JP2018189816A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】板バネを用いることなく、揺動した可動体を基準姿勢に復帰させることが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】光学ユニット１は、可動体３と、揺動支持機構４と、揺動支持機構４を介して可動体３を支持する固定体５と、揺動用磁気駆動機構６と、揺動により傾斜した可動体３を基準姿勢に復帰させる姿勢復帰機構７を備える。姿勢復帰機構７は揺動用磁気駆動機構６の揺動駆動用磁石２６と、軸線Ｌと直交する径方向から見た場合に揺動駆動用磁石２６と重なる位置に配置された磁性部材６７を備える。可動体３が基準姿勢の状態を径方向から見た場合には、磁性部材６７の中心６７ａは、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なる位置にある。磁性部材６７の中心６７ａが揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａから外れると、可動体３を基準姿勢に戻す磁気吸引力Ｆが発生する。【選択図】図６

Description

本発明は、携帯端末や移動体に搭載される振れ補正機能付き光学ユニットに関する。

携帯端末や車両、無人ヘリコプターなどの移動体に搭載される光学ユニットの中には、光学ユニットの揺れ起因する撮影画像の乱れを抑制するために、光学素子を揺動させて振れを補正する振れ補正機能を備えるものがある。特許文献１に記載の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を備える可動体と、可動体を揺動可能に支持する揺動支持機構と、揺動支持機構を介して可動体を外周側から支持する固定体と、可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、を備える。揺動支持機構は、可動体を、予め設定した軸線と光学素子の光軸とが一致する基準姿勢と、軸線に対して光軸が傾斜する傾斜姿勢との間で揺動可能に支持する。揺動用磁気駆動機構は、可動体に固定されたコイルと、固定体に固定されてコイルに対向する磁石とを備える。

同文献の振れ補正機能付き光学ユニットは、揺動して傾斜した可動体を基準姿勢に復帰させるための板バネを備える。板バネは、可動体と固定体との間に架け渡されており、可動体に固定される可動体側固定部と、固定体に固定される固定体側固定部と、固定体側固定部と固定体側固定部との間で蛇行する蛇行部と、を備える。可動体は、揺動に伴って変形する板バネ（蛇行部）の弾性復帰力によって、基準の姿勢に復帰させられる。

特開２０１５−６４５０１号公報

固定体に対する可動体の揺動を許容するために、板バネの蛇行部は細く形成されており、塑性変形し易い。従って、板バネの取り扱いは容易ではなく、振れ補正機能付き光学ユニットを製造する際に、板バネを可動体と固定体との間に架け渡す作業も容易ではない。また、振れ補正機能付き光学ユニットに外部から衝撃が加わって光学モジュールが過度に変位した場合には、蛇行部に塑性変形が発生してしまい、光学モジュールを基準位置に復帰させることができなくなる可能性もある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、板バネを用いることなく、揺動した可動体を基準姿勢に復帰させることが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、本発明の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を備える可動体と、前記可動体を、予め設定した軸線と前記光学素子の光軸とが一致する基準姿勢および前記軸線に対して前記光軸が所定の角度で傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持する揺動支持機構と、前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、前記可動体を前記基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構と、を有し、前記揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に固定された磁石と、を備え、前記磁石は、前記軸線方向で２つに分極着磁されており、前記姿勢復帰機構は、前記磁石と、前記可動体および前記固定体のうち前記コイルが固定されている側に取り付けられた磁性部材と、を備え、
前記基準姿勢の前記可動体を前記軸線と垂直な径方向から見た場合に、前記磁性部材の中心は、前記磁石の着磁分極線と重なることを特徴とする。

本発明では、可動体を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構は、径方向から見た場合に、揺動用磁気駆動機構の磁石の着磁分極線と重なる位置に配置された磁性部材と、を備える。また、磁性部材は、可動体が基準姿勢のときに、その中心が磁石の着磁分極線と重なる。従って、可動体が固定体に対して揺動して、磁性部材の中心が磁石の着磁分極線から軸線方向にずれた場合には、磁性部材に対して、その中心を着磁分極線と重なる位置に戻す方向の磁気吸引力が働く。これにより、可動体は、磁気吸引力によって、基準姿勢に復帰する。よって、可動体と固定体との間に板バネを架け渡すことなく、揺動した可動体を基準姿勢に復帰させることができる。

本発明において、前記傾斜姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記磁性部材の少なくとも一部は前記着磁分極線と重なることが望ましい。このようにすれば、可動体が基準姿勢と傾斜姿勢との間を揺動する間において、磁性部材の中心を着磁分極線と重なる位置に戻す方向の磁気吸引力を確実に発生させることができる。従って、傾斜した可動体を確実に基準姿勢に復帰させることができる。

