KR101100140B1 - Camera Actuator using the piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치에 관한 것으로서, 특히 압전소자를 이용하여 렌즈홀더를 상하방향으로 구동시켜 렌즈를 이송시킬 수 있도록 하는 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a small camera driving apparatus using a piezoelectric element, and more particularly, to a small camera driving apparatus using a piezoelectric element to transfer the lens by driving the lens holder in the vertical direction using the piezoelectric element.
본 발명의 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치는, 베이스부재와; 상기 베이스부재의 내부에 배치되고, 렌즈가 장착되어 광축방향으로 구동되는 렌즈홀더와; 상기 렌즈홀더를 광축방향으로 구동시키는 구동체와; 상기 구동체를 제어하는 제어부로 이루어지고, 상기 구동체는, 일단이 상기 베이스부재에 결합되고, 타단이 상기 렌즈홀더의 외주면과 접촉하는 공진부와; 상기 공진부에 장착되고, 제1(+)단자와 제2(+)단자를 갖는 압전소자로 이루어지며, 상기 제어부는, 상기 제1(+)단자와 제2(+)단자에 상호 90도의 위상차를 갖으며 상기 구동체의 공진주파수에 대응되는 주파수를 갖는 전압을 상기 압전소자에 인가하되, 상기 공진부의 타단은, 상기 압전소자에 인가되는 제1특정주파수의 전압에 의해 상하방향으로 1번 굴곡지게 움직이고, 상기 압전소자에 인가되는 제2특정주파수의 전압에 의해 좌우방향으로 2번 굴곡지게 움직이며, 상기 제어부는, 상기 압전소자에 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수 사이의 제3특정주파수를 갖는 전압을 인가하여, 상기 공진부의 타단이 타원 형상의 궤적운동을 하면서 상기 렌즈홀더를 광축방향으로 구동시키도록 하는 것을 특징으로 한다.A compact camera driving apparatus using the piezoelectric element of the present invention, the base member; A lens holder disposed inside the base member and mounted with a lens and driven in an optical axis direction; A drive body for driving the lens holder in the optical axis direction; A control unit for controlling the drive unit, the drive unit comprising: a resonator unit having one end coupled to the base member and the other end contacting an outer circumferential surface of the lens holder; A piezoelectric element mounted on the resonator and having a first (+) terminal and a second (+) terminal, wherein the control unit has a 90 degree angle to the first (+) terminal and the second (+) terminal A voltage having a phase difference and having a frequency corresponding to the resonance frequency of the driving body is applied to the piezoelectric element, and the other end of the resonator is once in the vertical direction by the voltage of the first specific frequency applied to the piezoelectric element. And bent twice in the left and right directions by a voltage of a second specific frequency applied to the piezoelectric element, wherein the controller is configured to control the third piezoelectric element between the first specific frequency and the second specific frequency. A voltage having a specific frequency may be applied to drive the lens holder in the optical axis direction while the other end of the resonator moves in an elliptical trajectory.
압전소자, 소형카메라 구동장치 Piezoelectric element, small camera driving device
Description
본 발명은 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치에 관한 것으로서, 특히 압전소자를 이용하여 렌즈홀더를 상하방향으로 구동시켜 렌즈를 이송시킬 수 있도록 하는 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a small camera driving apparatus using a piezoelectric element, and more particularly, to a small camera driving apparatus using a piezoelectric element to transfer the lens by driving the lens holder in the vertical direction using the piezoelectric element.
휴대폰과 같은 소형의 통신기기에는 소형의 카메라장치가 장착된다.A small communication device such as a mobile phone is equipped with a small camera device.
도 1은 종래의 VCM방식의 소형 카메라장치의 단면구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 소형 카메라장치의 사용상태 단면구조도이다.1 is a cross-sectional structural view of a conventional small camera device of the VCM method, Figure 2 is a cross-sectional structural view of the use state of the small camera device shown in FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 소형 카메라장치는, 피사체의 배율 변환 또는 피사체의 포커스조정을 위한 다수의 렌즈들로 이루어진 렌즈군(500)과, 렌즈군(500)을 장착하여 광축방향으로 구동하기 위한 렌즈 홀더(550)와, 고정부(600)와, 고정부(600)에 지지되어 렌즈 홀더(550)를 광축방향으로 유동가능한 상태가 되도록 부상시키며 렌즈 홀더(550)가 정확히 광축 방향으로 구동하도록 가이드하기 위한 판스프링(650)과, 렌즈 홀더(550)에 지지되어 고정부(600)를 광축 방향으로 구동시키기 위한 액츄에이터와, 렌즈군(500)을 통과한 피사체의 상을 촬상하기 위한 이미지 센서(800)와, 액츄에이터 및 이미지센서(800)를 제어하기 위한 제어부로 이루어진다.1 and 2, the small camera apparatus shown in FIGS. 1 and 2 includes a
이러한 판스프링(650)은, 고정부(600)에 고정되는 부분과 렌즈 홀더(550)에 고정되는 부분 사이에 폭을 좁게 하여 광축 방향으로의 변형이 용이하게 이루어지는 형상을 갖는다. The
따라서 판스프링(650)은 렌즈 홀더(550)를 광축 방향으로 유동할 수 있도록 탄성적으로 지지한다.Therefore, the
또한 판스프링(650)은 렌즈 홀더(550)의 네곳 이상에 고정되어, 렌즈 홀더(560)가 광축 방향과 직교되는 방향으로 유동하는 것을 방지하는 가이드 역할을 한다.In addition, the
한편 액츄에이터는, 고정부(600)에 고정되는 마그네트(710)와, 렌즈 홀더(550)에 고정되며 제어부로부터 전원이 공급될 때 마그네트(710)로부터 나오는 자속을 받아 렌즈 홀더(550)를 광축 방향으로 구동시키는 힘을 발생시키기 위한 코일(720)로 이루어진다. On the other hand, the actuator, the
이러한 액츄에이터의 구조를 VCM방식이라고 한다.The structure of such an actuator is called a VCM method.
