(57)【要約】【課題】塵埃除去機能と、シャッタ機能とを、省スペースかつ省部品点数で実現することが可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像素子を有する撮像装置において、加振部材と、前記撮像素子の被写体側に配設され前記加振部材の振動を受けることで振動する光学部材と、前記加振部材の振動を受けることで振動する振動子と、前記加振部材の制御を行う制御部と、前記振動子と当接しており前記振動子の運動を受けることで移動する移動部材とを備え、前記加振部材の一方の面は前記光学部材と貼着され、その対面は前記振動子と貼着され、前記加振部材と前記光学部材と前記振動子によって構成される振動部材において振動曲げの中立面は前記加振部材外に配置されており、前記制御部によって、前記加振部材の振動モードを制御することで、前記移動部材を移動させる第１のモードと、前記光学部材を振動させることで前記光学部材に付着した異物を除去する第２のモードとを切り替えることを特徴とする。【選択図】図３
2016085244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子（３３）を有する撮像装置において、
加振部材（４３０）と、
前記撮像素子（３３）の被写体側に配設され前記加振部材（４３０）の振動を受けることで振動する光学部材（４１０）と、
前記加振部材（４３０）の振動を受けることで振動する振動子（４２０）と、
前記加振部材（４３０）の制御を行う制御部（１００）と、
前記振動子（４２０）と当接しており前記振動子（４２０）の運動を受けることで移動する移動部材（４４０）とを備え、
前記加振部材（４３０）の一方の面は前記光学部材（４１０）と貼着され、その対面は前記振動子（４２０）と貼着され、
前記加振部材（４３０）と前記光学部材（４１０）と前記振動子（４２０）によって構成される振動部材（４７０）において振動曲げの中立面は前記加振部材（４３０）外に配置されており、
前記制御部（１００）によって、前記加振部材（４３０）の振動モードを制御することで、前記移動部材（４４０）を移動させる第１のモードと、前記光学部材（４１０）を振動させることで前記光学部材（４１０）に付着した異物を除去する第２のモードとを切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光学部材は板状の矩形部材であり、
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のどちらかに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第２のモード駆動時には、前記光学部材に前記光学部材の一辺に対して平行となる節部を複数有する振動モードを励起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】
前記光学部材は板状の矩形部材であり、
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のそれぞれに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第２のモード駆動時には、前記光学部材に前記光学部材の一辺に対して平行となる節部を複数有する振動モードを励起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４】
前記光学部材は板状の矩形部材であり、
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のそれぞれに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第２のモード駆動時には、前記光学部材に次数の異なる二つの振動モードを一つの周波数で時間位相ずらして励起することで、前記光学部材に付着した異物を搬送可能な振動を励起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５】
前記加振部材は板状の矩形部材であり、
前記振動子には、突起部（４２０ａ）が設けられており、
第１のモード駆動時には、前記加振部材の短辺に１次曲げ振動モードと、前記加振部材の長辺に２次曲げ振動モードを励起し、
前記１次曲げ振動モードと前記２次曲げ振動モードは時間位相差９０°で励起され、
前記突起部を前記１次曲げ振動モードの腹部且つ前記２次曲げ振動モードの節部に設けることで、前記突起部に楕円運動もしくは円運動を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一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、撮像素子の被写体側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塵埃除去機能と、シャッタ機能とを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラにおいて機械的シャッタは先幕と後幕を高速かつ高精度で駆動させることで、露光調節を行っていた。また、撮影した画像データの電荷転送時に、電荷転送経路を遮光することで、画像データにノイズが発生することを防ぐといった役割も果たしていた。
【０００３】
しかし、電子シャッタを備えたカメラにおいて、機械的シャッタは露光調節を行う必要がない。したがって、この機械的シャッタは、高速かつ高精度で駆動する必要がなく、簡易（省スペース・省部品点数）な構成にすることが可能である。
【０００４】
そこで、機械的シャッタの駆動源として、特許文献１で開示されているような、圧電素子を利用した超音波モータを用いることで、機械的シャッタを簡易な構成にすることが可能である。
【０００５】
一方、従来のデジタルカメラにおいて、レンズ交換時等に塵埃がカメラ本体内に侵入して、カメラ本体内の撮影素子に付着することにより、取得される撮影画像が劣化することがある。このような現象を回避するために、撮像素子の被写体側に撮影光束を透過させる防塵フィルタを設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている。
【０００６】
また、カメラの省スペース化、省部品点数化を目指し、先述した塵埃除去機能を備えた塵埃除去装置と機械的シャッタとを、一体の装置としたものが特許文献２によって開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第０４２６１９６４号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献２に開示された従来技術では、機械的シャッタはシャッタ駆動専用に駆動源を備え、塵埃除去装置は塵埃除去駆動専用に駆動源を備えている。つまり、装置としては一体構成ではあるが、駆動源は別個のものを備えており、各駆動源を保持するスペースが必要となるため、装置は大型な構成になってしまっている。
【０００９】
本発明では、上記の事情を鑑みてなされたもので、塵埃除去機能と、シャッタ機能とを、省スペースかつ省部品点数で実現可能な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】
上記の目的を達成するために、本発明は、
