(57)【要約】【課題】圧電素子に対する防塵フィルタの振動能力を向上させる撮像装置を提供する。【解決手段】光を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子の受光面に配置された光学部材を含む振動部（２２０）と、振動部と接触するよう配置され、電圧が印加されることにより振動する部材であって、振動部と一体となって振動することにより振動部を振動させる加振部（２２１）と、振動部及び加振部を挟持する部材（２３１、２３５）とを備える。振動部（２２０）と加振部（２２１）の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面が、振動部（２２０）上に位置する（図８（Ｃ））。【選択図】図８
2010093796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面側に配置された光学部材を含む振動部と、
前記振動部と接触するよう配置され、電圧が印加されることにより振動する部材であって、前記振動部と一体となって振動することにより前記振動部を振動させる加振部と、
前記振動部及び前記加振部を挟持する部材とを備え、
前記振動部及び前記加振部の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面を、前記振動部上に位置させる、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記振動部の厚みが前記加振部の厚みより大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子と前記振動部との周縁に、前記撮像素子と前記振動部とが対向して形成する空間を封止する封止部材をさらに備えた、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記振動部は円板状である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記振動部は防塵フィルタである請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記加振部は圧電アクチュエータを含む請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記加振部は、前記振動部における前記撮像素子との対向面側に接着される請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子と前記振動部との周縁に、前記撮像素子と前記振動部とが対向して形成する空間を封止する封止部材をさらに備えた、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記振動部は円板状である請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記振動部は防塵フィルタである請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記加振部は圧電アクチュエータを含む請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記加振部は、前記振動部における前記撮像素子との対向面側に接着される請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１３】
所定の部材上への埃塵の付着を防止する埃塵除去装置であって、
前記所定の部材の前面に配置され得る振動部と、
前記振動部と接触するよう配置され、電圧が印加されることにより振動する部材であって、前記振動部と一体なって振動することにより前記振動部を振動させる加振部と、
前記振動部及び前記加振部を挟持する部材とを備え、
前記振動部及び前記加振部の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面を、前記振動部上に位置させる、
ことを特徴とする埃塵除去装置。
【請求項１４】
前記振動部の厚みが前記加振部の厚みより大きい、ことを特徴とする請求項１３に記載の埃塵除去装置。
【請求項１５】
前記振動部は円板状である請求項１３に記載の埃塵除去装置。
【請求項１６】
前記加振部は圧電アクチュエータを含む請求項１３に記載の埃塵除去装置。
【請求項１７】
