JP2005309076A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Hiromitsu Takei
宏光 武井
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Abstract

【課題】 レンズホルダが摺動する時に発生する摺動粉の量を抑制するとともに、撮影位置においてレンズの調芯を図ることが可能なレンズ駆動装置を提供すること。
【解決手段】 このレンズ駆動装置1では、レンズホルダ10に設けた係合部12cに係合し、このレンズホルダ10の光軸11に沿った直動動作をガイドするガイド部27eを有し、レンズホルダ10が光軸11方向の移動限界に当接するまでの途中位置では、レンズホルダ10が径方向へ移動可能にガイド部27eにガイドされ摺動するとともに、レンズホルダ10の撮像側への移動限界としての当接部27hに当接した広角撮影位置および被写体側への移動限界としての当接部29aに当接した望遠撮影位置では、それぞれ規制部27jおよび29cによってレンズホルダ10の径方向への移動が規制されるので、レンズホルダ10が径方向に位置決めされる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、カメラ付き携帯電話のカメラなど比較的小型のカメラ等に用いられるレンズ駆動装置に関する。
カメラ付き携帯電話機などに搭載される薄型カメラは、撮影における焦点調整やズーム調整を行うためのレンズ移動距離が通常のカメラに比べて短い。このため、これらのカメラに適用されるレンズ駆動装置としては、レンズを直接、磁気駆動するレンズ駆動装置が適している。
このような磁気駆動タイプのレンズ駆動装置としては、たとえば、レンズを保持する筒状のレンズホルダと、レンズホルダの外周に取り付けたリング状のロータマグネットと、ロータマグネットに対向する駆動コイルとを有し、駆動コイルへの通電を制御することにより、レンズを保持するレンズホルダを変換機構を介さずに直接、光軸方向に直動させると共に、そこにレンズホルダを磁気保持する構成のものが案出されている(特許文献1参照)。
特開平10−150759号公報
特許文献1記載のレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダとしての中空軸の内周にレンズを保持し、可動体であるレンズホルダとしての中空軸を軸方向に移動自在に保持するための軸受けによって外周が支持されて構成されている。そのため、中空軸の可動に伴って中空軸の外周と軸受けとから摺動による磨耗粉が発生し、レンズ表面に付着するという問題がある。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、レンズホルダが摺動する時に発生する摺動粉の量を抑制するとともに、撮影位置においてレンズの調芯を図ることが可能なレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダと、このレンズホルダを上記レンズの光軸に沿って移動させる駆動手段とを有するレンズ駆動装置において、上記レンズホルダに設けた係合部に係合し、このレンズホルダの上記光軸に沿った直動動作をガイドするガイド部を有し、上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接するまでの途中位置では、該レンズホルダが上記レンズの径方向へ移動可能に上記ガイド部にガイドされ直動動作されるとともに、上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接した位置で、上記レンズホルダの上記径方向への移動を規制する規制部を有することを特徴とする。
本発明において、上記規制部は、上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接した位置での上記ガイド部と上記係合部とのクリアランスを、上記途中位置での上記クリアランスより小さくすることにより構成することが好ましい。このように構成すると、ガイド部の一部分に規制部を形成できるので、規制部を設けた専用部材を別部材として用いる必要がない。従って、部品点数を削減することができる。
