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JP2002258138A - レンズ鏡筒および撮影装置 - Google Patents

レンズ鏡筒および撮影装置

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Publication number
JP2002258138A
JP2002258138A JP2001055511A JP2001055511A JP2002258138A JP 2002258138 A JP2002258138 A JP 2002258138A JP 2001055511 A JP2001055511 A JP 2001055511A JP 2001055511 A JP2001055511 A JP 2001055511A JP 2002258138 A JP2002258138 A JP 2002258138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detecting means
reference position
lens
lens barrel
component
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001055511A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichiro Kato
加藤  雄一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001055511A priority Critical patent/JP2002258138A/ja
Publication of JP2002258138A publication Critical patent/JP2002258138A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ鏡筒内にフォトインタラプタやMRセ
ンサなどの検出手段を効率良く配置するために、それぞ
れへの配線の引き回しなどを考慮する必要がある。 【解決手段】 光軸方向に延びるガイド部材10に嵌合
するスリーブ部6を有し、このガイド部材によりガイド
されて光軸方向に駆動されるレンズ保持部材3と、この
レンズ保持部材が基準位置に位置したことを検出するた
めの基準位置検出手段7,9と、レンズ保持部材の上記
基準位置からの移動量を検出するための移動量検出手段
4,2とを有するレンズ鏡筒において、基準位置検出手
段の一方の構成要素7と移動量検出手段の一方の構成要
素4とをスリーブ部に設け、基準位置検出手段の他方の
構成要素9と移動量検出手段の他方の構成要素2とを、
鏡筒本体20に取り付けられる同一基板21上に実装す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光軸方向に駆動さ
れるレンズ保持部材の位置検出を行うレンズ鏡筒および
これを備えた、フィルムカメラ、デジタルスチルカメ
ラ、ビデオカメラなどの撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラ用のズームレンズとして
は、例えば被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定
の凸、可動の凸の4つのレンズ群から構成されるものが
ある。
【0003】図3(A),(B)には、一般的な4群レ
ンズ構成のズームレンズの鏡筒構造を示している。な
お、(B)は(A)におけるA−A線断面を示してい
る。
【0004】このズームレンズを構成する4つのレンズ
群201a〜201dは、固定された前玉レンズ201
a、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエ
ーターレンズ群201b、固定されたアフォーカルレン
ズ201c、および光軸に沿って移動することで変倍時
の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ
群201dからなる。
【0005】ガイドバー203,204a,204bは
光軸205と平行に配置され、移動するレンズ群の案内
および回り止めを行う。DCモーター206はバリエー
ターレンズ群201bを移動させる駆動源となる。
【0006】前玉レンズ201aは前玉鏡筒202に保
