JP2007041151A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な作動を確保して、小型化を実現するレンズ駆動装置を提供すること。
【解決手段】レンズ駆動装置1は、固定レンズ13に対向するレンズ18を保持するレンズ保持部7cの一方側に、所定間隔で一直線上に設けられる、支持手段を構成する軸受部7b、及び腕部7dの一部であって駆動手段を構成する当接部7iを備える移動レンズ保持枠7と、固定レンズ13の光軸と平行にその長手方向が沿うように回動自在に配設され、一端部側に軸受部7bに挿入配置されて支持手段を構成する軸部5aを有し、他端部側に駆動手段となる雄ねじ部5bを有するリードスクリュー5と、リードスクリュー5の雄ねじ部5bに螺合され、螺合状態で当接部7iに当接するように配置される駆動手段を構成するナット17とを具備している。
【選択図】図1

Description

本発明は、固定レンズに対向するレンズを保持する移動レンズ保持枠を支持する機構、及び該移動レンズ保持枠を駆動する機構を備えるレンズ駆動装置に関する。
カメラ等において、レンズを保持するレンズ保持枠を駆動するレンズ駆動装置では、レンズの光軸に対して略平行に配された軸部材によってレンズ保持枠が支持される。また、レンズ保持枠は、レンズの光軸に対して略平行に配された、駆動モータの回転駆動力によって回転されるリードスクリューによって光軸方向に対して進退移動される。具体的に、リードスクリューに噛合配置されているはねじ部材の一面がレンズ保持枠に当接するレンズ駆動装置においては、リードスクリューの回転に伴ってねじ部材が軸方向に進退移動される。そして、レンズ保持枠は、ねじ部材の進退移動に伴って、進退移動される。
近年、カメラは、携帯電話に内蔵されるなど小型化が要求されている。このため、レンズ駆動装置においても小型化が要求される。前述したようにレンズ保持枠を軸部材によって支持し、該レンズ保持枠をリードスクリューを回転させて移動させる構成のレンズ駆動装置では、構成が単純であり、小型化に適した構造である。しかし、レンズ駆動装置のより一層の小型化の実現を図るとき、レンズ保持枠に対して軸部材とリードスクリューとを設ける構成、つまり、レンズ保持枠に対して2本の軸状部材を設ける構成は、小型化を妨げる要因の1つになっている。
この不具合を解消する目的で、例えば、特開平5−257048号公報(特許文献1)には、駆動軸とスリーブ軸受とで移動レンズ枠を支持し、さらに同一の駆動軸と噛み合う雌ねじ部を有する弾性部材により移動レンズ枠を駆動するレンズ鏡筒が開示されている。この特許文献1のレンズ鏡筒によれば、移動レンズ枠を支持する軸と、該移動レンズ枠を駆動させる駆動軸とを同一にすることができるので、軸状部材が1本になって小型化が可能になる。
特開平5−257048号公報
しかしながら、特許文献1のレンズ鏡筒では、駆動軸の雄ねじ部と、スリーブ軸受とが直接接触して摺動する構成になっている。ねじ部の精度は、構造が単純な棒状の軸部材の外径精度に比べて数段劣る。そのため、スリーブ軸受と駆動軸との隙間が大きく生じることによって、レンズの光軸に対して直交する方向の位置精度が低下するという不具合が生じる。また、雄ねじ部の山の先端が軸受に接するので、軸上を摺動する場合に比べて摩擦が増加することによって摩耗が発生し易くなり、寿命に悪影響を及ぼす。この不具合を改善するため、雄ねじ部の山の頂点を平らに形成してねじ山を台形形状に形成することも考えられる。しかし、小型化を目的としたレンズ駆動装置においては、駆動量を微細に制御することが望まれている。そのため、駆動軸に設けられるねじのピッチを微細に形成する必要があり、その場合、ねじ山の形状を台形形状に形成することが困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、良好な作動を確保して、小型化を実現するレンズ駆動装置を提供することを目的にしている。
本発明のレンズ駆動装置は、固定レンズに対向するレンズを保持する移動レンズ保持枠と、前記移動レンズ保持枠を前記固定レンズの光軸方向に移動可能に支持する支持手段と、前記レンズ保持枠を前記固定レンズの光軸方向に移動させる駆動手段とを少なくとも有するレンズ駆動装置であって、
前記移動レンズ保持枠に軸受部、及び当接部を所定間隔で一直線上に設ける一方、この移動レンズ保持枠の軸受部に挿入され、前記固定レンズの光軸と平行にその長手方向が沿うように回動自在に配される軸状部材の一方側に軸部を設け、他方側に雄ねじ部を設ける構成において、
前記支持手段を前記移動レンズ保持枠に設けられた軸受部と、前記軸状部材の軸部とで構成する一方、前記駆動手段を前記移動レンズ保持枠に設けられた当接部と、前記軸状部材にもうけた雄ねじ部と、該雄ねじ部に螺合され前記当接部に当接するように配置される移動部材とで構成している。
この構成によれば、移動レンズ保持枠に設けられた軸受部に、軸状部材の軸部を挿入配置させることによって移動レンズ保持枠は軸状部材に支持される。一方、この支持状態で軸状部材を回転させる。すると、軸状部材の回転によって該軸状部材の雄ねじ部に螺合している移動部材が移動を開始する。このとき、移動部材がレンズ保持枠に設けられた当接部に当接しているので、移動部材の移動に伴って移動レンズ保持枠が軸部に沿って移動される。
本発明によれば、良好な作動を確保して、小型化を実現するレンズ駆動装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1乃至図5は本発明の第1実施形態にかかり、図1はレンズ駆動装置の構成を説明する斜視図、図2はレンズ駆動装置の構成、及び構成部材を説明する分解斜視図、図3はレンズ駆動装置の構成を説明する側面図、図4は固定レンズと撮像素子との関係を説明する図、図5は基板と撮像素子との関係を説明する図である。
