JP2013134310A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】振れ補正時に可動体が固定体に当接することに起因する画像のブレを防止することのできる振れ補正機能付き光学ユニットを提供すること。
【解決手段】振れ補正機能付きの光学ユニット１００において、振れ補正用駆動機構５００により可動体３を変位させて振れ補正を行うにあたって、振れ補正用駆動機構５００の駆動制御を行う駆動制御部９００では、可動体３と固定体２００とが当接しない範囲内に設定された可動許容範囲Ｌｉを規定する駆動電流最大値が設定されている。このため、振れを補正した際、可動体３が固定体２００に当接することを防止することができるので、可動体３が固定体２００に当接した際の反動で可動体３が逆方向に振れることに起因する画像のブレ等の発生を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラ付き携帯電話機等に搭載される振れ補正機能付き光学ユニットに関するものである。

デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機等の撮像装置は、ユーザーの手振れ等の振れによる撮影画像の乱れを抑制するために、振れ補正機能を備えた振れ補正機能付き光学ユニットとして構成されている。かかる振れ補正機能付き光学ユニットでは、図１１（ａ）に示すように、レンズを保持した可動体３をバネ部材６００によって固定体２００に対して変位可能に支持した状態としておき、振れの検出結果に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、可動体３を揺動させて振れの補正を行う（例えば、特許文献１参照）。また、図１１（ｃ）に示すように、レンズを保持した可動体３をバネ部材６００によって固定体２００に対して変位可能に支持した状態としておき、振れの検出結果に基づいて、図１１（ｄ）に示すように、可動体３を光軸に直交する方向に移動させて振れの補正を行うこともある（例えば、特許文献２参照）。

ここで、可動体の可動範囲は、可動体が変位した際に可動体と固定体とが当接する位置によって定まる。その際、公差等の影響で可動体の可動範囲が変動することがあるとして、可動体の可動範囲をＥＥＰＲＯＭ等に書き込んでおくことによって、振れ補正時のレンズの目標位置を正確に求める構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、可動体を目標位置に変位させる際、可動体が目標位置から離れているときには、可動体を高速で変位させ、可動体が目標位置に接近したときには、可動体を低速で変位させる構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１１−３９２７３号公報 特開２０１０−９６８０３号公報 特開平９−８０５６２号公報 特開２００９−２８２４４４号公報

しかしながら、大きな振れが発生した際、かかる振れを補正するために可動体を大きく変位させると、図１１（ｂ）、（ｄ）に示すように、可動体３が固定体２００に当接し、その反動で可動体３が逆方向に変位することになる。その結果、撮像画像に大きなブレが発生することになるが、かかる変位は、手振れ等と周波数帯域が異なる等の理由から、特許文献１〜４に記載の構成では対処することができないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、振れ補正時に可動体が固定体に当接することに起因する画像のブレを防止することのできる振れ補正機能付き光学ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を保持する可動体と、前記可動体を変位可能に支持する固定体と、振れを検出する振れ検出手段と、前記固定体に対して前記可動体を変位させる振れ補正用駆動機構と、前記振れ検出手段の検出結果に基づいて前記振れ補正用駆動機構を駆動する駆動制御部と、を有し、前記駆動制御部では、前記可動体と前記固定体とが当接しない範囲内に可動許容範囲を規定する駆動電流最大値が設定されていることを特徴とする。

本発明では、振れ補正機能付き光学ユニットにおいて振れが発生した際、振れ検出手段が振れ補正機能付き光学ユニット全体の振れ、あるいは可動体の振れを検出すると、駆動制御部は、かかる振れを打ち消すように振れ補正用駆動機構を駆動して可動体を変位させ、可動体の振れを補正する。ここで、駆動制御部では、可動体と固定体とが当接しない範囲内に可動許容範囲を規定する駆動電流最大値が設定されているため、振れを補正した際、可動体が固定体に当接することを防止することができる。従って、可動体が固定体に当接した際の反動で可動体が逆方向に振れることに起因する画像のブレ等の発生を防止することができる。

本発明において、前記可動許容範囲には、当該可動許容範囲の中心側に位置する第１可動許容範囲と、前記第１可動許容範囲と前記可動許容範囲の外縁との間に位置し、前記可動体の変位速度が前記第１可動許容範囲より遅く設定された第２可動許容範囲と、が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、振れを補正するために可動体を変位させた際、慣性力で可動体がオーバーシュートして固定体に当接することを防止することができる。

本発明において、前記第１可動許容範囲における前記可動体の変位速度と前記第２可動許容範囲における前記可動体の変位速度との差は、駆動電流波形の差により設定されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、駆動制御部によって第１可動許容範囲における可動体の変位速度および第２可動許容範囲における可動の変位速度を設定することができ、可動許容範囲における可動体の変位速度および第２可動許容範囲における可動の変位速度を設定することを目的に特別な部材を設ける必要がない。

本発明において、前記第１可動許容範囲の外縁は、前記駆動電流最大値に対する比により規定されている構成を設定することができる。かかる構成によれば、駆動制御部によって第１可動許容範囲および第２可動許容範囲を設定することができ、第１可動許容範囲および第２可動許容範囲を設定することを目的に特別な部材を設ける必要がない。