持され、バリエーターレンズ群201bはV移動環21
1に保持されている。また、アフォーカルレンズ201
cは中間枠215に、フォーカシングレンズ群201d
はRR移動環214に保持されている。
【0007】前玉鏡筒202は、後部鏡筒216に位置
決め固定されており、両鏡筒202,216によってガ
イドバー203が位置決め支持されているとともに、ガ
イドスクリュウ軸208が回転可能に支持されている。
このガイドスクリュウ軸208は、DCモータ206の
出力軸206aの回転がギア列207を介して伝達され
ることにより回転駆動される。
【0008】バリエーターレンズ群201bを保持する
V移動環211は、押圧ばね209とこの押圧ばね20
9の力でガイドスクリュウ軸208に形成されたスクリ
ュー溝208aに係合するボール210とを有してお
り、DCモータ206によってガイドスクリュー軸20
8が回転駆動されることにより、ガイドバー203にガ
イドおよび回転規制されながら光軸方向に進退移動す
る。
【0009】後部鏡筒216とこの後部鏡筒216に位
置決めされた中間枠215にはガイドバー204a,2
04bが嵌合支持されている。RR移動環214は、こ
れらガイドバー204a,204bによってガイドおよ
び回転規制されながら光軸方向に進退可能である。
【0010】フォーカシングレンズ群201dを保持す
るRR移動環214には、ガイドバー204a,204
bにスライド可能に嵌合するスリーブ部が形成されてお
り、またラック213が光軸方向についてRR移動環2
14と一体的となるように組み付けられている。
【0011】ステッピングモーター212は、その出力
軸に一体形成されたリードスクリュー212aを回転駆
動する。リードスクリュー212aにはRR移動環21
4に組み付けられたラック213が係合しており、リー
ドスクリュー212aが回転することによって、RR移
動環214がガイドバー204a,204bによりガイ
ドされながら光軸方向に移動する。
【0012】なお、バリエーターレンズ群の駆動源とし
ては、フォーカシングレンズ群の駆動源と同様にステッ
ピングモータを用いてもよい。
【0013】そして、前玉鏡筒202、中間枠215お
よび後部鏡筒216により、レンズ等を略密閉収容する
レンズ鏡筒本体が形成される。
【0014】また、このようなステッピングモータを用
いてレンズ群保持枠を移動させる場合には、フォトイン
タラプタ等を用いて保持枠が光軸方向の1つの基準位置
に位置することを検出した後に、ステッピングモータに
与える駆動パルスの数を連続的にカウントすることによ
り、保持枠の絶対位置を検出する。
【0015】図4には、従来の撮像装置におけるカメラ
本体の電気的構成を示している。この図において、図3
にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図3と
同符号を付す。
【0016】221はCCD等の固体撮像素子、222
はバリエーターレンズ群201bの駆動源であり、モー
タ206(又はステッピングモータ)、ギア列207お
よびガイドスクリュー軸208等を含む。
【0017】223はフォーカシングレンズ群201d
の駆動源であり、ステッピングモータ212、リードス
クリュー軸212aおよびラック213等を含む。
【0018】224はバリエーターレンズ群201bと
アフォーカルレンズ201cとの間に配置された絞り装
置235の駆動源である。
【0019】225はズームエンコーダー、227はフ
ォーカスエンコーダーである。これらのエンコーダーは
それぞれ、バリエーターレンズ群201bおよびフォー
カシングレンズ群201dの光軸方向の絶対位置を検出
する。なお、図11に示すようにバリエーター駆動源と
してDCモータを用いる場合には、ボリューム等の絶対
位置エンコーダーを用いたり、磁気式のものを用いたり
する。
【0020】また、駆動源としてステッピングモーター
を用いる場合には、前述したような基準位置に保持枠を
配置してから、ステッピングモータに入力する動作パル
ス数を連続してカウントする方法を用いるのが一般的で
ある。
【0021】226は絞りエンコーダーであり、モータ
等の絞り駆動源224の内部にホール素子を配置し、ロ
ーターとステーターの回転位置関係を検出する方式のも
のなどが用いられる。
【0022】232は本カメラの制御を司るCPUであ
る。228はカメラ信号処理回路であり、固体撮像素子
