JP2013122575A - 手振れ補正機能付きカメラモジュールおよびこれを搭載した電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能な手振れ補正機能付きカメラモジュール、および電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態では、撮像レンズ1を含み、かつ弾性部材によって支持されている可動部を、永久磁石15およびOISコイル18を用いて移動させて手振れを補正する機能を有するカメラモジュールにおいて、永久磁石15の外側に磁性体を配置する。
【選択図】図2

Description

本発明は、手振れ補正機能を備えたカメラモジュールおよびこれを搭載した携帯電話等の電子機器に関するものである。
近年の携帯電話では、携帯電話内にカメラモジュールを組み込んだ機種が大半を占めるようになってきている。これらのカメラモジュールは、携帯電話の筐体内に収納しなければならないため、デジタルカメラと比べて、小型化、軽量化に対する要求が大きい。
カメラモジュールの携帯電話への実装構造が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の実装構造において、カメラモジュールは回路基板に対して仮止めされるとともに、カメラモジュールと回路基板とが一体になった状態で、携帯電話の筐体の内側ケースに組み込まれ、第2の基板等によって押し付けられて固定される。カメラモジュールと回路基板との固定は、カメラモジュールの電磁シールドケースの一部を回路基板の取り付け穴に挿入して保持することによって実現されており、電磁シールドケースが金属であることは説明されているが、磁性体か非磁性体かについては、特に言及されていない。
また、カメラモジュールの中で、レンズ駆動装置によってオートフォーカス(AF)機能を有するタイプのものが、携帯電話等の電子機器に搭載される例も増加してきている。レンズ駆動装置には、ステッピングモータを利用するタイプ、圧電素子を利用するタイプ、VCM(Voice Coil Motor:ボイスコイルモータ)を利用するタイプ等、様々なタイプが存在し、すでに市場に流通している。
さらに、次なる特徴出しの機能として手振れ補正機能が注目されてきている。手振れ補正機能は、デジタルカメラおよびムービーにおいて、世の中で広く採用されている。しかし、携帯電話においてはサイズ面の問題等があるため、あまり採用されていなかった。しかしながら、小型化が可能な新規の手振れ補正機構の構造も提案されつつあり、今後は手振れ補正機能を搭載した携帯電話用カメラモジュールが増加していくと予想される。
このような携帯電話に搭載されることを意識した手振れ補正機能付きカメラモジュールが、特許文献2に記載されている。特許文献2で説明されているのは、光学的手振れ補正機構(OIS:Optical Image Stabilizer)についてであり、特にオートフォーカス用レンズを光軸に垂直なX軸およびY軸方向について撮像素子に対して相対変位させることにより、手振れを補正する「バレルシフト方式」と呼ばれる手振れ補正装置についてである。特許文献2においては、レンズをX軸およびY軸方向に駆動するための駆動手段として、可動部にマグネットを配置し、固定部にコイルを配置した、いわゆる「ムービングマグネット方式」を採用した構造が示されている。なお、手振れ補正装置を覆うシールドカバーの材質については、特に言及されていない。また、特許文献2では、カメラモジュールの携帯電話への実装および固定構造については何ら触れられていない。当然ながら、カメラモジュールを収納、固定するカメラケースについては何も述べられていない。
同様に、携帯電話に搭載されることを意識した手振れ補正機能付きカメラモジュールが、特許文献3にも記載されている。特許文献3で説明されているのは、AFカメラモジュール全体をチルトさせる、「モジュールチルト方式」または「光学ユニットチルト方式」等と呼ばれる手振れ補正装置についてである。OIS駆動については、可動部であるAFカメラモジュールにマグネットを配置し、固定部にコイルを配置した、いわゆる「ムービングマグネット方式」を採用した構造が示されている。特許文献3においては、マグネットが固定され、AFの可動モジュールを覆うカバー部材の材質については、導電性かつ磁性材料で形成されていることが説明されている。しかし、手振れ補正装置を覆うケース体の材質については、特に言及されていない。また、カメラモジュールの携帯電話への実装および固定構造については何ら触れられていない。当然ながら、カメラモジュールを収納、固定するカメラケースについては何も述べられていない。
特開2010−141629号公報(2010年6月24日公開) 特開2011−65140号公報(2011年3月31日公開) 特開2010−250045号公報(2010年11月4日公開)
特許文献2または特許文献3に示すようなムービングマグネット型の手振れ補正機能付きカメラモジュールでは、近くに磁性体が存在すると、可動部が磁性体の影響を受けて変位することが考えられる。そのため、通常考えられるのは、カメラモジュールのシールドカバー、および携帯電話内でカメラモジュールを収納するためのカメラケース(電磁シールドケース)の材質として非磁性体を用いることである。
一方、特許文献2または特許文献3において、OIS可動部を支持する支持手段として、サスペンションワイヤーおよび板バネ等のバネ材(弾性部材)が用いられている。耐落下衝撃性を高めるためには、これらバネ材のバネ定数を高く設定し、剛性を高めることが望ましい。しかしながら、これらバネ材のバネ定数は、OIS方向の振動系の1次共振周波数にも影響する。バネ定数が高いほど、1次共振周波数も高くなる。1次共振周波数が高いほど、制御系のDCゲインが低下するため、OISとしての性能(振れの抑圧)も低下してしまう。すなわち、耐落下衝撃性とOIS性能とを両立させることが非常に困難であるという問題が存在する。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、手振れ補正機能を有するカメラモジュールであって、耐落下衝撃性とOIS性能との両立させたカメラモジュール、および、当該カメラモジュールを備えた電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係るカメラモジュールは、
撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備え、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールであって、
