JPH09211312A - 光学機器 - Google Patents
光学機器Info
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- JPH09211312A JPH09211312A JP3742896A JP3742896A JPH09211312A JP H09211312 A JPH09211312 A JP H09211312A JP 3742896 A JP3742896 A JP 3742896A JP 3742896 A JP3742896 A JP 3742896A JP H09211312 A JPH09211312 A JP H09211312A
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- temperature
- humidity
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- optical
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Abstract
好なる光学性能が得られる光学機器を得ること。 【解決手段】 移動レンズ群を含む光学系により結像面
上に物体像を形成する光学機器において、該移動レンズ
群を駆動するレンズ駆動手段、該レンズ駆動手段を制御
する制御手段、該移動レンズ群を駆動する為の制御情報
を記憶する記憶手段、該光学系に関する温度情報又は/
及び湿度情報を検出する検出手段、該光学系の合焦状態
を自動的に検出する自動合焦手段そして該自動合焦手段
の動作を制御する自動合焦制御手段とを有し、該制御手
段は該制御情報に基づいて該レンズ駆動手段を制御して
温度変化又は/及び湿度変化に伴う該光学系の結像面位
置の変動を補正するとともに該自動合焦制御手段により
該自動合焦手段の動作を停止しているときに、該検出手
段からの出力信号に基づいて該結像面の位置を補正して
いること。
Description
塩カメラ,電子スチルカメラ等の光学機器に関し、特に
フォーカスや変倍の際に光軸上移動する移動レンズ群を
有する光学系(撮影光学系)、例えば単一焦点距離の撮
影レンズやズームレンズ等の光学系において環境変化が
あったときのピントズレ(結像面ズレ)を該移動レンズ
群によって補正するようにした光学機器に関する。
撮影光学系の小型化及び固体撮像素子のイメ−ジサイズ
の小径化が急速に進んでいる。又撮影光学系を構成する
光学材料としてプラスチック材料が多く用いられてい
る。プラスチック材料を用いるとレンズが金型により容
易に成形でき、又その形状の任意性も大きく、又ガラス
材料に対してコストメリットが大きいなどの特長があ
る。この為プラスチック材料より成るレンズがファイン
ダ系や、赤外線アクティブオートフォーカスユニットそ
して撮影光学系の一部等に多く使用されている。
べて環境変化に対する物理的性質の変化が大きい。例え
ば、線膨張係数が大きくプラスチック材料のPMMAで
は代表値で67.9×10−6/℃なのに対して、無機
ガラスのLaK 14(OHARA製)では、57×1
0−7/℃と1桁小さい。又温度変化に対する屈折率の
変化についてもPMMAでは、代表値で1.0〜1.2
×10−4/℃なのに対して、上記LaK 14では、
D線で3.9〜4.4×10−6/℃と2桁小さい。
ス材料に比べて、温度変化に対して光学的諸定数(屈折
率や形状等)の変化が大きい。例えばプラスチック材料
より成るレンズ、所謂プラスチックレンズは、温度変化
に対して焦点距離が無機ガラス材料より成るレンズに比
べて大きく変化する。
比べて吸水率が大きい。この為プラスチックレンズの光
学的諸定数は温度変化に同様に湿度変化に対しても無機
ガラス材料より成るレンズに比べて大きく変化する。
チックレンズを用いると前述のような効果が得られる。
しかしながらその反面、環境変化、特に温度変化や湿度
変化があると無機ガラス材料より成るレンズを用いた場
合に比べて焦点距離等の光学的性質が大きく変化してく
るという問題点が生じてくる。
固体撮像素子の小型化そして各要素の高密度化を図って
小型化されている。この為光学機器に用いている光学系
の結像面の予定結像面に対する温度変化や湿度変化等に
よるズレの影響が大きくなるという問題がある。従って
このような環境変化による結像位置のズレをいかに効果
的に補正するかが大きな問題点となっている。
