JP2006113607A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動部を有するにも拘わらず小型の撮像装置を提供する。
【解決手段】光学像を電気信号に変換する光電変換部8を有する撮像ユニット2と、被写体の光学像を光電変換部8上に形成する光学ユニット4と、該光学ユニット4の少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部5とからなる。駆動部5は、光学ユニット2の光軸と直交する駆動軸を有するモータ25と、該モータ24の駆動軸に設けられた駆動ギヤ25とを有する。モータ24と駆動ギヤ25を含む駆動部5の光軸に直角方向の大きさは、撮像ユニット2の幅と略同一である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、携帯電話、PHS(簡易型携帯電話)、PDA(携帯情報端末)、モバイルパソコン等の携帯機器や、監視カメラ等に装着される撮像装置に関する。
近年、カメラを搭載した携帯電話等が普及している。携帯電話に搭載されるカメラの撮像素子は、高画素化の傾向にあり、現在では31万画素が普通になっており、100万画素も実用化されている。これらの高画素の撮像素子を含む撮像ユニットは、1辺10mm以下(矩形状)の大きさのものが開発されている。一方、カメラのレンズも、撮像ユニットと同等以下のサイズに小型化されている。
特許文献1には、撮像ユニットとレンズ部とからな携帯電話に適した小型の撮像装置が提案されている。この撮像装置では、レンズ部に2つのレンズを用いることで収差補正の自由度を増している。また、第1レンズを一体に形成した角管状の第1支持部材を撮像ユニットに位置決めし、第2レンズを取り付けた第2支持部材を第1支持部材に位置決めすることで、2つのレンズの合焦調整を不要としている。
しかし、撮像素子が高画素化されると、焦点合わせが必要であり、このためにレンズを光軸方向に移動させる駆動部を設けなければならなくなる。しかし、駆動部を設けると、カメラユニットが大きくなり、携帯電話等への搭載が困難となる。特に、1辺が10mm以下の撮像ユニットを有する撮像装置の場合には、非常に小型の撮像装置であるため、駆動部の配置が、撮像装置の大きさ、すなわち、光軸方向の投影面積や光軸方向の厚みに大きく影響する。
特開2002−139662号公報
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、駆動部を有するにも拘わらず小型の撮像装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部の大きさは前記撮像ユニットの幅と略同一である撮像装置を提供する。
また、本発明は、
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部の大きさは撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一である撮像装置を提供する。
前記光学ユニットの光軸方向の位置を検出する検出部をさらに有し、
前記検出部は前記駆動部に近接して配置され、
前記検出部の出力端子と前記駆動部の給電端子とが同じ方向に突出していることが好ましい。これにより、検出部からの出力信号線や駆動部の給電線等の配線が容易になり、これらの端子を共通の基板に直接接続することも可能である。
前記光学ユニットは、レンズを保持する玉枠と、該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有し、前記光学ユニットの光軸と平行な軸部を有するカムギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。なお、駆動ギヤは、ウォーム、かさ歯車を含む。
前記光学ユニットは、レンズを保持する内胴と、該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と平行な駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛合するとともに、前記光学ユニットの外胴の外周面に形成されたギヤと噛合する中間ギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。
前記光学ユニットは、レンズを保持する内胴と、該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられ、前記光学ユニットの外胴の外周面に形成されたギヤに噛合する駆動ギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。なお、駆動ギヤは、ウォーム、かさ歯車を含む。
本発明によれば、駆動部の大きさが撮像ユニットの幅と略同一またはそれ以下であるので、駆動部を有するにも拘わらず、小型化され、形態電話等への搭載が容易となる。
また、前記駆動部の大きさが撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一またはそれ以下であるので、駆動部を有するにも拘わらず、小型化され、形態電話等への搭載が容易となる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
<第1実施形態>
図1−3は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置1Aを示す。この撮像装置1Aは、撮像ユニット2、シャーシ3、光学ユニット4、駆動部5、検出部6およびカバー7からなっている。
撮像ユニット2は、矩形形状を有し、その中央にCCDセンサまたはCMOSセンサからなる光電変換部8を含む。撮像ユニット2は図示しない制御基板に実装される。撮像ユニット2は、1辺が約10mm程度の大きさである。撮像ユニット2の形状は、本実施形態のような矩形に限らず、円形その他の形状のものも使用可能である。
