JP6222987B2 - ミラー駆動装置およびこれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば一眼レフカメラのメインミラー等のような光学機器で用いられるミラー駆動装置に関する。

一眼レフカメラでは、カメラボディ内に揺動可能に設けたメインミラーを揺動させることで、撮影レンズから入射してくる光の光路を切り換えて、撮像素子面またはファインダに選択的に導くようにしている。

従来のモータドライブ方式の一眼レフカメラでは、ミラー駆動機構として、回転式モータとギア機構とリンク機構の組み合わせにより、ミラーを揺動制御するようにした機構が用いられている。すなわち、モータの回転運動をギア機構によって減速し、これをリンク機構に伝えるようにし、そのリンク機構を介してミラーを揺動方向に駆動するようになっている。しかしながら、このような従来のミラー駆動機構では、モータの回転運動をギア機構とリンク機構を介して間接的にミラーに伝えるものであるため、部品点数が多く、構成が複雑であり、小型化が困難であるという欠点があった。

特許文献１では、直線方向に移動制御される移動子を有し固定側部材に支持されたリニア方式のアクチュエータを備え、移動子とミラーとを係合させて移動子を移動することによりミラーを揺動させるようにしたミラー駆動機構が開示されている。

特開平１１−９５３１７号公報

しかしながら、特許文献１は、移動子とミラーは常に連動して動くので、ストッパー位置に正確に止めておくには常に通電していなければならない。

このような課題を鑑みて、本発明の目的は、ミラーの移動速度を高速に保ちつつ、ミラーをストッパー位置にアクチュエータに無通電でも安定的に停止することができるミラー駆動装置を提供することである。

本発明の一側面としてのミラー駆動装置は、モータと、前記モータによって回転駆動されるリードスクリューと、前記リードスクリューに係合し、前記リードスクリューと平行に移動する移動部と、前記移動部の移動によりミラーアップ位置とミラーダウン位置の間で回転駆動するミラーと、前記ミラーアップ位置で前記ミラーと当接することで前記ミラーの位置を規制する第１のストッパーと、を備え、前記リードスクリューには、第１のリード角を有する第１のリード溝と前記第１のリード角より小さい第２のリード角を有する第２のリード溝が形成され、前記ミラーが前記ミラーダウン位置から前記ミラーアップ位置に移動する際、前記ミラーは、前記移動部が前記第１のリード溝と係合して移動した後、前記第２のリード溝と係合して移動し始めてから、前記第１のストッパーに押し付けられることを特徴とする。

本発明によれば、ミラーの移動速度を高速に保ちつつ、ミラーをストッパー位置にアクチュエータに無通電でも安定的に停止することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の中央断面模式図である。 メインミラー駆動部の斜視図である。 メインミラー駆動部の側面図である。 リードスクリューと移動部との関係を説明する図である。 移動部の断面図である。 第２の実施形態の移動部を説明する図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の中央断面模式図である。

デジタル一眼レフカメラ１０（以下、カメラという）には、撮影レンズ２０が交換可能に装着されている。レンズ部２０１は、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。

カメラ１０内の撮影レンズ２０から導かれた光束が結像する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１２０が配置される。メインミラー１００は、撮影レンズ２０と撮像素子１２０の間に光軸２０２に対して斜めに傾けて配置される。

図２はメインミラー駆動部の斜視図であり、図３はメインミラー駆動部の側面図である。図３（ａ）ではメインミラー１００が撮影光路外に退避し、撮像光路と平行に配置されたミラーアップ位置に配置されており、図３（ｂ）ではメインミラー１００が撮像光路内に撮像光路と４５度の角度で配置されたミラーダウン位置に配置されている。

