(57)【要約】【課題】可動体の軸線周りの傾きを少ないトルクのモータで補正すること。【解決手段】回転機構付きユニット１は、撮像用の光学モジュール１０を備えた可動体３と、可動体３を光学モジュール１０の光軸と平行な軸線Ｌ回りに回転可能に支持する支持体２と、可動体３を軸線Ｌ回りに回転させる回転駆動機構４を備える。回転駆動機構４は、慣性センサ５の検出結果に基づいてモータ４０を駆動して可動体３のローリング補正を行う。可動体３とモータ４０のロータ部４４は、軸線Ｌ周りに一体に回転するように連結されている。可動体３とロータ部４４を備えた回転体７の重心Ｇが回転体７の軸線Ｌ上に位置するように重心調整がなされているので、ローリング補正を行うための必要トルクが小さく、小型のモータ４０で可動体３の姿勢を維持することができる。【選択図】図２
2019075676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体と、
前記可動体を軸線周りに回転可能に支持する支持体と、
前記可動体を前記軸線周りに回転させる回転駆動機構と、を有し、
前記回転駆動機構は、駆動源であるモータを備え、
前記モータは、前記可動体と一体になって前記軸線周りに回転するロータ部を備え、
前記可動体と前記ロータ部を備えた回転体の重心が前記軸線上に位置することを特徴とする回転機構付きユニット。
【請求項２】
前記可動体は、前記回転体の重心を調整するためのバランス調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転機構付きユニット。
【請求項３】
前記バランス調整部は、可動体の一部を構成するウェイト調整部材であり、
前記ウェイト調整部材の一部を除去して前記回転体の重心を調整するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転機構付きユニット。
【請求項４】
前記バランス調整部は、ウェイトと、前記ウェイトが固定されるウェイト配置部を備えることを特徴とする請求項２に記載の回転機構付きユニット。
【請求項５】
前記ウェイトは、半田により前記ウェイト配置部に固定されることを特徴とする請求項４に記載の回転機構付きユニット。
【請求項６】
前記ウェイトは、半田からなることを特徴とする請求項４に記載の回転機構付きユニット。
【請求項７】
前記可動体は、電子部品が搭載される基板を備え、
前記ウェイト配置部は、前記基板に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の回転機構付きユニット。
【請求項８】
前記基板は、前記軸線を中心として径方向外側へ延びる延出部を備え、
前記バランス調整部は、前記延出部に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回転機構付きユニット。
【請求項９】
前記可動体は、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記光学素子を通過した光が入射する撮像素子を備えた光学モジュールであることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１０】
前記可動体は、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記光学素子を通過した光が入射する撮像素子を備えた光学モジュールであり、
前記バランス調整部は、前記ホルダに設けられていることを特徴とする請求項２から８の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１１】
前記光学モジュールの光軸は、前記軸線と一致することを特徴とする請求項９または１０に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１２】
前記可動体は、レーダ波を出射する送信部と、前記レーダ波の反射成分を受信する受信部を備えることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１３】
前記支持体は、前記可動体と当接して前記可動体の回転範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１４】
前記支持体は、前記基板を覆うカバーを備え、
前記カバーは、前記基板と当接して前記可動体の回転範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする請求項７または８に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１５】
前記支持体と前記可動体との前記軸線回りの相対位置回転における角加速度をθ´´とし、前記回転体のイナーシャをＪとし、前記モータの最大トルクをＴｍａｘとした場合に、以下の式（Ａ）を満たすことを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
θ´´・Ｊ＞Ｔｍａｘ・・・・（Ａ）
【請求項１６】
前記支持体は、前記支持体を移動体に固定するための固定面を備え、
前記移動体または前記支持体の前記軸線周りの傾きを検出する慣性センサを有し、
前記回転駆動機構は、前記慣性センサの検出結果に基づいて前記可動体の姿勢を維持することを特徴とする請求項１から１５の何れか一項に記載の回転機構付きユニット。
【請求項１７】
