JP2014149364A - 撮像ユニット及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ鏡筒30は、第1レンズ群31と、第1レンズ群31を第1レンズ群31の光軸の方向に移動させるための1群駆動モータ7と、第1レンズ群31により結像された被写体の像を撮像する撮像素子23と、撮像素子23を保持する撮像素子保持板24と、撮像素子23を駆動させる撮像素子駆動基板25と、を備える。撮像素子保持板24は、光軸と垂直な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップし、撮像素子駆動基板25は、光軸と垂直な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップすることなく、光軸と平行な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップする。
【選択図】 図4
【解決手段】 レンズ鏡筒30は、第1レンズ群31と、第1レンズ群31を第1レンズ群31の光軸の方向に移動させるための1群駆動モータ7と、第1レンズ群31により結像された被写体の像を撮像する撮像素子23と、撮像素子23を保持する撮像素子保持板24と、撮像素子23を駆動させる撮像素子駆動基板25と、を備える。撮像素子保持板24は、光軸と垂直な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップし、撮像素子駆動基板25は、光軸と垂直な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップすることなく、光軸と平行な方向から見て1群駆動モータ7とオーバーラップする。
【選択図】 図4
Description
本発明は、移動レンズ群を光軸方向に移動させる駆動部を備えた撮像ユニット及び撮像装置に関する。
従来から、フォーカス・ズームのための光学素子を移動する機構を備えたレンズ鏡筒と撮像素子とを備えたカメラにおいて、複数の光学素子を光軸方向に駆動する駆動部を備え、それぞれの光学素子を駆動することでフォーカス及びズームするものが一般的で有る。
特に、フォーカス・ズームのため、複数の移動レンズ群を光軸方向に精度良く駆動するには、移動レンズ群毎にモータ等の駆動部を設けることが必要である。
更に、各移動レンズ群を光軸方向にそれぞれ精度良く駆動する駆動部の形態としては、モータの駆動力の伝達損出を発生させるギア等を介さずに駆動するのが望ましい。一般的には、光軸方向にリードを有するリードスクリューを有する駆動部とし、リードスクリューに移動レンズ群と一体となったラック又はナット部材を螺合し、リードスクリューを回動させることで移動レンズ群を光軸方向へ駆動するものが多い。
このような構成によれば、リードスクリューの回動をラックまたはナット部材に直接伝達できるので、精度良く移動レンズ群を光軸方向へ駆動出来る。
しかし、リードスクリューを有する駆動部では、移動レンズ群の移動ストロークに応じたリードスクリュー長が必要となるので、駆動部の光軸方向長さは、移動レンズ群の移動ストロークに依存する。従って、駆動部の光軸方向長さがカメラ装置全体の大きさに影響を与える可能性が有る。
特に、ドームを備え、ドーム内部をレンズ鏡筒がパン・チルトする構造のカメラ装置では、駆動部を含むレンズ鏡筒が光軸方向長さの影響を受け易い為、装置の小型化の妨げとなる可能性が大きい。
駆動部の光軸方向長さを短くする為に、移動レンズ群の移動ストロークを短くしようとすると、ズーム倍率、焦点距離等と言った光学仕様に影響を与える。若しくは、レンズ仕様を変えずに移動ストロークを短くしようとすると、移動レンズ群の光学的位置敏感度が高くなり、その分停止位置精度を向上させる必要が有るので、部品精度の向上や停止位置制御が困難となる問題が生じる。
そこで、特許文献1に記載の装置は、移動レンズ群を光軸方向に駆動する駆動源の光軸方向の長さが短くなるように、リードスクリューに並行して駆動源を配置し、ピニオンギアを介して駆動源の駆動をリードスクリューに伝達する構造としている。
