JP2017067878A

JP2017067878A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2017067878A
Application number: JP2015190558A
Authority: JP
Inventors: 浅川　新六; Shinroku Asakawa; 新六浅川; 横沢　満雄; Mitsuo Yokozawa; 満雄横沢
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US20170094174A1; CN106556957A

Abstract

【課題】加速度が原因で発生した光学ユニットの光軸周りの傾きを補正することのできる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１００は、撮像用の光学ユニット１０を備えた可動体３０と、可動体３０を光学ユニット１０の光軸Ｌと平行な軸線Ｌ１周りに回転可能に支持する支持体４０とを有している。撮像装置１００は、可動体３０の軸線Ｌ１周りの傾きを検出する慣性センサを有しており、回転駆動機構５０は、慣性センサの検出結果に基づいて可動体３０を軸線Ｌ１周り回転させ、可動体３０の軸線Ｌ１周りの傾きを補正する。また、支持体４０は、支持体４０を移動体１０００に固定するための固定面（第１固定面４６０および第２固定面４７０）を軸線Ｌ１に対して直交する方向に備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光軸周りの振れを補正可能な撮像装置に関するものである。

走行する車両等（以下「移動体」と称す）に設置される撮像装置は、走行しながら風景を撮像するとき、移動体の姿勢に関わらず、撮像画像における水平線は水平に映し出されることが望ましい。このため、傾斜している地面を走行した際に移動体が傾斜しても、かかる傾斜を打ち消して移動体に設置された撮像装置を水平にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、支柱を移動体（車両装置）に傾斜可能に設置し、その支柱の上端にカメラを設置したものである。そして、移動体に設置された傾斜検出部が検出した移動体の傾斜角度だけ、支柱を移動体の傾斜方向とは反対の方向に傾斜させることで、移動体の傾斜角度を打ち消し、カメラを水平に保持している。

特開２００７−１４２９９３号公報（第９−１１頁、図５）

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、コーナリングの際に作用する遠心力（加速度）によって支柱自体が倒れるような場合は、移動体の傾斜角度が打ち消されないため、カメラを水平に保持することができないという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、加速度等が原因で発生した光学ユニットの光軸周りの傾きを補正することのできる撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、撮像用の光学ユニットを備えた可動体と、前記可動体を前記光学ユニットの光軸と同一の軸線周りまたは前記光軸と平行な軸線周りに回転可能に支持する支持体と、前記可動体を前記軸線周りに回転させる回転駆動機構と、を有し、前記支持体は、前記支持体を移動体に固定するための固定面を前記軸線に対して直交する方向に備えていることを特徴とする。

本発明では、支持体の固定面を介して車両等の移動体に撮像装置を固定すると、光学ユニットは、光軸を水平方向に向けて移動体に支持される。この状態で、光学ユニットが光軸周りに傾かせるように移動体が傾いた際、回転駆動機構は、撮像装置の支持体に設けた慣性センサ、または移動体に設けた慣性センサが検出した結果に基づいて可動体を軸線周りに回転させ、可動体の光軸周りの傾きを補正する。このため、移動体が傾いた際の加速度（遠心力）を受けて光学ユニットが光軸周りに傾いた場合でも、光学ユニットの光軸周りの傾きを補正することができる。それ故、光学ユニットは、適正な姿勢で撮像を行うことができる。

本発明において、前記移動体の前記軸線周りの傾きを検出する慣性センサを有し、前記回転駆動機構は、前記慣性センサの検出結果に基づいて前記可動体を前記軸線周り回転させることが好ましい。かかる構成によれば、撮像装置自身によって、移動体が傾いた際の移動体の軸線周りの傾きを検出し、かかる傾き分だけ可動体を軸線周りに回転させること
で移動体の傾きによる影響を補正することができる。本発明において、前記慣性センサは、前記支持体に保持されている態様を採用することができる。本発明において、前記慣性センサは、前記移動体に保持されている態様を採用してもよい。本発明において、前記慣性センサは、前記移動体が傾いた際の角速度と、前記移動体に加わる加速度を検出する態様を採用することができる。かかる構成によれば、加速度を含まない移動体の傾き、および加速度による移動体の傾きの双方を補正することができる。

本発明において、前記回転駆動機構は、駆動源がモータであり、前記固定面は、前記軸線の延在方向において前記光学ユニットと前記モータとの間に位置することが好ましい。かかる構成によれば、重さが比較的重い光学ユニットと駆動源（モータ）との間に固定面があるので、撮像装置を移動体にバランスよく固定することができる。それ故、撮像装置が外力によって振動することを抑制することができる。

