本發(fā)明涉及一種利用萬向架機構(gòu)將可動體支承為能夠擺動的帶抖動修正功能的光學單元。
背景技術(shù):
以往,使用裝設(shè)有拍攝用的光學模塊的各種光學單元。該光學單元為了抑制因手抖、振動導致的拍攝圖像的紊亂,具備使光學模塊擺動從而修正抖動的抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)。并且,該光學單元具備配置于可動體與固定體之間的萬向架機構(gòu)作為用于將裝設(shè)光學模塊的可動體支承為相對于固定體能夠擺動的支承機構(gòu)。在專利文獻1中公開了一種具備這種萬向架機構(gòu)的帶抖動修正功能的光學單元。
專利文獻1:日本特開2015-64501號公報
專利文獻1的萬向架機構(gòu)具備矩形框狀的萬向彈簧(可動框)和支持萬向彈簧的擺動支承部。設(shè)置于萬向彈簧的對角位置的兩組擺動支承部中的一組設(shè)置于固定體,另一組設(shè)置于可動體。在萬向彈簧設(shè)置有被擺動支承部支承的支點部,在將支點部與支點部相連的連接部設(shè)置有蜿蜒部。
通過在萬向彈簧(可動框)設(shè)置蜿蜒部,萬向彈簧不僅具有平面方向的彈性,還具有與平面方向正交的方向的彈性。然而,因帶抖動修正功能的光學單元的用途不同,有時不優(yōu)選蜿蜒部的彈性過大。例如,存在想要減少施加外部沖擊時的可動體的移動量的情況。然而,沒有人提出過與這樣的期望對應(yīng)的形狀的萬向彈簧的方案。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
鑒于這樣的問題,本發(fā)明的課題是在通過使用可動框的支承機構(gòu)支承可動體的帶抖動修正功能的光學單元中,減少因外部沖擊導致的可動體的移動量。
為了解決上述課題,本發(fā)明的帶抖動修正功能的光學單元具有:可動體以及固定體;支承機構(gòu),所述支承機構(gòu)將所述可動體支承為能夠繞彼此相交的第一軸線以及第二軸線擺動;以及抖動修正用驅(qū)動機構(gòu),所述抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)使所述可動體擺動,所述支承機構(gòu)具備:可動框;以及多個擺動支承部,所述多個擺動支承部支承所述可動框,所述多個擺動支承部中的一部分設(shè)置于所述固定體,所述一部分以外的部分設(shè)置于所述可動體,所述可動框是一張板狀彈簧,或者是多張所述板狀彈簧沿與所述第一軸線以及所述第二軸線正交的第一方向重疊的層疊體,所述板狀彈簧具備與所述擺動支承部接觸的支點部和將所述支點部與所述支點部相連的連接部,所述連接部具備位于比所述支點部靠內(nèi)周側(cè)的位置的蜿蜒部或者彎曲部,所述蜿蜒部或者所述彎曲部的每張所述板狀彈簧的與所述第一方向正交且與所述蜿蜒部的蜿蜒路徑或者所述彎曲部的彎曲路徑正交的第二方向的厚度比每張所述板狀彈簧的所述第一方向的厚度厚。
根據(jù)本發(fā)明,將可動體支承為能夠擺動的支承機構(gòu)具備可動框,可動框是一張板狀彈簧,或者是多張所述板狀彈簧重疊的層疊體,板狀彈簧具備被擺動支承部支承的支點部和位于比支點部靠內(nèi)周側(cè)的位置的蜿蜒部或者彎曲部。因此,可動框具有包括板狀彈簧的平面方向的彈性,因此能夠防止因外部沖擊導致的裝置的破損。另一方面,在本發(fā)明中,采用提高蜿蜒部或者彎曲部的剛性的形狀。具體地說,采用如下形狀:在將與第一軸線以及第二軸線正交的方向作為第一方向,將與第一方向正交且與蜿蜒部的蜿蜒路徑或者彎曲部的彎曲路徑正交的方向作為第二方向時,第二方向的厚度(從第一方向觀察時的蜿蜒部或者彎曲部的粗度)比第一方向的厚度(與包括板狀彈簧的平面正交的方向的厚度)厚的截面形狀。這樣的形狀不僅能夠使蜿蜒部或者彎曲部具有平面方向的彈性,還能夠適度提高蜿蜒部或者彎曲部的剛性。因此,能夠減少因外部沖擊導致的可動體的移動量。
在本發(fā)明中,優(yōu)選所述連接部具備所述蜿蜒部和將所述蜿蜒部與所述支點部相連的直線部,所述蜿蜒部具備:第一彎曲部,所述第一彎曲部朝向外周側(cè)凸出;第二彎曲部,所述第二彎曲部在所述第一彎曲部的周向的一側(cè)朝向內(nèi)周側(cè)凸出;以及第三彎曲部,所述第三彎曲部在所述第一彎曲部的周向的另一側(cè)朝向內(nèi)周側(cè)凸出,所述第二彎曲部以及所述第三彎曲部與所述直線部呈彎曲狀相連。如此一來,與彎曲形狀相比能夠增大彈性。并且,由于蜿蜒次數(shù)少,因此能夠抑制彈性過度變大。因此,能夠防止因外部沖擊導致裝置破損,并且能夠減少因外部沖擊等導致的可動體的移動量。
