(57)【要約】    【課題】  固体撮像素子のカバーガラス表面又は密閉構造の最外面の表面に付着するゴミや埃を確実に除去することができる、デジタルカメラのための塵埃除去装置を提供することにある。    【解決手段】  撮像素子用清掃装置１０は、マウント１４を摺動自在に挿通すると共に空気通路を規定する空気案内管１３と、空気案内管１３の先端に設けられた空気吹き付け部１１と、空気案内管１３の基端にチューブ１６を介して接続された給気機構１５とを備える。給気孔１２より供給された高圧の空気は多孔質材料の空気吹き付け部１１を介することによって大気圧領域の光学ローパスフィルタ２５表面に流れ、光学ローパスフィルタ２５上に付着しているゴミを取り除くための力が加わる。仮に光学ローパスフィルタ２５の面にゴミが付着していると、まず、先にゴミと空気吹きつけ部１１とのギャップが小さくなり、ゴミへの空気の圧力が上昇してゴミと空気吹きつけ部１１が接触することなく吹き飛ばす作用を持つ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズユニットをレンズマウントを介して交換可能なデジタルカメラのための塵埃除去装置において、
空気の送出又は吸引を行う空気移動機構に接続するための基端部と、
前記基端部に接続され前記空気を通過させるための空気案内管と、
前記空気案内管に前記基端部とは反対側に接続されて、前記デジタルカメラの撮像素子の表面若しくは該撮像素子の近傍に配置された光学部材の表面に対向する先端部と、
前記先端部に配設される多孔質部材と、
前記レンズマウントに前記塵埃除去装置を着脱可能に保持させるための取付け部とを備えたことを特徴とする塵埃除去装置。
【請求項２】
前記多孔質部材は多孔質フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の塵埃除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラのための塵埃除去装置に関し、特に、レンズ交換可能な撮像装置において、撮像部又はその近傍に蓄積されるゴミや埃を除去するデジタルカメラのための塵埃除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて静止画を記録するデジタルカメラが数多く市場に出回るようになって来た。レンズ交換式の一眼レフデジタルカメラにおいては、その構造上、レンズ交換時等に撮像素子の近傍にゴミや埃がたまり易い。そのゴミや埃が撮像素子の撮像面の近くに設けた撮像素子保護用のカバーガラスやカバーガラスの前面に配設されている赤外カットフィルタや光学ローパスフィルタ等の光学フィルタ面に付着し、ゴミや埃の影が撮像素子に写り込んで画質低下の原因となっている。また、撮像面が撮像素子の場合は、フィルムカメラの場合と違い、撮像面が撮影ごとに交換されないので、ゴミや埃が付着すると、それを除去しない限り撮影した全ての画像にゴミや埃が映り込んでしまい問題となっている。この問題に対して撮像素子を可能な限り密閉構造にしたり、フィルタ面を撮像素子から離したりという対策がとられている。また、ユーザがレンズをカメラから取り外し、特殊なモードを用いてその撮像素子を外部に露呈させ、ブロアー等でその固体撮像素子のカバーガラス表面又は密閉構造の最外面の表面に付着しているゴミや埃を吹き払っていた。
【０００３】
更に、カメラ本体内臓の気流発生装置で撮像部のゴミや埃を除去するカメラの技術が提案されているが（例えば、特許文献１参照）、上記の撮像素子部を密閉構造にする方法では、機械式フォーカルプレーンシャッタを有する機構を備えたカメラの場合、シャッタ部そのものを密閉せざるを得ず、密閉構造が非常に複雑になると共に大型化してしまうという問題点がある。また、仮にそのシャッタ部を密閉したとしても、機械的なシャッタを構成するシャッタ羽根が摺動するのでシャッタ部材の表面が摩耗し、微粉が発生してその撮像素子部に付着してしまう。その解決策として、撮像素子用清掃装置を撮像装置のアクセサリにすることで、撮像装置に新たな構造を持たせないようにし、撮像装置の大型化とコストアップを防いでいる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２９１１０号公報
