JP2017116577A - 可動体の重心調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジンバル機構の揺動軸線に対する可動体の重心の位置ずれをウェイトによって解消すること。【解決手段】振れ補正機能付きユニット１は、光学モジュール２をホルダ４０で保持した可動体１０と、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持するジンバル機構３０を有する。予め、遠心力による可動体１０の変位と、変位を解消できるウェイト１１の重量との対応関係を定めた対応テーブル１２４を作成しておく。可動体１０の重心調整を行うときは、まず、可動体１０に遠心力を作用させて遠心力に起因する可動体１０の変位を測定する。次に、対応テーブル１２４を参照し、測定した変位量に対応するウェイト１１の重量を決定する。決定した重量のウェイト１１を可動体１０に取り付けると、可動体１０の重心Ｗと、ジンバル機構３０の揺動軸線との鉛直方向の位置ずれが解消される。【選択図】図６

Description

本発明は、ジンバル機構によって揺動可能に支持される可動体の重心調整方法に関する。

従来から、撮影用の光学ユニットが搭載された各種の光学機器が用いられている。かかる光学ユニットは、手振れや振動による撮影画像の乱れを抑制するために、光学モジュールを揺動させて振れを補正する振れ補正用駆動機構を備える。特許文献１には、この種の振れ補正機能付き光学ユニットが開示されている。特許文献１の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学モジュールを搭載した可動体をケース（固定体）に対して揺動可能に支持するための支持機構として、可動体と固定体との間に配置したジンバル機構を備える。

特開２０１５−６４５０１号公報

振れ補正機能付き光学ユニットは、可動体の重心と、可動体を支持するジンバル機構による支持位置（揺動軸線の位置）とが一致しない場合、外部からの振動によって可動体が共振するなどの不都合がある。そこで、可動体にウェイトを取り付けて重心位置を調節することが行われている。しかしながら、可動体の重心とジンバル機構の揺動軸線との位置ずれを正確に求めることは難しく、可動体の重心とジンバル機構の揺動軸線との位置ずれを解消するための正確なウェイトの重量を求めることは難しい。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、ジンバル機構の揺動軸線に対する可動体の重心の位置ずれ（可動体の重心ずれ）をウェイトによって容易に且つ確実に解消することができる重心調整方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、固定体に対して、ジンバル機構によって揺動可能に支持される可動体の重心調整方法であって、前記固定体を前記ジンバル機構の揺動軸線と交差する回転軸線周りに所定の回転速度で回転させた場合の遠心力による前記可動体の変位と、前記変位を補正するウェイトの重量との対応関係を定める対応テーブルを作成し、前記固定体を前記回転軸線周りに前記所定の回転速度で回転させた場合の前記可動体の変位を測定する変位測定工程と、前記変位測定工程で測定した前記変位に対応づけられた前記ウェイトの重量を前記対応テーブルに基づいて決定するウェイト決定工程と、を行うことを特徴とする。

本発明によれば、予め、遠心力による可動体の変位と、変位を補正できるウェイトの重量との対応関係を求めて対応テーブルを作成しておくので、可動体の変位を測定し、測定値に基づいて対応テーブルを参照し、適切なウェイトの重量を選択できる。このような方法によれば、可動体の重量や寸法、取付位置のばらつきがあっても、このようなばらつきを測定することなく、遠心力による可動体の変位を測定するだけで、可動体の重心ずれ（可動体の重心とジンバル機構の揺動軸線との位置ずれ）を解消することのできるウェイトの重量を正確に求めることができる。従って、適切なウェイトの重量を容易に且つ正確に決定でき、可動体の重心ずれをウェイトによって容易に且つ確実に解消できる。

本発明において、前記回転軸線は、前記ジンバル機構の揺動軸線と直交することが望ましい。このようにすると、遠心力に基づく可動体の変位量を容易に測定できる。従って、適切なウェイトの重量を容易に且つ正確に決定できる。

本発明において、前記変位測定工程において、前記可動体に対して前記回転軸線の方向に測定光を照射して前記可動体の変位を測定することが望ましい。このようにすると、可動体を保持する固定体側の構造体によって測定光が遮られるおそれが少ない。また、接触式の変位検出装置では遠心力を発生させるような高速回転での可動体変位を測定することはできないのに対して、光学式の変位検出装置を用いて検出するので、適切なウェイトの重量を容易に且つ正確に決定できる。

前記ウェイトを取り付けていない状態における前記可動体の重心は、前記ジンバル機構の揺動軸線に対して鉛直方向の下方側に位置することが望ましい。このようにすると、重心の調整はウェイトを追加で載せることによって行うことができ、ウェイトを除去する必要がない。従って、ウェイトの追加と除去の両方を行う場合と比較して重心調整が容易である。

