(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備え、
前記空気流供給部は、
前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、
前記空気流供給部は、
前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、
前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、
前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する、撮像素子ユニット。
【請求項２】
被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備え、
前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、
前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、
前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、
前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、
前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する、撮像素子ユニット。
【請求項３】
被写体の光学像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備え、
前記空気流供給部は、
前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、
前記空気流供給部は、
前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、
前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、
前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する、電子機器。
【請求項４】
被写体の光学像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備え、
前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、
前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、
前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、
前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、
前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子ユニット及び電子機器
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置の撮像ユニットなどに付着する塵埃を除去する技術として、例えば下記の特許文献１には、ローパスフィルタの前面に空気流を発生させて徐塵するために、圧電素子を駆動源とする流体ポンプを配置した構成が開示されている。また、特許文献２には、保護ガラスの振動により払い落とされた塵埃を、可動部材が起こす空気流で保護ガラスから遠ざける技術が記載されている。
【０００３】
また、撮像素子モジュールの冷却構造として、特許文献３には、流体循環路内に作動流体を循環供給して熱移送する流体循環手段を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０６６４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０３７７６号公報
【特許文献３】特開２００８−２２７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、ローパスフィルタの前面に空気流を発生させるものであるが、塵、埃などの付着力が比較的強い場合、空気流のみではローパスフィルタ表面に付着したゴミを除去することは困難である。
【０００６】
また、特許文献２に記載された技術は、保護ガラスに振動を生じさせるための駆動源と、空気流を生じさせるための駆動源の２つが必要であるため、装置の小型化が困難であり、製造コストが上昇してしまう問題がある。また、特許文献３に記載された技術は、撮像素子の冷却効率の向上を想定しているのみであり、撮像素子ユニットに付着したゴミを除去することは何ら想定していない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、撮像素子ユニットに付着したゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能な、新規かつ改良された撮像素子ユニット及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、を備える撮像素子ユニットが提供される。
【０００９】