本発明において、前記第２可動許容範囲は、可動体および前記固定体のうちの少なくとも一方に設けられた緩衝部材によって設定されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、ゴム等の緩衝部材を設けることによって第２可動許容範囲を設定することができ、高価な部材を設ける必要がない。また、緩衝部材の厚さや材質等によって第２可動許容範囲を目的に応じた範囲に設定することができる。

本発明において、前記駆動電流最大値は、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を一方方向に変位させる際の値と、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を前記一方方向とは反対側に変位させる際の値とが相違していることが好ましい。かかる構成によれば、振れ補正機能付き光学ユニットの姿勢によって、可動体が重力により変位方向の一方に変位している場合でも、可動体が重力により変位する側の可動許容範囲を狭くしておけば、振れ補正の際、可動体が固定体に当接することを防止することができる。

本発明において、前記駆動電流最大値は、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を変位させた際に当該可動体と前記固定体とが当接するときの駆動電流に対する比により設定されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、比の設定のみで、可動許容範囲を設定することができ、可動体が固定体に当接することを防止することができる。

本発明では、振れ補正機能付き光学ユニットおいて振れが発生した際に、振れ検出手段が振れ補正機能付き光学ユニットの振れ、あるいは可動体の振れを検出すると、駆動制御部は、かかる振れを打ち消すように振れ補正用駆動機構を制御して可動体を変位させ、可動体の振れを補正する。ここで、駆動制御部では、可動体と固定体とが当接しない範囲内に設定された可動許容範囲を規定する駆動電流最大値が設定されているため、振れを補正した際、可動体が固定体に当接することを防止することができるので、可動体が固定体に当接した際の反動で可動体が逆方向に振れることに起因する画像のブレ等の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの外観等を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの駆動制御部の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光学ユニットにおける振れ補正動作を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る振れ補正機能付きの光学ユニットにおいて、可動体の可動許容範囲に設定した第１可動許容範囲および第２可動許容範囲の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る振れ補正機能付きの光学ユニットにおいて、可動体を揺動させる際の駆動電流波形の説明図である。 本発明の実施の形態２の変形例に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの説明図である。 本発明の実施の形態３に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの説明図である。 従来の振れ補正機能付きの光学ユニットの説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、光学ユニットとして撮像ユニットの手振れを防止するための構成を例示する。また、以下の説明では、互いに直交する３方向を各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、光軸Ｌ（レンズ光軸）に沿う方向をＺ軸とする。また、以下の説明では、各方向の振れのうち、Ｘ軸周りの回転は、いわゆるピッチング（縦揺れ）に相当し、Ｙ軸周りの回転は、いわゆるヨーイング（横揺れ）に相当し、Ｚ軸周りの回転は、いわゆるローリングに相当する。また、Ｘ軸の一方側には＋Ｘを付し、他方側には−Ｘを付し、Ｙ軸の一方側には＋Ｙを付し、他方側には−Ｙを付し、Ｚ軸の一方側（被写体側とは反対側）には＋Ｚを付し、他方側（被写体側）には−Ｚを付して説明する。

［実施の形態１］
（光学ユニットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの外観等を示す斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、光学ユニットを被写体側（光軸方向前側）からみたときの斜視図、および光学ユニットを被写体側とは反対側（光軸方向後側）からみたときの斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図であり、図３（ａ）、（ｂ）はＹＺ断面図およびＸＺ断面図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）では、撮像ユニットの内部についてはレンズホルダ等の図示を省略してある。

図１に示す光学ユニット１００（振れ補正機能付き光学ユニット）は、カメラ付き携帯電話機等の光学機器１０００に用いられる薄型カメラであって、光学機器１０００のシャーシ１１００（機器本体）に支持された状態で搭載される。かかる光学ユニット１００では、撮影時に光学機器１０００に手振れ等の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。そこで、本形態の光学ユニット１００には、後述するように、撮像ユニット１を備えた可動体３を固定体２００内で変位可能に支持した状態とするとともに、可動体３、固定体２００、あるいは固定体２００の外側に設けたジャイロスコープ等の振れ検出センサ１７０（振れ検出手段）によって手振れを検出した結果に基づいて、可動体３を変位させて振れを補正する振れ補正用駆動機構（図１では図示せず）が設けられている。

図２および図３に示すように、光学ユニット１００には、撮像ユニット１や振れ補正用駆動機構への給電等を行うためのフレキシブル配線基板４１０、４２０が引き出されており、フレキシブル配線基板４２０は、コネクタ４９０を介して固定体２００の外側に設けられた駆動制御部９００（図１参照）に電気的に接続されている。また、フレキシブル配線基板４１０は、撮像ユニット１から信号を出力する機能も担っており、コネクタ４９０を介して光学機器１０００の本体側に設けられた画像処理部に電気的に接続されている。

図３に示すように、撮像ユニット１は、鋼板等の強磁性板からなる矩形箱状のケース１４を有しており、かかるケース１４の内側には、レンズ１ａを保持するホルダ１２（図２参照）、ホルダ１２を保持する円筒状のスリーブ１３、レンズ１ａをフォーカシング方向に駆動するレンズ駆動機構５、撮像素子１ｂ、撮像素子１ｂを支持する素子ホルダ１６等が設けられている。かかる撮像ユニット１の外周部分はケース１４からなる。

