光学单元的制作方法

文档序号：26007606发布日期：2021-07-23 21:26阅读：79来源：国知局

本发明涉及一种光学单元。

背景技术：

目前，使用具有具备光学模块的可动体、将可动体保持为能够位移的固定体以及与可动体连接的柔性配线基板的各种光学单元。例如，在专利文献1中公开有一种具备保持光学元件的可动模块、将可动模块保持为能够位移的固定体以及与可动模块连接的柔性配线基板的光学单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－69915号公报。

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

但是，在如上所述的具备可动体、固定体以及柔性配线基板的现有光学单元中，由于柔性配线基板伴随可动体的位移而位移，所以伴随柔性配线基板的位移而对柔性配线基板施加负荷，柔性配线基板有可能损坏。此外，根据使用光学单元的光学设备，要求小型化，从而要求将光学单元小型化。于是，本发明的目的在于，在减少施加在柔性配线基板上的负荷的同时，使光学单元小型化。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种光学单元，包括：可动体，所述可动体具备光学模块；固定体；支承机构，所述支承机构将所述可动体支承为能够以与光轴方向交叉的一个或多个方向作为旋转轴的方向，相对于所述固定体旋转；柔性配线基板，所述柔性配线基板的一端与设置在所述可动体上的连接部连接，相对于所述可动体配置于与所述光轴方向交叉的第一交叉方向之侧；以及定位部，所述定位部相对于所述可动体配置于所述第一交叉方向侧，在所述光轴方向上将所述柔性配线基板的另一端定位，其中，从所述光轴方向观察，所述柔性配线基板以重叠的方式弯曲，所述旋转轴在所述光轴方向上的位置在从所述连接部到所述定位部的范围内。

根据本方式，通过柔性配线基板从光轴方向观察，以重叠的方式弯曲，能够使柔性配线基板变长，能够通过提高了对柔性配线基板的位移的响应性而减少施加在柔性配线基板上的负荷。此外，通过将旋转轴在光轴方向上的位置设定在从连接部到定位部的范围之外，能够缩短柔性配线基板的配线区域在光轴方向上的长度(从连接部到定位部的光轴方向上的长度)，即，能够缩小柔性配线基板的配线区域的体积。因此，能够在减少施加在柔性配线基板上的负荷的同时，使光学单元小型化。

在本发明的光学单元中，理想的是，从所述第一交叉方向观察时的所述柔性配线基板在从所述一端朝向所述另一端的延设方向上的弯曲方向，至少包括：在所述光轴方向上向所述旋转轴侧的弯曲方向。这是因为通过向旋转轴侧弯曲，能够有效地减少施加在柔性配线基板上的负荷。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述柔性配线基板的弯曲次数为多次。从所述第一交叉方向观察时的所述柔性配线基板在所述延设方向上的弯曲方向，包括：所述光轴方向上的所述旋转轴侧和所述光轴方向上的与所述旋转轴侧相反的一侧双方。这是因为，通过使柔性配线基板的弯曲方向包括光轴方向上的旋转轴侧和光轴方向上的与旋转轴侧相反的一侧双方，能够有效地缩短柔性配线基板在配线区域的光轴方向上的长度。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述柔性配线基板的弯曲次数为，向所述光轴方向上的所述旋转轴侧的弯曲次数和向所述光轴方向上的与所述旋转轴侧相反的一侧的弯曲次数相同。这是因为，通过使向旋转轴侧的弯曲次数和向与旋转轴侧相反的一侧的弯曲次数相同，能够特别有效地缩短柔性配线基板在配线区域中的光轴方向上的长度。