本発明において、前記磁性部材は、前記軸線方向の長さが、前記軸線回りの周方向の長さよりも長いものとすることができる。このようにすれば、可動体が傾斜姿勢となった場合でも、径方向から見た場合に、磁性部材が着磁分極線と重なるようにすることが容易である。また、このようにすれば、可動体が揺動した角度に対して、磁石と磁性部材との間で発生する磁気吸引力の線形性を確保しやすい。

本発明において、前記磁性部材は、前記軸線方向の長さが、前記軸線回りの周方向の長さよりも短いものとすることができる。このようにすれば、磁石と磁性部材との間の磁気吸引力を大きくすることが容易である。

本発明において、前記磁性部材は、前記径方向において、前記コイルを間に挟んで前記磁石とは反対側に位置することが望ましい。このようにすれば、磁性部材をバックヨークとして機能させることができるので、揺動用磁気駆動機構が可動体を揺動させるトルクを向上させることができる。また、このようにすれば、磁石と磁性部材との間の距離を比較的長く確保できる。これにより、可動体が揺動した角度に対して、磁石と磁性部材との間で発生する磁気吸引力の線形性を確保することが容易となる。また、径方向で磁性部材とコイルとを同じ位置に設置する場合には、コイルによって磁性部材の設置位置、形状が制限されることがあるが、磁性部材をコイルを間に挟んで磁石とは反対側に配置すれば、磁性部材の配置や形状の自由度が向上する。

本発明において、前記可動体および前記固定体のうちの前記コイルが固定される側は、前記磁性部材を固定するための固定領域を備え、前記磁性部材の固定位置は、前記固定領域内で変更可能であることが望ましい。このようにすれば、固定領域内において磁性部材の固定位置を変更することにより、可動体の基準姿勢を規定できる。

本発明において、前記揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体のうち前記コイルが固定されている側に取り付けられたホール素子を備え、前記ホール素子は、前記径方向で前記磁石と前記磁性部材との間に配置されており、前記基準姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記着磁分極線と重なることが望ましい。このようにすれば、ホール素子からの出力に基づいて、可動体が基準姿勢であることを把握することが可能となる。また、ホール素子が磁石と磁性部材との間に配置されていれば、磁石からホール素子に入り込む磁場が磁性部材によって妨げられることがない。この一方で、ホール素子
が磁石と磁性部材との間に配置されていれば磁性部材がバックヨークとして働くので、ホール素子によって磁石の磁界を検出しやすくなる。従って、可動体の傾斜が大きい場合でも、ホール素子によって可動体の角度を検出できる。

本発明において、前記コイルおよび前記磁性部材は、前記可動体に固定され、前記磁石は、前記固定体に固定されているものとすることができる。コイルは磁石に対して軽いので、このようにすれば、可動体を軽くできる。

本発明において、前記揺動用磁気駆動機構として、前記軸線を間に挟んだ両側に配置された一対の揺動用磁気駆動機構を備え、前記姿勢復帰機構は、前記磁性部材として、前記可動体および前記固定体のうち一対の前記揺動用磁気駆動機構のそれぞれの前記コイルが固定されている側に取り付けられた２つの磁性部材を備え、前記２つの磁性部材のそれぞれは、前記基準姿勢の前記可動体を前記軸線と垂直な径方向から見た場合に当該磁性部材の中心が一対の前記揺動用磁気駆動機構のそれぞれの前記磁石の着磁分極線と重なることが望ましい。このようにすれば、一対の揺動用磁気駆動機構のそれぞれの磁石と、２つの磁性部材のそれぞれとの磁気吸引力によって、可動体を基準姿勢に復帰させることができる。従って、可動体を基準位置に復帰させ易い。また、軸線を間に挟んだ両側に姿勢復帰機構が構成されていれば、可動体が径方向に移動したときに、軸線を間に挟んだ一方の磁石と磁性部材との間のギャップが広がって可動体を基準姿勢に復帰させる磁気吸引力が低下したときに、他方の磁石と磁性部材との間のギャップが狭くなり可動体を基準姿勢に復帰させる磁気吸引力が上昇する。従って、可動体を基準姿勢に復帰させるための磁気吸引力が安定したものとなる。

