JP4793041B2 - 記録装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像を撮像素子に記録する記録装置に関する。
デジタルカメラ等の記録装置において、露光中に手ぶれが発生すると鮮明な画像が得られないため、この手ぶれの影響をなくすべく手ぶれ補正機構を備えた記録装置が商品化されている。そして、そのような手ぶれ補正により、撮影を快適に行うことのできるデジタルカメラに関する技術が公知である(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1によれば、駆動センサにより手ぶれが検出されると、その補正動作がCCD駆動部を用いて開始される。そして、その手ぶれ補正動作が行われている状態で、露光動作が行われる。これにより、露光により取得される本撮影画像における「ぶれ」を抑制することができる。この本撮影に係る静止画撮影では、事前にCCD(撮像素子)のセンタリングを行い、CCDを初期化状態にした後に手ぶれ補正を行っているため、手ぶれ補正を効果的に行えることとなる。また、露光動作が終了すると手ぶれ補正駆動を終了するようにしている。
特開2004−274242号公報(第15−16頁、図15)
しかしながら、特許文献1の手ぶれ補正機構では、「露光動作が終了するまで手ぶれ補正駆動を継続する」ことから、シャッタが開から閉になるまでアクチュエータに通電し続けることになる。このため、指定位置にCCD(撮像素子)を停止させるには、移動した後もアクチュエータに通電し続けるため、消費電力が多く、特にスローシャッタの場合の電力消費は顕著であり、内蔵バッテリの消耗が早くなるという問題があった。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、撮像素子を移動させて手振れ補正を行って且つ消費電力の低減を図り得る記録装置を提供することである。
先ず、第1の発明の記録装置は、撮像素子を有し、該撮像素子に画像を記録する記録装置であって、上記撮像素子を載置する載置台と、該載置台を移動自在に支持しその移動するときに、外力に抗する摩擦力を発生する摩擦部材を備えた支持手段と、上記載置台を印加エネルギーに応じて上記支持手段上で移動させる駆動手段と、装置本体又は装置本体の一部の振動を検知する検知手段と、該検知手段の検知に基づき上記駆動手段の動作量を決定する駆動制御手段と、上記載置台の移動量を検知する移動量検知手段と、を有し、上記駆動制御手段は、上記移動量検知手段により上記載置台が所定量移動したことが検知されたことに基づき、上記駆動手段への印加エネルギーを小さく設定し、前記支持手段は、前記駆動手段への印加エネルギーが小さく設定された状態では前記外力に抗する摩擦力によって前記載置台を停止した状態で支持するように構成される。
この記録装置において、上記外力は、例えばバネの付勢力である。
次に、第2の発明の記録装置は、撮像素子を有し、画像を撮像素子に記録する記録装置であって、上記撮像素子を載置する載置台と、該載置台を移動自在に支持し前記載置台が移動するときに、外力に抗する摩擦力を発生する摩擦部材を備えた支持手段と、上記載置台を上記支持手段上で移動させる駆動手段と、装置本体若しくは装置本体の一部の振動を検知する検知手段と、該検知手段の検知に基づき上記駆動手段の動作量を決定する駆動制御手段と、上記載置台の移動量を検知する移動量検知手段と、を有し、上記駆動制御手段は、上記移動量検知手段により上記載置台が所定の動作量を移動したことが検知された時に、上記駆動手段の駆動を停止し、撮影開始に先立って上記移動量検知手段による上記載置台の位置検知結果が所定範囲内にないときに上記駆動手段を駆動して上記載置台を所定位置に移動させ、前記支持手段は、前記駆動手段の駆動が停止された状態では前記外力に抗する摩擦力によって前記載置台を停止した状態で支持するように構成される。
この記録層において、上記外力は、例えば重力である。
本発明によれば、移動した撮像素子を駆動手段への弱通電で指定位置に停止させ、或いは移動した撮像素子を駆動手段に通電することなく摩擦力の作用で指定位置に停止させるので、消費電力の低減を図ることができる。
