻滚驱动用磁铁36重合。此外,第二单元4包括对旋转台座24的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38。并且,第二单元4包括与翻滚驱动用线圈35电连接的柔性印刷基板39、以及固定在固定构件22上的覆盖(cover)构件40。
在这里,在旋转台座24上,安装有第一单元3的固持器7。因此,当旋转台座24旋转时,第一单元3的活动单元5及固持器7与旋转台座24一体地围绕着Z轴(围绕着轴线L)旋转。因此,第一单元3的活动单元5及固持器7与第二单元4的旋转台座24构成围绕着Z轴一体地旋转的活动体43。另一方面,在固定构件22上安装有第一单元3的壳体8。由此,固定构件22及壳体8构成可旋转地支撑活动体43的固定体44。旋转台座24构成旋转支撑机构21,并且构成活动体43。
(第一单元)
图4是沿Z轴切断壳体8的筒状外壳的截面图。如图3所示,壳体8包括从Z轴方向观察时具有大致八边形的外形的筒状外壳(case)45(筒构件)、以及相对于筒状外壳45从+Z方向之侧(被摄体侧)组装的被摄体侧外壳46。筒状外壳45由磁性材料形成。被摄体侧外壳46由树脂材料形成。
筒状外壳45包括大致八边形的筒部47、以及从筒部47的+Z方向上的端部向内侧伸出的板状的框部48。在框部48的中央形成有大致八边形的开口部48a。筒部47包括在X轴方向上相对向的侧板51、侧板52,在Y轴方向上相对向的侧板53、侧板54,以及设置在相对于X轴方向及Y轴方向倾斜45度的四处的角部的侧板55。如图4所示,在X轴方向上相对向的侧板51、侧板52及在Y轴方向上相对向的侧板53、侧板54的内周面上,分别设置有保持摆动驱动用磁铁14的保持区域50。保持区域50是在Z轴方向上长于摆动驱动用磁铁14的Z轴方向上的长度尺寸的矩形的区域。
在保持区域50内,分别保持摆动驱动用磁铁14。各摆动驱动用磁铁14在Z轴方向上经分极磁化。各摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a是在与Z轴(轴线L)正交的方向上沿圆周方向延伸。在这里,筒状外壳45包含磁性材料,所以筒状外壳45在保持区域50内,以沿Z轴方向可移动的状态保持摆动驱动用磁铁14。再者,摆动驱动用磁铁14如后文详述,通过夹具而调整Z轴方向上的位置之后,利用粘接剂而固定在保持区域50内。固定摆动驱动用磁铁14时,是使用热硬化型的粘接剂。
筒部47包括用于使夹具从筒状外壳45的外侧抵接至保持于保持区域50内的摆动驱动用磁铁14的径向开口部47a。径向开口部47a在径向上贯通筒部47。径向开口部47a在从径向观察时一部分与保持区域50的-Z方向上的端部重合。并且,径向开口部47a是在围绕着Z轴的圆周方向上较长的长方形形状,设置在保持区域50的圆周方向上的中央。
在框部48上,设置有用于使夹具从筒状外壳45的外侧抵接至保持于保持区域50内的摆动驱动用磁铁14的轴方向开口部48b。轴方向开口部48b在框部48内设置在与保持于保持区域50内的摆动驱动用磁铁14在Z轴方向上相对向的位置。轴方向开口部48b是在围绕着Z轴的圆周方向上较长的长方形形状,设置在保持区域50的圆周方向上的中央。
并且,筒状外壳45在+X方向上的下端缘部分、+Y方向上的下端缘部分及-Y方向上的下端缘部分,分别具备定位用缺口部56。并且,筒部47在-X方向上的下端缘部分,具备用于牵引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部57。
被摄体侧外壳46包括抵接于筒状外壳45的框部48的筒状的主体部58、以及从主体部58的+Z方向上的端部向内侧突出的端板部59。在端板部59的中央形成有圆形开口部60。在圆形开口部60中,插入有光学模块2的+Z方向上的端部分。
(固持器)
图5是从+Z方向之侧观察活动单元5及固持器7时的分解立体图。图6是从-Z方向之侧观察活动单元5及固持器7时的分解立体图。如图5所示,固持器7包括被插入活动单元5的+Z方向上的端部分的固持器环状部62、以及与固持器环状部62的-Z方向侧连接的固持器主体部63。固持器主体部63包括在圆周方向上排列的四个窗口部64、以及对在圆周方向上相邻的窗口部64进行划分的四根纵框部65。四个窗口部64之中的两个窗口部64在X轴方向上开口,其它两个则在Y轴方向上开口。四根纵框部65分别配置在X轴方向与Y轴方向之间的角度位置上。
固持器主体部63在+X方向上的下端缘部分、+Y方向上的下端缘部分及-Y方向上的下端缘部分,分别具备定位用缺口部67。并且,固持器主体部63在-X方向上的下端缘部分,具备用于牵引柔性印刷基板18、柔性印刷基板19的矩形的缺口部68。
(活动单元)
图7是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察活动单元5时的立体图。图8(a)是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察活动单元5时的立体图,图8(b)是从-Z方向观察活动单元5时的立体图。如图7、图8(a)及图8(b)所示,活动单元5包括光学模块2、以及从外周侧保持光学模块2的光学模块固持器71。光学模块2包括在内周侧保持光学元件9的镜筒部72、以及在镜筒部72的-Z方向上的端部分将基板73保持于内周侧的方筒部74。在基板73上搭载有摄像元件10。
如图7所示,光学模块固持器71包括从Z轴方向观察时呈大致八边形的底板部80、在底板部80的X轴方向上的两端沿+Z方向上升并且沿Y轴方向延伸的一对壁部81、壁部82、以及在底板部80的Y轴方向上的两端沿+Z方向上升并且沿X轴方向延伸的一对壁部83、壁部84。并且,光学模块固持器71包括设置在底板部80的中心的光学模块保持部85。光学模块保持部85为筒状,与轴线L同轴。在光学模块保持部85中插入有光学模块2的镜筒部72。
如图8(a)及图8(b)所示,镜筒部72从-Z方向之侧插入至光学模块保持部85,并贯通光学模块保持部85,从光学模块保持部85向+Z方向突出。光学模块保持部85从外周侧保持镜筒部72。在这里,如图7及图8(a)及图8(b)所示,在镜筒部72的+Z方向上的端部分,即在从光学模块保持部85向+Z方向突出的部分的外周面上安装有平衡块41。平衡块41呈环状,在其中心孔插入有镜筒部72。镜筒部72在Z轴方向上贯通平衡块41。平衡块41通过压入或粘接剂而固定在镜筒部72。平衡块41例如包含黄铜等非磁性的金属。
