JP5765020B2 - レンズモジュール、撮像装置、および電子機器 - Google Patents
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1.第1実施形態(レンズモジュール)
2.第2実施形態(測定用変位素子を設けたレンズモジュール)
3.第3実施形態(変位素子と一体の測定用変位素子を設けたレンズモジュール)
4.第4実施形態(マスクを用いた変位素子シートの製造方法)
5.第5実施形態(印刷法を適用した変位素子シートの製造方法)
6.第6実施形態(凸版圧着を適用した変位素子シートの製造方法)
7.第7実施形態(撮像装置)
8.第8実施形態(電子機器)
図1は第1実施形態のレンズモジュールの構成を説明する斜視図であり、図2は第1実施形態のレンズモジュールの構成および駆動を説明する側面図である。以下に、これらの図に基づいて、第1実施形態のレンズモジュールの構成およびレンズモジュールの駆動を説明する。
図1および図2に示すレンズモジュール1-1は、例えば撮像装置や光ピックアップ装置に設けられるものであって、光軸zを固体撮像素子の結像面に対して傾けることなく光軸zに沿ってレンズLnを移動させるためのものである。
レンズ体3は、撮像装置や光ピックアップ装置の対物レンズを用いて構成されたものである。このレンズ体3は、複数枚のレンズLnを光軸z方向に組み合わせてバレル状に一体化したもの、またはレンズLn単体であっても良い。バレル状のレンズ体3であれば、円筒型または直方体型のどちらであっても良く、さらに光軸z方向に配置される各レンズLnの径に合わせて、レンズ体3の径が光軸z方向に変化していても良い。
レンズ保持部材5は、レンズ体3を光軸zに沿った側壁において保持するものである。このレンズ保持部材5は、レンズ体3の光軸zに沿って配置された壁部5aを備え、さらにこの壁部5aからレンズ体3の側周を掴む状態で延設された保持アーム5bを備えている。
固定部材7は、このレンズモジュール1-1を撮像装置や光ピックアップ装置の筐体内に固定するためのものであって、レンズ体3を挟んでレンズ保持部材5の壁部5aに対向配置されている。このような固定部材7は、例えば光軸z方向に積層された3つの固定部分からなり、2つの固定部分間のそれぞれに平板状の変位素子11が挟持されている。またこのような固定部材7において変位素子11を挟持する部分は、変位素子11に電圧を印加するための端子として構成されていることとする。
支持体9は、レンズモジュール1-1全体を支持するためのベース部材(基体)である。この支持体9は、固定部材7の一端側からレンズ体3の光軸zに垂直な方向に延設され、レンズ体3と重ねて配置される。このような支持体9には、レンズ体3で集光された光を通過させる開口9aが設けられていることとする。
変位素子11は、電圧の印加によって変形する素子であって、この変形によってレンズ保持部材5に保持されたレンズ体3を光軸zを傾けることなく光軸zに沿って移動させる駆動源となるものである。このような変位素子11は、電圧の印加によって面方向に湾曲する平板状の素子であって、湾曲する面、すなわち駆動面が光軸zに対して垂直を保って配置される。
連結部材13は、変位素子11の先端11bをレンズ保持部材5の壁部5aに対して連結するための部材である。このような連結部材13は、各変位素子11と同等以下の剛性を有する柔軟な材料からなる。例えば変位素子11がポリマーアクチュエータ素子からなる場合であれば、各連結部材13はポリイミドフィルム等のフレキシブルフィルムからなる。尚、連結部材13の耐熱温度は、例えば200℃程度以上であることが望ましい。これにより、例えばリフロー工程等の高温プロセスを通しても特性が変化しないようにすることができるからである。
制御部15は、変位素子11の変形によるレンズ体3の光軸z方向への移動量が設定された値となるように、変位素子11に印加する電圧を制御する部分である。この制御部15は、変位素子11に電圧を印加するための電圧印加部17と、変位素子11に流れる電流値を測定するための電流測定部19とに接続されている。また制御部15には、レンズ体3を光軸z方向に移動させる際の移動量の設定値が入力される構成となっている。変位素子11が、ポリマーアクチュエータ素子からなる場合であれば、電圧印加部17は変位素子11の両面に配置された電極膜間に所定の電圧を印加する。また、電流測定部19は、変位素子11の両面に配置された電極膜に流れる電流を測定する。
次にレンズモジュール1-1の駆動について説明する。先ず図1および図2Aに示すように、変位素子11に対して電圧を印加しない状態では、変位素子11は湾曲することなく平面状に保たれる。この際、レンズ保持部材5に保持されたレンズ体3は、初期の位置に保たれる。
