(57)【要約】【課題】防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系に被写体光を導く開口部１０１を有する筐体４０１と、前記開口部に設けられた透明振動板４０３と、前記透明振動板４０３を振動させる加振手段４０４と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、撮像光学系に被写体光を導く筐体の開口部１０１に透明振動板４０３とこれを振動させる加振手段４０４を備えたので、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系に被写体光を導く開口部を有する筐体と、
前記開口部に設けられた透明振動板と、
前記透明振動板を振動させる加振手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像光学系は、
屈曲光学系である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記加振手段は、
圧電素子である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記加振手段は、
共振周波数を含む複数の周波数帯で駆動される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記加振手段は、
前記透明振動板の周縁に配されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記透明振動板は、
略方形であり、
前記加振手段は、
前記透明振動板の一つの辺または対向する一組の辺に沿って配されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の画像データを得る撮像装置に関し、特には、防塵・防滴機能を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラハウジングのワイパー装置として、特許文献１がある。特許文献１に記載のワイパー装置は、テレビカメラハウジングの前面ガラスに付着した水滴を除去するワイパー装置であって、前面ガラスの有効光線透過部に透明薄膜振動板を形成し、その一部に超音波素子を具備してなる。超音波素子で透明薄膜振動板に発生した超音波振動により、前面ガラスに付着した水滴が飛散する。よって、ワイパーブレードの弧状運動による払拭において課題とされた画像データへのワイパーブレードの映り込みを解決することができる。
【特許文献１】特開平８−２５４７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、超音波素子と透明薄膜振動板がテレビカメラハウジングに備えられているので、撮像装置の小型化が難しいという課題がある。また、透明薄膜振動板をエアギャップと防振シール材を介して前面ガラスの前面に配するので、構造が複雑になるという課題がある。また、超音波素子の配置場所や形状について具体的な記載がないため、効率のよい振動を発生することができない。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決し、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系に被写体光を導く開口部を有する筐体と、前記開口部に設けられた透明振動板と、前記透明振動板を振動させる加振手段と、を備えることを特徴とする。透明振動板を筐体の開口部に設け、前面ガラスの機能をも代替させるので、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化が可能となる。
【０００６】
また、前記撮像光学系は、屈曲光学系である、ことを特徴としてもよい。屈曲光学系は、沈胴光学系のように筐体外に突出する可動部が存しないので、塵埃や水滴にさらされる過酷な環境下での使用に適している。したがって、撮像光学系が屈曲光学系である撮像装置に本発明を適用することで、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することができる。
【０００７】
また、前記加振手段は、圧電素子である、ことを特徴としてもよい。加振手段として、撮像素子の前面に配される防塵装置に広く採用されている圧電素子を用いることにより、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を低コストで提供することができる。
【０００８】
