JP2007292997A - 光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 構成の簡素化および光量制御の簡素化が図られた光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供する。
【解決手段】 撮影光学系20を収容したレンズ鏡胴10において、第1のレンズ群21と第2のレンズ群22の間に配備されたエレクトロクロミック素子24_1,24_2と、第2のレンズ群22と第3のレンズ群23の間に配備されたエレクトロクロミック素子24_3とで構成された絞り部材24を備え、この絞り部材24が電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう。
【選択図】 図3
Description
本発明は、被写体光を結像させる光学系を収容した光学鏡胴、その光学鏡胴を備えた結像光学システム、およびその結像光学システムを備えた撮影装置に関する。
従来より、カメラ等の撮影装置には、被写体を結像させる光学系を収容した光学鏡胴が備えられている。この光学系において、結像面上での中央に結像する光量(中心光量)に対する周辺光量は、コサイン4乗則に従って減少することが知られている。この中心光量に対する周辺光量の減少を改善するために、透過率可変部材であるエレクトロクロミック素子(以下、ECDと記述する場合がある)を用いて、ECDの中心領域の透過率を低く設定することにより中心光量を減じる技術が提案されている(特許文献1参照)。
また、被写体光を結像させる光学系を収容した光学鏡胴に備えられた、複数に分割された同心円状の作動領域を有するECDで構成された絞り装置が提案されている(特許文献2参照)。この光学鏡胴によれば、ズーム位置に対応してECDの作動領域を変化させることにより、そのズーム位置での必要光束のみを透過させて球面収差の発生要因である有害な光束成分の透過を阻止することができる。
特開2005−352318号公報
特開2004−94052号公報
ここで、上述した特許文献1,2に提案されたECDは、ガラス基板上に透明電極,EC材料,電解質などの薄膜を積層して形成され、透明電極間への電圧印加により電解質から移動したイオンとEC材料が電気化学的に反応して着色する物性素子である。このECDに印加する電圧を変化させることで、光の透過率を段階的に又は連続的に変化させることができる。
しかし、上述した特許文献1に提案された技術では、光学系における光量制御にあたり、中心光量を減じるためのECDに加えて、絞り機構が必要である。また、特許文献2に提案された技術では、ECDで構成された絞り装置に加えて、中心光量を減じるための装置が必要である。従って、構成が複雑であるとともに光量制御も複雑であるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、構成の簡素化および光量制御の簡素化が図られた光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の光学鏡胴は、被写体光を結像させる光学系を収容した光学鏡胴において、
電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう絞り部材を備えたことを特徴とする。
電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう絞り部材を備えたことを特徴とする。
本発明の光学鏡胴は、電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう絞り部材を備えたものであるため、1つの絞り部材で絞り径の制御と周辺光量の制御とを行なうことができる。従って、構成が簡素化されるとともに光量制御の簡素化が図られる。
ここで、上記絞り部材が、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることが好ましい。
このようにすると、機械的な絞り部材を採用した場合と比較し、さらに簡素な構成で済む。
また、上記絞り部材が、絞り径が互いに異なる複数枚のエレクトロクロミック素子で構成されたものであることも好ましい態様である。
このようにすると、絞りと周辺光量調整とを自在に行なうことができる。
さらに、上記絞り部材が、絞り径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる、同心的に配列された複数のセグメントを有する1枚のエレクトロクロミック素子で構成されたものであることも好ましい。
このようにすると、絞り部材のコストを低減することができる。
また、上記絞り部材は、電圧の印加開放により、絞り径の透過率と、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化するための透過率分布に変化させるものであることも好ましい。
このようにすると、絞り径の制御を行ないながら結像面上での中央と周辺の光量分布を簡単に平坦化することができる。
また、上記目的を達成する本発明の結像光学システムは、
上記本発明の光学鏡胴と、
上記絞り部材への電圧の印加開放により、絞り径と周辺光量分布を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
上記本発明の光学鏡胴と、
