(57)【要約】【課題】反射部を備える可動体を固定体に対して大きく変位させることが可能な光学ユニットを提供する。【解決手段】外部からの入射方向Ｄ１から撮像素子１０３ａに向かう反射方向Ｄ２に入射光束を反射させる反射部１０と、反射部１０を備える可動体２２０と、固定体２１０と、固定体２１０に対して可動体２２０を可動させる可動機構と、第１軸線Ａ１周りに揺動可能に可動体２２０を支持する第１支持部２４０ａを備えるジンバル機構２４０と、第１軸線Ａ１方向と交差する第２軸線Ａ２周りに固定体２１０に対して揺動可能にジンバル機構２４０を支持するベアリング機構２５０と、を備える光学ユニット１。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの入射方向から撮像素子に向かう反射方向に入射光束を反射させる反射部と、
前記反射部を備える可動体と、
固定体と、
前記固定体に対して前記可動体を可動させる可動機構と、
第１軸線周りに揺動可能に前記可動体を支持する第１支持部を備えるジンバル機構と、
前記第１軸線方向と交差する第２軸線周りに前記固定体に対して揺動可能に前記ジンバル機構を支持するベアリング機構と、
を備えることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光学ユニットにおいて、
前記ジンバル機構は、前記反射方向に沿うローリング軸と交差するピッチング軸を基準に前記可動体を揺動可能に配置され、
前記ベアリング機構は、前記ローリング軸と交差するとともに前記ピッチング軸とも交差するヨーイング軸を基準に前記ジンバル機構を揺動可能に配置されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学ユニットにおいて、
前記可動機構は、前記可動体に設けられた磁石と、前記固定体の前記磁石と対向する位置に設けられたコイルと、を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の光学ユニットにおいて、
前記可動機構は、前記可動体の前記入射方向側に設けられた第１磁石と、前記可動体の両方の前記入射方向と交差する交差方向側に設けられた前記第１磁石よりも小さい第２磁石と、を前記磁石として有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
前記ジンバル機構は、前記第２軸線に沿う支軸を有し、
前記ベアリング機構は、内輪が前記支軸に固定され、外輪が前記固定体に形成されたハウジングに固定され、
前記固定体は、前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧する予圧発生部材を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光学ユニットにおいて、
前記予圧発生部材は、弾性部材であることを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の光学ユニットにおいて、
前記弾性部材は、板バネであることを特徴とする光学ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の光学ユニットにおいて、
前記板バネは、一方の端部で前記固定体に固定され、他方の端部に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧することを特徴とする光学ユニット。
【請求項９】
請求項７に記載の光学ユニットにおいて、
前記板バネは、複数方向の端部で前記固定体に固定され、前記複数方向の端部とは異なる位置に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧することを特徴とする光学ユニット。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光学ユニットにおいて、
前記接触部は凸部を有し、
前記支軸は、前記接触部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触することを特徴とする光学ユニット。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の光学ユニットにおいて、
前記支軸は凸部を有し、
前記接触部は、前記凸部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触することを特徴とする光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な光学ユニットが使用されている。このうち、外部からの入射光束を撮像素子に向けて反射させる反射部を備える可動体を、固定体に対して可動させる、光学ユニットが使用されている。例えば、特許文献１には、板バネで反射部としてのプリズムを備える可動体を支持し、固定体に対して該プリズムを可動させる光学ユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＣＮ１０７３５７０２６Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような、反射部を備える可動体を固定体に対して可動させる構成の光学ユニットにおいては、反射部を備える可動体を固定体に対して大きく変位させることが望ましい。例えば手振れ補正などを効果的に解消できるためである。しかしながら、反射部を備える可動体を固定体に対して可動させる構成の従来の光学ユニットにおいては、可動体を固定体に対して大きく変位させることが困難な場合があった。