JP2011019033A - Imaging device unit and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely remove dust or particles stuck to an imaging device unit.SOLUTION: The imaging device unit includes: an imaging element 102 which has an imaging surface on which an optical image of a subject is formed, and converts the optical image to an electrical signal; a low-pass filter 106 disposed nearer to the subject than the imaging element 102; a piezoelectric element 108 mounted on the optical element 102 to vibrate the optical element 102; and an air stream supply unit (inlet valve 112, output valve 114, inlet passage 104a and outlet passage 104b) for generating an air stream by using a change in a capacity of an internal space 120 accompanying vibration of the piezoelectric element 108 to supply the air stream to a surface of the low-pass filter 106.

Description

本発明は、撮像素子ユニット及び電子機器   The present invention relates to an image sensor unit and an electronic device.

従来、撮像装置の撮像ユニットなどに付着する塵埃を除去する技術として、例えば下記の特許文献１には、ローパスフィルタの前面に空気流を発生させて徐塵するために、圧電素子を駆動源とする流体ポンプを配置した構成が開示されている。また、特許文献２には、保護ガラスの振動により払い落とされた塵埃を、可動部材が起こす空気流で保護ガラスから遠ざける技術が記載されている。   Conventionally, as a technique for removing dust adhering to an imaging unit or the like of an imaging apparatus, for example, in Patent Document 1 below, a piezoelectric element is used as a drive source in order to generate an air flow on the front surface of a low-pass filter and gradually remove dust. A configuration in which a fluid pump is arranged is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 describes a technique for moving dust removed by vibration of the protective glass away from the protective glass by an air flow generated by a movable member.

また、撮像素子モジュールの冷却構造として、特許文献３には、流体循環路内に作動流体を循環供給して熱移送する流体循環手段を備えた構成が開示されている。   In addition, as a cooling structure for an image sensor module, Patent Document 3 discloses a configuration including a fluid circulation unit that circulates and supplies a working fluid in a fluid circulation path to transfer heat.

特開２００７−２０６６４０号公報JP 2007-206640 A 特開２００６−２０３７７６号公報JP 2006-203776 A 特開２００８−２２７９３９号公報JP 2008-227939 A

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、ローパスフィルタの前面に空気流を発生させるものであるが、塵、埃などの付着力が比較的強い場合、空気流のみではローパスフィルタ表面に付着したゴミを除去することは困難である。   However, the technique described in Patent Document 1 generates an air flow on the front surface of the low-pass filter, but when the adhesion force of dust, dust, etc. is relatively strong, the air flow alone attached to the low-pass filter surface. It is difficult to remove dust.

また、特許文献２に記載された技術は、保護ガラスに振動を生じさせるための駆動源と、空気流を生じさせるための駆動源の２つが必要であるため、装置の小型化が困難であり、製造コストが上昇してしまう問題がある。また、特許文献３に記載された技術は、撮像素子の冷却効率の向上を想定しているのみであり、撮像素子ユニットに付着したゴミを除去することは何ら想定していない。   Moreover, since the technique described in Patent Document 2 requires two driving sources for generating vibration in the protective glass and a driving source for generating an air flow, it is difficult to reduce the size of the apparatus. There is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, the technique described in Patent Document 3 only assumes an improvement in the cooling efficiency of the image sensor, and does not assume any removal of dust attached to the image sensor unit.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、撮像素子ユニットに付着したゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能な、新規かつ改良された撮像素子ユニット及び電子機器を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a new and improved technique capable of reliably removing dust, particles, and the like attached to the image sensor unit. Another object of the present invention is to provide an imaging device unit and an electronic device.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、を備える撮像素子ユニットが提供される。   In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, an imaging device that has an imaging surface on which an optical image of a subject is formed, converts the optical image into an electrical signal, and An optical element disposed on the subject side; a piezoelectric element attached to the optical element that vibrates the optical element; and a volume change of a predetermined space associated with the vibration of the piezoelectric element to generate an air flow, An image sensor unit is provided that includes an air flow supply unit that supplies an air flow to the surface of the optical element.

上記構成によれば、撮像素子は被写体の光学像が結像される撮像面を有し、撮像素子により被写体の光学像が電気信号に変換される。光学素子は、撮像素子よりも被写体側に配置される。圧電素子は光学素子に装着され、光学素子が圧電素子により振動される。そして、空気流供給手段により、圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流が発生され、光学素子の表面に空気流が供給される。従って、圧電素子の振動により光学素子の表面に付着したゴミ、パーティクル等を除去できるとともに、ゴミ、パーティクル等を圧電素子の振動による空気流によって除去することが可能となる。   According to the above configuration, the imaging device has an imaging surface on which an optical image of the subject is formed, and the optical image of the subject is converted into an electrical signal by the imaging device. The optical element is disposed closer to the subject than the image sensor. The piezoelectric element is attached to the optical element, and the optical element is vibrated by the piezoelectric element. Then, an air flow is generated by the air flow supply means using the volume change of the predetermined space accompanying the vibration of the piezoelectric element, and the air flow is supplied to the surface of the optical element. Accordingly, dust, particles, and the like attached to the surface of the optical element due to vibration of the piezoelectric element can be removed, and dust, particles, and the like can be removed by an air flow caused by vibration of the piezoelectric element.

また、前記空気流供給部は、前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できるとともに、撮像素子の熱を効率良く放熱することができる。   In addition, the air flow supply unit generates an air flow using a change in volume of an internal space between the optical element and the imaging element. According to such a configuration, an air flow generated by utilizing a change in the volume of the internal space between the optical element and the image sensor can be supplied to the optical element, and heat from the image sensor can be efficiently radiated. .

また、前記空気流供給部は、前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、圧電素子の振動に伴う内部空間の容積変化に応じて吸気弁と排気弁が作動することにより、内部空間の空気を光学素子に供給することが可能となる。   The air flow supply unit includes an intake valve that introduces air into the internal space when the volume of the internal space increases, and an exhaust that discharges air from the internal space when the volume of the internal space decreases. And an air flow exhausted from the exhaust valve to the surface of the optical element. According to this configuration, the air in the internal space can be supplied to the optical element by operating the intake valve and the exhaust valve in accordance with the volume change of the internal space due to the vibration of the piezoelectric element.

また、前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、プレートの振動に伴う保持枠内の所定空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できる。   A plate that is attached to a peripheral portion of the optical element, and at least a part of an outer shape of which is extended outward from the outer shape of the optical element; and a holding frame that holds the optical element and the imaging element. The air flow supply unit generates an air flow using a change in volume of the predetermined space in the holding frame accompanying vibration of the plate. According to this configuration, it is possible to supply the optical element with an air flow generated by using a change in the volume of the predetermined space in the holding frame accompanying the vibration of the plate.

また、前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流が前記光学素子の表面に供給されるため、流量が増大した空気流によってゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能となる。   The plate is provided with a first hole through which air is discharged in accordance with a change in volume of the predetermined space, and the holding frame is provided with a second hole at a position corresponding to the first hole. The second hole communicates with a passage for supplying an air flow to the optical element, and passes through the first hole due to a Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. An air flow having an increased flow rate than the air flow is supplied to the surface of the optical element. According to this configuration, an air flow having an increased flow rate on the surface of the optical element due to the Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. Since the air is supplied, dust, particles and the like can be reliably removed by the air flow having an increased flow rate.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体の光学像を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、を備える電子機器が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, an imaging optical system that forms an optical image of a subject, and an imaging surface on which the optical image of the subject is formed by the imaging optical system are provided. An imaging element that converts the optical image into an electrical signal, an optical element that is disposed closer to the subject than the imaging element, a piezoelectric element that is attached to the optical element and vibrates the optical element, and the piezoelectric element An electronic apparatus is provided that includes an air flow supply unit that generates an air flow using a volume change of a predetermined space caused by vibration of the element and supplies the air flow to the surface of the optical element.