（光学ユニット１００の構成）
光学ユニット１００は、まず、固定体２００と、撮像ユニット１を備えた可動体３と、可動体３が固定体２００に変位可能に支持された状態とするバネ部材６００と、可動体３と固定体２００との間で可動体３を固定体２００に対して相対変位させる磁気駆動力を発生させる振れ補正用駆動機構５００とを有している。

固定体２００は上カバー２５０および下カバー７００等を備えており、上カバー２５０は、撮像ユニット１の周りを囲む角筒状胴部２１０と、角筒状胴部２１０の被写体側の開口部を塞ぐ端板部２２０とを備えている。端板部２２０には、被写体からの光が入射する窓２２０ａが形成されている。上カバー２５０において、角筒状胴部２１０は、被写体側（光軸Ｌが延在している側）とは反対側（＋Ｚ側）の端部が開放端になっている。

下カバー７００は、金属板に対するプレス加工品であり、略矩形の底板部７１０と、底板部７１０の外周縁から被写体側に向けて起立する４つの側板部７２０とを備えている。下カバー７００の底板部７１０にはその中央位置に、揺動支点１８０が構成されている。本形態において、揺動支点１８０は、下カバー７００の底板部７１０からＺ軸方向の他方側に突出した凸部１８２と、可動体３の底部に設けたプレート１９の受け部１９ａとによって構成されている。また、底板部７１０の内面は略鏡面になっており、撮像ユニット１の光軸方向後側端部に設けられた基板１５に実装された一対のフォトリフレクタ５９０に対する反射面として利用される。

（可動体３の構成）
本形態の光学ユニット１００において、可動体３は、撮像ユニット１と、撮像ユニット１のケース１４の外周面を囲む矩形枠状のホルダ７と、矩形枠状のストッパ部材８とによって構成されており、ストッパ部材８はホルダ７の光軸方向後側の面に溶接等の方法で固定されている。ここで、ホルダ７は、光軸方向前側に位置する矩形枠状の第１ホルダ部材７１と、光軸方向後側で第１ホルダ部材７１に対向する矩形枠状の第２ホルダ部材７２とからなる。本形態において、第１ホルダ部材７１と第２ホルダ部材７２との間には、振れ補正用駆動機構５００に用いた平板状の永久磁石５２０が保持されている。より具体的には、永久磁石５２０において光軸方向前側の面には第１ホルダ部材７１が固定され、永久磁石５２０において光軸方向後側の面には第２ホルダ部材７２が固定されており、永久磁石５２０、第１ホルダ部材７１および第２ホルダ部材７２によって角筒状の永久磁石アセンブリ７５が構成されている。このため、角筒状の永久磁石アセンブリ７５の内側に撮像ユニット１を挿入した後、撮像ユニット１のケース１４の外周面と、永久磁石アセンブリ７５の内周面（永久磁石５２０の内面）とを接着剤により固定すれば、永久磁石５２０、第１ホルダ部材７１、第２ホルダ部材７２、ストッパ部材８および撮像ユニット１を一体化して可動体３を構成することができる。

（バネ部材６００の構成）
バネ部材６００は、固定体２００側に連結される矩形枠状の固定側連結部と、可動体３側に連結される可動側連結部と、可動側連結部と固定側連結部の間で延在する複数本のアーム部とを備えた板状バネ部材であり、アーム部の両端は各々、可動側連結部および固定側連結部に繋がっている。かかるバネ部材６００を可動体３と固定体２００とに接続するにあたって、本形態では、可動側連結部がストッパ部材８の光軸方向後側端面に溶接等の方法で固定されている。また、固定側連結部は、上カバー２５０の切り欠き２１８、２１９内に嵌った状態で、上カバー２５０の切り欠き２１８、２１９の前側端面に溶接等の方法で固定されている。かかるバネ部材６００は、ベリリウム銅や非磁性のＳＵＳ系鋼材等といった非磁性の金属製であり、所定厚の薄板に対するプレス加工、あるいはフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工により形成したものである。

ここで、バネ部材６００の可動側連結部を可動体３に連結する一方、固定側連結部を固定体２００に固定すると、可動体３は、揺動支点１８０によって光軸方向前側に押し上げられた状態となる。このため、バネ部材６００において、可動側連結部は固定側連結部よりも光軸方向前側に押し上げられた状態となり、バネ部材６００のアーム部は、可動体３を光軸方向後側に付勢する。従って、可動体３は、バネ部材６００によって揺動支点１８０に向けて付勢された状態になり、可動体３は、揺動支点１８０によって揺動可能な状態に固定体２００に支持された状態となる。

