JP2021135386A - レンズ装置および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学部材に対する駆動制御の安定性の点で有利なレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置は、可動の光学部材と、前記光学部材を駆動する駆動部と、前記駆動部に対する指令を生成して前記駆動部を制御する制御部と、前記光学部材の駆動負荷としての第1駆動負荷に対して付加する第2駆動負荷を生成する生成部と、前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させるか否かの切換えを行う切換部と、を有し、前記制御部は、前記光学部材の状態に基づいて、前記切換えの制御を行い、該制御により前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させる場合、該制御に基づいて前記指令の変更を行う、ことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明はレンズ装置および撮像装置に関する。
レンズ装置は、ズームレンズ群やフォーカスレンズ群等の可動光学部材を有している。また、当該光学部材は、接続されるカメラからの指令や操作部材の操作により、駆動できる。また、レンズ装置は、高画質化、高倍率化が求められ、そのために、レンズ群の重量増加や枚数増加、カム機構による複数のレンズ群の複雑な軌跡での協調駆動が必要となっている。
このようなレンズ装置は、仰俯角(姿勢;水平面に対して光軸の成す角度)や温度の変動により、レンズ群の駆動に要する負荷(駆動負荷)が変化する。駆動負荷が変化するレンズ群を電動(駆動部)で駆動する場合は、速度や位置の偏差が過大となりうる。
特許文献1は、駆動負荷が負となる場合に、図7のように、DCモータにより駆動負荷を付加するレンズ装置を開示している。しかし、DCモータにより駆動負荷を付加する制御は、フィードバック制御であるため、図8のように、駆動負荷の付加には遅れが生じる。その結果、レンズ群の駆動速度は、一定とならず、ムラが発生する。また、駆動負荷の相違により、レンズ群の動き出し特性や立ち上がり特性も変化するため、ユーザに違和感を与えうる。そのため、特許文献1は、駆動負荷が小さいと判断した場合に、付加する駆動負荷を増加させている。
しかしながら、DCモータは、駆動負荷を調整するためのPWM制御や、高周波スイッチングに対応していないものがある。そのような、駆動負荷を付加するか否かの切換えの制御しか行えないDCモータを用いると、付加する駆動負荷を調整できないため、ユーザに違和感を与えうる。
本発明は、例えば、光学部材に対する駆動制御の安定性の点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、可動の光学部材と、前記光学部材を駆動する駆動部と、前記駆動部に対する指令を生成して前記駆動部を制御する制御部と、前記光学部材の駆動負荷としての第1駆動負荷に対して付加する第2駆動負荷を生成する生成部と、前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させるか否かの切換えを行う切換部と、を有し、前記制御部は、前記光学部材の状態に基づいて、前記切換えの制御を行い、該制御により前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させる場合、該制御に基づいて前記指令の変更を行う、ことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、光学部材に対する駆動制御の安定性の点で有利なレンズ装置を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる構成ブロック図である。
以下、図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施例による、レンズ装置について説明する。図1は、本発明の実施例におけるレンズ装置のブロック図である。図1において、1はレンズ装置である。
はじめにレンズ装置1について説明する。
レンズ装置1には、ズームレンズ100と、位置検出部101と、記憶部102と、負荷切換部103と、負荷モータ104と、指令値生成部105と、指令値補正部106と、駆動モータ107が構成されている。
レンズ装置1には、ズームレンズ100と、位置検出部101と、記憶部102と、負荷切換部103と、負荷モータ104と、指令値生成部105と、指令値補正部106と、駆動モータ107が構成されている。
ズームレンズ100は、レンズ装置1の焦点距離を変更するための光軸方向に移動可能な可動光学部材である。位置検出部101は、ズームレンズ100の光軸上における現在位置を検出するものであり、例えばエンコーダで構成される。
