(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を振動させる振動手段と、
前記振動手段によって前記光学部材を振動させた際に前記光学部材の振動の大きさを検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段によって検出される前記光学部材の振動の大きさに基づいて前記振動手段の駆動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記光学部材の振動の大きさが閾値以上である場合、第１の周波数で前記振動手段を駆動する第１の制御を行い、
前記光学部材の振動の大きさが閾値より小さい場合、前記第１の周波数で前記振動手段を駆動する場合よりも前記光学部材の振動の大きさが小さくなる第２の周波数で前記振動手段を駆動する第２の制御を行い、さらに前記第１の制御を行うことを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記振動検出手段は、前記振動手段によって前記光学部材を振動させた際に前記振動手段から出力される電圧、または前記振動手段に電圧を印加した際に流れる電流に基づいて、前記光学部材の振動の大きさを検出す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】
環境温度を検出する温度検出手段を有し、
前記閾値は、前記温度検出手段によって検出される前記環境温度に基づいて変更されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
【請求項４】
環境温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される前記環境温度に基づいて、前記第２の制御を行う時間の長さを変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記振動検出手段によって検出される前記光学部材の振動の大きさと、前記振動手段を駆動する周波数とを関連付けて記憶手段に記憶し、記憶された前記光学部材の振動の大きさが第１の閾値以上となる周波数を前記第１の周波数として決定し、前記光学部材の振動の大きさが第２の閾値以下となる周波数を前記第２の周波数として決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項６】
前記第２の閾値は前記第１の閾値より小さいことを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
【請求項７】
前記第１の周波数は前記第２の周波数よりも大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項８】
前記振動手段は温度ヒステリシス性を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像素子を備え、
前記光学部材は、前記撮像素子より被写体側に配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記第１の周波数は、前記光学部材の振動の大きさが第１の閾値以上となる周波数であって前記光学部材の共振周波数を含む周波数帯域内に設定され、
前記第２の周波数は、前記光学部材の振動の大きさが第２の閾値以下となる周波数であって前記光学部材の共振周波数を含まない周波数帯域内に設定されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１１】
光学部材を振動させる振動手段を備える光学機器にて実行される制御方法であって、
前記振動手段によって前記光学部材を振動させた際に前記光学部材の振動の大きさを検出する検出ステップと、
前記光学部材の振動の大きさに基づいて前記振動手段の駆動を制御する制御ステップと、を有し、
前記制御ステップにて、
前記光学部材の振動の大きさが閾値以上である場合、第１の周波数で前記振動手段を駆動する第１の制御を行い、
前記光学部材の振動の大きさが閾値より小さい場合、前記第１の周波数で前記振動手段を駆動する場合よりも前記光学部材の振動の大きさが小さくなる第２の周波数で前記振動手段を駆動する第２の制御を行ってから前記第１の制御を行うことを特徴とする光学機器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体の光学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は、撮影光束を撮像素子が受光する。撮像素子が出力する光電変換信号は画像データに変換されてメモリカード等の記録媒体に記録される。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。
【０００３】
撮像素子に対して、被写体側には光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタが配置される。この場合、撮像素子のカバーガラスやフィルタの表面に塵埃等の異物が付着する可能性があり、異物の付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込んだ場合、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る。それらの作動部から塵埃等の異物が発生した場合、撮像素子やフィルタの表面に付着する可能性がある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等がカメラ本体部内に入り込んだ場合、その付着が懸念される。特許文献１には、光学部材を圧電素子で振動させることにより、塵埃等の異物を除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の技術では、圧電素子に電圧を印加して駆動し、撮像素子の前面側に設けられた光学フィルタを光軸方向に変位させることで振動させる。このときの振動力は環境温度によって変動する。そのため、検出した環境温度に応じて圧電素子の印加電圧を変化させることで、環境温度によらず必要な防塵性能が発揮される。一般に、振動力は使用する圧電素子の歪能力の影響を大きく受けるが、圧電素子には温度ヒステリシス性を有するものがある。温度ヒステリシス性とは、同一環境温度下でも過去の温度履歴よって歪能力が変動する特性である。温度ヒステリシス性を有する圧電素子を用いた機構の場合、同一環境温度下でも過去の温度履歴によって、発揮される振動性能にバラつきが発生してしまうことへの対策が必要となる。