また、前記加振手段は、共振周波数を含む複数の周波数帯で駆動される、ことを特徴としてもよい。これにより、振動によって透明振動板に発生する節の位置が移動するので、透明振動板の全面に渡り塵埃や水滴を除去することができる。
【０００９】
また、前記加振手段は、前記透明振動板の周縁に配されている、ことを特徴としてもよい。これにより、透明振動板の全面に渡り塵埃や水滴を除去することができる。
【００１０】
また、前記透明振動板は、略方形であり、前記加振手段は、前記透明振動板の一つの辺または対向する一組の辺に沿って配されている、ことを特徴としてもよい。透明振動板が略方形の場合は、加振手段を透明振動板の一つの辺または対向する一組の辺に沿って配することで、透明振動板を効率よく振動させることができるとともに、加振手段が低コストとなる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、撮像光学系に被写体光を導く筐体の開口部に透明振動板とこれを振動させる加振手段を備えたので、防塵・防滴機能を備えながらも、簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することができる。また、加振手段の形状、配置を最適化したので、防塵・防滴機能の効率を向上させながらも低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態）
（１．デジタルカメラの構成）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態の一例であるデジタルカメラ１００の外観を示す図である。図１（ａ）は、その前面を示し、図１（ｂ）は、その背面を示す。
【００１４】
前面には、撮像光学系に被写体光を導く開口部１０１、暗所での撮影を可能とするフラッシュ１０２、暗所での合焦を可能とする補助光発光部１０３が配されている。開口部１０１には、撥水システム（後述）が設けられている。上面には、電源スイッチ１０４、シャッターボタン１０５が配されている。背面には、被写体像を視認することができる液晶モニター１０６、各種操作を受け付ける操作部１０７が配されている。
【００１５】
ユーザーは、電源スイッチ１０４を操作してデジタルカメラ１００の電源を投入し、液晶モニター１０６を見ながら画角を決定し、シャッターボタン１０５を半押しした後にシャッターボタン１０５を全押しすることで被写体の画像データを得ることができる。デジタルカメラ１００は、シャッターボタン１０５が半押しされたときに合焦動作を行い、シャッターボタン１０５が全押しされたときに撮影動作を行う。暗所での撮影では、シャッターボタン１０５が半押しされたときに補助光発光部１０３が発光して合焦動作を補助し、シャッターボタン１０５が全押しされたときにフラッシュ１０２が発光して適切な露出での撮影動作を補助する。
【００１６】
図２は、デジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。
【００１７】
デジタルカメラ１００は、電源スイッチ１０４、シャッターボタン１０５、操作部１０７の入力を受け付けて各部を制御する制御マイコン２００、映像信号を処理する映像信号処理回路２５０、被写体光を結像する撮像光学系３００を備えている。
【００１８】
制御マイコン２００には、電源供給回路２０２を介してバッテリー２０１から電源が供給される。バッテリーチェック回路２０３は、バッテリー２０１の電圧を監視し、低電圧を検出すると制御マイコン２００に通知する。制御マイコン２００は、時計回路２０４から出力される時刻情報を映像信号処理回路２５０に出力する。
【００１９】
制御マイコン２００は、スイッチセンス回路２０５でセンスされた電源スイッチ１０４、シャッターボタン１０５、操作部１０７の入力を受け付けて、内蔵されたＥＥＰＲＯＭに記憶された命令に基づいて各部を制御する。
【００２０】
制御マイコン２００は、フラッシュ回路２０６を介してフラッシュ１０２を制御するとともに、補助光発光部回路２０７を介して補助光発光部１０３を制御する。また、撥水システム駆動部５００を介して撥水システム４００を駆動する。制御マイコン２００は、レンズ位置検出部２０８を介して撮像光学系３００に備えられた各レンズの位置を取得するとともに、レンズ駆動部２０９、レンズ駆動部２１２を介して撮像光学系３００に備えられた各レンズを駆動する。レンズ駆動部２０９は、撮像光学系３００に備えられた２枚のズームレンズ（後述）を駆動し、レンズ駆動部２１２は、撮像光学系３００に備えられたフォーカスレンズ（後述）を駆動する。制御マイコン２００は、絞り駆動部２１０を介して撮像光学系３００に備えられた絞りユニット（後述）を駆動するとともに、シャッター駆動部２１１を介して撮像光学系３００に備えられたシャッターユニット（後述）を駆動する。