記憶部102には、ズームレンズ100の位置とズームレンズ100を駆動するために必要な駆動負荷(第1駆動負荷)の関係を示したデータ(負荷テーブル)及び、ズームレンズ100の位置と駆動指令値を補正するためのオフセット量の関係を示したデータ(オフセットテーブル(補正テーブル))が記憶されている。
負荷切換部103は、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得し、取得した現在位置に対する駆動負荷を記憶部102から取得する。また、取得した駆動負荷に基づき、負荷モータ104による負荷(第2駆動負荷)を可動光学部材であるズームレンズ100の駆動に対して付与するか開放するかの負荷信号を決定する。
負荷モータ(生成部)104は、負荷切換部103からの負荷信号に基づきズームレンズ100へ駆動負荷を付与するアクチュエータであり、例えばDCモータである。負荷モータ104は出力が変更できないモータ、すなわち、ズームレンズ100の駆動に対して付与できる負荷は変更できず、PWM制御もできず、ON/OFFの切換えのみができるモータとする。
指令値生成部105は、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得し、現在位置に基づき駆動指令値を生成し、指令値補正部106に送信する。
指令値補正部(制御部)106は、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得し、取得した現在位置に対するオフセット量を記憶部102から取得する。また、オフセット量及び、負荷切換部103から入力された負荷信号に基づいて指令値生成部105から入力された駆動指令値を補正し、駆動モータ107を駆動するための補正指令値を生成する。
補正指令値算出処理の詳細については後に説明する。
駆動モータ(駆動部)107は、ズームレンズ100を指令値補正部106からの補正指令値に応じ光軸方向に移動させるためのアクチュエータであり、例えばDCモータである。
駆動モータ(駆動部)107は、ズームレンズ100を指令値補正部106からの補正指令値に応じ光軸方向に移動させるためのアクチュエータであり、例えばDCモータである。
以上のような構成とすることで、駆動負荷が小さく不安定となるレンズ装置1の状態を検出することが可能となり、不安定とならないよう負荷を付与することが可能となる。
また、負荷に応じた補正指令値を算出することが可能となる。
また、負荷に応じた補正指令値を算出することが可能となる。
以下、図2のフローチャートを参照して、第1の実施例における、駆動モータ107に出力する指令値を調整するための、補正指令値の算出処理について説明する。この処理は、レンズ装置1に格納されたコンピュータプログラムに従って行われる。
ステップS201では、位置検出部101によってズームレンズ100の位置が検出される。
ステップS202では、記憶部102より、位置検出部101によって検出されたズームレンズ100の現在位置に対応する駆動負荷を取得する。
ステップS202では、記憶部102より、位置検出部101によって検出されたズームレンズ100の現在位置に対応する駆動負荷を取得する。
ステップS203では、負荷切換部103にて、記憶部102から取得した、現在位置の駆動負荷が、閾値以下か否かを判定する。閾値以下の場合、ステップS204に進み、閾値以上の場合、ステップS206に進む。
ステップS204では、負荷切換部103にて、負荷モータ104を制御するための負荷情報(負荷信号)を「ON」に設定し、ステップS205に進む。
ステップS205では、指令値補正部106と位置検出部101から取得したズームレンズ100の現在位置に基づき記憶部102からオフセット量を取得し、取得したオフセット量を駆動制御に適用するオフセット値に設定してステップS208に進む。
ステップS205では、指令値補正部106と位置検出部101から取得したズームレンズ100の現在位置に基づき記憶部102からオフセット量を取得し、取得したオフセット量を駆動制御に適用するオフセット値に設定してステップS208に進む。
ステップS206では、負荷切換部103にて、負荷モータ104を制御するための負荷情報(負荷信号)を「OFF」に設定し、ステップS207に進む。
ステップS207では、指令値補正部106は、0を駆動制御に適用するオフセット値に設定してステップS208に進む。
ステップS207では、指令値補正部106は、0を駆動制御に適用するオフセット値に設定してステップS208に進む。
ステップS208では、指令値補正部106は、指令値生成部105から入力された駆動指令値にオフセット量を加算し、加算した結果を補正指令値とし終了する。
このように処理を行い、負荷モータ104とズームレンズ100の位置により、補正指令値のオフセット量を変えることで、負荷モータ104による駆動負荷の変動と同時に駆動モータ107への出力も変わるため、速度ムラのない駆動が可能となる。
例えば、図3のようにズームを広角端から望遠端に駆動中、ズームレンズの駆動負荷が閾値以下の位置xになった場合、不安定な位置と判断されるため、負荷モータ104が「ON」となり、レンズ装置1の駆動負荷が大きくなる。同時に、記憶部102から取得したオフセット量分モータへの出力が上がる。
