(57)【要約】      （修正有）【課題】第１の撮像素子と第２の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】デジタルカメラ１００において、第１の撮像素子３３と、第１の撮像素子の前方の配置された第１の光学ローパスフィルタ４１０を振動させる第１の振動手段（圧電素子４３０）と、第２の撮像素子３４と、第２の撮像素子の前方の配置された第２の光学ローパスフィルタ５１０を振動させる第２の振動手段（圧電素子５３０）と、電源を投入する電源投入手段４３と、静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える静止画／動画切替ＳＷ４５とを有する。そして、電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させる。【選択図】図１
2019169820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系（２０１）の光路上に配置され、被写体像を反射および透過する半透過ミラー（６）と、
前記半透過ミラー（６）によって、反射もしくは透過された一方の被写体像を画像信号に光電変換する第１の撮像手段（３３）と、
撮影光路上において前記第１の撮像手段（３３）の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第１の光学部材（４１０）と、
前記光学有効領域の外側で前記第１の光学部材（４１０）の辺近傍に貼着され、前記第１の光学部材（４１０）を振動させる矩形状の第１の振動手段（４３０）と、
前記１の撮像手段（３３）の画素ピッチよりも大きな画素ピッチを有し、前記半透過ミラー（６）によって反射もしくは透過された、前記１の撮像手段（３３）への被写体像とは異なるもう一方の被写体像を画像信号に光電変換する第２の撮像手段（３４）と、
撮影光路上において前記第２の撮像手段（３４）の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第２の光学部材（５１０）と、
前記光学有効領域の外側で前記第２の光学部材（５１０）の辺近傍に貼着され、前記光学部材（５１０）を振動させる矩形状の第２の振動手段（５３０）とを備え、
撮像装置に電源を投入するための電源投入手段(４３)と、
静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える、撮影状態切替手段(４５)とをさらに備え
電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた場合、電源投入時に駆動していないもう一方の光学部材を駆動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、電源投入時に動画撮影状態の場合、前記第一の光学部材(４１０)と前記第二の光学部材(５１０)を交互に駆動させる、間欠駆動を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、前記第一の光学部材(４１０)と前記第二の光学部材(５１０)の前記間欠駆動の1回あたり駆動時間の比は、前記第一の光学部材(４１０)と前記第二の光学部材(５１０)の駆動時間合計の比と一致することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材等の表面に付着した塵埃等の異物を除去する撮像装置およびその加振制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束を撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。
【０００３】
近年、動画撮影中に静止画を撮影するという使われ方が広まってきている。１つの撮像素子を用いて、静止画像および動画像の撮影を行うことは可能であるが、両画像を同時に得たい場合、画素読み出し処理の違いや最適な撮影条件が異なるため、静止画像の撮影中は動画像を一時的に中断する必要があった。それを解決するために、特許文献１により提案されているように、第１の撮像素子と第２の撮像素子をもち、半透過ミラーで被写体像を分割し、第１の撮像素子で静止画撮影、第２の撮像素子で動画撮影を行うという手法がある。
【０００４】
一方、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタが配置される。これらフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。特にレンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込み、これが付着することがある。このような現象を回避するために、特許文献２には、ミラーで分割された被写体像を受光する撮像素子が各々配置されており、各々の被写体側に設けられた各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させることにより、光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１２２９５７号公報
【特許文献２】特開２００７−４７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、２つの光学フィルタを電圧を印加し振動させるため、１つの光学フィルタを振動させる場合に比べて、消費電力が大きくなってしまう。消費電力が大きくなると、カメラの撮影枚数の減少や駆動回路素子の大型化にともなうカメラの大型化など、ユーザーのデメリットとなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、第１の撮像素子と第２の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系（２０１）の光路上に配置され、被写体像を反射および透過する半透過ミラー（６）と、
前記半透過ミラー（６）によって、反射もしくは透過された一方の被写体像を画像信号に光電変換する第１の撮像手段（３３）と、
撮影光路上において前記第１の撮像手段（３３）の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第１の光学部材（４１０）と、
前記光学有効領域の外側で前記第１の光学部材（４１０）の辺近傍に貼着され、前記第１の光学部材（４１０）を振動させる矩形状の第１の振動手段（４３０）と、
前記１の撮像手段（３３）の画素ピッチよりも大きな画素ピッチを有し、前記半透過ミラー（６）によって反射もしくは透過された、前記１の撮像手段（３３）への被写体像とは異なるもう一方の被写体像を画像信号に光電変換する第２の撮像手段（３４）と、
撮影光路上において前記第２の撮像手段（３４）の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第２の光学部材（５１０）と、
前記光学有効領域の外側で前記第２の光学部材（５１０）の辺近傍に貼着され、前記光学部材（５１０）を振動させる矩形状の第２の振動手段（５３０）とを備え、
撮像装置に電源を投入するための電源投入手段(４３)と、
静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える、撮影状態切替手段(４５)とをさらに備え
電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の撮像素子と第２の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態に係るｍが奇数の場合のｍ次およびｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る撮像ユニット５００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ５１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図７】第１の実施形態に係るｎが奇数の場合のｎ次およびｎ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子５３０ａおよび５３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る異物除去の駆動シーケンスを模式的に表した図である。