自動的に検出する自動合焦機能(AF機能)を設けたも
のが多い。AF機能を動作させて撮影しているときに、
例えば光学機器と被写体との間に車や歩行者等の何んら
かの障害物が入ってくると、AF手段は該障害物に合焦
させてしまう。この為、結像面には対象とする被写体が
形成されなくなってくる。そこで、これを避ける為に、
AF機能を停止させて撮影しなければならないといった
問題点があった。プラスチックレンズを含んだ光学系を
用いた光学機器では、前述の如く環境変化によって結像
面位置が大きく変化するので、撮影中AF機能の動作を
停止させることは好ましくない。
移動する移動レンズ群を有する光学系(撮影レンズ)を
用いて自動合焦機能を動作させて撮影する際に、何んら
かの理由で自動合焦機能の動作を停止させたときに環境
変化があっても、例えば温度変化や湿度変化があっても
環境変化に応じて該移動レンズ群の移動をその都度適切
に設定することにより結像面のズレを補正し、高い光学
性能を維持することのできるビデオカメラや銀塩カメラ
そして電子スチルカメラ等に好適な光学機器の提供を目
的とする。
物体像を形成する光学機器において、該移動レンズ群を
駆動するレンズ駆動手段、該レンズ駆動手段を制御する
制御手段、該移動レンズ群を駆動する為の制御情報を記
憶する記憶手段、該光学系に関する温度情報又は/及び
湿度情報を検出する検出手段、該光学系の合焦状態を自
動的に検出する自動合焦手段そして該自動合焦手段の動
作を制御する自動合焦制御手段とを有し、該制御手段は
該制御情報に基づいて該レンズ駆動手段を制御して温度
変化又は/及び湿度変化に伴う該光学系の結像面位置の
変動を補正するとともに該自動合焦制御手段により該自
動合焦手段の動作を停止しているときに、該検出手段か
らの出力信号に基づいて該結像面の位置を補正している
ことを特徴としている。
オカメラであること、(1−1−2)前記光学系はリア
フォ−カスタイプのズ−ムレンズであること、(1−1
−3)前記光学系は複数のレンズ群を有し、該複数のレ
ンズ群は少なくとも一部にプラスチックレンズを有する
こと、(1−1−4)前記制御情報は基準温度又は/及
び基準湿度における前記移動レンズ群の複数の位置デー
タと該位置データを前記検出手段からの信号に基づいて
補正する為の温度補正係数データ又は/及び湿度補正係
数データを含んでおり、前記制御手段は前記駆動手段を
制御する為の該制御情報を該検出手段によって検出され
た温度又は/及び湿度に応じて前記記憶手段から引き出
し、該制御情報に基づいて該移動レンズ群の温度補正位
置データ又は/及び湿度補正位置データを算出するこ
と、(1−1−5)前記温度補正位置データは前記検出
手段から検出された温度と前記基準温度との差分値の関
数として定義されること、(1−1−6)前記湿度補正
位置データは前記検出手段から検出された湿度と前記基
準湿度との差分値の関数として定義されること、(1−
1−7)前記温度補正位置データは前記検出手段から検
出された検出温度と前記基準温度との差分値に前記温度
補正係数データを掛け合わせた結果に前記基準温度にお
ける前記移動レンズ群の位置データを足し合わせたもの
で定義されること、(1−1−8)前記温度補正係数は
変倍の為の移動レンズ群の位置の関数として定義される
こと、(1−1−9)前記湿度補正位置データは前記検
出手段から検出された検出湿度と前記基準湿度との差分
値に前記湿度補正係数データを掛け合わせた結果に該基
準湿度における前記移動レンズ群の位置データを足し合
わせたもので定義されること、(1−1−10)前記湿
度補正係数は変倍の為の移動レンズ群の位置の関数とし
て定義されること、(1−1−11)前記温度情報検出
手段は感温抵抗を使用したセンサを少なくとも1個有す
ること、(1−1−12)前記温度情報検出手段はサー
ミスタを使用したセンサを少なくとも1個有すること、
(1−1−13)前記湿度情報検出手段は静電容量式の
センサを少なくとも1個有すること、(1−1−14)
前記湿度情報検出手段はサーミスタを使用したセンサを
少なくとも1個有すること、(1−1−15)前記制御
手段は前記自動合焦手段の動作が停止している場合で、
温度変化又は/及び湿度変化があるときのみに前記結像
面の位置を補正していること、(1−1−16)前記光
学機器は手動焦点検出手段を有し、該手動焦点検出手段
による動作を停止させているときに前記制御手段は温度
変化又は/及び湿度変化があるときのみに前記結像面の