이러한 마그네트(710)와 코일(720)은 대칭되는 부분에 각각 한 쌍이 구비된다.One pair of
또한 액츄에이터는, 마그네트(710)의 자속을 효율적으로 순환시키기 위한 요크(730)를 갖는다.The actuator also has a
이와 같은 구성을 갖는 소형 카메라장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부 로부터 액츄에이터의 코일(720)에 전기가 인가되면, 마그네트(710)로부터 나오는 자속의 영향으로 코일(720)이 광축 방향으로 이동하려는 전자력이 발생한다. In the small camera device having such a configuration, as shown in FIG. 2, when electricity is applied to the
따라서 코일(720)이 고정된 고정부(600)가 광축 방향으로 이동하게 된다.Therefore, the
이와 같이하여 제어부는 렌즈군(500)을 광축방향으로 상승시키거나 하강시켜 이미지센서(800)에 촬상되는 영상이 선명하게 되도록 한다.In this way, the controller raises or lowers the
위와 같은 VCM방식은 렌즈홀더의 크기가 작거나 무게가 경량인 경우에는 잘 작동되지만, 렌즈홀더의 크기가 커지거나 무게가 무거워지면 가동력이 약해 작동이 잘되지 않게 되는 문제점이 있다.The above-mentioned VCM method works well when the size of the lens holder is small or light in weight, but when the size of the lens holder is large or heavy, there is a problem in that the operation force is not good due to weak moving force.
또한, VCM방식은 견고하지 못하여 낙하실험을 할 경우 불량제품이 많이 발생하고, 렌즈홀더의 이동거리가 짧아 고화소 센서를 사용한 카메라의 경우에는 사용하기가 곤란한 문제점이 있다.In addition, the VCM method is not robust, so when a drop test is performed a lot of defective products, the moving distance of the lens holder is short, there is a problem that is difficult to use in the case of a camera using a high pixel sensor.
본 발명은 렌즈홀더의 무게가 무거워도 잘 작동이 되고, VCM방식보다 견고하며, 렌즈홀더의 이동거리가 길어 고화소 센서를 장착한 카메라에 사용될 수 있는 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a compact camera driving apparatus using a piezoelectric element that can be used for a camera equipped with a high pixel sensor because the lens holder works well, is more robust than the VCM method, and has a longer moving distance of the lens holder. There is this.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치는, 베이스부재와; 상기 베이스부재의 내부에 배치되고, 렌즈가 장착되어 광축방향으로 구동되는 렌즈홀더와; 상기 렌즈홀더를 광축방향으로 구동시키는 구동체와; 상기 구동체를 제어하는 제어부로 이루어지고, 상기 구동체는, 일단이 상기 베이스부재에 결합되고, 타단이 상기 렌즈홀더의 외주면과 접촉하는 공진부와; 상기 공진부에 장착되고, 제1(+)단자와 제2(+)단자를 갖는 압전소자로 이루어지며, 상기 제어부는, 상기 제1(+)단자와 제2(+)단자에 상호 90도의 위상차를 갖으며 상기 구동체의 공진주파수에 대응되는 주파수를 갖는 전압을 상기 압전소자에 인가하되, 상기 공진부의 타단은, 상기 압전소자에 인가되는 제1특정주파수의 전압에 의해 상하방향으로 1번 굴곡지게 움직이고, 상기 압전소자에 인가되는 제2특정주파수의 전압에 의해 좌우방향으로 2번 굴곡지게 움직이며, 상기 제어부는, 상기 압전소자에 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수 사이의 제3특정주파수를 갖는 전압을 인가하여, 상기 공진부의 타단이 타원 형상의 궤적운동을 하면서 상기 렌즈홀더를 광축방향으로 구동시키도록 하는 것을 특징으로 한다.Small camera driving apparatus using the piezoelectric element of the present invention to achieve the above object, the base member; A lens holder disposed inside the base member and mounted with a lens and driven in an optical axis direction; A drive body for driving the lens holder in the optical axis direction; A control unit for controlling the drive unit, the drive unit comprising: a resonator unit having one end coupled to the base member and the other end contacting an outer circumferential surface of the lens holder; A piezoelectric element mounted on the resonator and having a first (+) terminal and a second (+) terminal, wherein the control unit has a 90 degree angle to the first (+) terminal and the second (+) terminal A voltage having a phase difference and having a frequency corresponding to the resonance frequency of the driving body is applied to the piezoelectric element, and the other end of the resonator is once in the vertical direction by the voltage of the first specific frequency applied to the piezoelectric element. And bent twice in the left and right directions by a voltage of a second specific frequency applied to the piezoelectric element, wherein the controller is configured to control the third piezoelectric element between the first specific frequency and the second specific frequency. A voltage having a specific frequency may be applied to drive the lens holder in the optical axis direction while the other end of the resonator moves in an elliptical trajectory.
