JP2006203776A - 防塵機構及びそれを備えた画像形成装置、撮像装置、又は投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像変換素子への塵埃の付着を未然に防止しながら、塵埃を適切に除去することができる信頼性にすぐれた防塵機構及びそれを備えた画像形成装置、撮像装置、又は投影装置を提供する。
【解決手段】 画像変換素子１００７上に振動部材として保護ガラス１００９を設け、その保護ガラス１００９の近傍の空気に可動部材１００５によって流れを起こす。保護ガラス１００９の振動により同保護ガラス１００９から払い落とされた塵埃１０２を、可動部材１００５が起こす空気流により、保護ガラス１００９から遠ざける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像変換素子に付着する塵埃を除去する防塵機構及びそれを備えた画像形成装置、撮像装置、又は投影装置に関する。

映像を画像信号に変換するカメラの例では、画像変換素子である撮像素子の前面側に圧電素子で振動させられる保護ガラスを設け、撮影画像に影響しないように、その保護ガラスの表面に付着した塵埃を払い落とすようにしたものがある（特許文献１）。

また、プロジェクタのように、映像信号を画像に変換する画像変換素子としてＬＣＤやデジタルミラーデバイスＤＭＤを備えたものでは、映像信号から画像を形成する場合にも、画像変換素子への塵埃の付着は大きな問題となっている。対策として、イオンナイザーを設け、そこに塵埃を吸着させることで、画像変換素子への塵埃の付着を防止するものがある（特許文献２）。画像変換素子の回りを密封構造とし、その密封構造部分に塵埃を付着させることで、画像変換素子への塵埃の付着を防止する例もある（特許文献３）。
特開２００２−２０４３７９号公報 特開平１０−１０６４６号公報 特開平１１−３０５６７４号公報

上記特許文献１の例では、圧電素子による保護ガラスの振動によって一旦は除去された塵埃が、浮遊して保護ガラス側に舞い戻ってしまうことがある。

上記特許文献１，２の例では、イオンナイザーや密封構造部分に付着した塵埃の処分について、考慮されていない。

本発明は、上記の事情を考慮し、画像変換素子への塵埃の付着を未然に防止しながら、塵埃を適切に除去することができる信頼性にすぐれた防塵機構及びそれを備えた画像形成装置、撮像装置、又は投影装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明の防塵機構は、映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、上記画像変換素子上に設けられた透光性の振動部材と、この振動部材の近傍の空気に流れを起こす可動部材とを備え、振動部材の振動により同振動部材から払い落とされた塵埃を、可動部材が起こす空気流により、振動部材から遠ざける構成としている。

請求項２に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明の振動部材について限定している。振動部材は、圧電素子が装着された板状の保護ガラスである。

請求項３に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明の振動部材について限定している。振動部材は、圧電素子が装着され且つ前記画像変換素子を覆う保護ガラスである。

請求項４に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明の可動部材について限定している。可動部材は、フォーカルプレーンシャッタまたは／およびクイックリターンミラーである。

請求項５に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明において、可動部材について限定している。可動部材は、冷却用のファンである。

請求項６に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明において、画像変換素子用のピント合せを制御して画像変換素子に均一の光を導くことにより、振動部材に付着した塵埃を映像として報知する制御手段、をさらに備えている。

請求項７に係る発明の防塵機構は、請求項１に係る発明において、画像変換素子用のピント合せを制御することにより、振動部材に付着した塵埃を映像として報知する制御手段、をさらに備えている。

請求項８に係る発明の防塵機構は、映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、この画像変換素子の近傍に設けられ、光線を透過可能であり、かつ、振動可能な振動部材と、振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像変換素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、を備えている。

請求項９に係る発明の防塵機構は、請求項８に係る発明の送風手段について限定している。送風手段は、振動部材の上記画像変換素子とは反対側に配され、光線を透過可能な開状態から光線を透過不可とする閉状態に制御することにより画像変換素子を遮光する遮光部材である。この遮光部材の開状態から閉状態への移動により振動部材近傍に送風を行う。

請求項１０に係る発明の防塵機構は、請求項８に係る発明の送風手段について限定している。送風手段は、複数の羽根部材を有し、回転可能な回転部材である。この回転部材は、回転により振動部材近傍に送風を行う。

請求項１１に係る発明の画像形成装置は、光学系を介して画像を形成するものであり、映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、この画像変換素子の近傍であって、上記光学系と上記画像変換素子との間に設けられ、光線を透過可能であり、かつ、振動可能な振動部材と、振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像変換素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、を備えている。