前記慣性センサは、前記移動体または前記支持体の角速度および加速度を検出することを特徴とする請求項１６に記載の回転機構付きユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体の軸線周りの振れを補正可能な回転機構付きユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行する車両や、飛行体などの移動体に搭載される撮像装置は、移動しながら風景を撮影するとき、移動体の姿勢に関わらず、撮像画像における水平線は水平に映し出されることが望ましい。このため、移動体が傾いても、かかる傾きを打ち消して移動体に搭載された撮像装置を水平にすることが提案されている。特許文献１には、撮影用のスタビライザーが開示されている。特許文献１のスタビライザーは、撮像装置が固定される固定部材に慣性センサが搭載されている。固定部材は、第１の回転軸に接続される第１のモータと、第１の回転軸と直交する第２の回転軸に接続される第２のモータによって直交する２方向に回転する。特許文献１では、慣性センサによってカメラが傾く際の角速度および加速度を検出し、モータの駆動電流を調節して撮像装置の傾きを補正する。また、第１の回転軸および第２の回転軸と直交する第３の回転軸に接続される第３のモータを用いて、直交する３方向の傾きを補正することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７７５３９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では、モータが接続される回転軸は、可動体（撮像装置および固定部材）の重心からずれている。従って、移動体が傾いて可動体が傾く際、モータが接続される回転軸周りに、可動体のイナーシャと角加速度に応じた運動エネルギーが発生する。このため、撮像装置の傾きを補正するためには、モータのトルクが、発生した運動エネルギーを打ち消すことができる大きさである必要がある。よって、十分なトルクを持つモータが必要となり、モータが大型化すると共に、消費電力も増大する。その結果、傾き補正用の装置が大型化する。また、携帯型の装置の場合には、電池が大型化するという問題もある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、可動体を回転させる回転機構付きユニットにおいて、可動体の軸線周りの傾きを少ないトルクのモータで補正することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る回転機構付きユニットは、可動体と、前記可動体を軸線周りに回転可能に支持する支持体と、前記可動体を前記軸線周りに回転させる回転駆動機構と、を有し、前記回転駆動機構は、駆動源であるモータを備え、前記モータは、前記可動体と一体になって前記軸線周りに回転するロータ部を備え、前記可動体と前記ロータ部を備えた回転体の重心が前記軸線上に位置することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、可動体とモータのロータ部は、軸線周りに一体に回転するように連結されている。そして、回転体の重心は、回転体の軸線（回転中心軸線）上に位置するので、可動体の姿勢を維持するための必要トルクは、回転時の摩擦などの機械的損失（いわゆる、軸ロス）より大きなトルクであればよい。従って、可動体とロータ部の合計のイナーシャにかかわらず、軸ロスより大きなトルクのモータでさえあれば、可動体の姿勢を維持することができる。よって、可動体の傾きを補正する際、トルクの大きなモータを用いる必要がなく、小型のモータで可動体の姿勢を維持することができる。また、可動体の姿勢維持
のための消費電力を少なくすることができる。
【０００８】
本発明において、前記可動体は、前記回転体の重心を調整するためのバランス調整部を備えることが好ましい。このようにすると、部品の寸法誤差や組み付け誤差等による重心ずれを調整して、回転体の重心が軸線上に位置するような構成を実現できる。また、回転体の重心を軸線上に精度良く位置合わせすることができる。従って、回転体の重心が軸線上に位置していない場合と比較して可動体を回転させるための必要トルクを小さくすることができ、トルクの小さなモータで可動体の傾きを補正できる。
【０００９】
本発明において、前記バランス調整部は、可動体の一部を構成するウェイト調整部材であり、前記ウェイト調整部材の一部を除去して前記回転体の重心を調整するように構成することができる。例えば、ウェイト調整部材を削って重心を調整することができる。このようにすると、ウェイト調整のために別部材のウェイトを用意する必要がない。従って、部品点数の削減を図ることができる。また、ウェイト調整部材を削る位置や削る量は調整の自由度が高く、微調整が可能である。従って、精度良く重心調整を行うことができる。
【００１０】
本発明において、前記バランス調整部として、ウェイトと、前記ウェイトが固定されるウェイト配置部を備える構成を採用することができる。このようにすると、ウェイトの位置および取付重量の一方あるいは両方を調整して、回転体の重心を調整することができる。
【００１１】
この場合に、前記ウェイトは、半田により前記ウェイト配置部に固定される構成を採用することができる。半田による固定は、接着剤により固定した場合のような硬化時間を必要としないので、ウェイト調整工程の時間短縮を図ることができる。また、半田の量により重量の微調整が可能であるため、精度良く重心調整を行うことができる。
【００１２】
あるいは、前記ウェイトは、半田からなる構成を採用しても良い。半田を盛る量によりウェイトを調整する場合、微調整が可能であるため、精度良く重心調整を行うことができる。また、半田は接着剤のような硬化時間を必要としないので、ウェイト調整工程の時間短縮を図ることができる。更に、固形部材のウェイトを別途用意する必要がないので、部品点数を少なくすることができ、調整専用の部品の在庫も減らすことができる。加えて、半田は比重が大きいので、少量で重心調整を行うことができる。
