JP2017156373A - ミラー駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像素子の前方に配置された光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に取り除くことが可能なミラー駆動装置を提供すること。【解決手段】メインミラー(501)と、メインミラー(501)を保持するメインミラーホルダ(502)と、メインミラーホルダ(502)に支持され、サブミラー(503)を保持するサブミラーホルダ(504)と、を備えた撮像装置において、サブミラーホルダ(504)は、被写体光を焦点検出装置(31)に導くための第1の位置と、被写体光をファインダ光学系(4)へ導くためのメインミラー待機位置まで回動した第2の位置と、撮像素子(33)への被写体光を遮らない第3の位置を有した撮像装置において、メインミラー(501)とサブミラー(503)が一体となって第2の位置と第3の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、サブミラー(503)が第1の位置と第2の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、を有することを特徴とする。【選択図】図5

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置における撮像素子の前方に配置された光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を取り除く技術に関する。
従来、一眼レフカメラなどの撮像装置では、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されている。これらの作動部から発生した塵埃等の異物が撮像素子の被写体側に配置したカバーガラスや光学ローパスフィルタ、あるいは撮像素子の前方に配置されたピント板、撮影レンズ、焦点検出用センサユニットなどの光学部材に付着することがある。
撮像素子のカバーガラスや光学ローパスフィルタ、あるいは撮影レンズに異物が付着した場合、付着した部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。ピント板に異物が付着した場合、付着した部分が黒い点となってファインダ像に写り込み、撮影の支障になる。
焦点検出用センサユニットに異物が付着した場合、付着した部分の像に対して焦点検出を正常に行うことができず、撮影の支障になる。このような現象を回避するために、特許文献1には、撮像素子の被写体側に設けた光学ローパスフィルタを圧電素子で振動させることにより、光学ローパスフィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている。
また、特許文献2には、ミラーの回転駆動によってミラーボックス内で発生した空気流の少なくとも一部が流入する整流用開口部を備えたカメラが提案されている。特許文献2によれば、ミラーボックス内に浮遊している異物や前記振動により浮き上がった異物がこの空気流によって整流用開口部へ流出するため、異物が撮像素子に付着することを防止できる。
特開2008-301271号公報 特開2010-072278号公報
しかしながら、特許文献1に開示された従来技術は、光学ローパスフィルタの表面に付着した異物を取り除く技術であり、ピント板、撮影レンズ、焦点検出用センサユニットに付着した異物を取り除くことは難しい。
また、特許文献2に開示された従来技術は、ミラーボックス内に浮遊している異物や前記振動により浮き上がった異物を整流用開口部へ流出するために、ミラー部を撮像光路から退避させるものである。この場合、ミラー部はミラーダウン状態からミラーアップ状態まで駆動し、ピント板、撮影レンズ、焦点検出用センサユニットのすべてに対して異物の取り除きを行うため、省電力の観点から、効率の良いミラー駆動シーケンスとは言い難い。
そこで、本発明の目的は、撮像素子の前方に配置された光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に取り除くことが可能なミラー駆動シーケンスを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係るミラー駆動装置は、
メインミラー(501)と、
メインミラー(501)を保持するメインミラーホルダ(502)と、
メインミラーホルダ(502)に支持され、
サブミラー(503)を保持するサブミラーホルダ(504)と、を備えた撮像装置において、
サブミラーホルダ(504)は、被写体光を焦点検出装置(31)に導くための第1の位置と、
被写体光をファインダ光学系(4)へ導くためのメインミラー待機位置まで回動した第2の位置と、
撮像素子(33)への被写体光を遮らない第3の位置を有した撮像装置において、
メインミラー(501)とサブミラー(503)が一体となって第2の位置と第3の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、
サブミラー(503)がメインミラー(501)から独立して第1の位置と第2の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、
を有することを特徴とする。
本発明に係るミラー駆動装置によれば、撮像素子の前方に配置された光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に取り除くことが可能なミラー駆動シーケンスを提供することができる。