前記所定の部材は光を電気信号に変換する撮像素子である請求項１３に記載の埃塵除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、撮像素子を有する撮像装置に関し、特に撮像素子の防塵機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルカメラ、特にレンズ交換式のデジタルカメラにおいては、レンズ交換時等にゴミ、粉塵等がカメラ本体内に進入してカメラ本体内の撮像素子に付着することがある。撮像素子に付着したゴミ、粉塵等は、撮像素子で取得する画像の劣化を招くことがある。このような撮像素子へのゴミ、粉塵等の付着による画質の劣化の問題を解決するために、撮像素子の前面に撮像素子への塵埃を防止するための防塵フィルタを配置し、その防塵フィルタを振動させることにより、撮像素子に付着した塵埃を払い落とす防塵機能を有するカメラが各種提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような構成のカメラにおいて防塵機能をより効果的に機能させるために、防塵フィルタをより効率的に振動させることが重要である。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、圧電素子に対する防塵フィルタの振動能力を向上させる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】
【０００６】
本発明の第一の態様において撮像装置が提供される。撮像装置は、光を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子の受光面側に配置された光学部材を含む振動部と、振動部と接触して配置され、電圧が印加されることにより振動する部材であって、振動部と一体となって振動することにより振動部を振動させる加振部と、振動部及び加振部を挟持する部材とを備える。振動部及び加振部の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面を、振動部上に位置させる。例えば、振動部の厚みを加振部の厚みより大きくする。
【０００７】
本発明の第二の態様において、所定の部材上への埃塵の付着を防止する埃塵除去装置が提供される。埃塵除去装置は、所定の部材の前面に配置され得る振動部と、振動部と接触して配置され、電圧が印加されることにより振動する部材であって、振動部と一体となって振動することにより振動部を振動させる加振部と、振動部及び加振部を挟持する部材とを備える。振動部及び加振部の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面を、振動部上に位置させる。例えば、振動部の厚みを加振部の厚みより大きくする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、振動部及び加振部の一体となった振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面が振動部上に位置するため、加振部の振動が阻害されないため、振動部（例えば、防塵フィルタ）の振動能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施の形態におけるミラーを有するカメラの構成を示すブロック図
【図２】他の実施の形態におけるミラーを有さないカメラの構成を示すブロック図
【図３】一実施の形態における防塵部の分解斜視図
【図４】図４は、一実施の形態における防塵部の垂直断面図
【図５】一実施の形態における防塵部の駆動回路のブロック図
【図６】防塵フィルタの共振を説明した図
【図７】一実施の形態における防塵フィルタと圧電素子との厚みの比と、駆動能力との関係を説明した図
【図８】防塵フィルタと圧電素子を振動させたときに発生する振幅ゼロの基準面と、防塵フィルタの厚みと圧電素子の厚みの比率との関係を説明した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る撮像装置及び埃塵除去装置の実施の形態について添付の図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
（１．構成）
図１及び図２は、本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、交換レンズ１００とカメラ本体２００とから構成される。交換レンズ１００はカメラ本体２００における所定の位置に着脱可能である。
【００１２】
図１は、ミラーを有するカメラの構成を示すブロック図であり、図２は、ミラーを有さないカメラの構成を示すブロック図である。
【００１３】
（１−１．カメラ）
ミラーを有するカメラの構成の詳細について、図１を用いて説明する。
メインミラー２０７は、交換レンズ１００から入射した被写体光の一部を反射するとともに、一部を透過する。メインミラー２０７で反射された被写体光は、焦点板２０６に結像する。メインミラー２０７はハーフミラーで、サブミラー２０８は通常のミラーでそれぞれ構成されている。撮影者は、接眼レンズ２０５、ペンタプリズム２０４を介して、焦点板２０６に結像した被写体像を視認することができる。
【００１４】
メインミラー２０７を透過した被写体光は、サブミラー２０８で反射されて、焦点検出ユニット２１１に入射する。焦点検出ユニット２１１は、ラインセンサで構成される。本体制御部２０３は、焦点検出ユニット２１１の出力から合焦状態を認識することができる。焦点検出ユニット２１１の出力を用いて自動的に合焦させる合焦方式は、一般的に位相差検出方式と呼ばれる。