本発明において、前記変位測定工程では、前記可動体に前記ウェイトを取り付けていない状態で前記固定体を前記回転軸線周りに回転させることが望ましい。このようにすると、遠心力による変位が大きい状態で変位を測定できる。従って、変位量の測定精度を向上させることができ、その結果、適切なウェイトの重量を精度良く求めることができる。

本発明において、前記ウェイトとして環状の部材を用いることができる。このような形状のウェイトを用いれば、周方向に均等に重量を配置することができる。従って、重心の位置が鉛直方向と交差する方向にずれることを回避できる。

本発明において、前記ウェイトとして、金属粒子を含む半固形物もしくは流動物を用いることができる。このようにすると、ウェイトの取付位置および取付量の調節が容易である。

本発明において、前記可動体には光学素子が搭載され、前記ジンバル機構は、前記可動体を直交する２本の揺動軸線周りに揺動可能に支持することが望ましい。このようにすると、可動体が光学素子を搭載する光学モジュールを備える場合に、光学モジュールの撮影画像が外部振動の影響を受けにくい光学ユニットを構成できる。

本発明によれば、予め、遠心力による可動体の変位と、変位を解消できるウェイトの重量との対応関係を求めて対応テーブルを作成しておくので、可動体の重量や寸法、取付位置のばらつきがあっても、このようなばらつきを測定することなく、遠心力による可動体の変位を測定するだけで、可動体の重心とジンバル機構の揺動軸線との鉛直方向の位置ずれを解消することのできるウェイトの重量を正確に求めることができる。従って、適切なウェイトの重量を容易に且つ正確に決定でき、ジンバル機構の揺動軸線に対する可動体の重心の鉛直方向の位置ずれをウェイトによって容易に且つ確実に解消できる。

本発明を適用した振れ補正機能付きユニットの斜視図である。 図１の振れ補正機能付きユニットの断面図である。 図１の振れ補正機能付きユニットの分解斜視図である。 ジンバル機構および振れ補正用駆動機構の説明図である。 可動体の重心調整方法の説明図である。 対応テーブルの説明図である。 可動体の重心調整方法のフローチャートである。

（全体構成）
以下に、図面を参照して、本発明の振れ補正機能付きユニットにおける可動体の重心調整方法の実施の形態を説明する。図１は振れ補正機能付きユニットの斜視図であり、図２は振れ補正機能付きユニット１の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。図１、図２に示す振れ補正機能付きユニット１は光学モジュール２を搭載しており、例えばカメラ付き携帯電話機、ドライブレコーダー等の光学機器や、ヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等に搭載されるアクションカメラやウエアラブルカメラ等の光学機器に用いられる。このような光学機器では、撮影時に振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生することを回避するため、振れ補正機能付きユニット１を駆動して振れを補正する。

本明細書において、ＸＹＺの３軸は互いに直交する方向であり、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ、他方側を−Ｘで示し、Ｙ軸方向の一方側を＋Ｙ、他方側を−Ｙで示し、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ、他方側を−Ｚで示す。Ｚ軸方向は、振れ補正機能付きユニット１の中心軸線Ｌである。中心軸線Ｌ方向は、振れ補正機能付きユニット１に搭載される光学モジュール２の光軸方向である。また、−Ｚ方向は光軸方向の像側を向く方向、＋Ｚ方向は光軸方向の被写体側を向く方向である。振れ補正機能付きユニット１の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）に相当する。また、Ｚ軸周りの回転は、いわゆるローリングに相当する。

図３は振れ補正機能付きユニット１の分解斜視図である。図２、図３に示すように、振れ補正機能付きユニット１は、可動体１０と、固定体２０と、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持するジンバル機構３０と、可動体１０を固定体２０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５０と、可動体１０と固定体２０とを接続する板状バネ７０と、フレキシブル配線基板８０を備える。振れ補正機能付きユニット１は、フレキシブル配線基板８０を介して、振れ補正機能付きユニット１を搭載する光学機器の本体側に設けられた上位の制御装置に電気的に接続される。制御装置には、光学機器に振れが発生したときに振れを検出するジャイロスコープ（振れ検出センサ）の出力が入力される。制御装置は、ジャイロスコープの出力に基づいて振れ補正用駆動機構５０を駆動して可動体１０を揺動させ、振れ補正を行う。

可動体１０は、ジンバル機構３０により、中心軸線Ｌと交差する第１軸線Ｒ１（図１参照）回りに揺動可能に支持されているとともに、中心軸線Ｌおよび第１軸線Ｒ１と交差する第２軸線Ｒ２（図１参照）回りに揺動可能に支持されている。第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２は、固定体２０の対角方向であり、中心軸線Ｌと直交する。また、第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２は、互いに直交する。

