JP2020034753A - 振れ補正装置並びに振れ補正機能付き光学ユニット及びその製造方法 - 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。【解決手段】 振れ補正用駆動機構は、可動体又は固定体のうちの一方部材に設けられた磁石と、可動体又は固定体のうちの他方部材に設けられ、磁石の磁場内で可動体に電磁力を作用させて駆動するコイルとを備え、姿勢復帰機構は、磁石と、他方部材に設けられ、磁石との間の吸引力によって可動体を基準姿勢に向けて付勢する磁性部材とを備え、磁性部材には、軸線に直交する方向に凸となる凸面が設けられ、他方部材には、吸引力によって磁性部材の凸面を押圧状態に接触させて軸線に直交する方向に位置決めする径方向位置決め部が設けられており、径方向位置決め部は、凸面を接触させる凹面を有している。【選択図】 図３

Description

本発明は、カメラ付き携帯端末等に搭載される光学モジュールの振れ補正を行うための振れ補正装置並びに振れ補正機能付き光学ユニット及びその製造方法に関する。

携帯端末、ドライブレコーダ、無人ヘリコプター等に搭載される撮像装置等の光学機器に用いられる光学ユニットにおいては、振れによる撮影画像の乱れを抑制するために、振れを打ち消すように光学モジュールを揺動させて振れを補正する機能が開発されている。この振れ補正機能においては、光学機器の筐体からなる固定体に対して、光学素子を備える光学モジュールを揺動可能に支持し、その光学モジュールを振れ補正用駆動機構により振れに応じて揺動させる構成が採用されている。
その振れ補正用駆動機構は、磁石とコイルとを備え、磁石の磁場内でコイルに電流を流すことにより光学モジュールに電磁力を作用させて駆動する構成とされている。

例えば特許文献１では、光学モジュールの光軸方向に対して直交する二方向に支点を設けたジンバル機構によって光学モジュールを揺動可能に支持し、光学モジュール（可動体）を揺動させることにより振れを補正する構成が提案されている。
この種の振れ補正用駆動機構において、振れ補正用駆動機構の非通電時には光学モジュールは付勢手段によって基準姿勢に保持される。この付勢手段として、特許文献１では、板バネが用いられている。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、可動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）の弾性復元力によって、基準姿勢に復帰させられる。

特開２０１６‐６１９５８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。したがって、板バネの取り扱いは容易でなく、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生じてしまい、光学モジュールを基準姿勢に復帰させることができなくなる可能性もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、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を目的とする。

かかる目的達成のため、本出願人は、特願２０１７−０９２２３５号にて、振れ補正用駆動機構の磁石との間で磁気によって付勢力を発生させる磁気ばね機構を構成し、この磁気ばね機構によって可動体を基準姿勢に復帰させることを提案した。
この磁気ばね機構を精度良く機能させるには、振れ補正用駆動機構の磁石との位置調整が重要であり、正確に位置決めすることが必要である。本発明は、この磁気ばね機構を改良し、磁石に対する位置決め精度を高めるようにしたものである。

本発明の振れ補正装置は、光学モジュールを保持するための収容部を備え、該収容部の軸線上に前記光学モジュールの光軸を配置可能な可動体と、固定体と、前記軸線上の揺動支点を中心に前記可動体を前記固定体に揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、揺動した前記可動体を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構とを備え、前記振れ補正用駆動機構は、前記可動体又は前記固定体のうちの一方部材に設けられた磁石と、前記可動体又は前記固定体のうちの他方部材に設けられ、前記磁石の磁場内で前記可動体に電磁力を作用させて駆動するコイルとを備え、前記姿勢復帰機構は、前記磁石と、前記他方部材に設けられ、前記磁石との間の吸引力によって前記可動体を前記基準姿勢に向けて付勢する磁性部材とを備え、前記磁性部材には、前記軸線に直交する方向に凸となる凸面が設けられ、前記他方部材には、前記吸引力によって前記磁性部材の前記凸面を押圧状態に接触させて前記軸線に直交する方向に位置決めする径方向位置決め部が設けられており、前記径方向位置決め部は、前記凸面を接触させる凹面を有している。

姿勢復帰機構の磁性部材に設けた凸面と、他方部材の凹面とを接触させる構造であり、磁性部材を磁気による吸引力で凹面に当接状態に配置することで位置決めでき、磁性部材の取り付けが容易になるとともに、凹面と凸面との接触により、その位置決め精度を高めることができる。

振れ補正装置の一つの実施態様として、前記磁性部材の前記凸面は、前記軸線に直交する断面が円弧状に形成され、前記凹面は前記軸線に直交する断面がＶ字状に形成されているとよい。
横断面Ｖ字状の凹面に磁性部材の断面円弧状の凸面が当接するので、磁性部材を高い精度で位置決めすることができる。

振れ補正装置のさらに一つの実施態様として、前記凸面及び前記凹面は前記軸線に直交する断面が円弧状に形成されており、前記凹面は前記凸面より曲率半径が大きいとよい。
断面円弧状の凹面に磁性部材の断面円弧状の凸面が転がるように当接できるので、磁性部材の凸面の径にわずかなばらつきがあったとしても、位置決め部の凹面の最深部は、常に磁性部材の円弧の頂部を当接することができ、磁石との間の距離を常に一定の間隔で固定することができる。

振れ補正装置のさらに一つの実施態様では、前記他方部材には、前記吸引力によって前記磁性部材の端部を押圧状態に接触させて前記軸線に沿う方向に位置決めする軸線方向位置決め部が設けられている。
磁性部材を軸線方向位置決め部に当接させることにより、磁石との間の吸引力によって位置決め状態に維持されるので、軸線方向の位置決めも容易にすることができる。
この場合、前記磁性部材は棒状に形成され、前記凸面及び前記凹面は、前記軸線に沿って延びるように形成され、前記軸線方向位置決め部は、前記磁性部材の端部を当接する面状に形成されているとよい。