本発明において、前記可動体は、前記軸線の延在方向における前記光学ユニットと前記モータとの間に回路基板を備え、前記可動体の前記軸線の延在方向における寸法が、前記軸線に対して直交する方向の寸法より長いことが好ましい。かかる構成によれば、撮像装置の光軸に直交する方向のサイズを小さくすることができる。

本発明において、前記可動体の重心が、前記軸線の延在方向において前記固定面と重なる位置にあることが好ましい。かかる構成によれば、撮像装置を移動体にバランスよく固定することができる。それ故、撮像装置が外力によって振動することを抑制することができる。

本発明において、前記モータは、前記支持体に保持され、前記支持体の前記軸線の延在方向の一方側端部に前記可動体を回転可能に支持する第１回転支持部が設けられ、前記支持体の前記軸線の延在方向の他方側端部に前記可動体を回転可能に支持する第２回転支持部が設けられている形態を採用することができる。かかる構成によれば、支持体は、可動体を軸線の延在方向の２個所で安定した状態に支持することができる。

本発明において、前記可動体の重心が、前記軸線より重力方向の下方に位置する形態を採用することができる。かかる構成によれば、光学ユニットに加速度が作用していないとき、可動体は、可動体の自重によって鉛直方向に吊り下げられた状態となるので、光学ユニットは、光軸を水平方向に向けた姿勢となる。

本発明において、前記可動体の重心が、前記軸線と重力方向の同一位置にある形態を採用してもよい。かかる構成によれば、撮像装置に水平方向の加速度が作用した場合でも、可動体に振動が発生しにくい。

本発明において、前記軸線は、前記光学ユニットのレンズを通るように延在していることが好ましい。かかる構成によれば、光学ユニットの光軸周りの傾きを補正するために可動体を回転させるスペースを小さくすることができる。

本発明において、前記支持体は、前記可動体を隙間を介して前記軸線に対して直交する三方から囲み、前記可動体の前記軸線周りの回転可能範囲は、前記可動体が前記軸線周りに回転したときの前記可動体と前記支持体との干渉によって規制されている形態を採用することができる。かかる構成によれば、可動体の過度な傾きを防止することができる。

本発明において、前記可動体の前記軸線周りの回転可能範囲は、前記回転駆動機構による駆動を停止した状態から前記軸線周りの一方側および他方側の双方に対して３０°以上であることが好ましい。かかる構成によれば、車両等の移動体の移動中の傾きに起因する
光学ユニットの傾きを効果的に補正することができる。

本発明において、前記光学ユニットは、レンズおよび撮像素子を備えた撮像モジュールと、前記撮像モジュールを前記光軸に対して交差する２つの軸線周りに揺動させる揺動駆動機構と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、車両等の移動体の移動中の傾きに起因する光学ユニットの上記２つの軸線周りの傾きを補正することができる。

本発明を適用した撮像装置の斜視図である。本発明を適用した撮像装置のＹＺ断面図である。本発明を適用した撮像装置ＸＹ断面図である。本発明を適用した撮像装置の分解斜視図である。本発明を適用した撮像装置の回転支持部の説明図である。本発明を適用した撮像装置におけるローリング補正のための制御系の説明図である。本発明を適用した撮像装置の光学ユニットの分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、互いに直交する３方向を各々Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、光軸Ｌ（レンズ光軸／光学素子の光軸）に沿う方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｚ方向およびＹ方向に交差する方向をＸ方向とする。また、以下の説明では、各方向の振れのうち、Ｚ軸周りの回転はローリングに相当し、Ｘ軸周りの回転はピッチング（縦揺れ）に相当し、Ｙ軸周りの回転はヨーイング（横揺れ）に相当する。また、Ｘ方向の一方側にはＸ１を付し、他方側にはＸ２を付し、Ｙ方向の一方側にはＹ１を付し、他方側にはＹ２を付し、Ｚ方向の一方側（被写体側／光方向前側）にはＺ１を付し、他方側（被写体側とは反対側／光方向後側）にはＺ２を付して説明する。

ここで、撮像装置１００は、光軸Ｌを水平方向に向けて使用される。従って、Ｚ方向は水平方向の前後方向に相当し、Ｘ方向は水平方向の左右方向に相当し、Ｙ方向は上下方向に相当する。

（撮像装置１００の概略構成）
図１は、本発明を適用した撮像装置１００の斜視図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、撮像装置１００を被写体側（Ｚ方向の一方側Ｚ１）からみた斜視図、および撮像装置１００を被写体側とは反対側（Ｚ方向の他方側Ｚ２）からみた斜視図である。なお、図１（ａ）には、撮像装置１００を車両等の移動体１０００に搭載した様子を模式的に示す説明図である。