しかしながら、上述の特許文献で開示された従来技術では、リードスクリューに並行して駆動源を配置しているので、光軸方向の長さは短くなっているものの、光軸垂直方向の寸法は駆動源の分だけ大きくなってしまった。
また、ピニオンギアを介して駆動源の駆動力をリードスクリューに伝達する構造としているので、ギアのバックラッシで駆動源の伝達精度は劣化してしまい、移動レンズ群の停止位置精度も劣化してしまっていた。さらに、フォーカスレンズ群のフォーカスウォブリング動作は、反転動作が繰り返されるのでバックラッシの影響を大きく受ける為、所望の作動が困難になるという問題点があった。
特に最近は、装置の小型化に伴う移動レンズ群の位置敏感度の上昇に加え、高画素化による撮像素子の画素の狭ピッチ化がすすんでおり、移動レンズ群を高精度で駆動する必要性が高まっているので従来技術の構造ではそのニーズを満足するのは困難である。
本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明の撮像モジュールは、第1のレンズ群と、前記第1のレンズ群を当該第1のレンズ群の光軸の方向に移動させるための駆動部と、前記第1のレンズ群により結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、前記撮像素子を駆動させる撮像素子駆動基板と、を備えた撮像ユニットであって、前記撮像素子保持部材は、前記光軸と垂直な方向から見て前記駆動部とオーバーラップし、前記撮像素子駆動基板は、前記光軸と垂直な方向から見て前記駆動部とオーバーラップすることなく、前記光軸と平行な方向から見て前記駆動部とオーバーラップすることを特徴とする。
本発明によれば、光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供することができる。
すなわち、上述の構造とすることで、駆動部の長さを必要長さ分だけ保ったままで、光軸垂直方向にも巨大化することなく、撮像素子保持部材及び撮像素子駆動基板がレンズ鏡筒に取り付けられた状態での光軸方向長さの短縮が可能となる。
また、光軸方向長さが短縮されれば、撮像装置(カメラ装置)も小型化可能となる。特に、レンズ鏡筒をパン方向及びチルト方向に駆動可能なカメラ装置においては、レンズ鏡筒、撮像素子保持部材及び撮像素子が一体となって駆動されるので、カメラ装置の小型化に対する、この長さの短縮による影響が大きい。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明の実施例1における、カメラ装置のレンズ鏡筒の構造を説明する。まず、図1は、本実施例に係るレンズ鏡筒と撮像素子とを示す分解斜視図である。また、図2は、本実施例に係る、WIDE無限状態におけるレンズ鏡筒及び撮像素子を示す断面図である。なお、本実施例におけるレンズ鏡筒および撮像素子は、撮像ユニットに相当する。
図1及び図2において、1は、前群鏡筒、2は、1群鏡筒、3は、2群鏡筒、4は、後群鏡筒、5は、1群リセットセンサ、6は、2群リセットセンサ、7は、1群駆動モータ、8は、2群駆動モータ、9は、レンズフレキ、10は、第1のネジである。また、11は、1群ラック、12は、1群ラックバネ、13は、2群ラック、14は、2群ラックバネ、15は、第1のガイドバー、16は、第2のガイドバーである。
また、図1及び図2において、17は、第3のガイドバー、18は、第4のガイドバー、19は、第2のネジ、20は、第3のネジである。21は、赤外カットフィルタ、22は、付勢ゴム、23は、撮像素子、24は、撮像素子保持板、25は、撮像素子駆動基板、26は、第4のネジ、27は、光軸である。
次に、図1及び図2を用いて、レンズ鏡筒及び撮像素子の全体構成及び機能を説明する。1群鏡筒2は、レンズ保持部を備えており、第1レンズ群31を接着または熱カシメにより固定保持する。また、1群鏡筒2は、1群ラック11及び1群ラックバネ12を保持している。さらに、1群鏡筒2はスリーブ部及びU溝部を備えスリーブ部には第1のガイドバー15が貫通し、U溝部には第2のガイドバー16が貫通している。
