JP2018025599A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】2つの撮像素子の被写体側にそれぞれ配置される2つの光学フィルタをそれぞれ圧電素子で振動させて各光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制する。【解決手段】撮像装置は、撮影光学系を通過した被写体光束を透過させて撮像素子33に導くと共に、被写体光束の一部を反射して撮像素子34に導く半透過ミラー6と、互いに画素ピッチが異なる撮像素子33,34の被写体側に配置される光学フィルタ410,510と、光学フィルタ410,510に付着した異物を除去すべく、光学フィルタ410,510に振動を励起させる振動素子430,530と、振動素子430,530の駆動を制御する制御手段101とを備える。制御手段101は、画素ピッチが大きい側の撮像素子34の被写体側に配置される光学フィルタ510に振動を励起させる振動素子530の消費する電力が他の振動素子430の消費する電力より小さくなるように振動素子430,530の駆動を制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関し、特に光学フィルタに付着した塵埃等の異物を除去する技術の改良に関する。
デジタルカメラ等の撮像装置では、半透過ミラーで被写体像を2つに分割し、第1撮像素子で静止画を撮影し、第2撮像素子で動画を撮影するものがある(特許文献1)。ところで、撮像素子の被写体側に配置される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ等の光学フィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。特に、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込んで光学フィルタに付着する可能性が高い。
そこで、第1撮像素子の被写体側に配置された光学フィルタ及び第2撮像素子の被写体側に配置された光学フィルタをそれぞれ圧電素子で振動させることにより、各光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている(特許文献2)。
しかし、上記特許文献1では、2つ圧電素子にそれぞれ共通の電圧を印加して2つの光学フィルタを振動させるため、1つの光学フィルタを振動させる場合に比べて2倍の消費電力が必要となる。消費電力が大きくなると、カメラの撮影枚数の減少や駆動回路素子の大型化に伴うカメラの大型化の原因になる。
そこで、本発明は、2つの撮像素子の被写体側にそれぞれ配置される2つの光学フィルタをそれぞれ圧電素子で振動させて各光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することができる撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系を通過した被写体光束を透過させて第1撮像素子に導くと共に、前記被写体光束の一部を反射して第2撮像素子に導くミラーを備える撮像装置であって、前記第1撮像素子の被写体側に配置される第1光学フィルタと、前記第1光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第1光学フィルタに振動を励起させる第1振動素子と、前記第2撮像素子の被写体側に配置される第2光学フィルタと、前記第2光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第2光学フィルタに振動を励起させる第2振動素子と、前記第1振動素子および前記第2振動素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記第1撮像素子と前記第2撮像素子とは、互いに画素ピッチが異なっており、前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子のうち、前記画素ピッチが大きい側の撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタに振動を励起させる振動素子の消費する電力が他の振動素子の消費する電力より小さくなるように前記第1振動素子および前記第2振動素子の駆動を制御することを特徴とする。
本発明によれば、2つの撮像素子の被写体側にそれぞれ配置される2つの光学フィルタをそれぞれ圧電素子で振動させて各光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の撮像装置の第1の実施形態であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。
図1は、本発明の撮像装置の第1の実施形態であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。
本実施形態のデジタルカメラは、図1に示すように、カメラ本体100の被写体側に交換式のレンズユニット200が着脱可能に装着される。
まず、レンズユニット200について説明する。図1において、レンズ制御回路202は、カメラ本体100のMPU101からの制御信号を受信することにより、AF駆動回路203および絞り駆動回路204を介して撮影レンズ201および絞り205を駆動する。なお、図1では、便宜上1枚の撮影レンズ201のみを図示しているが、実際には、撮影レンズ201は、フォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって撮影光学系が構成される。
AF駆動回路203は、例えばステッピングモータを備え、レンズ制御回路202の制御により撮影レンズ201のフォーカスレンズの光軸方向の位置を変化させることにより、カメラ本体100の撮像素子33及び撮像素子34に被写体光束を合焦させる。絞り駆動回路204は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路202の制御により絞り205の絞り量を変化させる。
次に、カメラ本体100について説明する。図1において、マイクロコンピュータ(以下、MPU)101は、デジタルカメラ全体の制御を司る。MPU101には、焦点駆動回路103、シャッタ駆動回路104、画像信号処理回路105、スイッチセンサ回路106、圧電素子駆動回路111が接続される。これらの回路は、MPU101の制御により動作する。
MPU101は、レンズユニット200のレンズ制御回路202とマウント接点部21を介して通信を行う。MPU101は、レンズユニット200が接続されると、マウント接点部21を介して信号を受信することにより、レンズユニット200のレンズ制御回路202と通信可能状態になったことを判断する。
半透過ミラー6は、レンズユニット200の光軸に対して45度傾斜して保持された状態で不図示のミラーボックス等に固定され、被写体光束を2つに分割する。具体的には、撮影レンズ201を通過した被写体光束を反射させて撮像素子34へ導くと共に、その一部を透過させて撮像素子33へ導く。撮像素子33は、本発明の第1撮像素子の一例に相当し、撮像素子34は、本発明の第2撮像素子の一例に相当する。
シャッタユニット32は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタにより構成され、撮影待機時には、シャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。そして、撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行うことにより、被写体光束を通過させて撮像素子33に導く。また、シャッタユニット32は、設定された露光時間(シャッタ秒時)が経過した後、シャッタ後幕が露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより、1つの画像データの撮影が完了する。なお、シャッタユニット32は、MPU101から制御命令を受けたシャッタ駆動回路104により制御される。
第1撮像ユニット400は、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430a,430b、撮像素子33を含む部品がユニット化されて構成されている。撮像素子33は、高精細な静止画を撮影する例えばCMOSセンサやCCDセンサ等の撮像デバイスであり、半透過ミラー6を透過して結像した被写体像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。光学ローパスフィルタ410は、本発明の第1光学フィルタの一例に相当し、圧電素子430a,430bは、本発明の第1振動素子の一例に相当する。
