JP6709071B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ジンバル機構によって可動体を揺動可能に支持する振れ補正機能付き光学ユニットに関する。

従来から、撮影用の光学モジュールが搭載された各種の光学ユニットが用いられている。かかる光学ユニットは、手振れや振動による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振れ補正用駆動機構を備える。また、かかる光学ユニットは、光学モジュールを搭載した可動体を固定体に対して揺動可能に支持するための支持機構として、可動体と固定体の間に配置したジンバル機構を備える。特許文献１には、この種のジンバル機構を備える振れ補正機能付き光学ユニットが開示されている。

特開２０１５−６４５０１号公報

特許文献１のジンバル機構は、矩形枠状のジンバルばね（可動枠）と、ジンバルばねを支持する揺動支持部を備える。ジンバルばねの対角位置に設けられた２組の揺動支持部のうち、１組は固定体に設けられ、もう１組は可動体に設けられる。ジンバルばねには揺動支持部によって支持される支点部が設けられ、支点部と支点部を繋ぐ連結部には蛇行部が設けられる。

ジンバルばね（可動枠）に蛇行部を設けたことにより、ジンバルばねは平面方向のばね性だけでなく、平面方向と直交する方向のばね性を持つようになっている。しかしながら、振れ補正機能付き光学ユニットの用途によっては、蛇行部のばね性が大きすぎると望ましくない場合がある。例えば、外部衝撃が加わった場合の可動体の移動量を小さくしたい場合がある。しかしながら、このような要望に対応する形状のジンバルばねは提案されていない。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、可動枠を用いた支持機構によって可動体を支持する振れ補正機能付き光学ユニットにおいて、外部衝撃による可動体の移動量を少なくすることにある。

上記の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、可動体および固定体と、前記可動体を互いに交差する第１軸線および第２軸線回りに揺動可能に支持する支持機構と、前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、を有し、前記支持機構は、可動枠と、前記可動枠を支持する複数の揺動支持部とを備え、前記複数の揺動支持部のうちの一部は前記固定体に設けられ、前記一部以外は前記可動体に設けられ、前記可動枠は、１枚の板状ばね、または、複数枚の前記板状ばねが前記第１軸線および前記第２軸線と直交する第１方向に重なった積層体であって、前記板状ばねは、前記揺動支持部と接する支点部と、前記支点部と前記支点部とを繋ぐ連結部とを備え、前記連結部は前記支点部よりも内周側に位置する蛇行部または湾曲部を備え、前記蛇行部または前記湾曲部は、前記板状ばねの１枚当たりの前記第１方向の厚さよりも、前記第１方向と直交し且つ前記蛇行部の蛇行経路または前記湾曲部の湾曲経路と直交する第２方向の厚さの方が大きく、前記連結部は、前記蛇行部と、前記蛇行部と前記支点部とを繋ぐ直線部と備え、前記蛇行部は、外周側に凸となる第１湾曲部と、前記第１湾曲部の周方向の一方側で内周側に凸となる第２湾曲部と、前記第１湾曲部の周方向の他方側で内周側に凸となる第３湾曲部と、を備え、前記第２湾曲部および前記第３湾曲部は、前記直線部と繋がり、前記蛇行部の前記第２方向の厚さは、前記直線部の前記第２方向の厚さよりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、可動体を揺動可能に支持する支持機構が可動枠を備えており、可動枠は、１枚の板状ばね、または、複数枚の前記板状ばねが重なった積層体であって、板状ばねは、揺動支持部によって支持される支点部と、支点部よりも内周側に位置する蛇行部または湾曲部を備える。このため、可動枠は、板状ばねを含む平面方向のばね性を有するので、外部衝撃による装置の破損を防止できる。その一方で、本発明では、蛇行部または湾曲部の剛性を高めた形状を採用している。具体的には、第１軸線および第２軸線と直交する方向を第１方向、第１方向と直交し且つ蛇行部の蛇行経路または湾曲部の湾曲経路と直交する方向を第２方向とするとき、第１方向の厚さ（板状ばねを含む平面と直交する方向の厚さ）よりも第２方向の厚さ（第１方向に見た場合の蛇行部または湾曲部の太さ）の方が大きい断面形状を採用している。このような形状は、蛇行部または湾曲部に平面方向のばね性を持たせつつ、蛇行部または湾曲部の剛性を適度に高めることができる。従って、外部衝撃による可動体の移動量を少なくすることができる。また、このようにすると、湾曲形状よりもばね性を大きくすることができる。また、蛇行回数が少ないので、ばね性が過度に大きくなることを抑制できる。従って、外部衝撃による装置の破損を防止しつつ、外部衝撃等による可動体の移動量を少なくすることができる。また、このようにすると、蛇行部の剛性を適度に高めつつ、直線部の配置スペースを小さくすることができる。従って、蛇行部の剛性を適度に高めつつ、装置全体の小型化を図ることができる。

