JP2012105098A - Imaging element unit and imaging device - Google Patents

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方博 城野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably remove dust by suppressing fixation of the positions of vibration nodes with a simple structure when the dust is removed by vibrating an optical element.SOLUTION: An imaging element unit 200 of the present invention comprises: an imaging element 102 which has an imaging surface for forming the optical image of a subject thereon and converts the optical image into an electric signal; a piezoelectric element 114 which vibrates with input of a driving signal of one frequency; and an optical element 104 which is disposed nearer to the subject than the imaging element 102, has the piezoelectric element 114 mounted thereon, and is provided with a notch-shaped portion 104a at a section where the piezoelectric element 114 is mounted.

Description

本発明は、撮像素子ユニット及び撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging element unit and an imaging apparatus.

近時においては、撮像素子の画素数の増加に伴い、画素ピッチが細かなものとなっている。このため、撮像素子の撮像面の近傍の光学素子面に付着した埃の影が撮像画像に写り込み、画質に影響を及ぼす問題が生じている。   In recent years, the pixel pitch has become finer as the number of pixels of the image sensor increases. For this reason, the shadow of the dust adhering to the optical element surface in the vicinity of the image pickup surface of the image pickup element is reflected in the picked-up image, and there is a problem that affects the image quality.

このような問題に対処するため、例えば下記の特許文献1では、振動源(圧電素子)に入力する駆動周波数1つに対し、振動源が組み込まれた光学素子ユニット上に塵除去に有効な共振モードが1つしか発生しないため、共振モード上の振動の節を補い合うために、振動源に異なる2つ以上の駆動周波数を逐次入力して、塵除去に有効な異なる2つ以上の共振モードを逐次発生させている。   In order to cope with such a problem, for example, in Patent Document 1 below, resonance is effective for dust removal on an optical element unit in which a vibration source is incorporated for one drive frequency input to the vibration source (piezoelectric element). Since only one mode is generated, two or more different drive frequencies are sequentially input to the vibration source in order to compensate for the vibration node on the resonance mode, and two or more different resonance modes effective for dust removal are obtained. It is generated sequentially.

また、特許文献2に記載された技術では、2系統設けた振動源に、それぞれ異なる2つの駆動周波数を同時に入力して、塵除去に有効な異なる2つの共振モードを同時に発生させている。   In the technique described in Patent Document 2, two different drive frequencies are simultaneously input to two vibration sources, and two different resonance modes effective for dust removal are generated simultaneously.

米国特許出願公開第2004−169761号明細書US Patent Application Publication No. 2004-169761 特開2010−119049号公報JP 2010-119049 A

しかしながら、特許文献1に記載されているように、振動源に異なる2つ以上の駆動周波数を順次に入力する場合、振動の節の位置は周波数に応じて変化するが、振動の節は各周波数毎に必ず存在する。そして、振動の節の位置では振幅が0になるため、周波数を変化させたとしても、各周波数の振動の節の位置で塵埃を除去する性能が低下してしまう問題がある。また、特許文献1に記載された手法では、振動源に異なる2つ以上の駆動周波数を入力する必要があるため、駆動回路が複雑になり、コストが増大するという問題も生じる。   However, as described in Patent Document 1, when two or more different driving frequencies are sequentially input to the vibration source, the position of the vibration node changes according to the frequency, but the vibration node has each frequency. It must exist every time. And since the amplitude becomes 0 at the position of the vibration node, even if the frequency is changed, there is a problem that the performance of removing dust at the position of the vibration node of each frequency is deteriorated. In the method described in Patent Document 1, since it is necessary to input two or more different drive frequencies to the vibration source, there is a problem that the drive circuit becomes complicated and the cost increases.

また、特許文献2に記載されている手法では、異なる周波数で駆動する2つの振動源を別個に設ける必要があるため、構成が複雑となり、部品点数が増加するとともに製造工程も増加するため、製造コストが上昇するといった問題が生じる。また、2つの振動源を設けることにより、装置内に比較的大きなスペースを確保する必要があり、装置の小型化に支障が生じる問題がある。   Further, in the method described in Patent Document 2, since it is necessary to separately provide two vibration sources that are driven at different frequencies, the configuration becomes complicated, and the number of parts increases and the manufacturing process increases. There is a problem that costs increase. Further, by providing two vibration sources, it is necessary to secure a relatively large space in the apparatus, which causes a problem in that the apparatus can be downsized.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、光学素子を振動させて塵埃を除去する場合に、簡素な構成で振動の節の位置が固定されてしまうことを抑えることができ、塵を確実に除去することが可能な、新規かつ改良された撮像素子ユニット及び撮像装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to fix the position of the vibration node with a simple configuration when the dust is removed by vibrating the optical element. It is an object of the present invention to provide a new and improved image pickup device unit and image pickup apparatus that can suppress the occurrence of dust and can reliably remove dust.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、1の周波数の駆動信号が入力されて振動する圧電素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置され、前記圧電素子が装着され、前記圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられた光学素子と、を備える撮像素子ユニットが提供される。   In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, an imaging device that has an imaging surface on which an optical image of a subject is formed, converts the optical image into an electrical signal, and driving at one frequency. A piezoelectric element that vibrates upon input of a signal, an optical element that is disposed closer to the subject than the imaging element, is mounted with the piezoelectric element, and is provided with a notch-shaped portion at a position where the piezoelectric element is mounted; An image sensor unit is provided.

