(57)【要約】【課題】次数の異なる複数の定在波からなる振動を励起することができ、高い除去効率で塵埃を所望の方向に移動させることができる光学機器を提供する。【解決手段】対象物と、対象物に設けられた圧電素子２ａ、２ｂと、を有する振動体３は、圧電素子２ａ、２ｂの夫々に交番電圧が印加されることにより振動する。印加される各交番電圧は、振動体３に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させる周波数と、異なる位相と、を持つ波形である。そして、対象物は、光路中に設けられている。【選択図】図２
2011015434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上の塵埃を除去する塵埃除去装置を備えた光学機器であって、
前記塵埃除去装置は、
前記対象物と、前記対象物に設けられた第１電気機械エネルギ変換素子および第２電気機械エネルギ変換素子と、を有する振動体を備え、
前記振動体は、前記第１および第２電気機械エネルギ変換素子の夫々に交番電圧が印加されることにより振動し、
前記第１および第２電気機械エネルギ変換素子に印加される各交番電圧は、
前記振動体に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させる周波数と、異なる位相と、を持つ波形であり、
前記対象物は、光路中に設けられていることを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記第１の曲げ振動の複数の節が並ぶ方向と前記第２の曲げ振動の複数の節が並ぶ方向とは同じ方向であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記第１電気機械エネルギ変換素子および前記第２電気機械エネルギ変換素子は、前記複数の節が並ぶ方向において位置をずらして配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記第１の曲げ振動と前記第２の曲げ振動とは、次数が１つ異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項５】
前記交番電圧の周波数は、前記第１の曲げ振動の共振周波数と前記第２の曲げ振動の共振周波数との間の周波数に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項６】
前記第１電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧と前記第２電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧との位相差は、１８０°以外に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学機器。  
【請求項７】
前記塵埃の前記対象物上の位置に応じて、前記第１電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧に対する前記第２電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧の位相差を、０°より大きく１８０°より小さい値と、−１８０°より大きく０°より小さい値とで、切り替える制御回路を有することを特徴とする請求項６に記載の光学機器。  
【請求項８】
前記塵埃の重心位置と、前記塵埃の前記対象物との接触部の位置とに応じて、前記第１電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧に対する前記第２電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧の位相差を、０°より大きく１８０°より小さい値と、−１８０°より大きく０°より小さい値とで、切り替える制御回路を有することを特徴とする請求項６に記載の光学機器。
【請求項９】
前記第１電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧と前記第２電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧との位相差を、１８０°以外に設定する制御回路を有し、前記振動体に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させる駆動と、前記振動体に１つの曲げ振動を発生させる駆動とを、切り替えることを特徴とする請求項６に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記第１電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧と前記第２電気機械エネルギ変換素子に印加される交番電圧との位相差を、１８０°以外に設定する制御回路を有し、前記振動体に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させることで、前記対象物上の塵埃を移動させてから、前記振動体に１つの曲げ振動を発生させることで、前記対象物上の塵埃を飛散させることを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記各交番電圧を制御する制御回路と、
前記第１電気機械エネルギ変換素子および前記第２電気機械エネルギ変換素子にそれぞれ形成され、前記次数の異なる２つの曲げ振動の振幅をそれぞれ検出する第１および第２のセンサ電極と、を備え、
前記制御回路は、前記第１のセンサ電極の出力と前記第２のセンサ電極の出力との比に応じて、前記交番電圧の周波数、振幅および位相差の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１２】
前記各交番電圧を制御する制御回路と、
前記振動体の姿勢を検知する姿勢センサと、を備え、
前記制御回路は、前記振動体に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させることで前記対象物上の塵埃を移動させる際、前記検知された姿勢から決定される、前記対象物上の塵埃を移動させる方向が重力方向に対して９０°未満となるように、前記交番電圧の位相を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１３】
前記対象物は、光を透過する光学部材であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１４】
前記対象物は、矩形であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の前記光学機器は、撮像素子を備えた撮像装置であり、
前記対象物を透過した光が前記撮像素子の受光面に入射するよう前記塵埃除去装置が設けられていることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上の塵埃を除去する塵埃除去装置を備えた光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学機器として、撮像装置では、光学センサの分解能が向上するにつれて、使用中に光学系に付着するゴミが撮影画像に影響を及ぼすようになってきた。特に、ビデオカメラ、スチルカメラに用いられる撮像素子の分解能はめざましく向上している。このため、撮像素子の近くに配置されている赤外線カットフィルタ、光学ローパスフィルタ等の光学部品に、外部からの埃や内部の機械的な摺擦面で生じる磨耗粉等が付着すると、撮像素子面で像のぼけが少ないので、撮影画像に埃が写り込んでしまうことがあった。
【０００３】
また、光学機器として、コピー、ファクシミリ装置等の撮像部は、ラインセンサを走査（スキャン）することで、あるいはラインセンサに近接させた原稿を走査（スキャン）することで、平面原稿を読み取っている。この場合、ラインセンサへの光線入射部に埃が付着すると、スキャン画像に写り込んでしまう。原稿を走査して読み取る方式のファクシミリ装置の読み取り部や、自動原稿送り装置からの原稿を搬送中に読み取る、いわゆる流し読み方式の複写機の読み取り部では、１つの埃が原稿送り方向へ連続する線画像となって写り込み、画像の品質を大きく損ねていた。
【０００４】
このような埃を人手によって拭き取ることで、画像品位は回復するが、使用中に付着した埃については撮影後に確認する他、手立てがなかった。その間に撮影あるいは走査した画像には、塵埃の画像が写り込むので、ソフトウェアによる修正が必要であった。また、複写機では、画像は同時に紙メディアに出力されるので、その修正には多大な労力がかかっていた。
【０００５】
このような問題に対し、従来では、振動による防塵機構を備えたカメラが提案されている（特許文献１、２参照）。また、振動を付与することによってゴミを画像読み取り部から移動させる画像読取装置が提案されている（特許文献３、４参照）。
【０００６】
図６１は、特許文献１に開示された従来の防塵素子部の構成を示す図である。この防塵素子部は光学素子であるガラス板２７を有する。光線は、ガラス板２７内側の結像光線通過範囲２７ａを通過し、撮像素子（図示せず）に結像する。また、ガラス板２７には、圧電体Ａ２７１、圧電体Ｂ２７２、圧電体Ｃ２７３および圧電体Ｄ２７４が固着されている。各圧電体とガラス板２７の間には、グランド用の電気端子２７５が設けられている。
【０００７】