本発明は、光学部材を安定に振動させることができる光学機器とその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る装置は、光学部材を振動させる振動手段と、前記振動手段によって前記光学部材を振動させた際に前記光学部材の振動の大きさを検出する振動検出手段と、前記振動検出手段によって検出される前記光学部材の振動の大きさに基づいて前記振動手段の駆動を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記光学部材の振動の大きさが閾値以上である場合、第１の周波数で前記振動手段を駆動する第１の制御を行い、前記光学部材の振動の大きさが閾値より小さい場合、前記第１の周波数で前記振動手段を駆動する場合よりも前記光学部材の振動の大きさが小さくなる第２の周波数で前記振動手段を駆動する第２の制御を行い、さらに前記第１の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光学部材を安定に振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置を正面側から見た場合の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置を背面側から見た場合の斜視図である。
【図３】本実施形態における電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における撮像装置内部の概略構成を例示する分解斜視図である。
【図５】図４の撮像ユニット４００の構成を示す分解斜視図である。
【図６】図５の振動ユニット４７０の構成を示す斜視図である。
【図７】図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図８】温度履歴について、温度と振動検出値との関係を例示する図である。
【図９】本実施形態における処理例を説明するフローチャートである。
【図１０】図９の異物除去動作Ｓ６０５を説明するフローチャートである。
【図１１】周波数と振動検出値との関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る光学機器を詳細に説明する。本実施形態では撮像装置を例示し、光学部材を振動させる振動素子として圧電素子を使用した構成例を説明するが、本発明は、各種の振動素子を使用して光学部材を振動させる機構を備えた光学機器に適用可能である。
【００１０】
図１および図２は本実施形態に係る撮像装置の一例として、デジタル一眼レフカメラの外観を示す図である。図１はカメラを前面側から見た場合の斜視図であり、撮影レンズユニットを外した状態を示す。図２はカメラを背面側から見た場合の斜視図である。以下では、被写体側を前面側と定義して各部の位置関係を説明する。
【００１１】
図１のカメラ本体部１は、撮影時に使用者がカメラを安定して握り易いように前方に突出したグリップ部１ａを備える。マウント部２は、着脱可能な撮影レンズユニット（不図示）をカメラ本体部１に固定する部分である。マウント接点部２１を介してカメラ本体部１と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号等が送受されると共に、カメラ本体部１から撮影レンズユニットに電力供給が行われる。なお、マウント接点部２１については電気的な通信に限らず、光通信、音声通信等が可能な構成としてもよい。
【００１２】
レンズロック解除釦４は、撮影レンズユニットを取り外す際に使用者が押し込む操作部材である。ミラーボックス５はカメラ筐体内に配置され、撮影レンズを通過した撮影光束が導かれる。ミラーボックス５の内部には、クイックリターンミラー６が配設される。クイックリターンミラー６は、第１の状態と第２の状態を取り得る。第１の状態は、撮影光束をペンタプリズム２２（図３参照）の方向へ導くために、クイックリターンミラー６が撮影光軸に対して４５°の角度に保持される状態である。第２の状態は、撮影光束を撮像素子３３（図３参照）の方向へ導くために、クイックリターンミラー６が光軸上から退避した位置に保持される状態である。
【００１３】
カメラ本体部１にてグリップ部１ａの上部には、撮影開始の起動操作用のシャッタレリーズ釦７が配置されている。シャッタレリーズ釦７は、第１ストローク（半押し操作時）で第１スイッチＳＷ１（図３：７ａ）がＯＮし、第２ストローク（全押し操作時）で第２スイッチＳＷ２（図３：７ｂ）がＯＮする構成である。シャッタレリーズ釦７の傍にはメイン操作ダイヤル８が配置されている。メイン操作ダイヤル８は、撮影時の動作モードに応じてシャッタ速度やレンズ絞り値を設定するための操作部材である。複数の操作釦１０は、撮影系の上面動作モード設定釦である。これらの操作部材の操作結果の一部は、ＬＣＤ表示パネル９に表示される。上面動作モード設定釦１０は、シャッタレリーズ釦７の１回の押込みで連写となるか、１コマのみの撮影となるかの設定や、セルフ撮影モードの設定等を使用者が行う際に使用し、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示される。
