JP2008203554A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不快な音を発生することなく、且つより少ない電力で、撮影光軸上に配設された光学部材の表面に付着する塵埃等の異物を除去できるようにする。
【解決手段】撮像素子３３及び撮像素子３３を固定する固定部材５１０を含む撮像素子ユニット５００と、撮像素子３３の前面であって撮影光軸上に配設された赤外線カットフィルタ４１０と、フィルタ４１０に振動を与える圧電素子４３０と、フィルタ４１０と撮像素子ユニット５００に挟持される弾性部材４５０と、フィルタ４１０を撮像素子ユニット５００に対して付勢する付勢部材４６０とを有し、付勢部材４６０は、フィルタ４１０を保持する保持部４６０ｃと、固定部材５１０に固定するための固定部４６０ｂと、保持部４６０ｃと固定部４６０ｂとを接続してバネ性を生ずる腕部４６０ｄとから成り、腕部４６０ｄは、フィルタ４１０が振動された場合においても、固定部材５１０と接触しない。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に撮影光軸上に配設された光学部材の表面に付着する塵埃等の異物の除去技術に関するものである。

画像信号を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束をＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子で受光する。そして、撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の前方（被写体側）に、光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタが配置される。

この種の撮像装置において、撮像素子のカバーガラスやこれらのフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その異物が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。

特にレンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が、撮像素子のカバーガラスやフィルタの表面に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。

そこで、特許文献１には、撮像素子の被写体側に撮影光束を透過させる防塵幕を設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵幕の表面に付着した塵埃等の異物を除去するものが提案されている。

特開２００３−３１９２２２号公報

上記特許文献１によれば、防塵幕の表面に付着した異物を除去するために、防塵幕に接合した圧電素子に電圧を印加して駆動し、この駆動により防塵幕を光軸方向に変位させて幕振動を発生させている。

防塵幕の周縁部は、付勢部材によって固定部材に対して付勢し保持されている。しかしながら、特許文献１に開示された構成では、防塵幕を付勢する付勢部材が振動し、固定部材と接触・非接触を繰り返すことで、機能上必要のない不快な音が発生してしまう。

また、防塵幕を付勢する付勢部材は、付勢力を発生する腕部を固定部材に固定しているため、腕部が短くなり、付勢力が強く防塵幕の振動を抑制してしまう。

更に、このような付勢部材の構成のため、付勢部材のバネ定数が高くなり、光軸方向の寸法バラツキにより個体間での付勢力バラツキが大きく、安定した防塵性能を得ることができない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、不快な音を発生することなく、且つより少ない電力で、撮影光軸上に配設された光学部材の表面に付着する塵埃等の異物を除去できるようにすることを目的とする。

本発明の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と該撮像素子を固定する固定部材を含む撮像素子ユニットと、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材に振動を与える加振手段と、前記光学部材と前記撮像素子ユニットに挟持される弾性部材と、前記光学部材を保持するとともに、前記光学部材を前記撮像素子ユニットに対して付勢する付勢部材とを有し、前記付勢部材は、前記光学部材を保持する保持部と、前記固定部材に固定するための固定部と、前記保持部と前記固定部とを接続してバネ性を生ずる腕部とから成り、該腕部は、前記加振手段によって前記光学部材が振動された場合においても、前記固定部材と接触しないことを特徴とする。

本発明によれば、付勢部材の固定部が付勢部材の腕部と固定部材との間に位置するので、腕部が固定部材に接触せず、振動の際に不快な音を発生させることなく、且つより少ない電力で、光学部材の表面に付着する塵埃等の異物を除去することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観図である。図１は、カメラを被写体側より見た正面側斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示す。図２は、カメラを撮影者側より見た背面側斜視図である。

図１に示すように、カメラ本体１には、撮影時に撮影者が安定して握り易いように被写体側に突出したグリップ部１ａが設けられている。

カメラ本体１のマウント部２には、撮影レンズユニット（図１、２では不図示）が着脱可能に固定される。マウント接点２１は、カメラ本体１と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号等の通信を可能にするとともに、撮影レンズユニット側に電力を供給する。マウント接点２１は、電気通信のみならず、光通信、音声通信等が可能なように構成してもよい。マウント部２の横には、撮影レンズユニットを取り外す際に押し込むレンズロック解除ボタン４が配置されている。

