以下、本発明の実施形態に係る反射体駆動装置101について図面を参照して説明する。図1は、反射体駆動装置101の斜視図である。図2は、反射体駆動装置101が搭載されたカメラ付き携帯機器におけるカメラモジュールの概略図である。図3は、反射体駆動装置101の分解斜視図である。
図1に示すように、反射体駆動装置101は、反射体としてのミラー1を揺動軸SA回りに揺動させることができるように構成されている。反射体駆動装置101は、例えば、潜望式カメラアクチュエータで使用される。揺動軸SAは、Z軸に平行な軸である。反射体は、プリズムであってもよい。本実施形態では、ミラー1は、平坦な反射面をもたらすように構成されている。具体的には、反射体駆動装置101は、筐体3で覆われた駆動機構MD(図3参照。)により、両矢印AR1で示すように、ミラー1を支持部材SP(図3参照。)に対して揺動軸SA回りに揺動させることができるように構成されている。
駆動機構MDは、配線基板4を介して外部の電源に接続されている。本実施形態では、配線基板4は、フレキシブル配線基板で構成されている。但し、配線基板4は、リジッド配線基板であってもよく、リジッドフレキシブル配線基板であってもよい。
以下では、便宜上、揺動軸SAから見てミラー1が配置されている側(Y1側)が前側として参照され、その反対側であるミラー1が配置されていない側(Y2側)が後側として参照される場合がある。また、X1側が右側として参照され、X2側が左側として参照される場合がある。
反射体駆動装置101は、典型的には図2に示すように、レンズユニットLUよりも被写体に近い側に配置され、被写体からの光LTをミラー1で反射させ、その反射光を、レンズユニットLUを通じて撮像素子ISに到達させる。カメラモジュールは、揺動軸SA回りにミラー1を揺動させる駆動機構MDとは別に、揺動軸SA(Z軸)に垂直で且つY軸に垂直な軸であるX軸回りにミラー1を揺動させることができる機構を有していてもよい。
筐体3は、上部カバー3a、側部カバー3b、及びベース部材3cで構成されている。本実施形態では、上部カバー3a及び側部カバー3bは非磁性金属で形成され、ベース部材3cは合成樹脂で形成されている。
反射体駆動装置101は、駆動機構MDにより、両矢印AR2で示すように、ミラー1を筐体3に対してY軸方向に直線的に移動させることができるようにも構成されている。
次に、図3~図5を参照し、駆動機構MDの詳細について説明する。図4は、駆動機構MDの分解斜視図である。図5は、駆動機構MDを構成する揺動部SM及び直動部LMの分解斜視図である。
駆動機構MDは、図4に示すように、ミラー保持部材2と、支持部材SPと、磁界発生部材5と、コイル6と、ヨーク7と、軸部9と、磁気検出部材10と、を含む。
ミラー保持部材2は、反射体保持部材の一例であり、反射体としてのミラー1を保持するように構成されている。本実施形態では、ミラー保持部材2は、図5に示すように、ミラー保持部2a、磁界発生部材保持部2b、及び連結部2cを有する。ミラー保持部2aは、ミラー1を保持できるように構成されている。磁界発生部材保持部2bは、磁界発生部材5(第3磁界発生部材5C)を保持できるように構成されている。連結部2cは、ミラー保持部2aと磁界発生部材保持部2bとを連結するように構成されている。また、連結部2cは、軸部9が相対回転不能に取り付けられるように構成されている。
支持部材SPは、ミラー保持部材2を揺動軸SA回りに揺動可能に支持するように構成されている。具体的には、支持部材SPは、復帰部材RMを介してミラー保持部材2を揺動軸SA回りに揺動可能に支持するように構成されている。
復帰部材RMは、駆動機構MDによって駆動された反射体保持部材を初期状態に復帰させることができるように構成されている。
初期状態は、駆動機構MDによって駆動されていないときの反射体保持部材の状態を意味する。本実施形態では、初期状態は、第1初期状態(非揺動状態)及び第2初期状態(非直動状態)を含む。第1初期状態(非揺動状態)は、駆動機構MDによって揺動されていないときのミラー保持部材2の状態を意味する。具体的には、第1初期状態(非揺動状態)は、ミラー1における平坦な反射面がY軸に対して垂直な状態を意味する。第2初期状態(非直動状態)は、駆動機構MDによって直線的に移動されていないときのミラー保持部材2の状態を意味する。
本実施形態では、復帰部材RMは、第1復帰部材RM1及び第2復帰部材RM2を含む。第1復帰部材RM1は、支持部材SPにおいてミラー保持部材2を支持するように構成されている。また、第1復帰部材RM1は、駆動機構MDによって揺動軸SA回りに揺動させられたミラー保持部材2を第1初期状態(非揺動状態)に復帰させることができるように構成されている。すなわち、第1復帰部材RM1は、ミラー保持部材2が揺動軸SA回りに揺動したときにはミラー保持部材2を中立位置(第1初期状態(非揺動状態)のときの位置)に戻すような力(揺動軸SA回りのトルク)を発生させるバネとして機能するように構成されている。第1復帰部材RM1による、ミラー保持部材2を第1初期状態(非揺動状態)に復帰させる機能の詳細については後述する。
具体的には、第1復帰部材RM1は、図5に示すように、上側復帰部材URM及び下側復帰部材LRMを含み、上側復帰部材URMと下側復帰部材LRMとでミラー保持部材2を挟持するように構成されている。
そして、支持部材SPは、図4に示すように、上側支持部材USP及び下側支持部材LSPを含み、上側支持部材USPと下側支持部材LSPとで、ミラー保持部材2を挟む第1復帰部材RM1を挟持するように構成されている。