【図９】第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ４１０および５１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作についてフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態の変形例に係る光学ローパスフィルタに励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図１１】第１の実施形態の変形例に係るｍが奇数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子に印加される電圧を示す図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例に係る光学ローパスフィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相を９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図１３】第１の実施形態の変形例に係る光学ローパスフィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相を９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図１４】第２の実施形態の変形例に係る、デジタルカメラ１００の一例の異物除去動作の制御方法を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態の変形例に係る、光学ローパスフィルタの駆動シーケンスを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
＜全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【００１３】
マイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵ）１０１は、例えば中央処理装置であり、デジタルカメラ１００が備える各ブロックに動作を制御する。ＭＰＵ１０１には、焦点駆動回路１０３、シャッタ駆動回路１０４、画像信号処理回路１０５、スイッチセンサ回路１０６が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。
【００１４】
ＭＰＵ１０１は、交換レンズユニット２００内のレンズ制御回路２０２とマウント接点２１を介して通信を行う。ＭＰＵ１０１は、交換レンズユニット２００が接続されると、マウント接点２１を介して信号を受信することにより、交換レンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と通信可能状態になったことを判断する。レンズ制御回路２０２は、ＭＰＵ１０１からの制御信号を受信することにより、ＡＦ駆動回路２０３および絞り駆動回路２０４を介して交換レンズユニット２００内の撮影レンズ２０１および絞り２０５の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮影レンズ２０１のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって構成される。
【００１５】
ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモーターを備え、レンズ制御回路２０２の制御により撮影レンズ２０１内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子３３、撮像素子３４に撮影光束を合焦させる。絞り駆動回路２０４は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路２０２の制御により絞り２０５の絞り量を変化させる。
【００１６】
メインミラー６は、図１に示す撮影レンズ光軸に対して４５度の角度に保持された状態で、不図示のミラーボックス等に固定されている。メインミラー６は請求項記載の半透過ミラーであり、撮影光束を分割する。具体的には、撮影レンズ２０１を通過する撮影光束を反射させて撮像素子３４へ導くと共に、その一部を透過させて撮像素子３３へ導く。
【００１７】
シャッタユニット３２は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタであり、撮影待機時はシャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。そして撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行うことにより撮像光束を通過し、後述する撮像素子３３は結像された被写体像を光電変換して撮像を行う。そして設定された露光時間（シャッタ秒時）が経過した後、シャッタ後幕は露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより１つの画像データにかかる撮影が完了する。なお、シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１０１から制御命令を受けたシャッタ駆動回路１０４により制御される。
【００１８】
撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３を含む部品がユニット化されたブロックである。撮像素子３３は、例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の撮像デバイスであり、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。撮像素子３３は、メインミラー６を透過した被写体像が結像するように配置されている。
【００１９】
なお、撮像素子３３が請求項に記載の第１の撮像手段である。圧電素子４３０は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信した圧電素子駆動回路１１１により加振され、振動を光学ローパスフィルタ４１０に伝えるように構成されている。なお、圧電素子４３０が請求項に記載の第１の振動手段である。また、光学ローパスフィルタ４１０が請求項に記載の第１の光学部材である。
【００２０】
撮像ユニット５００は、光学ローパスフィルタ５１０、圧電素子５３０、撮像素子３４を含む部品がユニット化されたブロックである。撮像素子３４は、例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の撮像デバイスであり、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。撮像素子３４はメインミラー６の上方に配置されており、メインミラー６により反射した被写体像が結像するように配置されている。なお、撮像素子３４が請求項に記載の第２の撮像手段である。圧電素子５３０は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信した圧電素子駆動回路１１１により加振され、振動を光学ローパスフィルタ５１０に伝えるように構成されている。なお、圧電素子５３０が請求項に記載の第２の振動手段である。また、光学ローパスフィルタ５１０が請求項に記載の第２の光学部材である。
【００２１】
