JP2006211595A - 固体撮像装置及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レンズ駆動装置にかかる負荷を低減可能な固体撮像装置及びこれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 基板1に配置した撮像素子2と、撮像素子2に被写体像を結像するレンズ3と、レンズ3を保持したレンズホルダ4と、レンズホルダ4の被写体側に配置したシャッタ装置5Aと、シャッタ装置5Aのシャッタ羽根を駆動するステップモータ8Aとを備えた固体撮像装置100Aであって、レンズホルダ4及びシャッタ装置5Aがレンズ3の光軸方向へ移動自在に配置され、ステップモータ8Aが、基板1側に固定したコイルと、コイルに固定されたステータ10Aと、シャッタ装置5Aに支持されるとともにステータ10Aに対向するロータ9Aとを備える。これにより、レンズホルダ4を駆動するレンズ駆動装置22の負荷を低減できる。また、コイルと基板1上に設置されるドライバIC21とを接続する接続線が断線するのを防止できる。
【選択図】 図1

Description

本発明は固体撮像装置及び固体撮像装置を備えた電子機器に関する。
従来、撮像装置では、撮像レンズと撮像素子との間にシャッタ部材を配置していた。そのため、撮像レンズと撮像素子とによってシャッタ部材が設計及び製作上の制約を受けていた。特許文献1では、シャッタ部材の小型化を図る技術が提案されている。特許文献1によれば、シャッタ部材を撮像レンズの被写体側に配置している。
特開2004−15602号公報
しかしながら、特許文献1記載の撮像装置では、シャッタ装置がシャッタ羽根を駆動するアクチュエータを一体的に備えている。そのため、シャッタ装置の重量がその分重くなってしまう。すなわち、レンズ駆動装置を備える撮像装置において、レンズ駆動時にシャッタ装置も共に駆動される場合には、レンズ駆動装置の負荷が大きくなるという問題がある。
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、レンズ駆動装置にかかる負荷を低減可能な固体撮像装置及び電子機器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの前記被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が光軸方向へ移動自在に配置され、前記アクチュエータが、前記基板側に固定したコイルと、該コイルに固定されたステータと、前記シャッタ装置に支持されるとともに前記ステータに対向するロータとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、レンズホルダの駆動と共にシャッタ装置がレンズの光軸方向に移動しても、シャッタ羽根を駆動するアクチュエータの一部分である、ステータ及びコイルボビンを基板側に固定できる。これにより、レンズホルダを駆動するレンズ駆動装置の負荷を低減できる。また、コイルと基板上に設置されるドライバICとを接続する接続線が断線するのを防止できる。
また本発明は、基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が前記レンズの光軸方向へ移動自在に配置され、前記アクチュエータが、前記シャッタ装置に支持されたロータ及びステータと、前記基板側に固定したコイルとを備え、前記ステータが、前記シャッタ装置の移動に伴って前記コイルに設けられた空間内を移動することを特徴とする。
本発明によれば、レンズホルダの駆動と共にシャッタ装置がレンズの光軸方向に移動しても、シャッタ羽根を駆動するアクチュエータの一部分である、コイルボビンを基板側に固定できる。これにより、レンズホルダを駆動するレンズ駆動装置の負荷を低減できる。また、コイルと基板上に設置されるドライバICとを接続する接続線が断線するのを防止できる。
また本発明は、基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの前記被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が前記レンズの光軸方向へ移動自在に配置され、前記アクチュエータが、前記基板側に固定したコイルと、該コイルに固定されたステータと、該ステータに対向するロータと、該ロータから前記光軸方向へ延伸した前記シャッタ羽根を駆動する駆動軸とを備え、前記シャッタ羽根が、前記シャッタ装置の移動に伴って前記駆動軸に対し前記光軸方向に移動することを特徴とする。