本発明において、前記可動体を前記揺動用磁気駆動機構とは異なる方向に揺動させる第２の揺動用磁気駆動機構を有し、前記第２の揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体の一方に固定された第２のコイルと、他方に固定された第２の磁石と、を備え、前記第２の磁石は、前記軸線方向で２つに分極着磁されており、前記姿勢復帰機構は、前記可動体および前記固定体のうち前記第２のコイルが固定されている側に取り付けられた第２の磁性部材を備え、前記基準姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記第２の磁性部材の中心は、前記第２の磁石の第２の着磁分極線と重なるものとすることができる。このようにすれば、揺動用磁気駆動機構と第２の揺動用磁気駆動機構とによって、可動体を２方向に揺動させることができる。また、可動体が２方向に揺動した場合でも、可動体を基準姿勢に復帰させることができる。

本発明の振れ補正機能付き光学ユニットによれば、可動体と固定体との間に板バネを架け渡すことなく、揺動した可動体を基準姿勢に復帰させることができる。

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。 振れ補正機能付きユニットを軸線に沿って切断した断面図である。 振れ補正機能付きユニットの分解斜視図である。 可動体の斜視図である。 振れ補正機能付きユニットを軸線と直交する面で切断した断面図である。 姿勢復帰機構の説明図である。 可動体の傾斜と揺動用磁気駆動機構が発生させるトルクとの関係を示すグラフである。 可動体の傾斜とホール素子における磁束密度の関係を示すグラフである。 変形例の磁性部材の説明図である。

（全体構成）
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光学ユニットの実施形態を説明する。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、光学ユニットの軸線方向と一致する。＋Ｚ方向は光学ユニットの軸線方向の被写体側である。−Ｚ方向は光学ユニットの軸線方向の反被写体側（像側）である。

図１は本発明を適用した光学ユニットを被写体側から見た斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線における光学ユニットの断面図である。図３は光学ユニットの分解斜視図である。光学ユニット１は、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の移動体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、撮影時に光学機器の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。光学ユニット１は、撮影画像が傾くことを回避するため、光学素子２の傾きを補正する振れ補正機能付き光学ユニットである。

光学ユニット１は、光学素子２を備える可動体３と、可動体３を揺動可能に支持する揺動支持機構４と、揺動支持機構４を介して可動体３を支持する固定体５と、備える。また、光学ユニット１は、可動体３を揺動させる揺動用磁気駆動機構６と、揺動する可動体３を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構７を備える。

揺動支持機構４は、ジンバル機構である。揺動支持機構４は、予め定めた軸線Ｌと光学素子２の光軸とが一致する基準姿勢および軸線Ｌに対して光軸が傾斜する傾斜姿勢の間で可動体３を揺動可能に支持する。可動体３は、揺動支持機構４により、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、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５の対角方向であり、固定体５の軸線Ｌ（光学ユニット１の軸線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）
図３に示すように、固定体５は、Ｚ軸方向に見た場合に略８角形の外形をした第１ケース１１と、第１ケース１１に対して−Ｚ方向側から組み付けられる第２ケース１２とを備える。第１ケース１１は、溶接等により第２ケース１２と固定される。第１ケース１１は、可動体３の周りを囲む角筒状の胴部１４と、胴部１４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１５とを備える。端板部１５の中央には窓１６が形成されている。胴部１４は、Ｘ軸方向に対向する側板２０、２１と、Ｙ軸方向に対向する側板２２、２３と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５度傾いた４箇所の角部に設けられた側板２４とを備える。図３および図４に示すように、Ｘ軸方向に対向する側板２０、２１とＹ軸方向に対向する側板２２、２３の内周面には、それぞれ、揺動駆動用磁石２６が固定されている。各揺動駆動用磁石２６は、図２および図３に示すようにＺ軸方向に２つに分極着磁されている。従って、各揺動駆動用磁石２６は、内面側の磁極が軸線Ｌと垂直で周方向に延びる着磁分極線２６ａを境にして異なるように着磁されている。

第２ケース１２は、矩形枠状の第１部材２７と、第１部材２７の＋Ｚ方向に取り付けられる矩形枠状の第２部材２８の２部材によって構成される。第２ケース１２は矩形の開口部２９を備える。第２部材２８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３１、３２を備える。側壁部３１、３２には、揺動支持機構４の第１揺動支持部３
３を構成する第１接点バネ保持部３４が形成されている。

（可動体）
図４に示すように、可動体３は、光学モジュール４１と、光学モジュール４１を保持する光学モジュールホルダ４２と、光学モジュールホルダ４２の−Ｚ方向の端部に取り付けられる枠状のストッパ４３とを備える。ストッパ４３は、可動体３が揺動する際に固定体５の第２ケース１２の内周面と当接して可動体３の揺動範囲を規制する。光学モジュール４１は、光軸方向が軸線Ｌ（Ｚ軸方向）と一致するように配置される。光学モジュール４１は光学素子２と、光学素子２の光軸上に配置された撮像素子４５とを備える（図２参照）。また、光学モジュール４１は光学素子２を内周側に保持する筒状の鏡筒部４７を備える。