在本发明的光学单元中，理想的是，从与所述光轴方向及所述第一交叉方向同时交叉的方向观察时，所述柔性配线基板在所述第一交叉方向上以所述柔性配线基板的各弯曲部分的中央部为基准而对称的方式弯曲。这是因为，通过在第一交叉方向上以对称的方式弯曲，能够减少柔性配线基板在第一交叉方向上的弯曲的偏差等。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述柔性配线基板的弯曲次数为偶数次。通过将柔性配线基板的弯曲次数设为偶数次，在从柔性配线基板的一端朝向另一端的延设方向上，通过第奇数次的弯曲部分在第一交叉方向上朝向靠近可动体的一侧，通过第奇数次的弯曲部分在第一交叉方向上朝向靠近可动体的一侧。即，通过将柔性配线基板的弯曲次数设为偶数次，能够将柔性配线基板容易地配置于远离可动体的位置，并且能够以朝向远离可动体的方向的方式容易地配置柔性配线基板，从而能够抑制柔性配线基板和可动体的接触。另外，能够提高配线的自由度。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述定位部在所述光轴方向上的位置，与所述连接部在所述光轴方向上的位置不同。这是因为，能够简单地将柔性配线基板构成地较长。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述柔性配线基板具有：从所述一端朝向所述另一端的延设方向上分支的分支区域。这是因为，能够有效地减少施加在柔性配线基板上的负荷。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述分支区域构成为，从所述延设方向观察时，所述柔性配线基板是对称的。这是因为，能够特别有效地减少施加在柔性配线基板上的负荷。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述定位部与所述固定体一体地形成。这是因为，通过与固定体一体地形成定位部，能够准确地定位柔性配线基板。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述定位部允许所述柔性配线基板在所述第一交叉方向上的移动。这是因为，通过允许柔性配线基板在第一交叉方向上的移动，当在第一交叉方向上对柔性配线基板施加负荷时，能够通过在该第一交叉方向上移动而减少该负荷，能够有效地减少施加在柔性配线基板上的负荷。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述定位部具备：覆盖所述柔性配线基板的至少一部分的罩。这是因为，能够抑制柔性配线基板与其他结构部件等接触而损坏。

在本发明的光学单元中，理想的是，在所述柔性配线基板的弯曲部分，设置有保持所述弯曲部分的弯曲保持部。例如，通过弯曲保持部，在弯曲部分将柔性配线基板弯曲180°，通过保持弯曲的柔性配线基板彼此不接触，能够有效使柔性配线基板的配线区域小型化，并且能够抑制由于柔性配线基板彼此接触导致的该柔性配线基板的损坏。

在本发明的光学单元中，理想的是，还包括：使所述可动体相对于所述固定体旋转的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构相对于所述可动体配置于所述第一交叉方向侧以外的位置。这是因为，由于能够将旋转驱动机构配置于没有形成柔性配线基板的一侧，所以无需为了抑制旋转驱动机构和柔性配线基板的接触而增大光学单元，并且能够使光学单元小型化。

在本发明的光学单元中，理想的是，所述光学模块具有摄像元件。所述摄像元件以所述旋转轴为基准，配置于所述第一交叉方向侧。这是因为，能够缩短固定体内部的柔性配线基板，并且可以使固定体小型化，从而能够使光学单元小型化。

发明效果

本发明的光学单元能够在减少施加在柔性配线基板上的负荷的同时，使光学单元小型化。

附图说明

图1是本发明的实施例1的光学单元的俯视图。

图2是本发明的实施例1的光学单元的立体图。

图3是本发明的实施例1的光学单元的分解立体图。

图4是将本发明的实施例1的光学单元的固定体透明化来表示的立体图。

图5是将本发明的实施例1的光学单元的固定体透明化来表示的侧视图。

图6是本发明的实施例1～实施例4的光学单元的概略图。

图7是本发明的实施例5～实施例8的光学单元的概略图。

图8是本发明的实施例9～实施例12的光学单元的概略图。

图9是本发明的实施例13～实施例16的光学单元的概略图。

图10是本发明的实施例17及实施例18的光学单元的概略图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各实施例中，对于相同的结构标注相同的符号，仅在第一实施例中进行说明，在以后的实施例中省略该结构的说明。

[实施例1](图1～图5以及图6(a))

首先，使用图1～图5以及图6(a)对本发明的实施例1的光学单元进行说明。此外，在图2及图3中，标注符号l的点划线表示光轴，标注符号l1的点划线表示与光轴交叉的第一轴线，标注符号l2的点划线表示与光轴l及第一轴线l1交叉的第二轴线l2。而且，r方向是绕光轴的方向。另外，在各图中，z轴方向是光轴方向，x轴方向是与光轴交叉的方向，换句话说，是偏转轴向，y轴方向是与光轴交叉的方向，换句话说，是俯仰轴向。

