JP6003317B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Description
以下に、本願の第1実施例に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラ(以下、「デジタルカメラ」と呼ぶ)1のハードウェアの構成を示すブロック図である。図2は図1に示すデジタルカメラ1によって実行される機能のブロック説明図である。図3は、第1実施例に係るデジタルカメラ1に搭載された、光学フィルタ回転駆動部31と光学フィルタ回転角検出部32との構成を示す模式図である。
図1を用いて、デジタルカメラ1の外観構成を説明する。この図1に示すように、水平方向をx軸と、鉛直方向をy軸と、光学系の光軸方向をz軸と定義する。図1(b)に示すように、本実施例のデジタルカメラ1の上面側には、シャッタレリーズボタン2、電源ボタン3、および、撮影・再生切替えダイアル4が設けられている。図1(a)に示すように、デジタルカメラ1の正面(前面)側には、複数のレンズ群や絞り等からなる撮影レンズ系5を有する鏡胴ユニット6(主要撮像光学系)、ストロボ発光部(フラッシュ)7、および、光学ファインダ8等が設けられている。また、図1(c)に示すように、デジタルカメラ1の背面側には、液晶モニタ(LCD)9、光学ファインダ8の接眼レンズ部8a、広角側ズーム(W)スイッチ10、望遠側ズーム(T)スイッチ11、メニュー(MENU)ボタン12、確定ボタン(OKボタン)13、および、各種操作ボタン(フラッシュ、機能ボタン等)16等が設けられている。また、デジタルカメラ1の側面内部には、撮影した画像データを保存するためのメモリカード14(図2参照)を収納するメモリカード収納部15が設けられている。
図2に、本実施例で用いられるデジタルカメラ1の機能ブロック(システム構成)の一例を示す。本実施例のデジタルカメラ1は、主制御部20、光学系21、光学系駆動部22、撮像素子23、A/D変換部24、液晶表示部25、外部I/F26、記憶部27、加速度センサ(姿勢検出部)28、光学フィルタ30、光学フィルタ回転駆動部31、および、光学フィルタ回転角検出部32等を有して構成されている。また、本実施例では、主制御部20、光学フィルタ回転角検出部32等が、光学フィルタ30の回転角度を調整するための光学フィルタ角度調整部としての機能も果たしている。
デジタルカメラ1の正姿勢(基本姿勢)において、レンズ中心から真上方向(鉛直方向)、すなわち、光学系21の光軸に対して直交する平面内であって12時の方向へ延びる軸を絶対基準軸lとする。この絶対基準軸lは、デジタルカメラ1や光学フィルタ30の回転に影響されず、傾くことはない。
図5(a)に示すように、絶対基準軸lと光学フィルタ30の基準軸nとが一致する位置に光学フィルタ30のツマミ部303を配置した状態を、デジタルカメラ1に対する光学フィルタ30の初期位置とし、このときの基準軸nの初期位置をn0とする。また、絶対基準軸lと光学フィルタ30の基準軸nとがなす角度がθ1である。図5(a)に示す光学フィルタ30の初期位置に位置する状態では、絶対基準軸lと基準軸n0とがなす角度θ1は0度となる。
絶対基準軸lとデジタルカメラ1の基準軸mとがなす角度が角度θ2である。図5(a)に示すデジタルカメラ1が正姿勢(基本姿勢)となっている状態の基準軸をm0とし、この正姿勢では、絶対基準軸lと基準軸m0とがなす角度θ2は0度となる。
デジタルカメラ1の基準軸mと光学フィルタ30の基準軸nとがなす角度が角度θ3(相対角度)である。図5(a)に示すように、デジタルカメラ1が正姿勢(基本姿勢)であり、光学フィルタ30が初期位置に位置する状態では、基準軸m0と基準軸n0とがなす角度θ3は0度となる。
図3に記載された模式図を用いて、光学フィルタ30、光学フィルタ回転駆動部31、および、光学フィルタ回転角検出部32の構成、動作等の概略を説明する。まず、被写体光は光学系21のレンズと光学フィルタ30とを通過して撮像素子23に投影される必要があるため、これらは光学系21の光軸上に一直線に並んでいる。第1実施例では、光学フィルタ30は、光学系21が収納された鏡胴ユニット6に、着脱可能に装着するよう構成されている。この構成により、光学フィルタ30は、光学系21と撮像素子23との間に配置され、光学フィルタ30と撮像素子23とが近接して位置している。また、光学フィルタ30は、光学系21とは独立して、光学系21の光軸を中心軸として回転可能に構成されている。
次に、偏光フィルタによる偏光効果(被写体光の変化)について、図4を用いて説明する。図4は、偏光フィルタを回転することで、偏光フィルタを通過する被写体光が変化し、撮影画像に与える効果の例を簡易的に表したものである。同一の構図で同一の被写体を撮影しようとした場合でも、偏光フィルタをある回転角度に設定した場合では、図4(a)に示すように、池の後ろ側の風景(山や雲)が池の表面に反射した画像が得られる。これに対して、偏光フィルタを図4(a)とは異なる回転角度に設定した場合では、図4(b)に示すように、光学系21に入射した被写体光のうち、水面で反射された偏光が偏光フィルタによって遮断されるため、撮像素子23に入射する反射光が抑えられ、池の透明度を強調した画像(魚が映し出された画像)が得られる。
