JP2014048319A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光軸方向で重なるように配置され互いに逆方向へ巻回される第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルの巻回作業を容易に行うこと、また、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルでの消費電力を低減させ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1では、駆動機構6は、可動体4に固定される駆動用磁石21と、可動体4が収容される固定体に固定される磁性部材22と、ボビン23を介して磁性部材22に巻回される第1駆動用コイル24および第2駆動用コイル25とを備えている。第1駆動用コイル24の巻回方向と第2駆動用コイル25の巻回方向とは逆方向となっており、磁性部材22は、第1駆動用コイル24および第2駆動用コイル25と駆動用磁石21との対向方向を厚さ方向とする平板状に形成されている。第1駆動用コイル24と第2駆動用コイル25とは、磁性部材22の外周面に沿うように略筒状に形成されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、携帯電話等で使用される比較的小型のカメラに搭載されるレンズ駆動装置に関する。
従来、携帯電話等に搭載されるカメラの撮影用レンズを駆動するレンズ駆動装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のレンズ駆動装置は、レンズバレルを保持するレンズホルダと、レンズホルダが装着される樹脂製のベースと、レンズホルダを覆う樹脂製のカバーとを備えている。
特許文献1に記載のレンズ駆動装置では、ベースの四隅に、レンズの光軸方向へ立ち上る三角柱状の柱状部が形成されている。柱状部の内側を向く側面には、長方形の平板状に形成された磁性部材が固定されている。磁性部材が固定された柱状部には、レンズホルダを光軸方向へ駆動するための第1、第2の駆動用コイルが巻回されている。第1の駆動用コイルと第2の駆動用コイルとは、光軸方向で重なるように柱状部に巻回されている。また、第2の駆動用コイルの巻回方向は、第1の駆動用コイルの巻回方向の逆方向となっている。
また、特許文献1に記載のレンズ駆動装置では、レンズホルダの外周面に、第1、第2の駆動用コイルとともにレンズホルダを光軸方向へ駆動するための駆動用磁石が固定されている。駆動用磁石は、長方形の平板状に形成されている。また、駆動用磁石は、4個の第1、第2の駆動用コイルのそれぞれに対向するようにレンズホルダの外周面に固定されている。すなわち、4個の駆動用磁石がレンズホルダの外周面に固定されている。駆動用磁石は、第1の駆動用コイルとの対向面の磁極と、第2の駆動用コイルとの対向面の磁極とが異なる磁極となるように着磁されている。
特開2011−39481号公報
特許文献1に記載のレンズ駆動装置では、磁性部材が固定された柱状部に、巻回方向が異なる第1の駆動用コイルと第2の駆動用コイルとが直接、巻回されている。そのため、1本の導線によって第1の駆動用コイルと第2の駆動用コイルとが構成されている場合には、導線の巻回方向を変える際の作業が煩雑になる。また、2本の導線によって第1の駆動用コイルと第2の駆動用コイルとが構成されている場合には、2本の導線の端部の処理が必要になるため、導線の端部の処理が煩雑になる。すなわち、特許文献1に記載のレンズ駆動装置では、第1、第2の駆動用コイルの巻回作業が煩雑になる。
また、特許文献1に記載のレンズ駆動装置では、レンズホルダの駆動力を確保するために、磁性部材が固定された柱状部に第1、第2の駆動用コイルが所定回数、巻回されるが、柱状部が三角柱状に形成されているため、第1、第2の駆動用コイルを構成する導線の長さが長くなりやすい。第1、第2の駆動用コイルを構成する導線の長さが長くなると、第1、第2の駆動用コイルでの消費電力が高くなり、レンズ駆動装置の消費電力が高くなる。
そこで、本発明の課題は、レンズの光軸方向で重なるように配置され互いに逆方向へ巻回される第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルの巻回作業を容易に行うことが可能で、かつ、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルでの消費電力を低減させることが可能なレンズ駆動装置を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持しレンズの光軸方向へ移動可能な可動体と、可動体が収容される固定体と、可動体を光軸方向へ駆動するための駆動機構とを備え、駆動機構は、可動体または固定体の一方に固定される駆動用磁石と、可動体または固定体の他方に固定される磁性部材と、絶縁性材料で形成され磁性部材の側面の少なくとも一部を覆うボビンと、ボビンに巻回され駆動用磁石に対向するとともに光軸方向で重なるように配置される第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルとを備え、駆動用磁石は、駆動用磁石の、第1駆動用コイルとの対向面の磁極と、駆動用磁石の、第2駆動用コイルとの対向面の磁極とが異なる磁極となるように着磁され、第2駆動用コイルの巻回方向は、第1駆動用コイルの巻回方向の逆方向となっており、磁性部材の、ボビンを介して第1駆動用コイルが巻回される部分である第1巻回部と、磁性部材の、ボビンを介して第2駆動用コイルが巻回される部分である第2巻回部とは、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルと駆動用磁石との対向方向を厚さ方向とする平板状に形成され、第1駆動用コイルは、第1巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成され、第2駆動用コイルは、第2巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成されていることを特徴とする。
