JP3610093B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像装置に関し、特にワイドアタッチメントレンズを搭載した撮像装置における自動合焦制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、ワイドアタッチメントレンズユニットを搭載したインナーフォーカスタイプのレンズシステムの概略構成図である。図4において、101は固定されている第1固定レンズ群、102は変倍を行う変倍レンズ群、103は絞り、104は固定されている第2固定レンズ群、105は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能を兼ね備えたレンズ群(以下、フォーカスコンペレンズと称す)、106は撮像素子(CCD)である。
【0003】
また、122は上記インナーフォーカスタイプのレンズシステムと同一の光軸上に着脱可能なワイドアタッチメントレンズであり、このレンズが装着されているときにはレンズシステムの焦点距離が変更され、拡大率が変化する。周知の通り、図4のように構成されたレンズシステムでは、フォーカスコンペレンズ105が焦点調節機能とコンペ機能を兼ね備えているため、焦点距離が等しくても、撮像面(撮像素子)106に合焦するためのフォーカスコンペレンズ105の位置は、被写体距離によって異なってしまう。
【0004】
ワイドアタッチメントレンズ122の非装着時に、各焦点距離において被写体距離を変化させた場合、撮像素子106上に合焦させるためのフォーカスコンペレンズ105の位置を連続してプロットすると、図5に示したようになる。従って、変倍動作中は、被写体距離に応じて図5に示した軌跡を選択し、選択した軌跡に従ってフォーカスコンペレンズ105を移動させることにより、ボケのないズーミングが可能となる。
【0005】
一方、ワイドアタッチメントレンズ122の装着時には、図5に示した軌跡は、図6のように変化する。すなわち、ワイドアタッチメントレンズ122の装着時には、非装着時に比べて、各被写体距離に対応する軌跡が、全て、至近側にシフトし、軌跡の形も変化する。
【0006】
従って、ワイドアタッチメントレンズ122を装着した状態で変倍動作時にボケの無いズーミングを行うためには、ワイドアタッチメントレンズ122の非装着時とは別のズーミング制御を行う必要がある。図6に示したように、焦点距離602よりテレ側では、被写体距離に応じて、軌跡が合焦可能領域外に発散していくため、ピント合わせが不可能となる。このようなことから、ワイドアタッチメントレンズ122の装着時には、変倍レンズ群102をワイド端位置に固定し、ズーム動作を禁止するのが一般的となっている。
【0007】
また、従来の自動合焦(AF)制御方式としては、一般に、CCD等の撮像素子106から得られる映像信号の高周波成分を抽出し、その高周波成分をAF評価値とし、そのAF評価値信号が最大となるようにフォーカスコンペレンズ105を駆動して焦点調節を行う、いわゆる山登り方式が採用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の説明から明らかなように、或る距離の被写体に合焦していても、ワイドアタッチメントレンズ122を装着、或いは非装着(すなわち装着状態を変更)するのに伴い、同一距離の被写体に合焦させるためのフォーカスコンペレンズ105の位置が変化してしまい、ボケが発生する。
【0009】
しかし、従来は、そのボケ状態におけるAF評価値信号を取り込み、そのAF評価値信号に基づいて合焦制御を再起動するか否か、すなわちフォーカスコンペレンズ105を再度移動制御するか否かを判定して、ピントの補正を行っていたため、合焦に至るまでに長時間を要していた。
【0010】
また、ワイドアタッチメントレンズ122の装着により大ボケになってしまった場合など、AF動作時に合焦方向の判断を行っても、AF評価値信号の変化が十分に得られず、ボケ止まってしまったり、合焦方向を誤判断してしまってボケを増長してしまい、合焦するまでの時間が遅くなるという問題もあった。
【0011】
本発明は、このような背景の下になされたもので、その目的は、ワイドアタッチメントレンズ(焦点距離と拡大率を変更するためのレンズ)の装着状態が変更された際に発生するボケを迅速に解消することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、焦点調節を行うための第1のレンズ群(フォーカスコンペレンズ105に相当)と同一の光軸上に、焦点距離を変更する第2のレンズ群(ワイドアタッチメントレンズ122に相当)を装着可能なレンズシステムと、該レンズシステムを介して形成される光学的な被写体像を光電変換した映像信号から合焦度に応じた鮮鋭度信号を抽出し、該鮮鋭度信号に基づいて前記第1のレンズ群を移動制御することにより合焦制御を行う合焦制御手段(AF評価値処理回路117、AFマイコン115、ドライバ120、モータ121に相当)と、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動する再起動手段(AFマイコン115に相当)を備えている。
【0013】