更に、筐体3は、図3に示すように、球体CB(第1球体CB1及び第2球体CB2)を介し、上部カバー3aとベース部材3cとで、支持部材SPを挟持するように構成されている。
具体的には、上側支持部材USPの上面(Z1側の面)は、図3に示すように、1つの第1球体CB1を介して上部カバー3aの下面(Z2側の面)と対向するように構成されている。
そして、第1球体CB1は、付勢部材CSによって上方(Z1方向)に付勢される球受部ST(第1球受部ST1)に回転可能に配置され、上部カバー3aの下面に押し付けられている。本実施形態では、第1球体CB1は、セラミックボールであり、付勢部材CSは、圧縮コイルばねである。上側支持部材USPの上面には、付勢部材CSの下端部を受ける凹部RSが設けられている。
下側支持部材LSPの下面(Z2側の面)は、図3に示すように、4つの第2球体CB2を介してベース部材3cの上面(Z1側の面)と対向するように構成されている。
第2球体CB2は、ベース部材3cの上面に形成された球受部ST(4つの第2球受部ST2)のそれぞれに回転可能に配置され、下側支持部材LSPとベース部材3cとの間に挟まれている。本実施形態では、第2球体CB2は、セラミックボールである。
この構成により、第1球体CB1は、上側支持部材USPとともに第1球受部ST1が前後方向(Y軸方向)に移動する際に上部カバー3aの下面と接触しながら前後方向(Y軸方向)に転がることができる。また、第2球体CB2は、第2球受部ST2内において、前後方向に移動する下側支持部材LSPの下面と接触して転がることができる。そのため、支持部材SPは、前後方向に直線的に移動できる。
第2復帰部材RM2は、駆動機構MDによってY軸方向に直線的に移動させられたミラー保持部材2を第2初期状態(非直動状態)に復帰させることができるように構成されている。
本実施形態では、第2復帰部材RM2は、図3に示すように、上側支持部材USPの後端部に固定される上側部分RM2aと、ベース部材3cに固定される下側部分RM2bと、上側部分RM2aと下側部分RM2bとを繋ぐ弾性部分RM2cと、を有する。
第2復帰部材RM2は、駆動機構MDが発生させる電磁力(後述)によって支持部材SPがY1方向に直線的に移動させられると、上側支持部材USPの後端部に固定された上側部分RM2aもY1方向に移動させられて弾性部分RM2cが弾性変形する。そのため、第2復帰部材RM2の弾性部分RM2cは、弾性復元力を発生させる。弾性復元力は、テンション又は復帰力とも呼ばれる。そして、その後に駆動機構MDによる電磁力が減少或いは消失すると、第2復帰部材RM2は、直線的な移動が開始される前の位置まで支持部材SPを復帰させようとする。この点に関し、第2初期状態は、第2復帰部材RM2が弾性復元力を発生させていない状態を意味する。
磁界発生部材5は、駆動用磁石として機能するように構成されている。本実施形態では、磁界発生部材5は、第1磁界発生部材5A、第2磁界発生部材5B、及び第3磁界発生部材5Cを含む。
第1磁界発生部材5A及び第2磁界発生部材5Bは、図3に示すように、揺動軸SAを挟んで対向するようにベース部材3cに固定される平板状の4極磁石である。
本実施形態では、第1磁界発生部材5Aは、図3に示すように、揺動軸SAの右側(X1側)に配置されている。そして、第1磁界発生部材5Aは、揺動軸SAと対向する側(X2側)である内側で且つ後側(Y2側)の部分がN極となり、内側で且つ前側(Y1側)の部分がS極となるように構成されている。また、第1磁界発生部材5Aは、外側(X1側)で且つ後側(Y2側)の部分がS極となり、外側で且つ前側(Y1側)の部分がN極となるように構成されている。なお、図3は、磁石のN極をクロスパターンで表し、磁石のS極を斜線パターンで表している。他の図においても同様である。
第2磁界発生部材5Bは、図3に示すように、揺動軸SAの左側(X2側)に配置されている。そして、第2磁界発生部材5Bは、揺動軸SAと対向する側(X1側)である内側で且つ後側(Y2側)の部分がS極となり、内側で且つ前側(Y1側)の部分がN極となるように構成されている。また、第2磁界発生部材5Bは、外側(X2側)で且つ後側(Y2側)の部分がN極となり、外側で且つ前側(Y1側)の部分がS極となるように構成されている。
第3磁界発生部材5Cは、図4及び図5に示すように、ミラー保持部材2の磁界発生部材保持部2bに固定される二極磁石である。第3磁界発生部材5Cは、揺動軸SAと対向する側(Y1側)である内側の面が平坦面となるように構成され、その反対側(Y2側)である外側の面が凸面となるように構成されている。本実施形態では、第3磁界発生部材5Cは、外側の部分がS極となり、内側の部分がN極となるように構成されている。
コイル6は、図4及び図5に示すように、導電性の線材を巻回して形成されている。本実施形態では、コイル6は、ヨーク7を介して下側支持部材LSPに固定されている。
具体的には、コイル6は、第1コイル6A、第2コイル6B、及び第3コイル6Cを含む。ヨーク7は、磁性金属で形成され、第1ヨーク7A、第2ヨーク7B、及び第3ヨーク7Cを含む。第1ヨーク7A及び第2ヨーク7Bは、図5に示すように、平板状の平板部7fと、平板部7fから外側に突出する突出部7pとを有する。第3ヨーク7Cは、上面視でU字状をなすように構成されている。
