WO2022004010A1 - 光学ユニット - Google Patents
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
Definitions
- the present invention relates to an optical unit.
- the captured image may be blurred due to camera shake.
- an image stabilization device has been put into practical use to enable clear shooting with image blur prevention.
- the image stabilization device can eliminate the image shake by correcting the position and orientation of the camera module according to the shake. It was
- the image blur correction function may be deteriorated due to fatigue. In particular, if it is used intensively in a short period of time, deterioration due to fatigue will progress remarkably.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical unit capable of suppressing deterioration of an image blur correction function.
- An exemplary optical unit of the present invention comprises a fixed body and a movable body that is swingably supported with respect to the fixed body.
- the movable body includes an optical element having an optical axis, a holder into which the optical element can be inserted, a contact member arranged in the holder and in contact with the fixed body, and an inner magnetic body provided in the contact member.
- the inner magnetic body has an outer magnetic body located farther from the optical axis of the optical element than the inner magnetic body. At least one of the inner magnetic material and the outer magnetic material is a magnet.
- the optical unit of the present invention can suppress deterioration of the image stabilization function.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an optical unit along the VIC-VIC line of FIG. 6B. It is a schematic partial enlarged sectional view of the optical unit of this embodiment. It is a schematic partial enlarged sectional view of the optical unit of this embodiment. It is a schematic partial enlarged sectional view of the optical unit of this embodiment. It is a schematic top view of the optical unit of this embodiment. It is a schematic cross-sectional view of the optical unit along the line VIIIB-VIIIB of FIG. 8A.
- the optical unit 100 is suitably used as an optical component of a smartphone.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a smartphone 200 provided with the optical unit 100 of the present embodiment.
- the optical unit 100 is mounted on a smartphone 200 as an example.
- the smartphone 200 light L is incident from the outside through the optical unit 100, and a subject image is imaged based on the light incident on the optical unit 100.
- the optical unit 100 is used to correct the shake of the captured image when the smartphone 200 shakes.
- the optical unit 100 may include an image pickup element, and the optical unit 100 may include an optical member that transmits light to the image pickup element.
- the optical unit 100 is preferably manufactured in a small size.
- the smartphone 200 itself can be miniaturized, or another component can be mounted in the smartphone 200 without enlarging the smartphone 200.
- the application of the optical unit 100 is not limited to the smartphone 200, and can be used for various devices such as cameras and videos without particular limitation.
- the optical unit 100 may be mounted on, for example, a mobile phone with a camera, a photographing device such as a drive recorder, or an action camera and a wearable camera mounted on a moving body such as a helmet, a bicycle, or a radio-controlled helicopter.
- FIG. 2 is a schematic perspective view of the optical unit 100 of the present embodiment
- FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the optical unit 100 of the present embodiment.
- the optical unit 100 includes a fixed body 110 and a movable body 120.
- the movable body 120 is swingably supported with respect to the fixed body 110.
- the movable body 120 is inserted into the fixed body 110 and held by the fixed body 110.
- the optical unit 100 may further include a lid portion 100L. By covering one side of the fixed body 110 and the movable body 120 with the lid portion 100L, it is possible to prevent the movable body 120 from being detached from the fixed body 110.
- the movable body 120 has an optical element 130, a holder 140, a contact member 150, an inner magnetic body 160, and an outer magnetic body 170.
- the optical element 130 has an optical axis P.
- the holder 140 can insert the optical element 130.
- the optical axis P of the optical element 130 becomes parallel to the Z-axis direction. From this state, when the movable body 120 swings with respect to the fixed body 110, the optical axis P of the optical element 130 swings, so that the optical axis P is no longer parallel to the Z-axis direction.
- the description will be made on the premise that the movable body 120 does not swing with respect to the fixed body 110 and the optical axis P is maintained in a state parallel to the Z-axis direction. That is, in the description for explaining the shape, positional relationship, operation, etc. of the fixed body 110, the movable body 120, the lid portion 100L, etc. with the optical axis P as a reference, unless otherwise specified regarding the inclination of the optical axis P, the optical axis It is assumed that P is in a state parallel to the Z-axis direction.
- the X-axis direction is a direction that intersects the optical axis P and is an axis of rotation in the yawing direction.
- the Y-axis direction is a direction that intersects the optical axis P and is an axis of rotation in the pitching direction.
- the Z-axis direction is the optical axis direction of the optical element 130, and is the axis of rotation in the rolling direction.
- the optical axis direction indicates a direction parallel to the extending direction of the optical axis P.
- the optical unit 100 corrects the inclination of the optical element 130 based on the acceleration, the angular velocity, the amount of runout, and the like detected by a detection means such as a gyroscope in order to avoid distortion of the captured image.
- the optical unit 100 has a rotation direction (yowing direction) with the X axis as the rotation axis, a rotation direction (pitching direction) with the Y axis as the rotation axis, and a rotation direction (rolling direction) with the Z axis as the rotation axis. ),
- the tilt of the optical element 130 is corrected by swinging (rotating) the movable body 120.
- the optical element 130 has an optical axis P.
- the optical axis P of the optical element 130 is parallel to the normal of the light incident surface of the optical element 130. Light from the optical axis P is incident on the optical element 130.
- the optical element 130 has a lens 132 and a housing 134.
- the optical element 130 may have an image pickup element in the housing 134.
- the optical element 130 provided with the image pickup element is also called a camera module.
- the holder 140 has a ring shape in which both ends in the Z-axis direction are open.
- the holder 140 can insert the optical element 130.
- the optical element 130 is attached to the inside of the holder 140.
- the contact member 150 is arranged in the holder 140 and comes into contact with the fixed body 110.
- the inner magnetic body 160 is provided on the contact member 150.
- the outer magnetic body 170 is located farther from the optical axis P of the optical element 130 than the inner magnetic body 160 with respect to the inner magnetic body 160.
- At least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is a magnet. Since at least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is a magnet, the inner magnetism in the movable body 120 due to the magnetic attraction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170.
- the contact member 150 provided on the body 160 comes into contact with the fixed body 110. Therefore, the movable body 120 can be stably supported with respect to the fixed body 110 by suppressing deterioration of the swing function.
- the optical unit 100 further includes a magnet 180 and a coil 190.
- the coil 190 faces the magnet 180.
- the magnet 180 is provided on one of the fixed body 110 and the movable body 120, and the coil 190 is provided on the other of the fixed body 110 and the movable body 120.
- the magnet 180 is provided on the movable body 120, and the coil 190 is provided on the fixed body 110.
- the magnet 180 is arranged on the outer peripheral surface of the holder 140, and the coil 190 is arranged on the side surface of the fixed body 110.
- the magnet 180 may be provided on the fixed body 110 and the coil 190 may be provided on the movable body 120.
- the optical unit 100 is preferably manufactured in a small size.
- the size of the optical unit 100 (for example, the length of the fixed body 110 along the X-axis direction or the Y-axis direction) is 10 mm or more and 50 mm or less. be.
- the fixed body 110 has a substantially cylindrical shape.
- the outer shape of the fixed body 110 is a rectangular parallelepiped shape with a through hole having a substantially rectangular cross section.
- the fixed body 110 is formed of, for example, a resin.
- the fixed body 110 has a frame portion 111 and a side portion 112. The side portion 112 is supported by the frame portion 111. An opening 111h is formed in the frame portion 111.
- the fixed body 110 has a concave surface 110q.
- the concave surface 110q is located on the inner peripheral surface of the side portion 112.
- the concave surface 110q comes into contact with the movable body 120.
- the movable body 120 swings with respect to the fixed body 110, the movable body 120 slides on the concave surface 110q while in contact with the concave surface 110q.
- the concave surface 110q preferably has a part of the concave spherical shape.
- the concave surface 110q is arranged at the four corners of the fixed body 110.
- the radii of curvature of the four concave surfaces 110q may be equal.
- the four concave surfaces 110q may form a part of one large concave spherical surface.
- the radii of curvature of the four concave surfaces 110q may be different.
- the fixed body 110 has a notch portion 110n connected to the concave surface 110q.
- the notch 110n allows the holder 140 on which the contact member 150 is arranged to be easily inserted into the fixed body 110.
- the optical element 130 has a lens 132 and a housing 134.
- the housing 134 has a thin rectangular parallelepiped shape.
- the lens 132 is arranged in the housing 134.
- the lens 132 is arranged on the optical axis P at the center of one surface of the housing 134.
- the optical axis P and the lens 132 face the subject, and light from a direction along the optical axis P is incident on the optical element 130.
- An image sensor or the like may be built in the housing 134.
- a flexible wiring board Flexible Printed Circuit: FPC
- the signal captured by the optical element 130 is taken out to the outside via the FPC.
- the holder 140 has a frame shape.
- the holder 140 surrounds the optical element 130 from the outside.
- the holder 140 is made of resin.
- the holder 140 is a plate-shaped frame having a thickness extending in a direction orthogonal to the optical axis P.
- the direction orthogonal to the optical axis P is a direction that intersects the optical axis P and is perpendicular to the optical axis P.
- the direction orthogonal to the optical axis P may be described as "diameter direction”.
- the outside in the radial direction indicates a direction away from the optical axis P in the radial direction.
- R shows an example in the radial direction.
- the direction of rotation about the optical axis P may be described as "circumferential direction”.
- S indicates a circumferential direction. The details of the configuration of the holder 140 will be described later.
- the contact member 150 comes into contact with the fixed body 110.
- the contact member 150 projects from the holder 140 toward the fixed body 110. At least a portion of the contact member 150 is located on the outer surface of the holder 140. Specifically, at least a portion of the contact member 150 is located on the outer surface of the corner of the holder 140.
- the contact member 150 preferably slides with respect to the fixed body 110. In this case, the contact member 150 preferably has a cylindrical shape. As a result, the movable body can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
- the contact member 150 has a hemispherical portion.
- the contact member 150 has a convex portion 150p.
- the convex portion 150p is located on the radial outer side of the contact member 150.
- the convex portion 150p projects radially outward from the holder 140 and comes into contact with the fixed body 110.
- the convex portion 150p may have a curved shape that is curved and protrudes.
- the convex portion 150p is curved in a spherical shape.
- At least a part of the contact member 150 is provided as a member different from the holder 140 and is movable with respect to the holder 140.
- the contact member 150 is composed of a member different from the holder 140.
- this embodiment is not limited to this.
- At least a part of the contact member 150 may be made of the same member as the holder 140. The details of the configuration of the contact member 150 will be described later.
- the outer magnetic body 170 is located farther from the optical axis P of the optical element 130 than the inner magnetic body 160 with respect to the inner magnetic body 160. At least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is a magnet. The inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 attract each other by magnetic interaction.
- At least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 may be a permanent magnet. Since at least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is a permanent magnet, it is possible to eliminate the need for power supply to the magnetic body and replacement or replacement of the magnetic body.
- the inner magnetic body 160 is provided on the contact member 150. Typically, it is attached to the contact member 150.
- the inner magnetic body 160 is arranged so as not to be removable with respect to the contact member 150.
- the inner magnetic material 160 may be adhered to the contact member 150 with an adhesive.
- the inner magnetic material 160 may be welded to the contact member 150.
- the inner magnetic body 160 may be arranged inside the contact member 150 and covered with the contact member 150.
- the inner magnetic body 160 may be placed in a mold for the contact member 150 when molding the contact member 150, and the inner magnetic body 160 may be molded together with the contact member 150. It was
- the outer magnetic body 170 is located farther from the optical axis P of the optical element 130 than the inner magnetic body 160 with respect to the inner magnetic body 160.
- the inner magnetic body 160 is arranged on the contact member 150 and is movable with respect to the holder 140.
- the outer magnetic material 170 is preferably fixed to the holder 140.
- the outer magnetic material 170 is preferably arranged at a fixed position with respect to the holder 140.
- the outer magnetic body 170 is arranged with respect to the inner magnetic body 160.
- the optical unit 100 may have a plurality of inner magnetic materials 160 and outer magnetic materials 170 as a pair. Further, in the pair of inner magnetic body 160 and outer magnetic body 170, the inner magnetic body 160 may be formed from one magnetic body, and the outer magnetic body 170 may be formed from two or more magnetic materials. Alternatively, the inner magnetic material 160 may be formed of two or more magnetic materials, and the outer magnetic material 170 may be formed of one magnetic material.
- At least one of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is a magnet.
- the inner magnetic body 160 may be a magnet and the outer magnetic body 170 may be a soft magnetic material.
- magnetic attraction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 can be realized with a simple configuration at low cost.
- the inner magnetic material 160 may be a soft magnetic material and the outer magnetic material 170 may be a magnet.
