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JP5905276B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

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JP5905276B2 JP2012016831A JP2012016831A JP5905276B2 JP 5905276 B2 JP5905276 B2 JP 5905276B2 JP 2012016831 A JP2012016831 A JP 2012016831A JP 2012016831 A JP2012016831 A JP 2012016831A JP 5905276 B2 JP5905276 B2 JP 5905276B2
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  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)

Description

本発明は、光軸に対して直交する方向に撮像光学系を移動させて像振れを補正するレンズ駆動装置に関する。
従来、このような分野の技術として、特開2006―47356号公報に記載されたレンズ駆動装置がある。このレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズ枠と、レンズ枠を収容するカバーと、レンズ枠を光軸方向に移動可能に支持する固定枠と、固定枠に対して回動自在に支持されたカム筒とを備えている。レンズ枠とカバーとの間には、コイルバネが配置されている。このコイルバネはレンズ枠を固定枠側に向けて付勢する。また、ステッピングモータが連結されたカム筒の端部には、端面カムが設けられている。そして、端面カムに当接したレンズ枠は、端面カムの形状に対応して光軸方向に移動することができる。このような構成は、レンズ枠を駆動するために、ステッピングモータの回転力を伝達するための歯車機構等を必要としないので、装置を小型化できる。
特開2006―47356号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたレンズ駆動装置では、一本のコイルバネでレンズ枠の端部を全周に渡って付勢しているが、コイルバネの端面がレンズ枠の端部に片当りする虞がある。従って、コイルバネは、付勢力をレンズ枠の全周に渡って均一に発生させることが難しく、不均等な付勢力が付与されたレンズ枠は光軸に対して傾く虞があり、焦点調整の精度が低下するといった問題点があった。
そこで、本発明は、精度の良い焦点調整を行うことができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズ駆動装置は、光軸に対して直交する平面内で移動する可動部材と、可動部材に取付けられて、光軸の方向に移動するレンズ枠と、光軸の方向に沿った駆動力をレンズ枠に付与して、光軸の方向にレンズ枠を移動させるレンズ枠用駆動手段と、可動部材とレンズ枠との間に配置され、駆動力の方向と逆の方向へレンズ枠を付勢する付勢手段と、を備え、レンズ枠の端部には、付勢手段によって、光軸を中心とした円周上において等間隔で且つ均等に付勢力が付与されている。
上述したレンズ駆動装置によれば、レンズ枠の端部には、全周に渡って均等に付勢力が付与されておらず、付勢力が付与される位置は、光軸を中心とした円周上で等間隔に設定されている。さらに、それぞれの位置には、均等な大きさを有する付勢力が付与されている。従って、小型化されたレンズ駆動装置にあっては、レンズ枠の端部を全周に渡って付勢することが難しいので、本発明のような構成を採用すれば、レンズ枠を光軸に対して傾くことなく移動させることができ、焦点調整の精度の低下を抑制することができる。
また、ベース部材と、光軸に対して直交する方向に可動部材を像振れに対応して移動させる可動部材用駆動手段と、光軸に対して直交する平面内で可動部材の移動を規制する規
制手段とを備え、規制手段は、光軸に対して直交する方向に移動する直線移動軌跡と、直線移動軌跡上の点を回転中心として回転する回転移動軌跡と、の2つの移動軌跡により可動部材の移動を規制している
このような規制手段により、直線移動軌跡への直線移動と、直線移動軌跡上の点を回転中心とした回転とに可動部材の移動が規制されている。この結果、平面上の意図しない点を回転中心とした不要な回転の発生を抑制することができるため、精度の良い像振れ補正を行うことができる。
