WO2013094503A1

WO2013094503A1 - 振れ補正機能付き光学ユニット

Info

Publication number: WO2013094503A1
Application number: PCT/JP2012/082293
Authority: WO
Inventors: 南澤伸司
Original assignee: 日本電産サンキョー株式会社; 和出達貴
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-06-27
Also published as: JP2013130822A; JP6022768B2

Abstract

固定体の前板部と可動体の前面部とを光軸方向で大きく離間させなくても可動体の揺動範囲を大きく確保することのできる振れ補正機能付き光学ユニットを提供すること。振れ補正機能付きの光学ユニット１００において、可動体３は、永久磁石の固定等が容易なように角形形状であるが、可動体３において固定体２００の前板部２２０と対向する前面部３１には、前面部３１の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを前板部２２０から離間させる凹部３ｆが形成されている。このため、可動体３が対角方向に揺動した際、可動体３の前面部３１において最も変位が大きな角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが前板部２２０に当接しにくい。従って、可動体３の天面部３１ｓが固定体２００の前板部２２０に当接する前に可動体３の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが前板部２２０に当接するという事態が発生しない。

Description

振れ補正機能付き光学ユニット

　本発明は、カメラ付き携帯電話機等に搭載される振れ補正機能付き光学ユニットに関するものである。

　デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機等の撮像装置は、ユーザーの手振れ等の振れによる撮影画像の乱れを抑制するために、振れ補正機能を備えた振れ補正機能付き光学ユニットとして構成されている。かかる振れ補正機能付き光学ユニットでは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズを保持した可動体３がバネ部材（図示せず）を介して固定体２００に対して揺動可能に支持された状態になっており、振れ補正用駆動機構５００は、振れの検出結果に基づいて、揺動支点１８０を中心に可動体３を揺動させて振れの補正を行う（例えば、特許文献１参照）。

　ここで、固定体２００は、光軸が通る位置に開口部２２０ａをもって可動体３の前面部に対して前側で対向する前板部２２０を備えている。また、振れ補正用駆動機構５００は、可動体３側の永久磁石５２０と、固定体２００側のコイル５６０とを備えており、可動体３は、永久磁石５２０を固定しやすいように角形である。

特開２０１０－９６８５９号公報

　しかしながら、図１１（ａ）、（ｂ）に示す構成の振れ補正機能付き光学ユニットにおいては、可動体３が対角方向に揺動した際、可動体３の前面部３１において揺動支点１８０から最も離間した角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで大きな変位が発生するので、角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが前板部２２０に当接してしまう。このため、振れを補正できる角度範囲θが狭いという問題点がある。

　そこで、固定体２００の前板部２２０を可動体３の前面部３１から光軸方向で大きく離間させることが考えられるが、かかる構成の場合、振れ補正機能付き光学ユニットの光軸方向の寸法が大となり、振れ補正機能付き光学ユニットの薄型化要求に対応できなくなる。

　また、図１１（ｃ）に示すように、外部からの衝撃によって可動体３が光軸方向前側に変位した際に可動体３と前板部２２０とが当接して可動体３のこれ以上の変位を阻止する方式を採用した場合に固定体２００の前板部２２０と可動体３の前面部３１とを大きく離間させると、可動体３の光軸方向の可動範囲が広くなってしまい、バネ部材が塑性変形してしまうという問題点がある。

　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、固定体の前板部と可動体の前面部とを光軸方向で大きく離間させなくても可動体の揺動範囲を大きく確保することの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。

　上記課題を解決するために、本発明に係る振れ補正機能付き光学ユニットは、光学素子を保持する角形の可動体と、前記可動体を変位可能に支持する固定体と、前記固定体に対して前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、を有し、前記固定体は、光軸が通る位置に開口部をもって前記可動体の前面部に対して前側で対向する前板部を備え、前記可動体の前記前面部には、当該前面部の角を光軸方向後側に凹ませる凹部が形成されていることを特徴とする。

　本発明では、手振れ等の振れが発生した際、振れ補正用駆動機構は、可動体を揺動させて可動体の振れを補正する。ここで、可動体は角形であるが、可動体において固定体の前板部と対向する前面部には、前面部の角を凹ませる凹部が形成されている。このため、可動体が対角方向に揺動した際、可動体の前面部において最も変位が大きな角が前板部に当接しにくい。それ故、固定体の前板部と可動体の前面部とを光軸方向で大きく離間させなくても、可動体の揺動範囲を大きく確保することができる。

　本発明において、前記凹部は、前記可動体に用いた角形ケースの前記前面部の角に対して当該前面部に平行な底部を有するように形成された段部からなることが好ましい。かかる構成によれば、角形ケースの内側に各種部品を配置する際、凹部の底部を基準とすることができるので、可動体の組み立てが容易である。

　本発明において、前記凹部は、前記前面部の前記角のみに形成されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、凹部を必要最小限に設けた構成となるので、可動体に搭載する部品を小型化する必要がない等の利点がある。

　本発明において、前記凹部は、前記光軸が通る位置を囲む円形の内周縁を有する環状に形成され、前記前面部には、前記凹部の径方向内側に円形の天面部が形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、可動体がいずれの方向に揺動した場合でも、円形の天面部が前板部に当接することになる。従って、可動体がいずれの方向に揺動した場合でも、可動体の揺動可能な範囲が等しいとともに、天面部と前板部とが当接した際に可動体が受ける力の方向や大きさが同等である。

