JPH07181558A - 駆動制御装置 - Google Patents

駆動制御装置

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JPH07181558A
JPH07181558A JP5327445A JP32744593A JPH07181558A JP H07181558 A JPH07181558 A JP H07181558A JP 5327445 A JP5327445 A JP 5327445A JP 32744593 A JP32744593 A JP 32744593A JP H07181558 A JPH07181558 A JP H07181558A
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driving
drive
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Osamu Sato
佐藤  修
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外磁型のモータを駆動制御して被駆動体を安
定で高精度に駆動制御する駆動制御手段を提供する。 【構成】 永久磁石よりなるロータマグネットに対し
て、駆動コイルへの通電により励磁トルク発生する励磁
トルク発生用ステータヨークの磁極を対向配置した被駆
動体を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作量情報を
得るため検出手段と、該検出手段の動作量情報を該駆動
手段の駆動速度情報に修正する修正手段と、該駆動手段
に対する駆動量情報が入力されると共に、該修正手段か
らの駆動速度情報が入力され、方向及び速度情報に変換
した駆動制御情報を該駆動手段の駆動コイルに出力して
負帰還型のフィードバック制御行う比較手段とを有し、
該修正手段は動作量情報を該駆動手段の駆動速度情報に
変換する微分器を有すると共に、位相補償手段を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、検出した動作量情報を
駆動速度情報に修正する手段を具備した駆動制御装置に
係り、特にビデオカメラ等の撮影機器に搭載される光量
制御装置に好適に用いることができる駆動制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラ等の撮影機器に搭載される
光量制御装置は、例えば図4に示すように、永久磁石で
構成される例えば2極着磁されたロータマグネット82
の外周にロータマグネット82と磁気回路を構成するヨ
ーク83を設けるとともに、ロータマグネット82とヨ
ーク83との空隙に駆動コイル81と、ロータマグネッ
トの回転速度を検出する制動コイル85とを設置した内
磁型の駆動源であるモータにより、遮光部材からなる光
量制御部材86を駆動するようにしている。84はロー
タマグネット82の回転位置を該ロータマグネット82
の磁束から検出するホール素子、87は光量制御部材8
6を閉方向に付勢する戻しバネである。
【0003】図5はこの内磁型のモータ駆動源とする光
量制御装置のブロック図を示し、Aはビデオカメラのレ
ンズ部、Bはカメラの制御回路部で、レンズ部Aにはズ
ームモータ100、光量制御装置の駆動源102と一体
の制動コイル101および位置検出手段103の検出装
置(ホール素子84)103a、オートフォーカスモー
タ104、撮影光学系を通過した被写体の光量を検出す
る光量検出装置105で構成され、またカメラの制御回
路Bは光量検出装置105からの信号を映像信号に処理
してビデオ信号として出力する映像信号処理回路10
6、該光量検出装置105からの信号を基に、合焦のた
めにオートフォーカスモータ104を駆動制御する制御
回路107、絞りを開閉駆動させるための駆動量を設定
するための駆動量設定手段108を有し、また制動コイ
ル101からの速度情報を増幅する増幅器110、該増
幅器110からの速度情報と該駆動量設定手段108か
らの情報に基づいて光量制御部材86を駆動するモータ
の駆動コイルへの通電を制御する比較手段111を有
し、さらに検出手段103の検出装置(ホール素子3
4)103aで検出した位置情報を増幅する増幅器10
3bを有し、増幅器103bからの位置情報は駆動量設
定手段108に入力される。
【0004】このような構成の従来の光量制御装置は、
光量制御部材86を緩やかに、しかもスムーズに開閉動
作させるために、制動コイル101でロータマグネット
82の回転速度を検出し、最適な光量となる位置まで速
度制御を行っており、閉方向へは戻しバネ87の付勢力
で光量制御部材86を駆動させている。
【0005】一方、光量制御装置を構成する機械的な駆
動機構と、電気的な制御回路とは別々に離れて配置さ
れ、制御回路はカメラの制御回路部へ、駆動機構はレン
