(57)【要約】      （修正有）【課題】補正可能な振れ量を拡大する。【解決手段】カメラ駆動ユニット１９７は、撮像素子とレンズとレンズ鏡筒とを含むカメラ部と、カメラ部を保持する第１の可動部と、光軸１０と一致する第１の回動軸を中心に第１の可動部を回転可能に軸支する第２の可動部と、第１の回動軸に直交する第２の回動軸１１を中心に第２の可動部を回転可能に軸支する第３の可動部と、第１、第２の回動軸と直交する第３の回動軸１２を中心に第３の可動部を回転可能に軸支する固定部６０１と、第１、第２および第３の可動部の回転角度を検出する検出器と、第１の可動部を回転させる第１の駆動手段と、第２の可動部を回転させる第２の駆動手段と、第３の可動部を回転させる第３の駆動手段とを備え、第１、第２および第３の駆動手段は、第２、第３の回動軸に対して基準点を中心に４５度傾斜し、かつ第２、第３の回動軸と干渉しない４つの投影領域にそれぞれ配置される。【選択図】図１５
2018200376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面を有する撮像素子、光軸を有し前記撮像面に被写体像を形成するレンズおよび前記レンズを保持するレンズ鏡筒を含むカメラ部と、
前記カメラ部を保持するベースを有する第１の可動部と、
前記光軸と一致する第１の回動軸を中心に前記第１の可動部を回転可能に軸支する第２の可動部と、
前記第１の回動軸上の基準点を通り、かつ前記第１の回動軸に対して直交する第２の回動軸を中心に前記第２の可動部を回転可能に軸支する第３の可動部と、
前記基準点を通り、かつ前記第１の回動軸と前記第２の回動軸と直交する第３の回動軸を中心に前記第３の可動部を回転可能に軸支する固定部と、
前記第１の可動部、前記第２の可動部および前記第３の可動部の回転角度を検出する検出器と、
前記第１の可動部を前記第２の可動部に対して前記第１の回動軸を中心に回転させる第１の駆動手段と、
前記第２の可動部を前記第３の可動部に対して前記第２の回動軸を中心に回転させる第２の駆動手段と、
前記第３の可動部を前記固定部に対して前記第３の回動軸を中心に回転させる第３の駆動手段と、
を備え、
前記第１の駆動手段、前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段は、前記第１の回動軸の方向から投影して、前記第２の回動軸および前記第３の回動軸に対して前記基準点を中心に４５度傾斜し、かつ前記第２の回動軸および前記第３の回動軸と干渉しない４つの投影領域にそれぞれ配置されたカメラ駆動ユニット。
【請求項２】
前記第１の駆動手段は、
前記第２の可動部の前記投影領域に設けられた複数の第１のマグネットと、
前記第１のマグネットとの間に第１の磁気ギャップを形成しつつ、前記第２の可動部の前記第１のマグネットに対向する位置に設けられた第１の磁気ヨークと、
前記第１の磁気ギャップに遊挿されつつ、前記第１の可動部の前記投影領域に設けられた第１の駆動コイルと、
を備え、
通電される前記第１の駆動コイル、前記第１のマグネットおよび第１の磁気ヨークの間に発生する第１の電磁力の相互作用により、前記第１の可動部を前記第１の回動軸を中心に前記第２の可動部に対して回転させる請求項１に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項３】
前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段は、
前記第２の可動部の前記投影領域に設けられた複数の第２のマグネットと、
前記第２のマグネットとの間に第２の磁気ギャップを形成しつつ、前記固定部の前記投影領域の前記第２のマグネットに対向する位置に設けられた第２の磁気ヨークと、
前記第２の磁気ヨークに巻回された第２の駆動コイルと、
を備え、
通電される前記第２の駆動コイル、前記第２の磁気ヨークおよび前記第２のマグネットの間に発生する第２の電磁力の相互作用により、前記第３の可動部に対して前記第２の可動部を前記第２の回動軸を中心に回転させ、かつ前記固定部に対して前記第３の可動部を前記第３の回動軸を中心に回転させる請求項１に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項４】
前記第２の電磁力は、前記第３の可動部に対して前記第２の可動部を前記第２の回動軸を中心に回転させる回転駆動力と前記固定部に対して前記第３の可動部を前記第３の回動軸を中心に回転させる回転駆動力との合成駆動力である請求項３に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項５】
前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段は、それぞれ前記基準点を介して対向する一対の前記第２のマグネット、一対の前記第２の磁気ヨーク、および一対の前記第２の駆動コイルを有し、さらに前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段は、前記基準点に対して互いに９０度回転した位置に配置される請求項３に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項６】
前記第１の駆動手段は、
前記第２の可動部の前記投影領域に設けられた複数の第１のマグネットと、
前記第１のマグネットとの間に第１の磁気ギャップを形成しつつ、前記第２の可動部の前記第１のマグネットに対向する位置に設けられた第１の磁気ヨークと、
前記第１の磁気ギャップに遊挿されつつ、前記第１の可動部の前記投影領域に設けられた第１の駆動コイルと、
を備え、
通電される前記第１の駆動コイル、前記第１のマグネットおよび第１の磁気ヨークの間に発生する第１の電磁力の相互作用により、前記第１の可動部を前記第１の回動軸を中心に前記第２の可動部に対して回転させ、
前記第２のマグネットは前記第１のマグネットである請求項５に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項７】
前記第１のマグネットは、Ｎ極もしくはＳ極に着磁された一側面からの磁束で前記第１の磁気ヨークとの間に前記第１の磁気ギャップを形成し、かつＳ極もしくはＮ極に着磁された反対側面からの磁束で前記第２の磁気ヨークとの間に前記第２の磁気ギャップを形成する請求項６に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項８】
前記第１の磁気ヨークと前記第２の磁気ヨークは、それぞれの側面が、前記基準点を中心とした凹状の部分曲面形状を有する請求項６に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項９】
前記第１の駆動コイルのコイル巻回中心線である第１のコイル巻回中心線は、前記光軸に垂直な直線であり、前記第１のコイル巻回中心線の中点と前記基準点を結ぶ直線は、前記光軸に垂直で前記基準点を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する請求項２に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１０】
前記第２の駆動コイルの第２のコイル巻回中心線は前記基準点を中心とする所定の半径を有する円弧である請求項３または請求項５に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１１】
前記第２の駆動コイルのコイル巻回中心線の中点と前記基準点を結ぶ直線は、前記光軸に垂直で前記基準点を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する請求項３または請求項５に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１２】
前記検出器は、
前記第２の可動部に設けられ、前記第１の可動部の前記第１の回動軸周りの回転角度を検出する第１の検出器と、
前記第３の可動部に設けられ、前記第２の可動部の前記第２の回動軸周りの回転角度を検出する第２の検出器と、
前記固定部に設けられ、前記第３の可動部の前記第３の回動軸周りの回転角度を検出する第３の検出器とからなる請求項１に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１３】
前記基準点は、前記第１の可動部の重心位置と一致し、かつ前記第２の可動部の重心位置と一致し、かつ前記第３の可動部の重心位置と一致する請求項１に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１４】
さらに
前記固定部に設けられ、それぞれが直交する前記第１の回動軸、前記第２の回動軸および前記第３の回動軸周りの角速度をそれぞれ検出する第１の角速度センサーと、
前記第１の角速度センサーからの出力に基づき、目標回転角度信号を生成する演算処理部と、
前記目標回転角度信号に基づき、前記第１の駆動手段、前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段を駆動する信号を生成する駆動回路と
を備えた請求項１に記載のカメラ駆動ユニット。
【請求項１５】
撮像面を有する撮像素子、光軸を有し前記撮像面に被写体像を形成するレンズおよび前記レンズを保持するレンズ鏡筒を含むカメラ部と、
前記カメラ部を保持するベースを有する第１の可動部と、
前記光軸と一致する第１の回動軸を中心に前記第１の可動部を回転可能に軸支する第２の可動部と、
前記第１の回動軸上の基準点を通り、かつ前記第１の回動軸に対して直交する第２の回動軸を中心に前記第２の可動部を回転可能に軸支する第３の可動部と、
前記基準点を通り、かつ前記第１の回動軸と前記第２の回動軸と直交する第３の回動軸を中心に前記第３の可動部を回転可能に軸支する固定部と、
前記第１の可動部を前記第２の可動部に対して前記第１の回動軸を中心に回転させる第１の駆動手段と、
前記第２の可動部を前記第３の可動部に対して前記第２の回動軸を中心に回転させる第２の駆動手段と、
前記第３の可動部を前記固定部に対して前記第３の回動軸を中心に回転させる第３の駆動手段と、
を備え、
前記第１の可動部は、
前記第１の回動軸、前記第２の回動軸および前記第３の回動軸周りの角速度を検出する第２の角速度センサーを備え、
前記第１の駆動手段、前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段は、前記第１の回動軸の方向から投影して、前記第２の回動軸および前記第３の回動軸に対して前記基準点を中心に４５度傾斜し、かつ前記第２の回動軸および前記第３の回動軸と干渉しない４つの投影領域にそれぞれ配置されたカメラ駆動ユニット。