本発明のレンズ駆動装置では、磁性部材の側面の少なくとも一部を覆うボビンに、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルが巻回されている。そのため、本発明では、第1駆動用コイルの巻回方向と第2駆動用コイルの巻回方向とが逆方向になっていても、ボビンを利用して、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルを構成する導線の巻回方向を容易に変えることが可能になる。したがって、本発明では、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルの巻回作業を容易に行うことが可能になる。
また、本発明のレンズ駆動装置では、第1巻回部と第2巻回部とが、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルと駆動用磁石との対向方向を厚さ方向とする平板状に形成されており、かつ、第1駆動用コイルは、第1巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成され、第2駆動用コイルは、第2巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成されている。したがって、駆動機構の駆動力を確保するために、ボビンを介して磁性部材に所定回数、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルが巻回されていても、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルを構成する導線の長さを短くすることが可能になる。その結果、本発明では、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルでの消費電力を低減させることが可能になる。
本発明において、ボビンの、第1駆動用コイルが巻回される部分である第3巻回部、および、ボビンの、第2駆動用コイルが巻回される部分である第4巻回部は、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルと駆動用磁石との対向方向と光軸方向とに直交する方向の両側に配置される2個の側面部によって構成されていることが好ましい。すなわち、第3巻回部および第4巻回部には、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルと駆動用磁石との対向方向における側面が形成されていないことが好ましい。このように構成すると、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルを構成する導線の長さをより短くすることが可能になり、その結果、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルでの消費電力をより低減させることが可能になる。また、このように構成すると、ボビンを介して磁性部材に第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルが巻回されていても、駆動用磁石と磁性部材との距離を縮めることが可能になる。したがって、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルを通過する磁束の密度を高めることが可能になり、その結果、駆動機構の駆動力を高めることが可能になる。
本発明において、ボビンの、光軸方向における両端側には、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルを構成する導線の端部を絡げるための導線端部絡げ用ピンが形成され、ボビンの、第1駆動用コイルが巻回される部分である第3巻回部と、ボビンの、第2駆動用コイルが巻回される部分である第4巻回部との間には、導線の巻回方向を変えるための巻回方向変更用ピンが形成されていることが好ましい。このように構成すると、導線端部絡げ用ピンを用いて導線の端部の処理をすることができるため、導線の端部の処理が容易になる。また、このように構成すると、巻回方向変更用ピンを用いて導線の巻回方向を変えることができるため、導線の巻回方向の変更が容易になる。
本発明において、光軸方向における磁性部材の長さは、光軸方向における駆動用磁石の長さよりも長くなっており、光軸方向における磁性部材の両端側は、光軸方向における駆動用磁石の両端よりも光軸方向の外側へ突出していることが好ましい。光軸方向における磁性部材の長さが光軸方向における駆動用磁石の長さよりも短くなっていて、光軸方向における磁性部材の両端が光軸方向における駆動用磁石の両端よりも光軸方向の内側に配置されている場合には、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルに電流が供給されていないときに、光軸方向における磁性部材の中心へ向かう磁気的吸引力が駆動用磁石に働きやすくなる。そのため、この場合には、光軸方向における所定の位置へ可動体を移動させるために必要な駆動機構の駆動力を大きくしなければならない。これに対して、光軸方向における磁性部材の長さが光軸方向における駆動用磁石の長さよりも長くなっており、光軸方向における磁性部材の両端側が光軸方向における駆動用磁石の両端よりも光軸方向の外側へ突出していれば、光軸方向における磁性部材の中心へ向かう磁気的吸引力が駆動用磁石に働きにくくなる。したがって、光軸方向における所定の位置へ可動体を移動させるために必要な駆動機構の駆動力を低減させることが可能になる。
本発明において、レンズ駆動装置は、可動体と固定体との間に配置され可動体を光軸方向へ案内するガイドボールを備え、可動体は、駆動用磁石と磁性部材との間に生じる磁気的吸引力によって、可動体とガイドボールとが当接するとともに固定体とガイドボールとが当接する方向へ付勢されていることが好ましい。このように構成すると、光軸方向へ移動する際の可動体のがたつきを抑制することが可能になる。また、このように構成すると、可動体が光軸方向へ移動する際の摺動抵抗を低減させることが可能になるため、可動体を光軸方向へ移動させるために必要な駆動機構の駆動力を低減させることが可能になる。
本発明において、レンズ駆動装置は、光軸方向における可動体の位置を検出するための位置検出機構を備えるとともに、光軸方向から見たときの形状が略四角形状になるように形成され、駆動機構は、光軸方向から見たときに、レンズ駆動装置の四隅のうちの1箇所に配置され、ガイドボールは、光軸方向から見たときに、駆動機構が配置される1箇所を除くレンズ駆動装置の四隅の残りの3箇所のうちの対角線上に配置される2箇所に配置され、位置検出機構は、光軸方向から見たときに、駆動機構およびガイドボールが配置される3箇所を除くレンズ駆動装置の四隅の残りの1箇所に配置されていることが好ましい。このように構成すると、デッドスペースとなりやすいレンズ駆動装置の角部に、駆動機構、ガイドボールおよび位置検出機構が配置されるため、レンズの径方向でレンズ駆動装置を小型化することが可能になる。あるいは、レンズの径方向でレンズ駆動装置を大型化させることなく、レンズの径を大きくすることが可能になる。