メインミラー1００は、回転軸１００ａを中心にミラーアップ位置とミラーダウン位置との間で回動可能である。

ステッピングモータ（以下、モータという）１０１は、公知の制御回路により正転および逆転の２方向に回転駆動される。

リードスクリュー１０２は、モータ１０１の出力軸に一体的に形成されている。したがって、リードスクリュー１０２は、モータ１０１によって回転駆動される。リードスクリュー１０２には、第１のリード溝１０２ａ、第２のリード溝１０２ｂ、第３のリード溝１０２ｃが連続的に形成されている。図３（ａ）に示すように、第２のリード溝１０２ｂおよび第３のリード溝１０２ｃのリード角（第２のリード角）βは、第１のリード溝１０２ａのリード角（第１のリード角）αよりも小さくなるように形成されている。すなわち、モータ１０１の回転量に対する第２のリード溝１０２ｂ、第３のリード溝１０２ｃにおける進み量は、第１のリード溝１０２ａにおける進み量よりも小さい。

モータフレーム１０３は、モータ１０１、リードスクリュー１０２、ガイドバー１０４を保持し、カメラ１０に固定されている。

駆動ラック１０５は、ガイドバー１０４に案内穴１０５ａが移動可能に嵌合し、リードスクリュー１０２に平行に移動可能となっている。

トーションスプリング１０６は、駆動ラック１０５の軸部１０５ｂと内径部で嵌合し、保持されている。トーションスプリングの腕部１０６ａ、１０６ｂは、メインミラー１００の駆動ダボ１００ｂおよび駆動ダボ１０５ｅを挟むように構成されている。これにより駆動ラック１０５とメインミラー１００は弾性を持って連結される。

第１のストッパー１０７はメインミラー１００のミラーアップ位置の位置を規制し、第２のストッパー１０８はメインミラー１００のミラーダウン位置の位置を規制する。

図４はリードスクリュー１０２と移動部との関係を説明する図であり、図５は移動部の断面図である。本実施形態において、移動部は、駆動ラック１０５、第１ボール１０９、第２ボール１１０、圧縮コイルスプリング１１１から構成される。

駆動ラック１０５の筒部１０５ｃは、リードスクリュー１０２の回転中心軸と垂直な方向に形成されている。

第１ボール１０９（係合部）は、筒部１０５ｃの軸方向に沿って筒部１０５ｃの内径部（ガイド部）１０５ｄに嵌合しており、リードスクリュー１０２のリード溝と係合する。第１ボール１０９は、リードスクリュー１０２のリード溝と球面で接触するため、リード角の異なる各リード溝にそれぞれ隙間なく接触できる。

第２ボール１１０（加圧部材）は、筒部１０５ｃの内径部１０５ｄ内で第１ボール１０９と圧縮コイルスプリング１１１との間に収納されており、第１ボール１０９よりも小径である。

圧縮コイルスプリング（付勢手段）１１１は、第２ボール１１０を介して第１ボール１０９をリードスクリュー１０２の各リード溝に押しつける機能を持っている。

第２ボール１１０は、第１ボール１０９より小径であるため、圧縮コイルスプリング１１１により付勢されると内径部１０５ｄにガイドされ、第１ボール１０９をその中心よりもずれた位置で加圧する。そのため、第１ボール１０９は筒部１０５ｃの内径部１０５ｄにも押しつけられ、第１ボール１０９と駆動ラック１０５との位置はガタなく規制される。

前述したように、リードスクリュー１０２には、リード角の異なる第１のリード溝１０２ａ、第２のリード溝１０２ｂ、第３のリード溝１０２ｃが連続的に形成されている。リード角を変化させるために、図４に示すように、リードスクリュー１０２は、第１のリード溝１０２ａを形成した部材（第１の部材）の下端に第２のリード溝１０２ｂを形成したリード角補助部材（第２の部材）１１２を接合する。このとき、第１のリード溝１０２ａと第２のリード溝１０２ｂとが連結するように、第１のリード溝１０２ａを形成した部材に第２のリード溝１０２ｂを形成したリード角補助部材１１２を接合する。同様に、第１のリード溝１０２ａを形成した部材の上端に第３のリード溝１０２ｃを形成したリード角補助部材を取り付けることで第３のリード溝１０２ｃが形成されたリードスクリュー１０２を接合する。このとき、第１のリード溝１０２ａと第３のリード溝１０２ｃとが連結するように、第１のリード溝１０２ａを形成した部材に第３のリード溝１０２ｃを形成したリード角補助部材１１２を接合する。