（振れ補正用駆動機構の構成）
本形態の光学ユニット１００では、コイル部５６０と、コイル部５６０に鎖交する磁界を発生させる永久磁石５２０とによって、振れ補正用駆動機構５００が構成されている。より具体的には、可動体３においてケース１４の４つの外面には平板状の永久磁石５２０が各々固定されており、固定体２００では、上カバー２５０の角筒状胴部２１０の内面にコイル部５６０が設けられている。永久磁石５２０は、外面側および内面側が異なる極に着磁されている。また、永久磁石５２０は、光軸Ｌ方向に配置された２つの磁石片からなり、かかる磁石片は、コイル部５６０と対向する側の面が光軸方向で異なる極に着磁されている。また、コイル部５６０は、四角形の枠状に形成されており、上下の長辺部分が有効辺として利用される。

これらの永久磁石５２０およびコイル部５６０のうち、可動体３をＹ軸方向の両側で挟む２箇所に配置された永久磁石５２０およびコイル部５６０はＹ側振れ補正用駆動機構５００ｙを構成しており、矢印Ｘ１、Ｘ２で示すように、揺動支点１８０を通ってＸ軸方向に延在する軸線Ｘ０を中心にして可動体３をＹ軸方向に揺動させる。また、撮像ユニット１をＸ軸方向の両側で挟む２箇所に配置された永久磁石５２０およびコイル部５６０はＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘを構成しており、矢印Ｙ１、Ｙ２で示すように、揺動支点１８０を通ってＹ軸方向に延在する軸線Ｙ０を中心にして可動体３をＸ軸方向に揺動させる。

かかるＹ側振れ補正用駆動機構５００ｙおよびＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘを構成するにあたって、本形態では、上カバー２５０の４つの内面に沿って延在するシート状コイル体５５０が用いられており、シート状コイル体５５０では、４つのコイル部５６０が所定の間隔を空けて一体に形成されている。また、シート状コイル体５５０は展開したときに帯状に延在する形状を備えており、上カバー２５０の４つの内面に沿うように折り曲げた状態で上カバー２５０の内面に面接着等の方法で固定されている。

シート状コイル体５５０は、導電配線技術を利用して微細な銅配線からなるコイル部５６０をプリント基板上に形成した構造を有しており、複数層の銅配線（コイル部５６０）が絶縁膜を介して多層に形成されている。また、銅配線（コイル部５６０）の表面も絶縁膜で覆われている。かかるシート状コイル体５５０としては、例えば、旭化成エレクトロニクス株式会社製のＦＰコイル（ファインパターンコイル（登録商標））を挙げることができる。シート状コイル体５５０とフレキシブル配線基板４２０とがハンダ等により電気的に接続されており、フレキシブル配線基板４２０の折れ曲がり部分は、プレート４２９によって補強されている。

（ストッパ機構の構成）
本形態の光学ユニット１００において、可動体３は、揺動支点１８０によって揺動可能な状態に固定体２００に支持された状態にある。従って、外部から大きな力が加わって撮像ユニット１が大きく変位すると、バネ部材６００のアーム部が塑性変形するおそれがある。そこで、本形態では、以下に説明するストッパ機構が設けられている。

まず、可動体３では、ホルダ７の光軸方向後側端面に矩形枠状のストッパ部材８が溶接等の方法により固定されている。かかるストッパ部材８は、矩形枠状の本体部分８１０と、本体部分８１０から外側に向けて突出した凸部８１を備えており、かかる凸部８１は、永久磁石５２０より外側に突出している。本形態において、凸部８１は、本体部分８１０の４つの辺部分の各々に２つずつ形成されている。

ここで、凸部８１は、固定体２００の側に設けられたシート状コイル体５５０と狭い隙間を介して対向している。従って、凸部８１およびシート状コイル体５５０は、光軸方向における振れ補正用駆動機構５００と揺動支点１８０との間において、可動体３が光軸方向に直交する方向に変位した際の可動範囲を規定するストッパ機構８１０を構成している。ここで、シート状コイル体５５０は、空芯コイルと違って、永久磁石５２０と当接しても巻線が解けることがない。従って、凸部８１が当接する箇所は、シート状コイル体５５０のうち、コイル部５６０が構成されている箇所、およびコイル部５６０が構成されていない箇所のいずれでもよいが、本形態では、凸部８１が当接する箇所は、シート状コイル体５５０のうち、コイル部５６０が構成されていない箇所に設定されている。

また、シート状コイル体５５０と永久磁石５２０とは狭い隙間を介して対向し、かかる隙間は、凸部８１とシート状コイル体５５０との隙間よりわずかに大である。従って、シート状コイル体５５０と永久磁石５２０とは、外部から大きな力が加わって撮像ユニット１が大きく揺動した際の揺動範囲を規定するストッパ機構８２０を構成している。なお、永久磁石５２０が当接する箇所は、シート状コイル体５５０のうち、コイル部５６０が構成されている箇所、およびコイル部５６０が構成されていない箇所のいずれでもよいが、本形態では、永久磁石５２０が当接する箇所は、シート状コイル体５５０のうち、コイル部５６０が構成されている箇所に設定されている。

（駆動制御部の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニット１００の駆動制御部の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は駆動制御部のブロック図、および駆動制御部の駆動電流リミッタ部の説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニット１００における振れ補正動作を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、振れが発生する前の状態の説明図、および振れ補正を行った様子を示す説明図である。

