特許 6989254 光学モジュールおよび光学ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6989254

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】光学モジュールおよび光学ユニット

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20210101AFI20211220BHJP

   G03B 30/00 20210101ALI20211220BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20211220BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G03B5/00 J

   G03B30/00

   H04N5/225 400

   H04N5/225 700

   H04N5/232 290

   H04N5/232 480

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-219847(P2016-219847)

(22)【出願日】2016年11月10日

(65)【公開番号】特開2018-77390(P2018-77390A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2019年10月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(72)【発明者】

【氏名】須江 猛

(72)【発明者】

【氏名】南澤 伸司

【審査官】 登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０８２０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３４３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４２５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１０３３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２５２４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１３８９２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ５／００

Ｇ０３Ｂ ３０／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子と、前記光学素子を保持する鏡筒部と、支持体と、前記鏡筒部に固定され前記鏡筒部を前記支持体に対して前記光学素子の光軸回りに回転可能に支持するローリング用支持機構と、前記鏡筒部を前記光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、
前記ローリング用磁気駆動機構は磁石およびコイルを備え、前記磁石と前記コイルの一方は前記鏡筒部に固定され、他方は前記支持体に固定され、
前記ローリング用支持機構は、前記鏡筒部の被写体側の端部、および、前記鏡筒部の像側の端部の２箇所に設けられた回転軸受部であることを特徴とする光学モジュール。

【請求項2】

前記回転軸受部はボールベアリングであり、
前記ボールベアリングの内輪は前記鏡筒部に固定され、前記ボールベアリングの外輪は前記支持体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の光学モジュール。

【請求項3】

前記鏡筒部は、前記磁石が固定される磁石保持部を備え、
前記コイルは前記支持体に固定されることを特徴とする請求項１または２の何れか一項に記載の光学モジュール。

【請求項4】

前記磁石の着磁分極線と対向する位置に配置される磁気センサを有し、
前記ローリング用磁気駆動機構は、前記磁気センサの出力に基づいて検出される原点位置に基づいて制御されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光学モジュール。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一項に記載の光学モジュールと、
前記光学モジュールの前記光軸と交差する軸回りの振れを補正する振れ補正部と、を有することを特徴とする光学ユニット。

【請求項6】

前記振れ補正部は、前記光学モジュールを前記光軸と交差する第１方向回りおよび第２方向回りに揺動させる揺動用磁気駆動機構であり、
前記光学モジュールは、前記第１方向と前記第２方向の間の角度位置に配置される揺動支持部と、前記揺動支持部によって支持される可動枠と、を備えるジンバル機構によって
支持されることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。

【請求項7】

前記振れ補正部は、前記光学モジュールによる撮影画像に対して、前記光学モジュールの前記光軸と交差する軸回りの振れに対応する補正処理を行う電子補正部であることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子を光軸回りに回転させるローリング補正を行う光学ユニット、および、ローリング補正を行う光学ユニットに用いられる光学モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

携帯端末や移動体に搭載される光学ユニットには、携帯端末や移動体の移動時の撮影画像の乱れを抑制するために、光学素子を揺動あるいは回転させて振れを補正する機構を備えるものがある。例えば、特許文献１の光学ユニットは、ピッチング（縦揺れ／チルティング）およびヨーイング（横揺れ／パンニング）の２方向の傾きに対応して、光学素子を備える光学モジュールをピッチング方向およびヨーイング方向に揺動させる揺動機構を備える。また、光学素子の光軸回りの回転に対応して、光学モジュールおよび揺動機構を備えた可動体を光軸回りに回転させるローリング補正機構を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−０８２０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の光学ユニットにおいて、光学モジュールを光軸回りに回転可能に支持する支持機構およびローリング補正機構は、光学モジュールおよび揺動機構を備えた可動体の外側に構成されている。このように、光学モジュールの外側にローリング用の支持機構およびローリング補正機構を設ける場合、光学ユニットが大型化するという問題がある。