- both the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 may be magnets. It is preferable that one of the inner magnetic material 160 and the outer magnetic material 170 is a magnet and the other is a soft magnetic material. Thereby, the magnetic attraction force between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 can be finely adjusted.
- the magnetic attraction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 causes the inner magnetic body 160 to become the inner magnetic body 160 in the movable body 120.
- the provided contact member 150 comes into contact with the fixed body 110. Therefore, the movable body 120 can be stably supported with respect to the fixed body 110.
- the movable body 120 moves smoothly with respect to the fixed body 110. Therefore, it is preferable that the magnetic interaction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 is small.
- the magnet 180 generates a magnetic field.
- the magnet 180 is a permanent magnet.
- the magnet 180 includes a first magnet 182, a second magnet 184, and a third magnet 186.
- the first magnet 182, the second magnet 184, and the third magnet 186 are attached to the side surfaces of the holder 140, respectively.
- the first magnet 182 is located on the ⁇ Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
- the second magnet 184 is located on the + Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
- the third magnet 186 is located on the ⁇ X direction side with respect to the movable body 120 and extends in the Y-axis direction.
- the coil 190 includes a first coil 192, a second coil 194, and a third coil 196.
- the first coil 192, the second coil 194, and the third coil 196 are attached to the fixed body 110, respectively.
- the first coil 192 is located on the ⁇ Y direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the Z axis direction.
- the second coil 194 is located on the + Y direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the X-axis direction.
- the third coil 196 is located on the ⁇ X direction side with respect to the fixed body 110 and extends in the Y-axis direction.
- the first magnet 182 and the first coil 192 generate a driving force for rotating the movable body 120 around the Z axis.
- the second magnet 184 and the second coil 194 generate a driving force for rotating the movable body 120 around the X axis
- the third magnet 186 and the third coil 196 rotate the movable body 120 around the Y axis. Generates a driving force to rotate the magnet.
- the first magnet 182 is magnetized so that the magnetic poles of the surface facing outward in the radial direction are different with respect to the magnetizing polarization line 182b extending in the optical axis direction along the Z-axis direction.
- One end of the first magnet 182 along the X-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
- the second magnet 184 is magnetized so that the magnetic poles of the surface facing outward in the radial direction are differently magnetized with the magnetizing polarization line 184b extending in the optical axis direction along the X-axis direction as a boundary.
- One end of the second magnet 184 along the Z-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
- the third magnet 186 is magnetized so that the magnetic poles of the surface facing outward in the radial direction are differently magnetized with respect to the magnetizing polarization line 186b extending in the optical axis direction along the Y-axis direction.
- One end of the third magnet 186 along the Z-axis direction has one polarity and the other end has the other polarity.
- the pitching, yawing and rolling corrections of the movable body 120 are performed as follows.
- the shake is detected by a magnetic sensor (Hall element) (not shown), and the first coil 192 and the second coil are based on the result.
- a current is supplied to the coil 194 and the third coil 196 to drive the runout correction magnetic drive mechanism.
- the runout of the optical unit 100 may be detected by using a runout detection sensor (gyroscope) or the like. Based on the runout detection result, the runout correction magnetic drive mechanism corrects the runout.
- the lid portion 100L covers the fixed body 110 and the movable body 120.
- the lid portion 100L is formed of, for example, a resin.
- the lid portion 100L is a plate-shaped member having a thickness in the Z-axis direction.
- the lid portion 100L is fixed to the + Z direction side (one side in the optical axis direction) of the fixed body 110.
- the lid portion 100L is fixed to the frame portion 111 of the fixed body 110.
- the configuration for fixing the lid portion 100L to the fixed body 110 is not particularly limited.
- the lid portion 100L may be fixed to the fixed body 110 using, for example, a fastening member such as a screw, or may be fixed to the fixed body 110 using an adhesive.
- the lid portion 100L has a hole 100h and a rotation stop portion 100s.
- the hole 100h penetrates the lid portion 100L in the Z-axis direction.
- the hole 100h of the lid portion 100L faces the opening 111h of the fixed body 110.
- the lens 132 of the movable body 120 is exposed to the outside of the fixed body 110 through the opening 111h of the fixed body 110 and the hole 100h of the lid portion 100L.
- the contact member 150 has a convex portion 150p protruding from the fixed body 110. Since the contact member 150 of the movable body 120 has the convex portion 150p, the movable body 120 can be made thinner than the length along the optical axis P of the concave surface 150q.
- the convex portion 150p has a part of a spherical surface. As a result, the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
- the fixed body 110 has a concave surface 110q in a region in contact with the convex portion 150p of the contact member 150. As a result, the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
- the concave surface 110q has a part of the concave spherical shape. As a result, the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
- the fixed body 110 has a notch portion 110n connected to the concave surface 110q.
- the movable body 120 can be easily attached to the fixed body 110 by the notch 110n connected to the concave surface 110q of the fixed body 110.
- FIG. 4A is a schematic top view of the holder 140, the contact member 150, the inner magnetic body 160, the outer magnetic body 170, and the magnet 180
- FIG. 4B is a schematic top view of the fixed body 110.
- the holder 140 has a tubular shape and has a through hole 140h.
- the optical element 130 (FIGS. 2 and 3) is inserted into the through hole 140h of the holder 140.
- FIG. 4A shows the optical axis P at the position of the optical axis P when the optical element 130 is inserted into the holder 140.
- the holder 140 has a plurality of side portions and a connecting portion that connects adjacent side portions. Specifically, the holder 140 includes a first side portion 142, a second side portion 144, a third side portion 146, a fourth side portion 148, a first connection portion 143, and a second connection portion 145. It has a third connection portion 147 and a fourth connection portion 149.
- the first side portion 142 is located on the ⁇ Y direction side with respect to the optical element 130, and extends in the X-axis direction along the side surface of the optical element 130.
- the second side portion 144 is located on the + X direction side with respect to the optical element 130 and extends in the Y-axis direction along the side surface of the optical element 130.
- the third side portion 146 is located on the + Y direction side with respect to the optical element 130 and extends in the X-axis direction along the side surface of the optical element 130.
- the fourth side portion 148 is located on the ⁇ X direction side with respect to the optical element 130 and extends in the Y-axis direction along the side surface of the optical element 130.
- the first side portion 142 and the third side portion 146 are arranged in parallel with each other.
- the second side portion 144 and the fourth side portion 148 are arranged in parallel with each other.
- the first side portion 142, the second side portion 144, the third side portion 146, and the fourth side portion 148 are located in the circumferential direction S with respect to the optical axis P, the first side portion 142, the second side portion 144, and the third side portion.
- the side portions 146 and the fourth side portion 148 are arranged side by side in this order.
- first magnet 182 is arranged on the outer peripheral surface of the first side portion 142
- second magnet 184 is arranged on the outer peripheral surface of the third side portion 146
- third magnet 186 is arranged on the outer peripheral surface of the fourth side portion 148. Be placed.
- the first connection portion 143, the second connection portion 145, the third connection portion 147, and the fourth connection portion 149 are among the first side portion 142, the second side portion 144, the third side portion 146, and the fourth side portion 148. , Connect adjacent sides.
- the first connecting portion 143 connects the first side portion 142 and the second side portion 144 by interposing between the first side portion 142 and the second side portion 144.
- the second connecting portion 145 connects the second side portion 144 and the third side portion 146 by interposing between the second side portion 144 and the third side portion 146.
- the third connecting portion 147 connects the third side portion 146 and the fourth side portion 148 by interposing between the third side portion 146 and the fourth side portion 148.
- the fourth connecting portion 149 connects the fourth side portion 148 and the first side portion 142 by interposing between the fourth side portion 148 and the first side portion 142.
- the first connection portion 143 and the third connection portion 147 are arranged in parallel with each other.
- the second connection portion 145 and the fourth connection portion 149 are arranged in parallel with each other.
- the contact member 150 is arranged in each of the first connection portion 143, the second connection portion 145, the third connection portion 147, and the fourth connection portion 149.
- the contact member 150 includes a first contact member 152, a second contact member 154, a third contact member 156, and a fourth contact member 158.
- the first contact member 152, the second contact member 154, the third contact member 156, and the fourth contact member 158 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction S.
- the convex portions 150p of the first contact member 152, the second contact member 154, the third contact member 156, and the fourth contact member 158 are aligned with respect to the optical axis P along the circumferential direction S.
- Adjacent convex portions 150p are arranged with an interval of 90 ° in the circumferential direction S about the optical axis P.
- the first contact member 152 is located on the + X direction and the ⁇ Y direction side with respect to the optical axis P of the optical element 130
- the second contact member 154 is located in the + X direction with respect to the optical axis P of the optical element 130. And located on the + Y direction side.
- the third contact member 156 is located on the ⁇ X direction and the + Y direction side with respect to the optical axis P of the optical element 130
- the fourth contact member 158 is in the ⁇ X direction with respect to the optical axis P of the optical element 130. And is located on the -Y direction side.
- the first contact member 152, the second contact member 154, the third contact member 156, and the fourth contact member 158 may be collectively referred to as the contact member 150.
- first contact member 152 and the second contact member 154 are separate members from the holder 140 and are movable with respect to the holder 140.
- the third contact member 156 and the fourth contact member 158 are a single member with the holder 140 and are fixed to the holder 140.
- the inner magnetic body 160 includes a first inner magnetic body 162 and a second inner magnetic body 164.
- the first inner magnetic body 162 is located on the + X direction and the ⁇ Y direction side with respect to the optical axis P of the optical element 130
- the second inner magnetic body 164 is located with respect to the optical axis P of the optical element 130. It is located on the + X and + Y directions.
- the first inner magnetic body 162 is arranged on the first contact member 152.
- the second inner magnetic body 164 is arranged on the second contact member 154.
- the first inner magnetic material 162 and the second inner magnetic material 164 may be collectively referred to as the inner magnetic material 160.
- the outer magnetic body 170 includes a first outer magnetic body 172 and a second outer magnetic body 174.
- the first outer magnetic body 172 is located on the + X direction and the ⁇ Y direction side with respect to the optical axis P of the optical element 130
- the second outer magnetic body 174 is located with respect to the optical axis P of the optical element 130. It is located on the + X and + Y directions.
- the first outer magnetic body 172 is arranged radially outside the first inner magnetic body 162 with respect to the first inner magnetic body 162.
- the second outer magnetic body 174 is arranged radially outside the second inner magnetic body 164 with respect to the second inner magnetic body 164.
- the first outer magnetic material 172 and the second outer magnetic material 174 may be collectively referred to as the outer magnetic material 170.
- each of the first outer magnetic material 172 and the second outer magnetic material 174 includes a pair of magnetic materials. That is, the first outer magnetic body 172 includes a magnetic body 172a and a magnetic body 172b, and the second outer magnetic body 174 includes a magnetic body 174a and a magnetic body 174b. As a result, magnetic attraction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 can be realized with a simple configuration.
- the first inner magnetic body 162 arranged on the first contact member 152 is attracted to the first outer magnetic body 172 by the magnetic attraction force between the first inner magnetic body 162 and the first outer magnetic body 172, and the first one is attracted to the first outer magnetic body 172.
- the contact member 152 is extruded toward the fixed body 110.
- the magnetic attraction between the second inner magnetic body 164 and the second outer magnetic body 174 attracts the second inner magnetic body 164 arranged on the second contact member 154 to the second outer magnetic body 174.
- the second contact member 154 is extruded toward the fixed body 110.
- the holder 140 has an inner peripheral surface 140i that holds the optical element 130.
- the inner peripheral surface 140i is located in the through hole 140h.
- the inner peripheral surface 140i includes a first inner side surface 142i, a second inner side surface 144i, a third inner side surface 146i, a fourth inner side surface 148i, a first corner portion 143i, a second corner portion 145i, and a third. It has a corner portion 147i and a fourth corner portion 149i.
- the first inner side surface 142i, the second inner side surface 144i, the third inner side surface 146i and the fourth inner side surface 148i are of the first side portion 142, the second side portion 144, the third side portion 146 and the fourth side portion 148, respectively.
- the first corner portion 143i, the second corner portion 145i, the third corner portion 147i and the fourth corner portion 149i are the first connection portion 143, the second connection portion 145, the third connection portion 147 and the fourth connection portion, respectively.
- the first corner portion 143i is located between the first inner side surface 142i and the second inner side surface 144i
- the second corner portion 145i is located between the second inner side surface 144i and the third inner side surface 146i.
- the third corner portion 147i is located between the third inner side surface 146i and the fourth inner side surface 148i
- the fourth corner portion 149i is located between the fourth inner side surface 148i and the first inner side surface 142i.
- the first contact member 152 is arranged at the first corner portion 143i of the holder 140, and the second contact member 154 is arranged at the second corner portion 145i of the holder 140.
