JP2013195703A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レンズの高精度な駆動が可能であると共に小型化を図ることが可能なレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ駆動装置は、メインベースA100と、メインベースA100内に収容されるレンズホルダユニットBと、圧電アクチュエータA300と、ボール部材A400とを備える。圧電アクチュエータA300は、レンズホルダD200を揺動させる。ボール部材A400は、メインベースA100に形成された凹部A105a内に配置され、レンズホルダユニットBとメインベースA100との間に位置し、レンズホルダユニットBに対して滑動する。レンズホルダユニットBは、2つのアクチュエータB300及びボール部材A400が接する湾曲面を有し、これらによって3箇所で支持される。
【選択図】図6

Description

本発明は、携帯電話等に搭載されるカメラ用レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
デジタルカメラやカメラ付き携帯電話などの撮像装置でユーザが静止画や動画を撮像する際、ユーザが撮像装置を手持ちすることに起因して撮像装置に揺れが生じ、撮像した画像に乱れが生ずることがある。そこで従来、このような「手ぶれ」を補正して画像の乱れを低減するための手ぶれ補正機構を有するレンズ駆動装置が知られている(特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたレンズ駆動装置は、レンズが搭載されたレンズホルダと、レンズホルダを支持する固定体と、レンズホルダの振れを補正する補正機構とを備える。固定体は、有底四角筒状を呈する。固定体の底部にはレンズの光軸に沿って突出するピボット部が形成されており、ピボット部と可動モジュールとは点接触する。補正機構は、レンズの光軸に直交する第1の軸周りにレンズホルダを揺動させるための磁気駆動力を発生させる第1の磁気駆動機構と、光軸及び第1の軸の双方に直交する第2の軸周りにレンズホルダを揺動させるための磁気駆動力を発生させる第2の磁気駆動機構とを有する。
第1の磁気駆動機構は、一対の永久磁石と、一対のコイルとで構成される。一対の永久磁石は、レンズホルダの外周面に設けられ、第2の軸に沿って並ぶ。一対のコイルは、固定体の内周面に設けられ、第2の軸に沿って並ぶ。レンズホルダが固定体内で支持されている状態で、一の永久磁石と一のコイルとは対向し、他の永久磁石と他のコイルとは対向する。コイルに印加する電流を変化させることで、永久磁石とコイルとの間に生じる磁力が変化して、永久磁石とコイルとの間に引力又は斥力が生じる。これにより、レンズホルダが固定体に対して近接又は離間する。その結果、第1の磁気駆動機構は、レンズホルダを第1の軸周りに揺動させる。
第2の磁気駆動機構は、一対の永久磁石と、一対のコイルとで構成される。一対の永久磁石は、レンズホルダの外周面に設けられ、第1の軸に沿って並ぶ。一対のコイルは、固定体の内周面に設けられ、第1の軸に沿って並ぶ。レンズホルダが固定体内で支持されている状態で、一の永久磁石と一のコイルとは対向し、他の永久磁石と他のコイルとは対向する。コイルに印加する電流を変化させることで、永久磁石とコイルとの間に生じる磁力が変化して、永久磁石とコイルとの間に引力又は斥力が生じる。これにより、レンズホルダが固定体に対して近接又は離間する。その結果、第2の磁気駆動機構は、レンズホルダを第2の軸周りに揺動させる。
特開2010−096858号公報
しかしながら、従来のレンズ駆動装置では、固定体の底部に形成されたピボット部でレンズホルダを揺動可能に支持していた。ピボット部が存在することで、光軸方向におけるレンズ駆動装置の大きさが大きくなっており、レンズホルダの大型化を招いていた。
従来のレンズ駆動装置では、永久磁石及びコイルで構成される磁気駆動機構を用いて、レンズホルダを第1又は第2の軸周りに揺動させていた。そのため、レンズホルダが揺動して固定体に近づくと、ピボット部に近い側においてはレンズホルダ(永久磁石)と固定体(コイル)との距離が遠く、ピボット部から離れた側においてはレンズホルダ(永久磁石)と固定体(コイル)との距離が近くなる。従って、従来のレンズ駆動装置では、永久磁石とコイルとの間に生じる引力又は斥力が光軸方向において均一でなく、レンズホルダを精度よく駆動することが困難であった。
本発明は、レンズの高精度な駆動が可能であると共に小型化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。
本発明に係るレンズ駆動装置は、ベースと、レンズを保持すると共にベース内に収容されるレンズホルダと、レンズホルダを揺動させる第1及び第2のアクチュエータと、レンズホルダとベースとの間に位置し、レンズホルダ又はベースに対して滑動する滑動部とを備え、レンズホルダには、レンズを通過した光が入射する撮像素子が取り付けられ、レンズホルダは、第1及び第2のアクチュエータが接する湾曲面を有し、第1及び第2のアクチュエータ並びに滑動部によって3箇所で支持される。
本発明に係るレンズ駆動装置では、第1及び第2のアクチュエータによりレンズホルダを揺動させると共に、レンズホルダが第1及び第2のアクチュエータ並びに滑動部によって3箇所で支持される。本発明に係るレンズ駆動装置では、レンズホルダを揺動させるために、レンズ駆動装置の大型化の要因となるピボット部を必要としない。従って、本発明によれば、レンズ駆動装置の小型化を図ることができる。
本発明に係るレンズ駆動装置では、第1及び第2のアクチュエータがレンズホルダの湾曲面に接した状態で、第1及び第2のアクチュエータによりレンズホルダを揺動させる。本発明に係るレンズ駆動装置では、レンズホルダを揺動させるために、レンズホルダの駆動精度を阻害する要因となる磁気駆動機構(永久磁石及びコイル)を必要としない。従って、本発明によれば、レンズを高精度に駆動できる。
本発明に係るレンズ駆動装置では、レンズホルダに撮像素子が取り付けられている。撮像素子は、レンズホルダと共に第1及び第2のアクチュエータによって揺動される。そのため、レンズホルダが揺動しても、光がレンズから撮像素子に至るまでの光路長が変化しない。従って、光路長が変化することに起因して撮像画像の周辺領域に揺らぎが生ずる現象(いわゆる「フリッカー」)の発生を大きく低減できる。
滑動部は、ベースに形成された凹部と、凹部に回転可能に支持されたボール部材とを有し、ボール部材は湾曲面に点接触してもよい。この場合、ボール部材とベースの湾曲面との摩擦力が極めて小さくなる。従って、レンズホルダを揺動させる際に、滑動部が湾曲面に与える外乱が大きく低減されるので、レンズホルダをより精度よく駆動できる。
ベースは、互いに直交する第1及び第2の側壁部を有する筒状を呈しており、第1のアクチュエータは第1の側壁部の内面に取り付けられ、第2のアクチュエータは第2の側壁部の内面に取り付けられてもよい。この場合、第1のアクチュエータと第2のアクチュエータとが互いに直交する位置に配置されるので、直交座標系に基づいてレンズホルダが第1及び第2のアクチュエータによって揺動される。従って、第1及び第2のアクチュエータの駆動量を算出する際に、座標系の変換などをする必要がなくなり、当該駆動量を容易に算出できる。
レンズ駆動装置は、レンズホルダを第1及び第2のアクチュエータ並びに滑動部に対して押しつける付勢部材をさらに備えてもよい。この場合、レンズホルダと第1及び第2のアクチュエータとの接触、並びに、滑動部とレンズホルダ又はベースとの接触が、付勢部材により保たれる。従って、第1及び第2のアクチュエータの駆動力をレンズホルダにより効率的に伝達できると共に、レンズホルダの揺動中心が所定位置に位置決めされるのでレンズホルダをより精度よく駆動できる。
本発明によれば、レンズの高精度な駆動が可能であると共に小型化を図ることが可能なレンズ駆動装置を提供できる。
図1は、本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。 図2は、本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。 図3は、レンズ駆動部を示す斜視図である。 図4は、図3のIV−IV線断面図である。 図5は、図3のV−V線断面図である。 図6は、図3のVI−VI線断面図である。 図7は、メインベースユニットを示す分解斜視図である。 図8は、メインベースを示す平面図である。 図9(a)は、揺動用の圧電アクチュエータを示す斜視図であり、図9(b)は、揺動用の圧電アクチュエータの駆動時の様子を示す上面図である。 図10は、レンズホルダユニットを示す斜視図である。 図11は、レンズホルダユニットを示す分解斜視図である。 図12は、オートフォーカス部を示す分解斜視図である。 図13(a)は、オートフォーカス用の圧電アクチュエータを示す上面図であり、図13(b)は、オートフォーカス用の圧電アクチュエータを示す側面図である。 図14は、オートフォーカス用の圧電アクチュエータ及び背面部材を示す側面図である。 図15は、背面部材を示す斜視図である。 図16は、サブベースを背面側から示す斜視図である。