請求項１２に係る発明の画像形成装置は、請求項１１に係る発明の送風手段について限定している。送風手段は、振動部材の上記画像変換素子とは反対側に配され、光線を透過可能な開状態から光線を透過不可とする閉状態に制御することにより画像変換素子を遮光する遮光部材である。この遮光部材の開状態から閉状態への移動により振動部材近傍に送風を行う。

請求項１３に係る発明の画像形成装置は、請求項１１に係る発明の送風手段について限定している。送風手段は、複数の羽根部材を有し、回転可能な回転部材である。この回転部材は、回転により振動部材近傍に送風を行う。

請求項１４に係る発明の画像形成装置は、請求項１２に係る発明の遮光部材について限定している。遮光部材は、画像変換素子への露光を調節するシャッタである。

請求項１５に係る発明の画像形成装置は、請求項１４に係る発明のシャッタについて限定している。シャッタは、フォーカルプレーンシャッタである。

請求項１６に係る発明の画像形成装置は、請求項１３に係る発明の回転部材について限定している。回転部材は、画像形成装置を冷却するための冷却用ファンである。

請求項１７に係る発明の画像形成装置は、請求項１１ないし請求項１６のいずれかに係る発明において、さらに、画像変換素子及び振動部材上の状態を表示可能な表示手段を備えている。振動部材から塵挨を除去した後の振動部材上の状態をこの表示手段に表示することにより、塵挨が除去されたか否かを確認可能である。

請求項１８に係る発明の撮像装置は、被写体の光学像を結像する撮影光学系と、上記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、上記撮影光学系と上記撮像素子との間に設けられ、光線を透過可能であって、かつ、振動可能な振動部材と、振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記撮像素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、を備えている。

請求項１９に係る発明の投影装置は、画像に関する電気信号を光学像に変換する画像形成素子と、上記光学像を投影する投影光学系と、上記画像形成素子と上記投影光学系との間に設けられ、光線を透過可能であって、かつ、振動可能な振動部材と、振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像形成素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、を備えている。

本発明によれば、画像変換素子への塵埃の付着を未然に防止しながら、塵埃を適切に除去することができて、たとえば常に汚れのないきれいな撮像画像や投影画像を得ることができる信頼性にすぐれた防塵機構及びそれを備えた画像形成装置、撮像装置、又は投影装置を提供できる。

［１］以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
まず、本発明の防塵機構を、単純化した概念として、図１により説明する。

１００７は表面に塵埃（ゴミやホコリ）が付着すると画像にそれが重なってしまう画像変換素子で、多くの画素からなる。この画像変換素子１００７に塵埃が付着しようとしても、付着しようとする塵埃は画像変換素子１００７の前面側に設けられた透光性の振動部材である円板状の保護ガラス（防塵フィルタともいう）１００９に付着し、しかも付着した塵埃は保護ガラス１００９の振動により、払い落とされる。この保護ガラス１００９の振動は、振動制御部１０１０によって電気的に制御される。

その後、払い落とされた塵埃が浮遊などして保護ガラス１００９側に舞い戻らないように、保護ガラス１００９の近傍の可動部材（送風手段の１つ）１００５をアクチュエータ１００６によって動かし、その可動部材１００５の動きによって起こる空気の流れにより、払い落とされた塵埃を保護ガラス１００９から遠ざけるようにしている。

ユーザによってゴミ除去スイッチ１００２が操作されていれば、主制御部１００１によってレンズ１００３および画像変換素子１００７が制御されることにより、塵埃の付着および除去の様子が目視し得る映像としてユーザに報知される。

すなわち、レンズ１００３が撮影レンズ（撮影光学系）である場合には、ピント制御部１００４がレンズ１００３を操作してピントの位置を有限距離から大きくシフトさせることにより、入射した像をぼけさせて均一の光を画像変換素子１００７に導く。このとき、画像変換制御部１００８は、撮像素子としての画像変換素子１００７の露出制御を、上述の塵埃の付着が黒い影の映像として目視し易いように、背景の光が白っぽくなるように行なう。

レンズ１００３が投影レンズ（投影光学系）である場合には、ピント制御手段１００４は、保護ガラス１００９の表面にピントを合わせるように、画像変換素子１００７に合った状態のピントをシフトする。画像変換制御部１００８は、投影画像を均一なパターンとし、塵埃の付着を目視し易い映像として報知する。

このような一連の制御は、主制御部（マイクロコントローラ等からなる）１００１が所定のプログラムに基づいて行う。この制御を図２のフローチャートに示している。この制御は、ユーザによってゴミ除去スイッチ１００２が操作された際に、シーケンシャルに行われる。

