JP2017170303A - 液滴排除装置と、液滴排除装置を有する画像装置及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ドーム型防滴カバーの光束通過領域に付着した液滴等を確実かつ効率的に排除する機能を備えた液滴排除装置を提供する。【解決手段】光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域を有し曲面形状のドーム部123を備えた光学素子111と、光学素子のドーム部を形成する曲面に接続する少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ光学素子のドーム部に屈曲振動を発生させる加振部材120と、加振部材を制御する振動制御装置401とを具備する。【選択図】図2
Description
この発明は、光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域に付着した液滴等を排除する機能を備えた液滴排除装置と、この液滴排除装置を有する画像装置及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラムに関するものである。
従来、撮像光学系により結像された光学像を撮像素子等を用いて順次光電変換し、これにより取得された画像信号を画像表示装置へと伝送して、当該画像表示装置を用いて順次表示させ得るように構成した画像装置が一般に実用化されている。
また、近年、この種の画像装置を、屋外や室内等に固定して設置することで、撮像対象とする領域若しくは空間の状況を常時監視し得るように構成したいわゆる定点観察又は監視若しくは防犯カメラシステム等が種々普及している。
さらに、同様の画像装置を車輌等の所定部位に固定配置することで、例えば車輌後方領域や側方領域等、運転席から死角となる領域を画像表示装置に表示したり、車輌運行中の周囲領域を撮像し続けることによって、所定の時点(例えば異常な衝撃を受けた時点(いわゆる事故発生時点)等)を中心としてその前後の所定時間の画像を記録媒体に記録したり、取得された前方視野画像等を用いて車線保持機能や緊急停止機能等の車輌運行制御に用いるためのいわゆる車載カメラシステム等が種々普及している。
これらのシステムに用いられる画像装置は、例えば野外等に設置されることが多いので、例えば降雨時等には撮像光学系のうちの最前面寄りの光学系若しくはその前面側に配置される保護ガラス等の外表面において、像を形成するための光束が通過する領域に雨水等が液滴や曇り等(以下、液滴等と略記する)となって付着する可能性がある。このように、光学系等に液滴等が付着したような状況となったときには、そのときに取得される画像に上記液滴等がボケ像として写り込んでしまい、鮮明な画像を取得できないことがある。したがって、このような光学系等への液滴等の付着は、極力抑制し、また付着してしまった液滴等は迅速に排除されるのが望ましい。
しかしながら、この種の従来の画像装置は、通常の場合、使用者(ユーザ)の手が容易に届かない場所に設置されるのが一般である。したがって、このような画像装置において、撮像光学系や保護ガラス等の前面側外表面の光束通過領域に付着した液滴等を迅速に排除する工夫が要望されている。
例えば車輌等においては、一般に、後方視界確認用の鏡等(いわゆるバックミラー)が車外に設置されている。この種の鏡等においても、その鏡面に液滴等が付着した場合、形成される像を阻害してしまう要因になる。そこで、鏡面に付着した液滴等を排除するための構成が、例えば特開平3−114962号公報等によって提案されている。
上記特開平3−114962号公報によって開示されている液滴排除装置は、車輌用ミラーにおいて、ミラー裏面側の空間に超音波振動子と面加熱手段を配置し、裏面側よりミラーを超音波振動させ、また加熱することによって、ミラー表面に付着した液滴等を排除するように構成している。
また、車載用の画像装置に適用される液滴排除装置としては、例えば特開平2006−279560号公報、特開平2015−207020号公報等によって、種々の形態のものが開示されている。
上記特開平2006−279560号公報等によって開示されている液滴排除装置を有する車載用の画像装置は、撮像光学系の前面を覆うように設けられかつ筐体に対して揺動軸周りに揺動自在に支持される球形状のカバー部材と、このカバー部材に対して当接するワイパー部材と、上記カバー部材の揺動軸に直交する方向の端部に設けられる錘とを有して構成している。そして、筐体の加速度変化による錘の慣性力によって球形状カバー部材を筐体に対して揺動させて、ワイパー部材に対してカバー部を揺動させる。これにより、カバー部材に付着した液滴等をワイパー部材で除去するという構成である。
上記特開平2015−207020号公報等によって開示されている液滴排除装置を有する車載用の画像装置は、筐体上面に付着した水滴を撮像光学系の上側から流れ落とすための誘導路を、筐体の上面部分に形成している。
ところが、上記特開平3−114962号公報によって開示されている液滴排除装置は、車輌用ミラーに適用した例示が開示されているのみである。車輌用ミラーの場合には、ミラー表面に付着した液滴等を排除するための各種構成部材は、ミラー裏面側の空間を利用することができる。また、ミラーは平面で形成されており、ミラー面が重力と直交する方向に近い向きに置かれた場合は液滴を除去するのに適した形状ではない。しかしながら、上述したような形態の上記画像装置においては、液滴等が付着する光学部材は、光学像を形成するための光束を通過させなければならないし、設置方向も重力と直交する方向の場合がある。したがって、上記特開平3−114962号公報によって開示されている構成を、画像装置にそのまま適用することはできないという問題点がある。
また、上記特開平2006−279560号公報等によって開示されている液滴排除装置を有する車載用の画像装置は、液滴等を排除する部材としてワイパー部材が用いられる。このワイパー部材は、光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域を間欠的に横切ることになるので、一時的かつ定期的に視界を遮る瞬間が生じてしまい、よって常時連続的な撮像を行う支障となるという問題点がある。さらに、ワイパー部材をカバー部材に摺動させることで液滴等を排除する構成のため、両者間には磨耗が発生する。したがって、長期間使用している間に経時的な劣化が生じてしまい液滴排除機能が低下するという問題点もある。そして、ワイパー部材とカバー部材との間に、例えば固形物等の異物が挟み込まれるようなことも考えられる。この場合、異物を挟み込んだままワイパー部材がカバー部材の表面上を摺動すると、カバー部材の表面を傷付けてしまう可能性がある。カバー部材において光束通過領域に傷等が生じると撮影画像を劣化させる原因になる。
一方、上記特開平2015−207020号公報等によって開示されている液滴排除装置を有する車載用の画像装置は、筐体正面に付着した液滴等を流し落とすことを目的とするものであり、撮像光学系の前面側のカバー部材等における光束通過領域に付着した液滴等を積極的に排除するための構成ではない。
他方、従来の車載カメラシステムや監視若しくは防犯カメラシステム等においては、広い観察視野を確保するために広い画角を得られる広視野光学系が適用されることが多い傾向がある。この種の広視野光学系は、撮像光学系の最前面の光学レンズが前方に突出した形態となっていたり、広視野を確保するために撮像光学系を保持する保持枠の前面側の口径を大きく確保するような形態となる傾向がある。そこで、このような広視野光学系を適用した画像装置において、装置の小型化を考慮した場合、例えば撮像光学系の前面を覆い得る形状、例えば曲面形状(ドーム型)等のカバー部材を適用することが考えられている。
しかしながら、曲面形状(ドーム型)のカバー部材を用いた場合、これに付着する液滴等を排除するのに、例えばワイパー部材を用いても均一な除去を行なうことは困難であるという問題点がある。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、撮像光学系の前面側に曲面形状(ドーム型)の防滴用カバー部材を備えた液滴排除装置において、光学像を形成するための光束を通過させる光学系の光束通過領域に付着した液滴等を確実かつ効率的に排除する機能を備えた液滴排除装置と、この液滴排除装置を有する画像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様の液滴排除装置は、光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域を有し、曲面形状のドーム部を備えた光学素子と、上記光学素子の上記ドーム部を形成する曲面と接続し、少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ、上記光学素子の上記ドーム部に屈曲振動を発生させる加振部材と、上記加振部材を制御する振動制御装置と、を具備する。
本発明の一態様の画像装置は、光学像を結像させる撮像光学系を有するレンズ部と、撮像素子を有するボディ部と、上記液滴排除装置と、を具備してなる。
本発明の一態様の液滴排除装置の制御方法は、光学素子のドーム部に屈曲振動を発生させる加振動作を行う。
本発明の一態様の液滴排除装置の制御プログラムは、光学素子のドーム部に屈曲振動を発生させる加振ステップを含む液滴排除装置の制御方法をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、撮像光学系の前面側に曲面形状(ドーム型)の防滴用カバー部材を備えた液滴排除装置において、光学像を形成するための光束を通過させる光学系の光束通過領域に付着した液滴等を確実かつ効率的に排除する機能を備えた液滴排除装置と、この液滴排除装置を有する画像装置、及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラムを提供することができる。
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これら各図面に記載された構成要素の数量や構成要素の形状や構成要素の大きさの比率や各構成要素の相対的な位置関係等に関し、図示の形態のみに限定されるものではない。
本発明の各実施形態は、撮像光学系により結像された光学像を、例えばCCD(Charge Coupled Device;電荷結合素子)イメージセンサーやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor;相補性金属酸化膜半導体)型イメージセンサー等の光電変換素子等(以下、撮像素子という)を用いて順次光電変換し、これにより得られた画像信号を所定の形態の画像データ(例えば静止画像又は動画像を表わすデジタル画像データ)に変換し、この画像データを順次、画像表示装置、例えば液晶表示ディスプレイ(Liquid Crystal Display;LCD)や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL;Organic Electro-Luminescence:OEL)ディスプレイ等へと伝送し、当該画像表示装置を用いて画像として表示させ得るように構成した形態の画像装置を例示するものである。なお、この画像装置においては、さらに、画像データを記憶する記憶媒体を含む記憶装置を含めて構成してもよい。この場合には、記憶媒体に記憶済みのデジタル画像データに基く画像を上記画像表示装置を用いて再生表示するといった機能をも有する。
