JP2021120706A - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】凸の球面とボールとの組み合わせで揺動させる機構を用いることなく、可動体を固定体に対して揺動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。【解決手段】振れ補正機能付き光学ユニットは、光学モジュール１１を有する可動体１０と、光学モジュール１１の光軸を基準とした径方向において、可動体１０より外方に配置される固定体２０と、可動体１０と固定体２０との径方向間に配置され、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持する支持部３０とを有する。可動体１０と支持部３０とは、或いは、支持部３０と固定体２０とは、対になって可動体１０を固定体２０に対して揺動可能とする揺動機構を有する。揺動機構は、凸球面形状部６１と、凸球面形状部６１よりも曲率半径が大きい凹球面形状部６２とを有する。【選択図】図２

Description

本開示は、振れ補正機能付き光学ユニットに関する。

従来、携帯端末又は移動体に搭載される光学ユニットに、レンズを有する可動体を揺動或いは回転させて振れを補正する機構を設けることが知られる（例えば、特許文献１参照）。このような機構が設けられることにより、携帯端末又は移動体の移動時の撮影画像の乱れを抑制することができる。

従来の撮像装置は、被写体画像を得る撮像手段の少なくとも一部を支持する可動部材を、固定部材に対して光学系の光軸上の揺動中心点を中心として球心揺動可能に支持する支持手段を備える。当該撮像装置には、可動部材に設けられ揺動中心点を中心とする球面の一部からなる被支持面と、固定部材に対して被支持面との距離を変化させる接離方向に移動可能な保持部材と、固定部材に対して位置を一定として保持されて被支持面に対して点接触する、光軸を中心とする周方向位置が互いに異なる複数の定位置ボールと、被支持面と保持部材の間に保持されて被支持面に対して点接触する、周方向位置が互いに異なる複数の調整ボールと、が設けられる。被支持面は、可動体の揺動中心点を中心とする球面の一部からなる。

特開２０１７−１１６８６１号公報

可動体を支持する支持機構が、固定体と可動体との間で転動する複数のボールを有する構成では、装置の製造時に複数のボールの取り扱いが容易ではない可能性がある。また、凸の球面を有する可動体で凸の球面を有するボールを転動可能に支持する場合、支持機構の構造が複雑になる可能性がある。

本開示は、凸の球面とボールとの組み合わせで揺動させる機構を用いることなく、可動体を固定体に対して揺動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を目的とする。

本開示の例示的な振れ補正機能付き光学ユニットは、光学モジュールの振れを補正する振れ補正機能付き光学ユニットであって、前記光学モジュールを有する可動体と、前記光学モジュールの光軸を基準とした径方向において、前記可動体より外方に配置される固定体と、前記可動体と前記固定体との径方向間に配置され、前記可動体を前記固定体に対して揺動可能に支持する支持部と、を有する。前記可動体と前記支持部とは、或いは、前記支持部と前記固定体とは、対になって前記可動体を前記固定体に対して揺動可能とする揺動機構を有する。前記揺動機構は、凸球面形状部と、前記凸球面形状部よりも曲率半径が大きい凹球面形状部と、を有する。

例示的な本開示の振れ補正機能付き光学ユニットによれば、凸の球面とボールとの組み合わせで揺動させる機構を用いることなく、可動体を固定体に対して揺動させることができる。

図１は、本開示の実施形態に係る振れ補正機能付き光学ユニットの概略斜視図である。 図２は、本開示の実施形態に係る振れ補正機能付き光学ユニットの分解斜視図である。 図３は、本開示の実施形態に係る可動体の分解斜視図である。 図４は、本開示の実施形態に係る固定体の分解斜視図である。 図５は、図１に示す振れ補正機能付き光学ユニットのトップカバーを取り除いた概略平面図である。 図６は、図５に示す第１軸Ｊ１の位置で切った振れ補正機能付き光学ユニットの概略縦断面図である。 図７は、図６に示す揺動機構の部分を拡大して示した模式図である。 図８は、第１変形例の揺動機構を示す模式図である。 図９は、第２変形例の振れ補正機能付き光学ユニットの構成を示す概略縦断面図である。 図１０は、第３変形例の振れ補正機能付き光学ユニットの構成を示す概略縦断面図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、図１に示す光学モジュール１１の光軸ＯＡと平行な方向を「光軸方向」、光軸ＯＡを中心として光軸ＯＡと直交する方向を「径方向」とそれぞれ称する。また、本明細書では、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。Ｘ軸に沿うＸ方向のうちの一方側を＋Ｘ方向、他方側を−Ｘ方向とする。Ｙ軸に沿うＹ方向のうちの一方側を＋Ｙ方向、他方側を−Ｙ方向とする。Ｚ軸に沿うＺ方向のうちの一方側を＋Ｚ方向、他方側を−Ｚ方向とする。なお、Ｚ方向は、光軸方向と平行な方向とする。＋Ｚ方向は光学モジュール１１の被写体側である。−Ｚ方向は光学モジュール１１の反被写体側、すなわち、像側である。また、方位、線、及び面のうちのいずれかと他のいずれかとの位置関係において、「平行」は、両者がどこまで延長しても全く交わらない状態のみならず、実質的に平行である状態を含む。また、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者が互いに９０度で交わる状態のみならず、実質的に垂直である状態及び実質的に直交する状態を含む。つまり、「平行」、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者の位置関係に本開示の主旨を逸脱しない程度の角度ずれがある状態を含む。