221の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施
す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラス
ト信号は、AEゲート229およびAFゲート230を
通過する。即ち、露出決定およびピント合わせのために
最適な信号の取り出し範囲が全画面内のうちこのゲート
で設定される。このゲートの大きさは可変であったり、
複数設けられたりする場合がある。
【0023】231はAF(オートフォーカス)のため
のAF信号を処理するAF信号処理回路であり、映像信
号の高周波成分に関する1つもしくは複数の出力を生成
する。233はズームスイッチ、234はズームトラッ
キングメモリである。ズームトラッキングメモリ234
は、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置
に応じてセットすべきフォーカシングレンズ位置の情報
を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリとしてC
PU232内のメモリを使用してもよい。
【0024】例えば、撮影者によりズームスイッチ23
3が操作されると、CPU232は、ズームトラッキン
グメモリ234の情報をもとに算出したバリエーターレ
ンズとフォーカシングレンズの所定の位置関係が保たれ
るように、ズームエンコーダー225の検出結果となる
現在のバリエーターレンズの光軸方向の絶対位置と算出
されたバリエーターレンズのセットすべき位置、および
フォーカスエンコーダー227の検出結果となる現在の
フォーカスレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたフ
ォーカスレンズのセットすべき位置がそれぞれ一致する
ように、ズーム駆動源222とフォーカスシング駆動源
223を駆動制御する。
【0025】また、オートフォーカス動作ではAF信号
処理回路231の出力がピークを示すように、CPU2
32は、フォーカシング駆動源223を駆動制御する。
【0026】さらに、適正露出を得るために、CPU2
32は、AEゲート229を通過したY信号の出力の平
均値を所定値として、絞りエンコーダー226の出力が
この所定値となるように絞り駆動源224を駆動制御し
て、開口径をコントロールする。
【0027】図5には、前述のV移動環211やRR移
動環225など、光軸方向に駆動さされるレンズ保持枠
の従来の駆動方法を示している。V移動環やRR移動環
としてのレンズ保持枠303は、ステッピングモータ3
01の動力をリードスクリュー312およびこれに噛み
合うラック308を介して受け、光軸方向に駆動され
る。
【0028】このとき、レンズ保持枠303の駆動制御
は、フォトインタラプタ309を用いてレンズ保持枠3
03が基準位置に位置したことを検出した後、ステッピ
ングモータ1に与える駆動パルスの数を連続的にカウン
トすることにより、レンズ保持枠303の絶対位置を検
出して行われる。
【0029】また、フォトインタラプタ309を用いた
基準位置検出を行わず、レンズ保持枠303をその可動
範囲の端部に突き当てて基準位置として設定する場合も
ある。
【0030】また、最近では、CCDセンサやCMOS
センサなどの光学撮像素子の高画素化に伴い、レンズの
光学的性能の向上が求められている。このため、ステッ
ピングモータの駆動パルス数のカウントによってレンズ
保持枠303の移動量を検出するのでは分解能が足りな
くなってきている。
【0031】そこで、MRセンサ302のようなステッ
ピングモータのパルス分解能より高い分解能を持つ移動
量検出センサを用い、計測した移動量情報をステッピン
グモータにフィードバックすることで、分解能の不足を
カバーする方法が採られている。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
光学装置の小型化により、装置内部のスペースの有効利
用が必要となってきているのに対して、フォトインタラ
プタやMRセンサなどの検出手段を限られたスペース内
に効率良く配置するには、他部品との干渉はもとより、
フォトインタラプタとMRセンサのそれぞれへの配線の
引き回しなどのスペースを考慮に入れた設計が必要とな
る。
【0033】例えば、図5のように、フォトインタラプ
タ遮光板307をレンズ保持枠303のスリーブ部30
6に配置し、MRセンサマグネット304をレンズ保持
