(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段の前面であって撮影光軸上に配設された、入射される光束を所望の光束に変調して射出するための略矩形の光学部材と、
前記光学部材を保持して、前記撮像手段に係止される保持手段と、
前記保持手段に保持され、伸縮方向が前記撮影光軸と直交する方向となるように、前記光学部材に対して配置されることで、前記撮影光軸に対して直交方向の振動を前記光学部材に与える圧電素子と、
前記撮像手段に対して前記保持手段に保持される前記光学部材を揺動自在に浮遊支持するとともに前記撮像手段と前記光学部材の間の空間を封止する弾性支持部材と、
前記保持手段に保持され、前記光学部材を前記圧電素子に向けて付勢する付勢部材と、
前記圧電素子の振動を制御する制御手段とを有し、
前記圧電素子は前記保持手段に接着固定されるとともに、前記光学部材には接着されることなく前記光学部材の光束入射面と直交する面に当接させるものであって、
前記付勢部材は前記圧電素子が伸び方向に駆動されるときにも、前記圧電素子が縮み方向に駆動されるときにも前記光学部材を前記圧電素子に向けて付勢することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記弾性支持部材は前記保持手段と前記撮像手段との間に挟み込んで配置されることで、前記光学部材を揺動自在に浮遊支持すると共に前記撮像手段と前記光学部材の間の空間を封止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記保持手段と前記光学部材に挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記圧電素子は、積層型の圧電素子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学部材は、光学ローパスフィルタもしくは赤外カットフィルタであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、撮影光軸上に配設された光学部材に付着する塵埃等の異物の除去技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像信号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ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子で受光し、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。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線カットフィルタが配置されており、撮像素子のカバーガラスやこれらの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する。
【０００３】
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、撮像素子やローパスフィルタ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がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。
【０００４】
そこで特許文献１のように、撮像素子の被写体側に撮影光束を透過させる防塵幕を設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵幕の表面に付着した塵埃等の異物を除去するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３１９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術によれば、防塵部材の表面に付着した異物を除去するために、防塵部材に接合させた圧電素子に電圧を印加し、防塵部材に振動を発生させている。
【０００６】
さらに、圧電素子の印加電圧による変位により、防塵部材を効率的に振動させるためには、圧電素子と防塵部材の間で共振現象を発生させればよいことも知られている。
【０００７】
しかしながら、圧電素子と防塵部材の間で発生した共振により、圧電素子が印加電圧による変位以上に振動することで、圧電素子が破壊してしまうことがある。特に、積層型圧電素子は、その構造から、積層された各層間における層間剥離強度が小さいことが知られている。
【０００８】
また、撮像装置は、撮影者の撮影時や移動時に、衝撃や振動が加えられることがしばしば生じる。その際、撮像装置に加えられる衝撃や振動により、防塵部材に対して慣性力が働き、その慣性力によって防塵部材に接合する圧電素子に対して、曲げや剪断応力を発生させることがある。特に積層型圧電素子は、その構造から、積層された各層に対する許容曲げ・剪断応力は小さいことが知られている。