また、各実施形態において、光学装置における撮像光学系の光軸を符号Oで表すものとする。この光軸Oに沿う方向において、当該光学装置の前面に対向する被写体(撮像対象)の側を前方というものとする。また、当該光学装置におけるボディ内の撮像素子の受光面(結像面)のある側を後方というものとする。
さらに、上記撮像光学系の光軸Oに平行な軸をZ軸とし、このZ軸にそれぞれ直交しかつ互いに直交する二軸のうち当該光学装置の前面に向かって左右方向(水平方向)をX軸とし、同様に上下方向(垂直方向)をY軸とするXYZ座標系を規定する。この場合において、当該座標系の原点は、撮像素子の撮像面(結像面)の中心にあり、撮像面と撮像光学系の光軸Oとが交差する点となる。この座標系において、XY平面は撮像面に一致する面となる。
[一実施形態]
図1,図2は、本発明の一実施形態の液滴排除装置を適用した画像装置(カメラ)を示す図である。このうち図1は外観を示す概略斜視図である。図2は内部構成を示すブロック構成図である。
図1,図2は、本発明の一実施形態の液滴排除装置を適用した画像装置(カメラ)を示す図である。このうち図1は外観を示す概略斜視図である。図2は内部構成を示すブロック構成図である。
また、図3〜図6は、本実施形態の液滴排除装置を取り出して示す図である。このうち、図3は液滴排除装置からカバー410を除いた時の正面図であり、図4は図3の[4]−[4]線に沿う断面図である。また、図5は、本実施形態の液滴排除装置の基本的な構成部材を簡略化して示す要部分解概略斜視図である。図6は、本実施形態の液滴排除装置のうち圧電素子とこれに接続するフレキシブルプリント基板を取り出して示し、圧電素子の信号電極面を示す平面図である。
図1,図2に示すように、本実施形態の画像装置であるカメラ1は、レンズ部100と、ボディ部200と、インターフェース300(図1では不図示。図2参照。なお図2では「I/F」と略記している)と、本実施形態の液滴排除装置400とによって主に構成されている。
ここで、レンズ部100は、その後端面に設けられたマウント部(不図示)が、ボディ部200の前面に設けられたマウント部(不図示)に対してバヨネット接続することによって、ボディ部200に対して着脱自在に構成され、内部に撮像光学系を有するレンズ鏡筒として例示しているが、この例に限られることはない。例えば、ボディ部200に対してレンズ部100が固定配置された形態であってもよい。
レンズ部100は、撮像光学系(前レンズ118、フォーカスレンズ101及び変倍レンズ102等)と、絞り103と、フォーカスレンズ101用のドライバ104と、変倍レンズ102用のドライバ105と、絞り103用のドライバ106と、レンズ部100側のサブ制御部であるマイクロコンピュータ(Lucom)107と、レンズ部100用のフラッシュメモリ108と、液滴排除装置400とを具備して主に構成されている。
なお、上述したように、本実施形態の画像装置であるカメラ1においては、本実施形態の液滴排除装置400をレンズ部100に含んで構成した例を示しているが、この形態に限られることはない。その他の形態例としては、例えば、液滴排除装置400とレンズ部100とを別体に形成して、レンズ部100の前面側(先端部分)に液滴排除装置400を装着し得るような構成としてもよい。この場合において、液滴排除装置400とレンズ部100との両者は一体的に構成してもよいし、レンズ部100の先端部分に対して液滴排除装置400を着脱自在に構成してもよい。つまり、本実施形態の液滴排除装置400は、レンズ部100における撮像光学系の前面に配設される形態となっていればよい。
前レンズ118、フォーカスレンズ101及び変倍レンズ102等の複数の光学系と絞り103等によってレンズ部100における撮像光学系が構成されている。この撮像光学系は、被写体(撮像対象物)からの入射光を透過させて被写体(撮像対象物)の光学像を後述する撮像素子202の結像面上に結像させる構成部である。
このうち、フォーカスレンズ101は、主に焦点調節に寄与する光学レンズ群からなる。また、変倍レンズ102は、主に変倍動作(ズーム動作)に寄与する光学レンズ群からなる。そして、絞り103は、撮像光学系を透過する光束の光量調整を行うための光量調整機構を構成するユニットである。また、前レンズ118は、当該撮像光学系の最前面側に配設される光学レンズである。この前レンズ118は、例えば光軸Oに沿う方向の前方に向けて突出するように形成される光学レンズである。このような形態の前レンズ118を有する撮像光学系は、例えば広い画角を得られるように構成された広視野光学系に多く見られる形態である。つまり、本実施形態の画像装置であるカメラ1に適用される撮像光学系としては、広視野光学系が適用されているものとする。
そして、フォーカスレンズ101はドライバ104によって駆動される。変倍レンズ102はドライバ105によって駆動される。絞り103はドライバ106によって駆動される。これらドライバ104,105,106は、駆動機構及び駆動モータ等を含んで構成され、後述するボディ部200側のメイン制御部であるマイクロコンピュータ214の制御下において、レンズ部100側のマイクロコンピュータ107によって駆動制御される。
なお、カメラ1における撮像光学系として、上述の例では、焦点距離可変式の変倍レンズ102を有し、焦点調節可能なフォーカスレンズ101を有する形態を示しているが、この例に限られることはない。例えば、焦点距離を固定とした単焦点レンズ(単焦点光学系)であってもよい。この場合、変倍レンズ102及びそのドライバ105は不要となる。また、フォーカスレンズ101を非可動とした(固定とした)固定焦点式の光学系であってもよい。この場合、フォーカスレンズ101及びそのドライバ104は不要となる。 マイクロコンピュータ(Lucom)107は、レンズ部100側の制御を行うサブ制御部である。マイクロコンピュータ107は、後述するボディ部200側のマイクロコンピュータ(Bucom)214との間においてインターフェース(I/F)300を介して互いに通信可能に電気的に接続されている。
なお、マイクロコンピュータ107とマイクロコンピュータ214との電気的接続は、レンズ部100がボディ部200に対して装着された状態で確立される(レンズ着脱式の場合)。そして、上記マイクロコンピュータ107は、マイクロコンピュータ214に対して従属的に協働しつつ、当該カメラ1として稼動するように構成されている。なお、レンズ部100とボディ部200とが一体式のカメラである場合には、マイクロコンピュータ107,214は、1つのマイクロコンピュータとして構成してもよい。
フラッシュメモリ108は、レンズ部100側の各種データを記憶するメモリ部である。当該フラッシュメモリ108に記憶されている各種データは、ボディ部200側のマイクロコンピュータ214によって適宜所定のタイミングで読み出され、当該カメラ1における各種の制御に利用される。また、フラッシュメモリ108に液滴排除装置400の制御データや制御プログラムを記憶しても良い。
液滴排除装置400は、曲面形状(ドーム型)のドーム部とドーム部を構成する曲面に接続される平板状のフランジと円筒の2つの形状(設置部)を持つ防滴カバー111(光学素子)と、加振部材(圧電素子120;後述)を含みこの加振部材を制御する振動制御装置401と、加熱部材(ヒーター130;後述)を含みこの加熱部材を制御する加熱制御装置402と、カバー部材410(図2では不図示)等によって主に構成される。液滴排除装置400は、防滴カバー111の外表面に対して図1に示すように付着した液滴等(符号500参照)を所定の手段を用いて排除するための構成ユニットである。
なお、ここで、防滴カバー111の外表面に液滴等が付着する状況としては、例えば当該カメラ1が野外に設置されている場合において、周囲環境が降雨や暴風雨等の気象状況による場合が考えられる。また、その他の状況としては、カメラ1側の機器内部温度と外部温度の内、一方が低温で、他方が高温で湿度が高い状況が急激に発生した場合が考えられる。このような状況下では、防滴カバー111の外表面温度と、同防滴カバー111の外面側の外気温度、あるいは防滴カバー111の内表面と内面側の空間の温度(内気温)との間に温度差が生じることによって防滴カバー111の外面側、あるいは内面側に液滴や曇りが生じることになる。この場合において、防滴カバー111等に生じる曇りとは、液滴の微細な状態である。したがって、以下の説明においては、単に液滴等と略記する。
液滴排除装置400において、防滴カバー111は、上記撮像光学系の前レンズ118の外形状に合わせて形成され、前方に突出するように形成されて、上記前レンズ118の前面側を覆うように形成される曲面形状(ドーム型)の透明ガラス若しくは樹脂製の透明部材を用いて形成される光学素子である。
上記防滴カバー111は、図4等に示すように、ドーム部123と、筒部122と、フランジ部124とを有して形成されている。
上記ドーム部123は、当該防滴カバー111における主要部を構成する部位であり、光束通過領域170を有し、全体として曲面形状に形成されている。ドーム部123は、当該カメラ1のレンズ部100における撮像光学系に透過させる被写体からの光束を通過させる光束通過領域170(図3参照)よりもやや広い領域を確保し得るサイズに形成される。ドーム部123は、前面に向けた視野角が略180度の広視野を得られるように形成されている。そして、このドーム部123の内側領域に、上記撮像光学系の前レンズ118の少なくとも一部が配設されように構成されている。
上記筒部122(設置部)は、上記ドーム部123の基端を円筒状に延伸した形態に形成され、後方に向けた開口を有する構成部である。詳細は後述するが、当該筒部122の内面側の所定の部位にはヒーター130が配設されている。
上記フランジ部124(設置部)は、上記ドーム部123の基端と上記筒部122との連結部位の近傍において、当該部位から外周側に向けて、上記筒部122の周方向に一周に亘って形成され、光軸Oに直交する円環状の面を有してなる。このフランジ部124の背面側には、後述するように、板状の圧電素子120が配設されている。
上記防滴カバー111は、詳細は後述するが、振動制御装置401及び加熱制御装置402の構成部材を支持し、撮像光学系の前面側を保護し、かつ液滴等が外部から侵入するのを抑止しつつ、被写体(撮像対象物)からの光束を透過させ得るように構成されている。したがって、防滴カバー111は、撮像光学系の光軸O上において配置され当該防滴カバー111の曲面形状(ドーム)の頂点部分を上記光軸Oが通過するように配設されている。
振動制御装置401は、圧電素子制御部109と、圧電素子120(加振部材)とによって主に構成されている(図1等参照)。
圧電素子120は、防滴カバー111(光学素子)に振動を発生させるための加振部材である。圧電素子120は、防滴カバー111の所定の位置(後述するフランジ部124;図3等参照)の内面側に略一周に亘って円環形状にかつ板厚を有して形成され、上記フランジ部124の内面に沿うように接着固設されている。
