JP2023031797A - 光学ユニット及び光学ユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁石及び磁性部材が剥がれたり位置ずれしたりすることを抑制することが可能な光学ユニット及び光学ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】光学ユニット1は、可動体2と、支持体3と、揺動機構120と、磁石151と、磁性部材152とを有する。可動体は、光の進行方向を変える光学要素10を有する。支持体は、揺動軸線を中心として揺動可能に、可動体を支持する。揺動機構は、前記揺動軸線を中心として可動体を揺動する。磁石は、可動体及び支持体の一方に配置される。磁性部材は、可動体及び支持体の他方に配置される。支持体が可動体を支持する方向から見て、磁石と磁性部材とが重なる。可動体及び支持体の少なくとも一方は、磁石と磁性部材との間に配置される被覆部301を有し、被覆部は、磁石及び磁性部材の一方の輪郭の少なくとも一部を被覆する。【選択図】図5C
Description
本発明は、光学ユニット及び光学ユニットの製造方法に関する。
カメラによって静止画又は動画を撮影する際に手振れに起因して像ブレが生じることがある。そして、像ブレを抑制して鮮明な撮影を可能にするための手振れ補正装置が実用化されている。
例えば、特許文献1には、反射部材と、ホルダと、第1のハウジングとを有する反射モジュールが記載されている。ホルダには、反射部材が取り付けられる。第1のハウジングは、ホルダを収容する。ホルダは、第1のハウジング内で第1の軸及び第2の軸に対して自由に回転する。また、ホルダと第1のハウジングとの対向面には、互いに磁気的に引き付けられる第1ヨークと磁石とがそれぞれ配置される。第1ヨークは、磁性材料として提供される。磁石は、ホルダの表面に取り付けられる。第1ヨークは、第1のハウジングの表面に取り付けられる。
ところで、特許文献1のような反射モジュールでは、通常、磁石はホルダの表面に接着剤を用いて取り付けられる。また、通常、ヨークはハウジングの表面に接着剤を用いて取り付けられる。
しかしながら、磁石及びヨークをホルダ及びハウジングの表面に接着剤を用いて接着した場合、磁石及びヨークがホルダ及びハウジングの表面から剥がれたり、接着した位置からずれたりする場合がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石及び磁性部材が剥がれたり位置ずれしたりすることを抑制することが可能な光学ユニット及び光学ユニットの製造方法を提供することにある。
本発明の例示的な光学ユニットは、可動体と、支持体と、揺動機構と、磁石と、磁性部材とを有する。前記可動体は、光の進行方向を変える光学要素を有する。前記支持体は、揺動軸線を中心として揺動可能に、前記可動体を支持する。前記揺動機構は、前記揺動軸線を中心として前記可動体を揺動する。前記磁石は、前記可動体及び前記支持体の一方に配置される。前記磁性部材は、前記可動体及び前記支持体の他方に配置される。前記磁石と前記磁性部材とは重なる。前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石と前記磁性部材との間に配置される被覆部を有し、前記被覆部は、前記磁石及び前記磁性部材の一方の輪郭の少なくとも一部を被覆する。
本発明の他の例示的な光学ユニットの製造方法は、可動体と、支持体と、揺動機構と、磁石と、磁性部材とを有する光学ユニットの製造方法である。前記可動体は、光の進行方向を変える光学要素を有する。前記支持体は、揺動軸線を中心として揺動可能に、前記可動体を支持する。前記揺動機構は、前記揺動軸線を中心として前記可動体を揺動する。前記磁石は、前記可動体及び前記支持体の一方に配置される。前記磁性部材は、前記可動体及び前記支持体の他方に配置される。前記磁石と前記磁性部材とは重なる。前記光学ユニットの製造方法は、前記磁石又は前記磁性部材を金型内に配置する工程と、前記金型内に樹脂を射出して、前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方を成型する工程と、前記可動体を前記支持体によって支持させる工程とを有する。前記成型する工程によって、前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石及び前記磁性部材の輪郭の少なくとも一部を被覆する被覆部を有する。前記支持させる工程において、前記被覆部は、前記磁石と前記磁性部材との間に配置される。
例示的な本発明によれば、磁石及び磁性部材が剥がれたり位置ずれしたりすることを抑制することが可能な光学ユニット及び光学ユニットの製造方法を提供できる。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
本明細書では、理解の容易のため、互いに交差する第1方向X、第2方向Y及び第3方向Zを適宜記載している。また、本明細書では、第1方向X、第2方向Y及び第3方向Zは互いに直交しているが、直交していなくてもよい。また、第1方向の一方側を第1方向Xの一方側X1と記載し、第1方向の他方側を第1方向Xの他方側X2と記載する。また、第2方向の一方側を第2方向Yの一方側Y1と記載し、第2方向の他方側を第2方向Yの他方側Y2と記載する。また、第3方向の一方側を第3方向Zの一方側Z1と記載し、第3方向の他方側を第3方向Zの他方側Z2と記載する。また、便宜上、第1方向Xを上下方向として説明する場合がある。第1方向Xの一方側X1は下方向を示し、第1方向Xの他方側X2は上方向を示す。ただし、上下方向、上方向、及び下方向は、説明の便宜上定めるものであり、鉛直方向に一致する必要はない。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したに過ぎず、本発明に係る光学ユニットの使用時及び組立時の向きを限定しない。
まず、図1を参照して、光学ユニット1の用途の一例について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る光学ユニット1を備えたスマートフォン200を模式的に示す斜視図である。スマートフォン200は、光学ユニット1を有する。光学ユニット1は、入射した光を特定の方向に反射する。図1に示すように、光学ユニット1は、例えばスマートフォン200の光学部品として好適に用いられる。なお、光学ユニット1の用途は、スマートフォン200に限定されず、デジタルカメラ及びビデオカメラなどの種々の装置に使用できる。
スマートフォン200は、光の入射するレンズ202を有する。スマートフォン200では、光学ユニット1は、レンズ202よりも内側に配置される。光Lがレンズ202を介してスマートフォン200の内部に入射すると、光Lは光学ユニット1によって進行方向が変更される。そして、光Lは、レンズユニット(図示せず)を介して撮像素子(図示せず)で撮像される。
次に、図2から図13を参照して、光学ユニット1について説明する。図2は、本実施形態に係る光学ユニット1を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係る光学ユニット1を可動体2と支持体3とに分解した分解斜視図である。図2及び図3に示すように、光学ユニット1は、可動体2と、支持体3と、第2揺動機構120とを少なくとも有する。本実施形態では、光学ユニット1は、磁石151と、磁性部材152(図4)とを有する。また、本実施形態では、光学ユニット1は、第1揺動機構110をさらに有する。また、本実施形態では、光学ユニット1は、予圧部40をさらに有する。なお、第2揺動機構120は、本発明の「揺動機構」の一例である。以下、詳細に説明する。
図4は、本実施形態に係る光学ユニット1の可動体2の分解斜視図である。図2から図4に示すように、光学ユニット1は、可動体2と、支持体3とを有する。支持体3は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、可動体2を支持する。なお、第2揺動軸線A2は、本発明の「揺動軸線」の一例である。
可動体2は、光学要素10を有する。また、可動体2は、ホルダ20と、第1支持部30とを有する。また、可動体2は、予圧部40を有する。光学要素10は、光の進行方向を変える。ホルダ20は、光学要素10を保持する。第1支持部30は、第2揺動軸線A2と交差する第1揺動軸線A1を中心として揺動可能に、ホルダ20及び光学要素10を支持する。また、第1支持部30は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、支持体3に支持される。より具体的には、第1支持部30は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、支持体3の第2支持部60に支持される。
つまり、ホルダ20は第1支持部30に対して揺動可能であり、第1支持部30は第2支持部60に対して揺動可能である。従って、第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2のそれぞれを中心として光学要素10を揺動できるため、第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2のそれぞれを中心として光学要素10の姿勢を補正できる。よって、2つの方向において像ブレを抑制できる。その結果、1つの揺動軸線のみを中心として光学要素10を揺動させる場合に比べて、補正精度を向上できる。なお、第1揺動軸線A1は、ピッチング軸とも呼ばれる。第2揺動軸線A2は、ロール軸とも呼ばれる。
