JPH04128706A - ズームレンズ駆動装置 - Google Patents

ズームレンズ駆動装置

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JPH04128706A
JPH04128706A JP24939190A JP24939190A JPH04128706A JP H04128706 A JPH04128706 A JP H04128706A JP 24939190 A JP24939190 A JP 24939190A JP 24939190 A JP24939190 A JP 24939190A JP H04128706 A JPH04128706 A JP H04128706A
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JP
Japan
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phase
rotor
stator
excitation winding
lens group
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JP24939190A
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Inventor
Hiroo Takano
高野 博夫
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】
この発明は、電動式ズームレンズのバリエータレンズ群
あるいはコンペンセータレンズ群を移動させるズームレ
ンズ駆動装置に関するものである。
【従来の技術】
第16図は従来のズームレンズ駆動装置を示す断面図、
第17図はその一部切欠正面図、第18図はそのカム機
構を示す説明図である。図において、10は凸レンズ1
1,12、フォーカスリング13、およびネジ14が切
られた前群枠15から構成されるフォーカスレンズ群で
あり、20は前記前群枠15のネジ14と螺合するネジ
21と摺動部22とを有する鏡筒である。30は移動枠
31に凹レンズ32.33を組み込んだバリエータレン
ズ群、40は移動枠41に負メニスカスレンズ42を組
み込んだコンペンセータレンズ群である。50はレンズ
枠51に凸レンズ52を組み込み、そのレンズ枠51内
に挿入されたレンズ枠53に凸レンズ54、凹レンズ5
5、凸レンズ56.57、凹レンズ58を組み込んだリ
レーレンズ群である。 61は鏡筒20とフォーカスレンズ群10の前群枠15
とで挟まれた円板、62は鏡筒20とリレーレンズ群5
0のレンズ枠51とで挟まれた円板であり、63〜65
はこの円板61と62とに固定された支柱である。70
は前記鏡筒20内に配置されてバリエータ用カム71と
コンペンセータ用カム72とを備えたカムリングであり
、73はこのカムリング70に植え込まれたビンである
。 前記バリエータレンズ群30の移動枠31には、支柱6
3〜65が係合する溝34および穴35゜36が設けら
れ、その外周部にバリエータ用カム71に係合する突起
37が植え込まれている。同様にして前記コンペンセー
タレンズ群40の移動枠41には、支柱63〜65が係
合する溝43および穴44.45が設けられ、その外周
部にコンペンセータ用カム72と係合する突起46が植
え込まれている。 また、81はギャードモータであり、82はその軸、8
3は軸82に取り付けられた小歯車である。90は前記
鏡筒20の摺動部22に嵌合され、その外周に前記小歯
車83と噛み合う歯部91を備えた円環であり、92は
前記カムリング70に植え込まれたビン73が係合する
、この円環90の一部に設けられた溝である。 次に動作を説明する。ギャードモータ81が回転すると
、小歯車83に歯部91が噛み合っている円環90が回
転する。円環90とカムリング70はビン73を介して
連結されているので、円環90の回転に従ってカムリン
グ70も一体になって回転する。その結果、ギャードモ
ータ81が第17図に矢印C−Wで示す方向に回転する
と、カムリング70は第18図に矢印C−C−Wで示す
方向に回転する。この回転によって、バリエータ用カム
71に沿ってバリエータレンズ群30の移動枠31に植