各圧電体は長手方向に交互に分極方向の異なる区間（図中、「＋」、「−」の表示）を有する。圧電体Ａ２７１および圧電体Ｃ２７３の長手方向の分極配置は同じである。また、圧電体Ｂ２７２および圧電体Ｄ２７４の長手方向の分極配置は同じである。「−」と「＋」の区間長さをλとすると、圧電体Ｂ２７２および圧電体Ｄ２７４の分極配置は、圧電体Ａ２７１および圧電体Ｃ２７３に対して、それぞれλ／４だけ長手方向にずらした位置になっている。
【０００８】
圧電体Ａ２７１および圧電体Ｃ２７３には、発信器から同位相の周期を有する電圧が印加される。一方、圧電体Ｂ２７２および圧電体Ｄ２７４には、発信器からの信号を９０°位相器で位相を９０°変えた、周期を有する電圧が印加されている。
【０００９】
図６２は図６１のｈ方向から視たガラス板２７の表面に進行波を発生させた場合の当該進行波を示す図である。進行波は図中右側（矢印ｉ方向）に進む。ガラス板２７の表面に進行波が発生すると、ガラス板２７の表面のどの質点においても、反時計回りの楕円運動が生じる。これにより、ガラス板２７の表面に付着した塵埃は、図中左側に移動し、結像光線通過範囲２７ａから除去される。
【特許文献１】特開２００２−２０４３７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３３９１号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０１１０号公報
【特許文献４】特開２００４−０１２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の塵埃除去装置では、ガラス板２７の表面に、ガラス板２７上の塵埃を移動させるための上述した進行波を発生させることは困難であった。仮にこのガラス板２７の表面に進行波を発生させたとしても、進行波はこのガラス板２７の端部で反射し、入射波と反射波の重なり合いが起こり、進行しない定在波に変化してしまう。定在波になってしまうと、楕円運動ではなくなり、塵埃を一方向に移動させることが困難であった。
【００１１】
また、反射波を無くす手段を用いた場合、入射波と反射波の重なり合いで起こる共振現象を利用することができなくなる。このため、大きな振幅が得られず、楕円振動の速度も小さくなる。この結果、塵埃を移動させる速度が遅くなってしまい、除去効率が低下する。
【００１２】
そこで、本発明は、次数の異なる複数の定在波からなる振動を励起することができ、高い除去効率で塵埃を所望の方向に移動させることができる光学機器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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の光学機器は、対象物上の塵埃を除去する塵埃除去装置を備えた光学機器であって、前記塵埃除去装置は、前記対象物と、前記対象物に設けられた第１電気機械エネルギ変換素子および第２電気機械エネルギ変換素子と、を有する振動体を備え、前記振動体は、前記第１および第２電気機械エネルギ変換素子の夫々に交番電圧が印加されることにより振動し、前記第１および第２電気機械エネルギ変換素子に印加される各交番電圧は、前記振動体に次数の異なる第１の曲げ振動および第２の曲げ振動を重ね合わせた振動を発生させる周波数と、異なる位相と、を持つ波形であり、前記対象物は、光路中に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次数の異なる複数の定在波からなる振動を励起することができ、高い除去効率で塵埃を所望の方向に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態におけるカメラの外観および塵埃除去装置が装備された撮像部の構造を示す斜視図である。
【図２】塵埃除去装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】圧電素子２の表面の電極パターンを示す図である。
【図４】圧電素子２に印加される交番電圧の周波数と圧電素子２に生じる各振動の振幅を示すグラフである。
【図５】ｍが奇数である場合の振動体３におけるｍ次の面外曲げ振動の変位および（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の変位を示す図である。
【図６】ｍが奇数である場合の一対の圧電素子に印加される交番電圧を示すテーブルである。
【図７】ｍが偶数である場合の振動体３におけるｍ次の面外曲げ振動の変位および（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の変位を示す図である。
【図８】ｍが偶数である場合の一対の圧電素子に印加される交番電圧を示すテーブルである。
【図９】振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図１０】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１１】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１２】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１３】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１４】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１５】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１６】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図１７】振動体の光学素子の表面に付着した塵埃の位置を示す図である。
【図１８】塵埃除去装置における振動体の第一の駆動処理を示すフローチャートである。
【図１９】振動体における光学素子の断面と、その光学素子の表面に付着した塵埃と、塵埃の重心位置とを示す図である。
【図２０】塵埃除去装置における振動体の第二の駆動処理を示すフローチャートである。
【図２１】塵埃の最終的な点数Ｄを決定するために用いる点数Ａを説明するための図である。
【図２２】塵埃の最終的な点数Ｄを決定するために用いる点数Ｂを説明するための図である。
【図２３】塵埃の最終的な点数Ｄを決定するために用いる点数Ｃを説明するための図である。
【図２４】塵埃除去装置における振動体の第三の駆動処理を示すフローチャートである。
【図２５】振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図２６】第２の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図２７】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図２８】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図２９】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３０】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３１】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３２】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３３】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３４】第３の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する２次の面外曲げ振動の変位、３次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図３５】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３６】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３７】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３８】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図３９】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４０】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４１】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４２】第４の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１０次の面外曲げ振動の変位、１１次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図４３】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４４】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４５】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４６】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４７】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４８】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図４９】２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５０】第５の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、３次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。
