(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材と、
圧電部材と、前記圧電部材の第１の面に形成される第１の駆動電極、第２の駆動電極およびセンサ電極を有する圧電素子とを備え、
前記圧電素子は前記光学有効領域の外側で前記光学部材の一辺に沿って前記光学部材の表面に貼着され、
前記第１の駆動電極は、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の第１の辺方向に発生する振動の第１の節と、前記光学部材の前記第１の辺と直交する第２の辺の端近傍とを含む領域に位置するように形成され、
前記第２の駆動電極は、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の第１の辺方向に発生する振動の第２の節と、前記光学部材の前記第２の辺と平行な第３の辺の端近傍とを含む領域に位置するように形成され、
前記センサ電極は、第１の節と前記第２の節との間に位置するように、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極の間に形成されることを特徴とする異物除去ユニット。
【請求項２】
前記第１の節および前記第２の節が前記光学有効領域の外側に発生するように、前記光学部材の大きさを設定することを特徴とする請求項１の記載の異物除去ユニット。
【請求項３】
前記センサ電極は、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の前記第１の辺方向の中心軸上に位置するように、前記圧電部材の表面に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の異物除去ユニット。
【請求項４】
前記圧電素子は、第１の曲げ振動と、前記第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起することで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の前記第１の辺と直交する方向に進行する進行波を発生させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の異物除去ユニット。
【請求項５】
前記圧電素子は、第１の曲げ振動を励起することで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の前記第１の辺と直交する方向に第１の定常波を発生させ、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動を励起することで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の前記第１の辺と直交する方向に第２の定常波を発生させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の異物除去ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載した異物除去ユニットを備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵埃等の異物をふるい落とす異物除去ユニットおよびそれを備える光学機器に関するものである。
【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光学装置では、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する。このような撮像装置では、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、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が撮像素子やフィルタの表面に付着することがある。また、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もある。
【０００３】
このような現象を回避するために、撮像素子の被写体側に設けられた光学フィルタを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ことが知られている。
【０００４】
この際、塵埃等の異物を効率よく除去するためには、圧電素子により光学フィルタを共振周波数で振動させて、振動の振幅を大きくさせることがのぞましい。しかし、共振周波数は光学フィルタの外形、板厚、物性値などにより決定されるので、加工精度や製造工程などのバラツキ発生要因により、各々の光学フィルタごとに共振周波数は異なる。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載される発明では、矩形の光学フィルタの一辺の近傍に、その辺に平行に圧電素子を配置している。さらに、光学フィルタの振動状態を検出するために、圧電素子上に駆動用とは別に検出用電極とその裏面に検出用グランド電極を１つずつ設ける。そして、その電極電圧をモニタしながら共振周波数を探し出し、探し出した共振周波数を用いて光学フィルタを振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光学フィルタを振動させると、光学フィルタの端面で振動の反射が発生し、その反射振動と主振動とが干渉してしまう。そして、その振動の干渉の影響で、光学フィルタの振動振幅に大小のムラが発生したり、主振動の位相とは異なる振動位相になってしまう。特に、光学フィルタが円形よりも矩形の場合、振動の干渉の影響はさらに大きくなる。よって、この振動の干渉を受ける箇所に振動検出用電極を配置してしまうと、その電極電圧に大小のムラや位相ズレが発生し、主振動を正確に検出することが困難となる。そして、主振動が誤検出されてしまうと、狙いの共振周波数や位相からズレて振動させることになり、光学フィルタの異物を除去する能力が阻害されてしまう。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、反射振動を考慮した振動検出用電極の配置に関しては一切記載されておらず、反射振動の影響を受けて、光学フィルタの異物を除去する能力が阻害されてしまう虞がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、圧電素子により光学部材を振動させる際、光学部材端面の振動の反射の影響を受けず、光学フィルタの振動を正確に検出することを可能にした異物除去ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材と、圧電部材と、前記圧電部材の第１の面に形成される第１の駆動電極、第２の駆動電極およびセンサ電極を有する圧電素子とを備え、前記圧電素子は前記光学有効領域の外側で前記光学部材の一辺に沿って前記光学部材の表面に貼着され、前記第１の駆動電極は、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の第１の辺方向に発生する振動の第１の節と、前記光学部材の前記第１の辺と直交する第２の辺の端近傍とを含む領域に位置するように形成され、前記第２の駆動電極は、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の第１の辺方向に発生する振動の第２の節と、前記光学部材の前記第２の辺と平行な第３の辺の端近傍とを含む領域に位置するように形成され、前記センサ電極は、第１の節と前記第２の節との間に位置するように、前記第１の駆動電極および前記第２の駆動電極の間に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電素子により光学部材を振動させる際に、光学部材端面の振動の反射の影響を受けずに、センサ電極により振動の振幅や位相を正確に検出できるようになる。これにより、より正確に狙いの振動で光学部材を振動させることができ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物の除去能力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明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】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の実施形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの進行波の周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態における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】２つの振動モードの進行波を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図６】２つの振動モードの進行波を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図７】圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。