え込まれた突起37が移動し、バリエータレンズ群30
の移動枠31が支柱65を案内にして、第18図に矢印
WIDEで示す方向に移動する。このとき、コンペンセ
ータレンズ群40は、その移動枠41に植え込まれた突
起46がコンペンセータ用カム72と係合しているので
、変倍に伴う像点移動を補正するように作用する。 一方、ギャードモータ81が第17図に矢印C・C−W
で示す方向に回転する場合には、カムリング70が第1
8図の矢印C−W方向に回転し、バリエータレンズ群3
0は第18図の矢装置E力方向移動する。この場合にも
コンペンセータ用カム72の作用によって、コンペンセ
ータレンズ群40は変倍に伴う像点移動を補正するよう
に移動する。
【発明が解決しようとする課B】
従来のズームレンズ駆動装置は以上のように構成されて
いるので、ギャードモータ81が鏡筒20の外部に突出
して小形化の障害となるばかりか、そのギャードモータ
81にてカムリング70を鏡筒20内で摺動回転させて
バリエータレンズ群30とコンペンセータレンズ群40
の移動を制御しているため、負荷を軽減する上での限界
があり、ギャードモータ81の消費電力が大きくなるな
どの課題があった。 請求項(1)および(2〕に記載の発明は上記のような
課題を解消するためになされたもので、小形で電力消費
の少ないズームレンズ駆動装置を得ることを目的とする
【課題を解決するための手段】
請求項(1)に記載の発明に係るズームレンズ駆動装置
は、円筒面が着磁された永久磁石より成る回転子、回転
子の周囲に回転磁界を発生させる固定子、および固定子
を励磁する励磁巻線から成る2相の駆動部を、それぞれ
の回転子の着磁方向が互いに90°ずれるように回転軸
に嵌合させ、各相の励磁巻線90°の位相差を有する電
流を供給する転流回路、その回転軸に取り付けられた減
速機構、減速機構にて回転駆動されるネジ、および、そ
のネジに螺合してバリエータレンズ群あるいはコンペン
セータレンズ群を移動させる移動枠を設けたものである
。 また、請求項(2)に記載の発明に係るズームレンズ駆
動装置は、円筒面が着磁された永久磁石より成る回転子
、回転子の周囲に回転磁界を発生させる固定子、固定子
を励磁する励磁巻線、半円形の切欠部を有した円筒状導
体による整流子片が絶縁体を介して互いに組み合わせら
れた整流子、および、各々が励磁巻線と電源とに接続さ
れて整流子の各整流子片の円筒面に2個ずつ接触して励
磁巻線に流れる電流の方向を制御するブラックから成る
2相の駆動部を、それぞれの回転子の着磁方向が90°
ずれるように回転軸に嵌合させ、その回転軸に取り付け
られた減速機構、減速機構にて回転駆動されるネジ、お
よび、そのネジに螺合してバリエータレンズ群あるいは
コンペンセータレンズ群を移動させる移動枠を設けたも
のである。
【作用】
請求項(1)に記載の発明におけるズームレンズ駆動装
置は、転流回路より供給される互いに90゜位相のずれ
た電流によって作動する、回転子の着磁方向が90°ず
れた2つのモータによる2相の駆動部の回転を、減速機
構を介してネジに伝え、このネジに螺合した移動枠によ
ってバリエータレンズ群あるいはコンペンセータレンズ
群を移動させることにより、小形で電力消費の少ないズ
ームレンズ駆動装置を実現する。 また、請求項(2)に記載の発明におけるズームレンズ
駆動装置は、回転子の着磁方向が90°ずれた2つの直
流モータによる2相の駆動部の回転を、減速機構を介し
てネジに伝え、このネジに螺合した移動枠によってバリ
エータレンズ群あるいはコンペンセータレンズ群を移動
させることにより、小形で電力消費の少ないズームレン
ズ駆動装置を実現する。
【実施例】
以下、この発明の実施例を図について説明する。 第1図は請求項(1)に記載の発明の一実施例を示す平
面図であり、第2図はその正面図、第3図は第1図にA
−Aで示す位置で切断したA−A線断面図、第4図は同
じ<B−B線断面図、第5図は第3図の矢印C方向より
見た駆動部の構成図である。 図において、101,102は軟磁性材料によって構成
され、第16図に示す電動式ズームレンズの鏡筒20の
内壁に嵌合される円環である。 111〜114は円筒面を2極に着磁された永久磁石に
よる回転子であり、115は回転子111が第1相の回
転子として、また回転子112が第2相の回転子として
互いの着磁方向を90゛ずらせて嵌合されて固定された