第1実施例のデジタルカメラ1での被写体の撮影における、光学フィルタ30の角度調整処理について、前述した図5、および、図6を用いて説明する。図6は、撮像素子23で取得した画像を液晶表示部25にて画像データに変換した後、液晶モニタ9にリアルタイムに表示する動作(ライブビュー)の、主制御部20における処理の流れを示すフローチャートである。
以下、図6のフローチャートにしたがって、図1〜図3に示す第1実施例のデジタルカメラ1を用いたライブビュー処理の動作を説明する。
デジタルカメラ1の起動によりライブビューが開始されると、主制御部20では、まず、デジタルカメラ1の基準軸mと光学フィルタ30の基準軸nとがなす角度θ3を取得する(ステップS1)。この角度θ3は、光学フィルタ回転角検出部32から送信されるピニオンギア311の回転角に基づいて、主制御部20により算出される。なお、図5(b)に示す例では、デジタルカメラ1の姿勢を正姿勢から変更し、かつ、光学フィルタ30も回転させている。そのため、この処理では、デジタルカメラ1の基準軸m1と光学フィルタ30の基準軸n1とがなす角度θ3が取得される。この角度θ3は、ピニオンギア311に機械的に記憶されているが、記憶部27や外部メモリ等にデータとして記憶してもよい。記憶部27等にデータで記憶することで、ピニオンギア311の回転角が何れであっても、記憶部27等のθ3を用いて、θ1を確実に一定に維持することが可能となる。
次に、主制御部20は、絶対基準軸lとデジタルカメラ1の基準軸mとがなす角度θ2を取得し、記憶部27等に保存する(ステップS2)。この角度θ2は、加速度センサ28から送信されるデジタルカメラ1の姿勢情報に基づいて主制御部20により算出される。このステップS2は、デジタルカメラ1の姿勢が変更されたか否かにかかわらず行われ、現時点でのデジタルカメラ1の姿勢情報が取得される。また、ステップS2以降の処理は、デジタルカメラ1を起動したときだけでなく、ライブビューが実行されている間は所定間隔で繰り返し実行される。
次に、主制御部20は、光学フィルタ回転角検出部32を用いて、光学フィルタ30がユーザによる回転操作中であるか否かを判定する(ステップS3)。回転操作中であると判定された場合は、ステップS4に進み、回転操作中でないと判定された場合には、ステップS6に進む。
上記ステップS3で、回転操作中であると判定された場合は、次に、ステップS4、S5の処理を行う。回転操作中であるとは、図5(b)に示すように、所望の偏光効果が得られるよう、ユーザが手動操作により光学フィルタ30を所望の角度に設定していることを意味する。ステップS4では、主制御部20は、光学フィルタ回転角検出部32からの検知データに基づいて、デジタルカメラ1の基準軸m(m1)と手動操作後の光学フィルタ30の基準軸n(n1)とがなす角度θ3が取得される。この取得された角度は、回転操作が行われた時点でのθ3として、ピニオンギア311に機械的に記憶される。または、θ3を記憶部27等に保存(更新)してもよい。なお、ステップS4で角度θ3を取得するにあたり、上記ステップS3で、光学フィルタ30の回転操作を判断するときに取得した角度θ3を援用してもよい。
光学フィルタ30の基準軸lとデジタルカメラ1の基準軸nとがなす角度θ3を取得したら、次に、ステップS5に進み、下記式(1)を用いて、絶対基準軸lと光学フィルタ30の基準軸n(n1)とがなす角度θ1を算出し、記憶部27等に保存する。なお、角度θ1は、θ2とθ3とが分かれば下記式(1)で算出できるため、一時メモリで保持するだけでもよいし、保存しなくてもよい。この絶対基準軸lと光学フィルタ30の基準軸n(n1)とがなす角度θ1が、被写体に対する光学フィルタ30の回転角度である(後述のステップS6〜S8の処理で使用される)。下記式(1)中、θ2は、ステップS2で取得された、絶対基準軸lとデジタルカメラ1の基準軸m(m1)とがなす角度を、θ3は、ステップS3で取得された、デジタルカメラ1の基準軸m(m1)と光学フィルタ30の基準軸n(n1)とがなす角度を示す。
上記ステップS3で、回転操作中でないと判定された場合は、以下のステップS6〜S8の処理を行う。光学フィルタ30が回転操作中でないとは、絶対基準軸lからの光学フィルタ30の回転角度が決まっており、デジタルカメラ1の姿勢の変更にかかわらず、この回転角度を一定に維持する必要があることを意味する。図5(c)に示すように、デジタルカメラ1の姿勢の変更に伴って、光学フィルタ30の基準軸nはデジタルカメラ1の基準軸mとなす角度を保持した状態で、n1からn2の位置に移動する。そのため、光学フィルタ30の回転角度、すなわち、絶対基準軸と基準軸n(n2)とがなす角度も、θ1からθ1’に変化するため、このままでは光学フィルタ30による偏光効果も変わってしまう。そこで、この基準軸n2を、n1の位置に復帰させて、θ1’をθ1に戻すような自動調整を行うことで、偏光効果を一定に維持して優れた光学特性を得ることができる。自動調整手順について、以下に説明する。
= θ3−(θ2’−θ2) (3)
最後に、ステップS9において、ライブビューを中断するか否かを判定する。例えば、シャッタレリーズボタン2の押下による撮影の要求があったとき、撮影・再生切替えダイアル4の切替えによる画像再生の要求があったとき、電源ボタン3操作による電源オフの要求があったとき等、ライブビュー以外の処理要求があったときに、ライブビューを中断すると判定する。これらの処理要求がない場合は、ライブビューを継続すると判定する。