上記構成によれば、撮像素子は被写体の光学像が結像される撮像面を有し、撮像素子により被写体の光学像が電気信号に変換される。光学素子は、撮像素子よりも被写体側に配置される。圧電素子は光学素子に装着され、光学素子が圧電素子により振動される。そして、空気流供給手段により、圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流が発生され、光学素子の表面に空気流が供給される。従って、圧電素子の振動により光学素子の表面に付着したゴミ、パーティクル等を除去できるとともに、ゴミ、パーティクル等を圧電素子の振動による空気流によって除去することが可能となる。
【００１０】
また、前記空気流供給部は、前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できるとともに、撮像素子の熱を効率良く放熱することができる。
【００１１】
また、前記空気流供給部は、前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、圧電素子の振動に伴う内部空間の容積変化に応じて吸気弁と排気弁が作動することにより、内部空間の空気を光学素子に供給することが可能となる。
【００１２】
また、前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、プレートの振動に伴う保持枠内の所定空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できる。
【００１３】
また、前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流が前記光学素子の表面に供給されるため、流量が増大した空気流によってゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能となる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体の光学像を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、を備える電子機器が提供される。
【００１５】
上記構成によれば、撮像光学系は被写体の光学像を結像し、撮像素子は被写体の光学像が結像される撮像面を有し、撮像素子により被写体の光学像が電気信号に変換される。光学素子は、撮像素子よりも被写体側に配置される。圧電素子は光学素子に装着され、光学素子が圧電素子により振動される。そして、空気流供給手段により、圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流が発生され、光学素子の表面に空気流が供給される。従って、圧電素子の振動により光学素子の表面に付着したゴミ、パーティクル等を除去できるとともに、ゴミ、パーティクル等を圧電素子の振動による空気流によって除去することが可能となる。
【００１６】
また、前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できるとともに、撮像素子の熱を効率良く放熱することができる。
【００１７】
また、前記空気流供給部は、前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、圧電素子の振動に伴う内部空間の容積変化に応じて吸気弁と排気弁が作動することにより、内部空間の空気を光学素子に供給することが可能となる。
【００１８】
また、前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、プレートの振動に伴う保持枠内の所定空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できる。
【００１９】
また、前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流が前記光学素子の表面に供給されるため、流量が増大した空気流によってゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像素子ユニットに付着したゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能な撮像素子ユニット及び電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の各実施形態に係る電子機器としての撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】ローパスフィルタが屈曲運動をしている様子を示す模式図である。
【図４】ローパスフィルタが屈曲運動をしている様子を示す模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す断面図である。
【図６】金属プレートを被写体側から見た状態を示す平面図である。
【図７】金属プレート及びポンプ室形成ゴムが振動している様子を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
＜１．第１の実施形態＞
図１は、本発明の各実施形態に係る電子機器としての撮像装置３００の主要部を示す断面図であって、水平方向から撮像装置３００を見た状態を示している。撮像装置３００は、その内部に配置された結像レンズ３０２を有し、この結像レンズ３０２全体、あるいは結像レンズ３０２を構成する一部のレンズを光軸方向に移動することで結像位置を調節できる、不図示の焦点調節機構を備えている。
【００２４】