本発明において、光軸方向の両端に上記規制部を有し、一方側の規制部は、ガイド部を係合部の方向へ突出することにより構成するとともに、他方の規制部は上記レンズホルダを挟んで上記ガイド部の反対側に対向して配設した対向部材に形成することが好ましい。このように構成すると、他方の規制部は、ガイド部を係合部の方向へ突出させることなく構成できるため、ガイド部を金型を用いて成形する場合、光軸方向の上下にスライドするタイプの単純な金型で成形することができる。
本発明のレンズ駆動装置は、レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接するまでの途中位置では、レンズホルダが径方向へ移動可能にガイド部にガイドされて直動動作する。そのため、レンズホルダとガイド部とがクリアランスを確保しつつ摺動できるため摺動粉の量を抑制できる。また、レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接した位置を撮影位置とすると、この撮影位置において、規制部によってレンズホルダの径方向への移動が規制されるので、レンズホルダが径方向に位置決めされる。その結果、レンズも径方向に位置決めされるため、レンズの調芯を図ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明にかかるレンズ駆動装置の実施の形態について説明する。なお、実施の形態で示すレンズ駆動装置は、携帯電話のような携帯機器のカメラ部分として搭載するのに適した構成となっているが、PDA(Personal Digital Assistance)等他の携帯機器に搭載するようにしても良い。
(全体構成)
図1は、本発明を適用したレンズ駆動装置の断面図である。図2は、図1のレンズ駆動装置に用いたレンズホルダを斜め上方から見た斜視図である。図3は、図1のレンズ駆動装置に用いた固定レンズホルダを斜め上方から見た斜視図である。図4は、図1のレンズ駆動装置に用いた駆動マグネットの平面図である。
図1から図4に示すように、このレンズ駆動装置1は、カメラの撮影用の移動レンズ13を保持した移動体となるレンズホルダ10と、レンズホルダ10を移動レンズ13の光軸11に沿って直動させる磁気駆動手段17と、レンズホルダ10および磁気駆動手段17を収納するとともに磁気駆動手段17の一方側を固定する固定体24から主に構成されている。
レンズホルダ10は、光軸11がその中心に位置することとなり、光軸11の方向に延設された略円筒形状の筒体12を有していて、筒体12の内部に移動レンズ13が備えられている。移動レンズ13は、カメラのズームレンズで、光軸11方向に前後動することで広角撮影と望遠撮影とが可能とされている。なお、以下では、図1の上側を被写体側と言い、図1の下側を撮像側と言う。
筒体12の外周面には、その撮像側に、径方向に拡径した拡径部12eが周方向全周に亘って鍔状に形成されている。拡径部12eの被写体側の面には、内周面が筒体12の外周面に当接するようにして係合したリング形状の駆動マグネット16の端面が、当接して固定されている。また、駆動マグネット16は、筒体12の光軸方向のほぼ中央に固定されている。なお、駆動マグネット16は、図4に示すように、中央の孔16aを囲む部分がN極に着磁され、全体の外周部分がS極にそれぞれ単極着磁されている。勿論、この着磁関係はNSが逆になるようにしても良い。
図2に示すように、筒体12の内周面からは、3本の延設部12aが、中心に向かって延設されている。この3本の延設部12aは、周方向へ等間隔に設けられており、その先端で移動レンズ13を保持するレンズ保持部12dを構成している。また、隣接する延設部12aの間には、透孔12bが形成されている。なお、透孔12bには、後述するガイド部材27aの外周が係合する係合部12cが形成されている。
この実施の形態の筒体12は、樹脂材のポリカーボネートにて一体成型されているが、ポリカーボネートの代わりにアクリル等、他の樹脂材としても良い。また、移動レンズ13は非球面樹脂レンズであり、接着等でレンズ保持部12dに固定されている。なお、移動レンズ13の外周の一部に重なるように撮影光学系の絞り18が配置されている。絞り18は、リング状で、移動レンズ13の撮像側に取り付けられている。絞り18を移動レンズ13と別部材とするのではなく、印刷によりレンズ13等に遮蔽部として直接形成し、移動レンズ13等と一体部材としても良い。なお、遮蔽部を印刷により形成する方式は、絞り18の他に、遮光用部材の形成にも適用できる。
