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技術 屈曲式撮像装置の防振機構、および、カメラ、携帯電子機器

出願人 エーエーシーアコースティックテクノロジーズ(シンセン)カンパニーリミテッド
発明者 藤崎義文色摩和雄
出願日 2019年4月16日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077713
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-177067
状態 特許登録済
技術分野 スタジオ装置 カメラ構造、機構 カメラレンズの調整 レンズ鏡筒
主要キーワード ホルダーブロック 補正構造 中心保持 位置検出用永久磁石 よう面 屈曲式 タブレット機 携帯式電子機器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

屈曲光学系を有する撮像装置において、装置を大型化することなく防振機構を備えた撮像装置を提供する。

解決手段

光軸を折り曲げ反射部材を有する光学系であって、物体側より順に反射部材、撮像レンズ群撮像素子を備え、撮像レンズ群の光軸と前記反射部材で反射される物体側の光軸とにより作られる平面に対し垂直な軸と、反射される物体側の光軸と平行な軸と、を回転軸として前記反射部材を回動させることによって手振れ補正を行う。

概要

背景

撮影技術の急速な発展に伴い、レンズ駆動装置は、数多くの撮影装置で広く応用されている。レンズ駆動装置を各種の携帯式電子機器、例えば携帯電話タブレットコンピュータ等に応用したものは、特に消費者受け入れられている。

通常の携帯式電子機器適応されたレンズ駆動装置の駆動機構は、一般的にコイル永久磁石とによって形成され、コイルが撮像レンズ枠の外周に固定されている。コイルへ電流印加するとき、電磁力の作用によって、コイルは、撮像レンズ枠を動かしてレンズ光軸方向に沿って移動さることによって焦点を合わせることができる。また、ユーザが手で電子機器を持ちながら撮影する際に、手振れによるレンズ駆動装置の振れに対しては光軸に対して垂直方向へ駆動することで振れを補正することが可能となる。

しかしながら、例えば携帯式電子機器に搭載する小型の光学機器に対しては、光学全長の長いズーム光学系を携帯式電子機器にそのまま搭載することは難しく、光学系を屈曲させるなどの構造を採る必要があった。

この屈曲の構造を用いた光学系では、光線を屈曲するためのプリズムミラーの前後に配置された撮像レンズを振れ補正に使うことが挙げられるが、小型化が進む携帯式電子機器ではこれらミラーの前後に配置された撮像レンズの振れ補正構造を用いることで、屈曲光学系全長が長くなる可能性や、一部形状が突出しなければならない構造となる可能性があった。

従って、上記した課題を解決することができる新しいレンズ駆動装置を提供することが必要となる。

概要

屈曲光学系を有する撮像装置において、装置を大型化することなく防振機構を備えた撮像装置を提供する。光軸を折り曲げ反射部材を有する光学系であって、物体側より順に反射部材、撮像レンズ群撮像素子を備え、撮像レンズ群の光軸と前記反射部材で反射される物体側の光軸とにより作られる平面に対し垂直な軸と、反射される物体側の光軸と平行な軸と、を回転軸として前記反射部材を回動させることによって手振れ補正を行う。

目的

従って、上記した課題を解決することができる新しいレンズ駆動装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光軸屈曲させる反射面を有する反射部材を含む光学系であり、前記反射部材を回動させることにより手振れ補正を行う撮像装置において、前記反射部材は撮像レンズ群よりも物体側に配置されており、前記撮像レンズ群の光軸と前記反射部材で反射される物体側の光軸とにより作られる平面に対し垂直な軸を第1の回転軸とし、前記反射される物体側の光軸と平行な軸を第2の回転軸とした場合に、前記反射部材を前記第1の回転軸と前記第2の回転軸のまわりに回動させることを特徴とする屈曲式撮像装置の防振機構

請求項2

前記反射部材は、第1の保持枠に保持され、前記第1の保持枠は、前記第1の回転軸と前記第2の回転軸のうちの一方の回転軸のまわりに回動可能に第2の保持枠に保持され、前記第2の保持枠は、他方の回転軸のまわりに回動可能にベース部材に保持され、前記第1の保持枠と前記第2の保持枠との間には、前記第1の保持枠を回動させる電磁アクチュエータが構成され、前記第2の保持枠と前記ベース部材との間には、前記第2の保持枠を回動させる電磁アクチュエータを備える、請求項1に記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項3

