JP7034616B2 - 振れ補正機能付き光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、撮像モジュールを、揺動、回転させて撮像画像の振れ補正を行う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、撮像モジュール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、光学素子および撮像素子を備える撮像モジュールと、撮像モジュール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可動体を外周側から支持する固定体と、可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、撮像モジュールを、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、撮像モジュールに固定された揺動駆動用コイルと、固定体に固定されてコイルに対向する揺動駆動用磁石とを備える。

光学ユニットには、その用途により、撮像モジュールを光軸回りに回転させるローリング補正が必要とされる場合がある。特許文献２には、撮像モジュールを揺動させる振れ補正機能付光学ユニットの全体を回転体として、当該回転体を軸線回りに回転可能に支持するとともに、当該回転体をローリング用磁気駆動機構によって回転させるものが記載されている。

特開２０１５－６４５０１号公報 特開２０１５－８２０７２号公報

撮像モジュールを揺動させる振れ補正機能付光学ユニットの全体を回転体として当該回転体を回転駆動する場合には、回転体に揺動支持機構や揺動用磁気駆動機構が含まれるので、回転体の重量が嵩む。従って、ローリング補正時に回転体に発生するイナーシャが大きくなり追従性が悪化するなどで、ローリング補正を精度よく行うことが容易ではないという問題がある。また、ローリング用磁気駆動機構において、回転体を回転させるための消費電力が増加するという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ローリング補正時に回転駆動される回転体の重量を抑制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、光学素子および撮像素子を備える撮像モジュールと、前記撮像モジュールを支持する回転部材と、前記回転部材を前記撮像モジュールの光軸回りに回転可能に支持する回転支持機構と、前記回転支持機構を介して前記回転部材を支持する支持体と、前記回転部材を回転させるローリング用磁気駆動機構と、を備える可動体と、前記可動体を、予め設定した軸線と前記撮像モジュールの光軸とが一致する基準姿勢および当該軸線に対して当該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と、前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、を有し、前記ローリング用磁気駆動機構は、前記回転部材および前記支持体の一方に設けられたローリング駆動用コイルと、他方に設けられたローリング駆動用磁石と、を備え、前記ローリング駆動用コイルと前記ローリング駆動用磁石とは、前記光軸方向で対向し、前記回転部材は、前記撮像モジュールを反被写体側から支持し、前記支持体は、前記回転部材に前記反被写体側から対向する支持部を備え、前記ローリング駆動用コイルおよび前記ローリング駆動用磁石の一方は、前記回転部材に保持され、他方は前記支持部に保持され、前記ローリン
グ駆動用コイルおよび前記ローリング駆動用磁石は、前記光軸と直交する方向から見て前記回転支持機構と重なることを特徴とする。

本発明によれば、撮像モジュールおよび回転部材がローリング用磁気駆動機構により光軸回りに回転駆動される回転体を構成しており、撮像モジュールを揺動させるための揺動支持機構および揺動用磁気駆動機構は回転体に含まれていない。よって、揺動支持機構および揺動用磁気駆動機構を撮像モジュールと一体に回転させる場合と比較して、回転体の重量を抑制することが容易である。これにより、ローリング補正時に回転体に発生するイナーシャが大きくなることを抑制できるので、追従性が良くなりローリング補正を精度よく行うことが容易となる。また、回転体の重量が嵩むことを抑制できるので、ローリング用磁気駆動機構において、回転体を回転させるための消費電力を抑制することができる。この一方で、回転体（撮像モジュール）を備える可動体を、揺動支持機構を介して固定体に揺動可能に支持するとともに、当該可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構を備えるので、揺動補正を行うことができる。また、ローリング駆動用コイルとローリング駆動用磁石が光軸方向で対向するので、可動体が光軸と直交する方向で大型化することを抑制できる。

本発明において、前記ローリング駆動用磁石は、前記支持部の外周縁から内周側に向かって切り欠いた切欠き部に嵌め込まれており、前記ローリング駆動用コイルは、前記回転部材の前記反被写体側の端面に設けられたコイル固定部に固定されることが望ましい。また、本発明において、前記回転部材は、前記撮像モジュールを支持する台座本体と、前記台座本体の中心から前記反被写体側に突出する軸部と、を備え、前記回転支持機構は、前記支持部の中心に設けられた軸受保持孔に配置されて前記軸部が挿入される軸受部と、前記軸受部の外周側に配置される回転支持部と、を備え、前記回転支持部は、前記台座本体に設けられた台座側環状溝と、前記支持部における前記軸受保持孔の外周側に設けられて前記台座側環状溝と前記光軸方向に対向する支持部材側環状溝と、前記台座側環状溝と前記支持部材側環状溝の間に挿入される転動体と、を備え、前記コイル固定部は、前記台座側環状溝の外周側に設けられ、前記切欠き部は、前記支持部材側環状溝の外周側に設けられていることが望ましい。

