JP4778580B2 - 振動装置及びそれを用いた画像機器 - Google Patents

Description

本発明は、自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子を備える撮像装置や、スクリーンに投影する画像を表示する表示素子を備える画像投影装置等の、画像形成素子を備える画像機器、及び、そのような画像機器において画像形成素子の前面に配される防塵部材を振動させる振動装置に関する。

近年、撮像素子を用いた撮像装置や液晶等の表示素子を用いた画像投影装置のような、画像形成素子を用いた画像機器において、画質の向上は著しい。そのため、撮像素子や表示素子といった画像形成素子の表面またはその前面に位置する透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着することで、生成する画像に塵埃の影を画像に生じさせてしまうことが、大きな問題となっている。

例えば、カメラ本体に対して撮影光学系を着脱自在となるように構成し、ユーザが所望するとき所望の撮影光学系を任意に着脱し交換することで、単一のカメラ本体において複数種類の撮影光学系を選択的に使用し得るように構成した所謂「レンズ交換可能な」形態のデジタルカメラが、一般に実用化されている。このようなレンズ交換可能なデジタルカメラにおいては、当該撮影光学系をカメラ本体から取り外した際にカメラが置かれた周囲環境に浮遊する塵埃がカメラ本体内に侵入し、あるいは、カメラ本体内部には例えばシャッタ・絞り機構等の機械的に動作する各種の機構が配されていることから、これら各種の機構等からその動作中にゴミ等が発生し、撮像素子の表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着してしまう場合がある。

また、ＣＲＴ、液晶等の表示素子に表示した画像を、光源と投影光学系とを用いてスクリーン上に拡大投影し、画像を観賞するといったプロジェクタも実用化されており、そのようなプロジェクタにおいても、表示素子の表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着して、塵埃の影がスクリーンに拡大投影されてしまうことが発生することもあった。

そこで、そのような画像機器内部の画像形成素子表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に付着した塵埃を除去する機構が各種開発されている。

例えば、特許文献１は、円盤状のガラス板（防塵部材）の外周部に円環板状の圧電素子（加振部材）を固着し、圧電素子に所定の周波数の周波電圧を印加することにより、円盤状のガラス板の中心に同心円状の定在波屈曲振動が発生して、円盤状のガラス板（光学素子）に付着している塵埃を除去する塵埃除去機構を備えた電子撮像装置を開示している。ここで、所定の加振周波数で発生する振動（振動モード１）は同心円状に節をもつ定在波であり、この節は振動振幅が小さく、塵埃を除去することができない。そこで、異なる周波数で加振して、円盤状のガラス板（光学素子）に、振動モード１とは異なる所に同心円状の節をもつ定在波振動（振動モード２）を発生させ、上記振動モード１で節であった所に振動振幅が大きな状態を作っている。

また、特許文献２では、矩形板状の防塵部材の対向する辺に夫々圧電素子を設け、圧電素子に所定の周波数の振動を発生させ、防塵部材を共振させて、辺に平行な節が発生するような定在波の振動モードにしている。そして、上記特許文献１と同様に節の位置を変更するために、異なる周波数で共振させて定在波の振動モードにしている。これらの振動モードは何れも防塵部材の辺に平行な節をもつ屈曲振動を発生している。

特開２００３−３３３３９１号公報 特開２００７−２２８２４６号公報

上記特許文献１に開示の塵埃除去機構では、同心円状の振動が発生することにより、非常に大きな振動振幅が得られ、塵埃を除去する能力は非常に高い。しかしながら、矩形の撮像素子に対して防塵部材は円形のガラス板（光学素子）であるために、防塵除去機構が大きくなってしまっていた。また、円環状の圧電素子は大きく、バラツキ無く高性能に形成するのが難しかった。

これに対して、上記特許文献２に開示の塵埃除去機構では、矩形板状にすることで防塵部材は、上記特許文献１に対して円形の内接四角形となるため、より小型に形成できる。しかしながら、矩形の辺に対して平行な節を持つ振動モードのために振動の振幅が大きく出来ず、上記特許文献１で発生出来るような大きな振動振幅が発生できないので、防塵部材から塵埃を除去する能力が低い。振動振幅が小さいのは、節と直交する辺からの反射波を定在波として合成できていないため（一方の辺からの反射波を合成しているために辺に平行な振動の山、谷を持つ定在波となる）であり、特に、防塵部材の矩形の短辺と長辺の比（短辺／長辺）が小さいものは、より顕著である。

以上述べたように、円形の振動振幅の山を持つ定在波を形成すると、振動振幅を大きくすることが可能で大きな塵埃除去能力が得られるが、防塵部材の形状は円形、あるいは円形に近い形状とする必要があり、機構自体が大きくなってしまっていた。また、矩形の防塵部材を用いたものも有ったが、振動振幅が大きく出来ず、塵埃除去能力が低かった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、非円形の防塵部材であっても円形の場合に近い大きな振動振幅が得られる振動装置、及び、そのような振動装置を用いた画像機器を提供することを目的とする。

本発明の振動装置の一態様は、
全体として板状をなし、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つもつ防塵部材と、上記防塵部材に設けられ、上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動を発生させる加振部材と、からなる振動子と、
上記振動子を固定部材に対し固定支持する固定支持部材と、
を具備し、
上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、閉曲線をなすように、または上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなすように、上記固定支持部材の固定支持位置を、上記振動子の重心を囲む円又は楕円に沿った位置に配置したことを特徴とする。

また、本発明の画像機器の一態様は、
光学的な画像が生成される画像面を有する画像形成素子と、
全体として板状をなし、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つもち、少なくとも所定の広がりを持つ領域が透明部をなし、この透明部が上記画像面に対し所定の間隔を持って対向配設されている防塵部材と、光学画像を上記画像面に生成する光線が透過する透過範囲外の上記防塵部材上に設けられ、当該防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動を発生させる加振部材と、からなる振動子と、
上記画像形成素子と上記防塵部材との両者が対向して形成される部位に、密閉された空間部を構成すべく上記画像形成素子及び上記防塵部材の周縁側で上記空間部を封止するように構成された封止構造部と、
上記振動子を上記封止構造部に対し固定支持する固定支持部材と、
を具備し、
上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、閉曲線をなすように、または上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなすように、上記固定支持部材の固定支持位置を、上記振動子の重心を囲む円又は楕円に沿った位置に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、非円形の防塵部材を使用した場合であっても、円形の防塵部材に近い大きな振動振幅が得られる振動装置、及び、そのような振動装置を用いた画像機器を提供することができる。

図１は、本発明の画像機器の第１実施形態としてのデジタルカメラの主に電気的なシステム構成例を概略的に示すブロック図である。 図２は、デジタルカメラの塵埃除去機構を含む撮像素子ユニットの縦断側面図である。 図３は、塵埃除去機構をレンズ側から見た正面図である。 図４は、塵埃除去機構を構成する主要部の分解斜視図である。 図５（Ａ）は、防塵フィルタに発生する振動の様子を説明するための防塵フィルタの正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢＢ線断面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣＣ線断面図である。 図６は、防塵フィルタの圧電素子の配置されている辺の寸法及びそれに直交する辺の寸法を説明するための図である。 図７Ａは、防塵フィルタの振動発生の概念を説明するための図である。 図７Ｂは、振動の殆ど発生しない節エリアが格子状に発生する振動モードでの防塵フィルタの正面図である。 図８は、図５の防塵フィルタの固定支持と防塵フィルタ中央部の振動速度比の関係を示す図である。 図９は、防塵フィルタに発生する更に異なる振動の様子を説明するための図である。 図１０は、防塵フィルタに発生する異なる振動の様子を説明するための図である。 図１１は、図５の防塵フィルタにおける縦横比と防塵フィルタ中央部の振動速度比の関係を示す図である。 図１２は、図５の防塵フィルタに配置される圧電体の長さ比と防塵フィルタ中央部の振動速度比の関係を示す図である。 図１３は、防塵フィルタの異なる形態を示すための図である。 図１４は、防塵フィルタの更に異なる形態を示すための図である。 図１５は、防塵フィルタに発生する定在波を説明するための防塵フィルタの概念図である。 図１６は、圧電素子の周波数を共振周波数付近で変化した場合の振動状態を説明するための図である。 図１７は、防塵フィルタ制御回路の構成を概略的に示す回路図である。 図１８は、防塵フィルタ制御回路における各構成部材から出力される各信号を説明するためのタイムチャートを示す図である。 図１９は、第１実施形態におけるデジタルカメラのＢｕｃｏｍが行なうカメラシーケンス（メインルーチン）の手順を例示するフローチャートを示す図である。 図２０（Ａ）は、図１９中のサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図であり、図２０（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図２０（Ａ）のサブルーチン「無音加振動作」の各タイミングにて並行して実行される「表示動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。 図２１は、無音加振動作において、加振部材へ連続的に供給される共振周波数の波形を表わす図である。 図２２は、本発明の画像機器の第２実施形態としてのデジタルカメラにおるサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
以下に具体的に例示する本発明の画像機器は、光電変換によって画像信号を得る撮像素子ユニットの塵埃除去機構を有するものであり、ここでは一例として電子カメラ（以下「カメラ」と略称する）の塵埃除去機能に係わる改良技術として説明する。特に、本第１実施形態では、レンズ交換可能な一眼レフレックス式電子カメラ（デジタルカメラ）に関して、図１乃至図３を参照して説明する。尚、図１は、本発明の画像機器の第１実施形態としてのデジタルカメラの主に電気的なシステム構成例を概略的に示すブロック図である。また、図２は、該デジタルカメラの塵埃除去機構を含む撮像素子ユニットの縦断側面図（図３でのＡＡ線断面図）であり、図３は、塵埃除去機構をレンズ側から見た正面図である。

まず、図１を参照して本実施形態におけるデジタルカメラ１０のシステム構成例について説明する。

このデジタルカメラ１０は、カメラ本体としてのボディユニット１００と、アクセサリ装置の一つである交換レンズとしてのレンズユニット２００とによりシステム構成されている。

レンズユニット２００は、ボディユニット１００の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズユニット２００の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、“Ｌｕｃｏｍ”と称する）２０１が行う。ボディユニット１００の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、“Ｂｕｃｏｍ”と称する）１０１が行う。これらＬｕｃｏｍ２０１とＢｕｃｏｍ１０１とは、ボディユニット１００にレンズユニット２００を装着した状態において通信コネクタ１０２を介して互いに通信可能に電気的に接続される。そして、カメラシステムとして、Ｌｕｃｏｍ２０１がＢｕｃｏｍ１０１に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。