圧電素子430a,430bは、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、MPU101から制御信号を受信した圧電素子駆動回路111により加振され、その振動を光学ローパスフィルタ410に伝える。
第2撮像ユニット500は、光学ローパスフィルタ510、圧電素子530a,530b、撮像素子34を含む部品がユニット化されて構成されている。撮像素子34は、動画を撮影する例えばCMOSセンサやCCDセンサ等の撮像デバイスであり、半透過ミラー6で反射して結像した被写体像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。光学ローパスフィルタ510は、本発明の第2光学フィルタの一例に相当し、圧電素子530a,530bは、本発明の第2振動素子の一例に相当する。
圧電素子530a,530bは、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、MPU101から制御信号を受信した圧電素子駆動回路111により加振され、振動を光学ローパスフィルタ510に伝える。
なお、動画は、一般に静止画ほどの高精細な解像度を必要としないため、動画を撮像する撮像素子34は、静止画を撮像する第1撮像ユニット400の撮像素子33より画素ピッチは大きくなっている。また、撮像素子34の撮影光軸上には、メカニカルなシャッタユニットは配置せず、撮像素子34自体の電子シャッタにて露光調整を行う。
さらに、動画を撮像する撮像素子34の撮影有効領域は、静止画を撮像する撮像素子33の撮影有効領域に対して小さくなっている。例えば、撮像素子33は、フルサイズの有効領域、撮像素子34はAPS-Cサイズの有効領域となっている。これにより、カメラ本体100の上部(半透過ミラー6の上方)の厚み方向(撮影レンズ201の光軸方向)の厚さを小さくすることができ、カメラの小型化に貢献できる。
また、撮像素子34は、瞳分割された光束を受光するための少なくとも1対の光電変換部を含む焦点検出用画素を備え、位相差方式の焦点検出を行う。撮像素子34から出力される焦点検出用の信号は、焦点駆動回路103に供給され、被写体像信号に換算された後、MPU101に送信される。
MPU101は、受信した被写体像信号に基づいて位相差検出法による焦点検出演算を行う。具体的には、MPU101は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路202およびAF駆動回路203を介して撮影レンズ201のフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。
また、MPU101は、撮像素子34から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出する。なお、撮像素子33に前述した焦点検出用画素を設けて、位相差方式の焦点検出を行ってもよい。また、撮像素子33から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出してもよい。
画像信号処理回路105は、撮像素子33および撮像素子34から出力されたアナログ画像信号に対して、A/D変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。そして、画像信号処理回路105は、画像処理後の画像データを表示駆動回路109を駆動してファインダ内表示モニタ17および表示モニタ19に表示させる。本実施形態では、静止画撮影時は、撮像素子33によって得られた画像データを表示モニタ19に表示させ、動画撮影時は、撮像素子34によって得られた画像データを表示モニタ19に表示させる。
撮影者は、ファインダ接眼窓18を介してファインダ内表示モニタ17に表示される被写体像を観察することができる。なお、本実施形態では、撮像素子34によって得られた画像データをファインダ内表示モニタ17に表示させるが、撮像素子33によって得られた画像データをファインダ内表示モニタ17に表示させてもよい。
スイッチセンサ回路106は、設定操作ダイアル8、撮影モード設定ダイアル14、メインSW43、クリーニングモード操作部材44、静止画/動画切替SW45等を撮影者が操作することにより入力される入力信号をMPU101に送信する。クリーニングモード操作部材44は、光学ローパスフィルタ410および光学ローパスフィルタ510の表面に付着した塵埃等の異物の除去指示を行うためのユーザインタフェースである。撮影者は、クリーニングモード操作部材44を操作することにより、光学ローパスフィルタ410,510に付着した異物の除去動作を行うことができる。
次に、図2を参照して、第1撮像ユニット400について詳細に説明する。図2は、第1撮像ユニット400の構成を概略的に示した分解斜視図である。図2に示すように、撮像素子33の被写体側に配置された光学ローパスフィルタ410は、水晶からなる1枚の複屈折板で矩形状に形成され、点像分離方向は、カメラの左右方向(図中の矢印A方向、振動の節に対して直交方向)である。光学ローパスフィルタ410は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子430a,430bを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向(カメラ左右方向)は対称である。また、光学ローパスフィルタ410の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
圧電素子430a,430bは、短冊状の外形を有し、光学ローパスフィルタ410の撮像素子33側の表面の互いに幅方向(カメラの左右方向)に向かい合う二辺近傍にそれぞれ接着される。より詳しくは、圧電素子430a,430bは、光学ローパスフィルタ410の周縁部において、圧電素子430a,430bの長辺が光学ローパスフィルタ410の幅方向両側の短辺に平行になるように配置されて貼着される。光学ローパスフィルタ410は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。
圧電素子駆動回路111から不図示のフレキシブルプリント基板を介して圧電素子430a,430bに周期的な電圧が印加されることで、圧電素子430が伸縮運動し、それに伴って光学ローパスフィルタ410も周期的な屈曲変形を生じる。光学ローパスフィルタ410は、樹脂製又は金属製のフィルタ保持部材420により保持され、フィルタ保持部材420は、撮像素子33を保持する素子保持部材470にビス等により固定される。
付勢部材440は、光学ローパスフィルタ410を撮像素子33の方向に付勢し、フィルタ保持部材420に係止される。付勢部材440は、カメラ本体100のグランド(GND)に接地され、光学ローパスフィルタ410の表面もカメラ本体100のグランドに接地される。これにより、光学ローパスフィルタ410表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
弾性部材450は、断面が略円形の弾性材により矩形枠状に形成され、光学ローパスフィルタ410とフィルタ保持部材420とで挟まれて密着保持される。この密着力は、付勢部材440の撮像素子33の方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材450は、ゴム材を用いて形成してもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いて形成してもよい。これにより、光学ローパスフィルタ410は、付勢部材440と弾性部材450とで挟み込まれた状態で振動可能に保持される。
光学部材460は、位相板(偏光解消板)と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ410の点像分離方向Aと90°異なる点像分離方向Bの複屈折板と、を貼り合わせて構成され、フィルタ保持部材420に接着固定される。素子保持部材470は、矩形状の開口部を有し、その開口部に撮像素子33を露出させるように背面側から撮像素子33が固着された状態で、カメラ本体100にビス等により固定される。