また、付勢手段は、可動部材に固定される外周部と、レンズ枠に固定される内周部と、外周部と内周部との間を連結する弾性部とを有する板バネであって、弾性部は、光軸を中心とした円周上で等間隔に配置されていてもよい。
このように、外周部と内周部とを有する板バネでは、着座安定性が高く、しかも光軸を中心とした円周上において、弾性部を一枚の板バネで等間隔で且つ均等に配置させ易いといった効果を奏する。
本発明によれば、精度の良い焦点調整をすることができるレンズ駆動装置を提供することができる。
第1の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1に示されたレンズ駆動装置の断面図である。 図1に示された可動部材の底面図である。 図1に示されたレンズ駆動装置の平面図である。 第2の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構を示す斜視図である。 図5のVI―VI線に沿った断面図である。 第3の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構を示す斜視図である。 図7のVII―VII線に沿った断面図である。 第4の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構を示す斜視図である。 図9のX―X線に沿った断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明に係るレンズ駆動装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1及び図2に示されるように、手振れを補正してデジタルカメラに利用されるレンズ駆動装置1は、手振れ補正機構3及び焦点調整機構4を収容するボックス状のベース部材2と、焦点調整機構4を光軸Cと直交する平面内で移動させて手振れを補正する手振れ補正機構3と、レンズ(不図示)を有すると共に、レンズを光軸Cの方向に移動させる焦点調整機構4と、ベース部材2を閉鎖させるための蓋部材5と、レンズ駆動装置1と外部回路と間の電気的接続を確保するためのフレキシブルプリント基板6とを備えている。レンズ駆動装置1は、撮像素子であるCCD[Charge Coupled Device]イメージセンサやCMOS[Complementary Metal Oxide Semiconductor]イメージセンサ(不図示)の前方に配置されて利用される。
上述したベース部材2と、手振れ補正機構3とにより手振れ補正装置30が構成され、手振れ補正は、像の振れを補正するための像振れ補正の一態様である。
ベース部材2は、光軸Cを中心とする矩形の開口部2aを有する直方体箱状の部材である。ベース部材2の内部には、光軸Cと直交して延在する支持面2bが設けられている。支持面2bには凹部2cと穴部2gとが設けられ、穴部2gは光軸Cを中心とする円形の開口部2dと一の角部2hとの間に形成されている。
手振れ補正機構3は、可動部材10に取付けられた焦点調整機構4を光軸Cと直交する平面内で移動させて手振れを補正するためのものである。手振れ補正機構3は、枠形状を有する可動部材10を支持するためのボールをなす支持手段8と、焦点調整機構4が取付けられる可動部材10と、可動部材10を光軸Cと直交する方向に駆動させる可動部材用駆動手段11と、ベース部材2内で可動部材10の移動を規制する規制手段15と、を備えている。
光軸Cと直交する平面内で可動部材10を移動可能に支持するための支持手段8は、3つの支持部9からなる。各支持部9は、可動部材10を支持する金属製の球状体9aと、球状体9aを挟み込んで球状体9aの転がり抵抗を低減させる一対の滑り板9bとを備えている。
光軸Cと直交する方向に焦点調整機構4を移動させるための可動部材10は、支持手段8により支持された状態で、ベース部材2の内部に収容されている。可動部材10は、光軸Cを中心とする円形の開口部10aを有する直方体状の部材である。可動部材10は、ベース部材2の支持面2bと対面する底面10cを有している。
可動部材10の底面10cには、一方の滑り板9bを固定させるための凹部10dが設けられている(図3参照)。他方の滑り板9bを固定させるために、ベース部材2には、凹部10dに対応する位置に凹部2cが形成されている。凹部2cと凹部10dとの間には、球状体9aが配置される。凹部2c,10dの内径は、球状体9aの外径よりも大きく形成されている。このため、球状体9aは凹部2cの範囲内で転動できるので、可動部材10の移動範囲を規制することができる。なお、支持部9は、可動部材10が平面内で移動可能に支持されていればよい。
