(57)【要約】      （修正有）【課題】光学部材表面の傷つきを防止しつつ、小さな異物や粘着力の大きな異物を除去できる異物除去機構を備えた撮像装置を提供する。【解決手段】光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材４１０と、光学有効領域の外側で光学部材４１０の辺近傍に貼着され、光学部材４１０を振動させる矩形状の振動手段と、光学部材４１０の表面に接触しながら移動することにより異物を除去する異物除去部材５６０と、を備える。異物除去動作には、第１のモードと第２のモードとがあり、第１のモードは、振動手段により光学部材４１０を振動させて異物を除去するモードであり、第２のモードは、振動手段により光学部材４１０を振動させ、所定時間経過後、異物除去部材５６０を駆動させて異物を除去するモードである。【選択図】図３
2017069885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材（４１０）と、
前記光学有効領域の外側で前記光学部材（４１０）の辺近傍に貼着され、前記光学部材（４１０）を振動させる矩形状の振動手段（４３０）と、
前記光学部材（４１０）の表面に接触しながら移動することにより異物を除去する異物除去部材（５６０）と、
を備え、
異物除去動作には、第１のモードと第２のモードとがあり、
前記第１のモードは、前記振動手段（４３０）により前記光学部材（４１０）を振動させて異物を除去するモードであり、
前記第２のモードは、前記振動手段（４３０）により前記光学部材（４１０）を振動させ、所定時間経過後、前記異物除去部材（５６０）を駆動させて異物を除去するモードである
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２のモードの振動の駆動周波数範囲は前記第１のモードの振動の駆動周波数範囲よりも狭く、かつ前記第２のモードの振動の駆動周波数範囲の下限値は前記第１のモードの振動の駆動周波数範囲の下限値よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮像装置の姿勢を検出する姿勢検出手段（１１３）と、
前記姿勢検出手段（１１３）からの検出信号を取得して、前記光学部材（４１０）を振動させた際の異物が移動する方向と、前記異物除去部材（５６０）の移動する方向とが同じであるか否かを判定する判定手段（１０１）と、をさらに備え、
前記判定手段（１０１）による判定結果により前記所定時間を異ならせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学部材（４１０）を振動させた際の異物が移動する方向と、前記異物除去部材（５６０）の移動する方向とが同じである際、前記所定時間は前記光学部材（４１０）を振動させる時間よりも短い時間であ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】
前記光学部材（４１０）を振動させた際の異物が移動する方向と、前記異物除去部材（５６０）の移動する方向とが異なる際、前記所定時間は前記光学部材（４１０）を振動させる時間と同じ、あるいはそれより長い時間であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記異物除去部材（５６０）の移動する速度は、前記光学部材（４１０）を振動させた際の異物が移動する速度以下であることを特徴とする請求項４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、光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構を備えたデジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束を撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換する。
【０００３】
このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ等の光学部材が配置される。これら光学部材の表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。特にレンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が光学部材の表面に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。
【０００４】
このような現象を回避するために、特許文献１には、撮像素子の被写体側に設けられた光学部材を圧電素子で振動させることにより、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去することが開示されている。
【０００５】