上記目的を達成するため、請求項2記載の発明では、請求項1における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態の変更を検出する検出手段を有し、該検出手段により前記第2のレンズ群の装着状態の変更が検出された際に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動するように構成されている。
【0014】
上記目的を達成するため、請求項3記載の発明では、請求項1における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、その変更状態に応じた所定方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動するように構成されている。
【0015】
上記目的を達成するため、請求項4記載の発明では、請求項3における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群が装着状態から非装着状態に変更された場合は無限方向に、非装着状態から装着状態に変更された場合は至近方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動するように構成されている。
【0016】
【作用】
請求項1記載の発明では、前記合焦制御手段は、前記レンズシステムを介して形成される光学的な被写体像を光電変換した映像信号から合焦度に応じた鮮鋭度信号を抽出し、該鮮鋭度信号に基づいて前記第1のレンズ群を移動制御することにより合焦制御を行い、前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することにより、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際に発生するボケを迅速に解消する。
【0017】
請求項2記載の発明では、請求項1における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態の変更を検出する検出手段を有し、該検出手段により前記第2のレンズ群の装着状態の変更が検出された際に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することにより、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際に発生するボケを迅速に解消する。
【0018】
請求項3記載の発明では、請求項1における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、その変更状態に応じた所定方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することにより、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際に発生するボケを迅速、かつ確実に解消する。
【0019】
請求項4記載の発明では、請求項3における前記再起動手段は、前記第2のレンズ群が装着状態から非装着状態に変更された場合は無限方向に、非装着状態から装着状態に変更された場合は至近方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することにより、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際に発生するボケを迅速、かつ確実に解消する。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0021】
図1は、本発明の実施例による撮像装置を適用したビデオ一体型カメラの概略構成図である。
【0022】
図1において、101〜105は、前述の図4で説明したインナーフォーカスタイプのレンズシステムの構成要素であり、101は固定されている第1固定レンズ群、102は変倍を行う変倍レンズ群、103は絞り、104は固定されている第2固定レンズ群、105は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能を兼ね備えたレンズ群(以下、フォーカスコンペレンズと称す)である。
【0023】
このレンズシステムを透過した映像光は、撮影素子106上で結像され、光電気変換により映像信号に変換される。107は増幅器またはインピーダンス変換器、108はカメラ信号処理回路であり、ここで処理された映像信号は、増幅器109で規定レベルまで増幅され、LCD表示回路110で処理された後、電子ビューファインダとしてのLCD111で撮影画像を表示する。
【0024】
一方、増幅器107で増幅された映像信号は、絞り制御回路112とAF評価値処理回路117にも出力される。絞り制御回路112では、映像信号入力レベルに応じてIGドライバ113、IGメータ114を駆動して絞り103を制御し、光量調節を行っている。
【0025】
AF評価値処理回路117では、測距枠に対応する枠生成回路116からのゲート信号に応じて、測距枠内の映像信号の高周波成分のみを抽出し、合焦度に応じた鮮鋭度を示すAF評価値信号としてAFマイコン115に供給している。AFマイコン115は、AF評価値信号で示される合焦度に応じてレンズの駆動制御、測距エリアを変更するための測距枠制御等を行っている。