図2及び図3に示されるように、光軸Cと直交する方向に可動部材10を駆動するための可動部材用駆動手段11は、3つのアクチュエータ12,13,14を備えている。対角線L1上には、アクチュエータ12と後述する溝10bとが配置されている。アクチュエータ12と溝10bとは、光軸Cを挟んで対向して設けられている。このアクチュエータ12は、対角線L1に沿った方向成分を有する駆動力F1を可動部材10に印加している。
対角線L1と直交する別の対角線L2上には、アクチュエータ13,14が配置されている。アクチュエータ13,14は、光軸Cを挟んで対向して設けられている。アクチュエータ13,14は、対角線L2に沿った方向成分を有する駆動力F2を可動部材10に印加している。
アクチュエータ12,13,14は、それぞれ同様の構成を有する。ここでは、アクチュエータ12の構成を例に説明する。図1及び図2に示されるように、アクチュエータ12は、マグネット12aと、コイル12bとを備えている。マグネット12aは可動部材10の底面10cの凹部10r内に配置され、コイル12bはベース部材2の支持面2bに形成された凹部2p内に配置されている。マグネット12aは、コイル12bと対面するように配置されている。
アクチュエータ12は、一方がマグネット12a側に配置され、他方がコイル12b側に配置された一対のヨーク板12c,12dの間に配置されている。このような配置によれば、マグネット12a及びコイル12bの磁路が確保される。また、コイル12bが無通電状態であっても、マグネット12aとヨーク板12dとの間で磁気的引力が作用するため、可動部材10は定位置に維持される。
図2及び図3に示されるように、可動部材10の移動を規制するための規制手段15は、ベース部材2に固定されたピン7と、可動部材10に設けられた溝10bとにより構成されている。
ピン7は、光軸Cの方向に延びる円柱状の部材である。ピン7の基端は、ベース部材2に形成された穴部2gに挿入され固定されている。
図3に示されるように、可動部材10に形成された溝10bは、可動部材10における対角線L1に沿って延びた長溝である。溝10bは、底面10c上において、ピン7が挿入された穴部2gの位置に対応する位置に形成されている。このような位置に形成されることにより、溝10bにはピン7が挿入される。溝10bの長手方向と直交する方向の幅は、ピン7が溝10bの側面に対して摺動が可能な幅に設定されている。断面矩形状をなす溝10bは、ピン7が摺動可能な幅を画定するための、互いに対面する一対の側壁10tを有している。
可動部材10の溝10bにはピン7が挿入され、溝10bが対角線L1に沿って延びている。このため、可動部材10は、溝10bの側壁10tが延びた方向に設定される直線移動軌跡T1の方向へ案内されて直線移動することができると共に、直線移動軌跡T1上に配置されるピン7を回転中心RCとする回転移動軌跡T2に沿って回転することができる。つまり、可動部材10の位置は、1つの動径と1つの偏角とに基づく円座標系で表現されていることに相当する。この直線移動と回転との組み合わせによれば、所望の位置に光軸Cの位置を精度良く移動させることができる。
光軸Cの移動可能な範囲Sは、直線移動が可能な距離と回転が可能な角度とに基づいている。可動部材10の直線移動が可能な距離は、溝10bの長手方向の長さにより決定される。また、可動部材10の回転が可能な角度は、凹部2c又は凹部10d内での球状体9aの距離により決定される。
図1に示されるように、可動部材10に取付けられる焦点調整機構4は、レンズ(不図示)を保持するレンズ枠16と、レンズ枠16を光軸Cの方向に付勢する板バネ17,18と、レンズ枠16を光軸Cの方向に駆動するレンズ枠用駆動手段19と、板バネ17の可動部材10への固定状態を補強する固定枠21とを備えている。
単一のレンズ又は複数のレンズを有するレンズ群(不図示)を保持するためのレンズ枠16は、レンズが嵌めこまれる孔16aを有する円筒状の部材である。光軸Cは、レンズ枠16に配置されるレンズの光軸である。レンズ枠16は、光軸Cの方向で一対の板バネ17と板バネ18とより挟まれている。
レンズ枠16の一端面16bに固定された板バネ(付勢手段)17は、光軸Cを中心とする円形の開口部17aを有する矩形薄板状の部材である。導電性を有する板バネ17は、板バネ17全体の位置を保持させるための外周部17cと、レンズ枠16に固定される内周部17dと、外周部17cと内周部17dとの間を連結するアーム部(弾性部)17bとを有している。