上記構成によれば、光学素子には、圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられるため、切り欠き形状部によって振動を分断することができ、切り欠き形状部の両側に異なるモードの振動を生じさせることができる。従って、光学素子の表面に異なるモードの振動をそれぞれ伝播させることができ、振動の節を最小限に抑えることが可能となる。従って、振動の節に起因する塵埃除去能力の低下を確実に抑止することが可能となる。   According to the above configuration, the optical element is provided with the notch-shaped part at the site where the piezoelectric element is mounted, so that the vibration can be divided by the notch-shaped part, and different modes are provided on both sides of the notch-shaped part. Vibration can be generated. Accordingly, vibrations of different modes can be propagated to the surface of the optical element, respectively, and vibration nodes can be minimized. Therefore, it is possible to reliably suppress the reduction in the dust removal capability due to the vibration node.

また、前記光学素子は、前記切り欠き形状部が設けられた位置を境として非対称の平面形状を有する。かかる構成によれば、切り欠き形状部の両側において、異なるモードの振動の伝播を非対称形状によって強調することが可能となる。   Further, the optical element has an asymmetric planar shape with respect to a position where the notch-shaped portion is provided. According to such a configuration, it is possible to emphasize the propagation of vibrations in different modes on both sides of the notch shape portion by an asymmetric shape.

また、前記光学素子の切り欠き形状部が設けられた部位と対向する端面側に振動抑制板が貼り付けられている。かかる構成によれば、切り欠き形状部の両側において、異なるモードの振動の伝播を振動抑制板によって強調することが可能となる。   In addition, a vibration suppression plate is attached to the end face side facing the portion where the cutout portion of the optical element is provided. According to such a configuration, it is possible to emphasize the propagation of vibrations in different modes on both sides of the notch shape portion by the vibration suppressing plate.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体の光学像を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、1の周波数の駆動信号が入力されて振動する圧電素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置され、前記圧電素子が装着され、前記圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられた光学素子と、を備える撮像装置が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, an imaging optical system that forms an optical image of a subject, and an imaging surface on which the optical image of the subject is formed by the imaging optical system are provided. An image sensor that converts the optical image into an electrical signal; a piezoelectric element that vibrates when a drive signal having a frequency of 1 is input; and is disposed closer to the subject than the image sensor, and the piezoelectric element is attached, There is provided an imaging device including an optical element provided with a notch-shaped portion at a site where the piezoelectric element is mounted.

上記構成によれば、光学素子には、圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられるため、切り欠き形状部によって振動を分断することができ、切り欠き形状部の両側に異なるモードの振動を生じさせることができる。従って、光学素子の表面に異なるモードの振動をそれぞれ伝播させることができ、振動の節を最小限に抑えることが可能となる。従って、振動の節に起因する塵埃除去能力の低下を確実に抑止することが可能となる。   According to the above configuration, the optical element is provided with the notch-shaped part at the site where the piezoelectric element is mounted, so that the vibration can be divided by the notch-shaped part, and different modes are provided on both sides of the notch-shaped part. Vibration can be generated. Accordingly, vibrations of different modes can be propagated to the surface of the optical element, respectively, and vibration nodes can be minimized. Therefore, it is possible to reliably suppress the reduction in the dust removal capability due to the vibration node.

また、前記光学素子は、前記切り欠き形状部が設けられた位置を境として非対称の平面形状を有する。かかる構成によれば、切り欠き形状部の両側において、異なるモードの振動の伝播を非対称形状によって強調することが可能となる。   Further, the optical element has an asymmetric planar shape with respect to a position where the notch-shaped portion is provided. According to such a configuration, it is possible to emphasize the propagation of vibrations in different modes on both sides of the notch shape portion by an asymmetric shape.

また、前記光学素子の切り欠き形状部が設けられた部位と対向する端面側に振動抑制板が貼り付けられる。かかる構成によれば、切り欠き形状部の両側において、異なるモードの振動の伝播を振動抑制板によって強調することが可能となる。   Moreover, a vibration suppression plate is affixed to the end surface side facing the site | part in which the notch shape part of the said optical element was provided. According to such a configuration, it is possible to emphasize the propagation of vibrations in different modes on both sides of the notch shape portion by the vibration suppressing plate.

本発明によれば、光学素子を振動させて塵埃を除去する場合に、簡素な構成で振動の節の位置が固定されてしまうことを抑えることができ、塵を確実に除去することが可能となる。   According to the present invention, when the dust is removed by vibrating the optical element, it is possible to prevent the position of the vibration node from being fixed with a simple configuration, and it is possible to reliably remove the dust. Become.

