JP2004012745A - 位置検出装置およびこれを備えた光学機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの移動レンズ鏡枠に固定保持された1つのエンコーダマグネットに対し、レンズ移動範囲内にMRセンサを複数配置し、各MRセンサの受け持つ範囲を振り分けることで、エンコーダマグネットの長さを短くする。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気感知式の位置検出装置およびこれを備えたビデオカメラ,デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ鏡筒等の光学機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラ等の高性能化、高画質化が進んでいるが、これに伴い撮影レンズユニットに対する要求性能も高くなってきている。
【0003】
特に、フォーカシングの高速化およびフォーカスレンズの位置制御の高精度化等を図るため、フォーカスレンズ等の移動レンズ群の駆動には、マグネットとコイルによるリニアアクチュエータが用いられるようになってきている。
【0004】
また、移動レンズ群の位置制御には、磁気感知(または磁気強度感知)式センサであるMRセンサと、所定のピッチで磁気信号が記録されたエンコーダマグネットとを組み合わせた微細位置検知方式が用いられるようになっている。
【0005】
ここで、エンコーダマグネットは移動レンズ鏡枠に固定保持され、これに対応するMRセンサが固定の鏡筒に保持されるのが一般的であり、移動レンズ鏡枠の移動範囲では、上記エンコーダマグネットの着磁面は上記MRセンサのセンサ面を常時覆う様、移動方向の長さが設定されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、移動量の多い移動レンズ群(例えば、変倍移動レンズ群)に採用するためには、エンコーダマグネットの長さが長く成り過ぎてしまい、鏡筒が大型化する、エンコーダマグネットの寸法精度が出しづらくなる、マグネットコストが高くなるといった問題点があった。
【0007】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、装置内における省スペース化および寸法精度低下の防止を可能とする位置検出装置およびこれを備えた光学機器を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、所定方向に移動可能な可動部材と、この可動部材により位置決め保持された所定のピッチで磁気信号が記録されたエンコーダマグネットと、このエンコーダマグネットの着磁面に対向配置されて前記エンコーダマグネットの前記所定方向への移動に伴う磁気の変化に応じて電気信号を出力する磁気感知式の位置検出センサとを有する位置検出装置であって、前記エンコーダマグネットと対をなす複数の位置検出センサを有する位置検出装置を構成している。
【0009】
ここで、前記エンコーダマグネットの全長が、前記複数の位置検出センサどうしの間隔よりも長いことが望ましい。
【0010】
また、前記複数の位置検出センサは、前記エンコーダマグネットの移動量に対し、それぞれ略正弦波となる電圧変化をする出力を発生し、その各正弦波の位相ずれ量を記憶する記憶手段を有する構成としてもよい。
【0011】
なお、前記記憶手段により記憶された位置検出センサの正弦波出力の位相ずれ量から、隣り合う位置検出センサの出力位相のずれ量を演算回路により補正し、前記複数の位置検出センサの出力から、前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なうようにしてもよい。
【0012】
この他、前記位相ずれ量を補正する補正量を記憶する手段を有する構成であってもよい。
【0013】
なお、上述したような位置検出装置を備え、前記複数の位置検出センサの正弦波出力の位相ずれを、位置検出センサの光軸方向位置を調整することにより補正し、前記複数の位置検出センサの出力から、前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なう構成とすることが望ましい。
【0014】