図4に示されるように、板バネ17には、光軸Cの方向の弾性を与える4つのアーム部17bが設けられている。同じ材料からなるアーム部17bは、同一の寸法形状を有している。より詳細には、光軸Cの方向におけるアーム部17bの厚さと、光軸Cを含んで光軸Cと直交する方向におけるアーム部17bの幅と、光軸Cを中心とする円周方向の長さとは、それぞれのアーム部17bの間で同一になるように設計されている。このように構成されることにより、アーム部17bのそれぞれにおいて、均等な付勢力を発生することができる。また、アーム部17bは、光軸Cに対して直交する平面内において、光軸Cの周りに90度の位相角を持って配置されている。すなわち、一対のアーム部17bは、光軸Cを中心に点対称の関係をもって配置されている。
アーム部17bの一端は、外周部17cに連結され、他端は内周部17dに連結されている。ここで、アーム部17bの他端は、アーム部17bが発生させる付勢力をレンズ枠16に付与するための力点17sとして機能する。アーム部17bの他端を、光軸Cを中心とした円周上において90度の位相角をもって配置させることで、力点17sも同様に光軸Cを中心とした円周上において90度の位相角をもって配置されることになる。このような構成により、光軸Cを中心とした円周上において等間隔に付与される付勢力がレンズ枠16に作用することになる。
図1に示されるように、レンズ枠16の他端面16cに固定された板バネ(付勢手段)18は、光軸Cを中心とする円形の開口部18aを有する矩形薄板状の部材である。導電性を有する板バネ18は、板バネ18全体の位置を保持するための外周部18cと、レンズ枠16に固定される内周部18dと、外周部18cと内周部18dとの間を連結するアーム部(弾性部)18bとを有している。
可動部材10とレンズ枠16との間に配置された板バネ18は、外周部18cが可動部材10の底面10gに接着固定され、レンズ枠16の他端面16cに内周部18dが接着固定されている(図2参照)。板バネ18の外周部18cは、外周部18cを構成するフレーム全体が可動部材10の底面10gに接着固定されている。
板バネ18のアーム部18bの形状は、板バネ17と同一の形状になっている。アーム部18bの構成は、板バネ17のアーム部17b同様の構成を有しているため、詳細については説明を省略する。
図1及び図2に示されるように、レンズ枠16を光軸Cの方向に駆動するためのレンズ枠用駆動手段19は、4つのアクチュエータ22を備えている。それぞれのアクチュエータ22は、光軸Cと直交する平面において互いに90度の位相差をもって配置されている。4つのアクチュエータ22のそれぞれは、板バネ17,18のアーム部17b,18bの間に配置されている。それぞれ同様の構成を有するアクチュエータ22は、マグネット22aとコイル22bとを備えている。マグネット22aは可動部材10の起立片10sに固定され、コイル22bはレンズ枠16の外周面上に固定されている。
板バネ17の可動部材10への固定状態を補強するための固定枠21は、開口部21aを有する板状の部材である。この固定枠21は、可動部材10の起立片10sの頂面に固定されている。
蓋部材5は、ベース部材2の開口側の縁部2fに固定され、光軸Cを中心とする円形の開口部5aを有する板状の部材である。蓋部材5には、磁場検出素子であるホール素子27が2個配置されている。ホール素子27は、可動部材10に配置されたマグネット22aの磁界を検知する。これらのホール素子27は互いに90度間隔で配置されているので、光軸Cと直交する平面内における可動部材10の位置を検出できる。
レンズ駆動装置1と外部回路との電気的接続を確保するための回路基板であるフレキシブルプリント基板6は、ホール素子27と接続されている。
次に、手振れ補正機構3の動作について説明する。レンズ駆動装置1が組み込まれた機器(例えばカメラ)で撮影しているときに手振れが発生すると、光軸Cの位置が変化することがある。この場合、ジャイロセンサなどの手振れを検出するセンサが手振れを検知し、制御手段(不図示)は、撮像素子上における光軸Cの位置が所定の位置に維持されるように手振れ補正機構3を駆動させるための制御信号をアクチュエータ12,13,14のコイル12bに出力する。