【請求項１６】
さらに
前記第２の角速度センサーからの出力に基づき、目標回転角速度信号を生成する演算処理部と、
前記目標回転角速度信号に基づき、前記第１の駆動手段、前記第２の駆動手段および前記第３の駆動手段を駆動する信号を生成する駆動回路と、
を備えた請求項１５に記載のカメラ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒および撮像素子を含むカメラ部を、ヨーイング方向およびピッチング方向に駆動し、かつカメラ部の光回動軸を中心にローリング方向に駆動させるカメラ駆動ユニットの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年市販されるデジタルカメラの多くには、手振れによる撮影画像の像振れを補正する手振れ補正装置が設けられている。この手振れ補正装置は、レンズ、レンズ鏡筒または撮像素子等をカメラの光軸に対して傾斜させるか、もしくは、カメラ全体を傾斜させてカメラの光軸そのものを傾斜させるものがある。
【０００３】
たとえば、特許文献１は、カメラ全体を互いに直交する２軸で支持し、カメラを２次元に傾斜させる駆動手段を有する。また特許文献２は、カメラ全体を互いに直交する２軸で支持し、各軸に駆動手段を設けて、レンズ鏡筒を光軸に対して２次元に傾斜させる構造を有する。また特許文献３は、ピボット支持構造によりカメラ全体を２次元に傾斜させるとともにカメラの光軸に対して回転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１０４６６６号公報
【特許文献２】特開平７−３１８８６６号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／０１０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、人が静止して撮影する場合に発生する手振れ角度は、±０．３度程度であり、かつ、１０Ｈｚ程度までの周波数帯域で手振れ補正制御を行う必要がある。このように、撮影者が静止した状態でカメラの撮影を行う場合、手振れ角度は比較的小さく、また、周波数も比較的低い。従って静止時の手振れによる撮影画像の像振れを補正する従来の補正装置は、レンズ、レンズ鏡筒、撮像素子等の、カメラの光軸に対する傾斜角度や、光軸に直交する平面で２次元的に直線移動させる移動量が微少であるにもかかわらず、良好な手振れ補正を実現していた。
【０００６】
近年、カメラの利用シーンは拡大的に広がりを見せ、人がカメラを持って撮影する以外に、自転車、自動車、各種の探査車両、またはドローンのような無人飛体物体にカメラを装着して撮影を行う、従来にない特殊な撮影条件が求められている。このような特殊な撮影を行う場合、上述の従来のカメラでは、画像振れの補正が十分ではない場合があり、また、より大きな自由度でカメラ部を制御することや高い周波数帯域で制御を行うことが要求される。このため、カメラ駆動ユニットにおいても、カメラ部を支持する支持系やカメラ部を駆動する駆動系の構造にさらなる技術的な課題が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明は、従来のデジタルカメラよりも大きな量の画像振れを補正することが可能なカメラ駆動ユニット、たとえば、ヨーイング方向およびピッチング方向に±２０度以上の振れ角度を補正させ、さらにカメラをローリング方向に振れ補正できるカメラ駆動ユニットを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の実施形態のカメラ駆動ユニットは、撮像面を有する撮像素子、光軸を有し撮像面に被写体像を形成するレンズおよびレンズを保持するレンズ鏡筒を含むカメラ部と、カメラ部を保持するベースを有する第１の可動部と、光軸と一致する第１の回動軸を中心に第１の可動部を回転可能に軸支する第２の可動部と、第１の回動軸上の基準点を通り、かつ第１の回動軸に対して直交する第２の回動軸を中心に第２の可動部を回転可能に軸支する第３の可動部と、基準点を通り、かつ第１の回動軸と第２の回動軸と直交する第３の回動軸を中心に第３の可動部を回転可能に軸支する固定部と、第１の可動部、第２の可動部および第３の可動部の回転角度を検出する検出器と、第１の可動部を第２の可動部に対して第１の回動軸を中心に回転させる第１の駆動手段と、第２の可動部を第３の可動部に対して第２の回動軸を中心に回転させる第２の駆動手段と、第３の可動部を固定部に対して第３の回動軸を中心に回転させる第３の駆動手段と、を備え、第１の駆動手段、第２の駆動手段および第３の駆動手段は、第１の回動軸の方向から投影して、第２の回動軸および第３の回動軸に対して基準点を中心に４５度傾斜し、かつ第２の回動軸および第３の回動軸と干渉しない４つの投影領域にそれぞれ配置される。
【０００９】
ある好ましい第１の実施形態において、第１の駆動手段は、第２の可動部の投影領域に設けられた複数の第１のマグネットと、第１のマグネットとの間に第１の磁気ギャップを形成しつつ、第２の可動部の第１のマグネットに対向する位置に設けられた第１の磁気ヨークと、第１の磁気ギャップに遊挿されつつ、第１の可動部の投影領域に設けられた第１の駆動コイルと、を備え、通電される第１の駆動コイル、第１のマグネットおよび第１の磁気ヨークの間に発生する第１の電磁力の相互作用により、第１の可動部を第１の回動軸を中心に第２の可動部に対して回転させる。
【００１０】
ある好ましい第１の実施形態において、第２の駆動手段および第３の駆動手段は、第２の可動部の投影領域に設けられた複数の第２のマグネットと、第２のマグネットとの間に第２の磁気ギャップを形成しつつ、固定部の投影領域の第２のマグネットに対向する位置に設けられた第２の磁気ヨークと、第２の磁気ヨークに巻回された第２の駆動コイルと、を備え、通電される第２の駆動コイル、第２の磁気ヨークおよび第２のマグネットの間に発生する第２の電磁力の相互作用により、第３の可動部に対して第２の可動部を第２の回動軸を中心に回転させ、かつ固定部に対して第３の可動部を第３の回動軸を中心に回転させる。
【００１１】
ある好ましい第１の実施形態において、第２の電磁力は、第３の可動部に対して第２の可動部を第２の回動軸を中心に回転させる回転駆動力と固定部に対して第３の可動部を第３の回動軸を中心に回転させる回転駆動力との合成駆動力である。
【００１２】
ある好ましい第１の実施形態において、第２の駆動手段および第３の駆動手段は、それぞれ基準点を介して対向する一対の第２のマグネット、一対の第２の磁気ヨーク、および一対の第２の駆動コイルを有し、さらに第２の駆動手段および第３の駆動手段は、基準点に対して互いに９０度回転した位置に配置される。
【００１３】
ある好ましい第１の実施形態において、第２のマグネットは第１のマグネットである。
【００１４】
ある好ましい第１の実施形態において、第１のマグネットは、Ｎ極もしくはＳ極に着磁された一側面からの磁束で第１の磁気ヨークとの間に第１の磁気ギャップを形成し、かつＳ極もしくはＮ極に着磁された反対側面からの磁束で第２の磁気ヨークとの間に第２の磁気ギャップを形成する。
【００１５】
ある好ましい第１の実施形態において、第１の磁気ヨークと第２の磁気ヨークは、それぞれの側面が、基準点を中心とした凹状の部分曲面形状を有する。
【００１６】
ある好ましい第１の実施形態において、第１の駆動コイルのコイル巻回中心線である第１のコイル巻回中心線は、光軸に垂直な直線であり、第１のコイル巻回中心線の中点と基準点を結ぶ直線は、光軸に垂直で基準点を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する。
【００１７】
ある好ましい第１の実施形態において、第２の駆動コイルの第２のコイル巻回中心線は基準点を中心とする所定の半径を有する円弧である。
【００１８】
ある好ましい第１の実施形態において、第２の駆動コイルのコイル巻回中心線の中点と基準点を結ぶ直線は、光軸に垂直で基準点を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する。
【００１９】
ある好ましい第１の実施形態において、検出器は、第２の可動部に設けられ、第１の可動部の第１の回動軸周りの回転角度を検出する第１の検出器と、第３の可動部に設けられ、第２の可動部の第２の回動軸周りの回転角度を検出する第２の検出器と、固定部に設けられ、第３の可動部の第３の回動軸周りの回転角度を検出する第３の検出器とからなる。
【００２０】
ある好ましい第１の実施形態において、基準点は、第１の可動部の重心位置と一致し、かつ第２の可動部の重心位置と一致し、かつ第３の可動部の重心位置と一致する。
【００２１】
ある好ましい第１の実施形態において、さらに固定部に設けられ、それぞれが直交する第１の回動軸、第２の回動軸および第３の回動軸周りの角速度をそれぞれ検出する第１の角速度センサーと、角速度センサーからの出力に基づき、目標回転角度信号を生成する演算処理部と、目標回転角度信号に基づき、第１の駆動手段、第２の駆動手段および第３の駆動手段を駆動する信号を生成する駆動回路とを備える。
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明の第２の実施形態のカメラ駆動ユニットは、撮像面を有する撮像素子、光軸を有し撮像面に被写体像を形成するレンズおよびレンズを保持するレンズ鏡筒を含むカメラ部と、カメラ部を保持するベースを有する第１の可動部と、光軸と一致する第１の回動軸を中心に第１の可動部を回転可能に軸支する第２の可動部と、第１の回動軸上の基準点を通り、かつ第１の回動軸に対して直交する第２の回動軸を中心に第２の可動部を回転可能に軸支する第３の可動部と、基準点を通り、かつ第１の回動軸と第２の回動軸と直交する第３の回動軸を中心に第３の可動部を回転可能に軸支する固定部と、第１の可動部を第２の可動部に対して第１の回動軸を中心に回転させる第１の駆動手段と、第２の可動部を第３の可動部に対して第２の回動軸を中心に回転させる第２の駆動手段と、第３の可動部を固定部に対して第３の回動軸を中心に回転させる第３の駆動手段と、を備え、第１の可動部は、第１の回動軸、第２の回動軸および第３の回動軸周りの角速度を検出する第２の角速度センサーを備え、第１の駆動手段、第２の駆動手段および第３の駆動手段は、第１の回動軸の方向から投影して、第２の回動軸および第３の回動軸に対して基準点を中心に４５度傾斜し、かつ第２の回動軸および第３の回動軸と干渉しない４つの投影領域にそれぞれ配置される。
【００２３】