【００１４】
カメラ本体部１の上部中央には、カメラ本体部１に対してポップアップ動作を行うストロボユニット１１と、フラッシュ取付け用のシュー溝１２と、フラッシュ接点１３が配置される。前面から見た場合にカメラ上部の右側には撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００１５】
カメラ本体部１にてグリップ部１ａとは反対側の側面部には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられている。使用者が外部端子蓋１５を開けると内部に、外部インタフェースとしてビデオ信号出力用ジャック１６とＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている（図１では、接続部を部分的に透視状態で示す）。
【００１６】
図２に示すファインダ接眼窓１８はカメラ本体部１の背面側の上方に設けられている。背面中央付近には配置されたカラー液晶モニタ１９は撮影済み画像等を表示する画像表示部を構成する。カラー液晶モニタ１９の右側にはサブ操作ダイヤル２０が配置され、これはメイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担う。例えば、カメラのＡＥ（自動露出）モードにおいてサブ操作ダイヤル２０は、自動露出装置により算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。あるいは、シャッタ速度とレンズ絞り値の各々を使用者が設定するマニュアルモードにおいて、使用者はメイン操作ダイヤル８を用いてシャッタ速度を設定し、サブ操作ダイヤル２０を用いてレンズ絞り値を設定する。また、サブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示選択にも用いられる。さらには、カメラ本体部１の撮影待機状態にてサブ操作ダイヤル２０が操作されると、異物除去機能の実行メニューがカラー液晶モニタ１９の画面に表示される。
【００１７】
カメラ本体部１の背面にてカラー液晶モニタ１９の左側には複数の操作部材（４３から４５参照）が配置されている。メインスイッチ４３は、使用者がカメラの動作を起動もしくは停止させるために用いる操作部材である。ライブビュー（以下、ＬＶとも記す）表示指示部材４４は、ＬＶ表示モードの作動および停止に使用する操作部材である。ＬＶ表示指示部材４４の操作に応じて、カラー液晶モニタ１９の画面にＬＶ画像が表示され、または非表示となる。動画記録指示部材４５は、動画記録モードの作動および停止に使用する操作部材である。使用者が動画記録指示部材４５を操作すると、撮像装置は動画像の録画を開始する。
【００１８】
図３は、本実施形態に係る撮像装置における主要な電気的構成を例示するブロック図である。撮影レンズユニットはカメラ本体部１に装着した状態で使用され、撮影光学系を構成する撮影レンズ２００や絞り２０４等の光学部材は、撮影光軸５０上に配置される。図３では便宜上、レンズ群からなる撮影レンズ２００を１つのレンズで簡略化して示す。
【００１９】
カメラ本体部１は、制御中枢部としてマイクロコンピュータの中央演算処理装置（以下、ＭＰＵという）を備える。カメラ全体の制御を司るＭＰＵ１００は各部に対して様々な処理や指示を行う。ＭＰＵ１００はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１００ａを備える。ＥＥＰＲＯＭ１００ａは、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を随時に記憶可能であり、後述する参照テーブル（温度−振動検出値変換テーブルｈおよび温度−発熱駆動時間テーブルｗ）のデータを記憶している。
【００２０】
ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンス回路１０５、測光回路１０６、温度センサ１１２が接続されている。またＭＰＵ１００には、液晶表示駆動回路１０７、バッテリチェック回路１０８、時刻計測回路１０９、電源供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１、振動検出回路１１３が接続されている。これらの回路はＭＰＵ１００の制御下で動作する。
【００２１】
ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット内に配置されたレンズ制御回路２０１と、マウント接点部２１を介して通信する。マウント部２に撮影レンズユニットが接続された場合、マウント接点部２１を介してレンズ制御回路２０１からＭＰＵ１００への送信が可能となる。レンズ制御回路２０１はＭＰＵ１００との間で通信を行い、撮影レンズユニット内の撮影レンズ２００および絞り２０４の駆動を制御する。ＡＦ（オートフォーカス）駆動回路２０２は、レンズ制御回路２０１の制御信号に従って、例えばステッピングモータを駆動して撮影レンズ２００内のフォーカスレンズを移動させる。フォーカスレンズの位置を変化させることにより、焦点調節が行われる。絞り駆動回路２０３は、レンズ制御回路２０１の制御信号に従って絞り２０４を駆動する。例えばオートアイリス等の構成の場合、絞り２０４の開口径を変化させることで、光学的な絞り値を得るように制御が行われる。
【００２２】