如图7、图8(a)及图8(b)所示,光学模块固持器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,设置有向+Z方向突出的两个摆动阻止用凸部87。两个摆动阻止用凸部87从各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中的圆周方向上的两端部分分别突出。
在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向径向上的外侧的外侧面上,设置有线圈固定部88。在各线圈固定部88上,如图8(a)及图8(b)所示,以使中心孔朝向径向上的外侧的姿势而固定摆动驱动用线圈13。并且,在位于-X方向上之侧的壁部82及位于+Y方向上之侧的壁部83的线圈固定部88上设置有霍尔(hall)元件固定部89。在霍尔元件固定部89上固定霍尔元件90。霍尔元件90在Z轴方向上位于各摆动驱动用线圈13的中心。霍尔元件90与柔性印刷基板18电连接。
如图7所示,在各壁部81、壁部82、壁部83、壁部84中朝向径向上的内侧的内侧面上,设置有用于对姿势恢复用磁性构件15进行固定的磁性构件固定区域92。磁性构件固定区域92是使内侧面以固定宽度在Z轴方向上延伸的沟槽93。姿势恢复用磁性构件15为矩形板状,Z轴方向上的尺寸长于圆周方向上的尺寸。并且,姿势恢复用磁性构件15的Z轴方向上的尺寸短于沟槽93的Z轴方向上的尺寸。姿势恢复用磁性构件15是以使长边方向朝向Z轴方向的姿势,通过粘接剂而固定在沟槽93内。姿势恢复用磁性构件15在从径向观察到活动单元5为基准姿势的状态时,姿势恢复用磁性构件15的中心与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a重合。
(摆动支撑机构)
图9是利用与Z轴(轴线L)正交而通过摆动支撑机构6的平面来切断光学单元1的剖视图。摆动支撑机构6是在光学模块固持器71与固持器7之间构成。如图9所示,摆动支撑机构6包括设置在光学模块固持器71的第一轴R1(第二轴线)上的对角位置上的两处的第一摆动支撑部101、设置在固持器主体部63的第二轴R2(第二轴线)上的对角位置上的两处的第二摆动支撑部102、以及利用第一摆动支撑部101及第二摆动支撑部102而支撑的活动框103。在这里,第一轴R1及第二轴R2与Z轴方向正交,并且处于相对于X轴方向及Y轴方向而倾斜45度的方向。因此,第一摆动支撑部101及第二摆动支撑部102配置在X轴方向与Y轴方向之间的角度位置上。如图5、图6所示,第二摆动支撑部102是形成于固持器主体部63的内侧面上的凹部。
如图9所示,活动框103是从Z轴方向观察的平面形状为大致八边形的板状弹簧。在活动框103的外侧面上,在围绕着Z轴的四处通过焊接等而固定有金属制的球体104。所述球体104与第一摆动支撑部101及接点弹簧105形成点接触,所述第一摆动支撑部101设置在光学模块固持器71上,所述接点弹簧105保持于设置在固持器主体部63上的第二摆动支撑部102上。如图5及图6所示,接点弹簧105为板状弹簧,保持于第一摆动支撑部101上的接点弹簧105可以在第一轴R1方向上产生弹性变形,保持于第二摆动支撑部102上的接点弹簧105可以在第二轴R2方向上产生弹性变形。因此,活动框103是以围绕着与Z轴方向正交的两个方向(第一轴R1方向及第二轴R2方向)的各方向可旋转的状态受到支撑。
(摆动用磁驱动机构)
摆动用磁驱动机构11如图9所示,包括设置在活动单元5与筒状外壳45之间的摆动用磁驱动机构11A及摆动用磁驱动机构11B。摆动用磁驱动机构11A包括两个摆动用磁驱动机构11A(第一摆动用磁驱动机构及第二摆动用磁驱动机构),所述两个摆动用磁驱动机构11A(第一摆动用磁驱动机构及第二摆动用磁驱动机构)分别具备包含在X轴方向上相对向的摆动驱动用磁铁14及摆动驱动用线圈13的组。两个摆动用磁驱动机构11A位于将轴线L夹在之间的两侧。两个摆动用磁驱动机构11A之中,位于-X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A包括配置在摆动驱动用线圈13的内侧的霍尔元件90。摆动用磁驱动机构11B包括两个摆动用磁驱动机构11B(第三摆动用磁驱动机构及第四摆动用磁驱动机构),所述两个摆动用磁驱动机构11B(第三摆动用磁驱动机构及第四摆动用磁驱动机构)分别具备包含在Y轴方向上相对向的摆动驱动用磁铁14及摆动驱动用线圈13的组。两个摆动用磁驱动机构11B位于将轴线L夹在之间的两侧。两个摆动用磁驱动机构11B之中,位于+Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B包括配置在摆动驱动用线圈13的内侧的霍尔元件90。
各摆动驱动用线圈13保持于光学模块固持器71的X轴方向上的两侧的壁部81、壁部82及Y轴方向上的两侧的壁部83、壁部84的外侧面上。摆动驱动用磁铁14保持于设置在筒状外壳45上的侧板51、侧板52、侧板53、侧板54的内侧面上。各摆动驱动用磁铁14如图2及图3所示沿Z轴方向被一分为二,以内面侧的磁极以磁化分极线14a为界而不同的方式而磁化。摆动驱动用线圈13是使用+Z方向侧及-Z方向侧的长边部分作为有效边。当活动单元5为基准姿势时,各霍尔元件90与位于外周侧的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a相对向。在这里,筒状外壳45由磁性材料构成,所以作为针对摆动驱动用磁铁14的磁轭而发挥作用。
位于活动单元5的+Y方向侧及-Y方向侧的两个摆动用磁驱动机构11B是以对摆动驱动用线圈13进行通电时产生围绕着X轴的同一方向上的磁驱动力的方式而配线连接。并且,位于活动单元5的+X方向侧及-X方向侧的两个摆动用磁驱动机构11A是以对摆动驱动用线圈13进行通电时产生围绕着Y轴的同一方向上的磁驱动力的方式而配线连接。摆动用磁驱动机构11通过对摆动用磁驱动机构11B的围绕着X轴的旋转、及摆动用磁驱动机构11A所带来的围绕着Y轴的旋转进行合成,而使光学模块2围绕着第一轴R1及围绕着第二轴R2旋转。当进行围绕着X轴的抖动修正及围绕着Y轴的抖动修正时,对围绕着第一轴R1的旋转及围绕着第二轴R2的旋转进行合成。