上記構成によれば、撮像光学系は被写体の光学像を結像し、撮像素子は被写体の光学像が結像される撮像面を有し、撮像素子により被写体の光学像が電気信号に変換される。光学素子は、撮像素子よりも被写体側に配置される。圧電素子は光学素子に装着され、光学素子が圧電素子により振動される。そして、空気流供給手段により、圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流が発生され、光学素子の表面に空気流が供給される。従って、圧電素子の振動により光学素子の表面に付着したゴミ、パーティクル等を除去できるとともに、ゴミ、パーティクル等を圧電素子の振動による空気流によって除去することが可能となる。   According to the above configuration, the imaging optical system forms an optical image of the subject, the imaging device has an imaging surface on which the optical image of the subject is formed, and the optical image of the subject is converted into an electrical signal by the imaging device. The The optical element is disposed closer to the subject than the image sensor. The piezoelectric element is attached to the optical element, and the optical element is vibrated by the piezoelectric element. Then, an air flow is generated by the air flow supply means using the volume change of the predetermined space accompanying the vibration of the piezoelectric element, and the air flow is supplied to the surface of the optical element. Accordingly, dust, particles, and the like attached to the surface of the optical element due to vibration of the piezoelectric element can be removed, and dust, particles, and the like can be removed by an air flow caused by vibration of the piezoelectric element.

また、前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できるとともに、撮像素子の熱を効率良く放熱することができる。   In addition, an air flow is generated using a change in the volume of the internal space between the optical element and the imaging element. According to such a configuration, an air flow generated by utilizing a change in the volume of the internal space between the optical element and the image sensor can be supplied to the optical element, and heat from the image sensor can be efficiently radiated. .

また、前記空気流供給部は、前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、圧電素子の振動に伴う内部空間の容積変化に応じて吸気弁と排気弁が作動することにより、内部空間の空気を光学素子に供給することが可能となる。   The air flow supply unit includes an intake valve that introduces air into the internal space when the volume of the internal space increases, and an exhaust that discharges air from the internal space when the volume of the internal space decreases. And an air flow exhausted from the exhaust valve to the surface of the optical element. According to this configuration, the air in the internal space can be supplied to the optical element by operating the intake valve and the exhaust valve in accordance with the volume change of the internal space due to the vibration of the piezoelectric element.

また、前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる。かかる構成によれば、プレートの振動に伴う保持枠内の所定空間の容積変化を利用して発生させた空気流を光学素子に供給できる。   A plate that is attached to a peripheral portion of the optical element, and at least a part of an outer shape of which is extended outward from the outer shape of the optical element; and a holding frame that holds the optical element and the imaging element. The air flow supply unit generates an air flow using a change in volume of the predetermined space in the holding frame accompanying vibration of the plate. According to this configuration, it is possible to supply the optical element with an air flow generated by using a change in the volume of the predetermined space in the holding frame accompanying the vibration of the plate.

また、前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する。かかる構成によれば、第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流が前記光学素子の表面に供給されるため、流量が増大した空気流によってゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能となる。   The plate is provided with a first hole through which air is discharged in accordance with a change in volume of the predetermined space, and the holding frame is provided with a second hole at a position corresponding to the first hole. The second hole communicates with a passage for supplying an air flow to the optical element, and passes through the first hole due to a Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. An air flow having an increased flow rate than the air flow is supplied to the surface of the optical element. According to this configuration, an air flow having an increased flow rate on the surface of the optical element due to the Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. Since the air is supplied, dust, particles and the like can be reliably removed by the air flow having an increased flow rate.

本発明によれば、撮像素子ユニットに付着したゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能な撮像素子ユニット及び電子機器を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the image pick-up element unit and electronic device which can remove reliably the dust, particle, etc. which adhered to the image pick-up element unit.

本発明の各実施形態に係る電子機器としての撮像装置の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the imaging device as an electronic device which concerns on each embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the image pick-up element unit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ローパスフィルタが屈曲運動をしている様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the low-pass filter is carrying out bending motion. ローパスフィルタが屈曲運動をしている様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the low-pass filter is carrying out bending motion. 第２の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the image pick-up element unit which concerns on 2nd Embodiment. 金属プレートを被写体側から見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the metal plate from the to-be-photographed object side. 金属プレート及びポンプ室形成ゴムが振動している様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a metal plate and pump chamber formation rubber are vibrating. 第２の実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of 2nd Embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

＜１．第１の実施形態＞
図１は、本発明の各実施形態に係る電子機器としての撮像装置３００の主要部を示す断面図であって、水平方向から撮像装置３００を見た状態を示している。撮像装置３００は、その内部に配置された結像レンズ３０２を有し、この結像レンズ３０２全体、あるいは結像レンズ３０２を構成する一部のレンズを光軸方向に移動することで結像位置を調節できる、不図示の焦点調節機構を備えている。 <1. First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main part of an imaging apparatus 300 as an electronic apparatus according to each embodiment of the present invention, and shows a state where the imaging apparatus 300 is viewed from the horizontal direction. The imaging apparatus 300 includes an imaging lens 302 disposed therein, and an imaging position is obtained by moving the entire imaging lens 302 or a part of the lenses constituting the imaging lens 302 in the optical axis direction. A focus adjusting mechanism (not shown) is provided.

また、撮像装置３００の筐体内部には、結像レンズ３０２に対して被写体とは反対側に撮像素子ユニット１００が配置されている。撮像素子ユニット１００は、光電変換素子であって、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ等のセンサから構成される撮像素子１０２を備えている。撮像素子１０２の撮像面には、結像レンズ３０２によって被写体像が結像される。   In addition, inside the housing of the imaging apparatus 300, the imaging element unit 100 is disposed on the opposite side of the imaging lens 302 from the subject. The image sensor unit 100 is a photoelectric conversion element, and includes an image sensor 102 composed of a sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS. A subject image is formed on the imaging surface of the imaging element 102 by the imaging lens 302.

また、結像レンズ３０２と撮像素子ユニット１００との間には、撮像素子１０２への露光量を調整するシャッター３０４が設けられている。後述する撮像素子ユニット１００の保持枠１０４，２０４は、撮像装置３００の本体に固定されている。   In addition, a shutter 304 that adjusts the exposure amount to the image sensor 102 is provided between the imaging lens 302 and the image sensor unit 100. Holding frames 104 and 204 of the imaging element unit 100 described later are fixed to the main body of the imaging apparatus 300.

なお、以下に説明する各実施形態では、撮像素子ユニット１００，２００を備える電子機器として撮像装置３００を例示するが、電子機器はこれに限定されるものではなく、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話機などのモバイル機器等であっても良い。   In each embodiment described below, the imaging apparatus 300 is exemplified as an electronic apparatus including the imaging element units 100 and 200. However, the electronic apparatus is not limited to this, and for example, a personal computer (PC), a portable It may be a mobile device such as a telephone.

図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像素子ユニット１００の構成を示す断面図であって、図１中の撮像素子ユニット１００を拡大して示している。図２に示すように、撮像素子ユニット１００は、撮像素子１０２、保持枠１０４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０６、圧電素子１０８、基板１１０、吸気弁１１２、排気弁１１４、防塵フィルタ１１６、を備える。なお、本実施形態では、圧電素子１０８によって振動される光学素子としてローパスフィルタ１０６を例示しているが、光学素子はレンズ、またはガラス板などであっても良い。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the image sensor unit 100 according to the first embodiment of the present invention, and shows the image sensor unit 100 in FIG. 1 in an enlarged manner. As shown in FIG. 2, the image sensor unit 100 includes an image sensor 102, a holding frame 104, a low-pass filter (LPF) 106, a piezoelectric element 108, a substrate 110, an intake valve 112, an exhaust valve 114, and a dustproof filter 116. In the present embodiment, the low-pass filter 106 is illustrated as an optical element that is vibrated by the piezoelectric element 108, but the optical element may be a lens or a glass plate.