また、別の方法として、特許文献２には、モーター駆動により撮像素子表面上を接触させて走査するワイパー部材を、カメラに内蔵することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３８９６１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、撮像素子の高画素化や、撮像装置のコンパクト化に起因する撮像面から異物の付着する光学部材面までの距離の短縮化などの要因で、画像に写り込む異物サイズは小さくなってきている。よって、異物を除去する能力はより高い、つまり、より小さな異物を除去できる能力が求められている。また、ゴムなどの粘着力の大きな異物を除去できる能力も求められている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、小さな異物や粘着力の大きな異物を除去するために大きな振動を与えると、振動させている光学部材が割れてしまう等の問題が生じる虞があり、与えられる振動には限界がある。そのため、特許文献１に開示されている方法では、小さな異物や粘着力の大きな異物については除去できないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に開示されている方法では、小さな異物や粘着力の大きな異物も除去できるが、砂ゴミ等（ケイ砂、関東ローム等）の角の鋭利な異物をワイパー部材で擦ると光学部材表面を傷つけてしまう虞があった。光学部材表面を傷つけてしまうと、その傷が撮影画像に写り込み、画像の見栄えが著しく低下してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、光学部材表面の傷つきを防止しつつ、小さな異物や粘着力の大きな異物を除去できる異物除去機構を備えた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材と、前記光学有効領域の外側で前記光学部材の辺近傍に貼着され、前記光学部材を振動させる矩形状の振動手段と、前記光学部材の表面に接触しながら移動することにより異物を除去する異物除去部材と、を備え、異物除去動作には、第１のモードと第２のモードとがあり、前記第１のモードは、前記振動手段により前記光学部材を振動させて異物を除去するモードであり、前記第２のモードは、前記振動手段により前記光学部材を振動させ、所定時間経過後、前記異物除去部材を駆動させて異物を除去するモードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学部材表面の傷つきを防止しつつ、小さな異物や粘着力の大きな異物を除去できる異物除去機構を備えた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る撮像ユニット４００を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作フローである。
【図５】第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ４１０に励起される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６】第１の実施形態に係る周波数ｆ＝ｆ（ｍ）における振動モードの定常波の概略図である。
【図７】第１の実施形態に係るワイパー部材５００まわりの構成を模式的に示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作フローである。
【図９】第２の実施形態に係るカメラ正位置状態での異物除去部の模式図および異物除去動作のタイミングチャートである。
【図１０】第２の実施形態に係るカメラ縦位置状態での異物除去部の模式図および異物除去動作のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【００１６】
マイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵ）１０１は、例えば中央処理装置であり、デジタルカメラ１００が備える各ブロックに動作を制御する。ＭＰＵ１０１には、ミラー駆動回路１０２、焦点駆動回路１０３、シャッタ駆動回路１０４、画像信号処理回路１０５、スイッチセンサ回路１０６、測光回路１０７、圧電素子駆動回路１１１、ワイパー駆動回路１１２、姿勢検出回路１１３が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。
【００１７】
ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００内のレンズ制御回路２０２とマウント接点２１を介して通信を行う。ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００が接続されると、マウント接点２１を介して信号を受信することにより、撮像レンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と通信可能状態になったことを判断する。レンズ制御回路２０２は、ＭＰＵ１０１からの制御信号を受信することにより、ＡＦ駆動回路２０３および絞り駆動回路２０４を介して撮像レンズユニット２００内の撮像レンズ２０１および絞り２０５の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮像レンズ２０１のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって構成される。
【００１８】
ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモーターを備え、レンズ制御回路２０２の制御により撮像レンズ２０１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に撮影光束を合焦させる。絞り駆動回路２０４は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路２０２の制御により絞り２０５の絞り量を変化させる。