なお、撮像素子３３は、主な目的としては、高精細な静止画を撮影するために配置されている。一方の撮像素子３４は、主な目的としては、動画を撮影するために配置されている。一般的に動画は静止画ほどの高精細は必要としない。よって、撮像素子３３の方が撮像素子３４に対して画素ピッチは小さくなっており、撮像素子３３の方が高解像度の撮影が可能である。また、撮像素子３４の撮影光軸上にはメカニカルなシャッタユニットは配置せず、撮像素子３４自身の電子シャッタにて露光調整を行う。
【００２２】
さらに、撮像素子３４の撮影有効領域は、撮像素子３３の撮影有効領域に対して小さくなっている。（例えば、撮像素子３３はＦｕｌｌサイズの有効領域、撮像素子３４はＡＰＳ-Ｃサイズの有効領域となっている。）これにより、カメラ上部の厚み方向の厚さを小さくすることができ、カメラ上部の小型化に貢献できる。
【００２３】
また、撮像素子３４は瞳分割された光束を受光するための少なくとも１対の光電変換部を含む焦点検出用画素を備え、位相差方式の焦点検出を行う。撮像素子３４から出力される焦点検出用の信号は、焦点駆動回路１０３に供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１０１に送信される。
【００２４】
ＭＰＵ１０１は、被写体像信号に基づいて位相差検出法による焦点検出演算を行う。具体的にはＭＰＵ１０１は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路２０２およびＡＦ駆動回路２０３を介して交換レンズ２０１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
【００２５】
また、ＭＰＵ１０１は、撮像素子３４から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００２６】
なお、撮像素子３３に前述した焦点検出用画素を備え、位相差方式の焦点検出を行ってもよい。また、撮像素子３３から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出してもよい。
【００２７】
画像信号処理回路１０５は、撮像素子３３および撮像素子３４より出力されたアナログ画像信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。
【００２８】
そして、得られた画像データをカラー液晶駆動回路１０９を駆動させて、ファインダ内液晶モニタ１７およびカラー液晶モニタ１９に表示させる。本実施形態では、静止画撮影時は撮像素子３３によって得られた画像データをカラー液晶モニタ１９に表示させ、動画撮影時は撮像素子３４によって得られた画像データをカラー液晶モニタ１９に表示させる。なお、撮像素子３３、撮像素子３４の画像データのどちらを表示するかは上述に限定されるものではなく、変更も可能である。
【００２９】
撮影者はファインダ接眼窓１８を介して、ファインダ内液晶モニタ１７に表示される被写体像を観察することができる。本実施形態では、撮像素子３４によって得られた画像データをファインダ内液晶モニタ１７に表示させるが、撮像素子３３によって得られた画像データをファインダ内液晶モニタ１７に表示させてもよい。
【００３０】
スイッチセンサ回路１０６は、設定操作ダイアルＳＷ８、撮影モード設定ダイアル１４、メインＳＷ４３、クリーニングモード操作部材４４、静止画/動画切替ＳＷ４５等のデジタルカメラ１００が備えるユーザインタフェースを撮影者が操作することにより入力される入力信号をＭＰＵ１０１に送信する。クリーニングモード操作部材４４は、光学ローパスフィルタ４１０および光学ローパスフィルタ５１０の表面に付着した塵埃等の異物の除去指示を行うためのユーザインタフェースであり、撮影者はクリーニングモード操作部材４４を操作することによりフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
【００３１】
＜撮像ユニット４００の構成＞
次に、光学ローパスフィルタ４１０表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット４００について、図２を参照してさらに詳細に説明する。図２は、撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【００３２】
撮像素子３３の前方に配置された光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、点像分離方向は水平方向（カメラの左右方向、図中の点線矢印方向）である。また、その形状は矩形状である。光学ローパスフィルタ４１０は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
【００３３】
圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に、向かい合う二辺近傍にそれぞれ接着される（貼着される）。より詳しくは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部において、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の短辺（側辺）に平行になるように配置されて貼接される。すなわち、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０のカメラ左右方向の辺の付近に平行に貼着される。光学ローパスフィルタ４１０は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。
【００３４】
圧電素子４３０には、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路１１１からフレキシブルプリント基板を介して、圧電素子４３０に周期的な電圧が印加され、圧電素子４３０は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ４１０も周期的な屈曲変形を生じる。
【００３５】
４２０は樹脂製又は金属製の光学ローパスフィルタ保持部材であり、光学ローパスフィルタ４１０を保持し、撮像素子保持部材４７０にビス固定される。
【００３６】
４４０は付勢部材であり、光学ローパスフィルタ４１０を撮像素子３３の方向に付勢し、光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。付勢部材４４０はカメラ本体のグランドに接地され、光学ローパスフィルタ４１０表面もカメラ本体のグランドに接地される。これにより、光学ローパスフィルタ４１０表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
【００３７】
４５０は断面が略円形の枠状の弾性部材であり、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０とで挟まれて密着保持される。この密着力は、付勢部材４４０の撮像素子３３方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材４５０はゴムでもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いてもよい。
【００３８】
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０と弾性部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００３９】
４６０は、位相板（偏光解消板）と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ４１０に対して点像分離方向が９０°異なる（図中の点線矢印方向が分離方向を表す）複屈折板と、を貼り合わせた光学部材であり、光学ローパスフィルタ保持部材４２０に接着固定される。
【００４０】