【特許文献２】特開２００４−３２６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２のどちらの清掃装置においても、空気流をとめた状態ではカメラボディー内に残されたゴミや埃が固体撮像素子のカバーガラス表面又は密閉構造の最外面の表面に再付着する可能性が残されている。特に、送風した空気に粉塵等が入り込んでしまうとその可能性はより高くなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、固体撮像素子のカバーガラス表面又は密閉構造の最外面の表面に付着するゴミや埃を確実に除去することができる、デジタルカメラのための塵埃除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の塵埃除去装置は、レンズユニットをレンズマウントを介して交換可能なデジタルカメラのための塵埃除去装置において、空気の送出又は吸引を行う空気移動機構に接続するための基端部と、前記基端部に接続され前記空気を通過させるための空気案内管と、前記空気案内管に前記基端部とは反対側に接続されて、前記デジタルカメラの撮像素子の表面若しくは該撮像素子の近傍に配置された光学部材の表面に対向する先端部と、前記先端部に配設される多孔質部材と、前記レンズマウントに前記塵埃除去装置を着脱可能に保持させるための取付け部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、空気案内管の基端部が空気移動機構に接続されると共に、デジタルカメラの撮像素子の表面若しくは撮像素子の近傍に配置された光学部材の表面に対向する空気案内管の先端部に多孔質部材が設けられているので、撮像素子のカバーガラス表面又は密閉構造の最外面の表面に付着するゴミや埃を確実に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【０００９】
図１は、カメラ本体に本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラのための塵埃除去装置が取り付けられた撮像装置の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は、塵埃除去装置が取付け初期状態にある場合を示し、（ｂ）は、塵埃除去装置が作動状態にある場合を示す。
【００１０】
図１（ａ）において、カメラ本体２０は、その上部に撮影時にレンズに入射した光線を一眼レフ方式によってファインダに導くペンタプリズム２７、及びファインダ光学系２６を内蔵している。カメラ本体２０は、また、クイックリターンミラー２２、撮像素子２１への露光量を制御するシャッタユニット２３、カバーガラス２４（光学部材）、光学ローパスフィルタ２５（光学部材）、光学像を電気信号に変換する撮像素子２１等を順に内蔵している。光学ローパスフィルタ２５は、複数枚の部品が接着された構成の光学フィルタであり、ここでは、撮像素子２１の近傍へのゴミの侵入を防ぐために、撮像素子２１を密閉する構造の最外面の表面となるように構成されている。図１（ａ）のカメラ本体２０は、図示していない交換レンズユニットを外した上で、それに代えて撮像素子用清掃装置１０（塵埃除去装置）が取り付けられた初期状態にある。
【００１１】
撮像素子用清掃装置１０は、カメラ本体２０の交換レンズマウント部に取り付けられるマウント１４と、マウント１４を摺動自在に挿通すると共に空気通路を規定する空気案内管１３と、空気案内管１３の先端に設けられた空気吹き付け部１１と、空気案内管１３の基端にチューブ１６を介して接続された給気機構１５（空気移動機構）とを備える。空気吹き付け部１１は多孔質材料、例えばグラファイトやゼオライト等で構成されており、光学フィルタ２５表面に対向して平面形状をしている。多孔質材料とは、スポンジのようにたくさんの穴（孔）があることであるが、撮像素子に悪影響を与える数十ミクロン程度のゴミを透過させないものを言っており、数百ミクロン以上の孔を持つ所謂スボンジ等はこの中には含まれない。
【００１２】
マウント１４には、排気孔１７及び、防塵フィルタ１８が設けられている。給気機構１５は電動式エアコンプレッサのように安定的にエア供給できるものが望ましいが、例えば手動式のエアポンプを用いてもよい。
【００１３】
図１（ａ）の初期状態では、空気吹き付け部１１がカメラ内部の機構から退避していることにより、カメラマウントと塵埃除去装置側マウント１４とが機構的な干渉がなく装着することができる。また、図１（ｂ）の作動状態では、空気吹き付け部１１がカメラ内部に侵入している。