本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 振動源としての圧電素子が取り付けられた振動部材の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the vibration member to which the piezoelectric element as a vibration source was attached. 圧電素子の共振モードを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the resonance mode of a piezoelectric element. 第1の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of the image sensor unit concerning a 1st embodiment. 圧電素子の領域B及び領域Cからの振動が振動部材に伝播する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the vibration from the area | region B and the area | region C of a piezoelectric element propagates to a vibration member. 特定の振幅取得ポイントPにおける、振幅(変位)と周波数との関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between amplitude (displacement) and frequency at a specific amplitude acquisition point P. 第2の実施形態に係る撮像素子ユニットの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the image pick-up element unit which concerns on 2nd Embodiment. 振動部材の下部に振動抑制板を貼り付けた例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which affixed the vibration suppression board on the lower part of the vibration member.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[1.第1の実施形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成について説明する。図1に示すように、撮像装置100は、撮像素子102、振動部材104、シャッターユニット106、撮像光学系108、圧電素子駆動制御回路110、カメラ制御部112、圧電素子114を備える。撮像素子102は、CCDセンサ、CMOSセンサ等の素子から構成される。撮像装置100は、被写体像を撮像光学系108によって撮像素子102の撮像面上に結像し、撮像素子102による光電変換によって被写体像を電気信号に変換する。
[1. First Embodiment]
First, a schematic configuration of the imaging apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 1, the imaging apparatus 100 includes an imaging element 102, a vibrating member 104, a shutter unit 106, an imaging optical system 108, a piezoelectric element drive control circuit 110, a camera control unit 112, and a piezoelectric element 114. The image sensor 102 is composed of an element such as a CCD sensor or a CMOS sensor. The imaging apparatus 100 forms a subject image on the imaging surface of the imaging element 102 by the imaging optical system 108, and converts the subject image into an electrical signal by photoelectric conversion by the imaging element 102.

図1に示す撮像装置100は、振動部材104の振動源である圧電素子114に対して圧電素子駆動制御回路110を介して1の周波数の入力信号を送る。そして、撮像素子102の前方に配置された振動部材104を振動させて、振動部材104に付着した塵埃を除去する動作を実現している。   The imaging apparatus 100 illustrated in FIG. 1 sends an input signal having a frequency of 1 to the piezoelectric element 114 that is the vibration source of the vibrating member 104 via the piezoelectric element drive control circuit 110. Then, the vibration member 104 disposed in front of the imaging element 102 is vibrated to realize an operation of removing dust attached to the vibration member 104.

撮像素子102と振動部材104とは一体の撮像素子ユニット200として構成されており、撮像素子102の撮像面と振動部材104との間の空間は密封されている。これにより、撮像素子102の撮像面に塵埃が付着することを抑止できるとともに、振動部材104に付着した塵埃を除去できるため、塵埃による像が撮像面に形成されることを確実に抑止できる。   The imaging element 102 and the vibration member 104 are configured as an integrated imaging element unit 200, and a space between the imaging surface of the imaging element 102 and the vibration member 104 is sealed. Thereby, dust can be prevented from adhering to the image pickup surface of the image pickup element 102 and dust attached to the vibration member 104 can be removed, so that formation of an image due to dust on the image pickup surface can be reliably prevented.

図2は、振動源としての圧電素子114が取り付けられた振動部材104の構成を示す模式図である。図2に示すように、振動部材104の上部には、圧電素子114が取り付けられている。圧電素子114には、圧電素子駆動制御回路110から送られた駆動信号を入力するためのFPC116が取り付けられている。振動部材104は、撮像光学系108から入射した光が透過する光学素子であって、ここではローパスフィルタ(LPF)を例示する。なお、本実施形態では、圧電素子114によって振動される光学素子としてローパスフィルタを例示しているが、光学素子はレンズ、またはガラス板などであっても良い。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the vibration member 104 to which the piezoelectric element 114 as a vibration source is attached. As shown in FIG. 2, a piezoelectric element 114 is attached to the upper part of the vibration member 104. An FPC 116 for inputting a drive signal sent from the piezoelectric element drive control circuit 110 is attached to the piezoelectric element 114. The vibrating member 104 is an optical element through which light incident from the imaging optical system 108 passes, and here, a low-pass filter (LPF) is exemplified. In the present embodiment, a low-pass filter is illustrated as an optical element that is vibrated by the piezoelectric element 114, but the optical element may be a lens or a glass plate.

本実施形態では、図2に示すような振動部材104に塵埃除去効果のある振動を生じさせる。このため、振動源である圧電素子114を振動させるが、圧電素子114の振動変位は非常に小さい。このため、図3に示すような共振モードを作り出すことにより、振動部材104に塵埃除去効果のある振動を発生させる。ここで、図3(A)は、圧電素子114に2つの節と1つの腹が生じる振動モードで振動が発生する場合を示している。また、図3(B)は、圧電素子114に3つの節と2つの腹が生じる振動モードで振動が発生する場合を示している。図3(B)は、図3(A)よりも圧電素子114へ入力される信号の周波数が高い場合に相当する。   In the present embodiment, the vibration member 104 as shown in FIG. 2 is vibrated with a dust removing effect. For this reason, the piezoelectric element 114 as a vibration source is vibrated, but the vibration displacement of the piezoelectric element 114 is very small. For this reason, by generating a resonance mode as shown in FIG. 3, the vibration member 104 is vibrated with a dust removing effect. Here, FIG. 3A shows a case where vibration is generated in a vibration mode in which the piezoelectric element 114 has two nodes and one antinode. FIG. 3B shows a case where vibration occurs in a vibration mode in which the piezoelectric element 114 has three nodes and two antinodes. FIG. 3B corresponds to the case where the frequency of the signal input to the piezoelectric element 114 is higher than that in FIG.