【００２１】
映像信号処理回路２５０は、タイミング制御部２５１を介して撮像素子２５２を制御する。撮像素子２５２は、ＣＣＤイメージセンサーであっても、ＣＭＯＳイメージセンサーであっても構わない。撮像素子２５２は、撮像光学系３００で結像された被写体光に応じた画像信号を出力する。クランプ／ＣＤＳ回路２５３は、撮像素子２５２から出力された画像信号をクランプするとともに、ＣＤＳ回路でノイズを除去する。クランプ／ＣＤＳ回路２５３でクランプされ、ノイズを除去された画像信号は、ＡＧＣ回路２５４でゲインを調整された後、Ａ／Ｄ変換回路２５５でデジタルデータである画像データに変換され、映像信号処理回路２５０に入力される。
【００２２】
映像信号処理回路２５０は、Ａ／Ｄ変換回路２５５から入力された画像データに、ＳＤＲＡＭ２６１をワークメモリとして使用しながら所定の信号処理を施す。映像信号処理回路２５０は、ユーザーが液晶モニター１０６を見ながら画角の決定を行っているときは、液晶モニター１０６での表示に適した信号処理を施した画像データを液晶モニター駆動回路２５６に継続して出力する。液晶モニター駆動回路２５６は、映像信号処理回路２５０から出力された画像データに基づいて液晶モニター１０６を駆動する。一方、ユーザーがシャッターボタン１０５を全押しすることによって画像データを得たときは、記録に適した信号処理を施した画像データをバッファメモリ２５７に出力する。メモリコントローラ２５８は、バッファメモリ２５７から画像データを読み出し、操作部１０７での指定に基づいて、内蔵メモリ２５９または外部インターフェース２６０に装着されたメモリカード（図示せず）に記録する。
（２．撮像光学系の構成）
図３は、撮像光学系３００の構成を示す断面図である。
【００２３】
開口部１０１には、撥水システム４００が設けられている。撥水システム４００を透過した被写体光は、さらに対物レンズ３０１を透過した後に、プリズム３０２によって９０度方向を変えられる。すなわち、光軸Ｌ−Ｌ’は、９０度方向を変えられて光軸Ｌ’−Ｌ”となる。
【００２４】
９０度方向を変えられた被写体光は、ズームレンズ３０３を透過し、絞りユニット３０４、シャッターユニット３０５を通過し、さらにズームレンズ３０６、フォーカスレンズ３０７、ローパスフィルター３０８を透過して撮像素子２５２に至る。ズームレンズ３０３、ズームレンズ３０６は、それぞれ光軸Ｌ’−Ｌ”方向に移動することで、撮像素子２５２に結像する被写体光による光学画像を拡大または縮小することができる。フォーカスレンズ３０７は、光軸Ｌ’−Ｌ”方向に移動することで、被写体光を撮像素子２５２に合焦させることができる。絞りユニット３０４は、開口部の大きさを変えることで、撮像素子２５２に至る被写体光の光量を調整することができる。シャッターユニット３０５は、開口部を開放することで、所定の期間だけ被写体光を撮像素子２５２に至らせることができる。ローパスフィルター３０８は、撮像素子２５２の画素ピッチを超える高周波数成分を除去するための光学フィルターである。
（３．撥水システムの構成）
図４は、撥水システム４００の構成を示す断面図である。
【００２５】
撥水システム４００は、デジタルカメラ１００の前面に設けられた開口部１０１に構成される。デジタルカメラ１００の前面の筐体４０１には、開口部１０１が設けられている。筐体４０１の前面側には、リブ４０１ａが形成されている。
【００２６】
撥水システム４００は、リブ４０１ａ上にデジタルカメラ１００の前面と反対方向（背面方向）に向けて積層形成される。まず、リブ４０１ａ上に撥水フィルター受けゴム４０２が載置される。次に、撥水フィルター受けゴム４０２上に撥水フィルター４０３が載置される。撥水フィルター４０３の周縁部には、圧電素子４０４が接着剤などで貼り付けられている。圧電素子４０４には、撥水システム駆動部５００と電気的に接続するためのフレキシブルケーブルが取り付けられているが、図４では、省略している。次に、圧電素子４０４上に撥水フィルター受けゴム４０５が載置される。最後に、撥水フィルター受けゴム４０２、撥水フィルター４０３、圧電素子４０４、撥水フィルター受けゴム４０５を撥水フィルター受け部材４０６でリブ４０１ａ上に固定する。撥水フィルター受けゴム４０２と撥水フィルター受けゴム４０５によって、塵埃や水滴がデジタルカメラ１００内に進入しないように構成されている。
【００２７】
