JP2008177844A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材全面にわたって効果的な塵除去を行うことができるカメラの提供。
【解決手段】撮像素子４の前方に配置された光学ローパスフィルタ５は、交換レンズマウント部分から入り込んだ塵が撮像素子方向に移動して撮像面に付着するのを防止している。そして、光軸方向に屈曲変形する圧電アクチュエータ６により、光学ローパスフィルタ５全体を光軸方向に往復動させるようにした。そのため、光学ローパスフィルタ５全体が光軸方向に往復動し、従来のような振動しない点（振動の節）が存在しないので、光学ローパスフィルタ５の全面にわたって効果的な塵除去を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いるカメラに関する。

デジタルカメラは撮像素子に被写体像を取り込むタイプのカメラであり、近年は、一眼レフ式のデジタルカメラが急速に普及している。デジタルカメラの場合、撮像素子のカバーガラス或いは撮像素子の前方に配置されるローパスフィルタの表面にゴミや塵埃などの異物が付着すると、それが画像中に写し込まれ良好な画像を得ることができない。特に、一眼レフカメラの場合、レンズ交換時に空気中に浮遊する塵等がカメラボディ内に侵入しやすいので問題となる。そのため、撮像素子の撮像面近傍に配置された防塵フィルタ自身に定在波振動を生じさせ、すなわち、定在波振動により防塵フィルタを撓ませて付着した塵を除去するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７２７９０３号公報

しかしながら、防塵フィルタ自身に定在波振動を発生させる上述した従来の技術では、フィルタに振動しない点（振動の節）があり、その近辺に付着した塵を除去し難いという欠点があった。

請求項１の発明によるカメラは、被写体像を撮像する撮像素子と、光軸上に配設され、撮像素子に塵が付着するのを防止する光学部材と、光軸方向に屈曲変形して、光学部材全体を光軸方向に往復動させる屈曲変形型アクチュエータとを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、屈曲変形型アクチュエータは、光学部材を片持ち支持して屈曲振動するものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、光学部材を弾性支持する弾性部材を備え、屈曲変形型アクチュエータは、光軸方向に屈曲変形して弾性支持された光学部材を光軸方向に叩くようにしたものである。

本発明によれば、屈曲変形型アクチュエータを光軸方向に屈曲変形して、光学部材全体を光軸方向に振動させることで塵除去を行っているので、光学部材全面にわたって効果的な塵除去ができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるカメラの一実施の形態を示す図であり、レンズ交換式のデジタルスチルカメラの概略構成を示したものである。カメラボディ１には、交換レンズ２が着脱可能に設けられている。カメラボディ１内の光軸上にはミラー９が挿脱可能に設けられており、ミラー９が図１のように光軸上に配設された状態（非露光状態）では、交換レンズ２を通過した被写体光は、ミラー９により不図示のファインダ光学系へと反射される。

一方、露光時にはミラー９が光軸外へと退避移動されるとともに、シャッタユニット８が開閉動作される。その結果、交換レンズ２により結像された被写体像が撮像素子４により撮像される。撮像素子４はＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子で構成され、撮像素子設置板３に設けられている。撮像素子４の撮像面前方には光学ローパスフィルタ５が配置されている。光学ローパスフィルタ５にはバイモルフ型圧電アクチュエータ６により振動が加えられ、光学ローパスフィルタ５の表面に付着した塵が除去される。バイモルフ型圧電アクチュエータ６は、駆動回路７により駆動制御される。

図２は、光学ローパスフィルタ５，バイモルフ型圧電アクチュエータ６の詳細を示す図であり、（ａ）はシャッタユニット８側から見た正面図であり、（ｂ）は断面図である。撮像素子設置板３の左右両端には階段状に折り曲げられたアクチュエータ固定部３ａが形成されており、それぞれにバイモルフ型圧電アクチュエータ６の一端がビス固定されている。