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、記録装置としての例えばデジタルカメラにおける手ぶれ補正機構1の概略構成を示している。この手ぶれ補正機構1は、CCD(撮像素子)4を搭載するステージ21と、このステージ21を、ガイド部21a,21bを介してY方向(図1の上下方向)に移動自在に支持する略平行なシャフト24a,24bを有している。このステージ21は、装置本体側に装着されたバネ(捩りコイルバネ)22の弾性力により、ガイド部21bを介してシャフト24bに向けて常時付勢力が付与されている。
また、ガイド部21bには、シャフト24bとの接触面側に摩擦部材としてのマット28が付設されている(図3参照)。マット28の作用については後述する。このステージ21は、アクチュエータ20によりY方向(図1の上下方向)に駆動制御されるようになっている。
なお、本実施形態では、ガイド部21bにマット28を付設した場合について説明したが、これに限ることなく、例えばシャフト24bの全長に亘って摩擦部材としてのマット28を付設しても良い。また、ガイド部21bとシャフト24bの双方に摩擦部材を付設しても良い。
そして、図示しないが、装置本体又は装置本体の一部の手ぶれによる振動を検出するための検知手段(例えば振動センサ)が設けられている。この検知手段の検知結果に基づき、CCD4がX方向又はY方向に移動したときに、手ぶれ補正がなされる。
なお、ステージ21は、アクチュエータ20'により、X方向(図1の左右方向)にも移動自在に支持(シャフト24a',24b')されているが、ここでは、理解を容易にするため、ステージ21がY方向(図1の上下方向)にのみ移動する場合について説明する。
図2は、手ぶれ補正機構1の部分正面図である。
同図において、シャフト24aに支持されたガイド部21a(図2の左側)には、バネ(圧縮)23によって軸方向の押圧力が付与されている。そして、ステージ21がY方向(図2の上下方向)に移動しようとするとき、1対のバネ(圧縮)23,23の付勢力によって、ガイド部21aにはステージ21を常時中心側(後述するホームポジション側)に復帰させる力が作用している。
図3は、アクチュエータ20の構成を示す図である。
同図において、ステージ21のY方向の一端側(図3の下方向)には、Z方向(図3の右方向)に突出する壁面21cが形成されていて、この壁面21cで囲まれた空間にコイル27が収容されている。一方、このコイル27を所定間隔を隔てて両側から挟むように、永久磁石(NS)25とヨーク26が対向配置されている。
この図3では、黒い矢印は磁場ベクトルを示し、白い矢印はコイル27に通電することによって発生するステージ21の推進力(太く白い矢印B)と持ち上げ力(細く白い矢印A)を示している。すなわち、コイル27に通電すると、フレミングの法則により矢印B方向の推進力と矢印A方向の持ち上げ力が作用する。なお、矢印の太さは、太い矢印の方が細い矢印よりも大きな力を示している。
一方、本実施形態では、例えばガイド部21bの先端側に摩擦部材としてのマット28が付設されている。このため、コイル27に通電されてステージ21に矢印A方向の持ち上げ力が作用すると、シャフト24bとマット28とが離れた位置関係に移動し、ステージ21にはマット28からの摩擦力が作用しなくなる。これにより、ステージ21は矢印B方向に移動可能となる。
一方、コイル27への通電が遮断されると、ステージ21への矢印A方向の持ち上げ力が作用せず、バネ22の付勢力によりステージ21が矢印Aと反対方向に移動して、シャフト24bとマット28とが重複した位置関係となる。これにより、ステージ21にはマット28からの摩擦力が作用して、矢印B方向への移動が阻止される。
なお、図2及び図3では、説明の便宜上バネ22を模式的に示していて、バネ22の付勢力の方向を示してはいない。そして、上述したように、このバネ22の付勢力によりシャフト24bとマット28とを重複させて、ステージ21が矢印B方向に移動するのを防止している。
図4は、手ぶれ補正機構1を制御する回路構成を示すブロック図である。