(摆动阻止机构)
如图2所示,对活动单元5的摆动范围进行限制的摆动阻止机构17包括设置在活动单元5(光学模块固持器71)上的摆动阻止用凸部87及固持器环状部62。如果活动单元5形成为超过规定的摆动范围的倾斜姿势,摆动阻止用凸部87就抵接于固持器环状部62,从而限制活动单元5进一步倾斜。并且,摆动阻止机构17在活动单元5借由外力而沿+Z方向产生有移动时,摆动阻止用凸部87抵接于固持器环状部62,从而限制活动单元5进一步沿+Z方向移动。
(姿势恢复机构)
姿势恢复机构12包括姿势恢复用磁性构件15及摆动驱动用磁铁14。如图2所示,姿势恢复用磁性构件15在径向上,配置在将摆动驱动用线圈13夹在之间而与摆动驱动用磁铁14相反之侧。当从径向观察到固持器7为基准姿势的状态时,姿势恢复用磁性构件15的中心处于与位于外周侧的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a重合的位置上。换言之,在活动单元5为基准姿势的状态下,包含磁化分极线14a而与轴线L正交的虚拟面12a通过姿势恢复用磁性构件15的中心。
在这里,如果活动单元5从基准姿势产生倾斜(如果光学模块2的光轴相对于轴线L而倾斜),那么姿势恢复用磁性构件15的中心会与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a在Z轴方向上偏离。由此,在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间,使姿势恢复用磁性构件15的中心朝向摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a所处之侧的方向上的磁吸引力发挥作用。即,当活动单元5从基准姿势产生倾斜时,在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间,使活动单元5恢复至基准姿势的方向上的磁吸引力发挥作用。因此,姿势恢复用磁性构件15及摆动驱动用磁铁14使活动单元5恢复至基准姿势。
(第二单元)
图10(a)是从+Z方向之侧观察时的第二单元4的立体图,图10(b)是从-Z方向之侧观察时的第二单元4的立体图。图11是第二单元4的剖视图。图12是从+Z方向之侧(被摄体侧)观察时的第二单元4的分解立体图。图13是从-Z方向之侧(反被摄体侧)观察时的第二单元4的分解立体图。如图10(a)及图10(b)以及图11所示,第二单元4包括围绕着轴线L可旋转地支撑固持器7的旋转支撑机构21、经由旋转支撑机构21对固持器7进行支撑的固定构件22、柔性印刷基板39及覆盖构件40。旋转支撑机构21包括旋转台座24及轴承机构25(第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28)。
如图12所示,固定构件22具有Z轴方向薄的扁平形状。固定构件22在-X方向上的端缘部分,具备矩形的缺口部112。固定构件22在除了缺口部112以外的外周缘部分具备阶差部113。在阶差部113上,设置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三个突部114。
如图12及图13所示,固定构件22在Y轴方向上的中央部分具备朝向+Z方向及-Z方向突出的筒部115。筒部115的中心孔116在Z轴方向上贯通固定构件22。如图11所示,在筒部115的内周侧,保持着第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28。换言之,筒部115从外周侧保持着第一滚珠轴承27的外轮及第二滚珠轴承28的外轮。
并且,固定构件22如图12所示,在+Z方向上的端面上具备一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117。一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117设置在将筒部115夹在之间的两侧上。在各翻滚驱动用磁铁保持凹部117中,分别插入而固定有翻滚驱动用磁铁36。各翻滚驱动用磁铁36被固定构件22从外周侧加以保护。在这里,翻滚驱动用磁铁36在圆周方向上被分极磁化。各翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a是在翻滚驱动用磁铁36的圆周方向上的中央沿径向延伸。并且,固定构件22在与筒部115在+X方向上相离的位置上,具备朝向+Z方向突出的旋转阻止用凸部118。
此外,固定构件22如图13所示,在-Z方向上的端面上具备磁轭保持用凹部121。磁轭保持用凹部121包围筒部115而设置。磁轭保持用凹部121沿Y轴方向延伸。当从Z轴方向观察时,磁轭保持用凹部121与一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117重合,磁轭保持用凹部121与一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117在Z轴方向上连通。在磁轭保持用凹部121内,从-Z方向插入磁轭120。磁轭120由磁性材料形成。在这里,磁轭保持用凹部121与一对翻滚驱动用磁铁保持凹部117相连通,因此磁轭120从-Z方向抵接至保持于翻滚驱动用磁铁保持凹部117内的翻滚驱动用磁铁36。
并且,固定构件22如图13所示,包括在磁轭保持用凹部121的外周侧朝向-Z方向突出的四个覆盖构件固定用凸部123。四个覆盖构件固定用凸部123之中的两个在固定构件22的+Y方向上的端缘部分,设置于在X轴方向上将磁轭保持用凹部121夹在之间的两侧。四个覆盖构件固定用凸部123之中的另外两个在固定构件22的-Y方向上的端缘部分,设置于在X轴方向上将磁轭保持用凹部121夹在之间的两侧。在四个覆盖构件固定用凸部123中,从-Z方向固定有覆盖构件40。覆盖构件40是从-Z方向覆盖磁轭120。在覆盖构件40的中心设置有圆形的开口部40a。如图10(b)所示,当覆盖构件40固定在固定构件22上时,在开口部40a中插入轴部132的前端。
