JPH03231212A - バックフォーカス調整装置及びバックフォーカス調整方法 - Google Patents

バックフォーカス調整装置及びバックフォーカス調整方法

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JPH03231212A
JPH03231212A JP2026038A JP2603890A JPH03231212A JP H03231212 A JPH03231212 A JP H03231212A JP 2026038 A JP2026038 A JP 2026038A JP 2603890 A JP2603890 A JP 2603890A JP H03231212 A JPH03231212 A JP H03231212A
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lens
focusing lens
focusing
back focus
detecting
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博 桜井
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敏夫 村上
Yoshihiro Todaka
義弘 戸高
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Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラなどに用いられるズームレンズ
などのレンズ装置に係り、特に、レンズの初期位置を設
定するためのバックフォーカス調整装置に関する。
〔従来の技術〕
ビデオカメラなどに用いられるズームレンズは、基本的
には、第10図に示すように、前玉レンズ群14、バリ
エータレンズ群15、コンペンセータレンズ群16、絞
り装置17.結像レンズ(マスタレンズ)群9′によっ
て構成されており、前玉レンズ群14は、任意の距離に
ある所望する撮影被写体各々に対して焦点合わせ(フォ
ーカシング)をする作用を有し、バリエータレンズ群1
5はズーミングに伴う変倍作用を有し、フンペンセータ
レンズ群16はズーミングと共に可動して撮影所望の被
写体に対するズーミング中の焦点ずれを防ぐ補正作用を
有し、結像レンズ群9は撮像素子2上に被写体像を結像
させる作用を有する。
ビデオカメラに用いられるこのようなズームレンズでは
、レンズ鏡筒18に装着された距離環19を回動するこ
とによって、前エレンズ群14を移動させ、ピント合わ
せをするような構造をとっているが、バリエータレンズ
群15、コンペンセータレンズ群16を移動させてズー
ミング中行なった場合、同一被写体に対してピントがず
れないようにするために、予め結像レンズ群9°と撮像
素7−2との間の距離を調整すること、すなわちバック
フォーカス3!1mを行なうことが必要がある。このバ
ックフォーカス調整は、一般的には。
結像レンズ群9′を光軸方向に移動させることによって
行なわれ、調整後、ねじ等を用いて結像レンズ群9′を
固定する。
このような前玉レンズ群をフォーカシングレンズとする
前玉フォーカス方式に対して、特公昭−52−1522
6号公報に記載のように、バリエータレンズ群15より
も撮像素子2側のレンズ群を用いて、ピント合わせを行
なうリアフォーカス方式が知られている。このリアフォ
ーカス方式は、被写体までの撮影距離とズームレンズの
焦点距離とフォーカシングレンズの移動量との間に所定
の関数関係があることに基づくものであり、撮影距離を
固定して焦点距離を変化させた場合、即ち。
ズーミングを行なうとき、上記関数関係に基づいてフォ
ーカシングレンズを所定の位置に設定するものである。
第11図はこのようなリアフォーカス方式におけるフォ
ーカシングレンズの位置、焦点距離、被写体までの撮影
距離間の関係の一例を示す図である。
同図において、たとえばal、α2.α3.cL4を通
る曲線は、1 、2 yt離れた被写体に対し、焦点距
離を望遠端子から広角端Wまで変化させたときに常にピ
ントが合うためのフォーカシングレンズの位置変化を示
すものであって、α、は焦点距離が望遠端子であるとき
のフォーカシングレンズの位ffi、 a、は焦点距離
が広角端Wであるときのフォーカシングレンズの位置を