상기 공진부는, 상기 압전소자가 장착되는 압전소자결합부와; 상기 압전소자결합부의 일단에 상호 이격된 상태로 돌출 형성된 다수개의 결합돌기와; 상기 압전소자결합부의 타단에 돌출 형성되어 상기 압전소자에 의해 타원형의 변위 운동을 하는 가동부로 이루어지며, 상기 베이스부재에는 상기 렌즈홀더의 이동방향과 평행하게 고정축이 형성되어, 다수개의 상기 결합돌기 사이에 상기 고정축이 삽입 배치되어 상기 공진부의 일단을 상기 고정축에 결합하되, 상기 결합돌기의 끝단의 이격거리는 상기 고정축의 지름보다 작다.The resonator unit includes a piezoelectric element coupling unit to which the piezoelectric element is mounted; A plurality of coupling protrusions protruding from one end of the piezoelectric element coupling portion to be spaced apart from each other; It is formed on the other end of the piezoelectric element coupling portion protruding to the movable portion for the elliptical displacement movement by the piezoelectric element, the base member is formed with a fixed shaft in parallel with the moving direction of the lens holder, a plurality of the coupling projection The fixed shaft is inserted therebetween to couple one end of the resonator to the fixed shaft, but the separation distance of the end of the coupling protrusion is smaller than the diameter of the fixed shaft.
상기 제1(+)단자와 제2(+)단자는 상기 공진부의 길이방향으로 상호 평행하게 장착되고, 상기 가동부의 폭은 상기 압전소자결합부의 폭보다 작다.The first (+) terminal and the second (+) terminal are mounted in parallel with each other in the longitudinal direction of the resonator, and the width of the movable portion is smaller than the width of the piezoelectric element coupling portion.
상기 가동부에는 상기 가동부의 변위 운동 궤적을 조절하는 홀 형상의 조절공이 형성되어 있다.The movable portion is formed with a hole-shaped adjustment hole for adjusting the displacement movement trajectory of the movable portion.
상기 공진부를 상기 렌즈홀더의 외주면 방향으로 가압하는 판스프링을 더 포함하여 이루어지고, 상기 베이스부재는 상기 렌즈홀더의 이동방향과 평행한 측면부가 형성되어 있되, 상기 판스프링은 상기 공진부의 외부를 감싸면서 양단이 상기 베이스부재의 측면부에 결합된다.It further comprises a leaf spring for pressing the resonator in the direction of the outer peripheral surface of the lens holder, the base member is formed with a side portion parallel to the moving direction of the lens holder, the leaf spring wraps the outside of the resonator While both ends are coupled to the side portion of the base member.
상기 베이스부재는 상기 렌즈홀더의 이동방향과 평행한 측면부가 형성되어 있고, 상기 베이스부재의 측면부와 상기 렌즈홀더 사이에는 상기 렌즈홀더의 상하이동이 원활하게 이루어지도록 하는 이동안내부재가 배치되되, 상기 이동안내부재는, 상기 측면부와 렌즈홀더 사이에 배치되는 리테이너와; 상기 리테이너에 회전 가능하게 삽입 장착되고, 상기 측면부 및 렌즈홀더와 접하는 볼부재로 이루어진다.The base member has a side portion parallel to the moving direction of the lens holder, a movement guide member for smoothly moving the lens holder is disposed between the side portion of the base member and the lens holder, the movement The guide member includes a retainer disposed between the side portion and the lens holder; The ball member is rotatably inserted into the retainer and is in contact with the side portion and the lens holder.