【０００９】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮影光軸上に配設された光学部材に付着する塵埃等の異物を除去するための振動装置について、これを振動駆動するための素子の破壊を防止する構造を有する撮像装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記撮影光軸に対して直交方向の振動を前記光学部材に与える加振手段と、前記光学部材を前記加振手段の振動方向へ付勢する付勢手段と、前記加振手段の振動を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段の前面であって撮影光軸上に配設された、入射される光束を所望の光束に変調して射出するための略矩形の光学部材と、前記光学部材を保持して、前記撮像手段に係止される保持手段と、前記保持手段に保持され、伸縮方向が前記撮影光軸と直交する方向となるように、前記光学部材に対して配置されることで、前記撮影光軸に対して直交方向の振動を前記光学部材に与える圧電素子と、前記撮像手段に対して前記保持手段に保持される前記光学部材を揺動自在に浮遊支持するとともに前記撮像手段と前記光学部材の間の空間を封止する弾性支持部材と、前記保持手段に保持され、前記光学部材を前記圧電素子に向けて付勢する付勢部材と、前記圧電素子の振動を制御する制御手段とを有し、前記圧電素子は前記保持手段に接着固定されるとともに、前記光学部材には接着されることなく前記光学部材の光束入射面と直交する面に当接させるものであって、前記付勢部材は前記圧電素子が伸び方向に駆動されるときにも、前記圧電素子が縮み方向に駆動されるときにも前記光学部材を前記圧電素子に向けて付勢することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加振手段に対して付勢した光学部材を、加振手段によって加振することで、加振手段と付勢部材の間で効率よく共振させることが可能となる。つまり、加振手段の加振に対して光学部材の振動追従性が良くなる。
【００１３】
また、加振手段による光学部材の共振時に、加振手段も共振することで破壊してしまうことを防止できる。特に加振手段に積層型圧電素子を使用した場合においては、層間における層間剥離破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は本実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観を示す図である。具体的には、図１はカメラ前面側より見た斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示し、図２はカメラ背面側より見た斜視図である。
【００１６】
図１において、１はカメラ本体であり、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が設けられている。２はマウント部であり、着脱可能な撮影レンズユニット（不図示）をカメラ本体に固定させる。マウント接点２１は、カメラ本体と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号などを介在すると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する機能を有する。また、マウント接点２１は電気通信のみならず、光通信、音声通信などを可能なように構成してもよい。
【００１７】
４は撮影レンズユニットを取り外す際に押し込むレンズロック解除釦である。５はカメラ筐体内に配置されたミラーボックスで、撮影レンズを通過した撮影光束はここへ導かれる。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が配設されている。クイックリターンミラー６は、撮影光束をペンタプリズム２２（図３を参照）の方向へ導くために撮影光軸に対して４５°の角度に保持される状態と、撮像素子３３（図３を参照）の方向へ導くために撮影光束から退避した位置に保持される状態とを取り得る。
【００１８】
カメラ上部のグリップ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するためのメイン操作ダイヤル８と、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０が配置されている。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。
【００１９】
シャッタボタン７は、第１ストロークでＳＷ１（後述の７ａ）がＯＮし、第２ストロークにてＳＷ２（後述の７ｂ）がＯＮする構成となっている。
【００２０】
また、上面動作モード設定ボタン１０は、シャッタボタン７の１回の押込みで連写になるか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などを行うものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示されるようになっている。なお、ＬＣＤ表示パネル９に表示される内容については、図４を用いて、後で詳述する。
【００２１】
カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット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があり、カメラ上部右よりには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００２２】
グリップに対して反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられていて、この外部端子蓋１５を開けた内部には、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。
【００２３】