【図５１】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５２】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５３】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５４】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５５】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５６】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５７】２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。
【図５８】他の実施形態における塵埃除去装置の振動体の形状を示す斜視図である。
【図５９】振動体の圧電素子の配置を示す図である。
【図６０】１次の面外曲げ振動および２次の面外曲げ振動を示す図である。
【図６１】従来の防塵素子部の構成を示す図である。
【図６２】図６１のｈ方向から視たガラス板２７の表面に進行波を発生させた場合の当該進行波を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の光学機器の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の光学機器は、塵埃除去装置を備えるカメラである。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態におけるカメラの外観および塵埃除去装置が装備された撮像部の構造を示す斜視図である。同図（Ａ）はカメラの外観を示す。カメラ１０は周知のデジタルスチルカメラである。同図（Ｂ）は塵埃除去装置が装備されたカメラ１０の撮像部の構造を示す。カメラ１０の撮像部では、受光した被写体像を電気信号に変換して画像データを作成するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の受光素子である撮像素子４が設けられている。また、撮像素子４の表（おもて）面の空間が密封されるように、矩形の板状を有する振動体３が取り付けられる。振動体３は、矩形の板状を有する光学素子１、およびその両端部に接着によって固着された電気機械エネルギ変換素子である一対の圧電素子２ａ、２ｂから構成される。光学素子１はカバーガラス、赤外線カットフィルタ、あるいは、光学ローパスフィルタ等の透過率の高い光学部材で構成されており、撮像素子４には、光学素子１を透過した光が入射する。
【００１８】
ここで、光学素子１の両端部に配置された圧電素子２ａ、２ｂの厚み方向（図中、上下方向）の寸法は、振動に対する曲げ変形の発生力が大きくなるように、光学素子１の厚み方向（図中、上下方向）の寸法と同じ値である。なお、圧電素子２ａ、２ｂを特に区別する必要がないときは、単に圧電素子２と称する。
【００１９】
図２は塵埃除去装置の電気的構成を示すブロック図である。点線で囲まれたブロックが塵埃除去装置であり、塵埃除去装置は、上記振動体３を構成する光学素子１と、第１電気機械エネルギ変換素子および第２電気機械エネルギ変換素子である圧電素子２ａ、２ｂとの他、電源５ａ、５ｂと、制御回路６とを有する。制御回路６は、圧電効果によって圧電素子２のセンサ電極２Ｓ（図３参照）に発生する電圧を読み取り、振動の振幅および位相を検知し、電源５ａ、５ｂが発生する交番電圧の振幅、周波数および時間的位相を制御する。
【００２０】
ここで、本実施形態では、塵埃除去装置の制御回路６には、姿勢センサ７と、撮像素子４に接続された画像処理部８とが接続されている。姿勢センサ７は、塵埃除去装置（具体的に、光学素子１）の姿勢を検知する。画像処理部８は、光学素子１のどの位置に塵埃が付着しているかを、撮像素子４によって撮像された画像を用いて演算する。なお、電源５ａ、５ｂはそれぞれ圧電素子２ａ、２ｂに交番電圧を印加するが、特に区別する必要がないときは、単に電源５と称する。
【００２１】
図３は圧電素子２の表面の電極パターンを示す図である。圧電素子２の表（おもて）面には、電圧印加電極２Ｖと、第１のセンサおよび第２のセンサであるグラウンド電極２Ｇおよびセンサ電極２Ｓとが形成されている。裏面には、全面に亘ってグラウンド電極２Ｇが形成されている。表面のグラウンド電極２Ｇおよび裏面のグラウンド電極２Ｇは、圧電素子２を貫通する電極であるスルーホールによって電気的に接続されている。また、電圧印加電極２Ｖおよびグラウンド電極２Ｇは電源５の電源電圧側およびＧＮＤ側にそれぞれ接続されている。この電源５が圧電素子２に交番電圧を印加することで、振動体３は振動を励起する。
【００２２】
ここで、対象物上の塵埃を除去するための塵埃除去装置の駆動方法を説明する。まず、次数の１つ異なる第１の定在波および第２の定在波である、ｍ次の面外曲げ振動と（ｍ＋１）次の面外曲げ振動を振動体３に同時に励起する方法を示す（ｍは自然数）。ｍ次の面外曲げ振動と（ｍ＋１）次の面外曲げ振動はいずれも複数の節を有しており、これら次数の異なる２つの面外曲げ振動に生じる複数の節は同一方向に並んでいる。
【００２３】
図４は圧電素子２に印加される交番電圧の周波数と圧電素子２に生じる各振動の振幅を示すグラフである。ここで、ｆ（ｍ）はｍ次の面外曲げ振動の共振周波数であり、ｆ（ｍ＋１）は（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の共振周波数である。圧電素子２に印加される交番電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次の面外曲げ振動と（ｍ＋１）次の面外曲げ振動それぞれの共振現象によって振幅が拡大された、周波数ｆの振動が得られる。各振動の時間周期は同じである。一方、圧電素子２に印加される交番電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）より低くするほど（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の振幅が小さくなり、周波数ｆをｆ（ｍ＋１）より高くするほどｍ次の面外曲げ振動の振幅が小さくなる。
【００２４】
図５はｍが奇数である場合の振動体３におけるｍ次の面外曲げ振動の変位および（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の変位を示す図である。ｍ次の振動を励起する場合、光学素子１の両端部に固着された一対の圧電素子２のうち、一方の圧電素子２に交番電圧を印加して圧電素子２を伸縮させ、他方の圧電素子２にも同じ時間的位相の交番電圧を印加して圧電素子２を伸縮させる（同図（Ａ）参照）。これにより、光学素子１の両端部に同位相の面外曲げ変形が励起し、効率的に振動を励起することができる。
【００２５】
また、（ｍ＋１）次の振動を励起する場合、光学素子１の両端部に固着された一対の圧電素子２のうち、一方の圧電素子２に交番電圧を印加して圧電素子２を伸縮させ、他方の圧電素子２に時間的位相が１８０°異なる交番電圧を印加して圧電素子２を伸縮させる（同図（Ｂ）参照）。これにより、光学素子１の両端部に逆位相の面外曲げ変形が励起し、効率的に振動を励起することができる。
【００２６】
これら２つの振動の時間的位相を９０°異ならせて励起し、重ね合わせる方法を示す。図６はｍが奇数である場合の一対の圧電素子に印加される交番電圧を示すテーブルである。このテーブルには、（ａ）ｍ次の面外曲げ振動、（ｂ）（ｍ＋１）次の面外曲げ振動、（ｃ）時間的位相差が９０°異なる（ｍ＋１）次の面外曲げ振動、および（ｄ）（ａ）と（ｃ）の重ね合わせた振動を振動体３に励起させるために、印加される交番電圧が示されている。
【００２７】
ここで、印加する交番電圧の振幅と時間的位相を実数成分と虚数成分で表現する。また、ある交番電圧を印加したときのｍ次の面外曲げ振動の振幅と（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の振幅との比をＡ：１とし、同じ振幅を出すための各交番電圧の振幅を、ｍ次の面外曲げ振動の交番電圧の振幅で正規化する。
【００２８】
（ａ）のｍ次の面外曲げ振動と、（ｃ）の時間的位相が９０°異なる（ｍ＋１）次の面外曲げ振動とを重ね合わせる場合、（ａ）、（ｃ）それぞれで印加される交番電圧を足せばよい。つまり、（ｄ）に示すように、一方の圧電素子２に印加される交番電圧の実数成分を値１とし、虚数成分を値Ａとし、他方の圧電素子２に印加される交番電圧の実数成分を値１とし、虚数成分を値−Ａとすればよい。言い換えると、ある周波数の交番電圧に対し、各振動の振幅のゲインの比に応じて、２つの圧電素子２に印加される交番電圧の振幅および位相を制御することで、２つの振動の振幅比（例えば１：１）および時間的位相（例えば９０°）を制御することが可能である。
【００２９】
また、ある周波数の交番電圧に対し、２つの振動の振幅比が１：１である場合（Ａ＝１）、一方の圧電素子２に印加される交番電圧の実数成分を値１として虚数成分を値１とし、他方の圧電素子２に印加される交番電圧の実数成分を値１として虚数成分を値−１とする。これにより、２つの振動の振幅比は１：１となり、時間的位相差は９０°になる。