回転軸、116は回転子113が第1相の回転子として
、114が第2相の回転子として互いの着磁方向を90
°ずらせて嵌合されて固定された回転軸である。 121.122は回転子111の周囲に回転磁界を発生
させる第1相の固定子を形成する磁極片、123.12
4は回転子112の周囲に回転磁界を発生させる第2相
の固定子を形成する磁極片、125.126は回転子1
13の周囲に回転磁界を発生させる第1相の固定子を形
成する磁極片、127.128は回転子114の周囲に
回転磁界を発生させる第2相の固定子を形成する磁極片
で、それぞれ軟磁性材料で形成されている。 131〜134は磁極片121. 123. 125も
しくは127と結合された磁心である。141は磁心1
31と132とに結合された継鉄、142は磁極片12
2と124とに結合された継鉄、143は磁心133と
134とに結合された継鉄、144は磁極片126と1
28とに結合された継鉄であり、それぞれ円環101と
102とに密着して配置されている。145,146は
継鉄141゜142とに密着して配置される継鉄、14
7゜148は継鉄143と144とに密着して配置され
る継鉄である。この磁心131〜134および継鉄14
1〜148は軟磁性材料で形成されて、前記円環101
,102とともに磁極片121〜128で構成される固
定子の磁気回路として作用する。 151.153は磁心131あるいは133に巻回され
た第1相の固定子を励磁する第1相の励磁巻線であり、
152,154は磁心132あるいは134に巻回され
た第2相の固定子を励磁する第2相の励磁巻線である。 161は永久磁石111を回転子、磁極片121゜12
2を固定子とし、その固定子の磁気回路と励磁巻線15
1とで構成されるコンペンセータレンズ群の第1相の駆
動部、162は永久磁石112を回転子、磁極片123
,124を固定子とし、その固定子の磁気回路と励磁巻
線152とで構成されるコンペンセータレンズ群の第2
相の駆動部であり、163は永久磁石113を回転子、
磁極片125,126を固定子とし、その固定子の磁気
回路と励磁巻線153とで構成されるバリエータレンズ
群の第1相の駆動部、164は永久磁石114を回転子
、磁極片127.128を固定子とし、その固定子の磁
気回路と励磁巻線154とで構成されるバリエータレン
ズ群の第2相の駆動部である。 171は永久磁石111.112が嵌合された回転軸1
15に固着された小歯車、172はこの小歯車171と
噛み合う大歯車、173はこの大歯車172と同軸に一
体形成された小歯車、174はこの小歯車173と噛み
合う大歯車、175はこの大歯車174と同軸に一体形
成された小歯車、176はこの小歯車175と噛み合う
大歯車であり、これらによってコンペンセータ側の減速
機構170が構成されている。 181は永久磁石113,114が嵌合された回転軸1
16に固着された小歯車、182はこの小歯車181と
噛み合う大歯車、183はこの大歯車182と同軸に一
体形成された小歯車、184はこの小歯車183と噛み
合う大歯車、185はこの大歯車184と同軸に一体形
成された小歯車、186はこの小歯車185と噛み合う
大歯車であり、これらによってバリエータ側の減速機構
180が構成されている。 191はコンペンセータ側の減速機構170の大歯車1
76に固着された回転軸であり、192はこの回転軸1
91と同軸になったネジである。 193はバリエータ側の大歯車186に固着された回転
軸であり、194はこの回転軸193と同軸になったネ
ジである。また、195はコンペンセータレンズ群40
に取り付けられた移動枠であり、196はネジ192が
螺合する移動枠195のネジ穴である。197はバリエ
ータレンズ群30に取り付けられた移動枠であり、19
8はネジ194が螺合する移動枠197のネジ穴である
。 これら移動枠195,197には支柱63と係合して、
それらをズームレンズの光軸方向にガイドする溝199
が設けられている。 第6図は前記各励磁巻線151〜154に駆動電流を供
給する転流回路を示す回路図である。 200がその転流回路であり、スイッチングトランジス
タ201〜204で第1相の励磁巻線151あるいは1
53の駆動電流を、スイッチングトランジスタ205〜
208で第2相の励磁巻線152あるいは154の駆動