以上説明した第1実施形態のレンズモジュール1-1によれば、変位素子11に流れる電流[I]に基づいて、変位素子11を変形させるための電圧[V]を制御することにより、位置センサを設けることなくレンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能である。これにより、レンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能なレンズモジュール1-1において、部品点数を抑えることができ、簡便に組み立て可能で製造コストが低く抑えることが可能になる。
図5は、第2実施形態のレンズモジュールの構成を説明する斜視図であり、図6は第2実施形態のレンズモジュールの構成および駆動を説明する側面図である。以下に、これらの図に基づいて、第2実施形態のレンズモジュールの構成およびレンズモジュールの駆動を説明する。尚、第1実施形態で説明したレンズモジュールとの同一の構成要素については同一の符号を付し重複する説明は省略する。
図5および図6に示すレンズモジュール1-2が、第1実施形態のレンズモジュールと異なるところは、変位素子11とは別体で測定用変位素子31が設けられ、この測定用変位素子31に制御部15を接続させたところにあり、他の構成は同様である。
測定用変位素子31は、変位素子11と同一構成の素子であって、例えばポリマーアクチュエータ素子からなる。このような測定用変位素子31は、湾曲する面、すなわち駆動面が光軸zに対して垂直を保って配置されると共に、レンズ体3の移動に追従して変形する状態で設けられているところが特徴的である。また、測定用変位素子31は、レンズ体3に追従した変形において、負荷が掛けられることのないように配置されていることが重要である。尚、測定用変位素子31は、平面矩形状であって良い。
制御部15は、第1実施形態の制御部と同様であるが、この制御部15は測定用変位素子31に流れる電流値を測定するための電流測定部19に接続されているところが第1実施形態とは異なる。
以上のようなレンズモジュール1-2の駆動は、第1実施形態のレンズモジュールの駆動と同様に行われる。ただし、変位素子11に印加する電圧[V]の制御は、測定用変位素子31に流れる電流[I]に基づいて行われる。
以上のような構成の第2実施形態のレンズモジュール1-2では、変位素子11と同一に構成された測定用変位素子31に流れる電流[I]に基づいて、変位素子11を変形させるための電圧[V]が制御される。このため、第1実施形態と同様に、位置センサを設けることなくレンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能である。これにより、レンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能なレンズモジュール1-2において、部品点数を抑えることができ、簡便に組み立て可能で製造コストが低く抑えることが可能になる。
図7は、第3実施形態のレンズモジュールの構成を説明する斜視図であり、図8は第3実施形態のレンズモジュールの構成および駆動を説明する断面図(A1,B1)と側面図(A2,B2)である。また図9はこのレンズモジュールに用いられる変位素子シートの平面構成図であり、図10は図9の(a)−(a)’断面図である。以下に、これらの図に基づいて、第3実施形態のレンズモジュールの構成およびレンズモジュールの駆動を説明する。尚、第1実施形態で説明したレンズモジュールとの同一の構成要素については同一の符号を付し重複する説明は省略する。
図7および図8に示すレンズモジュール1-3が、第1実施形態のレンズモジュールと異なるところは、変位素子11’と測定用変位素子31とを一体化した変位素子シート41を用いたところにある。また制御部15は、測定用変位素子31に接続されており、他の構成は第1実施形態のレンズモジュールと同様である。先ず、このレンズモジュール1-3に用いる変位素子シート41の構成から説明する。
図9および図10に示すように、変位素子シート41は、一対の変位素子11’の間に測定用変位素子31を配置してこれらを一体化した物である。これらの変位素子11’と測定用変位素子31とは、先に説明したポリマーアクチュエータ素子からなり、イオン導電性高分子化合物膜23を電極膜25A,25Bで挟持した共通の層構造を有する。
制御部15は、第1実施形態の制御部と同様であるが、この制御部15に接続された電流測定部19は、測定用変位素子31に流れる電流値を測定するためものであるところが第1実施形態とは異なる。このような制御部15は、第2実施形態で説明したと同様に、測定用変位素子31に流れる電流[I]に基づいて、変位素子11’に印加する電圧[V]を[V]=V2に補正する。