例えば、特許文献１の光学ユニットにおいては、板バネの強度を低下させると可動体を固定体に対して大きく変位させることが可能になるが、板バネの強度を低下させると可動体が振動しやすくなり光学ユニットの駆動周波数と可動体の共振周波数とが近くなる場合などがある。このため、強度の低い板バネを採用することは困難である。また、反射部を備える可動体を固定体に対して可動させる構成としては、レンズを反射部に対してシフトさせる構成や反射部を１軸のみで揺動させる構成があるが、これらのような構成では、可動体を固定体に対して大きく変位させることが困難である。そこで、本発明は、反射部を備える可動体を固定体に対して大きく変位させることが可能な光学ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光学ユニットは、外部からの入射方向から撮像素子に向かう反射方向に入射光束を反射させる反射部と、前記反射部を備える可動体と、固定体と、前記固定体に対して前記可動体を可動させる可動機構と、第１軸線周りに揺動可能に前記可動体を支持する第１支持部を備えるジンバル機構と、前記第１軸線方向と交差する第２軸線周りに前記固定体に対して揺動可能に前記ジンバル機構を支持するベアリング機構と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本態様によれば、第１軸線周りに揺動可能に可動体を支持する第１支持部を備えるジンバル機構と、第１軸線方向と交差する第２軸線周りに固定体に対して揺動可能に前記ジンバル機構を支持するベアリング機構と、を備える。このようなジンバル機構とベアリング機構とにおいて２軸で可動体を固定体に対して揺動可能（回転可能）に支える構成を備えることで、反射部を備える可動体を固定体に対して大きく変位させることができる。
【０００７】
本発明の光学ユニットにおいては、前記ジンバル機構は、前記反射方向に沿うローリング軸と交差するピッチング軸を基準に前記可動体を揺動可能に配置され、前記ベアリング機構は、前記ローリング軸と交差するとともに前記ピッチング軸とも交差するヨーイング軸を基準に前記ジンバル機構を揺動可能に配置されている。このような構成とすることで、可動体を固定体に対してピッチング軸及びヨーイング軸を揺動軸として大きく変位させることが可能になる。
【０００８】
本発明の光学ユニットにおいては、前記可動機構は、前記可動体に設けられた磁石と、前記固定体の前記磁石と対向する位置に設けられたコイルと、を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、可動機構を簡単に形成でき、コイルに繋がるケーブルなどが可動体の可動を妨げることを抑制できる。
【０００９】
本発明の光学ユニットにおいては、前記可動機構は、前記可動体の前記入射方向側に設けられた第１磁石と、前記可動体の両方の前記交差方向側に設けられた前記第１磁石よりも小さい第２磁石と、を前記磁石として有する構成とすることができる。このような構成とすることで、光学ユニットを入射方向において薄く形成したことに伴って可動機構の性能が低下することを抑制することができる。
【００１０】
本発明の光学ユニットにおいては、前記ジンバル機構は、前記第２軸線に沿う支軸を有し、前記ベアリング機構は、内輪が前記支軸に固定され、外輪が前記固定体に形成されたハウジングに固定され、前記固定体は、前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧する予圧発生部材を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、簡単かつ安価な構造でベアリング機構に効果的に予圧を付与することができる。
【００１１】
本発明の光学ユニットにおいては、前記予圧発生部材は、弾性部材である構成とすることができる。このような構成とすることで、予圧発生部材を簡単かつ安価に構成することができる。
【００１２】
本発明の光学ユニットにおいては、前記弾性部材は、板バネである構成とすることができる。このような構成とすることで、構成部材を増やすことなく予圧発生部材を簡単かつ安価に構成することができる。
【００１３】
本発明の光学ユニットにおいては、前記板バネは、一方の端部で前記固定体に固定され、他方の端部に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧する構成とすることができる。このような構成とすることで、回転軸上の１点に予圧をかけることができ、強い予圧をかけても摺動抵抗を最小限にすることができる。
【００１４】
本発明の光学ユニットにおいては、前記板バネは、複数方向の端部で前記固定体に固定され、前記複数方向の端部とは異なる位置に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧する構成とすることができる。このような構成とすることで、ベアリング機構に強い予圧を付与することができるとともに、必要な強い予圧をかけても摺動抵抗を最小限にすることができる。
【００１５】
本発明の光学ユニットにおいては、前記接触部は凸部を有し、前記支軸は、前記接触部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触する構成とすることができる。このような構成とすることで、回転軸上の１点に予圧を与えることができ、ベアリング機構の部品精度などに基づくベアリングの中心ズレなどが生じても、余計な負荷がかかることを抑制できる。
【００１６】