其次,旋转台座24如图13所示,包括Z轴方向薄的扁平形状的台座本体131、以及从台座本体131朝向-Z方向突出的轴部132。如图11所示,轴部132插入至保持于固定构件22的筒部115上的第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28。即,轴部132是利用第一滚珠轴承27的内轮及第二滚珠轴承28的内轮从外周侧加以保持。轴部132贯通第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28,其前端部分从第二滚珠轴承28朝向-Z方向突出。在轴部132的前端部分,插入弹簧垫圈(spring washer)134。并且,在轴部132的前端部分,通过焊接等而固定有环状构件135。在这里,弹簧垫圈134是在第二滚珠轴承28的内轮与环状构件135之间被压缩,对第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28赋予增压。
如图13所示,在台座本体131中的与固定构件22相对向的面上,在将轴部132夹在之间的两侧设置有一对线圈固定部138。在一对线圈固定部138上,以使中心孔朝向Z轴方向的姿势保持有翻滚驱动用线圈35。在固定在一个线圈固定部138上的翻滚驱动用线圈35的内侧固定有霍尔元件140。霍尔元件140在圆周方向上位于翻滚驱动用线圈35的中心。霍尔元件140与柔性印刷基板39电连接,所述柔性印刷基板39与翻滚驱动用线圈35电连接。
如图12所示,在台座本体131的+Z方向之侧的端面,在从其外周缘向内侧朝向内侧偏移(offset)仅固定宽度的外周缘部分,设置有从+X方向之侧及Y轴方向上的两侧包围所述端面的大致U字形状的周壁142。在周壁142上,设置有朝向+X方向、+Y方向及-Y方向的各方向突出的三个突部143。
并且,在台座本体131的+Z方向之侧的端面上,在将筒部115夹在之间的Y轴方向上的两侧,设置有用于固定角度位置恢复用磁性构件37的磁性构件固定区域144。磁性构件固定区域144是以固定宽度沿X轴方向平行地延伸的沟槽145。角度位置恢复用磁性构件37具有四棱柱形状,圆周方向(X轴方向)上的尺寸长于径向上的尺寸。并且,角度位置恢复用磁性构件37的圆周方向(X轴方向)上的尺寸短于沟槽145的圆周方向(X轴方向)上的尺寸。
角度位置恢复用磁性构件37是以使长边方向朝向圆周方向的姿势固定在沟槽145内(磁性构件固定区域144内)。角度位置恢复用磁性构件37在从Z轴方向观察到旋转台座24处于预定的基准角度位置的状态时,以角度位置恢复用磁性构件37的中心与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a重合的方式,对其固定位置在沟槽145内进行调整,然后,利用粘接剂而固定在沟槽145内。
在这里,台座本体131在圆周方向上与磁性构件固定区域144不同的位置上具备开口部146。本例中,开口部146设置在与轴部132在+X方向上相离的位置上。
(翻滚用磁驱动机构)
如图10(a)及图10(b)以及图11所示,如果将旋转台座24经由第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28保持于固定构件22上,就构成翻滚用磁驱动机构31。如图11所示,翻滚用磁驱动机构31包括保持于将旋转台座24的轴部132夹在之间的两侧的一对翻滚用磁驱动机构31。各翻滚用磁驱动机构31包括保持于旋转台座24上的翻滚驱动用线圈35、以及保持于固定构件22上并且在Z轴方向上与各翻滚驱动用线圈35相对向的翻滚驱动用磁铁36。翻滚驱动用磁铁36在圆周方向上被一分为二,以与翻滚驱动用线圈35相对向的面的磁极以磁化分极线36a为界而不同的方式而磁化。翻滚驱动用线圈35为空芯线圈,使用在径向上延伸的长边部分作为有效边。霍尔元件140在旋转台座24位于预定的基准角度位置时,与位于-Z方向上的摆动驱动用磁铁14的磁化分极线36a相对向。
(旋转阻止机构)
并且,当将旋转台座24经由第一滚珠轴承27及第二滚珠轴承28而保持于固定构件22上时,如图10(a)所示,将固定构件22的旋转阻止用凸部118插入至旋转台座24的开口部146。由此,固定构件22的旋转阻止用凸部118及旋转台座24的开口部146构成对旋转台座24的围绕着Z轴的旋转角度范围进行限制的旋转阻止机构38。即,旋转台座24成为在旋转阻止用凸部118与开口部146的内周壁(抵接部)不发生干涉的范围内围绕着Z轴进行旋转的构件。换言之,旋转阻止机构38通过开口部146的内周壁从圆周方向抵接于旋转阻止用凸部118,而对旋转台座24的旋转角度范围进行限制。
(角度位置恢复机构)
图14是角度位置恢复机构32的说明图。如图14所示,角度位置恢复机构32包括角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36。如图11所示,角度位置恢复用磁性构件37在Z轴方向上,配置在将翻滚驱动用线圈35夹在之间而与翻滚驱动用磁铁36为相反侧的位置。并且,如图14所示,当从Z轴方向观察到旋转台座24经由轴承机构25而可旋转地支撑于固定构件22上的状态、即旋转台座24处于基准角度位置的状态时,角度位置恢复用磁性构件37的中心37a处于与位于-Z方向上的翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a重合的位置。换言之,在旋转台座24处于基准角度位置的状态下,包含磁化分极线36a并与轴线L平行的虚拟面32a通过角度位置恢复用磁性构件37的中心37a。