상기 베이스부재 또는 렌즈홀더 중 어느 하나에는 상기 렌즈홀더의 이동방향으로 가이드돌기가 형성되어 있고, 나머지 하나에는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성되어, 상기 렌즈홀더의 좌우유동을 방지한다.One of the base member or the lens holder is formed with a guide protrusion in the moving direction of the lens holder, and the other is formed with a guide groove into which the guide protrusion is inserted, thereby preventing the left and right flow of the lens holder.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치에 따르면, 렌즈홀더의 무게가 무거워도 잘 작동이 되고, VCM방식보다 견고하며, 렌즈홀더의 이동거리가 길어 고화소 센서를 장착한 카메라에 사용될 수 있다.According to the small camera driving apparatus using the piezoelectric element of the present invention as described above, even if the weight of the lens holder is heavy, it works well, is more robust than the VCM method, and the moving distance of the lens holder is long in the camera equipped with a high pixel sensor Can be used.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동체의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 상하방향으로 진동하는 상태를 도시한 상태도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 좌우방향으로 진동하는 상태를 도시한 상태도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 타원 형상의 궤적운동을 하는 상태의 과정도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 구조를 갖는 구동체의 평면도이다.3 is a perspective view of a small camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan view of a small camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a small camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention 6 is a perspective view of a driving body according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a state diagram illustrating a state in which the other end of the resonator vibrates in an up and down direction according to an exemplary embodiment of the present invention. 9 is a state diagram illustrating a state in which the other end of the resonator vibrates in left and right directions, and FIG. 9 is a process diagram of a state in which the other end of the resonator vibrates in an elliptic shape according to an embodiment of the present invention. 10 is a plan view of a driving body having various structures according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 소형 카메라 구동장치는, 베이스부재(10)와, 렌즈홀더(20)와, 구동체(30)와, 판스프링(40)과, 이동안내부재(50)와, 연성회로기판(45)과, 제어부 등으로 이루어진다.3 to 5, the compact camera driving apparatus includes a
상기 베이스부재(10)의 내부에는 상기 렌즈홀더(20)가 배치되고, 하부에는 이미지센서(미도시) 등이 배치된다.The
상기 베이스부재(10)는 상기 렌즈홀더(20)의 이동방향과 평행한 측면부(11)와, 고정축(12)이 형성되어 있다.The
상기 렌즈홀더(20)는 내부에 렌즈(미도시)가 내장되고, 광축방향 즉 상하방향으로 이동하여 구동된다.The
상기 렌즈홀더(20)의 외주면에는 상기 구동체(30)와 접촉하기 위한 피마찰부(21)가 상하방향으로 형성되어 있다.On the outer circumferential surface of the
또한, 상기 베이스부재(10)의 측면부(11)와 상기 렌즈홀더(20) 사이에는 상기 렌즈홀더(20)의 상하 이동이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 상기 이동안내부재(50)가 배치되어 있다.In addition, the
상기 이동안내부재(50)는, 상기 측면부(11)와 렌즈홀더(20) 사이에 배치되는 리테이너(51)와, 상기 리테이너(51)에 회전 가능하게 삽입 장착된 볼부재(52)로 이루어진다.The
상기 리테이너(51)는 상기 측면부(11) 및 렌즈홀더(20)와 접하고 있지 않도록 하고, 상기 볼부재(52)는 상기 측면부(11) 및 렌즈홀더(20)와 접하고 있도록 한다.The
이를 위해 상기 볼부재(52)의 지름은 상기 리테이너(51)의 두께보다 더 크도록 한다.To this end, the diameter of the
또한, 상기 측면부(11) 및 렌즈홀더(20)에는 상기 볼부재(52)가 안착되어 이 동하기 위한 레일홈(13,23)이 상하방향으로 길게 형성되어 있다.In addition, the
상기 렌즈홀더(20)의 이동시 상기 리테이너(51)는 상기 렌즈홀더(20)의 이동거리의 절반 정도만 이동하게 된다.When the
그리고, 상기 베이스부재(10) 또는 렌즈홀더(20) 중 어느 하나에는 상기 렌즈홀더(20)의 이동방향으로 가이드돌기(14)가 형성되어 있고, 나머지 하나에는 상기 가이드돌기(14)가 삽입되는 가이드홈(22)이 형성되어, 상기 렌즈홀더(20)가 좌우방향으로 회전하여 유동을 방지한다.In addition, one of the
