(57)【要約】【課題】光学素子の表面の異物を除去して清掃する場合に、光学素子の光学有効範囲の全面を略均一に清掃できるようにする。【解決手段】被写体像を光電変換する撮像素子１５と、撮像素子の表面あるいは撮像素子の被写体に近い側に配置された光学素子１４の表面である被清掃面に付着した異物を除去するための異物除去装置２０とを具備し、異物除去装置は、被清掃面を横切って配置された帯状あるいは棒状の異物除去部材３１と、異物除去部材の両端を支持する第１及び第２の支持部材２７，２８と、異物除去部材を被清掃面の表面に沿って平行移動させるために、第１及び第２の支持部材を互いに等しい速度で移動させる駆動部２２，２３とを備える。【選択図】      図２
2007288456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の表面あるいは前記撮像素子の被写体に近い側に配置された光学素子の表面である被清掃面に付着した異物を除去するための異物除去手段とを具備し、
前記異物除去手段は、
前記被清掃面を横切って配置された帯状あるいは棒状の異物除去部材と、
前記異物除去部材の両端を支持する第１及び第２の支持部材と、
前記異物除去部材を前記被清掃面の表面に沿って平行移動させるために、前記第１及び第２の支持部材を互いに等しい速度で移動させる駆動手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記撮像素子あるいは前記光学素子の両脇にそれぞれ配置された第１及び第２のリードスクリューと、該第１及び第２のリードスクリューを互いに等しい速度で回転させるための回転駆動手段とを備え、前記第１及び第２の支持部材は前記第１及び第２のリードスクリューにそれぞれ螺合するナット部を備え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】
前記異物除去手段は、前記異物除去部材の両端をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続するとともに前記異物除去部材を前記第１及び第２の支持部材に対して回動可能に支持する第１及び第２のヒンジをさらに備え、前記異物除去部材は、前記第１及び第２のリードスクリューと前記第１及び第２の支持部材との間の回転摩擦力により前記第１及び第２の支持部材が前記第１及び第２のリードスクリューの回りに回動することによって、前記被清掃面に押し付けられることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記異物除去手段は、前記異物除去部材の両端をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続するとともに前記異物除去部材を前記被清掃面に押し付けるための第１及び第２のバネをさらに備え、前記異物除去部材は、本体部と、該本体部の前記被清掃面に面する側に設けられた植毛とを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記異物除去手段は、前記異物除去部材の両端をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続するとともに前記異物除去部材を前記被清掃面に押し付けるための第１及び第２のバネをさらに備え、前記異物除去部材は、本体部と、該本体部の前記被清掃面に面する側に設けられたゴムブレードとを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記異物除去手段は、前記異物除去部材の両端をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続するとともに前記異物除去部材を前記被清掃面に押し付けるための第１及び第２のバネをさらに備え、前記異物除去部材には、該異物除去部材の長手方向に沿う両側部にナイフエッジが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記異物除去部材の前記被清掃面に面する側の表面には、前記異物除去部材と前記被清掃面の間に隙間を設けるための突起部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記異物除去部材は、両端部をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続され、前記被清掃面に向かって凸となるように湾曲して形成された板バネ部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記異物除去部材は、前記板バネ部材の前記被清掃面に面する側に設けられた植毛をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記異物除去手段は、両端をそれぞれ前記第１及び第２の支持部材に接続された本体部と、該本体部の前記被清掃面に面する側に設けられた２本の対向電極とを備えることを特徴とする請求項１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、電子カメラ等に内蔵された撮像素子の表面、もしくは撮像素子前方に配置された光学素子表面に付着した異物を除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系と、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いて静止画や動画を撮影するいわゆる電子カメラは、ズーム光学系、焦点調節光学系、シャッタ、絞り（アイリス）、クイックリターンミラー等の可動機構を有するのが一般的である。ここで、これら可動機構内の摺動部から排出される摩耗紛や、外界から進入した塵埃等の異物が、撮像素子のカバーガラスや撮像素子の近傍に配置された光学ローパスフィルタ、あるいは赤外線カットフィルタの表面に付着することがある。そして、この塵埃が付着した状態で撮影を行なうと、被写体像と共に塵埃の影が写し込まれてしまい、高品位な画像が得られないことがある。