本発明において、前記可動枠は前記積層体であり、前記複数枚の前記板状ばねの一部または全体が前記支点部で接合されている構成を採用できる。このようにすると、板状ばねの製造方法等により、板状ばねの板厚方向の寸法を自由に設定できない場合でも、板状ばねを積層することによって求める断面形状を実現できる。また、荷重がかかる箇所である支点部で接合すれば、剛性を高めることができる。

本発明において、前記複数枚の前記板状ばねのそれぞれは、前記蛇行部の前記第２方向の厚さが、前記蛇行部の前記第１方向の厚さの２倍以上であることが望ましい。このようにすると、板状ばねを１枚で用いる場合においても蛇行部または湾曲部の剛性を適度に高めることができ、２枚で用いる場合はさらに剛性を高めることができる。

例えば、前記複数枚の前記板状ばねが、前記第１方向に重なる第１板状ばね、第２板状ばね、第３板状ばねを含む場合には、前記第１板状ばねと前記第２板状ばねは前記支点部で接合され、前記第３板状ばねは、前記支点部の周方向の両側で前記第２板状ばねと接合されている構成を採用できる。このように、支点部およびその近傍で板状ばねを接合すれば、荷重がかかる箇所およびその近傍で接合されるので、剛性を高めることができる。また、２枚の板状ばねを重ねて支点部で接合した可動枠にもう１枚の板状ばねを追加で接合することにより、板状ばねが２枚の場合よりも剛性を高めることができる。

この場合に、前記第３板状ばねは、前記第２板状ばねと接合される薄肉部を備えることが望ましい。このようにすると、レーザ溶接により接合する場合に、高出力で溶接を行わ
なくても確実な接合を行うことができる。

本発明において、前記第３板状ばねは、前記連結部の外周縁を前記第１板状ばねおよび前記第２板状ばねよりも内側に切り欠いた外側切り欠き部を備えることが望ましい。また、前記第３板状ばねは、前記連結部の外周縁を前記第１板状ばねおよび前記第２板状ばねよりも外側に切り欠いた内側切り欠き部を備えることが望ましい。このような切り欠き部を形成すると、可動体の揺動時に可動枠が傾いた場合に、可動枠と揺動支持部との接点から離れた位置にある第３板状ばねが周囲の部品と接触するおそれが少ない。

本発明において、前記可動体は、光学モジュールと、前記光学モジュールの外周側に位置する壁部を備え、前記壁部は周方向に離間した複数の位置に設けられ、前記壁部に前記振れ補正用駆動機構のコイルが固定され、前記可動枠は、前記蛇行部または前記湾曲部が前記壁部の内周側に位置し、前記支点部が周方向に隣り合う前記壁部の間に配置されることが望ましい。このように、蛇行部または湾曲部をコイル固定用の壁部の内周側に通し、支点部は周方向に隣り合う壁部の間に配置する場合、可動枠は蛇行部または湾曲部が内周側に凹んだ形状となる。従って、壁部およびコイルを内周側に配置できる。また、支点部の外周側に壁部を配置するスペースを確保する必要がない。従って、装置全体を小型化できる。

本発明によれば、可動体を揺動可能に支持する支持機構が可動枠を備えており、可動枠は、１枚の板状ばね、または、複数枚の前記板状ばねが前記第１軸線および前記第２軸線と直交する第１方向に重なった積層体であって、前記板状ばねは、支点部と支点部の間に蛇行部または湾曲部を備える。そして、蛇行部または湾曲部は、第１軸線および第２軸線と直交する方向を第１方向、第１方向と直交し且つ蛇行部の蛇行経路または湾曲部の湾曲経路と直交する方向を第２方向とするとき、板状ばねの１枚当たりの第１方向の厚さ（板状ばねを含む平面と直交する方向の厚さ）よりも第２方向の厚さ（第１方向に見た場合の蛇行部または湾曲部の太さ）の方が大きい。このような断面形状により、蛇行部または湾曲部に平面方向のばね性を持たせつつ、蛇行部または湾曲部の剛性を適度に高めることができる。従って、外部衝撃による装置の破損を防止でき、且つ、外部衝撃による可動体の移動量が過度に大きくなることを抑制できる。

本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニットを物体側および像側から見た斜視図である。 図１の振れ補正機能付き光学ユニットを物体側から見た分解斜視図である。 図１の振れ補正機能付き光学ユニットの断面斜視図である。 第１ケースおよび光学モジュールを取り外した振れ補正機能付き光学ユニットの平面図、および揺動支持部の部分断面図である。 可動枠の斜視図および断面斜視図である。 可動枠の分解斜視図である。

（全体構成）
以下に、図面を参照して、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１の実施の形態を説明する。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１の可動体１０が揺動していない状態で、可動体１０に搭載される光学モジュール２の光軸Ｌに沿う方向である。また、−Ｚ方向が光軸Ｌ方向の像側、＋Ｚ方向が光軸Ｌ方
向の物体側（被写体側）である。

図１（ａ）は振れ補正機能付き光学ユニット１を物体側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は像側から見た斜視図である。図２は振れ補正機能付き光学ユニット１を物体側から見た分解斜視図である。図３は振れ補正機能付き光学ユニット１の断面斜視図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面斜視図である。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、撮影時に振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生することを回避するため、振れ補正機能付き光学ユニット１を駆動して振れを補正する。