マスク480は、撮像素子33に撮影光路外からの余計な光が入射することを防ぐためのものであり、フィルタ保持部材420と撮像素子33とで挟まれて密着保持される。素子付勢部材490は、左右一対の板バネにより構成され、素子保持部材470にビス等により固定されて撮像素子33を素子保持部材470に押し付ける。
次に、図3及び図4を参照して、光学ローパスフィルタ410の振動について説明する。本実施形態では、光学ローパスフィルタ410に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ410に付着した異物を光学ローパスフィルタ410の法線方向にはじき飛ばして除去する。
図3は、圧電素子430a,430bにより光学ローパスフィルタ410に励起される2つの振動モードの周波数と振幅との関係を示すグラフ図である。図3に示すように、f(m)で示される周波数でm次の振動モードが励起され、f(m+1)で示される周波数でm+1次の振動モードが励起される。ここで、2つの圧電素子430a,430bに印加する電圧の周波数fをそれぞれf=f(m),f=f(m+1)に設定することで、m次モードとm+1次モードの共振を利用することができる。
図4(a)および図4(b)は、mが奇数の場合のm次およびm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子430a,430bに印加される電圧を示す図である。図4(a)および図4(b)では、mが奇数のときの例として、m=9の場合を示す。図4(a)に示すように、発生する振動は、それぞれのモードで圧電素子430a,430bの長手方向に平行な向きに(同一方向に)複数の節が等間隔で現れる屈曲定在波振動である。図4(b)には、それぞれのモードで圧電素子430a,430bに印加される交流電圧の振幅が実数成分と虚数成分で表されている。
図4(b)において、(1)はm次の振動モードの交流電圧を示し、(2)はm+1次の振動モードの交流電圧を示している。なお、ここでは、各モードの電圧をm次の振動モードの振幅で規格化しており、図4(b)に示すm次:AA、m+1次:AAは、m次振動モードとm+1次振動モードとを同電圧で駆動することを意味している。
印加電圧(1),(2)を組み合わせることで、光学ローパスフィルタ410の表面に付着した異物を除去する。具体的には、光学ローパスフィルタ410に周波数f(m+1)でm+1次の振動モードを発生させ、その後、周波数f(m)でm次の振動モードを発生させる。これにより、光学ローパスフィルタ410の表面に付着した異物をはじき飛ばして除去することができる。
なお、振動モードを2つ使用する理由は、一方の振動モードで振動の節上に残ってしまった異物を節が同一領域に発生しない他方の振動モードでふるい落とすためである。よって、次数の隣あう奇数節と偶数節の振動モードを使用すると、節が同一領域に発生することもなく、異物除去効果が高くなる。さらに、2つの振動モードの組み合わせを複数回繰り返すことで、異物除去効果がさらに高くなる。
なお、使用する振動モードは2つに限定されず、周波数f=f(m)、f(m+1)、f(m+2)と隣あう3つの振動モードを組み合わせても良いし、それ以上の数の振動モードを組み合わせても良い。また、光学ローパスフィルタ410の厚みのばらつき等から発生する共振周波数のばらつき:αを考慮して、f(m+1)+αからf(m)−αの範囲Δf1で周波数を漸次変化させてもよい(図3参照)。こうすることで、共振周波数f=f(m)、f(m+1)を外すことなく、周波数f=f(m)、f(m+1)の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
次に、図5を参照して、第2撮像ユニット500について詳細に説明する。図5は、第2撮像ユニット500の構成を概略的に示した分解斜視図である。撮像素子34の被写体側に配置された光学ローパスフィルタ510は、水晶からなる1枚の矩形状の複屈折板で構成される。光学ローパスフィルタ510は、光学有効領域外の幅方向両側に一対の圧電素子530a,530bを配置する周縁部を有して、撮影光軸中心に対して直交する方向(カメラ左右方向)に対称配置されている。光学ローパスフィルタ510は、光学ローパスフィルタ410と同様に、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。
圧電素子530a,530bには、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路111からフレキシブルプリント基板を介して圧電素子530a,530bに周期的な電圧が印加され、これにより、圧電素子530a,530bが伸縮運動し、それに伴って光学ローパスフィルタ510も周期的な屈曲変形を生じる。
なお、圧電素子530a,530bの面積は、第2撮像ユニット500の圧電素子430a,430bの面積に比べて小さくなっている。圧電素子530a,530bの面積を圧電素子430a,430bの面積より小さくすることで、静電容量を小さくして印加電圧に対する消費電流を下げ、消費電力を抑制している。一方、圧電素子530a,530bの消費電流を下げると、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力が劣ってしまう。
しかし、撮像素子上の異物の見え方は「画素ピッチ比の平方根に反比例」の関係にあり、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33に比べて画素ピッチが大きいため、撮像素子33より小さな異物は見えにくくなる。このため、異物除去能力は、圧電素子430a,430bより圧電素子530a,530bの方が多少劣っていても許容される。
圧電素子530a,530bの駆動面積を小さくするには、図5に示すように、圧電素子530a,530bの各々の駆動面積を小さくしても良いし、圧電素子530a,530bのいずれか一方を省略しても良い。また、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より撮影有効領域が小さいため、光学ローパスフィルタ510の面積を光学ローパスフィルタ410より小さく設計することが可能である。
圧電素子530a,530bついても、撮像素子34の撮影有効領域と撮像素子33の撮影有効領域との比に応じて小さくできるが、上述した撮像素子34での異物の見えにくさを加味すると、さらに駆動面積を小さくすることが可能となる。つまり、光学ローパスフィルタ410の面積に対する圧電素子430a,430bの駆動面積の比よりも光学ローパスフィルタ510の面積に対する圧電素子530a,530bの駆動面積の比の方が小さくなるように設計することが可能である。これにより、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。
また、光学ローパスフィルタ510の点像分離方向は、カメラの前後方向である垂直方向C(振動の節に対して平行な方向)であることが望ましい。本実施形態の光学ローパスフィルタ510の振動のさせ方では、点像分離方向は、水平方向の方が振動のせん鋭度(Q値)が大きく、共振時の振幅が大きくなり、異物除去にとっては有利である。
しかし、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より画素ピッチが大きく、それに合わせて点像分離幅を広げるため、光学ローパスフィルタ510の方が光学ローパスフィルタ410よりも厚みが大きくなっている。そのため、光学ローパスフィルタ410と同じ振動モード(振動の節の数が同じ)で光学ローパスフィルタ510を振動させようとすると、周波数が高くなってしまい、その結果、圧電素子530a,530bの消費電力が大きくなってしまう。
そこで、光学ローパスフィルタ510の点像分離方向を垂直方向Cにすることで、光学ローパスフィルタ510の長辺方向のヤング率を小さくし、光学ローパスフィルタ410と同じ振動モードを低い周波数で励起することが可能となる。こうすることで、圧電素子530a,530bの消費電力の抑制が可能となる。
なお、点像分離方向を垂直方向Cにすることで、振動のせん鋭度(Q値)が小さくなり、異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より小さな異物は見えにくくなる。このため、異物除去能力は、光学ローパスフィルタ510の方が劣っていても良い。よって、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。
