(57)【要約】【課題】塵埃除去動作時に光学部材が効率よく振動するようにする。【解決手段】塵埃除去機能が設定されると、前側光学部材１０９への振動付与に先立ってソレノイド１２０のシャフト１２０ｂを引き込む。これにより、レバー１１６が反時計回りに回動してばね押さえ１１７による板ばね１１４の押し込みが緩和され、板ばね１１４の弾性力、つまり前側光学部材１０９の弾性支持力が軽減され、前側光学部材１０９は振動し易い状態となる。この状態で前側光学部材１０９に振動を付与し、その後、ソレノイド１２０のシャフト１２０ｂを突出させる。これによりレバー１１６が時計回りに回動して板ばね１１４の弾性力が元の状態に戻る。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を介して撮像素子に光束を入射せしめる撮像ユニットにおいて、
前記光学部材を前記撮像素子の前方において弾性支持する弾性支持手段と、
前記光学部材に付着した塵埃を取り除くために該光学部材に振動を付与する振動付与手段と、
前記光学部材に振動を付与するにあたって前記弾性支持手段の弾性力を軽減する弾性力調節機構とを備えることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記弾性支持手段は、前記撮像素子の両短辺に対応する前記光学部材の両短辺に沿ってそれぞれ配置される一対の弾性支持部材を含み、
前記弾性力調節機構は、前記光学部材の長辺の略中央部近傍に配置される単一の駆動源と、前記一対の弾性支持部材の弾性力を軽減すべく、前記駆動源の駆動力を該一対の弾性支持部材にそれぞれ伝達する伝達機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記弾性力調節機構は、前記弾性力調節のための力をてこの原理で前記弾性支持手段に伝達することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項５】
塵埃除去機能が設定されると、前記光学部材への振動付与に先立ち、前記弾性力調節機構を電気的に駆動して前記弾性支持手段の弾性力を軽減し、振動付与が完了すると、前記弾性力調節機構を電気的に駆動して前記弾性支持手段の弾性力を元に戻す制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光路に存在する光学部材に付着した塵埃を除去する機能を備えた撮像ユニットおよびデジタルカメラ、特に光学部材を振動させて塵埃除去を図るものに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の前面に配置される光学部材（光学フィルタなど）に付着した塵埃を、その光学部材を振動させることでふるい落とすようにしたデジタルカメラがある（例えば、特許文献１参照）。振動源としては、例えば圧電素子が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３６６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像素子の前面に配置される光学部材は、撮像素子に対して位置ずれしないように堅固に支持する必要がある。しかし、光学部材を堅固に支持すると、塵埃除去のための振動が光学部材に伝わりにくくなり、満足な塵埃除去効果が得られない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る撮像ユニットは、光学部材を介して撮像素子に光束を入射せしめるもので、光学部材を撮像素子の前方において弾性支持する弾性支持手段と、光学部材に付着した塵埃を取り除くために光学部材に振動を付与する振動付与手段と、光学部材に振動を付与するにあたって弾性支持手段の弾性力を軽減する弾性力調節機構とを備えることを特徴とする。
本発明に係るデジタルカメラは、上記撮像ユニットを有して成る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、弾性支持手段の弾性力を軽減してから光学部材に振動を付与することで、光学部材が効率よく振動し、塵埃除去効果をアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態におけるデジタルカメラの概略構成図。
【図２】撮像ユニットの斜視図で、振動付与時（塵埃除去時）の状態を示す。
【図３】撮像ユニットの分解斜視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線矢視図で、通常時（非振動付与時）の状態を示す。
【図５】図２のＡ−Ａ線断面図で、通常時の状態を示す。
【図６】図４と同様の図で、振動付与時の状態を示す。
【図７】図５と同様の図で、振動付与時の状態を示す。