【図８】圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。
【図９】周波数ｆで光学ローパスフィルタ４１０を振動させたときに、振動検出回路１１２によって検出される検出波形を説明する図である。
【図１０】第１の実施形態におけるセンサ電極ＳＦの位置の変形例を説明する図である。
【図１１】第１の実施形態における圧電素子の変形例を説明する図である。
【図１２】第２の実施形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの定在波の周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態における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１４】第２の実施形態における圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。
【図１５】第３の実施形態における圧電素子４３０ａのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。異物除去ユニットを備える光学機器の一例として、デジタルカメラに、本発明を適用した例を説明する。
【００１４】
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。
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、ミラー駆動回路１０２、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、測光回路１０７、圧電素子駆動回路１１１、振動検出回路１１２が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。
【００１５】
ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット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、撮像レンズユニット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、撮像レンズユニット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を介して撮像レンズユニット２００内の撮像レンズ２０１および絞り２０５の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮像レンズ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。
【００１６】
ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモータを備え、レンズ制御回路２０２の制御により撮像レンズ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。
【００１７】
メインミラー６は、図１に示す撮影光軸に対して４５度の角度に保持された状態で、撮像レンズ２０１を通過する撮影光束をペンタプリズム２２へ導くと共に、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。
【００１８】
ミラー駆動回路１０２は、例えばＤＣモータとギヤトレインにより構成され、メインミラー６をファインダにより被写体像を観察可能とする位置と撮影光束から待避する位置とに駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出センサユニット３１へ撮影光束を導く位置と、撮影光束から待避する位置とに移動する。
【００１９】
焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、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。
【００２０】
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を介して撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
【００２１】
ペンタプリズム２２は、メインミラー６により反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。これにより、撮影者はファインダ光学系を介してファインダ接眼窓１８から被写体像を観察することができる。またペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ３７にも導く。測光回路１０７は、測光センサ３７から出力された測光値を観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１０１に出力する。ＭＰＵ１０１は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００２２】
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、撮影者がファインダ接眼窓１８を介して被写体像を観察する際は、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。また撮影時には、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。
【００２３】
画像信号処理回路１０５は、撮像素子３３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。スイッチセンサ回路１０６は、メインＳＷ４３、クリーニングＳＷ４４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ＳＷ４４は、光学ローパスフィルタ４１０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ＳＷ４４を操作することにより手動でフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
【００２４】
異物除去ユニットとしての撮像ユニット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、上述したように、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。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。
【００２５】
＜異物除去構造＞
ここで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させてフィルタ上の異物の除去を行う、異物除去ユニットとしての撮像ユニット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。
【００２６】