上記光学部と上記撮像部とは弾性部材によって連結されており、
上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
上記カバーは、上記固定部に設けられており、
上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記マグネットよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴としている。
本発明は、上記カメラモジュールを筐体内に備えた電子機器も含まれる。
また、本発明に係る電子機器は、
撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備えたカメラモジュールであって、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより、光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールと、
上記カメラモジュールを収容するカメラケースと、
を筐体内に備えている電子機器であって、
上記カメラモジュールは、
上記光学部と上記撮像部とが弾性部材によって連結されており、
上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
上記カバーは、上記固定部に設けられており、
上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記カメラモジュールよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴としている。
本発明のカメラモジュールは、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能であるという効果を奏する。また、本発明の電子機器は、搭載したカメラモジュールにおける耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能であるという効果を奏する。
本発明の第1実施形態に係るカメラモジュールを搭載した電子機器の部分破断斜視図である。 図1の電子機器のA−A矢視断面図である。 図1の電子機器における、光軸に垂直な断面図である。 本発明の第2実施形態に係るカメラモジュールを搭載した電子機器における、図2同等の断面図である。 本発明の第3実施形態に係るカメラモジュールを搭載した電子機器における、図2同等の断面図である。 カメラケースを磁性体で形成した場合のクローズドループ特性を示すボード線図である。 モジュールカバーまたはカメラケースを磁性体で形成した場合の運動モデルを示す模式図である。
以下、本発明に係るカメラモジュールおよび電子機器の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
〔第1実施形態〕
本発明に係るカメラモジュールおよび電子機器の一実施形態(第1実施形態)について、図1〜図3を参照しつつ説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るスマートフォン型の携帯電話(電子機器)50の部分破断斜視図である。図2は、図1の携帯電話50のA−A矢視断面の断面図である。図3は、携帯電話50に搭載されているカメラモジュール30の、光軸に垂直な面における断面図である。なお、図1では、携帯電話50の筐体51、および保持部材(カメラケース40)によって筐体51に固定されているカメラモジュール30のみを、筐体51の一部を切断して筐体51内が見えるように示した上で、本発明に関係のない他の部材は示していない。
以下の説明では、図1に示すように、互いに直交する3方向のそれぞれをX方向、Y方向およびZ方向とする。第1実施形態では、Z方向は、携帯電話50に設けられたカメラモジュールに入射する光の光軸の方向(光軸方向)と一致する。なお、第1実施形態では、X方向は光軸方向に直交する第1方向とし、Y方向は光軸方向とX方向とに直交する第2方向とする。
(構造)
カメラモジュール30は、図1に示すように、スマートフォン型の携帯電話50に搭載される小型のカメラである。カメラモジュール30は、集光用の撮像レンズ1を収納したレンズバレル2を含む光学部を手振れ補正のための可動部とし、撮像素子6を含む撮像装置10(撮像部)を手振れ補正のための固定部として、当該可動部を、撮像レンズ1を通過する光の光軸に直交しかつ互いに直交する第1方向および第2方向に移動させることによって、光学的に手振れを補正する機能を有する。
カメラモジュール30の詳細な構造について、図2および図3を用いて説明する。カメラモジュール30は、撮像レンズ1、撮像レンズ1を収納するレンズバレル2、およびレンズバレル2を内部に保持するとともに接着剤3によって固定されているレンズホルダー4を有し、撮像レンズ1をX方向、Y方向およびZ方向に駆動するためのレンズ駆動装置5と、撮像レンズ1を経由した光の光電変換を行う撮像素子6を基板7上に載置するとともに、撮像素子6をカバーするセンサカバー8およびガラス基板9を備えた撮像装置10とが光軸方向に積層されている。以下の説明では、便宜上、撮像レンズ1側を上方、撮像装置10側を下方とする。
レンズホルダー4は、接着剤3によってレンズバレル2を固定している。また、レンズホルダー4は、上方を1枚のAFバネ12aによって、下方を1枚のAFバネ12bによって、中間保持部材13に対してZ方向に可動に支持されている。レンズホルダー4は、その外周部にAFコイル14を固定している。レンズホルダー4は、Z方向の可動範囲における無限遠側のメカ端(可動範囲の撮像素子6側の基準位置)において、その突起部4aが中間保持部材13に当接している。
中間保持部材13は、AFコイル14と離間して、永久磁石(マグネット)15を固定している。中間保持部材13は、4本のサスペンションワイヤー(弾性部材)16によって、固定部(撮像部)に対してX方向およびY方向に可動に支持されている。
中間保持部材13とともに、撮像レンズ1、レンズバレル2、接着剤3、レンズホルダー4、AFばね12a・12b、AFコイル14および永久磁石15も一体的に駆動する。すなわち、撮像レンズ1、レンズバレル2、接着剤3、レンズホルダー4、AFばね12a・12b、中間保持部材13、AFコイル14および永久磁石15から構成されている可動部が、X方向およびY方向に一体的に駆動される。一方、上記固定部は、撮像装置10、モジュール外殻としてのモジュールカバー(カバー)17、OISコイル(手振れ補正用コイル)18、ベース19、等から構成されており、これらは位置固定されている。そのため、上記可動部の駆動によって、固定部と可動部との相対位置が変化する。