【図８】デジタルカメラの制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜図８により本発明の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態における一眼レフデジタルカメラの概略構成図である。撮影レンズ１０を透過した被写体光束は、カメラボディ２０内のメインミラー２１で一部が反射され、ペンタプリズム２２を介して接眼レンズ２３にて観察される。ミラー２１がアップしてシャッタ２４が開放されると、撮影レンズ１０の透過光束はシャッタ開口を通過して撮像ユニット１００に導かれる。
【０００９】
図２は撮像ユニット１００の詳細構造を示す斜視図、図３は同分解斜視図である。以下の説明において、「前」は被写体側を、「後」はカメラ背面側を指す。
撮像ユニット１００は、ＣＣＤ等の撮像素子１０３と、その前面側に配置される前後の光学部材１０９，１０５とを一体的に有してなる。シャッタ開口を通過した被写体光束は、光学部材１０９，１０５を順に透過した後、撮像素子１０３に入射する。撮像ユニット１００はまた、前側の光学部材１０９に付着した塵埃をふるい落とすために、その光学部材１０９に振動を加える機構を備えている。
【００１０】
以下、図４〜図７の側面図や断面図も参照して詳細に説明する。
１０１は、撮像ユニット１００をカメラに固定するための金属製の固定板であり、その前面側には撮像基板１０２が配置される。撮像基板１０２の前面には、撮像素子１０３が実装されるとともに、撮像素子１０３の出力信号を受信する回路部などが実装されている。
【００１１】
撮像素子１０３の前面側には、枠状の防塵ゴム部材１０４を挟んで後側光学部材１０５が配置される。後側光学部材１０５は、分光特性およびフィルタリング特性を持った積層型の光学部材で、その周辺部（非有効領域）が後側保持枠１０６に押さえられる。後側保持枠１０６は、４本のビス１０７によって固定板１０１に締結され、これにより撮像基板１０２、撮像素子１０３、防塵ゴム部材１０４、後側光学部材１０５および後側保持枠１０６が固定板１０１に一体的に支持される。撮像素子１０３と後側光学部材１０５の間の空間は、防塵ゴム部材１０４により密閉空間とされるため、組み立て後にこの空間に塵埃が侵入することはない。
【００１２】
後側光学部材１０５の前面には、スポンジ等から成る枠状の防塵部材１０８を介して、フィルタリング特性を有する前側光学部材１０９が配置されている。防塵部材１０８により、後側光学部材１０５と前側光学部材１０９の間の空間は密閉されるので、組み立て後にこの空間に塵埃が侵入することはない。
【００１３】
しかし、前側光学部材１０９は、シャッタ２４の後方において最も前方に位置する光学部材であり、その前面には、外部から侵入した、あるいはカメラボディ内部で発生した塵埃が付着することがある。そこで、前側光学部材１０９を振動させて塵埃をふるい落とすために、振動源としての圧電素子と、圧電素子に駆動信号を送るためのフレキシブルプリント基板１１１が予め前側光学部材１０９と一体化されている。フレキシブルプリント基板１１１の他端は、撮像基板１０２に接続される。
【００１４】
前側光学部材１０９の前面側には、その４辺に対応する４本のスポンジ状の弾性部材１１２を挟んで前側保持枠１１３が配置される。弾性部材１１２は前側保持枠１１３に固着され、前側光学部材１０９の前面周辺部（有効領域外）に当接される。前側保持枠１１３の側面に設けた開口には、上記後側保持枠１０６に突設された係合部１０６ａが係合され、これにより前側保持枠１１３は位置決めされるが、前側保持枠１１３の若干の前後移動は許容される。
【００１５】
前側保持枠１１３は、左右一対の板ばね１１４のばね力（弾性力）を受けて前側光学部材１０９を後方に押圧して支持する。板ばね１１４の取付構造については後述する。１１５は、後側保持枠１０６と前側保持枠１１３の間に介装される枠状のゴム部材であり、その突起１１５ａが前側保持枠１１３の前面に形成された開口に係合することで位置決めされる。
【００１６】
１１６は、板ばね１１４の押圧力を調節するためのコ字状のレバーであり、左右一対の腕部１１６ａと、両腕部１１６ａを連結する連結部１１６ｂとを一体的に有して成る。各腕部１１６ａの先端には、ばね押さえ１１７が軸１１６ｃ回りに回動可能に軸支され、これらのばね押さえ１１７は各板ばね１１４の中央部分の前側に張り出している。
【００１７】
板ばね取付用のビス１１８は、ばね押さえ１１７および板ばね１１４の中央部を順に貫通して固定板１０１に螺合され、これによりばね押さえ１１７および板ばね１１４が、ビス１１８の軸に沿って前後に移動可能に支持される。また、ビス１１８の軸には、固定板１０１と板ばね１１４との間にコイルばね１１９が介装され、そのばね力により板ばね１１４が前方に付勢される。各板ばね１１４の両端は、前側保持枠１１３に形成されたばね受け１１３ａに掛止され、前側保持枠１１３に後方への押圧力を加える。