本発明において、前記揺動用磁気駆動機構は、前記支持体および前記固定体の一方に設けられた揺動駆動用コイルと、他方に設けられた揺動駆動用磁石と、を有し、前記揺動駆動用コイルと前記揺動駆動用磁石とは、前記軸線と交差する方向で対向することが望ましい。このようにすれば、振れ補正機能付き光学ユニットが光軸方向で大型化することを抑制できる。

本発明において、前記揺動用磁気駆動機構は、前記ローリング用磁気駆動機構よりも被写体側に位置するものとすることができる。このようにすれば、揺動用磁気駆動機構とローリング用磁気駆動機構とを軸線方向で離間した位置に配置できる。

本発明において、揺動用磁気駆動機構を構成するためには、前記撮像モジュールは、前記光学素子を保持する鏡筒を備え、前記支持体は、前記鏡筒の外周側に位置する側壁部を備え、前記固定体は、前記鏡筒および前記側壁部の外周側に位置する筒部材を備え、前記揺動駆動用コイルおよび前記揺動駆動用磁石の一方は、前記側壁部に保持され、他方は前記筒部材に保持されているものとすることができる。

本発明において、前記固定体は、前記可動体が揺動したときに前記支持体に当接して当該可動体の揺動範囲を規定するストッパ部を備えることが望ましい。このようにすれば、可動体の揺動範囲を規定することができる。

本発明によれば、撮像モジュールおよび回転部材がローリング用磁気駆動機構により光
軸回りに回転駆動される回転体を構成している。回転体に、撮像モジュールを揺動させるための揺動支持機構および揺動用磁気駆動機構が含まれないので、回転体の重量を抑制できる。また、ローリング駆動用コイルとローリング駆動用磁石が光軸方向で対向するので、可動体が光軸と直交する方向で大型化することを抑制できる。

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の光学ユニットのＡ－Ａ線における断面図である。 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の光学ユニットを反被写体側から見た場合の分解斜視図である。 可動体を被写体側から見た場合の分解斜視図である。 可動体を反被写体側から見た場合の分解斜視図である。 撮像モジュール、回転台座、回転支持機構、および支持部材を被写体側から見た場合の分解斜視図である。 撮像モジュール、回転台座、回転支持機構、および支持部材を反被写体側から見た場合の分解斜視図である。 図１の光学ユニットを軸線と直交する平面で切断した場合の断面図である。

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。

（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４は図１の光学ユニットを反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、搭載する撮像モジュール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１に示すように、光学ユニット１は、撮像モジュール２を有する可動体３と、可動体３を揺動可能に支持する揺動支持機構４と、揺動支持機構４を介して可動体３を外周側から支持する固定体５とを備える。撮像モジュール２は、反被写体側から固定体５の内側に挿入されており、被写体側の端が固定体５から突出している。揺動支持機構４はジンバル機構である。揺動支持機構４は、可動体３を、予め定めた軸線Ｌと撮像モジュール２の光軸とが一致する基準姿勢および軸線Ｌに対して撮像モジュール２の光軸が傾斜する傾斜姿勢の間で揺動可能に支持する。

また、光学ユニット１は、図２に示すように、可動体３を揺動させる揺動用磁気駆動機構６を備える。揺動用磁気駆動機構６は、可動体３に保持された揺動駆動用コイル７と、固定体５に保持された揺動駆動用磁石８とを備える。揺動駆動用コイル７と揺動駆動用磁石８とは軸線Ｌと直交する光学ユニット１の径方向で対向する。

なお、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１の軸線Ｌ方向であり、可動体３が基準姿勢のときの撮像モジュール２の光軸方向である。＋Ｚ方向は光学ユニット１の被写体側であり、－Ｚ方向は光学ユニット１の反被写体側（像側）である。

（固定体）
図３および図４に示すように、固定体５は、Ｚ軸方向から見た場合に８角形をした筒部材１１と、筒部材１１の内側に固定された枠状部材１２と、を備える。筒部材１１は磁性材料から形成される。枠状部材１２は樹脂材料から形成される。