また、上述のような位置検出装置を備え、前記各位置検出センサは、同一の位相差を持った2相以上の出力を有することを特徴とし、それぞれの相について前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なう構成としてもよい。
【0015】
すなわち、本発明では、1つの移動レンズ群に対し、1つのエンコーダマグネットを固定保持し、エンコーダマグネットの移動範囲に複数のMRセンサを配置し、移動レンズ群の移動位置によって、使用するMRセンサを切り替えることで、エンコーダマグネットの全長を短く出来、鏡筒を小型化することができるようになっている。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1には、本発明の第1実施形態であるズームレンズ鏡筒の全体構成を示している。
【0017】
上記ズームレンズ鏡筒におけるズーム光学系は、物体側から順に凸凹凸凸の4群からなるリヤフォーカス光学系である。
【0018】
図1において、1は第1群である固定レンズ群を保持する固定鏡筒である。2は第2群である変倍レンズ群を保持する2群保持枠であり、スリーブ部2aとU溝部2bが形成されている。スリーブ部2aとU溝部2bはそれぞれ、ガイドバー7、8に移動可能に係合しており、これにより2群保持枠2はガイドバー7、8によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。
【0019】
3は絞りユニットであり、駆動部3aによって絞り羽根3b、3cを駆動して光量を制御する。
【0020】
4は第3群であるアフォーカルレンズ群を固定保持する3群保持枠である。5は第4群であるフォーカス群を兼ねた補正レンズ群を保持する4群保持枠(可動部材)であり、スリーブ部5aとU溝部5bが形成されている。スリーブ部5aとU溝部5bはそれぞれ、ガイドバー8、7に移動可能に係合しており、これにより4群保持枠5はガイドバー8、7によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。
【0021】
2群保持枠2には空芯のコイル9が固定されており、このコイル9に通電すると、固定鏡筒1とホルダー鏡筒6により固定保持されたヨーク10、マグネット11およびヨーク12ととも形成される磁気回路の作用によって、2群保持枠2が略光軸方向に駆動される。
【0022】
ここで、2群保持枠2の初期位置は、2群保持枠2とホルダー鏡筒6との突き当てにより決定され、ここからの2群保持枠2の位置検出および駆動制御は、2群保持枠2に位置決め保持されたエンコーダマグネット13がMRセンサ14および15に対して移動することに伴ってMRセンサ14および15に作用する磁気の変化(または磁気の強度変化)に応じたMRセンサ14および15からの出力信号に基づいて行われる。
【0023】
MRセンサ14および15は、90degの位相差を有する2相の正弦波出力を持ち、これら2相の出力によってエンコーダマグネット13(つまりは2群保持枠2)の移動量と移動方向を判定することができる。
【0024】
但し、MRセンサの出力は3相以上でもかまわない。また、位相角も90deg以外の角度であってもよい。
【0025】
6はホルダー鏡筒であり、撮像素子であるCCD22と赤外カットおよびローパスフィルター23を固定保持している。
【0026】
4群保持枠5には空芯のコイル16が固定されており、このコイル16に通電すると、アホーカル環4とホルダー鏡筒6により固定保持されたヨーク17、マグネット18およびヨーク19ととも形成される磁気回路の作用によって、4群保持枠5が略光軸方向に駆動される。
【0027】
ここで、4群保持枠5の初期位置は、4群保持枠5とホルダー鏡筒6との突き当てにより決定され、ここからの4群保持枠5の位置検出および駆動制御は、4群保持枠5に位置決め保持されたエンコーダマグネット20がMRセンサ21に対して移動することに伴ってMRセンサ21に作用する磁気の変化(または磁気の強度変化)に応じたMRセンサ21からの出力信号に基づいて行われる。
【0028】
MRセンサ21は、90degの位相差を有する2相の正弦波出力を持ち、これら2相の出力によってエンコーダマグネット20(つまりは4群保持枠5)の移動量と移動方向を判定することができる。
【0029】
但し、MRセンサの出力は3相以上でもかまわない。また、位相角も90deg以外の角度であってもよい。
【0030】