【００１３】
この場合に、前記可動体は、電子部品が搭載される基板を備え、前記ウェイト配置部は、前記基板に設けられている構成を採用することができる。このようにすると、ウェイトの配置の自由度が高い。また、基板にウェイト配置部を設けるので、半田によるウェイト調整が容易である。また、前記基板は、前記軸線を中心として径方向外側へ延びる延出部を備え、前記バランス調整部は、前記延出部に設けられていることが好ましい。このようにすると、軸線から離れた位置にウェイトを配置することができる。従って、軸線に対する重心の位置ずれを少ないウェイト量で調整することができる。また、延出部を設けることにより、基板上にウェイトを配置するスペースを容易に確保することができる。
【００１４】
本発明において、前記可動体は、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記光学素子を通過した光が入射する撮像素子を備えた光学モジュールである構成を採用することができる。このようにすると、回転機構付きユニットを撮像装置として用いることができ、撮像装置における光学モジュールの傾きを補正できるため、撮像装置が移動体に搭載された場合に、移動体が傾いても光学モジュールの姿勢を維持することができる。よって、移動体の傾きによる撮影画像の乱れを抑制することができる。
【００１５】
本発明において、前記可動体は、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記
光学素子を通過した光が入射する撮像素子を備えた光学モジュールであり、前記バランス調整部は、前記ホルダに設けられている構成を採用することができる。このようにすると、回転機構付きユニットを撮像装置として用いることができ、撮像装置における光学モジュールの傾きを補正できる。よって、撮像装置が移動体に搭載された場合に、移動体の傾きによる撮影画像の乱れを抑制することができる。また、光学素子を保持するホルダにバランス調整部を設けることにより、可動体の径方向のサイズが大型化することを抑制でき、コンパクトにバランス調整部を設けることができる。よって、装置の外形が径方向に大型化することを抑制できる。
【００１６】
本発明において、前記可動体は、レーダ波を出射する送信部と、前記レーダ波の反射成分を受信する受信部を備える構成を採用することができる。このようにすると、回転機構付きユニットをレーダ装置として用いることができ、レーダ装置における送信部および受信部の傾きを補正できる。従って、例えば、障害物を検知するためのレーダ装置が移動体に搭載された場合に、移動体が傾いてもレーダ装置の姿勢を維持できる。よって、移動体の傾きによる障害物の検知結果の乱れを抑制でき、正確に障害物を検知できる。
【００１７】
本発明において、前記支持体は、前記可動体と当接して前記可動体の回転範囲を規制するストッパを備えることが好ましい。このようにすると、確実に回転範囲を規制できる。例えば、前記可動体が基板を備える場合には、前記支持体は、前記基板を覆うカバーを備え、前記カバーは、前記基板と当接して前記可動体の回転範囲を規制するストッパを備えることが好ましい。このようにすると、カバーを外した状態ではストッパによる規制が行われないので、可動体を回転させてバランス調整を行うことができる。また、カバーを取り付けるだけでストッパを構成できるため、ストッパ機構を容易に構成できる。
【００１８】
本発明において、前記支持体と前記可動体との前記軸線回りの相対位置回転における角加速度をθ´´とし、前記回転体のイナーシャをＪとし、前記モータの最大トルクをＴｍａｘとした場合に、以下の式（Ａ）を満たすことを特徴とする。
θ´´・Ｊ＞Ｔｍａｘ・・・・（Ａ）
このようにすると、回転体の慣性モーメントより小さいトルクのモータで可動体の傾きを補正できる。従って、必要最小限のトルクを備えたモータで可動体の姿勢を維持することができる。
【００１９】
本発明において、前記支持体は、前記支持体を移動体に固定するための固定面を備え、前記移動体の前記軸線周りの傾きを検出する慣性センサを有し、前記回転駆動機構は、前記慣性センサの検出結果に基づいて前記可動体の姿勢を維持することが好ましい。また、前記慣性センサは、前記移動体または前記支持体の角速度および加速度を検出することが好ましい。このようにすると、慣性センサの検出結果に基づき、可動体の傾きを精度良く補正できる。また、支持体の固定面を介して支持体を移動体に固定することができ、移動体に回転機構付きユニットを統制することができる。また、移動体に搭載した回転機構付きユニットの可動体の姿勢を維持することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可動体とモータのロータ部は、軸線周りに一体に回転するように連結されている。そして、回転体の重心は、回転体の軸線（回転中心軸線）上に位置するので、可動体の姿勢を維持するための必要トルクは、回転時に発生する摩擦抵抗（いわゆる、軸ロス）より大きなトルクであればよい。従って、可動体とロータ部の合計の重量にかかわらず、軸ロスより大きなトルクのモータでさえあれば、可動体の姿勢を維持することができる。よって、可動体の傾きを補正する際、トルクの大きなモータを用いる必要がなく、小型のモータで可動体の姿勢を維持することができる。また、可動体の姿勢維持のための消費電力を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した回転機構付きユニットの分解斜視図である。
【図２】回転機構付きユニットの断面図である。