2群鏡筒3は、レンズ保持部を備えており、第2レンズ群32を接着または熱カシメにより固定保持する。また、2群鏡筒3は、2群ラック13及び2群ラックバネ14を保持している。さらに、2群鏡筒3は、スリーブ部及びU溝部を備え、このスリーブ部には、第3のガイドバー17が貫通し、U溝部には、第4のガイドバー18が貫通している。
なお、本実施例における第1レンズ群31は、第1のレンズ群に相当し、本実施例における第2レンズ群32は、第2のレンズ群に相当する。また、本実施例における第1レンズ群31は、例えば、ズームレンズとしての役割を果たす。さらに、本実施例における第2レンズ群32は、例えば、フォーカスレンズとしての役割を果たす。
前群鏡筒1及び後群鏡筒4は、第1のネジ10により前方からネジ締結され一体化される。前群鏡筒1及び後群鏡筒4の内側には、複数の穴が設けられている。第1のガイドバー15、第2のガイドバー16、第3のガイドバー17、および第4のガイドバー18は、それぞれが光軸に平行となるように、それぞれの両端を前群鏡筒1及び後群鏡筒4の内側に設けられた複数の穴により支持されている。
後群鏡筒4は、その側面に1群駆動モータ7及び2群駆動モータ8を保持している。より詳細には、1群駆動モータ7は、モーターベース部7bにネジ止めされることにより後群鏡筒4に固定保持される。同様に、2群駆動モータ8は、モーターベース部8bにネジ止めされることにより後群鏡筒4に固定保持される。
なお、本実施例における1群駆動モータ7は、第1のリードスクリューを回転させる回転式モータであり、たとえば、ステッピングモータである。したがって、本実施例における1群駆動モータ7は、第1の駆動部に相当する。また、この第1のリードスクリューは、第1レンズ群31の光軸方向に伸び、且つこの光軸方向に第1レンズ群31を移動させるためのものである。
同様に、本実施例における2群駆動モータ8は、第2のリードスクリューを回転させる回転式モータであり、たとえば、ステッピングモータである。したがって、本実施例における2群駆動モータ8は、第2の駆動部に相当する。また、この第2のリードスクリューは、第2レンズ群32の光軸方向に伸び、且つこの光軸方向に第2レンズ群32を移動させるためのものである。
レンズフレキ9は、前群鏡筒1及び後群鏡筒4の外周に巻きつくように取り付けられる。
レンズフレキ9は、1群リセットセンサ取り付け部(不図示)及び2群リセットセンサ取り付け部9aを備える。そして、1群リセットセンサ取り付け部には、1群リセットセンサ5が半田付けにより固定されている。また、2群リセットセンサ取り付け部には、2群リセットセンサ6が半田付けにより固定されている。
レンズフレキ9は、1群リセットセンサ取り付け部(不図示)及び2群リセットセンサ取り付け部9aを備える。そして、1群リセットセンサ取り付け部には、1群リセットセンサ5が半田付けにより固定されている。また、2群リセットセンサ取り付け部には、2群リセットセンサ6が半田付けにより固定されている。
レンズフレキ9に固定された2群リセットセンサ6は、後群鏡筒4に設けられたリセットセンサ開口4aに収容され、レンズフレキ9は、レンズフレキ固定穴4b及び第3のネジ20により、後群鏡筒4にネジ固定される。2群リセットセンサ6近傍を後群鏡筒4にネジ固定することで、レンズフレキ9の撓みによる位置変化の可能性を低減できる。
1群リセットセンサ5のレンズフレキ9及び後群鏡筒4への取り付けも2群リセットセンサ6と同じ構造なので、その説明は省略する。尚、1群リセットセンサ5と2群リセットセンサ6は、後群鏡筒4の光軸を挟んで対称な面に固定される。
レンズフレキ9は、1群駆動モータ取り付け部(不図示)及び2群駆動モータ取り付け部9cを備え、それぞれに1群駆動モータ7及び2群駆動モータ8の端子部が半田固定されている。レンズフレキ9は、1群駆動モータ7及び2群駆動モータ8に電源供給することで、それぞれのモータを駆動し、1群リセットセンサ5及び2群リセットセンサ6の出力信号を検出する。
撮像素子23は、底面23aを撮像素子保持板24に突き当てられることで位置決めされて接着剤等で固定され、間に撮像素子保持板24を挟んだ状態で端子部23bを、撮像素子駆動基板25の端子面(不図示)に半田で接続固定される。また、撮像素子23は撮像素子駆動基板25により駆動され、レンズ鏡筒から入射した被写体像を取り込む。
