JP2007124006A - 撮像ユニット、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像ユニット及び撮像装置において、撮像ユニット内部のカバーガラスや光学ＬＰＦの内面等に付着したゴミを、除去することが可能な撮像ユニット、及び撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像素子と、撮像素子を内包し、撮像素子の前面側に開口部を設けたパッケージ部材と、パッケージ部材の開口部に撮像素子と対向して接合された透明なカバー部材と、カバー部材の、開口部に接合した面と反対側の面に所定の間隔を持って対向して配置された光学フィルタと、カバー部材と光学フィルタとが対向する面のそれぞれの周縁部に着接された加振部材と、を有し、加振部材は、カバー部材、または光学フィルタに振動を与える様にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像ユニット、及び撮像装置に関し、詳しくは撮像ユニットに付着した塵、埃等を除去する機構を備えた撮像ユニット、及び撮像装置に関する。

一眼レフ型カメラ等レンズ交換が可能なカメラ装置においては、レンズ交換を行なう際に装置内に入り込んだ塵や埃（以下、総称してゴミと称する。）が撮像光学系に付着する恐れがある。撮像光学系にゴミが付着した状態で撮影が行われると、得られた被写体像にゴミの陰影が混入し、画像品質を大きく損なうといった問題がある。

レンズに付着したゴミはユーザが比較的容易に清掃することができるが、撮像素子の周辺等に付着したゴミは手が届かず清掃することが困難である。また、撮像素子の周辺には光学ファインダー用ミラー、シャッタ機構、電子部品等が多数配置されており、清掃を行なう際にこれらの部品に接触して故障を招く恐れもある。レンズに付着したゴミは結像面から離れているので画像品質への影響は小さいが、装置の内部に付着したゴミは結像面に近いことからその影響は大きいものである。

また、レンズ一体型カメラ装置においても、組立て製造時に装置の内部に入り込んだゴミや可動部の磨耗粉等、装置の内部で発生したゴミが撮像光学系に付着することもあり、一眼レフカメラ等における問題と同じ問題が発生する恐れがある。

従来の銀塩フィルムカメラでは、撮影毎にフィルムが順に繰り出されるため、ゴミの影響はゴミがフィルムに付着したコマの画像のみに留まるが、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を用いたデジタルカメラ等においては、ゴミが取り除かれるまで影響が続く。特に、近年高画素化が進展している撮像素子においては画素サイズが小さくなることにより、ゴミの影響が相対的に大きくなる。しかしながらデジタルカメラの電子式ファインダやディスプレイは大きさに限界があり、撮影した画像は縮小して表示されるので、撮影現場ではゴミによる画像の劣化を視認することは極めて困難である。撮影後、コンピュータディスプレイ等の大型表示装置やプリンタで出力された印刷物を見て初めて気付くことになり、撮影のやり直しができない等の不都合が生じる。

ここで、一般的な撮像ユニットの構成について図４を用いて説明する。図４は、従来の撮像ユニット５０の要部分解斜視図である。

撮像ユニット５０は、図４に示す様に、被写体光像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子チップ５０１（以下、撮像素子５０１と略称する。）と、撮像素子５０１を後面内部に配置し前面に開口部が設けられ、樹脂等からなるパッケージ５０２と、防塵の為にパッケージ５０２の前面開口部の周縁に接着剤５０４等によって密閉して貼り付けられたカバーガラス５５０、及び被写体光像から高周波成分を取り除くべく形成される光学素子であって、カバーガラス５５０の前面側において、カバーガラス５５０との間に所定の間隔を持つ所定の位置に対向配置されて気密部材で貼り付けられた、光学的ローパスフィルタ５６０（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ；以下光学ＬＰＦと略称する。）等から構成される。

この様な構成の撮像ユニットにおいて、ゴミが入力画像の写り込みに悪影響を与え、画像品質を大きく損なうことが問題となっている。そこで、当該付着したゴミを除去することができる様にした撮像ユニット、及び撮像装置が種々検討されてきた。

例えば、光学ＬＰＦの前面に透明な防塵部材を設け、防塵部材の周縁部に設けられた加振部材を振動させて防塵部材を振動させることにより、防塵部材の表面に付着したゴミを除去する様にした撮像ユニット、及びカメラの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３３８９６０号公報（段落番号００４８の項等参照）