【0026】
また、118、120は、それぞれAFマイコン115から出力される変倍レンズ群102、フォーカイコンペレンズ105の駆動命令に従って、駆動エネルギーをレンズ駆動用モータに出力するためのドライバであり、119、121は、それぞれ変倍レンズ群102、フォーカイコンペレンズ105を光軸方向に駆動するためのモータである。
【0027】
レンズ駆動用モータとしてステッピングモータを採用した場合、レンズの駆動は、次のように行われる。すなわち、AFマイコン115は、レンズ移動速度に応じたモータの回転周波数信号、およびレンズ駆動方向に応じたモータの回転方向信号を、モータドライバ118、120に出力する。モータドライバ118、120は、回転方向信号に応じて、4相のモータ励磁相の位相を順回転、あるいは逆回転の位相に設定し、かつ回転周波数信号に応じて4つのモータ励磁相の印加電圧(または電流)を変化させながら出力することにより、モータの回転方向と回転周波数とを制御している。その結果、ステッピングモータ119、121が回転してレンズが駆動される。
【0028】
122はワイドアタッチメントレンズであり、レンズスライド機構123により、図1にて破線で示したように、レンズシステムの光軸に対して着脱可能になっている。そして、ワイドアタッチメントレンズ122が装着状態、非装着状態のどの状態にあるのかは、レンズ装着検出スイッチ124により検出され、その検出信号はAFマイコン115に供給される。
【0029】
[第1実施例]
次に、図2のフローチャートに従って、第1実施例における合焦動作のアルゴリズムについて説明する。
【0030】
AFマイコン123は、まず、ウォブリング動作によりフォーカスコンペレンズ105を微小振動させながらAF評価値処理回路117からAF評価値信号を取り込み(ステップS1)、現在合焦しているのか、ボケているのか(ボケているときには前ピンなりか後ピンなのか)を判定する(ステップS2)。その結果、合焦しておらずボケているときは、ウォブリング動作による判定結果の方向への山登り動作を実行する(ステップS3)。そして、合焦点すなわちAF評価値信号の頂点を越えたかどうかの判定を行い(ステップS4)、越えていなければ、ステップS3へ戻って山登り動作を続ける。
【0031】
一方、AF評価値信号の頂点を越えていたならば、その頂点にフォーカスコンペレンズ105を戻す動作を行い(ステップS5)、AF評価値信号の頂点に達したかどうかの判定を行う(ステップS6)。その結果、頂点に達していなければ、ステップS5に戻って頂点に戻す動作を続行する。一方、頂点に達したときは、AF評価値信号の頂点に戻す動作をしている間にパンニング等により被写体が変化する場合もあるので、本当に頂点、すなわち合焦点であるかどうかを判定するために、合焦制御を再起動すべく、ステップS1へ戻ってウォブリング動作を行う。
【0032】
ステップS2にて、ウォブリング動作の結果、合焦していると判定されたときは、フォーカスコンペレンズ105を停止して、ステップS7以降の再起動監ルーチンへ移行する。すなわち、まず、ステップS7にて、合焦時のAF評価値信号レベルを記憶する。そして、レンズ装着検出スイッチ124からの検出信号に基づいて、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化したか否かを判定する(ステップS8)。ここで、装着状態の変化とは、ワイドアタッチメントレンズ122が非装着状態から装着状態となったか、或いは装着状態から非装着状態になったかどうかを意味する。
【0033】
ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化したときは、従来例の欄で述べたように、所定の距離にある被写体に合焦するフォーカスコンペレンズ105の位置が、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態の変化に応じて変化するので、フォーカスコンペレンズ105を再起動させて新たな合焦点を見出だす必要がある。そこで、ステップS8にて、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化したと判定されたときは、ステップS1へ戻ってウォブリング動作を行い、再度合焦制御を行う。
【0034】
一方、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化していなければ、ステップS9移行の通常の再起動監視処理を行う。すなわち、現在のAF評価値信号レベルがステップS7にて記憶した合焦時のAF評価値信号レベルと比較して変動したか否かを調べることにより(ステップS9)、再起動すベきか否かを判定する(ステップS10)。例えば、現在のAF評価値信号レベルが、記憶した合焦時のAF評価値信号レベルに対して所定%以上変動したときは、パンニング等による被写体変化があったものとして、「再起動する」と判定し、所定%未満の変動であれば被写体の変化は無いものとして「再起動しない」と判定する。
