JP2019020502A - 振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法および振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法および振れ補正機能付き光学ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】揺動体と固定体との間に姿勢復帰用の板バネを架け渡すことなく揺動体の基準姿勢を規定する振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法を提案すること。【解決手段】光学ユニット1では、固定体44(筒状ケース45)の保持領域50に揺動駆動用磁石14を移動可能に保持し、可動ユニット5(揺動体)における揺動駆動用磁石14と対向可能な位置に姿勢復帰用磁性部材15を保持する(ステップST1)。次に、光学ユニット1の軸線L(固定体44の軸線L)と、光学モジュール2の光軸とのズレ量を取得する(ステップST2)。そして、ズレ量に基づく移動量だけ、揺動駆動用磁石14を保持領域50内で軸線L方向に移動させる。これにより、可動ユニット5の姿勢が変位して、軸線Lと光学モジュール2の光軸とが一致する(ステップST3)。その後、揺動駆動用磁石14を固定体44(筒状ケース45)に固定する(ステップST4)。【選択図】図15

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に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、光学素子を備える揺動体と、揺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揺動体を外周側から支持する固定体と、揺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、揺動体を、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、揺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。磁石は、軸線方向で2つに分極着磁されている。
同文献の振れ補正機能付き光学ユニットは、揺動体の基準姿勢を規定するための板バネを備える。板バネは、揺動体と固定体との間に架け渡されており、揺動体に固定される揺動体側固定部と、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。
特開2015−64501号公報
板バネの蛇行部は、固定体に対する揺動体の揺動を許容するために、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、板バネを揺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揺動体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可能性もある。そこで、揺動体から板バネを省略することが考えられるが、板バネを省略した場合には、揺動体の基準姿勢を規定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、揺動体と固定体との間に姿勢復帰用の板バネを架け渡すことなく揺動体の基準姿勢を規定できる振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法を提案することにある。また、板バネを用いることなく、揺動体の基準姿勢を規定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、本発明は、光学素子を備える揺動体と、前記揺動体を、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揺動体を支持する支持体と、前記揺動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、前記揺動体を外周側から囲む固定体と、を有し、前記揺動用磁気駆動機構は、前記揺動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に保持された磁石と、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いる振れ補正機能付き光学ユ
ニットの揺動体姿勢調整方法において、前記揺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であって、前記軸線と直交する径方向から見た場合に前記磁石と重なる位置に、磁性部材を保持させ、前記磁性部材または前記磁石を前記軸線方向に移動させて、前記光軸と前記軸線とを一致させ、前記軸線方向に移動させた前記磁性部材または前記磁石を移動後の移動位置で固定することを特徴とする。
本発明では、揺動体および固定体のうち揺動用磁気駆動機構のコイルが固定されている側には、径方向から見た場合に揺動用磁気駆動機構の磁石と重なる位置に磁性部材を保持させている。ここで、磁性部材と磁石との間には、磁性部材の中心を磁石の着磁分極線に一致させる方向の磁気吸引力が発生する。従って、磁性部材または磁石を軸線方向に移動させれば、磁性部材と磁石との間に働く磁気吸引力によって、揺動体の姿勢が変位する。よって、揺動体の光軸と軸線とを一致させた後に、移動させた磁性部材または磁石を移動位置で固定すれば、揺動体の基準姿勢を規定できる。
本発明において、前記磁石を、前記固定体に保持し、前記磁石を前記軸線方向で移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させることが望ましい。すなわち、揺動する部材(揺動体)に保持された磁性部材を移動させるよりも、固定された部材(固定体)に保持された磁石の方が移動させやすい。また、揺動用磁気駆動機構の磁石は、比較的、大きいので、治具などを当接させて移動させやすい。
本発明において、前記固定体に、磁性材料からなり前記揺動体を径方向の外側から囲む筒部材を備えるとともに、前記筒部材において前記揺動体に対向する内壁面に、前記磁石が軸線方向に移動可能な状態で当該磁石を保持する保持領域を設けておき、前記磁石を、前記保持領域内に保持するとともに、前記軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させることが望ましい。このようにすれば、磁石が筒部材に磁気吸着されるので、保持領域内で磁石を移動させることが容易である。また、このようにすれば、保持領域に磁石が保持されたときに筒部材がバックヨークとして機能する。これにより、揺動用磁気駆動機構が発生するトルクを向上させることができる。
本発明において、前記筒部材に、前記径方向に貫通する径方向開口部を設けておき、前記径方向開口部から筒部材の内側に治具を挿入して前記磁石に当接させて当該治具を移動させることにより、前記磁石を前記軸線方向に移動させることが望ましい。このようにすれば、筒部材の内壁面に保持された磁石を軸線方向に移動させることが容易である。
また、本発明において、前記筒部材は、前記保持領域および前記開口部が設けられた筒部と、前記筒部の前記軸線方向の一方の端から内周側に突出する枠部と、を備え、前記枠部において、前記保持領域に保持された前記磁石と前記軸線方向で対向する位置に軸方向開口部を設けておき、前記軸方向開口部から前記筒部に治具を挿入して前記磁石に当接させて当該治具を移動させることにより、前記磁石を前記軸線方向に移動させるものとすることができる。筒部材に枠部を備えれば、枠部を利用して筒部材の軸線方向の一方側に揺動体を保護するケースなどを取り付けることができる。また、このような枠部を備える場合でも、枠部に線方向開口部を備えれば、軸方向開口部を介して治具を軸線方向から磁石に当接させることができるので、磁石を軸線方向に移動させやすい。
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第1揺動用磁気駆動機構および第2揺動用磁気駆動機構を備えておき、前記磁性部材として、前記揺動体および前記固定体のうち前記第1揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第1揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第1前記磁性部材を保持させ、前記揺動体および前記固定体のうち前記第2揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見
た場合に当該第2揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第2前記磁性部材を保持させ、前記第1揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第1磁性部材を前記軸線方向に移動させるとともに、前記第2揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第2磁性部材を前記軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させるものとすることができる。このようにすれば、軸線を間に挟んだ両側に、揺動体の基準姿勢を規定する磁性部材と磁石との組が2組構成させるので、磁石または磁性部材を移動させて揺動体の姿勢を調整する際に、軸線を挟んだ一方側に位置する磁石または第1磁性部材の移動方向と、他方側に位置する磁石または第2磁性部材の移動方向とを反対方向とすることにより、軸線を挟んだ一方側の磁石と第1磁性部材との間の磁気吸引力と、他方の磁石と第2磁性部材との間の磁気吸引力によって、揺動体の基準姿勢を安定させることができる。
