JP2019015846A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】可動体を揺動可能に支持するジンバル機構の特性のばらつきを抑制すること。【解決手段】光学ユニット１は、カメラモジュール１０が搭載された可動体３と、可動体３を揺動可能に支持するジンバル機構４と、ジンバル機構４を介して可動体３を支持するホルダ５を備える。ジンバル機構４は、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２によって支持される可動枠４５を備え、可動枠４５の支点部４６には球体４７が固定されている。第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２は、球体４７と点接触する接点バネ５０を備える。接点バネ５０は、金属製のバネ部材６０と、樹脂製の接点部材７０とで構成されており、接点部材７０に球体４７と点接触する接点部７１が形成されている。接点部７１は、球体４７の半径より曲率半径が大きい球面である。【選択図】図７

Description

本発明は、撮影画像の乱れを抑制するための振れ補正機能付き光学ユニットに関する。

携帯端末や移動体に搭載される光学ユニットには、携帯端末や移動体の移動時の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機構を備えるものがある。この種の光学ユニットは、ピッチング（縦揺れ／チルティング）およびヨーイング（横揺れ／パンニング）の２方向の傾きに対応して、光学モジュールをピッチング方向およびヨーイング方向に揺動させる揺動機構を備える。

かかる光学ユニットにおいて、可動体を固定体に対して揺動可能に支持するため、可動体と固定体との間にジンバル機構を設けた構成が提案されている。ジンバル機構は、可動体と固定体との間に設けられた可動枠と、可動枠と固定体との間において光軸方向に対して交差する第１軸線方向で離間する２個所に設けられた第１揺動支持部（第１揺動支点）と、可動枠と可動体との間において光軸方向および第１軸線方向に対して交差する第２軸線方向で離間する２個所に設けられた第２揺動支持部（第２揺動支点）とを備えている（特許文献１参照）。

特開２０１６−６１９５７号公報

特許文献１のジンバル機構において、可動枠は、光軸周りの４箇所の角部の内側面に溶接などにより固定された金属製の球体を備えている。また、第１揺動支持部および第２揺動支持部（第１揺動支点および第２揺動支点）には、金属板を折り返して形成した接点用バネが設けられている。接用点バネには、半球状の接点部が設けられている。ジンバル機構は、可動枠に設けられた球体と、接用点バネに設けられた接点部とが点接触するように組み立てられている。

特許文献１では、ジンバル機構に用いられる接点用バネとして、金属板を加工したものを用いている。接点用バネに求められる機能は、第１軸線方向もしくは第２軸線方向に弾性変形するバネ性と、球体と点接触する受け部としての機能がある。また、接点用バネは、第１揺動支持部および第２揺動支持部（第１揺動支点および第２揺動支点）から外れることを防止するための抜け防止機能も求められる。

球体と点接触する受け部としての機能を考慮した場合、接点用バネには、球体と接触する半球面の形状精度および面精度を向上させることが求められている。特許文献１の接点用バネには、金属板にパンチ加工を施すことによって半球状の接点部が形成されている。しかしながら、小型の光学ユニットでは、ジンバル機構の接点用バネに設けられる接点部は微細な形状である。そのため、パンチ加工では接点部の球面の寸法精度や面精度の管理が困難である。接点部の寸法精度や面精度がばらつくと、ジンバル機構の特性のばらつきを抑制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、可動体を揺動可能に支持するジンバル機構において、可動枠と点接触する接点部の寸法精度や面精度を高めることにより、ジンバル機
構の特性のばらつきを抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、可動体および固定体と、前記可動体を前記固定体に対して第１軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記可動体を前記固定体に対して前記第１軸線に交差する第２軸線周りに揺動可能に支持するジンバル機構と、前記可動体を前記第１軸線周りおよび前記第２軸線周りに揺動させる揺動用駆動機構と、を有し、前記ジンバル機構は、可動枠と、前記可動体において前記第１軸線方向で離間する２個所に設けられた第１揺動支持部と、前記固定体において前記第２軸線方向で離間する２個所に設けられた第２揺動支持部と、を備え、前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記可動枠に設けられた支点部を支持しており、前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記支点部と点接触する樹脂製の接点部材を備えることを特徴とする。

本発明では、ジンバル機構の可動枠は、可動体に設けられた第１揺動支持部、および、固定体に設けられた第２揺動支持部によって支持される支点部を備えており、第１揺動支持部と第２揺動支持部には、支点部と点接触する樹脂製の接点部材が設けられている。このように、可動枠と点接触する部分を樹脂製の接点部材によって構成したことにより、従来の金属製の板バネと可動枠とを点接触させる場合と比較して、可動枠と点接触する部分の寸法精度や面精度（表面の凹凸の少なさ）を高めることができる。従って、ジンバル機構の特性のばらつきを抑制することができる。

本発明において、前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記支点部を支持する接点バネを備え、前記接点バネは、前記接点部材と、前記接点部材を保持するバネ部材とを備えることが好ましい。このようにすると、バネ部材によって接点部材が弾性的に支持される。従って、ジンバル機構を適正に揺動させることができる。また、外部から伝わった振動等に起因する可動体の不要な振動を抑制できる。