このように構成されたレンズホルダ10は、固定体24内に挿入されており、固定体24は、図1において、被写体側に配設された上ケース体25、撮像側に配設された下ケース体26、固定レンズホルダ27、およびストッパ29により構成されている。
本形態において、下ケース体26は、外筒部26aの径方向内側にこの外筒部26aの周方向に沿って内筒部26bが形成されている。外筒部26aと内筒部26bとは、連結部26cによって連結され、外筒部26a、内筒部26bおよび連結部26cによって断面U溝が形成されている。また、上ケース25も同様に外筒部25aの径方向内側にこの外筒部25aの周方向に沿って内筒部25bが形成されている。外筒部25aと内筒部25bとは、連結部25cによって連結され、外筒部25a、内筒部25bおよび連結部25cによって断面U溝が形成されている。それぞれのU溝には、リング状の第1磁性片32、第2磁性片34がU溝の底に当接するようにして落とし込まれ、第1磁性片32、第2磁性片34の上には、それぞれ第1駆動コイル28、第2駆動コイル30が落とし込まれ、固定されている。第1磁性体32と第2磁性体34とは、図1に示すように駆動マグネット16を挟んで光軸11の方向に並んだ第1駆動コイル28と第2駆動コイル30の光軸方向の外側にそれぞれが配設されている。
固定レンズホルダ27は、図3に示すように、拡径部27bから光軸11に沿って上方に延設された3本のガイド部材27aが周方向に並列に形成されている。3つのガイド部材27aは、それぞれレンズホルダ10の3つの透孔12bに係合し、ガイド部材27aのそれぞれの外周が透孔12bの係合部12cに係合して光軸11方向へ移動する際にガイドするガイド部27eになっている。また、3つのガイド部27eは同心円上に配設されており、その同心円の直径は、拡径部27bより小径に形成されている。なお、同心円の直径は、光軸方向に異なって形成されている。即ち、ガイド部27eの撮像側の端部が他の部分より若干拡径して形成されている。本形態では、このガイド部27eが若干拡径した部位によりレンズホルダ10の径方向の位置を規制する規制部27jを構成している。
図1に示すようにガイド部材27aの内周において、被写体側には、段部27dが形成されており、非球面樹脂レンズである固定レンズ14が固定されている。また、拡径部27bの内周には、中央が被写体からの反射光を撮像素子に取り込む円形の入射窓27fを備えた鍔部27gが形成され、この鍔部27gの被写体側には、非球面樹脂レンズである固定レンズ15が固定されている。これら固定レンズ14、15の間にレンズホルダ10の光軸11方向への移動に伴って移動する移動レンズ13が配設されており、固定レンズ14、15とともにズーミング可能な撮影光学系を形成している。
なお、固定レンズホルダ27は、図1に示すように、拡径部27bの外周に形成された雄ねじ部27cが、下ケース体26の内筒部26bの内周に形成された雌ねじ部26eに螺合して、下ケース26の内筒部26b内で回転可能に構成されている。
また、ガイド部材27aの外周側において、図1の被写体側には、レンズホルダ10の被写体側への移動限界としての当接部29aが形成されたストッパ29が固定されている。即ち、レンズホルダ10の被写体側への移動限界は、筒体12の前端部がストッパ29の当接部29aに当接することによってその位置が決められ、この位置が望遠撮影を行うための望遠撮影位置になっている。
一方、図1に示すように、拡径部27bの外周側において、被写体側には、レンズホルダ10の撮像側への移動限界としての当接部27hが形成されている。即ち、レンズホルダ10の撮像側への移動限界は、筒体12の後端部が拡径部27bの当接部27hに当接することによってその位置が決められ、この位置が広角撮影を行うための広角撮影位置になっている。