レンズユニット２００は、撮影レンズ２０２と絞り２０３を備える。撮影レンズ２０２は、レンズ駆動機構２０４内に設けられた図示しないＤＣモータによって駆動される。絞り２０３は、絞り駆動機構２０５内に設けられた図示しないステッピングモータによって駆動される。Ｌｕｃｏｍ２０１は、Ｂｕｃｏｍ１０１の指令に基づいてこれら各モータを制御する。

ボディユニット１００内には、以下のような構成部材が図示の如く配設されている。例えば、光学系としての一眼レフ方式の構成部材（ペンタプリズム１０３、スクリーン１０４、クイックリターンミラー１０５、接眼レンズ１０６、サブミラー１０７）と、撮影光軸上のフォーカルプレーン式のシャッタ１０８と、サブミラー１０７からの反射光束を受けてデフォーカス量を検出するためのＡＦセンサユニット１０９と、が設けられている。

また、ＡＦセンサユニット１０９を駆動制御するＡＦセンサ駆動回路１１０と、クイックリターンミラー１０５を駆動制御するミラー駆動機構１１１と、シャッタ１０８の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッタチャージ機構１１２と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッタ制御回路１１３と、ペンタプリズム１０３からの光束を検出する測光センサ１１４に基づき測光処理を行う測光回路１１５が設けられている。

撮影光軸上には、上述の光学系を通過した被写体像を光電変換するための撮像ユニット１１６が設けられている。撮像ユニット１１６は、画像形成素子としての撮像素子であるＣＣＤ１１７と、その前面に配設された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１８と、防塵部材である防塵フィルタ１１９とを、ユニットとして一体化してなるものである。ここで、本実施形態では、少なくとも透明部が空気と異なる屈折率を有する透明なガラス板（光学素子）を、上記防塵フィルタ１１９として使用している。しかしながら、上記ガラス板（光学素子）に限定されるものではなく、光路上に在り光の透過性をもった部材（光学素子）であれば良い。例えば、透明なガラス板（光学素子）に換えて、光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、赤外カットフィルタ、偏向フィルタ、ハーフミラーなどであっても良い。この場合、振動に係わる周波数や駆動時間、加振部材（後述する）の設置位置などは、その部材に対応した値に設定する。また、ここでは撮像素子としてＣＣＤ１１７を例に挙げているが、もちろん、ＣＭＯＳやその他の撮像素子であっても構わない。

以下、防塵部材である防塵フィルタ１１９については、上述したように光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）等、様々な材質を用いることができるが、本実施形態では、ガラス板（光学素子）を採用しているとして説明する。

上記防塵フィルタ１１９の周縁部には、２つの圧電素子１２０ａ，１２０ｂが取り付けられている。圧電素子１２０ａ，１２０ｂは、夫々２つの電極を有しており、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを駆動手段である防塵フィルタ制御回路１２１によって、防塵フィルタ１１９の寸法や材質によって定まる所定の周波数で振動させることで、防塵フィルタ１１９に所定の振動を発生させ、フィルタ表面に付着した塵埃を除去し得るように構成されている。また、撮像ユニット１１６に対しては、手ブレ補正用の防振ユニットが付加されている。

また、本実施形態におけるデジタルカメラ１０は、ＣＣＤ１１７に接続したＣＣＤインターフェース回路１２２と、液晶モニタ１２３と、記憶領域として機能するＳＤＲＡＭ１２４やＦｌａｓｈ ＲＯＭ１２５などを利用して画像処理する画像処理コントローラ１２６とを備え、電子撮像機能とともに電子記録表示機能を提供できるように構成されている。ここで、記録メディア１２７は、各種のメモリカードや外付けのＨＤＤ等の外部記録媒体であり、通信コネクタを介してボディユニット１００と通信可能且つ交換可能に装着される。そして、この記録メディア１２７に撮影により得られた画像データが記録される。その他の記憶領域としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えばＥＥＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ１２８がＢｕｃｏｍ１０１からアクセス可能に設けられている。

Ｂｕｃｏｍ１０１には、当該デジタルカメラ１０の動作状態を表示出力によってユーザへ告知するための動作表示用ＬＣＤ１２９及び動作表示用ＬＥＤ１３０と、カメラ操作ＳＷ１３１と、ストロボ１３２を駆動するストロボ制御回路１３３と、が接続されている。ここで、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０には、防塵フィルタ制御回路１２１が動作している期間、防塵フィルタ１１９の振動動作を表示する表示部が設けられている。カメラ操作ＳＷ１３１は、例えばレリーズＳＷ、モード変更ＳＷ及びパワーＳＷなど、当該デジタルカメラ１０を操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、該ボディユニット１００内には、電源としての電池１３４と、該電池１３４の電圧を当該デジタルカメラ１０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電源回路１３５が設けられ、また、外部電源から不図示のジャックを介して電流が供給されたときの電圧変化を検知する電圧検出回路（図示せず）も設けられている。

上述のように構成されたデジタルカメラ１０の各部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理コントローラ１２６は、Ｂｕｃｏｍ１０１の指令に従ってＣＣＤインターフェース回路１２２を制御してＣＣＤ１１７から画像データを取り込む。この画像データは画像処理コントローラ１２６でビデオ信号に変換され、液晶モニタ１２３で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ１２３の表示画像から、撮影した画像イメージを確認できる。

ＳＤＲＡＭ１２４は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。また、画像データは、ＪＰＥＧデータに変換された後、記録メディア１２７に保管される。

ミラー駆動機構１１１は、クイックリターンミラー１０５をアップ位置とダウン位置へ駆動するための機構であり、このクイックリターンミラー１０５がダウン位置にある時、撮影レンズ２０２からの光束はＡＦセンサユニット１０９側とペンタプリズム１０３側へと分割されて導かれる。ＡＦセンサユニット１０９内のＡＦセンサからの出力は、ＡＦセンサ駆動回路１１０を介してＢｕｃｏｍ１０１へ送信されて周知の測距処理が行われる。一方、ペンタプリズム１０３を通過した光束の一部は測光回路１１５内の測光センサ１１４へ導かれ、ここで検知された光量に基づき周知の測光処理が行われる。

次に、図２及び図３を参照してＣＣＤ１１７を含む撮像ユニット１１６について説明する。

撮像ユニット１１６は、撮影光学系を透過し自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子としてのＣＣＤ１１７と、ＣＣＤ１１７の光電変換面側に配設され、撮影光学系を透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除く光学ＬＰＦ１１８と、この光学ＬＰＦ１１８の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵部材である防塵フィルタ１１９と、この防塵フィルタ１１９の周縁部に配設されて防塵フィルタ１１９に対して所定の振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂと、を備える。

ここで、ＣＣＤ１１７のＣＣＤチップ１３６は、固定板１３７上に配設されたフレキシブル基板１３８上に直接実装され、このフレキシブル基板１３８の両端から出た接続部１３９ａ，１３９ｂが、主回路基板１４０に設けられたコネクタ１４１ａ，１４１ｂを介して主回路基板１４０側と接続されている。また、ＣＣＤ１１７が有する保護ガラス１４２は、スペーサ１４３を介してフレキシブル基板１３８上に固着されている。

また、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材１４４が配設されている。このフィルタ受け部材１４４は、ＣＣＤ１１７の前面側周縁部で光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、且つ、光学ＬＰＦ１１８の背面側周縁部の近傍に当接することで、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間を略気密性が保持されるように構成されている。そして、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８とを気密的に覆うホルダ１４５が配設されている。このホルダ１４５は、撮影光軸周りの略中央部分に矩形状の開口１４６を有し、この開口１４６の防塵フィルタ１１９側の内周縁部には断面が略Ｌ字形状の段部１４７が形成され、開口１４６に対してその後方側から光学ＬＰＦ１１８及びＣＣＤ１１７が配設されている。ここで、光学ＬＰＦ１１８の前面側周縁部を段部１４７に対して略気密的に接触させるように配置することで、光学ＬＰＦ１１８は段部１４７によって撮影光軸方向における位置規制がなされ、ホルダ１４５の内部から前面側に対する抜け止めがなされる。なお、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との気密状態は、塵埃の侵入によって撮影画像に塵埃が写り込み、当該画像に塵埃の影響の出ることを防止可能なレベルであれば良く、必ずしも気体の侵入を完全に防止するレベルでなくても良い。

一方、ホルダ１４５の前面側の周縁部には、防塵フィルタ１１９を光学ＬＰＦ１１８の前面に所定間隔あけて保持するために段部１４７周りで段部１４７よりも前面側に突出させた防塵フィルタ受け部１４８が全周に亘って形成されている。この防塵フィルタ受け部１４８の開口部分が、結像光線通過エリア１４９となる。全体として多角形の板状（ここでは四角形）に形成された防塵フィルタ１１９は、一端部がねじ１５０で防塵フィルタ受け部１４８に固定された板ばね等の弾性体から成る押圧部材１５１による押圧状態で防塵フィルタ受け部１４８に固定支持される。ここで、押圧部材１５１と防塵フィルタ１１９の間にはゴムや樹脂等の振動減衰性のある受け部材１５２が介在され、一方、防塵フィルタ１１９の背面側には、防塵フィルタ受け部１４８との間に光軸に略対称位置にゴム等の振動減衰性のある受け部材１５３が介在され、これら受け部材１５２，１５３によって、防塵フィルタ１１９の振動が押圧部材１５１やホルダ１４５に伝達しないように、防塵フィルタ１１９を固定支持している。本実施形態では、これら受け部材１５２，１５３は、防塵フィルタ１１９と圧電素子１２０ａ，１２０ｂとでなる振動子１５４の中心Ｏに対して同心円１５５に沿った位置に配置してある（図３参照）。具体的には、図３に示すように、防塵フィルタ１１９の表面に対し矩形状に構成された受け部材１５２，１５３の長手方向の中心線が同心円１５５とほぼ一致するような位置としている。あるいは、その中心線が同心円１５５に沿うような配置としても構わない。このように、これら受け部材１５２，１５３を、固定部材としての押圧部材１５１やホルダ１４５に対し振動子１５４を固定支持する固定支持部材として機能させ、この受け部材１５２，１５３の位置で強制的に節を作ることにより、非円形の防塵部材であっても、擬似的に同心円１５５からなる円形の防塵部材とみなすことができるようにしている。これにより、非円形の防塵部材であっても、重心部分に近くなるほど振動振幅を大きくすることができ、円形の防塵部材に近い大きな振動振幅が得られる。また、光軸と垂直な面内における防塵フィルタ１１９のＹ方向の位置決めは、押圧部材１５１のＺ方向曲げ部に支持部材１５６を介して受けることにより行い、一方、同様に光軸と垂直な面内におけるＸ方向は、図３に示すように、ホルダ１４５に設けた支持部１５７に支持部材１５６を介して受けることにより位置決めしている。そして、この支持部材１５６は、上記振動子１５４の重心を囲む円の外側に位置している。支持部材１５６もゴムや樹脂等の振動減性のある材料で形成され、防塵フィルタ１１９の振動を阻害しないようにしている。即ち、受け部材１５２，１５３の配置位置は、後に述べる防塵フィルタ１１９に発生する振動の節位置にすると防塵フィルタ１１９の振動をほとんど阻害することが無く、振動振幅が大きく、高効率な塵埃除去機構を構成できる。また、防塵フィルタ１１９の周辺部と防塵フィルタ受け部１４８との間には、環状のリップ部を持つシール１５８が設置され、開口１４６を含む空間の気密状態が確保されている。撮像ユニット１１６は、このようにしてＣＣＤ１１７を搭載する所望の大きさに形成されたホルダ１４５を備える気密構造に構成されている。なお、防塵フィルタ１１９と防塵フィルタ受け部１４８との気密状態は、塵埃の侵入によって撮影画像に塵埃が写り込み、当該画像に塵埃の影響の出ることを防止可能なレベルであれば良く、必ずしも気体の侵入を完全に防止するレベルでなくても良い。

