(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で塵埃除去と焦点検出のそれぞれの目的に合わせて圧電素子を駆動する。【解決手段】撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子を含む撮像ユニットと、前記撮像ユニットを振動させるために設けられた圧電素子と、圧電素子に電圧を印加する駆動回路と、撮像素子に付着した塵埃を除去するクリーニングモードを設定する設定手段と、を有する。駆動回路は、前記クリーニングモードが設定される場合には、前記クリーニングモードが設定されていない場合よりも前記圧電素子に印加する電圧を高くする。【選択図】図３
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【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を含む撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを振動させるために設けられた圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路と、
前記撮像素子に付着した塵埃を除去するクリーニングモードを設定する設定手段と、を有し、
前記駆動回路は、前記クリーニングモードが設定される場合には、前記クリーニングモードが設定されていない場合よりも前記圧電素子に印加する電圧を高くすること特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、前記クリーニングモードが設定される場合に、前記クリーニングモードが設定されていない場合よりも、前記圧電素子に印加される電圧が高くなるように、駆動周波数を変更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】
前記駆動回路は前記圧電素子と直列に接続された誘導性素子を備え、
前記クリーニングモードが設定される場合には、前記駆動回路をＬＣ共振による昇圧が発生する回路に切り替え、
前記クリーニングモードが設定されていない場合には、前記駆動回路をＬＣ共振による昇圧が発生しない回路に切り替え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】
前記駆動回路は、前記誘導性素子のインダクタンスと前記圧電素子のキャパシタンスとで決定されるＱ値を変更することで、前記圧電素子に印加される電圧を切り替えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記クリーニングモードが設定されていない場合、前記駆動回路が前記圧電素子に電圧を印加することで、前記撮像ユニットは焦点検出のためのウォブリング動作を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニットを振動させる圧電素子に印加する電圧を制御する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子スチルカメラなどの撮像素子表面に塵埃が付着した場合に、その塵埃が撮影画像に写りこんでしまういう問題があった。この問題を解決する為に、圧電素子により撮像素子を含む撮像ユニットを振動させることによって、撮像素子表面に付着した塵埃を除去する方法が知られている。
【０００３】
また、電子スチルカメラなどに搭載されているオートフォーカス手段として、被写体に対する焦点検出過程において撮像信号の高周波成分が増減する原理を利用した、いわゆる山登りコントラスト検出により焦点検出を行う手段が知られている。この山登りコントラスト検出によるオートフォーカス手段は、デフォーカスしている場合に光学系を光軸方向に移動させ合焦点を探索することによって合焦させる形式のものである。このオートフォーカス手段では初期動作時において、フォーカスレンズの移動方向を認識させるために、フォーカスレンズまたは撮像素子を光軸方向に往復動作させるいわゆるウォブリング動作が行われる。
【０００４】