- the third contact member 156 is arranged at the third corner portion 147i of the holder 140, and the fourth contact member 158 is arranged at the fourth corner portion 149i of the holder 140.
- the first contact member 152, the second contact member 154, the third contact member 156 and the fourth contact member 158 are attached to the first corner portion 143i, the second corner portion 145i, the third corner portion 147i and the fourth corner portion 149i of the holder 140.
- the movable body 120 can slide smoothly with respect to the fixed body 110.
- the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 magnetically attract each other. Therefore, when an external force other than the magnetic force is not generated in the contact member 150 on which the inner magnetic body 160 is arranged, the contact member 150 moves radially outward and between the optical axis P and the convex portion 150p of the contact member 150.
- the distance L1 is the longest. It was
- the fixed body 110 has a frame portion 111 and a side portion 112.
- the side portion 112 includes a first side portion 112a, a second side portion 112b, a third side portion 112c, and a fourth side portion 112d.
- the first side portion 112a is located on the ⁇ Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
- the second side portion 112b is located on the + X direction side with respect to the movable body 120 and extends in the Y-axis direction.
- the third side portion 112c is located on the + Y direction side with respect to the movable body 120 and extends in the X-axis direction.
- the fourth side portion 112d is located on the ⁇ X direction side with respect to the movable body 120 and extends in the Y-axis direction.
- the first side portion 112a, the second side portion 112b, the third side portion 112c, and the fourth side portion 112d are the first side portion 112a, the second side portion 112b, the third side portion 112c, and the fourth side portion 112d along the circumferential direction S.
- the four side portions 112d are connected side by side in this order.
- the space surrounded by the first side portion 112a, the second side portion 112b, the third side portion 112c, and the fourth side portion 112d may be described as the inside 110S of the fixed body 110. be.
- the frame portion 111 is connected to the first side portion 112a, the second side portion 112b, the third side portion 112c, and the fourth side portion 112d from the + Z direction side.
- the frame portion 111 has an opening 111h that connects the inside 110S of the fixed body 110 and the outside.
- the fixed body 110 is provided with a concave surface 110q.
- the concave surface 110q is provided on the inner peripheral surface of the fixed body 110.
- the concave surface 110q has a shape extending in the circumferential direction S.
- the concave surface 110q has a shape in which the central portion of the concave surface 110q in the Z-axis direction is recessed outward in the radial direction.
- the concave surface 110q has a curved shape by being curved and recessed. In the present embodiment, the concave surface 110q is curved in a spherical shape.
- the concave surface 110q is inside the connection portion between the first side portion 112a and the second side portion 112b, inside the connection portion between the second side portion 112b and the third side portion 112c, and the third side portion 112c. It is provided inside the connection portion between the fourth side portion 11cc and inside the connection portion between the fourth side portion 112d and the first side portion 112a, respectively.
- a plurality of concave surfaces 110q are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction S.
- the four concave surfaces 110q are arranged with respect to the optical axis P along the circumferential direction S, and the adjacent concave surfaces 110q are arranged with an interval of 90 ° in the circumferential direction S about the optical axis P. ..
- the fixed body 110 has a notch 110n.
- the cutout portion 110n has a shape in which the inner surface of the fixed body 110 is recessed outward in the radial direction.
- the notch 110n has a shape in which a part of the concave surface 110q of the fixed body 110 is recessed outward in the radial direction.
- the cutout portion 110n is connected to the concave surface 110q.
- the cutout portion 110n may not be connected to the concave surface 110q, and may be arranged at a location separated from the concave surface 110q in the circumferential direction S.
- the cutout portion 110n is arranged in a portion of the fixed body 110 located on the + Z axis direction side. That is, the cutout portion 110n is arranged in the portion of the fixed body 110 located on the lens 132 side of the optical element 130 in the optical axis direction. This facilitates the assembly of other parts such as the FPC.
- the distance L2 between the optical axis P and the radial outside of the notch 110n is approximately equal to or slightly longer than the distance L1.
- the distance L3 between the optical axis P and the concave surface 110q is substantially equal to or slightly shorter than the distance L1.
- the holder 140 is inserted into the fixed body 110 with the contact member 150, the inner magnetic body 160, and the outer magnetic body 170 mounted on the holder 140 shown in FIG. 4A. After that, the optical element 130 is inserted into the holder 140.
- the optical unit 100 can be manufactured as described above.
- FIGS. 5A and 5B are schematic exploded perspective views of the holder 140, the contact member 150, the inner magnetic body 160, and the outer magnetic body 170 in the movable body 120 of the optical unit 100 of the present embodiment.
- the contact member 150, the inner magnetic body 160, and the outer magnetic body 170 the first contact member 152 and the first inner magnetic body 162 mounted on the first connection portion 143 of the holder 140.
- the first outer magnetic material 172 is illustrated.
- the holder 140 has a through hole 140q connecting the inside and the outside of the holder 140.
- the through hole 140q is located at a corner of the holder 140.
- the through holes 140q are provided in each of the first connection portion 143 and the second connection portion 145 (FIG. 4A) of the holder 140.
- a through hole 140q is provided in the first connection portion 143 of the holder 140, and the inside and the outside of the holder 140 are connected via the through hole 140q.
- the diameter of at least a part of the contact member 150 is smaller than the size of the through hole 140q (length in the Z-axis direction). Therefore, the contact member 150 is inserted into the through hole 140q from the inside of the holder 140.
- the outer magnetic material 170 is preferably fixed in the holder 140. As a result, the contact member 150 arranged on the inner magnetic body 160 can be pulled out in a certain direction.
- the outer magnetic body 170 has a first sphere 170a and a second sphere 170b.
- the holder 140 has an outer magnetic material accommodating portion 140a and an outer magnetic material accommodating portion 140b for accommodating the outer magnetic material 170.
- the first connection portion 143 of the holder 140 is provided with an outer magnetic material accommodating portion 140a and an outer magnetic material accommodating portion 140b.
- the first sphere 170a and the second sphere 170b are spherical, respectively, and the outer magnetic material accommodating portion 140a and the outer magnetic material accommodating portion 140b are recesses, respectively.
- the recesses of the outer magnetic material accommodating portion 140a and the outer magnetic material accommodating portion 140b have a width corresponding to the diameters of the first sphere 170a and the second sphere 170b.
- the first sphere 170a is inserted into the outer magnetic material accommodating portion 140a
- the second sphere 170b is inserted into the outer magnetic material accommodating portion 140b.
- the outer magnetic material 170 can be accommodated in the holder 140 with a simple structure.
- the positions of the inserted first sphere 170a and second sphere 170b on the optical axis P are substantially equal to the positions of the inner magnetic body 160 on the optical axis P.
- the outer magnetic material accommodating portion 140a and the outer magnetic material accommodating portion 140b are separated from the through hole 140q, but the outer magnetic material accommodating portion 140a and the outer magnetic material accommodating portion 140b are It may be connected to the through hole 140q.
- the length (ha) of the outer magnetic material 170 along the optical axis P is substantially equal to the length (hb) of the inner magnetic material along the optical axis P.
- the length of the outer magnetic body 170 along the optical axis P is 0.8 times or more and 1.2 times or less the length of the inner magnetic body 160 along the optical axis P.
- the projection point 160p in which the center of the inner magnetic body 160 is projected perpendicularly to the optical axis P overlaps with the projection point 170p in which the center of the outer magnetic body 170 is projected perpendicularly to the optical axis P.
- the projection point 170p is a point where the center of the first sphere 170a is projected perpendicular to the optical axis P and a point where the center of the second sphere 170b is projected perpendicular to the optical axis P.
- the projection point 170p overlaps with the projection point 160p in which the center of the inner magnetic body 160 is projected perpendicularly to the optical axis P.
- the outer magnetic body 170 includes a first sphere 170a and a second sphere 170b.
- the holder 140 is provided with a first recess in which the first sphere 170a is arranged and a second recess in which the second sphere 170b is arranged.
- the contact member 150 comes into contact with the fixed body 110, the contact member 150 is located between the first sphere 170a and the second sphere 170b. In this way, the position of the outer magnetic body 170 can be fixed in the holder 140, and the contact member 150 can be pushed toward the fixed body 110 with a simple configuration.
- the outer magnetic body 170 is composed of a plurality of magnetic bodies, and the outer magnetic body 170 may be smaller than the inner magnetic body 160. Since the inner magnetic body 160 provided on the contact member 150 can be attracted to the outer magnetic body 170 smaller than the inner magnetic body 160, the contact member 150 can be attracted to the holder 140 in a specific direction.
- the contact member 150 is arranged in the through hole 140q of the holder 140. Specifically, the first contact member 152 and the second contact member 154 are arranged in the through hole 140q of the holder 140.
- the movement of the contact member 150 is restricted. Specifically, the contact member 150 is movable in the extending direction of the through hole 140q, while the movement is restricted by the side surface of the through hole 140q. Due to the magnetic attraction of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170, a force is applied to the contact member 150 from a specific position along the through hole 140q of the holder 140 toward the fixed body 110. In this way, the contact member 150 is pulled out from the specific position of the holder 140 toward the fixed body 110.
- the inner magnetic body 160 extends in the circumferential direction S orthogonal to the optical axis P.
- the inner magnetic body 160 has one end 160a extending in the circumferential direction S and the other end 160b.
- the polarity of the end 160a is different from the polarity of the end 160b.
- the inner magnetic body 160 is magnetized on the outer side by utilizing both ends of the inner magnetic body 160 having different polarities. It can be magnetically attracted to the body 170.
- the through hole 140q extends in the radial direction R (direction extending linearly from the optical axis P). Since the contact member 150 arranged along the radial direction R about the optical axis P of the optical element 130 pushes the fixed body 110, the deviation of the optical axis P of the optical element 130 can be suppressed.
- the contact member 150 preferably has a small diameter portion 150s and a large diameter portion 150t.
- the small diameter portion 150s has a cylindrical shape.
- the length (for example, the diameter of the circle) along the direction orthogonal to the optical axis P of the large diameter portion 150t is the length along the circumferential direction S of the small diameter portion 150s (for example, of the circle). Greater than (diameter).
- the length of the small diameter portion 150s along the circumferential direction S is smaller than the length of the through hole 140q along the circumferential direction S, and the length of the through hole 140q along the circumferential direction S is the circumferential direction of the large diameter portion 150t. It is smaller than the length along S.
- the small diameter portion 150s has a cylindrical shape, but the present embodiment is not limited to this.
- the small diameter portion 150s may have a quadrangular prism shape.
- the inner magnetic body 160 is arranged in the large diameter portion 150t. Therefore, even if a magnetic material larger than the small diameter portion 150s is used as the inner magnetic material 160, it can be stably arranged.
- a part of the small diameter portion 150s of the contact member 150 is located in the through hole 140q of the holder 140. Therefore, it is possible to prevent the contact member 150 from coming off the holder 140.
- the straight line connecting the optical axis P of the optical element 130 and the outer magnetic body 170 at the shortest distance is It also overlaps with the inner magnetic material 160.
- the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 are arranged on a linear line extending in the radial direction extending from the optical axis P in this way, the magnetic action between the outer magnetic body 170 and the inner magnetic body 160 can be effectively utilized.
- the fixed body 110 can be pushed in the radial direction R with respect to the optical axis P of the optical element 130.
- FIG. 5A and 5B show a mode in which the first contact member 152, the first inner magnetic body 162, and the first outer magnetic body 172 are mounted on the holder 140, but the second contact member 154 and the second inner side are shown.
- the magnetic body 164 and the second outer magnetic body 174 are also mounted on the holder 140 in the same manner.
- FIG. 6A is a schematic perspective view of the movable body 120 and the magnet 180 in the optical unit 100 of the present embodiment
- FIG. 6B is a schematic top view of the optical unit 100 of the present embodiment.
- the lid portion 100L is omitted.
- FIG. 6C is a schematic cross-sectional view of the optical unit 100 along the VIC-VIC line of FIG. 6B.
- the movable body 120 has a thin, substantially rectangular parallelepiped shape.
- the movable body 120 has an optical element 130, a holder 140, a contact member 150, an inner magnetic body 160, and an outer magnetic body 170.
- the holder 140 has a frame shape, and the optical element 130 is arranged in the holder 140.
- the first contact member 152 and the second contact member 154 are separate members from the holder 140, whereas the third contact member 156 and the fourth contact member 158 are a single member with the holder 140. ..
- the contact member 150 is pulled out along the direction orthogonal to the optical axis P of the optical element 130 by the magnetic force between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170. Since the contact member 150 is pushed along the direction orthogonal to the optical axis P of the optical element 130, the deviation of the optical axis P of the optical element 130 can be suppressed.