永久磁石15は、AF駆動用の永久磁石と手振れ補正用の永久磁石とを共通化した兼用の永久磁石である。このように永久磁石15をAF駆動用と手振れ補正用との兼用にすることによって、部品点数の削減および省スペース化が実現されている。永久磁石15は、Z方向に対してレンズバレル2の半径方向外側に、X方向およびY方向に互いに対向して4つ配置されている。換言すれば、永久磁石15は、レンズバレル2の外周における、X方向に沿って撮像レンズ1を挟んで対向する2箇所と、Y方向に沿って撮像レンズ1を挟んで対向する2箇所とに設けられている。なお、AF駆動は、AFコイル14と永久磁石15とによって行われる。すなわち、AFコイル14に電流が流れると、フレミングの左手の法則に基づいて駆動力が発生することで、撮像レンズ1、レンズバレル2、接着剤3、レンズホルダー4およびAFコイル14が、Z方向に一体的に移動する。
OISコイル18は、図3に示すように、中間保持部材13の外側に8つ設けられている。OISコイル18は、可動部をX方向およびY方向に移動(揺動)させるためのものである。OISコイル18と永久磁石15との組合せは、ボイスコイルモータ(VCM)として働く。なお、OISコイル18は、永久磁石15に対して所定の距離を隔てて配置されていればよく、例えば、中間保持部材13の下方にベース19に固定された状態で設けられていてもよい。また、OISコイル18の個数も特に限定されない。
4本のサスペンションワイヤー16は、下端側がベース19に固定され、上端側がAFバネ12aに固定され、可動部の外側に、Z方向に沿って延在する。4本のサスペンションワイヤー16は、可動部をX方向およびY方向に可動に支持している。なお、サスペンションワイヤー16の本数は特に限定されず、4本でなくてもよい。
レンズバレル2の一部は、ベース19の開口19a内にまで入り込んでいる。撮像レンズ1のフランジバック(レンズバレル2の下端面から撮像素子6面までの距離)を十分に大きく取ることが困難なため、このような構成になる場合が多い。
レンズ駆動装置5は、センサカバー8上に搭載されている。レンズ駆動装置5は、AFばね12a・12b、中間保持部材13、AFコイル14、永久磁石15、サスペンションワイヤー16、OISコイル18およびベース19から構成される。
センサカバー8は、突起8aの先端に形成された基準面が撮像素子6に当接しており、撮像素子6全体をカバーするように載置されている。センサカバー8の撮像レンズ1側には開口8bが設けられている。開口8bは赤外線カット機能を備えたガラス基板9によって塞がれている。撮像素子6は基板7上に搭載され、公差によって生じるセンサカバー8と基板7との間の隙間は接着剤20によって塞がれた状態で、センサカバー8と基板7とが接着固定される。
レンズバレル2およびレンズホルダー4にはねじが形成されておらず、レンズホルダー4が無限遠側のメカ端に位置する状態で、レンズバレル2が所定の位置に位置するように固定される。レンズバレル2とセンサカバー8との間には、10μm程度の隙間が形成されている。このように、10μm程度の隙間を形成した状態でレンズバレル2を位置決めするためには、治具を用いてレンズバレル2の位置を保持した状態で接着すればよい。
次に、レンズバレル2のレンズホルダー4への取付位置について説明する。撮像レンズ1の位置は、無限遠側メカ端位置において合焦するように、撮像素子6面との距離が設定されるのが望ましい。しかし、レンズバレル2に対する撮像レンズ1の取付位置公差、センサカバー8の厚さ公差等が存在し、部材ごとのばらつきが存在する。そのため、フォーカス調整を行わずにメカ当たりで位置決めしようとした場合には誤差が残存する。誤差があっても、レンズ駆動装置5のストローク範囲内で合焦位置を見つける必要があるため、合焦位置の設計センター値よりも若干、撮像素子6側に寄った位置に撮像レンズ1を取り付ける必要がある。このずらし量をオーバーインフと呼ぶ。オーバーインフを大きく設定すれば、レンズ駆動装置5のストロークがその分だけ大きくなるため、オーバーインフは必要最小限に留める必要がある。上記の様々な公差を累計すると、25μm程度のオーバーインフ量が適当となるが、この値は部品の製造公差や組立公差に影響されるため、実態に合った最小限の値に設定することが望ましい。
本発明の構造のように、撮像素子6に対して直接、センサカバー8の下側の基準面を突き当てるとともに、厚さの精度を高めたセンサカバー8を用い、かつセンサカバー8の上面に対して(レンズ駆動装置5の下面に対して、と換言できる)、高精度にレンズバレル2を位置決めするからこそ、25μm程度のオーバーインフ量で成り立っているとも言える。図2の例では、無限遠の被写体に対する合焦位置よりも25μmだけ撮像素子6側に寄った位置にレンズバレル2が取り付けられ、かつその状態でセンサカバー8とレンズバレル2との間に隙間が存在している。
次に、カメラモジュール30を携帯電話50に実装固定する構造について説明する。カメラモジュール30の外側には、カメラモジュール30を収納するためのケース(カメラケース40)が配置されている。カメラケース40はシールドの効果も有するように導電性の材料(例えば、ステンレス等の金属)で形成されている。カメラモジュール30は、接着剤21によってカメラケース40に固定されている。つまり、カメラケース40はカメラモジュール30に対する保持部材の役割も兼ねている。カメラケース40は、携帯電話50の筐体51に対してネジ52によって固定されている。このようにして、カメラモジュール30は筐体51に対して強固に固定される。
なお、カメラモジュール30とカメラケース40との固定は、接着剤21に限定されず、ネジ固定によって固定してもよい。但し、カメラモジュール30とカメラケース40との固定は、省スペースの観点からは、接着剤21による固定方法が好ましい。また、カメラケース40と筐体51との固定は、ネジ52に限定されず、接着剤によって固定してもよい。但し、カメラケース40と筐体51との固定は、リワークの容易性の観点から、ネジ固定の部分を残しておくことが好ましい。
(磁性体)
次に磁性体について説明する。磁性体は、可動部の外側に、永久磁石15に対して所定の距離を隔てて配置されている。第1実施形態において、モジュールカバー17およびカメラケース40の少なくとも一方が、磁性体である。