　本発明において、前記固定体は、光軸が通る位置に前記可動体の後面部に向けて突出した揺動支点用の凸部を備えた底板部を有し、前記可動体の前記後面部には、前記凸部が当接する受け部と、該受け部より前記底板部に向けて突出した凸状底部と、を備え、前記凸状底部は、前記受け部を中心とする円形の平面形状、または前記受け部を中心とする円弧部を、当該受け部を間に挟む両側に備えた平面形状を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、可動体がいずれの方向に揺動した場合でも、可動体の後側では、角が底板部から離間するように凹んだ状態にある。従って、可動体が揺動した際、可動体の後面部において最も変位が大きな角が底板部に当接しにくい。それ故、固定体の底板部と可動体の後面部とを光軸方向で大きく離間させなくても、可動体の揺動範囲を大きく確保することができる。

　本発明において、前記受け部と前記凸状底部とはテーパ面を介して繋がっていることが好ましい。かかる構成によれば、受け部と凸状底部との間に角張った段部が発生しないので、可動体と底板部との間にフレキシブル配線基板等の配線材を通した場合でも、配線材が引っ掛かりにくいという利点がある。

　本発明では、手振れ等の振れが発生した際、振れ補正用駆動機構は、可動体を揺動させて可動体の振れを補正する。ここで、可動体は角形であるが、可動体において固定体の前板部と対向する前面部には、前面部の角を前板部から離間させる凹部が形成されている。このため、可動体が揺動した際、可動体の前面部において最も変位が大きな角が前板部に当接しにくい。それ故、固定体の前板部と可動体の前面部とを光軸方向で大きく離間させなくても、可動体の揺動範囲を大きく確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの外観等を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定体および可動体を分解したときの分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定体および可動体をさらに分解したときの分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの光軸方向後側の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図である。本発明の実施の形態１に係る光学ユニットにおける作用等を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る光学ユニットの説明図である。本発明の実施の形態３に係る光学ユニットの説明図である。本発明の実施の形態４に係る光学ユニットの説明図である。従来の光学ユニットの説明図である。

１　撮像ユニット
１ａ　レンズ（光学素子）
３　可動体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ　角
３ｆ　凹部
１９　プレート
３１　前面部
３１ｔ　天面部
１００　振れ補正機能付きの光学ユニット
１８０　揺動支点
１８４　半球状凸部
１９３ａ　受け部
１９３ｂ　凸状底部
２００　固定体
５００　振れ補正用駆動機構
５００ｘ　Ｘ側振れ補正用駆動機構
５００ｙ　Ｙ側振れ補正用駆動機構
５２０　永久磁石
５６０　コイル
６００　バネ部材

　以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、光学ユニットとして撮像ユニットの手振れを防止するための構成を例示する。また、以下の説明では、互いに直交する３方向を各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、光軸Ｌ（レンズ光軸）に沿う方向をＺ軸とする。また、Ｚ軸方向（光軸方向）のうち、被写体側を「前側」とし、被写体側とは反対側を「後側」として説明する。また、以下の説明では、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）に相当し、Ｚ軸周りの回転は、いわゆるローリングに相当する。また、Ｘ軸の一方側には＋Ｘを付し、他方側には－Ｘを付し、Ｙ軸の一方側には＋Ｙを付し、他方側には－Ｙを付し、Ｚ軸の一方側（被写体側とは反対側／光軸方向後側））には＋Ｚを付し、他方側（被写体側／光軸方向前側）には－Ｚを付して説明する。

　［実施の形態１］
　（光学ユニットの全体構成）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットを携帯電話機等の光学機器に搭載した様子を模式的に示す説明図である。

　図１に示す光学ユニット１００（振れ補正機能付き光学ユニット）は、カメラ付き携帯電話機等の光学機器１０００に用いられる薄型カメラであって、光学機器１０００のシャーシ１１００（機器本体）に支持された状態で搭載される。かかる光学ユニット１００では、撮影時に光学機器１０００に手振れ等の振れが発生すると、撮像画像に乱れが発生する。そこで、本形態の光学ユニット１００には、後述するように、撮像ユニット１を備えた可動体３を固定体２００内で揺動可能に支持した状態とするとともに、可動体３、固定体２００、あるいは固定体２００の外側に設けたジャイロスコープ等の振れ検出センサ１７０（振れ検出手段）によって手振れを検出した結果に基づいて、可動体３を揺動させて振れを補正する振れ補正用駆動機構（図１では図示せず）が設けられている。

　光学ユニット１００では、振れ補正用駆動機構への給電等を行うためのフレキシブル配線基板４２０が引き出されており、フレキシブル配線基板４２０は、固定体２００の外側に設けられた駆動制御部９００に電気的に接続されている。