すなわち、本実施例における撮像素子23は、第1レンズ群31及び第2レンズ群32により結像された被写体の像を撮像する。また、本実施例における撮像素子23は、CCDやCMOSで構成されるものとする。
赤外カットフィルタ21は、撮像素子23に入射する光線のうち赤外波長近傍の波長をカットし、好適な撮影画像を得る役割をする。付勢ゴム22は、赤外カットフィルタ21及び後群鏡筒4と撮像素子23との間に圧縮されて取りつけられ、赤外カットフィルタ21と撮像素子23の間を密封してゴミが入り込むのを防止する。
これらの部材のレンズ鏡筒への取り付けは、まず、後群鏡筒4に、赤外カットフィルタ21、付勢ゴム22、撮像素子23、撮像素子保持板24、この撮像素子保持板24に保持された撮像素子駆動基板25の順に配置される。そして、撮像素子保持板24は、第4のネジ26により後群鏡筒4に固定する。なお、本実施例における撮像素子保持板24は、撮像素子保持部材に相当する。
撮像素子保持板24を第4のネジ26により後群鏡筒4に固定することで、両者の間の位置に有る赤外カットフィルタ21、付勢ゴム22、撮像素子23は、固定されることになる。
続いて、図3は、本実施例における、カメラ装置のレンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を示す外観図である。なお、図3では、レンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を簡単に説明する為、撮像素子駆動基板25を省略して示している。また、図3(a)は、上面図、図3(b)は、側面図、図3(c)は、後面図である。
図3(a)で示す通り、レンズ鏡筒の光軸に対して垂直方向から見た時に、1群駆動モータ7の一部(後端)が撮像素子保持板24とオーバーラップして配置されている。その為、オーバーラップしている分だけ、1群駆動モータ7をより反被写体側(被写体側とは反対側)に配置出来る。
また、図3(c)に示す通り、撮像素子保持板24は、1群駆動モータ7を逃げる形状となっており、その逃げ部に1群駆動モータ7の一部がオーバーラップしている。すなわち、図3(c)に示す通り、レンズ鏡筒の光軸と平行な方向から見た時に、撮像素子保持板24の上端と1群駆動モータ7の上端とがほぼ一致しており、且つ1群駆動モータ7の右端は、撮像素子保持板24の右端よりも、レンズ鏡筒の光軸に近い位置にある。
このような位置関係にある撮像素子保持板24と1群駆動モータ7とが干渉することを避けるため、撮像素子保持板24は、レンズ鏡筒の光軸と平行な方向から見て、この撮像素子保持板24と1群駆動モータ7とが重なる部分が切り欠かれている。
一方、2群駆動モータ8と撮像素子保持板24は光軸方向に離れて配置されているので、撮像素子保持板24には、2群駆動モータ8用逃げ部は設けない構造としている。(つまり、レンズ鏡筒の光軸と垂直な方向から見て、2群駆動モータ8と撮像素子保持板24とは、オーバーラップすることなく配置されているので、撮像素子保持板24には、2群駆動モータ8用の逃げ部は設けられていない。)
続いて、図4は、本実施例におけるカメラ装置のレンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を示す外観図である。より詳細には、図4は、図3におけるレンズ鏡筒と撮像素子保持板に、撮像素子駆動基板25を加えて示した図である。なお、図4(a)は、上面図、図4(b)は、側面図、図4(c)は、後面図である。
図4(c)で示す通り、レンズ鏡筒の光軸方向から見た時に、1群駆動モータ7の回動中心部7aを含む一部は、撮像素子駆動基板25とオーバーラップして配置されている。このように、光軸方向から見た時の1群駆動モータ7と撮像素子駆動基板25とのオーバーラップ量が多い程装置の小型化が達成できる。
尚、撮像素子駆動基板25の大きさを小さくする場合には基板上に実装される素子の配置を密集して配置したり、素子を小型化すれば可能で有るが、その場合は、コストアップや素子の発熱による温度上昇が不利になるという問題が有る。従って、本実施例の構造では、撮像素子駆動基板25を小さくすることなくカメラ装置の小型化が図れる。