振れ補正装置のさらに一つの実施態様は、前記磁性部材は円柱状に形成されているとよい。円柱状であれば、その製作も容易である。

振れ補正装置のさらに一つの実施態様は、前記他方部材には、前記位置決め部に配置された前記磁性部材との間に接着剤を溜める接着剤溜め部が形成されているとよい。
接着剤溜め部は、前記軸線方向の一端部側に開口する窪み部であるとよい。磁性部材の固定に例えば紫外線硬化型接着剤を用いる場合、窪み部により紫外線を照射可能な領域を広く確保できるので、接着剤を確実に硬化させ、磁性部材を固定することができる。また、接着剤を時間をかけずに硬化させることが可能であるので、効率よく製造することができる。なお、接着剤は、紫外線硬化型接着剤だけでなく、熱硬化型接着剤等を用いてもよく、これらを併用してもよい。

振れ補正装置のさらに一つの実施態様では、前記振れ補正用駆動機構は、前記軸線を挟んで該軸線と直交する方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられ、前記コイルに前記一方側と前記他方側とを連結する方向に延びるフレキシブル配線基板が接続されており、前記姿勢復帰機構の前記磁性部材は、前記一方側の振れ補正用駆動機構の磁石及び前記他方側の振れ補正用駆動機構の磁石にそれぞれ対応して前記一方側及び前記他方側のそれぞれに設けられ、前記一方側に設けられる前記磁性部材と、前記他方側に設けられる前記磁性部材との前記軸線方向の位置が異なっており、前記可動体は、前記基準位置に対して前記一方側から前記他方側にかけて傾斜して支持されている。

コイルに接続されたフレキシブル配線基板を配線して固定体に固定する際の力が可動体に伝わって、可動体が傾くことがある。姿勢復帰機構を有しない従来の光学ユニットでは、振れ補正用駆動機構のコイルにバイアス電流を流して、可動体の傾きを調整することが行われていたが、フレキシブル配線基板を固定する際の力が可動体に伝わったときに可動体を基準姿勢に配置することができるように、一方側の磁性部材と他方側の磁性部材とで軸線方向の位置を異ならせて、可動体を傾斜させて支持しておくことにより、コイルへのバイアス電流を「０」もしくは最小の電流値とすることができ、消費電力の低減を図ることができる。

前述の振れ補正装置を用いた振れ補正機能付き光学ユニットは、前記収容部に前記光学モジュールが保持されるとともに、該光学モジュールに、第２フレキシブル配線基板が前記一方側と前記他方側とを連結する方向に接続されている。
コイルに接続されたフレキシブル配線基板と光学モジュールに接続された第２フレキシブル配線基板とを固定体に固定する際の力が可動体に伝わったときに可動体を基準姿勢に配置することができるように、一方側の磁性部材と他方側の磁性部材とで軸線方向の位置を異ならせておくことにより、可動体を基準姿勢に正確に配置することができる。

この振れ補正機能付き光学ユニットを製造する方法は、前記光学モジュールを前記収容部に保持して前記フレキシブル配線基板及び前記第２フレキシブル基板を前記固定体に固定する際に、前記可動体を前記基準姿勢に配置する。

本発明によれば、板バネを用いることなく、揺動した可動体を振れ補正用駆動機構の磁石の吸引力を利用して基準姿勢に復帰させるができるとともに、磁石との間で吸引力を生じる磁性部材の位置決め精度が高く、かつ組み立て作業性も良い。

本発明の一実施形態の振れ補正機能付き光学ユニットに用いられる振れ補正装置の外観を示す斜視図である。 図１の振れ補正装置を軸線方向に沿って分解した斜視図である。 図１の振れ補正装置の軸線を通る縦断面図である。 図１の振れ補正装置においてカバー枠を外した状態の平面図である。 図１の振れ補正装置の軸線と直交する断面図であり、可動体を基準姿勢に配置している。 ホルダフレーム及び磁性部材の斜視図である。 光学モジュールの例を示す斜視図である。 一実施形態の振れ補正装置に光学モジュールを組み込んだ振れ補正機能付き光学ユニットの図３同様の縦断面図である。 図８の要部拡大図である。

以下、本発明に係る振れ補正機能付き光学ユニットの実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下の説明では、互いに直交する３方向を各々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とし、Ｚ軸方向に光軸Ｌ（レンズ光軸／光学素子の光軸）が配置されるものとする。また、各方向の振れのうち、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）に相当する。また、Ｘ軸方向の一方側には＋Ｘを付し、他方側には−Ｘを付し、Ｙ軸方向の一方側には＋Ｙを付し、他方側には−Ｙを付し、Ｚ軸方向の一方側（被写体側／光軸方向前側）には＋Ｚを付し、他方側（被写体側とは反対側／光軸方向後側）には−Ｚを付して説明する。

（振れ補正機能付き光学ユニット１００の概略構成）
本実施形態の振れ補正機能付き光学ユニット（以下、光学ユニットと省略する。）１００は、振れ補正装置１０１と、この振れ補正装置１０１内に組み込まれる光学モジュール２１０とにより構成される。
この光学ユニット１００は、携帯端末、ドライブレコーダー、無人ヘリコプター等に搭載される撮像装置等の光学機器（図示略）に組み込まれる薄型カメラであって、光学機器のシャーシ（機器本体）に支持された状態で搭載される。本実施形態の光学ユニット１００においては、図８に示すように、Ｚ軸方向に沿って光軸Ｌが延在するように光学モジュール（光学素子及び撮像素子）２１０を振れ補正装置１０１の可動体２０内に収容し、ジャイロスコープ等の振れ検出センサ（図示略）によって振れを検出した結果に基づいて揺動させ、ピッチング及びヨーイングを補正できるようにしている。