４７０は板状の撮像素子保持部材であり、矩形の開口部を有し、その開口部に撮像素子３３を露出させるように背面側から撮像素子３３が固着する。撮像素子保持部材４７０は、カメラ本体にビス固定される。４８０は撮像素子３３に撮影光路外からの余計な光が入射することを防ぐためのマスクであり、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とで挟まれて密着保持される。４９０は左右一対の板バネ状の撮像素子付勢部材であり、撮像素子保持部材４７０にビス固定され、撮像素子３３を撮像素子保持部材４７０に押し付ける。
【００４１】
＜撮像ユニット４００の振動の説明＞  振動：定在波
次に、図３、４を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ４１０に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ４１０の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。なお、屈曲定在波振動の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂの構成で説明を行う。
【００４２】
図３は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図３に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードが励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ＝ｆ（ｍ）およびｆ＝ｆ（ｍ＋１）に設定することで、ｍ次モードとｍ＋１次モードの共振を利用することができる。
【００４３】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ｍが奇数の場合のｍ次およびｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図４（Ａ）に示すように、発生する振動は、それぞれのモードで圧電素子４３０の長手方向に平行な向きに（同一方向に）複数の節が等間隔で現れる屈曲定在波振動である。図４（Ｂ）には、それぞれのモードで圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される交流電圧の振幅が、実数成分と虚数成分で表されている。
【００４４】
（１）はｍ次の振動モードの、（２）はｍ＋１次の振動モードの、交流電圧を示している。なお、ここでは、各モードの電圧をｍ次の振動モードの振幅で規格化しており、ｍ次：ＡＡ、ｍ＋１次：ＡＡというのは、ｍ次振動モードとｍ＋１次振動モードとを同電圧で駆動することを意味している。
【００４５】
印加電圧（１）と（２）を組み合わせることで、光学ローパスフィルタ４１０上の異物を除去する。具体的には、光学ローパスフィルタ４１０に、周波数ｆ（ｍ）でｍ次の振動モードを発生させ、その後、周波数ｆ（ｍ+１）でｍ+１次の振動モードを発生させることで、光学ローパスフィルタ４１０上の異物をはじき飛ばし、異物を除去することが出来る。
【００４６】
なお、振動モードを２つ使用する理由は、ある１つの振動モードで振動の節上に残ってしまった異物を、節が同一場所に発生しないもう１つ別の振動モードでふるい落とすためである。よって、次数の隣あう奇数節と偶数節の振動モードを使用すると、節が同一場所に発生することもなく、異物除去効果が高い。さらに、２つの振動モードの組み合わせを複数回繰り返すことで、異物除去効果はさらに高まる。また、使用する振動モードは２つに限定されるものではなく、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）、ｆ（ｍ+１）、ｆ（ｍ+２）と隣あう３つの振動モードを組み合わせても良いし、それ以上の振動モードを組み合わせても良い。
【００４７】
また、光学ローパスフィルタ４１０の厚みばらつき等から発生する共振周波数のばらつき：αを考慮して、ｆ（ｍ＋１）＋α  からｆ（ｍ）-α  の範囲Δｆ１で、周波数を漸次変化させてもよい（図３を参照）。こうすることで、共振周波数ｆ＝ｆ（ｍ）、ｆ（ｍ+１）を外すことなく、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）、ｆ（ｍ+１）の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
【００４８】
＜撮像ユニット５００の構成＞
次に、光学ローパスフィルタ５１０表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット５００について、図５を参照してさらに詳細に説明する。図５は、撮像ユニット５００の構成を概略的に示した分解斜視図である。基本的な構成は撮像ユニット４００と同じであるため、撮像ユニット４００と異なる部分のみ説明する。
【００４９】
撮像素子３４の前方に配置された光学ローパスフィルタ５１０は、水晶からなる１枚の複屈折板である。光学ローパスフィルタ５１０は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子５３０ａおよび５３０ｂを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は対称である。光学ローパスフィルタ５１０は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。圧電素子５３０には、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路１１１からフレキシブルプリント基板を介して、圧電素子５３０に周期的な電圧が印加され、圧電素子５３０は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ５１０も周期的な屈曲変形を生じる。
【００５０】
なお、圧電素子５３０の面積は、圧電素子４３０の面積に対して、小さくなっている。これは、圧電素子の面積を小さくすることで、静電容量を小さくし、印加電圧に対する消費電流を下げ、消費電力を抑制するためである。消費電流を下げると、光学ローパスフィルタ５１０の異物除去能力が劣ってしまう。一方、撮像素子上の異物の見え方は「画素ピッチ比の平方根に反比例」の関係にあり、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して画素ピッチが大きいため、撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。
【００５１】
圧電素子の面積を小さくする手法は、図５にあるように圧電素子５３０ａ、５３０ｂの各々の面積を小さくしても良いし、圧電素子５３０ａ、５３０ｂのどちらか一方を廃止しても良い。また、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して撮影有効領域は小さいため、光学ローパスフィルタ５１０の方が光学ローパスフィルタ４１０に対して面積を小さく設計することが可能である。圧電素子５３０もその割合だけ小さくできるが、上記の異物の見えにくさを加味すると、さらに圧電素子５３０の面積を小さくすることが可能となる。
【００５２】
つまり、光学ローパスフィルタ４１０面積に対する圧電素子４３０の面積の比よりも光学ローパスフィルタ５１０面積に対する圧電素子５３０の面積の比の方が小さくなるように設計することが可能である。以上の手法を用いて、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
【００５３】
また、光学ローパスフィルタ５１０の点像分離方向は垂直方向（カメラの前後方向、図中の点線矢印方向）であることが望ましい。本実施の振動のさせ方では、点像分離方向は水平方向の方が、振動の、せん鋭度（Ｑ値）が大きく、共振時の振幅が大きくなり、異物除去にとっては有利である。しかし、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して画素ピッチが大きく、それに合わせて点像分離幅を広げるため、光学ローパスフィルタ５１０の方が光学ローパスフィルタ４１０よりも厚みが大きくなっている。