在本發(fā)明中,優(yōu)選所述蜿蜒部的所述第二方向的厚度比所述直線部的所述第二方向的厚度厚。如此一來,能夠適度提高蜿蜒部的剛性,并且能夠減小直線部的配置空間。因此,能夠適度提高蜿蜒部的剛性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。
在本發(fā)明中,能夠采用如下結(jié)構(gòu):所述可動框是所述層疊體,所述多張所述板狀彈簧的一部分或者整體在所述支點部接合。如此一來,即使在因板狀彈簧的制造方法等導致不能夠自由設(shè)置板狀彈簧的板厚方向的尺寸的情況下,也能夠通過層疊板狀彈簧來實現(xiàn)需要的截面形狀。并且,只要在作為負荷施加的部位的支點部接合,就能夠提高剛性。
在本發(fā)明中,優(yōu)選所述多張所述板狀彈簧各自的所述蜿蜒部的所述第二方向的厚度是所述蜿蜒部的所述第一方向的厚度的兩倍以上。如此一來,即使在使用一張板狀彈簧的情況下也能夠適度提高蜿蜒部或者彎曲部的剛性,在使用兩張板狀彈簧的情況下能夠進一步提高剛性。
例如,能夠采用如下結(jié)構(gòu):在所述多張所述板狀彈簧包括沿所述第一方向重疊的第一板狀彈簧、第二板狀彈簧以及第三板狀彈簧的情況下,所述第一板狀彈簧與所述第二板狀彈簧在所述支點部接合,所述第三板狀彈簧在所述支點部的周向的兩側(cè)與所述第二板狀彈簧接合。如此,只要在支點部及其附近將板狀彈簧接合,就能夠在負荷施加的部位及其附近接合,因此能夠提高剛性。并且,通過在將兩張板狀彈簧重疊并在支點部接合的可動框追加另外一張板狀彈簧并接合,與兩張板狀彈簧的情況相比,能夠提高剛性。
在這種情況下,優(yōu)選所述第三板狀彈簧具備與所述第二板狀彈簧接合的薄壁部。如此一來,在利用激光焊接進行接合的情況下,即使不以高輸出進行焊接也能夠可靠地進行接合。
在本發(fā)明中,優(yōu)選所述第三板狀彈簧具備外側(cè)缺口部,所述外側(cè)缺口部是通過將所述連接部的外周緣比所述第一板狀彈簧以及所述第二板狀彈簧向內(nèi)側(cè)切除而形成的。并且,優(yōu)選所述第三板狀彈簧具備內(nèi)側(cè)缺口部,所述內(nèi)側(cè)缺口部是通過將所述連接部的外周緣比所述第一板狀彈簧以及所述第二板狀彈簧向外側(cè)切除而形成的。若形成這樣的缺口部,則在可動體擺動時可動框傾斜的情況下,位于與可動框和擺動支承部的觸點分離的位置的第三板狀彈簧與周圍的零件接觸的可能性小。
在本發(fā)明中,優(yōu)選所述可動體具備光學模塊和位于所述光學模塊的外周側(cè)的壁部,所述壁部設(shè)置于在周向上分離的多個位置,在所述壁部固定有所述抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)的線圈,所述可動框的所述蜿蜒部或者所述彎曲部位于所述壁部的內(nèi)周側(cè),所述支點部配置于在周向上相鄰的所述壁部之間。如此,在使蜿蜒部或者彎曲部穿過線圈固定用的壁部的內(nèi)周側(cè),支點部配置于在周向上相鄰的壁部之間的情況下,可動框呈蜿蜒部或者彎曲部向內(nèi)周側(cè)凹陷的形狀。因此,能夠?qū)⒈诓恳约熬€圈配置于內(nèi)周側(cè)。并且,不必在支點部的外周側(cè)確保配置壁部的空間。因此,能夠?qū)⒀b置整體小型化。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,將可動體支承為能夠擺動的支承機構(gòu)具備可動框,可動框是一張板狀彈簧,或者是多張所述板狀彈簧沿與所述第一軸線以及所述第二軸線正交的第一方向重疊的層疊體,所述板狀彈簧在支點部與支點部之間具備蜿蜒部或者彎曲部。而且,在蜿蜒部或者彎曲部中,在將與第一軸線以及第二軸線正交的方向作為第一方向,將與第一方向正交且與蜿蜒部的蜿蜒路徑或者彎曲部的彎曲路徑正交的方向作為第二方向時,每張板狀彈簧的第二方向的厚度(從第一方向觀察時的蜿蜒部或者彎曲部的粗度)比第一方向的厚度(與包括板狀彈簧的平面正交的方向的厚度)厚。通過這樣的截面形狀,能夠使蜿蜒部或者彎曲部具有平面方向的彈性,并且能夠適度提高蜿蜒部或者彎曲部的剛性。因此,能夠防止因外部沖擊導致裝置損壞,并且能夠抑制因外部沖擊導致可動體的移動量過度變大。
附圖說明
圖1是從物體側(cè)以及像側(cè)觀察到的應(yīng)用本發(fā)明的帶抖動修正功能的光學單元的立體圖。
