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JP5441662B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像光学系の前面に開閉可能に配置されたレンズバリアと被写体までの距離を測距するための測距ユニットとのレイアウトを調整して、小型化を図った撮像装置に関する。
一般に、撮像装置には、自動的に合焦動作を行う自動合焦機構(オートフォーカス、Automatic Focusing、 AF)が搭載されているのが普通である。
このような撮像装置の自動合焦機構には、コントラスト検出方式、又は外測方式の自動合焦機構が用いられている。さらに、最近の撮像装置では、動いている被写体の撮影に有利な外測方式のオートフォーカスを採用することが好ましいとされる傾向がある。
この外測方式のオートフォーカスは、撮像光学系とは異なる測距光学系を用い、三角測距の原理にて被写体までの距離を測定し、測距情報に基づき撮像光学系を動かし、合焦させる方式である。
また、撮像装置のレンズ鏡筒には、撮像光学系レンズの前面を開閉し、撮像光学系レンズを塵埃または手指による汚損から保護するために、一対、または二対のレンズバリア羽根からなるレンズバリアが装着されているのが普通である。
このように外測方式のオートフォーカス機構と、レンズバリアとの両者を装着する場合には、レンズバリア羽根によって画角を遮られると、外測方式のオートフォーカス機構で正確な測距を行えなくなる。
そこで、従来の撮像装置では、レンズバリア羽根の動作範囲を避けた位置に外測方式の測距光学系ユニットを配置したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−175970
このような従来提案されている撮像装置では、図7に例示するように、外測方式の測距光学系ユニットが、レンズ鏡筒の斜め下側の部分から突出するように配置されたレイアウトとされている。
これは、従来の撮像装置では、レンズバリア羽根を開閉させるための回転中心201が撮像光学系開口部202の左右の横端部に配置されているというレイアウト上の制限がある。これと共に、外測方式の測距光学系ユニット203は、総じて横長であるのでレンズバリア羽根の動作範囲204を避けた位置に外測方式の測距光学系ユニット203を配置する必要があるためである。
そこで、従来の撮像装置では、外測方式の測距光学系ユニットをレンズ鏡筒の斜め下側の部分から突出するように配置している。このため、従来の撮像装置では、装置前面に、レンズバリア羽根の動作範囲204と測距光学系ユニットの対角長204とを合わせた設置場所が必要となってしまい、結果として撮像装置が大型化してしまうという問題がある。
本発明の目的は、撮像光学系の前面に開閉可能に配置されたレンズバリアにおけるデッドスペースを利用して測距ユニットを配置するようにして全体的な構成を最適化し、小型化を図った撮像装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系の前面に配置され、画角開口部を開閉可能に装着されたレンズバリア羽根を備えたレンズバリアユニットと、前記撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式の測距光学系ユニットと、を有する撮像装置において、前記レンズバリアユニットにおける前記レンズバリア羽根の動作範囲以外の位置に設けられた収容凹部に、前記撮像光学系の光軸中心から前記測距光学系ユニットの外縁までの距離が小さくなる態様で前記測距光学系ユニットを配置して構成したことを特徴とする。
本発明によれば、撮像光学系の前面に開閉可能に配置されたレンズバリアにおけるデッドスペース内に、少なくとも測距ユニットの一辺部分を入り込ませるように配置する。そして、このデッドスペース内に配置した測距ユニットが、撮像装置に対して小型化に最適な測距ユニットの配置位置となるように構成することによって、撮像装置は、その前面側から見た全体的な輪郭の外形を小型化できるという効果がある。
本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの構成の概略を示す斜視図である。 (A)は、本発明の実施の形態に係るビデオカメラ本体に測距光学系ユニットを取付た状態を示す概略斜視図、(B)は、本発明の実施の形態に係るビデオカメラ本体に測距光学系ユニットを取付た状態を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズバリアユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るレンズバリアユニットの開状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズバリアユニットの閉状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズバリア羽根の動作範囲を示す正面図である。 従来の撮像装置における、レンズバリア羽根と外測方式の測距光学系ユニットのレイアウトを例示する要部正面図である。 (A)は、従来の撮像装置の外形を示す正面図であり、(B)は、これと比較するための本実施の形態に係わる撮像装置の外形を示す正面図である。