カメラ本体１内には、撮影レンズを通過した撮影光束が導かれるミラーボックス５が設けられており、ミラーボックス５内にメインミラー（クイックリターンミラー）６が配設されている。メインミラー６は、撮影光束をペンタダハミラー２２（図３を参照）の方向へ導くために撮影光軸に対して４５°の角度に保持される状態と、撮像素子３３（図３を参照）の方向へ導くために撮影光束から退避した位置に保持される状態とを取り得る。

カメラ上部のグリップ１ａ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのレリーズボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するためのメイン操作ダイヤル８と、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０とが配置されている。これら操作部材の操作結果の一部は、ＬＣＤ表示パネル９に表示される。レリーズボタン７は、第１ストロークでＳＷ１（図３の７ａ）がＯＮし、第２ストロークでＳＷ２（図３の７ｂ）がＯＮする構成となっている。また、上面動作モード設定ボタン１０は、レリーズボタン７の１回の押込みで連写になるか１コマのみの撮影となるかの設定や、セルフ撮影モードの設定等を行うためのものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示される。

カメラ上部の中央には、カメラ本体１に対してポップアップするストロボユニット１１と、フラッシュ取り付け用のシュー溝１２及びフラッシュ接点１３とが設けられている。

カメラ上部の右よりには、撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。

カメラのグリップ１ａに対して反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられている。外部端子蓋１５を開けた内部には、外部インタフェースとしてビデオ信号出力用ジャック１６及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。

図２に示すように、カメラ背面の上方には、ファインダ接眼窓１８が設けられている。また、カメラ背面の中央付近には、画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。

カラー液晶モニタ１９の横には、サブ操作ダイヤル２０が配置されている。サブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担うものである。例えばカメラのＡＥモードでは、自動露出装置によって算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。シャッタスピード及びレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードでは、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定するように使用される。また、このサブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示を選択するためにも使用される。

さらに、カメラ背面には、カメラの動作を起動もしくは停止するためのメインスイッチ４３と、クリーニングモードを動作させるためのクリーニング指示操作部材４４とが配置されている。クリーニング指示操作部材４４は、詳しくは後述するが、ローパスフィルタの表面に付着した塵埃等の異物をふるい落とす動作を指示するためのものである。

図３は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１、２と共通する部分には同一の符号を付す。カメラ本体１に内蔵されたマイクロコンピュータからなる中央処理装置（以下、「ＭＰＵ」と称する）１００は、カメラの動作制御を司るものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。ＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１００ａは、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶することができる。

ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンス回路１０５、測光回路１０６が接続されている。また、ＬＣＤ駆動回路１０７、バッテリチェック回路１０８、時刻計測回路１０９、電源供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１が接続されている。これらの回路は、ＭＰＵ１００の制御によって動作するものである。

ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット内のレンズ制御回路２０１とマウント接点２１を介して通信を行う。マウント接点２１は、撮影レンズユニットが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も有する。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、ＡＦ駆動回路２０２及び絞り駆動回路２０３を介して撮影レンズユニット内の撮影レンズ２００及び絞り２０４の駆動を行う。なお、図３では便宜上１枚の撮影レンズのみを図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。

ＡＦ駆動回路２０２は、例えばステッピングモータによって構成され、レンズ制御回路２０１の制御によって撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ位置を変化させ、撮像素子３３に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。絞り駆動回路２０３は、例えばオートアイリス等によって構成され、レンズ制御回路２０１の制御によって絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得る。

メインミラー６は、図３に示す撮影光軸に対して４５°の角度に保持された状態で、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタダハミラー２２へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出用センサユニット３１へ導く。

ミラー駆動回路１０１は、例えばＤＣモータとギヤトレイン等によって構成され、メインミラー６を、ファインダにより被写体像を観察可能とする位置と、撮影光束から待避する位置とに駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出用センサユニット３１へ撮影光束を導く位置と、撮影光束から待避する位置とに移動する。

焦点検出用センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、焦点検出回路１０２へ供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１００に送信される。ＭＰＵ１００は、被写体像信号に基づいて位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、デフォーカス量及びデフォーカス方向を求め、これに基づいて、レンズ制御回路２０１及びＡＦ駆動回路２０２を介して撮影レンズ２００内のフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。

ペンタダハミラー２２は、メインミラー６によって反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。撮影者はファインダ光学系を介してファインダ接眼窓１８から被写体像を観察することができる。ペンタダハミラー２２は、撮影光束の一部を測光センサ２３へも導く。測光回路１０６は、測光センサ２３の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。