また、上述したように、上記防塵フィルタ１１９は、上記受け部材１５２，１５３を介して上記押圧部材１５１によって防塵フィルタ受け部１４８に支持されているが、少なくとも上記受け部材１５３による支持を上記シール１５６に肩代わりさせても良い。

さらに、加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂには、フレキシブルプリント基板であるフレキ１５９ａ，１５９ｂが端部に電気接続され、防塵フィルタ制御回路１２１からの後に述べる所定の電気信号を圧電素子１２０ａ，１２０ｂに入力し、圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の振動を発生させている。フレキ１５９ａ，１５９ｂは、樹脂と銅箔等で作製されて柔軟性があることから圧電素子１２０ａ，１２０ｂの振動を減衰させることが少ない。また、振動振幅の小さいところ（後に述べる振動の節位置）に設けることで、より振動の減衰を抑えることができる。一方、以下に述べるような手ブレ補正機構を持つ場合、圧電素子１２０ａ，１２０ｂはボディユニット１００に対して相対的に移動するので、防塵フィルタ制御回路１２１がボディユニット１００と一体の固定部材にある場合には手ブレ補正機構の動作に従って、フレキ１５９ａ，１５９ｂは変形し、変位する。この場合、フレキ１５９ａ，１５９ｂは柔軟性があり薄いため、有効であり、本実施形態の場合にはフレキ１５９ａ，１５９ｂは２ヶ所からの引き出しで簡単な構成であるので、手ブレ補正機構をもつカメラには最適である。

防塵フィルタ１１９でその表面から離脱した塵埃は後に述べるように、その振動の慣性力と、重力の作用により、ボディユニット１００の下側に落下する。そこで、本実施形態では、防塵フィルタ１１９の下側直近に設けた台１６０に、粘着材、粘着テープ等で形成された保持材１６１を配設し、落下した塵埃を確実に保持し、再び防塵フィルタ１１９の表面に戻らないようにしてある。

次に、簡単に手ブレ補正機能について説明する。この手ブレ補正機構は、図１に示すように、Ｘ軸ジャイロ１６２、Ｙ軸ジャイロ１６３、防振制御回路１６４、Ｘ軸アクチュエータ１６５、Ｙ軸アクチュエータ１６６、Ｘ枠１６７、Ｙ枠１６８（ホルダ１４５）、フレーム１６９、位置検出センサ１７０及びアクチュエータ駆動回路１７１から構成され、カメラのＸ軸回りの手ブレの角速度を検出するＸ軸ジャイロ１６２とカメラのＹ軸周りの手ブレの角速度を検出するＹ軸ジャイロ１６３とからの角速度信号から、防振制御回路１６４により手ブレ補償量を演算し、撮影光軸の方向をＺ軸方向とした場合、撮影光軸に直交するＸＹ平面内で直交する第１の方向であるＸ軸方向及び第２の方向であるＹ軸方向に、撮像素子であるＣＣＤ１１７をブレを補償するように変位移動させるものである。即ち、アクチュエータ駆動回路１７１から所定の駆動信号を入力するとＸ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＸ軸アクチュエータ１６５と、同じく、所定の駆動信号を入力するとＹ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＹ軸アクチュエータ１６６を駆動源として用い、Ｘ枠１６７と撮像ユニット１１６中のＣＣＤ１１７を搭載したＹ枠１６８（ホルダ１４５）とをフレーム１６９に対して移動する移動対象物として構成される。ここで、Ｘ軸アクチュエータ１６５及びＹ軸アクチュエータ１６６は、電磁回転モータとネジ送り機構等を組み合わせたものや、ボイスコイルモータを用いた直進電磁モータや、直進圧電モータ等が用いられている。尚、位置検出センサ１７０は、Ｘ枠１６７及びＹ枠１６８の位置を検出するものであり、防振制御回路１６４は該位置検出センサ１７０での検出結果に基づいて、変位移動可能な範囲を超えてＸ軸アクチュエータ１６５及びＹ軸アクチュエータ１６６を駆動しないように、アクチュエータ駆動回路１７１を制御する。

ここで、第１実施形態の塵埃除去機構について図４乃至図１５を参照してさらに詳しく説明する。図４は、塵埃除去機構を構成する主要部（振動子）の分解斜視図であり、図５は、防塵フィルタ１１９に発生する振動の様子を説明するための図で、特に図５（Ａ）は防塵フィルタ１１９の正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢＢ線断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＣＣ線断面図である。図６は防塵フィルタ１１９の圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置されている辺及びそれに直交する辺の寸法及び圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さ寸法を示す図である。図７Ａは、防塵フィルタの振動発生の概念を説明するための図であり、図７Ｂは、振動の殆ど発生しない節エリアが格子状に発生する振動モードでの防塵フィルタ１１９の正面図である。図８は、防塵フィルタ１１９に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを配置した振動子１５４の中心Ｏに対する同心円１５５上に固定支持部材としての受け部材１５２，１５３を配置し、固定支持した場合及び自由振動させた場合の、防塵フィルタ１１９における振動速度比（防塵フィルタ１１９中央位置での面に垂直な振動速度Ｖを基準に最大速度Ｖｍａｘとの比をとった）と縦横比（圧電素子の配置された防塵フィルタ１１９の辺の長さＬＡを基準に直交する辺ＬＢの比をとった）のグラフを示す図である。図９及び図１０はそれぞれ、防塵フィルタ１１９に発生する異なる振動の様子を説明するための図である。また、図１１は、図５で示される防塵フィルタ１１９における振動速度比と縦横比のグラフを示す図である。一方、図１２は、図５で示される防塵フィルタ１１９における振動速度比と圧電体長さ比（圧電素子の配置された防塵フィルタ１１９の辺の長さＬＦを基準に圧電素子のその辺に平行な方向の長さＬＰの比をとった）のグラフを示す図である。図１３及び図１４はそれぞれ、防塵フィルタの異なる形態を示す図である。図１５は、防塵フィルタ１１９に発生する定在波を説明するための防塵フィルタ１１９の概念図（図５（Ｂ）に相当）である。

防塵フィルタ１１９は、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つ持つ、全体として多角形の板状（本実施形態は四角形）のガラス板（光学素子）からなり、少なくとも、最大の振動振幅が得られる位置から放射方向に所定の広がりを持つ領域が、透明部を構成している。尚、防塵フィルタ１１９は、全体として円形を成し、その円の一部を直線状にカットして一辺を持つＤ形状であっても良いし、四角形の両辺を円弧状に形成し、上下二辺を持つ形状としても構わない。そして、上述した取り付け手段により、この防塵フィルタ１１９の透明部が光学ＬＰＦ１１８の前面側に所定の間隔をもって対向配置されている。また、防塵フィルタ１１９の一方の面（本実施形態では背面側）の上側及び下側周縁部には、当該防塵フィルタ１１９に対して振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂが、例えば接着剤による貼着等の手段により配設されている。防塵フィルタ１１９に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを夫々配設することで振動子１５４が形成され、該振動子１５４は、圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の周波電圧を印加すると共振振動し、図５に示す屈曲振動を大きな振幅で発生する。

図４に示すように、圧電素子１２０ａ，１２０ｂには、信号電極１７３ａ，１７３ｂと、該信号電極１７３ａ，１７３ｂに対向した裏面に設けられ、側面を通して上記信号電極１７３ａ，１７３ｂのある側の面に引き回された信号電極１７４ａ，１７４ｂとが形成されている。そして、信号電極１７３ａ，１７３ｂと信号電極１７４ａ，１７４ｂに、上記導電性パターンを持つフレキ１５９ａ，１５９ｂが電気的に夫々接続されている。夫々の信号電極１７３ａ，１７３ｂ，１７４ａ，１７４ｂには、フレキ１５９ａ，１５９ｂを介して接続された防塵フィルタ制御回路１２１によって所定周期を有する駆動電圧を印加することで、防塵フィルタ１１９に図５に示す２次元の定在波屈曲振動を発生させることができる。また、防塵フィルタ１１９の、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置されている辺の長さがＬＡ、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さはＬＰである（図６の寸法表記に対応）。ここで、図５に示す防塵フィルタ１１９は、矩形であるので、後述する本願発明の「仮想矩形」と一致する。従って、この場合の防塵フィルタ１１９の圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置されている辺ＬＡと上記仮想矩形の上記ＬＡを含む辺ＬＦも一致している。図５に示す屈曲振動は定在波振動を示し、図５（Ａ）で振動の節エリア（振動振幅の小さいエリア）１７５を示す黒い線状のエリアは、黒が濃いほど振動振幅が小さくなっている。尚、図５（Ａ）中に示すメッシュは、有限要素法での分割メッシュである。