以下、本発明の撮像装置の実施の形態に係わるデジタルビデオカメラについて図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係わるデジタルビデオカメラ本体100は、撮像光学系としての撮像レンズ101を備える。この撮像レンズ101は、デジタルビデオカメラ本体100の前面に被写体に臨むように配置されている。この撮像レンズ101は内部の光学群を移動することが可能であり、ズームおよびフォーカスの機能を有している。
また、撮像光学系としての撮像レンズ101により結像される位置には、固体撮像素子(図示しない)と、それを駆動するための回路部品が実装されたプリント基板(図示しない)が配置されている。この撮像光学系では、固体撮像素子に結像された光学像を光電変換して信号処理回路117に出力するように構成されている。
さらに、このデジタルビデオカメラ本体100は、撮像レンズ101とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する略矩形状に形成された測距光学系ユニット106及びレンズバリアユニット115を備える。
なお、このデジタルビデオカメラ本体100は、音を記録するためのマイク116、撮像装置全体を制御する制御ユニットとしての信号処理回路117及び信号処理回路117を実装した基板118等を備える。
このマイク116は、左右一対のマイクエレメント(図示しない)を格納したユニットであり、マイク116の前面部に多数の孔が穿孔されたカバーが設けられている。このマイク116は、カバーの孔を通して到達した音声をマイクエレメントによって電気信号へ変換し、信号処理回路117に出力する。
信号処理回路117は、基板118上に実装されており、撮像レンズ101、測距光学系ユニット105及びマイク116と電気的に接続されている。
この信号処理回路117は、測距光学系ユニット106からの出力に基づき、2つの被写体光学像の結像位置のずれ(位相差)から被写体までの距離を演算し、撮像レンズ101を制御し合焦させる動作を司る。また、この信号処理回路117は、マイク116からの出力に基づき音声データを作成する機能を備える。
次に、デジタルビデオカメラ本体100に用いられる測距光学系ユニットについて、図2を参照して説明する。
この測距光学系ユニット106は、測距レンズ102、測距センサー103及び測距ホルダー104を備える。この測距光学系ユニット106は、撮像レンズ101のハウジングにビス105によって締結されて取り付けられている。
測距光学系ユニット106の測距レンズ102は、一対の凸レンズA102a及び凸レンズB102bを横に並べて一体的に成形したレンズユニットとして構成されている。この一対の凸レンズA102a及び凸レンズB102bは、被写体光学像を2つの光学像に分割し、分割した被写体光学像をそれぞれ測距センサー103上に再結像させる機能を備える。
この測距光学系ユニット106の測距センサー103は、複数の光電変換素子を線上に配列させて構成されている。この測距センサー103には、その長手方向の2箇所に、それぞれ測距レンズ102によって2つの被写体光学像が結像される。この測距センサー103は、その長手方向の2箇所に結像された2つの被写体光学像を、それぞれ光電変換して信号処理回路117に出力する。
なお、上述した測距レンズ102及び測距センサー103は、測距ホルダー104に保持されている。
ここで、外測方式のオートフォーカスで使用されている三角測距の原理については、公知の技術であるため、説明を省略するが、その原理上、被写体光学像の縦方向又は横方向のエッジを検出する必要がある。
また、一般の被写体は、自然物、人工物を問わず、横方向よりも縦方向のエッジの方が多く存在している。このため、高精度に測距を行うためには、測距レンズ102内の一対の凸レンズ、及び測距センサー103内の複数の光電変換素子を横に並べ、縦方向のエッジを検出する方が好ましい。そのため全体が略矩形状に形成された測距光学系ユニット106の外形は、LX>LYとなり、横長形状となっている。
次に、このデジタルビデオカメラ本体100に装着されるレンズバリアユニットについて図3の分解斜視図を参照して説明する。
このレンズバリアユニット115は、非撮影時に撮像レンズ101を塵埃または手指による汚損から保護する略円弧状の薄板部材であるレンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108を備える。これらレンズバリア羽根A107とレンズバリア羽根B108との基端部は、それぞれ案内部材111の前面側(被写体側)に設けられた回転中心軸120に軸着されている。