- the first outer magnetic body 172 pulls out the first contact member 152 together with the first inner magnetic body 162 along the direction D1.
- the first outer magnetic body 172 pulls out the first contact member 152 along the direction D1 orthogonal to the optical axis P of the optical element 130. Therefore, the first contact member 152 can move along the direction D1 with respect to the holder 140.
- the second outer magnetic body 174 pulls out the second contact member 154 together with the second inner magnetic body 164 along the direction D2.
- the second outer magnetic body 174 pulls out the second contact member 154 along the direction D2 orthogonal to the optical axis P of the optical element 130. Therefore, the second contact member 154 can move along the direction D2 with respect to the holder 140.
- the direction in which the first outer magnetic body 172 pulls out the first contact member 152 and the direction in which the second outer magnetic body 174 pulls out the second contact member 154 intersect at the optical axis P of the optical element 130. Since the intersections of the first outer magnetic body 172 and the second outer magnetic body 174 in the direction in which the force is applied intersect at the optical axis P of the optical element 130, the deviation of the optical axis P of the optical element 130 can be suppressed.
- the contact member 150 arranged in the holder 140 pushes the fixed body 110 due to the magnetic interaction between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170, so that the movable body 120 is opposed to the fixed body 110. It is possible to prevent the position of the magnetism from shifting. Therefore, the movable body 120 can move smoothly according to the driving force between the magnet 180 and the coil 190 without strictly adjusting the gap between the fixed body 110 and the movable body 120.
- the first outer magnetic body 172 pulls out the first contact member 152 radially outward together with the first inner magnetic body 162, and the second outer magnetic body 174 makes a second contact with the second inner magnetic body 164.
- the member 154 is pulled out radially outward.
- two adjacent corners (first corner 143i and second corner) of the first corner 143i, the second corner 145i, the third corner 147i, and the fourth corner 149i of the holder 140 In the portion 145i) the contact member 150 is pulled out toward the fixed body 110. Therefore, the movable body 120 can be stably supported with respect to the fixed body 110 with a small force.
- the movable body 120 is pushed from the inside in the radial direction to the outside in the radial direction with respect to the fixed body 110.
- the first outer magnetic body 172 pulls out the first contact member 152 toward the fixed body 110.
- FIG. 6C shows the first contact member 152, the first inner magnetic body 162, and the first outer magnetic body 172, the second contact member 154, the second inner magnetic body 164, and the second inner magnetic body 172 shown in FIG. 6A are shown.
- the outer magnetic body 170 pulls out the contact member 150 toward the fixed body 110, it is possible to prevent the movable body 120 from being displaced with respect to the fixed body 110.
- the force applied to the fixed body 110 from the movable body 120 side is weak, the movable body 120 can be smoothly moved with respect to the fixed body 110.
- first contact member 152 and 158 of the first contact member 152, the second contact member 154, the third contact member 156, and the fourth contact member 158 of the movable body 120 are used.
- the second contact member 154) is pulled out by the outer magnetic body 170, while the other two contact members (third contact member 156 and fourth contact member 158) are not pulled out. Therefore, the resistance of the movable body 120 to the fixed body 110 can be reduced, and the driving power for driving the movable body 120 can be reduced.
- the gap between the movable body and the fixed body may fluctuate due to the difference in the thermal expansion coefficient of each member.
- the outer magnetic body 170 pulls out the contact member 150 toward the fixed body 110, so that it is movable with respect to the fixed body 110. It is possible to prevent the position of the body 120 from shifting.
- FIGS. 7A to 7C are partially enlarged portions of the optical unit 100.
- the vicinity of the first connection portion 143 of the holder 140 is enlarged.
- the distance (interval distance) between the fixed body 110 and the holder 140 along the radial direction R is L1.
- the contact member 150 when the contact member 150 is arranged at the first connection portion 143 of the holder 140, the contact member 150 can move along the radial direction R until it comes into contact with the optical element 130.
- the length of the contact member 150 protruding from the holder 140 when the contact member 150 comes into contact with the optical element 130 is L2, and at this time, the length L2 is smaller than the distance L1.
- the contact member 150 when the fixed body 110 is not arranged, the contact member 150 can move radially outward along the radial direction R.
- the contact member 150 can move radially outward until the inner magnetic body 160 comes into contact with the holder 140.
- the length of the contact member 150 protruding from the holder 140 when the contact member 150 moves outward in the radial direction to the maximum is L3, and this length L3 is shorter than the distance L1.
- the amount of protrusion (length L2) of the contact member 150 protruding from the holder 140 when the contact member 150 is located at the innermost position in the holder 140 is the direction in which the contact member 150 protrudes toward the holder 140.
- the spacing distance (L2) is shorter than the spacing distance (L2) between the fixed body 110 and the holder 140 along the above, and the spacing distance (L2) is such that when the contact member 150 is located on the outermost side in the holder 140, the contact member 150 is located. It is smaller than the protrusion amount (L3) protruding from the holder 140.
- the contact member 150 can not only apply a force to the fixed body 110 but also have a damper function.
- the contact member 150 has a convex portion 150p, and the fixed body 110 has a concave surface 110q corresponding to the convex portion 150p, and the convex portion on the movable body 120 side.
- the portion 150p slides with respect to the concave surface 110q on the fixed body 110 side, but the present embodiment is not limited to this.
- the contact member 150 has a concave surface, and the fixed body 110 has a convex portion corresponding to the concave surface of the contact member 150, and the convex portion on the fixed body 110 side may slide with respect to the concave surface on the movable body 120 side. ..
- FIG. 8A is a schematic top view of the optical unit 100 of the present embodiment
- FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of the optical unit along the line VIIIB-VIIIB of FIG. 8A
- 8A and 8B are similar to the optical unit 100 described with reference to FIGS. 6B and 6C, except that the contact member 150 has a concave surface radially outward and the fixed body 110 has a convex portion. It has a configuration, and duplicate descriptions are omitted to avoid redundancy.
- the convex portion 110p is arranged on the surface of the fixed body 110 facing the movable body 120.
- the convex portion 110p preferably has a hemispherical shape.
- the movable body 120 of the optical unit 100 includes an optical element 130, a holder 140, a contact member 150, an inner magnetic body 160, an outer magnetic body 170, and a magnet 180.
- the contact member 150 has a concave surface 150q on the outer side in the radial direction. Again, the magnetic force of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 pushes the contact member 150 toward the fixed body 110.
