JP6873608B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents
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Description
揺動機構付きユニットを往復回転させることが望ましい。このようにすると、単相モータは、コギングトルクのリップルを超えるトルクを光学モジュールが搭載された揺動機構付きユニットに加える必要がない。従って、単相モータの省電力化を図ることができる。また、光学モジュールが搭載された揺動機構付きユニットに加わるコギングトルクを、揺動機構付きユニットを光軸周りの基準位置に復帰させる磁気バネとして利用することができる。従って、機械的バネを別途設ける必要がない。
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300を搭載した光学機器1000を模式的に示す説明図である。振れ補正機能付き光学ユニット300は、携帯端末、ドライブレコーダ、無人ヘリコプターに搭載される撮像装置等の光学機器1000に搭載される。振れ補正機能付き光学ユニット300は、光学モジュール1を備える。光学モジュール1の振れのうち、X軸周りの回転はピッチング(縦揺れ)に相当し、Y軸周りの回転はヨーイング(横揺れ)に相当し、Z軸周りの回転はローリングに相当する。
図2は振れ補正機能付き光学ユニット300の分解斜視図である。図3は振れ補正機能付き光学ユニット300の内部機構の分解斜視図である。また、図4は揺動機構付きユニット100、連結部材80、ローリング駆動機構70、および支持部材77の分解斜視図である。
には、揺動機構付きユニット100を覆うようにスペーサ171が保持される。スペーサ171と揺動機構付きユニット100との間にはカバーガラス172が配置される。
図5は揺動機構付きユニット100を被写体側からみたときの分解斜視図であり、図5(a)は揺動機構付きユニット100全体の分解斜視図、図5(b)は可動体10の分解斜視図である。また、図6は揺動機構付きユニット100の断面図である。図5(a)、図6に示すように、揺動機構付きユニット100は、支持体20と、光学モジュール1を備えた可動体10と、可動体10を支持体20に対して揺動可能に支持するジンバル機構30と、可動体10と支持体20との間に構成された揺動用駆動機構50とを有する。揺動用駆動機構50は、光軸Lに対して直交する2本の軸線(第1軸線L1および第2軸線L2)周りに可動体10を揺動させる。
続される。フレキシブル配線基板18、19は、フレキシブル配線基板18の先端部に実装されたコネクタを介してフレキシブル配線基板353と接続される。
図1に示す光学機器1000がピッチング方向およびヨーイング方向に振れると、かかる振れはジャイロスコープ187によって検出され、かかる検出結果に基づいて、揺動用駆動機構50が制御される。すなわち、ジャイロスコープ187で検出した振れを打ち消すような駆動電流をコイル56に供給する。その結果、可動体10は、第1軸線L1周りに振れとは反対方向に揺動するとともに、第2軸線L2周りに振れとは反対方向に揺動し、ピッチング方向およびヨーイング方向の振れが補正される。
図7はローリング駆動機構70の分解斜視図であり、図7(a)はローリング駆動機構70全体の分解斜視図、図7(b)はステータ71の分解斜視図である。また、図8はローリング補正用駆動機構の断面図であり、図8(a)はローリング駆動機構70のYZ断面図、図8(b)はおよびローリング駆動機構70のXY断面図である。ローリング駆動機構70は、揺動用駆動機構50による揺動方向と異なる方向へ揺動機構付きユニット100を回転させる。図4に示すように、振れ補正機能付き光学ユニット300において、揺動機構付きユニット100は、Z軸方向の一方側+Zに配置されたローリング駆動機構70のロータ74に連結部材80を介して支持される。ローリング駆動機構70は、図3に示すジャイロスコープ781での検出結果に基づいて、揺動機構付きユニット100全体を所定の角度範囲において光軸L周りの双方向に回転させ、ローリング補正を行う。
図9はローリング駆動機構70(単相モータ70A)の動作を示す説明図であり、図9(a)はロータ74が反時計周りCCWに回転する様子を示す説明図、図9(b)はロータ74が時計周りCWに回転する様子を示す説明図である。図10は単相モータ70A(ローリング駆動機構70)のコギングトルクを示す説明図である。図10(a)はロータ74の角度θとコギングトルクとの関係を示すグラフであり、図10(b)は図10(a)に示すグラフにおける方向の定義を示す説明図である。図10(a)に示すゴギングトルクは、図10(b)に示すように、ロータ74を角度θ、回転させた位置で保持したときにロータ74に作用するトルクであり、θについては、ロータ74を反時計周りの方向に回転させたときを+とし、ロータ74を時計周りに回転させたときを−とし、ゴギングトルクについては、ロータ74を反時計周りに回転させる方向を+とし、ロータ74を時