振動速度が大きい場合、図５（Ａ）に示すように節エリア１７５の間隔が小さいと、節エリア１７５には大きな面内振動が発生し、節エリア１７５にある塵埃には面内振動方向に大きな慣性力が発生する（後述する図１５の質点Ｙ２の動きを参照。節を中心にＹ２とＹ２’の間を円弧振動する）。塵埃の付着面に沿った力が作用するように防塵フィルタ１１９面を重力に対して平行になる方向に傾けると、慣性力と重力が作用して節エリア１７５に付着した塵埃も除去することができる。

また、図５（Ａ）での白色のエリアは、振動振幅が大きなエリアを示し、この白色エリアに付着した塵埃は、振動により与えられる慣性力により除去される。振動の節エリア１７５に付着した塵埃は、節エリア１７５に振幅をもつ別の振動モードで加振することによっても除去することができる。

図５に示す屈曲の振動モードは、Ｘ方向の屈曲振動と、Ｙ方向の屈曲振動との合成で形成される。この合成の基本状態の様子を示したのが、図７Ａである。本実施形態の同心円１５５上に受け部材１５２，１５３を配置して振動子１５４を固定支持しないで、振動子１５４をスポンジ等の振動減衰の殆どない部材の上に置いて自由振動させると、図７Ｂに示すような格子状の振動の殆ど発生しない節エリア１７５が発生する振動モードが通常簡単に得られる（上記特許文献２参照）。図７Ａにおける正面図は、この図７Ｂの節エリア１７５を破線で示したものである（線幅方向に振動の最も小さい位置を線として表示）。その場合に、Ｘ方向に波長λｘの定在波屈曲振動が発生し、且つＹ方向に波長λｙの定在波屈曲振動が発生して、両方の定在波が合成されている状態を示している。Ｏ点をｘ＝０，ｙ＝０の原点として取ると、任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）のＺ方向の振動Ｚ（ｘ，ｙ）は、Ａを振幅（ここでは一定値としたが、実際には振動モードや圧電素子に入力される電力により変わる）、ｍ、ｎは振動モードに対応した固有振動の次数で０を含む正の整数、γを任意の位相角とすると、次の（１）式で表される。

Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
＋Ａ・Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ） …（１）
但し、
Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）
Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）
である。

ここで、例えば、位相角γ＝０とすると、上記（１）式は、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ／λｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ／λｙ＋π／２）
となり、ここでλｘ＝λｙ＝λ＝１とする（屈曲の波長を単位長さとしてｘ，ｙを表記）と、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ＋π／２）
となる。図７Ｂは、ｍ＝ｎの場合の振動モードを示し（Ｘ方向、Ｙ方向の振動の次数と波長が同じなので防塵フィルタ１１９の形状は正方形になる）、Ｘ方向、Ｙ方向に等間隔で振動の山、節、谷が現れ、碁盤目状に振動の節エリア１７５が現れている（従来の振動モード）。また、ｍ＝０、ｎ＝１の振動モードでは、Ｙ方向に平行な辺（辺ＬＢ）に対して、平行な山、節、谷が出来る振動になる。以上の碁盤目状あるいは辺に平行な振動モードではＸ方向、Ｙ方向の振動が独立に現れるだけで、合成されて振動振幅が大きくなることがない。

ここで、防塵フィルタ１１９の形状を僅かに長方形側にしてｍ＝３、ｎ＝２の振動モードになる加振周波数を選択すると、位相角γを＋π／４、または−π／４〜−π／８となる振動モードとなり、本実施形態の振動振幅が非常に大きくなる振動モードとなる（最大振幅は従来の円形の防塵フィルタと同じレベル）。例えば、γ＝＋π／４であると、図５の振動モードとなり、防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、光軸中心に対して、振動振幅の山の稜線１７６が閉曲線を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く、合成して定在波が作られる。この状態では、図８に示すように、本実施形態による振動子１５４の同心円１５５に沿って受け部材１５２，１５３で固定支持しても、自由振動させても、同じレベルの振動速度が得られ、その大きさは、四角形の防塵フィルタ１１９が内接する大きさの円形に防塵フィルタを構成した場合にほぼ匹敵する。

また、図９は、γ＝−／４から−π／８側になった場合の振動モードであり、より具体的には、防塵フィルタ１１９を自由支持した図７Ａの状態のものを、図９に示すように防塵フィルタ１１９の周辺部を同心円１５５に沿って固定支持部材としての受け部材１５２，１５３で固定支持したものである。この時の防塵フィルタ１１９の縦横比は１．１２、圧電体長さ比は０．６８である。図９での同心円１５５に沿った支持固定では、縦横比（ＬＢ／ＬＡ）が振動速度の最低の値であるが、本実施形態の固定の支持により、振動速度比は２０％程度向上している（図８参照）。

図１０は、図９よりも防塵フィルタ１１９の縦横比が１．０６と１を超える数値であるにも関わらず、防塵フィルタ１１９の周辺部を同心円１５５に沿って固定支持しているため、γ＝−π／４により近い状態の振動モードを発生させている（辺の中心を囲む振動の山の稜線１７６が形成される振動モードを示している）。この振動モードでは、本実施形態の振動子１５４の支持構造をとらないと、図９に示した場合と同様に、図７Ａに示される基本振動モードに近い振動となる。図１０に示すように、振動子１５４の中心Ｏに対する同心円１５５に沿って固定支持部材としての受け部材１５２，１５３で持って支持固定すると、図１０に示す振動モードとなり、図８のグラフに示すように振動速度比は、自由振動させた場合よりも４０％ほど大きな値をとり、本実施形態の支持方法が最も効果的になる防塵フィルタ１１９の縦横比となっている。なお、図１０の振動子１５４では、圧電体長さ比は０．６８である。

図５に示す振動子１５４の防塵フィルタ１１９は、３０．８ｍｍ（Ｘ方向：ＬＡ，ＬＦ）×２８．５ｍｍ（Ｙ方向：ＬＢ）×０．６５ｍｍ（厚さ）のガラス板（光学素子）である。なお、上記防塵フィルタ１１９は、Ｘ方向の辺ＬＡを含み、当該ＬＡ（３０．８ｍｍ）を長辺とし、ＬＢ（２８．５ｍｍ）を短辺とする矩形であるので、防塵フィルタ１１９の部材面の面積と同一の面積を有する、本願発明の「仮想矩形」とは一致する。従って、この場合の防塵フィルタ１１９の圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置されている辺ＬＡと上記仮想矩形の上記ＬＡを含む辺ＬＦは一致している。また、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは各々、２１ｍｍ（Ｘ方向：ＬＰ）×３ｍｍ（Ｙ方向）×０．８ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛のセラミックで作られ、防塵フィルタ１１９の上下の辺（Ｘ方向）に沿って、当該各辺の端部側にエポキシ系の接着剤で接着固定されている。より詳細には、Ｘ方向において上記圧電素子１２０ａ，１２０ｂの各々は、Ｙ方向に沿った防塵フィルタ１１９の中心線に対して左右対称となるように配置されている。ここで、防塵フィルタ１１９の縦横比は０．９２５、圧電体長さ比は０．６８２となっている。このとき、図５で示される振動モードの共振周波数は９１ｋＨｚ付近であり、防塵フィルタ１１９中央位置に、四角形の防塵フィルタ１１９が内接する大きさの円形に防塵フィルタを構成した場合にほぼ匹敵する最も大きな振動速度、振動振幅が得られる。その防塵フィルタ１１９中央位置での面に垂直な振動速度Ｖを基準に最大速度Ｖｍａｘとの比をとることで、図８、図１１及び図１２に示すような振動速度比が得られ、その最大値は１．０００となる。

図１３は、振動子１５４の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９として、円盤状の一部が切り欠かれて一つの辺を形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な一辺を持つＤ形状の防塵フィルタ１１９を使用する。圧電素子１２０ａは、この一辺に平行で、且つ、辺の中点（Ｙ方向の対称軸）に対して対称に、防塵フィルタ１１９の面上に配置されている。一方、圧電素子１２０ｂは、防塵フィルタ１１９の外周円に略内接し、上記一辺に平行に配置されている。防塵フィルタ１１９の固定支持は、防塵フィルタ１１９の中心（重心と考えて良い）に対して同心円１５５上に配置された固定支持部材としての３組の円弧状の受け部材１５２，１５３によってなされている。防塵フィルタ１１９をこのような形状にすると、同心円１５５上に固定支持部材を配置するのに都合が良い。また、防塵フィルタ１１９の形状をこのように形成すると、防塵フィルタ１１９の中心（重心と考えて良い）に対する形状の対称性が高くなり、より本実施形態の振動状態が作り易くなる。加えて、形状が、円形よりも小型になることは勿論である。さらに、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを辺に平行に配置することで、切り欠きの発生で生ずる振動に対する非対称性は、剛性を上げることでより対称なものとすることができ、求める振動状態をより形成し易くなる。なおここで、図１３での長辺、短辺は、図に示すごとく、１辺は防塵フィルタ１１９の上記一辺を含み、それに対向する辺は圧電素子１２０ｂの外側の辺に沿い、防塵フィルタ１１９と面積が等しくなる仮想矩形１７７の長辺、短辺とする。

図１４は、振動子１５４の別の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９として、円盤に対称に切り欠きを入れて二辺を平行に形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な辺を２つ持つ防塵フィルタ１１９を使用する。この場合、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは、辺近傍ではなく、円周を形成する部分に円弧上形態の素子を配置している。ここでは、振動子１５４の固定支持は、防塵フィルタ１１９の中心に対して同心円１５５上に配置された固定支持部材としての２組の円弧状の受け部材１５２，１５３によって圧電素子１２０ａ，１２０ｂを支持する構成とされている。このような形態にすると、圧電素子１２０ａ，１２０ｂが効率的に配置されているので、より小型の振動子１５４を形成できる。なおここで、図１４での長辺、短辺は、図に示すごとく、１辺及びそれに対向する辺は防塵フィルタ１１９の２つ辺に沿い、防塵フィルタ１１９と面積が等しくなる仮想矩形１７７の長辺、短辺とする。また、防塵フィルタ１１９の、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置されている辺は短辺（ＬＦ寸法の辺）であり、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さＬＰは、この仮想矩形１７７の短辺に沿って測定した長さである。