- the convex portion 110p of the fixed body 110 slides on the concave surface 150q while in contact with the concave surface 150q on the movable body 120 side.
- the convex portion 110p is located on the inner peripheral surface of the fixed body 110.
- the convex portion 110p projects radially inward toward the holder 140 and comes into contact with the contact member 150.
- the convex portion 110p may have a curved shape that is curved and protrudes.
- the convex portion 110p is curved in a spherical shape.
- the concave surface 110q has a part of the concave spherical shape.
- the contact member 150 arranged in the first connection portion 143 and the second connection portion 145 of the holder 140 is referred to. Although it is pushed toward the fixed body 110 by the magnetic force of the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170, the present embodiment is not limited to this.
- the contact members 150 arranged in the first connection portion 143, the second connection portion 145, the third connection portion 147, and the fourth connection portion 149 of the holder 140 are fixed by the magnetic force between the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170. It may be pushed towards the body 110.
- the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 may not be arranged at each of the connecting portions (for example, the first connecting portion 143 and the third connecting portion 147) facing each other via the optical axis P of the holder 140.
- the connecting portions for example, the first connecting portion 143 and the third connecting portion 1457 facing each other via the optical axis P of the holder 140.
- the holder 140 is sucked at a position facing the optical axis P, if the center of the holder 140 deviates from the optical axis P to one side, the holder 140 is strongly sucked to one side, so that the center of the holder 140 is the optical axis P. This is because it may deviate from the axis. Therefore, as described with reference to FIGS.
- the holder 140 has a first connection portion 143, a second connection portion 145, a third connection portion 147, and the holder 140. It is preferable that the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 are arranged in two adjacent connecting portions of the fourth connecting portion 149, and the inner magnetic body 160 and the outer magnetic body 170 are not arranged in the remaining connecting portions.
- the contact member 150 has a cylindrical portion, but the present embodiment is not limited to this.
- the contact member 150 may have a spherical shape.
- the smartphone 200 is shown in FIG. 1 as an example of the use of the optical unit 100 of the present embodiment, the use of the optical unit 100 is not limited to this.
- the optical unit 100 is suitably used as a digital camera or a video camera.
- the optical unit 100 may be used as a part of a drive recorder.
- the optical unit 100 may be mounted on a camera for a flying object (eg, a drone).
- Optical unit 110 Fixed body 120 ... Movable body 130 ... Optical element 140 ... Holder 150 ... Contact member 160 ... Inner magnetic body 170 ... Outer magnetic body
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Abstract
光学ユニットは、固定体と、前記固定体に対して揺動可能に支持される可動体とを備え、前記可動体は、光軸を有する光学素子と、前記光学素子を挿入可能なホルダと、前記ホルダに配置され、前記固定体と接触する接触部材と、前記接触部材に設けられた内側磁性体と、前記内側磁性体に対して前記内側磁性体よりも前記光学素子の前記光軸から離れて位置する外側磁性体とを有し、前記内側磁性体および前記外側磁性体のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。
Description
本発明は、光学ユニットに関する。
カメラによって静止画または動画を撮影する際に、手振れに起因して撮影した像がぶれることがある。このため、像ブレを防いだ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。手振れ補正装置は、カメラに振れが生じた場合に、振れに応じてカメラモジュールの位置および姿勢を補正することによって像のぶれを解消できる。
撮像装置において可動部材の動作の自由度を向上させることが検討されている(例えば、日本国公開公報特開2017-116861号参照)。日本国公開公報特開2017-116861号の撮像装置では、被支持面との距離を小さくする方向に保持部材を付勢する付勢手段としてコイルバネを用いている。
しかしながら、日本国公開公報特開2017-116861号の撮像装置では、コイルバネを用いて像のブレを補正するため、疲労により像のブレ補正機能が劣化することがある。特に、短期間に集中的に使用すると、疲労による劣化が著しく進行することになる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされており、その目的は、像のブレ補正機能の劣化を抑制可能な光学ユニットを提供することである。
本発明の例示的な光学ユニットは、固定体と、前記固定体に対して揺動可能に支持される可動体とを備える。前記可動体は、光軸を有する光学素子と、前記光学素子を挿入可能なホルダと、前記ホルダに配置され、前記固定体と接触する接触部材と、前記接触部材に設けられた内側磁性体と、前記内側磁性体に対して前記内側磁性体よりも前記光学素子の前記光軸から離れて位置する外側磁性体とを有する。前記内側磁性体および前記外側磁性体のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。
本発明の光学ユニットは、像のブレ補正機能の劣化を抑制できる。
以下、図面を参照して本発明による例示的な光学ユニットの実施形態を説明する。なお、図中、同一また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。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載することがある。ここで、X軸、Y軸およびZ軸は、光学ユニットの使用時の向きを限定しないことに留意されたい。
光学ユニット100は、スマートフォンの光学部品として好適に用いられる。
まず、図1を参照して、本実施形態の光学ユニット100を備えたスマートフォン200を説明する。図1は、本実施形態の光学ユニット100を備えたスマートフォン200の模式的な斜視図である。
図1に示すように、光学ユニット100は、一例としてスマートフォン200に搭載される。スマートフォン200では、光学ユニット100を介して外部から光Lが入射し、光学ユニット100に入射した光に基づいて被写体像が撮像される。光学ユニット100は、スマートフォン200が振れた際の撮影画像の振れの補正に用いられる。なお、光学ユニット100は、撮像素子を備えてもよく、光学ユニット100は、撮像素子に光を伝達する光学部材を備えてもよい。
光学ユニット100は、小型に作製されることが好ましい。これにより、スマートフォン200自体の小型化できるか、または、スマートフォン200を大型化することなくスマートフォン200内に別部品を搭載できる。
なお、光学ユニット100の用途は、スマートフォン200に限定されず、カメラおよびビデオなど、特に限定なく様々な装置に使用できる。例えば、光学ユニット100は、例えば、カメラ付き携帯電話機、ドライブレコーダー等の撮影機器、或いは、ヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等の移動体に搭載されるアクションカメラおよびウエアラブルカメラに搭載されてもよい。
<光学ユニット100の全体構成>
次に、図2および図3を参照して、本実施形態の光学ユニット100の構成を説明する。図2は、本実施形態の光学ユニット100の模式的な斜視図であり、図3は、本実施形態の光学ユニット100の模式的な分解斜視図である。
次に、図2および図3を参照して、本実施形態の光学ユニット100の構成を説明する。図2は、本実施形態の光学ユニット100の模式的な斜視図であり、図3は、本実施形態の光学ユニット100の模式的な分解斜視図である。
図2および図3に示すように、光学ユニット100は、固定体110と、可動体120とを備える。可動体120は、固定体110に対して揺動可能に支持される。可動体120は、固定体110に挿入され、固定体110に保持される。
光学ユニット100は、蓋部100Lをさらに備えてもよい。蓋部100Lが、固定体110および可動体120の一方側をそれぞれ覆うことにより、可動体120が固定体110から脱離することを抑制できる。
図3に示すように、可動体120は、光学素子130と、ホルダ140と、接触部材150と、内側磁性体160と、外側磁性体170とを有する。光学素子130は、光軸Pを有する。ホルダ140は、光学素子130を挿入可能である。
可動体120を固定体110に挿入して可動体120が固定体110に装着されると、光学素子130の光軸PはZ軸方向に対して平行になる。この状態から、固定体110に対して可動体120が揺動すると、光学素子130の光軸Pが揺動するため、光軸PはZ軸方向に対して平行な状態ではなくなる。
以下では、固定体110に対して可動体120が揺動しておらず、光軸PがZ軸方向に対して平行な状態が保持されることを前提に説明する。すなわち、光軸Pを基準として、固定体110、可動体120、蓋部100L等の形状、位置関係、動作等を説明する記載においては、光軸Pの傾きに関して特に記載がない限り、光軸PがZ軸方向に平行な状態であることを前提とする。
X軸方向は、光軸Pと交差する方向であり、ヨーイング方向の回転の軸となる。Y軸方向は、光軸Pと交差する方向であり、ピッチング方向の回転の軸となる。Z軸方向は、光学素子130の光軸方向であり、ローリング方向の回転の軸となる。光軸方向は、光軸Pの延びる方向に対して平行な方向を示す。
光学素子130を備える光学機器では、撮影時に光学機器が傾くと、光学素子130が傾いて、撮影画像が乱れる。光学ユニット100は、撮影画像の乱れを回避するために、ジャイロスコープ等の検出手段によって検出された加速度、角速度および振れ量等に基づいて、光学素子130の傾きを補正する。本実施形態では、光学ユニット100は、X軸を回転軸とする回転方向(ヨーイング方向)、Y軸を回転軸とする回転方向(ピッチング方向)およびZ軸を回転軸とする回転方向(ローリング方向)に可動体120を揺動(回転)させることにより、光学素子130の傾きを補正する。
光学素子130は、光軸Pを有する。光学素子130の光軸Pは、光学素子130の光入射面の法線に平行である。光学素子130には、光軸Pからの光が入射する。
光学素子130は、レンズ132およびハウジング134を有する。光学素子130は、ハウジング134内に撮像素子を有してもよい。撮像素子を備えた光学素子130は、カメラモジュールとも呼ばれる。光学素子130をホルダ140に挿入すると、光学素子130はホルダ140に保持される。
ホルダ140は、Z軸方向の両端が開口する環形状を有する。ホルダ140は、光学素子130を挿入可能である。ホルダ140の内側に、光学素子130が取り付けられる。
本実施形態の光学ユニット100において、接触部材150は、ホルダ140に配置され、固定体110と接触する。
内側磁性体160は、接触部材150に設けられる。外側磁性体170は、内側磁性体160に対して内側磁性体160よりも光学素子130の光軸Pから離れて位置する。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方の磁性体が磁石であることから、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な吸引力によって可動体120内で内側磁性体160に設けられた接触部材150が固定体110と接触する。このため、揺動機能の劣化を抑制して固定体110に対して可動体120を安定的に支持できる。
光学ユニット100は、磁石180およびコイル190をさらに備える。コイル190は、磁石180に対向する。磁石180は、固定体110および可動体120の一方に設けられ、コイル190は、固定体110および可動体120の他方に設けられる。
ここでは、磁石180は、可動体120に設けられ、コイル190は、固定体110に設けられる。例えば、磁石180は、ホルダ140の外周面に配置され、コイル190は、固定体110の側面に配置される。ただし、磁石180が固定体110に設けられ、コイル190が可動体120に設けられてもよい。
光学ユニット100は、小型に作製されることが好ましい。例えば、光学ユニット100が、図1のスマートフォンに搭載される場合、光学ユニット100の大きさ(例えば、固定体110のX軸方向またはY軸方向に沿った長さ)は、10mm以上50mm以下である。
<固定体110>
固定体110は、略筒状である。固定体110の外形は、断面が略矩形状の貫通孔の空いた直方体形状である。固定体110は、例えば、樹脂から形成される。固定体110は、枠部111と、側部112とを有する。側部112は、枠部111に支持される。枠部111には、開口部111hが形成される。
固定体110は、略筒状である。固定体110の外形は、断面が略矩形状の貫通孔の空いた直方体形状である。固定体110は、例えば、樹脂から形成される。固定体110は、枠部111と、側部112とを有する。側部112は、枠部111に支持される。枠部111には、開口部111hが形成される。
図3に示すように、固定体110は、凹面110qを有する。凹面110qは、側部112の内周面に位置する。固定体110に可動体120が挿入されると、凹面110qは可動体120と接触する。典型的には、固定体110に対して可動体120が揺動すると、可動体120は、凹面110qに接触しながら凹面110qの上を摺動する。凹面110qは、凹の球面形状の一部を有することが好ましい。