シャーシ3は、撮像装置1Aの各ユニットを取り付けるためのベースであり、一辺が撮像ユニット2とほぼ同じで、他辺が撮像ユニット2よりも長い長方形を有している。シャーシ3の背面には、撮像ユニット2が取り付けられている。シャーシ3には、開口部9が形成され、該開口部9の中心を通りシャーシ3の面に直角な方向(以下、光軸方向またはx方向という。)に、撮像ユニット2の光電変換部8の中心が位置している。
開口部9の中心を通りシャーシ3の短辺に平行な方向(以下、y方向という。)であって開口部9の両側には、先端に爪10を有する1対の弾性片11が突設されている。開口部9の中心を通りシャーシ3の長辺に平行な方向(以下、z方向という。)であって開口部9の両側には、円柱状のつり軸12と矩形柱状のガイド13がそれぞれ突設されている。開口部9の中心を通る一方の対角線上の角部には、カバー7を支持する1対の支柱14が突設されている。支柱14の先端にはピン15が突設されている。開口部9の中心を通る他方の対角線上の角部には、駆動部5のカムギヤ26と検出部6がそれぞれ取り付けられているが、これらについては後述する。
前記シャーシ3上の1対の弾性片11、つり軸12、ガイド13、1対の支柱14および検出部6は、全て、図1中斜線で示された、撮像ユニット2の光軸方向の投影領域A内に配置されている。また、カムギヤ26の一部(この実施形態では、半分)も、同様に、撮像ユニット2の光軸方向の投影領域A内に配置されている。さらに、モータ24とウォームギヤ25を含めた駆動部5のy方向の長さは、図2に示すように、撮像ユニット2のy方向の幅と略同一であり、モータ24を含む駆動部5の光軸方向の厚みは、図3に示すように、撮像装置1A全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
光学ユニット4は、レンズ16を支持する玉枠17からなっている。玉枠17の外周面のZ方向の一端には、90°屈曲する突部18が一体に設けられ、該突部18につり軸孔19が光軸に平行に形成されている。玉枠17は、つり軸孔19に前記シャーシ3のつり軸12が光軸方向に摺動可能に嵌合することにより、ばね20により撮像ユニット2に近づく方向に付勢されている。突部18の先端には、突片状のカムフォロワ21が形成されている。また、玉枠17の外周面には、前記突部18と反対側に、前記シャーシ3のガイド13が嵌入する1対のガイド片22が設けられている。さらに、玉枠17の外周面には、前記シャーシ3の検出部6で検出される被検出片23が設けられている。
駆動部5は、モータ24と、該モータ24の駆動軸に固着された駆動ギヤとしてのウォームギヤ25と、前記カムギヤ26からなっている。モータ24は、その駆動軸が光軸に直交するようにシャーシ3に取り付けられている。カムギヤ26は、前記ウォームギヤ25に噛合し、その軸部27が前記モータ24の駆動軸に直交するように、シャーシ3に取り付けられている。カムギヤ26は、その軸部27に対して傾斜したカム面28を有している。このカム面28に前記玉枠17のカムフォロア21が摺動可能に圧接している。
検出部6は、玉枠17に面し、光軸に平行なスロット29を有し、該スロット29の対向壁に図示しない発光素子と受光素子が設けられている。検出部6のスロット29には、前記玉枠17の被検出片23が嵌入している。そして、玉枠17が光軸方向に移動すると、その移動範囲のほぼ中間点で発光素子からの光が被検出片23で遮断されることにより、玉枠17の光軸方向の位置が検出されるようになっている。
カバー7は、前記シャーシ3の正面を覆うもので、前記シャーシ3とほぼ同じ長方形を有する。カバー7には、前記玉枠17を臨む開口部30を有している。また、開口部30の両側には、前記シャーシ3の1対の弾性片11の爪10が係止する切欠き部31が形成されている。さらに、開口部30の中心を通る対角線上に前記シャーシ3の支柱14の先端のピン15が嵌合するピン孔32が形成されている。カバー7は、ピン孔32に前記シャーシ3の支柱14の先端のピン15が嵌合した後、該ピン15を溶着することで、取り付けられる。
次に、以上の構成からなる撮像装置の動作を説明する。
撮像装置1Aは、図示しない制御基板とともに携帯電話等の携帯機器に搭載され、カメラとして機能する。玉枠17のレンズ16を被写体に向けると、レンズ16に入射する被写体の光は撮像ユニット2の光電変換部8に結像する。光電変換部8は、被写体の像を電気信号に変化し、図示しない液晶ディスプレイに出力する。これにより、ディスプレイに被写体の画像が表示される。この画像は、シャッタが押されると、メモリに記録される。
この撮像装置1Aでは、以下に説明するように、被写体の遠近に応じて光学ユニット4を光軸方向に移動させて合焦調整すなわちフォーカシングを行なうことができる。駆動部5のモータ24を正転駆動してウォームギヤ25を回転させると、カムギヤ26が回転する。カムギヤ26のカム面28に圧接している玉枠17のカムフォロワ21は、カム面28に押圧される結果、光学ユニット4はばね20の付勢力に抗して、被写体側に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠17の被検出片23が検出部6の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ24を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシング(マクロモード)が終了する。