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、その形状は矩形状である。光学ローパスフィルタ４１０は、光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材である。光学ローパスフィルタ４１０は、光学有効領域の外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。
【００２７】
圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、後述するようにそれぞれ１枚の圧電部材上に複数の電極が一体的に形成されており、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の対向する２つの短辺に沿ってそれぞれ配置される。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、第１の圧電素子である圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）と平行となるように貼着される。第２の圧電素子である圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）と平行となるように貼着される。
【００２８】
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。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂ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。具体的な振動の様子については後述する。
【００２９】
光学ローパスフィルタ保持部材４２０は樹脂または金属で形成され、光学ローパスフィルタ４１０を保持する。光学ローパスフィルタ保持部材４２０は撮像素子保持部材５１０にビス固定される。
【００３０】
付勢部材４４０は光学ローパスフィルタ４１０を撮像素子３３の方向に付勢する。付勢部材４４０は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はデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。光学ローパスフィルタ４１０表面もデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。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。
【００３１】
弾性部材４５０は断面が略円形の枠形状を有し、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とで挟まれる。付勢部材４４０が光学ローパスフィルタ４１０を付勢することで、弾性部材４５０は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との間で押しつぶされる。したがって、弾性部材４５０を押しつぶす力の大きさは、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。
【００３２】
光学部材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に対して屈折方向が９０°異なる複屈折板と、を貼り合わせた光学部材である。光学部材４６０は光学ローパスフィルタ保持部材４２０に接着固定される。
【００３３】
撮像素子保持部材５１０は矩形の開口部が形成され、その開口部に撮像素子３３を露出させた状態で撮像素子３３を固定保持する。撮像素子保持部材５１０はデジタルカメラ１００の本体にビス等で固定される。
【００３４】
マスク５２０は撮像素子３３に撮影光路外からの余分な光が入射することを防ぐために、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とで挟まれて保持される。
【００３５】
撮像素子付勢部材５３０は左右一対の板バネ状の付勢部材である。撮像素子付勢部材５３０は撮像素子保持部材５１０にビス固定され、撮像素子３３を撮像素子保持部材５１０に押し付ける。
【００３６】
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。
【００３７】
＜振動の説明＞
次に、図３〜図６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に発生する振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向（図中、左右方向）に進行する進行波を光学ローパスフィルタ４１０に発生させる。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０に時間位相をずらして、次数が１つ異なる二つの曲げ振動を励起することによって、光学ローパスフィルタ４１０に進行波を発生させている。
【００３８】
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次の振動モードの曲げ振動が励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が励起される。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（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次の振動モードの曲げ振動の共振とｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の共振との両方を利用することができる。ｆをｆ＜ｆ（ｍ）に設定すると、ｍ次の振動モードにおける共振を利用することはできるが、ｆ（ｍ＋１）次の振動モードにおける共振点から離れるため、ｍ＋１次の振動モードにおける共振を利用することは困難となる。また、ｆ（ｍ＋１）＜ｆとした場合は、ｍ＋１次の振動モードにおける共振だけしか利用することができない。本実施の形態では、両方の振動モードにおける共振を利用するため、周波数ｆはｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定する。
【００３９】
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次の振動モードの波形、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。
【００４０】
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）は光学ローパスフィルタ４１０をメインミラー６側から見た図である。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に貼着されている。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０の長辺方向に複数の節が等間隔で現れる。図４（ｂ）には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される交流電圧の振幅と時間位相とを実数成分と虚数成分で表現している。図４（ｂ）に図示される（１）はｍ次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（２）はｍ＋１次の振動モードの交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（３）はｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相を９０°ずらした場合の交流電圧を示している。なお、ここでは、２つの振動モードの曲げ振動で同じ振幅を出すために、ｍ次振動モードの曲げ振動とｍ＋１次振動モードの曲げ振動の振幅比をＡ：１として、各振動モードの曲げ振動の電圧をｍ次の振動モードの曲げ振動における振幅で規格化している。光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるためには、図４（ｂ）に図示される（１）と（３）の交流電圧を加算すればよい。すなわち、図４（ｂ）に図示される（４）に示す交流電圧を印加すればよい。ここで、ｍ次の振動モードの曲げ振動が第１の曲げ振動に相当し、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が第１の曲げ振動とは時間位相が９０°異なる第２の曲げ振動に相当する。
