JP2007228246A - 塵埃除去装置および駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を抑え、光学特性に悪影響及ぼさずに光学素子に付着する塵埃を除去し、取得される画像の画像品質を向上させることを可能にする。
【解決手段】光線入射経路に位置する矩形平板状の光学素子1の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置において、光学素子1の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称に1対の圧電素子2a,2bをそれぞれ配置して固着する。この1対の圧電素子2a,2bへ交流電圧を印加して光学素子1を平面に垂直な方向に弾性振動させ、光学素子1の表面に付着した塵埃を除去する。
【選択図】図1
【解決手段】光線入射経路に位置する矩形平板状の光学素子1の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置において、光学素子1の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称に1対の圧電素子2a,2bをそれぞれ配置して固着する。この1対の圧電素子2a,2bへ交流電圧を印加して光学素子1を平面に垂直な方向に弾性振動させ、光学素子1の表面に付着した塵埃を除去する。
【選択図】図1
Description
本発明は、塵埃除去装置および駆動方法に関し、特に、光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置および該塵埃除去装置に適用される駆動方法に関する。
この塵埃除去装置は、例えば、コピー機、ファクシミリ装置、ドキュメントスキャナなどの原稿読取装置や、ビデオカメラ、スチルカメラなどの撮像装置に装着されるものである。
近年の撮像装置においては、光学センサの分解能の向上に伴って、光学系に付着するゴミが撮影画像に影響を及ぼすようになってきた。特に、ビデオカメラ、スチルカメラの撮像素子の分解能がめざましく向上しているため、撮影画像に埃が写り込むことがある。すなわち、撮像素子の近くに配置されている赤外線カットフィルタ、光学ローパスフィルタなどに、外部からの埃や、内部の機械的な摺擦面で生ずる摩耗粉などが付着すると、撮像素子面での画像のぼけが少ないため、撮影画像に埃が写り込むことになる。
一方、コピー装置、ファクシミリ装置、ドキュメントスキャナなどの撮像部では、ラインセンサに近接させた平面原稿を、ラインセンサの長さ方向(主走査方向)への繰り返し走査と、原稿とラインセンサとの副走査方向への相対移動とによって読み取っている。ここで、ラインセンサへの光線入射部に埃が付着すると、この埃が読み取り画像に写り込んでしまう。特に、ラインセンサ側に埃が付着すると、1つの埃が副走査方向へ連続する線画像となって写り込み、画像の品質を大きく損ねてしまうという問題がある。
これらの塵埃を人手によって拭き取ることで画像品位は回復するが、埃の付着は、撮影や画像読み取りを終了した後に気付くものである。既に撮影や画像読み取りを終了して得られた埃が映り込んだ画像については、電子データ形態であれば、画像加工ソフトウェアによって修正することが可能であるが、煩わしい修正作業を行う必要がある。また、紙メディアに出力されてしまっている場合には、紙メディアの無駄な消費となってしまう。
そこで例えば、特許文献1,2に示されるような、振動によって塵を取り除く防塵機構を備えたカメラや、特許文献3,4に示されるような、振動を与えることによって塵を画像読取部から移動させる画像読取装置が開示されている。
図11は、特許文献3に開示されている画像読取装置の斜視図である。
図11においてリーダ部200は、原稿に記録された画像情報を光学的に読み取り、光電変換して画像データとして取得するものである。リーダ部200は、ADF原稿用プラテンガラス(以下「ADF用プラテン」という)201、ブック原稿用プラテンガラス202、ランプ203とミラー204を有するスキャナユニット209、ミラー205、ミラー206、レンズ207、CCDセンサ(図示せず)等を有している。
リーダ部200は、不図示の自動原稿送り装置(ADF)から搬送されてくる原稿画像を読み取る場合は、スキャナユニット209をADF用プラテン201の下に移動して停止させ、原稿がADF用プラテン201上を搬送されている間に画像情報を読み取る。