図3に示すように、共振モードでは、振動に腹の部分と節の部分が生成される。振動の腹の部分では、振幅が大きいため、付着した塵を効率良く除去することができる。一方、振動の節の部分は、振幅が0であるため、付着した塵を除去できない場合がある。   As shown in FIG. 3, in the resonance mode, a belly portion and a node portion are generated in the vibration. Since the amplitude is large at the antinode portion of the vibration, the attached dust can be efficiently removed. On the other hand, since the amplitude of the vibration node is 0, the attached dust may not be removed.

このため、本実施形態では、圧電素子114を1の周波数で駆動した場合に、振動部材104上で振動を2つに分割することで、実質的に2つの振動モードを生成して、振動部材104の全領域で節が生じないようにしている。これにより、1の周波数での駆動にも関わらず、振動部材104の全域を常に振動させることができ、振動部材104上に付着した塵を確実に除去することが可能となる。   For this reason, in the present embodiment, when the piezoelectric element 114 is driven at a frequency of 1, the vibration is divided into two on the vibration member 104, thereby substantially generating two vibration modes, and the vibration member Nodes do not occur in the entire area 104. Accordingly, the entire region of the vibration member 104 can be constantly vibrated regardless of driving at a single frequency, and dust attached to the vibration member 104 can be reliably removed.

図4は、本実施形態に係る撮像素子ユニット200の構成を示す斜視図である。図4に示すように、撮像素子ユニット200は、保持枠120と保持プレート122を備えている。振動部材104は、保持枠120に取り付けられ、保持枠120と保持プレート122の間にクッションを介在させて振動可能な状態で保持されている。圧電素子駆動制御回路110から送られた1の周波数の駆動信号は、FPC116から圧電素子114へ入力される。   FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of the image sensor unit 200 according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the image sensor unit 200 includes a holding frame 120 and a holding plate 122. The vibration member 104 is attached to the holding frame 120 and is held in a state where it can vibrate with a cushion interposed between the holding frame 120 and the holding plate 122. A drive signal having a frequency of 1 sent from the piezoelectric element drive control circuit 110 is input from the FPC 116 to the piezoelectric element 114.

また、図4に示すように、振動部材104の上端面には、圧電素子114が貼り付けられている。圧電素子114は、振動部材104の上端面に沿って、上端面のほぼ全域に貼り付けられている。圧電素子114は、例えば紫外線硬化型の接着剤により振動部材104に接着されている。また、圧電素子114にはFPC116が接続されている。   As shown in FIG. 4, a piezoelectric element 114 is attached to the upper end surface of the vibration member 104. The piezoelectric element 114 is attached to almost the entire upper end surface along the upper end surface of the vibration member 104. The piezoelectric element 114 is bonded to the vibration member 104 by, for example, an ultraviolet curable adhesive. An FPC 116 is connected to the piezoelectric element 114.

振動部材104の圧電素子114が接着される端面には、入力遮蔽切り欠き部(切り欠き形状部)104aが設けられている。一例として、入力遮蔽切り欠き部104aは、圧電素子114が接着される端面の中央近傍に設けられている。   An input shielding notch (notch-shaped portion) 104a is provided on an end surface of the vibration member 104 to which the piezoelectric element 114 is bonded. As an example, the input shielding notch 104a is provided near the center of the end face to which the piezoelectric element 114 is bonded.

入力遮蔽切り欠き部104aを設けたことにより、振動部材104の端面の入力遮蔽切り欠き部104aが設けられた領域Aには、圧電素子104の振動が直接伝わることがなく、振動部材104の端面の他の領域B,Cに比べて振動が抑えられた状態となる。これにより、入力遮蔽切り欠き部104aによって振動部材104の振動を分断することができ、入力遮蔽切り欠き部104aが設けられた領域Aを境として両側に異なる2つの振動状態を生成することができる。   By providing the input shielding notch 104a, the vibration of the piezoelectric element 104 is not directly transmitted to the region A of the end face of the vibrating member 104 where the input shielding notch 104a is provided. Compared with the other regions B and C, the vibration is suppressed. Accordingly, the vibration of the vibration member 104 can be divided by the input shielding notch 104a, and two different vibration states can be generated on both sides with the region A where the input shielding notch 104a is provided as a boundary. .

入力遮蔽切り欠き部104aが設けられた領域Aは、振動が抑えられた、いわば不感帯の領域となる。一方、領域Aの両側の領域B及び領域Cでは、振動部材104は圧電素子114から供給される振動によって振動する。   The region A in which the input shielding notch 104a is provided is a so-called dead zone region in which vibration is suppressed. On the other hand, in the regions B and C on both sides of the region A, the vibration member 104 vibrates due to vibration supplied from the piezoelectric element 114.