また、撮像装置３００の筐体内部には、結像レンズ３０２に対して被写体とは反対側に撮像素子ユニット１００が配置されている。撮像素子ユニット１００は、光電変換素子であって、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ等のセンサから構成される撮像素子１０２を備えている。撮像素子１０２の撮像面には、結像レンズ３０２によって被写体像が結像される。
【００２５】
また、結像レンズ３０２と撮像素子ユニット１００との間には、撮像素子１０２への露光量を調整するシャッター３０４が設けられている。後述する撮像素子ユニット１００の保持枠１０４，２０４は、撮像装置３００の本体に固定されている。
【００２６】
なお、以下に説明する各実施形態では、撮像素子ユニット１００，２００を備える電子機器として撮像装置３００を例示するが、電子機器はこれに限定されるものではなく、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話機などのモバイル機器等であっても良い。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像素子ユニット１００の構成を示す断面図であって、図１中の撮像素子ユニット１００を拡大して示している。図２に示すように、撮像素子ユニット１００は、撮像素子１０２、保持枠１０４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０６、圧電素子１０８、基板１１０、吸気弁１１２、排気弁１１４、防塵フィルタ１１６、を備える。なお、本実施形態では、圧電素子１０８によって振動される光学素子としてローパスフィルタ１０６を例示しているが、光学素子はレンズ、またはガラス板などであっても良い。
【００２８】
図２において、撮像素子１０２は基板１１０上に実装され、基板１１０は保持枠１０４に対して固定されている。保持枠１０４は、撮像装置３００の筐体に保持されている。圧電素子１０８は、光軸に対して上下２箇所に配置されている。圧電素子１０８の撮像素子１０２側の面には、圧電素子１０８に信号を送るフレキシブルプリント基板（不図示）が貼り付けられている。圧電素子１０８は、例えばエポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤によりローパスフィルタ１０６に接着されている。なお、圧電素子１０８の光軸に対する配置は、後述する第２の実施形態と同様である。また、圧電素子１０８の撮像素子１０２側の面は、保持枠１０４に装着されている。
【００２９】
図２に示すように、保持枠１０４には、吸気流路１０４ａと、排気流路１０４ｂが設けられている。吸気流路１０４ａには吸気弁１１２が設けられ、排気流路１０４ｂには排気弁１１４が設けられている。そして、吸気弁１１２及び排気弁１１４が閉じた状態では、撮像素子１０２とローパスフィルタ１０６との間の空間は外部から密閉された空間となるように構成されている。また、吸気流路１０４ａは、外気と接続されており、その入口には防塵フィルタ１１６が配置されている。
【００３０】
以上のように構成された本実施形態の撮像素子ユニット１００において、上下に配置された各圧電素子１０８は、圧電素子の板厚方向（結像レンズ１０２の光軸方向）で同じ向きに分極され、圧電体表面側の面に周期信号を発生する発振器により周期的な電圧が印加される。前記周期信号は矩形波でもサイン波でもかまわない。なお、２つの圧電素子には同相の周期的な電圧を印加しても良いし、逆相の周期的な電圧を印加しても良い。圧電素子１０８に電圧が印加されると、圧電素子１０８はその長さ方向への伸縮振動モードにて運動する。この際、圧電素子１０８に接着されているローパスフィルタ１０６は、圧電素子１０８の伸び方向に対して殆ど伸びないために、その伸び率の差により圧電素子１０８とローパスフィルタ１０６との複合部材に屈曲振動が引き起こされる。これにより、圧電素子１０８の屈曲振動の腹の部分の質点は光軸方向に振動し、最大の振動巾を持つ。また、屈曲振動の節の位置では、質点の振動巾は零で回転振動のみ行なう。屈曲振動の腹と節との間では、質点は該質点から近い側の節を中心とした円弧状の振動をする。
【００３１】
このように、圧電素子１０８の伸縮運動に伴い、圧電素子１０８に対して接着されたローパスフィルタ１０６は屈曲運動を行う。これにより、ローパスフィルタ１０６の表面に付着した塵、埃などのゴミ、パーティクル等を表面から離脱させて除去することができる。
【００３２】
図３及び図４は、ローパスフィルタ１０６が屈曲運動をしている様子を示す模式図である。ここで、図３は、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凸面に変形した状態を示しており、図４は、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凹面に変形した状態を示している。図３に示す状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が通常状態（ローパスフィルタ１０６が変形していない状態）よりも大きくなり、図４に示す状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が通常状態よりも小さくなる。
【００３３】