210は圧電素子であり、ADF用プラテン201の下面に取り付けられる。そして、圧電素子210には不図示の回路から高周波信号が印加され、この結果、ADF用プラテン201に曲げ振動が発生する。ADF用プラテン201に塵埃が付着している場合、この曲げ振動によって塵埃が剥離され、塵埃が画像として写ることが防止される。
ADF用プラテン201は、その周囲に配置された弾性素材からなる支持部材を介してリーダ200の筐体に支持されており、ADF用プラテン201、圧電素子210、支持部材によってリーダ200における塵埃除去装置を構成している。
図12は、圧電素子210によってADF用プラテン201に発生される曲げ振動を示す図である。この曲げ振動は、複数次の定在波となっており、図12(B)は第1の振動モードを、図12(C)は第2の振動モードを示す。第1の振動モードは、8本の節を持つ曲げ7次モードであり、第2の振動モードは、7本の節を持つ曲げ6次の振動モードである。第1および第2の振動モードは、図12(D)に示すように、Y方向については、節のない一様な振動変位分布をもっている。
圧電素子210からADF用プラテン201に対して、少なくとも第1の振動モードと第2の振動モードとを順次加振し、これによって、ADF用プラテン201の各部に振動が発生する。しかも、第1の振動モードと第2の振動モードとでは節の位置が互いにずれているので、ADF用プラテン201上のどの位置においても隈なく振動が発生し、これによって、ADF用プラテン201上から塵埃が剥離し、移動させられる。
特開2002−204379号公報
特開2003−333391号公報
特開2003−280110号公報
特開2004−012474号公報
しかしながら、図11に示す画像読取装置に含まれる従来の塵埃除去装置においては、以下に述べるような問題があった。
ADF用プラテン201、圧電素子210等からなる従来の塵埃除去装置では、図12(A)に示すように、ADF用プラテン201のX方向の長さが大きすぎて、画像読取装置の大型化が避けられなかった。すなわち、スキャナユニット209が原稿を読み取るためには、圧電素子210をスキャナユニット209の上部に配置することができず、そのため、圧電素子210をスキャナユニット209からX方向に少しずらして配置するようにしていた。これにより、ADF用プラテン201のX方向の長さが、スキャナユニット209のX方向の長さよりも、少なくとも圧電素子210の大きさ分だけ大きくなっていた。
こうした画像読取装置の大型化を避けるべく、圧電素子の配置位置をY方向にずらすことも考えられる。
図13および図14は、圧電素子の配置位置をY方向にずらしてADF用プラテンのX方向の長さを短縮した画像読取装置の塵埃除去装置を示す図であり、図13および図14は、互いに異なる振動モードの曲げ振動を示す。
図13(A)および図14(A)に示す塵埃除去装置では、ADF用プラテン301のY方向の長さを拡大し、圧電素子310を、スキャナユニット309に対してX方向では重なり、Y方向では重ならない位置に配置する。これによって、画像読取装置のX方向の大型化は避けられる。
ところでこの場合、X方向の振動の波長に比較して、ADF用プラテン301がY方向に十分な長さをもつ。そのため、ADF用プラテン301がY方向に対して曲げ振動を発生することがあり得る。すなわち、図13(C)に示すように、Y方向に対して曲げ振動を発生しない場合と、図14(C)に示すように、Y方向に対して曲げ振動を発生する場合とがあり得る。Y方向に対する曲げ振動の発生は、圧電素子310に印加される交流電圧の周波数と関連する。
図15は、圧電素子310に印加される交流電圧の周波数と、ADF用プラテン301のY方向に対して発生される曲げ振動との関係を示すグラフであり、横軸は、圧電素子310に印加される交流電圧の周波数を、縦軸は、ADF用プラテン301のY方向に対して発生する曲げ振動の振幅を示す。
図15においてM0は、塵埃除去に使用する振動モードを表し、図13(C)に示すように、ADF用プラテン301のY方向に対して曲げ振動を発生しない場合である。M1は、ADF用プラテン301のY方向に節が1本発生する振動モードを表し、図14(C)に示す曲げ振動に相当する。M2は、ADF用プラテン301のY方向に節が2本発生する振動モード、M3は、ADF用プラテン301のY方向に節が3本発生する振動モードを表す。
なお、振動モードM1に関しては、図15に示すように、振動モードM0と最も周波数が接近していて、応答振幅曲線がオーバーラップしているため、このオーバーラップしていう周波数帯域では、振動モードM0と振動モードM1とが同時に発生する。これらの2つの振動モードが同時に発生すると、各振動モードでの振幅が減少するほか、2つの振動モードの振幅が重畳された振動形状となるために、振動変位を打ち消しあって十分な振動振幅を得られない事態が発生する。