図1乃至図3に示すようにレンズ駆動装置1は、筐体を形成する固定枠2と、蓋体3とを備えている。固定枠2の外部側所定位置には基板4が配設される。固定枠2は底板部2aと側壁部2bとを備え、例えばポリカーボネート等の合成樹脂で形成されている。蓋体3は上板部3aと側壁部3bとを備え、例えばポリカーボネート等の合成樹脂で形成されている。蓋体3は固定枠2を構成する側壁部2bの図中上面部に配置され、一体的に固定される。側壁部2bの厚み寸法Tと側壁部3bの厚み寸法tとは略同寸法に設定されている。
底板部2aの内面側所定位置には軸受部11と、固定レンズ枠12とが固設されている。軸受部11には貫通孔11aが設けられている。固定レンズ枠12には例えば固定レンズ13が接着によって一体的に固定されている。側壁部2bの内面側所定位置には固定レンズ枠12の配置位置を考量して溝部14が形成されている。溝部14の幅寸法、及び深さ寸法は後述する移動レンズ保持枠(以下、レンズ保持枠と略記する)7に設けられるレンズ保持枠回転防止凸部(以下、回転防止凸部と略記する)7aの寸法を考慮して、該回転防止用凸部7aが摺動自在となるように形成される。上板部3aの所定位置には軸受孔3cが形成されている。
軸受部11の貫通孔11aには軸状部材であるリードスクリュー5の一端部が回動自在に配設される。リードスクリュー5の他端部は軸受孔3cに回動自在に配設される。この配設状態のとき、リードスクリュー5の長手軸と固定レンズ13の光軸とは平行な位置関係になる。リードスクリュー5はステンレス鋼の一種である例えばSUS303製であって、該リードスクリュー5の一端部側には支持手段を構成する軸部5aが設けられ、他端部側には駆動手段を構成する雄ねじ部5bが設けられている。つまり、リードスクリュー5には軸部5aと雄ねじ部5bとが一体に設けられている。軸部5aは摺動面であって、精度維持と、移動に伴う摩耗、摩擦の低減を図る目的で、面粗度が0.8S以下の平滑面となるように研磨されている。本実施形態においては、例えば、面粗度0.2Sで研磨加工されている。一方、雄ねじ部5bのピッチは、例えば0.2mmで加工されている。
リードスクリュー5の雄ねじ部5bより端面側の所定位置には例えば合成樹脂製のギア15が例えば接着によって一体的に固設されている。ギア15には例えばステッピングモータ(以下、モータと略記する)6のモータ軸6aに一体的に固定されたギア16が噛合する。したがって、モータ6を駆動状態にしてモータ軸6aを回転させたとき、このモータ軸6aの回転は、ギア16、15を介してリードスクリュー5に伝達される。このことによって、リードスクリュー5はモータ軸6aの回転方向とは逆方向に回転状態になる。なお、モータ6は、図示しない板金部材を介して固定枠2の所定位置に所定状態で一体的に固定されている。
リードスクリュー5の雄ねじ部5bには駆動手段であって移動部材である真鍮製等、金属製のナット17が螺合される。ナット17の図中上面である一面側には一対のすり割り溝17aが一直線上に形成されている。一方、リードスクリュー5の軸部5aはレンズ保持枠7に設けられている支持手段である軸受部7bに摺動自在に挿入配置されている。軸受部7bの長さ寸法は摺動性を考慮して細長に形成されている。また、軸受部7bの内孔7fの直径寸法は、軸部5aの直径寸法よりも5μm乃至15μm大きく設定されている。このことによって、軸部5aはレンズ保持枠7の軸受部7bの内孔7f内を、軸方向に対してがたつくことなくスムーズに摺動する。
また、レンズ保持枠7には前記回転防止用凸部7aが設けられている。回転防止用凸部7aは溝部14内に配置される。このことによって、リードスクリュー5が回転状態にされたとき、レンズ保持枠7の軸方向の移動を妨げることなく、該レンズ保持枠7が該リードスクリュー5を中心に回転状態になることを防止している。溝部14の幅寸法は、回転防止用凸部7aの幅寸法に対して僅か10μm乃至20μmだけ大きく設定してある。このことによって、レンズ保持枠7の溝部14内におけるスムーズな移動が阻害されることが防止される。
レンズ保持枠7は例えばポリカーボネート樹脂製であり、前記回転防止用凸部7a、及び前記軸受部7bに加えて、レンズ保持部7c、腕部7d、フラグ7eが一体的に設けられている。なお、レンズ保持枠7は、ポリカーボネート樹脂製に限定されものではなく、例えばポリフェニリンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の摺動性の良好な樹脂部材や、摺動性を考量した金属部材で形成するようにしてもよい。
レンズ保持部7cは環状に構成され、内面には単数又は複数のレンズ18が例えば接着によって一体的に固定される。回転防止用凸部7aを溝部14内に配置させる一方、軸受部7bの内孔7fにリードスクリュー5の軸部5aを挿通させた状態において、レンズ保持枠7は光軸方向に対して移動可能である。つまり、レンズ保持部7cに固設されているレンズ18は、固定レンズ13の光軸方向に対して進退自在に配置される。
腕部7dは鉛直部7gと水平部7hとを備えて略L字形状に構成されている。鉛直部7gはレンズ保持部7cの底部面から図中の下方に向かって、言い換えれば光軸に対して略平行に突出して設けられている。鉛直部7gの軸方向の長さ寸法は雄ねじ部5bと軸部5aとの形成位置を考慮して所定間隔に設定されている。
これに対して、水平部7hは、リードスクリュー5に直交するように鉛直部7gから所定量、突出して設けられている。水平部7hの端部側はナット17の一面側との当接部7iとして構成される。当接部7iには雄ねじ部5bの外径より大径に形成した略半円形状の逃がし部7kが設けられている。また、当接部7iの当接面側にはナット17のすり割り溝17a内に係入配置される一対の凸部7mが一直線上に設けられている。そして、当接部7iに設けられている凸部7mをナット17のすり割り溝17aに配設した状態おいて、当接部7iの当接面とナット17の一面とが当接状態になる。