＜光学单元的整体结构的概略＞

在图1～图5中，对本实施例的光学单元10的结构进行说明。光学单元10具备具有光学模块12的可动体14和以能够在以y轴方向为旋转轴的方向(俯仰方向)及以x轴方向为旋转轴的方向(偏转方向)上位移的状态保持的固定体16。另外，具备沿俯仰方向及偏转方向驱动可动体14的旋转驱动机构18和将可动体14支承为相对于固定体16能够在俯仰方向及偏转方向上旋转的支承机构20。此外，光学单元10具备万向架机构21，该万向架机构21在第一支承部用延设部27a具备将可动体14支承为能够绕第一轴线l1转动的第一支承部19a，并且在第二支承部用延设部27b具备被固定体16侧的部件支承为能够绕第二轴线l2转动的第二支承部19b(参照图3)。

＜关于光学模块＞

在本实施例中，光学模块12形成为大致矩形筐体状，例如，被用作装设在带摄像头的手机、平板电脑等上的薄型摄像头等。光学模块12在被摄体侧具备透镜12a，在矩形筐体状的外壳12b的内部内置有用于进行拍摄的光学设备等。作为一个例子，本实施例的光学模块12成为内置有进行在光学模块12中产生的俯仰振动(以y轴方向为旋转轴的转动方向上的振动)及偏转振动(以x轴方向为旋转轴的转动方向上的振动)的修正的致动器，能够进行俯仰振动的修正及偏转振动的修正的结构。

此外，在本实施例中，光学模块12设定为能够进行俯仰振动及偏转振动的修正的结构，但不限于该结构，例如，也可以是仅能够进行俯仰振动及偏转振动中的任意一种振动的修正的结构。

＜关于可动体＞

在图1～图5中，可动体14具备光学模块12、保持架框22以及磁体24a及24b。保持架框22构成为围绕除了光学模块12的设置有透镜12a的前表面(被摄体侧的表面)和相反侧的后表面以外的其余四个表面设置的矩形框状的部件。本实施例的保持架框22作为一个例子构成为使得光学模块12能够安装和拆卸。在保持架框22中，利用与固定体16对置的两个表面，在它们的外表面安装有俯仰及偏转修正用的磁体24a及24b。

＜关于固定体＞

在图1～图5中，固定体16具备固定框28和线圈32a及32b。在本实施例中，固定框28由在绕光轴的方向(r方向)上以围绕可动体14的保持架框22的至少三个面的方式设置的矩形框状的部件128和具有沿着x轴方向向外侧延设的壁部228a、壁部228b及壁部228c的延设部228构成。在此，壁部228a是覆盖前表面(被摄体侧的表面)侧的一部分的壁部，形成有孔部13。另外，壁部228b及壁部228c是覆盖y轴方向的壁部。此外，在本实施例中，部件128的由延设部228侧的壁部228a、壁部228b及壁部228c从三个方向围成的区域成为空间(没有设置壁部)。

此外，本实施例的固定体16为能够由壁部228a、壁部228b及壁部228c从三个方向罩住后述的柔性配线基板51的结构，设置有定位该柔性配线基板51在z轴方向上的位置的定位部52(参照图4)。通过像本实施例的光学单元10那样具备覆盖柔性配线基板51的至少一部分的罩，能够抑制柔性配线基板51与其他结构部件等接触而损坏。本实施例的延设部228在与壁部228a对置的一侧没有设置壁部。这是为了提高在延设部228配置柔性配线基板51时的作业性。但是，不限于这样的结构，也可以在与壁部228a对置的一侧也设置壁部，可以设为能够在将柔性配线基板51配置在延设部228之后来安装的壁部等。另外，不用说，也可以设为在壁部228a不设置孔部13的结构。