本発明の光学ユニットにおいては、前記支軸は凸部を有し、前記接触部は、前記凸部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触する構成とすることができる。このような構成とすることで、回転軸上の１点に予圧を与えることができ、ベアリング機構の部品精度などに基づくベアリングの中心ズレなどが生じても、余計な負荷がかかることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光学ユニットは、反射部を備える可動体を固定体に対して大きく変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る光学ユニットを備えるスマートフォンの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る光学ユニットの概略側面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る光学ユニットの概略正面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る光学ユニットの斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係る光学ユニットの斜視断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る光学ユニットの分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施例に係る光学ユニットのベアリング機構及びベアリング機構取り付け部の概略断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係る光学ユニットのベアリング機構取り付け部の概略斜視図である。
【図９】本発明の一実施例に係る光学ユニットにおける、図７及び図８とは別の、ベアリング機構及びベアリング機構取り付け部の概略断面図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る光学ユニットにおける、図７及び図８、並びに、図９とはさらに別の、ベアリング機構取り付け部の概略断面図である。
【図１１】図１０の、ベアリング機構取り付け部の概略斜視図である。
【図１２】一般的に使用されるベアリング機構及びベアリング機構取り付け部の概略断面図である。
【図１３】図１２のベアリング機構及びベアリング機構取り付け部とは別の、一般的に使用されるベアリング機構及びベアリング機構取り付け部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は各々直行する方向であり、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に見た図を側面図、＋Ｙ方向に見た図を平面図、−Ｙ方向に見た図を底面図、＋Ｚ方向に見た図を背面図、−Ｚ方向に見た図を正面図とする。そして、＋Ｙ方向は、外部からの光束の入射方向Ｄ１に対応する。
【００２０】
＜光学ユニットを備える装置の概略＞  
図１は、本実施例の光学ユニット１を備える装置の一例としてのスマートフォン１００の概略斜視図である。本実施例の光学ユニット１は、スマートフォン１００において好ましく使用可能である。本実施例の光学ユニット１は、薄型に構成でき、スマートフォン１００におけるＹ軸方向における厚さを薄く構成できるためである。ただし、本実施例の光学ユニット１は、スマートフォン１００に限定されず、カメラやビデオなど、特に限定なく様々な装置に使用可能である。
【００２１】
図１で表されるように、スマートフォン１００は、光束を入射するレンズ１０１を備えている。スマートフォン１００におけるレンズ１０１の内部に、光学ユニット１を備えている。スマートフォン１００は、レンズ１０１を介して外部から入射方向Ｄ１に光束を入射し、入射光束に基づいて被写体像を撮像することが可能な構成となっている。
【００２２】
＜光学ユニットの全体構成＞  
図２は、本実施例の光学ユニット１を概略的に表す側面図である。図２で表されるように、本実施例の光学ユニット１は、反射部としてのプリズム１０を有する反射ユニット２００と、撮像素子１０３ａが設けられた基板１０３とレンズ１０２とを有するカメラ１０４と、を有している。反射ユニット２００は、レンズ１０１を介して外部から入射方向Ｄ１に光束を入射し、入射光束をプリズム１０の反射面１０ａで撮像素子１０３ａに向かう反射方向Ｄ２に入射光束を反射させる。なお、本実施例の反射ユニット２００は、反射部としてプリズム１０を備えているが、反射部の構成はプリズム１０に限定されず、反射部としてミラーを備える構成などとしてもよい。
【００２３】
＜反射ユニットの構成＞  
図３は、本実施例の光学ユニット１の反射ユニット２００の内部構成などを概略的に表す正面図である。また、図４は、本実施例の光学ユニット１の反射ユニット２００の斜視図である。また、図５は、図４と同じ方向から見た本実施例の光学ユニット１の反射ユニット２００の断面図である。そして、図６は、本実施例の光学ユニット１の反射ユニット２００の分解斜視図である。図３、図５及び図６で表されるように、反射ユニット２００は、固定体２１０と、プリズム１０を備える可動体２２０と、ジンバル機構２４０と、ベアリング機構２５０と、を備えている。
【００２４】
＜ジンバル機構について＞  
反射ユニット２００の構成として、最初に、ジンバル機構２４０の構成について説明する。なお、本明細書において「ジンバル機構」とは、係合する被係合物（本実施例では可動体２２０）に対する係合部分（本実施例では保持機構２３０）において軸線周りに揺動（回転）可能な構成を意味する。このため、係合する被係合物に対する係合部分において固定されて自身が歪むことを前提とする「板バネ」は、本発明の「ジンバル機構」に該当しない。