この圧電素子120は、例えば円環板状の圧電セラミック等の圧電素材によって形成され、かつ圧電素子120の板厚方向に電圧を印加するための2つの電極(171,172;後述する図5、図6参照)を有して構成されている。この場合において、一方(接着面側)の電極172は、図5に示すように、圧電素子120の一端面を引き回されて、側面172aを介して他方の面(非接着側の面)の一部に電極を形成している。上記2つの電極(171,172)は、フレキシブルプリント基板121と電気的に接続されている。このフレキシブルプリント基板121は、図示していないが、圧電素子制御部109(図1参照)にまで延出されて、これと電気的に接続されている。
なお、圧電素子120は、上述したように防滴カバー111の一面(フランジ部124の背面)に接着固定されている。
このような構成により、圧電素子120に対してその板厚方向に圧電素子制御部109からの周波電圧を印加すると、同圧電素子120には、所定の方向、即ち円環形状の径方向に向けた伸縮振動が発生する。この圧電素子120の振動が、後述するように防滴カバー111のドーム部123に対して図7〜図10に示すような形態、即ち光軸Oの同心円状の振動の節(振動振幅が無い所)をもつ屈曲振動を発生させるように構成されている。
圧電素子制御部109は、圧電素子120(加振部材)を制御して所定の振動を発生させるための駆動制御部である。圧電素子制御部109は、防滴カバー111の寸法や材質によって定まる所定の周波数によって圧電素子120を振動させて、防滴カバー111に対し所定の振動を発生させる制御を行う回路部である。このような制御が行われることにより、防滴カバー111が所定の周波数で振動することによって、防滴カバー111の外表面に付着した液滴等500(図1参照)を微小化して除去することができるようになっている。さらに、防滴カバー111が振動することによって、当該防滴カバー111の外表面に付着した塵埃等をも除去することができるように構成されている。
加熱制御装置402は、加熱制御部110と、ヒーター130(加熱部材)とによって主に構成されている(図1等参照)。
ヒーター130は、防滴カバー111(光学素子)を加熱するための加熱部材である。当該ヒーター130は、略円弧形状に形成した板状の電気抵抗素材で形成され、防滴カバー111の例えば上記筒部122の内面側において、例えば図4に示すようにY方向下端部内周縁に沿うようにして、高熱伝導性の接着剤若しくは粘着シート等によって接着固定されている。このヒーター130は、図5に示すように、一端部に上記圧電素子120の場合と同様に、フレキシブルプリント基板131が延出している。そして、図示は省略しているが、このフレキシブルプリント基板131を介して当該ヒーター130は、加熱制御部110(図1参照)に電気的に接続されている。ヒーター130が固着される上記筒部の内周面は、一方向(Y方向)の曲率が0なので、可撓性のヒーター130を無理なく内周面に固着できる。上記筒部の内周面は円錐面であっても良く、この場合は、曲率0の方向(円錐の母線方向)は無限に存在するが、円錐面に可撓性の板状のヒーター130を無理なく固着することができる。さらに上記筒部の内周面は、曲率0の方向を持つ多角形柱面、多角錐面、楕円柱面、楕円錐面等の面を展開すると平面になる面形状であれば、可撓性の板状ヒーター130を無理なく固着できる。ヒーター130は筒部の固着面(内周面)に密着していないと熱を効率的に防滴カバー111に伝えることができないし、無理なく筒部の固着面(内周面)に固着していないと、防滴カバー111の振動やヒータ130の過熱により固着が劣化し、剥がれる等の問題が発生する。
なお、ヒーター130は、上述したように防滴カバー111の筒部122の一面(内側面)に接着固定されている。この場合において、ヒーター130(加熱部材)は、上記圧電素子120(加振部材)の配置位置よりも重力方向において地面に近付く下方向の領域に配置されている。ヒーター130の形状は、上記例示のものに限られることはないのは勿論である。
このような構成により、ヒーター130は、加熱制御部110からの電気信号の電流が流れることによって発熱して、防滴カバー111を加熱するように構成される加熱部材として機能する。
なお、ヒーター130に加えられる電気信号は直流でも交流でもよく、電流の大きさに応じて発熱する。また、防滴カバー111が過熱して高温にならないようにするために、防滴カバー111にサーミスター等の温度検知素子(不図示)を取り付け、防滴カバー111の温度信号を加熱制御部110にフィードバックして、ヒーター130の発熱を制御するような構成としてもよい。この場合、温度検知素子は、ヒーター130の近傍に配設されるのが好ましい。
さらに、ヒーター130は、防滴カバー111に接着固定する形態としているが、この場合において、後述するように、上記防滴カバー111の共振振動の節線部に沿って固着することで、防滴カバー111のドーム部123の振動を阻害することがないように構成されている(詳細後述;図7〜図10参照)。
また、ヒーター130から発生する熱は、当該ヒーター130の接する物質に熱を伝えるが、ヒーター130と大面積で接する第2内部空間159(図4参照;防滴カバー111の筒部122の内側空間;詳細後述)の気体、例えば空気の熱伝導率は0.02W/(m・K)と低いので、当該ヒーター130から発生した熱は、その大部分が防滴カバー111に伝わることになる。因みに、防滴カバー111を一般的なガラスによって構成すると、熱伝導率は0.8W/(m・K)となり、空気よりも1桁以上大きな数値となる。したがって、防滴カバー111に伝わった熱は、防滴カバー111に接する気体と、後述する防滴シール150(保持部材),防塵シール160へも伝わるが、これら防滴シール150(保持部材),防塵シール160等の素材を、例えばシリコーンゴムで形成すると、熱伝導率は0.2W/(m・K)であり空気よりは大きいが、防滴カバー111よりは低くなり、よって、防滴シール150(保持部材),防塵シール160から防滴カバー111に伝達された熱が逃げてしまうことは無く、効率的に防滴カバー111を加熱することができる。したがって、上記防滴カバー111(光学素子)の熱伝導率は、上記防滴シール(保持部材),防塵シール160の熱伝導率よりも大きく設定することが望ましい。
加熱制御部110は、ヒーター130(加熱部材)に対して電気信号の電流を流すことによって、当該ヒーター130を発熱させ、常に適切な温度(例えば摂氏60度〜80度程度)を保持し得るようにヒーター130の温度制御を行って、その熱で防滴カバー111(光学素子)を加熱するための駆動制御部である。レンズ部100の構成は概ね以上である。なお、液滴排除装置400の構成についての、さらなる詳細構成は後述する。
一方、本実施形態のカメラ1におけるボディ部200は、図2に示すように、異物検出部201と、撮像素子202と、アナログ処理部203と、アナログデジタル(A/D)変換部204と、AE処理部205と、画像処理部206と、AF処理部207と、画像圧縮展開部208と、LCDドライバ209と、LCD210と、メモリインターフェース(I/F)211と、記憶媒体212と、SDRAM213と、マイクロコンピュータ214と、フラッシュメモリ215と、操作部216と、バス217と、電源回路218等によって主に構成されている。
ボディ部200に含まれる構成部材のうち撮像素子202は、上記撮像光学系の光軸O上に設けられ、当該撮像光学系を透過して形成される被写体(撮像対象物)の光学像を結像面にて受光して光電変換する機能を備えた光電変換素子である。撮像素子202はアナログ処理部203に電気的に接続されている。
アナログ処理部203は、上記撮像素子202から出力される画像信号(アナログ信号)を受けて所定の信号処理を行う回路部である。このアナログ処理部203は、アナログデジタル(A/D)変換部204と電気的に接続されている。
アナログデジタル(A/D)変換部204は、上記アナログ処理部203から出力された画像信号(アナログ信号)を受けてデジタル信号に変換する回路部である。このアナログデジタル(A/D)変換部204は、バス217を介してボディ部200側のマイクロコンピュータ214と電気的に接続されている。
内部バス217は、カメラ1の内部構成ユニットのそれぞれを電気的に接続するための接続伝送路である。この内部バス217は、各構成ユニットから発生する各種の制御信号や画像データ等を所定の構成ユニットへ伝達するための信号伝達通路である。
ボディ部200側のマイクロコンピュータ(Bucom)214は、本カメラ1を統括的に制御するメイン制御部である。当該マイクロコンピュータ214は、ボディ部200側の各構成ユニットを制御すると共に、上述したように、レンズ部100側のマイクロコンピュータ107と協働してレンズ部100の内部構成ユニットを制御し得るように構成されている。
なお、本実施形態においては、カメラ1におけるメイン制御回路部としてのマイクロコンピュータ214を、ボディ部200内に含めて構成した例を示しているが、この形態に限られることはない。例えば、複数のカメラを有して構成される車載カメラシステム等の場合においては、単一の制御回路部としてマイクロコンピュータ214を設け、この単一の制御回路部と複数のカメラとを、上記内部バス217と同等の接続伝送路によって接続し、当該単一の制御回路部が複数のカメラを集中して制御処理するような構成としてもよい。
AE処理部205は、上記A/D変換部204からのデジタル画像信号に基づいて自動露出(AE)制御処理を行う回路部である。
画像処理部206は、デジタル画像信号に関するその他必要な画像処理を実行するための回路部である。
AF処理部207は、上記A/D変換部204からのデジタル画像信号に基づいて自動焦点調節(AF)制御処理(例えばコントラスト検出方式若しくは像面位相差検出方式によるAF処理)を行う回路部である。
画像圧縮展開部208は、上記A/D変換部204から又は上記画像処理部206等からのデジタル画像信号に基づいて所定の圧縮処理を行ったり、記憶済みの画像データを記憶媒体212(後述)から読み込んで所定の展開処理を行うための回路部である。
LCD210は、画像を表示する表示画面を有する画像表示装置である。画像表示装置としては、例えば液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)等が適用される。このLCD210は、LCDドライバ209によって駆動制御される。
なお、本実施形態のカメラ1においては、ボディ部200にLCD210及びLCDドライバ209を含めて構成しているが、このような形態に限ることはない。例えば、LCD210及びLCDドライバ209を、ボディ部200とは別体に構成し、両者間を有線ケーブル若しくは無線通信によって双方向で通信可能に接続し、画像データ等の授受を行ない得るように構成してもよい。
記憶媒体212は、取得された画像データ等やカメラ制御に必要な所定の制御パラメータ等を記憶する記憶部である。記憶媒体212としては、例えばメモリカード形態の半導体メモリ等のほか、ディスク形態若しくはテープ形態等様々な形態の磁気記憶媒体等を適用し得る。この記憶媒体212は、メモリインターフェース(I/F)211によって駆動制御される。