この様に、撮像ユニットに付着したゴミを除去する技術が種々検討されてきた。前述の特許文献１においては、防塵部材の周縁部に設けられた加振部材を振動させて防塵部材を振動させることにより、防塵部材の表面に付着したゴミを除去する様にしている。したがって、防塵部材の表面、すなわち撮像ユニットの表面に露出している光学系に付着したゴミは除去することができる様になる。しかしながら密閉された撮像ユニットの内部に付着したゴミを除去することは困難である。特許文献１においては、撮像ユニットが密閉されている為、撮像ユニットの外部からゴミが侵入することは稀である。しかしながら、組立て製造時に撮像ユニットの内部にゴミが混入する恐れや、また撮像装置に加わった衝撃等によって撮像ユニット内部の部品からの粉塵発生の恐れもある。この様に、撮像ユニット内部のカバーガラスや光学ＬＰＦの内面等、密閉された撮像ユニットの内部に付着したゴミは除去することが極めて困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、撮像ユニット、及び撮像装置において、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、撮像ユニット内部のカバーガラスや光学ＬＰＦの内面等に付着したゴミを、除去することが可能な撮像ユニット、及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の（１）乃至（５）いずれか１項に記載の発明によって達成される。

（１）被写体光像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子を内包し、該撮像素子の前面側に開口部を設けたパッケージ部材と、
前記パッケージ部材の前記開口部の周縁に前記撮像素子と対向して接合された透明なカバー部材と、
前記カバー部材の、前記開口部に接合した面と反対側の面に所定の間隔を持って対向して配置された光学フィルタと、
前記カバー部材と前記光学フィルタとの対向する面のそれぞれの周縁部に着接された加振部材と、を有することを特徴とする撮像ユニット。

（２）前記パッケージ部材の前記開口部の周縁と前記カバー部材とを、弾性を有する接合部材で接合したことを特徴とする前記（１）に記載の撮像ユニット。

（３）前記加振部材は、前記カバー部材、または前記光学フィルタの固有共振周波数で振動することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の撮像ユニット。

（４）前記加振部材は、前記カバー部材、または前記光学フィルタのそれぞれの面に対して垂直な方向に、前記カバー部材、及び前記光学フィルタを振動させることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の撮像ユニット。

（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、カバー部材と光学フィルタの間に、それぞれに密着して加振部材を配置している。したがって加振部材を振動させることにより、カバー部材、及び光学フィルタに振動が加わり、カバー部材、光学フィルタに付着したゴミを除去することができる様になる。すなわち撮像ユニットの表面に露出している光学部材に付着したゴミのみならず、撮像ユニットの密閉された内部の光学部材に付着したゴミも同時に除去することができる様になる。

また、カバー部材とパッケージ部材とを接合する接合部材は、弾性を有する様にしているので、カバー部材のみを効率よく振動させることができ、また、振動がパッケージ部材内部の撮像素子に伝わり難く、撮像素子が、振動によるダメージを受け難くすることができる様になる。

また、加振部材は、カバー部材、または光学フィルタの固有共振周波数で振動する様にしている。したがってカバー部材、または光学フィルタを大きな振幅で振動させることができ、効率よくゴミを除去することができる様になる。

以下、本発明に係る撮像ユニット、及び撮像装置の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、重複する説明は省略する。

〔実施形態１〕図１を用いて、本発明に係る撮像ユニットの第１の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る撮像ユニット５０の要部分解斜視図である。