本発明において、固定体には、可動体を光軸方向へ案内するガイド軸が形成され、可動体には、ガイド軸が挿通される挿通孔が形成されても良い。また、本発明において、レンズ駆動装置は、可動体と固定体とを繋ぐ板バネを備えるとともに、光軸方向から見たときの形状が略四角形状になるように形成され、駆動機構は、光軸方向から見たときに、レンズ駆動装置の四隅のそれぞれに、または、レンズ駆動装置の四隅のうちの対角線上の2箇所に配置されても良い。この場合には、可動体と固定体とが板バネによって繋がれていても、可動体が光軸方向へ移動するときの可動体のバランスを保つことが可能になり、その結果、光軸方向へ可動体が移動する際に、可動体が傾くといった不具合等を防止することが可能になる。
本発明において、駆動用磁石は、可動体に固定され、磁性部材は、固定体に固定され、固定体は、非磁性材料で形成されていることが好ましい。このように構成すると、可動体に磁性部材が固定されている場合(すなわち、可動体に駆動用コイルが取り付けられている場合)と比較して、駆動用コイルの処理が容易になる。また、このように構成すると、固定体が非磁性材料で形成されているため、可動体に固定される駆動用磁石と固定体との間に生じる磁気的吸引力によって駆動機構の駆動力が低下するのを防止することが可能になる。
以上のように、本発明のレンズ駆動装置では、レンズの光軸方向で重なるように配置され互いに逆方向へ巻回される第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルの巻回作業を容易に行うことが可能になるとともに、第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルでの消費電力を低減させることが可能になる。
本発明の実施の形態にかかるレンズ駆動装置の斜視図である。 図1のE−E断面の断面図である。 図1に示すレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図1に示すレンズ駆動装置からカバー部材およびホルダーを取り除いた状態の平面図である。 図2に示す駆動用磁石、磁性部材およびボビンの斜視図である。 図2に示す可動体が光軸方向へ移動するときおよびその前後の駆動用磁石の状態および磁性部材の状態を説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
(レンズ駆動装置の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるレンズ駆動装置1の斜視図である。図2は、図1のE−E断面の断面図である。図3は、図1に示すレンズ駆動装置1の分解斜視図である。図4は、図1に示すレンズ駆動装置1からカバー部材13およびホルダー15を取り除いた状態の平面図である。
以下の説明では、図1等に示すように、互いに直交する3方向のそれぞれをX方向、Y方向およびZ方向とする。また、X方向を左右方向、Y方向を前後方向、Z方向を上下方向とし、X1方向側を「右」側、X2方向側を「左」側、Y1方向側を「前」側、Y2方向側を「後(後ろ)」側、Z1方向側を「上」側、Z2方向側を「下」側とする。また、X方向とY方向とから構成される平面を「XY平面」、Y方向とZ方向とから構成される平面を「YZ平面」、Z方向とX方向とから構成される平面を「ZX平面」とする。
本形態のレンズ駆動装置1は、携帯電話、ドライブレコーダあるいは監視カメラシステム等で使用される比較的小型のカメラに搭載されるものであり、全体として扁平な略四角柱状に形成されている。具体的には、レンズ駆動装置1は、撮影用のレンズ2の光軸Lの方向(光軸方向)から見たときの形状が略正方形状となるように形成されている。また、レンズ駆動装置1の4つの側面は、YZ平面またはZX平面と略平行になっている。
本形態では、Z方向(上下方向)が光軸方向とほぼ一致している。また、レンズ駆動装置1が搭載されるカメラでは、レンズ駆動装置1の下端側に撮像素子(図示省略)が配置されており、上側に配置される被写体が撮影される。すなわち、本形態では、上側(Z1方向側)は被写体側(物体側)であり、下側(Z2方向側)は反被写体側(撮像素子側、像側)である。
レンズ駆動装置1は、レンズ2を保持し光軸方向へ移動可能な可動体4と、可動体4が収容される固定体5と、可動体4を光軸方向へ駆動するための駆動機構6とを備えている。また、レンズ駆動装置1は、可動体4を光軸方向へ案内するための3個のガイドボール7と、ガイドボール7と一緒に可動体4を案内するとともに光軸方向を軸方向とする可動体4の回動を防止するための3個のガイドボール8とを備えている。さらに、レンズ駆動装置1は、光軸方向における可動体4の位置を検出するための位置検出機構9を備えている。
レンズ2は、略円筒状に形成されるレンズホルダ11の内周側に固定されている。可動体4は、レンズホルダ11が固定されるスリーブ12を備えている。スリーブ12は、樹脂で形成されている。また、スリーブ12は、略円筒状に形成されている。スリーブ12の内周面には、レンズホルダ11が固定されている。なお、図2では、レンズ2の図示を省略している。
スリーブ12の外周側には、スリーブ12の外周側へ突出する2個の突出部12a、12bが形成されている。突出部12aは、左後ろ側へ突出するように形成され、突出部12bは、右前側へ突出するように形成されている。また、突出部12a、12bは、上下方向におけるスリーブ12の略全域に形成されている。突出部12aには、ガイドボール7の一部が配置される凹部12cが形成され、突出部12bには、ガイドボール8の一部が配置される凹部12dが形成されている。
凹部12c、12dは、左前側に向かって窪むように、突出部12a、12bの右後ろ側に形成されている。凹部12cは、ZX平面に略平行な側面12eとYZ平面に略平行な側面12fとから構成されており、上下方向から見たときに略V形状をなすように形成されている。凹部12dは、ZX平面に略平行な側面12gとYZ平面に略平行な側面12hとから構成されており、上下方向から見たときに略V形状をなすように形成されている。凹部12c、12dは、上下方向における突出部12a、12bの全域に形成されている。