続いて、モータ24を逆転駆動すると、カムギヤ26のカム面28に圧接している玉枠17のカムフォロワ21は、カム面28に追随して、ばね20の付勢力により、撮像ユニット2に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠17の被検出片23が検出部6の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ24を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシング(標準モード)が終了する。
なお、カム面28を多段にし、検出部6のセンサを複数設けることで、標準モードとマクロモード以外に2値以上の多値のフォーカシングを行なうこともできる。このような構成では、フォーカシングによる画像コントラストの変化を、撮像素子の画像信号から検出し、オートフォーカスを行なうこともできる。また、複数のレンズ群(玉枠)からなる光学ユニットを用いると、同様の機構により、1つのレンズ群(玉枠)を移動させてフォーカシングを行なう、あるいは複数のレンズ群を移動させてズーミングを行なうこともできる。
この撮像装置1Aでは、前述したように、駆動部5であるカムギヤ26の一部、つり軸12、ガイド13、1対の弾性片11、1対の支柱14、および検出部6は、全て、図中斜線で示された撮像ユニット2の光軸方向の投影領域A内に配置されている。このため、撮像装置1Aは、撮像ユニット2とほぼ同じ大きさとなり、駆動部5を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部5のy方向の長さは撮像ユニット2のy方向の幅と略同一であり、駆動部5の光軸方向の厚みは撮像装置1A全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット2の小型化に伴い、撮像装置1A全体も小型化される。
図4は、第1実施形態の変形例による撮像装置1A’を示す。この撮像装置1A’では、つり軸12が、矩形の投影領域Aの角部、すなわち、カムギヤ26と玉枠17の光学中心を結ぶ線上に配置されて、角部の広いスペースが有効に活用されている。また、検出部6は、光軸を挟んで、つり軸12の反対側の投影領域Aの角部に配置されている。
図5は、第1実施形態の他の変形例による撮像装置1A"を示す。この撮像装置1A"では、モータ24は、端子33が被写体側から見て左側に位置するように、第1実施形態とは逆向きに配置されている。これに伴い、カムギヤ26も、第1実施形態と異なり、被写体側から見て右側に配置されている。検出部6は、モータ24に隣接し、かつ、端子34がモータ24と同じ側に突出するように、配置されている。このように、モータ24と検出部6の端子33,34が同一方向になっているので、配線が容易であり、例えば基板37を直接取り付けることができる。また、ガイド13は、玉枠17の両側に一対設けられている。さらに、撮像ユニット2を左右(図5においてy方向)に二分する線上につり軸12が配置され、二分線を挟んで反対側にそれぞれ、検出部6とカムギヤ26が配置されている。
以下の実施形態では、前記第1実施形態との相違部分のみを説明し、実質的に同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
<第2実施形態>
図6−8は、本発明の第2実施形態に係る撮像装置1Bを示す。この第2実施形態では、撮像ユニット2の光電変換部8は、CMOS型であり、A/D変換器、タイミングジェネレータ、信号処理回路等を含むため、撮像ユニット2の中心からオフセットした位置にある。
シャーシ3は、開口部9が前記光電変換部8に合わせてオフセットしている。開口部9の周囲には、環状の段部36が形成され、開口部9の縁にガイド突起37が形成されている。また、シャーシ3には、第1実施形態と同様に、1対の弾性片11と1対の支柱14が形成され、検出部6と中間ギヤ46が取り付けられている。これらの、1対の弾性片11、1対の支柱14、検出部6および中間ギヤ46は、全て、図6中斜線で示された、撮像ユニット2の光軸方向の投影領域A内に配置されている。また、モータ44と駆動ギヤ45を含めた駆動部5のy方向の長さは、図7に示すように、撮像ユニット2のy方向の幅と略同一であり、その光軸方向の厚みは、図8に示すように、撮像装置1B全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
光学ユニット4は、レンズ38を保持する内胴39と、該内胴39の外側にヘリコイドねじを介して結合した外胴40とからなっている。内胴39には、長手方向にスリット40が形成されている。スリット40に前記シャーシ3のガイド突起37が嵌入し、これにより内胴39は光軸回りの回転が拘束され、光軸方向に移動可能になっている。外胴41は、前記シャーシ3の環状の段部36に支持されて、光軸方向の移動が拘束されるとともに、光軸の回りに回動可能になっている。外胴41の外周にはギヤ42が形成されている。また、外胴41の一部には、検出部6によって検出される被検出片43が突設されている。
駆動部5は、駆動軸が光軸に平行になるように配置され両側に磁石を配置したステッピングモータ44と、該モータ44の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤ45と、該駆動ギヤ45に噛合しかつ前記光学ユニット4の外胴41のギヤ45に噛合する中間ギヤ46とからなっている。
検出部6のスロット29は、前記第1実施形態と異なり、シャーシ3に平行に形成され、該スロット29に前記光学ユニット4の被検出片43が嵌入するようになっている。
次に、以上の構成からなる撮像装置1Bの動作を説明する。なお、第1実施形態とは異なる動作のみ説明する。