撮像ユニット５０は、図１に示す様に、被写体光像を光電変換して画像信号を生成する、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子チップ５０１（以下、撮像素子５０１と略称する。）と、撮像素子５０１を後面内部に配置し前面に開口部が設けられ、例えば樹脂等からなるパッケージ５０２と、防塵の為にパッケージ５０２の前面開口部の周縁に、弾性を有する接着剤５０４（例えば、変性シリコン樹脂系接着剤）等によって密閉して貼り付けられた透明なカバーガラス５５０と、被写体光像から高周波成分を取り除くべく形成される光学素子であって、カバーガラス５５０の前面側において、カバーガラス５５０との簡に所定の間隔を持つ所定の位置に対向配置されて気密部材で貼り付けられた、光学ローパスフィルタ５６０（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ；以下光学ＬＰＦ５６０と略称する。）、及びカバーガラス５５０の周縁４隅に設けられた、例えば圧電素子５３０等の加振部材等から構成される。この様に、パッケージ５０２、接着材５０４、カバーガラス５５０、光学ローパスフィルタ５６０は、それぞれ本発明に係る撮像ユニットにおけるパッケージ部材、接合部材、カバー部材、光学フィルタに該当するものである。

次に、撮像ユニット５０の構成の詳細について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本発明における実施形態１による撮像ユニット５０の上面図、図２（ｂ）は、側面断面図である。図２（ｂ）に示す様に、パッケージ５０２の底面内部には撮像素子５０１が配置されている。またパッケージ５０２の上面に設けられた開口部の周縁部には、弾性を有する接着剤５０４が塗布され、カバーガラス５５０が接着されている。また図２（ａ）に示す様に、カバーガラス５５０に対向して、光学ＬＰＦ５６０が周縁の４隅に圧電素子５３０を挟んで配置されている。そしてこれらの構造部は、防塵用の外装５４０によって周囲が覆われ、外装５４０と光学ＬＰＦ５６０との間の隙間には、薄い粘着シート５７０が貼り付けられていて、撮像ユニット５０の外部からのゴミの侵入を防止する様にしている。

撮像ユニット５０は、図２（ｂ）に示す様に、底面外部に設けられた放熱板５２０を挟んでプリント基板５１０に半田等により実装されている。

この様な構成の撮像ユニット５０において、カバーガラス５５０、及び光学ＬＰＦ５６０に密着した圧電素子５３０を、カバーガラス５５０、及び光学ＬＰＦ５６０の固有共振数で交互に切り換えて振動させて、カバーガラス５５０、及び光学ＬＰＦ５６０に効率よく大きな振動を与えることにより、カバーガラス５５０、光学ＬＰＦ５６０に付着したゴミを落下させる様にしている。

圧電素子５３０は、例えばチタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等の材料で生成されるセラミックスで粘性が小さく、電界を加えるとその分極方向が変化して歪を生じ（電歪効果）、急速に変形させることができるものである。

また、カバーガラス５５０、光学ＬＰＦ５６０の表面には、ゴミの付着力を低減する、例えばふっ素系や、静電気力の発生を低減する酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性のコーティングを施している。

この様に、本発明に係る撮像ユニット５０では、カバーガラス５５０と光学ＬＰＦ５６０の間に、それぞれに密着して圧電素子５３０を配置している。したがって圧電素子５３０を振動させることにより、カバーガラス５５０、及び光学ＬＰＦ５６０に振動が加わり、カバーガラス５５０、光学ＬＰＦ５６０に付着したゴミを落下させることができる様になる。すなわち撮像ユニット５０の表面に露出している光学部材に付着したゴミのみならず、撮像ユニット５０の密閉された内部の光学部材に付着したゴミも同時に除去することができる様になる。

またカバーガラス５５０とパッケージ５０２とを接合する接着剤５０４は、硬化後も弾性を有する様にしているので、カバーガラス５５０のみを効率よく振動させることができ、また、振動がパッケージ５０２内部の撮像素子５０１に伝わり難く、撮像素子５０１が、振動によるダメージを受けるのを防止することができる様になる。

また、接着剤５０４は、通常の接着剤を用いて、弾性部材を挟み込む様に接着してもよい。

また、圧電素子５３０を、カバーガラス５５０、または光学ＬＰＦ５６０の固有共振周波数で交互に切り換えて振動させる様にしている。したがってカバーガラス５５０、または光学ＬＰＦ５６０を大きな振幅で振動させることができ、効率よくゴミを除去することができる様になる。

〔実施形態２〕本発明に係る撮像ユニットの第２の実施形態における要部構成は、前述した実施形態１と略同様なので詳細な説明は省略し、異なる部位のみ図３を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明における実施形態２による撮像ユニット５０の上面図、図３（ｂ）は、側面断面図である。