本形態の振れ補正機能付き光学ユニット１００では、図１を参照して説明したように、可動体３、固定体２００、あるいは固定体２００の外側に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の振れを検出する２軸のジャイロスコープからなる振れ検出センサ１７０（振れ検出手段）が搭載されており、図４（ａ）に示す駆動制御部９００は、振れ検出センサ１７０により検出された振れを打ち消すように、振れ補正用駆動機構５００を駆動する。ここで、振れ補正を実行するタイミングは、光学ユニット１００の外部（光学機器本体）からの指令信号により規定される。具体的なタイミングとしては、シャッタボタン等の撮影開始スイッチが半分だけ押し込まれた時に指令信号が出力される場合、撮影開始スイッチが半分だけ押し込まれ、オートフォーカス動作が行われて完了した時に指令信号が出力される場合、撮影開始スイッチが深く押し込まれた時に指令信号が出力される場合がある。また、カメラによって取り込まれた映像がモニター部に表示されている間、常時、手振れ補正が実行される場合もある。ここで、駆動制御部９００は、Ｘ軸周り（ピッチング方向）の手振れ補正用、およびＹ軸周り（ヨーイング方向）の手振れ補正用の２組構成されているが、２組の駆動制御部９００は同一の構成を有している。従って、以下の説明では、それらを区別せずに説明する。

本形態において、駆動制御部９００は、概ね、Ａ／Ｄ変換回路９２０、デジタルローパスフィルタ９３０、ゲイン調整部９４０、位相補償部９５０、およびＤ／Ａ変換回路９６０を有している。かかる駆動制御部９００において、振れ検出センサ１７０が検出した角速度信号は、Ａ／Ｄ変換回路９２０によってデジタル信号に変換された後、デジタルローパスフィルタ９３０を介してゲイン調整部９４０に入力され、ゲイン調整部９４０および位相補償部９５０によって、デジタル信号からなる制御信号に変換される。しかる後に、制御信号は、Ｄ／Ａ変換回路９６０によって、アナログ信号からなる制御信号に変換されて駆動回路９７０に出力される。そして、駆動回路９７０は、固定体２００から引き出されたフレキシブル配線基板４２０を介して振れ補正用駆動機構５００のコイル部５６０に振れ補正用の駆動電流を供給する。なお、振れ検出センサ１７０によって出力される角速度信号がデジタル信号の場合は、Ａ／Ｄ変換回路９２０は使用しない。また、駆動制御部９００は、振れ検出センサ１７０が検出した角速度信号からＤＣ成分を除去するハイパスフィルタ（図示せず）を有する場合もある。

かかる構成の駆動制御部９００によれば、図５（ａ）に示す光学機器１０００および光学ユニット１００が手振れ等によって図５（ｂ）に示すように振れると、かかる振れは振れ検出センサ１７０によって検出され、駆動制御部９００は、振れを打ち消すような駆動電流を振れ補正用駆動機構５００に供給する。その結果、振れ補正用駆動機構５００は、揺動支点１８０を中心に可動体３（撮像ユニット１）を揺動させ、振れを補正する。より具体的には、図３を参照して説明したＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘは、揺動支点１８０を中心に撮像ユニット１をＹ軸周りに揺動させ、Ｘ方向の振れを補正し、Ｙ側振れ補正用駆動機構５００ｙは、揺動支点１８０を中心に撮像ユニット１をＸ軸周りに揺動させ、Ｙ方向の振れを補正する。また、撮像ユニット１のＸ軸周りの揺動、およびＹ軸周りの揺動を合成すれば、ＸＹ面全体に対して撮像ユニット１を変位させる。それ故、光学ユニット１００で想定される全ての振れを確実に補正することができる。かかる撮像ユニット１に対する駆動の際、撮像ユニット１の変位は、フォトリフレクタ５９０によって監視される。

このように構成した光学ユニット１００において、本形態では、図４（ａ）に示す駆動制御部９００には、駆動電流リミッタ部９８０が設けられており、駆動電流リミッタ部９８０は、振れ補正を行う場合でも可動体３と固定体２００とが当接しない範囲内に可動許容範囲を規定する駆動電流最大値を記憶しておくメモリ９８５を備えている。このため、振れを補正する際、振れ補正用駆動機構５００に供給される駆動電流には上限値が設定されている。本形態において、メモリ９８５には、出荷前に駆動電流最大値を記憶させておく。かかる駆動電流最大値は、振れ補正用駆動機構５００によって可動体３を変位させた際に可動体３側の永久磁石５２０と固定体２００側のシート状コイル体５５０とが当接するときの駆動電流に対して、０．８や０．９などの係数を乗じた値である。このため、振れを補正する際、可動体３が変位可能な範囲は、図４（ｂ）に一点鎖線Ｌｉｘ、Ｌｉｙで示す可動許容範囲Ｌｉに制限されている。ここで、一点鎖線Ｌｉｘは、可動体３のＸ軸方向の可動許容範囲を示し、一点鎖線Ｌｉｙは、可動体３のＹ軸方向の可動許容範囲を示している。

