JP6039238B2

JP6039238B2 - 撮像装置

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Inventors: 雅夫水牧
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Description

本発明は、例えば一眼レフカメラ等の撮像装置に関し、特に回動可能なミラー駆動機構を備えた撮像装置に関する。

一眼レフカメラは、撮影レンズから撮像素子に至る撮影光路中にクイックリターンミラー機構を有しており、メインミラーおよびサブミラーを撮像光路内位置と撮像光路外位置とを高速に回動させることが可能である。

撮像光路内位置では、各ミラーは、ミラーボックスに設けられたミラーダウンストッパに当接することで所定の停止位置に位置決めされ、ファインダ光学系や焦点検出センサユニットに撮影レンズからの入射光を導く。撮像光路外位置では、各ミラーはミラーボックスに設けられたミラーアップストッパに当接することで撮像光路の外に退避し、撮影レンズからの入射光はシャッタが開いたときに撮像素子に到達する。

クイックリターンミラー機構は、ミラーを駆動するバネと、モータによりバネをチャージする機構と、撮像光路内位置と撮像光路外位置とを切り替える機構等で構成され、モータとギアとカムとバネを含むリンク機構の組み合わせでミラーを回動させる。

ミラーを撮像光路内位置から撮像光路外位置に高速回動させたときに、ミラーアップストッパに対する衝突によりミラーのアップバウンド現象が発生する。ミラーのアップバウンド現象を停止させる時間を短縮し、ユーザからの撮影信号に対し、ミラーを早期に光路外へ退避させ、シャッタ走行、撮像素子の蓄積などの撮像動作を開始することで、レリーズタイムラグを短縮することができる。

また、ミラーを撮像光路外位置から撮像光路内位置に高速回動させたときに、前記ミラーダウンストッパに対する衝突によりミラーのダウンバウンド現象が発生する。ミラーのダウンバウンド現象を停止させる時間を短縮し、焦点検出動作を早期に開始することで、連写撮影において単位時間あたりの撮影枚数を多くすることができる。

従来、バネをより強力にすることでミラー駆動を高速化してレリーズタイムラグを短縮する方法や、モータを大型化してミラーチャージ時間を短縮することで連写性能を向上させる方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、コストが高くなる、占有体積が大きくなる、重量が重くなるという欠点があった。

このような欠点を解消するものとして、特許文献１では、ボイスコイルモータでミラーを駆動する撮像装置が提案されている。

また、従来のクイックリターンミラー機構は、部品点数が多く、構成が複雑であった。そこで、特許文献２では、従来とは異なる機構でミラーを高速かつ安定的に変位させるとともに装置の小型化を図るものとして、リニア方式のアクチュエータでミラーを駆動するミラー駆動機構が提案されている。

特開２０１０−４４２７１号公報特開平１１−９５３１７号公報

特許文献１に開示された従来技術では、電源オン時にミラーを撮影光路内位置および撮影光路外位置に保持するためにボイスコイルにアイドリング電流を流すことやディスクブレーキ機構を備えることが開示されている。また、電源オフ時にミラーを撮影光路外位置に保持するためにミラーロック機構を備えていることも開示されている。しかしながら、ディスクブレーキ機構やミラーロック機構の駆動にも電流を消費するため、電流消費が多くなること、また、ディスクブレーキ機構やミラーロック機構を備えるためのコストが高くなり、占有体積も大きくなるという欠点があった。

特許文献２に開示された従来技術では、ミラーを撮影光路内位置および撮影光路外位置に保持するためにはリニア式のアクチュエータを通電保持する必要があるため、電力の消費が著しい。また、リニア式のアクチュエータは高価な磁石を数多く必要とするため、コストが高くなるという欠点があった。