すなわち、塵埃の付着を目視し易い映像として報知することを目的に、投影画像が均一なパターンに変換される。そして、保護ガラス１００９の表面にピントを合わせるためのピント位置制御が実行される。続いて、保護ガラス１００９に付着した塵埃を払い落とすために、保護ガラス１００９を振動させる振動制御が実行される。これに伴い、保護ガラス１００９から払い落とされた塵埃が保護ガラス１００９側に舞い戻らないよう、可動部材１００５を動かして空気の流れを起こす可動部材制御が実行される。可動部材１００５が動くことにより起こる空気の流れは、保護ガラス１００９から払い落とされた塵埃を保護ガラス１００９から遠ざける。

ゴミ除去スイッチ１００２が再操作されると（リトライ）、同様の処理が繰り返される。ゴミ除去スイッチ１００２が再操作されないまま、たとえば所定時間が経過すると、処理終了との判断の下に、投影画像やピント位置を通常に戻したり、保護ガラス１００９の振動を停止したり、可動部材１００５を元の位置に復帰させるなどの初期化が行われる。

以下、具体的な構成および作用について説明する。

画像形成装置（撮像装置ともいう）としてのレンズ交換式カメラ（以下、カメラと称する）の内部構成を図３のブロック図に示す。即ち、図３のカメラはレンズ交換式の一眼レフレクスカメラを想定して図示したものである。このカメラは、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０に対して着脱自在に構成された交換式の撮影レンズ部２０とから構成されている。

撮影レンズ部２０内には、被写体１００の像（光学像）をカメラ本体１０側に入射させるための撮影レンズ（レンズ１００３に相当する）２１、この撮影レンズ２１のピント合せを制御するレンズ制御アクチュエータ（ピント制御部１００４に相当する）２２、撮影レンズ２１のピント位置やズーム位置を検出するエンコーダ２３、撮影レンズ２１を介して入射する光の量を調節する絞り機構２４、この絞り機構２４を駆動制御する絞り制御アクチュエータ２５、及びレンズ制御アクチュエータ２２や絞り制御アクチュエータ２５等の制御を行うレンズ内マイクロコンピュータ（レンズ内ＣＰＵという）２６が内蔵されている。これらは、従来周知のものを用いればよい。

また、カメラ本体１０の中には、撮影レンズ２１を介して入射した被写体１００の像を、スクリーン３４、ペンタプリズム３５、及び接眼レンズ３６で構成される光学ファインダに導くためのメインミラー（クイックリターンミラーともいい、可動部材１００５としても使用可能である）３３が設けられている。このメインミラー３３で反射された被写体１００の像は、図４のようにスクリーン３４に投影される。ユーザ１１０は、スクリーン３４に投影された像を、ペンタプリズム３５と接眼レンズ３６とを介して観察することができる。

更に、メインミラー３３は、ミラー制御アクチュエータ３９により図５のように撮影光路上から退避することが可能なように構成されている。また、遮光部材としてのフォーカルプレーンシャッタ（可動部材１００５に相当する、以下、シャッタと称する）３７も撮影光路上から進退可能に構成されている。即ち、シャッタ３７は、メインミラー３３の退避動作に伴って、図５のように縮小して、撮像素子（画像変換素子１００７に相当する）２の遮光位置から退避する。このシャッタ３７の駆動は、シャッタ制御アクチュエータ（アクチュエータ１００６に相当する）３８によって行われる。

また、撮像素子２の前面側に、加振手段としての圧電アクチュエータ（振動制御部１０１０に相当する）３２によって振動する円板状の保護ガラス（保護ガラス１００９に相当する）３１が設けられている。即ち、撮像素子２に付着しようとする塵埃を保護ガラス３１に付着させ、その保護ガラス３１を圧電アクチュエータ３２により振動させることで、保護ガラス３１に付着した塵埃を払い落とすことができる。

また、ＣＣＤ等で構成される撮像素子２は、撮影レンズ２１を介して入射した被写体１００の像を光電変換して電気信号に変換する。撮像素子２から出力された電気信号（像信号と称する）は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３によってデジタル信号に変換される。その後、デジタル画像処理部（画像変換制御部１００８に相当する）４において、Ａ／Ｄ変換部３から出力されたデジタル信号に対して、ホワイトバランスをはじめとする色の調整やガンマ変換、シャープネス処理等の画像処理が行われて画像データが生成される。更に、この画像データは、デジタル画像処理部４において画像圧縮され記録部５に記録される。