シャッタユニット（機械フォーカルプレーンシャッタ）３２は、撮像待機時、つまり撮影者がファインダにより被写体像を観察している時には、撮影光束を遮る状態にある。そして、撮像時には、レリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群の走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１００の指示を受けたシャッタ駆動回路１０３によって制御される。

撮像ユニット４００は、赤外線カットフィルタ４１０、光学ローパスフィルタ４２０、圧電素子４３０、撮像素子３３が後述する他の部品と共にユニット化されたものである。その詳細な構成については後述する。

赤外線カットフィルタ４１０は、略矩形状を有し、赤外線をカットする。赤外線カットフィルタ４１０の表面は、異物の付着を防止するために導電性物質で覆われている。本実施形態では、この赤外線カットフィルタ４１０が、撮像素子３３の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材に相当する。

光学ローパスフィルタ４２０は、略矩形状を有し、水晶等からなる複屈折板及び位相板を複数枚貼り合わせて積層されている。光学ローパスフィルタ４２０は、撮像素子３３に入射される光束を複数に分離し、偽解像信号や偽色信号の発生を効果的に低減させる。

圧電素子４３０は、ＭＰＵ１００の指示を受けた圧電素子駆動回路１１１によって駆動され、赤外線カットフィルタ４１０と一体的に振動するように構成されている。本実施形態では、この圧電素子４３０は、本発明でいう加振手段に相当する。

撮像素子３３は、被写体の光学像を電気信号に変換する。本実施形態ではＣＭＯＳ型撮像デバイスが用いられるが、その他にもＣＣＤ型等様々な形態があり、いずれの形態の撮像デバイスを採用してもよい。

クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、クランプレベルを変更することも可能である。ＡＧＣ（自動利得調整装置）３５は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、ＡＧＣ基本レベルを変更することも可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、撮像素子３３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。

映像信号処理回路１０４は、デジタル化された画像データに対してガンマ／ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理等、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路１０４からのモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路１１２を介してカラー液晶モニタ１９に表示される。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示に従って、メモリコントローラ３８を通じてバッファメモリ３７に画像データを保存することもできる。さらに、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧ等の画像データ圧縮処理を行うこともできる。連写撮影等、連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ３７に画像データを格納し、メモリコントローラ３８を通して未処理の画像データを順次読み出すこともできる。これにより、映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことができる。

メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０から入力される画像データをメモリ３９に記憶し、メモリ３９に記憶されている画像データを外部インタフェース４０から出力する機能を有する。なお、外部インタフェース４０は、図１におけるビデオ信号出力用ジャック１６及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が相当するものである。メモリ３９としては、カメラ本体に着脱可能なフラッシュメモリ等が用いられる。

スイッチセンス回路１０５は、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をＭＰＵ１００に送信する。スイッチＳＷ１（７ａ）は、レリーズボタン７の第１ストロークによりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）は、レリーズボタン７の第２ストロークによりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）がＯＮされると、撮影開始の指示がＭＰＵ１００に送信される。また、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインスイッチ４３、クリーニング指示操作部材４４が接続されている。

ＬＣＤ駆動回路１０７は、ＭＰＵ１００の指示に従って、ＬＣＤ表示パネル９やファインダ内液晶表示装置４１を駆動する。

バッテリチェック回路１０８は、ＭＰＵ１００の指示に従って、バッテリチェックを行い、その検出結果をＭＰＵ１００に送信する。電源部４２は、カメラの各要素に対して電源を供給する。

時刻計測回路１０９は、メインスイッチ４３がＯＦＦされて次にＯＮされるまでの時間や日付を計測し、ＭＰＵ１００からの指示に従って、計測結果をＭＰＵ１００に送信する。

以下、図４〜１２を参照して、撮像ユニット４００について説明する。図４は、撮像ユニット４００の周辺構造について説明するためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。カメラ本体の骨格となる本体シャーシ３００の被写体側には、被写体側から順にミラーボックス５、シャッタユニット３２が配設される。また、本体シャーシ３００の撮影者側には、撮像ユニット４００が配設される。撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離を空けて、且つ平行になるように調整されて固定される。