ズ部へと夫々設けられ、その間をホール素子84やコネ
クターが実装されたインターフェースであるプリント基
板88と、該プリント基板とカメラ制御回路を接続する
(不図示)のフレキシブルプリント基板等により接続し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の光量制御装置は、光量制御部材の駆動源が内磁型の
モータを使用しているため、以下のような問題が指摘さ
れている。
【0007】(1)内磁型のモータは、構造上円筒形に
形成されるため、装着されるレンズ鏡筒から飛び出し、
レンズ鏡筒の小型化、ひいてはカメラのカメラ全体の小
型化を阻害していた。
【0008】(2)内磁型のモータは、ロータマグネッ
トとヨークとの間の空隙にコイルを設置する必要があ
り、しかもこの空隙は大きくて均一であることが要求さ
れ、ロータマグネットの磁力を非効率的に利用してい
た。また、このためにコイルは小さな空隙内に限定され
て配置されることから、巻き数が十分ではなく、この結
果大きな体積のロータマグネットを使用することにな
り、駆動部の大型化及び重量の増大を招いていた。
【0009】(3)内磁型のモータは、半円筒形のコイ
ル形状となるため、加工が困難であり、また空隙内にコ
イルを設置しなければならないという組立上の難しさ
や、断線、短絡といった品質上のトラブルの原因等を招
き、生産性低下の原因となっていた。
【0010】一方、内磁型のモータに対して、外磁型の
モータ、例えばステッピングモータにより光量制御部材
を駆動しようとすると、光量制御部材が間欠的なステッ
プ駆動されることになり、動画を撮影するビデオカメラ
では、自然な映像変化にならず、より微細でなめらかな
変化を要求される光量制御装置に利用することは困難で
あった。
【0011】さらに、電磁石等の駆動源を利用した往復
駆動装置等でも、同様に微細でなめらかな光量制御は期
待できず、ハンチング等の制御不能状態に陥ってしまう
という難点があった。
【0012】他方、駆動量設定値と駆動速度情報が入力
される比較手段111には位相補償器を設けているが、
この両信号に対して位相補償を行うことになり、このた
め両信号に対して所望の制御特性を満足させるのは困難
となる。
【0013】また、細かな位相補償を比較手段だけで設
定するのは、定数が相互に影響するため困難であった。
【0014】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の目的
を実現する構成は、永久磁石よりなるロータマグネット
に対して、駆動コイルへの通電により励磁トルクを発生
する励磁トルク発生用ステータヨークの磁極を対向配置
した被駆動体を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作
量情報を得るため検出手段と、該検出手段の動作量情報
を該駆動手段の駆動速度情報に修正する修正手段と、該
駆動手段に対する駆動量情報が入力されると共に、該修
正手段からの駆動速度情報が入力され、方向及び速度情
報に変換した駆動制御情報を該駆動手段の駆動コイルに
出力して負帰還型のフィードバック制御を行う比較手段
とを有し、該修正手段は動作量情報を該駆動手段の駆動
速度情報に変換する微分器を有すると共に、位相補償手
段を有することを特徴とし、また比較手段は駆動速度情
報と駆動量情報とから駆動制御情報を得る積分器を有す
ると共に、位相補償手段を有する。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例の構成を示す、ブロ
ック図及び回路図であり、1は駆動コイル、2は駆動コ
イルによって回転駆動される永久磁石からなるロータマ
グネット、3はロータマグネット2と、磁気回路を構成
する強磁性体よりなるステータヨークで、これらの部材
により駆動源100を構成しており、4はロータマグネ
ット2の磁気を直接的にかつリニアに検出するホール素
子である。100は電力増幅信号VA に従って光量制御
部材などの駆動制御部材6,7を駆動する駆動コイル1
とロータマグネット2とステータヨーク3とからなる駆
動源、101は駆動源100の動作量情報であるロータ
マグネットの位置を検出するホール素子4とホール素子
4の出力Vhの温度を補償し入力電源となる温度補償手
段101Aおよびホール素子4の出力Vhの出力範囲を
決められた値の範囲に調整して動作量情報VF として出
力する調整手段101Bによって構成される検出手段、
102は動作量情報VF を微分動作により駆動速度情報
S に変換するとともに位相を補償する修正手段、10
3は駆動速度情報VS の値と駆動量情報VP とを比較し
てその差分を駆動制御情報VD として後記する電力増幅
手段104に出力する積分動作とともに位相補償を行う
比較手段、104は駆動制御情報VD を電源電圧の範囲
にまで拡大して電力増幅信号VA を駆動コイル1に出力