【図３】カバーを取り外した回転機構付きユニットの正面図および背面図である。
【図４】可動体および回転駆動機構の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明を適用した回転機構付きユニットの実施形態を説明する。図１は、本発明を適用した回転機構付きユニットの分解斜視図であり、図２は図１の回転機構付きユニットの断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。回転機構付きユニット１は、支持体２と、支持体２によって軸線Ｌ回りに回転可能に支持される可動体３と、可動体３を軸線Ｌ回りに回転させる回転駆動機構４と、慣性センサ５を備えている。
【００２３】
本明細書において、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とする。また、Ｘ方向の一方側をＸ１、他方側をＸ２とし、Ｙ方向の一方側をＹ１、他方側をＹ２とし、Ｚ方向の一方側をＺ１とし、他方側をＺ２とする。Ｚ方向は軸線Ｌに沿う方向である。本形態の回転機構付きユニット１は撮像装置であり、可動体３は撮像用の光学モジュール１０を備える。可動体３の軸線Ｌは光学モジュール１０の光軸と一致する。また、Ｚ方向の一方側Ｚ１は光学モジュール１０の被写体側Ｌ１であり、Ｚ方向の他方側Ｚ１は反被写体側Ｌ２である。可動体３の軸線Ｌ回りの回転は、光学モジュール１０の光軸周りの回転（ローリング）に相当する。
【００２４】
回転機構付きユニット１（撮像装置）は、車両や飛行体などの移動体に搭載される。あるいは、移動体に搭乗する人の頭部などに取り付けられて、ウェアラブル端末として使用される。回転機構付きユニット１は、軸線Ｌ（光軸）を前後方向に向けた姿勢を基準姿勢とする。基準姿勢において、Ｘ方向は左右方向となり、Ｙ方向は上下方向となる。また、ＸＺ面は水平面となる。
【００２５】
かかる回転機構付きユニット１（撮像装置）は、移動体が走行中あるいは飛行中に基準姿勢から傾くと、可動体３が軸線Ｌ（光軸）周りに回転して傾くことがある。例えば、回転機構付きユニット１を搭載した２輪車を路面に対して傾けながら運転したり、回転機構付きユニット１を搭載したドローンの回頭運動が行われる場合には、可動体３が軸線Ｌに対して傾いて撮影画像に乱れが生じるため、撮像画像の品位が低下する。そこで、回転機構付きユニット１では、慣性センサ５を用いて、慣性センサ５の検出結果（角速度や加速度）に基づいて可動体３の傾きを補正するローリング補正を行う。
【００２６】
（支持体）
図１、図２に示すように、支持体２は、ベースプレート２１と、カバー２２を備える。ベースプレート２１とカバー２２を組み立てると、Ｚ方向（軸線Ｌ方向）から見て略長方形のケース２０が構成される。ケース２０の内側には、可動体３および回転駆動機構４が収容される。また、支持体２は、ベースプレート２１に固定された回転駆動機構４の一部を備える。
【００２７】
（ケース）
ベースプレート２１は、Ｚ方向に対して垂直な板状のベース本体２１１を備えており、ベース本体２１１の外周縁より一回り内側には、Ｚ方向の一方側Ｚ１へ突出する枠部２１２が形成されている。枠部２１２の外周面には、Ｚ方向の途中位置に段部２１３が形成されている。また、ベース本体２１１の外周縁の３箇所には、外周側へ突出する固定用突起２１４が形成されている。固定用突起２１４は、ベース本体２１１における上側（Ｙ方向
の一方側Ｙ１）の辺を除く３辺に設けられている。固定用突起２１４には、移動体に対して回転機構付きユニット１を固定するための固定孔２１５が形成されている。ベース本体２１１のＺ方向の他方側Ｚ２の面は、軸線Ｌに対して垂直な固定面２１６である。回転機構付きユニット１は、固定面２１６を移動体に当接させて移動体に固定される。また、固定用突起２１４には、固定孔２１５の内周側に位置決め孔２１７が形成されている。
【００２８】
カバー２２は、Ｚ方向に対して垂直な矩形の端板部２２１と、端板部２２１の外周縁からＺ方向の他方側Ｚ２へ向かって延びる側板部２２２と、端板部２２１のＸ方向の略中央からＺ方向の一方側Ｚ１へ突出する凸部２２３を備える。凸部２２３は、端板部２２１のＹ方向の一方側Ｙ１寄り（基準姿勢における上側寄り）の位置に形成されている。凸部２２３は、Ｚ方向から見て円形であり、先端側に向かうに従って縮径する筒状に形成されている。凸部２２３の先端には円形の窓部２２４が形成され、窓部２２４にはカバーガラス２２５が固定されている。回転機構付きユニット１において、凸部２２３の中心軸線は光学モジュール１０の光軸である軸線Ｌと一致する。
【００２９】
図２に示すように、ベースプレート２１とカバー２２は、カバー２２の側板部２２２の内側にベースプレート２１の枠部２１２が嵌まるように組み立てられる。側板部２２２のＺ方向の途中位置には、外周側へ拡がる段部２２６が形成されている。カバー２２側の段部２２６と、ベースプレート２１側の段部２１３との間には、Ｏリングなどのシール部材２３が配置される。また、カバー２２の側板部２２２には、ベースプレート２１の位置決め孔２１７とＺ方向で対向する位置に位置決め突起２２７が形成される。ベースプレート２１に対してカバー２２を組み付ける際、位置決め孔２１７に位置決め突起２２７を嵌合させる。
【００３０】
（回転駆動機構）