【００３０】
このように、一方の圧電素子２に印加される交番電圧と他方の圧電素子２に印加される交番電圧との時間的位相を９０°異ならせることで、ｍ次の面外曲げ振動と時間的位相が９０°異なる（ｍ＋１）次の面外曲げ振動とを同時に励起させることができる。また、交番電圧の振幅および位相に加え、周波数を制御することで、更に、２つの振動の重ね合わせ方も任意に制御可能である。
【００３１】
ここで、２つの振動の振幅比を１：１とするために、本実施形態では、次のような工夫が施されている。圧電素子２の圧電効果によって、図３に示すセンサ電極２Ｓおよびグラウンド電極２Ｇ間には、電圧が発生する。制御回路６は、振動体３の両端部に設けられた各圧電素子２ａ、２ｂで、センサ電極２Ｓおよびグラウンド電極２Ｇ間の電圧を検出する。制御回路６は、検出したセンサ電極２Ｓおよびグラウンド電極２Ｇ間の電圧を基に、２つの振動の振幅値を算出し、これら振幅値の比を算出する。制御回路６は、算出した振幅値の比と、目標の振幅値の比１：１との差分を求める。制御回路６は、各電源５ａ、５ｂから印加される交番電圧の周波数、電圧値および位相差の少なくとも１つを増減させ、差分が減る方向である場合、その増減の量を増やし、差分が増える方向である場合、その増減の量を逆転させるように、フィードバック制御を行う。こうして、２つの振動の振幅比を１：１に制御することが可能である。光学素子１のより広い範囲で塵埃を一方向に移動させることが可能であり、より高い除去効率が実現される。
【００３２】
図７はｍが偶数である場合の振動体３におけるｍ次の面外曲げ振動の変位および（ｍ＋１）次の面外曲げ振動の変位を示す図である。図８はｍが偶数である場合の一対の圧電素子に印加される交番電圧を示すテーブルである。このテーブルには、（ａ）ｍ次の面外曲げ振動、（ｂ）（ｍ＋１）次の面外曲げ振動、（ｃ）時間的位相差が９０°異なる（ｍ＋１）次の面外曲げ振動、および（ｄ）（ａ）と（ｃ）の重ね合わせた振動を振動体３に励起させるために、印加される交番電圧が示されている。この場合、ｍが奇数の場合と同様、交番電圧の振幅および位相に加え、周波数を制御することで、２つの振動の重ね合わせ方も任意に制御可能である。
【００３３】
上記構成を有する塵埃除去装置における振動体３の駆動方法を具体的に示す。図９は振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。横軸は振動体３の長手方向の長さを「３６０」としたときの位置である。縦軸は面外の変位を正規化した値である。図中、波形Ｂは１次の面外曲げ振動を示す。波形Ａは２次の面外曲げ振動を示す。
【００３４】
圧電素子２ａ、２ｂは、振動体３の変位に対応し、これらの面外曲げ振動の節の並ぶ方向に位置をずらして配置されている。具体的に、圧電素子２ａは、２つの面外曲げ振動の曲げ方向が一致している図中左端に位置している。一方、圧電素子２ｂは、２つの面外曲げ振動の曲げ方向が逆転している図中右端に位置している。
【００３５】
振動体３にｍ次の面外曲げ振動および（ｍ＋１）次の面外曲げ振動を励起させる場合と同様、圧電素子２ａおよび圧電素子２ｂに、振動周期が同じであり、かつ時間的位相が９０°異なる交番電圧を印加する。印加される交番電圧の周波数は、振動体３の長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の共振周波数と、２次の面外曲げ振動の共振周波数との間の周波数であり、かつ２つの振動の振幅比が１：１となるような周波数である。これにより、振動体３には、共振現象の応答を持った大きな変位を有する１次の面外曲げ振動、および９０°の時間的位相差（１次の面外曲げ振動に対して９０°進んでいる）を持った２次の面外曲げ振動が、同じ振幅かつ同じ振動周期で励起される。
【００３６】
図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６は２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。図中、波形Ｃは１次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｄは２次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｅはこれら２つの振動が重ね合わされた振動体３の変位を示す。波形Ｇは波形Ｅの時間位相３０°前の振動体３の変位を示す。波形Ｆは振動体３における正規化されたＹ方向の変位速度を示す。
【００３７】
ここで、撮像素子４は光学素子１に対してＹ方向（図１０参照）の負の方向に位置している。光学素子１のＹ方向の正の方向から入射した光は、光学素子１の位置６０から位置３００の間を透過し、撮像素子４の受光面に達する。即ち、撮像素子４に対する光学素子１の有効部は位置６０から位置３００の範囲である。また、光学素子１と撮像素子４の間の空間は密閉されており、光学素子１の裏面（波形Ｅの下面に相当）には塵埃が付着しない。一方、光学素子１の表面（波形Ｅの上面に相当）には、カメラ装置の外部から侵入した塵埃やカメラ装置内部で発生する塵埃が付着することがある。光学素子１の表面（波形Ｅの上面に相当）の位置６０から位置３００の範囲に塵埃が付着していると、光は塵埃によって遮られ、撮像素子４で撮像された画像には影ができてしまう。
【００３８】
つぎに、塵埃除去装置を動作させた場合の塵埃の動きを示す。光学素子１の表面に付着した塵埃は、光学素子１が塵埃を面外（図１０のＹ方向の正の向き）に突き上げる時、光学素子１の表面の法線方向の力を受けて弾かれるように移動していく。つまり、各時間位相で、Ｙ方向の変位速度を示す波形Ｆが正の値であるとき、塵埃は面外に突き上げられ、この時間位相における振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向の力を受け、塵埃は移動していく。図１０の矢印ｈは、塵埃が移動する向きを示している。例えば、図１０の左側の矢印ｈは、波形Ｅの法線方向のＸ成分が正であって、かつ、波形Ｆが正の値である位置ｍ、ｎの区間内における塵埃の移動する向きを示す。
【００３９】
図１０乃至図１６を見てみると、例えば、塵埃が位置６０に付着している場合、塵埃は、時間位相２１０°〜３３０°の間、Ｘ方向の正の向きに移動する。この動作によって、塵埃は位置７５付近まで移動する。その後、塵埃は、時間位相０°（＝３６０°）〜３０°、２７０°〜３３０°の間、Ｘ方向の正の向きに移動し、時間位相６０°の近傍で一時的にＸ方向の負の向きに移動する。しかし、振動の１周期の間では、Ｘ方向の負の向きに塵埃を移動させる振動の量より、正の向きに塵埃を移動させる振動の量がはるかに多いので、塵埃はＸ方向の正の向きに移動する。
【００４０】
この動作が繰り返されることで、塵埃は位置９０まで移動する。同様に、塵埃に振動を繰り返し与え続けることで、塵埃はＸ方向の正の向きに移動していき、Ｘ方向の位置３００を越えた位置まで移動する。
【００４１】
こうして、撮像素子４に対する光学素子１の有効部である位置６０から位置３００の範囲から、塵埃を除去することが可能となる。また、光学素子１の有効部である位置６０から位置３００のいずれの位置に塵埃が付着しても、塵埃は、Ｘ方向の正の向きに移動していき、位置３００よりＸ方向の正の位置に移動し、塵埃の除去が可能である。
【００４２】
なお、上記実施形態では、２つの振動の時間的位相差が９０°である場合を示したが、この時間的位相差を０°より大きく１８０°より小さくしてもよい。この場合、面外の変位速度が正のときに、振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向のＸ成分が正となるような、振動体３の変形が可能である。従って、この場合も、塵埃に繰り返し振動を与えることで、塵埃をＸ方向の正の向きに移動させることができる。また、２つの振動の時間的位相差が−１８０°より大きく０°より小さい場合、塵埃はＸ方向の負の向きに移動していき、同様に、塵埃をＸ方向の位置６０より負の位置に移動させることができる。即ち、２つの振動の時間的位相差を０°と１８０°以外に設定することで、塵埃の移動は可能であり、光学素子１の有効部である有効範囲から塵埃を除去することが可能である。従って、時間的位相差の自由度が増す。
【００４３】
第１の実施形態の光学機器によれば、圧電素子２ａ、２ｂにそれぞれ印加され、電源５ａ、５ｂが発生する２つの電圧の時間的位相差を、制御回路６を用いて制御することで、２つの振動の時間的位相差を制御することができる。従って、塵埃を移動する方向を制御することが可能である。また、２つの振動の振幅値を略１：１とすることで、光学素子１のより広い範囲で塵埃を同じ方向に移動させることが可能であり、高い除去効率が実現される。また、２つの振動の時間的位相差を９０°もしくは−９０°に設定することで、光学素子１のより広い範囲で塵埃を一方向に移動させることが可能であり、より高い除去効率が実現される。
【００４４】
なお、本実施形態の塵埃除去装置はカメラ装置１０に搭載されているので、カメラ装置１０に備わる撮像素子４および画像処理部８を用いて、塵埃の位置を検知することが可能である。この塵埃の位置に応じて、より撮像素子の有効部（有効範囲）外に近い方向に塵埃を移動させることで、より短時間に塵埃の除去が可能となり、高い除去効率が実現される。また、カメラ装置１０に備わる姿勢センサ７を用いて、光学素子１の姿勢を検知することが可能である。姿勢センサ７によって検出される光学素子１の姿勢から決定される、塵埃移動の方向と重力方向との角度が９０°未満になるように、２つの振動の時間的位相差を制御することで、塵埃の移動に重力も利用することが可能となる。これにより、より短時間に塵埃の除去が可能となり、高い除去効率が実現される。これらのことは、以後の実施形態においても、同様である。