第1コイル6Aは、図5に示すように、第1ヨーク7Aの突出部7pに導電性の線材を巻回して形成されている。そして、第1コイル6Aは、図4に示すように、第1コイル6Aの右側(X1側)にある第1磁界発生部材5Aと対向するように配置されている。第1コイル6Aは、巻回された状態で、第1ヨーク7Aの突出部7pに取り付けられてもよい。
第2コイル6Bは、図5に示すように、第2ヨーク7Bの突出部7p(図5では不可視)に導電性の線材を巻回して形成されている。そして、第2コイル6Bは、図4に示すように、第2コイル6Bの左側(X2側)にある第2磁界発生部材5Bと対向するように配置されている。第2コイル6Bは、巻回された状態で、第2ヨーク7Bの突出部7pに取り付けられてもよい。
第3コイル6Cは、図5に示すように、第3ヨーク7Cの中央部7mに導電性の線材を巻回して形成されている。そして、第3コイル6Cは、図4に示すように、第3コイル6Cの前側(Y1側)にある第3磁界発生部材5Cと対向するように配置されている。
本実施形態では、第1コイル6A及び第2コイル6Bを流れる電流と、第3コイル6Cを流れる電流とは別々に制御される。そして、第1コイル6Aは、第2コイル6Bに直列に接続されている。具体的には、第1コイル6Aは、配線基板4に形成された配線パターンを介して第2コイル6Bに直列に接続されている。但し、第1コイル6Aを流れる電流と、第2コイル6Bを流れる電流とは、別々に制御されてもよい。
駆動機構MDは、図4及び図5に示すように、揺動部SM及び直動部LMを有するように構成されている。揺動部SMは、揺動軸SA回りに揺動できるように構成された部分であり、図5に示すように、ミラー保持部材2、第1復帰部材RM1、及び第3磁界発生部材5Cを含む。
直動部LMは、揺動軸SAに垂直な方向(Y軸方向)に沿って直線的に移動できるように構成された部分であり、図5に示すように、支持部材SP、コイル6、及びヨーク7を含む。なお、揺動部SMは、図3~図5から明らかなように、直動部LMが直線的に移動するときには、直動部LMとともに直線的に移動する。また、本実施形態では、直動部LMの直線的な移動は、図3に示すような、下側支持部材LSPに形成されたストッパ部CT1とベース部材3cに形成されたストッパ部CT2又はCT3との接触によって制限される。
揺動部SMは、駆動機構MDの一部を構成する揺動機構により、揺動軸SA回りに揺動するように構成されている。なお、本実施形態では、揺動部SMの揺動は、図3に示すような、ベース部材3cに形成されたストッパ部CT4又はCT5とミラー保持部材2との接触によって制限される。
揺動機構は、第3磁界発生部材5Cと第3コイル6Cとによって構成されている。第3磁界発生部材5Cが発生させている磁界の中に位置する第3コイル6Cに電流が流れると、第3コイル6Cを動かそうとするローレンツ力(電磁力)が発生する。しかしながら、第3コイル6Cは、第3ヨーク7Cを介して下側支持部材LSPに固定されている。一方で、第3磁界発生部材5Cは、揺動軸SA回りに揺動可能なミラー保持部材2に固定されている。そのため、第3磁界発生部材5Cは、電磁力に対する反力によって揺動軸SA回りに揺動させられ、結果として、第3磁界発生部材5Cを含む揺動部SMは、揺動軸SA回りに揺動させられる。
磁気検出部材10は、磁界発生部材5が発生させる磁気を検出するように構成されている。反射体駆動装置101を制御する不図示の制御装置は、磁気検出部材10の出力に基づいて磁界発生部材5と磁気検出部材10との間の相対位置関係の変化を検知することで、ミラー1の動きの大きさを検知するように構成されている。
本実施形態では、磁気検出部材10は、ホール素子であり、第1磁気検出部材10A及び第2磁気検出部材10Bを含む。
第1磁気検出部材10Aは、第3磁界発生部材5Cが発生させる磁気を検出するように構成されている。そして、反射体駆動装置101を制御する制御装置は、第1磁気検出部材10Aが検出する磁界の大きさの変化に基づいて第3磁界発生部材5Cと第1磁気検出部材10Aとの間の相対位置関係の変化を検知することで、揺動軸SA回りのミラー1の揺動の大きさを検知するように構成されている。本実施形態では、制御装置は、揺動軸SA回りのミラー1の揺動角度θ(図10A参照。)を検知するように構成されている。
第2磁気検出部材10Bは、第2磁界発生部材5Bが発生させる磁気を検出するように構成されている。そして、反射体駆動装置101を制御する制御装置は、第2磁気検出部材10Bが検出する磁界の大きさの変化に基づいて第2磁界発生部材5Bと第2磁気検出部材10Bとの間の相対位置関係の変化を検知することで、Y軸方向におけるミラー1の直線的な移動の大きさを検知するように構成されている。本実施形態では、制御装置は、Y軸方向におけるミラー1の移動距離D1(図10B参照。)を検知するように構成されている。
次に、図6A及び図6Bを参照し、第1復帰部材RM1の詳細について説明する。第1復帰部材RM1は、上側復帰部材URM及び下側復帰部材LRMを含む。図6Aは、上側復帰部材URMの分解斜視図及び完成斜視図であり、図6Bは、下側復帰部材LRMの分解斜視図及び完成斜視図である。
第1復帰部材RM1は、図6A及び図6Bに示すように、支持部材SPに固定される第1部分FPと、軸部9の軸線方向(揺動軸SAの方向)において第1部分FPと離間した状態で第1部分FPに対向するとともにミラー保持部材2に固定される第2部分MPと、軸部9の周囲に配置され第1部分FPと第2部分MPとを弾性的に繋ぐ第3部分EPとを有する。