そこで、本発明は、簡単かつ安価な構成で電力消費を抑えつつ高速動作の可能なクイックリターンミラー機構を備えた撮像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の本発明の一側面としての撮像装置は、モータと一体で回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに係合され、前記リードスクリューの回転によって移動可能な移動部材と、撮像光学系によって形成された光の像を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系から前記撮像素子までの光路内に位置する第１の状態と前記光路の外に位置する第２の状態との間で回動可能なミラー部材と、前記移動部材と前記ミラー部材との間に配置され、前記移動部材または前記ミラー部材を付勢する付勢部材と、前記ミラー部材が前記第１の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第１の当接部材と、を有し、前記ミラー部材には、前記ミラー部材の回動軸と平行な係合部が突出形成され、前記ミラー部材が前記第１の状態と前記第２の状態との間を回動するとき、前記付勢部材の両端が前記係合部を挟み、前記ミラー部材が前記第１の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第１端が前記係合部から離れるように弾性変形し、前記付勢部材の両端が前記係合部を挟んでいるときよりも、前記付勢部材の前記第１端が前記係合部から離れているときのほうが前記モータの駆動周波数を低くすることを特徴とする。また、本発明の他の側面としての撮像装置は、モータと一体で回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに係合され、前記リードスクリューの回転によって移動可能な移動部材と、撮像光学系によって形成された光の像を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系から前記撮像素子までの光路内に位置する第１の状態と前記光路の外に位置する第２の状態との間で回動可能なミラー部材と、前記ミラー部材に回動可能に取り付けられ、前記移動部材と係合する回動部材と、前記回動部材が前記ミラー部材に対して回動しないように前記回動部材を付勢する付勢部材と、前記ミラー部材が前記第１の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第１の当接部材と、を有し、前記回動部材には、前記回動部材の回動軸と平行な係合部が突出形成され、前記ミラー部材が前記第１の状態と前記第２の状態との間を回動するとき、前記付勢部材の両端が前記係合部を挟み、前記ミラー部材が前記第１の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第１端が前記係合部から離れることを特徴とする。

本発明の撮像装置に備えられたクイックリターンミラー機構によれば、簡単かつ安価な構成で電力消費を抑えつつ高速動作が可能である。

本発明の撮像装置の実施形態の一例である一眼レフカメラの中央断面図である。実施例１のミラーおよび駆動部の斜視図である。実施例１の駆動部の状態とミラーの位置関係を表す図である。実施例１のモータとラックとミラーの相関を表す図である。実施例２のミラーユニットの構成図である。実施例２の駆動部の状態とミラーの位置関係を表す図である。

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。

図１は第１の実施例におけるデジタル一眼レフカメラの中央断面模式図であり、（ａ）はメインミラーが撮影光路内位置にあるときの状態を表し、（ｂ）はメインミラーが撮影光路外位置にあるときの状態を表している。

カメラシステムであるデジタル一眼レフカメラは、カメラ本体３とカメラ本体３に交換可能に装着された撮影レンズ（撮像光学系）１とにより構成される。レンズ部２は、撮影レンズ１の内部に設けられており、フォーカスレンズ群やズームレンズ群から構成されている。撮影レンズ１の予定結像面付近には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、さらにはＣＭＯＳセンサなどからなる光電変換素子を含む撮像手段であるところの撮像素子４が配置される。メインミラー（ミラー部材）５は、ハーフミラー部５ａを有しており、回転軸５ｂを中心に矢印５ｃの方向に回動可能に支持される。

図１（ａ）に示すように、メインミラー５が第１のミラー位置規制部（第１の当接部材）であるダウンストッパ７に当接する状態を第１の状態とする。この状態では、撮影レンズ１と撮像素子４の間には、メインミラー５とサブミラー６が光軸１ａに対して斜めに傾けて配置される。また、図１（ｂ）に示すように、メインミラー５が第２のミラー位置規制部（第２の当接部材）であるアップストッパ８に当接し、メインミラー５およびサブミラー６が光軸１ａを中心とした撮影光路から退避した状態を第２の状態とする。

サブミラー６は、メインミラー５に回動可能に取り付けられ、メインミラー５の回動動作に連動して回動する。メインミラー５が第１の状態である場合は、撮影レンズ１から入射された光がメインミラー５で反射され、その反射光はマット面とフレネル面を備えるピント板９のマット面上に結像し、ペンタプリズム１０、接眼光学系１１を介して撮影者の目に導かれる。光軸１ｂは、メインミラー５のハーフミラー部５ａで反射した光線の光軸を示している。また、メインミラー５のハーフミラー部５ａを透過した光線は、サブミラー６で反射し、焦点検出部１２で受光される。図１（ｂ）に示すように、メインミラー５が第２の状態である場合、レンズ部２を通過した光線はそのまま撮像素子４に結像される。