位置を補正していること、(1−1−17)前記光学機
器は手動焦点検出手段を有し、該手動焦点検出手段によ
る動作が終了したときの温度又は/及び湿度を基準温度
又は/及び基準湿度として記憶し、前記制御手段は基準
温度又は/及び基準湿度に対して温度変化又は/及び湿
度変化があるときのみに前記結像面の位置を補正してい
ること等を特徴としている。
り結像面上に物体像を形成する光学機器において、該移
動レンズ群を駆動するレンズ駆動手段、該レンズ駆動手
段を制御する制御手段、該移動レンズ群を駆動する為の
制御情報を記憶する記憶手段、そして該光学系に関する
温度情報又は/及び湿度情報を検出する検出手段を設
け、該制御情報は該検出手段からの温度情報又は/及び
湿度情報に応じて該移動レンズ群を移動させて光学系の
結像面位置の変動を補正していることを特徴としてい
る。
ブロック図である。図中1は光学系(撮影系)であり、
4つのレンズ群より成る、所謂4群構成のリアフォ−カ
スズ−ムレンズ(以下「RFZ」レンズと称する)より
成っている。
のレンズ群(以下「前玉」と称する)101、移動レン
ズ群である変倍機能を有する第2のレンズ群(以下「バ
リエータ」と称する)102、固定レンズ群である第3
のレンズ群(以下「アフォーカル」と称する)103、
そして移動レンズ群であるフォ−カスと変倍に伴う像面
変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第
4のレンズ群(以下「RR」と称する)104より成っ
ている。
構成されていて、例えば本実施形態においては、前玉1
01は3枚,バリエータ102は3枚,アフォーカル1
03は1枚,RR104は2枚の、4群9枚のレンズ構
成より成っている。
くとも1つのレンズ群にプラスチック材より成るプラス
チックレンズを使用している。該プラスチックレンズの
材料としては、アクリル系,ポリオレフィン系,ポリカ
ーボネート等が適用可能である。
ズ群中のどこに用いるかは特に限定されるものではな
く、又各レンズ群中に全く使用しない場合もある。
段)、3は光電変換素子2に入射する光量を調節する為
の絞り部材である。6は絞り駆動手段であり、iGメー
タ又はSTEPモータ等から成り、制御手段7からの信
号に基づいて絞り部材3内の絞り羽を光軸に略垂直に駆
動することによって絞り部材3の開口部の面積を可変と
して光電変換素子2に入射する光量が一定となるように
している。4は絞り位置検出手段であり、絞り部材3の
開口径を検出している。
動する為のステップモータ等の駆動手段、10,11は
駆動手段8,9を駆動させる為のドライバである。12
はサーミスタ・感温抵抗等の温度検出手段、13は温度
検出手段12の出力を検出し、制御手段7に出力する検
出回路である。尚、湿度を検出するときは、13は静電
容量式のセンサ又はサーミスタ等の湿度検出手段とな
る。
アンプ、15はアンプ14からの信号をNTSC映像信
号等の信号に変換するプロセス回路、16はプロセス回
路15の信号出力から自動合焦(以下AFと称す)の為
の信号を生成し、AF動作させる自動合焦手段、17は
自動合焦制御手段であり、自動合焦手段16のAF動作
のON・OFFを行うスイッチからなっている。尚、A
F方法においては所謂山登り方式など、例えば特開昭6
2−103616号公報で提案されている方法を用いて
いる。
合焦信号に基づいて制御手段7はRR104の駆動量を
求め、駆動手段11に入力している。そして駆動手段1
1は合焦信号に基づいてモータ9を駆動させてRR10
4を移動させて自動合焦を行っている。
ンズ群にプラスチックレンズを使用している。この為環
境変化によりプラスチックレンズの周囲に温度変化や湿
度変化が生じると前述したようにプラスチックレンズの
形状が変化したり、材質の屈折率の温度係数が大きい為
に、屈折率が変化したりして焦点距離が大きく変化して
くる。尚以下の説明では環境変化として温度変化を中心
に述べるが、湿度変化についても同様である。
が変化してレンズ系1のトータルの焦点距離も変化して
くる。その結果、基準温度(本実施形態では20℃に設
定してある)の結像面に対して結像面がズレてくる。即
ちピントズレが発生してくる。
固定して撮影を行う場合に、温度の変化に伴いピントが
ずれ、光学機器として極めて好ましくない問題点が生じ
てくる。そこで本実施形態では、この問題を解決する為
に温度を検出し、温度変化に応じてピントを補正するよ
うにしている。