本形態において、可動許容範囲Ｌｉは、振れ補正の際の振れ補正用駆動機構５００の永久磁石５２０の外面の位置を規定しており、可動体３をＸ軸方向に揺動させた際、および可動体３をＹ軸方向に揺動させた際のいずれにおいても、可動体３側の永久磁石５２０が、固定体２００側のシート状コイル体５５０に当接しないように設定されている。従って、図５（ｂ）に示すように、振れを補正する際に可動体３を揺動させても、可動体３側の永久磁石５２０が、固定体２００側のシート状コイル体５５０に当接することがない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、光学ユニット１００において、駆動制御部９００では、可動体３と固定体２００とが当接しない範囲内に設定された可動許容範囲Ｌｉを規定する駆動電流最大値が設定されているため、振れを補正した際、可動体３が固定体２００に当接することを防止することができる。従って、可動体３が固定体２００に当接した際の反動で可動体３が逆方向に振れることに起因する画像のブレ等の発生を防止することができる。

また、駆動電流最大値は、振れ補正用駆動機構５００によって可動体３を変位させた際に可動体３側の永久磁石５２０と固定体２００側のシート状コイル体５５０とが当接するときの駆動電流に対して、０．８や０．９などの係数を乗じた値である。このため、比の設定のみで、可動許容範囲Ｌｉを設定することができ、可動体が固定体に当接することを防止することができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る振れ補正機能付きの光学ユニット１００において、可動体３の可動許容範囲Ｌｉに設定した第１可動許容範囲および第２可動許容範囲の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、可動体３を揺動させる前の状態の説明図、可動体３を第１可動許容範囲内で揺動させる様子を示す説明図、可動体３を第２可動許容範囲内で揺動させる様子を示す説明図、および第１可動許容範囲と第２可動許容範囲との平面的な位置関係を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２に係る振れ補正機能付きの光学ユニット１００において、可動体３を揺動させる際の駆動電流波形の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、可動体３を第１可動許容範囲内で揺動させる際の駆動電流波形の説明図、および可動体３を第２可動許容範囲内で揺動させる際の駆動電流波形の説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および以下に説明する実施の形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

本形態の振れ補正機能付きの光学ユニット１００においても、実施の形態１と同様、駆動制御部９００では、可動体３と固定体２００とが当接しない範囲内に設定された可動許容範囲Ｌｉを規定する駆動電流最大値が設定されている。

ここで、可動許容範囲Ｌｉは、図６（ｄ）に示すように、可動許容範囲Ｌｉの中心側に位置する第１可動許容範囲Ｌｉａと、第１可動許容範囲Ｌｉａと可動許容範囲Ｌｉの外縁との間に位置する第２可動許容範囲Ｌｉｂ（緩衝領域）とを備えている。第１可動許容範囲Ｌｉａは、可動体３が、図６（ａ）に示す揺動前（振れ補正前）の状態から図６（ｂ）に示すように可動体３を比較的小さく揺動させるまでの範囲であり、第２可動許容範囲Ｌｉｂは、図６（ｂ）に示すように可動体３を比較的小さく揺動させた状態から、図６（ｃ）に示すように可動体３を可動許容範囲Ｌｉで設定された限界まで揺動させる範囲である。かかる第１可動許容範囲Ｌｉａの外縁は、例えば、可動許容範囲Ｌｉを規定する駆動電流最大値に対する０．５倍や０．６倍等の比によって規定される。

このように設定した可動許容範囲Ｌｉにおいて、本形態では、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる速度（変位速度）は、可動体３を第１可動許容範囲Ｌｉａで揺動させる速度（変位速度）より遅く設定されている。かかる変位速度の差は、駆動電流の波形により設定されている構成を採用することができる。例えば、可動体３を第１可動許容範囲Ｌｉａで揺動させる際は、図７（ａ）に示すように、駆動制御部９００からコイル部５６０に供給される電流の立ち上がりを急峻にする一方、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる際は、図７（ｂ）に示すように、駆動制御部９００からコイル部５６０に供給される電流の立ち上がりを時定数回路等によって途中からなだらかにすることによって実現することができる。なお、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる際は、図７（ｃ）に示すように、駆動制御部９００からコイル部５６０に供給される電流の立ち上がりを途中から階段状にすることによっても実現することができる。

図７（ｂ）、（ｃ）のいずれの波形を用いた場合も、振れを補正するために可動体３を変位させた際、慣性力で可動体３がオーバーシュートして固定体２００に当接することを防止することができる。また、本形態では、駆動電流値によって第１可動許容範囲Ｌｉａおよび第２可動許容範囲Ｌｉｂを設定したため、第１可動許容範囲Ｌｉａおよび第２可動許容範囲Ｌｉｂを設定するための特別な部材を設ける必要がない。また、駆動電流の波形の違いを利用して、第１可動許容範囲Ｌｉａにおける変位速度および第２可動許容範囲Ｌｉｂにおける変位速度を設定したため、第１可動許容範囲Ｌｉａおよび第２可動許容範囲Ｌｉｂを設定するための特別な部材を設ける必要がない。また、第１可動許容範囲Ｌｉａの外縁は、可動許容範囲Ｌｉを規定する駆動電流最大値に対する０．５倍や０．６倍といった比によって規定されているので、第１可動許容範囲Ｌｉａおよび第２可動許容範囲Ｌｉｂを設定するための特別な部材を設ける必要がない。