この構成により、フィードバック制御のみの場合では、駆動負荷が大きくなってからモータの出力が上がるまで遅れが発生していたが、負荷モータ104「ON」と同時に駆動モータへの出力が上がるため遅れは発生しないので、ズームレンズの速度は変わらず駆動可能となる。
上記に示す記憶部102に格納されているオフセット量とは、負荷モータ104を「ON」にした際の駆動負荷の変動を打ち消すための、駆動負荷の変動量相当の駆動モータ107への出力値である。事前に測定した値であり、ズームレンズ100を複数の任意のズーム位置に駆動させ、負荷モータ104を「ON」する前後の駆動速度を測定し、「ON」した後の速度が「ON」する前の速度と同等となるように調整したものである。測定を行っていないズーム位置に対しては、線形補間を行うことで、ズーム全域をカバーすることが可能となる。
以上より、レンズ装置1の駆動負荷に応じて補正指令値を調整することができるので、負荷量が調整できないDCモータにおいても、速度ムラやレンズ群の動き出し特性や立ち上がり特性の変化を抑制することが可能となる。よって、ユーザに違和感を与えるという問題を解消することができる。
ゆえに、問題が解消されたことによりレンズ装置の駆動制御の安定性を向上させる事が可能となる。
ゆえに、問題が解消されたことによりレンズ装置の駆動制御の安定性を向上させる事が可能となる。
本実施例によれば、レンズ装置の駆動制御の安定性向上のために、レンズ装置の駆動負荷が変化することを検知し、駆動負荷に合わせて補正指令値を動的に変更することを可能にしたレンズ操作装置を提供することができる。
上記実施の形態では、操作部材の位置を判断する位置検出部101は、エンコーダを用いて説明したが、必ずしもエンコーダである必要はない。位置を求めることが可能なデバイスであれば同様の効果を得ることが可能である。
また、上記実施の形態では、負荷モータをOFFからONした場合について記述したが、ONからOFFにした場合も、負荷モータをONからOFFしたタイミングと同時に、駆動モータ107の駆動指令値にオフセット量を減算することで同様の効果を得ることが可能である。
また、上記実施の形態では、制御対象をズームレンズとして説明したが、これに限定されることはない。仰俯角や温度の変動によって、駆動負荷が変化する電動駆動の可動光学部材の駆動制御に対して適用できる。例えば、仰俯角の変化によって自重による変位が発生する光学部材に対して適用することにより、同様の本発明の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態では、オフセット量を用い駆動指令値を補正すると説明したが、必ずしもオフセット量でなくてもよい。駆動指令値を補正可能な制御係数を変更することで、同様の効果を得ることが可能である。
また、負荷モータをONするか否かの閾値をユーザが設定できるようにしてもよい。
また、負荷モータをONするか否かの閾値をユーザが設定できるようにしてもよい。
記憶部102には、ズームレンズ100の位置とズームレンズ100を駆動するために必要な負荷の関係を示したデータ(駆動負荷テーブル)が記憶されており、所定の閾値との関係を比較しながら、負荷モータ104のON/OFFの切換えを判断するものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、ズームレンズ100を駆動するために必要な負荷と所定の閾値との関係に基づく負荷モータ104のON/OFFとズームレンズ100の位置との関係を記憶部102に予め記憶しておき、それに基づいて負荷モータ104のON/OFFを切換えるようにしてもよい。
以下、図4を参照して、本発明の第2の実施例による、レンズ装置について説明する。実施例1と同一の機能構成は、同一の符号を付け、説明は省く。
図4は、本実施例におけるレンズ装置のブロック図である。実施例1で用いた図1に、仰俯角検出部108が追加されている点が異なる。
仰俯角検出部108は、レンズ装置の仰俯角(姿勢;水平面に対して光軸の成す角度)を検出するものであり、例えば加速度センサである。
仰俯角検出部108は、レンズ装置の仰俯角(姿勢;水平面に対して光軸の成す角度)を検出するものであり、例えば加速度センサである。
記憶部102は、ズームレンズ100の位置と仰俯角と駆動負荷の関係を示した3次元のデータ(駆動負荷テーブル)及び、位置と仰俯角と駆動指令値を補正するためのオフセット量の関係を示した3次元のデータ(オフセットテーブル)が記憶されている。
負荷切換部103は、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得する。また、仰俯角検出部108からズームレンズ100の仰俯角を取得する。取得した現在位置及び仰俯角に対する駆動負荷を記憶部102から取得する。また、取得した駆動負荷に応じ、負荷モータ104による負荷を付与するか否かの負荷信号を決定する。