光学モジュールホルダ４２は、図３および図４に示すように、Ｚ軸方向に見た場合の平面形状が略正方向形の枠部５１を備える。枠部５１の中央には光学モジュール４１の鏡筒部４７が挿入される円形の保持孔５２（図２参照）が設けられている。

また、光学モジュールホルダ４２は、枠部５１のＸ軸方向の両端において、＋Ｚ方向に立ち上がりＹ軸方向に延在する一対の壁部５５、５６と、枠部５１のＹ軸方向の両端において、＋Ｚ方向に立ち上がりＸ軸方向に延在する一対の壁部５７、５８とを備える。

各壁部５５、５６、５７、５８において径方向の外側を向く外側面には、コイル固定部６１が設けられている。各コイル固定部６１には、中心穴を径方向の外側に向けた姿勢で揺動駆動用コイル６２が固定される。また、壁部５６および壁部５７のコイル固定部６１にはホール素子固定部６３が設けられている。図４に示すように、ホール素子固定部６３にはホール素子６４が固定されている。ホール素子６４はＺ軸方向で各揺動駆動用コイル６２の中心に位置する。

図３および図４に示すように、各壁部５５、５６、５７、５８において径方向の内側を向く内側面には、磁性部材６７を固定するための固定領域６８が設けられている。固定領域６８は、内側面をＺ軸方向に一定幅で延びる溝６９である。磁性部材６７は、矩形板状であり、Ｚ軸方向の寸法が周方向の寸法よりも長い。磁性部材６７は、長手方向をＺ軸方向に向けた姿勢で溝６９内（固定領域６８内）に固定されている。磁性部材６７は、可動体３が基準姿勢の状態を径方向（軸線Ｌと直交する直交方向）から見た場合に、磁性部材６７の中心６７ａが揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なるように、溝６９の固定位置がＺ方向で調整された後に、接着剤によって溝６９内に固定される。

枠部５１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７１が設けられている。可動体３を固定体５に対して組み付けると、第２ケース１２の第１軸線Ｒ１上の対角位置に設けられた側壁部３１、３２が切り欠き部７１に配置される。従って、側壁部３１、３２に設けられた第１接点バネ保持部３４が枠部５１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５１の第２軸線Ｒ２上の対角位置には、揺動支持機構４の第２揺動支持部７２を構成する第２接点バネ保持部７３が形成されている。

（揺動支持機構）
揺動支持機構４は、第２ケース１２と光学モジュールホルダ４２との間に構成されている。揺動支持機構４は、図４（ａ）に示すように、可動体３を固定体５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３３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７２と、第１揺動支持部３３および第２揺動支持部７２によって支持される可動枠２５を備える。

図３、図５に示すように、可動枠２５は概略矩形状のジンバルばねである。可動枠２５は、軸線Ｌ回りの４か所に設けられた支点部７５と、軸線Ｌ回りで隣り合う支点部７５を繋ぐ連結部７６を備える。図５に示すように、各支点部７５の内側面には溶接等によって金属製の球体７７が固定されている。この球体７７によって、各支点部７５に可動枠２５の中心を向く半球状の凸面が設けられている。連結部７６は、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向に延在する蛇行部７８を備えており、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３３は、固定体５の第２ケース１２に設けられた第１接点バネ保持部３４と、第１接点バネ保持部３４に保持される第１接点バネ８１を備える。図３に示すように、第１接点バネ８１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３３は、第１軸線Ｒ１方向の対角位置に設けられた支点部７５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８１を介して可動枠２５を支持する。

第２揺動支持部７２は、可動体３の光学モジュールホルダ４２に設けられた第２接点バネ保持部７３と、第２接点バネ保持部７３に保持される第２接点バネ８２を備える。第２接点バネ８２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８１と同一形状である。第２揺動支持部７２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８２を介して可動枠２５を支持する。

図５に示すように、第１揺動支持部３３の第１接点バネ８１および第２揺動支持部７２の第２接点バネ８２には、それぞれ、支点部７５に溶接された球体７７に接触する半球状の接点部が形成される。可動枠２５は、軸線Ｌ回りの４か所に設けられた支点部７５が、第１接点バネ８１および第２接点バネ８２の半球状の接点部と球体７７とが点接触することによって支持される。また、第１揺動支持部３３に保持される第１接点バネ８１は第１軸線Ｒ１方向に弾性変形可能であり、第２揺動支持部７２に保持される第２接点バネ８２は第２軸線Ｒ２方向に弾性変形可能である。従って、可動枠２５は、Ｚ軸方向と直交する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。