（固定体）
固定体２０は、Ｚ軸方向に見た場合に略正方形の外形をした第１ケース２１０と、第１ケース２１０に対して−Ｚ方向側から組み付けられる第２ケース２５０を備える。第１ケース２１０は、溶接等により第２ケース２５０と固定される。第１ケース２１０は、可動体１０の周りを囲む角筒状の胴部２１１と、胴部２１１の＋Ｚ方向の端部から内側に張り出した矩形枠状の端板部２１２を備える。端板部２１２の中央には窓２１４が形成されている。胴部２１１は、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各方向に位置する側板部２１６を備える。

第２ケース２５０は、矩形枠状の第１部材２５１と、第１部材２５１の＋Ｚ方向側に取り付けられる矩形枠状の第２部材２５２の２部材によって構成される。第２ケース２５０は矩形の開口部２５３が設けられている。開口部２５３の内周側には、可動体１０と固定体２０とを接続する板状バネ７０が配置される。第２部材２５２は、第１軸線Ｒ１上の対角位置から＋Ｚ方向に立ち上がる側壁部２５４、２５５を備える。側壁部２５４、２５５には、ジンバル機構３０の第１揺動支持部３６を構成する第１接点バネ保持部３１が形成されている。

（振れ補正用駆動機構）
図４はジンバル機構３０および振れ補正用駆動機構５０の説明図であり、図４（ａ）は振れ補正機能付きユニット１から第１ケース２１０および光学モジュール２を取り外した状態の斜視図、図４（ｂ）は第２揺動支持部３７の部分付断面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。振れ補正用駆動機構５０は、固定体２０と可動体１０の間に設けられた４組の磁気駆動機構５１を備える。各磁気駆動機構５１は、磁石５２とコイル５３を備える。コイル５３は空芯コイルであり、可動体１０の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側の側面、ならびに可動体１０の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側の側面に保持される。図２、図３に示すように、磁石５２は、第１ケース２１０の胴部２１１において、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各方向に位置する側板部２１６の内面に保持される。従って、可動体１０と第１ケース２１０の胴部２１１との間では、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側のいずれにおいても、磁石５２とコイル５３とが対向する。

磁石５２は、胴部２１１に接する外面側と、コイル５３に面する内面側が異なる極に着磁されている。また、磁石５２は中心軸線Ｌ方向（すなわち、Ｚ軸方向）に２分割され、内面側の磁極が分割位置を境にして異なるように着磁されている。このため、コイル５３は、上下の長辺部分が有効辺として利用される。４つの磁石は、外面側および内面側に対する着磁パターンが同一である。第１ケース２１０は磁性材料から構成されており、磁石５２に対するヨークとして機能する。

図４に示すように、磁気駆動機構５１は、可動体１０の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側に位置する２組の磁石５２およびコイル５３からなる第１磁気駆動機構５１Ｘと、可動体１０の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側に位置する２組の磁石５２とコイル５３からなる第２磁気駆動機構５１Ｙを備える。第１磁気駆動機構５１Ｘを構成する２つのコイル５３は、通電時にＸ軸周りの同一方向の磁気駆動力が発生するように配線接続されている。また、第２磁気駆動機構５１Ｙを構成する２つのコイル５３は、通電時にＹ軸周りの同一方向の磁気駆動力が発生するように配線接続されている。従って、第１磁気駆動機構５１Ｘのコイル５３に通電すると、可動体１０を挟んでＹ軸方向に対向する２か所でＸ軸周りの同一方向の回転力が可動体１０に加わる。また、第２磁気駆動機構５１Ｙのコイル５３に通電すると、可動体１０を挟んでＸ軸方向に対向する２か所でＹ軸周りの同一方向の回転力が可動体１０に加わる。従って、第１磁気駆動機構５１Ｘのコイルに通電することにより、ピッチング（縦揺れ）方向の振れ補正を行うことができる。また、第２磁気駆動機構５１Ｙのコイルに通電することにより、ヨーイング（横揺れ）方向の振れ補正を行うことができる。

（可動体）
図２、図３に示すように、可動体１０は、光学モジュール２と、光学モジュール２を保持するホルダ４０と、光学モジュール２の＋Ｚ方向側の端部に固定されたウェイト１１と、ホルダ４０の−Ｚ方向の端部に取り付けられる枠状のストッパー４９を備える。ストッパー４９は、可動体１０が揺動する際に固定体２０の第２ケース２５０の内周面と当接して可動体１０の揺動範囲を規制する。光学モジュール２は、光軸方向（中心軸線Ｌ方向）がＺ軸方向と一致するように配置される。図２に示すように、光学モジュール２は、光学
素子としてのレンズユニットを保持する円柱状の上部モジュール２Ａを備える。上部モジュール２Ａの＋Ｚ方向側の端部からは円柱状のレンズホルダ４が突出し、レンズホルダ４の外周側には、＋Ｚ方向側を向く環状面５が設けられている。ウェイト１１は、環状面５に当接し、レンズホルダ４の外周側および＋Ｚ方向側を囲むように取り付けられる。ウェイト１１は非磁性の金属からなるため、ウェイト１１と磁石５２との間には磁気的な吸引力が発生しない。