本発明において、前記バネ部材は、前記接点部材を保持する第１板部と、前記第１板部と所定の間隔で配置される第２板部と、前記第１板部および前記第２板部と交差する方向に延在し、前記第１板部と前記第２板部とを接続する第３板部と、を備える板バネであることが好ましい。このように、第１板部と第２板部とを接続する部分が平板状であれば、この部分を固定面に接着してバネ部材を固定することができる。従って、バネ部材を固定する際の固定力が向上する。また、第１板部と第２板部とを接続する部分が湾曲形状である場合と比較して、バネ部材の製造および形状の管理が容易である。従って、品質のばらつきを抑制できる。

本発明において、前記接点部材の一部は、前記第１板部に形成された貫通穴から前記第２板部の側に突出することが好ましい。このようにすると、接点バネが撓んだ場合に、接点部材の一部が第１板部と第２板部との接触を規制するストッパ部として機能する。従って、接点バネの破損や変形を抑制できる。

本発明において、前記接点部材は、前記貫通穴に挿入される突出部と、前記第２板部とは反対側から前記第１板部に当接し前記第１板部に接着されるフランジ部と、を備え、前記支点部は、前記フランジ部と点接触することが好ましい。このようにすると、フランジ部が第１板部に当接することによって突出部の第２板部側への突出寸法を規定することができる。また、フランジ部を第１板部に接着することにより、接点部材を確実に固定することができる。

本発明において、前記第１板部と前記第２板部との間に接着剤が充填されていることが好ましい。このようにすると、接点バネが撓んだ場合に、接着剤が第１板部と第２板部と
の接触を規制するストッパ部として機能する。従って、接点バネの破損や変形を抑制できる。

本発明において、前記支点部は、前記接点部材に形成された凹部に点接触することが好ましい。このようにすると、接点部材の支持部との接触面が平面である場合と比較して、外部から衝撃が加わった際に、支点部が接点部材から外れることを抑制できる。従って、可動枠が第１揺動支持部および第２揺動支持部から脱落することを抑制できる。

本発明において、前記凹部の内面は、前記支点部に設けられた球面より曲率半径が大きい球面であり、前記支点部に設けられた球面と、前記凹部に設けられた球面とが点接触することが好ましい。このようにすると、球面と点接触する面が平面である場合と比較して、第１揺動支持部および第２揺動支持部による支持位置のばらつきを抑制でき、揺動軸である第１軸線および第２軸線の位置精度を高めることができる。従って、精度良く振れ補正を行うことができる。また、球面が第１軸線上もしくは第２軸線上の１点のみで凹部と点接触するようになっており、この１点を外れた位置で球面と第１揺動支持部および第２揺動支持部とが接触するおそれが少ない。従って、摩擦を少なくすることができるため、摩擦によって可動枠の揺動が妨げられるおそれが少ない。従って、可動体をスムーズに揺動させることができ、振れ補正の応答性を向上させることができる。また、振れ補正における補正角度精度を高めることができる。

本発明では、ジンバル機構の可動枠は、固定体に設けられた第１揺動支持部、および、可動体に設けられた第２揺動支持部によって支持される支点部を備えており、第１揺動支持部と第２揺動支持部には、支点部と点接触する樹脂製の接点部材が設けられている。このように、可動枠と点接触する部分を樹脂製の接点部材によって構成したことにより、従来の金属製の板バネと可動枠とを点接触させる場合と比較して、可動枠と点接触する部分の寸法精度や面精度を高めることができる。従って、ジンバル機構の特性のばらつきを抑制することができる。

本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニットを被写体側から見た斜視図である。 筒状ケースを取り外した振れ補正機能付き光学ユニットの断面図である。 筒状ケースを取り外した振れ補正機能付き光学ユニットをジンバル機構の揺動支持部の位置で切断した断面図である。 筒状ケースを取り外した振れ補正機能付き光学ユニットをジンバル機構の揺動支持部の位置で切断した断面図である。 可動体、揺動用磁気駆動機構、およびジンバル機構を被写体側から見た平面図である。 可動枠および接点バネの分解斜視図である。 接点バネの斜視図である。 接点バネの側面図および断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した振れ補正機能付き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、振れ補正機能付き光学ユニットの光軸Ｌ方向と一致する。また、−Ｚ方向は光軸Ｌ方向の反被写体側（像側）、＋Ｚ方向は光軸Ｌ方向の被写体側である。

本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニットは、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。振れ補正機能付き光学ユニットは、光学機器の機器本体や移動体本体、あるいは、振れ補正機能付き光学ユニットに搭載したジャイロスコープ（振れ検出センサ）によって手振れを検出する。そして、検出結果に基づいて、撮影画像の乱れを回避するための振れ補正を行う。上記の各軸線周りの振れのうち、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。