前述の実施形態１における撮像ユニット５０においては、カバーガラス５５０に対向して、光学ＬＰＦ５６０が周縁の４隅に圧電素子５３０を挟んで配置されていたが、実施形態２における撮像ユニット５０では、図３（ａ）に示す様に、圧電素子５３０の形状を、口の字型の一体形状にしたものである。この様にして、カバーガラス５５０と光学ＬＰＦ５６０で挟まれた空間が圧電素子５５０によって密閉されることにより、外装５４０や粘着シート５７０が不要になり、装置の簡素化、及び低価格化を図ることができる様になる。

次に、本発明に係る撮像ユニットを備えた撮像装置について説明する。

本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。

最初に、図５を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つである一眼レフ型デジタルカメラ１（以下、デジタルカメラ１と略称する。）の外観を説明する。尚、以下の説明では、撮像素子にＣＣＤが用いられたデジタルカメラで説明するが、これに限るものではない。

図５（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の正面図、図５（ｂ）は、背面図である。図５（ａ）に示す様に、デジタルカメラ１は、カメラ本体２、及び交換レンズ３から構成され、交換レンズ３は、カメラ本体２に着脱自在に取り付けられる。

交換レンズ３は、図示しないズーム光学系からなる撮影レンズ、絞り等から構成される。

デジタルカメラ１は、レンズ交換が可能な一眼レフ型のデジタルカメラであり、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤモニタ２１７、光学ファインダー２１６、及びデジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するＣＣＤカラーエリアセンサ５０１（以下、ＣＣＤ５０１と略称する。）で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、撮影待機画像のＬＣＤモニタ２１７へのライブビュー表示や後述するメモリカード２８３等の記録媒体への画像記録、記録画像のＬＣＤモニタ２１７への再生表示、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

図５（ａ）に示す様に、カメラ本体２の上面には、シャッタボタン２０１、露出モードダイアル２０２、露出補正ダイアル２０３、及び必要時にホップアップされる内臓フラッシュ２０５が設けられている。カメラ本体２の正面には、フォーカスモード設定ダイアル２０６、セルフタイマーランプ２０８が設けられている。

また、図５（ｂ）に示す様に、カメラ本体２の背面上部には、デジタルカメラ１の電源ＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ２１１、被写体光学像の視認を行う光学ファインダー２１６が設けられている。

また、カメラ本体２の背面中央部には、撮影待機画像のライブビュー表示や記録画像の再生表示、及び各種情報表示等を行うＬＣＤモニタ２１７が設けられている。また、ＬＣＤモニタ２１７の近傍には、各種設定の選択を行うジョグダイアル（十字キー）２１９、及びジョグダイアル（十字キー）２１９で選択された設定を決定する決定ボタン２２０が設けられている。

ジョグダイアル（十字キー）２１９、及び決定ボタン２２０は、例えば後述のカメラ本体２の内部の撮像ユニット５０に付着したゴミを清掃する際に用いるクリーニングモードを設定するものである。具体的には、例えばＬＣＤモニタ２１７で表示されるメニュー画面上で、ジョグダイアル（十字キー）２１９を操作して、クリーニングモードを選択する。そして決定ボタン２２０を操作することによりクリーニングモードが確定される。

この様な構成のデジタルカメラ１において、カメラ本体２の内部には、ＣＣＤ５０１等から構成される前述の撮像ユニット５０、撮像ユニット５０への入射光路の方向を転換するクイックリターンミラー２３２、撮像ユニット５０への入射光路を開放、または遮断するシャッタ２３３、及びゴミ検出用光源としてのＬＥＤ２３６等を備えている。

ここで、デジタルカメラ１の内部に設けられた、前述の主要部材の配置について、図７を用いて説明する。図７は、デジタルカメラ１の断面模式図である。

図７に示す様に、レンズ光軸Ｌ上には、クイックリターンミラー２３２が設けられている。クイックリターンミラー２３２は、図示された傾斜状態と、破線で示す様に、上方へ回動した水平状態との間において回動自在である。クイックリターンミラー２３２の上方には図示しないピント板が設けられ、ピント板の上方にはペンタプリズム２３４が設けられている。ペンタプリズム２３４の後方には光学ファインダー２１６が設けられている。