さらに振動モードM1では、図14(C)に示すように、ADF用プラテン301のY方向の中央部に節が発生するために、該中央部付近での塵埃の除去率が低くなってしまう。したがって、こうした塵埃除去装置をデジタルスチルカメラの撮像素子近傍のフィルタなどに搭載した場合には、ユーザが視認しやすく、主要な被写体が結像される可能性が高い中央部に塵埃を残すこととなり、塵埃除去効果を大幅に損ねることとなる。
また、圧電素子310に印加する交流電圧の振幅を大きくすることで塵埃除去効果を上げることは可能であるが、この場合、高電圧を加えられた圧電素子310が発熱し、光学特性に影響を及ぼす場合がある。特にデジタルスチルカメラに使用された塵埃除去装置では、圧電素子と撮像素子との距離が近く、撮像素子に悪影響を及ぼしやすい。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、低消費電力であり、光学特性に悪影響及ぼさずに光学素子に付着する塵埃を除去し、取得される画像の画像品質を向上させることを可能にした塵埃除去装置および塵埃除去装置の駆動方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明によれば、光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置において、前記光透過部材の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称にそれぞれ配置されて固着される少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子と、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となる周波数の交流電圧を、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子へ印加して前記光透過部材を平面に垂直な方向に弾性振動させ、前記光透過部材の表面に付着した塵埃を除去する交流電圧印加手段とを有することを特徴とする塵埃除去装置が提供される。
また、上記目的を達成するために、請求項8記載の発明によれば、光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称にそれぞれ配置されて固着される少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子を備え、前記光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置の駆動方法において、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となる周波数の交流電圧を、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子へ印加して前記光透過部材を平面に垂直な方向に弾性振動させることを特徴とする塵埃除去装置の駆動方法が提供される。
本発明によれば、光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置において、前記光透過部材の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称にそれぞれ配置されて固着される少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子と、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となる周波数の交流電圧を、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子へ印加して前記光透過部材を平面に垂直な方向に弾性振動させ、前記光透過部材の表面に付着した塵埃を除去する交流電圧印加手段とを設ける。
交流電圧印加手段の出力する交流電圧の周波数が複数あり、これらが近接している場合、不要な振動モードの振動が発生する。本発明では、この発生を抑えることにより、光透過部材の形状によらず、除去効果が高い塵埃除去装置を提供できる。
また、除去効果を維持するために高電圧を必要としないため、消費エネルギを低減し、発熱による光学特性の劣化を押さえ、取得される画像品質を向上させることが可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る塵埃除去装置の構成を示す平面図、および該塵埃除去装置に発生する振動モードの変位分布を示す図である。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る塵埃除去装置の構成を示す平面図、および該塵埃除去装置に発生する振動モードの変位分布を示す図である。