図５は、撮像ユニット４００の構成を示す分解斜視図である。撮像ユニット４００は、大きく分けて、振動ユニット４７０と、弾性部材４５０と、撮像素子ユニット５００とにより構成される。詳細は後述するが、振動ユニット４７０は弾性部材４５０を挟み込むかたちで撮像素子ユニット５００に固定され、弾性部材４５０が振動ユニット４７０の赤外線カットフィルタ４１０と撮像素子ユニット５００とに挟持される。

まず、図５、６を参照して、撮像素子ユニット５００について説明する。撮像素子ユニット５００は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子３３と該撮像素子３３を固定する固定部材５１０を含むものである。具体的に、撮像素子ユニット５００において、５１０は固定部材であり、撮像素子３３を保持するとともに、振動ユニット４７０の付勢部材４６０が固定される。５２０は撮像系の電気回路が実装された回路基板であり、固定部材５１０の撮影者側に配設される。５３０は導電性を有する金属等によって形成されたシールドケースである。５４０は撮像素子３３の光電変換面の有効領域に対応した開口が形成された遮光部材であり、固定部材５１０の被写体側に配設される。５５０は光学ローパスフィルタ４２０を保持する光学ローパスフィルタ保持部材である。

固定部材５１０は、振動ユニット４７０の付勢部材４６０と位置決めするための位置決めピン部５１０ａを有する。また、回路基板５２０及びシールドケース５３０をビスで固定するためのビス穴５１０ｂを有する。また、振動ユニット４７０の付勢部材４６０（固定部４６０ｂ）をビスで固定するためのビス穴５１０ｃとを有する。

図６は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。遮光部材５４０の被写体側の面は光学ローパスフィルタ４２０と当接し、撮影者側の面は撮像素子３３のカバーガラス３３ａと当接する。遮光部材５４０の被写体側及び撮影者側には両面テープが固着されており、光学ローパスフィルタ４２０は遮光部材５４０の両面テープにより撮像素子３３のカバーガラス３３ａに固定、保持される。これにより、光学ローパスフィルタ４２０と撮像素子３３のカバーガラス３３ａとの間は遮光部材５４０によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。なお、圧電素子４３０は、図示するように、赤外カットフィルタ４１０の撮像素子３３側に固着される。

回路基板５２０には、ビス用の逃げ穴５２０ａが設けられる。シールドケース５３０には、ビス用の逃げ穴５３０ａが設けられる。回路基板５２０とシールドケース５３０は、ビス用の逃げ穴５２０ａとビス用の逃げ穴５３０ａ、ビス穴５１０ｂを用いて、固定部材５１０にビスで係止される。シールドケース５３０は、電気回路を静電気等から保護するため回路上の接地電位に接続される。

光学ローパスフィルタ保持部材５５０は、遮光部材５４０の両面テープにより撮像素子３３のカバーガラス３３ａに固着される。光学ローパスフィルタ４２０は光学ローパスフィルタ保持部材５５０の開口箇所にて位置決めされ、遮光部材５４０に両面テープで固定、保持される。

次に、図５、７〜１０を参照して、振動ユニット４７０について説明する。振動ユニット４７０において、４１０は赤外線カットフィルタである。４３０は圧電素子である。４６０は付勢部材である。図７、８は、振動ユニット４７０の斜視図である。また、図９は、図７の矢印の方向に見た振動ユニット４７０の側面図である。なお、図９では、付勢部材４６０だけでなく、付勢部材４６０を撮像素子ユニット５００の固定部材５１０に固定するビスも示している。

図７〜９に示すように、付勢部材４６０は、撮像素子ユニット５００の固定部材５１０と位置決めするための左右の位置決め部４６０ａを有する。また、固定部材５１０に固定（ビス止め）するための左右の固定部４６０ｂを有する。また、赤外線カットフィルタ４１０を固定、保持するための枠状の保持部４６０ｃを有する。また、赤外線カットフィルタ４１０を撮像素子ユニット５００側へ付勢する付勢力を付与する左右の腕部４６０ｄを有する。赤外線カットフィルタ４１０は、枠状の保持部４６０ｃに接着等によって固着される。

腕部４６０ｄは、保持部４６０ｃと固定部４６０ｂとを接続してバネ性を生ずるものであって、保持部４６０ｃの表面から一段下がった位置（撮像素子ユニット５００側の位置）で保持部４６０ｃの側辺と平行に延伸する細板形状とされている。腕部４６０ｄの両端（上下端）が保持部４６０ｃに一体につながっており、赤外線カットフィルタ４１０を撮像素子ユニット５００側へ付勢する付勢力を発生する。