本発明において、前記揺動用磁気駆動機構として、前記軸線回りで前記第1揺動用磁気駆動機構と前記第2揺動用磁気駆動機構との間の角度位置に配置された第3揺動用磁気駆動機構と、前記軸線を間に挟んで前記第3揺動用磁気駆動機構の反対側に配置された第4揺動用磁気駆動機構と、を備えておき、前記磁性部材として、前記揺動体および前記固定体のうち前記第3揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第3揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第3前記磁性部材を保持させ、前記揺動体および前記固定体のうち前記第4揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第4揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第4前記磁性部材を保持させ、前記第3揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第3磁性部材を前記軸線方向に移動させるとともに、前記第4揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第4磁性部材を前記軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させるものとすることができる。このようにすれば、軸線回りの4方向から揺動体の姿勢を調整することが可能となる。
本発明において、前記固定体は、前記支持体を兼ねているものとすることができる。すなわち、支持体を省略して、揺動用磁気駆動機構のコイルまたは磁石が保持される固定体が、揺動支持機構を介して揺動体を支持してもよい。
次に、本発明の振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を備える揺動体と、前記揺動体を、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揺動体を支持する支持体と、前記揺動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、前記揺動体を外周側から囲む固定体と、を有し、前記揺動用磁気駆動機構は、前記揺動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に保持された磁石と、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、前記固定体は、磁性材料からなり前記揺動体を外周側から囲む筒部材を備え、前記筒部材は、前記揺動体に対向する内壁面に、前記磁石が軸線方向に移動可能な状態で当該磁石を保持する保持領域を備えるとともに、前記保持領域に保持された前記磁石に治具を当該筒部材の外側から当接させるための径方向開口部を備えることを特徴とする。
本発明では、揺動体および固定体のうち揺動用磁気駆動機構のコイルが固定されている揺動体には、径方向から見た場合に揺動用磁気駆動機構の磁石と重なる位置に磁性部材が保持されている。一方、固定体の筒部材は、磁性材料からなり、磁石が軸線方向に移動可能な状態で当該磁石を保持する保持領域と、径方向開口部を備える。従って、径方向開口部から治具を筒部材の内側に挿入して磁石に当接させて治具を移動させることにより、筒部材に磁気吸着された磁石を軸線方向に移動させることができる。ここで、揺動体に保持された磁性部材と固定体に保持された磁石との間には、磁性部材の中心を磁石の着磁分極線に一致させる方向の磁気吸引力が発生する。従って、固定体の磁石を軸線方向に移動させれば、磁性部材と磁石との間に働く磁気吸引力によって、揺動体の姿勢が変位する。よ
って、揺動体の基準姿勢を規定できる。
本発明において、前記筒部材は、前記保持領域および前記径方向開口部を備える筒部と、前記筒部の前記軸線方向の一方の端から内周側に突出する枠部と、前記保持領域に保持された前記磁石に治具を当該筒部材の外側から当接させるための軸方向開口部と、を備え、前記軸方向開口部は、前記枠部において前記保持領域に保持された前記磁石と前記軸線方向で対向する位置に設けられているものとすることができる。筒部材に枠部を備えれば、枠部を利用して筒部材の軸線方向の一方側に揺動体を保護するケースなどを取り付けることができる。また、このような枠部を備える場合でも、枠部に線方向開口部を備えれば、軸方向開口部を介して治具を軸線方向から磁石に当接させることができるので、磁石を軸線方向に移動させやすい。
本発明において、前記固定体は、前記支持体を兼ねているものとすることができる。すなわち、支持体を省略して、揺動用磁気駆動機構のコイルまたは磁石が保持される固定体が、揺動支持機構を介して揺動体を支持してもよい。
本発明の振れ補正機能付き光学ユニットにおける振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法によれば、板バネを用いることなく、光学素子を保持する揺動体の基準姿勢を規定できる。
また、本発明の振れ補正機能付き光学ユニットによれば、板バネを用いることなく、光学素子を保持する揺動体の基準姿勢を規定できるとともに、治具を用いて揺動体の基準姿勢を規定することが容易となる。
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1のA−A線における光学ユニットの断面図である。 図1の光学ユニットを被写体側から見た分解斜視図である。 固定体を構成する筒状ケースの断面図である。 第1ユニットを被写体側から見た分解斜視図である。 第1ユニットを反被写体側から見た分解斜視図である。 可動体を被写体側から見た斜視図である。 可動体を被写体側および反被写体側から見た斜視図である。 光学ユニットを軸線と直交する平面で切断した断面図である。 第2ユニットを被写体側および反被写体側から見た斜視図である。 図10のB−B線における第2ユニットの断面図である。 第2ユニットを被写体側から見た分解斜視図である。 第2ユニットを反被写体側から見た分解斜視図である。 角度位置復帰機構の説明図である。 可動ユニットの姿勢調整動作のフローチャートである。 可動ユニットの姿勢調整動作の説明図である。 変形例の揺動駆動用磁石の説明図説明図である。
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であり、光学素子の光軸方向である。+Z方向は光学ユニットの被写体側であり、−Z方向は光学ユニットの反被
写体側(像側)である。
(全体構成)
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は図1の光学ユニットを被写体側から見た場合の分解斜視図である。図1に示す光学ユニット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、撮影時に光学機器に振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。本例の光学ユニット1は、撮影画像の乱れを回避するため、搭載する光学モジュール2の傾きや回転を補正する振れ補正機能付き光学ユニットである。
図2、図3に示すように、光学ユニット1は、光学モジュール2を有する第1ユニット3と、−Z方向の側から第1ユニット3を回転可能に支持する第2ユニット4を備える。
図2に示すように、第1ユニット3は、光学モジュール2を備える可動ユニット(揺動体)5と、可動ユニット5を揺動可能に支持する揺動支持機構6と、揺動支持機構6を介して可動ユニット5を外周側から支持するホルダ7(支持体)と、可動ユニット5およびホルダ7を外周側から囲むケース体8とを備える。光学モジュール2は、光学素子9と、光学素子9の光軸上に配置された撮像素子10と、を備える。揺動支持機構6は、可動ユニット5を、予め定めた軸線Lと光学素子9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揺動可能に支持する。揺動支持機構6はジンバル機構である。軸線LはZ軸と一致する。
また、第1ユニット3は、可動ユニット5を揺動させる揺動用磁気駆動機構11と、揺動する可動ユニット5を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構12を備える。揺動用磁気駆動機構11は、可動ユニット5に保持された揺動駆動用コイル13と、ケース体8(固定体)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とは軸線Lと直交する径方向で対向する。姿勢復帰機構12は、ケース体8に保持された揺動駆動用磁石14と、可動ユニット5に保持されて揺動駆動用磁石14と対向する姿勢復帰用磁性部材15(磁性部材)とを備える。なお、詳細は後述するが、姿勢復帰機構12は、揺動用磁気駆動機構11が駆動されていない状態における可動ユニット5の基準姿勢を規定するものであり、基準姿勢規定機構と言い換えることもできる。
さらに、第1ユニット3は、可動ユニット5の揺動範囲を規制する揺動ストッパ機構17を備える。また、第1ユニット3は、揺動駆動用コイル13に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板18と、撮像素子10に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板19と、を備える。可動ユニット5には、可動ユニット5の重心と可動ユニット5の揺動中心とを一致させるためのウエイト41が取り付けられている。