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、可動体１０を固定体２０に対して揺動可能に支持する支持機構であるジンバル機構３０と、可動体１０を固定体２０に対して相対変位させる磁気駆動力を発生させる振れ補正用駆動機構５０と、可動体１０と固定体２０とを接続するバネ部材７０と、フレキシブル配線基板８０を備える。振れ補正機能付き光学ユニット１は、フレキシブル配線基板８０を介して、振れ補正用駆動機構５０に給電する。振れ補正機能付き光学ユニット１を搭載する光学機器の本体側に設けられた上位の制御装置は、光学機器に振れが発生したときに振れを検出するジャイロスコープ（振れ検出センサ）の出力に基づいて振れ補正用駆動機構５０を駆動して可動体１０を揺動させ、振れ補正を行う。

可動体１０は、ジンバル機構３０により、光軸Ｌと交差する第１軸線Ｒ１回りに揺動可能に支持されているとともに、光軸Ｌおよび第１軸線Ｒ１と交差する第２軸線Ｒ２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２０の対角方向であり、光軸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）
固定体２０は、Ｚ軸方向に見た場合に略正方形の外形をした第１ケース２１０と、第１ケース２１０に対して−Ｚ方向側から組み付けられる第２ケース２５０を備える。第１ケース２１０は、溶接等により第２ケース２５０と固定される。第１ケース２１０は、可動体１０の周りを囲む角筒状の胴部２１１と、胴部２１１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２１２を備える。端板部２１２の中央には窓２１４が形成されている。胴部２１１は、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各方向に位置する側板部２１６を備える。

第２ケース２５０は、矩形枠状の第１部材２５１と、第１部材２５１の＋Ｚ方向側に取り付けられる矩形枠状の第２部材２５２の２部材によって構成される。第２ケース２５０の内周側には、可動体１０と固定体２０とを接続するバネ部材７０が取り付けられる。第２部材２５２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２５４、２５５を備える。側壁部２５４、２５５には、ジンバル機構３０の第１揺動支持部３６を構成する第１接点バネ保持部３１が形成されている。

（可動体）
可動体１０は、光学モジュール２と、光学モジュール２を保持するホルダ４０と、光学モジュール２の＋Ｚ方向側の端部に固定されたウェイト１１と、ホルダ４０の−Ｚ方向の端部に取り付けられる枠状のストッパー４９を備える。ストッパー４９は、可動体１０が揺動する際に固定体２０の第２ケース２５０の内周面と当接して可動体１０の揺動範囲を規制する。図３に示すように、光学モジュール２は、光学素子としてのレンズユニットを保持する円柱状の上部モジュール２Ａを備える。上部モジュール２Ａの＋Ｚ方向側の端部
からは円柱状のレンズホルダ４が突出する。ウェイト１１は非磁性の金属からなり、レンズホルダ４の外周側および＋Ｚ方向側を囲むように取り付けられる。

ホルダ４０は、Ｚ軸方向に見た場合の平面形状が略正方形である枠部４１を備える。枠部４１の中央には光学モジュール２を配置するための円形の保持孔４２（図３参照）が形成されている。枠部４１は、保持孔４２の外周側を囲む４箇所で＋Ｚ方向に立ち上がる壁部４４を備える。壁部４４は、枠部４１の各側端縁の中央でＸ軸方向もしくはＹ軸方向に直線状に延在する。４箇所の壁部４４は、それぞれ、保持孔４２とは反対側を向く外側面に形成されたコイル保持部４５を備える。コイル保持部４５は矩形の凸部であり、磁気駆動機構５１のコイル５３が取り付けられる。図３に示すように、コイル保持部４５は、コイル５３の中央から磁石５２の側に突出しており、磁石５２と対向する。振動等によって可動体１０がＸ軸方向もしくはＹ軸方向に変位する際、コイル保持部４５が磁石５２と当接して可動体１０の移動範囲を規制する。

枠部４１には、コイル５３に対する給電用のフレキシブル配線基板８０が取り付けられる。フレキシブル配線基板８０は、４箇所の壁部４４の内周側に沿って延在する矩形枠部分８１と、矩形枠部分８１の内周縁から保持孔４２を通って−Ｚ方向に引き出される帯状の引き回し部８２を備える。

枠部４１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４６（図２参照）が設けられている。可動体１０を固定体２０に対して組み付けると、第２ケース２５０の第１軸線Ｒ１上の対角位置に設けられた側壁部２５４、２５５が切り欠き部４６に配置される。従って、側壁部２５４、２５５に設けられた第１接点バネ保持部３１が枠部４１の第１軸線Ｒ１上の対角位置に配置される。また、枠部４１の第２軸線Ｒ２上の対角位置には、ジンバル機構３０の第２揺動支持部３７を構成する第２接点バネ保持部３２が形成されている。

枠部４１の外周面の−Ｚ方向側の部分には、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側を向く各面の中央に固定用凸部４８（図２参照）が形成されている。固定用凸部４８はＺ軸方向に直線状に延びており、バネ部材７０を係合する係合部として機能する。また、枠部４１の−Ｚ方向の端部にはストッパー４９が取り付けられている。