次に、メインミラー５を回動させる駆動部について述べる。図２は、メインミラー５および駆動部の斜視図である。

メインミラー５に対し斜めに傾けて配置されたアングル１３にはリードスクリュー１４とガイド軸１５が配置されており、リードスクリュー１４は回転駆動部であるモータ１６の回転軸と連結され、一体で回転可能となっている。

ラック（移動部材）１７は、リードスクリュー１４と噛み合う凸部１７ａを有しており、ガイド軸１５に対し摺動自在にとりつけられている。その結果、ラック１７はモータ１６が駆動するとリードスクリュー１４と凸部１７ａを介し、ガイド軸１５に沿って図１（ａ）の矢印１７ｃ方向に直進移動可能である。また、ラック１７にはバネ回転ストッパ部１７ｂおよびダボ１７ｄを有しており、ダボ１７ｄには付勢バネ（付勢部材）１８が取り付けられる。付勢バネ１８は端部（第１端）１８ａおよび端部（第２端）１８ｂが間にバネ回転ストッパ部１７ｂを挟んだ状態でダボ１７ｄを中心に回転が規制され、この状態でプリチャージ力が働くように設定されている。すなわち、端部１８ａあるいは端部１８ｂに所定以上の力をかけることで、端部１８ａあるいは端部１８ｂはバネ回転ストッパ部１７ｂから離れることが可能となる。また、付勢バネ１８はメインミラー５に突出形成されたメインミラー５の回動軸と平行な駆動ダボ（係合部）５ｄを挟み込んでおり、ラック１７を並進移動させることでメインミラー５が回動する。すなわち、メインミラー５は付勢バネ１８を介してラック１７に係合することで駆動されるようになっている。

図３は、駆動部の状態とメインミラー５の位置関係を表す図である。図３では、メインミラー５の回転動作と関係のないものは省略している。

図３（ａ）は、メインミラー５が第１の状態であり、メインミラー５をダウンストッパ７にバネ付勢している状態であり、カメラの電源投入前や電源投入後の撮影待機状態である。このとき、ラック１７は移動範囲の一端（図３の右下位置）に位置し、付勢バネ１８の端部１８ａは図のように撓んで駆動ダボ５ｄを付勢する。すなわち、付勢バネ１８は、端部１８ａが駆動ダボ５ｄから離れるように弾性変形する。これによりメインミラー５はダウンストッパ７に当接する位置に付勢バネ１８により付勢され、カメラ本体３の姿勢が変わった場合や振動が加わった際でもメインミラー５はダウンストッパ７に当接した状態で安定して位置保持される。

図３（ａ）の状態でモータ１６への通電が切られた場合、付勢バネ１８の付勢力の反力によりラック１７には付勢と反対の方向（図３の左上方向）に進む力がかかる。しかし、ラック１７がリードスクリュー１４を介してモータ１６を回転させる力は、リードスクリュー１４と凸部１７ａとの噛み合い摩擦によって減衰されるとともに、モータ１６のコギングトルクにより、ラック１７は図３（ａ）の位置に保持される。

次に、この条件を詳しく説明する。メインミラー５、サブミラー６およびラック１７の重さをＭ、付勢バネ１８の付勢力をＳとする。また、モータ１６のコギングトルクをＴ、リードスクリュー１４の有効径をＤ、リードスクリュー１４のリードをＬ、リードスクリュー１４のリード角をα、リードスクリュー１４の摩擦係数をμとする。このとき、モータコギング力Ｆは、Ｆ＝２Ｔ／Ｄと表わせる。

無通電時のモータ１６の回転抵抗は、リードスクリュー１４とラック１７の凸部１７ａとの噛み合いで発生する摩擦力とモータ１６のコギング力Ｆなので、カメラの姿勢が不利な条件で考えると、
（Ｍ＋Ｓ）ｓｉｎα≦μ（Ｍ＋Ｓ）ｃｏｓα＋Ｆｃｏｓα
の条件で静止することになる（厳密にはラック１７とガイド軸１５との摩擦等も関係してくるが、値としては小さいので省略している）。実際には、強い振動が加わると重さの数倍の重力加速度がかかるため、これを加味して各設計値を決めている。なお、リードスクリュー１４のリード角を立てることでミラー駆動の高速化が可能となるが、ラック１７の必要駆動力や無通電時の安定保持力とのバランスをとって決められる。