凹面110qは、固定体110の4つの隅に配置される。4つの凹面110qの曲率半径は等しくてもよい。この場合、4つの凹面110qは、1つの大きな凹球面の一部を構成してもよい。あるいは、4つの凹面110qの曲率半径は異なってもよい。
また、固定体110は、凹面110qと繋がる切欠部110nを有する。切欠部110nにより、接触部材150の配置されたホルダ140を固定体110に容易に挿入できる。
<光学素子130>
光学素子130は、レンズ132と、ハウジング134とを有する。ハウジング134は薄型の直方体形状である。レンズ132は、ハウジング134に配置される。例えば、レンズ132は、ハウジング134の1つの面の中心において、光軸P上に配置される。光軸P及びレンズ132は、被写体を向いており、光学素子130には、光軸Pに沿った方向からの光が入射される。
光学素子130は、レンズ132と、ハウジング134とを有する。ハウジング134は薄型の直方体形状である。レンズ132は、ハウジング134に配置される。例えば、レンズ132は、ハウジング134の1つの面の中心において、光軸P上に配置される。光軸P及びレンズ132は、被写体を向いており、光学素子130には、光軸Pに沿った方向からの光が入射される。
なお、ハウジング134の内部に、撮像素子等が内蔵されてもよい。この場合、撮像素子には、フレキシブル配線基板(Flexible Printed Circuit:FPC)が接続されることが好ましい。光学素子130において撮像された信号は、FPCを介して外部に取り出される。
<ホルダ140>
ホルダ140は、枠形状である。ホルダ140は、光学素子130を外側から囲む。例えば、ホルダ140は、樹脂から形成される。
ホルダ140は、枠形状である。ホルダ140は、光学素子130を外側から囲む。例えば、ホルダ140は、樹脂から形成される。
ホルダ140は、光軸Pに対して直交する方向に延びた厚さを有する板状の枠体である。光軸Pに対して直交する方向は、光軸Pと交差し、光軸Pに対して垂直な方向である。本明細書において、光軸Pに対して直交する方向を「径方向」と記載することがある。径方向外側は、径方向のうち光軸Pから離れる方向を示す。図2において、Rは、径方向の一例を示す。また、光軸Pを中心として回転する方向を「周方向」と記載することがある。図2において、Sは、周方向を示す。なお、ホルダ140の構成の詳細は後述する。
<接触部材150>
接触部材150は、固定体110と接触する。接触部材150は、ホルダ140から固定体110に向かって突出する。接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の外側面に位置する。詳細には、接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の角部の外側面に位置する。接触部材150は、固定体110に対して摺動することが好ましい。この場合、接触部材150は、円柱形状であることが好ましい。これにより、固定体110に対して可動体を滑らかに可動できる。例えば、接触部材150は、半球形状の部分を有する。
接触部材150は、固定体110と接触する。接触部材150は、ホルダ140から固定体110に向かって突出する。接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の外側面に位置する。詳細には、接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140の角部の外側面に位置する。接触部材150は、固定体110に対して摺動することが好ましい。この場合、接触部材150は、円柱形状であることが好ましい。これにより、固定体110に対して可動体を滑らかに可動できる。例えば、接触部材150は、半球形状の部分を有する。
接触部材150は、凸部150pを有する。凸部150pは、接触部材150の径方向外側に位置する。凸部150pは、ホルダ140から径方向外側に突出し、固定体110と接触する。凸部150pは、湾曲して突出する湾曲形状を有してもよい。例えば、凸部150pは、球面状に湾曲する。
接触部材150の少なくとも一部は、ホルダ140とは異なる部材として設けられ、ホルダ140に対して移動可能である。ここでは、接触部材150は、ホルダ140とは別部材で構成される。ただし、本実施形態はこれに限定されない。接触部材150の少なくとも一部がホルダ140と同じ部材で構成されてもよい。なお、接触部材150の構成の詳細は後述する。
<内側磁性体160・外側磁性体170>
外側磁性体170は、内側磁性体160に対して内側磁性体160よりも光学素子130の光軸Pから離れて位置する。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。内側磁性体160および外側磁性体170は磁気的な相互作用により、互いに吸引する。
外側磁性体170は、内側磁性体160に対して内側磁性体160よりも光学素子130の光軸Pから離れて位置する。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。内側磁性体160および外側磁性体170は磁気的な相互作用により、互いに吸引する。
内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方は、永久磁石であってもよい。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方が永久磁石であることから、磁性体への電力供給および磁性体の交換または取換等を不要にできる。
内側磁性体160は、接触部材150に設けられる。典型的には、接触部材150に取り付けられる。内側磁性体160は、接触部材150に対して取り外しできないように配置される。例えば、内側磁性体160は、接触部材150に対して接着剤で接着されてもよい。あるいは、内側磁性体160は、接触部材150に対して溶着されてもよい。
内側磁性体160は、接触部材150の内部に配置され、接触部材150に覆われてもよい。例えば、内側磁性体160は、接触部材150を成形する際に接触部材150のための成形型内に配置され、内側磁性体160は、接触部材150とともにモールドされてもよい。
外側磁性体170は、内側磁性体160に対して内側磁性体160よりも光学素子130の光軸Pから離れて位置する。内側磁性体160は、接触部材150に配置されており、ホルダ140に対して移動可能である。一方で、外側磁性体170は、ホルダ140に対して固定されることが好ましい。例えば、外側磁性体170は、ホルダ140に対して固定された位置に配置されることが好ましい。
内側磁性体160に対して外側磁性体170が配置される。なお、光学ユニット100は、内側磁性体160および外側磁性体170を対として複数有してもよい。また、一対の内側磁性体160および外側磁性体170において、内側磁性体160が1つの磁性体から形成され、外側磁性体170が2以上の磁性体から形成されてもよい。あるいは、内側磁性体160が2以上の磁性体から形成され、外側磁性体170が1つの磁性体から形成されてもよい。
内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である。例えば、内側磁性体160は磁石であり、外側磁性体170は軟磁性体であってもよい。これにより、低コストの簡易な構成で内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な吸引を実現できる。
または、内側磁性体160は軟磁性体であり、外側磁性体170は磁石であってもよい。あるいは、内側磁性体160および外側磁性体170の両方が磁石であってもよい。内側磁性体160および外側磁性体170のうちの一方が磁石であり、他方が軟磁性体であることが好ましい。これにより、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な吸引力を微小に調整できる。
内側磁性体160および外側磁性体170のうちの少なくとも一方が磁石であることから、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な吸引力によって可動体120内で内側磁性体160に設けられた接触部材150が固定体110と接触する。このため、固定体110に対して可動体120を安定的に支持できる。
なお、本実施形態の光学ユニット100において、可動体120が固定体110に対して滑らかに可動することが好ましい。このため、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な相互作用は小さいことが好ましい。
<磁石180>
磁石180は、磁場を発生する。典型的には、磁石180は、永久磁石である。ここでは、磁石180は、第1磁石182と、第2磁石184と、第3磁石186とを含む。第1磁石182、第2磁石184および第3磁石186は、それぞれホルダ140の側面に取り付けられる。
磁石180は、磁場を発生する。典型的には、磁石180は、永久磁石である。ここでは、磁石180は、第1磁石182と、第2磁石184と、第3磁石186とを含む。第1磁石182、第2磁石184および第3磁石186は、それぞれホルダ140の側面に取り付けられる。
第1磁石182は、可動体120に対して-Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第2磁石184は、可動体120に対して+Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第3磁石186は、可動体120に対して-X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。
<コイル190>
コイル190は、第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196とを含む。第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196は、それぞれ固定体110に取り付けられる。
コイル190は、第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196とを含む。第1コイル192と、第2コイル194と、第3コイル196は、それぞれ固定体110に取り付けられる。
第1コイル192は、固定体110に対して-Y方向側に位置し、Z軸方向に延びる。第2コイル194は、固定体110に対して+Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第3コイル196は、固定体110に対して-X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。
図3において、第1磁石182と第1コイル192とにより、可動体120をZ軸回りに回転させる駆動力を発生させる。同様に、第2磁石184と第2コイル194とにより、可動体120をX軸回りに回転させる駆動力を発生させ、第3磁石186と第3コイル196とにより、可動体120をY軸回りに回転させる駆動力を発生させる。
第1磁石182は、径方向外側を向く面の磁極が、Z軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線182bを境にして異なるように着磁されている。第1磁石182のX軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。
また、第2磁石184は、径方向外側を向く面の磁極が、X軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線184bを境にして異なるように着磁されている。第2磁石184のZ軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。同様に、第3磁石186は、径方向外側を向く面の磁極が、Y軸方向に沿って光軸方向に延びる着磁分極線186bを境にして異なるように着磁されている。第3磁石186のZ軸方向に沿った一方の端部は一方の極性を有し、他方の端部は他方の極性を有する。
例えば、可動体120のピッチング、ヨーイングおよびローリングの補正は、以下のように行われる。光学ユニット100にピッチング方向、ヨーイング方向およびローリング方向の少なくとも1つの方向の振れが発生すると、不図示の磁気センサー(ホール素子)によって振れを検出し、その結果に基づいて第1コイル192、第2コイル194および第3コイル196に電流を供給して振れ補正用磁気駆動機構を駆動させる。なお、振れ検出センサ(ジャイロスコープ)などを用いて、光学ユニット100の振れを検出してもよい。振れの検出結果に基づいて、振れ補正用磁気駆動機構がその振れを補正する。
<蓋部100L>
蓋部100Lは、固定体110および可動体120を覆う。蓋部100Lは、例えば、樹脂から形成される。蓋部100Lは、Z軸方向に厚みを有する板状の部材である。蓋部100Lは、固定体110の+Z方向側(光軸方向の一方側)に固定される。本実施形態では、蓋部100Lは、固定体110の枠部111に固定される。蓋部100Lを固定体110に固定するための構成は特に限定されない。蓋部100Lは、例えば、ネジのような締結部材を用いて固定体110に固定されてもよく、又は、接着剤を用いて固定体110に固定されてもよい。
蓋部100Lは、固定体110および可動体120を覆う。蓋部100Lは、例えば、樹脂から形成される。蓋部100Lは、Z軸方向に厚みを有する板状の部材である。蓋部100Lは、固定体110の+Z方向側(光軸方向の一方側)に固定される。本実施形態では、蓋部100Lは、固定体110の枠部111に固定される。蓋部100Lを固定体110に固定するための構成は特に限定されない。蓋部100Lは、例えば、ネジのような締結部材を用いて固定体110に固定されてもよく、又は、接着剤を用いて固定体110に固定されてもよい。
蓋部100Lは、孔100hと、回転止め部100sとを有する。孔100hは、Z軸方向に蓋部100Lを貫通する。蓋部100Lの孔100hは、固定体110の開口部111hと対向する。可動体120のレンズ132は、固定体110の開口部111hと、蓋部100Lの孔100hとを通じて、固定体110の外部に露出する。
図3を参照して上述したように、接触部材150は、固定体110に突出する凸部150pを有する。可動体120の接触部材150が凸部150pを有することにより、可動体120を凹面150qの光軸Pに沿った長さよりも薄くできる。
また、凸部150pは、球面の一部を有することが好ましい。これにより、固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
また、固定体110は、接触部材150の凸部150pと接触する領域に凹面110qを有する。これにより、固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
さらに、凹面110qは、凹の球面形状の一部を有する。これにより、固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
また、固定体110は、凹面110qと繋がる切欠部110nを有する。固定体110の凹面110qと繋がる切欠部110nにより、固定体110に可動体120を容易に装着できる。
次に、図2~図4Bを参照して、光学ユニット100をより詳細に説明する。図4Aは、ホルダ140、接触部材150、内側磁性体160、外側磁性体170および磁石180の模式的な上面図であり、図4Bは、固定体110の模式的な上面図である。
上述したように、ホルダ140は、筒形状であり、貫通孔140hを有する。図4Aには図示しないが、ホルダ140の貫通孔140hには光学素子130(図2、図3)が挿入される。なお、図4Aには、ホルダ140に光学素子130が挿入された際の光軸Pの位置に光軸Pを示す。
ホルダ140は、複数の側部と、隣接する側部を接続する接続部とを有する。詳細には、ホルダ140は、第1側部142と、第2側部144と、第3側部146と、第4側部148と、第1接続部143と、第2接続部145と、第3接続部147と、第4接続部149とを有する。
第1側部142は、光学素子130に対して-Y方向側に位置し、光学素子130の側面に沿ってX軸方向に延びる。第2側部144は、光学素子130に対して+X方向側に位置し、光学素子130の側面に沿ってY軸方向に延びる。第3側部146は、光学素子130に対して+Y方向側に位置し、光学素子130の側面に沿ってX軸方向に延びる。第4側部148は、光学素子130に対して-X方向側に位置し、光学素子130の側面に沿ってY軸方向に延びる。
第1側部142と第3側部146とは、互いに平行に配置される。第2側部144と第4側部148とは互いに平行に配置される。第1側部142、第2側部144、第3側部146および第4側部148は、光軸Pに対して周方向Sに、第1側部142、第2側部144、第3側部146および第4側部148の順に並んで配置される。また、第1側部142の外周面に第1磁石182が配置され、第3側部146の外周面に第2磁石184が配置され、第4側部148の外周面に第3磁石186が配置される。
第1接続部143、第2接続部145、第3接続部147および第4接続部149は、第1側部142、第2側部144、第3側部146および第4側部148のうち、隣り合う側部を接続する。第1接続部143は、第1側部142と第2側部144との間に介在することで、第1側部142と第2側部144とを接続する。第2接続部145は、第2側部144と第3側部146との間に介在することで、第2側部144と第3側部146とを接続する。第3接続部147は、第3側部146と第4側部148との間に介在することで、第3側部146と第4側部148とを接続する。第4接続部149は、第4側部148と第1側部142との間に介在することで、第4側部148と第1側部142とを接続する。第1接続部143と第3接続部147とは、互いに平行に配置される。第2接続部145と第4接続部149とは、互いに平行に配置される。