本実施の形態における塵埃除去装置は、コピー機のリーダ部に装着されるものである。この塵埃除去装置では、矩形状のガラス製の光学素子1の裏面に圧電素子2a、2bを接合して振動体を形成する。この光学素子1は、図11に示したADF原稿用プラテンガラス201に相当する。光学素子1の下面には、スキャナユニット9が配置される。
この塵埃除去装置では、図1(B)に示すように、5つの節を持つ曲げ振動モードである第1の振動モード41と、6つの節を持つ第2の振動モード42とを発生させる。したがって、光学素子1のX方向(光学素子1およびスキャナユニット9の長さ方向)におけるどの位置においても、光学素子1上に光学素子1面と垂直な方向の振動が発生し、光学素子1に付着した塵埃が剥離し、光学素子1上から移動させることができる。ただし、これは、光学素子1のY方向(光学素子1およびスキャナユニット9の長さ方向に対して垂直で、光学素子1の平面に平行な方向)における特定な位置において得られる効果である。
図2は、コピー機のリーダ部8に装着された塵埃除去装置を示す斜視図である。
光学素子1の下面には、該光学素子1の長さとほぼ同じ長さのスキャナユニット9が配置される。そして、光学素子1上を搬送される原稿からの反射光の光束が、光学素子1を透過してスキャナユニット9内の光学センサに結像され、これによって、原稿の画像情報が画像データとして読み取られる。
スキャナユニット9は、上面からみると図1(A)に示すように、X方向およびY方向ともに光学素子1の中央に位置するように配置される。圧電素子2a、2bは、スキャナユニット9の光学素子1への投影位置を挟んで対をなすように配置される。すなわち、圧電素子2a、2bは、スキャナユニット9の光学素子1への投影形状の長さ方向に延びる中心線に対して対称となるように配置される。このように圧電素子2a、2bを上記投影位置を挟んで配置することによって、光学素子1の長さをスキャナユニット9の長さとほぼ同じ長さにすることができる。
1対の圧電素子2a、2bには、駆動回路13から同位相の交流電圧が印加される。駆動回路13では、第1の振動モードの共振周波数近傍で交流電圧の周波数を掃引し、次に第2の振動モードの共振周波数近傍で交流電圧の周波数を掃引する。こうすることで、各振動モードの振動振幅が最大となる共振状態を得ることができる。
図3は、圧電素子2a、2bに駆動回路13から交流電圧が印加されたときに光学素子1に発生する振動の周波数応答曲線を示すグラフであり、横軸は印加交流電圧の周波数、縦軸は光学素子1に発生する振動の振幅を表している。また、図4は、図3に示す各周波数応答曲線M0〜M3に対応する振動モードにおける光学素子1での節位置を示す平面図である。なおここでは、第1の振動モード41を例に挙げており、周波数応答曲線M0〜M3のいずれに対応する振動モードでも、図4(E)に示すように、光学素子1のX方向には節が5つ存在する。
図3における周波数応答曲線M0は、図4(A)、(F)に示すように、光学素子1のY方向に節が生じない振動モードに対応する。
図3における周波数応答曲線M1は、図4(B)、(F)に示すように、光学素子1のY方向に節が1つ生じる振動モードに対応する。この振動モードでは、圧電素子2a、2bがそれぞれ固着された光学素子1のY方向の2つの位置で、1つの節を挟んでその曲げ変形が逆位相となる。このため、圧電素子2a、2bでそれぞれ発生する振動による光学素子1の応答は正負で相殺され、応答は実質ゼロとなる。
図3における周波数応答曲線M2は、図4(C)、(F)に示すように、光学素子1のY方向に節が2つ生じる振動モードに対応する。この振動モードでは、圧電素子2a、2bがそれぞれ固着された光学素子1のY方向の2つの位置で、同位相の変形を生ずるため、圧電素子2a、2bでそれぞれ発生する振動によって光学素子1が加振される。
図3における周波数応答曲線M3は、図4(D)、(F)に示すように、光学素子1のY方向に節が3つ生じる振動モードに対応する。この振動モードでは、周波数応答曲線M1の場合と同様に、圧電素子2a、2bがそれぞれ固着された光学素子1のY方向の2つの位置で、その曲げ変形が逆位相となる。このため、圧電素子2a、2bでそれぞれ発生する振動による光学素子1の応答は正負で相殺され、応答は実質ゼロとなる。
