JP2018025599A - 撮像装置 - Google Patents

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）。

特開２０１４−１２２９５７号公報 特開２００７−４７１９８号公報

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。

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。 第１撮像ユニットの構成を概略的に示した分解斜視図である。 第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される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。 第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される振動モード形状、及び第１の撮像ユニットの圧電素子に印加される電圧を示す図である。 第２撮像ユニットの構成を概略的に示した分解斜視図である。 第２撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される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。 第２撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される振動モード形状、及び第２撮像ユニットの圧電素子に印加される電圧を示す図である。 ２つの光学ローパスフィルタの異物除去の駆動シーケンスについて説明するタイミングチャート図である。 ２つの光学ローパスフィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作を説明するフローチャート図である。 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おいて、第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される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。 第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタに励起される振動モード形状、及び第１撮像ユニットの圧電素子に印加される電圧を示す図である。 ２つの振動モードを時間位相をずらして同時に励起した場合の第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタの各時間位相での挙動を示すグラフ図である。 ２つの振動モードを時間位相をずらして同時に励起した場合の第１撮像ユニットの光学ローパスフィルタの各時間位相での挙動を示すグラフ図である。 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おいて、カメラの電源オン時の２つの光学ローパスフィルタ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のステップＳ１４０９において２つの光学ローパスフィルタの両方の異物除去を行うときのそれぞれの圧電素子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。

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。

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。

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。

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

Claims (12)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。

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