計周りに回転させる方向を−としてある。
(±6°)の範囲で回転させればよい。従って、本形態の単相モータ70A(ローリング駆動機構70)によれば、振れ補正機能付き光学ユニット300のローリング補正を行う際、安定点を中心として隣り合う2つのコギングトルクのピーク点により挟まれた角度範囲内でロータ74を回転させ、光学モジュール1を搭載した揺動機構付きユニット100を往復回転させることができる。
図11は揺動機構付きユニット100、連結部材80、ローリング駆動機構70、および支持部材77を組み立てた組立体200の斜視図である。なお、図11において、フレキシブル配線基板18、19の図示を省略している。図12は揺動機構付きユニット100、連結部材80、ローリング駆動機構70、および支持部材77を像側からみた分解斜視図である。振れ補正機能付き光学ユニット300は、光学モジュール1を搭載した揺動機構付きユニット100の光軸L周りの回転範囲を規制するストッパ機構90を有する。上述したように、揺動機構付きユニット100は、連結部材80を介して単相モータ70A(ローリング駆動機構70)の回転軸745(ロータ74)に固定され、回転軸745(ロータ74)と一体に回転する。一方、単相モータ70A(ローリング駆動機構70)のステータ71は軸受ホルダ79を介して支持部材77に固定され、支持部材77はユニットケース310に固定される。ストッパ機構90は、支持部材77と連結部材80との間に構成される。
の先端に対してX軸方向の他方側−Xに位置する第2縁部942を備える。
以上のように、本形態の振れ補正機能付き光学ユニット300は、揺動機構付きユニット100とローリング駆動機構70の回転軸745とを連結する連結部材80と、ローリング駆動機構70を支持する支持部材77と、を有し、支持部材77と連結部材80との間に、当接部91と位置規制部92によるストッパ機構90が構成される。このようにすると、外部から加わった力により光学モジュール1が過度に回転することを防止できる。また、当接部91と位置規制部92は、光学モジュール1を備える揺動機構付きユニット100、ローリング駆動機構70、連結部材80、および支持部材77を組み立てた組立体200の状態でストッパ機構90として機能する。従って、これらの機構をユニットケース310内に組み込む前に、組立体200の状態で検査を行って不良品を排除できる。
方向)およびY軸方向(第2方向)であり、支持部材77は、ローリング駆動機構70のX軸方向(第1方向)の両側に位置する側板部772、773、およびY軸方向(第2方向)の一方側+Yに位置する側板部774を備える。そして、これら3枚の側板部のうち、当接部91に対応する位置に設けられた側板部774に位置規制部92が設けられている。このようにすると、ローリング駆動機構70の外周側に位置する側板部774を利用してストッパ機構90が構成される。従って、ストッパ機構90を開放された位置に設けることができるので、組み立て作業および調整作業が容易である。また、ローリング駆動機構70を保護する側板部772、773、774のうちの1枚を利用してストッパ機構90を構成することができる。側板部772、773、774は平板状であるため、ユニットケース310などの他部材に対する取付部として利用することができる。なお、側板部774でなく側板部772、773のどちらかを当接部91に対応する位置に配置して位置規制部92を形成してもよい。また、側板部772、773、774のうちで位置規制部92が設けられていない側板部を省略してもよい。
とができる。従って、機械的バネを別途設ける必要がない。
(1)図14はストッパ機構の変形例1、2の説明図である。上記形態では、当接部91が凸部(棒状部材)であり、位置規制部92が切り欠きであったが、図14(a)に示す変形例1のストッパ機構90Aは、連結部材80Aに設けられた当接部91Aが切り欠きであり、側板部774Aに設けられた位置規制部92Aが凸部である。位置規制部92が凸部である場合、凸部の幅方向の両側の側面921A、922Aが、それぞれ、当接部91A(切り欠き)の幅方向の両側の縁911A、912Aと当接して連結部材80Aの回転範囲を規制する。また、図14(b)に示す変形例2のストッパ機構90Bのように、当接部91Bとして、連結部材80Bの回転方向に離れた2箇所に設けられた棒状部材などの凸部911B、912Bを用いてもよい。