本実施形態では、上述したように、第1支持部30は、ホルダ20及び光学要素10を支持する。また、第1支持部30は、第2支持部60に支持される。すなわち、ホルダ20及び光学要素10は、第1支持部30を介して、間接的に支持体3の第2支持部60に支持される。なお、ホルダ20及び光学要素10は、第1支持部30を介さずに、直接的に支持体3の第2支持部60に支持されてもよい。すなわち、可動体2は、第1支持部30を有しなくてもよい。
第1揺動軸線A1は、第1方向X及び第2方向Yに対して交差する第3方向Zに沿って延びる軸線である。また、第2揺動軸線A2は、第1方向Xに沿って延びる軸線である。従って、第1方向X及び第2方向Yと交差する第1揺動軸線A1を中心として光学要素10を揺動できる。また、第1方向Xに沿って延びる第2揺動軸線A2を中心として光学要素10を揺動できる。よって、光学要素10の姿勢を適切に補正できる。また、第1方向X及び第2方向Yは、光L(図5A)の進行方向に沿った方向である。つまり、光の進行方向である第1方向X及び第2方向Yと交差する第1揺動軸線A1を中心として光学要素10を揺動できる。従って、光学要素10の姿勢をより適切に補正できる。
また、第1支持部30は、第3方向Zにホルダ20を支持する。従って、第1支持部30を、第3方向Zに沿って延びる第1揺動軸線A1を中心として容易に揺動できる。具体的には、本実施形態では、第1支持部30は、予圧部40を介して第3方向Zにホルダ20を支持する。
図5Aは、図2のVA-VA線に沿った断面図である。図5Bは、図2のVB-VB線に沿った断面図である。図5Cは、図2のVC-VC線に沿った断面図である。図5Dは、図2のVD-VD線に沿った断面図である。図6は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10及びホルダ20の分解斜視図である。図5Aから図5D及び図6に示すように、光学要素10は、プリズムからなる。プリズムは、空気よりも屈折率の高い透明な材料から形成される。なお、光学要素10は、例えば、板状の鏡であってもよい。本実施形態では、光学要素10は、略三角柱形状を有する。具体的には、光学要素10は、光入射面11と、光出射面12と、反射面13と、一対の側面14とを有する。光入射面11には、光Lが入射される。光出射面12は、光入射面11に接続する。光出射面12は、光入射面11に対して垂直に配置される。反射面13は、光入射面11及び光出射面12に接続する。反射面13は、光入射面11及び光出射面12のそれぞれに対して約45度傾斜する。反射面13は、第1方向Xの一方側X1に進行する光Lを、第1方向Xと交差する第2方向Yの一方側Y1に反射する。すなわち、光学要素10は、第1方向Xの一方側X1に進行する光Lを、第1方向Xと交差する第2方向Yの一方側Y1に反射する。一対の側面14は、光入射面11、光出射面12及び反射面13に接続する。
また、光学要素10の光軸L10と第2揺動軸線A2とは、重なって配置される。なお、本明細書において、光学要素10の光軸L10とは、光学要素10の光入射面11に対して垂直で且つ反射面13の中心を通過する軸線、又は光の入射するレンズ202の光軸、又は反射先にあるレンズユニットの光軸と反射面13との交点を通り、レンズユニットの光軸に対して垂直な方向に延びる軸線、又は、撮像素子の中心を通る直線と反射面13との交点を通り、撮像素子の中心を通る直線に対して垂直な方向に延びる軸線の少なくともいずれかと一致する軸線を意味する。典型的には、光学要素10の光入射面11に対して垂直で且つ反射面13の中心を通過する軸線と、光の入射するレンズ202の光軸と、反射先にあるレンズユニットの光軸と反射面13との交点を通り、レンズユニットの光軸に対して垂直な方向に延びる軸線と、撮像素子の中心を通る直線と反射面13との交点を通り、撮像素子の中心を通る直線に対して垂直な方向に延びる軸線とは全て一致する。
ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方は、予圧部40とは反対側に窪む凹部、又は、予圧部40に向かって突出する凸部を有する。本実施形態では、ホルダ20は、予圧部40とは反対側に窪む軸上凹部22bを有する。
具体的には、ホルダ20は、例えば樹脂からなる。ホルダ20は、ホルダ本体21と、一対の側面部22とを有する。また、ホルダ20は、一対の対向側面22aと、軸上凹部22bとを有する。
ホルダ本体21は、第3方向Zに延びる。ホルダ本体21は、支持面21aと、複数の凹部21dとを有する。本実施形態では、ホルダ本体21は、3つの凹部21dを有する。支持面21aは、光学要素10を支持する。支持面21aは、光学要素10の反射面13に面し、一対の側面部22に接続される面である。支持面21aは、光Lの入射方向に対して約45度傾斜した傾斜面であり、傾斜面の略全域にわたって光学要素10の反射面13と接触する。光Lの入射方向は、第1方向Xの一方側X1に向かう方向である。凹部21dは、支持面21aに配置される。凹部21dは、光学要素10とは反対側に窪む。なお、ホルダ本体21は、凹部21dを有しなくてもよい。
また、ホルダ本体21は、背面21bと、下面21cとを有する。背面21bは、支持面21aのうち光Lの出射方向とは反対側の端部に接続する。なお、「光Lの出射方向」は、第2方向Yの一方側Y1である。また、「光Lの出射方向とは反対側の端部」は、第2方向Yの他方側Y2の端部である。下面21cは、支持面21a及び背面21bに接続する。
一対の側面部22は、ホルダ本体21から第3方向Zと交差する交差方向に延びる。交差方向は、例えば、第1方向X及び第2方向Yを含む。一対の側面部22は、ホルダ本体21の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部22は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。一対の対向側面22aは、一対の側面部22のそれぞれに配置される。一対の対向側面22aは、一対の予圧部40にそれぞれ対向する。予圧部40の詳細構造については、後述する。軸上凹部22bは、対向側面22aに配置される。軸上凹部22bは、第1揺動軸線A1上においてホルダ20の内側に向かって窪む。軸上凹部22bは、予圧部40の軸上凸部45の少なくとも一部を収容する。軸上凹部22bは、凹状の球面の少なくとも一部を有する。
また、ホルダ20及び第1支持部30の一方は、制限凹部22cを有する。制限凹部22cは、第1揺動軸線A1と交差する方向に予圧部40の突出部46が移動することを制限する。
本実施形態では、ホルダ20は、制限凹部22cを有する。具体的には、制限凹部22cは、対向側面22aに配置される。制限凹部22cは、予圧部40が側面部22に沿って所定距離以上移動することを制限する。より具体的には、制限凹部22cは、第3方向Zにおいてホルダ20の内側に向かって窪む。制限凹部22cは、内面22dを有する。例えば、制限凹部22cは、第1方向Xの両側、及び、第2方向Yの両側が閉じた凹部であってもよい。また、例えば、制限凹部22cは、第1方向Xの片側が開放した凹部であってもよいし、第2方向Yの片側が開放した凹部であってもよい。
制限凹部22cの内部には、予圧部40の突出部46が配置される。予圧部40の突出部46は、軸上凸部45が軸上凹部22bに嵌った状態で、制限凹部22cの内面22dから所定距離をおいて離隔する。その一方、光学ユニット1に衝撃等が加わってホルダ20が例えば第1方向X及び第2方向Yに所定距離以上移動しそうになった場合、予圧部40の突出部46が制限凹部22cの内面22dに接触する。従って、ホルダ20が予圧部40から外れることを抑制できる。制限凹部22cは、本実施形態では、例えば4つ設けられている。制限凹部22cの数は、1つであってもよいが、複数であることが好ましい。
光学ユニット1は、予圧部40を有する。予圧部40は、ホルダ20と第1支持部30とを接続する。予圧部40は、弾性変形可能である。また、予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方に配置される。予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも他方に対して、第1揺動軸線A1の軸線方向に予圧を付与する。従って、ホルダ20が第1支持部30に対して第1揺動軸線A1の軸線方向に位置ズレすることを抑制できる。また、各部材の寸法に製造誤差が生じた場合であっても、第1揺動軸線A1の軸線方向にがたつき等が生じることを抑制できる。言い換えると、例えば、第1揺動軸線A1の軸線方向にホルダ20の位置が変位することを抑制できる。第1揺動軸線A1の軸線方向は、第3方向Zに沿った方向である。なお、本明細書において「予圧を付与する」とは、予め荷重を与えることを意味する。
次に、図7及び図8を参照して、予圧部40の詳細構造について説明する。図7は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10、ホルダ20及び予圧部40を示す分解斜視図である。図8は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10、ホルダ20、予圧部40、第1支持部30及び第2磁石121を示す分解斜視図である。図7及び図8に示すように、予圧部40は、ホルダ20と第1支持部30との間に配置される。予圧部40は、ホルダ20に対して第1揺動軸線A1の軸線方向に予圧を付与する。