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図1及び図2に示されるように、本実施形態に係るレンズ駆動装置1は、カバー2と、レンズ駆動部3と、回路基板4と、制御素子5とを備える。レンズ駆動装置1は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話などに搭載されるカメラ用レンズを駆動するための装置である。
カバー2は、主面部2aと、主面部2aの各縁部から一方向に向けてそれぞれ立設された4つの側面部2bとを有する。主面部2aは、正方形状を呈する。主面部2aの中央部分には、円形状の開口2cが形成されている。4つの側面部2bのうち互いに対向する一対の側面部2bには、矩形状の開口2dが形成されている。カバー2は、例えば薄肉状のSPCC(冷間圧延鋼板)を加工することで形成される。
図2〜図16を参照して、レンズ駆動部3について説明する。レンズ駆動部3は、図2〜図6に示されるように、メインベースユニットAと、レンズホルダユニットBと、付勢部材Cとを有する。
メインベースユニットAは、図2〜図6に示されるように、レンズホルダユニットBを収容する。メインベースユニットAは、図7に示されるように、メインベースA100と、フレキシブルプリント基板A200と、2つの揺動用の圧電アクチュエータA300と、ボール部材A400とを有する。
メインベースA100は、筒状を呈しており、4つの側壁部A101〜A104を有する。メインベースA100は、メインベースA100の一端側の開口A100aからメインベースA100の他端側の開口A100bに向かう方向Xbに延びている。メインベースA100は、例えば、液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystal Polymer)で構成される。
側壁部A101と側壁部A103とは、互いに対向している。側壁部A102と側壁部A104とは、互いに対向している。側壁部A101,A103と側壁部A102,A104とは、それぞれ隣り合うと共に互いに直交している。図8に示されるように、方向Xbから見て、側壁部A101〜A104は正方形状をなすように配置されている。
図8に示されるように、側壁部A101,A103の外周面には、外方に向けて突出する係合突起A100cがそれぞれ形成されている。係合突起A100cは、カバー2がレンズ駆動部3に取り付けられる際に、カバー2の側面部2bに形成された開口2dに係合する。係合突起A100cは、図2及び図7に示されるように、方向Xbに沿って延びる。
係合突起A100cのうち開口A100a側の部分は、開口A100aに向かうにつれて漸次高さが低くなる楔形状を呈する。係合突起A100cのうち開口A100b側の部分は、直方体形状を呈する。開口A100a側からカバー2をレンズ駆動部3に取り付ける際に、カバー2が係合突起A100cの楔形状部分において滑る。従って、カバー2の開口2dが係合突起A100cに取り付けやすい。
カバー2の開口2dが係合突起A100cに取り付けられた後は、係合突起A100cの直方体部分で開口2dが係止して係合突起A100cが開口2dから取り外し難い。従って、カバー2のレンズ駆動部3への取り付けを維持できる。カバー2は、係合突起A100cに取り付けられた状態において、レンズ駆動部3の開口A100a側を覆う。
図5、図7及び図8に示されるように、側壁部A101の内周面には、内周面から外周面に向けて窪む凹部A101aが形成されている。凹部A101aは、方向Xbに沿って延びる。凹部A101aのうち開口A100a側の部分は、深さが一定の平面A101bを有する。凹部A101aのうち開口A100b側の部分は、開口A100b側に向かうにつれて深さが浅くなる傾斜面A101cを有する。
図4及び図8に示されるように、側壁部A102の内周面には、内周面から外周面に向けて窪む凹部A102aが形成されている。凹部A102aは、方向Xbに沿って延びる。凹部A102aのうち開口A100a側の部分は、深さが一定の平面A102bを有する。凹部A102aのうち開口A100b側の部分は、開口A100b側に向かうにつれて深さが浅くなる傾斜面A102cを有する。
図6及び図8に示されるように、側壁部A103,A104が交差する角部A100dは、傾斜面A105を有する。傾斜面A105は、開口A100b側から開口A100b側に向かうにつれて、角部A100dの対角側(側壁部A101,A102が交差する角部A100e側)に向けて拡がる。傾斜面A105は、その法線方向から見て三角形状を呈する。
傾斜面A105には、その中央部分に、凹部A105aが一つ形成されている。凹部A105aは、開口が矩形であり且つ窪みの奥に向かうにつれて先細りとなる四角錐状を呈する。凹部A105aは、4つの平面を有する。本実施形態において、凹部A105aの開口の対角線のうち一方の対角線の方向は、他方の対角線の方向と略直交する。凹部A105aは、四角錐状に代えて、四角錐台状、三角錐状又は三角錐台状であってもよい。
フレキシブルプリント基板A200は、フィルム状の絶縁体と、絶縁体上に配置された配線部とを有する。フレキシブルプリント基板A200は、図3及び図7に示されるように、側壁部A101,A102の外周面に沿って屈曲しつつ延びる本体部A201と、本体部A201の一端に設けられた屈曲部A202と、本体部A201の他端に設けられた屈曲部A203と、本体部A201の他端に設けられた接続部A204とを有する。
屈曲部A202は、第1〜第4の部分A202a〜A202dを含む。第1の部分A202aの一端は、本体部A201の一端に連続的に設けられている。第1の部分A202aは、本体部A201の延在方向と交差する方向(方向Xb)に沿って延びる。第2の部分A202bの一端は、第1の部分A202aの他端に一体的に設けられている。第2の部分A202bは、半円状に屈曲してその向きを180°変える。
第3の部分A202cの一端は、第2の部分202bの他端に一体的に設けられている。第3の部分A202cは、第1の部分A202aと略平行に延びる。第4の部分A202dの一端には、第3の部分の他端に一体的に設けられている。第4の部分A202dは、その一端から他端に向かうにつれて、本体部A201から離れる方向に向けて延びる。
屈曲部A203は、第1〜第4の部分A203a〜A203dを含む。第1の部分A203aの一端は、本体部A201の他端に連続的に設けられている。第1の部分A203aは、本体部A201の延在方向と交差する方向(方向Xb)に沿って延びる。第2の部分A203bの一端は、第1の部分A203aの他端に一体的に設けられている。第2の部分A203bは、半円状に屈曲してその向きを180°変える。
第3の部分A203cの一端は、第2の部分203bの他端に一体的に設けられている。第3の部分A203cは、第1の部分A203aと略平行に延びる。第4の部分A203dの一端には、第3の部分の他端に一体的に設けられている。第4の部分A203dは、その一端から他端に向かうにつれて、本体部A201から離れる方向に向けて延びる。
接続部A204は、本体部A201の他端において、屈曲部A203(第1の部分A203a)とは反対側に向けて延びる。接続部A204の自由端には、回路基板4が有する配線と電気的に接続される複数の端子が形成されている。これらの端子は、フレキシブルプリント基板A200の配線部が有する複数の配線と電気的に接続される。配線部が有する複数の配線は、接続部A204の自由端から各第4の部分A202d,A203dに至るまで延びる。
フレキシブルプリント基板A200の屈曲部A202,A203は、側壁部A101,A102にそれぞれ引っ掛けられる。この状態において、第3及び第4の部分A202c、A202dは凹部A101a内に位置し、第3及び第4の部分A203c、A203dは凹部A101b内に位置する。特に、第4の部分A202d,A203dは、傾斜面A101c,A102c上にそれぞれ載置される。本体部A201及び接続部A204は、図2及び図3に示されるように、メインベースA100の外側に露出しており、側壁部A101,A102上に位置する。
揺動用の圧電アクチュエータA300は、レンズホルダユニットBを揺動させるための駆動手段である。圧電アクチュエータA300は、図7に示されるように、フレキシブルプリント基板A200の第4の部分A202d,A203d上にそれぞれ搭載される。つまり、圧電アクチュエータA300は、フレキシブルプリント基板A200を介してメインベースA100(側壁部A101,A102)に取り付けられる。側壁部A101と側壁部A102とは互いに直交しているので、2つの圧電アクチュエータA300は互いに直交する位置に配置される。
図9(a)に詳しく示されるように、圧電アクチュエータA300は、直方体形状を呈する素子A301と、複数(本実施形態では3つ)の外部電極A302と、複数(本実施形態では3つ)の外部電極A303と、一つの摩擦部A304とを有する。素子A301は、いわゆる積層型圧電素子である。素子A301は、一対の対向する主面A301a,A301bと、一対の対向する主面A301c,A301dとを有する。主面A301a,A301bは、主面A301c,A301dとそれぞれ隣り合っている。