図２において、カメラ背面側には上方にファインダ接眼窓１８が設けられ、更に背面中央付近には画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。カラー液晶モニタ１９の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担い、例えばカメラのＡＥモードで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、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定するように使用される。また、このサブ操作ダイヤル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。
【００２４】
４３はカメラの動作を起動もしくは停止するためのメインスイッチである。
【００２５】
４４はクリーニングモードを動作させるためのクリーニング指示操作部材であり、ローパスフィルタ上に付着したゴミをふるい落とす動作を指示するためのものである。具体的には後述する。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示している。
【００２７】
１００はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータの中央処理装置（以下、ＭＰＵという）である。ＭＰＵ１００は、カメラの動作制御を司るものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。
【００２８】
１００ａはＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭであり、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶可能である。
【００２９】
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が接続されている。また、ＬＣＤ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についても接続されている。これらの回路はＭＰＵの制御により動作するものである。
【００３０】
また、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２１を介して通信を行う。マウント接点２１は撮影レンズユニットが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も備えている。これにより、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、ＡＦ駆動回路２０２および絞り駆動回路２０３を介して行うことが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では便宜上１枚の撮影レンズで示しているが、実際は多数のレンズ群により構成されている。
【００３２】
ＡＦ駆動回路２０２は、たとえばステッピングモータによって構成され、レンズ制御回路２０１の制御によって撮影レンズ２００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に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。２０３は絞り駆動回路であり、たとえばオートアイリスなどによって構成され、レンズ制御回路２０１によって絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得るように構成されている。
【００３３】
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、透過された撮影光束を焦点検出用センサユニット３１へ導く。
【００３４】
ミラー駆動回路１０１は、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へ駆動するためのものである。同時に、サブミラー３０を、焦点検出用センサユニット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へ駆動する。具体的には、たとえばＤＣモータとギヤトレインなどから構成される。
【００３５】
３１は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、反射ミラー及び、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ている周知の位相差方式の焦点検出センサユニットである。焦点検出センサユニット３１から出力された信号は、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。そして、デフォーカス量およびデフォーカス方向を求め、これに基づき、レンズ制御回路２０１および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まで駆動する。
【００３６】
２２はペンタプリズムであり、メインミラー６によって反射され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から被写体像を観察することができる。
【００３７】