このように、Ｄ形状の防塵部材や円盤に対称に切り欠きを入れて二辺を平行に形成した小判型の防塵部材であっても、円弧状の受け部材１５２，１５３の位置で固定支持してこの位置で強制的に節を作ることにより、擬似的に同心円１５５からなる円形の防塵部材とみなすことができるようにしている。これにより、Ｄ形状の防塵部材や小判型の防塵部材の各重心部分の振動振幅を大きくし、全体として円形の防塵部材に近い大きな振動振幅が得られるようにしている。

次に、図１５を用いて塵埃の除去について詳しく説明する。図１５は、図５のＢＢ線断面図と同じ断面を示してある。

図１５に矢印１７８で示す方向に分極された圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の周波電圧が印加された場合は、振動子１５４がある時点ｔ０で実線に示した状態となる。振動子１５４表面の任意の位置ｙにある質点Ｙの任意の時刻ｔでのＺ方向の振動ｚは、振動の角速度ω、Ｚ方向の振幅Ａ、Ｙ＝２πｙ／λ（λ：屈曲振動の波長）として、下記の（２）式の通りに表される。

ｚ＝Ａｓｉｎ（Ｙ）・ｃｏｓ（ωｔ） …（２）
この式は、図５での定在波振動を表す。即ち、ｙ＝ｓ・λ／２の時（ここで、ｓは整数）にＹ＝ｓπとなり、ｓｉｎ（Ｙ）は零になる。従って、時間に関係なくＺ方向の振動振幅が零になる節１７９をλ／２ごとに持つことになり、これは定在波振動である。図１５において破線で示した状態は、時間ｔ０の状態に対して振動が逆相となるｔ＝ｋπ／ωでの状態を示す（ここで、ｋは奇数）。

次に、防塵フィルタ１１９上の点Ｙ１の振動は、屈曲定在波の振動の腹１８０の位置になるので、振動振幅はＡとなり、Ｚ方向の点Ｙ１の位置ｚ（Ｙ１）は、
ｚ（Ｙ１）＝Ａｃｏｓ（ωｔ） …（３）
となる。

Ｙ１の振動速度Ｖｚ（Ｙ１）は、振動の周波数をｆとすると、ω＝２πｆであるので、上記（３）式を時間で微分して、
Ｖｚ（Ｙ１）＝ｄ（ｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−２πｆ・Ａｓｉｎ（ωｔ） …（４）
となる。Ｙ１の振動加速度αｚ（Ｙ１）は、上記（３）式をさらに時間で微分して、
αｚ（Ｙ１）＝ｄ（Ｖｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ） …（５）
となり、Ｙ１に付着している塵埃１８１は、上記（５）式の加速度を受けることとなる。この時、塵埃１８１の受ける慣性力Ｆｋは、塵埃１８１の質量をＭとして、
Ｆｋ＝αｚ（Ｙ１）・Ｍ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ）・Ｍ …（６）
となる。

上記（６）式から、慣性力Ｆｋは周波数ｆを上げると大きくなるので効果的なことが判るが、その時の振動振幅Ａが小さいと、いくら周波数を上げたからと言って、慣性力を上げることは出来ない。一般的には、加振の振動エネルギーを発生させる圧電素子１２０ａ，１２０ｂの大きさを一定とすると、所定の振動エネルギーしか発生することができない。従って、同じ振動モードで周波数を上げると振動振幅Ａは周波数ｆの２乗に逆比例し、共振周波数を上げて高次の共振モードにすると、振動振幅は低下し、振動速度が上がらず、振動加速度も上がらない（むしろ、周波数が高くなると、理想的に共振させることが難しく、振動エネルギー損失が大きくなり、振動加速度は下がる）。即ち、単に共振モードで振動を発生させることでは大きな振幅を持つモードにはならず、塵埃除去の効果が著しく悪化してしまう。

防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、図５に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７６が光軸中心に対して閉曲線を構成し、また、図９、図１０に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７６が辺の中心を取り囲む曲線を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く合成して定在波を作っている。

この合成定在波を効率良く作るためには、防塵フィルタ１１９の形状寸法と圧電素子１２０ａ，１２０ｂの形状寸法が大きく寄与している。

図１１に示すように、防塵フィルタ１１９の圧電素子１２０ａ，１２０ｂを配置する辺の長さＬＡに対する、その辺に直交する辺の長さＬＢの比である縦横比（ＬＢ／ＬＡ）を１にする即ち正方形にするよりも、縦横比を１より小さく設定した方が、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置に関わらず、防塵フィルタ１１９の中央位置のＺ方向の振動速度が最も大きな領域（振動速度比が０．７以上）になる。図１１では、グラフの縦軸はこの領域での最大振動速度Ｖｍａｘを基準に振動速度Ｖの比（Ｖ／Ｖｍａｘ）が示されている。縦横比０．９以下で急速に振動速度比が小さくなっている。従って、防塵フィルタ１１９の縦横比（ＬＢ／ＬＡ）は、０．９以上、１未満とすることが好ましい。また、防塵フィルタ１１９の縦横比（ＬＢ／ＬＡ）を１よりも大きくする、即ち防塵フィルタ１１９の短辺側に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを配置すると、防塵フィルタ１１９の中央位置のＺ方向の振動速度比は小さくなってしまう。このことより、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置位置は、防塵フィルタ１１９の長辺側にした方が、短辺側に配置するよりも、振動速度比が高くなり、高い塵埃除去性能が得られる。

但し、短辺側に配置した場合であっても、本実施形態の同心円１５５上配置の固定支持部材による振動子１５４の支持構造をとることにより、図８に示すように、振動速度比を大きくすることは可能である。例えば、図９に示す振動子１５４の防塵フィルタ１１９は、３０．８ｍｍ（Ｘ方向：ＬＡ，ＬＦ）×３４．５ｍｍ（Ｙ方向：ＬＢ）×０．６５ｍｍ（厚さ）のガラス板（光学素子）であり、圧電素子は各々２１ｍｍ（Ｘ方向：ＬＰ）×３ｍｍ（Ｙ方向）×０．８ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛のセラミックで作られ、防塵フィルタ１１９の上下の辺に沿って、Ｘ方向は防塵フィルタの中心線に対して左右対称となるようにエポキシ系の接着剤で接着固定されている。このとき、図９で示される振動モードの共振周波数は８０ｋＨｚ付近の周波数であり、防塵フィルタ１１９の縦横比（ＬＢ／ＬＡ）は１．１２、圧電体の長さ比（ＬＰ／ＬＦ）は０．６８である。防塵フィルタ１１９の縦横比は１．１２と１を超え、自由振動させると振動速度が低く、塵埃を除去するための振動速度比が得られないが、図９に示すような防塵フィルタ１１９の固定支持構造をとることにより、振動速度比を２０％程度上げることができる。

一方、防塵フィルタ１１９において圧電素子１２０ａ，１２０ｂが設置された辺における仮想矩形の長さＬＦと、このＬＦと平行に配置された圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さＬＰとの比（圧電体長さ比：ＬＰ／ＬＦ）を横軸にとり、フィルタ中央部振動速度比を縦軸にとった図１２から明らかなように、圧電体長さ比：ＬＰ／ＬＦを１にする（防塵フィルタ１１９の辺と圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さＬＰとを同寸法とする）よりも、圧電体長さ比を１より小さく設定した方が、防塵フィルタ１１９の中央位置のＺ方向の振動速度が最も大きな領域になる。図１２では、グラフの縦軸はこの領域での最大振動速度Ｖｍａｘを基準に振動速度Ｖの比（Ｖ／Ｖｍａｘ）が示されている。勿論、圧電体長さ比の最大値は１であり、圧電体長さ比０．５以下では振動速度比が０．８未満であり、最大速度に対して速度が２０％を超えて低くなることを示している。従って、圧電体長さ比は、防塵フィルタ１１９の中央位置のＺ方向の振動速度を大きく（振動速度比が０．７以上）するために、０．５以上、１未満とすることが好ましい。

このように振動振幅の山の稜線１７６が光軸中心に対して閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、防塵フィルタ１１９の形状が円盤状の場合に発生する同心円状の振動の振幅と同等の振動振幅が発生できる。単に辺に平行な振動振幅を発生する振動モードでは、本実施形態の数分の１から１０分の１程度の振動加速度しか得ることが出来ない。

また、振動振幅の山の稜線１７６が閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、振動子１５４の中心が最も振動振幅が大きく、周辺の閉曲線又は取り囲む曲線ほど振動振幅は小さくなる。これによって、画像の中心ほど塵埃除去の能力が高くなり、振動子１５４の中心を光軸に合わせることにより、中心の画質が高いところほど塵埃１８１が写り込まなくなると言った利点もある。

さらに、結像光線通過エリア１４９内の振動振幅の小さいエリアである節エリア１７５は圧電素子１２０ａ，１２０ｂに与える駆動周波数を変えることで異なる振動モードで共振させることにより、節１７９位置を変化させて塵埃１８１を除去できることは勿論である。

次に、図１６により、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの周波数を共振周波数付近で変化した場合の振動状態を説明する。
圧電素子１２０ａ，１２０ｂの振動子１５４の共振周波数付近の電気等価回路は、図１６（Ａ）の圧電素子の等価回路に示すようになる。この中で、Ｃ０は圧電素子１２０ａ，１２０ｂが並列接続されている状態の静電容量であり、Ｌ、Ｃ、Ｒは振動子１５４の機械的振動を電気回路素子であるコイル、コンデンサ、抵抗に置き換えた等価回路上の数値で、当然、周波数に依存して変化する。

周波数が共振周波数になった時には、図１６（Ｂ）に示すように、ＬとＣの共振となる。全く共振していない周波数から共振周波数側に周波数を上げていくと、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの加振の位相に対して、振動子１５４の振動位相が変化していき、共振の時には位相がπ／２進み、さらに周波数を上げていくと位相はπまで進む。それ以上周波数を上げていくと位相は減少し、共振域で無くなると周波数が低い非共振のときと同じ位相となる。実際には振動子１５４の構成により、理想状態とはならず、位相がπまで変化しない場合もあるが、駆動周波数を共振周波数に設定することは可能である。

なお、図５、図９及び図１０の４隅にある支持エリア１８２は、防塵フィルタ１１９の中心に対する同心円１５５に沿って配置されており、この部分をＺ方向に押圧し、ゴム等の振動減衰性のある受け部材１５２，１５３を介して防塵フィルタ１１９を保持すれば、受け部材１５２，１５３側に防塵フィルタ１１９の振動が伝達することが殆ど無く、また、完全に接着等をして防塵フィルタ１１９を受け部材１５２，１５３に固定しても防塵フィルタ１１９の発生振動を阻害せず、防塵フィルタ１１９の確実な支持ができる（図８参照）。