駆動部5のモータ44を正転駆動して駆動ギヤ45を回転させると、中間ギヤ46が回転し、光学ユニット4の外胴41が回転する。これにより、内胴39が被写体側に向かって光軸方向に移動する。そして、外胴41の被検出片43が検出部6の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ44を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシングが終了する。
続いて、モータ44を逆転駆動すると、駆動ギヤ45および中間ギヤ46を介して、外胴41が逆方向に回転する。これにより、内胴39が撮像ユニット2側に向かって光軸方向に移動する。この時、外胴41の被検出片43が検出部6の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ44を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシングが終了する。
なお、標準とマクロの2値より多い多値にすることもできるし、光学ユニット4にズームレンズを用いて同様の機構によりズーミングを行なうこともできる。
この撮像装置1Bでは、前述したように、駆動部5の中間ギヤ36、1対の弾性片11、1対の支柱14、および検出部6は、全て、図6中斜線で示された撮像ユニット2の光軸方向の投影領域A内に配置されている。このため、撮像装置1Bは、撮像ユニット2とほぼ同じ大きさとなり、駆動部5を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部5のy方向の長さは撮像ユニット2のy方向の幅と略同一であり、駆動部5の光軸方向の厚みは撮像装置1B全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット2の小型化に伴い、撮像装置1B全体も小型化される。
<第3実施形態>
図9−11は、本発明の第3実施形態に係る撮像装置1Cを示す。この第3実施形態は、第2実施形態と同様に、ヘリコイド型の光学ユニット4が使用されている。撮像ユニット2の光電変換部8は、被写体側から見て右下にオフセットされている。シャーシ3は、撮像ユニット2とほぼ同じ矩形であり、開口部9が前記光電変換部8に合わせてオフセットしている。駆動部5は、駆動軸が光軸に直交するように配置された超小型モータ47と、該モータ47の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤとしてのウォームギヤ48とからなっている。ウォームギヤ48は、光学ユニット4の外胴41のギヤ42と噛合している。この駆動部5は、開口部9のオフセットにより空いたシャーシ3上のスペース、すなわち、被写体側から見て左上に配設されている。
この第3実施形態の動作は、第2実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本発明の第1実施形態による撮像装置の分解斜視図。 図1の撮像装置の正面図。 図2の一部断面右側面図 図2の撮像装置の変形例を示す正面図。 図2の撮像装置の他の変形例を示す正面図。 本発明の第2実施形態による撮像装置の分解斜視図。 図6の撮像装置の正面図。 図7の一部断面右側面図。 本発明の第3実施形態による撮像装置の分解斜視図。 図9の撮像装置の正面図。 図10の撮像装置の一部断面右側面図
符号の説明
1 撮像装置
2 撮像ユニット
4 光学ユニット
5 駆動部
6 検出部
8 光電変換部
10 つり軸
17 玉枠
24 モータ
25 ウォームギヤ(駆動ギヤ)
26 カムギヤ
28 カム面
39 内胴
41 外胴
44 ステッピングモータ
45 駆動ギヤ
46 中間ギヤ
47 モータ
48 ウォームギヤ(駆動ギヤ)

Claims (5)

  1. 光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
    被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
    該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
    前記駆動部は、
    前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、
    該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤとを有し、
    前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸に直角方向の大きさは、前記撮像ユニットの幅と略同一であることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸方向の大きさは、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記駆動部は、前記駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有するカムギヤを含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記光学ユニットは、
    レンズを保持する玉枠と、
    該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記光学ユニットは、
    レンズを保持する内胴と、
    該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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JP2017090648A (ja) * 2015-11-10 2017-05-25 コニカミノルタ株式会社 レンズユニット及び撮像装置

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