（全体構成）
図１は本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１を被写体側から見た斜視図である。図１に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット１（以下、光学ユニット１という）は、Ｚ軸方向から見た場合に略８角形の外形をした筒状ケース２０を備える。筒状ケース２０は、略８角形の筒状の胴部２１と、胴部２１の＋Ｚ方向の端部から内側に張り出した枠状の端板部２２を備える。端板部２２の中央には略８角形の開口部２３が形成されている。開口部２３は被写体側（＋Ｚ方向）を向いている。また、胴部２１には、−Ｚ方向の端部の周方向の一部を切り欠いた切り欠き部２４が形成されている。

図２は筒状ケース２０を取り外した光学ユニット１の断面図であり、図１のＡ−Ａ位置（ＹＺ面）で切断した断面図である。また、図３、図４は筒状ケース２０を取り外した光学ユニット１をジンバル機構４の揺動支持部（第１揺動支持部４１、第２揺動支持部４２）の位置で切断した断面図であり、図３は図１の第１軸線Ｒ１を通る対角位置で切断した断面図であり、図４は図１の第２軸線Ｒ２を通る対角位置で切断した断面図である。

図２〜図４に示すように、光学ユニット１は、光学素子２を備えるカメラモジュール１０が搭載された可動体３と、可動体３を揺動可能に支持するジンバル機構４と、ジンバル機構４を介して可動体３を支持するホルダ５を備える。ジンバル機構４は、可動体３を、Ｚ軸方向と光学素子２の光軸Ｌとが一致する基準姿勢およびＺ軸方向に対して光軸Ｌが傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持する。また、光学ユニット１は、ホルダ５をＺ軸周りに回転可能に支持する回転支持機構６と、回転支持機構６を介してホルダ５を支持する固定体８を備える。

ジンバル機構４は、可動体３とホルダ５との間に構成されている。また、回転支持機構６は、固定体８とホルダ５との間に構成されている。すなわち、光学ユニット１は、可動体３、ジンバル機構４、およびホルダ５によって構成される回転体を備えており、この回転体は、回転支持機構６により、固定体８に対してＺ軸周りに回転可能に支持される。また、ジンバル機構４による支持構造においては、ホルダ５は、可動体３を揺動可能に支持する固定体として機能する。

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１１と、ホルダ５を回転させるローリング用磁気駆動機構１２とを備える。揺動用磁気駆動機構１１は、可動体３に保持された揺動駆動用コイル１３と、固定体８に保持された揺動駆動用磁石１４とを備える。揺動駆動用コイル１３と揺動駆動用磁石１４とは、光軸Ｌと直交する径方向で対向する。また、可動体３には、揺動駆動用磁石１４と径方向で対向する磁性部材１７が保持されている。磁性部材１７と揺動駆動用磁石１４は、可動体３を基準姿勢に復帰させるための磁気バネを構成する。ローリング用磁気駆動機構１２は、ホルダ５に保持されたローリング駆動用コイル１５と、固定体８に保持されたローリング駆動用磁石１６とを
備える。本例では、ローリング駆動用コイル１５とローリング駆動用磁石１６とは、Ｚ軸方向で対向する。

図１、図２に示すように、光学ユニット１は、フレキシブルプリント基板を備える。なお、図３、図４では、フレキシブルプリント基板の図示を省略している。光学ユニット１は、フレキシブルプリント基板として、カメラモジュール１０と接続される光学モジュール用配線基板１９Ａと、揺動用磁気駆動機構１１と接続される揺動機構用配線基板１９Ｂと、ローリング用磁気駆動機構１２と接続されるローリング機構用配線基板１９Ｃを備える。

（固定体）
固定体８は、上述した筒状ケース２０と、筒状ケース２０に対して反被写体側（−Ｚ方向側）から組み付けられる反被写体側ケース２５と、反被写体側ケース２５の−Ｚ方向側の面に形成された凹部に取り付けられるヨーク２６と、反被写体側ケース２５に対して−Ｚ方向側から固定される板部材２７を備える。本形態では、筒状ケース２０は磁性材料から形成され、反被写体側ケース２５は樹脂材料から形成されている。

図２に示すように、反被写体側ケース２５の中央には、回転支持機構６を構成するボールベアリング６１の外輪６２が内周側に嵌まる筒部２８が形成されている。回転支持機構６は、２組のボールベアリング６１を備える。また、反被写体側ケース２５には、筒部２８を挟んだ径方向の反対側にローリング駆動用磁石１６を保持するための保持孔２９が形成されている。ヨーク２６は、保持孔２９に嵌め込まれた２つのローリング駆動用磁石１６に−Ｚ方向側から当接する。ヨーク２６においてローリング駆動用磁石１６が当接する部分には接着剤が塗布されており、ローリング駆動用磁石１６はヨーク２６に固定されている。