（揺動用磁気駆動機構）
揺動用磁気駆動機構６は、図５に示すように、可動体３と第１ケース１１の間に設けられた第１揺動用磁気駆動機構６Ａ（揺動用磁気駆動機構）および第２揺動用磁気駆動機構６Ｂ（第２の揺動用磁気駆動機構）を備える。第１揺動用磁気駆動機構６Ａは、Ｘ軸方向で対向する揺動駆動用磁石２６と揺動駆動用コイル６２とからなる組を２組備える。また、第１揺動用磁気駆動機構６Ａは、−Ｘ方向の側の組の揺動駆動用コイル６２の内側に配置されたホール素子６４を備える（図４参照）。第２揺動用磁気駆動機構６Ｂは、Ｙ軸方向で対向する揺動駆動用磁石２６と揺動駆動用コイル６２とからなる組を２組備える。また、第２揺動用磁気駆動機構６Ｂは、＋Ｙ方向の側の組の揺動駆動用コイル６２の内側に配置されたホール素子６４を備える（図４参照）。

各揺動駆動用コイル６２は光学モジュールホルダ４２のＸ軸方向の両側の壁部５５、５６およびＹ軸方向の両側の壁部５７、５８の外側面に保持される。揺動駆動用磁石２６は、第１ケース１１の胴部１４の側板２０、２１、２２、２３の内側面に保持されている。各揺動駆動用磁石２６は、図２および図３に示すようにＺ軸方向に２分割され、Ｚ軸方向の中心に着磁分極線２６ａを備える。揺動駆動用コイル６２は、＋Ｚ方向側および−Ｚ方向側の長辺部分が有効辺として利用される。可動体３が基準姿勢のときに、各ホール素子６４は、外周側に位置する揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと対向する。ここで、
第１ケース１１は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石２６に対するヨークとして機能する。

可動体３の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側に位置する２組の第２揺動用磁気駆動機構６Ｂは、揺動駆動用コイル６２への通電時にＸ軸回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、可動体３の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側に位置する２組の第１揺動用磁気駆動機構６Ａは、揺動駆動用コイル６２への通電時にＹ軸回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。揺動用磁気駆動機構６は、第２揺動用磁気駆動機構６ＢによるＸ軸回りの回転、および第１揺動用磁気駆動機構６ＡによるＹ軸回りの回転を合成することにより、光学モジュール４１を第１軸線Ｒ１回りおよび第２軸線Ｒ２回りに回転させる。Ｘ軸回りの振れ補正、およびＹ軸回りの振れ補正を行う場合は、第１軸線Ｒ１回りの回転および第２軸線Ｒ２回りの回転を合成する。

（姿勢復帰機構）
ここで、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７とは、揺動により傾斜した可動体３を基準姿勢に復帰させる姿勢復帰機構７を構成する。図６は姿勢復帰機構７の説明図である。図６では、可動体３および第１ケース１１の胴部１４をＸ−Ｚ平面で切断した状態を模式的に示す。図６（ａ）に示す状態は、軸線Ｌと光学素子２の光軸２ａとが一致する可動体３の基準姿勢である。図６（ｂ）、（ｃ）では、軸線Ｌと光学素子２の光軸２ａとは一致しておらず、可動体３は傾斜している。図６（ｂ）、（ｃ）に示す可動体３の姿勢は傾斜姿勢であり、可動体３は図６（ｂ）から図６（ｃ）に示す角度範囲で揺動する。姿勢復帰機構７は周方向の４か所に設けられている。なお、図６では、可動体３および第１ケース１１の胴部１４をＸ−Ｚ平面で切断した状態を示しているが、可動体３および第１ケース１１の胴部１４をＹ−Ｚ平面で切断した状態も図６に示す状態と同様である。

図６に示すように、各姿勢復帰機構７において、磁性部材６７は、径方向において、揺動駆動用コイル６２を間に挟んで揺動駆動用磁石２６とは反対側に配置されている。また、図６（ａ）に示すように、固定体５に揺動可能に保持された可動体３が基準姿勢の状態を径方向から見た場合には、磁性部材６７の中心６７ａは、外周側に位置する揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なる位置にある。換言すれば、可動体３が基準姿勢の状態では、着磁分極線２６ａを含んでＺ軸と直交する仮想面７ａが磁性部材６７の中心６７ａを通過する。