（バネ部材）
バネ部材７０は、固定体２０の−Ｚ方向の端部に配置され、固定体２０と可動体１０とを接続する。振れ補正用駆動機構５０が駆動されていない静止状態にあるときの可動体１０の姿勢は、バネ部材７０によって定まる。図２に示すように、バネ部材７０は、金属板を加工した矩形枠状の板バネである。バネ部材７０は、その外周部に設けられた固定体側連結部７１が第２ケース２５０の第１部材２５１に固定されることにより、固定体２０に接続される。また、バネ部材７０の内周部には枠状の可動体側連結部７２が設けられ、可動体側連結部７２はアーム部７３によって固定体側連結部と繋がっている。可動体１０を固定体２０に組み付けると、可動体側連結部７２に設けられた凹部７５と可動体１０の外周面に設けられた固定用凸部４８とが係合する。この係合箇所を接着剤で固定することにより、バネ部材７０と可動体１０とが接続される。

（振れ補正用駆動機構）
図４（ａ）は第１ケース２１０および光学モジュール２を取り外した振れ補正機能付き光学ユニットの平面図であり、図４（ｂ）は第２揺動支持部３７の部分断面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。振れ補正用駆動機構５０は、固定体２０と可動体１０の間に設けられた４組の磁気駆動機構５１を備える。各磁気駆動機構５１は、磁石５２とコイル５３を備える。コイル５３は空芯コイルであり、可動体１０の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向
側の側面、ならびに可動体１０の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側の側面に保持される。磁石５２は、第１ケース２１０の胴部２１１において、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側の各方向に位置する側板部２１６（図２参照）の内面に保持される。従って、可動体１０と第１ケース２１０の胴部２１１との間では、＋Ｘ方向側、−Ｘ方向側、＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側のいずれにおいても、磁石５２とコイル５３とが対向する。

磁石５２は、胴部２１１に接する外面側と、コイル５３に面する内面側が異なる極に着磁されている。また、磁石５２は光軸Ｌ方向（すなわち、Ｚ軸方向）に２分割され、内面側の磁極が分割位置を境にして異なるように着磁されている。このため、コイル５３は、上下の長辺部分が有効辺として利用される。４つの磁石は、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。第１ケース２１０は磁性材料から構成されており、磁石５２に対するヨークとして機能する。

図４（ａ）に示すように、可動体１０の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側に位置する２組の磁石５２およびコイル５３からなる２組の磁気駆動機構５１は、通電時にＸ軸周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。従って、これら２組の磁気駆動機構５１のコイル５３に通電することにより、ピッチング（縦揺れ）方向の振れ補正を行うことができる。また、可動体１０の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側に位置する２組の磁石５２とコイル５３からなる２組の磁気駆動機構５１は、通電時にＹ軸周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。従って、これら２組の磁気駆動機構５１のコイル５３に通電することにより、ヨーイング（横揺れ）方向の振れ補正を行うことができる。

（ジンバル機構）
ジンバル機構３０は、第２ケース２５０とホルダ４０との間に構成されている。ジンバル機構３０は、可動体１０を固定体２０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３６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３７と、第１揺動支持部３６および第２揺動支持部３７によって支持される可動枠６０を備える。

図５（ａ）は可動枠６０の斜視図であり、図５（ｂ）は可動枠６０の断面斜視図である。可動枠６０は概略矩形状のジンバルばねである。可動枠６０は、光軸Ｌ回りの４か所に設けられた支点部６１と、光軸Ｌ回りで隣り合う支点部６１を繋ぐ連結部６２を備える。各支点部６１の内側面には溶接等によって金属製の球体３８が固定されている。この球体３８によって、各支点部６１に可動枠６０の中心を向く半球状の凸面が設けられている。連結部６２は、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向に延在する蛇行部６３を備えており、光軸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３６は、固定体２０の第２ケース２５０に設けられた第１接点バネ保持部３１と、第１接点バネ保持部３１に保持される第１接点バネ３３を備える。第１接点バネ３３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３６は、第１軸線Ｒ１方向の対角位置に設けられた支点部６１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３３を介して可動枠６０を支持する。

第２揺動支持部３７は、可動体１０のホルダ４０に設けられた第２接点バネ保持部３２と、第２接点バネ保持部３２に保持される第２接点バネ３４を備える。図４（ｂ）に示すように、第２接点バネ３４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３３と同一形状である。第２揺動支持部３７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３４を介して可動枠６０を支持する。

第１揺動支持部３６の第１接点バネ３３および第２揺動支持部３７の第２接点バネ３４は、それぞれ、支点部６１に溶接された球体３８に接触する半球状の接点部３５（図４（ｂ）参照）を備える。可動枠６０は、光軸Ｌ回りの４か所に設けられた支点部６１に接合された球体３８と、第１接点バネ３３および第２接点バネ３４の半球状の接点部３５とが点接触することによって支持される。従って、可動枠６０は、光軸Ｌ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。