素子A301の長さは、例えば4.5mm程度に設定される。素子A301の厚さは、例えば0.9mm程度に設定される。素子A301の幅は、例えば0.8mm程度に設定される。素子A301は、印加された電圧値に応じて伸縮する複数(本実施形態では2つ)の活性部A305,A306をその内部に有する(図9(b)参照)。
活性部A305は、第1の内部電極と、第1のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。活性部A306は、第2の内部電極と、第1のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。活性部A305,A306は、主面A301c,A301dの対向方向に沿って配列されている。
外部電極A302はいずれも、第1〜第3の部分を有する。第1の部分は、主面A301cにおいて主面A301a,A301bの対向方向に沿って延びる。第2の部分は、第1の部分と電気的に接続すると共に主面A301aの一部を覆う。第3の部分は、第1の部分と電気的に接続すると共に主面A301bの一部を覆う。
外部電極A303はいずれも、第1〜第3の部分を有する。第1の部分は、主面A301dにおいて主面A301a,A301bの対向方向に沿って延びる。第2の部分は、第1の部分と電気的に接続すると共に主面A301aの一部を覆う。第3の部分は、第1の部分と電気的に接続すると共に主面A301bの一部を覆う。
3つの外部電極A302と3つの外部電極A303とは、主面A301c,A301dの対向方向において対向するように位置する。対向する一組の外部電極A302,A303において、各第2の部分は、主面A301a上において離間しており、電気的に接続されていない。対向する一組の外部電極A302,A303において、各第3の部分は、主面A301b上において離間しており、電気的に接続されていない。
外部電極A302,A303は、フレキシブルプリント基板A200の配線と電気的に接続されている。素子A301は、フレキシブルプリント基板A200及び回路基板4に設けられた配線を通じて制御素子5から入力された信号に基づいて、駆動される。
摩擦部A304は、主面A301a上であって素子A301の長手方向(主面A301a,A301b及び主面A301c,A301dに共の双方に直交する方向)における中央部分に配置されている。素子A301の長手方向から見て、摩擦部A304は半円柱形状を呈する。摩擦部A304の頂部は、後述するサブベースD100の湾曲面D101c,D101dに点接触する。摩擦部A304の高さは、例えば200μm程度に設定される。
素子A301は、駆動時において、外部電極A302,A303の対向方向(主面A301c,A301dの対向方向)における曲げ振動モードを有する。具体的には、第1の内部電極と第2の内部電極とに位相を180度ずらした電圧をそれぞれ印加すると、素子A301が主面A301c,A301dの対向方向に振動する(図9(b)参照)。このとき、素子A301の長手方向における両端部分の振幅は極めて小さい。一方、素子A301の長手方向における中央部分の振幅は極めて大きい。この振動の結果、摩擦部A304とサブベースD100の湾曲面D101c,D101dとの間に摩擦力が作用して、サブベースD100が揺動する。
ボール部材A400は、凹部A105a内に配置される。ボール部材A400は、凹部A105aの各平面と点接触している。すなわち、ボール部材A400と凹部A105aとは、4点で接触している。
ボール部材A400のうち凹部A105aと接触する側とは反対側の部分は、後述するサブベースD100の湾曲面D101eに点接触する。ボール部材A400は、レンズホルダユニットBとメインベースA100との間に位置し、湾曲面D101eに対して滑動する。本実施形態において、ボール部材A400及び凹部A105aにより滑動部が構成される。
図10〜図16を参照して、レンズホルダユニットBについて具体的に説明する。レンズホルダユニットBは、図10及び図11に示されるように、赤外線カットフィルタ(IRCF:InfraRed Cut Filter)B100と、撮像ユニットB200と、振れ検出センサ(ジャイロセンサ)B300と、フレキシブルプリント基板B400と、オートフォーカス部Dとを有する。
赤外線カットフィルタB100は、レンズを通過して入射してきた光のうち赤外線を反射させる一方で可視光を透過させる、矩形状のフィルタである。赤外線カットフィルタB100を透過した可視光は、撮像ユニットB200に入射する。
撮像ユニットB200は、基板B201と、基板B201上に設けられた撮像素子B202とを有する。基板B201は、矩形状を呈する平板であり、撮像素子B202と電気的に接続される配線を含む。撮像素子B202は、例えばCCDやCMOS等の固体撮像素子であり、レンズ及び赤外線カットフィルタB100を通過して入射してきた光を光電変換することにより画像信号を生成し、当該画像信号を制御素子5に出力する。
振れ検出センサB300は、基板B201のうち撮像素子B202が設けられている面とは反対側の面に設けられており、基板B201が含む配線と電気的に接続されている。振れ検出センサB300は、手ぶれなどに伴いレンズホルダユニットBに生じた振れを角速度や角加速度として検出し、その検出結果の信号を制御素子5に出力する。
フレキシブルプリント基板B400は、フィルム状の絶縁体と、絶縁体上に配置された配線部とを有する。図11に示されるように、フレキシブルプリント基板B400の一端は、基板B201のうち振れ検出センサB300が設けられている面と同じ面に取り付けられている。
フレキシブルプリント基板B400の他端は、図2及び図3に示されるように、メインベースA100の外側に露出しており、側壁部A102上に位置する。フレキシブルプリント基板B400の他端には、回路基板4が有する配線と電気的に接続される複数の端子が形成されている。これらの端子は、フレキシブルプリント基板B400の配線部が有する複数の配線と電気的に接続される。配線部が有する複数の配線は、フレキシブルプリント基板B400の一端と他端との間で延びる。
フレキシブルプリント基板B400は、基板B201を介して、撮像素子B202及び振れ検出センサB300と電気的に接続される。撮像素子B202から出力された画像信号は、基板B201、フレキシブルプリント基板B400及び回路基板4に設けられた配線を通じて、制御素子5に出力される。振れ検出センサB300によって検出された角速度や角加速度の大きさを示す信号は、基板B201、フレキシブルプリント基板B400及び回路基板4に設けられた配線を通じて、制御素子5に出力される。
オートフォーカス部Dは、図12に示されるように、サブベースD100と、レンズホルダD200と、シャフトD300と、圧電アクチュエータユニットD400と、付勢ユニットD500と、位置検出ユニットD600とを有する。
サブベースD100は、例えば、ガラスファイバや無機質などのフィラーを含んだ液晶ポリマーにより形成される。サブベースD100は、底部D101と、底部D101から立設された4つの側壁部D102〜D105とを有する。底部D101の中央部分には、後述するレンズの光軸方向Xoに貫通する貫通孔101aが形成されている。貫通孔101aには、赤外線カットフィルタB100が取り付けられる(図4〜図6参照)。
側壁部D102と側壁部D104とは、互いに対向するように位置する。側壁部D103と側壁部D105とは、互いに対向するように位置する。側壁部D102,D104はそれぞれ、側壁部D103,D105と隣り合う。側壁部D102と側壁部D105とはサブベースD100の角部D100aを構成し、側壁部D102と側壁部D103とはサブベースD100の角部D100bを構成し、側壁部D103と側壁部D104とはサブベースD100の角部D100cを構成し、側壁部D104と側壁部D105とはサブベースD100の角部D100dを構成する。
側壁部D102のうち角部D100a寄りの部分には、側壁部D102の厚さ方向(側壁部D102,D104の対向方向)において貫通する貫通孔D102aが形成されている。側壁部D103には、外周面と内周面とを連通する溝部D103aが形成されている。溝部D103aは、側壁部D102から側壁部D104に向かうにつれて内側に向かうように延びている。側壁部D105のうち角部D100d寄りの部分には、光軸方向Xoに沿って延びる溝部D105aが形成されている。
図16に示されるように、サブベースD100のうち側壁部D102〜D105が立設されている側とは反対側の面は、平面D101bと、3つの湾曲面D101c〜D101eとを含む。平面D101bには、撮像素子B202が貫通孔D101a内に位置するように、撮像ユニットB200が取り付けられる(図4〜図6参照)。