回転駆動機構４は、モータ４０を備える。本形態のモータ４０は、３相永久磁石モータである。図２に示すように、モータ４０は、可動体３の軸線Ｌ（光学モジュール１０の光軸）と、モータ４０の回転軸線とが一致するように配置されている。モータ４０は、モータ基板４１と、モータ基板４１の略中央に配置されるモータ本体４０Ａと、モータ基板４１に実装されるモータ制御ユニット（図示省略）を備える。モータ基板４１は、ベースプレート２１の枠部２１２の内側に配置され、４隅がベース本体２１１に固定されている。慣性センサ５は、モータ基板４１上の所定位置、例えば、図１、図２に示す破線の位置に搭載される。モータ制御ユニットは、慣性センサ５の検出結果に基づいてモータ本体４０Ａを駆動する。モータ基板４１上にはコネクタ４１１が設けられ、コネクタ４１１にはフレキシブルプリント基板５０の一端が接続される。フレキシブルプリント基板５０は、コネクタ４１１からベース本体２１１の表面へ引き出される。
【００３１】
モータ本体４０Ａは、モータ基板４１に形成されたモータ固定孔４１２に固定される筒状のスリーブ４２と、スリーブ４２の軸線Ｌ方向の一端および他端に保持される第１軸受４３Ａおよび第２軸受４３Ｂと、第１軸受４３Ａおよび第２軸受４３Ｂによって回転可能に支持されるロータ部４４と、スリーブ４２を介してモータ基板４１に固定されるステータ部４５を備える。ステータ部４５は、軸線Ｌを中心として径方向に突出する複数の突極を備える環状のステータコア４５１と、ステータコア４５１の各突極に巻き回されるコイル４５２を備える。
【００３２】
ロータ部４４は、軸線Ｌ方向に延びる回転軸４６と、回転軸４６に固定されるロータケース４７と、ロータケース４７に固定されるマグネット４８を備える。回転軸４６は、第１軸受４３Ａおよび第２軸受４３Ｂによって回転可能に支持される。ロータケース４７は、軸線Ｌに対して垂直な円形板部４７１と、円形板部４７１の外周縁からモータ基板４１側（Ｚ方向の他方側Ｚ２）へ向かって延びる筒状部４７２を備えたカップ状の部材である
。マグネット４８は、筒状部４７２の内周面に固定される。円形板部４７１の中央には円形の孔が開口しており、この孔の縁からモータ基板４１とは反対側（Ｚ方向の一方側Ｚ１）へ立ち上がる環状部４７３が形成されている。
【００３３】
ロータケース４７は、回転軸４６のＺ方向の一方側Ｚ１の端部を環状部４７３の内側に嵌合させることにより、回転軸４６に固定されている。ロータケース４７は、ステータ部４５にＺ方向の一方側Ｚ１から被せられており、マグネット４８は、ステータ部４５の突極と径方向で対向する。回転軸４６のＺ方向の他方側Ｚ２の端部は、第２軸受４３ＢからＺ方向の他方側Ｚ２へ突出している。また、第１軸受４３Ａとロータケースの円形板部４７１との間には、環状のスペーサ４９が配置されている。
【００３４】
回転駆動機構４において、モータ基板４１はベースプレート２１に固定されており、スリーブ４２、第１軸受４３Ａと第２軸受４３Ｂ、およびステータ部４５もスリーブ４２を介してベースプレート２１に固定されている。すなわち、モータ基板４１、スリーブ４２、第１軸受４３Ａと第２軸受４３Ｂ、およびステータ部４５は、支持体２の一部を構成する。一方、ロータ部４４は、後述するように、光学モジュール１０を備えた可動体３と結合され、可動体３と一体になって軸線Ｌ周りに回転するように構成されている。
【００３５】
図３はカバー２２を取り外した回転機構付きユニット１の正面図および背面図であり、図３（ａ）は正面図（Ｚ方向の一方側Ｚ１から見た図）であり、図３（ｂ）は背面図（Ｚ方向の他方側Ｚ２から見た図）である。図３（ｂ）に示すように、ベース本体２１１には、２箇所に配線孔２４、２５が形成されている。配線孔２４は円形孔であり、配線孔２５はＸ方向に長い略矩形の孔である。ベースプレート２１の背面側には、配線孔２５を囲む筒状部２６がＺ方向の他方側Ｚ２に突出している（図１参照）。図３（ａ）に示すように、モータ４０用のフレキシブルプリント基板５０は、ベースプレート２１の底部に開口する配線孔２５を覆うように配置される。図３（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板５０に接続された端子ピン５１は、フレキシブルプリント基板５０から筒状部２６の内側へ突出している。
【００３６】
（可動体）
図４は、可動体３および回転駆動機構４の分解斜視図である。可動体３は、光学モジュール１０と結合プレート６を備える。結合プレート６は、光学モジュール１０とロータ部４４との間に配置されている。本形態では、可動体３がロータ部４４と一体に回転するように構成されたダイレクトドライブ方式を採用している。結合プレート６は例えば金属板であり、図２に示すように、ロータケース４７の円形板部４７１に対してＺ方向の一方側Ｚ１から当接し、ロータケース４７に溶接等により固定される。なお、溶接でなく、ネジ固定により固定してもよい。ロータケース４７の環状部４７３は、結合プレート６に設けられた円形孔６１に嵌合する。
【００３７】
光学モジュール１０は、レンズユニット１１と、レンズユニット１１を保持するホルダ１２と、ホルダ１２の反被写体側Ｌ２（Ｚ方向の他方側Ｚ２）の端部に固定されるセンサ基板１３と、センサ基板１３に搭載される撮像素子１４を備える。なお、センサ基板１３には、撮像素子１４以外の電子部品が搭載されていてもよい。レンズユニット１１は、光学素子であるレンズ１５を鏡筒１６に組み付けて構成されている。撮像素子１４は、光学モジュール１０の光軸と一致する軸線Ｌ上に配置される。すなわち、撮像素子１４は、レンズユニット１１のレンズ１５を通過した光が入射するように配置されている。図１、図４に示すように、ホルダ１２は、直方体状の外形をした部材であり、レンズユニット１１の反被写体側Ｌ２の端部を保持する。
【００３８】
図２に示すように、センサ基板１３は、結合プレート６に対してＺ方向の一方側Ｚ１か