図１に示す撮像装置１００は、レンズ１ａや撮像素子等を備えた撮像用の光学ユニット
１０を有している。かかる撮像装置１００は、車両等の移動体１０００に搭載されて、走行中に撮像を行う。その際、移動体１０００が走行中に水平姿勢から傾いて光学ユニット１０が光軸Ｌ周りに回転して傾くと、撮像画像の品位が低下する。そこで、撮像装置１００では、撮像装置１００の支持体４０や移動体１０００に、図６を参照して後述する慣性センサ９０を設け、慣性センサ９０の検出結果（角速度や加速度）に基づいて、撮像装置１００では、光学ユニット１０を光軸Ｌ周りに回転させて水平姿勢を維持するローリング補正を行う。

さらに、本形態の撮像装置１００では、移動体１０００が走行中に振動して、光学ユニット１０が光軸Ｌに直交する２軸周りに揺れた際、光学ユニット１０に設けたジャイロスコープ５９（図２参照）によって角速度を検出し、レンズ１ａや撮像素子１ｂ（図２参照）等を備えた撮像モジュール１を光軸Ｌに直交する２軸周りに揺動させてピッチング補正およびヨーイング補正を行う。

（撮像装置１００の全体構成）
図２は、本発明を適用した撮像装置１００のＹＺ断面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、撮像装置１００全体のＹＺ断面図、および撮像装置１００の回転支持部を拡大して示す断面図である。図３は、本発明を適用した撮像装置１００のＸＹ断面図である。図４は、本発明を適用した撮像装置１００の光学ユニット１０の分解斜視図である。

図１、図２、図３および図４に示すように、本形態の撮像装置１００は、撮像用の光学ユニット１０を備えた可動体３０と、可動体３０を光学ユニット１０の光軸Ｌと同一の軸線Ｌ０周りまたは光軸Ｌと平行な軸線Ｌ１周りに回転可能に支持する支持体４０とを有している。また、撮像装置１００は、可動体３０を軸線Ｌ０周りまたは軸線Ｌ１周りに回転させる回転駆動機構５０を有している。本形態において、支持体４０は、可動体３０を光学ユニット１０の光軸Ｌと平行な軸線Ｌ１周りに回転可能に支持しており、回転駆動機構５０は、可動体３０を軸線Ｌ１周りに回転させる。ここで、軸線Ｌ１は、光学ユニット１０のレンズ１ａを通るように延在している。

本形態において、支持体４０は、可動体３０を隙間を介して軸線Ｌ１に対して直交する三方から囲んでいる。より具体的には、支持体４０は、Ｙ１側でＺ方向に延在する第１板部４１と、第１板部４１のＸ方向の一方側Ｘ１の端部からＹ方向の他方側Ｙ２に屈曲した第２板部４２と、第１板部４１のＸ方向の他方側Ｘ２の端部からＹ方向の他方側Ｙ２に屈曲した第３板部４３とを有している。第１板部４１は、可動体３０に対してＹ方向の一方側Ｙ１で隙間を介して重なり、第２板部４２は、可動体３０に対してＸ方向の一方側Ｘ１で隙間を介して重なり、第３板部４３は、可動体３０に対してＸ方向の他方側Ｘ２で隙間を介して重なっている。

第１板部４１の外面には、支持体４０を移動体１０００に固定する際の第１固定面４６０として利用される第１固定板４６がビスによって固定されている。第２板部４２の外面には、支持体４０を移動体１０００に固定する際の第２固定面４７０として利用される第２固定板４７がビスによって固定されている。第３板部４３の外面には、支持体４０を移動体１０００に固定する際の第３固定面４８０として利用される第３固定板４８がビスによって固定されている。ここで、第１固定面４６０（第１固定板４６）、第２固定面４７０（第２固定板４７）、および第３固定面４８０（第３固定板４８）はいずれも、支持体４０において軸線Ｌ１の延在方向において同一の位置に軸線Ｌ１と平行に設けられている。

図１および図３に示すように、第１固定板４６では、３つの第１固定穴４６１がＸ方向で並んで開口している。第１固定穴４６１は、第１固定板４６から第１板部４１に向けて
突出した筒部４６２によって構成されており、筒部４６２は、第１板部４１に形成された穴に嵌っている。第２固定板４７では、３つの第２固定穴４７１がＹ方向で並んで開口している。第２固定穴４７１は、第２固定板４７から第２板部４２に向けて突出した筒部４７２によって構成されており、筒部４７２は、第２板部４２に形成された穴に嵌っている。第３固定板４８では、３つの第３固定穴４８１がＹ方向で並んで開口している。第３固定穴４８１は、第３固定板４８から第３板部４３に向けて突出した筒部４８２によって構成されており、筒部４８２は、第３板部４３に形成された穴に嵌っている。ここで、第１固定穴４６１、第２固定穴４７１、および第３固定穴４８１はいずれも、支持体４０において軸線Ｌ１の延在方向において同一の位置に設けられている。