3つの湾曲面D101c〜D101eはいずれも、本実施形態において球面の一部により構成された凸曲面である。湾曲面D101c〜D101eは、平面D101bを囲むように位置している。レンズホルダユニットBがメインベースユニットAに搭載された状態において、湾曲面D101c,D101dは各圧電アクチュエータA300の摩擦部A304とそれぞれ点接触し、湾曲面D101eはボール部材A400と点接触する。つまり、レンズホルダユニットBは、2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400の3点(3箇所)で支持される。
側壁部D102〜D105の内面は、レンズホルダD200の外形と略対応する形状を呈する。図10〜図12に示されるように、レンズホルダD200は、底部D101及び側壁部D102〜D105により画定された収容空間に収容される。
レンズホルダD200は、図12に示されるように、筒状の胴部D201と、幅広突出部D202とを有する。胴部D201の内周面及び外周面は、断面真円形状を呈する。胴部D201の内側には、レンズを収納したレンズバレル(図示せず)が取り付けられる。レンズホルダD200は、レンズバレルが取り付けられることにより、レンズを保持する。レンズホルダD200は、例えばカーボンファイバを含んだ液晶ポリマー又はナイロンによって形成される。
幅広突出部D202は、胴部D201の外周面から外方に向けて、レンズの光軸方向Xoと直交する方向Yoに突出した幅広突出部22を有する。幅広突出部D202が突出する方向Yoは、本実施形態において、胴部D201の径方向に一致する。幅広突出部D202は、光軸方向OA及び方向Yoに共に直交する方向Zoに沿って延びている。本実施形態において、方向Zoにおける幅広突出部D202の幅は、胴部D201の半径よりも大きいが胴部D201の直径よりも小さい。
幅広突出部D202は、レンズホルダD200がサブベースD100に搭載された状態において、サブベースD100の角部100cと角部100dとの間に位置する。幅広突出部D202は、角部100cに位置する側壁面D202aと、角部D100dに位置する側壁面D202bとを有する。側壁面D202a,D202bは、方向Yoに沿うように胴部D201の外方に向けて突出している。側壁面D202aと側壁面D202bとは、方向Zoにおいて対向している。
胴部D201の外側面には、胴部D201から外側に張り出すように、シャフトD300を支持するシャフト支持部D203が設けられている。胴部D201とシャフト支持部D203とは、一体的に形成されている。シャフト支持部D203には、シャフトD300が挿通される貫通孔D203aが形成されている。貫通孔D203aの断面形状は、シャフトD300の断面形状に対応した真円形である。レンズホルダD200は、貫通孔D203aにシャフトD300が挿通された状態で、シャフトD300の軸方向(光軸方向Xo)に移動可能であり且つシャフトD300の軸周りに回転可能に支持されている。
胴部D201の外側面には、胴部D201から外側に張り出す突出部D204が設けられている。胴部D201と突出部D204とは、一体的に形成されている。突出部D204は、レンズホルダD200がサブベースD100に搭載された状態において、側壁部D102の貫通孔D102aと対向する主面を有する。
レンズホルダD200は、後述する圧電アクチュエータD410の摩擦部D412a,D412bが当接する平板D205を有する。平板D205は、幅広突出部D202の側壁面D202aに固定されている。これにより、平板D205は、幅広突出部D202の側面(レンズホルダD200の側面)として実質的に機能する。平板D205は、例えば、SiC又はジルコニアなどで構成される。平板D205は、レンズホルダD200と一体的に形成されていてもよい。
レンズホルダD200は、後述するボール部材D530が当接する平板D206を有する。平板D206は、幅広突出部D202の側壁面D202bに固定されている。これにより、平板D206は、幅広突出部D202の側面(レンズホルダD200の側面)として実質的に機能する。平板D206は、例えば、SiC、ジルコニア、又はステンレス鋼などで構成される。平板D206は、レンズホルダD200と一体的に形成されていてもよい。
シャフトD300は、断面真円形を呈する円柱であり、第2の角部D100aに位置する。シャフトD300の一端は、底部D101に支持される。シャフトD300の他端は、付勢部材Cと接する。シャフトD300は、例えばステンレス鋼を用いて形成できる。シャフトD300の軸は、シャフトD300が光軸方向Xoに沿って平行に延びる。
圧電アクチュエータユニットD400は、サブベースD100の角部D100cに位置する。圧電アクチュエータユニットD400は、図12に示されるように、オートフォーカス用の圧電アクチュエータD410と、背面部材D420と、弾性平板D430とを有する。
圧電アクチュエータD410は、レンズホルダD200をシャフトD300の延在方向に沿って直線移動させるための駆動手段である。圧電アクチュエータD410は、本実施形態において、直方体形状を呈する素子D411と、フレキシブルプリント基板D440とを有する。
図13に示されるように、圧電アクチュエータD410は、一対の対向する主面D410a,D410bを有する。素子D411は、いわゆる積層型圧電素子である。素子D411の長さは、例えば2.5mm程度に設定される。素子D411の厚さは、例えば0.5mm程度に設定される。素子D411の幅は、例えば1.8mm程度に設定される。素子D411は、図13(b)に示されるように、印加された電圧値に応じて伸縮する複数(第1実施形態では4つ)の活性部D411a〜D411dをその内部に有する。
活性部D411aは、第3の内部電極と、第2のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。活性部D411bは、第4の内部電極と、第2のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。活性部D411cは、第5の内部電極と、第2のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。活性部D411dは、第6の内部電極と、第2のグランド内部電極と、これらの電極に挟まれた圧電体層とを含む(いずれも図示せず)。
活性部D411a,D411bは、主面D410a,D410bの対向方向と直交する方向に沿って配列されている。活性部D411c,D411dは、主面D410a,D410bの対向方向と直交する方向(光軸方向Xo)に沿って配列されている。活性部D411a,D411cは、主面D410a,D410bの対向方向(方向Zo)に沿って隣り合うように配列されている。活性部D411b,D411dは、主面D410a,D410bの対向方向(方向Zo)に沿って隣り合うように配列されている。
素子D411における主面D410a側には、活性部D411a,D411b(活性部D411c,D411d)の配列方向(以下、「配列方向」という。)に沿って、複数(本実施形態では2つ)の摩擦部D412a,D412bが配置されている。主面D410a,D410bの対向方向から見たときに、主面D410bには、伸縮が最小となる位置(ノードポイント)に対応して、外部電極D413と、一対の突起D414a,D414bとが形成されている。
各摩擦部D412a,D412bは、半円柱形状を呈し、配列方向(光軸方向Xo)において離間して配置されている。各摩擦部D412a,D412bは、方向Yo(配列方向及び主面D410a,D410bの対向方向の双方に直交する方向)に沿って延びる。素子D411の非駆動時において、摩擦部D412a,D412bは、平板D205に当接する。摩擦部D412a,D412bの高さは、例えばそれぞれ50μm程度に設定される。摩擦部D412a,D412bの表面は、圧電アクチュエータD410の主面D410aの一部を構成する。すなわち、本実施形態において、主面D410aは、素子D411の表面及び摩擦部D412a,D412bの表面の組み合わせにより構成された凹凸面である。
素子D411は、駆動時において、素子D411の長手方向(配列方向)に振動する縦振動モード(第1の振動モード)と、素子D411の厚さ方向(主面D410a,D410bの対向方向)への曲げ振動モード(第2の振動モード)との、2つの共振モードを有する。素子D411は、縦振動モードと、曲げ振動モードとの重ね合わせによって振動する。
具体的には、第3及び第6の内部電極と第4及び第5の内部電極とに位相を90度ずらした電圧をそれぞれ印加して素子D411を駆動させると、摩擦部D412a,D412bにそれぞれ位相が180度ずれた楕円運動が生ずる。この楕円運動の結果、交互に平板D205(レンズホルダD200)との間に摩擦力が作用して、レンズホルダD200がシャフトD300の延在方向(光軸方向Xo)に沿って移動する。
活性部D411a,D411dが伸張し、活性部D411b,D411cが収縮されると、方向Yoから見て、素子D411がS字形状に屈曲する。これに伴い、摩擦部D412aが平板D205から離間すると共に、摩擦部D412bが平板D205に接触する。その結果、摩擦部D412bと平板D205との間に摩擦力が生ずる。レンズホルダD200は、生じた摩擦力により、シャフトD300の延在方向(光軸方向Xo)における一方向に移動する。