撮影時のミラーアップ動作に入ると、モータ１６が回転駆動することで、リードスクリュー１４も一体で回転し、ラック１７は図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へと左上方向に少し移動する。図３（ｂ）は、メインミラー５が第１の状態であり、メインミラー５がダウンストッパ７から離れる瞬間あるいは当接した瞬間である。このとき、付勢バネ１８の端部１８ａの撓みはなくなり、付勢バネ１８の付勢力は駆動ダボ５ｄに作用していない。

図３（ｂ）の状態からモータ１６がさらに回転を続けると、ラック１７の移動に伴って端部１８ｂが駆動ダボ５ｄを押す。そして、付勢バネ１８を介してラック１７に係合しているメインミラー５は、第１の状態から第２の状態へと回転軸５ｂを中心に回転移動を始め、やがて図３（ｃ）の状態となる。図３（ｃ）は、メインミラー５が第２の状態であり、メインミラー５がアップストッパ８から離れる瞬間あるいは当接した瞬間である。このとき、付勢バネ１８の端部１８ｂの撓みはなく、付勢バネ１８の付勢力は駆動ダボ５ｄに作用していない。また、サブミラー６は、メインミラー５に連動して図のように折りたたまれる（連動機構は省略する）。
図３（ｃ）の状態からモータ１６がさらに回転を続けると、ラック１７は図３（ｃ）の状態から図３（ｄ）の状態へと左上方向に少し移動する。図３（ｄ）は、ラック１７が移動範囲の他端（図３の左上位置）に位置し、メインミラー５が第２の状態であり、付勢バネ１８の端部１８ｂは図のように撓んで駆動ダボ５ｄを付勢している状態である。すなわち、付勢バネ１８は、端部１８ｂが駆動ダボ５ｄから離れるように弾性変形する。これによりメインミラー５はアップストッパ８に当接する位置に付勢バネ１８により付勢され、カメラ本体３の姿勢が変わった場合や振動が加わった際でもメインミラー５はアップストッパ８に当接した状態で安定して位置保持される。

図３（ｄ）の状態でモータ１６への通電が切られた場合、付勢バネ１８の付勢力の反力によりラック１７には付勢と反対の方向（図３の右下方向）に進む力がかかる。しかし、ラック１７がリードスクリュー１４を介してモータ１６を回転させる力は、リードスクリュー１４と凸部１７ａとの噛み合い摩擦によって減衰されるとともに、モータ１６のコギングトルクにより、ラック１７は図３（ｄ）の位置に保持される。

メインミラー５を第２の状態から第１の状態へと戻す場合は、モータ１６を逆回転させることで、図３（ｄ）の状態から図３（ａ）の状態へと逆戻りすればよい。

モータ１６の駆動とラック１７およびメインミラー５の動作の関係について図４を用いて説明する。図４は、モータ１６とラック１７とメインミラー５の相関を表す図である。

図４の横軸に示された（ａ）から（ｄ）は、それぞれ図３（ａ）から図３（ｄ）の状態に対応している。ラック１７の移動領域は、図中の（ａ）から（ｂ）までの第１のラック移動領域、（ｂ）から（ｃ）までの第２のラック移動領域、（ｃ）から（ｄ）までの第３のラック移動領域の３つの領域で構成されている。

第１の移動領域では、モータ１６を回転駆動することで、付勢バネ１８によりメインミラー５を第１のミラー位置規制部であるダウンストッパ７に付勢している。このとき、ラック１７は直進移動するが、メインミラー５は動いていない。第２のラック移動領域では、メインミラー５は、第１から第２の状態あるいは第２から第１の状態へと回転駆動する。このとき、付勢部材１８は、メインミラー５を付勢していない。第３のラック移動領域では、モータ１６を回転駆動することで、付勢バネ１８によりメインミラー５を第２のミラー位置規制部であるアップストッパ８に付勢している。このとき、ラック１７は直進移動するが、メインミラー５は動いていない。