【００４２】
次に、上記の制御方法によって、２つの振動モードの曲げ振動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。本実施形態では、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。時間位相を９０°ずらして、２つの振動モードの曲げ振動を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５および図６に図示する。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。図５および図６において、Ｃは振動モードが９次の曲げ振動の波形、Ｄは振動モードが１０次の曲げ振動の波形を表している。また、Ｅが２つのモードが合成された波形を表している。つまり、Ｅは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。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。本実施形態では、時間位相が進むにつれて、このＸｎ（ｎ＝１、２、３、…）が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。
【００４３】
＜圧電素子の電極配置＞
次に、図７は、圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。図７は、圧電素子４３０ａの三面図である。図７に図示するように、圧電素子４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢの４種の電極から構成される。
【００４４】
図７に図示するように、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）には、駆動電極ＡＦが２つとセンサ電極ＳＦが１つ形成される。すなわち、駆動電極は圧電部材のＦ面（第１の面）に複数形成されている。圧電部材４３１のＢ面（第２の面）には、駆動電極ＡＢが２つとグランド電極ＳＢが１つ形成される。２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。２つの駆動電極ＡＦおよび２つの駆動電極ＡＢは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための駆動電極である。
【００４５】
制御回路である圧電素子駆動回路１１１が、２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢに対して交互に電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させる。
【００４６】
センサ電極ＳＦは、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するための振動検出電極である。センサ電極ＳＦは、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）で２つの駆動電極ＡＦの間に形成される。グランド電極ＳＢは、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電部材４３１のＢ面（第２の面）で２つの駆動電極ＡＢの間に形成される。センサ電極ＳＦとのグランド電極ＳＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。
【００４７】
センサ電極ＳＦは、接地電圧となるグランド電極ＳＢに対して、センサ電極ＳＦの発生する出力電圧がどのように変化するかを監視して、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する。
【００４８】
駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢは、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を用いた熱圧着によって不図示の圧電素子用フレキシブルプリント基板に接続される。駆動電極ＡＦおよび駆動電極ＡＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、圧電素子駆動回路１１１に接続される。振動検出電極であるセンサ電極ＳＦは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、振動検出回路１１２に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分に接続される。
【００４９】
このように構成された圧電素子４３０ａは、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００５０】
なお、圧電素子４３０ｂも圧電素子４３０ａと同様に構成される。圧電素子４３０ｂは、圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００５１】
＜センサ電極の配置＞
次に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着した際に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂにそれぞれ形成されるセンサ電極ＳＦの位置について説明する。
【００５２】
図８は、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図８に示すように、圧電素子４３０ａの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）の長さとほぼ等しい。図８に示すように、圧電素子４３０ｂの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に沿うように、圧電素子４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ｂの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺とほぼ等しい。
【００５３】
上述したように周波数ｆ（ｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１））で光学ローパスフィルタ４１０を振動させ、異物を搬送させる。このとき、周波数ｆは、ｆ（ｍ）からｆ（ｍ＋１）の間で、最も搬送に適した進行波が励起される周波数でなければならない。
【００５４】
図８は、周波数ｆにおける進行波の概略図を表している。図８は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのみを、撮像素子側から見た図である。また、図中の斜線で囲まれた領域は、デジタルカメラ１００に入射した撮影光束が通過する光学有効領域である。
【００５５】
図８に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向に進行する進行波が励起される。このとき、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向には、図示するような１次の振動モードの定常波が発生する。図中の点線は、この１次の定常波の節を表している。この１次の定常波の節は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸を対称として、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に１つずつ出現する。この１次の定常波は、周波数ｆ（ｍ）（ｍ次の振動モード）と周波数ｆ（ｍ＋１）（ｍ＋１次の振動モード）との間の周波数において発生する定常波である。