224…凸部、240…開口部、241…底板部、242…側板部、261…突出部、300…補正機能付き光学ユニット、310…ユニットケース、320…第1ケース部材、321…固定孔、330…第2ケース部材、331…固定孔、340…ねじ、350…制御部、351…第1基板、352…第2基板、353…フレキシブル配線基板、381、382、383、384…角部、385…連結部、386…蛇行部、701、702…軸受、703…止め輪、720…突極、721…腕部、722…先端部、725…円環部、730…コイル線、740…ロータケース、742…端板部、743…胴部、745…回転軸、750…露出部分、751…着磁面、760…角度位置検出センサ、771…底板部、772、773、774、774A…側板部、775…連結板部、776…固定孔、777…縁部、779…ねじ、781…ジャイロスコープ、791…円筒部、792…フランジ部、811…底板部、812…枠部、911A、912A…縁、911B、912B…凸部、921A、922A…側面、941…第1縁部、942…第2縁部、1000…光学機器、L…光軸、L1…第1軸線、L2…第2軸線、CW…時計回り方向、CCW…反時計回り方向
Claims (11)
- 揺動可能に支持される光学モジュール、および、前記光学モジュールを揺動させる揺動用駆動機構を備える揺動機構付きユニットと、
前記揺動機構付きユニットを前記揺動用駆動機構による揺動方向と異なる方向へ回転させる磁気駆動機構を備えるローリング駆動機構と、
前記揺動機構付きユニットと前記ローリング駆動機構の回転軸とを連結する連結部材と、
前記ローリング駆動機構を支持する支持部材と、を有し、
前記連結部材は、前記揺動機構付きユニットと一体に回転する当接部を備え、
前記支持部材は、前記当接部の回転範囲を規制する位置規制部を備え、
前記当接部が回転した際、前記当接部が前記位置規制部に当接することにより、前記当接部の回転範囲が規制されることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記回転軸の軸線方向と直交する2方向を第1方向および第2方向とするとき、
前記支持部材は、前記ローリング駆動機構の前記第1方向の両側、および前記第2方向の両側の少なくとも1方向に位置する少なくとも1枚の側板部を備え、
前記当接部に対応する位置に設けられた前記側板部に前記位置規制部が設けら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。 - 前記側板部は平板状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。
- 前記当接部は、前記連結部材に設けられた凸部であり、
前記位置規制部は、前記側板部の縁に設けられた切り欠きであ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。 - 前記揺動機構付きユニットを制御する制御部を有し、
前記ローリング駆動機構に対して前記回転軸の軸線方向の一方側に前記揺動機構付きユニットが位置し、他方側に前記制御部が位置し、
前記揺動機構付きユニットと前記制御部は、フレキシブル配線基板を介して接続されることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記当接部における前記位置規制部と当接する部位、および、前記位置規制部における前記当接部と当接する部位の少なくとも一方は、樹脂からなることを特徴とする請求項1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。
- 前記磁気駆動機構は単相モータであ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。
- 前記単相モータは、複数のコギングトルクのピーク点のうち、安定点を中心として隣り合う2つのコギングトルクのピーク点により挟まれた角度範囲内で前記揺動機構付きユニットを往復回転させ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。
- 前記当接部と前記位置規制部で規定される前記揺動機構付きユニットの可動範囲は、前記2つのコギングトルクのピーク点により挟まれた角度範囲より狭いことを特徴とする請求項8に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
- 前記連結部材は、前記回転軸が挿入される孔または凹部を備え、
前記孔または凹部の内周面に開口するねじ孔に取り付けられたねじにより、前記回転軸に前記連結部材が固定されることを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。 - 前記揺動機構付きユニット、前記連結部材、前記ローリング駆動機構、および前記支持部材を収容するユニットケースを有し、
前記ローリング駆動機構、前記揺動機構付きユニット、前記連結部材、前記支持部材を組み立てた組立体は、前記支持部材を介して前記ユニットケースに固定されることを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
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