［実施の形態２の変形例］
図８は、本発明の実施の形態２の変形例に係る振れ補正機能付きの光学ユニット１００の説明図である。

実施の形態２では、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる速度（変位速度）を、可動体３を第１可動許容範囲Ｌｉａで揺動させる速度（変位速度）より遅くするにあたって、図７を参照して説明した波形の駆動電流を利用したが、本形態においては、図８に示すように、可動体３および固定体２００のうちの少なくとも一方に設けられた緩衝部材７０によって第２可動許容範囲Ｌｉｂを設定してもよい。例えば、固定体２００の側にゴム等の緩衝部材７０を設け、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる際、可動体３が緩衝部材７０を圧縮しながら揺動するように構成されている。このため、可動体３を第２可動許容範囲Ｌｉｂで揺動させる速度（変位速度）は、可動体３を第１可動許容範囲Ｌｉａで揺動させる速度（変位速度）より遅い。

それ故、振れを補正するために可動体３を変位させた際、慣性力で可動体３がオーバーシュートして固定体２００に当接することを防止することができる。また、本形態では、ゴム等の緩衝部材７０を利用したため、高価な部材を設ける必要がない。また、ゴム等の緩衝部材７０であれば、緩衝部材７０の厚さや材質等によって第２可動許容範囲Ｌｉｂを目的に応じた範囲に設定することができる。また、固定体２００の側に緩衝部材７０を設けたため、可動体３については軽量化することができるので、小さな駆動電流で揺動させることができるという利点がある。

［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態３に係る振れ補正機能付きの光学ユニット１００の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、光学ユニット１００に設定した可動許容範囲Ｌｉの説明図、および光学ユニット１００のＹ方向の一方側＋Ｙを下向きにしたときの可動許容範囲Ｌｉの説明図である。

実施の形態１等において、可動許容範囲Ｌｉは、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘと他方側−Ｘとにおいて同一の幅をもって設定され、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙおよび他方側−Ｙで同一の幅をもって設定されていたが、本形態では、図９（ａ）に示すように、可動許容範囲Ｌｉは、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘと他方側−Ｘとにおいて幅が相違している。また、可動許容範囲Ｌｉは、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙと他方側−Ｙとにおいて幅が相違している。

より具体的には、本形態では、光学ユニット１００を備えた光学機器１０００で撮像する際、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙを下向きにし、他方側−Ｙを上向きとされることから、可動許容範囲Ｌｉは、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙで狭く、他方側−Ｙで広くなっている。このため、光学機器１０００で撮像する際、光学機器１０００のＹ軸方向の一方側＋Ｙを下向きにし、他方側−Ｙを上向きにした際、図９（ｂ）に示すように、可動体３が重力でＹ軸方向の一方側＋Ｙに変位するので、可動許容範囲Ｌｉは、可動体３が重力の影響を受けない状態の光軸を中心にして、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙと他方側−Ｙで同等となる。従って、手振れによって可動体３がＹ軸方向の一方側＋Ｙおよび他方側−Ｙのいずれの側に振れた場合でも、十分に振れ補正を行うことができる。

また、光学ユニット１００を備えた光学機器１０００で撮像する際、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘを下向きにし、他方側−Ｘを上向きにすることもあることから、図９（ａ）に示すように、可動許容範囲Ｌｉは、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘで狭く、他方側−Ｘで広くなっている。このため、光学機器１０００で撮像する際、光学機器１０００のＸ軸方向の一方側＋Ｘを下向きにし、他方側−Ｘを上向きにした場合には、可動体３が重力でＸ軸方向の一方側＋Ｘに変位するので、可動許容範囲Ｌｉは、可動体３が重力の影響を受けない状態の光軸を中心にして、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘと他方側−Ｘで同等となる。従って、手振れによって可動体３がＸ軸方向の一方側＋Ｘおよび他方側−Ｘのいずれの側に振れた場合でも、十分に振れ補正を行うことができる。

［他の実施の形態］
図１０は、本発明の他の実施の形態に係る振れ補正機能付きの光学ユニット１００の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、振れが発生する前の状態の説明図、振れ補正を行った様子を示す説明図、および緩衝部材７０を設けた様子を示す説明図である。

上記実施の形態１〜３では、可動体３を支点１８０を中心に揺動させて振れ補正を行ったが、図１０（ａ）に示すように、レンズ１ａを保持した可動体３をバネ部材６００によって固定体２００に対して変位可能に支持した状態としておき、振れの検出結果に基づいて、図１０（ｂ）に示すように、振れ補正用駆動機構５００により可動体３を光軸に直交する方向に移動させて振れの補正を行う光学ユニット１００に対して本発明を適用してもよい。また、図１０（ｃ）に示すように、可動体３を光軸に直交する方向に移動させて振れの補正を行う光学ユニット１００において、実施の形態２の変形例で説明した緩衝部材７０を設けてもよい。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、振れ検出手段として、ジャイロスコープからなる振れ検出センサ１７０を用いたが、撮像素子１ｂによって得られた画像のシフトによって振れを検出するシステムを振れ検出手段として用いた光学ユニット１００に本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、駆動電流最大値を設定するにあたって、メモリ９８５に駆動電流最大値を記憶させておき、デジタル処理によって、駆動電流値が駆動電流最大値を超えないようにしたが、駆動回路９７０に電流制限回路を設けることにより、駆動電流値が駆動電流最大値を超えないようにしてもよい。

