JP2004056368A - Electronic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等の電子撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラ等の電子撮像装置においては、本体内に機械的に動作する各種の機構が配置されているため、その機構から発生する塵埃等が撮像素子の光電変換面に付着して撮像画像を劣化させるという問題があった。
【0003】
そこで、電子撮像装置の防塵機能に関する技術の一例として、撮像素子を保護する保護ガラス(防塵ガラス)を振動させることで、そのガラスに付着した塵埃等を払い落とすという技術が提案されている。
【0004】
具体的には、例えば特願2000−401291に開示されたものがあり、これは、ガラス板を振動させる手段として圧電素子を設け、印加された周期的な電圧に反応して前記圧電素子が伸縮することを応用して、取り付けられたガラス板を所定の周期で加振するものである。
【0005】
より詳細には、防塵部材として撮像素子の前面側に防塵ガラス(フィルター)を配置し、また加振手段としてこの防塵ガラスの周縁部に一体となるように圧電素子を設けている。そして、この圧電素子に周期電圧を印加することで圧電素子を振動させ、この振動でもって防塵ガラスに対して所定の振動を与えるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記した先行技術では、圧電素子そのものの変位量は僅かであるので、圧電素子の変位量で防塵ガラスを振動させても効率良く塵埃の除去を行うことはできない。したがって、防塵ガラスの振動の振幅を大きくするために、その防塵ガラス自体がもつ固有の共振周波数で加振する必要がある。また、圧電素子に対して高い電圧を印加すれば、その変位量は大きくなって防塵ガラスにより大きな振幅の振動を発生させることができる。
【0007】
その一方、防塵ガラスの振幅が大きくなりすぎると、防塵ガラス自体が破壊してしまうことがある。特に、駆動電源として電池を使用する撮像装置の場合、電池電圧に応じて防塵ガラスの振幅に差が生じることになるので、比較的低い電圧で大きな振幅が得られるように設定してしまうと、新品電池の場合に上述の事故が発生する虞がある。
【0008】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、圧電素子の駆動回路の構成を複雑にすることなく、最適な状態で防塵部材を振動させることができる電子撮像装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、防塵機構を備えた電子撮像装置であって、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子の前面に配される防塵部材と、前記防塵部材を振動させて塵除去動作を行なわせる加振手段と、この加振手段により振動される前記防塵部材の振動周波数を順次変化させる周波数可変手段と、前記防塵部材が振動しているときの振幅値をモニターし、該モニターされた振幅値に応じて、前記塵除去動作を制御するモニター手段とを具備する。
【0010】
また、第2の発明は、第1の発明に係る電子撮像装置において、前記加振手段は、前記周波数可変手段から供給された周波数信号に応じて前記防塵部材を振動させる。
【0011】
また、第3の発明は、第2の発明に係る電子撮像装置において、前記加振手段は、前記周波数可変手段から順次供給された所定の周波数範囲における複数の周波数信号に応じて前記防塵部材を振動させる。
【0012】
また、第4の発明は、第3の発明に係る電子撮像装置において、前記所定の周波数範囲は、前記防塵部材の共振周波数を含む範囲である。
【0013】
また、第5の発明は、第1の発明に係る電子撮像装置において、前記モニター手段は、前記防塵部材が破壊する虞のある振幅値をモニターし、この振幅値を上回った場合には、前記塵除去動作を停止させる。
【0014】
また、第6の発明は、被写体の光学像を結像する撮像光学系と、前記光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、前記撮像光学系と前記光電変換素子との間に配される防塵フィルターと、前記防塵フィルターの一部に一体的に配設された圧電素子と、前記圧電素子に電圧信号を印加して当該圧電素子を駆動する駆動回路と、前記圧電素子を振動させることによって前記防塵フィルターを振動させるように、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、前記圧電素子の振動状態をモニターして、モニタ信号を前記制御回路に出力するモニター回路と、を具備する電子撮像装置において、前記制御回路は、前記防塵フィルターの振動周波数が順次変化するように前記駆動回路に供給する駆動信号を順次変更し、その間に前記モニター回路から供給されるモニタ信号のレベルが所定値を越えた場合には前記駆動信号の供給を停止する。
【0015】
また、第7の発明は、第6の発明に係る電子撮像装置において、前記制御回路は、前記モニター回路からのモニタ信号のレベルが所定値を越えた後、所定時間後に前記駆動信号の供給を停止する。
【0016】
また、第8の発明は、第6の発明に係る電子撮像装置において、前記駆動回路は、前記制御回路からの駆動信号に応じて、前記圧電素子に印加する電圧信号の周波数を変更する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラの一部を切断し、その内部構成を概略的に示す斜視図である。
【0018】
本実施形態のカメラ1は、それぞれが別体に構成されるカメラ本体部11とレンズ鏡筒12とからなり、当該カメラ本体部11及びレンズ鏡筒12は、互いに着脱自在に構成されてなるものである。
【0019】
レンズ鏡筒12は、複数のレンズやその駆動機構等からなる撮影光学系12aを内部に保持して構成されている。この撮影光学系12aは、被写体からの光束を透過させることで当該被写体光束により形成される被写体の像を所定の位置(後述する撮像素子の光電変換面上)に結像せしめるように、例えば複数の光学レンズ等によって構成されるものである。そして、このレンズ鏡筒12は、カメラ本体部11の前面に向けて突出するように配設されている。
【0020】
カメラ本体部11は、内部に各種の構成部材等を備えて構成され、かつ撮影光学系12aを保持するレンズ鏡筒12を着脱自在となるように配設するための連結部材である撮影光学系装着部11aをその前面に備えて構成されてなるいわゆる一眼レフレックス方式のカメラである。
【0021】
つまり、カメラ本体部11の前面側の略中央部には、被写体光束を当該カメラ本体部11の内部へと導き得る所定の口径を有する露光用開口が形成されており、この露光用開口の周縁部に撮影光学系装着部11aが形成されている。
【0022】
カメラ本体部11の外面側には、その前面に上述の撮影光学系装着部11aが配設されているほか、上面部や背面部等の所定の位置にカメラ本体部11を動作させるための各種の操作部材、例えば撮影動作を開始せしめるための指示信号等を発生させるためのレリーズボタン17等が配設されている。
【0023】
カメラ本体部11の内部には、各種の構成部材、例えば、いわゆる観察光学系を構成するファインダー装置13と、撮像素子固定板28により固定される不図示の撮像素子の光電変換面への被写体光束の照射時間等を制御するシャッター機構等を備えたシャッター部14と、被写体像に対応した画像信号を得る不図示の撮像素子及びこの撮像素子の光電変換面の前面側の所定の位置に配設され、当該光電変換面への塵埃等の付着を予防する防塵部材である防塵フィルター(防塵ガラスともいう)21等を含む撮像ユニット15と、電気回路を構成する各種の電気部材が実装される主回路基板16を始めとした複数の回路基板(主回路基板16のみを図示している)等が、それぞれ所定の位置に配設されている。
【0024】
ファインダー装置13は、撮影光学系12aを透過した被写体光束の光軸を折り曲げて観察光学系の側へと導き得るように構成される反射鏡13bと、この反射鏡13bから出射する光束を受けて正立正像を形成するペンタプリズム13aと、このペンタプリズム13aにより形成される像を拡大して観察するのに最適な形態の像を結像させる接眼レンズ13c等によって構成されている。
【0025】
反射鏡13bは、撮影光学系12aの光軸から待避する位置と当該光軸上の所定の位置との間で移動自在に構成され、通常状態においては、撮影光学系12aの光軸上において当該光軸に対して所定の角度、例えば角度45度を有して配置されている。これにより、撮影光学系12aを透過した被写体光束は、当該カメラ1が通常状態にあるときには、反射鏡13bによってその光軸が折り曲げられて、当該反射鏡13bの上方に配置されるペンタプリズム13aの側へと反射されるようになっている。
【0026】
一方、本カメラ1が撮影動作の実行中においては、当該反射鏡13bは撮影光学系12aの光軸から退避する所定の位置に移動するようになっている。これによって、被写体光束は、撮像素子側へと導かれる。
【0027】
シャッター部14は、例えばフォーカルプレーン方式のシャッター機構やその駆動回路等、従来のカメラ等において一般的に利用されているものと同様のものが適用される。
【0028】
図2は、本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラシステムのブロック構成図である。
【0029】
このカメラシステムは主として、カメラ本体部11と、交換レンズとしてのレンズ鏡筒12とから構成されており、カメラ本体部11の前面に対して所望のレンズ鏡筒12が着脱自在に設定されている。
【0030】
レンズ鏡筒12の制御はレンズ制御用マイクロコンピュータ(以下“Lucom”と称する)205が行う。カメラ本体部11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)150が行う。尚、これらLucom205とBucom150とは、合成時において通信コネクタ206を介して通信可能に電気的接続がなされる。そしてカメラシステムとしてLucom205がBucom150に従属的に協働しながら稼動するようになっている。