図2には、MRセンサ21の出力変化と4群保持枠5の位置制御の概要を示している。図2(A)に示すように、MRセンサ21はエンコーダマグネット20のS,N変化により、90degの位相差を有する2相の正弦波を出力する。
【0031】
これらの2相をA相、B相とし、その出力をA,Bとすると、本実施形態のズームレンズ鏡筒が備えられるカメラ内のマイコン(図示せず)は、図2(B)に示すように、A,B相それぞれの反転出力−A、−Bを作り出す。
【0032】
さらに、マイコンは、図2(C)に示すように、上記出力A,B,−A,−Bのそれぞれの交点までの略直線部のみを切り出し、いわゆるのこぎり波の出力を得る。
【0033】
そして、マイコンは、上記初期位置からの上記のこぎり波形の数と出力値とに基づいて、4群保持枠5の移動量と移動方向を判定する。
【0034】
図3には、MRセンサ14および15の出力変化と2群保持枠2の位置制御の概要を示している。図3(A)のエンコーダマグネット13は、ポジション▲1▼〜▲3▼の範囲を移動可能となっている。図3(B)には、横軸にポジション▲1▼からの距離としたMRセンサ14および15の出力波形を示す。図3(A)の、それぞれのポジション▲1▼、▲2▼、▲3▼が、図3(B)の▲1▼、▲2▼、▲3▼の位置に相当する。ポジション▲1▼では、MRセンサ14のみから出力が得られる状態であり、ポジション▲2▼では、MRセンサ14、15両方から出力が得られる状態となり、ポジション▲3▼では、MRセンサ15のみから出力が得られる状態となる。エンコーダマグネット13の移動方向長さL1は、MRセンサ14と15の間隔L2より必ず長く設定されている。
【0035】
MRセンサ14および15は、エンコーダマグネット13のS,N変化により、それぞれが90degの位相差を有する2相の正弦波を出力する。MRセンサ14の2相をA1相、B1相とし、その出力をA1,B1。MRセンサ15の2相をA2相、B2相とし、その出力をA2、B2とする。MRセンサ14と15の出力A1とA2、およびB1とB2は、MRセンサ14と15の間隔がエンコーダマグネット13の着磁ピッチの1/2の整数倍からずれた分だけ、各相の位相ずれ量Rとして位相差を生じる。不図示のカメラマイコンには、この位相ずれ量Rを記憶させておき、ポジション▲1▼〜▲2▼の範囲では、MRセンサ14の出力A1とB1を、ポジション▲2▼〜▲3▼の範囲では、MRセンサ15の出力A2とB2から位相ずれ量R分を補正した各出力を演算することで、図3(C)の様に、ポジション▲1▼〜▲3▼の範囲を連続した正弦波A3とB3を作り出すことにより、連続した位置制御を可能としている。
さらに、各センサどうしの正弦波振幅中心の電圧差、磁気抵抗変化率の差による出力電圧変化量の差、等を不図示のカメラマイコンに記憶させ、補正処理を行なうことで、さらなる理想的な連続した正弦波を作り出すことが可能となる。
【0036】
この正弦波A3とB3から2群保持枠2の移動量と移動方向を判定する方法は、4群で説明したものに準じる。
【0037】
(第2実施形態)
図4には、本発明の第2実施形態であるズームレンズ鏡筒の全体構成を示している。
【0038】
なお、本実施形態のズームレンズ鏡筒は、第1実施形態の物の2群および4群移動レンズの駆動部をスッテップモータ駆動とした物である。
【0039】
図4において、101は第1群である固定レンズ群を保持する固定鏡筒である。102は第2群である変倍レンズ群を保持する2群保持枠であり、スリーブ部102aとU溝部102bが形成されている。スリーブ部102aとU溝部102bはそれぞれ、ガイドバー107、108に移動可能に係合しており、これにより2群保持枠102はガイドバー107、108によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。
【0040】
103は絞りユニットであり、駆動部103aによって絞り羽根103b、103cを駆動して光量を制御する。
【0041】
104は第3群であるアフォーカルレンズ群を固定保持する3群保持枠である。105は第4群であるフォーカス群を兼ねた補正レンズ群を保持する4群保持枠(可動部材)であり、スリーブ部105aとU溝部105bが形成されている。スリーブ部105aとU溝部105bはそれぞれ、ガイドバー108、107に移動可能に係合しており、これにより4群保持枠105はガイドバー108、107によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。