ある好ましい第２の実施形態において、さらに第２の角速度センサーからの出力に基づき、目標回転角速度信号を生成する演算処理部と、目標回転角速度信号に基づき、第１の駆動手段、第２の駆動手段および第３の駆動手段を駆動する信号を生成する駆動回路と、を備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のカメラ駆動ユニットによれば、光軸を中心にローリング方向にローリング回転軸（第１の回動軸）に対して回転可能に軸支された第１の可動部であるローリング可動部にカメラ部を搭載し、かつローリング可動部を軸支する第２の可動部であるピッチング可動部を、光軸に直交するピッチング方向に回転可能なピッチング回転軸（第２の回動軸）と、光軸に直交するヨーイング方向に回転可能なヨーイング回転軸（第３の回動軸）とのジンバル２軸機構で固定部に対して支持する３軸支持機構を備える。さらに、ピッチング可動部を駆動するピッチング駆動部およびヨーイング駆動部を、ローリング回転軸の方向から見て、ピッチング回転軸およびヨーイング回転軸に対して約４５度傾斜する投影領域に構成している。このため、ジンバル２軸機構と干渉しない空間にて、ローリング駆動部、ピッチング駆動部、およびヨーイング駆動部を省スペースにて構成でき、カメラ駆動ユニットの光軸方向の低背化により小型化を実現できる。
【００２５】
また、ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部を、ローリング回転軸の方向から見て、ピッチング回転軸およびヨーイング回転軸に対して約４５度傾斜する円周上の４箇所の投影領域に配置された二対の駆動部として構成することで、固定部に対してピッチング可動部をピッチング方向とヨーイング方向の２方向へ直接的に駆動できるため、制御特性の安定化が可能となる。さらに、二対の駆動部から出力される駆動力をそれぞれ４５度傾斜する方向に分配した成分ベクトル力が、ピッチング駆動力とヨーイング駆動力に相当するため、異方性のないジンバル２軸機構の安定駆動を実現できる。
【００２６】
また、ローリング駆動部を、ローリング可動部に固定されたローリング駆動コイルを可動するムービングコイル駆動方式（ＭＣ駆動）で構成し、ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部を、ピッチング可動部に固定された駆動マグネットを可動するムービングマグネット駆動方式（ＭＭ駆動）で構成することにより、駆動マグネットの磁極の表側面でヨーイング駆動とピッチング駆動を、裏側面でローリング駆動をさせることができる。つまり、駆動マグネットを、ピッチング駆動およびヨーイング駆動に加え、さらにローリング駆動にも併用させることが可能となり、３軸の駆動の効率化、ユニット全体の小型化、および部品点数削減を実現できる。
【００２７】
また、磁気ヨークが、ピッチング可動部に固定される駆動マグネットの着磁方向にある２面に対してそれぞれ対向するように、かつ駆動マグネットを挟むように配置されるため、閉磁路を有する磁気回路を形成することが可能となり、駆動部からの磁気漏れによるカメラ部への影響を削減することできる。
【００２８】
また、ローリング方向、ピッチング方向、およびヨーイング方向の回転角度を検出する回転角度検出器をそれぞれ設け、３軸方向にそれぞれ独立した位置フィードバックを行うため、安定した姿勢制御を実現できる。
【００２９】
また、ローリング回転軸、ピッチング回転軸、およびヨーイング回転軸は、それぞれ基準中心点（後述する基準回転中心点）を通り、かつ互いに直交する。さらに、ローリング可動部、ピッチング可動部、および第３の可動部であるヨーイング可動部のそれぞれの重心位置を、ほぼ基準中心点に一致させる重心支持構成を備えることにより、カメラ駆動ユニットに加わる並進外乱力によってローリング可動部、ピッチング可動部、およびヨーイング可動部に回転偶力が発生することを抑制し、外乱衝撃等に強く安定した振れ補正を実現できる。
【００３０】
また、ローリング可動部およびピッチング可動部の重心位置をほぼ基準中心点（後述する基準回転中心点）に一致させる際、ローリング可動部に固定するローリング磁気ヨーク、ローリング駆動コイル、およびピッチング可動部に固定する駆動マグネットを、重心を調整する錘として代用させることにより、部品点数の削減と慣性モーメントの削減を実現できる。
【００３１】
また、ローリング駆動、ピッチング駆動、およびヨーイング駆動の際には、各駆動部を重心駆動することにより、共振の発生を抑制し、高い周波数帯域においても安定した応答性能を実現できる。
【００３２】
また、ローリング駆動部、ピッチング駆動部、およびヨーイング駆動部を、基準中心点（後述する基準回転中心点）を通り光軸に直交する平面に対して、４５度以下の傾斜角度θｄをなす位置にそれぞれ配置することにより、駆動マグネットと磁気ヨークとの間で発生する磁気吸引力を光軸方向へのスラスト力に変換し、３軸方向に軸支する軸受機構のガタつきを抑圧し安定した制御を実現できる。
【００３３】
上述の構成により、ピッチング方向とヨーイング方向に±２０度以上、ローリング方向に±１０度以上の振れ補正をさせることが可能な３軸のカメラ駆動ユニットを実現できる。したがって、本発明によれば、従来の２軸ジンバル機構で構成されているような、駆動軸ごとにピッチング駆動部とヨーイング駆動部をそれぞれ設けていた構成とは異なり、固定部より直接的にピッチング方向とヨーイング方向に駆動することで制御安定性を向上できる。また、カメラ部を従来よりも大きな角度でピッチング方向およびヨーイング方向に傾斜させることができ、さらに、ローリング方向にもカメラ部を回転させることができる。また、重心支持・重心駆動することにより広帯域の周波数領域で応答が可能であり、自転車、自動車、各種の探査車両、またはドローンのような無人飛体物体にカメラを装着して撮影を行う、従来にない特殊な撮影条件においても、３軸の安定した振れ補正制御が可能な、小型で堅牢なカメラ駆動ユニットを実現できる。
【００３４】
なお、従来のヨーイング、ピッチング、およびローリングの３軸駆動を実現するシンプルな支持構成として、１点支持からなるピボット支持構成がある。しかし、ピボット支持構成において、例えば可動部に搭載した駆動マグネットと駆動マグネットに対向するように固定部に搭載した磁気ヨークからなる磁気回路を構成した場合、駆動マグネットがヨーイング、ピッチング、およびローリング方向の３方向に移動し、磁気移動が３重に蓄積されると、磁気ヨークの投影領域から駆動マグネットが逸脱し、駆動マグネットを磁気ヨークの中心部に引き戻そうとするいわゆるバネ効果のような磁気抵抗力が発生する。その結果、ローリング方向の駆動角度が著しく減少するという課題がある。本発明の場合には、駆動マグネットのヨーイング方向とピッチング方向のみの移動による、磁気移動の２重の蓄積となるため、磁気ヨークの投影領域から駆動マグネットが逸脱せず、かつローリング方向の１０度以上の駆動角度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態のローリング可動部の分解斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態のローリング可動部をレンズの配置位置側から見た平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部の縦断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の分解斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部をレンズの配置位置側から見た平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の縦断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の縦断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態のローリング可動部およびピッチング可動部の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部をローリング方向に回転した状態の、ローリング可動部およびピッチング可動部の斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の実施形態のローリング可動部をローリング方向に回転した状態の、ローリング可動部およびピッチング可動部の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態のカメラ部を除いたローリング可動部およびピッチング可動部をレンズの配置位置側から見た平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部をローリング方向に回転した状態の、カメラ部を除いたローリング可動部およびピッチング可動部をレンズの配置位置側から見た平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第１の実施形態のローリング可動部をローリング方向に回転した状態の、カメラ部を除いたローリング可動部およびピッチング可動部をレンズの配置位置側から見た平面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびピッチング可動部を軸支するヨーイング可動部の分解斜視図である。