ウェイト１１は、可動体１０のＺ軸方向における重心位置を調節するために取り付けられている。ウェイト１１は複数枚の金属板１２を積層した環状の部材であり、その中央には円形開口１３が設けられている。図２に示すように、ウェイト１１は、例えば３枚の金属板１２によって構成される。金属板１２はＺ軸方向に積層され、最も下層に位置する金属板１２は環状面５に当接する。本形態のウェイト１１は、金属板１２の枚数を増減することによってその重量が調節される。すなわち、ウェイト１１として、金属板１２を所望の枚数だけ積層したものを用いることができる。

ホルダ４０は、Ｚ軸方向に見た場合の平面形状が略正方向形である枠部４１を備えており、枠部４１の中央には光学モジュール２を配置するための円形の保持孔４２（図２参照）が形成されている。光学モジュール２は、ホルダ４０に固定される際、ホルダ４０に設けられた図示しない基準面に対してＺ軸方向に当接して位置決めされる。

図３に示すように、枠部４１の＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各側端縁には、＋Ｚ方向に立ち上がる壁部４４が配置されている。壁部４４は保持孔４２の外周側を囲むように配置され、枠部４１の各側端縁の中央でＸ軸方向もしくはＹ軸方向に直線状に延在する。４箇所の壁部４４は、それぞれ、保持孔４２とは反対側を向く外側面に形成されたコイル保持部４５を備える。コイル保持部４５は矩形の凸部であり、磁気駆動機構５１のコイル５３が取り付けられる。図２に示すように、コイル保持部４５は、コイル５３の中央から磁石５２の側に突出しており、磁石５２と対向する。振動等によって可動体１０がＸ軸方向もしくはＹ軸方向に変位する際、コイル保持部４５が磁石５２と当接して可動体１０の移動範囲を規制する。

枠部４１には、コイル５３に対する給電用のフレキシブル配線基板８０が取り付けられる。フレキシブル配線基板８０は、４箇所の壁部４４の内周側に沿って延在する矩形枠部分８１と、矩形枠部分８１の内周縁から保持孔４２を通って−Ｚ方向に引き出される帯状の引き回し部８２と、引き回し部８２の−Ｚ方向の端部に設けられる平板状部分８３を備える。矩形枠部分８１には４つのコイル５３が接続される。平板状部分８３は第２ケース２５０の開口部２５３よりも−Ｚ方向側に位置し、光学モジュール２に設けられた電子部品に接続される。

枠部４１の第１軸線Ｒ１上の対角位置には、第１軸線Ｒ１に対して垂直な面によって切り欠かれた切り欠き部４６が設けられている。可動体１０を固定体２０に対して組み付けると、第２ケース２５０の第１軸線Ｒ１上の対角位置に設けられた側壁部２５４、２５５が切り欠き部４６に配置される。従って、側壁部２５４、２５５に設けられた第１接点バネ保持部３１が枠部４１の第１軸線Ｒ１上の対角位置に配置される（図４参照）。また、枠部４１の第２軸線Ｒ２上の対角位置には、ジンバル機構３０の第２揺動支持部３７を構成する第２接点バネ保持部３２が形成されている。

枠部４１の外周面は、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各面がＺ軸方向の途中位置で段差のある形状になっている。すなわち、図２、図３に示すように、枠部４１の外周面の−Ｚ方向側の部分には内周側に凹んだ段部４７が設けられ、段部４７の−Ｚ方向の端部にストッパー４９が取り付けられている。段部４７は、＋Ｘ方向側、−Ｘ
方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側を向く各面の中央に形成された固定用凸部４８を備える。固定用凸部４８はＺ軸方向に直線状に延びており、板状バネ７０を係合する係合部として機能する。

（ジンバル機構）
可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持するジンバル機構３０は、第２ケース２５０とホルダ４０との間に構成されている。ジンバル機構３０は、図４（ａ）に示すように、可動体１０を固定体２０に対して組み付けたときに第１軸線Ｒ１方向で離間する２か所に配置される第１揺動支持部３６と、第２軸線Ｒ２方向で離間する２か所に配置される第２揺動支持部３７と、第１揺動支持部３６および第２揺動支持部３７によって支持される可動枠３９を備える。

図３、図４に示すように、可動枠３９は概略矩形状のジンバルばねである。可動枠３９は、中心軸線Ｌ回りの４か所に設けられた支点部３９１と、中心軸線Ｌ回りで隣り合う支点部３９１を繋ぐ連結部３９２を備える。各支点部３９１の内側面には溶接等によって金属製の球体３８（図４（ｂ）参照）が固定されている。この球体３８によって、各支点部３９１に可動枠３９の中心を向く半球状の凸面が設けられている。連結部３９２は、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向に延在する蛇行部３９３を備えており、中心軸線Ｌに対して直交する方向に弾性変形可能である。