（ホルダ）
ホルダ５は、可動体３の外周側に位置するホルダ本体部材３１と、反被写体側（−Ｚ方向）からホルダ本体部材３１に固定されて可動体３とＺ軸方向に対向する回転台座３２とを備える。ホルダ本体部材３１および回転台座３２は樹脂製である。ホルダ本体部材３１は、筒状ケース２０の開口部２３の内側に配置される環状部３４（図１参照）と、環状部３４の−Ｚ方向側に連続するホルダ胴部３５を備える。ホルダ胴部３５は、Ｘ軸方向の両側およびＹ軸方向の両側に開口する４箇所の窓部３６と、周方向に隣り合う窓部３６を区画する４本の縦枠部３７を備える。

回転台座３２の外周縁には、被写体側（＋Ｚ方向）に突出する環状凸部３８が設けられている。回転台座３２がホルダ本体部材３１に固定される際には、環状凸部３８がホルダ本体部材３１（ホルダ胴部３５）の−Ｚ方向の端部の内側に嵌り込む。また、回転台座３２の中央には軸部３９が固定されている。軸部３９は、回転台座３２から反被写体側（−Ｚ方向）に突出する。軸部３９には、ボールベアリング６１の内輪６３が固定される。また、回転台座３２は、軸部３９を間に挟んだ径方向の反対側にコイル保持部４０を備える。ローリング駆動用コイル１５は、コイル保持部４０に保持される。

（ローリング用磁気駆動機構）
ローリング用磁気駆動機構１２は、図２に示すように、ホルダ５の回転台座３２に保持された２つのローリング駆動用コイル１５と、固定体８の反被写体側ケース２５およびヨーク２６に保持されて、Ｚ軸方向で各ローリング駆動用コイル１５と対向する２つのローリング駆動用磁石１６を備える。各ローリング駆動用磁石１６は、周方向に２分割され、ローリング駆動用コイル１５と対向する面の磁極が分割位置（着磁分極線）を境にして異なるように着磁されている。また、各ローリング駆動用コイル１５は空芯コイルであり、
径方向に延びる長辺部分が有効辺として利用される。また、回転台座３２には、ローリング駆動用磁石１６とＺ軸方向で対向する磁性部材１８が保持されている。磁性部材１８と揺動駆動用磁石１４は、ホルダ５を基準回転位置に復帰させるための磁気バネを構成する。

（揺動体）
図２に示すように、可動体３は、カメラモジュール１００と、カメラモジュール１００を外周側から保持するカメラモジュールホルダ１１０を備える。カメラモジュール１００は、光学素子２と、光学素子２の光軸Ｌ上に位置する撮像素子１０３とを有する。撮像素子１０３は、基板１０４の被写体側（＋Ｚ方向）の面に実装されている。基板１０４の反被写体側（−Ｚ方向）の面には、信号処理用のＩＣチップ１０５が搭載されている。また、カメラモジュール１００は、光学素子２を保持するレンズホルダ１０６を備える。レンズホルダ１０６は、Ｚ軸方向に延びる円筒部１０７と、円筒部１０７の反被写体側（−Ｚ方向）の端縁から外周側に拡がる矩形の板部１０８と、板部１０８の外周縁から−Ｚ方向に延びる角筒部１０９を備える。角筒部１０９には、基板１０４およびＩＣチップ１０５を反被写体側（−Ｚ方向）から覆う板バネ１２０が固定されている。

図５は、可動体３、揺動用磁気駆動機構１１、およびジンバル機構４を被写体側から見た平面図である。図２、図５に示すように、カメラモジュールホルダ１１０は、レンズホルダ１０６の外周側を囲む筒部１１１と、筒部１１１の反被写体側（−Ｚ方向）の端部から径方向外側に拡がる底板部１１５（図２参照）と、底板部１１５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１１６、１１７（図５参照）と、底板部１１５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１１８、１１９（図２、図５参照）とを備える。各壁部１１６、１１７、１１８、１１９の径方向外側の面には、揺動駆動用コイル１３が固定されている。

可動体３には、可動体３の重心Ｇ（図３参照）を調整するためのウェイト１３０、１３１が固定されている。レンズホルダ１０６の円筒部１０７には、環状のウェイト１３０が固定されている。また、カメラモジュールホルダ１１０には、筒部１１１の被写体側（＋Ｚ方向）の先端に微調整用のウェイト１３１が固定されている。ウェイト１３１はペースト状の素材からなり、重量を微調整して取り付けることができる。本形態では、可動体３の重心Ｇのおおまかな調整をウェイト１３０により行い、微調整をウェイト１３１によって行う。ウェイト１３０、１３１は、可動体３の重心Ｇと、ジンバル機構４による可動体３の支持位置とのずれを解消するために取り付けられる。

（ジンバル機構）
ジンバル機構４は、カメラモジュールホルダ１１０（可動体３）とホルダ本体部材３１（ホルダ５）との間に構成されている。上述したように、ホルダ５は、ジンバル機構４による支持構造においては、可動体３を揺動可能に支持する固定体として機能する。ジンバル機構４は、カメラモジュールホルダ１１０の第１軸線Ｒ１上の対角位置に設けられた２箇所の第１揺動支持部４１（図３、図５参照）と、ホルダ本体部材３１の第２軸線Ｒ２上の対角位置に設けられた２箇所の第２揺動支持部４２（図４、図５参照）と、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２によって支持される可動枠４５を備える。第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２はＺ軸方向と直交し、且つ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５度傾いた方向である。