電流を制御して、各相の励磁巻線に90°の位相差を有
する駆動電流を供給する。 次に動作について説明する。 第7図に示す永久磁石111のN極から発生した磁束φ
、は空!1211−磁極片121−磁心131−継鉄1
41を貫通し、継鉄141で半分に分れて円環102、
継鉄145に分流し、継鉄142で合流して磁極片12
2、空隙212を貫通し、永久磁石111のS極に戻る
。 ここで、コンペンセータレンズ群40の第1相の駆動部
161の励磁巻線151と永久磁石111との間に作用
するトルクを算定する。先ず、励磁巻線151の磁束鎖
交数φA (θ)は次式のようになる。 φA(θ)=に2CO5θ      (1)だ−′し
、 N、は、励磁巻線151の巻数、2aは永久磁石111
の長さ、Drは永久磁石111の直径、Bmは空隙磁束
密度の最大値、θ1は永久磁石111上の任意の点、θ
は回転角である。従って、永久磁石111に作用するト
ルクτA (t)は、r A(t) = Kz sin
 ωt−1A(t)     (2)となる。同様な導
出過程により、コンペンセータレンズ群40の第2相の
駆動部162に作用するトルクは、その永久磁石112
の着磁方向が、前記第1相の駆動部161の永久磁石1
11の着磁方向と90aずれているので、 rll(t) =  Kz cos ωt−L+ (t
)    (3)となる。 (2)式に示す第1相の駆動部161のトルクを第9図
(a)に、(3)式に示す第2相の駆動部162のトル
クを第9図℃)に示した。図から判るように、両者の脈
動分はお互に打消す。 また、第6図において、第1相の駆動電流を制御するス
イッチングトランジスタ201と204がオンされると
、励磁巻線151には直流電圧■が印加され、矢印で示
した正方向の電流が流れ、スイッチングトランジスタ2
02と203がオンされると励磁巻線151には矢印と
は逆の負方向の電流が流れる。励磁巻線151に印加さ
れる電圧は矩形波であるが、基本渡分だけを考えれば、
正弦波となる。 第2相の励磁巻wA152に電流が流れる仕組も、第1
相の場合と同じである。第1相の鎖交磁束と第2相のそ
れとは時間的に90°の位相差があるので、第6図の転
流回路200によって励磁巻線151と152に流す電
流にも、スイッチングトランジスタ201〜209のオ
ン・オフのタイミングを制御して、互いに90°の位相
差を与えるようにすれば、第9図に示すトルクが得られ
、永久磁石111,112による回転子は回転を続ける
。 この回転子の回転力は回転軸115に嵌合した小歯車1
71よりそれと噛み合っている大歯車172に伝達され
、それと一体の小歯車173から大歯車174に、さら
にそれと一体の小歯車175から大歯車176に伝達さ
れる。この大歯車176はネジ192と同軸の回転軸1
91に連結されており、このネジ192はコンペンセー
タレンズ群40の移動枠195のネジ穴196と螺合し
ているので、第1相お・よび第2相駆動部161゜16
2が作動すると、コンペンセータレンズ群40は移動枠
195の移動に従って前後に移動する。 バリエータレンズ群30と移動させる駆動装置の構造お
よび動作も、このコンペンセータレンズ群40の駆動装
置と全く同じである。各相の回転子に結合された回転軸
116に嵌合された小歯車181の回転力は減速機構1
80の各歯車182〜185を経て大歯車186に伝達
され、さらに回転軸193よりネジ194に伝達され、
このネジ194にネジ穴198が螺合しているとバリエ
ータレンズ群30の移動枠197を前後に移動させる。 第10図は請求項(2)に記載の発明の一実施例を示す
平面図、第11図は第5図と同様の駆動部の構成図で、
第1図〜第5図と同一の部分には同一符号を付して重複
説明をさけている。図において、221.223は回転
軸115あるいは116に嵌合されて固定され、回転子
とともに回転する第1相の整流子であり、222,22
4は同じく回転子115あるいは116に嵌合・固定さ
れた第2相の整流子である。また、231,233は前
記第1相の整流子221あるいは223に接触して第1
相の励磁巻線151あるいは153に流れる電流の方向
を制御する第1相のブラックであり、232.234は
同じく第2相の整流子222あるいは224に接触して
第2相の励磁巻線152あるいは154に流れる電流の