活性部D411b,D411cが伸張し、活性部D411a,D411dが収縮されると、方向Yoから見て、素子D411がS字形状に屈曲する。これに伴い、摩擦部D412bが平板D205から離間すると共に、摩擦部D412aが平板D205に接触する。その結果、摩擦部D412aと平板D205との間に摩擦力が生ずる。レンズホルダD200は、生じた摩擦力により、シャフトD300の延在方向(光軸方向Xo)における他方向に移動する。
図13(b)に示された例では、素子D411は、3つのノードポイントN1〜N3を有する。ノードポイントN1は、活性部D411a,D411cの境界部分の位置で、且つ、素子D411の長手方向(配列方向)における素子D411の長さをLとした場合に素子D411の端部からL/6程度内側となる位置に、存在する。ノードポイントN2は、活性部D411b,D411dの境界部分の位置で、且つ、素子D411の端部からL/6程度内側となる位置に、存在する。ノードポイントN3は、素子D411の長手方向及び厚さ方向における中央部分の位置に、存在する。そのため、ノードポイントN3は、ノードポイントN1とノードポイントN2との間に位置する。ノードポイントN1,N2は、素子D411の長手方向には変位するが、素子D411の厚さ方向における変位が最小となる点である。ノードポイントN3は、素子D411の長手方向及び厚さ方向の双方における変位が最小となる点である。
外部電極D413は、素子D411における主面D410b側に複数(本実施形態において3つ)位置しており、それぞれ矩形状を呈する。各外部電極D413は、方向Yo(配列方向及び主面D410a,D410bの対向方向の双方に直交する方向)に沿って延びており、方向Yoにおいて互いに離間しながら直列に並んでいる。外部電極D413のうち一つは、第3及び第6の内部電極と電気的に接続される。外部電極D413のうち一つは、第4及び第5の内部電極と電気的に接続される。外部電極D413のうち一つは、第2のグランド内部電極に電気的に接続される。外部電極D413は、主面D410a,D410bとの対向方向から見たときに、ノードポイントN3と重なる。外部電極D413の厚みは、例えば2μm程度に設定される。
突起D414a,D414bは共に、半円柱形状を呈し、主面D410bの外方に向けて突出している。突起D414a,D414bは共に、方向Yo(配列方向及び主面D410a,D410bの対向方向の双方に直交する方向)に沿って延びている。突起D414a,D414bは、各外部電極D413を間に置くように、素子D411における主面D410b側に位置している。突起D414a,D414bの表面は、圧電アクチュエータD410の主面D410bの一部を構成する。
突起D414aは、主面D410a,D410bの対向方向から見たときに、ノードポイントN1と重なる。突起D414bは、主面D410a,D410bの対向方向から見たときに、ノードポイントN2と重なる。突起D414a,D414bは共に、ある程度の硬さと滑らかな表面を有することが好ましく、例えばシリコーン樹脂を材料として用いて印刷法で形成することができる。突起D414a,D414bの製法として印刷法を用いると、高さのばらつきを小さくすることができる。突起D414a,D414bの高さは、本実施形態では外部電極D413の高さよりも高く設定されており、例えばそれぞれ30μm程度に設定される。
フレキシブルプリント基板D440は、フィルム状の絶縁体と、絶縁体上に配置された配線部とを有する。フレキシブルプリント基板D440は、図12に示されるように、側壁部D102,D103の外周面に沿って屈曲しつつ延びる本体部D441と、本体部D441の中間部分において本体部D441から分岐して延びる接続部D442とを有する。
本体部D441の一端D441aは、側壁部D103の溝部D103aに挿通されてサブベースD100の収容空間内に位置する。本体部D441の一端D441aは、素子D411に実装されている。本体部D441の他端D441bは、側壁部D102の貫通孔D102aに向かい合うように位置する。
接続部D442の自由端は、図2及び図3に示されるように、メインベースA100の外側に露出しており、側壁部A102上に位置する。接続部D442の自由端には、回路基板4が有する配線と電気的に接続される複数の端子が形成されている。これらの端子は、フレキシブルプリント基板D440の配線部が有する複数の配線と電気的に接続される。配線部が有する複数の配線は、接続部D442の自由端から本体部D441の一端D441a及び他端D441bに至るまで延びる。
本体部D441の一端D441aに至るまで延びる配線は、はんだ付け等により各外部電極D413と電気的に接続されている。素子D411は、フレキシブルプリント基板D440及び回路基板4に設けられた配線を通じて制御素子5から入力された信号に基づいて、駆動される。本体部D441の他端D441bに至るまで延びる配線は、はんだ付け等により後述する位置検出素子D601と電気的に接続されている。
本体部D441の一端D441aにおける、素子D411が実装される側の面の裏面は、本実施形態において、圧電アクチュエータD410の主面D410bの一部を構成する。すなわち、本実施形態において、主面D410bは、素子D411の表面と、突起D414a,D414bの表面と、本体部D441の一端D441aにおける当該裏面との組み合わせにより構成された凹凸面である。
本体部D441の一端D441aにおける当該裏面には、背面部材D420が配置されている。すなわち、背面部材D420は、主面D410b側に位置している。背面部材D420は、金属やセラミックスなどの変形し難い材料を用いて構成されると好ましい。背面部材D420が金属で構成される場合には、エッチング等で背面部材D420が所定形状に成形される。背面部材D420がセラミックスで構成される場合には、ダイサーを用いた加工等で背面部材D420が所定形状に成形される。
図14及び図15に示されるように、背面部材D420は、主面D410b側に向けて突出する突部D421〜D423を有する。背面部材D420は、矩形状を呈する平板部D424の一方の面D424aから突部D421〜D423が突出した構造である。平板部D424の厚さは、例えば170μm程度に設定される。突部D421,D422の高さは、例えばそれぞれ130μm程度に設定される。突部D423の高さは、例えば60μm程度に設定される。そのため、本実施形態において、突部D421,D422の高さは、突部D423の高さよりも高い。
突部D421〜D423は、いずれも直方体形状を呈し、方向Yoに沿って延びる。突部D421,D422は、光軸方向Xoにおいて一方の面D424aの両端側にそれぞれ位置し、突部D423は、突部D421と突部D422との間に位置している。
図14に示されるように、突部D421は、突起D414aの頂点と接している。突部D421は、方向Zo(主面D410a,D410bの対向方向)から見たときに、ノードポイントN1と重なる。突部D421は、接着等で突起D414aに拘束されていない。突部D421は、突起D414aの表面を滑るように、光軸方向Xoに移動することができる。つまり、突起D421は、主面D410bに対して摺動可能である。
突部D422は、突起D414bの頂点と接している。突部D422は、方向Zo(主面D410a,D410bの対向方向)から見たときに、ノードポイントN2と重なる。突部D422は、接着等で突起D414bに拘束されていない。突部D422は、突起D414bの表面を滑るように、光軸方向Xoに移動することができる。つまり、突起D422は、主面D410bに対して摺動可能である。従って、突部D421,D422と主面D410bとの間には、主面D410bに沿った突部D421,D422の移動を妨げる抗力がほとんど発生していない。
突部D423は、方向Zo(主面D410a,D410bの対向方向)から見たときに、外部電極D413及びノードポイントN3と重なる。突部D423は、フレキシブルプリント基板D440の一端部における裏面と、シリコーン樹脂等の接着剤D425で接着されている。突部D423は、フレキシブルプリント基板D440及び外部電極D413を介して、主面D410bに拘束される。従って、突部D423と主面D410bとの間には、主面D410bに沿った突部D423の移動を妨げる抗力が発生している。すなわち、突起D421,D422と主面D410bとの間で発生する抗力は、突起D423と主面D410bとの間で発生する抗力よりも低い。そのため、突起D421,D422は、突起D423よりも、主面D410bとの間で移動しやすくなっている。
弾性平板D430は、本実施形態において、弾性変形する矩形状の弾性板であり、対向する一対の主面を有する。一方の主面は、背面部材D420の面D424bと当接する。他方の主面は、側壁部D103の内面と当接する。これらの一対の主面は、接着剤等によって接着されていてもよいし、単に接触しているだけでもよい。
弾性平板D430は、シリコーンゴムなどの樹脂で構成された種々の弾性材料を用いて構成することが好ましい。弾性平板D430としてこのような弾性材料を用いると、素子D411により励起される振動を吸収してノイズを抑制できると共に、レンズ駆動装置1に加わった衝撃を吸収して素子D411のクラック発生を抑制できる。