【0005】

例えば、特許文献１の光学ユニットは、光学モジュールの光軸方向の一方側（像側）にボールベアリングなどの回転軸受が配置され、ローリング補正機構は回転軸受の像側あるいは回転軸受の外周側に配置される。このような構成では、光学モジュールの像側にローリング補正機構の設置スペースを設ける必要があり、光学ユニットの光軸方向の寸法が大型化する。あるいは、ローリング補正機構は可動体の外周側に設けることもできるが、この場合には光学ユニットを光軸方向から見た場合の外形が大型化する。

【0006】

また、メカ的な補正（すなわち、光学モジュールを揺動機構によって揺動させる補正）を行う代わりに、光学素子による撮影画像に対する電子補正によりローリング補正を行うこともできるが、ローリング補正は補正角度が大きいことが多く、補正角度が大きい場合には電子補正によって有効画像領域が小さくなってしまう。従って、画質の低下が問題となる。また、電子補正を行うことによる消費電流のアップも問題となる。

【0007】

本発明の課題は、このような点に鑑みて、光学モジュールを光軸回りに回転させるローリング補正機構を設けたことによる光学ユニットの大型化を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明は、光学素子と、前記光学素子を保持する鏡筒部と、支持体と、前記鏡筒部を前記支持体に対して前記光学素子の光軸回りに回転可能に支持するローリング用支持機構と、前記鏡筒部に固定され前記鏡筒部を前記光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動機構と、を有し、前記ローリング用磁気駆動機構は磁石およびコイルを備え、前記磁石と前記コイルの一方は前記鏡筒部に固定され、他方は前記支持体に固定され、前記ローリング用支持機構は、前記鏡筒部の被写体側の端部、および、前記鏡筒部の像側の端部の２箇所に設けられた回転軸受部であることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、光学素子を保持する鏡筒部を光軸回りに回転させてローリング補正を行う。従って、光学モジュール全体を回転させる従来の構成と比較して、回転する部分が小型で軽量であるため、小さな力で回転させることができる。よって、ローリング用磁気駆動機構を小型化できる。このため、ローリング補正を行う光学モジュールを小型化でき、光学モジュール１の外側にローリング補正機構を設ける必要がない。従って、ローリング補正を行う光学ユニットの大型化を抑制できる。また、回転する部分が小型で軽量であるため、ローリング用磁気駆動機構から加えられる駆動力に対するレスポンスが良い。また、光軸方向に離れた２箇所で鏡筒部を支持できるので、がたつきなく鏡筒部を支持することができ、鏡筒部の傾きを抑制することができる。

【0012】

本発明において、前記回転軸受部はボールベアリングであり、前記ボールベアリングの内輪は前記鏡筒部に固定され、前記ボールベアリングの外輪は前記支持体に固定される構成を採用できる。ボールベアリングを用いることにより、摩擦等による回転負荷の増大を抑制できる。

【0013】

本発明において、前記鏡筒部は、前記磁石が固定される磁石保持部を備え、前記コイルは前記支持体に固定されることが望ましい。このようにすると、鏡筒部側にコイルへの給電用の部品を設ける必要がないので、配線を簡略化できる。

【0014】

本発明において、前記磁石の着磁分極線と対向する位置に配置される磁気センサを有し、前記ローリング用磁気駆動機構は、前記磁気センサの出力に基づいて検出される原点位置に基づいて制御されることが望ましい。このようにすると、原点位置に復帰させるためのばねを設ける必要がないので、原点位置に復帰する際の揺れ戻りをなくすことができる。また、ばねを設けるスペースを確保する必要がないので、小型化に有利である。

【0015】

次に、本発明の光学ユニットは、上記の光学モジュールと、前記光学モジュールの前記光軸と交差する軸回りの振れを補正する振れ補正部と、を有する。上記の光学モジュールはローリング用磁気駆動機構を備えているため、光学ユニットに光学モジュールを搭載するだけでローリング補正機能を追加できる。また、上記の光学モジュールは、ローリング用磁気駆動機構を小型化できる。従って、ローリング補正機構を備えた光学ユニットの大型化を抑制できる。