なお、この広角撮影位置では、係合部12cと規制部27jとのクリアランスは、レンズホルダ10が広角撮影位置に来るまでの途中位置における係合部12cとガイド部27eとのクリアランスより小さくなっている。そのため、レンズホルダ10が、径方向に位置決めされる。従って、移動レンズ13も径方向に位置決めされるので、移動レンズ13の調芯を図ることができる。
一方、ガイド部材27aの外周の径方向外側にガイド部27eの周方向に沿ってストッパ29から光軸11方向に延設された延設部29bが形成され、この延設部29bのガイド部27eとの対向面が、レンズホルダ10を径方向に位置規制する規制部29cになっている。即ち、ストッパ29が対向部材になっている。故に、レンズホルダ10が、当接部29aに当接した位置において、筒部12の外周と規制部29cとのクリアランスは、レンズホルダ10が望遠撮影位置に来るまでの途中位置での係合部12cとガイド部27eとのクリアランスより小さくなっている。そのため、レンズホルダ10が、径方向に位置決めされる。従って、移動レンズ13も径方向に位置決めされるので、移動レンズ13の調芯を図ることができる。
ところで、途中位置において、レンズホルダ10が径方向へ位置規制されないことによりレンズホルダ10が光軸11に対して傾く可能性があるが、本形態の場合、この途中位置では撮影を行わないため、レンズホルダ10が傾いたとしても問題ない。途中位置でレンズホルダ10が傾いたとしても、レンズホルダ10が、広角撮影位置、望遠撮影位置に移動してしまえば、レンズホルダの端面が、当接部27h、29aに当接して、レンズホルダの傾きが矯正できる。さらに、広角撮影位置、望遠撮影位置において、レンズホルダ10が、規制部29c、27jによって径方向への移動が規制されるので、レンズを調芯することができる。
ここで、第1、第2磁性体32、34は、駆動マグネット16と関係してレンズホルダ10を位置保持させる機能を有している。即ち、駆動マグネット16から出た磁束は、第1駆動コイル28や第1磁性体32をその中心側から外周側に通過し駆動マグネット16に戻る磁気回路とが構成されている。故に、駆動マグネット16によって形成される磁界中に第1、第2磁性体32、34が位置していることになり、図1に示す望遠撮影位置では駆動コイル28、30に通電しなくても、駆動マグネット16と第1磁性体32との間に生じる磁気吸引力によってレンズホルダ10を位置保持することができる。
図1に示す状態において、図示しない所定の広角切り換えスイッチが操作されると、第1、第2駆動コイル28、30の少なくとも一方に所定の向きに通電され、この電流の向きと駆動マグネット16による磁界の向きとによって、駆動マグネット16を撮像側に後退する向きの電磁力が働き、駆動マグネット16とともにレンズホルダ10が撮像側に後退する結果、レンズホルダ10とともにレンズホルダ10が撮像側に後退して広角撮影位置になる。この位置においても、駆動コイル28、30に通電しなくても、駆動マグネット16と第1磁性体32との間に生じる磁気吸引力によって鏡筒ホルダ10aを位置保持することができる。
本形態では、第1駆動コイル28および第2駆動コイル30は、ともにリング状に巻回され、光軸11の方向に対向しており、第1、第2駆動コイル28、30の対向面間距離は、駆動マグネット16の光軸11方向の厚さよりも大きく、駆動マグネット16と第1駆動コイル28または第2駆動コイル30との間には光軸11の方向の間隙が生じている。この間隙の範囲内で駆動マグネット16が移動できるので、駆動マグネット16と一体の鏡筒ホルダ10aも間隙分だけ光軸11の方向に移動することができる。
(レンズ駆動装置1の製造方法)
次に、第1の実施の形態に係るレンズ駆動装置1の組み立て方法について、図1から図4を参照しながら説明する。
まず、下ケース体26に第1磁性片32を落とし込み固定する。次に、第1駆動コイル28を第1磁性片32に重ねて落とし込み固定する。同様にして、上ケース体25にも、第2磁性片34、第2駆動コイル30をこの順番で順次落とし込み固定する。
一方、固定レンズホルダ27に、固定レンズ15、移動レンズ13および駆動マグネットが予め固定されたレンズホルダ10、固定レンズ14、ストッパ29の順に落とし込む。このとき、固定レンズ15および14は、落とし込みと同時に固定するが、ストッパ29は、レンズホルダ10の望遠撮影位置と広角撮影位置の移動範囲、即ち、レンズホルダ10のストロークを調整した後に固定する。ストロークを調整するには、ストッパ29を固定する前に、筒体12の撮像側の端部を当接部27hに当接した状態で、当接部29aと筒体12の被写体側の端部との間に図示しないスペーサを挿入し、スペーサを当接部29aと筒体12の前端部とでしっかり挟むようにストッパ29を移動させることにより行う。