上記絞り部材への電圧の印加開放により、絞り径と周辺光量分布を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の結像光学システムは、上記本発明の光学鏡胴と、上記絞り部材への電圧の印加開放により、絞り径と周辺光量分布を制御する制御手段とを備えたものであるため、1つの絞り部材で絞り径の制御と周辺光量の制御とを行なうことができる結像光学システムが実現される。従って、構成の簡素化および光量制御の簡素化が図られた結像光学システムを提供することができる。
さらに、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、
上記本発明の結像光学システムと、
上記光学系による被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする。
上記本発明の結像光学システムと、
上記光学系による被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする。
本発明の撮影装置は、上記本発明の結像光学システムと、上記光学系による被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたものであるため、構成の簡素化および光量制御の簡素化が図られた撮影装置を提供することができる。
本発明によれば、構成の簡素化および光量制御の簡素化が図られた光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の撮影装置の一実施形態であるカメラの外観斜視図である。
図1(a)には、本発明の撮影装置の一実施形態であるカメラを正面上方から見た図が示されている。また、図1(b)には、図1(a)に示すカメラを背面上方から見た図が示されている。
図1に示すカメラ100は、撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体光を撮像素子で捉えて画像信号を生成するデジタルカメラである。
図1(a)に示すように、このカメラ100には、カメラボディ中央に備えられたレンズ鏡胴10(本発明にいう光学鏡胴の一例に相当)と、そのレンズ鏡胴10に収容された撮影光学系20(本発明にいう光学系の一例に相当)とからなるレンズユニット1が組み込まれている。このカメラ100では、撮影光学系20を通してカメラ100内部に配備されている撮像素子であるCCD固体撮像素子(以降CCDという)まで被写体の像が導かれるようになっている。
また、図1(a)に示すカメラ100のレンズユニット1の上方には、ファインダ102と、測光光学系103と、測距部104と、発光ユニット105とが配備されている。測距部104は、互いに所定距離だけ離れた位置に配置されたAF受光窓104a,104bを有し、被写体からの自然散乱光(太陽光等)である反射光をそれらAF受光窓104a,104bを介して受光素子で受光して、いわゆる三角測距の原理を用いることにより被写体距離を測定する。
また、図1(b)に示すように、カメラ100の背面および上面には、ユーザがこのカメラ100を使用するときに種々の操作を行なうための操作スイッチ群111が設けられている。
この操作スイッチ群111の中には、カメラ100を作動させるための電源スイッチ111aのほか、シャッタ釦111b、十字キー111c、メニュー/OKキー111d、キャンセルキー111e、モードレバー111fなどがある。この操作スイッチ群111の中のモードレバー111fによって再生モードと撮影モードの切替えや撮影モードの中でさらに動画モード,静止画モードの切替えが行なわれる。このモードレバー111fが撮影モードに切り替えられるとスルー画が表示されてそのスルー画を見ながらシャッタ釦111bが押されると被写体の撮影が行なわれ、再生側に切り替えられると既撮影画像の再生表示がLCDパネル150上に行なわれる。
また、メニュー/OKキー111dおよび十字キー111cの操作により、セットアップメニューに切り替えて日時の設定や画像表示を行なうか否かの設定等を行なったり、撮影モードに切り替えてマニュアル,オート,風景,人物,夜景等を選択したり、あるいは撮影メニューに切り替えてセルフタイマ,連写等を選択したりすることができる。
図2は、図1に示すカメラの構成を示すブロック図である。
図2に示すカメラ100には、図1に示す撮影光学系20が備えられている。この撮影光学系20には、第1のレンズ群21、第2のレンズ群22、および第3のレンズ群23の3群からなる撮影レンズが備えられている。また、この撮影光学系20には、詳細は後述するが、3枚のエレクトロクロミック素子24_1,24_2,24_3で構成された絞り部材24が備えられている。
このカメラ100ではすべての処理がメインCPU110によって制御されていて、このメインCPU110の入力部には図1(b)に示した操作スイッチ群111からの操作信号がそれぞれ供給される。メインCPU110はEEPROM110aと接続されており、このEEPROM110aの中にはカメラ100として動作するために必要なプログラムが書き込まれている。このような構成を持つカメラ100の電源スイッチ111a(図1参照)が投入されると、EEPROM110a内のプログラムの手順にしたがってメインCPU110によりこのカメラ100全体の動作が制御される。