枠303におけるスリーブ部306以外の部分に配置す
ると、2系統の配線やそれぞれの固定位置を考慮しなけ
ればならない。
【0034】また、MRセンサ302がレンズ保持枠3
03におけるスリーブ部306から離れた位置に設置さ
れているために、案内バー310とスリーブ部306と
の嵌合部に生ずるがたつきによる影響を受け易く、検出
誤差が生じるおそれが高い。
【0035】そこで、本発明は、例えばフォトインタラ
プタのような光学式位置検出手段やMRセンサのような
磁気式位置検出手段を用いてのレンズ保持部材の位置検
出を鏡筒内にて大きなスペースを占めることなく行うこ
とができ、さらにはレンズ保持部材のスリーブ部とガイ
ド部材との嵌合がたつきの影響を小さくしたレンズ鏡筒
および撮影装置を提供することを目的としている。
【0036】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、光軸方向に延びるガイド部材に嵌合
するスリーブ部を有し、このガイド部材によりガイドさ
れて光軸方向に駆動されるレンズ保持部材と、このレン
ズ保持部材が基準位置に位置したことを検出するための
基準位置検出手段と、レンズ保持部材の上記基準位置か
らの移動量を検出するための移動量検出手段とを有する
レンズ鏡筒において、基準位置検出手段および移動量検
出手段がそれぞれ、一対の構成要素からなり、基準位置
検出手段の一方の構成要素と移動量検出手段の一方の構
成要素とをスリーブ部に設け、基準位置検出手段の他方
の構成要素と移動量検出手段の他方の構成要素とを、鏡
筒本体又は固定部分に取り付けられる同一基板上に実装
している。
【0037】すなわち、基準位置検出手段の一方の構成
要素(光学式検出に用いられる遮光部材)と移動量検出
手段の一方の構成要素(例えば、磁気式検出に用いられ
るマグネット)をともにスリーブ部に設けることによっ
て、これら検出手段の他方の構成要素(例えば、光学式
検出に用いる光学センサ部や磁気式検出に用いる磁気セ
ンサ部)を同一基板上に実装することを可能とし、余計
な配線の引き回しをせずに鏡筒内スペースを有効利用で
きるようにしている。
【0038】しかも、配線としてフレキシブル基板を用
いるような場合でも、フレキシブル基板を二股に分けた
り一方を延長したりする必要もなくなり、配線を簡素化
することが可能となる。
【0039】さらに、レンズ保持部材のスリーブ部回り
に両検出手段を配置することによって、スリーブ部とガ
イド部材との嵌合がたつきが検出精度に与える影響を小
さくすることが可能となる。
【0040】なお、基準位置検出手段の一方の構成要素
と移動量検出手段の一方の構成要素とをスリーブ部に互
いに近接させて設け、基準位置検出手段の他方の構成要
素と移動量検出手段の他方の構成要素とを上記同一基板
上に互いに近接させて設けることにより、基板面積を最
小化することが可能となる。
【0041】
【発明の実施の形態】図1および図2には、本発明の実
施形態であるレンズ鏡筒(全体構成は、図3参照)にお
いて光軸方向に駆動されるレンズ保持枠とその駆動部お
よび位置検出部に関する主要部品を示している。
【0042】レンズ保持枠(レンズ保持部材)3には、
鏡筒本体20に固定された光軸方向に延びるガイドバー
(ガイド部材)10に嵌合するスリーブ6が一体的に取
り付けられているとともに、鏡筒本体20に固定された
光軸方向に延びる回り止めバー11に係合するU溝部3
aを有する。
【0043】スリーブ部6にはラック8が取り付けられ
ており、このラック8はステッピングモータ1の出力軸
である、光軸方向に延びるリードスクリュー12に噛み
合っている。
【0044】このため、ステッピングモータ1とともに
リードスクリュー12が回転すると、このリードスクリ
ュー12とラック8との噛み合い作用によってレンズ保
持枠3はガイドバー10によりガイドされながら光軸方
向に駆動される。
【0045】このとき、スリーブ6がガイドバー10と
ある程度の長さをもって嵌合しているため、レンズ保持
枠3は光軸に対して略垂直な面を保ったまま駆動され
る。
【0046】また、U溝部3aが回り止めバー11に係
合していることによって、レンズ保持枠3のガイドバー
回りでの回転が阻止される。
【0047】レンズ保持枠3の駆動制御は、スリーブ6
に取り付けられたフォトインタラプタ遮光板(遮光部
材)7と鏡筒本体20に固定された基板21上に実装さ
れたフォトインタラプタ9とからなる基準位置検出器か