筒部材１１は、Ｘ軸方向に対向する側板１３、１４と、Ｙ軸方向に対向する側板１５、１６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１７とを備える。Ｘ軸方向に対向する側板１３、１４とＹ軸方向に対向する側板１５、１６の内周面には、それぞれ揺動駆動用磁石８が保持されている。各揺動駆動用磁石８はＺ軸方向で分極着磁されている。各揺動駆動用磁石８の着磁分極線８ａは軸線Ｌと直交する方向を周方向に延びる。揺動駆動用磁石８は接着剤により筒部材１１に固定されている。

枠状部材１２は、筒部材１１の下端部分に嵌合する８角形の枠部１８と、枠部１８における＋Ｘ方向および＋Ｙ方向の端部分、および、枠部１８における－Ｘ方向および－Ｙ方向の端部分から＋Ｚ方向に突出する一対の腕部１９を備える。一対の腕部１９の＋Ｚ方向の端部分には、それぞれ揺動支持機構４の第１揺動支持部２０が設けられている。揺動支持機構４の詳細は後述する。

（可動体）
図５は可動体３を被写体側から見た場合の分解斜視図である。図６は可動体３を反被写体側から見た場合の分解斜視図である。図７は撮像モジュール２、回転台座、回転支持機構、および支持部材を被写体側から見た場合の分解斜視図である。図８は撮像モジュール２、回転台座、回転支持機構、および支持部材を反被写体側から見た場合の分解斜視図である。

可動体３は、図２に示すように、撮像モジュール２と、撮像モジュール２を－Ｚ方向の側から支持する回転台座２５（回転部材）と、回転台座２５を軸線Ｌ回りに回転可能に支持する回転支持機構２６と、回転支持機構２６を介して回転台座２５を支持する支持体２７と、を備える。また、可動体３は、回転台座２５（撮像モジュール２）を回転させるローリング用磁気駆動機構２８を備える。ローリング用磁気駆動機構２８は、回転台座２５に固定されたローリング駆動用コイル２９と、支持体２７に固定されたローリング駆動用磁石３０と、を備える。

（撮像モジュール）
図２に示すように、撮像モジュール２は、レンズなどの光学素子３１と、光学素子３１の光軸上に配置された撮像素子３２と、光学素子３１および撮像素子３２を保持するハウジング３３とを備える。図７、図８に示すように、ハウジング３３は、光学素子３１を内周側に保持する鏡筒３５と、鏡筒３５の－Ｚ方向の端縁から軸線Ｌと直交する方向を外周側に広がる矩形の端板３６と、端板３６の外周縁から－Ｚ方向に延びる矩形のハウジング枠部３７と、ハウジング枠部３７の－Ｚ方向の開口部を封止する封止板３８とを備える。

撮像素子３２は、Ｚ軸方向から見た場合の形状が矩形であり、封止板３８に載置された状態で－Ｚ方向からハウジング枠部３７の内周側に嵌め込まれてハウジング３３に固定されている。封止板３８におけるＸ軸方向の両端縁には突出部３９が設けられている。各突出部３９にはＺ軸方向に貫通する位置決め用貫通穴３９ａが形成されている。

（回転台座）
図８に示すように、回転台座２５は、軸線Ｌに対して垂直な板状の台座本体４１と、台座本体４１の中央から－Ｚ方向に突出する軸部４２と、を備える。台座本体４１は、Ｚ軸方向から見た場合の平面形状が、Ｙ軸方向に長い８角形である。台座本体４１は、＋Ｘ方向の端でＹ軸方向に延びる辺、－Ｘ方向の端でＹ軸方向に延びる辺、＋Ｙ方向の端でＸ軸
方向に延びる辺、－Ｙ方向の端でＸ軸方向に延びる辺、および、周方向で隣り合うこれらの辺の間を接続する４つの斜辺を備える。

図７に示すように、台座本体４１の＋Ｚ方向の端面には、軸部４２を間に挟んだＹ軸方向の両側に、Ｘ軸方向に平行に延びる一対の溝４３が形成されている。各溝４３にはＸ軸方向に長い矩形板状の磁性部材４４が挿入されて固定されている。台座本体４１の＋Ｚ方向の端面におけるＸ軸方向の両側の端縁部分には、それぞれ位置決め突起４５が設けられている。回転台座２５に撮像モジュール２を支持する際には、各位置決め突起４５は、撮像モジュール２の封止板３８の位置決め用貫通穴３９ａに挿入される。これにより、撮像モジュール２の光軸と、回転台座２５の軸部４２の中心線（軸線Ｌ）とが同軸上に配置される。