特許文献１には、これら塵埃を除去するための撮像ユニット振動と、焦点検出のためのウォブリング動作を同一の駆動系で行うという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０３３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、塵埃を除去するための撮像ユニット振動と、焦点検出のためのウォブリング動作を同一の駆動系で行う場合、塵埃を除去するためには大きなパワーで撮像素子を振動させる必要がある。このため、焦点検出時と同じ駆動電圧ではパワーが足りずに上手く塵埃が除去できない可能性がある。塵埃除去には精度は必要ではないが高い電圧が要求され、焦点検出には高い電圧は必要ではないが精度の高い電圧制御が要求される。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、簡単な回路構成で塵埃除去と焦点検出のそれぞれの目的に合わせて圧電素子を駆動できる撮像装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子を含む撮像ユニットと、前記撮像ユニットを振動させるために設けられた圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路と、前記撮像素子に付着した塵埃を除去するクリーニングモードを設定する設定手段と、を有し、前記駆動回路は、前記クリーニングモードが設定される場合には、前記クリーニングモードが設定されていない場合よりも前記圧電素子に印加する電圧を高くする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な回路構成で塵埃除去と焦点検出のそれぞれの目的に合わせて圧電素子を駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る一実施形態の撮像装置のブロック図。
【図２】本実施形態の撮像ユニットの斜視図。
【図３】実施形態１の圧電素子駆動回路の構成図。
【図４】実施形態１の圧電素子駆動回路切替処理を示すフローチャート。
【図５】実施形態２の圧電素子駆動回路の構成図。
【図６】実施形態２のＨ型ブリッジ回路の駆動周波数と圧電素子に印加される電圧の振幅との関係を示す図。
【図７】実施形態２の圧電素子駆動回路周波数切替処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。
【００１２】
以下に、本発明の撮像装置を、一眼レフデジタルカメラ（以下、カメラ）に適用した実施形態について説明する。
【００１３】
［実施形態１］先ず、図１を参照して、本実施形態のカメラの構成について説明する。
【００１４】
図１において、カメラ１００は、絞り機能を備えるレンズユニット２が着脱可能に搭載されている。レンズユニット２は、ズームレンズやフォーカスレンズ、絞りなどを含む撮影レンズ群３から構成され、レンズ接続端子４がカメラ側のレンズ接続端子５と接続されることでカメラ１００と通信可能となる。ハーフミラー６は撮影レンズ群３を通って入射した光をＡＦセンサ１０と撮像ユニット２０へ導く。シャッターユニット９は先幕７と後幕８から構成され、撮像ユニット２０への露光量を調整する。撮像ユニット２０は被写体像を光電変換する、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を含み、撮像素子上に結像された被写体像を光電変換して電気信号として取り込む。撮像ユニット２０には、例えば図２に示すように撮像素子２２の両脇に圧電素子２１ａ、２１ｂが固着されている。圧電素子２１は圧電素子駆動回路１１に接続されて、システム制御回路１が圧電素子駆動回路１１を介して、印加する電圧を制御することで撮像ユニット２０を振動させる。
【００１５】
圧電素子駆動回路１１は撮像ユニット２０を振動させるために圧電素子２１に電圧を印加する回路であり、例えば図３に示すＨ型ブリッジ回路で構成されている。Ｈ型ブリッジ回路は、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）６２、６３とＮチャネル型ＦＥＴ６４、６５を備えており、各ＦＥＴはシステム制御回路１からの制御信号を受けて、導通状態および遮断状態の切り替えが行われる。この４つのＦＥＴの導通状態および遮断状態の組み合わせによって、Ｈ型ブリッジ回路の出力に電源電圧６１の２倍の交流電圧が発生する。スイッチ６６と６７は圧電素子２１に印加される電圧を切り替えるスイッチで、動作モードによってどちらか一方のスイッチが導通する。スイッチ６６が導通した場合には、圧電素子２１と直列に接続された誘導性素子６８のインダクタンスと圧電素子２１とのキャパシタンスによるＬＣ共振により昇圧された電圧が印加される。スイッチ６７が導通した場合にはＨ型ブリッジ回路の交流電圧そのままが印加される。