また、スリーブ12の外周側には、駆動機構6を構成する後述の駆動用磁石21が固定される磁石固定部12jと、位置検出機構9を構成する後述の反射板30が固定される反射板固定部12kとが形成されている。磁石固定部12jは、スリーブ12の外周面の右後ろ側に形成されている。反射板固定部12kは、スリーブ12の外周面の左前側に形成されている。
固定体5は、レンズ駆動装置1の上端側の前後左右の側面を構成する略四角筒状のカバー部材13と、レンズ駆動装置1の下端側を構成するベース部材14と、駆動機構6を構成する後述の磁性部材22の上端側を保持するホルダー15とを備えている。カバー部材13、ベース部材14およびホルダー15は、非磁性材料で形成されている。すなわち、固定体5は、非磁性材料で形成されている。
カバー部材13は、底部13aと筒部13bとを有する底付きの略四角筒状に形成されている。上側に配置される底部13aの中心には、貫通孔13cが形成されている。カバー部材13の上下方向の長さは、スリーブ12の上下方向の長さよりも長くなっている。カバー部材13は、可動体4および駆動機構6の外周側の全体を覆っている。
ベース部材14は、底部14aと筒部14bとを有する底付きの略四角筒状に形成されている。下側に配置される底部14aの中心には、貫通孔14cが形成されている。ベース部材14には、駆動機構6を構成する後述の駆動用コイル24、25を配置するためのコイル配置部14dと、位置検出機構9を構成する後述のセンサ29が固定されるセンサ固定部14eとが形成されている。コイル配置部14dは、筒部14bの右後端の角部が切り欠かれることで形成され、センサ固定部14eは、筒部14bの左前端の角部が切り欠かれることで形成されている。
底部14aの上面には、光軸方向における可動体4の基準位置を決めるための基準面14fが形成されている。基準面14fは、XY平面に平行な平面状に形成されている。また、基準面14fは、光軸Lを中心にする略90°ピッチで底部14aの上面に形成されている。基準面14fには、スリーブ12の下端に形成される位置決め突起12mの下端面が当接可能となっており、位置決め突起12mの下端面が基準面14fに当接しているときに、可動体4は、光軸方向における基準位置にある。
また、底部14aの上面には、駆動機構6を構成する後述の磁性部材22の下端側が差し込まれて固定される凹部14gが形成されている。凹部14gは、底部14aの上面の右後端の角部に形成されている。また、凹部14gは、底部14aの上面から下側へ窪むように形成されている。
筒部14bの内周側には、筒部14bの内周側へ突出する2個の突出部14h、14jが形成されている。突出部14hは、筒部14bの内周面の左後端側に形成され、突出部14jは、筒部14bの右前端側に形成されている。また、突出部14hは、前側へ突出するように形成され、突出部14jは、左側へ突出するように形成されている。突出部14h、14jは、上下方向における筒部14bの略全域に形成されている。突出部14hの左側の側面14kは、YZ平面に略平行になっている。側面14kの左側には、ZX平面に略平行な側面14mが形成されている。突出部14jの前側の側面14nは、YZ平面およびZX平面に対して約45°傾斜した傾斜面となっている。
ホルダー15は、略正方形の枠状に形成されている。ホルダー15の右後ろ側の角部には、後述の磁性部材22の上端側が差し込まれて固定される貫通孔15aが形成されている。
ベース部材14の上面側には、カバー部材13の下端が固定されている。具体的には、カバー部材13の筒部13bの内周側に筒部14bが配置され、カバー部材13の下端が底部14aの上面の外周端部分に当接するように、ベース部材14の上面側にカバー部材13の下端が固定されている。可動体4は、カバー部材13とベース部材14とによって囲まれる空間内に収容されている。
駆動機構6は、レンズ駆動装置1の右後端の角部に配置されている。この駆動機構6は、可動体4に固定される駆動用磁石21と、固定体5に固定される磁性部材22と、磁性部材22の側面の一部を覆うボビン23と、ボビン23に巻回される2個の駆動用コイル24、25とを備えている。駆動用コイル24、25は、上下方向で重なるようにボビン23に巻回されている。また、駆動用コイル24、25は、駆動用磁石21の右後ろ側に配置されており、右後ろ側から駆動用磁石21に対向している。なお、本形態の駆動用コイル24は、第1駆動用コイルであり、駆動用コイル25は、第2駆動用コイルである。
駆動用磁石21は、スリーブ12の磁石固定部12jに固定されている。磁性部材22の上端側は、ホルダー15の貫通孔15aに保持され、磁性部材22の下端側は、ベース部材14の凹部14gに保持されている。磁性部材22は、駆動用磁石21の右後ろ側に配置されている。そのため、駆動用磁石21と磁性部材22との間に生じる磁気的吸引力によって、可動体4は、右後ろ側に付勢されている。駆動機構6の具体的な構成については後述する。
ガイドボール7、8は、真球状に形成された球状部材である。このガイドボール7、8は、スリーブ12とベース部材14との間に配置されている。具体的には、ガイドボール7は、スリーブ12の側面12e、12fと、ベース部材14の側面14k、14mとの間に配置されており、レンズ駆動装置1の左後端の角部に配置されている。また、ガイドボール8は、スリーブ12の側面12g、12hと、ベース部材14の側面14nとの間に配置されており、レンズ駆動装置1の右前端の角部に配置されている。
3個のガイドボール7は、上下方向で重なるように配置され、3個のガイドボール8は、上下方向で重なるように配置されている。また、上述のように、駆動用磁石21と磁性部材22との間に生じる磁気的吸引力によって、可動体4は、右後ろ側に付勢されている。すなわち、スリーブ12の側面12e、12fとベース部材14の側面14k、14mとの間にガイドボール7が挟まれるように、かつ、スリーブ12の側面12g、12hとベース部材14の側面14nとの間にガイドボール8が挟まれるように、可動体4は付勢されている。そのため、ガイドボール7は、側面12e、12fと側面14k、14mとに常時、当接し、ガイドボール8は、側面12g、12hと側面14nとに常時、当接している。本形態では、ガイドボール8は、光軸Lに略平行でガイドボール7の中心を通過する軸を中心とする可動体4の回動を防止する機能を果たしている。