本実施例における撮像装置の主要な電気構成図である。 本実施例における撮像装置の構成を説明する図である。 本実施例におけるミラーユニットの構成を説明する分解斜視図である。 本実施例におけるメインミラーホルダとサブミラーホルダの動作詳細図である。 本実施例におけるデジタル一眼レフカメラのミラー駆動シーケンスを説明するための図である。
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。
[実施例1]
図1は本実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。
カメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータの中央処理装置100(以下、MPU100という)は、カメラの動作制御を司るものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。MPU100に内蔵されたEEPROM100aは、時刻計測回路109の計時情報やその他の情報を記憶可能である。
MPU100には、ミラー駆動回路101、焦点検出回路102、シャッタ駆動回路103、映像信号処理回路104、スイッチセンス回路105、測光回路24が接続されている。また、液晶表示駆動回路107、バッテリチェック回路108、時刻計測回路109、電源供給回路110、圧電素子駆動回路111も接続されている。これらの回路はMPU100の制御により動作するものである。また、MPU100は、撮影レンズユニット内に配置されたレンズ制御回路201と、マウント接点21を介して通信を行う。
マウント接点21は撮影レンズユニットが接続されるとMPU100へ信号を送信する機能も備えている。これにより、レンズ制御回路201は、MPU100との間で通信を行い、撮影レンズユニット内の撮影レンズ200および絞り204の駆動を、AF駆動回路202および絞り駆動回路203を介して行うことが可能となる。なお、本実施の形態では便宜上1枚の撮影レンズで示しているが、実際は多数のレンズ群により構成されている。
AF駆動回路202は、たとえばステッピングモータによって構成され、レンズ制御回路201の制御によって撮影レンズ200内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子33に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。
203は絞り駆動回路であり、たとえばオートアイリスなどによって構成され、レンズ制御回路201によって絞り204を変化させ、光学的な絞り値を得るように構成されている。不図示のミラー駆動ユニットは、メインミラー501、サブミラー503から構成されている。不図示のミラー駆動ユニットは、第1の位置(図2(a))から第2の位置(図2(b))へ、更に第2の位置から第3の位置(図2(c))へと移動可能である。
メインミラー501は、不図示のミラー駆動ユニットの第1の位置にて、撮像レンズ200を通過する撮像光束をファインダ光学系4へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー503に導く。
サブミラー503は、透過された撮影光束を焦点検出用センサユニット31へ導く。
また、不図示のミラー駆動ユニットは、撮像時には、撮像レンズ200から撮像素子33に向かう光束を遮らないように第3の位置に退避する。
ミラー駆動回路101は、不図示のミラー駆動ユニットを第1の位置から第2、第3の位置へ、または第3の位置から第2、第1の位置へ駆動するためのものであり、具体的には、たとえばモータ(不図示)とギヤトレイン(不図示)などから構成される。
焦点検出センサユニット31は不図示である結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー及び、2次結像レンズ、絞り、複数のCCDから成るラインセンサ等から構成されている。
焦点検出センサユニット31から出力された信号は、焦点検出回路102へ供給され、被写体像信号に換算された後MPU100へ送信される。
MPU100は被写体像信号に基づいて、位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、デフォーカス量およびデフォーカス方向を求め、これに基づき、レンズ制御回路201およびAF駆動回路202を介して、撮影レンズ200内のフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。
ペンタプリズム22は、メインミラー501によって反射され、ピント板2を通過した撮影光束を正立正像に変換反射する光学部材である。使用者は、ファインダ光学系4を介して、ファインダ接眼レンズ18から被写体像を観察することができる。ペンタプリズム22は、撮影光束の一部を測光センサ23にも導く。測光回路24は、測光センサ23の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、MPU100に出力する。MPU100は、得られる輝度信号から露出値を算出する。
106は機械式フォーカルプレーンシャッタであり、ユーザがファインダにより被写体像を観察している時には撮影光束を遮る。また撮像時にはレリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群の走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。
フォーカルプレーンシャッタ106は、MPU100の指令を受けたシャッタ駆動回路103によって制御される。