また、デジタル画像処理部４において生成された画像データを表示制御部６を介してＬＣＤなどの表示手段であるモニタ部７に表示させることも可能である。

これらの一連の撮影シーケンスや上記した各アクチュエータ制御は、カメラ本体１０内の制御手段であるマイクロコンピュータ（ボディ内ＣＰＵという）１によってなされる。また、圧電アクチュエータ３２や、光源を駆動するための発光制御部等も、ボディ内ＣＰＵ１によって制御される。即ち、ボディ内ＣＰＵ１は、撮影者が操作するレリーズスイッチ１ａや、撮影レンズ部２０をカメラ本体１０から取り外すためのレンズ交換スイッチ１ｂ、カメラのモードを動画モード等に切り換えるための選択スイッチ１ｃ等の状態に従って、予めプログラムされたソフトウェアに基づいた所定のシーケンスの制御を行う。

ここで、撮影シーケンス時には、レンズ内ＣＰＵ２６とボディ内ＣＰＵ１とで通信が行われる。レンズ内ＣＰＵ２６は、ボディ内ＣＰＵ１からの指示に従って絞り制御やレンズ制御を行う。ボディ内ＣＰＵ１は、レンズ内ＣＰＵ２６から通信された情報に従って、絞り値を決定したりピント位置を制御したりする。

ここで、図３のようなレンズ交換式のカメラでは、レンズ交換時に、空気中の塵埃等がカメラ内部に侵入しやすく、一眼レフレクス形式のカメラにおいては、このような問題が既にユーザの間で話題となっている。このため、撮影前の撮像素子面のクリーニングは重要であり、プロのカメラマン等は充分な時間をかけてこのクリーニング作業を行っている。

このクリーニング作業を怠ると、撮像素子面に塵埃等が付着し、その結果、図８のように、撮像画面１０１内に塵埃１０２が写り込み、被写体１００の美しい画像を損ねてしまうことになる。

そこで、図６のように、撮影レンズ２１をカメラ本体から取り外した場合には、保護ガラス３１の前をシャッタ３７で覆うことによって、保護ガラス３１に対する塵埃１０２等の付着を防止している。

また、一眼レフレクス形式のカメラの場合には、上記したようにメインミラー３３によって光路を制御していることに着目し、レンズ交換時、図６のように、保護ガラス３１の前をシャッタ３７で覆うとともに、メインミラー３３をシャッタ３７の前の位置に移動させるようにしている。これにより、保護ガラス３１への塵埃１０２の付着を確実に防ぐようにしている。

また、保護ガラス３１に塵埃１０２が付着しているか否かを、映像として、ユーザ１１０に報知することができる。この場合、図７のように、ピント合せのための撮影レンズ２１の位置を通常の位置からシフトさせ、ピントのぼけた均一な光を入射させることにより、撮像素子２にモニタ用の光を入射させる。そして、モニタ部７に表示された映像によってユーザ１１０は、保護ガラス３１に塵埃１０２等が付着しているかどうかを確認できる。この時、図示せぬ絞り機構を制御したりして、モニタ７上に表示される背景の映像が白っぽく、塵埃１０２が黒っぽくなるように露出制御する。

このような工夫によって、塵埃１０２の付着を防ぎ、なおかつ、撮影に先立って保護ガラス３１に塵埃１０２等が付着していないことを確認可能なレンズ交換式のカメラを提供することができる。

つぎに、保護ガラス３１を振動させ、その振動によって保護ガラス３１が付着した塵埃１０２を払い落とし、払い落とした塵埃１０２が浮遊などにより保護ガラス３１に舞い戻って付かないようにする工夫について説明する。

まず、図７のような状態で、保護ガラス３１に付着した塵埃１０２がその保護ガラス３１の振動によって払い落ちると、その後でシャッタ３７が図９のように下降し、そのときに起こる空気の流れによって、保護ガラス３１から落ちた塵埃１０２が保護ガラス３１とは反対側に遠く飛ばされる。

この場合、図１０のように、シャッタ３７は、３７ａのように重なり合って厚みを有する状態から、３７ｂのようにほぼ線状に伸びて下降する。つまり、図１１のように、くさび形の物体が下降していくのと同じ状態となる。これにより、空気が保護ガラス３１とは反対側に向かって流れる。この空気流により、振動するガラスカバー３１から払い落とされた塵埃１０２が、さらに保護ガラス３１とは反対側に遠く飛ばされることとなる。

以上のように、交換レンズ式の一眼レフカメラにおいて、撮像素子２に付着しようとする塵埃１０２を保護ガラス３１に付着させ、その保護ガラス３１に付着した塵埃１０２を保護ガラス３１の振動によって払い落とし、払い落とされた塵埃１０２をさらにシャッタ３７の下降によって起こる空気流により保護ガラス３１２から遠ざけることができる。したがって、常に汚れのないきれいな撮像画像を得ることができる。