上述したような周波数応答曲線と光学素子1のY方向での振動モードとの関係に着目して、本実施の形態では、駆動回路13から圧電素子2a、2bに印加される交流電圧の周波数を、周波数応答曲線M0または周波数応答曲線M2が得られる周波数に設定する。なお、光学素子1のY方向に、0を含む偶数個の節が発生する振動モードであれば、上記の振動モードに限定されるものではない。
光学センサを内蔵するスキャナユニット9は、光学素子1のX方向に延びたY方向の中央線の真下に位置している。一方、光学素子1のY方向に奇数個の節が発生する振動モードでは、光学素子1のY方向の中央線付近に振動の節がくるので、光学素子1に付着した塵埃を除去できない。また、振動の節部には周囲の塵埃が引き寄せられる。したがって、塵埃が画像の中央部に写ってしまう。そのため、光学素子1のY方向に奇数個の節が発生する振動モードによる光学素子1への加振は不都合である。これに対して、光学素子1のY方向に0を含む偶数個の節が発生する振動モードでは、光学素子1のY方向の中央線付近に振動の腹がくるので、振幅の大きい振動によって、光学素子1に付着した塵埃を除去できる。
また、隣り合った周波数応答曲線に対応する振動モードによる光学素子1への加振を行わないので、不要な振動モードによる加振が回避できる。これにより、振動変位を打ち消しあって十分な振動振幅を得られない事態の発生を防止でき、駆動効率の低下を防止できる。
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
図5は、第2の実施の形態における塵埃除去装置の構成を示す分解斜視図である。
本実施の形態における塵埃除去装置は、デジタルスチルカメラの撮像素子の前面に配置された光学フィルタに付着する塵埃を除去するためのものである。
図5において、矩形状の光学フィルタ21の上下端近傍に端部に沿って圧電素子群22a、22bが配置される。圧電素子群22a、22bは複数の圧電素子から構成され、各圧電素子は光学フィルタ21にそれぞれ接着され、駆動回路23に電気的にそれぞれ接続される。
撮像素子パッケージ24は、撮像素子部24aをカバーガラス24bで封止した構造となっている。矩形枠状の支持部材25はゴムなどの弾性材で構成され、光学フィルタ21と撮像素子パッケージ24との間に配置され、粘着剤によってそれらに固定される。なお、光学フィルタ21は、支持部材25を介して撮像素子パッケージ24に振動可能な状態で支持される。支持部材25によって光学フィルタ21と撮像素子パッケージ24との間に密閉空間が形成されるので、カバーガラス24b表面および光学フィルタ21の裏面(撮像素子パッケージ24側)には塵埃が付着しない。
図6は、駆動回路23によって光学フィルタ21に発生される振動の振動モードと圧電素子群22a、22bの各圧電素子22a−1〜22a−4、22b−1〜22b−4の配置との関係を示す図である。
圧電素子群22aは圧電素子22a−1〜22a−4で構成され、圧電素子群22bは圧電素子22b−1〜22b−4で構成されるものとする。また、駆動回路23は、光学フィルタ21に対して、図6(C)に示すように、曲げ6次の第1の振動モードを発生させるとともに、図6(B)に示すように、曲げ5次の第2の振動モードを発生させるものとする。こうした第1および第2の振動モードの振動が光学フィルタ21に発生することによって、光学フィルタ21のX方向(図6の左右方向)におけるどの位置においても、光学フィルタ21上に光学フィルタ21面と垂直な方向の振動が発生する。これによって、光学フィルタ21に付着した塵埃が剥離し、光学フィルタ21上から移動させることができる。ただし、これは、光学フィルタ21のY方向(図6の上下方向)における特定な位置において得られる効果である。
そこで、駆動回路23は、光学フィルタ21に第1の振動モードを発生させるときは、圧電素子22a?1,22a?4,22b?1,22b?4に同位相の交流電圧を印加し、かつ、圧電素子22a?2,22a?3、22b?2,22b?3に逆位相の交流電圧を印加する。そして、光学フィルタ21に発生する振動の振動数が、第1の振動モードの固有振動数近傍に分布するように、印加交流電圧の周波数を掃引する。
また、駆動回路23は、光学フィルタ21に第2の振動モードを発生させるときは、圧電素子22a?1,22a?3,22b?1,22b?3に同位相の交流電圧を印加し、かつ、圧電素子22a?2,22a?4、22b?2,22b?4に逆位相の交流電圧を印加する。これにより、光学フィルタ21のX方向の両端(図6の左右端)で振動変位が逆方向となる曲げ振動が発生する。そして、光学フィルタ21に発生する振動の振動数が、第2の振動モードの固有振動数近傍に分布するように、印加交流電圧の周波数を掃引する。