以下の説明は、上側復帰部材URMに関するが、下側復帰部材LRMにも同様に適用される。下側復帰部材LRMは、上側復帰部材URMを上下に反転させたものに相当するためである。なお、以下の説明では、上側復帰部材URMに関する構成には、末尾に「U」が付され、下側復帰部材LRMに関する構成には、末尾に「L」が付されている。
上側復帰部材URMは、構造的には、ミラー保持部材2の連結部2cから遠い位置にある外側部材30(外側部材30U)と、連結部2cに近い位置にある内側部材31(内側部材31U)と、軸部9を相対回転可能に支持する軸受け部材32(軸受け部材32U)と、で構成されている。
外側部材30Uは、非磁性の金属部材であり、上側支持部材USPに対して相対回転不能に固定される。具体的には、外側部材30Uは、第1部分FPとして機能する円環状板部30PUを有する。
内側部材31Uは、非磁性の金属部材であり、ミラー保持部材2に対して相対回転不能に固定される。具体的には、内側部材31は、第2部分MPとして機能する円環状板部31PUと、第3部分EPとして機能する3つの腕部(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)と、を有する。
軸受け部材32Uは、軸部9を相対回転可能に支持する部材であり、外側部材30Uに対して相対回転不能に固定される。本実施形態では、軸受け部材32は、合成樹脂で形成されているが、金属材で形成されていてもよい。
具体的には、軸受け部材32Uは、円環状板部30PUに形成された貫通孔H1U及び貫通孔H2Uに嵌め込まれる凸部T1U及び凸部T2Uを有する。本実施形態では、軸受け部材32Uは、接着剤によって円環状板部30PUに固定される。
内側部材31Uにおける3つの腕部(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)の先端は、外側部材30Uの円環状板部30PUに形成された3つの切り欠き(第1切り欠きC1U~第3切り欠きC3U)に嵌め込まれる。本実施形態では、3つの腕部(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)の先端は、溶接によって外側部材30Uの円環状板部30PUに接合される。
軸部9は、外側部材30Uの円環状板部30PUに形成された開口部30AUと、内側部材31Uの円環状板部31PUに形成された開口部31AUと、軸受け部材32Uに形成された開口部32AUと、を貫通するように構成されている。
本実施形態では、軸部9は、開口部30AU、開口部31AU、及び開口部32AUのそれぞれの内径より小さい外径を有するように構成されている。揺動軸SA回りの軸部9の回転が上側復帰部材URMによって妨げられないようにするためである。但し、開口部32AUの内径は、軸部9の外径とほぼ同じになるように構成されている。揺動軸SAに垂直な軸の軸回りの揺動を防止するためである。
次に、図7A、図7B、図8A、図8B、図9A、及び図9Bを参照し、支持部材SP及びミラー保持部材2のそれぞれに対する第1復帰部材RM1の固定方法について説明する。図7A及び図7Bは、上側支持部材USPの底面図である。具体的には、図7Aは、上側復帰部材URMの外側部材30Uが固定されていないときの状態を示し、図7Bは、外側部材30Uが固定されたときの状態を示す。図8A及び図8Bは、下側支持部材LSPの上面図である。具体的には、図8Aは、下側復帰部材LRMの外側部材30Lが固定されていないときの状態を示し、図8Bは、外側部材30Lが固定されたときの状態を示す。図9A及び図Bは、ミラー保持部材2の上面図である。具体的には、図9Aは、上側復帰部材URMの内側部材31Uが固定されていないときの状態を示し、図9Bは、内側部材31Uが固定されたときの状態を示す。
上側支持部材USPは、図7Aに示すように、その下面(Z2側の面)に、上側復帰部材URMの外側部材30Uを受け入れるための凹部UD1を有する。図7Aは、凹部UD1をドットパターンで示している。凹部UD1は、外側部材30Uの輪郭とほぼ同じ輪郭を有するように構成されている。凹部UD1と外側部材30Uと間の形状嵌合が実現されるようにするためである。
具体的には、上側支持部材USPは、図7Bに示すように、外側部材30Uが凹部UD1に嵌め込まれたときに、外側部材30Uに形成されている凹部30RUとかみ合うように構成された凸部PR1をその下面に有する。
この構成により、凸部PR1は、凹部UD1内に嵌め込まれた外側部材30Uが揺動軸SA回りに回転してしまうのを防止できる。また、凸部PR1は、外側部材30Uが、所望の向きとは異なる向きで、凹部UD1内に嵌め込まれてしまうのを防止できる。
また、上側支持部材USPは、図7Aに示すように、凹部UD1の一部に貫通孔TH1及び穴部HL1を有する。穴部HL1は、凹部UD1の底面から更にZ1方向に凹むように形成されている。
穴部HL1は、外側部材30Uが凹部UD1に嵌め込まれたときに、外側部材30Uに形成された第1切り欠きC1Uに対向するように構成されている。この構成は、例えば、穴部HL1に塗布された接着剤が第1切り欠きC1Uに付着し、更には、内側部材31Uの第1腕部EP1Uの先端に付着するのを確かなものとすることができる。すなわち、この構成は、外側部材30Uと上側支持部材USPとの接着剤による接合を確かなものとすることができる。