次に、第2ユニット4は、ホルダ7を軸線L回りに回転可能に支持する回転支持機構21と、回転支持機構21を介してホルダ7を支持する固定部材22とを備える。回転支持機構21は、回転台座24と、軸受機構25と、を備える。回転台座24は、軸受機構25を介して、固定部材22に回転可能に支持されている。軸受機構25はZ軸方向に配列された第1ボールベアリング27と第2ボールベアリング28とを備える。第1ボールベアリング27は第2ボールベアリング28の+Z方向に位置する。
また、第2ユニット4は、回転台座24を回転させるローリング用磁気駆動機構31と、回転した回転台座24を予め定めた基準角度位置に復帰させるための角度位置復帰機構32を備える。ローリング用磁気駆動機構31は、回転台座24に保持されたローリング
駆動用コイル35と、固定部材22に保持されたローリング駆動用磁石36とを備える。ローリング駆動用コイル35とローリング駆動用磁石36とはZ軸方向で対向する。角度位置復帰機構32は、回転台座24に固定された角度位置復帰用磁性部材37を備える。角度位置復帰用磁性部材37はZ軸方向から見た場合にローリング駆動用磁石36と重なる。さらに、第2ユニット4は、回転台座24の回転角度範囲を規制する回転ストッパ機構38を備える。また、第2ユニット4は、ローリング駆動用コイル35に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板39と、固定部材22に固定されたカバー部材40を備える。
ここで、回転台座24には、第1ユニット3のホルダ7が取り付けられる。従って、回転台座24が回転すると、第1ユニット3の可動ユニット5およびホルダ7が回転台座24と一体にZ軸回り(軸線L回り)を回転する。よって、第1ユニット3の可動ユニット5およびホルダ7と第2ユニット4の回転台座24とはZ軸回りに一体に回転する可動体43を構成する。一方、固定部材22には第1ユニット3のケース体8が取り付けられる。これにより、固定部材22とケース体8とは可動体43を回転可能に支持する固定体44を構成する。回転台座24は回転支持機構21を構成するとともに、可動体43を構成する。
(第1ユニット)
図4はケース体8の筒状ケースをZ軸に沿って切断した断面図である。図3に示すように、ケース体8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45(筒部材)と、筒状ケース45に対して+Z方向の側(被写体側)から組み付けられる被写体側ケース46と、を備える。筒状ケース45は磁性材料から形成される。被写体側ケース46は樹脂材料から形成される。
筒状ケース45は、略8角形の筒部47と、筒部47の+Z方向の端部から内側に張り出した板状の枠部48を備える。枠部48の中央には略8角形の開口部48aが形成されている。筒部47は、X軸方向に対向する側板51、52と、Y軸方向に対向する側板53、54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55とを備える。図4に示すように、X軸方向に対向する側板51、52とY軸方向に対向する側板53、54の内周面には、それぞれ揺動駆動用磁石14を保持する保持領域50が設けられている。保持領域50は、揺動駆動用磁石14のZ軸方向の長さ寸法よりもZ軸方向に長い矩形の領域である。
保持領域50には、それぞれ揺動駆動用磁石14が保持される。各揺動駆動用磁石14はZ軸方向で分極着磁されている。各揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aはZ軸(軸線L)と直交する方向を周方向に延びる。ここで、筒状ケース45は磁性材料からなるので、筒状ケース45は、保持領域50内において、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動可能な状態で保持する。なお、揺動駆動用磁石14は、詳細を後述するように、治具によってZ軸方向の位置を調整された後に、接着剤により、保持領域50内に固定される。揺動駆動用磁石14の固定には、熱硬化型の接着剤が用いられる。
筒部47は、保持領域50に保持された揺動駆動用磁石14に治具を筒状ケース45の外側から当接させるための径方向開口部47aを備える。径方向開口部47aは筒部47を径方向に貫通する。径方向開口部47aは、径方向から見た場合に保持領域50の−Z方向の端と一部分が重なっている。また、径方向開口部47aは、Z軸回りの周方向に長い長方形形状であり、保持領域50の周方向の中央に設けられている。
枠部48には、保持領域50に保持された揺動駆動用磁石14に治具を筒状ケース45の外側から当接させるための軸方向開口部48bが設けられている。軸方向開口部48b
は、枠部48において保持領域50に保持された揺動駆動用磁石14とZ軸方向で対向する位置に設けられている。軸方向開口部48bは、Z軸回りの周方向に長い長方形形状であり、保持領域50の周方向の中央に設けられている。
また、筒状ケース45は、+X方向の下端縁部分、+Y方向の下端縁部分、および、−Y方向の下端縁部分に、それぞれ位置決め用切欠き部56を備える。また、筒部47は、−X方向の下端縁部分に、フレキシブルプリント基板18、19を引き回すための矩形の切欠き部57を備える。
被写体側ケース46は、筒状ケース45の枠部48に当接する筒状の胴部58と、胴部58の+Z方向の端部から内側に張り出した端板部59とを備える。端板部59の中央には円形開口部60が形成されている。円形開口部60には、光学モジュール2の+Z方向の端部分が挿入される。
(ホルダ)
図5は可動ユニット5およびホルダ7を+Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図6は可動ユニット5およびホルダ7を−Z方向の側から見た場合の分解斜視図である。図5に示すように、ホルダ7は、可動ユニット5の+Z方向の端部分が挿入されるホルダ環状部62と、ホルダ環状部62の−Z方向側に連続するホルダ胴部63とを備える。ホルダ胴部63は、周方向に配列された4つの窓部64と、周方向に隣り合う窓部64を区画する4本の縦枠部65を備える。4つの窓部64のうちの2つの窓部64はX軸方向に開口し、他の2つはY軸方向に開口する。4本の縦枠部65は、それぞれ、X軸方向とY軸方向の間の角度位置に配置されている。
ホルダ胴部63は、+X方向の下端縁部分、+Y方向の下端縁部分、および、−Y方向の下端縁部分に、それぞれ位置決め用切欠き部67を備える。また、ホルダ胴部63は、−X方向の下端縁部分に、フレキシブルプリント基板18、19を引き回すための矩形の切欠き部68を備える。
(可動ユニット)
図7は可動ユニット5を+Z方向の側(被写体側)から見た場合の斜視図である。図8(a)は可動ユニット5を+Z方向の側(被写体側)から見た場合の斜視図であり、図8(b)は可動ユニット5を−Z方向から見た場合の斜視図である。図7、図8に示すように、可動ユニット5は、光学モジュール2と、光学モジュール2を外周側から保持する光学モジュールホルダ71とを備える。光学モジュール2は、内周側に光学素子9を保持する鏡筒部72と、鏡筒部72の−Z方向の端部分において内周側に基板73を保持する角筒部74を備える。基板73には撮像素子10が搭載されている。
図7に示すように、光学モジュールホルダ71はZ軸方向から見た場合に略8角形の底板部80と、底板部80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81、82と、底板部80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83、84とを備える。また、光学モジュールホルダ71は、底板部80の中心に設けられた光学モジュール保持部85を備える。光学モジュール保持部85は筒状であり、軸線Lと同軸である。光学モジュール保持部85には光学モジュール2の鏡筒部72が挿入される。
図8に示すように、鏡筒部72は光学モジュール保持部85に−Z方向の側から挿入され、光学モジュール保持部85を貫通して、光学モジュール保持部85から+Z方向に突出する。光学モジュール保持部85は鏡筒部72を外周側から保持する。ここで、図7および図8に示すように、鏡筒部72の+Z方向の端部分であって、光学モジュール保持部
85から+Z方向に突出している部分の外周面にはウエイト41が取り付けられている。ウエイト41は、環状であり、その中心穴に鏡筒部72が挿入されている。鏡筒部72はウエイト41をZ軸方向に貫通している。ウエイト41は圧入または接着剤によって鏡筒部72に固定されている。ウエイト41は、例えば、真鍮などの非磁性の金属からなる。
図7、図8に示すように、光学モジュールホルダ71の各壁部81、82、83、84における+Z方向の端面には、+Z方向に突出する2つの揺動ストッパ用凸部87が設けられている。2つの揺動ストッパ用凸部87は、各壁部81、82、83、84における周方向の両端部分から、それぞれ突出する。
各壁部81、82、83、84において径方向の外側を向く外側面には、コイル固定部88が設けられている。各コイル固定部88には、図8に示すように、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13が固定される。また、−X方向の側に位置する壁部82および+Y方向の側に位置する壁部83のコイル固定部88にはホール素子固定部89が設けられている。ホール素子固定部89にはホール素子90が固定される。ホール素子90はZ軸方向で各揺動駆動用コイル13の中心に位置する。ホール素子90は、フレキシブルプリント基板18に電気的に接続されている。
