JP2012227597A - 撮像装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】操作性が損なわれることなく、消費電力を押さえながら、ＩＳＣを可能とする。
【解決手段】撮像素子６と、撮像素子６に設けられ、規則的な配列パターンを持って配置されたＡＦ画素７と、撮像素子の光軸前方に配置された振動板８と、振動板に設けられ、ＡＦ画素の配列パターンと同じ方向の振動波を発生する振動子９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びカメラに関するものである。

従来、この種の撮像装置は、撮像素子に付着したゴミが、ＡＦ画素への入射光の場所に存在している場合に、ＡＦ性能を損なう可能性があった。また、ＡＦ画素部分について画像補完を行う場合に、ゴミの写り込みのせいで、その補完結果が適切に得られなくなる可能性があった。
この問題を解決するために、ＡＦ画素が配置された撮像素子に、ＩＳＣ（イメージセンサクリーニング）振動板を設けたものがあり、撮影者が所望する範囲に、塵埃等が写り込んでしまうことを防止できるものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−０７４４８０号公報

しかし、従来の撮像装置では、ＡＦ画素の配列パターンと９０度異なる振動波を発生する構成の場合に、振動の節部ではゴミ落ち性能が低いため、この節部に対応するＡＦ画素はゴミの影響を最も受けやすい。
また、ひとつの共振周波数で全てのＡＦ画素位置に対応することができないため、いくつかの共振周波数を採用する必要がある。このように、いくつかの周波数を採用すると、ゴミ落としのためのＩＳＣ駆動時間が長くなるという欠点があり、駆動時間が長いと操作性が損なわれる上、消費電力が増すため、電池の寿命にも影響するという課題があった。

本発明の課題は、操作性が損なわれることなく、消費電力を押さえながら、ＩＳＣを可能とする撮像装置及びカメラを提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、撮像素子（６）と、前記撮像素子に設けられ、規則的な配列パターンを持って配置されたＡＦ画素（７）と、前記撮像素子の光軸前方に配置された振動板（８）と、前記振動板に設けられ、前記ＡＦ画素の配列パターンと同じ方向の振動波を発生する振動子（９）と、を含む撮像装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記振動子は、前記ＡＦ画素の配列パターンへの入射光が通過する、前記振動板の特定の位置が、振幅の腹となるように振動すること、を特徴とする撮像装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、前記ＡＦ画素は、等間隔の配列パターンで配置されており、前記振動子は、前記ＡＦ画素の配列パターンへの入射光が通過する、前記振動板の特定の位置が作る列の間隔と等距離に配置されていること、を特徴とする撮像装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の撮像装置を備えたカメラである。
以上、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明したが、これに限定されるものではない。なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替してもよい。

本発明によれば、操作性が損なわれることなく、消費電力を押さえながら、ＩＳＣを可能とする、という効果がある。

本発明の実施形態による撮像装置を備えたカメラを示すブロック図である。 本実施形態に係る撮像装置の撮像素子の中にＡＦ画素が配列状に配置されていることを示す図である。 本実施形態に係る撮像装置の振動板と振動子の配置及び振動波の発生方向を示す図である。 本実施形態に係る撮像装置のＡＦ画素配列と振動の対応を示すイメージ図である。 本実施形態に係る撮像装置の共振周波数設計の場合のパラメータを説明する図である。 本発明の撮像装置の他の実施形態を示した図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態による撮像装置を備えたカメラを示すブロック図である。
カメラ１は、デジタルコンパクトカメラであり、カメラ筐体にレンズ鏡筒が一体に設けられている。
ＣＰＵ２は、フォーカスレンズ群３や不図示のズームレンズ群、ブレ補正レンズ群等（撮影レンズ）の移動量演算や、カメラ１の全体の制御を行う中央処理装置である。

フォーカスレンズ群３は、光軸方向に移動して、焦点を合わせるレンズ群であり、ＣＰＵ２内のＡＦ制御部の制御信号より、ドライバ１１を介して、超音波モータ等の駆動部４によって駆動される。

撮像ユニット５は、撮像素子６と、ＡＦ画素７と、振動板８と、振動子９と、光学的ＬＰＦ１０などを備えており、機械的に密閉された空間を形成している。
撮像素子６は、撮影レンズにより形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を電気的な画像信号に変換し、信号処理部１３へ出力される。撮像素子４は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの素子により構成されている。信号処理部１３は、撮像素子６からの出力を受けて、ノイズ処理やＡ／Ｄ変換等の処理を行う回路である。
ＡＦ画素７は、撮像素子６に設けられ、位相差方式のＡＦ検出が可能な画素であり、規則的な配列パターンを持って配置されており、信号処理部１４を介して、ＣＰＵ２内のＡＦ制御部に出力される。
振動板８は、撮像素子６の光軸前方に配置され、振動することによりゴミ落としを目的とした透明な板である。
振動子９は、振動板８に設けられ、振動駆動のための部材であり、ＡＦ画素７の配列パターンと同じ方向の振動波を発生し、振動板８に付着したゴミを振るい落とす機能を有するものである。振動子９は、例えば、ＰＺＴなどに代表される圧電素子を用いることができる。この振動子９は、ＣＰＵ２からの指示により、ドライバ１２によって駆動される。
光学的ＬＰＦ１０は、撮影レンズを透過した被写体光から高周波成分等を取り除いて、その被写体光を撮像素子６に導くためのフィルタである。
なお、撮像素子６、ＡＦ画素７、振動板８及び振動子９の関係については、後で詳細に説明する。

