JP2010127986A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタルカメラのゴミ対策として、振動によりゴミを落とす際に、カメラを大型化することなく、またコストアップを小さく、効率的に光学部品を振動させることが必要になる。
【解決手段】 被写体に照明光を照射する発光手段と、該発光手段に電圧を印加するための電力蓄積手段を備えていて、上記電力蓄積手段からの電圧を圧電素子に印加することで、上記光学部材を変位することで、専用の昇圧用電気回路を設ける必要を無くし、小型化、コスト削減したゴミ対策を備えたカメラを提供する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、撮影光学系が着脱可能なデジタルカメラ等に関するものである。

画像信号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ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の撮像素子で受光し、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して、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の前面側に、光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタが配置されており、撮像素子や光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ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する。

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、撮像素子やローパスフィルタ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がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。

そこで、上記問題点を解決するために、撮像素子の前面にある光を透過する防塵部材を、圧電素子で振動させることで、防塵部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開2003-319222号公報

上記従来技術によれば、防塵部材の表面に付着した異物を除去するために、防塵部材に接合させた圧電素子に電圧を印加し、防塵部材を光軸方向に変位させ膜振動を発生させている。しかしながら、防塵部材に付着した異物を除去するためには、異物の防塵部材への付着力を上回る力を光軸方向に異物に対して加えることで、異物を防塵部材から分離させる必要があり、大きなエネルギーを要していた。

この圧電素子を駆動させるための高エネルギーを得るために、上記従来例では該圧電素子専用の昇圧用電気回路が設けられているが、このように専用の昇圧用電気回路を設けるとカメラの小型化、コスト削減には不利である。

そこで、本発明の目的は、専用の昇圧用電気回路を設ける必要を無くし、小型化、コスト削減したカメラを提供することである。

上記目的を達成するために請求項１に記載の本発明では、撮影光学系を着脱可能とするマウントと、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段の被写体側に配設された光学部材と、該光学部材を振動させる加振用部材と、被写体に照明光を照射する発光手段と、該発光手段に電圧を印加するための電力蓄積手段とを有し、該電力蓄積手段から供給される、電源電圧よりも高い電圧を前記加振用部材に印加することで、前記光学部材を振動させることを特徴としている。

請求項２に記載の本発明では、前記光学部材は略矩形形状であり、その四辺の内の少なくとも一辺に接して加振用部材を配置し、前記光学部材を光軸と直角方向に変位させることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明では、前記加振用部材は、電気機械変換素子であり、電気機械変換素子へ外部から駆動電圧を印加され、所定の振動を前記光学部材へ発生させる事を特徴としている。

請求項４に記載の本発明では、前記電気機械変換素子は、圧電素子で有る事を特徴としている。

請求項５に記載の本発明では、前記電力蓄積手段とは、内蔵フラッシュ発光用のコンデンサーであることを特徴としている。

請求項６に記載の本発明では、前記発光手段の発光と前記加振用部材の加振を同時に行うことを禁止する禁止制御手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、光学部材を介して被写体の画像を取り込む撮像手段と、被写体に照明光を照射する発光手段と、該発光手段に電圧を印加するための電力蓄積手段を備えていて、上記電力蓄積手段からの電圧を圧電素子に印加することで、上記光学部材を変位することで、専用の昇圧用電気回路を設ける必要を無くし、小型化、コスト削減したカメラを提供することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

［カメラの説明］
本発明の好適な第１の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１〜図３により本発明を適用した撮像装置について説明する。図１および図２は本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの外観図を示し、図３は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１はカメラ前方より見た斜視図であり、撮影レンズユニットを外した状態を示す。図２はカメラ背面側より見た斜視図である。

１はカメラ本体であり、撮影時に使用者がカメラを安定して握り易いように前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。２はマウント部であり、着脱可能な撮影レンズ（不図示）がカメラ本体に取り付けられる部位である。マウント接点２１は、カメラ本体と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能を有する。また、マウント接点２１は電気通信のみならず、光通信、音声通信などを可能なように構成してもよい。