固定部４６０ｂは、腕部４６０ｄと同一の板材として形成されるが、曲げや半抜き等の加工法によって相互に異なる平面となるように構成され、固定部４６０ｂが腕部４６０ｄよりも固定部材５１０に近い位置にある。

位置決め部４６０ａは、固定部４６０ｂから左右方向の延伸するように一体に構成される。

振動ユニット４７０は、付勢部材４６０の位置決め部４６０ａと固定部材５１０の位置決めピン部５１０ａとを用いて、撮像素子ユニット５００に対して位置決めされる。その状態で、振動ユニット４７０は、付勢部材４６０の固定部４６０ｂと固定部材５１０のビス穴５１０ｃを用いて、弾性部材４５０を挟み込むかたちで撮像素子ユニット５００にビスで固定される。

弾性部材４５０の被写体側の面は赤外線カットフィルタ４１０と当接し、撮影者側の面は光学ローパスフィルタ４２０と当接する。赤外線カットフィルタ４１０は、付勢部材４６０の腕部４６０ｄによって発生する付勢力によって撮像素子ユニット５００側へと付勢されるので、弾性部材４５０と隙間無く密着し、また、弾性部材４５０と光学ローパスフィルタ４２０も同様に隙間無く密着する。これにより、赤外線カットフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ４２０との間は弾性部材４５０によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。

図７〜９に示すように、付勢部材４６０の固定部４６０ｂ及び腕部４６０ｄは、同一の板材として形成されるが、曲げや半抜き等の加工法によって相互に異なる平面となるように構成される。すなわち、固定部４６０ｂが腕部４６０ｄから一段下がって位置し、固定部４６０ｂが腕部４６０ｄよりも固定部材５１０に近い位置にある。これにより、固定部４６０ｂのみが固定部材５１０に当接し、腕部４６０ｄは固定部材５１０に当接しないで離間する。したがって、赤外カットフィルタ４１０の振動に伴って腕部４６０ｄが振動したとしても、腕部４６０ｄは固定部材５１０に接触せず、不快な音を発生することがない。腕部４６０ｄと固定部材５１０との段差は、赤外カットフィルタ４１０の振動の振幅に応じて例えば０．５ｍｍ程度確保される。つまり、赤外カットフィルタ４１がの振動される振幅よりも大きな段差が設けられており、腕部４６０ｄは、赤外線カットフィルタ４１０が振動された場合においても、固定部材５１０と接触しない。

また、固定部４６０ｂは、固定部材５１０に対してビス止めするビス頭の面積と略同一、或いは少し大きい程度の面積となるように構成される。したがって、固定部４６０ｂは、固定部材５１０と付勢部材４６０を固定するビスのビス頭とによって動きが拘束され、固定部材５１０と接触・非接触を繰り返すことがなく、不快な音を発生することがない。

また、腕部４６０ｄは、固定部材５１０に直接固定されるのではなく、また、アスペクト比４程度の細長い構成となっている。したがって、腕部４６０ｄのバネ定数が小さく、赤外カットフィルタ４１０を付勢する付勢力が小さいので、赤外線カットフィルタ４１０の振動をほとんど妨げることがない。言い換えると、より少ない電力で塵埃等の異物を除去することが可能となる。

また、付勢部材４６０を固定部材５１０にビス止めする際の腕部４６０ｄの撓み量は、付勢部材４６０や固定部材５１０、赤外線カットフィルタ４１０といった多数の部材の光軸方向の寸法バラツキの積み上げにより、個体間で大きく差が出る。この場合にも、既述したように、腕部４６０ｄのバネ定数が小さいので、個体間で撓み量が異なっても付勢力のバラツキを抑えることが可能となり、安定した異物除去性能を提供することが可能となる。

また、固定部４６０ｂは、腕部４６０ｄと位置決め部４６０ａとの間に位置するので、腕部４６０ｄが振動しても、その振動は固定部４６０ｂよりも遠い位置にある位置決め部４６０ａにほとんど伝わらない。したがって、位置決め部４６０ａと固定部材５１０の位置決めピン部５１０ａとが接触・非接触を繰り返すことがなく、不快な音を発生することがない。

図８において、４３０ａ、４３０ｂは圧電素子であり、赤外線カットフィルタ４１０の端部に接着剤等によって固着される。本実施形態においては、赤外線カットフィルタ４１０の両端に合計２枚の同一形状の圧電素子４３０ａ、４３０ｂを固着している。