具体的には、本実施形態では、各予圧部40は、単一の部材である。予圧部40は、1枚の板部材を折り曲げることによって形成されている。予圧部40は、本実施形態では板バネである。予圧部40は、第1支持部30に配置される。
予圧部40は、ホルダ20側に位置する第1面部41と、第1支持部30側に位置する第2面部42と、第1面部41及び第2面部42を接続する湾曲部43とを有する。従って、予圧部40を第1揺動軸線A1の軸線方向に容易に変形できる。その結果、湾曲部43のたわみにより弾性力が生じるため、簡素な構成で、ホルダ20に対して軸線方向に容易に予圧を付与できる。
具体的には、第1面部41は、第1揺動軸線A1の軸線方向においてホルダ20に対向する。第1面部41は、ホルダ20の側面部22に対向する。第1面部41は、第1方向X及び第2方向Yに沿って延びる。第1面部41は、側面部22に沿って配置される。第2面部42は、第1揺動軸線A1の軸線方向において第1支持部30に対向する。第2面部42は、第1支持部30の側面部32に対向する。第2面部42は、第1方向X及び第2方向Yに沿って延びる。第2面部42は、側面部32に沿って配置される。
湾曲部43は、弾性変形可能である。よって、第1面部41及び第2面部42は、互いに接近又は離隔する方向に移動可能である。本実施形態では、予圧部40がホルダ20と第1支持部30との間に配置された状態で、第1面部41及び第2面部42が互いに接近するように、予圧部40は第1揺動軸線A1の軸線方向に圧縮変形される。従って、予圧部40は、変形量に応じた反力によってホルダ20に予圧を付与する。
予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方に向かって突出する凸部、又は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方とは反対側に窪む凹部を有する。予圧部40の凸部又は凹部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方の凹部又は凸部に接触する。本実施形態では、予圧部40は、軸上凸部45を有する。軸上凸部45は、ホルダ20に向かって突出する。予圧部40の軸上凸部45は、ホルダ20の軸上凹部22bに接触する。
また、本実施形態では、軸上凸部45は、第1面部41に配置される。軸上凸部45は、第1揺動軸線A1上においてホルダ20に向かって突出する。軸上凸部45は、球面の少なくとも一部を有する。軸上凸部45の一部は、軸上凹部22bに収容される。従って、軸上凸部45と軸上凹部22bとが点接触するので、予圧部40によってホルダ20を安定して支持できる。
また、本実施形態では、予圧部40は一対設けられている。つまり、光学ユニット1は、予圧部40を一対有する。一対の予圧部40は、ホルダ20に対して第1揺動軸線A1の軸線方向の両側に配置される。従って、予圧部40をホルダ20の片側のみに配置する場合に比べて、ホルダ20をより安定して支持できる。
具体的には、一対の予圧部40の軸上凸部45は、ホルダ20の一対の軸上凹部22bにそれぞれ接触する。ホルダ20は、軸上凸部45と接触する2つの接点で予圧部40によって、第1揺動軸線A1の軸線方向の両側から支持される。従って、ホルダ20は、2つの接点を通過する第1揺動軸線A1を中心として揺動可能である。
また、予圧部40は、突出部46をさらに有する。突出部46は、第1面部41及び第2面部42の一方に配置されるとともに、ホルダ20及び第1支持部30の一方に向かって突出する。本実施形態では、突出部46は、軸上凸部45と同様、第1面部41に配置される。突出部46は、第1揺動軸線A1に沿った方向において、ホルダ20に向かって突出する。突出部46は、制限凹部22cに対応して設けられる。突出部46は、各予圧部40に例えば4つ設けられる。突出部46の一部は、制限凹部22cに収容される。突出部46は、軸上凸部45を囲うように配置される。言い換えると、軸上凸部45は、4つの突出部46を含む領域の内部に配置される。なお、突出部46の数は、例えば、1つ~3つ、又は、5つ以上であってもよい。また、突出部46は、第1面部41の端部を折り曲げることによって形成されている。
予圧部40は、取付部47を有する。取付部47は、例えば第2面部42に配置される。取付部47は、第2面部42の上端に配置される。取付部47は、第1支持部30の側面部32の上端に取り付けられる。取付部47は、例えば、側面部32の上端を第1方向Xに挟み込むことにより、側面部32に取り付けられる。なお、予圧部40は、取付部47を有しなくてもよく、例えば、接着剤等を用いて第1支持部30に固定されてもよい。
図9は、本実施形態に係る光学ユニット1の可動体2を示す斜視図である。図10は、本実施形態に係る光学ユニット1の第1支持部30を第1方向Xの一方側X1から示す図である。図11は、本実施形態に係る光学ユニット1の支持体3の分解斜視図である。図12は、本実施形態に係る光学ユニット1の第2支持部60周辺を示す斜視図である。
図9から図12に示すように、可動体2及び支持体3の一方は、可動体2及び支持体3の他方に向かって突出する第1凸部71を有する。具体的には、第1支持部30及び第2支持部60の一方は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に向かって突出する第1凸部71を有する。可動体2及び支持体3の他方は、第1凸部71に接触する。第1凸部71は、第2揺動軸線A2上に配置される。従って、可動体2は、第1凸部71を中心として揺動する。よって、可動体2と支持体3との接触位置から揺動中心までの長さを小さくできる。可動体2を揺動させる際に必要な力は、接触位置から揺動中心までの長さと摩擦力との積であるので、第1凸部71を第2揺動軸線A2上に配置することによって、可動体2を揺動させる際に必要な力を低減できる。つまり、光学ユニット1の駆動に必要な力を低減できる。なお、第1凸部71の材質は、特に限定されるものではないが、第1凸部71は、例えばセラミック、樹脂又は金属により形成される。
また、第1凸部71が第2揺動軸線A2上に配置されることによって、可動体2と支持体3との接触位置は、第1凸部71に対して移動しない。従って、例えば、可動体2が揺動する際に可動体2及び支持体3の他方が第1凸部71に対して摺動する場合に比べて、可動体2及び支持体3の他方と第1凸部71との間の摩擦力を小さくできる。また、光軸L10と第2揺動軸線A2とが重なって配置されるため、可動体2を揺動させた際に光軸L10が第2揺動軸線A2からずれることを抑制できる。
また、本実施形態では、支持体3が、第1凸部71を有する。従って、可動体2が揺動する際に第1凸部71が回転することを抑制できる。よって、第1凸部71によって可動体2を安定して支持できる。その結果、可動体2の揺動が安定する。
また、可動体2及び支持体3の一方は、可動体2及び支持体3の他方に向かって突出する複数の第2凸部72を有する。具体的には、第1支持部30及び第2支持部60の一方は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に向かって突出する複数の第2凸部72を有する。複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2から離隔した位置に配置される。可動体2及び支持体3の他方は、複数の第2凸部72に接触する。第1凸部71及び複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2と交差する同一平面上に配置される。従って、同一平面上に配置される第1凸部71及び複数の第2凸部72によって、可動体2を支持できる。その結果、可動体2を安定して支持できる。なお、第1凸部71及び複数の第2凸部72が配置される同一平面としては、例えば、対向面61aを含む平面、又は、下面31eを含む平面が挙げられる。また、第2凸部72の材質は、特に限定されるものではないが、第2凸部72は、例えばセラミック、樹脂又は金属により形成される。
また、第2凸部72の位置は、一定である。言い換えると、第2凸部72は、可動体2及び支持体3の一方に対して移動しない。本実施形態では、第2凸部72は、支持体3に対して移動しない。言い換えると、本実施形態では、可動体2が揺動した場合も、支持体3に対する第2凸部72の位置は、一定である。従って、可動体2をより安定して支持できる。
また、本実施形態では、第2凸部72の数は、2つである。従って、3つの凸部(第1凸部71及び第2凸部72)で可動体2を支持するため、4つ以上の凸部によって可動体2を支持する場合に比べて、可動体2をより安定して支持できる。また、本実施形態では、3点で可動体2に対して点接触するため、可動体2をさらに安定して支持できる。
可動体2及び支持体3の他方は、第1凸部71とは反対方向に窪む第1凹部31fを有する。第1凹部31fは、第1凸部71に接触する。従って、凹状の第1凹部31fで第1凸部71を受けることによって、第1凸部71の中心が第1凹部31fの中心軸からずれることを抑制できる。その結果、回転中心がずれることに起因する像ブレを抑制できる。また、回転中心がずれることに起因して可動体2の揺動が不安定になることを、抑制できる。その結果、例えば、揺動に必要な電流値が変動することを抑制できる。
また、本実施形態では、可動体2は第1凹部31fを有し、支持体3は第1凸部71を有する。従って、第1凸部71が球体である場合、球体を第2支持部60に配置した状態で可動体2を支持体3に組み付けることができるため、組立作業を容易にできる。