本実施形態の振れ補正装置１０１は、固定体１０と、光学モジュール２１０が収容される可動体２０と、固定体１０に対して可動体２０を揺動可能に支持された状態とする揺動支持機構としてのジンバル機構３０と、可動体２０を揺動させる振れ補正用駆動機構４０と、揺動させた可動体２０を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構５０とを備える。また、図５に示すように、可動体２０は、固定体１０に対してジンバル機構３０を介してＺ軸方向と直交する第１軸線Ｒ１周りに揺動可能に支持されているとともに、Ｚ軸方向および第１軸線Ｒ１方向に直交する第２軸線Ｒ２周りに揺動可能に支持されている。そして、光学モジュール２１０を組み込んだ光学ユニット１００おいては、光軸ＬがＺ軸上に配置され、その光軸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）周りに可動体２０を揺動させることで、ピッチングとヨーイングを補正する。

（固定体１０の構成）
固定体１０は、可動体２０の周りを囲む角筒状のケース１１０と、ケース１１０の上（Ｚ軸方向の＋Ｚ）に固定されたカバー枠１２０と、ケース１１０の下端部（Ｚ軸方向の−Ｚ側の端部）に取付けられたストッパ板１３０と、下部ケース１４０及び底部カバー１５０とを有している。なお、本実施形態では、振れ補正装置１０１においては、図１及び図２等に示すように、固定体１０はケース１１０、カバー枠１２０、ストッパ板１３０により構成され、下部ケース１４０及び底部カバー１５０は、図８に示すように光学ユニット１００に組み立てられる際に取付けられる。

ケース１１０は、四方に配置された側板部１１１により矩形筒状に形成されている。カバー枠１２０は、ケース１１０のＺ軸方向の一方側＋Ｚの端部から径方向内側に張り出した矩形枠形状に形成されている。そして、図１等に示すように、カバー枠１２０の中央部には円形の開口部１２１が形成されており、開口部１２１を通して被写体からの光を内部に導くようになっている。
ストッパ板１３０は、図２に示すように、矩形枠状に形成されており、ケース１１０の下端部の内周部に固定される。
なお、固定体１０は、ケース１１０の中心軸線Ｃ１がＺ軸上に配置されるものとする。

（可動体２０の構成）
可動体２０は、光学モジュール２１０を保持するためのホルダフレーム２２０と、ホルダフレーム２２０の上（Ｚ軸方向の一方側＋Ｚ）に固定される重心位置調整部材としての円筒状のウエイト２３０とを有している。
ホルダフレーム２２０は、光学モジュール２１０を内側に保持するための収容部２２１ａを有する筒状のホルダ保持部２２１と、このホルダ保持部２２１の下端部（Ｚ軸方向の−Ｚの端部）でフランジ状に拡径するベース部２２２と、ベース部２２２の外周部上に立設された外壁部２２３とを有している。ホルダ保持部２２１の先端部（Ｚ軸方向の一方側＋Ｚの端部）にウエイト２３０が取り付けられる。

また、外壁部２２３は、ホルダ保持部２２１よりも径方向外側に、Ｚ軸方向に見て四角筒状に形成され、この外壁部２２３の外周部に、図５に示すように、後述する振れ補正用駆動機構４０を構成する４つのコイル４２をそれぞれ保持するコイル保持部２２４が設けられている。外壁部２２３とホルダ保持部２２１との間には、図３〜図６に示すように、後述するジンバル機構３０の可動枠３１０が配置される可動枠配置空間２４０が形成されている。また、コイル保持部２２４には、コイル保持部２２４にコイル４２が保持された状態で、コイル４２の外面（磁石４１と対向する面）から更に外方に向けて突出する突出部２２５が設けられており、図３等に示すように、その突出部２２５が磁石４１と対向している。したがって、外力によって、可動体２０がＸ軸方向またはＹ軸方向に変位した際、コイル保持部２２４の突出部２２５が磁石４１に当接し、コイル４２と磁石４１とが接触することを防止している。

なお、本実施形態では、ホルダフレーム２２０が合成樹脂により形成されており、ホルダ保持部２２１、ベース部２２２、外壁部２２３、コイル保持部２２４が一体に形成されている。
この場合、可動体２０は、固定体１０に対して揺動自在に支持され、後述するように、振れ補正装置１０１においては固定体１０に対してわずかに傾斜して支持されるため、可動体２０のホルダフレーム２２０の中心軸線（筒状をなすホルダ保持部２２１の中心軸線；本発明の軸線）Ｃ２は厳密にはＺ軸に一致するわけではないが、説明の都合上、特に断らない場合は、ホルダフレーム２２０の上下方向をＺ軸方向として説明する場合がある。また、図２では、ホルダフレーム２２０は、その中心軸線Ｃ２がケース１１０の中心軸線Ｃ１上となるように配置している。