＜１．振れ補正機能付き光学ユニットの概要＞
図１は、本開示の実施形態に係る振れ補正機能付き光学ユニット１の概略斜視図である。図２は、本開示の実施形態に係る振れ補正機能付き光学ユニット１の分解斜視図である。図１および図２に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット１は、可動体１０と、固定体２０と、支持部３０とを有する。振れ補正機能付き光学ユニット１は、トップカバー４０を更に有する。可動体１０は、固定体２０に対して動く。

（１−１．可動体）
図３は、本開示の実施形態に係る可動体１０の分解斜視図である。図１から図３に示すように、可動体１０は、光学モジュール１１を有する。本実施形態では、光学モジュール１１は、Ｚ方向からの平面視において外形が矩形状である。

光学モジュール１１は、いずれもＸ方向に平行である第１モジュール外面１１ａと第２モジュール外面１１ｂとを有する。第１モジュール外面１１ａと第２モジュール外面１１ｂとは、互いにＹ方向に間隔をあけて対向する。第２モジュール外面１１ｂは、第１モジュール外面１１ａに対して＋Ｙ方向に位置する。光学モジュール１１は、いずれもＹ方向に平行である第３モジュール外面１１ｃと第４モジュール外面１１ｄとを有する。第３モジュール外面１１ｃと第４モジュール外面１１ｄとは、互いにＸ方向に間隔をあけて対向する。第４モジュール外面１１ｄは、第３モジュール外面１１ｃに対して＋Ｘ方向に位置する。なお、光学モジュール１１の形状は、Ｚ方向からの平面視において、円形状等の他の形状であってもよい。

光学モジュール１１は、少なくとも１つの光学素子と、撮像素子とを有する。光学素子にはレンズが含まれ、光学モジュール１１は少なくとも１つのレンズを有する。撮像素子は、例えばＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサであってよい。光学モジュール１１は、光学素子を駆動する機構を有してもよい。光学モジュール１１の−Ｚ方向の端部からは、モジュール用フレキシブルプリント基板１１１が引き出される。モジュール用フレキシブルプリント基板１１１を用いて、撮像素子への電力の供給、撮像素子への信号の入力、および、撮像素子からの信号の出力が行われる。

図２および図３に示すように、可動体１０はホルダ１２を有する。ホルダ１２は、光学モジュール１１の径方向外方に配置される。ホルダ１２は、光学モジュール１１を保持する。本実施形態においては、ホルダ１２は樹脂で構成される。ただし、ホルダ１２は樹脂以外の素材で構成されてもよい。ホルダ１２は、Ｚ方向からの平面視において、矩形状の枠体である。ホルダ１２は、光学モジュール１１の外周を囲む。

詳細には、ホルダ１２は、いずれもＸ方向に平行である第１ホルダ板状部１２ａと第２ホルダ板状部１２ｂとを有する。第１ホルダ板状部１２ａと第２ホルダ板状部１２ｂとは、互いにＹ方向に間隔をあけて対向する。第２ホルダ板状部１２ｂは、第１ホルダ板状部１２ａに対して＋Ｙ方向に位置する。ホルダ１２は、いずれもＹ方向に平行である第３ホルダ板状部１２ｃと第４ホルダ板状部１２ｄとを有する。第３ホルダ板状部１２ｃと第４ホルダ板状部１２ｄとは、互いにＸ方向に間隔をあけて対向する。第４ホルダ板状部１２ｄは、第３ホルダ板状部１２ｃに対して＋Ｘ方向に配置される。

ホルダ１２が光学モジュール１１を保持した状態において、第１モジュール外面１１ａと第１ホルダ板状部１２ａの径方向内方の面とが対向する。また、第２モジュール外面１１ｂと第２ホルダ板状部１２ｂの径方向内方の面とが対向する。また、第３モジュール外面１１ｃと第３ホルダ板状部１２ｃの径方向内方の面とが対向する。また、第４モジュール外面１１ｄと第４ホルダ板状部１２ｄの径方向内方の面とが対向する。

なお、ホルダ１２の形状は、例えば光学モジュール１１の形状等に合わせて変更されてよい。また、光学モジュール１１は、ホルダ１２に固定される。光学モジュール１１は、例えば接着剤又は圧入等により、ホルダ１２に固定されてよい。光学モジュール１１とホルダ１２とが接着剤により固定される場合には、各モジュール外面１１ａ〜１１ｄと、各ホルダ板状部１２ａ〜１２ｄとの径方向間に接着剤が介在してよい。

（１−２．固定体）
図４は、本開示の実施形態に係る固定体２０の分解斜視図である。固定体２０は、光学モジュール１１の光軸ＯＡを基準とした径方向において、可動体１０より外方に配置される。図４に示すように、固定体２０は、固定枠体２１と、ボトムカバー２２とを有する。