如图2等所示，在线圈安装部28a分别安装有线圈32a及32b。在本实施例中，线圈32a及线圈32b作为一个例子构成为绕组线圈，但也可以设为将线圈作为图案装入基板配线内的图案基板(线圈基板)。

在本实施例中，在可动体14配置于固定体16内的状态下，磁体24a和线圈32a、磁体24b和线圈32b为对置状态。另外，在本实施例中，一成对的磁体24a和线圈32a、成对的磁体24b和线圈32b构成旋转驱动机构18。由旋转驱动机构18进行可动体14的俯仰及偏转的修正。

另外，如下进行俯仰及偏转的修正。当光学单元10发生俯仰方向和偏转方向两个方向或任意一个方向上的振动时，由未图示的磁传感器(霍尔元件)检测振动，基于其结果驱动旋转驱动机构18。或者，也可以使用振动检测传感器(陀螺仪)等检测光学单元10的振动。基于振动的检测结果，旋转驱动机构18发挥作用，以修正该振动。即，电流流过各线圈32a及32b，以使可动体14向抵消光学单元10的振动的方向移动，由此，振动被修正。

这样，在本实施例的光学单元10中，具备使可动体14相对于固定体16以俯仰轴方向及偏转轴方向为旋转轴旋转的旋转驱动机构18。在此，理想的是，旋转驱动机构18相对于可动体14配置于x轴方向中的配置有柔性配线基板51的一侧(与光轴方向交叉的第一交叉方向侧)以外的位置。由于可以将旋转驱动机构18配置于没有形成柔性配线基板51的一侧，所以无需为了抑制旋转驱动机构18和柔性配线基板51的接触而增大光学单元10，可以使光学单元10小型化。此外，本说明书中的“旋转”是指不需要旋转360°，而是包括在旋转方向上摆动的情况。

此外，作为用于修正振动的动作的驱动源，不限于像旋转驱动机构18那样的由成对的线圈32a及32b和成对的磁体24a及24b构成的音圈电机。作为其他驱动源也能够使用利用步进电机、压电元件等的驱动源。

＜关于支承机构＞

支承机构20具有朝向光学单元10的外侧形成半球状的凸曲面的金属板20a和朝向光学单元10的内侧形成半球状的凸曲面的金属板20b。并且，金属板20a配置于固定体16的矩形框状的部件128的四角中的对置的两个部位，金属板20b配置于矩形框状的可动体14的四个角中的对置的两个部位。此外，矩形框状的部件128和矩形框状的可动体14配置成四个角的位置对齐，金属板20a及金属板20b在该四个角各配置一个。

在本实施例的支承机构20中，设置在万向架机构21的第一支承部用延设部27a的第一支承部19a配置于朝向外侧的金属板20a的半球状的凸曲面的内侧。支承机构20以这样的结构相对于固定体16支承万向架机构21。另外，设置在万向架机构21的第二支承部用延设部27b的第二支承部19b配置于朝向内侧的金属板20b的半球状的凸曲面的内侧。支承机构20以这样的结构相对于可动体14支承万向架机构21。即，本实施例的支承机构20成为能够将可动体14支承为能够以与光轴方向(z轴方向)交叉的一个或多个方向(x轴方向及y轴方向中的至少一个方向)为旋转轴方向相对于固定体16旋转的结构。此外，本实施例的支承机构20形成允许可动体14以俯仰轴方向为旋转轴的旋转及可动体14的以偏转轴方向为旋转轴的旋转的结构，但也可以形成还允许可动体14在滚动方向上的旋转的结构。

＜万向架机构＞

万向架机构21是兼备通过将金属制平板材料弯曲而形成的弹性的机构。具体地说，作为一个例子，万向架机构21构成为具备设置于被摄体侧的万向架框架部25、从万向架框架部25的四个角部沿光轴方向弯曲90°而形成的第一支承部用延设部27a、以及第二支承部用延设部27b。此外，关于第一支承部用延设部27a和第二支承部用延设部27b，不必全部是板状，也可以仅将其一部分形成为板状以发挥弹性。另外，也可以将第一支承部用延设部27a和第二支承部用延设部27b中的一个形成为板状以外的其他形状(例如，棒状等)。