次に、図5を用いて、光学フィルタ30の角度調整について、より具体的に説明する。前述のように、図5(a)のデジタルカメラ1の正姿勢(基準軸m0)においては、角度θ10、θ20、θ30ともに0度である。ユーザがデジタルカメラ1を図5(a)に示す正姿勢から、図5(b)に示すように、光学系21の光軸を中心軸として時計回りに回転させて姿勢(構図)を決定したとする。このときの絶対基準軸lと姿勢変更後の基準軸m(m1)とがなす角度が速度センサ28のデータに基づいて算出され、θ2として記憶部27に記憶される。また、姿勢変更前の角度θ20(=0度)は、θ2とは別個に前回の姿勢として保存される。また、この時点では光学フィルタ30の手動操作が行われていないため、図示はしていないが、光学フィルタ30の基準軸nは、n0の位置に戻るよう角度調整される。この角度調整により、絶対基準軸lと光学フィルタ30の基準軸n(n0)とがなす角度は0度に維持される。
θ3 = θ3’ (6)
= (θ2’−θ2)+(θ3’−θ3)
= θ2’−θ2 (7)
次に、第2実施例に係るデジタルカメラについて説明する。第2実施例に係るデジタルカメラの基本構成は、光学フィルタ回転駆動部の構成を変えたこと以外は、第1実施例と同様の構成を有している。そのため、第1実施例と同じ構成部材については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図7を用いて、第2実施例の光学フィルタ回転駆動部31’について説明する。
20 主制御部(光学フィルタ角度調整部)
21 光学系
22 光学系駆動部
23 撮像素子
28 加速度センサ(姿勢検出部)
30 光学フィルタ
302、302’ ギア部(角度設定部)
31、31’ 光学フィルタ回転駆動部
32 光学フィルタ回転角検出部(光学フィルタ角度調整部)
l 絶対基準軸(第1の軸)
m、m0、m1、m2 基準軸(デジタルカメラ)
n、n0、n1、n2、n3 基準軸(第2の軸:光学フィルタ)
Claims (9)
- 撮像装置本体と、
光学系を介して入射する被写体光を受光して電気信号に変換することにより撮像信号として出力する撮像素子と、
前記光学系に設けられ、該光学系の光軸を中心軸として回転することにより、通過する前記被写体光を変化させる光学フィルタと、
前記光学フィルタを前記光学系の前記光軸を中心軸として回転駆動させる光学フィルタ回転駆動部と、
前記撮像装置本体の姿勢情報を検出する姿勢検出部と、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記撮像装置本体の姿勢変更および前記光学フィルタの回転に伴って変化することのない固定軸を基準軸lとし、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記撮像装置本体の姿勢変更に伴って前記光軸を中心軸として回転する軸を当該撮像装置本体の基準軸mとし、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記光学フィルタの回転に伴って、前記光軸を中心軸として回転する軸を当該光学フィルタの基準軸nと定義し、
前記姿勢検出部が、前記撮像装置本体の姿勢の変更を検出したとき、姿勢変更後の前記姿勢情報に基づいて取得される前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度、および、姿勢変更前の前記姿勢情報に基づいて取得される前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度の差を算出し、
前記差に基づいて、前記光学フィルタ回転駆動部により前記光学フィルタを回転させ、前記基準軸lと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度を一定に維持する光学フィルタ角度調整部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記光学フィルタ角度調整部は、
前記撮像装置本体の前記基準軸mと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度を検出する光学フィルタ回転角検出部と、
前記撮像装置本体の前記基準軸mおよび前記光学フィルタの前記基準軸nがなす前記角度が変更されたとき、当該角度および前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度に基づいて、前記基準軸lおよび前記光学フィルタの前記基準軸nがなす角度を算出する角度設定部と、を有する請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置本体の前記姿勢が変更されたとき、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の姿勢変更前の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2とし、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の姿勢変更後の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2’としたときに、