そして、本実施形態の撮像素子ユニット１００は、ローパスフィルタ１０６が屈曲運動による内部空間１２０の容積変化に応じて吸気弁１１２及び排気弁１１４を開閉動作させて、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０、及びローパスフィルタ１０６の前面に空気流を生じさせる。
【００３４】
吸気弁１１２及び排気弁１１４は、ゴムなどの弾性部材から構成されており、図３及び図４に示すように、内部空間１２０の容積変化（圧力変化）に応じて開閉する。吸気弁１１２は、内部空間１２０の圧力が外部よりも低くなった場合に開状態となり、吸気流路１０４ａから内部空間１２０へ向かう方向の空気流を通過させる。また、吸気弁１１２は、内部空間１２０の圧力が外部よりも高くなった場合に閉状態となり、内部空間１２０から吸気流路１０４ａへ向かう方向の空気流を遮断する。
【００３５】
排気弁１１４は、内部空間１２０の圧力が外部よりも低くなった場合に閉状態となり、排気流路１０４ｂから内部空間１２０へ向かう方向の空気流を遮断する。また、排気弁１１４は、内部空間１２０の圧力が外部よりも高くなった場合に開状態となり、内部空間１２０から排気流路１０４ｂへ向かう方向の空気流を通過させる。
【００３６】
図３に示すように、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凸面に変形した状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が増大し、内部空間１２０の圧力が低下するため、外気が吸気流路１０４ａから吸気弁１１２を通過して内部空間１２０へ流入する。内部空間１２０に流入した空気は、排気弁１１４が閉じられていることから、内部空間１２０内に保持される。また、この状態では、ローパスフィルタ１０６の表面が凸面に変形した際に、ローパスフィルタ１０６表面、特に屈曲運動の際の振幅の大きい箇所に付着していたゴミ、パーティクル等が離脱する。
【００３７】
次に、図４に示すように、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凹面に変形した状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が縮小するため、内部空間１２０の圧力が高まり、内部空間１２０の空気が排気弁１１４を通過して排気通路１０４ｂに排出される。また、ローパスフィルタ１０６の表面が凹面に変形した際に、ローパスフィルタ１０６表面、特に屈曲運動の際の振幅の大きい箇所に付着していたゴミ、パーティクル等が離脱する。
【００３８】
そして、排気通路１０４ｂに排出された空気流は、排気通路１０４ｂの出口がローパスフィルタ１０６の表面と平行な方向に設けられているため、ローパスフィルタ１０６の表面に沿って流れる。これにより、ローパスフィルタ１０６の振動によって離脱したゴミ、パーティクル等が空気流とともに流されて、光路の外に排出される。このように、第１の実施形態では、吸気弁１１２、排気弁１１４、吸気通路１０４ａ、及び排気通路１０４ｂにより空気流供給部が構成される。
【００３９】
また、ローパスフィルタ１０６の表面に沿って空気流が流れることにより、ローパスフィルタ１０６の表面に残存していたゴミ、パーティクル等が空気流によって除去される。特に、振動の節となる箇所では、光軸方向の振幅が理論上０であるため、ゴミ、パーティクル等が表面に残存してしまうことが想定されるが、空気流を流すことによって、節の部分に残存しているゴミ、パーティクル等を光路の外に確実に移送することができる。
【００４０】
また、空気流によるゴミ、パーティクル等の除去が可能になったことで、圧電素子１０８の振動モードを１つのみにすることが可能となり、圧電素子１０８の個数と、駆動回路をそれぞれ１個のみで構成することも可能となる。従って、大幅な製造コストの低減が可能となる。
【００４１】
更に、内部空間１２０から外部へ空気流を生じさせることにより、撮像素子１０２の発熱による排熱を内部空間１２０の外へ熱輸送することができ、外部の空気を内部空間１２０へ導入することにより、撮像素子１０２を冷却することが可能となる。これにより、撮像素子１０２を効率良く冷却することが可能となり、撮像素子１０２の過熱によるノイズの発生、画質劣化を確実に抑えることが可能となる。
【００４２】
以上説明したように第１の実施形態によれば、圧電素子１０８の振動によりローパスフィルタ１０６に屈曲運動を生じさせた際に、ローパスフィルタ１０６の表面のゴミ、パーティクル等を屈曲運動によって除去するとともに、屈曲運動による内部空間１２０の容積変化によって空気流を生じさせることができる。これにより、屈曲運動によって離脱したゴミ、パーティクル等を光路の外へ移動させることができるとともに、屈曲運動のみでは離脱することなくローパスフィルタ１０６表面に残存しているゴミ、パーティクル等についても、空気流によって光路の外へ移送することが可能となる。
【００４３】
また、内部空間１２０から外部へ空気流を生じさせることにより、撮像素子１０２の発熱をアクティブに排熱することができ、外部の冷気を内部空間１２０へ導入することが可能となる。これにより、撮像素子１０２を効率良く冷却することが可能となり、撮像素子１０２の過熱によるノイズの発生、画質劣化を確実に抑えることが可能となる。