夫々表わしている。そこで、1.2 yrt離れたこの
被写体に対して、焦点距離を望遠端子から広角端Wへと
ズーミング操作を行なってもピントがずれないようにす
るためには。
フォーカシングレンズをα、からα2.α1.a4の位
置へと移動させることが必要である。
上記特開昭52−1522(3号公報記載の技術におい
ては、フォーカシングレンズの位置と焦点距離とを電気
的に検出し、被写体距離に応じて移動するフォーカシン
グレンズの位置を上記検出結果に応じて異ならせるよう
にしている。
なお、この従来技術においても、先の前玉レンズ群を移
動させてフォーカシングを行なう従来技術と同様に、結
像レンズ群と撮像素子との間の距はを予め:A整し、被
写体距離と焦点距離に対応するようにバンクフォーカス
調整を行なう必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記リアフォーカス方式の従来技術においては
、結像レンズ群と撮像素子との間を所定の距離に設定す
るバックフォーカス:JIJ整については、何ら配慮が
されでおらず、例えば、結像レンズ群をフォーカシング
レンズとした場合、上記前玉フォーカス方式の場合と同
様のカムで結像レンズ群の位置の初期設定を行なうとき
には、結像レンズ群とこれをフォーカシングのために移
動させる機構を同時に移動させねばならず、非常に複雑
な横進となる問題があった。
本発明の目的は、かかる問題点を解消し、リアフォーカ
ス方式のズームレンズにおいても、簡fil。
な機構でレンズ位置の初期設定を可能としたバックフォ
ーカス調整装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、フォーカシング
レンズもしくは撮像素子を所定位置に停止させる停止手
段と、該フォーカシングレンズもしくは該撮像素子の位
置を検出する位置検出手段と、該フォーカシングレンズ
もしくは該撮像素子の位置を規定する位置規定手段と、
該フォーカシングレンズもしくは該撮像素子が該停止手
段によって停止したとき該位置検出手段による検出位置
と該位置規定手段による規定位置との差を検出し。
該差分だけ該フォーカシングレンズもしくは該撮像lA
′T−を移動させる手段でもって構成する。
〔作用〕
移動してきたフォーカシングレンズが停止手段に達する
と、停止手段は機械的、あるいは電気的にこのフォーカ
シングレンズの移動を阻げて所定位置(原点)に停止さ
せる。また、このようにして所定位置に停止したフォー
カシングレンズは。
該位置設定手段をなす可変抵抗器の摺動端子の位置に応
して、移動して停止させられ、新たな位置に設定される
。これにより、レンズの性能ばらつき、組立て誤差など
が吸収され、可変抵抗器を操作するだけで容易にかつ精
度よくバックフォーカス調整することができる。したが
って、リアフォーカス方式においても、同一距離被写体
に対して、ズーミングに伴うピントずれのない良好なズ
ームレンズを実現することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第1図は本発明によるバックフォーカス調整装置の一実
施例を示す構成図であって、1はズームレンズ、2は撮
像素子、3はパルスモータ、4はモータ駆動回路、5は
マイクロコンピュータ、(以下、マイコンという)、6
はA/D変換器。
7は可変抵抗器、8は初期設定スイッチ、9は結像レン
ズ群の全部もしくは一部などのフォーカシングレンズで
ある。
同図において、ズームレンズ1はフォーカシングレンズ
9でフォーカシングするリアフォーカス方式のズームレ
ンズであって、マイコン5の制御のもとにモータ駆動回
路4がパルスモータ3を駆動し、これによってフォーカ
シングレンズ9が移動してフォーカシングが行なわれる
初期設定スイッチ8をオンすると、バックフォーカス調
整モードが設定される。このバックフォーカス調整モー
ドでは、マイコン5は、A/D変換器6でディジタル化
された可変抵抗器7の出力電圧値を取り込み、この電圧
値に応じてモータ駆動回路4を制御してフォーカシング
レンズ9をこの電圧値に応じた位置に設定する。したが
って。
可変抵抗器7を調整することにより、フォーカシングレ
ンズ9を所定の初期レンズ位置に設定することができる
。この調整が終わって初期設定スイッチ8を開くと、マ
イコン5は可変抵抗器7の最終調整がなされたときの電
圧値を保持する。