指令値補正部106は、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得する。また、仰俯角検出部108からズームレンズ100の仰俯角を取得する。取得した現在位置及び仰俯角に対するオフセット量を記憶部102から取得する。
また、オフセット量及び、負荷切換部103から入力された負荷信号に基づいて指令値生成部105から入力された駆動指令値を補正し、駆動モータ107を駆動するための補正指令値を生成する。
現在位置及び仰俯角に対するオフセット量の算出処理の詳細については後に説明する。
現在位置及び仰俯角に対するオフセット量の算出処理の詳細については後に説明する。
以上のような構成とすることで、駆動負荷が小さく不安定となるレンズ装置1の状態を検出することが可能となり、不安定とならないよう負荷を付与することが可能となる。
また、負荷に応じた補正指令値を算出することが可能となる。
また、負荷に応じた補正指令値を算出することが可能となる。
以下、図5のフローチャートを参照して、第2の実施例における、指令値補正部106のオフセット量算出処理について説明する。この処理は、レンズ装置1に格納されたコンピュータプログラムに従って行われる。
ステップS501では、位置検出部101からズームレンズ100の現在位置を取得し、ステップS502に進む。
ステップS502では、仰俯角検出部108からレンズ装置1の仰俯角を取得し、ステップS503に進む。
ステップS502では、仰俯角検出部108からレンズ装置1の仰俯角を取得し、ステップS503に進む。
ステップS503では、取得した現在位置が記憶部102のオフセットテーブル内に数値が存在するか判定する。存在する場合ステップS504に進み、存在しない場合ステップS505に進む。
ステップS504では、取得した仰俯角が記憶部102のオフセットテーブル内に数値が存在するか判定する。存在する場合ステップS506に進み、存在しない場合ステップS507に進む。
ステップS505では、取得した仰俯角が記憶部102のオフセットテーブル内に数値が存在するか判定する。存在する場合ステップS508に進み、存在しない場合ステップS509に進む。
ステップS506では、記憶部102のオフセットテーブル内から現在位置と仰俯角をもとにオフセット量を決定し終了する。
ステップS507では、現在位置をもとに、仰俯角の線形補間を行い、オフセット量を算出し終了する。
ステップS507では、現在位置をもとに、仰俯角の線形補間を行い、オフセット量を算出し終了する。
ステップS508では、仰俯角をもとに、現在位置の線形補間を行い、オフセット量を算出し終了する。
ステップS509では、現在位置及び仰俯角の線形補間を行い、オフセット量を算出し終了する。
ステップS509では、現在位置及び仰俯角の線形補間を行い、オフセット量を算出し終了する。
このように処理を行い、ズームレンズ100の現在位置及び仰俯角により、補正指令値のオフセット量を変えることで、負荷モータ104による駆動負荷の変動と同時に駆動モータ107への出力も変わるため、速度ムラのない駆動が可能となる。
例えば、ズームレンズの駆動全域を100、ズーム現在位置=95、仰俯角=85°とし、記憶部102に図6のようなオフセットテーブルが記憶されている場合、図5のフローチャートでは、ステップS509に進み、現在位置と仰俯角の線形補間より、オフセット量は45と算出できる。
以上より、レンズ装置1の駆動負荷に応じて補正指令値を調整することができるので、負荷量が調整できないDCモータにおいても、速度ムラやレンズ群の動き出し特性や立ち上がり特性の変化を抑制することが可能となる。よって、ユーザに違和感を与えるという問題を解消することができる。
ゆえに、問題が解消されたことによりレンズ装置の駆動制御の安定性を向上させる事が可能となる。
ゆえに、問題が解消されたことによりレンズ装置の駆動制御の安定性を向上させる事が可能となる。
本実施例によれば、レンズ装置の駆動制御の安定性向上のために、レンズ装置の駆動負荷が変化することを検知し、駆動負荷に合わせて補正指令値を動的に変更することを可能にしたレンズ操作装置を提供することができる。
上記実施の形態では、操作部材の位置を判断する仰俯角検出部108に加速度センサを用いて説明したが、必ずしも加速度センサである必要はない。仰俯角を求めることが可能なデバイスであれば同様の効果を得ることが可能である。
また、駆動負荷テーブル及びオフセットテーブルは、ズームレンズ100の位置と仰俯角に対する関係のテーブルと記述したが、必ずしもズームレンズ100の仰俯角でなくてもいい。位置と駆動方向、駆動速度、温度、仰俯角の少なくとも1つの情報をもつテーブルとしてもよい。
すなわち、駆動負荷テーブル及びオフセットテーブルはそれぞれ、ズームレンズ100の位置と前記補正量との関係を示したテーブルであるが、ズームレンズ100の駆動方向、ズームレンズ100の駆動速度、レンズ装置の仰俯角、温度のうち少なくとも1つをパラメータとし、それによって互いに異なる複数組の情報(テーブル)としてもよい。これにより、本発明をより汎用的に適用して本発明の効果を享受することができる。