図7に示すように、各壁部81、82、83、84において径方向の内側を向く内側面には、姿勢復帰用磁性部材15を固定するための磁性部材固定領域92が設けられている。磁性部材固定領域92は、内側面を一定幅でZ軸方向に延びる溝93である。姿勢復帰用磁性部材15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。また、姿勢復帰用磁性部材15のZ軸方向の寸法は、溝93のZ軸方向の寸法よりも短い。姿勢復帰用磁性部材15は、長手方向をZ軸方向に向けた姿勢で、接着剤により、溝93内に固定されている。姿勢復帰用磁性部材15は、可動ユニット5が基準姿勢の状態を径方向から見た場合に、姿勢復帰用磁性部材15の中心が揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aと重なる。
(揺動支持機構)
図9はZ軸(軸線L)と直交して揺動支持機構6を通過する平面で光学ユニット1を切断した断面図である。揺動支持機構6は、光学モジュールホルダ71とホルダ7との間に構成されている。図9に示すように、揺動支持機構6は、光学モジュールホルダ71の第1軸R1(第2の軸線)上の対角位置に設けられた2箇所の第1揺動支持部101と、ホルダ胴部63の第2軸R2(第2の軸線)上の対角位置に設けられた2箇所の第2揺動支持部102と、第1揺動支持部101および第2揺動支持部102によって支持される可動枠103と、を備える。ここで、第1軸R1および第2軸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。従って、第1揺動支持部101および第2揺動支持部102はX軸方向とY軸方向との間の角度位置に配置される。図5、図6に示すように、第2揺動支持部102は、ホルダ胴部63の内側面に形成された凹部である。
図9に示すように、可動枠103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103の外側面にはZ軸回りの4か所に溶接等によって金属製の球体104が固定されている。この球体104は、光学モジュールホルダ71に設けられた第1揺動支持部101、および、ホルダ胴部63に設けられた第2揺動支持部102に保持される接点ばね105と点接触する。図5および図6に示すように、接点ばね105は板状ばねであり、第1揺動支持部101に保持される接点ばね105は第1軸R1方向に弾性変形可能であり、第2揺動支持部102に保持される接点ばね105は第2軸R2方向に弾性変形可能である。従って、可動枠103はZ軸方向と直交する2方向(第1軸R1方向および第2軸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11は、図9に示すように、可動ユニット5と筒状ケース45の間に設けられた揺動用磁気駆動機構11Aおよび揺動用磁気駆動機構11Bを備える。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とからなる組をそれぞれ備える2つの揺動用磁気駆動機構11A(第1揺動用磁気駆動機構および第2揺動用磁気駆動機構)備える。2つの揺動用磁気駆動機構11Aは軸線Lを間に挟んだ両側に位置する。2つの揺動用磁気駆動機構11Aのうち、−X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aは、揺動駆動用コイル13の内側に配置されたホール素子90を備える。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とからなる組をそれぞれ備える2つの揺動用磁気駆動機構11B(第3揺動用磁気駆動機構および第4揺動用磁気駆動機構)を備える。2つの揺動用磁気駆動機構11Bは軸線Lを間に挟んだ両側に位置する。2つの揺動用磁気駆動機構11Bのうち、+Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bは、揺動駆動用コイル13の内側に配置されたホール素子90を備える。
各揺動駆動用コイル13は光学モジュールホルダ71のX軸方向の両側の壁部81、82およびY軸方向の両側の壁部83、84の外側面に保持される。揺動駆動用磁石14は、筒状ケース45の筒状ケース45に設けられた側板51、52、53、54の内側面に保持される。各揺動駆動用磁石14は、図2および図3に示すようにZ軸方向に2分割され、内面側の磁極が着磁分極線14a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、+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。可動ユニット5が基準姿勢のときに、各ホール素子90は、外周側に位置する揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aと対向する。ここで、筒状ケース45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。
可動ユニット5の+Y方向側および−Y方向側に位置する2つの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、可動ユニット5の+X方向側および−X方向側に位置する2つの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、揺動用磁気駆動機構11BによるX軸回りの回転、および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、光学モジュール2を第1軸R1回りおよび第2軸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R1回りの回転および第2軸R2回りの回転を合成する。
(揺動ストッパ機構)
図2に示すように、可動ユニット5の揺動範囲を規制する揺動ストッパ機構17は、可動ユニット5(光学モジュールホルダ71)に設けられた揺動ストッパ用凸部87と、ホルダ環状部62とから構成される。可動ユニット5が所定の揺動範囲を超える傾斜姿勢となると、揺動ストッパ用凸部87がホルダ環状部62に当接して、それ以上、可動ユニット5が傾斜することを規制する。また、揺動ストッパ機構17は、外力によって可動ユニット5が+Z方向に移動した場合に、揺動ストッパ用凸部87がホルダ環状部62に当接して、可動ユニット5がそれ以上、+Z方向に移動することを規制する。
(姿勢復帰機構)
姿勢復帰機構12は、姿勢復帰用磁性部材15と、揺動駆動用磁石14と、を備える。図2に示すように、姿勢復帰用磁性部材15は、径方向において、揺動駆動用コイル13を間に挟んで揺動駆動用磁石14とは反対側に配置されている。ホルダ7が基準姿勢の状態を径方向から見た場合には、姿勢復帰用磁性部材15の中心は、外周側に位置する揺動
駆動用磁石14の着磁分極線14aと重なる位置にある。換言すれば、可動ユニット5が基準姿勢の状態では、着磁分極線14aを含んで軸線Lと直交する仮想面12aが姿勢復帰用磁性部材15の中心を通過する。
ここで、可動ユニット5が基準姿勢から傾斜すると(光学モジュール2の光軸が軸線Lに対して傾斜すると)、姿勢復帰用磁性部材15の中心が、揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aからZ軸方向にずれる。これにより、姿勢復帰用磁性部材15と揺動駆動用磁石14との間には、姿勢復帰用磁性部材15の中心を揺動駆動用磁石14の着磁分極線14a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、可動ユニット5が基準姿勢から傾斜すると、姿勢復帰用磁性部材15と揺動駆動用磁石14との間に、可動ユニット5を基準姿勢に復帰させる方向の磁気吸引力が働く。従って、姿勢復帰用磁性部材15と、揺動駆動用磁石14とは、可動ユニット5を基準姿勢に復帰させる。
(第2ユニット)
図10(a)は+Z方向の側から見た場合の第2ユニット4の斜視図であり、図10(b)は−Z方向の側から見た場合の第2ユニット4の斜視図である。図11は第2ユニット4の断面図である。図12は+Z方向の側(被写体側)から見た場合の第2ユニット4の分解斜視図である。図13は−Z方向の側(反被写体側)から見た場合の第2ユニット4の分解斜視図である。図10および図11に示すように、第2ユニット4は、ホルダ7を軸線L回りに回転可能に支持する回転支持機構21と、回転支持機構21を介してホルダ7を支持する固定部材22と、フレキシブルプリント基板39と、カバー部材40と、を備える。回転支持機構21は、回転台座24と軸受機構25(第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28)とを備える。
図12に示すように、固定部材22はZ軸方向が薄い偏平形状をしている。固定部材22は−X方向の端縁部分に、矩形の切欠き部112を備える。固定部材22は、切欠き部112を除く外周縁部分に段部113を備える。段部113には、+X方向、+Y方向および−Y方向の各方向に突出する3つの突部114が設けられている。
図12および図13に示すように、固定部材22は、Y軸方向の中央部分に+Z方向および−Z方向に突出する筒部115を備える。筒部115の中心穴116は固定部材22をZ軸方向に貫通する。図11に示すように、筒部115の内周側には、第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28が保持される。換言すれば、筒部115は第1ボールベアリング27の外輪および第2ボールベアリング28の外輪を外周側から保持する。