また、クイックリターンミラー２３２の後方には、シャッタ２３３が設けられ、シャッタ２３３の後方には、撮像ユニット５０が設けられている。すなわち、クイックリターンミラー２３２、シャッタ２３３、撮像ユニット５０は、レンズの光軸Ｌ上に配置されている。

クイックリターンミラー２３２の回転動作は、後述のミラー駆動回路２４８によって駆動され、シャッタ２３３の開閉動作は、シャッタ駆動回路２４７によって駆動される。ミラー駆動回路２４８とシャッタ駆動回路２４７は、後述のカメラ制御ＣＰＵ２９１によって制御される。

通常、撮影が行われていない時には、図７に示す様に、クイックリターンミラー２３２は傾斜状態に定められており、交換レンズ３から取込まれた光をペンタプリズム２３４側に導く。すなわち、入射光路Ｌの方向をペンタプリズム２３４の方向に転換している。このときシャッタ２３３は閉じており、撮像ユニット５０に向かう光路を閉塞している。これに対しライブビュー時、撮影時には、破線で示す様に、クイックリターンミラー２３２はミラー駆動回路２４８の制御により上方に回動せしめられ、水平状態となる。このクイックリターンミラー２３２の回動すなわち入射光路Ｌからの退避に伴い、シャッタ２３３はシャッタ駆動回路２４７の制御により開口せしめられ、交換レンズ３から取込まれた光は撮像ユニット５０内部のＣＣＤ５０１の受光面に照射される。すなわち、受光面には交換レンズ３によって得られた被写体光像が形成され、ＣＣＤ５０１では、被写体光像に対応した画像信号が生成される。

また、クイックリターンミラー２３２の背面には、図７に示す様に、小ミラー２３８が設けられ、小ミラー２３８の下方には、ＬＥＤ２３６、投影レンズ２３７が設けられている。小ミラー２３８、ＬＥＤ２３６、投影レンズ２３７は、撮像ユニット５０に付着したゴミを検出する際に用いられるものである。ＬＥＤ２３６のＯＮ／ＯＦＦ動作は、後述のＬＥＤ駆動回路２５２によって駆動され、ＬＥＤ駆動回路２５２は、後述のカメラ制御ＣＰＵ２９１によって制御される。ゴミ検出動作の詳細については後述する。

次に、デジタルカメラ１の制御系について図６を用いて説明する。図６は、本発明に係わるデジタルカメラ１の回路ブロック構成図である。

最初に交換レンズ３の回路ブロックについて説明する。

絞り３５２、フォーカス／ズームモータ３５３は、カメラ本体２内に設けられた、それぞれ絞り駆動回路２４９、フォーカス／ズームモータ駆動回路２５０を介して、カメラ制御ＣＰＵ２９１から送られてくる制御信号に従って動作する。

レンズ制御ＣＰＵ３５１は、各種レンズのレンズ位置情報を取得し、カメラ本体２内に設けられたカメラ制御ＣＰＵ２９１と、フォーカス制御、またはズーム制御に必要な情報の交信を行う。

次に、カメラ本体２の回路ブロックについて説明する
ＣＣＤ５０１は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、交換レンズ３により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。

タイミングジェネレータ２４６は、後述の基準クロック発生部２７１から送信される基準クロックに基づいてＣＣＤ５０１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２４６で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ５０１における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ５０１に供給されるとＣＣＤ５０１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。

信号処理回路２４２は、ＣＤＳ回路２４３、ＡＧＣ回路２４４より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路２４２で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２４３は、ＣＣＤ５０１から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作による暗ノイズの補正を行うものである。

ＡＧＣ（自動利得制御）回路２４４は、ＣＤＳ回路２４３で処理された画像信号のゲイン調整を行うものである。

この様に信号処理回路２４２は、ＣＣＤ５０１から読み出された画像信号に、アナログ信号処理を行うものである。

Ａ／Ｄ変換器２４５は、ＡＧＣ回路２４４から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２４５は、基準クロック発生部２７１から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。

この様に、ＣＣＤ５０１で読み出された画像信号は、信号処理回路２４２、及びＡ／Ｄ変換器２４５で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれて所定の処理が行われる。

画像処理ＣＰＵ２６１は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ１で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ２６１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ５０１から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ２８１に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ２６１で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ２８１にいったん記録したものを画像メモリ２８１から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。

画像処理ＣＰＵ２６１は、図６に示す様に、例えば黒レベル補正部２６３、画素補間部２６４、解像度変換部２６５、ホワイトバランス制御部２６６、ガンマ補正部２６７、マトリックス演算部２６８、シェーディング補正部２６９、画像圧縮部２７０等からなる画像処理部２６２、及び基準クロック発生部２７１から構成され、画像処理部２６２は画像メモリ２８１より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ２８１に格納される。

基準クロック発生部２７１は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ２４６に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２４５に使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部２７１でこれらのクロックを生成する。

次に、ＬＣＤモニタ２１７は、ＣＣＤ５０１で取り込まれた撮影待機画像のライブビュー表示や記録画像の再生表示、及び各種情報表示等を行うものである。

ＬＣＤ駆動回路２８５は、画像処理ＣＰＵ２６１により画像メモリ２８１から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ（ＶＲＡＭ）を備えており、該画像信号をフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１７に画像表示させる。

次に、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、マイクロコンピュータからなり、後述するスイッチ群２９５の各スイッチ操作に基づき、カメラ本体２、及び交換レンズ３を構成する各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ１の撮影動作を統括制御するものである。

また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、撮像ユニット５０を構成する前述のカバーガラス５５０、光学ＬＰＦ５６０等に付着したゴミの検出、及び除去動作を制御するものである。

ここで、カメラ制御ＣＰＵ２９１で行なわれるゴミの検出動作制御、及び除去動作制御について説明する。

カメラ制御ＣＰＵ２９１は、電源投入時等においてクイックリターンミラー２３２が図７に示す様に、傾斜状態に定められている時に、クイックリターンミラー２３２を傾斜させたままＬＥＤ駆動回路２５２を介してＬＥＤ２３６を点灯させて撮影を行なわせる。ＬＥＤ２３６からの光は、投影レンズ２３７を介してクイックリターンミラー２３２の背面に設けられた小ミラー２３８によって撮像ユニット５０の方向に導かれ、撮像ユニット５０の受光面を照明する。この時、カバーガラス５５０、光学ＬＰＦ５６０等にゴミが付着していると、撮影画像にはゴミの陰影が写し出される。また、ＬＥＤ２３６の光量は、ゴミ検出時の露光時間でＣＣＤ５０１の信号電荷が飽和しない程度に設定されている。またＬＥＤ２３６の発光色温度は、略白色に設定されている。

一方、ＣＣＤ５０１の感度は画素毎にばらつきがあり、またＬＥＤ２３６の照明は、ＣＣＤ５０１の受光面において不均一な為に、ゴミの検出に影響を与える場合がある。したがって、精度良くゴミの検出を行なうことができる様に、前述のＣＣＤ５０１の感度ばらつきやＬＥＤ２３６の照明の不均一性を補正する様にしている。

具体的には、出荷時の各画素データ（基準画像データ）とゴミ検出時の各画素データを、それぞれ対応する画素同士で比較し、いずれかの画素データが例えば３乃至５％以上低下した場合に、ゴミが付着していると判定する。すなわち、工場出荷時等ゴミが付着していない状態で、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ＬＥＤ２３６を点灯させて撮影を行い、得られた基準画像データを記憶しておく。そして前述のゴミ検出時に得られたゴミ画像データと比較し、比較結果に基づいてゴミの有無を判定する。ゴミが付着していると判定した場合には、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、圧電素子駆動回路２５１を介して、圧電素子５３０を駆動し、ゴミ除去動作を実行する。

ＣＣＤ５０１の感度ばらつきやＬＥＤ２３６の照明の不均一性は、経時的に、また環境変化等により変動する場合があるので、ゴミの判定は、ゴミが付着していない状態で得られた基準画像データに対してゴミ検出時に得らたゴミ画像データが、例えば３乃至５％以上低下した場合に、ゴミが付着していると判定する様にしている。