【００５４】
そのため、光学ローパスフィルタ４１０と同じ振動モード（振動の節の数が同じ）で光学ローパスフィルタ５１０を振動させようとすると、周波数が高くなってしまい、その結果、消費電力が大きくなってしまう。そこで、光学ローパスフィルタ５１０の点像分離方向を垂直方向にすることで、光学ローパスフィルタ５１０の長辺方向のヤング率を小さくし、光学ローパスフィルタ４１０と同じ振動モードを低い周波数で励起することが可能となる。こうすることで消費電力の抑制が可能となる。なお、点像分離方向を垂直方向にすることで振動の、せん鋭度（Ｑ値）が小さくなり、異物除去能力は劣ってしまう。
【００５５】
一方、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。５６０は、位相板（偏光解消板）と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ５１０に対して点像分離方向が９０°異なる（図中の点線矢印方向が分離方向を表す）複屈折板と、を貼り合わせた光学部材であり、光学ローパスフィルタ保持部材５２０に接着固定される。
【００５６】
他の構成は撮像ユニット４００と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、前述したように撮像素子３４の撮影有効領域は、撮像素子３３の撮影有効領域に対して小さく設定されているため、それにまつわる光学部材、保持部材も全て小さく設定することができる。よって、全体として撮像ユニット５００は撮像ユニット４００に対して小さい。これにより、カメラ上部（メインミラー６の上方）の厚み方向（撮影レンズ光軸方向）の厚さを小さくすることができ、カメラ上部の小型化に貢献できる。
【００５７】
＜撮像ユニット５００の振動の説明＞  振動：定在波
次に、図６、７を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ５１０の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ５１０に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ５１０の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。撮像ユニット４００の振動と同様であるため、異なる部分のみの説明とする。
【００５８】
図６は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ５１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図６に示すように、ｆ（ｎ）で示される周波数でｎ次の振動モードが励起され、ｆ（ｎ＋１）で示される周波数でｎ＋１次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子５３０ａおよび５３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ＝ｆ（ｎ）およびｆ＝ｆ（ｎ＋１）に設定することで、ｎ次モードとｎ＋１次モードの共振を利用することができる。なお、使用する振動モードは２つに限定されるものではないことは前述のとおりである。
【００５９】
ここで、光学ローパスフィルタ５１０の共振周波数ｆ（ｎ）は、光学ローパスフィルタ４１０の共振周波数ｆ（ｍ）よりも小さい周波数を設定することが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、周波数の２乗に比例して大きくなるため、駆動周波数は高く設定することが望ましい。しかし、周波数が高くなると、その分、消費電力も大きくなってしまう。
【００６０】
そこで、ｆ（ｎ）をｆ（ｍ）よりも小さくすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。撮像素子３４にとって必要十分な除去能力が得られるように、ｆ（ｍ）を選択すればよい。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
【００６１】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、ｎが奇数の場合のｎ次およびｎ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子５３０ａおよび５３０ｂに印加される電圧を示す図である。ｎ次振動モードとｎ＋１次振動モードとを、どちらも同じ駆動電圧ＢＢで駆動している。
【００６２】
ここで、光学ローパスフィルタ５１０を駆動させる電圧ＢＢは、光学ローパスフィルタ４１０を駆動させる電圧ＡＡよりも小さいことが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、振幅に比例して大きくなるため、駆動電圧を大きくして振幅を大きくしたほうが異物除去能力は高くなる。しかし、駆動電圧を大きくすると、その分、電流も大きくなり、消費電力が増えてしまう。そこで、駆動電圧ＢＢを駆動電圧ＡＡよりも小さくすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。撮像素子３４にとって必要十分な除去能力が得られるように、駆動電圧ＢＢを決定すればよい。
【００６３】
また、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して撮影有効領域は小さいため、光学ローパスフィルタ５１０の方が光学ローパスフィルタ４１０に対して面積を小さく設計することが可能である。面積が小さくなった分、圧電素子５３０に印加される電圧もその割合だけ小さくしても同等の振幅、つまり同等の除去能力を実現できるが、上記の異物の見えにくさを加味すると、さらに圧電素子５３０の印加電圧を小さくすることが可能となる。つまり、光学ローパスフィルタ４１０面積に対する圧電素子４３０の印加電圧の比よりも光学ローパスフィルタ５１０面積に対する圧電素子５３０の印加電圧の比の方が小さくなるように電圧を決定することが可能である。以上の手法を用いて、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
【００６４】
また、光学ローパスフィルタ５１０の厚みばらつき等から発生する共振周波数のばらつき：βを考慮して、ｆ（ｎ）-β  からｆ（ｎ＋１）＋β  の範囲Δｆ２で、周波数を漸次変化させてもよい（図６を参照）。こうすることで、共振周波数ｆ＝ｆ（ｎ）、ｆ（ｎ+１）を外すことなく、周波数ｆ＝ｆ（ｎ）、ｆ（ｎ+１）の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
【００６５】
ここで、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせることが望ましい。本実施形態では、図３に示すように、光学ローパスフィルタ４１０は駆動周波数をｆ（ｍ＋１）＋α  からｆ（ｍ）-α、つまり高い周波数から低い周波数へと漸次変化させている。一方、図６に示すように、光学ローパスフィルタ５１０は駆動周波数をｆ（ｎ）-β  からｆ（ｎ＋１）＋β、つまり低い周波数から高い周波数へと漸次変化させている。
【００６６】
これは、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の振動が同時に励起される場合に特に有効であるが、駆動周波数の漸次変化方向が同じだと、両者ともに高い周波数で駆動する時間が重なってしまい、両者の合算消費電流や合算消費電力が不必要に大きくなってしまうからである。消費電流や消費電力が大きくなると、振動駆動回路の実装素子の大型化につながり、カメラの小型化や軽量化を阻害してしまう。そこで、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせ、両者の合算消費電流や合算消費電力を駆動時間において平均化することで、単位時間あたりの消費電流や消費電力を不必要に大きくすることを避けることができる。そして、振動駆動回路の実装素子の大型化を避けることができる。