撮像素子を有する撮像装置において、加振部材と、前記撮像素子の被写体側に配設され前記加振部材の振動を受けることで振動する光学部材と、前記加振部材の振動を受けることで振動する振動子と、前記加振部材の制御を行う制御部と、前記振動子と当接しており前記振動子の運動を受けることで移動する移動部材とを備え、前記加振部材の一方の面は前記光学部材と貼着され、その対面は前記振動子と貼着され、前記加振部材と前記光学部材と前記振動子によって構成される振動部材において振動曲げの中立面は前記加振部材外に配置されており、前記制御部によって、前記加振部材の振動モードを制御することで、前記移動部材を移動させる第１のモードと、前記光学部材を振動させることで前記光学部材に付着した異物を除去する第２のモードとを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、塵埃除去機能と、シャッタ機能とを、省スペースかつ省部品点数で実現可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの正面側斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの背面側斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係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】第１の実施形態に係る撮像ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る振動ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図６】振動の中立面と各部材の厚みとの関係を示した図である。
【図７】第１の実施形態に係る圧電素子の電極配置を示した図である。
【図８】第１の実施形態に係るシャッタ幕ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図９】第１の実施形態に係る振動ユニットの振動形状を示す側面図である。
【図１０】第１の実施形態に係るシャッタ動作を示した図である。
【図１１】第１の実施形態に係るシャッタ動作時の振動ユニットに、励起させる振動形状を示した図である。
【図１２】第１の実施形態に係るカメラ操作において、塵埃除去動作、シャッタ動作のフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態に係る撮像ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図１４】第２の実施形態に係る振動ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図１５】第２の実施形態に係るシャッタ幕ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図１６】第２の実施形態における光学フィルタに励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図１７】第２の実施形態に係るｍが奇数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子に印加される電圧を示す図である。
【図１８】第２の実施形態に係るｍが偶数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子に印加される電圧を示す図である。
【図１９】第２の実施形態に係る光学フィルタに対して、９次と１０次の振動モードを同時に励起する場合を説明するための図である。
【図２０】第２の実施形態に係る光学フィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図２１】第２の実施形態に係る光学フィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図２２】第２の実施形態に係る光学フィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図２３】第２の実施形態に係る光学フィルタにおいて、２つの振動モードを時間位相９０°ずらして同時に励起した場合の各時間位相での挙動を示すグラフである。
【図２４】第２の実施形態に係るシャッタ動作を示した図である。
【図２５】第２の実施形態に係るシャッタ動作時の振動ユニットに、励起させる振動形状を示した図である。
【図２６】第２の実施形態に係る複数幕構成時のシャッタ動作を示した図である。
【図２７】第３の実施形態に係る圧電素子の電極配置を示した図である。
【図２８】第３の実施形態に係る振動ユニットの振動形状を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題の解決に必須のものとは限らない。
【００１４】
［第１の実施形態］
《カメラの構成》
図１および図２は本発明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はカメラ本体１を前面側より見た斜視図であって、不図示の撮影レンズユニットを外した状態を示し、図２はカメラ本体１を背面側より見た斜視図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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、撮影系の動作モード設定ボタン１０が配置されている。これら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。また、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。
【００１７】
シャッタボタン７は、第１ストローク（半押し）でスイッチＳＷ１（後述の７ａ）がＯＮし、第２ストローク（全押し）にてスイッチＳＷ２（後述の７ｂ）がＯＮする構成となっている。
【００１８】
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が配置されており、カメラ上部右寄りには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。グリップ側とは反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられており、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。４４は塵埃除去動作を実行させるための塵埃除去指示操作部材であり、光学フィルタ上に付着した、塵埃などの異物をふるい落とす動作を指示するためのものである。なお、この塵埃除去動作については、後に詳細に説明する。
【００２１】
図３は本発明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。１００はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータからなる中央処理装置（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。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。
【００２２】
ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、圧電素子駆動回路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、も接続されている。これらの回路はＭＰＵ１００の制御により動作するものである。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、本実施形態では撮影レンズ２００は便宜上１枚の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。
【００２５】
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。
【００２６】
クイックリターンミラー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、透過した撮影光束を焦点検出用センサユニット３１へ導く。
【００２７】
ミラー駆動回路１０１は、クイックリターンミラー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。
【００２８】
３１は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。
【００２９】
２２はペンタプリズムであり、クイックリターンミラー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。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。
【００３０】