この場合、図3に示されるように、アクチュエータ12は、制御信号を受信すると駆動力F1を発生させ、可動部材10を直線移動軌跡T1の方向に直線移動させる。アクチュエータ13,14は、制御信号を受信すると駆動力F2を発生させ、可動部材10を回転移動軌跡T2の方向に回転させる。この直線移動及び回転により、光軸Cの位置が所定の位置に移動される。このとき、可動部材10は、規制手段15により移動が規制され、直線移動による1つの自由度と、回転による1つの自由度を合計した2つの自由度を有している。このため、可動部材10は、光軸Cの位置を範囲S内の所望の位置に移動させることができる。この移動により、撮像素子(例えばCMOS)上における光軸Cの位置が所定の位置に維持され、手振れが補正される。
このような構成を有するレンズ駆動装置1では、レンズ枠16の一端面16bと他端面16cとには、全周に渡って付勢力が付与されておらず、付勢力が付与される位置は、光軸Cを中心とした円周上で等間隔に設定されている。さらに、それぞれの位置には、均等な大きさを有する付勢力が付与されている。従って、小型化されたレンズ駆動装置1にあっては、レンズ枠16の一端面16bと他端面16cとを全周に渡って付勢することが難しいので、第1の実施形態のような構成を採用すれば、レンズ枠16を光軸Cに対して傾くことなく移動させることができ、焦点調整の精度の低下を抑制することができる。
また、手振れ補正機構3が規制手段15を有しているので、可動部材10の移動が光軸Cと直交する直線移動軌跡T1に沿って移動する直線移動と、直線移動軌跡T1上の点を回転中心RCとして回転移動軌跡T2に沿って回転とに規制される。可動部材10の移動を規制することにより、支持面2b上の意図しない点を回転中心とした不要な回転の発生を抑制することができるので、精度の良い手振れ補正を行うことができる。更に、レンズ駆動装置1では、不要な回転による可動部材10の移動を補正するためのアクチュエータなどが不要であるため、レンズ駆動装置1を構成する部品点数を増やすことなく、レンズ駆動装置1の小型化に寄与する。
また、外周部17c,18cと内周部17d,18dとを有する板バネ17,18では、着座安定性が高く、しかも光軸Cを中心とした円周上において、アーム部(弾性部)17b,18bを一枚の板バネ17,18で等間隔で且つ均等に配置させ易いといった効果を奏する。
[第2の実施形態]
図5及び図6に示されるように、第2の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構40は、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1の焦点調整機構4と比べて、ガイドシャフト41,42を備える点と、付勢手段がコイルバネで構成されている点とが相違している。
焦点調整機構40は、レンズ枠16を光軸Cの方向に案内するためのガイドシャフト41,42を備えている。ガイドシャフト41,42は、光軸Cを挟んで対向する位置に設けられている。ガイドシャフト42は、レンズ枠16に設けられたガイド孔16eに摺動可能に通されている。
この焦点調整機構40は、付勢手段として2つのコイルバネ43,44を用いている。コイルバネ43,44のそれぞれは、光軸Cを挟んで対向する位置に配置されている。また、コイルバネ43の中心はガイドシャフト41の中心と重なるように配置され、コイルバネ44の中心はガイドシャフト42の中心と重なるように配置されている。
コイルバネ43,44のそれぞれは、同一のバネ定数を有している。なお、コイルバネ43,44においてバネ定数が同一であれば、コイルバネの長さや内径等の形状寸法は同一でなくてもよい。
このような構成を有する焦点調整機構40を備えるレンズ駆動装置においても、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1と同様の効果を得ることができる。また、ガイドシャフト41,42を備えることにより、光軸Cの方向にレンズ枠16が精度良く移動するので、焦点調整の精度をより高めることができる。
[第3の実施形態]
図7及び図8に示されるように、第3の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構50は、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1の焦点調整機構4と比べて、ガイドシャフト41,42を備える点と、付勢手段が2つの板バネで構成されている点とが相違している。