【図９】図９は、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびピッチング可動部を軸支するヨーイング可動部の斜視図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、ヨーイング可動部、および傾斜駆動コイルユニットの斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、ヨーイング可動部、および傾斜駆動コイルユニットの平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、ヨーイング可動部、および傾斜駆動コイルユニットの平面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第１の実施形態の傾斜駆動コイルユニットの分解斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第１の実施形態の第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニットの斜視図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、第１の固定部に軸支された状態におけるヨーイング可動部、および第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニットの横断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、第１の固定部に軸支された状態におけるヨーイング可動部、および第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニットの縦断面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態のカメラ駆動ユニットの斜視図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびヨーイング可動部をピッチング回転軸に対してピッチング方向に傾斜させた状態平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびヨーイング可動部をピッチング回転軸に対してピッチング方向に傾斜させた状態平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびヨーイング可動部をヨーイング回転軸に対してヨーイング方向に傾斜させた状態の斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第１の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、およびヨーイング可動部をヨーイング回転軸に対してヨーイング方向に傾斜させた状態の斜視図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態のカメラ駆動ユニットの駆動制御ブロック図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施形態のローリング可動部の分解斜視図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第２の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、ヨーイング可動部、傾斜駆動コイルユニットの平面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第２の実施形態のローリング可動部、ピッチング可動部、ヨーイング可動部、傾斜駆動コイルユニットの平面図である。
【図２１】図２１は、第２の実施形態のカメラ駆動ユニットの駆動制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
＜１．第１の実施形態＞
以下、本発明によるカメラ駆動ユニットの第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態であるカメラ駆動ユニット１９７の、ローリング可動部１８５を示す分解斜視図であり、図２Ａは、ローリング可動部１８５をレンズの配置位置側から見た平面図であり、図２Ｂは、ローリング可動部１８５における光軸１０と直線１４を含む平面での縦断面図である。また図３はローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５の分解斜視図である。図４Ａはローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５を、ピッチング回転軸１１が左右の真ん中に来る位置から見た斜視図であり、図４Ｂはローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５を、直線１４が左右の真ん中に来る位置から見た斜視図である。また図５Ａは、ローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５をレンズの配置位置側から見た平面図であり、図５Ｂはローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５の、光軸１０と直線１４を含む縦断面図であり、図５Ｃは、ローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５の、光軸１０とピッチング回転軸１１を含む縦断面図である。また、図６Ａは、ローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５の斜視図であり、図６Ｂは、図６Ａのローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５のうち、ローリング可動部１８５をピッチング可動部１９５に対してローリング方向６０に回転した状態の斜視図であり、図６Ｃは、図６Ａのローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５のうち、ローリング可動部１８５をピッチング可動部１９５に対してローリング方向６１に回転した状態の斜視図である。また、図７Ａは、カメラ部１００を除いたローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５をカメラ部１００が配置される側から見た平面図であり、図７Ｂは、図７Ａのカメラ部１００を除いたローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５のうち、ローリング可動部１８５をピッチング可動部１９５に対してローリング方向６０に回転した状態の平面図であり、図７Ｃは、図７Ａのカメラ部１００を除いたローリング可動部１８５、およびローリング可動部１８５を軸支するピッチング可動部１９５のうち、ローリング可動部１８５をピッチング可動部１９５に対してローリング方向６１に回転した状態の平面図である。
【００３７】
＜１−１．ローリング駆動部の構造＞
まず、これらの図を参照してカメラ駆動ユニット１９７のローリング可動部１８５をローリング方向２２に駆動するローリング駆動部の構造について説明する。ローリング可動部１８５は、光軸１０を有するカメラ部１００と、カメラ部１００を、カメラホルダー１１０を介して支持するローリングベース１０１と、光軸１０を中心にローリング方向２２に駆動する４つのローリング駆動コイル３０３とを備える。図１〜図２Ｂに示すように、カメラ部１００は、撮像面を有する撮像素子（図示せず）と、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させる光軸１０を有したレンズ（図示せず）と、レンズを保持するレンズ鏡筒（図示せず）とを含む。光軸１０と一致するローリング回転軸（第１の回動軸）の軸上にある基準回転中心点３０を通り光軸１０に直交する平面に、互いに直交するピッチング回転軸１１（第２の回動軸）とヨーイング回転軸１２（第３の回動軸）が配置されている。なお、詳細は後述するが、カメラ駆動ユニット１９７において、ピッチング回転軸１１を中心に回転する方向がピッチング方向２１であり、ヨーイング回転軸１２を中心に回転する方向がヨーイング方向２０である。
【００３８】
直線１３と直線１４は、光軸１０に直交する平面において基準回転中心点３０を通り、ピッチング回転軸１１とヨーイング回転軸１２に対してそれぞれ４５度傾斜している。４つのローリング駆動コイル３０３、後述する４つのローリング磁気ヨーク２０５、および後述する４つのマグネット、すなわち後述する一対の駆動マグネット４０１と後述する一対の駆動マグネット４０２は、ローリング回転軸を中心にレンズの配置位置側から投影して、ピッチング回転軸１１およびヨーイング回転軸１２と干渉しない領域である４つの投影領域に、それぞれ１つずつ設けられている。また、４つのローリング駆動コイル３０３のうち、２つは光軸１０と直線１３を含む平面に対して、残りの２つは光軸１０と直線１４を含む平面に対して、それぞれ直交する方向にコイル巻回中心軸を有し、かつコイル巻回中心軸は、ピッチング回転軸１１とヨーイング回転軸１２を含む平面に対してカメラ部１００の反対側に傾斜角度θｄに傾斜した平面上に位置するように配設され、ローリングベース１０１の平面１０１Ｂにそれぞれ固定される。なお、ローリング駆動コイル３０３のコイル巻回中心線の中点と基準回転中心点３０とを結ぶ直線は、光軸１０と垂直でかつ基準回転中心点３０を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する。また、図２Ｂに示すように、ローリングベース１０１には、光軸１０の軸上のカメラ部１００と反対側に、ローリングシャフト１０１Ａが設けられている。
【００３９】
次に、ローリング可動部１８５を搭載しつつ回転可能に軸支し、かつローリング可動部１８５を光軸１０と一致するローリング回転軸を中心にローリング方向２２に回転駆動するピッチング可動部１９５について説明する。図３および図５Ｂに示すように、４つのローリング駆動コイル３０３のコイル巻回中心軸に沿った空芯部分にそれぞれ遊挿されるように、ピッチング可動部１９５に４つのローリング磁気ヨーク２０５が傾斜角度θｄに傾斜した直線と平行にピッチングベース１０２に固定されている。４つのローリング磁気ヨーク２０５は、それぞれの側面が基準回転中心点３０を中心とした凹状の部分曲面形状を有している。また、ピッチング可動部１９５の投影領域において、ローリング磁気ヨーク２０５とそれぞれ対向しつつ、ローリング磁気ヨーク２０５との間に磁気ギャップを形成する、一対の駆動マグネット４０１と一対の駆動マグネット４０２とが設けられている。互いに対向する一対の駆動マグネット４０１は、磁性体からなる互いに対向する一対のマグネットホルダー４１１を磁気吸着する。また、一対のマグネットホルダー４１１は、互いに対向する一対のローリング駆動コイル３０３の外側面と空隙を介してそれぞれ対向し、上述した傾斜角度θｄに傾斜した直線と平行にピッチングベース１０２の当接面１０２Ａに固定される。さらに、一対の駆動マグネット４０２は、磁性体からなる互いに対向する一対のマグネットホルダー４１２を磁気吸着する。また、一対のマグネットホルダー４１２は、互いに対向する一対のローリング駆動コイル３０３の外側面と空隙を介してそれぞれ対向し、上述した傾斜角度θｄに傾斜した直線と平行にピッチングベース１０２の当接面１０２Ａに固定される。なお、マグネット、ローリング駆動コイル３０３、およびローリング磁気ヨーク２０５の数は、これに限定されない。
【００４０】