以上のようなレンズモジュール1-3の駆動は、第1実施形態のレンズモジュールの駆動と同様に行われる。ただし、変位素子11’に印加する電圧[V]の制御は、測定用変位素子31に流れる電流[I]に基づいて行われる。
以上のような構成の第3実施形態のレンズモジュール1-3では、変位素子11’と同一に構成された測定用変位素子31に流れる電流[I]に基づいて、変位素子11’を変形させるための電圧[V]が制御される。このため、第1実施形態と同様に、位置センサを設けることなくレンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能である。特に測定用変位素子31と変位素子11’とが一体化されているため、レンズ体3の移動量をクローズドループ制御可能なレンズモジュール1-3において、部品点数を抑えることができ、簡便に組み立て可能で製造コストが低く抑えることが可能になる。
図11は第4実施形態の変位素子シートの製造手順を示す断面工程図であり、図12は図11の工程に続けて行われる本技術の変位素子シートの製造手順を示す平面工程図である。以下に、これらの図に基づいて、第3実施形態で用いた変位素子シートの製造方法として、マスクを用いる変位素子シートの製造方法を第4実施形態として説明する。
先ず、図11Aに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23を用意する。このイオン導電性高分子化合物膜23には、複数の変位素子シート部分41aが設けられている。このイオン導電性高分子化合物膜23の両面に、例えばステンレス製のマスク層43を配置する。マスク層43には、変位素子および測定用変位素子の形成部に対応して、独立した開口が設けられていることとする。
次に、図11Bに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23の両面に、マスク層43を介してフィルム状の電極膜25A,25Bを配置し、両面から加圧する。これにより、マスク層43の開口に露出しているイオン導電性高分子化合物膜23の表面に、電極膜25A,25Bを圧着させる。この際、必要に応じて加熱を行っても良い。
その後、図11Cに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23の両面からマスク層43を引き剥がす。これにより、マスク層43上の電極膜25A,25Bがマスク層43と共に除去され、イオン導電性高分子化合物膜23に圧着された電極膜25A,25Bのみが、マスク層43の開口底部に残される。この状態においては、各変位素子シート部分41aに、イオン導電性高分子化合物膜23を共通層とした変位素子11’と測定用変位素子31とが独立して形成される。
図12Aは、図11Cに対応する平面図である。この図にも示すように、イオン導電性高分子化合物膜23に設定された各変位素子シート部分41aには、2つの変位素子11’と、これらの間に配置された測定用変位素子31とが形成された状態となる。
次に、図12Bに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23を、各変位素子シート41の形状にカットする。これにより、一対の変位素子11’の間に測定用変位素子31が配置され、イオン導電性高分子化合物膜23においてこれらの変位素子11’および測定用変位素子31が一体化された、複数の変位素子シート41が得られる。
図13は第5実施形態の変位素子シートの製造手順を示す断面工程図である。以下に、これらの図に基づいて、第3実施形態で用いた変位素子シートの製造方法として、印刷法を適用した変位素子シートの製造方法を第5実施形態として説明する。尚、他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず図13Aに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23を用意する。このイオン導電性高分子化合物膜23には、複数の変位素子シート部分41aが設けられている。このイオン導電性高分子化合物膜23の一主面上に、印刷法を適用して電極膜25Aをパターン形成する。ここでは、分散媒に導電性材料粉末と導電性高分子とを分散させた塗料を印刷用インクとして用い、各変位素子シート部分41aの変位素子および測定用変位素子の形成部に、電極膜25Aをパターン形成する。