振れ補正用駆動機構４０を構成するコイル４２は、給電用のフレキシブル配線基板７１に接続されている。このフレキシブル配線基板７１には、その基端部にホルダフレーム２２０のＺ軸方向の他方側−Ｚに配置される矩形枠状の枠状基板部７１１が設けられており（図３参照）、この枠状基板部７１１に振れ補正用駆動機構４０の各コイル４２の巻き線が接続されている。
一方、可動体２０のホルダフレーム２２０に保持される光学モジュール２１０には、図７に示すように、光学素子であるレンズ２１２や撮像素子（図示略）等を保持するモジュールホルダ２１３と、撮像素子等に接続されたフレキシブル配線基板（本発明の第２フレキシブル配線基板）７２とを有しており、このモジュールホルダ２１３に一体に保持された状態でホルダフレーム２２０の内側の収容部２２１ａに保持される。この場合、フレキシブル配線基板７２は、振れ補正用駆動機構４０のコイル４２に接続されているフレキシブル配線基板７１と同じ向き（実施形態ではＹ軸方向）に引き出される（図８参照）。
本実施形態において、可動体２０は、振れ補正装置１０１においては光学モジュール２１０を有しない、ホルダフレーム２２０、コイル４２、ウエイト２３０により構成され、光学ユニット１００においては、これらに加えて光学モジュール２１０が備えられる。

（振れ補正用駆動機構４０の構成）
振れ補正用駆動機構４０は、図５等に示すように、板状の磁石４１と、磁石４１の磁界内で電磁力を作用させるコイル４２とを利用した磁気駆動機構である。本実施形態では、磁石４１とコイル４２との組み合わせが、可動体２０（ホルダフレーム２２０）の周方向に９０°ずつ間隔をおいて４組設けられる。また、各磁石４１はケース１１０に保持され、各コイル４２はホルダフレーム２２０に保持されており、本実施形態では、ケース１１０とホルダフレーム２２０との間に振れ補正用駆動機構４０が構成されている。

磁石４１は、ケース１１０の周方向に９０°ずつ間隔をおいて配置された４つの各側板部１１１の内面にそれぞれ保持されている。各側板部１１１はＸ軸方向の一方側＋Ｘ、他方側−Ｘ、Ｙ軸方向の一方側＋Ｘ、他方側−Ｙにそれぞれ配置されている。このため、ケース１１０とホルダフレーム２２０との間では、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘ、Ｘ軸方向の他方側−Ｘ、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙ、およびＹ軸方向の他方側−Ｙのいずれにおいても、磁石４１とコイル４２とが対向している。

本実施形態において、４つの磁石４１は、外面側及び内面側が異なる極に着磁されている。また、磁石４１は、Ｚ軸方向に２つに分離して着磁されており、コイル４２側（内面側）に位置する磁極４１１、４１２がＺ軸方向で異なるように着磁されている（図２及び図３参照）。したがって、両磁極４１１、４１２を分離する着磁分極線４１３は、Ｚ軸と直交する方向と平行に配置されている。Ｘ軸方向の一方側＋Ｘ及びＸ軸方向の他方側−Ｘにそれぞれ配置されている２つの磁石４１は、着磁分極線４１３がＹ軸方向に沿って配置され、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙ及びＹ軸方向の他方側−Ｙに配置されている２つの磁石４１は、着磁分極線４１３がＸ軸方向に沿って配置される。
なお、４つの磁石４１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。このため、周方向で隣り合う磁石４１同士が吸着し合うことがないので、組み立て等が容易である。また、ケース１１０は磁性材料から構成されており、磁石４１に対するヨークとして機能する。

コイル４２は、磁心（コア）を有しない空芯コイルであり、前述したように、ホルダフレーム２２０に保持されている。また、コイル４２は、それぞれホルダフレーム２２０のＸ軸方向の一方側＋Ｘ、Ｘ軸方向の他方側−Ｘ、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙ、およびＹ軸方向の他方側−Ｙに保持されている。このうち、ホルダフレーム２２０のＸ軸方向の一方側＋Ｘ、Ｘ軸方向の他方側−Ｘに配置される両コイル４２は、巻き線によってＸ軸方向をコイルの軸心方向とする環状に形成されている。また、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙ、およびＹ軸方向の他方側−Ｙに配置される両コイル４２は、巻き線によってＹ軸方向をコイルの軸心方向とする環状に形成されている。したがって、いずれのコイル４２もＺ軸方向に直交する方向をコイルの軸心方向とする環状に形成されている。また、これら４つのコイル４２は、同じ平面形状、同じ厚さ（高さ）寸法に形成される。

４つのコイル４２のうち、Ｘ軸方向をコイルの軸心方向とする２つのコイル４２は、Ｙ軸方向に延びる矩形状に形成される。また、Ｙ軸方向をコイルの軸心方向とする２つのコイル４２は、Ｘ軸方向に延びる矩形状に形成される。そして、いずれのコイル４２も、上下に配置される長辺部が、各磁石４１の磁極４１１，４１２に対峙する有効辺４２１，４２２として利用される。
また、可動体２０は振れ補正のために揺動するが、このコイル４２の両有効辺４２１，４２２が、対向する磁石４１の着磁分極線４１３と平行で、着磁分極線４１３から上下に等しい距離に配置される状態が、可動体２０の基準姿勢となる。
なお、図５及び図８において符号３５０は振れ補正用駆動機構４０の作動を検出するホール素子等のセンサを示している。センサ３５０は、フレキシブル配線基板７１に接続され、その検出結果に基づき振れ補正用駆動機構４０のフィードバック制御がなされる。

（ジンバル機構３０の構成）
本実施形態の振れ補正装置１０１では、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ため、可動体２０をＺ軸方向（光学モジュール２１０が組み込まれると光軸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、Ｚ軸方向および第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。このため、固定体１０と可動体２０との間には、ジンバル機構（揺動支持機構）３０が構成されている。