次に、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、可動体３が基準姿勢から一方側、或いは、他方側に傾斜すると、磁性部材６７の中心６７ａが、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａからＺ軸方向にずれる。これにより、磁性部材６７と揺動駆動用磁石２６との間には、磁性部材６７の中心６７ａを揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａの位置する側に向わせる方向の磁気吸引力が働く。すなわち、可動体３が基準姿勢から傾斜すると、磁性部材６７と揺動駆動用磁石２６との間に、可動体３を基準姿勢に復帰させる方向の磁気吸引力Ｆが働く。従って、磁性部材６７と揺動駆動用磁石２６とは、可動体３を基準姿勢に復帰させる姿勢復帰機構７として機能する。

ここで、図６（ａ）から図６（ｃ）に示すように、可動体３が基準姿勢と傾斜姿勢との間（揺動範囲）を揺動する間に、磁性部材６７は、径方向から見た場合に、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なっている。すなわち、径方向から見た場合に、磁性部材６７は、常に、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なっている。従って、姿勢復帰機構７によれば、磁性部材６７の中心６７ａを着磁分極線２６ａと重なる位置に戻す方向の磁気吸引力Ｆを確実に発生させることができる。よって、傾斜した可動体３を確実に基準姿勢に復帰させることができる。

また、本例では、磁性部材６７は、Ｚ軸方向（軸線Ｌ方向）の長さが、周方向の長さよりも長い。従って、可動体３が傾斜姿勢となった場合でも、径方向から見た場合に、磁性部材６７が着磁分極線２６ａと重なるようにすることが容易である。また、このようにすれば、可動体３が揺動した角度に対して、磁石と磁性部材６７との間で発生する磁気吸引力Ｆの線形性を確保しやすい。

（光学ユニットの振れ補正）
光学ユニット１は、上記のように、Ｘ軸回りの振れ補正、およびＹ軸回りの振れ補正を行う揺動用磁気駆動機構６を備える。従って、ピッチング（縦揺れ）方向およびヨーイング（横揺れ）方向の振れ補正を行うことができる。ここで、光学ユニット１は、可動体３にジャイロスコープを備えるため、ジャイロスコープによって直交する２軸回りの振れを検出して、検出した振れを打ち消すように揺動用磁気駆動機構６を駆動する。

（作用効果）
本例では、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７とが揺動した可動体３を基準姿勢に復帰させる姿勢復帰機構７を構成する。従って、可動体３と固定体５との間に板バネを架け渡すことなく、揺動した可動体３を基準姿勢に復帰させることができる。

また、磁性部材６７は、径方向において、揺動駆動用コイル６２を間に挟んで揺動駆動用磁石２６とは反対側に位置する。これにより、磁性部材６７を揺動駆動用磁石２６のバックヨークとして機能させることができるので、揺動用磁気駆動機構６が可動体３を揺動させるトルクを向上させることができる。図７は、揺動用磁気駆動機構６が可動体３を揺動させるトルクについて、磁性部材６７を備える場合と、磁性部材６７を備えない場合とを、比較したグラフである。グラフの横軸はＺ軸に対する可動体３の光軸２ａの傾きである。縦軸は、揺動用磁気駆動機構６が発生させているトルクである。図７に示すように、磁性部材６７を備える場合には、揺動用磁気駆動機構６によるトルクが４％程度向上する。

ここで、径方向で磁性部材６７と揺動駆動用コイル６２とを同じ位置に設置する場合には、揺動駆動用コイル６２によって磁性部材６７の設置位置、形状が制限されることがあるが、磁性部材６７を、揺動駆動用コイル６２を間に挟んで揺動駆動用磁石２６とは反対側に配置すれば、磁性部材６７の配置や形状の自由度が向上する。

また、本例では、揺動用磁気駆動機構６が基準姿勢の可動体３を径方向から見た場合に、着磁分極線２６ａと重なるホール素子６４を備える。従って、ホール素子６４からの出力に基づいて、可動体３が基準姿勢であることを把握することができる。

ここで、ホール素子６４は、径方向で揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間に配置されている。従って、揺動駆動用磁石２６からホール素子６４に入り込む磁場が磁性部材６７によって妨げられることがない。この一方で、ホール素子６４が揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間に配置されていれば、磁性部材６７がバックヨークとして働くので、ホール素子６４によって揺動駆動用磁石２６の磁界を検出しやすくなる。