図８に示すように、台座本体４１の－Ｚ方向の端面には、軸部４２の外周側に台座側環状溝４６が設けられている。台座側環状溝４６は軸部４２と同軸に形成されている。また、軸部４２を間に挟んだＹ軸方向の両側であって台座側環状溝４６の外周側には、一対のコイル固定部４７が設けられている。各コイル固定部４７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２９が固定されている。

ここで、撮像モジュール２および当該撮像モジュール２を支持する回転台座２５は、軸線Ｌ回りに回転する回転体４０を構成する。

（支持体）
図５および図６に示すように、支持体２７は、支持部材５１と、支持部材５１の＋Ｚ方向に積層された枠部材５２と、枠部材５２の＋Ｚ方向に積層されたコイルホルダ部材５３と、を備える。

支持部材５１は、図８に示すように、回転台座２５に－Ｚ方向から対向する板状の支持部５５と、支持部５５の外周縁部分から＋Ｚ方向に突出する第１壁部５６、第２壁部５７および第３壁部５８を備える。支持部５５は、中央部分に軸受保持孔６０を備える。また、支持部５５は、＋Ｚ方向の端面に、軸受保持孔６０を同軸に囲む支持部材側環状溝６１を備える。支持部材側環状溝６１は、Ｚ軸方向から見た場合に、台座側環状溝４６と重なる位置に設けられている。

さらに、支持部５５は、支持部材側環状溝６１の外周側において、＋Ｙ方向の外周縁および－Ｙ方向の外周縁から軸線Ｌに向かって切り欠かれた一対の切欠き部６２を備える。各切欠き部６２は矩形である。一対の切欠き部６２には、それぞれ矩形のローリング駆動用磁石３０が嵌め込まれて保持されている。各ローリング駆動用磁石３０は、周方向に２つに分極着磁されており、着磁分極線３０ａが軸線Ｌと直交する径方向に延びている。ここで、一対の切欠き部６２のそれぞれにローリング駆動用磁石３０を保持した支持部材５１をＺ軸方向から見た場合の形状は８角形であり、Ｘ軸方向で対向してＹ軸方向に延びる２辺、Ｙ軸方向で対向してＸ軸方向に延びる２辺、および、周方向で隣り合うこれらの辺の間を接続する４つの斜辺を備える。

第１壁部５６は、支持部５５の外周縁において、－Ｘ方向の端でＹ方向に延びる辺、および、当該辺の周方向の両側に位置する２つの斜辺を含む外周縁部分から＋Ｚ方向に突出する。第２壁部５７は、支持部５５の外周縁において、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向の側に位置する斜辺を含む外周縁部分から＋Ｚ方向に突出する。第３壁部５８は、支持部５５の外周縁において、＋Ｘ方向および－Ｙ方向に位置する斜辺を含む外周縁部分から＋Ｚ方向に突出する。各壁部の＋Ｚ方向の先端面には、位置決め凹部６３が設けられている。

ここで、回転台座２５は、回転支持機構２６を介して支持部材５１に回転可能に支持される。回転支持機構２６は、軸受部６５と回転支持部６６とを備える。回転支持部６６は軸受部６５の外周側に位置する。図７および図７に示すように、軸受部６５は、内輪６８と、内輪６８に径方向で対向する外輪６９と、内輪６８と外輪６９との間に配置されるボール７０と、を備えるボールベアリングである。回転支持機構２６は、台座側環状溝４６と支持部材側環状溝６１とに挿入された６つの転動体７１と、台座側環状溝４６と支持部材側環状溝６１の間で転動体７１を転動可能に保持するリテーナ７２とを備える。

軸受部６５は軸受保持孔６０の内側に保持され、内輪６８に回転台座２５の軸部４２が挿入される。これにより回転台座２５は軸線Ｌと直交する方向から回転可能に支持される。また、回転台座２５は、支持部材側環状溝６１と台座側環状溝４６との間に配置された転動体７１を介して、－Ｚ方向から支持部材５１に回転可能に支持される。図５に示すように、回転台座２５が支持部材５１に支持された状態では、第１壁部５６は、台座本体４１の－Ｘ方向の端でＹ軸方向に延びる辺、および、当該辺の周方向の両側に位置する２つの斜辺の外周側に位置する。第２壁部５７は、台座本体４１の＋Ｘ方向および＋Ｙ方向に位置する斜辺の外周側に位置する。第３壁部５８は、台座本体４１の＋Ｘ方向および－Ｙ方向に位置する斜辺の外周側に位置する。