らの出力信号と、スリーブ6に取り付けられたセンサマ
グネット4とMRセンサ2とからなる移動量検出器から
の出力信号とを用いて行われる。
【0048】具体的には、レンズ保持枠3をフォトイン
タラプタ遮光板7がフォトインタラプタ9の投光部と受
光部との間を遮光する基準位置まで初期駆動した後、レ
ンズ保持枠3を目標位置に向けて駆動し、センサマグネ
ット4がMRセンサ2に対して移動することに伴いMR
センサ2から出力されるパルス信号をカウントして目標
位置までの移動量(相対位置)分のカウント値に達した
時点でステッピングモータ1を停止させ、レンズ保持枠
3を目標位置に停止させる。
【0049】通常、フォトインタラプタ9とステッピン
グモータ1の駆動パルスカウントだけでもレンズ保持枠
3の絶対位置制御を行うことはできるが、ステッピング
モータ1の駆動パルスよりも分解能の高いMRセンサ2
からのパルス信号(位置情報)を不図示の制御回路を用
いてステッピングモータ1にフィードバックすること
で、より精度の高い絶対位置制御を行うことができる。
【0050】また、フォトインタラプタ9を用いなくて
も、レンズ保持枠3の可動範囲の端を利用して基準位置
を設定し、MRセンサ2で相対位置を検出することも可
能だが、本実施形態では、基準位置をメカ構成上任意の
位置に設定できるフォトインタラプタを用いた設計とな
っている。
【0051】ここで、フォトインタラプタ遮光板5とセ
ンサマグネット4は、スリーブ6に、互いに近接した位
置に配置され、それぞれレンズ保持枠3の移動方向(光
軸方向)に延びている。
【0052】このような配置により、フォトインタラプ
タ9とMRセンサ2も互いに近接配置され、図2に示す
ように、きわめて小さな同一の基板21上に実装でき
る。特に、本実施形態のように曲面で構成されている鏡
筒本体20上に平面部を形成して基板21を取り付ける
場合に都合がよい。
【0053】また、このようにフォトインタラプタ9と
MRセンサ2とを同一の基板21上に実装することで、
不図示の制御回路とフォトインタラプタ9およびMRセ
ンサ2との間の配線を行うフレキシブルプリント基板
(図示せず)は、基板21と制御回路とをつなげば足り
るので、フレキシブルプリント基板を二股に分けて両セ
ンサにつないだり、一方のセンサに対して余計に延長し
てつなげたりする必要がなくなり、配線を簡素化して鏡
筒本体20内のスペースを有効利用することができる。
【0054】しかも、スリーブ6回りに両検出器を配置
しているので、スリーブ6とガイドバー10との嵌合が
たつきが検出精度に与える影響を小さくすることがで
き、高精度のレンズ位置制御を行うことができる。
【0055】なお、本実施形態では、レンズ保持枠3の
駆動源としてリードスクリュー12を出力軸とするステ
ッピングモータ1を用いた場合について説明したが、リ
ードスクリューをDCモータにより駆動するようにして
もよいし、リードスクリューを用いずに、いわゆるリニ
アアクチュエータなどの他の駆動源を用いてもよい。
【0056】また、本実施形態では、鏡筒本体20に固
定したガイドバーによってレンズ保持枠3をガイドする
場合について説明したが、レンズ保持枠を光軸方向にガ
イドする機能を有する部材であれは他のものを用いても
よい。
【0057】また、本実施形態では、基板21を鏡筒本
体20に固定した場合について説明したが、鏡筒本体以
外のレンズ鏡筒における固定部(可動部以外の部分)に
固定してもよい。
【0058】さらに、本実施形態では、レンズの移動量
(相対位置)検出にMRセンサを用いた場合について説
明したが、光源と複数のスリットを利用した光学式検出
手段など他の検出手段を用いてもよい。この場合、駆動
源としてステッピングモータを用いず、DCモータやリ
ニヤアクチュエーターを用いてもよい。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準位置検出手段の一方の構成要素と移動量検出手段の
一方の構成要素をともにスリーブ部に設け、これら検出
手段の他方の構成要素を同一基板上に実装するようにし
ているので、余計な配線の引き回しをせずに鏡筒内スペ
ースを有効利用することができる。
【0060】しかも、配線としてフレキシブル基板を用
いるような場合でも、フレキシブル基板を二股に分けた
り一方を延長したりする必要もなくなり、配線を簡素化
することができる。
【0061】さらに、レンズ保持部材のスリーブ部回り
に両検出手段を配置することにより、スリーブ部とガイ
