JP2000066257A - ブレ補正装置、ブレ補正カメラ及び交換レンズ - Google Patents

ブレ補正装置、ブレ補正カメラ及び交換レンズ

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JP2000066257A
JP2000066257A JP10232450A JP23245098A JP2000066257A JP 2000066257 A JP2000066257 A JP 2000066257A JP 10232450 A JP10232450 A JP 10232450A JP 23245098 A JP23245098 A JP 23245098A JP 2000066257 A JP2000066257 A JP 2000066257A
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axis
shake
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acceleration
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Toshiaki Maeda
敏彰 前田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレを正確に検出して補正することができる
ブレ補正装置、ブレ補正カメラ及び交換レンズを提供す
る。 【解決手段】 加速度センサ1は、互いに直交する3軸
方向の加速度を検出するセンサである。加速度センサ1
は、検出特性の異なる第3の検出軸AZ が光軸(Z軸)
Iと略平行になるように、カメラボディ11内に設置さ
れている。また、加速度センサ1は、ブレ補正光学系3
の第1の駆動方向(X軸方向)と第1の検出軸AX とが
略平行になり、かつ、ブレ補正光学系3の第2の駆動方
向(Y軸方向)と第2の検出軸AY とが略平行になるよ
うに設置されている。加速度センサ1は、第1の検出軸
X 及び第2の検出軸AY が結像面8と略平行になる。
その結果、検出軸間の出力信号に対して特性を整合する
ための演算を省略することができるとともに、ブレを正
確に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラなどの撮影
装置に生ずる手ブレなどのブレを補正するブレ補正装
置、ブレ補正カメラ及び交換レンズに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、1軸方向の加速度を検出する
加速度センサを複数組み合わせて、手ブレによる振動を
検出し、この検出結果に応じて、撮影光学系の光軸を平
行移動するようにブレ補正光学系を駆動するブレ補正装
置が知られている。
【0003】また、近年、地震の検出や車体の制御など
を目的として、小型で微小な加速度を検出することがで
きる高性能な1チップの3軸加速度センサが開発されて
いる。日経エレクトロニクス1996年9月9日号は、
3次元空間のあらゆる方向に加わる加速度を、1つのセ
ンサによって検出することができるピエゾ抵抗型の3軸
加速度センサを開示している。この加速度センサは、シ
リコンプロセスにより形成されたダイアフラム(振動
膜)と、このダイアフラム上にシリコンプロセスによっ
て拡散形成され、1つの検出軸に対して1組のホイート
ストンブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗体と、このダ
イアフラムに接合され、加速度に応じて慣性運動をする
重錘体とを備えている。
【0004】この加速度センサは、加速度が加わると重
錘体が慣性力によって変位し、ダイアフラムに歪が発生
する。ホイートストンブリッジ回路は、ピエゾ抵抗体に
よってこの歪の変化を抵抗値の変化として検出し、加速
度に比例する出力電圧を検出する。このために、3つの
ホイートストンブリッジ回路によって、3次元の加速度
を同時に検出することができる。このようなピエゾ抵抗
効果を利用することによって、重力加速度よりも小さい
加速度の変化を検出することができるとともに、1つの
加速度センサによって複数の方向の加速度を同時に検出