第１揺動支持部３６は、固定体２０の第２ケース２５０に設けられた第１接点バネ保持部３１と、第１接点バネ保持部３１に保持される第１接点バネ３３を備える。第１接点バネ３３は、Ｕ字状に屈曲した金属製の板バネである。第１揺動支持部３６は、第１軸線Ｒ１方向の対角位置に設けられた支点部３９１の内周側に配置され、第１軸線Ｒ１方向に弾性変形可能な状態に取り付けられた第１接点バネ３３を介して可動枠３９を支持する。

第２揺動支持部３７は、可動体１０のホルダ４０に設けられた第２接点バネ保持部３２と、第２接点バネ保持部３２に保持される第２接点バネ３４を備える。第２接点バネ３４は、Ｕ字状に屈曲した金属製の板バネであり、第１接点バネ３３と同一形状である。第２揺動支持部３７は、第２軸線Ｒ２方向に弾性変形可能な状態に取り付けられた第２接点バネ３４を介して可動枠３９を支持する。

第１揺動支持部３６の第１接点バネ３３および第２揺動支持部３７の第２接点バネ３４には、それぞれ、支点部３９１に溶接された球体３８（図４（ｂ）参照）に接触する半球状の接点部が形成される。可動枠３９は、中心軸線Ｌ回りの４か所に設けられた支点部３９１が、第１接点バネ３３および第２接点バネ３４の半球状の接点部と球体３８とが点接触することによって支持される。従って、可動枠３９は、中心軸線Ｌ方向と直交する２方向（第１軸線Ｒ１方向および第２軸線Ｒ２方向）の各方向回りに回転可能な状態で支持される。

（板状バネ）
板状バネ７０は、図２に示すように、固定体２０の−Ｚ方向の端部に配置され、固定体２０と可動体１０とを接続する。振れ補正用駆動機構５０が駆動されていない静止状態にあるときの可動体１０の姿勢は、板状バネ７０によって定まる。板状バネ７０は、金属板１２を加工した矩形枠状のバネ部材である。板状バネ７０は、その外周部に設けられた固定体側連結部（図示省略）が第２ケース２５０の第１部材２５１に固定されることにより、固定体２０に接続される。また、板状バネ７０の内周部には枠状の可動体側連結部７２が設けられ、可動体側連結部７２はアーム部７３によって固定体側連結部と繋がっている。可動体１０を固定体２０に組み付けると、可動体側連結部７２に設けられた凹部７５と可動体１０の外周面に設けられた固定用凸部４８とが係合する。この係合箇所を接着剤で
固定することにより、板状バネ７０と可動体１０とが接続される。

（可動体の重心調整方法）
図５は可動体１０の重心調整方法の説明図であり、図５（ａ）は可動体１０の重心Ｗとジンバル機構３０の揺動軸線（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２）との位置ずれ（以下、重心ずれという）を補正する前の状態、図５（ｂ）は重心ずれを補正する前の可動体１０に遠心力を加えた状態、図５（ｃ）はウェイト１１によって重心ずれを解消した状態を示す。本形態では、可動体１０の重心調整を行うための装置として、可動体１０に遠心力を加える遠心力発生部１００と、可動体１０の変位量を測定する測定部１１０と、遠心力発生部１００および測定部１１０を制御する制御部１２０を備えるものを用いる。

遠心力発生部１００は、振れ補正機能付きユニット１を載せる回転台１０１と、回転台１０１の中心に設けられた回転軸１０２を所定の回転数（所定の回転速度）で回転させる駆動部１０３を備える。図５（ａ）に示すように、振れ補正機能付きユニット１は、回転台１０１の回転軸線Ｌ１と、振れ補正機能付きユニット１の中心軸線Ｌとが平行になる状態で回転台１０１に設置される。これにより、回転台１０１の回転軸線Ｌ１と、ジンバル機構３０の揺動軸線である第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２とが直交する状態になる。可動体１０にウェイト１１を取り付けていない状態では、可動体１０の重心Ｗは、ジンバル機構３０の揺動軸線よりも鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方（−Ｚ方向）に位置する。図５（ａ）では、可動体１０の重心ずれを符号ｈで示す。

振れ補正機能付きユニット１が設置される位置は、回転台１０１の回転軸線Ｌ１から外れた位置である。従って、回転台１０１の回転によって振れ補正機能付きユニット１に遠心力が作用する。その結果、図５（ｂ）に示すように、可動体１０に作用する遠心力Ｆによって可動体１０が傾く。

測定部１１０は、レーザ変位計１１１を備える。レーザ変位計１１１は、回転台１０１の回転軸線Ｌ１と平行な測定光（レーザ光）を＋Ｚ方向側から振れ補正機能付きユニット１に照射するように設置される。測定光は、光学モジュール２の被写体側（＋Ｚ方向側）から照射され、固定体２０に設けられた開口部（第１ケース２１０の窓２１４）から可動体１０の環状面５に照射される。