次に、図8及び図9を参照して、第1支持部30周辺の構造について詳細に説明する。図8及び図9に示すように、第1支持部30は、支持本体31と、一対の側面部32とを有する。一対の側面部32は、第1揺動軸線A1の軸線方向においてホルダ20の両側に配置される。支持本体31は、一対の側面部32を接続する。
支持本体31は、上面31aを有する。上面31aは、ホルダ20に対して第1方向Xに対向する。なお、上面31aは、ホルダ20の底面に対して離隔する。
一対の側面部32は、支持本体31の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部32は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。側面部32は、内側面32aを有する。内側面32aは、ホルダ20に対して第3方向Zに対向する。
第1支持部30及びホルダ20の一方は、溝32bを有する。溝32bは、第1揺動軸線A1上において第1支持部30及びホルダ20の他方とは反対側に窪む。従って、予圧部40を溝32bに沿って移動させることによって、ホルダ20及び予圧部40を容易に第1支持部30に取り付けることができる。本実施形態では、第1支持部30は、溝32bを有する。溝32bは、第1揺動軸線A1上においてホルダ20とは反対側に窪む。溝32bは、予圧部40の少なくとも一部を収容するとともに、第1揺動軸線A1と交差する方向に延びる。
本実施形態では、溝32bは、内側面32aに配置される。溝32bは、予圧部40の一部を収容する。溝32bは、第1方向Xに延びる。
各側面部32は、一対の支柱部32cと、接続部32dとを有する。一対の支柱部32cは、第2方向Yに互いに離隔する。支柱部32cは、第1方向Xに延びる。接続部32dは、支柱部32cの上部同士を接続する。接続部32dの第3方向Zの長さは、支柱部32cの第3方向Zの長さよりも短い。そして、一対の支柱部32cと接続部32dとによって、溝32bが構成される。
また、予圧部40は、溝32bに沿って移動可能である。本実施形態では、予圧部40は、溝32bに沿って第1方向Xに移動可能である。予圧部40を溝32bに沿って移動させることによって、予圧部40の取付部47が接続部32dを第3方向Zに挟む。よって、予圧部40が第1支持部30に固定される。
また、側面部32は、外側面32eと、収容凹部32fとを有する。外側面32eは、第3方向Zの外側を向く。収容凹部32fは、外側面32eに配置される。収容凹部32fは、第2揺動機構120の第2磁石121の少なくとも一部を収容する。また、側面部32は、一対の切欠き部32gを有する。切欠き部32gは、収容凹部32fの第2方向Yの端部に配置される。切欠き部32gには、磁石支持板122の突起122aが配置される。磁石支持板122は、第2磁石121を支持する。切欠き部32gは、磁石支持板122を支持する。磁石支持板122の材質は、特に限定されないが、例えば磁性体を用いてもよい。この場合、磁石支持板122は、バックヨークとも呼ばれる。磁性体からなる磁石支持板122を用いることによって、磁気漏れを抑制できる。
また、可動体2及び支持体3の他方は、第2凹部31gを有する。本実施形態では、可動体2は、第2凹部31gを有する。具体的には、支持本体31は、下面31eと、第1凹部31fと、第2凹部31gとを有する。下面31eは、支持体3に対して第1方向Xに対向する。第1凹部31f及び第2凹部31gは、下面31eに配置される。
第1凹部31fは、第2揺動軸線A2上に配置される。第1凹部31fは、凹状の球面の一部を有する。従って、凹状の球面によって第1凸部71を受けるため、例えば、第1凸部71が第1凹部31f内で横ずれしにくくなる。その結果、可動体2を安定して支持できる。その一方、例えば、第1凹部31fを断面矩形状にした場合、第1凸部71は第1凹部31fに対して横ずれしやすい。また、本実施形態では、例えば、第1凸部71及び第1凹部31fを断面矩形状にする場合と異なり、第1凸部71と第1凹部31fとを容易に点接触させることができる。
第2凹部31gは、第2凸部72とは反対方向に窪む。第2凹部31gは、第1凹部31fから離隔する。すなわち、第2凹部31gは、第2揺動軸線A2から離隔する。第2凹部31gは、複数設けられる。本実施形態では、第2凹部31gは、2つ設けられる。2つの第2凹部31gは、第2揺動軸線A2までの距離が等しい位置に配置される。第2凹部31gは、摺動面31hと、内側面31iとを有する。
また、第2凹部31gは、第2凸部72に接触する。具体的には、第2凹部31gの摺動面31hは、第2凸部72に接触する。摺動面31hは、下面31eと略平行に配置される。すなわち、第2凹部31gの深さは略一定である。
また、図10に示すように、光軸方向から見て、第2凹部31gの輪郭は、第2凸部72の外側に配置される。従って、第2凸部72が第2凹部31gの内側面31iに接触することを抑制できる。その結果、第2凸部72と第2凹部31gとの間の摩擦を抑制できる。具体的には、内側面31iは、摺動面31hを囲う。内側面31iは、第2凸部72から離隔する。すなわち、光軸方向から見て、第2凹部31gの輪郭は、第2凸部72に対して離隔する。また、内側面31iは、第1支持部30が第2揺動軸線A2を中心として第2揺動機構120によって揺動された場合に、第2凸部72が接触しない位置に配置される。
また、図3及び図5Aに示すように、第2凸部72は、第1凹部31fよりも第2方向Yの他方側Y2に配置される。従って、光学要素10の反射面13に第2凸部72が接触することを抑制できる。その結果、光学要素10を配置するスペースを容易に確保できる。また、より大きい光学要素10を搭載することもできる。具体的には、反射面13の一部は、下面31eに対して、第1方向Xの一方側X1及び第2方向Yの一方側Y1に突出する。従って、第1支持部30のうち第2凸部72が配置された部分に光学要素10が接触することを抑制できる。その結果、光学要素10を配置するスペースを確保できる。
図11及び図12に示すように、支持体3は、第2支持部60と、第1凸部71と、第2凸部72とを有する。支持体3は、対向面61aを有することが好ましい。
具体的には、第2支持部60は、第1揺動軸線A1と交差する第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、第1支持部30を支持する。また、第2支持部60は、第1方向Xに第1支持部30を支持する。つまり、第2支持部60は、可動体2を第1方向Xに支持する。従って、光学要素10の第1方向Xの位置が変化することを抑制できるため、反射光(光学要素10から出射する光L)の第1方向Xの位置が変化することを抑制できる。
図13は、本実施形態に係る光学ユニット1の第2支持部60を第1方向Xの他方側X2から示す図である。図11から図13に示すように、第2支持部60は、支持本体61と、一対の側面部62と、背面部63とを有する。支持本体61は、対向面61aと、第1収容凹部61bと、少なくとも2つの第2収容凹部61cとを有する。本実施形態では、支持本体61は、1つの第1収容凹部61bと、2つの第2収容凹部61cとを有する。なお、本実施形態では、第2支持部60が第1収容凹部61b及び第2収容凹部61cを有する例について説明するが、可動体2及び支持体3の一方が、可動体2及び支持体3の他方とは反対方向に窪む第1収容凹部及び第2収容凹部を有してもよい。また、例えば、可動体2及び支持体3の一方が第1収容凹部を有し、可動体2及び支持体3の他方が第2収容凹部を有してもよい。
対向面61aは、第1支持部30の下面31eに対して第1方向Xに対向する。第1収容凹部61b及び第2収容凹部61cは、対向面61aに配置される。第1収容凹部61b及び第2収容凹部61cは、第1方向Xにおいて可動体2とは反対方向に窪む。つまり、第1収容凹部61b及び第2収容凹部61cは、第1方向Xの一方側X1に窪む。第1収容凹部61bは、第1支持部30の第1凹部31fに対して第1方向Xに対向する。第1収容凹部61bは、第2揺動軸線A2を中心とする同一円周C(図13参照)上に配置される。第1収容凹部61bは、第1凸部71の一部を収容する。従って、第1凸部71は、第2揺動軸線A2上に配置される。
また、第2収容凹部61cは、第1収容凹部61bから離隔する。従って、第2収容凹部61cは、第2揺動軸線A2から離隔する。また、本実施形態では、第2収容凹部61cは、第1収容凹部61bからの距離を隔てて離隔する。また、第2収容凹部61cは、第2凸部72の一部を収容する。従って、複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2を中心とする同一円周C上に配置される。従って、第1凸部71からの距離が等しい位置で可動体2を支持できる。その結果、可動体2をより安定して支持できる。なお、第2揺動軸線A2の軸線方向は、第1方向Xに沿った方向である。
また、2つの第2収容凹部61cは、第3方向Zに並んだ状態で、第1収容凹部61bよりも光学要素10に遠い位置に配置される。
第1収容凹部61bは、第1凸部71の一部を保持する。本実施形態では、第1凸部71の下半分が第1収容凹部61b内に配置される。第1凸部71は、球面の少なくとも一部を有する。従って、第1凸部71が可動体2及び支持体3の他方に点接触するため、第1凸部71と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦力をより小さくできる。本実施形態では、第1凸部71が可動体2に点接触するため、第1凸部71と可動体2との間の摩擦力をより小さくできる。