することができる。このために、1軸加速度センサを3
個組み合わせるよりも、実装スペースを小さくすること
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような3
軸加速度センサは、その構造上、ダイアフラムに対して
平行な2方向(X軸,Y軸)の検出感度や周波数特性
が、ダイアフラムに対して垂直な方向(Z軸)の検出感
度や周波数特性とは異なる。このように、3軸方向の検
出特性のうち1軸方向だけ検出特性が異なるために、3
軸とも同じ検出特性によって、加速度を検出することが
できないという問題点があった。
【0006】本発明の課題は、ブレを正確に検出して補
正することができるブレ補正装置、ブレ補正カメラ及び
交換レンズを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定するものではない。すなわ
ち、請求項1の発明は、ブレを検出し、ブレ検出信号を
出力するブレ検出部(1)と、ブレを補正するブレ補正
光学系(3)と、光軸に対して略直交する第1(X)及
び第2の駆動方向(Y)に、前記ブレ補正光学系を駆動
する駆動部(4,5)と、前記ブレ検出信号に基づい
て、前記駆動部を駆動制御する制御部(2)とを含み、
前記ブレ検出部は、互いに略直交する3軸方向(AX
Y,AZ )の加速度を検出し、3つの検出軸のうち2
つの検出軸(AX ,AY )の検出特性が略等しい加速度
センサ(1)であり、前記加速度センサは、検出特性の
略等しい2つの検出軸がそれぞれ前記第1及び前記第2
の駆動方向と略平行になるように、配置されていること
を特徴とするブレ補正装置である。
【0008】請求項2の発明は、ブレを検出し、ブレ検
出信号を出力するブレ検出部(1)と、ブレを補正する
ブレ補正光学系(3)と、前記ブレ補正光学系を駆動す
る駆動部(4,5)と、前記ブレ検出信号に基づいて、
前記駆動部を駆動制御する制御部(2)とを含み、前記
ブレ検出部は、互いに略直交する3軸方向(AX
Y ,AZ )の加速度を検出し、3つの検出軸のうち1
つの検出軸(AZ )の検出特性が異なる加速度センサ
(1)であり、前記加速度センサは、検出特性の異なる
1つの検出軸と撮影光学系の光軸(I)とが略平行又は
略一致するように、配置されていることを特徴とするブ
レ補正装置である。
【0009】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載のブレ補正装置を備えることを特徴とするブレ補
正カメラ(11,12)である。
【0010】請求項4の発明は、請求項1又は請求項2
に記載のブレ補正装置を備えることを特徴とする交換レ
ンズ(22)である。
【0011】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、図面を参
照して、本発明の第1実施形態について、さらに詳しく
説明する。図1は、3軸加速度センサを示す断面図であ
る。図2は、3軸加速度センサを示す平面図である。図
3は、3軸加速度センサのセンサ回路を示す回路図であ
る。ここで、図3(A)は、X軸方向の加速度を検出す
るセンサ回路を示し、図3(B)は、Y軸方向の加速度
を検出するセンサ回路を示し、図3(C)は、Z軸方向
の加速度を検出するセンサ回路を示す。
【0012】加速度センサ1は、互いに直交する3軸方
向の加速度を検出するセンサである。加速度センサ1
は、図1に示すように、重錘体10と、固定部11と、
ダイアフラム12と、ピエゾ抵抗群13とを備えてい
る。重錘体10は、加速度を受けて移動する部分であ
る。固定部11は、ダイアフラム12を支持する部分で
ある。ダイアフラム12は、重錘体10を支持し、この
重錘体10の移動に応じて変位するはり部である。ダイ
アフラム12は、その中央部が重錘体10に接合され、
外周部が固定部11に接合されている。ダイアフラム1
2は、シリコンプロセスによって形成した薄膜であり、
その表面にピエゾ抵抗群13を拡散によって形成してい
る。加速度センサ1は、ダイアフラム12面に対して平
行な第1の方向(X軸方向)、ダイアフラム12面に対
して平行であって、かつ、X軸に対して直交する第2の