合焦手段16の動作を停止しているときに環境変化(温
度変化や湿度変化)があっても、検出回路13からの出
力信号に基づいて制御手段7によりドライバ11を介し
てモータ9を駆動させてRR(移動レンズ)104を移
動させている。これにより結像面の位置を補正し、良好
なる画像が得られるようにしている。
量(温度補正係数データ)Trrを持っている。即ち温
度変化量ΔTにピント移動量Prrを乗じたものがピン
ト移動量、即ち補正量(温度補正位置データ)Prrで
ある。
群の位置の関数として定義されている。尚、湿度につい
ても上式がそのまま適用できる。
ートを用いて説明する。
焦手段16のAF機能がオンかオフかを判定し、オンで
あればステップ202においてAFオフフラグをセット
しステップ201に戻り、オフならばステップ203に
おいてAFオフフラグがオフかどうか判定し、オフであ
ればステップ204において検出回路13で温度検出出
力を読み込み、ステップ205において検出温度を基準
温度と設定し、ステップ206においてAFオフフラグ
をセットする。ステップ203においてAFオフフラグ
がセットされていたら、ステップ207において検出回
路13で温度検出出力を読み込み、ステップ208にお
いて基準温度と同じか判定する。同じであればステップ
201に戻り、異なればステップ209において温度変
化量ΔT及び補正量Rrrを計算し、RR104を駆動
させる温度補償制御を行い、ステップ210において検
出した温度を基準温度とし、ステップ201に戻る。
手段16の動作を停止させたとき、環境変化があっても
検出回路13からの信号に基づいて制御手段7がRR1
04を駆動させることにより良好なる画像情報が得られ
るようにしている。
略図と動作のフローチャートである。図中、図1の実施
形態1で示した要素と同じ要素には同符番を付してい
る。
FDと称す)のスイッチであり、スイッチONの状態
で、スイッチ18は至近側、スイッチ19は無限側にフ
ォーカスレンズ104を駆動させるものである。本実施
形態ではMFD動作の終了時の焦点位置が合焦位置で動
作が終了した温度であるという認識を前提にしており、
手動焦点点調節が行われた場合は動作終了時の温度を記
憶し、これより温度変化を検知して補正を行う点が実施
形態1と異なっており、その他の構成は同じである。
ートを用いて説明する。
8又は19がオンかオフかを判定し、どちらかオンであ
ればステップ402においてMFDオフフラグをセット
しステップ401に戻り、オフならばステップ403に
おいてMFDオフフラグがオフかどうか判定し、オフで
あればステップ404において温度検出出力を読み込
み、ステップ405において検出温度を基準温度と設定
し、ステップ406においてMFDオフフラグをセット
する。ステップ403においてAFオフフラグがセット
されていたらステップ407において温度検出出力を読
み込み、ステップ408において基準温度と同じか判定
する。同じであればステップ401に戻り、異なればス
テップ409において温度変化量ΔT及び補正量Prr
を計算しRR104を駆動させる温度補償制御を行い、
ステップ410において検出した温度を基準温度とし、
ステップ401に戻る。MFDではこうしたスイッチの
ON・OFFに限らず、動作が検出できればどのような
ものでも良い。
概略図と、動作のフローチャートである。図中、図1の
実施形態1で示した要素と同じ要素には同符番を付して
いる。
り、スイッチONの状態で、ズームスイッチ20はテレ
側、ズームスイッチ21はワイド側にバリエータレンズ
103を駆動させるものである。本実施形態では、ズー
ム動作により画角変化を行った場合は放置状態でなくな
ったと判断し、ズーム動作終了時の温度を記憶し、それ
以後再び放置状態であるとみなして温度変化を検知して
補正を行う点が実施形態1と異なっており、その他の構
成は同じである。
ートを用いて説明する。
0又は21がオンかオフかを判定し、どちらかでもオン
であればステップ602においてオフフラグをセットし
ステップ601に戻り、オフならばステップ603にお
いてズームオフフラグがオフかどうか判定し、オフであ
ればステップ604において温度検出出力を読み込み、
ステップ605において検出温度を基準温度と設定し、
ステップ606においてズームオフフラグをセットす
る。ステップ603においてズームオフフラグがセット
されていたらステップ607において温度検出出力を読