図３、図５に示すように、第１揺動支持部４１は、カメラモジュールホルダ１１０に形成された第１接点バネ保持部４３と、第１接点バネ保持部４３に保持される接点バネ５０を備える。第１接点バネ保持部４３は、カメラモジュールホルダ１１０の第１軸線Ｒ１方向の対角位置に形成されたバネ支持壁４３１の内側部分を径方向外側および反被写体側（
−Ｚ方向）に凹ませた凹部４３２である。凹部４３２の内面は、第１軸線Ｒ１と直交する方向に延在し径方向内側を向く第１バネ支持面４３３と、被写体側（＋Ｚ方向）を向く第１バネ固定面４３４を備える。第１バネ固定面４３４は、凹部４３２の底面である。

図６は、可動枠４５および接点バネ５０の分解斜視図である。接点バネ５０は、金属製のバネ部材６０および接点部材７０から構成されている。バネ部材６０は、Ｚ軸方向に延在する第１板部５１および第２板部５２と、Ｚ軸方向と交差する方向に延在して第１板部５１と第２板部５２とを接続する第３板部５３と、第１板部５１の第３板部５３とは逆の端部から第２板部５２と逆の側に突出する抜け止め部５４を備える。接点部材７０は、第１板部５１に固定されている。接点部材７０には、球面状の凹面である接点部７１が形成されている。

第１接点バネ保持部４３では、接点バネ５０は、第２板部５２が第１バネ支持面４３３に対して光軸Ｌ方向と直交する方向（第１軸線Ｒ１方向）で当接する。従って、接点バネ５０は、第１バネ支持面４３３によって光軸Ｌ方向と直交する方向（第１軸線Ｒ１方向）で支持され、第１軸線Ｒ１方向に弾性変形可能となっている。また、第３板部５３は凹部４３２の内側に挿入され、第１バネ固定面４３４（凹部４３２の底面）に対して被写体側（＋Ｚ方向）から当接する。すなわち、接点バネ５０は、第１バネ固定面４３４によって反被写体側（−Ｚ方向）で支持される。本形態では、第３板部５３は、第１バネ固定面４３４に接着されている。

図４、図５に示すように、第２揺動支持部４２は、ホルダ本体部材３１に形成された第２接点バネ保持部４４と、第２接点バネ保持部４４に保持される接点バネ５０を備える。接点バネ５０は、第１揺動支持部４１に設けられるものと同一である。第２接点バネ保持部４４は、ホルダ本体部材３１の縦枠部３７の内側面を径方向外側に凹ませた凹部４４１を備える。凹部４４１の内面は、第２軸線Ｒ２と直交する方向に延在し径方向内側を向く第２バネ支持面４４２と、反被写体側（−Ｚ方向）を向く第２バネ固定面４４３を備える。第２バネ固定面４４３は、凹部４４１の底面である。

第２揺動支持部４２では、接点バネ５０は、第２板部５２が第２接点バネ保持部４４の第２バネ支持面４４２に対して光軸Ｌ方向と直交する方向（第２軸線Ｒ２方向）で当接する。従って、接点バネ５０は、第２バネ支持面４４２によって光軸Ｌ方向と直交する方向（第２軸線Ｒ２方向）で支持され、第２軸線Ｒ２方向に弾性変形可能となっている。また、第３板部５３は、第２バネ固定面４４３（凹部４４１の底面）に対して反被写体側（−Ｚ方向）から当接する。すなわち、接点バネ５０は、第２バネ固定面４４３によって被写体側（＋Ｚ方向）で支持される。本形態では、第３板部５３は、第２バネ固定面４４３に接着されている。

図６に示すように、可動枠４５は、Ｚ軸方向から見た平面形状が略８角形の板状ばねである。可動枠４５は、光軸Ｌ回りの４か所に設けられた支点部４６を備える。各支点部４６の外側面には、溶接等によって金属製の球体４７が固定されている。この球体４７によって、各支点部４６に可動枠４５の径方向の外側を向く半球状の凸面（球面）が設けられている。

第１揺動支持部４１は、第１軸線Ｒ１方向の対角位置に設けられた支点部４６の外周側に配置される。また、第２揺動支持部４２は、第２軸線Ｒ２方向の対角位置に設けられた支点部４６の外周側に配置される。第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２において、接点バネ５０は、接点部材７０に設けられた半球状の接点部７１が径方向内側を向くように取り付けられている。ジンバル機構４は、可動枠４５の光軸Ｌ回りの４か所に溶接された球体４７と、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２に設けられた接点部材
７０の接点部７１とが点接触する状態に組み立てられる。これにより、可動枠４５は、光軸Ｌ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）の各方向周りに回転可能な状態で支持される。