なお、本実施形態のカメラ1においては、ボディ部200に記憶媒体212及びメモリインターフェース(I/F)211を含めて構成しているが、このような形態に限ることはない。例えば、記憶媒体212及びメモリインターフェース(I/F)211を、ボディ部200とは別体に構成し、両者間を有線ケーブル若しくは無線通信によって双方向で通信可能に接続し、画像データ等の授受を行ない得るように構成してもよい。さらに、記憶媒体212は、ボディ部200の内部で固定した形態であってもよいし、ボディ部200に対して着脱自在に構成してもよい。
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)213は、例えば画像データ等の一時的保管用メモリであり、画像データに基く信号処理等が行われる際のワークエリア等として使用される。
フラッシュメモリ215は、当該カメラ1を動作させる際の各種の制御プログラム等を予め記憶させ収納しておく不揮発性メモリである。フラッシュメモリ215としては、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等が適用
される。
される。
操作部216は、当該カメラ1の設定や動作を実行させるための各種の指示信号を発生させる複数の操作部材及び操作スイッチ等からなる。この操作部216で発生した指示信号は、マイクロコンピュータ214へと伝達されて、各種の制御処理のトリガー信号となる。また、監視カメラや車載カメラでは、操作部216とカメラ1とは一体ではなく、カメラの操作装置として別体となり、カメラと操作装置との間は有線あるいは無線で接続され、図1のカメラ1が構成される。
電源回路218は、電力供給源からの給電を受けて当該カメラ1を構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する回路部である。本カメラ1の電力供給源としては、例えば乾電池等の一次電池若しくは蓄電池等の二次電池等(以下、電池等という)のほか、一般の商用電源等がある。
異物検出部201は、防滴カバー111の表面に異物が付着していないか否かを検出する回路部である。異物検出部201は、例えば撮像素子202によって取得され各種の処理を経て上記A/D変換部204から連続的に出力される複数のデジタル画像信号に基いて異物検出を行う。具体的には、例えばカメラ1による作動開始時の画像と、所定時間経過後の画像とを比較する処理を行うことによって異物検出がなされる。
ここで、異物とは、例えば防滴カバー111の表面に付着して、取得されるべき画像を阻害する要因となる物体、例えば液滴や塵埃等をいう。防滴カバー111の表面に、これら液滴や塵埃等が付着した場合、取得される画像内には、極端にコントラストが低下する領域、若しくは、液滴や塵埃の影像が生ずるはずである。また、防滴カバー111に曇りが生じた場合、取得される画像はその全体領域若しくは一部領域が、極端にコントラストが低下した状態となったり、鮮明な画像が得られない状況が現出する。
そこで、上記異物検出部201は、取得画像を定期的に比較することによって、このような状況を検出する。
本実施形態のカメラ1においては、例えばカメラ1を固定した状況として、所定の撮像範囲を長時間連続的に撮像するような状況での使用を想定している。この場合、撮像される画像内の撮像対象物は、時間経過による経時変化が少ない場合が多い。そこで、例えばカメラ1を起動した当初に取得した画像をリファレンス画像として記録しておき、以後順次取得される画像データについて所定の時間間隔毎に、上記リファレンス画像と比較するといった画像処理等を行って異物検出処理とすることが考えられる。ボディ部200の構成は概ね以上である。
インターフェース300は、レンズ部100とボディ部200とを電気的に接続する接続部である。本実施形態においては、上述したように、レンズ部100とボディ部200とを着脱自在に構成していることから、上記インターフェース300を必要としているが、レンズ部100とボディ部200とを一体に構成した形態とする場合には、上記インターフェース300は特に必要とせず、レンズ部100とボディ部200との各構成ユニット間は、内部バス217等と同等の接続伝送路を敷けばよい。
なお、カメラ1には、上述した以外のその他の構成ユニットが種々含まれて構成されているものであるが、それら不図示の構成ユニットについては、本発明に直接関連しない部分であるので、従来一般的なレンズ部と略同様構成であるものとして、その詳細説明は省略する。
上述のように構成されたカメラ1の各構成部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理部206は、マイクロコンピュータ214の指令に従って撮像素子202を駆動制御する。撮像素子202は、所定のタイミングで順次画像信号(アナログ)を取り込んで光電変換を行う。変換された画像信号(アナログ)はアナログ処理部203,A/D変換部204を経て、所定の処理がなされた後、画像処理部206でビデオ信号に変換され、LCD210へと出力され表示される。使用者(ユーザ)は、このLCD210の表示画面を確認することで、取得された画像を視認し得る。
また、A/D変換部204から出力された画像データは、SDRAM213に一時的に記憶される。このSDRAM213に一時記憶された画像データは、マイクロコンピュータ214の制御下で、画像圧縮展開部208によってJPEGデータ等(静止画像データの場合)あるいはMPEGデータ等(動画像データの場合)に変換された後、メモリI/F211を介して記憶媒体212に保管される。
撮像光学系の焦点調節制御は、同フォーカスレンズ101の光軸O上における位置を順次変更しながら、その都度、撮像素子202によって撮像し、取得された画像データに基づいて当該画像も最もコントラストの高い位置を、マイクロコンピュータ214の制御下で画像処理部206において演算し、その演算結果をインターフェース300を介してマイクロコンピュータ107へと伝達し、当該マイクロコンピュータ107がフォーカスレンズ101の光軸O上の位置制御を行う。測光(AE処理)も撮像画像に基づいて光量検出を行ない周知の処理によって行う。
次に、本実施形態の液滴排除装置400の機構的な詳細構成を、主に図3〜図6を用いて以下に説明する。
液滴排除装置400は、上述したように、主に防滴カバー111と振動制御装置401と加熱制御装置402等によって構成されている。その主要構成部材としては、防滴カバー111と圧電素子120とヒーター130等である。そして、これら主要構成部材は支持枠(base frame)140によって固定支持されている。ここで、支持枠140は、主に防滴カバー111(光学素子)を取り付け固定するために設けられる台座部材である。
また、本実施形態の液滴排除装置400においては、上述したように、また図4に示すように、カバー部材410が上記防滴カバー111の前面側を覆うように配置されている。なお、図3においては、図面の煩雑化を避けるためにカバー部材410の図示を省略している。
このカバー部材410は、防滴カバー111の基端側におけるフランジ部124の外周縁部を覆うことによって、上記振動制御装置401及び上記加熱制御装置402の配設されている部位近傍を外部から保護している。
また、カバー部材410は、全体として略円筒形状に形成され、結像光束を通過させるための開口が略中央部分に形成されている。この開口は、上記防滴カバー111の中央部分を光束が通過し得るように、光束通過領域170に対応させて当該光束通過領域170を充分に確保し得るサイズに形成されていると共に、結像に不必要な有害光束が入射するのを規制する役目をしている。そして、当該カバー部材410の内側面には、結像光束に有害光が混入するのを抑えるために、当該カバー部材410内における内部反射を抑止する表面処理、塗装、植毛等の処理がなされている。このカバー部材410は、支持枠140の外周縁部の一部を覆うような形態で、当該支持枠140に対して固定されている。
なお、上記カバー部材410を設けることによって、当該カバー部材410の内壁と、上記防滴カバー111及び上記支持枠140との間に、所定の空間(図4の符号169で示す空間)が、上述したようにまた図4に示すように形成されている。
この空間169は、上記防滴カバー111に対し外部空間である。この空間169は、例えば上記防滴カバー111の表面上から離脱して重力方向(Y方向)の下方側に滴り落ちてくる液滴等を受け得るように形成されている。
通常の場合、当該カメラ1は、例えば撮像光学系の光軸Oを水平状態とするような姿勢、若しくは撮像光学系の前面側が下向き方向を向くように光軸Oを傾けた状態とされて、所望の施設内などに固設される。
そのために、このような正規の姿勢にて設置されたカメラ1に取り付けられた液滴排除装置400の防滴カバー111の外表面に付着した液滴等が離脱する時、それらは、防滴カバー111の外表面を伝って重力方向(Y方向)下方側へと落下し、上記空間169内に入り込むように構成されている。
そして、上記カバー部材410は、その周面上の所定の位置には、図4に示すように、重力方向(Y方向)の地面寄りの領域に貫通孔411が穿設されている。したがって、上述のようにして、上記空間169内に入り込み内部に溜まった液滴等は、上記貫通孔411を介して外部に排出されるように構成されている。つまり、上記カバー部材410の貫通孔411は、上記空間169内に入り込み内部に溜まった液滴等を排出する排液口(排出口)として機能する構成部である。
本実施形態の液滴排除装置400において、防滴カバー111は、上述したように、曲面形状(ドーム型)の透明ガラスを適用した例を示している。この防滴カバー111のフランジ部124の外周縁部には、全周に亘って円環形状に形成された防滴シール150が密着して嵌合配置されている。この状態において、防滴シール150と防滴カバー111のフランジ部124とは水密状態で密着している。したがって、この状態においては、防滴シール150は、上記防滴カバー111(光学素子)を固定保持する保持部材となっていると共に、内部への液滴等の侵入を抑止する防滴部材として機能している。上記防滴シール150は、振動吸収性を有すると共に、上記防滴カバー111よりも熱伝導性の低い素材、例えばシリコーンゴム等のゴム素材によって形成されている。
また、防滴シール150には、図3に示すように、外周縁部の所定の部位に複数の突設片154が径方向に向けて突設されている。この複数の突設片154は、上記支持枠140の一面側に当該防滴シール150を取り付けた防滴カバー111を配置したとき、支持枠140に設けられる複数の位置決め用突起部146に当接することによって、当該防滴カバー111の防滴シール150の外周縁部のXY方向の位置決めをしている。上記複数の突設片154は、防滴カバー111の周方向に略等間隔で少なくとも三箇所設けられている。この位置決め機構により、防滴カバー111の光軸O回りの回転方向の位置決めもなされている。
このように、防滴シール150が防滴カバー111のフランジ部124の外周縁部に嵌合配置された状態の防滴カバー111は、支持枠140の一平面上に配置された状態で、後述する所定の手段によって当該支持枠140に対して固設されている。
支持枠140は、略中央部に矩形状の貫通開口145を有する筐体である。この貫通開口145は、被写体(撮像対象物)からの入射光束を通過させて、当該光束を上記撮像光学系へと導くための開口である。支持枠140は、熱伝導性の低い素材、例えば合成樹脂等を用いた樹脂成形部品によって形成されている。