　（可動体３の全体構成）
　図２は、本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの外観等を示す斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、光学ユニットを被写体側（光軸方向前側）からみたときの斜視図、および光学ユニットを被写体側からみたときの分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定体および可動体を分解したときの分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定体および可動体をさらに分解したときの分解斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る振れ補正機能付きの光学ユニットの光軸方向後側の構成を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学ユニットを光軸方向後側からみたときの分解斜視図、光学ユニットをさらに分解して光軸方向後側からみたときの分解斜視図、およびプレート１９の斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、光学ユニットのＹＺ断面図、およびＸＺ断面図である。

　図２、図３および図４において、可動体３は、鋼板等の強磁性板からなる矩形箱状の角形ケース１４と、角形ケース１４に対して光軸方向後側に設けられたプレート１９と、角形ケース１４から引き出されたフレキシブル配線基板４１０とを備えており、フレキシブル配線基板４１０は、撮像ユニット１から信号を出力する機能等を担っている。角形ケース１４の内側には、レンズ１ａ（図１参照／光学素子）を備えた撮像ユニット１が保持されている。本形態において、撮像ユニット１は、角形ケース１４の内側に、レンズ１ａを保持するレンズホルダ、レンズホルダを保持する円筒状のスリーブ、レンズホルダをフォーカシング方向に駆動するレンズ駆動機構、撮像素子１ｂ（図１参照）、撮像素子１ｂを支持する素子ホルダ１ｃ等を備えており、素子ホルダ１ｃは、角形ケース１４の光軸方向後側端部から張り出している。角形ケース１４は、撮像ユニット１の外周部分を構成しているとともに、ヨークとして機能している。

　角形ケース１４は、可動体３の前面部３１を構成する端板部１４１、および角筒状胴部１４２を備えており、角筒状胴部１４２の外面には板状の永久磁石５２０が接着剤等により固定されている。また、端板部１４１において光軸Ｌが通る部分には開口部１４１ａが形成されている。本形態において、撮像ユニット１の光軸方向前側端部が開口部１４１ａから光軸方向前側に突出している。

　本形態においては、可動体３の前面部３１（角形ケース１４の端板部１４１）には、図６を参照して後述する理由から、可動体３の前面部３１の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（端板部１４１の角）に光軸方向後側に凹んだ凹部３ｆが形成されている。本形態において、凹部３ｆは、前面部３１と平行な底部３ｇを備えた段差からなり、凹部３ｆの底部３ｇは、可動体３において最も光軸方向前側に位置する部分より光軸方向後側に位置する。

　可動体３の後面部３９は、角形ケース１４の光軸方向後側に設けられたプレート１９によって構成されている。プレート１９は、金属板に対するプレス加工品であり、図４に示すように、略矩形の底板部１９１と、底板部１９１の外周縁から前側に向けて起立して撮像ユニット１の後端部（素子ホルダ１ｃ）に連結される４つの連結板部１９２とを備えている。ここで、プレート１９の底板部１９１と撮像ユニット１の後端部（素子ホルダ１ｃ）との間には隙間が空いており、かかる隙間には、フレキシブル配線基板４１０の端部４１１が配置されている。端部４１１には剛性基板４１３が貼付されており、端部４１１は、撮像ユニット１に対して電気的に接続されている。また、剛性基板４１３が貼り付けられずに端部４１１自体が剛性基板でもよい。

　図５に示すように、フレキシブル配線基板４１０の端部４１１は、フレキシブル配線基板４１０をＹ軸方向の他方側－Ｙで一方側＋Ｙに折り曲げた部分からなり、フレキシブル配線基板４１０において端部４１１に対してプレート１９を挟んでＺ軸方向で重なる部分４１２は、Ｙ軸方向に延在する切り欠き４１２ａによって、光軸Ｌが通る部分をＸ軸方向の両側で挟む細幅の帯状部分４１２ｂになっている。このため、プレート１９の底板部１９１の中央部分は、Ｙ軸方向に延在する切り欠き４１２ａによって光軸方向後側に向けて露出した状態にあり、かかる露出した部分を利用して、後述する揺動支点１８０が可動体３の後面部３９に当接するようになっている。

　より具体的には、プレート１９の底板部１９１において切り欠き４１２ａから露出する部分は、底板部１９１において光軸方向後側に突出した座部１９３として形成されており、座部１９３は、切り欠き４１２ａと同様、Ｙ軸方向に延在する長円形状を有している。かかる座部１９３のうち、Ｙ軸方向の中央部分からなる矩形領域は、揺動支点１８０が当接する受け部１９３ａになっており、座部１９３のうち、受け部１９３ａをＹ軸方向の両側で挟む部分は、受け部１９３ａより光軸方向後側に向けて突出した凸状底部１９３ｂになっている。本形態では、図５（ｃ）から分かるように、受け部１９３ａと凸状底部１９３ｂとはテーパ面１９３ｃを介して繋がっており、座部１９３においてＹ軸方向の両側に位置する円弧状の円端部はテーパ面１９３ｄになっている。

　（固定体２００の構成）
　再び図２、図３および図４において、光学ユニット１００は、可動体３が固定体２００に変位可能に支持された状態とするバネ部材６００と、可動体３と固定体２００との間で可動体３を固定体２００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５００とを有している。