本発明によれば、レンズホルダの駆動と共にシャッタ装置がレンズの光軸方向に移動しても、シャッタ装置のアクチュエータ、とりわけコイルボビン、ステータ及びロータを基板側に固定できる。これにより、レンズホルダを駆動するレンズ駆動装置の負荷を低減できる。また、コイルと基板上に設置されるドライバICとを接続する接続線が断線するのを防止できる。
また、本発明は前記固体撮像装置を備えた電子機器も含む。これにより、レンズホルダを駆動するレンズ駆動装置の負荷を低減可能な携帯端末等の電子機器を提供することができる。
本発明によれば、レンズホルダを駆動するレンズ駆動装置の負荷を低減可能な固体撮像装置及び電子機器を提供可能である。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
図1は、本発明の固体撮像装置100Aの構成を示す図である。図1に示すように、固体撮像装置100Aは、基板1、撮像素子2、レンズ3、レンズホルダ4、シャッタ装置5A及びレンズ駆動装置22を備える。レンズ駆動装置22は公知のレンズ駆動機構であってよい。例えば、モータと、モータの回転に連動するとともにレンズホルダ4に係合するカム部材とを備え、カム部材の動作に応じてレンズホルダ4をレンズ3の光軸方向に駆動する駆動機構などを用いてよい。固体撮像装置100Aは、例えば携帯端末等の電子機器内に設けられている。図2(a)は、固体撮像装置100Aのレンズ3が撮像素子2側に移動した時の側面図であり、図2(b)は、固体撮像装置100Aのレンズ3が被写体側に移動した時の側面図であり、図3は、固体撮像装置100Aの上面図である。
図1に示すように、撮像素子2は、基板1の上面に実装されている。レンズ3は、略円筒状のレンズホルダ4の上面側略円中心に保持され、レンズホルダ4の外周部には、フランジ部13が設けられている。フランジ部13は、レンズ3の光軸と直交する方向にフランジ面を有し、ガイド軸14と嵌合する穴部を有している。ガイド軸14は略円柱状の部材であり、レンズ3の光軸方向に延伸している。また、ガイド軸14は前記レンズホルダ4に設けられたフランジ部13の穴部に挿入され、一端部が軸固定部15に固定されている。軸固定部15は、基板1の上面外側に設けられている。このようにして、レンズホルダ4は、レンズ3の光軸が撮像素子2の受光部の中心と一致するよう備えられている。また、基板1上には、シャッタドライバIC21や図示しない周辺回路素子が搭載されている。
レンズホルダ4の被写体側(図1において上側)にはシャッタ装置5Aが備えられている。シャッタ装置5Aは、ケース6A、保持部7A及びステップモータ8Aにより構成されている。シャッタ装置5Aは、ケース6Aの表裏に貫通した略円形状のシャッタ孔が、その中心がレンズ3の光軸中心と一致するよう設けられている。また、シャッタ装置5Aは、アクチュエータとしてステップモータ8Aを備えている。ステップモータ8Aは、例えば永久磁石を用いたロータ9Aと、ロータ9Aの磁極に励磁相を対向させたステータ10Aと、コイルを巻回してステータ10Aの一部を内包し、ステータ10Aに固定されるコイルボビン11Aとからなる。ステップモータ8Aは、外部からパルス信号を受け、コイルによりステータ10Aの励磁相を励磁する。そして、その電磁力でロータ9Aを吸引、反発してロータ9Aの中心を通るロータ軸を回転させる。
ロータ9Aは、レンズホルダ4の外周部に当接した保持部7Aに、ロータ軸を光軸と平行にした状態で両端部が回転可能に保持される。また、ロータ軸は、中間部でシャッタ装置5Aのケース6A内に収納された図示しないシャッタ羽根と係合している。シャッタ羽根はロータ軸の回転に応じて回動し、ケース6Aに設けられた光軸中心と同心の貫通孔を開閉する。励磁層でロータ9Aを挟んだステータ10Aは、光軸と直交する方向へ基板1に設けられた一対の台座12Aによって固定される。一対の台座12Aは、コイルボビン11Aをその間に挟むように基板1上に設けられる。また、図2(a)及び図2(b)に示すように、ロータ9Aの光軸方向の幅16は、ステータ10Aの光軸方向の幅17Aと、レンズホルダ4の光軸方向への最大移動量18Aとの和よりも幅広に形成されている。