【0031】
レンズ鏡筒12内には撮影光学系12aと絞り203が設けられている。撮影光学系12aはレンズ駆動機構202内に在る図示しないDCモータによって駆動される。絞り203は絞り駆動機構204内に在る図示しないステッピングモータによって駆動される。Lucom205はBucom150の指令に従ってこれら各モータを制御する。
【0032】
カメラ本体部11内には次の構成部材が図示のように配設されている。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13a、反射鏡13b、接眼レンズ13c、サブミラー114)と、光軸上のフォーカルプレーン式のシャッター部14と、前記サブミラー114からの反射光束を受けて自動測距する為のAFセンサユニット116が設けられている。
【0033】
また、前記AFセンサユニット116を駆動制御するAFセンサ駆動回路117と、前記反射鏡13bを駆動制御するミラー駆動機構118と、前記シャッター部14の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッターチャージ機構119と、それら先幕と後幕の動きを制御するシャッター制御回路120と、前記ペンタプリズム13aからの光束に基づき測光処理する測光回路121が設けられている。
【0034】
光軸上には、前記光学系を通過した被写体像を光電変換するための撮像素子27が光電変換素子として設けられている。更にこの撮像素子27は、該撮像素子27とシャッター部14との間に配された光学素子としての防塵フィルター21によって保護されている。そして、この防塵フィルター21を所定の周波数で振動させる加振手段の一部として、例えば圧電素子22がその防塵フィルター21の周縁部に取り付けられている。
【0035】
圧電素子22は2つの電極を有しており、この圧電素子22が加振手段の一部としての防塵フィルター駆動回路140によって駆動されて防塵フィルター21を振動させ、そのガラス表面に付着していた塵を除去できるように構成されている。
【0036】
なお、撮像素子27の周辺の温度を測定するために、防塵フィルター21の近傍には、温度測定回路133が設けられている。
【0037】
このカメラシステムにはさらに、撮像素子27に接続されたインターフェイス回路123を介して画像処理コントローラ128が設けられている。画像処理コントローラ128は、液晶モニタ124や、記憶媒体としてのSDRAM125、フラッシュROM(FlashROM)126および記録メディア127などを利用して画像処理を行い、これによって電子撮像機能と共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。
【0038】
その他の記憶媒体としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する不揮発性記憶手段として、例えばEEPROMから成る不揮発性メモリ129がBucom150からアクセス可能に設けられている。
【0039】
また、Bucom150には、当該カメラ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LCD151と、カメラ操作SW152とが設けられている。前記カメラ操作SW152は、例えばレリーズSW、モード変更SWおよびパワーSWなどの、当該カメラ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。
【0040】
さらに、電源としての電池154と、この電源の電圧を、当該カメラシステム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153が設けられている。
【0041】
上述した如くに構成されたカメラシステムでは、各部が次のように動作する。
【0042】
画像処理コントローラ128は、Bucom150の指令に従ってインターフェイス回路123を制御して撮像素子27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128でビデオ信号に変換され、液晶モニタ124にて出力表示される。ユーザはこの液晶モニタ124の表示画像から、撮影した画像イメージを確認できる。
【0043】
SDRAM125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。またこの画像データはJPEGデータに変換された後には記録メディア127に保管されるように設定されている。
【0044】
撮像素子27および圧電素子22は、防塵フィルター21を一面とし且つ破線で示すような枠体によって囲まれたケース内に一体的に収納されることが、防塵のためにはより好ましい。
【0045】
通常、温度はガラス製の物材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つであるため、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しなければならない。稼動中に温度上昇が激しい撮像素子27の前面を保護するために設けられた防塵フィルター21の温度変化を測定してその時の固有振動数を予想するほうがよい。
【0046】
したがってこの例の場合、前記温度測定回路133に接続されたセンサ(不図示)が、撮像素子27の周辺温度を測定するために設けられている。尚、そのセンサの温度測定ポイントは、防塵フィルター21の振動面の極近傍に設定されるのが好ましい。
【0047】
ミラー駆動機構118は、反射鏡13bをUP位置とDOWN位置へ駆動するための機構であり、この反射鏡13bがDOWN位置にある時、撮影光学系12aからの光束はAFセンサユニット116側とペンタプリズム13a側へと分割されて導かれる。
【0048】
AFセンサユニット116内のAFセンサからの出力は、AFセンサ駆動回路117を介してBucom150へ送信されて周知の測距処理が行われる。
【0049】
また、ペンタプリズム13aに隣接する接眼レンズ13cからはユーザが被写体を目視できる一方、このペンタプリズム13aを通過した光束の一部は測光回路121内のホトセンサ(不図示)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。
【0050】
次に、本実施形態のカメラ1における撮像ユニット15の詳細について、以下に説明する。
【0051】
図3、図4、図5は、本実施形態のカメラ1における撮像ユニット15の一部を取り出して示す図であって、図3は、当該撮像ユニットを分解して示す要部分解斜視図である。図4は、組み立てた状態の当該撮像ユニットの一部を切断して示す斜視図である。図5は、図4の切断面に沿う断面図である。
【0052】
なお、本実施形態のカメラ1の撮像ユニット15は、上述したようにシャッター部14を含む複数の部材によって構成されるユニットであるが、図3〜図5においては、その主要部を図示するに留め、シャッター部14の図示は省略している。また、各構成部材の位置関係を示すために、図3〜図5においては、当該撮像ユニット15の近傍に設けられ、撮像素子27が実装されると共に、画像信号処理回路及びワークメモリ等からなる撮像系の電気回路が実装される主回路基板16を合わせて図示している。なお、この主回路基板16、それ自体の詳細については、従来のカメラ等において一般的に利用されているものが適用されるものとして、その説明は省略する。
【0053】
撮像ユニット15は、CCD等からなり撮影光学系12a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27と、この撮像素子27を固定支持する薄板状の部材からなる撮像素子固定板28と、撮像素子27の光電変換面の側に配設され、撮影光学系12a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べく形成される光学素子である光学的ローパスフィルター(Low pass Filter;以下、光学LPFという)25と、この光学LPF25と撮像素子27との間の周縁部に配置され、略枠形状の弾性部材等によって形成されるローパスフィルター受け部材26と、撮像素子27を収納し固定保持すると共に光学LPF25をその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持し、かつ所定の部位を後述する防塵フィルター受け部材23に密に接触するように配設される撮像素子収納ケース部材24(以下、CCDケース24という)と、このCCDケース24の前面側に配置され防塵フィルター21をその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持する防塵フィルター受け部材23と、この防塵フィルター受け部材23によって支持されて撮像素子27の光電変換面の側であって光学LPF25の前面側において当該光学LPF25との間に所定の間隔を持つ所定の位置に対向配置される防塵部材である防塵フィルター21と、この防塵フィルター21の周縁部に配設され当該防塵フィルター21に対して所定の振動を与えるための加振用部材であり例えば電気機械変換素子等からなる圧電素子22と、防塵フィルター21を防塵フィルター受け部材23に対して気密的に接合させ固定保持する弾性体からなる押圧部材20等によって構成されている。
【0054】
撮像素子27は、撮影光学系12aを透過した被写体光束を自己の光電変換面に受けて光電変換処理を行なうことによって、当該光電変換面に形成される被写体像に対応した画像信号を取得するものであって、例えば電荷結合素子(CCD;Charge Coupled Device)が適用されている。
【0055】
この撮像素子27は、撮像素子固定板28を介して主回路基板16上の所定の位置に実装されている。この主回路基板16には、上述したように画像信号処理回路及びワークメモリ等が共に実装されており、撮像素子27から出力された信号は、これらの回路で処理されるようになっている。
【0056】