【0035】
ステップS10にて、「再起動しない」と判定されたときは、フォーカスコンペレンズ105をそのまま停止させ(ステップS11)、ステップS8に戻り、再び再起動監視を行う。一方、「再起動する」と判定されたときは、ステップS1に戻り、再度ウォブリング動作を行って合焦制御を行う。このような動作を繰り返すことにより、絶えず合焦を維持できるようにフォーカスコンペレンズ105は移動制御される。
【0036】
このように、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化した際に、AF評価値信号に基づく再起動監視によらず、強制的に合焦制御を再起動することにより、AF処理において合焦制御の再起動を行うべきか否かを判定する時間を節約し、応答性を向上することができる。すなわち、AF評価値信号に基づいて合焦制御の再起動を判定する場合は、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化した後、その変化した状態での高周波数成分を取り込んで判定するので、再起動が実行されるまでに所定時間を要するが、上記のようにワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化した際に強制的に再起動を実行すれば、装着状態が変化した瞬間に、換言すれば、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化した後の映像信号に基づくAF評価値信号を生成している間に再起動が実行されることとなり、装着状態が変化した際に発生するボケを迅速に解消することができる。
【0037】
[第2実施例]
次に、図3のフローチャートに従って、第2実施例における合焦動作のアルゴリズムについて説明する。第1実施例は、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化した際に、強制的に再起動することにより、装着状態の変化に伴うボケを迅速に解消する例であったが、第2実施例は、装着状態の変化に応じて、合焦方向に強制的に山登りさせることにより、装着状態が変化した際に発生するボケをより迅速、かつ確実に解消できるようにした例である。
【0038】
AFマイコン123は、まず、レンズ装着検出スイッチ124からの検出信号に基づいて、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化したか否かを判定する(ステップS21)。その結果、装着状態が変化したときは、その変化が非装着(OFF)から装着(ON)への変化であるか否かを判定する(ステップS22)。
【0039】
その結果、非装着(OFF)から装着(ON)への変化であれば、フォーカスコンペレンズ105の移動方向を至近方向に設定して(ステップS23)、後述のステップS28に進む。一方、装着(ON)から非装着(OFF)への変化であれば、フォーカスコンペレンズ105の移動方向を無限方向に設定して(ステップS24)、ステップS28に進む。なお、このようなワイドアタッチメントレンズ122の装着状態の変化に応じたフォーカスコンペレンズ105の移動方向の設定は、前述した図6に示したように、ワイドアタッチメントレンズ122が装着されると、同一被写体距離に合焦するフォーカスコンペレンズ105の位置が至近方向へシフトすることを考慮してなされるものである。
【0040】
ステップS21にて、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化していないと判定されたときは、ウォブリング動作によりフォーカスコンペレンズ105を微小振動させながらAF評価値処理回路117からAF評価値信号を取り込み(ステップS25)、現在合焦しているのか、ボケているのか(ボケているときには前ピンなりか後ピンなのか)を判定する(ステップS26)。その結果、合焦しておらずボケているときは、ウォブリング動作による判定結果の方向をフォーカスコンペレンズ105の移動方向(山登り動作方向)として設定し(ステップS27)、ステップS28に進む。
【0041】
ステップS28では、ステップS23,24,または28にて設定された方向への山登り動作を実行する。そして、合焦点すなわちAF評価値信号の頂点を越えたかどうかの判定を行い(ステップS29)、越えていなければ、ステップS28へ戻って山登り動作を続ける。
【0042】
一方、AF評価値信号の頂点を越えていたならば、その頂点にフォーカスコンペレンズ105を戻す動作を行い(ステップS30)、AF評価値信号の頂点に達したかどうかの判定を行う(ステップS31)。その結果、頂点に達していなければ、ステップS5に戻って頂点に戻す動作を続行する。一方、頂点に達したときは、AF評価値信号の頂点に戻す動作をしている間にパンニング等により被写体が変化する場合もあるので、本当に頂点、すなわち合焦点であるかどうかを判定するために、合焦制御を再起動すべく、ステップS21へ戻って、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態の監視、ウォブリング動作等を行う。
【0043】