33は撮像素子で、本実施例では撮像デバイスであるCMOSが用いられる。撮像デバイスには、CCD型、CMOS型およびCID型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよい。
34はクランプ/CDS(相関二重サンプリング)回路であり、A/D変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、クランプレベルの変更も可能である。
35はAGC(自動利得調整装置)であり、A/D変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、AGC基本レベルの変更も可能である。
36はA/D変換器であり、撮像素子33のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。
32は略矩形の形状を有する赤外線カットフィルタで、撮像素子7に入射される光束の不要な赤外光をカットする。また、異物の付着を防止するために、表面は導電性物質で覆われている。
113は光学ローパスフィルタで、水晶からなる複屈折板および位相板を複数枚貼り合わせて積層し、更に赤外カットフィルタを貼り合わせて構成している。
112は積層型の圧電素子であり、MPU100に指令を受けた圧電素子駆動回路111により加振され、その振動を光学ローパスフィルタ410に伝えるように構成されている。
104は映像信号処理回路であり、デジタル化された画像データに対してガンマ/ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理など、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路104からのモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路115を介してカラー液晶モニタ19に表示される。また、映像信号処理回路104は、MPU100の指示により、メモリコントローラ38を通じて、バッファメモリ37に画像データを保存することも可能である。更に、映像信号処理回路104は、JPEGなどの画像データ圧縮処理を行う機能も有している。連写撮影など連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ37に画像データを格納し、メモリコントローラ38を通して未処理の画像データを順次読み出すことも可能である。これにより映像信号処理回路104は、A/D変換器36から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことが可能となる。
メモリコントローラ38は、外部インタフェース40(ビデオ信号出力用ジャックおよびUSB出力用コネクタ等が相当する)から入力される画像データをメモリ39に記憶することや、メモリ39に記憶されている画像データを外部インタフェース40から出力する機能についても有する。なお、メモリ39は、カメラ本体に対して着脱可能なフラッシュメモリなどである。
105はスイッチセンス回路であり、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をMPU100に送信する。7aは、シャッタボタン7の第1ストロークによりオンするスイッチSW1である。7bは、シャッタボタン7の第2ストロークによりオンするスイッチSW2である。スイッチSW2がオンされると、撮影開始の指示がMPU100に送信される。また、メイン操作ダイヤル8、サブ操作ダイヤル20、撮影モード設定ダイヤル14、メインSW43、AFモード切り替えSW44、フォーカスモード切り替えSW45、AFロック指示部材46が接続されている。
107は液晶表示駆動回路であり、MPU100の指示に従って、外部液晶表示装置9やファインダ内液晶表示装置41を駆動する。
108はバッテリチェック回路であり、MPU100からの信号に従って、所定時間バッテリチェックを行い、その検出出力をMPU100へ送る。
42は電源部であり、カメラの各要素に対して、必要な電源を供給する。
109は時刻計測回路でメインSW43がOFFされて次にONされるまでの時間や日付を計測し、MPU100からの指令により、計測結果をMPU100へ送信することができる。
次に、図2〜3を参照して、本発明における、デジタル一眼レフカメラの不図示のミラー駆動ユニットの状態について説明する。
図2はデジタル一眼レフカメラの構成を説明する図である。
図2において、カメラ本体1には交換レンズ200が取り付けられている。カメラ本体1は、焦点検出センサユニット31、ファインダ光学系4、ミラーボックス400、撮像素子33、測光センサ23、および不図示のミラー駆動ユニットを備えている。
図2(a)はメインミラーホルダ502およびサブミラーホルダ504はミラーダウン位置に待機している状態を示す。不図示のミラー駆動ユニットが光路内に位置し、交換レンズ200を通過した光束はメインミラー501で分離される。メインミラーで反射した光束は、ファインダ光学系4のペンタプリズム22に導かれる。
一方、メインミラー501を透過した光束はサブミラー504で反射して、焦点検出センサユニット31に導かれる。したがって、図2(a)の状況にて、交換レンズ200を透過した光束は、撮像素子33に導かれない。この状態を本実施例では第1のミラーユニット位置と呼ぶ。
図2(b)はメインミラーホルダ502はミラーダウン位置に位置し、サブミラーホルダ504がメインミラー501と重なる位置までミラーアップしている状態を示す。メインミラー501に反射した交換レンズ200を通過した光束は、焦点検出センサユニット31に導かれることなく、ファインダ光学系4のペンタプリズム22に導かれる。この状態を本実施例では第2のミラーユニット位置と呼ぶ。