【0016】

本発明において、前記振れ補正部として、前記光学モジュールを前記光軸と交差する第１方向回りおよび第２方向回りに揺動させる揺動用磁気駆動機構を用いる場合は、前記光学モジュールは、前記第１方向と前記第２方向の間の角度位置に配置される揺動支持部と、前記揺動支持部によって支持される可動枠と、を備えるジンバル機構によって支持されることが望ましい。このようにすると、揺動用磁気駆動機構が配置される角度位置（第１方向および第２方向）の間のスペースを利用してジンバル機構の揺動支持部を配置できる。従って、光学ユニットを小型化できる。

【0017】

あるいは、本発明において、前記振れ補正部は、前記光学モジュールによる撮影画像に対して、前記光学モジュールの前記光軸と交差する軸回りの振れに対応する補正処理を行う画像処理部であってもよい。このようにすれば、ピッチング補正およびヨーイング補正を行うための揺動機構を設ける必要がないので、光学ユニットをさらに小型化できる。光軸と直交する軸回りの振れ補正（ピッチング補正およびヨーイング補正）は、一般的にローリング補正よりも補正角度が小さい。従って、電子補正を行ったとしても有効画像領域の減少や消費電流の増大が問題となるおそれは少ない。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、光学モジュールにローリング用磁気駆動機構（ローリング補正機構）が搭載されるため、光軸回りの回転補正を行う場合に、光学モジュールの外側にローリング補正機構を設ける必要がない。従って、ローリング補正機構を備えた光学ユニットの大
型化を抑制できる。また、本発明では、光学モジュールにローリング用磁気駆動機構を組み込むにあたって、光学素子を保持する鏡筒部を光軸回りに回転させるように構成する。従って、回転する部分が小型で軽量であるため、小さな力で回転させることができる。よって、ローリング用磁気駆動機構を小型化できるので、光学モジュールを小型化できる。また、回転する部分が小型で軽量であるため、ローリング用磁気駆動機構から加えられる駆動力に対するレスポンスが良い。また、光軸方向に離れた２箇所で鏡筒部を支持できるので、がたつきなく鏡筒部を支持することができ、鏡筒部の傾きを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】参考形態の光学モジュールを被写体側から見た斜視図である。

【図2】図１の光学モジュールの断面図である。

【図3】図１の光学モジュールの分解斜視図である。

【図4】図１の光学モジュールを搭載した光学ユニットの斜視図である。

【図5】図４の光学ユニットの分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、図面を参照して、光学モジュールおよび光学モジュールが搭載される光学ユニットの参考形態および本発明を適用した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、光学モジュールの光軸方向Ｌと一致する。−Ｚ方向は光軸方向Ｌの像側、＋Ｚ方向は光軸方向Ｌの被写体側である。

【0021】

図１は参考形態の光学モジュール１を被写体側から見た斜視図であり、図２は図１の光学モジュール１の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）であり、図３は図１の光学モジュール１の分解斜視図である。また、図４は図１の光学モジュール１を搭載した光学ユニット１００を被写体側から見た斜視図である。光学モジュール１は光学素子２を備えており、光学ユニット１００に搭載される。光学ユニット１００（図４参照）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。光学ユニット１００は、撮影画像が傾くことを回避するため、光学素子２の傾きを補正する。

【0022】

（光学モジュール）
図１〜図３に示すように、光学モジュール１は、光学素子２を備えるカメラモジュール１０と、カメラモジュール１０を収容するケースである支持体２０と、カメラモジュール１０を支持体２０に対して光軸回りに回転可能に支持するローリング用支持機構３０と、カメラモジュール１０を支持体２０に対して光軸回りに回転させるローリング用磁気駆動
機構４０を備える。カメラモジュール１０は、レンズなどの光学素子２と、光学素子２を保持する鏡筒部５０と、イメージセンサや信号処理回路が搭載された基板６０を備える。

【0023】

図２、図３に示すように、鏡筒部５０は、光学素子２を保持する筒状部５１と、筒状部５１の像側（−Ｚ方向）の端部に設けられたフランジ部５２と、を備え、筒状部５１の外周側には、フランジ部５２の外周縁から被写体側（＋Ｚ方向）に立ち上がる壁状の磁石保持部５３が配置される。基板６０はフランジ部５２に固定される。筒状部５１の外周面には、光軸方向Ｌの略中間の位置に段部５４が形成されている。筒状部５１は、段部５４から被写体側（＋Ｚ方向）に延びる円筒部５５と、段部５４から像側（−Ｚ方向）に延びる大径部５６を備える。大径部５６はフランジ部５２と繋がっている。