【００４４】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る撮像素子ユニット２００の構成を示す断面図である。図５に示すように、撮像素子ユニット２００は、撮像素子２０２、保持枠２０４、ローパスフィルタ２０６，２０８、金属プレート２１０、圧電素子２１２、クッション材２１４，２１６，２１８，２２０、内部保持枠２２２、放熱用プレート２２４、基板２２６、ポンプ室形成ゴム２２８を備える。
【００４５】
図５に示すように、撮像素子２０２は、放熱用プレート２２４を間に介在させて基板２２６上に実装されている。撮像素子２０２よりも被写体側には、内部保持枠２２２に保持されたローパスフィルタ２０８が配置されている。内部保持枠２２２は、クッション材２２０を介して放熱用プレート２２４に保持されている。また、ローパスフィルタ２０８よりも更に被写体側には、ローパスフィルタ２０６が配置されている。
【００４６】
第１の実施形態と同様、圧電素子２１２は、光軸に対して上下２箇所に配置されている。圧電素子２１２の撮像素子２０２側の面には、圧電素子２１２に信号を送るフレキシブルプリント基板（不図示）が貼り付けられている。そして、圧電素子２１２は、クッション材２１６を介して、内側保持枠２２２に取り付けられている。
【００４７】
また、圧電素子２１２は、金属プレート２１０を介してローパスフィルタ２０６に固定され、金属プレート２１０はクッション材２１４を介して保持枠２０４に装着されている。また、金属プレート２１０とローパスフィルタ２０８及び内部保持枠２２２との間には、クッション材２１８が挿入されている。
【００４８】
金属プレート２１０は、ローパスフィルタ２０６の撮像素子２０２側の面に装着されている。金属プレート２１０は、エポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤によりローパスフィルタ２０６に接着されている。同様に、圧電素子２１２は、エポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤により金属プレート２１０に接着されている。
【００４９】
保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属を素材として構成されている。保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、その間にローパスフィルタ２０６，２０８、圧電素子２１２、内側保持枠２２２、撮像素子２０２などの各構成要素を内包した状態で、ネジ止めにより固定される。
【００５０】
図５に示すように、金属プレート２１０は上方に延長されており、延長部２１０ａが設けられている。そして、保持枠２０４内の上部には、延長部２１０ａ及びポンプ室２４０を配置するための内部空間２３０が設けられている。内部空間２３０には、ポンプ室形成ゴム２２８が配置されている。
【００５１】
ポンプ室形成ゴム２２８は、ゴムなどの弾性部材から構成され、弾性変形可能に構成されている。ポンプ室形成ゴム２２８は、砲弾型の外形とされ、その先端は金属プレート２１０の延長部２１０ａと連結（接着）されている。ポンプ室形成ゴム２２８の放熱用プレート２２４側の端面は、放熱用プレート２２４と密着した状態で接着されており、ポンプ室形成ゴム２２８の内部には、ポンプ室２４０が形成されている。
【００５２】
また、ポンプ室形成ゴム２２８の先端には、ノズルを構成する孔２２８ａが設けられている。また、金属プレート２１０には、孔２２８ａに対応する位置に孔２１０ｂが設けられており、孔２１０ｂと孔２２８ａとは接続されている。
【００５３】
保持枠２０４には、吸気通路２０４ａと排気通路２０４ｂが設けられている。吸気通路２０４ａは、撮像素子ユニット２００の外の空間と内部空間２３０を接続する通路である。また、排気通路２０４ｂは、第１の実施形態と同様に、その出口がローパスフィルタ２０６の表面と平行な方向に向けられている。また、排気通路２０４ｂと内部空間２３０とが接続される部位には、金属プレート２１０の孔２１０ｂと対応する位置に孔２０４ｃが設けられている。後述するように、孔２２８ａ、孔２１０ｂ及び孔２０４ｃは、ベンチェリノズルを構成し、排気通路２０４ｂに空気流を流入させるものである。
【００５４】
図６は、金属プレート２１０を被写体側から見た状態を示す平面図である。図６に示すように、金属プレート２１０には、結像レンズを通過した光線が通過する開口２１０ｃが設けられており、圧電素子２１２は開口２１０ｃの外側の上下２箇所（図６においては、金属プレート２１０の背後）に配置される。延長部２１０ａは、開口２１０ｃに対して上側に設けられている。
【００５５】
また、孔２１０ｂは、延長部２１０ａに設けられ、図６に示すように、例えば３箇所に設けられている。ポンプ室形成ゴム２２８は、孔２１０ｂの位置に対応した３箇所に配置される。孔２１０ｂを開口２１０ｃの上側の延長部２１０ａに設けたことにより、孔２１０ｂから流れる空気流は、ローパスフィルタ２０６の上から下へ流れることになる。そして、塵、埃などのゴミ、パーティクル等には重力が作用することから、空気流と重力の相乗効果によりローパスフィルタ２０６の前面のゴミ、パーティクル等を開口２１０ｃよりも下方の光路外へ確実に移送することが可能である。
【００５６】