次に、図13Bに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23の他主面上に、印刷法を適用して電極膜25Bをパターン形成する。この電極膜25Bは、電極膜25Aの形成と同様に行う。ここでは、イオン導電性高分子化合物膜23の一主面上にパターン形成された電極膜25Aに一致させて電極膜25Bをパターン形成する。
図14は第6実施形態の変位素子シートの製造手順を示す断面工程図である。以下に、これらの図に基づいて、第3実施形態で用いた変位素子シートの製造方法として、凸版圧着を適用した変位素子シートの製造方法を第6実施形態として説明する。尚、他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず図14Aに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23を用意する。このイオン導電性高分子化合物膜23には、複数の変位素子シート部分41aが設けられている。このイオン導電性高分子化合物膜23の一主面上に、フィルム状の電極膜25Aを載置する。電極膜25Aの載置面側に、凸版45を対向配置して電極膜25Aに押し圧する。この凸版45は、変位素子および測定用変位素子の形成部に対応して、独立した島状の凸部を有する。これにより、凸部に対応する電極膜25A部分がイオン導電性高分子化合物膜23に圧着される。
次に、図14Bに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23から電極膜25Aを剥がし取る。これにより、電極膜25Aにおいて、イオン導電性高分子化合物膜23に対して圧着されていない部分のみが剥がし取られ、イオン導電性高分子化合物膜23に対して圧着された電極膜25A部分のみが、イオン導電性高分子化合物膜23上に残される。
次いで、図14Cに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23の他主面上に、フィルム状の電極膜25Bを載置する。電極膜25Bの載置面側に、凸版45を対向配置して電極膜25Bに押し圧する。この凸版45は、変位素子および測定用変位素子の形成部に対応して、独立した島状の凸部を有する。これにより、凸部に対応する電極膜25B部分がイオン導電性高分子化合物膜23に圧着される。尚ここでは、イオン導電性高分子化合物膜23の一主面上に設けられた電極膜25Aに、凸版45の凸部を一致させることが重要である。
その後、図14Dに示すように、イオン導電性高分子化合物膜23から電極膜25Bを剥がし取る。これにより、電極膜25Bにおいて、イオン導電性高分子化合物膜23に対して圧着されていない部分のみが剥がし取られ、イオン導電性高分子化合物膜23に対して圧着された電極膜25B部分のみが、イオン導電性高分子化合物膜23上に残される。
次に第7実施形態として、本技術の撮像装置の構成を説明する。図15には、本技術を適用したレンズモジュールを用いた撮像装置61の構成図を示す。この図に示す撮像装置61は、先に説明した本技術のレンズモジュール(ここでは代表して第1実施形態のレンズモジュール1-1)を、オートフォーカスモジュールとして用いている。このような撮像装置61は、このレンズモジュール1-1と共に、固体撮像素子63、駆動回路65、さらに必要に応じて信号処理回路67を備えている。
次に第8実施形態として、本技術を適用した電子機器の構成例を説明する。図16は、このような電子機器の一例として、撮像機能付き携帯電話(携帯電話100)の概略構成を示す斜視図である。
(1)
レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部とを備えた
レンズモジュール。
前記変位素子は、ポリマーアクチュエータ素子である
(1)記載のレンズモジュール。
前記制御部は、前記変位素子において測定された電流値に基づいて当該変位素子に印加する電圧を補正する
(1)または(2)記載のレンズモジュール。
前記変位素子と同様の構成を有し、前記レンズ体の移動に追従して変形する状態で設けられた測定用変位素子を備え、
前記制御部は、前記レンズ体の移動に伴って前記測定用変位素子に流れる電流値を前記変位素子に流れる電流値として、当該変位素子に印加する電圧を補正する
(1)または(2)記載のレンズモジュール。
前記測定用変位素子は、前記変位素子とは別体で設けられた
(4)記載のレンズモジュール。
前記測定用変位素子と前記変位素子とは、電圧が印加される電極部分が分離された一体物として設けられた
(4)記載のレンズモジュール。
前記測定用変位素子は、前記レンズ保持部材に設けた孔部に摺動自在に自由端を差し込んだ状態で、当該自由端に対する他端部を固定して設けられた