撮像素子27の前面側には、ローパスフィルター受け部材26を挟んで光学LPF25が配設されている。そして、これを覆うようにCCDケース24が配設されている。
【0057】
つまり、CCDケース24には、略中央部分に矩形状からなる開口24cが設けられており、この開口24cには、その後方側から光学LPF25及び撮像素子27が配設されるようになっている。この開口24cの後方側の内周縁部には、図4、図5に示すように断面が略L字形状からなる段部24aが形成されている。
【0058】
上述したように、光学LPF25と撮像素子27との間には、弾性部材等からなるローパスフィルター受け部材26が配設されている。このローパスフィルター受け部材26は、撮像素子27の前面側の周縁部においてその光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、かつ光学LPF25の背面側の周縁部近傍に当接するようになっている。そして、光学LPF25と撮像素子27との間を略気密性が保持されるようにしている。これにより、光学LPF25には、ローパスフィルター受け部材26による光軸方向への弾性力が働くことになる。
【0059】
そこで、光学LPF25の前面側の周縁部を、CCDケース24の段部24aに対して略気密的に接触させるように配置することで、当該光学LPF25をその光軸方向に変位させようとするローパスフィルター受け部材26による弾性力に抗して当該光学LPF25の光軸方向における位置を規制するようにしている。
【0060】
換言すれば、CCDケース24の開口24cの内部に背面側より挿入された光学LPF25は、段部24aによって光軸方向における位置規制がなされている。これにより、当該光学LPF25は、CCDケース24の内部から前面側へ向けて外部に抜け出ないようになっている。
【0061】
このようにして、CCDケース24の開口24cの内部に背面側から光学LPF25が挿入された後、光学LPF25の背面側には、撮像素子27が配設されるようになっている。この場合において、光学LPF25と撮像素子27との間には、周縁部においてローパスフィルター受け部材26が挟持されるようになっている。
【0062】
また、撮像素子27は、上述したように撮像素子固定板28を挟んで主回路基板16に実装されている。そして、撮像素子固定板28は、CCDケース24の背面側からネジ孔24eに対してネジ28bによってスペーサ28aを介して固定されている。また、撮像素子固定板28には、主回路基板16がスペーサ16cを介してネジ16dによって固定されている。
【0063】
CCDケース24の前面側には、防塵フィルター受け部材23がCCDケース24のネジ孔24bに対してネジ23bによって固定されている。この場合において、CCDケース24の周縁側であって前面側の所定の位置には、図4、図5において詳細に示すように、周溝24dが略環状に形成されている。その一方で、防塵フィルター受け部材23の周縁側であって背面側の所定の位置には、CCDケース24の周溝24dに対応させた環状凸部23d(図3には図示出来ず)が全周にわたって略環状に形成されている。したがって、環状凸部23dと周溝24dとが嵌合することによりCCDケース24と防塵フィルター受け部材23とは、環状の領域、即ち周溝24dと環状凸部23dとが形成される領域において相互に略気密的に嵌合するようになっている。
【0064】
防塵フィルター21は、全体として円形乃至多角形の板状をなし、少なくとも自己の中心から放射方向に所定の広がりを持つ領域が透明部をなしており、この透明部が光学LPF25の前面側に所定の間隔を持って対向配置されているものである。
【0065】
また、防塵フィルター21の一方の面(本実施形態では背面側)の周縁部には、当該防塵フィルター21に対して振動を与えるための所定の加振用部材であり電気機械変換素子等によって形成される圧電素子22が一体となるように、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。この圧電素子22は、外部から所定の駆動電圧を印加することによって防塵フィルター21に所定の振動を発生させることができるように構成されている。
【0066】
そして、防塵フィルター21は、防塵フィルター受け部材23に対して気密的に接合するように板ばね等の弾性体からなる押圧部材20によって固定保持されている。
【0067】
防塵フィルター受け部材23の略中央部近傍には、円形状又は多角形状からなる開口23fが設けられている。この開口23fは、撮影光学系12aを透過した被写体光束を通過させて、当該光束が後方に配置される撮像素子27の光電変換面を照射するのに充分な大きさとなるように設定されている。
【0068】
この開口23fの周縁部には、前面側に突出する壁部23e(図4、図5参照)が略環状に形成されており、この壁部23eの先端側には、さらに前面側に向けて突出するように受け部23cが形成されている。
【0069】
一方、防塵フィルター受け部材23の前面側の外周縁部近傍には、所定の位置に複数(本実施形態では三箇所)の突状部23aが前面側に向けて突出するように形成されている。この突状部23aは、防塵フィルター21を固定保持する押圧部材20を固定するために形成される部位であって、当該押圧部材20は、突状部23aの先端部に対してねじ20a等の締結手段により固設されている。
【0070】
押圧部材20は、上述したように板ばね等の弾性体によって形成される部材であって、その基端部が突状部23aに固定され、自由端部が防塵フィルター21の外周縁部に当接することで、当該防塵フィルター21を防塵フィルター受け部材23の側、即ち光軸方向に向けて押圧するようになっている。
【0071】
この場合において、防塵フィルター21の背面側の外周縁部に配設される圧電素子22の所定の部位が、受け部23cに当接することで、防塵フィルター21及び圧電素子22の光軸方向における位置が規制されるようになっている。したがってこれにより、防塵フィルター21は、圧電素子22を介して防塵フィルター受け部材23に対して気密的に接合するように固定保持されている。
【0072】
換言すれば、防塵フィルター受け部材23は、押圧部材20による付勢力によって防塵フィルター21と圧電素子22を介して気密的に接合するように構成されている。
【0073】
ところで、上述したように防塵フィルター受け部材23とCCDケース24とは、周溝24dと環状凸部23d(図4、図5参照)とが相互に略気密的に嵌合するようになっているのと同時に、防塵フィルター受け部材23と防塵フィルター21とは、押圧部材20の付勢力により圧電素子22を介して気密的に接合するようになっている。また、CCDケース24に配設される光学LPF25は、光学LPF25の前面側の周縁部とCCDケース24の段部24aとの間で略気密的となるように配設されている。さらに、光学LPF25の背面側には、撮像素子27がローパスフィルター受け部材26を介して配設されており、光学LPF25と撮像素子27との間においても、略気密性が保持されるようになっている。
【0074】
したがってこれにより、光学LPF25と防塵フィルター21とが対向する間の空間には、所定の空隙部51aが形成されている。また、光学LPF25の周縁側、即ちCCDケース24と防塵フィルター受け部材23と防塵フィルター21とによって、空間部51bが形成されている。この空間部51bは、光学LPF25の外側に張り出すようにして形成されている封止された空間である(図4、図5参照)。また、この空間部51bは、空隙部51aよりも広い空間となるように設定されている。そして、空隙部51aと空間部51bとからなる空間は、上述した如くCCDケース24と防塵フィルター受け部材23と防塵フィルター21と光学LPF25とによって略気密的に封止される封止空間51となっている。
【0075】
このように、本実施形態のカメラにおける撮像ユニット15では、光学LPF25及び防塵フィルター21の周縁に形成され空隙部51aを含む略密閉された封止空間51を形成する封止構造部が構成されている。そして、この封止構造部は、光学LPF25の周縁乃至その近傍から外側の位置に設けられるようになっている。
【0076】
さらに、本実施形態においては、防塵フィルター21をその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持する第1の部材である防塵フィルター受け部材23と、光学LPF25をその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持すると共に、自己の所定部位で防塵フィルター受け部材23と密に接触するように配設される第2の部材であるCCDケース24等によって、封止構造部が構成されている。
【0077】
上述のように構成された本実施形態のカメラにおいては、撮像素子27の前面側の所定の位置に防塵フィルター21を対向配置し、撮像素子27の光電変換面と防塵フィルター21との周縁に形成される封止空間51を封止するように構成したことによって、撮像素子27の光電変換面に塵埃等が付着するのを予防している。
【0078】
そして、この場合においては、防塵フィルター21の前面側の露出面に付着する塵埃等については、当該防塵フィルター21の周縁部に一体となるように配設される圧電素子22に周期電圧を印加して防塵フィルター21に対して所定の振動を与えることで、除去することができるようになっている。
【0079】
図6は、本カメラ1における撮像ユニット15のうち防塵フィルター21及びこれに一体に設けられる圧電素子22のみを取り出して示す正面図である。また、図7、図8は、図6の圧電素子22に対して駆動電圧を印加した際の防塵フィルター21及び圧電素子22の状態変化を示し、図7は図6のA−A線に沿う断面図、図8は図6のB−B線に沿う断面図である。
【0080】
ここで、例えば圧電素子22に負(マイナス;−)電圧を印加した場合には、防塵フィルター21は、図7、図8において実線で示すように変形する一方、圧電素子22に正(プラス;+)電圧を印加した場合には、防塵フィルター21は、同図において点線で示すように変形することになる。
【0081】