また、回転台座２５が支持部材５１に支持された状態では、図２に示すように、支持部材５１に保持されたローリング駆動用磁石３０と、回転台座２５に保持されたローリング駆動用コイル２９がＺ軸方向で狭いギャップを開けて対向する。ここで、ローリング駆動用コイル２９は、径方向に延びる２つの長辺部分がローリング駆動用磁石３０の着磁分極線３０ａを間に挟んだ両側に位置し、有効辺として利用される。また、回転台座２５が支持部材５１に支持された状態では、回転台座２５に保持された一対の磁性部材４４は、ローリング駆動用コイル２９を間に挟んでローリング駆動用磁石３０とは反対側に位置する。各磁性部材４４は、Ｚ軸方向から見た場合に各ローリング駆動用磁石３０の着磁分極線３０ａと重なる位置に配置される。

ここで、回転台座２５に固定された２個の磁性部材４４と、ローリング用磁気駆動機構２８を構成する２個のローリング駆動用磁石３０は、回転台座２５を予め定めた基準角度位置に復帰させるための姿勢復帰機構７５を構成する。すなわち、回転台座２５が基準角度位置から回転すると、磁性部材４４の周方向の中心が、ローリング駆動用磁石３０の着磁分極線３０ａから周方向にずれるので、磁性部材４４とローリング駆動用磁石３０との間には、磁性部材４４の中心と、ローリング駆動用磁石３０の着磁分極線３０ａの角度位置を一致させる方向の磁気吸引力が働く。かかる磁気吸引力により、姿勢復帰機構７５は、回転台座２５を基準角度位置に復帰させることができる。

また、支持部材５１の３つの壁部５６、５７、５８は、回転台座２５が基準角度位置に対して所定の角度範囲以上回転したときに、回転台座２５に周方向から当接可能である。従って、３つの壁部５６、５７、５８は、回転台座２５の回転角度範囲を規定する回転ストッパ部として機能する。

次に、枠部材５２は、図５に示すように、８角形の枠状の板部７８と、板部７８の内周側の端縁部分から＋Ｚ方向に立ち上がる８角形の角筒部７９を備える。図６に示すように、板部７８の－Ｚ方向の端面には、複数の位置決め突起８０が設けられている。板部７８は、支持部材５１の各壁部５６、５７、５８の＋Ｚ方向の先端面に載置される。この際に、板部７８の位置決め突起８０が各壁部５６、５７、５８の位置決め凹部６３に挿入される。これにより、枠部材５２は軸線Ｌ回りで位置決めされる。板部７８が各壁部５６、５７、５８の先端面に載置された状態では、角筒部７９の径方向の内側に、撮像モジュール２のハウジング枠部３７が位置する。図５に示すように、角筒部７９の＋Ｚ方向の先端面
には、軸線Ｌを間に挟んだ両側に一対の位置決め突起８１が設けられている。

コイルホルダ部材５３は、Ｚ軸方向から見た場合に略８角形の底枠部８５と、底枠部８５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側壁部８７、８８と、底枠部８５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側壁部８９、９０とを備える。また、コイルホルダ部材５３は、底枠部８５における＋Ｘ方向および－Ｙ方向の端部分、および、底枠部８５における－Ｘ方向および＋Ｙ方向の端部分から突出する一対の側壁部９１を備える。一対の側壁部９１の＋Ｚ方向の端部分には揺動支持機構４の第２揺動支持部９２が設けられている。

また、コイルホルダ部材５３は、図５および図６に示すように、底枠部８５の中心に貫通穴９３を備える。貫通穴９３の内径寸法は撮像モジュール２の鏡筒３５の外径寸法よりも長い。図６に示すように、底枠部８５の－Ｚ方向の端面において、Ｘ軸方向で貫通穴９３を間に挟んだ両側には一対の位置決め凹部９４が設けられている。

コイルホルダ部材５３は、その底枠部８５が、枠部材５２の角筒部７９の＋Ｚ軸方向の先端面に載置される。この際に、角筒部７９の位置決め突起８１が底枠部８５の位置決め凹部９４に挿入されて、コイルホルダ部材５３は軸線Ｌ回りで位置決めされる。コイルホルダ部材５３が枠部材５２を介して支持部材５１に積層された状態では、貫通穴９３を撮像モジュール２の鏡筒３５が貫通する。従って、撮像モジュール２の鏡筒３５の外周側に側壁部８７、８８、８９、９０、９１が位置する。