前記第2の回転軸のまわりに前記反射部材を回動させる前記第1の保持枠もしくは前記第2の保持枠は、軸方向のガタ取りを目的とした付勢手段を有する、請求項2に記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項4

摩擦低減のため摺動面にはボールを用いる、請求項1〜3のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項5

前記電磁アクチュエータはボイスコイルモータである、請求項1〜4のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項6

前記付勢手段の付勢方向は、前記電磁アクチュエータの永久磁石ヨークが引き合う方向と同一である、請求項5に記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項7

前記第1の回転軸のまわりに前記反射部材を回動させるボイスコイルモータは、軸両端部にそれぞれ複数配置される、請求項1〜5のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項8

前記第1の回転軸のまわりに前記反射部材を回動させる前記第1の保持枠もしくは前記第2の保持枠は、軸両端部の一方に中心保持のための第1のヨーク部材を有し、また軸両端部の他方に軸方向のガタ取りを目的とした第2のヨーク部材を有する、請求項6に記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項9

前記反射部材はプリズムである、請求項1〜8のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項10

前記反射部材はミラーである、請求項1〜8のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構。

請求項11

請求項1〜10のいずれかに記載の屈曲式撮像装置の防振機構を備えることを特徴とするカメラ

請求項12

請求項11に記載のカメラを備えることを特徴とする携帯式電子機器

技術分野

0001

本発明は、手振れ補正機能付き撮像装置に用いられる、屈曲式撮像装置防振機構、および、この防振機構を備えたカメラ携帯式電子機器に関する。

背景技術

0002

撮影技術の急速な発展に伴い、レンズ駆動装置は、数多くの撮影装置で広く応用されている。レンズ駆動装置を各種の携帯式電子機器、例えば携帯電話タブレットコンピュータ等に応用したものは、特に消費者受け入れられている。

0003

通常の携帯式電子機器に適応されたレンズ駆動装置の駆動機構は、一般的にコイル永久磁石とによって形成され、コイルが撮像レンズ枠の外周に固定されている。コイルへ電流印加するとき、電磁力の作用によって、コイルは、撮像レンズ枠を動かしてレンズ光軸方向に沿って移動さることによって焦点を合わせることができる。また、ユーザが手で電子機器を持ちながら撮影する際に、手振れによるレンズ駆動装置の振れに対しては光軸に対して垂直方向へ駆動することで振れを補正することが可能となる。

0004

しかしながら、例えば携帯式電子機器に搭載する小型の光学機器に対しては、光学全長の長いズーム光学系を携帯式電子機器にそのまま搭載することは難しく、光学系を屈曲させるなどの構造を採る必要があった。

0005

この屈曲の構造を用いた光学系では、光線を屈曲するためのプリズムミラーの前後に配置された撮像レンズを振れ補正に使うことが挙げられるが、小型化が進む携帯式電子機器ではこれらミラーの前後に配置された撮像レンズの振れ補正構造を用いることで、屈曲光学系全長が長くなる可能性や、一部形状が突出しなければならない構造となる可能性があった。

0006

従って、上記した課題を解決することができる新しいレンズ駆動装置を提供することが必要となる。

先行技術

0007

特開2004−219930号公報
特開2012−118336号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、屈曲光学系を有する撮像装置の手振れ補正において、撮像装置を大型化することのない省スペースな防振機構を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の目的は以下のように実現された。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

0010

本発明は、撮像光学系に加わる振れに応じて、撮像光学系を構成する光学要素に像振れ抑制動作を行わせる撮像装置において、以下の構成を有することを特徴とする。撮像光学系の光学要素として、第1の光軸に沿って物体側から入射した光束を第2の光軸に沿う方向に反射する反射部材と、この反射部材よりも光軸方向において像面側に位置する撮像レンズ群を有する。撮像レンズ群は可動部材に支持され、反射部材は二つの可動部材に支持され、それぞれの可動部材によって、撮像レンズ群の光軸と反射部材で反射される物体側の光軸とにより作られる平面に対して垂直な軸と、反射される物体側の光軸と平行な軸とを回転軸として、反射部材を回動させることが可能である。