下側支持部材LSPは、図8Aに示すように、その上面(Z1側の面)に、下側復帰部材LRMの外側部材30Lを受け入れるための凹部UD11を有する。図8Aは、凹部UD11をドットパターンで示している。凹部UD11は、外側部材30Lの輪郭とほぼ同じ輪郭を有するように構成されている。凹部UD11と外側部材30Lと間の形状嵌合が実現されるようにするためである。
具体的には、下側支持部材LSPは、図8Bに示すように、外側部材30Lが凹部UD11に嵌め込まれたときに、外側部材30Lに形成されている凹部30RLとかみ合うように構成された凸部PR11をその上面に有する。
この構成により、凸部PR11は、凹部UD11内に嵌め込まれた外側部材30Lが揺動軸SA回りに回転してしまうのを防止できる。また、凸部PR11は、外側部材30Lが、所望の向きとは異なる向きで、凹部UD11内に嵌め込まれてしまうのを防止できる。
また、下側支持部材LSPは、図8Aに示すように、凹部UD11の一部に第1穴部HL11~第5穴部HL15を有する。第1穴部HL11~第5穴部HL15のそれぞれは、凹部UD11の底面から更にZ2方向に凹むように形成されている。
第1穴部HL11~第3穴部HL13は、外側部材30Lが凹部UD11に嵌め込まれたときに、外側部材30Lに形成された第1切り欠きC1L~第3切り欠きC3Lに対向するように構成されている。この構成は、例えば、第1穴部HL11~第3穴部HL13に塗布された接着剤が第1切り欠きC1L~第3切り欠きC3Lに付着し、更には、内側部材31Lの第1腕部EP1L~第3腕部EP3Lの先端に付着するのを確かなものとすることができる。すなわち、この構成は、外側部材30Lと下側支持部材LSPとの接着剤による接合を確かなものとすることができる。
ミラー保持部材2は、図9Aに示すように、連結部2cの上面(Z1側の面)に、上側復帰部材URMの内側部材31Uを受け入れるための凹部UD21を有する。図9Aは、凹部UD21をドットパターンで示している。凹部UD21は、内側部材31Uの輪郭とほぼ同じ輪郭を有するように構成されている。凹部UD21と内側部材31Uと間の形状嵌合が実現されるようにするためである。
具体的には、ミラー保持部材2の連結部2cは、図9Bに示すように、内側部材31Uが凹部UD21に嵌め込まれたときに、第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uのそれぞれの付け根部RP(第1付け根部RP1U~第3付け根部RP3U)とかみ合うように構成された第1壁部WP1~第3壁部WP3をその上面に有する。
この構成により、第1壁部WP1は、図9Bにおける矢印AR11で示す方向にミラー保持部材2が回転したときに、第1腕部EP1Uの第1付け根部RP1Uを押し、内側部材31Uを同じ方向(矢印AR11が示す方向)に回転させる。同様に、第2壁部WP2は、矢印AR11で示す方向にミラー保持部材2が回転したときに、第2腕部EP2Uの第2付け根部RP2Uを押し、内側部材31Uを同じ方向(矢印AR11が示す方向)に回転させる。
一方、第3壁部WP3は、図9Bにおける矢印AR12で示す方向にミラー保持部材2が回転したときに、第3腕部EP3Uの第3付け根部RP3Uを押し、内側部材31Uを同じ方向(矢印AR12が示す方向)に回転させる。
また、ミラー保持部材2の連結部2cは、図9Aに示すように、凹部UD21の一部に、軸部9が挿通される貫通孔TH21を有する。
貫通孔TH21は、軸部9の直径とほぼ同じ内径を有する。望ましくは、貫通孔TH21は、軸部9の直径よりも僅かに小さい内径を有する。すなわち、ミラー保持部材2は、軸部9が圧入、接着、又はその組み合わせによって連結部2cに固定されるように構成されている。
本実施形態では、内側部材31Uに形成された開口部31AUの内径は、図9Bに示すように、貫通孔TH21の内径よりも大きい。すなわち、内側部材31Uは、軸部9が接触しないように構成されている。外側部材30Uに形成された開口部30AUについても同様である。但し、軸受け部材32Uに形成された開口部32AUの内径は、軸部9の外径とほぼ同じか軸部9の外径よりも僅かに大きくなるように構成されている。揺動軸SAに垂直な軸の軸回りの揺動を防止するためである。
この構成により、第1復帰部材RM1は、軸部9が回転する際の軸部9と他の部材との摩擦を低減させながら、揺動軸SAの方向(Z軸方向)においてミラー保持部材2を安定的に支持できる。すなわち、第1復帰部材RM1は、カメラモジュールの姿勢がどのように変化したとしても、第3部分EPとして機能する3つの腕部(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)によってミラー1及びミラー保持部材2の重量を支持できるため、カメラモジュールの姿勢の変化による影響がミラー1及びミラー保持部材2の姿勢に及ぶのを防止できる。また、第1復帰部材RM1は、軸部9を揺動軸SAとして機能させるため、板バネ又はサスペンションワイヤ等を利用した無軸型の構成に比べ、ミラー保持部材2を安定的に揺動させることができる。
なお、図9A及び図9Bを参照する上述の説明は、上側復帰部材URMの内側部材31Uに関するが、下側復帰部材LRMの内側部材31Lにも同様に適用される。下側復帰部材LRMは、上側復帰部材URMを上下に反転させたものに相当するためである。すなわち、ミラー保持部材2は、連結部2cの下面(Z2側の面)にも、連結部2cの上面に形成された凹部UD21と同様の凹部を有する。そして、この凹部は、下側復帰部材LRMの内側部材31Lを受け入れ、且つ、内側部材31Lとの形状嵌合が実現されるように構成されている。