ド部材との嵌合がたつきが検出精度に与える影響を小さ
くすることができ、高精度のレンズ位置制御を行うこと
ができる。
【0062】また、基準位置検出手段の一方の構成要素
と移動量検出手段の一方の構成要素とをスリーブ部に互
いに近接させて設け、基準位置検出手段の他方の構成要
素と移動量検出手段の他方の構成要素とを上記同一基板
上に互いに近接させて設ければ、基板面積を最小化する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態であるレンズ保持枠およびそ
の駆動部および位置検出部の構成を示す斜視図である。
【図2】上記位置検出を行うMRセンサおよびフォトイ
ンタラプタを実装した基板の配置図である。
【図3】従来のビデオカメラレンズの構成図である。
【図4】従来のビデオカメラの電気回路を示すブロック
図である。
【図5】従来のレンズ保持枠およびその駆動部および位
置検出部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…ステッピングモータ 2…MRセンサ 3…レンズ保持枠 4…センサマグネット 6…スリーブ 7…フォトインタラプタ遮光板 8…ラック 9…フォトインタラプタ 10…ガイドバー 11…回り止めバー 12…リードスクリュー 20…鏡筒本体 21…基板 201a…前玉レンズ 201b…バリエータレンズ群 201c…アフォーカルレンズ群 201d…フォーカシングレンズ群 202…前玉鏡筒 203…ガイドバー 204a…ガイドバー 204b…ガイドバー 206…DCモータ 207…ギヤ列 211…V移動環 212…ステッピングモータ 213…ラック 214…RR移動環 215…中間枠 216…後部鏡筒 221…固体撮像素子 222…バリエータレンズ駆動機構 223…フォーカシングレンズ駆動機構 224…絞り駆動源 225…ズームエンコーダ 226…絞りエンコーダ 227…フォーカスエンコーダ 228…カメラ信号処理回路 229…AEゲート 230…AFゲート 231…AF信号処理回路 232…CPU 233…ズームスイッチ 234…ズームトラッキングメモリ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光軸方向に延びるガイド部材に嵌合する
    スリーブ部を有し、このガイド部材によりガイドされて
    光軸方向に駆動されるレンズ保持部材と、このレンズ保
    持部材が基準位置に位置したことを検出するための基準
    位置検出手段と、前記レンズ保持部材の前記基準位置か
    らの移動量を検出するための移動量検出手段とを有する
    レンズ鏡筒において、 前記基準位置検出手段および前記移動量検出手段がそれ
    ぞれ、一対の構成要素からなり、 前記基準位置検出手段の一方の構成要素と前記移動量検
    出手段の一方の構成要素とを前記スリーブ部に設け、 前記基準位置検出手段の他方の構成要素と前記移動量検
    出手段の他方の構成要素とを、鏡筒本体又は固定部分に
    取り付けられる同一基板上に実装したことを特徴とする
    レンズ鏡筒。
  2. 【請求項2】 前記基準位置検出手段の一方の構成要素
    と前記移動量検出手段の一方の構成要素とを前記スリー
    ブ部に互いに近接させて設け、 前記基準位置検出手段の他方の構成要素と前記移動量検
    出手段の他方の構成要素とを前記同一基板上に互いに近
    接させて設けたことを特徴とする請求項1に記載のレン
    ズ鏡筒。
  3. 【請求項3】 前記基準位置検出手段が、光学センサと
    この光学センサの投光部から受光部への光の入射を遮る
    遮光部材とにより構成されていることを特徴とする請求
    項1又は2に記載のレンズ鏡筒。
  4. 【請求項4】 前記移動量検出手段が、マグネットとこ
    のマグネットとの相対移動による磁気変化を検出する磁
    気センサとにより構成されていることを特徴とする請求
    項1から3のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載のレン
    ズ鏡筒を備えたことを特徴とする撮影装置。
JP2001055511A 2001-02-28 2001-02-28 レンズ鏡筒および撮影装置 Pending JP2002258138A (ja)

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