各圧電アクチュエータ６の他端は、光学ローパスフィルタ５を保持するフィルタ枠１０に固定されている。フィルタ枠１０と撮像素子設置板３との間には、弾性部材１１が設けられている。なお、弾性部材１１には、ゴム系やウレタン系等の材料が用いられる。このように、撮像素子４の前方に光学ローパスフィルタ５が設けられているので、交換レンズマウント部分から入り込んだ塵が撮像素子方向に移動して撮像面に付着するのを防止することができる。また、弾性部材１１が撮像素子４の周囲を囲むように設けられ、撮像素子４がほぼ密閉された空間に配置されているため、光学ローパスフィルタ５と撮像素子４との隙間に塵が侵入することはない。

フィルタ枠１０の左右には、フィルタ枠１０が図２（ａ）の上下左右方向にずれるのを防止するズレ防止部１０ａが４箇所設けられている。ズレ防止部１０ａには撮像素子設置板３に立設されたピン３ｂが貫通しており、フィルタ枠１０は光軸方向（図の矢印方向）の移動のみが可能となっている。

図３は、バイモルフ型圧電アクチュエータ６の動作を説明する図である。図３（ａ）は圧電アクチュエータ６の印加電圧がオフの場合を示し、図３（ｂ）は印加電圧がオンの場合を示す。バイモルフ型圧電アクチュエータ６は、圧電体６１，６２を電極６３を介して２枚貼り合わせた構造を有しており、圧電体６１の他方の面には電極６４が設けられ、圧電体６２の他方の面には電極６５が設けられている。圧電体６１，６２としては、例えば、圧電セラミックス（例えば、ＰＺＴ系）の薄板が用いられる。電極６３はスイッチ７２に接続され、電極６４，６５は駆動回路７に設けられた電源７１のプラス側に接続されている。

圧電体６１，６２の分極方向は薄板の厚さ方向であって、同じ向きになっている。図３（ｂ）のようにスイッチ７２を閉じると、電極６３がスイッチ７２を介して電源７１のマイナス側に接続される。その結果、圧電体６１では電極６４から電極６３の方向に電場が形成され、圧電体６２では電極６５から電極６３方向に電場が形成される。このとき、圧電逆効果により、電場の方向と分極方向とが一致する圧電体６１は横方向に伸び（厚さ方向に縮み）、電場の方向と分極方向とが逆になる圧電体６２は横方向に縮む（厚さ方向に伸びる）。

その結果、圧電アクチュエータ６は、図３（ｂ）に示すように図示下方に屈曲変形する。また、電極６３をプラス、電極６１，６２をマイナスにすると、圧電アクチュエータ６は、図３（ｂ）に示す屈曲方向とは逆に図示上方に屈曲変形する。圧電アクチュエータ６を繰り返し屈曲変形させるには、スイッチ７２のオンオフを繰り返しても良いし、交流電源により交流電圧を印加するようにしても良い。本実施の形態では、電源７１として交流電源を備え、左右両方の圧電アクチュエータ６に交流電圧を印加する場合について考える。例えば、２つの圧電アクチュエータ６は同一周期で上限に振動し、フィルタ枠１０に保持された光学ローパスフィルタ５も光軸方向に振動することになる。

このように、本実施の形態では、屈曲変形する圧電アクチュエータ６により、光学ローパスフィルタ５全体を光軸方向に往復動させるようにした。そのため、光学ローパスフィルタ５全体が光軸方向に往復動し、従来のような振動しない点（振動の節）が存在しないので、光学ローパスフィルタ５の全面にわたって効果的な塵除去を行うことができる。

また、圧電アクチュエータ６は反応速度が速いので、ミラーアップ直後から撮影開始までの短時間に塵除去を行うことが可能となる。そのため、撮影直前に塵除去が行え、常に、塵の影響のない撮影を行うことができる。

なお、本実施の形態では、光学ローパスフィルタ５が、撮像面への塵の付着を防止する光学部材として機能しているので、光学ローパスフィルタ５振動させるようにした。しかし、撮像素子と光学ローパスフィルタとが一つのユニットを構成し、ユニットに設けられたカバーガラスによって塵が撮像面に付着しないようにしている構成の場合には、カバーガラスを同様に振動させるようにしても良い。