圖2是從物體側(cè)觀察到的圖1的帶抖動修正功能的光學單元的分解立體圖。
圖3是圖1的帶抖動修正功能的光學單元的剖視立體圖。
圖4是將第一殼體以及光學模塊拆卸的帶抖動修正功能的光學單元的平面圖以及擺動支承部的局部剖視圖。
圖5是可動框的立體圖以及剖視立體圖。
圖6是可動框的分解立體圖。
(符號說明)
1…帶抖動修正功能的光學單元,2…光學模塊,2a…上部模塊,4…透鏡保持架,10…可動體,11…配重,20…固定體,30…萬向架機構(gòu),31…第一觸點彈簧保持部,32…第二觸點彈簧保持部,33…第一觸點彈簧,34…第二觸點彈簧,35…觸點部,36…第一擺動支承部,37…第二擺動支承部,38…球體,40…保持架,41…框部,42…保持孔,44…壁部,45…線圈保持部,46…缺口部,48…固定用凸部,49…限制部,50…抖動修正用驅(qū)動機構(gòu),51…磁驅(qū)動機構(gòu),52…磁鐵,53…線圈,60…可動框,61、61a、61b、61c…支點部,62、62a、62b、62c…連接部,63、63a、63b、63c…蜿蜒部,64a、64b、64c…薄壁部,65a、65b、65c…缺口部,66…直線部,67、67a、67b、67c…外側(cè)缺口部,68c…內(nèi)側(cè)缺口部,70…彈簧部件,71…固定體側(cè)連接部,72…可動體側(cè)連接部,73…臂部,75…凹部,80…柔性配線基板,81…矩形框部分,82…穿繞部,210…第一殼體,211…主體部,212…端板部,214…窗,216…側(cè)板部,250…第二殼體,251…第一部件,252…第二部件,254,255…側(cè)壁部,631…第一彎曲部,632…第二彎曲部,633…第三彎曲部,l…光軸,q1…第一方向,q2…第二方向,r1…第一軸線,r2…第二軸線,s…蜿蜒路徑,t0…每張板狀彈簧的第一方向的厚度,t1…層疊體整體的第一方向的厚度,t2…第二方向的厚度
具體實施方式
(整體結(jié)構(gòu))
以下參照附圖對應(yīng)用本發(fā)明的帶抖動修正功能的光學單元1的實施方式進行說明。在本說明書中,xyz這三軸是正交的方向,將x軸方向的一側(cè)用+x表示,將另一側(cè)用-x表示,將y軸方向的一側(cè)用+y表示,將另一側(cè)用-y表示,將z軸方向的一側(cè)用+z表示,將另一側(cè)用-z表示。z軸方向是在帶抖動修正功能的光學單元1的可動體10不擺動的狀態(tài)下沿著裝設(shè)于可動體10的光學模塊2的光軸l的方向。并且,-z方向是光軸l方向的像側(cè),+z方向是光軸l方向的物體側(cè)(被拍攝體側(cè))。
圖1(a)是從物體側(cè)觀察到的帶抖動修正功能的光學單元1的立體圖,圖1(b)是從像側(cè)觀察到的立體圖。圖2是從物體側(cè)觀察到的帶抖動修正功能的光學單元1的分解立體圖。圖3是帶抖動修正功能的光學單元1的剖視立體圖,是圖1(a)的a-a剖視立體圖。帶抖動修正功能的光學單元1例如用于裝設(shè)于帶攝像頭的手機、行車記錄儀等光學設(shè)備、頭盔、自行車、遙控直升機等的運動攝像頭、可穿戴式攝像頭等光學設(shè)備。在這樣的光學設(shè)備中,若在拍攝時發(fā)生抖動,則為了避免拍攝圖像產(chǎn)生紊亂,驅(qū)動帶抖動修正功能的光學單元1從而對抖動進行修正。
帶抖動修正功能的光學單元1具備:可動體10;固定體20;作為將可動體10支承為相對于固定體20能夠擺動的支承機構(gòu)的萬向架機構(gòu)30;產(chǎn)生使可動體10相對于固定體20相對位移的磁驅(qū)動力的抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)50;將可動體10與固定體20連接的彈簧部件70;以及柔性配線基板80。帶抖動修正功能的光學單元1通過柔性配線基板80向抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)50供電。設(shè)置于裝設(shè)帶抖動修正功能的光學單元1的光學設(shè)備的主體側(cè)的上位的控制裝置基于光學設(shè)備發(fā)生抖動時檢測抖動的陀螺儀(振動檢測傳感器)的輸出來驅(qū)動抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)50并使可動體10擺動,從而進行抖動修正。