본 실시예에서는 상기 베이스부재(10)에 상하방향으로 상기 가이드돌기(14)를 형성하였고, 상기 렌즈홀더(20)에 상하방향으로 상기 가이드홈(22)을 형성하였다.In the present embodiment, the
상기 구동체(30)는 상기 렌즈홀더(20)를 광축방향 즉 상하방향으로 밀거나 잡아당겨 구동시키는 역할을 한다.The driving
이러한 구동체(30)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 공진부(31)와, 압전소자(39)로 이루어진다.As shown in FIGS. 5 and 6, the
상기 공진부(31)는 일단이 상기 베이스부재(10), 자세하게는 상기 고정축(12)에 결합되고, 타단이 상기 렌즈홀더(20)의 외주면 자세하게는 상기 피마찰부(21)에 접촉하다.One end of the
이러한 상기 공진부(31)는, 압전소자결합부(32)와, 가동부(33)와, 결합돌기(34)와, 마찰부재(35)로 이루어진다.The
상기 압전소자결합부(32)는 평판형상으로 이루어지고, 일면에 상기 압전소 자(39)가 장착된다.The piezoelectric
상기 가동부(33)는 상기 압전소자결합부(32)의 타단에서 돌출 형성되어, 상기 압전소자(39)에 의해 타원형의 변위 운동을 한다.The
상기 가동부(33)는 일단이 상기 압전소자결합부(32)에 연결되어 있고, 타단은 자유단으로 놓여 있으며, 타단에는 상기 마찰부재(35)가 결합되어 있다.One end of the
그리고, 상기 가동부(33)의 폭은 상기 압전소자결합부(32)의 폭보다 작게 형성된다.The width of the
또한, 상기 가동부(33)에는 상기 가동부(33)의 변위 운동 궤적을 조절하기 위한 홀 형상의 조절공(37)이 형성되어 있다.In addition, the
이러한 상기 조절공(37)은 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가동부(33)에서 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.As shown in FIG. 10, the
상기 결합돌기(34)는 다수개로 이루어져 상기 압전소자결합부(32)의 일단에 상호 이격된 상태로 돌출 형성되어 있고, 상기 공진부(31)를 상기 고정축(12)에 결합시키는 역할을 한다.The
다수개의 상기 결합돌기(34) 사이에 상기 고정축(12)이 삽입되도록 하기 위해, 상기 결합돌기(34)의 끝단의 이격거리는 상기 고정축(12)의 지름보다 작도록 한다.In order to allow the
즉, 상기 결합돌기(34)를 상기 고정축(12)에 끼울 경우, 상기 결합돌기(34)의 끝단은 상기 고정축(12)에 접하면서 상호 멀어지는 방향으로 확장되었다가 다시 수축하여, 상기 고정축(12)을 감싸면서 상기 공진부(31)의 일단이 상기 고정축(12) 에 결합되도록 한다.That is, when the
상기 마찰부재(35)는 상기 가동부(33)의 타단에 결합되어, 상기 가동부(33)의 운동시 상기 렌즈홀더(20)에 장착된 상기 피마찰부(21)와 접하여 상기 렌즈홀더(20)를 상하방향으로 이동시키는 힘을 전달한다.The
상기 압전소자(39)는 상기 공진부(31) 자세하게는 상기 압전소자결합부(32)에 장착되어, 상기 연성회로기판(45)으로부터 전류를 인가받아 변형됨으로써 상기 공진부(31)를 가동시키는 역할을 하며, 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)를 포함하여 이루어진다.The
상기 압전소자(39)는, 일면에 상기 제1(+)단자(39a)와, 제2(+)단자(39b)가 배치되고, 타면에 한개의 (-)단자(39c)가 배치된다.In the
상기 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)는 상기 공진부(31)의 길이방향을 따라 상호 평행하게 장착된다.The first (+) terminal 39a and the second (+) terminal 39b are mounted in parallel with each other along the longitudinal direction of the
이러한 상기 압전소자(39)에는 상기 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)에 상호 90도의 위상차를 갖는 전압이 인가됨으로써, 상기 압전소자(39)가 상기 공진부(31)의 길이방향으로 신축되어 상기 공진부(31)를 구동시키게 된다.The
위와 같이, 본 실시예에서는 2개의 (+)단자와, 1개의 (-)단자(39c)를 갖는 1개의 압전소자(39)를 사용하였지만, 본 실시예와 달리 각각 1개의 (+)단자와 1개의 (-)단자(39c)를 갖는 2개의 압전소자(39)를 사용할 수도 있다.As described above, in this embodiment, one
상기 판스프링(40)은 상기 구동체(30)를 상기 렌즈홀더(20)의 외주면 방향으로 가압하는 역할을 한다.The
이를 위해, 상기 판스프링(40)은 상기 구동체(30)의 외부를 감싸면서 양단이 상기 베이스부재(10)의 측면부(11)에 후크방식으로 결합되어 있다.To this end, the
상기 연성회로기판(45)은 상기 구동체(30)와 판스프링(40) 사이에 배치되어 있고, 상기 압전소자(39)에 전류를 공급한다.The
상기 연성회로기판(45)은 일면이 상기 압전소자(39)와 접하고 있고, 타면이 상기 판스프링(40)과 접하고 있다.One surface of the
또한, 상기 연성회로기판(45)에는 상기 판스프링(40) 방향으로 스폰지(46)가 결합되어 있어 상기 판스프링(40)과 연성회로기판(45)이 항상 서로 접촉하도록 한다.In addition, the
이로 인해, 상기 판스프링(40), 연성회로기판(45) 및 구동체(30)가 항상 접촉하도록 할 수 있어, 상기 판스프링(40)의 가압력이 상기 구동체(30)에 항상 전달하도록 할 수 있다.As a result, the
상기 제어부는 상기 구동체(30)를 제어하는 것으로써, 자세하게는 상기 압전소자(39)에 인가되는 전압을 제어하여 상기 구동체(30)가 구동되어 상기 렌즈홀더(20)를 이동시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.The controller controls the driving
상기 제어부는, 상기 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)에 각각 상호 90도의 위상차를 갖으며 상기 구동체(30)의 공진주파수에 대응되는 주파수를 갖는 전압을 상기 압전소자(39)에 인가하여, 상기 공진부(31)의 타단에 위치한 상기 가동부(33)가 타원형의 변위 운동을 하면서 상기 렌즈홀더(20)를 광축방향으로 구동시키도록 한다.The control unit has a voltage having a phase difference of 90 degrees between the first (+) terminal 39a and the second (+) terminal 39b, respectively, and having a frequency corresponding to the resonance frequency of the