制御部１２０は、変位量算出部１２１と、記憶部１２２と、ウェイト量決定部１２３と、回転台駆動部１２５を備える。回転台駆動部１２５は、遠心力発生部１００の駆動部１０３に制御信号を供給し、回転台１０１の回転を制御する。制御部１２０にはレーザ変位計１１１の出力が入力される。変位量算出部１２１は、レーザ変位計１１１の出力に基づき、可動体１０のＺ軸方向の変位量を求める。本形態では、可動体１０に遠心力が作用していない状態での環状面５までの距離を測定してその距離を基準距離とする。そして、変位量算出部１２１は、可動体１０の変位量として、基準距離からの変動量を求める。

記憶部１２２は、ウェイト１１の重量（金属板１２の枚数）と、可動体１０の変位量との対応関係のデータである対応テーブル１２４を記憶する。ウェイト量決定部１２３は、対応テーブル１２４を参照して、レーザ変位計１１１の出力から求めた変位量から、可動体１０の重心ずれを補正できるウェイト１１の重量（金属板１２の枚数）を求める。本形態では、ウェイト１１の重量は金属板１２の枚数によって調節され、金属板１２の重量はいずれも同一であるものとする。対応テーブル１２４は、予め、遠心力発生部１００および測定部１１０を用いて、ウェイト１１として用いられる金属板１２の枚数毎に可動体１０の変位量を測定したデータに基づいて作成される。

変位量算出部１２１が求める可動体１０の変位量は、遠心力による可動体１０の傾き（
環状面５の傾き）に対応する値である。そして、可動体１０の傾きは、可動体１０の重心ずれに対応する値となる。従って、可動体１０に遠心力が作用した場合に可動体１０の変位量が０であることは、可動体１０の重心ずれが解消していることを意味する。つまり、可動体１０に遠心力が作用した場合に可動体１０の変位量が０となる金属板１２の枚数は、可動体１０の重心ずれを解消できるウェイト１１の重量である。

図６は対応テーブル１２４の説明図であり、図６（ａ）はウェイトの枚数毎に可動体１０の変位量を測定したデータの例である。また、図６（ｂ）は所定の回転数（例えば、１２００ｒｐｍ）の場合の対応テーブル１２４の例である。図６（ａ）のデータは、回転台１０１の回転数を２００〜１２００ｒｐｍとし、錘（金属板１２）の数が０枚（錘なし）、１枚、２枚、３枚の場合の変位量（ｍｍ）を測定したものである。図６（ａ）のデータから、錘（金属板１２）の枚数を３枚にした場合に変位量がほぼ０となることがわかる。従って、回転数１２００ｒｐｍにおいて、錘なしの場合の変位量（０．５０３ｍｍ）に対して、金属板１２の枚数「３」が対応づけられる。また、錘１枚の場合の変位量（０．３０６ｍｍ）に対して、金属板１２の枚数「２」が対応付けられる。さらに、錘２枚の場合の変位量（０．２２７ｍｍ）に対して、金属板１２の枚数「１」が対応付けられる。

金属板１２の枚数と変位量との対応関係は、ピンポイントの変位量でなく、変位量の範囲に対して金属板１２の枚数を対応づけるように決定する。例えば、図６（ａ）に示すように、錘なしの場合の変位量と錘１枚の場合の変位量の中間の値（０．４０４５）を第１の閾値Ｓ１とし、錘１枚の場合の変位量と錘２枚の場合の変位量の中間の値（０．２６６５）を第２の閾値Ｓ２とし、錘２枚の場合の変位量と錘３枚の場合の変位量の中間の値（０．１１３５）を第３の閾値Ｓ３とし、第１〜第３の閾値Ｓ１〜Ｓ３に基づいて変位量を４つの範囲Ｔ１〜Ｔ４に区分する。そして、４つの範囲Ｔ１〜Ｔ４に対して、金属板１２の枚数３〜０を対応づける。なお、この方法は一例であり、他の方法で対応テーブル１２４を作成してもよい。

図７は可動体１０の重心調整方法のフローチャートである。可動体１０の重心調整を行うときは、予め対応テーブル１２４を作成して記憶部１２２に記憶させておく。そして、可動体１０を遠心力発生部１００に設置し、重心調整を開始する。制御部１２０は、まず、ステップＳ１〜Ｓ３（変位測定工程）において、可動体１０に遠心力が作用している状態で可動体１０の変位を測定する。ステップＳ１では、可動体１０に遠心力を作用させる。具体的には、制御部１２０から遠心力発生部１００の駆動部１０３に制御信号を供給し、所定の回転数（所定の回転速度）で回転台１０１を回転させる。次に、ステップＳ２では、可動体１０に遠心力が作用している状態で、測定部１１０から可動体１０にレーザ光を照射して可動体１０との距離を計測する（図５（ｂ）参照）。続いて、ステップＳ３では、レーザ変位計１１１の出力に基づき、変位量算出部１２１が遠心力に起因する可動体１０の変位量を求める。