スペーサは、ストッパ29を固定レンズ27に固定した後取り除く。その結果、スペーサ29の厚さがレンズホルダ10のストロークとして、正確に設定されることになる。
その後、固定レンズホルダ27を下ケース体26に螺合し、この下ケース体26に対してレンズホルダ10の反対側から上ケース体25を被せて下ケース体26と上ケース体25とを一体化する。
このようにしてレンズホルダ10のストロークが決定され、上下ケース体25、26が一体化された後、レンズ駆動装置1がカメラメーカまたは携帯機器メーカに納入される。納入されたレンズ駆動装置1は、メーカ側で図示しない撮像素子が固定され、その後、固定レンズホルダ27と下ケース体26を相対的に移動させてレンズと撮像素子とのピントが調整される。この調整は、ガイド部材27aの被写体側の端面に設けられた係合凹部27iに治具を係合して回転し、固定レンズホルダ27と下ケース体26とを相対的に移動させ、望遠撮影位置または広角撮影位置での画像を取得して画像がバランス的に良くなる位置で下ケース体26と固定レンズホルダ27とを固定する。なお、両者の固定は、接着材を上ケース25とストッパ27との間に挿入し両者を固定する。そのため、本形態では、上ケース体25の被写体側の面には接着剤溜まりとしての凹部25eが形成されている。
(本形態の効果)
以上説明したように、本形態のレンズ駆動装置1では、レンズホルダ10に設けた係合部12cに係合し、このレンズホルダ10の光軸11に沿った直動動作をガイドするガイド部27eを有し、レンズホルダ10が光軸11方向の移動限界に当接するまでの途中位置では、レンズホルダ10が移動レンズ13の径方向へ移動可能にガイド部27eにガイドされ摺動する。そのため、レンズホルダ10とガイド部27eとがクリアランスを確保して摺動できるので、レンズホルダ10とガイド部27eとの摺動により発生する摺動粉の量を抑制できるとともに、レンズホルダ10の撮像側への移動限界としての当接部27hに当接した広角撮影位置および被写体側への移動限界としての当接部29aに当接した望遠撮影位置では、それぞれ規制部27jおよび29cによってレンズホルダ10が移動レンズ13の径方向へ移動することが規制されるので、レンズホルダ10が径方向に位置決めされる。故に、移動レンズ13も径方向に位置決めされるため、移動レンズ13の調芯を図ることができる。
また、規制部27jは、レンズホルダ10の広角撮影位置におけるガイド部27eと係合部12cとのクリアランスをレンズホルダ10が広角撮影位置に達するまでの途中位置でのクリアランスより小さくすることにより構成している。故に、ガイド部27eの一部で規制部27jを構成できるので、規制部27jを設けた専用部材を別部材として設ける必要がない。従って、部品点数を削減することができる。
さらに、光軸11方向の両端に規制部27j、29cを有し、規制部27jは、ガイド部27eを係合部12cの方向へ突出することにより構成するとともに、規制部29cはレンズホルダ10を挟んでガイド部27eの反対側に対向して配設した対向部材としてのストッパ29に形成している。そのため、規制部29cは、ガイド部27eを係合部の方向へ突出させることなく構成できるため、ガイド部27eを金型を用いて形成する場合、光軸11方向の上下にスライドするタイプの単純な金型で成形することができる。
(その他の実施の形態)
以上説明した実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。例えば、実施の形態では、移動レンズ13が可動する例を示したが、図5に示すレンズ駆動装置1Aのように、実施の形態の移動レンズ13に相当するレンズを固定レンズホルダ27に固定して固定レンズ13Aとし、実施の形態の固定レンズ14に相当するレンズをレンズホルダ10Aに固定してレンズホルダ10Aとともに移動する移動レンズ14Aとした場合にも本発明を適用することができる。なお、この変更例に示すレンズ駆動装置1Aは、第1の実施の形態における部材と同一の部材には同一符号を付し、その説明を省略する。