み込み、ステップ608において基準温度と同じか判定
する。同じであればステップ601に戻り、異なればス
テップ609において温度変化量ΔT及び補正量Prr
を計算しRR104を駆動させる温度補償制御を行い、
ステップ610において検出した温度を基準温度とし、
ステップ601に戻る。尚、本実施形態においてズーム
動作検出はこうしたスイッチのON・OFFに限らず、
動作が検出できればどのようなものでも良い。
することで、ズーミング中、及びAF機能の動作中又は
AF機能の停止中に温度変化があった場合でも、又温度
が一定でも基準温度からのずれが生じた場合においても
ピントズレのない良好な画像を得ている。
を1個使用しているが、複数個使用してもよく、これに
よれば、より良好なる効果が得られる。
化があったときを説明したが、環境変化として湿度変化
や気圧変化があったときでも、それらの検出手段を設け
れば前述した構成で同様に取り扱うことができる。例え
ば、温度検出手段と湿度検出手段を各々設けても良く、
又は双方の検出手段を光学機器内に設けて、温度変化及
び湿度変化によるピントズレについて補正するようにし
ても良い。
スや変倍の為に光軸上移動する移動レンズ群を有する光
学系(撮影レンズ)を用いて自動合焦機能を動作させて
撮影する際に、何んらかの理由で自動合焦機能の動作を
停止させたときに環境変化があっても、例えば温度変化
や湿度変化があっても環境変化に応じて該移動レンズ群
の移動をその都度適切に設定することにより結像面のズ
レを補正し、高い光学性能を維持することのできるビデ
オカメラや銀塩カメラそして電子スチルカメラ等に好適
な光学機器を達成することができる。
Claims (19)
- 【請求項1】 移動レンズ群を含む光学系により結像面
上に物体像を形成する光学機器において、該移動レンズ
群を駆動するレンズ駆動手段、該レンズ駆動手段を制御
する制御手段、該移動レンズ群を駆動する為の制御情報
を記憶する記憶手段、該光学系に関する温度情報又は/
及び湿度情報を検出する検出手段、該光学系の合焦状態
を自動的に検出する自動合焦手段そして該自動合焦手段
の動作を制御する自動合焦制御手段とを有し、該制御手
段は該制御情報に基づいて該レンズ駆動手段を制御して
温度変化又は/及び湿度変化に伴う該光学系の結像面位
置の変動を補正するとともに該自動合焦制御手段により
該自動合焦手段の動作を停止しているときに、該検出手
段からの出力信号に基づいて該結像面の位置を補正して
いることを特徴とする光学機器。 - 【請求項2】 前記光学機器はビデオカメラであること
を特徴とする請求項1の光学機器。 - 【請求項3】 前記光学系はリアフォ−カスタイプのズ
−ムレンズであることを特徴とする請求項1又は2の光
学機器。 - 【請求項4】 前記光学系は複数のレンズ群を有し、該
複数のレンズ群は少なくとも一部にプラスチックレンズ
を有することを特徴とする請求項1,2又は3の光学機
器。 - 【請求項5】 前記制御情報は基準温度又は/及び基準
湿度における前記移動レンズ群の複数の位置データと該
位置データを前記検出手段からの信号に基づいて補正す
る為の温度補正係数データ又は/及び湿度補正係数デー
タを含んでおり、前記制御手段は前記駆動手段を制御す
る為の該制御情報を該検出手段によって検出された温度
又は/及び湿度に応じて前記記憶手段から引き出し、該
制御情報に基づいて該移動レンズ群の温度補正位置デー
タ又は/及び湿度補正位置データを算出することを特徴
とする請求項1の光学機器。 - 【請求項6】 前記温度補正位置データは前記検出手段
から検出された温度と前記基準温度との差分値の関数と
して定義されることを特徴とする請求項5の光学機器。 - 【請求項7】 前記湿度補正位置データは前記検出手段
から検出された湿度と前記基準湿度との差分値の関数と
して定義されることを特徴とする請求項5の光学機器。 - 【請求項8】 前記温度補正位置データは前記検出手段
から検出された検出温度と前記基準温度との差分値に前
記温度補正係数データを掛け合わせた結果に前記基準温
度における前記移動レンズ群の位置データを足し合わせ
たもので定義されることを特徴とする請求項5の光学機
器。 - 【請求項9】 前記温度補正係数は変倍の為の移動レン
ズ群の位置の関数として定義されることを特徴とする請
求項1〜3の光学機器。 - 【請求項10】 前記湿度補正位置データは前記検出手
段から検出された検出湿度と前記基準湿度との差分値に