する電力増幅手段である。
【0016】温度補償手段101Aは、電源VCCをベー
ス電圧VB に分圧する抵抗R1およびR2と、ベース電
圧VB をバッファしてエミッタ抵抗R3 に供給するとと
もに電源VCCに入力端子の一方を接続されているホール
素子4の入力端子の他の一方からコレクタ端子へ電流I
C をひき込むNPN型トランジスタTr1 と、ホール素
子4の入力電流となるIC を決定するエミッタ抵抗R3
と、より構成されている。
【0017】調整手段101Bはホール出力Vhを増幅
する第1演算増幅器Amp1と、第1の演算増幅器Am
p1と差動アンプを構成するR7=R8,R9=R10
なる抵抗R7,R8,R9,R10と、第1の演算増幅
器Amp1の出力と参照電圧VG に接続され分圧比を決
める抵抗R5,R6を調整しその抵抗R5とR6の接点
を、負帰還抵抗R9に接続することでゲイン調整を行う
可変抵抗VR2と、抵抗R10のオフセット電圧V
OFFSETを可変する可変抵抗VR1と、動作量情報VF
ノイズをとるためのローパスフィルタ(LPF)を抵抗
R9とコンデンサC1及び抵抗R10とコンデンサC2
とで構成するためのコンデンサーC1・C2と、から構
成されており、特に参照電圧VG は出力VF の決められ
ている調整すべき値の最大値あるいは最小値に設定され
ている。
【0018】修正手段102は、第2の演算増幅器Am
p2と、コンデンサーC3と抵抗R14で決定する微分
動作を行う微分器と、抵抗R13とコンデンサーC3で
決定するローパスフィルターと、R13とコンデンサー
C5で決定する平滑化動作を行う平滑化回路と、抵抗R
11・R14とコンデンサーC4で決定する位相補償動
作を行う位相補償回路とから構成されている。
【0019】比較手段は103は、第3の演算増幅器A
mp3と、抵抗R17とコンデンサーC6及び抵抗R1
7とコンデンサーC6で決定される積分動作を行う積分
回路と、抵抗R15とコンデンサーC7とC6で決定さ
れる位相補償動作を行う位相補償回路と、で構成され、
抵抗R17とR18の逆比で駆動量設定値VP と該設定
値VP とは逆極性としている駆動速度情報VS の加算比
を決定し、駆動量設定値VP に対する駆動速度を設定し
て駆動制御情報VD を出力している。
【0020】電力増幅手段104は、ベース端子が抵抗
R19に接続され、エミッタ端子がグランドGNDに接
続され、コレクタ端子が駆動コイル1の一端に接続され
ているNPN型トランジスタTr2で構成されている。
【0021】駆動コイル1の他端には電源電圧VDDが接
続されている。駆動制御情報VD を略電源電圧VDDとグ
ランドGNDの差(VDD−GND)の振幅が可能となる
ようにトランジスタTr2は電力増幅信号VA に増幅す
る。
【0022】すなわち、駆動制御情報VD が最大値のと
きにトランジスタTr2のコレクタ−エミッタ間が飽和
するように抵抗R19は設定されている。
【0023】図2は、本発明を光量制御装置に応用した
カメラシステムのブロック図であり、6・7はレンズの
入射光を調整する光量制御部材、200は光量制御部材
6・7で調整されたレンズ入射光を受光し電気信号に変
換して光量検出信号VS を出力するCCDなどの光量検
出装置、201は光量検出信号YS と駆動量情報V
らメモリ202に設定されたデータを基に駆動量設定値
を出力するマイコンなどの駆動設定手段である。
【0024】図3は本発明を光量検出装置に応用した装
置の構造図であり、3は主磁極3a・3cと補極3b・
3dを備え、ロータマグネット2を一方の回転方向(閉
じ方向)にディテントトルクにより付勢しているステー
タヨーク、8は開口径8aと軸受け8bを備え、各部材
を支持する絞り地板、9はロータマグネット2の駆動力
を光量制御部材6・7に伝達するとともにロータマグネ
ット2の回転軸となる伝達部材で絞り地板8とにより回
転範囲を規制している。2はラジアル方向に極数(P)
を2極に着磁されたロータマグネットで、回転可能範囲
は360°/P以内となっており、本実施例では180
°以内としている。11は駆動コイル、4はロータマグ
ネット2の磁気を検出するホール素子、6・7は光量制
御部材、10は開口径10aと軸受け10bを備え、光
量制御部材6・7を支持するケース、11は、検出手段
・修正手段・比較手段・電力増幅手段の電気部品を実装
したフレキシブルプリント基板であり、不図示のリード
線等で駆動量設定手段と接続されている。
【0025】以上のような構成の本実施例において、レ
ンズへの入射光が光量制御部材6・7で形成する口径を
通り、光量検出装置上で結像する光量検出装置は上記光
信号を電気信号に変換して光量検出信号YS を出力す
る。この光量検出信号YS を受けて駆動量設定手段20
1は検出手段101の動作量情報VF と合わせてメモリ
202に設定されたデータに基づき光量制御装置の駆動