【００１６】
シャッターユニット９は露光制御回路１２に接続されて、システム制御回路１が露光制御回路１２を介して、先幕７と後幕８を駆動することで撮像ユニット２０への露光量を制御する。
【００１７】
ＡＦセンサ１０はＡＦ制御回路１３に接続され、ＡＦ制御回路１３がＡＦセンサ１０からの出力を受けて位相差検出方式によりデフォーカス量を算出し、システム制御回路１へ出力する。
【００１８】
フォーカス制御回路１４は、デフォーカス量に基づいてシステム制御回路１から出力される制御信号をレンズ接続端子４、５を介してレンズユニット２へ送り、フォーカスレンズを制御する。位置検出回路１５は撮像ユニット２０の位置を検出し、システム制御回路１へ出力する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換回路３１は撮像素子によって電気信号に変換されたアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。
【００２０】
画像処理回路３２は、Ａ／Ｄ変換回路３１によってデジタル信号に変換された画像データに対して、フィルタ処理、色変換処理、ガンマー／ニー処理を行い、システム制御回路１へ出力する。
【００２１】
レリーズスイッチ４１は半押しＳＷ１と全押しＳＷ２からなり、半押しＳＷ１オンで被写体の測光や測距を行い、全押しＳＷ２オンで画像の撮影動作を開始する。
【００２２】
操作部４２は、ユーザからの操作を受け付ける入力部としてのボタンやダイヤルなどを含み、シャッターレリーズ、モード切り替え、電源オンオフなどの各種操作を受け付ける。
【００２３】
システム制御回路１は、カメラ１００全体を制御し、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、時計機能などを内蔵するマイクロコンピュータである。システム制御回路１は、ＲＯＭに記録されたプログラムを、ＲＡＭのワークエリアに展開し、実行することで後述するフローチャートの処理を実行する。
【００２４】
＜動作説明＞図４を参照して、本実施形態の圧電素子駆動回路１１の切替制御について説明する。
【００２５】
図４において、Ｓ１０１では、システム制御回路１は、カメラの設定モードを判定し、撮影モードに設定されている場合にはＳ１０２に進み、他のモードに設定されている場合にはＳ１１５に進む。
【００２６】
Ｓ１０２では、システム制御回路１は、レリーズスイッチ４１のＳＷ１オンが検出されるまで処理待ち状態で待機し、ＳＷ１オンが検出された場合には、不図示の測光回路の出力信号を取り込み、被写体に対する測光を行う。そして、システム制御回路１は、測光結果に基づいて露光条件を決定し、絞りやシャッタースピードを決定する（Ｓ１０３）。
【００２７】
Ｓ１０４では、システム制御回路１は、ＡＦセンサ１０の検出結果を用いてＡＦ制御回路１３によりデフォーカス量を算出する。そして、システム制御回路１は、Ｓ１０４で算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカス制御回路１４を制御してフォーカスレンズを駆動させ（Ｓ１０５）、Ｓ１０７で露光制御回路１２によってシャッターユニット９の先幕７を駆動させてシャッターを開く。
【００２８】
Ｓ１０８では、システム制御回路１は、圧電素子駆動回路１１のスイッチ６６を遮断、スイッチ６７を導通させ、圧電素子２１に印加される電圧をウォブリング用の電圧に切り替える。そして、Ｓ１０９で撮像ユニット２０を焦点調節動作のための微小駆動（ウォブリング）させるために、システム制御回路１は圧電素子駆動回路１１に制御信号を出力し、圧電素子２１を駆動する。
【００２９】