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１０６は、測光センサ３７の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は、得られる輝度信号から露出値を算出する。
【００３８】
３２は機械フォーカルプレーンシャッタであり、ユーザがファインダにより被写体像を観察している時には撮影光束を遮る。また撮像時にはレリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群の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。フォーカルプレーンシャッタ３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３によって制御される。
【００３９】
３３は撮像素子で、撮像デバイスであるＣＭＯＳが用いられる。撮像デバイスには、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型およびＣＩＤ型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよい。
【００４０】
３４はクランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路であり、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、クランプレベルの変更も可能である。３５はＡＧＣ（自動利得調整装置）であり、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、ＡＧＣ基本レベルの変更も可能である。３６はＡ／Ｄ変換器であり、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。
【００４１】
４１０は光学ローパスフィルタで、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、更に赤外カットフィルタを貼り合わせて構成している。
【００４２】
４３０は積層型の圧電素子であり、ＭＰＵ１００に指令を受けた圧電素子駆動回路１１１により加振され、その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。
【００４３】
４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３と後述する他の部品と共にユニット化された撮像ユニットであり、詳細の構成については後述する。
【００４４】
１０４は映像信号処理回路であり、デジタル化され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など、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路１０４からのモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路１１２を介してカラー液晶モニタ１９に表示される。
【００４５】
また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示により、メモリコントローラ３８を通じて、バッファメモリ３７に画像データを保存することも可能である。更に、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧなどの画像データ圧縮処理を行う機能も有している。連写撮影など連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ３７に画像データを格納し、メモリコントローラ３８を通して未処理の画像データを順次読み出すことも可能である。これにより映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことが可能となる。
【００４６】
メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０（図１における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が相当する）から入力される画像データをメモリ３９に記憶することや、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４０から出力する機能についても有する。なお、メモリ３９は、カメラ本体に対して着脱可能なフラッシュメモリなどである。
【００４７】
１０５はスイッチセンス回路であり、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をＭＰＵ１００に送信する。７ａは、レリーズボタン７の第１ストロークによりオンするスイッチＳＷ１である。７ｂは、レリーズボタン７の第２ストロークによりオンするスイッチＳＷ２である。スイッチＳＷ２がオンされると、撮影開始の指示がＭＰＵ１００に送信される。また、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、クリーニング指示操作部材４４が接続されている。
【００４８】
１０７はＬＣＤ駆動回路であり、ＭＰＵ１００の指示に従って、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。
【００４９】