カメラ本体部１内のメインミラー６は、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタプリズム２２へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー３０に導く。サブミラー３０は、撮影光束の一部を焦点検出センサユニット３１へ導く。ミラー駆動回路１０１は、メインミラー６を駆動し、ファインダにより被写体像を観察可能とする位置、または撮影光軸５０から退避した退避位置へ移動させる。メインミラー６に連動して、サブミラー３０は、焦点検出センサユニット３１へ撮影光束の一部を導く位置、または撮影光軸５０から退避した退避位置へ移動する。具体的には、ミラー駆動回路１０１はＤＣモータとギヤトレイン等から構成される。
【００２３】
焦点検出センサユニット３１は位相差方式の焦点検出部であり、不図示である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から成るラインセンサ等から構成される。焦点検出センサユニット３１の出力信号は、焦点検出回路１０２へ供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１００へ送信される。ＭＰＵ１００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。これにより、デフォーカス量およびデフォーカス方向が決定される。ＭＰＵ１００の制御指令に従ってレンズ制御回路２０１は、ＡＦ駆動回路２０２を介して、撮影レンズ２００内のフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。
【００２４】
ペンタプリズム２２は、メインミラー６で反射した撮影光束を正立正像に変換反射する光学部材である。使用者は、ファインダ光学系を介して、ファインダ接眼窓１８を通して被写体像を観察できる。ペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ４６に導き、測光回路１０６は、測光センサ４６の出力信号を取得して観察面上の各エリアの輝度信号に変換した上でＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は輝度信号から露出値を算出する。
【００２５】
フォーカルプレーンシャッタ３２は、使用者がファインダ光学系により被写体像を観察している時には撮影光束を遮る。また撮像時にフォーカルプレーンシャッタ３２は、シャッタレリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群が走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。シャッタ駆動回路１０３はＭＰＵ１００の制御信号に従ってフォーカルプレーンシャッタ３２を駆動する。
【００２６】
撮像素子３３は、ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ型、ＣＩＤ（Charge Injection Device）型等の各種形態のイメージセンサである。クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ（Analog）／Ｄ（Digital）変換前のアナログ処理を行うとともに、クランプレベルを変更可能である。ＡＧＣ（自動利得制御）部３５は、Ａ／Ｄ変換前のアナログ処理を行うとともに、ＡＧＣ基本レベルを変更可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、撮像素子３３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。
【００２７】
赤外線カットフィルタ４１０は、高い空間周波数成分を取り除く矩形状の光学部材である。赤外線カットフィルタ４１０は、後述するように異物の付着を防止するために、導電性を有するように表面がコーティングされている。光学ローパスフィルタ４２０は、水晶からなる複屈折板および位相板を複数枚貼り合わせて積層した構造をもつ。光学ローパスフィルタ４２０は、撮像素子３３に入射される光束を複数に分離し、偽解像信号や偽色信号の発生を効果的に低減させる。
【００２８】
圧電素子駆動回路１１１は、赤外線カットフィルタ４１０に固着された圧電素子４３０を振動させる回路である。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００の指示に従って圧電素子４３０を振動させ、赤外線カットフィルタ４１０に振動を発生させる。なお、圧電素子４３０の駆動の仕方については後述する。温度センサ１１２は、赤外線カットフィルタ４１０の近傍に配置される。温度センサ１１２は、環境温度を検出する温度検出手段として機能する。温度センサ１１２はカメラ本体部１内の温度を検出し、温度検出信号をＭＰＵ１００へ出力する。振動検出回路１１３は、赤外線カットフィルタ４１０に発生する振動の振幅を検出し、振動検出値（振幅）の信号をＭＰＵ１００へ出力する。振動検出回路１１３は、圧電素子駆動回路１１１によって赤外線カットフィルタ４１０を振動させた際に、赤外線カットフィルタ４１０の振動の大きさを検出する振動検出手段として機能する。撮像ユニット４００は、赤外線カットフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３等を、後述する他の部品と共にユニット化した構成部であり、具体的な構成の詳細については後述する。
【００２９】