この手ぶれ補正機構1は、手ぶれ状態を検出する移動量検出部(角速度センサ)11と、この移動量検出部11にて検出された信号を取り込む制御部(CPU)10と、この制御部10で演算された駆動力信号を取り込むアクチュエータドライバ12と、このアクチュエータドライバ12によって駆動されるアクチュエータ20と、ステージ21の実際の移動位置を検出する位置検出部14と、を備えている。
なお、制御部(CPU)10とアクチュエータドライバ12には、電源部15から電源が供給される。
上記構成により、ユーザにて発生した手ぶれ状態は、移動量検出部(角速度センサ)11から電圧値の可変データとして制御部10に入力され、ここで、どれくらいの力でアクチュエータ20を駆動するのかを判断(演算)した後、その指令信号をアクチュエータドライバ12に出力してアクチュエータ20を駆動する。また、ステージ21の移動位置を位置検出部14で監視し、制御部(CPU)10において、所望の位置に移動するように制御する。
次に、図5のフローチャートに基づき本実施の形態の制御動作を説明する。
最初に、ユーザがデジタルカメラ等のシャッタを押し始めると、ハードウェア割り込みが発生し、本実施の形態の「手ぶれ補正制御プログラム」が呼び出される。この「手ぶれ補正制御プログラム」において、S1(ステップ1)では、手ぶれ補正を行うか否かはユーザが指定するため、ここで「手ぶれ補正」モード中かどうかが判断される。
そして、「手ぶれ補正」モード中の場合は、S2に進み、また、「手ぶれ補正」モード中でない場合は、本処理を終了する。
次に、S2では、移動量検出部(角速度センサ)11によって検出された手ぶれの移動量を、電圧値のアナログデータとして取得し、S3に進む。このS3では、検出された手ぶれの移動量を4ビットのディジタルデータの補正値として算出し、S4に進む。S4では、算出した補正値より、アクチュエータ20の駆動に必要な電流値と通電時間を取得し、S5に進む。
なお、必要な電流値と通電時間は、図6に示すような、「手ぶれ移動量と通電電流値との変換表」を予め用意しておき、この変換表から選択する。この変換表は、ステージ21の移動量に応じて通電する電流値を決めている。例えば、手ぶれの移動量が「0.12mm」の場合、通電する電流値として0.3A、及び通電時間10msを取得する。
S5では、取得した「通電電流値」と「通電時間」からアクチュエータドライバ12に信号を出力してアクチュエータ20を駆動する。そして、撮像素子(CCD)4を、図1のY方向の所望の位置に移動させて、S6に進む。
なお、図7は、アクチュエータ20によりステージ21を並進移動(図3のB方向)させるときの通電時間と力の関係を示しており、図8は、アクチュエータ20によりステージ21をシャフト24bから持ち上げる(図3のA方向)ときの通電時間と力の関係を示している。
また、図9(a)は、コイル27への通電が遮断されてステージ21に摩擦力が付与されている状態を示し、図9(b)は、コイル27に通電されてステージ21への摩擦力が解除されて移動可能な状態を示している。
すなわち、図9(a)に示すように、アクチュエータ20のコイル27への通電を遮断した状態では、ステージ21には前述した持ち上げ力(図3のA方向の力)が発生せず、マット28からの摩擦力により並進移動(図3のB方向)が阻止される。
次に、アクチュエータ20のコイル27に通電すると、ステージ21に対して、図7に示すような推進力と、図8に示すような持ち上げ力が発生する。この通電により、図9(b)に示すように、ステージ21は、マット28による摩擦力が解除されてシャフト24bを滑るようにB方向に並進移動する。
そして、S6では、通電時間が経過したか否かを判断し、NoであればS5に戻り、Yesであれば、S7に進んでアクチュエータ20への通電を弱通電にして、S8に進む。
アクチュエータ20への通電を弱通電にすると、ステージ21に対する推進力と持ち上げ力が弱くなるため、及びマット28の摩擦力の作用により、ステージ21の移動も停止される。なお、ここで「弱通電」とは、図6で求めた電流値又は電圧を下げたり、パルス駆動方法を採る等の手段で駆動することをいう。