この場合において、図6〜図8の符号21aで示すような振動の節の位置では、実質的に振幅は零になることから、この節21aに対応する部位に防塵フィルター受け部材23の受け部23cを当接させるように設定する。これにより、振動を阻害することなく防塵フィルター21を効率的に支持し得ることになる。
【0082】
そして、この状態において、所定のときに防塵フィルター駆動回路140を制御して、圧電素子22に対して周期的な電圧を印加することで防塵フィルター21は振動し、当該防塵フィルター21の表面に付着した塵埃等は除去される。
【0083】
なお、このときの共振周波数は、防塵フィルター21の形状や板厚・材質等により決まるものである。上述の図6〜図8に示す例では、1次の振動を発生させた場合を示しているが、これに限らず、高次の振動を発生させるようにしてもよい。
【0084】
次に、図9に示す防塵フィルター駆動回路140の回路図と、図10のタイムチャートに基づいて、この第1実施形態に係るデジタルカメラの防塵フィルター21の駆動およびその動作と制御について説明する。
【0085】
ここに例示した防塵フィルター駆動回路140は、図9に示すような回路構成を有し、その各部において、図10のタイムチャートで表わす波形信号(Sig1〜Sig6)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。すなわち、防塵フィルター駆動回路140は図9に例示の如く、N進カウンタ41、1/2分周回路42、インバータ43、複数のMOSトランジスタ(Q00,Q01,Q02)44a,44b,44c、トランス45、抵抗(R00)46、A/Dコンバータ60、圧電素子22の第1の電極Aとこれに並ぶ第2の電極B61、ダイオード(D00)62、抵抗(R01,R02)63,64およびコンデンサ(C00)65から構成されている。
【0086】
前記トランス45の1次側に接続されたトランジスタ(Q01)44bおよびトランジスタ(Q02)44cのON/OFF切替え動作によって、そのトランス45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2つの電極A,Bを有した圧電素子22を種々に駆動させながら、効率的な共振周波数を探し出して防塵フィルター21を効果的に共振させるようになっている。詳細については後述する。
【0087】
Bucom150は、制御ポートとして設けられた2つのIOポートP_PwCont及びIOポートD_NCntと、このBucom150内部に存在するクロックジェネレータ55を介して防塵フィルター駆動回路140を次のように制御する。クロックジェネレータ55は、圧電素子22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41へ出力する。この出力信号が図10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41へ入力される。
【0088】
N進カウンタ41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10中のタイムチャートが表わす波形の信号Sig2である。
【0089】
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42を通してデューティ比を1:1へ変換する。
【0090】
なお、この変換されたパルス信号は図10中のタイムチャートが表わす波形の信号Sig3に対応する。
【0091】
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)44bがONする。一方、トランジスタ(Q02)44cへはインバータ43を経由してこのパルス信号が印加される。したがって、パルス信号のLow状態において、この信号が入力されたトランジスタ(Q02)44cがONする。トランス45の1次側に接続されたトランジスタ(Q01)44bとトランジスタ(Q02)44cが交互にONすると、2次側には図10中の信号Sig4の如き周期の信号が発生する。
【0092】
トランス45の巻き線比は、電源回路153のユニットの出力電圧と圧電素子22の駆動に必要な電圧から決定される。尚、抵抗(R00)46はトランス45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。
【0093】
圧電素子22を駆動するに際しては、トランジスタ(Q00)44aがON状態にあり、電源回路153のユニットからトランス45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。図中トランジスタ(Q00)44aのON/OFF制御はIOポートのP_PwContを介して行われる。N進カウンタ41の設定値“N”はIOポートD_NCntから設定できる。よって、Bucom150は、設定値“N”を適宜に制御することで、圧電素子22の駆動周波数を任意に変更可能である。
【0094】
このとき、次式によって周波数は算出可能である。
【0095】
N:カウンタへの設定値、
fpls:クロックジェネレータの出力パルスの周波数、
fdrv:圧電素子へ印加される信号の周波数、
fdrv=fpls/2N …(1式)
尚、この式に基づいた演算は、Bucom150のCPU(制御手段)で行われる。
【0096】
電極B61は、ガラス板の振動状態を検出するための圧電素子の電極である。この電極B61からそのガラス板の振動状態に応じた交流電圧(モニタ信号)が発生する。これが図10のタイムチャート上のSig5である。
【0097】
電極B61に接続するダイオード(D00)62はそのモニタ信号を半波整流するために設けられている。また、このダイオード(D00)62に続く抵抗(R01,R02)63,64およびコンデンサ(C00)65によって、そのモニタ信号の包絡線が形成されている。これら抵抗(R01,R02)63,64およびコンデンサ(C00)65から成る検出回路によって決定される時定数は、ガラスの振動周波数によって最適値が異なる。抵抗(R01,R02)63,64でモニタ信号は、A/Dコンバータ60へ入力可能なレベルまで減圧される。この信号が図10のタイムチャート上のSig6である。
【0098】
この信号はA/Dコンバータ60でデジタルデータに変換され、Bucom150のIOポートD_DACinから読み取られる。Bucom150は、モニタ信号が最大レベルになるようにN進カウンタ41に設定する値を決定すればよい。最大レベルを示すN進カウンタ41の値(共振周波数)でガラスを駆動するとき、効率よく塵を払うことができる。
【0099】
上述のカメラボディ制御用マイクロコンピュータ(Bucom)150が行う制御について具体的に説明する。
【0100】
図11にBucom150で稼動する制御プログラムのメインルーチンを例示する。まずカメラの電源SW(不図示)がONされると、Bucom150は稼動を開始し、ステップ#001では、カメラシステムを起動するための処理が実行される。電源回路153を制御してこのカメラシステム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う。
【0101】
ステップ#002では、サブルーチン「塵除去動作」がコールされ実行される。このサブルーチン中では、共振周波数付近で駆動周波数を変化させながら防塵フィルター21を加振し、ガラス面に付着した塵を振り払うことで、このカメラを撮影に使用しない期間に、ユーザが意図せずに付着した塵を除去できるようになっている。
【0102】
ステップ#003は、周期的に実行されるステップであり、Lucom205と通信動作を行うことでレンズ鏡筒12の着脱状態を検出するための動作ステップである。そしてステップ#004にて、レンズ鏡筒12がカメラ本体11に装着されたか否かを判断し、YESの場合にはステップ#007へ移行し、NOの場合にはステップ#005に移行する。ステップ#005では、レンズ鏡筒12がカメラ本体11から外されたか否かを判断する。ここでYESの場合にはステップ#006に移行して制御フラグF_Lensをリセットし、その後、ステップ#010に移行する。ステップ#005の判断がNOの場合には直ちにステップ#010に移行する。
【0103】
一方、ステップ#007では、制御フラグF_Lensをセットする。この制御フラグは、カメラ本体11にレンズ鏡筒12が装着されている期間は“1”を示し、レンズ鏡筒12が外されている期間は“0”を示す。
【0104】
そしてステップ#008にて、防塵フィルター21の塵を除去するためのサブルーチン「塵除去動作」がコールされ実行される。その後はステップ#010の移行する。
【0105】
ステップ#010では、カメラ操作SW152の状態を検出する。そして、ステップ#011においてカメラ操作SW152の1つであるCleanUP−SW(不図示)の状態変化が検出されたか否かにより当該CleanUP−SWが操作されたか否かを判断し、YESの場合にはステップ#012へ移行し、NOの場合にはステップ#014に移行する。
【0106】
ステップ#012では、防塵フィルター21の塵を除去するための動作が実行される。このステップ#012の動作に連動して、ステップ#013にてCCD(撮像素子)の画素欠陥情報の取込み動作が実行される。欠陥画素の情報はFlashROM126に記憶され、画像データの補正に用いられる。塵が付着していると正確に欠陥情報が入手できない。そこで、ステップ#013の動作の前にステップ#012の動作が上述したと同様に実行される。
【0107】
一方、ステップ#014では、カメラ操作SWの1つである1st.レリーズSW(不図示)が操作されたか否かを判断する。もし、1st.レリーズSWがONしているならばステップ#015へ移行し、OFFならば前記ステップ#003へ再び移行する。
【0108】
ステップ#015では、測光回路121から被写体の輝度情報を入手する。そしてこの情報から撮像素子27の露光時間(Tv値)と撮影レンズ1の絞り設定値(Av値)を算出する。
【0109】
ステップ#016では、AFセンサ駆動回路117を経由してAFセンサユニット116の検知データを入手する。このデータに基づきピントのズレ量を算出する。
【0110】