このため、振動部材104は、領域Aによって分断された領域B及び領域Cが個々に振動し、領域B及び領域Cの双方の振動が振動部材104に伝播することによって、圧電素子114と振動部材104がともに振動する。図5は、領域B及び領域Cからの振動が振動部材104に伝播する様子を示す模式図である。   For this reason, in the vibration member 104, the region B and the region C divided by the region A individually vibrate, and the vibrations of both the region B and the region C propagate to the vibration member 104, whereby the piezoelectric element 114 and the vibration member Both 104 vibrate. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating how vibration from the region B and the region C propagates to the vibration member 104.

図5の中段の図に示すように、入力遮蔽切り欠き部104aが設けられた領域Aでは振動が抑制され、領域Bと領域Cからは、それぞれ振動モードが異なる振動が伝播する。ここでは、領域Bの振動モードを振動モードBとし、領域Cの振動モードを振動モードCとする。このため、圧電素子114への実際の入力周波数は1つであるが、圧電素子114に対して異なる2つの周波数を入力して振動させたような効果が得られる。   As shown in the middle diagram of FIG. 5, the vibration is suppressed in the region A in which the input shielding notch 104 a is provided, and vibrations having different vibration modes are transmitted from the region B and the region C, respectively. Here, the vibration mode in region B is referred to as vibration mode B, and the vibration mode in region C is referred to as vibration mode C. For this reason, although the actual input frequency to the piezoelectric element 114 is one, the effect that two different frequencies were input to the piezoelectric element 114 and vibrated can be obtained.

このため、振動部材104の表面の各位置では、振動モードBによる振動と振動モードCによる振動が合成されて変位が生じる。振動部材104の表面の任意の点では、一方の振動モードでは節の位置に相当して振幅が小さくなったとしても、他方の振動モードでは節の位置とならないようにすることができる。従って、振動モードBと振動モードCによる振動をともに伝播させることで、節の位置における振幅の低下を他の振動モードによる振動で補間することができるため、節の部分を大幅に減少させることができる。これにより、振動部材104の全域において、変位が0となる節の位置が生じないようにすることが可能である。この際、各振動モードにおいて、振動部材104上の節の位置は入力信号の周波数に応じて変化するため、周波数を最適な値に設定することで、振動部材114の表面に振幅(変位)が局所的に低下してしまう箇所が生じないようにすることが可能である。   For this reason, at each position on the surface of the vibration member 104, the vibration by the vibration mode B and the vibration by the vibration mode C are combined to cause displacement. At any point on the surface of the vibration member 104, even if the amplitude corresponding to the position of the node is reduced in one vibration mode, the position of the node can be prevented from being reached in the other vibration mode. Therefore, by propagating the vibrations in vibration mode B and vibration mode C together, the decrease in amplitude at the node position can be interpolated with vibrations in other vibration modes, so that the node portion can be greatly reduced. it can. As a result, it is possible to prevent the positions of the nodes where the displacement is zero from occurring in the entire region of the vibration member 104. At this time, in each vibration mode, the position of the node on the vibration member 104 changes according to the frequency of the input signal. Therefore, by setting the frequency to an optimum value, the amplitude (displacement) on the surface of the vibration member 114 is increased. It is possible to prevent the occurrence of local degradation.

図5の最下段の図において、振動部材104の表面に示す複数の点は、モードBとモードCのそれぞれにおいて、周波数応答解析を用いてシミュレーションした場合に振動の振幅(変位)を取得する振幅取得ポイントを示している。ここでは、一例として、振動部材104上に7×7=49箇所の振幅取得ポイントをマトリクス状に設定するものとする。また、振幅取得ポイントにおいて、実際の振幅を測定しても良い。   In the lowermost diagram of FIG. 5, a plurality of points shown on the surface of the vibration member 104 are amplitudes for acquiring vibration amplitude (displacement) in each of the modes B and C when simulation is performed using frequency response analysis. Indicates acquisition points. Here, as an example, 7 × 7 = 49 amplitude acquisition points on the vibration member 104 are set in a matrix. Further, the actual amplitude may be measured at the amplitude acquisition point.

振動部材104の全域において振幅の節が生じないようにするために、FPC116から圧電素子104に与える駆動信号の周波数を最適な値に設定する。このため、FPC116から圧電素子114へ入力する周波数を変化させて、振動モードBと振動モードCのそれぞれについて、各振幅取得ポイントにおいて所定値以上の振幅が得られる周波数を予め取得する。   In order to prevent an amplitude node from occurring in the entire region of the vibration member 104, the frequency of the drive signal applied from the FPC 116 to the piezoelectric element 104 is set to an optimum value. For this reason, by changing the frequency input from the FPC 116 to the piezoelectric element 114, for each of the vibration mode B and the vibration mode C, a frequency at which an amplitude greater than or equal to a predetermined value is obtained at each amplitude acquisition point is acquired in advance.

図6は、一例として、特定の振幅取得ポイントPにおける、振幅(変位)と周波数との関係を示す特性図である。図6では、周波数応答解析を用いてシミュレーションした結果を示している。ここで、図6(A)は、振動モードBによる特性を示しており、図6(B)は振動モードCによる特性を示している。また、図6(A)及び図6(B)の特性において、縦軸は振幅を、横軸は周波数を示している。   FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the amplitude (displacement) and the frequency at a specific amplitude acquisition point P as an example. FIG. 6 shows the result of simulation using frequency response analysis. Here, FIG. 6A shows the characteristics according to the vibration mode B, and FIG. 6B shows the characteristics according to the vibration mode C. In the characteristics shown in FIGS. 6A and 6B, the vertical axis represents amplitude and the horizontal axis represents frequency.