【００１５】
光軸上でサブミラー２０８の後方には、シャッター２０９と、撮像素子２０２が設けられる。サブミラー２０８が光軸上に配置された状態では、被写体光は撮像素子２０２に到達しないので、シャッター２０９は閉じた状態である。一方、サブミラー２０８が光軸上から退避した場合、交換レンズ１００を通った光束は、撮像素子２０２の撮像面上に結像される。撮像素子２０２は、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーで構成される。
【００１６】
シャッター２０９と撮像素子２０２との間には、防塵フィルタ２２０が配されている。すなわち、防塵フィルタ２２０は撮像素子２０２の受光面側に配置されている。防塵フィルタ２２０は、透明板でもかまわないし、光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）でもかまわない。防塵フィルタ２２０が透明板の場合、防塵フィルタ２２０（透明板）と撮像素子２０２の間に、光学ＬＰＦ２４１が別途配置される。一方、防塵フィルタ２２０が光学ＬＰＦの場合は、光学ＬＰＦを構成する複数の光学部材の中の一部を防塵フィルタ２２０として用いてもよい。圧電素子２２１は、防塵フィルタ２２０の周縁部に接着等により固定されている。圧電素子２２１は、駆動回路２２２が接続され、駆動回路２２２により所定（固定または可変）の周波数の電圧を印加することにより駆動される。防塵フィルタ２２０は圧電素子２２１の駆動に伴って振動する。レンズ交換時等にカメラ本体２００内に入ったゴミ、粉塵等は、ミラー２０７及びサブミラー２０８の可動時に、カメラ本体２００内を移動し、防塵フィルタ２２０に付着することがある。防塵フィルタ２２０の表面に付着したゴミ、粉塵等は、防塵フィルタ２２０を振動させることにより除去することができる。
【００１７】
撮像素子２０２から出力された画像信号は、本体制御部２０３によって画像データに変換された後に画像表示ユニット２１０に表示される。画像表示ユニット２１０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイで構成される。撮影者は、画像表示ユニット２１０によって被写体像を視認することができる。そのような状態の動作モードを「ライブビューモード」と呼ぶ。本体制御部２０３は、撮像素子２０２から出力された画像信号に基づく画像データのコントラストから合焦状態を認識することができる。撮像素子２０２の出力を用いて自動的に合焦させる合焦方式は、一般的に「山登り方式」と呼ばれる。
【００１８】
装着検出部２１２は、カメラ本体２００に対する交換レンズ１００の装着を検出することができる。装着検出部２１２は、機械式スイッチなどで構成することができる。本体制御部２０３は、装着検出部２１２の状態を監視することで、交換レンズ１００の装着を認識することができる。なお、装着検出部２１２は、本発明に必須の構成ではない。本体制御部２０３は、第２の通信部２０１及び第１の通信部１０６を介して、レンズ制御部１０５と通信することで、カメラ本体２００に対する交換レンズ１００の装着を検出することとしてもよい。
【００１９】
本体制御部２０３は、上記した機能の他に、撮像素子２０２から出力された画像信号を画像データに変換して記録媒体（図示せず）に記録することができる。本体制御部２０３は、単一のＬＳＩであってもよいし、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。第２の通信部２０１は、専用のＬＳＩであってもよいし、本体制御部２０３がその機能を包含してもよい。カメラ本体２００は、撮影者が撮影を指示するレリーズボタンやカメラ本体２００の各種モードを切り換えるモードダイヤル、カメラ本体２００、交換レンズ１００の各部に電力を供給するバッテリーや電源回路などを装備するが、図１、図２では省略している。
【００２０】
図２に示すミラーを有さないカメラの構成は、図１に示すミラーを有するカメラの構成と比較して、ペンタプリズム２０４、接眼レンズ２０５、焦点板２０６、メインミラー２０７、サブミラー２０８、及び焦点検出ユニット２１１を備えていない。それ以外の構成要素に関しては、図１の構成要素と同一であり、説明を省略する。但しこの場合、ＥＶＦ（電子ビューファインダ）が付加される場合もある。
【００２１】
レンズ交換時等にカメラ本体２００に入ったゴミ、粉塵等は、防塵フィルタ２２０に付着する。圧電素子２２１は、駆動回路２２２により所定（固定又は可変）の周波数の電圧が印加されることで駆動する。防塵フィルタ２２０は、圧電素子２２１の駆動に伴って振動し、この振動により表面に付着したゴミ、粉塵等が除去されることができる。
【００２２】
（１−２．防塵部の構成）
図１、図２における防塵フィルタ２２０及び圧電素子２２１は防塵部の構成の一部である。以下、防塵部について図３、図４を用いて詳細に説明する。図３は、防塵部の分解斜視図であり、図４は、撮像素子２０２の関連部材を含む、防塵部の垂直断面図である。
【００２３】