方向(Y軸方向)、及び、ダイアフラム12面に対して
直交する第3の方向(Z軸方向)の加速度を検出する。
【0013】ピエゾ抵抗群13は、ダイアフラム12の
変位量を電気信号に変換する機械電気変換素子である。
ピエゾ抵抗群13は、重錘体10が慣性力によって変位
して、ダイアフラム12が撓むことにより生ずる機械的
な変位を、ピエゾ抵抗体RX,RY ,RZ の抵抗値の変
化(電気的な変化)に変換する。ピエゾ抵抗群13は、
図2に示すように、X軸、Y軸及びZ軸の計3軸分で合
計12個のピエゾ抵抗体RX ,RY ,RZ からなる。
【0014】ピエゾ抵抗体RX1,RX2,RX3,RX4は、
X軸方向の加速度を検出するものであり、ピエゾ抵抗体
Y1,RY2,RY3,RY4は、Y軸方向の加速度を検出す
るものであり、ピエゾ抵抗体RZ1,RZ2,RZ3,R
Z4は、Z軸方向の加速度を検出するものである。ピエゾ
抵抗体RX1,RX2,RX3,RX4、ピエゾ抵抗体RY1,R
Y2,RY3,RY4及びピエゾ抵抗体RZ1,RZ2,RZ3,R
Z4は、図3に示すように、それぞれホイートストンブリ
ッジ回路を構成している。
【0015】図4は、3軸加速度センサに加速度が加わ
った状態を示す図である。図4(A)は、X軸方向又は
Y軸方向に加速度が印加した状態を示す図であり、図4
(B)は、Z軸方向に加速度が印加した状態を示す図で
ある。図4(A)に示すように、X軸方向(横方向)の
加速度が重錘体10に加わると、重錘体10が移動して
ダイヤフラム12に歪みが生ずる。ピエゾ抵抗体RX1
X2,RX3,RX4に引っ張り応力又は圧縮応力が加わ
り、引っ張り応力が加わると抵抗値が増加し、圧縮応力
が加わると抵抗値が減少する。抵抗値の変化量は、重錘
体10に加わった加速度に比例する。図3(A)に示す
ホイートストンブリッジ回路の出力電圧を読み取って、
重力加速度よりも微小なX軸方向の加速度を検出するこ
とができる。Y軸方向の加速度についても、同様に検出
することができる。
【0016】X軸方向及びY軸方向(横方向)の加速度
が重錘体10に加わると、ダイヤフラム12は、図4
(A)に示すような撓み方をするが、Z軸方向(縦方
向)の加速度が重錘体10に加わると、ダイヤフラム1
2は、図4(B)に示すような撓み方をする。このため
に、図3(C)に示すように、ホイートストンブリッジ
回路は、ピエゾ抵抗体RZ1,RZ2,RZ3,RZ4の配列
が、図3(A)(B)に示すホイートストンブリッジ回
路と異なる。
【0017】図5は、加速度センサにX軸方向、Y軸方
向又はZ軸方向の加速度が印加したときの位相特性を示
す図である。図5において、縦軸は位相〔deg〕であ
り、横軸は加振周波数〔Hz〕である。図5に示すよう
に、X軸及びY軸の位相特性は略等しく、Z軸の位相特
性は、X軸及びY軸の位相特性とは異なる。このよう
に、加速度センサ1は、3つの検出軸のうち、第1の検
出軸AX と第2の検出軸AY の検出特性が略等しく、第
3の検出軸AZ の検出特性が他の2つの検出軸とは異な
る。
【0018】図6は、本発明の第1実施形態に係るブレ
補正装置のブロック図である。本発明の第1実施形態に
係るブレ補正装置は、加速度センサ1と、制御部2と、
ブレ補正光学系3と、駆動部4,5と、位置検出部6,
7とを備えている。ブレ補正装置は、カメラボディ11
及びレンズ鏡筒12に内蔵されている。
【0019】加速度センサ1は、図1〜図5に示す3軸
加速度センサである。加速度センサ1は、カメラに加わ
る振動を検出し、検出した振動に応じたブレ検出信号
(加速度信号)を制御部2に出力する。加速度センサ1
は、検出特性の異なる第3の検出軸AZ が光軸(Z軸)
Iと平行(図1に示すダイアフラム12面が光軸Iと垂
直)になるように、カメラボディ11内に設置する。ま
た、加速度センサ1は、ブレ補正光学系3の第1の駆動
方向(X軸方向)と第1の検出軸AX とが平行になり、
かつ、ブレ補正光学系3の第2の駆動方向(Y軸方向)
と第2の検出軸AY とが平行になるように設置する。そ
の結果、加速度センサ1は、第1の検出軸AX 及び第2
の検出軸AY が結像面8と平行になる。加速度センサ1
は、回転加速度(角加速度)の影響が小さくなるよう
に、結像面8寄りに設けることが好ましい。