付勢ユニットD500は、図12に示されるように、板ばねD510と、板部材D520と、ボール部材D530とを有する。付勢ユニットD500は、サブベースD100の角部D100dに位置している。
板ばねD510は、一枚の板状体が折り曲げられて形成されており、第1〜第5の部分D511〜D515を含む。第1の部分D511は、他の部分D512〜D515と交差するように(本実施形態では略直交するように)延びている。第1の部分D511の一端は自由端であり、その他端には第2の部分D512の一端が連続的に設けられている。
第2〜第5の部分D512〜D515は、第1の部分D511に近い側からこの順に連続して並んでいる。第2の部分D512の他端には、第3の部分D513の一端が一体的に設けられている。第3の部分D513の他端には、第4の部分D514の一端が一体的に設けられている。第4の部分D514の他端には、第5の部分D515の一端が一体的に設けられている。第5の部分D515の他端は自由端である。第3及び第4の部分D513,D514は、第2及び第5の部分D512,D515に対して第1の部分D511の側に折り曲げられている。第3及び第4の部分D513,D514は、方向Yoから見てV字形状を呈する凹部をなす。
板ばねD510は、サブベースD100に取り付けられた状態において、溝部D105aの上端に引っ掛けられ、第2〜第5の部分D512〜D515が溝部D105a内に配置される。このような板ばねD510は、第3及び第4の部分D513,D514が撓むことによりばねとして機能し、レンズホルダD200に与える付勢力を発生する。
板部材D520は、直方体形状を呈する。板部材D520は、良好な摺動性を有する材料で形成することができる。良好な摺動性を有する材料としては、例えば、ナイロンや、ポリアセタール等の樹脂や、ステンレス鋼等の金属や、ジルコニア又はアルミナ等のセラミクスなどが挙げられる。板部材D520は、互いに対向する一対の主面を有する。一方の主面は、板ばねD510の凹部に向かうと共に、第2及び第5の部分D512,D515と接触している。他方の主面には、その中央部分に、凹部D521が一つ形成されている。
凹部D521は、開口が矩形であり且つ内方に向かうにつれて先細りとなる四角錐状に形成されている。そのため、凹部D521は、本実施形態において4つの平面で構成されている。本実施形態において、凹部D521の開口の対角線のうち一方の対角線の方向は、光軸方向Xoと略平行である。本実施形態において、凹部D521の開口の対角線のうち他方の対角線の方向は、光軸方向Xoに対して略直交する。凹部D521は、四角錐状に代えて、四角錐台状、三角錐状、又は三角錐台状であってもよい。
ボール部材D530は、凹部D521内に配置される。ボール部材D530は、凹部D521の各平面と点接触している。すなわち、ボール部材D530と凹部D521とは、4点で接触する。これにより、ボール部材D530の回転軸は、光軸方向Xoと直交する方向に沿って延びる。ボール部材D530のうち凹部D521と接触する側とは反対側の部分は、平板D206に接触する。
位置検出ユニットD600は、位置検出素子D601と、反射板D602とを有する。位置検出素子D601は、発光素子(例えば発光ダイオード)及び受光素子(例えばフォトダイオード)を有している。位置検出素子D601は、側壁部D102の貫通孔D102a内に配置されており、接着剤などにより貫通孔D102a内に固定されている。
反射板D602は、レンズホルダD200の突出部D204が有する、貫通孔D102aと対向する主面に取り付けられている。反射板D602は、位置検出素子D601の発光素子から出射された光を反射して、その反射光を、位置検出素子D601の受光素子に入射させる。
位置検出素子D601は、フレキシブル基板D400の他端D441bに実装されており、フレキシブル基板D400及び回路基板4に設けられた配線を介して制御素子5と信号を授受する。制御素子5は、位置検出素子D601の発光素子に駆動信号を出力して、発光素子の発光及び消灯を制御する。制御素子5は、位置検出素子D601の受光素子から出力された信号に基づいて、既知の手法により、レンズホルダD200の光軸方向Xoにおける位置を求める。
図2及び図3に戻って、付勢部材Cについて説明する。付勢部材Cは、は、一枚の板状体を所定形状に加工することによって形成されており、正方形状を呈する。付勢部材Cは、中央部C100と、中間枠部C200と、外枠C300とを有する。
中央部C100は、正方形状を呈し、その中央部分に円形状の開口C101が形成されている。開口C101は、カバー2がレンズ駆動部3に取り付けられた状態において、カバー2の開口2cと連通する。そのため、レンズホルダD200に保持されたレンズは、開口2c,C101を通じて外部に露出する。中央部C100が有する一対の外縁部C100a,C100aには、中央部C100と中間枠部C200とを接続する接続部C102,C102がそれぞれ一体的に形成されている。
中間枠部C200は、正方形状を呈する枠状の部材であり、中央部C100の外側を取り囲むように位置する。中間枠部C200は、対向する一対の直線部C200a,C200aと、対向する一対の直線部C200b,C200bとを有する。直線部C200a,C200aと直線部C200b,C200bとは、それぞれ隣り合っている。
一対の直線部C200a,C200aの内側縁は、接続部C102により、中央部C100の一対の外縁部C100a,C100aと接続されている。中央部C100は、接続部C102,C102を軸として、中間枠部C200に対して相対的に若干回転できる。一対の直線部C200b,C200bの外側縁には、中間枠部C200と外枠C300とを接続する接続部C201,C201がそれぞれ一体的に形成されている。
外枠C300は、正方形状を呈する枠状の部材であり、中間枠部C200の外側を取り囲むように位置する。外枠C300は、対向する一対の直線部C300a,C300aと、対向する一対の直線部C300b,C300bとを有する。直線部C300a,C300aと直線部C300b,C300bとは隣り合っている。
一対の直線部C300b,C300bの内側縁は、接続部C201により、中間枠部C200の一対の外縁部C200b,C200bと接続されている。中間枠部C200は、接続部C201,C201を軸として、外枠C300に対して相対的に若干回転できる。
図3〜図6に示されるように、外枠C300は、メインベースA100の側壁面A101〜A104の端面に固定されている。中央部C100は、接続部C102,C102及び接続部C201,C201を軸として、外枠C300に対して相対的に若干回転できる。
図3〜図6に示されるように、中央部C100は、サブベースD100の端面及びシャフトD300の端面と当接する。圧電アクチュエータA300によってレンズホルダユニットBが揺動されると、サブベースD100及びシャフトD300によって中央部C100が押されて、中央部C100も揺動する。
中央部C100が押されると、中央部C100は元の形状(位置)に戻ろうとする。これにより、付勢部材Cの付勢力がサブベースD100及びシャフトD300に与えられ、レンズホルダユニットBが圧電アクチュエータA300の摩擦部A304及びボール部材A400に押しつけられ、シャフトD300がサブベースD100の底部D101に押しつけられる。このように、付勢部材Cは、付勢力によりレンズホルダユニットBをメインベースユニットAに対して押しつける付勢手段として機能する。
中央部C100は、方向Xbから見て、レンズホルダD200と重なり合う。付勢部材Cは、レンズホルダユニットBが収容されたメインベースユニットAの蓋として機能する。レンズホルダD200が、シャフトD300に沿ってサブベースD100の底部D101から離れる側に移動したとき、付勢部材Cは、レンズホルダD200の移動を規制するストッパとなる。
図1及び図2に戻って、回路基板4は、所定パターンの配線が表面に形成された矩形状の板部材である。回路基板4の表面には、レンズ駆動部3及び制御素子5が載置される。回路基板4が有する配線は、レンズ駆動部3のフレキシブルプリント基板A200,A400,D440と制御素子5とを電気的に接続する。
制御素子5は、各圧電アクチュエータA300,D410、振れ検出センサB300、位置検出素子D601及び撮像素子B201との間で信号の入出力を行い、これらの要素の制御手段として動作する。制御素子5は、振れ検出センサB300や位置検出素子D601から入力された信号に基づいて各圧電アクチュエータA300,D410に信号を出力し、各圧電アクチュエータA300,D410の動作を制御する。制御素子5は、撮像素子B201に入射した光に基づいて撮像画像の画像処理などを行う。
続いて、本実施形態に係るレンズ駆動装置1において、手ぶれを補正する際の動作について説明する。手ぶれなどに伴いレンズホルダユニットBに振れが生じると、振れ検出センサB300は、生じた振れを角速度又は角加速度として検出し、その検出結果の信号を制御素子5に出力する。制御素子5は、振れ検出センサB300から信号を受信すると、その信号に基づいて、レンズホルダユニットBに生じた振れを打ち消すための各圧電アクチュエータA300の駆動量を算出する。