位置検出機構9は、レンズ駆動装置1の左前端の角部に配置されている。この位置検出機構9は、発光素子と受光素子とを備える光学式のセンサ29と、センサ29の発光素子からの光を受光素子に向かって反射する反射板30とを備えている。センサ29は、ベース部材14のセンサ固定部14eに固定されている。センサ29には、FPC(フレキシブルプリント基板)31が接続されている。反射板30は、スリーブ12の反射板固定部12kに固定されている。なお、ベース部材14の左前端の角部には、FPC31を外周側から支持するための支持突起14pが形成されている。
(駆動機構の構成)
図5は、図2に示す駆動用磁石21、磁性部材22およびボビン23の斜視図である。上述のように、駆動機構6は、駆動用磁石21と磁性部材22とボビン23と駆動用コイル24、25とを備えている。
駆動用磁石21は、略長方形の平板状に形成されている。この駆動用磁石21は、XY平面において左右方向に対して45°傾いた方向と駆動用磁石21の厚さ方向とが略一致するように、スリーブ12の磁石固定部12jに固定されており、XY平面において左右方向に対して45°傾いた方向で、駆動用コイル24、25と対向している。また、駆動用磁石21は、その長手方向が上下方向と略一致するように磁石固定部12jに固定されている。駆動用磁石21は、駆動用磁石21の、駆動用コイル24との対向面21aの磁極と、駆動用磁石21の、駆動用コイル25との対向面21bの磁極とが異なる磁極となるように、上下方向で2極に着磁されている。たとえば、駆動用磁石21は、対向面21aの磁極がS極となり、対向面21bの磁極がN極となるように着磁されている。
磁性部材22は、軟磁性材料で形成されている。また、磁性部材22は、略長方形の板状に形成されている。この磁性部材22は、駆動用磁石21と略平行に配置されている。すなわち、磁性部材22は、XY平面において左右方向に対して45°傾いた方向を厚さ方向とする平板状に形成されている。また、磁性部材22は、その長手方向が上下方向と略一致するように配置されている。上下方向における磁性部材22の長さは、上下方向における駆動用磁石21の長さよりも長くなっている。また、図2に示すように、磁性部材22の上端側は、駆動用磁石21の上端よりも上側へ突出し、磁性部材22の下端側は、駆動用磁石21の下端よりも下側へ突出している。本形態の磁性部材22は、駆動機構6の磁気回路を形成するためのヨークの機能を果たしている。
ボビン23は、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。このボビン23は、ボビン23の上端側部分を構成する上端部23aと、上下方向におけるボビン23の中間部分を構成する中間部23bと、ボビン23の下端側部分を構成する下端部23cと、上端部23aと中間部23bとの間に形成される第3巻回部としての巻回部23dと、中間部23bと下端部23cとの間に形成される第4巻回部としての巻回部23eとから構成されている。
駆動用磁石21と駆動用コイル24、25との対向方向(すなわち、駆動用磁石21、磁性部材22の厚さ方向)を第1方向とし、第1方向と上下方向とに直交する方向を第2方向とすると、上端部23a、中間部23bおよび下端部23cは、第1方向を扁平方向とする扁平な略四角筒状に形成されており、ボビン23は、全体として第1方向を扁平方向とする扁平な略四角筒状に形成されている。上下方向から見たときに、上端部23aの内周面と中間部23bの内周面と下端部23cの内周面とは一致しており、上端部23aの外周面と中間部23bの外周面と下端部23cの外周面とは一致している。
巻回部23d、23eは、第2方向の両側に配置される2個の側面部23fによって構成されている。すなわち、巻回部23d、23eには、第1方向における側面が形成されておらず、巻回部23d、23eには、第1方向に開口する開口部が形成されている。上下方向から見たときに、第2方向における側面部23fの内側端は、第2方向における上端部23a、中間部23bおよび下端部23cの内側端と一致している。一方、上下方向から見たときに、第2方向における側面部23fの外側端は、第2方向における上端部23a、中間部23bおよび下端部23cの外側端よりも、第2方向の内側に配置されている。本形態では、第2方向の両側に配置される2個の側面部23fの間隔は、磁性部材22の幅W1と略等しくなっている。また、本形態では、第1方向における側面部23fの厚さは、磁性部材22の厚さよりも厚くなっている。
ボビン23の内周側には、磁性部材22が挿通されて固定されている。上下方向におけるボビン23の長さは、上下方向における磁性部材22の長さよりも短くなっている。また、図2に示すように、磁性部材22の上端側は、ボビン23の上端よりも上側へ突出し、磁性部材22の下端側は、ボビン23の下端よりも下側へ突出している。第2方向における磁性部材22の側面は、上端部23a、中間部23b、下端部23cおよび側面部23fによって覆われている。一方、第1方向における磁性部材22の側面は、上端部23a、中間部23bおよび下端部23cのみに覆われており、駆動用コイル24、25が巻回されていない状態では、巻回部23d、23eにおいて、第1方向における磁性部材22の側面が露出している。なお、上下方向におけるボビン23の長さは、上下方向における駆動用磁石21の長さよりも長くなっている。
巻回部23dには、駆動用コイル24が巻回され、巻回部23eには、駆動用コイル25が巻回されている。すなわち、駆動用コイル24、25は、ボビン23を介して磁性部材22に巻回されている。また、駆動用コイル24、25は、上下方向で重なるように、ボビン23を介して磁性部材22に巻回されている。本形態では、駆動用コイル24、25は、1本の導線によって構成されており、1本の導線を順次、巻回することで駆動用コイル24、25が形成されている。また、駆動用コイル24、25は、その巻回方向が逆方向となるように、ボビン23に巻回されている。たとえば、上下方向から見たときに、駆動用コイル24が時計回りの方向に巻回され、駆動用コイル25が反時計回りの方向に巻回されている。
上端部23aおよび下端部23cには、駆動用コイル24、25を構成する導線の端部を絡げるための導線端部絡げ用ピンとしてのピン23gが形成されている。また、中間部23bには、導線の巻回方向を変えるための巻回方向変更用ピンとしてのピン23hが形成されている。ピン23g、23hは、右後ろ側へ突出するように、上端部23a、中間部23bまたは下端部23cに形成されている。