３２はシャッタ幕であり、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、撮像素子前面より、待避を行う。シャッタ幕３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けた圧電素子駆動回路１０３によって制御される。
【００３１】
３３は撮像素子であり、例えば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。また、ＭＰＵ１００によって、電荷蓄積時間を制御される。
【００３２】
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、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。
【００３３】
４１０は光学フィルタで、水晶等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されている。なお、本実施形態では、光学フィルタ４１０は赤外カットフィルタや、水晶等を用いた光学ローパスフィルタを一体構成として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の光学素子部材に分割する構成であっても良い。またその場合は撮像素子を含んだ密閉構造を構成する最外面に配置した光学素子を後述する圧電素子にて加振するものである。
【００３４】
４３０は圧電素子であり、ＭＰＵ１００から指令を受けた圧電素子駆動回路１０３により加振され、光学フィルタ４１０と後述する振動体４２０と一体的に振動するように構成されている。
【００３５】
４００は、光学フィルタ４１０、圧電素子４３０、シャッタ幕３２、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、ＭＰＵ１００と圧電素子駆動回路１０３による制御によって、シャッタ動作と塵埃除去動作を行う。詳細な構成については後述する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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に対応する）から入力される画像データをメモリ３９に記憶する機能を有する。また、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。
【００３９】
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、シャッタボタン７の第１ストローク（半押し）によりオンするスイッチＳＷ１である。７ｂは、シャッタボタン７の第２ストローク（全押し）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、塵埃除去動作指示操作部材４４が接続されている。
【００４０】
１０７は液晶表示駆動回路であり、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器４１を駆動する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
《撮像ユニットの構成》
撮像ユニット４００の詳細な構成について説明する。図４は本実施形態に係る撮像ユニット４００の構成を示す分解斜視図である。撮像ユニット４００は、撮像素子ユニット５００と、密閉部材４５０と、振動ユニット４７０と、付勢部材４９０と、シャッタ幕ユニット４４０と、付勢部材５２０と、シャッタ幕ユニット４４０に直線駆動を規制する不図示のガイド手段とを備え構成される。
【００４４】
撮像素子ユニット５００は撮像素子３３と撮像素子保持部材５１０により構成されている。撮像素子保持部材５１０には、ビス穴５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ、５１０ｅが設けられている。密閉部材４５０は、ゴムやポロン等の弾性体によって形成される。付勢部材４９０は金属などのバネ性を有した材料によって形成され、ビス穴４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃ、４９０ｄが設けられている。付勢部材５２０は、金属などのバネ性を有した材料によって形成され、ビス穴５２０ａが設けられている。
【００４５】
付勢部材４９０のビス穴４９０ａと撮像素子保持部材５１０のビス穴５１０ａ、ビス穴４９０ｂとビス穴５１０ｂ、ビス穴４９０ｃとビス穴５１０ｃ、ビス穴４９０ｄとビス穴５１０ｄはビスで固定される。その結果、振動ユニット４７０と密閉部材４５０は、撮像素子ユニット５００と付勢部材４９０に挟まれ、撮像素子ユニット５００の被写体側に保持される。密閉部材４５０の被写体側の面は振動ユニット４７０と当接し、撮影者側の面は撮像素子３３と当接する。
【００４６】
振動ユニット４７０は、付勢部材４９０のバネ性によって撮像ユニット５００側へと付勢されているので、密閉部材４５０と振動ユニット４７０は隙間無く密着し、また、密閉部材４５０と撮像素子３３も同様に隙間無く密着している。これにより、振動ユニット４７０と撮像素子３３との間は密閉部材４５０によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成されている。
【００４７】
付勢部材５２０のビス穴５２０ａと撮像素子保持部材５１０のビス穴５１０ｅはビスで固定される。その結果、シャッタ幕ユニット４４０は付勢部材５２０と振動ユニット４７０に挟まれ、振動ユニット４７０の被写体側に保持される。シャッタ幕ユニット４４０は、付勢部材５２０のバネ性によって撮像ユニット５００側へと付勢されているので、シャッタ幕ユニット４４０の撮像者側の面と、振動ユニット４７０の被写体側の面は圧力の生じた状態で当接される。振動ユニット４７０とシャッタ幕ユニット４４０の詳細な構成については後述する。
【００４８】
《振動ユニットの構成》
振動ユニット４７０の詳細な構成について説明する。図５は本実施形態に係る振動ユニット４７０の構成を示す分解斜視図である。振動ユニット４７０は光学フィルタ４１０と、圧電素子４３０と、振動体４２０とを備え構成される。振動体４２０は、振動を伝達しやすい金属等の材料で形成され、被写体側に突起部４２０ａが設けられている。この突起部４２０ａと振動体４２０は一体である。
【００４９】
圧電素子４３０と振動体４２０は、光学フィルタ４１０の撮影有効領域４１０ａ外の片側に配置されている。圧電素子４３０の一方の面は、光学フィルタ４１０と接着（貼着）され、その対面は振動体４２０と接着（貼着）されており、振動源である圧電素子４３０の振動を受け、光学フィルタ４１０と、振動体４２０は共に振動する。
【００５０】
この振動ユニット４７０において、振動の中立面について考慮する必要がある。振動の中立面とは、振動曲げの伸びる領域と縮む領域の境界面のことである。図６は、振動の中立面を示す振動ユニット４７０の側面図である。図６（ａ）は中立面が圧電素子４３０に存在していることを示す図であり、その時の光学フィルタ４１０と、圧電素子４３０と、振動体４２０の厚みの関係も示している。
【００５１】
振動ユニット４７０の振動の中立面が、振動源である圧電素子４３０内部に存在すると、伸びる力と、縮む力が相殺するため、振動は微弱なものとなる。図６（ｂ）は中立面が光学フィルタ４１０と圧電素子４３０との間に存在していることを示す図であり、その時の光学フィルタ４１０と、圧電素子４３０と、振動体４２０の厚みの関係も示している。振動ユニット４７０を構成している各部材の厚みを変更することで、振動の中立面の位置を調節することが可能である。したがって、本実施例では振動の中立面を振動源である圧電素子４３０の外に配置するため、各部材の厚みの関係を、以下のようにしている。
振動体４２０の厚み＋圧電素子４３０の厚み≦光学フィルタ４１０の厚み
振動ユニット４７０を構成している各部材の厚みを、上記のようにすることで、駆動源である圧電素子４３０の振動を相殺させることなく励起することができる。さらに理想を述べると、振動ユニット４７０の構成において大部分を占めている光学フィルタ４１０の厚みの中心に、中立面をなるべく近づけて配置することが望ましい。そうすることで、光学フィルタ４１０の振動において、縮む領域の変位量と伸びる領域の変位量が等しくなり、安定した振動を得ることが可能となる。