図８は、ホール素子６４における磁束密度について、磁性部材６７を備える場合と、磁性部材６７を備えない場合とを、比較したグラフである。図７（ａ）は磁性部材６７を備える場合であり、図７（ａ）は磁性部材６７を備えていない場合である。グラフの横軸はＺ軸に対する可動体３の光軸２ａの傾きである。縦軸は、ホール素子６４における磁束密度である。図７に示すように、磁性部材６７を備え、磁性部材６７がバックヨークとして機能している場合には、可動体３の傾斜が大きくなった場合、例えば、可動体３の傾斜（軸線Ｌに対する光軸２ａの角度）が−８ｄｅｇから−１０ｄｅｇとなった場合でも、ホー
ル素子６４における磁束密度が低下することなく（頭打ちすることなく）、上昇している。従って、磁性部材６７を備えれば、可動体３の傾斜が大きい場合でも、ホール素子６４によって可動体３の角度を精度よく検出できる。

また、本例では、磁性部材６７は、径方向において、揺動駆動用コイル６２を間に挟んで揺動駆動用磁石２６とは反対側に位置する。これにより、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間の距離を比較的長く確保できるので、可動体３が揺動した角度に対して、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間で発生する磁気吸引力Ｆの線形性を確保することが容易となる。すなわち、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７とが近づきすぎると、可動体３の傾斜が大きくなったときに、磁気吸引力Ｆが急に弱くなることがある。これに対して、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間の距離を確保しておけば、このような磁気吸引力Ｆの急な変化を防止或いは抑制できる。

さらに、本例では、可動体３は磁性部材６７を固定するための固定領域６８を備え、磁性部材６７の固定位置は、固定領域６８内で移動可能である。従って、磁性部材６７の中心６７ａを、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａに一致させやすい。また、固定領域６８内において磁性部材６７の固定位置を変更することにより、可動体３の基準姿勢を規定することも可能である。

また、本例では、揺動用磁気駆動機構６として、軸線Ｌを間に挟んだ両側に配置された一対の揺動用磁気駆動機構６を備えるとともに、磁性部材６７として、一対の揺動用磁気駆動機構６のそれぞれの揺動駆動用磁石２６に径方向で重なる位置に、それぞれ、磁性部材６７を備える。すなわち、本例の光学ユニット１は、軸線Ｌを間に挟んだ両側に一対の姿勢復帰機構７を備える。従って、可動体３を基準位置に復帰させ易い。また、軸線Ｌを間に挟んだ両側に一対の姿勢復帰機構７が位置すれば、可動体３が径方向に移動したときに、一対の姿勢復帰機構７のうちの軸線Ｌを間に挟んだ一方の揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間のギャップが広がって可動体３を基準姿勢に復帰させる磁気吸引力Ｆが低下したときに、他方の揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間のギャップが狭くなり可動体３を基準姿勢に復帰させる磁気吸引力Ｆが上昇する。従って、可動体３を基準姿勢に復帰させるための磁気吸引力Ｆが安定したものとなる。

さらに、本例では、可動体３を互いに異なる方向に揺動させる第１揺動用磁気駆動機構６Ａ、および、第２揺動用磁気駆動機構６Ｂを有する。また、第１、第２揺動用磁気駆動機構６Ａ、６Ｂのそれぞれの揺動駆動用磁石２６に径方向で重なる位置に、それぞれ、磁性部材６７と、を備える。従って、可動体３を２方向に揺動させた場合でも、可動体３を基準姿勢に復帰させることができる。

（変形例）
上記の例では、磁性部材６７は板状であるが、四角柱形状、円柱形状など棒状でもよい。また、磁性部材６７は、可動体３が揺動した状態を径方向から見た場合に、常に、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なっているものであれば、Ｚ軸方向の長さが、周方向の長さよりも短くてもよい。この場合に、周方向の長さを大きくすれば、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間の磁気吸引力Ｆを大きくできる。なお、磁性部材６７の厚さを調節することにより、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間の磁気吸引力Ｆを調節することもできる。この場合には、磁性部材６７の厚さ寸法を大きくすれば、揺動駆動用磁石２６と磁性部材６７との間の磁気吸引力Ｆを大きくできる。

また、図９に示すように、磁性部材６７は、円弧形状の部材とすることもできる。図９は変形例の磁性部材６７Ａの説明図である。すなわち、変形例の磁性部材６７Ａは、Ｚ軸方向（軸線Ｌ方向）を揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａに接近するのに伴って、揺
動駆動用磁石２６に接近する方向に突出している。このようにすれば、可動体３が回転した角度に対して、磁性部材６７Ａと揺動駆動用磁石２６との間で発生する磁気吸引力Ｆの線形性を確保することが容易となる。

また、上記の例では、揺動駆動用コイル６２および磁性部材６７は、可動体３に固定され、揺動駆動用磁石２６は固定体５に固定されているが、揺動駆動用コイル６２および磁性部材６７を固定体５に固定し、揺動駆動用磁石２６を可動体３に固定してもよい。この場合でも、磁性部材６７は、可動体３が基準姿勢の状態を径方から見た場合に、揺動駆動用磁石２６の着磁分極線２６ａと重なる位置に配置する。