方向を制御する第2相のブラックである。 ここで、第12図および第13図は各整流子221〜2
24と各ブラック231〜234の構造を示す説明図で
あり、この第12図は回転角θが90°である場合に対
応し、第13図はθが270°である場合に対応してい
る。図示のように、それぞれの整流子221〜224は
、半円形の切欠部を有した円筒状導体による2つの整流
子片225および226が、絶縁体227を介してその
切欠部にて互いに組み合わせられて形成されている。ま
た、各ブラック231〜234は、それぞれが各励磁巻
線151〜154と直流電源とに接続され、前記各整流
子片225.226の円筒面にそれぞれ2つずつ接触し
て、各励磁巻線151〜154に流れる駆動電流の方向
を制御する4枚のブラッシ片235〜238とそれらを
絶縁支持する絶縁ブツシュ239とによって構成されて
いる。 次に動作について説明する。ここで、第14図はその駆
動部の動作を説明するための説明図、第15図は整流子
とブラックの働きを示す説明図であり、永久磁石111
が第14図(a)に示す位置にあるとき、整流子片22
5,226とプラッシ片235〜238との相対位置は
第15図(a)のようになっている。従って、励磁巻線
151には第14図(a)に示す方向に励磁電流が流れ
て、磁極片121はN極に、122はS極にそれぞれ着
磁される。 しかしこの状態ではトルクが働かない。 ここで、永久磁石111と112には互いにπ/2の位
相差がつけられているので、永久磁石112によるトル
クが働き、第14図(a)に矢印C・Wで示す方向に回
転する。この回転が若干進むと、各整流子片225,2
26と各ブラッシ片235〜238との相対位置は、第
15図(b)に示すようになり、第14図ら)に示す位
置に永久磁石111は回転する。このときの整流子22
1の回転位置を第12図に示した。 さらに回転が進むと、整流子片225,226とブラッ
シ片235〜238の相対位置は第15図(C)となり
、永久磁石111は第14図(C)の位置に回転し、最
終的には、第15図(d)および第14図(d)に示す
ようになる。このとき、整流子221の回転位置は、第
13図に示す位置となる。また、永久磁石112は11
1と同一の回転軸115に嵌合・固定されており、全(
同様な動作をする。 このようにして、永久磁石111および112が回転す
ると、その回転はコンペンセータ側)減速機構170に
よって減速されて回転軸191に伝えられ、この回転軸
191の回転に伴なうネジ192の回転によって、移動
枠195が前後に移動する。このことは、バリエータ側
でも全く同様で、永久磁石113,114が回転するこ
とによりバリエータ側の移動枠197が前後に移動する
。 なお、上記実施例では、磁気回路を形成するために継鉄
145,146を設けた場合について説明したが、この
継鉄145,146は省略してもよく、また、減速機構
170,180も歯車を用いたものに限られるものでは
なく、例えば、ベルトなどを用いてもよく、いずれの場
合にも上記実施例と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
以上のように、請求項(1)に記載の発明によれば、転
流回路より供給される互いに90°位相のずれた電流に
よって作動する、回転子の着磁方向が90°ずれた2つ
のモータによる2相の駆動部の回転を、減速機構を介し
てネジに伝え、このネジに螺合した移動枠によってバリ
エータレンズ群あるいはコンペンセータレンズ群を移動
させるように構成したので、大幅な小形化が可能となり
、また、鏡筒内を摺動するカムリングが不要となって負
荷が軽減されて電力消費も少ないズームレンズ駆動装置
が得られる効果がある。 また、請求項(2)に記載の発明によれば、回転子の着
磁力向が90°ずれた2つの直流モータによる2相の駆
動部の回転を、減速機構を介してネジに伝え、このネジ
に螺合した移動枠によってバリエータレンズ群あるいは
コンベンセータレンズ群を移動させるように構成したの
で、大幅な小形化が可能となり、また、鏡筒内を摺動す
るカムリングが不要となって負荷が軽減されて電力消費
も少ないズームレンズ駆動装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの請求項(1)に記載の発明の一実施例によ