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、撮影レンズを通ってきた光束を囲んだ形状である。また、撮影レンズを通った光をペンタプリズム２２（図３参照），ファインダ接眼窓１８へ導くため４５°の角度に保持されるクイックリターンミラー６を内蔵している。

カメラ上部（正面より見て）左方には、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メイン操作ダイヤル８と、カメラの各動作モードを示すＬＣＤ表示パネル９と、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０が配置されている。シャッタボタン７は第１ストロークでＳＷ１＿７ａがＯＮし、第２ストロークにてＳＷ２＿７ｂがＯＮする構成となっている。

また、上面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、外部液晶表示装置９にその設定状況が表示されるようになっている。なお、外部液晶表示装置９に表示される内容については、図４を用いて、後で詳述する。

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フラッシュユニット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があり、カメラ上部右よりには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。

カメラ右側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられていて、この蓋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。

カメラ背面には、光軸中心上の上方にファインダ接眼窓１８が設けられ、更にカメラ背面中央には画像表示可能な液晶表示部１９が設けられている。液晶表示部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。あるいはまた、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。また、このサブ操作ダイヤル２０は、液晶表示部１９に表示される撮影済み画像の表示選択手段としても用いられる。

４３は本デジタル一眼レフカメラの全ての動作を禁止するメインスイッチである。

４４はクリーニングモード操作部材であり、後述するローパスフィルタ上に付着したゴミをふるい落とす動作を起動する。

図３は前記構成のデジタルカメラに内蔵された電気的構成を示すブロック図であり、図１〜図２と同一のものは同一番号を付けている。

図３において、１００はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータの中央処理装置（以下、ＭＰＵと記す）である。なお、ＭＰＵ１００が制御手段に相当する。

１００ａはＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭであり、時計計測回路１０９の時計情報やその他の撮影情報を記憶可能である。

ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路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、液晶表示駆動回路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、圧電素子駆動回路１１１、内蔵フラッシュ駆動回路610が接続されている。ＭＰＵ１００は各要素および上記回路を、予め定めた順序でシーケンシャルに制御する。

また、ＭＰＵ１００は、撮影レンズ内に配置されたレンズ制御回路２０１と、図２にも示すマウント接点２１を介して通信を行う。また、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。これによりカメラ本体と撮影レンズユニット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・絞り２０４の駆動を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では便宜上１枚の撮影レンズで示しているが、実際はさらに多数のレンズから構成されていることは周知の通りである。

２０２はＡＦ（オートフォーカス）駆動回路であり、たとえばステッピングモータによって構成され、ＭＰＵ１００の命令を受けたレンズ制御回路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にピントを合わせる。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、ＭＰＵ１００の命令を受けたレンズ制御回路２０１の制御によって絞り２０４を変化させて光学的な絞り値を変化させる。

６はメインミラーであり、撮影レンズ２００により結像される被写体像をペンタプリズム２２へ導くとともに、その一部を透過させ、後述するサブミラー３０を通して焦点検出用センサユニット３１へ導き、ミラー駆動回路１０１により、ファインダにて被写体像を観察可能な位置と撮影時に被写体光束の光路から待避する退避位置とを可動自在に構成されている。

３０はメインミラー６の一部を透過した被写体光を反射させて、焦点検出用センサユニット３１へ被写体像を導くためのサブミラーである。サブミラー３０は、メインミラー６またはメインミラー６のミラー駆動回路１０１と連動する。そして、メインミラー６がファインダにて被写体像を観察可能な位置にあるときには、焦点検出用センサ３１へ被写体光を導く位置に、また撮影時には被写体光束の光路から待避する退避位置に可動自在に構成されている。

３１は不図示である結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー及び、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤから成るラインセンサ等から構成されている周知の位相差方式の焦点検出センサユニットである。

１０１はミラー駆動回路であり、たとえばＤＣモータとギヤトレインなどから構成され、ＭＰＵ１００の制御によってメインミラー６やサブミラー３０を駆動させる。

２２はペンタプリズムであり、メインミラー６によって導かれた被写体像を正立正像に変換反射する光学部材である。撮影レンズ２００を通過した被写体光束は、絞り２０４を通過してメインミラー６で反射され、ペンタプリズム２２に導かれファインダ接眼窓１８で被写体像を観察する。さらには測光センサ３７へも導かれる。