この構成により、一対の駆動マグネット４０１と駆動マグネット４０１を磁気吸着する一対のマグネットホルダー４１１、一対の駆動マグネット４０２と駆動マグネット４０２を磁気吸着するマグネットホルダー４１２、および４つのローリング磁気ヨーク２０５との間にローリング駆動用の磁気ギャップを形成し、この磁気ギャップにローリングベース１０１に固定された４つのローリング駆動コイル３０３が遊挿される。また、ローリング磁気ヨーク２０５のローリング方向２２の円周長さ寸法は、ローリング駆動コイル３０３の巻回中心軸方向の長さ寸法より大きく、所定のローリング方向２２の駆動回転角度分の磁気ギャップを形成する。また、マグネットホルダー４１１、４１２の中心部分に貫通穴部（図示せず）を設けることにより、駆動マグネット４０１、４０２の磁束を増加させ、上述の磁気ギャップ内の磁束密度を高め、ローリング駆動効率をより高めることも可能である。
【００４１】
ピッチングベース１０２には、光軸１０と一致した中心軸を有する円筒状のローリング軸受部材１０６Ａを搭載するローリング軸受フランジ１０６が、ピッチングベース１０２を上下方向に貫通した状態で固定されている。このローリング軸受部材１０６Ａの上面には、上面から下方へ凹む挿入孔を有する。当該挿入孔には、ローリングシャフト１０１Ａが挿入される。また、ローリング軸受部材１０６Ａの上面が、ローリングベース１０１の下面である当接面に当接されるまで挿入され、その結果、ローリングベース１０１はローリング軸受部材１０６Ａおよびピッチングベース１０２に対して回転軸支される。また、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、ローリングシャフト１０１Ａの先端は、ローリング可動部１８５のローリング回転軸周りのローリング方向２２の回転角度を検出するローリング角度検出器７０の回転軸にカップリング１０８を介して接続され、ローリング角度検出器７０は検出器ホルダー１０７を介してピッチング可動部１９５のピッチングベース１０２の底部に固定される。
【００４２】
この構成によって、電気的に接続された４つのローリング駆動コイル３０３に通電することにより、一対の駆動マグネット４０１と、一対の駆動マグネット４０２と、４つのローリング磁気ヨーク２０５との間に形成される磁気ギャップにおける磁束との相互作用によってローリング方向２２の電磁力が発生する。この電磁力がローリング方向２２の回転駆動力となり、カメラ部１００を搭載するローリングベース１０１を含むローリング可動部１８５を、ピッチングベース１０２を含むピッチング可動部１９５に対してローリング回転軸を中心にローリング方向２２に回転させる。
【００４３】
なお、図６Ｂおよび図７Ｂは、ローリングベース１０１をローリング方向６０に駆動した状態を示し、図６Ｃおよび図７Ｃは、ローリングベース１０１をローリング方向６１に駆動した状態を示している。このようにローリング駆動に関しては、基準回転中心点３０を中心に円周状に配置された４つのローリング駆動コイル３０３でローリング駆動を行うため、ローリング回転駆動力にばらつきが発生しにくく安定したローリング方向２２の回転駆動制御が実現できる。
【００４４】
また、詳細は後述するが、カメラ駆動ユニット１９７の後述する第１の固定部６００に固定されるローリング角速度センサー９０２の検出信号により、目標指令となるローリング駆動角度が演算される。また、その指令に基づきローリング角度検出器７０とローリング駆動コイル３０３からなるローリング角度フィードバック制御が行われる。これにより、ローリング方向２２の外乱に対して、光軸１０を中心にカメラ部１００の安定な姿勢水準を保つことが可能となる。また、ピッチングベース１０２のピッチング回転軸１１方向の両側面には、ピッチング回転軸１１に一致する方向に中心軸を有する一対のピッチングシャフト１０５が当接穴１０２Ｈ（図３参照）を介して固定されている。詳細は後述するが、ピッチングシャフト１０５は、ピッチング可動部１９５をピッチング方向２１にヨーイング可動部１９６に対して軸支するための部材である。
【００４５】
＜１−２．ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部の構造＞
次に、カメラ駆動ユニット１９７のピッチング可動部１９５をヨーイング可動部１９６に対してピッチング回転軸１１を中心にピッチング方向２１に駆動するピッチング駆動部、およびヨーイング可動部１９６を後述する固定部に対してヨーイング回転軸１２を中心にヨーイング方向２０に駆動するヨーイング駆動部の構造について説明する。
【００４６】
図８は、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、およびピッチング可動部１９５を軸支するヨーイング可動部１９６の分解斜視図であり、図９は、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、およびピッチング可動部１９５を軸支するヨーイング可動部１９６の斜視図である。ただし、図８および図９において、ヨーイング軸受フランジ５０５、およびヨーイング角度検出器７２の図示が省略されている。図１０は、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、ヨーイング可動部１９６、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕの斜視図であり、図１１Ａは、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、ヨーイング可動部１９６、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕをレンズ配置位置側から見た平面図であり、図１１Ｂは、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、ヨーイング可動部１９６、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕをレンズ配置位置側と直交する側方から見た平面図である。また、図１２Ａは、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕの分解斜視図であり、図１２Ｂは、第１の固定部に固定された状態における、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕの斜視図である。また、図１３は、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、第１の固定部に軸支された状態におけるヨーイング可動部１９６、および第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕの、光軸１０と直線１３を含む横断面図であり、図１４は、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、第１の固定部に軸支された状態におけるヨーイング可動部１９６、第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および第１の固定部に固定された状態における傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕの、ピッチング回転軸１１とヨーイング回転軸１２を含む縦断面図である。図１５は、カメラ駆動ユニット１９７の斜視図である。図１６Ａは、ピッチング可動部１９５をピッチング回転軸１１に対してピッチング方向６２に傾斜させた状態のカメラ駆動ユニット１９７を、レンズ配置位置側からみた平面図であり、図１６Ｂは、ピッチング可動部１９５をピッチング回転軸１１に対してピッチング方向６３に傾斜させた状態のカメラ駆動ユニット１９７を、のレンズ配置位置側からみた平面図である。また、図１７Ａは、ヨーイング可動部１９６をヨーイング回転軸１２に対してヨーイング方向６５に傾斜させた状態のカメラ駆動ユニット１９７の斜視図であり、図１７Ｂは、ヨーイング可動部１９６をヨーイング回転軸１２に対してヨーイング方向６６に傾斜させた状態のカメラ駆動ユニット１９７の斜視図である。
【００４７】
まず、これらの図を参照してカメラ駆動ユニット１９７のピッチング可動部１９５とヨーイング可動部１９６の構成について説明する。図８、図９、図１４に示すように、ヨーイング可動部１９６において、ヨーイング回転軸１２と一致した中心軸を有するヨーイングシャフト５０４の上端部から、上方に向かって、ヨーイングベース５００が設けられている。ヨーイングベース５００は、ヨーイングシャフト５０４を中心にＵ字形状を成す。ヨーイングベース５００は、Ｕ字形状の両端部にはそれぞれ、ピッチング回転軸１１と一致した中心軸を有する円筒状のピッチング軸受部材５０１Ａを搭載するピッチング軸受フランジ５０１が固定されている。また、この一対のピッチング軸受部材５０１Ａの内側には、ピッチング可動部１９５の両側面に固定された一対のピッチングシャフト１０５がそれぞれ挿入され、回転可能に支持されている。これにより、ピッチング可動部１９５は、ヨーイングベース５００を含むヨーイング可動部１９６に対してピッチング回転軸１１を中心にピッチング方向２１に回転可能に軸支される。つまり、ヨーイング回転軸１２を中心に回転するヨーイング可動部１９６には、ローリング回転軸を中心に回転するローリング可動部１８５と、ピッチング回転軸１１を中心に回転するピッチング可動部１９５とが、搭載されている。
【００４８】
なお、一対のピッチングシャフト１０５のうち一方（図１４における左側のピッチングシャフト１０５）の先端は、ピッチング可動部１９５のピッチング回転軸１１周りのピッチング方向２１の回転角度を検出するピッチング角度検出器７１の回転軸に、カップリング５０３を介して接続される。また、ピッチング角度検出器７１は、検出器ホルダー５０２を介してヨーイング可動部１９６のヨーイングベース５００の側面部に固定される。
【００４９】
次に、ヨーイングベース５００の下部に固定されているヨーイングシャフト５０４は、ヨーイング回転軸１２と一致した中心軸を有する円筒状の上下一対のヨーイング軸受部材５０５Ａに挿入される。ヨーイング軸受フランジ５０５は、ヨーイング軸受部材５０５Ａを、上部と下部にそれぞれ搭載する。これにより、ヨーイング可動部１９６は、ヨーイング軸受フランジ５０５が固定される後述する第１の固定部６００に対してヨーイング方向２０に回転可能に軸支される。
【００５０】
なお、ヨーイング軸受フランジ５０５は、検出器ホルダー５０６を介して第２の固定部６０１に固定されている（図１５参照）。また、ヨーイングシャフト５０４の下端部は、ヨーイング可動部１９６のヨーイング回転軸１２周りのヨーイング方向２０の回転角度を検出するヨーイング角度検出器７２（図１４参照）の回転軸に接続される。さらに、ヨーイング角度検出器７２は、検出器ホルダー５０６を介して第２の固定部６０１に固定される（図１５参照）。
【００５１】