付勢バネ１８の付勢力は、第１のラック移動領域の移動領域端部である（ａ）で７．５ｇになり、メインミラー５がダウンストッパ７に当接する瞬間である（ｂ）で５．０ｇから０ｇになるように設定されている。第２のラック移動領域では、常に０ｇを維持するように設定されている。第３のラック移動領域では、メインミラー５がアップストッパ８に当接する瞬間である（ｃ）で０ｇから５．０ｇになり、移動領域端部である（ｄ）では７．５ｇになるように設定されている。これは、付勢バネ１８の端部１８ａおよび端部１８ｂが間にバネ回転ストッパ部１７ｂを挟んだ状態でプリチャージ力５．０ｇが働くように設定していることによるものである。メインミラー５の回転駆動時には付勢バネ１８を付勢する必要がないため、駆動負荷が少なくなり、高速化が可能となる。

メインミラー５が第２の状態に回転移動する際に、アップストッパ８に高速で衝突すると、メインミラー５は衝突力によってバウンドが発生する。バウンドの発生中はメインミラー５が撮影光路の範囲内に進入している可能性があるため、バウンドが静定するまで撮像素子４の受光動作を待機しなくてはならない。したがって、レリーズタイムラグが長くなる。

また、メインミラー５が第１の状態に回転移動する際に、ダウンストッパ７に高速で衝突すると、メインミラー５は衝突力によってバウンドが発生する。バウンドの発生中はサブミラー６の位置が安定しないため、バウンドが静定するまでは焦点検出部１２での焦点検出動作を行うことができない。

そこで、モータ１６の駆動を制御して、第１および第２の状態に到達する手前で減速駆動をすることで、ダウンストッパ７およびアップストッパ８にメインミラー５をゆっくり当接させてバウンドを低減する。これにより、撮像素子４での受光動作および焦点検出部１２での焦点検出動作への移行の高速化を図ることが可能となる。すなわち、レリーズライムラグの短縮や高速連写が可能となる。

そのため、モータ１６の駆動周波数は、第１のラック移動領域では５００ｐｐｓで制御され、第２のラック移動領域では５００ｐｐｓから２５００ｐｐｓまで加速した後、再び５００ｐｐｓへと減速制御され、第３のラック移動領域では５００ｐｐｓで制御される。すなわち、メインミラー５がアップストッパ８に当接する瞬間とダウンストッパ７に当接する瞬間は減速による低い駆動周波数で制御されるため、ストッパ当接時のバウンドを大幅に縮小することが可能となり、ストッパ当接時の音も静かになる。また、付勢バネ１８をチャージする必要のある第１のラック移動領域と第３のラック移動領域ではモータ駆動トルクが大きな値となる低い駆動周波数で制御されるため、駆動負荷余裕を大きくとれる。全体としてはバウンド時間短縮を含めた高速化が可能となっている。

以上説明したように、実施例１では、メインミラー５の回転駆動をモータ１６とリードスクリュー１４とラック１７で駆動させる機構とすることで、簡単かつ安価な構成でミラー駆動機構を実現できる。また、リードスクリュー１４の途中でラック１７を駆動停止する必要がなく、ストッパにバネ付勢する構成にすることで両端の停止位置精度も厳しくする必要がない。そのため、停止位置精度に影響されずにリードスクリュー１４のリード角を立てることができ、ミラー駆動の高速化が可能となる。さらに、ラック１７の移動領域両端で付勢バネ１８によりメインミラー５の位置を安定的に保持する機構を有し、モータ１６のコギング力やリードスクリュー１４とラック１７の噛み合い摩擦力の最適化によりモータ１６の電源を切ってもその位置が保持される。このため、本実施例では、無駄な電力消費を必要としない。また、モータ１６をラック１７の移動領域に合わせて低速駆動と加減速駆動とを切り替えるような駆動制御を行うことで、高速駆動と付勢バネ１８の付勢に必要な高トルクの両立を図っている。そして、メインミラー５がストッパに当接する直前に減速駆動することで、ミラーバウンドを大幅に低減させることができ、トータルとしてミラー駆動の高速化が可能となる。