【0020】制御部2は、駆動部4,5を駆動制御する
ものである。制御部2は、加速度センサ1の出力信号、
焦点距離情報及び撮影距離情報などに基づいて、ブレ補
正量を演算する。制御部2は、このブレ補正量に応じ
て、ブレ補正光学系3を目標位置に駆動するための目標
位置信号を演算する。制御部2は、位置検出部6,7が
出力する現在位置信号とこの目標位置信号との差を演算
して、ブレ補正光学系3を駆動制御するための駆動信号
を、駆動部4,5にそれぞれ出力する。制御部2には、
加速度センサ1と、駆動部4,5と、位置検出部6,7
とが接続されている。
【0021】ブレ補正光学系3は、撮影光路を変更して
ブレを補正するレンズである。ブレ補正光学系3は、例
えば、光軸Iに対して直交する平面内(図中XY平面
内)で駆動する単レンズ又は複数枚のレンズにより構成
したレンズ群である。ブレ補正光学系3は、撮影光学系
9の一部を構成する。ブレ補正光学系3は、結像面8上
の像が手ブレなどの振動によって移動するときに、光軸
Iと直交する方向に駆動して、撮影光学系の光軸Iを平
行移動させる。ブレ補正光学系3は、例えば、4本のワ
イヤなどの支持部材によって、光軸Iに対して直交する
方向に移動自在に支持されている。
【0022】駆動部4,5は、駆動力を発生してブレ補
正光学系3を駆動するものである。駆動部4,5は、例
えば、ヨーク及びマグネットが形成する磁気回路内にコ
イルを配置しており、このコイルに駆動電流が流れる
と、フレミングの左手の法則により電磁力を発生するボ
イスコイルモータなどである。駆動部4は、ブレ補正光
学系3を第1の駆動方向(X軸方向)に駆動し、駆動部
5は、ブレ補正光学系3を第2の駆動方向(Y軸方向)
に駆動する。駆動部4は、X軸方向に配置されており、
駆動部5は、Y軸方向に配置されている。
【0023】位置検出部6,7は、ブレ補正光学系3の
位置を検出するものである。位置検出部6は、ブレ補正
光学系3のX軸方向の位置を検出し、位置検出部7は、
ブレ補正光学系7のY軸方向の位置を検出する。位置検
出部6,7は、赤外発光ダイオード(IRED)と、ブ
レ補正光学系3とともに移動するスリットと、このスリ
ットを通過した光の重心位置を電流値として検出する位
置検出素子(PSD)とを備えている。
【0024】結像面8は、撮影光学系9及びブレ補正光
学系3を透過した光線が像を結ぶ平面である。結像面8
は、光軸Iと直交し、ブレ補正光学系3の駆動方向(X
軸及びY軸)と平行である。結像面8には、銀塩フィル
ムや撮像素子(CCD)などの撮像媒体が配置されてお
り、撮像媒体によって撮影される。
【0025】本発明の第1実施形態に係るブレ補正装置
は、以下に記載するような効果を有する。 (1) 本発明の第1実施形態は、加速度センサ1の検
出特性の略等しい第1の検出軸AX 及び第1の検出軸A
Y を、それぞれブレ補正光学系3の第1の駆動方向(X
軸方向)及び第2の駆動方向(XY方向)と平行になる
ように配置している。このために、ある検出軸に直交す
る加速度が加わったときに、その検出軸に生ずる出力
(他軸感度)を小さくすることができる。また、加速度
センサ1の出力信号に基づいてブレ補正光学系3を駆動
するときに、検出軸間の出力信号に対して特性を整合す
るための演算を省略することができる。その結果、制御
部2の演算システムが簡単になって、演算量を軽減する
ことができる。さらに、ブレ補正光学系3の駆動方向に
対する加速度センサ1の対称性を保証することができる
ために、検出軸間の検出特性を変換するための演算が必
要なくなって、高精度にブレを検出しブレを正確に補正
することができる。
【0026】(2) 本発明の第1実施形態は、加速度
センサ1の検出特性が最も劣る第3の検出軸AZ を、光
軸Iと平行になるように配置している。このために、第
3の検出軸AZ 方向の加速度信号に基づいて、3次元空
間におけるカメラの傾きを検出し、ブレ補正光学系3の
重力に対する駆動ゲインを補正することができる。その
結果、カメラの姿勢変動に対するブレ補正光学系3の制
御誤差を軽減することができる。また、至近距離で撮影
するときには、撮影倍率が高くなり、被写体深度が極端
に浅くなるために、結像面8に平行な方向のブレだけで