【００５２】
本実施例では、振動の中立面を光学フィルタ４１０側に配置するため、各部材の厚みの関係を先述したようにしているが、振動の中立面を圧電素子４３０の外に配置することが可能であれば、振動体４２０側に配置してもよい。その場合、各部材の厚みの関係は先述したものでなくても良い。
【００５３】
《圧電素子の電極配置》
図７は本発明に係る圧電素子４３０の詳細図であり、図７（ｂ）は圧電素子４３０の側面図、図７（ａ）は図７（ｂ）を左方から見た平面図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）を右方から見た平面図である。図７（ｃ）と図７（ａ）に示すように、圧電素子４３０はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三つに電極が配置されている。圧電素子４３０のＡ面は光学フィルタ４１０と接着（貼着）され、Ｂ面は振動体４２０と接着（貼着）される。
【００５４】
《シャッタ幕ユニットの構成》
シャッタ幕ユニット４４０の詳細な構成について説明する。図８は本実施形態に係るシャッタ幕ユニット４４０の構成を示す分解斜視図である。シャッタ幕ユニット４４０は、シャッタ幕３２と、弾性部材４６０と、移動体４８０とを備え構成される。移動体４８０は、金属等で形成される。弾性部材４６０は、ゴム等の弾性部材で形成される。この弾性部材４６０によって、移動体４８０と振動体４２０の突起部４２０ａとの当接部に弾性特性と制振機能を付与することができる。その結果、過渡的な振動や可聴音がシャッタ幕ユニット４４０に発生することを防止でき、良好な駆動状態を得ることが出来る。シャッタ幕３２と、弾性部材４６０と、移動体４８０は接着（貼着）される。
【００５５】
《塵埃除去動作の仕組み》
塵埃除去動作の仕組みについて説明する。圧電素子４３０に振動を励起し、光学フィルタ４１０を振動させることで、光学フィルタ４１０の被写体側に付着した塵埃や異物を除去する。図９は、光学フィルタ４１０と、圧電素子４３０と、振動体４２０の側面図であり、圧電素子４３０に電圧を印加した際の、光学フィルタ４１０と圧電素子４３０と振動体４２０の状態変化（振動形状）を表わしている。
【００５６】
圧電素子用フレキシブルプリント基板等を通じて、圧電素子４３０のＡ相とＢ相に同時間位相で等しい電圧を印加し、Ｃ相をグランド（０［Ｖ］）とする。圧電素子４３０のＡ相とＢ相に、同時間位相で電圧を印加しているため、印加された電圧の正負は、同じ周期で切り替わる。Ａ相とＢ相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子４３０のＡ相とＢ相は面直方向に縮み、面内方向に伸びる。したがって、圧電素子４３０と接合された光学フィルタ４１０は、接合面を面方向に拡大する力を圧電素子４３０から受け、圧電素子４３０との接合面側が凸になるような変形をする。すなわち、Ａ相とＢ相に正の電圧が印加されると、光学フィルタ４１０には図９の実線で示すような屈曲変形が生じる。同様にＡ相とＢ相に印加する電圧を負とすれば、圧電素子４３０は先述したものと伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ４１０には図９の２点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。
【００５７】
したがって、Ｃ相をグランドに保ったまま、Ａ相とＢ相に同時間位相で等しい電圧を印加することにより、同じ周期で印加される電圧の正負が切り替わり、光学フィルタ４１０の凸凹が周期的に切り替わるような定在波振動が生じる。この周期的な電圧の周波数は、振動ユニット４７０の固有モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。また、振動ユニット４１０の共振周波数は複数存在し、各々の共振周波数で電圧を印加すると各々異なる次数の振動モードで振動させることができる。
【００５８】
ここで、図９に示すように、定在波振動では振動の節部（ｄ１、ｄ２、・・・、Ｄ１、Ｄ２、・・・）と腹部とが交互に生じる。振動の節部とは振幅がほぼ零となる位置であり、振動の腹部とは隣り合う節部間において振幅が最大となる位置である。光学フィルタ４１０の表面に付着した塵埃等をふるい落とすには、付着力以上の力、つまり加速度を塵埃等に加えなければならない。ところが、振動の節部では振幅がほぼ零であることから加速度もほぼ零であり、付着力に抗して塵埃等をふるい落とすことができない。そのため、１つの振動モードだけで光学フィルタ４１０を振動させると、振動の節部上に塵埃等が残ってしまう。
【００５９】
それを改善するため、ある振動モードで光学フィルタ４１０を振動させた後、もう１つ別の振動モードで光学フィルタ４１０を振動させる。これにより、最初の振動モードで残った塵埃等を、その後の別の振動モードで除去することができる。この場合に、ある振動モードでの節部ともう１つ別の振動モードでの節部とが重なってしまうと、その重なった節部の塵埃等が除去できないため、節部は重ならないようにしなければならない。したがって、使用する振動モードの組合せは偶数節（奇数次）及び奇数節（偶数次）であることが望ましい。本実施形態では、１１次振動モード（１２節）及び１２次振動モード（１３節）を組み合わせて使用している。
【００６０】
なお、光学フィルタ４１０の共振周波数は、光学フィルタ４１０の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。
【００６１】
本実施形態では、１１次の振動モード及び１２次の振動モードで振動を励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードで振動を励起させるようにしても良い。また、３種類以上の振動モードを用いても良い。
【００６２】
《シャッタ動作の仕組み》
シャッタ動作について説明する。圧電素子４３０に振動を励起することで、突起部４２０ａの先端に楕円運動（円運動）を発生させる。この楕円運動（円運動）の詳細については特許０４２６１９６４号公報に記載されているため、ここでは省略する。この振動体４２０の突起部４２０ａ２点と、移動体４８０は、付勢部材５２０によって、圧力の生じた状態で当接している。突起部４２０ａの先端に発生する楕円運動（円運動）によって、移動体４８０と突起部４２０ａの当接面に摩擦駆動力が発生し移動体４８０は移動する。なお、移動体４８０は弾性部材４６０とシャッタ幕３２と接着（貼着）されているため、シャッタ幕ユニット４４０全体として移動する。図１０は本実施形態に係るシャッタ動作の様子を示すものであり、図１０（ａ）はシャッタ幕開き時の様子を示しており、図１０（ｂ）はシャッタ幕閉じ時の様子を示したものである。
【００６３】
次に、突起部４２０ａの先端に楕円運動（円運動）を発生させる方法について説明する。具体的に言うと、振動体４２０に１つの周波数で、２つの異なる振動モードを、時間位相をずらして励起させることで、突起部４２０ａの先端に楕円運動（円運動）を発生させる。
【００６４】
図１１は本実施形態に係る振動体４２０に励起させる２つの振動モードを示す図であり、図中の点線は振動の節を示している。図中に示すように、光学フィルタ４１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。図１１（ａ）に示す振動モードは、振動体４２０のＸ、Ｚ軸平面に１次の波形が発生する１次の振動モードであり、圧電素子４３０のＡ相とＢ相に同時間位相で等しい電圧を印加し、Ｃ相をグランド（０［Ｖ］）とすることで、励起させている。図１１（ｂ）に示す振動モードは、振動体４２０のＹ、Ｚ平面に２次の波形が発生する２次の振動モードであり、圧電素子４３０のＡ相とＢ相に印加する電圧の時間位相を１８０°ずらし、Ｃ相をグランド（０［Ｖ］）とすることで、励起させている。印加する電圧の周波数は、振動ユニット４７０の固有モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。
【００６５】