また、本実施形態では、第1凸部71は、球体である。従って、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦は転がり摩擦になる。その結果、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦力が大きくなることを抑制できる。具体的には、第1凸部71は、第1収容凹部61b内で回転可能である。従って、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦は、転がり摩擦になる。なお、第1凸部71は、第1凹部31fに対して例えば接着剤を用いて固定されていてもよい。
第2収容凹部61cは、第2凸部72の一部を保持する。本実施形態では、第2凸部72の下半分が第2収容凹部61c内に配置される。第2凸部72は、球面の少なくとも一部を有する。従って、第2凸部72が可動体2及び支持体3の他方に点接触するため、第2凸部72と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦力を小さくできる。本実施形態では、第2凸部72が可動体2に対して点接触するため、第2凸部72と可動体2との間の摩擦力を小さくできる。
また、本実施形態では、第2凸部72は、球体である。従って、第2凸部72と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦が転がり摩擦になるため、摩擦力を抑制できる。本実施形態では、第2凸部72と可動体2との間の摩擦が転がり摩擦になる。具体的には、第2凸部72は、第2収容凹部61c内で回転可能である。従って、第2凸部72と第1支持部30の第2凹部31gとの間の摩擦は転がり摩擦になる。なお、第2凸部72は、第2凹部31gに対して例えば接着剤を用いて固定されていてもよい。
また、図5C及び図13に示すように、第1収容凹部61bは、中心凹部611を有してもよい。中心凹部611は、第1収容凹部61bと同心円状に配置される。中心凹部611の縁に第1凸部71が接触する。中心凹部611の直径は、第1凸部71の直径よりも小さい。従って、例えば、第1凸部71の外周面と第1収容凹部61bの内周面との間に隙間が生じている場合であっても、中心凹部611によって第1凸部71を位置決めできる。すなわち、第1凸部71の中心を中心凹部611の中心軸上に配置できる。その結果、第1凸部71の中心を第1収容凹部61bの中心軸上に容易に配置できる。
また、図5D及び図13に示すように、第2収容凹部61cは、中心凹部611を有してもよい。中心凹部611は、第2収容凹部61cと同心円状に配置される。中心凹部611の縁に第2凸部72が接触する。中心凹部611の直径は、第2凸部72の直径よりも小さい。従って、例えば、第2凸部72の外周面と第2収容凹部61cの内周面との間に隙間が生じている場合であっても、中心凹部611によって第2凸部72を位置決めできる。すなわち、第2凸部72の中心を中心凹部611の中心軸上に配置できる。その結果、第2凸部72の中心を第2収容凹部61cの中心軸上に容易に配置できる。
また、第1凸部71及び第2凸部72の材質は、セラミックである。従って、第1凸部71及び第2凸部72が摩耗することを抑制できる。なお、第1凸部71及び第2凸部72の材質は、金属であってもよい。この場合も、第1凸部71及び第2凸部72が摩耗することを抑制できる。また、第1凸部71及び第2凸部72の全体が金属によって形成されていてもよいし、例えばメッキ処理により第1凸部71及び第2凸部72の表面のみが金属によって形成されていてもよい。また、第1凸部71及び第2凸部72は、樹脂によって形成されていてもよい。
また、第1凸部71は、光学要素10の反射面13(図5A参照)に対して第1方向Xの一方側X1に配置される。従って、光路を遮断することなく、第1凸部71を配置することができる。
図5C、図8及び図11に示すように、光学ユニット1は、可動体2及び支持体3の一方に配置される磁石151と、可動体2及び支持体3の他方に配置される磁性部材152とを有する。磁性部材152は、磁性体からなる板状の部材である。そして、磁石151と磁性部材152とは重なる。具体的には、支持体3が可動体2を支持する方向(第1方向X)から見て、磁石151と磁性部材152とは重なる。従って、支持体3が可動体2を支持する方向において、磁石151と磁性部材152との間に互いに引き合う力(以下、引力とも記載する)を生じさせることができる。
このように、磁石151と磁性部材152は重なるため、可動体2と支持体3との間には、互いに近づく方向に力が作用する。言い換えると、可動体2及び支持体3には、引力が作用する。従って、第1揺動機構110及び第2揺動機構120を駆動しない場合、磁石151と磁性部材152との間の引力によって、可動体2は基準位置に保持される。基準位置は、図5Bに示すように、第1支持部30の側面部32と第2支持部60の側面部62とが平行になる位置である。また、磁石151と磁性部材152との間に引力が生じることによって、第1方向Xの他方側X2に可動体2が移動することを抑制できる。
また、図5C、図8及び図11に示すように、可動体2及び支持体3の少なくとも一方は、磁石151と磁性部材152との間に配置される被覆部301を有する。被覆部301は、磁石151及び磁性部材152の一方の輪郭の少なくとも一部を被覆する。従って、磁石151及び磁性部材152の一方が剥がれたり位置ずれしたりすることを被覆部301によって抑制できる。被覆部301は、例えば、磁石151及び磁性部材152の一方の輪郭の全部を被覆してもよい。
被覆部301の材質は、特に限定されるものではなく、例えば樹脂又は金属を用いることができる。本実施形態では、被覆部301は、例えば、非磁性体である樹脂により形成される。
また、磁石151及び磁性部材152の一方の少なくとも一部は、可動体2及び支持体3の少なくとも一方の内部に配置される。本実施形態では、磁石151及び磁性部材152の一方は、全体が可動体2及び支持体3の少なくとも一方の内部に配置される。従って、磁石151及び磁性部材152の一方を、例えば可動体2及び支持体3の少なくとも一方の外部に配置する場合と異なり、可動体2及び支持体3の少なくとも一方が大型化することを抑制できる。
本実施形態では、磁石151は、支持体3に配置される。磁性部材152は、可動体2に配置される。また、本実施形態では、可動体2は、磁石151と磁性部材152との間に配置される被覆部301を有する。被覆部301は、磁性部材152のうち、磁石151側の表面(以下、下面152aと記載することがある)の全域を被覆する。本実施形態では、磁性部材152は、全体が可動体2の内部に配置される。
また、可動体2及び支持体3の少なくとも一方は、磁石151及び磁性部材152の一方が配置される収容部303aを有する第1部材と、被覆部301とを有する。第1部材と被覆部301とは、単一の部材である。従って、例えば第1部材と被覆部301とを別部材で形成する場合に比べて、部品点数を削減できる。なお、後述するように、第1部材と被覆部301とは、互いに異なる部材であってもよい。本実施形態では、可動体2は、磁石151及び磁性部材152の一方が配置される収容部303aを有する支持本体31を有する。なお、支持本体31は、本発明の「第1部材」の一例である。また、本実施形態では、可動体2は、磁性部材152が配置される収容部303aを有する支持本体31と、被覆部301とを有する。
また、第1部材は、可動体2及び支持体3の少なくとも他方とは反対側を向く反対面を有する。収容部303aは、反対面から可動体2及び支持体3の少なくとも他方に向かって窪む。従って、第1部材と被覆部301とを容易に単一の部材で形成できる。本実施形態では、支持本体31は、支持体3とは反対側を向く上面31aを有する。すなわち、本実施形態では、支持本体31は、第1方向Xにおいて下面31eとは反対の位置に、第1方向Xの他方側X2を向く上面31aを有する。下面31eは、支持体3の対向面61aに対して第1方向Xの他方側X2に対向する。収容部303aは、上面31aから支持体3に向かって窪む。なお、上面31aは、本発明の「反対面」の一例である。
磁性部材152は、収容部303aに嵌っている。従って、磁性部材152は、収容部303aに固定される。例えば、磁性部材152は、接着剤又は圧入によって、収容部303aに固定される。
磁石151及び磁性部材152は、それぞれ複数設けられていてもよい。言い換えると、光学ユニット1は、複数の磁石151及び複数の磁性部材152を有してもよい。本実施形態では、光学ユニット1は、2つの磁石151及び2つの磁性部材152を有する。
本実施形態では、磁石151及び磁性部材152の各々は、第1方向X及び第2方向Yと交差する第3方向Zにおいて、第2揺動軸線A2を中心として対称に配置される。従って、第2揺動軸線A2を中心として対称に引力が作用するため、可動体2の揺動が安定する。
磁石151及び磁性部材152の他方は、可動体2及び支持体3の他方の内部に配置される。本実施形態では、磁石151は、支持体3の内部に配置される。具体的には、支持体3は、第3収容凹部61dを有する。支持体3は、複数の第3収容凹部61dを有する。本実施形態では、支持体3は、2つの第3収容凹部61dを有する。