次に、制御部１２０は、ステップＳ４（ウェイト決定工程）において、遠心力に起因する可動体１０の変位を解消するためのウェイト１１の重量（金属板１２の枚数）を決定する。ステップＳ４では、ウェイト量決定部１２３が記憶部１２２から対応テーブル１２４を読み出す。そして、対応テーブル１２４を参照して、ステップＳ３で求めた変位量に対応づけられたウェイト１１の重量（金属板１２の枚数）を決定する。例えば、ステップＳ３で求めた変位量が０．５０３ｍｍである場合、この変位量に対応づけられた金属板１２の枚数は「３」であるため、ウェイト１１の重量を「金属板３枚」に決定する。

続いて、ステップＳ５において、ステップＳ４で決定した量（枚数）のウェイト１１を可動体１０に取り付ける。例えば、３枚の金属板１２を可動体１０に取り付ける。これにより、図５（ｃ）に示すように、可動体１０の重心ずれが解消する。その結果、回転台１
０１の回転によって遠心力を加えたとしても可動体１０が傾くことがなく、環状面５がＺ軸方向に変位しない振れ補正機能付きユニット１が得られる。

（作用効果）
以上のように、本形態の可動体１０の重心調整方法は、予め、遠心力による可動体１０の変位と、変位を解消できるウェイト１１の重量（金属板１２の枚数）との対応関係を求めて対応テーブル１２４を作成しておくので、可動体１０の変位を測定し、測定値に基づいて対応テーブル１２４を参照し、適切なウェイト１１の重量を選択できる。このような方法によれば、可動体１０の重量や寸法、取付位置のばらつきがあっても、このようなばらつきを測定することなく、遠心力による可動体１０の変位を測定するだけで、可動体１０の重心ずれを解消することのできるウェイト１１の重量を正確に求めることができる。従って、適切なウェイト１１の重量を容易に且つ正確に決定でき、可動体１０の重心ずれをウェイト１１によって容易に且つ確実に解消できる。

このように、光学モジュール２が搭載される可動体１０の重心Ｗと、ジンバル機構３０による可動体１０の支持位置（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２の位置）とのずれをウェイト１１によって解消することができれば、光学モジュール２の撮影画像が外部振動の影響を受けにくい振れ補正機能付きユニット１を構成できる。

本形態では、遠心力を発生させる際に用いる回転台１０１の回転軸線Ｌ１は、ジンバル機構３０の揺動軸線（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２）と直交する。このようにすると、遠心力に起因する可動体１０の変位量を容易に求めることができる。従って、適切なウェイト１１の重量を容易に且つ正確に決定できる。

本形態では、可動体１０に対して、回転軸線Ｌ１と平行な測定光（レーザ光）を照射するようにレーザ変位計１１１が設置される。このような方向から測定を行うと、光学モジュール２の被写体側（＋Ｚ方向側）から測定光を照射することができ、第１ケース２１０に窓２１４が設けられている側から測定光を照射できる。従って、可動体１０を保持する固定体２０側の構造体によって測定光が遮られるおそれが少ない。また、接触式の変位検出装置では遠心力を発生させるような高速回転での可動体変位を測定することはできないのに対して、光学式の変位検出装置を用いて検出するので、適切なウェイト１１の重量を容易に且つ正確に決定できる。

本形態では、ウェイト１１を取り付けていない状態における可動体１０の重心Ｗは、ジンバル機構３０の揺動軸線（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２）に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方に位置する。このようにすると、重心Ｗの調整は可動体１０にウェイト１１を載せることで行われ、ウェイト１１を除去する必要がない。従って、ウェイト１１の追加と除去の両方を行う場合と比較して重心調整が容易である。

本形態では、可動体１０の重心調整を行う際、可動体１０にウェイト１１を取り付けていない状態で固定体２０を回転軸線Ｌ１周りに回転させて遠心力を発生させる。このようにすると、遠心力による変位が大きい状態で可動体１０の変位量を測定できる。従って、変位量の測定精度を向上させることができ、その結果、適切なウェイト１１の重量を精度良く求めることができる。

本形態では、ウェイト１１として環状の金属板１２を用いているので、周方向に均等に重量を配置することができる。従って、周方向の荷重のばらつきによって可動体１０が傾くことを回避できる。

（変形例）
（１）上記形態は、ウェイト１１として環状の金属板１２を用いる構成であったが、ウェイト１１は他の形状であってもよく、金属以外の素材からなるものであってもよい。また、固形物のウェイトを用いる代わりに、半固形物や流動物のウェイトを用いることもできる。このようなウェイトを用いればウェイトの重量を細かく調整することができる。半固形物や流動物のウェイトを用いる場合、銀やタングステンなどの金属粒子を含むものを用いることができる。例えば、エポキシ樹脂に銀やタングステンなどの金属粒子を混入したいわゆる導電ペーストをウェイトとして用いることができる。