ここで、可動部の外側に磁性体が配置されていない従来のカメラモジュールにおける、手振れ補正について説明する。なお、磁性体が配置されていないこと以外は、第1実施形態と同様の構成とする。まず、従来のカメラモジュールを備える携帯電話が振れると、カメラモジュールあるいは携帯電話本体に設けられたジャイロセンサーといった公知の手振れ検出手段(図示せず)によって、その振れを検出する。それに応じて、例えば、手振れ補正制御部(図示せず)、次いで駆動回路(図示せず)へと信号が伝わる。最終的には、OISコイル18に電流が流れ、フレミングの左手法則に基づいて駆動力が発生することで可動部が移動し、手振れ補正が行なわれる。例えば、携帯電話がX1方向に振れた(円弧運動)場合、その振れを光学的に打ち消すため、X2方向に可動部が移動するように手振れ補正が行なわれる。同様に携帯電話がY1方向に振れた(円弧運動)場合、その振れを光学的に打ち消すため、Y2方向に可動部が移動するように手振れ補正が行なわれる。
本発明の第1実施形態においても、上記と同様の機構によって、手振れ補正が行なわれる。例えば、携帯電話がX1方向に振れた(円弧運動)場合、その振れを光学的に打ち消すため、X2方向に可動部が移動するように手振れ補正が行なわれる。そして更に第1実施形態においては、モジュールカバー17およびカメラケース40の少なくとも一方が磁性体で構成されているので、永久磁石15が、磁性体(モジュールカバー17および/またはカメラケース40)に引き寄せられる。そのため、OISコイル18に電流を加えることによって得られる力以上の駆動力が生じ、低域のサーボゲインが向上する(下記実施例も参照)。
従来の低域ゲインを高めるための有効な方法として、可動部を支持している弾性部材のバネ定数を低下させることが挙げられる。具体的には、サスペンションワイヤー16の径を細くする、または長さを長くする等によって、バネ定数を低下させることである。しかし、この方法でバネ定数を下げると、サスペンションワイヤー16自体の強度が低下し、落下衝撃等による破損リスクが増大してしまう。
一方、本発明の第1実施形態においては、上記のとおり、サスペンションワイヤー16のバネ定数を下げることなく、低域ゲインが向上する。サスペンションワイヤー16のバネ定数を下げる必要がないため、耐落下衝撃性が低下することがない。つまり、耐落下衝撃性を低下させることなく、低域ゲインを向上させることができる。したがって、本発明に係るカメラモジュールおよび電子機器においては、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である。
磁性体の材料としては、特に限定されないが、弱い磁性を帯びる材料が好ましい。永久磁石15に対する吸引力が強すぎる場合には、可動部の変位方向(プラスマイナス方向)の吸引力のわずかなアンバランスによって、磁性体に可動部が引き寄せられて動けなくなったり、吸引力とは反対側に動かそうとしたときに多大な駆動電流が必要になったりする虞がある。したがって、磁性体が強い磁性を有する場合には、永久磁石15との距離を大きくする必要がある。一方、磁性体の有している磁性が微弱である場合には、永久磁石15との距離を小さくすることができる。そのため、カメラモジュール30および携帯電話50の小型化を実現することができる。
弱い磁性を帯びる材料としては、例えば、磁石の助けを借りて磁性を帯びる軟磁性材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系のステンレス材が好ましい。他にも、磁性流体を挟み込んだシート等が挙げられる。
第1実施形態において、磁性体はモジュールカバー17およびカメラケース40の少なくとも一方であるが、これに限定されない。例えば、磁性体を別の単独の部材として設けてもよい。つまり、可動部の側面外側であって、永久磁石15に対して所定の距離を隔てて、別の単独の部材として設けてもよく、永久磁石15とモジュールカバー17との間に、例えば板状の磁性体を配置してもよい。
また、モジュールカバー17および/またはカメラケース40の全体が磁性材料で形成されている場合に限定されない。例えば、モジュールカバー17および/またはカメラケース40の一部を磁性体としてもよい。その場合、例えば、非磁性材料で形成されているモジュールカバー17および/またはカメラケース40の一部をくり抜いて、磁性材料をはめ込めばよい。また、非磁性材料で形成されているモジュールカバー17および/またはカメラケース40の一部に、磁性材料からなる部材を取り付けてもよい。また、非磁性材料で形成されているモジュールカバー17および/またはカメラケース40の表面の一部または全部に、磁性材料の膜を塗布してもよい。
好ましくは、磁性体が、モジュールカバー17および/またはカメラケース40に設けられていることである。この場合、磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、部品点数が少ない。そのため、磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、カメラモジュール30の組み立て時の作業効率が向上する。また、磁性体を単独で配置する場合に比べて、スペースを必要としない。そのため、カメラモジュール30および携帯電話50の小型化を実現することができる。
より好ましくは、モジュールカバー17および/またはカメラケース40自体が磁性材料からなることである。この場合、磁性体の製造はモジュールカバー17および/またはカメラケース40の製造を兼ねることとなる。そのため、カメラモジュール30および/または携帯電話50の部品製造時の作業効率が格段に向上する。
また、磁性体の有している磁性が極微弱である場合には、モジュールカバー17およびカメラケース40の両方に磁性体が設けられている、もしくは、モジュールカバー17およびカメラケース40の双方が磁性材料から構成されることが好ましい。これにより、永久磁石15を引き寄せて、上述と同等の作用効果を奏することができる。
また、第1実施形態では、磁性体によって吸引される力が、X方向に沿って撮像レンズ1を挟んで対向する2つの側の永久磁石15同士で均等であり、かつ、Y方向に沿って撮像レンズ1を挟んで対向する2つの側の永久磁石15同士で均等である。つまり、モジュールカバー17および/またはカメラケース40の、撮像レンズ1を挟んで対向する領域同士の構造(磁性体としての構造)が等しく構成されている。ここで、構造とは、面積および/または厚さであってよく、切り欠きを設ける場合はその形状であってよく、磁性材を貼り付けてなる構成の場合はその貼り付ける磁性材の構造であってよい。
このように対称にすることで、永久磁石15に対する磁性体の吸引力が、第1方向(X1方向とX2方向)で等しくなり、また第2方向(Y1方向とY2方向)で等しくなる。そのため、磁性体の吸引力による可動部のオフセットを低減することができる。したがって、携帯電話50において、手振れ補正機能をより安定的に発揮することができる。
〔第2実施形態〕