【００４５】
ここで、カメラ装置１０に備わる撮像素子４および画像処理部８を利用して塵埃を除去する塵埃除去装置の駆動方法について説明する。
【００４６】
図１７は、振動体３の光学素子１の表面に付着した塵埃３０の位置を示す図である。図１７において、Ａ０は塵埃３０と撮像素子４に対する光学素子１の有効部外の領域との図中Ｘ方向の負の向きでの距離で、Ｂ０は塵埃３０と撮像素子４に対する光学素子１の有効部外の領域との図中Ｘ方向の正の向きでの距離を示している。
【００４７】
図１８は、塵埃除去装置における振動体３の第一の駆動処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図１８において、まず、撮像素子４にて塵埃が写りこんだ画像を取得する（ステップＳ１０１）。例えば、カメラのシャッタを閉じて、カメラ内部の光源を点灯させることで、塵埃のみが写りこんだ画像を取得する。あるいは、輝度や色が一様である被写体（例えば、白い用紙）が画角全体を占める構図にて撮影することで、この被写体と塵埃からなる画像を取得する。
【００４９】
ステップＳ１０２において、撮像素子４にて取得した画像を解析することにより、画像処理部８は光学素子１の有効部に、撮影した画像に与える影響の度合いの強い特定の塵埃が存在しているか否かを判別する。撮影した画像に与える影響の度合いの強い特定の塵埃とは、例えば、他の塵埃と比較して明らかに大きいものや、画面の中央部近傍に存在しているものが該当する。また、塵埃の判別方法の例としては、輝度の低い領域を塵埃領域と判別したり、複数の画像間でコントラストの評価値に変化のない領域を塵埃と判別したりする方法が考えられる。ステップＳ１０２の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃が無い場合は、ステップＳ１１３に進む。
【００５０】
ステップＳ１１３において、制御回路６は圧電素子２ａ、２ｂのそれぞれに印加する電圧の時間的位相差θを同位相（θ＝０°）に設定し、かつ、それぞれの周波数を１次の面外曲げ振動の固有振動数ｆ１と略一致するように設定する。
【００５１】
ステップＳ１１４において、制御回路６は時間的位相差が同位相に設定された電圧を、圧電素子２ａ、２ｂに既定時間ｔ２だけ印加する。塵埃除去装置の振動体３には、１つの１次の面外曲げ振動の定在波が共振状態で励起され、この定在波の腹近傍に位置する塵埃が光学素子１の面外に飛散する。塵埃除去装置の光学素子１の面外の位置には粘着剤が配置されており、この粘着剤によって塵埃が捕集される。なお、ステップＳ１１３で設定された電圧を圧電素子２ａ、２ｂの一方にのみ印加することで、塵埃除去装置の振動体３に１つの１次の面外曲げ振動の定在波を励起させてもよい。
【００５２】
ステップＳ１１５において、制御回路６は圧電素子２ａ、２ｂのそれぞれに印加する電圧の時間的位相差θを１８０°に設定し、かつ、それぞれの周波数を２次の面外曲げ振動の固有振動数ｆ２と略一致するように設定する。
【００５３】
ステップＳ１１６において、制御回路６は時間的位相差が逆位相に設定された電圧を、圧電素子２ａ，２ｂに既定時間ｔ２だけ印加する。塵埃除去装置の振動体３には、１つの２次の面外曲げ振動の定在波のみが共振状態で励起され、この定在波の腹近傍に位置する塵埃が光学素子１の面外に飛散し、粘着剤によって捕集される。ステップＳ１１４とステップＳ１１６とで次数の異なる定在波を励起しているのは、２つの定在波の節の位置をずらして、光学素子１に振幅が生じない個所を設けないためである。なお、ステップＳ１１５で設定された電圧を圧電素子２ａ、２ｂの一方にのみ印加することで、塵埃除去装置の振動体３に１つの２次の面外曲げ振動の定在波を励起させてもよい。
【００５４】
そして、塵埃除去装置における振動体３の第一の駆動処理を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０２の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃、例えば塵埃３０が有る場合は、ステップＳ１０３に進む。
【００５６】
ステップＳ１０３において、画像処理部８は、塵埃３０と図１７中Ｘ方向の負の向きにおける光学素子１の有効部外の領域との距離Ａ０と、塵埃３０と図１７中Ｘ方向の正の向きにおける光学素子１の有効部外の領域との距離Ｂ０とを演算する。
【００５７】
ステップＳ１０４において、画像処理部８は距離Ａ０と距離Ｂ０とを比較し、距離Ａ０が距離Ｂ０以上であればステップＳ１０５に進み、距離Ａ０が距離Ｂ０未満であればステップＳ１０６に進む。
【００５８】
ステップＳ１０５において、制御回路６は、圧電素子２ａに印加する電圧に対する圧電素子２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを９０°に設定し、塵埃３０と光学素子１の有効部外の領域との距離の初期値Ｘ０をＢ０に設定する。また、電圧の周波数を、ｍ次と（ｍ＋１）次（本実施形態では１次と２次）の面外曲げ振動の振幅が１：１となる周波数ｆ０に設定する。そして、ステップＳ１０７に進む。
【００５９】
ステップＳ１０６において、制御回路６は、圧電素子２ａに印加する電圧に対する圧電素子２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを９０°に設定し、塵埃３０と光学素子１の有効部外の領域との距離の初期値Ｘ０をＡ０に設定し、電圧の周波数をｆ０に設定する。そして、ステップＳ１０７に進む。
【００６０】
ステップＳ１０７において、制御回路６は、ステップＳ１０５あるいはステップＳ１０６で設定された時間的位相差の電圧を、圧電素子２ａ、２ｂに規定時間ｔ０だけ印加する。これにより、塵埃３０を、Ｘ方向に沿って、より近い側の光学素子１の有効部外の領域に向かって移動させる。
【００６１】
本第一の駆動処理では、塵埃３０を移動させる向きを圧電素子２ａ、２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを９０°と−９０°のいずれかに選択することで切り替えているが、これに限られるものではない。塵埃３０を移動させる向きは、１次の面外曲げ振動と２次の面外曲げ振動との時間的位相差θが、０°＜θ＜１８０°であるか、あるいは、−１８０°＜θ＜０°であるかによって決定されるので、これらの範囲のいずれかの位相差を設定すればよい。また、後述する第２の実施形態で詳細に説明するが、圧電素子２ａ、２ｂに印加する電圧の振幅比を変化させることによっても、塵埃３０を移動させる向きを切り替えることができる。
【００６２】
続くステップＳ１０８において、撮像素子４にて再び画像を取得する。
【００６３】
ステップＳ１０９において、画像処理部８は再び光学素子１の有効部に特定の塵埃が存在しているか否かを判別する。ステップＳ１０９の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃、例えば塵埃３０が有る場合は、ステップＳ１１０に進む。
【００６４】
ステップＳ１１０において、画像処理部８は、撮像素子４にて再び取得した画像を解析することにより、塵埃３０と光学素子１の有効部外の領域との新たな距離Ｘ１を演算する。
【００６５】
ステップＳ１１１において、画像処理部８は、新たに演算した距離Ｘ１と初期値Ｘ０とから、塵埃の移動量ΔＸを演算する。ΔＸの演算式はΔＸ＝Ｘ１−Ｘ０である。続いて、塵埃の移動速度ＶをΔＸとｔ０とから演算する。Ｖの演算式はＶ＝ΔＸ／ｔ０である。続いて、新たな電圧の印加時間ｔ１をＸ１とＶとから演算する。ｔ１の演算式はｔ１＝Ｘ１／Ｖである。また、初期値Ｘ０にＸ１を代入する。
【００６６】
ステップＳ１１２において、制御回路６は、ステップＳ１０５あるいはステップＳ１０６で設定された時間的位相差の電圧を、圧電素子２ａ，２ｂに規定時間ｔ１だけ印加する。これにより、塵埃３０を、Ｘ方向に沿って、より近い側の光学素子１の有効部外の領域に向かって移動させる。
【００６７】
そして、再びステップＳ１０８，Ｓ１０９に進み、撮像素子４にて取得した画像から塵埃３０が無くなるまで、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１１２の処理を繰り返す。これにより、塵埃３０を光学素子１の有効部から除去し、図９における位置６０あるいは３００よりも外側に塵埃が集められる。
【００６８】
一方、ステップＳ１０９の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃が無い場合は、ステップＳ１１３乃至ステップＳ１１６の処理を実行し、振動体３に次数の異なる面外曲げ振動の定在波を、順に共振状態で励起する。
【００６９】
ここで、図９における位置６０あるいは３００よりも外側の領域は、振動体３に１次の面外曲げ振動あるいは２次の面外曲げ振動の定在波を励起した際に、それぞれの定在波における腹の位置の近傍となる。そのため、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１１２の処理によって集められた塵埃を、効果的に光学素子１の面外に飛散させることができる。
【００７０】
このように、本第一の駆動処理によれば、より短時間で塵埃３０を光学素子１の有効部外の領域に移動させることができ、かつ、光学素子１の有効部外の領域に移動させた塵埃を効果的に飛散させることが可能となる。
【００７１】
続いて、第一の駆動処理とは別の、振動体３の第二の駆動処理について説明する。
【００７２】