次に、本実施形態のミラー駆動装置の動作を説明する。

まず、メインミラー１００が図３（ｂ）に示すミラーダウン位置から図３（ａ）に示すミラーアップ位置に駆動される際のミラー駆動装置の動作を説明する。

メインミラー１００がミラーダウン位置に位置するとき、第１ボール１０９は第２のリード溝１０２ｂと係合している。また、トーションスプリング１０６の腕部１０６ａはメインミラー１００の駆動ダボ１００ｂと、腕部１０６ｂは駆動ラック１０５の駆動ダボ１０５ｅと当接している。このとき、メインミラー１００は、トーションスプリング１０６の腕部１０６ａによって第２のストッパー１０８に押しつけられて位置が規制されている。

この状態からモータ１０１を駆動し、リードスクリュー１０２を回転していくと、移動部が第２のリード溝１０２ｂのリード角に沿って移動を開始する。移動部の移動に伴い、メインミラー１００は、図３（ｂ）において、右回転し始め、第２のストッパー１０８との当接が解除される。

さらに、モータ１０１を駆動し、リードスクリュー１０２を回転させると、第１ボール１０９は、第１のリード溝１０２ａと係合する。このとき、移動部は、第１のリード溝１０２ａの大きなリード角に沿って素早く駆動される。

メインミラー１００がミラーアップ位置に位置する前に、第１ボール１０９はリード角の小さい第３のリード溝１０２ｃと係合する。この状態で移動部は移動し、メインミラー１００がミラーアップ位置に到達する。このとき、図３（ａ）に示すように、トーションスプリング１０６の腕部１００ａは駆動ラック１０５の駆動ダボ１０５ｅと、腕部１０６ｂはメインミラー１００の駆動ダボ１００ｂと当接する。メインミラー１００は、トーションスプリング１０６の腕部１０６ｂによって第１のストッパー１０７に押しつけられて位置が規制される。

メインミラー１００がミラーアップ位置またはミラーダウン位置に位置するときは、第１ボール１０９は第１のリード溝１０２ａよりリード角が小さい第２のリード溝１０２ｂ、第３のリード溝１０２ｃに係合している。そのため、仮にメインミラー１００に衝撃力が外部から加わったとしても移動部を介してリードスクリュー１０２を回転させる力は非常に小さくなる。また、移動部がトーションスプリング１０６のチャージ力を開放する側に駆動力を受けた場合でも、リードスクリュー１０２のリード角が小さいためモータ１０１を回転させる力は非常に小さい。したがって、モータ１０１の無通電時の保持トルクのみで、メインミラー１００をミラーアップ位置またはミラーダウン位置に保持しておくことが可能である。

また、メインミラー１００がミラーダウン位置とミラーアップ位置の間を駆動している間、第１ボール１０９はリード角が大きい第１リード溝１０２ａと係合している。そのため、移動部は、モータ１０１の少ない回転で素早く移動可能となる。

次に、メインミラー１００が図３（ａ）に示すミラーアップ位置から図３（ｂ）に示すミラーダウン位置に駆動される際のミラー駆動装置の動作を説明する。

モータ１０１を先ほどとは逆方向に駆動し、リードスクリュー１０２を回転駆動していくと、移動部が第３リード溝１０２ｃのリード角に沿って移動を開始する。移動部の移動に伴い、メインミラー１００は、図３（ａ）において、左回転し始め、第１のストッパー１０７との当接が解除される。

さらに、モータ１０１を駆動し、リードスクリュー１０２を回転させると、第１ボール１０９は、第１のリード溝１０２ａと係合する。このとき、移動部は、第１のリード溝１０２ａの大きなリード角に沿って素早く駆動される。