第1および第2の振動モードのうちのどちらの振動モードを発生させる場合でも、圧電素子群22a、22bの両群間で印加交流電圧の位相の配列が等しいため、両振動モードで光学フィルタ21に発生する振動の位相が等しい。そのため、光学フィルタ21のY方向(図6の上下方向)において奇数の節が発生する振動モードは存在せず、印加交流電圧の周波数掃引時にその応答は現れない。
以上のように第2の実施の形態では、2つの圧電素子群22a、22bにそれぞれ含まれる複数の圧電素子へ印加される交流電圧の位相を、2群間でその配列が等しくなるようにした。これにより、光学フィルタ21のY方向(図6の上下方向)において奇数の節をもつ振動モードの発生を抑止し、所望の振動モードによる光学フィルタ21への効果的な加振を実現できる。
なお、光学フィルタ21のY方向(図6の上下方向)において奇数の節をもつ振動モードでは、光学フィルタ21のY方向の中央部に節が位置し、その中央部での塵埃を除去できない。また、振動の節部は周囲の塵埃を引き寄せる働きをするため、その中央部では塵埃が周辺から集まってくる。したがって、光学フィルタ21のY方向において奇数の節をもつ振動モードの発生は抑止する必要がある。
一方、光学フィルタ21のY方向において偶数の節をもつ振動モードでは、光学フィルタ21のY方向の中央部に振動の腹が位置して振幅の大きな振動が発生し、該中央部では塵埃除去が充分に行われる。一方、光学フィルタ21のY方向の中央部は撮像素子中央部に一致し、該撮像素子中央部は主要な被写体が位置する可能性が高く、ユーザが視認しやすい位置である。したがって、本実施の形態の塵埃除去装置を備えることによって、デジタルスチルカメラは、より高画質な撮影画像を得ることが可能となる。
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
図7は、第3の実施の形態における塵埃除去装置の構成を示す平面図である。
第3の実施の形態の構成は、基本的に第2の実施の形態の構成と同じであるので、第3の実施の形態の説明においては、第2の実施の形態の構成を流用し、異なる部分だけを説明する。
図7において圧電素子31、32は、それぞれ矩形状の圧電素子であり、光学フィルタ21の上下端にそれぞれ接合される。圧電素子31、32には、光学フィルタ21との接合面に不図示の共通電極がそれぞれ設けられ、これらの共通電極は、駆動回路33のグラウンド(GND)端子に電気的に接続される。
また、圧電素子31には、光学フィルタ21と反対側に、6つの電極31a〜31fが設けられ、これらの電極31a〜31fは、駆動回路33の駆動電圧(Vdrv)端子に電気的に接続される。電極31a〜31fと共通電極との各間には、図7に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。分極は、その方向が隣接電極間で逆になるように設定される。同様に、圧電素子32にも、光学フィルタ21と反対側に、6つの電極32a〜32fが設けられ、これらの電極32a〜32fは、駆動回路33の駆動電圧(Vdrv)端子に電気的に接続される。電極32a〜32fと共通電極との各間には、図7に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。電極32a〜32fの各分極方向は、対向する対の圧電素子31の6つの電極31a〜31fにおける各分極方向と同じになるように設定される。
図8は、駆動回路33からの交流電圧の印加によって光学フィルタ21に発生する振動を示す図である。
駆動回路33からは、圧電素子31の電極31a〜31fおよび圧電素子32の電極32a〜32fに対して同じ位相の駆動電圧が印加される。これによって、光学フィルタ21は、図8(B)に示すような、左右方向に節が7つ生ずる曲げ6次の振動モードで、平面に対して垂直方向に振動する。これによって、光学フィルタ21に付着した塵埃が剥離される。
なお、上記のような圧電素子31、32からなる圧電素子対を光学フィルタ21に複数配置し、各圧電素子対が発生する振動における振動モードの次数を異ならしめることによって、付着した塵埃の剥離漏れのない振動を光学フィルタ21に発生するようにしてもよい。
〔第4の実施の形態〕
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。
図9は、第4の実施の形態における塵埃除去装置の構成を示す平面図である。
第4の実施の形態の構成は、基本的に第3の実施の形態の構成と同じであるので、第4の実施の形態の説明においては、第3の実施の形態の構成を流用し、異なる部分だけを説明する。