図２において、撮像素子１０２は基板１１０上に実装され、基板１１０は保持枠１０４に対して固定されている。保持枠１０４は、撮像装置３００の筐体に保持されている。圧電素子１０８は、光軸に対して上下２箇所に配置されている。圧電素子１０８の撮像素子１０２側の面には、圧電素子１０８に信号を送るフレキシブルプリント基板（不図示）が貼り付けられている。圧電素子１０８は、例えばエポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤によりローパスフィルタ１０６に接着されている。なお、圧電素子１０８の光軸に対する配置は、後述する第２の実施形態と同様である。また、圧電素子１０８の撮像素子１０２側の面は、保持枠１０４に装着されている。   In FIG. 2, the image sensor 102 is mounted on a substrate 110, and the substrate 110 is fixed to the holding frame 104. The holding frame 104 is held by the housing of the imaging device 300. The piezoelectric elements 108 are arranged at two locations above and below the optical axis. A flexible printed circuit board (not shown) that sends a signal to the piezoelectric element 108 is attached to the surface of the piezoelectric element 108 on the imaging element 102 side. The piezoelectric element 108 is bonded to the low-pass filter 106 with, for example, an epoxy adhesive or an ultraviolet curable adhesive. The arrangement of the piezoelectric element 108 with respect to the optical axis is the same as in the second embodiment described later. The surface of the piezoelectric element 108 on the image sensor 102 side is attached to the holding frame 104.

図２に示すように、保持枠１０４には、吸気流路１０４ａと、排気流路１０４ｂが設けられている。吸気流路１０４ａには吸気弁１１２が設けられ、排気流路１０４ｂには排気弁１１４が設けられている。そして、吸気弁１１２及び排気弁１１４が閉じた状態では、撮像素子１０２とローパスフィルタ１０６との間の空間は外部から密閉された空間となるように構成されている。また、吸気流路１０４ａは、外気と接続されており、その入口には防塵フィルタ１１６が配置されている。   As shown in FIG. 2, the holding frame 104 is provided with an intake flow path 104a and an exhaust flow path 104b. An intake valve 112 is provided in the intake flow path 104a, and an exhaust valve 114 is provided in the exhaust flow path 104b. When the intake valve 112 and the exhaust valve 114 are closed, the space between the image sensor 102 and the low-pass filter 106 is configured to be a space sealed from the outside. The intake passage 104a is connected to the outside air, and a dustproof filter 116 is disposed at the inlet.

以上のように構成された本実施形態の撮像素子ユニット１００において、上下に配置された各圧電素子１０８は、圧電素子の板厚方向（結像レンズ１０２の光軸方向）で同じ向きに分極され、圧電体表面側の面に周期信号を発生する発振器により周期的な電圧が印加される。前記周期信号は矩形波でもサイン波でもかまわない。なお、２つの圧電素子には同相の周期的な電圧を印加しても良いし、逆相の周期的な電圧を印加しても良い。圧電素子１０８に電圧が印加されると、圧電素子１０８はその長さ方向への伸縮振動モードにて運動する。この際、圧電素子１０８に接着されているローパスフィルタ１０６は、圧電素子１０８の伸び方向に対して殆ど伸びないために、その伸び率の差により圧電素子１０８とローパスフィルタ１０６との複合部材に屈曲振動が引き起こされる。これにより、圧電素子１０８の屈曲振動の腹の部分の質点は光軸方向に振動し、最大の振動巾を持つ。また、屈曲振動の節の位置では、質点の振動巾は零で回転振動のみ行なう。屈曲振動の腹と節との間では、質点は該質点から近い側の節を中心とした円弧状の振動をする。   In the imaging element unit 100 of the present embodiment configured as described above, the piezoelectric elements 108 arranged above and below are polarized in the same direction in the plate thickness direction of the piezoelectric elements (the optical axis direction of the imaging lens 102). A periodic voltage is applied to the surface on the piezoelectric body surface side by an oscillator that generates a periodic signal. The periodic signal may be a rectangular wave or a sine wave. Note that a periodic voltage having the same phase may be applied to the two piezoelectric elements, or a periodic voltage having opposite phases may be applied. When a voltage is applied to the piezoelectric element 108, the piezoelectric element 108 moves in a stretching vibration mode in the length direction. At this time, since the low-pass filter 106 bonded to the piezoelectric element 108 hardly extends in the extending direction of the piezoelectric element 108, the low-pass filter 106 is bent to a composite member of the piezoelectric element 108 and the low-pass filter 106 due to the difference in elongation rate. Vibration is caused. Thereby, the material point of the antinode portion of the bending vibration of the piezoelectric element 108 vibrates in the optical axis direction and has the maximum vibration width. Further, at the position of the bending vibration node, the vibration width of the mass point is zero and only rotational vibration is performed. Between the antinodes and nodes of the bending vibration, the mass point vibrates in an arc shape centering on the node closer to the mass point.

このように、圧電素子１０８の伸縮運動に伴い、圧電素子１０８に対して接着されたローパスフィルタ１０６は屈曲運動を行う。これにより、ローパスフィルタ１０６の表面に付着した塵、埃などのゴミ、パーティクル等を表面から離脱させて除去することができる。   As described above, the low-pass filter 106 bonded to the piezoelectric element 108 performs a bending movement as the piezoelectric element 108 expands and contracts. Thereby, dust such as dust, dust, particles, etc. adhering to the surface of the low-pass filter 106 can be removed from the surface and removed.

図３及び図４は、ローパスフィルタ１０６が屈曲運動をしている様子を示す模式図である。ここで、図３は、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凸面に変形した状態を示しており、図４は、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凹面に変形した状態を示している。図３に示す状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が通常状態（ローパスフィルタ１０６が変形していない状態）よりも大きくなり、図４に示す状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が通常状態よりも小さくなる。   3 and 4 are schematic views showing a state in which the low-pass filter 106 is bending. Here, FIG. 3 shows a state where the object side surface of the low-pass filter 106 is deformed into a convex surface, and FIG. 4 shows a state where the object side surface of the low-pass filter 106 is deformed into a concave surface. In the state shown in FIG. 3, the volume of the internal space 120 between the low-pass filter 106 and the image sensor 108 is larger than that in the normal state (the state where the low-pass filter 106 is not deformed), and in the state shown in FIG. The volume of the internal space 120 between the filter 106 and the image sensor 108 becomes smaller than the normal state.

そして、本実施形態の撮像素子ユニット１００は、ローパスフィルタ１０６が屈曲運動による内部空間１２０の容積変化に応じて吸気弁１１２及び排気弁１１４を開閉動作させて、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０、及びローパスフィルタ１０６の前面に空気流を生じさせる。   The image sensor unit 100 according to the present embodiment opens and closes the intake valve 112 and the exhaust valve 114 in accordance with the volume change of the internal space 120 due to the bending motion of the low-pass filter 106, so that the low-pass filter 106 and the image sensor 108 are connected. An air flow is generated in the internal space 120 therebetween and in front of the low-pass filter 106.

吸気弁１１２及び排気弁１１４は、ゴムなどの弾性部材から構成されており、図３及び図４に示すように、内部空間１２０の容積変化（圧力変化）に応じて開閉する。吸気弁１１２は、内部空間１２０の圧力が外部よりも低くなった場合に開状態となり、吸気流路１０４ａから内部空間１２０へ向かう方向の空気流を通過させる。また、吸気弁１１２は、内部空間１２０の圧力が外部よりも高くなった場合に閉状態となり、内部空間１２０から吸気流路１０４ａへ向かう方向の空気流を遮断する。   The intake valve 112 and the exhaust valve 114 are made of an elastic member such as rubber, and as shown in FIGS. 3 and 4, open and close according to the volume change (pressure change) of the internal space 120. The intake valve 112 is opened when the pressure in the internal space 120 becomes lower than the outside, and allows the air flow in the direction from the intake flow path 104a to the internal space 120 to pass therethrough. The intake valve 112 is closed when the pressure in the internal space 120 becomes higher than the outside, and blocks the air flow in the direction from the internal space 120 toward the intake flow path 104a.

排気弁１１４は、内部空間１２０の圧力が外部よりも低くなった場合に閉状態となり、排気流路１０４ｂから内部空間１２０へ向かう方向の空気流を遮断する。また、排気弁１１４は、内部空間１２０の圧力が外部よりも高くなった場合に開状態となり、内部空間１２０から排気流路１０４ｂへ向かう方向の空気流を通過させる。   The exhaust valve 114 is closed when the pressure in the internal space 120 becomes lower than the outside, and blocks the air flow in the direction from the exhaust flow path 104b to the internal space 120. Further, the exhaust valve 114 is opened when the pressure in the internal space 120 becomes higher than the outside, and allows the air flow in the direction from the internal space 120 to the exhaust flow path 104b to pass therethrough.