　固定体２００は上カバー２５０および下カバー７００等を備えており、上カバー２５０は、可動体３の周りを囲む角筒状胴部２１０と、角筒状胴部２１０の前側を塞ぐ前板部２２０とを備えている。上カバー２５０において、角筒状胴部２１０は、被写体側（光軸Ｌが延在している側）とは反対側（＋Ｚ側）の端部が開放端になっており、前板部２２０には、被写体からの光が入射する開口部２２０ａが形成されている。本形態において、開口部２２０ａは、光軸Ｌが通る位置を中心とする円形の孔２２０ｂに対して、Ｘ軸方向の両側およびＹ軸方向の両側に矩形の穴２２０ｃを繋げた形状を有している。

　（揺動支点１８０の構成）
　下カバー７００は、金属板に対するプレス加工品であり、略矩形の底板部７１０と、底板部７１０の外周縁から被写体側に向けて起立する３つの側板部７２０とを備えている。下カバー７００の底板部７１０には、その中央位置（光軸Ｌが通る位置）に揺動支点１８０が構成されている。本形態において、揺動支点１８０は、下カバー７００の底板部７１０に形成された穴７１０ａに固定された揺動支点用部材１８２からなる。かかる揺動支点用部材１８２は、底板部７１０に重なる円板部１８３と、円板部１８３からＺ軸方向の他方側－Ｚに突出した揺動支点用の半球状凸部１８４とを備えており、揺動支点１８０（半球状凸部１８４）は、可動体３のプレート１９に形成した受け部１９３ａ（図５参照）に当接する。揺動支点用部材１８２はゴム等からなる。

　（永久磁石アセンブリ７５の構成）
　本形態の光学ユニット１００において、可動体３は、撮像ユニット１の角形ケース１４の外周面を囲む矩形枠状のホルダ７と、矩形枠状のストッパ部材８とを備えており、ストッパ部材８はホルダ７の光軸方向後側の面に溶接等の方法で固定されている。ホルダ７は、光軸方向前側に位置する矩形枠状の第１ホルダ部材７１と、光軸方向後側で第１ホルダ部材７１に対向する矩形枠状の第２ホルダ部材７２とからなる。本形態において、第１ホルダ部材７１と第２ホルダ部材７２との間には、振れ補正用駆動機構５００に用いた平板状の永久磁石５２０が保持されている。より具体的には、永久磁石５２０において光軸方向前側の面には第１ホルダ部材７１が固定され、永久磁石５２０において光軸方向後側の面には第２ホルダ部材７２が固定されており、永久磁石５２０、第１ホルダ部材７１および第２ホルダ部材７２によって角筒状の永久磁石アセンブリ７５が構成されている。このため、角筒状の永久磁石アセンブリ７５の内側に撮像ユニット１を挿入した後、撮像ユニット１を内側に保持した角形ケース１４の外周面と、永久磁石アセンブリ７５の内周面（永久磁石５２０の内面）とを接着剤により固定すれば、永久磁石５２０、第１ホルダ部材７１、第２ホルダ部材７２、ストッパ部材８、角形ケース１４、プレート１９および撮像ユニット１を一体化して可動体３を構成することができる。

　（バネ部材６００の構成）
　バネ部材６００は、固定体２００側に連結される矩形枠状の固定側連結部６１０と、可動体３側に連結される可動側連結部６２０と、可動側連結部６２０と固定側連結部６１０の間で延在する複数本のアーム部６３０とを備えた板状バネ部材であり、アーム部６３０の両端は各々、可動側連結部６２０および固定側連結部６１０に繋がっている。かかるバネ部材６００を可動体３と固定体２００とに接続するにあたって、本形態では、可動側連結部６２０がストッパ部材８の光軸方向後側端面に溶接等の方法で固定されている。また、固定側連結部６１０は、上カバー２５０の切り欠き２１８、２１９内に嵌った状態で、上カバー２５０の切り欠き２１８、２１９の前側端面に溶接等の方法で固定されている。かかるバネ部材６００は、銅合金や非磁性のＳＵＳ系鋼材等といった非磁性の金属製であり、所定厚の薄板に対するプレス加工、あるいはフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工により形成したものである。

　ここで、バネ部材６００の可動側連結部６２０を可動体３に連結する一方、固定側連結部６１０を固定体２００に固定すると、可動体３は、揺動支点１８０によって光軸方向前側に押し上げられた状態となる。このため、バネ部材６００において、可動側連結部６２０は固定側連結部６１０よりも光軸方向前側に押し上げられた状態となり、バネ部材６００のアーム部６３０は、可動体３を光軸方向後側に付勢する。従って、可動体３は、バネ部材６００によって揺動支点１８０に向けて付勢された状態になり、可動体３は、揺動支点１８０によって揺動可能な状態で固定体２００に支持された状態となる。

　（振れ補正用駆動機構の構成）
　本形態の光学ユニット１００では、コイル５６０と、コイル５６０に鎖交する磁界を発生させる永久磁石５２０とによって、振れ補正用駆動機構５００が構成されている。より具体的には、可動体３において角形ケース１４の４つの外面には平板状の永久磁石５２０が各々固定されており、固定体２００では、上カバー２５０の角筒状胴部２１０の内面にコイル５６０が設けられている。永久磁石５２０は、外面側および内面側が異なる極に着磁されている。また、永久磁石５２０は、光軸Ｌ方向に配置された２つの磁石片からなり、かかる磁石片は、コイル５６０と対向する側の面が光軸方向で異なる極に着磁されている。また、コイル５６０は、四角形の枠状に形成されており、上下の長辺部分が有効辺として利用される。また、永久磁石５２０は１個の磁石を光軸方向において２極の異なる極がコイル５６０の有効辺と対向するように着磁されていてもよい。