在这里,当旋转台座24从基准旋转位置向CW方向或CCW方向旋转时,角度位置恢复用磁性构件37的中心37a与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a在圆周方向上偏离。由此,在角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间,使角度位置恢复用磁性构件37的中心37a朝向翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a所处之侧的方向上的磁吸引力发挥作用。即,当旋转台座24从基准角度位置进行旋转时,在角度位置恢复用磁性构件37与翻滚驱动用磁铁36之间,使旋转台座24恢复至基准角度位置的方向上的磁吸引力发挥作用。因此,角度位置恢复用磁性构件37及翻滚驱动用磁铁36作为使旋转台座24恢复至基准角度位置的角度位置恢复机构32而发挥作用。
(第一单元的向第二单元的安装)
当将第一单元3安装于第二单元4上时,在固持器7的固持器主体部63的下端部分插入第二单元4的周壁142,在设置于固持器主体部63的定位用缺口部67中,插入从第二单元4的周壁142突出的突部143。因此,固持器7以在径向及圆周方向上经定位的状态固定在旋转台座24上。并且,当将第一单元3安装于第二单元4上时,在筒状外壳45的下端部分插入固定构件22的外周缘的阶差部113的+Z方向之侧的部分,在设置于筒状外壳45的定位用缺口部56中,插入设置于阶差部113的突部114。因此,壳体8是以在径向及圆周方向上经定位的状态固定在固定构件22上,从而构成固定体44。由此,光学单元1完成。
(光学单元的抖动修正)
光学单元1如上所述,第一单元3包括进行围绕着X轴的抖动修正及围绕着Y轴的抖动修正的摆动用磁驱动机构11。因此,可以进行俯仰(纵摆)方向及偏摆(横摆)方向上的抖动修正。并且,光学单元1中,第二单元4包括使第一单元3的固持器7旋转的翻滚用磁驱动机构31,所以能够进行翻滚方向上的抖动修正。在这里,光学单元1由于在活动单元5中包含陀螺仪(gyroscope),所以利用陀螺仪来检测围绕着正交的3轴的抖动,并驱动摆动用磁驱动机构11及翻滚用磁驱动机构31以消除所检测出的抖动。
再者,光学单元1的抖动修正也可以基于来自霍尔元件90的输出及来自霍尔元件140的输出来进行。
即,霍尔元件90在活动单元5为基准姿势时,与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a相对向,因此可以基于来自霍尔元件90的输出,检测出活动单元5为基准姿势、以及活动单元5相对于轴线Z倾斜的角度。因此,只要基于来自霍尔元件90的输出,对摆动用磁驱动机构11进行驱动以消除活动单元5的倾斜而设为基准姿势,就可以进行光学单元1的围绕着X轴、围绕着Y轴的抖动修正。并且,霍尔元件140在旋转台座24(活动体43)处于基准角度位置时,在Z轴方向上与翻滚驱动用磁铁36的磁化分极线36a相对向,因此可以基于来自霍尔元件140的输出,检测出旋转台座24(活动体43)处于基准角度位置、以及旋转台座24(活动体43)的自基准角度位置算起的旋转角度。因此,只要基于来自霍尔元件140的输出,对翻滚用磁驱动机构31进行驱动以消除旋转台座24(活动体43)的旋转而设为基准角度位置,就可以进行光学单元1的围绕着Z轴的抖动修正。
并且,光学单元1的抖动修正也可以基于陀螺仪所检测出的围绕着3轴的抖动、来自霍尔元件90的输出及来自霍尔元件140的输出来进行。这时,通过陀螺仪(gyroscope)而检测围绕着3轴的抖动,对摆动用磁驱动机构11及翻滚用磁驱动机构31进行驱动以消除所检测出的抖动,并且在使活动单元5恢复至基准姿势时基于来自霍尔元件90的输出对摆动用磁驱动机构11进行驱动,以使活动单元5准确地成为基准姿势。并且,当使旋转台座24(活动体43)恢复至基准角度位置时,基于来自霍尔元件140的输出对翻滚用磁驱动机构31进行驱动,以使旋转台座24(活动体43)准确地配置在基准角度位置。
(活动单元的姿势调整方法)
图15是活动单元5的姿势调整方法的流程图。图16是活动单元5的姿势调整方法的说明图。使光学模块2的光轴与预定的轴线L相一致的活动单元5的姿势调整(摆动体姿势调整)是在光学单元1的组装的最终阶段进行。更具体而言,在第二单元4上安装有第一单元3,但在筒状外壳45上未安装被摄体侧外壳46,在活动单元5上未安装平衡块41的状态下进行。再者,也可以在活动单元5上安装有平衡块41。
在所述状态下,在第一单元3中,活动单元5(摆动体)经由摆动支撑机构6而支撑在固持器7(支撑体)上。固持器7安装在旋转台座24上。筒状外壳45安装在固定构件22上。并且,在所述状态下,在活动单元5的光学模块固持器71上,安装有姿势恢复用磁性构件15。在筒状外壳45的筒部47的保持区域50内,通过磁吸附来保持摆动驱动用磁铁14。并且,在保持区域50内以未硬化的状态涂布有粘接剂。摆动驱动用磁铁14在初始状态下,在Z轴方向上保持于保持区域50的中央部分。由此,摆动驱动用磁铁14能够在保持区域50内沿+Z方向及-Z方向两者移动。
在调整活动单元5的姿势时,将不具备被摄体侧外壳46及平衡块41的光学单元1固定在具备水平的载置面的台座200上。即,在固定体44(筒状外壳45)的保持区域50内可移动地保持着摆动驱动用磁铁14,在活动单元5中的可与摆动驱动用磁铁14相对向的位置上保持着姿势恢复用磁性构件15的状态下,将光学单元1固定在台座200上(图15的工序ST1)。
其次,通过光学部件来获取筒状外壳45的框部48的+Z方向上的端面45a(图16)、与活动单元5的光学模块固持器71的光学模块保持部85的+Z方向上的端面85a(图16)的平行度。然后,将所获取的平行度(筒状外壳45的框部48的+Z方向上的端面45a与光学模块保持部85的+Z方向上的端面85a偏离于平行的偏离量)设为光学单元1的轴线L(固定体44的轴线L)与光学模块2的光轴的偏离量(图15的工序ST2)。
然后,使摆动驱动用磁铁14在保持区域50内沿Z轴方向(轴线L方向)移动基于所获取的偏离量的移动量。由此,使活动单元5的姿势位移,而使轴线L与光学模块2的光轴相一致(图15的工序ST3)。
在工序ST3中,当使摆动驱动用磁铁14沿+Z方向移动基于偏离量的移动量时,如图16所示,从筒状外壳45的外周侧,经由径向开口部47a,将夹具201插入至筒状外壳45的内侧。然后,使夹具201抵接至摆动驱动用磁铁14的-Z方向上的端面。然后,通过使夹具201沿+Z方向移动,而使抵接至夹具201的摆动驱动用磁铁14沿+Z方向移动。