【００５６】
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の長辺方向に進行する進行波と、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波との合成波によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に搬送される。
【００５７】
異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の腹となる光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸で、最大となる。異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分に近づくにつれ、小さくなる。そして、異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分で、最小となる。
【００５８】
したがって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分では、異物を搬送するために十分な振幅が得られない可能性がある。
【００５９】
本実施形態では、光学ローパスフィルタの大きさを最適化することで、この１次の定常波の節を光学有効領域の外側に発生させている。すなわち、１次の定常波の節が光学有効領域の外側に発生するように、光学ローパスフィルタの大きさを設定している。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域内では異物を搬送するために十分な振幅を得ることができる。
【００６０】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の端で反射する。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波とは別の振動が発生する。
【００６１】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波は、異物を搬送する合成波と干渉する。この干渉によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近では、合成波の振幅に大小のムラが発生し、異物を搬送する合成波の位相とは異なる位相の振動が発生してしまう。
【００６２】
したがって、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節よりも外側に位置すると、センサ電極ＳＦは異物を搬送する合成波を精度よく検出することができない。
【００６３】
一方、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節上に位置すると、異物を搬送する合成波の振幅が小さいので、振動とノイズとの判別が難しくなる。
【００６４】
このようなことから、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節と節の間に位置するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。すなわち、センサ電極ＳＦは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する振動の複数の節間に位置する。本実施形態では、センサ電極ＳＦの位置を、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上としている。これによって、センサ電極ＳＦは、振幅が最大となる合成波を検出することができるので、振動とノイズとの判別が容易となる。また、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸に近づくにつれ、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波による影響も小さくなる。
【００６５】
したがって、センサ電極ＳＦの位置を光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上とすることで、センサ電極ＳＦは異物を搬送する合成波を精度よく検出することができる。
【００６６】
なお、センサ電極ＳＦの大きさは、センサ電極ＳＦからの出力電圧がノイズレベルより十分大きくなる程度の大きさであればよい。駆動電極ＡＦは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための電極であるので、可能な限り大きく形成することが好ましい。
【００６７】
＜振動状態の検出＞
図９を用いて、光学ローパスフィルタ４１０の振動状態の検出について説明する。図９は、周波数ｆで光学ローパスフィルタ４１０を振動させたときに、振動検出回路１１２によって検出される検出波形を表している。振動検出回路１１２は、圧電部材４３１の伸縮によって生じる電位差を検出する回路である。
【００６８】
光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果によりセンサ電極ＳＦには正弦波の電圧が発生する。このとき、グランド電極ＳＢは常に接地電圧（０［Ｖ］）に保たれているので、振動検出回路１１２により、図９に示される正弦波形ＶＳＦが得られる。ここで検出される電位差Ｖａは、光学ローパスフィルタ４１０の振幅に比例するものである。このとき検出される位相θは、光学ローパスフィルタ４１０の振動位相を表すものである。したがって、出力電圧波形を監視することで、光学ローパスフィルタ４１０に発生する合成波を検出することが可能となる。そして、電位差Ｖａおよび位相θを所定の値になるように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂへの印加電圧や印加電圧周波数をフィードバック制御することで、所望の搬送振動を発生させることが出来る。
【００６９】
また、故障検出もしくは異常検出を行うことも可能である。例えば、振動検出回路１１２により検出される電位差Ｖａが想定される大きさに対して大幅に異なる場合は、光学ローパスフィルタ４１０の振動が異常と推定される。よって、異物除去ユニットの動作停止および交換などの対処を施すことができる。
【００７０】
（第１の実施形態の変形例）
次に、図１０を用いて、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂにそれぞれ形成されるセンサ電極ＳＦの位置の変形例を示す。
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す変形例では、センサ電極ＳＦを挟む２つの駆動電極ＡＦの大きさが異なる。そして、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の中心軸と光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節との間に配置されている。
【００７１】
図１０（ａ）は、圧電素子１４３０ａおよび１４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１０（ａ）では、圧電素子１４３０ａに形成されるセンサ電極ＳＦと圧電素子１４３０ｂに形成されるセンサ電極ＳＦとの位置関係が、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向の中心線に対して線対称となっている。
【００７２】
図１０（ｂ）は、圧電素子２４３０ａおよび２４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１０（ｂ）では、圧電素子２４３０ａに形成されるセンサ電極ＳＦと圧電素子２４３０ｂに形成されるセンサ電極ＳＦとの位置関係が、光学ローパスフィルタ４１０の中心点を中心とする点対称となっている。発生する合成波が対称であるので、２つのセンサ電極ＳＦの位置関係を線対称もしくは点対称とすることで、２つのセンサ電極ＳＦの出力電圧のレベルをほぼ同レベルにすることができる。