ジンバル機構４が組み立てられると、第１揺動支持部４１に設けられた接点バネ５０の抜け止め部５４は、可動枠４５の支点部４６に対して被写体側（＋Ｚ方向）に配置される（図３参照）。これにより、可動枠４５が第１揺動支持部４１から被写体側（＋Ｚ方向）に脱落することが規制される。また、第２揺動支持部４２に設けられた接点バネ５０の抜け止め部５４は、可動枠４５の支点部４６に対して反被写体側（−Ｚ方向）に配置される（図４参照）。これにより、可動枠４５が第２揺動支持部４２から反被写体側（−Ｚ方向））に脱落することが規制される。つまり、ジンバル機構４は、可動枠４５が第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２から脱落することを規制する抜け止め構造を備えている。

（揺動用磁気駆動機構）
図５に示すように、揺動用磁気駆動機構１１は、可動体３と固定体８の間に設けられた第１揺動用磁気駆動機構１１Ａおよび第２揺動用磁気駆動機構１１Ｂを備える。第１揺動用磁気駆動機構１１Ａは、Ｘ軸方向で対向する揺動駆動用磁石１４と揺動駆動用コイル１３とからなる組を２組備える。第２揺動用磁気駆動機構１１Ｂは、Ｙ軸方向で対向する揺動駆動用磁石１４と揺動駆動用コイル１３とからなる組を２組備える。揺動駆動用コイル１３は、カメラモジュールホルダ１１０のＸ軸方向の両側の壁部１１６、１１７およびＹ軸方向の両側の壁部１１７、１１８の外側面に保持される。揺動駆動用磁石１４は、固定体８の筒状ケース２０（図１参照）の内側面に保持される。各揺動駆動用磁石１４は、図２に示すようにＺ軸方向に２分割され、内面側の磁極が分割位置（着磁分極線）を境にして異なるように着磁されている。揺動駆動用コイル１３は空芯コイルであり、＋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。筒状ケース２０は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石１４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１１Ｂは、揺動駆動用コイル１３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１１Ａは、揺動駆動用コイル１３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１１は、第２揺動用磁気駆動機構１１ＢによるＸ軸回りの回転、および第１揺動用磁気駆動機構１１ＡによるＹ軸回りの回転を合成することにより、可動体３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。

（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１１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。また、光学ユニット１はローリング用磁気駆動機構１２を備えるので、ローリング方向の振れ補正を行うことができる。例えば、光学ユニット１が、可動体３にジャイロスコープを搭載している場合には、ジャイロスコープによって直交する３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１１およびローリング用磁気駆動機構１２を駆動する。

（接点バネ）
図７は接点バネ５０の斜視図である。図７（ａ）は本形態の接点バネ５０の斜視図であり、図７（ｂ）は変形例の接点バネ５０の斜視図である。また、図８（ａ）は接点バネ５
０の側面図であり、図８（ｂ）は接点バネ５０の断面図である。上述したように、本形態では、接点バネ５０をバネ部材６０と接点部材７０の２部材を組み立てて構成されている。バネ部材６０は金属板を折り曲げて構成されている。バネ部材６０は、第１板部５１と第２板部５２が所定の間隔を空けて配置され、第１板部５１、第２板部５２、および第３板部５３は、略コの字状に屈曲した形状に形成されている。接点部材７０は、バネ部材６０とは異なる素材からなり、バネ部材６０の第１板部５１に保持される。本形態では、接点部材７０は樹脂製であり、可動枠４５に設けられた球体４７と点接触する部位である接点部７１には、磨き加工が施されている。

バネ部材６０の第１板部５１には、接点部材７０を取り付けるための円形の貫通穴５５が形成されている。接点部材７０は、貫通穴５５に挿入可能な円柱状あるいは筒状の突出部７２と、突出部７２より大径のフランジ部７３を備える。突出部７２は、貫通穴５５に第２板部５２とは反対側から挿入され、第１板部５１と第２板部５２との間に突出している。突出部７２は、バネ部材６０が撓んだときに第１板部５１と第２板部５２とが接触することを規制するストッパ部として機能する。

フランジ部７３は、貫通穴５５より大径であるため、第２板部５２とは反対側から第１板部５１に当接する。また、フランジ部７３は、第１板部５１と当接する面に接着剤が塗布され、第１板部５１に接着される。バネ部材６０は、貫通穴５５を備えた金属板に接点部材７０を固定した後に金属板を折り曲げ加工することによって製造される。フランジ部７３は円形であり、接点部７１は、フランジ部７３の突出部７２とは反対側の面の中央に形成されている。上述したように、接点部７１は凹部であり、その内側面は球面である。ここで、接点部７１の曲率半径は、可動枠４５の支点部４６に設けられた球面（球体４７の表面）の曲率半径よりも大きい。球体４７は、接点部７１の中央で接点部７１と点接触する。