【００６７】
＜撮像ユニットの異物除去の駆動シーケンスの説明＞
次に異物除去の駆動シーケンスについて説明する。図８（ａ）は本実施形態の異物除去の駆動シーケンスを模式的に表した図である。縦軸は駆動信号のＯＮ/ＯＦＦ信号を表し、横軸は経過時間を表している。上段は光学ローパスフィルタ４１０の異物除去の駆動シーケンスを表し、下段は光学ローパスフィルタ５１０の異物除去の駆動シーケンスを表している。
【００６８】
光学ローパスフィルタ４１０は、まず、（Ａ）ｍ+1次の振動モードでΔＴ１の時間駆動され、所定時間待機した後、（Ｂ）ｍ次の振動モードでΔＴ１の時間駆動される。そして、（Ａ）と（Ｂ）をそれぞれもう１回ずつ繰り返して駆動される。結局のところ、駆動時間の合計ΔＴ１totalは、ΔＴ１total＝４×ΔＴ１となる。
【００６９】
一方、光学ローパスフィルタ５１０は、まず、（Ｃ）ｎ次の振動モードでΔＴ２の時間駆動され、所定時間待機した後、（Ｄ）ｎ+1次の振動モードでΔＴ２の時間駆動される。そして、（Ｃ）と（Ｄ）をそれぞれもう１回ずつ繰り返して駆動される。結局のところ、駆動時間の合計ΔＴ２totalは、ΔＴ２total＝４×ΔＴ２となる。
【００７０】
ここで、光学ローパスフィルタ５１０の駆動時間合計ΔＴ２totalは、光学ローパスフィルタ４１０の駆動時間合計ΔＴ１totalよりも短いことが望ましい。言い換えるならば、１つの振動モードの駆動時間ΔＴ１、ΔＴ２を比較すると、ΔＴ１＞ΔＴ２となることが望ましい。一般的に、振動を励起する時間が長い方が異物除去能力は高くなる。しかし、駆動時間が長いと、その分、消費電力が増えてしまう。
【００７１】
そこで、駆動時間合計ΔＴ２totalをΔＴ１totalよりも短くする、あるいは、１つの振動モードの駆動時間ΔＴ２をΔＴ１よりも短くすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。撮像素子３４にとって必要十分な除去能力が得られるように、駆動時間合計ΔＴ２total、もしくは１つの振動モードの駆動時間ΔＴ２を決定すればよい。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
【００７２】
図８（ｂ）は本実施形態の異物除去の駆動シーケンスの変形例を模式的に表した図である。光学ローパスフィルタ５１０の異物除去の駆動シーケンスにおいて、図８（ａ）は（Ｃ）ｎ次と（Ｄ）ｎ+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ２回ずつであるのに対して、図８（ｂ）は（Ｃ）ｎ次と（Ｄ）ｎ+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ１回ずつである点が異なっている。
【００７３】
この場合でも、駆動時間合計ΔＴ２total（＝２×ΔＴ２）を駆動時間合計ΔＴ１total（＝４×ΔＴ１）よりも短くすることができる。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。なお、図８（ｂ）においては、１つの振動モードの駆動時間ΔＴ１＞ΔＴ２となっているが、ΔＴ１＝ΔＴ２としても良い。この場合においても、駆動時間合計ΔＴ２total＜ΔＴ１totalの関係となり、消費電力を抑制しつつ、撮像素子３４にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
【００７４】
＜フローチャート＞
次に、図９を参照して、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作についてフローチャートを用いて説明する。Ｓ１で、メインＳＷ４３により電源がＯＮされたか否かを判定する。電源がＯＮされると、Ｓ２で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムＯＮ動作を行う。
【００７５】
次に、Ｓ３で、撮影者によりクリーニングモード操作部材４４が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はＳ４に進み、操作されていない場合はＳ５へ進む。なお、本実施の形態ではクリーニングモード操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、クリーニングモードへの移行を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ１９に表示されたメニューから、カーソルキーや指示ボタン等を用いて指示するものであっても良い。
【００７６】
Ｓ４では、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体をクリーニングモードの状態に移行させる。ＭＰＵ１０１は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１０１より駆動信号を受け取ると、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の定在波振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子４３０および５３０に印加する。圧電素子４３０および５３０は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ４１０および５１０に定在波振動を発生させる。各々の光学ローパスフィルタの駆動シーケンスは、図８（ａ）または図８（ｂ）に準ずる。これにより光学ローパスフィルタ表面に付着した異物を除去する。クリーニングモードが終了するとＳ５に進む。
【００７７】
Ｓ５で、設定操作ダイアルＳＷ８、撮影モード設定ダイアル１４、静止画/動画切替ＳＷ４５、他のスイッチ等の信号を受け、カメラ動作を行う。カメラ動作は、一般的に知られるカメラの静止画撮影／設定、動画撮影/設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７８】
次に、Ｓ６で、カメラが待機状態においてメインＳＷ４３にて電源がＯＦＦされたか否かを判定し、ＯＦＦされるとＳ７に進み、ＯＦＦされていなければＳ３に戻る。Ｓ７では、Ｓ４と同様のクリーニングモードを実行後、Ｓ８に進む。ここで、Ｓ７におけるクリーニングモードでは、カメラの消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子４３０および５３０の駆動周波数、駆動時間、制御法等のパラメータをＳ４と異ならしめても良いことは言うまでも無い。
【００７９】
Ｓ８では、ＭＰＵ１０１の制御により各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をＥＥＰＲＯＭ１０８に格納し、各回路への電源供給を遮断する電源ＯＦＦ動作を行う。このように、撮影者が意図した任意のタイミングだけではなく、電源ＯＦＦのタイミングでもクリーニングモードが実行される。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムＯＦＦ動作を行うようにしている。
【００８０】
ここで、光学ローパスフィルタの表面に付着する異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくいことが実験的に解明されている。これは、環境（温度や湿度）の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で異物が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、電源ＯＦＦ操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源ＯＮ操作のタイミングで行うよりも、より効率的・効果的である。
【００８１】