【００１４】
撮像素子用清掃装置１０は、不図示の信号端子と、カメラ本体２０の信号端子と電気的に接触するように配置されており、これら端子を介してカメラ内部のＣＰＵが清掃装置が装着されていることを認識し、図１（ｂ）の作動状態のときにカメラ内部部品が清掃部材に機構的に干渉しないように、クイックリターンミラー２２を上部に退避し、シャッタユニット２３のシャッタが開放された状態になるように制御が行なわれる。
【００１５】
図２は、図１における空気案内管１３の先端部の拡大図である。
【００１６】
図２において、給気孔１２より供給された高圧の空気は多孔質材料の空気吹き付け部１１を介することによって多孔質材料による空気抵抗により空気吹きつけ部１１の光学ローパスフィルタ２５側では給気圧よりも低くなっているが、大気圧と比べるとまだ高い。従って、空気吹きつけ部１１の光学ローパスフィルタ２５側からの空気流が大気圧領域の光学ローパスフィルタ２５表面に流れ、光学ローパスフィルタ２５上に付着しているゴミを取り除くための力が加わる。空気吹きつけ部１１からの空気はさらに光学ローパスフィルタ２５表面と空気吹きつけ部１１とのギャップが小さければ小さいほど空気膜による圧力が大きくなり、空気案内管１３を光学ローパスフィルタ２５側に均一に不図示のバネにより押圧をかけることにより、空気吹きつけ部１１と光学ローパスフィルタ２５が均一のギャップになるようにバランスが取れる。
【００１７】
仮に光学ローパスフィルタ２５の面にゴミが付着していると、まず、先にゴミと空気吹きつけ部１１とのギャップが小さくなり、ゴミへの空気の圧力が上昇してゴミと空気吹きつけ部１１が接触することなく吹き飛ばす作用を持つ。また、前述の給気圧、バネ押圧と空気吹きつけ部１１の空気透過率から、空気吹きつけ部１１と光学ローパスフィルタ２５とのギャップが求められることから、許容されるゴミの大きさ(例えば３０μｍ)より若干低くギャップを設定する等の設定が可能となる。
【００１８】
また、給気機構１５として手動式のエアポンプを用いた場合は、空気吹きつけ部１１が光学ローパスフィルタ２５に接触しないように有効光学面外にスペーサ等を配置するようにする。
【００１９】
図３は、図１におけるカメラ本体２０内部の空気の流れを説明する図である。
【００２０】
図３において、マウント１４は、その下部に排気孔１７を有し、その出口に防塵フィルタ１８を有する。エアにより取り除かれたゴミは、カメラ本体２０内の対流５０により浮遊するが、マウント１４の排気孔１７により、対流５０がカメラ本体から排気孔１７へと導かれ、防塵フィルタ１８で捕獲されるようになっている。
【００２１】
以上の工程により、ゴミ除去を行うが、給気を止めた状態でも空気吹きつけ部１１と光学ローパスフィルタ２５とのギャップが小さいためにゴミが仮にカメラ本体２０内に残っていたとしても、光学ローパスフィルタ２５への再付着の可能性は非常に小さい。
【００２２】
撮像素子用清掃装置１０を取り外す際は、再度、図１（ａ）の状態にした上でマウント１４をカメラ本体２０から取り外す。清掃後は防塵フィルタ１８を取り替える等の撮像素子用清掃装置１０自体のメンテナンスを行うことにより、次回の清掃時にカメラ本体２０にゴミが再混入しないようにする。
【００２３】
図４は、図２の空気案内管１３の先端部の変形例の拡大図である。
【００２４】
本変形例は、構造的には図２のものとほぼ同じである。この場合給気機構１５（図１）が給気機構だけでなく、吸引機構（空気移動機構）も備えたものになっており、給気及び排気が選択可能になっている。これに伴って、給気孔には、吸引孔の働きを奏するカメラ本体２０に撮像素子用清掃装置１０への装着の態様は、図１（ａ）と全く同様であり、清掃状態の位置関係も図１（ｂ）と同様である。
【００２５】
図４において、仮に光学ローパスフィルタ２５の面上にゴミ１が付着していると、空気案内管１３の先端部は、掃除機と同様にゴミ１を吸引する力を及ぼし、空気吹きつけ部１１の表面にゴミ１を貼り付かせる。ゴミ１の吸引力はゴミ１の表面気圧と裏面気圧との差により生じ、空気吹きつけ部１１内の気圧及び表面の気圧、空気吹きつけ部１１の透過率を最適に設計することにより、効率の良い吸引機構設計が可能となる。
【００２６】
本変形例では、まず上記のようにゴミ１を空気吹きつけ部１１表面に張り付かせ、その状態で図１（ａ）の状態まで空気案内管１３をスライドさせてカメラ本体２０から撮像素子用清掃装置１０を取り外す。次に、吸引給気機構１５の吸引機能から給気機構に切り替えて、ゴミを破棄する。