図３に示すように、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凸面に変形した状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が増大し、内部空間１２０の圧力が低下するため、外気が吸気流路１０４ａから吸気弁１１２を通過して内部空間１２０へ流入する。内部空間１２０に流入した空気は、排気弁１１４が閉じられていることから、内部空間１２０内に保持される。また、この状態では、ローパスフィルタ１０６の表面が凸面に変形した際に、ローパスフィルタ１０６表面、特に屈曲運動の際の振幅の大きい箇所に付着していたゴミ、パーティクル等が離脱する。   As shown in FIG. 3, in the state where the object side surface of the low-pass filter 106 is deformed into a convex surface, the volume of the internal space 120 between the low-pass filter 106 and the image sensor 108 increases, and the pressure in the internal space 120 decreases. Therefore, outside air passes through the intake valve 112 from the intake passage 104a and flows into the internal space 120. The air flowing into the internal space 120 is held in the internal space 120 because the exhaust valve 114 is closed. Further, in this state, when the surface of the low-pass filter 106 is deformed into a convex surface, dust, particles, and the like attached to the surface of the low-pass filter 106, particularly a portion having a large amplitude during bending motion, are released.

次に、図４に示すように、ローパスフィルタ１０６の被写体側の面が凹面に変形した状態では、ローパスフィルタ１０６と撮像素子１０８との間の内部空間１２０の容積が縮小するため、内部空間１２０の圧力が高まり、内部空間１２０の空気が排気弁１１４を通過して排気通路１０４ｂに排出される。また、ローパスフィルタ１０６の表面が凹面に変形した際に、ローパスフィルタ１０６表面、特に屈曲運動の際の振幅の大きい箇所に付着していたゴミ、パーティクル等が離脱する。   Next, as shown in FIG. 4, in the state where the object side surface of the low-pass filter 106 is deformed into a concave surface, the volume of the internal space 120 between the low-pass filter 106 and the image sensor 108 is reduced. And the air in the internal space 120 passes through the exhaust valve 114 and is discharged to the exhaust passage 104b. Further, when the surface of the low-pass filter 106 is deformed into a concave surface, dust, particles, and the like attached to the surface of the low-pass filter 106, particularly a portion having a large amplitude during bending motion, are released.

そして、排気通路１０４ｂに排出された空気流は、排気通路１０４ｂの出口がローパスフィルタ１０６の表面と平行な方向に設けられているため、ローパスフィルタ１０６の表面に沿って流れる。これにより、ローパスフィルタ１０６の振動によって離脱したゴミ、パーティクル等が空気流とともに流されて、光路の外に排出される。このように、第１の実施形態では、吸気弁１１２、排気弁１１４、吸気通路１０４ａ、及び排気通路１０４ｂにより空気流供給部が構成される。   The air flow discharged to the exhaust passage 104 b flows along the surface of the low-pass filter 106 because the outlet of the exhaust passage 104 b is provided in a direction parallel to the surface of the low-pass filter 106. As a result, dust, particles, and the like separated by the vibration of the low-pass filter 106 are caused to flow along with the air flow and are discharged out of the optical path. As described above, in the first embodiment, the air flow supply unit is configured by the intake valve 112, the exhaust valve 114, the intake passage 104a, and the exhaust passage 104b.

また、ローパスフィルタ１０６の表面に沿って空気流が流れることにより、ローパスフィルタ１０６の表面に残存していたゴミ、パーティクル等が空気流によって除去される。特に、振動の節となる箇所では、光軸方向の振幅が理論上０であるため、ゴミ、パーティクル等が表面に残存してしまうことが想定されるが、空気流を流すことによって、節の部分に残存しているゴミ、パーティクル等を光路の外に確実に移送することができる。   Further, when an air flow flows along the surface of the low-pass filter 106, dust, particles, and the like remaining on the surface of the low-pass filter 106 are removed by the air flow. In particular, at locations where vibrations occur, the amplitude in the direction of the optical axis is theoretically zero, so it is assumed that dust, particles, etc. will remain on the surface. The dust, particles, etc. remaining in the portion can be reliably transferred out of the optical path.

また、空気流によるゴミ、パーティクル等の除去が可能になったことで、圧電素子１０８の振動モードを１つのみにすることが可能となり、圧電素子１０８の個数と、駆動回路をそれぞれ１個のみで構成することも可能となる。従って、大幅な製造コストの低減が可能となる。   In addition, since dust, particles, and the like can be removed by airflow, the piezoelectric element 108 can have only one vibration mode, and the number of piezoelectric elements 108 and only one drive circuit are provided. It is also possible to configure. Therefore, the manufacturing cost can be greatly reduced.

更に、内部空間１２０から外部へ空気流を生じさせることにより、撮像素子１０２の発熱による排熱を内部空間１２０の外へ熱輸送することができ、外部の空気を内部空間１２０へ導入することにより、撮像素子１０２を冷却することが可能となる。これにより、撮像素子１０２を効率良く冷却することが可能となり、撮像素子１０２の過熱によるノイズの発生、画質劣化を確実に抑えることが可能となる。   Furthermore, by generating an air flow from the internal space 120 to the outside, the exhaust heat generated by the heat generated by the image sensor 102 can be transported to the outside of the internal space 120, and by introducing external air into the internal space 120. The image sensor 102 can be cooled. As a result, the image sensor 102 can be efficiently cooled, and noise and image quality degradation due to overheating of the image sensor 102 can be reliably suppressed.

以上説明したように第１の実施形態によれば、圧電素子１０８の振動によりローパスフィルタ１０６に屈曲運動を生じさせた際に、ローパスフィルタ１０６の表面のゴミ、パーティクル等を屈曲運動によって除去するとともに、屈曲運動による内部空間１２０の容積変化によって空気流を生じさせることができる。これにより、屈曲運動によって離脱したゴミ、パーティクル等を光路の外へ移動させることができるとともに、屈曲運動のみでは離脱することなくローパスフィルタ１０６表面に残存しているゴミ、パーティクル等についても、空気流によって光路の外へ移送することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, when a bending motion is generated in the low-pass filter 106 by the vibration of the piezoelectric element 108, dust, particles, and the like on the surface of the low-pass filter 106 are removed by the bending motion. The air flow can be generated by the volume change of the internal space 120 due to the bending motion. As a result, dust, particles, and the like separated by the bending motion can be moved out of the optical path, and dust, particles, etc. remaining on the surface of the low-pass filter 106 without being detached only by the bending motion can Can be transferred out of the optical path.

また、内部空間１２０から外部へ空気流を生じさせることにより、撮像素子１０２の発熱をアクティブに排熱することができ、外部の冷気を内部空間１２０へ導入することが可能となる。これにより、撮像素子１０２を効率良く冷却することが可能となり、撮像素子１０２の過熱によるノイズの発生、画質劣化を確実に抑えることが可能となる。   Further, by generating an air flow from the internal space 120 to the outside, the heat generated by the image sensor 102 can be actively exhausted, and external cold air can be introduced into the internal space 120. As a result, the image sensor 102 can be efficiently cooled, and noise and image quality degradation due to overheating of the image sensor 102 can be reliably suppressed.

＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る撮像素子ユニット２００の構成を示す断面図である。図５に示すように、撮像素子ユニット２００は、撮像素子２０２、保持枠２０４、ローパスフィルタ２０６，２０８、金属プレート２１０、圧電素子２１２、クッション材２１４，２１６，２１８，２２０、内部保持枠２２２、放熱用プレート２２４、基板２２６、ポンプ室形成ゴム２２８を備える。 <2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an image sensor unit 200 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the image sensor unit 200 includes an image sensor 202, a holding frame 204, low pass filters 206 and 208, a metal plate 210, a piezoelectric element 212, cushion materials 214, 216, 218, 220, an internal holding frame 222, A heat radiating plate 224, a substrate 226, and a pump chamber forming rubber 228 are provided.