なお、上記の電源ＯＦＦ操作タイミングでのクリーニングモード実行に加えて、電源ＯＮ操作タイミングでクリーニングモードを実行するようにしても良いことは、言うまでもない。
【００８２】
本実施系を適用することによる効果をまとめると、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の表面に付着した異物を振動により除去する際に、それぞれに必要な除去能力を維持しつつ、駆動電圧、駆動周波数、駆動時間、等を互いに異ならせることで、消費電力を抑制することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
【００８３】
［第１の実施形態の変形例］  振動：搬送波
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について、図面を用いて詳細に説明する。第１の実施形態の変形例は、これまで述べてきた第１の実施形態に対して、カメラ構成及び異物除去ユニット構成は同一であり、光学ローパスフィルタ４１０の振動のさせ方のみが異なるため、主にその異なる点のみを説明する。
【００８４】
第１の実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ４１０の法線方向に異物をはじき飛ばし、塵埃等の異物を除去していた。第１の実施形態の変形例では、塵埃等の異物を搬送することのできる振動を光学ローパスフィルタ４１０に発生させ、異物を除去する。具体的に言うと、光学ローパスフィルタ４１０に接着された圧電素子４３０ａ及び４３０ｂを、次数の１つ異なる二つの曲げ振動を、時間位相をずらして励起することによって異物の搬送を行っている。
【００８５】
一方、光学ローパスフィルタ５１０には、これまで述べてきた屈曲定在波振動を発生させ、異物を除去する。
【００８６】
＜撮像ユニット４００の振動の説明＞
以下に搬送動作の原理の説明を行う。なお、搬送動作の原理の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂの構成で説明を行う。
【００８７】
図１０は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図１０に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードが励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードが励起される。
【００８８】
ここで、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次のモードとｍ＋１次のモード両方の共振を利用することができる。ｆをｆ＜ｆ（ｍ）に設定すると、ｍ次の共振を利用することはできるが、ｆ（ｍ＋１）次の共振点から離れるため、ｍ＋１次モードの振幅を大きくすることは困難となる。また、ｆ（ｍ＋１）＜ｆとした場合は、ｍ＋１次のモードのみ振幅が大きくなってしまう。本実施の形態では、両方の振動モードを利用するため、周波数ｆはｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定する。
【００８９】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、ｍが奇数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子４３０ａ及び４３０ｂに印加される電圧を示す図である。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図１１（Ａ）に示すように、それぞれのモードで圧電素子４３０の長手方向に平行な向きに（同一方向に）複数の節が等間隔で現れる。図１１（Ｂ）には、それぞれのモードで圧電素子４３０ａ及び４３０ｂに印加される交流電圧の振幅と時間的位相が、実数成分と虚数成分で表されている。（１）はｍ次の振動モードの、（２）はｍ＋１次の振動モードの、（３）はｍ＋１次の振動モードを９０°時間位相をずらしたものの、交流電圧を示している。
【００９０】
なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するｍ次振動モードとｍ＋１次振動モードの振幅比をＡ：１として、２つのモードで同じ振幅を出すために、各モードの電圧をｍ次の振動モードの振幅で規格化している。光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードと、時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードを同時に励起させるためには、（１）と（３）の交流電圧を足せばよい。すなわち、（４）に示すような、交流電圧を印加すればよい。
【００９１】
次に、上記の制御方法によって、２つの振動モードを同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動について説明する。例として、９次と１０次の振動モードを同時に励起する場合を考える。上記の２つのモードを時間位相を９０°ずらして、同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の各時間位相での挙動を図１２、図１３に示す。図中の横軸は、光学ローパスフィルタ４１０内での位置を表しており、左端から右端までを０〜３６０の数値で表している。また、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。
【００９２】
図１２、図１３における各時間位相において、図中Ｃは９次の振動モード波形、Ｄは１０次の振動モード波形を表している。また、Ｅが２つのモードが合成された波形、つまり実際の光学ローパスフィルタ４１０の振幅を表している。Ｆは光学ローパスフィルタ４１０のＺ方向の加速度である。光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ４１０が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。つまり、Ｚ方向の加速度を示す曲線Ｆが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学ローパスフィルタ４１０の変位を示す曲線Ｅの法線方向の力を受ける。
【００９３】
図中ｒｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は右方向（Ｘ方向の正の向き）に力を受ける。図中ｌｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は左方向（Ｘ方向負の向き）に力を受ける。結果として、Ｘｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示す場所に異物は移動する。本実施の形態では、このＸｎ（ｎ＝１、２、３、…）が時間位相が進むにつれてＸ方向正の向きに移動して行くことによって、異物がＸ方向正の向きに移動して行く。
【００９４】
一般的に、搬送振動と定在波振動を比較すると、振幅が同じ場合、搬送振動の方が、小さな異物を除去する能力が高い。これは、光学ローパスフィルタ表面に液架橋力やファンデルワールス力等の力で付着した異物を引きはがす際、法線方向よりも法線に対してある角度をもった斜め方向の方が小さな力で異物を引きはがすことができるからである。
【００９５】
しかし、図１０で説明したように、駆動周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定するため、振幅のピークポイントであるｆ（ｍ）、ｆ（ｍ＋１）に対して小さな振幅で振動することになる。定在波振動においては、使用する周波数はｆ（ｍ）、ｆ（ｍ＋１）であるため、駆動電圧が同じであるなら、定在波振動の方が振幅は大きい。そこで、搬送振動を駆動する際は、定在波振動の振幅と同程度になるように、定在波振動の駆動電圧よりも高い駆動電圧を印加する。そのため、定在波振動に対して搬送振動の方が消費電力は大きくなってしまう。