前記光学フィルタ角度調整部が、前記角度θ2と前記角度θ2’との差を、次式
Δθ = θ2’−θ2
により算出し、
前記光学フィルタ回転駆動部が、前記光学フィルタを前記Δθの角度で回転させる請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置本体の前記基準軸mと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度をθ3とし、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2としたとき、
前記光学フィルタ角度調整部が、前記基準軸lと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度θ1を、次式
θ1 = θ2 + θ3
により算出する請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記光学フィルタは、偏光フィルタである請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 撮像装置本体と、光学系を介して入射する被写体光を受光する撮像素子と、前記光学系に設けられ該光学系の光軸を中心軸として回転することにより通過する前記被写体光を変化させる光学フィルタと、前記光軸を中心軸として前記光学フィルタを回転させる光学フィルタ回転駆動部と、前記撮像装置本体の姿勢情報を検出する姿勢検出部と、光学フィルタの回転角度を調整する光学フィルタ角度調整部と、備えた撮像装置の撮像方法であって、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記撮像装置本体の姿勢変更および前記光学フィルタの回転に伴って変化することのない固定軸を基準軸lとし、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記撮像装置本体の姿勢変更に伴って前記光軸を中心軸として回転する軸を当該撮像装置本体の基準軸mとし、
前記光軸に対して直交して延びる軸であって、前記光学フィルタの回転に伴って、前記光軸を中心軸として回転する軸を当該光学フィルタの基準軸nと定義し、
前記姿勢検出部が、前記撮像装置本体の姿勢の変更を検出したとき、
前記光学フィルタ角度調整部が、姿勢変更後の前記姿勢情報に基づいて取得される前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度、および、姿勢変更前の前記姿勢情報に基づいて取得される前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度の差を算出するステップと、
前記光学フィルタ回転駆動部が、前記差に基づいて、前記光学フィルタを回転させ、前記基準軸lと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度を一定に維持するステップと、を有することを特徴とする撮像方法。 - 前記光学フィルタ角度調整部は、光学フィルタ回転角検出部と、角度設定部とを、有し、
前記光学フィルタ回転角検出部が、前記撮像装置本体の前記基準軸mと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度を検出するステップと、
前記角度設定部が、前記撮像装置本体の前記基準軸mおよび前記光学フィルタの前記基準軸nがなす前記角度が変更されたかを判定し、
前記角度が変更されたとき、当該角度および前記基準軸lと前記撮像装置本体の前記基準軸mとがなす角度に基づいて、前記基準軸lおよび前記光学フィルタの前記基準軸nがなす角度を算出するステップと、をさらに有する請求項6に記載の撮像方法。 - 前記撮像装置本体の前記姿勢が変更されたとき、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の姿勢変更前の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2とし、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の姿勢変更後の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2’としたときに、
前記光学フィルタ角度調整部が、前記角度θ2と前記角度θ2’との差を、次式
Δθ = θ2’−θ2
により算出し、
前記光学フィルタ回転駆動部が、前記光学フィルタを前記Δθの角度で回転させる請求項6または7に記載の撮像方法。 - 前記撮像装置本体の前記基準軸mと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度をθ3とし、
前記姿勢検出部により検出された前記撮像装置本体の前記姿勢情報に基づいて取得された前記基準軸lと前記基準軸mとがなす角度をθ2としたとき、
前記光学フィルタ角度調整部が、前記基準軸lと前記光学フィルタの前記基準軸nとがなす角度θ1を、次式
θ1 = θ2 + θ3
により算出する請求項6から8のいずれか一項に記載の撮像方法。
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