次に、図10A及び図10Bを参照し、駆動機構MDによって駆動されるミラー保持部材2の動きについて説明する。図10A及び図10Bは、ミラー保持部材2を駆動する駆動機構MDの上面図である。図10A及び図10Bは、明瞭化のため、ヨーク7、磁気検出部材10、第2復帰部材RM2、及び支持部材SPの図示を省略している。図10Aは、駆動機構MDによって揺動軸SA回りに揺動させられたミラー保持部材2の状態を点線で示している。図10Bは、駆動機構MDによってY軸方向に直線的に移動させられたミラー保持部材2、第3磁界発生部材5C、及びコイル6の状態を点線で示している。
第1初期状態(非揺動状態)にあるミラー保持部材2は、第3コイル6Cにおいて所定の順方向に電流が流れると、第3磁界発生部材5Cと第3コイル6Cとによる電磁力によって、揺動軸SAの回りを所定の順回転方向に揺動するように構成されている。また、第1初期状態(非揺動状態)にあるミラー保持部材2は、第3コイル6Cにおいて所定の逆方向に電流が流れると、第3磁界発生部材5Cと第3コイル6Cとによる電磁力によって揺動軸SAの回りを所定の逆回転方向に揺動するように構成されている。図10Aは、第1初期状態(非揺動状態)から矢印AR21で示す方向に揺動角度θだけ揺動したときのミラー保持部材2を点線で示している。なお、図10Aは、ミラー保持部材2が揺動するときであっても、第1磁界発生部材5A、第2磁界発生部材5B、及びコイル6は揺動しないことを同時に表している。
第2初期状態(非直動状態)にあるミラー保持部材2は、第1コイル6A及び第2コイル6Bのそれぞれにおいて所定の順方向に電流が流れると、第1磁界発生部材5A及び第2磁界発生部材5Bと第1コイル6A及び第2コイル6Bとによる電磁力によって、Y軸に沿った所定の順方向に直線的に移動するように構成されている。また、第2初期状態(非直動状態)にあるミラー保持部材2は、第1コイル6A及び第2コイル6Bのそれぞれにおいて所定の逆方向に電流が流れると、第1磁界発生部材5A及び第2磁界発生部材5Bと第1コイル6A及び第2コイル6Bとによる電磁力によって、Y軸に沿った所定の逆方向に直線的に移動するように構成されている。図10Bは、第2初期状態(非直動状態)から矢印AR22で示す方向に移動距離D1だけ直線的に移動したときのミラー保持部材2、第3磁界発生部材5C、及びコイル6を点線で示している。なお、図10Bは、ミラー保持部材2が直線的に移動するときであっても、第1磁界発生部材5A及び第2磁界発生部材5Bは移動しないことを同時に表している。
このように、制御装置は、第1コイル6A及び第2コイル6Bのそれぞれに所望の電流が流れるように電源等を制御することで、ミラー保持部材2を所望の移動距離D1だけ直線的に移動させることができる。また、制御装置は、第3コイル6Cに所望の電流が流れるように電源等を制御することで、ミラー保持部材2を所望の揺動角度θまで揺動させることができる。
なお、第1初期状態(非揺動状態)は、典型的には、第1復帰部材RM1が順回転方向にも逆回転方向にも回転していない中立位置にある状態、或いは、駆動機構MDが電磁力を発生させていないとき(第3コイル6Cに電流が流れていないとき)の状態として定義される。但し、第1初期状態(非揺動状態)は、第1復帰部材RM1が弾性復元力を発生させているときの状態として定義されてもよい。例えば、第1初期状態(非揺動状態)は、駆動機構MDが発生させる所定の電磁力と弾性復元力とがつり合っているときの状態、すなわち、第3コイル6Cに所定の電流が流れているときの状態として定義されてもよい。第2初期状態(非直動状態)についても同様である。
次に、図11を参照し、揺動軸SA回りにミラー保持部材2が揺動させられたときの第1復帰部材RM1の動きを説明する。図11は、第1復帰部材RM1の側面図である。図11は、ミラー保持部材2の連結部2cに形成された貫通孔TH21(図9A参照。)に相対回転不能に圧入された軸部9が矢印AR31で示す方向に回転したときの第1腕部EP1の弾性変形状態を点線で示している。なお、図11は、明瞭化のため、軸部9が矢印AR31で示す方向に回転したときの、第2腕部EP2及び第3腕部EP3の弾性変形状態の点線による図示を省略している。しかしながら、実際には、第2腕部EP2及び第3腕部EP3は、第1腕部EP1と同様に弾性変形している。
なお、図11に示す例では、第1腕部EP1は、上側復帰部材URMにおける第1腕部EP1U、及び、下側復帰部材LRMにおける第1腕部EP1Lを含む。また、第2腕部EP2は、上側復帰部材URMにおける第2腕部EP2U、及び、下側復帰部材LRMにおける第2腕部EP2Lを含む。同様に、第3腕部EP3は、上側復帰部材URMにおける第3腕部EP3U、及び、下側復帰部材LRMにおける第3腕部EP3Lを含む。
点線で示されるような第1腕部EP1の弾性変形は、ミラー保持部材2が揺動したときにミラー保持部材2とともに揺動軸SA回りに揺動(回転)する内側部材31と、ミラー保持部材2が揺動したときであっても揺動軸SA回りに揺動(回転)しない外側部材30との間の回転角度差によってもたらされる。
そして、点線で示される状態にある第1腕部EP1は、この回転角度差を解消しようとする弾性復元力、すなわち、第1復帰部材RM1を第1初期状態(非揺動状態)に戻そうとする弾性復元力を発生させている。