光学部材560は、位相板(偏光解消板)と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ510の点像分離方向Cと90°異なる点像分離方向Dの複屈折板と、を貼り合わせて構成され、フィルタ保持部材520に接着固定される。その他の構成は、第1撮像ユニット400と同様であるため、その説明を省略する。
なお、前述したように、動画撮像用の撮像素子34の撮影有効領域は、静止画撮像用の撮像素子33の撮影有効領域に比べて小さく設定されているため、それに応じて光学部材560およびフィルタ保持部材520も小さく設定することができる。よって、全体として第2撮像ユニット500は、第1撮像ユニット400より小さい。これにより、カメラ本体100の上部(半透過ミラー6の上方)の厚み方向(撮影レンズ201の光軸方向)の厚さを小さくすることができ、カメラの小型化に貢献できる。
次に、図6および図7を参照して、光学ローパスフィルタ510の振動について説明する。本実施形態では、光学ローパスフィルタ510に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ510付着した異物を光学ローパスフィルタ510の法線方向にはじき飛ばして除去する。
図6は、圧電素子530a,530bにより光学ローパスフィルタ510に励起される2つの振動モードの周波数と振幅との関係を示すグラフ図である。図6に示すように、f(n)で示される周波数でn次の振動モードが励起され、f(n+1)で示される周波数でn+1次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子530a,530bに印加する電圧の周波数fをそれぞれf=f(n),f=f(n+1)に設定することで、n次モードとn+1次モードの共振を利用することができる。なお、使用する振動モードは、前述したように、2つに限定されるものではない。
ここで、光学ローパスフィルタ510の共振周波数f(n)は、光学ローパスフィルタ410の共振周波数f(m)よりも小さい周波数を設定することが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、周波数の2乗に比例して大きくなるため、圧電素子530a,530bの駆動周波数は高く設定することが望ましいが、周波数が高くなると、その分、消費電力も大きくなってしまう。
そこで、f(n)をf(m)よりも小さくすることで、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制する。この場合、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より小さな異物が見えにくいため、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力が多少劣っていても許容される。これにより、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。
図7(a)および図7(b)は、nが奇数の場合のn次およびn+1次の振動モード形状、並びに圧電素子530a,530bに印加される電圧を示す図である。図7に示すように、n次振動モードとn+1次振動モードとを、どちらも同じ駆動電圧BBで圧電素子530a,530bを駆動している。
ここで、光学ローパスフィルタ510を振動させる圧電素子530a,530bの駆動電圧BBは、光学ローパスフィルタ410を振動させる圧電素子430a,430bの駆動電圧AAよりも小さいことが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、振幅に比例して大きくなるため、圧電素子の駆動電圧を大きくして振幅を大きくしたほうが異物除去能力は高くなる。
しかし、圧電素子の駆動電圧を大きくすると、その分、電流値も大きくなり、消費電力が増えてしまう。そこで、圧電素子530a,530bの駆動電圧BBを圧電素子430a,430bの駆動電圧AAよりも小さくすることで、消費電力を抑制する。この場合、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力は劣ってしまう。しかし、前述したように撮像素子34は、撮像素子33より小さな異物が見えにくくなるため、異物除去能力は、光学ローパスフィルタ510の方が光学ローパスフィルタ410より多少劣っていても許容される。よって、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力が得られるように、圧電素子530a,530bの駆動電圧BBを決定すればよい。
また、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33に比べて撮影有効領域は小さいため、光学ローパスフィルタ510の面積を光学ローパスフィルタ410より小さく設計することが可能である。面積が小さくなった分、圧電素子530a,530bに印加される電圧もその割合だけ小さくしても、同等の振幅、つまり同等の異物除去能力を実現できる。
また、前述した撮像素子34の小さな異物の見えにくさを加味すると、さらに圧電素子530a,530bの印加電圧を小さくすることが可能となる。つまり、光学ローパスフィルタ410の面積に対する圧電素子430a,430bの印加電圧の比よりも光学ローパスフィルタ510の面積に対する圧電素子530a,530bの印加電圧の比の方が小さくなるように電圧を決定することが可能である。これにより、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。
また、光学ローパスフィルタ510の厚みのばらつき等から発生する共振周波数のばらつき:βを考慮して、f(n)−βからf(n+1)+βの範囲Δf2で、周波数を漸次変化させてもよい(図6参照)。こうすることで、共振周波数f=f(n)、f(n+1)を外すことなく、周波数f=f(n)、f(n+1)の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
ここで、圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bによる光学ローパスフィルタ410,510の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせることが望ましい。本実施形態では、光学ローパスフィルタ410は、図3に示すように、駆動周波数をf(m+1)+αからf(m)−α、つまり高い周波数から低い周波数へと漸次変化させている。これに対し、光学ローパスフィルタ510は、図6に示すように、駆動周波数をf(n)−βからf(n+1)+β、つまり低い周波数から高い周波数へと漸次変化させている。
これは、光学ローパスフィルタ410,510の振動が同時に励起される場合に特に有効であるが、圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bの駆動周波数の漸次変化方向が同じだと、両者ともに高い周波数で駆動する時間が重なってしまう。このため、圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bの合算消費電流や合算消費電力が不必要に大きくなるからである。消費電流や消費電力が大きくなると、圧電素子の振動駆動回路の実装素子の大型化につながり、カメラの小型化や軽量化を阻害してしまう。
そこで、圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bによる光学ローパスフィルタ410,510の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせ、両者の合算消費電流や合算消費電力を駆動時間において平均化している。これにより、単位時間あたりの消費電流や消費電力を不必要に大きくすることを避けることができ、圧電素子の振動駆動回路の実装素子の大型化を避けることができる。
次に、図8を参照して、圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bによる光学ローパスフィルタ410,510の異物除去の駆動シーケンスについて説明する。
図8(a)は、光学ローパスフィルタ410,510の異物を除去する際の圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bの駆動シーケンスを模式的に示すタイミングチャート図である。図8(a)において、縦軸は駆動信号のオン/オフを表し、横軸は経過時間を表している。また、図8(a)の上段は、圧電素子430a,430bによる光学ローパスフィルタ410の異物除去の駆動シーケンスを表し、下段は、圧電素子530a,530bによる光学ローパスフィルタ510の異物除去の駆動シーケンスを表している。