【0024】

フランジ部５２および磁石保持部５３は、光軸方向Ｌから見た場合の外形が略矩形である。磁石保持部５３は、筒状部５１およびフランジ部５２とは別部材であり、フランジ部５２に固定されている。なお、磁石保持部５３は、筒状部５１およびフランジ部５２と一体に形成されていてもよい。磁石保持部５３は、Ｘ軸方向に対向する壁部５３１、５３２と、Ｙ軸方向に対向する壁部５３３、５３４を備える。壁部５３１〜５３４は、全体として角筒状をなすように繋がっている。なお、壁部５３１〜５３４は周方向に繋がっていなくてもよい。また、磁石保持部５３はフランジ部５２から＋Ｚ方向に突出する形状でなくてもよく、筒状部５１の外周面から径方向に突出する形状であってもよい。

【0025】

支持体２０は、前板部２１と、前板部２１の外周縁から像側（−Ｚ方向）に立ち上がる胴部２２を備える。前板部２１は光軸方向Ｌに対して垂直な矩形の板状であり、その中央には円形開口部２３が形成されている。図１に示すように、円形開口部２３にはローリング用支持機構３０およびカメラモジュール１０の被写体側（＋Ｚ方向）の端部が配置される。カメラモジュール１０の鏡筒部５０に保持された光学素子２は、前板部２１の円形開口部２３から被写体側（＋Ｚ方向）に露出する。胴部２２は全体として角筒状であり、Ｘ軸方向に対向する側板２２１、２２２と、Ｙ軸方向に対向する側板２２３、２２４を備える。側板２２１は、鏡筒部５０に設けられた壁部５３１とＸ軸方向に対向する。また、側板２２２は、鏡筒部５０に設けられた壁部５３２とＸ軸方向に対向する。

【0026】

ローリング用支持機構３０は、支持体２０の円形開口部２３に取り付けられている。ローリング用支持機構３０はボールベアリングであり、円形開口部２３の内周縁に固定される外輪３１と、鏡筒部５０に固定される内輪３２と、外輪３１と内輪３２との間で転動可能に保持される複数の球体３３を備える。内輪は、鏡筒部５０の被写体側の端部に設けられた円筒部５５の外周面に固定される。球体３３は、図示しない保持器などによって互いに接触しないように保持されている。また、内輪３２と外輪３１の間には、球体３３が配置される隙間を覆うシール板３４が取り付けられている。シール板３４は球体３３の＋Ｚ方向側および−Ｚ方向側に配置される。

【0027】

ローリング用磁気駆動機構４０は、磁石４１と、磁石の着磁面に対して垂直な軸回りに巻かれたコイル４２を備える。磁石４１は鏡筒部５０に設けられた磁石保持部５３に固定され、コイルは支持体２０の胴部２２の内側面に固定される。より詳しくは、磁石４１は鏡筒部５０の壁部５３１、５３２の外側面に固定される。また、コイル４２は胴部２２の側板２２１、２２２の内側面に固定される。これにより、図２に示すように、磁石４１とコイル４２がＸ軸方向に対向するローリング用磁気駆動機構４０が鏡筒部５０の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側の２箇所に構成される。

【0028】

ローリング用磁気駆動機構４０の磁石４１は、光軸回りの周方向（すなわち、Ｙ軸方向）に２分割され、コイル４２と対向する面の磁極が分割位置（着磁分極線）を境にして異なるように着磁されている。コイル４２は空芯コイルであり、周方向と交差する方向に延
在する辺が有効辺として利用される。２組のローリング用磁気駆動機構４０は、通電時に光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。