第2図は第1図における結像レンズ9の停止手段の一具
体例を示す構成図であって、1oは停止部材、11は突
起、12はパルスモータ該直結した回転軸、13は支持
部材であり、第1図に対応する部分には同一符号をつけ
ている。
同図において、回転軸12には雄ねじが設けられており
、結像レンズ群9を支持する支持部材13がこの回転軸
12の雄ねじと螺合して、パルスモータ3の回転により
、フォーカシングレンズ9を光軸方向に移動させる。し
たがって、パルスモータ3が所定の角度回転すると、フ
ォーカシングレンズ9は光軸方向へ所定の量だけ移動す
る。
また、フォーカシングレンズ9の無限遠(α)側には突
起11を有する停止部材1ofJ<設けられており、支
持部材13がこの突起11に当接することにより、フォ
ーカシングレンズ9は無限遠(α)位置に設定される。
なお、突起11の形状は1円筒形であっても、扇形であ
ってもよいし、また、突811を設けずに、停止部材1
0に支持部材13を直接当接きせるようにしてもよい。
次に、第3図により、この実施例の初期設定動作を説明
する。
電源を投入すると、パルスモータ3がNステップ回転し
、フォーカシングレンズ9を無限遠(α)。
端方向に移動させる(ステップ101)。ここで、Nス
テップは結像レンズ9が至近位置から無限遠位置まで移
動するに要するパルスモータ3の回転ステップ数以上の
ステップ数であって、この回転ステップ数が300とす
ると、Nは300以上に設定される。したがって、停止
部材10によるフォーカシングレンズ9の停止位置が無
限遠位置であるとすると、フォーカシングレンズ9は、
至近位置の無限遠位置との間のどこにあっても、この停
止位置に移動させられる。
次に、マイコン5はこのときの可変抵抗器7の電圧値■
。を取り込み(ステップ102)、また。
フォーカシングレンズ9の位置を表わす電圧(以下、レ
ンズ位置電圧vLDという)を取り込んで(ステップ1
03)、これらの電圧差α(=vsltl−VLDを検
出する(ステップ104)。ここで、フォーカシングレ
ンズ9はパルスモータ該よって移動させられるので、パ
ルスモータ3への供給駆動パルスの数がフォーカシング
レンズ9のレンズ位置を表わしている。したがって、マ
イコン5がモータ駆動回路4に供給する制御電圧がフォ
ーカシングレンズ9の位置に対応し、これからレンズ位
置電圧VLDが得られる。また、電圧差αは現在のフォ
ーカシングレンズ9の位置から可変抵抗″jIt7によ
って指定される停止位置までのフォーカシングレンズ9
の移動に要するパルスモータ3の回転ステップ数を表わ
している。
α〈Oのときには(ステップ105)、パルスモータ3
をαステップ回転させてフォーカシングレンズ9を無限
遠位置方向に移動させ(ステップ107)、また、tz
>Oのときには(ステップ105)、パルスモータ3を
αステップ回転させてフォーカシングレンズ9を至近方
向に移動させて(ステップ108)、再びステップ10
2からの動作を開始させる。α=0のときにはくステッ
プ105)、初期設定スイッチ8が閉じているか否かを
判定して初期設定モードにあるか否かを判定しくステッ
プ106)、初期設定モードにあるときにはステップ1
02からの処理を開始する。
初期設定モードにないときには、初期設定動作を終了す
る。
そこで、初期設定スイッチ8をオンして電源を投入する
と、−旦ステレプ101によるフォーカシングレンズ9
の無限遠位置への移動があるが、可変抵抗器7をtAa
することによってフォーカシングレンズ9の停止位置の
調整が行なhれる。また、この停止位置の調整後初期ス
イッチ8をオフしておくと、電源投入毎にステップ10
1〜105.167.108の処理がなされ、α=Oと
なったときに初期設定モードではない(ステップ10G
)として動作が完了し、フォーカシングレンズ9の停止
位置(無限遠位置)は、上記調整によって取り込んだ可
変抵抗器7の電圧値で決まる一定の位置に保持される。
このようにして、この実施例では、可変抵抗器7の、W
整によって容易かつ精度良くバックフォーカス調整を行
なうことができ、レンズの性能バラツキや原点検出機構
の取付は位置誤差があってもこれらは吸収されて焦点合
わせが正しく行なわれるようになるし、バックフォーカ
ス調整に際してのフォーカシングレンズ9の移動はフォ
ーカシング動作のときのフォーカシングレンズ9を移動
させるパルスモータ3を開動することによって行なわれ