上述した第一の駆動処理では、塵埃３０と光学素子１の有効部外の領域との距離に応じて、圧電素子２ａ、２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを設定した。これに対して、第二の駆動処理では、塵埃３０の重心位置３１と、塵埃３０及び光学素子１の接触箇所との位置関係に応じて、圧電素子２ａ、２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを設定する。
【００７３】
図１９は、振動体３における光学素子１の断面と、その光学素子１の表面に付着した塵埃３０と、塵埃３０の重心位置３１とを示す図であり、図２０は、塵埃除去装置における振動体３の第二の駆動処理を示すフローチャートである。
【００７４】
図１９において、符号痰ヘ、塵埃３０の重心位置３１と塵埃３０及び光学素子１の接触部の中心点とを結ぶ直線と、光学素子１の表面とが為す角度である。
【００７５】
図２０において、まず、撮像素子４にて塵埃が写りこんだ画像を取得する（ステップＳ２０１）。例えば、カメラのシャッタを閉じて、カメラ内部の光源を点灯させることで、塵埃のみが写りこんだ画像を取得する。
【００７６】
ステップＳ２０２において、撮像素子４にて取得した画像から、画像処理部８は光学素子１の有効部に、撮影した画像に与える影響の度合いの強い特定の塵埃が存在しているか否かを判別する。ステップＳ２０２の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃が無い場合は、本第二の駆動処理を終了し、光学素子１の有効部に特定の塵埃、例えば塵埃３０が有る場合は、ステップＳ２０３に進む。
【００７７】
ステップＳ２０３において、画像処理部８は、撮像素子４が取得した画像を解析することにより、光学素子１の有効部の表面に付着した塵埃３０の外形から、塵埃３０のおおよその重心位置３１を演算する。例えば、塵埃３０の外形から求めた塵埃３０の中心位置を、重心位置３１とする。また、塵埃３０及び光学素子１の接触部の中心点を演算する。具体的には、塵埃３０及び光学素子１の接触部は、塵埃３０の外形の内部で最も暗くなるため、この最も暗い領域の中心位置を塵埃３０及び光学素子１の接触部の中心点とする。
【００７８】
ステップＳ２０４において、画像処理部８は、接触部の中心点と重心位置３１とを比較することで、角度αが０°＜α≦９０°の範囲にあるか、あるいは、９０°＜α＜１８０°の範囲にあるかを判別する。ステップＳ２０４の判別の結果、角度αが０°＜α≦９０°の範囲にある場合は、ステップＳ２０５に進み、角度αが９０°＜α＜１８０°の範囲にある場合は、ステップ２０６に進む。
【００７９】
ステップ２０５において、制御回路６は、圧電素子２ａに印加する電圧に対する圧電素子２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを０°より大きく、１８０°より小さな値に設定する。これは、図１９において、角度αが０°＜α＜９０°の範囲であれば、塵埃３０は図中Ｘ方向の正の向きの成分を含む力を受けたときのほうが、負の向きの成分を含む力を受けたときと比較して、面外に突き上げられたときの、その移動量が大きくなるためである。また、電圧の周波数を、ｍ次と（ｍ＋１）次（本実施形態では１次と２次）の面外曲げ振動の振幅が１：１となる周波数ｆ０に設定する。
【００８０】
ステップ２０６において、制御回路６は、圧電素子２ａに印加する電圧に対する圧電素子２ｂに印加する電圧の時間的位相差θを−１８０°より大きく、０°より小さな値に設定する。これは、図１９において、角度αが９０°＜α＜１８０°の範囲であれば、塵埃３０は図中Ｘ方向の負の向きの成分を含む力を受けたときのほうが、正の向きの成分を含む力を受けたときと比較して、面外に突き上げられたときの、その移動量が大きくなるためである。また、電圧の周波数をｆ０に設定する。
【００８１】
なお、角度αが９０°のときは、Ｘ方向のどちらの向きの力を受けても移動量の差はないが、ここでは時間的位相差θを０°より大きく、１８０°より小さな値に設定する。
【００８２】
ステップＳ２０７において、制御回路６は、ステップＳ２０５あるいはステップＳ２０６で設定された時間的位相差の電圧を、規定時間ｔ０だけ圧電素子２ａ、２ｂに印加する。これにより、塵埃３０を光学素子１の有効部外の領域に向かって移動させることができる。
【００８３】
ステップＳ２０８において、撮像素子４にて再び画像を取得する。
【００８４】
ステップＳ２０９において、画像処理部８は再び光学素子１の有効部に特定の塵埃が存在しているか否かを判別する。ステップＳ２０９の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃が無い場合は、本第二の駆動処理を終了し、光学素子１の有効部に特定の塵埃、例えば塵埃３０が有る場合は、ステップＳ２０３に戻る。
【００８５】
このように、本第二の駆動処理によれば、光学素子１の有効部に付着した塵埃がより大きく移動するように、圧電素子２ａ、２ｂに印加する電圧の時間的位相差を設定して、印加する動作を繰り返すので、光学素子１に付着した塵埃を確実に飛ばすことができる。
【００８６】
続いて、第一、第二の駆動処理とはさらに別の、振動体３の第三の駆動処理について説明する。
【００８７】
第三の駆動処理では、撮影した画像に与える影響の度合いの強い特定の塵埃が複数存在する場合に、塵埃の位置、大きさ、および濃度から画像の品質を損なう程度を演算し、除去すべき特定の塵埃の優先順位を決定する。そして、撮影した画像の品質を損なう程度が大きいものから順に除去する。
【００８８】
図２４は、塵埃除去装置における振動体３の第三の駆動処理を示すフローチャートである。図２４では、図１８のステップと同一のステップには同一符号を付している。
【００８９】
図２４において、まず、撮像素子４にて塵埃が写りこんだ画像を取得する（ステップＳ１０１）。
【００９０】
ステップＳ１０２において、撮像素子４にて取得した画像を解析することにより、画像処理部８は光学素子１の有効部に、撮影した画像に与える影響の度合いの強い特定の塵埃が存在しているか否かを判別する。ステップＳ１０２の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃が無い場合は、ステップＳ１１３乃至ステップＳ１１６の処理に進み、図１８のステップＳ１１３乃至ステップＳ１１６と同様の処理を実行して、本第三の駆動処理を終了する。
【００９１】
一方、ステップＳ１０２の判別の結果、光学素子１の有効部に特定の塵埃、例えば塵埃３０が有る場合は、ステップＳ３０１の処理に進む。
【００９２】
ステップＳ３０１において、画像処理部８は、光学素子１の有効部に塵埃３０が複数有る場合に、それらに優先順位をつけるための塵埃の点数Ｄを演算する。
【００９３】
図２１、図２２および図２３は、塵埃の最終的な点数Ｄを決定するために用いる各点数を説明するための図である。
【００９４】
図２１は、塵埃の光学素子１の有効部上の位置に基づいて決定される点数Ａを示しており、光学素子１の中心部分を最も画像の品質を損なうものとして最も高い４点とし、外側にいくほど低い点数としている。図２２は、塵埃の大きさに基づいて決定される点数Ｂを示しており、横軸は塵埃の面積であり、縦軸が点数である。点数ＢはＢ＝（塵埃の面積のμｍ２）×０．００２で算出する。塵埃の面積が大きいほど、画像の品質を損なう程度が大きいので、点数Ｂは塵埃の面積に応じた値となるように設定されている。図２３は、塵埃の濃度に基づいて決定される点数Ｃを示しており、横軸は塵埃による影における明度が閾値以下の黒の割合であり、縦軸が点数である。点数ＣはＣ＝（黒の割合％）ラ０．０５で算出する。塵埃の最終的な点数Ｄは、Ｄ＝ＡラＢラＣで算出する。この点数Ｄの高い塵埃ほど優先順位を高く設定し、優先順位の順に除去を行う。
【００９５】
続くステップＳ３０２において、制御回路６は最も点数Ｄの高い塵埃３０を、除去対象の塵埃として決定する。以下、この塵埃３０が光学素子１の有効部外の領域に移動するまで、この塵埃３０のみに着目して本第三の駆動処理が実行される。なお、特定の塵埃が１つしか無い場合は、ステップＳ３０１とステップＳ３０２とは省略してよい。
【００９６】
そして、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０８の処理に進み、図１８のステップＳ１０３乃至ステップＳ１０８と同様の処理を実行して、ステップＳ３０３の処理に進む。
【００９７】
ステップＳ３０３において、ステップＳ１０８で撮像素子４にて取得した画像を解析することにより、画像処理部８はステップＳ３０２で除去対象として決定された塵埃３０を検索する。ステップＳ１０５とステップＳ１０６のどちらを実行したかによって、塵埃３０の移動方向が決定されると共に塵埃３０の存在する画像領域が限定されるので、その限定された画像領域の中から、ステップＳ３０２で除去対象として決定された塵埃３０を検索する。
【００９８】
ステップＳ３０４において、画像処理部８は除去対象の塵埃３０が存在しているか否かを判別する。ステップＳ３０４の判別の結果、塵埃３０が無い場合は、ステップＳ３０５の処理に進む。
【００９９】
一方、ステップＳ３０４の判別の結果、塵埃３０が有る場合は、ステップＳ１１０に進み、塵埃３０が無くなるまで、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１１２の処理を繰り返す。
【０１００】
ステップＳ３０５において、ステップＳ１０８で撮像素子４にて取得した画像を解析することにより、既に除去した塵埃３０の他に、除去対象とすべき塵埃が存在していないか否か判別する。除去対象とすべき塵埃とは、ステップＳ１０２の処理と同様に、その大きさが閾値を超えている塵埃や、画面の中央部近傍に存在している塵埃が該当する。