本発明に係るカメラモジュールおよび電子機器の他の実施形態(第2実施形態)について、図4を参照しつつ説明する。図4は、本発明の第2実施形態における、図2同等の断面図である。
(構造)
第1実施形態と異なる点は、保持部材としてカメラケース40を用いておらず、基板7が保持部材の役割を兼ねている点である。第2実施形態のカメラモジュール30においては、モジュールカバー17の下端側先端の一部を内側に折り曲げ、ここで生じたスペースに半田53を設け、基板7内の導電パターンとモジュールカバー17とを電気的、かつ機械的に接続している。基板7内の導電パターンをグランド端子とし、モジュールカバー17を導電性の金属等で構成することによって、輻射対策をしている。カメラモジュール30の一部としてのモジュールカバー17と保持部材としての基板7とが、半田53によって強固に固定される。基板7は、携帯電話50の筐体51に対してネジ52により固定されている。このようにして、カメラモジュール30は筐体51に対して強固に固定される。
なお、モジュールカバー17と基板7との固定は、半田53に限定されず、導電ペーストを用いてもよい。強度的な観点からは半田53の方が好ましい。また、カメラケース40と筐体51との固定は、ネジ52に限定されず、接着剤によって固定してもよい。カメラケース40と筐体51との固定は、リワークの容易性の観点から、ネジ固定の部分を残しておくことが好ましい。
(磁性体)
第2実施形態においては、カメラケースが設けられていない。そのため、モジュールカバー17が磁性体となっている。
〔第3実施形態〕
本発明に係るカメラモジュールおよび電子機器の他の実施形態(第3実施形態)について、図5を参照しつつ説明する。図5は、本発明の第3実施形態における、図2同等の断面図である。
(構造)
第1実施形態と異なる点は、手振れ補正のための可動部が光学部ではなく、撮像装置10(撮像部)としている点である。すなわち、第3実施形態では、手振れ補正において、光学部を手振れ補正のための固定部とし、撮像装置10(撮像部)を手振れ補正のための可動部としている。第1実施形態と同じ作用をする部材については同じ番号を付し、詳細の説明を省略する。
第1実施形態では、撮像レンズ1およびレンズバレル2からなるAF可動部は、中間保持部材13に対してAF方向(Z方向)可動に支持されている。それに対して、第3実施形態では、AF可動部はAF固定部材31に対して支持されており、AF固定部材31はモジュールカバー17に固定されている。したがって、AF可動部は手振れ補正のために駆動されない。
第3実施形態において手振れ補正のための可動部となるのは、撮像素子6を含む撮像装置10である。撮像装置10は、AF固定部材31に対して、サスペンションワイヤー16によって手振れ補正方向(X方向およびY方向)に可動に支持されている。撮像装置10の構成部材であるセンサカバー8には、AF駆動用永久磁石32とは別に、手振れ補正用永久磁石(マグネット)33が設けられている。手振れ補正用永久磁石33に対向して、AF固定部材31にOIS(手振れ補正用コイル)18が設けられている。OISコイル18に電流を流すことにより、手振れ補正用永久磁石33との相互作用により、撮像装置10は手振れ補正のために駆動される。
このように、第3実施形態では、AF駆動用と手振れ補正用とで別個に永久磁石を設けているため、第1実施形態と比べると部品点数が増加してしまうが、可動部が撮像装置10であるため、可動部の小型軽量化を実現することができるというメリットがある。
なお、磁性体との吸引による効果は第1実施形態と同様である。すなわち、モジュールカバー17およびカメラケース40の少なくとも一方が磁性体であるため、手振れ補正用永久磁石33が当該磁性体に吸引される。そのため、第1実施形態において説明した原理により、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である。
〔その他〕
なお、第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態では携帯電話における例を説明しているが、本発明においてカメラモジュールを備えている電子機器は携帯電話に限定されない。電子機器としては、デジタルカメラ、携帯ゲーム機等が挙げられる。
(方法)
図2の構造に基づいて、モジュールカバー17を非磁性体とし、カメラケース40を磁性体とした装置(実施例)を作製し、手振れ補正システムのクローズドループ特性を測定した。上記磁性体は、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系ステンレス材である。
また、図2の構造に基づいて、モジュールカバー17およびカメラケース40の何れも非磁性体とした装置(比較例)を作製し、手振れ補正システムのクローズドループ特性を同様に測定した。
上記手振れ補正システムは、ジャイロセンサー(図示せず)等を利用して検出した手振れ量に応じて、撮像レンズ1を撮像素子6に対して相対変位させることで手振れを補正するシステムであり、撮像レンズ1の変位量をホールセンサー(図示せず)等を利用して検出し、フィードバック制御を行うものである。
(結果)
図6に、実施例および比較例における、手振れ補正システムのクローズドループ特性の測定結果を示す。図6は、サーボ制御回路およびホールセンサーの特性を含めた一巡伝達関数を表している。実施例および比較例を比べると、実施例(磁性体のケース40を用いた場合)には、比較例(非磁性体の場合)よりも、1次共振周波数が低下し、低域のゲインがアップしていることがわかった。この結果から、磁性体を用いる場合には、低域のゲインがアップし、手振れに対する抑圧効果が高められることがわかった。
(考察)
カメラケース40に磁性体を用いることによって1次共振周波数が変化することに対する考察を以下に示す。図7は、モジュールカバーまたはカメラケースに磁性体を用いた場合の運動モデルを説明するための図である。図7において、磁性体がない場合はフックの法則が成り立つため、力Fiと変位xとバネ定数kとの間には、
Fi=k*x
の関係がある。しかしながら、磁性体が存在する場合は、吸引力FmによりΔxの変位が付加されると考えられる。すなわち、磁性体がある場合のみかけのバネ定数k´は、
k´=Fi/(x+Δx)
とみなせる。したがって、k´<kとなる。そして、1次共振周波数f0は、
f0=(1/2π)*√(k′/m)
なので、磁性体がない場合に比べて共振周波数が低下すると考えられる。
〔まとめ〕
本発明に係るカメラモジュールは、
撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備え、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールであって、