図1に示すように軸受部7bに設けられる内孔7fの軸と、当接部7iに設けられている逃がし部7kの中心とは同軸上に配置される。そして、リードスクリュー5の軸部5aを軸受部7bの内孔7f内に挿通配置された状態において、当接部7iの凸部7mを雄ねじ部5bに螺合されたナット17のすり割り溝17a内に配置させた状態にする。この状態において、リードスクリュー5が回転状態になると、ナット17が凸部7mによって回転が規制されているので、回転されることなく、該リードスクリュー5の回転に伴って軸方向へ移動する。
フラグ7eはレンズ保持枠7を構成するレンズ保持部7cの外周面所定位置より外側に所定量、突出して設けられた凸部である。フラグ7eは後述するセンサ8の切り欠き部に配置されるように所定形状に形成されている。
蓋体3を構成する上板部3aの内部空間側の所定位置にはレンズ保持枠7の上限位置を検出するセンサ8が設けられている。センサ8は例えばフォトインタラプタであって、発光素子8aと、ピンホール素子8bと受光素子8cとで構成されている。フラグ7eが図3に示すように配置されたとき、発光素子8aから受光素子8cに向かって出射される光線が遮られて上限位置が検出される。なお、受光素子8cでは発光素子8aから出射されている光線がフラグ7eによって遮られたとき、図示しない制御部に向かって検出信号を出力する。この検出信号を受けた制御部においては、モータ6にモータ軸6aの回転方向を逆転させる制御信号を出力する。このことによって、レンズ保持枠7に設けられているレンズ18が固定レンズ13方向に向かって移動していく。このときのレンズ保持枠7の移動距離は、パルス数をカウントすることによって制御部によって制御される。つまり、レンズ保持枠7の下限位置はパルス数を基に制御部によって制御される。このことによって、ナット17が雄ねじ部5bの上端、及び下端において脱落することが防止される。
図3に示すように蓋体3とレンズ保持枠7との間であって、リードスクリュー5の軸部5aの端部側には所定の付勢力を有する例えばコイルバネ19が挿入配置されている。このことによって、コイルバネ19の付勢力がレンズ保持枠7の軸受部7b近傍に働いて、当接部7iをナット17方向に押圧する。すると、当接部7iの当接面とナット17の一面との当接状態がより強固になる。このことによって、ナット17に設けられている雌ねじ部がリードスクリュー5の雄ねじ部5bに密着して略一体的な状態になって、がたつきが防止される。
図2、図4、及び図5に示すように基板4は固定枠2を構成する底板部2aの外側に配置される。基板4の所定位置には所定の大きさで所定形状、例えば角形貫通孔4aが設けられている。基板4の一面側には角形貫通孔4aを塞ぐようにカバーガラス4bが一体的に固定されている。基板4の他面側には図示しない導電パターンが設けられており、該導電パターンと、CCD等の撮像素子40に設けられている電極部(不図示)とが例えばフリップチップ接続によって電気的に接合固定されている。この接合固定状態において、撮像素子40の受光面41の中心と固定レンズ13の光軸とが一致した状態になっている。
なお、フリップチップ接続された電極部の周囲には封止樹脂による封止部(不図示)が設けられている。このことによって、撮像素子40の受光面41とカバーガラス4bとの間に形成される空間内に微細な塵埃が侵入することを防止している。
また、底板部2aの所定位置には前記固定レンズ13、及び撮像素子40に対応する貫通孔2cが形成されている。貫通孔2cは受光面41のサイズを考慮した小径な孔部2dと、カバーガラス4bが配置される大径な逃がし孔2eとを有する例えば段付き形状で構成されている。
さらに、固定枠2と蓋体3とを一体に構成することによって所定の内部空間を有する筐体が構成されるが、図中においてはレンズ駆動装置1の構成を説明するため固定枠2、及び蓋体3の一部だけを記載している。したがって、実際のレンズ駆動装置1において、リードスクリュー5やレンズ保持枠7等は固定枠2、及び蓋体3によって完全に覆われた状態になる。
又、リードスクリュー5において、雄ねじ部5bのピッチは0.2mmに限定されるものではなく、適宜、使用目的に応じて所定の値に設定される。軸部5aの面粗度は小さければ小さい程、摩擦が小さくなり摺動性において良好となるので、面粗度0.8S以下とすることが好ましいが、面粗度を上げることによって価格が高価になる。そのため、高速度による動作、或いは高寿命が要求されない場合には、価格の低減を図る目的で面粗度を粗めに設定するようにしても良い。
上述のように構成したレンズ駆動装置1の作用を説明する。
レンズ駆動装置1に電源が投入されている状態において、制御部(不図示)にレンズ保持枠7を移動させるべく指示信号が入力されると、該制御部からモータ6に制御信号が出力される。すると、モータ6のモータ軸6aが回転状態になって、モータ軸6aの回転がギア16、15を介してリードスクリュー5に伝達されて、該リードスクリュー5が回転状態になる。
リードスクリュー5が回転を開始すると、該リードスクリュー5に設けられている雄ねじ部5bの回転に伴ってナット17が蓋体3の方向に向かって移動する。このとき、レンズ保持枠7を構成する腕部7dの当接部7iがナット17と略一体な当接状態になっているので、ナット17との移動に伴ってレンズ保持枠7の軸受部7bが軸部5aを摺動して蓋体3側に向かって移動していく。
そして、レンズ保持枠7に設けられているフラグ7eがセンサ8の発光素子8aから受光素子8cに向かって出射されている光線を遮る。すると、受光素子8cから制御部に向かって検出信号を出力される。検出信号を受けた制御部では、モータ6の回転方向を逆転させる制御信号を出力するとともに、その後の移動距離を指定する制御信号を出力する。このことによって、モータ6のモータ軸6aの回転が逆転されて、レンズ保持枠7に設けられているレンズ18が固定レンズ13方向に向かって所定量だけ移動される。つまり、フラグ7eが発光素子8aから受光素子8cに向かう光線を遮った地点を基準位置にして、モータ6のモータ軸6aが所定のパルス数だけ逆回転されて、レンズ保持枠7が基準位置から所定距離だけ移動されて標準位置に配置される。