光学ローパスフィルタ410に付着した異物を除去するには、まず、圧電素子430a,430bを(1)m+1次の振動モードでΔT1の時間駆動し、所定時間待機した後、(2)m次の振動モードでΔT1の時間駆動する。そして、(1)と(2)の駆動をそれぞれもう1回ずつ繰り返す。結果として、圧電素子430a,430bの駆動時間(光学ローパスフィルタ410の振動時間)の合計ΔT1totalは、ΔT1total=4×ΔT1となる。
一方、光学ローパスフィルタ510に付着した異物を除去するには、まず、圧電素子530a,530bを(3)n次の振動モードでΔT2の時間駆動し、所定時間待機した後、(4)n+1次の振動モードでΔT2の時間駆動する。そして、(3)と(4)の駆動をそれぞれもう1回ずつ繰り返す。結果として、圧電素子530a,530bの駆動時間(光学ローパスフィルタ510の振動時間)の合計ΔT2totalは、ΔT2total=4×ΔT2となる。
そして、光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510のそれぞれの振動モードの駆動開始タイミングは同時である。具体的には、(1)m+1次の振動モードと(3)n次の振動モードの駆動開始タイミングは同時であり、(2)m次の振動モードと(4)n+1次の振動モードの駆動開始タイミングは同時である。
ここで、光学ローパスフィルタ510の振動を励起する圧電素子530a,530bの駆動時間の合計ΔT2totalは、光学ローパスフィルタ410の振動を励起する圧電素子430a,430bの駆動時間の合計ΔT1totalよりも短いことが望ましい。言い換えれば、1つの振動モードの駆動時間ΔT1、ΔT2を比較すると、ΔT1>ΔT2となることが望ましい。一般的に、光学ローパスフィルタ510の振動を励起する時間が長い方が異物除去能力は高くなるが、圧電素子530a,530bの駆動時間が長いと、その分、消費電力が増えてしまう。
そこで、圧電素子530a,530bの駆動時間の合計ΔT2totalを圧電素子430a,430bの駆動時間の合計ΔT1totalよりも短くするか、もしくは1つの振動モードの駆動時間ΔT2を駆動時間ΔT1よりも短くする。これにより、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制する。
この場合、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より小さな異物は見えにくくなるため、異物除去能力の多少の劣化は許容される。よって、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力が得られるように、圧電素子530a,530bの駆動時間の合計ΔT2total、もしくは1つの振動モードの駆動時間ΔT2を決定すればよい。これにより、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。
図8(b)は、光学ローパスフィルタ410,510の異物を除去する際の圧電素子430a,430bおよび圧電素子530a,530bの駆動シーケンスの変形例を模式的に示すタイミングチャート図である。
圧電素子530a,530bによる光学ローパスフィルタ510の異物除去の駆動シーケンスにおいて、図8(a)では、(3)n次と(4)n+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ2回ずつである。これに対して、図8(b)では、(3)n次と(4)n+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ1回ずつである点が異なっている。
この場合でも、圧電素子530a,530bの駆動時間の合計ΔT2total(=2×ΔT2)を圧電素子430a,430bの駆動時間の合計ΔT1total(=4×ΔT1)より短くすることができる。よって、圧電素子530a,530bの消費電力を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力を維持することが可能である。なお、図8(b)では、1つの振動モードの駆動時間ΔT1>ΔT2となっているが、ΔT1=ΔT2としても良い。この場合においても、駆動時間の合計ΔT2total<ΔT1totalの関係となり、同様の効果を得ることができる。
また、光学ローパスフィルタ410,510のそれぞれの振動モードの駆動開始タイミングを同時としているが、両者の駆動時間が重なる範囲内で光学ローパスフィルタ510の駆動開始タイミングを遅らせても良い。例えば、(1)m+1次の振動モードが終了するタイミングで(3)n次の振動モードが終了するように、(3)n次の振動モードでの圧電素子530a,530bの駆動開始タイミングを設定してもよい。
次に、図9を参照して、光学ローパスフィルタ410,510の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。図9の処理は、不図示のROM等に記憶されたプログラムが不図示のRAMに展開されてMPU101により実行される。
図9において、ステップS901では、MPU101は、メインSW43にてカメラの電源のオン操作がされたかを判定し、電源がオン操作されると、ステップS902に進む。ステップS902では、MPU101は、図1に示す各回路へ電力を供給してシステムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムのオン動作を行ってステップS903に進む。
ステップS903では、MPU101は、クリーニングモード操作部材44が操作されたかを判定し、操作された場合は、ステップS904に進み、操作されていない場合は、ステップS905に進む。なお、本実施形態では、クリーニングモード操作部材44の操作によりクリーニングモードへの移行を指示しているが、機械的な操作部材に限らず、表示モニタ19のタッチパネル等でクリーニングモードへの移行を指示してもよい。
ステップS904では、MPU101は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路111により光学ローパスフィルタ410,510の定在波振動を励起する周期電圧を生成する。そして、MPU101は、圧電素子駆動回路111により生成された電圧を圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bに印加し、ステップS905に進む。
このとき、圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bは、圧電素子駆動回路111により印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ410,510に定在波振動を発生させる。各々の光学ローパスフィルタ410,510の駆動シーケンスは、図8(a)又は図8(b)で説明した駆動シーケンスを実行する。これにより、光学ローパスフィルタ410,510の表面に付着した異物を除去することができる。
ステップS905では、MPU101は、設定操作ダイアル8、撮影モード設定ダイアル14、静止画/動画切替SW45や他のスイッチ等の操作信号に基づき、カメラ動作を行い、ステップS906に進む。ここでのカメラ動作は、一般的に知られるカメラの静止画撮影/設定、動画撮影/設定等を行う動作である、ここでは詳細な説明は省略する。
ステップS906では、MPU101は、メインSW43にて電源のオフ操作がされたかを判定し、電源のオフ操作がされると、ステップS907に進み、電源のオフ操作がされていなければ、ステップS903に戻る。
ステップS907では、MPU101は、ステップS904と同様のクリーニングモードを実行後、ステップS908に進む。ここで実行されるクリーニングモードは、カメラの消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子430,530の駆動周波数、駆動時間、制御法等のパラメータをステップS904と異ならせてもよい。