【００１８】
レバー１１６の両腕部１１６ａは、その中間部分が回動軸部材１２１によって固定板１０１に回動可能に軸支されている。１２０はレバー回動用のソレノイドであり、その本体部１２０ａは固定板１０１の取付部１０１ａに固着され、シャフト１２０ｂは、連結部１１６ｂの中央に突設された突起１１６ｄに係合される。したがって、シャフト１２０ｂが突出することでレバー１１６が軸１２１回りに回動する。
【００１９】
ソレノイド１２０は、２方向の自己保持型ソレノイドを用いることで省電力が図れる。これは、永久磁石を組み込んだもので、一方のコイルに通電することでシャフト１２０ｂを突出させ、通電を解除しても突出状態を保持し、他方のコイルに通電することでシャフトを引き込み、通電を解除しても引き込み状態を保持するというものである。これに代えて、通電によってシャフト１２０ｂを引き込み（突出させ）、通電解除でリターンスプリングによってシャフト１２０ｂを突出させる（引き込む）タイプのものでもよい。
【００２０】
図８はカメラの制御ブロック図である。撮像素子１０３の出力像信号は、画像処理部５１で種々の処理が施され、これによって生成された画像データは、メモリカード等の記録媒体５２に記録される。５３は、カメラボディの背面等にに設けられた液晶モニタであり、上記画像データに基づく画像を表示したり、メニュー画面を表示することが可能である。ＣＰＵ５４は、操作部５５からの入力に応答して、画像処理部５１やその他の回路を制御する。操作部５５は、電源ボタンやレリーズボタン、再生操作やメニュー操作等で用いる各種操作部材等を含む。
【００２１】
またＣＰＵ５４は、メニュー操作によって「塵埃除去機能」が選択されると、駆動回路５６を介して圧電素子５７を駆動し、前側光学部材１０９に振動を加える。この振動付与に先立ち、ＣＰＵ５４は上記板ばね１１４のばね力を低減させる動作を行うが、その詳細は後述する。
【００２２】
以上のように構成されたデジタルカメラにおいて、通常時（塵埃除去時以外）は、ソレノイド１２０のシャフト１２０ａは突出状態で保持されており、各部材は図４，図５に示す状態にある。すなわち、レバー１１６は回動軸１２１を中心に図示時計回りに回動した状態にあり、各腕部１１６ａの先端に設けたばね押さえ１１７は、板ばね１１４の中央部を後方に押しつけている。これにより板ばね１１４は大きく撓み、その両端を介して前側保持枠１１３を比較的大きな力で後方に押しつけている。前側保持枠１１３は、４本の弾性部材１１２を押しつぶした状態で前側光学部材１０９を強固に押圧支持する。ゴム部材１１５は、全体が前側保持枠１１３と後側保持枠１０６との間で挟圧された状態にある。
【００２３】
このように、通常時は板ばね１１４のばね力によって前側光学部材１０９を強固に弾性支持することができるが、強固な支持は前側光学部材１０９の振動を妨げるというマイナスの作用をもたらす。そこで、振動による塵埃除去動作を行うときは、以下のようにして板ばね１１４のばね力を弱める。
【００２４】
塵埃除去機能が設定されると、ＣＰＵ５４は駆動回路５６を介してソレノイド１２０のシャフト１２０ｂを引き込む（あるいはシャフト１２０ｂのロックを解除する）。これによりレバー１１６はフリーとなり、ばね押さえ１１７による板ばね１１４の押さえ込みが解除され、その結果、撮像ユニット１００は図２，図６，図７に示す塵埃除去時の状態に移行する。すなわち、板ばね１１４およびばね押さえ１１７は、コイルばね１１９のばね力によりビス１１８の軸に案内されつつ前方に移動し、レバー１１６は図６の反時計回りに回動する。これらの動作は、ばね押さえ１１７の前面がビス１１８の頭部後面に当接することで停止される。
【００２５】
板ばね１１４は、押さえ込み解除によりそのばね力が緩和され、前側保持枠１１３を後方に押圧する力は弱まる。したがって、それまで圧縮されていた弾性部材１１２が復元し、前側保持枠１１３は前方へやや浮き上がった状態となる。これに伴い、前側光学部材１０９の拘束力が低下するので、前側光学部材１０９は振動し易い状態となる。
【００２６】
ここで、カメラの薄型化のためにシャッタ２４と撮像ユニット１００との間隔を狭くした場合は、前側保持枠１１３の浮き上がりにより、前側保持枠１１３とシャッタ２４との間隔がより狭くなり、この状態でシャッタ２４を駆動すると、前後に振れるシャッタ幕が前側保持枠１１３に当接して傷つくおそれがある。したがって、この状態ではシャッタ駆動を禁止することが望ましい。因みに、図４，図５の状態では、前側保持枠１１３とシャッタ２４とのクリアランスは十分に保たれており、シャッタ２４が駆動されても、シャッタ幕が前側保持枠１１３に接触することはない。
【００２７】