　図４および図６に示すように、永久磁石５２０およびコイル５６０のうち、可動体３をＹ軸方向の両側で挟む２箇所に配置された永久磁石５２０およびコイル５６０はＹ側振れ補正用駆動機構５００ｙを構成しており、図６（ａ）に矢印Ｙ０で示すように、揺動支点１８０を通ってＸ軸方向に延在する軸線を中心にして可動体３をＹ軸方向に揺動させる。また、撮像ユニット１をＸ軸方向の両側で挟む２箇所に配置された永久磁石５２０およびコイル５６０はＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘを構成しており、図６（ｂ）に矢印Ｘ０で示すように、揺動支点１８０を通ってＹ軸方向に延在する軸線を中心にして可動体３をＸ軸方向に揺動させる。

　かかるＹ側振れ補正用駆動機構５００ｙおよびＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘを構成するにあたって、本形態では、上カバー２５０の４つの内面に沿って延在するフレキシブル配線基板４２０の帯状部分４２５の内面および外面に、コイル５６０を支持する基板５５０およびポリイミド製の補強プレート４２８を各々貼付したものが用いられている。コイル５６０は、導電配線技術を利用して微細な銅配線を基板５５０上に形成した構造を有しており、複数層の銅配線（コイル５６０）が絶縁膜を介して多層に形成されている。また、銅配線（コイル５６０）の表面も絶縁膜で覆われている。かかるコイル５６０としては、例えば、旭化成エレクトロニクス株式会社製のＦＰコイル（ファインパターンコイル（登録商標））を挙げることができる。

　フレキシブル配線基板４２０の帯状部分４２５のうち、Ｙ軸方向の一方側＋Ｙに位置する部分にはフォトリフレクタ５８０が実装され、Ｘ軸方向の一方側＋Ｘに位置する部分にはフォトリフレクタ５９０が実装されている。かかるフォトリフレクタ５８０、５９０は、基板５５０に形成された穴を介して可動体３の側面（角形ケース１４の側面）に対向している。本形態では、可動体３の側面（角形ケース１４の側面）のうち、フォトリフレクタ５８０、５９０と対向する位置には反射シート５８１、５９１が貼付されている。

　（ストッパ機構の構成）
　本形態の光学ユニット１００において、可動体３は、揺動支点１８０によって揺動可能な状態で固定体２００に支持された状態にある。従って、外部から大きな力が加わって撮像ユニット１が大きく変位すると、バネ部材６００のアーム部６３０が塑性変形するおそれがある。そこで、本形態では、可動体３では、ホルダ７の光軸方向後側端面に矩形枠状のストッパ部材８が溶接等の方法により固定されている。かかるストッパ部材８は、矩形枠状の本体部分８１０と、本体部分８１０の角で外側に向けて突出した凸部８１を備えており、かかる凸部８１は、永久磁石５２０より外側に突出している。ここで、凸部８１は、固定体２００の側に設けられた基板５５０と狭い隙間を介して対向している。従って、凸部８１および基板５５０は、光軸方向における振れ補正用駆動機構５００と揺動支点１８０との間において、可動体３が光軸方向に直交する方向に変位した際の可動範囲を規定するストッパ機構を構成している。なお、凸部８１が当接する箇所は、基板５５０のうち、コイル５６０が構成されていない箇所に設定されている。

　（振れ補正動作）
　図７は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニット１００における作用等を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は可動体３の前面部３１側の構成を示す説明図、光学ユニット１００を対角線に沿って切断した様子を模式的に示す説明図、および可動体３が光軸方向前側に変位したときの様子を模式的に示す説明図である。

　図１～図６を参照して説明した光学ユニット１００では、以下に説明する振れ補正が行われる。振れ補正を実行するタイミングは、光学ユニット１００の外部（光学機器本体）からの指令信号により規定される。具体的なタイミングとしては、シャッタボタン等の撮影開始スイッチが半分だけ押し込まれた時に指令信号が出力される場合、撮影開始スイッチが半分だけ押し込まれ、オートフォーカス動作が行われて完了した時に指令信号が出力される場合、撮影開始スイッチが深く押し込まれた時に指令信号が出力される場合がある。また、カメラによって取り込まれた映像がモニター部に表示されている間、常時、手振れ補正が実行される場合もある。

　本形態では、図１に示す光学機器１０００および光学ユニット１００が手振れ等によって振れると、かかる振れは振れ検出センサ１７０によって検出され、駆動制御部９００は、振れを打ち消すような駆動電流を振れ補正用駆動機構５００に供給する。その結果、振れ補正用駆動機構５００は、揺動支点１８０を中心に可動体３（撮像ユニット１）を揺動させ、振れを補正する。より具体的には、図６（ｂ）に示すＸ側振れ補正用駆動機構５００ｘは、揺動支点１８０を中心に撮像ユニット１をＹ軸周りに揺動させ、Ｘ方向の振れを補正し、図６（ａ）に示すＹ側振れ補正用駆動機構５００ｙは、揺動支点１８０を中心に撮像ユニット１をＸ軸周りに揺動させ、Ｙ方向の振れを補正する。また、撮像ユニット１のＸ軸周りの揺動、およびＹ軸周りの揺動を合成すれば、可動体３を全方位に向けて揺動させることができる。それ故、光学ユニット１００で想定される全ての振れを確実に補正することができる。かかる可動体３に対する駆動の際、可動体３の揺動は、フォトリフレクタ５８０、５９０によって監視される。