これらレンズバリア羽根A107とレンズバリア羽根B108とは、回転中心軸120を中心に回転して、撮像レンズ101前面の画角開口部119から完全に退避した開位置(図4)まで開扉動作可能に装着されている。これと共に、これらレンズバリア羽根A107とレンズバリア羽根B108とは、回転中心軸120を中心に回転して、画角開口部119を完全に塞ぐ閉位置(図5)まで閉扉動作可能に装着されている。
図3に示すように、案内部材111の背面側には、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の駆動機構を構成するため、レンズバリア駆動部材109と押さえ部材112とを装着する。
このレンズバリア駆動部材109は、案内部材111と押さえ部材112の間に挟まれる状態で、撮像レンズ101の光軸中心を回転中心として回転可能に装着する。
また、レンズバリア駆動部材109の正又は逆回転の動作に追従して、レンズバリア羽根B108を開閉させるように、レンズバリアばね110を架設する。
この、ねじりコイルばねであるレンズバリアばね110は、そのコイル部分を、案内部材111に設けた、フック部(図示しない)に架設させて取り付ける。
また、このレンズバリアばね110は、レンズバリア駆動部材109に突設した駆動軸124に係止して架設する。
さらに、レンズバリア羽根B108に追従してレンズバリア羽根A107を動作させるため、レンズバリア羽根A107には、基端部の近くの所定位置に動作ボス125を突設する。これと共に、レンズバリア羽根B108の動作ボス125に対応する位置には、円弧状の動作溝126を穿設する。そして、レンズバリア羽根B108の動作溝126内には、レンズバリア羽根A107の動作ボス125を円弧状溝内で移動可能に挿通する。
これにより、レンズバリア羽根A107は、動作溝126の円弧状溝の範囲内で動作ボス125が移動する範囲内の遊びを持って、レンズバリア羽根B108の開閉動作に追従する。これにより、レンズバリア羽根B108が所定の角度以上回転すると、動作溝126の端面が動作ボス125に当接し、レンズバリア羽根A107は、レンズバリア羽根B108に連動して回転中心軸120を中心に回転して開閉動作を行う。
また、このレンズバリアユニットでは、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108を開閉動作させるための駆動源として、押さえ部材112における撮像レンズ101の上方側にモーター113を配置する。
このレンズバリアユニットでは、モーター113の駆動力が、モーター113の出力軸に接続されたギア列114を介して、レンズバリア駆動部材109の駆動ギア部121に伝達されるよう構成されている。
このレンズバリアユニットでは、モーター113を正転又は逆転させることにより、レンズバリア駆動部材109は開位置と閉位置との間で所定の角度回転する動作に追従してレンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108を開閉動作させる。
このレンズバリアユニットで閉動作を行う場合には、モーター113を駆動してレンズバリア駆動部材109を開位置から閉位置まで回動する。すると、このレンズバリア駆動部材109に対してレンズバリアばね110を介して追従するレンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108は、開位置から閉位置まで移動する。
このとき、レンズバリア羽根B108は、レンズバリア羽根B108同士が当接するまで動作を継続する。さらに、レンズバリア羽根B108同士が当接した後もレンズバリア駆動部材109は、動作溝126の遊びの範囲内で所定の角度だけ回転動作を行う。この所定の角度の回転動作によってレンズバリアばね110には、バネ力が発生する。これにより、このレンズバリアユニット115では、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108が閉位置の状態に付勢されて保持される。
なお、レンズバリアユニット115の開位置から閉位置への動作は、前述した閉位置から開位置の動作の逆手順となる。
このように構成された撮像レンズ101前面の画角開口部119に装着されたレンズバリアユニット115は、デジタルビデオカメラ本体100が撮影状態のときに、開位置(図4に図示)とされる。また、このレンズバリアユニット115は、再生状態および電源がオフになった時に、閉位置(図5に図示)とされる。
次に、デジタルビデオカメラ本体100における、小型化を図るように配置した各構成部のレイアウトについて、図4乃至図6により説明する。