図2(c)はメインミラーホルダ502およびサブミラーホルダ504がミラーアップ位置に待機している状態を示す。図2(c)の状態では、メインミラーホルダ502およびサブミラーホルダ504はミラーボックス400の上方に回動し不図示のミラー駆動ユニットは撮影光路内から退避する。これにより交換レンズ200を通過した光束は、ファインダ光学系4および焦点検出センサユニット31に導かれることなく、撮像センサ33に導かれる。この状態を本実施例では第3のミラーユニット位置と呼ぶ。
以上のようにミラー駆動ユニットは、不図示のミラー駆動ユニットを図2(a)に示すミラーダウン位置と図2(c)に示すミラーアップ位置との間を駆動する。
図3は不図示のミラー駆動ユニットの構成を説明する分解斜視図であり、図2におけるメインミラーホルダ502及びサブミラーホルダ504の関係をここで説明する。
不図示のミラー駆動ユニットはメインミラー501を保持するメインミラーホルダ502と、サブミラー503を保持するサブミラーホルダ504を有する。メインミラーホルダ502には回転軸502a、502bが形成されており、ミラーボックス400に回転軸502aを中心として回動するよう取り付けられている。
サブミラーホルダ504には穴部504aが形成されており、メインミラーホルダ502に形成された軸502bに軸支され、該軸502bを中心に回動する。メインミラーホルダ502はサブミラーホルダ504に押し上げられることでミラーアップ動作を行う。また、不図示のミラー駆動ユニットがミラーダウン動作中は、メインミラーホルダ502はサブミラーホルダ504に引き下げられることでミラーダウン動作を行う機構となっており、前述図2の動作を可能としている。
図4を用いて更に詳細を説明する。
図4はメインミラーホルダ502とサブミラーホルダ504の動作詳細図である。(a)、(d)は前記第1のミラーユニット位置を示し、(b)、(e)は前記第2のミラーユニット位置を示し、(c)、(f)は前記第3のミラーユニット位置の状態を示す。
(a)において、サブミラーホルダ504は不図示のバネによりミラーボックス400に取り付けられたサブミラー位置決め軸508に付勢されている。また、メインミラーホルダ502は不図示のバネによりミラーボックス400に取り付けられたメインミラー位置決め軸507に付勢されて第1のミラーユニット位置の状態を保っている。この状態において、不図示のミラー駆動ユニットによりサブミラーホルダ駆動軸504cに図示F方向に動力が伝達されると軸502bを回転中心としてサブミラーホルダ504が駆動し、(b)の第2のミラーユニット位置まで回動する。このとき、サブミラー503はメインミラー501から独立して回動する。
第2のミラーユニット位置ではサブミラーホルダ504はメインミラーホルダ502に当接しその付勢力は、メインミラーホルダ502がメインミラー位置決め軸507から浮かない付勢力であれば良い。この状態において、不図示のミラー駆動ユニットによりサブミラーホルダ駆動軸504cに図示F方向に動力が伝達されると、サブミラーホルダ504によってメインミラーホルダ502を持ち上げられ、(c)の第3のミラーユニット位置まで回動する。このとき、メインミラー501とサブミラー503は一体となって回動する。
第3のミラーユニット位置では、サブミラーホルダ504によってメインミラーホルダ502をミラーボックス400に取り付けられたミラーアップストッパ505に付勢され、不図示のミラー駆動ユニットは撮影光路内から退避する位置を保っている。
(d)では不図示のミラー駆動ユニットによりサブミラーホルダ駆動軸504cに図示F方向に動力を伝達することでサブミラーホルダ504のダウンが開始される。この時メインミラーホルダ502はサブミラーホルダ504に連結された不図示のカムによりサブミラーホルダ504と同時に押し下げられ、メインミラーホルダ502がメインミラー位置決め軸507に当接し(e)の第2のミラーユニット位置の状態となる。この時前記不図示のカムはメインミラーホルダ502から外れる。
(e)の状態から不図示のミラー駆動ユニットによりサブミラーホルダ駆動軸504cに図示F方向に動力を伝達することでサブミラーホルダ504はサブミラー位置決め軸508に当接し(f)の第1のミラーユニット位置に戻る。尚、前記ミラー駆動ユニットの機構については、上記動作が達成できれば手段は問わない。
以下、図1〜4を参照して、本実施形態の撮像素子33の前方に配置された光学部材の表面に付着した異物を効率的に取り除くことが可能なミラー駆動シーケンスについて説明する。
図5は本実施例におけるデジタル一眼レフカメラのミラー駆動シーケンスを説明するための図である。
図5に示すように、本実施形態におけるミラー駆動シーケンスは、第2のミラーユニット位置から第3のミラーユニット位置の間で行うミラー往復運動、第1のミラーユニット位置から第2のミラーユニット位置の間で行うミラー往復運動および圧電素子112による振動の計3つのモードで構成される。
図5(a)のステップS101におけるモード1は、ピント板2および撮影レンズ200の表面に付着した異物を取り除くためのミラー駆動シーケンスである。ステップS101において、モード1がONになった場合、ステップS102に進む。
ステップS102では、第2のミラーユニット位置と第3のミラーユニット位置の間において、サブミラー503が往復運動を開始する。