また、固定部材22は、図12に示すように、+Z方向の端面に一対のローリング駆動用磁石保持凹部117を備える。一対のローリング駆動用磁石保持凹部117は、筒部115を間に挟んだ両側に設けられている。各ローリング駆動用磁石保持凹部117には、それぞれローリング駆動用磁石36が挿入されて固定されている。各ローリング駆動用磁石36は、固定部材22により、外周側から保護されている。ここで、ローリング駆動用磁石36は周方向に分極着磁されている。各ローリング駆動用磁石36の着磁分極線36aは、ローリング駆動用磁石36の周方向の中央を径方向に延びる。また、固定部材22は、筒部115から+X方向に離間する位置に、+Z方向に突出する回転ストッパ用凸部118を備える。
さらに、固定部材22は、図13に示すように、−Z方向の端面にヨーク保持用凹部121を備える。ヨーク保持用凹部121は筒部115を囲んで設けられている。ヨーク保持用凹部121はY軸方向に延びている。Z軸方向から見た場合に、ヨーク保持用凹部121と一対のローリング駆動用磁石保持凹部117とは重なっており、ヨーク保持用凹部
121と一対のローリング駆動用磁石保持凹部117とはZ軸方向で連通している。ヨーク保持用凹部121には、−Z方向からヨーク120が挿入される。ヨーク120は磁性材料から形成されている。ここで、ヨーク保持用凹部121と一対のローリング駆動用磁石保持凹部117とは連通しているので、ヨーク120は、ローリング駆動用磁石保持凹部117に保持されたローリング駆動用磁石36に、−Z方向から当接する。
また、固定部材22は、図13に示すように、ヨーク保持用凹部121の外周側に−Z方向に突出する4つのカバー部材固定用凸部123を備える。4つのカバー部材固定用凸部123のうちの2つは、固定部材22の+Y方向の端縁部分において、X軸方向でヨーク保持用凹部121を間に挟んだ両側に設けられている。4つのカバー部材固定用凸部123のうちの他の2つは、固定部材22の−Y方向の端縁部分において、X軸方向でヨーク保持用凹部121を間に挟んだ両側に設けられている。4つのカバー部材固定用凸部123には、−Z方向からカバー部材40が固定される。カバー部材40は、ヨーク120を−Z方向から被う。カバー部材40の中心には円形の開口部40aが設けられている。図10(b)に示すように、カバー部材40が固定部材22に固定されたときに、開口部40aには軸部132の先端が挿入される。
次に、回転台座24は、図13に示すようにZ軸方向が薄い偏平形状の台座本体131と、台座本体131から−Z方向に突出する軸部132を備える。図11に示すように、軸部132は、固定部材22の筒部115に保持された第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28に挿入される。すなわち、軸部132は、第1ボールベアリング27の内輪および第2ボールベアリング28の内輪によって外周側から保持される。軸部132は第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28を貫通し、その先端部分が第2ボールベアリング28から−Z方向に突出する。軸部132の先端部分には、バネ座金134が挿入される。また、軸部132の先端部分には、環状部材135が溶接などにより固定される。ここで、バネ座金134は、第2ボールベアリング28の内輪と環状部材135の間で圧縮され、第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28に与圧を付与する。
図13に示すように、台座本体131における固定部材22に対向する面には、軸部132を間に挟んだ両側に一対のコイル固定部138が設けられている。一対のコイル固定部138には、中心穴をZ軸方向に向けた姿勢でローリング駆動用コイル35が保持される。一方のコイル固定部138に固定されたローリング駆動用コイル35の内側にはホール素子140が固定されている。ホール素子140は、周方向でローリング駆動用コイル35の中心に位置する。ホール素子140は、ローリング駆動用コイル35に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板39に電気的に接続されている。
図12に示すように、台座本体131の+Z方向の側の端面には、その外周縁から内側に一定幅だけ内側にオフセットした外周縁部分に、当該端面を+X方向の側およびY軸方向の両側から囲む略コの字形状の周壁142が設けられている。周壁142には、+X方向、+Y方向および−Y方向の各方向に突出する3つの突部143が設けられている。
また、台座本体131の+Z方向の側の端面には、筒部115を間に挟んだY軸方向の両側に、角度位置復帰用磁性部材37を固定するための磁性部材固定領域144が設けられている。磁性部材固定領域144は一定幅でX軸方向に平行に延びる溝145である。角度位置復帰用磁性部材37は、四角柱形状であり、周方向(X軸方向)の寸法が径方向の寸法よりも長い。また、角度位置復帰用磁性部材37は周方向(X軸方向)の寸法が、溝145の周方向(X軸方向)の寸法よりも短い。
角度位置復帰用磁性部材37は、長手方向を周方向に向けた姿勢で溝145内(磁性部
材固定領域144内)に固定されている。角度位置復帰用磁性部材37は、回転台座24が予め定めた基準角度位置にある状態をZ軸方向から見た場合に、角度位置復帰用磁性部材37の中心がローリング駆動用磁石36の着磁分極線36aと重なるように、その固定位置が溝145内において調整され、しかる後に、接着剤によって溝145内に固定される。
ここで、台座本体131は、周方向で磁性部材固定領域144と異なる位置に開口部146を備える。本例では、開口部146は、軸部132から+X方向に離間した位置に設けられている。
(ローリング用磁気駆動機構)
図10および図11に示すように、回転台座24が第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28を介して固定部材22に保持されると、ローリング用磁気駆動機構31が構成される。図11に示すように、ローリング用磁気駆動機構31は、回転台座24の軸部132を間に挟んだ両側に保持された一対のローリング用磁気駆動機構31を備える。各ローリング用磁気駆動機構31は、回転台座24に保持されたローリング駆動用コイル35と、固定部材22に保持されてZ軸方向で各ローリング駆動用コイル35と対向するローリング駆動用磁石36とを備える。ローリング駆動用磁石36は、周方向に2分割され、ローリング駆動用コイル35と対向する面の磁極が着磁分極線36aを境にして異なるように着磁されている。ローリング駆動用コイル35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。ホール素子140は、回転台座24が予め定めた基準角度位置にあるときに、−Z方向に位置する揺動駆動用磁石14の着磁分極線36aと対向する。
(回転ストッパ機構)
また、回転台座24が第1ボールベアリング27および第2ボールベアリング28を介して固定部材22に保持されると、図10(a)に示すように、固定部材22の回転ストッパ用凸部118が回転台座24の開口部146に挿入される。これにより、固定部材22の回転ストッパ用凸部118と回転台座24の開口部146とは、回転台座24のZ軸回りの回転角度範囲を規制する回転ストッパ機構38を構成する。すなわち、回転台座24は、回転ストッパ用凸部118が開口部146の内周壁(当接部)と干渉しない範囲でZ軸回りを回転するものとなる。換言すれば、回転ストッパ機構38は、開口部146の内周壁が周方向から回転ストッパ用凸部118に当接することにより、回転台座24の回転角度範囲を規制する。
(角度位置復帰機構)
図14は角度位置復帰機構32の説明図である。図14に示すように、角度位置復帰機構32は、角度位置復帰用磁性部材37と、ローリング駆動用磁石36とを備える。図11に示すように、角度位置復帰用磁性部材37はZ軸方向において、ローリング駆動用コイル35を間に挟んでローリング駆動用磁石36とは反対側に配置されている。また、図14に示すように、回転台座24が軸受機構25を介して固定部材22に回転可能に支持された状態であって、回転台座24が基準角度位置にある状態をZ軸方向から見た場合には、角度位置復帰用磁性部材37の中心37aは、−Z方向に位置するローリング駆動用磁石36の着磁分極線36aと重なる位置にある。換言すれば、回転台座24が基準角度位置にある状態では、着磁分極線36aを含んで軸線Lと平行な仮想面32aが角度位置復帰用磁性部材37の中心37aを通過する。
ここで、回転台座24が基準回転位置からCW方向またはCCW方向に回転すると、角度位置復帰用磁性部材37の中心37aが、ローリング駆動用磁石36の着磁分極線36aから周方向にずれる。これにより、角度位置復帰用磁性部材37とローリング駆動用磁
石36との間には、角度位置復帰用磁性部材37の中心37aをローリング駆動用磁石36の着磁分極線36a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、回転台座24が基準角度位置から回転すると、角度位置復帰用磁性部材37とローリング駆動用磁石36との間に、回転台座24を基準角度位置に復帰させる方向の磁気吸引力が働く。従って、角度位置復帰用磁性部材37とローリング駆動用磁石36とは、回転台座24を基準角度位置に復帰させる角度位置復帰機構32として機能する。
(第1ユニットの第2ユニットへの取り付け)