【００２５】
ジンバル機構２４０は、図３、図５及び図６で表されるように、第１軸線Ａ１周りに揺動可能に可動体２２０を支持する第１支持部２４０ａを備えている。また、図３、図５及び図６で表されるように、可動体２２０には第１支持部２４０ａに係合する係合部２１４が設けられている。そして、第１支持部２４０ａと係合部２１４とで、ジンバル機構２４０に対して可動体２２０を揺動可能に保持させる保持機構２３０を構成している。詳細には、図５及び図６で表されるように、２つの係合部２１４はともに外側に向けて球状の突部Ｂ設けられ、対応する各々の第１支持部２４０ａには該突部Ｂを受ける球面状に凹んだ凹部Ｃが設けられている。このように球状の部材と該球状の部材を受ける受け部材を有する構成の保持機構２３０を備える構成とすることで、摺動摩擦を低減でき、低い消費電力で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動することができる。なお、球状の部材を受ける受け部材としては、球面状に凹んだ凹部のほか円形の孔部などとしてもよい。
【００２６】
また、本実施例の光学ユニット１においては、図３、図５及び図６で表されるように、ジンバル機構２４０は、第１支持部２４０ａが両端部分に設けられＸ軸Ｚ軸平面に平行な棒状のフレーム部２４０ｃを有している。そして、棒状であるフレーム部２４０ｃの中央部分には、ベアリング機構２５０と接続される円柱状の支軸２４０ｂが設けられている。
【００２７】
＜ベアリング機構について＞  
本実施例の光学ユニット１においては、ベアリング機構２５０は、Ｙ軸方向から見て（平面視で）リング状をしており、中央部に支軸２４０ｂを挿入して支持する挿入口が設けられ、該挿入口の周囲に不図示の複数の球体がリング状に並べて設けられている。そして、ベアリング機構２５０は、図５及び図６で表される固定体２１０の固定枠２１２に設けられたベアリング機構取り付け部２１２ｂに、固定されている。
【００２８】
ベアリング機構取り付け部２１２ｂに固定されたベアリング機構２５０の挿入口２５０ａに、支軸２４０ｂが挿入されたジンバル機構２４０は、その挿入方向であるＹ軸方向を揺動軸（回転軸）として、固定体２１０に対して揺動（回転）可能となっている。別の表現をすると、Ｙ軸方向（第１軸線Ａ１方向と交差する方向）に沿う第２軸線Ａ２周りに、ジンバル機構２４０は固定体２１０に対して揺動可能となっている。
【００２９】
このように、本実施例の光学ユニット１は、第１軸線Ａ１周りに揺動可能に可動体２２０を支持する第１支持部２４０ａを備えるジンバル機構２４０と、第１軸線Ａ１方向と交差する第２軸線Ａ２周りに固定体２１０に対して揺動可能にジンバル機構２４０を支持するベアリング機構２５０と、を備えている。本実施例の光学ユニット１は、このようなジンバル機構２４０とベアリング機構２５０とにおいて２軸で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動可能（回転可能）に支える構成を備えていることで、プリズム１０を備える可動体２２０を固定体２１０に対して大きく変位させることができる。また、ジンバル機構２４０を備える構成とすることで、可動体２２０を固定体２１０に対して浮かせた状態で保持できるので衝撃に強くなる。
【００３０】
また、プリズム１０を備える可動体２２０を固定体２１０に対して大きく変位させることができる構成としては、ジンバル機構２４０により交差する２軸で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動可能に支える構成が考えられる。ただし、薄い光学ユニット１を形成しようとする場合、ジンバル機構２４０により交差する２軸で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動可能に支える構成とすると、コイルと磁石とからなる磁気回路を構成することが困難になる場合がある。コイルや磁石の配置スペースが小さくなってしまうためである。しかしながら、本実施例の光学ユニット１のように、ジンバル機構２４０により１軸で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動可能に支え、ベアリング機構２５０により別の１軸で可動体２２０を固定体２１０に対して揺動可能に支える構成とすることで、コイルや磁石の配置スペースを確保しやすくなり、薄い光学ユニット１を形成しようとする場合でも、磁気回路を構成することが容易になる。
【００３１】
また、本実施例の光学ユニット１においては、ジンバル機構２４０は、反射方向Ｄ２（−Ｚ方向）に沿うローリング軸（Ｚ軸）と交差するピッチング軸（Ｘ軸）を基準に可動体２２０を揺動可能に配置されているとともに、ベアリング機構２５０は、ローリング軸と交差するとともにピッチング軸とも交差するヨーイング軸（Ｙ軸）を基準にジンバル機構２４０を揺動可能に配置されている。このような構成とすることで、可動体２２０を固定体２１０に対してピッチング軸及びヨーイング軸を揺動軸として大きく変位させることができる。また、このような構成とすることで、図３で表されるように、固定枠２１２における正面視でのショルダー部分２１２ａを凹ましてこの部分を薄く形成することができる。なお、本実施例の光学ユニット１においては、ジンバル機構２４０の揺動軸である第１軸線Ａ１はピッチング軸方向（Ｘ軸方向）に沿っており、ベアリング機構２５０の揺動軸である第２軸線Ａ２はヨーイング軸方向（Ｙ軸方向）に沿っている。ただし、このような構成に限定されず、ジンバル機構２４０及びベアリング機構２５０の構成によっては、ジンバル機構２４０による可動体２２０の保持方向及びベアリング機構２５０によるジンバル機構２４０の保持方向が、ジンバル機構２４０による可動体２２０の揺動軸方向及びベアリング機構２５０によるジンバル機構２４０の揺動軸方向とずれていてもよい。別の表現をすると、第１軸線Ａ１及び第２軸線Ａ２がピッチング軸方向（Ｘ軸方向）及びヨーイング軸方向（Ｙ軸方向）とずれた方向となっていてもよい。