ステップS908では、MPU101は、各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をMPU101に内蔵されたEEPROM108に格納し、各回路への電源供給を遮断する電源オフ動作を行って、処理を終了する。このように、本実施形態では、撮影者が指示した任意のタイミングだけではなく、電源オフのタイミングでもクリーニングモードが実行される。すなわち、カメラの電源オフ操作がされた後、再度光学ローパスフィルタ410,510の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムの電源オフ動作を行うようにしている。
ここで、光学ローパスフィルタの表面に付着する異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくい場合がある。これは、環境(温度や湿度)の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で異物が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。
また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、カメラの電源オフ操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源オン操作のタイミングで行うよりも、より効率的、効果的である。なお、電源オフ操作のタイミングでのクリーニングモード実行に加えて、電源オン操作のタイミングでクリーニングモードを実行するようにしても良い。
以上説明したように、本実施形態では、光学ローパスフィルタ410,510の表面に付着した異物を振動により除去する際に、それぞれに必要な異物除去能力を維持しつつ、それぞれの圧電素子の駆動電圧、駆動周波数、駆動時間等を互いに異ならせている。これにより、2つの撮像素子33,34の正面側にそれぞれ配置される光学ローパスフィルタ410,510をそれぞれ圧電素子で振動させて光学ローパスフィルタ410,510の表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することができる。この結果、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化に伴うカメラの小型化を実現することができる。
(第2の実施形態)
次に、図10乃至図13を参照して、本発明の撮像装置の第2の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、本実施形態では、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図及び符号を流用して説明する。
次に、図10乃至図13を参照して、本発明の撮像装置の第2の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、本実施形態では、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図及び符号を流用して説明する。
本実施形態では、光学ローパスフィルタ410,510のうち、光学ローパスフィルタ410に付着した塵埃等の異物を搬送する振動を光学ローパスフィルタ410に発生させる。具体的には、光学ローパスフィルタ410に接着固定された圧電素子430a,430bの駆動によって、次数の1つ異なる2つの曲げ振動を時間位相をずらして光学ローパスフィルタ410に励起させることによって付着した異物を搬送する。
図10は、光学ローパスフィルタ410に励起される2つの振動モードの周波数と振幅との関係を示すグラフ図である。図10に示すように、f(m)で示される周波数でm次の振動モードが励起され、f(m+1)で示される周波数でm+1次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子430a,430bに印加する電圧の周波数fをf(m)<f<f(m+1)に設定すると、m次のモードとm+1次のモード両方の共振を利用することができる。
周波数fをf<f(m)に設定すると、m次の共振を利用することはできるが、f(m+1)次の共振点から離れるため、m+1次モードの振幅を大きくすることは困難となる。また、f(m+1)<fとした場合は、m+1次のモードのみ振幅が大きくなってしまう。本実施形態では、両方の振動モードを利用するため、周波数fはf(m)<f<f(m+1)となる範囲で設定する。
図11(a)及び図11(b)は、mが奇数の場合のm次及びm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子430a,430bに印加される電圧を示す図である。図11(a)及び図11(b)では、mが奇数のときの例としてm=9の場合を示す。図11(a)に示すように、それぞれのモードで圧電素子430a,430bの長手方向に平行な向きに(同一方向に)複数の節が等間隔で現れる。図11(b)には、それぞれのモードで圧電素子430a,430bに印加される交流電圧の振幅と時間的位相が実数成分と虚数成分で表されている。
図11(b)において、(1)はm次の振動モードの交流電圧を示し、(2)はm+1次の振動モードの交流電圧を示し、(3)はm+1次の振動モードを90°時間位相をずらしたものの交流電圧を示している。なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するm次振動モードとm+1次振動モードの振幅比をA:1として、2つの振動モードで同じ振幅を出すために、各振動モードの電圧をm次の振動モードの振幅で規格化している。光学ローパスフィルタ410に対して、m次の振動モードと、時間位相が90°異なるm+1次の振動モードを同時に励起させるためには、(1)と(3)の交流電圧を足して、(4)に示すような交流電圧を印加すればよい。
次に、2つの振動モードを同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ410の挙動について説明する。例として、9次と10次の振動モードを同時に励起する場合を考える。
図12及び図13は、2つの振動モードを時間位相を90°ずらして同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ410の各時間位相での挙動を示すグラフ図である。図中の横軸は、光学ローパスフィルタ410内での位置を表しており、左端から右端までを0〜360の数値で表している。また、光学ローパスフィルタ410の長辺方向をXとし、短辺方向をYとし、面の法線方向をZとする。
図12及び図13における各時間位相において、図中Cは、9次の振動モード波形、Dは10次の振動モード波形を表している。また、図中Eは、2つの振動モードが合成された波形、つまり実際の光学ローパスフィルタ410の振幅を表している。図中Fは、光学ローパスフィルタ410のZ方向の加速度である。
光学ローパスフィルタ410の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ410が変形することによって、法線方向の力を受けて搬送されて行く。つまり、Z方向の加速度を示す曲線Fが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学ローパスフィルタ410の変位を示す曲線Eの法線方向の力を受ける。
図中rn(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は右方向(X方向の正の向き)に力を受ける。図中ln(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は左方向(X方向負の向き)に力を受ける。結果として、Xn(n=1、2、3、…)で示す位置に異物は移動する。本実施形態では、このXn(n=1、2、3、…)が時間位相が進むにつれてX方向の正の向きに移動して行くことによって、異物がX方向正の向きに搬送されて行く。
一般的に、搬送振動と定在波振動を比較すると、振幅が同じ場合、搬送振動の方が小さな異物を除去する能力が高い。これは、光学ローパスフィルタ表面に液架橋力やファンデルワールス力等の力で付着した異物を引きはがす際、法線方向よりも法線に対してある角度をもった斜め方向の方が小さな力で異物を引きはがすことができるからである。
しかし、図10で説明したように、駆動周波数fをf(m)<f<f(m+1)となる範囲で設定するため、振幅のピークポイントであるf(m)、f(m+1)に対して小さな振幅で振動することになる。定在波振動においては、使用する周波数はf(m)、f(m+1)であるため、駆動電圧が同じであるなら、定在波振動の方が振幅は大きい。