【００２７】
更に、後工程として図１〜図３の例で示したような工程を経ることにより、吸引では取りきれなかったゴミを除去する。
【００２８】
ゴミによっては吹き飛ばすことにより、予期せぬところ（例えば、クイックリターンミラー面等）に付着して、後々光学ローパスフィルタ２５の面への付着ゴミになる可能性を持つため、取れるゴミはまず確実に外に取り出す方が望ましい。一方、吸引と給気では空気圧差が給気の方が大きくとれるため、ゴミを移動させる力は大きくなる。そのために、確実にゴミを外に出し、しかも強固な付着ゴミも取ることができるように、上記のような吸引によるゴミの捕獲と給気によるゴミの吹き飛ばしの２段階の工程の清掃動作を持たせている。
【００２９】
ここでは、吸引工程、給気工程の２工程のものを提示したが、吸引工程のみを行うような動作としてもよい。
【００３０】
図５は、図２の空気案内管１３の先端部の他の変形例の拡大図であり、（ａ）は待機状態（給気がなされていない状態）を示し、（ｂ）は清掃状態（給気状態）を示す。
【００３１】
本変形例は、構造的には図２のものとほぼ同じであり、光学ローパスフィルタ２５の表面に対向する空気給気部材として多孔質フィルム３１を使用している点でのみ異なり、動作モードとしては、図１〜図３の例と同様である。多孔質フィルム３１としては、例えば、ポリエチレンを焼結させて作製される超高分子量ポリエチレン多孔質フィルムやＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）を特殊加工により微多孔質フィルムしたもの等が挙げられる。
【００３２】
図５において、多孔質フィルム３１は、待機状態では平坦面になっているが、清掃状態では多孔質フィルム３１の給気側と光学３１の中心部は光学ローパスフィルタ２５側との空気圧差により、フィルムが中心を凸に弾性変形する。つまり、多孔質フィルム３１の中心部は光学ローパスフィルタ２５に接近するため、ギャップが小さくなり、ゴミを吹き飛ばす力が増す。ある程度近づくと給気側の空気圧と光学フィルタ２５側の空気膜圧とが等しくなり、あるギャップ以上は近づかなくなる。バランスの取れたギャップの領域が徐々に中心部からドーナツ上に広がっていき、最終的には光学有効エリア全域が同等の空気膜圧になるようにギャップバランスが保たれる。このとき、空気流路は中心部から周辺方向にゴミを履き出すような振る舞いになるため、ゴミ除去として効率が良い構成となる。給気圧設定としては、多孔質フィルム３１の強度と、多孔質フィルム３１と空気案内部材１３との支持部での強度等を考慮して最大給気圧を設定する必要があるが、多孔質フィルム３１の透過率を適宜設定することにより、効率の良いゴミ除去力を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、カメラ本体に本発明の第１の実施の形態に係る塵埃除去装置が取り付けられた撮像装置の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は、塵埃除去装置が取付け初期状態にある場合を示し、（ｂ）は、塵埃除去装置が作動状態にある場合を示す。
【図２】図１における空気案内管１３の先端部の拡大図である。
【図３】図１におけるカメラ本体２０内部の空気の流れを説明する図である。
【図４】図２の空気案内管１３の先端部の変形例の拡大図である。
【図５】図２の空気案内管１３の先端部の他の変形例の拡大図であり、（ａ）は待機状態（給気がなされていない状態）を示し、（ｂ）は清掃状態（給気状態）を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１  ゴミ
１０  撮像素子用清掃装置
１１  空気吹き付け部
１２  給気孔
１３  空気案内部材
１４  マウント
１５  給気機構
１６  チューブ
１７  排気孔
１８  防塵フィルタ
２０  カメラ本体
２１  撮像素子
２２  クイックリターンミラー
２３  シャッタユニット
２４  カバーガラス
２５  光学フィルタ
２６  ファインダ光学系
２７  ペンタプリズム
【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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