るため、Pi雑なフォーカシングレンズ9の移動手段を
追加する必要がなくて構成が簡単である。
第4図は本発明によるバックフォーカス調整装置の他の
実施例を示す構成図であって、20は原点信号発生器で
あり、第1図に対応する部分には同一符号をつけている
第1図で示した実施例は、停止部材1−O(第2図)と
いう機械的手段を用いて原点(すなわち、停止位置)を
規定していたが、第4図に示す実施例では、電気的手段
でもって原点を規定するものである。
すなわち、第4図において、パルスモータ該よってフォ
ーカシングレンズ9が移動し、フォーカシングレンズ9
が所定の位置に来ると原点信号発生器20が原点信号を
発生する。しかし、レンズの性能のバラツキや原点信号
発生タイミングの誤差があるときには、この原点信号発
生タイミングでの位置が正しいフォーカシングレンズ9
の停止位置ではなく、この正しい停止位置の設定は、可
変抵抗器7による上記のバックフォーカス調整によって
なされる。
第5図は第4図における原点信号発生器20の一具体例
の要部を示す構成図であって、21は円板、22はホト
センサ、23は遮光板、24はホ1−センサであり、第
2図に対応する部分には同一符号をつけている。
同図において、円板21は、同図(b)に示すように、
1つのスリット21Aを有し、パルスモータ3の回転軸
に固定されている。ホトセンサ22はこの円板21のス
リット2LAを検出するもので、第6図(b)に示すよ
うに、パルスモータ3の一回転毎に1つずつ”H”  
(高レベル)のパルスを発生する。ここでは、パルスモ
ータ3は5ステツプの回転で1回転するものとしており
、第6図(C)に示すパルスモータ3の駆動タイミング
と第6図(b)とから明らかなように、パルスモータ3
の5ステツプ回転毎にホトセンサ22が”H”パルスを
出力する。
また、円板21の近傍にホトセンサ24が設けられてお
り、支持部材1該遮光板23が取りつけられている。ホ
トセンサ24の出力は通常11 L 11であるが、遮
光板23がホ1〜センサ24を遮光するとIt H11
となる。そこで、第6図(α)に示すように、ホトセン
サ24の出力は、フォーカシングレンズ9が至近位置側
にあるときIILll(低レベル)であるが、フォーカ
シングレンズ9が無限遠位画側に移動して遮光板23が
ホトセンサ24を遮光すると II H11となる。
第6図(cL)、(b)に示すホ1−センサ24,22
の出力と第6図(C)に示すパルスモータ3の駆動タイ
ミングとがAND処理され、その結果得られるホトセン
サ24の出力が“II”のときのホトセンサ22の1′
H”の出力パルス中のパルスモータ3の駆動タイミング
を表わすパルスが第1図における原点信号発生器20か
ら出力される原点信号である。マイコン5はこの原点信
号を取り込んでフォーカシングレンズ9の原点を設定す
るが、この原点は、フォーカシングレンズ9が至近側か
ら無限遠側に移動するときに、ホI−センサ24の出力
がII H11となった後に最初にホトセンサ22から
出力されるパルスの期間内でのパルスモータ3の駆動タ
イミングパルスの発生点とする。この原点に対して可変
抵抗器7の電圧値による第3図の調整が行なわれ、フォ
ーカシングレンズ9に対する正しい停止位置(無限遠位
置)が決まる。
次に、第7図により、この実施例の動作を説明する。
この動作は、第3図におけるステップ101の代りに、
第7図において、ステップ201〜205の原点検出動
作を行なうものである。
ff111Mが投入されると、まず、パルスモータ3を
1ステツプ回転させてフォーカシングレンズ9を至近方
向に移動させ(ステップ201)、原点信号が検出され
るか否かを判定する(ステップ2゜2)。原点信号が検
出されるとさらに同方向に1ステップパルスモータ3を
回転させる。これにより、原点信号が検出されなくなり
(ステップ202)、次のステップ203でXステップ
パルスモータ3が回転したか否かを判定する。パルスモ
ータ3がXステップ回転していなければ、再びステップ
201からの処理を始める。
このようにして、フォーカシングレンズ9を至近方向に
移動させ、パルスモータ3がXステップ回転する間に原
点r n−を検出しなければ(ステップ203)、次の
ステップ204に進む。
以上の動作はホトセンサ24の出力がll L 11と
なる領域PC第6図(α))を検出するものである。