各側壁部８７、８８、８９、９０において径方向の外側を向く外側面には、コイル固定部９５が設けられている。各コイル固定部９５には、図５および図６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７が固定される。なお、－Ｘ方向の側に位置する側壁部８８および－Ｙ方向の側に位置する側壁部９０のコイル固定部９５にはホール素子９６が固定されている。ホール素子９６はＺ軸方向で各揺動駆動用コイル７の中心に位置する。

（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４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４は、固定体５の枠状部材１２と可動体３のコイルホルダ部材５３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４は、枠状部材１２の第１軸線Ｒ１（揺動中心線）上の対角位置に設けられた一対の腕部１９の第１揺動支持部２０と、コイルホルダ部材５３の第２軸線Ｒ２（揺動中心線）上の対角位置に設けられた側壁部９１の第２揺動支持部９２と、第１揺動支持部２０および第２揺動支持部９２によって支持される可動枠１０３と、を備える。ここで、第１軸線Ｒ１および第２軸線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２０および第２揺動支持部９２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３、図４に示すように、第１揺動支持部２０は、固定体５の枠状部材１２の腕部１９の先端部分を＋Ｚ方向の側および内周側から切り欠いた切欠き凹部である。図３、図５に示すように、第２揺動支持部９２は、可動体３のコイルホルダ部材５３の側壁部９１の先端部分を＋Ｚ方向の側および内周側から切り欠いた切欠き凹部である。

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矩形の板状ばねである。可動枠１０３の４つの角部の外側面には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、固定体５の枠状部材１２に設けられた第１揺動支持部２０、および、コイルホルダ部材５３に設けられた第２揺動支持部９２に保持される接点ばね１０５と点接触する。図３および図４に示すように、接点ばね１０５は、略Ｕ字形状に折
り曲げられた板状ばねであり、第１揺動支持部２０に保持される接点ばね１０５は第１軸線Ｒ１方向に弾性変形可能であり、第２揺動支持部９２に保持される接点ばね１０５は第２軸線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。

（揺動用磁気駆動機構）
揺動用磁気駆動機構６は、図９に示すように、可動体３のコイルホルダ部材５３と固定体５の筒部材１１の間に設けられた第１揺動用磁気駆動機構６Ａおよび第２揺動用磁気駆動機構６Ｂを備える。第１揺動用磁気駆動機構６Ａは、Ｘ軸方向で対向する揺動駆動用磁石８と揺動駆動用コイル７とからなる組を２組備える。第２揺動用磁気駆動機構６Ｂは、Ｙ軸方向で対向する揺動駆動用磁石８と揺動駆動用コイル７とからなる組を２組備える。

各揺動駆動用コイル７は可動体３のコイルホルダ部材５３の側壁部８７、８８およびＹ軸方向の両側の側壁部８９、９０の外側面に保持されている。揺動駆動用磁石８は、筒部材１１に設けられた側板１３、１４、１５、１６の内側面に保持されている。各揺動駆動用磁石８は、図２、図３および図４に示すようにＺ軸方向に分極着磁され、内面側の磁極が着磁分極線８ａを境にして異なる。揺動駆動用コイル７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。可動体３が基準姿勢のときに、各ホール素子９６は、外周側に位置する揺動駆動用磁石８の着磁分極線８ａと対向する。ここで、筒部材１１は磁性材料から構成されているので、揺動駆動用磁石８に対するヨークとして機能す
る。

可動体３の＋Ｙ方向および－Ｙ方向に位置する２組の第２揺動用磁気駆動機構６Ｂは、揺動駆動用コイル７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、可動体３の＋Ｘ方向側および－Ｘ方向側に位置する２組の第１揺動用磁気駆動機構６Ａは、揺動駆動用コイル７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６は、第２揺動用磁気駆動機構６ＢによるＸ軸回りの回転、および第１揺動用磁気駆動機構６ＡによるＹ軸回りの回転を合成することにより、撮像モジュール２を第１軸線Ｒ１回りおよび第２軸線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軸線Ｒ１回りの回転および第２軸線Ｒ２回りの回転を合成する。