第1ユニット3が第2ユニット4に取り付けられる際には、ホルダ7のホルダ胴部63の下端部分に第2ユニット4の周壁142が挿入され、ホルダ胴部63に設けられた位置決め用切欠き部67に、第2ユニット4の周壁142から突出する突部143が挿入される。従って、ホルダ7は、径方向および周方向に位置決めされた状態で回転台座24に固定される。また、第1ユニット3が第2ユニット4に取り付けられる際には、筒状ケース45の下端部分に固定部材22の外周縁の段部113の+Z方向の側の部分が挿入され、筒状ケース45に設けられた位置決め用切欠き部56に、段部113に設けられた突部114が挿入される。従って、ケース体8は径方向および周方向に位置決めされた状態で固定部材22に固定されて、固定体44を構成する。これにより、光学ユニット1が完成する。
(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、第1ユニット3が、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、第2ユニット4が、第1ユニット3のホルダ7を回転させるローリング用磁気駆動機構31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。ここで、光学ユニット1は、可動ユニット5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31を駆動する。
なお、光学ユニット1の振れ補正は、ホール素子90からの出力およびホール素子140からの出力に基づいて行うこともできる。
すなわち、ホール素子90は、可動ユニット5が基準姿勢のときに、揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aと対向するので、ホール素子90からの出力に基づいて、可動ユニット5が基準姿勢であること、および、可動ユニット5が軸線Zに対して傾斜している角度を検出できる。従って、ホール素子90からの出力に基づいて、可動ユニット5の傾斜を打ち消して基準姿勢とするように揺動用磁気駆動機構11を駆動すれば、光学ユニット1のX軸回り、Y軸回りの振れ補正を行うことができる。また、ホール素子140は、回転台座24(可動体43)が基準角度位置にあるときに、Z軸方向でローリング駆動用磁石36の着磁分極線36aと対向するので、ホール素子140からの出力に基づいて、回転台座24(可動体43)が基準角度位置にあること、および、回転台座24(可動体43)の基準角度位置からの回転角度を検出できる。従って、ホール素子140からの出力に基づいて、回転台座24(可動体43)の回転を打ち消して基準角度位置とするようにローリング用磁気駆動機構31を駆動すれば、光学ユニット1のZ軸回りの振れ補正を行うことができる。
また、光学ユニット1の振れ補正は、ジャイロスコープにより検出する3軸回りの振れと、ホール素子90からの出力と、ホール素子140からの出力と、基づいて行ってもよい。この場合には、ジャイロスコープによって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31を駆動す
るとともに、可動ユニット5を基準姿勢に復帰させる際にホール素子90からの出力に基づいて揺動用磁気駆動機構11を駆動して、可動ユニット5が正確に基準姿勢となるようにする。また、回転台座24(可動体43)を基準角度位置に復帰させる際に、ホール素子140からの出力に基づいてローリング用磁気駆動機構31を駆動して、回転台座24(可動体43)が正確に基準角度位置に配置されるようにする。
(可動ユニットの姿勢調整方法)
図15は可動ユニット5の姿勢調整方法のフローチャートである。図16は可動ユニット5の姿勢調整方法の説明図である。光学モジュール2の光軸を予め定めた軸線Lと一致させる可動ユニット5の姿勢調整(揺動体姿勢調整)は、光学ユニット1の組み立ての最終段階で行われる。より具体的には、第1ユニット3が第2ユニット4に取り付けられているが、筒状ケース45に被写体側ケース46が取り付けられておらず、可動ユニット5にウエイト41が取り付けられていない状態で行われる。なお、可動ユニット5にウエイト41が取り付けられていてもよい。
この状態では、第1ユニット3において、可動ユニット5(揺動体)5は揺動支持機構6を介してホルダ7(支持体)に支持されている。ホルダ7は回転台座24に取り付けられている。筒状ケース45は、固定部材22に取り付けられている。また、この状態では、可動ユニット5の光学モジュールホルダ71には、姿勢復帰用磁性部材15が取り付けられている。筒状ケース45の筒部47の保持領域50には、揺動駆動用磁石14が磁気吸着によって保持されている。また、保持領域50には接着剤が未硬化の状態で塗布されている。揺動駆動用磁石14は、初期状態では、Z軸方向で保持領域50の中央部分に保持されている。これにより、揺動駆動用磁石14は保持領域50内で+Z方向および−Z方向の双方に移動可能である。
可動ユニット5の姿勢調整に際しては、被写体側ケース46およびウエイト41を備えていない光学ユニット1を水平な載置面を備える台座200に固定する。すなわち、固定体44(筒状ケース45)の保持領域50に揺動駆動用磁石14を移動可能に保持し、可動ユニット5における揺動駆動用磁石14と対向可能な位置に姿勢復帰用磁性部材15を保持した状態で、光学ユニット1を台座200に固定する(図15のステップST1)。
次に、筒状ケース45の枠部48の+Z方向の端面45a(図16)と、可動ユニット5の光学モジュールホルダ71の光学モジュール保持部85の+Z方向の端面85a(図16)との平行度を光学的な手段によって取得する。そして、取得した平行度(筒状ケース45の枠部48の+Z方向の端面45aと光学モジュール保持部85の+Z方向の端面85aとが平行からずれているズレ量)を、光学ユニット1の軸線L(固定体44の軸線L)と、光学モジュール2の光軸とのズレ量とする(図15のステップST2)。
その後、取得したズレ量に基づく移動量だけ、揺動駆動用磁石14を保持領域50内でZ軸方向(軸線L方向)に移動させる。これにより、可動ユニット5の姿勢を変位させて、軸線Lと光学モジュール2の光軸とを一致させる(図15のステップST3)。
ステップST3において、ズレ量に基づく移動量だけ揺動駆動用磁石14を+Z方向に移動させる場合には、図16に示すように、筒状ケース45の外周側から、径方向開口部47aを介して、筒状ケース45の内側に治具201を挿入する。そして、揺動駆動用磁石14の−Z方向の端面に治具201を当接させる。その後、治具201を+Z方向に移動させることにより、治具201に当接している揺動駆動用磁石14を+Z方向に移動させる。
ここで、可動ユニット5に固定された姿勢復帰用磁性部材15と揺動駆動用磁石14と
の間には、姿勢復帰用磁性部材15の中心を揺動駆動用磁石14の着磁分極線14aに一致させる方向の磁気吸引力が発生する。従って、揺動駆動用磁石14を+Z方向に移動させれば、姿勢復帰用磁性部材15と揺動駆動用磁石14との間に働く磁気吸引力によって、可動ユニット5の姿勢が揺動駆動用磁石14の移動に追随して変位する。すなわち、可動ユニット5は、+Z方向に移動する揺動駆動用磁石14に近い側が+Z方向の側に変位する。
また、ステップST3において、ズレ量に基づく移動量だけ揺動駆動用磁石14を−Z方向に移動させる場合には、図16に示すように、筒状ケース45の+Z方向から、軸方向開口部48bを介して、筒状ケース45の内側に治具202を挿入する。そして、揺動駆動用磁石14の+Z方向の端面に当該治具202を当接させる。その後、治具202を−Z方向に移動させることにより、治具202に当接している揺動駆動用磁石14を−Z方向に移動させる。
ここで、揺動駆動用磁石14を−Z方向に移動させれば、姿勢復帰用磁性部材15と揺動駆動用磁石14との間に働く磁気吸引力によって、姿勢復帰用磁性部材15が固定された可動ユニット5の姿勢が揺動駆動用磁石14の移動に追随して変位する。すなわち、可動ユニット5は、−Z方向に移動する揺動駆動用磁石14に近い側が−Z方向の側に変位する。
揺動駆動用磁石14の位置調整は、2つの揺動用磁気駆動機構11Aおよび2つの揺動用磁気駆動機構11Bの4つの揺動駆動用磁石14のいずれか一つを移動させることにより行われる。また、必要に応じて、揺動用磁気駆動機構11Aおよび揺動用磁気駆動機構11Bの4つの揺動駆動用磁石14の複数を移動させることにより、行われる。
ここで、2つの揺動用磁気駆動機構11Aにおいて、−X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aの揺動駆動用磁石14を+Z方向または−Z方向に移動させたときに、+X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aの揺動駆動用磁石14を、−X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aの揺動駆動用磁石14とZ軸方向で反対方向に移動させれば、+X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aの揺動駆動用磁石14と姿勢復帰用磁性部材15との間の磁気吸引力と、−X方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Aの揺動駆動用磁石14と姿勢復帰用磁性部材15との間の磁気吸引力によって、可動ユニット5の基準姿勢が安定する。
また、2つの揺動用磁気駆動機構11Bにおいても、−Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bの揺動駆動用磁石14を+Z方向または−Z方向に移動させたときに、+Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bの揺動駆動用磁石14を、−Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bの揺動駆動用磁石14とZ軸方向で反対方向に移動させれば、+Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bの揺動駆動用磁石14と姿勢復帰用磁性部材15との間の磁気吸引力と、−Y方向の側に位置する揺動用磁気駆動機構11Bの揺動駆動用磁石14と姿勢復帰用磁性部材15との間の磁気吸引力によって、可動ユニット5の基準姿勢が安定する。