上記光学部と上記撮像部とは弾性部材によって連結されており、
上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
上記カバーは、上記固定部に設けられており、
上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記マグネットよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴としている。
上記構成によれば、マグネットによって吸引される磁性体を、マグネットよりも外側であって且つ位置固定されて備えている。これにより、マグネットが磁性体に引き寄せられた状態とすることができ、この吸引力によって駆動推力が加算されるため、電流によって与えられた推力以上の力により低域(一次)の変位量を増大することができる。そのため、低域のサーボゲインが向上する。よって、光学部と撮像部とを連結する弾性部材のバネ定数を下げることなく、低域ゲインを向上させることができる。
また、上述のように弾性部材のバネ定数を下げる必要がないため、耐落下衝撃性が低下することがない。つまり、本発明に係るカメラモジュールは、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である。
また、本発明に係るカメラモジュールの一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、上記カバーに取り付けられていることが好ましい。
上記構成によれば、磁性体を取り付けるという簡易な手法であるので、既存のカバーの構造を変更する必要がない。
また、本発明に係るカメラモジュールの一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、上記カバーの少なくとも一部分を構成していることが好ましい。
上記構成によれば、上述のように磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、部品点数が少ない。そのため、磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、カメラモジュールの組み立て時の作業効率が向上する。また、磁性体を単独で配置する場合に比べて、スペースを必要としない。そのため、本発明に係るカメラモジュールは、より小型化を実現することができる。さらに、カバーの全部分を磁性体で構成すれば、磁性体の製造がカバーの製造を兼ねることとなり、カメラモジュールの部品製造時の作業効率が格段に向上する。
また、本発明に係るカメラモジュールの一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部と上記撮像素子とは、上記撮像レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する第1方向および第2方向に上記相対位置を変え、
上記マグネットは、上記レンズバレルの外周における、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域と、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域とに設けられており、
上記磁性体によって吸引される力は、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域の上記マグネットにおいて均等であり、
上記磁性体によって吸引される力は、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域の上記マグネットにおいて均等であることが好ましい。
上記構成によれば、第1方向に沿って設けられたマグネット同士、および、第2方向に沿って設けられたマグネット同士が、上記磁性体によって等しく引き寄せられるので、当該吸引力による光学部のオフセットを低減することができる。したがって、本発明に係るカメラモジュールは、手振れ補正機能をより安定的に発揮することができる。
また、本発明に係るカメラモジュールの一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系のステンレス材であることが好ましい。
上記構成によれば、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系のステンレス材は、磁性が微弱である。そのため、マグネットに対する吸引力が過度に強くならない。したがって、手振れ補正の動作そのものを阻害する虞が少ない。
また、マグネットと磁性体との距離を小さくすることができ、カメラモジュールの小型化を実現することができる。
また、本発明に係るカメラモジュールの一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部が上記可動部であり、
上記撮像レンズは光軸方向にも移動可能であり、
上記マグネットは光軸方向への移動用途と手振れ補正用途との兼用であることが好ましい。
上記構成によれば、オートフォーカス用のマグネットと手振れ補正用のマグネットとを共通化して、手振れ補正のための可動部側に配置されている。そのため、部品点数が削減され、カメラモジュールの組み立て時の作業効率が向上する。また、省スペースを実現することができ、カメラモジュールの小型化を実現することができる。
本発明は、上記カメラモジュールを筐体内に備えた電子機器も含まれる。
上記構成によれば、当該電子機器は、上述した作用効果を奏するカメラモジュールを搭載しているので、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である。
また、本発明に係る電子機器は、
撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備えたカメラモジュールであって、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより、光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールと、
上記カメラモジュールを収容するカメラケースと、
を筐体内に備えている電子機器であって、
上記カメラモジュールは、
上記光学部と上記撮像部とが弾性部材によって連結されており、
上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
上記カバーは、上記固定部に設けられており、