この弱通電のとき、図10に示すように、ガイド部21bとシャフト24bとの間に設けられた摩擦部材としてのマット28と、ガイド部21bをシャフト24b側に押圧するバネ22とによって、ステージ21は移動した位置に留まることができる。
この場合、ステージ21には、バネ23(図1参照)の復元力によりホームポジション(HP)に戻る力が作用する。しかし、アクチュエータ20による弱推進力とマット28による摩擦力とがバネ23の復元力と釣り合って、ステージ21はその位置に留まることができる。
S8では、CCD4の移動位置を位置検出部14で監視検出し、S9に進む。このS9では、ステージ21の所望する位置と移動した位置との差分データを算出し、CCD4が所望する位置に移動したか否かが判断される。そして、若しもCCD4が所望する位置に移動していない場合は、S4に戻り、差分データ値を補正値に設定する。
また、ステージ21が所望する位置に移動している場合は、S10に進む。このS10では、デジタルカメラ等のシャッタが完全に切られたか否かが判断され、切られていない場合は、S2に戻り、手ぶれの移動量の検出を開始する。また、シャッタが切られている場合は、S11に進む。このS11では、アクチュエータ20の制御をOffにして本処理を終了する。
なお、S10で、デジタルカメラ等のシャッタが切られた場合(ここで、「切る」とは、シャッタ開から閉までの動作を言う)、S11でアクチュエータ20への通電をオフにする。これにより、ステージ21へのアクチュエータ20による弱推進力は無くなり、ステージ21を持ち上げ力もなくなり、マット28からの摩擦力を受けなくなるので、バネ23(図1参照)の復元力によりホームポジション(HP)に復帰する。
また、本実施形態では、ステージ21とシャフト24bとの接触箇所に摩擦部材としてのマット28を付設していたが、これに限ることなく、例えば磁石を用い、該磁石の吸着力によりバネ23の復元力と釣り合わせても良い。
以上により、従来はステージ21の移動完了後もシャッタが切られるまでは通常の通電を行って消費電力を費やしていたが、本実施形態では、シャッタが切られる間は弱通電で済むので、その分消費電力を低減することができる。特に、夜景撮影のような長時間シャッタのときに効果が大である。
次に、図11は、第1の実施の形態の変形例のフローチャートを示す。
本変形例においては、S1〜S5まで、及びS9とS10は、前述した図5のフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
本変形例のS6では、移動したCCD4の位置を位置検出部14で検出し、S7で、ステージ21が所望の位置まで移動していれば、S8でアクチュエータ20への通電を弱通電にする。また、ステージ21が所望の位置に達していなければ、S4に戻る。そして、アクチュエータ20への弱通電によりステージ21を所望の位置に留めることができる。
その理由は、前述したように、アクチュエータ20による弱推進力とマット28による摩擦力とがバネ23の復元力と釣り合って、ステージ21はその位置に留まることができるからである。なお、この場合は、図6の通電時間の設定は不要である。図6に示した「手ぶれ移動量と通電電流値との変換表」は、アクチュエータ20への通常の通電時に用いられるものだからである。
本変形例によれば、アクチュエータ20を弱通電にして、アクチュエータ20による弱推進力とマット28の摩擦力によりステージ21を所望の位置に留めることができるので、その分消費電力を低減することができる。
(第2の実施の形態)
図12は、第2の実施の形態のフローチャートを示している。
この実施の形態では、第1の実施の形態における図5のフローチャートと以下の点で相違する。
すなわち、図5のフローチャートのS7においては、アクチュエータ20への通電を弱通電としていたのを、本実施の形態のS7では通電停止としている。これにより、ステージ21をマット28の摩擦力で重力に抗して所望の位置に留めるようにしたものである。
但し、本実施の形態では、ステージ21をホームポジション(HP)に復帰させるバネ23(23')(図1参照)は削除されている。