この構成でレンズ駆動装置22によりレンズホルダ4が光軸方向へ駆動されると、レンズホルダ4と共にシャッタ装置5Aが一体的に移動する。この際、ロータ9Aも光軸方向へ一体的に移動するが、図2(a)及び図2(b)に示すように、ロータ9Aの光軸方向の幅16は、ステータ10Aの光軸方向の幅17Aと、レンズホルダ4の光軸方向への最大移動量18Aとの和よりも幅広に形成されている。そのため、ロータ9Aの磁極とステータ10Aの励磁相とが常に対向した状態を維持できる。すなわち、レンズホルダ4の駆動と共にシャッタ装置5Aが移動しても、シャッタ装置5Aの機能を損なうことなく、シャッタ装置5Aのアクチュエータの一部分である、ステータ10A及びコイルボビン11Aを基板1側に固定できる。これにより、レンズホルダ4を駆動するレンズ駆動装置22の負荷を低減可能である。また、コイルボビン11Aを固定できるので、コイルと、基板1上に設置されるシャッタドライバIC21とを接続する接続線が断線するのを防止できる。
図4は、本発明の固体撮像装置100Bの構成を示す図である。図4に示すように、固体撮像装置100Bは、基板1、撮像素子2、レンズ3、レンズホルダ4、シャッタ装置5B及びレンズ駆動装置22を備える。レンズ駆動装置22は公知のレンズ駆動機構であってよい。例えば、モータと、モータの回転に連動するとともにレンズホルダ4に係合するカム部材とを備え、カム部材の動作に応じてレンズホルダ4をレンズ3の光軸方向に駆動する駆動機構などを用いてよい。固体撮像装置100Bは、例えば携帯端末等の電子機器内に設けられている。図5(a)は、固体撮像装置100Bのレンズ3が撮像素子2側に移動した時の側面図であり、図5(b)は、固体撮像装置100Bのレンズ3が被写体側に移動した時の側面図であり、図6は、固体撮像装置100Bの上面図である。
図4に示すように、撮像素子2は、基板1の上面に実装されている。レンズ3は、略円筒状のレンズホルダ4の上面側略円中心に保持され、レンズホルダ4の外周部には、フランジ部13が設けられている。フランジ部13は、レンズ3の光軸と直交する方向にフランジ面を有し、ガイド軸14と嵌合する穴部を有している。ガイド軸14は略円柱状の部材であり、レンズ3の光軸方向に延伸している。また、ガイド軸14は前記レンズホルダ4に設けられたフランジ部13の穴部に挿入され、一端部が軸固定部15に固定されている。軸固定部15は、基板1の上面外側に設けられている。このようにして、レンズホルダ4は、レンズ3の光軸が撮像素子2の受光部の中心と一致するよう備えられている。また、基板1上には、シャッタドライバIC21や図示しない周辺回路素子が搭載されている。
レンズホルダ4の被写体側(図4において上側)にはシャッタ装置5Bが備えられている。シャッタ装置5Bは、ケース6B、保持部7B及びステップモータ8Bにより構成されている。シャッタ装置5Bは、ケース6Bの表裏に貫通した略円形状のシャッタ孔が、その中心がレンズ3の光軸中心と一致するよう設けられている。また、シャッタ装置5Bは、アクチュエータとしてステップモータ8Bを備えている。ステップモータ8Bは、例えば永久磁石を用いたロータ9Bと、ロータ9Bの磁極に励磁相を対向させたステータ10Bと、コイルを巻回してステータ10Bの一部を内包するコイルボビン11Bとからなる。ステップモータ8Bは、外部からパルス信号を受け、コイルによりステータ10Bの励磁相を励磁する。そして、その電磁力でロータ9Bを吸引、反発してロータ9Bの中心を通るロータ軸を回転させる。
ロータ9Bは、レンズホルダ4の外周部に当接した保持部7Bに、ロータ軸を光軸と平行にした状態で両端部が回転可能に保持される。ロータ軸は、中間部でシャッタ装置5Bのケース6B内に収納された図示しないシャッタ羽根と係合している。シャッタ羽根はロータ軸の回転に応じて回動し、ケース6Bに設けられた光軸中心と同心の貫通孔を開閉する。励磁層でロータ9Bを挟んだステータ10Bは、光軸と直交する方向へ保持部7Bに設けられた一対の台座7Baによって固定される。コイルボビン11Bは、基板1上に設けられた一対の台座12A間に挟まれるように固定されている。また、図5(a)及び図5(b)に示すように、コイルボビン11Bは、ステータ10Bの一部を内包する貫通孔11Baの光軸方向の幅19が、ステータ10Bの光軸方向の幅17Bと前記レンズホルダの最大駆動量18Bの和よりも、光軸方向へ幅広に形成されている。
この構成でレンズ駆動装置22によりレンズホルダ4が光軸方向へ駆動されると、レンズホルダ4と共にシャッタ装置5Bが一体的に移動する。この際、ステータ10Bも光軸方向へ一体的に移動するが、図5(a)及び図5(b)に示すように、コイルボビン11Bは、ステータ10Bの一部を内包する貫通孔11Baの幅19が、ステータ10Bの光軸方向の幅17Bと前記レンズホルダの最大駆動量18Bの和よりも、光軸方向へ幅広に形成されている。すなわち、レンズホルダ4の駆動と共にシャッタ装置5Bが移動しても、シャッタ装置5Bの機能を損なうことなく、シャッタ装置5Bのアクチュエータの一部分である、コイルボビン11Bを基板1側に固定できる。これにより、レンズホルダ4を駆動するレンズ駆動装置22の負荷を低減可能である。また、コイルボビン11Bを固定できるので、コイルと基板1上に設置されるシャッタドライバIC21とを接続する接続線が断線するのを防止できる。