本実施形態において、固定枠体２１は樹脂で構成される。ただし、固定枠体２１は、樹脂以外の素材で構成されてもよい。固定枠体２１は、Ｚ方向からの平面視において矩形状である。詳細には、固定枠体２１は、いずれもＸ方向に平行である第１固定枠体板状部２１ａと第２固定枠体板状部２１ｂとを有する。第１固定枠体板状部２１ａと第２固定枠体板状部２１ｂとは、互いにＹ方向に間隔をあけて対向する。第２固定枠体板状部２１ｂは、第１固定枠体板状部２１ａに対して＋Ｙ方向に位置する。固定枠体２１は、いずれもＹ方向に平行である第３固定枠体板状部２１ｃと第４固定枠体板状部２１ｄとを有する。第３固定枠体板状部２１ｃと第４固定枠体板状部２１ｄとは、互いにＸ方向に間隔をあけて対向する。第４固定枠体板状部２１ｄは、第３固定枠体板状部２１ｃに対して＋Ｘ方向に配置される。なお、第４固定枠体板状部２１ｄの−Ｚ方向の端面には、＋Ｚ方向に凹む切欠き２１１が設けられる。モジュール用フレキシブルプリント基板１１１は、固定枠体２１の内部から切欠き２１１を通って外部に引き出される。

可動体１０が固定枠体２１の径方向内方に配置された状態においては、第１ホルダ板状部１２ａが第１固定枠体板状部２１ａに、第２ホルダ板状部１２ｂが第２固定枠体板状部２１ｂに、第３ホルダ板状部１２ｃが第３固定枠体板状部２１ｃに、第４ホルダ板状部１２ｄが第４固定枠体板状部２１ｄに、それぞれ径方向に間隔をあけて対向する。

ボトムカバー２２は、Ｚ方向からの平面視において矩形状の板状体である。ボトムカバー２２は、例えば樹脂で構成される。ただし、ボトムカバー２２は別の素材で構成されてよい。ボトムカバー２２は、固定枠体２１の−Ｚ方向の端面に固定される。ボトムカバー２２の固定手法は、例えば接着又はねじ止め等であってよい。ボトムカバー２２は、Ｚ方向において、可動体１０と間隔をあけて配置される。

なお、本実施形態では、固定枠体２１とボトムカバー２２とは別部材であるが、両者は単一部材であってもよい。すなわち、固定体２０は箱状であってもよい。固定枠体２１とボトムカバー２２とが別部材である場合において、固定枠体２１とボトムカバー２２とは、同じ素材で構成されてもよいが、別の素材で構成されてもよい。また、固定体２０は、固定枠体２１のみを有し、ボトムカバー２２を有さなくてもよい。

（１−３．支持部）
図５は、図１に示す振れ補正機能付き光学ユニット１のトップカバー４０を取り除いた概略平面図である。図５は、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって振れ補正機能付き光学ユニット１を見た図である。図５においては、フレキシブルプリント基板１１１、５４は省略されている。図２および図５に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット１は複数の支持部３０を有する。詳細には、振れ補正機能付き光学ユニット１は４つの支持部３０を有する。ただし、支持部３０の数は４つ以外であってよく、例えば３つ等であってもよい。

支持部３０は、可動体１０と固定体２０との径方向間に配置される。支持部３０は、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持する。詳細には、複数の支持部３０により、可動体１０は固定体２０に対して揺動可能に支持される。本実施形態では、４つの支持部３０により、可動体１０は固定体２０に対して揺動可能に支持される。

４つの支持部３０は、Ｚ方向からの平面視おいて矩形状の固定体２０の四隅に配置される。詳細には、４つの支持部３０は、固定枠体２１の四隅に配置される。図４に示すように、固定枠体２１の四隅には、当該固定枠体２１の内面が径方向外方に凹む枠体凹部２１２が設けられる。各支持部３０は、各枠体凹部２１２に収容される。

複数の支持部３０には、第１の一対の支持部３０ａと、第２の一対の支持部３０ｂとが含まれる。第１の一対の支持部３０ａは、Ｚ方向からの平面視において、光軸ＯＡを通る第１軸Ｊ１上で互いに対向する。詳細には、第１の一対の支持部３０ａは、可動体１０を挟んで対向する。第２の一対の支持部３０ｂは、Ｚ方向からの平面視において、第２軸Ｊ２上で互いに対向する。第２軸Ｊ２は、光軸ＯＡ上で第１軸Ｊ１と交差する。詳細には、第２の一対の支持部３０ｂは、可動体１０を挟んで対向する。なお、本実施形態では、第１軸Ｊ１と第２軸Ｊ２とは直交する。ただし、第１軸Ｊ１と第２軸Ｊ２とは直交しなくてもよい。

４つの支持部３０により支持される可動体１０は、第１軸Ｊ１回りに回転可能である。また、可動体１０は、第２軸Ｊ２回りに回転可能である。支持部３０の更なる詳細構成、および、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能とする揺動機構の詳細については後述する。

（１−４．トップカバー）
トップカバー４０は、固定体２０の＋Ｚ方向の端面上に配置される。トップカバー４０
は、固定体２０に固定される。このため、トップカバー４０も固定体２０の一部と見なしてもよい。トップカバー４０の固定手法は、例えば接着又はねじ止め等であってよい。本実施形態では、トップカバー４０は枠体状であり、トップカバー４０が固定体２０に取り付けられた状態で、可動体１０の一部がトップカバー４０より＋Ｚ方向に突出する。トップカバー４０は、可動体１０が揺動した場合にも接触しない形状およびサイズとされている。