可動體10被萬向架機構(gòu)30支承為能夠繞與光軸l相交的第一軸線r1擺動,并且能夠繞與光軸l以及第一軸線r1相交的第二軸線r2擺動。第一軸線r1以及第二軸線r2是固定體20的對角方向,與光軸l正交。并且,第一軸線r1以及第二軸線r2相互正交。
(固定體)
固定體20具備:從z軸方向觀察時呈大致正方形的外形的第一殼體210和從-z方向側(cè)組裝到第一殼體210的第二殼體250。第一殼體210通過焊接等與第二殼體250固定在一起。第一殼體210具備:包圍可動體10的周圍的方筒狀的主體部211和從主體部211的+z方向的端部朝向內(nèi)側(cè)伸出的矩形框狀的端板部212。在端板部212的中央形成有窗214。主體部211具備位于+x方向側(cè)、-x方向側(cè)、+y方向側(cè)、-y方向側(cè)的各方向的側(cè)板部216。
第二殼體250由矩形框狀的第一部件251和安裝于第一部件251的+z方向側(cè)的矩形框狀的第二部件252這兩個部件構(gòu)成。在第二殼體250的內(nèi)周側(cè)安裝有將可動體10與固定體20連接的彈簧部件70。第二部件252具備從第一軸線r1上的對角位置朝向+z方向立起的側(cè)壁部254、255。在側(cè)壁部254、255形成有第一觸點彈簧保持部31,該第一觸點彈簧保持部31構(gòu)成萬向架機構(gòu)30的第一擺動支承部36。
(可動體)
可動體10具備:光學模塊2;保持光學模塊2的保持架40;固定于光學模塊2的+z方向側(cè)的端部的配重11;以及安裝于保持架40的-z方向的端部的框狀的限制部49。限制部49在可動體10擺動時與固定體20的第二殼體250的內(nèi)周面抵接從而限定可動體10的擺動范圍。如圖3所示,光學模塊2具備保持作為光學元件的透鏡單元的圓柱狀的上部模塊2a。圓柱狀的透鏡保持架4從上部模塊2a的+z方向側(cè)的端部突出。配重11由非磁性的金屬構(gòu)成,并以包圍透鏡保持架4的外周側(cè)以及+z方向側(cè)的方式安裝。
保持架40具備作為從z軸方向觀察時的平面形狀是大致正方形的框部41。在框部41的中央形成有用于配置光學模塊2的圓形的保持孔42(參照圖3)。框部41具備在包圍保持孔42的外周側(cè)的四處朝向+z方向立起的壁部44。壁部44在框部41的各側(cè)端緣的中央沿x軸方向或者y軸方向呈直線狀延伸。四處壁部44分別具備線圈保持部45,該線圈保持部45形成于朝向與保持孔42相反的一側(cè)的外側(cè)面。線圈保持部45是矩形的凸部,并安裝有磁驅(qū)動機構(gòu)51的線圈53。如圖3所示,線圈保持部45從線圈53的中央朝向磁鐵52側(cè)突出并與磁鐵52相向。在因振動等導致可動體10沿x軸方向或者y軸方向位移時,線圈保持部45與磁鐵52抵接從而限制可動體10的移動范圍。
在框部41安裝有對線圈53供電用的柔性配線基板80。柔性配線基板80具備:沿四處壁部44的內(nèi)周側(cè)延伸的矩形框部分81;以及從矩形框部分81的內(nèi)周緣穿過保持孔42而朝向-z方向引出的帶狀的穿繞部82。
在框部41的第一軸線r1上的對角位置設(shè)置有缺口部46(參照圖2),該缺口部46通過被相對于第一軸線r1垂直的面切除而形成。若將可動體10組裝到固定體20,則設(shè)置于第二殼體250的第一軸線r1上的對角位置的側(cè)壁部254、255配置于缺口部46。因此,設(shè)置于側(cè)壁部254、255的第一觸點彈簧保持部31配置于框部41的第一軸線r1上的對角位置。并且,在框部41的第二軸線r2上的對角位置形成有構(gòu)成萬向架機構(gòu)30的第二擺動支承部37的第二觸點彈簧保持部32。
在框部41的外周面的靠-z方向側(cè)的部分的朝向+x方向側(cè)、-x方向側(cè)、+y方向側(cè)、-y方向側(cè)的各面的中央形成有固定用凸部48(參照圖2)。固定用凸部48沿z軸方向呈直線狀延伸,并作為卡合彈簧部件70的卡合部發(fā)揮作用。并且,在框部41的-z方向的端部安裝有限制部49。
(彈簧部件)
彈簧部件70配置于固定體20的-z方向的端部,并將固定體20與可動體10連接。處于抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)50沒有被驅(qū)動的靜止狀態(tài)時的可動體10的姿勢由彈簧部件70規(guī)定。如圖2所示,彈簧部件70是通過加工金屬板而形成的矩形框狀的板簧。彈簧部件70通過設(shè)置于其外周部的固定體側(cè)連接部71固定于第二殼體250的第一部件251而與固定體20連接。并且,在彈簧部件70的內(nèi)周部設(shè)置有框狀的可動體側(cè)連接部72,可動體側(cè)連接部72利用臂部73與固定體側(cè)連接部相連。若將可動體10組裝到固定體20,則設(shè)置于可動體側(cè)連接部72的凹部75與設(shè)置于可動體10的外周面的固定用凸部48卡合。通過利用粘接劑將該卡合部位固定,彈簧部件70與可動體10連接。