在这里,在固定于活动单元5上的姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间,会产生使姿势恢复用磁性构件15的中心与摆动驱动用磁铁14的磁化分极线14a相一致的方向上的磁吸引力。因此,只要使摆动驱动用磁铁14沿+Z方向移动,借由在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间起作用的磁吸引力,活动单元5的姿势就会追随于摆动驱动用磁铁14的移动而位移。即,活动单元5中,靠近向+Z方向移动的摆动驱动用磁铁14之侧向+Z方向之侧位移。
并且,在工序ST3中,当使摆动驱动用磁铁14沿-Z方向移动基于偏离量的移动量时,如图16所示,从筒状外壳45的+Z方向,经由轴方向开口部48b,将夹具202插入至筒状外壳45的内侧。然后,使所述夹具202抵接至摆动驱动用磁铁14的+Z方向上的端面。然后,通过使夹具202向-Z方向移动,而使抵接至夹具202的摆动驱动用磁铁14沿-Z方向移动。
在这里,只要使摆动驱动用磁铁14沿-Z方向移动,借由在姿势恢复用磁性构件15与摆动驱动用磁铁14之间起作用的磁吸引力,固定有姿势恢复用磁性构件15的活动单元5的姿势就会追随于摆动驱动用磁铁14的移动而位移。即,活动单元5中,靠近向-Z方向移动的摆动驱动用磁铁14之侧向-Z方向之侧位移。
摆动驱动用磁铁14的位置调整是通过使两个摆动用磁驱动机构11A及两个摆动用磁驱动机构11B的四个摆动驱动用磁铁14中的任一者移动来进行。并且,根据需要,通过使摆动用磁驱动机构11A及摆动用磁驱动机构11B的四个摆动驱动用磁铁14中的多个移动来进行。
在这里,在两个摆动用磁驱动机构11A中,使位于-X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A的摆动驱动用磁铁14沿+Z方向或-Z方向移动时,只要使位于+X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A的摆动驱动用磁铁14朝向与位于-X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A的摆动驱动用磁铁14在Z轴方向上相反的方向移动,借由位于+X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A的摆动驱动用磁铁14与姿势恢复用磁性构件15之间的磁吸引力、以及位于-X方向之侧的摆动用磁驱动机构11A的摆动驱动用磁铁14与姿势恢复用磁性构件15之间的磁吸引力,活动单元5的基准姿势就会稳定。
并且,在两个摆动用磁驱动机构11B中,使位于-Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B的摆动驱动用磁铁14沿+Z方向或-Z方向移动时,只要使位于+Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B的摆动驱动用磁铁14朝向与位于-Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B的摆动驱动用磁铁14在Z轴方向上相反的方向移动,借由位于+Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B的摆动驱动用磁铁14与姿势恢复用磁性构件15之间的磁吸引力、以及位于-Y方向之侧的摆动用磁驱动机构11B的摆动驱动用磁铁14与姿势恢复用磁性构件15之间的磁吸引力,活动单元5的基准姿势就会稳定。
当规定活动单元5的基准姿势后,将光学单元1配置在预定的温度状态的温度槽内。由此,对光学单元1进行加温,使涂布在保持区域50内的粘接剂硬化。其结果为,摆动驱动用磁铁14在移动后的移动位置上固定在筒状外壳45上(图15的工序ST4)。只要将摆动驱动用磁铁14通过粘接剂而固定在筒状外壳45上,其后即使在外力施加至光学单元1的情况下,摆动驱动用磁铁14也不会发生变化。因此,即使在外力施加至光学单元1的情况下,也可以防止活动单元5的基准姿势发生变化。然后,将筒状外壳45固定在被摄体侧外壳46上。并且,在活动单元5上安装平衡块41,使活动单元5的重心与摆动支撑机构6的活动单元5的摆动中心(第一轴R1及第二轴R2)相一致。
再者,也可以在使摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动的动作的同时,监视筒状外壳45的框部48的+Z方向上的端面45a与活动单元5的光学模块保持部85的+Z方向上的端面85a的平行度,在端面45a与端面85a达到平行的时点停止摆动驱动用磁铁14的移动,并在所述移动位置上,将摆动驱动用磁铁14固定在筒状外壳45上。
并且,在所述例中,是在活动单元5上未安装平衡块41的状态下进行从工序ST1到工序ST4的姿势调整动作,但是也可以在活动单元5上安装平衡块41之后进行姿势调整动作。换言之,在所述例中,是在规定活动单元5的基准姿势之后,在活动单元5上安装平衡块41而使活动单元5的重心与摆动支撑机构6的活动单元5的摆动中心相一致,但是也可以在活动单元5上安装平衡块41而使活动单元5的重心与摆动支撑机构6的活动单元5的摆动中心相一致之后,使摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动而规定活动单元5的基准姿势。
(作用效果)
在本例中,可以通过使构成姿势恢复机构12的摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向(轴线L方向)移动,来规定活动单元5的基准姿势。并且,在规定活动单元5的基准姿势之后,利用粘接剂将摆动驱动用磁铁14固定在筒状外壳45上,所以即使在外力施加至光学单元1的情况下,摆动驱动用磁铁14也不会发生变化,从而可以防止活动单元5的基准姿势发生变化。