撮像素子２０２の前面には、防塵フィルタ受け部材２３０が撮像素子ケース２４０のねじ受けによって固定されている。
【００２４】
防塵部の構成を主に図３を用いて説明する。
防塵フィルタ２２０と防塵フィルタ受け部材２３０との間にＯリング（ゴム）２３１と圧電素子２２１が配置されている。ここで、圧電素子２２１はリング型形状に限らず、短冊形形状でもかまわない。
【００２５】
圧電素子２２１は、防塵フィルタ２２０の周縁部と一体となるよう、たとえば接着剤で貼り付けられている。防塵フィルタ２２０の両面には、反射防止効果、たとえばＡＲコートが施されている。ここで撮像素子２０２と防塵フィルタ２２０の間に、Ｏリング２３１を挟み込むことによって、防塵フィルタ２２０と撮像素子２０２間の気密状態が保たれている（図４参照）。
【００２６】
圧電素子２２１は、フレキシブルプリント基板２３２が圧着されており、フレキシブルプリント基板２３２にはリード線がハンダ付けされ、駆動回路２２２に接続されている。
【００２７】
圧電素子２２１は、駆動回路２２２から所定の周波数の電圧が印加されることにより、駆動する。この駆動に伴って、防塵フィルタ２２０に所定の振動を発生させることが出来る。
【００２８】
防塵フィルタ２２０は、全体として円形もしくは多角形の形状をなし、また、光学ＬＰＦ２４１の前面に所定の空間を持って平行配置されている。
【００２９】
防塵フィルタ２２０の一部には遮光シート２３３が覆いかぶされ、遮光シート２３３の上からバネ支持部２３４で保持されたバネ２３５にて、気密性を保持するよう抑えつけられている。
【００３０】
防塵フィルタ２２０は、防塵フィルタ２２０の略中央部において円形状又は、多角形状の開口部が設けられている。この開口部は、撮像光学系を通過した被写体光束を通過させて、後方に配置されている撮像素子２０２が光電変換を行うのに十分な大きさとなるよう、設計されている。
【００３１】
図４において、撮像素子２０２は、撮像素子固定板２４２上に固定される。撮像素子２０２の前面に、カバーガラス２４４が設けられる。カバーガラス２４４の前面に、光学ＬＰＦ受け部材２４３が設けられる。光学ＬＰＦ２４１は、光学ＬＰＦ受け部材２４３に固定される。
【００３２】
（１−３．駆動回路の構成）
図５に駆動回路２２２の構成を示す。本体制御部２０３は、クロック発生回路２５０を備える。本体制御部２０３のクロック発生回路２５０が発生したＰＷＭ信号は、駆動回路２２２のロジック回路２５１を通過し、ＦＥＴ２５２に入る。ＦＥＴ２５２は、トランス２５３の１次側に接続されている。ＦＥＴ２５２のスイッチング動作及び電源回路２５４の電圧により、トランス２５３の２次側から、所定の周波数を有する電圧が発生するよう構成されている。これにより、圧電素子２２１に対して、周期性を持った電圧が印加される。
【００３３】
なお、防塵フィルタ２２０は振動部の一例である。圧電素子２２１は、加振部の一例である。防塵フィルタ受け部材２３０、Ｏリング２３１、バネ支持部２３４、バネ２３５、ねじ２３６からなる構成は封止部の一例である。
【００３４】
（２．動作）
（２−１．防塵フィルタの共振モード）
前述のとおり防塵フィルタ２２０は圧電素子２２１の駆動により振動される。図６を用いて、その振動により発生する共振モードについて説明する。
【００３５】
図６は、防塵フィルタ２２０の形状が円形または円形に近い多角形状の場合に発生する共振モードを示す。防塵フィルタの形状が正方形等の他の形状である場合は、発生する共振モードは異なる。
【００３６】
防塵フィルタ２２０の振動の共振モードは、駆動回路２２２から圧電素子２２１に印加される電圧の周波数に応じて変化する。低い周波数より周波数を上昇していくと、まず図６（Ａ）に示す一次共振が現れる。さらに周波数を上昇していくと、図６（Ｂ）に示す二次共振が現れ、さらに上昇させると、図６（Ｃ）に示す三次共振が現れる。その後、さらに駆動周波数を上昇させることにより、高次の共振が得られる。
【００３７】
共振により発生する防塵フィルタ２２０の振動により、防塵フィルタ２２０上に付着したゴミ、粉塵等を飛ばし、除去することができる。
【００３８】
通常、共振における振幅ゼロの位置（節）では、表面変位が発生しない。このため、共振における振幅ゼロの位置（節）にゴミ、粉塵等が付着した場合、ゴミ、粉塵等が除去されにくい。防塵フィルタ２２０上に複数の共振次数の駆動を発生させることにより、共振時の節の位置を変化させることができ、これにより、ゴミ、粉塵等の除去を効果的に行うことができる。
【００３９】
（２−２．防塵フィルタと圧電素子との厚みの関係）
防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１との厚みの比率と、防塵フィルタ２２０の駆動性能の関係を図７に示す。
【００４０】
図７は、圧電素子２２１に同じ駆動エネルギーを加えた場合の防塵フィルタ２２０の駆動性能を示す。駆動性能は、防塵フィルタ２２０上の表面速度で表すことができ、表面速度が高くなるに従い、駆動性能は向上する。図７のグラフにおいて、たて軸は、駆動性能としての表面速度を示し、横軸は、防塵フィルタ２２０の厚みに対する圧電素子２２１の厚みの比率を示している。