るズームレンズ駆動装置を示す平面図、第2図はその正
面図、第3図はそのA−A線断面図、第4図はそのB−
B線断面図、第5図はその駆動部の構成図、第6図はそ
の転流回路を示す回路図、第7図および第8図は駆動部
の動作説明図、第9図はそのトルクの変化を示す説明図
、第10図は請求項(2)に記載の発明の一実施例を示
す平面図、第11図はその駆動部の構成図、第12図お
よび第13図は整流子およびブラックの構造を示す説明
図、第14図はその駆動部の動作説明図、第15図は整
流子の働きを示す説明図、第16図は従来のズームレン
ズ駆動装置を示す断面図、第17図はその一部切欠正面
図、第18図はそのカム機構の動作説明図である。 111.113は第1相の回転子(永久磁石)、112
.114は第2相の回転子(永久磁石)、115.11
6は回転軸、12L  122,125゜126は第1
相の固定子(磁極片)、123゜124.127,12
8は第2相の固定子(磁極片)、151,153は第1
相の励磁巻線、152゜154は第2相の励磁巻線、1
70,180は減速機構、192,194はネジ、19
5.197は移動枠、200は転流回路、221,22
3は第1相の整流子、222,224は第2相の整流子
、225,226は整流子片、227は絶縁体、231
.233は第1相のブラック、232゜4は第2相のブ
ラック。 なお、 図中、 同一符号は同一、 又は相当部分を 示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸に嵌合され、円筒面が着磁された永久磁石
    より成る第1相の回転子と、前記第1相の回転子の周囲
    に配置されて回転磁界を発生する第1相の固定子と、前
    記第1相の固定子を励磁する第1相の励磁巻線と、前記
    回転軸に嵌合されて、円筒面が前記第1相の回転子とは
    90°ずれて着磁された永久磁石より成り、前記第1相
    の回転子とともに回転する第2相の回転子と、前記第1
    相の固定子と対称構造を有する第2相の固定子と、前記
    第2相の固定子を励磁する第2相の励磁巻線と、前記第
    1相および第2相の励磁巻線に90°の位相差を有する
    電流を供給する転流回路と、前記回転軸に取り付けられ
    た減速機構と、前記減速機構にて回転駆動されるネジと
    、前記ネジに螺合してバリエータレンズ群あるいはコン
    ペンセータレンズ群を移動させる移動枠とを備えたズー
    ムレンズ駆動装置。
  2. (2)回転軸に嵌合され、円筒面が着磁された永久磁石
    より成る第1相の回転子と、前記第1相の回転子の周囲
    に配置されて回転磁界を発生する第1相の固定子と、前
    記第1相の固定子を励磁する第1相の励磁巻線と、半円
    形の切欠部を有した円筒状導体による整流子片が絶縁体
    を介して前記切欠部にて互いに組み合わせられ、前記回
    転軸に嵌合されて前記第1相の回転子とともに回転する
    第1相の整流子と、各々が前記第1相の励磁巻線と電源
    とに接続され、前記第1相の整流子の各整流子片の円筒
    面にそれぞれ2つずつ接触して、前記第1相の励磁巻線
    に流れる電流の方向を制御する第1相のブラッシと、前
    記回転軸に嵌合されて、円筒面が前記第1相の回転子と
    は90°ずれて着磁された永久磁石より成り、前記第1
    相の回転子とともに回転する第2相の回転子と、前記第
    1相の固定子と対称構造を有する第2相の固定子と、前
    記第2相の固定子を励磁する第2相の励磁巻線と、前記
    第1相の整流子と対象構造を有する第2相の整流子と、
    各々が前記第2相の励磁巻線と電源とに接続され、前記
    第2相の整流子の各整流子片の円筒面にそれぞれ2つず
    つ接触して、前記第2相の励磁巻線に流れる電流の方向
    を制御する第2相のブラッシと、前記回転軸に取り付け
    られた減速機構と、前記減速機構にて回転駆動されるネ
    ジと、前記ネジに螺合してバリエータレンズ群あるいは
    コンペンセータレンズ群を移動させる移動枠とを備えた
    ズームレンズ駆動装置。
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