なお、接点部材７０とバネ部材６０とを一体に組み立てる方法は、接着以外の方法でもよい。例えば、貫通穴５５に突出部７２を圧入して接点部材７０をバネ部材６０に固定することもできる。また、インサート成形あるいはアウトサート成形により、接点部材７０と、バネ部材６０を構成する金属板とを一体に形成してもよい。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学ユニット１では、ジンバル機構４の可動枠４５は、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２によって支持される支点部４６が光軸Ｌ回りの４箇所に設けられ、各支点部４６には球体４７が固定されている。そして、第１揺動支持部４１と第２揺動支持部４２には、球体４７と点接触する樹脂製の接点部材７０が設けられている。このように、可動枠４５と点接触する部分を樹脂製の接点部材７０によって構成したことにより、金属製の部品にパンチ加工を施して接点部を形成した場合と比較して、可動枠４５と点接触する部分の寸法精度や面精度を高めることができる。例えば、可動枠４５と点接触する接点部７１に磨き加工を施すことにより、表面の凹凸を少なくすることができる。あるいは、摺動性の良い素材で接点部材７０を形成することにより、接点部７１の面精度を高めることができる。従って、ジンバル機構４の特性のばらつきを抑制することができ、精度良く振れ補正を行うことができる。また、従来は接点部にグリスを塗布していたが、グリスを不要にすることができる。

本形態では、第１揺動支持部４１および前記第２揺動支持部４２は接点バネ５０を備えており、接点バネ５０は、金属製のバネ部材６０と接点部材７０の２部材から構成されている。従って、バネ部材６０によって接点部材７０を弾性的に支持することができ、ジンバル機構４を適正に揺動させることができる。また、外部から伝わった振動等に起因する可動体３の不要な振動を抑制できる。このように、接点バネ５０には、バネ性と、点接触
により可動枠４５を支持する受け部としての機能が求められるが、本形態では、受け部としての機能を持つ接点部材７０と、バネ性を持つバネ部材６０とを別部材としている。これにより、バネ部材６０は従来の接点バネと同様に製造することができ、且つ、受け部については従来よりも寸法精度や面精度を高めることができる。従って、ジンバル機構４の特性のばらつきを抑制することができる。

本形態のバネ部材６０は、第１板部５１、第２板部５２、および第３板部５３を備えており、略コの字状に屈曲した形状である。そして、第１板部５１と第２板部５２とを接続する第３板部５３は湾曲状でなく平板状である。従って、第３板部５３が湾曲状である場合と比較して、バネ部材６０の製造や形状の管理が容易であるため、品質のばらつきを抑制できる。また、第３板部５３が平板状であるため、第１揺動支持部４１に設けられた凹部４３２の底面（第１バネ固定面４３４）、あるいは、第２揺動支持部４２に設けられた凹部４４１の底面（第２バネ固定面４４３）を固定面とし、この固定面に接点バネ５０を接着する場合に、接着面積を大きくすることができる。従って、接点バネ５０を固定する際の固定力を向上させることができる。

本形態の接点部材７０は、第１板部５１に形成された貫通穴５５から第２板部５２の側に突出する突出部７２を備える。従って、接点バネ５０が第１軸線Ｒ１方向もしくは第２軸線Ｒ２方向に撓んだ場合に、突出部７２が第１板部５１と第２板部５２との接触を規制するストッパ部として機能する。従って、接点バネ５０の破損や変形を抑制することができる。また、接点部材７０は、第１板部５１に当接するフランジ部７３を備えており、フランジ部７３によって突出部７２の第２板部５２側への突出寸法を規定することができる。また、フランジ部７３を第１板部５１に接着することにより、接点部材７０を確実に固定することができる。

本形態の接点部材７０において、接点部７１は凹部である。従って、外部から衝撃が加わった際に、球体４７が接点部材７０から外れることを抑制できる。よって、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２から可動枠４５が脱落することを抑制できる。また、接点部７１は、可動枠４５に設けられた球面（球体４７の表面）より曲率半径が大きい球面である。このように、接点部７１が球面であれば、球体４７と接点部７１とが点接触する位置が接点部７１の中央から外れるおそれが少ない。従って、第１揺動支持部４１および第２揺動支持部４２と、可動枠４５とが点接触する位置のばらつきを抑制でき、揺動軸である第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２の位置精度を高めることができる。よって、精度良く振れ補正を行うことができる。さらに、接点部７１が球面であれば、接点部７１の中央の１点以外の位置で、可動枠４５が第１揺動支持部４１および前記第２揺動支持部４２と接触するおそれが少ない。従って、摩擦を少なくすることができるため、摩擦によってジンバル機構４の動きが妨げられるおそれが少ない。従って、可動体３をスムーズに揺動させることができ、振れ補正の応答性を向上させることができる。

（変形例）
図７（ｂ）は変形例の接点バネ５０の斜視図である。図７（ｂ）に示す例では、接点バネ５０の第１板部５１と第２板部５２の間に接着剤５６が充填されている。このため、第１板部５１と第２板部５２の表面には、接着剤５６の食い付きを良好にするための加工が施されている。例えば、図７（ｂ）に示す例では、第１板部５１と第２板部５２の表面に網目状の溝５７が形成されている。接着剤５６の食い付きを良くするための加工は、第１板部５１と第２板部５２の表面に凹凸を形成する別の加工であってもよい。このように、第１板部５１と第２板部５２の間に接着剤５６を充填した場合には、充填された接着剤５６が第１板部５１と第２板部５２との接触を規制するストッパ部として機能する。従って、接点バネ５０の破損や変形を抑制することができる。