メインミラー１００がミラーダウン位置に位置する前に、第１ボール１０９は第１のリード溝１０２ａよりリード角の小さい第２のリード溝１０２ｂと係合する。この状態で移動部は移動し、メインミラー１００がミラーダウン位置に到達する。このとき、図３（ｂ）に示すように、トーションスプリング１０６の腕部１００ａはメインミラー１００の駆動ダボ１００ｂと、腕部１０６ｂは駆動ラック１０５の駆動ダボ１０５ｅと当接する。メインミラー１００は、トーションスプリング１０６の腕部１０６ａによって第２のストッパー１０８に押しつけられて位置が規制される。
（実施形態２）
図６は、第２の実施形態の移動部を説明する図である。

第１の実施形態において、移動部は、駆動ラック１０５、第１ボール１０９、第２ボール１１０、圧縮コイルスプリング１１１から構成されている。しかしながら、移動部は、リードスクリュー１０２の各リード溝の有する異なるリード角に対応できるものであればよい。そこで、本実施形態では、移動部であるラック部材１５０を一体的に構成する。その他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

案内穴１５０ａは、ガイドバー１０４に移動可能に嵌合する。

軸部１５０ｂは、トーションスプリング１０６の内径部と嵌合する。

加圧付勢部１５０ｃは、リードスクリュー１０２のリード溝と接触する接触部１５０ｄを付勢する。

接触部（係合部）１５０ｄは、リードスクリュー１０２のリード溝に接触する部分が球形状になっているためリード溝との係合状態の変化にも対応可能となっている。

駆動ダボ１５０ｅは、メインミラー１０２がミラーアップ位置又はミラーダウン位置に位置するときにトーションスプリング１０６の腕部１０６ａ又は１０６ｂと当接する。

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。

１００ メインミラー
１０１ ステッピングモータ
１０２ リードスクリュー
１０２ａ 第１のリード溝
１０２ｂ 第２のリード溝
１０５ 駆動ラック
１０７ 第１のストッパー
１０９ 第１ボール
１１０ 第２ボール
１１１ 圧縮コイルスプリング
１５０ ラック部材

Claims (6)

1. モータと、
   前記モータによって回転駆動されるリードスクリューと、
   前記リードスクリューに係合し、前記リードスクリューと平行に移動する移動部と、
   前記移動部の移動によりミラーアップ位置とミラーダウン位置の間で回転駆動するミラーと、
   前記ミラーアップ位置で前記ミラーと当接することで前記ミラーの位置を規制する第１のストッパーと、を備え、
   前記リードスクリューには、第１のリード角を有する第１のリード溝と前記第１のリード角より小さい第２のリード角を有する第２のリード溝が形成され、
   前記ミラーが前記ミラーダウン位置から前記ミラーアップ位置に移動する際、前記ミラーは、前記移動部が前記第１のリード溝と係合して移動した後、前記第２のリード溝と係合して移動し始めてから、前記第１のストッパーに押し付けられることを特徴とするミラー駆動装置。
2. 前記リードスクリューは、前記第１のリード溝が形成される第１の部材と前記第２のリード溝が形成される第２の部材とを有し、
   前記第１のリード溝と前記第２のリード溝とが連結するように前記第１の部材と前記第２の部材を接合することを特徴とする請求項１に記載のミラー駆動装置。
3. 前記ミラーダウン位置で前記ミラーと当接することで前記ミラーの位置を規制する第２のストッパーと、を更に備え、
   前記ミラーが前記ミラーアップ位置から前記ミラーダウン位置に移動する際、前記ミラーは、前記移動部が前記第１のリード溝と係合して移動した後、前記第２のリード溝と係合して移動し始めてから、前記第２のストッパーに押し付けられることを特徴とする請求項１または２に記載のミラー駆動装置。
4. 前記移動部は、前記第１および第２のリード溝と係合する球形状の係合部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のミラー駆動装置。
5. 前記移動部は、
   前記第１および第２のリード溝と係合するボールと、
   前記ボールを前記リードスクリューの回転中心軸に向かってガイドするガイド部と、
   前記ボールと前記第１および第２のリード溝との係合状態に応じて異なる方向に前記ボールを加圧する加圧部材と、
   前記加圧部材を前記リードスクリューの回転中心軸と垂直な方向に付勢する付勢手段と、を有することを請求項１から４のいずれか１項に記載のミラー駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のミラー駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。