ら当接し、結合プレート６に固定される。これにより、結合プレート６を介して光学モジュール１０とロータ部４４とが一体化される。光学モジュール１０、結合プレート６、および、ロータ部４４は、一体に回転する回転体７を構成する。結合プレート６を介して光学モジュール１０をロータ部４４に固定すると、光学モジュール１０は、カバー２２に形成された凸部２２３の内側に配置される。レンズユニット１１は、凸部２２３と同軸に配置され、レンズユニット１１の先端は、凸部２２３の先端に設けられた窓部２２４に面する。従って、窓部２２４を通して光学モジュール１０による撮像を行うことができる。
【００３９】
本形態では、結合プレート６は、ロータケース４７の環状部４７３を介してロータ部４４に対して位置決めされる。また、結合プレート６とセンサ基板１３とが図示しない位置決め機構によって適正に位置決めされて固定されており、その結果、光学モジュール１０の光軸（軸線Ｌ）と、ロータ部４４の回転軸線とが一致するように組み立てられている。つまり、光学モジュール１０および結合プレート６を備えた可動体３と、ロータ部４４とは一体に回転する回転体７を構成しており、回転体７は、軸線Ｌ回りに回転するように構成されている。光学モジュール１０とロータ部４４とを直接固定せず、結合プレート６を介して光学モジュール１０とロータ部４４とを結合することにより、光学モジュール１０の光軸（軸線Ｌ）とロータ部４４の回転軸線とを一致させるための位置決め構造を設けることが容易となる。
【００４０】
図４に示すように、センサ基板１３は、円形の基板中央部１３１と、基板中央部１３１から径方向外側へ延びる延出部１３２、１３３を備える。延出部１３２、１３３は、軸線Ｌを中心として径方向外側へ延びており、軸線Ｌを基準として径方向で反対側へ向かって延びている。Ｘ方向の一方側Ｘ１へ延びている延出部１３２には、コネクタ１３４が搭載される。コネクタ１３４には、センサ用のフレキシブルプリント基板５２の一端が接続される。図１、図３に示すように、フレキシブルプリント基板５２はコネクタ１３４からＹ方向の一方側Ｙ１へ引き出された後、略直角に屈曲されてベース本体２１１の側へ延び、モータ本体４０Ａの外周側において周方向に引き回され、ベース本体２１１の配線孔２４（図３（ｂ）参照）に取り付けられたコネクタ部材５３に接続されている。センサ用のフレキシブルプリント基板５２は、全体として略Ｕ字状に撓んで引き回されているので、光学モジュール１０が軸線Ｌ回りに回転する際、フレキシブルプリント基板５２が変形して、センサ基板１３の軸線Ｌ回りの回転が許容される。
【００４１】
（ストッパ機構）
結合プレート６は、センサ基板１３より一回り大きく、センサ基板１３と相似形状である。結合プレート６は、センサ基板１３の基板中央部１３１と重なる円形の部分と、センサ基板１３の延出部１３２、１３３と重なる形状で径方向外側へ延びる矩形部分を備えており、センサ基板１３全体をＺ方向の他方側Ｚ２から支持する。ロータ部４４と一体になって可動体３が軸線Ｌ回りに回転する際、センサ基板１３の延出部１３２、１３３およびこの部分と重なる結合プレート６の部分は、軸線Ｌを中心として回転する。
【００４２】
図２に示すように、支持体２には、カバー２２の端板部２２１の裏面からＺ方向の他方側Ｚ２へ突出するストッパ２９が形成されている。ストッパ２９は、センサ基板１３および結合プレート６よりＺ方向の他方側Ｚ２まで突出している。また、ストッパ２９は、センサ基板１３の延出部１３２、１３３の径方向外側の端部、および、延出部１３２、１３３と重なる形状で径方向外側へ延びる結合プレート６の矩形部分の径方向外側の端部よりも軸線Ｌに近い位置（径方向内側）に設けられている。従って、可動体３が軸線Ｌ回りに回転する際、センサ基板１３および結合プレート６は、センサ基板１３の延出部１３２、１３３および結合プレート６の矩形部分がストッパ２９と干渉して可動体３の回転範囲が規制される。つまり、本形態では、ストッパ２９は、可動体３の回転範囲を規制するストッパ機構を構成している。
【００４３】
（バランス調整部）
センサ基板１３において、基板中央部１３１からＸ方向の他方側Ｘ２へ延びている延出部１３３には、重心調整用のバランス調整部８が設けられている。バランス調整部８は、ウェイト８１と、ウェイト８１が固定されるウェイト配置部８２を備える。本形態では、センサ基板１３の延出部１３３の表面において、軸線Ｌから離れた先端側の領域にウェイト配置部８２が設けられている。ウェイト８１は、半田によってウェイト配置部８２に固定される。バランス調整部８は、ウェイト配置部８２に固定されるウェイト８１の個数や重量、あるいは、固定に用いる半田の重量を調整可能に構成されている。回転機構付きユニット１は、製造時にバランス調整部８におけるウェイト８１の個数や重量を調整して、回転体７の重心Ｇを回転体７の軸線Ｌ上に位置させるように、重心調整が行われる。なお、重心調整を行う際、ウェイト８１の個数や重量だけでなく、半田の量を調整することもできる。また、ウェイト８１を固定する位置をずらせて、重心を調整することもできる。
【００４４】
回転体７の重心調整を行う場合には、回転機構付きユニット１のカバー２２を取り外してストッパ２９による回転規制が行われない状態とし、この状態で回転機構付きユニット１を基準姿勢に設置し、可動体３を回転させて重心ずれを検査する。
【００４５】
本形態では、回転体７の重心Ｇが軸線Ｌ上に位置するように重心調整がなされている。このような構成では、可動体３の姿勢を維持するための必要トルクはロータ部４４と支持体２とが接触している部分で発生する摩擦などの機械的損失（いわゆる、軸ロス）を上回るトルクであればよい。つまり、回転体７のイナーシャに応じたトルクで回転体７を回転させる必要はなく、軸ロスだけを考慮してモータ４０のトルクを決定することができる。例えば、回転機構付きユニット１を搭載した移動体が傾くとき、支持体２に対して可動体３が軸線Ｌ回りに相対回転するが、この軸線Ｌ回りの相対位置回転が発生する場合の支持体２および移動体の角加速度をθ´´とし、回転体７のイナーシャをＪとし、モータ４０の最大トルクをＴｍａｘとした場合に、以下の式（Ａ）を満たすモータ４０を用いることができる。