【００３２】
ただし、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、ベアリング機構２５０の位置を変更し、ジンバル機構２４０を本実施例の光学ユニット１と同様に反射方向Ｄ２に沿うローリング軸と交差するピッチング軸を基準に可動体２２０を揺動可能に配置させ、ベアリング機構２５０をローリング軸を基準にジンバル機構２４０を揺動可能に配置する構成などとしてもよい。このような構成とすることで、可動体２２０を固定体２１０に対してピッチング軸及びローイング軸を揺動軸として大きく変位させることができるとともに、固定枠２１２における平面視でのショルダー部分を凹まして薄く形成することができる。
【００３３】
また、上記のように、本実施例の光学ユニット１においては、ジンバル機構２４０は、第１支持部２４０ａが設けられＸ軸Ｚ軸平面に平行な棒状のフレーム部２４０ｃを有している。そして、フレーム部２４０ｃの両端部にアーム状の第１支持部２４０ａを有している。このような構成とすることで、フレーム部２４０ｃに対してアーム状の第１支持部２４０ａの配置を調整しやすくなり、簡単にジンバル機構２４０製造公差の影響を低減することができる。
【００３４】
＜可動体の駆動機構について＞  
反射ユニット２００の構成として、次に、可動体２２０の駆動機構について説明する。図５及び図６で表されるように、可動体２２０は、プリズム１０及び係合部２１４に加えて、磁石２２１ａ及び２２１ｂをホルダ枠２２２に備えている。磁石２２１ａはプリズム１０よりも＋Ｚ方向側（反射方向Ｄ２における後方側）に設けられ、磁石２２１ｂはプリズム１０よりも＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側に設けられている。
【００３５】
一方、図４から図６であらわされるように、固定体２１０は、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）２１３と電気的に繋がるコイル２１１ａ及び２１１ｂを、固定枠２１２に備えている。コイル２１１ａは磁石２２１ａと対向する位置に設けられ、コイル２１１ｂは磁石２２１ｂと対向する位置に設けられている。本実施例において、コイル２１１ａ及び２１１ｂは一例として巻線コイルとして構成されているが、コイルをパターンとして基板配線内に取り込んだパターン基板（コイル基板）としてもよい。本実施例の光学ユニット１は、コイル２１１ａ及び２１１ｂに電流を流すことにより、固定体１６に対して可動体２２０の位置を変えることができる。そして、磁石２２１ａ及び２２１ｂと、コイル２１１ａ及び２１１ｂと、保持機構２３０と、ベアリング機構２５０と、により、固定体２１０に対して可動体２２０を可動させる可動機構を構成している。
【００３６】
また、本実施例の光学ユニット１においては、固定体２１０に対して可動体２２０を可動させる可動機構は、可動体２２０に設けられた磁石２２１ａ及び２２１ｂと、固定体２１０の磁石２２１ａ及び２２１ｂと対向する位置に設けられたコイル２１１ａ及び２１１ｂと、を有する。このような構成としていることで、可動機構を簡単に形成でき、コイル２１１ａ及び２１１ｂに繋がるケーブルとしてのＦＦＣ２１３などが可動体２２０の可動を妨げることを抑制している。
【００３７】
ここで、図６で表されるように、本実施例の光学ユニット１においては、可動機構は、可動体２２０の入射方向Ｄ１側に設けられた１つの第１磁石２２１ａと、可動体２２０の両方の交差方向側に設けられた第１磁石２２１ａよりも小さい合計２つの第２磁石２２１ｂと、を有している。第２磁石２２１ｂを第１磁石２２１ａよりも小さくしているのは、第２磁石２２１ｂを配置可能なスペースが小さいからである。なお、固定体２１０は、１つの第１磁石２２１ａに対応する１つのコイル２１１ａと、２つの第２磁石２２１ｂに対応する２つのコイル２１１ｂと、を有している。１つの磁石を小さくしただけでは可動機構の性能が低下する虞があるが、本実施例の光学ユニット１は、第２磁石２２１ｂを２つ設ける構成とすることで、光学ユニット１を入射方向Ｄ１において薄く形成したことに伴って可動機構の性能が低下することを抑制している。
【００３８】
ここで、以下に、本実施例の光学ユニット１におけるベアリング機構取り付け部２１２ｂの詳細について、図７及び図８、並びに、従来使用されているベアリング機構取り付け部２１２ｂの参考例である図１２及び図１３、を参照して説明する。最初に、図１２で表される従来のベアリング機構取り付け部２１２ｂの一例について説明する。
【００３９】