【０１０１】
ステップＳ３０５の判別の結果、他に除去対象とすべき塵埃が存在する場合は、ステップＳ３０１の処理に戻り、再度塵埃の点数Ｄの演算が行われて、除去対象とすべき塵埃が無くなるまで、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０５の処理を繰り返す。
【０１０２】
ステップＳ３０５の判別の結果、他に除去対象とすべき塵埃が存在しない場合は、ステップＳ１１３乃至ステップＳ１１６の処理に進み、図１８のステップＳ１１３乃至ステップＳ１１６と同様の処理を実行して、本第三の駆動処理を終了する。
【０１０３】
このように、本第三の駆動処理によれば、優先順位の高い塵埃から順に除去を行うので、より短時間で効率よく複数の塵埃を光学素子１の有効部外の領域に移動させることができる。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態に係る光学機器では、撮像素子４および画像処理部８を利用することで、塵埃の状況に応じて、より短時間で塵埃を除去することができる。
【０１０５】
また、振動体を構成する圧電素子の構造および配置は、上記実施形態に限られるものではない。図２５は振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。振動体１３、２３、３３では、２つの圧電素子２ａ、２ｂは、振動の節が並ぶ方向に対して異なった位置に配置されている。さらに、一方の圧電素子２ａが２つの振動の面外の曲げの方向が一致する位置に、他方の圧電素子２ｂが２つの振動の面外の曲げの方向が異なる位置に配置されている。これにより、２つの振動を効率よく励起させることが可能である。また、振動体４３では、単一の圧電素子２が設けられている。この圧電素子２には、２つの電圧印加電極２Ｖが形成されている。この２つの電圧印加電極２Ｖは、振動の節が並ぶ方向に異なる位置に配置されている。一方の電圧印加電極２Ｖは２つの振動の面外の曲げの方向が一致する位置に配置され、他方の電圧印加電極２Ｖは２つの振動の面外の曲げの方向が異なる位置に配置されている。これにより、振動体４３では、振動体１３、２３、３３と同様、２つの振動を効率よく励起させることが可能である。また、圧電素子が１つで済むので、製造工程が簡素化され、コストの低減が図れる。
【０１０６】
［第２の実施形態］
前記第１の実施形態では、１次の面外曲げ振動と２次の面外曲げ振動の振幅比が１：１である場合を示したが、この振幅比はこれに限定されない。第２の実施形態では、１次の面外曲げ振動と２次の面外曲げ振動の振幅比が１：４である場合を示す。なお、第２の実施形態における塵埃除去装置は、前記第１の実施形態と同様、カメラ装置に搭載され、前記第１の実施形態と同じ構成を有する。
【０１０７】
図２６は第２の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、２次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。横軸は振動体３の長手方向の長さを「３６０」としたときの位置である。縦軸は面外の変位を正規化した値である。図中、波形Ｂは１次の面外曲げ振動を示す。波形Ａは２次の面外曲げ振動を示す。
【０１０８】
図２７、図２８、図２９、図３０、図３１、図３２および図３３は２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。図中、波形Ｃは１次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｄは２次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｅはこれら２つの振動が重ね合わされた振動体３の変位を示す。波形Ｇは波形Ｅの時間位相３０°前の振動体３の変位を示す。波形Ｆは振動体３における正規化されたＹ方向の変位速度を示す。
【０１０９】
塵埃除去装置では、光学素子１の表面に付着した塵埃は、光学素子１が塵埃を面外（図２７のＹ方向の正の向き）に突き上げる時、光学素子１の表面の法線方向の力を受けて弾かれるように移動していく。つまり、各時間位相で、Ｙ方向の変位速度を示す波形Ｆが正の値であるとき、塵埃は面外に突き上げられ、この時間位相における振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向の力を受け、塵埃は移動していく。図２７の矢印ｈは、区間内で、塵埃が移動する向きを示している。
【０１１０】
第２の実施形態の光学機器によれば、前記第１の実施形態と同様、塵埃を除去することが可能である。しかし、１次の面外曲げ振動と２次の面外曲げ振動の振幅比が１：４であるため、前記第１の実施形態の振幅比が１：１である場合と比較すると、塵埃を移動させる向きがＸ方向の正の向きに比べてＸ方向の負の向きの移動が多くなっている。このため、前記第１の実施形態に比べ、塵埃の除去効率は低下するものの、塵埃を除去することは可能である。
【０１１１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態の光学機器における塵埃除去装置では、前記第１の実施形態と異なり、圧電素子２に印加される周波数は、振動体３の長手方向に沿った面外に変形する２次の面外曲げ振動の共振周波数と３次の面外曲げ振動の共振周波数との間の周波数である。これにより、振動体３には、共振現象の応答を持った大きな変位の２次の面外曲げ振動と、９０°の時間的位相差（２次の面外曲げ振動に対して９０°進んでいる）を持った３次の面外曲げ振動とが同じ周波数で同時に励起される。振動体３の変形は、これら２つの振動が重ね合わされたものとなる。なお、第３の実施形態における塵埃除去装置は、前記第１の実施形態と同様、カメラ装置に搭載され、前記第１の実施形態と同じ構成を有する。
【０１１２】
図３４は第３の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する２次の面外曲げ振動の変位、３次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。横軸は振動体３の長手方向の長さを「３６０」としたときの位置である。縦軸は面外の変位を正規化した値である。図中、波形Ｂは２次の面外曲げ振動を示す。波形Ａは３次の面外曲げ振動を示す。ここで、撮像素子４に対応する光学素子１の有効部は位置１００から位置２６０である。
【０１１３】
図３５、図３６、図３７、図３８、図３９、図４０および図４１は２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１次の面外曲げ振動、２次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。図中、波形Ｃは１次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｄは２次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｅはこれら２つの振動が重ね合わされた振動体３の変位を示す。波形Ｇは波形Ｅの時間位相３０°前の振動体３の変位を示す。波形Ｆは振動体３における正規化されたＹ方向の変位速度を示す。
【０１１４】
塵埃除去装置では、光学素子１の表面に付着した塵埃は、光学素子１が塵埃を面外に突き上げる時、光学素子１の表面の法線方向の力を受けて弾かれるように移動していく。つまり、各時間位相で、Ｙ方向の変位速度を示す波形Ｆが正の値であるとき、塵埃は面外に突き上げられ、この時間位相における振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向の力を受け、塵埃は移動していく。図中、矢印ｈは区間内で塵埃が移動する向きを示している。
【０１１５】
第３の実施形態の光学機器によれば、前記第１の実施形態と同様、撮像素子４に対する光学素子１の有効部である位置１００から位置２６０の範囲に付着している塵埃に繰り返し振動を与えることで、塵埃を図中右方向に移動させ、除去することが可能である。
【０１１６】
［第４の実施形態］
第４の実施形態の光学機器における塵埃除去装置では、前記第１の実施形態と異なり、圧電素子２に印加される周波数は、振動体３の長手方向に沿った面外に変形する１０次の面外曲げ振動の共振周波数と１１次の面外曲げ振動の共振周波数との間の周波数である。これにより、振動体３には、共振現象の応答を持った大きな変位の１０次の面外曲げ振動と、９０°の時間的位相差（１０次の面外曲げ振動に対して９０°進んでいる）を持った１１次の面外曲げ振動とが同じ周波数で同時に励起される。従って、振動体３の変形は、これら２つの振動が重ね合わされたものとなる。なお、第４の実施形態における塵埃除去装置は、前記第１の実施形態と同様、カメラ装置に搭載され、前記第１の実施形態と同じ構成を有する。
【０１１７】
図４２は第４の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１０次の面外曲げ振動の変位、１１次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。横軸は振動体３の長手方向の長さを「３６０」としたときの位置である。縦軸は面外の変位を正規化した値である。図中、波形Ｂは２次の面外曲げ振動を示す。波形Ａは３次の面外曲げ振動を示す。ここで、撮像素子４に対応する光学素子１の有効部は位置１００から位置２６０である。
【０１１８】