【００１９】
メインミラー６は、図１に示す撮影光軸に対して４５度の角度に保持された状態で、撮像レンズ２０１を通過する撮影光束をペンタプリズム２２へ導くと共に、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。
【００２０】
ミラー駆動回路１０２は、例えばＤＣモーターとギヤトレインにより構成され、メインミラー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に駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出センサユニット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に移動する。
【００２１】
焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、焦点駆動回路１０３に供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１０１に送信される。
【００２２】
ＭＰＵ１０１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。具体的にはＭＰＵ１０１は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路２０２およびＡＦ駆動回路２０３を介して撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
【００２３】
ペンタプリズム２２は、メインミラー６により反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。これにより、撮影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。またペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ３７にも導く。測光回路１０７は、測光センサ３７から出力された測光値を観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１０１に出力する。ＭＰＵ１０１は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００２４】
シャッタユニット３２は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタであり、撮影者がファインダ接眼窓１８を介して被写体像を観察する際は、シャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。また撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行うことにより撮像光束を通過し、後述する撮像素子３３は結像された被写体像を光電変換して撮像を行う。そして設定されたシャッタ秒時が経過した後、シャッタ後幕は露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより１つの画像データにかかる撮影が完了する。なお、シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１０１から制御命令を受けたシャッタ駆動回路１０４により制御される。
【００２５】
画像信号処理回路１０５は、撮像素子３３より出力されたアナログ画像信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。スイッチセンサ回路１０６は、メインＳＷ４３、クリーニングＳＷ４４等のデジタルカメラ１００が備えるユーザインタフェースを撮影者が操作することにより入力される入力信号をＭＰＵ１０１に送信する。クリーニングＳＷ４４は、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物の除去指示を行うためのユーザインタフェースであり、撮影者はクリーニングＳＷ４４を操作することによりフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
【００２６】
異物除去ユニットとしての撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、ワイパー部材５００、撮像素子３３を含む部品がユニット化されたブロックである。撮像素子３３は、例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の撮像デバイスであり、上述したように、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。圧電素子４３０は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信した圧電素子駆動回路１１１により加振され、振動を光学ローパスフィルタ４１０に伝えるように構成されている。ワイパー部材５００は、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信したワイパー駆動回路１１２により駆動され、光学ローパスフィルタ４１０の表面に接触しながら移動する。
【００２７】
姿勢検出回路１１３は、ジャイロセンサや加速度センサなどの姿勢センサからなり、デジタルカメラ１００の姿勢を検出し、姿勢検出信号をＭＰＵ１０１に出力する。
【００２８】
＜異物除去構造＞
ここで、光学ローパスフィルタ４１０表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット４００について、図２および図３を参照してさらに詳細に説明する。図２は撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。図３は撮像ユニット４００を組み立てた状態を示す斜視図である。
【００２９】
撮像素子３３の前方に配置された光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。光学ローパスフィルタ４１０は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子４３０ａ及び４３０ｂを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
【００３０】
圧電素子４３０ａ及び４３０ｂは、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に、向かい合う二辺近傍にそれぞれ接着される（貼着される）。より詳しくは、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部において、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の短辺（側辺）に平行になるように配置されて貼接される。すなわち、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０のカメラ左右方向の辺の付近に平行に貼着される。光学ローパスフィルタ４１０は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。圧電素子４３０には、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路１１１からフレキシブルプリント基板を介して、圧電素子４３０に周期的な電圧が印加され、圧電素子４３０は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ４１０も周期的な屈曲変形を生じる。具体的な振動の様子については後述する。
【００３１】
４２０は樹脂製又は金属製の光学ローパスフィルタ保持部材であり、光学ローパスフィルタ４１０を保持し、撮像素子保持部材５１０にビス固定される。
【００３２】
４４０は付勢部材であり、光学ローパスフィルタ４１０を撮像素子３３の方向に付勢し、光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。付勢部材４４０はカメラ本体のグランドに接地され、光学ローパスフィルタ４１０表面もカメラ本体のグランドに接地される。これにより、光学ローパスフィルタ４１０表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
【００３３】
４５０は断面が略円形の枠状の弾性部材であり、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０とで挟まれて密着保持される。この密着力は、付勢部材４４０の撮像素子３３方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材４５０はゴムでもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いてもよい。
【００３４】
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０と弾性部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００３５】
５１０は板状の撮像素子保持部材であり、矩形の開口部を有し、その開口部に撮像素子３３を露出させるように背面側から撮像素子３３が固着する。
【００３６】
一方、撮像素子保持部材５１０の表面側（被写体側）において撮像素子３３の一方の短辺側には、駆動モーター５２０と、駆動モーター５２０の回転出力軸に固定されたリードスクリュー５３０とが組みつけられる。駆動モーター５２０は、ワイパー駆動回路１１２から不図示のリード線を介して電圧が印加され、回転駆動する。リードスクリュー５３０は撮像素子３３の短辺と平行に延伸する形状を有している。
【００３７】
また、撮像素子保持部材５１０の表面側（被写体側）において撮像素子３３の他方の短辺側には、ガイドバー５４０が組みつけられる。ガイドバー５４０は撮像素子３３の短辺と平行に延伸する形状を有している。
【００３８】
よって、上記構成により、光学ローパスフィルタ４１０を挟んで駆動部（リードスクリュー５３０等）およびガイドバー５４０が対向して配置される。駆動部（リードスクリュー５３０等）およびガイドバー５４０はワイパー部材５００（支持板５５０および植毛部材５６０）を往復移動させて、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する。
【００３９】
ワイパー部材５００は、支持板５５０および植毛部材５６０で構成されている。支持板５５０の中央部には光学ローパスフィルタ４１０側から離れる方向に凹む部位が形成されており、そこに植毛部材５６０が接着固定される。なお、この植毛部材５６０が本発明でいう異物除去部材に相当するものである。植毛部材５６０は光学ローパスフィルタ４１０の前面（被写体側の面）に接触する構成となっている。一方、前述したように、圧電素子４３０ａ及び４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の後面（撮像素子３３側）に貼着されている。よって、ワイパー部材５００が光学ローパスフィルタ４１０表面を往復移動しても、植毛部材５６０と圧電素子４３０ａ及び４３０ｂが当たることはない。
【００４０】
支持板５５０の一端は駆動ガイド５７０に固定される。駆動ガイド５７０には駆動ラック５８０が固定され、駆動ラック５８０がリードスクリュー５３０に連結する。駆動ラック５８０はリードスクリュー５３０と同じネジ山のピッチを有する。
【００４１】
また、支持板５５０の他端には平面板部およびL字状の曲げ部が隣接して設けられており、ガイドバー５４０を挟み込むかたちでガイドバー５４０に係合する。
【００４２】
よって、駆動モーター５２０の回転力はリードスクリュー５３０から駆動ラック５８０に伝達され、ワイパー部材５００がガイドバー５４０に沿って往復移動する。
【００４３】
光学ローパスフィルタ４１０の端面のうちワイパー部材５００の走査方向にある上端面には光学ローパスフィルタガイド５９０が、下端面には異物捕獲部６００が取り付けられている。
【００４４】
光学ローパスフィルタガイド５９０はワイパー部材５００の退避位置側に設けられ、植毛部材５６０が光学ローパスフィルタ４１０の上端面に接触する際に削られてしまうのを防止するものである。光学ローパスフィルタガイド５９０は、光学ローパスフィルタ４１０の表面と同一面に固定され、樹脂やゴム等の植毛部材５６０より柔らかい材料で、植毛部材５６０との接触部はＲ形状とし接触の圧力や摩擦を緩和するようになっている。
【００４５】
異物捕獲部６００は、ワイパー部材５００が光学ローパスフィルタ４１０の下端面付近に移動した際に、植毛部材５６０から落下したり、植毛部材５６０に付着したりしている異物を捕獲するための粘着性部材である。また、異物捕獲部６００は、光学ローパスフィルタ４１０を圧電素子４３０により振動させることにより、光学ローパスフィルタ４１０の表面から振るい落された異物を捕獲する役割も果たす。
【００４６】
＜異物除去動作フロー＞
次に、図４を参照して、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。図４（ａ）は異物除去動作のメインフローを示す。図４（ｂ）はクリーニングモード１についてのサブフローを示す。図４（ｃ）はクリーニングモード２についてのサブフローを示す。
【００４７】
ステップＳ１０で、撮影者によりクリーニングＳＷ４４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Ｓ２０に進む。なお、本実施の形態ではクリーニングＳＷ４４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、クリーニングモードへの移行を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、タッチパネルによるタッチ選択でもよいし、液晶モニタ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。
【００４８】
ステップＳ２０では、撮影者によりクリーニングモード１が選択されたか否かを判定し、選択された場合はステップＳ３０に進み、選択されていない場合はステップＳ４０に進む。
【００４９】
ステップＳ３０では、クリーニングモード１を実行する。クリーニングモード１の内容は後述するが、光学ローパスフィルタ４１０を振動させて異物を振るい落とすモード（振動方式１）である。
【００５０】
ステップＳ４０では、撮影者によりクリーニングモード２が選択されたか否かを判定し、選択された場合はステップＳ５０に進む。
【００５１】
ステップＳ５０では、クリーニングモード２を実行する。クリーニングモード２の内容は後述するが、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を、光学ローパスフィルタ４１０を振動させ（振動方式２）、その後、ワイパー部材５００を光学ローパスフィルタ４１０に接触させて走査することにより、異物を除去するモードである。
【００５２】
クリーニングモード１は、光学ローパスフィルタ４１０を振動させるだけのモードであり、クリーニングモード２に対して駆動時間は短く、消費電力も小さい。小さな異物や粘着力のある異物の除去は苦手だが、ある程度の異物除去が期待できるという特徴をもつ。一方、クリーニングモード２は、小さな異物や粘着力のある異物も除去することが可能である。
【００５３】
＜クリーニングモード１について＞
図４（ｂ）に示すように、クリーニングモード１が選択されると、ステップＳ１００に進む。ステップＳ１００は、光学ローパスフィルタ４１０を振動させて異物を振るい落とす（振動方式１）。
【００５４】
ここで、図５、図６を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に発生する振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に定常波を発生させ、光学ローパスフィルタ４１０の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。
【００５５】
図５は本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される振動モード（定常波）の周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【００５６】
図５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、ｆ（ｍ＋２）で示される周波数でｍ＋２次の振動モードが励起され、ｆ（ｍ＋３）で示される周波数でｍ＋３次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ＝ｆ（ｍ）〜ｆ（ｍ＋３）に設定することで、ｍ次からｍ＋３次までの振動モードの共振を利用することができる。具体的には、板厚ばらつき等から発生する共振周波数のばらつきを考慮して、ｆ（ｍ）-α  から  ｆ（ｍ＋３）＋α  の範囲Δｆ１で、周波数を漸次変化させる。
【００５７】
図６は周波数ｆ＝ｆ（ｍ）における振動モードの定常波（第１の定常波）の概略図を表している。図６は光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのみを、撮像素子側から見た図である。なお、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。
【００５８】
図６に示すように、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。また、図６に示すように、圧電素子４３０ｂの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ｂの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さとほぼ等しい。
【００５９】
図６に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向には、ｍ次（９次）の定常波が励起され、圧電素子４３０の長辺方向に平行に複数の節が等間隔で現れる。図中の点線はこの定常波の節を表している。この節部は振幅が限りなくゼロに近いため、異物をはじき飛ばす能力に乏しく、節上には異物が付着したままである。そこで、光学ローパスフィルタ４１０に複数の振動モードの定常波を発生させることで、ある次数の振動モードの定常波の節上に付着した異物であっても、他の次数の振動モードの定常波で振動させることで、異物を除去することができる。さらに言うと、次数の隣あう奇数節と偶数節の振動モードを使用すると、出現する節はそれぞれ異なる位置となり、異物除去効果が高い。
【００６０】
また、異物には樹脂粉、砂ゴミ、綿毛など様々な種類があり、種類ごとに除去するのに最適な振動モードがあることが実験的に確かめられている。例えば、樹脂粉や砂ゴミは振幅が小さくても高次の振動モードの方が良く除去できる。一方、綿毛は振幅が大きな低次の振動モードの方が良く除去できる。よって、本実施の形態のように、低次から高次までの４つの定常波を使用することにより、様々な種類の異物を除去することが可能となる。
【００６１】
＜クリーニングモード２について＞
図４（ｃ）に示すように、クリーニングモード２が選択されると、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００は、光学ローパスフィルタ４１０を振動させて異物を振るい落とす（振動方式２）。そして、振動方式２の駆動開始から所定時間ΔＴ後、ステップＳ３００に進む。この所定時間ΔＴは、振動方式２の駆動時間以上の長さとする。これは、振動方式２の駆動が終了してから、ステップＳ３００に進みたいからである。ステップＳ３００は、ワイパー部材５００を光学ローパスフィルタ４１０に接触させて走査するにより、異物を除去する。
【００６２】
ここで、前述したステップＳ１００で実行される振動と異なる点について説明する。ステップＳ１００では、ｍ次からｍ＋３次までの振動モードの共振を利用していたが、ステップＳ２００では、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ＝ｆ（ｍ＋２）、ｆ（ｍ＋３）に設定することで、ｍ＋２次とｍ＋３次の振動モードの共振を利用している。具体的には、図５に示すように、板厚ばらつき等から発生する共振周波数のばらつきを考慮して、ｆ（ｍ＋２）-β  から  ｆ（ｍ＋３）＋β  の範囲Δｆ２で、周波数を漸次変化させる。
【００６３】
クリーニングモード２はワイパー部材５００を光学ローパスフィルタ４１０に接触させて走査するため、砂ゴミ等（ケイ砂、関東ローム等）の角の鋭利な異物があった場合、光学ローパスフィルタ４１０表面に線傷が発生することがある。光学ローパスフィルタ４１０表面に線傷を発生させてしまうと、その傷幅の大きさによっては、その傷が撮影画像に写り込み、画像の見栄えが著しく低下してしまう。撮像素子の画素ピッチや撮像素子から光学ローパスフィルタまでの距離によるが、おおむね、線傷幅は１０μｍ程度から撮影画像に移り込み始める。
【００６４】
そこで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させて砂ゴミ等の角の鋭利な異物を振るい落とした後に、ワイパー部材５００を光学ローパスフィルタ４１０に接触させることで、上記問題が解決される。
【００６５】