可動ユニット5の基準姿勢が規定されると、光学ユニット1を予め定めた温度状態の温度槽内に配置する。これにより、光学ユニット1を加温して、保持領域50に塗布された接着剤を硬化させる。この結果、揺動駆動用磁石14は移動後の移動位置で筒状ケース45に固定される(図15のステップST4)。揺動駆動用磁石14が接着剤によって筒状ケース45に固定されれば、その後、光学ユニット1に外力が加わった場合でも、揺動駆動用磁石14が変化することがない。従って、光学ユニット1に外力が加わった場合でも、可動ユニット5の基準姿勢が変化することを防止できる。その後、筒状ケース45に被
写体側ケース46を固定する。また、可動ユニット5にウエイト41を取り付けて、可動ユニット5の重心と、揺動支持機構6による可動ユニット5の揺動中心(第1軸R1および第2軸R2)とを一致させる。
なお、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させる動作と並行して、筒状ケース45の枠部48の+Z方向の端面45aと、可動ユニット5の光学モジュール保持部85の+Z方向の端面85aとの平行度を監視し、端面45aと端面85aとが平行となった時点で揺動駆動用磁石14の移動を停止して、その移動位置において、揺動駆動用磁石14を筒状ケース45に固定してもよい。
また、上記の例では、可動ユニット5にウエイト41が取り付けられていない状態でステップST1からステップST4の姿勢調整動作を行っているが、可動ユニット5にウエイト41が取り付けられた後に姿勢調整動作を行ってもよい。換言すれば、上記の例では、可動ユニット5の基準姿勢を規定した後に、可動ユニット5にウエイト41を取り付けて可動ユニット5の重心と揺動支持機構6による可動ユニット5の揺動中心とを一致させているが、可動ユニット5にウエイト41を取り付けて可動ユニット5の重心と揺動支持機構6による可動ユニット5の揺動中心とを一致させた後に、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させて可動ユニット5の基準姿勢を規定してもよい。
(作用効果)
本例では、姿勢復帰機構12を構成する揺動駆動用磁石14をZ軸方向(軸線L方向)に移動させることにより、可動ユニット5の基準姿勢を規定できる。また、可動ユニット5の基準姿勢を規定した後に、揺動駆動用磁石14を接着剤で筒状ケース45に固定するので、光学ユニット1に外力が加わった場合でも、揺動駆動用磁石14が変化することがなく、可動ユニット5の基準姿勢が変化することを防止できる。
また、本例では、可動ユニット5の基準姿勢を調整する際に揺動駆動用磁石14を移動させるので、可動ユニット5の基準姿勢を調整しやすい。すなわち、可動ユニット5の姿勢は可動ユニット5に保持された姿勢復帰用磁性部材15を移動させることによっても調整可能であるが、揺動可能な部材(可動ユニット5)に保持された姿勢復帰用磁性部材15を移動させるよりも、固定された部材(筒状ケース45)に保持された揺動駆動用磁石14の方が移動させやすい。また、揺動駆動用磁石14は、姿勢復帰用磁性部材15と比較して大きいので、治具201、202を当接させやすい。
さらに、筒状ケース45が磁性材料からなり、揺動駆動用磁石14は筒状ケース45に磁気吸着された状態で保持されているので、揺動駆動用磁石14を筒状ケース45の保持領域50内で移動させることが容易である。また、筒状ケース45が磁性材料からなるので、筒状ケース45がバックヨークとして機能する。これにより、揺動用磁気駆動機構11が発生するトルクを向上させることができる。
また、本例では、筒状ケース45が、治具201を挿入するための径方向開口部47aを備えるので、筒状ケース45の外周側からから、筒状ケース45の内壁面に保持された揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させることが容易である。さらに、筒状ケース45が治具202を挿入するための軸方向開口部48bを備えるので、筒状ケース45の+Z方向の外側から筒状ケース45の内壁面に保持された揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させることが容易である。
(変形例)
上記の例では、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させて可動ユニット5の姿勢を調整しているが、姿勢復帰用磁性部材15を、磁性部材固定領域92(溝93)内でZ軸方
向に移動させることにより、可動ユニット5の姿勢を調整することもできる。
また、上記の例において、筒状ケース45の筒部47の内壁面に、Z軸回りの周方向で保持領域50に隣り合う位置でZ軸方向に延びるガイド部を設け、ガイド部が保持領域50に保持される揺動駆動用磁石14に周方向から当接するものとしてもよい。このようにすれば、治具201、202を揺動駆動用磁石14に当接させてZ軸方向に移動させる際に、揺動駆動用磁石14をガイド部に沿って移動させることができるので、揺動駆動用磁石14の姿勢を維持した状態で、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させることができる。なお、揺動駆動用磁石14の周方向の幅寸法を、筒部47の各側板51〜54の周方向の寸法と同一とすることにより、各側板51〜54に周方向で隣り合う側板55の縁を、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に案内するガイド部として機能させることもできる。
なお、上記の例では、一つの揺動駆動用磁石14を移動させるための治具201、202が挿入される径方向開口部47aおよび軸方向開口部48bの数はそれぞれ1つであるが、周方向に離間する2つ以上の開口部を設けることもできる。このようにすれば、2つ以上の径方向開口部47aおよび2つ以上の軸方向開口部48bから挿入した治具201、202を、揺動駆動用磁石14のZ軸方向の端面の2か所に当接させることができるので、治具201、202をZ軸方向に移動させたときに、揺動駆動用磁石14の姿勢を一定としたまま、揺動駆動用磁石14をZ軸方向に移動させることができる。
また、揺動駆動用磁石14に治具201、202が当接する被当接部を設けてもよい。図17は被当接部を設けた変形例の揺動駆動用磁石の説明図である。本例の揺動駆動用磁石14Aは、Z軸方向の両端面に、それぞれZ軸方向に窪む凹部150を備える。これにより、凹部150の内壁面を、治具201、202が当接する被当接部としている。このようにすれば、治具201、202と揺動駆動用磁石14とを正確に当接させることができるので、治具201、202の移動によって、揺動駆動用磁石14を正確に移動させることができる。
(その他の実施の形態)
可動ユニット5の側に揺動駆動用磁石14を保持し、固定体44(筒状ケース45)の側に揺動駆動用コイルを保持して、揺動用磁気駆動機構11を構成してもよい。この場合には、固定体44(筒状ケース45)の側に姿勢復帰用磁性部材15を保持して、可動ユニット5の側の揺動駆動用磁石14とともに姿勢復帰機構12を構成する。また、この場合にも、揺動駆動用磁石14および姿勢復帰用磁性部材15の少なくとも一方をZ軸方向に移動させることにより、可動ユニット5の姿勢調整を行うことができる。
なお、本例の第1ユニット3は、第2ユニット4と組み合わせずに、可動ユニット5を、第1軸R1回りおよび第2軸R2回りに揺動させて振れ補正を行う振れ補正機能付き光学ユニット1として用いることができる。この場合には、筒状ケース45または被写体側ケース46(固定体)が、ホルダ7(支持体)を兼ねてもよい。すなわち、ホルダ7を省略するとともに、筒状ケース45または被写体側ケース46(固定体44)における第2軸R2(第2の軸線L)上の対角位置に第2揺動支持部102を設ける。そして、可動ユニット5に設けた第1揺動支持部101と筒状ケース45または被写体側ケース46に設けた第2揺動支持部102との間に可動枠103を配置して、揺動支持機構6を構成する。
1…光学ユニット(振れ補正機能付き光学ユニット)、2…光学モジュール、3…第1ユニット、4…第2ユニット、5…可動ユニット(揺動体)、6…揺動支持機構、7…ホルダ(支持体)、8…ケース体、9…光学素子、10…撮像素子、11・11A・11B…
