JP4467161B2 - カメラ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学全長を抑えながら画角変更を可能とする機構を備えたカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光学全長を抑え、カメラ厚を薄型化することのできるカメラとして特開平7−318849号公報を挙げることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平7−318849号公報の技術では、画角を変更できない。そこで、一般に広く用いられているズーム鏡筒と同じ原理を導入することによって画角変更機能を実現しようとすると、画角変更のためにレンズ間の空気間隔を変化させなければならないため、光学系の全長が、単焦点光学系よりも長くなってしまい、カメラの薄型化というメリットを損なうことになる。
【0004】
また、ピンホールカメラは、光学系が比較的単純であるというメリットとのトレードオフとして、画像の歪みなどの収差や周辺光量比などの光学特性が通常の光学系よりも劣る。しかも画角が変わると、一般にこれらの光学特性は変わってしまうという問題がある。
【0005】
また、鏡筒部としてピンホール光学部を使用した場合であっても、画角を切り換えると読み込み画像の品質が変化してしまう問題がある。
本発明は、薄型でありながら画角を変更できるカメラを提供することを目的とする。
【0006】
また、鏡筒部としてピンホール光学部を使用した場合であっても、画角を切り換えても読み込み画像の品質が安定しているカメラを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載のカメラは、撮像部と、前記撮像部に対して回転自在に取り付けられた回転体と、前記回転体に取り付けられた複数の鏡筒部とを備え、前記鏡筒部は画角が互いに異なるレンズをそれぞれ有しており、前記鏡筒部の前記レンズの光軸が前記回転体の回転の軸と交差する方向と直交しており、前記回転体の回転停止位置に応じた前記鏡筒部を介して前記撮像部へ光が導かれることを特徴とする。
本発明の請求項2記載のカメラは、請求項1において、前記レンズからの光が、前記撮像部の受光面に直接に入射することを特徴とする。
本発明の請求項記載のカメラは、請求項1において、前記撮像部の受光面は、前記回転体の回転の軸と平行であることを特徴とする。
本発明の請求項記載のカメラは、請求項1において、前記レンズからの光を折り曲げて前記撮像部の受光面に入射させる光路変更手段を有していることを特徴とする。
本発明の請求項記載のカメラは、請求項1において、前記レンズからの光を折り曲げて前記撮像部の受光面に入射させる光路変更手段を有していることを特徴とする。
本発明の請求項記載のカメラは、請求項1〜請求項の何れかにおいて、前記撮像部と前記撮像部に光を導く位置に配置された前記鏡筒部との間に、前記撮像部と前記鏡筒部との間の隙間を閉塞する遮光部材を備えることを特徴とする。
【0008】
この構成によると、ズーム鏡筒の原理を導入しなくても画角を切り換えることができ、薄型化を実現できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカメラの各実施の形態を図1〜図14に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図10は本発明の(実施の形態1)を示す。
【0021】
図1(a)(b)に示すように、扁平型(具体的には、厚みが10mm以下のカード状)のカメラ本体1には、撮像部としてのCCD素子3と演算処理装置9およびメモリ10などが搭載されたプリント基板16が内蔵されている。メモリ10に書き込まれた画像データは通信ケーブルまたはワイヤレスで外部に転送される。
【0022】
カメラ本体1の上面部で前記CCD素子3の受光窓に対向する部分には、開口1aが形成されている。カメラ本体1の底部に基端が回転自在に支持された回転軸5は、開口1aからカメラ本体1の外部に延設され、回転軸5の先端には開口1aを覆うように撮像部に対して回転自在となる回転体4が取り付けられている。回転体4の裏面には、同一の半径上に所定間隔おきに複数の鏡筒部2a,2b,2cが設けられている。
【0023】
鏡筒部2aは図2に示すように構成されている。
鏡筒部2aは、カップ状で底部に開口13aが穿設され前記回転体4に取り付けられた鏡筒13と、中央にピンホール12が穿設され前記鏡筒13の上端開口を閉塞するように取り付けられたピンホール板11と、ピンホール板11の裏面に取り付けられたレンズ14とで構成されている。鏡筒部2b,2cも鏡筒部2aと同様に構成されており、鏡筒部2a〜2cは互いのピンホール11の断面形状やレンズ14の形状、材質,レンズ14とCCD素子3との距離が異なる。