また、メインミラー６を透過した光束はサブミラー３０で反射され、撮像素子３３面とほぼ等価な位置に置かれた焦点検出用センサユニット３１の検出面上で再結像される。その光像は、電気的なイメージ信号に変換されて焦点検出回路１０２に供給される。

焦点検出回路１０２はＭＰＵ１００の信号に従い、焦点検出用センサユニット３１の蓄積制御と読出し制御を行って、画素情報をＭＰＵ１００へ出力する。ＭＰＵ１００は焦点検出回路１０２からの被写体像のイメージ信号に基づいて、位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、撮影レンズ２００による結像面とフィルム面等の予定結像面との差、すなわちデフォーカス量およびデフォーカス方向を求める。そして、ＭＰＵ１００は算出したデフォーカス量およびデフォーカス方向に基づいて、レンズ制御回路２０１，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位置を変化させ合焦位置まで駆動する。

３２は機械シャッタ装置であり、ファインダ観察時には被写体光束を遮る。また撮像時にはレリーズ信号に応じて、被写体光束の光路から待避して露光を開始させる不図示の先羽根群と、ファインダ観察時には被写体光束の光路から待避しているとともに、撮像時には先羽根群の走行開始後所定のタイミングで被写体光束を遮光する不図示の後羽根群とを有するフォーカルプレーンシャッタである。機械シャッタ装置３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３によって制御される。

600は内蔵フラッシュ装置であり、必要に応じて撮影時に被写体に向けて発光する。

本実施形態においては、先羽根群と後羽根群の両方とを有している場合について説明しているが、遮蔽部材を１つだけとして露光を開始する場合は被写体光束の光路から退避し、撮影の終了後、再び被写体光束の光路を遮蔽する位置まで戻るような構成としてもよい。

３３は撮像素子で、２次元型撮像デバイスであるＣＭＯＳセンサが用いられている。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。本実施の形態においては、ＣＭＯＳ型の撮像素子が採用されている。

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（自動利得調整装置）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。

４１０は光学ローパスフィルタで、本実施例においては水晶からなる複屈折板と位相板と複屈折板を複数枚貼り合わせて積層してローパスフィルタを構成し、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。有効光束と略同一形状の矩形形状とし、高価な光学ローパスフィルタを極力小さくすることで低価格化を図ることが可能となる。

４３０は積層型の圧電素子であり、ＭＰＵ１００に指令を受けた圧電素子駆動回路１１１により加振され、その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。

また、４００は光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３と後述する他の部品と共にユニット化される撮像ユニットであり、詳細の構成については後述する。

１０４は映像信号処理回路であり、デジタル化された撮像素子３３の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担当する。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を介して液晶表示１９に表示される。これらの機能の切換えは、ＭＰＵ１００とのデータ交換により行われ、必要に応じて撮像素子３３の出力信号のホワイトバランス情報をＭＰＵ１００に出力可能であり、その情報を基にＭＰＵ１００はホワイトバランス調整やゲイン調整を行う。

また、ＭＰＵ１００の指示により、何もせずに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。また、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧなどの圧縮処理を行う機能も有している。また、連写の場合は一旦、バッファメモリ３７に画像データを格納し、処理時間がかかる場合にメモリコントローラ３８を通して未処理の画像データを読み出し、映像信号処理回路１０４で画像処理や圧縮処理を行い、連写スピードを稼ぐ構成となっている。連写枚数は、バッファメモリ３７の容量に大きく左右される。

メモリコントローラ３８では、映像信号処理回路１０４から入力された未処理のデジタル画像データをバッファメモリ３７に格納する。そして、処理済みのデジタル画像データをメモリ３９に格納したり、あるいはその逆にバッファメモリ３７やメモリ３９から画像データを映像信号処理回路１０４に出力したりする。また、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，ＵＳＢ出力用コネクタ１７の相当する）から送られてくる映像をメモリ３９に記憶することや、メモリ３９に記憶されている画像を外部インタフェース４０から出力可能である。なおメモリ３９は、カメラ本体に対して取外しが可能である。