（他の実施形態）
上記形態は、光軸Ｌ回りの振れ補正（ローリング補正）、および光軸Ｌと交差する第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２周りの振れ補正を行う光学ユニット１であったが、本発明は、ローリング補正を行わない光学ユニットに適用することもできる。例えば、上記形態において、ホルダ５、回転支持機構６、ローリング用磁気駆動機構１２を省略し、ジンバル機構４の第１揺動支持部４１を固定体８に設けた構成を採用してもよい。

１…光学ユニット、２…光学素子、３…可動体、４…ジンバル機構、５…ホルダ、６…回転支持機構、８…固定体、１０…カメラモジュール、１１…揺動用磁気駆動機構、１１Ａ…第１揺動用磁気駆動機構、１１Ｂ…第２揺動用磁気駆動機構、１２…ローリング用磁気駆動機構、１３…揺動駆動用コイル、１４…揺動駆動用磁石、１５…ローリング駆動用コイル、１６…ローリング駆動用磁石、１７、１８…磁性部材、１９Ａ…光学モジュール用配線基板、１９Ｂ…揺動機構用配線基板、１９Ｃ…ローリング機構用配線基板、２０…筒状ケース、２１…胴部、２２…端板部、２３…開口部、２４…切り欠き部、２５…反被写体側ケース、２６…ヨーク、２７…板部材、２８…筒部、２９…保持孔、３１…ホルダ本体部材、３２…回転台座、３４…環状部、３５…ホルダ胴部、３６…窓部、３７…縦枠部、３８…環状凸部、３９…軸部、４０…コイル保持部、４１…第１揺動支持部、４２…第２揺動支持部、４３…第１接点バネ保持部、４４…第２接点バネ保持部、４５…可動枠、４６…支点部、４７…球体、５０…接点バネ、５１…第１板部、５２…第２板部、５３…第３板部、５４…抜け止め部、５５…貫通穴、５６…接着剤、５７…溝、６０…バネ部材、６１…ボールベアリング、６２…外輪、６３…内輪、７０…接点部材、７１…接点部、７２…突出部、７３…フランジ部、１００…カメラモジュール、１０３…撮像素子、１０４…基板、１０５…ＩＣチップ、１０６…レンズホルダ、１０７…円筒部、１０８…板部、１０９…角筒部、１１０…カメラモジュールホルダ、１１１…筒部、１１５…底板部、１１６、１１７、１１８、１１９…壁部、１２０…板バネ、１３０、１３１…ウェイト、４３１…バネ支持壁、４３２…凹部、４３３…第１バネ支持面、４３４…第１バネ固定面、４４１…凹部、４４２…第２バネ支持面、４４３…第２バネ固定面、Ｌ…光軸、Ｒ１…第１軸線、Ｒ２…第２軸線

Claims (8)

1. 可動体および固定体と、
   前記可動体を前記固定体に対して第１軸線周りに揺動可能に支持するとともに、前記可動体を前記固定体に対して前記第１軸線に交差する第２軸線周りに揺動可能に支持するジンバル機構と、
   前記可動体を前記第１軸線周りおよび前記第２軸線周りに揺動させる揺動用駆動機構と、を有し、
   前記ジンバル機構は、可動枠と、前記可動体において前記第１軸線方向で離間する２個所に設けられた第１揺動支持部と、前記固定体において前記第２軸線方向で離間する２個所に設けられた第２揺動支持部と、を備え、前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記可動枠に設けられた支点部を支持しており、
   前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記支点部と点接触する樹脂製の接点部材を備えることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記支点部を支持する接点バネを備え、
   前記接点バネは、前記接点部材と、前記接点部材を保持するバネ部材とを備え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. 前記バネ部材は、前記接点部材を保持する第１板部と、前記第１板部と所定の間隔で配置される第２板部と、前記第１板部および前記第２板部と交差する方向に延在し、前記第１板部と前記第２板部とを接続する第３板部と、を備える板バネであ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. 前記接点部材の一部は、前記第１板部に形成された貫通穴から前記第２板部の側に突出す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. 前記接点部材は、前記貫通穴に挿入される突出部と、
   前記第２板部とは反対側から前記第１板部に当接し前記第１板部に接着されるフランジ部と、を備え、
   前記支点部は、前記フランジ部と点接触することを特徴とする請求項４に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
6. 前記第１板部と前記第２板部との間に接着剤が充填されていることを特徴とする請求項３から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. 前記支点部は、前記接点部材に形成された凹部に点接触することを特徴とする請求項１から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。
8. 前記凹部の内面は、前記支点部に設けられた球面より曲率半径が大きい球面であり、
   前記支点部に設けられた球面と、前記凹部に設けられた球面とが点接触することを特徴とする請求項７に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。

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