θ´´・Ｊ＞Ｔｍａｘ・・・・（Ａ）
【００４６】
式（Ａ）の意味は、回転体７の重心Ｇが軸線Ｌからずれていた場合に、回転体７を回転させるために必要なトルク（θ´´・Ｊ）よりも、ローリング補正に用いるモータ４０の最大トルクＴｍａｘが小さいということを意味する。ロータ部４４と支持体２とが接触している部分で発生する摩擦などの機械的損失（いわゆる、軸ロス）は、回転体７を慣性モーメントに逆らって回転させるための必要トルクよりも小さい。従って、本形態では、小さなトルクのモータ４０を用いてローリング補正を行うことができる。
【００４７】
（ローリング補正を行う際の制御）
回転機構付きユニット１において、モータ基板４１には、図示しないモータ制御ユニットが実装されている。モータ制御ユニットは、慣性センサ５の検出結果に基づいてモータ４０を駆動して、ローリング補正を行う。本形態では、慣性センサ５は、支持体２に搭載されている。従って、慣性センサ５は、支持体２の水平面に対する傾きを検出する。例えば、慣性センサ５は、支持体２が傾いた場合の傾きに関する情報として、支持体２の角速度、および、支持体２の加速度を検出する。モータ制御ユニットは、慣性センサ５によって検出された角速度および加速度に基づいて得られた傾きを補正する方向にモータ４０を駆動する。その結果、可動体３は、基準姿勢を維持することができる。
【００４８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の回転機構付きユニット１は、撮像用の光学モジュール１０を備えた可動体３と、可動体３を光学モジュール１０の光軸と一致する軸線Ｌ回りに回
転可能に支持する支持体２とを有しており、回転機構付きユニット１は、車両や飛行体に搭載される際、支持体２を介して移動体に固定される。回転機構付きユニット１は、可動体３を軸線Ｌ回りに回転させる回転駆動機構４を備えており、回転駆動機構４は、慣性センサ５およびモータ４０を備える。従って、慣性センサ５の検出結果に基づいてモータ４０を駆動してローリング補正を行うことができ、可動体３の傾きを精度良く補正できる。これにより、移動体が傾いた場合でも可動体３の姿勢を維持することができ、撮影画像の乱れを抑制することができる。
【００４９】
本形態では、可動体３とモータ４０のロータ部４４は、軸線Ｌ周りに一体に回転するように連結されている。すなわち、可動体３とロータ部４４は、軸線Ｌ周りに一体に回転する回転体７を構成している。そして、回転体７は、その重心Ｇが回転体７の軸線Ｌ上に位置するように重心調整がなされている。これにより、回転機構付きユニット１は、ローリング補正の際に可動体３の姿勢を維持するための必要トルクが、回転時に発生する摩擦抵抗（いわゆる、軸ロス）より大きなトルクでさえあればよい。よって、モータ４０の最大トルクを小さくすることができ、トルクの小さなモータ４０で可動体３の姿勢を維持することができる。これにより、回転機構付きユニット１の小型化、省電力化を図ることができる。
【００５０】
例えば、本形態では、支持体２と可動体３との軸線Ｌ回りの相対位置回転における角加速度をθ´´とし、回転体７のイナーシャをＪとし、ローリング補正を行うための駆動源であるモータ４０の最大トルクをＴｍａｘとした場合に、以下の式（Ａ）を満たすようにモータ４０が選定されている。
θ´´・Ｊ＞Ｔｍａｘ・・・・（Ａ）
つまり、本形態では、回転体７の慣性モーメントより小さいトルクのモータ４０で可動体３の傾きを補正できるので、必要最小限のトルクを備えたモータ４０で可動体３の姿勢を維持することができる。従って、トルクの小さなモータ４０で可動体３の姿勢を維持することができる。
【００５１】
本形態の可動体３は、回転体７の重心Ｇを調整するためのバランス調整部８を備えているため、部品の寸法誤差や組み付け誤差等による重心ずれを調整して、回転体７の重心Ｇが軸線Ｌ上に位置するような構成を実現できる。バランス調整部８は、ウェイト８１と、ウェイト８１を取り付けるためのウェイト配置部８２を備える。従って、ウェイト８１の位置および取付重量の一方あるいは両方を調整して、回転体７の重心Ｇを調整することができる。
【００５２】
本形態では、センサ基板１３にウェイト配置部８２が設けられている。従って、ウェイト８１の配置の自由度が高い。また、ウェイト８１を固定する際に半田での固定を行うことができる。半田による固定は、接着剤により固定した場合のような硬化時間を必要としないので、ウェイト調整工程の時間短縮を図ることができる。また、半田の量により重量を微調整することができるため、精度良く重心調整を行うことができる。
【００５３】
本形態では、ウェイト配置部８２は、センサ基板１３の延出部１３３に設けられているので、軸線Ｌから離れた位置にウェイト８１を配置することができる。従って、少ないウェイト量でバランス調整を行うことができる。また、延出部１３３を設けることにより、センサ基板１３上にウェイト８１を配置するスペースを容易に確保することができる。更に、延出部１３３は、可動体３の回転範囲を規制するストッパ機構としても兼用されており、カバー２２から突出したストッパ２９を延出部１３３と干渉する位置に配置することにより、可動体３の回転範囲が規制される。従って、カバー２２を組み立てるだけでストッパ機構を構成でき、可動体３の回転範囲を確実に規制できる。また、カバー２２を外せば回転規制を解除できるため、カバー２２を外した状態で可動体３を回転させて、バラン
ス調整を行うことができる。
【００５４】