図５に示すように、撮像素子２０２は、放熱用プレート２２４を間に介在させて基板２２６上に実装されている。撮像素子２０２よりも被写体側には、内部保持枠２２２に保持されたローパスフィルタ２０８が配置されている。内部保持枠２２２は、クッション材２２０を介して放熱用プレート２２４に保持されている。また、ローパスフィルタ２０８よりも更に被写体側には、ローパスフィルタ２０６が配置されている。   As shown in FIG. 5, the image sensor 202 is mounted on a substrate 226 with a heat dissipation plate 224 interposed therebetween. A low-pass filter 208 held in the internal holding frame 222 is disposed on the subject side of the image sensor 202. The internal holding frame 222 is held by the heat radiation plate 224 via the cushion material 220. Further, a low-pass filter 206 is disposed further to the subject side than the low-pass filter 208.

第１の実施形態と同様、圧電素子２１２は、光軸に対して上下２箇所に配置されている。圧電素子２１２の撮像素子２０２側の面には、圧電素子２１２に信号を送るフレキシブルプリント基板（不図示）が貼り付けられている。そして、圧電素子２１２は、クッション材２１６を介して、内側保持枠２２２に取り付けられている。   As in the first embodiment, the piezoelectric elements 212 are arranged at two locations above and below the optical axis. A flexible printed circuit board (not shown) that sends signals to the piezoelectric element 212 is attached to the surface of the piezoelectric element 212 on the imaging element 202 side. The piezoelectric element 212 is attached to the inner holding frame 222 via a cushion material 216.

また、圧電素子２１２は、金属プレート２１０を介してローパスフィルタ２０６に固定され、金属プレート２１０はクッション材２１４を介して保持枠２０４に装着されている。また、金属プレート２１０とローパスフィルタ２０８及び内部保持枠２２２との間には、クッション材２１８が挿入されている。   The piezoelectric element 212 is fixed to the low-pass filter 206 via a metal plate 210, and the metal plate 210 is attached to the holding frame 204 via a cushion material 214. A cushion material 218 is inserted between the metal plate 210 and the low-pass filter 208 and the internal holding frame 222.

金属プレート２１０は、ローパスフィルタ２０６の撮像素子２０２側の面に装着されている。金属プレート２１０は、エポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤によりローパスフィルタ２０６に接着されている。同様に、圧電素子２１２は、エポキシ系接着材、紫外線硬化型などの接着剤により金属プレート２１０に接着されている。   The metal plate 210 is attached to the surface of the low-pass filter 206 on the image sensor 202 side. The metal plate 210 is bonded to the low-pass filter 206 with an adhesive such as an epoxy adhesive or an ultraviolet curing type. Similarly, the piezoelectric element 212 is bonded to the metal plate 210 with an adhesive such as an epoxy adhesive or an ultraviolet curing type.

保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属を素材として構成されている。保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、その間にローパスフィルタ２０６，２０８、圧電素子２１２、内側保持枠２２２、撮像素子２０２などの各構成要素を内包した状態で、ネジ止めにより固定される。   The holding frame 204 and the heat radiating plate 224 are made of a metal such as aluminum having high thermal conductivity. The holding frame 204 and the heat radiating plate 224 are fixed by screwing in a state in which components such as the low-pass filters 206 and 208, the piezoelectric element 212, the inner holding frame 222, and the imaging element 202 are included therebetween.

図５に示すように、金属プレート２１０は上方に延長されており、延長部２１０ａが設けられている。そして、保持枠２０４内の上部には、延長部２１０ａ及びポンプ室２４０を配置するための内部空間２３０が設けられている。内部空間２３０には、ポンプ室形成ゴム２２８が配置されている。   As shown in FIG. 5, the metal plate 210 extends upward, and is provided with an extension portion 210a. In the upper part of the holding frame 204, an internal space 230 for arranging the extension 210a and the pump chamber 240 is provided. A pump chamber forming rubber 228 is disposed in the internal space 230.

ポンプ室形成ゴム２２８は、ゴムなどの弾性部材から構成され、弾性変形可能に構成されている。ポンプ室形成ゴム２２８は、砲弾型の外形とされ、その先端は金属プレート２１０の延長部２１０ａと連結（接着）されている。ポンプ室形成ゴム２２８の放熱用プレート２２４側の端面は、放熱用プレート２２４と密着した状態で接着されており、ポンプ室形成ゴム２２８の内部には、ポンプ室２４０が形成されている。   The pump chamber forming rubber 228 is composed of an elastic member such as rubber and is configured to be elastically deformable. The pump chamber forming rubber 228 has a bullet-shaped outer shape, and its tip is connected (adhered) to the extension 210 a of the metal plate 210. The end surface of the pump chamber forming rubber 228 on the heat radiating plate 224 side is bonded in close contact with the heat radiating plate 224, and the pump chamber 240 is formed inside the pump chamber forming rubber 228.

また、ポンプ室形成ゴム２２８の先端には、ノズルを構成する孔２２８ａが設けられている。また、金属プレート２１０には、孔２２８ａに対応する位置に孔２１０ｂが設けられており、孔２１０ｂと孔２２８ａとは接続されている。   Further, a hole 228a constituting a nozzle is provided at the tip of the pump chamber forming rubber 228. Further, the metal plate 210 is provided with a hole 210b at a position corresponding to the hole 228a, and the hole 210b and the hole 228a are connected.

保持枠２０４には、吸気通路２０４ａと排気通路２０４ｂが設けられている。吸気通路２０４ａは、撮像素子ユニット２００の外の空間と内部空間２３０を接続する通路である。また、排気通路２０４ｂは、第１の実施形態と同様に、その出口がローパスフィルタ２０６の表面と平行な方向に向けられている。また、排気通路２０４ｂと内部空間２３０とが接続される部位には、金属プレート２１０の孔２１０ｂと対応する位置に孔２０４ｃが設けられている。後述するように、孔２２８ａ、孔２１０ｂ及び孔２０４ｃは、ベンチェリノズルを構成し、排気通路２０４ｂに空気流を流入させるものである。   The holding frame 204 is provided with an intake passage 204a and an exhaust passage 204b. The intake passage 204 a is a passage that connects the space outside the image sensor unit 200 and the internal space 230. Further, the outlet of the exhaust passage 204b is directed in a direction parallel to the surface of the low-pass filter 206, as in the first embodiment. Further, a hole 204c is provided at a position corresponding to the hole 210b of the metal plate 210 at a portion where the exhaust passage 204b and the internal space 230 are connected. As will be described later, the hole 228a, the hole 210b, and the hole 204c constitute a venturi nozzle and allow an air flow to flow into the exhaust passage 204b.

図６は、金属プレート２１０を被写体側から見た状態を示す平面図である。図６に示すように、金属プレート２１０には、結像レンズを通過した光線が通過する開口２１０ｃが設けられており、圧電素子２１２は開口２１０ｃの外側の上下２箇所（図６においては、金属プレート２１０の背後）に配置される。延長部２１０ａは、開口２１０ｃに対して上側に設けられている。   FIG. 6 is a plan view showing a state in which the metal plate 210 is viewed from the subject side. As shown in FIG. 6, the metal plate 210 is provided with openings 210 c through which light rays that have passed through the imaging lens pass, and the piezoelectric element 212 has two upper and lower positions outside the opening 210 c (in FIG. 6, the metal Behind the plate 210). The extension part 210a is provided above the opening 210c.

また、孔２１０ｂは、延長部２１０ａに設けられ、図６に示すように、例えば３箇所に設けられている。ポンプ室形成ゴム２２８は、孔２１０ｂの位置に対応した３箇所に配置される。孔２１０ｂを開口２１０ｃの上側の延長部２１０ａに設けたことにより、孔２１０ｂから流れる空気流は、ローパスフィルタ２０６の上から下へ流れることになる。そして、塵、埃などのゴミ、パーティクル等には重力が作用することから、空気流と重力の相乗効果によりローパスフィルタ２０６の前面のゴミ、パーティクル等を開口２１０ｃよりも下方の光路外へ確実に移送することが可能である。   Moreover, the hole 210b is provided in the extension part 210a, for example, is provided in three places as shown in FIG. The pump chamber forming rubber 228 is disposed at three locations corresponding to the positions of the holes 210b. By providing the hole 210b in the extension part 210a on the upper side of the opening 210c, the airflow flowing from the hole 210b flows from the top to the bottom of the low-pass filter 206. Since dust acts on dust, particles such as dust, and the like, the synergistic effect of airflow and gravity ensures that dust, particles, etc. on the front surface of the low-pass filter 206 are reliably out of the optical path below the opening 210c. Can be transported.