制御素子5は、各圧電アクチュエータA300に信号を出力し、算出した当該駆動量に応じて各圧電アクチュエータA300を駆動させる。その結果、レンズホルダユニットBが揺動し、手ぶれの補正が行われる。
以上のような本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、2つの圧電アクチュエータA300によりレンズホルダユニットBを揺動させると共に、2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400によってレンズホルダユニットBが3点(3箇所)で支持される。そのため、本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、レンズホルダユニットBを揺動させるために、レンズ駆動装置の大型化の要因となるピボット部を必要としない。従って、本実施形態に係るレンズ駆動装置1の小型化を図ることができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置では、2つの圧電アクチュエータA300がレンズホルダユニットBの湾曲面D101c,D101dに接した状態で、各圧電アクチュエータA300によりレンズホルダユニットBを揺動させる。そのため、本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、レンズホルダユニットBを揺動させるために、レンズホルダユニットBの駆動精度を阻害する要因となる磁気駆動機構(永久磁石及びコイル)を必要としない。従って、本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、レンズを高精度に駆動できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、レンズホルダユニットBに撮像素子B202が取り付けられている。撮像素子B202は、レンズホルダユニットBと共に圧電アクチュエータA300によって揺動される。そのため、レンズホルダユニットBが揺動しても、光がレンズから撮像素子B202に至るまでの光路長が変化しない。従って、光路長が変化することに起因して撮像画像の周辺領域に揺らぎが生ずる現象(いわゆる「フリッカー」)の発生を大きく低減できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、ボール部材A400及び凹部A105aにより滑動部が構成されており、ボール部材A400が湾曲面D101eと点接触している。そのため、ボール部材A400とサブベースD100の湾曲面D101eとの間に生ずる摩擦力が極めて小さくなる。従って、レンズホルダユニットBを揺動させる際に、滑動部が湾曲面D101eに与える外乱が大きく低減されるので、レンズホルダユニットBをより精度よく駆動できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、メインベースA100は、互いに直交する側壁部A101,A102を有する筒状を呈しており、圧電アクチュエータA300は、側壁部A101,A102の傾斜面A101c,A102cにそれぞれ取り付けられている。2つの圧電アクチュエータA300が互いに直交する位置に配置されるので、直交座標系に基づいてレンズホルダユニットBが2つの圧電アクチュエータA300によって揺動される。従って、レンズホルダユニットBの振れを補正するために必要な圧電アクチュエータA300の駆動量を算出する際に、座標系の変換などをする必要がなくなり、当該駆動量を容易に算出できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1は、レンズホルダユニットBを2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400に対して押しつける付勢部材Cを備える。レンズホルダユニットBと圧電アクチュエータA300との接触、及び、ボール部材A400とレンズホルダユニットBとの接触が、付勢部材Cにより保たれる。従って、圧電アクチュエータA300の駆動力をレンズホルダユニットBにより効率的に伝達できると共に、レンズホルダユニットBの揺動中心が所定位置に位置決めされるのでレンズホルダユニットBをより精度よく駆動できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、振れ検出センサB300がレンズホルダユニットBに取り付けられている。振れ検出センサB300は、レンズホルダユニットBと共に圧電アクチュエータA300によって揺動される。そのため、振れ検出センサB300によってレンズホルダユニットBの振れ量を直接検出できる。従って、レンズホルダユニットBの振れ量を検出するための構成を簡素化できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、付勢ユニットD500(板ばねD510と、板部材D520と及びボール部材D530)が、レンズホルダD200を圧電アクチュエータD410側に回動させる方向に常に付勢力を与えている。このため、レンズホルダD200と圧電アクチュエータD410との当接状態が良好に保たれる。そして、付勢ユニットD500により付勢力が与えられる位置と圧電アクチュエータD410により駆動力が与えられる位置とがレンズホルダD200(幅広突出部D202)において対向し、付勢ユニットD500による付勢力が圧電アクチュエータD410に向かっている。このため、付勢ユニットD500が圧電アクチュエータD410からレンズホルダD200への駆動力伝達経路上に位置することはない。これらの結果、圧電アクチュエータD410からの駆動力がレンズホルダD20へ効率よく伝達される。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、付勢ユニットD500により付勢力が与えられる位置と圧電アクチュエータD410により駆動力が与えられる位置とがレンズホルダD200(突出部D202)において対向し、付勢ユニットD500による付勢力が圧電アクチュエータD410に向かっているため、レンズホルダD200と圧電アクチュエータD410との当接状態を所望の状態にするために求められる付勢力が小さくてすむ。したがって、シャフトD300に作用する負荷が軽減され、シャフトD300とレンズホルダD200との間の摩擦が小さくなる。この結果、レンズホルダD200を移動させるための駆動力が少なくてすみ、レンズホルダD200を駆動するための消費電力を低減できると共に、レンズ駆動装置1の長寿命化を図ることができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、
サブベースD100の角部D100dに配置されたボール部材D530が基板D206に当接することにより、レンズホルダD200が圧電アクチュエータD410から離れる方向に揺動するのを規制している。すなわち、シャフトD300が配置された角部D100bから離れた角部D100dに、レンズホルダD200の揺動が規制される位置が設定される。このように、レンズホルダD200の揺動が規制される位置とシャフトD300とが離れることにより、レンズホルダD200の光軸方向Xoでの移動位置の精度を高めることができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、主面D410a,D410bの対向方向から見たときに、背面部材D420の突部D421〜D423が、ノードポイントN1〜N3にそれぞれ対応する位置で圧電アクチュエータD410の主面D410bに押し当てられる。突部D421,D422と主面D410bとの間に発生する抗力は、突部D423と主面D410bとの間に発生する抗力よりも低い。ノードポイントN1,N2では主面D410a,D410bの対向方向における変位が最小であることと、突部D421,D422と主面D410bとの間に発生する抗力がより低くなっていることとにより、光軸方向Xo(主面D410a,D410bの対向方向に直交する方向)に圧電アクチュエータD410が振動しても、当該振動が突部D421,D422によって阻害され難い。ノードポイントN3では対向方向における変位が最小であり且つ主面D410a,D410bの対向方向に直交する方向における変位が最小であるので、突部D423と主面D410bとの間に発生する抗力がより高くなっていても、圧電アクチュエータD410の振動が突部D423によって阻害され難い。3つの突部D421〜D423が主面D410bに押し当てられているので、摩擦部D412a,D412bが平板D205(幅広突出部D202の側面)に均一に接触する。