図５は、撥水システム４００をデジタルカメラ１００の前面側から見た模式図である。図５（ａ）は、開口部１０１が円形の場合を示し、図５（ｂ）は、開口部１０１が長方形の場合を示す。ただし、リブ４０１ａを取り除いた状態である。なお、開口部１０１は、図１（ａ）に示すような長円形であっても構わない。
【００２８】
図５（ａ）においては、開口部１０１の外側から、圧電素子４０４、撥水フィルター受けゴム４０２、光学窓４０７の順で視認することができる。撥水フィルター４０３は、透明であって、開口部１０１全体を覆っている。撥水フィルター４０３の両面には、ＡＲコートなどの反射防止処理が施されている。圧電素子４０４、撥水フィルター受けゴム４０２は、撥水フィルター４０３の周囲を取り囲むように配される。光学窓４０７は、撥水フィルター受け部材４０６よりも背面側であって、対物レンズ３０１よりも前面側に設けられた開口部である。なお、図５（ａ）では、撥水フィルター４０３の周囲を取り囲むように一体の圧電素子４０４を配する構成を示したが、圧電素子は、一体でなくても構わない。すなわち、複数の圧電素子を、撥水フィルター４０３の周囲を取り囲むように配しても構わない。円形に成形された圧電素子４０４は、一般に高価である場合が多いので、複数の圧電素子を、撥水フィルター４０３の周囲を取り囲むように配することで低コスト化を図ることもできる。
【００２９】
図５（ｂ）においても構成は同様であるが、図５（ｂ）では、圧電素子４０４が撥水フィルター４０３の周囲を取り囲むようには配されておらず、撥水フィルター４０３の左右にのみ配されている点が相違する。ここで、圧電素子４０４の配置はこの配置に限らず、撥水フィルター４０３の上下にのみ配してもよい。撥水フィルター４０４が長方形の場合は、圧電素子４０４を撥水フィルター４０４の対向する一組の辺に沿って配することで、撥水フィルター４０３を効率よく振動させることができるとともに、圧電素子４０４が低コストとなる。図５（ｂ）では、圧電素子４０４を撥水フィルター４０４の対向する一組の辺に沿って配する構成としたが、撥水フィルター４０４の一つの辺に沿って圧電素子４０４を配する構成であっても同様の効果が得られる。
【００３０】
なお、光学窓４０７が長方形の場合は、開口部１０１も長方形とする方が、撥水フィルター４０３の面積を小さくすることができるので、低コスト化に寄与することはいうまでもない。
【００３１】
開口部１０１の形状について、円形の場合と長方形の場合を示したが、本発明は、これらの形状に限定されるものではない。多角形などその他の形状の開口部であっても構わない。また、圧電素子の数量も一つであってもよいし、複数であってもよい。
【００３２】
このように、撥水システム４００をデジタルカメラ１００の前面に設けられた開口部１０１に単独で（前面ガラスの前面に配するなどではなく）配する構成なので、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化と低コスト化が可能となる。
（４．撥水システム駆動部の構成）
図６は、撥水システム駆動部５００の構成を示すブロック図である。
【００３３】
制御マイコン２００内のクロック発生回路は、周波数可変のクロックを撥水システム駆動部５００に出力する。撥水システム駆動部５００は、ロジック回路５０１、ＦＥＴ５０２、トランス５０３を備えている。制御マイコン２００から出力されたクロックは、ロジック回路５０１を通過し、ＦＥＴ５０２に入力される。ＦＥＴ５０２は、トランス５０３の一次側に接続されている。ＦＥＴ５０２のスイッチング動作により、トランス５０３の二次側には、所定の周波数の電圧が発生する。トランス５０３の二次側には、圧電素子４０４が接続されている。圧電素子４０４には、所定の周波数の電圧が印加され、所定の周波数に応じた振動が発生する。この振動が撥水フィルター４０３に伝播するので、撥水フィルター４０３に付着した塵埃や水滴を除去することができる。なお、トランス５０３の一次側の電圧は、５Ｖ程度であり、トランス５０３の二次側の電圧は、１００Ｖ程度である。
【００３４】
撥水フィルター４０３は、圧電素子４０４の振動により振動する。図７は、撥水フィルター４０３が円形の場合（図５（ａ）の場合）の共振モードを示す図である。撥水フィルター４０３が長方形など（図５（ｂ）の場合）の他の形状である場合には、共振モードは異なったものとなる。
【００３５】