そこで、光学ローパスフィルタ410に搬送振動を励起させるように圧電素子430a,430bを駆動する際は、定在波振動の振幅と同程度になるように、定在波振動の駆動電圧よりも高い駆動電圧を印加する。そのため、定在波振動に対して搬送振動の方が消費電力は大きくなってしまう。
よって、光学ローパスフィルタ410を搬送振動させ、光学ローパスフィルタ510を定在波振動させる。こうすることで、光学ローパスフィルタ410,510ともに搬送振動で駆動させるよりも消費電力を抑えることができる。
この場合、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように、撮像素子34は、撮像素子33より小さな異物が見えにくくなるため、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力が多少劣っても許容できる。すなわち、光学ローパスフィルタ510にとって必要十分な異物除去能力が得られるように、定在波振動を駆動させる諸条件を決定すればよい。その他の構成、及び作用効果は、上記第1の実施形態と同様である。
(第3の実施形態)
次に、図14及び図15を参照して、本発明の撮像装置の第3の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、本実施形態では、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図及び符号を流用して説明する。
次に、図14及び図15を参照して、本発明の撮像装置の第3の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、本実施形態では、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図及び符号を流用して説明する。
図14は、カメラの電源オン時の光学ローパスフィルタ410,510の異物除去動作の説明するフローチャート図である。図14の処理は、不図示のROM等に記憶されたプログラムが不図示のRAMに展開されてMPU101により実行される。
図14において、ステップS1400では、MPU101は、メインSW43がオン操作されると、ステップS1401で静止画/動画切替SW45の操作により静止画撮影状態が選択されているか否かを判定する。そして、MPU101は、静止画撮影状態が選択されていると判定した場合は、ステップS1402に進み、動画撮影状態が選択されていると判定した場合は、ステップS1409に進む。
ステップS1402では、MPU101は、圧電素子駆動回路111により光学ローパスフィルタ410にのみに対して定在波振動を励起する周期電圧を生成して圧電素子430a,430bに印加し、ステップS1403に進む。このとき、圧電素子430a,430bは、圧電素子駆動回路111により印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ410に定在波振動を発生させる。
ステップS1403では、MPU101は、静止画/動画切替SW45の操作により動画撮影状態に切り替えられると、ステップS1404に進み、動画撮影状態に切り替えられていない場合は、ステップS1405に進む。
ステップS1404では、MPU101は、圧電素子駆動回路111により光学ローパスフィルタ510にのみに対して定在波振動を励起する周期電圧を生成して圧電素子530a,530bに印加し、ステップS1405に進む。このとき、圧電素子530a,530bは、圧電素子駆動回路111により印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ510に定在波振動を発生させる。
一方、ステップS1409では、MPU101は、圧電素子駆動回路111により光学ローパスフィルタ410,510の定在波振動を励起する周期電圧を生成する。そして、MPU101は、圧電素子駆動回路111により生成された電圧を圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bに印加し、ステップS1405に進む。なお、ステップS1405〜ステップS1408の処理は、上記第1の実施形態(図9)のステップS905〜ステップS908の処理と同様であるため、その説明を省略する。
このように、カメラの電源オン時に静止画撮影状態のときは、圧電素子430a,430bのみを駆動して静止画を撮像する撮像素子33側の光学ローパスフィルタ410のみの異物除去を行う。これにより、静止画撮影を行うときに不要な圧電素子530a,530bの駆動をなくし、消費電力を抑制することができる。一方、カメラの電源オン時に動画撮影状態のときは、圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bを駆動して両方の光学ローパスフィルタ410,510の異物除去を行う。これは、動画撮影状態のときは、動画撮影中に静止画撮影を行う可能性があるため、動画を撮像する撮像素子34側の光学ローパスフィルタ510だけでなく、静止画を撮像する撮像素子33側の光学ローパスフィルタ410も異物除去を行う必要があるからである。
しかし、単純に両方の光学ローパスフィルタ410,510の異物除去を同時に行うと、より多くの電流を流す必要があるため、回路規模や消費電力の増大につながってしまう。この場合、光学ローパスフィルタ410,510の一方の異物除去を先に行うことが考えられる。しかし、一方の光学ローパスフィルタの異物除去動作中に、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断されると、一方の光学ローパスフィルタに異物が残ってしまう可能性がある。
そこで、本実施形態では、MPU101は、圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bの駆動による光学ローパスフィルタ410,510の異物除去動作を次のように制御する。
図15は、図14のステップS1409において光学ローパスフィルタ410,510の両方の異物除去を行うときの圧電素子430a,430b及び圧電素子530a,530bの駆動シーケンスを模式的に表したタイミングチャート図である。図15において、横軸は、経過時間であり、光学ローパスフィルタ410,510の異物除去動作のオン/オフのタイミングを示す。
図15に示すように、光学ローパスフィルタ410,510は、交互に異物除去動作が行われる。具体的には、光学ローパスフィルタ510の圧電素子530a,530bによる駆動時間ΔT21の間は、光学ローパスフィルタ410の圧電素子430a,430bによる駆動は停止される。次に、光学ローパスフィルタ410の圧電素子430a,430bによる駆動時間ΔT11の間は、光学ローパスフィルタ510の圧電素子530a,530bによる駆動は停止される。この動作は、複数回繰り返し行われる。
また、光学ローパスフィルタ410の圧電素子430a,430bによる駆動時間の合計ΔT1totalは、光学ローパスフィルタ510の圧電素子530a,530bによる駆動時間の合計ΔT2totalに比べて長い。これは、前述したように、動画撮像用の撮像素子34は、静止画撮像用の撮像素子33に比べて画素ピッチが大きいことから、小さな異物は見えにくく、異物除去能力は、撮像素子34側の光学ローパスフィルタ510方が多少劣っていても許容されるからである。
加えて、光学ローパスフィルタ410の圧電素子430a,430bによる1回あたりの駆動時間ΔT11,12,13…は、駆動時間の合計ΔT1totalに比例する。また、光学ローパスフィルタ510の圧電素子530a,530bによる1回あたりの駆動時間ΔT21,22,23…は、駆動時間の合計ΔT2totalに比例する。これにより、光学ローパスフィルタ410,510の経過時間ごとの異物除去の程度を同じにすることができる。
また、図15に示すように、光学ローパスフィルタ410,510の両方の異物除去動作を行うときは、動画を撮像する撮像素子34側の光学ローパスフィルタ510の異物除去動作を先に行う。これは、動画撮影状態では、動画撮影をメインで行うため、光学ローパスフィルタ510の異物除去の優先度が高いためである。
以上説明したように、本実施形態では、光学ローパスフィルタ410,510の両方の異物除去動作を行う際には、交互に異物除去動作を行う。これにより、回路規模増大や消費電力増大を抑制することができる。また、光学ローパスフィルタ410,510に付着する異物除去の程度がどちらか一方に偏ることがない。このため、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断された際にも、異物除去の程度をバランス良く行うことができ、電源オン時に撮影者にストレスを感じさせることなく、消費電力を抑制することが可能である。その他の構成、及び作用効果は、上記第1の実施形態と同様である。
なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、2つの光学ローパスフィルタ410,510に対してそれぞれ2つの圧電素子を配置しているが、圧電素子をいずれか一方の光学ローパスフィルタに1つ、あるいは両方の光学ローパスフィルタに1つずつ配置するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、2つの光学ローパスフィルタ410,510を、それぞれ水晶複屈折板からなる光学ローパスフィルタに振動を励起する構成としたが、複屈折板の材質は、水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタとの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体に振動を励起する構成にしてもよい。更に、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動を励起する構成にしてもよい。
6 半透過ミラー
33 撮像素子
34 撮像素子
43 メインSW
45 静止画/動画切替SW
100 カメラ本体
101 MPU
201 撮影レンズ
410 光学ローパスフィルタ
430a,430b 圧電素子
510 光学ローパスフィルタ
530a,530b 圧電素子
33 撮像素子
34 撮像素子
43 メインSW
45 静止画/動画切替SW
100 カメラ本体
101 MPU
201 撮影レンズ
410 光学ローパスフィルタ
430a,430b 圧電素子
510 光学ローパスフィルタ
530a,530b 圧電素子
Claims (12)
- 撮影光学系を通過した被写体光束を透過させて第1撮像素子に導くと共に、前記被写体光束の一部を反射して第2撮像素子に導くミラーを備える撮像装置であって、
前記第1撮像素子の被写体側に配置される第1光学フィルタと、
前記第1光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第1光学フィルタに振動を励起させる第1振動素子と、
前記第2撮像素子の被写体側に配置される第2光学フィルタと、
前記第2光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第2光学フィルタに振動を励起させる第2振動素子と、
前記第1振動素子および前記第2振動素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記第1撮像素子と前記第2撮像素子とは、互いに画素ピッチが異なっており、
前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子のうち、前記画素ピッチが大きい側の撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタに振動を励起させる振動素子の消費する電力が他の振動素子の消費する電力より小さくなるように前記第1振動素子および前記第2振動素子の駆動を制御することを特徴とする撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記画素ピッチが大きい側の撮像素子は、前記第2撮像素子であり、
前記第1光学フィルタの面積に対する前記第1振動素子の印加電圧の比より前記第2光学フィルタの面積に対する前記第2振動素子の印加電圧の比が小さいことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子を駆動する時間を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子を駆動する回数を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第1振動素子に印加される駆動周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記第1振動素子および前記第2振動素子に印加する駆動周波数を漸次変化させ、前記駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記第1光学フィルタおよび第2光学フィルタは、それぞれ矩形状の光学ローパスフィルタであり、前記第1光学フィルタの点像分離方向と前記第2光学フィルタの点像分離方向とは、互いに異なる方向であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記他の振動素子は、前記画素ピッチが小さい側の撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタに対して次数の1つ異なる2つの曲げ振動を時間位相をずらして励起させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記第1振動素子および前記第2振動素子は、それぞれ第1光学フィルタおよび第2光学フィルタに対して定在波振動を励起させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 撮影光学系を通過した被写体光束を透過させて第1撮像素子に導くと共に、前記被写体光束の一部を反射して第2撮像素子に導くミラーを備える撮像装置であって、
前記第1撮像素子の被写体側に配置される第1光学フィルタと、
前記第1光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第1光学フィルタに振動を励起させる第1振動素子と、
前記第2撮像素子の被写体側に配置される第2光学フィルタと、
前記第2光学フィルタに付着した異物を除去すべく、前記第2光学フィルタに振動を励起させる第2振動素子と、
前記第1振動素子および前記第2振動素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記第1撮像素子と前記第2撮像素子とは、互いに画素ピッチが異なっており、
前記第1振動素子および前記第2振動素子のうち、前記画素ピッチが大きい側の撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタに振動を励起させる振動素子の駆動面積より他の振動素子の駆動面積の方が大きいことを特徴とする撮像装置。 - 前記画素ピッチが大きい側の撮像素子は、前記第2撮像素子であり、
前記第1の光学フィルタの面積に対する前記第1振動素子の駆動面積の比より前記第2光学フィルタの面積に対する前記第2振動素子の駆動面積の比の方が小さいことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016155558A JP2018025599A (ja) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016155558A JP2018025599A (ja) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2018025599A true JP2018025599A (ja) | 2018-02-15 |
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ID=61193726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016155558A Pending JP2018025599A (ja) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 撮像装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2018025599A (ja) |
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2016
- 2016-08-08 JP JP2016155558A patent/JP2018025599A/ja active Pending
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