その結果、圧電アクチュエータD410からレンズホルダD200へ駆動力をより効率よく伝達できると共に、圧電アクチュエータD410を高精度に駆動できる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、圧電アクチュエータD410は、突部D423と主面D410bとの間に位置すると共に素子D411に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板D440を有している。フレキシブルプリント基板D440は可撓性を有するので、素子D411が振動してもフレキシブルプリント基板D440はその振動に追従して動く。そのため、フレキシブルプリント基板D440と素子D411とを容易に電気的に接続でき、素子D411とフレキシブルプリント基板D440との電気的接続が良好に保たれる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、突部D423は、主面D410bの一部を構成するフレキシブルプリント基板D440に押し当てられている。フレキシブルプリント基板D440は可撓性を有し、素子D411の振動に対して緩衝作用を発揮する。そのため、突部D423と主面D410bとの間に発生する抗力がより高くなっていても、素子D411の振動がより一層阻害され難い。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、突部D421,D422が、主面D410bに対して摺動可能である。そのため、主面D410a,D410bの対向方向に直交する方向(光軸方向Xo)に素子D411が振動しても、当該振動が突部D421,D422によって阻害されることがほとんどない。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、圧電アクチュエータD410は、主面D410bから外方に向けて突出する突起D414a,D414bを有し、突部D421は突起D414aに接すると共に、突部D422は突起D414bに接する。そして、突起D414aのうち突部D421に向かう表面は主面D410bの一部を構成し、突起D414bのうち突部D422に向かう表面は主面D410bの一部を構成する。そのため、突起D414a,D414bを所望の高さに設定することで、突起D414a,D414bにそれぞれ接する突部D421,D422から圧電アクチュエータD410に与えられる荷重のバランスが調整される。そのため、摩擦部D412a,D412bをレンズホルダD200に対してより一層均一に接触させることができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、付勢ユニットD500を、板ばねD510と、板部材D520と、ボール部材D530で構成し、板ばねD510による押圧力が、板部材D520、ボール部材D530及び平板D206を介して、レンズホルダD200に付勢力として与えられる。そのため、レンズホルダD200に付勢力を与える付勢ユニットD500の構成が簡易となり、部品点数が少なくなるので、レンズ駆動装置1を低コストで製造することができる。また、板部材D520の凹部D521内に配置されたボール部材D530が回転可能であるため、ボール部材D530とレンズホルダD200とが当接した際に、ボール部材D530とレンズホルダD200との間に生じる摩擦が極めて小さい。従って、レンズホルダD200が光軸方向Xoに移動する際にボール部材D530が抵抗となるのを防ぐことができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、圧電アクチュエータD410と側壁部D103(サブベースD100)との間に弾性板D430が介在している。部品に誤差が生じたとしても、その誤差を弾性板D430で吸収することができる。本実施形態に係るレンズ駆動装置1では、弾性板D430が発生する弾性力により、圧電アクチュエータD410をレンズホルダD200に向けて押しつけている。圧電アクチュエータD410のレンズホルダD200に対する当接状態が適切に保たれる。そのため、圧電アクチュエータD410とレンズホルダD200との位置関係にずれが生じた場合であっても、良好なチルト(レンズの光軸に対するレンズホルダD200の傾き)マージンが得られる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではボール部材A400及び凹部A105aにより滑動部を構成したが、滑動部の構成はこれに限られない。具体的には、傾斜面A105に半球状部材を設け、当該半球状部材及び湾曲面D101eで滑動部を構成してもよい。この場合、半球状部材の頂点が湾曲面D101eに点接触する。傾斜面A105を湾曲面(球面の一部により構成された凹曲面)とすると共にサブベースD100の外表面に半球状部材を設け、当該湾曲面及び当該半球状部材で滑動部を構成してもよい。この場合も、半球状部材の頂点が湾曲面に点接触する。従って、どちらの場合も、滑動部と湾曲面との間に生ずる摩擦力が極めて小さくなり、滑動部が湾曲面に与える外乱が大きく低減される。
本実施形態では、2つの圧電アクチュエータD410及びボール部材A400により、3点でレンズホルダユニットBを支持していたが、これらは点接触していなくてもよい。具体的には、レンズホルダユニットBは、少なくとも3箇所で支持されていれば、2つの圧電アクチュエータD410及びボール部材A400と線接触していてもよいし、面接触していてもよい。ただし、部材間に生ずる摩擦力が小さくなくので、点接触である方が好ましい。
本実施形態では2つの圧電アクチュエータA300が互いに直交する位置に配置されていたが、2つの圧電アクチュエータA300は互いに直交する位置に配置されていなくてもよい。具体的には、方向Xbから見て、メインベースA100の中心と2つの圧電アクチュエータA300とを結ぶ2つの直線がなす角度が120°となるように、2つの圧電アクチュエータA300を配置してもよい。このようにすると、2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400によるレンズホルダユニットBの支持がより確実となる。
この場合さらに、方向Xbから見て、メインベースA100の中心とボール部材A400とを結ぶ直線と、上記2つの直線とがなす角度がそれぞれ120°となるように、ボール部材A400を配置してもよい。このようにすると、方向Xbから見て、2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400がメインベースA100の中心の周りに均等に配置されるので、2つの圧電アクチュエータA300及びボール部材A400によるレンズホルダユニットBの支持がさらに確実となる。
レンズ駆動装置1は、オートフォーカス部Dを備えていなくてもよい。この場合、レンズを収納したレンズバレルはレンズホルダユニットBに取り付けられ、レンズホルダユニットBがレンズホルダとして機能する。
本実施形態では振れ検出センサB300がレンズホルダユニットBの底部D101(平面D101b)側に取り付けられていたが、振れ検出センサB300は、メインベースユニットAや回路基板4などのレンズ駆動部3以外の部材に取り付けられていてもよい。
1…レンズ駆動装置、3…レンズ駆動部、5…制御素子、A…メインベースユニット、A100…メインベース、A101,A102…側壁部、A105a…凹部、A300…アクチュエータ、A400…ボール部材、B…レンズホルダユニット、B201…撮像素子、B300…振れ検出センサ、C…付勢部材、D…オートフォーカス部、D100…サブベース、D101c〜D101e…湾曲面。

Claims (4)

  1. ベースと、
    レンズを保持すると共に前記ベース内に収容されるレンズホルダと、
    前記レンズホルダを揺動させる第1及び第2のアクチュエータと、
    前記レンズホルダと前記ベースとの間に位置し、前記レンズホルダ又は前記ベースに対して滑動する滑動部とを備え、
    前記レンズホルダには、レンズを通過した光が入射する撮像素子が取り付けられ、
    前記レンズホルダは、前記第1及び第2のアクチュエータが接する湾曲面を有し、前記第1及び第2のアクチュエータ並びに前記滑動部によって3箇所で支持される、レンズ駆動装置。
  2. 前記滑動部は、前記ベースに形成された凹部と、前記凹部に回転可能に支持されたボール部材とを有し、
    前記ボール部材は前記湾曲面に点接触する、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記ベースは、互いに直交する第1及び第2の側壁部を有する筒状を呈しており、
    前記第1のアクチュエータは前記第1の側壁部の内面に取り付けられ、
    前記第2のアクチュエータは前記第2の側壁部の内面に取り付けられる、請求項1又は2に記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記レンズホルダを前記第1及び第2のアクチュエータ並びに前記滑動部に対して押しつける付勢部材をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
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