以上のように構成された第２の実施形態に係る撮像素子ユニット２００においても、圧電素子２１２に電圧が印加されると、圧電素子２１２はその長さ方向への伸縮振動モードにて運動する。この際、圧電素子２１２に接着されている金属プレート２１０は、圧電素子２１２の伸び方向に対して殆ど伸びないために、その伸び率の差により圧電素子２１２と金属プレート２１０及びローパスフィルタ２０６の複合部材に屈曲振動が引き起こされる。これにより、圧電素子２１２の屈曲振動の腹の部分の質点は光軸方向に振動し、最大の振動巾を持つ。また、屈曲振動の節の位置では、質点の振動巾は零で回転振動のみ行なう。屈曲振動の腹と節との間では、質点は該質点から近い側の節を中心とした円弧状の振動をする。   Also in the imaging element unit 200 according to the second embodiment configured as described above, when a voltage is applied to the piezoelectric element 212, the piezoelectric element 212 moves in a stretching vibration mode in the length direction. At this time, since the metal plate 210 bonded to the piezoelectric element 212 hardly extends in the extending direction of the piezoelectric element 212, a composite of the piezoelectric element 212, the metal plate 210, and the low-pass filter 206 is caused by the difference in elongation rate. A bending vibration is caused in the member. Thereby, the mass point of the antinode of the flexural vibration of the piezoelectric element 212 vibrates in the optical axis direction and has the maximum vibration width. Further, at the position of the bending vibration node, the vibration width of the mass point is zero and only rotational vibration is performed. Between the antinodes and nodes of the bending vibration, the mass point vibrates in an arc shape centering on the node closer to the mass point.

このように、圧電素子２１２の伸縮運動に伴い、圧電素子２１２に対して接着された金属プレート２１０が屈曲運動を行い、金属プレート２１０に接着されたローパスフィルタ２０６は金属プレート２１０とともに屈曲運動を行う。そして、ローパスフィルタ２０６が屈曲運動を行うことにより、ローパスフィルタ２０６の被写体側の面に付着したゴミ、パーティクル等が離脱し、ローパスフィルタ２０６の表面からゴミ、パーティクル等を除去することができる。   As described above, as the piezoelectric element 212 expands and contracts, the metal plate 210 bonded to the piezoelectric element 212 performs a bending movement, and the low-pass filter 206 bonded to the metal plate 210 performs a bending movement together with the metal plate 210. . Then, when the low-pass filter 206 performs a bending motion, dust, particles, and the like attached to the surface of the low-pass filter 206 on the subject side are released, and dust, particles, and the like can be removed from the surface of the low-pass filter 206.

また、延長部１２０ａが屈曲運動を行うと、延長部１２０ａに接続されたポンプ室形成ゴム２２８の被写体側の先端が延長部１２０ａとともに光軸方向に振動する。そして、金属プレート２１０が屈曲運動を行った際には、圧電素子２１２から離れるほど延長部２１０ａの振幅は十分に大きくなるため、孔２１０ｂの位置における屈曲運動の振幅を十分に大きくすることができる。   Further, when the extension portion 120a performs a bending motion, the tip on the subject side of the pump chamber forming rubber 228 connected to the extension portion 120a vibrates in the optical axis direction together with the extension portion 120a. When the metal plate 210 performs a bending motion, the amplitude of the extension 210a increases sufficiently as the distance from the piezoelectric element 212 increases. Therefore, the bending motion amplitude at the position of the hole 210b can be sufficiently increased. .

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、金属プレート２１０及びポンプ室形成ゴム２２８が振動している様子を示す模式図である。ここで、図７（Ａ）は、金属プレート２１０の延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲した状態を示している。また、図７（Ｂ）は、金属プレート２１０の延長部２１０ａが被写体側へ屈曲した状態を示している。   FIGS. 7A and 7B are schematic views showing a state where the metal plate 210 and the pump chamber forming rubber 228 are vibrating. Here, FIG. 7A shows a state in which the extension portion 210a of the metal plate 210 is bent toward the heat radiating plate 224 side. FIG. 7B shows a state where the extension 210a of the metal plate 210 is bent toward the subject.

図７（Ａ）に示すように、延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲すると、ポンプ室形成ゴム２２８が弾性変形して光軸方向に圧縮されるため、ポンプ室２４０の容積が減少し、ポンプ室２４０内の空気が孔２２８ａから排出される。排出された空気は、金属プレート２１０の孔２１０ｂ、及び保持枠２０４に設けられた孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ送られる。   As shown in FIG. 7A, when the extension portion 210a is bent toward the heat radiating plate 224, the pump chamber forming rubber 228 is elastically deformed and compressed in the optical axis direction, so that the volume of the pump chamber 240 decreases. The air in the pump chamber 240 is discharged from the hole 228a. The discharged air is sent to the exhaust passage 204b from the hole 210b of the metal plate 210 and the hole 204c provided in the holding frame 204.

そして、ポンプ室２４０から排出された空気が孔２１０ａから孔２０４ｃへ送られると、ベンチェリ効果が発生し、内部空間２３０内の空気が孔２０４ｃに向かって流入し、排気通路２０４ｂへ流れ込む。より詳細には、内部空間２３０内の空気は、延長部２１０ａの被写体側の面２１０ｄと、面２１０ｄと対向する保持枠２０４の面２０４ｄとの間の隙間に流れ、孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ排出される。従って、ポンプ室２４０の容積変化による空気流の流れを、ベンチェリ効果によって大幅に増加させた状態で排気通路２０４ｂへ流入させることが可能となる。   Then, when the air discharged from the pump chamber 240 is sent from the hole 210a to the hole 204c, a venturi effect occurs, and the air in the internal space 230 flows toward the hole 204c and flows into the exhaust passage 204b. More specifically, the air in the internal space 230 flows into the gap between the subject-side surface 210d of the extension 210a and the surface 204d of the holding frame 204 facing the surface 210d, and passes from the hole 204c to the exhaust passage 204b. Discharged. Therefore, it is possible to cause the air flow due to the volume change of the pump chamber 240 to flow into the exhaust passage 204b in a state in which the flow is greatly increased by the venturi effect.

排気通路２０４ｂに排出された空気流は、排気通路２０４ｂがローパスフィルタ２０６の表面と平行に延在しているため、ローパスフィルタ２０６の表面に沿って流れる。これにより、ローパスフィルタ２０６の振動によってその表面から離脱したゴミ、パーティクル等が空気流とともに流されて、光路の外に排出される。また、ローパスフィルタ２０６表面の節の位置に付着して残存していたゴミ、パーティクル等についても、増大させた空気流によって確実に除去することが可能である。   The air flow discharged to the exhaust passage 204 b flows along the surface of the low-pass filter 206 because the exhaust passage 204 b extends in parallel with the surface of the low-pass filter 206. As a result, dust, particles, and the like separated from the surface due to the vibration of the low-pass filter 206 are flowed along with the air flow and discharged out of the optical path. In addition, dust, particles, and the like that remain attached to the position of the node on the surface of the low-pass filter 206 can be reliably removed by the increased air flow.