(抖動修正用驅(qū)動機構(gòu))
圖4(a)是將第一殼體210以及光學模塊2拆卸的帶抖動修正功能的光學單元的平面圖,圖4(b)是第二擺動支承部37的局部剖視圖(圖4(a)的b-b剖視圖)。抖動修正用驅(qū)動機構(gòu)50具備設(shè)置于固定體20與可動體10之間的四組磁驅(qū)動機構(gòu)51。各磁驅(qū)動機構(gòu)51具備磁鐵52和線圈53。線圈53是空心線圈,并被保持于可動體10的+x方向側(cè)以及-x方向側(cè)的側(cè)面以及可動體10的+y方向側(cè)以及-y方向側(cè)的側(cè)面。磁鐵52在第一殼體210的主體部211中被保持在位于+x方向側(cè)、-x方向側(cè)、+y方向側(cè)、-y方向側(cè)的各方向的側(cè)板部216(參照圖2)的內(nèi)表面。因此,在可動體10與第一殼體210的主體部211之間,無論在+x方向側(cè)、-x方向側(cè)、+y方向側(cè)還是-y方向側(cè),磁鐵52都與線圈53相向。
磁鐵52的與主體部211接觸的外側(cè)面和面對線圈53的內(nèi)側(cè)面被磁化成不同的磁極。并且,磁鐵52在光軸l方向(即z軸方向)上被分割為兩部分,以內(nèi)表面?zhèn)鹊拇艠O以分割位置為邊界不同的方式進行磁化。因此,線圈53將上下的長邊部分用作有效邊。四個磁鐵的外表面?zhèn)纫约皟?nèi)表面?zhèn)鹊拇呕瘓D案相同。第一殼體210由磁性材料構(gòu)成,作為相對于磁鐵52的軛發(fā)揮作用。
如圖4(a)所示,由位于可動體10的+y方向側(cè)以及-y方向側(cè)的兩組磁鐵52以及線圈53構(gòu)成的兩組磁驅(qū)動機構(gòu)51以在通電時產(chǎn)生繞x軸的同一方向的磁驅(qū)動力的方式進行配線連接。并且,由位于可動體10的+x方向側(cè)以及-x方向側(cè)的兩組磁鐵52和線圈53構(gòu)成的兩組磁驅(qū)動機構(gòu)51以在通電時產(chǎn)生繞y軸的同一方向的磁驅(qū)動力的方式進行配線連接。因此,通過向由位于+y方向側(cè)以及-y方向側(cè)的兩組磁鐵52以及線圈53構(gòu)成的兩組磁驅(qū)動機構(gòu)51通電而產(chǎn)生的驅(qū)動力和向由位于+x方向側(cè)以及-x方向側(cè)的兩組磁鐵52和線圈53構(gòu)成的兩組磁驅(qū)動機構(gòu)51通電而產(chǎn)生的磁驅(qū)動力的合力,使可動體10繞第一軸線r1以及第二軸線r2擺動。由此,可動體10朝向與繞第一軸線r1的擺動相反的方向擺動,并朝向與繞第二軸線r2的擺動相反的方向擺動,縱搖方向以及橫搖方向的抖動得到修正。
(萬向架機構(gòu))
萬向架機構(gòu)30構(gòu)成于第二殼體250與保持架40之間。萬向架機構(gòu)30具備:在將可動體10組裝到固定體20時配置于在第一軸線r1方向上分離的兩處的第一擺動支承部36;配置于在第二軸線r2方向上分離的兩處的第二擺動支承部37;以及被第一擺動支承部36以及第二擺動支承部37支承的可動框60。
圖5(a)是可動框60的立體圖,圖5(b)是可動框60的剖視立體圖??蓜涌?0是大概矩形狀的萬向彈簧??蓜涌?0具備設(shè)置于繞光軸l的四處的支點部61和將繞光軸l相鄰的支點部61相連的連接部62。在各支點部61的內(nèi)側(cè)面通過焊接等固定有金屬制的球體38。利用該球體38在各支點部61設(shè)置有朝向可動框60的中心的半球狀的凸面。連接部62具備沿x軸方向或者y軸方向延伸的蜿蜒部63,并且能夠沿與光軸l正交的方向彈性變形。
第一擺動支承部36具備:設(shè)置于固定體20的第二殼體250的第一觸點彈簧保持部31;以及保持于第一觸點彈簧保持部31的第一觸點彈簧33。第一觸點彈簧33是呈u字狀彎曲的金屬制的板簧。第一擺動支承部36配置于設(shè)置在第一軸線r1方向的對角位置的支點部61的內(nèi)周側(cè),并通過以能夠沿第一軸線r1方向彈性變形的狀態(tài)安裝的第一觸點彈簧33支承可動框60。