ステップS26にて、ウォブリング動作の結果、合焦していると判定されたときは、フォーカスコンペレンズ105を停止して、ステップS32以降の再起動監ルーチンへ移行する。すなわち、まず、ステップS32にて、合焦時のAF評価値レベルを記憶する。そして、レンズ装着検出スイッチ124からの検出信号に基づいて、ワイドアタッチメントレンズ122の装着状態が変化したか否かを判定する(ステップS33)。
【0044】
その結果、装着状態が変化したときは、その装着変化に応じた方向にフォーカスコンペレンズ105を山登りさせるべく、ステップS22に進む。一方、装着状態が変化していなければ、ステップS34移行の通常の再起動監視処理を行う。すなわち、現在のAF評価値信号レベルがステップS32にて記憶した合焦時のAF評価値信号レベルと比較して変動したか否かを調べることにより(ステップS34)、再起動すベきか否かを判定する(ステップS35)。例えば、現在のAF評価値信号レベルが、記憶した合焦時のAF評価値信号レベルに対して所定%以上変動したときは、パンニング等による被写体変化があったものとして、「再起動する」と判定し、所定%未満の変動であれば被写体の変化は無いものとして「再起動しない」と判定する。
【0045】
ステップS35にて、「再起動しない」と判定されたときは、フォーカスコンペレンズ105をそのまま停止させ(ステップS36)、ステップS33に戻り、再び再起動監視を行う。一方、「再起動する」と判定されたときは、ステップS21に戻ることにより、再起動を実行する。このような動作を繰り返すことにより、絶えず合焦を維持できるようにフォーカスコンペレンズ105は移動制御される。
【0046】
このように第2実施例では、装着状態の変化の仕方に応じて、合焦方向に強制的に山登りさせることにより、装着状態が変化した際に発生するボケをより迅速に行えるようになる。特に、装着状態の変化によって大ボケとなった場合に、ウォブリング動作を行ってもAF評価値がノイズレベルに埋もれてしまい、合焦方向が正しく認識できずに誤動作してボケ止まったり、合焦に至る時間が長くなるのを防止することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイドアタッチメントレンズ等の光軸上に装脱され焦点距離を変更するレンズの装着状態が変更された際に発生するボケを迅速に解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による撮像装置を適用したビデオ一体型カメラの概略構成図である。
【図2】本発明の第1実施例における合焦制御動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施例における合焦制御動作を示すフローチャートである。
【図4】ワイドアタッチメントレンズユニットを搭載したインナーフォーカスタイプのレンズシステムの概略構成図である。
【図5】インナーフォーカスタイプのレンズシステムにおける被写体距離別の変倍レンズ位置と合焦させるためのフォーカスコンペレンズ位置との関係を表す軌跡を示す図である。
【図6】ワイドアタッチメントレンズを装着した場合の図5に対応する軌跡を示す図である。
【符号の説明】
102…変倍レンズ
105…フォーカスコンペレンズ
106…撮像素子(CCD)
116…枠生成回路
115…AFマイコン
117…AF評価値処理回路
120…ドライバ(フォーカスコンペレンズ用)
121…モータ(フォーカスコンペレンズ用)
122…ワイドアタッチメントレンズ
123…レンズスライド機構(ワイドアタッチメントレンズ用)
124…レンズ装着検出スイッチ(ワイドアタッチメントレンズ用)
Claims (4)
- 焦点調節を行うための第1のレンズ群と同一の光軸上に、焦点距離を変更する第2のレンズ群を装着可能なレンズシステムと、
該レンズシステムを介して形成される光学的な被写体像を光電変換した映像信号から合焦度に応じた鮮鋭度信号を抽出し、該鮮鋭度信号に基づいて前記第1のレンズ群を移動制御することにより合焦制御を行う合焦制御手段と、
前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動する再起動手段を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態の変更を検出する検出手段を有し、該検出手段により前記第2のレンズ群の装着状態の変更が検出された際に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記再起動手段は、前記第2のレンズ群の装着状態が変更された際、その変更状態に応じた所定方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記再起動手段は、前記第2のレンズ群が装着状態から非装着状態に変更された場合は無限方向に、非装着状態から装着状態に変更された場合は至近方向に前記第1のレンズ群を移動させて前記合焦制御手段による合焦制御を再起動することを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
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