また、図７（Ｂ）に示すように、延長部２１０ａが被写体側へ屈曲すると、ポンプ室形成ゴム２２８が被写体側へ弾性変形し、光軸方向へ伸張するため、ポンプ室２４０の容積が増加し、孔２２８ａからポンプ室２４０内へ空気が流入する。しかし、ポンプ室２４０の容積変化は微量であるため、ベンチェリ効果により内部空間２３０から孔２０４ｃを通過して排気通路２０４ｂへ向かう空気の流れは途切れることがなく、図７（Ｂ）に示す状態においても、孔２０４ｃを通過した空気流が引き続き排気通路２０４ｂへ送られる。   Further, as shown in FIG. 7B, when the extension 210a is bent toward the subject, the pump chamber forming rubber 228 is elastically deformed toward the subject and expands in the optical axis direction, so that the volume of the pump chamber 240 increases. Then, air flows into the pump chamber 240 from the hole 228a. However, since the volume change of the pump chamber 240 is very small, the flow of air from the internal space 230 through the hole 204c to the exhaust passage 204b is not interrupted by the Benchery effect, and in the state shown in FIG. However, the air flow that has passed through the hole 204c is continuously sent to the exhaust passage 204b.

従って、第２の実施形態によれば、図７（Ａ）に示す状態と図７（Ｂ）に示す状態が交互に繰り返されることにより、孔２２８ａ，２１０ｂ，２０４ｃがベンチェリノズルとして機能し、ベンチェリ効果によって、排気通路２０４ｂからローパスフィルタ２０６の表面に排出される空気流を大幅に増大することができる。従って、流量を増大させた空気流により、ローパスフィルタ２０６表面のゴミ、パーティクル等を確実に除去することが可能である。   Therefore, according to the second embodiment, the state shown in FIG. 7A and the state shown in FIG. 7B are alternately repeated, so that the holes 228a, 210b, and 204c function as a venturi nozzle, The venturi effect can significantly increase the air flow discharged from the exhaust passage 204b to the surface of the low-pass filter 206. Therefore, dust, particles, and the like on the surface of the low-pass filter 206 can be reliably removed by the air flow with the increased flow rate.

また、吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへ流れる空気量が増大するため、撮像素子２０２の冷却効果をより高めることが可能となる。図５及び図７に示すように、保持枠２０４の内部空間２３０に面した壁面には、放熱用のフィン２０４ｅが設けられている。同様に、放熱用プレート２２４の吸気通路２０４ａに面した壁面にも放熱用のフィン２２４ａが設けられている。上述のように、保持枠２０４及び放熱用プレート２２４は、熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属を素材としている。従って、撮像素子２０２で発生した熱は、撮像素子２０２と面接触している放熱用プレート２２４に伝導し、フィン２２４ａから放熱され、空気流とともに吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへと送られる。また、放熱用プレート２２４の熱は保持枠２０４へ伝導し、フィン２０４ｅから放熱され、空気流とともに吸気通路２０４ａから排気通路２０４ｂへと送られる。吸気通路２０４ａには、排気通路２０４ｂへの空気流の流れに伴って、撮像素子ユニット２００の外部（撮像装置３００内）から新たに空気が流入する。これにより、撮像素子２０２で発生した熱を効率良く撮像素子ユニット２００の外部に放熱することが可能となる。   Further, since the amount of air flowing from the intake passage 204a to the exhaust passage 204b increases, the cooling effect of the image sensor 202 can be further enhanced. As shown in FIGS. 5 and 7, heat radiation fins 204 e are provided on the wall surface facing the internal space 230 of the holding frame 204. Similarly, a heat radiating fin 224a is also provided on the wall surface of the heat radiating plate 224 facing the intake passage 204a. As described above, the holding frame 204 and the heat dissipation plate 224 are made of a metal such as aluminum having high thermal conductivity. Therefore, the heat generated in the image sensor 202 is conducted to the heat radiating plate 224 that is in surface contact with the image sensor 202, is radiated from the fins 224a, and is sent along with the air flow from the intake passage 204a to the exhaust passage 204b. The heat of the heat radiating plate 224 is conducted to the holding frame 204, radiated from the fins 204e, and sent together with the air flow from the intake passage 204a to the exhaust passage 204b. Air flows into the intake passage 204a from the outside of the image sensor unit 200 (inside the image pickup apparatus 300) in accordance with the flow of air flow to the exhaust passage 204b. As a result, it is possible to efficiently dissipate the heat generated in the image sensor 202 to the outside of the image sensor unit 200.

以上のように、排気通路２０４ｂからローパスフィルタ２０６の表面に送られた空気は、撮像素子ユニット２００の外に排出され、ローパスフィルタ２０６表面のゴミ、パーティクル等を取り除くことが可能である。また、排出された空気を防塵フィルタ等に通過させることにより、排出された空気流に含まれるゴミ、パーティクル等を取り除いて、撮像装置３００の筐体内に戻すことも可能である。   As described above, the air sent from the exhaust passage 204b to the surface of the low-pass filter 206 is discharged out of the imaging element unit 200, and dust, particles, and the like on the surface of the low-pass filter 206 can be removed. Further, by passing the discharged air through a dustproof filter or the like, it is also possible to remove dust, particles, and the like contained in the discharged air flow and return them to the housing of the imaging apparatus 300.

＜３．第２の実施形態の変形例＞
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。図８は、第２の実施形態の変形例を示す断面図である。図８に示す変形例では、延長部２１０ａの上端を更に上方へ延長している。そして、この変形例では、延長部２１０ａの上端２１０ｅが振動の節となるように圧電素子２１２の振動モードが調整される。延長部２１０ａの上端２１０ｅが節となるように構成することで、上端２１０ｅは回転運動のみを行うため、上端２１０ｅを保持枠２０４の内壁の上端面２０４ｆと近接又は接触させることが可能となる。 <3. Modification of Second Embodiment>
Next, a modification of the second embodiment will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the second embodiment. In the modification shown in FIG. 8, the upper end of the extension part 210a is further extended upward. In this modification, the vibration mode of the piezoelectric element 212 is adjusted so that the upper end 210e of the extension 210a becomes a vibration node. By configuring the upper end 210e of the extension part 210a to be a node, the upper end 210e performs only rotational movement, and therefore the upper end 210e can be brought close to or in contact with the upper end surface 204f of the inner wall of the holding frame 204.

また、この変形例においては、吸気通路２０４ａは、撮像素子ユニット２００の外部と、延長部２１０ａの面２１０ｄと保持枠２０４の面２０４ｄとの間の隙間とを接続している。   Further, in this modification, the intake passage 204a connects the outside of the image sensor unit 200 and a gap between the surface 210d of the extension 210a and the surface 204d of the holding frame 204.

このように構成された第２の実施形態の変形例においては、金属プレート２１０が屈曲運動を行うと、内部空間２３０が第２の実施形態におけるポンプ室２４０の機能を果たすこととなる。   In the modified example of the second embodiment configured as described above, when the metal plate 210 performs a bending motion, the internal space 230 functions as the pump chamber 240 in the second embodiment.

より詳細には、延長部２１０ａが放熱用プレート２２４側へ屈曲すると、内部空間２３０の容積が減少し、内部空間２３０の空気が金属プレート２１０の孔２１０ｂから排出される。そして、排出された空気は、保持枠２０４に設けられた孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ送られる。   More specifically, when the extension portion 210 a is bent toward the heat radiating plate 224, the volume of the internal space 230 is reduced, and the air in the internal space 230 is discharged from the hole 210 b of the metal plate 210. The discharged air is sent from the hole 204c provided in the holding frame 204 to the exhaust passage 204b.

そして、内部空間２３０から排出された空気が孔２１０ｂから孔２０４ｃへ送られると、ベンチェリ効果が発生し、空気が吸気通路２０４ａから面２１０ｄと面２０４ｄとの間の隙間に流れ、孔２０４ｃから排気通路２０４ｂへ排出される。従って、内部空間２３０の容積変化による空気流の流れを、ベンチェリ効果によって大幅に増加させた状態で排気通路２０４ｂへ流入させることが可能となる。   When the air discharged from the internal space 230 is sent from the hole 210b to the hole 204c, a venturi effect occurs, and the air flows from the intake passage 204a to the gap between the surface 210d and the surface 204d and exhausts from the hole 204c. It is discharged to the passage 204b. Therefore, the air flow caused by the change in the volume of the internal space 230 can be caused to flow into the exhaust passage 204b in a state where the flow is greatly increased due to the venturi effect.