はなく、光軸Iに平行な方向のブレ(前後ブレ)も大き
くなる。本発明の第1実施形態は、第3の検出軸AZ
向の加速度信号に基づいて、フォーカス光学系を駆動し
て光軸I方向のブレを補正することができる。
【0027】(3) 本発明の第1実施形態は、3軸方
向の加速度を1個の加速度センサ1で検出することがで
きる。このために、この加速度センサ1を手ブレの検出
に利用することによって、1軸加速度センサを複数組み
合わせるよりもブレ補正装置を小型にすることができ
る。
【0028】(第2実施形態)図7は、本発明の第2実
施形態に係るブレ補正装置のブロック図である。以下で
は、図6に示す部材と同一の部材は、同一の番号を付し
て説明し、その詳細な説明を省略する。本発明の第2実
施形態は、第1実施形態と異なり、交換レンズ22のレ
ンズ鏡筒22a内にブレ補正装置を搭載した他の実施形
態である。交換レンズ22は、図示しないカメラボディ
に着脱自在のレンズである。交換レンズ22は、図示し
ないボディ側マウント部と着脱自在に係合するレンズ側
マウント部22aを備えている。加速度センサ1は、回
転加速度(角加速度)の影響が小さくなるように、レン
ズ側マウント部22b寄りに設けることが好ましい。加
速度センサ1は、第3の検出軸AZ が光軸Iと平行に配
置されており、ブレ補正光学系3の第1の駆動方向(X
軸方向)及び第2の駆動方向(Y軸方向)が、それぞれ
第1の検出軸AX 及び第2の検出軸AY と平行に配置さ
れている。本発明の第2実施形態は、第1実施形態と同
様の効果を有する。
【0029】本発明は、以上説明した実施形態に限定す
るものではなく、以下に記載するように、種々の変形又
は変更が可能であって、これらも本発明の均等の範囲内
である。 (1) 本発明の実施形態は、第1の検出軸AX 及び第
2の検出軸AY が、それぞれ第1の駆動方向(X軸方
向)及び第2の駆動方向(Y軸方向)と平行になるよう
に、加速度センサ1を配置した場合を例に挙げて説明し
たが、これに限定するものではない。第1の検出軸AX
及び第2の検出軸AY は、検出特性が略等しいために、
第1の駆動方向及び第2の駆動方向との組み合わせが逆
であってもよい。
【0030】(2) 本発明の実施形態は、第3の検出
軸AZ が光軸Iと平行になるように、加速度センサ1を
配置した場合を例に挙げて説明したが、これに限定する
ものではない。例えば、第3の検出軸AZ が光軸Iと略
一致するように、加速度センサ1を結像面8の裏側や、
カメラボディ11の裏蓋などに配置してもよい。
【0031】(3) 本発明の実施形態は、第1の検出
軸AX 及び第2の検出軸AY が結像面8と平行になるよ
うに、加速度センサ1を配置した場合を例に挙げて説明
したが、第1の検出軸AX 及び第2の検出軸AY と結像
面8とが同一平面上になるように配置してもよい。
【0032】(4) 本発明の実施形態は、第3の検出
軸AZ と光軸Iとが平行又は一致し、第1の検出軸AX
及び第2の検出軸AY がそれぞれX軸及びY軸と平行で
あるが、加工公差などにより略平行又は略一致であって
もよい。同様に、第1の検出軸AX 及び第2の検出軸A
Y を結像面8と略平行に配置してもよく、加速度センサ
1の検出軸は、加工公差などにより互いに略直交であっ
てもよい。
【0033】(5) 本発明の実施形態は、3軸を同時
に検知するピエゾ抵抗型の加速度センサ1を例に挙げて
説明したが、静電容量型、圧電型などの3軸加速度セン
サについても、本発明を適用することができる。
【0034】(6) 本発明の実施形態は、カメラボデ
ィ11とレンズ鏡筒12が一体のカメラや、一眼レフカ
メラシステムの交換レンズ22を例に挙げて説明した
が、一眼レフカメラシステムのカメラボディや中間アダ
プタなどにも本発明を適用することができる。また、ス
チルカメラやディジタルスチルカメラに限らず、ビデオ
カメラなどの撮影装置や、双眼鏡、望遠鏡などの光学装
置などにも本発明を適用することができる。
【0035】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、互いに略直交する3軸方向のうち検出特性の略等
しい2つの検出軸がそれぞれブレ補正光学系の第1及び
第2の駆動方向と略平行になるように、加速度センサを