도 7은 도 5에 표시된 Y축 방향에서 바라본 상기 가동부(33)의 운동을 도시한 것이고, 도 8은 도 5에 표시된 Z축 방향에서 바라본 상기 가동부(33)의 운동을 도시한 것이며, 도 9는 도 5에 표시된 X축 방향에서 바라본 상기 가동부(33)의 운동을 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates the movement of the
상기 가동부(33)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 압전소자(39)에 인가되는 제1특정주파수의 전압에 의해 상하방향 중 어느 한쪽으로 1번만 굴곡진 형태를 가지면서 시간이 지남에 따라 상하방향으로 반복하여 진동한다.As shown in FIG. 7, the
그리고, 상기 가동부(33)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 압전소자(39)에 인가되는 제2특정주파수의 전압에 의해 좌우방향 양쪽으로 각각 1번씩 굴곡진 형태를 가지면서 시간이 지남에 따라 좌우방향으로 반복하여 진동한다.As shown in FIG. 8, the
즉, 상기 제1특정주파수에 의해서는 원호 형상으로 굴곡지고, 상기 제2특정주파수에 의해서는 물결모양의 사인파 형상으로 굴곡지게 된다.That is, the first specific frequency is curved in an arc shape, and the second specific frequency is curved in a wavy sinusoidal shape.
상기 제어부는, 상기 압전소자(39)에 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수 사이의 제3특정주파수의 전압이 인가하여, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 가동부(33)가 타원 형상의 궤적운동을 하도록 한다.The controller is configured to apply a voltage of a third specific frequency between the first specific frequency and the second specific frequency to the
상기 제3특정주파수는 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수를 합한 값의 1/2값을 갖는 주파수이고, 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수의 차이값은 3Khz 이하임이 바람직하다.The third specific frequency is a frequency having a value 1/2 of the sum of the first specific frequency and the second specific frequency, and the difference between the first specific frequency and the second specific frequency is preferably 3 Khz or less.
위와 같이, 상기 압전소자(39)에 90도의 위상차를 갖으며 상기 제3특정주파수를 갖는 전압을 인가함으로써, 상기 가동부(33)에 제1특정주파수에 의한 상하운동(도7)과, 상기 제2특정주파수에 의한 좌우운동(도8)이 합쳐져 타원운동(도9)을 하게 된다.As described above, by applying a voltage having the third specific frequency and having a phase difference of 90 degrees to the
도 10은 본 발명의 구동체(30)의 다양한 형상을 도시하고 있다.10 shows various shapes of the
도 10(b),(c)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)이 폐곡선 형상 즉 상기 가동부(33)의 내부에 형성된 경우에는, 상기 조절공(37)은 상기 가동부(33)의 폭의 중심부에 형성되도록 한다.As shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c), when the adjusting
즉, 상기 조절공(37)을 중심으로 상기 가동부(33)의 폭의 양방향으로 대칭을 이루도록 한다.That is, the symmetry in both directions of the width of the
그리고, 도 10(a),(d),(e)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)이 개곡선 형상 즉 상기 가동부(33)의 외측면에 개방되게 형성된 경우에는, 상기 조절공(37)은 상기 가동부(33)의 폭방향의 양측에 대칭을 이루게 형성되도록 한다.And, as shown in Figure 10 (a), (d), (e), when the
도 10(a)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)이 상기 가동부(33)의 일단에서 상기 압전소자결합부(32)에 접하는 개곡선 형상으로 형성된 경우에는, 상기 가동부(33)가 폭방향으로 변위 운동을 할 때 상기 가동부(33)가 보다 잘 절곡되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 10A, when the adjusting
도 10(b)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)이 폐곡선 형상으로 형성된 경우에는, 상기 조절공(37)이 상기 가동부(33)의 폭의 중심부에 형성되어 있어 상기 가동부(33)가 상하 또는 좌우방향으로 운동할 경우 편심됨이 없이 균형있게 운동할 수 있다.As shown in FIG. 10B, when the adjusting
도 10(c)에 도시된 바와 같이, 상기 가동부(33)의 일단에 폭이 넓어지는 확 장부(38)를 형성하여 상기 압전소자결합부(32)에 연결된 경우에는, 상기 압전소자(39)에서 발생하는 힘이 상기 확장부(38)를 통해 상기 가동부(33)에 보다 잘 전달되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 10 (c), when the
도 10(d)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)이 상기 가동부(33)의 일단과 타단 사이에서 개곡선 형상으로 상기 가동부(33)의 폭방향의 양측으로 대칭을 이루며 형성되도록 할 수도 있다.As shown in FIG. 10 (d), the