量情報VP を入射光量が適正値になるように設定して比
較手段103に出力する。比較手段103では、上記駆
動量情報VP に基づいて駆動制御信号VD を電力増幅手
段104に出力する。電力増幅手段104では、比較手
段103での電源電圧からの電力ロスを補い、電力を増
幅した電力増幅信号VA を駆動コイル1に出力する。こ
こでの電圧ロスはトランジスタTr2のコレクタ−エミ
ッタ間の飽和電圧〔0.1V(ニアイコール)〕のみで
わずかなものとなる。
【0026】駆動コイルは電源VDDと電力増幅信号に従
って励磁され、ステータヨーク3を通してロータマグネ
ット2を吸着・反発により回転駆動させる。ロータマグ
ネット2が回転すると伝達部材9を介して光量制御部材
6・7が直進移動し、レンズ入射光を調整して適正光量
になるように動作する。
【0027】伝達部材9は絞り地板8により回転範囲を
規制されており、360°/Pの以内の範囲で回転する
ようになっている。ロータマグネット2の回転にともな
ってホール素子4の出力Vhが変化するが、ホール素子
4はロータマグネット2のN極とS極のピークをこえな
い範囲(360°/P)の磁気を検出するように設置さ
れているため、該出力Vhはリニアに変化する。
【0028】またホール素子4の入力電流IC は、温度
補償手段101Aにより、ホール素子4とロータマグネ
ット2及びV電源の温度特性による出力Vhの変化を打
ち消す温度特性を付加されており、温度変化のない出力
Vhとしている。
【0029】この出力Vhを調整手段101Bにより決
められている調整すべき値(閉じきり:1V〜開きき
り:3V)に調整され、リニアに変化する出力で、この
動作量情報VF を修正手段102と駆動量設定手段20
1に出力する。このリニアに変化する位置検出信号であ
る動作量情報VF を修正手段102において、コンデン
サC13と抵抗R13で構成されるローパスフィルター
で不必要な高域の周波数帯域をカットし、抵抗R13と
コンデンサC5で直流成分を安定させ、コンデンサC3
と抵抗R14で構成される微分器の微分動作で動作量情
報VF を駆動速度情報に変換し、コンデンサC4と抵抗
R11とR14で構成される位相補償器で位相補償を行
う事で、安定な制御となる駆動速度情報VS に修正して
比較手段103に出力している。
【0030】比較手段103では、前記駆動情報VP
対してロータマグネット2の回転速度に比例した駆動速
度情報VS を抵抗R17とR18の逆比でフィードバッ
クし、抵抗R17とコンデンサC6及び抵抗R18とコ
ンデンサC6の積分動作でその差分である駆動制御情報
を出力するとともに、抵抗R15、コンデンサC7とC
6で構成する位相補償器により位相補償を行う事で、安
定な制御となる駆動制御情報VD を電力増幅手段104
に出力する。この動作により、ロータマグネット2はわ
ずかな回転範囲でも低速かつなめらかに動作できるよう
になり、ハンチングなどの光量制御の不安定な動作を改
善する駆動制御装置となっている。
【0031】次に、温度補償手段101Aについて説明
する。トランジスタTr1のベース−エミッタ間電圧V
BEはほぼ一定の負の温度特性−ΔVBEをもっている。ま
たホール素子入力電流IC は、 Ic =[VCC×R2 /(R1+R2)−{VBE−ΔVBE
×(t℃−20)}]/R3 で表され、温度特性ΔIC は ΔIC =ΔVBE/R3 と正の温度特性となる。通常ホール素子4とマグネット
及び電源による温度特性は負の極性を示し、上記ΔIC
の正の温度特性と打ち消し合う方向にある。さらにΔI
C は上式が示すように抵抗R3の値で、その温度特性を
設定でき、従ってホール出力の温度特性を完全に打ち消
すことが可能となる。これは本実施例の駆動量設定と駆
動速度制御の安定化と信頼性の向上に重要である。
【0032】調整手段101Bは入力をVh、差動アン
プ動作のゲインをR9/R7(=R10/R8)、オフ
セット調整用の可変抵抗VR1で可変する電圧をV
OFFSET、ゲイン調整用可変抵抗VR2で調整されるゲイ
ンを(R5+R6)/R6,入力Vhが閉じ切り位置を
示し、このときの調整すべき出力VF の値に等しくした
参照電圧をVG とおくと、出力VF は VF ={(Vh×R9/R7)+VOFFSET−VG }×
{(R5+R6)/R6}+VG で与えられる。
【0033】ここで出力Vhが閉じきり位置を示すとき
に可変抵抗VR1を調整してオフセット電圧VOFFSET
より、( )内の値Vh×R9/R7+VOFFSET−VG
=0にすれば、VF =VG となり、ゲイン調整用の可変
抵抗VR1の(R5+R6)/R6の影響を受けずに調
整ができる。また出力Vhが開ききり位置を示すときの
調整は、今度はゲイン調整VR1のみで行う事となり、
非常に困難な決められた範囲の出力調整を容易に行う事
ができる。さらに抵抗R9に比べて可変抵抗VR2を無
視できる程度の値に選べば差動増幅動作の同相ノイズ除