一方、シール１５８は、振動振幅があるエリアにも設けなければならないが、本実施形態の振動モードでは、周辺の振動振幅の山ほど振動振幅が小さいので、防塵フィルタ１１９の周辺部をリップ形状で受けることにより、屈曲振動振幅方向には力が強く作用せず、元々の振動振幅も小さいため、シール１５８による振動の減衰は極めて少なくすることができる。本実施形態では、図５、図９及び図１０に示すように、振動振幅の小さいエリアである節エリア１７５にシール接触部１８３が多く接触するように構成しているので、さらに振動減衰は小さい。

また、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを振動させる上記所定の周波数は、振動子１５４を構成する防塵フィルタ１１９の形状寸法、材質や支持の状態によって決まるものであるが、通常、温度は振動子１５４の弾性係数に影響し、その固有振動数を変化させる要因の１つとなっている。そのため、運用時にその温度を計測して、その固有振動数の変化を考慮するのが好ましい。この場合、温度測定回路（不図示）に接続された温度センサ（不図示）がデジタルカメラ１０内に設けられており、温度センサの計測温度から予め決められた振動子１５４の振動周波数の補正値を不揮発性メモリ１２８に記憶させ、計測温度と補正値をＢｕｃｏｍ１０１に読み込み、駆動周波数を演算して防塵フィルタ制御回路１２１の駆動周波数とすることによって、温度変化に対しても効率の良い振動を発生することができる。

次に、本実施形態におけるデジタルカメラ１０の防塵フィルタ制御回路１２１について、以下に説明する。

図１７は、デジタルカメラ１０のボディユニット１００における防塵フィルタ制御回路１２１の構成を概略的に示す回路図である。図１８は、図１７の防塵フィルタ制御回路１２１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。

ここに例示した防塵フィルタ制御回路１２１は図１７に示す如くの回路構成を有し、その各部において、図１８のタイムチャートで表わす波形の信号（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。

防塵フィルタ制御回路１２１は、図１７に例示の如く、Ｎ進カウンタ１８４、１／２分周回路１８５、インバータ１８６、複数のＭＯＳトランジスタＱ００，Ｑ０１，Ｑ０２、トランス１８７及び抵抗Ｒ００から構成されている。

上記トランス１８７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１８７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１２０ａ，１２０ｂを駆動させ、防塵フィルタ１１９を固着した振動子１５４に共振定在波を発生させるようになっている。

Ｂｕｃｏｍ１０１は、制御ポートとして設けられた２つの出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔ及び出力ポートＤ＿ＮＣｎｔと、このＢｕｃｏｍ１０１内部に存在するクロックジェネレータ１８８を介して防塵フィルタ制御回路１２１を次のように制御する。クロックジェネレータ１８８は、圧電素子１２０ａ，１２０ｂへ印加する信号周波数より充分に早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１８４へ出力する。この出力信号が、図１８中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１８４へ入力される。

Ｎ進カウンタ１８４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１８中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１８５を通してデューティ比を１：１へ変換する。尚、この変換されたパルス信号は、図１８中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１８６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１８７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１８中の信号Ｓｉｇ４の如き周期の信号が発生する。

トランス１８７の巻き線比は、電源回路１３５のユニットの出力電圧と圧電素子１２０ａ，１２０ｂの駆動に必要な電圧とから決定される。尚、抵抗Ｒ００はトランス１８７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１２０ａ，１２０ｂ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、且つ、電源回路１３５からトランス１８７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、Ｂｕｃｏｍ１０１の出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔを介して行われるようになっている。Ｎ進カウンタ１８４の設定値“Ｎ”は、Ｂｕｃｏｍ１０１の出力ポートＤ＿ＮＣｎｔから設定でき、よって、Ｂｕｃｏｍ１０１は、設定値“Ｎ”を適宜に制御することで、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの駆動周波数を任意に変更可能である。

このとき、次の（７）式によって周波数は算出可能である。即ち、
ｆｄｒｖ＝ｆｐｌｓ／２Ｎ …（７）
但し、ＮはＮ進カウンタ１８４への設定値、ｆｐｌｓはクロックジェネレータ１８８の出力パルスの周波数、ｆｄｒｖは圧電素子１２０ａ，１２０ｂに印加される信号の周波数である。

尚、この（７）式に基づいた演算は、Ｂｕｃｏｍ１０１のＣＰＵ（制御手段）で行われる。

さらに、このデジタルカメラ１０は、超音波域（２０ｋＨｚ以上の周波数）の周波数で防塵フィルタ１１９を振動させる場合に、デジタルカメラ１０の操作者に防塵フィルタ１１９の動作を告知する表示部を、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０に設けている。つまり、上記ＣＣＤ１１７の前面に配置され振動可能な透光性をもつ防塵部材（防塵フィルタ１１９）に対して、加振部材（圧電素子１２０ａ，１２０ｂ）で振動を与えるとき、加振部材の駆動回路（防塵フィルタ制御回路１２１）の動作と連動してデジタルカメラ１０の表示部を動作させ、防塵フィルタ１１９の動作を告知することも実施する（詳細は後述する）。

上述の特徴を詳しく説明する為、Ｂｕｃｏｍ１０１が行なう制御について、図１９及び図２０を参照しながら具体的な制御動作について説明する。

図１９には、本実施形態のデジタルカメラ１０の動作制御をフローチャートで表わしており、このＢｕｃｏｍ１０１が行なうカメラシーケンス（メインルーチン）の手順を例示している。

Ｂｕｃｏｍ１０１で稼動可能な図１９に示すフローチャートに係わる制御プログラムは、カメラのボディユニット１００の電源ＳＷ（不図示）がＯＮ操作されると、その稼動を開始する。

最初に、当該デジタルカメラ１０を起動するための処理が実行される（ステップＳ１０１）。即ち、電源回路１３５を制御して当該デジタルカメラ１０を構成する各回路ユニットへ電力を供給する。また、各回路の初期設定を行なう。

次に、後述するサブルーチン「無音加振動作」をコールすることで、無音（即ち可聴範囲外）で防塵フィルタ１１９を振動させる（ステップＳ１０２）。尚、ここで云う可聴範囲は、一般人の聴力を基準にして約２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚの範囲内とする。

続くステップＳ１０３からステップＳ１２４までは、周期的に実行されるステップ群である。即ち、まず、当該デジタルカメラ１０に対するアクセサリの着脱を検出する（ステップＳ１０３）。これは、例えば、アクセサリの１つであるレンズユニット２００が、ボディユニット１００に装着されたことを検出する。その着脱検出動作は、Ｌｕｃｏｍ２０１と通信を行なうことでレンズユニット２００の着脱状態を調べる。

もし、所定のアクセサリがボディユニット１００に装着されたことが検出されたならば（ステップＳ１０４）、サブルーチン「無音加振動作」をコールすることで、無音で防塵フィルタ１１９を振動させる（ステップＳ１０５）。

このように、カメラ本体であるボディユニット１００にアクセサリの特にレンズユニット２００が装着されていない期間には特に、各レンズや防塵フィルタ１１９等に塵埃が付着する可能性が高いので、上述の如くレンズユニット２００の装着を検出したタイミングで塵埃を払う動作を実行することは有効である。また、レンズ交換時にボディユニット１００内部に外気が循環し塵埃が進入して付着する可能性が高いので、このレンズ交換時に塵埃除去することは有意義である。そして、撮影直前とみなし、ステップＳ１０６へ移行する。

一方、上記ステップＳ１０４で、レンズユニット２００がボディユニット１００から外された状態であることを検出した場合は、そのまま次のステップＳ１０６へ移行する。

そして、ステップＳ１０６では、当該デジタルカメラ１０が有する所定の操作スイッチの状態検出が行なわれる。

ここで、レリーズＳＷを成す１ｓｔ．レリーズＳＷ（不図示）が操作されたか否かを、当該ＳＷのＯＮ／ＯＦＦ状態で判定する（ステップＳ１０７）。その状態を読み出し、もし１ｓｔ．レリーズＳＷが所定時間以上ＯＮ操作されない場合には、電源ＳＷの状態を判別する（ステップＳ１０８）。そして、電源ＳＷがＯＮされていれば上記ステップＳ１０３に戻り、ＯＦＦされていれば終了処理（スリープ等）となる。

一方、上記ステップＳ１０７にて１ｓｔ．レリーズＳＷがＯＮ操作されたと判別した場合には、測光回路１１５から被写体の輝度情報を入手し、この情報から撮像ユニット１１６の露光時間（Ｔｖ値）とレンズユニット２００の絞り設定値（Ａｖ値）を算出する（ステップＳ１０９）。

その後、ＡＦセンサ駆動回路１１０を経由してＡＦセンサユニット１０９の検知データを入手し、このデータに基づきピントのズレ量を算出する（ステップＳ１１０）。そして、その算出されたズレ量が許可された範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ１１１）、否の場合は撮影レンズ２０２の駆動制御を行って（ステップＳ１１２）、上記ステップＳ１０３へ戻る。

一方、許可された範囲内にズレ量が在る場合は、サブルーチン「無音加振動作」をコールして無音で防塵フィルタ１１９の振動を開始させる（ステップＳ１１３）。

さらに、レリーズＳＷを成す２ｎｄ．レリーズＳＷ（不図示）がＯＮ操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。この２ｎｄ．レリーズＳＷがＯＮ状態のときは、続くステップＳ１１５へ移行して所定の撮影動作（詳細後述）を開始するが、ＯＦＦ状態のときは上記ステップＳ１０８へ移行する。

尚、撮像動作中では、通常の如く、露出の為に予め設定された秒時（露出秒時）に対応した時間の電子撮像動作を制御する。

上記撮影動作として、ステップＳ１１５からステップＳ１２１までは、所定の順序にて被写体の撮像が行われる。まずＬｕｃｏｍ２０１へＡｖ値を送信して、絞り２０３の駆動を指令し（ステップＳ１１５）、クイックリターンミラー１０５をＵＰ位置へ移動させる（ステップＳ１１６）。そして、シャッタ１０８の先幕走行を開始させてＯＰＥＮ制御し（ステップＳ１１７）、画像処理コントローラ１２６に対して「撮像動作」の実行を指令する（ステップＳ１１８）。Ｔｖ値で示された時間だけのＣＣＤ１１７への露光（撮像）が終了すると、シャッタ１０８の後幕走行を開始させてＣＬＯＳＥ制御する（ステップＳ１１９）。そして、クイックリターンミラー１０５をＤｏｗｎ位置へ駆動すると共に、シャッタ１０８のチャージ動作を行なう（ステップＳ１２０）。