図7は、本発明の固体撮像装置100Cの構成を示す図である。図7に示すように、固体撮像装置100Cは、基板1、撮像素子2、レンズ3、レンズホルダ4、シャッタ装置5C及びレンズ駆動装置22を備える。レンズ駆動装置22は公知のレンズ駆動機構であってよい。例えば、モータと、モータの回転に連動するとともにレンズホルダ4に係合するカム部材とを備え、カム部材の動作に応じてレンズホルダ4をレンズ3の光軸方向に駆動する駆動機構などを用いてよい。固体撮像装置100Cは、例えば携帯端末等の電子機器内に設けられている。図8(a)は、固体撮像装置100Cのレンズ3が撮像素子2側に移動した時の側面図であり、図8(b)は、固体撮像装置100Cのレンズ3が被写体側に移動した時の側面図であり、図9は、固体撮像装置100Cの上面図である。
図7に示すように、撮像素子2は、基板1の上面に実装されている。レンズ3は、略円筒状のレンズホルダ4の上面側略円中心に保持され、レンズホルダ4の外周部には、フランジ部13が設けられている。フランジ部13は、レンズ3の光軸と直交する方向にフランジ面を有し、ガイド軸14と嵌合する穴部を有している。ガイド軸14は略円柱状の部材であり、レンズ3の光軸方向に延伸している。また、ガイド軸14は前記レンズホルダ4に設けられたフランジ部13の穴部に挿入され、一端部が軸固定部15に固定されている。軸固定部15は、基板1の上面外側に設けられている。このようにして、レンズホルダ4は、レンズ3の光軸が撮像素子2の受光部の中心と一致するよう備えられている。また、基板1上には、シャッタドライバIC21や図示しない周辺回路素子が搭載されている。
レンズホルダ4の被写体側(図7において上側)にはシャッタ装置5Cが備えられている。シャッタ装置5Cは、ケース6Cとステップモータ8Cとにより構成されている。シャッタ装置5Cは、ケース6Cの表裏に貫通した略円形状のシャッタ孔が、その中心がレンズホルダ4の光軸中心と一致するよう設けられている。また、シャッタ装置5Cは、アクチュエータとしてステップモータ8Cを備えている。ステップモータ8Cは、例えば永久磁石を用いたロータ9Cと、ロータ9Cの磁極に励磁相を対向させたステータ10Aと、コイルを巻回してステータ10Aの一部を内包し、ステータ10Aに固定されるコイルボビン11Aとからなる。ステップモータ8Cは、外部からパルス信号を受け、コイルによりステータ10Aの励磁相を励磁する。そして、その電磁力でロータ9Cを吸引、反発してロータ9Cの中心を通るロータ軸を回転させる。
ロータ9Cは、ロータ軸を光軸と平行にした状態で一端部が基板1上に回転可能に保持される。また、ロータ軸の他端側は、シャッタ装置5Cのケース6C内に収納された図示しないシャッタ羽根に設けられた穴部及びケース6Cに設けられた穴部と嵌合している。この嵌合は、シャッタ装置5Cが光軸方向へ摺動可能な構造により行われる。シャッタ羽根はロータ軸の回転に応じて回動し、ケース6Cに設けられた光軸中心と同心の貫通孔を開閉する。励磁層でロータ9Cを挟んだステータ10Aは、光軸と直交する方向へ基板1に設けられた一対の台座12Bによって固定される。一対の台座12Bは、コイルボビン11Aをその間に挟むように基板上に設けられる。また、図8(a)に示すように、レンズ3が撮像素子2側に移動した時におけるロータ軸他端側の突出部の長さ20は、レンズホルダ4の光軸方向への最大移動量18Cよりも長く形成されている。
この構成でレンズ駆動装置22によりレンズホルダ4が光軸方向へ駆動されると、レンズホルダ4と共にシャッタ装置5Cが一体的に移動する。この際、図8(a)に示すように、レンズ3が撮像素子2側に移動した時におけるロータ軸他端側の突出部の長さ20は、レンズホルダ4の光軸方向への最大移動量18Aよりも長く形成されている。そのため、図8(b)に示すように、レンズ3が被写体側に移動した時においても、ロータ軸の他端部と、ケース6Cの穴部及び図示しないシャッタ羽根を回動させる穴部との嵌合が外れることがない。これによって、シャッタ羽根はロータ軸の回転に応じて回動し、ケース6Cに設けられた光軸中心と同心の貫通孔を開閉できる。すなわち、レンズホルダ4の駆動と共にシャッタ装置5Cが移動しても、シャッタ装置5Cの機能を損なうことなく、シャッタ装置5Cのアクチュエータの一部分である、ロータ9C、ステータ10A及びコイルボビン11Aを基板1側に固定できる。これにより、レンズホルダ4を駆動するレンズ駆動装置22の負荷を低減可能である。また、コイルボビン11Aを固定できるので、コイルと基板1上に設置されるシャッタドライバIC21とを接続する接続線が断線するのを防止できる。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述してきたが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