【0024】
このように構成したため、回転体4の前記カメラ本体1の側面から外側へ露出した部分Aに利用者が指を掛けて回転軸5を中心に回転体4を回動操作することによって、CCD素子3の受光窓の前方に位置する鏡筒部2a〜2cを入れ換えることができる。
【0025】
なお、カメラ本体1の底部には図1(b)に示すように接眼用透過窓1cが形成されており、回転体4には鏡筒部2a〜2cの近傍位置に接眼用透過窓1cに対応してファインダー窓6a〜6cが穿設されている。このファインダー窓6a〜6cの大きさは図3(a)(b)(c)に詳細を示すようにそれぞれの鏡筒部2a〜2cの画角に応じた撮影範囲を示す大きさに作られている。
【0026】
鏡筒部2a〜2cの何れかがCCD素子3の受光窓の前方位置でクリック停止できるように、回転体4の裏面側には図1および図4(a)(b)(c)に示すように前記回転軸5を中央にして互いに異なる半径r1,r2,r3上にクリック機構17a〜17cが設けられている。
【0027】
クリック機構17aは図5(a)(b)に示すように回転体4の裏面に形成された凹部30とその内側に仕組まれたボール18aとこのボール18aを前記カメラ本体1における前記回転体4の対向部分に押し出す圧縮バネ19とで構成されている。鏡筒部2aがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態でボール18aが係合するように前記カメラ本体1における前記回転体4の対向部分には図5(b)に示すように凹部20aが形成されている。
【0028】
クリック機構17b,17cもクリック機構17aと同様に構成されており、前記カメラ本体1における前記回転体4の対向部分には図4(d)に示すように、鏡筒部2bがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態でクリック機構17bのボール18bが係合するように凹部20bが形成され、鏡筒部2cがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態でクリック機構17cのボール18cが係合するように凹部20cが形成されている。さらに、各凹部20a〜20cの底部にはスイッチ21a,21b,21cを設け、スイッチ21a〜21cの検出状態を検出すれば鏡筒部2a〜2cの何れがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止しているかを確認できる。
【0029】
具体的には、鏡筒部2aがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態ではスイッチ21aがボール18aの係合を検出し、スイッチ21b,21cはボール18b,18cの係合を検出していない。鏡筒部2bがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態ではスイッチ21bがボール18bの係合を検出し、スイッチ21a,21cはボール18a,18cの係合を検出していない。鏡筒部2cがCCD素子3の受光窓の前方位置で停止した状態ではスイッチ21cがボール18cの係合を検出し、スイッチ21a,21bはボール18a,18bの係合を検出していない。
【0030】
図6に示すように演算処理装置9は、スイッチ21a〜21cの出力状態からCCD素子3の受光窓の前方位置で停止している鏡筒部が鏡筒部2a〜2cの何れであるかを認識して、その画角に応じてCCD素子3の出力信号の収差や周辺光量比の落ち込みを補正処理してメモリ10に書き込む。
【0031】
具体的には、図7(a)に示すように糸巻き形の歪みを伴っている鏡筒部の画像については、演算処理装置9は図7(b)に示すように予め決められた幾何変換を実施して読み取り画像の補正を実行する。
【0032】
図7(c)に示すように樽形の歪みを伴っている鏡筒部の画像については、演算処理装置9は図7(d)に示すように予め決められた幾何変換を実施する。なお、この予め決められた幾何変換は色別(RGBの色成分)毎に実施するように構成されており、色収差および歪曲収差を補正し、像の歪みや色ずれの無い画像をメモリ10に書き込むように構成されている。
【0033】
さらに演算処理装置9では、図8(a)または(c)に示すように中央部の光量を100%としてその周辺部に通過光量にバラツキがある鏡筒部の画像については、演算処理装置9は予め決められた輝度変換を実施して図8(b)または(d)に示すように画面中における輝度のバラツキを補正する。
【0034】