映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６がデジタル化した画像データに対してガンマ／ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理等、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。映像信号処理回路１０４から出力される、モニタ表示用の動画像データや静止画像データは、カラー液晶駆動回路１１４を介してカラー液晶モニタ１９に出力されて画像表示が行われる。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示に従い、メモリコントローラ３８を通じて、バッファメモリ３７に画像データを記憶させることができる。更には、映像信号処理回路１０４は、画像データのＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）圧縮機能を有する。連写撮影等の連続撮影の場合、バッファメモリ３７に画像データが一旦記憶され、メモリコントローラ３８を通して未処理の画像データが順次に読み出される。これにより映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６からの入力画像データの転送速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次に実行可能となる。
【００３０】
メモリコントローラ３８は、外部インタフェース部４０（図１のビデオ信号出力用ジャック１６およびＵＳＢ出力用コネクタ１７を備える）から入力される画像データをメモリ３９に記憶する。またメモリコントローラ３８は、メモリ３９に記憶されている画像データを外部インタフェース部４０から出力させる。メモリ３９は、例えばカメラ本体部１に対して着脱可能なフラッシュメモリ等である。
【００３１】
電源部４２は、撮像装置の各部に対して必要な電源を供給する。電源供給回路１１０は、例えば所定のモード（以下、クリーニングモードという）にて必要な電力を、電源部４２からカメラ本体部１の各部へ必要に応じて供給する。クリーニングモードとは、使用者が綿棒、シルボン紙、ゴム等を用いて、赤外線カットフィルタ４１０上の異物を直接クリーニングすることが可能なモードである。また、これに並行して電源供給回路１１０は、電源部４２の電池残量を検出して、検出信号をＭＰＵ１００へ送信する。ＭＰＵ１００は、クリーニングモード開始の指示信号を受け付けると、ミラー駆動回路１０１を介してメインミラー６とサブミラー３０をそれぞれ退避位置へ移動させる。さらに、ＭＰＵ１００は、シャッタ駆動回路１０３を介してフォーカルプレーンシャッタ３２を退避位置へ駆動する。
【００３２】
スイッチセンス回路１０５は、各種スイッチの操作状態に応じた入力信号をＭＰＵ１００に送信する。第１スイッチ（ＳＷ１）７ａは、シャッタレリーズ釦７の第１ストロークの操作によりオンし、第２スイッチ（ＳＷ２）７ｂは、シャッタレリーズ釦７の第２ストロークの操作によりオンする。第２スイッチＳＷ２がオンすると、撮影開始の指示信号がＭＰＵ１００に送信される。スイッチセンス回路１０５は、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインスイッチ４３、ＬＶ表示指示部材４４、動画記録指示部材４５の各操作状態を検出する。例えば、使用者がＬＶ表示指示部材４４を操作した際、スイッチセンス回路１０５はカラー液晶モニタ１９への動画像の表示または非表示の指示信号をＭＰＵ１００に送信する。また、動画記録指示部材４５が操作された際、スイッチセンス回路１０５は、映像信号処理回路１０４が生成した動画像データをメモリ３９へ記録する処理の開始または停止の指示信号をＭＰＵ１００に送信する。
【００３３】
液晶表示駆動回路１０７は、ＭＰＵ１００の制御信号に従って、ＬＣＤ表示パネル９やファインダ内液晶表示装置４１を駆動する。バッテリチェック回路１０８は、ＭＰＵ１００の制御信号に従って、所定時間のバッテリチェックを行い、検出信号をＭＰＵ１００へ送信する。時刻計測回路１０９は、メインスイッチ４３のＯＦＦ操作時点から次のＯＮ操作時点までの経過時間の計測や、計時処理（時刻や日付の取得等）を行い、ＭＰＵ１００の制御指令に応答して計測データをＭＰＵ１００へ送信する。
【００３４】
次に、撮像ユニット４００の構成について、図４から図７を参照して詳細に説明する。図４は、赤外線カットフィルタ４１０および撮像素子３３の周辺部の保持構造を説明するために、カメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【００３５】
本体シャーシ３００はカメラ本体部１の骨格部材であり、前面側（被写体側）から順に、ミラーボックス５、フォーカルプレーンシャッタ３２、本体シャーシ３００、撮像ユニット４００が配設される。特に撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付け面に対して撮像素子３３の撮像面が所定の距離で、かつ平行になるように調整されて本体シャーシ３００に固定される。
【００３６】
図５は、撮像ユニット４００の構成例を示す斜視図である。撮像ユニット４００は、振動ユニット４７０と撮像素子ユニット５００を備える。撮像素子ユニット５００は、少なくとも撮像素子３３と撮像素子保持部材５１０、回路基板５２０、シールドケース５３０、光学ローパスフィルタ４２０、遮光部材５４０、光学ローパスフィルタ保持部材５５０により構成される。撮像素子保持部材５１０は金属等により形成され、複数の位置決めピン５１０ａと、ビス穴５１０ｂおよびビス穴５１０ｃが設けられている。回路基板５２０には撮像系の電気回路が実装され、ビス用の逃げ穴５２０ａが形成されている。シールドケース５３０は金属等により形成され、ビス用の逃げ穴５３０ａが形成されている。回路基板５２０とシールドケース５３０は、ビス用の逃げ穴５２０ａと逃げ穴５３０ａ、ビス穴５１０ｂを用い、撮像素子保持部材５１０にビスで締結固定される。シールドケース５３０は電気回路を静電気等から保護するために、回路上の接地電位に接続される。
【００３７】