0011

二つの可動部材には、可動部材を回動させる駆動力を与えるアクチュエータが配置され、撮像光学系の加わる振れに応じて像振れ抑制動作を行わせる。

0012

アクチュエータが永久磁石とコイルを有するボイスコイルモータである場合、可動部材のアクチュエータ支持部は、永久磁石とコイルのいずれかを支持する。

発明の効果

0013

本発明の利点として、本発明の屈曲式撮像装置の防振機構が、撮像レンズ群よりも物体側に配置された反射部材を回動させることによって手振れ補正を行うことで、撮像光学系内のレンズ、もしくは撮像光学系内の反射部材で手振れ補正を行うよりも像面での光学性能への影響を少なくすることができる。また、手振れ補正角に対して可動範囲を最小限に抑えることができるため、小型化が進む携帯式電子機器の中でより効率の良い防振機構を構成するという目的が達成でき、撮像画像の品位が良くなる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置を下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の前側カバー板と後側カバー板を除き、下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の前側カバー板と後側カバー板を除き、上方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置を下方から見た分解図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置を上方から見た分解図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置を第1光軸と第2光軸で成す平面で切った断面図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置を、回転軸(B)S2を通り、第2光軸に平行な平面で切った断面図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを上方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを下方から見た分解図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを上方から見た分解図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを第1光軸と第2光軸で成す平面で切った断面図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを、回転軸(B)S2を通り、第2光軸に平行な平面で切った断面図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを、防振用フレキシブル基板を除いて下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の防振ユニットを、防振用フレキシブル基板を除いて上方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第1ホルダーブロックを下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第1ホルダーブロックを上方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第2ホルダーブロックを下方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第2ホルダーブロックを上方から見た斜視図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第2ホルダーブロック用ボイスコイルモータ部で軸のガタ取りを構成する磁気バネ側の構成図である。
本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置の第2ホルダーブロック用ボイスコイルモータ部で中心保持を構成する磁気バネ側の構成図である。
本発明の屈曲式撮像装置を備えた携帯式電子機器(携帯情報端末)を示す斜視図である。

実施例

0015

以下、図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。

0016

図1図7は、本発明の屈曲式撮像装置100を示す図面である。

0017

図1図22は、本発明の実施形態にかかる屈曲式撮像装置とその構成要素を示している。

0018

屈曲式撮像装置100の撮像光学系は、物体側より反射部材であるプリズム21、撮像レンズ群31、撮像素子41で構成され、プリズム21で光束を反射させる屈曲光学系となっている。

0019

第1光軸O1に沿ってプリズム21の入射面21−aに入射した被写体からの光束は、プリズム21の反射面21−bによって第2光軸O2に沿う方向に反射されて射出面21−cから射出される。続いて光束は、第2光軸O2上に位置する撮像レンズ群31を通り、撮像素子41の撮像面上に結像される。

0020

屈曲式撮像装置100はハウジング10を有する。図4図5に示すように、ハウジング10は、プリズム21およびベース部材である防振ベースを含む防振ユニット60を保持する上方固定部11と、前後方向に開かれた箱状の前側開口部12、後側開口部13、撮像素子41へ光束を通す下方開口部14を有する。上方固定部11にプリズム21を含む防振ユニット60が2本のネジ19で固定され、前側開口部12は撮像レンズ群31を保持する撮像レンズ枠32が2本のシャフト17で支持され、第2光軸O2に沿って進退可能に保持されている。下方開口部には撮像レンズ群31を射出した光束の第2光軸O2と垂直な方向に撮像素子ユニット40が固定される。

0021

ハウジング10の前側開口部12、後側開口部13は、前側カバー板15、後側カバー板16(図1図4図5)によって塞がれる。

0022

撮像レンズ群31を保持する撮像レンズ枠32は、箱状の前側開口部12内で第2光軸O2に沿って直進移動可能に2本のシャフト17で支持されており、撮像レンズ枠32の側面部33に固着されたフォーカス用コイル51およびフォーカスホールセンサ52を実装するフォーカス用フレキシブル基板50と、それに対向するハウジング10の穴部18に固着されたフォーカス用永久磁石34で構成される電磁アクチュエータ(ボイスコイルモータ)の駆動力によって撮像レンズ枠32が第2光軸O2に沿って進退移動することによってフォーカシング動作が行われる。

0023

フォーカス用ヨーク53は、フォーカス用コイル51の、フォーカス用永久磁石34と対向しない面側に設けられ、フォーカス用コイル51と同じく撮像レンズ枠32に固定されている。