なお、第１および第２の状態の両方で付勢バネ１８によりメインミラー５を各ストッパに付勢する構成としたが、アップストッパ８をスポンジ等の振動を吸収する材料を用いることで、第２の状態での付勢は付勢バネ１８に頼らない構成にすることも可能である。その場合、付勢バネ１８は片方の端部１８ａだけが撓むようにして、もう片方の端部１８ｂは固定する構造にすれば良い。これにより、第２の状態ではメインミラー５がアップストッパ８を押しつぶすような状態で安定して停止する。この状態で、モータ１６への通電が切られた場合、アップストッパ８の反力によりラック１７には付勢と反対の方向に進む力がかかる。しかし、ラック１７がリードスクリュー１４を介してモータ１６を回転させる力は、リードスクリュー１４と凸部１７ａとの噛み合い摩擦によって減衰されるとともに、モータ１６のコギングトルクにより、ラック１７は第２の状態で安定保持される。この構成では、ラック１７の移動領域は第１のラック移動領域と第２のラック移動領域とで構成されることになる。

以下、図５および図６を参照して、本発明の実施例２における撮像装置について説明する。実施例２における撮像装置と実施例１における撮像装置との主な違いは、ミラーを付勢する付勢バネが取り付けられる部品が異なる点にある。実施例１ではラックに付勢バネが取り付けられていたが、実施例２ではメインミラーに付勢バネが取り付けられる構造となっている。なお、実施例１と同一のものには同一符号を付して説明を省略する。

図５は、実施例２のミラーユニットの構成図である。ミラーユニットは、メインミラー２５と腕部材（回動部材）２５ｆとサブミラー６と付勢バネ２８で構成される。メインミラー２５は、ハーフミラー部２５ａを有するとともにサブミラー６が回転可能に取り付けられるサブミラー支持部２５ｈを有する。また、メインミラー２５には回転軸２５ｇを中心にメインミラー２５に対して所定角度範囲で回転可能な腕部材２５ｆが取り付けられており、腕部材２５ｆの先には可動ダボであるところの駆動ダボ（係合部）２５ｃが一体で突出形成されている。さらに、メインミラー２５はバネ回転ストッパ部２５ｅおよびダボ２５ｄを有しており、ダボ２５ｄには付勢バネ２８が取り付けられる。付勢バネ２８は端部２８ａおよび端部２８ｂが間にバネ回転ストッパ部２５ｅを挟んだ状態でダボ２５ｄを中心に回転が規制され、この状態でプリチャージ力が働くように設定されている。また、腕部材２５ｆは駆動ダボ２５ｃが付勢バネ２８の端部２８ａおよび端部２８ｂの間に挟み込まれた位置に配置されている。

図５（ａ）は、ミラーユニットの駆動ダボ２５ｃに外部からの力がかかっていない状態であり、このとき、腕部材２５ｆはメインミラー２５と平行な状態を保つ。

図５（ｂ）は、ミラーユニットの駆動ダボ２５ｃを図中上方向に所定以上の力で押し上げたときの状態である。駆動ダボ２５ｃが回転軸２５ｇを中心に反時計方向に回動し、端部２８ａに所定以上の力がかかることで端部２８ａはバネ回転ストッパ部２５ｅから離れた状態となる。この状態で駆動ダボ２５ｃの位置を規制した場合、メインミラー２５は回転軸２５ｂを中心に図中時計方向に回転する力が働く。

図５（ｃ）は、ミラーユニットの駆動ダボ２５ｃを図中下方向に所定以上の力で押し上げたときの状態である。駆動ダボ２５ｃが回転軸２５ｇを中心に時計方向に回動し、端部２８ａに所定以上の力がかかることで端部２８ｂはバネ回転ストッパ部２５ｅから離れた状態となる。この状態で駆動ダボ２５ｃの位置を規制した場合、メインミラー２５は回転軸２５ｂを中心に図中反時計方向に回転する力が働く。

次に、メインミラー２５を回動させる駆動部について説明する。

図６は、実施例２の駆動部の状態とミラーの位置関係を表す図である。図６では、メインミラー２５の回転動作と関係のないものは省略している。ラック２７は、リードスクリュー１４と噛み合う凸部２７ａを有しており、ガイド軸１５に対し摺動自在に取り付けられている。その結果、ラック２７は、モータ１６が駆動するとリードスクリュー１４と凸部２７ａを介し、ガイド軸１５に沿って直進移動を行う。また、ラック２７は、駆動ダボ２５ｃと係合しており、ラック２７を並進移動させることでメインミラー２５が回転軸２５ｂを中心に回動する。