第3収容凹部61dは、支持本体61の対向面61aに配置される。第3収容凹部61dは、第1方向Xにおいて可動体2とは反対方向に窪む。つまり、第3収容凹部61dは、第1方向Xの一方側X1に窪む。第3収容凹部61dは、磁性部材152に対して第1方向Xに対向する。つまり、第1方向Xから見て、第3収容凹部61dと磁性部材152とが重なる。
磁石151は、第3収容凹部61dに嵌っている。従って、磁石151は、第3収容凹部61dに固定される。例えば、磁石151は、接着剤又は圧入によって、第3収容凹部61dに固定される。
本実施形態では、磁石151は、接着剤によって第3収容凹部61dに固定される。具体的には、図5C及び図13に示すように、第3収容凹部61dは、接着剤用凹部613を有する。接着剤用凹部613は、第3収容凹部61dの中央部に配置される。磁石151を第3収容凹部61dに固定する場合、第3収容凹部61d内に接着剤(図示せず)を配置した後、磁石151を第3収容凹部61dの内部に配置する。これにより、接着剤(図示せず)によって、磁石151が第3収容凹部61dに固定される。
また、本実施形態では、磁石151と第2揺動機構120の後述する第2磁石121とは、別の部材である。従って、磁石151が第2揺動機構120を構成する場合と異なり、磁石151を磁性部材152との間で引力を生じさせる専用の磁石とすることができるため、磁石151を磁性部材152に接近した位置に配置できる。よって、磁石151及び磁性部材152を小さくした場合であっても、磁石151と磁性部材152との間で十分に引力を生じさせることができる。
図12及び図13に示すように、第2支持部60において、一対の側面部62は、支持本体61の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部62は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。側面部62は、第2揺動機構120の第2コイル125が配置される収容穴62aを有する。収容穴62aは、側面部62を厚み方向に貫通する。つまり、収容穴62aは、側面部62を第3方向Zに貫通する。
背面部63は、支持本体61の第2方向Yの他方側Y2の端部に配置される。背面部63は、第1揺動機構110の第1コイル115が配置される収容穴63aを有する。収容穴63aは、背面部63を厚み方向に貫通する。つまり、収容穴63aは、背面部63を第2方向Yに貫通する。
FPC(Flexible Printed Circuit)80は、一対の側面部62の外側及び背面部63の外側を覆うように配置される。FPC80は、例えば、半導体素子、接続端子及び配線を有する。FPC80は、第1揺動機構110の第1コイル115及び第2揺動機構120の第2コイル125に対して、所定のタイミングで電力を供給する。
具体的には、図11に示すように、FPC80は、基板81、接続端子82、補強板83及び磁性部材84を有する。基板81は、例えばポリイミド基板からなる。基板81は、可撓性を有する。基板81は、複数のピン挿入孔81aを有する。ピン挿入孔81aは、第1コイル115に対向する。各ピン挿入孔81aには、第1コイル115のコイルピン(図示せず)が配置される。
接続端子82は、基板81に配置される。接続端子82は、第1揺動機構110及び第2揺動機構120に対向する。接続端子82は、図示しないホール素子の端子に電気的に接続される。なお、1つのホール素子に対して例えば4つの接続端子82が配置される。補強板83は、基板81に3つ配置される。補強板83は、第1揺動機構110及び第2揺動機構120に対向する。補強板83は、基板81が撓むことを抑制する。
磁性部材84は、基板81に3つ配置される。2つの磁性部材84は、第2揺動機構120の第2磁石121に対向する。第2コイル125に通電しない状態において、第2磁石121及び磁性部材84の間には引力が生じる。よって、可動体2は、第2揺動軸線A2を中心とする回転方向において、基準位置に配置される。また、残り1つの磁性部材84は、第1揺動機構110の第1磁石111に対向する。第1コイル115に通電しない状態において、第1磁石111及び磁性部材84の間には引力が生じる。よって、可動体2は、第1揺動軸線A1を中心とする回転方向において、基準位置に配置される。また、第1磁石111及び磁性部材84の間に引力が生じることによって、第2方向Yの一方側Y1にホルダ20が抜け出ることを抑制できる。
図5A及び図5Bに示すように、光学ユニット1は、第1揺動機構110をさらに有する。第1揺動機構110は、第1揺動軸線A1を中心としてホルダ20を第1支持部30に対して揺動する。従って、2つの揺動軸線(第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2)のそれぞれを中心として光学要素10を容易に揺動できる。第1揺動機構110は、第1磁石111と、第1コイル115とを有する。第1コイル115は、第1磁石111に対して第2方向Yに対向する。
第1磁石111は、ホルダ20及び第2支持部60の一方に配置される。一方、第1コイル115は、ホルダ20及び第2支持部60の他方に配置される。従って、第1コイル115に電流を流した際に生じる磁場に起因して、第1磁石111に力が作用する。そして、ホルダ20は、第1支持部30に対して揺動する。よって、第1磁石111及び第1コイル115を用いた簡素な構成でホルダ20を揺動できる。本実施形態では、第1磁石111は、ホルダ20に配置される。第1コイル115は、第2支持部60に配置される。第1コイル115を第2支持部60に配置することによって、第1コイル115は第2支持部60に対して揺動しない。従って、第1コイル115を例えば第1支持部30に配置する場合と比較して、第1コイル115に対して容易に配線できる。
具体的には、第1磁石111は、ホルダ20の背面21bに配置される。すなわち、第1磁石111は、ホルダ20のうち第2方向Yの他方側Y2の端部20aに配置される。第1磁石111は、n極からなるn極部111aと、s極からなるs極部111bとを有する。第1磁石111は、第1方向Xに分極されている。
第1コイル115は、第2支持部60の背面部63の収容穴63aに配置される。すなわち、第1コイル115は、第2支持部60のうち第2方向Yの他方側Y2の端部60aに配置される。従って、第1コイル115及び第1磁石111が光路上に配置されることを抑制できる。よって、第1コイル115及び第1磁石111によって光路が遮断されることを抑制できる。
第1コイル115に通電することによって、第1コイル115の周辺に磁場が生じる。そして、第1磁石111には磁場に起因する力が作用する。その結果、ホルダ20及び光学要素10は、第1揺動軸線A1を中心として、第1支持部30及び第2支持部60に対して揺動する。
第2揺動機構120は、第2揺動軸線A2を中心として可動体2を揺動する。具体的には、第2揺動機構120は、第2揺動軸線A2を中心として第1支持部30を第2支持部60に対して揺動する。第2揺動機構120は、第2磁石121と、第2磁石121に対向する第2コイル125とを有する。なお、第2磁石121は、本発明の「揺動磁石」の一例である。また、第2コイル125は、本発明の「揺動コイル」の一例である。第2磁石121は、可動体2又は支持体3に配置される。第2コイル125は、支持体3又は可動体2に配置される。本実施形態では、第2磁石121は、第1支持部30及び第2支持部60の一方に配置される。一方、第2コイル125は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に配置される。従って、第2コイル125に電流を流した際に生じる磁場により、第1支持部30は第2支持部60に対して揺動する。よって、第2磁石121及び第2コイル125を用いた簡素な構成で第1支持部30を揺動できる。本実施形態では、第2磁石121は、第1支持部30に配置される。第2コイル125は、第2支持部60に配置される。第2コイル125を第2支持部60に配置することによって、第2コイル125は第2支持部60に対して揺動しない。従って、第2コイル125を例えば第1支持部30に配置する場合と比較して、第2コイル125に対して容易に配線できる。
具体的には、第2磁石121は、第1支持部30の側面部32の収容凹部32f(図8参照)に配置される。すなわち、第2磁石121は、第1支持部30のうち第1方向Xと交差する方向の端部30aに配置される。本実施形態では、第2磁石121は、第3方向Zの端部30aに配置される。第2磁石121は、n極からなるn極部121aと、s極からなるs極部121bとを有する。第2磁石121は、第1方向Xと交差する第2方向Yに分極されている。従って、光の入射方向に沿った第2揺動軸線A2を中心として、可動体2を揺動できる。
第2コイル125は、第2磁石121に対して第3方向Zに対向する。第2コイル125は、第2支持部60の側面部62の収容穴62a(図12参照)に配置される。すなわち、第2コイル125は、第2支持部60のうち第3方向Zの端部60bに配置される。
第2コイル125に通電することによって、第2コイル125の周辺に磁場が生じる。そして、第2磁石121には磁場に起因する力が作用する。その結果、第1支持部30、ホルダ20及び光学要素10は、第2揺動軸線A2を中心として、第2支持部60に対して揺動する。
なお、図1に示したように光学ユニット1をスマートフォン200に用いる場合、スマートフォン200内のホール素子(図示せず)がスマートフォン200の姿勢を検知する。そして、第1揺動機構110及び第2揺動機構120は、スマートフォン200の姿勢に応じて制御される。また、光学ユニット1は、第2支持部60に対するホルダ20の姿勢を検知可能であることが好ましい。この場合、第2支持部60に対するホルダ20の姿勢を高精度に制御できる。なお、スマートフォン200の姿勢を検知するセンサとして、例えばジャイロセンサを用いてもよい。