デジタルビデオカメラ本体100では、測距光学系ユニット106を、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の動作範囲127を避けた位置に配置する必要がある。また、測距光学系ユニット106は、撮像レンズ101の画角に写りこまない位置に配置する必要があるため、例えばレンズバリアユニット115の前方などには配置することができない。
そこで、このデジタルビデオカメラ本体100では、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の回転中心軸120を画角開口部119の略対角線の延長線上に配置する。これにより図6にレンズバリア羽根の動作範囲をハッチングで示したものから分かるように、レンズバリア羽根の動作範囲126から外れた範囲を、撮像レンズ101の上側及び下側に設定する。このレンズバリア羽根の動作範囲126から外れた範囲は、いわゆるデッドスペースとなっており、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108に影響を与えること無く利用可能なスペースとなっている。
そこで、このレンズバリア羽根の動作範囲126に覆われない範囲で、かつ、レンズバリア羽根の動作範囲外形を結ぶ光軸中心の円弧127の内側の範囲に、測距光学系ユニット106の少なくとも一部が入るようにレイアウトを設定する。
このように構成した場合には、レンズ鏡筒の円筒形ハウジングの内側に、測距光学系ユニット106の一部が食い込む状態で配置されることになり、測距光学系ユニット106がレンズ鏡筒から突出する量を低減して小型化を図ることができる。
具体的に説明すると、前述のように測距光学系ユニット106の外形は、LX>LYである。よって、測距光学系ユニット106は、撮像レンズ101の鉛直上下のどちらかに配置すると、デジタルビデオカメラ本体100の前面に必要な領域が、レンズバリア羽根の動作範囲127と測距光学系ユニット106との縦長さLYとなる。
その結果、測距光学系ユニット106は、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108によって画角を遮られることが無い。これと共に、測距光学系ユニット106は、比較的に撮像レンズ101の光軸中心122側に寄せて配置されることになるので、デジタルビデオカメラ本体100の小型化が可能となる。
要するに、図6に示したデジタルビデオカメラ本体100では、レンズバリアユニット115におけるレンズバリア羽根の動作範囲126に覆われない範囲で比較的大きな面積となる部分に、測距光学系ユニット106の設置部を設定する。
このレンズバリアユニット115では、案内部材111と押さえ部材112とにおけるレンズバリア羽根の動作範囲126以外のいわゆるデッドスペースに対応する箇所に、測距光学系ユニット106の設置部を構成する。
この設置部を構成するため案内部材111と押さえ部材112とには、それぞれレンズバリア羽根の動作範囲126以外の箇所に測距光学系ユニット106の一辺側部分を収めるため矩形凹部状に切欠して形成した、収容凹部130を形成する。なお、レンズバリア羽根の動作範囲以外の位置に形成される収容凹部130は、測距光学系ユニット106の大きさに対応して、案内部材111にだけ形成しても良い。
レンズバリア羽根の動作範囲以外の位置に形成される収容凹部130の底辺は、光軸中心122の中心を通る直線(直径)と直交する方向(ラジアル方向と直交する方向)に沿うように形成する。この設置部を構成する収容凹部130内には、矩形形状の測距光学系ユニット106の一辺側部分をはめ込むように配置する。
このように収容凹部130に配置された測距光学系ユニット106は、その長手方向の一辺が光軸中心122を通る直線(直径)と直交する方向に沿う態様で配置される。これにより、このレンズバリアユニット115では、光軸中心122から測距光学系ユニット106の外縁までの距離が最も小さくなる態様で配置されて、全体の小型化を図ることができる。
これと共に、このレンズバリアユニット115では、測距光学系ユニット106を取り付ける収容凹部130を、画角開口部119の図4に向かって下側の長辺(開口辺を形成する長い方の直線)と平行となるように対向した位置に配置する。これにより、このレンズバリアユニット115では、光軸中心122から収容凹部130の底辺までの距離を最も小さく構成して、全体の小型化を図ることができる。なお、このように構成した場合には、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の形状にもよるが、2つのバリア羽根の回転中心軸120が画角開口部119に対して斜め上下の各位置に配置されることになる。
次に、上述のようにレンズバリアユニット115及び測距光学系ユニット106をレイアウトして小型化されたデジタルビデオカメラ本体100について、図8(B)を参照して説明する。