図１２で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、ハウジング２１０１に収容された２つのベアリング機構２５０でコイルバネ収容部２１１０に収容されたコイルバネ３０を挟み、２つのベアリング機構２５０の両方の外側にストッパー３１を設け、コイルバネ３０による弾性力で２つのベアリング機構２５０のそれぞれをストッパー３１に向けて押圧させることで、ベアリング機構２５０に対して図中の方向Ｆに予圧を与えることが可能な構成となっている。ここで、２つのベアリング機構２５０はいずれも本実施例のベアリング機構２５０と同様の構成であり、内輪２５０１が支軸２４０ｂに対して接着により固定され、外輪２５０２が固定体２１０に形成されたハウジング２１０１に対して圧入またはカシメられることにより固定される。ここで、内輪２５０１と外輪２５０２との間には複数の球体２５０３が配置されている。内輪２５０１の球体２５０３との接触面には円周状の溝２５０１ａが形成され、外輪２５０２の球体２５０３との接触面には円周状の溝２５０２ａが形成されている。球体２５０３は、溝２５０１ａ及び溝２５０２ａと対向する位置で周回することが可能である。
【００４０】
しかしながら、図１２で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、２つのベアリング機構２５０でコイルバネ３０を挟む構成であるので、大型化しやすく構造が複雑になる。そこで、図１３で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂのように、１つのベアリング機構２５０を用いる構成がある。次に、図１３で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂについて説明する。
【００４１】
図１３で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、コイルバネ収容部２１１０に収容されたコイルバネ３０を用いてベアリング機構２５０の端部を押圧することで、ベアリング機構２５０に対して図中の方向Ｆに予圧を与えることが可能な構成となっている。しかしながら、図１３で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、コイルバネ３０がコイルバネ収容部２１１０や支軸２４０ｂに対して擦れるので、摺動抵抗が発生し、ベアリング機構２５０に効果的に予圧を付与することができない。なお、図１３で表されるベアリング機構２５０の構成、並びに、内輪２５０１と支軸２４０ｂとの固定方法及び外輪２５０２とハウジング２１０１との固定方法については、図１２で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様であるので、それらの説明は省略する。
【００４２】
一方、図７及び図８で表される本実施例のベアリング機構取り付け部２１２ｂは、支軸２４０ｂの底部２４００を図７中の方向Ｆに押圧する予圧発生部材としての板バネ２１００を備える。このように、支軸２４０ｂの底部２４００を押圧する構成とすることで、予圧発生部材がその収容部や支軸２４０ｂに対して擦れることが抑制でき、ベアリング機構２５０に効果的に予圧を付与することができる。なお、図７及び図８で表されるベアリング機構２５０の構成、並びに、内輪２５０１と支軸２４０ｂとの固定方法及び外輪２５０２とハウジング２１０１との固定方法については、図１２及び図１３で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様であるので、それらの説明は省略する。
【００４３】
ここで、まとめると、本実施例の光学ユニット１においては、ジンバル機構２４０は第２軸線Ａ２に沿う支軸２４０ｂを有し、ベアリング機構２５０は内輪２５０１が支軸２４０ｂに固定され外輪２５０２が固定体２１０に形成されたハウジング２１０１に固定されている。そして、固定体２１０は、支軸２４０ｂの端部である底部２４００をハウジング２１０１に対して第２軸線Ａ２に沿って押圧する予圧発生部材としての板バネ２１００を有する。本実施例の光学ユニット１は、このような構成であることで、簡単かつ安価な構造でベアリング機構２５０に効果的に予圧を付与することができる。
【００４４】
上記のように、本実施例における予圧発生部材は弾性部材としての板バネ２１００である。別の表現をすると、新たな構成部材を増やすことなく固定体２１０の一部を予圧発生部材としている。このような構成とすることで、例えば新たにコイルバネを用意するなど構成部材を増やすことなく予圧発生部材を簡単かつ安価に構成することができる。
【００４５】
なお、上記のように、支軸２４０ｂは円柱状をしているが、詳細には、図７で表されるように、支軸２４０ｂは内部に空洞を有する円筒状をしており、底部２４００に平面部２４００ａを有している。そして、図７で表されるように、板バネ２１００における支軸２４０ｂに対する接触部としての凸部２１００ａは、平面部２４００ａに接触している。なお、本実施例においては底部２４００に平面部２４００ａを有しているが、底部２４００に凸部２１００ａの曲率よりも小さい曲率の凹部を備えていてもよい。このように、接触部が凸部２１００ａを有し、支軸２４０ｂが凸部２１００ａに対して平面または凸部２１００ａの曲率よりも小さい曲率の凹部で接触する構成とすることで、回転軸上の１点に予圧を与えることができ、ベアリング機構２５０の部品精度などに基づくベアリングの中心ズレなどが生じても、余計な負荷がかかることを抑制できる。
【００４６】
以下に、図７及び図８で表される本実施例のベアリング機構取り付け部２１２ｂとは異なる構成のベアリング機構取り付け部２１２ｂについて、図９を参照して説明する。ここで、図９は、図７に対応する図である。なお、図９で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、下記で説明する箇所以外は図７及び図８で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様の構成であり、図７及び図８で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様の特徴を有している。