また、図5のフローチャートのS11においては、アクチュエータ20をOffとしていたのを、本実施の形態では、これに相当するステップを削除している。その理由は、S7でアクチュエータ20への通電を停止しているので、もはやアクチュエータ20をOffにする必要はないからである。
本実施形態によれば、移動したCCD4をアクチュエータ20に通電せずに摩擦力の作用で指定位置に停止させ、次の撮影時にその位置をスタート位置とすることで、その都度ホームポジション(HP)には戻さないようにして、消費電力の低減を図ることができる。
すなわち、アクチュエータ20への通電をし続けなくても、ステージ21とシャフト24bとの間に付設したマット28の摩擦力により、ステージ21を指定位置に停止させておくことができる。
なお、本実施形態では、ステージ21とシャフト24bとの間に摩擦部材としてのマット28を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、例えば、ステージ21とシャフト24bとの間に複数の突起物を設け、この突起物を相互に引っ掛けて摩擦力を得るようにしても良い。
次に、図13は、第2の実施の形態の変形例のフローチャートを示している。
この変形例では、第1の実施の形態の変形例である図11のフローチャートと以下の点で相違する。
すなわち、図11におけるS8では、アクチュエータ20を弱通電としていたのを、本変形例のS8では、アクチュエータ20への通電を停止している。また、図11のS10では、アクチュエータ20をOffとしていたのを、本変形例ではS10に相当するステップを削除している。
なお、本変形例においても、第2の実施の形態と同様に、ステージ21をホームポジション(HP)に復帰させるバネ23(23')(図1参照)は削除されている。
また、図12及び図13に示したフローチャートでは、ステージ21が所望の位置に達したときにアクチュエータ20への通電を完全にオフにしているが、次の撮影のときに、図14のフローチャートに示した処理を行う点に特徴を有している。
すなわち、この図14のフローチャートでは、シャッタが切られた後に、ステージ21をホームポジション(HP)に戻さずに、手ぶれを補正した位置に留めるようにした。なお、図1に示したバネ23(23')は削除されている。
図14において、S1でスタンバイするが、この「スタンバイ」とは、カメラの電源をONしたとき、或いは図12及び図13のフローチャートにおける「終了」の時点を言う。電源ON時には、CCD4はホームポジション(HP)にあるとは限らないし、また、図12及び図13の終了時は、CCD4は原則としてホームポジション(HP)にはない。
そこで、撮影前に、まずCCD4の位置が補正範囲内の位置にあるか否かの確認を行う。そのために、S2において、CCD4の補正による移動範囲を、図6に示したように±0.32mmとし、CCD4の最大移動範囲を±0.5mmとした場合は、CCD(撮像素子)4がホームポジション(HP)から0.5―0.32=0.18mm以内の位置にあるときは、補正が可能とする(S2でYes)。
このときは、CCD4を現在位置のままで、次の補正が可能である。しかし、若しもCCD4がホームポジション(HP)から0.18mm以上離れていた場合(S2でNo)は、次の撮影時に補正範囲を超える可能性があるので、S3とS4において、アクチュエータ20への通電によりCCD4をホームポジション(HP)に移動させる。S4で、CCD4がホームポジション(HP)に戻った場合(S4でYes)は、図12又は図13の「手ぶれ補正機構制御処理」に移行する。
このような処理を行うことにより、CCD4の小移動補正(0.18mm以下)を行ったときは、その都度ホームポジション(HP)に戻さないので、より消費電力の削減が図られる。特に、手ぶれをあまり起こさないベテランユーザの場合は、S2ではほとんどYesとなり、より低消費電力化が図られることになる。
このような制御は、CCD4の撮影エリアに対し有効撮影エリアを小さく設定しておくことにより容易に実現できる。