これら２つの振動モードを１つの周波数で励起させるため、共振周波数が略一致するように圧電素子４３０と、振動体４２０と、光学フィルタ４１０の形状が設計されている。また、突起部４２０ａは、図１１（ｂ）で示すように、２次の振動モードの節近傍に配置されており、この振動により突起部４２０ａの先端はＹ方向に変位する。それと同時に、突起部４２０ａは図１１（ａ）で示すように、１次の振動モードの腹近傍に配置されており、この振動により突起部４２０ａの先端はＺ方向に変位する。これら異なる２つの振動モードを時間位相差９０°で合成することで、突起部４２０ａの先端２点に、同様な楕円運動（円運動）を発生させることができる。
【００６６】
突起部４２０ａの先端に発生する楕円運動（円運動）の回転方向を切り替えることで、シャッタ幕ユニット４４０の移動方向を切り替える。なお、振動ユニット４７０の共振周波数は、圧電素子４３０、振動体４２０、光学フィルタ４１０の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。
【００６７】
本実施形態では、振動体４２０に１次の振動モード及び２次の振動モードを励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードを励起させるようにしても良い。また、振動体４２０に設けられた突起部４２０ａの数も２点のものとして説明したが、３点もしくはそれ以上であっても良い。
【００６８】
《動作の制御》
制御について説明する。先述したとおり、シャッタ動作を行う際には、シャッタ動作に適した振動モードを振動ユニット４７０に励起し、塵埃除去動作を行う際には、塵埃除去動作に適した振動モードを振動ユニット４７０に励起する必要がある。ＭＰＵ１００と圧電素子駆動回路１０３によって、圧電素子４３０の電極Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に印加する電圧、周波数、時間位相を制御することで、振動ユニット４７０に励起する振動モードを切り替え、シャッタ動作と塵埃除去動作を行う。
【００６９】
《カメラ動作》
カメラ操作時の塵埃除去動作とシャッタ動作について説明する。図１２は、カメラ操作時における塵埃除去動作とシャッタ動作を示したフローチャートである。ステップ１で、メインスイッチ４３にて電源がＯＮされたか否かを判定する。電源がＯＮされると、ステップ２で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、電力供給回路１１０を制御して各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムＯＮ動作を行う。
【００７０】
次に、ステップ３で、撮影者により塵埃除去指示操作部材４４が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はステップ４に進み、操作されていない場合はステップ５へ進む。なお、本実施形態では塵埃除去指示操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、塵埃除去動作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等を用いて指示するものであっても良い。
【００７１】
ステップ４では、塵埃除去動作開始の指令を受けて、カメラ本体１に塵埃除去動作を行わせる。まず電力供給回路１１０は、塵埃除去動作に必要な電力をカメラ本体１の各部へ供給する。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。ＭＰＵ１００は、塵埃除去動作開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１０３に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１０３は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、光学フィルタ４１０に塵埃除去に適した振動モードを励起する電圧を生成し、圧電素子４３０に印加する。圧電素子４３０は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学フィルタ４１０に塵埃除去に適した振動モードを励起させる。塵埃除去動作が終了するとステップ５に進む。
【００７２】
次に、ステップ５で、撮影者によりＳＷ２（７ｂ）が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はステップ６に進み、操作されていない場合はステップ７へ進む。
【００７３】
ステップ６では、ＳＷ２（７ｂ）によるシャッタ動作開始の指令を受けて、カメラ本体１にシャッタ動作を行わせる。シャッタ動作とは、ＳＷ２（７ｂ）操作から、撮像素子３３が露光開始するまでに、シャッタ幕ユニット４４０を撮像素子３３前面より待避（幕開動作）させ、露光終了後にシャッタ幕ユニット４４０を撮像素子（３３）前面に移動させる（幕閉動作）といった動作のことである。
【００７４】
まず電力供給回路１１０は、シャッタ動作に必要な電力をカメラ本体１の各部へ供給する。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。ＭＰＵ１００は、シャッタ動作開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１０３に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１０３は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、突起部４２０ａの先端に楕円運動（円運動）を発生させる電圧を生成し、圧電素子４３０に印加する。圧電素子４３０は、印加される電圧に応じて伸縮し、突起部４２０ａの先端に楕円運動（円運動）を発生させる。突起部４２０ａの先端に発生する楕円運動（円運動）によって、シャッタ幕ユニット４４０と突起部４２０ａの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット４４０は移動する。シャッタ動作が終了するとステップ７に進む。
次に、ステップ７で、カメラが待機状態においてメインスイッチ４３にて電源がＯＦＦされたか否かを判定し、ＯＦＦされるとステップ７に進み、ＯＦＦされていなければステップ３に戻る。
【００７５】
ステップ８では、ステップ４と同様の塵埃除去動作を実行後、ステップ９に進む。ここで、ステップ８における塵埃除去動作では、カメラ１の消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子４３０の駆動周波数、駆動時間、制御方法等のパラメータをステップ４と異ならせても良いことは言うまでも無い。
【００７６】
ステップ９では、ＭＰＵ１００の制御により各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をＥＥＰＲＯＭ１００ａに格納し、電力供給回路１１０を制御して各回路への電源供給を遮断する電源ＯＦＦ動作を行う。
【００７７】
以上述べたように、撮影者が意図した任意のタイミングだけではなく、電源をＯＦＦすると塵埃除去動作が実行される。すなわち、光学フィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムＯＦＦ動作を行うようにしている。
【００７８】
また、本実施形態では、メインスイッチ４３による電源ＯＦＦ操作時について述べたが、電源ＯＮ状態での所定時間経過後に電源ＯＦＦ時と同様のカメラシステムＯＦＦ動作を実行するようにしても良い。この場合も、事前に塵埃除去動作を行うようにすれば同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【００７９】
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット４７０に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を１つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供することができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。特に、本発明の第２の実施形態と先述した第１の実施形態との相違する点を中心に説明し、先述した第１の実施形態と同様（類似）の部分については説明を省略または簡略化する。
【００８１】
《撮像ユニットの構成》
図１３は本実施形態に係る撮像ユニット６００の構成を示す分解斜視図である。撮像ユニット６００は、撮像素子ユニット７００と、密閉部材６５０と、振動ユニット６７０と、付勢部材６９０と、シャッタ幕ユニット６４０と、付勢部材７２０ａ、７２０ｂと、シャッタ幕ユニット６４０に直線駆動を規制する不図示のガイド手段とを備え構成される。撮像素子保持部材７１０には、ビス穴７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃ、７１０ｄ、７１０ｅ、７１０ｆが設けられている。付勢部材７２０ａは、ビス穴７２０ｃが設けられ、付勢部材７２０ｂにはビス穴７２０ｄが設けられている。
【００８２】
図１４は本実施形態に係る振動ユニット６７０の構成を示す分解斜視図である。振動ユニット６７０は、光学フィルタ６１０と、圧電素子６３０ａ、６３０ｂと、振動体６２０ａ、６２０ｂとを備え構成される。光学フィルタ６１０の撮影有効領域６１０ａ外の両側に、圧電素子６３０ａ、６３０ｂと、振動体６２０ａ、６２０ｂが配置される。振動体６２０ａ、６２０ｂには被写体側に突起部６２０ｃ、６２０ｄが設けられている。
【００８３】
図１５は本実施形態に係るシャッタ幕ユニット６４０の構成を示す分解斜視図である。シャッタ幕ユニット６４０は、移動体６８０ａ、６８０ｂと、弾性体６６０ａ、６６０ｂと、シャッタ幕６３２とを備え構成される。振動体６２０ａ、６２０ｂの突起部６２０ｃ、６２０ｄの位置に対応して、移動体６８０ａ、６８０ｂと弾性体６６０ａ、６６０ｂはシャッタ幕６３２の両側に接着（貼着）される。付勢部材７２０ａのビス穴７２０ｃと撮像素子保持部材７１０のビス穴７１０ｅ、ビス穴７２０ｄとビス穴７１０ｆはビスで固定される。その結果、シャッタ幕ユニット６４０は振動ユニット６７０と付勢部材７２０に挟まれ、振動ユニット６７０の被写体側に保持される。移動体６８０ａと振動体６２０ａの突起部６２０ｃは、付勢部材７２０ａによって圧力の生じた状態で当接しており、移動体６８０ｂと振動体６２０ｂの突起部６２０ｄは付勢部材７２０ｂによって圧力の生じた状態で当接している。
【００８４】
《塵埃除去動作の仕組み》
塵埃除去動作について説明する。圧電素子６３０ａ、６３０ｂに振動を励起することで、塵埃等の異物を搬送可能な振動（搬送波）を光学フィルタ６１０に励起させ、塵埃除去を行う。具体的に言うと、光学フィルタ６１０に、１つの周波数で、次数の１つ異なる２つの振動モードを、時間位相をずらして励起することによって異物の搬送を行っている。なお、搬送動作の原理の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学フィルタ６１０と、圧電素子６３０ａ、６３０ｂと、振動体６２０ａ、６２０ｂの構成で説明を行う。
【００８５】
図１６は本実施形態における光学フィルタ６１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図１６に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードが励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子６３０ａ及び６３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次の振動モードとｍ＋１次の振動モード両方の共振を利用することができる。ｆをｆ＜ｆ（ｍ）に設定すると、ｍ次の共振を利用することはできるが、ｆ（ｍ＋１）次の共振点から離れるため、ｍ＋１次の振動モードの振幅を大きくすることは困難となる。また、ｆ（ｍ＋１）＜ｆとした場合は、ｍ＋１次の振動モードのみ振幅が大きくなってしまう。本実施形態では、両方の振動モードを利用するため、周波数ｆはｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定する。
【００８６】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）はｍが奇数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子６３０ａ及び６３０ｂのＡ相、Ｂ相に印加される電圧を示す図である。この時、Ｃ相はグランド（０［Ｖ］）とする。
【００８７】
また、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）はｍが偶数の場合のｍ次及びｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子６３０ａ及び６３０ｂのＡ相、Ｂ相に印加する電圧を示す図である。この時、Ｃ相はグランド（０［Ｖ］）とする。
【００８８】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図１７（ａ）に示すように、それぞれの振動モードで圧電素子６３０ａ、６３０ｂの長手方向に平行な向きに（同一方向に）複数の節が等間隔で現れる。図１７（ｂ）には、それぞれの振動モードで圧電素子６３０ａ及び６３０ｂに印加される交流電圧の振幅と時間位相が、実数成分と虚数成分で表されている。（１）はｍ次の振動モードの、（２）はｍ＋１次の振動モードの、（３）はｍ＋１次の振動モードの時間位相を９０°ずらしたものの、交流電圧を示している。なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するｍ次の振動モードとｍ＋１次の振動モードの振幅比をＡ：１として、２つの振動モードで同じ振幅を出すために、各振動モードの電圧をｍ次の振動モードの振幅で規格化している。光学フィルタ６１０にｍ次の振動モードと、時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードを同時に励起させるためには、（１）と（３）の交流電圧を足せばよい。すなわち、（４）に示すような、交流電圧を印加すればよい。
【００８９】
同様にして、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）には、ｍが偶数のときの例としてｍ＝１０の場合において、振動モード形状と、圧電素子６３０ａ及び６３０ｂに印加される交流電圧とを示す。
【００９０】
なお、本実施形態では、ｍ次とｍ＋１次の振動モードの時間位相差を９０°としたが、交流電圧の振幅、時間位相、及び周波数を制御することで２つの振動モードの重ね合わせ方は任意に制御することが可能である。
【００９１】
次に、上記の制御方法によって、２つの振動モードを同時に励起した場合の光学フィルタ６１０の挙動について説明する。図１９に示すように、光学フィルタ６１０に対して、９次と１０次の振動モードを同時に励起する場合を考える。図中Ａ，Ｂで示されているのが、９次、１０次の振動モード形状である。光学フィルタ６１０の左端から右端までを０〜３６０の数値で表している。また、図中に示すように、光学フィルタ６１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。
【００９２】
上記の２つの振動モードを、時間位相を９０°ずらして、同時に励起した場合の光学フィルタ６１０の各時間位相での挙動を図２０〜図２３に示す。図２０〜図２３における各時間位相において、図中Ｃは９次の振動モード波形、Ｄは１０次の振動モード波形を表している。また、Ｅが２つの振動モードが合成された波形、つまり実際の光学フィルタ６１０の振幅を表している。Ｆは光学フィルタ６１０のＺ方向の加速度である。
【００９３】
光学フィルタ６１０の表面に付着した異物は、光学フィルタ６１０が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。つまり、Ｚ方向の加速度を示す曲線Ｆが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学フィルタ６１０の変位を示す曲線Ｅの法線方向の力を受ける。図中ｒｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は右方向（Ｘ方向の正の向き）に力を受ける。図中ｌｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は左方向（Ｘ方向負の向き）に力を受ける。結果として、Ｘｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示す場所に異物は移動する。本実施形態では、このＸｎ（ｎ＝１、２、３、…）が時間位相が進むにつれてＸ方向正の向きに移動して行くことによって、異物がＸ方向正の向きに移動して行く。
【００９４】
本実施形態では、２つの振動モードの時間位相差を９０°としたが、これに限らず、０°より大きく１８０°より小さく設定してもよい。この場合でも、上記Ｘｎにあたる箇所がＸ方向正の向きに移動して行くので、異物をＸ方向正の向きに搬送することが可能である。また、２つの振動モードの時間位相差を−１８０°より大きく０°より小さくする場合は、上記Ｘｎに相当する箇所がＸ方向負の向きに移動して行くので、上記の例とは反対方向に異物を搬送することが可能である。
【００９５】
また、異物の搬送力は光学フィルタ６１０の加速度によって決定される。光学フィルタ６１０の加速度ａは、駆動周波数をｆ、振幅をＰ、駆動電圧をＶ、ｋ１、ｋ２を比例定数として、以下の式で表される。
ａ＝ｋ１Ｐ（２πｆ）２＝ｋ２Ｖ（２πｆ）２
つまり、異物の搬送力は光学フィルタ６１０の振幅及び駆動周波数の二乗に比例する。よって、圧電素子６３０ａ、６３０ｂに印加する交流電圧Ｖと周波数ｆを上げることで、搬送力を上げることができる。
【００９６】
《シャッタ動作の仕組み》
シャッタ動作について説明する。圧電素子６３０ａ、６３０ｂに振動を励起することで、突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端に楕円運動（円運動）を発生させる。この振動体６２０ａ、６２０ｂの突起部６２０ｃ、６２０ｄ４点と、シャッタ幕ユニット６４０の移動体６８０ａ、６８０ｂは、付勢部材７２０ａ、７２０ｂによって、圧力の生じた状態で当接している。突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端に発生する楕円運動（円運動）によって、突起部６２０ｃ、６２０ｄと移動体６８０ａ、６８０ｂの当接面に摩擦駆動力が発生し移動体６８０ａ、６８０ｂは移動する。なお、移動体６８０ａ、６８０ｂは弾性部材６６０ａ、６６０ｂとシャッタ幕６３２と接着（貼着）されているため、シャッタ幕ユニット６４０全体として移動する。図２４はシャッタ動作を示すものであり、図２４（ａ）はシャッタ幕開き時の様子を示しており、図２４（ｂ）はシャッタ幕閉じ時の様子を示したものである。
【００９７】
次に、振動体６２０ａ、６２０ｂの突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端に楕円運動（円運動）を発生させる方法について説明する。具体的に言うと、振動体６２０ａ、６２０ｂに、１つの周波数で、２つの異なる振動モードを、時間位相をずらして励起させることで、突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端に楕円運動（円運動）を発生させる。
【００９８】
図２５は本実施形態に係る振動体６２０ａ、６２０ｂに励起させる２つの振動モードを示す図であり、図中の点線は振動の節を示している。図中に示すように、光学フィルタ６１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。図２５（ａ）に示す振動モードは、振動体６２０ａ、６２０ｂのＸ、Ｚ軸平面に同様の１次の波形が発生する１次の振動モードである。この１次の振動モードは圧電素子６３０ａ、６３０ｂのＡ相とＢ相に同時間位相で等しい電圧を印加し、Ｃ相をグランド（０［Ｖ］）とすることで、励起させている。
【００９９】
図２５（ｂ）に示す振動モードは、振動体６２０ａ、６２０ｂのＹ、Ｚ平面に同様の２次の波形が発生する２次の振動モードである。この２次の振動モードは圧電素子６３０ａ、６３０ｂのＡ相とＢ相に印加する電圧の時間位相を１８０°ずらし、Ｃ相をグランド（０［Ｖ］）とすることで、励起させている。印加する電圧の周波数は、振動ユニット６７０の固有振動モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。
【０１００】
これら２つの振動モードを１つの周波数で励起させるため、共振周波数が略一致するように圧電素子６３０ａ、６３０ｂと、振動体６２０ａ、６２０ｂと、光学フィルタ６１０の形状が設計されている。また、突起部６２０ｃ、６２０ｄは図２５（ｂ）で示すように、２次の振動モードの節近傍に配置されており、この振動により突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端はＹ方向に変位する。それと同時に、突起部６２０ｃ、６２０ｄは、図２５（ａ）で示すように、１次の振動モードの腹近傍に配置されており、この振動により突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端はＺ方向に変位する。これら異なる２つの振動モードを時間位相差９０°で合成することで、振動体６２０ａ、６２０ｂの突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端４点に、同様な楕円運動（円運動）を発生させることができる。
【０１０１】
この突起部６２０ｃ、６２０ｄの先端に発生する楕円運動（円運動）の回転方向を切り替えることで、シャッタ幕ユニット６４０の移動方向を切り替える。なお、振動ユニット６７０の共振周波数は、圧電素子６３０ａ、６３０ｂと振動体６２０ａ、６２０ｂと光学フィルタ６１０の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。本実施形態では、振動体６２０ａ、６２０ｂに１次の振動モード及び２次の振動モードを励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードを励起させるようにしても良い。また、振動体６２０ａ、６２０ｂに設けられた突起部６２０ｃ、６２０ｄの数も４点のものとして説明したが、６点もしくはそれ以上の偶数の点数であっても良い。
【０１０２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット６７０に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を１つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供できる。また、振動源である圧電素子６３０ａ、６３０ｂを光学フィルタ６１０の両側に設けているため、第１の実施形態よりも大きい振動を、振動ユニット６７０に励起することが可能である。つまり、第１の実施形態よりも、高速でシャッタ幕ユニット６４０を移動させることができ、塵埃除去能力も高めることができる。本実施形態のシャッタ幕ユニット６４０は単幕として説明してきたが、図２６で示すように複数幕構成であっても良い。
【０１０３】
図２６（ａ）は２枚幕構成におけるシャッタ幕開き時の様子を示しており、図２６（ｂ）は２枚幕構成におけるシャッタ幕閉じ時の様子を示している。図２６で示すように、２枚幕構成の場合、シャッタ幕ユニットは７４０ａ、７４０ｂのように左右に分かれ、それぞれ別体として移動する。シャッタ幕ユニット７４０ａと、振動ユニット６７０の突起部６２０ｃは、付勢部材７２０ａによって圧力の生じた状態で当接している。突起部６２０ｃの先端の楕円運動（円運動）によって、シャッタ幕ユニット７４０ａと突起部６２０ｃの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット７４０ａは移動する。シャッタ幕ユニット７４０ｂと、振動ユニット６７０の振動体６２０ｂの突起部６２０ｄは、付勢部材７２０ｂによって圧力の生じた状態で当接している。突起部６２０ｄの先端の楕円運動（円運動）によって、シャッタ幕ユニット７４０ｂと突起部６２０ｄの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット７４０ｂは移動する。
【０１０４】
［第３の実施形態］
第３に実施形態について説明する。特に、本発明の第３の実施形態と先述した第２の実施形態との相違する点を中心に説明し、先述した第２の実施形態と同様（類似）の部分については説明を省略または簡略化する。
【０１０５】
《圧電素子の電極配置》
図２７は本発明に係る圧電素子８３０ａ、８３０ｂの詳細図であり、図２７（ａ）は圧電素子８３０ａの電極配置を示しており、圧電素子８３０ａはＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三つの電極が配置されている。図２７（ｂ）は圧電素子８３０ｂの電極配置を示しており、圧電素子６３０ｂはＤ相、Ｅ相、Ｆ相の三つの電極が配置されている。圧電素子８３０ａ、８３０ｂのＡ面は光学フィルタ８１０と接着（貼着）され、Ｂ面は振動体８２０ａ、８２０ｂと接着（貼着）される。
【０１０６】
《塵埃除去動作の仕組み》
圧電素子８３０ａ、８３０ｂに振動を励起し、光学フィルタ８１０を振動させることで、光学フィルタ８１０の被写体側に付着した塵埃や異物を除去する。図２８は光学フィルタ８１０と、圧電素子８３０ａ、８３０ｂと、振動体８２０ａ、８２０ｂの側面図であり、電圧を印加した際の、光学フィルタ８１０と圧電素子８３０ａ、８３０ｂと振動体８２０ａ、８２０ｂの状態変化（振動形状）を表わしている。
【０１０７】
圧電素子８３０ａ、８３０ｂのＡ相とＢ相とＤ相とＥ相に同時間位相で等しい電圧を印加し、Ｃ相とＦ相をグランド（０［Ｖ］）とする。Ａ相とＢ相とＤ相とＥ相に、同時間位相で電圧を印加しているため、印加された電圧の正負は、同じ周期で切り替わる。Ａ相とＢ相とＤ相とＥ相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子８３０ａ、８３０ｂのＡ相とＢ相とＤ相とＥ相は面直方向に縮み、面内方向に伸びる。したがって、圧電素子８３０ａ、８３０ｂと接合された光学フィルタ８１０は、接合面を面方向に拡大する力を圧電素子８３０ａ、８３０ｂから受け、圧電素子８３０ａ、８３０ｂとの接合面側が凸になるような変形をする。すなわち、Ａ相とＢ相とＤ相とＥ相に正の電圧が印加されると、光学フィルタ８１０には図２８の１１次の振動モードの実線で示すような屈曲変形が生じる。
【０１０８】
同様にＡ相とＢ相とＤ相とＥ相に印加する電圧を負とすれば、圧電素子８３０ａ、８３０ｂは先述したものと伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ８１０に図２８の１１次の振動モードの２点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。したがって、Ｃ相、Ｆ相をグランドに保ったまま、Ａ相とＢ相とＤ相とＥ相に同時間位相で等しい電圧を印加することにより、光学フィルタ８１０に図２８に示す１１次の振動モードのような奇数次の定在波振動を励起することが出来る。
【０１０９】
次に、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相に同時間位相で等しい電圧を印加し、圧電素子８３０ｂのＤ相とＥ相には、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相と時間位相を１８０°ずらした電圧を印加し、Ｃ相とＦ相をグランド（０［Ｖ］）とする。つまり、圧電素子８３０ａに印加する電圧と圧電素子８３０ｂに印加する電圧の時間位相を１８０°ずらすということである。そのため、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相に印加する電圧の正負と、圧電素子８３０ｂのＤ相とＥ相に印加する電圧の正負は、常に逆となる。
【０１１０】
圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相は面直方向に縮み、面内方向に伸びることで光学フィルタ８１０と圧電素子８３０ａとの接合面側が凸になるような変形をする。この時、圧電素子８３０ｂのＤ相とＥ相には、負の電圧が印加されているため、圧電素子８３０ｂは圧電素子８３０ａとは伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ８１０と圧電素子８３０ｂとの接合面側が凹になるような変形をする。つまり、光学フィルタ８１０には図２８の１２次の振動モードの実線で示すような屈曲変形が生じる。
【０１１１】
また、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相に印加された電圧が負の値の時、圧電素子８３０ａは光学フィルタ８１０と圧電素子８３０ａとの接合面側が凹になるような変形をする。この時、圧電素子８３０ｂのＤ相とＥ相には、正の電圧が印加されているため、圧電素子８３０ｂは光学フィルタ８１０と圧電素子８３０ｂとの接合面側が凸になるような変形をする。つまり、光学フィルタ８１０に図２８の１２次の振動モードの２点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。
【０１１２】
したがって、圧電素子８３０ａのＡ相とＢ相に印加する電圧と、圧電素子８３０ｂのＤ相とＥ相に印加する電圧の時間位相を１８０°ずらすことで、光学フィルタ８１０に図２８に示す１２次の振動モードのような偶数次の定在波振動を励起することが出来る。
【０１１３】
このように、圧電素子８３０ａ、８３０ｂのＣ相とＦ相をグランドとし、Ａ相とＢ相とＤ相とＥ相に印加する電圧、時間位相、周波数を切り替えることで、光学フィルタ８１０に１１次の振動モードと１２次の振動モードを励起する。この２つの振動モードを組み合わせて励起することで、光学フィルタ８１０表面に付着した塵埃等の異物を除去する。
【０１１４】
本実施形態では、１１次の振動モード及び１２次の振動モードで振動を励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードで振動を励起させるようにしても良い。また、３種類以上の振動モードを用いても良い。
【０１１５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット８７０に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を１つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供することができる。また、振動源である圧電素子８３０ａ、８３０ｂを光学フィルタ８１０の両側に設けているため、第１の実施形態よりも大きい振動を、振動ユニット８７０に励起することが可能である。つまり、第１の実施形態よりも、高速でシャッタ幕ユニット８４０を移動させることができ、塵埃除去能力も高めることができる。
【０１１６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
３２  シャッタ幕、１００  ＭＰＵ、１０３  圧電素子駆動回路、
４００  撮像ユニット、４１０  光学フィルタ、４２０  振動体、４３０  圧電素子、
４４０  シャッタ幕ユニット、４７０  振動ユニット、４８０  移動体、
５２０  付勢部材
【図６】
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【図７】
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【図２７】
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【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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