本実施形態では、ジンバル機構３０が矩形の可動枠３１０を有しており、可動枠３１０は、ホルダフレーム２２０の可動枠配置空間２４０内に配置され、固定体１０のカバー枠１２０の下面（Ｚ軸方向の他方側−Ｚの面）と可動体２０のホルダフレーム２２０との間に配置されている。
可動枠３１０はバネ性を有する金属材料等で構成されており、図２に示すように、周方向に９０°間隔をおいて配置された４つの角部３１１と、各角部３１１を連結する連結部３１２とを有する矩形形状に形成されている。そして、図５に示すように、可動枠３１０の４つの角部３１１の内側にはそれぞれ球体３２０が固定されている。また、各連結部３１２は、各々の延在方向およびＺ軸方向に対して直交する方向に屈曲した形状を有している。したがって、可動枠３１０は、外部から衝撃が加わった際に、衝撃を吸収可能なバネ性を有している。

一方、カバー枠１２０の下面（−Ｚ側の面）には、Ｚ軸周りの４つの角部のうち、第１軸線Ｒ１が延在する方向の対角に位置する２箇所の角部に、Ｚ軸方向の他方側−Ｚに向けて突出する突出部１２２が設けられ、これら突出部１２２の径方向外方に向けて溝部１２３がそれぞれ形成されている。そして、図５に示すように、各溝部１２３には、接点用ばね３３０がそれぞれ取り付けられており、これら接点用ばね３３０に可動枠３１０の４つの球体３２０のうち、第１軸線Ｒ１が延在する方向の対角に位置する２つの球体３２０がそれぞれ支持されている。
また、ホルダフレーム２２０には、第２軸線Ｒ２が延在する方向の対角に位置する２箇所の角部に、ホルダ保持部２２１から径方向外方に向けて突出する突出部２２６が一体に形成され、両突出部２２６の先端に径方向外方に向けて開口する溝部２２７がそれぞれ形成されている。各溝部２２７には、接点用ばね３３０がそれぞれ取り付けられ、これら接点用ばね３３０に可動枠３１０の４つの球体３２０のうち、第２軸線Ｒ２が延在する方向の対角に位置する２つの球体３２０がそれぞれ支持されている。

具体的には、各接点用ばね３３０は、弾性変形可能なステンレス鋼等の金属からなる板材をプレス成型することにより縦断面Ｕ字状となるように屈曲形成されており、可動枠３１０に設けられた球体３２０との接触点に径方向内側から外側に向けて弾性的な荷重（弾性力）を作用させる。つまり、可動枠３１０の４箇所の角部３１１に設けられた各球体３２０は、固定体１０のカバー枠１２０又は可動体２０のホルダフレーム２２０に取り付けられた各接点用ばね３３０に、径方向外側から弾性的に接触させられ、その接触部で摺動できるようになっている。

この場合、カバー枠１２０に固定された接点用ばね３３０は、第１軸線Ｒ１方向で対をなすように対向し、可動枠３１０の球体３２０との間で第１揺動支点を構成する。一方、ホルダフレーム２２０に固定された接点用ばね３３０は、第２軸線Ｒ２方向で対をなすように対向し、可動枠３１０の球体３２０との間で第２揺動支点を構成する。したがって、可動体２０の揺動中心位置（揺動支点）３５は、これらの第１揺動支点と第２揺動支点とが組み合わされた第１軸線Ｒ１と第２軸線Ｒ２との交点に配置される。

このように、接点用ばね３３０に可動枠３１０の各球体３２０が摺動可能に接触していることにより、固定体１０のカバー枠１２０に対して、可動体２０のホルダフレーム２２０が揺動可能に支持されている。また、このように構成したジンバル機構３０において、各接点用ばね３３０の付勢力は等しく設定される。なお、本実施形態では、振れ補正用駆動機構４０に磁気駆動機構が用いられていることから、ジンバル機構３０に用いた可動枠３１０、接点用ばね３３０はいずれも、非磁性材料からなる。
また、本実施形態において、可動枠３１０は、コイル保持部２２４と同じ高さ位置（Ｚ軸方向における同一の位置）に配置されている。
このため、Ｚ軸方向に対して直交する方向から見たとき、ジンバル機構３０が振れ補正用駆動機構４０のコイル４２のＺ軸方向の中心位置と重なる位置に配置される。

（姿勢復帰機構５０の構成）
ホルダフレーム２２０の各コイル保持部２２４の径方向内方位置には棒状の磁性部材５１が設けられている。ホルダフレーム２２０には、Ｚ軸方向に沿って凹溝５２が形成されている。具体的には、図４に示すように、ホルダフレーム２２０の各コイル保持部２２４の背面側で、かつコイル保持部２２４に保持されているコイル４２の有効辺（長辺部）４２１，４２２の長さ方向の中間位置における径方向内側に１個ずつ凹溝５２がＺ軸方向に沿って形成されている。したがって、Ｚ軸を挟んで、Ｘ軸方向の一方側＋Ｚと他方側−Ｚ、及びＹ軸方向の一方側＋Ｙと他方側−Ｙの合計４箇所に凹溝５２が形成される。

そして、これら凹溝５２内に棒状の磁性部材５１がそれぞれ固定されている。磁性部材５１は、実施形態では、同じ長さの円柱の棒状に形成されている。また、これら磁性部材５１を収容する凹溝５２は、その内面がＺ軸に直交する断面が凹円弧状（凹面）に形成され、径方向内方に向けて開口している。また、その開口幅は、径方向内方に向けて漸次拡大するように形成されており、その凹溝５２の最深部の内面に磁性部材５１の外周面が当接している。この場合、凹溝５２は磁性部材５１の外周円弧面（凸面）の半径よりもわずかに大きい曲率半径に形成されている。
また、凹溝５２はＺ軸方向の一方側＋Ｚには開放状態とされているが、他方側−Ｚにはホルダフレーム２２０のベース部２２２によって閉塞されており、磁性部材５１の端面が当接される受け部５３が形成されている。