図１０は、圧電素子４３０を説明するための図である。同図に示すように、圧電素子４３０のＢ面には銀等の電極が印刷等によって設けられており、このＢ面の電極は赤外線カットフィルタ４１０に屈曲振動を励起するための＋相と、Ｇ相とに分割されている。また、圧電素子４３０のＣ面には略全面に電極が設けられており、このＣ面の電極は不図示の導電材等によってＢ面のＧ相と電気的に接続され、それぞれ同電位に保たれる。圧電素子４３０のＢ面には不図示のフレキシブルプリント等の導電性連結部材が接着等によって固着されており、＋相、Ｇ相とに、それぞれ所定の電圧を独立して印加できるようになっている。圧電素子４３０のＣ面が接着等によって赤外線カットフィルタ４１０に固着されており、圧電素子４３０と赤外線カットフィルタ４１０が一体的に運動するように構成される。

次に、図１１、１２を参照して、赤外線カットフィルタ４１０が振動する仕組みと、その振動形状について説明する。図１１は、赤外線カットフィルタ４１０が２０個の節を持つモードで振動するときの振動形状を示す側面図である。図１２は、赤外線カットフィルタ４１０が１９個の節を持つモードで振動するときの振動形状を示す側面図である。

まず、導電性連結部材を通じて圧電素子４３０ａ、４３０ｂそれぞれの＋相に正の電圧を印加し、それぞれのＧ相をグランド（０Ｖ）としたときの圧電素子４３０ａ、４３０ｂ及び赤外カットフィルタ４１０の変形について説明する。

上述した電圧が印加されると、圧電素子４３０ａ、４３０ｂの＋相は面直方向に縮み、面内方向に伸びる。そのため、赤外線カットフィルタ４１０の圧電素子４３０ａ、４３０ｂとの接合面は、接合面を面方向に拡大する力を圧電素子４３０ａ、４３０ｂから受け、圧電素子４３０ａ、４３０ｂとの接合面側が凸になるような変形をする。よって、圧電素子４３０ａ、４３０ｂそれぞれの＋相に上述した電圧が印加されると、赤外線カットフィルタ４１０には図１１の実線で示すような屈曲変形が生じる。

同様に＋相に負の電圧を印加すると、圧電素子４３０ａ、４３０ｂは上述と伸縮逆向きの変形を生じ、赤外線カットフィルタ４１０には図１１の二点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。

次に、導電性連結部材を通じて圧電素子４３０ａの＋相に正の電圧、圧電素子４３０ｂの＋相に負の電圧を印加し、それぞれのＧ相をグランド（０Ｖ）としたときの圧電素子４３０ａ、４３０ｂ及び赤外線カットフィルタ４１０の変形について説明する。

上述した電圧が印加されると、上述と同様の仕組みによって、圧電素子４３０ａと赤外線カットフィルタ４１０との接合面は凸になるような変形をし、圧電素子４３０ｂと赤外線カットフィルタ４１０との接合面は凹になるような変形をする。よって、圧電素子４３０ａ、４３０ｂのそれぞれの＋相に上述した電圧が印加されると、赤外線カットフィルタ４１０には図１２の実線で示すような屈曲変形が生じる。

同様に圧電素子４３０ａの＋相に負の電圧、４３０ｂの＋相に正の電圧を印加すると、圧電素子４３０ａ、４３０ｂは上述と伸縮逆向きの変形を生じ、赤外線カットフィルタ４１０には図１２の二点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。

つまり、Ｂ相電極の電位をグランドに保ったまま、圧電素子４３０ａ、４３０ｂそれぞれの＋相に印加する電圧を周期的に正負に切り替えると、赤外線カットフィルタ４１０の凸凹が周期的に切り替わるような屈曲振動が生じる。屈曲振動では図１１及び図１２に示すように、振動の振幅が実質的に零となる、振動の節部（例えばｄ１、ｄ２、Ｄ１、Ｄ２）が出現する。

圧電素子４３０ａ、４３０ｂそれぞれの＋相に印加する周期電圧を同位相とすれば、図１１に示すような振動の節の数が偶数個出現する形状の屈曲振動をする。また、圧電素子４３０ａ、４３０ｂそれぞれの＋相に印加する周期電圧を半波長ずらした、逆位相とすれば、図１２に示すような振動の節の数が奇数個出現する形状の屈曲振動をする。