さらに、カメラ駆動ユニット１９７は、各可動部と、上述の第１の固定部６００と、検出器ホルダー５０６を固定する第２の固定部６０１に加え、リングベース６０３、連結部材６０４、および連結部材６０５を有する。リングベース６０３には、後述する一対の傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕのカメラ部１００側の部位、および一対の傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕのカメラ部１００側の部位が取り付けられる。また、連結部材６０４および連結部材６０５は、リングベース６０３と第１の固定部６００とを連結し、固定する。この構成により、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕが、第１の固定部６００に対して堅牢に固定される。
【００５２】
次に、ピッチング可動部１９５とヨーイング可動部１９６を回転駆動する駆動部の構成と動作について説明する。図１０および図１３に示すように、ピッチングベース１０２に固定された一対の駆動マグネット４０１と一対の駆動マグネット４０２の外側面は、基準回転中心点３０を中心とする所定半径の円弧上に位置し、また、それぞれ第１の固定部６００に固定される（図１３〜図１５参照）。傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕの構成要素である一対の傾斜駆動コイル３０１と、傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕの構成要素である一対の傾斜駆動コイル３０２は、それぞれのコイル巻回中心線が基準回転中心点３０を中心とする所定半径の円弧上に位置している。
【００５３】
また、一対の傾斜駆動コイル３０１は、光軸１０と直線１３を含む平面にコイル巻回中心線を有し、一対の傾斜駆動コイル３０２は、光軸１０と直線１４を含む平面にコイル巻回中心線を有する。また、これらのコイル巻回中心線の中点は、ピッチング回転軸１１とヨーイング回転軸１２を含む平面に対してカメラ部１００の反対側に傾斜角度θｄに傾斜した直線上に位置する。コイル巻回中心線は、基準回転中心点３０を中心とする所定の半径を有する円弧である。なお、傾斜駆動コイル３０１、３０２のコイル巻回中心線の中点と基準回転中心点３０とを結ぶ直線は、光軸１０と垂直でかつ基準回転中心点３０を通る平面に対して、４５度以下の傾斜角度を有する。
【００５４】
なお、４つの駆動マグネット４０１、４０２と、当該４つの傾斜駆動コイル３０１、３０２に加え、後述する４つの円弧状磁気ヨーク２０１、２０２は、ローリング回転軸を中心にレンズの配置位置側から投影して、ピッチング回転軸１１およびヨーイング回転軸１２と干渉しない領域である４つの投影領域に、それぞれ１つずつ設けられている。なお、傾斜駆動コイルおよび円弧状磁気ヨークの数は、これに限定されない。
【００５５】
次に、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕと傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕの構成について説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕは、傾斜駆動コイル３０１の基準回転中心点３０を中心とする所定半径の巻回中心軸を有する円弧状の空芯空間に、円弧状磁気ヨーク２０１の両側面にコイルボビン２０１Ｌ、およびコイルボビン２０１Ｒを取り付けた後に挿入固定される。また、傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕは、傾斜駆動コイル３０２の基準回転中心点３０を中心とする所定半径の巻回中心軸を有する円弧状の空芯空間に、円弧状磁気ヨーク２０２の両側面にコイルボビン２０２Ｌおよびコイルボビン２０２Ｒを取り付けた後に挿入固定される。４つの円弧状磁気ヨーク２０１、２０２は、それぞれの側面が基準回転中心点３０を中心とした凹状の部分曲面形状を有している。
【００５６】
また、一対の駆動マグネット４０１の円弧状の外側面に対向して、一対の円弧状磁気ヨーク２０１の円弧状の内側面との間に磁気ギャップを形成し、この磁気ギャップに一対の傾斜駆動コイル３０１が一対の駆動マグネット４０１と接触しないよう一対の円弧状磁気ヨーク２０１に巻回され、コイルボビン２０１Ｌおよびコイルボビン２０１Ｒを介して第１の固定部６００に固定されて、磁気回路が形成されている。また、一対の駆動マグネット４０２の円弧状の外側面に対向して、一対の円弧状磁気ヨーク２０２の円弧状の内側面との間に磁気ギャップを形成し、この磁気ギャップに一対の傾斜駆動コイル３０２が一対の駆動マグネット４０２と接触しないよう一対の円弧状磁気ヨーク２０２に巻回され、コイルボビン２０２Ｌおよびコイルボビン２０２Ｒを介して第１の固定部６００に固定され、磁気回路が形成されている。また、円弧状磁気ヨーク２０１および円弧状磁気ヨーク２０２の内側面の円弧長さ寸法は、駆動マグネット４０１および駆動マグネット４０２の外側面の円弧長さ寸法より大きい。これにより、所定のピッチング方向２１とヨーイング方向２０の駆動回転角度分の磁気ギャップが形成される。
【００５７】
この構成によって、互いに電気的に接続された一対の傾斜駆動コイル３０１に通電することにより、一対の駆動マグネット４０１と一対の円弧状磁気ヨーク２０１との間に形成される磁気ギャップの磁束との相互作用によって、光軸１０と直線１３からなる平面に基準回転中心点３０を中心とした電磁偶力が発生する。また、互いに電気的に接続された一対の傾斜駆動コイル３０２に通電することにより、一対の駆動マグネット４０２と一対の円弧状磁気ヨーク２０２との間に形成される磁気ギャップの磁束との相互作用によって、光軸１０と直線１４からなる平面に基準回転中心点３０を中心とした電磁偶力が発生する。これらの２つ電磁偶力は、それぞれピッチング方向２１とヨーイング方向２０の回転駆動力の合成力となっている。言い換えれば、これらの２つの電磁偶力の、ピッチング回転軸１１とヨーイング回転軸１２への成分ベクトルとなるそれぞれの偶力が、ピッチング可動部１９５をヨーイング可動部１９６に対してピッチング回転軸１１を中心にピッチング方向２１に回転駆動させるとともに、ヨーイング可動部１９６を第１の固定部６００に対してヨーイング回転軸１２を中心にヨーイング方向２０に回転駆動させる。
【００５８】
すなわち、ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部は、それぞれ基準回転中心点３０を介して対向する一対の駆動マグネット４０１、４０２、一対の円弧状磁気ヨーク２０１、２０２、および一対の傾斜駆動コイル３０１、３０２を有する。さらに、ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部は、基準回転中心点３０に対して互いに９０度回転した位置に配置されている。
【００５９】
また、ピッチング駆動部およびヨーイング駆動部において用いられる駆動マグネット４０１、４０２は、上述のローリング駆動部において用いられる駆動マグネット４０１、４０２である。駆動マグネット４０１、４０２は、Ｎ極もしくはＳ極に着磁された一側面からの磁束でローリング磁気ヨーク２０５との間に磁気ギャップを形成し、かつＳ極もしくはＮ極に着磁された反対側面からの磁束で円弧状磁気ヨーク２０１、２０２との間に磁気ギャップを形成する。これにより、駆動マグネット４０１、４０２を、ローリング駆動、ピッチング駆動、およびヨーイング駆動に併用することが可能となり、３軸の駆動の効率化、部品点数の削減、さらにカメラ駆動ユニット全体の小型化を実現できる。
【００６０】
なお、基準回転中心点３０は、ローリング可動部１８５の重心位置、ピッチング可動部１９５の重心位置、さらにヨーイング可動部１９６の重心位置とそれぞれ一致する。これにより、カメラ駆動ユニット１９７を駆動する際の姿勢がより安定する。さらに、重複するが、ローリング駆動部、ピッチング駆動部、およびヨーイング駆動部は、ローリング回転軸を中心にレンズの配置位置側から投影して、ピッチング回転軸１１およびヨーイング回転軸１２に対して基準回転中心点３０を中心に４５度傾斜し、かつピッチング回転軸１１およびヨーイング回転軸１２と干渉しない領域である４つの投影領域に配置されている。これにより、ピッチング方向２１とヨーイング方向２０の２方向へ直接的に駆動できるため、制御特性の安定化が可能となる。
【００６１】
なお、詳細は後述するが、別途、ピッチング角速度センサー９０１とヨーイング角速度センサー９００が設けられ（図１８参照）、カメラ駆動ユニット１９７の第１の固定部６００に固定されている。ピッチング角速度センサー９０１とヨーイング角速度センサー９００からの検出信号により、目標指令となるピッチング駆動角度とヨーイング駆動角度の、直線１３と直線１４への成分角度が演算される。また、演算された直線１３と直線１４のそれぞれへの成分角度指令に基づき、一対の傾斜駆動コイル３０１と一対の傾斜駆動コイル３０２に適度な電流がそれぞれ供給される。また、ピッチング角度検出器７１とヨーイング角度検出器７２からそれぞれ検出されるピッチング角度とヨーイング角度から（図１４参照）、ピッチング方向２１とヨーイング方向２０の角度フィードバック制御がそれぞれ行われる。これにより、ピッチング方向２１とヨーイング方向２０の傾斜外乱に対して、カメラ部１００の安定な姿勢水準を保つことが可能なる。
【００６２】
以上の構成により、カメラ駆動ユニット１９７は、カメラ部１００をピッチング方向２１およびヨーイング方向２０に±２０度以上、およびローリング方向２２に±１０度以上駆動させることができ、カメラ部１００の姿勢を空間的に安定させる３軸振れ補正制御を行うことができる。
【００６３】
＜１−３．カメラ駆動ユニットの制御動作＞
次に、カメラ駆動ユニット１９７の制御動作について説明する。
【００６４】
図１８は、カメラ駆動ユニット１９７の駆動制御ブロック図である。図１８に示すように、カメラ駆動ユニット１９７は、角速度センサー９００、９０１、９０２と、アナログ回路９１ｙ、９１ｐ、９１ｒと、増幅回路９２ｙ、９２ｐ、９２ｒと、ＡＤ変換器９３ｙ、９３ｐ、９３ｒと、演算処理部９４と、ＤＡ変換器９５ｙ、９５ｐ、９５ｒと、駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒと、アナログ回路９７ｙ、９７ｐ、９７ｒと、をさらに含む。角速度センサー９００、９０１、９０２は、カメラ駆動ユニット１９７の第１の固定部６００または第１の固定部６００に固定されるカメラ駆動ユニット１９７本体（図示せず）に取り付けられている。ヨーイング角速度センサー９００は、ヨーイング回転軸１２の軸周りのヨーイング方向２０の角速度を検出する。ピッチング角速度センサー９０１は、ピッチング回転軸１１の軸周りのピッチング方向２１の角速度を検出する。ローリング角速度センサー９０２は、ローリング回転軸の軸周りのローリング方向２２の角速度を検出する。