（可動枠）
可動枠６０は、第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃを光軸Ｌ方向（Ｚ軸方向）に積層した積層体であり、レーザ溶接により接合されている。これら３枚の板状ばねは光軸Ｌ方向を板厚方向とする枠状の板ばねであり、その板厚は同一である。第１板状ばね６０Ａと第２板状ばね６０Ｂは支点部６１で接合されており、第１板状ばね６０Ａと第２板状ばね６０Ｂの接合箇所に球体３８が接合されている。また、第３板状ばね６０Ｃは、支点部６１の周方向の両側で第２板状ばね６２Ｂと接合されている。第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃはエッチング加工により形成されている。なお、これらをプレス加工により形成してもよい。

図６は可動枠６０の分解斜視図である。図５、図６に示すように、第１板状ばね６０Ａは、球体３８が接合される支点部６１Ａを４箇所に備えており、光軸Ｌ周りで隣り合う支点部６１Ａを繋ぐ連結部６２Ａには蛇行部６３Ａが形成されている。支点部６１Ａの周方向の中央には半円形の薄肉部６４Ａが形成され、薄肉部６４Ａの中央には半円形の切り欠き部６５Ａが形成されている。薄肉部６４Ａおよび切り欠き部６５Ａは、支点部６１Ａの内周側の縁に設けられている。同様に、第２板状ばね６０Ｂは、球体３８が接合される支点部６１Ｂを４箇所に備えており、光軸Ｌ周りで隣り合う支点部６１Ｂを繋ぐ連結部６２Ｂには蛇行部６３Ｂが形成されている。支点部６１Ｂには、半円形の薄肉部６４Ｂおよび薄肉部６４Ｂの中央に位置する半円形の切り欠き部６５Ｂが形成されている。

図５（ｂ）に示すように、支点部６１において、薄肉部６４Ａ、６４ＢはＺ軸方向（光軸Ｌ方向）に当接する。第１板状ばね６０Ａと第２板状ばね６０Ｂは、薄肉部６４Ａ、６４Ｂがレーザ溶接により接合されることによって４箇所で接合されている。球体３８は、薄肉部６４Ａ、６４Ｂをレーザ溶接により接合する際、同時に薄肉部６４Ａ、６４Ｂの内周側の端面に溶接される。

第３板状ばね６０Ｃは、第２板状ばね６０Ｂの支点部６１Ｂと重なる支点部６１Ｃを４箇所に備えており、光軸Ｌ周りで隣り合う支点部６１Ｃを繋ぐ連結部６２Ｃには蛇行部６３Ｃが形成されている。各支点部６１Ｃの周方向の両側には薄肉部６４Ｃが形成され、薄肉部６４Ｃの中央に切り欠き部６５Ｃが形成されている。薄肉部６４Ｃおよび切り欠き部６５Ｃは、支点部６１Ｃと連結部６２Ｃとを繋ぐ角部の外周縁に位置する。第３板状ばね６０Ｃは、薄肉部６４Ｃがレーザ溶接によって第２板状ばね６０Ｂに溶接されている。

図５（ａ）に示すように、板状ばねの積層体である可動枠６０は、支点部６１と支点部６１を繋ぐ連結部６２の中央部が蛇行部６３となっており、蛇行部６３と支点部６１とを繋ぐ部分は径方向と平行に延びる直線部６６となっている。蛇行部６３は支点部６１よりも内周側に位置する。蛇行部６３は、外周側へ凸となる第１湾曲部６３１と、第１湾曲部６３１の周方向の一方側で内周側へ凸となる第２湾曲部６３２と、第１湾曲部６３１の周方向の他方側で内周側へ凸となる第３湾曲部６３３を備える。第２湾曲部６３２および第３湾曲部６３３は直線部６６と湾曲状に繋がっている。

ジンバル機構３０は、固定体２０に対して可動体１０を揺動可能に支持しており、可動
体１０は、可動枠６０の対角位置に設けられた一対の支点部６１を通る第１軸線Ｒ１と、第１軸線Ｒ１と直交し他の一対の支点部６１を通る第２軸線Ｒ２の２本の軸線周りに揺動可能に支持される。ここで、第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２と直交する方向を第１方向Ｑ１（図５（ａ）参照）とし、第１方向Ｑ１と直交し且つ蛇行部６３の蛇行経路Ｓ（図５（ｂ）参照）と直交する方向を第２方向Ｑ２（図５（ｂ）参照）とするとき、第１方向Ｑ１は可動枠６０を含む平面と直交する方向である。また、第２方向Ｑ２は、第１方向Ｑ１に見た場合の蛇行部６３の部材幅（太さ）方向である。可動体１０が揺動していない状態では、第１方向Ｑ１は光軸Ｌ方向すなわちＺ軸方向と一致する。