去比をそこなうことがなくノイズに少ない出力VF が得
られ、またコンデンサC1,C2、抵抗R9,R10で
構成されるノイズフィルターのカットオフ周波数を制御
帯域より1ケタ高く設定する事で、ノイズに強い安定な
制御に寄与する調整手段とする効果がある。
【0034】電力増幅手段104は、駆動制御情報VD
に従ったVDD−VA に電力増幅するもので、スイッチン
グ動作をするものではない。比較手段103において電
圧ロスが発生するため、駆動制御情報VD の最大値は電
源から数V低くなってしまうが、電力増幅手段104に
おいて電力増幅されて、上記駆動制御情報VD の最大値
のときに駆動コイル1に印加される電圧は、無視できる
程度の電圧ロス(コレクタ飽和電圧)が発生するだけ
で、ほぼVDD−GND間となり、電源電圧を有効に利用
でき、低電源電圧で動作可能な駆動制御装置とすること
ができる。
【0035】また比較手段103は、積分動作を行って
いるため、駆動量設定情報VP の定常偏差をなくす効果
がある。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、修
正手段に微分動作を行わせる微分器を設けると共に位相
補償手段を付加したことにより、駆動速度情報側の位相
を単独で加工でき、被駆動体をより安定で高精度の速度
制御を行える。
【0037】本発明の駆動制御装置により、駆動手段と
して外磁型駆動源である例えば一相励磁型モータを駆動
すれば、より微細で滑らかな制御を行うことが可能とな
り、例えば光量制御装置に使用すれば、駆動源としての
外磁型モータを動画用の撮影装置であるビデオカメラ等
に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図及び回路
図。
【図2】図1の装置をビデオカメラの光量制御装置とし
て用いたブロック図。
【図3】図2の光量制御装置の分解斜視図。
【図4】従来の内磁型モータにより駆動される光量制御
装置の平面図。
【図5】図4のレンズ鏡筒を有するビデオカメラのブロ
ック図。
【符号の説明】
1 駆動コイル 2 ロータマグネット 3 ステータヨーク 4 ホール素子 6、7 光量制御部材 100 駆動源 101 検出手段 101A 温度補償手段 101B 調整手段 102 修正手段 103 比較手段 104 電力増幅手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/232

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石よりなるロータマグネットに対
    して、駆動コイルへの通電により励磁トルクを発生する
    励磁トルク発生用ステータヨークの磁極を対向配置した
    被駆動体を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作量情
    報を得るため検出手段と、該検出手段の動作量情報を該
    駆動手段の駆動速度情報に修正する修正手段と、該駆動
    手段に対する駆動量情報が入力されると共に、該修正手
    段からの駆動速度情報が入力され、方向及び速度情報に
    変換した駆動制御情報を該駆動手段の駆動コイルに出力
    して負帰還型のフィードバック制御を行う比較手段とを
    有し、該修正手段は動作量情報を該駆動手段の駆動速度
    情報に変換する微分器を有すると共に、位相補償手段を
    有することを特徴とする駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、比較手段は駆動速度
    情報と駆動量情報とから駆動制御情報を得る積分器を有
    すると共に、位相補償手段を有することを特徴とする駆
    動制御装置。
JP5327445A 1993-12-24 1993-12-24 駆動制御装置 Pending JPH07181558A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008058401A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Canon Inc 制御装置および撮像装置
JP2008058402A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Canon Inc 制御装置および撮像装置
EP1423245B2 (en) 2001-08-29 2010-11-03 General Electric Company Method for removing water and other volatile components from polymer powders

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