接触部材150は、第1接続部143、第2接続部145、第3接続部147および第4接続部149の各々に配置される。接触部材150は、第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156、第4接触部材158を含む。
第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156および第4接触部材158は、周方向Sに沿って所定間隔を空けて並ぶ。本実施形態では、第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156および第4接触部材158のそれぞれの凸部150pが、周方向Sに沿って光軸Pに対して並び、隣り合う凸部150pが光軸Pを中心として周方向Sに90°の間隔を空けて配置される。
ここでは、第1接触部材152は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および-Y方向側に位置し、第2接触部材154は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および+Y方向側に位置する。また、第3接触部材156は、光学素子130の光軸Pに対して-X方向および+Y方向側に位置し、第4接触部材158は、光学素子130の光軸Pに対して-X方向および-Y方向側に位置する。なお、本明細書において、第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156および第4接触部材158を総称して接触部材150と記載することがある。
ここでは、第1接触部材152および第2接触部材154は、ホルダ140とは別部材であり、ホルダ140に対して移動可能である。第3接触部材156および第4接触部材158は、ホルダ140と単一の部材であり、ホルダ140に対して固定される。
内側磁性体160は、第1内側磁性体162と、第2内側磁性体164とを含む。ここでは、第1内側磁性体162は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および-Y方向側に位置し、第2内側磁性体164は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および+Y方向側に位置する。第1内側磁性体162は、第1接触部材152に配置される。また、第2内側磁性体164は、第2接触部材154に配置される。なお、本明細書において、第1内側磁性体162および第2内側磁性体164を総称して内側磁性体160と記載することがある。
外側磁性体170は、第1外側磁性体172と、第2外側磁性体174とを含む。ここでは、第1外側磁性体172は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および-Y方向側に位置し、第2外側磁性体174は、光学素子130の光軸Pに対して+X方向および+Y方向側に位置する。第1外側磁性体172は、第1内側磁性体162に対して第1内側磁性体162よりも径方向外側に配置される。また、第2外側磁性体174は、第2内側磁性体164に対して第2内側磁性体164よりも径方向外側に配置される。なお、本明細書において、第1外側磁性体172および第2外側磁性体174を総称して外側磁性体170と記載することがある。
ここでは、第1外側磁性体172と、第2外側磁性体174のそれぞれは、一対の磁性体を含む。すなわち、第1外側磁性体172は、磁性体172aと磁性体172bとを含み、第2外側磁性体174は、磁性体174aと磁性体174bとを含む。これにより、簡易な構成で内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な吸引を実現できる。
第1内側磁性体162と第1外側磁性体172との磁気的な吸引力により、第1接触部材152に配置された第1内側磁性体162は第1外側磁性体172に引き寄せられ、第1接触部材152は、固定体110に向けて押し出される。同様に、第2内側磁性体164と第2外側磁性体174との磁気的な吸引力により、第2接触部材154に配置された第2内側磁性体164は第2外側磁性体174に引き寄せられ、第2接触部材154は、固定体110に向けて押し出される。
ホルダ140は、光学素子130を保持する内周面140iを有する。内周面140iは、貫通孔140hに位置する。内周面140iは、第1内側面142iと、第2内側面144iと、第3内側面146iと、第4内側面148iと、第1隅部143iと、第2隅部145iと、第3隅部147iと、第4隅部149iとを有する。
第1内側面142i、第2内側面144i、第3内側面146iおよび第4内側面148iは、それぞれ第1側部142、第2側部144、第3側部146および第4側部148の内側側面である。また、第1隅部143i、第2隅部145i、第3隅部147iおよび第4隅部149iは、それぞれ第1接続部143、第2接続部145、第3接続部147および第4接続部149の内側側面である。第1隅部143iは、第1内側面142iと第2内側面144iとの間に位置し、第2隅部145iは、第2内側面144iと第3内側面146iとの間に位置する。第3隅部147iは、第3内側面146iと第4内側面148iとの間に位置し、第4隅部149iは、第4内側面148iと第1内側面142iとの間に位置する。
第1接触部材152は、ホルダ140の第1隅部143iに配置され、第2接触部材154は、ホルダ140の第2隅部145iに配置される。第3接触部材156は、ホルダ140の第3隅部147iに配置され、第4接触部材158は、ホルダ140の第4隅部149iに配置される。ホルダ140の第1隅部143i、第2隅部145i、第3隅部147iおよび第4隅部149iに第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156および第4接触部材158がそれぞれ配置されるため、可動体120は固定体110に対して滑らかに摺動できる。
内側磁性体160と外側磁性体170とは互いに磁気的に吸引する。このため、内側磁性体160の配置された接触部材150に磁力以外の外力が生じないと、接触部材150は径方向外側に移動し、光軸Pと接触部材150の凸部150pとの間の距離L1は最も長くなる。
図4Bに示すように、固定体110は、枠部111と、側部112とを有する。側部112は、第1側部112aと、第2側部112bと、第3側部112cと、第4側部112dとを含む。
第1側部112aは、可動体120に対して-Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第2側部112bは、可動体120に対して+X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。第3側部112cは、可動体120に対して+Y方向側に位置し、X軸方向に延びる。第4側部112dは、可動体120に対して-X方向側に位置し、Y軸方向に延びる。第1側部112a、第2側部112b、第3側部112cおよび第4側部112dは、周方向Sに沿って第1側部112a、第2側部112b、第3側部112cおよび第4側部112dの順に並んで接続される。本明細書の以下の説明において、第1側部112a、第2側部112b、第3側部112cおよび第4側部112dで囲まれた空間を、固定体110の内部110Sと記載することがある。
枠部111は、第1側部112a、第2側部112b、第3側部112cおよび第4側部112dに対して+Z方向側から接続される。枠部111は、固定体110の内部110Sと外部とを繋ぐ開口部111hを有する。
固定体110には、凹面110qが設けられる。凹面110qは、固定体110の内周面に設けられる。凹面110qは、周方向Sに延びる形状を有する。凹面110qは、凹面110qのうちのZ軸方向の中央部が径方向外側へ凹む形状を有する。凹面110qは、湾曲して凹むことで、湾曲形状を有する。本実施形態では、凹面110qは、球面状に湾曲する。
凹面110qは、第1側部112aと第2側部112bとの間の接続部分の内側、第2側部112bと第3側部112cとの間の接続部分の内側、第3側部112cと第4側部11cbとの間の接続部分の内側、および、第4側部112dと第1側部112aとの間の接続部分の内側にそれぞれ設けられる。
複数の凹面110qが、周方向Sに沿って所定間隔を空けて並ぶ。本実施形態では、4つの凹面110qが、周方向Sに沿って光軸Pに対して並び、隣り合う凹面110qが光軸Pを中心として周方向Sに90°の間隔を空けて配置される。
固定体110は、切欠部110nを有する。切欠部110nは、固定体110の内面を径方向外側へ窪ませた形状を有する。本実施形態では、切欠部110nは、固定体110の凹面110qの一部を径方向外側へ窪ませた形状を有する。また、切欠部110nは、凹面110qと繋がる。なお、切欠部110nは、凹面110qと繋がっていなくてもよく、凹面110qに対して周方向Sに離隔した場所に配置されてもよい。
切欠部110nは、固定体110のうち、+Z軸方向側に位置する部分に配置される。すなわち、切欠部110nは、固定体110のうち、光軸方向における光学素子130のレンズ132側に位置する部分に配置される。これにより、FPC等の他の部品の組み立てが容易になる。
ここでは、光軸Pと切欠部110nの径方向外側との間の距離L2は、距離L1とほぼ等しいか、距離L1よりもわずかに長い。これにより、接触部材150の配置されたホルダ140を固定体110に容易に挿入できる。
また、光軸Pと凹面110qとの間の距離L3は、距離L1とほぼ等しいか、距離L1よりもわずかに短い。これにより、接触部材150の配置されたホルダ140を固定体110に挿入すると、接触部材150とともに内側磁性体160が径方向内側に押される。しかしながら、内側磁性体160と外側磁性体170とは互いに吸引するため、内側磁性体160の配置された接触部材150は径方向外側に押されることになる。
典型的には、図4Aに示したホルダ140に、接触部材150、内側磁性体160および外側磁性体170が装着された状態で、ホルダ140は固定体110に挿入される。その後、ホルダ140に光学素子130が挿入される。以上のようにして光学ユニット100を作製できる。
次に、図5Aおよび図5Bを参照して本実施形態の光学ユニット100を説明する。図5Aおよび図5Bは、本実施形態の光学ユニット100の可動体120におけるホルダ140、接触部材150、内側磁性体160および外側磁性体170の模式的な分解斜視図である。なお、図5Aおよび図5Bでは、接触部材150、内側磁性体160および外側磁性体170の一例として、ホルダ140の第1接続部143に装着される第1接触部材152、第1内側磁性体162および第1外側磁性体172を図示している。
図5Aおよび図5Bに示すように、ホルダ140は、ホルダ140の内側と外側とを繋ぐ貫通孔140qを有する。貫通孔140qは、ホルダ140の角部に位置する。詳細には、貫通孔140qは、ホルダ140の第1接続部143および第2接続部145(図4A)のそれぞれに設けられる。
図5Aおよび図5Bにおいて、ホルダ140の第1接続部143に貫通孔140qが設けられており、貫通孔140qを介してホルダ140の内側と外側とが繋がる。接触部材150の少なくとも一部の径(Z軸方向の長さ)は、貫通孔140qの大きさ(Z軸方向の長さ)よりも小さい。このため、ホルダ140の内側から貫通孔140qに接触部材150が挿入される。
外側磁性体170は、ホルダ140内に固定されることが好ましい。これにより、内側磁性体160に配置された接触部材150を一定の方向に引き出すことができる。
外側磁性体170は、第1球体170aと、第2球体170bとを有する。ホルダ140は、外側磁性体170を収容する外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bを有する。詳細には、ホルダ140の第1接続部143には、外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bが設けられる。これにより、外側磁性体170をホルダ140内の所定位置に収容できる。
例えば、第1球体170aと第2球体170bは、それぞれ球形状であり、外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bは、それぞれ窪みである。外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bの窪みは、第1球体170aおよび第2球体170bの直径に対応する幅を有する。外側磁性体収容部140aには、第1球体170aが挿入され、外側磁性体収容部140bには、第2球体170bが挿入される。これにより、簡易な構成で外側磁性体170をホルダ140内に収容できる。なお、挿入された第1球体170aおよび第2球体170bの光軸P上の位置は、内側磁性体160の光軸P上の位置とほぼ等しい。なお、図5Aおよび図5Bでは、外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bは、貫通孔140qとは分離されているが、外側磁性体収容部140aおよび外側磁性体収容部140bは、貫通孔140qと繋がってもよい。
外側磁性体170の光軸Pに沿った長さ(ha)は、内側磁性体の光軸Pに沿った長さ(hb)とほぼ等しいことが好ましい。例えば、外側磁性体170の光軸Pに沿った長さは、内側磁性体160の光軸Pに沿った長さの0.8倍以上1.2倍以下である。また、内側磁性体160の中心を光軸Pに対して垂直に投影させた投影点160pは、外側磁性体170の中心を光軸Pに対して垂直に投影させた投影点170pと重なる。詳細には、投影点170pは、第1球体170aの中心を光軸Pに対して垂直に投影させた点および第2球体170bの中心を光軸Pに対して垂直に投影させた点であり、投影点170pは、内側磁性体160の中心を光軸Pに対して垂直に投影させた投影点160pと重なる。これにより、外側磁性体170と内側磁性体160との間の磁気作用を有効に利用できる。
外側磁性体170は、第1球体170aと、第2球体170bとを含む。ホルダ140には、第1球体170aの配置された第1窪み、および、第2球体170bの配置された第2窪みが設けられる。接触部材150が固定体110に接触する場合、接触部材150は、第1球体170aと第2球体170bとの間に位置する。このように、外側磁性体170の位置をホルダ140内で固定するとともに簡易な構成で固定体110に向けて接触部材150を押すことができる。
このように、外側磁性体170は、複数の磁性体から構成されており、外側磁性体170は、内側磁性体160よりも小さくてもよい。接触部材150に設けられた内側磁性体160を内側磁性体160よりも小さい外側磁性体170に吸引できるため、接触部材150をホルダ140の特定方向に吸引できる。
接触部材150は、ホルダ140の貫通孔140qに配置される。詳細には、第1接触部材152および第2接触部材154は、ホルダ140の貫通孔140q内に配置される。
このため、接触部材150の動きが規制される。詳細には、接触部材150は、貫通孔140qの延びる方向に移動可能である一方で、貫通孔140qの側面によって移動を規制される。内側磁性体160および外側磁性体170の磁気的な引力により、接触部材150には、ホルダ140の貫通孔140qに沿って特定の位置から固定体110に向けた力が付与される。このように、接触部材150は、ホルダ140の特定の位置から固定体110に向けて引き出される。
内側磁性体160は、光軸Pに対して直交する周方向Sに延びる。内側磁性体160は、周方向Sに延びた一方の端部160aと、他方の端部160bとを有する。内側磁性体160が磁石である場合、端部160aの極性は、端部160bの極性とは異なる。このように、内側磁性体160の長手方向は、光学素子130の光軸Pに対して直交する方向に延びるため、内側磁性体160の極性の異なる両端を利用して内側磁性体160を外側磁性体170に磁気的に吸引できる。
また、貫通孔140qは、径方向R(光軸Pから直線状に延びる方向)に延びる。光学素子130の光軸Pを中心とした径方向Rに沿って配置された接触部材150が固定体110を押すため、光学素子130の光軸Pのずれを抑制できる。
図5Aおよび図5Bに示すように、接触部材150は、小径部150sと、大径部150tとを有することが好ましい。ここでは、小径部150sは円柱形状である。大径部150tの光軸Pに対して直交する方向(周方向S)に沿った長さ(例えば、円の直径)は、小径部150sの周方向Sに沿った長さ(例えば、円の直径)よりも大きい。小径部150sの周方向Sに沿った長さは、貫通孔140qの周方向Sに沿った長さよりも小さく、貫通孔140qの周方向Sに沿った長さは、大径部150tの周方向Sに沿った長さよりも小さい。なお、ここでは、小径部150sは円柱形状であるが、本実施形態はこれに限定されない。小径部150sは四角柱形状であってもよい。
また、大径部150tには、内側磁性体160が配置される。このため、内側磁性体160として小径部150sよりも大きい磁性体を用いても、安定的に配置できる。
接触部材150の小径部150sの一部は、ホルダ140の貫通孔140qに位置する。このため、接触部材150がホルダ140から抜けることを抑制できる。
なお、図5Aおよび図5Bには直接的に図示していないが、図5Aおよび図5Bから理解されるように、光学素子130の光軸Pと外側磁性体170とを最短距離で結ぶ直線は内側磁性体160とも重なる。このように内側磁性体160および外側磁性体170が光軸Pから延びる径方向の直線上に配置されることにより、外側磁性体170と内側磁性体160との間の磁気作用を有効に利用して光学素子130の光軸Pに対して径方向Rに向けて固定体110を押すことができる。