0024

フォーカス用ヨーク53は、焦点位置の変更により撮像レンズ群31が移動した際、撮像レンズ群31を所定位置に戻すための磁気バネの役割があり、撮像レンズ群31と撮像レンズ枠32を支持するシャフト17との径方向のガタつきに対して一方向に付勢する役割と、フォーカス用コイル71の漏れ磁束収束させてフォーカス用永久磁石34とフォーカス用コイル71の電磁作用の効率を上げる役割も兼ね備えている。

0025

フォーカス用ホールセンサ52を設けることにより、フォーカス用永久磁石34の位置を検出することができるため、より精度良い焦点位置の調整や、焦点調整速度が重要な場面での正確な制御を実現している。

0026

フォーカス用コイル51は、撮像レンズ枠32上に取り付けられて固定されているコイル巻き線であっても良く、直接に防振用フレキシブル基板70上に形成されている導電性パターンであっても良い。

0027

屈曲式撮像装置100は、手振れなどの振動を原因とする像面上での像振れを軽減させる防振(像振れ補正)ユニット60を備えている。この防振ユニット60は、プリズム21を、撮像レンズ群の光軸O2と反射部材で反射される物体側の光軸O1とにより作られる平面に対し垂直な回転軸(A)S1と、反射される物体側の光軸と平行な回転軸(B)S2とを回転軸として、回動可能に構成されている。

0028

第1ホルダー81にはプリズム21が接着等により固着されており、その他にはボイスコイルモータを構成する永久磁石A82が固着され、第2ホルダー91に軸支される回転軸(A)S1軸穴部に金属製のブッシュ83が圧入されている。このブロックを第1ホルダーブロック80と呼ぶこととする。

0029

第1ホルダーブロック80は、第2ホルダー91の回転軸(A)S1軸にシャフト84を差し込むことにより軸支される。シャフト84は第2ホルダー91のS1軸穴部に固着され、ブッシュ83に対して滑らかに回動可能な寸法に設定されている。また、第1ホルダー81の2箇所の突起部85と第2ホルダー91の突起部95には回転方向に一定のクリアランスが設けてあり、第2ホルダー91に対する第1ホルダーブロック80の回転方向の移動可能範囲を規制する。

0030

第2ホルダー91にはさらに防振コイルA71および位置検出用の防振ホールセンサA72を実装した防振用フレキシブル基板70が取り付けられ、防振コイルA71と防振ホールセンサA72が図示の位置で固着されることにより、第1ホルダーブロック80の永久磁石A82とともにボイスコイルモータを構成する。また、防振用フレキシブル基板70の防振コイルA71の裏面には、磁性体金属で作成された電磁アクチュエータの永久磁石A82と引き合うヨークである防振ヨークA73が貼り付けられており、第1ホルダーブロック80の永久磁石A82との磁性により所定の位置(実施例では移動範囲の中心)に保持する磁気バネとして作用している。

0031

第1ホルダー81は、第2ホルダーブロック90との摺動用ボール62を保持できる円筒凹部86を有している。また第2ホルダー91の対向する部分にも摺動面が形成されており、第1ホルダー81の円筒凹部86の摺動面と同様、滑らかに回転できるよう面精度が設定されている。

0032

第1ホルダーブロック80と第2ホルダーブロック90は、引張りバネ63によってお互いをボール62に当てつける方向へ付勢されており、ボール62の高さによって回転軸と水平方向の位置を決めることができ、また各部品製造誤差によるガタつきをなくすことを目的としている。

0033

また、バネ63の付勢する方向は、第1ホルダーブロック80を保持する磁気バネを構成する永久磁石A82と防振ヨークA73の吸引方向と一致させることにより、より安定した磁気バネ作用を可能としている。

0034

プリズム21が第1光軸O1と平行な方向のガタつき成分を持っていた場合、第2光軸O2が平行移動してしまい、手振れ補正制御不能な像振れを発生させることが考えられる。したがって、本実施例において第1ホルダーブロック80の回転軸と水平方向のガタつき成分はなくすことが必須となっている。

0035

本発明においては、第2ホルダーブロック90に対し、第1ホルダーブロック80を回転軸と平行な方向へバネ付勢し、また摺動部にはボールを用いることにより、低負荷で確実なガタつきを取ること(ガタ取り)を可能としている。

0036

第2ホルダー91にはまた、ボイスコイルモータを構成する二つの永久磁石B92−aと92−b、位置検出用の永久磁石98が固着され、防振ベース61に軸支される回転軸(B)S2軸穴部には金属製のブッシュ93が圧入されている。このブロックを第2ホルダーブロック90と呼ぶこととする。