砂ゴミ等の角の鋭利な異物は付着力が小さく、低次よりも高次の振動モード、つまり大きな加速度を与えることで良く除去できる。よって、ステップＳ２００で実行する振動（振動方式２）は、砂ゴミ等の角の鋭利な異物にターゲットを絞って振るい落とせばよいため、ステップＳ１００で実行する振動（振動方式１）のように、様々な種類の異物を振るい落とすような振動モードを使用する必要はない。具体的には、図５に示すように、振動方式１は４つの振動モード（ｍ次〜ｍ+３次）を使用しているのに対して、振動方式２は高次の２つの振動モード（ｍ+２次、ｍ+３次）を使用している。つまり、下限の周波数を比較すると、ｆ（ｍ）-α ＜ ｆ（ｍ＋２）-β の関係になっている。また、駆動周波数範囲を比較すると、Δｆ１ ＞ Δｆ２ となっており、振動方式２の方が駆動時間も短くなっている。
【００６６】
周波数を異ならせること以外は、振動方式２は振動方式１と同様に光学ローパスフィルタ４１０を振動させる。よって、振動方式２は狙いの異物（砂ゴミ等の角の鋭利な異物）を除去しつつ、振動方式１に対して、駆動時間が短くなり、消費電力も抑えることが可能となる。
【００６７】
次に、図７を参照して、ステップＳ３００にて実行されるワイパー部材５００の動作について詳細に説明をする。
【００６８】
ワイパー部材５００（支持板５５０及び植毛部材５６０）の動作の開始前（図７（ａ））、ワイパー部材５００は退避位置にある。ワイパー部材５００の動作を開始すると、ワイパー部材５００が退避位置から下方に移動し、光学ローパスフィルタ４１０の上端面に設けられた光学ローパスフィルタガイド５９０に除々に接触して、光学ローパスフィルタ４１０の表面上に移動する。植毛部材５６０が光学ローパスフィルタ４１０の表面に接触しながら移動することにより、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する。ワイパー部材５００が光学ローパスフィルタ４１０の下端に到達すると（図７（ｂ））、植毛部材５６０が異物捕獲部６００に接触し、植毛部材５６０に付着している異物が異物捕獲部６００により捕獲される。ここでは、異物捕獲部６００が粘着性部材であるので、植毛部材５６０に付着した異物が吸着される。
【００６９】
その後、モータ通電方向を逆にすることにより、ワイパー部材５００が上方に移動し、退避位置に復帰する（図７（ｃ））。
【００７０】
以上述べたように、光学ローパスフィルタ４１０を振動させて砂ゴミ等の角の鋭利な異物を振るい落とし、その後、ワイパー部材５００を光学ローパスフィルタ４１０に接触させて走査するにより、異物を除去する。こうすることで、光学ローパスフィルタ４１０の表面の傷つきを防止しつつ、小さな異物や粘着力の大きな異物を除去することが可能となる。
【００７１】
［第２の実施形態］
以下に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、同一の構成および動作の説明は省略する。第２の実施形態は、上記第１の実施形態とクリーニングモード２の動作フローが異なる。
【００７２】
図８に、クリーニングモード２についての動作フローを示す。
【００７３】
クリーニングモード２が選択されると、ステップＳ４００に進む。ステップＳ４００では、振動方式２で光学ローパスフィルタ４１０から振るい落とされる異物の移動方向と、異物が除去される際のワイパー部材５００の走査方向とが同じであるか否かを判定する。具体的には、ＭＰＵ１０１が姿勢検出回路１１３からの信号をもとにデジタルカメラ１００の姿勢を把握し、ワイパー部材５００の走査方向が鉛直下向きであるかどうか判断する。振動方式２で振るい落とされる異物の移動方向（落下方向）は鉛直下向きであるため、ワイパー部材５００の走査方向が鉛直下向きであるならば、両者同一方向であると判定する。そして、方向が同じである場合はステップＳ５００に進み、方向が異なる場合はステップＳ６００に進む。
【００７４】
ステップＳ５００では、所定時間ΔＴをＴ１と決定する。その後、振動方式２を実行し（ステップＳ５１０）、振動方式２の駆動開始から所定時間Ｔ１経過した後（ステップＳ５２０）、ワイパー部材５００を走査し、光学ローパスフィルタ４１０から異物を除去する（ステップＳ５３０）。なお、ステップＳ５１０およびステップＳ５３０で実行される内容は、第１の実施形態でのステップＳ２００およびステップＳ３００と同様である。この所定時間Ｔ１は、振動方式２の駆動時間より短い時間とする。これは、振動方式２の駆動が終了する前に、ワイパー部材５００の走査を開始したいからである。
【００７５】
具体的な一例を図９を用いて説明する。図９（ａ）はカメラ正位置状態での異物除去部の模式図であり、図９（ｂ）は異物除去動作のタイミングチャートである。
【００７６】
図９（ａ）で示すように、カメラが正位置状態の場合、光学ローパスフィルタ４１０表面に付着した異物（特に、砂ゴミ等の角の鋭利な異物）は、振動により振るい落とされ、鉛直下向きに移動する。ワイパー部材５００も鉛直下向きに光学ローパスフィルタ４１０表面を走査し、異物（主に、砂ゴミ等の角の鋭利な異物以外の異物）を除去する。両者の移動方向は鉛直下向きであり、同一である。この場合の異物除去動作のタイミングは、図９（ｂ）で示すように、振動方式２の駆動が終了する前に、ワイパー部材５００の走査を開始する。つまり、ある期間、振動方式２とワイパー方式の同時駆動となる。
【００７７】