なお、図5Aおよび図5Bには、ホルダ140に第1接触部材152、第1内側磁性体162および第1外側磁性体172を装着する態様を図示したが、第2接触部材154、第2内側磁性体164、第2外側磁性体174も同様にホルダ140に装着される。
次に、図6A~図6Cを参照して本実施形態の光学ユニット100を説明する。図6Aは、本実施形態の光学ユニット100における可動体120および磁石180の模式的な斜視図であり、図6Bは、本実施形態の光学ユニット100の模式的な上面図である。図6Bでは、蓋部100Lを省略している。図6Cは、図6BのVIC-VIC線に沿った光学ユニット100の模式的な断面図である。
図6Aに示すように、可動体120は、薄型の略直方体形状を有する。可動体120は、光学素子130と、ホルダ140と、接触部材150と、内側磁性体160と、外側磁性体170とを有する。ホルダ140は、枠形状を有しており、光学素子130は、ホルダ140内に配置される。ここでは、第1接触部材152および第2接触部材154は、ホルダ140とは別部材であるのに対して、第3接触部材156および第4接触部材158は、ホルダ140と単一部材である。
図6Bに示すように、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気力により、光学素子130の光軸Pに対して直交する方向に沿って接触部材150は引き出される。接触部材150は光学素子130の光軸Pに対して直交する方向に沿って押されるため、光学素子130の光軸Pのずれを抑制できる。
詳細には、第1外側磁性体172は、方向D1に沿って第1内側磁性体162とともに第1接触部材152を引きだす。ここでは、第1外側磁性体172は、光学素子130の光軸Pに対して直交する方向D1に沿って第1接触部材152を引き出す。このため、第1接触部材152は、ホルダ140に対して方向D1に沿って移動できる。第2外側磁性体174は、方向D2に沿って第2内側磁性体164とともに第2接触部材154を引き出す。ここでは、第2外側磁性体174は、光学素子130の光軸Pに対して直交する方向D2に沿って第2接触部材154を引き出す。このため、第2接触部材154は、ホルダ140に対して方向D2に沿って移動できる。
光学ユニット100では、第1外側磁性体172が第1接触部材152を引き出す方向と、第2外側磁性体174が第2接触部材154を引き出す方向とは、光学素子130の光軸Pで交わる。第1外側磁性体172および第2外側磁性体174からの力が付与される方向の交点が光学素子130の光軸Pで交わるため、光学素子130の光軸Pのずれを抑制できる。
このように、内側磁性体160と外側磁性体170との間の磁気的な相互作用により、ホルダ140に配置された接触部材150が固定体110を押すため、固定体110に対して可動体120の位置がずれることを抑制できる。このため、固定体110と可動体120との間の隙間を厳密に調整しなくても、可動体120は、磁石180とコイル190との間の駆動力に応じて滑らかに可動できる。
図6Bに示すように、第1外側磁性体172が第1内側磁性体162とともに第1接触部材152を径方向外側に引き出し、第2外側磁性体174が第2内側磁性体164とともに第2接触部材154を径方向外側に引き出す。本実施形態では、ホルダ140の第1隅部143i、第2隅部145i、第3隅部147iおよび第4隅部149iのうちの隣接する2つの隅部(第1隅部143iおよび第2隅部145i)において接触部材150を固定体110に向けて引き出される。このため、小さい力で固定体110に対して可動体120を安定的に支持できる。
さらに、第1外側磁性体172が第1内側磁性体162とともに第1接触部材152を引き出す方向と、第2外側磁性体174が第2内側磁性体164とともに第2接触部材154を引き出す方向とは、光学素子130の光軸Pで交わる。第1外側磁性体172および第2外側磁性体174からの力が付与される方向の交点が光学素子130の光軸Pで交わるため、光学素子130の光軸Pのずれを抑制できる。
図6Cに示すように、可動体120は、固定体110に対して径方向内側から径方向外側に押す。詳細には、第1外側磁性体172は、固定体110に向けて第1接触部材152を引き出す。なお、図6Cには、第1接触部材152、第1内側磁性体162および第1外側磁性体172を示したが、図6Aに示した第2接触部材154、第2内側磁性体164および第2外側磁性体174も同様である。このように、外側磁性体170が固定体110に向けて接触部材150を引き出すため、固定体110に対して可動体120の位置がずれることを抑制できる。さらに、固定体110に対して可動体120側から付与される力は弱いため、固定体110に対して可動体120を滑らかに可動できる。
本実施形態の光学ユニット100では、可動体120の第1接触部材152、第2接触部材154、第3接触部材156および第4接触部材158のうちの2つの接触部材(第1接触部材152および第2接触部材154)が外側磁性体170によって引き出される一方で、他の2つの接触部材(第3接触部材156および第4接触部材158)は引き出されない。このため、固定体110に対する可動体120の抵抗を低減でき、可動体120を駆動するための駆動電力を低減できる。
また、光学ユニットの周囲温度が変化すると、各部材の熱膨係数の違いに起因して、可動体と固定体との隙間が変動することがある。しかしながら、本実施形態の光学ユニット100では、仮に、光学ユニット100の周囲温度が変化しても、外側磁性体170が固定体110に向けて接触部材150を引き出すため、固定体110に対して可動体120の位置がずれることを抑制できる。
次に、図7A~図7Cを参照して、本実施形態の光学ユニット100を説明する。次に、図7A~図7Cは、光学ユニット100の一部拡大部である。ここでは、ホルダ140の第1接続部143の近傍を拡大している。
図7Aに示すように、ホルダ140の第1接続部143に接触部材150が配置されない場合、径方向Rに沿った固定体110とホルダ140との間の距離(間隔距離)はL1である。
図7Bに示すように、ホルダ140の第1接続部143に接触部材150が配置される場合、接触部材150は、光学素子130に接触するまで径方向Rに沿って移動できる。接触部材150が光学素子130に接触した際にホルダ140から突出した接触部材150の長さはL2であり、このとき、長さL2は、距離L1よりも小さい。
一方、図7Cに示すように、固定体110を配置しない場合には、接触部材150は径方向Rに沿って径方向外側に移動できる。例えば、接触部材150は、内側磁性体160がホルダ140と接触するまで径方向外側に移動できる。接触部材150が径方向外側に最大限移動した際のホルダ140から突出する接触部材150の長さはL3であり、この長さL3は、距離L1よりも短い。
以上のように、接触部材150がホルダ140内で最も内側に位置する場合に接触部材150がホルダ140から突出する突出量(長さL2)は、接触部材150がホルダ140に向かって突出する方向に沿った固定体110とホルダ140との間の間隔距離(L2)よりも短く、また、間隔距離(L2)は、接触部材150がホルダ140内で最も外側に位置する場合に接触部材150がホルダ140から突出する突出量(L3)よりも小さい。これにより、接触部材150は、固定体110に力を付与するだけでなく、ダンパー機能も有することができる。
なお、図3~図7Cを参照した上述の説明では、接触部材150が凸部150pを有するとともに、固定体110が凸部150pに対応する凹面110qを有しており、可動体120側の凸部150pが固定体110側の凹面110qに対して摺動したが、本実施形態はこれに限定されない。接触部材150が凹面を有するとともに、固定体110は接触部材150の凹面に対応する凸部を有し、固定体110側の凸部が可動体120側の凹面に対して摺動してもよい。
次に、図8Aおよび図8Bを参照して本実施形態の光学ユニット100を説明する。図8Aは、本実施形態の光学ユニット100の模式的な上面図であり、図8Bは、図8AのVIIIB-VIIIB線に沿った光学ユニットの模式的な断面図である。図8Aおよび図8Bは、接触部材150が径方向外側に凹面を有し、固定体110が凸部を有する点を除いて、図6Bおよび図6Cを参照して説明した光学ユニット100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
図8Aおよび図8Bに示すように、固定体110のうち可動体120と対向する面には、凸部110pが配置される。凸部110pは、半球体形状であることが好ましい。
光学ユニット100の可動体120は、光学素子130、ホルダ140、接触部材150、内側磁性体160、外側磁性体170および磁石180を備える。ここでは、接触部材150は、径方向外側に凹面150qを有する。ここでも、内側磁性体160と外側磁性体170との磁気力は、接触部材150を固定体110に向けて押す。
この場合、固定体110の凸部110pは、可動体120側の凹面150qに接触しながら凹面150qの上を摺動する。凸部110pは、固定体110の内周面に位置する。凸部110pは、ホルダ140に向かって径方向内側に突出し、接触部材150と接触する。凸部110pは、湾曲して突出する湾曲形状を有してもよい。例えば、凸部110pは、球面状に湾曲する。また、凹面110qは、凹の球面形状の一部を有することが好ましい。
なお、図4A、図4B、図6A~図6C、図8Aおよび図8Bを参照した上述の説明では、ホルダ140の第1接続部143および第2接続部145に配置された接触部材150が、内側磁性体160と外側磁性体170との磁気力によって固定体110に向けて押されたが、本実施形態はこれに限定されない。ホルダ140の第1接続部143、第2接続部145、第3接続部147および第4接続部149に配置された接触部材150が、内側磁性体160と外側磁性体170との磁気力によって固定体110に向けて押されてもよい。ただし、ホルダ140のうちの光軸Pを介して対向する接続部(例えば、第1接続部143および第3接続部147)のそれぞれにおいて、内側磁性体160と外側磁性体170が配置されないことが好ましい。光軸Pを対して対向する位置においてホルダ140を吸引する場合、ホルダ140の中心が光軸Pから一方側にずれると、一方側に強く吸引されてしまうため、ホルダ140の中心が光軸Pからずれてしまうことがあるからである。このため、図4A、図4B、図6A~図6C、図8Aおよび図8Bを参照して説明したように、ホルダ140の第1接続部143、第2接続部145、第3接続部147および第4接続部149のうちの隣接する2つの接続部において内側磁性体160と外側磁性体170が配置され、残りの接続部において内側磁性体160と外側磁性体170が配置されないことが好ましい。
なお、図3~図8Bを参照した上述の説明では、接触部材150は、円柱形状の部分を有したが、本実施形態は、これに限定されない。接触部材150は、球体状であってもよい。
なお、本実施形態の光学ユニット100の用途の一例として図1にスマートフォン200を図示したが、光学ユニット100の用途はこれに限定されない。光学ユニット100は、デジタルカメラまたはビデオカメラとして好適に用いられる。例えば、光学ユニット100は、ドライブレコーダーの一部として用いられてもよい。あるいは、光学ユニット100は、飛行物体(例えば、ドローン)のための撮影機に搭載されてもよい。
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られず、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。さらに、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、特に限定されず、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。
100…光学ユニット 110…固定体 120…可動体 130…光学素子 140…ホルダ 150…接触部材 160…内側磁性体 170…外側磁性体
Claims (26)
- 固定体と、
前記固定体に対して揺動可能に支持される可動体と
を備え、
前記可動体は、
光軸を有する光学素子と、
前記光学素子を挿入可能なホルダと、
前記ホルダに配置され、前記固定体と接触する接触部材と、
前記接触部材に設けられた内側磁性体と、
前記内側磁性体に対して前記内側磁性体よりも前記光学素子の前記光軸から離れて位置する外側磁性体と
を有し、
前記内側磁性体および前記外側磁性体のうちの少なくとも一方の磁性体は、磁石である、光学ユニット。 - 前記少なくとも一方の磁性体は、永久磁石である、請求項1に記載の光学ユニット。
- 前記内側磁性体は、磁石であり、
前記外側磁性体は、軟磁性体である、請求項1または2に記載の光学ユニット。 - 前記内側磁性体は、長手方向に延びた一方の端部となる第1極性の第1端部と、他方の端部となる第2極性の第2端部とを有し、
前記内側磁性体の前記長手方向は、前記光学素子の前記光軸に対して直交する方向に延びる、請求項3に記載の光学ユニット。 - 前記ホルダは、前記ホルダの内側と外側とを繋ぐ貫通孔を有し、
前記接触部材は、前記貫通孔内に配置され、
前記貫通孔は、前記光軸から直線状に延びる、請求項1から4のいずれかに記載の光学ユニット。 - 前記接触部材は、小径部と、前記小径部よりも径の大きい大径部とを有する、請求項5に記載の光学ユニット。
- 前記内側磁性体は、前記大径部に配置される、請求項6に記載の光学ユニット。
- 前記小径部の一部は、前記ホルダの前記貫通孔に位置する、請求項6または7に記載の光学ユニット。
- 前記接触部材が前記ホルダ内で最も内側に位置する場合に前記接触部材が前記ホルダから突出する突出量は、前記接触部材が前記ホルダに向かって突出する方向に沿った前記固定体と前記ホルダとの間の間隔距離よりも短く、
前記間隔距離は、前記接触部材が前記ホルダ内で最も外側に位置する場合に前記接触部材が前記ホルダから突出する突出量よりも小さい、請求項6から8のいずれかに記載の光学ユニット。 - 前記光学素子の前記光軸と前記外側磁性体とを最短距離で結ぶ直線は、前記内側磁性体と重なる、請求項1から9のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記外側磁性体は、前記内側磁性体よりも小さい、請求項1から10のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記外側磁性体は、前記ホルダ内に固定される、請求項1から11のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記ホルダは、前記外側磁性体を収容する外側磁性体収容部を有する、請求項1から12のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記外側磁性体の中心を前記光軸に対して垂直に投影させた投影点は、前記内側磁性体の中心を前記光軸に対して垂直に投影させた投影点と重なる、請求項13に記載の光学ユニット。
- 前記外側磁性体は、球形状であり、
前記外側磁性体収容部は、前記外側磁性体の直径に対応する幅を有する窪みを含む、請求項14に記載の光学ユニット。 - 前記外側磁性体は、第1球体と、第2球体とを含み、
前記ホルダには、前記第1球体の配置された第1窪み、および、前記第2球体の配置された第2窪みが設けられており、
前記接触部材が前記固定体に接触する場合、前記接触部材は、前記第1球体と前記第2球体との間に位置する、請求項15に記載の光学ユニット。 - 前記接触部材は、前記固定体に対して摺動する、請求項1から16のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記接触部材は、前記固定体に突出する凸部を有する、請求項1から17のいずれかに記載の光学ユニット。
- 前記凸部は、球面の一部を有する、請求項18に記載の光学ユニット。
- 前記固定体は、前記凸部と接触する領域に凹面を有する、請求項18または19に記載の光学ユニット。
- 前記凹面は、凹の球面形状を有する、請求項20に記載の光学ユニット。
- 前記固定体には、前記凹面と連絡する切欠部が設けられる、請求項20または21に記載の光学ユニット。
- 前記ホルダは、前記光学素子を保持する内周面を有し、
前記内周面は、
第1内側面と、
第2内側面と、
第3内側面と、
第4内側面と、
前記第1内側面と前記第2内側面との間に位置する第1隅部と、
前記第2内側面と前記第3内側面との間に位置する第2隅部と、
前記第3内側面と前記第4内側面との間に位置する第3隅部と、
前記第4内側面と前記第1内側面との間に位置する第4隅部と
を有し、
前記接触部材は、
前記ホルダの前記第1隅部に配置された第1接触部材と、
前記ホルダの前記第2隅部に配置された第2接触部材と、
前記ホルダの前記第2隅部に配置された第3接触部材と、
前記ホルダの前記第3隅部に配置された第4接触部材と
を有する、請求項1から22のいずれかに記載の光学ユニット。 - 前記内側磁性体は、
前記第1接触部材に設けられた第1内側磁性体と、
前記第2接触部材に設けられた第2内側磁性体と
を含み、
前記外側磁性体は、
前記第1内側磁性体に対して配置された第1外側磁性体と、
前記第2内側磁性体に対して配置された第2外側磁性体と
を含む、請求項23に記載の光学ユニット。 - 前記第1外側磁性体は、一対の磁性体を有し、
前記第2外側磁性体は、一対の磁性体を有する、請求項24に記載の光学ユニット。 - 前記第1外側磁性体における前記一対の磁性体の中心と前記第1内側磁性体の中心とを結ぶ線と、前記第2外側磁性体における前記一対の磁性体の中心と前記第2内側磁性体の中心とを結ぶ線とは、前記光学素子の前記光軸で交わる、請求項25に記載の光学ユニット。
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