0037

第2ホルダーブロック90は、防振ベース61に挿入され、回転軸(B)S2軸にシャフト94を差し込むことにより軸支される。シャフト94は防振ベースS2軸穴部に固着され、ブッシュ93に対しては滑らかに回動可能な寸法に設定されている。また、この状態でピン96を第2ホルダー91の穴部97に差し込むことにより、防振ベース61に対する第2ホルダーブロック90の回転方向の移動可能範囲を規制する。

0038

このユニット化されたブロックを、防振ユニット60と呼ぶこととする。

0039

またこの場合、回転軸(B)S2はプリズムの反射面21−bのできるだけ近傍に位置することが望ましい。

0040

防振ベース61には、さらに二つの防振コイルB74、および、位置検出用の防振ホールセンサB75を実装した防振用フレキシブル基板70が取り付けられる。二つの防振コイルB74と防振ホールセンサB75が図示の位置で固着されることにより、第2ホルダーブロック90の二つの永久磁石B92−a、92−bと二つの防振コイルB74とともにボイスコイルモータを構成し、第2ホルダーブロック90の位置検出用永久磁石98は防振ホールセンサB75とともに位置検出として機能する。

0041

防振用フレキシブル基板70の二つの防振コイルB74裏面には、それぞれ磁性体金属で作成された大きさの異なる二つの防振ヨーク(B1)76、防振ヨーク(B2)77が貼り付けられている。

0042

第2ホルダーブロック90の永久磁石B92−aに対向する側の防振ヨーク(B1)76は、永久磁石B92−aよりも大きくなっており、第2ホルダー91が回動しても吸引力が大きく変わらない設定となっている。つまり、第2ホルダーブロック90の回動軸S2に対し常に一方へ引き寄せられており、軸方向のガタ取り機能を発揮している。

0043

前述したガタ取りの方向は、位置検出用永久磁石98と防振用ホールセンサB75の距離が決定される方向と一致しており、安定した位置検出を可能とすることができる。もう一方の第2ホルダーブロック90の永久磁石B92−bに対向する側の防振ヨーク(B2)77は、永久磁石B92−bよりも細くなっており、第2ホルダー91を中心保持する吸引力を発生させる設定となっている。つまり、第2ホルダーブロック90が回動した場合、磁性により所定の位置(実施例では移動範囲の中心)に保持する磁気バネとして作用している。

0044

本実施形態において、第2プリズムはミラー(図示しない)であってもよい。

0045

上述した屈曲式撮像装置100は、たとえば図22に示すいわゆるスマートフォン、いわゆるフィーチャーフォン、またはタブレット機器などの携帯式情報機器200用の撮像装置100に用いられてもよい。

0046

以上は、本発明の好ましい実施形態を示したもの過ぎず、本発明の保護範囲は、上記実施形態に限定されたものではない。また、本領域の技術者が本発明に開示された内容に基づいて発案した同等の修正または変形は、すべて本願の特許請求の範囲に記載された本発明に含まれている。

0047

10ハウジング
11 上方固定部
12前側開口部
13後側開口部
14下方開口部
15前側カバー板
16後側カバー板
17シャフト
18穴部
19ネジ
21プリズム
21−aプリズム入射面
21−bプリズム反射面
21−c プリズム射出面
31撮像レンズ群
32撮像レンズ枠
33 側面部
34フォーカス用永久磁石
40撮像素子ユニット
41撮像素子
50 フォーカス用フレキシブル基板
51フォーカス用コイル
52 フォーカス用ホールセンサ
53 フォーカス用ヨーク
60防振ユニット
61 防振ベース
62ボール
63引張りバネ
70 防振用フレキシブル基板
71 防振コイルA
72 防振ホールセンサA
73 防振ヨークA
74 防振コイルB
75 防振ホールセンサB
76 防振ヨーク(B1)
77 防振ヨーク(B2)
80 第1ホルダーブロック
81 第1ホルダー
82 永久磁石A
83ブッシュ
84 シャフト
85突起部
86円筒凹部
90 第2ホルダーブロック
91 第2ホルダー
92−a 永久磁石B
92−b 永久磁石C
93 ブッシュ
94 シャフト
95 突起部
96ピン
97 穴部
98位置検出用永久磁石
100屈曲式撮像装置
200携帯情報機器
O1 第1光軸
O2 第2光軸
S1回転軸(A)
S2 回転軸(B)

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