（２）上記形態は、ステップＳ１〜３でウェイト１１を取り付けていない状態の可動体１０の変位量を測定して、測定した変位量に基づいて追加するウェイト１１の重量を決定するものであったが、ステップＳ１〜３で予めウェイト１１を所定量取り付けた状態の可動体１０の変位量を測定し、測定した変位量に基づいてウェイト１１の重量を追加もしくは減少させることもできる。

（３）上記形態は、可動体１０に作用する遠心量を発生させるための回転台１０１の回転軸線Ｌ１をジンバル機構３０の揺動軸線（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２）に対して直交させるものであったが、回転軸線Ｌ１とジンバル機構３０の揺動軸線とは直交していなくてもよい。回転軸線Ｌ１と揺動軸線とが直交していなくても、遠心力に起因する変位量を求めることは可能である。従って、上記形態と同様に、求めた変位量に基づいて、可動体１０の重心ずれを解消するためのウェイト１１の重量を決定することができる。

１…振れ補正機能付きユニット、２…光学モジュール、２Ａ…上部モジュール、４…レンズホルダ、５…環状面、１０…可動体、１１…ウェイト、１２…金属板、１３…円形開口、２０…固定体、３０…ジンバル機構、３１…第１接点バネ保持部、３２…第２接点バネ保持部、３３…第１接点バネ、３４…第２接点バネ、３６…第１揺動支持部、３７…第２揺動支持部、３８…球体、３９…可動枠、４０…ホルダ、４１…枠部、４２…保持孔、４４…壁部、４５…コイル保持部、４６…切り欠き部、４７…段部、４８…固定用凸部、４９…ストッパー、５０…振れ補正用駆動機構、５１…磁気駆動機構、５１Ｘ…第１磁気駆動機構、５１Ｙ…第２磁気駆動機構、５２…磁石、５３…コイル、７０…板状バネ、７２…可動体側連結部、７３…アーム部、７５…凹部、８０…フレキシブル配線基板、８１…矩形枠部分、８２…引き回し部、８３…平板状部分、１００…遠心力発生部、１０１…回転台、１０２…回転軸、１０３…駆動部、１１０…測定部、１１１…レーザ変位計、１２０…制御部、１２１…変位量算出部、１２２…記憶部、１２３…ウェイト量決定部、１２４…対応テーブル、１２５…回転台駆動部、２１０…第１ケース、２１１…胴部、２１２…端板部、２１４…窓、２１６…側板部、２５０…第２ケース、２５１…第１部材、２５２…第２部材、２５３…開口部、２５４、２５５…側壁部、３９１…支点部、３９２…連結部、３９３…蛇行部、Ｌ…中心軸線、Ｌ１…回転軸線、Ｒ１…第１軸線、Ｒ２…第２軸線、Ｗ…重心

Claims (8)

1. 固定体に対して、ジンバル機構によって揺動可能に支持される可動体の重心調整方法であって、
   前記固定体を前記ジンバル機構の揺動軸線と交差する回転軸線周りに所定の回転速度で回転させた場合の遠心力による前記可動体の変位と、前記変位を補正するウェイトの重量との対応関係を定める対応テーブルを作成し、
   前記固定体を前記回転軸線周りに前記所定の回転速度で回転させた場合の前記可動体の変位を測定する変位測定工程と、
   前記変位測定工程で測定した前記変位に対応づけられた前記ウェイトの重量を前記対応テーブルに基づいて決定するウェイト決定工程と、を行うことを特徴とする可動体の重心調整方法。
2. 前記回転軸線は、前記ジンバル機構の揺動軸線と直交することを特徴とする請求項１に記載の可動体の重心調整方法。
3. 前記変位測定工程において、前記可動体に対して前記回転軸線の方向に測定光を照射して前記可動体の変位を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の可動体の重心調整方法。
4. 前記ウェイトを取り付けていない状態における前記可動体の重心は、前記ジンバル機構の揺動軸線に対して鉛直方向の下方側に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の可動体の重心調整方法。
5. 前記変位測定工程では、前記可動体に前記ウェイトを取り付けていない状態で前記固定体を前記回転軸線周りに回転させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の可動体の重心調整方法。
6. 前記ウェイトは環状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の可動体の重心調整方法。
7. 前記ウェイトは金属粒子を含む半固形物もしくは流動物であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の可動体の重心調整方法。
8. 前記可動体には光学素子が搭載され、
   前記ジンバル機構は、前記可動体を直交する２本の揺動軸線周りに揺動可能に支持することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の可動体の重心調整方法。

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