なお、以上説明した第1と第2の実施形態の手ぶれ補正動作においては、CCD4(ステージ21)を上下方向(Y方向)に移動させる例(縦ブレ)について説明したが、これに限ることなく、例えばCCD4を横方向(X方向)に移動させる例(横ブレ)においても適用することができる。
デジタルカメラにおける手ぶれ補正機構の概略構成を示す図である。 手ぶれ補正機構の部分正面図である。 アクチュエータの構成を示す図である。 手ぶれ補正機構を制御する回路構成のブロック図である。 第1の実施の形態の手ぶれ補正機構制御処理のフローチャートを示す図である。 手ぶれ移動量と通電電流値との関係を示す図である。 アクチュエータへの通電時間とステージを並進運動させる力との関係を示す図である。 アクチュエータへの通電時間とステージを浮かす力との関係を示す図である。 (a)は、ステージとシャフト間に摩擦力が発生している状態を示す図、(b)は、ステージとシャフト間に摩擦力が発生していない状態を示す図である。 ステージとシャフトとの間に摩擦部材が配置されている状態を示す図である。 第1の実施の形態の手ぶれ補正機構制御処理の変形例のフローチャートを示す図である。 第2の実施の形態の手ぶれ補正機構制御処理のフローチャートを示す図である。 同上の変形例のフローチャートを示す図である。 図12及び図13の処理後の次の撮影時のフローチャートを示す図である。
符号の説明
1 手ぶれ補正機構
4 CCD(撮像素子)
10 制御部(CPU)
11 移動量検出部(角速度センサ)
12 アクチュエータドライバ
14 位置検出部
15 電源部
20 アクチュエータ
21 ステージ
21a ガイド部
21b ガイド部
22 バネ
23 バネ
24a シャフト
24b シャフト
25 永久磁石
26 ヨーク
27 コイル
28 マット

Claims (4)

  1. 撮像素子を有し、該撮像素子に画像を記録する記録装置であって、
    前記撮像素子を載置する載置台と、
    該載置台を移動自在に支持しその移動するときに外力に抗する摩擦力を発生する摩擦部材を備えた支持手段と、
    前記載置台を印加エネルギーに応じて前記支持手段上で移動させる駆動手段と、
    装置本体又は装置本体の一部の振動を検知する検知手段と、
    該検知手段の検知に基づき前記駆動手段の動作量を決定する駆動制御手段と、
    前記載置台の移動量を検知する移動量検知手段と、を有し、
    前記駆動制御手段は、前記移動量検知手段により前記載置台が所定量移動したことが検知されたことに基づき、前記駆動手段への印加エネルギーを小さく設定し、
    前記支持手段は、前記駆動手段への印加エネルギーが小さく設定された状態では前記外力に抗する摩擦力によって前記載置台を停止した状態で支持する
    ことを特徴とする記録装置。
  2. 前記外力はバネの付勢力である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
  3. 撮像素子を有し、画像を撮像素子に記録する記録装置であって、
    前記撮像素子を載置する載置台と、
    該載置台を移動自在に支持し前記載置台が移動するときに外力に抗する摩擦力を発生する摩擦部材を備えた支持手段と、
    前記載置台を前記支持手段上で移動させる駆動手段と、
    装置本体若しくは装置本体の一部の振動を検知する検知手段と、
    該検知手段の検知に基づき前記駆動手段の動作量を決定する駆動制御手段と、
    前記載置台の移動量を検知する移動量検知手段と、を有し、
    前記駆動制御手段は、前記移動量検知手段により前記載置台が所定の動作量移動したことが検知された時に、前記駆動手段の駆動を停止し、撮影開始に先立って前記移動量検知手段による前記載置台の位置検知結果が所定範囲内にないときに前記駆動手段を駆動して前記載置台を所定位置に移動させ
    前記支持手段は、前記駆動手段の駆動が停止された状態では前記外力に抗する摩擦力によって前記載置台を停止した状態で支持する
    ことを特徴とする記録装置。
  4. 前記外力は重力である、
    ことを特徴とする請求項3に記載の記録装置。
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