可動枠６０は、第１方向Ｑ１（すなわち、光軸Ｌ方向）に見た場合の連結部６２の部材幅（太さ）が一定でなく、直線部６６よりも蛇行部６３の方が太く形成されている。すなわち、直線部６６の外周縁には一定深さで内周側に切り欠いた外側切り欠き部６７が形成されている。このため、直線部６６は、外側切り欠き部６７の切り欠き量だけ蛇行部６３よりも細くなっている。蛇行部６３の部材幅を太くすることにより、蛇行部６３に適度な剛性を持たせ、ばね性が過度に大きくなることを抑制できる。蛇行部６３は第１湾曲部６３１、第２湾曲部６３２、および第３湾曲部６３３が繋がった形状であるが、これら３つの湾曲部のどの位置でも、第１方向Ｑ１に見た場合の部材幅（太さ）は同じである。

各板状ばねにおける蛇行部６３Ａ、蛇行部６３Ｂ、蛇行部６３Ｃは、各板状ばねの１枚当たりの第１方向Ｑ１の厚さｔ０（図５（ｂ）参照）よりも、第２方向Ｑ２の厚さｔ２（図５（ｂ）参照）の方が大きい断面形状である。さらには、蛇行部６３Ａ、蛇行部６３Ｂ、蛇行部６３Ｃの各々の第２方向Ｑ２の厚さｔ２は、第１方向Ｑ１の厚さｔ０の２倍以上の厚さであることが好ましい。なお、上述したように、可動枠６０は３枚の板状ばねの積層体であるため、積層体全体の第１方向Ｑ１の厚さｔ１は、第２方向Ｑ２の厚さｔ２よりも厚くなっている。積層体全体の第１方向Ｑ１の厚さｔ１が第２方向Ｑ２の厚さｔ２よりも厚くなっていることで、さらに蛇行部６３の剛性を高めることができる。従って、外部衝撃による可動体の移動量をさらに少なくすることができる。

図３、図４（ａ）に示すように、可動枠６０を第１揺動支持部３６および第２揺動支持部３７に組み付けると、蛇行部６３は光学モジュール２の上部モジュール２Ａ（図３参照）と壁部４４の間を通るように配置される。また、支点部６１は、周方向に隣り合う壁部４４の間の角度位置に位置し、支点部６１は壁部４４およびコイル５３よりも外周側に位置する。このように、可動枠６０は、蛇行部６３を形成した部分が内周側に凹んだ平面形状である。また、ホルダ４０には、周方向に隣り合う壁部４４の間に支点部６１を配置するスペースが確保されている。従って、壁部４４およびコイル５３を内周側に配置でき、コイル５３と対向する磁石５２についても内周側に配置できる。よって、装置全体を光軸Ｌと直交する方向で小型化できる。

可動枠６０は、上述したように、蛇行部６３と支点部６１を繋ぐ直線部６６を蛇行部６３よりも細くするにあたって、直線部６６の外周縁に外側切り欠き部６７を設けている。これにより、蛇行部６３の外周側に設けられた壁部４４およびコイル５３の配置スペースは、外側切り欠き部６７によって切り欠かれた領域分だけ広くなっている。従って、壁部４４のＸ軸方向もしくはＹ軸方向の長さを長くすることができ、コイル５３を大型化することができる。もしくは、壁部４４およびコイル５３を大型化する代わりに装置全体を小型化できる。

図５（ａ）に示すように、外側切り欠き部６７は、第１板状ばね６０Ａに設けられた外側切り欠き部６７Ａと、第２板状ばね６０Ｂに設けられた外側切り欠き部６７Ｂと、第３板状ばね６０Ｃに設けられた外側切り欠き部６７Ｃが重なった部分である。ここで、外側切り欠き部６７Ａ、６７Ｂは同一形状であるが、外側切り欠き部６７Ｃは外側切り欠き部
６７Ａ、６７Ｂよりも一回り大きく切り欠かれている。すなわち、第３板状ばね６０Ｃは、直線部６６の外周縁を第１板状ばね６０Ａおよび第２板状ばね６０Ｂよりも内側に切り欠いた外側切り欠き部６７Ｃを備える。また、第３板状ばね６０Ｃは、直線部６６の内周縁を第１板状ばね６０Ａおよび第２板状ばね６０Ｂよりも外側に切り欠いた内側切り欠き部６８Ｃを備える。

可動枠６０は、支点部６１に溶接された球体３８（すなわち、第１揺動支持部３６、第２揺動支持部３７との接点）から光軸Ｌ方向に最も離れた位置に第３板状ばね６０Ｃが設けられているため、可動体１０が揺動して可動枠６０が傾いた際に、第３板状ばね６０Ｃの移動量が第１板状ばね６０Ａおよび第２板状ばね６０Ｂよりも大きい。そこで、第３板状ばね６０Ｃの外周縁および内周縁を第１板状ばね６０Ａおよび第２板状ばね６０Ｂよりも大きく切り欠く（外側切り欠き部６７Ｃ、内側切り欠き部７８Ｃを設ける）ことにより、可動体１０の揺動時に可動枠６０が傾いた場合に、可動枠６０と周囲の部品（例えば、コイル５３や壁部４４）とが接触するおそれを少なくしている。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態の振れ補正機能付き光学ユニット１は、可動体１０を揺動可能に支持する支持機構であるジンバル機構３０の可動枠６０が、第１揺動支持部３６および第２揺動支持部３７によって支持される支点部６１よりも内周側に位置する蛇行部６３を備える。そして、可動枠６０を構成する第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃの蛇行部（蛇行部６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ）の断面形状として、第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２と直交する方向を第１方向Ｑ１、第１方向Ｑ１と直交し且つ蛇行部６３の蛇行経路Ｓと直交する方向を第２方向Ｑ２とするとき、各板状ばねの１枚当たりの第１方向Ｑ１の厚さｔ０よりも、第２方向Ｑ２の厚さｔ２の方が大きい断面形状を採用している。従って、蛇行部６３に平面方向のばね性を持たせつつ、蛇行部６３の剛性を適度に高めることができる。よって、外部衝撃による可動体１０の移動量を少なくすることができる。