도 10(e)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)을 상기 가동부(33)의 일단과 타단 사이 및 상기 가동부(33)의 일단에 형성할 수도 있다.As shown in FIG. 10E, the
이 경우의 상기 조절공(37)의 크기는, 도 10(a) 및 10(d)에 도시된 조절공(37)의 크기보다 작게 형성하도록 한다.In this case, the size of the adjusting
또한, 도 10(f)에 도시된 바와 같이, 상기 가동부(33)에 조절공(37)을 형성하지 않을 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 10 (f), the
도 10(a) 내지 10(e)에 도시된 바와 같이, 상기 조절공(37)을 형성한 경우에는 제1특정주파수와 제2특정주파수가 인접하나, 도 10(f)에 도시된 바와 같이 상기 조절공(37)이 형성되지 않은 경우에는 조절공(37)이 형성된 경우보다 제1특정주파수와 제2특정주파수의 거리가 멀다.10 (a) to 10 (e), when the adjusting
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.Hereinafter, an operation process of the present invention having the above-described configuration will be described.
상기 제어부가 상기 압전소자(39)의 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)에 상호 90도의 위상차를 갖는 전압을 인가한다.The controller applies a voltage having a phase difference of 90 degrees to the first (+) terminal 39a and the second (+) terminal 39b of the
즉, 상기 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)에 인가되는 전압의 위상은 90도의 차이가 있다.That is, the phase of the voltage applied to the first (+) terminal 39a and the second (+) terminal 39b has a difference of 90 degrees.
이때, 인가되는 전압의 주파수는 상기 구동체(30)의 공진주파수에 대응되는 주파수이다.In this case, the frequency of the applied voltage is a frequency corresponding to the resonant frequency of the
상기 압전소자(39)의 제1(+)단자(39a)와 제2(+)단자(39b)에 90도의 위상차를 갖는 전압이 인가되면, 상기 압전소자(39)는 수축 및 팽창 운동을 하고, 이로 인해 상기 압전소자(39)가 결합된 상기 공진부(31)도 유동을 한다.When a voltage having a phase difference of 90 degrees is applied to the first (+) terminal 39a and the second (+) terminal 39b of the
이때, 인가되는 전압의 주파수가 상기 구동부의 공진주파수와 일치하기 때문에, 적은 힘으로 상기 구동부 자세하게는 상기 공진부(31)를 크게 유동시킬 수 있다.In this case, since the frequency of the applied voltage coincides with the resonant frequency of the driving unit, the resonating
보다 자세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1특정주파수에 의해 상기 공진부(31)의 타단에 형성된 상기 가동부(33)는 상하방향으로 움직이게 된다.In more detail, as shown in FIG. 7, the
이때, 상기 가동부(33)는 상하방향 중 어느 한쪽으로 1번만 굴곡진 형태를 가지면서 시간이 지남에 따라 상하방향으로 반복하여 진동한다.At this time, the
그리고 도 8에 도시된 바와 같이 제2특정주파수에 의해 상기 가동부(33)는 좌우방향으로 움직이게 된다.As shown in FIG. 8, the
이때, 상기 가동부(33)는 상기 렌즈홀더(20)의 좌우방향(도8에서는 상하방향)의 양쪽으로 각각 1번씩 굴곡진 형태를 가지면서 시간이 지남에 따라 좌우방향으로 반복하여 진동한다.At this time, the
상기 가동부(33)를 상하방향으로 1번 굴곡지게 진동시키는 제1특정주파수가 311kHz이고, 상기 가동부(33)를 좌우방향으로 2번 굴곡지게 진동시키는 제2특정주파수가 313kHz인 경우, 상기 제어부에서는 상기 압전소자(39)에 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수의 합의 평균값인 312kHz의 제3특정주파수를 인가한다.When the first specific frequency for oscillating the
그러면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 가동부(33)는 상하방향의 1번 굴곡진 진동모드와 좌우방향의 2건 굴곡진 진동모드가 합쳐지게 되어 타원운동을 하게 된다.Then, as shown in FIG. 9, the
위와 같은 전압이 인가되면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 가동부(33)의 타단이 결합된 상기 마찰부재(35)는 타원운동을 하게 된다.When the above voltage is applied, as shown in FIG. 9, the
한편, 상기 제1특정주파수와 제2특정주파수의 차이값이 클 경우에는, 제3특정주파수와 제1특정주파수 및 제2특정주파수 차이값이 켜져 상기 가동부(33)에 제3특정주파수를 갖는 전압을 인가하더라도 상기 가동부(33)가 타원운동을 하지 않게 된다. Meanwhile, when the difference between the first specific frequency and the second specific frequency is large, the difference between the third specific frequency, the first specific frequency, and the second specific frequency is turned on to have the third specific frequency in the