Ｓ１１０では、システム制御回路１は、圧電素子２１をウォブリングさせることで撮像ユニット２０を微小駆動させ、撮像信号により山登りコントラストＡＦのＡＦ評価信号を検出することで、現在合焦しているか判定する。そして、非合焦と判定された場合には、さらに焦点が前にずれているのか後ろにずれているのかを判定する。Ｓ１１０で合焦状態であると判定された場合、システム制御回路１は、撮像ユニット２０の位置を位置検出回路１５により検出して、圧電素子駆動回路１１による圧電素子２１の駆動を停止させてＳ１２０に進む。
【００３０】
一方、Ｓ１１０で合焦状態でないと判定された場合には、システム制御回路１は、焦点が前にずれているのか後ろにずれているのかの判定結果に基づいて、フォーカス制御回路１４によってフォーカスレンズを制御し、判定方向に駆動させる（Ｓ１１１）。
【００３１】
Ｓ１１２では、システム制御回路１は、Ｓ１１１によってフォーカスレンズを判定方向に駆動させた結果、合焦点、すなわちＡＦ評価信号の頂点を超えたか否かを判定する。判定の結果、ＡＦ評価信号の頂点を超えていない場合には、Ｓ１１１に戻り、再度山登り動作の制御を継続して行う。
【００３２】
Ｓ１１２での判定の結果、ＡＦ評価信号が頂点を超えた場合には、システム制御回路１は、その頂点にＡＦ評価信号が戻るようにフォーカス制御回路１４によりフォーカスレンズを制御する（Ｓ１１３）。そして、Ｓ１１４でＡＦ評価信号が頂点に到達したか否かを判定し、頂点に到達していなければＳ１１３の処理を継続して行う。一方、ＡＦ評価信号が頂点に到達していたならば、Ｓ１０８に戻る。これは、ＡＦ評価信号を頂点に戻す動作中に、被写体位置が変化する場合もあるため、ＡＦ評価信号が頂点に到達したならば、現在のＡＦ評価信号が確実に頂点に到達しているのか、つまり現在のフォーカスレンズ位置が合焦点であるのかを判定するためである。
【００３３】
なお、Ｓ１１０で合焦状態であると判定された場合には、システム制御回路１は、合焦時のＡＦ評価信号の信号レベルを記憶する（Ｓ１２０）。次に、現在のＡＦ評価信号の信号レベルを取得し、取得した現在のＡＦ評価信号の信号レベルがＳ１２０で記憶したＡＦ評価信号の信号レベルに比べ、変動したか否かを判定する。ここで、記憶した信号レベルに対しての変動率が所定値以上の場合には、被写体の変化があったものと判定し、山登りコントラストＡＦ動作の再起動を行い（Ｓ１２１）、Ｓ１０８に戻る。また、変動率が所定値未満の場合には、被写体の変化はないと判定し、再起動処理を行わずにＳ１２２に進む。
【００３４】
Ｓ１２２では、システム制御回路１は、レリーズスイッチ４１によりＳＷ２オンが検出された場合に露光制御に移行して、本処理が終了する。ここではレリーズスイッチ４１によりＳＷ２オンが検出されるまでＳ１２１の再起動判定を繰り返すことにより、常に合焦状態が維持される。
【００３５】
また、Ｓ１０１において、カメラが他のモードに設定されている場合には、Ｓ１１５に進み、システム制御回路１は、クリーニングモードに設定されているか判定し、クリーニングモードであればＳ１１６へ、他のモードであればＳ１１９に進む。
【００３６】
Ｓ１１６では、システム制御回路１は、操作部４２のクリーニング開始設定がなされたか判定し、クリーニング開始設定がなされた場合にはＳ１１７に進む。そして、Ｓ１１７で圧電素子駆動回路１１のスイッチ６６を導通、スイッチ６７を遮断させ、圧電素子２１に印加される電圧をクリーニング用の電圧に切り替える。そして、Ｓ１１８で撮像ユニット２０を振動させて撮像素子表面に付着した塵埃除去を行うために、システム制御回路１は圧電素子駆動回路１１に制御信号を出力し、圧電素子２１を駆動する。
【００３７】
なお、Ｓ１１５において、カメラが他のモードに設定されている場合には、システム制御回路１は選択されたモードに応じた処理を行う（Ｓ１１９）。
【００３８】
本実施形態によれば、圧電素子駆動回路１１を動作モードによって切り替え、焦点検出時には焦点検出用の駆動電圧を、塵埃除去時には塵埃除去用の駆動電圧を圧電素子に印加し、撮像ユニット２０を駆動させる。この動作によって、焦点検出時には精度の高い駆動によって正確な焦点検出を行うことができ、塵埃除去時にはパワーが高い駆動によって塵埃が確実に除去できる。このように最小限の回路構成で塵埃除去と焦点検出のそれぞれの目的に合った圧電素子駆動を行うことが可能となる。
【００３９】
［実施形態２］次に、図５〜７を参照して、実施形態２について説明する。実施形態２は、圧電素子駆動回路の構成と周波数切替制御が実施形態１と異なっている。