このようにして、支持体４０には、支持体４０を移動体１０００に固定するための固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）が設けられる。従って、例えば、図１（ａ）に示すように、第１板部４１に設けた第１固定板４６（第１固定面４６０）を介して撮像装置１００を移動体１０００に固定することができ、この状態で、撮像装置１００は、光軸Ｌを水平方向に向ける。なお、第１板部４１に設けた第１固定板４６（第１固定面４６０）を介して撮像装置１００を移動体１０００に固定する際、第１固定穴４６１が位置決め穴やビス止め用に穴として利用される。

図１、図２、および図４に示すように、支持体４０は、第１板部４１のＺ方向の一方側Ｚ１の端部からＹ方向の他方側Ｙ２に屈曲した第４板部４４と、第１板部４１のＺ方向の他方側Ｚ２の端部からＹ方向の他方側Ｙ２に屈曲した第５板部４５とを有している。

図２（ｂ）および図４に示すように、第４板部４４には、穴４４１が形成されており、穴４４１には、Ｚ方向の一方側Ｚ１に突出するように第１軸６１が固定されている。第５板部４５には、穴４５１が形成されており、穴４５１には、後述する第２軸６２を回転可能に支持する筒状の軸受部材６７が固定されている。

図１、図２、および図４に示すように、第５板部４５において、Ｚ方向の他方側Ｚ２の面には、回転駆動機構５０の駆動源としてのモータ５１、コネクタ５２１、５２２が実装されたモータ基板５２、コネクタ５３等が固定されている。モータ５１の回転軸５１１は、第５板部４５を貫通する穴４５２を介して第５板部４５からＺ方向の一方側Ｚ１に突出し、回転軸５１１のうち、第５板部４５からＺ方向の一方側Ｚ１に突出している部分には、回転駆動機構５０の減速機構５５を構成する歯車５５１が固定されている。

（可動体３０の構成）
図５は、本発明を適用した撮像装置１００の回転支持部の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、回転支持部の分解斜視図、および回転支持部をさらに細かく分解したときの分解斜視図である。

図１、図２、および図４に示すように、可動体３０は、前後方向（Ｚ軸方向）に延在するケース３１を有しており、ケース３１の内側には、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に向けて、光学ユニット１０、第１ホルダ３２、Ｙ方向に重ねて配置された３枚の回路基板３３、３４、３５、および第２ホルダ３６が順に設けられている。

光学ユニット１０は、略直方体形状を有しており、固定板３７を介してケース３１に固定されている。固定板３７は、光学ユニット１０の上面に重なる上板部３７１と、上板部３７１のＸ方向の両側端部から下方に延在して光学ユニット１０の側面に重なる一対の側板部３７２、３７３とを有しており、側板部３７２、３７３がケース３１にネジ等によって固定されている。

可動体３０において、光学ユニット１０にＺ方向の他方側Ｚ２で隣り合う位置では、第１ホルダ３２がケース３１にビスによって固定されている。図２（ｂ）および図５に示すように、第１ホルダ３２のＺ方向の他方側Ｚ２の面では、段付の穴３２１が開口しており、かかる穴３２１には、第１軸６１を回転可能に支持する筒状の軸受部材６６が固定されている。

可動体３０において、第１ホルダ３２にＺ方向の他方側Ｚ２で隣り合う位置には、３枚の回路基板３３、３４、３５がＹ方向に重ねて配置されている。かかる回路基板３３、３４、３５は、光学ユニット１０およびモータ５１に対してフレキシブル配線基板等の配線材によって電気的に接続されている。また、回路基板３３、３４、３５には、後述するローリング補正、ピッチング補正、およびヨーイング補正を行うための制御回路や、電源回路が構成されている。また、光学ユニット１０、回路基板３３、３４、３５のいずれか、あるいはフレキブル配線基板には、揺動体１１０が光軸Ｌに直交する２軸周りに揺れた際、その角速度を検出するジャイロスコープ５９が設けられている。本形態では、その一例として、光学ユニット１０にジャイロスコープ５９が設けられている形態を示してある（図２参照）。

可動体３０において、回路基板３３、３４にＺ方向の他方側Ｚ２で隣り合う位置では、第２ホルダ３６がビスによって固定されている。図２および図５に示すように、第２ホルダ３６のＺ方向の他方側Ｚ２の面では、穴３６１が開口しており、かかる穴３６１には、第２軸６２が固定されている。第２軸６２は、支持体４０の第５板部４５に固定された軸受部材６７に回転可能に支持されている。なお、第２軸６２において、軸受部材６７にＺ方向の他方側Ｚ２で隣り合う位置には止め輪６８が嵌められている。