【００４１】
図７において、防塵フィルタ２２０の厚みに対して圧電素子２２１の厚みが相対的に大きい範囲においては、すなわち、防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１の厚みが同じ（１：１の比率）になるまでは、駆動性能（表面速度）はほぼ一定である。防塵フィルタ２２０の厚みに対して圧電素子２２１の厚みが相対的に小さくなるにつれて、駆動性能（表面速度）は向上し、特に防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１との厚みの比率が１．０：０．８より小さい範囲で、駆動性能は顕著に向上する。
【００４２】
防塵フィルタ２２０の厚みに対して圧電素子２２１の厚みを小さくすることにより、駆動性能が向上することを、図８を用いて説明する。防塵フィルタ２２０及び圧電素子２２１はバネ２３５によりＯリングに対して押圧されていることから、防塵フィルタ２２０及び圧電素子２２１の振動により発生する共振における振幅ゼロの基準面は、防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１のいずれかの上に位置する。
【００４３】
図８（Ａ）は、防塵フィルタ２２０の厚みよりも圧電素子２２１の厚みの方が大きい場合の例を示す。この場合、発生する共振における振幅ゼロの基準面は、圧電素子２２１上に位置する。そのため、圧電素子２２１の振動を妨げることになり、防塵フィルタ２２０を効率良く振動させることができず、防塵フィルタ２２０の駆動性能は劣化する。
【００４４】
図８（Ｂ）は、防塵フィルタ２２０の厚みが圧電素子２２１の厚みと同一の場合の例を示す。この場合、発生する共振における振幅ゼロの基準面は、防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１との接合部に位置する。そのため、図８（Ａ）に示す場合よりは、圧電素子２２１の駆動性能は向上するが、後述の図８（Ｃ）に示す場合ほど圧電素子２２１及び防塵フィルタ２２０を効率良く振動させることができない。さらに、図８（Ｂ）の場合、振幅ゼロの基準面が防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１の接合部に位置するため、防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１の接着面にダメージが発生するという問題が生じる。
【００４５】
図８（Ｃ）は、圧電素子２２１の厚みよりも防塵フィルタ２２０の厚みの方が大きい場合の例を示す。この場合、発生する共振における振幅ゼロの基準面は防塵フィルタ２２０上に位置する。このため、圧電素子２２１の振動を阻害することがなく、防塵フィルタ２２０を効率良く振動させることができ、防塵フィルタ２２０の駆動性能を向上することができる。
【００４６】
以上のことから、本実施形態では、防塵フィルタ２２０の厚みを圧電素子２２１の厚みよりも大きくする。これにより、発生する共振における振幅ゼロの基準面が、防塵フィルタ２２０上に位置し、よって、防塵フィルタ２２０を効率良く振動させることができ、防塵フィルタ２２０の駆動性能を向上することができる。
【００４７】
なお、防塵フィルタ２２０の形状は本実施形態のように円形形状が好ましい。これは、防塵フィルタの形状が四角形の場合、場所により振動モードが異なり、効率よく振動させることが困難であるからである。
【００４８】
また、本実施形態では、防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１を挟持する手段としてバネ２３４とＯリング（ゴム）２３１を用いたが、挟持する手段は、これらの部材に限られない。防塵フィルタ２２０と圧電素子２２１を、それらの外側から挟んで支持する部材であれば、任意の部材が使用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の撮像装置は、撮像素子の前面に配置した防塵フィルタを効率的に振動させ、防塵機能をより高めることができ、デジタルスチルカメラ、デジタルムービー等の撮像装置に適用することができ、有用である。
【００５０】
以上、特定の実施形態について説明されてきたが、当業者にとっては他の多くの変形例、修正、他の利用が明らかである。それゆえ、本発明は、ここでの特定の開示に限定されず、添付の請求の範囲によってのみ限定され得る。
【図１】
2010093796.tif 000003
【図２】
2010093796.tif 000004
【図５】
2010093796.tif 000005
【図６】
2010093796.tif 000006
【図７】
2010093796.tif 000007
【図８】
2010093796.tif 000008
【図３】
2010093796.tif 000009
【図４】
2010093796.tif 000010