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各部を制御する。７ａはレリーズボタン７の第１ストロークによりオンするスイッチＳＷ１である。７ｂはレリーズボタン７の第２ストローク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、レリーズ操作が開始される。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、クリーニングモード操作部材４４が接続されていて、各ＳＷの状態をＭＰＵ１００へ送信する。

なお、スイッチセンス回路１０５とメインスイッチ４３とＭＰＵ１００とから電源スイッチを構成している。また、電源スイッチがＯＮされたことが検出されると、電源４２からカメラ本体へ給電が開始される。

１０６は測光回路であり、画面内の各エリアの輝度信号として、測光センサ３７からの出力をＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は輝度信号をＡ／Ｄ変換し、撮影の露出を算出する。

１０７は液晶表示駆動回路であり、ＭＰＵ１００の表示内容命令に従って、外部液晶表示装置９やファインダ内液晶表示装置４１を駆動する。また液晶表示駆動回路１０７は、ＭＰＵ１００の指示により特定のセグメントを点滅表示状態にすることが可能である。

なお、液晶表示駆動回路１０７と外部液晶表示９とから表示手段を構成し、さらに、液晶表示駆動回路１０７とＭＰＵ１００とから表示制御手段を構成している
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。

なお、バッテリチェック回路１０８とＭＰＵ１００とからバッテリチェック手段を構成している。

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。

なお、時刻計測回路１０９とＭＰＵ１００とから、計測手段を構成している。

４２は電源部であり、各ＩＣ（集積回路）や駆動系に必要な電源を供給する。

次に、本実施形態の撮像ユニット４００の詳細な構成について、図４〜図１０を用いて以下に説明する。図４はローパスフィルタ及び撮像素子周りの保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。図５はローパスフィルタ保持ユニット４７０及びその断面A-Aを示す断面図である。図６はローパスフィルタ保持ユニット４７０とゴムシート５２０、および撮像素子保持ユニット５００の保持構造を示すための分解斜視図で、図７はローパスフィルタ及び撮像素子周りの詳細な構成を示す斜視図である。図８はローパスフィルタ保持ユニット４７０の構成部材の一部を示す正面図である。図９・図１０は部品詳細図である。

図４に示すように、ミラーボックス５にはそれぞれ被写体側から順にシャッターユニット３２、カメラ本体骨格となる本体シャーシ３００、撮像ユニット４００が固着され、特に撮像ユニット４００は着脱可能な撮影レンズが取り付けられる基準となるマウント２の取付け面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離にかつ平行になるように調整固定されている。

まず、４２０は光学ローパスフィルタ４１０の周囲を囲む枠部４２０ａと左右に伸びた取付け保持のための腕部４２０ｂを有する樹脂または金属製のローパスフィルタ保持部材であり、図８に示すように枠部４２０ａの１辺側に圧電素子４３０を収納する収納部４２１が設けられており、圧電素子４３０の一端を接着等により固着する。

また、枠部４２０ａの対抗する側にはバネ性を有する付勢部材４４０を収納する収納部４２２が設けられており、光学ローパスフィルタ４１０を圧電素子４３０の方向に付勢するように構成される。

すなわち、ローパスフィルタ保持部材４２０に対して、光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０と付勢部材４４０とで略同一平面内方向で挟み込むように配置され、付勢部材４４０は、光学ローパスフィルタ４１０の運動が圧電素子４３０の伸縮運動と追随するようになっている。

付勢部材４４０は弾性体であれば、金属によって形成される板バネやコイルバネを用いてもよいし、ゴムやプラスチックなどの高分子重合体を用いてもよい。また、本実施の形態においては、付勢部材４４０を別部材として設けたが、ローパスフィルタ保持部材４２０にバネ性を持たせることで、光学ローパスフィルタ４１０の運動が圧電素子４３０の伸縮運動と追随するように保持しても良い。