第２軸６２には歯車５５２が固定されており、歯車５５２は、モータ５１の回転軸５１１に固定された歯車５５１と噛み合っている。本形態において、歯車５５２は、歯車５５１より大径であり、歯車５５１、５５２は、回転駆動機構５０において減速機構５５を構成している。

ここで、第１軸６１および第２軸６２は、軸線Ｌ１上に位置している。従って、支持体４０は、Ｚ方向の両側端部で第１軸６１および第２軸６２を介して可動体３０を軸線Ｌ１周りに回転可能に支持している。また、第１軸６１および軸受部材６６は、支持体４０の軸線Ｌ１の延在方向の一方側Ｚ１の端部で可動体３０を回転可能に支持する第１回転支持部を構成し、第２軸６２および軸受部材６７は、支持体４０の軸線Ｌ１の延在方向の他方側Ｚ２の端部で可動体３０を回転可能に支持する第２回転支持部を構成している。それ故、回転駆動機構５０は、可動体３０を軸線Ｌ１周り回転させることができる。

（撮像装置１００の全体構成）
このように構成した撮像装置１００において、支持体４０は、第１板部４１、第２板部４２および第３板部４３が可動体３０の周りを三方から囲んでいる。但し、第１板部４１と可動体３０との間、第２板部４２と可動体３０との間、および第３板部４３と可動体３０との間には隙間が存在している。このため、支持体４０は、可動体３０が軸線Ｌ１周り回転することを妨げることがない。但し、可動体３０の軸線Ｌ１周りの回転可能範囲は、可動体３０が軸線Ｌ１周り回転したときの可動体３０と支持体４０との干渉によって規制されている。本形態では、可動体３０の軸線Ｌ１周りの回転可能範囲は、回転駆動機構５０による駆動を停止した状態から軸線Ｌ１周りの一方側および他方側の双方に対して３０°以上である。本形態では、軸線Ｌ１周りの一方側および他方側の双方に対して６０°に設定されている。

また、撮像装置１００では、固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３
固定面４８０）が、軸線Ｌ１の延在方向において光学ユニット１０とモータ５１との間に位置する。また、可動体３０は、軸線Ｌ１の延在方向における光学ユニット１０とモータ５１との間に回路基板３３、３４、３５を備え、可動体３０の軸線Ｌ１の延在方向における寸法が、軸線Ｌ１に対して直交する方向の寸法より長い。

図２（ａ）に示すように可動体３０の重心Ｇ３０は、軸線Ｌ１の延在方向において可動体３０の略中央位置にある。このため、可動体３０の重心Ｇ３０は、軸線Ｌ１の延在方向において固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）と重なる位置にある。すなわち、可動体３０の重心Ｇ３０は、軸線Ｌ１の延在方向において固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）と等しい位置にある。このため、Ｙ方向からみたとき、可動体３０の重心Ｇ３０は、第１固定面４６０と重なり、Ｘ方向からみたとき、可動体３０の重心Ｇ３０は、第２固定面４７０および第３固定面４８０と重なっている。

また、本形態では、可動体３０の重心Ｇ３０は、Ｙ方向（上下方向）において、回路基板３３と回路基板３４との間にある。このため、図３に示すように、可動体３０の重心Ｇ３０は、Ｙ方向（上下方向）において、軸線Ｌ１より重力方向の下方に位置する。

（制御系の構成）
図６は、本発明を適用した撮像装置１００におけるローリング補正のための制御系の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、制御系全体の説明図、および慣性センサ９０の説明図である。図６（ａ）に示すように、本形態の撮像装置１００は、慣性センサ９０と、制御系を有しており、移動体１０００の傾きによって撮像装置１００が傾くと、その角速度や加速度を慣性センサ９０が検出し、傾斜角度情報生成部５８は、慣性センサ９０での検出結果に基づいて傾斜角度情報を生成する。より具体的には、傾斜角度情報生成部５８は、慣性センサ９０で検出した角速度や加速度データを積分して傾斜角度情報を生成する。すなわち、図６（ｂ）に示すように、移動体１０００が実線で示す姿勢Ｆ１から一点鎖線Ｆ２で示す姿勢に傾いた際、慣性センサ９０は、Ｘ軸（Ｘ方向に延在する軸線）周りの角速度、Ｙ軸（Ｙ方向に延在する軸線）周りの角速度、Ｚ軸（Ｚ方向に延在する軸線）周りの角速度、Ｘ方向の加速度、Ｙ方向の加速度、およびＺ方向の加速度を検出する。従って、慣性センサ９０は、移動体１０００が傾いて移動体１０００が傾いた際の角速度と、移動体１０００が傾いた際に移動体１０００に加わる加速度を検出することができる。それ故、本形態では、図６（ａ）に示すように、制御系によって、加速度を含まない移動体１０００の傾き、および加速度による移動体１０００の傾きの双方を補正することができる。