上端部23aのピン23gに一端部が巻回された導線は、巻回部23dに巻回された後、ピン23hに巻回されて、その巻回方向を変えてから、巻回部23eに巻回される。また、巻回部23eに巻回された導線の他端部は、下端部23cのピン23gに巻回される。2本のピン23gに巻回された導線の両端部は、半田付け等によってFPC31に電気的に接続されている。なお、上端部23aおよび中間部23bは、駆動用コイル24の巻崩れを防止する機能を果たしており、下端部23cおよび中間部23bは、駆動用コイル25の巻崩れを防止する機能を果たしている。
巻回部23d、23eに巻回された(すなわち、第2方向の両側に配置される2個の側面部23fに巻回された)駆動用コイル24、25は、磁性部材22の外周面に沿うように略四角筒状に形成されている。具体的には、駆動用コイル24、25は、第1方向を扁平方向とする扁平な略四角筒状に形成されている。なお、本形態では、磁性部材22の、ボビン23を介して駆動用コイル24が巻回される部分は、第1巻回部であり、磁性部材22の、ボビン23を介して駆動用コイル25が巻回される部分は、第2巻回部である。
(レンズ駆動装置の概略動作)
図6は、図2に示す可動体4が光軸方向へ移動するときおよびその前後の駆動用磁石21の状態および磁性部材22の状態を説明するための図である。
以上のように構成されたレンズ駆動装置1では、駆動用コイル24、25に電流が供給されると、ローレンツ力の作用で、たとえば、図6(A)に示す位置にある駆動用磁石21が図6(B)に示すように、上側へ移動する。すなわち、可動体4が上側へ移動する。本形態では、図6(B)に示すように磁性部材22が磁化されるように、駆動用コイル24、25が巻回されており、このときには、駆動用磁石21と磁性部材22との間に生じる磁気的吸引力および磁気的反発力の作用で、上側へ移動する可動体4の駆動力が大きくなる。
また、図6(B)に示す状態で、駆動用コイル24、25への電流の供給が停止されると、磁化されていた磁性部材22が元の状態に戻り、駆動用磁石21と磁性部材22との間に作用する磁気的吸引力によって、図6(C)に示すように、駆動用磁石21の位置が保持される。すなわち、可動体4の位置が保持される。また、この状態で、駆動用コイル24、25に逆方向の電流が供給されると、ローレンツ力の作用で、図6(D)に示すように、駆動用磁石21が下側へ移動し始める。すなわち、可動体4が下側へ移動し始める。このときには、磁性部材22は、図6(D)に示すように磁化されるため、駆動用磁石21と磁性部材22との間に生じる磁気的吸引力および磁気的反発力の作用で、下側へ移動する可動体4の駆動力が大きくなる。
また、上述のように、駆動用磁石21と磁性部材22との間に生じる磁気的吸引力によって、可動体4は、右後ろ側に付勢されており、ガイドボール7は、側面12e、12fと側面14k、14mとに当接し、ガイドボール8は、側面12g、12hと側面14nとに当接している。そのため、駆動用コイル24、25に電流が供給されると、可動体4は、右後ろ側へ付勢された状態で、ガイドボール7、8に沿って光軸方向へ移動する。このときには、ガイドボール7、8は、可動体4の移動に伴って回転する。
なお、可動体4が所定位置まで移動した後には、駆動用磁石21と磁性部材22との間に作用する磁気的吸引力によって、可動体4が所定位置で保持されるが、レンズ駆動装置1の姿勢等によって、可動体4が所定位置からずれる場合もある。この場合には、位置検出機構9での可動体4の位置の検出結果に基づいて、駆動用コイル24、25に電流が供給される。すなわち、本形態では、可動体4が所定位置に留まるように、位置検出機構9での検出結果に基づいて、駆動用コイル24、25に供給される電流がフィードバック制御される。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、ピン23hが形成されるボビン23に、駆動用コイル24、25が巻回されている。そのため、本形態では、駆動用コイル24の巻回方向と駆動用コイル25の巻回方向とが逆方向になっていても、ピン23hを利用して、駆動用コイル24、25を構成する導線の巻回方向を容易に変えることができる。また、本形態では、ボビン23にピン23gが形成されているため、駆動用コイル24、25を構成する導線の端部の処理を容易に行うことができる。したがって、本形態では、駆動用コイル24、25の巻回作業を容易に行うことが可能になる。
本形態では、磁性部材22は第1方向を厚さ方向とする平板状に形成されており、かつ、駆動用コイル24、25は、磁性部材22の外周面に沿うように第1方向を扁平方向とする扁平な略四角筒状に形成されている。そのため、本形態では、駆動機構6の駆動力を確保すべく、ボビン23を介して磁性部材22に所定回数、駆動用コイル24、25が巻回されていても、駆動用コイル24、25を構成する導線の長さを短くすることが可能になる。したがって、本形態では、駆動用コイル24、25での消費電力を低減させることが可能になる。
特に本形態では、ボビン23の巻回部23d、23eが、第2方向の両側に配置される2個の側面部23fによって構成されており、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されていないため、駆動用コイル24、25を構成する導線の長さをより短くすることが可能になり、駆動用コイル24、25での消費電力をより低減させることが可能になる。また、本形態では、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されていないため、ボビン23を介して磁性部材22に駆動用コイル24、25が巻回されていても、第1方向における駆動用磁石21と磁性部材22との距離を縮めることが可能になる。したがって、本形態では、駆動用コイル24、25を通過する磁束の密度を高めることが可能になり、その結果、駆動機構6の駆動力を高めることが可能になる。また、本形態では、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されていないため、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されている場合と比較して、磁性部材22と駆動磁石21との磁気的吸引力を大きくすることが可能になる。