しかも、シャッタ３７の下降後、図１２のように、メインミラー３３が下降する。このメインミラー３３が下降するときに生じる空気圧により、上記遠ざけられつつある塵埃１０２が、強制的に下方に移動する。下方に移動した塵埃１０２は、メインミラー３３の下方に設けられている粘着テープ４０に吸着捕捉される。

保護ガラス３１から払い落とされた塵埃１０２を、空気流によって遠ざけ、かつ粘着テープ４０に吸着捕捉させる二段構えの防塵機能を有することにより、カメラとしての高い信頼性を確保することができる。

なお、下方に移行した塵埃１０２が、万一、粘着テープ４０に吸着捕捉されずに舞い上がったとしても、シャッタ３７がすでに下降して閉じているので、舞い上がった塵埃１０２が保護ガラス３１に付着することはない。

次に、振動式の保護ガラス３１の振動機構について説明する。
図３のカメラにおける保護ガラス３１には、圧電アクチュエータ３２によって駆動される圧電素子５０が一体に設けられている。この保護ガラス３１および圧電素子５０の構成を図１３に示している。

すなわち、円板状の保護ガラス３１の周縁部に、環状の圧電素子５０が装着されている。周期的にレベル変化する電圧が、圧電アクチュエータ３２から圧電素子５０に印加されることにより、保護ガラス３１が図１４および図１５に示すように、湾曲変形を繰り返す。図１４は図１３のＡ−Ａ線に沿う断面、図１５は図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面をそれぞれ示している。

例えば、圧電素子５０に負（マイナス；−）電圧が印加されると、保護ガラス３が図１４および図１５に実線で示すように湾曲変形する。圧電素子５０に正（プラス；＋）電圧が印加されると、保護ガラス３１が図１４および図１５に破線で示すように湾曲変形する。この湾曲変形の繰り返しが、保護ガラス３１の振動となる。

保護ガラス３１の振動には、図１４および図１５に示す節３１ａがあり、その節３１ａの位置では、振幅が実質的に零になる。そこで、保護ガラス３１の節３１ａの部位が、支持部材によって支持される。これにより、保護ガラス３１の振動を阻害することなく、保護ガラス３１が支持される。
保護ガラス３１の共振周波数は、保護ガラス３１の形状・板厚・材質等により決定される。

なお、図１３ないし図１５に示す例は、保護ガラス３１に一次振動を発生させた場合を示している。これに対し、保護ガラス３１に二次振動を発生させた例が、図１６ないし図１８であり、保護ガラス３１の２箇所に振動の節３１ａ，３１ｂが生じる。図１７は図１６のＡ−Ａ線に沿う断面、図１８は図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面をそれぞれ示している。

例えば、圧電素子５０に負（マイナス；−）電圧が印加されると、保護ガラス３が図１７および図１８に実線で示すように湾曲変形する。圧電素子５０に正（プラス；＋）電圧が印加されると、保護ガラス３１が図１７および図１８に破線で示すように湾曲変形する。この湾曲変形の繰り返しが、保護ガラス３１の振動となる。

この二次振動では、保護ガラス３１の２箇所に振動の節３１ａ，３１ｂが生じるが、そのうちの少なくとも１つの節の部位が、支持部材によって支持される。これにより、保護ガラス３１の振動を阻害することなく、保護ガラス３１が支持される。

一方、保護ガラス３１を駆動する圧電アクチュエータ３２として、例えば図１９に示す駆動回路６０が採用される。

駆動回路６０は、Ｎ進カウンタ６１、１／２分周回路６２、インバータ６３、複数のＭＯＳトランジスタ（Ｑ００．Ｑ０１．Ｑ０２）６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、トランス６５および抵抗（Ｒ００）６６から構成されている。

上記トランス６５の１次側に接続されたトランジスタ（Ｑ０１）６４ｂおよびトランジスタ（Ｑ０２）６４ｃのＯＮ／ＯＦＦ切替え動作によって、トランス６５の２次側に所定周期の信号Ｓｉｇ４が発生する。この所定周期の信号Ｓｉｇ４によって圧電素子５０が駆動され、保護ガラス３１が共振する。