＜摄像元件＞

如图3～图5所示，光学模块12在与被摄体侧相反的一侧具备摄像元件50。而且，如图4及图5所示，在摄像元件50的连接部50a连接有柔性配线基板51。在此，本实施例的摄像元件50的连接部50a形成于延设部228侧，成为利用延设部228的壁部228a、壁部228b及壁部228c在与被摄体侧相反的一侧以外的方向罩住柔性配线基板51的结构。此外，柔性配线基板51的连接部50a也可以不设置于摄像元件50，也可以设置于可动体14的摄像元件50以外的部分。

＜柔性配线基板＞

如图4所示，柔性配线基板51的一端与设置在可动体14上的连接部50a连接。而且，如上所述，柔性配线基板51相对于可动体14配置于第一交叉方向侧。另外，柔性配线基板51的另一端由相对于可动体14配置于第一交叉方向侧的定位部52固定。

此外，本实施例的柔性配线基板51的另一端由定位部52固定于壁部228a，但只要柔性配线基板51在光轴方向(z轴方向)上的位置被定位即可。例如，也可以设为定位部52以形成有间隙的方式安装于壁部228a，柔性配线基板51的另一端通过该间隙从而在z轴方向上的位置被定位的结构。通过设为这样的结构，可以允许柔性配线基板51在x轴方向上的移动(第一交叉方向上的移动)，当在x轴方向上对柔性配线基板51施加负荷时，该柔性配线基板51在该x轴方向上移动，从而能够减少该负荷。即，能够有效地减少施加在柔性配线基板51上的负荷。

此外，如图5及图6(a)等所示，从z轴方向观察，本实施例的柔性配线基板51以重叠的方式总共弯曲四次。在此，如图6(a)所示，在本实施例的光学单元10中，沿着y轴方向的俯仰轴方向上的、可动体14相对于固定体16的旋转轴60在z轴方向上的位置在从连接部50a到定位部52的范围s之外。此外，“定位部52在z轴方向上的位置”准确地说，是指柔性配线基板51被定位部52定位在z轴方向上的位置。

本实施例的光学单元10为如下结构，从光轴方向观察，柔性配线基板51以重叠的方式弯曲，从而能够延长柔性配线基板51，且由于提高了柔性配线基板51对位移的响应性，因此能够减少施加在柔性配线基板51上的负荷。此外，为如下结构，通过将旋转轴60在光轴方向上的位置设为从连接部50a到定位部52的范围s以外，能够缩短柔性配线基板51的配线区域(延设部228)在光轴方向上的长度h(对应于从光轴方向上的连接部50a到定位部52的长度的范围s)，即，能够减小柔性配线基板51的配线区域的体积。通过这样的结构，本实施例的光学单元10在减少施加在柔性配线基板51上的负荷的同时，使光学单元10小型化。在此，“将旋转轴60在光轴方向上的位置设为从连接部50a到定位部52的范围s以外”是指不包括旋转轴60在光轴方向上的位置是与连接部50a的位置、定位部52的位置相同的位置的情况。此外，在本实施例的光学单元10中，定位部52在光轴方向上的位置与连接部50a的位置相同。另外，“旋转轴60在光轴方向上的位置”是指旋转轴60的旋转中心(摆动中心)。例如，“旋转轴60与光轴在光轴方向上的交点的位置”相应。

在此，如图5及图6(a)等所示，在本实施例的柔性配线基板51四次弯曲中的两次朝向被摄体侧弯曲。即，从第一交叉方向观察时的柔性配线基板51在从柔性配线基板51的一端朝向另一端的延设方向上的弯曲方向至少包括向光轴方向上的旋转轴60侧(被摄体侧)的弯曲方向。通过像本实施例的柔性配线基板51那样向旋转轴60侧弯曲，柔性配线基板51靠近旋转轴60，能够减少柔性配线基板51相对于可动体14的旋转量(旋转角度)的移动量。因此，能够有效地减少施加在柔性配线基板51上的负荷。