この状態において、被写体からの光は、レンズ18、13を通過して、撮像素子40の受光面41上に結像する。ここで、図示しないCPUによって撮像素子40上に結像された像の焦点のずれが検出された場合には、焦点が正確に合うようにレンズ保持枠7の位置を微調整するための制御信号が制御部からモータ6に出力される。
このように、本実施形態によれば1本のリードスクリュー5に軸部5aと雄ねじ部5bとを一体に設けるとともに、レンズ保持枠7に軸部5aが挿通される軸受部7bと雄ねじ部5b近傍に所定状態で配置される当接部7iとを設けている。そして、軸受部7bに軸部5aを挿通配置させてレンズ保持枠7の支持を行う一方、雄ねじ部5bにナット17を螺合配置させて該ナット17を当接部7iに当接されて駆動を行う構成にしている。したがって、軸部5aと雄ねじ部5bとを有するリードスクリュー5の他に支持するため、及び駆動するための軸状部材を不要にしてレンズ駆動装置を小型にすることができる。また、レンズ保持枠7の軸受部7b内に軸部5aを挿入配置させることによって、良好な摺動性能を得ることができる。
また、コイルバネ19を蓋体3とレンズ保持枠7との間に配置させ、コイルバネ19の付勢力によって当接部7iとナット17とを略一体的な状態にしている。このとき、ナット17に設けられている雌ねじ部とリードスクリュー5の雄ねじ部5bとが付勢力によって密着されて、進退移動時、ねじのがたつきによる不具合を防止することができる。
なお、本実施形態においては、リードスクリュー5をSUS303製としているが、その他のステンレス鋼でリードスクリュー5を構成するようにしても良い。リードスクリュー5をステンレス鋼で構成することによって、錆びることなく、長期にわたって安定した性能が維持される。また、ステンレス鋼の代わりに、加工性の良好な例えば機械構造用炭素鋼を用いてリードスクリュー5を構成するようにしても良い。機械構造用炭素鋼でリードスクリュー5を構成することによって、雄ねじ部5bのピッチを高精度に加工することが容易になる。さらに、リードスクリュー5を金属製ではなく、合成樹脂製としても良い。リードスクリュー5を合成樹脂製とすることによって低価格化を実現することができる。また、ギア15などを含めた一体成形も容易になって、部品点数の削減を実現することができる。
図6乃至図11は本発明の第2実施形態に係り、図6はレンズ駆動装置の他の構成を説明する斜視図、図7は図6のA−A線断面図を含む、レンズ駆動装置の構成を説明する平面図、図8は図6のB−B線断面図を含む、リードスクリューのフレームへの組み付けを説明する図、図9はナットと片寄せバネとの関係を説明する正面図、図10はナットと片寄せバネとの関係を説明する側面図、図11はナットと片寄せバネとの関係を説明する上面図である。
本実施形態のレンズ駆動装置1Aは、筐体を形成する前フレーム51と、後フレーム52とを備えている。前フレーム51、及び後フレーム52はポリカーボネート等の合成樹脂、又は例えばポリフェニリンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の摺動性の良好な樹脂部材や、摺動性を考慮した金属部材で形成される。
本実施形態のレンズ駆動装置1Aにおいては、後フレーム52の内部空間側所定位置に結像レンズ群を構成するレンズ61を固設した固定レンズ枠60が例えば固定ねじ或いは接着によって一体的に固定される。後フレーム52の外部側には例えば基板固定用ネジ9aによって基板4Aが固設されている。基板4Aの一面側には撮像素子53が例えばフリップチップによって実装されている。撮像素子53の受光面の中心とレンズ61の光軸とが一致するように、該撮像素子53は基板4A上に実装されている。基板4Aの他面側には塵埃が侵入することを防止するカバーガラス54を設けられる。なお、後フレーム52の所定位置には固定レンズ枠60が配設される枠固定部孔52aが設けられ、基板4Aの所定位置には入射光が通過する所定形状の開口部42が設けられている。
筐体内部には前フレーム51と後フレーム52とによって挟持されるように一対のリードスクリュー5Aが回動自在に並設される。また、前フレーム51、及び後フレーム52の所定の位置には、それぞれのリードスクリュー5Aを回転させる駆動力を発生するモータ6Aが板金部材55を介して所定状態で固設されている。板金部材55はねじ9bによってフレーム51、52に固設される。
リードスクリュー5Aには軸部5cと雄ねじ部5dとが一体に設けられている。一対のリードスクリュー5Aによって、後述する第1移動レンズ保持枠70、及び第2移動レンズ保持枠80は光軸方向に対して摺動自在に支持される。レンズ61の光軸上であって、第1移動レンズ保持枠70の第1レンズ保持部71には例えば対物レンズ群を構成するレンズ72が固設されている。また、レンズ61の光軸上であって、第2移動レンズ保持枠80の第2レンズ保持部81には例えばズームレンズ群を構成するレンズ82が固設されている。なお、本実施形態のリードスクリュー5Aも例えばSUS303製であり、軸部5cは面租度0.8S以下で研磨加工され、雄ねじ部5dは例えばピッチ0.2mmでねじ山が加工されている。
リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dより端面側の所定位置には例えば合成樹脂製のギア91が接着、或いは圧入によって一体的に固設される。このギア91にはモータ6Aのモータ軸6bに一体的に固定されたギア6cが噛合される。したがって、モータ6Aを駆動状態にしてモータ軸6bを回転させることにより、モータ軸6bの回転は、ギア6c、91を介してリードスクリュー5Aに伝達される。つまり、モータ6Aのモータ軸6bを回転させたとき、リードスクリュー5Aはモータ軸6bの回転方向と逆方向に回転する。
また、リードスクリュー5Aの雄ねじ部5d側の端部には雄ねじ部軸部材92が設けられている。一方、リードスクリュー5Aの軸部5c側の端部には軸部軸部材93が設けられる。さらに、リードスクリュー5Aの軸部5c上の中途部所定位置には第1移動レンズ保持枠70、或いは第2移動レンズ保持枠80の移動範囲を規制する例えばOリングで構成されたストッパ部材94が設けられる。