Ｂｕｃｏｍ７０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Ｂｕｃｏｍ７０内部に存在するクロックジェネレータ７５を介して上記駆動回路６０を次のように制御する。クロックジェネレータ７５は、圧電素子５０へ印加する信号周波数より充分に早い周波数のパルス信号（基本クロック信号という）をＮ進カウンタ６１へ出力する。この基本クロック信号を図２０のタイムチャートに信号Ｓｉｇ１として示している。基本クロック信号Ｓｉｇ１はＮ進カウンタ６１へ入力される。

Ｎ進カウンタ６１は、信号Ｓｉｇ１のパルス数をカウントし、そのカウント値が所定の値“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Ｓｉｇ１を１／Ｎに分周することになる。この出力信号を図２０のタイムチャートに信号Ｓｉｇ２として示している。

分周されたパルス信号Ｓｉｇ２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６２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を図２０のタイムチャートに信号Ｓｉｇ３として示している。

変換されたパルス信号Ｓｉｇ３のＨｉｇｈ状態において、その信号パルス信号Ｓｉｇ３が入力されたＭＯＳトランジスタ（Ｑ０１）６４ｂがＯＮする。一方、トランジスタ（Ｑ０２）６４ｃへはインバータ６３を介してパルス信号Ｓｉｇ３が印加される。したがって、パルス信号Ｓｉｇ３のＬｏｗ状態において、その信号Ｓｉｇ３が入力されたトランジスタ（Ｑ０２）６４ｃがＯＮする。トランス６５の１次側に接続されたトランジスタ（Ｑ０１）６４ｂとトランジスタ（Ｑ０２）６４ｃが交互にＯＮすると、トランス６５の２次側に図２０のタイムチャートにおける信号Ｓｉｇ４の如き周期の信号が発生する。

トランス６５の巻き線比は、電源回路７３の出力電圧、および圧電素子５０の駆動に必要な電圧に応じて、決定される。尚、抵抗（Ｒ００）６６はトランス６５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５０を駆動するに際しては、トランジスタ（Ｑ００）６４ａがＯＮ状態にあり、電源回路７３からトランス６５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。トランジスタ（Ｑ００）６４ａのＯＮ／Ｏ制御は、ＩＯポートのＰ＿ＰｗＣｏｎｔを介して行われる。Ｎ進カウンタ６１の設定値“Ｎ”は、ＩＯポートＤ＿ＮＣｎｔから設定できる。よって、Ｂｕｃｏｍ７０は、設定値“Ｎ”を適宜に制御することで、圧電素子５０の駆動周波数を任意に変更可能である。

このとき、次式によって駆動周波数の算出が可能である。
ｆｄｒｖ＝ｆｐｌｓ／２Ｎ
Ｎはカウンタへの設定値、ｆｐｌｓはクロックジェネレータの出力パルスの周波数、ｆｄｒｖは圧電素子５０へ印加される信号の周波数である。この式に基づいた演算は、Ｂｕｃｏｍ７０のＣＰＵ（制御手段）が行う。

［２］第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、画像形成装置（投影装置ともいう）としてのプロジェクタへの応用例である。
図２１に示すように、映像信号を画像に変換する画像変換素子として、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）と呼ばれる映像形成素子（画像変換素子ともいう）８０が、透光性の振動部材である保護ガラス（防塵フィルタともいう）８１で覆われている。保護ガラス８１は、密封されており、映像形成素子８０への塵埃の付着を防止する。空気中に塵埃が舞っているような所では、保護ガラス８１の表面に付着し、映像形成素子８０には付着しない。また、図示していないが、保護ガラス８１には、上記第１の実施形態と同じく、振動源として圧電素子が装着されている。

主制御部８２に設けられているスイッチ８３がユーザによって操作されると、主制御部８４が振動制御部８４を介して保護ガラス８１の圧電素子を駆動する。この駆動により保護ガラス８１が振動し、保護ガラス８１の表面に付着した塵埃が払い落とされる。

映像形成素子８０は、多数の微小画素ミラーを敷き詰めて構成されており、半導体基板の発生する静電引力によって、各微小画素ミラーの傾きが電気的に制御される。この傾き制御が、映像信号に応じて、画像形成部８５により実行される。

ランプ駆動回路８６によって点灯される高圧水銀ランプ８７の光は、ライトガイド８８およびミラー８９等を介して映像形成素子８０に照射される。このとき、映像形成素子８０を構成している各微小画素ミラーのうち、適当な角度に制御された微小画素ミラーで反射される光が、投影レンズ（投影光学系）９０を通して外部に投射される。各微小画素ミラーのうち、別の角度に制御された微小画素ミラーからは、投影レンズ９０側に光が反射されず、外部への投射がない。こうして、各微小画素ミラーの画素ごとに明暗の制御がなされ、映像が投射される。