この焦点調整機構50は、付勢手段として2つの板バネ51,52を用いている。板バネ51,52のそれぞれは、光軸Cを挟んで対向する位置に配置されている。これらの板バネ51,52は、光軸Cに対して直交する平面においてS字形状をなす弾性部53a,53bと、弾性部53aの先端と弾性部53bの先端とを連結してレンズ枠16に当接させられる付勢部53cと、弾性部53aの基端と弾性部53bの基端とを連結して可動部材10に固定される基部53dと、を有している。そして、板バネ51,52は、中空形状をなして、中空部53eからガイドシャフト41,42の先端を突出させている。
各板バネ51,52は、ガイドシャフト41,42の中心を結ぶ基線L4を中心に対称に形成されている。そして、弾性部53a,53bを、基線L4を中心として対称に配置させることにより、付勢力が作用する力点を基線L4上に設定することができる。従って、光軸Cを中心とした円周上において等間隔(180°毎)に付与される付勢力をレンズ枠16に作用させることができる。
このような構成を有する焦点調整機構50を備えるレンズ駆動装置においても、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1と同様の効果を得ることができる。
[第4の実施形態]
図9及び図10に示されるように、第4の実施形態に係るレンズ駆動装置の焦点調整機構60は、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1の焦点調整機構4と比べて、ガイドシャフト41,42を備える点と、付勢手段がマグネットで構成されている点とが相違している。
この焦点調整機構60では、光軸Cの方向で対向して配置した2個のブロック状のマグネット61,62を一対とした付勢手段63と、付勢手段63と同じ磁力をもったマグネット61,62を一対とした付勢手段64とを用いている。付勢手段63,64のそれぞれは、光軸Cを挟んで対向する位置に配置されている。マグネット61とマグネット62との間には、光軸Cの方向に磁気吸引力が作用するように配置されている。この磁気吸引力が、レンズ枠用駆動手段19の駆動力と逆の方向へレンズ枠16を付勢する力となる。
このような構成を有する焦点調整機構60を備えるレンズ駆動装置においても、第1の実施形態に係るレンズ駆動装置1と同様の効果を得ることができる。
1…レンズ駆動装置、2…ベース部材、3…手振れ補正機構、4…焦点調整機構、5…蓋部材、6…フレキシブルプリント基板、7…ピン、8…支持手段、10…可動部材、11…可動部材用駆動手段、15…規制手段、16…レンズ枠、17,18…板バネ(付勢手段)、17b,18b…アーム部(弾性部)、17c,18c…外周部、17d,18d…内周部、19…レンズ枠用駆動手段、21…固定枠、30…手振れ補正装置(像振れ補正装置)、43,44…コイルバネ(付勢手段)、51,52…板バネ(付勢手段)、63,64…付勢手段、C…光軸、T1…直線移動軌跡、T2…回転移動軌跡、RC…回転中心。

Claims (3)

  1. ベース部材と、
    前記ベース部材に配置され、光軸に対して直交する平面内で移動する可動部材と、
    前記光軸に対して直交する方向に前記可動部材を像振れに対応して移動させる可動部材用駆動手段と、
    前記ベース部材と前記可動部材との間に設けられ、前記光軸に対して直交する方向に移動する直線移動軌跡と、前記直線移動軌跡上の点を回転中心として回転する回転移動軌跡との2つの移動軌跡により前記可動部材の移動を規制する規制手段と、
    前記可動部材に取付けられて、前記光軸の方向に移動するレンズ枠と、
    前記光軸の方向に沿った駆動力を前記レンズ枠に付与して、前記光軸の方向に前記レンズ枠を移動させるレンズ枠用駆動手段と、
    前記可動部材と前記レンズ枠との間に配置され、前記駆動力の方向と逆の方向へ前記レンズ枠を付勢し、前記レンズ枠の端部に前記光軸を中心とした円周上において等間隔で且つ均等に付勢力を付与する付勢手段を備え、
    前記規制手段は、可動部材の対角線上に配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記可動部材が、正方形状であることを特徴とする請求項1に記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記付勢手段は、前記可動部材に固定される外周部と、前記レンズ枠に固定される内周部と、前記外周部と前記内周部との間を連結する弾性部とを有する板バネであって、
    前記弾性部は、前記光軸を中心とした円周上で等間隔に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ駆動装置。
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