トップカバー４０は、例えば樹脂で構成される。ただし、トップカバー４０は別の素材で構成されてよい。トップカバー４０は、固定体２０を構成する固定枠体２１およびボトムカバー２２と同じ素材で構成されてもよいが、別の素材で構成されてもよい。また、振れ補正機能付き光学ユニット１は、トップカバー４０を有さなくてもよい。

（１−５．駆動機構）
図５に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット１は、可動体１０を揺動させる駆動機構５０を有する。駆動機構５０は、磁気駆動機構である。駆動機構５０は、磁石５１とコイル５２との組を２組有する。本実施形態では、図３および図５に示すように、磁石５１は、ホルダ１２に保持される。図４に示すように、コイル５２は、固定枠体２１に保持される。ただし、磁石５１が固定枠体２１に保持され、コイル５２がホルダ１２に保持される構成としてもよい。

詳細には、第２ホルダ板状部１２ｂは、径方向外方の面に−Ｙ方向に凹む溝部１２１を有する。第３ホルダ板状部１２ｃは、径方向外方の面に＋Ｘ方向に凹む溝部１２１を有する。各溝部１２１に、矩形板状の磁石５１が配置される。なお、本実施形態では、図５に示すように、好ましい形態として、磁石５１とホルダ１２との径方向間に、ヨーク５３が配置される。また、第２固定枠体板状部２１ｂおよび第３固定枠体板状部２１ｃは、それぞれ、径方向に貫通するコイル用貫通孔２１３を有する。各コイル用貫通孔２１３内にコイル５２が配置される。詳細には、コイル５２は、第２固定枠体板状部２１ｂおよび第３固定枠体板状部２１ｃの径方向外方の面に沿って配置されるコイル用フレキシブルプリント基板５４に支持される。コイル用フレキシブルプリント基板５４は、固定枠体２１に保持される。

第２ホルダ板状部１２ｂに保持される磁石５１と、第２固定枠体板状部２１ｂのコイル用貫通孔２１３内に配置されるコイル５２とが一つの組をなす。第３ホルダ板状部１２ｃに保持される磁石５１と、第３固定枠体板状部２１ｃのコイル用貫通孔２１３内に配置されるコイル５２とがもう一つの組をなす。Ｚ方向からの平面視において矩形状である振れ補正機能付き光学ユニット１は、Ｘ方向に平行な２つの辺のうちの一方の辺と、Ｙ方向に平行な２つの辺のうちの一方の辺とのそれぞれに、磁石５１とコイル５２の組を有する。

各磁石５１は、径方向外方の面の磁極がＺ方向の中央位置を境界として異なる構成である。また、各コイル５２は空芯コイルである。各コイル５２において、＋Ｚ方向および−Ｚ方向に配置される長辺が有効辺として利用される。各コイル５２への電力の供給は、コイル用フレキシブルプリント基板５４を利用して行われる。

なお、磁石５１とコイル５２の組の配置の仕方は、別の構成としてもよい。例えば、Ｚ方向からの平面視において矩形状である振れ補正機能付き光学ユニット１の４つの辺のそれぞれに、磁石５１とコイル５２の組が配置される構成としてもよい。すなわち、磁石５１とコイル５２との組が４組配置されてもよい。

駆動機構５０の駆動により、可動体１０を第１軸Ｊ１回りと第２軸Ｊ２回りとに回転させることができる。振れ補正機能付き光学ユニット１においては、当該回転を利用して可動体１０を揺動させることができる。すなわち、振れ補正機能付き光学ユニット１は、光学モジュール１１の振れを補正する振れ補正機能付きである。詳細には、振れ補正機能付き光学ユニット１は、第１軸Ｊ１回りの振れ補正と、第２軸Ｊ２回りの振れ補正とを行うことができる。換言すると、振れ補正機能付き光学ユニット１は、ピッチング方向の振れ補正と、ヨーイング方向の振れ補正とを行うことができる。

なお、振れ補正機能付き光学ユニット１は、例えば、カメラ付き携帯電話機、ドライブレコーダ等の撮影機器、アクションカメラ、又は、ウェアラブルカメラ等の光学機器に搭載される。これらの光学機器では、撮影時に光学モジュール１１が傾いて撮影画像が乱れることがある。振れ補正機能付き光学ユニット１は、このような撮影画像の乱れを回避するために、ジャイロスコープ等の検出手段で検出された加速度、角速度、および、振れ量等に基づいて、光学モジュール１１の傾きを補正する。なお、アクションカメラは、例えばヘルメット、自転車、ラジコンヘリコプター等の移動体に搭載される。

＜２．支持部の詳細＞
図６は、図５に示す第１軸Ｊ１の位置で切った振れ補正機能付き光学ユニット１の概略縦断面図である。図６においては、断面の一部が示されている。図２および図６に示すように、支持部３０は、揺動支持部材３１と弾性部材３２とを有する。なお、本実施形態では、上述のように振れ補正機能付き光学ユニット１は４つの支持部３０を有する。これら４つの支持部３０の構成は同様である。すなわち、各支持部３０は、いずれも、揺動支持部材３１と弾性部材３２とを有する。