【0029】

磁石４１の着磁分極線と対向する位置には磁気センサ４３（図２参照）が配置される。磁気センサ４３は、コイル４２の中央に配置され、支持体２０側板２２１の内側面に固定される。なお、側板２２２に固定されたコイル４２の中央に磁気センサ４３を配置することもできる。光学モジュール１において、光学素子２を保持する鏡筒部５０は、ローリング用支持機構３０によって光軸回りに回転可能に支持される。ローリング用磁気駆動機構４０は、磁気センサ４３からの信号に基づいて検出されたローリング方向の原点位置に基づいて制御され、光学素子２を保持する鏡筒部５０を光軸回りに回転させてローリング補正を行う。つまり、光学モジュール１は、内部に組み込まれたローリング用磁気駆動機構４０によって光学モジュール１単体でローリング補正を行うことができる。

【0030】

（光学ユニット）
図５は図４の光学ユニットの分解斜視図である。以下、図４、図５を参照して、光学モジュール１が搭載される光学ユニット１００の構成を説明する。光学ユニット１００は、光学モジュール１と、光学モジュール１を保持するホルダ３と、光学モジュール１およびホルダ３を収容するケースである固定体４と、固定体４に対してホルダ３を揺動可能に支持するジンバル機構５と、ホルダ３を固定体４に対して揺動させる揺動用磁気駆動機構６と、ホルダ３と固定体４とを接続するバネ部材７を備える。

【0031】

ホルダ３は、ジンバル機構５により、光軸方向Ｌと直交する第１軸線Ｒ１回りに揺動可能に支持されているとともに、光軸方向Ｌおよび第１軸線Ｒ１と直交する第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４の対角方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５度傾いている。光学モジュール１はホルダ３に固定されている。従って、光学モジュール１はホルダ３と一体になって揺動する。

【0032】

固定体４は、光軸方向Ｌ（Ｚ軸方向）から見た場合に略正方形の外形をした第１ケース４１０と、第１ケース４１０に対して−Ｚ方向側から組み付けられる第２ケース４２０を備える。第１ケース４１０は、溶接等により第２ケース４２０と固定される。第１ケース４１０は、ホルダ３の周りを囲む角筒状の胴部４１１と、胴部４１１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４１２を備える。端板部４１２の中央には窓４１３が形成されている。胴部４１１は、Ｘ軸方向に対向する一対の側板４０１、４０２と、Ｙ軸方向に対向する一対の側板４０３、４０４を備える。第２ケース４２０は、矩形枠状の第１部材４２１と、第１部材４２１の＋Ｚ方向側に取り付けられる矩形枠状の第２部材４２２の２部材によって構成される。

【0033】

ホルダ３は、光学モジュール１が固定されるホルダ本体部３１０と、ホルダ本体部３１０に固定された光学モジュール１のＸ軸方向の両側においてＹ軸方向に延在する一対の壁部３０１、３０２と、光学モジュール１のＹ軸方向の両側においてＸ軸方向に延在する一対の壁部３０３、３０４を備える。ホルダ本体部３１０は、光軸方向から見た場合に略矩形であり、壁部３０１〜３０４はホルダ本体部３１０の外周縁に設けられている。また、ホルダ本体部３１０の−Ｚ方向の端部には、固定体４の第２ケース４２０と当接してホルダ３の揺動範囲を規制するストッパー３１２が設けられている。

【0034】

ジンバル機構５は、ホルダ３と固定体４との間に構成されている。ジンバル機構５は、ホルダ本体部３１０の第１軸線Ｒ１上の対角位置に設けられた第１揺動支持部５０１と、固定体４の第２軸線Ｒ２上の対角位置に設けられた第２揺動支持部５０２と、第１揺動支持部５０１および第２揺動支持部５０２によって支持される可動枠５０３を備える。第１軸線Ｒ１および第２軸線Ｒ２は光軸方向Ｌと直交し、且つ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対
して４５度傾いた方向であり、第１軸線Ｒ１と第２軸線Ｒ２は互いに直交する。第２揺動支持部５０２は、固定体４の第２ケース４２０を構成する第１部材４２１に形成されている。可動枠５０３は、光軸回りの４か所に設けられた支点部５０４と、光軸回りで隣り合う支点部５０４を繋ぐ連結部５０５を備える板状ばねである。