遮光部材５４０には、撮像素子３３の光電変換面の有効領域に対応した開口が形成され、前面側と背面側に両面テープがそれぞれ固着されている。光学ローパスフィルタ保持部材５５０は、遮光部材５４０の両面テープを用いて撮像素子３３のカバーガラス３３ａ（図７参照）に固着される。光学ローパスフィルタ４２０は、光学ローパスフィルタ保持部材５５０の開口縁部の所定箇所で位置決めされ、遮光部材５４０に両面テープで固定保持される。
【００３８】
振動ユニット４７０は、赤外線カットフィルタ４１０およびその保持部材４６０と、後述の圧電素子を備える。保持部材４６０には、複数の位置決め穴４６０ａとビス用の逃げ穴４６０ｂが形成されている。赤外線カットフィルタ４１０はその表面に、導電性を有するようにコーティング処理が施されている。振動ユニット４７０は、位置決め穴４６０ａと撮像素子保持部材５１０の位置決めピン５１０ａを用いて、撮像素子ユニット５００に対して位置決めされる。そして振動ユニット４７０は、ビス用の逃げ穴４６０ｂと撮像素子保持部材５１０のビス穴５１０ｃを用い、弾性部材４５０を挟み込んだ状態で撮像素子ユニット５００にビスで締結固定される。これにより、赤外線カットフィルタ４１０の表面に帯電した電気を、保持部材４６０と撮像素子保持部材５１０、シールドケース５３０を介して回路基板５２０へ逃がすことで異物の付着を防止できる。
【００３９】
弾性部材４５０は、ゴム等の軟質材で形成され、赤外線カットフィルタ４１０の振動吸収部材としての役割を有するとともに、後述するように赤外線カットフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ４２０の密閉空間を形成する。なお、弾性部材４５０は、赤外線カットフィルタ４１０の振動吸収性を高めるために、厚い部材または硬度が低い部材で構成され、赤外線カットフィルタ４１０の振動の節部に当接する。
【００４０】
図６を参照して振動ユニット４７０の構成を詳細に説明する。図６は振動ユニット４７０を示す斜視図である。振動ユニット４７０は、少なくとも赤外線カットフィルタ４１０と、圧電素子４３０、保持部材４６０により構成される。
【００４１】
保持部材４６０は、弾性を有する材料（金属等）によって単一部品として形成され、複数の位置決め穴４６０ａとビス用の逃げ穴４６０ｂを有する。保持部材４６０の保持面４６０ｃ（図５参照）は、赤外線カットフィルタ４１０に対して振動の節部を含む四隅付近にて導電性の接着剤等により固着される。保持部材４６０の側方にそれぞれ設けられた平面部４６０ｄは、その接続部分が赤外線カットフィルタ４１０の振動方向に対して平行な光軸方向に折り曲げられている。圧電素子４３０は、矩形状の赤外線カットフィルタ４１０の端部に接着等で固着される。本実施形態の赤外線カットフィルタ４１０はその長辺方向の両端部に、２枚の同一形状の圧電素子４３０ａおよび４３０ｂがそれぞれ固着されている。
【００４２】
図７は、図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。遮光部材５４０は、その前面側の部分が光学ローパスフィルタ４２０と当接し、背面側の部分は撮像素子３３のカバーガラス３３ａと当接する。遮光部材５４０の前面側と背面側には両面テープが固着されており、光学ローパスフィルタ４２０は遮光部材５４０の両面テープにより撮像素子３３のカバーガラス３３ｃに固定保持される。これにより、光学ローパスフィルタ４２０と撮像素子３３のカバーガラス３３ａとの間隙は遮光部材５４０によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。
【００４３】
弾性部材４５０の前面側の部分は、赤外線カットフィルタ４１０と当接し、背面側の一部は光学ローパスフィルタ４２０と当接する。振動ユニット４７０は、保持部材４６０のバネ弾性によって撮像素子ユニット５００の側へ付勢されているので、弾性部材４５０と赤外線カットフィルタ４１０は隙間無く密着する。弾性部材４５０と光学ローパスフィルタ４２０は隙間無く密着している。これにより、赤外線カットフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ４２０との間隙は弾性部材４５０によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成されている。
【００４４】
次に、振動ユニット４７０の異物除去動作について説明する。
圧電素子駆動回路１１１はＭＰＵ１００の制御信号に従って、赤外線カットフィルタ４１０に固着された圧電素子４３０に所定周波数の電圧を印加する。圧電素子４３０は光軸と直交する方向に伸縮し、赤外線カットフィルタ４１０を屈曲振動させる。圧電素子４３０に印加する電圧の周波数は、赤外線カットフィルタ４１０の固有モードの共振周波数近傍に設定されるので、より小さい電圧で大きな振動を発生させることができる。また非共振周波数近傍では、振動は小さくなる代わりにエネルギー損失による圧電素子４３０の発熱をより促すことができる。
【００４５】
次に、振動ユニット４７０の振動検出動作について説明する。ＭＰＵ１００は赤外線カットフィルタ４１０の振動力の検出信号を取得する。具体的には、複数の圧電素子４３０の一方、例えば圧電素子４３０ａに所定周波数の電圧が印加されて屈曲振動が発生し、その振動が他方の圧電素子４３０ｂへ伝播する。圧電素子４３０ｂは振動に伴う電圧を出力する。振動検出回路１１３は、圧電素子４３０ｂから出力された電圧を検出して数値化し、検出信号をＭＰＵ１００へ出力する。これにより、ＭＰＵ１００は圧電素子４３０へ印加した電圧と周波数に応じた赤外線カットフィルタ４１０の振動の大きさ（振幅）を検出できる。以下では、ＭＰＵ１００が取得する振動の大きさを「振動検出値」と称する。振動検出値が高いほど赤外線カットフィルタ４１０に生じた振動が大きいことになるので、異物除去能力が高いといえる。図８に示すグラフを参照して、本実施形態における振動ユニット４７０の温度履歴と環境温度に応じた異物除去能力の変動について説明する。