詳細には、操作スイッチ群111の中の電源スイッチ111aが投入されると、メインCPU110により電源スイッチ111aが投入されたことが検知され、電源130からメインCPU110,駆動用CPU120などの各ブロックに電力が供給される。ここで、操作スイッチ群111の中のモードレバー111fが撮影側に切り替えられていた場合には、撮影光学系20を経由してCCD112に結像された被写体像が画像信号として所定の間隔ごとに間引かれて出力され、その出力された画像信号に基づく被写体像がLCDパネル150上に表示される。このCCD112にはクロックジェネレータ(以下、CGという)153からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号によって所定の間隔ごとに、画像信号が間引かれて出力される。このCG153はメインCPU110からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、CCD112の他、後段のA/D部113、およびWB(ホワイトバランス)調整部・γ処理部114にも供給されている。従って、CCD112、A/D部113、WB調整部・γ処理部114ではそのタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行なわれる。
このようにメインCPU110の指示に応じてCG153から出力されるタイミング信号に同期してA/D部113でデジタルの画像信号に変換され、またWB調整部・γ処理部114でホワイトバランス調整やγ補正が所定の間隔ごとに行なわれていくときには、それらの画像信号の流れを適切に調整する必要があるので、後段にバッファメモリ115が設けられており、そのバッファメモリ115によって所定の間隔ごとに画像信号がYC処理部116に転送されていくタイミングが調整される。バッファメモリ115からは古い時刻に記憶された画像信号から先にYC処理部116へ転送される。そのYC処理部116に転送された画像信号は、YC処理部116でRGB信号からYC信号に変換され、その後バス121を介してYC→RGB変換部151に供給される。このYC→RGB変換部151でYC信号が再びRGB信号に変換され、その変換されたRGB信号がドライバ152を経由してLCDパネル150に供給される。これにより、LCDパネル150上に被写体像の画像表示が行なわれる。前述したCG153から出力されるタイミング信号に同期してCCD112、A/D部113、およびWB調整部・γ補正部114が動作して、所定の間隔ごとにCCD112で生成された画像信号が処理されている訳であるから、このLCDパネル150上には撮影レンズが向けられた方向の被写体が被写体像として常に表示され続ける。この表示され続けている被写体像を視認しながら、シャッタチャンスにシャッタ釦111bが押されると、そのシャッタ釦111bの押下タイミングを起点として所定の時間を経た後、CCD112に結像された画像信号すべてがRGB信号となって出力される。このRGB信号はYC処理部116でYC信号に変換されてさらに圧縮・伸張部117でYC信号が圧縮され、その圧縮された画像信号がI/F(インターフェース)118を経由してメモリカード119に記録される。この圧縮・伸張部117では静止画についてはJPEG規格に準拠した圧縮方式で圧縮が行なわれてメモリカード119に画像信号が記録される。画像信号からなるファイルのヘッダ部には圧縮情報や撮影情報などが書き込まれており、このカメラ100のモードレバー111fが再生側に切り替えられたら、メモリカード119からそのファイルのヘッダがまず読み出され、そのヘッダ内の圧縮情報に基づいてファイル内の圧縮画像信号が伸張されて画像信号が元に復元された後、その画像信号に基づく被写体像がLCDパネル150上に表示される。
また、このカメラ100には、メインCPU110の他に駆動用CPU120が設けられており、この駆動用CPU120によって撮影光学系20および発光ユニット105の制御が行なわれる。また、この駆動用CPU120は、本発明にいう制御手段の役割を担うものでもあり、詳細は後述するが、絞り部材24への電圧の印加開放により、絞り径と周辺光量分布を制御する。さらに、この図2に示す撮影光学系20を収容したレンズ鏡胴10(図1参照)と、この駆動用CPU120とから、本発明にいう結像光学システムが構成されている。
図3は、図2に示す撮影光学系を収容したレンズ鏡胴の一部を示す断面図である。
図3に示すレンズ鏡胴10には、撮影光学系20が収容されている。この撮影光学系20には、前述した第1のレンズ群21、第2のレンズ群22、および第3のレンズ群23が備えられている。これら第1のレンズ群21,第2のレンズ群22,第3のレンズ群23は、レンズ鏡胴10を構成するレンズホルダ11で保持されている。
また、この撮影光学系20には、第1のレンズ群21と第2のレンズ群22の間に配備されたエレクトロクロミック素子24_1,24_2と、第2のレンズ群22と第3のレンズ群23の間に配備されたエレクトロクロミック素子24_3とで構成された絞り部材24が備えられている。この絞り部材24は、図2に示す駆動用CPU120からの電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう部材である。
詳細には、この絞り部材24は、絞り径が互いに異なる3枚のエレクトロクロミック素子24_1,24_2,24_3で構成されている。これらのエレクトロクロミック素子24_1,24_2,24_3は、それぞれ、ガラス基板上に透明電極,EC材料,電解質などの薄膜を積層して形成され、透明電極間への電圧印加により電解質から移動したイオンとEC材料が電気化学的に反応し、着色する物性素子である。以下、図4を参照して説明する。
図4は、図3に示す絞り部材を構成する3枚のエレクトロクロミック素子の平面図である。
図4(a)には、エレクトロクロミック素子24_1が示されている。このエレクトロクロミック素子24_1は、絞り機能を有する外径領域24_1aと、周辺光量調整機能を有する内径領域24_1bと、これら外径領域24_1aと内径領域24_1bを隔離する境界部24_1cとを有する。