磁性部材５１は、振れ補正用駆動機構４０の磁石４１との間で吸引力が作用することにより、凹溝５２の内面に押し付けられる。したがって、磁性部材５１の長さ方向の中心のＺ軸方向位置が、振れ補正用駆動機構４０における磁石４１の着磁分極線４１３のＺ軸方向の位置と同じに設定すれば、無励磁時に、可動体２０の軸線Ｃ１がＺ軸に一致した姿勢（基準姿勢）とすることができる。
しかし、可動体２０の振れ補正用駆動機構４０にはフレキシブル配線基板７１が引き出されており、また、後述する光学モジュール２１０にもフレキシブル配線基板７２が引き出されており、これらフレキシブル配線基板７１，７２を固定体１０に保持する際に、フレキシブル配線基板７１，７２の弾性力が可動体２０を傾ける方向に作用する。このため、このフレキシブル配線基板７１，７２を固定する前の状態で、可動体２０が基準姿勢に配置されていたとしても、フレキシブル配線基板７１，７２を固定したときに基準姿勢からずれてしまう。そこで、このフレキシブル配線基板７１，７２の弾性力が作用したときに、可動体２０が基準姿勢に配置されるように、磁性部材５１のＺ軸方向の位置が調整されている。

すなわち、Ｚ軸を挟んでフレキシブル配線基板７１，７２の引き出し方向（実施形態ではＹ軸方向）と直交する方向、つまりＸ軸方向には、フレキシブル配線基板７１，７２の固定の際に揺動しないので、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘと他方側−Ｘに配置される２個の磁性部材５１は、対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１の着磁分極線４１３と磁性部材５１のＺ軸方向の中心位置とがほぼ同じとなるように配置されている。具体的には、これら２個の磁性部材５１の端面を当接するホルダフレーム２２０の凹溝５２の受け部５３の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が同じに設定されている。

一方、Ｚ軸を挟んでフレキシブル配線基板７１，７２の引き出し方向（Ｙ軸方向）の一方側＋Ｙと他方側−Ｙに配置される２個の磁性部材５１については、ホルダフレーム２２０の凹溝５２の受け部５３の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）を異ならせている。
図８は可動体２０のホルダフレーム２２０に光学モジュール２１０を保持し、フレキシブル配線基板７１，７２を固定体１０に固定した光学ユニット１００の断面図であるが、この図８において、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙに配置される磁性部材５１は、反対側（Ｙ軸方向の−Ｙ）に配置される磁性部材５１よりもＺ軸方向の位置が若干−Ｚ側にずれて配置されている。図９に拡大して示したように、この磁性部材５１は、対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１の着磁分極線４１３のＺ軸方向の位置Ｚ１に対して、長さ方向の中間でのＺ軸方向の位置Ｚ２が下方−Ｚ側にずれて配置されている。したがって、この図９に示す状態では、磁性部材５１は矢印Ａで示すように磁石４１の吸引力によりＺ軸方向の一方側＋Ｚに向けて付勢される。

このため、ホルダフレーム２２０内に光学モジュール２１０がなく、フレキシブル配線基板７１，７２が固定体１０に固定される前の状態、つまり振れ補正装置１０１の状態においては、図３に示すように、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙの部分が、反対側（Ｙ軸方向の−Ｙ）の部分よりもＺ軸方向の＋Ｚ側に位置するように、ホルダフレーム２２０の中心軸線Ｃ２が固定体１０の中心軸線Ｃ１に対して傾斜して配置される。この図３に示す状態で、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙに配置される磁性部材５１と、反対側（Ｙ軸方向の−Ｙ）に配置される磁性部材５１とは、これらに対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１との間の吸引力が釣り合った状態となっている。

そして、光学モジュール２１０をホルダフレーム２２０に保持し、フレキシブル配線基板７１，７２を固定体１０に固定すると、このフレキシブル配線基板７１，７２の弾性力によって可動体２０が図３の時計周り（図９の矢印Ｂに示す方向）に回動させられ、図８に示すように可動体２０が基準姿勢に配置される。
言い換えれば、光学モジュール２１０を有しない振れ補正装置１０１においては、光学モジュール２１０をホルダフレーム２２０に保持し、フレキシブル配線基板７１，７２を固定体１０に固定する際に可動体２０が回動させられる方向とは逆方向の吸引力が磁性部材５１と磁石４１との間に作用するように（図９の矢印Ｂで示す方向の弾性力に対して矢印Ａで示す方向の吸引力が作用するように）、磁性部材５１のＺ軸方向の中心位置と磁石４１の着磁分極線４１３との位置関係が設定される。その吸引力はフレキシブル配線基板７１，７２の弾性力により可動体２０が回動させられたときに、吸引力と弾性力とが釣り合った状態で可動体２０を基準姿勢に配置できる大きさである。

そして、図８に示す基準姿勢において、振れ補正用駆動機構４０により振れ補正がなされた後に、振れ補正用駆動機構４０のコイル４２への通電が停止されると、各磁性部材５１と対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１との間の吸引力によって、可動体２０は基準姿勢に復帰させられる。
すなわち、これら振れ補正用駆動機構４０の磁石４１と、磁性部材５１とにより、これらの間で吸引力を生じさせて、可動体２０を基準姿勢に復帰させる姿勢復帰機構５０が構成される。そして、凹溝５２が磁性部材５１と磁石４１との距離を設定する径方向位置決め部であり、受け部５３が磁性部材５１のＺ軸方向の位置を決める軸線方向位置決め部である。