第1移動レンズ保持枠70の第1レンズ保持部71の内部には、例えば対物レンズ群を構成する単数、又は複数のレンズ72が設置され、該レンズ72は第1レンズ押さえ73によって該第1レンズ保持部71の所定位置に所定状態で一体的に固設されている、第1移動レンズ保持枠70を構成する第1レンズ保持部71の光軸を挟んで一方側には軸受部となる透孔74aを備える第1支持用凸部74、及び当接部75cを備える第1腕部75が突出して設けられている。他方側には係入部であって例えば溝状に形成された第1レンズ保持枠回転防止係入溝(以下、第1係入溝と略記する)76aを備える第1回転防止用凸部76が設けられてる。第1係入溝76a内に他方のリードスクリュー5Aを配置させることによって、一方のリードスクリュー5Aが回転状態にされたとき、第1移動レンズ保持枠70の移動を妨げることなく、該第1移動レンズ保持枠70が一方のリードスクリュー5Aを中心にして回転状態になることを防止する。
第1腕部75は鉛直部75aと水平部75bとを備えて略L字形状に構成されている。鉛直部75aは第1レンズ保持部71の側面部から図中の後フレーム52に向かって、言い換えれば光軸に対して略平行に突出して設けられている。鉛直部75aの軸方向の長さ寸法は軸部5cと雄ねじ部5dとの形成位置を考慮して所定間隔となるように設定されている。
これに対して、水平部75bは、リードスクリュー5Aに当接部75cが直交するように鉛直部75aから所定量、突出して設けられている。水平部75bの端部は、後述する移動部材であるナット17Aの一面側と当接する当接部75cとして構成されている。本実施形態において当接部75cには、リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dと螺合する雌ねじが設けられている。また、本実施形態においては当接部75cの当接面側にすり割り溝75dが設けられている。すり割り溝75dには、リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dに螺合されるナット17Aの一面側に設けられている一対の凸部17bが配置されるようになっている。
第1支持用凸部74に設けられた透孔74aの軸と、当接部75cに設けられた雌ねじの中心軸とは同軸上に設定されている。したがって、第1移動レンズ保持枠70を構成する透孔74aに一方のリードスクリュー5Aの軸部5cを挿入配置させ、この第1移動レンズ保持枠70を構成する当接部75cに該リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dを螺合する。そして、第1移動レンズ保持枠70を構成する第1係入溝76aに他方のリードスクリュー5Aの軸部5cが挿入配置する。このことによって、第1移動レンズ保持枠70が筐体内に摺動自在に配置される。
この配置状態において、一方のリードスクリュー5Aの雄ねじ部5dに螺合されているナット17Aの凸部17bを、当接部75cに設けられているすり割り溝75dに係入配置させた後、例えば接着などで一体的に固定している。このことによって、当接部75cとナット17とが一体的に構成される。この構成において、一方のリードスクリュー5がモータ6Aの駆動力によって回転されると、ナット17Aは回転されることなく、該リードスクリュー5の回転に伴って軸方向を移動して、第1移動レンズ保持枠70を移動させる。
第1支持用凸部74の所定部位である先端平面部には第1レンズ保持枠用位置決め検出突起(第1検出突起)78が設けられている。これに対して前フレーム51の筐体内面側の所定位置には第1検出突起78を検出する第1センサ8Aが設けられている。第1センサ8Aによって第1移動レンズ保持枠70の初期位置を検出し、その後、制御部の制御の元、後フレーム52に固設されたモータ6Aの駆動力によって第1移動レンズ保持枠70を所定の位置に移動させる。
なお、図9乃至図11に示すように第1移動レンズ保持枠70がナット17Aの軸方向への移動に伴って忠実に移動されるように、ナット17Aには該ナット17Aのガタ付きを除去する目的の片寄せバネ96が例えば圧入固定固定ピン9cを介して該ナット17Aに一体的に取り付けられている。このことによって、ナット17Aの雌ねじがリードスクリュー5Aの雄ねじ部に密着配置されてガタ付きが除去される。
第2移動レンズ保持枠80の第2レンズ保持部81の内部には、例えばズームレンズ群を構成する単数、又は複数のレンズ82が設置され、該レンズ82は第2レンズ押さえ83によって該第2移動レンズ保持枠80に所定位置に所定状態で一体的に固定されている。第2移動レンズ保持枠80を構成する第2レンズ保持部81の光軸を挟んで一方側には軸受部となる透孔84aを備える第2支持用凸部84、及び当接部85cを備える第2腕部85が突出して設けられている。他方側には第2レンズ保持枠回転防止係入溝(以下、第2係入溝と略記する)86aを備える第2回転防止用凸部86が設けられてる。第2移動レンズ保持枠80に設けられる第2支持用凸部84、及び第2腕部85と第2回転防止用凸部86との位置関係と、前記第1移動レンズ保持枠70に設けられる第1支持用凸部74、及び第2腕部75と第1回転防止用凸部76との位置関係とは略180度位置ずれして構成されている。したがって、係入溝86a内には一方のリードスクリュー5Aが挿通配置させる。そのため、他方のリードスクリュー5Aが回転状態にされたとき、第2移動レンズ保持枠80の移動を妨げることなく、該第2移動レンズ保持枠80が他方のリードスクリュー5Aを中心にして回転状態になることが防止される。
第2腕部85は鉛直部85aと水平部85bとを備えて略L字形状に構成されている。鉛直部85aは第2レンズ保持部81の側面部から図中の前フレーム51に向かって、言い換えれば光軸に対して略平行に突出して設けられている。鉛直部85aの軸方向の長さ寸法は軸部5cと雄ねじ部5dとの形成位置を考慮して所定間隔となるように設定されている。