このエレクトロクロミック素子24_1では、駆動用CPU120からの電圧の印加を受けない開放状態にある場合は、外径領域24_1a,内径領域24_1bの透過率は共に高い状態(透明状態)にある。一方、駆動用CPU120からの電圧の印加を受けた印加状態にある場合は、外径領域24_1aは電気化学的に反応して着色し、その透過率が低下する。また、内径領域24_1bも電気化学的に反応して着色し、その透過率が低下する。ここでは、外径領域24_1aおよび内径領域24_1bに対して、同じ値の電圧が印加されるものの、外径領域24_1aの透過率の方が、内径領域24_1bの透過率よりも低くなるように反応する。
詳細には、外径領域24_1aは、駆動用CPU120からの電圧の印加を受けて、その透過率を大きく低下させることにより絞り機能の役割を担うものである。一方、内径領域24_1bは、駆動用CPU120からの電圧の印加を受けて、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化するように、その透過率を小さく低下させることにより周辺光量調整機能の役割を担うものである。
また、図4(b)には、エレクトロクロミック素子24_2が示されている。このエレクトロクロミック素子24_2は、絞り機能を有する外径領域24_2aと、周辺光量調整機能を有する内径領域24_2bと、これら外径領域24_2aと内径領域24_2bを隔離する境界部24_2cとを有する。このエレクトロクロミック素子24_2は、図4(a)に示すエレクトロクロミック素子24_1と比較し、内径領域24_2bのサイズが大きい点を除いて同じであるため説明は省略する。
さらに、図4(c)には、エレクトロクロミック素子24_3が示されている。このエレクトロクロミック素子24_3は、絞り機能を有する外径領域24_3aと、周辺光量調整機能を有する内径領域24_3bと、これら外径領域24_3aと内径領域24_3bを隔離する境界部24_3cとを有する。このエレクトロクロミック素子24_3は、図4(b)に示すエレクトロクロミック素子24_2と比較し、内径領域24_3bのサイズが大きい点を除いて同じであるため、やはり説明は省略する。
これら3枚のエレクトロクロミック素子24_1,24_2,24_3で構成された絞り部材24を備えたカメラ100において、F値(絞り値)を大きくする場合(絞り部材24で絞りを絞る場合)は、エレクトロクロミック素子24_1の外径領域24_1aのみに電圧を印加する。これにより、外径領域24_1aの透過率が大きく低下するとともに、内径領域24_2bは透明状態にある。また、エレクトロクロミック素子24_2,24_3には電圧が印加されないため、エレクトロクロミック素子24_2を構成する外径領域24_2a,内径領域24_2b、およびエレクトロクロミック素子24_3を構成する外径領域24_3a,内径領域24_3bも透明状態にある。このようにして大きなF値を実現することができる。
一方、F値(絞り値)を小さくする場合は、結像面上での中央の光量のほうが周辺の光量よりも大きい場合(中央のほうが周辺よりも明るい場合)が多い。このような場合、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化する必要がある。そこで、本実施形態のカメラ100では、小さなF値を実現するために、エレクトロクロミック素子24_3の外径領域24_3aに電圧を印加する。これにより、外径領域24_3aの透過率が大きく低下し、小さなF値が実現される。また、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化するために、エレクトロクロミック素子24_1の内径領域24_1bに電圧を印加する。これにより、内径領域24_1aの透過率が小さく低下して、結像面上での中央と周辺の光量分布の平坦化が実現される。このようにして、結像面上での中央の光量を比較的小さく抑えたまま、小さなF値を実現することができる。
尚、ここでは、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化するにあたり、エレクトロクロミック素子24_1の内径領域24_1bに電圧を印加する例で説明したが、エレクトロクロミック素子24_2の内径領域24_2bに電圧を印加してもよい。
図5は、図4に示す3枚のエレクトロクロミック素子から構成された絞り部材とは異なる絞り部材の平面図である。
図5に示す絞り部材25には、絞り径を同心的に4段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる、同心的に配列された4つのセグメント25_1,25_2,25_3,25_4を有する。これらのセグメント25_1,25_2,25_3,25_4は、1枚のエレクトロクロミック素子で構成されている。ここでは、同じ値の電圧が印加されるものの、セグメント25_1,25_2,25_3の透過率の方が、セグメント25_4の透過率よりも低くなるように反応する。
このような絞り部材25を備えたカメラにおいて、F値を大きくする場合は、セグメント25_1,25_2,25_3に所定の値の電圧を印加する。これにより、セグメント25_1,25_2,25_3の透過率が大きく低下するとともに、中央部にあるセグメント25_4のみ透明状態になる。このようにして大きなF値を実現することができる。