此外，如图5及图6(a)等所示，本实施例的柔性配线基板51朝向被摄体侧弯曲两次，朝向与被摄体侧相反的一侧弯曲两次。即，本实施例的柔性配线基板51的弯曲次数为多次，从第一交叉方向观察时的柔性配线基板51在延设方向上的弯曲方向包括光轴方向上的旋转轴侧(被摄体侧)和光轴方向上的与旋转轴侧相反的一侧(与被摄体侧相反的一侧)双方。这样，通过使柔性配线基板51的弯曲方向包括光轴方向上的旋转轴侧和光轴方向上的与旋转轴侧相反的一侧双方，能够有效地缩短柔性配线基板51的配线区域的光轴方向上的长度h。

另外，如上所述，本实施例的柔性配线基板51的弯曲次数中，向光轴方向上的旋转轴侧的弯曲次数和向光轴方向上的与旋转轴侧相反的一侧的弯曲次数相同，所以能够特别有效地缩短柔性配线基板51的配线区域的光轴方向上的长度。

另外，如上所述，本实施例的柔性配线基板51的弯曲次数为偶数次。通过将柔性配线基板51的弯曲次数设为偶数次，使得在从柔性配线基板51的一端朝向另一端的延设方向上，通过第奇数次的弯曲部分，在第一交叉方向上朝向接近可动体14的一侧，通过第奇数次的弯曲部分，在第一交叉方向上朝向接近可动体14的一侧。即，通过将柔性配线基板51的弯曲次数设为偶数次，能够容易地将柔性配线基板51配置于远离可动体14的位置，并且能够容易地将柔性配线基板51配置成朝向远离可动体14的方向，从而能够抑制柔性配线基板51和可动体14的接触。另外，还可以提高配线的自由度。

另外，如图5所示，从与光轴方向及第一交叉方向同时交叉的方向(即y轴方向)观察时，本实施例的柔性配线基板51弯曲成在第一交叉方向上以柔性配线基板51的各弯曲部分的中央部26为基准相对称。因此，减少了柔性配线基板51在第一交叉方向上的弯曲的偏差。此外，此处的“对称”是指除了严格意义上的对称以外，也包括大致对称的情况。

另外，如图4等所示，本实施例的柔性配线基板51在从一端朝向另一端的延设方向上分支。这样，优选的是，柔性配线基板51具有分支区域51a(参照图4)。这是因为，能够有效地减少施加在柔性配线基板51上的负荷。此外，分支区域51a的大小没有特别限定，可以像本实施例的柔性配线基板51那样在从柔性配线基板51的一端到另一端的所有区域分支，也可以仅在一部分区域分支。此外，也可以具有多个分支区域51a。

此外，进一步优选的是，像本实施例的柔性配线基板51那样，分支区域51a构成为，从延设方向观察，柔性配线基板51是对称的。这是因为，通过设为这样的结构，可以特别有效地减少施加在柔性配线基板51上的负荷。但是，分支区域51a的形状没有特别限定，除了分支为两个的结构以外，也可以设为分支为三个以上的结构。

此外，如上所述，定位部52是安装于壁部228a的板状的部件。即，定位部52通过安装并固定于壁部228a而与固定体16一体地形成。通过将定位部52与固定体16一体地形成，能够准确地定位柔性配线基板51。此外，“与固定体16一体地形成”是指不限于一体成型，也包括像本实施例那样安装固定于固定体16上的情况。

此外，如图4及图5等所示，本实施例的光学单元10在柔性配线基板51的弯曲部分设置有保持该弯曲部分的弯曲保持部11。而且，通过弯曲保持部11，在弯曲部分将柔性配线基板51弯曲180°，以保持弯曲的柔性配线基板51彼此不接触。这样，由于具有弯曲保持部11，所以能够有效地使柔性配线基板51的配线区域小型化，并且能够抑制由于柔性配线基板51彼此接触导致的该柔性配线基板51的损坏。

[实施例2](图6(b))

图6(b)是实施例2的光学单元10的概略图，是与实施例1的光学单元10的图6(a)相对应的图。此外，用相同的符号表示与上述实施例同样的结构部件，并省略详细的说明。