【００４６】
図８は、環境温度ごとに振動検出動作で得られる最大振動検出値をプロットしたグラフを例示する。横軸は環境温度を表し、縦軸は振動検出値を任意単位で表す。各温度での振動検出値を２回取得しており、１回目の振動検出値は温度Ｔ４の環境下から所定の温度刻みで環境温度を徐々に下げながら取得した結果（以下、降温履歴結果という）を示す。２回目の振動検出値は温度Ｔ１の環境下から所定の温度刻みで環境温度を徐々に上げながら取得した結果（以下、昇温履歴結果という）を示す。実線のライン８０１は降温履歴結果を例示するグラフ線であり、破線のライン８０２は昇温履歴結果を例示するグラフ線である。ライン８０１とライン８０２との比較から分かるように、環境温度がＴ１からＴ２までの範囲と、Ｔ３からＴ４までの範囲では２つのライン８０１と８０２が重なっており、降温履歴結果と昇温履歴結果は同一である。つまり、この環境温度範囲において、振動ユニット４７０は温度履歴によらず安定的な異物除去能力を発揮する。これに対し、Ｔ２からＴ３までの範囲では同一環境温度下でも降温履歴結果と昇温履歴結果が異なる。つまり、この環境温度範囲において、振動ユニット４７０は圧電素子の温度ヒステリシス性の影響を受けるので、異物除去能力を安定的に発揮することが困難となる。この結果は、例えば環境温度がＴ３に達しない状況で異物除去動作を実行したとしても、温度履歴によって異物除去能力が高い場合と低い場合があることを示している。異物除去機能の目的からは、異物除去動作の不安定化を回避し、常に高い能力が発揮される方が望ましいことは明白である。
【００４７】
図８に示す例では、異物除去能力の不安定な温度範囲において、振動ユニット４７０が最大の能力を発揮できるのは、過去の温度履歴にて温度がＴ３以上であった場合である。このことは、Ｔ３以上の温度範囲でライン８０１とライン８０２が重なることから判る。以下では、振動ユニット４７０にて、所定の温度範囲（Ｔ２からＴ３までの範囲）においてライン８０１によって示される振動検出値が発生する状態を、「降温履歴状態」と称する。
【００４８】
図９を参照して、本実施形態における異物除去動作について説明する。図９のフローチャートに示す処理は、図３のＭＰＵ１００がプログラムを読み出して実行することにより実現される。図９において、使用者がカメラ本体部１のメインスイッチ４３を押下すると、カメラ本体部１の電源がオンしてカメラが起動される（Ｓ６０１）。ＭＰＵ１００は、カメラ本体部１の起動時の初期手続きを実行する（Ｓ６０２）。初期手続きとは、電源電圧レベルやカメラ本体部１に備えられたスイッチ系が正常であるか否かの確認、記録媒体の装着有無の確認、撮影レンズの装着有無の確認、および撮影のための初期設定等である。初期手続きの実行後、撮像装置は撮影待機状態となる（Ｓ６０３）。
【００４９】
次にＭＰＵ１００は、使用者がサブ操作ダイヤル２０を操作することで異物除去機能メニューから異物除去動作が指示されたか否かを判定する（Ｓ６０４）。判定の結果、異物除去動作が指示された場合、Ｓ６０５へ処理を進め、異物除去動作が指示されていない場合にはＳ６０６へ移行する。なお、使用者による異物除去動作の指示については、メニューからの指示に限らず、例えば、異物除去動作の指示用釦の操作により、機械的なスイッチを用いて行ってもよい。Ｓ６０５では異物除去動作が行われる。異物除去動作の詳細については、図１０を用いて後述する。Ｓ６０５の後にＳ６０６へ進む。
【００５０】
Ｓ６０６にてＭＰＵ１００は、使用者によりカメラ本体部１のシャッタレリーズ釦７が押下されて、レリーズスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）がオンされたか否かを判定する。判定の結果、シャッタレリーズ釦７が押下されていない場合、Ｓ６０３に戻り、撮像装置は撮影待機状態を維持する。一方、シャッタレリーズ釦７が押下された場合には、Ｓ６０７に進む。Ｓ６０７でカメラ本体部１は撮影動作を実行する。撮影動作については、一般的に知られるカメラにおいて撮影・設定等を行うモードでの周知の動作であるため、その詳細な説明を省略する。撮影動作の終了後に一連の処理を終了する（Ｓ６０８）。
【００５１】
図１０は、図９のＳ６０５で行われる異物除去動作の流れを例示するフローチャートである。ＭＰＵ１００は、振動ユニット４７０に関する共振周波数を用いた第１の制御により異物除去動作を直ちに実行するか、または非共振周波数を用いた第２の制御により発熱処理を実行し、一旦圧電素子４３０の温度を上昇させた後で異物除去動作を行う。前述したように、圧電素子４３０は温度履歴により歪性能が変化するため、以下に示す一連の動作により、安定性の高い異物除去性能が得られる。
【００５２】
図１０のＳ７０１にてＭＰＵ１００は温度センサ１１２から取得した検出温度のデータを、温度ｐとしてＥＥＰＲＯＭ１００ａに記憶してから、Ｓ７０２に進む。Ｓ７０２でＭＰＵ１００はＥＥＰＲＯＭ１００ａにあらかじめ記録された温度−振動検出値変換テーブルｈを参照し、温度ｐに応じた最大振動検出値を取得する。温度−振動検出値変換テーブルｈとは、図８のライン８０１によって示される結果に基づいて作成した、温度ごとの最大振動検出値を示したテーブルである。温度ｐに対応する最大振動検出値は、ＥＥＰＲＯＭ１００ａに振動閾値ｎとして記憶される。つまり振動閾値ｎは、現在の環境温度下で振動ユニット４７０の発揮し得る異物除去能力が最も高いときの振動検出値を表している。
【００５３】