本形態では、上下方向における磁性部材22の長さは、上下方向における駆動用磁石21の長さよりも長くなっている。また、磁性部材22の上端側は、駆動用磁石21の上端よりも上側へ突出し、磁性部材22の下端側は、駆動用磁石21の下端よりも下側へ突出している。上下方向における磁性部材22の長さが上下方向における駆動用磁石21の長さよりも短くなっていて、磁性部材22の上下両端が駆動用磁石の上下両端よりも上下方向の内側に配置されている場合には、駆動用コイル24、25に電流が供給されていないときに、上下方向における磁性部材22の中心へ向かう磁気的吸引力が駆動用磁石21に働きやすくなるため、所定位置へ可動体4を移動させるために必要な駆動機構6の駆動力を大きくしなければならない。これに対して、本形態では、上下方向における磁性部材22の中心へ向かう磁気的吸引力が駆動用磁石21に働きにくくなるため、所定位置へ可動体4を移動させるために必要な駆動機構6の駆動力を低減させることが可能になる。
本形態では、側面12e、12fと側面14k、14mとにガイドボール7が当接し、側面12g、12hと側面14nとにガイドボール8が当接するように、右後ろ側に付勢された状態で、可動体4がガイドボール7、8に沿って光軸方向へ移動する。そのため、本形態では、光軸方向へ移動する際の可動体4のがたつきを抑制することが可能になる。また、本形態では、可動体4が光軸方向へ移動する際の摺動抵抗を低減させることが可能になるため、所定位置へ可動体4を移動させるために必要な駆動機構6の駆動力を低減させることが可能になる。
本形態では、上下方向から見たときの形状が略正方形状となるレンズ駆動装置1の右後端の角部に駆動機構6が配置され、レンズ駆動装置1の左前端の角部に位置検出機構9が配置されている。また、本形態では、レンズ駆動装置1の左後端の角部にガイドボール7が配置され、レンズ駆動装置1の右前端の角部にガイドボール8が配置されている。すなわち、本形態では、デッドスペースとなりやすいレンズ駆動装置1の4つの角部に、駆動機構6、位置検出機構9およびガイドボール7、8が配置されている。そのため、本形態では、レンズ2の径方向でレンズ駆動装置1を小型化することが可能になる。あるいは、レンズ2の径方向でレンズ駆動装置1を大型化させることなく、レンズ2の径を大きくすることが可能になる。
本形態では、駆動用磁石21が可動体4に固定され、駆動用コイル24、25が固定体5に固定されている。そのため、可動体4に駆動用コイル24、25が取り付けられている場合と比較して、駆動用コイル24、25の処理が容易になる。また、本形態では、固定体5が非磁性材料で形成されているため、可動体4に固定される駆動用磁石21と固定体5との間に生じる磁気的吸引力によって駆動機構6の駆動力が低下するのを防止することが可能になる。
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態では、レンズ駆動装置1の右後端の角部に駆動機構6が配置されている。この他にもたとえば、レンズ駆動装置1の4つの角部のそれぞれに駆動機構6が配置されても良いし、レンズ駆動装置1の4つの角部のうちの対角線上に配置される2つの角部のそれぞれに駆動機構6が配置されても良い。
上述した形態では、磁性部材22は、略長方形の平板状に形成されている。この他にもたとえば、磁性部材22の、ボビン23を介して駆動用コイル24が巻回される部分、および、磁性部材22の、ボビン23を介して駆動用コイル25が巻回される部分が、第1方向をその厚さ方向とする平板状に形成されているのであれば、磁性部材22は、どのような形状に形成されても良い。
上述した形態では、ボビン23の巻回部23d、23eは、第2方向の両側に配置される2個の側面部23fによって構成されており、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されていないが、巻回部23d、23eに、第1方向における側面が形成されても良い。
上述した形態では、上下方向における磁性部材22の長さは、上下方向における駆動用磁石21の長さよりも長くなっており、磁性部材22の上端側は、駆動用磁石21の上端よりも上側へ突出し、磁性部材22の下端側は、駆動用磁石21の下端よりも下側へ突出している。この他にもたとえば、上下方向における磁性部材22の長さが上下方向における駆動用磁石21の長さよりも短くなっていて、磁性部材22の上下両端が駆動用磁石21の上下両端よりも上下方向の内側に配置されていても良い。この場合には、駆動用コイル24、25に電流が供給されていないときに、上下方向における磁性部材22の中心へ向かう磁気的吸引力が駆動用磁石21に働きやすくなる。したがって、駆動用コイル24、25に電流が供給されていないときに、可動体4を一定位置で停止させることが可能になる。
上述した形態では、レンズ駆動装置1の左後端の角部に配置されるガイドボール7と、レンズ駆動装置1の右前端の角部に配置されるガイドボール8とによって、可動体4が光軸方向へ案内されている。この他にもたとえば、レンズ駆動装置1の左前端の角部に配置されるガイドボールによって、可動体4が光軸方向へ案内されても良い。この場合には、位置検出機構9は、たとえば、レンズ駆動装置1の左後端の角部または右前端の角部に配置される。
上述した形態では、可動体4は、ガイドボール7、8によって光軸方向へ案内されている。この他にもたとえば、上下方向を軸方向とするガイド軸が固定体5に形成されるとともに、このガイド軸が挿通される挿通孔が可動体4に形成され、ガイド軸と挿通孔とによって、可動体4が光軸方向へ案内されても良い。この場合には、ガイド軸および挿通孔は、たとえば、レンズ駆動装置1の左前端の角部に配置される。
また、レンズ駆動装置1は、ガイドボール7、8に代えて、可動体4と固定体5とを繋ぐ板バネを備えていても良い。この場合には、駆動機構6は、レンズ駆動装置1の四隅のそれぞれに、または、レンズ駆動装置1の四隅のうちの対角線上の2箇所に配置されていることが好ましい。このようにすると、可動体4と固定体5とが板バネによって繋がれていても、可動体4が光軸方向へ移動するときの可動体4のバランスを保つことが可能になり、その結果、光軸方向へ可動体4が移動する際に、可動体4が傾くといった不具合等を防止することが可能になる。
上述した形態では、スリーブ12に駆動用磁石21が固定され、ベース部材14に磁性部材22、ボビン23および駆動用コイル24、25が固定されている。この他にもたとえば、スリーブ12に磁性部材22、ボビン23および駆動用コイル24、25が固定され、ベース部材14に駆動用磁石21が固定されても良い。