続いて、図5は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す外観図である。より詳細には、図5は、図4におけるレンズ鏡筒と撮像素子保持板に、ヒートシンクを加えて示した図である。なお、図5(a)は、上面図、図5(b)は、側面図、図5(c)は、後面図である。
図5において、29は、ヒートシンクで有り、ヒートシンク29は、撮像素子駆動基板25と接触して取り付けられている。撮像素子23を撮像素子駆動基板25により駆動する際に発生する発熱による温度上昇が大きいと、撮像素子23の温度特性により撮影画像にノイズが発生する。
その為、撮像素子23及び撮像素子駆動基板25に接触している撮像素子保持板24を、熱伝導率の高い材質にすると共に表面積を大きくして放熱効果を高めて対策することが多い。更に、撮像素子保持板24のみでは所望の放熱効果を得られない場合の多くは、ヒートシンク部材を追加するのが一般的である。
続いて、図6は、本実施例におけるカメラ装置を示す図である。より詳細には、図6(a)は、本実施例におけるカメラ装置の外観側面図、図6(b)は、本実施例におけるカメラ装置の断面図である。なお、本実施例におけるカメラ装置は、監視カメラであり、より詳細には、監視に用いられるドーム型ネットワークカメラである。
図6において、40は、本実施例におけるレンズ鏡筒および撮像素子23を覆うドーム(ドームカバー)である。このドーム40は、透明または半透明のプラスチック製のドームであり、半球形状に形成されている。そして、ヒートシンク29の一部は、ドーム40に沿った形状となっている。
本実施例のカメラ装置では、撮像素子保持板24に1群駆動モータ7対応(1群駆動モータ7を避けるため)の切り欠きを設けたので、その分だけ面積が小さくなっており放熱性の面で不利で有る。しかし、図5および図6で示す通り、ドームに沿った形状のヒートシンク29を設けた。その為、カメラ装置を大きくすることなく所望の放熱性能が得られることになる。
続いて、図7は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す図である。より詳細には、図7(a)は、上面図、図7(b)は、側面図、図7(c)は、後面図である。
図7において、41は、レンズカバー前、42は、レンズカバー後で有り、レンズカバー前41及びレンズカバー後42は、レンズ鏡筒30の外側を覆うように取り付けられ、レンズ鏡筒30を内包する。さらに、レンズカバー後42は、互いに対向する2本の支軸42aを備え、支軸42aは、軸受け43を介して第1のチルト支持板44及び第2のチルト支持板45により、支軸42aを中心として回転可能に支持されている。
すなわち、レンズ鏡筒30は、第1のチルト支持板44及び第2のチルト支持板45により、チルト方向に回転可能に挟持される。なお、本実施例における第1のチルト支持板44、および本実施例における第2のチルト支持板45は、チルト支持部材に相当する。
従って、レンズ鏡筒30は、支軸42aを中心としてチルト動作可能(チルト方向に回転可能)となっている。また、レンズカバー後42は、ギア42bを備え、チルト駆動モータ46による駆動力が第1のギア47及び第2のギア48により伝達されることで、チルト駆動(チルト方向に回転)される構造となっている。
なお、本実施例におけるレンズ鏡筒30は、パン駆動モータ(不図示)の駆動力により、パン方向にも回転可能であるものとする。また、本実施例におけるチルト駆動モータ46、および本実施例におけるパン駆動モータは、回転部に相当する。
続いて、図8は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す図である。より詳細には、図8は、図7で示したカメラ装置を、レンズカバー前41及びレンズカバー後42を省略して示した図である。図8(a)は、上面図、図8(b)は、側面図、図8(c)は、後面図である。