これに対して、水平部85bは、リードスクリュー5Aに直交するように鉛直部85aから所定量、突出して設けられている。水平部85bの端部は後述する移動部材であるナット17Aの一面側と当接する当接部85cとして構成されている。本実施形態において当接部85cには、リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dと螺合する雌ねじが設けられている。また、本実施形態においても当接部85cの当接面側にすり割り溝85dが設けられている。すり割り溝85dには、リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dに螺合されるナット17Aの一面側に設けられている一対の凸部17bが配置され、接着によって一体的に固定されてる。
第2支持用凸部84に設けられた透孔84aの軸と、当接部85cに設けられた雌ねじの中心軸とは同軸上に設定されている。したがって、第2移動レンズ保持枠80を構成する透孔84aに他方のリードスクリュー5Aの軸部5cが挿入配置させ、この第2移動レンズ保持枠80を構成する当接部85cに該リードスクリュー5Aの雄ねじ部5dを螺合する。そして、第2移動レンズ保持枠80を構成する係入溝86aに一方のリードスクリュー5Aの軸部5cが挿入配置する。このことによって、第2移動レンズ保持枠80が筐体内に従動自在に配置される。
この構成において、他方のリードスクリュー5がモータ6Aの駆動力によって回転されると、ナット17Aは回転されることなく、該リードスクリュー5の回転に伴って軸方向に移動して、第2移動レンズ保持枠80を移動させる。
第2支持用凸部84の所定部位である先端平面部には第2レンズ保持枠用位置決め検出突起(第2検出突起)88が設けられている。これに対して後フレーム52の筐体内面側の所定位置には第2検出突起88を検出する第2センサ8Bが設けられている。第2センサ8Bによって第2移動レンズ保持枠80の初期位置を検出し、その後、制御部の制御の元、前フレーム51に固設されたモータ6Aの駆動力によって第2移動レンズ保持枠80を所定の位置に移動させる。
なお、第2レンズ保持部81の前フレーム側端面には衝突破壊防止突起81aが設けられている。衝突破壊防止突起81aは第1レンズ保持部71に設けられた第1レンズ押さえ73に当接して、第1移動レンズ保持枠70と第2移動レンズ保持枠80とが衝突したときレンズ72、82が破壊されることを防止する。また、前述と同様に第2移動レンズ保持枠80がナット17Aの軸方向への移動に伴って忠実に移動されるように、このナット17Aにも片寄せバネ96が圧入固定ピン9cによって一体的に取り付けられている。また、センサ8A、8Bは、例えば前記センサ8と同様なフォトインタラプタであって、発光素子と、ピンホール素子と、受光素子とで構成されている。
さらに、一対のリードスクリュー5Aの所定の位置にはストッパ部材94の他にダンパ95が配設される。ストッパ部材94、及びダンパ95は上記モータ6Aが暴走して制御部による制御が万一不能になってしまった場合、規制位置を越えて移動することを防止する。このように、ストッパ部材94、ダンパ95を設けることによって、レンズ保持枠70、80が規制位置を越えて移動してレンズ保持枠同士が衝突してレンズ61、72、82等が破壊されることを防止している。
図7、及び図8に示すように前フレーム51の所定位置には軸部受け部56fと雄ねじ部受け部57fとが設けられている。これに対して、後フレーム52の所定値には雄ねじ部受け部57bと軸部受け部56bとが設けられている。軸部受け部56f、56bにはリードスクリュー5Aの軸部5c側の端部に設けられた軸部軸部材93が配設される。雄ねじ部受け部56f、56bにはリードスクリュー5Aの雄ねじ部5d側の端部に設けられた雄ねじ部軸部材92が配設される。
具体的には、一対のリードスクリュー5Aのうち、一方のリードスクリュー5Aを構成する軸部5c側の軸部軸部材93が軸部受け部57fに回動自在に配設され、雄ねじ部5d側の雄ねじ部軸部材92が雄ねじ部受け部56bに回動自在に配設される。また、他方のリードスクリュー5Aを構成する軸部5c側の軸部軸部材93が軸部受け部57bに回動自在に配設され、雄ねじ部5d側の雄ねじ部軸部材92が雄ねじ部受け部56fに回動自在に配設される。このことによって、一対のリードスクリュー5Aが、互いに逆方向を向いて配置される。
また、一方のリードスクリュー5Aを構成する雄ねじ部5dの端部が配設される雄ねじ部受け部56bは、後フレーム52に対して嵌合ガタが生じない公差で形成されている。これに対して、リードスクリュー5Aの軸部5cが配設される軸部受け部57fは、前フレーム51に対して所定のガタを有するように構成されている。そして、組み付けの際、位置調整後、例えば接着によって前フレーム51に一体的に固定される構成になっている。なお、図示しない他方のリードスクリュー5Aの端部が配設される雄ねじ部受け部56fと前フレーム51との関係、及び軸部受け部57bと後フレーム52との関係も同様に構成され、軸部受け部57bを位置調整した後、接着によって後フレーム52に一体的に固定される。
具体的には、一方のリードスクリュー5Aと他方のリードスクリュー5Aとを組み付ける際、まず、後フレーム52、及び前フレーム51の雄ねじ部受け部56b、56fにリードスクリュー5Aに設けられている雄ねじ部軸部材92を配置させる。このことによって、リードスクリュー5Aは先端ブレを防いで位置規制される。その後、軸部受け部57f、57bにおける軸部軸部材93の配設位置を微調整する。その後、接着剤で軸部軸部材93を軸部受け部57f、57bにそれぞれ固定する。このことによって、一対のリードスクリュー5Aが回動自在に、前フレーム51、及び後フレーム52に挟持されるように配設される。このとき、一対のリードスクリュー5Aはそれぞれレンズ61の光軸と平行にその長手方向が沿って配設されている。なお、それぞれのリードスクリュー5Aの軸部5cの先端には先端付勢バネ97が当接される。このことによって、リードスクリュー5Aは先端付製バネ97の付勢力によってスラスト方向に規制される。なお、先端付勢バネ97は止めねじ9dによって前フレーム51、及び後フレーム52に固定される。