本実施形態において、揺動支持部材３１は、径方向からの平面視において矩形状である。揺動支持部材３１は、ホルダ１２と同様に樹脂で構成される。ただし、揺動支持部材３１は樹脂以外の素材で構成されてもよい。揺動支持部材３１を構成する樹脂は、ホルダ１２を構成する樹脂と同じ素材であってもよいが、異なる素材であってもよい。本実施形態では、揺動支持部材３１は、固定体２０の底面に支持されるが、固定体２０の底面に支持されなくてもよい。詳細には、揺動支持部材３１は、枠体凹部２１２を構成する−Ｚ方向に位置する底壁に支持されている。

揺動支持部材３１の径方向の一方の面は、ホルダ１２と対向し、一部がホルダ１２と接触する。揺動支持部材３１の径方向の他方の面には、径方向内方に凹む弾性部材収容部３１１が設けられる。揺動支持部材３１は、弾性部材収容部３１１に弾性部材３２を収容して保持する。すなわち、弾性部材３２は、揺動支持部材３１に固定される。

弾性部材３２は、揺動支持部材３１と固定体２０との径方向間に配置される。詳細には、弾性部材３２は、揺動支持部材３１と固定枠体２１との径方向間に配置される。弾性部材３２は、径方向に弾性力を付与する。支持部３０が弾性部材３２を有することにより、弾性力を利用して可動体１０を固定体２０に対して浮いた状態で支持することができる。弾性部材３２は、例えば樹脂で構成されてよい。弾性部材３２は、例えば、板バネ又はコイルバネ等であってよい。本実施形態では、弾性部材３２は板バネである。

固定枠体２１の径方向内方の面には、弾性部材３２と径方向に対向する位置に凹面２１４が設けられる。凹面２１４は径方向外方に凹む。凹面２１４は、例えば半球面状である。弾性部材３２の固定枠体２１と径方向に対向する面には、凹面２１４と接触する凸面３２１が設けられる。凸面３２１は、径方向外方に凸となる。凸面３２１は、例えば半球面状である。凸面３２１は、例えば、弾性部材３２の表面にボールを溶接又は接着して形成することができる。ただし、凸面３２１は、例えば、弾性部材３２の表面に一体的に形成した凸部の表面であってもよい。この変形例において、弾性部材３２と、弾性部材３２の表面に形成した凸部とは単一の部材である。凸面３２１は、弾性部材３２の弾性力により、固定体２０の凹面２１４には、嵌り込んだ状態を維持する。

なお、本実施形態では、固定枠体２１に凹面２１４を設け、弾性部材３２に凸面３２１を設ける構成としたが、凹面および凸面が設けられる部材は本実施形態とは反対でもよい。すなわち、固定枠体２１に凸面が設けられ、弾性部材３２に凹面が設けられる構成としてもよい。

詳細には、第１の一対の支持部３０ａが有する弾性部材３２は、第１軸Ｊ１に沿う方向に弾性力を付与する。第２の一対の支持部３０ｂが有する弾性部材３２は、第２軸Ｊ２に沿う方向に弾性力を付与する。第１の一対の支持部３０ａが有する弾性部材３２の凸面３２１と接触する凹面２１４は、第１軸Ｊ１上に位置する。第２の一対の支持部３０ｂが有する弾性部材３２の凸面３２１と接触する凹面２１４は、第２軸Ｊ２上に位置する。なお、第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２は揺動中心Ｏを通る。揺動中心Ｏは、例えば可動体１０の重心であってよいが、重心からずれた位置であってもよい。

本実施形態によれば、４つの弾性部材３２によって可動体１０の揺動中心Ｏに向かう力を可動体１０に与えることができ、可動体１０の揺動中心Ｏの位置を安定させることができる。なお、弾性部材３２が弾性力を付与する方向は、径方向でなくてもよい。例えば、第１の一対の支持部３０ａが有する弾性部材３２が弾性力を付与する方向を径方向に対して＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に傾け、第２の一対の支持部３０ｂが有する弾性部材３２が弾性力を付与する方向を第１の一対の支持部３０ａの場合とＺ方向に反対に傾けた方向としてもよい。第１の一対の支持部３０ａが有する弾性部材３２の弾性力と、第２の一対の支持部３０ｂが有する弾性部材３２の弾性力とを合わせて、結果的に揺動中心Ｏに向かう力が発生する構成であればよい。

＜３．揺動機構の詳細＞
可動体１０と支持部３０とは、或いは、支持部３０と固定体２０とは、対になって可動体１０を固定体２０に対して揺動可能とする揺動機構６０を有する。図７は、図６に示す揺動機構６０の部分を拡大して示した模式図である。揺動機構６０は、凸球面形状部６１と、凹球面形状部６２とを有する。凹球面形状部６２は、凸球面形状部６１よりも曲率半径が大きい。

本構成によれば、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２とのうちのいずれか一方を他方に対して接触させながら動かすことにより、可動体１０を固定体２０に対して揺動させることができる。すなわち、本構成によれば、凸の球面とボールとの組み合わせで揺動させる機構を用いることなく、可動体１０を固定体２０に対して揺動させることができる。また、本構成によれば、凸球面と凸球面とを組み合わせて揺動機構を形成する場合に比べて、構造が複雑になることを抑制することができる。また、本構成では、凹球面形状部６２の曲率半径が凸球面形状部６１の曲率半径より大きいために、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２との接触面積を小さくして、可動体１０を動かす際の駆動トルクを低減することができる。