【００７３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に図示した圧電素子１４３０ａ、１４３０ｂ、２４３０ａおよび２４３０ｂの長辺の長さは、それぞれ光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。
【００７４】
これに対して、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）および図１０（ｅ）に図示する変形例では、それぞれの圧電素子の長辺の長さが光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さよりも短くなっている。
【００７５】
図１０（ｃ）は、圧電素子３４３０ａおよび３４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１０（ｃ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の下方の領域に、圧電素子３４３０ａが貼着される。図１０（ｃ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の上方の領域に、圧電素子３４３０ｂが貼着される。図１０（ｃ）に図示するように、２つのセンサ電極ＳＦはそれぞれ光学ローパスフィルタ４１０の中心軸上に配置されている。そして、圧電素子３４３０ａに形成される駆動電極ＡＦと圧電素子３４３０ｂに形成される駆動電極ＡＦとの位置関係は、光学ローパスフィルタ４１０の中心点を中心とする点対称となっている。
【００７６】
図１０（ｄ）は、圧電素子４４３０ａおよび４４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１０（ｄ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の上方の領域に、圧電素子４４３０ａが貼着される。図１０（ｄ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の上方の領域に、圧電素子４４３０ｂが貼着される。図１０（ｄ）に図示するように、２つのセンサ電極ＳＦがそれぞれ光学ローパスフィルタ４１０の中心軸と光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節との間に配置されている。２つのセンサ電極ＳＦの位置関係が、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向の中心線に対して線対称となっている。
【００７７】
図１０（ｅ）は、圧電素子５４３０ａおよび５４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１０（ｅ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の下方の領域に、圧電素子５４３０ａが貼着される。図１０（ｅ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）における、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から図中の光学ローパスフィルタ４１０の上方の領域に、圧電素子５４３０ｂが貼着される。図１０（ｅ）に図示するように、２つのセンサ電極ＳＦがそれぞれ光学ローパスフィルタ４１０の中心軸と光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節との間に配置されている。２つのセンサ電極ＳＦの位置関係が、光学ローパスフィルタ４１０の中心点を中心とする点対称となっている。
【００７８】
図１１（ａ）は圧電素子の変形例を説明する図である。図１１（ａ）は、圧電素子６４３０ａの三面図である。図１１（ａ）に図示するように、圧電素子６４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢの３種の電極から構成される。
【００７９】
図１１（ａ）に図示するように、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）には、駆動電極ＡＦが２つとセンサ電極ＳＦが１つ形成される。圧電部材４３１のＢ面（第２の面）には、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されるグランド電極ＳＢのみが形成される。
【００８０】
制御回路である圧電素子駆動回路１１１が、駆動電極ＡＦに交流電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させる。
【００８１】
センサ電極ＳＦは、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するための振動検出電極である。センサ電極ＳＦは、圧電部材４３１のＦ面で２つの駆動電極ＡＦの間に形成される。センサ電極ＳＦの裏面にはグランド電極ＳＢが形成され、センサ電極ＳＦとのグランド電極ＳＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。
【００８２】
センサ電極ＳＦは、接地電圧となるグランド電極ＳＢに対して、センサ電極ＳＦの発生する出力電圧がどのように変化するかを監視して、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する。
【００８３】
駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢは、不図示の圧電素子用フレキシブルプリント基板に接続される。そして、駆動電極ＡＦは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して圧電素子駆動回路１１１に接続される。センサ電極ＳＦは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して振動検出回路１１２に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介してデジタルカメラ１００の接地電位となる部分に接続される。
【００８４】
このように構成された圧電素子６４３０ａは、圧電素子６４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
なお、圧電素子６４３０ｂも圧電素子６４３０ａと同様に構成される。圧電素子６４３０ｂは、圧電素子６４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００８５】
図１１（ｂ）は圧電素子の変形例を説明する図である。図１１（ｂ）は、圧電素子７４３０ａの三面図である。図１１（ｂ）に図示するように、圧電素子７４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢ、駆動電極ＡＢ’、グランド電極ＳＢ’から構成される。
【００８６】
図１１（ｂ）に図示する駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢは、それぞれ図７に図示した駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢと同様に機能する。ただし、図１１（ｂ）に図示する駆動電極ＡＦは図７に図示した駆動電極ＡＦとは異なり、圧電部材４３１のＦ面にて、センサ電極ＳＦによって２つに分断されていない。すなわち、図中のセンサ電極ＳＦよりも上方に形成される駆動電極ＡＦとセンサ電極ＳＦよりも下方に形成される駆動電極ＡＦとは、センサ電極ＳＦの左側で接続されている。同様に、図１１（ｂ）に図示する駆動電極ＡＢも図中のグランド電極ＳＢよりも上方に形成される駆動電極ＡＢとグランド電極ＳＢよりも下方に形成される駆動電極ＡＢとは、グランド電極ＳＢの右側で接続されている。図１１（ｂ）に図示するように、グランド電極ＳＢの右側に位置する駆動電極ＡＢとセンサ電極ＳＦの左側に位置する駆動電極ＡＦとは圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となる。