その後、Ｌｕｃｏｍ２０１に対して絞り２０３を開放位置へ復帰させるように指令して（ステップＳ１２１）、一連の撮像動作を終了する。

続いて、記録メディア１２７がボディユニット１００に装着されているか否かを検出し（ステップＳ１２２）、否の場合は、警告表示をする（ステップＳ１２３）。そして再び上記ステップＳ１０３へ移行して、同様な一連の処理を繰り返す。

一方、記録メディア１２７が装着されていれば、画像処理コントローラ１２６に対し撮影した画像データを記録メディア１２７へ記録するように指令する（ステップＳ１２４）。その画像データの記録動作が終了すると、再び、上記ステップＳ１０３へ移行して、同様な一連の処理を繰り返す。

以下、詳しい振動形態と表示の関係について、上述した３つのステップ（Ｓ１０２，Ｓ１０５，Ｓ１１３）でコールされる「無音加振動作」サブルーチンの制御手順を図２０に基づき説明する。尚、この「振動形態」とは、加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂによって引き起こされる振動の形態である。

図２０（Ａ）は、上記サブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図であり、図２０（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図２０（Ａ）のサブルーチン「無音加振動作」の各タイミングにて並行して実行される「表示動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。この無音加振動作において、加振部材へ連続的に供給される共振周波数の波形を表わすグラフが図２１に示されている。

図２０のサブルーチン「無音加振動作」と「表示動作」は、防塵フィルタ１１９の塵埃除去の為にだけの加振動作を目的とするルーチンであるので、振動周波数ｆ０は、その防塵フィルタ１１９の共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば図５の振動モードの場合は、９１ｋＨｚであり、少なくとも２０ｋＨｚ以上の振動である故に、ユーザにとっては無音である。

まず、防塵フィルタ１１９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、不揮発性メモリ１２８の所定領域に記憶されている中から読み出す（ステップＳ２０１）。このタイミングで、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０に設けた表示部への加振モードの表示をＯＮする（ステップＳ３０１）。そして、所定時間が経過したかを判定し（ステップＳ３０２）、所定時間が経過していないときは加振モードの表示を継続し、所定時間経過後は加振モード表示をＯＦＦする（ステップＳ３０３）。

次に、Ｂｕｃｏｍ１０１の出力ポートＤ＿ＮＣｎｔから、駆動周波数Ｎｏｓｃｆ０を、防塵フィルタ制御回路１２１のＮ進カウンタ１８４へ出力する（ステップＳ２０２）。

続くステップＳ２０３〜ステップＳ２０５では、次のように塵埃除去動作が行なわれる。即ち、まず塵埃除去動作を開始させ実行する。一方、この時の表示は、出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈのタイミングで加振動作表示を開始させ（ステップＳ３１１）、次に所定時間が経過したかを判定し（ステップＳ３１２）、所定時間が経過していないときは加振動作の表示を継続し、所定時間経過後は加振動作表示を終了する（ステップＳ３１３）。この時の加振動作表示は時間経過、あるいは塵埃除去経過に応じて変化する表示をする（不図示）。この場合の所定時間は、後に述べる加振動作の継続時間であるＴｏｓｃｆ０に略等しい。また、塵埃除去のために出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈに設定すると（ステップＳ２０３）、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ０）で防塵フィルタ１１９を加振し、防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１８１を振り払う。この塵埃除去動作で防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１８１が振り払われるとき、同時に、空気振動が起こり、超音波が発生する。（但し、駆動周波数Ｎｏｓｃｆ０で駆動されても、一般人の可聴範囲内の音にはならず、聞こえない）。

所定駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）、防塵フィルタ１１９を振動させた状態で待機し（ステップＳ２０４）、その所定駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）経過後、出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＬｏｗに設定することで、加振終了表示をＯＮする（ステップＳ３２１）とともに、塵埃除去動作を停止させる（ステップＳ２０５）。加振終了表示は、所定時間経過後（ステップＳ３２２）に、ＯＦＦされて表示を終了する（ステップＳ３２３）。そして、コールされたステップの次のステップへリターンする。

このサブルーチンで適用される振動周波数ｆ０（共振周波数（Ｎｏｓｃｆ０））と駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）は、図２１にグラフで表わした如くの波形を示す。即ち、一定の振動（ｆ０＝９１ｋＨｚ）が、塵埃除去に充分な時間（Ｔｏｓｃｆ０）だけ続く連続的な波形となる。

つまり、この振動形態が、加振部材に供給する共振周波数を調整して制御するものである。

［第２実施形態］
図２２は、本発明の画像機器の第２実施形態としてのデジタルカメラにおけるＢｕｃｏｍが行なうカメラシーケンス（メインルーチン）においてコールされるサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。

これは、上記第１実施形態における図２０に示すサブルーチン「無音加振動作」の動作を変更したものであり、本第２実施形態は、防塵フィルタ１１９の動作が、上記第１実施形態と異なる。即ち、上記第１実施形態では、防塵フィルタ１１９の駆動周波数はｆ０と言う固定値にして定在波が発生する形態としていたが、本第２実施形態は、駆動周波数を順次変更して加えることで、厳密に駆動周波数を制御しなくても、共振周波数を含む、振動振幅の大きな振動を発生するようにしたものである。

また、防塵フィルタ１１９の縦横比が製造バラツキで変化した場合に振動速度が変化し（図１１参照。振動速度比が急激に減少する）、また、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長さのバラツキでも振動速度比が変化し（図１２参照）、本実施形態の振動子１５４の固定支持の状態でも振動速度は変化する（図８参照）。このため、製品ごとに正確に共振周波数を設定して圧電素子１２０ａ，１２０ｂを駆動する必要がある（共振周波数ではない周波数で駆動すると振動速度がさらに下がる）。しかしながら、本第２実施形態のような周波数制御方法を適用すれば、非常に簡単な制御回路で、正確な共振周波数での駆動が可能となり、製造バラツキによる共振周波数のバラツキを無くす制御が可能となる。

なお、図２２のサブルーチン「無音加振動作」では、振動周波数ｆ０は、その防塵フィルタ１１９の共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば図５の場合は、９１ｋＨｚであり、少なくとも２０ｋＨｚ以上の振動である故に、ユーザにとっては無音である。

まず、防塵フィルタ１１９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（Ｎｏｓｃｆｔ）に関するデータを、不揮発性メモリ１２８の所定領域に記憶されている中から読み出す（ステップＳ２１１）。このタイミングで、図２０（Ｂ）に示したような加振モードの表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

次に、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）を設定する（ステップＳ２１２）。また、Ｂｕｃｏｍ１０１の出力ポートＤ＿ＮＣｎｔから、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）を、防塵フィルタ制御回路１２１のＮ進カウンタ１８４へ出力する（ステップＳ２１３）。

続くステップＳ２０３以降では、次のように塵埃除去動作が行なわれる。即ち、まず塵埃除去動作を開始させ実行する。また、このとき、図２０（Ｃ）に示したような加振動作表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

まず、塵埃除去のために出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈに設定すると（ステップＳ２０３）、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）で防塵フィルタ１１９を加振し、防塵フィルタ１１９に振動振幅の小さな定在波振動を生じさせる。防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１８１は振動振幅が小さいと、除去することができない。駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）の間、この振動は継続される（ステップＳ２０４）。次に、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）が駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）であるかを比較判定し（ステップＳ２１４）、一致していなければ（ＮＯの判定）、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）に設定し（ステップＳ２１５）、上記ステップＳ２１２の動作から上記ステップＳ２０４までの動作を繰り返す。

そして、上記ステップＳ２１４で駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）が駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）に一致したとき（ＹＥＳ）には、出力ポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＬｏｗに設定し、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの加振動作が終了して（ステップＳ２０５）、一連の「無音加振動作」が終了する。また、このとき、図２０（Ｄ）に示したような加振終了表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

このように周波数を変更していった場合に、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（Ｎｏｓｃｆｔ）を設定すれば、防塵フィルタ１１９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）があれは、塵埃１８１は除去することが出来るので、ある所定の周波数範囲に渡って塵埃１８１を除去することが可能であり、本実施形態の場合は共振時の振動振幅が大きいことからその周波数範囲も広くなる。

また、駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）と駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）の間をある程度広くとれば、振動子１５４の温度や製造バラツキによる共振周波数の変化を吸収することが可能で、極めて簡単な回路構成で確実に防塵フィルタ１１９に付着した塵埃１８１を振り払うことが可能となる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、上記実施形態では、固定支持部材としての受け部材１５２，１５３は、防塵フィルタ１１９と圧電素子１２０ａ，１２０ｂとでなる振動子１５４の中心Ｏに対して同心円１５５上に配置するものとしたが、中心Ｏに対して同心の楕円等、円に近い閉曲線上に配置しても、ほぼ同様の効果が得られる。

また、上記の加振部材による塵埃除去機構の他に、空気流によって防塵フィルタ１１９の塵埃１８１を除去する方式、あるいはワイパーにより防塵フィルタ１１９の塵埃１８１を除去するような機構を組み合わせて用いても良い。

また、上述した実施形態では、加振部材は圧電素子としていたが、電歪材料でも、超磁歪材でも勿論良い。更に、加振部材として２つの圧電素子１２０ａ，１２０ｂを防塵部材である防塵フィルタ１１９に設ける例で説明したが、１つであっても構わない。この場合、防塵フィルタ１１９の圧電素子が設けられた辺と他方の辺とで剛性が異なってしまうため、振動振幅の小さいエリアである節エリア１７５は、図５、図９及び図１０と同様の模様であるが位置がずれて発生することとなる。対称に２つの圧電素子を設けた方が、振動を効率的に発生させられ、また、防塵フィルタ１１９をその４隅で保持し易くなるため、好ましい。

また、振動の際、加振する対象部材に付着している塵をより効率よく振り落とせるよう、その表面に、例えば、透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウム・錫）膜、インジウム亜鉛膜、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン膜、吸湿型静電気防止膜である界面活性剤膜、シロキサン系膜、等をコーティング処理しても良い。但し、振動に係わる周波数や駆動時間などは上記膜の部材に対応した値に設定する。