更に具体的には、画像中央部に達する光量に対する画像周辺部の座標(x,y)に達する光量の比率(周辺光量比)の関数r(x,y)を各鏡筒部ごとに予め求めておき、この関数に基づいてCCD素子3から得られた画像の輝度値をB(x,y)を、B’(x,y)=B(x,y)/r(x,y)によって補正する。
【0035】
このように構成したため、利用者が回転体4を回動させて接眼用透過窓1cからファインダー窓6a〜6cを通して被写体を覗いて、適当な画角の鏡筒部を選択すると、演算処理装置9が選択された鏡筒部を認識して、鏡筒部2a〜2cの固有の収差や輝度むらを自動補正するので、構造が単純で、かつ薄型化が可能なピンホール光学部を採用した場合であっても、良好な画像を得ることができる。
【0036】
なお、図2に示すようにCCD素子3と鏡筒部2a〜2cとの間の隙間には、緩衝部材15が介在しており、隙間から不要光がCCD素子3に入射しないように構成されている。具体的には、CCD素子3の受光窓の周囲に緩衝部材15が設けられており、鏡筒部が入れ換わる際に緩衝部材15に引っかからないように鏡筒部2a〜2cの出射側の端面の角部は、面取りされている。
【0037】
なお、前記クリック機構17a〜17cと凹部20a〜20cを設けたので、回転体4を操作して前記CCD素子3の撮像範囲のほぼ中心に鏡筒部2a〜2cの何れかの中心を一致させて停止させることができるが、CCD素子3の撮像範囲は鏡筒部2a〜2cの有効結像範囲よりも大きく設定することによって、鏡筒部2a〜2cの停止位置が僅かにずれても画像の欠けなく読み取ることができる。
【0038】
具体的には、図9(b)の31はCCD素子3の撮像範囲を示し、図9(a)に示すように鏡筒部2aの中心がCCD素子3の撮像範囲31の中心に一致した停止位置S0での鏡筒部2aの有効結像範囲32−0は、CCD素子3の撮像範囲31よりも小さい。鏡筒部2aの中心がCCD素子3の撮像範囲31の中心に対して図9(a)に示す停止位置SAまたはSBに僅かに位置ずれして停止した場合のそれぞれの有効結像範囲32−A,32−Bも図9(b)に示すようにCCD素子3の撮像範囲31に収まるように構成されている。
【0039】
このようにCCD素子3の撮像範囲は鏡筒部2a〜2cの有効結像範囲よりも大きく設定した場合の前記演算処理装置9による読み出しの具体的な構成を示す。
【0040】
演算処理装置9は図10(b)に示すステップS1で有効結像範囲の大きさのマスク33を設定する。ステップS2では図10(a)に示すCCD素子3の撮像範囲31内の初期位置におけるマスク33内の輝度の和を算出し、ステップS3でCCD素子3の撮像範囲31内におけるマスク33の位置を次の位置に移動させ、ステップS4ではマスク33の位置の移動が完了したかどうかを判定し、ステップS2〜ステップS4を繰り返し実行してCCD素子3の撮像範囲31内の輝度データを収集し、ステップS5ではマスク33内の輝度の和の最大値をとるマスク位置が有効結像範囲と決定して、演算処理装置9はCCD素子3の撮像範囲31内のステップS5で決定された位置のマスク33の範囲内の画像を読み取るように構成されている。
【0041】
したがって、CCD素子3の撮像範囲31の中心に対する鏡筒部2a〜2cの中心の停止位置がSAまたはSBに僅かに位置ずれして停止した場合であっても、CCD素子3の撮像範囲31から有効結像範囲の画像だけを切り出して読み取ることができるので、回転体4の位置決め精度が緩くても良好な出力画像が得られる。
【0042】
なお、演算処理装置9はCCD素子3の出力信号の収差の補正と周辺光量比の落ち込み補正ならびに有効結像範囲の画像だけを切り出して読み取る処理とを実施したが、何れかの補正を実行するだけでも幾分の画質の改善を期待できる。
【0043】
(実施の形態2)
図11と図12は本発明の(実施の形態2)を示し、(実施の形態1)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【0044】
この(実施の形態2)では鏡筒部2a〜2cの内部で光軸を折り曲げるように構成されており、回転体4に対する鏡筒部2a〜2cの取り付けの向きが(実施の形態1)とは異なっている。それに伴い(実施の形態1)に設けられていた接眼用透過窓1cならびにファインダー窓6a〜6cは存在していない。
【0045】
鏡筒部2a〜2cはレンズ14と光路変更手段としてのミラー22とで構成されており、回転体4の外周面にピンホール12が穿設されて構成されている。その他の構成は(実施の形態1)と同じである。
【0046】
なお、ここでは鏡筒部2a〜2cにピンホール光学部を用いた場合を示したが、鏡筒部2a〜2cの光学系はこれに限定されるものではない。
(実施の形態3)