【0035】

可動枠５０３における各支点部５０４の内側面には溶接等によって金属製の球体（図示省略）が固定されている。この球体は、ホルダ３に設けられた第１揺動支持部５０１、および、固定体４に設けられた第２揺動支持部５０２に保持される接点ばね５１１と点接触する。接点ばね５１１は板状ばねであり、第１揺動支持部５０１に保持される接点ばね５１１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５０２に保持される接点ばね５１１は第２軸線Ｒ２方向に弾性変形可能である。従って、可動枠５０３は、光軸方向Ｌ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。

【0036】

揺動用磁気駆動機構６は、ホルダ３と固定体４の間に設けられた４組の磁気駆動機構６０１を備える。各磁気駆動機構６０１は、磁石６０２とコイル６０３を備える。コイル６０３はホルダ３のＸ軸方向の両側の壁部３０１、３０２、ならびにホルダ３のＹ軸方向の両側の壁部３０３、３０４の外側面に保持される。磁石６０２は、固定体４の第１ケース４１０に設けられた側板４０１、４０２、４０３、４０４の内側面に保持される。第１ケース４１０は磁性材料から構成されており、磁石６０２に対するヨークとして機能する。

【0037】

ホルダ３と固定体４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６０２とコイル６０３とが対向する磁気駆動機構６０１が構成される。磁石６０２は光軸方向Ｌ（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（着磁分極線）を境にして異なるように着磁されている。コイル６０３は空芯コイルであり、＋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。

【0038】

ホルダ３の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側に位置する２組の磁気駆動機構６０１は、コイル６０３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。従って、これら２組の磁気駆動機構６０１のコイル６０３に通電することにより、Ｘ軸回りの振れ補正を行うことができる。また、ホルダ３の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側に位置する２組の磁気駆動機構６０１は、コイル６０３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。従って、これら２組の磁気駆動機構６０１のコイル６０３に通電することにより、Ｙ軸回りの振れ補正を行うことができる。

【0039】

バネ部材７は、ホルダ本体部３１０の−Ｚ方向の端部に配置され、ホルダ３と固定体４を接続する。揺動用磁気駆動機構６が駆動されていない静止状態にあるときのホルダ３およびホルダ３に固定された光学モジュール１の姿勢は、バネ部材７によって定まる。バネ部材７は、金属板を加工した矩形枠状の板バネである。バネ部材７は、その外周部に設けられた固定体側連結部７０１が固定体４の第２ケース４２０の内周側に固定される。また、バネ部材７の内周部に設けられた可動体側連結部７０２がホルダ本体部３１０の外周面に設けられた固定用凸部３１３に固定され、固定体側連結部７０１と可動体側連結部７０２はアーム部７０３によって繋がっている。

【0040】

（光学ユニットの振れ補正）
光学ユニット１００は、上記のように、Ｘ軸回りの振れ補正、およびＹ軸回りの振れ補正を行う振れ補正部である揺動用磁気駆動機構６を備える。従って、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が光学モジュール１の光軸方向Ｌと直交する方向となるように光学モジュール１を組み付けることにより、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。また、光学モジュール１の内部にはローリング用磁気駆動機構
４０が組み込まれているのでローリング補正を行うことができる。光学ユニット１００は、ジャイロスコープなどの振れ検出センサを備えており、振れ検出センサによって直交する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４０を駆動する。あるいは、光学ユニット１００が搭載される光学機器本体に搭載される振れ検出センサの信号に基づいて、光学機器本体の制御部が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４０を駆動してもよい。

【0041】

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態の光学モジュール１は、光学素子２を鏡筒部５０で保持したカメラモジュール１０を光軸回りに回転させる。従って、光学モジュール全体を回転させる従来の構成と比較して、回転する部分が小型で軽量であるため、小さな力で回転させることができる。よって、ローリング用磁気駆動機構４０を小型化できる。このため、ローリング補正を行う光学モジュール１を小型でき、光学モジュール１の外側にローリング補正機構を設ける必要がない。従って、ローリング補正を行う光学ユニット１００の大型化を抑制できる。また、回転する部分が小型で軽量であるため、ローリング用磁気駆動機構４０から加えられる駆動力に対するレスポンスが良い。