この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ２６１においてＣＣＤ５０１より取り込まれた画像信号に前述の様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ２８１に記録するようになっている。

本発明に係るデジタルカメラ１は、スイッチ群２９５の各種操作スイッチで設定したモードの下でＣＣＤ５０１で取り込んだ画像信号を画像メモリ２８１に記録、あるいは、ＬＣＤモニタ２１７に表示する。

撮影待機状態では、画像信号が例えば１／３０秒毎等の所定間隔でＣＣＤ５０１より信号処理回路２４２、Ａ／Ｄ変換器２４５を経て画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の黒レベル補正部２６３からシェーディング補正部２６９にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ２８１に記録される。そして、画像メモリ２８１に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をＬＣＤ駆動回路２８５を介してフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１７でライブビュー画像を表示する。

また、画像記録時には、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の画像圧縮部２７０で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ２８２を介してメモリカード２８３に記録される。

再生時には、メモリカード２８３より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１で所定の信号処理を施し、ＬＣＤ駆動回路２８５を介してＬＣＤモニタ２１７に表示する。

尚、図６中のスイッチ群２９５は、図５のシャッタボタン２０１、露出モードダイアル２０２、露出補正ダイアル２０３、フォーカスモード設定ダイアル２０６、メインスイッチ２１１、ジョグダイアルキー２１９、決定ボタン２２０等に対応するスイッチである。

ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行なわれるゴミ検出動作制御、及びゴミ除去動作制御の流れについて図８のフローチャート用いて詳細に説明する。図８は、本発明に係るデジタルカメラ１におけるゴミ検出動作制御、及びゴミ除去動作制御の流れを示すフローチャートである。

最初に、メインスイッチ２１１を操作してデジタルカメラ１に電源を投入する（ステップＳ１）。デジタルカメラ１に電源が投入されると、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ＬＥＤ駆動回路２５２を制御してＬＥＤ２３６を点灯させる（ステップＳ２）。ＬＥＤ２３６が点灯し撮像ユニット５０の受光面が照明されると、カメラ制御制御ＣＰＵ２９１は、撮影動作を実行してゴミ画像データを取得する（ステップＳ３）。次にカメラ制御ＣＰＵ２９１は、工場出荷時等において、予めゴミが付着していない状態で撮影された基準画像データとステップＳ３で取得したゴミ画像データとを比較する（ステップＳ４）。基準画像データに対してゴミ画像データの低下が例えば５％を上回らない場合は（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ゴミが付着していない、またはゴミによる影響は少ないものと判断して、デジタルカメラ１に撮影動作を許可する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ５において、基準画像データに対してゴミ画像データの低下が例えば５％を上回る場合は（ステップＳ５；Ｎｏ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ゴミが付着しゴミによる影響は大きいものと判断して、圧電素子駆動回路２５１を制御して圧電素子５３０駆動させゴミ除去動作を実行する（ステップＳ６）。ここで、ゴミは１回の除去動作では除去されない場合があるので、予め所定の回数を設定しておき、ゴミの検出、除去動作を繰り返し行なう様にしている。すなわち、ステップＳ６でのゴミ除去動作が終了すると、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ゴミの検出、除去動作の実行回数が所定の回数を上回っているか否かを判定し、所定の回数以内であれば（ステップＳ７；Ｎｏ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ステップＳ２に戻り、再度ゴミの検出動作を実行する、一方、ステップＳ７において、所定の回数を上回った場合は（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ゴミの除去は困難なものと判断して、ＬＣＤモニタ２１７等へ警告表示を行なう（ステップＳ８）。

この様に、本発明に係るデジタルカメラ１では、前述の実施形態１、または２で説明した撮像ユニット５０を備える様にしているので、撮像ユニット５０にゴミが付着することなく、ゴミに影響されない高品位な画像を得ることができる様になる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば撮像装置の実施形態で説明したデジタルカメラ１では、ゴミの検出、除去動作を電源投入時に実行させる様にしているが、電源投入時やレンズ交換直後、あるいは所定の枚数を撮影した後等に自動的に実行させる様にしても良い。またゴミの検出動作を行うことなく、電源投入時やレンズ交換直後、あるいは所定の枚数を撮影した後等に自動的にゴミ除去動作を実行させる様にしても良い。またクリーニングボタン等を設けユーザーの指示により、ゴミの検出、除去動作を任意に実行させる様にしてもよい。