図6(A)及び図6(B)に示すように、周波数を変化させると、周波数の変化に伴って振幅が変化する。周波数の変化に伴い、振幅取得ポイントPの位置が振動の節の位置に近づくと、振幅は最も小さくなる。   As shown in FIGS. 6A and 6B, when the frequency is changed, the amplitude changes as the frequency changes. As the frequency changes, the amplitude becomes the smallest when the position of the amplitude acquisition point P approaches the position of the vibration node.

図6(A)に示すように、振動モードBにおいては、周波数f1の場合に振幅が最大値に近くなる。また、同じ周波数f1の場合に、振動モードCにおいても、振幅が所定のしきい値Tよりも大きくなる。従って、振幅取得ポイントPにおいては、振動モードBと振動モードCの双方において、比較的大きな振幅の振動を発生させることができる。   As shown in FIG. 6A, in the vibration mode B, the amplitude is close to the maximum value at the frequency f1. In the case of the same frequency f1, the amplitude is larger than the predetermined threshold value T even in the vibration mode C. Accordingly, at the amplitude acquisition point P, vibrations having a relatively large amplitude can be generated in both the vibration mode B and the vibration mode C.

一方、周波数をf2とした場合は、振動モードBと振動モードCの双方において、共に振幅が所定のしきい値Tよりも小さくなってしまう。従って、周波数f2の場合は、振幅取得ポイントPにおいて十分な振幅の振動を発生させることができない。このため、振幅取得ポイントPにおけるシミュレーションの結果からは、周波数はf1とすることが好適であることが判る。   On the other hand, when the frequency is f2, the amplitude becomes smaller than the predetermined threshold value T in both the vibration mode B and the vibration mode C. Therefore, in the case of the frequency f2, vibration with sufficient amplitude cannot be generated at the amplitude acquisition point P. For this reason, it is understood from the simulation result at the amplitude acquisition point P that the frequency is preferably f1.

以上のようなシミュレーションを各振幅取得ポイントに対して行い、全ての振幅取得ポイントにおいて、振動モードB,Cにおける振幅が所定値以上となり、図6(A)及び図6(B)の周波数f2のような状態とならない周波数f0を抽出する。これにより、圧電素子114を周波数f0で駆動すると、各振幅取得ポイントにおいて十分な振幅が得られるため、振動部材104の表面の全域で付着した塵埃を確実に除去することができる。なお、上述した振幅取得ポイントの数は一例であり、振幅取得ポイントの数は適宜設定することができる。   The simulation as described above is performed for each amplitude acquisition point. At all amplitude acquisition points, the amplitude in the vibration modes B and C is equal to or greater than a predetermined value, and the frequency f2 in FIGS. 6 (A) and 6 (B) is obtained. The frequency f0 that does not become such a state is extracted. Accordingly, when the piezoelectric element 114 is driven at the frequency f0, sufficient amplitude is obtained at each amplitude acquisition point, so that dust attached to the entire surface of the vibration member 104 can be reliably removed. The number of amplitude acquisition points described above is an example, and the number of amplitude acquisition points can be set as appropriate.

また、入力遮蔽切り欠き部104aの水平方向の位置、幅(領域Aの圧電素子114の長手方向の長さ)を変化させると、図6(A)及び図6(B)に示す破線、又は一点鎖線の特性に示すように、周波数に対する変位の特性を変化させることができる。従って、上述したシミュレーションの際に、周波数を変化させるとともに、必要に応じて入力遮蔽切り欠き部104aの水平方向の位置、または入力遮蔽切り欠き部104aの幅を変化させてシミュレーションを行うことで、全ての振幅取得ポイントにおいて十分な振幅を得ることができる周波数f0を抽出することができる。   Further, when the horizontal position and width of the input shielding notch 104a (the length of the region A in the longitudinal direction of the piezoelectric element 114) are changed, the broken line shown in FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), or As shown by the characteristics of the one-dot chain line, the characteristics of displacement with respect to the frequency can be changed. Therefore, in the above-described simulation, by changing the frequency and performing the simulation by changing the horizontal position of the input shielding notch 104a or the width of the input shielding notch 104a as necessary, It is possible to extract a frequency f0 at which sufficient amplitude can be obtained at all amplitude acquisition points.

なお、入力遮蔽切り欠き部104aの位置を圧電素子114の端部に近接させると、振動モードB,Cの一方の振動の振幅が小さくなる場合がある。一方、入力遮蔽切り欠き部104aは圧電素子114の長手方向の中心近傍に配置すると、振動モードB、振動モードCによる振幅を共に大きくすることができる。但し、各振幅取得ポイントにおける振幅は入力周波数に応じて変動するため、図6で説明した方法により最適な入力遮蔽切り欠き部104aの位置、幅を設定するようにする。   When the position of the input shielding notch 104a is brought close to the end of the piezoelectric element 114, the amplitude of one vibration of the vibration modes B and C may be reduced. On the other hand, if the input shielding notch 104a is disposed near the center in the longitudinal direction of the piezoelectric element 114, both the amplitudes of the vibration mode B and the vibration mode C can be increased. However, since the amplitude at each amplitude acquisition point varies according to the input frequency, the optimum position and width of the input shielding notch 104a are set by the method described in FIG.