(4)〜(6)の何れかに記載のレンズモジュール。
レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部と、
前記レンズ体による結像位置に配置された固体撮像素子とを備えた
撮像装置。
レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部と、
前記レンズ体による結像位置に配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子からの出力信号を処理する信号処理回路とを備えた
電子機器。
イオン導電性高分子化合物膜の一部分を一対の電極膜で挟持した層構造を有する変位素子と、
前記イオン導電性高分子化合物膜の他の一部分を電極膜で挟持した層構造を有し、当該イオン導電性高分子化合物膜によって前記変位素子と一体化され、かつ当該変位素子とは電気的に分離された測定用変位素子とを備えた
変位素子シート。
イオン導電性高分子化合物膜の複数個所に、当該イオン導電性高分子化合物膜を両面から挟持する状態で電極膜をパターン形成する工程と、
前記電極膜がパターン形成された複数個所のうちの少なくとも2箇所を含むように前記イオン導電性化合物膜を分割し、当該電極膜によって当該イオン導電性化合物膜を挟持した構成を有する変位素子と測定用変位素子とが当該イオン導電性化合物膜によって一体化された各変位素子シートを切り出す工程とを含む
変位素子シートの製造方法。
Claims (7)
- レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部と、
前記変位素子と同様の構成を有し、前記レンズ体の移動に追従して変形する状態で設けられた測定用変位素子とを備え、
前記制御部は、前記レンズ体の移動に伴って前記測定用変位素子に流れる電流値を前記変位素子に流れる電流値として、当該変位素子に印加する電圧を補正し、
前記測定用変位素子は、前記レンズ保持部材に設けた孔部に摺動自在に自由端を差し込んだ状態で、当該自由端に対する他端部を固定して設けられた
レンズモジュール。 - 前記変位素子は、ポリマーアクチュエータ素子である
請求項1記載のレンズモジュール。 - 前記制御部は、前記変位素子において測定された電流値に基づいて当該変位素子に印加する電圧を補正する
請求項1または2記載のレンズモジュール。 - 前記測定用変位素子は、前記変位素子とは別体で設けられた
請求項1〜3の何れかに記載の記載のレンズモジュール。 - 前記測定用変位素子と前記変位素子とは、電圧が印加される電極部分が分離された一体物として設けられた
請求項1〜3の何れかに記載の記載のレンズモジュール。 - レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部と、
前記変位素子と同様の構成を有し、前記レンズ体の移動に追従して変形する状態で設けられた測定用変位素子と、
前記レンズ体による結像位置に配置された固体撮像素子とを備え、
前記制御部は、前記レンズ体の移動に伴って前記測定用変位素子に流れる電流値を前記変位素子に流れる電流値として、当該変位素子に印加する電圧を補正し、
前記測定用変位素子は、前記レンズ保持部材に設けた孔部に摺動自在に自由端を差し込んだ状態で、当該自由端に対する他端部を固定して設けられた
撮像装置。 - レンズ体と、
前記レンズ体を保持するレンズ保持部材と、
電圧の印加によって変形し、この変形によって前記レンズ保持部材に保持された前記レンズ体を光軸を傾けることなく当該光軸に沿って移動させる平板状の変位素子と、
前記レンズ体の移動に伴って前記変位素子に流れる電流に基づき、当該変位素子の変形による当該レンズ体の光軸方向への移動量が設定された値となるように当該変位素子に印加する電圧を制御する制御部と、
前記変位素子と同様の構成を有し、前記レンズ体の移動に追従して変形する状態で設けられた測定用変位素子と、
前記レンズ体による結像位置に配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子からの出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記制御部は、前記レンズ体の移動に伴って前記測定用変位素子に流れる電流値を前記変位素子に流れる電流値として、当該変位素子に印加する電圧を補正し、
前記測定用変位素子は、前記レンズ保持部材に設けた孔部に摺動自在に自由端を差し込んだ状態で、当該自由端に対する他端部を固定して設けられた
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