【００６５】
なお、３つの互いに独立した角速度センサー９００、９０１、９０２を用いる代わりに、３軸周りの角速度を検出できる１つの角速度センサーを用いてもよい。また、角速度センサーは、必ずしもヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２と一致している３軸の軸周りの角速度を検出するものである必要はない。角速度センサーは、ヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２と一致していないが、互いに直交する３軸の軸周りの角速度を検出するものであれば、検出された値から、演算処理部９４において、ヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の軸周りの角速度に変換して、算出することができる。
【００６６】
図１８に示すように、撮影時において、例えば外部からの力を受けて振れが発生した際に、ヨーイング方向２０の振れ角は、ヨーイング角速度センサー９００によって検出される。また、ピッチング方向２１の振れ角は、ピッチング角速度センサー９０１によって検出される。さらにローリング方向２２の振れ角は、ローリング角速度センサー９０２によって検出される。角速度センサー９００、９０１、９０２によって検出した振れ角に関する情報は、それぞれ、角速度信号８０ｙ（ヨーイング方向）、８０ｐ（ピッチング方向）、８０ｒ（ローリング方向）として出力される。
【００６７】
角速度信号８０ｙ、８０ｐ、８０ｒは、それぞれ演算処理部９４において演算処理を行うのに適した信号に変換される。具体的には、角速度信号８０ｙ、８０ｐ、８０ｒは、アナログ回路９１ｙ、９１ｐ、９１ｒに入力され、ノイズ成分やＤＣドリフト成分が除去され、それぞれ順に角速度信号８１ｙ、８１ｐ、８１ｒとなる。角速度信号８１ｙ、８１ｐ、８１ｒは、増幅回路９２ｙ、９２ｐ、９２ｒに入力され、それぞれが増幅されて、適切な出力値である角速度信号８２ｙ、８２ｐ、８２ｒが出力される。その後、角速度信号８２ｙ、８２ｐ、８２ｒは、ＡＤ変換器９３ｙ、９３ｐ、９３ｒにより、それぞれデジタル信号に変換され、デジタル化された角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒが演算処理部９４に入力される。
【００６８】
演算処理部９４は、角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒを、それぞれ積分処理によって画像振れの角度に変換し、ヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の振れ角度として逐次算出する。また、演算処理部９４は、角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒから変換されたヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の振れ角度に応じて、振れを抑制するようにカメラ部１００を搭載した可動部を駆動する開ループ制御を行う。具体的には、演算処理部９４は、カメラ駆動ユニット１９７の周波数応答特性と位相補償およびゲイン補正等を含めた最適なデジタルの振れ補正量として、逐次目標回転角度信号８４ｙ、８４ｐ、８４ｒを出力する。目標回転角度信号８４ｙ、８４ｐ、８４ｒは、ＤＡ変換器９５ｙ、９５ｐ、９５ｒによりアナログ化され、アナログの目標回転角度信号８５ｙ、８５ｐ、８５ｒとして駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒに入力される。
【００６９】
一方、カメラ駆動ユニット１９７においては、カメラ部１００を搭載した可動部の回転角度を検出するヨーイング角度検出器７２、ピッチング角度検出器７１およびローリング角度検出器７０から、ヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の回転角度信号８６ｙ、８６ｐ、８６ｒが出力される。回転角度信号８６ｙ、８６ｐ、８６ｒは、アナログ回路９７ｙ、９７ｐ、９７ｒによってノイズ成分やＤＣドリフト成分が除去され、回転角度信号８７ｙ、８７ｐ、８７ｒとなる。さらに、回転角度信号８７ｙ、８７ｐ、８７ｒは、増幅回路９８ｙ、９８ｐ、９８ｒにより、出力値の回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒとなる。回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒは、駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒに入力される。
【００７０】
駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒは、目標回転角度信号８５ｙ、８５ｐ、８５ｒに対して回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒを帰還するフィードバック制御を行うように構成される。具体的には、目標回転角度信号８５ｙ、８５ｐ、８５ｒおよび回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒに基づき、一対の傾斜駆動コイル３０１と一対の傾斜駆動コイル３０２とを有するピッチング駆動部およびヨーイング駆動部、およびローリング駆動コイル３０３を有するローリング駆動部を駆動する駆動信号が、駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒから出力される。これにより、カメラ駆動ユニット１９７において、角度位置のフィードバック制御が実行され、回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒが目標回転角度信号８５ｙ、８５ｐ、８５ｒに等しくなるように、ヨーイング可動部１９６、ピッチング可動部１９５およびカメラ部１００を搭載するローリング可動部１８５が駆動される。
【００７１】
以上の駆動制御により、カメラ部１００の振れが補正される。また、自転車、自動車、各種の探査車両、またはドローンのような無人飛体物体等の移動物体にカメラを装着して撮影を行う場合や、歩行時に撮影する場合においても、従来よりも大きな量の補正、すなわち、ヨーイング方向およびピッチング方向に±２０度以上の振れ角度を補正し、また、ローリング方向に±１０度以上の回転および振れ角度を補正することが可能となる。これにより、良好で安定した撮影が実現できる。ただし、カメラ駆動ユニット１９７に外部からの力が作用しない場合、つまり、撮像時に振れが発生しない場合は、カメラ部を所定の回転角度に位置させるための、カメラ部１００を搭載したローリング可動部１８５のヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の角度の制御のみを行うように構成されている。
【００７２】
このように、第１の実施形態では、カメラ駆動ユニット１９７の外枠を形成している第１の固定部６００、または第１の固定部６００に固定されるカメラ駆動ユニット１９７本体に取り付けられる角速度センサー９００、９０１、９０２の出力を用いて得られる、撮影時に生じたカメラ駆動ユニット１９７全体の振れを検知し、カメラ駆動ユニット１９７の内部のヨーイング可動部１９６、ピッチング可動部１９５およびローリング可動部１８５を駆動させることで、搭載されたカメラ部１００の像振れを補正するように制御する構成となっている。
【００７３】
なお、第１の実施形態では、カメラ駆動ユニット１９７のヨーイング角度検出器７２、ピッチング角度検出器７１、ローリング角度検出器７０からの回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒを、角速度センサー９００、９０１、９０２の出力を積分した振れ回転角度信号から得られる目標回転角度信号８５ｙ、８５ｐ、８５ｒに近づける制御を行うものであった。しかし、カメラ駆動ユニット１９７のヨーイング角度検出器７２、ピッチング角度検出器７１、ローリング角度検出器７０からの回転角度信号８８ｙ、８８ｐ、８８ｒを、ＡＤ変換器を介して演算処理部９４に取り込み、微分演算処理を行うことにより検出するカメラ部１００の回転角速度信号を、角速度センサー９００、９０１、９０２の出力から得られる目標回転角速度信号に近づける制御を行うことも可能である。
【００７４】
＜２．第２の実施形態＞
以下、本発明によるカメラ駆動ユニットの第２の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態におけるカメラ駆動ユニット１９８は、第１の実施形態におけるカメラ駆動ユニット１９７と、機械的に同等の構造を有する。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。
【００７５】
図１９は、本発明の第２の実施形態のローリング可動部１８５の分解斜視図である。図２０Ａは、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、ヨーイング可動部１９６、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕをレンズの配置位置側から見た平面図であり、図２０Ｂは、ローリング可動部１８５、ピッチング可動部１９５、ヨーイング可動部１９６、傾斜駆動コイルユニット３０１Ｕ、および傾斜駆動コイルユニット３０２Ｕをレンズの配置位置側と直交する側方から見た平面図である。図２１は、第２の実施形態のカメラ駆動ユニット１９８の駆動制御ブロック図である。なお、図１９〜図２１において第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。
【００７６】
図１９に示すように、第１の可動部であるローリング可動部１８５には、それぞれヨーイング回転軸１２、ピッチング回転軸１１、ローリング回転軸の軸周り方向、すなわちヨーイング方向２０、ピッチング方向２１およびローリング方向２２の角速度をそれぞれ検出する角速度センサー９００、９０１および９０２を搭載する角速度検出回路９１０が搭載されている。ただし、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、第２の実施形態のカメラ駆動ユニット１９８には、第１の実施形態のカメラ駆動ユニット１９７において搭載されていたローリング角度検出器７０、ピッチング角度検出器７１およびヨーイング角度検出器７２が、搭載されていない。重複するが、第１の実施形態と異なり、第２の実施形態において角速度センサー９００、９０１、９０２は、カメラ駆動ユニット１９８の第１の可動部であるローリング可動部１８５に取り付けられている。