以上のように、振動モードBと振動モードCの双方において、各振幅取得ポイントの振幅が所定値以上となるように周波数を設定し、必要に応じて領域Aの位置、長さを調整することで、振動部材104の全域において、十分な変位の振動を確実に生じさせることが可能となり、振動部材104の表面に付着した塵を確実に除去することが可能となる。   As described above, in both vibration mode B and vibration mode C, the frequency is set so that the amplitude of each amplitude acquisition point is not less than a predetermined value, and the position and length of region A are adjusted as necessary. Thus, it is possible to reliably generate vibration with sufficient displacement in the entire region of the vibration member 104, and it is possible to reliably remove dust attached to the surface of the vibration member 104.

従って、圧電素子114の駆動周波数を変化することなく、振動部材104上の振動の節部を大幅に減少させることができ、その結果、駆動時間に占める有効塵除去時間の割合を拡大することができる。従って、振動部材104上に付着した塵を除去する性能を格段に向上させることができるとともに、周波数を変化させるための回路構成等が不要であるため、構成を簡素にすることが可能となり、大幅なコストダウンを実現することができる。また、振動源である圧電素子104は1つ設けるのみで足りるため、2系統の振動源(圧電素子)と駆動回路を設ける構成と比較すると、製造コストを大幅に低下することができ、且つ装置の小型化を達成することが可能となる。   Therefore, the vibration node on the vibration member 104 can be greatly reduced without changing the drive frequency of the piezoelectric element 114, and as a result, the proportion of the effective dust removal time in the drive time can be increased. it can. Accordingly, the performance of removing dust adhering to the vibrating member 104 can be remarkably improved, and a circuit configuration for changing the frequency is not necessary, so that the configuration can be simplified. Cost reduction can be realized. Further, since only one piezoelectric element 104 as a vibration source is required, the manufacturing cost can be greatly reduced as compared with a configuration in which two vibration sources (piezoelectric elements) and a drive circuit are provided. It is possible to achieve downsizing.

以上説明したように第1の実施形態によれば、振動部材104の一部に入力遮蔽切り欠き部104aを設けて振動部材104の振動を分断するようにしたため、1の入力周波数から複数の振動モードを生じさせることができる。そして、振動部材104に設定した各振幅取得ポイントの振幅が塵除去に必要な所定値以上となるように周波数を設定することで、振動部材104の全域で確実に塵を除去することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, since the input shielding notch 104a is provided in a part of the vibration member 104 so as to divide the vibration of the vibration member 104, a plurality of vibrations are generated from one input frequency. A mode can be created. Then, by setting the frequency so that the amplitude of each amplitude acquisition point set on the vibration member 104 is equal to or higher than a predetermined value necessary for dust removal, dust can be reliably removed in the entire region of the vibration member 104. Become.

[2.第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図7は、第2の実施形態に係る撮像素子ユニット200の構成を示す斜視図である。第2の実施形態は、第1の実施形態の振動部材104に非対称形状部104bを付加したものである。
[2. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration of an image sensor unit 200 according to the second embodiment. In the second embodiment, an asymmetrical shape portion 104b is added to the vibration member 104 of the first embodiment.

図7に示すように、振動部材104の下端の一部には、下方に突出する非対称形状部104bが設けられている。第1の実施形態で説明したように、振動部材104に入力遮蔽切り欠き部104aを設けることによって、振動部材104の振動を分断することができ、1の入力周波数から複数の振動モードを生じさせることができる。更に、振動部材104に非対称形状部104bを設けることによって、入力遮蔽切り欠き部104aを境とする振動の非対称な伝播を強調することができる。このため、非対称形状部104bは、入力遮蔽切り欠き部104aが設けられた位置を境として、圧電素子114の延在する方向で振動部材104が非対称形状となるように設けることができる。これにより、振動モードBと振動モードCのモードの相違をより強調することができる。   As shown in FIG. 7, a part of the lower end of the vibration member 104 is provided with an asymmetric shape portion 104 b that protrudes downward. As described in the first embodiment, the vibration of the vibration member 104 can be separated by providing the vibration member 104 with the input shielding notch 104a, and a plurality of vibration modes are generated from one input frequency. be able to. Furthermore, by providing the vibration member 104 with the asymmetrical shape portion 104b, it is possible to emphasize the asymmetric propagation of vibration with the input shielding notch 104a as a boundary. For this reason, the asymmetric shape portion 104b can be provided so that the vibration member 104 has an asymmetric shape in the direction in which the piezoelectric element 114 extends, with the position where the input shielding notch portion 104a is provided as a boundary. Thereby, the difference in mode between vibration mode B and vibration mode C can be emphasized more.