本実施形態では、図５および図６に示すように、可動体１０と支持部３０とが、対になって揺動機構６０を有する。可動体１０と支持部３０とのうち、一方に凸球面形状部６１が設けられ、他方に凹球面形状部６２が設けられる。例えば、揺動支持部材３１は、凹球面形状部６２或いは凸球面形状部を有し、可動体１０の凸球面形状部６１或いは凹球面形状部と接触する。本構成によれば、固定体２０が揺動機構６０を構成しないために、支持部３０を固定体２０に対して位置決めし易く、可動体１０を安定して揺動させることができる。

なお、本実施形態では、可動体１０がホルダ１２を有する。このために、ホルダ１２が凸球面形状部６１或いは凹球面形状部を有する。本構成によれば、凸球面形状部６１或いは凹球面形状部を有するホルダ１２を光学モジュール１１に後付けすることができ、例えば設計の自由度が向上する。なお、ホルダ１２をなくして、光学モジュール１１に凸球面形状部或いは凹球面形状部を設ける構成としてもよい。

詳細には、本実施形態では、可動体１０が、径方向外方に向けて凸となる凸球面形状部６１を有する。より詳細には、図３、図６および図７に示すように、ホルダ１２が凸球面形状部６１を有する。図３に示すように、ホルダ１２は、四隅の径方向外面に凸球面形状部６１を有する。

また、本実施形態では、図２、図６および図７に示すように、揺動支持部材３１が径方向に向けて凹む凹球面形状部６２を有する。凹球面形状部６２は、揺動支持部材３１の径方向の２つの面のうち、ホルダ１２に対向する側の面に設けられる。揺動支持部材３１のホルダ１２に対向する面全体が凹球面形状部６２である。図６に示すように、凹球面形状部６２は、可動体１０の揺動中心Ｏを中心とする球面ＳＳの一部分を転写した形状である。なお、図５に示すように、４つの支持部３０が有する各揺動支持部材３１の凹球面形状部６２は、同じ球面ＳＳの一部分を各支持部３０が配置される位置に応じて転写した形状である。

本実施形態によれば、可動体１０が有する凸球面形状部６１を揺動支持部材３１が有する凹球面形状６２に接触した状態で滑らせることができる。本実施形態では、凸球面形状部６１に比べて凹球面形状部６２の曲率半径が大きく、図７に示すように、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２とは点接触する。詳細には、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２とは１点で接触する。これによれば、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２との接触面積が小さいために、可動体１０を動かす際の駆動トルクを低減することができる。ただし、接触点の数は複数であってもよい。

なお、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２との径方向間には、摩擦を低下する目的でグリスが介在されてもよい。このような意味で、凸球面形状部６１と凹球面形状部６２との接触は、直接的な接触と間接的な接触とのうちのいずれであってもよい。また、凸球面形状部６１および凹球面形状部６２のうち少なくとも一方には、滑り性を良くするコーティング層、又は、耐摩耗性を向上するコーティング層が設けられてよい。

振れ補正機能付き光学ユニット１においては、例えば駆動機構５０が駆動して可動体１０を第１軸Ｊ１回りに回転させようとした場合、揺動機構６０は、次のように作用する。可動体１０に第１軸Ｊ１回りに回転する力が与えられると、第１の一対の支持部３０ａが有する各凹球面形状部６２と対向する凸球面形状部６１は、Ｚ方向の位置をほぼ一定に保って、凹球面形状部６２に対して接触した状態で第１軸Ｊ１を中心として回転する。この回転に合わせて、第２の一対の支持部３０ｂが有する各凹球面形状部６２と対向する凸球面形状部６１は、凹球面形状部６２に対して接触した状態で滑りながらＺ方向の位置を変化させる。すなわち、駆動機構５０により特定の駆動力が与えられることにより、揺動機構６０の作用として、可動体１０を第１軸Ｊ１回りに揺動させることができる。

また、振れ補正機能付き光学ユニット１においては、例えば駆動機構５０が駆動して可動体１０を第２軸Ｊ２回りに回転させようとした場合、揺動機構６０は、次のように作用する。可動体１０に第２軸Ｊ２回りに回転する力が与えられると、第２の一対の支持部３０ｂが有する各凹球面形状部６２と対向する凸球面形状部６１は、Ｚ方向の位置をほぼ一定に保って、凹球面形状部６２に対して接触した状態で第２軸Ｊ２を中心として回転する。この回転に合わせて、第１の一対の支持部３０ａが有する各凹球面形状部６２と対向する凸球面形状部６１は、凹球面形状部６２に対して接触した状態で滑りながらＺ方向の位置を変化させる。すなわち、駆動機構５０により特定の駆動力が与えられることにより、揺動機構６０の作用として、可動体１０を第２軸Ｊ２回りに揺動させることができる。

なお、振れ補正機能付き光学ユニット１においては、可動体１０の光軸ＯＡを中心とした回転を抑制する構成が設けられてよい。すなわち、可動体１０のローリング方向の揺動を抑制する構成が設けられてよい。ローリング方向の揺動を抑制する構成として、例えば、固定体２０と可動体１０とのうちの一方に突起を設けて、可動体１０が光軸ＯＡを中心として回転しようとした場合に、当該突起が他方に接触して回転を邪魔する構成が挙げられる。ただし、可動体１０をローリング方向へ揺動させる駆動機構を追加して、可動体１０を積極的にローリング方向へ揺動させる構成としてもよい。