また、延長部２１０ａが被写体側へ屈曲すると、内部空間２３０の容積が増加し、孔２１０ｂから内部空間２３０内へ空気が流入する。しかし、内部空間２３０の容積変化は微量であるため、ベンチェリ効果により孔２０４ｃを通過して排気通路２０４ｂへ向かう空気の流れは途切れることがなく、孔２０４ｃを通過した空気流が引き続き排気通路２０４ｂへ送られる。   Further, when the extension portion 210a is bent toward the subject, the volume of the internal space 230 increases, and air flows into the internal space 230 from the hole 210b. However, since the volume change of the internal space 230 is very small, the flow of air passing through the hole 204c and going to the exhaust passage 204b is not interrupted by the Benchery effect, and the air flow that has passed through the hole 204c continues to the exhaust passage 204b. Sent.

第２の実施形態の変形例によれば、内部空間２３０を第２の実施形態のポンプ室２４０として機能させることができるため、ポンプ室形成ゴム２２８を設ける必要がなく、より簡素な構成でベンチェリ効果を利用した空気流を生じさせることが可能となる。なお、第２の実施形態においては、金属プレート２１０の孔２１０ｂ、保持枠２０４の孔２０４ｃ、吸気通路２０４ａ、及び排気通路２０４ｂにより空気流供給部が構成される。   According to the modification of the second embodiment, since the internal space 230 can function as the pump chamber 240 of the second embodiment, there is no need to provide the pump chamber forming rubber 228, and the venturi has a simpler configuration. An air flow utilizing the effect can be generated. In the second embodiment, the hole 210b of the metal plate 210, the hole 204c of the holding frame 204, the intake passage 204a, and the exhaust passage 204b constitute an air flow supply unit.

以上説明したように第２の実施形態によれば、金属プレート２１０の振動で生じた空気流をベンチェリ効果によって増大することができる。従って、増大した空気流によりゴミ、パーティクル等を確実に除去するとともに、撮像素子２０２の冷却効果をより高めることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the air flow generated by the vibration of the metal plate 210 can be increased by the Benchery effect. Accordingly, dust, particles, and the like can be reliably removed by the increased air flow, and the cooling effect of the image sensor 202 can be further enhanced.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

１００ 撮像素子ユニット
１０２，２０２ 撮像素子
１０６，２０６ ローパスフィルタ
１０８，２１２ 圧電素子
１０４，２０４ 保持枠
１０４ａ，２０４ａ 吸気通路
１０４ｂ，２０４ｂ 排気通路
１１２ 吸気弁
１１４ 排気弁
１２０，２３０ 内部空間
２１０ 金属プレート
２１０ｂ，２０４ｃ 孔
３００ 撮像装置
３０２ 結像レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image sensor unit 102,202 Image sensor 106,206 Low pass filter 108,212 Piezoelectric element 104,204 Holding frame 104a, 204a Intake passage 104b, 204b Exhaust passage 112 Intake valve 114 Exhaust valve 120,230 Internal space 210 Metal plate 210b, 204c hole 300 imaging device 302 imaging lens

Claims (10)

被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備える撮像素子ユニット。 An imaging device having an imaging surface on which an optical image of a subject is formed, and converting the optical image into an electrical signal;
An optical element disposed closer to the subject than the image sensor;
A piezoelectric element attached to the optical element and vibrating the optical element;
An air flow supply unit configured to generate an air flow using a change in volume of a predetermined space accompanying the vibration of the piezoelectric element and supply an air flow to the surface of the optical element;
An image sensor unit comprising: 前記空気流供給部は、
前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる、請求項１に記載の撮像素子ユニット。 The air flow supply unit
The image sensor unit according to claim 1, wherein an air flow is generated using a change in volume of an internal space between the optical element and the image sensor. 前記空気流供給部は、
前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、
前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、
前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する、請求項２に記載の撮像素子ユニット。 The air flow supply unit
An intake valve for introducing air into the internal space when the volume of the internal space increases;
An exhaust valve that exhausts air in the internal space when the volume of the internal space decreases,
The image sensor unit according to claim 2, wherein an air flow exhausted from the exhaust valve is supplied to a surface of the optical element. 前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、
前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、
前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる、請求項１に記載の撮像素子ユニット。 A plate that is attached to a peripheral portion of the optical element, and at least a part of the outer shape is extended outward from the outer shape of the optical element;
A holding frame for holding the optical element and the imaging element,
The image sensor unit according to claim 1, wherein the air flow supply unit generates an air flow using a change in volume of the predetermined space in the holding frame accompanying vibration of the plate. 前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、
前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する、請求項４に記載の撮像素子ユニット。 The plate is provided with a first hole through which air is discharged according to a change in the volume of the predetermined space, and the holding frame is provided with a second hole at a position corresponding to the first hole, The second hole communicates with a passage for supplying an air flow to the optical element,
An air flow having an increased flow rate than the air flow passing through the first hole is supplied to the surface of the optical element due to a Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. Item 5. The imaging device unit according to Item 4. 被写体の光学像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学素子と、
前記光学素子に装着され、前記光学素子を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子の振動に伴う所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させ、前記光学素子の表面に空気流を供給する空気流供給部と、
を備える電子機器。 An imaging optical system that forms an optical image of the subject;
An imaging device having an imaging surface on which an optical image of a subject is formed by the imaging optical system, and converting the optical image into an electrical signal;
An optical element disposed closer to the subject than the image sensor;
A piezoelectric element attached to the optical element and vibrating the optical element;
An air flow supply unit configured to generate an air flow using a change in volume of a predetermined space accompanying the vibration of the piezoelectric element and supply an air flow to the surface of the optical element;
Electronic equipment comprising. 前記空気流供給部は、
前記光学素子と前記撮像素子との間の内部空間の容積変化を利用して空気流を発生させる、請求項６に記載の電子機器。 The air flow supply unit
The electronic device according to claim 6, wherein an air flow is generated using a change in volume of an internal space between the optical element and the imaging element. 前記空気流供給部は、
前記内部空間の容積が増加した際に前記内部空間に空気を導入する吸気弁と、
前記内部空間の容積が減少した際に前記内部空間の空気を排出する排気弁と、を備え、
前記排気弁から排出された空気流を前記光学素子の表面に供給する、請求項７に記載の電子機器。 The air flow supply unit
An intake valve for introducing air into the internal space when the volume of the internal space increases;
An exhaust valve that exhausts air in the internal space when the volume of the internal space decreases,
The electronic apparatus according to claim 7, wherein an air flow exhausted from the exhaust valve is supplied to a surface of the optical element. 前記光学素子の周縁部に装着され、外形の少なくとも一部が前記光学素子の外形よりも外側に延長されたプレートと、
前記光学素子及び前記撮像素子を保持する保持枠と、を備え、
前記空気流供給部は、前記プレートの振動に伴う前記保持枠内の前記所定空間の容積変化を利用して空気流を発生させる、請求項６に記載の電子機器。 A plate that is attached to a peripheral portion of the optical element, and at least a part of the outer shape is extended outward from the outer shape of the optical element;
A holding frame for holding the optical element and the imaging element,
The electronic device according to claim 6, wherein the air flow supply unit generates an air flow using a volume change of the predetermined space in the holding frame accompanying vibration of the plate. 前記プレートには前記所定空間の容積変化に応じて空気が排出される第１の孔が設けられ、前記保持枠には前記第１の孔に対応する位置に第２の孔が設けられ、前記第２の孔は前記光学素子に空気流を供給する通路に連通し、
前記第１の孔及び第２の孔を空気が通過する際のベンチェリ効果により、前記第１の孔を通過する空気流よりも流量が増大した空気流を前記光学素子の表面に供給する、請求項９に記載の電子機器。 The plate is provided with a first hole through which air is discharged according to a change in the volume of the predetermined space, and the holding frame is provided with a second hole at a position corresponding to the first hole, The second hole communicates with a passage for supplying an air flow to the optical element,
An air flow having an increased flow rate than the air flow passing through the first hole is supplied to the surface of the optical element due to a Benchery effect when air passes through the first hole and the second hole. Item 10. The electronic device according to Item 9.
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