前記湿度補正係数データを掛け合わせた結果に該基準湿
度における前記移動レンズ群の位置データを足し合わせ
たもので定義されることを特徴とする請求項5の光学機
器。 - 【請求項11】 前記湿度補正係数は変倍の為の移動レ
ンズ群の位置の関数として定義されることを特徴とする
請求項1又は3の光学機器。 - 【請求項12】 前記温度情報検出手段は感温抵抗を使
用したセンサを少なくとも1個有することを特徴とする
請求項1又は2の光学機器。 - 【請求項13】 前記温度情報検出手段はサーミスタを
使用したセンサを少なくとも1個有することを特徴とす
る請求項1又は2の光学機器。 - 【請求項14】 前記湿度情報検出手段は静電容量式の
センサを少なくとも1個有することを特徴とする請求項
1又は2の光学機器。 - 【請求項15】 前記湿度情報検出手段はサーミスタを
使用したセンサを少なくとも1個有することを特徴とす
る請求項1又は2の光学機器。 - 【請求項16】 前記制御手段は前記自動合焦手段の動
作が停止している場合で、温度変化又は/及び湿度変化
があるときのみに前記結像面の位置を補正していること
を特徴とする請求項1の光学機器。 - 【請求項17】 前記光学機器は手動焦点検出手段を有
し、該手動焦点検出手段による動作を停止させていると
きに前記制御手段は温度変化又は/及び湿度変化がある
ときのみに前記結像面の位置を補正していることを特徴
とする請求項1の光学機器。 - 【請求項18】 前記光学機器は手動焦点検出手段を有
し、該手動焦点検出手段による動作が終了したときの温
度又は/及び湿度を基準温度又は/及び基準湿度として
記憶し、前記制御手段は基準温度又は/及び基準湿度に
対して温度変化又は/及び湿度変化があるときのみに前
記結像面の位置を補正していることを特徴とする請求項
1の光学機器。 - 【請求項19】 移動レンズ群を含む光学系により結像
面上に物体像を形成する光学機器において、該移動レン
ズ群を駆動するレンズ駆動手段、該レンズ駆動手段を制
御する制御手段、該移動レンズ群を駆動する為の制御情
報を記憶する記憶手段、そして該光学系に関する温度情
報又は/及び湿度情報を検出する検出手段を設け、該制
御情報は該検出手段からの温度情報又は/及び湿度情報
に応じて該移動レンズ群を移動させて光学系の結像面位
置の変動を補正していることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3742896A JP3599463B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 光学機器 |
US08/787,545 US6268885B1 (en) | 1996-01-31 | 1997-01-22 | Optical apparatus for correcting focus based on temperature and humidity |
US09/299,876 US6822688B2 (en) | 1996-01-31 | 1999-04-27 | Movable-lens position control apparatus |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3742896A JP3599463B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 光学機器 |
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JPH09211312A true JPH09211312A (ja) | 1997-08-15 |
JP3599463B2 JP3599463B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=12497252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3742896A Expired - Fee Related JP3599463B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 光学機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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