１…光学ユニット（振れ補正機能付き光学ユニット）、２…光学素子、３…可動体、４…揺動支持機構、５…固定体、６・６Ａ・６Ｂ…揺動用磁気駆動機構、７…姿勢復帰機構、１１…第１ケース、１２…第２ケース、１４…胴部、１５…端板部、１６…窓、２０〜２３…側板、２４…側板、２５…可動枠、２６…揺動駆動用磁石、２６ａ…着磁分極線、２７…第１部材、２８…第２部材、２９…開口部、３１…側壁部、３２…側壁部、３３…第１揺動支持部、３４…第１接点バネ保持部、４１…光学モジュール、４２…光学モジュールホルダ、４３…ストッパ、４５…撮像素子、４７…鏡筒部、５１…枠部、５２…保持孔、５５〜５８…壁部、６１…コイル固定部、６２…揺動駆動用コイル、６３…ホール素子固定部、６４…ホール素子、６７…磁性部材、６８…固定領域、６９…溝、７１…切欠き部、７２…第２揺動支持部、７３…第２接点バネ保持部、７５…支点部、７６…連結部、７７…球体、７８…蛇行部、８１…第１接点バネ、８２…第２接点バネ、Ｒ１…第１軸、Ｒ２…第２軸

Claims (10)

1. 光学素子を備える可動体と、
   前記可動体を、予め設定した軸線と前記光学素子の光軸とが一致する基準姿勢および前記軸線に対して前記光軸が所定の角度で傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持する揺動支持機構と、
   前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、
   前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、
   前記可動体を前記基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構と、を有し、
   前記揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に固定された磁石と、を備え、
   前記磁石は、前記軸線方向で２つに分極着磁されており、
   前記姿勢復帰機構は、前記磁石と、前記可動体および前記固定体のうち前記コイルが固定されている側に取り付けられた磁性部材と、を備え、
   前記基準姿勢の前記可動体を前記軸線と垂直な径方向から見た場合に、前記磁性部材の中心は、前記磁石の着磁分極線と重なることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記傾斜姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記磁性部材の少なくとも一部は前記着磁分極線と重な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. 前記磁性部材は、前記軸線方向の長さが、前記軸線回りの周方向の長さよりも長い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. 前記磁性部材は、前記軸線方向の長さが、前記軸線回りの周方向の長さよりも短い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。
5. 前記磁性部材は、前記径方向において、前記コイルを間に挟んで前記磁石とは反対側に位置することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
6. 前記可動体および前記固定体のうちの前記コイルが固定される側は、前記磁性部材を固定するための固定領域を備え、
   前記磁性部材の固定位置は、前記固定領域内で変更可能であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
7. 前記揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体のうち前記コイルが固定されている側に取り付けられたホール素子を備え、
   前記ホール素子は、前記径方向で前記磁石と前記磁性部材との間に配置されており、前記基準姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記着磁分極線と重なることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
8. 前記コイルおよび前記磁性部材は、前記可動体に固定され、
   前記磁石は、前記固定体に固定されていることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
9. 前記揺動用磁気駆動機構として、前記軸線を間に挟んだ両側に配置された一対の揺動用磁気駆動機構を備え、
   前記姿勢復帰機構は、前記磁性部材として、前記可動体および前記固定体のうち一対の
   前記揺動用磁気駆動機構のそれぞれの前記コイルが固定されている側に取り付けられた２つの磁性部材を備え、
   前記２つの磁性部材のそれぞれは、前記基準姿勢の前記可動体を前記軸線と垂直な径方向から見た場合に当該磁性部材の中心が一対の前記揺動用磁気駆動機構のそれぞれの前記磁石の着磁分極線と重なることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
10. 前記可動体を前記揺動用磁気駆動機構とは異なる方向に揺動させる第２の揺動用磁気駆動機構を有し、
    前記第２の揺動用磁気駆動機構は、前記可動体および前記固定体の一方に固定された第２のコイルと、他方に固定された第２の磁石と、を備え、
    前記第２の磁石は、前記軸線方向で２つに分極着磁されており、
    前記姿勢復帰機構は、前記可動体および前記固定体のうち前記第２のコイルが固定されている側に取り付けられた第２の磁性部材を備え、
    前記基準姿勢の前記可動体を前記径方向から見た場合に、前記第２の磁性部材の中心は、前記第２の磁石の第２の着磁分極線と重なることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
    

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