【0042】
2群保持枠102にはラック部材109が取り付けられており、このラック部材109は、駆動源であるステップモータ110の出力軸に設けられたねじ部に噛み合っている。このため、2群保持枠102は、ステップモータ110が回転すると、ねじ部とラック部材109との噛み合い作用によって略光軸方向に駆動される。
【0043】
ここで、2群保持枠102の初期位置は、2群保持枠102とホルダー鏡筒106との突き当て、または別途不図示のセンサにより決定され、ここからの2群保持枠102の位置検出および駆動制御は、2群保持枠102に位置決め保持されたエンコーダマグネット113がMRセンサ114および115に対して移動することに伴ってMRセンサ114および115に作用する磁気の変化(または磁気の強度変化)に応じたMRセンサ114および115からの出力信号に基づいて行われる。
【0044】
MRセンサ114および115は、それぞれ90degの位相差を有する2相の正弦波出力を持ち、これら2相の出力によってエンコーダマグネット113(つまりは2群保持枠102)の移動量と移動方向を判定することができる。
MRセンサ114および115からの出力信号による4群保持枠105の移動量と移動方向の判定手段は、実施例1に準じる。
【0045】
106はホルダー鏡筒であり、撮像素子であるCCD122と赤外カットおよびローパスフィルター123を固定保持している。
【0046】
4群保持枠105にはラック部材116が取り付けられており、このラック部材116は、駆動源であるステップモータ117の出力軸に設けられたねじ部に噛み合っている。このため、4群保持枠105は、ステップモータ117が回転すると、ねじ部とラック部材116との噛み合い作用によって略光軸方向に駆動される。
【0047】
ここで、4群保持枠105の初期位置は、4群保持枠105とホルダー鏡筒106との突き当て、または別途不図示のセンサにより決定され、ここからの4群保持枠105の位置検出および駆動制御は、4群保持枠105に位置決め保持されたエンコーダマグネット120がMRセンサ121に対して移動することに伴ってMRセンサ121に作用する磁気の変化(または磁気の強度変化)に応じたMRセンサ121からの出力信号に基づいて行われる。
【0048】
MRセンサ121は、90degの位相差を有する2相の正弦波出力を持ち、これら2相の出力によってエンコーダマグネット120(つまりは4群保持枠105)の移動量と移動方向を判定することができる。
【0049】
但し、MRセンサの出力は3相以上でもかまわない。また、位相角も90deg以外の角度であってもよい。
【0050】
MRセンサ121からの出力信号による2群保持枠102の移動量と移動方向の判定手段は、実施例1に準じる。
【0051】
(第3実施形態)
図5には、本発明の第3実施形態であるズームレンズ鏡筒における2群保持枠に対するMRセンサの調整構造を示している。
【0052】
なお、本実施形態のズームレンズ鏡筒の基本構成は第1実施形態のものと同じである。
【0053】
本実施形態では、不図示の固定の鏡筒部材に固定されたMRセンサ214および215により、2群保持枠の移動量と移動方向を判断する物である。MRセンサ215は、送りねじ225による光軸方向調整手段を有し、ばね226によりガタ無く位置決めされている。
【0054】
MRセンサ214と215の間隔L3は、2群保持枠に設けられたエンコーダマグネットのS,N着磁ピッチL4の1/2のX倍(整数倍)の位置に調整することで、MRセンサ214と215の正弦出力波の位相を合せることができる。
【0055】
よって、2群保持枠の移動範囲の全域において、実施例1の様な各MRセンサの位相ずれをマイコンで補正すること無く連続した正弦波が得られるため、より制御を簡略化することができる。
【0056】
(第4実施形態)
第4の実施形態は、第2の実施形態のズームレンズ鏡筒と同様な物に、第3の実施例と同様な、2群保持枠に対するMRセンサの調整構造を用いたものである。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定方向に移動可能な移動レンズ群において、この移動レンズ群を可動保持する移動鏡枠と、この移動鏡枠により位置決め保持された所定のピッチで磁気信号が記録されたエンコーダマグネットと、このエンコーダマグネットの着磁面に対向配置されて前記エンコーダマグネットの前記所定方向への移動に伴う磁気の変化に応じて電気信号を出力する磁気感知式の位置検出センサとを有する装置であって、