【００７７】
各角速度センサー９００、９０１、９０２は、それぞれ、ヨーイング回転軸１２、ピッチング回転軸１１、ローリング回転軸の軸周り方向、すなわちヨーイング方向２０、ピッチング方向２１、ローリング方向２２の角速度を検出する。なお、３つの互いに独立した角速度センサー９００、９０１、９０２を用いる代わりに、３軸周りの角速度を検出できる１つの角速度センサーを用いてもよい。
【００７８】
図２１に示すように、角速度センサー９００、９０１、９０２によって検出されたヨーイング方向２０、ピッチング方向２１、ローリング方向２２の振れ角速度に関する情報は、それぞれ、角速度信号８０ｙ、８０ｐ、８０ｒとして出力される。角速度信号８０ｙ、８０ｐ、８０ｒは、それぞれ演算処理部９４において演算処理を行うのに適した信号に変換される。具体的には、角速度信号８０ｙ、８０ｐ、８０ｒはアナログ回路９１ｙ、９１ｐ、９１ｒに入力され、ノイズ成分やＤＣドリフト成分が除去され、それぞれ順に角速度信号８１ｙ、８１ｐ、８１ｒとなる。角速度信号８１ｙ、８１ｐ、８１ｒは、増幅回路９２ｙ、９２ｐ、９２ｒに入力され、それぞれが増幅されて、適切な出力値である角速度信号８２ｙ、８２ｐ、８２ｒが出力される。その後、角速度信号８２ｙ、８２ｐ、８２ｒは、ＡＤ変換器９３ｙ、９３ｐ、９３ｒにより、それぞれデジタル信号に変換され、デジタル化された角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒが演算処理部９４に入力される。
【００７９】
重複するが、第１の実施形態では、カメラ駆動ユニット１９７の外枠を形成している第１の固定部６００、または第１の固定部６００に固定されるカメラ駆動ユニット本体に取り付けられる角速度センサー９００、９０１、９０２の出力を用いて得られる、撮影時に生じたカメラ駆動ユニット１９７全体の振れを考慮し、カメラ駆動ユニット１９７の内部のヨーイング可動部１９６、ピッチング可動部１９５およびローリング可動部１８５を駆動させることで、搭載されたカメラ部１００の像振れを補正するように制御する構成となっていた。一方、第２の実施形態では、カメラホルダー１１０を介してカメラ部１００を支持する第１の可動部であるローリング可動部１８５に取り付けられている角速度センサー９００、９０１、９０２の出力を用いて得られる角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒを０にするように制御する構成となっている。
【００８０】
具体的に、まず、演算処理部９４は、それぞれの角速度センサー９００、９０１、９０２の出力から得られた角速度信号８３ｙ、８３ｐ、８３ｒに応じて角速度を０に抑制するように、カメラ駆動ユニット１９８の周波数応答特性と位相補償およびゲイン補正等を含めた最適なデジタルの振れ補正量として逐次目標回転角度速度信号１３０ｙ、１３０ｐ、１３０ｒを出力する。目標回転角度速度信号１３０ｙ、１３０ｐ、１３０ｒはＤＡ変換器９５ｙ、９５ｐ、９５ｒによりアナログ化され、アナログの目標回転角速度信号１３１ｙ、１３１ｐ、１３１ｒとして駆動回路９６ｙ、９６ｐ、９６ｒに入力される。このように、カメラ部１００を搭載した第１の可動部であるローリング可動部１８５を駆動する閉ループ制御によって３軸の補正処理を行うことで、演算処理部９４において、第１の実施形態で必要としていた角速度を像振れの角度に変換する積分処理が不要となり、演算処理を大幅に削減できる。これにより、直接的な角速度フィードバック制御を実行することができ、より高速かつ高精度で、カメラ部の大きな振れや高い周波数成分を含む振れを抑制することができる。また、第２の実施形態においても、従来よりも大きな量の補正、すなわち、ヨーイング方向およびピッチング方向に±２０度以上の振れ角度を補正し、また、ローリング方向に±１０度以上の回転および振れ角度を補正することが可能となる。
【００８１】
なお、上記の第１、第２の実施形態では、第２の可動部はピッチング可動部１９５であり、第３の可動部はヨーイング可動部１９６であるとしたが、これらは逆であってもよい。すなわち、第２の可動部はヨーイング可動部１９６であり、第３の可動部はピッチング１９５であってもよい。
【００８２】
上記の第１、第２の実施形態でそれぞれ説明したように、本発明のカメラ駆動ユニットは、従来の手振れ補正装置に比べて、より大きな角度かつ高速でカメラ部を回転させることができる。このため、本発明のカメラ駆動ユニットは、幅広い周波数成分を含んだ３軸振動が発生し得る自転車、自動車および無人の特殊飛行機や特殊車両に搭載する振れ補正手段として非常に有効である。
【００８３】
さらに、本発明のカメラ駆動ユニットと、画像処理技術等を用いて、カメラ部をヨーイング方向、ピッチング方向およびローリング方向に３軸の振れ補正させながら、画像中定した被写体が、たとえば、画面の中央に位置するように被写体を追尾することのできるカメラ駆動装置を実現することもできる。また、カメラ部をヨーイング方向、ピッチング方向およびローリング方向に回転駆動させながら撮影を行い、撮影した静止画や動画を逐次合成することによって、静止画や動画の超広角撮影が可能なカメラ駆動ユニットを実現することができる。また、本発明のカメラ駆動ユニットを用いることで、一般に高精度かつ高度な振れ補正が要求されるズーム撮影においても、小型で安価なズーム撮影用振れ補正装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のカメラ駆動ユニットは、ヨーイング方向およびピッチング方向に±２０度以上の振れ角度補正が可能で、かつローリング方向に±１０度以上の振れ角度補正が可能な構造を備えているため、自転車、自動車、各種の探査車両、またはドローンのような移動物体の重心移動によって発生する３軸方向の振れを補正することができる。
【符号の説明】
【００８５】
２  ジンバル
１０  光軸（ローリング回転軸）
１１  ピッチング回転軸
１２  ヨーイング回転軸
２０，６５，６６  ヨーイング方向
２１，６２，６３  ピッチング方向
２２，６０，６１  ローリング方向
３０  基準回転中心点
７０  ローリング角度検出器
７１  ピッチング角度検出器
７２  ヨーイング角度検出器
８０ｐ，８０ｒ，８０ｙ  角速度信号
８１ｐ，８１ｒ，８１ｙ  角速度信号
８２ｐ，８２ｒ，８２ｙ  角速度信号
８３ｐ，８３ｒ，８３ｙ  角速度信号
８４ｐ，８４ｒ，８４ｙ  目標回転角度信号
８５ｐ，８５ｒ，８５ｙ  目標回転角度信号
８６ｐ，８６ｒ，８６ｙ  回転角度信号
８７ｐ，８７ｒ，８７ｙ  回転角度信号
８８ｐ，８８ｒ，８８ｙ  回転角度信号
９１ｐ，９１ｒ，９１ｙ  アナログ回路
９２ｐ，９２ｒ，９２ｙ  増幅回路
９３ｐ，９３ｒ，９３ｙ  変換器
９４  演算処理部
９５ｐ，９５ｒ，９５ｙ  変換器
９６ｐ，９６ｒ，９６ｙ  駆動回路
９７ｐ，９７ｒ，９７ｙ  アナログ回路
９８ｐ，９８ｒ，９８ｙ  増幅回路
１００  カメラ部
１０１  ローリングベース
１０１Ａ  ローリングシャフト
１０１Ｂ  平面
１０２  ピッチングベース
１０２Ａ  当接面
１０２Ｈ  当接穴
１０５  ピッチングシャフト
１０６  ローリング軸受フランジ
１０６Ａ  ローリング軸受部材
１０７  検出器ホルダー
１０８  カップリング
１１０  カメラホルダー
１３０ｐ，１３０ｒ，１３０ｙ  目標回転角度速度信号
１３１ｐ，１３１ｒ，１３１ｙ  目標回転角速度信号
１８５  ローリング可動部
１９５  ピッチング可動部
１９６  ヨーイング可動部
１９７  カメラ駆動ユニット
１９８  カメラ駆動ユニット
２０１  円弧状磁気ヨーク
２０１Ｌ，２０１Ｒ  コイルボビン
２０２  円弧状磁気ヨーク
２０２Ｌ，２０２Ｒ  コイルボビン
２０５  ローリング磁気ヨーク
３０１  傾斜駆動コイル
３０１Ｕ  傾斜駆動コイルユニット
３０２  傾斜駆動コイル
３０２Ｕ  傾斜駆動コイルユニット
３０３  ローリング駆動コイル
４０１  駆動マグネット
４０２  駆動マグネット
４１１  マグネットホルダー
４１２  マグネットホルダー
５００  ヨーイングベース
５０１  ピッチング軸受フランジ
５０１Ａ  ピッチング軸受部材
５０２  検出器ホルダー
５０３  カップリング
５０４  ヨーイングシャフト
５０５  ヨーイング軸受フランジ
５０５Ａ  ヨーイング軸受部材
５０６  検出器ホルダー
６００  第１の固定部
６０１  第２の固定部
６０３  リングベース
６０４  連結部材
６０５  連結部材
９００  ヨーイング角速度センサー
９０１  ピッチング角速度センサー
９０２  ローリング角速度センサー
９１０  角速度検出回路
θｄ  傾斜角度
【図１】
2018200376.tif 000003
【図２Ａ】
2018200376.tif 000004
【図２Ｂ】
2018200376.tif 000005
【図３】
2018200376.tif 000006
【図４Ａ】
2018200376.tif 000007
【図４Ｂ】
2018200376.tif 000008
【図５Ａ】
2018200376.tif 000009
【図５Ｂ】
2018200376.tif 000010
【図５Ｃ】
2018200376.tif 000011
【図６Ａ】
2018200376.tif 000012
【図６Ｂ】
2018200376.tif 000013
【図６Ｃ】
2018200376.tif 000014
【図７Ａ】
2018200376.tif 000015
【図７Ｂ】
2018200376.tif 000016
【図７Ｃ】
2018200376.tif 000017
【図８】
2018200376.tif 000018
【図９】
2018200376.tif 000019
【図１０】
2018200376.tif 000020
【図１１Ａ】
2018200376.tif 000021
【図１１Ｂ】
2018200376.tif 000022
【図１２Ａ】
2018200376.tif 000023
【図１２Ｂ】
2018200376.tif 000024
【図１３】
2018200376.tif 000025
【図１４】
2018200376.tif 000026
【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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