次のＳ７０３でＭＰＵ１００は、圧電素子駆動回路１１１を制御し、圧電素子４３０ａに対し、所定の周波数帯域にて周波数をスイープしながら所定の電圧を印加する。同時にＭＰＵ１００は振動検出回路１１３から出力される振動検出値を取得し、印加する電圧信号の周波数と関連付けて振動検出値分布テーブルとしてＥＥＰＲＯＭ１００ａへ一時的に記憶する。ＭＰＵ１００は圧電素子４３０ａに対する周波数スイープ駆動の終了後、振動検出値分布テーブルを参照し、第１の閾値以上の振動検出値となる第１の周波数を共振周波数として決定する。第１の閾値（以下、αと記す）は赤外線カットフィルタ４１０の共振周波数と判断できる一定以上の振動検出値とする。ＭＰＵ１００は振動検出値分布テーブルを参照し、第２の閾値以下の振動検出値となる第２の周波数を非共振周波数として決定する。第２の閾値（以下、βと記す）は振動ユニット４７０の非共振周波数と判断できる値であって、第１の閾値αより小さい値（β＜α）とする。そしてＭＰＵ１００は、振動検出値の最大値を最大振動検出値ｍとして決定する。なお、本実施形態では振動検出動作にて圧電素子４３０から発信される電圧を利用したが、圧電素子への印加電流を利用してもよい。ここで図１１を参照して、共振周波数と非共振周波数について説明する。
【００５４】
図１１は、図１０のＳ７０３にてＭＰＵ１００がＥＥＰＲＯＭ１００ａへ記憶した振動検出値分布テーブルをグラフ化して例示した図である。横軸は周波数を表し、縦軸は振動検出値を任意単位で表す。振動検出値の分布から分かるように、周波数ｆａで振動検出値がひときわ大きい。つまり、周波数ｆａは、振動ユニット４７０の共振周波数であると判断できる。周波数ｆａは第１の周波数に相当し、振動検出値が第１の閾値以上となる周波数であって振動ユニット４７０の共振周波数を含む周波数帯域内に設定される。また、周波数ｆｂ（＜ｆａ）は振動検出値が最小であり、振動ユニット４７０の非共振周波数であると判断できる。周波数ｆｂは第２の周波数に相当し、振動検出値が第２の閾値以下となる周波数であって赤外線カットフィルタ４１０の共振周波数を含まない周波数帯域内に設定される。
【００５５】
図１０のＳ７０４でＭＰＵ１００は、ＥＥＰＲＯＭ１００ａに記憶された最大振動検出値ｍと振動閾値ｎを比較する。比較の結果、最大振動検出値ｍが振動閾値ｎより小さい場合（ｍ＜ｎ）、Ｓ７０５へ進み、最大振動検出値ｍが振動閾値ｎ以上である場合にはＳ７０７へ進む。Ｓ７０４からＳ７０５へ進む場合は、温度ｐが図８のＴ２からＴ３の範囲であって、かつ、振動ユニット４７０が降温履歴状態になっていない場合である。他方、Ｓ７０４からＳ７０７へ移行する場合は、温度ｐが図８のＴ２からＴ３の範囲外の温度であるか、振動ユニット４７０が降温履歴状態の場合である。
【００５６】
Ｓ７０５でＭＰＵ１００は、ＥＥＰＲＯＭ１００ａに予め記憶されている温度−発熱駆動時間テーブルｗを参照し、温度ｐに応じた時間の長さを発熱駆動時間ｔとして設定する。発熱駆動時間テーブルｗは、後述のＳ７０６にて圧電素子４３０の発熱処理を行う際に圧電素子４３０の温度がＴ３に上昇するまでの時間の長さを、温度ごとに示したデータテーブルである。発熱駆動時間ｔのデータはＥＥＰＲＯＭ１００ａに記憶された後、Ｓ７０６へ処理を進める。なお、本実施形態では、温度−発熱駆動時間テーブルｗを用いて、温度ｐから発熱駆動時間ｔを決定する処理を説明する。その他には、振動ユニット４７０が降温履歴状態となる最大の温度と現在温度と圧電素子４３０の温度上昇率から計算した時間の長さを、発熱駆動時間ｔとして設定する処理がある。
【００５７】
Ｓ７０６でＭＰＵ１００は圧電素子駆動回路１１１を制御し、圧電素子４３０に対して非共振周波数ｆｙにて所定の電圧を発熱駆動時間ｔに亘って印加する。この処理により圧電素子４３０の温度がＴ３まで上昇するので、振動ユニット４７０はＴ３から降温履歴状態となる。よって、振動ユニット４７０は最大限の振動能力（異物除去能力）を発揮できる。Ｓ７０６の後、Ｓ７０７に進む。Ｓ７０７では異物除去処理が実行される。具体的にはＭＰＵ１００が圧電素子駆動回路１１１を制御し、圧電素子４３０に共振周波数ｆｘの電圧を所定のパラメータで印加する。共振周波数ｆｘは赤外線カットフィルタ４１０の共振周波数であるため、効率よく異物除去処理を行える。異物除去処理の実行後、図９のＳ６０６へ処理を進める。
【００５８】
本実施形態では、光学部材の振動検出値が第１の閾値以上となる周波数の信号を振動素子に印加する第１の制御と、光学部材の振動検出値が第２の閾値以下となる周波数の信号を振動素子に印加する第２の制御を実行する。振動検出値が振動閾値未満である場合には、第２の制御により振動素子の温度を上昇させてから第１の制御を実行することにより、異物除去処理が行われる。本実施形態によれば、振動素子の温度ヒステリシス性によらず安定的かつ効率的に振動性能を発揮できる。すなわち、安定した異物除去動作を行う光学機器を提供することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、赤外線カットフィルタ４１０に屈曲振動を励起する構成を説明した。これに限らず、複屈折板、位相板および赤外線カットフィルタ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複屈折板もしくは位相板単体に屈曲振動を励起させる構成でもよい。
【符号の説明】
【００６０】
３３  ：撮像素子
１００：ＭＰＵ
１１１：圧電素子駆動回路
１１２：温度センサ
１１３：振動検出回路
４００：撮像ユニット
４１０：赤外線カットフィルタ
４３０：圧電素子
４７０：振動ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006460824.tif 000005
【図５】
0006460824.tif 000006
【図６】
0006460824.tif 000007
【図７】
0006460824.tif 000008
【図８】
0006460824.tif 000009
【図９】
0006460824.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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