【００４７】
図９で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂを備える光学ユニットにおいては、支軸２４０ｂは凸部２４００ｂを有し、板バネ２１００における支軸２４０ｂに対する接触部は平面部２１００ｂを有している。なお、本実施例においては支軸２４０ｂに対する接触部に平面部２１００ｂを有しているが、該接触部に凸部２４００ｂの曲率よりも小さい曲率の凹部を備えていてもよい。このように、支軸２４０ｂが凸部２４００ｂを有し、支軸２４０ｂに対する接触部が凸部２４００ｂに対して平面または凸部２４００ｂの曲率よりも小さい曲率の凹部で接触する構成とすることで、回転軸上の１点に予圧を与えることができ、ベアリング機構２５０の部品精度などに基づくベアリングの中心ズレなどが生じても、余計な負荷がかかることを抑制できる。
【００４８】
図７及び図８で表される光学ユニット１、並びに、図９で表される光学ユニット１においては、いずれも、板バネ２１００は、一方の端部２１０２で固定体２１０に固定され、他方の端部２１０５に設けられた接触部で支軸２４０ｂの端部である底部２４００をハウジング２１０１に対して第２軸線Ａ２に沿って押圧する構成となっている。このような構成とすることで、ベアリング機構２５０に強すぎない予圧を付与することができる。また、回転軸上の１点に予圧をかけることができ、強い予圧をかけても摺動抵抗を最小限にすることができる。ただし、本発明はこのような構成に限定されない。
【００４９】
以下に、図７及び図８で表される本実施例のベアリング機構取り付け部２１２ｂ、または、図９で表される本実施例のベアリング機構取り付け部２１２ｂとは異なる構成のベアリング機構取り付け部２１２ｂについて、図１０及び図１１を参照して説明する。ここで、図１０は図７に対応する図であり、図１１は図８に対応する図である。なお、図１０及び図１１で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂは、下記で説明する箇所以外は図７及び図８で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂ、並びに、図９で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様の構成であり、図７及び図８で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂ、並びに、図９で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂと同様の特徴を有している。
【００５０】
図１０及び図１１で表されるベアリング機構取り付け部２１２ｂを備える光学ユニットにおいては、板バネ２１００は、複数方向の端部２１０２及び２１０３で固定体２１０に固定され、複数方向の端部２１０２及び２１０３とは異なる位置２１０４に設けられた接触部としての凸部２１００ａで支軸２４０ｂの端部である底部２４００をハウジング２１０１に対して第２軸線Ａ１に沿って押圧する構成となっている。このような構成とすることで、ベアリング機構２５０に強い予圧を付与することができるとともに、必要な強い予圧をかけても摺動抵抗を最小限にすることができる。なお、本実施例においては、端部２１０２及び２１０３の２か所で固定体２１０に固定されているが、３か所以上で固定体２１０に固定されていてもよい。
【００５１】
なお、図７及び図９で表されるように、図７及び図８で表されるベアリング機構２５０、並びに、図９で表されるベアリング機構２５０においては、ベアリング機構２５０に対して方向Ｆだけではなく方向Ｆに対して斜めにずれた方向にも予圧がかかっていた。一方、図１０及び図１１で表されるベアリング機構２５０では、方向Ｆにだけ予圧がかかる。このため、図１０及び図１１で表されるベアリング機構２５０では、効率的に予圧がかかる。
【００５２】
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…光学ユニット、１０…プリズム（反射部）、１０ａ…反射面、３０…コイルバネ、３１…ストッパー、１００…スマートフォン、１０１…レンズ、１０２…レンズ、１０３…基板、１０３ａ…撮像素子、１０４…カメラ、２００…反射ユニット、２１０…固定体、２１１ａ…コイル（可動機構）、２１１ｂ…コイル（可動機構）、２１２…固定枠、２１２ａ…ショルダー部分、２１２ｂ…ベアリング機構取り付け部、２１３…ＦＦＣ、２１４…係合部、２２０…可動体、２２１ａ…磁石（第１磁石、可動機構）、２２１ｂ…磁石（第２磁石、可動機構）、２２２…ホルダ枠、２３０…保持機構（可動機構）、２４０…ジンバル機構、２４０ａ…第１支持部、２４０ｂ…支軸、２４０ｃ…フレーム部、２５０…ベアリング機構（可動機構）、２１００…板バネ（予圧発生部材、弾性部材）、２１００ａ…凸部（接触部）、２１００ｂ…平面部（接触部）、２１０１…ハウジング、２１０２…端部、２１０３…端部、２１０４…位置、２１０５…端部、２４００…底部（端部）、２４００ａ…平面部、２４００ｂ…凸部、２５０１…内輪、２５０１ａ…溝、２５０２…外輪、２５０２ａ…溝、２５０３…球体、Ａ１…第１軸線、Ａ２…第２軸線、Ｂ…突部、Ｃ…孔部、Ｄ１…入射方向、Ｄ２…反射方向
【図１】
2022001931.tif 000003
【図２】
2022001931.tif 000004
【図３】
2022001931.tif 000005
【図４】