また、本願の一実施形態として記載した光学ＬＰＦ１１８を、複屈折性を有する複数枚の光学ＬＰＦとして構成しても良い。そして、それら複数枚に構成した光学ＬＰＦのうちの最も被写体側に配置された光学ＬＰＦを、図２に記載した防塵フィルタ１１９の代わりに防塵部材（加振対象）として使用しても良い。

また、本願の一実施形態として図２に記載した光学ＬＰＦ１１８を有さないカメラとし、防塵フィルタ１１９を、例えば、光学ＬＰＦ、赤外カットフィルタ、偏向フィルタ、ハーフミラー等の何れかの光学素子として使用するようにしても良い。

さらに、上記光学ＬＰＦ１１８を有さないだけでなく、防塵フィルタ１１９を、図２記載の保護ガラス１４２に代用させる構成としても良い。この場合、保護ガラス１４２とＣＣＤチップ１３６との防塵・防湿状態を維持するようにすると共に、保護ガラス１４２を支持しつつ振動させる構成として、図２記載の防塵フィルタ１１９を支持しつつ振動させる構成を利用すれば良い。なお、保護ガラス１４２を、光学ＬＰＦ、赤外カットフィルタ、偏向フィルタ、ハーフミラー等の何れかの光学素子として使用するようにしても良いのはいうまでもない。

尚、本発明を適用する画像機器としては、例示した撮像装置（デジタルカメラ）に限らず、塵埃除去機能を必要とする装置であれば良く、必要に応じて変形実施することで実用化され得る。より、具体的には液晶等の表示素子を用いた画像投影装置における表示素子と光源の間、あるいは表示素子と投影レンズとの間に、本発明の塵埃除去機構を設けても良い。

１０…デジタルカメラ、 １００…ボディユニット、 １０１…ボディ制御用マイクロコンピュータ（Ｂｕｃｏｍ）、 １０５…クイックリターンミラー、 １０７…サブミラー、 １０８…シャッタ、 １１６…撮像ユニット、 １１７…ＣＣＤ、 １１８…光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、 １１９…防塵フィルタ、 １２０ａ，１２０ｂ…圧電素子、 １２１…防塵フィルタ制御回路、 １２２…ＣＣＤインターフェース回路、 １２８…不揮発性メモリ、 １２９…動作表示用ＬＣＤ、 １３０…動作表示用ＬＥＤ、 １３１…カメラ操作ＳＷ、 １３４…電池、 １３５…電源回路、 １３６…ＣＣＤチップ、 １３７…固定板、 １３８…フレキシブル基板、 １３９ａ，１３９ｂ…接続部、 １４０…主回路基板、 １４１ａ，１４１ｂ…コネクタ、 １４２…保護ガラス、 １４３…スペーサ、 １４４…フィルタ受け部材、 １４５…ホルダ、 １４６…開口、 １４７…段部、 １４８…防塵フィルタ受け部、 １４９…結像光線通過エリア、 １５０…ねじ、 １５１…押圧部材、 １５２，１５３…受け部材、 １５４…振動子、 １５５…同心円、 １５６…支持部材、 １５７…支持部、 １５８…シール、 １５９ａ，１５９ｂ…フレキ、 １６０…台、 １６１…保持材、 １６８…Ｙ枠、 １７３ａ，１７３ｂ，１７４ａ，１７４ｂ…信号電極、 １７５…節エリア、 １７６…振動振幅の山の稜線、 １７７…仮想矩形、 １７８…分極方向を示す矢印、 １７９…節、 １８０…振動の腹、 １８１…塵埃、 １８２…支持エリア、 １８３…シール接触部、 １８４…Ｎ進カウンタ、 １８５…１／２分周回路、 １８６…インバータ、 １８７…トランス、 １８８…クロックジェネレータ、 ２００…レンズユニット、 ２０１…レンズ制御用マイクロコンピュータ（Ｌｕｃｏｍ）、 ２０２…撮影レンズ、 ２０３…絞り。

Claims (19)

1. 全体として板状をなし、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つもつ防塵部材と、上記防塵部材に設けられ、上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動を発生させる加振部材と、からなる振動子と、
   上記振動子を固定部材に対し固定支持する固定支持部材と、
   を具備し、
   上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、閉曲線をなすように、または上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなすように、上記固定支持部材の固定支持位置を、上記振動子の重心を囲む円又は楕円に沿った位置に配置したことを特徴とする振動装置。
2. 上記防塵部材上の任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）の振動をＺ（ｘ，ｙ）、ｍ及びｎを振動モードに対応した固有振動の次数で０を含む正の整数としたとき、
   Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
   ＋Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ）
   但し、
   Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）、
   Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）、
   γ＝＋π／４あるいはγ＝−π／８〜−π／４
   で表される振動Ｚ（ｘ，ｙ）を上記防塵部材に発生させるように上記加振部材を駆動する駆動手段を更に具備し、
   上記防塵部材の部材面の面積と同一の面積を有し、当該防塵部材の上記一辺を含む辺を有する仮想矩形の、上記加振部材の配置されている辺の長さをＬＦとし、該辺に平行で、かつ、上記加振部材の長手方向長さをＬＰとした場合に、ＬＰ／ＬＦが０．５以上、１未満となる寸法を持つことを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
3. 上記防塵部材が矩形である場合に、当該防塵部材と上記仮想矩形は一致することを特徴とする請求項２に記載の振動装置。
4. 上記防塵部材は、更に、上記仮想矩形の上記加振部材の配置されている辺の長さに対する該辺に直交する辺の長さの比が０．９以上、１未満となる寸法を持つことを特徴とする請求項２又は３に記載の振動装置。
5. 上記γが＋π／４であるとき、上記駆動手段が上記防塵部材に発生させる振動は、上記防塵部材に形成された面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が閉曲線をなす振動であることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の振動装置。
6. 上記γが−π／８〜−π／４であるとき、上記駆動手段が上記防塵部材に発生させる振動は、上記防塵部材に形成された面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなす振動であることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の振動装置。
7. 上記加振部材は圧電素子からなり、
   上記駆動手段は、上記防塵部材に上記振動Ｚ（ｘ，ｙ）を発生させるのに必要な、上記防塵部材の寸法及び材質に応じた周波数の周波信号を、上記圧電素子に印加することを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の振動装置。
8. 上記駆動手段は、上記圧電素子に、上記防塵部材の寸法及び材質に応じた上記周波数を含む、開始周波数から終了周波数まで決められた変移周波数ずつ変化する周波信号を所定時間ずつ印加することを特徴とする請求項７に記載の振動装置。
9. 上記防塵部材に上記加振部材が複数設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の振動装置。
10. 光学的な画像が生成される画像面を有する画像形成素子と、
    全体として板状をなし、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つもち、少なくとも所定の広がりを持つ領域が透明部をなし、この透明部が上記画像面に対し所定の間隔を持って対向配設されている防塵部材と、光学画像を上記画像面に生成する光線が透過する透過範囲外の上記防塵部材上に設けられ、当該防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動を発生させる加振部材と、からなる振動子と、
    上記画像形成素子と上記防塵部材との両者が対向して形成される部位に、密閉された空間部を構成すべく上記画像形成素子及び上記防塵部材の周縁側で上記空間部を封止するように構成された封止構造部と、
    上記振動子を上記封止構造部に対し固定支持する固定支持部材と、
    を具備し、
    上記防塵部材の部材面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、閉曲線をなすように、または上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなすように、上記固定支持部材の固定支持位置を、上記振動子の重心を囲む円又は楕円に沿った位置に配置したことを特徴とする画像機器。
11. 上記防塵部材上の任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）の振動をＺ（ｘ，ｙ）、ｍ及びｎを振動モードに対応した固有振動の次数で０を含む正の整数としたとき、
    Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
    ＋Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ）
    但し、
    Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）、
    Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）、
    γ＝＋π／４あるいはγ＝−π／８〜−π／４
    で表される振動Ｚ（ｘ，ｙ）を上記防塵部材に発生させるように上記加振部材を駆動する駆動手段を更に具備し、
    上記防塵部材の部材面の面積と同一の面積を有し、当該防塵部材の上記一辺を含む辺を有する仮想矩形の、上記加振部材の配置されている辺の長さをＬＦとし、該辺に平行で、かつ、上記加振部材の長手方向長さをＬＰとした場合に、ＬＰ／ＬＦが０．５以上、１未満となる寸法を持つことを特徴とする請求項１０に記載の画像機器。
12. 上記防塵部材が矩形である場合に、当該防塵部材と上記仮想矩形は一致することを特徴とする請求項１０に記載の画像機器。
13. 上記防塵部材は、更に、上記仮想矩形の上記加振部材の配置されている辺の長さに対する該辺に直交する辺の長さの比が０．９以上、１未満となる寸法を持つことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像機器。
14. 上記γが＋π／４であるとき、上記駆動手段は、上記防塵部材に形成された面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が上記画像形成素子の画像面を通る光軸を中心に閉曲線をなす振動を、当該防塵部材に発生させることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の画像機器。
15. 上記γが−π／８〜−π／４であるとき、上記駆動手段は、上記防塵部材に形成された面に垂直な振動振幅をもつ振動の山の稜線が、上記防塵部材が有する辺の中心を取り囲む曲線をなす振動を、当該防塵部材に発生させることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の画像機器。
16. 上記封止構造部は、上記画像形成素子と上記防塵部材との間を気密状態にするために配置されたホルダを含み、
    上記固定支持部材は、上記ホルダに上記防塵部材を支持する支持部材を含み、
    上記支持部材は、上記防塵部材に形成された面に対して垂直な振動振幅を殆ど持たない節領域に配置されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像機器。
17. 上記加振部材は圧電素子からなり、
    上記駆動手段は、上記防塵部材に上記振動Ｚ（ｘ，ｙ）を発生させるのに必要な、上記防塵部材の寸法及び材質に応じた周波数の周波信号を、上記圧電素子に印加することを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の画像機器。
18. 上記駆動手段は、上記圧電素子に、上記防塵部材の寸法及び材質に応じた上記周波数を含む、開始周波数から終了周波数まで決められた変移周波数ずつ変化する周波信号を所定時間ずつ印加することを特徴とする請求項１７に記載の画像機器。
19. 上記加振部材は、上記防塵部材の上記光線が透過する透過範囲を挟んで対向して設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の画像機器。

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