また、ステップ20該おけるXステップはパルスモータ
3の1回転に要する回転ステップ数であり、第6図での
説明では、X=5であった。したがって、ステップ20
1〜203の処理では、パルスモータ3が1回転しても
原点信号を検出しなくなったことを判定することであり
、このことは。
すなわちホトセンサ24の出力が領域pになったことを
判定するものである。
このようにしてホトセンサ24の出力が領域pとなる位
置までフォーカシングレンズ9が移動すると1次に、パ
ルスモータ3の回転方向を逆転して1ステップ回転させ
、フォーカシングレンズ9を無限遠方向に移動させる(
ステップ204)、そして、原点(i号が検出されたか
否かを判定しくステップ205)、検出されなければ、
さらにパルスモー3を1ステツプ同方向に回転させる(
ステップ204)、このようにしてフォーカシングレン
ズ9をパルスモータ3の1ステップ分ずつ順次無限遠方
向に移動させ、最初に原点信号が検出されると(ステッ
プ205)、このタイミングの位置を原点とする。
以上のように、原点検出に際し、フォーカシングレンズ
9を一旦至近方向に移動してホ1−センサ24の出力の
領域pを検出し、しかる後、フォーカシングレンズ9を
無限遠方向に移動させるのは、フォーカシングレンズ9
が至近から無限遠方向に移動させたとき、ホトセンサ2
4の出力が41 HITとなる領域)(第6図(a))
になって後、ホトセンサ2の最初の# H11の出力パ
ルス内のパルスモータ3の駆動タイミングパルスの発生
時点の位置を原点とするからである。電源を投入した初
期状態では、フォーカシングレンズ9の位置は任意であ
ってホトセンサ24の出力が領域鵞にある場合もあり、
この状態から直ちにフォーカシングレンズ9を移動させ
て最初の原点信号の発生時点を原点とすると、第6図に
示すように、この原点信号はホトセンサ24の出力が領
域pにある状態からフォーカスレンズ9を無限遠方向に
移動させたときに最初に発生する原点信号とは異なる場
合があり、これによる原点は偽原点となる。
以上ステップ201〜205の一連の処理によって正し
い原点が得られると、ステップ102から第3図で説明
した処理に移り、可変抵抗器7の電圧値で決まる正しい
停止位置(無限遠位置)が設定さ才しる。
以上のように、この実施例によれば、電気的に精度よく
原点を検出することができ、パルスモータの空送りもな
く、原点から可変抵抗器7の出力に応じてフォーカシン
グレンズ9を移動させることができるので、フォ1−セ
ンサ22,24の取り付は精度を高める必要もなく良好
にバックフォーカス調整を行なうことができる。
なお、以上の実施例では、フォーカシングレンズの移動
にパルスモータを用いたことを説明したが、パルス睡動
可能なモータであればいかなるモータでも差し支えない
、また、原点位置は無限遠位置に限らず、至近位置でも
、あるいは至近位置と無限遠位置との間でもよいことは
言うまでもない。さらに、フォーカシングレンズ9の代
りに、撮像素子2などを移動させてバックフォーカス調
整を行なうようにしてもよい。
第8図は本発明によるパックフォーカス調整装置のさら
に他の実施例を示す構成図であって、25はリニアモー
タ、26はレンズ位置検出器、27はA/D変換器であ
り、第1図に対応する部分には同一符号をつけている。
同図において、フォーカシングレンズ9がリニアモニタ
25によって移動してフォーカシングが行なわ九、また
、フォーカシングレンズ9の位置がレンズ位置検出器2
Gによって検出され、その位置を表わす検出電圧がΔ/
D変換器27でディジタル化されてマイコン5に供給さ
れる。
この実施例のバックフォーカス:A整動作は、第9図に
示すように、第1図に示した実施例の第3図に示した動
作ど同様であるが、ステップ103でのレンズ位置検出
はレンズ位置検出器26の出力を取り込むことによって
行なわれる。
したがって、この実施例においても、先に示した各実施
例と同様、良好にバックフォーカス:A整を行なうこと
ができる。
なお、この実施例では、フォーカシングレンズの移動を
リニアモータ25により行なったが、この代りにDCモ
ータを用いてもよいことは、jうまでもなく、また、撮
像素子2を移動させてバックフォーカス調整を行なうよ
うにしても何ら差し支えない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、特に複雑な機構