以下、図14から図18を参照して、本実施形態の第1変形例から第4変形例について説明する。以下では、図1から図13で示した本実施形態と異なる点を主に説明する。
(第1変形例)
図14及び図15を参照して、本発明の実施形態の第1変形例を説明する。図14は、本実施形態の第1変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第1変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、磁性部材152をインサート部品として第1支持部30を成型する例について説明する。
図14及び図15を参照して、本発明の実施形態の第1変形例を説明する。図14は、本実施形態の第1変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第1変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、磁性部材152をインサート部品として第1支持部30を成型する例について説明する。
図14に示すように、磁石151及び磁性部材152の一方は、略全体が可動体2及び支持体3の少なくとも一方に覆われている。言い換えると、磁石151及び磁性部材152の一方の表面の略全域が、可動体2及び支持体3の少なくとも一方に覆われている。また、可動体2及び支持体3の少なくとも一方は、磁石151及び磁性部材152の一方をインサート部品としてインサート成型することによって形成される。従って、磁石151及び磁性部材152が剥がれたり位置ずれしたりすることをより抑制できる。
第1変形例では、磁性部材152は、略全体が第1支持部30に覆われている。言い換えると、磁性部材152の表面の略全域が、第1支持部30に覆われている。可動体2及び支持体3の少なくとも一方は、磁性部材152をインサート部品としてインサート成型することによって形成される。第1変形例では、第1支持部30は、磁性部材152をインサート部品としてインサート成型することによって形成される。つまり、第1部品(ここでは第1支持部30)の収容部303aには、磁性部材152が配置される。従って、磁石151をインサート部品としてインサート成型する場合と異なり、インサート時の熱によって磁石151が減磁することを抑制できる。
次に、図15を参照して、インサート成型について簡単に説明する。図15は、本実施形態の第1変形例に係る光学ユニット1の第1支持部30の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
図15に示すように、光学ユニット1の製造方法は、磁石151又は磁性部材152を金型1000内に配置する工程と、金型1000内に樹脂を射出して、可動体2及び支持体3の少なくとも一方を成型する工程と、可動体2を支持体3によって支持させる工程とを有する。可動体2及び支持体3の少なくとも一方を成型する工程によって、可動体2及び支持体3の少なくとも一方は、磁石151及び磁性部材152の輪郭(縁部)の少なくとも一部を被覆する被覆部301を有する。
第1変形例では、磁性部材152を金型1000内に配置する工程と、金型1000内に樹脂を射出して支持体3を成型する工程と、可動体2を支持体3によって支持させる工程とを有する。第1変形例では、支持体3を成型する工程は、第1支持部30を成型する工程を有する。
具体的には、金型1000は、下型である第1金型1001と、第1金型1001上に配置される第2金型1002と、第2金型1002上に配置される第3金型1003とを有する。
第1支持部30を成型する場合、まず、第1金型1001上の所定位置に磁性部材152を配置する。なお、第1金型1001は、磁性部材152を支持する突起等を有するが、図15では省略している。そして、第1金型1001上に第2金型1002を配置する。その後、第2金型1002上に第3金型1003を配置する。これにより、図15に示すように、金型1000によって第1支持部30と略同じ形状の空間S1000が形成される。磁性部材152は、空間S1000内に配置される。
次に、空間S1000内に樹脂を射出することによって、磁性部材152をインサート部品とするインサート成型が行われる。これにより、磁性部材152が一体となった第1支持部30が製造される。
その後、第1支持部30に、ホルダ20、予圧部40及び第2磁石121等を取り付けることによって、可動体2を組み立てる。そして、可動体2を支持体3内に配置することによって、被覆部301は、磁石151と磁性部材152との間に配置される。言い換えると、可動体2を支持体3によって支持させる工程において、被覆部301は、磁石151と磁性部材152との間に配置される。
第1変形例のその他の構造及び効果は、図1から図13に示した実施形態と同様である。
(第2変形例)
図16を参照して、本発明の実施形態の第2変形例を説明する。図16は、本実施形態の第2変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第2変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、収容部303aが可動体2及び支持体3の少なくとも他方側を向く面に配置される例について説明する。
図16を参照して、本発明の実施形態の第2変形例を説明する。図16は、本実施形態の第2変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第2変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、収容部303aが可動体2及び支持体3の少なくとも他方側を向く面に配置される例について説明する。
図16に示すように、第1部材は、可動体2及び支持体3の少なくとも他方側を向く対向面を有する。収容部303aは、対向面から可動体2及び支持体3の少なくとも他方とは反対側に向かって窪む。第2変形例では、第1部材である第1支持部30は、支持体3側を向く下面31eを有する。収容部303aは、下面31eから支持体3とは反対側(第1方向Xの他方側X2)に向かって窪む。
第2変形例では、第1部材と被覆部301とは、互いに異なる部材である。従って、被覆部301の材質を第1部材とは異ならせたり、被覆部301の厚みを変更したりすることができる。つまり、第1部材及び被覆部301の設計自由度を向上できる。第2変形例では、第1部材である第1支持部30と被覆部301とは、互いに異なる部材である。具体的には、収容部303aは、磁性部材152及び被覆部301を収容する。被覆部301は、例えば、磁性部材152の下面152aよりも大きい面積を有する板状の部材である。被覆部301は、例えば、磁性部材152の下面152aの略全域を被覆する。被覆部301は、例えば、ネジ等の固定具を用いて第1支持部30に固定されてもよい。
第2変形例のその他の構造及び効果は、図1から図13に示した実施形態と同様である。
(第3変形例)
図17を参照して、本発明の実施形態の第3変形例を説明する。図17は、本実施形態の第3変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第3変形例では、図16に示した第2変形例とは異なり、被覆部301がコーティング剤によって構成される例について説明する。
図17を参照して、本発明の実施形態の第3変形例を説明する。図17は、本実施形態の第3変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第3変形例では、図16に示した第2変形例とは異なり、被覆部301がコーティング剤によって構成される例について説明する。
図17に示すように、第1部材である第1支持部30と被覆部301とは、互いに異なる部材である。具体的には、被覆部301は、例えば、コーティング剤によって構成される。被覆部301は、例えば、磁性部材152の下面152aの輪郭(縁部)の全域を被覆する。被覆部301は、例えば、磁性部材152の下面152aの全域を被覆してもよい。なお、図17では、収容部303aを図16に示した形状と異なる形状に示しているが、収容部303aは図16に示した形状と同じ形状であってもよい。
第3変形例のその他の構造及び効果は、第2変形例と同様である。
(第4変形例)
図18を参照して、本発明の実施形態の第4変形例を説明する。図18は、本実施形態の第4変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第4変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、被覆部615が支持体3に配置される例について説明する。
図18を参照して、本発明の実施形態の第4変形例を説明する。図18は、本実施形態の第4変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第4変形例では、図1から図13に示した実施形態とは異なり、被覆部615が支持体3に配置される例について説明する。