投影レンズ９０は、投影スクリーンの距離に応じてピント合せされる。このピント調整用として、主制御部８２にピント制御部９１が接続されている。

映像形成素子８０は、画像形成のために常時高速で角度の電気的な切換制御を受けるので、発熱し易く、放熱が必要である。この放熱用として、保護ガラス８１の近傍に、空気の流れを起こす可動部材（送風手段）として、冷却用のファン（複数の羽根部材を有する回転部材）９２が設けられている。このファン９２は、主制御部８２に接続されたファン制御部９３によって映像形成素子８０の動作時に駆動され、保護ガラス８１に冷却風を送る。この送風により、保護ガラス８１を介して映像形成素子８０が冷却される。

ただし、ファン９２から保護ガラス８１に冷却風が送られると、保護ガラス８１の振動によって払い落とされた塵埃が再び保護ガラス８１側に舞い戻ってしまうことがある。

この不具合を解消するため、定期的に、ファン９２が逆転駆動される。ファン９２が逆転駆動されると、保護ガラス８１の近傍にその保護ガラス８１とは反対側に向く空気流が起こる。この空気流により、保護ガラス８１から払い落とされた塵埃１０２が、図２２に示すように、保護ガラス８１のある側とは反対側に遠ざけられる。

このとき、投影レンズ９０からスクリーンに投影される映像を平坦なものに切換えて、塵埃１０２が除去される様子をユーザが目視できるようにしてもよい。この際、映像形成素子８０上に形成された画像ではなく、その前をカバーする保護ガラス８１の表面画像がスクリーンに投影されるように、投影レンズ９０のピント合せ制御が行われる。

投影レンズ９０からスクリーンに投影される映像の例を図２３に示している。この例では、保護ガラス８１に２つの塵埃１０２が付着し、その塵埃１０２の影が、映像形成素子８０からの投射による人物映像の中に汚れとなって映っている。この状態で、投影レンズ９０のピント合せ制御が行われ、保護ガラス８１の表面画像がスクリーンに投影されると、投影画像は図２４のようになり、保護ガラス８１に付着した２つの塵埃１０２が映る。
この状態で、保護ガラス８１が振動しつつ、ファン９２が逆転駆動されることにより、保護ガラス８１に付着した塵埃１０２が払い落とされ、その払い落とされた塵埃１０２がファン９２の送風を受けて保護ガラス８１のある側とは反対側に遠ざけられる。このとき、スクリーンへの投影画像は図２５のようになり、ユーザは、付着していた２つの塵埃１０２が除去されたことを知ることができる。また、ユーザは、図２３のように何となく汚れて映っていた画像の原因が塵埃であったことを的確に察知することができ、装置が故障でないと判断できる。

塵埃１０２が除去されると、図２６に示すように、映像形成素子８０からの投射によるきれいな人物映像がスクリーンに投影される。ユーザは、汚れのないきれいな投影画像を安心して鑑賞することができる。

以上のように、映像信号を再生するプロジェクタのような機器においても、映像形成素子８０への塵埃の付着を未然に防止しながら、塵埃を適切に除去することができて、常に汚れのないきれいな投影画像を得ることができる。プロジェクタとしての高い信頼性を確保することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態の概念を示す図。 図１の概念に関わる制御を示すフローチャート。 第１の実施形態の具体的な構成を示す図。 第１の実施形態における被写体の像がメインミラーで反射される様子を示す図。 第１の実施形態における被写体の像が撮像素子に投影される様子を示す図。 第１の実施形態における撮像レンズが取り外された状態を示す図。 第１の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされる様子を示す図。 第１の実施形態における撮像画像に塵埃による汚れが存在する状態を示す図。 第１の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされてシャッタが下降した状態を示す図。 第１の実施形態におけるシャッタの下降による形状変化を示す図。 第１の実施形態におけるシャッタの下降による形状変化をくさびに例えて説明するための図。 第１の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされてシャッタが下降し、その後でメインミラーが下降した状態を示す図。 第１の実施形態における保護ガラスおよび圧電素子の構成を示す図。 図１３のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図。 図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図。 第１の実施形態における保護ガラスが二次振動する場合の保護ガラスおよび圧電素子の構成を示す図。 図１６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図。 図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図。 第１の実施形態における圧電素子の駆動回路を示すブロック図。 図１９における各部の信号波形を示す図。 第２の実施形態の具体的な構成を示す図。 第２の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされてその塵埃がファンにより飛ばされる様子を示す図。 第２の実施形態における投影画像に塵埃による汚れが含まれている様子を示す図。 第２の実施形態における保護ガラスに付着した塵埃の投影画像を示す図。 第２の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされた直後の投影画像を示す図。 第２の実施形態における保護ガラスから塵埃が払い落とされた後のきれいな投影画像を示す図。