撥水フィルター４０３の共振モードは、撥水システム駆動部５００から圧電素子４０４に印加される電圧の周波数によって変化する。低周波数から周波数を上げていくと、図７（ａ）に示す一次共振が現れる。さらに周波数を上げていくと、図７（ｂ）に示す二次共振が現れ、さらに周波数を上げていくと、図７（ｃ）に示す三次共振が現れる。これ以降も、周波数を上げることにより、高次の共振が現れる。共振により発生する撥水フィルター４０３の振動により、撥水フィルター４０３に付着した塵埃や水滴を除去することができる。
【００３６】
通常、共振における振幅ゼロの位置（節）に塵埃や水滴が付着した場合、この位置では撥水フィルター４０３の表面に変位が発生しないため、塵埃や水滴を除去することが難しい。そこで、制御マイコン２００内のクロック発生回路により、周波数の異なるクロックを順次発生させたり、クロックの周波数を徐々に変化させたりする（スイープする）ことで、撥水フィルター４０３に複数の共振モードを発生させる。これにより、撥水フィルター４０３の節の位置が移動するので、撥水フィルター４０３の全面に渡り塵埃や水滴を除去することができる。ここで、発生させる共振モードは図７（ａ）から図７（ｃ）に示す共振モードに限定されるものではない。
（５．本発明と実施の形態との対応）
開口部１０１は、本発明の開口部の一例である。筐体４０１は、本発明の筐体の一例である。撥水フィルター４０３は、本発明の透明振動板の一例である。なお、撥水フィルターという呼称を用いたが、その目的を水滴の除去に限定するものではなく、塵埃の除去をも目的とすることはいうまでもない。圧電素子４０４は、本発明の加振手段の一例である。デジタルカメラ１００は、本発明の撮像装置の一例である。撮像光学系３００は、本発明の撮像光学系の一例である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、防塵・防滴機能を備えながらも簡単な構成で小型化を可能とした撮像装置を提供することができるので、デジタルカメラやビデオカメラに適用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるデジタルカメラ１００の外観を示す図
【図２】本発明の実施の形態の一例であるデジタルカメラ１００の構成を示すブロック図
【図３】撮像光学系３００の構成を示す断面図
【図４】撥水システム４００の構成を示す断面図
【図５】撥水システム４００をデジタルカメラ１００の前面側から見た模式図
【図６】撥水システム駆動部５００の構成を示すブロック図
【図７】撥水フィルター４０３が円形の場合（図５（ａ）の場合）の共振モードを示す図
【符号の説明】
【００３９】
１００    デジタルカメラ
１０１    開口部
１０２    フラッシュ
１０３    補助光発光部
１０４    電源スイッチ
１０５    シャッターボタン
１０６    液晶モニター
１０７    操作部
２００    制御マイコン
２０１    バッテリー
２０２    電源供給回路
２０３    バッテリーチェック回路
２０４    時計回路
２０５    スイッチセンス回路
２０６    フラッシュ回路
２０７    補助光発光部回路
２０８    レンズ位置検出部
２０９    レンズ駆動部
２１０    絞り駆動部
２１１    シャッター駆動部
２１２    レンズ駆動部
２５０    映像信号処理回路
２５１    タイミング制御部
２５２    撮像素子
２５３    クランプ／ＣＤＳ回路
２５４    ＡＧＣ回路
２５５    Ａ／Ｄ変換回路
２５６    液晶モニター駆動回路
２５７    バッファメモリ
２５８    メモリコントローラ
２５９    内蔵メモリ
２６０    外部インターフェース
２６１    ＳＤＲＡＭ
３００    撮像光学系
３０１    対物レンズ
３０２    プリズム
３０３    ズームレンズ
３０４    絞りユニット
３０５    シャッターユニット
３０６    ズームレンズ
３０７    フォーカスレンズ
３０８    ローパスフィルター
４００    撥水システム
４０１    筐体
４０１ａ    リブ
４０２    撥水フィルター受けゴム
４０３    撥水フィルター
４０４    圧電素子
４０５    撥水フィルター受けゴム
４０６    撥水フィルター受け部材
４０７    光学窓
５００    撥水システム駆動部
５０１    ロジック回路
５０２    ＦＥＴ
５０３    トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010161615.tif 000007
【図６】
2010161615.tif 000008
【図７】
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