本発明に係る固体撮像装置100Aの構成図である。 本発明に係る固体撮像装置100Aの側面図である。 本発明に係る固体撮像装置100Aの上面図である。 本発明に係る固体撮像装置100Bの構成図である。 本発明に係る固体撮像装置100Bの側面図である。 本発明に係る固体撮像装置100Bの上面図である。 本発明に係る固体撮像装置100Cの構成図である。 本発明に係る固体撮像装置100Cの側面図である。 本発明に係る固体撮像装置100Cの上面図である。
符号の説明
1 基板
2 撮像素子
3 レンズ
4 レンズホルダ
5A、5B、5C シャッタ装置
6A、6B、6C ケース
7A、7B 保持部
7Ba 台座
8A、8B、8C ステップモータ
9A、9B、9C ロータ
10A、10B ステータ
11A、11B コイルボビン
11Ba 貫通孔
12A、12B 台座
13 フランジ部
14 ガイド軸
15 軸固定部
16 ロータ9Aの光軸方向の幅
17A、17B ステータ10A、ステータ10Bの光軸方向の幅
18A、18B、18C レンズホルダ4の光軸方向への最大移動量
19 貫通孔11Baの光軸方向の幅
20 レンズ3が撮像素子2側へ移動したときのロータ軸他端側の突出部の長さ
21 シャッタドライバIC
22 レンズ駆動装置
100A、100B、100C 固体撮像装置

Claims (4)

  1. 基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの前記被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、
    前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が前記レンズの光軸方向へ移動自在に配置され、
    前記アクチュエータが、前記基板側に固定したコイルと、該コイルに固定されたステータと、前記シャッタ装置に支持されるとともに前記ステータに対向するロータとを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの前記被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、
    前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が前記レンズの光軸方向へ移動自在に配置され、
    前記アクチュエータが、前記シャッタ装置に支持されたロータ及びステータと、前記基板側に固定したコイルとを備え、
    前記ステータが、前記シャッタ装置の移動に伴って前記コイルに設けられた空間内を移動することを特徴とする固体撮像装置。
  3. 基板に配置した撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像するレンズと、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダの前記被写体側に配置したシャッタ装置と、前記シャッタ装置のシャッタ羽根を駆動するアクチュエータとを備えた固体撮像装置であって、
    前記レンズホルダ及び前記シャッタ装置が光軸方向へ移動自在に配置され、
    前記アクチュエータが、前記基板側に固定したコイルと、該コイルに固定されたステータと、該ステータに対向するロータと、該ロータから前記光軸方向へ延伸するとともに前記シャッタ羽根を駆動する駆動軸とを備え、
    前記シャッタ羽根が、前記シャッタ装置の移動に伴って前記駆動軸に対し移動することを特徴とする固体撮像装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項記載の固体撮像装置を備えた電子機器。
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