第二擺動支承部37具備:設(shè)置于可動體10的保持架40的第二觸點彈簧保持部32;以及保持于第二觸點彈簧保持部32的第二觸點彈簧34。如圖4(b)所示,第二觸點彈簧34是呈u字狀彎曲的金屬制的板簧,并且與第一觸點彈簧33形狀相同。第二擺動支承部37通過以能夠沿第二軸線r2方向彈性變形的狀態(tài)安裝的第二觸點彈簧34支承可動框60。
第一擺動支承部36的第一觸點彈簧33以及第二擺動支承部37的第二觸點彈簧34分別具有與焊接于支點部61的球體38接觸的半球狀的觸點部35(參照圖4(b))。通過與設(shè)置于繞光軸l的四處的支點部61接合的球體38和第一觸點彈簧33以及第二觸點彈簧34的半球狀的觸點部35點接觸,可動框60被支承。因此,可動框60在能夠繞與光軸l方向正交的兩個方向(第一軸線r1方向以及第二軸線r2方向)的各方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下被支承。
(可動框)
可動框60是將第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b以及第三板狀彈簧60c沿光軸l方向(z軸方向)層疊而形成的層疊體,并通過激光焊接而接合。這三張板狀彈簧是將光軸l方向作為板厚方向的框狀的板簧,板厚相同。第一板狀彈簧60a和第二板狀彈簧60b在支點部61接合,球體38與第一板狀彈簧60a和第二板狀彈簧60b的接合部位接合。并且,第三板狀彈簧60c在支點部61的周向兩側(cè)與第二板狀彈簧60b接合。第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b、第三板狀彈簧60c通過蝕刻加工而形成。另外,這些部件也可以通過沖壓加工而形成。
圖6是可動框60的分解立體圖。如圖5、圖6所示,第一板狀彈簧60a在四處具備與球體38接合的支點部61a,在將繞光軸l相鄰的支點部61a相連的連接部62a形成有蜿蜒部63a。在支點部61a的周向的中央形成有半圓形的薄壁部64a,在薄壁部64a的中央形成有半圓形的缺口部65a。薄壁部64a以及缺口部65a設(shè)置于支點部61a的內(nèi)周側(cè)的邊緣。同樣地,第二板狀彈簧60b在四處具備與球體38接合的支點部61b,在將繞光軸l相鄰的支點部61b相連的連接部62b形成有蜿蜒部63b。在支點部61b形成有半圓形的薄壁部64b以及位于薄壁部64b的中央的半圓形的缺口部65b。
如圖5(b)所示,在支點部61中,薄壁部64a、64b在z軸方向(光軸l方向)上抵接。薄壁部64a、64b通過激光焊接而接合,從而第一板狀彈簧60a與第二板狀彈簧60b在四處接合。在通過激光焊接將薄壁部64a、64b接合時,球體38同時焊接于薄壁部64a、64b的內(nèi)周側(cè)的端面。
第三板狀彈簧60c在四處具備與第二板狀彈簧60b的支點部61b重疊的支點部61c,在將繞光軸l相鄰的支點部61c相連的連接部62c形成有蜿蜒部63c。在各支點部61c的周向的兩側(cè)形成有薄壁部64c,在薄壁部64c的中央形成有缺口部65c。薄壁部64c以及缺口部65c位于將支點部61c與連接部62c相連的角部的外周緣。第三板狀彈簧60c的薄壁部64c通過激光焊接而焊接于第二板狀彈簧60b。
如圖5(a)所示,在作為板狀彈簧的層疊體的可動框60中,將支點部61與支點部61相連的連接部62的中央部形成為蜿蜒部63,將蜿蜒部63與支點部61相連的部分是與徑向平行地延伸的直線部66。蜿蜒部63位于比支點部61靠內(nèi)周側(cè)的位置。蜿蜒部63具備:朝向外周側(cè)凸出的第一彎曲部631;在第一彎曲部631的周向的一側(cè)朝向內(nèi)周側(cè)凸出的第二彎曲部632;以及在第一彎曲部631的周向的另一側(cè)朝向內(nèi)周側(cè)凸出的第三彎曲部633。第二彎曲部632以及第三彎曲部633與直線部66呈彎曲狀相連。
萬向架機構(gòu)30將可動體10支承為相對于固定體20能夠擺動,可動體10被支承為能夠繞穿過設(shè)置于可動框60的對角位置的一對支點部61的第一軸線r1和與第一軸線r1正交并穿過另一對支點部61的第二軸線r2這兩根軸線擺動。在此,在將與第一軸線r1以及第二軸線r2正交的方向作為第一方向q1(參照圖5(a)),將與第一方向q1正交且與蜿蜒部63的蜿蜒路徑s(參照圖5(b))正交的方向作為第二方向q2(參照圖5(b))時,第一方向q1是與包括可動框60的平面正交的方向。并且,第二方向q2是從第一方向q1觀察時的蜿蜒部63的部件寬度(粗度)方向。在可動體10不擺動的狀態(tài)下,第一方向q1與光軸l方向即z軸方向一致。