そして、それぞれのリードスクリュー5Aに第1移動レンズ保持枠70、第2移動レンズ保持枠80が所定状態に配置される。つまり、一方のリードスクリュー5Aには前フレーム51側から順に第1移動レンズ保持枠70の第1支持用凸部74、第2移動レンズ保持枠80の第2回転防止用凸部86、及び第1移動レンズ保持枠70の第1腕部75が配置され、他方のリードスクリュー5Aには後フレーム52側から順に第2移動レンズ保持枠80の第2支持用凸部84、第1移動レンズ保持枠70の第1回転防止用凸部76、及び第2移動レンズ保持枠80の第2腕部85が配置される。このとき、第1移動レンズ保持枠70の第1支持用凸部74、及び第2移動レンズ保持枠80の第2回転防止用凸部86は一方のリードスクリュー5Aの軸部5cに配置され、第1移動レンズ保持枠70を構成する第1腕部75の当接部75cは一方のリードスクリュー5Aの雄ねじ部5dに螺合配置されている。また、第2移動レンズ保持枠80の第2支持用凸部84、及び第1移動レンズ保持枠70の第1回転防止用凸部76は、他方のリードスクリュー5Aの軸部5cに配置され、第2移動レンズ保持枠80を構成する第2腕部85は他方のリードスクリュー5Aの雄ねじ部5dに螺合配置されている。
なお、第1移動レンズ保持枠70に設けられる第1支持用凸部74、第1腕部75及び第1回転防止用凸部76と、第2移動レンズ保持枠80に設けられる第2支持用凸部84、第2腕部85、及び第2回転防止用凸部86の形状は、第1移動レンズ保持枠70、及び第2移動レンズ保持枠80が光軸方向に移動した際に、互いに干渉することを防止するため、例えば屈曲部を備えた屈曲形状等で構成されている。
さらに、第1センサ8A、及び第2センサ8Bに加えて、図示は省略するがリニアセンサーを設けて第1移動レンズ保持枠70、及び第2移動レンズ保持枠80の位置検出を行うようにしてもよい。このことによって、より高精度の位置制御を実現することができるとともに、リニアセンサーによって第1移動レンズ保持枠70と第2移動レンズ保持枠80との位置検出をそれぞれ行うことによって、動作途中で制御異常があった場合に異常検出を容易に行える。
上述のように構成したレンズ駆動装置1Aの作用を説明する。
レンズ駆動装置1に電源が投入されている状態において、制御部(不図示)に第1移動レンズ保持枠70を移動させるべく指示信号が入力されると、該制御部から後フレーム52に配設されたモータ6Aに制御信号が出力される。すると、モータ6Aのモータ軸6aが回転状態になって、モータ軸6aの回転がギア6c、91を介して一方のリードスクリュー5に伝達されて、該リードスクリュー5が回転状態になる。
一方のリードスクリュー5が回転されると、当接部75cに一体に接着固定されたナット17Aが軸方向に移動する。すると、このナット17Aの移動に伴って第1腕部75を介して第1移動レンズ保持枠70が光軸に沿って前フレーム51側に移動される。そして、第1検出突起78がセンサ8Aを横切って発光素子から受光素子に向かって出射されている光線を遮る。すると、受光素子から制御部に向かって検出信号が出力される。検出信号を受けた制御部では、モータ6Aの回転方向を逆転させるとともに、その後の移動距離を指示する制御信号を出力する。このことによって、モータ6Aのモータ軸6aの回転が逆転されて、第1移動レンズ保持枠70に設けられているレンズ72がレンズ61に向かって所定量だけ移動されて合焦される。
なお、モータ6Aの誤動作により規制位置を逸脱して第1移動レンズ保持枠70が移動しようとした場合、一方のリードスクリュー5Aに設けられている第1ストッパ部材94、及びダンパ95によって前フレーム51に衝突してレンズ等が破壊されることが防止され、
第1レンズ押さえ73が衝突破壊防止突起81aに当接することによって、第1移動レンズ保持枠70と第2移動レンズ保持枠80とが衝突したときレンズ72、82が破壊されることを防止される。
一方、制御部に第2移動レンズ保持枠80を移動させるべく指示信号が入力されると、該制御部から前フレーム51に配設されたモータ6Aに制御信号が出力される。すると、モータ6Aのモータ軸6aが回転状態になって、モータ軸6aの回転がギア6c、91を介して他方のリードスクリュー5に伝達されて、該リードスクリュー5が回転状態になる。
他方のリードスクリュー5が回転されると、当接部85cに一体に接着固定されたナット17Aが軸方向に移動する。すると、このナット17Aの移動に伴って第1腕部85を介して第2移動レンズ保持枠80が光軸に沿って後フレーム52側に移動される。そして、第2検出突起88がセンサ8Bを横切って発光素子から受光素子に向かって出射されている光線を遮る。すると、受光素子から制御部に向かって検出信号を出力される。検出信号を受けた制御部では、モータ6Aの回転方向を逆転させるとともに、その後の移動距離を指示する制御信号を出力する。このことによって、モータ6Aのモータ軸6aの回転が逆転されて、第2移動レンズ保持枠80に設けられているレンズ82がレンズ61から離れる方向に向かって所定量だけ移動されてズーム比率が変更される。
なお、モータ6Aの誤動作により規制位置を逸脱して第1移動レンズ保持枠70が移動しようとした場合、他方のリードスクリュー5Aに設けられている第1ストッパ部材94、及びダンパ95によって後フレーム52に衝突してレンズ等が破壊されることが防止され、衝突破壊防止突起81aが第1レンズ押さえ73に当接することによって、第1移動レンズ保持枠70と第2移動レンズ保持枠80とが衝突したときレンズ72、82が破壊されることを防止される。