本形態では、蛇行部６３が３つの湾曲部を備え、直線部６６と湾曲状に繋がっている。このように、蛇行回数が少なければ、スペース上の制約があっても蛇行部６３を太くすることができる。また、湾曲形状よりもばね性を大きくしつつ、ばね性が過度に大きくなることを抑制できる。従って、外部衝撃が加わった場合の可動体の移動量を少なくすることができる。

本形態では、蛇行部６３の第２方向Ｑ２の厚さは、直線部６６の第２方向Ｑ２の厚さよりも大きい。このようにすると、蛇行部６３の剛性を確保し、且つ、直線部６６の配置スペースを小さくすることができる。従って、外部衝撃が加わった場合の可動体の移動量を少なくするとともに、装置全体の小型化を図ることができる。

本形態では、可動枠６０は、第１方向Ｑ１すなわち光軸Ｌ方向に重なる複数枚の板状ばね（第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃ）を備える積層体であり、これら複数枚のうちの２枚（第１板状ばね６０Ａと第２板状ばね６０Ｂ）が支点部６１で接合され、他の１枚（第３板状ばね６０Ｃ）が支点部６１の周方向の両側で第２板状ばね６０Ｂと接合されている。本形態では、第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃをエッチング加工で製造しているため、幅寸法（太さ）とは無関係に第１方向の厚さｔ０（板厚）を大きくすることはできないが、複数枚の板状ばねを積層することにより、求める断面形状を実現できる。

本形態では、支点部６１およびその近傍で第１板状ばね６０Ａ、第２板状ばね６０Ｂ、第３板状ばね６０Ｃを接合するので、荷重がかかる箇所の近傍で接合される。従って、可
動枠６０の剛性を高めることができる。具体的には、第１板状ばね６０Ａと第２板状ばね６０Ｂの薄肉部６４Ａ、６４Ｂを重ねた箇所をレーザ溶接により接合し、第３板状ばね６０Ｃの薄肉部６４Ｃを支点部６１の周方向の両側で第２板状ばね６０Ｂにレーザ溶接により接合する。このように、薄肉部をレーザ溶接することにより、高出力で溶接を行わなくても確実に接合できる。

本形態では、支点部６１に溶接された球体３８から光軸Ｌ方向に最も離れた第３板状ばね６０Ｃに設けられた外側切り欠き部６７Ｃが、他の板状ばねに設けられた外側切り欠き部６７Ａ、６７Ｂよりも大きい。また、第３板状ばね６０Ｃに内側切り欠き部６８Ｃが設けられている。従って、可動体１０が揺動して可動枠６０が傾いた際に、第３板状ばね６０Ｃが他の板状ばねよりも大きく移動したとしても、第３板状ばね６０Ｃと周囲の部品（例えば、コイル５３や壁部４４）とが接触するおそれが少ない。

（変形例）
（１）上記形態は、可動枠６０として３枚の板状ばねを積層して接合した積層体を用いるものであったが、板状ばねの枚数は１枚であってもよい。この場合には、蛇行部の第２方向Ｑ２の厚さｔ２が第１方向Ｑ１の厚さｔ０よりも大きい１枚の板状ばねを用いるが、第２方向Ｑ２の厚さｔ２を第１方向Ｑ１の厚さｔ０の２倍以上にすることが望ましい。これにより、板状ばねを１枚で用いる場合においても剛性を高めることができる。また、板状ばねの枚数は２枚であってもよく、蛇行部の第２方向Ｑ２の厚さｔ２が板状ばねの１枚当たりの第１方向Ｑ１の厚さｔ０の２倍以上の板状ばねを２枚積層して接合したものを用いても良い。板状ばねの枚数増加により剛性を高めることができる。あるいは、板状ばねの枚数は４枚以上であってもよい。また、複数枚の板状ばねを積層する場合、板厚は同一でなくてもよい。

（２）上記形態は、蛇行部６３の形状として、３回湾曲する形状を採用するものであったが、蛇行部６３の形状を、可動枠の内周側に１回のみ湾曲する湾曲部に変えてもよい。この場合には、湾曲部の断面形状として、第１方向Ｑ１と直交し且つ湾曲部の湾曲経路と直交する方向を第２方向Ｑ２とし、板状ばねの１枚当たりの第１方向Ｑ１の厚さｔ０よりも第２方向Ｑ２の厚さｔ２の方が大きい断面形状を採用すればよい。