図18に示すように、第4変形例では、支持体3は、磁石151及び磁性部材152の一方が配置される収容部612を有する支持本体61を有する。なお、支持本体61は、本発明の「第1部材」の一例である。第4変形例では、支持体3は、磁石151が配置される収容部612を有する支持本体61と、被覆部615とを有する。また、支持本体61は、可動体2とは反対側を向く反対面(以下、下面616と記載する場合がある)を有する。すなわち、第4変形例では、支持本体61は、第1方向Xにおいて対向面61aとは反対の位置に、第1方向Xの一方側X1を向く下面616を有する。収容部612は、下面616に配置される。
磁石151は、収容部612に嵌っている。従って、磁石151は、収容部612に固定される。例えば、磁石151は、接着剤又は圧入によって、収容部612に固定される。
なお、収容部612は、例えば、図5Cに示した収容部303aを第1方向Xに反転した構造を有してもよい。また、収容部612は、第1変形例から第3変形例の収容部303aを第1方向Xに反転した構造を有してもよい。
また、可動体2の収容部303aは、例えば、図5Cと同様の構造を有してもよい。また、収容部303aは、第1変形例から第3変形例と同様の構造を有してもよい。また、収容部303aは、図18に示す構造を有してもよい。この場合、例えば、磁性部材152は、接着剤又は圧入によって、収容部303aに固定されてもよい。
第4変形例のその他の構造及び効果は、図1から図13に示した実施形態と同様である。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態(変形例を含む。)について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。例えば、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記した実施形態では、磁性部材152を可動体2に配置し、磁石151を支持体3に配置する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、磁性部材152を支持体3に配置し、磁石151を可動体2に配置してもよい。
また、上記した実施形態では、磁性部材152全体を収容部303aの内部に配置する例について示したが、本発明はこれに限らない。磁性部材152の一部を収容部303aの内部に配置してもよい。
また、上記した実施形態では、磁石151と磁性部材152とを、支持体3が可動体2を支持する方向から見て重なるように配置する例について示したが、本発明はこれに限らない。磁石151と磁性部材152とを、支持体3が可動体2を支持する方向に対して交差する方向から見て重なるように配置してもよい。
また、上記した実施形態では、光Lが光学要素10に入射する方向に沿った方向(第1方向X)に、支持体3が可動体2を支持する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、光Lが光学要素10から出射する方向に沿った方向(第2方向Y)に、支持体3が可動体2を支持してもよい。また、光Lが光学要素10に入射する方向及び光学要素10から出射する方向に対して交差する方向(第3方向Z)に、支持体3が可動体2を支持してもよい。
また、例えば上記した実施形態では、被覆部301が磁性部材152の輪郭の全域を被覆する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、被覆部301が磁性部材152の輪郭の一部を被覆してもよい。この場合、例えば、磁性部材152の輪郭を等間隔に被覆する複数の被覆部301を配置してもよい。
また、上記した実施形態では、磁性部材152が磁性体からなる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、磁性部材152は、磁石であってもよい。
本発明は、例えば、光学ユニット及び光学ユニットの製造方法に利用できる。
1 :光学ユニット
2 :可動体
3 :支持体
10 :光学要素
31 :支持本体(第1部材)
31a :上面(反対面)
61 :支持本体(第1部材)
120 :第2揺動機構(揺動機構)
121 :第2磁石(揺動磁石)
125 :第2コイル(揺動コイル)
151 :磁石
152 :磁性部材
301 :被覆部
303a :収容部
612 :収容部
615 :被覆部
616 :下面(反対面)
1000 :金型
A2 :第2揺動軸線(揺動軸線)
L :光
X :第1方向
X1 :一方側
Y :第2方向
Y1 :一方側
Z :第3方向
2 :可動体
3 :支持体
10 :光学要素
31 :支持本体(第1部材)
31a :上面(反対面)
61 :支持本体(第1部材)
120 :第2揺動機構(揺動機構)
121 :第2磁石(揺動磁石)
125 :第2コイル(揺動コイル)
151 :磁石
152 :磁性部材
301 :被覆部
303a :収容部
612 :収容部
615 :被覆部
616 :下面(反対面)
1000 :金型
A2 :第2揺動軸線(揺動軸線)
L :光
X :第1方向
X1 :一方側
Y :第2方向
Y1 :一方側
Z :第3方向
Claims (11)
- 光の進行方向を変える光学要素を有する可動体と、
揺動軸線を中心として揺動可能に、前記可動体を支持する支持体と、
前記揺動軸線を中心として前記可動体を揺動する揺動機構と、
前記可動体及び前記支持体の一方に配置される磁石と、
前記可動体及び前記支持体の他方に配置される磁性部材と
を有し、
前記磁石と前記磁性部材とは重なり、
前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石と前記磁性部材との間に配置される被覆部を有し、
前記被覆部は、前記磁石及び前記磁性部材の一方の輪郭の少なくとも一部を被覆する、光学ユニット。 - 前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石及び前記磁性部材の一方が配置される収容部を有する第1部材と、前記被覆部とを有し、
前記第1部材と前記被覆部とは、単一の部材である、請求項1に記載の光学ユニット。 - 前記第1部材は、前記可動体及び前記支持体の少なくとも他方とは反対側を向く反対面を有し、
前記収容部は、前記反対面から前記可動体及び前記支持体の少なくとも他方に向かって窪む、請求項2に記載の光学ユニット。 - 前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石及び前記磁性部材の一方が配置される収容部を有する第1部材と、前記被覆部とを有し、
前記第1部材と前記被覆部とは、互いに異なる部材である、請求項1に記載の光学ユニット。 - 前記磁石及び前記磁性部材の一方は、全体が前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方の内部に配置される、請求項1に記載の光学ユニット。
- 前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石及び前記磁性部材の一方が配置される収容部を有する第1部材と、前記被覆部とを有し、
前記収容部には、前記磁性部材が配置される、請求項5に記載の光学ユニット。 - 前記磁石と前記磁性部材とは、前記支持体が前記可動体を支持する方向から見て重なる、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 前記光学要素は、第1方向の一方側に進行する光を前記第1方向と交差する第2方向の一方側に反射し、
前記支持体は、前記可動体を前記第1方向に支持する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 複数の前記磁石及び複数の前記磁性部材を有し、
前記磁石及び前記磁性部材の各々は、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向において、前記揺動軸線を中心として対称に配置される、請求項8に記載の光学ユニット。 - 前記揺動機構は、
前記可動体又は前記支持体に配置される揺動磁石と、
前記支持体又は前記可動体に配置される揺動コイルと
を有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 光の進行方向を変える光学要素を有する可動体と、揺動軸線を中心として揺動可能に、前記可動体を支持する支持体と、前記揺動軸線を中心として前記可動体を揺動する揺動機構と、前記可動体及び前記支持体の一方に配置される磁石と、前記可動体及び前記支持体の他方に配置される磁性部材とを有する光学ユニットの製造方法であって、
前記磁石と前記磁性部材とは重なり、
前記光学ユニットの製造方法は、
前記磁石又は前記磁性部材を金型内に配置する工程と、
前記金型内に樹脂を射出して、前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方を成型する工程と、
前記可動体を前記支持体によって支持させる工程と
を有し、
前記成型する工程によって、前記可動体及び前記支持体の少なくとも一方は、前記磁石及び前記磁性部材の輪郭の少なくとも一部を被覆する被覆部を有し、
前記支持させる工程において、前記被覆部は、前記磁石と前記磁性部材との間に配置される、光学ユニットの製造方法。
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- 2022-08-24 US US17/894,157 patent/US20230062338A1/en active Pending
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