図8(B)に示すように、このデジタルビデオカメラ本体100では、測距光学系ユニット106を撮像レンズ101の中央下部に配置し、測距光学系ユニット106の両脇にマイク116を配置して構成されている。
このように構成した場合には、撮像レンズ101の下側のスペースを有効活用することができるため、デジタルビデオカメラ本体100の小型化が可能となる。また、デジタルビデオカメラ本体100の外形を大きくすることなく、マイク116内のエレメント間の距離を大きくとることが可能となり、録音された音声のステレオ感の向上させることができる。以上のことより、測距光学系ユニット106は撮像レンズ101の下側に配置し、その両脇にマイク116を配置することによってスペース効率が上がり、デジタルビデオカメラ本体100の小型化が可能になった。
ここで、図8(B)に示す本実施の形態に係るデジタルビデオカメラ本体100について、図8(A)に示す従来のデジタルビデオカメラと比較して説明する。
本実施の形態に係るデジタルビデオカメラ本体100では、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の回転中心201を、画角開口部119の略対角に配置している。さらに、デジタルビデオカメラ本体100では、測距光学系ユニット106を撮像レンズ101の中央下部に測距光学系ユニット106を配置する。
さらに、このデジタルビデオカメラ本体100では、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の動作範囲外に測距光学系ユニット106を配置する。これと共に、デジタルビデオカメラ本体100では、レンズバリア羽根A107及びレンズバリア羽根B108の動作範囲の外形を結ぶ円弧の内側に、測距光学系ユニット106の少なくとも一部が入るように配置する。なお、測距光学系ユニット106の両脇には、それぞれマイク116を配置する。
これに対して、図8(A)に例示するデジタルビデオカメラ本体200では、測距光学系ユニット203が、画角開口部の略対角線の下側延長線上に配置されている。
この図8(A)と図8(B)とを比較して理解されるように、本実施の形態に係わるデジタルビデオカメラ本体100は、図8(A)に例示するデジタルビデオカメラ本体200に対して、外形寸法128だけ小型化されることが理解される。
また、上述のようにレンズバリアユニット115及び測距光学系ユニット106をレイアウトして構成することにより、図8(A)に例示したものと比較してレンズバリアユニット115の厚み方向の増加を防ぎつつ、径方向の小型化が可能となった。
なお、本実施の形態では、撮像装置の例としてデジタルビデオカメラを挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、撮像光学系の前面に開閉可能に配置されたレンズバリアと、撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する測距光学系を有するものであれば、適応可能であることは勿論である。
100 デジタルビデオカメラ本体
106 測距光学系ユニット
115 レンズバリアユニット
116 マイク
119 画角開口部
126 レンズバリア羽根の動作範囲

Claims (4)

  1. 撮像光学系の前面に配置され、画角開口部を開閉可能に装着されたレンズバリア羽根を備えたレンズバリアユニットと、
    前記撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式の測距光学系ユニットと、を有する撮像装置において、
    前記レンズバリアユニットにおける前記レンズバリア羽根の動作範囲以外の位置に設けられた収容凹部に、前記撮像光学系の光軸中心から前記測距光学系ユニットの外縁までの距離が小さくなる態様で前記測距光学系ユニットを配置して構成したことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記測距光学系ユニットが、矩形状に形成され、前記測距光学系ユニットの長辺が前記光軸中心を通る直線と直交する方向に沿うように前記収容凹部に配置して構成したことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記測距光学系ユニットを、前記画角開口部の直線の開口辺と平行する状態で配置して構成したことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
  4. 前記測距光学系ユニットの両脇には、マイクが配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。
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