本発明における実施形態１による撮像ユニットの要部分解斜視図である。 本発明における実施形態１による撮像ユニットの上面図、及び側面断面図である。 本発明における実施形態２による撮像ユニットの上面図、及び側面断面図である。 従来の撮像ユニットの要部分解斜視図である。 本発明に係る一眼レフ型デジタルカメラの外観模式図である。 本発明に係る一眼レフ型デジタルカメラの回路ブロック構成図である。 本発明に係る一眼レフ型デジタルカメラの断面模式図である。 本発明に係る一眼レフ型デジタルカメラにおけるゴミ検出動作制御、及びゴミ除去動作制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ カメラ本体
２０１ シャッタボタン
２０２ 露出モードダイアル
２０３ 露出補正ダイアル
２０５ 内臓フラッシュ
２０６ フォーカスモード設定ダイアル
２０８ セルフタイマーランプ
２１１ メインスイッチ
２１６ 光学ファインダー
２１７ ＬＣＤモニタ
２１９ ジョグダイアル（十字キー）
２２０ 決定ボタン
２３２ クイックリターンミラー
２３３ シャッタ
２３４ ペンタプリズム
２３６ ＬＥＤ
２３７ 投影レンズ
２３８ 小ミラー
２４２ 信号処理回路
２４３ ＣＤＳ回路
２４４ ＡＧＣ回路
２４５ Ａ／Ｄ変換器
２４６ タイミングジェネレータ
２４７ シャッタ駆動回路
２４８ ミラー駆動回路
２４９ 絞り駆動回路
２５０ フォーカス／ズームモータ駆動回路
２５１ 圧電素子駆動回路
２５２ ＬＥＤ駆動回路
２６１ 画像処理ＣＰＵ
２６２ 画像処理部
２６３ 黒レベル補正部
２６４ 画素補完部
２６５ 解像度変換部
２６６ ホワイトバランス制御部
２６７ ガンマ補正部
２６８ マトリックス演算部
２６９ シェーディング補正部
２７０ 画像圧縮部
２７１ 基準クロック発生部
２８１ 画像メモリ
２８２ メモリカードドライバ
２８３ メモリカード
２８４ 外部通信Ｉ／Ｆ
２８５ ＬＣＤ駆動回路
２９１ カメラ制御ＣＰＵ
２９２ フラッシュ制御回路
２９５ スイッチ群（シャッタボタン他）
３ 交換レンズ
３５１ レンズ制御ＣＰＵ
３５２ 絞り
３５３ フォーカス／ズームモータ
５０ 撮像ユニット
５０１ 撮像素子（ＣＣＤカラーエリアセンサ）
５０２ パッケージ
５０３ 電極
５０４ 接着剤
５１０ プリント基板
５２０ 放熱板
５３０ 圧電素子
５４０ 外装
５５０ カバーガラス
５６０ 光学ローパスフィルタ（光学ＬＰＦ）
５７０ 粘着シート
Ｌ レンズ光軸

Claims (5)

1. 被写体光像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子を内包し、該撮像素子の前面側に開口部を設けたパッケージ部材と、
   前記パッケージ部材の前記開口部の周縁に前記撮像素子と対向して接合された透明なカバー部材と、
   前記カバー部材の、前記開口部に接合した面と反対側の面に所定の間隔を持って対向して配置された光学フィルタと、
   前記カバー部材と前記光学フィルタとの対向する面のそれぞれの周縁部に着接された加振部材と、を有することを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記パッケージ部材の前記開口部の周縁と前記カバー部材とを、弾性を有する接合部材で接合したことを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記加振部材は、前記カバー部材、または前記光学フィルタの固有共振周波数で振動することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
4. 前記加振部材は、前記カバー部材、または前記光学フィルタのそれぞれの面に対して垂直な方向に、前記カバー部材、及び前記光学フィルタを振動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えたことを特徴とする撮像装置。

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