上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記カメラモジュールよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴としている。
上記構成によれば、カメラモジュールよりも外側に位置固定された上記磁性体を備えていることによって、上記マグネットが磁性体に引き寄せられ、そのため、手振れ補正時に手振れ補正用コイルに電流を加えると、電流を加えることによって得られる力以上の駆動力を生じさせることができ、低域のサーボゲインが向上する。よって、光学部と撮像部とを連結する弾性部材のバネ定数を下げることなく、低域ゲインを向上させることができる。
また、上述のように弾性部材のバネ定数を下げる必要がないため、耐落下衝撃性が低下することがない。したがって、当該カメラモジュールを搭載した本発明に係る電子機器は、耐落下衝撃性とOIS性能との両方において優れている。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、上記カメラケースに取り付けられていることが好ましい。
上記構成によれば、磁性体を取り付けるという簡易な手法であるので、既存のカバーの構造を変更する必要がない。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、上記カメラケースの少なくとも一部分を構成していることがより好ましい。
上記構成によれば、磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、部品点数が少ない。そのため、磁性体を単独の部材として設ける場合と比べて、カメラモジュールの組み立て時の作業効率が向上する。また、磁性体を単独で配置する場合に比べて、スペースを必要としない。そのため、当該カメラモジュールは、小型化を実現することができる。したがって、当該カメラモジュールを搭載した本発明に係る電子機器は、小型化を実現することができる。さらに、磁性体の製造はカメラケースの製造を兼ねることとなる。そのため、本発明に係る電子機器の部品製造時の作業効率が格段に向上する。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
さらに上記カバーにも上記磁性体が取り付けられているか、もしくは、上記カバーも少なくとも一部分が上記磁性体で構成されていることが好ましい場合がある。
上記構成によれば、磁性体の有している磁性が極微弱である場合において、磁性体はカメラケースおよびカバーの両方に設けられているため、マグネットを十分に吸引することができる。
また、カメラケースに設けた磁性体の配設位置と、カバーに設けた磁性体の配設位置とを調整することによって、均等な吸引力を実現することが可能となり、当該吸引力による光学部のオフセットを抑制することができる。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部と上記撮像素子とは、上記撮像レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する第1方向および第2方向に上記相対位置を変え、
上記マグネットは、上記レンズバレルの外周における、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2箇所と、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2箇所とに設けられており、
上記磁性体は、各上記箇所において、各箇所の上記マグネットを吸引する力が均等であることが好ましい。
上記構成によれば、上記箇所において、各箇所の上記マグネットを吸引する力が均等であるので、当該吸引力による光学部のオフセットを低減することができる。したがって、本発明に係る電子機器においては、手振れ補正機能をより安定的に発揮することができる。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
上記磁性体が、加工によるマルテンサイト化によって磁性を帯びたオーステナイト系のステンレス材であることが好ましい。
上記構成によれば、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系のステンレス材は、磁性が微弱である。そのため、マグネットに対する吸引力が過度に強くならない。したがって、手振れ補正の動作そのものを阻害する虞が少ない。また、マグネットと磁性体との距離を小さくすることができ、カメラモジュールの小型化を実現することができる。そのため、当該カメラモジュールを搭載した本発明に係る電子機器は、小型化を実現することができる。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部が上記可動部であり、
上記撮像レンズは光軸方向にも移動可能であり、
上記マグネットは光軸方向への移動用途と手振れ補正用途との兼用であることが好ましい。
上記構成によれば、オートフォーカス用のマグネットと手振れ補正用のマグネットとを共通化して、手振れ補正のための可動部側に配置されている。そのため、部品点数が削減され、カメラモジュールの組み立て時の作業効率が向上する。また、省スペースを実現することができ、カメラモジュールの小型化を実現することができる。そのため、当該カメラモジュールを搭載した本発明に係る電子機器は、小型化を実現することができる。
また、本発明に係る電子機器の一形態は、携帯電話であり得る。
上記構成によれば、当該携帯電話は、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である等の上記効果を有する。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態または実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明により、耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能であるカメラモジュールを提供できる。また、搭載したカメラモジュールにおける耐落下衝撃性とOIS性能との両立が可能である電子機器を提供できる。
1 撮像レンズ
2 レンズバレル
3 接着剤
4 レンズホルダー
4a 突起部
5 レンズ駆動装置
6 撮像素子
7 基板
8 センサカバー
8a 突起
8b 開口
9 ガラス基板
10 撮像装置
12a AFバネ
12b AFバネ
13 中間保持部材
14 AFコイル
15 永久磁石(マグネット)
16 サスペンションワイヤー(弾性部材)
17 モジュールカバー