１０８はバッテリチェック回路であり、ＭＰＵ１００からの信号に従って、所定時間バッテリチェックを行い、その検出出力をＭＰＵ１００へ送る。４２は電源部であり、カメラの各要素に対して、必要な電源を供給する。
【００５０】
１０９は時刻計測回路でメインスイッチ４３がＯＦＦされて次にＯＮされるまでの時間や日付を計測し、ＭＰＵ１００からの指令により、計測結果をＭＰＵ１００へ送信することができる。
【００５１】
次に、撮像ユニット４００の詳細な構成について、図４〜１０を用いて以下に説明する。
【００５２】
図４は、ローパスフィルタ及び撮像素子周りの保持構造を示すための、カメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【００５３】
ミラーボックス５には、それぞれ被写体側から順にシャッターユニット３２、カメラ本体骨格となる本体シャーシ３００、撮像ユニット４００が配設され、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２の取付け面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離かつ平行になるように、調整されて固定される。
【００５４】
図５は、撮像ユニット４００の構成部材の一部を示す正面図である。
【００５５】
５１０は、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撮像素子３３を固着する板状の撮像素子保持部材であり、周囲にミラーボックス５にビス固定するための腕部を３ヶ所有する。５３０は、断面Ｃ−Ｃを表す図である図９を用いて後述するところの段ビスである。
【００５６】
４２０は、光学ローパスフィルタ４１０の周囲を囲む枠部４２０ａと、左右に伸びた取付け保持のための腕部４２０ｂとを有する樹脂または金属製のローパスフィルタ保持部材である。枠部４２０ａのひとつの辺には、圧電素子４３０を収納するための収納部４２１が設けられており、枠部４２０ａと圧電素子４３０の一端面を接着等により固着している。
【００５７】
枠部４２０ａのうち収納部４２１を有する辺に対向する辺には、バネ性を有する付勢部材４４０を収納するための収納部４２２が設けられており、光学ローパスフィルタ４１０を圧電素子４３０の方向に付勢するように構成されている。
【００５８】
すなわち、光学ローパスフィルタ４１０は、ローパスフィルタ保持部材４２０において、圧電素子４３０と付勢部材４４０とで同一平面内で挟み込むように配置される。このように配置されることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、圧電素子４３０の伸縮運動に追従するようになる。
【００５９】
付勢部材４４０は弾性体であれば、金属によって形成される板バネやコイルバネを用いてもよいし、ゴムやプラスチックなどの高分子重合体を用いてもよい。また、本実施の形態においては、付勢部材４４０を別部材として設けたが、ローパスフィルタ保持部材４２０にバネ性を持たせることで、光学ローパスフィルタ４１０の運動が圧電素子４３０の伸縮運動に追従するようにしてもよい。
【００６０】
また、光学ローパスフィルタ４１０を囲む４辺と、ローパスフィルタ保持部材４２０の隙間には、図６に示すような枠状の弾性部材４５０を介在させている。
【００６１】
図６は、弾性部材４５０の詳細図である。この弾性部材４５０は、圧電素子４３０の伸縮方向の腕部である４５０ａと、直交方向の腕部である４５０ｂとからなる。ここで、腕部４５０ａと腕部４５０ｂの剛性は異なるように構成されている。つまり、弾性部材４５０は、圧電素子４３０の伸縮に追従する光学ローパスフィルタ４１０の揺動を許容するために、伸縮作用を受ける腕部４５０ｂの剛性を、腕部４５０ａの剛性よりも小さくしている。具体的には、腕部４５０ａの断面Ａ−Ａが、図示するように矩形により構成されているのに対し、腕部４５０ｂの断面Ｂ−Ｂは、矩形から一部肉抜きされた形状により構成されている。
【００６２】
腕部４５０ａと腕部４５０ｂの剛性を変える構成はこれに限らず、例えば、異なる部材で構成した腕部を二色成形等により一体化するようにしてもよい。
【００６３】
光学ローパスフィルタ４１０の周囲４辺は、ローパスフィルタ保持部材４２０に対して圧電素子４３０と弾性部材４５０とで隙間のないように密閉されている。
【００６４】
圧電素子４３０は、本実施の形態では、一般的に知られる圧電体と内部電極とを交互に積層してなる積層型の圧電素子を用いている。より具体的には、圧電体の積層方向に電圧を印加するｄ３３型の積層型圧電素子を採用している。したがって、積層方向により大きな振幅（変位）が得られる。すなわち光学ローパスフィルタ４１０を振動方向に大きく変位させることが出来る。他にも、圧電素子には様々な種類があり、光学ローパスフィルタの面水平方向、すなわち光軸直角方向に変位を生じるものであれば、何れの圧電素子を使用することは可能である。圧電素子の形状等については、図１０を用いて後述する。
【００６５】
また、本実施の形態においては、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０が直接当接する構成となっているが、間にスペーサを挟む構成としても良い。スペーサを挟むことにより、圧電素子４３０はスペーサに対して振動を加えれば良くなるので、レイアウト上の制約を緩和することが可能となる。
【００６６】