并且,在本例中,是在调整活动单元5的基准姿势时使摆动驱动用磁铁14移动,所以容易对活动单元5的基准姿势进行调整。即,活动单元5的姿势也可以通过使保持于活动单元5上的姿势恢复用磁性构件15移动来调整,但是与使保持于可摆动的构件(活动单元5)上的姿势恢复用磁性构件15移动相比,使保持在经固定的构件(筒状外壳45)上的摆动驱动用磁铁14移动更容易。并且,摆动驱动用磁铁14与姿势恢复用磁性构件15相比更大,所以容易使夹具201、夹具202抵接。
此外,筒状外壳45包含磁性材料,摆动驱动用磁铁14是以磁吸附于筒状外壳45上的状态被保持,所以容易使摆动驱动用磁铁14在筒状外壳45的保持区域50内移动。并且,筒状外壳45包含磁性材料,所以筒状外壳45作为后磁轭而发挥作用。由此,可以提高摆动用磁驱动机构11所产生的扭矩。
并且,在本例中,筒状外壳45具备用于插入夹具201的径向开口部47a,因此从筒状外壳45的外周侧,容易使保持于筒状外壳45的内壁面上的摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动。此外,筒状外壳45具备用于插入夹具202的轴方向开口部48b,所以容易从筒状外壳45的+Z方向上的外侧使保持于筒状外壳45的内壁面上的摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动。
(变形例)
在所述例中,是使摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动而调整活动单元5的姿势,但是也可以通过使姿势恢复用磁性构件15在磁性构件固定区域92(沟槽93)内沿Z轴方向移动,来调整活动单元5的姿势。
并且,在所述例中,也可以设为:在筒状外壳45的筒部47的内壁面上,在沿围绕着Z轴的圆周方向与保持区域50相邻的位置上设置沿Z轴方向延伸的引导部,引导部是从圆周方向抵接至保持于保持区域50内的摆动驱动用磁铁14。这样一来,当使夹具201、夹具202抵接于摆动驱动用磁铁14而沿Z轴方向移动时,可以使摆动驱动用磁铁14沿引导部移动,所以能够以维持着摆动驱动用磁铁14的姿势的状态,使摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动。再者,也可以通过将摆动驱动用磁铁14的圆周方向上的宽度尺寸设为与筒部47的各侧板51~侧板54的圆周方向上的尺寸相同,而使与各侧板51~侧板54在圆周方向上相邻的侧板55的边缘,作为沿Z轴方向引导摆动驱动用磁铁14的引导部而发挥作用。
再者,在所述例中,被插入用于使一个摆动驱动用磁铁14移动的夹具201、夹具202的径向开口部47a及轴方向开口部48b的数量分别为一个,但是也可以在圆周方向上设置相离的两个以上的开口部。这样一来,可以使从两个以上的径向开口部47a及两个以上的轴方向开口部48b插入的夹具201、夹具202抵接至摆动驱动用磁铁14的Z轴方向上的端面的两处,因此当使夹具201、夹具202沿Z轴方向移动时,可以保持着将摆动驱动用磁铁14的姿势设为固定的状态,使摆动驱动用磁铁14沿Z轴方向移动。
并且,也可以在摆动驱动用磁铁14上设置夹具201、夹具202所抵接的被抵接部。图17是设置有被抵接部的变形例的摆动驱动用磁铁的说明图。本例的摆动驱动用磁铁14A在Z轴方向上的两端面上,分别具备向Z轴方向凹陷的凹部150。由此,将凹部150的内壁面设为夹具201、夹具202所抵接的被抵接部。这样一来,可以使夹具201、夹具202与摆动驱动用磁铁14准确地抵接,因此可以通过夹具201、夹具202的移动,来使摆动驱动用磁铁14准确地移动。
(其它实施方式)
也可以在活动单元5之侧保持摆动驱动用磁铁14,在固定体44(筒状外壳45)之侧保持摆动驱动用线圈,从而构成摆动用磁驱动机构11。这时,在固定体44(筒状外壳45)之侧保持姿势恢复用磁性构件15,与活动单元5之侧的摆动驱动用磁铁14一并构成姿势恢复机构12。并且,这时,也可以通过使摆动驱动用磁铁14及姿势恢复用磁性构件15中的至少一者沿Z轴方向移动,来进行活动单元5的姿势调整。
再者,本例的第一单元3也可以不与第二单元4组合,而用作使活动单元5围绕着第一轴R1及围绕着第二轴R2摆动而进行抖动修正的带抖动修正功能的光学单元1。这时,筒状外壳45或被摄体侧外壳46(固定体)也可以兼作固持器7(支撑体)。即,省略固持器7,并且在筒状外壳45或被摄体侧外壳46(固定体44)上的第二轴R2(第二的轴线L)上的对角位置上设置第二摆动支撑部102。并且,在设置于活动单元5上的第一摆动支撑部101与设置于筒状外壳45或被摄体侧外壳46上的第二摆动支撑部102之间配置活动框103,而构成摆动支撑机构6。
Claims (11)
1.一种带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,所述带抖动修正功能的光学单元包括:
摆动体,具备光学元件;
摆动支撑机构,能够在基准姿势与倾斜姿势之间摆动地支撑所述摆动体,所述基准姿势是预先设定的轴线与所述光学元件的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是所述光轴相对于所述轴线以规定的角度倾斜的姿势;
支撑体,经由所述摆动支撑机构支撑所述摆动体;
摆动用磁驱动机构,使所述摆动体摆动;以及
固定体,从外周侧包围所述摆动体;
所述摆动用磁驱动机构包括固定在所述摆动体及所述固定体中的一者上的线圈、以及保持于另一者上的磁铁,所述磁铁沿所述轴线方向被分极磁化成两极,所述带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法的特征在于:
使磁性构件保持在所述摆动体及所述固定体之中固定有所述线圈之侧,且从与所述轴线正交的径向观察时与所述磁铁重合的位置,
使所述磁性构件或所述磁铁沿所述轴线方向移动,使所述光轴与所述轴线相一致,
使沿所述轴线方向移动的所述磁性构件或所述磁铁固定在移动后的移动位置。
2.根据权利要求1所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
将所述磁铁保持于所述固定体,
使所述磁铁沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。
3.根据权利要求1或2所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