図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８および図４９は２つの振動の時間的位相差が９０°である場合の１０次の面外曲げ振動、１１次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。図中、波形Ｃは１次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｄは２次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｅはこれら２つの振動が重ね合わされた振動体３の変位を示す。波形Ｇは波形Ｅの時間位相３０°前の振動体３の変位を示す。波形Ｆは振動体３における正規化されたＹ方向の変位速度を示す。
【０１１９】
塵埃除去装置では、光学素子１の表面に付着した塵埃は、光学素子１が塵埃を面外に突き上げる時、光学素子１の表面の法線方向の力を受けて弾かれるように移動していく。つまり、各時間位相で、Ｙ方向の変位速度を示す波形Ｆが正の値であるとき、塵埃は面外に突き上げられ、この時間位相における振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向の力を受け、塵埃は移動していく。
【０１２０】
第４の実施形態の光学機器によれば、前記第１〜第３の実施形態と同様、撮像素子４に対する光学素子１の有効部である位置１００から位置２６０の範囲に付着している塵埃に繰り返し振動を与えることで、塵埃を図中右方向に移動させ、除去することが可能である。
【０１２１】
このように、前記第１〜第４の実施形態では、次数が１つ異なる２つの面外曲げ振動の共振周波数の間に周波数を有する交番電圧が圧電素子２に印加され、振動体３には、２つの面外曲げ振動の共振現象の応答を持った振動が励起している。これにより、印加電圧の周波数と各々の面外曲げ振動の共振周波数の周波数との差を小さくすることが可能であり、各振動の、より大きな共振現象の応答を得て、より大きな振動を振動体３に励起することが可能である。従って、光学素子１に付着した塵埃を移動させる速度をより大きくすることができ、より短時間に塵埃を除去することが可能である。
【０１２２】
［第５の実施形態］
第５の実施形態の光学機器における塵埃除去装置では、前記第１〜第４の実施形態と異なり、圧電素子２に印加される周波数は、振動体３の長手方向に沿った面外に変形する１次の面外曲げ振動の共振周波数と３次の面外曲げ振動の共振周波数との間の周波数である。これにより、振動体３には、共振現象の応答を持った大きな変位の１次の面外曲げ振動と、−９０°の時間的位相差（１次の面外曲げ振動に対して９０°遅れている）を持った３次の面外曲げ振動とが同じ周波数で励起される。振動体３の変形は、これら２つの振動が重ね合わされたものとなる。なお、第５の実施形態における塵埃除去装置は、前記第１の実施形態と同様、カメラ装置に搭載され、前記第１の実施形態と同じ構成を有する。
【０１２３】
図５０は第５の実施形態における、振動体３に励起され、長手方向に沿って面外に変形する１次の面外曲げ振動の変位、３次の面外曲げ振動の変位、および圧電素子２ａ、２ｂの配置を示す図である。横軸は振動体３の長手方向の長さを「３６０」としたときの位置である。縦軸は面外の変位を正規化した値である。図中、波形Ｂは２次の面外曲げ振動を示す。波形Ａは３次の面外曲げ振動を示す。撮像素子４に対応する光学素子１の有効部は位置１００から位置２６０である。
【０１２４】
図５１、図５２、図５３、図５４、図５５、図５６および図５７は２つの振動の時間的位相差が−９０°である場合の１次の面外曲げ振動、３次の面外曲げ振動、およびこれらの振動が重ね合わされた振動体の変位を、時間位相毎に示すグラフである。図中、波形Ｃは１次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｄは３次の面外曲げ振動の変位を示す。波形Ｅはこれら２つの振動が重ね合わされた振動体３の変位を示す。波形Ｇは波形Ｅの時間位相３０°前の振動体３の変位を示す。波形Ｆは振動体３における正規化されたＹ方向の変位速度を示す。
【０１２５】
塵埃除去装置では、光学素子１の表面に付着した塵埃は、光学素子１が塵埃を面外に突き上げる時、光学素子１の表面の法線方向の力を受けて弾かれるように移動していく。つまり、各時間位相で、Ｙ方向の変位速度を示す波形Ｆが正の値であるとき、塵埃は面外に突き上げられ、この時間位相における振動体３の変位を示す波形Ｅの法線方向の力を受け、塵埃は移動していく。図中、矢印ｈは区間内で塵埃が移動する向きを示している。
【０１２６】
第５の実施形態の光学機器によれば、撮像素子４に対する光学素子１の有効部である位置１００から位置２６０の範囲に付着している塵埃に繰り返し振動を与えることで、塵埃を図中右方向に移動させ、除去することが可能である。また、本実施形態では、中心位置である位置１８０より図中左側では、塵埃は図中左側に移動し、位置１８０より図中右側では、塵埃は図中右側に移動する。従って、光学素子１の有効部から塵埃を速やかに除去することが可能である。
【０１２７】
前述したように、前記第１から第４の実施形態では、次数が１つ異なる２つの面外曲げ振動の共振周波数の間に周波数を有する交番電圧が圧電素子に印加された。一方、第５の実施形態では、次数の２つ異なる２つの面外曲げ振動の共振周波数の間に周波数を有する交番電圧が圧電素子２に印加されるが、この場合も同様に、塵埃の除去が可能である。
【０１２８】
なお、本実施形態では、２つの振動の時間的位相を＋９０°異ならせた場合、中心位置である位置１８０より図中左側では、塵埃は図中右側に移動し、位置１８０より図中右側では、塵埃は図中左側に移動する。従って、中心位置である位置１８０の箇所に塵埃が集まってくることになる。
【０１２９】
また、本実施形態では、次数の２つ異なる振動を励起する場合、時間的位相差をその他の所望の値に設定することでも、塵埃の除去が可能である。また、２つの振動の次数が３以上異なる場合、２つの振動にどのような時間的位相差を設けたとしても、塵埃が集まる箇所が発生する。この場合、塵埃が集まる個所をカメラ装置の機能上で問題のない箇所に設定する必要がある。
【０１３０】
また、前記第１〜第５の実施形態で示したように、振動の次数はいかなる組み合わせであっても、塵埃の移動が可能であり、塵埃を除去するように設定することができる。
【０１３１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【０１３２】
例えば、上記各実施形態では、カメラ装置に搭載される塵埃除去装置の振動体は、矩形状に形成されていたが、特にその形状は限定されるものではない。図５８は他の実施形態における塵埃除去装置の振動体の形状を示す斜視図である。この塵埃除去装置はカメラ装置に装備される。図５９は振動体の圧電素子の配置を示す図である。振動体５３は、軸５３ａを中心とする円板形状の光学素子５１、この光学素子５１の裏側中心部に接着によって固着された小さい円板形状の圧電素子５２、および光学素子５１の裏側周縁部に接着によって固着された円環形状の圧電素子５４から構成される。圧電素子５２、５４は、透明な電気機械変換素子であるニオブ酸リチウムからなる。
【０１３３】
図６０は１次の面外曲げ振動および２次の面外曲げ振動を示す図である。中心部および外径部にそれぞれ位置する圧電素子５２、５４に印加される交番電圧の周波数は、円板の軸方向に変形する１次の面外曲げ振動の共振周波数と、同じく軸方向に変形する２次の面外曲げ振動の共振周波数との間に設定された周波数である。図中、波形Ａおよび波形Ｂはそれぞれ１次の面外曲げ振動および２次の面外曲げ振動を示す。また、中心部および外径部にそれぞれ位置する圧電素子５２、５４に印加される交番電圧の時間的位相差は９０°である。
【０１３４】
このような形状を有する振動体５３では、塵埃は中心位置から外径端に向かって移動し、光学素子５１の上から除去される。なお、振動体は、円板形状を有するものに限らず、端部を有する形状のものであればよく、端部に向かってあるいは端部から離れるように、塵埃を移動させることが可能であり、塵埃を除去することができる。
【０１３５】
また、上記実施形態では、光学機器であるカメラに適用された場合を示したが、本発明の光学機器は、カメラ、ファクシミリ装置、スキャナ、プロジェクタ、複写機、レーザビームプリンタ、インクジェットプリンタ、レンズ、双眼鏡、画像表示装置などに適用可能である。さらには、本発明の塵埃除去装置は、塵埃を除去する必要がある、光学機器以外の様々な装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  光学素子
２ａ、２ｂ  圧電素子
３  振動体
４  撮像素子
５ａ、５ｂ  電源
６  制御回路
７  姿勢センサ
８  画像処理部
【図１】
2011015434.tif 000003
【図２】
2011015434.tif 000004
【図３】
2011015434.tif 000005
【図４】
2011015434.tif 000006
【図５】
2011015434.tif 000007
【図６】
2011015434.tif 000008
【図７】
2011015434.tif 000009
【図８】
2011015434.tif 000010
【図９】
2011015434.tif 000011
【図１０】
2011015434.tif 000012
【図１１】
2011015434.tif 000013
【図１２】
2011015434.tif 000014
【図１３】
2011015434.tif 000015
【図１４】
2011015434.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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