また、以上では、可動体１０が、第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２の２軸回りで揺動することを例示した。ただし、可動体１０がいずれの軸回りで揺動するかは、駆動機構５０によって可動体１０に与える駆動力の調整により変更可能である。すなわち、可動体１０は、例えば、揺動中心Ｏを通るＸ軸およびＹ軸の２軸回りで揺動することとしてもよい。また、支持部３０は、必ずしも光軸ＯＡを中心とした周方向に９０°間隔で４つ配列される必要はない。支持部３０は、例えば、光軸ＯＡを中心とした周方向に１２０°間隔で３つ配列される構成等としてもよい。

＜４．変形例＞
（４−１．第１変形例）
図８は、第１変形例の揺動機構６０Ａを示す模式図である。第１変形例においては、ホルダ１２Ａの四隅に、揺動支持部材３１Ａが有する凹球面形状部６２Ａより曲率半径が小さい凸球面形状部６１Ａを有するホルダ凸部１２２が複数設けられる。本変形例では、ホルダ凸部１２２の数は３つであるが、この数は変更されてよい。

本変形例では、ホルダ凸部１２２とホルダ１２とは単一部材である。すなわち、ホルダ凸部１２２はホルダ１２に一体的に形成される。ただし、凸球面形状部６１Ａは、ホルダ１２とは別部材をホルダ１２に固着して形成してもよい。例えば、ホルダ１２の径方向外面に球体を固着して凸球面形状部６１Ａが形成されてもよい。

第１変形例においては、凹球面形状部６２Ａは、複数箇所で凸球面形状部６１Ａと点接触する。これによれば、凸球面形状部６１Ａと凹球面形状部６２Ａとの接触面積を減らして駆動トルクの低減を図りつつ、可動体１０を支持する力を高めることができる。

（４−２．第２変形例）
図９は、第２変形例の振れ補正機能付き光学ユニット１Ｂの構成を示す概略縦断面図である。図９は、図６と同様の位置で切った縦断面図である。本変形例でも、可動体１０Ｂと支持部３０Ｂとが、対になって揺動機構６０Ｂを有する。本変形例では、可動体１０Ｂが、径方向内方に向けて凹む凹球面形状部６２Ｂを有する。詳細には、凹球面形状部６２Ｂは、ホルダ１２Ｂに設けられる。より詳細には、凹球面形状部６２Ｂは、矩形枠体状のホルダ１２Ｂの四隅に設けられる。なお、凹球面形状部６２Ｂは、光学モジュール１１Ｂに設けられてよい。この場合には、可動体１０Ｂは、ホルダ１２Ｂを有しなくてよい。

本変形例においても、可動体１０Ｂを固定体２０Ｂに対して揺動可能に支持する支持部３０Ｂは、固定体２０Ｂの四隅に配置される。支持部３０Ｂは、揺動支持部材３１Ｂと、揺動支持部材３１Ｂに保持され、径方向に弾性力を付与する弾性部材３２Ｂとを有する。揺動支持部材３１Ｂは、径方向内方に向けて凸となる凸球面形状部６１Ｂを有する。揺動支持部材３１Ｂのホルダ１２Ｂと対向する面の全体に凸球面形状部６１Ｂが形成される。

本変形例によれば、可動体１０Ｂが有する凹球面形状部６２Ｂを揺動支持部材３１Ｂが有する凸球面形状部６１Ｂに接触させながら滑らせて、可動体１０Ｂを揺動することができる。凸球面形状部６１Ｂに比べて凹球面形状部６２Ｂの曲率半径が大きいために、凸球面形状部６１Ｂと凹球面形状部６２Ｂとの接触面積を小さくして、可動体１０Ｂを動かす際の駆動トルクを低減することができる。

（４−３．第３変形例）
図１０は、第３変形例の振れ補正機能付き光学ユニット１Ｃの構成を示す概略縦断面図である。図１０は、図６と同様の位置で切った縦断面図である。本変形例では、支持部３０Ｃと固定体２０Ｃとが、対になって揺動機構６０Ｃを有する。支持部３０Ｃは、可動体１０Ｃとともに固定体２０Ｃに対して揺動する。本構成よれば、可動体１０Ｃを固定体２０Ｃに対して揺動して光学モジュール１１Ｃの振れを補正する振れ補正機能付き光学ユニット１Ｃの構造を簡易な構成とすることができる。

本変形例では、可動体１０Ｃが有する矩形枠体状のホルダ１２Ｃに、支持部３０Ｃが固定される。支持部３０Ｃは、例えば、ホルダ１２Ｃの四隅に配置される。支持部３０Ｃは、弾性部材３２Ｃと凸球面形状部６１Ｃとを有する。弾性部材３２Ｃは、可動体１０Ｃに固定される。

詳細には、弾性部材３２Ｃはホルダ１２Ｃに固定される。なお、弾性部材３２Ｃは、光学モジュール１１Ｃに固定されてもよい。この場合には、可動体１０Ｃは、ホルダ１２Ｃを有さない構成としてよい。弾性部材３２Ｃは、径方向に弾性力を付与する。弾性部材３２Ｃは、例えば板バネ又はコイルバネである。本変形例では、弾性部材３２Ｃは板バネである。