揺動用磁気駆動機構(第1〜第4揺動用磁気駆動機構)、12…姿勢復帰機構、12a…仮想面、13…揺動駆動用コイル、14・14A…揺動駆動用磁石、14a…着磁分極線、15…姿勢復帰用磁性部材(磁性部材)、17…揺動ストッパ機構、18・19…フレキシブルプリント基板、21…回転支持機構、22…固定部材、24…回転台座、25…軸受機構、27…第1ボールベアリング、28…第2ボールベアリング、31…ローリング用磁気駆動機構、32…角度位置復帰機構、32a…仮想面、35…ローリング駆動用コイル、36…ローリング駆動用磁石、36a…着磁分極線、37…角度位置復帰用磁性部材、37a…角度位置復帰用磁性部材の中心、38…回転ストッパ機構、39…フレキシブルプリント基板、40…カバー部材、40a…開口部、41…ウエイト、43…可動体、44…固定体、45…筒状ケース、45a…筒状ケースの+Z方向の端面、46…被写体側ケース、47…筒部、47a…径方向開口部、48…枠部、48a…開口部、48b…軸方向開口部、50…保持領域、51〜55…側板、56…位置決め用切欠き部、57…切欠き部、58…胴部、59…端板部、60…円形開口部、62…ホルダ環状部、63…ホルダ胴部、64…窓部、65…縦枠部、67…位置決め用切欠き部、68…切欠き部、71…光学モジュールホルダ、72…鏡筒部、73…基板、74…角筒部、80…底板部、81〜84…壁部、85…光学モジュール保持部、85a…光学モジュール保持部の+Z方向の端面、87…揺動ストッパ用凸部、88…コイル固定部、89…ホール素子固定部、90…ホール素子、92…磁性部材固定領域、93…溝、101…第1揺動支持部、102…第2揺動支持部、103…可動枠、104…球体、112…切欠き部、113…段部、114…突部、115…筒部、116…中心穴、117…ローリング駆動用磁石保持凹部、118…回転ストッパ用凸部、120…ヨーク、121…ヨーク保持用凹部、123…カバー部材固定用凸部、131…台座本体、132…軸部、134…バネ座金、135…環状部材、138…コイル固定部、140…ホール素子、142…周壁、143…突部、144…磁性部材固定領域、145…溝、146…開口部、150…凹部、200…台座、201・202…治具、L…軸線、R1…第1軸、R2…第2軸

Claims (11)

  1. 光学素子を備える揺動体と、前記揺動体を、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揺動体を支持する支持体と、前記揺動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、前記揺動体を外周側から囲む固定体と、を有し、前記揺動用磁気駆動機構は、前記揺動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に保持された磁石と、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いる振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法において、
    前記揺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であって、前記軸線と直交する径方向から見た場合に前記磁石と重なる位置に、磁性部材を保持させ、
    前記磁性部材または前記磁石を前記軸線方向に移動させて、前記光軸と前記軸線とを一致させ、
    前記軸線方向に移動させた前記磁性部材または前記磁石を移動後の移動位置で固定することを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法。
  2. 前記磁石を、前記固定体に保持し、
    前記磁石を前記軸線方向で移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させ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の揺動体姿勢調整方法。
  3. 前記固定体に、磁性材料からなり前記揺動体を径方向の外側から囲む筒部材を備えるとともに、前記筒部材において前記揺動体に対向する内壁面に、前記磁石が軸線方向に移動可能な状態で当該磁石を保持する保持領域を設けておき、
    前記磁石を、前記保持領域内に保持するとともに、前記軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させることを特徴とする請求項1または2に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法。
  4. 前記筒部材に、前記径方向に貫通する径方向開口部を設けておき、
    前記径方向開口部から筒部材の内側に治具を挿入して前記磁石に当接させて当該治具を移動させることにより、前記磁石を前記軸線方向に移動させ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の揺動体姿勢調整方法。
  5. 前記筒部材は、前記保持領域および前記開口部が設けられた筒部と、前記筒部の前記軸線方向の一方の端から内周側に突出する枠部と、を備え、
    前記枠部において、前記保持領域に保持された前記磁石と前記軸線方向で対向する位置に軸方向開口部を設けておき、
    前記軸方向開口部から前記筒部に治具を挿入して前記磁石に当接させて当該治具を移動させることにより、前記磁石を前記軸線方向に移動させ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の揺動体姿勢調整方法。
  6. 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第1揺動用磁気駆動機構および第2揺動用磁気駆動機構を備えておき、
    前記磁性部材として、前記揺動体および前記固定体のうち前記第1揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第1揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第1前記磁性部材を保持させ、前記揺動体および前記固定体のうち前記第2揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第2揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第2前記磁性部材を保持させ、
    前記第1揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第1磁性部材を前記軸線方向に移動させるとともに、前記第2揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第2磁性部材を前記
    軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させ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の揺動体姿勢調整方法。
  7. 前記揺動用磁気駆動機構として、前記軸線回りで前記第1揺動用磁気駆動機構と前記第2揺動用磁気駆動機構との間の角度位置に配置された第3揺動用磁気駆動機構と、前記軸線を間に挟んで前記第3揺動用磁気駆動機構の反対側に配置された第4揺動用磁気駆動機構と、を備えておき、
    前記磁性部材として、前記揺動体および前記固定体のうち前記第3揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第3揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第3前記磁性部材を保持させ、前記揺動体および前記固定体のうち前記第4揺動用磁気駆動機構の前記コイルが固定されている側であって前記径方向から見た場合に当該第4揺動用磁気駆動機構の前記磁石と重なる位置に、第4前記磁性部材を保持させ、
    前記第3揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第3磁性部材を前記軸線方向に移動させるとともに、前記第4揺動用磁気駆動機構の前記磁石または前記第4磁性部材を前記軸線方向に移動させて前記揺動体の光軸と前記軸線とを一致させることを特徴とする請求項6に記載の振れ補正機能付き光学ユニットの揺動体姿勢調整方法。
  8. 前記固定体は、前記支持体を兼ね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の揺動体姿勢調整方法。
  9. 光学素子を備える揺動体と、
    前記揺動体を、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揺動体を支持する支持体と、
    前記揺動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、
    前記揺動体を外周側から囲む固定体と、を有し、
    前記揺動用磁気駆動機構は、前記揺動体および前記固定体の一方に固定されたコイルと、他方に保持された磁石と、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、
    前記固定体は、磁性材料からなり前記揺動体を外周側から囲む筒部材を備え、
    前記筒部材は、前記揺動体に対向する内壁面に、前記磁石が軸線方向に移動可能な状態で当該磁石を保持する保持領域を備えるとともに、前記保持領域に保持された前記磁石に治具を当該筒部材の外側から当接させるための径方向開口部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。
  10. 前記筒部材は、前記保持領域および前記径方向開口部を備える筒部と、前記筒部の前記軸線方向の一方の端から内周側に突出する枠部と、前記保持領域に保持された前記磁石に治具を当該筒部材の外側から当接させるための軸方向開口部と、を備え、
    前記軸方向開口部は、前記枠部において前記保持領域に保持された前記磁石と前記軸線方向で対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
  11. 前記固定体は、前記支持体を兼ねていることを特徴とする請求項9または10に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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