　ここで、可動体３では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、前面部３１の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに光軸方向後側に凹んだ凹部３ｆが形成されている。このため、図７（ｂ）に一点鎖線で示すように、対角方向に可動体３を揺動させた際、前面部３１の天面部３１ｓが固定体２００の前板部２２０に当接する前に角３ａ、３ｃや角３ｂ、３ｄが前板部２２０に当接するという事態が発生しない。従って、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間に光軸方向で広い隙間を設けなくても可動体３の揺動可能な角度範囲θが広い。

　また、図７（ｃ）に示すように、外部からの衝撃で可動体３が光軸方向前側に変位したときには、可動体３の前面部３１（天面部３１ｓ）が固定体２００の前板部２２０に当接し、それ以上の変位が阻止される。ここで、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間の光軸方向の距離が比較的短いので、可動体３が光軸方向前側に変位可能な距離が短い。従って、可動体３が光軸方向前側に変位したときでも、図４等に示すバネ部材６００に塑性変形が発生することを防止することができる。

　（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態の振れ補正機能付きの光学ユニット１００では、可動体３は、永久磁石５２０の固定等が容易なように角形形状であるが、可動体３において固定体２００の前板部２２０と対向する前面部３１には、前面部３１の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを光軸方向後側に凹ませる凹部３ｆが形成されている。このため、可動体３が揺動した際、揺動支点１８０からの半径距離が長い故に可動体３の前面部３１において最も変位が大きな角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが前板部２２０に当接しにくい。従って、可動体３の天面部３１ｓが固定体２００の前板部２２０に当接する前に可動体３の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが前板部２２０に当接するという事態が発生しない。それ故、固定体２００の前板部２２０と可動体３の前面部３１とを光軸方向で大きく離間させなくても、可動体３が揺動可能な角度範囲θを大きく確保することができる。よって、可動体３が揺動可能な角度範囲θを狭めなくても、光学ユニット１００の光軸方向の寸法を短くすることができる。

　また、本形態において、凹部３ｆは、可動体３に用いた角形ケース１４の端板部１４１の角に対して、前面部３１に平行な底部３ｇを有するように形成された段部からなる。このため、角形ケース１４の内側に撮像ユニット１を構成する各種部品を配置する際、凹部３ｆの底部３ｇを基準とすることができるので、可動体３の組み立てが容易である。

　さらに、凹部３ｆは、前面部３１の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのみに形成されており、凹部３ｆが必要最小限なサイズに構成されている。それ故、可動体３に搭載する部品を小型化する必要がない等の利点がある。

　また、図５（ｃ）等を参照して説明したように、可動体３の後面部３９には、固定体２００の揺動支点１８０（半球状凸部１８４）が当接する受け部１９３ａより光軸方向後側（底板部７１０）に向けて突出した凸状底部１９３ｂが形成されており、かかる凸状底部１９３ｂは、受け部１９３ａを中心とする円弧部を、受け部１９３ａを間に挟む両側に備えた平面形状になっている。このため、可動体３がいずれの方向に揺動した場合でも、可動体３の後側では、角が下カバー７００の底板部７１０から離間するように凹んだ状態にある。従って、可動体３が揺動した際、可動体３の後面部３９において最も変位が大きな角が底板部７１０に当接しにくい。それ故、固定体２００の底板部７１０と可動体３の後面部３９とを光軸方向で大きく離間させなくても、可動体３の揺動範囲を大きく確保することができる。それ故、光学ユニット１００の光軸方向の寸法を短くすることができる。　

　しかも、受け部１９３ａと凸状底部１９３ｂとはテーパ面１９３ｃを介して繋がっている。また、座部１９３においてＹ軸方向の両側に位置する円弧状の円端部はテーパ面１９３ｄになっている。従って、受け部１９３ａと凸状底部１９３ｂとの間や、座部１９３の周りに角張った段部が存在しないので、可動体３と底板部７１０との間にフレキシブル配線基板４１０等の配線材が位置する場合でも、かかる配線材が引っ掛かりにくいという利点がある。

　なお、本形態では、凸状底部１９３ｂが受け部１９３ａを中心とする円弧部を、受け部１９３ａを間に挟む両側に備えた平面形状を備えていたが、受け部１９３ａを中心とする円形の平面形状を有するように凸状底部１９３ｂを構成してもよい。

　［実施の形態２］
　図８は、本発明の実施の形態２に係る光学ユニット１００の説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は可動体３の前面部３１側の構成を示す説明図、光学ユニット１００を対角線に沿って切断した様子を模式的に示す説明図、および可動体３が光軸方向前側に変位したときの様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および以下に説明する実施の形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