【００４０】
図５は実施形態２の圧電素子駆動回路の構成を示している。Ｈ型ブリッジ回路部分は実施形態１と同様で、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７２、７３とＮチャネル型ＦＥＴ７４、７５を備えており、各ＦＥＴはシステム制御回路１からの制御信号を受けて、導通状態および遮断状態の切り替えが行われる。この４つのＦＥＴの導通状態および遮断状態の組み合わせによって、Ｈ型ブリッジ回路の出力に電源電圧７１の２倍の交流電圧が発生する。圧電素子２１にはＨ型ブリッジ回路の交流電圧が誘導性素子７８のインダクタンスと圧電素子２１とのキャパシタンスによるＬＣ共振により昇圧された電圧が印加されるが、その昇圧比はＨ型ブリッジ回路の駆動周波数によって異なる。Ｈ型ブリッジ回路の駆動周波数は、システム制御回路１による４つのＦＥＴの導通状態および遮断状態の切り替え周期によって制御される。
【００４１】
図６はＨ型ブリッジ回路の駆動周波数と圧電素子に印加される電圧の振幅との関係を示している。ｆ０は誘導性素子７８のインダクタンスと圧電素子２１のキャパシタンスによって決定される共振周波数であり、このとき振幅が最大となる。この共振周波数ｆ０付近の周波数（ｆ１＜周波数＜ｆ１’）ではＬＣ共振により昇圧された電圧が得られる。周波数が共振周波数ｆ０から離れていくに従って、振幅は低くなっていき、周波数がｆ２より低いもしくはｆ２’より高い領域では、ほとんど共振による昇圧は発生せず、Ｈ型ブリッジ回路の交流電圧がそのまま圧電素子２１に印加される。
【００４２】
＜動作説明＞次に、図７を参照して、実施形態２の圧電素子駆動回路の周波数切替制御について説明する。なお、本実施形態が、実施形態１と異なるのは、図７のＳ２０８とＳ２１７での圧電素子駆動周波数設定であり、その他の処理は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
図７において、Ｓ２０８では、システム制御回路１は、圧電素子駆動回路の駆動周波数をウォブリング用の周波数に設定する。設定する周波数は、ＬＣ共振による昇圧が発生せず、Ｈ型ブリッジ回路の交流電圧がそのまま圧電素子２１に印加されるような周波数で、例えば図６におけるｆ２より低いもしくはｆ２’より高い周波数である。そして、Ｓ２０９で撮像ユニット２０を焦点調節動作のための微小駆動（ウォブリング動作）させるために、システム制御回路１は圧電素子駆動回路１１に制御信号を出力し、圧電素子２１を駆動する。
【００４４】
また、Ｓ２１７では、システム制御回路１は、圧電素子駆動回路１１の駆動周波数をクリーニング用の周波数に設定する。設定する周波数は、ＬＣ共振が発生し昇圧された電圧が圧電素子２１に印加されるような共振周波数ｆ０付近の周波数で、例えば図６におけるｆ１からｆ１’の間の周波数である。
【００４５】
本実施形態によれば、圧電素子駆動回路の駆動周波数を動作モードによって切り替え、焦点検出時には焦点検出用の周波数で駆動し、塵埃除去時には塵埃除去用の周波数で駆動する。この動作によって、焦点検出時には精度の高い電圧が圧電素子に印加されるので、正確な焦点検出を行うことができ、塵埃除去時にはパワーが高い電圧が圧電素子に印加されるので、塵埃が確実に除去できる。本実施形態では、焦点検出用の回路と塵埃除去用の回路をそれぞれ独立して構成する必要はなく、１つの回路の駆動周波数を変えることによって、塵埃除去と焦点検出のそれぞれの目的に合った圧電素子駆動を行うことが可能となる。
【００４６】
なお、本実施形態では誘導性素子７８のインダクタンスと圧電素子２１のキャパシタンスに合わせて、塵埃除去時と焦点検出時とで圧電素子駆動回路の駆動周波数をそれぞれ適切な周波数に設定した。反対に塵埃除去時と焦点検出時の駆動周波数に合わせて、誘導性素子７８のインダクタンスと圧電素子２１のキャパシタンスとで決定される共振の鋭さをあらわすＱ値を設定する構成にしてもよい。
【００４７】
［他の実施形態］本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【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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