上述のように、圧電素子４３０は、電圧印加による伸縮方向が光軸と直交する方向（カメラ天地方向）に保持されている。ここで、圧電素子４３０はローパスフィルタ保持部材４２０に接着され固定されているが、光学ローパスフィルタ４１０に対しては接着されることなく、接しているのみである。つまり、圧電素子４３０の光学ローパスフィルタ４１０に対する振動面は、光学ローパスフィルタ４１０に固着されていない。
【００６７】
光学ローパスフィルタ４１０は、弾性部材４５０で支持されることにより、圧電素子４３０の伸縮方向のみならず、撮影光軸方向の運動についても所定量許容される。つまり、圧電素子４３０の振動を受けることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、撮影光軸に直交する平面に対してある程度の傾きを許容されるように構成されている。このように構成することにより、光学ローパスフィルタ上に付着する異物が、撮影光軸方向にも加速度を受け得ることになり、異物除去にはより好ましい。しかし、光学ローパスフィルター４１０の撮影光軸に直交する平面に対する傾きを許容した場合、圧電素子４３０と光学ローパスフィルター４１０を接着していると、圧電素子４３０にせん断応力が生じてしまう。特に本実施の形態のように積層型の圧電素子を用いた場合には、このようなせん断応力により圧電素子の破壊を招いてしまうため好ましくない。
【００６８】
このような問題に対し、圧電素子４３０の光学ローパスフィルタに対する振動面が、光学ローパスフィルタ４１０に接着されないように、つまり接するのみとすれば、光学ローパスフィルタ４１０が撮影光軸に直交する平面に対して傾いたとしても、圧電素子４３０にせん断応力は生じないことになる。なぜなら、光学ローパスフィルタ４１０がこのように傾いたときには、圧電素子４３０の振動面と、光学ローパスフィルタ４１０の被接触面は、相対的に位置がずれるのであって、圧電素子４３０が直接的に回転力を受けることがないからである。
【００６９】
一方、圧電素子４３０の振動面と光学ローパスフィルタ４１０とを接着しない場合には、圧電素子の振動に対し、光学ローパスフィルタの追従性が悪くなるという問題を生じる。この問題に対しては、上述のように、光学ローパスフィルタ４１０を、圧電素子４３０と付勢部材４４０とで同一平面内で挟み込むように配置することにより対応している。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０を反対側からバネなどで付勢することにより、圧電素子４３０が縮み方向に駆動されたときでも、光学ローパスフィルタ４１０が圧電素子４３０に常に接するように構成されている。
【００７０】
このように構成することにより、せん断応力の発生による圧電素子４３０の破壊を避けつつ、光学ローパスフィルター４１０の振動に対する良好な追従性を確保している。
【００７１】
図７は、図４および図５を用いて説明した撮像ユニット４００について、このユニットを構成する部品を更に説明するための分解斜視図である。
【００７２】
５００は撮像素子ユニットであり、少なくとも撮像素子３３と撮像素子保持部材５１０により構成されている。４７０はローパスフィルタユニットであり、少なくとも光学ローパスフィルタ４１０と、ローパスフィルタ保持部材４２０、圧電素子４３０、付勢部材４４０、弾性部材４５０、規制部材４６０により構成されている。
【００７３】
規制部材４６０は、光学ローパスフィルタ４１０を、ローパスフィルタ保持部材４２０との間で撮影光軸方向に所定の間隔を空けて挟みこみ、これにより、光学ローパスフィルタ４１０の撮影光軸方向の動きを規制している。このように規制することにより、光学ローパスフィルタ４１０の、撮影光軸に直交する平面に対する所定角以上の傾きを防いでいる。
【００７４】
また、規制部材４６０は、光学ローパスフィルタ４１０の開口を規制する開口部を有し、開口部以外に入射される撮影光束を遮光する。これにより、光学ローパスフィルタ４１０の外周部から撮影光束が撮像素子へ入射することを防ぎ、反射光によるゴーストの発生を防止している。
【００７５】
５２０は、弾性を有するゴムシートである。ローパスフィルタ保持部材４２０の腕部４２０ｂを介し、ゴムシート５２０を挟み込んで、撮像素子保持部材５１０に段ビス５３０で係止されることにより、ローパスフィルタユニット４７０が、撮像素子ユニット５００に係止される。
【００７６】
図８は、ゴムシート５２０を説明するための詳細図である。図８に示すように、ゴムシート５２０は、枠部５２０ａと、段ビス５３０を支持するための支持部を有する互いに対向する２箇所の腕部５２０ｂとが一体的に形成されて構成される。
【００７７】
枠部５２０ａのうち撮像素子３３側の面は撮像素子保持部材５１０に密着し、光学ローパスフィルタ４１０側の面はローパスフィルタ保持部材４２０の枠部４２０ａに密着する。これにより、ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３との間はゴムシート５２０で封止され、光学ローパスフィルタ４１０とローパスフィルタ保持部材４２０との間は圧電素子４３０と弾性部材４５０とで封止されることになる。従って、光学ローパスフィルタ４１０と撮像素子３３の間の空間は、ゴミ等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成されることになる。
【００７８】
さらには、圧電素子４３０が振動状態になってもローパスフィルタ保持ユニット４７０の振動は、ゴムシート５２０の弾性により浮遊支持構造になっているため撮像素子３３には伝わりにくい。具体的には図９を用いてその構造を説明する。