　実施の形態１では、可動体３の角３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのみに凹部３ｆを設けたが、本形態では、図８（ａ）に示すように、凹部３ｆは、光軸Ｌが通る位置を囲む円形の内周縁を有する環状に形成されている。このため、前面部３１には、凹部３ｆの径方向内側に円形の天面部３１ｔが形成されている。また、本形態では、開口部１４１ａから撮像ユニット１が突出しておらず、可動体３において最も光軸方向前側に位置するのは、天面部３１ｔである。

　このように構成した光学ユニット１００においても、実施の形態１と同様、図８（ｂ）に一点鎖線で示すように、対角方向に可動体３を揺動させた際、前面部３１の天面部３１ｔが固定体２００の前板部２２０に当接する前に角３ａ、３ｃや角３ｂ、３ｄが前板部２２０に当接するという事態が発生しない。従って、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間に光軸方向で広い隙間を設けなくても可動体３の揺動可能な角度範囲θが広い。よって、光学ユニット１００の光軸方向の寸法を短くすることができる。

　また、図８（ｃ）に示すように、外部からの衝撃で可動体３が光軸方向前側に変位したときには、可動体３の前面部３１（天面部３１ｔ）が固定体２００の前板部２２０に当接し、それ以上の変位が阻止される。ここで、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間の光軸方向の距離が比較的短いので、可動体３が光軸方向前側に変位可能な距離が短い。従って、可動体３が光軸方向前側に変位したときでも、図４等に示すバネ部材６００に塑性変形が発生することを防止することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

　また、本形態では、可動体３が揺動した際に固定体２００の前板部２２０に当接するのは、光軸Ｌを中心とする円環状の天面部３１ｔである。このため、可動体３がいずれの方向に揺動したときでも、可動体３が揺動可能な角度範囲が等しいとともに、天面部３１ｔと前板部２２０とが当接した際に可動体３が受ける力の方向や大きさが同等である。

　［実施の形態３］
　図９は、本発明の実施の形態３に係る光学ユニット１００の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は可動体３の前面部３１側の構成を示す説明図、光学ユニット１００を対角線に沿って切断した様子を模式的に示す説明図、および可動体３が光軸方向前側に変位したときの様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および以下に説明する実施の形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

　図９（ａ）に示すように、本形態でも、実施の形態２と同様、凹部３ｆは、光軸Ｌが通る位置を囲む円形の内周縁を有する環状に形成されている。このため、前面部３１には、凹部３ｆの径方向内側に円形の天面部３１ｔが形成されている。また、本形態では、開口部１４１ａから撮像ユニット１が突出しておらず、可動体３において最も光軸方向前側に位置するのは、天面部３１ｔである。

　ここで、天面部３１ｔは、内周側に位置する内周側天面部３１ｔａと、内周側天面部３１ｔａの外周側に位置する外周側天面部３１ｔｂとからなり、内周側天面部３１ｔａと外周側天面部３１ｔｂとは同心円状である。また、外周側天面部３１ｔｂは、内周側天面部３１ｔａより光軸方向後側に位置する。

　このように構成した光学ユニット１００においても、実施の形態１、２と同様、図９（ｂ）に一点鎖線で示すように、対角方向に可動体３を揺動させた際、前面部３１の外周側天面部３１ｔｂが固定体２００の前板部２２０に当接する前に角３ａ、３ｃや角３ｂ、３ｄが前板部２２０に当接するという事態が発生しない。従って、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間に光軸方向で広い隙間を設けなくても可動体３の揺動可能な角度範囲θが広い。よって、光学ユニット１００の光軸方向の寸法を短くすることができる。

　また、図９（ｃ）に示すように、外部からの衝撃で可動体３が光軸方向前側に変位したときには、可動体３の前面部３１（外周側天面部３１ｔｂ）が固定体２００の前板部２２０に当接し、それ以上の変位が阻止される。ここで、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間の光軸方向の距離が比較的短いので、可動体３が光軸方向前側に変位可能な距離が短い。従って、可動体３が光軸方向前側に変位したときでも、図４等に示すバネ部材６００に塑性変形が発生することを防止することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

　また、本形態では、可動体３が揺動した際に固定体２００の前板部２２０に当接するのは、光軸Ｌを中心とする円環状の外周側天面部３１ｔｂである。このため、可動体３がいずれの方向に揺動したときでも、可動体３が揺動可能な角度範囲が等しいとともに、天面部３１ｔと前板部２２０とが当接した際に可動体３が受ける力の方向や大きさが同等である。

　［実施の形態４］
　図１０は、本発明の実施の形態４に係る光学ユニット１００の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は可動体３の前面部３１側の構成を示す説明図、光学ユニット１００を対角線に沿って切断した様子を模式的に示す説明図、および可動体３が光軸方向前側に変位したときの様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および以下に説明する実施の形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

　図１０（ａ）に示すように、本形態でも、実施の形態２，３と同様、凹部３ｆは、光軸Ｌが通る位置を囲む円形の内周縁を有する環状に形成されている。このため、前面部３１には、凹部３ｆの径方向内側に円形の天面部３１ｔが形成されている。また、本形態では、開口部１４１ａから撮像ユニット１が突出しておらず、可動体３において最も光軸方向前側に位置するのは、天面部３１ｔである。