図６（ａ）は、メインミラー２５が第１の状態であり、メインミラー２５をダウンストッパ７にバネ付勢している状態であり、カメラの電源投入前や電源投入後の撮影待機状態である。このとき、ラック２７は移動範囲の一端（図６の右下位置）に位置し、付勢バネ２８の端部２８ｂは図のように撓んで駆動ダボ２５ｃを付勢する。これによりメインミラー２５はダウンストッパ７に当接する位置に付勢バネ２８により付勢され、カメラ本体３の姿勢が変わった場合や振動が加わった際でもメインミラー２５はダウンストッパ７に当接した状態で安定して位置保持される。

図６（ａ）の状態でモータ１６への通電が切られた場合、付勢バネ１８の付勢力の反力によりラック２７には付勢と反対の方向（図６の左上方向）に進む力がかかる。しかし、ラック２７がリードスクリュー１４を介してモータ１６を回転させる力は、リードスクリュー１４と凸部２７ａとの噛み合い摩擦によって減衰されるとともに、モータ１６のコギングトルクにより、ラック２７は図６（ａ）の位置に保持される。なお、詳細については、実施例１と同様であるので、説明は省略する。

撮影時のミラーアップ動作に入ると、モータ１６が回転駆動することで、リードスクリュー１４も一体で回転し、ラック２７は図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態へと左上方向に少し移動する。図６（ｂ）は、メインミラー２５が第１の状態であり、メインミラー２５がダウンストッパ７から離れる瞬間あるいは当接した瞬間の状態である。このとき、付勢バネ２８の端部２８ｂの撓みはなくなり、付勢バネ２８の付勢力は駆動ダボ２５ｃに作用していない。

図６（ｂ）の状態からモータ１６がさらに回転を続けると、ラック２７の移動に伴いラック２７に係合しているメインミラー２５は第１の状態から第２の状態へと回転軸２５ｂを中心に回転移動を始め、やがて図６（ｃ）の状態となる。図６（ｃ）は、メインミラー２５が第２の状態であり、メインミラー２５がアップストッパ８に当接した瞬間あるいは離れる瞬間の状態である。このとき、付勢バネ２８の端部１８ｂの撓みはなく、付勢バネ２８の付勢力は駆動ダボ２５ｃに作用していない。また、サブミラー６は、メインミラー２５に連動して図のように折りたたまれる。

図６（ｃ）の状態からモータ１６がさらに回転を続けると、ラック２７は図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）の状態へと左上方向に少し移動する。図６（ｄ）は、ラック２７が移動範囲の他端（図６の左上位置）に位置し、メインミラー２５が第２の状態であるとともに、付勢バネ２８の端部２８ａは図のように撓んで駆動ダボ２５ｃを付勢している状態である。これによりメインミラー２５はアップストッパ８に当接する位置に付勢バネ２８により付勢され、カメラ本体３の姿勢が変わった場合や振動が加わった際でもメインミラー２５はアップストッパ８に当接した状態で安定して位置保持される。

図６（ｄ）の状態でモータ１６への通電が切られた場合、付勢バネ２８の付勢力の反力によりラック２７には付勢と反対の方向（図６の右下方向）に進む力がかかる。しかし、ラック２７がリードスクリュー１４を介してモータ１６を回転させる力は、リードスクリュー１４と凸部２７ａとの噛み合い摩擦によって減衰されるとともに、モータ１６のコギングトルクにより、ラック２７は図６（ｄ）の位置に保持される。

メインミラー２５を第２の状態から第１の状態へと戻す場合は、モータ１６を逆回転させることで、図６の（ｄ）の状態から図６（ａ）の状態へと逆戻りすればよい。

以上のように、メインミラー５は、駆動ダボ２５ｃがラック２７に係合することで駆動される。また、駆動ダボ２５ｃは、メインミラー２５が第１または第２の状態であるときは付勢バネ２８により付勢されるが、メインミラー２５が第１または第２の状態の間を駆動しているときは付勢されない。