2022001931.tif 000006
【図５】
2022001931.tif 000007
【図６】
2022001931.tif 000008
【図７】
2022001931.tif 000009
【図８】
2022001931.tif 000010
【図９】
2022001931.tif 000011
【図１０】
2022001931.tif 000012
【図１１】
2022001931.tif 000013
【図１２】
2022001931.tif 000014
【図１３】
2022001931.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月17日(2021.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの入射方向から撮像素子に向かう反射方向に入射光束を反射させる反射部と、
前記反射部を備える可動体と、
固定体と、
前記固定体に対して前記可動体を可動させる可動機構と、
第１軸線周りに揺動可能に前記可動体を支持する第１支持部を備えるジンバル機構と、
前記第１軸線方向と交差する第２軸線周りに前記固定体に対して揺動可能に前記ジンバル機構を支持するベアリング機構と、
を備えることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光学ユニットにおいて、
前記ジンバル機構は、前記反射方向に沿うローリング軸と交差するピッチング軸を基準に前記可動体を揺動可能に配置され、
前記ベアリング機構は、前記ローリング軸と交差するとともに前記ピッチング軸とも交差するヨーイング軸を基準に前記ジンバル機構を揺動可能に配置されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学ユニットにおいて、
前記可動機構は、前記可動体に設けられた磁石と、前記固定体の前記磁石と対向する位置に設けられたコイルと、を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の光学ユニットにおいて、
前記可動機構は、前記反射部に対して前記可動体の前記反射方向における後方側に設けられた第１磁石と、前記反射部に対して前記可動体の両方の前記反射方向と交差する交差方向側に設けられた前記第１磁石よりも小さい第２磁石と、を前記磁石として有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、
前記ジンバル機構は、前記第２軸線に沿う支軸を有し、
前記ベアリング機構は、内輪が前記支軸に固定され、外輪が前記固定体に形成されたハウジングに固定され、
前記固定体は、前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧する予圧発生部材を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光学ユニットにおいて、
前記予圧発生部材は、弾性部材であることを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の光学ユニットにおいて、
前記弾性部材は、板バネであることを特徴とする光学ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の光学ユニットにおいて、
前記板バネは、一方の端部で前記固定体に固定され、他方の端部に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧することを特徴とする光学ユニット。
【請求項９】
請求項７に記載の光学ユニットにおいて、
前記板バネは、複数方向の端部で前記固定体に固定され、前記複数方向の端部とは異なる位置に設けられた接触部で前記支軸の端部を前記ハウジングに対して前記第２軸線に沿って押圧することを特徴とする光学ユニット。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光学ユニットにおいて、
前記接触部は凸部を有し、
前記支軸は、前記接触部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触することを特徴とする光学ユニット。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の光学ユニットにおいて、
前記支軸は凸部を有し、
前記接触部は、前記凸部に対して平面または前記凸部の曲率よりも小さい曲率の凹部で接触することを特徴とする光学ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ここで、図６で表されるように、本実施例の光学ユニット１においては、可動機構は、プリズム１０に対して可動体２２０の反射方向Ｄ２における後方側に設けられた１つの第１磁石２２１ａと、プリズム１０に対して可動体２２０の両方の反射方向Ｄ２と交差する交差方向側に設けられた第１磁石２２１ａよりも小さい合計２つの第２磁石２２１ｂと、を有している。第２磁石２２１ｂを第１磁石２２１ａよりも小さくしているのは、第２磁石２２１ｂを配置可能なスペースが小さいからである。なお、固定体２１０は、１つの第１磁石２２１ａに対応する１つのコイル２１１ａと、２つの第２磁石２２１ｂに対応する２つのコイル２１１ｂと、を有している。１つの磁石を小さくしただけでは可動機構の性能が低下する虞があるが、本実施例の光学ユニット１は、第２磁石２２１ｂを２つ設ける構成とすることで、光学ユニット１を入射方向Ｄ１において薄く形成したことに伴って可動機構の性能が低下することを抑制している。