防滴カバー111は、図4に示すように、支持枠140の貫通開口145以外の部位の一面側に防滴シール150を取り付けた状態のフランジ部124の平面が載置される状態で配置される。このとき、上記支持枠140側の対向面において、防滴カバー111の防滴シール150に対向する部位には、当該支持枠140の一面から前面(Z方向)に向けて突出する防滴カバー受部141が形成されている。
このような構成により、上記支持枠140の一面側に防滴シール150を取り付けた防滴カバー111が配置されたとき、当該防滴カバー111に取り付けられた防滴シール150の外周縁部の突設部154は上記複数の位置決め用突起部146がXY方向の位置決めをし、上記防滴カバー受部141が防滴シール150のZ方向の位置決め支持をしている。
さらに、この状態において、上記防滴カバー111の防滴シール150は、前面(Z方向)側から後方側の支持枠140の防滴カバー受部141に向けて、押圧部材151により押圧されている。この押圧部材151は、ばね性を有する板状金属部材を折り曲げ加工によって、例えば図4に示すように、断面がZ字形状に形成されている。
押圧部材151は、基端側の一片が支持枠140の一面に対してねじ152を用いて締結固定されている。この場合において、上記押圧部材151は、支持枠140の一面に前面(Z方向)に向けて突設された回転止め突起142によって回転規制されている。一方、上記押圧部材151は、先端側の他の一片が防滴シール150の前面側の押圧受用突起部153を押圧するように配置されている。
このような構成により、上記押圧部材151が防滴シール150を前面側から後方側の支持枠140に向けて押圧することによって、防滴シール150と防滴カバー受部141との間を水密状態としている。これにより、防滴カバー111と防滴シール150と支持枠140とによって形成される内部空間(第1内部空間149及び第2内部空間159;後述する)は、外部に対して水密状態となっている。また、押圧部材151の押圧力が加わる防滴シール150と防滴カバー111の接触部及び、防滴シール150と防滴カバー受け部141の接触部は、防滴カバー111の振動を阻害することが考えられるが、防滴シール150をゴム等の振動吸収性のある素材で形成し、かつ上記の2つの接触部を防滴カバー111の振動振幅がほとんど無い部位に形成することにより、防滴カバー111の振動を阻害することの無い構造としている。
つまり、具体的には、例えば、押圧部材151による押圧力がかかる防滴シール150の押圧受用突起部153と、支持枠(base frame)140の防滴カバー受部141とは、最外周側の防滴カバー111の共振屈曲振動の節線部(不図示)に沿って配置されている。これにより、防滴シール150が防滴カバー111の振動を阻害することがないように構成されている。
ここで、第1内部空間149は、内部に圧電素子120が配置される空間である。換言すると、圧電素子120(加振部材)は、防滴カバー111によって外部と遮断される内部空間内において、光束通過領域170外の部位において、防滴カバー111のフランジ部124と筒部122と支持枠140の一面と防滴シール150(保持部材)とによって囲われる空間に配置される。
また、第2内部空間159は、画像を形成するための光束が通過する光束通過領域170を含む空間である。この第2内部空間159の後方には、当該カメラ1のレンズ部100に含まれる前レンズ118が配置されている。また、当該第2内部空間159を構成する防滴カバー111のドーム部123内面に続く筒部124内面には、図4に示すように、ヒーター130が配置されている。
なお、上記圧電素子120及び上記ヒーター130のそれぞれから延出されるフレキシブルプリント基板121,131のそれぞれは、当該支持枠140の後方外部へとそれぞれ導き出されている(詳細不図示)。
また、図5、図6に示すように、上記圧電素子120は板厚方向に電圧を印加するための2つの電極171,172を有している(図5、図6において斜線を付した部分参照)。当該圧電素子120の裏面側電極構造は、図6に示す通りである。即ち、上記2つの電極のうち、防滴カバー111への接着面側の電極(符号172)は、圧電素子120の側面に引き回されて(符号172a)、該側面電極172aを介して他面(非接着面側;図6)の一部に電極(符号172)を形成している。また、上記圧電素子120の当該他面(図6で示される面;非接着面)において、上記電極(符号172)以外の領域には、別の電極(符号171)が形成される。ここで、符号172で示す電極をグランド電極とし、符号171で示す電極を信号電極とする。また、圧電素子120は、板状で接着面は平坦に形成され、防滴カバー111のフランジ部124は、ドーム部123の端部に連続して全周にわたって設けられ、2方向の曲率が0の面である平面に形成されているので、圧電素子120のフランジ部124への接合は極めて簡単にできるし、ドーム部123に効率的に振動を発生することができる。
このように構成された本実施形態の液滴排除装置400の作用を、以下に説明する。
図7は、本実施形態の液滴除去装置の作用を概念的に示す図である。
詳しくは、図7は、防滴カバー111のドーム部123の表面に発生する振動と、その振動によりドーム部123の外表面から液滴等が除去される際の基本的な原理を説明する図である。つまり、図7は、圧電体120が防滴カバー111に取り付けられ、接着固定された状態の振動体(120+111)をXZ面(X軸とY軸を含む平面)で切断した断面を示しており、さらに、圧電素子制御部109からの電圧信号が信号電極171を及びグランド電極172を通して圧電素子120に印加されることによって発生する振動の概要を示している。なお、図7において、実線で示す形状は圧電素子120に印加していない自然状態を示し、長破線及び短破線でそれぞれ示す形状は圧電素子120に印加して伸縮し振動が発生している状態をそれぞれ示している。
図7において、圧電素子120に示された矢印Vは、当該圧電素子120の分極方向を示している。ここで、信号電極171に対して正の電圧を印加すると、圧電素子120は板厚が薄くなる方向に縮むと共に、電極面の方向(水平方向;矢印Vに直交する方向)には伸びる。すると、防滴カバー111のフランジ部124は、図7に示すように屈曲すると共に、円環の内外径ともが広がる。この場合、フランジ部124に続くドーム部123の端部は径方向(光軸Oと直交する方向)に広がる。
一方、信号電極171に負の電圧を印加すると、圧電素子120は板厚が厚くなる方向に伸びると共に、電極面の方向には縮む。すると、防滴カバー111のフランジ部124は、図7に示すように屈曲すると共に、円環の内外径とも縮む。この場合、ドーム部123の端部は径方向に縮む。
このようなフランジ部124の変位に応じて、防滴カバー111は、当該フランジ部124に接続されているドーム部123が変位する。そして、所定の周波数の電圧信号を圧電素子120に加えると、当該振動体(111+120)は共振して、防塵カバー111に対して図7に示すような屈曲振動を発生させる。この屈曲振動は、屈曲方向には殆ど振動しない節(符号420)を複数有している。これら複数の節420は、本実施形態で例示するように、ドーム部123が曲面面によって形成されている場合には、光軸Oを中心とした同心円となる。ドーム部123の表面に垂直な方向に振幅を持つ上記のような屈曲振動を効率的に発生させるには、ドーム部123の端部表面に垂直な方向に加振するのが良く、ドーム部端部に設けたフランジ部124に固着された板状の圧電素子120がそれを実現している。
このような構成の振動体(111+120)を備えた本実施形態の液滴排除装置400の作用は、次の通りである。
図7において、防滴カバー111のドーム部123の振幅を持つ屈曲振動をする領域に付着した液滴等500は、その振動によって複数の微小液滴501となり、それぞれは振動の振幅方向に飛び散る(図7の符号F)。この場合において、重力方向が光軸Oに直交する方向(図7に示す矢印G方向)だとすると、各微小液滴501には重力が加わることになるので、そのほとんどは重力方向Gに落下して除去されることになる。
しかし、このとき、例えば空気の流れ等に起因して、防滴カバー111の表面から飛び散り離脱した微小液滴501が再度、ドーム部123の表面上に付着することがある。また、最初からドーム部123の屈曲振動の領域に微小液滴501が付着していることもある。圧電素子120による屈曲振動の作用力は、液滴等の質量に比例することから、その発生力は小さいものであり、上述のような微小液滴501を屈曲振動で除去することができない。
しかしながら、質量の小さな微小液滴501は、蒸発させるための熱量が小さくて済むことがわかっている。このことから、ヒーター130によって防滴カバー111を加熱することによって、防滴カバー111の表面に付着した質量の小さな微小液滴501については、極めて短時間で蒸発させることができる(図7の符号H)。これにより、ドーム部123に付着した微小液滴501も除去される。なお、ヒーター130が設置されていなくとも、外部環境が常温程度であれば微小液滴501は自然に蒸発し、液滴はドーム部から除去される。
図8、図9は、図7のドーム部123の表面に発生する振動を模式的に示す図である。図8は、図7のドーム部123の外表面のみを示したものである。また、図9は、図7の振動振幅を振動していない状態を振幅0として表したもので、縦軸に振幅を、横軸は光軸Oからの角度θをとっている。
図10は、図7の振動を発生させるのに圧電素子120に印加する電圧の周波数よりも、高い所定の周波数を圧電素子120に印加した場合に発生する屈曲の共振振動を模式的に示す図である。図9と図10の振動の節位置は異なるものとなり、それぞれの周波数の電圧を圧電素子120に順次印加すると、ドーム部123の表面全てが振動振幅を持つことになり、ドーム部123に付着した液滴を除去することができる。
なお、本実施形態の液滴排除装置400においては、防滴カバー111の外周縁部を覆うカバー部材410を設けて構成している。したがって、防滴カバー111の外表面を伝って重力方向Gの下方に流れ落ちる液滴等は、カバー部材410の受け部となる空間169に導かれ(導水導液されて)集められる。例えば、上述の振動作用によりドーム部123の表面から除去した微小液滴501のいくつかは、カバー部材410の空間169において受け止められるように構成されている。そして、この空間169内に入り込んで、内部に溜まった液滴等は、カバー部材410の貫通孔411を介して防滴カバー111に対して影響を与えることなく、外部に容易に排出することができる。
次に、本実施形態における液滴排除装置400の圧電素子制御部109について、以下に説明する。図11は、本実施形態の液滴排除装置における圧電素子制御部の構成を概略的に示す回路図である。図12は、図11の圧電素子制御部における各構成部材から出力される各信号形態を示すタイムチャートである。
圧電素子制御部109は、図11に示す如くの回路構成を有し、その各部において、図12のタイムチャートで表わす波形信号(Sig1〜Sig4)が生成され、それらの信号に基づいて次のように制御される。
圧電素子制御部109は、図11に示すように、N進カウンタ182,1/2分周回路183,インバータ184,複数のMOSトランジスタQ00,Q01,Q02,トランス185,抵抗R00,電圧制御回路186から構成されている。
上記トランス185の1次側に接続されたMOSトランジスタQ01及びMOSトランジスタQ02のON/OFF切替え動作によって、そのトランス185の2次側に所定周期の信号(Sig4)が発生するように構成されており、この所定周期の信号に基づき圧電素子120を駆動させ、これを固着した防滴カバー111に共振定在波を発生させるようになっている。
なお、以下の説明において、圧電素子制御部109は、ボディ部200側のマイクロコンピュータ(Bucom)214によって制御されるように説明しているが、実際には、ボディ部200側のマイクロコンピュータ(Bucom)214とレンズ部100側のマイクロコンピュータ(Lucom)107とが協働することによって一連の制御処理が行われるものである。以下の説明では、煩雑化を避けるために、主にボディ部200側のマイクロコンピュータ(Bucom)214による制御として記述している。
ボディ部200側のマイクロコンピュータ(以下、Bucomという)214は、制御ポートとして設けられた3つのIOポートP_PwCont,IOポートD_NCnt,IOポートVCntと、当該Bucom214内部に存在するクロックジェネレータ181を介して圧電素子制御部109を次のように制御する。
クロックジェネレータ181は、圧電素子120へ印加する信号周波数より充分に高い周波数でパルス信号(基本クロック信号)をN進カウンタ182へ出力する。この出力信号が、図12のタイムチャートが表わす波形の信号Sig1である。そして、この基本クロック信号はN進カウンタ182へ入力される。
N進カウンタ182は、当該パルス信号をカウントし所定の値"N"に達する毎にカウント終了パルス信号を出力する。即ち、基本クロック信号を1/Nに分周することになる。この出力信号が、図12のタイムチャートが表わす波形の信号Sig2である。
この分周されたパルス信号はHighとLowのデューティ比が1:1ではない。そこで、1/2分周回路183を通してデューティ比を1:1へ変換する。なお、この変換されたパルス信号は、図12のタイムチャートが表わす波形の信号Sig3に対応する。
この変換されたパルス信号のHigh状態において、この信号が入力されたMOSトランジスタQ01がONする。一方、MOSトランジスタQ02へはインバータ184を経由してこのパルス信号が印加される。従って、パルス信号のLow状態において、この信号が入力されたMOSトランジスタQ02がONする。トランス185の1次側に接続されたMOSトランジスタQ01とMOSトランジスタQ02が交互にONすると、2次側には図12の信号Sig4の如き周期の信号が発生する。
トランス185の巻き線比は、電源回路218のユニットの出力電圧と圧電素子120の駆動に必要な電圧とから決定される。なお、抵抗R00はトランス185に過大な電流が流れることを制限するために設けられている。
圧電素子120を駆動するに際しては、MOSトランジスタQ00がON状態にあり、かつ電源回路218からトランス185のセンタータップに電圧が印加されていなければならない。そして、この場合において、MOSトランジスタQ00のON/OFF制御は、Bucom217のIOポートP_PwContを介して行われるようになっている。また、電圧制御回路186は、Bucom214のIOポートVCntを介して制御され、トランス185の1次側に印加される電圧を制御している。トランス185の1次側の電圧を変化させると、2次側の電圧が対応して変化し、圧電素子120に印加される電圧が変化する。すると、圧電素子120の変位量が変化し、防滴カバー111の共振屈曲振動の振幅が変化する。従って、電圧制御回路186により、防塵カバー111の共振屈曲振動の振幅を制御することが可能となる。
N進カウンタ182の設定値"N"は、Bucom214のIOポートD_NCntから設定でき、よってBucom214は、設定値"N"を適宜に制御することで、圧電素子120の駆動周波数を任意に変更可能である。
このとき、次の(6)式によって周波数は算出可能である。即ち、
fdrv=fpls/2N …(6)
ただし、NはN進カウンタ182への設定値,fplsはクロックジェネレータ181の出力パルスの周波数,fdrvは圧電素子120に印加される信号の周波数である。なお、この(6)式に基づいた演算は、Bucom214において行われる。
fdrv=fpls/2N …(6)
ただし、NはN進カウンタ182への設定値,fplsはクロックジェネレータ181の出力パルスの周波数,fdrvは圧電素子120に印加される信号の周波数である。なお、この(6)式に基づいた演算は、Bucom214において行われる。
次に、本実施形態の液滴排除装置400における制御処理について、図13,図14を用いて以下に説明する。図13,図14は、本実施形態の液滴排除装置における制御処理のフローチャートである。このうち、図13は、本実施形態の液滴排除装置のメイン制御のフローチャートである。また、図14は、ボディ部側マイクロコンピュータ(Bucom)による加振動作のフローチャートである。
図13に示すフローチャートに係わる制御プログラムは、主にボディ部200側のBucom214において稼動する。この制御プログラムは、カメラ1を起動させるための所定の操作、例えば操作部216に含まれる電源スイッチがオン(ON)操作されることによって、その稼動を開始する(スタート)。
まず最初に、ステップS101において、当該カメラ1を起動するための処理が実行される。即ち、Bucom214は、電源回路218を制御して当該カメラ1を構成する各回路ユニットへの電力供給を開始する。また、各回路の初期設定動作を実行する。
次に、ステップS102において、Bucom214は、加振動作処理をコールして、圧電素子制御部109を介して圧電素子120を制御して防滴カバー111を振動させるための制御処理を実行する。なお、この加振動作処理の詳細は、図14のサブルーチンによって後述する。
続いて、ステップS103において、Bucom214は、加熱動作処理をコールして、加熱制御部110を介してヒーター130を制御して防滴カバー111を加熱させるための制御処理を実行する。
続いて、ステップS104において、Bucom214は、撮像動作処理を実行する。この撮像動作処理は、撮像素子202を駆動させて順次取得される画像データを受けて、順次所定の画像処理を施した後、画像データをSDRAM213あるいは、メモリI/Fを介して記録媒体212に記録させる一連の処理である。この撮像動作処理は、従来の撮像素子を用いて画像を取得する一般的な形態のカメラにおいて行われているものと同様の処理である。
ステップS105において、Bucom214は、画像処理部206及び異物検出部201等を制御して、防滴カバー111の表面に異物が存在するか否かを検出する異物検出動作処理を実行する。この異物検出動作処理は、上述のステップS104にて取得される画像データに基づいて行われる画像処理である(詳細は上述した)。
ステップS106において、Bucom214は、上述のステップS105の処理にて異物が検出されたか否かの確認を行う。ここで、異物が検出されている場合には、ステップS107の処理に進む。また、異物が検出されていない場合には、ステップS108の処理に進む。
上述のステップS106の処理にて異物検出が確認された場合にステップS107に進むと、このステップS107において、Bucom214は、加振動作を変更する加振動作変更処理を実行する。この加振動作変更処理は、例えば電圧制御回路186の出力電圧を上げて振動振幅の大きな、より強い振動を加えるといった制御処理である。その後、上述のステップS102の処理に戻る。また、液滴や塵埃などの異物に加えられる防滴カバー111の共振屈曲振動の印加時間を長くすることでも、異物に作用する振動エネルギーは大きくなり、異物を防滴カバー111から除去する効果を高めることができる。
なお、上述の異物検出動作処理は、繰り返し定期的に行われることになるが、いつまでも異物が検出され続けて、異物が排除できないような場合には、例えばステップS106からステップS107への検出確認判定の分岐が所定回数を超えた場合には、別の処理シーケンスに分岐し、そこで、LCD210への警告表示等を発し続けると共に、元の通常処理に戻るようにしてもよい。使用者(ユーザ)がLCD210の警告表示を視認すれば、使用者(ユーザ)が手動にて防滴カバー111の表面を拭う等、なんらかの強制的な措置を講ずることで、異物排除を行うことができる。
図13に戻って、上述のステップS106の処理にて異物検出が確認されずにステップS108に進むと、このステップS108において、Bucom214は、通常の加振動作処理と加熱動作処理の実行を継続する。
続いて、ステップS109において、Bucom214は、撮像動作処理の実行を継続して行う。
次に、ステップS110において、Bucom214は、操作部216等から生じる指示信号を監視して、撮像動作を停止させるための指示信号(撮像停止信号)が発生していないか否かの確認を行う。ここで、撮像停止信号とは、例えば撮像動作を停止する指示信号であったり電源オフ信号等である。
上記ステップS110の処理にて、撮像停止信号が確認された場合には、次のステップS111の処理に進む。また、撮像停止信号が確認されない場合には、上述のステップS108の処理に戻る。
上述のステップS110の処理において撮像停止信号が確認されてステップS111の処理に進むと、このステップS111において、Bucom214は、圧電素子制御部109を制御して加振動作停止処理を実行する。
続いて、ステップS112において、Bucom214は、加熱制御部110を制御して加熱動作停止処理を実行する。その後、一連の処理シーケンスを終了する(エンド)。
次に、図13のステップS102の加振動作処理シーケンスの詳細を、図14を用いて以下に説明する。
まず、図14のステップS201において、Bucom214は、防滴カバー111を振動させるための駆動時間(Toscf0)と駆動周波数(共振周波数:Noscf0)に関するデータをフラッシュメモリ215から読み出す。
次に、ステップS202において、Bucom214は、IOポートD_NCntから駆動周波数Noscf0を圧電素子制御部109のN進カウンタ182へ出力し設定する(図11参照)。
続いて、ステップS203において、Bucom214は、制御フラグP_PwContを「Hi」に設定する。これにより、圧電素子120は、所定の駆動周波数(Noscf0)で防滴カバー111を加振して、当該防滴カバー111の表面に付着した液滴等を振り払う振動動作を実行する。
次いで、ステップS204において、Bucom214は、所定の駆動時間(Toscf0)の間、防滴カバー111を振動させた状態で待機する。
上述のステップS204による所定の時間(Toscf0)が経過すると、続いて、ステップS205において、Bucom214は、制御フラグP_PwContを「Lo」に設定する。これにより液滴排除動作は停止する。その後、元の処理シーケンスに復帰する(リターン)。この場合においては、図13のフローチャートに戻り、次のステップS103の処理に進む。