以上のように構成された第２の実施形態に係る撮像素子ユニット２００においても、圧電素子２１２に電圧が印加されると、圧電素子２１２はその長さ方向への伸縮振動モードにて運動する。この際、圧電素子２１２に接着されている金属プレート２１０は、圧電素子２１２の伸び方向に対して殆ど伸びないために、その伸び率の差により圧電素子２１２と金属プレート２１０及びローパスフィルタ２０６の複合部材に屈曲振動が引き起こされる。これにより、圧電素子２１２の屈曲振動の腹の部分の質点は光軸方向に振動し、最大の振動巾を持つ。また、屈曲振動の節の位置では、質点の振動巾は零で回転振動のみ行なう。屈曲振動の腹と節との間では、質点は該質点から近い側の節を中心とした円弧状の振動をする。
【００５７】
このように、圧電素子２１２の伸縮運動に伴い、圧電素子２１２に対して接着された金属プレート２１０が屈曲運動を行い、金属プレート２１０に接着されたローパスフィルタ２０６は金属プレート２１０とともに屈曲運動を行う。そして、ローパスフィルタ２０６が屈曲運動を行うことにより、ローパスフィルタ２０６の被写体側の面に付着したゴミ、パーティクル等が離脱し、ローパスフィルタ２０６の表面からゴミ、パーティクル等を除去することができる。
【００５８】
また、延長部１２０ａが屈曲運動を行うと、延長部１２０ａに接続されたポンプ室形成ゴム２２８の被写体側の先端が延長部１２０ａとともに光軸方向に振動する。そして、金属プレート２１０が屈曲運動を行った際には、圧電素子２１２から離れるほど延長部２１０ａの振幅は十分に大きくなるため、孔２１０ｂの位置における屈曲運動の振幅を十分に大きくすることができる。
【００５９】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、金属プレート２１０及びポンプ室形成ゴム２２８が振動している様子を示す模式図である。ここで、図７（Ａ）は、金属プレート２１０の延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲した状態を示している。また、図７（Ｂ）は、金属プレート２１０の延長部２１０ａが被写体側へ屈曲した状態を示している。
【００６０】
図７（Ａ）に示すように、延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲すると、ポンプ室形成ゴム２２８が弾性変形して光軸方向に圧縮されるため、ポンプ室２４０の容積が減少し、ポンプ室２４０内の空気が孔２２８ａから排出される。排出された空気は、金属プレート２１０の孔２１０ｂ、及び保持枠２０４に設けられた孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ送られる。
【００６１】
そして、ポンプ室２４０から排出された空気が孔２１０ａから孔２０４ｃへ送られると、ベンチェリ効果が発生し、内部空間２３０内の空気が孔２０４ｃに向かって流入し、排気通路２０４ｂへ流れ込む。より詳細には、内部空間２３０内の空気は、延長部２１０ａの被写体側の面２１０ｄと、面２１０ｄと対向する保持枠２０４の面２０４ｄとの間の隙間に流れ、孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ排出される。従って、ポンプ室２４０の容積変化による空気流の流れを、ベンチェリ効果によって大幅に増加させた状態で排気通路２０４ｂへ流入させることが可能となる。
【００６２】
排気通路２０４ｂに排出された空気流は、排気通路２０４ｂがローパスフィルタ２０６の表面と平行に延在しているため、ローパスフィルタ２０６の表面に沿って流れる。これにより、ローパスフィルタ２０６の振動によってその表面から離脱したゴミ、パーティクル等が空気流とともに流されて、光路の外に排出される。また、ローパスフィルタ２０６表面の節の位置に付着して残存していたゴミ、パーティクル等についても、増大させた空気流によって確実に除去することが可能である。
【００６３】
また、図７（Ｂ）に示すように、延長部２１０ａが被写体側へ屈曲すると、ポンプ室形成ゴム２２８が被写体側へ弾性変形し、光軸方向へ伸張するため、ポンプ室２４０の容積が増加し、孔２２８ａからポンプ室２４０内へ空気が流入する。しかし、ポンプ室２４０の容積変化は微量であるため、ベンチェリ効果により内部空間２３０から孔２０４ｃを通過して排気通路２０４ｂへ向かう空気の流れは途切れることがなく、図７（Ｂ）に示す状態においても、孔２０４ｃを通過した空気流が引き続き排気通路２０４ｂへ送られる。
【００６４】
従って、第２の実施形態によれば、図７（Ａ）に示す状態と図７（Ｂ）に示す状態が交互に繰り返されることにより、孔２２８ａ，２１０ｂ，２０４ｃがベンチェリノズルとして機能し、ベンチェリ効果によって、排気通路２０４ｂからローパスフィルタ２０６の表面に排出される空気流を大幅に増大することができる。従って、流量を増大させた空気流により、ローパスフィルタ２０６表面のゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能である。
【００６５】
また、吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへ流れる空気量が増大するため、撮像素子２０２の冷却効果をより高めることが可能となる。図５及び図７に示すように、保持枠２０４の内部空間２３０に面した壁面には、放熱用のフィン２０４ｅが設けられている。同様に、放熱用プレート２２４の吸気通路２０４ａに面した壁面にも放熱用のフィン２２４ａが設けられている。上述のように、保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属を素材としている。従って、撮像素子２０２で発生した熱は、撮像素子２０２と面接触している放熱用プレート２２４に伝導し、フィン２２４ａから放熱され、空気流とともに吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへと送られる。また、放熱用プレート２２４の熱は保持枠２０４へ伝導し、フィン２０４ｅから放熱され、空気流とともに吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへと送られる。吸気通路２０４ａには、排気通路２０４ｂへの空気流の流れに伴って、撮像素子ユニット２００の外部（撮像装置３００内）から新たに空気が流入する。これにより、撮像素子２０２で発生した熱を効率良く撮像素子ユニット２００の外部に放熱することが可能となる。