次にステップ#017にて、F_Lensの状態を判定する。“0”ならばレンズ鏡筒12が存在しないことを意味するので、次のステップ#018以降の撮影動作は実行できない。そこでこの場合は前記ステップ#003へ再び移行する。また、F_Lensの状態が“1”ならばステップ#018に移行する。ステップ#018では、Lucom205に対してピントのズレ量を送信して、このズレ量に基づく撮影光学系12aの駆動を指令する。
【0111】
ステップ#019では、カメラ操作SW152の1つである2nd.レリーズSW(不図示)が操作されたか否かを判定する。この2nd.レリーズSWがONしているときはステップ#0190へ移行して所定の撮影動作を行うが、OFFのときは前記ステップ#003へ再び移行する。
【0112】
ステップ#0190では、撮影動作に先立って塵を除くため「塵除去動作」ルーチンが実行される。
【0113】
次のステップ#020では、Lucom205へAv値を送信し、絞り203の駆動を指令し、ステップ#021にて反射鏡(ミラー)13bをUP位置へ移動する。ステップ#022にてシャッター14の先幕走行を開始させ、ステップ#023にて画像処理コントローラ128に対して撮像動作の実行を指令する。Tv値で示される時間、撮像素子27への露光が終了すると、ステップ#024において、シャッター14の後幕走行を開始させ、ステップ#025にて反射鏡13bをDown位置へ駆動する。
【0114】
またこれと並行してシャッター14のチャージ動作を行う。
【0115】
そしてステップ#026では、Lucom205に対して絞り203を開放位置へ復帰させるように指令し、ステップ#027では、画像処理コントローラ128に対して、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。その画像データの記録が終了すると、再び前記ステップ#003へ移行する。
【0116】
図12は塵除去動作を行うサブルーチンのフローチャートであるが、その前に本願発明の特徴的な部分について説明する。
【0117】
この第1実施形態の電子撮像装置のように、撮像素子の前面に配される防塵フィルターを振動させることによって防塵フィルターの表面に付着した塵埃を除去する防塵機構を有する電子撮像装置においては、振動の振幅を大きくするために防塵フィルター固有の共振周波数で振動させる必要がある。ただし、この共振周波数の概算値は設計上求めることができるが、実際には防塵フィルターのバラツキ、経年変化、周辺温度等の様々な要因により、一定にはならない。
【0118】
そのため第1の実施形態においては、設計上の共振周波数を含む所定の周波数範囲において、防塵フィルターを振動させる周波数を順次変更する(周波数をスキャンする)ようにしている。これにより、たとえ共振点が設計値からはずれた場合でも、その範囲内であれば必ず共振周波数での振動を行わせることができる。
【0119】
図13は、振動の周波数をF1からF15までスキャンする場合のN進カウンタ41に設定するプリセット値と、圧電素子22に印加する駆動周波数の関係を示す図である。この場合、例えば設計上の共振周波数が40Hzであり、その共振周波数が何らかの要因でずれたとしても、約±0.5Hzの範囲であれば共振周波数での振動が可能になる。
【0120】
また、図14は、周波数スキャン動作に対するモニタ出力の変化を示す図である。モニタ出力が最大となる周波数Fkが、この時の共振周波数に相当する。
【0121】
ところで、防塵フィルターの振動の振幅は、電源電圧によっても変化する。例えば、駆動電源として電池を使用する場合、新品電池の場合には振幅が大きく、残容量が少なくなってくると振幅が小さくなる。したがって、比較的低い電圧でも大きな振幅が得られるようにしなければ充分な塵除去機能が得られないことになるが、そうすると新品電池の場合に防塵フィルターの振幅が大きくなりすぎて、防塵フィルター自体が破損してしまうことがある。このような事故を防ぐ為には電圧レギュレータ等の回路を設ければ良いが、全体的な回路構成が複雑になり、カメラの大型化やコストアップを招いてしまうので、得策ではない。
【0122】
そこで本願発明の第1の実施形態においては、図15に示すように「現在の振幅を上回る振幅で長時間の振動を続ければ、防塵フィルターが破損する確率が高くなる」モニター出力値、つまり、安全に振動させることができる上限値をMmax 、その際の周波数によって破損の虞が有る周波数領域(Fh1〜Fh2)と無い周波数領域(F1〜Fh1、および、Fh2〜F15)を規定し、塵除去動作中にモニター出力が上述のMmax を上回ったか否かに応じて振動状態を制御するようにしている。
【0123】
以下に、図12を用いてその詳細を説明する。
【0124】
ステップ#031では、図13のF1に対応するプリセット値をN進カウンタ41にセットする。ステップ#032では、防塵フィルター駆動回路140を制御して、加振動作を開始させる。ステップ#033では、モニター出力がMmax を上回ったか否かを判定し、上回っていなければステップ#034へ進み、上回っていればステップ#035へ進む。
【0125】
ステップ#034では、周波数スキャンが終了したか、つまり、初期周波数F1から順に周波数を変更して最終的な周波数F15まで達したか否かを判定する。最終周波数F15に達していなければステップ#036に進み、達していればステップ#035に進む。
【0126】
ステップ#036では、図13に基づいて、現在の設定周波数の次の周波数を設定し、ステップ#033に戻る。
【0127】
また、ステップ#035では、ステップ#033でモニター出力がMmax を上回ったと判定した場合、または、ステップ#034で最終周波数F15に達していると判定した場合において、加振動作を終了(停止)させ、リターンする。
【0128】
以上のように、第1の実施形態においては、モニター出力がMmax を上回った場合に加振動作をすぐに停止させているので、防塵フィルターの振幅が大きくなりすぎて破損するような事故は生じない。
【0129】
ところで、電池電圧が非常に高い場合には加振動作の開始後、すぐにモニター出力がMmax を上回ってしまうことがあり得る。防塵フィルターに付着した塵埃等を確実に除去するためにはある程度の加振継続時間を必要とするので、第1の実施形態のようにモニター出力がMmax を上回った直後に加振動作を停止させてしまうと、塵除去動作が不十分となってしまう虞がある。
【0130】
そこで、本発明の第2の実施形態においては、図16に示すように、モニター出力がMmax を上回ってもすぐに加振動作を停止させることなく、ステップ#047に示すように100mS待機するようにしている。これによって、確実に塵除去を行うことができる。
【0131】
尚、この100mSという時間は防塵フィルターを含む塵除去機構の特性によって決まる値であり、これに特定されるものではない。
【0132】
ステップ#041〜ステップ#046は図12のステップ#031〜ステップ#036と同じなのでここでの説明を省略する。
【0133】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電素子の駆動回路の構成を複雑にすることなく、最適な状態で防塵ガラスを振動させることができる電子撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラの一部を切断し、その内部構成を概略的に示す斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラシステムのブロック構成図である。
【図3】本実施形態のカメラ1における撮像ユニット15の一部を取り出して示す図であって、撮像ユニットを分解して示す要部分解斜視図である。
【図4】本実施形態のカメラ1における撮像ユニット15の一部を取り出して示す図であって、組み立てた状態の当該撮像ユニットの一部を切断して示す斜視図である。
【図5】図4の切断面に沿う断面図である。
【図6】本カメラ1における撮像ユニット15のうち防塵フィルター21及びこれに一体に設けられる圧電素子22のみを取り出して示す正面図である。
【図7】図6の圧電素子22に対して駆動電圧を印加した際の防塵フィルター21及び圧電素子22の状態変化を示し、図6のA−A線に沿う断面図である。
【図8】図6の圧電素子22に対して駆動電圧を印加した際の防塵フィルター21及び圧電素子22の状態変化を示し、図6のB−B線に沿う断面図である。
【図9】防塵フィルター駆動回路140の回路図である。
【図10】第1実施形態に係るデジタルカメラの防塵フィルター21の駆動およびその動作と制御について説明するためのタイムチャートである。
【図11】Bucom150で稼動する制御プログラムのメインルーチンを示す図である。
【図12】塵除去動作を行うサブルーチンのフローチャートである。
【図13】振動の周波数をF1からF15までスキャンする場合のN進カウンタ41に設定するプリセット値と、圧電素子22に印加する駆動周波数の関係を示す図である。
【図14】周波数スキャン動作に対するモニタ出力の変化を示す図である。
【図15】塵除去動作中にモニター出力が上述のMmax を上回ったか否かに応じて振動状態を制御する方法を説明する図である。
【図16】モニター出力がMmax を上回ってもすぐに加振動作を停止させない本発明の第2の実施形態の方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 カメラ
11 カメラ本体部
11a 撮影光学系装着部
12 レンズ鏡筒
12a 撮影光学系
13 ファインダー装置
13a ペンタプリズム
13b 反射鏡
13c 接眼レンズ
14 シャッター部
15 撮像ユニット
16 主回路基板
17 レリーズボタン
21 防塵フィルター(防塵部材)
22 圧電素子(加振手段)
27 撮像素子(光電変換素子)
28 撮像素子固定板
114 サブミラー
116 AFセンサユニット
117 AFセンサ駆動回路
118 ミラー駆動機構
119 シャッタチャージ機構
120 シャッタ制御回路
121 測光回路
123 インターフェイス回路
124 液晶モニタ
125 SDRAM
126 フラッシュROM(FlashROM)
127 記録メディア
128 画像処理コントローラ