上述した形態では、位置検出機構9は、光学式のセンサ29と、反射板30とを備える光学式の位置検出機構である。この他にもたとえば、位置検出機構9は、磁気式のセンサと、検出用の磁石とを備える電磁式の検出機構であっても良い。また、上述した形態では、レンズ駆動装置1は、光軸方向から見たときの形状が略正方形状となるように形成されているが、レンズ駆動装置1は、光軸方向から見たときの形状が略長方形状となるように形成されても良い。また、レンズ駆動装置1は、光軸方向から見たときの形状が略六角形状等の多角形状、円形状、あるいは、楕円形状となるように形成されても良い。
1 レンズ駆動装置
2 レンズ
4 可動体
5 固定体
6 駆動機構
7、8 ガイドボール
9 位置検出機構
21 駆動用磁石
21a 対向面(第1駆動用コイルとの対向面)
21b 対向面(第2駆動用コイルとの対向面)
22 磁性部材
23 ボビン
23d 巻回部(第3巻回部)
23e 巻回部(第4巻回部)
23f 側面部
23g ピン(導線端部絡げ用ピン)
23h ピン(巻回方向変更用ピン)
24 駆動用コイル(第1駆動用コイル)
25 駆動用コイル(第2駆動用コイル)
L 光軸
Z 光軸方向

Claims (9)

  1. レンズを保持し前記レンズの光軸方向へ移動可能な可動体と、前記可動体が収容される固定体と、前記可動体を前記光軸方向へ駆動するための駆動機構とを備え、
    前記駆動機構は、前記可動体または前記固定体の一方に固定される駆動用磁石と、前記可動体または前記固定体の他方に固定される磁性部材と、絶縁性材料で形成され前記磁性部材の側面の少なくとも一部を覆うボビンと、前記ボビンに巻回され前記駆動用磁石に対向するとともに前記光軸方向で重なるように配置される第1駆動用コイルおよび第2駆動用コイルとを備え、
    前記駆動用磁石は、前記駆動用磁石の、前記第1駆動用コイルとの対向面の磁極と、前記駆動用磁石の、前記第2駆動用コイルとの対向面の磁極とが異なる磁極となるように着磁され、
    前記第2駆動用コイルの巻回方向は、前記第1駆動用コイルの巻回方向の逆方向となっており、
    前記磁性部材の、前記ボビンを介して前記第1駆動用コイルが巻回される部分である第1巻回部と、前記磁性部材の、前記ボビンを介して前記第2駆動用コイルが巻回される部分である第2巻回部とは、前記第1駆動用コイルおよび前記第2駆動用コイルと前記駆動用磁石との対向方向を厚さ方向とする平板状に形成され、
    前記第1駆動用コイルは、前記第1巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成され、前記第2駆動用コイルは、前記第2巻回部の外周面に沿うように略筒状に形成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記ボビンの、前記第1駆動用コイルが巻回される部分である第3巻回部、および、前記ボビンの、前記第2駆動用コイルが巻回される部分である第4巻回部は、前記第1駆動用コイルおよび前記第2駆動用コイルと前記駆動用磁石との対向方向と前記光軸方向とに直交する方向の両側に配置される2個の側面部によって構成されていることを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記ボビンの、前記光軸方向における両端側には、前記第1駆動用コイルおよび前記第2駆動用コイルを構成する導線の端部を絡げるための導線端部絡げ用ピンが形成され、
    前記ボビンの、前記第1駆動用コイルが巻回される部分である第3巻回部と、前記ボビンの、前記第2駆動用コイルが巻回される部分である第4巻回部との間には、前記導線の巻回方向を変えるための巻回方向変更用ピンが形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記光軸方向における前記磁性部材の長さは、前記光軸方向における前記駆動用磁石の長さよりも長くなっており、
    前記光軸方向における前記磁性部材の両端側は、前記光軸方向における前記駆動用磁石の両端よりも前記光軸方向の外側へ突出していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
  5. 前記可動体と前記固定体との間に配置され前記可動体を前記光軸方向へ案内するガイドボールを備え、
    前記可動体は、前記駆動用磁石と前記磁性部材との間に生じる磁気的吸引力によって、前記可動体と前記ガイドボールとが当接するとともに前記固定体と前記ガイドボールとが当接する方向へ付勢されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
  6. 前記光軸方向における前記可動体の位置を検出するための位置検出機構を備えるとともに、前記光軸方向から見たときの形状が略四角形状になるように形成され、
    前記駆動機構は、前記光軸方向から見たときに、前記レンズ駆動装置の四隅のうちの1箇所に配置され、
    前記ガイドボールは、前記光軸方向から見たときに、前記駆動機構が配置される1箇所を除く前記レンズ駆動装置の四隅の残りの3箇所のうちの対角線上に配置される2箇所に配置され、
    前記位置検出機構は、前記光軸方向から見たときに、前記駆動機構および前記ガイドボールが配置される3箇所を除く前記レンズ駆動装置の四隅の残りの1箇所に配置されていることを特徴とする請求項5記載のレンズ駆動装置。
  7. 前記固定体には、前記可動体を前記光軸方向へ案内するガイド軸が形成され、
    前記可動体には、前記ガイド軸が挿通される挿通孔が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
  8. 前記可動体と前記固定体とを繋ぐ板バネを備えるとともに、前記光軸方向から見たときの形状が略四角形状になるように形成され、
    前記駆動機構は、前記光軸方向から見たときに、前記レンズ駆動装置の四隅のそれぞれに、または、前記レンズ駆動装置の四隅のうちの対角線上の2箇所に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
  9. 前記駆動用磁石は、前記可動体に固定され、
    前記磁性部材は、前記固定体に固定され、
    前記固定体は、非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
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