図9において圧電素子44、45は、それぞれ矩形状の圧電素子であり、光学フィルタ21の上下端にそれぞれ接合される。圧電素子44、45には、光学フィルタ21との接合面に不図示の共通電極がそれぞれ設けられ、これらの共通電極は、駆動回路43のグラウンド(GND)端子に電気的に接続される。
また、圧電素子44には、光学フィルタ21と反対側に、6つの電極46a〜46fおよび5つの電極47a〜47eが互いに並行して設けられる。6つの電極46a〜46fは、駆動回路43の第1の駆動電圧(Vdrv1)端子に電気的に接続される。電極46a〜46fと共通電極との各間には、図9に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。分極は、その方向が隣接電極間で逆になるように設定される。一方、5つの電極47a〜47eは、駆動回路43の第2の駆動電圧(Vdrv2)端子に電気的に接続される。電極47a〜47eと共通電極との各間には、図9に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。分極は、その方向が隣接電極間で逆になるように設定される。
同様に、圧電素子45にも、光学フィルタ21と反対側に、6つの電極48a〜48fおよび5つの電極49a〜49eが互いに並行して設けられる。6つの電極48a〜48fは、駆動回路43の第1の駆動電圧(Vdrv1)端子に電気的に接続される。電極48a〜48fと共通電極との各間には、図9に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。電極48a〜48fの各分極方向は、対向する対の圧電素子44の6つの電極46a〜46fにおける各分極方向と同じになるように設定される。一方、5つの電極49a〜49eは、駆動回路43の第2の駆動電圧(Vdrv2)端子に電気的に接続される。電極49a〜49eと共通電極との各間には、図9に(+)、(−)記号で示すように厚み方向に分極が施される。電極49a〜49eの各分極方向は、対向する対の圧電素子44の5つの電極47a〜47eにおける各分極方向と同じになるように設定される。
図10は、駆動回路43からの交流電圧の印加によって光学フィルタ21に発生する振動を示す図である。
駆動回路43からは、圧電素子44の電極46a〜46fおよび圧電素子45の電極48a〜48fに対して第1の駆動電圧(Vdrv1)が印加される。駆動回路43は、後述の第1の振動モードの共振周波数近傍で第1の駆動電圧(Vdrv1)の周波数を掃引する。これによって、光学フィルタ21は、図10(B)に示すような、左右方向に節が7つ生ずる曲げ6次の第1の振動モードで、平面に対して垂直方向に振動する。また、駆動回路43からは、圧電素子44の電極47a〜47eおよび圧電素子45の電極49a〜49eに対して第2の駆動電圧(Vdrv2)が印加される。駆動回路43は、後述の第2の振動モードの共振周波数近傍で第2の駆動電圧(Vdrv2)の周波数を掃引する。これによって、光学フィルタ21は、図10(C)に示すような、左右方向に節が6つ生ずる曲げ5次の第2の振動モードで、平面に対して垂直方向に振動する。
駆動回路43は、各電極群に対して第1及び第2の駆動電圧(Vdrv1、2)の印加を順次行い、光学フィルタ21に第1および第2の振動モードの振動を順次発生させる。これにより、光学フィルタ21に付着した塵埃がいずれの位置においても剥離され、除去されることになる。
なお、第4の実施の形態では、第1の振動モードと、第2の振動モードとを相互に関係なく独立して光学フィルタ21に発生させることができるため、第1及び第2の振動モードを同時に光学フィルタ21に発生させてもよい。この場合、2つの振動モードでの振動加速度を足し合わせた加速度が光学フィルタ21に発生するため、より塵埃除去能力を高めることができる。
また、第4の実施の形態では、光学フィルタ21に設けられる圧電素子の数は2つであるにも拘らず、複数種類の振動モードを発生させることができるので、塵埃除去装置の部品点数が少なくて済む。また、圧電素子対を複数設ける場合に比べ、圧電素子の互いの位置決めが簡単になるなどの利点がある。
1 光学素子(光透過部材)
2a、2b 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
8 リーダ部
9 スキャナユニット
13 駆動回路(交流電圧印加手段)
21 光学フィルタ
22a、22b 圧電素子群
22a−1〜22a−4 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