本形態では、上記の補正を行うにあたって、撮像装置１００には、モータ５１を備えたモータ回路５７が構成されており、モータ回路５７では、まず、傾斜角度情報に基づいて、位置指令５７１が行われる。本形態では、位置指令５７１に基づいて位置制御５７２およびベクトル制御５７３が行われ、ドライバ５７４がモータ５１を駆動する。その結果、モータ５１の回転が減速機構５５を介して可動体３０に伝達される結果、可動体３０（光学ユニット１０）は、傾きを解消する方向に軸線Ｌ１周りに駆動される。

その際、モータ５１での回転は、ホール素子５７５によって監視され、ホール素子５７５の検出結果は、Ａ／Ｄコンバータ５７６およびエンコーダ５７７を介してフィードバックされ、可動体３０（光学ユニット１０）は、光軸Ｌ周りの傾きが解消される。

（光学ユニット１０の構成）
図７は、本発明を適用した撮像装置１００の光学ユニット１０の分解斜視図である。図７に示すように、光学ユニット１０は、筒状ケース１２１を備えたユニットケース１２０
と、撮像モジュール１を備えた揺動体１１０と、揺動体１１０がユニットケース１２０に対して揺動可能に支持された状態とする支持機構としてのジンバル機構１３０と、揺動体１１０とユニットケース１２０との間に構成された揺動用駆動機構１５０とを有している。揺動用駆動機構１５０は、光軸Ｌに対して直交する２つの軸線（第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２）周りに揺動体１１０を揺動させる。

ユニットケース１２０は、筒状ケース１２１のＺ方向の一方側Ｚ１の端部に固定されたカバー１２６と、筒状ケース１２１のＺ方向の他方側Ｚ２に配置された第１底板１２４と、第１底板１２４に対してＺ方向の他方側Ｚ２に配置された第２底板１２５とを有しており、第２底板１２５は、内側に第１底板１２４を保持した状態で筒状ケース１２１に固定されている。その際、筒状ケース１２１と第２底板１２５との間には、揺動体１１０の周りを囲むように配置された矩形枠状の板状ストッパ１２８を設けられる。板状ストッパ１２８は、揺動体１１０のＺ方向の他方側Ｚ２への可動範囲を規定している。

揺動体１１０は、レンズ１ａや撮像素子１ｂ（図２（ａ）参照）等の光学素子を備えた撮像モジュール１を有しており、撮像モジュール１は、フレーム１１５に保持されている。撮像モジュール１において、レンズ１ａはレンズホルダ１１４に保持されている。レンズホルダ１１４にはウエイト１１６が固定されており、ウエイト１１６は、揺動体１１０の光軸Ｌの延在方向における重心位置を調整している。フレーム１１５のＸ方向の両側端部およびＹ方向の両側端部には、コイル１５６が保持されている。揺動体１１０には、撮像素子１ｂで得られた信号等を出力するためのフレキシブル配線基板１１８が接続されており、フレキシブル配線基板１１８のうち、レンズホルダ１１４と重なる部分にはジャイロスコープ５９（図２（ａ）参照）が実装されている。

揺動用駆動機構１５０は、板状の磁石１５２とコイル１５６とを利用した磁気駆動機構である。コイル１５６は揺動体１１０に保持されている。磁石１５２は、筒状ケース１２１のＸ方向の両側の内面、およびＹ方向の両側の内面に保持され、コイル１５６と対向している。

光学ユニット１０において、ピッチング方向およびヨーイング方向の振れを補正するには、揺動体１１０を光軸Ｌ方向に交差する第１軸線Ｒ１周りに揺動可能に支持するとともに、揺動体１１０を光軸Ｌ方向および第１軸線Ｒ１に交差する第２軸線Ｒ２周りに揺動可能に支持する必要がある。このため、揺動体１１０とユニットケース１２０との間にはジンバル機構１３０（支持機構）が構成されている。本形態においては、ジンバル機構１３０を構成するにあたって、矩形枠状の可動枠１３８が用いられている。可動枠１３８の４つの角のうち、第１軸線Ｒ１の延在方向の対角に位置する２つの角部は、球体（図示せず）等を介してカバー１２６の凸部１２６ａに揺動可能に支持され、第２軸線Ｒ２の延在方向の対角に位置する２つの角部は、球体（図示せず）等を介して揺動体１１０のフレーム１１５を揺動可能に支持している。揺動体１１０とカバー１２６との間には、揺動用駆動機構１５０が停止状態にあるときの揺動体１１０の姿勢を規定する板状バネ１４０が設けられている。板状バネ１４０は、金属板を所定形状に加工したバネ部材であり、揺動体１１０およびカバー１２６に接続されている。