配置している。また、検出特性の異なる1つの検出軸と
撮影光学系の光軸とが略平行又は略一致するように、加
速度センサを配置している。したがって、高精度にブレ
検出して、ブレを正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3軸加速度センサを示す断面図である。
【図2】3軸加速度センサを示す平面図である。
【図3】3軸加速度センサのセンサ回路を示す回路図で
ある。
【図4】3軸加速度センサに加速度が加わった状態を示
す図である。
【図5】加速度センサにX軸方向、Y軸方向又はZ軸方
向の加速度が印加したときの位相特性を示す図である。
【図6】本発明の第1実施形態に係るブレ補正装置のブ
ロック図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るブレ補正装置のブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 加速度センサ 2 制御部 3 ブレ補正光学系 4,5 駆動部 6,7 位置検出部 8 結像面 11 カメラボディ 12 レンズ鏡筒 22 交換レンズ AX 第1の検出軸 AY 第2の検出軸 AZ 第3の検出軸 X 第1の駆動方向 Y 第2の駆動方向 I 光軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブレを検出し、ブレ検出信号を出力する
    ブレ検出部と、 ブレを補正するブレ補正光学系と、 光軸に対して略直交する第1及び第2の駆動方向に、前
    記ブレ補正光学系を駆動する駆動部と、 前記ブレ検出信号に基づいて、前記駆動部を駆動制御す
    る制御部とを含み、 前記ブレ検出部は、互いに略直交する3軸方向の加速度
    を検出し、3つの検出軸のうち2つの検出軸の検出特性
    が略等しい加速度センサであり、 前記加速度センサは、検出特性の略等しい2つの検出軸
    がそれぞれ前記第1及び前記第2の駆動方向と略平行に
    なるように、配置されていること、 を特徴とするブレ補正装置。
  2. 【請求項2】 ブレを検出し、ブレ検出信号を出力する
    ブレ検出部と、 ブレを補正するブレ補正光学系と、 前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部と、 前記ブレ検出信号に基づいて、前記駆動部を駆動制御す
    る制御部とを含み、 前記ブレ検出部は、互いに略直交する3軸方向の加速度
    を検出し、3つの検出軸のうち1つの検出軸の検出特性
    が異なる加速度センサであり、 前記加速度センサは、検出特性の異なる1つの検出軸と
    撮影光学系の光軸とが略平行又は略一致するように、配
    置されていること、 を特徴とするブレ補正装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のブレ補正
    装置を備えること、 を特徴とするブレ補正カメラ。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載のブレ補正
    装置を備えること、 を特徴とする交換レンズ。
JP10232450A 1998-08-19 1998-08-19 ブレ補正装置、ブレ補正カメラ及び交換レンズ Pending JP2000066257A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079598A (ja) * 2006-11-02 2007-03-29 Mitsubishi Electric Corp カメラ付き携帯端末機器
JPWO2006009194A1 (ja) * 2004-07-21 2008-05-01 北陸電気工業株式会社 半導体センサ
US7409150B2 (en) 2005-03-28 2008-08-05 Sony Corporation Lens driving mechanism, lens unit and image pickup device

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