18 OISコイル(手振れ補正用コイル)
19 ベース
19a 開口
20 接着剤
21 接着剤
30 カメラモジュール
31 AF固定部材
32 AF駆動用永久磁石
33 手振れ補正用永久磁石(マグネット)
40 カメラケース
50 携帯電話
51 筐体
52 ネジ
53 半田

Claims (15)

  1. 撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備え、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールであって、
    上記光学部と上記撮像部とは弾性部材によって連結されており、
    上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
    上記カバーは、上記固定部に設けられており、
    上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
    上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記マグネットよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 上記磁性体が、上記カバーに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。
  3. 上記磁性体が、上記カバーの少なくとも一部分を構成していることを特徴とする請求項1または2に記載のカメラモジュール。
  4. 上記光学部と上記撮像素子とは、上記撮像レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する第1方向および第2方向に上記相対位置を変え、
    上記マグネットは、上記レンズバレルの外周における、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域と、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域とに設けられており、
    上記磁性体によって吸引される力は、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域の上記マグネットにおいて均等であり、
    上記磁性体によって吸引される力は、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2領域の上記マグネットにおいて均等であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
  5. 上記磁性体が、加工によってマルテンサイト化したオーステナイト系のステンレス材であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
  6. 上記光学部が上記可動部であり、
    上記撮像レンズは光軸方向にも移動可能であり、
    上記マグネットは光軸方向への移動用途と手振れ補正用途との兼用であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のカメラモジュールを筐体内に備えていることを特徴とする電子機器。
  8. 撮像レンズおよび当該撮像レンズを収納したレンズバレルが設けられた光学部と、モジュール外殻として上記光学部の一部を覆うカバーと、上記撮像レンズによって集光された光が入射する位置に設けられた撮像素子が設けられた撮像部と、を備えたカメラモジュールであって、当該光学部と当該撮像素子との相対位置を変えることにより、光学的に手振れを補正する機能を有するカメラモジュールと、
    上記カメラモジュールを収容するカメラケースと、
    を筐体内に備えている電子機器であって、
    上記カメラモジュールは、
    上記光学部と上記撮像部とが弾性部材によって連結されており、
    上記光学部および上記撮像部のうち、一方が、上記手振れを補正する際に位置を移動することができる可動部であり、他方が、上記手振れを補正する際に位置を移動しない固定部であり、
    上記カバーは、上記固定部に設けられており、
    上記可動部に更に設けられたマグネットと、上記固定部に設けられた手振れ補正用コイルとによって上記相対位置を変え、
    上記マグネットによって吸引される磁性体を、上記カメラモジュールよりも外側に位置固定されて更に備えていることを特徴とする電子機器。
  9. 上記磁性体が、上記カメラケースに取り付けられていることを特徴とする請求項8に記載の電子機器。
  10. 上記磁性体が、上記カメラケースの少なくとも一部分を構成していることを特徴とする請求項8または9に記載の電子機器。
  11. さらに上記カバーにも上記磁性体が取り付けられているか、もしくは、上記カバーも少なくとも一部分が上記磁性体で構成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の電子機器。
  12. 上記光学部と上記撮像素子とは、上記撮像レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する第1方向および第2方向に上記相対位置を変え、
    上記マグネットは、上記レンズバレルの外周における、上記第1方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2箇所と、上記第2方向に沿って上記撮像レンズを挟んで対向する2箇所とに設けられており、
    上記磁性体は、各上記箇所において、各箇所の上記マグネットを吸引する力が均等であることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の電子機器。
  13. 上記磁性体が、加工によるマルテンサイト化によって磁性を帯びたオーステナイト系のステンレス材であることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の電子機器。
  14. 上記光学部が上記可動部であり、
    上記撮像レンズは光軸方向にも移動可能であり、
    上記マグネットは光軸方向への移動用途と手振れ補正用途との兼用であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の電子機器。
  15. 上記電子機器が、携帯電話であることを特徴とする請求項7〜14のいずれか1項に記載の電子機器。
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