可動框60的從第一方向q1(即光軸l方向)觀察時的連接部62的部件寬度(粗度)不是恒定的,蜿蜒部63的粗度形成得比直線部66的粗度粗。即,在直線部66的外周緣形成有通過以恒定的深度向內(nèi)周側(cè)切除而形成的外側(cè)缺口部67。因此,直線部66比蜿蜒部63細相當于外側(cè)缺口部67的缺口量。通過使蜿蜒部63的部件粗度變粗,能夠使蜿蜒部63具有適度的剛性,能夠抑制彈性過度變大。蜿蜒部63呈第一彎曲部631、第二彎曲部632以及第三彎曲部633相連的形狀,但是無論在這三個彎曲部的哪一個位置,從第一方向q1觀察時的部件寬度(粗度)都相同。
各板狀彈簧中的蜿蜒部63a、蜿蜒部63b、蜿蜒部63c是如下截面形狀:各張板狀彈簧的第二方向q2的厚度t2(參照圖5(b))比第一方向q1的厚度t0(參照圖5(b))厚。而且,優(yōu)選蜿蜒部63a、蜿蜒部63b、蜿蜒部63c各自的第二方向q2的厚度t2是第一方向q1的厚度t0的兩倍以上的厚度。另外,如上所述,可動框60是三張板狀彈簧的層疊體,因此層疊體整體的第一方向q1的厚度t1比第二方向q2的厚度t2厚。通過使層疊體整體的第一方向q1的厚度t1比第二方向q2的厚度t2厚,能夠進一步提高蜿蜒部63的剛性。因此,能夠進一步減少因外部沖擊導致的可動體的移動量。
如圖3、圖4(a)所示,若將可動框60組裝到第一擺動支承部36以及第二擺動支承部37,則蜿蜒部63以穿過光學模塊2的上部模塊2a(參照圖3)和壁部44之間的方式配置。并且,支點部61位于在周向上相鄰的壁部44之間的角度位置,支點部61位于比壁部44以及線圈53靠外周側(cè)的位置。如此,可動框60的形成蜿蜒部63的部分呈朝向內(nèi)周側(cè)凹陷的平面形狀。并且,在保持架40的在周向上相鄰的壁部44之間確保用于配置支點部61的空間。因此,能夠?qū)⒈诓?4以及線圈53配置在內(nèi)周側(cè),也能夠?qū)⑴c線圈53相向的磁鐵52配置在內(nèi)周側(cè)。因此,能夠?qū)⒀b置整體在與光軸l正交的方向上小型化。
如上所述,可動框60為了將連接蜿蜒部63與支點部61的直線部66形成得比蜿蜒部63細,在直線部66的外周緣設(shè)置外側(cè)缺口部67。由此,設(shè)置于蜿蜒部63的外周側(cè)的壁部44以及線圈53的配置空間擴大了相當于被外側(cè)缺口部67切除的區(qū)域的量。因此,能夠延長壁部44的x軸方向或者y軸方向的長度,能夠?qū)⒕€圈53大型化。或者不使壁部44以及線圈53大型化而能夠使裝置整體小型化。
如圖5(a)所示,外側(cè)缺口部67的設(shè)置于第一板狀彈簧60a的外側(cè)缺口部67a、設(shè)置于第二板狀彈簧60b的外側(cè)缺口部67b以及設(shè)置于第三板狀彈簧60c的外側(cè)缺口部67c是重疊的部分。在此,外側(cè)缺口部67a、67b是相同形狀,但是外側(cè)缺口部67c比外側(cè)缺口部67a、67b多切除一些。即,第三板狀彈簧60c具備外側(cè)缺口部67c,該外側(cè)缺口部67c通過將直線部66的外周緣比第一板狀彈簧60a以及第二板狀彈簧60b向內(nèi)側(cè)切除而形成。并且,第三板狀彈簧60c具備內(nèi)側(cè)缺口部68c,該內(nèi)側(cè)缺口部68c通過將直線部66的內(nèi)周緣比第一板狀彈簧60a以及第二板狀彈簧60b向外側(cè)切除而形成。
可動框60在與焊接于支點部61的球體38(即與第一擺動支承部36、第二擺動支承部37的觸點)在光軸l方向上分離最遠的位置設(shè)置有第三板狀彈簧60c,因此,在可動體10擺動從而可動框60傾斜時,第三板狀彈簧60c的移動量比第一板狀彈簧60a以及第二板狀彈簧60b大。因此,通過將第三板狀彈簧60c的外周緣以及內(nèi)周緣比第一板狀彈簧60a以及第二板狀彈簧60b切除得多(設(shè)置外側(cè)缺口部67c、內(nèi)側(cè)缺口部78c),在可動體10擺動時可動框60傾斜的情況下,可動框60與周圍的零件(例如,線圈53、壁部44)接觸的可能性小。
(本實施方式的主要作用效果)