129 不揮発性メモリ
133 温度測定回路
140 防塵フィルター駆動回路
150 ボディ制御用マイクロコンピュータ(Bucom)
151 動作表示用LCD
152 カメラ操作SW
153 電源回路
154 電池
202 レンズ駆動機構
203 絞り
204 絞り駆動機構
205 レンズ制御用マイクロコンピュータ(Lucom)
206 通信コネクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic imaging device such as a digital camera.
[0002]
[Prior art]
In an electronic imaging device such as a digital camera, various mechanisms that operate mechanically are arranged in the main body, so that dust and the like generated from the mechanisms adhere to the photoelectric conversion surface of the imaging element and deteriorate a captured image. There was a problem of letting it.
[0003]
Therefore, as an example of a technique relating to a dustproof function of an electronic imaging device, a technique has been proposed in which a protective glass (dustproof glass) for protecting an image sensor is vibrated to remove dust and the like attached to the glass.
[0004]
Specifically, for example, there is a device disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-401291, in which a piezoelectric element is provided as means for vibrating a glass plate, and the piezoelectric element expands and contracts in response to an applied periodic voltage. By applying the method, the attached glass plate is vibrated at a predetermined cycle.
[0005]
More specifically, a dust-proof glass (filter) is arranged on the front side of the image sensor as a dust-proof member, and a piezoelectric element is provided as a vibrating means so as to be integrated with the periphery of the dust-proof glass. Then, the piezoelectric element is vibrated by applying a periodic voltage to the piezoelectric element, and a predetermined vibration is applied to the dustproof glass by the vibration.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, the amount of displacement of the piezoelectric element itself is small, so that dust cannot be efficiently removed even if the dustproof glass is vibrated with the amount of displacement of the piezoelectric element. Therefore, in order to increase the amplitude of the vibration of the dust-proof glass, it is necessary to vibrate at the inherent resonance frequency of the dust-proof glass itself. Further, when a high voltage is applied to the piezoelectric element, the displacement amount becomes large, and a vibration having a large amplitude can be generated in the dustproof glass.
[0007]
On the other hand, when the amplitude of the dust-proof glass is too large, the dust-proof glass itself may be broken. In particular, in the case of an imaging apparatus using a battery as a driving power source, a difference occurs in the amplitude of the dust-proof glass according to the battery voltage. In the case of a new battery, the above-described accident may occur.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides an electronic imaging apparatus that can vibrate a dustproof member in an optimal state without complicating the configuration of a driving circuit of a piezoelectric element. It is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is an electronic imaging device provided with a dustproof mechanism, comprising: a photoelectric conversion element for converting an optical image of a subject into an electric signal; and a front face of the photoelectric conversion element. A dustproof member, a vibrating means for vibrating the dustproof member to perform a dust removing operation, a frequency varying means for sequentially changing a vibration frequency of the dustproof member vibrated by the vibrating means, and the dustproof member Monitoring means for monitoring the amplitude value when the vibration is occurring, and controlling the dust removal operation in accordance with the monitored amplitude value.
[0010]
According to a second aspect, in the electronic imaging device according to the first aspect, the vibration unit vibrates the dustproof member according to a frequency signal supplied from the frequency variable unit.
[0011]
According to a third aspect, in the electronic imaging apparatus according to the second aspect, the vibration unit is configured to control the dustproof member in accordance with a plurality of frequency signals in a predetermined frequency range sequentially supplied from the frequency variable unit. Vibrate.
[0012]
In a fourth aspect based on the electronic imaging device according to the third aspect, the predetermined frequency range is a range including a resonance frequency of the dustproof member.