【0042】

本形態の光学モジュール１は、鏡筒部５０の被写体側の端部をローリング用支持機構３０によって回転可能に支持する。カメラモジュール１０の重心は、重量のある光学素子２が保持されている鏡筒部５０の被写体側の端部に近い位置にある。従って、重心に近い位置で鏡筒部５０を支持できるので、カメラモジュール１０を安定して支持することができる。また、衝撃時の外力によるダメージを抑制できる。なお、カメラモジュール１０の重心と、ローリング用支持機構３０の光軸上の位置とが一致するように構成すれば、カメラモジュール１０をより安定して支持することができる。また、ローリング用支持機構３０はボールベアリングであるため、摩擦等による回転負荷の増大を抑制できる。

【0043】

本形態では、ローリング用磁気駆動機構４０を構成する磁石４１とコイル４２のうち、磁石は鏡筒部５０に設けられた磁石保持部５３に固定され、コイル４２は支持体２０に固定される。従って、鏡筒部５０側にコイル４２への給電用の部品を設ける必要がないので、鏡筒部５０を備えるカメラモジュール１０への配線を簡略化できる。また、磁石４１とコイル４２は鏡筒部５０の外周側に設けられているため、光学モジュール１の光軸方向Ｌの寸法の増大を抑えることができる。

【0044】

本形態では、磁石４１の着磁分極線と対向する位置に磁気センサ４３を配置し、磁気センサ４３の出力に基づいて原点位置を検出してローリング用磁気駆動機構４０を制御する。従って、原点位置に復帰させるためのばねを設ける必要がないので、原点位置に復帰する際の揺れ戻りをなくすことができる。また、ばねを設けるスペースを確保する必要がないので、小型化に有利である。

【0045】

本形態では、光学モジュール１が搭載される光学ユニット１００は、光軸方向Ｌと直交する軸回りの振れを補正する振れ補正部を備える。このように、光学ユニット１００が振れ補正部を備えていれば、光学ユニット１００に光学モジュール１を搭載するだけでローリング補正機能を追加できる。また、本形態の光学モジュール１は、ローリング用磁気駆動機構４０が小型である。従って、ローリング補正機構を備えた光学ユニット１００の大型化を抑制できる。

【0046】

本形態の光学ユニット１００は、振れ補正部として、光学モジュール１を光軸方向Ｌと直交する第１方向（Ｘ軸方向）回りおよび第２方向（Ｙ軸方向）回りに揺動させる揺動用磁気駆動機構６を用いる。そして、光学モジュール１は、第１方向（Ｘ軸方向）と第２方向（Ｙ軸方向）の間の角度位置に配置される揺動支持部５０１、５０２と、揺動支持部５
０１、５０２によって支持される可動枠５０３と、を備えるジンバル機構５によって支持される。従って、揺動用磁気駆動機構６が配置される角度位置（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の間のスペースを利用してジンバル機構５の揺動支持部を配置できる。従って、光学ユニット１００を小型化できる。

【0047】

（変形例）
（１）上記形態のローリング用磁気駆動機構４０は、鏡筒部５０のＸ軸方向の両側に１組ずつ配置されているが、ローリング用磁気駆動機構４０は１組のみであってもよい。また、ローリング用磁気駆動機構４０は３組以上であってもよい。例えば、鏡筒部５０の＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側にローリング用磁気駆動機構４０を配置することもできる。

【0048】

（２）ローリング用磁気駆動機構４０を構成する磁石４１とコイル４２の配置を逆にしてもよい。

【0049】

（３）上記形態のローリング用支持機構３０はボールベアリングであるが、ボールベアリング以外の回転軸受部を用いることもできる。例えば、滑り軸受を用いることができる。滑り軸受は、含有メタル軸受であってもよいし、樹脂製の軸受部材の表面にフッ素コーティングなどを行ったものでもよい。滑り軸受を用いることにより、軽量化およびコストダウンを図ることができる。