１…振れ補正機能付き光学ユニット、２…光学モジュール、２Ａ…上部モジュール、４…レンズホルダ、１０…可動体、１１…ウェイト、２０…固定体、３０…ジンバル機構、３１…第１接点バネ保持部、３２…第２接点バネ保持部、３３…第１接点バネ、３４…第２接点バネ、３５…接点部、３６…第１揺動支持部、３７…第２揺動支持部、３８…球体、４０…ホルダ、４１…枠部、４２…保持孔、４４…壁部、４５…コイル保持部、４６…切り欠き部、４８…固定用凸部、４９…ストッパー、５０…振れ補正用駆動機構、５１…磁気駆動機構、５２…磁石、５３…コイル、６０…可動枠、６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ…支点部、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ…連結部、６３、６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ…蛇行部、６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ…薄肉部、６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ…切り欠き部、６６…直線部、６７、６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ…外側切り欠き部、６８Ｃ…内側切り欠き部、７０…バネ部材、７１…固定体側連結部、７２…可動体側連結部、７３…アーム部、７５…凹部、８０…フレキシブル配線基板、８１…矩形枠部分、８２…引き回し部、２１０…第１ケース、２１１…胴部、２１２…端板部、２１４…窓、２１６…側板部、２５０…第２ケース、２５１…第１部材、２５２…第２部材、２５４、２５５…側壁部、６３１…第１湾曲部、６３２…第２湾曲部、６３３…第３湾曲部、Ｌ…光軸、Ｑ１…第１方向、Ｑ２…第２方向、Ｒ１…第１軸線、Ｒ２…第２軸線、Ｓ…蛇行経路、ｔ０…板状ばねの１枚当たりの第１方向の厚さ、ｔ１…積層体全体の第１方向の厚さ、ｔ２…第２方向の厚さ

Claims (8)

1. 可動体および固定体と、
   前記可動体を互いに交差する第１軸線および第２軸線回りに揺動可能に支持する支持機構と、
   前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、を有し、
   前記支持機構は、可動枠と、前記可動枠を支持する複数の揺動支持部とを備え、
   前記複数の揺動支持部のうちの一部は前記固定体に設けられ、前記一部以外は前記可動体に設けられ、
   前記可動枠は、１枚の板状ばね、または、複数枚の前記板状ばねが前記第１軸線および前記第２軸線と直交する第１方向に重なった積層体であって、
   前記板状ばねは、前記揺動支持部と接する支点部と、前記支点部と前記支点部とを繋ぐ連結部とを備え、前記連結部は前記支点部よりも内周側に位置する蛇行部または湾曲部を備え、
   前記蛇行部または前記湾曲部は、前記板状ばねの１枚当たりの前記第１方向の厚さよりも、前記第１方向と直交し且つ前記蛇行部の蛇行経路または前記湾曲部の湾曲経路と直交する第２方向の厚さの方が大きく、
   前記連結部は、前記蛇行部と、前記蛇行部と前記支点部とを繋ぐ直線部と備え、
   前記蛇行部は、外周側に凸となる第１湾曲部と、前記第１湾曲部の周方向の一方側で内周側に凸となる第２湾曲部と、前記第１湾曲部の周方向の他方側で内周側に凸となる第３湾曲部と、を備え、
   前記第２湾曲部および前記第３湾曲部は、前記直線部と繋がり、
   前記蛇行部の前記第２方向の厚さは、前記直線部の前記第２方向の厚さよりも大きいことを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記可動枠は前記積層体であり、前記複数枚の前記板状ばねの一部または全体が前記支点部で接合されてい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. 前記複数枚の前記板状ばねのそれぞれは、前記蛇行部の前記第２方向の厚さが、前記蛇行部の前記第１方向の厚さの２倍以上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. 前記複数枚の前記板状ばねは、前記第１方向に重なる第１板状ばね、第２板状ばね、第３板状ばねを含み、
   前記第１板状ばねと前記第２板状ばねは前記支点部で接合され、
   前記第３板状ばねは、前記支点部の周方向の両側で前記第２板状ばねと接合されていることを特徴とする請求項２または３に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
5. 前記第３板状ばねは、前記第２板状ばねと接合される薄肉部を備え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３板状ばねは、前記連結部の外周縁を前記第１板状ばねおよび前記第２板状ばねよりも内側に切り欠いた外側切り欠き部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
7. 前記第３板状ばねは、前記連結部の内周縁を前記第１板状ばねおよび前記第２板状ばねよりも外側に切り欠いた内側切り欠き部を備えることを特徴とする請求項４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. 前記可動体は、光学モジュールと、前記光学モジュールの外周側に位置する壁部を備え、
   前記壁部は周方向に離間した複数の位置に設けられ、前記壁部に前記振れ補正用駆動機構のコイルが固定され、
   前記可動枠は、前記蛇行部または前記湾曲部が前記壁部の内周側に位置し、前記支点部が周方向に隣り合う前記壁部の間に配置されることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。

Images