凸球面形状部６１Ｃは、弾性部材３２Ｃに設けられる。凸球面形状部６１Ｃは、径方向外方に向けて凸である。本変形例では、弾性部材３２Ｃが、径方向外方に向けて凸となる弾性部材凸部３２２を有する。凸球面形状部６１Ｃは、弾性部材凸部３２２に含まれる。弾性部材凸部３２２と弾性部材３２Ｃとは、単一部材であっても、別部材であってもよい。

固定体２０Ｃは、径方向外方に向けて凹む凹球面形状部６２Ｂを有する。本変形例では、上述の実施形態と同様に、固定体２０Ｃは矩形枠体状の固定枠体２１Ｃを有する。凹球面形状部６２Ｃは、固定枠体２１Ｃの四隅の径方向内方の面に設けられる。凹球面形状部６２Ｃは、Ｚ方向において、例えば、固定枠体２１Ｃの＋Ｚ方向の端部から−Ｚ方向の端部に亘って設けられる。本変形例でも、凹球面形状部６２Ｃの曲率半径は、凸球面形状部６１Ｃの曲率半径よりも大きい。

本変形例によれば、可動体１０Ｃとともに動く支持部３０Ｃが有する凸球面形状部６１Ｃを、固定体２０Ｃに設けられる凹球面形状部６２Ｃに接触させながら滑らせて、可動体１０Ｃを固定体２０Ｃに対して揺動することができる。凸球面形状部６１Ｃに比べて凹球面形状部６２Ｃの曲率半径が大きいために、凸球面形状部６１Ｃと凹球面形状部６２Ｃとの接触面積を小さくして、可動体１０Ｃを動かす際の駆動トルクを低減することができる。また、本変形例では、上述の実施形態における揺動支持部材３１を省略することができ、振れ補正機能付き光学ユニット１Ｃの部品点数を減らすことができる。

＜５．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

本開示は、光学機器に広く利用することができる。

１、１Ｂ、１Ｃ・・・補正機能付き光学ユニット
１０、１０Ｂ、１０Ｃ・・・可動体
１１、１１Ｂ、１１Ｃ・・・光学モジュール
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・ホルダ
２０、２０Ｂ、２０Ｃ・・・固定体
３０、３０Ｂ、３０Ｃ・・・支持部
３１、３１Ａ、３１Ｂ・・・揺動支持部材
３２、３２Ｂ、３２Ｃ・・・弾性部材
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ・・・揺動機構
６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ・・・凸球面形状部
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ・・・凹球面形状部
ＯＡ・・・光軸

Claims (10)

1. 光学モジュールの振れを補正する振れ補正機能付き光学ユニットであって、
   前記光学モジュールを有する可動体と、
   前記光学モジュールの光軸を基準とした径方向において、前記可動体より外方に配置される固定体と、
   前記可動体と前記固定体との径方向間に配置され、前記可動体を前記固定体に対して揺動可能に支持する支持部と、
   を有し、
   前記可動体と前記支持部とは、或いは、前記支持部と前記固定体とは、対になって前記可動体を前記固定体に対して揺動可能とする揺動機構を有し、
   前記揺動機構は、
   凸球面形状部と、
   前記凸球面形状部よりも曲率半径が大きい凹球面形状部と、
   を有する、振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記可動体と前記支持部とは、対になって前記揺動機構を有し、
   前記可動体と前記支持部とのうち、一方に前記凸球面形状部が設けられ、他方に前記凹球面形状部が設けられる、請求項１に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
3. 前記支持部と前記固定体とは、対になって前記揺動機構を有し、
   前記支持部は、前記可動体とともに前記固定体に対して揺動する、請求項１に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
4. 前記凸球面形状部と前記凹球面形状部とは点接触する、請求項１から３のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
5. 前記凹球面形状部は、複数箇所で前記凸球面形状部と点接触する、請求項４に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
6. 前記支持部は、
   前記凹球面形状部或いは前記凸球面形状部を有し、前記可動体の前記凸球面形状部或いは前記凹球面形状部と接触する揺動支持部材と、
   前記揺動支持部材に固定され、前記揺動支持部材と前記固定体との径方向間に配置される弾性部材と、
   を有する、請求項２に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
7. 前記可動体は、径方向外方に向けて凸となる前記凸球面形状部を有し、
   前記揺動支持部材は、径方向外方に向けて凹む前記凹球面形状部を有する、請求項６に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
8. 前記可動体は、径方向内方に向けて凹む前記凹球面形状部を有し、
   前記揺動支持部材は、径方向内方に向けて凸となる前記凸球面形状部を有する、請求項６に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
9. 前記可動体は、前記光学モジュールの径方向外方に配置され、前記光学モジュールを保持するホルダを有し、
   前記ホルダは、前記凸球面形状部或いは前記凹球面形状部を有する、請求項６から８のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
10. 前記支持部は、
    前記可動体に固定される弾性部材と、
    前記弾性部材に設けられ、径方向外方に向けて凸となる前記凸球面形状部と、
    を有し、
    前記固定体は、径方向外方に向けて凹む前記凹球面形状部を有する、請求項３に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。

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