このように、筐体内に軸部と雄ねじ部とを備えるリードスクリューを一対、光軸に対して平行に設け、該リードスクリューに対して第1移動レンズ保持枠、及び第2移動レンズ保持枠を支持、及び駆動を可能に配置させる。このことによって、1つの移動レンズ保持枠に対し、1つのリードスクリューを用いた構成となるので、2つの移動レンズ保持枠を備えるレンズ駆動装置においても部品点数の低減と小型化とを実現することができる。
なお、第1移動レンズ保持枠70、及び、又は第2移動レンズ保持枠80の材質は、ポリカーボネート樹脂製に限定されものではなく、例えばポリフェニリンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の摺動性の良好な樹脂部材や、摺動性を考量した金属部材で形成するようにしてもよい。
また、ナット17Aは摺動性の良い、金属製の含油メタル、又はポリカーボネート樹脂製、ポリフェニリンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の摺動性の良好な樹脂部材で第1移動レンズ保持枠70や第2移動レンズ保持枠80と一体に構成するようにしても良い。
さらに、軸部受け部57f、雄ねじ部受け部56b、雄ねじ部軸部材92、及び軸部軸部材93を金属製の含油メタル又はポリカーボネート樹脂製、ポリフェニリンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の摺動性の良好な樹脂部材で形成される。
第1レンズ押さえ73、及び第2レンズ押さえ83等、レンズ押さえは、リング状のバネ部材でリング外形が収縮する方向で各レンズ保持枠に挿入される。このことによって、リング押さえはバネの反発力で各移動レンズ保持枠の内径部分に固定される。リング押さえを接着剤で移動レンズ保持枠の内径部分に固定するようにしても良い。
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
図1乃至図5は本発明の第1実施形態にかかり、図1はレンズ駆動装置の構成を説明する斜視図 レンズ駆動装置の構成、及び構成部材を説明する分解斜視図 レンズ駆動装置の構成を説明する側面図 固定レンズと撮像素子との関係を説明する図 基板と撮像素子との関係を説明する図 図6乃至図11は本発明の第2実施形態に係り、図6はレンズ駆動装置の他の構成を説明する斜視図 図6のA−A線断面図を含む、レンズ駆動装置の構成を説明する平面図 図6のB−B線断面図を含む、リードスクリューのフレームへの組み付けを説明する図 ナットと片寄せバネとの関係を説明する正面図 ナットと片寄せバネとの関係を説明する側面図 ナットと片寄せバネとの関係を説明する上面図
符号の説明
1…レンズ駆動装置 5…リードスクリュー 5a…軸部 5b…雄ねじ部
7…移動レンズ保持枠 7b…軸受部 7c…レンズ保持部 7d…腕部
7f…内孔 7i…当接部

Claims (6)

  1. 固定レンズに対向するレンズを保持する移動レンズ保持枠と、前記移動レンズ保持枠を前記固定レンズの光軸方向に移動可能に支持する支持手段と、前記レンズ保持枠を前記固定レンズの光軸方向に移動させる駆動手段とを少なくとも有するレンズ駆動装置であって、
    前記移動レンズ保持枠に軸受部、及び当接部を所定間隔で一直線上に設ける一方、この移動レンズ保持枠の軸受部に挿入され、前記固定レンズの光軸と平行にその長手方向が沿うように回動自在に配される軸状部材の一方側に軸部を設け、他方側に雄ねじ部を設ける構成において、
    前記支持手段を前記移動レンズ保持枠に設けられた軸受部と、前記軸状部材の軸部とで構成する一方、前記駆動手段を前記移動レンズ保持枠に設けられた当接部と、前記軸状部材にもうけた雄ねじ部と、該雄ねじ部に螺合され前記当接部に当接するように配置される移動部材とで構成することを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 固定レンズに対向するレンズを保持するレンズ保持部の一方側に、所定間隔で一直線上に設けられる、支持手段を構成する軸受部、及び腕部の一部であって駆動手段を構成する当接部を備える移動レンズ保持枠と、
    前記固定レンズの光軸と平行にその長手方向が沿うように回動自在に配設され、一端部側に前記軸受部に挿入配置されて支持手段を構成する軸部を有し、他端部側に駆動手段となる雄ねじ部を有する軸状部材と、
    前記軸状部材の雄ねじ部に螺合され、この螺合状態で前記当接部に当接するように配置される前記駆動手段を構成する移動部材と、
    を具備することを特徴とするレンズ駆動装置。
  3. 前記移動部材が前記当接部に当接した状態において、該移動部材の雌ねじ部を前記軸状部材の雄ねじ部に密着配置させる付勢手段を、前記移動レンズ保持枠を構成する前記腕部を前記移動部材側に付勢するように設けたことを特徴とする請求項2に記載のレンズ駆動装置。
  4. 固定レンズに対向するレンズを保持するレンズ保持部の一方側に、所定間隔で一直線上に設けられる支持手段を構成する第1の軸受部、及び腕部の一部であって駆動手段を構成する当接部を備え、該レンズ保持部の他方側に回転防止用凸部の一部であって前記支持手段を構成する係入部を備える2つの移動レンズ保持枠と、
    前記固定レンズの光軸と平行にその長手方向が沿うように回動自在に配設され、前記移動レンズ保持枠に設けられた第1の軸受部、及び回転防止用凸部の係入部が配置されて支持手段となる軸部、及び当接部が配置されて駆動手段となる雄ねじ部を有する、一対の軸状部材と、
    前記軸状部材の雄ねじ部に螺合され、この螺合状態で前記当接部に当接するように配置される前記駆動手段を構成する移動部材と、
    を具備することを特徴とするレンズ駆動装置。
  5. 前記移動部材に片寄せバネを設けたことを特徴とする請求項4に記載のレンズ駆動装置。
  6. 前記リードスクリューの軸部を、表面粗さ0.8S以下で研磨加工したことを特徴とする請求項2又は請求項4に記載のレンズ駆動装置。
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