如上所述,在本實施方式的帶抖動修正功能的光學單元1中,作為將可動體10支承為能夠擺動的支承機構(gòu)的萬向架機構(gòu)30的可動框60具備蜿蜒部63,該蜿蜒部63位于比被第一擺動支承部36以及第二擺動支承部37支承的支點部61靠內(nèi)周側(cè)的位置。而且,作為構(gòu)成可動框60的第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b、第三板狀彈簧60c的蜿蜒部(蜿蜒部63a、63b、63c)的截面形狀,采用如下截面形狀:在將與第一軸線r1以及第二軸線r2正交的方向作為第一方向q1、將與第一方向q1正交且與蜿蜒部63的蜿蜒路徑s正交的方向作為第二方向q2時,各張板狀彈簧的第二方向q2的厚度t2比第一方向q1的厚度t0厚。因此,能夠使蜿蜒部63具有平面方向的彈性,并且能夠適度地提高蜿蜒部63的剛性。因此,能夠減少因外部沖擊導致的可動體10的移動量。
在本實施方式中,蜿蜒部63具備三個彎曲部,并與直線部66呈彎曲狀相連。如此,若減少蜿蜒次數(shù),則即使存在空間上的限制也能夠使蜿蜒部63變粗。并且,與彎曲形狀相比能夠增大彈性,并且能夠抑制彈性過度變大。因此,能夠減少施加外部沖擊時的可動體的移動量。
在本實施方式中,蜿蜒部63的第二方向q2的厚度比直線部66的第二方向q2的厚度厚。如此一來,能夠確保蜿蜒部63的剛性,并且能夠減小直線部66的配置空間。因此,能夠減少施加外部沖擊時的可動體的移動量,并且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。
在本實施方式中,可動框60是具備沿第一方向q1即沿光軸l方向重疊的多張板狀彈簧(第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b、第三板狀彈簧60c)的層疊體,這些多張板狀彈簧中的兩張(第一板狀彈簧60a和第二板狀彈簧60b)在支點部61接合,另外一張板狀彈簧(第三板狀彈簧60c)在支點部61的周向的兩側(cè)與第二板狀彈簧60b接合。在本實施方式中,第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b、第三板狀彈簧60c通過蝕刻加工而制造,因此不能夠不考慮寬度尺寸(粗度)地擴大第一方向的厚度t0(板厚),但是通過層疊多張板狀彈簧,能夠?qū)崿F(xiàn)需要的截面形狀。
在本實施方式中,由于在支點部61及其附近對第一板狀彈簧60a、第二板狀彈簧60b、第三板狀彈簧60c進行接合,因此在施加負荷的部位附近進行接合。因此,能夠提高可動框60的剛性。具體地說,通過激光焊接將使第一板狀彈簧60a和第二板狀彈簧60b的薄壁部64a、64b重疊的部位接合,將第三板狀彈簧60c的薄壁部64c在支點部61的周向的兩側(cè)通過激光焊接與第二板狀彈簧60b接合。如此,通過對薄壁部進行激光焊接,即使不以高輸出進行焊接也能夠可靠地接合。
在本實施方式中,設(shè)置在與焊接于支點部61的球體38在光軸l方向上距離最遠的第三板狀彈簧60c的外側(cè)缺口部67c比設(shè)置在其他板狀彈簧的外側(cè)缺口部67a、67b大。并且,在第三板狀彈簧60c設(shè)置有內(nèi)側(cè)缺口部68c。因此,即使在可動體10擺動從而可動框60傾斜時,第三板狀彈簧60c比其他板狀彈簧大幅度移動,第三板狀彈簧60c與周圍的零件(例如線圈53、壁部44)接觸的可能性也小。
(變形例)
(1)在上述實施方式中,作為可動框60使用將三張板狀彈簧層疊并接合的層疊體,但是板狀彈簧的張數(shù)也可以是一張。在這種情況下,使用蜿蜒部的第二方向q2的厚度t2比第一方向q1的厚度t0大的一張板狀彈簧,但是優(yōu)選使第二方向q2的厚度t2為第一方向q1的厚度t0的兩倍以上。由此,即使在使用一張板狀彈簧的情況下也能夠提高剛性。并且,板狀彈簧的張數(shù)既可以是兩張,也可以使用將蜿蜒部的第二方向q2的厚度t2是每張板狀彈簧的第一方向q1的厚度t0的兩倍以上的板狀彈簧層疊兩張并接合而形成的板狀彈簧。通過增加板狀彈簧的張數(shù)能夠提高剛性。或者板狀彈簧的張數(shù)也可以是四張以上。并且,在層疊多張板狀彈簧的情況下,板厚也可以不相同。
(2)在上述實施方式中,作為蜿蜒部63的形狀采用彎折三次的形狀,但是也可以將蜿蜒部63的形狀變更為向可動框的內(nèi)周側(cè)僅彎曲一次的彎曲部。在這種情況下,作為彎曲部的截面形狀,只要采用如下截面形狀即可:將與第一方向q1正交且與彎曲部的彎曲路徑正交的方向作為第二方向q2,每張板狀彈簧的第二方向q2的厚度t2比第一方向q1的厚度t0大。