そのため、矢印AR31で示す方向に内側部材31を回転させている電磁力が減少或いは消失すると、内側部材31は、矢印AR32で示す方向に逆回転し、第1腕部EP1は、点線で示される状態から、実線で示される第1初期状態(非揺動状態)に戻ろうとする。電磁力によって矢印AR32で示す方向に内側部材31が回転させられた後で、その電磁力が減少或いは消失する場合についても、回転方向が逆になることを除き、同様である。
このように、反射体駆動装置101は、磁界発生部材5とコイル6とによって生成される電磁力によってミラー保持部材2を所望の揺動角度θまで揺動させ、第1復帰部材RM1の弾性復元力によってミラー保持部材2を第1初期状態(非揺動状態)に戻すことができる。そのため、制御装置は、第3コイル6Cを流れる電流の向き及び大きさを制御することで、ミラー保持部材2を任意の揺動角度まで揺動させることができる。例えば、制御装置は、ミラー保持部材2を第1の揺動角度まで揺動させた後で、ミラー保持部材2を別の第2の揺動角度まで揺動させることができる。
上述のように、本発明の実施形態に係る反射体駆動装置101は、支持部材SPと、反射体としてのミラー1を保持可能な反射体保持部材としてのミラー保持部材2と、ミラー保持部材2を支持部材SPに対して揺動させる駆動機構MDと、ミラー保持部材2を初期状態に復帰させる復帰部材RMと、を備えている。そして、ミラー保持部材2には、軸部9が設けられ、支持部材SPには、軸部9を回動可能に支持する軸受け部材32が設けられている。図6A及び図6Bに示す例では、支持部材SPには、軸部9の上端を回動可能に支持する軸受け部材32Uと、軸部9の下端を回動可能に支持する軸受け部材32Lとが設けられている。
この構成により、反射体駆動装置101は、ミラー保持部材2に固定された軸部9を軸受け部材32によって回転可能に支持できるので、反射体駆動装置101又は反射体駆動装置101が搭載される機器の姿勢にかかわらず、揺動軸SAを定めることができる。そのため、反射体駆動装置101は、反射体駆動装置101又は反射体駆動装置101が搭載される機器の姿勢にかかわらず、ミラー1の反射面の角度を安定的に調整できる。
復帰部材RMは、図6A及び図6Bに示すように、支持部材SPに固定される第1部分FPと、軸部9の軸線方向(揺動軸SAの方向)において第1部分FPと離間した状態で対向するとともにミラー保持部材2に固定される第2部分MPと、軸部9の周囲に配置され第1部分FPと第2部分MPとを弾性的に繋ぐ第3部分EPと、を有していてもよい。図6A及び図6Bの例では、第2部分MPとしての円環状板部31PUには、軸部9を挿通させるための開口部31AUが形成され、第2部分MPとしての円環状板部31PLには、軸部9を挿通させるための開口部31ALが形成されている。そして、第3部分EPは、第1腕部EP1U~第3腕部EP3U及び第1腕部EP1L~第3腕部EP3Lを含み、ミラー保持部材2が回転した際に、弾性変形するように構成されている。
この構成により、復帰部材RMは、第2部分MPでミラー保持部材2を支持することができるとともに、揺動軸SA回りに揺動させられたミラー保持部材2を第1初期状態に復帰させることができる。
復帰部材RMは、望ましくは、軸部9の軸線方向(揺動軸SAの方向)に2つ設けられ、2つのうちの一方の第1部分FPが軸部9の一端部側に配置され、且つ、2つのうちの他方の第1部分FPが軸部9の他端部側に配置されるとともに、2つのそれぞれの第2部分MPが軸部9の中央部側に配置されている。図11の例では、復帰部材RMは、上側復帰部材URM及び下側復帰部材LRMを含む。そして、上側復帰部材URMの第1部分FPである円環状板部30PUが軸部9の上端部9U側に配置され、且つ、下側復帰部材LRMの第1部分FPである円環状板部30PLが軸部9の下端部9L側に配置されるとともに、上側復帰部材URMの第2部分MPである円環状板部31PUと、下側復帰部材LRMの第2部分MPである円環状板部31PLとが軸部9の中央部9C側に配置されている。
この構成により、復帰部材RMは、ミラー保持部材2をバランスよく支持でき、ミラー保持部材2の安定を維持しながら、ミラー保持部材2を第1初期状態に復帰させることができる。
第3部分EPは、望ましくは、軸部9の周方向に離間して少なくとも3つ設けられており、第1部分FPには、少なくとも3つの第3部分EPの内側において、軸受け部材32が配置されている。図6A及び図6Bに示す例では、上側復帰部材URMの第3部分EPは、軸部9の周方向に離間して略120度間隔で3つ設けられており、上側復帰部材URMの第1部分FPである円環状板部30PUには、3つの第3部分EPである第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uの内側において、軸受け部材32Uが固定されている。また、下側復帰部材LRMの第3部分EPは、軸部9の周方向に離間して3つ設けられており、下側復帰部材LRMの第1部分FPである円環状板部30PLには、3つの第3部分EPである第1腕部EP1L~第3腕部EP3Lの内側において、軸受け部材32Lが固定されている。なお、軸受け部材32U及び軸受け部材32Lは、望ましくは、合成樹脂で形成されているが、金属で形成されていてもよい。
軸部9のまわりに第3部分EPが少なくとも3つ設けられているこの構成により、反射体駆動装置101は、ミラー保持部材2を第1初期状態に戻す際の軸部9の回転を滑らかにできる。軸部9を取り囲む仮想円の円周方向において、複数の第3部分EPのそれぞれによる弾性復元力がバランスよくミラー保持部材2に作用してミラー保持部材2の第1初期状態への復帰が円滑に行われるためである。