前記エンコーダマグネットに対となる位置検出センサを複数有し、この複数の位置検出センサの出力正弦波の位相差をカメラ内マイコン或は、位置検出センサ間隔を調整することにより、補正し、移動レンズ群の移動範囲全域を、1つの連続した正弦波として連続した位置制御および移動方向判断が可能となり、1つの位置検出センサと1つのエンコーダマグネットの組み合わせにより、移動レンズ群の移動範囲全域を感知していた従来製品に比べ、エンコーダマグネットを格段に短く出来、レンズ鏡筒の全長を短くすることが可能となっている。
【0058】
また、精密加工が必要なエンコーダマグネットの長さが短くなることで、製造コストを抑える効果もある。
【0059】
すなわち、装置内における省スペース化および寸法精度低下の防止を可能とする位置検出装置およびこれを備えた光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態であるズームレンズ鏡筒を示す分解斜視図である。
【図2】上記第1実施形態のズームレンズ鏡筒のフォーカス部に用いられるMRセンサの出力とレンズ保持枠の位置制御の概要を説明する図である。
【図3】上記第1実施形態のズームレンズ鏡筒のズーム部に用いられる複数のMRセンサの出力と制御の概要を説明する図である。
【図4】本発明の第2実施形態であるズームレンズ鏡筒を示す分解斜視図である。
【図5】複数のMRセンサの一方の光軸方向位置を調整する構造図である。
【符号の説明】
1 固定鏡筒
2 2群保持枠
3 絞りユニット
4 3群保持枠
5 4群保持枠
6 ホルダー鏡筒
7,8 ガイドバー
9,16 コイル
10,12,17,19 ヨーク
11,18 マグネット
13,20 エンコーダマグネット
14,15,21 MRセンサ
22 赤外カットおよびローパスフィルター
23 CCD
Claims (7)
- 所定方向に移動可能な可動部材と、この可動部材により位置決め保持された所定のピッチで磁気信号が記録されたエンコーダマグネットと、このエンコーダマグネットの着磁面に対向配置されて前記エンコーダマグネットの前記所定方向への移動に伴う磁気の変化に応じて電気信号を出力する磁気感知式の位置検出センサとを有する位置検出装置であって、
前記エンコーダマグネットと対をなす複数の位置検出センサを有することを特徴とする位置検出装置。 - 前記エンコーダマグネットの全長が、前記複数の位置検出センサどうしの間隔よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記複数の位置検出センサは、前記エンコーダマグネットの移動量に対し、それぞれ略正弦波となる電圧変化をする出力を発生し、その各正弦波の位相ずれ量を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出装置。
- 前記記憶手段により記憶された位置検出センサの正弦波出力の位相ずれ量から、隣り合う位置検出センサの出力位相のずれ量を演算回路により補正し、前記複数の位置検出センサの出力から、前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なうことを特徴とする請求項3に記載の位置検出装置。
- 前記位相ずれ量を補正する補正量を記憶する手段を有することを特徴とする請求項4に記載の位置検出装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の位置検出装置を備え、
前記複数の位置検出センサの正弦波出力の位相ずれを、位置検出センサの光軸方向位置を調整することにより補正し、前記複数の位置検出センサの出力から、前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なうことを特徴とする光学機器。 - 請求項1から5のいずれかに記載の位置検出装置を備え、
前記各位置検出センサは、同一の位相差を持った2相以上の出力を有することを特徴とし、それぞれの相について前記可動部材の移動範囲を連続した正弦波として位置制御を行なうことを特徴とする光学機器。
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