また、光学ローパスフィルタ４１０の外周の４辺とローパスフィルタ保持部材４２０の隙間は図８に示すような枠状の弾性部材４５０を介在させている。図９に示すように、この弾性部材４５０の枠状の断面は、圧電素子４３０の伸縮方向に直交する腕部の断面B-Bと圧電素子４３０の伸縮方向に平行な腕部の断面A-Aとで剛性を変えてある。つまりは弾性部材４５０は圧電素子４３０の伸縮に追従する光学ローパスフィルタ４１０の揺動を許容する方向に剛性を弱く、また圧電素子４３０の伸縮に対して角度をもった光学ローパスフィルタ４１０の平面に対して倒れの方向に剛性を強くなるように一体的に形成されている。

さらには、光学ローパスフィルタ４１０の周囲４辺はローパスフィルタ保持部材４２０に対して圧電素子４３０と弾性部材４５０とで隙間のないように密閉される。

ここで圧電素子４３０は本実施例においては、圧電体と内部電極とを交互に積層してなる積層型の圧電素子を用いている。圧電体間には内部電極が配されているが、この内部電極は金属材料で形成しているので、内部電極を通じて各圧電体に所定の電圧を印加し、圧電体を逆圧電効果による変位を起こさせる作用を有する。本実施例においては、圧電体の積層方向に電圧を印加するｄ３３型の積層型圧電素子を採用しているが、圧電素子には様々な形態があり、光学ローパスフィルタの面水平方向、すなわち光軸直角方向に変位を生じるものであれば、何れの圧電素子を使用してもよい。

圧電素子の断面積は大きい方がより大きな出力を得ることが可能となるが、本実施例における圧電素子の断面形状は、光軸方向長さを光学ローパスフィルタの厚みと同等もしくはそれ以下とし、光軸方向に直角かつ揺動方向に直角な方向の長さが長くなるように構成することで、より大きな出力を得ながらも、光軸方向にカメラが大型化することを防止している。また、圧電素子の断面形状を上述のような構成にすることで、圧電素子４３０の光軸に垂直な面内での回転に対する許容座屈応力が大きくなるので、光学ローパスフィルタ４１０が光軸に垂直な面内での回転成分を持った振動をしても、圧電素子の座屈破壊を防止することが可能となる。

また、本実施例においては、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０が直接当接する構成となっているが、間にスペーサを挟む構成としても良い。また、本実施例ではローパスフィルタ保持部材４２０に圧電素子４３０を収納する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧電素子収納部を別部材として構成しても適用可能である。

圧電素子４３０は、電圧印加による伸縮方向が光軸と直交する方向（カメラ天地方向）に保持されている。圧電素子４３０はローパスフィルタ保持部材４２０とは接着されていてもよいが、光学ローパスフィルタ４１０とは接着させない。光学ローパスフィルタ４１０の一端は圧電素子４３０と当接し、対向する一端は付勢部材４４０と当接する。付勢部材４４０は、光学ローパスフィルタ４１０の運動が圧電素子４３０の伸縮運動と追随するように、光学ローパスフィルタ４１０を圧電素子４３０に対して光軸と略直角方向に付勢する。付勢部材４４０は弾性体であれば、金属によって形成される板バネやコイルバネを用いてもよいし、ゴムやプラスチックなどの高分子重合体を用いてもよい。また、本実施の形態においては、付勢部材４４０を別部材として設けたが、ローパスフィルタ保持部材４２０にバネ性を持たせることで、光学ローパスフィルタ４１０の運動が圧電素子４３０の伸縮運動と追随するように保持しても良い。

次に４６０は、光学ローパスフィルタ４１０を光軸直行方向にローパスフィルタ保持部材４２０とで挟みこむように規制する板状の規制部材であり周囲をローパスフィルタ保持部材４２０に引掛けるように固定される。

これにより、光学ローパスフィルタ４１０は、光学部材規制部材４６０とローパスフィルタ保持部材４２０の間で光軸方向の動きを規制され、圧電素子４３０の光軸方向への倒れによる座屈破壊を防止することが可能となる。また、光学部材規制部材４６０は、光学ローパスフィルタ４１０の外周部を覆っており、光学ローパスフィルタ４１０の外周部から撮影光束が撮像素子へ入射することを防ぎ、光学ローパスフィルタ４１０の外周部の反射光によるゴーストを防止している。従って、光学ローパスフィルタの外周部寸法を有効光束（撮像素子３３の受光面）に近づけることができるので、高価な光学ローパスフィルタ４１０を可及的に小さくすることで、低価格化を図ることが可能となる。

上述してきたように、ローパスフィルタ保持部材４２０にたいして、光学ローパスフィルタ４１０を圧電素子４３０と付勢部材４４０とでサンドイッチするように揺動自在に保持し、光学ローパスフィルタ４１０の外周部を枠状の弾性部材４５０で揺動自在に密閉し、規制部材４６０で光学ローパスフィルタ４１０の光軸方向に規制するように固定されたローパスフィルタ保持ユニット４７０を構成する。

５１０は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撮像素子３３を固着する板状の撮像素子保持部材であり、周囲にミラーボックス５にビス固定するための腕部を３ヶ所有する。そして撮像素子保持部材５１０と撮像素子３３とで撮像素子保持ユニット５００を構成する。

図６に示すように、ローパスフィルタ保持ユニット４７０のローパスフィルタ保持部材４２０は、弾性を有するゴムシート５２０を挟み込むように撮像素子保持ユニット５００の撮像素子保持部材５１０に対してローパスフィルタ保持部材４２０の腕部４２０ｂを段ビス５３０で結合され、前述の撮像ユニット４００を構成する。ゴムシート５２０は図１０に示すように枠部５２０ａと対抗する２ヶ所の段ビス５３０を支持する環状の腕部５２０ｂとが一体的に形成され、枠部５２０ａの一方は撮像素子３３に密着し他方はローパスフィルタ保持部材４２０の枠部４２０ａに密着する。

したがって、ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３との間をゴムシート５２０で、光学ローパスフィルタ４１０とローパスフィルタ保持部材４２０との間を圧電素子４３０と弾性部材４５０とで封止されるため、光学ローパスフィルタ４１０と撮像素子３３の空間は、ゴミ等が侵入しないような密閉空間となる。

さらには、圧電素子４３０が振動状態になってもローパスフィルタ保持ユニット４７０の振動は、ゴムシート５２０の弾性により浮遊支持構造になっているため撮像素子３３には伝わりにくい。

尚、本実施例では撮像素子保持部材をゴムシートとしたが本発明はこれに限定されるものではなく、光学部品が揺動可能なものであれば、両面テープでもよいし、テフロン（登録商標）シートのように低摩擦物質であっても適用可能である。

次に動作について述べる。

ローパスフィルタ保持部材４２０に収納されている圧電素子４３０に制御手段であるMPU100が所定の周期電圧を印加すると、圧電素子４３０は光軸と略直角方向（カメラ天地方向）に振動する。光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０と付勢部材４４０とで略同一平面内方向で挟み込むように配置されている。したがって、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０は密着した状態で保持されているため、圧電素子４３０の振動により光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０の振動方向と略平行方向かつ光軸と略直交する方向（カメラ天地方向）に振動させられる。

上述の通り、ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３との間をゴムシート５２０で、光学ローパスフィルタ４１０とローパスフィルタ保持部材４２０との間を圧電素子４３０と弾性部材４５０とで封止されるため、光学ローパスフィルタ４１０と撮像素子３３の空間は、ゴミ等が侵入しないような密閉空間であり、ローパスフィルタ保持ユニット４７０の振動は、ゴムシート５２０によって吸収され撮像素子３３にほとんど伝わらない構造となっている。これらの構成により、圧電素子４３０が振動しても、撮像素子３３はほとんど振動せずに光学ローパスフィルタ４１０のみが振動するので、被振動物の質量を小さくすることができ、より少ないエネルギで光学ローパスフィルタ４１０に振動を起こすことが可能となる。またさらに、光学ローパスフィルタ４１０の振動が、撮像素子３３にほとんど伝わらないため、撮像素子３３の接着剥がれといった破損を防止することが可能となる。また逆に、カメラに対する衝撃時には、その衝撃は圧電素子４３０にはほとんど伝わらないため、圧電素子４３０が衝撃により破損することを防止できる。

また、撮像素子と光学ローパスフィルタの間の略機密性を保持することで、この空間に外部から異物が侵入することを防止している。振動中にも隙間を発生させず外部から異物が侵入することを防止している。

また、上述の通り、光学ローパスフィルタ４１０と圧電素子４３０は結合しない構成となっているため、圧電素子４３０に周期電圧を印加して伸縮させても、圧電素子４３０は光学ローパスフィルタ４１０によって引っ張られない。そのため、これにより、圧電素子４３０に超音波域の高周波電圧を印加したとしても、圧電素子４３０に過大な引張応力が負荷されることがなく、積層部分における剥離といった破損を防ぐことが可能となる。

尚、上述の実施の形態においては、振動させる光学部品としてローパスフィルタ４１０を例示したが本発明はこれに限定されるものではなく、他の光学部品であっても適用可能である。

次に、本実施例において、光学ローパスフィルタ４１０表面に付着した塵埃などを除去する動作について説明する。

カメラ本体１は、クリーニングモード操作部材４４が撮影者により操作されると、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。なお、本実施例では、クリーニングモード操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、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、例えば機械的なボタンやスイッチ等があっても良く、或いは液晶表示部９に表示されたメニューからカーソルキーや指示ボタンなどを用いて設定するものであっても良い。またクリーニングモードは、電源ON時など通常のカメラシーケンス中に自動的に行われても良いし、撮影者が任意に設定した撮影回数や日付等によって自動的に開始するように設定しても良い。

電力供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力を、カメラ本体１の各部へ必要に応じて供給を行う。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。

図１１は内蔵フラッシュを示すブロック図である。図中、42は電源としての電池、611は電池４２の電圧を昇圧する昇圧手段、612は昇圧手段611の出力端とアース間に接続される大容量のコンデンサ、602はトリガ手段、601はキセノン管、613は電圧検出用抵抗、614は圧電素子駆動回路111に電力を供給するか、内蔵フラッシュ600に電力を供給するかを切り換えるための切り換えSWである。

フラッシュ発光の制御を説明する。MPU１００の充電開始信号により、昇圧手段611の動作を開始させ、コンデンサ612に電気エネルギーを蓄える。MPU１００は電圧検出用抵抗613によって電圧を検出し、コンデンサ612に蓄えられた電圧が定格に達すると充電を停止する。MPU１００はフラッシュ発光が必要な時に切り換えSW614を内蔵フラッシュ装置への電力供給に切り換える。その後、MPU100はトリガ手段602に発光開始信号を伝え、トリガ手段602はコンデンサ612に蓄えられた電気エネルギーを利用してキセノン管601に高電圧トリガを印加することで、キセノン管601が発光する。圧電素子駆動の制御を説明する。MPU100は、クリーニングモードの指令信号を受け取ると、切り換えSW614を圧電素子駆動回路111への電力供給に切り換える。その後、コンデンサ612に蓄えられた電気エネルギーを圧電素子駆動回路111へ供給し、圧電素子４３０を振動させる。

MPU100は、キセノン管601を発光させるか、圧電素子駆動回路111を駆動するかを選択する制御を行い、キセノン管601の発光と圧電素子駆動回路111の駆動を同時に行うことを禁止している。

尚、MPU１００は、MPU１００による制御処理時に各種データを一時的に格納するＲＡＭ３０、MPU１００により実行される制御プログラムを記憶しているＲＯＭを有している。圧電素子駆動回路111は、MPU１００より駆動信号を受け取ると、圧電素子４３０を駆動するための周期電圧を生成する。

また、本実施例ではコンデンサ612に蓄えられた電気エネルギーによって発生する電圧を圧電素子430へ印加したが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて昇圧或いは降圧回路を中継し、適当な電圧に変換後、圧電素子430へ印加しても適用可能である。