[0013]
According to a fifth aspect, in the electronic imaging device according to the first aspect, the monitor unit monitors an amplitude value at which the dust-proof member may be broken, and when the amplitude value exceeds the amplitude value, Stop the dust removal operation.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an imaging optical system that forms an optical image of a subject, a photoelectric conversion element that converts the optical image into an electric signal, and an optical system that is disposed between the imaging optical system and the photoelectric conversion element. A dust filter, a piezoelectric element integrally provided in a part of the dust filter, a drive circuit for applying a voltage signal to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element, and vibrating the piezoelectric element. A control circuit that supplies a drive signal to the drive circuit so as to vibrate the dustproof filter, and a monitor circuit that monitors a vibration state of the piezoelectric element and outputs a monitor signal to the control circuit. In the electronic imaging apparatus, the control circuit sequentially changes the drive signal supplied to the drive circuit so that the vibration frequency of the dustproof filter sequentially changes, and during the time, the control circuit determines whether the monitor circuit is in operation. If the level of the supplied monitor signal exceeds a predetermined value and stops the supply of the drive signal.
[0015]
In a seventh aspect based on the electronic imaging device according to the sixth aspect, the control circuit supplies the drive signal after a predetermined time after a level of the monitor signal from the monitor circuit exceeds a predetermined value. Stop.
[0016]
In an eighth aspect based on the electronic imaging device according to the sixth aspect, the drive circuit changes a frequency of a voltage signal applied to the piezoelectric element according to a drive signal from the control circuit.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a digital camera will be described. FIG. 1 is a perspective view in which a part of a digital camera according to a first embodiment of the present invention is cut and an internal configuration thereof is schematically illustrated.
[0018]
The camera 1 of the present embodiment includes a camera body 11 and a
[0019]
The
[0020]
The camera body 11 is provided with various constituent members and the like, and is a photographing optical system which is a connecting member for detachably mounting a
[0021]
That is, an exposure opening having a predetermined diameter capable of guiding a subject light beam into the camera body 11 is formed at a substantially central portion on the front side of the camera body 11, and the periphery of the exposure opening is formed. A photographing optical system mounting section 11a is formed in the section.
[0022]
On the outer surface side of the camera main body 11, the above-described photographing optical system mounting portion 11a is provided on the front surface thereof, and various kinds of components for operating the camera main body 11 at predetermined positions such as an upper surface portion and a rear surface portion are provided. Are provided, for example, a release button 17 for generating an instruction signal or the like for starting a photographing operation.
[0023]
Inside the camera body 11, various constituent members, for example, a
[0024]
The
[0025]
The reflecting
[0026]
On the other hand, while the camera 1 is performing the photographing operation, the reflecting
[0027]
As the shutter unit 14, for example, a shutter mechanism of a focal plane system, a driving circuit thereof, or the like that is generally used in a conventional camera or the like is applied.
[0028]
FIG. 2 is a block diagram of the digital camera system according to the first embodiment of the present invention.
[0029]
This camera system mainly includes a camera body 11 and a
[0030]
The
[0031]
In the
[0032]
The following components are arranged in the camera body 11 as shown. For example, components of a single-lens reflex system as an optical system (a
[0033]
Further, an AF
[0034]
On the optical axis, an
[0035]
The
[0036]
Note that a
[0037]
The camera system further includes an
[0038]
As another storage medium, a
[0039]
Further, the
[0040]
Further, a battery 154 as a power supply and a
[0041]
In the camera system configured as described above, each unit operates as follows.
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
It is more preferable that the
[0045]
Normally, temperature affects the elastic modulus of a glass material and is one of the factors that change its natural frequency. Therefore, it is necessary to measure the temperature during operation and consider the change in the natural frequency. No. It is better to measure the temperature change of the
[0046]
Therefore, in the case of this example, a sensor (not shown) connected to the
[0047]
The
[0048]
The output from the AF sensor in the
[0049]
Further, while the user can view the subject from the
[0050]
Next, details of the
[0051]
FIGS. 3, 4, and 5 are views showing a part of the
[0052]
Note that the
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
The
[0056]
On the front side of the
[0057]
That is, the
[0058]
As described above, the low-pass
[0059]
Therefore, by arranging the peripheral portion on the front side of the
[0060]
In other words, the position of the
[0061]
After the
[0062]
The
[0063]
On the front side of the
[0064]
The
[0065]
A predetermined vibration member for applying vibration to the
[0066]
The
[0067]
An opening 23f having a circular or polygonal shape is provided in the vicinity of a substantially central portion of the dustproof
[0068]
A
[0069]
On the other hand, in the vicinity of the outer peripheral edge on the front side of the dust-proof
[0070]
The pressing
[0071]
In this case, a predetermined portion of the
[0072]
In other words, the dust-proof
[0073]
By the way, as described above, the
[0074]
Accordingly, a
[0075]
As described above, in the
[0076]
Further, in the present embodiment, the dustproof
[0077]
In the camera according to the present embodiment configured as described above, the
[0078]
In this case, a periodic voltage is applied to the
[0079]
FIG. 6 is a front view showing only the
[0080]
Here, for example, when a negative (minus;-) voltage is applied to the
[0081]
In this case, the amplitude is substantially zero at the position of the node of vibration as indicated by the
[0082]
In this state, by controlling the dustproof
[0083]
The resonance frequency at this time is determined by the shape, plate thickness, material and the like of the
[0084]
Next, the driving of the
[0085]
The dustproof
[0086]
By the ON / OFF switching operation of the transistor (Q01) 44b and the transistor (Q02) 44c connected to the primary side of the
[0087]
The
[0088]
The N-
[0089]
In the frequency-divided pulse signal, the duty ratio between High and Low is not 1: 1. Therefore, the duty ratio is converted to 1: 1 through the 1/2
[0090]
The converted pulse signal corresponds to signal Sig3 having a waveform represented by the time chart in FIG.
[0091]
In the High state of the converted pulse signal, the MOS transistor (Q01) 44b to which this signal has been input is turned on. On the other hand, the pulse signal is applied to the transistor (Q02) 44c via the
[0092]
The winding ratio of the
[0093]
To drive the
[0094]
At this time, the frequency can be calculated by the following equation.
[0095]
N: Set value to counter,
fpls: frequency of the output pulse of the clock generator,
fdrv: frequency of a signal applied to the piezoelectric element,
fdrv = fpls / 2N (1 equation)
The calculation based on this equation is performed by the CPU (control means) of the
[0096]
The electrode B61 is an electrode of a piezoelectric element for detecting a vibration state of the glass plate. An AC voltage (monitor signal) is generated from the electrode B61 according to the vibration state of the glass plate. This is Sig5 on the time chart of FIG.
[0097]
A diode (D00) 62 connected to the electrode B61 is provided for half-wave rectification of the monitor signal. The resistors (R01, R02) 63, 64 and the capacitor (C00) 65 following the diode (D00) 62 form an envelope of the monitor signal. The optimum value of the time constant determined by the detection circuit including the resistors (R01, R02) 63 and 64 and the capacitor (C00) 65 differs depending on the vibration frequency of the glass. The monitor signals are reduced by the resistors (R01, R02) 63, 64 to a level that can be input to the A /
[0098]
This signal is converted to digital data by the A /
[0099]
The control performed by the camera body control microcomputer (Bucom) 150 will be specifically described.
[0100]
FIG. 11 illustrates a main routine of a control program operating on the
[0101]
In
[0102]
[0103]
On the other hand, in
[0104]
Then, in
[0105]
In step # 010, the state of the
[0106]
In
[0107]
On the other hand, in
[0108]
In
[0109]
In
[0110]
Next, in
[0111]
In
[0112]
In
[0113]
In the
[0114]
At the same time, the shutter 14 is charged.
[0115]
In
[0116]
FIG. 12 is a flowchart of a subroutine for performing the dust removing operation. Before that, a characteristic portion of the present invention will be described.
[0117]
As in the electronic imaging device according to the first embodiment, in an electronic imaging device having a dustproof mechanism that removes dust adhering to the surface of the dustproof filter by vibrating a dustproof filter disposed in front of the image sensor, It is necessary to vibrate at the resonance frequency inherent to the dust filter in order to increase the amplitude of the dust filter. However, the approximate value of the resonance frequency can be obtained by design, but is not actually constant due to various factors such as variation of the dustproof filter, aging, and ambient temperature.