次に、ステップS103に進む。ステップS103では、前記モード1の往復運動を所定回数繰り返すことによって、モード1の空気流が発生する。モード1の空気流は第2のミラーユニット位置と第3のミラーユニット位置の間、すなわち、ピント板2および撮影レンズ200近傍で発生し、ピント板2および撮影レンズ200の表面に付着した異物を取り除く。ステップS103にて、モード1の往復運動が所定回数を超えた場合、ステップS104に進み、不図示のミラー駆動ユニットは撮影待機状態となる。モード1の好ましい実施形態として、不図示のミラー駆動ユニットが駆動する範囲を、メインミラーホルダ502の先端がミラーアップストッパ505に当接せず、かつ、当接面502cがメインミラー位置決め軸507に当接しない範囲とすることができる。このモード1のミラー駆動範囲において、メインミラー501は周囲の部品と衝突せず駆動するため、耐久性が向上する。また、衝突時における異物の浮きを防ぐことができる。
図5(b)のステップS201におけるモード2は、焦点検出用センサユニット31の表面に付着した異物を取り除くためのミラー駆動シーケンスである。ステップS201において、モード2がONになった場合、ステップS202に進む。
ステップS202では、第1のミラーユニット位置と第2のミラーユニット位置の間において、メインミラー501とサブミラー503が一体となって往復運動を開始する。
次に、ステップS203に進む。ステップS203では、前記モード2の往復運動を所定回数繰り返すことによって、モード2の空気流が発生する。モード2の空気流は第1のミラーユニット位置と第2のミラーユニット位置の間、すなわち、焦点検出用センサユニット31近傍で発生し、焦点検出用センサユニット31の表面に付着した異物を取り除く。ステップS203にて、モード2の往復運動が所定回数を超えた場合、ステップS204に進み、不図示のミラー駆動ユニットは撮影待機状態となる。
モード2の好ましい実施形態として、不図示のミラー駆動ユニットが駆動する範囲を、サブミラーホルダ504に設けた当接面504bがサブミラー位置決め軸508と当接せず、かつ、サブミラーホルダ504がメインミラーホルダ502に当接しない範囲とすることができる。このモード2のミラー駆動範囲において、サブミラー503は周囲の部品と衝突せずに駆動するため、耐久性が向上する。また、衝突時における異物の浮きを防ぐことができる。
図5(c)のステップS301におけるモード3は、撮像素子33の被写体側に設けた光学ローパスフィルタ113に付着した異物を取り除くためのシーケンスである。ステップS301でモード3がONになった場合、ステップS302に進む。
ステップS302では、圧電素子112が振動を開始する。次に、ステップS303に進む。
ステップS303では、前記圧電素子112の振動を光学ローパスフィルタ113に伝えることにより、光学ローパスフィルタ113の表面に付着した異物を振るい落とす。ステップS303にて、圧電素子112の振動が所定時間を超えた場合、ステップS304に進み、不図示のミラー駆動ユニットは撮影待機状態となる。
以上3つのモードによって、ミラーボックス内の光学部材に付着した異物をピント板2、撮影レンズ200、焦点検出用センサユニット31、撮像素子33の被写体側に設けた光学ローパスフィルタ113等、選択して取り除くことが可能となる。例えば、ピント板2および焦点検出用センサユニット31の表面に異物が付着した場合、前記モード1およびモード2のミラー駆動シーケンスを選択し、実施することで、これらの異物を取り除くことが可能である。ピント板2の表面だけに異物が付着した場合は、前記モード1だけ選択し、実施すればよい。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
4 ファインダ光学系、31 焦点検出用センサユニット、33 撮像素子、
501 メインミラー、502 メインミラーホルダ、503 サブミラー、
504 サブミラーホルダ

Claims (4)

  1. メインミラー(501)と、
    メインミラー(501)を保持するメインミラーホルダ(502)と、
    メインミラーホルダ(502)に支持され、
    サブミラー(503)を保持するサブミラーホルダ(504)と、を備えた撮像装置にi
    いて、
    サブミラーホルダ(504)は、被写体光を焦点検出用センサユニット(31)に導くための第1の位置と、
    被写体光をファインダ光学系(4)へ導くためのメインミラー待機位置まで回動した第2の位置と、
    撮像素子(33)への被写体光を遮らない第3の位置を有した撮像装置において、
    メインミラー(501)とサブミラー(503)が一体となって第2の位置と第3の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、
    サブミラー(503)が第1の位置と第2の位置の間で所定回数の往復運動をするモードと、
    を有することを特徴とするミラー駆動装置。
  2. メインミラーホルダ(502)の先端がミラーアップストッパ(505)に当接せず、かつ、当接面(502b)がメインミラー位置決め軸(507)に当接せずに所定回数の往復運動を行うミラー駆動範囲が設定されていることを特徴とする請求項1に記載のミラー駆動。
  3. サブミラーホルダ(504)に設けた当接面(504b)がサブミラー位置決め軸(508)と当接せず、かつ、サブミラーホルダ(504)がメインミラーホルダ(502)に当接せずに所定回数の往復運動を行うミラー駆動範囲が設定されていることを特徴とする請求項1に記載のミラー駆動装置。
  4. 前記モードを選択的に実施することが可能であることを特徴とする請求項1に記載のミラー駆動装置。
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