22b−1〜22b−4 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
23 駆動回路(交流電圧印加手段)
24 撮像素子パッケージ
24a 撮像素子部
24b カバーガラス
25 支持部材
41 第1の振動モード
42 第2の振動モード
2a、2b 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
8 リーダ部
9 スキャナユニット
13 駆動回路(交流電圧印加手段)
21 光学フィルタ
22a、22b 圧電素子群
22a−1〜22a−4 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
22b−1〜22b−4 圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)
23 駆動回路(交流電圧印加手段)
24 撮像素子パッケージ
24a 撮像素子部
24b カバーガラス
25 支持部材
41 第1の振動モード
42 第2の振動モード
Claims (8)
- 光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置において、
前記光透過部材の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称にそれぞれ配置されて固着される少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子と、
前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となる周波数の交流電圧を、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子へ印加して前記光透過部材を平面に垂直な方向に弾性振動させ、前記光透過部材の表面に付着した塵埃を除去する交流電圧印加手段と
を有することを特徴とする塵埃除去装置。 - 前記電気機械エネルギ変換素子は、加振力の発生方向が異なる複数の領域に区画され、対となる電気機械エネルギ変換素子における前記領域の数は同数となることを特徴とする請求項1記載の塵埃除去装置。
- 前記電気機械エネルギ変換素子はそれぞれ平板状であるとともに、平面方向に沿って並んだ複数の分極領域をそれぞれ備えることを特徴とする請求項1記載の塵埃除去装置。
- 前記複数の分極領域はそれぞれ、平面に垂直な方向に分極するとともに、隣り合った分極領域どうしは分極方向が逆となるように分極することを特徴とする請求項3記載の塵埃除去装置。
- 前記電気機械エネルギ変換素子における各分極領域は、対となる電気機械エネルギ変換素子における対応の分極領域と分極方向が同じであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の塵埃除去装置。
- 前記定在波振動の節が前記光透過部材の光線入射経路と一致しないように、前記光透過部材の光線入射経路を設定することを特徴とする請求項1記載の塵埃除去装置。
- 前記交流電圧印加手段は、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となるような、周波数の異なる複数の交流電圧を順次印加することを特徴とする請求項1記載の塵埃除去装置。
- 光線入射経路に位置する矩形平板状の光透過部材の矩形平面に、該矩形平面の中心線に対して線対称にそれぞれ配置されて固着される少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子を備え、前記光透過部材の表面に付着する塵埃を除去するための塵埃除去装置の駆動方法において、
前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子によって前記光透過部材に前記中心線と垂直な方向に発生される定在波振動の節が、ゼロ本を含む偶数本となる周波数の交流電圧を、前記少なくとも1対の電気機械エネルギ変換素子へ印加して前記光透過部材を平面に垂直な方向に弾性振動させることを特徴とする塵埃除去装置の駆動方法。
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- 2006-02-23 JP JP2006046852A patent/JP2007228246A/ja active Pending
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