なお、本実施形態の液滴排除装置における加振動作処理は、上述の図13で説明した例に限ることはなく、他の形態の加振動作処理も考えられる。例えば、図15に示すフローチャートは、本実施形態における加振動作処理の変形例を示す。本変形例の加振動作処理においては、上述の図13で説明した上記一実施形態における加振動作処理とは、防滴カバー111の動作が若干異なる。
即ち、上記一実施形態では、防滴カバー111の駆動周波数をf0(固定値)として防滴カバー111に定在波が発生するような形態としている。これに対し本変形例では、駆動周波数を順次変更して加えることで、環境温度などで変化する共振周波数を追尾するような厳密な駆動周波数制御を行わなくても、共振周波数の変化域を含む広い周波数帯域をスイープことによって振動振幅の大きな振動が発生されるようにしている。
また、防滴カバー111の形状寸法や材質が製造時における部品バラツキ等に起因して変化が生じた場合には共振周波数が大きく変化する可能性がある。そのために、製品毎の圧電素子120の駆動を均一化するためには、各製品ごとに正確な共振周波数を設定する必要がある。この場合において、共振周波数ではない周波数で駆動すると振動速度が下がってしまうこともある。
そこで、以下に説明する本変形例に示されるような周波数制御を適用すれば、極めて簡単な制御回路によっても共振周波数による圧電素子120の駆動が可能となり、よって製造時の部品バラツキに起因する共振周波数のバラツキが生じたとしても、常に適正な制御を行うことができるという効果を得られる。
以下に、本変形例の加振動作処理における周波数制御について、図15の処理シーケンスによって説明する。
まず、図15のステップS211において、Bucom214は、防滴カバー111を振動させるための駆動時間(Toscf0)と、駆動開始周波数(Noscfs)と、周波数変移量(Δf)と、駆動終了周波数(Noscfe)とに関するデータをフラッシュメモリ215から読み出す。
次に、ステップS212において、Bucom214は、駆動周波数(Noscf)に駆動開始周波数(Noscfs)を設定する。
続いて、ステップS213において、Bucom214は、IOポートD_NCntから駆動周波数(Noscf)を圧電素子制御部109のN進カウンタ182へ出力し設定する。
ステップS214において、Bucom214は、制御フラグP_PwContを「Hi」に設定する。これにより、圧電素子120は、所定の駆動周波数(Noscf)で防滴カバー111を加振して、当該防滴カバー111に振動振幅の小さな定在波振動を生じさせる。ここで、防滴カバー111の表面に付着した液滴等は振動振幅が小さいと除去することができないことがある。
ステップS215において、Bucom214は、所定の駆動時間(Toscf0)の間、防滴カバー111を振動させた状態で待機する。
上述のステップS215による所定の時間(Toscf0)が経過すると、続いて、ステップS216において、Bucom214は、駆動周波数(Noscf)=駆動終了周波数(Noscfe)であるか否かの比較判定を行う。ここで、両者が一致していないと判定された場合(N判定)には、ステップS217の処理に進む。また、両者が一致していると判定された場合(Y判定)には、次のステップS218の処理に進む。
上述のステップS216の処理にてN判定されてステップS217の処理に進むと、このステップS217において、Bucom214は、駆動周波数(Noscf)に周波数変移量(Δf)を加算して、再び駆動周波数(Noscf)を設定する。その後、上述のステップS213の処理に戻る。
上述のステップS216の処理にてY判定されてステップS218の処理に進むと、このステップS218において、Bucom214は、P_PwContを「Lo」に設定する。これにより、圧電素子120の加振動作が終了する。その後、一連の処理シーケンスを終了し、元の処理シーケンスに復帰する(リターン)。
上述のように、周波数を変更していった場合には、定在波振動の振幅が増大していく。そこで、定在波の共振周波数を通過するように駆動開始周波数(Noscfs)と周波数変移量(Δf)と駆動終了周波数(Noscfe)を設定すれば、防滴カバー111に振動振幅の小さな定在波振動が、まず発生し、次第に定在波振動の振幅が増大していき、共振振動になった後、定在波振動振幅が小さくなるといった制御をすることができる。そして、所定以上の振動振幅(振動速度)があれば、防滴カバー111の表面に付着した液滴等を確実に排除することができるので、ある所定の周波数範囲にわたって、液滴等の排除が可能である。一方、1つの共振屈曲モードでは光束通過領域170に振動の節(節線)が発生する場合がある。その場合は駆動周波数を変えて異なる共振屈曲モードで順次駆動すれば良く、複数の共振屈曲モードの共振周波数が近い場合には、前述の所定の周波数範囲に複数の共振周波数が含まれるように駆動しても良い。
また、駆動開始周波数(Noscfs)と駆動終了周波数(Noscfe)の間をある程度広くとれば、圧電素子120及び防滴カバー111からなる構成ユニットの温度や、これら各部材の製造時に生じるバラツキに起因する共振周波数の変化を吸収することが可能である。したがって、極めて簡単な回路構成によって、確実に防滴カバー111に付着した液滴等を振り払うことが可能である。
さらに、共振周波数が接近した複数の振動モードがある場合は、それらの複数の振動モードを含んだ駆動周波数範囲を設定することで、制御時間の短縮や、制御の簡単化が可能である。
以上説明したように上記一実施形態によれば、曲面状(ドーム型)の防滴カバー111の表面に付着した液滴等を、防滴カバー111の振動動作によって微小化して確実に排除することができると共に、防滴カバー111の振動によって微小化した液滴等が、再度防滴カバー111の表面に付着した場合にも、それら微小化液滴等は、自然蒸発やヒーター130による防滴カバー111の加熱動作によって短時間で蒸発させて、確実に排除することができる。さらに、防滴カバー111の振動動作は、防滴カバー111の表面に付着した塵埃等をも振り払うことができる。
したがって、本実施形態の液滴排除装置400を適用した画像装置は、例えば野外設置や使用者(ユーザ)の手が容易に届かない場所に設置されることが多いカメラシステム、具体的には例えば定点観察カメラや監視若しくは防犯カメラシステム等や車載カメラシステム等に適用した場合、例えば降雨等に起因して撮像光学系の前面側の結像光束通過領域に付着する雨水等の液滴や曇り等や塵埃等を容易にかつ確実に排除し除去することができるので、常に鮮明な画像を取得し得る画像装置とすることができる。
[変形例]
図16は、本実施形態の液滴排除装置における防塵カバー及び圧電素子(からなる振動体)についての一変形例を示す要部分解斜視図である(上記一実施形態の図5に相当する図)。
図16は、本実施形態の液滴排除装置における防塵カバー及び圧電素子(からなる振動体)についての一変形例を示す要部分解斜視図である(上記一実施形態の図5に相当する図)。
本変形例においては、上記一実施形態に対し圧電素子120Aの形態と圧電素子120Aが固着される防滴カバー111の部位(筒部122)とフレキ121とが異なるのみである。本変形例における圧電素子120Aは円筒状に形成されている。この圧電素子120Aにおいて、内周面にグランド電極172が形成され、その一部が一端面から延伸して外周面へと引き出されている。また、信号電極171は、当該圧電素子120Aの外周面に形成されている。また、各電極171,172は、圧電素子120Aの外周面において、フレキ121との各対応する電極に対し電気接続されている。圧電素子120Aの内周面は円筒面であり、固着される防滴カバー111の筒部122の外周面は円筒面であり、安定した固着が可能となっている。また、圧電素子120Aの外周面も円筒面であり、可撓性の板状のフレキ121を電気的に安定して固着接続することが可能である。また、円筒形状の圧電素子120Aをセラミックで製造することも容易である。
このように形成した筒状の圧電素子120Aは、防滴カバー111の筒部122の外周面側に、これを覆う様に、つまり、圧電素子120Aの内周側に、防滴カバー111の筒部122を嵌合させるように配置し、接着等で防滴カバー111に固着する。
このような形態の本変形例においては、筒状の圧電素子120Aを適用したことにより、防滴カバー111におけるフランジ部124の外径寸法をより小径化することができる。なお、本変形例に示す構成とする場合、防滴シール150は防滴カバー111(のフランジ部124の外縁部)のみを封止しつつ支持すればよい。したがって、液滴排除装置400Aにおける水密構造を形成するのに際しては、より簡単な構造とすることができ、よって全体として小型化に寄与することができる。
なお、防滴カバー111における水密構造の形態例としては、例えば、防滴カバー111のフランジ部124の外周面上に周溝を形成し、この周溝に対して、例えばゴム材料等によって作成されるOリング形状の防滴シールを嵌合配置するといった構成が考えられる。
図17〜図20は、本実施形態の液滴排除装置における防塵カバー及び圧電素子(からなる振動体)についての他の変形例を示す図である。このうち、図17は、圧電素子の信号電極面を示す平面図である(上記一実施形態の図6に相当する)。図18は、当該圧電素子の分極構成を概念的に示す図である。図19はドーム部123を光軸O方向から見た際に、一定の緯度で生じる振動振幅を概念的に示している。図20は、図19の振動を横軸を円周角φとして示す図である。
本変形例においては、圧電素子120Bは、その形状については上述の一実施形態と同様に、板状円環となるように形成されている。当該変形例においては、圧電素子120Bの分極が上記一実施形態とは異なる形態で形成されている。即ち、本変形例においては、図17に示すように、円周方向に同じ形状の分極領域が周方向に角度が略等しくなるようしてに配置され、分極方向が円周方向に沿って交互に逆向きとされている。
そして、全分極域には信号電極171によって周波電圧が印加される。すると、圧電素子120Bは周方向に伸びる領域と同様に縮む領域が交互に生じ、所定の周波数の電圧を圧電素子120Bに印加すると、ドーム部123の表面には、図18、図19に示すような振動が生じる。本変形例の構成の場合には、ドーム部123に生じる共振屈曲振動は、ドーム部123の経線に沿って振動の節420が発生する(図19参照)。
本変形例の屈曲振動も振動の節420を持つので、異なる振動と組み合わせることによりドーム部123に付着した液滴等を排除するように構成される。例えば、上記一実施形態で示した共振周波数の電圧により、本変形例の圧電素子120Bを駆動すると、容易に上記一実施形態で示した振動を発生させることが可能である。
本発明の各実施形態においては、撮像のための機器として、撮像素子を用いデジタル画像データを扱うカメラを一例として挙げて説明したが、本発明の液滴排除装置を適用し得るカメラとしては、例えばレンズ型カメラであっても、一眼レフ形式若しくはコンパクト型のデジタルカメラであってもよい。さらに、ビデオカメラやムービーカメラ等のような動画用のカメラでもよい。加えて、携帯電話やスマートフォン等を含む携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assist)等に内蔵されるカメラであっても勿論構わない。また、液滴の付着する環境下で使用される光学機器である内視鏡、顕微鏡のような産業用若しくは医療用の光学機器であってもよく、また、監視カメラや車載用カメラ、据え置き型のカメラ等のほか、例えばテレビジョン受信機やパーソナルコンピュータ等に取り付けられているカメラであっても同様の問題が発生し得るので、本発明の技術を適用が可能である。