この周期的な電圧の周波数は、赤外線カットフィルタ４１０の固有モードの共振周波数近傍とすることで、より小さい電圧で大きな振幅を得ることができる。赤外線カットフィルタ４１０の固有モードの共振周波数は、赤外線カットフィルタ４１０の形状、板厚、材質等によって異なるが、不快な音を発生しないように、共振周波数が可聴域外となるような固有モードを選ぶことが好ましい。

なお、本実施形態においては、２０個の節が出現するモード及び１９個の節が出現するモードを例に挙げて説明したが、これに限らず、これ以外の振動を発生させるようにしても良いし、３種類以上の振動モードを用いても良い。

次に、本実施の形態において、赤外線カットフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。クリーニング指示操作部材４４が操作されると、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。なお、本実施形態では、クリーニング指示操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、クリーニング指示操作部材４４は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ１９に表示されるメニュー画面上でカーソルキーや指示ボタン等を用いて指示するものであっても良い。

また、クリーニングモードへの移行は、電源オン時等のような、通常のカメラシーケンス中において自動的に行われるようにしても良いし、撮影回数や日付等を基準として行われるようにしても良い。

電源供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力を、カメラ本体１の各部へ必要に応じて供給する。また、これに並行して電源４２の電池残量を検出して、その結果をＭＰＵ１００へ送信する。ＭＰＵ１００は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、赤外線カットフィルタ４１０の屈曲振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子４３０に対して印加する。圧電素子４３０は、その印加される電圧に応じて伸縮し、赤外線カットフィルタ４１０は屈曲振動をする。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、上記実施形態では、赤外線カットフィルタ４１０に屈曲振動を励起する構成としたが、本発明でいう光学部材としては、赤外線カットフィルタ４１０に限定されるものではない。略矩形状を有し、入射される光束を所望の光束に変調して射出するフィルタ、例えば複屈折板、位相板及び赤外線カットフィルタ４１０の貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや複屈折板もしくは位相板単体に屈曲振動を励起させる構成にしても良い。

また、付勢部材４６０の固定部４６０ｂは、固定部材５１０に対してビスを用いて固定される構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば強力な接着剤を用いて固着しても良いし、相互に爪鍵部を設けて噛み合うように構成することも可能である。

本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの正面側斜視図である。 本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの背面側斜視図である。 本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。 撮像ユニットの周辺構造について説明するためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。 撮像ユニットの構成を示す分解斜視図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 振動ユニットの斜視図である。 振動ユニットの斜視図である。 図７の矢印の方向に見た振動ユニットの側面図である。 圧電素子を説明するための図である。 赤外線カットフィルタが２０個の節を持つモードで振動するときの振動形状を示す側面図である。 赤外線カットフィルタが１９個の節を持つモードで振動するときの振動形状を示す側面図である。

符号の説明

１ カメラ本体
２ マウント部
３３ 撮像素子
４００ 撮像ユニット
４１０ 赤外線カットフィルタ
４３０ 圧電素子
４５０ 弾性部材
４６０ 付勢部材
４６０ａ 位置決め部
４６０ｂ 固定部
４６０ｃ 保持部
４６０ｄ 腕部
４７０ 振動ユニット
５００ 撮像素子ユニット
５１０ 撮像素子保持部材
５２０ 回路基板
５３０ シールドケース
５４０ 遮光部材
５５０ 光学ローパスフィルタ保持部材

Claims (4)

1. 被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と該撮像素子を固定する固定部材を含む撮像素子ユニットと、
   前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
   前記光学部材に振動を与える加振手段と、
   前記光学部材と前記撮像素子ユニットに挟持される弾性部材と、
   前記光学部材を保持するとともに、前記光学部材を前記撮像素子ユニットに対して付勢する付勢部材とを有し、
   前記付勢部材は、前記光学部材を保持する保持部と、前記固定部材に固定するための固定部と、前記保持部と前記固定部とを接続してバネ性を生ずる腕部とから成り、該腕部は、前記加振手段によって前記光学部材が振動された場合においても、前記固定部材と接触しないことを特徴とする撮像装置。
2. 前記固定部と前記腕部とは、前記加振手段によって前記光学部材が振動される振幅よりも大きな段差を設けて接続されることにより、前記腕部は前記固定部材に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学部材は、入射される光束を変調して射出する光学部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記光学部材は、赤外線カットフィルタであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

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