【００９６】
よって、光学ローパスフィルタ４１０を搬送振動、光学ローパスフィルタ５１０を定在波振動で駆動させる。こうすることで、光学ローパスフィルタ４１０、５１０ともに搬送振動で駆動させるよりも消費電力を抑えることができる。もちろん光学ローパスフィルタ５１０の異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良い。撮像素子３４にとって必要十分な除去能力が得られるように、定在波振動を駆動させる諸条件を決定すればよい。
【００９７】
以上に述べた変形例においても、光学ローパスフィルタ４１０および５１０の表面に付着した異物を振動により除去する際に、互いの駆動方法を異ならせることで、それぞれに必要な除去能力を維持しつつ、消費電力を抑制することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
【００９８】
［第２の実施形態］
以下、図１４、１５を参照して、本発明の第２の実施例による、デジタルカメラ１００の異物除去動作について説明する。なお、各操作部材の名称や電源ＯＦＦ時の動作等、第１の実施形態と同じ部分に関しては、同じ符号として説明を省略する。図１４は、電源ＯＮ時のデジタルカメラ１００の異物除去動作の制御方法を示すフローチャートである。
【００９９】
Ｓ２００においてデジタルカメラ１００のメインＳＷ４３がＯＮになると、Ｓ２０１において撮影状態の判定を行う。Ｓ２０１においてＭＰＵ１０１は静止画撮影状態が選択されているか否かを判定し、静止画撮影状態と判定された場合にはＳ２０２において光学ローパスフィルタ４1０のみ駆動を行う。さらに、Ｓ２０２において光学ローパスフィルタ４1０の駆動を行ったあと、Ｓ２０３において静止画/動画切替ＳＷ４５の操作により動画撮影状態に切り替えられるとＳ２０４においてにおいて光学ローパスフィルタ５1０のみを駆動させる。
【０１００】
一方、Ｓ２０１においてＭＰＵ１０１は静止画撮影状態が選択されていない場合には動画撮影状態と判定する。電源ＯＮ後に動画撮影状態の場合には、Ｓ２１１において光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の両方を駆動させる。その後、Ｓ５へと進み、カメラ動作を行う。そしてＳ５以降のカメラ動作に関しては、第１の実施形態と同じであるため省略する。
【０１０１】
上述のように、電源ＯＮ時に静止画撮影状態のときは、光学ローパスフィルタ４１０のみを、電源ＯＮ時に動画撮影状態のときは、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の両方を駆動させる。これにより、静止画撮影を行うときに不要な圧電素子の駆動を行うことを防ぎ、デジタルカメラ１００の消費電力を少なくすることが出来る。
【０１０２】
ここで、動画撮影状態のときは、動画撮影中の静止画撮影を可能とさせるために、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の両方を駆動させる必要がある。しかし、両方の光学ローパスフィルタを同時に駆動させると、より多くの電流を流す必要があるため、回路規模や消費電力の増大につながってしまう。しかし、どちらかの光学ローパスフィルタのみを先に駆動させた場合、光学ローパスフィルタの異物除去動作中に、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断された場合にも、どちらか一方の光学ローパスフィルタに目立ったごみが残ってしまう可能性がある。そこでＭＰＵ１０１は光学ローパスフィルタ４１０、光学ローパスフィルタ５1０を次のように制御する。
【０１０３】
図１５には、Ｓ２１１において光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の両方を駆動させるときのシーケンスを示す。横軸は経過時間であり、光学ローパスフィルタに関わる異物除去の動作のＯＮ，ＯＦＦのタイミングを示す。光学ローパスフィルタ４１０、光学ローパスフィルタ５1０は交互に駆動する。具体的な動作としては、図１５において、光学ローパスフィルタ５1０が駆動している時間ΔＴ21中は光学ローパスフィルタ４１０が休止する。次に、光学ローパスフィルタ４１０が駆動している時間ΔＴ11間は光学ローパスフィルタ５1０が休止する。この動作を複数回繰り返し行う。
【０１０４】
また、光学ローパスフィルタ４１０の駆動時間合計ΔＴ1total、の長さは、光学ローパスフィルタ５1０の駆動時間合計ΔＴ2totalの長さに比べて長い。これは、前述したように撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して画素ピッチが大きいことで、撮像素子３４の方が撮像素子３３に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子３４の方が劣っていても良いからである。
【０１０５】
加えて、光学ローパスフィルタ４１０の1回あたりの駆動時間ΔＴ11,2,3…、光学ローパスフィルタ５1０の1回あたりの駆動時間ΔＴ21,2,3…は、光学ローパスフィルタ４１０の駆動時間合計ΔＴ1total、光学ローパスフィルタ５1０のΔＴ2totalに比例する。これにより、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の異物除去の進み具合を揃えることが出来る。
【０１０６】
また、Ｓ２１１において光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ５1０の両方を駆動させるときは、光学ローパスフィルタ５1０を先に駆動させる。これは、動画撮影状態では動画撮影をメインで行うため、より優先度が高いためである。
【０１０７】
上述のように、光学ローパスフィルタ４１０、光学ローパスフィルタ５1０を両方駆動させる場合には交互に駆動させる。それにより、回路規模増大や消費電力増大を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ４１０、光学ローパスフィルタ５１０に付着する異物除去の程度がどちらか一方に偏ることがなく、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断された場合にも、異物除去の程度をバランス良く行うことが出来る。
【０１０８】
つまり、デジタルカメラ１００の異物除去動作を制御をすることで、電源ＯＮ時にユーザーにストレスを感じさせることなく、消費電力を削減することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
【０１０９】
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０、５１０に限定されるものではない。上述した実施の形態では水晶複屈折板に振動を励起する構成としたが、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタとの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体に振動を励起する構成にしてもよい。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動を励起する構成にしてもよい。
【０１１０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
6.メインミラー
33. 撮像素子
34. 撮像素子
43.メインＳＷ
45.静止画/動画切替ＳＷ
100.デジタルカメラ
201.撮影レンズ
410.光学ローパスフィルタ 
430.圧電素子
510.光学ローパスフィルタ 
530.圧電素子
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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