【００８７】
図１１（ｂ）に図示するように、センサ電極ＳＦおよびグランド電極ＳＢには図中の下方に向けて引き出し線が形成されている。また、センサ電極ＳＦおよびグランド電極ＳＢは引き出し線も合わせて、圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。また、圧電部材４３１のＦ面に形成される駆動電極ＡＢ’はビアなどを介して駆動電極ＡＢと電気的に接続され、圧電部材４３１のＦ面に形成されるグランド電極ＳＢ’はビアなどを介してグランド電極ＳＢと電気的に接続されている。
【００８８】
本変形例では、図１１（ｂ）に示す点線四角枠の領域に駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢを形成することができる。これによって、圧電素子７４３０ａを不図示の圧電素子用フレキシブルプリント基板に接続する際に、点線四角枠の領域ですべての電極と接続することが可能となる。また、圧電素子７４３０ａとフレキシブルプリント基板との接続をＡＣＦによる熱圧着にて行う場合には、熱圧着箇所とセンサ電極ＳＦまでの距離を遠くすることができる。これによって、熱圧着箇所に必要以上に熱が加わって分極破壊が起こったとしても、センサ電極ＳＦの特性劣化は起こらない。
【００８９】
さらに、圧電素子７４３０ａのＢ面にはフレキシブルプリント基板との接続部が形成されないので、圧電素子７４３０ａのＢ面は段差のない平坦面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の表面に貼着することができる。
これによって、圧電素子７４３０ａの接着性が向上するとともに、光学ローパスフィルタ４１０の振動効率も向上する。
【００９０】
図１１（ｃ）は圧電素子の変形例を説明する図である。図１１（ｃ）は、圧電素子８４３０ａの三面図である。図１１（ｃ）に図示するように、圧電素子８４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢ、グランド電極ＳＢ’から構成される。
【００９１】
図１１（ｃ）に図示する駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢ、グランド電極ＳＢ’は、それぞれ図１１（ｂ）に図示した駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢ、グランド電極ＳＢ’と同様に機能する。圧電部材４３１のＢ面には、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されるグランド電極ＳＢのみが形成される。圧電部材４３１のＦ面に形成されるグランド電極ＳＢ’はビアなどを介してグランド電極ＳＢと電気的に接続されている。
【００９２】
本変形例では、図１１（ｃ）に示す点線四角枠の領域に駆動電極ＡＦ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢを形成することができる。
【００９３】
このような構成とすることで、図１１（ｂ）に図示する変形例と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
上述した第１の実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波を光学ローパスフィルタ４１０に発生させた。これに代えて、第２の実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向に定常波を発生させている。したがって、デジタルカメラ１００の機能構成は図１に示すブロック図と同様であり、撮像ユニット４００の構成は図２に示す分解斜視図と同じである。
【００９５】
本実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に定常波を発生させ、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。
【００９６】
図１２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つの定常波の周波数と振幅の関係を示すグラフである。図１２に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードの曲げ振動が励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が励起される。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次の振動モードにおける共振とｍ＋１次の振動モードにおける共振とを利用することができる。
【００９７】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、ｍが奇数の場合のｍ次およびｍ＋１次の振動モードの波形、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１３（ａ）および図１３（ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図１３（ａ）は光学ローパスフィルタ４１０をメインミラー６側から見た図である。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に貼着されている。
【００９８】
図１３（ａ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０の長辺方向に複数の節が等間隔で現れる。図１３（ｂ）には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子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。図１３（ｂ）に図示される（１）はｍ次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。図１３（ｂ）に図示される（２）はｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するｍ次振動モードの曲げ振動とｍ＋１次振動モードの曲げ振動の振幅比をＡ：１として、２つのモードで同じ振幅を出すために、各振動モードの曲げ振動の電圧をｍ次の振動モードにおける振幅で規格化している。
【００９９】
印加電圧（１）と（２）を交互に印加することで、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に次数が異なる２つの定常波を発生させる。具体的には、光学ローパスフィルタ４１０に、周波数ｆ（ｍ）でｍ次の振動モードの曲げ振動を励振することで、第１の定常波を発生させる。そして、周波数ｆ（ｍ＋１）でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励振することで、第２の定常波を発生させる。これを交互に繰り返すことによって光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物をはじき飛ばし、異物を除去することができる。
【０１００】
光学ローパスフィルタ４１０に次数が１つ異なる２つの定常波を発生させることで、第１の定常波の節上に付着した異物であっても、光学ローパスフィルタ４１０を第２の定常波で振動させることで、除去することができる。すなわち、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、出現する節はそれぞれ異なる位置となり、異物除去効果が高い。
【０１０１】
また、使用する定常波は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）と次数が隣接する３つの定常波を交互に発生させてもよいし、それ以上の数の定常波を交互に発生させてもよい。
【０１０２】