所述固定体包含筒构件,所述筒构件包含磁性材料并从径向上的外侧包围所述摆动体,并且在所述筒构件中在与所述摆动体相对向的内壁面上预先设置保持区域,所述保持区域以所述磁铁能够沿轴线方向移动的状态来保持该磁铁,
将所述磁铁保持于所述保持区域内,并且使所述磁铁沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。
4.根据权利要求3所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
在所述筒构件上,预先设置在所述径向上贯通的径向开口部,
将夹具从所述径向开口部插入至筒构件的内侧并抵接至所述磁铁,通过使所述夹具移动来使所述磁铁沿所述轴线方向移动。
5.根据权利要求4所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
所述筒构件包括设置有所述保持区域及所述开口部的筒部、以及从所述筒部的所述轴线方向上的一端向内周侧突出的框部,
在所述框部中,在与保持于所述保持区域内的所述磁铁在所述轴线方向上相对向的位置上预先设置轴方向开口部,
将夹具从所述轴方向开口部插入至所述筒部并抵接至所述磁铁,通过使所述夹具移动,来使所述磁铁沿所述轴线方向移动。
6.根据权利要求1所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
作为所述摆动用磁驱动机构,预先具备第一摆动用磁驱动机构及第二摆动用磁驱动机构,所述第一摆动用磁驱动机构及第二摆动用磁驱动机构配置在将所述轴线夹在之间的两侧,
作为所述磁性构件,使第一磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第一摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧,且从所述径向观察时与所述第一摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,并使第二磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第二摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧,且从所述径向观察时与所述第二摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,
使所述第一摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第一磁性构件沿所述轴线方向移动,并且使所述第二摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第二磁性构件沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。
7.根据权利要求6所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:
作为所述摆动用磁驱动机构,预先具备第三摆动用磁驱动机构和第四摆动用磁驱动机构,所述第三摆动用磁驱动机构围绕着所述轴线配置在所述第一摆动用磁驱动机构与所述第二摆动用磁驱动机构之间的角度位置上,所述第四摆动用磁驱动机构将所述轴线夹在之间而配置在所述第三摆动用磁驱动机构的相反侧,
作为所述磁性构件,使第三磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第三摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧,且从所述径向观察时与所述第三摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,并使第四磁性构件保持于所述摆动体及所述固定体之中固定有所述第四摆动用磁驱动机构的所述线圈之侧,且从所述径向观察时与所述第四摆动用磁驱动机构的所述磁铁重合的位置,
使所述第三摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第三磁性构件沿所述轴线方向移动,并且使所述第四摆动用磁驱动机构的所述磁铁或所述第四磁性构件沿所述轴线方向移动而使所述摆动体的光轴与所述轴线相一致。
8.根据权利要求1或7所述的带抖动修正功能的光学单元的摆动体姿势调整方法,其特征在于:所述固定体兼作所述支撑体。
9.一种带抖动修正功能的光学单元,其特征在于包括:
摆动体,具备光学元件;
摆动支撑机构,能够在基准姿势与倾斜姿势之间摆动地支撑所述摆动体,所述基准姿势是预先设定的轴线与所述光学元件的光轴相一致的姿势,所述倾斜姿势是所述光轴相对于所述轴线以规定的角度倾斜的姿势;
支撑体,经由所述摆动支撑机构支撑所述摆动体;
摆动用磁驱动机构,使所述摆动体摆动;以及
固定体,从外周侧包围所述摆动体;并且
所述摆动用磁驱动机构包括固定在所述摆动体及所述固定体中的一者上的线圈、以及保持于另一者上的磁铁,
所述磁铁是沿所述轴线方向分极磁化成两极,
所述固定体包括筒构件,所述筒构件包含磁性材料并从外周侧包围所述摆动体,
所述筒构件在与所述摆动体相对向的内壁面上具备保持区域,所述保持区域以所述磁铁能够沿轴线方向移动的状态来保持该磁铁,并且所述筒构件具备径向开口部,所述径向开口部用于使夹具从所述筒构件的外侧抵接至保持于所述保持区域内的所述磁铁。
10.根据权利要求9所述的带抖动修正功能的光学单元,其特征在于:
所述筒构件包括:筒部,包括所述保持区域及所述径向开口部;框部,从所述筒部的所述轴线方向上的一端向内周侧突出;以及轴方向开口部,用于使夹具从所述筒构件的外侧抵接至保持于所述保持区域内的所述磁铁;并且
所述轴方向开口部在所述框部中设置在与保持于所述保持区域内的所述磁铁在所述轴线方向上相对向的位置。
11.根据权利要求9或10所述的带抖动修正功能的光学单元,其特征在于:所述固定体兼作所述支撑体。
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