［変形例１］
図４は本実施の形態の第１の変形例を示す図であり、図２と同様の図である。変形例１の場合には、圧電アクチュエータ６の先端はフィルタ枠１０に固定されておらず、単に接しているだけである。そして、この状態から圧電アクチュエータ６を光軸方向に屈曲振動させ、圧電アクチュエータ６の先端でフィルタ枠１０を叩くようにする。

フィルタ枠１０は、ビス１００により弾性部材１１上に固定されている。ただし、フィルタ枠１０のズレ防止部１０ａと撮像素子設置板３との間にはクリアランスがあるので、圧電アクチュエータ６の先端でフィルタ枠１０を叩くと弾性部材１１が変形し、フィルタ枠１０が振動する。すなわち、圧電アクチュエータ６の先端でフィルタ枠１０を叩くと、そのときの衝撃により光学ローパスフィルタ５が振動し、光学ローパスフィルタ５の表面に付着していた塵が衝撃により表面から脱落する。この場合、左右の圧電アクチュエータ６の振動の位相を合わせる必要はなく、例えば、位相を１８０°ずらすようにしても良い。

［変形例２］
図５は第２の変形例を示す図であり、図２と同様の図である。変形例２を変形例１と比較すると、変形例２では、図示左側の圧電アクチュエータ６を押さえ板１０１で置き換え、右側のズレ防止部１０ａに設けられているビス１００をバネ１０２で置き換えている。圧電アクチュエータ６を軸方向に屈曲振動させてフィルタ枠１０を叩くと、弾性部材１１が変形してフィルタ枠１０が上下に振動する。この場合、フィルタ枠１０の左側も軸方向に変位可能な構造となっているので、フィルタ枠１０の右側を叩くことで、左側の部分も振動することになるので、圧電アクチュエータ６の個数を低減することができる。

また、ズレ防止部１０ａに設けられたバネ１０２のバネ定数に応じた周波数で圧電アクチュエータ６を振動させることにより、振動を増幅させることができ、その結果、振動による塵除去の効果を向上させることができる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、光学ローパスフィルタ５は光学部材を構成する。なお、上述した実施の形態では、圧電アクチュエータ６としてバイモルフ型の圧電アクチュエータを用いたが、屈曲変形するアクチュエータであれば、モノモルフ型、ユニモルフ型、マルチモルフ型の圧電アクチュエータであっても良い。また、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。

本発明によるカメラの一実施の形態を示す図であり、レンズ交換式のデジタルスチルカメラの概略構成を示したものである。 光学ローパスフィルタ５，バイモルフ型圧電アクチュエータ６の詳細を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 バイモルフ型圧電アクチュエータ６の動作を説明する図であり、（ａ）は印加電圧がオフの場合を、（ｂ）は印加電圧がオンの場合を示す。 変形例１を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 変形例２を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１：カメラボディ、２：交換レンズ、３：撮像素子設置板、４：撮像素子、５：光学ローパスフィルタ、６：圧電アクチュエータ、７：駆動回路、１０：フィルタ枠、１０ａ：ズレ防止部、１１：弾性部材、６１，６２：圧電体、６３，６３，６５：電極、７１：電源、７２：スイッチ、１０１：押さえ板、１０２：バネ

Claims (3)

1. 被写体像を撮像する撮像素子と、
   光軸上に配設され、前記撮像素子に塵が付着するのを防止する光学部材と、
   光軸方向に屈曲変形して、前記光学部材全体を光軸方向に往復動させる屈曲変形型アクチュエータとを備えたことを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記屈曲変形型アクチュエータは、光学部材を片持ち支持して屈曲振動することを特徴とするカメラ。
3. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記光学部材を弾性支持する弾性部材を備え、
   前記屈曲変形型アクチュエータは、光軸方向に屈曲変形して前記弾性支持された前記光学部材を光軸方向に叩くことを特徴とするカメラ。

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