例示した実施例では、可動光学部材としてズームレンズ群への適用を例示して説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、フォーカスレンズ群、可動絞り等にも適用することができる。
本発明の駆動装置を有するレンズ装置により、本発明の効果を奏するレンズ装置を実現することができる。また、本発明の駆動装置を有するレンズ装置と、該レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子とを有する撮像装置によって、本発明の効果を奏する撮像装置を実現することができる。
1・・・・・・レンズ装置
100・・・・ズームレンズ(光学部材)
103・・・・負荷切換部
104・・・・負荷モータ(生成部)
106・・・・指令値補正部(制御部)
107・・・・駆動モータ
100・・・・ズームレンズ(光学部材)
103・・・・負荷切換部
104・・・・負荷モータ(生成部)
106・・・・指令値補正部(制御部)
107・・・・駆動モータ
Claims (12)
- 可動の光学部材と、
前記光学部材を駆動する駆動部と、
前記駆動部に対する指令を生成して前記駆動部を制御する制御部と、
前記光学部材の駆動負荷としての第1駆動負荷に対して付加する第2駆動負荷を生成する生成部と、
前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させるか否かの切換えを行う切換部と、を有し、
前記制御部は、前記光学部材の状態に基づいて、前記切換えの制御を行い、該制御により前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させる場合、該制御に基づいて前記指令の変更を行う、
ことを特徴とするレンズ装置。 - 前記制御部は、前記状態に対応する前記第1駆動負荷に関する情報に基づいて、前記切換えの制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。
- 前記情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項2に記載のレンズ装置。
- 前記制御部は、前記第1駆動負荷が閾値以下の場合は、前記生成部に前記第2駆動負荷を生成させるように、前記切換えの制御を行うことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のレンズ装置。
- 前記制御部は、前記状態に対応する前記変更の量に関する情報に基づいて、前記変更を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 前記状態は、温度、前記レンズ装置の姿勢、前記光学部材の駆動方向、前記光学部材の駆動速度、前記光学部材の位置のうち少なくとも1つに関することを特徴とする請求項5に記載のレンズ装置。
- 前記情報は、前記光学部材の位置に対応する前記第1駆動負荷に関する情報を含むことを特徴とする請求項2ないし請求項4のうちいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 前記情報は、温度、前記レンズ装置の姿勢、前記光学部材の駆動方向、前記光学部材の駆動速度のうち少なくとも1つによって互いに異なる複数組の情報を含むことを特徴とする請求項7に記載のレンズ装置。
- 前記姿勢を検出する検出部を有することを特徴とする請求項6または請求項8に記載のレンズ装置。
- 前記温度を検出する検出部を有することを特徴とする請求項6、請求項8、請求項9のうちいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 前記光学部材は、フォーカスレンズ群、ズームレンズ群、絞りのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項10のうちいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 請求項1ないし請求項11のうちいずれか1項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
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JP2020031404A JP2021135386A (ja) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | レンズ装置および撮像装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114390203A (zh) * | 2022-01-16 | 2022-04-22 | 昆山丘钛光电科技有限公司 | 防抖模组 |
-
2020
- 2020-02-27 JP JP2020031404A patent/JP2021135386A/ja active Pending
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