【００６６】
以上のように、排気通路２０４ｂからローパスフィルタ２０６の表面に送られた空気は、撮像素子ユニット２００の外に排出され、ローパスフィルタ２０６表面のゴミ、パーティクル等を取り除くことが可能である。また、排出された空気を防塵フィルタ等に通過させることにより、排出された空気流に含まれるゴミ、パーティクル等を取り除いて、撮像装置３００の筐体内に戻すことも可能である。
【００６７】
＜３．第２の実施形態の変形例＞
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。図８は、第２の実施形態の変形例を示す断面図である。図８に示す変形例では、延長部２１０ａの上端を更に上方へ延長している。そして、この変形例では、延長部２１０ａの上端２１０ｅが振動の節となるように圧電素子２１２の振動モードが調整される。延長部２１０ａの上端２１０ｅが節となるように構成することで、上端２１０ｅは回転運動のみを行うため、上端２１０ｅを保持枠２０４の内壁の上端面２０４ｆと近接又は接触させることが可能となる。
【００６８】
また、この変形例においては、吸気通路２０４ａは、撮像素子ユニット２００の外部と、延長部２１０ａの面２１０ｄと保持枠２０４の面２０４ｄとの間の隙間とを接続している。
【００６９】
このように構成された第２の実施形態の変形例においては、金属プレート２１０が屈曲運動を行うと、内部空間２３０が第２の実施形態におけるポンプ室２４０の機能を果たすこととなる。
【００７０】
より詳細には、延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲すると、内部空間２３０の容積が減少し、内部空間２３０の空気が金属プレート２１０の孔２１０ｂから排出される。そして、排出された空気は、保持枠２０４に設けられた孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ送られる。
【００７１】
そして、内部空間２３０から排出された空気が孔２１０ｂから孔２０４ｃへ送られると、ベンチェリ効果が発生し、空気が吸気通路２０４ａから面２１０ｄと面２０４ｄとの間の隙間に流れ、孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ排出される。従って、内部空間２３０の容積変化による空気流の流れを、ベンチェリ効果によって大幅に増加させた状態で排気通路２０４ｂへ流入させることが可能となる。
【００７２】
また、延長部２１０ａが被写体側へ屈曲すると、内部空間２３０の容積が増加し、孔２１０ｂから内部空間２３０内へ空気が流入する。しかし、内部空間２３０の容積変化は微量であるため、ベンチェリ効果により孔２０４ｃを通過して排気通路２０４ｂへ向かう空気の流れは途切れることがなく、孔２０４ｃを通過した空気流が引き続き排気通路２０４ｂへ送られる。
【００７３】
第２の実施形態の変形例によれば、内部空間２３０を第２の実施形態のポンプ室２４０として機能させることができるため、ポンプ室形成ゴム２２８を設ける必要がなく、より簡素な構成でベンチェリ効果を利用した空気流を生じさせることが可能となる。なお、第２の実施形態においては、金属プレート２１０の孔２１０ｂ、保持枠２０４の孔２０４ｃ、吸気通路２０４ａ、及び排気通路２０４ｂにより空気流供給部が構成される。
【００７４】
以上説明したように第２の実施形態によれば、金属プレート２１０の振動で生じた空気流をベンチェリ効果によって増大することができる。従って、増大した空気流によりゴミ、パーティクル等を確実に除去するとともに、撮像素子２０２の冷却効果をより高めることが可能となる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７６】
１００    撮像素子ユニット
１０２，２０２    撮像素子
１０６，２０６    ローパスフィルタ
１０８，２１２    圧電素子
１０４，２０４    保持枠
１０４ａ，２０４ａ    吸気通路
１０４ｂ，２０４ｂ    排気通路
１１２    吸気弁
１１４    排気弁
１２０，２３０    内部空間
２１０    金属プレート
２１０ｂ，２０４ｃ  孔
３００    撮像装置
３０２    結像レンズ
【図１】
0005506264.tif 000002
【図２】
0005506264.tif 000003
【図３】
0005506264.tif 000004
【図４】
0005506264.tif 000005
【図５】
0005506264.tif 000006
【図６】
0005506264.tif 000007
【図７】
0005506264.tif 000008
【図８】
0005506264.tif 000009