図8で示す通り、撮像素子駆動基板25は、第1のチルト支持板44と第2のチルト支持板45の間隔より小さい寸法となっている。その為、撮像素子駆動基板25はレンズ鏡筒30と共にチルト駆動されても、チルト支持板44及び第2のチルト支持板45と干渉することなくチルト動作可能で有る。
以上の説明の通り、本実施例におけるカメラ装置の構造は、カメラ装置の小型化に寄与し、センサの温度上昇を抑制しレンズ鏡筒がチルト駆動することが可能な構造で有る。
7 1群駆動モータ
23 撮像素子
24 撮像素子保持板
25 撮像素子駆動基板
30 レンズ鏡筒
31 第1のレンズ群
23 撮像素子
24 撮像素子保持板
25 撮像素子駆動基板
30 レンズ鏡筒
31 第1のレンズ群
Claims (10)
- 第1のレンズ群と、
前記第1のレンズ群を当該第1のレンズ群の光軸の方向に移動させるための第1の駆動部と、
前記第1のレンズ群により結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子を駆動させる撮像素子駆動基板と、
を備えた撮像ユニットであって、
前記撮像素子保持部材は、前記光軸と垂直な方向から見て前記第1の駆動部とオーバーラップし、
前記撮像素子駆動基板は、前記光軸と垂直な方向から見て前記第1の駆動部とオーバーラップすることなく、前記光軸と平行な方向から見て前記第1の駆動部とオーバーラップすることを特徴とする撮像ユニット。 - 前記撮像素子保持部材は、前記第1の駆動部と干渉することを避けるための切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像ユニット。
- 前記撮像素子保持部材は、前記光軸と平行な方向から見て、前記第1の駆動部と重なる部分が切り欠かれていることを特徴とする請求項2に記載の撮像ユニット。
- 前記光軸の方向に伸び、且つ前記第1のレンズ群を前記光軸の方向に移動させるリードスクリューをさらに備え、
前記第1の駆動部は、前記リードスクリューを回転させ、当該回転により前記レンズ群を移動させる回転式モータであり、
前記リードスクリューの回転の中心は、前記光軸と平行な方向から見て、前記撮像素子保持部材とオーバーラップすることなく、前記撮像素子駆動基板とオーバーラップすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像ユニット。 - 第2のレンズ群と、
前記第2のレンズ群を前記光軸の方向に移動させ、且つ前記光軸の方向の長さが前記第1の駆動部よりも短い第2の駆動部と、
をさらに備え、
前記第2の駆動部は、前記光軸の方向から見て、前記撮像素子保持部材および前記撮像素子駆動基板とオーバーラップしていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像ユニット。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像ユニットを備える撮像装置であって、
前記撮像ユニットをパン方向およびチルト方向に回転させる回転部を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像ユニットを覆い、且つ半球形状に形成されたドームカバーをさらに備えたことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子、前記撮像素子保持部材、および前記撮像素子駆動基板に接触するヒートシンクをさらに備え、
前記ヒートシンクは、前記ドームカバーの内側に沿った形状であることを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。 - 前記撮像ユニットをチルト方向に回転可能に挟持する2つのチルト支持部材をさらに有し、
前記撮像素子駆動基板は、前記2つのチルト支持部材の間に配置されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、監視カメラであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。
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