（ピッチング補正およびヨーイング補正）
光学ユニット１０において、移動体１０００の動きに連動して、揺動体１１０がピッチング方向およびヨーイング方向に振れると、かかる振れはジャイロスコープ５９（図２（ａ）参照）によって検出され、かかる検出結果に基づいて、揺動用駆動機構１５０が制御される。すなわち、ジャイロスコープ５９で検出した振れを打ち消すような駆動電流をコイル１５６に供給される結果、揺動体１１０は、第１軸線Ｒ１周りに振れとは反対方向に揺動するとともに、第２軸線Ｒ２周りに振れとは反対方向に揺動し、ピッチング方向およ
びヨーイング方向の振れが補正される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の撮像装置１００は、撮像用の光学ユニット１０を備えた可動体３０と、可動体３０を光学ユニット１０の光軸Ｌと平行な軸線Ｌ１周りに回転可能に支持する支持体４０とを有しており、支持体４０は、支持体４０を移動体１０００に固定するための固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）を軸線Ｌ１に対して直交する方向に備えている。このため、支持体４０の固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）を介して車両等の移動体１０００に撮像装置１００を固定すると、光学ユニット１０は、光軸Ｌを水平方向に向けて移動体１０００に支持される。

また、光学ユニット１０が光軸Ｌ周りに傾くように移動体１０００が傾いた際、回転駆動機構５０は、撮像装置１００の支持体４０に設けた慣性センサ９０、あるいは移動体１０００に設けた慣性センサ９０が検出した結果に基づいて可動体３０を軸線Ｌ１周りに回転させ、移動体１０００の傾きによる影響を補正する。このため、移動体１０００が傾いた際の角速度や加速度（遠心力）を受けて光学ユニット１０が光軸Ｌ周りに傾いた場合でも、光学ユニット１０の光軸Ｌ周りの傾きを補正することができる。

また、撮像装置１００は、支持体４０に、可動体３０の軸線Ｌ１周りの傾きを検出する慣性センサ９０を設けたため、撮像装置１００自身によって、移動体１０００が傾いた際の移動体１０００の軸線Ｌ１周りの傾きを検出し、かかる傾き分だけ可動体を軸線Ｌ１周りに回転させることで移動体の傾きによる影響を補正することができる。または、撮像装置１００は、移動体１０００に搭載した慣性センサ９０からの検出結果により移動体１０００が傾いた際の移動体１０００の軸線Ｌ１周りの傾きを検出し、かかる傾き分だけ可動体を軸線Ｌ１周りに回転させることで移動体の傾きによる影響を補正することができる。

また、支持体４０の固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）は、軸線Ｌ１の延在方向において光学ユニット１０とモータ５１との間に位置する。このため、重さが比較的重い光学ユニット１０と駆動源（モータ５１）との間に固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）がある。従って、撮像装置１００を移動体１０００にバランスよく固定することができるので、撮像装置１００が外力によって振動することを抑制することができる。また、可動体３０の重心Ｇ３０は、軸線Ｌ１の延在方向において固定面（第１固定面４６０、第２固定面４７０および第３固定面４８０）と重なる位置にある。従って、撮像装置１００を移動体１０００にバランスよく固定することができるので、撮像装置１００が外力によって振動することを抑制することができる。

また、可動体３０は、軸線Ｌ１の延在方向における寸法が、軸線Ｌ１に対して直交する方向の寸法より長いため、撮像装置１００の光軸Ｌに直交する方向のサイズを小さくすることができる。

また、支持体４０の軸線Ｌ１の延在方向の一方側端部に可動体３０を回転可能に支持する第１軸６１および軸受部材６６（第１回転支持部）が設けられ、支持体４０の軸線Ｌ１の延在方向の他方側端部に可動体３０を回転可能に支持する第２軸６２および軸受部材６７（第２回転支持部）が設けられている。このため、支持体４０は、可動体３０を軸線Ｌ１の延在方向で離間した２個所で安定した状態に支持することができる。

また、可動体３０の重心Ｇ３０が、軸線Ｌ１より重力方向の下方に位置するため、可動体３０に加速度が作用していないとき、可動体３０は、可動体３０の自重によって鉛直方
向に吊り下げられた状態となるので、光学ユニット１０は、光軸Ｌを水平方向に向けて姿勢となる。