【００７９】
図９は、図５において断面Ｃ−Ｃを断面方向から表した図である。
【００８０】
上述のように、光学ローパスフィルタ４１０は、弾性部材４５０により支持され、弾性部材４５０はローパスフィルタ保持部材４２０により支持されて、ローパスフィルタユニット４７０を構成している。一方撮像素子３３は、撮像素子保持部材５１０に支持されて、撮像素子ユニット５００を構成している。両ユニットに対して介在するようにゴムシート５２０が存在するが、段ビス５３０は、図示するように、ゴムシート５２０を挟み込んでローパスフィルタ保持部材４２０を支持する構造になっている。すなわち、このように弾性部材を挟み込むことによって光学ローパスフィルタ４１０を支持する構造が浮遊支持構造である。
【００８１】
尚、本実施の形態では５２０をゴムシートとして説明したが、異物の侵入を防ぐ密閉性と、光学ローパスフィルタ４１０の振動を撮像素子３３に伝達しない振動吸収性を有する部材であればこれに限らない。例えば、一定の厚みを有するスポンジ製の両面テープやゲルシートのような部材であっても適用可能である。
【００８２】
図１０（Ａ）は、圧電素子４３０と光学ローパスフィルタ４１０の相対的な関係と、発生する力の関係を説明するための正面図であり、（Ｂ）は同じく側面図である。
【００８３】
本実施の形態においては、圧電素子の積層方向（振動方向）に直交する２辺のうち、図１０（Ａ）に示す光軸直交方向は長さをＬとし、図１０（Ｂ）に示す光軸方向は長さをＴ２としている。光軸方向には、上述のように他の構成要素（例えば、シャッターユニット３２や撮像素子３３）が接近して配設されているために、Ｔ２は、カメラの大型化を避けるためにも光学ローパスフィルタ４１０の厚さＴ１と同等もしくは小さいことが好ましい。また、ＬはＴ１よりも大きな長さであって、光学ローパスフィルタ４１０を振動させるために必要な駆動力を得るための相応の長さとしている。これは、図５を用いて説明したように、光軸直交方向にはローパスフィルタ保持部材４２０の収納部４２１が設けられており、この収納部４２１の長さは光学ローパスフィルタ４１０の幅に収まる範囲で比較的容易にスペースを取ることが可能であるからである。したがって、このように２辺を規定することにより、振動のための駆動力はＬ×Ｔ２の圧電体面積に比例して得られることになる。
【００８４】
また、上述のようにＬを大きくすることで、光軸に垂直な面内での回転において、光学ローパスフィルタ４１０により大きなモーメントが発生しても、圧電素子４３０の許容座屈応力に収まることを期待することができる。したがって、圧電素子４３０の座屈破壊を防止することが可能となる。
【００８５】
より具体的には、光軸に垂直な面内での回転により発生するモーメントＭにより、圧電素子４３０の端部に発生する応力Ｆは以下の式（１）で規定される。
【００８６】
Ｆ＝Ｍ／（Ｌ／２）    ・・・式（１）
式（１）からも明らかなように、発生するモーメントＭと圧電素子４３０の光軸直交方向の長さＬによって、圧電素子４３０の端部に発生する応力Ｆは変化する。式（１）によれば、Ｌを可能な限り長くした方が、圧電素子４３０の端部に発生する応力を小さくする事が可能となり、結果として許容座屈応力の範囲に収めることが可能となる。
【００８７】
なお、許容座屈応力とは、圧電素子４３０が正常に駆動されるための、圧電素子４３０に加えられる応力の制限範囲を示すものである。
【００８８】
次に光学ローパスフィルタ４１０の振動について述べる。
【００８９】
圧電素子４３０に対して、制御手段であるＭＰＵ１００が所定の周期電圧を印加するように制御すると、圧電素子４３０は光軸と略直角方向であって、カメラ天地方向に伸縮して振動する。光学ローパスフィルタ４１０は、圧電素子４３０と付勢部材４４０とで略同一平面内方向で挟み込まれるように配置されている。したがって、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０は常に接した状態で保持されているため、圧電素子４３０の振動が光学ローパスフィルタ４１０に伝達される。
【００９０】
上述の通り、ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３との間は、ゴムシート５２０により、また、光学ローパスフィルタ４１０とローパスフィルタ保持部材４２０との間は、圧電素子４３０と弾性部材４５０により封止されている。そのため、光学ローパスフィルタ４１０と撮像素子３３の空間は、ゴミ等が侵入しないような密閉空間が形成されている。また、同時に、光学ローパスフィルタ４１０等を含むローパスフィルタユニット４７０は、撮像素子ユニット５００に対してゴムシート５２０を挟む込むように構成されているので、ローパスフィルタユニット４７０の振動は、ゴムシート５２０により吸収される。したがって、ローパスフィルタユニット４７０の振動は、撮像素子３３にはほとんど伝わらない。
【００９１】
このような構成により、圧電素子４３０が振動しても、撮像素子３３にはその影響はほとんど及ばない。その結果、振動を受ける構造体を限定することが可能となり、特に振動を起こしたい光学ローパスフィルタ４１０を重点的に振動させることができる。これにより、振動を受ける構造体の全質量を押さえることが可能となり、圧電素子４３０を駆動するエネルギーは、より小さくて済むことになる。
【００９２】
さらに、光学ローパスフィルタ４１０の振動が、撮像素子３３にほとんど伝わらないため、撮像素子３３の接着剥がれといった破損を防止することが可能となる。また逆に、カメラに対して衝撃が加えられた時には、その衝撃は圧電素子４３０にほとんど伝わらないことになるため、圧電素子４３０がカメラに加えられる衝撃により破損されることを防止できる。