なお、上述の各実施形態で説明した各処理シーケンスは、その性質に反しない限り、手順の変更を許容し得る。したがって、上述の処理シーケンスに対して、例えば各処理ステップの実行順序を変更したり、複数の処理ステップを同時に実行させたり、一連の処理シーケンスを実行する毎に、各処理ステップの順序が異なるようにしてもよい。即ち、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。また、これらの動作フローを構成する各ステップは、発明の本質に影響しない部分については、適宜省略も可能であることは言うまでもない。
また、ここで説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御や機能は、多くがソフトウエアプログラムにより設定可能であることが多くあり、そのソフトウエアプログラムをコンピュータが読み取り実行することで上述した制御や機能を実現することができる。そのソフトウエアプログラムは、コンピュータプログラム製品として、予め製品製造過程において上記記憶媒体や記憶部等、具体的には例えばフレキシブルディスク,CD−ROM等,不揮発性メモリ等の可搬媒体や、ハードディスク,揮発性メモリ等の記憶媒体に、その全体あるいは一部を記憶又は記録されている電子データである。また、これとは別に、製品出荷時又は可搬媒体或いは通信回線を介して流通又は提供が可能なものである。利用者は、製品出荷後であっても、自ら通信ネットワーク,インターネット等を介して、それらのソフトウエアプログラムをダウンロードしてコンピュータにインストールしたり、あるいは記憶媒体からコンピュータにインストールすることで、動作可能にすることができ、これによって容易に本実施形態の撮像装置を実現することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。
本発明は、車載カメラシステムや監視若しくは防犯カメラシステム等における画像装置に適用される液滴排除装置のみに限られることはなく、他の形態の画像装置、例えば湿潤環境試験室内で用いられる観察用カメラ、スポーツ競技等において競技者等に取り付けて使用されるいわゆるアクションカメラ、小型模型飛行体(いわゆるドローン等)に搭載され野外環境で使用される観察用カメラ等の各種用途に用いられる動画若しくは静止画撮像用カメラに対して広く適用することができる。
また、自動車、電車、航空機等の乗り物に用いられる前照灯または尾灯等、照明光源を覆うカバー部材を有する照明装置等に対しても適用することが可能である。
さらに、光学系の前面側に阪急形状(ドーム型)の防滴カバー部材を設けた観察装置、例えば望遠鏡、双眼鏡、単眼鏡等に対しても同様に適用できる。
またさらに、ロボット等における画像認識等のための撮像光学系においても同様に適用することができる。
これらに加えてさらに、例えば透過型液晶表示装置等を用いて画像を拡大投影する投影型画像表示装置等に対しても同様に適用することが可能である。
1……カメラ,
100……レンズ部,
101……フォーカスレンズ,
102……変倍レンズ,
103……絞り,
104,105,106……ドライバ,
107……マイクロコンピュータ,
108……フラッシュメモリ,
109……圧電素子制御部,
110……加熱制御部,
111……防滴カバー,
118……前レンズ,
120,120A,120B……圧電素子,
121……フレキシブルプリント基板,
122……筒部,
123……ドーム部,
124……フランジ部,
130……ヒーター,
131……フレキシブルプリント基板,
140……支持枠,
141……防滴カバー受部,
142……回転止め突起,
145……貫通開口,
146……位置決め用突起部,
149……第1内部空間,
150……防滴シール,
151……押圧部材,
152……ねじ,
153……押圧受用突起部,
154……突設片,
159……第2内部空間,
160……防塵シール,
169……空間,
170……光束通過領域,
171,172……電極,
172a……側面電極,
181……クロックジェネレータ,
182……N進カウンタ,
183……1/2分周回路,
184……インバータ,
185……トランス,
186……電圧制御回路,
200……ボディ部,
201……異物検出部,
202……撮像素子,
203……アナログ処理部,
204……A/D変換部,
205……AE処理部,
206……画像処理部,
207……AF処理部,
208……画像圧縮展開部,
209……LCDドライバ,
210……LCD,
211……メモリI/F,
212……記憶媒体,
213……SDRAM,
214……マイクロコンピュータ,
215……フラッシュメモリ,
216……操作部,
217……内部バス,
218……電源回路,
300……インターフェース(I/F),
400,400A……液滴排除装置,
401……振動制御装置,
402……加熱制御装置,
410……カバー部材,
411……貫通孔,
420……節,
500……液滴等,
501……微小液滴,
100……レンズ部,
101……フォーカスレンズ,
102……変倍レンズ,
103……絞り,
104,105,106……ドライバ,
107……マイクロコンピュータ,
108……フラッシュメモリ,
109……圧電素子制御部,
110……加熱制御部,
111……防滴カバー,
118……前レンズ,
120,120A,120B……圧電素子,
121……フレキシブルプリント基板,
122……筒部,
123……ドーム部,
124……フランジ部,
130……ヒーター,
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140……支持枠,
141……防滴カバー受部,
142……回転止め突起,
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146……位置決め用突起部,
149……第1内部空間,
150……防滴シール,
151……押圧部材,
152……ねじ,
153……押圧受用突起部,
154……突設片,
159……第2内部空間,
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213……SDRAM,
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217……内部バス,
218……電源回路,
300……インターフェース(I/F),
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401……振動制御装置,
402……加熱制御装置,
410……カバー部材,
411……貫通孔,
420……節,
500……液滴等,
501……微小液滴,
Claims (12)
- 光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域を有し、曲面形状のドーム部を備えた光学素子と、
上記光学素子の上記ドーム部を形成する曲面の端部と接続し、少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ、上記光学素子の上記ドーム部に屈曲振動を発生させる加振部材と、
上記加振部材を制御する振動制御装置と、
を具備することを特徴とする液滴排除装置。 - 上記光学素子は、上記設置部に2方向の曲率が0の面からなる平面部が形成されており、
上記加振部材は、上記平面部に固着され、板状に形成された圧電体であることを特徴とする項記載1に記載の液滴排除装置。 - 上記光学素子を取り付け固定する支持枠と、
上記光学素子の上記平面部の外周縁部に密着して設けられ、上記光学素子を固定保持すると共に振動吸収性を有してなる保持部材と、
をさらに具備し、
上記保持部材は、上記光学素子と上記保持部材と上記支持枠とによって形成される内部空間を外部空間に対して水密状態とすることを特徴とする請求項2に記載の液滴排除装置。 - 上記光学素子の上記設置部を覆うと共に、上記光学像を形成する光束を通過させる開口を有するカバー部材を、さらに具備し、
上記カバー部材は、上記光学素子の外表面から離脱した液滴を受ける受け部と、この受け部で受けた液滴を外部へ排出する排水口と、を有して形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載の液滴排除装置。 - 上記光学素子の上記ドーム部を形成する曲面の端部と接続し、少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ、上記光学素子を加熱する加熱部材と、
上記加熱部材を制御する加熱制御装置と、
を、さらに具備することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載の液滴排除装置。 - 光学像を形成するための光束を通過させる光束通過領域を有し、曲面形状のドーム部を備えた光学素子と、
上記光学素子の上記ドーム部を形成する曲面と接続し、少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ、上記光学素子の上記ドーム部に屈曲振動を発生させる加振部材と、
上記光学素子の上記ドーム部を形成する曲面と接続し、少なくとも1方向の曲率が0の面で形成された設置部に設けられ、上記光学部材を加熱する加熱部材と、
上記加振部材を制御する振動制御装置と、
上記加熱部材を制御する加熱制御装置と、
を具備することを特徴とする液滴排除装置。 - 光学像を結像させる撮像光学系を有するレンズ部と、
撮像素子を有するボディ部と、
請求項1〜請求項6のいずれかに一つに記載の液滴排除装置と、
を具備してなることを特徴とする画像装置。 - 上記液滴排除装置は、上記レンズ部の前面側に配設され、かつ上記レンズ部の先端側の一部が上記液滴排除装置の上記光学素子の上記ドーム部の内側空間に配設されることを特徴とする請求項7に記載の画像装置。
- 光学素子のドーム部に屈曲振動を発生させる加振動作を行うことを特徴とする液滴排除装置の制御方法。
- 上記光学素子を加熱する加熱動作をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の液滴排除装置の制御方法。
- 光学素子のドーム部に屈曲振動を発生させる加振ステップを含む液滴排除装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする液滴排除装置の制御プログラム。
- 上記光学素子を加熱する加熱ステップをさらに含む液滴排除装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項11に記載の液滴排除装置の制御プログラム。
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CN107219709A (zh) | 2017-09-29 |
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