ＣＰＵ５４は、上記ソレノイド１２０の駆動から図６，図７の状態に移行するのに十分な時間が経過した後、フレキシブルプリント基板１１１を介して圧電素子５７に特定の周波数で電圧を印加する。これにより、前側光学部材１０９が共振し、その前面に付着した塵埃がふるい落とされる。上述のように前側光学部材１０９は振動し易い状態にあるので、圧電素子５７に印加する電圧をさほど高くせずとも優れた塵埃除去効率が得られ、以て省電力に寄与する。因みに、板ばね１１４のばね力を軽減せずに（図４，図５の状態のままで）圧電素子５７を駆動した場合は、圧電素子５７への印加電圧が同じであれば、ばね力を軽減した場合と比べて塵埃除去効果は劣り、同等の塵埃除去効果を得るには、圧電素子５７への印加電圧を高くする必要がある。
【００２８】
なお、前側光学部材１０９の前後に設けた防塵部材１０８および弾性部材１１２により、ばね力を弱めた状態での前側光学部材１０９の位置ずれが防止される。
【００２９】
塵埃除去動作が完了すると、ＣＰＵ５４はソレノイド１２０のシャフト１２０ｂを突出させる。これにより、レバー１１６が図６の時計回りに回動し、ばね押さえ１１７が後方に移動し、コイルばねを収縮させつつ板ばね１１４の中央部を押し下げる。その結果、板ばね１１４のばね力が復活し、前側保持枠１１３は、４本の弾性部材１１２を押しつぶして前側光学部材１０９を強固に押圧支持する。つまり図４，図５の状態に戻る。レバー１１６の一対の腕部１１６ａはてこを構成するから、レバー駆動源としてのソレノイド１２０は比較的パワーの小さいものを用いることができる。
【００３０】
また本実施形態では、上記のようなレバー１１６を用いることで、単一のソレノイド１２０の駆動力を両サイドの板ばね１１４に同等に伝達することができ、それぞれの板ばね１１４に対してソレノイドを用いる場合と比べて部品点数の低減が図れる。さらに、一対の板ばね１１４を前側保持枠１１３、つまり前側光学部材１０９の両短辺（いずれも撮像素子１０３の両短辺に対応する）にそれぞれ沿って配置し、レバー１１６の両腕部１１６ａを同様に上記両短辺にそれぞれ沿わせ、連結部１１６ｂを下側の長辺に沿わせるとともに、ソレノイド１２０を下側長辺の近傍に前後方向に配置したので、ばね力調節機構を設けたことによる撮像ユニット１００の大型化を最小限に抑えることができる。
【００３１】
また、カメラボディ内において、通常は撮像ユニット１００の直上にファインダ光学系が位置し、左右方向は、撮像基板１０２が張り出すとともに、不図示のカードコネクタや外部インターフェース等がそれぞれ存在する。一方、撮像ユニット１００下側は比較的余裕があり、その下側空間にソレノイドを配置したので、カメラ内空間の有効利用が図れる。
【００３２】
なお、板ばね１１４を前側保持枠１１３の上下に長辺に沿うように配置し、レバーの両腕部１１６ａを同様に長辺それぞれ沿わせ、連結部１１６ｂをいずれかの短辺に沿わせるとともに、ソレノイド１２０を短辺の近傍に配置する構成でもよい。この場合は、レバーの腕部をより長くできる（モーメントを大きくできる）ので、レバー操作力をより軽減できる。またソレノイド１２０を前後方向に配置したが、上下方向に配置してもよい。
【００３３】
さらに、ばね力調整機構の構造は上記のものに限定されない。例えば、駆動源はソレノイドに限定されず、モータなどを用いてもよい。あるいは電気的なアクチュエータを用いず、手動でばね力調整を行う機構であってもよい。また、前側保持枠１１３を設けず、板ばねで直接前側保持部材１０９を押圧するものでもよい。弾性支持手段も板ばねに限定されない。さらに、前後に２つの光学部材を設けた例を示したが、光学部材の数は３以上でもよいし、１つでもよい。いずれの場合でも、塵埃除去のための振動を加えるのは、最も前方に位置する光学部材である。なお、振動を加える光学部材のフィルタリング特性の有無は問わない。
【符号の説明】
【００３４】
２４  シャッタ
５６  駆動回路
５７  圧電素子
１００  撮像ユニット
１０１  固定板
１０２  撮像基板
１０３  撮像素子
１０４  防塵ゴム部材
１０５  後側光学部材
１０６  後側保持枠
１０７  ビス
１０８  防塵部材
１０９  前側光学部材
１１１  フレキシブルプリント基板
１１２  弾性部材
１１３  前側保持枠
１１４  板ばね
１１５  ゴム部材
１１６  レバー
１１６ａ  腕部
１１６ｂ  連結部
１１７  ばね押さえ
１１８  板ばね取付用ビス
１１９  コイルばね
１２０  ソレノイド
【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】
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【図６】
2011087163.tif 000008
【図７】
2011087163.tif 000009
【図８】
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