上記実施の形態では、光学素子としてレンズ１ａを備えた可動体３を変位させて振れ補正を行ったが、光学素子として撮像素子１ｂを備えた可動体３を光軸と直交する方向に変位させて振れ補正を行う光学ユニット１００に本発明を適用してもよい。

また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット１００は、携帯電話機やデジタルカメラ等の他、冷蔵庫等、一定間隔で振動を有する装置内に固定し、遠隔操作可能にしておくことで、外出先、たとえば買い物の際に、冷蔵庫内部の情報を得ることができるサービスに用いることもできる。かかるサービスでは、姿勢安定化装置付きのカメラシステムであるため、冷蔵庫の振動があっても安定な画像を送信可能である。また、本装置を児童、学生のカバン、ランドセルあるいは帽子等の、通学時に装着するデバイスに固定してもよい。この場合、一定間隔で、周囲の様子を撮影し、あらかじめ定めたサーバへ画像を転送すると、この画像を保護者等が、遠隔地において観察することで、子供の安全を確保することができる。かかる用途では、カメラを意識することなく移動時の振動があっても鮮明な画像を撮影することができる。また、カメラモジュールのほかにＧＰＳを搭載すれば、対象者の位置を同時に取得することも可能となり、万が一の事故の発生時には、場所と状況の確認が瞬時に行える。さらに、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１００を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載すれば、ドライブレコーダーとして用いることができる。また、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１００を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載して、一定間隔で自動的に周辺の画像を撮影し、決められたサーバに自動転送してもよい。また、カーナビゲーションの道路交通情報通信システム等の渋滞情報と連動させて、この画像を配信することで、渋滞の状況をより詳細に提供することができる。かかるサービスによれば、自動車搭載のドライブレコーダーと同様に事故発生時等の状況を、意図せずに通りがかった第三者が記録し状況の検分に役立てることもできる。また、自動車の振動に影響されることなく鮮明な画像を取得できる。かかる用途の場合、電源をオンにすると、制御部に指令信号が出力され、かかる指令信号に基づいて、振れ制御が開始される。

また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット１００は、レーザポインタ、携帯用や車載用の投射表示装置や直視型表示装置等、光を出射する光学機器の振れ補正に適用してもよい。また、天体望遠鏡システムあるいは双眼鏡システム等、高倍率での観察において三脚等の補助固定装置を用いることなく観察するのに用いてもよい。また、狙撃用のライフル、あるいは戦車等の砲筒とすることで、トリガ時の振動に対して姿勢の安定化が図れるので、命中精度を高めることができる。

１ 撮像ユニット
３ 可動体
７０ 緩衝部材
１００ 振れ補正機能付きの光学ユニット
１８０ 揺動支点
２００ 固定体
５００ 振れ補正用駆動機構
５００ｘ Ｘ側振れ補正用駆動機構
５００ｙ Ｙ側振れ補正用駆動機構
５２０ 永久磁石
５５０ シート状コイル体
５６０ コイル部
６００ バネ部材
９００ 駆動制御部
Ｌｉ 可動許容範囲
Ｌｉａ 第１可動許容範囲
Ｌｉｂ 第２可動許容範囲

Claims (7)

1. 光学素子を保持する可動体と、
   前記可動体を変位可能に支持する固定体と、
   振れを検出する振れ検出手段と、
   前記固定体に対して前記可動体を変位させる振れ補正用駆動機構と、
   前記振れ検出手段の検出結果に基づいて前記振れ補正用駆動機構を駆動する駆動制御部と、
   を有し、
   前記駆動制御部では、前記可動体と前記固定体とが当接しない範囲内に可動許容範囲を規定する駆動電流最大値が設定されていることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記可動許容範囲には、当該可動許容範囲の中心側に位置する第１可動許容範囲と、前記第１可動許容範囲と前記可動許容範囲の外縁との間に位置し、前記可動体の変位速度が前記第１可動許容範囲より遅く設定された第２可動許容範囲と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
3. 前記第１可動許容範囲における前記可動体の変位速度と前記第２可動許容範囲における前記可動体の変位速度との差は、駆動電流波形の差により設定されていることを特徴とする請求項２に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
4. 前記第１可動許容範囲の外縁は、前記駆動電流最大値に対する比により規定されていることを特徴とする請求項３に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
5. 前記第２可動許容範囲は、前記可動体および前記固定体のうちの少なくとも一方に設けられた緩衝部材によって設定されていることを特徴とする請求項２に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
6. 前記駆動電流最大値は、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を一方方向に変位させる際の値と、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を前記一方方向とは反対側に変位させる際の値とが相違していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
7. 前記駆動電流最大値は、前記振れ補正用駆動機構によって前記可動体を変位させた際に当該可動体と前記固定体とが当接するときの駆動電流に対する比により設定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。