なお、磁性部材５１は凹溝５２内に収容された状態で接着剤によって固定される。凹溝５２の上端部（Ｚ軸方向の一方側＋Ｚの端部）には、接着剤を溜める接着剤溜め部５４が設けられている。この接着剤溜め部５４は、Ｚ軸方向の＋Ｚに向けた凹状に形成されており、磁性部材５１は、この接着剤溜め部５４に端部が突出した状態に配置される。したがって、この接着剤溜め部５４に接着剤を充満させることにより、磁性部材５１をホルダフレーム２２０に固定することができる。また、例えば紫外線硬化型接着剤を用いる場合は、接着剤溜め部５４により紫外線を照射可能な領域を広く確保できるので、接着剤を確実に硬化させ、磁性部材を固定することができる。接着剤としては、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を用いることができ、これらを併用してもよい。

＜振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法＞
以上のように構成した振れ補正装置１０１を用いて振れ補正機能付き光学ユニット１００を製造するには、まず図３に示す振れ補正装置１０１を組み立てる。この状態では、前述したように、可動体２０は、固定体１０のケース１１０の中心軸線Ｃ１に対して傾斜した状態である。
そして、そのホルダフレーム２２０におけるホルダ保持部２２１の収容部２２１ａに光学モジュール２１０を挿入状態に保持する。この保持状態で、光学モジュール２１０の光軸Ｌは、収容部２２１ａの中心軸線Ｃ２と一致する。
この光学モジュール２１０を保持した後、ケース１１０に下部ケース１４０を取り付け、コイル４２のフレキシブル配線基板７１と光学モジュール２１０のフレキシブル配線基板７２とを図８に示すように湾曲させた状態で下部ケース１４０と底部カバー１５０との間に挟持し固定する。このとき、フレキシブル配線基板７１，７２が湾曲させられた状態で固定されることにより、その弾性力が可動体２０に作用し、先に述べたように、傾斜状態であった可動体２０は基準姿勢に配置される。

この基準姿勢においては、４組設けられている振れ補正用駆動機構４０のコイル４２と磁石４１とは、いずれの組においても、コイル４２の両有効辺４２１，４２２が磁石４１の着磁分極線４１３と平行で、着磁分極線４１３から上下に等しい距離に配置される。また、ジンバル機構３０の可動枠３１０及び各球体３２０が、Ｚ軸方向において磁石４１の着磁分極線４１３と同じ高さ位置に設けられる。
なお、組み立て完了後において可動体２０がわずかに基準姿勢からずれていた場合には、振れ補正用駆動機構４０のコイル４２にわずかな電流を流して調整することが行われるが、その場合でも、磁性部材５１と磁石４１との吸引力によってほぼ基準姿勢に位置決めされているので、コイル４２への電流（バイアス電流）はわずかで済む。
振れ補正用駆動機構４０のフレキシブル配線基板７１とホルダフレーム２２０に組み込まれた光学モジュール２１０のフレキシブル配線基板７２とは、光学機器の本体側に設けられた上位の制御部等に電気的に接続される。

この製造方法において、磁性部材５１は、磁石４１によって斜め下側（径方向外側かつ軸方向下側）から吸引されることにより、凹溝５２の内面と受け部５３の上面とに当接して位置決めされる。
この場合、実施形態では円柱状の磁性部材５１に対して凹溝５２も凹円弧状に形成され、円弧面どうしが当接するので、磁性部材５１は凹溝５２の内面で転がるように当接し、Ｘ軸方向又はＹ軸方向には凹溝５２の最深部に点で接触することになり、磁性部材５１と磁石４１とのＸ軸方向又はＹ軸方向の距離が正確に設定される。凹溝５２は断面凹円弧状が好ましいが、断面Ｖ字状としてもよい。断面Ｖ字状の凹溝とする場合は、磁性部材５１が左右にずれにくくなるので、特に周方向の位置決め精度を高めることができる。
一方、磁性部材５１のＺ軸方向の位置は、ホルダフレーム２２０の受け部５３によって設定され、その位置がフレキシブル配線基板７１，７２の引き出し方向において異なるように設定したので、対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１との間でフレキシブル配線基板７１，７２の弾性力を押し戻す方向に吸引力を作用させることができ、可動体２０を基準姿勢に正確に位置決めすることができる。

なお、振れ補正装置１０１に磁性部材５１を取付けるときは、凹溝５２に磁性部材５１を配置すれば、対応する振れ補正用駆動機構４０の磁石４１からの吸引力が作用して、磁性部材５１を凹溝５２の内面に押圧した状態に接触させることができ、その位置決め作業が容易である。また、凹溝５２内に配置した後は、接着剤溜め部５４に接着剤を注入すれば、磁性部材５１を凹溝５２内に位置決め状態に固定することができる。
したがって、ホルダフレーム２２０の凹溝５２に磁性部材５１を収容して接着剤で固定するという簡単な作業により、可動体２０を位置決めすることができ、作業性がよい。凹溝５２に磁性部材５１を収容する際も、孔への圧入等とは異なり、特に大きな力を必要としないので、樹脂製のホルダフレーム２２０を変形させることはない。したがって、ベース部２２２の厚さも小さくて済み、小型化を損なうことはない。

なお、本発明においては、磁性部材５１は必ずしも円柱状でなくてもよい。例えば、凹溝と接する部分のみ断面円弧状となるように形成してもよく、角柱状等とすることも可能である。磁性部材としては、軸線Ｃ２に直交する方向に凸となる凸面を有していればよい。また、凹溝についても、磁性部材を角柱状としたときは、角柱の角部の二面が当接するＶ溝状としてもよい。この凹溝としては、径方向位置決め部は、磁性部材の凸面を面状あるいはＺ軸に沿う線状に接触させることができる凹面を有していればよい。
さらに、磁性部材５１を球面状とすることも可能であり、凹溝を凹球面状にしてもよい。磁性部材及び凹溝を球面状に形成した場合、凹溝の球面は、径方向位置決め部及び軸線方向位置決め部の両方の機能を有することになる。したがって、凹溝の端部に形成される受け部も平面だけでなく、凹面に形成される場合もあり、磁性部材の端部の形状に合わせて形成される。