図13(a)(b)は本発明の(実施の形態3)を示す。(実施の形態1)(実施の形態2)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【0047】
(実施の形態1)(実施の形態2)では鏡筒部2a〜2cが取り付けられた回転体4が、回転軸5で支持されて回動自在に構成されていたが、この(実施の形態3)では、鏡筒部2a〜2cが取り付けられたスライド板34はカメラ本体1に形成された溝35に沿ってスライド自在に構成されており、スライド板34を移動させてCCD素子3の受光窓の前方に位置する鏡筒部を入れ換えるように構成されている。図13(a)(b)では鏡筒部2bがCCD素子3の受光窓の前方に位置している。
【0048】
なお、鏡筒部2a〜2cの要部の構造は(実施の形態1)と同一の構成または(実施の形態2)の場合と同様にこの(実施の形態3)ではスライド板34にピンホールを形成した構成、あるいは図13(c)に示すようにレンズ36,37と絞り板38とで構成することもできる。
【0049】
(実施の形態4)
図14(a)〜(f)は本発明の(実施の形態4)を示す。(実施の形態1)(実施の形態2)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【0050】
上記の各実施の形態のカメラ本体1は扁平状であったが、この(実施の形態4)ではカメラ本体1が筒状に形成されている。
カメラ本体1の端部には、図14(a)〜(c)に示すようにCCD素子3を内蔵した筒状の遮光部材39が形成されている。CCD素子3は受光窓を遮光部材39の周面に向けて取り付けられており、CCD素子3の受光窓に対応して遮光部材39に窓40が穿設されている。窓40の周りには緩衝部材15が張り付けられている。鏡筒部が入れ換わる際に緩衝部材15に引っかからないように鏡筒部2a〜2cの出射側の端面の角部は、面取りされている。
【0051】
この遮光部材39の外側には図14(d)〜(f)に示すように鏡筒部2a〜2cが取り付けられたカップ状の回転体41が回動自在にカメラ本体1に前記遮光部材39と同軸上に取り付けられている。回転体41の周面には鏡筒部2a〜2cの取り付け位置にそれぞれピンホール12が穿設されている。
【0052】
このように構成したため、カメラ本体1に対して回転体41を回転させることによって、CCD素子3の受光窓の前方に位置する鏡筒部を入れ換えることができ、目的の画角で撮影できる。
【0053】
【発明の効果】
以上のように本発明のカメラは、撮像部に対して移動自在の移動体もしくは回転区自在の回転体と、画角が異なるとともに所定間隔おきに前記移動体に取り付けられた複数の鏡筒部とを設け、前記移動体を移動させて前記撮像部への光路に介装される鏡筒部を入れ換えるように構成したため、ズーム鏡筒の原理を導入しなくても画角を切り換えることができ、薄型化を実現できる。
【0054】
また、前記鏡筒部として鏡筒部を使用することによってより一層の薄型化を実現できる。
また、前記回転体の停止位置を検出する位置検出手段の出力に基づいて複数の鏡筒部の内の何れの鏡筒部が撮像部への光路に介装されるかを識別して撮像部の出力信号の信号処理を制御する演算処理装置を設けることによって、使用する鏡筒部に応じた画像処理を行うことができ、画角の異なる別の鏡筒部に切り換わった場合であっても画像の品質を維持できる。
【0055】
また、前記演算処理装置を、使用中の鏡筒部に応じて収差補正処理特性または輝度補正処理特性を切り換えることによって、画角の異なる別の鏡筒部に切り換わった場合であっても画像の品質を維持できる。
【0056】
また、撮像部と使用中の鏡筒部の出射側端部との間の隙間を閉塞する遮光部材を設けることによって不要光の入射が無く良好な撮像を実現できる。
また、前記撮像部の撮像範囲を鏡筒部の有効結像範囲よりも大きくするとともに、演算処理装置は撮像部の出力を読み取って信号処理して有効結像範囲のデータだけを切り出すように構成することによって、適正な読み出しを行える。
【0057】
また、演算処理装置による有効結像範囲のデータの切り出しを、鏡筒部の有効結像範囲の大きさに対応した開口を有するマスクを設定し、このマスクで撮像部の撮像範囲を走査して、各位置におけるマスク内の輝度値の和を計算し、輝度値の和が最大となった位置のマスク範囲を有効結像範囲として切り出すように構成することによって、有効結像範囲のデータだけを切り出すことができる。
【0058】
また、筐体に、前記撮像部と前記回転体および複数の前記鏡筒部とを組み込むとともに、前記回転体にファインダー窓を形成し、ファインダー窓に対応して前記筐体には接眼用透光窓を形成することによって、正確に被写体を捉えることができる。
【0059】
また、ファインダー窓の大きさを、鏡筒部の画角に応じて異ならせることによって、適正な画角を選択して正確に被写体を捉えることができる。