先述の通り、圧電素子４３０は印加される電圧に応じて伸縮する。圧電素子が伸びると、光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０に押されて光軸に直角で面水平方向に移動し、付勢部材４４０はその移動量分だけ縮む。圧電素子４３０が縮むと、光学ローパスフィルタ４１０は付勢部材４４０によって圧電素子４３０に対して付勢されているため、圧電素子４３０の縮む運動に追随して移動する。圧電素子４３０に周期電圧が印加されると、上記運動の繰り返しが生じ、光学ローパスフィルタ４１０は圧電素子４３０の周期的な伸縮に追随して、光軸に直角で面水平方向に振動する。

次に、光学ローパスフィルタ４１０の振動によって、光学ローパスフィルタ面上の異物が除去される仕組みについて、式（１）および（２）を用いて説明する。

異物は、液架橋力やファンデルワールス力、静電気力などの力によって光学ローパスフィルタに付着している。この付着力は、図に示すように、光学ローパスフィルタ面に対して、垂直方向に作用している。式（１）に示すように、光学ローパスフィルタが振動すると、その振動加速度αと異物の質量に比例する慣性力Ｆが、異物に加わる。

Ｆ＝ｍα・・・式（１）
このとき、光学ローパスフィルタの振動方向は面水平方向であるため、慣性力Ｆは付着力Ｎと垂直方向に作用する。この異物に加わる慣性力Ｆが、異物が動くために必要な最大静止摩擦力よりも大きいと、異物は光学ローパスフィルタに対して移動し、光学ローパスフィルタ面上から除去される。異物が動くための最大静止摩擦力は、異物と光学ローパスフィルタ間の付着力Ｎと、静止摩擦係数μの積で表されるため、異物除去に必要な慣性力の条件は、式（２）で表される。

Ｆ＝ｍα≧μＮ（Ｎ）・・・式（２）
静止摩擦係数μは、異物や光学ローパスフィルタの材質、表面状態、温湿度といった環境条件などにより左右されるが、例えばガラスとプラスチック間の静止摩擦係数μは一般的に0.3程度であると言われている。

つまり、光学ローパスフィルタを面水平方向に振動させ、付着力Ｎに対して垂直方向に慣性力Ｆを作用させることで、付着力Ｎのμ倍（0.3倍程度）の力で異物を動かすことができ、より少ないエネルギで異物を除去することが可能となる。

このように圧電素子に対して周期的な電圧を印加することで、光学ローパスフィルタが振動し、光学ローパスフィルタ表面に付着した異物は除去される。

以上説明したように本実施の形態によれば、撮像素子近傍の光学ローパスフィルタ表面に付着した異物を、より効率的に除去することが可能な撮像装置を提供できる。

本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラのカメラ前方より見た外観図。 本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラのカメラ背面側より見た外観図。 図３は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。 ローパスフィルタ及び撮像素子周りの保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図。 ローパスフィルタ保持ユニット４７０及びその断面A-Aを示す断面図。 ローパスフィルタ保持ユニット４７０とゴムシート５２０、および撮像素子保持ユニット５００の保持構造を示すための分解斜視図 ローパスフィルタ及び撮像素子周りの詳細な構成を示す斜視図。 ローパスフィルタ保持ユニット４７０の構成部材の一部を示す正面図。 部品詳細図。 部品詳細図。 内蔵フラッシュを示すブロック図。

Claims (6)

1. 撮影光学系を着脱可能とするマウントと、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段の被写体側に配設された光学部材と、該光学部材を振動させる加振用部材と、被写体に照明光を照射する発光手段と、該発光手段に電圧を印加するための電力蓄積手段とを有し、該電力蓄積手段から供給される、電源電圧よりも高い電圧を前記加振用部材に印加することで、前記光学部材を振動させることを特徴とする撮像装置。
2. 上記加振用部材の振動方向は、光軸と直角方向である事を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記加振用部材は、電気機械変換素子であり、電気機械変換素子へ外部から駆動電圧を印加され、所定の振動を前記光学部材へ発生させる事を特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記電気機械変換素子は、圧電素子で有る事を特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記電力蓄積手段とは、内蔵フラッシュ発光用のコンデンサーであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記発光手段の発光と前記加振用部材の加振を同時に行うことを禁止する禁止制御手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置。

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