이 경우에는 상기 조절공(37)을 이용하여, 상기 가동부(33)가 상하방향으로 1번 굴곡지게 진동하도록 하는 상기 제1특정주파수와, 상기 가동부(33)가 좌우방향으로 2번 굴곡지게 진동하도록 하는 제2특정주파수가 상호 인접한 수치를 갖도록 변경한다.In this case, by using the adjusting
상기 가동부(33)가 타원형의 변위운동을 함에 따라, 상기 가동부(33)에 결합된 상기 마찰부재(35)는 상기 렌즈홀더(20)에 장착된 상기 피마찰부(21)와 접하면서 상기 렌즈홀더(20)를 상방향으로 밀어 올리거나 하방향으로 밀어 내려, 상기 렌즈홀더(20)가 광축방향으로 이동할 있도록 한다.As the
그리고, 판스프링(40)이 상기 구동체(30)를 상기 렌즈홀더(20) 방향으로 누르고 있기 때문에, 상기 마찰부재(35)가 형성된 상기 가동부(33)가 상기 피마찰부(21)가 형성된 상기 렌즈홀더(20)에 강하게 밀착되도록 할 수 있다.In addition, since the
이로 인해 상기 가동부(33)는 상기 렌즈홀더(20)의 외주면에 항상 접촉하여 상기 렌즈홀더(20)를 상하방향으로 이동시킬 수 있게 된다.As a result, the
본 발명인 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The compact camera driving apparatus using the piezoelectric element of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be variously modified and implemented within the range in which the technical idea of the present invention is permitted.
도 1은 종래의 VCM방식의 소형 카메라장치의 단면구조도,1 is a cross-sectional structure diagram of a conventional small camera device of the VCM method,
도 2는 도 1에 도시된 소형 카메라장치의 사용상태 단면구조도,2 is a cross-sectional structural view of the state of use of the small camera device shown in FIG.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 사시도,3 is a perspective view of a compact camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 평면도,4 is a plan view of a compact camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 구동장치의 분해사시도,5 is an exploded perspective view of a compact camera driving apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동체의 사시도,6 is a perspective view of a driving body according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 상하방향으로 진동하는 상태를 도시한 상태도,7 is a state diagram showing a state in which the other end of the resonator vibrates in the vertical direction according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 좌우방향으로 진동하는 상태를 도시한 상태도,8 is a state diagram illustrating a state in which the other end of the resonator vibrates in left and right directions according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공진부의 타단이 타원 형상의 궤적운동을 하는 상태의 과정도,9 is a process diagram of a state in which the other end of the resonator in accordance with an embodiment of the present invention performs an elliptic trajectory motion;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 구조를 갖는 구동체의 평면도,10 is a plan view of a driving body having a variety of structures according to an embodiment of the present invention,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 베이스부재, 11 : 측면부, 12 : 고정축, 13 : 레일홈, 14 : 가이드돌기, 20 : 렌즈홀더, 21 : 피마찰부, 22 : 가이드홈, 23 : 레일홈, 30 : 구동체, 31 : 공진부, 32 : 압전소자결합부, 33 : 가동부, 34 : 결합돌기, 35 : 마찰부재, 37 : 조절공, 38 : 확장부, 39 : 압전소자, 39a : 제1(+)단자, 39b : 제2(+)단자, 39c : (-)단자, 40 : 판스프링, 45 : 연성회로기판, 46 : 스폰지, 50 : 이동안내부 재, 51 : 리테이너, 52 : 볼부재,10: base member, 11: side part, 12: fixed shaft, 13: rail groove, 14: guide protrusion, 20: lens holder, 21: frictional part, 22: guide groove, 23: rail groove, 30: driving body, 31: resonator portion, 32: piezoelectric element coupling portion, 33: movable portion, 34: coupling protrusion, 35: friction member, 37: adjusting hole, 38: extension portion, 39: piezoelectric element, 39a: first (+) terminal, 39b: 2nd (+) terminal, 39c: (-) terminal, 40: leaf spring, 45: flexible circuit board, 46: sponge, 50: moving guide member, 51: retainer, 52: ball member,
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B701 | Decision to grant | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |