(57)【要約】【課題】付着塵埃を除去するために光学部材を振動させる場合の振動周波数を、適切な範囲に保つことの出来る撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置は、撮像面の被写体側に配置されるとともに、結像光学系を通った光を透光する光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、前記振動手段により振動させられた前記光学部材の共振状態を示す状態量を検出する検出手段と、を備え、前記光学部材に加える振動の周波数を段階的に増加させ、現在の状態量と前回の状態量とから状態量の変化率を算出し、該変化率を用いて次回の状態量の予測値を求め、該予測値が第１の閾値を超えた場合に、前記振動手段による前記光学部材の振動を停止させる制御手段と、を備えること、を特徴とする。【選択図】図６
2012204958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面の被写体側に配置されるとともに、結像光学系を通った光を透光する光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
前記振動手段により振動させられた前記光学部材の共振状態を示す状態量を検出する検出手段と、を備え、
前記光学部材に加える振動の周波数を段階的に増加させ、現在の状態量と前回の状態量とから状態量の変化率を算出し、該変化率を用いて次回の状態量の予測値を求め、該予測値が第１の閾値を超えた場合に、前記振動手段による前記光学部材の振動を停止させる制御手段と、
を備えること、を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記振動手段に流れる電流を測定する電流センサを備え、
前記状態量は、前記電流センサにより検出された前記振動手段に流れる電流値であること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記制御手段は、前記状態量の変化率が第２の閾値以下になった際において前記光学部材に加えられている振動の周波数を印加し続けること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記制御手段は、前記振動手段を、第１の制御パラメータに基づき振動周波数を段階的に変化させて振動させ、
前記変化率が徐々に増加した後、不連続に減少した時点で、前記第１の制御パラメータと異なる第２の制御パラメータに切り替え、該第２の制御パラメータに基づき振動周波数を段階的に変化させて振動させること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記第１の制御パラメータ及び前記第２の制御パラメータは、前記振動手段の振動周波数の値を段階的に変化させる場合の変化の割合を含み、
該変化の割合は、前記第１の制御パラメータで制御している場合よりも、前記第２の制御パラメータで制御している場合のほうが小さいこと、
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置、例えばレンズ交換式デジタル一眼レフカメラにおいて、撮像素子の撮像面側に配置された光学部材に付着した塵埃が撮影画像に写り込むという問題がある。このため、光学部材を、例えば圧電素子を用いて振動させることにより、付着した塵埃を除去する技術がある。
そして、その際、圧電素子の振動周波数を変化させて光学部材の振動状態をモニタリングし、光学部材を共振させる圧電素子の振動周波数を検出し、その周波数で圧電素子を振動させているものもある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかし、光学部材の最大共振が強すぎると、撮像装置において不具合が生じる場合がある。
【０００５】
本発明の課題は、付着塵埃を除去するために光学部材を振動させる場合の振動周波数を、適切な範囲に保つことの出来る撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、撮像面の被写体側に配置されるとともに、結像光学系を通った光を透光する光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、前記振動手段により振動させられた前記光学部材の共振状態を示す状態量を検出する検出手段と、を備え、前記光学部材に加える振動の周波数を段階的に増加させ、現在の状態量と前回の状態量とから状態量の変化率を算出し、該変化率を用いて次回の状態量の予測値を求め、該予測値が第１の閾値を超えた場合に、前記振動手段による前記光学部材の振動を停止させる制御手段と、を備えること、を特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、付着塵埃を除去するために光学部材を振動させる場合の振動周波数を、適切な範囲に保つことの出来る撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る一実施形態であるカメラを概念的に示す図である。
【図２】撮像ユニットの分解斜視図である。
【図３】振動クリーニング機構の制御系のブロック構成図である。
【図４】振動クリーニング機構の作動フローチャートである。
【図５】クリーニング動作時における加振周波数に対する共振強度の変化率を示すグラフである。
【図６】クリーニング動作時における動作時間に対する共振強度とその予測値を示すグラフである。
【図７】第１実施形態におけるクリーニング動作のフローチャートである。
【図８】第２実施形態における、クリーニング動作時における動作時間に対する共振強度の変化を示すグラフである。
【図９】図８におけるＡ部拡大図である。
【図１０】第２実施形態におけるクリーニング動作のフローチャートである。
【図１１】第２実施形態におけるクリーニング動作のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態であるカメラ１を概念的に示す図である。
なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、適宜ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、通常の撮影位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、通常の撮影位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。さらに、通常の撮影位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。
【００１０】
カメラ１は、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０に対して着脱可能なレンズ鏡筒１００と、によって構成されたレンズ交換式のカメラである。
カメラ本体１０は、その内部に、ミラーユニット１１，ファインダスクリーン１２，ペンタプリズム１３，測光素子１４，接眼光学系１５，シャッター１６，固定ミラー１７，ＡＦ検出素子１８，撮像ユニット２０，表示装置１９，制御装置３０等を備えている。
【００１１】
ミラーユニット１１は、中心付近がハーフミラーとして構成されたメインミラー１１ａと、メインミラー１１ａにおけるハーフミラー部位の背面側に配設されたサブミラー１１ｂとを備えている。
メインミラー１１ａは、レンズ鏡筒１００の光学系１０１によって集光された被写体像の光路をファインダスクリーン１２に向けて屈曲させる位置と、被写体光の撮像ユニット２０への入射を妨げない図１中に二点鎖線で示す退避位置との間で、揺動可能に設けられている。
【００１２】
サブミラー１１ｂは、メインミラー１１ａにおけるハーフミラー部位の裏面側に、回動可能に配設されている。サブミラー１１ｂは、メインミラー１１ａにおけるハーフミラー部位を透過した被写体像の光路を、固定ミラー１７に向けて屈曲させる。
【００１３】
ファインダスクリーン１２は、メインミラー１１ａにより反射された被写体像を結像させるスクリーンであり、メインミラー１１ａとペンタプリズム１３との間に配置されている。
ペンタプリズム１３は、断面形状が五角形のプリズムであって、カメラ本体１０を横位置に構えた状態の上部に配設されている。ペンタプリズム１３は、ファインダスクリーン１２に結像した像を正立像として接眼光学系１５へと導く。
【００１４】
測光素子１４は、被写体像光の光量を測定し、その測光情報を制御装置３０に出力する。
接眼光学系１５は、ペンタプリズム１３により正立像となった被写体像を、拡大観察するための光学系であり、ペンタプリズム１３の背面側（撮影者側）に配置されている。
シャッター１６は、ミラーユニット１１と撮像ユニット２０との間に配設され、レリーズ操作に応じて開閉し、撮像ユニット２０における後述する撮像素子２１に結像する被写体像光の露光時間を制御する。
【００１５】
固定ミラー１７は、ミラーユニット１１におけるサブミラー１１ｂによって反射された被写体像光をさらに反射させてＡＦ検出素子１８へと導く。
ＡＦ検出素子１８は、サブミラー１１ｂおよび固定ミラー１７を介して入射する被写体光に基づき、被写体像の結像状態（レンズ鏡筒１００における光学系１０１の焦点調節状態）を検出し、その検出情報を制御装置３０に出力する。
【００１６】
図２は、撮像ユニット２０の分解斜視図である。図２に示すように、撮像ユニット２０は、たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子２１、および光学的ローパスフィルタ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ；以下「光学ＬＰＦ」と称す）２２（第１ＬＰＦ２２−１と第２ＬＰＦ２２−２とを含む）、等を備えている。
撮像素子２１は、その受光面に入射するレンズ鏡筒１００の光学系１０１によって集光された被写体像光を画像信号に変換し、その画像情報を制御装置３０に出力する。
第２ＬＰＦ２２−２は、撮像素子２１の受光面に入射する被写体像光から高周波成分を取り除く。
また、撮像ユニット２０は、第２ＬＰＦ２２−２を振動させてその表面に付着した塵埃を除去する振動クリーニング機構５０（図２参照）を備えている。この振動クリーニング機構５０を含む撮像ユニット２０の構成およびその作動制御内容等については、後に詳述する。
【００１７】
図１に戻り、表示装置１９は、カメラ本体１０の外側の背面側（撮影者側）に設けられた液晶等の表示パネルを備えている。表示装置１９は、表示パネルに撮影画像や、露光時間等の撮影に関する情報等を表示する。
制御装置３０は、ＣＰＵ等を備えて構成され、前述した当該カメラ本体１０の各構成要素およびカメラ本体１０に装着されたレンズ鏡筒１００を統括的に制御する。
【００１８】
そして、カメラ１は、制御装置３０によって制御され、撮影時において下記のように作用する。
カメラ本体１０が備える図示しないシャッターボタンが押圧操作（レリーズ操作）されると、ミラーユニット１１におけるメインミラー１１ａが退避位置に移動する。シャッター１６は、レリーズ操作に応じて開閉し、撮像ユニット２０における撮像素子２１に被写体像光を所定時間露光させる。撮像素子２１は、被写体像光を電気信号に変換して撮像する。撮像素子２１によって撮像された撮像データは、図示しない記録部に記録される。これによって、撮影が行われる。この撮影時において、制御装置３０は、測光素子１４による測光情報に基づいてシャッター１６の開放時間およびレンズ鏡筒１００の光学系１０１における図示しない絞りの開口径を制御駆動して露光を制御する。また、オートフォーカス作動時には、ＡＦ検出素子１８からの測距情報に基づいてレンズ鏡筒１００における光学系１０１をＡＦ操作する図示しないアクチュエータを制御駆動する。表示装置１９は、前述したように、種々の設定情報，撮影情報，撮影画像および設定操作画面等を表示パネルに表示する。
【００１９】
図２を参照して、撮像ユニット２０について詳細に説明する。撮像ユニット２０は、前述した撮像素子２１と光学ＬＰＦ２２（第１ＬＰＦ２２−１と第２ＬＰＦ２２−２とを含む）とが、固定用ベース板２３に装着されており、その固定用ベース板２３を介してカメラ本体１０に固定されるように構成されている。また、撮像ユニット２０は、前述したように、第２ＬＰＦ２２−２を振動させて、その表面に付着した塵埃を除去する振動クリーニング機構５０を備えている。
【００２０】
撮像素子２１は、所定縦横比の矩形の板状であって、撮像基板２１ａに実装されている。撮像基板２１ａは、撮像素子２１が光電変換した画像信号を受信してカメラ本体１０における制御装置３０の図示しない画像処理回路に送出する。
撮像素子２１は、防塵ゴム２４と第１ＬＰＦ２２−１とを挟んでその前面側に位置する第１保持枠２６を、複数の固定ネジ４１によって固定用ベース板２３に固定することにより、基板２１ａを介して固定用ベース板２３に共締め固定されている。撮像素子２１は、その長軸をＸ軸と平行として（すなわち横長として）配設されている。
【００２１】
防塵ゴム２４と第１ＬＰＦ２２−１は、固定用ベース板２３に締結される第１保持枠２６によって撮像素子２１の前面ガラスに押圧されて、当該撮像素子２１に装着されている。
防塵ゴム２４は、撮像素子２１と対応する矩形の枠状であって、第１ＬＰＦ２２−１と撮像素子２１の前面ガラスに密着し、両者の間への塵埃の侵入を阻止する。
第１ＬＰＦ２２−１は、分光及びフィルタリング特性を持った積層の光学部材である。
第１保持枠２６は、撮像素子２１の受光面と対応する部分が開口する矩形の枠状の部材である。第１保持枠２６の外周面には、後述する固定枠４０が係合する係合突起２６ａが突設されている。
【００２２】
第１保持枠２６の前面側には、シート付防塵部材２７と、第２保持枠２８と、第２ＬＰＦ２２−２と、防振スポンジ２９とが、固定枠４０によって装着されている。
シート付防塵部材２７は、第１ＬＰＦ２２−１と第２ＬＰＦ２２−２との間に介在し、両者の間を防塵する。
第２保持枠２８は、ＬＰＦ２２の光軸に対して垂直な平面の位置を規定するための部材である。
【００２３】
第２ＬＰＦ２２−２は、前述したように、撮像素子２１の受光面に入射する被写体像光から高周波成分を取り除くフィルタである。
また、第２ＬＰＦ２２−２の外周には、後述する振動クリーニング機構５０における振動体５１が取り付けられている。振動体５１は、圧電素子５１ａと、当該圧電素子５１ａに接続されたフレキシブルプリント基板５１ｂとにより構成されている。圧電素子５１ａは、第２ＬＰＦ２２−２の一方の辺縁に沿って接着されている。圧電素子５１ａには、後述する圧電素子駆動回路５４（図３参照）から交流の駆動電圧がフレキシブルプリント基板５１ｂを介して印加され、これによって所定の周波数で伸縮し、第２ＬＰＦ２２−２を振動させる。
【００２４】
防振スポンジ２９は、第２ＬＰＦ２２−２と固定枠４０との間に介装され、第２ＬＰＦ２２−２の振動の固定枠４０への伝達を防ぐ。
固定枠４０は、第１保持枠２６と対応する枠状であって、周囲に第１保持枠２６の外周に嵌合可能なバネ縁部４０ａが立設されており、そのバネ縁部４０ａに係合孔４０ｂが形成されている。固定枠４０は、バネ縁部４０ａが第１保持枠２６の外周に嵌り、その係合孔４０ｂに第１保持枠２６の係合突起２６ａが嵌入することで、第１保持枠２６に脱落不能に装着される。これにより、第１保持枠２６と固定枠４０との間に、シート付防塵部材２７、第２ＬＰＦ２２−２および防振スポンジ２９が装着される。
【００２５】
つぎに、前述した図２に加えて図３および図４を参照して、振動クリーニング機構５０の構成・作用およびその制御について説明する。図３は、振動クリーニング機構５０の制御系のブロック構成図である。図４は、振動クリーニング機構５０の作動フローチャートである。
振動クリーニング機構５０は、撮像ユニット２０に装着された振動体５１と、振動制御回路５２と、設定情報記憶メモリ５３と、圧電素子駆動回路５４と、電流センサ５５と、電源部５６と、操作部５７と、表示部５８とを備えている。
【００２６】
なお、本実施形態においては、振動制御回路５２，設定情報記憶メモリ５３および圧電素子駆動回路５４は、カメラ本体１０における制御装置３０内に構成されている。また、電源部５６は、カメラ本体１０における図示しない電源と共通であり、操作部５７はカメラ本体１０における操作部材（図１には示さない）である。さらに、表示部５８は、カメラ本体１０における表示装置１９である。
【００２７】
振動体５１は、前述したように、第２ＬＰＦ２２−２に接着された圧電素子５１ａと、当該圧電素子５１ａと接続されたフレキシブルプリント基板５１ｂとにより構成されている。
圧電素子５１ａは、前述したように、第２ＬＰＦ２２−２に対して、一方の辺縁（本実施形態ではＹ軸）に沿って、電圧の印加による変位方向をＸ軸方向として設けられている。これにより、圧電素子５１ａは、交流電圧が印加されるとＸ軸方向に所定の周波数で伸縮し、第２ＬＰＦ２２−２をＸ軸方向に振動駆動する。
【００２８】
振動制御回路５２は、圧電素子駆動回路５４に対して駆動信号を送信して、振動体５１（圧電素子５１ａ）の駆動を制御する。すなわち、振動制御回路５２は、当該振動クリーニング機構５０全体の作動を司る。
設定情報記憶メモリ５３は、使用者が選択・決定した当該振動クリーニング機構５０の駆動パターンや、駆動させるタイミング等の設定を記憶する。
【００２９】
圧電素子駆動回路５４は、振動制御回路５２より信号受信すると、設定された周波数の交流電圧を振動体５１の圧電素子５１ａにフレキシブルプリント基板５１ｂを介して印加する。
電流センサ５５は、圧電素子駆動回路５４から振動体５１に流れる電流（圧電素子５１ａの消費電流）を検出し、制御情報として振動制御回路５２に出力する。
電源部５６は、振動制御回路５２の制御電流と、振動体５１の駆動電流とを供給する。
【００３０】
操作部５７は、前述したように、カメラ本体１０におけるレリーズボタンやダイヤル等によって操作部材によって構成される。
表示部５８は、前述したように、カメラ本体１０における表示装置１９が利用され、振動クリーニング機構５０に対して行う制御項目の設定メニューや、当該振動クリーニング機構５０の状態等を表示する。
【００３１】
そして、振動クリーニング機構５０は、振動制御回路５２が、操作部５７の操作に応じて、設定情報記憶メモリ５３に記憶された設定に基づいて圧電素子駆動回路５４に制御信号を送信し、所定の周波数の交流電圧を振動体５１（圧電素子５１ａ）に印加して、第２ＬＰＦ２２−２を振動させる（以下、これをクリーニング動作と呼ぶ）。振動体５１に供給する交流電圧の周波数は、第２ＬＰＦ２２−２が共振して所定の次数の定在波を生ずる周波数（以下、共振周波数と呼ぶ）に設定されている。本実施形態では、第２ＬＰＦ２２−２の全面を平均的に振動させるために（一つの次数の定在波の共振では振動しない部位が生ずる）、複数の次数（たとえば２次〜５次等）の定在波を生じさせるように、共振周波数は複数設定されている。以下、これらの共振周波数による個々のクリーニング動作を、振動モードと呼ぶ。
【００３２】
つぎに、振動制御回路５２が行う振動クリーニング機構５０の全体的な作動制御を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下の説明および図４中において、「ステップ」を「Ｓ」とも略記する。
【００３３】
操作部５７によって電源（カメラ本体１０の電源ダイヤル）がＯＮされると（Ｓ４０１）、当該振動クリーニング機構５０に通電されて回路が作動開始する（Ｓ４０２）。
振動制御回路５２は、設定情報記憶メモリ５３に記憶された設定を参照して、電源ＯＮ時においてクリーニング動作を行うか否かを判断する（Ｓ４０３）。
ステップ４０３においてクリーニング動作を行う設定と判断された場合（Ｙｅｓ）には、所定のクリーニング動作を行う（Ｓ４０４）。なお、クリーニング動作の詳細については、後述する。
一方、ステップ４０３においてクリーニング動作を行わない設定と判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ４０４をスキップする。
【００３４】
ステップ４０３またはステップ４０４以降、カメラ１（図１参照）は、撮影待機状態となる。この撮影待機中において、使用者によって表示部５８に表示されたメニューから操作部５７を介して手動によってクリーニング動作が指示されると（Ｓ４０５）、指示された所定のクリーニング動作を行う（Ｓ４０６）。
また、撮影待機中は、電源（カメラ本体１０の電源ダイヤル）のＯＦＦ操作を判断し続ける（Ｓ４０７）。
ステップ４０７において電源ＯＦＦが判断される（Ｙｅｓ）と、設定情報記憶メモリ５３に記憶された設定を参照して、電源ＯＦＦ時においてクリーニング動作を行うか否かを判断する（Ｓ４０８）。
【００３５】
ステップ４０８においてクリーニング動作を行う設定と判断された場合（Ｙｅｓ）には、所定のクリーニング動作を行い（Ｓ４０９）、回路動作を終了する（Ｓ４１０）。
一方、ステップ４０８においてクリーニング動作を行わない設定と判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ４０９をスキップして回路作動を終了する（Ｓ４１０）。
【００３６】
（第１実施形態）
つぎに、本発明の第１実施形態にかかる、上記の振動クリーニング機構５０におけるクリーニング動作制御について説明する。図５は、クリーニング動作時において、振動体５１に加える周波数に対する共振強度の変化率を示すグラフである。図６は、予測値に基づく共振強度の上限規制を説明するクリーニング動作時における動作時間に対する共振強度とその予測値を示すグラフである。図７は、クリーニング動作のフローチャートである。
【００３７】
振動クリーニング機構５０におけるクリーニング動作は、前述したように、振動体５１によって第２ＬＰＦ２２−２を所定の次数の定在波を生ずるように共振させて行う。
ここで、振動制御回路５２は、定められた一定の共振周波数を振動体５１に印加するのではなく、設定情報記憶メモリ５３に記憶された設定情報に基づいて、設定された共振周波数の近傍の所定範囲内で周波数を変化させて、電圧を振動体５１に印加する。つまり、周波数を微少間隔で変化させ、各周波数で所定時間ずつ電圧を振動体５１に印加する。その際、第２ＬＰＦ２２−２の共振強度を検知し、周波数とその共振強度とに基づいて共振強度の変化率を逐次観察し、その変化率の変化から共振ピーク周波数を判定する。そして、この判定した共振ピーク周波数で、クリーニング動作を所定時間継続する。
【００３８】
なお、本実施形態では、第２ＬＰＦ２２−２に共振が生ずると圧電素子５１ａの消費電流値が上昇することに着目し、共振強度の検知は、振動体５１（圧電素子５１ａ）の消費電流によって行う。
つまり、図３に示す電流センサ５５によって検知された振動体５１（圧電素子５１ａ）に流れる電流値を、共振強度の指標として制御を行う。具体的には、共振ピーク周波数の判定における共振強度の変化率は、振動体５１に加える周波数の変化に対する消費電流値の変化率を用いる。
【００３９】
共振ピーク周波数の判定は、振動制御回路５２が、周波数が異なる連続する２回の加振による共振強度の差から、周波数の変化に対する共振強度の変化率を算出し、この算出した変化率の変化状況を解析することで行う。
すなわち、周波数を微少間隔で変化させて共振強度を検知する際に、前回の振動体５１への印加周波数およびそれに対する共振強度と、今回の印加周波数およびそれに対する共振強度と、から周波数（の差）に対する共振強度の変化率を算出し、これを繰り返すことで周波数に対する共振強度の変化率の変化を観察する。そして、図５に示すように、共振強度の変化率が急激に大きくなった後、不連続に極めて小さくなってやがて略「０」を示した周波数を共振ピーク周波数とする。以下、これを共振ピーク判定と呼ぶ。
【００４０】
これは、周波数に対する共振強度の変化率（曲線に対する接線の傾きに対応）は、周波数が共振ピーク周波数に近づくに従って次第に大きくなって最後に急激に大きくなった後、不連続に極めて小さくなって、共振強度のピーク（すなわち共振ピーク周波数）では、「０」となることに依拠している。
なお、実際には周波数を間欠的に変化させるために必ずしも「０」にはならない可能性もあり、予め定めた閾値（図５に示す）以下になった場合も略「０」と判断する。
【００４１】
本実施形態では、このように共振強度のピークが、略「０」となる周波数で、第２ＬＰＦ２２−２の振動を、一定時間継続させる。
これにより、撮像ユニット２０の個体差（構成要素の寸法のバラツキや組立精度のバラツキに起因する）によって共振ピーク周波数に差異があっても、確実に共振状態として塵埃除去作用を行うことができる。
【００４２】
さらに、振動制御回路５２は、上記クリーニング動作に際し、その時印加している周波数の次に印加する周波数における共振強度を予測して、その予測値に基づいて共振強度の上限規制を行う。
すなわち、通常、撮像ユニット２０において、圧電素子５１ａにおいて発生する共振強度は、所定範囲内に収まるように設計されているが、例えばネジ４１の緩み等により、共振強度が所定範囲より上昇してしまうことがある。この場合、この状況を放置すると、撮像ユニット２０に故障等発生する可能性がある。
そこで、本実施形態では、共振強度の変化率が急激に大きくなる際に、その共振強度が、その予測値が予め設定された共振強度の上限値（第１の閾値）を上回る場合（図６）には、クリーニング動作を中止する。
【００４３】
これにより、実際の共振強度を、撮像ユニット２０を破壊させる上限に近く、かつそれを超えることのない値にまで上昇させることができる。その結果、破壊を的確に防ぎつつ、高いクリーニング効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、前述したように、第２ＬＰＦ２２−２を複数の振動モードでクリーニング動作させる。このため、上記のクリーニング動作を各振動モード毎に行う。たとえば、２次，３次，４次および５次の定在波について、それぞれ（都合４回）クリーニング動作を行う。
【００４５】
ここで、振動制御回路５２が参照する設定情報記憶メモリ５３に記憶された振動駆動に係る設定値は、以下のようなものである。
１．振動モードの数（たとえば、２次振動モード〜５次振動モード）
２．駆動電圧：Ｖｐ−ｐ（たとえば４０Ｖ）
３．周波数帯域：ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ（たとえば、３次振動モードの場合では、３０〜３５ｋＨｚ）
４．周波数変化方向（低→高または高→低、たとえば、３次振動モードの場合では、３０→３５ｋＨｚまたは３５→３０ｋＨｚの何れか）
５．周波数電圧印加時間（たとえば、３５０ｍｓ）
６．上限電流値：ｌｉｍｉｔ（たとえば５００ｍＡ）
７．クリーニング動作における周波数のステップ間隔：ｆｓｔｅｐ（たとえば、１００Ｈｚ）
８．クリーニング動作における１ステップ当たりの時間（たとえば、０．２５ｍｓ）
９．総作動時間：Ｔ（たとえば、１５００ｍｓ）
【００４６】
つぎに、振動制御回路５２が行うクリーニング動作の作動制御を、図７に示すフローチャートに沿ってステップ毎に説明する。なお、以下の説明および図７中において、「ステップ」を「Ｓ」とも略記する。
【００４７】
［ステップ７１］
第２ＬＰＦ２２−２（振動体５１）を振動させるための設定値および設定情報を、記憶しているメモリより呼び出して、読み込む。
【００４８】
［ステップ７２］
データ格納用の変数初期化
１）周波数関連の変数：ｆ０，ｆ，ｆ′
２）電流関数の変数：ｉ０，ｉ１，ｉ
３）共振変化率の変数：ａ０，ａ
４）時間変数：ｔ１
【００４９】
［ステップ７３］
周波数帯域をｆ＝ｆｍｉｎ（ｆｍａｘ）の周波数電圧を印加する。
振動クリーニング機構５０における振動体５１（圧電素子５１ａ）に流れる消費電流を計測し共振状態を観察する。
【００５０】
［ステップ７４］
クリーニング動作開始からの現在の時間ｔ１が、予め設定された経過時間Ｔ０に到達していないか判断する。ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ７５へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ７７へと進む。
なお、このステップ７４は、周波数がｆｍｉｎまたはｆｍａｘに至っているか否かを判断する構成としても良い。
【００５１】
［ステップ７５］
振動クリーニング機構５０における振動体５１（圧電素子５１ａ）の消費電流ｉを測定し、同時にｆの値を保管する。
［ステップ７６］
ｉ−ｉｌｉｍｉｔ≦０  つまり、測定された電流値が上限値に達していないかを判断する。
ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ７８へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ７７へと進む。
【００５２】
［ステップ７７］
異常動作検出のためクリーニング動作終了。異常動作とされるのは以下の通り。
１）検出電流値上限Ｏｖｅｒ
２）波形未検出のまま駆動時間終了。つまり、共振ピークが見つからなかったことを意味する。
振動クリーニング機構５０に何らかの不具合が発生している可能性があるため、ユーザーに対して故障の警告を発信する。
【００５３】
［ステップ７８］
現在の電流値及び周波数と１つ前の該当データを比較して変化率：ａを算出する。
ａ＝（ｉ−ｉ０）／（ｆ−ｆ０）
この変化率：ａに基づいて次に周波数を印加したときの電流値：ｉ１を算出する。
ｉ１＝ｉ＋ａ×ｆｓｔｅｐ
なお、このステップ７８では、時間当たりの電流値の変化率を見ても良い。
【００５４】
［ステップ７９］
変化率から予測される電流値ｉ１が、上限値を越えていないか判断する。
ｉ１−ｉｌｉｍｉｔ≦０
ここで、越えていないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ８０へと進み、越えていると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ７７へと進んでクリーニング動作を終了する。
【００５５】
［ステップ８０］
現在の変化率の２倍の値と、一つ前の変化率とを比較する。
２×ａ−ａ０≦０
このステップ８０では、変化率に大きな差があるか否かを見ている。つまり、前述した共振ピーク周波数の判定における共振強度の変化率が不連続に極めて小さくなった部位（すなわち共振ピーク周波数に近づいている）か否かを判定するものである。なお、現在の変化率に対する倍数は、２倍に限らず適宜設定可能である。
ここで、現在の変化率の２倍の値が一つ前の変化率越えていると判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ８２へ、越えていないと判断された場合（Ｎｏ）にはＳ８１へと進む。
【００５６】
［ステップ８１］
ａ０＝ａ，ｉ０＝ｉ，ｆ０＝ｆの値を代入。
このステップ８１は、共振ピークを探索する動作を繰り返すためにデータを更新する。
【００５７】
［ステップ８２］
周波数ｆ０の電圧を印加する。
ステップ８２は、検知された共振ピーク周波数（ｆ０）に固定して、クリーニング動作を行う。
【００５８】
［ステップ８３］
クリーニング動作開始からの現在の時間ｔ１が予め設定された経過時間Ｔ０への到達を判断する。
ここで、到達していると判断された場合（Ｙｅｓ）にはクリーニング動作を終了する。到達していないと判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ８２に戻り周波数ｆ０の電圧を印加する詳細クリーニング動作を継続する。つまり、経過時間Ｔ０が経過するまで周波数ｆ０による詳細クリーニング動作を継続する。
【００５９】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）撮像ユニット２０における振動クリーニング機構５０は、所定範囲内で周波数を微少間隔で変化させて電圧を振動体５１に印加すると共に第２ＬＰＦ２２−２の共振強度を検知し、周波数に対する共振強度の変化率から共振ピーク判定を行って、この判定した共振ピーク周波数でクリーニング動作を所定時間継続する。共振ピーク判定は、周波数が異なる連続する２回の加振による共振強度の差から、周波数の変化に対する共振強度の変化率を算出し、共振強度の変化率が急激に大きくなった後、不連続に極めて小さくなって略「０」を示した周波数を共振ピーク周波数とする。
これにより、撮像ユニット２０の個体差（構成要素の寸法のバラツキや組立精度のバラツキに起因する）によって共振ピーク周波数に差異があっても、最適な共振状態によって塵埃除去作用を行うことができる。
【００６０】
（２）振動クリーニング機構５０は、クリーニング動作に際し、その時印加している周波数の次に印加する周波数における共振強度を予測して、その予測値が予め設定された共振強度の上限値を上回る場合には、クリーニング動作を中止する。これにより共振強度の上限値を実際に破壊に至る共振強度の近くに設定することができる。その結果、破壊を的確に防ぎつつ、振動クリーニング機構５０における振動性能を十分に機能させて高いクリーニング効果を得ることができる。
【００６１】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、クリーニング動作時における動作時間に対する共振強度の変化を示すグラフである。図９は、図８におけるＡ部拡大図である。
第２実施形態は、図８における共振変化率の変化ポイントを境にして、駆動パターン（印加電圧における周波数の変化間隔や周波数毎の印加時間）を、周波数の変化間隔が粗く周波数毎の印加時間が短い探索クリーニング動作と、周波数の変化間隔を細かく周波数毎の印加時間が長い詳細クリーニング動作と、で切り替えて行う。なお、その他、装置の構成及びその他の動作については第１実施形態と同様であるので、同様な部分の説明は省略する。
【００６２】
共振変化率の変化ポイントは、前述の共振周波数判定において説明した、周波数の変化に対する共振強度の変化率が急激に大きくなった後、不連続に極めて小さくなった所（近傍）の周波数に設定する。
【００６３】
つまり、周波数を低い側から高い側に変化させてクリーニング動作する場合では、周波数がパターン切替ポイントより低い周波数領域では、共振ピーク周波数から離れているものとして、周波数の変化間隔を粗く、周波数毎の印加時間は短くする（以下、このクリーニング動作を探索クリーニング動作と呼ぶ）。そして、周波数がパターン切替ポイントを越える（高くなる）と、共振ピークに近いものとして周波数の変化間隔を細かく、周波数毎の印加時間も長くする（以下、詳細クリーニング動作と呼ぶ）。
これにより、共振ピーク周波数から離れている周波数領域では探索クリーニング動作で迅速に共振ピークを探り、共振ピーク周波数近傍では詳細クリーニング動作として塵埃除去作用を効率良く行うことができる。
【００６４】
そして、第１実施形態と同様に、振動制御回路５２は、上記クリーニング動作に際し、その時印加している周波数の次に印加する周波数における共振強度を予測して、その予測値に基づいて共振強度の上限規制を行う。すなわち、第１実施形態の図６に示すように、その予測値が予め設定された共振強度の上限値を上回る場合には、クリーニング動作を中止する。
【００６５】
これにより、実際の共振強度によるフィードバック制御ではないために共振強度が上限値を上回る虞は極めて小さく、従って、共振強度の上限値を実際に破壊に至る共振強度と略同等に設定することができる。その結果、破壊を的確に防ぎつつ、高いクリーニング効果を得ることができる。
【００６６】
第２実施形態で、振動制御回路５２が参照する設定情報記憶メモリ５３に記憶された振動駆動に係る設定値は、第１実施形態で説明した設定値と同様であるが、探索クリーニング動作及び詳細クリーニング動作のそれぞれについて周波数のステップ間隔及び１ステップ当たりの時間を含む。
すなわち、以下を含む。
７−１．探索クリーニング動作における周波数のステップ間隔：ｆｓｔｅｐ（たとえば、１００Ｈｚ）
８−１．探索クリーニング動作における１ステップ当たりの時間（たとえば、０．２５ｍｓ）
７−２．詳細クリーニング動作における周波数ステップ：ｆｓｔｅｐ（たとえば、５．０Ｈｚ）
８−２．詳細クリーニング動作における１ステップ当たりの時間（たとえば、２．０ｍｓ）
【００６７】
つぎに、振動制御回路５２が行うクリーニング動作の作動制御を、図１０、図１１に示すフローチャートに沿ってステップ毎に説明する。
【００６８】
［ステップ１０１］
第２ＬＰＦ２２−２（振動体５１）を振動させるための設定値および設定情報を、記憶しているメモリより呼び出して、読み込む。
【００６９】
［ステップ１０２］
データ格納用の変数初期化
１）周波数関連の変数：ｆ０，ｆ，ｆ′
２）電流関数の変数：ｉ０，ｉ１，ｉ
３）共振変化率の変数：ａ０，ａ
４）時間変数：ｔ１
【００７０】
［ステップ１０３］
周波数帯域を探索パターンでｆ＝ｆｍｉｎ（ｆｍａｘ）の周波数電圧を印加する。
振動クリーニング機構５０における振動体５１（圧電素子５１ａ）に流れる消費電流を計測し共振状態を観察する。
【００７１】
［ステップ１０４］
クリーニング動作開始からの現在の時間ｔ１が、予め設定された経過時間Ｔ０に到達していないか判断する。ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ９０５へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１０７へと進む。
なお、このステップ１０４は、周波数がｆｍｉｎまたはｆｍａｘに至っているか否かを判断する構成としても良い。
【００７２】
［ステップ１０５］
振動クリーニング機構５０における振動体５１（圧電素子５１ａ）の消費電流ｉを測定し、同時にｆの値を保管する。
［ステップ１０６］
ｉ−ｉｌｉｍｉｔ≦０  つまり、測定された電流値が上限値に達していないかを判断する。
ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１０８へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１０７へと進む。
【００７３】
［ステップ７７］
異常動作検出のためクリーニング動作終了。異常動作とされるのは以下の通り。
１）検出電流値上限Ｏｖｅｒ
２）波形未検出のまま駆動時間終了。つまり、共振ピークが見つからなかったことを意味する。
振動クリーニング機構５０に何らかの不具合が発生している可能性があるため、ユーザーに対して故障の警告を発信する。
【００７４】
［ステップ１０８］
現在の電流値及び周波数と１つ前の該当データを比較して変化率：ａを算出する。
ａ＝（ｉ−ｉ０）／（ｆ−ｆ０）
この変化率：ａに基づいて次に周波数を印加したときの電流値：ｉ１を算出する。
ｉ１＝ｉ＋ａ×ｆｓｔｅｐ
なお、このステップ１０８では、時間当たりの電流値の変化率を見ても良い。
【００７５】
［ステップ１０９］
変化率から予測される電流値が、上限値を越えていないか判断する。
ｉ−ｉｌｉｍｉｔ≦０
ここで、越えていないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１１０へと進み、越えていると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１０７へと進んでクリーニング動作を終了する。
【００７６】
［ステップ１１０］
現在の変化率の２倍の値と、一つ前の変化率とを比較する。
２×ａ−ａ０≦０
このステップ１１０では、変化率に大きな差があるか否かを見ている。つまり、前述した共振ピーク周波数の判定における共振強度の変化率が不連続に極めて小さくなった部位（すなわち共振ピーク周波数に近づいている）か否かを判定するものである。なお、現在の変化率に対する倍数は、２倍に限らず適宜設定可能である。
ここで、現在の変化率の２倍の値が一つ前の変化率越えていると判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１１２へ、越えていないと判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１１１へと進む。
【００７７】
［ステップ１１１］
ａ０＝ａ，ｉ０＝ｉ，ｆ０＝ｆの値を代入。
このステップ１１１は、探索クリーニング動作を繰り返すためにデータを更新する。
【００７８】
［ステップ１１２］
ｆ′にｆの値を代入。
このステップ１１２は、詳細クリーニング動作の開始周波数の設定である。
【００７９】
［ステップ１１３］
詳細パターン制御用パラメータを読み込む。
【００８０】
［ステップ１１４］
クリーニング動作開始からの現在の時間ｔ１が予め設定された経過時間Ｔ０への到達を判断する。
ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１１５へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１１８へと進む。
【００８１】
［ステップ１１５］
周波数帯域を詳細パターンでｆ′＋ｆｓｔｅｐの周波数電圧を印加する。
【００８２】
［ステップ１１６］
振動クリーニング機構５０における振動体５１（圧電素子５１ａ）に流れる消費電流ｉを測定し、同時にｆの値を保管する。
【００８３】
［ステップ１１７］
測定された消費電流ｉの上限値ｉｌｉｍｉｔへの到達を判断する。
ｉ−ｉｌｉｍｉｔ≦０
ここで、到達していないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１１９へ、到達していると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１１８へと進む。
【００８４】
［ステップ１１８］
異常動作検出のためクリーニング動作終了。
【００８５】
［ステップ１１９］
現在の電流値及び周波数と、１つ前の該当データを比較して変化率：ａを算出する。
ａ＝（ｉ−ｉ０）／（ｆ−ｆ０）
この変化率：ａに基づいて次に周波数を印加したときの電流値：ｉ１を算出する。
ｉ１＝ｉ＋ａ×ｆｓｔｅｐ
【００８６】
［ステップ１２０］
変化率から予測される電流値が、上限値を越えないか判断する。
ｉ１−ｉｌｉｍｉｔ≦０
ここで、越えないと判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１２１へと進み、越えると判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１１８へと進んでクリーニング動作を終了する。
【００８７】
［ステップ１２１］
前後の共振変化率の値が０に近い値（閾値は任意）であるかを判断する。
ａ−ａ０≒０
ここで、近いと判断された場合（Ｙｅｓ）には、ここが共振ピーク周波数であるとしてＳ１２４へ進む。この≒の判断基準は、要求精度に応じて適宜設定する。
一方、近くないと判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ１１０において真の共振ピーク周波数への接近を検出していたか否かを検証するＳ１２２へと進む。
なお、真の共振ピーク周波数とは、振動クリーニング機構５０における第２ＬＰＦ２２−２がその板面と直交する方向に振動する共振ピーク周波数を言う。これとは異なる方向（たとえば捻れ方向）等の振動の共振ピーク周波数を捕らえると、誤検知になる。
【００８８】
［ステップ１２２］
現在の共振変化率の値が、過去の値を越えているかを判断する。ｃは係数であって適宜設定可能であり、たとえば１．２に設定する。
ａ−ｃ×ａ０＞０
ここで、越えていると判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１０１へ、越えていないと判断された場合（Ｎｏ）にはＳ１２３へと進む。
このステップ１２２において、現在の共振変化率の値が過去の値を越えていなければ、真の共振ピーク周波数に接近してなかったとする。
【００８９】
［ステップ１２３］
ａ０＝ａ，ｉ０＝ｉ，ｆ０＝ｆの値を代入する。
このステップ１２３は、探索クリーニング動作を繰り返すためにデータを更新するものである。
【００９０】
［ステップ１２５］
クリーニング動作開始からの現在の時間ｔ１が予め設定された経過時間Ｔ０への到達を判断する。
ここで、到達していると判断された場合（Ｙｅｓ）にはＳ１２６へ進む。到達していないと判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ１２４に戻り周波数ｆ０の電圧を印加する詳細クリーニング動作を継続する。つまり、経過時間Ｔ０が経過するまで周波数ｆ０による詳細クリーニング動作を継続する。
【００９１】
［ステップ１２６］
次のモードへ移行する。
このようにして設定された全てのモードおよび回数のクリーニング動作が完了した後、クリーニング動作を終了する。
【００９２】
以上、第２実施形態によると、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（１）振動クリーニング機構５０は、クリーニング動作に際し、パターン切替ポイントを境界として、駆動パターンを、周波数の変化間隔が粗く周波数毎の印加時間が短い探索クリーニング動作と、周波数の変化間隔が細かく周波数毎の印加時間が長い詳細クリーニング動作とに、駆動パターンを切り替える。パターン切替ポイントは、周波数の変化に対する共振強度の変化率が急激に大きくなった後、不連続に極めて小さくなった所（近傍）の周波数に設定する。これにより、探索クリーニング動作によって迅速に共振のピークを探り、共振ピーク近傍では詳細クリーニング動作として塵埃除去作用を効率良く行うことができる。その結果、クリーニング動作を短時間で行うことができ、クリーニング動作が迅速な撮影を阻害することを抑制できる。
【００９３】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
【００９４】
（１）本実施形態では、第２ＬＰＦ２２−２における共振の検知を、振動体５１（圧電素子５１ａ）の消費電流によって行っている。しかし、第２ＬＰＦ２２−２の共振を検知するための指標は、振動体５１に流れる電流値に限るものではない。たとえば、振動体５１に印加された電圧値の変化や、第２ＬＰＦ２２−２の表面における振動による加速度を光学的に検知してこれらを指標としても良い。
【００９５】
（２）本実施形態は、第２ＬＰＦ２２−２を振動クリーニング機構５０が振動させて、第２ＬＰＦ２２−２の表面に付着した塵埃を除去する。しかし、振動させて付着した塵埃を除去する部材は光学ＬＰＦに限るものではなく、他の機能のフィルタや、塵埃防止専用の光学部材であっても良い。
【００９６】
（３）上述の実施形態では、撮像装置としてレンズ交換式のカメラを例にして説明したが、本発明はこれに限定されない。レンズ交換式に比べると、光学部材に対する外部からの塵埃付着の可能性は低いが、本発明は、レンズ鏡筒の交換ができない、いわゆるコンパクトカメラにも適用可能である。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００９７】
１：カメラ、１０：カメラ本体、２０：撮像ユニット、２１：撮像素子、２２：光学ＬＰＦ、５０：振動クリーニング機構、５１：振動体、５１ａ：圧電素子、５２：振動制御回路、５３：設定情報記憶メモリ、５４：圧電素子駆動回路、５５：電流センサ、５６：電源部、５７：操作部、５８：表示部、１００：レンズ鏡筒、１０１：光学系
【図１】
2012204958.tif 000003
【図２】
2012204958.tif 000004
【図３】
2012204958.tif 000005
【図４】
2012204958.tif 000006
【図５】
2012204958.tif 000007
【図６】
2012204958.tif 000008
【図７】
2012204958.tif 000009
【図８】
2012204958.tif 000010
【図９】
2012204958.tif 000011
【図１０】
2012204958.tif 000012
【図１１】
2012204958.tif 000013