ここで、図２に示すように、固定体５の枠状部材１２の枠部１８の内周面の－Ｚ方向の側の部分は、可動体３の揺動範囲を規制する揺動ストッパ部１１０（ストッパ部）である。すなわち、枠部１８の内周面の－Ｚ方向の側の内周面部分は－Ｚ方向に向かって外周側に傾斜する傾斜面となっており、可動体３が所定の揺動範囲を超える傾斜姿勢となると、傾斜面（揺動ストッパ部１１０）が支持体２７の枠部材５２に当接して、それ以上、可動体３が傾斜することを規制する。また、枠状部材１２の－Ｚ方向の端面は、外力によって可動体３が＋Ｚ方向に移動した場合に、支持体２７の枠部材５２の板部７８が当接して、可動体３がそれ以上＋Ｚ方向に移動することを阻止する。

（光学ユニットの振れ補正）
光学ユニット１は、撮像モジュール２および回転台座２５からなる回転体４０を回転させるローリング用磁気駆動機構２８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。また、光学ユニット１は、回転体４０（撮像モジュール２）を揺動させて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６を備えるので、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。ここで、光学ユニット１は、例えば、撮像モジュール２にジャイロスコープを備えることにより、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６およびローリング用磁気駆動機構２８を駆動する。

（作用効果）
本例では、撮像モジュール２および回転台座２５が撮像モジュール２の光軸回り（軸線Ｌ回り）に回転する回転体４０を構成しており、撮像モジュール２を揺動させるための揺動支持機構４および揺動用磁気駆動機構６は回転体４０に含まれていない。よって、揺動支持機構４および揺動用磁気駆動機構６を撮像モジュール２と一体に回転させる場合と比較して、回転体４０の重量を抑制することができる。これにより、ローリング補正時に回転体４０に発生するイナーシャが大きくなることを抑制できるので、追従性が良くなりローリング補正を精度よく行うことができる。また、回転体４０の重量を抑制することができるので、ローリング用磁気駆動機構２８において、回転体４０を回転させるための消費電力を抑制することができる。この一方で、回転体４０（撮像モジュール２）を備える可動体３を、揺動支持機構４を介して固定体５に揺動可能に支持するとともに、可動体３を揺動させる揺動用磁気駆動機構６を備えるので、揺動補正を行うことができる。

また、本例では、ローリング用磁気駆動機構２８のローリング駆動用コイル２９とローリング駆動用磁石３０とが光軸方向（軸線Ｌ方向）で対向している。従って、可動体３が軸線Ｌと直交する方向に大型化することを抑制できる。この一方で、揺動用磁気駆動機構６の揺動駆動用磁石８と揺動駆動用コイル７とは径方向で対向するので、光学ユニット１が軸線Ｌ方向で大型化することを抑制できる。また、揺動用磁気駆動機構６は、ローリング用磁気駆動機構２８よりも＋Ｚ方向の側に位置するので、揺動用磁気駆動機構６とローリング用磁気駆動機構２８とを軸線Ｌ方向で離間させることができる。

さらに、本例では、固定体５の枠状部材１２には、可動体３が過度に揺動したときに支持体２７に当接して当該可動体３の揺動範囲を規定する揺動ストッパ部１１０が設けられている。従って、可動体３の揺動範囲を規定することができる。

（変形例）
なお、ローリング用磁気駆動機構２８では、ローリング駆動用磁石３０を回転台座２５の側に保持し、ローリング駆動用コイル２９を支持体２７の側に保持してもよい。この場合には、磁性部材４４を、支持体２７の側において、ローリング駆動用コイル２９を間に挟んで、ローリング駆動用磁石３０の着磁分極線３０ａと対向する位置に配置する。

また、揺動用磁気駆動機構６では、揺動駆動用磁石８を可動体３の側に保持し、揺動駆動用コイル７を固定体５の側に保持してもよい。

１…光学ユニット（振れ補正機能付き光学ユニット）、２…撮像モジュール、３…可動体、４…揺動支持機構、５…固定体、６・６Ａ・６Ｂ…揺動用磁気駆動機構、７…揺動駆動用コイル、８…揺動駆動用磁石、８ａ…着磁分極線、１１…筒部材、１２…枠状部材、１３～１７…側板、１８…枠部、１９…腕部、２０…第１揺動支持部、２５…回転台座（回転部材）、２６…回転支持機構、２７…支持体、２８…ローリング用磁気駆動機構、２９…ローリング駆動用コイル、３０…ローリング駆動用磁石、３０ａ…着磁分極線、３１…光学素子、３２…撮像素子、３３…ハウジング、３５…鏡筒、３６…端板、３７…ハウジング枠部、３８…封止板、３９…突出部、３９ａ…用貫通穴、４０…回転体、４１…台座本体、４２…軸部、４３…溝、４４…磁性部材、４５…位置決め突起、４６…台座側環状溝、４７…コイル固定部、５１…支持部材、５２…枠部材、５３…コイルホルダ部材、５５…支持部、５６～５８…壁部、６０…軸受保持孔、６１…支持部材側環状溝、６２…切欠き部、６３…位置決め凹部、６５…軸受部、６６…回転支持部、６８…内輪、６９…外
輪、７０…ボール、７１…転動体、７２…リテーナ、７５…姿勢復帰機構、７８…板部、７９…角筒部、８０…位置決め突起、８１…位置決め突起、８５…底枠部、８７～９１…側壁部、９２…揺動支持部、９３…貫通穴、９４…凹部、９５…コイル固定部、９６…ホール素子、１０３…可動枠、１０４…球体、１１０…揺動ストッパ部（ストッパ部）、Ｌ…光学ユニットの軸線、Ｒ１…第１軸線（揺動中心線）、Ｒ２…第２軸線（揺動中心線）