第3部分EPは、望ましくは、金属板によって板状に形成されており、第3部分EPの板面は、望ましくは、軸部9の周方向を向いている。図6A及び図6Bに示す例では、上側復帰部材URMの第2部分MP(円環状板部31PU)及び第3部分EP(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)を含む内側部材31Uは、金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工等を施すことによって形成されている。そして、第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uのそれぞれの板面は、軸部9の円周方向(接線方向)を向いている。すなわち、XY平面に平行な仮想平面において、第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uのそれぞれの板面の法線は、揺動軸SAを中心とする円の円周方向(接線方向)を向いている。
この構成により、反射体駆動装置101は、第3部分EPに適度な強度を持たせつつ、揺動軸SA回りのミラー保持部材2の揺動に応じて第3部分EPを容易に弾性変形させることができる。
第1部分FP及び第2部分MPのうちの一方の部分は、望ましくは、第3部分EPと同じ金属板により一体的に形成されている。そして、第3部分EPは、望ましくは、一方の部分から、屈曲部を経て、第1部分FP及び第2部分MPのうちの他方の部分に向かって延びるとともに、先端部が他方の部分に固定されている。
図6A及び図6Bに示す例では、上側復帰部材URMの第2部分MP(円環状板部31PU)は、第3部分EP(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)と同じ金属板により一体的に形成されている。そして、第3部分EP(第1腕部EP1U~第3腕部EP3U)は、第2部分MP(円環状板部31PU)から、屈曲部BP(第1屈曲部BP1U~第3屈曲部BP3U)を経て、第1部分FP(円環状板部30PU)に向かって延びるとともに、先端部が第1部分FP(円環状板部30PU)に固定されている。
同様に、下側復帰部材LRMの第2部分MP(円環状板部31PL)は、第3部分EP(第1腕部EP1L~第3腕部EP3L)と同じ金属板により一体的に形成されている。そして、第3部分EP(第1腕部EP1L~第3腕部EP3L)は、第2部分MP(円環状板部31PL)から、屈曲部BP(第1屈曲部BP1L~第3屈曲部BP3L)を経て、第1部分FP(円環状板部30PL)に向かって延びるとともに、先端部が第1部分FP(円環状板部30PL)に固定されている。
なお、図6A及び図6Bに示す例では、第3部分EPは、第2部分MPと同じ金属板により一体的に形成されているが、第1部分FPと同じ金属板により一体的に形成されていてもよい。
この構成により、復帰部材RMは、比較的容易に組み立てられ、且つ、駆動機構MDに比較的容易に組み込まれる。
第1部分FP及び第2部分MPは、望ましくは、何れも金属板で形成されている。そして、第3部分EPは、望ましくは、第2部分MPと一体的に形成されており、第3部分EPの先端部は、第1部分FPに接合されている。
図6A及び図6Bに示す例では、上側復帰部材URMにおける第3部分EPとしての第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uのそれぞれの先端部は、第1部分FPとしての円環状板部30PUに溶接によって接合されている。
この構成により、復帰部材RM(第1復帰部材RM1)は、揺動軸SA回りのミラー保持部材2の揺動に応じて第3部分EPを容易に弾性変形させることができるようにしながら、適度の強度を実現できる。
駆動機構MDは、望ましくは、ミラー保持部材2に設けられた磁界発生部材5と、磁界発生部材5に対向して配置されたコイル6とによって構成されている。
図4に示す例では、駆動機構MDの一部を構成する揺動機構は、ミラー保持部材2に設けられた第3磁界発生部材5Cと、第3磁界発生部材5Cに対向して配置された第3コイル6Cとによって構成されている。
この構成により、駆動機構MDは、電磁力によって、ミラー保持部材2を揺動させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換等が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。
例えば、上述の実施形態では、上側復帰部材URMにおける軸受け部材32Uは、第1腕部EP1U~第3腕部EP3Uに囲まれるように配置されて第1部分FPとしての円環状板部30PUの下側に固定されているが、円環状板部30PUの上側に固定されていてもよく、円環状板部30PUの上側で上側支持部材USPに固定されていてもよい。上側支持部材USPに固定される構成では、軸受け部材32Uは、上側支持部材USPに統合されていてもよい。すなわち、軸受け部材32Uは、上側支持部材USPに一体化されていてもよい。下側復帰部材LRMにおける軸受け部材32Lについても同様である。
本願は、2019年11月27日に出願した日本国特許出願2019-214449号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。