　ここで、天面部３１ｔは、実施の形態２、３に比して小径である。このため、図１０（ｂ）に一点鎖線で示すように、対角方向に可動体３を揺動させた際、固定体２００の前板部２２０に角３ａ、３ｃや角３ｂ、３ｄが当接することになる。この場合でも、角３ａ、３ｃや角３ｂ、３ｄが天面部３１ｔより光軸方向後側に位置するため、可動体３の前面部３１と固定体２００の前板部２２０との間に光軸方向で広い隙間を設けなくても可動体３の揺動可能な角度範囲θが広い。よって、光学ユニット１００の光軸方向の寸法を短くすることができる。

　また、図１０（ｃ）に示すように、外部からの衝撃で可動体３が光軸方向前側に変位したときには、可動体３の前面部３１（凹部３ｆ）が固定体２００の前板部２２０に当接し、それ以上の変位が阻止される。従って、可動体３が光軸方向前側に変位したときでも、図４等に示すバネ部材６００に塑性変形が発生することを防止することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

　［他の実施の形態］
　上記実施の形態では、振れ検出手段として、ジャイロスコープからなる振れ検出センサ１７０を用いたが、撮像素子１ｂによって得られた画像のシフトによって振れを検出するシステムを振れ検出手段として用いた光学ユニット１００に本発明を適用してもよい。

　また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット１００は、携帯電話機やデジタルカメラ等の他、冷蔵庫等、一定間隔で振動を有する装置内に固定し、遠隔操作可能にしておくことで、外出先、たとえば買い物の際に、冷蔵庫内部の情報を得ることができるサービスに用いることもできる。かかるサービスでは、姿勢安定化装置付きのカメラシステムであるため、冷蔵庫の振動があっても安定な画像を送信可能である。また、本装置を児童、学生のカバン、ランドセルあるいは帽子等の、通学時に装着するデバイスに固定してもよい。この場合、一定間隔で、周囲の様子を撮影し、あらかじめ定めたサーバへ画像を転送すると、この画像を保護者等が、遠隔地において観察することで、子供の安全を確保することができる。かかる用途では、カメラを意識することなく移動時の振動があっても鮮明な画像を撮影することができる。また、カメラモジュールのほかにＧＰＳを搭載すれば、対象者の位置を同時に取得することも可能となり、万が一の事故の発生時には、場所と状況の確認が瞬時に行える。さらに、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１００を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載すれば、ドライブレコーダーとして用いることができる。また、本発明を適用した振れ補正機能付き光学ユニット１００を自動車において前方が撮影可能な位置に搭載して、一定間隔で自動的に周辺の画像を撮影し、決められたサーバに自動転送してもよい。また、カーナビゲーションの道路交通情報通信システム等の渋滞情報と連動させて、この画像を配信することで、渋滞の状況をより詳細に提供することができる。かかるサービスによれば、自動車搭載のドライブレコーダーと同様に事故発生時等の状況を、意図せずに通りがかった第三者が記録し状況の検分に役立てることもできる。また、自動車の振動に影響されることなく鮮明な画像を取得できる。かかる用途の場合、電源をオンにすると、制御部に指令信号が出力され、かかる指令信号に基づいて、振れ制御が開始される。

　また、本発明を適用した振れ補正機能付きの光学ユニット１００は、レーザポインタ、携帯用や車載用の投射表示装置や直視型表示装置等、光を出射する光学機器の振れ補正に適用してもよい。また、天体望遠鏡システムあるいは双眼鏡システム等、高倍率での観察において三脚等の補助固定装置を用いることなく観察するのに用いてもよい。また、狙撃用のライフル、あるいは戦車等の砲筒とすることで、トリガ時の振動に対して姿勢の安定化が図れるので、命中精度を高めることができる。

Claims

　光学素子を保持する角形の可動体と、
　前記可動体を変位可能に支持する固定体と、
　前記固定体に対して前記可動体を揺動させる振れ補正用駆動機構と、
　を有し、
　前記固定体は、光軸が通る位置に開口部をもって前記可動体の前面部に対して前側で対向する前板部を備え、
　前記可動体の前記前面部には、当該前面部の角を光軸方向後側に凹ませる凹部が形成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。
　前記凹部は、前記可動体に用いた角形ケースの前記前面部の角に対して当該前面部に平行な底部を有するように形成された段部からな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。
　前記凹部は、前記前面部の前記角のみに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
　前記凹部は、前記光軸が通る位置を囲む円形の内周縁を有する環状に形成され、
　前記前面部には、前記凹部の径方向内側に円形の天面部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。
　前記固定体は、光軸が通る位置に前記可動体の後面部に向けて突出した揺動支点用の凸部を備えた底板部を有し、
　前記可動体の前記後面部には、前記凸部が当接する受け部と、該受け部より前記底板部に向けて突出した凸状底部と、を備え、
　前記凸状底部は、前記受け部を中心とする円形の平面形状、または前記受け部を中心とする円弧部を当該受け部を間に挟む両側に備えた平面形状を備えていることを特徴とする請求項１乃至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。
　前記受け部と前記凸状底部とはテーパ面を介して繋がっていることを特徴とする請求項５に記載の振れ補正機能付き光学ユニット。