ジンバル機構３０においても、可動枠３１０に固定した球体３２０を接点用ばね３３０に接触させる構造としたが、必ずしも球体３２０でなくてもよく、棒状部材等の先端面を球状に形成してなる球状先端面を接点用ばね３３０に接触させる構造としてもよい。
また、振れ補正用駆動機構４０の磁石４１を固定体１０のケース１１０に、コイル４２を可動体２０のホルダフレーム２２０に設けたが、逆に、磁石４１を可動体２０のホルダフレーム２２０に、コイル４２を固定体１０のケース１１０に設けてもよい。その場合、磁性部材５１及び凹溝５２は固定体１０のケース１１０に設けられる。つまり、磁性部材５１は、振れ補正用駆動機構４０の磁石４１が設けられている部材とは反対側の部材で、コイル４２が設けられている部材に設けられる。

Ｃ１…ケースの中心軸線、Ｃ２…ホルダフレームの中心軸線（収容部の軸線）、Ｒ１…第１軸線、Ｒ２…第２軸線、１０…固定体、２０…可動体、３０…ジンバル機構（揺動支持機構）、３５…揺動中心位置、４０…振れ補正用駆動機構、４１…磁石、４２…コイル、５０…姿勢復帰機構、５１…磁性部材、５２…凹溝、５３…受け部、５４…接着剤溜め部、７１，７２…フレキシブル配線基板、１００…補正機能付き光学ユニット、１０１…振れ補正装置、１１０…ケース、１１１…側板部、１２０…カバー枠、１２１…開口部、１３０…下部ケース、１４０…底部カバー、２１０…光学モジュール、２１２…光学素子、２１３…モジュールホルダ、２２０…ホルダフレーム、２２１…ホルダ保持部、２２２…ベース部、２２３…外壁部、２２４…コイル保持部、２２５…突出部、２３０…ウエイト、２４０…可動枠配置空間、３１０…可動枠、３１１…角部、３１２…連結部、３２０…球体、３３０…接点用ばね、４１１，４１２…磁極、４１３…着磁分極線、４２１，４２２…有効辺。

Claims (10)

1. 光学モジュールを保持するための収容部を備え、該収容部の軸線上に前記光学モジュールの光軸を配置可能な可動体と、固定体と、前記軸線上の揺動支点を中心に前記可動体を前記固定体に揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、揺動した前記可動体を基準姿勢に復帰させるための姿勢復帰機構とを備え、
   前記振れ補正用駆動機構は、前記可動体又は前記固定体のうちの一方部材に設けられた磁石と、前記可動体又は前記固定体のうちの他方部材に設けられ、前記磁石の磁場内で前記可動体に電磁力を作用させて駆動するコイルとを備え、
   前記姿勢復帰機構は、前記磁石と、前記他方部材に設けられ、前記磁石との間の吸引力によって前記可動体を前記基準姿勢に向けて付勢する磁性部材とを備え、
   前記磁性部材には、前記軸線に直交する方向に凸となる凸面が設けられ、前記他方部材には、前記吸引力によって前記磁性部材の前記凸面を押圧状態に接触させて前記軸線に直交する方向に位置決めする径方向位置決め部が設けられており、
   前記径方向位置決め部は、前記凸面を接触させる凹面を有していることを特徴とする振れ補正装置。
2. 前記磁性部材の前記凸面は、前記軸線に直交する断面が円弧状に形成され、前記凹面は前記軸線に直交する断面がＶ字状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の振れ補正装置。
3. 前記凸面及び前記凹面は前記軸線に直交する断面が円弧状に形成されており、前記凹面は前記凸面より曲率半径が大きいことを特徴とする請求項１記載の振れ補正装置。
4. 前記他方部材には、前記吸引力によって前記磁性部材の端部を押圧状態に接触させて前記軸線に沿う方向に位置決めする軸線方向位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の振れ補正装置。
5. 前記磁性部材は棒状に形成され、前記凸面及び前記凹面は、前記軸線に沿って延びるように形成され、前記軸線方向位置決め部は、前記磁性部材の端部を当接する面状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の振れ補正装置。
6. 前記磁性部材は円柱状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の振れ補正装置。
7. 前記他方部材には、前記位置決め部に配置された前記磁性部材との間に接着剤を溜める接着剤溜め部が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の振れ補正装置。
8. 前記振れ補正用駆動機構は、前記軸線を挟んで該軸線と直交する方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられ、前記コイルに前記一方側と前記他方側とを連結する方向に延びるフレキシブル配線基板が接続されており、
   前記姿勢復帰機構の前記磁性部材は、前記一方側の振れ補正用駆動機構の磁石及び前記他方側の振れ補正用駆動機構の磁石にそれぞれ対応して前記一方側及び前記他方側のそれぞれに設けられ、前記一方側に設けられる前記磁性部材と、前記他方側に設けられる前記磁性部材との前記軸線方向の位置が異なっており、
   前記可動体は、前記基準位置に対して前記一方側から前記他方側にかけて傾斜して支持されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の振れ補正装置。
9. 請求項８記載の振れ補正装置を用いた振れ補正機能付き光学ユニットであって、前記収容部に前記光学モジュールが保持されるとともに、該光学モジュールに、第２フレキシブル配線基板が前記一方側と前記他方側とを連結する方向に接続されていることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
10. 請求項９の振れ補正機能付き光学ユニットの製造方法であって、前記光学モジュールを前記収容部に保持して前記フレキシブル配線基板及び前記第２フレキシブル基板を前記固定体に固定する際に、前記可動体を前記基準姿勢に配置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製造方法。

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