（変形例）
（１）予め用意した固形部材のウェイト８１を用いる代わりに、半田をウェイト８１として用いることができる。ウェイト８１が半田のみで構成されていれば、固形部材のウェイト８１を別途用意する必要がないので、部品点数を少なくすることができ、調整専用の部品の在庫も減らすことができる。加えて、半田は比重が大きいので、少量で重心調整を行うことができる。また、半田であれば、微調整が容易である。従って、精度良くバランス調整を行うことができる。なお、半田でなく、他のペースト状のウェイトを用いることもできる。例えば、エポキシ樹脂に金属粒子を混入したいわゆる導電ペーストをウェイトとして用いることができる。
【００５５】
（２）バランス調整部８は、センサ基板１３でなくホルダ１２に設けることもできる。例えば、ホルダ１２の外周面をウェイト配置部とし、ホルダ１２の外周面にウェイトを固定することができる。レンズユニット１１を保持するホルダ１２は径方向の寸法が小さいので、ホルダ１２にバランス調整部８を設けることにより、可動体３の径方向のサイズが大型化することを抑制できる。よって、回転機構付きユニット１の外形が径方向に大型化することを抑制できる。
【００５６】
（３）バランス調整部８は、ウェイト配置部８２にウェイト８１を取り付ける代わりに、可動体３の一部を構成するウェイト調整部材の一部を除去して重心ずれを調整するように構成することができる。例えば、ホルダ１２の全周に削りしろを設けておき、削りしろの一部を削ってウェイト調整を行うように構成することができる。このようにすると、別部材のウェイトを別途用意する必要がないので、部品点数を少なくすることができ、部品の在庫も減らすことができる。また、削る量は微調整できるため、精度良くバランス調整を行うことができる。
【００５７】
（４）上記形態では、慣性センサ５が支持体２に固定されているが、慣性センサ５は、回転機構付きユニット１が搭載される移動体に設けられていてもよい。支持体２は移動体に固定されているので、移動体の角速度および加速度に基づき、可動体３のローリング補正を行うことができる。
【００５８】
（５）上記形態の回転機構付きユニット１は、軸線Ｌ回りの振れ補正であるローリング補正のみを行うように構成されているが、ローリング補正に加えて、軸線Ｌと直交する第１軸と、軸線Ｌおよび第１軸と直交する第２軸の２軸周りの振れ補正を行うように構成してもよい。例えば、モータ基板４１とベースプレート２１との間に揺動支持機構を設けて、モータ基板４１をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に支持するとともに、モータ基板４１をベースプレート２１に対してＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転させる揺動用駆動機構を設けることができる。このようにすると、ピッチ方向の振れ補正、および、ヨー方向の振れ補正を行うことができる。
【００５９】
（６）上記形態では、回転体７の回転中心線である軸線Ｌが光軸と一致しているが、軸線Ｌは光軸と一致していなくてもよい。軸線Ｌが光学モジュール１０の光軸からずれていても、バランス調整部８により重心Ｇを軸線Ｌ上に位置させることができる。
【００６０】
（他の実施形態）
上記形態では、可動体３は撮像用の光学モジュール１０を備えており、回転機構付きユニット１は撮像装置として用いられるものであったが、本発明は撮像装置以外にも適用できる。例えば、ミリ波レーダやレーザレーダなどのレーダ装置に適用することができる。この場合、可動体３として、レーダ波を出射する送信部と、レーダ波の反射成分を受信す
る受信部を備える構成を採用すればよい。本発明をレーダ装置に適用すれば、レーダ装置における送信部および受信部の傾きを補正できる。従って、例えば、障害物を検知するためのレーダ装置が移動体に搭載された場合に、移動体が傾いても送信部や受信部の姿勢を維持できる。よって、移動体の傾きによる障害物の検知結果の乱れを抑制でき、正確に障害物を検知できる。
【符号の説明】
【００６１】
１…回転機構付きユニット、２…支持体、３…可動体、４…回転駆動機構、５…慣性センサ、６…結合プレート、７…回転体、８…バランス調整部、１０…光学モジュール、１１…レンズユニット、１２…ホルダ、１３…センサ基板、１４…撮像素子、１５…レンズ、１６…鏡筒、２０…ケース、２１…ベースプレート、２２…カバー、２３…シール部材、２４、２５…配線孔、２６…筒状部、２９…ストッパ、４０…モータ、４０Ａ…モータ本体、４１…モータ基板、４２…スリーブ、４３Ａ…第１軸受、４３Ｂ…第２軸受、４４…ロータ部、４５…ステータ部、４６…回転軸、４７…ロータケース、４８…マグネット、４９…スペーサ、５０…モータ用のフレキシブルプリント基板、５１…端子ピン、５２…センサ用のフレキシブルプリント基板、５３…コネクタ部材、６１…円形孔、８１…ウェイト、８２…ウェイト配置部、１３１…基板中央部、１３２、１３３…延出部、１３４…コネクタ、２１１…ベース本体、２１２…枠部、２１３…段部、２１４…固定用突起、２１５…固定孔、２１６…固定面、２１７…位置決め孔、２２１…端板部、２２２…側板部、２２３…凸部、２２４…窓部、２２５…カバーガラス、２２６…段部、２２７…位置決め突起、４１１…コネクタ、４１２…モータ固定孔、４５１…ステータコア、４５２…コイル、４７１…円形板部、４７２…筒状部、４７３…環状部、Ｇ…重心、Ｌ…軸線、Ｌ１…被写体側、Ｌ２…反被写体側
【図１】
2019075676.tif 000003
【図２】
2019075676.tif 000004
【図３】
2019075676.tif 000005
【図４】
2019075676.tif 000006