【０００３】
そこで上記の塵埃を除去するための一つの手法として、ワイパー状の部材を用いて光学素子表面を清掃する機構が種々提案されている。
【０００４】
例えば特開２００１−２９８６４０号公報（特許文献１）、あるいは特開２００３−１８４４０号公報（特許文献２）には、次のような技術が開示されている。即ち、モータ軸に支持されたワイパーが、デジタル一眼レフカメラに内蔵された撮像素子のガラス表面を拭き取り走査し、その表面に付着した塵埃を除去する。
【０００５】
また特開２００４−１７２９６１号公報（特許文献３）には、帯状のクリーニングフィルムが巻き取りローラによって左右方向に駆動され、且つ巻き取りローラが上下方向に移動することで、大面積の撮像素子表面を清掃する機構が開示されている。
【０００６】
また特開２００５−５９７２号公報（特許文献４）には、両端をリボン（ベルト）で支持されたワイパー部材が、交換式レンズをカメラ本体に装着する動作に連動して、撮像素子表面を清掃する機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２９８６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４４０号公報
【特許文献３】特開２００４−１７２９６１号公報
【特許文献４】特開２００５−５９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述の公知技術には、以下のような欠点があった。
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に開示されている装置では、ワイパーの一端がモータ軸に支持され、他端は自由端となっているため、ガラス表面に対するワイパーの押圧力分布を均一にすることが困難で、塵埃除去効果が場所により異なる恐れがある。また、ワイパー駆動に必要な回動トルクがワイパー全長に比例するため、大面積の光学素子を清掃する場合はワイパーモータに過大な負荷がかかる問題があった。
【０００９】
特許文献３に開示されている装置では、撮像素子表面に対するクリーニングフィルムの押圧力分布を均一にすることが困難で、押圧力は撮像素子中央で最小になってしまう。またクリーニングフィルムと撮像素子間の押圧力を適正値に設定する場合、フィルムの張力を押圧力よりも数倍以上大きくしなければならない。よって、この装置ではフィルム破断の恐れがあるほか、フィルム張力による巻き取りローラへの負荷のため、巻き取りローラ用駆動源に大出力が必要であるという問題があった。
【００１０】
特許文献４に開示されている装置も同様に、ワイパー部材と撮像素子間の押圧力を適正値に設定するためには、ワイパー部材を搬送するリボンに大きな張力を与える必要がある。よって、この装置ではリボン破断の恐れがあるほか、リボン張力によって巻き取りドラムの駆動負荷が大きくなり、レンズ装着に要する負荷も大きくなるという問題があった。
【００１１】
したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子の表面の異物を除去して清掃する場合に、光学素子の光学有効範囲の全面を略均一に清掃できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の表面あるいは前記撮像素子の被写体に近い側に配置された光学素子の表面である被清掃面に付着した異物を除去するための異物除去手段とを具備し、前記異物除去手段は、前記被清掃面を横切って配置された帯状あるいは棒状の異物除去部材と、前記異物除去部材の両端を支持する第１及び第２の支持部材と、前記異物除去部材を前記被清掃面の表面に沿って平行移動させるために、前記第１及び第２の支持部材を互いに等しい速度で移動させる駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学素子の表面の異物を除去して清掃する場合に、光学素子の光学有効範囲の全面を略均一に清掃することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１乃至図４は本発明の第１の実施形態を説明するための図である。
【００１６】
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態であるカメラの構成を示す断面図であり、カメラ本体と交換レンズからなるデジタル一眼レフカメラシステムの撮影準備状態を示している。
【００１７】
図１において、１はカメラ本体で、このカメラ本体１に対して着脱可能な交換レンズ８０はカメラマウント２とレンズマウント８２によって固定される。そしてカメラ側接点３とレンズ側接点８４とが接触することによって、不図示のカメラ内制御回路とレンズ内制御回路の電気的な接続がなされ、カメラ本体１から交換レンズ８０への電力の供給やレンズを制御するための通信が行われる。
【００１８】
交換レンズ８０の撮影光学系８１を透過した光束は、カメラのメインミラー５に入射する。メインミラー５はハーフミラーとなっており、ここで反射した光束はファインダスクリーン９へと導かれ、ファインダスクリーン９に被写体像が形成される。そして撮影者はペンタダハプリズム１１及び接眼レンズ１２を介して、ファインダスクリーン９上の被写体像を観察することができる。
【００１９】
一方、メインミラー５を透過した光束はサブミラー７にて下方へ反射され、焦点検出装置１０へと導かれる。焦点検出装置１０は、撮影光学系８１のピントずれ量、いわゆるデフォーカス量を検出し、撮影光学系８１が合焦状態となるように撮影光学系８１を駆動するレンズ駆動量を演算する。このレンズ駆動量が接点部３、８４を介して交換レンズ８０へ送出されると、レンズは不図示のモータを制御し、撮影光学系８１を駆動して焦点調節を行なう。
【００２０】
メインミラー５はメインミラー保持枠６に接着固定され、ヒンジ軸６ａによってミラーボックス１００に対して回転可能に軸支されている。また、サブミラー７はサブミラー保持枠８に対して接着固定され、サブミラー保持枠８はヒンジ軸８ａによってメインミラー保持枠６に対して回転可能に軸支されている。
【００２１】
サブミラー７の後方にはフォーカルプレンシャッタ１３が配置され、そのシャッタ先幕１３ａは通常閉じた状態、すなわち後述する撮像素子を遮光する状態としている。シャッタ１３の後方には光学ローパスフィルタ及び赤外線カットフィルタを一体化した光学フィルタ１４が配置されており、撮影時には光学フィルタ１４を透過した光束が更に後方に配置された撮像素子１５へ入射される。
【００２２】
撮像素子１５は、カバーガラス１５ａ、センサパッケージ１５ｂ、センサチップ１５ｃ、センサ基板１５ｄより構成される。ここで撮像素子あるいは撮像手段とは、狭義にはセンサチップ１５ｃ単体、広義には前記１５ａ乃至１５ｄからなる撮像素子ユニット、さらにはこの撮像素子ユニットと光学フィルタ１４を合わせた構造体を指すものとする。
【００２３】
６０はＬＣＤ等の表示器で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、及び塵埃除去行程の進行に関する情報等を表示する。
【００２４】
シャッタ１３の後方、かつ光学フィルタ１４の光学的有効面の外側空間には、光学フィルタ１４の表面に付着した塵埃を除去するためのクリーニングユニット２０が配置される。３１は後述するワイパーで、クリーニングユニット２０を構成するひとつの部品をなす。ＬＥＤ４は、クリーニングユニット２０の動作状況検出、及び光学フィルタ１４に付着した塵埃検出のために、ミラーボックス１００の下面側から光学フィルタ１４及び撮像素子１５を照明するための照明装置で、例えば高輝度白色ＬＥＤが用いられる。
【００２５】
図２はクリーニングユニット２０の構造を示す図で、図２（ａ）はクリーニングユニット単体を撮影レンズ側から見た斜視図、図２（ｂ）はその断面図、図２（ｃ）は撮像素子近傍に組み込まれた際の斜視図、同図（ｄ）はその断面図である。
【００２６】
図２（ａ）において、２１はクリーニングユニット２０の筐体に相当する枠体で、清掃すべき対象である光学フィルタ１４を取り囲む矩形の板状部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで構成され、以下の各部材が保持される。
【００２７】
まず、上枠２１ａ及び下枠２１ｂの両端部には孔２１ａ１，２１ａ２，２１ｂ１，２１ｂ２が穿孔され、リードスクリュー２２及び２３が回転可能に装着される。ここでリードスクリュー２２には右ネジが形成され、リードスクリュー２３には左ネジが形成されている。また、側枠２１ｃの外側下端にはモータ台２１ｍが形成され、モータ２４が固定される。また、側枠２１ｃ及び２１ｄの下端には孔２１ｃ１，２１ｄ１が穿孔され、モータ軸２５が回転可能に保持される。そして、モータ軸２５の両端には傘歯車２６ａ及び２６ｂが固定され、リードスクリュー２２及び２３の下端には傘歯車２６ｃ及び２６ｄが固定され、傘歯車２６ａと２６ｃがかみ合い、傘歯車２６ｂと２６ｄがかみ合っている。
【００２８】
３１はワイパーで、金属製台座３１ａと植毛部３１ｂとからなる帯状部材である。ここで金属製台座３１ａは実質上剛体と見なせる金属板からなり、その裏面、すなわち光学フィルタ１４と対向する面には静電植毛により、長さ０．３ｍｍ程度の繊維が密に植毛されている。なお、静電植毛処理の代わりに、ビロード様の布や不織布等、塵埃除去能力を有した他の部材を粘着テープを用いて貼付してもよい。２７，２８はワイパー３１を支持し、かつ駆動するためのナットで、リードスクリュー２２及び２３に螺合する。２９，３０は板バネで、ワイパー３１と光学フィルタ１４の間に所定の押圧力を発生させるために設けられ、一端はワイパー３１の端部に、他端はナット２７及び２８の先端部に固設される。
【００２９】
また、側枠２１ｃの上端と下端には、ワイパー位置検出装置３２，３３が設けられている。ワイパー位置検出装置３２，３３は、フォトリフレクタ等の光電センサが好適で、投光部から出射し、被検体であるナット２７で反射した光束を受光部で検出することで、ワイパー位置検出装置３２，３３の対向位置にナット２７が存在するか否かを検知する。
【００３０】
以上の構成において、モータ２４に通電し、モータ軸２５を図２（ａ）の矢印方向に回転させると、その回転が４個の傘歯車２６ａ乃至２９ｄを介してリードスクリュー２２及び２３を互いに反対方向、かつ同一回転速度で回転させる。するとその回転によりナット２７及び２８が互いに等しい速度で上から下に駆動されるため、ワイパー３１は上方から下方に向けて平行移動、すなわち直進移動する。
【００３１】
図２（ｃ）は、クリーニングユニット２０を撮像素子１５及び光学フィルタ１４の前面に組み込んだ状態を示す図である。この状態では、ワイパー３１の裏面の植毛部３１ｂは光学フィルタ１４の前面に当接し、板バネ２９，３０の弾性変形量に応じて、ワイパー３１の両端に等しい押付け力が付与される。そして、ワイパー３１の台座３１ａは高剛性で弾性変形しないため、植毛部３１ｂは光学フィルタ１４の前面に均一に当接し、植毛とフィルタ表面の押圧力分布も均一となる。よって、ワイパー３１が光学フィルタ１４の表面に接触しながら走査されると、光学フィルタ１４の表面に付着した塵埃等の異物が確実に除去される。そしてワイパー３１が下端に達すると、ワイパー位置検出装置３３がこれを検知し、モータ２４を反転させてワイパー３１は上方に復動する。そして、ワイパー３１が初期位置すなわち上端に復帰すると、ワイパー位置検出装置３２がこれを検知し、モータ２４を停止して１往復の塵埃除去動作が完了する。
【００３２】
次にクリーニングユニット２０のカメラ内における光軸方向の配置について説明する。
【００３３】
図２（ｄ）に示すように、光学フィルタ１４の光束入射面前方（図において左方）には、塵埃除去に必要な最小限の部材であるワイパー３１、及びこれを支持する板バネ２９，３０とナット２７，２８の先端部のみが配置される。そしてこれ以外の主要部品、すなわち筐体に相当する枠体２１、駆動部に相当するモータ２４、リードスクリュー２２及び２３、ナット２７及び２８等の主要部は、次のように配置される。即ち、光学フィルタ１４の光束入射面の後方（表面から突出しない方向）、かつ光学フィルタ１４及び撮像素子のセンサパッケージ１５ｂの外側空間に配置される。以上の構成により、シャッタ１３とセンサチップ１５ｃの間隔を必要最小限に留めることでシャッタ効率の低下を防止している。また、比較的スペースに余裕のある光学フィルタ１４及びセンサパッケージ１５ｂの外周空間にワイパー駆動機構を配置することで、構成部材の剛性確保や摺動部の嵌合長確保が容易になり、信頼性の高いクリーニングユニットを提供できる。
【００３４】
なお、ワイパー３１と光学フィルタ１４の間に当接力を発生させる部材として、本実施形態では板バネ２９及び３０を用いたが、他の弾性部材、例えば引っ張りコイルバネ、圧縮コイルバネ、ねじりコイルバネ、ゴムブッシュ等を用いても構わない。
【００３５】
また、２本のリードスクリューの駆動速度を等しくする手段として、傘歯車を用いた実施形態を示したが、モータ軸上にウォーム、リードスクリューにウォームホイルを装着した機構でも構わない。
【００３６】
図３は本実施形態のカメラの電気回路構成を示すブロック図である。まずカメラ本体１が内蔵する各種回路を、図１及び図２も参照しながら説明する。
【００３７】
４１はカメラ本体１の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。４２はカメラ内電源回路で、リチウムイオン電池等の２次電池と昇圧回路からなる。４３は測光センサ駆動回路で、図１の測光センサ１６を駆動し、測光結果を演算してその出力をカメラ内ＣＰＵ４１に送信する。４４は表示器駆動回路で、表示器６０の表示制御を行なう。４５は操作スイッチ駆動回路で、不図示の各種操作スイッチ、例えば電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、撮影モード選択スイッチ等が操作されたか否かを判別する。４６は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。４７はクリーニング機構駆動回路で、図２で説明したクリーニングユニット２０の駆動制御を行なう。
【００３８】
５４はＬＥＤ駆動回路で、ＬＥＤ４の点灯制御を行なう。５５は撮像素子駆動回路で、撮像素子１５の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をカメラ内ＣＰＵ４１に送信する。５０はＡＦセンサ駆動回路で、焦点検出装置１０が内蔵するＡＦセンサを駆動し、焦点検出信号をカメラ内ＣＰＵ４１に送信する。５２はミラー駆動回路で、メインミラー保持枠６を駆動することで、メインミラー５とサブミラー７を撮影光路の内外に進退させる。５３はシャッタ駆動回路で、カメラ内ＣＰＵ４１からの指令信号に基づいてシャッタ１３の先幕及び後幕の駆動トリガ制御を行なうほか、露光制御完了後には不図示のチャージモータを駆動して、シャッタ幕走行バネをチャージする。
【００３９】
次に交換レンズ８０が有する回路について説明する。
【００４０】
９１はレンズ内ＣＰＵで、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有し、カメラ内ＣＰＵ４１と通信して各種データと指令信号を授受するほか、以下の回路を制御する。
【００４１】
９２はレンズ内電源回路で、カメラ内電源回路４２から供給された電力を、レンズ内の各種回路やアクチュエータに供給する。９３は絞り駆動回路で、虹彩絞り８３の開口径を制御する。９４はフォーカス駆動回路で、不図示のフォーカスモータを駆動し、焦点調節用レンズを光軸方向に進退駆動する。
【００４２】
そして、カメラ本体１と交換レンズ８０がマウントによって結合された状態で、カメラ側接点３とレンズ側接点８４とが電気的に接続される。
【００４３】
図４は本実施形態に係わる塵埃除去工程を説明するためのフローチャートである。図４では、左列に制御フローが、中央列に撮像素子１５が取得した画像が、右列に表示器６０が表示する画像内容が示されている。そして、撮像素子１５が取得した取得画像と表示器６０に表示される表示画像は対応する制御ステップと破線で結ばれている。以下に、図１乃至図３を参照しながら、図４の制御フローについて説明する。
【００４４】
撮影者がカメラ本体１の背面に設置された表示器６０を目視しながら、不図示の操作スイッチを操作して塵埃除去モードを選択すると、ステップＳ１０１より塵埃除去ルーチンが開始され、表示器６０に塵埃レベルを確認するか否かの画面が表示される。このときの表示内容がＤＳＰ−１１に示されている。
【００４５】
ステップＳ１０３にて、撮影者により塵埃レベル確認の実行が否認操作されると、ステップＳ１５５に進み、塵埃除去ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０３にて、塵埃レベル確認が実行操作されるとステップＳ１０３からステップＳ１１１に移行する。
【００４６】
ステップＳ１１１では、メインミラー５及びサブミラー７を撮影光束外に退避させ、絞り８３を最小絞り開口径まで絞り込むとともに、フォーカルプレンシャッタの先幕を走行させてシャッタ開放状態とする。
【００４７】
ステップＳ１１３ではＬＥＤ４を点灯し、ＬＥＤ４の照明光が光学フィルタ１４と撮像素子１５の保護ガラス１５ａを通過して、センサチップ１５ｃを照明する。この状態でのカメラの断面図を図５に示すが、絞り８３は絞込み操作によって開口径が極小になっており、外光のミラーボックス内への進入がほぼ遮断されている。また、ＬＥＤ４の光源面積は微小なため、光学フィルタ１４の表面に塵埃が付着していると、ＬＥＤ照明光による塵埃の影がセンサチップ１５ｃに投影される。
【００４８】
ステップＳ１１５では、撮像素子１５の画像蓄積と読み出しを行ない、ＩＭＧ−１２で示した画像を得る。この画像は、ＬＥＤで略均一に照明された明領域の中に、光学フィルタ１４の表面に付着した塵埃の影に対応する種々の形状の黒点が散在した状態を示している。
【００４９】
ステップＳ１１７では、ステップＳ１１５で取得した画像から塵埃領域を抽出し、次いで表示用画像の強調処理を行なう。具体的には、カメラ本体１の製造時、すなわち塵埃付着の無い状態で取得し、ＲＯＭに記憶した参照用画像（これを不図示のＩＭＧ−１１と称する）を読みだす。そして、その参照用画像ＩＭＧ−１１と、ステップＳ１１５で取得した画像ＩＭＧ−１２の差分を演算することで、製造後に付着した塵埃を抽出する。次いで塵埃レベル（塵埃の量を表わす値で、例えば塵埃部分の数など）を演算する。具体的な方法は、本願出願人により既に出願されている特開２００３−２３５６３号公報に開示された技術等が利用できるため、詳細な説明は省略する。その後、抽出した塵埃画像において、塵埃部分の拡大やコントラスト強調を行なう。
【００５０】
ステップＳ１１９では、拡大処理した塵埃画像を更に点滅させ、表示器６０に表示することで、撮影者に塵埃付着状況を報知する（ＤＳＰ−１２）。
【００５１】
ステップＳ１２１では、ステップＳ１１７で演算した塵埃レベルを表示器６０に表示する（ＤＳＰ−１３）。本実施形態では、前回認識した塵埃レベルと今回認識した塵埃レベルの両方を、棒グラフ及び数値にて定量的に表示する。また、この表示画面の下部には、クリーニングを実行するか否かの選択ボタンも表示する。すなわち、撮影者は前回と今回の塵埃レベルを比較して、クリーニング工程を実行するか否かを該選択ボタンで指示するようになっている。
【００５２】
ステップＳ１２３でクリーニング操作が不要（Ｎｏ）と選択されたら、ステップＳ１５５に進み、塵埃除去ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１２３でクリーニング工程の実行（Ｙｅｓ）が選択されたら、ステップＳ１３１に移行する。
【００５３】
ステップＳ１３１では、クリーニングユニット２０に備えられたワイパー３１の駆動を開始する。ステップＳ１３３では、ワイパー駆動中の動画像を取得する（ＩＭＧ−１３）。ステップＳ１３５では、取得した動画像を表示器６０に逐次表示する（ＤＳＰ−１４）。この場合、ワイパー３１の影が画面上を移動するため、撮影者はクリーニング工程の進捗状況を容易に視認できるほか、ワイパー３１の通過によって塵埃が除去される過程も把握することができる。なお、交換レンズ８０を用いて被写体を撮影する場合は、撮像素子１５には倒立像が形成されるので、通常の被写体画像を表示器６０に表示する際は、画像の天地を補正して表示している。一方、本実施形態では、ワイパー２７はカメラ内の上側から走査開始するため、表示器６０には天地反転を行なわない画像を表示する。これにより、撮影者はワイパーが上から下へと駆動されていることを正しく認識できる。
【００５４】
ステップＳ１３７では、ワイパー３１の往動走査が完了したことを判定したのち、ワイパー３１を初期位置、すなわち図２において上方に復動させる。
【００５５】
ステップＳ１３９では、ステップＳ１１５と同様の方法で塵埃画像を取得し（ＩＭＧ−１４）、ステップＳ１４１ではステップＳ１１７と同様の方法で塵埃認識と塵埃強調処理を行なう。ステップＳ１４３では、ステップＳ１１９と同様の方法でクリーニング工程後の塵埃付着状況を表示する（ＤＳＰ−１５）。この画面により、撮影者はどの領域にどの程度の塵埃が残っているかを判断することができる。
【００５６】
ステップＳ１４５では、ステップＳ１２１と同様にステップＳ１４１で認識した塵埃レベルを表示器６０に表示する（ＤＳＰ−１６）。本実施形態では、クリーニング前とクリーニング後の両方の塵埃レベルを、棒グラフと数値で定量的に表示する。この際、クリーニング後の塵埃レベルが所定値以上のときは、棒グラフを点滅表示、あるいは目立つ色彩で表示する等の警告を行なうと効果的である。また、この表示画面の下部には、クリーニングを再実行するか否かの選択ボタンも表示する。すなわち、撮影者はクリーニング前後の塵埃レベルを比較して、クリーニング効果を定量的に把握し、クリーニング工程を再実行するか否かを選択ボタンで指示できるようになっている。また、塵埃除去効果や警告情報は、撮影者自身が市販の清掃用具（綿棒、清掃布、ブロアブラシ等）を用いて光学素子前面を拭き取り清掃する場合の判断材料として用いることができる。
【００５７】
ステップＳ１４７において、再クリーニングの実行が選択されたら、ステップＳ１３１に戻り、ステップＳ１３１乃至ステップＳ１５１を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１４７で再クリーニングが不要と選択されたら、ステップＳ１５１に移行する。
【００５８】
ステップＳ１５１ではＬＥＤ４を消灯する。ステップＳ１５３では、まずシャッタの後幕を走行させてシャッタを閉鎖し、絞りを開放に復帰させるとともにメインミラーとサブミラーを撮影光束内に復帰させる。次いで、シャッタ幕走行用のバネをチャージし、シャッタ先幕と後幕を走行可能な状態に復帰させる。そしてステップＳ１５５で塵埃除去ルーチンを完了する。
【００５９】
以上の第１の実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側（表面から突出しない側）、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置した。そのため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）剛体のワイパー基体両端を、板バネ等の弾性部材を用いて光学フィルタに押し付けるため、ワイパー上の植毛部と光学フィルタ間の押圧力分布を均一にでき、光学フィルタ全域に渡って均一な塵埃除去効果を得ることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、基台部分が剛体のワイパーを板バネで光学フィルタに押圧し、均一な押圧力分布を得る例を示した。以下に説明する第２の実施形態では、ワイパー基台を板バネ（弾性体）とし、その初期形状を湾曲させておいて平面状の光学フィルタに押し付けることで、均一な押圧力分布を得る例を示す。なお、ワイパー部分以外の構成は第１の実施形態と同一である。以下、図５及び図６を用いて第２の実施形態の構成と作用について説明する。
【００６１】
図５は、第２の実施形態におけるクリーニングユニットの構成図で、第１の実施形態の図２に対応する。第１の実施形態のクリーニングユニット２０では、ワイパー３１は帯状の剛体に静電植毛を施したものであった。これに対して第２の実施形態のクリーニングユニット２００では、ワイパー２３１は図５（ａ）に示すように、予め所定の曲率にて光学フィルタ１４に向かって凸となるように湾曲させた帯状の板バネ２３１ａの凸面側に静電植毛２３１ｂを施したものである。そしてクリーニングユニット２００を光学フィルタ１４の表面側に組み込むと、図５（ｃ）のごとく、板バネ状ワイパー２３１は光学フィルタ１４の前面に押し付けられ、略均一な押圧力が発生する。この際の板バネの初期形状と押圧力分布の関係を、図６を用いて説明する。
【００６２】
図６（ａ）は、直線状の梁の両端を支点で支持した状態を示し、図６（ｂ）はこの梁に等分布荷重ｗ（単位はＮ／ｍ）を与えたときの梁が撓んだ状態を示している。この撓み形状は材料力学の文献に記載されている撓み曲線式から導くことができる。図６（ｃ）は第２の実施形態のワイパーにおける、無負荷状態での形状を表わした図である。
【００６３】
ワイパー２３１は、帯状の板バネ２３１ａを製造する際に、図６（ｂ）の梁の撓み曲線と同一形状となるよう塑性変形させたのち、光学フィルタ１４と当接する面に静電植毛２３１ｂを施し、次いで両端をナット２７、２８の先端に固定して形成される。これを光学フィルタ１４の近傍に組み込んだ状態を示したものが図６（ｄ）である。ワイパー２３１と光学フィルタ１４の当接量を漸増させると、当接部の押圧力は漸増し、ワイパー２３１は光学フィルタの平面に習って直線に近づいていく。そしてその形状が直線に達した時、押圧力分布は図６（ｂ）に示した等分布荷重ｗと一致する。よって、図６（ｄ）に示した状態となるように、クリーニングユニット２００と光学フィルタ１４の相対位置を予め決めておくことで、ワイパー２３１と光学フィルタ１４の間の押圧力を均一に維持することができる。
【００６４】
以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の以下の（１）、（２）の効果に加えて（３）、（４）、（５）のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置したため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）所定形状に湾曲させた板バネ製ワイパー基体の両端を支持して光学フィルタに押し付けるため、ワイパー上の植毛部と光学フィルタ間の押圧力分布を略均一にでき、光学フィルタ全域に渡って均一な塵埃除去効果を得ることができる。
（４）ワイパーと押圧力発生部材を一体化できるため、装置を安価に製造できる。
（５）ワイパーを薄型化できるため、装置の更なる小型化が可能である。
【００６５】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、植毛式ワイパーで光学フィルタの塵埃を除去する例を示した。以下に説明する第３の実施形態では、ゴムブレード式ワイパーを光学フィルタ表面に押圧して走査し、塵埃を除去する例を示す。なお、ワイパー部分以外の構成は第１の実施形態と同一である。以下、図７を用いて第３の実施形態の構成と作用について説明する。
【００６６】
図７は第３の実施形態におけるクリーニングユニットの構成図で、第１の実施形態の図２に対応する。第１の実施形態のクリーニングユニット２０では、ワイパー３１は帯状の剛体に静電植毛を施し、これを板バネ２９，３０を介してナット２７，２８で支持するものであった。これに対して第３の実施形態のクリーニングユニット３００では、ワイパー３３１は自動車のウィンドウワイパーと同様のゴムブレード式ワイパーが用いられる。図７（ｂ）に、クリーニングユニット単体の拡大断面図を示すが、ワイパー３３１は断面がコの字状の高剛性の金属枠３３１ａと、ゴムブレード３３１ｂとからなる。そして図７（ａ）に示すように、ワイパー３３１の両端は第１の実施形態と同様に、板バネ２９，３０を介してナット２７，２８に結合される。
【００６７】
そこで光学フィルタ１４を含む撮像素子１５を組み込むと、図７（ｃ）に示すように板バネ２９，３０の弾性変形によりワイパー３３１は所定の力で光学フィルタ１４に当接する。そして図７（ｄ）に示すようにゴムブレード３３１ｂの先端が変形し、ワイパー３３１を上から下に走査することで光学フィルタ表面の塵埃が除去される。
【００６８】
以上の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の以下の（１）、（２）の効果に加えて（３）、（４）のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置したため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）剛体のワイパー基体両端を、板バネを用いて光学フィルタに押し付けるため、ワイパーが有するゴムブレード先端と光学フィルタ間の押圧力分布を均一にでき、光学フィルタ全域に渡って均一な塵埃除去効果を得ることができる。
（４）押圧力がゴムブレード先端に集中するため、強固に付着した塵埃も確実に除去できる。
【００６９】
（第４の実施形態）
第１乃至第３の実施形態では、ワイパーが光学フィルタの有効部表面と接触しながら走査することで塵埃を除去する例を示した。以下に説明する第４の実施形態では、ナイフエッジ式ワイパーを光学フィルタ表面から微小量離間させて走査し、塵埃を除去する例を示す。なお、ワイパー部分以外の構成は第１の実施形態と同一である。以下、図８を用いて第４の実施形態の構成と作用について説明する。
【００７０】
図８は第４の実施形態におけるクリーニングユニットの構成図で、第１の実施形態の図２に対応する。第４の実施形態のクリーニングユニット４００が備えるワイパー４３１は、図８（ａ）の斜視図及び図８（ｂ）の断面図に示すように、上縁と下縁がナイフエッジになった帯状剛体部材である。そして図８（ｃ）に示すように、ワイパー４３１の裏面、すなわち光学フィルタ１４との当接面には、所定高さの半球状エンボス４３１ａが３個設けられている。ここでエンボスの高さは、撮像素子１５にとって有害な塵埃の大きさと同等以下に設定される。本実施形態では、エンボス高さを２０μｍとしている。そこで、本実施形態のクリーニングユニット４００と、光学フィルタ１４を含む撮像素子１５を組み合わせると、図８（ｄ）に示すようにエンボス４３１ａの先端が光学フィルタ１４の表面に当接する。すると、ワイパー４３１のナイフエッジ部と光学フィルタ１４の表面には、エンボス４３１ａの高さに相当するギャップが形成されるため、ワイパー４３１の走査により、２０μｍよりも大きな塵埃が除去される。また、エンボス４３１ａは光学フィルタ１４の光学的有効範囲外に設けられているため、エンボス４３１ａの接触により光学フィルタ１４の表面に擦過痕を生じさせても、光学的にはなんら影響はない。
【００７１】
以上の第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の以下の（１）、（２）の効果に加えて（３）、（４）のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置したため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）ナイフエッジとエンボスを有する剛体のワイパー両端を、板バネを用いて光学フィルタに押し付けるため、所定サイズ以上の塵埃を確実に除去することができる。
（４）光学フィルタの光学的有効領域にはワイパー部材が接触しないため、有効領域内に擦過痕が生じる恐れがない。
【００７２】
（第５の実施形態）
第１乃至第４の実施形態では、ワイパーが光学フィルタの塵埃を機械的に除去する例を示した。以下に説明する第５の実施形態では、静電気力等の遠隔力を用いて塵埃を除去する例を示す。なお、ワイパー部分以外の構成は第１の実施形態と同一である。以下、図９を用いて第５の実施形態の構成と作用について説明する。
【００７３】
図９は第５の実施形態におけるクリーニングユニットの構成図で、第１の実施形態の図２に対応する。第５の実施形態のクリーニングユニット５００が備えるワイパー５３１は、図９（ｃ）に示すように、帯状剛体部材５３１ａの裏面、すなわち光学フィルタ１４と対向する面に、２本の対向電極を有したフレキシブルプリント基板５３１ｂが接着固定されている。またワイパー５３１は図９（ａ）に示すように、その両端がナット２７，２８に直接固定支持される。そして、クリーニングユニット５００と撮像素子１５の組み立て時には、図９（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板５３１ｂと光学フィルタ表面のギャップが所定量、例えば０．１ｍｍとなるように調整される。
【００７４】
以上の構成において、モータ２４を駆動してワイパー５３１を上から下に走査する際、フレキシブルプリント基板５３１ｂの対向電極には所定の電圧が印加される。すると、光学フィルタ１４の表面に付着した塵埃を含む空間には電界が発生し、その電界の作用により塵埃が除去される。ここで、電界による作用とは、クーロン力による帯電塵埃の吸引や排斥、グラディエント力による塵埃の吸引、コロナ放電による光学フィルタ表面の除電作用等を指し、それぞれの作用を発現するのに適した形態の電圧を印加すればよい。
【００７５】
以上の第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の以下の（１）、（２）の効果に加えて（３）のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置したため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）ワイパーは光学フィルタに対して非接触で走査されるため、ワイパー駆動負荷が低減され、駆動モータを始めとする各部材の小型化と省電力化が図れる。
【００７６】
（第６の実施形態）
第１乃至第４の実施形態では、板バネ等の弾性部材を用いてワイパーと光学フィルタ間に当接力を発生させていた。以下に説明する第６の実施形態では、駆動手段であるリードスクリューとナット間に働く摩擦トルクをワイパーの押圧力に利用する例を示す。なお、ワイパーとナット部分以外の構成は第１の実施形態と同一である。以下、図１０を用いて第６の実施形態の構成と作用について説明する。
【００７７】
図１０は第６の実施形態におけるクリーニングユニットの構成図で、図１０（ａ）はクリーニングユニット６００単体の斜視図である。図１０（ａ）において、ワイパー６３１は第１の実施形態のワイパー３１と同様、金属製の帯状剛体部材の裏面に静電植毛が施されている。
【００７８】
６２７，６２８はナットで、リードスクリュー２２及び２３に螺合して上下に移動可能であり、かつワイパー６３１の両端を支持することでワイパーを上下に駆動するための駆動部材の一部をなしている。６２９，６３０は連結ピンで、ワイパー６３１の両端をナット６２７、６２８に対して回動可能に軸支する。そしてこれらの部材以外は第１の実施形態と同様の部材で構成されるため、説明は省略する。
【００７９】
以上の構成において、モータ２４に通電し、モータ軸２５を図１０（ａ）の矢印方向に回転させると、その回転が４個の傘歯車２６ａ乃至２９ｄを介してリードスクリュー２２，２３とナット６２７，６２８を以下のように駆動する。
【００８０】
まずリードスクリュー２２は反時計方向に回転し、ナット６２７を下方に駆動する。また、リードスクリュー２３は時計方向に回転し、ナット６２８はナット６２７と等速度で下方に駆動される。すると、連結ピン６２９，６３０で結合されたワイパー６３１も下方に向かって並進駆動される。
【００８１】
ここで、リードスクリュー２２とナット６２７の螺合部には摩擦トルクが働くため、ナット６２７には下方への駆動力のほかに反時計方向の回転トルクも発生する。同様に、リードスクリュー２３とナット６２８の螺合部に働く摩擦トルクにより、ナット６２８には下方への駆動力のほかに時計方向の回転トルクも発生する。よって、ワイパー６３１を下方に駆動する際は、ワイパー６３１の両端において光学フィルタ１４に向かう押圧力が発生する。
【００８２】
図１０（ｂ）は、クリーニングユニット６００と撮像素子１５を結合し、ワイパー６３１を下方に駆動（往動）する際のワイパー近傍の拡大断面図である。上述したように、ワイパー６３１にはナットの摩擦トルクにより図面において右方向の力が作用するため、ワイパー６３１の植毛処理部が光学フィルタ１４の表面に当接した状態で下方に駆動される。そしてワイパー６３１が下端に達すると、ワイパー位置検出装置３３がこれを検知し、モータ２４を反転させてワイパー６３１は上方に復動する。その際、リードスクリュー２２及び２３と、ナット６２７及び６２８の螺合部に発生する摩擦トルクは往動時と反転する。よって図１０（ｃ）に示すように、ワイパー６３１の両端には光学フィルタ１４から離間する方向の力が作用する。ここで、ナット６２７の外側には突起状のストッパ６２７ａが設けられ、ナット６２８の外側にも突起状のストッパ６２８ａが設けられる。そして両ストッパ６２７ａ，６２８ａが側枠２１ｃ及び２１ｄの内面に当接することで、両ナット６２７，６２８の回動角を制限している。従って、ワイパー６３１と光学フィルタ１４の離間量も所定値に制限され、ワイパー６３１とシャッタ１３の衝突が回避される。
【００８３】
図１０（ｄ）は、ワイパー６３１を上方に駆動（復動）する際のワイパー近傍の拡大断面図である。上述したように、ワイパー６３１にはナットの摩擦トルクにより図面上左方向の力が作用するため、ワイパー６３１の植毛処理部は光学フィルタ１４の表面から離れた状態で上方に駆動される。
【００８４】
そして、ワイパー６３１が初期位置すなわち上端に復帰すると、ワイパー位置検出装置３２がこれを検知し、モータ２４を停止して１回の塵埃除去動作が完了する。
【００８５】
以上の第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の以下の（１）、（２）の効果に加えて（３）、（４）のような効果が得られる。
（１）帯状ワイパーの両端をそれぞれナットで支持し、その２個のナットをそれぞれリードスクリューで等速駆動するため、小さな駆動力で光学フィルタ表面を確実に走査することができる。
（２）ワイパー駆動のための主要機構部を、光学フィルタ表面よりも撮像素子側、かつ光学フィルタの光軸を挟んで対向する位置に配置したため、光学フィルタ直前にシャッタ機構、あるいは他の光学素子を配置でき、装置の小型化に有効である。
（３）ワイパーを光学フィルタに押し付けるための当接力はナット螺合部に発生する摩擦力を利用するため、バネの欠点である力の変位依存性が発現しない。よって、クリーニングユニットと光学フィルタの相対位置に誤差やばらつきが生じても、常に一定の押圧力が得られる。
（４）ワイパーは上方から下方に駆動する時のみ塵埃除去を行ない、反転駆動時は光学フィルタから離間するため、拭き取られた塵埃は光学フィルタの下方に落下し、上方に溜まることがない。従って除去した塵埃の光学フィルタへの再付着を防止できる。
【００８６】
なお、第６の実施形態の摩擦トルクによる押圧機構を、第３乃至第５の実施形態のワイパーに用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、光学素子や撮像素子の塵埃を小型で簡単な機構により確実に除去するための装置を提供するもので、特に電子カメラ等の撮像装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態であるカメラの構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【図３】第１の実施形態のカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態の塵埃除去工程を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【図６】第２の実施形態のワイパーの構造の説明図である。
【図７】第３の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【図８】第４の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【図９】第５の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【図１０】第６の実施形態のクリーニングユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  カメラ本体
２  カメラマウント
３  カメラ側接点
４  ＬＥＤ
５  メインミラー
６  メインミラー保持枠
７  サブミラー
８  サブミラー保持枠
９  ファインダスクリーン
１０  焦点検出ユニット
１１  ペンタダハプリズム
１２  接眼レンズ
１３  シャッタ
１４  光学ローパスフィルタ
１５  撮像素子
２０，２００，３００，４００，５００，６００  クリーニングユニット
２１  クリーニングユニット枠体
２２，２３  リードスクリュー
２４  モータ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  傘歯車
２７，２８，６２７，６２８  ナット
３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１  ワイパー
４１  カメラＣＰＵ
４４  表示器駆動回路
４７  クリーニング機構駆動回路
５４  ＬＥＤ駆動回路
５５  撮像素子駆動回路
６０  表示器
８０  交換レンズ
８１  撮影光学系
８２  レンズマウント
８３  絞り機構
８４  レンズ側接点
９１  レンズＣＰＵ
【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】
2007288456.tif 000011
【図１０】
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