[0118]
Therefore, in the first embodiment, the frequency at which the dust filter is vibrated is sequentially changed (scanning the frequency) in a predetermined frequency range including the designed resonance frequency. Thereby, even if the resonance point deviates from the design value, the vibration at the resonance frequency can always be performed within the range.
[0119]
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the preset value set in the N-
[0120]
FIG. 14 is a diagram showing a change in monitor output with respect to the frequency scan operation. The frequency Fk at which the monitor output becomes maximum corresponds to the resonance frequency at this time.
[0121]
By the way, the amplitude of the vibration of the dustproof filter also changes according to the power supply voltage. For example, when a battery is used as a drive power source, the amplitude is large in the case of a new battery, and the amplitude is reduced as the remaining capacity decreases. Therefore, unless a large amplitude is obtained even at a relatively low voltage, a sufficient dust removal function cannot be obtained.However, in the case of a new battery, the amplitude of the dust filter becomes too large, and the dust filter itself becomes It may be damaged. In order to prevent such an accident, a circuit such as a voltage regulator may be provided. However, it is not a good idea because the overall circuit configuration becomes complicated and the size and cost of the camera are increased.
[0122]
Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, a monitor output value that “if the vibration continues for a long time at an amplitude exceeding the current amplitude, the probability that the dust filter will be damaged increases”, that is, The upper limit value at which the vibration can be safely performed is defined as Mmax, and the frequency range (Fh1 to Fh2) and the frequency range (F1 to Fh1 and Fh2 to F15) where there is a risk of damage depending on the frequency at that time are defined to remove dust. During the operation, the vibration state is controlled depending on whether or not the monitor output exceeds the above-mentioned Mmax.
[0123]
Hereinafter, the details will be described with reference to FIG.
[0124]
In
[0125]
In
[0126]
In
[0127]
In
[0128]
As described above, in the first embodiment, when the monitor output exceeds Mmax, the vibrating operation is immediately stopped. Therefore, an accident that the amplitude of the dustproof filter becomes too large and breaks occurs. Absent.
[0129]
By the way, if the battery voltage is very high, the monitor output may exceed Mmax immediately after the start of the vibration operation. Since a certain amount of vibration continuation time is required to reliably remove dust and the like adhering to the dustproof filter, the vibration operation is stopped immediately after the monitor output exceeds Mmax as in the first embodiment. If this occurs, the dust removal operation may be insufficient.
[0130]
Accordingly, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 16, even if the monitor output exceeds Mmax, the vibration is not stopped immediately, and the standby is performed for 100 mS as shown in
[0131]
The time of 100 mS is a value determined by the characteristics of the dust removing mechanism including the dust filter, and is not specified.
[0132]
Steps # 041 to # 046 are the same as steps # 031 to # 036 in FIG. 12, and a description thereof will be omitted.
[0133]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided an electronic imaging apparatus which can vibrate dustproof glass in an optimal state without complicating the configuration of a driving circuit of a piezoelectric element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a part of a digital camera according to a first embodiment of the present invention, schematically showing an internal configuration thereof.
FIG. 2 is a block configuration diagram of the digital camera system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of the camera 1 according to the embodiment, in which a part of the
FIG. 4 is a perspective view showing a part of the
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the section plane of FIG. 4;
FIG. 6 is a front view showing only a
7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 6, showing a state change of the
8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6, showing a state change of the
FIG. 9 is a circuit diagram of a dust
FIG. 10 is a time chart for explaining the driving of the
FIG. 11 is a diagram showing a main routine of a control program operating on the
FIG. 12 is a flowchart of a subroutine for performing a dust removing operation.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a preset value set in an N-
FIG. 14 is a diagram showing a change in monitor output with respect to a frequency scan operation.
FIG. 15 is a diagram illustrating a method of controlling a vibration state according to whether or not a monitor output has exceeded Mmax during a dust removal operation.
FIG. 16 is a flowchart for explaining a method according to the second embodiment of the present invention in which the vibration operation is not stopped immediately even when the monitor output exceeds Mmax.
[Explanation of symbols]
1 camera
11 Camera body
11a Mounting unit for photographing optical system
12 lens barrel
12a Imaging optical system
13 Finder device
13a Penta prism
13b reflector
13c eyepiece
14 Shutter section
15 Imaging unit
16 Main circuit board
17 Release button
21 Dustproof filter (dustproof member)
22 Piezoelectric element (vibration means)
27 Image sensor (photoelectric conversion device)
28 Image sensor fixing plate
114 Submirror
116 AF sensor unit
117 AF sensor drive circuit
118 Mirror drive mechanism
119 Shutter charge mechanism
120 Shutter control circuit
121 Photometric circuit
123 Interface Circuit
124 LCD monitor
125 SDRAM
126 Flash ROM
127 Recording media
128 Image processing controller
129 Non-volatile memory
133 Temperature measurement circuit
140 Dustproof filter drive circuit
150 Body control microcomputer (Bucom)
151 LCD for operation display
152 Camera operation switch
153 Power supply circuit
154 batteries
202 Lens drive mechanism
203 aperture
204 Aperture drive mechanism
205 Lens control microcomputer (Lucom)
206 communication connector
Claims (8)
被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の前面に配される防塵部材と、
前記防塵部材を振動させて塵除去動作を行なわせる加振手段と、
この加振手段により振動される前記防塵部材の振動周波数を順次変化させる周波数可変手段と、
前記防塵部材が振動しているときの振幅値をモニターし、該モニターされた振幅値に応じて、前記塵除去動作を制御するモニター手段と、
を具備することを特徴とする電子撮像装置。An electronic imaging device having a dustproof mechanism,
A photoelectric conversion element that converts an optical image of a subject into an electric signal,
A dustproof member arranged on the front surface of the photoelectric conversion element,
Vibrating means for vibrating the dustproof member to perform a dust removing operation,
Frequency varying means for sequentially changing the vibration frequency of the dustproof member vibrated by the vibration means,
Monitoring means for monitoring an amplitude value when the dustproof member is vibrating, and controlling the dust removal operation according to the monitored amplitude value;
An electronic imaging device comprising:
前記光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記撮像光学系と前記光電変換素子との間に配される防塵フィルターと、
前記防塵フィルターの一部に一体的に配設された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧信号を印加して当該圧電素子を駆動する駆動回路と、
前記圧電素子を振動させることによって前記防塵フィルターを振動させるように、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、
前記圧電素子の振動状態をモニターして、モニタ信号を前記制御回路に出力するモニター回路と、
を具備する電子撮像装置において、
前記制御回路は、前記防塵フィルターの振動周波数が順次変化するように前記駆動回路に供給する駆動信号を順次変更し、その間に前記モニター回路から供給されるモニタ信号のレベルが所定値を越えた場合には前記駆動信号の供給を停止するようにしたことを特徴とする電子撮像装置。An imaging optical system that forms an optical image of a subject;
A photoelectric conversion element that converts the optical image into an electric signal,
A dustproof filter disposed between the imaging optical system and the photoelectric conversion element,
A piezoelectric element integrally disposed on a part of the dustproof filter,
A drive circuit that applies a voltage signal to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element;
A control circuit that supplies a drive signal to the drive circuit so as to vibrate the dust filter by vibrating the piezoelectric element,
A monitor circuit that monitors a vibration state of the piezoelectric element and outputs a monitor signal to the control circuit;
An electronic imaging device comprising:
The control circuit sequentially changes the drive signal supplied to the drive circuit so that the vibration frequency of the dustproof filter sequentially changes, and when the level of the monitor signal supplied from the monitor circuit exceeds a predetermined value during that time. Wherein the supply of the drive signal is stopped.
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