振動開始と同時に、異物（砂ゴミ等の角の鋭利な異物）は光学ローパスフィルタ全域で振るい落とされ始める。そして、光学ローパスフィルタの鉛直方向上端部の異物が鉛直方向下端部に到達するまでの時間より長い時間、振動駆動させる必要がある。一方、ワイパー部材の走査開始位置は光学ローパスフィルタの鉛直方向上端部であるため、光学ローパスフィルタの鉛直方向上端部の異物が振動により振るい落とされていれば、振動駆動が終了するのを待たずに、ワイパー部材の走査を開始しようとも、光学ローパスフィルタ表面を傷つける虞はない。よって、振動方式とワイパー方式の同時駆動期間は、振動によって振るい落とされた異物をワイパー部材が追いかける状態となる。当然のことながら、ワイパー部材の走査速度（移動速度）は、振動により振るい落とされる異物の速度以下に設定しなければならない。そうしないと、振るい落とされる異物にワイパー部材が追いついてしまい、光学ローパスフィルタ表面を傷つける虞があるからである。
【００７８】
よって、上述したように、振動で砂ゴミ等の角の鋭利な異物を振るい落とした場所から順次ワイパー部材による走査を行うので、クリーニングモード２全体の駆動時間を短縮することが可能となり、ユーザーにとって、撮影チャンスを逃さない等のメリットがある。
【００７９】
一方、ステップＳ６００では、所定時間ΔＴをＴ２と決定する。その後、振動方式２を実行し（ステップＳ６１０）、振動方式２の駆動開始から所定時間Ｔ２経過した後（ステップＳ６２０）、ワイパー部材５００を走査し、光学ローパスフィルタ４１０から異物を除去する（ステップＳ６３０）。なお、ステップＳ６１０およびステップＳ６３０で実行される内容は、第１の実施形態でのステップＳ２００およびステップＳ３００と同様である。この所定時間Ｔ２は、振動方式２の駆動時間以上の長さとする。これは、振動方式２の駆動が終了してから、ワイパー部材５００の走査を開始したいからである。
【００８０】
具体的な一例を図１０を用いて説明する。図１０（ａ）はカメラ縦位置状態での異物除去部の模式図であり、図１０（ｂ）は異物除去動作のタイミングチャートである。
【００８１】
図１０（ａ）で示すように、カメラが縦位置状態の場合、光学ローパスフィルタ４１０表面に付着した異物（特に、砂ゴミ等の角の鋭利な異物）は、振動により振るい落とされ、鉛直下向きに移動する。一方、ワイパー部材５００は鉛直方向に直交する向きに光学ローパスフィルタ４１０表面を走査し、異物（主に、砂ゴミ等の角の鋭利な異物以外の異物）を除去する。両者の移動方向は直交関係にある。この場合の異物除去動作のタイミングは、図１０（ｂ）で示すように、振動方式２の駆動が終了してから、ワイパー部材５００の走査を開始する。
【００８２】
振動駆動の時間は、光学ローパスフィルタの鉛直方向上端部の異物が鉛直方向下端部に到達するまでの時間より長く設定する必要があることは前述と同様である。一方、ワイパー部材の移動方向と異物の移動方向とが直交しているため、光学ローパスフィルタの鉛直方向上端部の異物が鉛直方向下端部に到達するのを待ってから、ワイパー部材を走査させないと、光学ローパスフィルタ表面を傷つける虞がある。ゆえに、振動方式２の駆動が終了してから、ワイパー部材５００の走査を開始しなければならないのである。
【００８３】
なお、これまで光学ローパスフィルタに定常波を発生させる説明を行ってきたが、公知の技術を用いて進行波を発生させても同様のことが言える。つまり、異物は進行波の進行方向に移動するので、ワイパー部材の走査方向も、その異物の移動方向と同じにする。そして、異物の移動速度を超えないようにワイパー部材の走査速度を設定する。こうすることで、進行波で砂ゴミ等の角の鋭利な異物を移動させた場所から順次ワイパー部材による走査を行うので、クリーニングモード２全体の駆動時間を短縮することが可能となり、ユーザーにとって、撮影チャンスを逃さない等のメリットがある。
【００８４】
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０に限定されるものではない。上述した実施の形態では水晶複屈折板に振動を励起させ、ワイパー部材でその表面を走査する構成としたが、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタとの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体であってもよい。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動を励起させ、ワイパー部材でその表面を走査する構成にしてもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、圧電素子を２枚使用しているが、１枚のみの使用でもよい。１枚の場合でも、２枚と同様の定常波を発生させることが可能である。
【００８６】
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。例えば、本実施の形態ではデジタルカメラに本発明を適用した例を説明したが、液晶プロジェクタ等の光学装置にも本発明を適用することが可能である。液晶プロジェクタのような光学装置においても、投影光学系の光学部材の表面に塵埃等の異物が付着した場合、異物の影が投影されてしまうため、本実施の形態と同様の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００８７】
３３  撮像素子、４００  撮像ユニット、４１０  光学ローパスフィルタ、
４３０  圧電素子、５００  ワイパー部材、５５０  支持板、５６０  植毛部材
【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】
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【図１０】
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