【００９３】
また、上述の通り、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０は接着しない、すなわち結合しない構成となっているため、圧電素子４３０に周期電圧を印加して伸縮させても、圧電素子４３０は光学ローパスフィルタ４１０を押し出す方向にのみ力が発生し、光学ローパスフィルタ４１０が圧電素子４３０を引張る方向には力が発生しない。そのため、圧電素子４３０に超音波域の高周波電圧を印加したとしても、圧電素子４３０に過大な引張り力が付加されることがなく、積層部分における剥離といった破損を防ぐことが可能となる。
【００９４】
次に、本実施の形態において、光学ローパスフィルタ４１０表面に付着した塵埃などを除去する動作について説明する。
【００９５】
クリーニング指示操作部材４４が撮影者により操作されると、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。なお、本実施の形態では、クリーニング指示操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、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などを用いて指示するものであっても良い。
【００９６】
またクリーニングモードへの移行は、電源ＯＮ時など通常のカメラシーケンス中において自動的に行われるようにしても良いし、撮影回数や日付等を基準として行われるようにしても良い。
【００９７】
電力供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力を、カメラ本体１の各部へ必要に応じて供給を行う。また、これに並行して電源４２の電池残量を検出して、その結果をＭＰＵ１００へ送信する。
【００９８】
ＭＰＵ１００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、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、圧電素子４３０を駆動するための周期電圧を生成し、圧電素子４３０に対して印加する。圧電素子４３０は、印加される電圧に応じて伸縮する。圧電素子が伸びると、光学ローパスフィルタは圧電素子４３０に押されて光軸に対して直交方向（面方向）に移動し、付勢部材４４０はその移動量分だけ縮む。圧電素子４３０が縮むと、光学ローパスフィルタ４１０は付勢部材４４０によって圧電素子４３０に対して付勢されているため、圧電素子４３０の縮む運動に追従して移動する。圧電素子４３０に周期電圧が印加されると、上記運動の繰り返しが生じ、光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０の周期的な伸縮に追従して、光軸に直角で面水平方向に振動する。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの前面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの背面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】ローパスフィルタ及び撮像素子周りの保持構造を示すための、カメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】撮像ユニット４００の構成部材の一部を示す正面図である。
【図６】弾性部材４５０の詳細図である。
【図７】撮像ユニット４００を構成する部品を説明するための分解斜視図である。
【図８】ゴムシート５２０を説明するための詳細図である。
【図９】図５において撮像ユニット４００の断面Ｃ−Ｃを断面方向から表した図である。
【図１０】発生する力を説明するための概念図で、（Ａ）は圧電素子４３０と光学ローパスフィルタ４１０の相対的な関係と、発生する力の関係を説明するための正面図、（Ｂ）は圧電素子４３０と光学ローパスフィルタ４１０の相対的な関係と、発生する力の関係を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  カメラ本体
２  マウント
１９  カラー液晶モニタ
３２  シャッターユニット
３３  撮像素子
３００  本体シャーシ
４００  撮像ユニット
４１０  ローパスフィルター
４２０  ローパスフィルター保持部材
４３０  圧電素子
４４０  付勢部材
４５０  弾性部材
５００  撮像素子保持ユニット
５１０  撮像素子保持部材
５２０  ゴムシート
５３０  段ビス
【図１】
0004652953.tif 000002
【図２】
0004652953.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004652953.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004652953.tif 000007
【図７】
0004652953.tif 000008
【図８】
0004652953.tif 000009
【図９】
0004652953.tif 000010
【図１０】
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