【0050】

（４）上記形態のローリング用支持機構３０は、鏡筒部５０の被写体側（＋Ｚ方向）の端部に配置されているが、本発明を適用した光学モジュールの実施の形態では、鏡筒部５０の像側（−Ｚ方向）の端部に回転軸受部を追加して２箇所でカメラモジュール１０を支持する。このようにすれば、光軸方向Ｌに離れた２箇所で鏡筒部５０を支持できるので、がたつきなくカメラモジュール１０を支持することができ、鏡筒部の傾きを抑制することができる。また、この場合には、重心に近い被写体側（＋Ｚ方向）の回転軸受部としてボールベアリングを使用し、像側（−Ｚ方向）の回転軸受部として滑り軸受を使用することが望ましい。

【0051】

（５）上記形態では、磁気センサ４３によってローリングの原点位置を検出するが、磁気センサ４３を用いず、鏡筒部５０と支持体２０との間に原点位置に復帰させるバネ部材を設けることもできる。

【0052】

（６）光学ユニット１００に光学モジュール１を組み込むにあたって、揺動用磁気駆動機構６とローリング用磁気駆動機構４０の磁気的な干渉を避けるように構成することが望ましい。例えば、揺動用磁気駆動機構６が設けられた角度位置と異なる位置にローリング用磁気駆動機構４０を設けることができる。

【0053】

（他の実施形態）
上記形態の光学ユニット１００は、揺動用磁気駆動機構を用いて光学モジュール１を揺動させてピッチング補正およびヨーイング補正を行うが、このようなメカ的な補正を行う代わりに、光学モジュール１による撮影画像に対して補正処理を行う電子補正によって振れ補正を行うこともできる。すなわち、光学モジュール１による撮影画像に対して、光軸と交差する軸回りの振れ（すなわち、ピッチング方向およびヨーイング方向の振れ）による撮影画像の傾きを打ち消すような画像処理を行う。この処理を行う電子補正部は、光学ユニット１００に搭載されていてもよいし、光学ユニット１００が搭載される光学機器の制御部が電子補正部を備えていてもよい。

【0054】

このようにすれば、ピッチング補正およびヨーイング補正を行うための揺動機構を設ける必要がないので、光学ユニット１００をさらに小型化できる。光軸方向Ｌと直交する軸回りの振れ補正（ピッチング補正およびヨーイング補正）は、一般的にローリング補正よ
りも補正角度が小さい。従って、電子補正を行ったとしても有効画像領域の減少や消費電流の増大が問題となるおそれは少ない。従って、電子補正の消費電力が比較的小さいピッチング補正およびヨーイング補正は電子補正により行い、電子補正の消費電力が大きいローリング補正をメカ的な補正により行うことで、光学ユニット１００の大型化および消費電力の増大を抑制できる。

【符号の説明】

【0055】

１…光学モジュール、２…光学素子、３…ホルダ、４…固定体、５…ジンバル機構、６…揺動用磁気駆動機構、７…バネ部材、１０…カメラモジュール、２０…支持体、２１…前板部、２２…胴部、２３…円形開口部、３０…ローリング用支持機構、３１…外輪、３２…内輪、３３…球体、３４…シール板、４０…ローリング用磁気駆動機構、４１…磁石、４２…コイル、４３…磁気センサ、５０…鏡筒部、５１…筒状部、５２…フランジ部、５３…磁石保持部、５４…段部、５５…円筒部、５６…大径部、６０…基板、１００…光学ユニット、２２１、２２２、２２３、２２４…側板、３０１、３０２、３０３、３０４…壁部、３１０…ホルダ本体部、３１２…ストッパー、３１３…固定用凸部、４０１、４０２、４０３、４０４…側板、４１０…第１ケース、４１１…胴部、４１２…端板部、４１３…窓、４２０…第２ケース、４２１…第１部材、４２２…第２部材、５０１…第１揺動支持部、５０２…第２揺動支持部、５０３…可動枠、５０４…支点部、５０５…連結部、５３１、５３２、５３３、５３４…壁部、６０１…磁気駆動機構、６０２…磁石、６０３…コイル、７０１…固定体側連結部、７０２…可動体側連結部、７０３…アーム部、Ｌ…光軸方向、Ｒ１…第１軸線、Ｒ２…第２軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】