一方、F値を小さくする場合は、セグメント25_1に電圧を印加する。これにより、セグメント25_1の透過率が大きく低下して、小さなF値が実現される。また、セグメント25_4にも電圧を印加する。これにより、セグメント25_4の透過率が小さく低下して、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化することができる。このようにして、結像面上での中央の光量を比較的小さく抑えたまま、小さなF値を実現することができる。
尚、本実施形態では、本発明を、被写体光を撮像素子で捉えて画像信号を生成するデジタルカメラにより実現した例で説明したが、これに限られるものではなく、例えばロール状の写真フイルム上に写真撮影を行なうフイルムカメラや携帯電話に搭載されるカメラ、あるいは動画を撮影するビデオカメラ等の光学機器にも、本発明を適用することができる。
1 レンズユニット
10 レンズ鏡胴
11 レンズホルダ
20 撮影光学系
21 第1のレンズ群
22 第2のレンズ群
23 第3のレンズ群
24,25 絞り部材
24_1,24_2,24_3 エレクトロクロミック素子
24_1a,24_2a,24_3a 外径領域
24_1b,24_2b,24_3b 内径領域
24_1c,24_2c,24_3c 境界部
25_1,25_2,25_3,25_4 セグメント
100 カメラ
102 ファインダ
103 測光光学系
104 測距部
104a,104b AF受光窓
105 発光ユニット
110 メインCPU
110a EEPROM
111 操作スイッチ群
111a 電源スイッチ
111b シャッタ釦
111c 十字キー
111d メニュー/OKキー
111e キャンセルキー
111f モードレバー
112 CCD
113 A/D部
114 WB調整部・γ処理部
115 バッファメモリ
116 YC処理部
117 圧縮・伸張部
118 I/F
119 メモリカード
120 駆動用CPU
121 バス
130 電源
150 LCDパネル
151 YC→RGB変換部
152 ドライバ
153 クロックジェネレータ
10 レンズ鏡胴
11 レンズホルダ
20 撮影光学系
21 第1のレンズ群
22 第2のレンズ群
23 第3のレンズ群
24,25 絞り部材
24_1,24_2,24_3 エレクトロクロミック素子
24_1a,24_2a,24_3a 外径領域
24_1b,24_2b,24_3b 内径領域
24_1c,24_2c,24_3c 境界部
25_1,25_2,25_3,25_4 セグメント
100 カメラ
102 ファインダ
103 測光光学系
104 測距部
104a,104b AF受光窓
105 発光ユニット
110 メインCPU
110a EEPROM
111 操作スイッチ群
111a 電源スイッチ
111b シャッタ釦
111c 十字キー
111d メニュー/OKキー
111e キャンセルキー
111f モードレバー
112 CCD
113 A/D部
114 WB調整部・γ処理部
115 バッファメモリ
116 YC処理部
117 圧縮・伸張部
118 I/F
119 メモリカード
120 駆動用CPU
121 バス
130 電源
150 LCDパネル
151 YC→RGB変換部
152 ドライバ
153 クロックジェネレータ
Claims (7)
- 被写体光を結像させる光学系を収容した光学鏡胴において、
電圧の印加開放を受けて絞りと周辺光量調整とを行なう絞り部材を備えたことを特徴とする光学鏡胴。 - 前記絞り部材が、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることを特徴とする請求項1記載の光学鏡胴。
- 前記絞り部材が、絞り径が互いに異なる複数枚のエレクトロクロミック素子で構成されたものであることを特徴とする請求項1記載の光学鏡胴。
- 前記絞り部材が、絞り径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる、同心的に配列された複数のセグメントを有する1枚のエレクトロクロミック素子で構成されたものであることを特徴とする請求項1記載の光学鏡胴。
- 前記絞り部材は、電圧の印加開放により、絞り径の透過率と、結像面上での中央と周辺の光量分布を平坦化するための透過率分布に変化させるものであることを特徴とする請求項3又は4記載の光学鏡胴。
- 請求項1記載の光学鏡胴と、
前記絞り部材への電圧の印加開放により、絞り径と周辺光量分布を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする結像光学システム。 - 請求項6記載の結像光学システムと、
前記光学系による被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする撮影装置。
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---|---|---|---|
JP2006120349A JP2007292997A (ja) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | 光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置 |
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JP2006120349A JP2007292997A (ja) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | 光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置 |
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