符号の説明

１００３…レンズ、１００５…可動部材、１００７…画像変換素子、１００９…保護ガラス（振動部材）、２…撮像素子（画像変換素子）、２１…投影レンズ、３１…保護ガラス（振動部材）、３３…メインミラー、３７…フォーカルプレーンシャッタ（可動部材）、１００…被写体、１０１…撮像画面、１０２…塵埃、４０…粘着テープ、５０…圧電素子、６０…駆動回路、８０…映像形成素子（画像変換素子）、８１…保護ガラス、８７…高圧水銀ランプ、９０…投影レンズ、９２…ファン

Claims (19)

1. 映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、
   前記画像変換素子上に設けられた透光性の振動部材と、
   前記振動部材の近傍の空気に流れを起こす可動部材と、
   を備え、前記振動部材の振動により同振動部材から払い落とされた塵埃を、前記可動部材が起こす空気流により、前記振動部材から遠ざける構成としたことを特徴とする防塵機構。
2. 前記振動部材は、圧電素子が装着された板状の保護ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
3. 前記振動部材は、圧電素子が装着され且つ前記画像変換素子を覆う保護ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
4. 前記可動部材は、フォーカルプレーンシャッタまたは／およびクイックリターンミラーであることを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
5. 前記可動部材は、冷却用のファンであることを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
6. 前記画像変換素子用のピント合せを制御して前記画像変換素子に均一の光を導くことにより、前記振動部材に付着した塵埃を映像として報知する制御手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
7. 前記画像変換素子用のピント合せを制御することにより、前記振動部材に付着した塵埃を映像として報知する制御手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の防塵機構。
8. 映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、
   上記画像変換素子の近傍に設けられ、光線を透過可能であり、かつ、振動可能な振動部材と、
   振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像変換素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、
   を備えることを特徴とする防塵機構。
9. 上記送風手段は、上記振動部材の上記画像変換素子とは反対側に配され、光線を透過可能な開状態から光線を透過不可とする閉状態に制御することにより上記画像変換素子を遮光する遮光部材であって、
   上記遮光部材の開状態から閉状態への移動により上記振動部材近傍に送風を行うことを特徴とする請求項８に記載の防塵機構。
10. 上記送風手段は、複数の羽根部材を有し、回転可能な回転部材であって、
    上記回転部材は、回転により上記振動部材近傍に送風を行うことを特徴とする請求項８に記載の防塵機構。
11. 光学系を介して画像を形成する画像形成装置において、
    映像を画像信号に変換または映像信号を画像に変換する画像変換素子と、
    上記画像変換素子の近傍であって、上記光学系と上記画像変換素子との間に設けられ、光線を透過可能であり、かつ、振動可能な振動部材と、
    振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像変換素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
12. 上記送風手段は、上記振動部材の上記画像変換素子とは反対側に配され、光線を透過可能な開状態から光線を透過不可とする閉状態に制御することにより上記画像変換素子を遮光する遮光部材であって、
    上記遮光部材の開状態から閉状態への移動により上記振動部材近傍に送風を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 上記送風手段は、複数の羽根部材を有し、回転可能な回転部材であって、
    上記回転部材は、回転により上記振動部材近傍に送風を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
14. 上記遮光部材は、上記画像変換素子への露光を調節するシャッタであることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
15. 上記シャッタは、フォーカルプレーンシャッタであることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 上記回転部材は、上記画像形成装置を冷却するための冷却用ファンであることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
17. 上記画像変換素子及び上記振動部材上の状態を表示可能な表示手段をさらに備え、
    上記振動部材から塵挨を除去した後の上記振動部材上の状態を上記表示手段に表示することにより塵挨が除去されたか否かを確認可能であることを特徴とする請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の画像形成装置。
18. 被写体の光学像を結像する撮影光学系と、
    上記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
    上記撮影光学系と上記撮像素子との間に設けられ、光線を透過可能であって、かつ、振動可能な振動部材と、
    振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記撮像素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
19. 画像に関する電気信号を光学像に変換する画像形成素子と、
    上記光学像を投影する投影光学系と、
    上記画像形成素子と上記投影光学系との間に設けられ、光線を透過可能であって、かつ、振動可能な振動部材と、
    振動により上記振動部材上から除去された塵挨を送風により上記画像形成素子及び上記振動部材からさらに離れた位置に移動させる送風手段と、
    を備えることを特徴とする投影装置。

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