また、上述の実施の形態では、レンズホルダ10が当接部29aに当接した望遠撮影位置におけるレンズホルダ10の径方向の位置規制を、ストッパ29の延設部29bに設けられた規制部29cによって行っているが、望遠撮影位置においても広角撮影位置と同様にガイド部を若干拡径することにより規制部を形成してもよい。
さらに、上述の実施の形態では、レンズと図示しない撮像素子とのピント調整は、ガイド部材27aの被写体側の端面に設けられた係合凹部27iに治具を係合して回転させることによって行っているが、係合凹部は必ずしも被写体側の端面に設ける必要はなく、拡径部27bの撮像側の端面に設けてもよいし、ストッパ29の被写体側の端面に設けてもよい。
また、レンズ13としては、1枚のレンズのものとしたが、2枚のレンズの組み合わせとしたり、3枚以上のレンズを組み合わせたものとしても良い。また、各レンズ13、14、15を非球面樹脂レンズとしたが、球面ガラスレンズとしたり、非球面ガラスレンズとしても良い。
また、上述の各実施の形態のレンズ駆動装置1、1Aは、カメラ付き携帯電話機のカメラ部分として搭載する以外に、モバイルコンピュータ、PDA等の他の携帯機器に使用したり、監視カメラ、医療用カメラ等他のカメラ装置や、自動車、テレビ等の電子機器にも組み込むことができる。
本発明は、カメラ装置に応用できる。また、カメラ機能を有する携帯電話機等の携帯機器に適用できる。さらには、レンズの位置切り換え機構を備えている電子機器であれば、すべての電子機器に組み込むことが可能である。
本発明を適用したレンズ駆動装置の断面図である。 図1のレンズ駆動装置に用いたレンズホルダを斜め上方から見た斜視図である。 図1のレンズ駆動装置に用いた固定レンズホルダを斜め上方から見た斜視図である。 図1のレンズ駆動装置に用いた駆動マグネットの平面図である。 本発明を適用したレンズ駆動装置のその他の実施の形態を示す断面図である。
符号の説明
1、1A レンズ駆動装置
10 レンズホルダ
11 光軸
12 筒体
12c 係合部
13 移動レンズ
14 固定レンズ
15 固定レンズ
16 駆動マグネット(駆動手段の一部)
17 磁気駆動手段
18 絞り
24 固定体
25 上ケース体
26 下ケース体
27 固定レンズホルダ
27a ガイド部材
27e ガイド部
27h 当接部(移動限界)
27j 規制部
28 第1駆動コイル(駆動手段の一部)
29 ストッパ
29a 当接部(移動限界)
29c 規制部
30 第2駆動コイル(駆動手段の一部)
32 第1磁性片
34 第2磁性片

Claims (3)

  1. レンズを保持するレンズホルダと、このレンズホルダを上記レンズの光軸に沿って移動させる駆動手段とを有するレンズ駆動装置において、
    上記レンズホルダに設けた係合部に係合し、このレンズホルダの上記光軸に沿った直動動作をガイドするガイド部を有し、
    上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接するまでの途中位置では、該レンズホルダが上記レンズの径方向へ移動可能に上記ガイド部にガイドされ直動動作されるとともに、上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接した位置で、上記レンズホルダの上記径方向への移動を規制する規制部を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 請求項1において、上記規制部は、上記レンズホルダが光軸方向の移動限界に当接した位置での上記ガイド部と上記係合部とのクリアランスを、上記途中位置での上記クリアランスより小さくすることにより構成したことを特徴とするレンズ駆動装置。
  3. 請求項1において、光軸方向の両端に上記規制部を有し、一方側の規制部は、ガイド部を上記係合部の方向へ突出することにより構成するとともに、他方の規制部は上記レンズホルダを挟んで上記ガイド部の反対側に対向して配設した対向部材に形成したことを特徴とするレンズ駆動装置。
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