これにより、振動部材104の任意の点では、入力遮蔽切り欠き部104aとともに非対称形状部104bを形成したことによって、異なる振動モードB,Cによる振動が生じるため、振動に節の位置が生じてしまうことをより確実に抑えることが可能となる。   Thereby, at any point of the vibration member 104, the asymmetrical shape portion 104b is formed together with the input shielding notch portion 104a, so that vibrations due to different vibration modes B and C occur, so that the position of the node occurs in the vibration. This can be suppressed more reliably.

また、図8は、非対称形状部104bを設ける代わりに、振動部材104の下部に振動抑制板118を貼り付けた例を示している。振動抑制板118は、振動部材104よりも振動し難い材料特性(密度、ヤング率)を有する素材から構成されている。一例として、振動抑制板118は、例えばステンレス等の剛性の高い材料から構成され、振動部材104よりも十分に大きなヤング率を有している。このため、振動部材104の振動抑制板118が接着された領域では、振動部材104の他の領域に比べて振動が抑えられた状態となり、振動モードBと振動モードCのモードの相違をより強調することができる。   FIG. 8 shows an example in which a vibration suppression plate 118 is attached to the lower part of the vibration member 104 instead of providing the asymmetric shape portion 104b. The vibration suppression plate 118 is made of a material having material characteristics (density and Young's modulus) that are less likely to vibrate than the vibration member 104. As an example, the vibration suppression plate 118 is made of a material having high rigidity such as stainless steel and has a Young's modulus sufficiently higher than that of the vibration member 104. For this reason, in the region where the vibration suppression plate 118 of the vibration member 104 is bonded, the vibration is suppressed compared to other regions of the vibration member 104, and the difference between the vibration mode B and the vibration mode C is more emphasized. can do.

以上説明したように第2の実施形態によれば、第1の実施形態の振動部材104の構成に加えて、振動部材104に非対称形状部104aを設け、または振動部材104に振動抑制板118を貼り付けたため、入力遮蔽切り欠き部104aによって生じる振動の非対称な伝播をより強調することができる。これにより、1の入力周波数を用いて、圧電素子114に異なる複数の振動モードを生じさせることができ、振動部材104の全域で確実に塵埃を除去することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, in addition to the configuration of the vibration member 104 of the first embodiment, the vibration member 104 is provided with the asymmetric shape portion 104a, or the vibration member 104 is provided with the vibration suppression plate 118. Since it is affixed, the asymmetric propagation of vibration caused by the input shielding notch 104a can be more emphasized. Accordingly, a plurality of different vibration modes can be generated in the piezoelectric element 114 using one input frequency, and dust can be reliably removed over the entire area of the vibration member 104.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

100 撮像装置
102 撮像素子
104 振動部材
104a 入力遮蔽切り欠き部
114 圧電素子
200 撮像素子ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device 102 Imaging element 104 Vibrating member 104a Input shielding notch 114 Piezoelectric element 200 Imaging element unit

Claims (6)

被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
1の周波数の駆動信号が入力されて振動する圧電素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置され、前記圧電素子が装着され、前記圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられた光学素子と、
を備えることを特徴とする、撮像素子ユニット。
An imaging device having an imaging surface on which an optical image of a subject is formed, and converting the optical image into an electrical signal;
A piezoelectric element that vibrates when a drive signal having a frequency of 1 is input;
An optical element that is disposed closer to the subject than the imaging element, is mounted with the piezoelectric element, and is provided with a notch-shaped portion at a position where the piezoelectric element is mounted;
An image pickup device unit comprising:
前記光学素子は、前記切り欠き形状部が設けられた位置を境として非対称の平面形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の撮像素子ユニット。   2. The image sensor unit according to claim 1, wherein the optical element has an asymmetric planar shape with respect to a position where the notch-shaped part is provided. 前記光学素子の切り欠き形状部が設けられた部位と対向する端面側に振動抑制板が貼り付けられたことを特徴とする、請求項1に記載の撮像素子ユニット。   The imaging element unit according to claim 1, wherein a vibration suppression plate is attached to an end surface facing the portion where the cutout portion of the optical element is provided. 被写体の光学像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により被写体の光学像が結像される撮像面を有し、前記光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
1の周波数の駆動信号が入力されて振動する圧電素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置され、前記圧電素子が装着され、前記圧電素子が装着される部位に切り欠き形状部が設けられた光学素子と、
を備えることを特徴とする、撮像装置。
An imaging optical system that forms an optical image of the subject;
An imaging device having an imaging surface on which an optical image of a subject is formed by the imaging optical system, and converting the optical image into an electrical signal;
A piezoelectric element that vibrates when a drive signal having a frequency of 1 is input;
An optical element that is disposed closer to the subject than the imaging element, is mounted with the piezoelectric element, and is provided with a notch-shaped portion at a position where the piezoelectric element is mounted;
An imaging apparatus comprising:
前記光学素子は、前記切り欠き形状部が設けられた位置を境として非対称の平面形状を有することを特徴とする、請求項4に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 4, wherein the optical element has an asymmetric planar shape with respect to a position where the cutout shape portion is provided. 前記光学素子の切り欠き形状部が設けられた部位と対向する端面側に振動抑制板が貼り付けられたことを特徴とする、請求項4に記載の撮像装置。   The image pickup apparatus according to claim 4, wherein a vibration suppression plate is attached to an end surface facing the portion where the cutout portion of the optical element is provided.
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