なお、モータ１６の駆動制御については実施例１と同様であり、説明は省略する。

以上説明したように、実施例２では、メインミラー５の回転駆動をモータ１６とリードスクリュー１４とラック２７で駆動させる機構とすることで、簡単かつ安価な構成でミラー駆動機構を実現できる。また、リードスクリュー１４の途中でラック２７を駆動停止する必要がなく、ストッパにバネ付勢する構成にすることで両端の停止位置精度も厳しくする必要がない。そのため、停止位置精度に影響されずにリードスクリュー１４のリード角を立てることができ、ミラー駆動の高速化が可能となる。さらに、ラック２７の移動領域両端で付勢バネ２８によりメインミラー５の位置を安定的に保持する機構を有し、モータ１６のコギング力やリードスクリュー１４とラック２７の噛み合い摩擦力の最適化によりモータ１６の電源を切ってもその位置が保持される。このため、本実施例では、無駄な電力消費を必要としない。

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撮像素子
５メインミラー
７ダウンストッパ
８アップストッパ
１４リードスクリュー
１６モータ
１７ラック
１８付勢バネ

Claims

モータと一体で回転するリードスクリューと、
前記リードスクリューに係合され、前記リードスクリューの回転によって移動可能な移動部材と、
撮像光学系によって形成された光の像を撮像する撮像素子と、
前記撮像光学系から前記撮像素子までの光路内に位置する第１の状態と前記光路の外に位置する第２の状態との間で回動可能なミラー部材と、
前記移動部材と前記ミラー部材との間に配置され、前記移動部材または前記ミラー部材を付勢する付勢部材と、
前記ミラー部材が前記第１の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第１の当接部材と、を有し、
前記ミラー部材には、前記ミラー部材の回動軸と平行な係合部が突出形成され、
前記ミラー部材が前記第１の状態と前記第２の状態との間を回動するとき、前記付勢部材の両端が前記係合部を挟み、
前記ミラー部材が前記第１の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第１端が前記係合部から離れるように弾性変形し、
前記付勢部材の両端が前記係合部を挟んでいるときよりも、前記付勢部材の前記第１端が前記係合部から離れているときのほうが前記モータの駆動周波数を低くすることを特徴とする撮像装置。
前記ミラー部材が前記第２の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第２の当接部材を更に有し、
前記ミラー部材が前記第２の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第２端が前記係合部から離れるように弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記ミラー部材が前記第２の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第２の当接部材を更に有し、
前記第２の当接部材は、振動を吸収する材料で形成され、
前記ミラー部材が前記第２の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第２端は固定され、前記係合部から離れるように弾性変形しないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
モータと一体で回転するリードスクリューと、
前記リードスクリューに係合され、前記リードスクリューの回転によって移動可能な移動部材と、
撮像光学系によって形成された光の像を撮像する撮像素子と、
前記撮像光学系から前記撮像素子までの光路内に位置する第１の状態と前記光路の外に位置する第２の状態との間で回動可能なミラー部材と、
前記ミラー部材に回動可能に取り付けられ、前記移動部材と係合する回動部材と、
前記回動部材が前記ミラー部材に対して回動しないように前記回動部材を付勢する付勢部材と、
前記ミラー部材が前記第１の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第１の当接部材と、を有し、
前記回動部材には、前記回動部材の回動軸と平行な係合部が突出形成され、
前記ミラー部材が前記第１の状態と前記第２の状態との間を回動するとき、前記付勢部材の両端が前記係合部を挟み、
前記ミラー部材が前記第１の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第１端が前記係合部から離れることを特徴とする撮像装置。
前記ミラー部材が前記第２の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第２の当接部材を更に有し、
前記ミラー部材が前記第２の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第２端が前記係合部から離れるように弾性変形することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
前記ミラー部材が前記第２の状態となるとき、前記ミラー部材が当接する第２の当接部材を更に有し、
前記第２の当接部材は、振動を吸収する材料で形成され、
前記ミラー部材が前記第２の当接部材に当接するとき、前記付勢部材の第２端は固定され、前記係合部から離れるように弾性変形しないことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。