さらに、軸線Ｌ１は、光学ユニット１０のレンズ１ａを通るように延在しているため、光学ユニット１０の光軸Ｌ周りの傾きを補正するために可動体３０を回転させるスペースを小さくすることができる。

また、回転駆動機構５０には、駆動源としてモータ５１が用いられており、かかるモータ５１では、ロータ磁石による吸引力と反発力とを利用するので、ローレンツ力を利用した場合に比して大きなトルクを得ることができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、可動体３０の重心Ｇ３０が、軸線Ｌ１より重力方向の下方に位置していたが、可動体３０の重心Ｇ３０が、軸線Ｌ１上に位置する形態を採用してもよい。かかる構成によれば、撮像装置１００に水平方向（Ｘ方向）の加速度が作用した場合でも、可動体３０に振動が発生しにくい。

上記実施の形態では、移動体１０００として車両を例示したが、移動体１０００としては、車両以外にジェットコースタや無人飛行機等を挙げることができる。

１撮像モジュール、１ａレンズ、１ｂ撮像素子、１０光学ユニット、３０可動体、３１ケース、３２第１ホルダ、３３、３４、３５回路基板、３６第２ホルダ、４０支持体、４１第１板部、４２第２板部、４３第３板部、４４第４板部、４５第５板部、４６第１固定板、４７第２固定板、４８第３固定板、５０回転駆動機構、５１モータ、５５減速機構、５９ジャイロスコープ、６１第１軸（第１回転支持部）、６２第２軸（第２回転支持部）、６６軸受部材（第１回転支持部）、６７軸受部材（第２回転支持部）、９０慣性センサ、１００撮像装置、１１０揺動体、１３０ジンバル機構、１４０板状バネ、１５０揺動用駆動機構、４６０第１固定面、４７０第２固定面、４８０第３固定面、５５１、５５２歯車、１０００移動体、Ｇ３０重心、Ｌ光軸、Ｌ０軸線、Ｌ１軸線、Ｒ１第１軸線、Ｒ２
第２軸線

Claims

撮像用の光学ユニットを備えた可動体と、
前記可動体を前記光学ユニットの光軸と同一の軸線周りまたは前記光軸と平行な軸線周りに回転可能に支持する支持体と、
前記可動体を前記軸線周りに回転させる回転駆動機構と、
を有し、
前記支持体は、前記支持体を移動体に固定するための固定面を前記軸線に対して直交する方向に備えていることを特徴とする撮像装置。
前記移動体の前記軸線周りの傾きを検出する慣性センサを有し、
前記回転駆動機構は、前記慣性センサの検出結果に基づいて前記可動体を前記軸線周り回転させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記慣性センサは、前記支持体に保持されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記慣性センサは、前記移動体に保持されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記慣性センサは、前記可動体が傾いた際の角速度と、前記可動体に加わる加速度を検出することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
前記回転駆動機構は、駆動源がモータであり、
前記固定面は、前記軸線の延在方向において前記光学ユニットと前記モータとの間に位置す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撮像装置。
前記可動体は、前記軸線の延在方向における前記光学ユニットと前記モータとの間に回路基板を備え、
前記可動体の前記軸線の延在方向における寸法が、前記軸線に対して直交する方向の寸法より長いことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記可動体の重心が、前記軸線の延在方向において前記固定面と重なる位置にあることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
前記モータは、前記支持体に保持され、
前記支持体の前記軸線の延在方向の一方側端部に前記可動体を回転可能に支持する第１回転支持部が設けられ、前記支持体の前記軸線の延在方向の他方側端部に前記可動体を回転可能に支持する第２回転支持部が設けられていることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
前記可動体の重心が、前記軸線より重力方向の下方に位置することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の撮像装置。
前記可動体の重心が、前記軸線と重力方向の同一位置にあることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の撮像装置。
前記軸線は、前記光学ユニットのレンズを通るように延在していることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の撮像装置。
前記支持体は、前記可動体を隙間を介して前記軸線に対して直交する三方から囲み、
前記可動体の前記軸線周りの回転可能範囲は、前記可動体が前記軸線周りに回転したときの前記可動体と前記支持体との干渉によって規制されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の撮像装置。
前記可動体の前記軸線周りの回転可能範囲は、前記回転駆動機構による駆動を停止した状態から前記軸線周りの一方側および他方側の双方に対して３０°以上であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の撮像装置。
前記光学ユニットは、レンズおよび撮像素子を備えた撮像モジュールと、前記撮像モジュールを前記光軸に対して交差する２つの軸線周りに揺動させる揺動駆動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の撮像装置。