図１４は、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１４に示すように、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。図１４に示すように、圧電素子４３０ｂの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に沿うように、圧電素子４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ｂの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。
【０１０３】
図１４は、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）における振動モードの曲げ振動の概略図を表している。図１４は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのみを、撮像素子側から見た図である。また、図中の斜線で囲まれた領域は、デジタルカメラ１００に入射した撮影光束が通過する光学有効領域である。なお、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。
【０１０４】
図１４に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向には、定常波が励起される。図中の点線はこの定常波の節を表している。第１の実施形態と同じように、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向には、１次の定常波が発生する。しかし、長辺方向に定常波を発生させる場合には、短辺方向に発生する１次の定常波の振幅が長辺方向に発生する定常波の振幅と比較して極めて小さくなる。したがって、長辺方向に定常波を発生させる場合には、長辺方向に発生する定常波の振幅は、短辺方向に発生する１次の定常波の振幅によってほとんど変化しない。
【０１０５】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の端で反射する。光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波と干渉する。この干渉によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近では、定常波の振幅に大小のムラが発生し、定常波の位相とは異なる位相の振動が発生してしまう。
【０１０６】
したがって、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近に位置すると、センサ電極ＳＦは光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波を精度よく検出することができない。
【０１０７】
このようなことから、図中Ｌで示す光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向における光学有効領域の範囲内にセンサ電極ＳＦが位置するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。本実施形態では、センサ電極ＳＦの位置を、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上としている。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波による影響を最小にすることができる。
【０１０８】
センサ電極ＳＦの大きさは、センサ電極ＳＦからの出力電圧がノイズレベルより十分大きくなる程度の大きさであればよい。駆動電極ＡＦは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための電極であるので、可能な限り大きく形成することが好ましい。
【０１０９】
上述したように、第１の実施形態と第２の実施形態とは、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生させる振動の種類が異なるだけである。したがって、第１の実施形態において説明した様々な変形例は、第２の実施形態においても同じように実施することができる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
上述した第２の実施形態では、２つの圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に定常波を発生させている。これに代えて、第３の実施形態では、１つの圧電素子４３０ａに電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に定常波を発生させている。したがって、第２の実施形態にて光学ローパスフィルタ４１０に貼着されていた圧電素子４３０ｂが、第３の実施形態にはない点でのみ、第３の実施形態は第２の実施形態と相違している。
【０１１１】
図１５は、圧電素子４３０ａのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図１４に示すように、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。
【０１１２】
図１５は、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）における振動モードの曲げ振動の概略図を表している。図１４は、光学ローパスフィルタ４１０および圧電素子４３０ａのみを、撮像素子側から見た図である。また、図中の斜線で囲まれた領域は、デジタルカメラ１００に入射した撮影光束が通過する光学有効領域である。なお、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。
【０１１３】
図１５に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向には、定常波が励起される。図中の点線はこの定常波の節を表している。
【０１１４】
第２の実施形態と同様に、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端で反射する。光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波と干渉する。
【０１１５】
したがって、第３の実施形態においても、図中Ｌで示す光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向における光学有効領域の範囲内にセンサ電極ＳＦが位置するように、圧電素子４３０ａを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。
【０１１６】
本実施形態では、センサ電極ＳＦの位置を、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上としている。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波による影響を最小にすることができる。
【０１１７】
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０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。
【０１１８】
以上、本実施の形態ではデジタルカメラに本発明を適用した例を説明したが、液晶プロジェクタ等の光学機器にも本発明を適用することが可能である。液晶プロジェクタのような光学機器においても、投影光学系の光学部材の表面に塵埃等の異物が付着した場合、異物の影が投影されてしまうため、本実施の形態と同様の構成を取り得る。
【符号の説明】
【０１１９】
１１１  圧電素子駆動回路
１１２  振動検出回路
４００  撮像ユニット
４１０  光学ローパスフィルタ
４３０ａ、４３０ｂ  圧電素子
【図１】
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【図２】
0005725882.tif 000003
【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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