を必要とせず、精度良くバックフォーカス調整を行なう
ことができるので、リアフォーカス方式においても、ズ
ーミングに伴うピントずれのない良好なズームレンズを
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるバックフォーカス調整装置の一実
施例を示す構成図5第2図は第1図における停止位置設
定手段の一具体例を示す構成図、第3図はこの実施例の
動作を示すフローチャート、第4図は本発明によるバッ
クフォーカス:A整量産の他の実施例を示す構成図、第
5図は第4図における停止位置設定手段の一具体例を示
す構成図。 第6図は第5図における各部の動作を示すタイミングチ
ャート、第7図はこの実施例の動作を示すフローチャー
1・、第8I2!は本発明によるバックフォーカス調整
装置のさらに他の実施例を示す構成図、第9図はその動
作を示すフローチャート、第10図はズームレンズの概
略構成図、第11図はリアフォーカス方式のズームレン
ズにおける各被写体距踵での焦点距跪とフォーカシング
レンズの位置との関係を示す図である。 1・・ズームレンズ、2・・撮像素子、3 ・パルスモ
ータ、5・・マイクロコンピュータ、7・可変抵抗器、
8・・初期設定スイッチ、9・・フォーカシングレンズ
、1o ・停止部材、20・・原点信号発生器、21・
・・円板、22・・・ホトセンサ、23・・・遮光板、
24・ホトセンサ、25・・・リニアモータ、26・・
レンズ位置検出器。 為 ! 図 集 図 纂 j 図 纂 ヰ 図 そ 罵 図 (b)ホトセ)・寸23出力 丁−」■−且一 稟 纂 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数のレンズを備え、該レンズのうちの1つをフォ
    ーカシングレンズとし、該フォーカシングレンズを駆動
    モータによって光軸方向に移動させてフォーカシングを
    行なうようにしたズームレンズにおいて、 該フォーカシングレンズを所定位置に停止させる停止手
    段と、 該フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段
    と、 該フォーカシングレンズの位置を規定するレンズ位置規
    定手段と、 該フォーカシングレンズが該停止手段によって停止した
    ときの該レンズ位置検出手段による検出位置と該レンズ
    位置規定手段による規定位置との差を検出する差検出手
    段と、 からなり、該差検出手段の検出出力に応じて前記駆動モ
    ータを騒動し、前記フォーカシングレンズを該レンズ位
    置規定手段によって規定される位置に設定し、該設定さ
    れた位置と結像面との間の間隔を所定大きさに設定可能
    に構成したことを特徴とするバックフォーカス調整装置
    。 2、請求項1において、 前記フォーカシングレンズは結像レンズの全体もしくは
    一部であることを特徴とするバックフォーカス調整装置
    。 3、レンズ系によって撮像素子に被写体像を結像させ、
    該被写体像を撮像してビデオ信号を発生し、該撮像素子
    を駆動モータによって該レンズ系の光軸方向に移動可能
    としたビデオカメラにおいて、 該撮像素子を所定位置に停止させる停止手段と、 該撮像素子の位置を検出する位置検出手段と、該撮像素
    子の位置を規定する位置規定手段と、該撮像素子が該停
    止手段によって停止したときの該位置検出手段による検
    出位置と該位置規定手段による規定位置との差を検出す
    る差検出手段と、 からなり、該差検出手段の検出出力に応じて前記駆動モ
    ータを駆動し、前記撮像素子と前記レンズ系の結像レン
    ズとの間の間隔を所定の大きさに設定可能としたことを
    特徴とするバックフォーカス調整装置。 4、請求項1、2または3において、 前記駆動モータはパルスモータであって、前記位置検出
    手段は該パルスモータの駆動によって位置判別すること
    を特徴とするバックフォーカス調整装置。
JP2026038A 1990-02-07 1990-02-07 バックフォーカス調整装置及びバックフォーカス調整方法 Expired - Lifetime JP2839619B2 (ja)

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