Claims (7)

1. 光学素子および撮像素子を備える撮像モジュールと、前記撮像モジュールを支持する回転部材と、前記回転部材を前記撮像モジュールの光軸回りに回転可能に支持する回転支持機構と、前記回転支持機構を介して前記回転部材を支持する支持体と、前記回転部材を回転させるローリング用磁気駆動機構と、を備える可動体と、
   前記可動体を、予め設定した軸線と前記撮像モジュールの光軸とが一致する基準姿勢および当該軸線に対して当該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と、
   前記揺動支持機構を介して前記可動体を支持する固定体と、
   前記可動体を揺動させる揺動用磁気駆動機構と、を有し、
   前記ローリング用磁気駆動機構は、前記回転部材および前記支持体の一方に設けられたローリング駆動用コイルと、他方に設けられたローリング駆動用磁石と、を備え、
   前記ローリング駆動用コイルと前記ローリング駆動用磁石とは、前記光軸方向で対向し、
   前記回転部材は、前記撮像モジュールを反被写体側から支持し、
   前記支持体は、前記回転部材に前記反被写体側から対向する支持部を備え、
   前記ローリング駆動用コイルおよび前記ローリング駆動用磁石の一方は、前記回転部材に保持され、他方は前記支持部に保持され、
   前記ローリング駆動用コイルおよび前記ローリング駆動用磁石は、前記光軸と直交する方向から見て前記回転支持機構と重なることを特徴とする振れ補正機能付き光学ユニット。
2. 前記ローリング駆動用磁石は、前記支持部の外周縁から内周側に向かって切り欠いた切欠き部に嵌め込まれており、
   前記ローリング駆動用コイルは、前記回転部材の前記反被写体側の端面に設けられたコイル固定部に固定され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. 前記回転部材は、前記撮像モジュールを支持する台座本体と、前記台座本体の中心から前記反被写体側に突出する軸部と、を備え、
   前記回転支持機構は、
   前記支持部の中心に設けられた軸受保持孔に配置されて前記軸部が挿入される軸受部と、
   前記軸受部の外周側に配置される回転支持部と、を備え、
   前記回転支持部は、前記台座本体に設けられた台座側環状溝と、前記支持部における前記軸受保持孔の外周側に設けられて前記台座側環状溝と前記光軸方向に対向する支持部材側環状溝と、前記台座側環状溝と前記支持部材側環状溝の間に挿入される転動体と、を備え、
   前記コイル固定部は、前記台座側環状溝の外周側に設けられ、
   前記切欠き部は、前記支持部材側環状溝の外周側に設けられてい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. 前記揺動用磁気駆動機構は、前記支持体および前記固定体の一方に設けられた揺動駆動用コイルと、他方に設けられた揺動駆動用磁石と、を有し、
   前記揺動駆動用コイルと前記揺動駆動用磁石とは、前記軸線と交差する方向で対向することを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
5. 前記揺動用磁気駆動機構は、前記ローリング用磁気駆動機構よりも被写体側に位置す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. 前記撮像モジュールは、前記光学素子を保持する鏡筒を備え、
   前記支持体は、前記鏡筒の外周側に位置する側壁部を備え、
   前記固定体は、前記鏡筒および前記側壁部の外周側に位置する筒部材を備え、
   前記揺動駆動用コイルおよび前記揺動駆動用磁石の一方は、前記側壁部に保持され、他方は前記筒部材に保持されてい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. 前記固定体は、前記可動体が揺動したときに前記支持体に当接して当該可動体の揺動範囲を規定するストッパ部を備えることを特徴とする請求項１から６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。

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