また、前記撮像部を扁平状の筐体の内側底部に受光面を上に向けて配設し、前記回転体が筐体の底部と平行な姿勢で回転する円盤で、この円盤の筐体の前記底部と対向する面に前記鏡筒部を取り付け、前記円盤を回転させて撮像部の前記受光面への光路に介装される鏡筒部を入れ換えるように構成することによって、薄型化を実現できる。
【0060】
また、前記撮像部を扁平状の筐体の内側底部に受光面を上に向けて配設し、前記回転体が筐体の底部と平行な姿勢で内周面が回転するリングで、このリングの前記内周面に前記鏡筒部を取り付け、撮像部の受光面の上方に前記鏡筒部からの光を撮像部の受光面に導く光路変更手段を設け、前記リングを回転させて撮像部の前記受光面への光路に介装される鏡筒部を入れ換えるように構成することによって、薄型化を実現できる。
【0061】
また、前記回転体が前記撮像部を中央にしてその受光面と裏面との方向に回転し、この回転体の前記内周面に前記鏡筒部を取り付け、前記回転体を回転させて撮像部の前記受光面への光路に介装される鏡筒部を入れ換えるように構成することによって、薄型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の(実施の形態1)のカメラの平面図と一部切り欠き正面図
【図2】同実施の形態の回転体と鏡筒部の拡大断面図
【図3】同実施の形態の接眼用透過窓と各ファインダー窓を示す説明図
【図4】同実施の形態の回転体における各クリック機構の位置を示す平面図とカメラ本体に形成された凹部を示す平面図
【図5】同実施の形態のクリック機構がカメラ本体の凹部に係合しない状態と係合した状態を示す断面図
【図6】同実施の形態の信号処理回路の構成図
【図7】同実施の形態の演算処理装置における収差補正処理の前後の画面の説明図
【図8】同実施の形態の演算処理装置における輝度補正処理の前後の画面の説明図
【図9】同実施の形態の回転体の停止位置のずれを示す平面図とCCD素子の撮像範囲と鏡筒部の有効結像範囲の大きさの違いを示す説明図
【図10】同実施の形態の演算処理装置における画像信号読み込み処理のマスクの移動を示す説明図と画像信号読み込み処理のフローチャート図
【図11】本発明の(実施の形態2)のカメラの平面図と一部切り欠き正面図
【図12】同実施の形態の要部の拡大断面図
【図13】本発明の(実施の形態3)のカメラの平面図と一部切り欠き正面図および各実施の形態における鏡筒部の別の実施例を示す拡大断面図
【図14】本発明の(実施の形態4)の回転体を取り外した状態の正面図とそのA−A断面図および側面図ならびに回転体を取り付けた状態の正面図とそのB−B断面図および側面図
【符号の説明】
1 カメラ本体
1a 開口
1c 接眼用透過窓
2a,2b,2c 鏡筒部
3 CCD素子
4 回転体
5 回転軸
6a〜6c ファインダー窓
9 演算処理装置
10 メモリ
11 ピンホール板
12 ピンホール
13 鏡筒
13a 開口
14 レンズ
15 緩衝部材
16 プリント基板
17a〜17c クリック機構
18a,18b,18c ボール
19 圧縮バネ
20a,20b,20c 凹部
21a,21b,21c スイッチ
22 ミラー
30 凹部
31 CCD素子の撮像範囲
32−0,32−A,32−B 鏡筒部2a〜2cの有効結像範囲
34 スライド板
35 溝
36,37 レンズ
38 絞り板
39 遮光部材
40 窓

Claims (6)

  1. 撮像部と、
    前記撮像部に対して回転自在に取り付けられた回転体と、
    前記回転体に取り付けられた複数の鏡筒部と
    を備え、前記鏡筒部は画角が互いに異なるレンズをそれぞれ有しており、前記鏡筒部の前記レンズの光軸が前記回転体の回転の軸と交差する方向と直交しており、前記回転体の回転停止位置に応じた前記鏡筒部を介して前記撮像部へ光が導かれる
    カメラ。
  2. 前記レンズからの光が、前記撮像部の受光面に直接に入射する
    請求項1記載のカメラ。
  3. 記撮像部の受光面は、前記回転体の回転の軸と平行である
    請求項1記載のカメラ。
  4. 前記レンズからの光を折り曲げて前記撮像部の受光面に入射させる光路変更手段を有している
    請求項1記載のカメラ。
  5. 記レンズからの光を折り曲げて前記撮像部の受光面に入射させる光路変更手段を有している
    請求項1記載のカメラ。
  6. 前記撮像部と前記撮像部に光を導く位置に配置された前記鏡筒部との間に、前記撮像部と前記鏡筒部との間の隙間を閉塞する遮光部材を備える
    請求項1〜請求項の何れかに記載のカメラ。
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