表示部１５は、カメラ１のカメラ筐体の背面に設けられ、撮像素子６で撮影した被写体像（再生画像、ライブビュー画像）や操作に関連した情報（メニュー）などを表示するカラー液晶ディスプレイである。
操作部１６は、振動子９の振動の開始や終了を指示するスイッチであり、ＣＰＵ２に出力される。また、操作部１６は、振動子９の振動の開始を指示し、所定時間経過後にオフするようにしてもよい。

次に、本実施形態による撮像装置をさらに詳しく説明する。
図２は、本実施形態に係る撮像装置の撮像素子の中にＡＦ画素が配列状に配置されていることを示す図である。
ＡＦ画素７は、撮像素子６上に規則的なパターンを持って配置されている。振動板８は、そのＡＦ画素７の配列パターンと同じ方向の振動波を発生するように配置されている。この振動板８は、ＡＦ画素７の配列パターンへの入射光が通過する特定の位置８ａが、振幅の腹となるような共振周波数が駆動周波数の一つとして設定される。

図３は、本実施形態に係る撮像装置の振動板と振動子の配置及び振動波の発生方向を示す図である。
振動板８には、共振状態での振動波Ｗが配置した振動子９と同じ方向に発生する。つまり、振動板８は、ＡＦ画素７の配列部分のゴミ落としに有効な振動波Ｗを発生するために、ＡＦ画素７の配列と同じ方向に振動子９を配置するようにしてある。

図４は、本実施形態に係る撮像装置のＡＦ画素配列と振動の対応を示すイメージ図である。
振動子９が波長λで振動する場合に、入射光が通過する特定の位置が作る列の間隔ｘｏとλ／２とが等しく、また、位相がそろっているときに、ＡＦ画素７の位置に対応した位置８ａが振動の腹となり、その周波数は、全てのＡＦ画素７に対して、有効なゴミ落ち効果を発揮する。
また、振動子９は、一番上側のＡＦ画素７の配列パターンへの入射光が通過する特定の位置８ａから、配列の間隔ｘｏ（又はその倍数）だけ、上に配置すれば最も効率がよい。

図５は、本実施形態に係る撮像装置の共振周波数設計の場合のパラメータを説明する図である。
ＡＦ画素７の配置パターンに合わせて、振動板８の共振周波数を決定する場合に、振動板８の寸法（ｘ×ｙ），板厚（ｔ），振動子９の貼り付け位置（ｙ｀），振動子９の幅（ｙｐ）が共振周波数に対して支配的な設計パラメータとなる。特に、振動子９の幅（ｙｐ）と振動板８の板厚（ｔ）を設計のパラメータとして実験的に変化させると、振動の腹がどこに現れるかを、任意に設定できる。
また、振動板８の共振周波数と、その振動の腹に合わせてＡＦ画素７の配列を決定しても、同様の効果が得られる。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、振動板８に、ＡＦ画素７の配列パターンと同じ方向の振動波Ｗを発生する振動子９を配置してので、ＡＦ画素７の配列部分のゴミ落としに有効な振動波Ｗを発生することができる。
また、振動子９は、ＡＦ画素７の配列パターンへの入射光が通過する、振動板８の特定の位置８ａが、振幅の腹となるように振動するようにしたので、有効なゴミ落ち効果を発揮することができる。
さらに、ＡＦ画素７の配列パターンへの入射光が通過する特定の位置８ａが、等間隔ｘｏの配列パターンで配置されるときに、振動子９は、特定の位置８ａの間隔ｘｏと等距離に配置されるようにしたので、振動の腹がどこに現れるかを、容易に設定することができる。

（他の実施形態）
図６は、本発明の撮像装置の他の実施形態を示した図である。
図６（ａ）に示すように、振動子９Ａは、振動板８の短辺に沿って、縦方向に配置してもよい。波Ｗ１は、ＡＦ画素７の配列と、９０度異なる方向に発生する。

ＡＦ画素７が十字配列の場合には、図６（ｂ）に示すように、横方向に振動子９を、縦方向に振動子９Ａをそれぞれ配置するようにしてもよい。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１） 本実施形態では、デジタルコンパクトカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、デジタル一眼レフカメラ、ビデオカメラ、携帯電話などにも適用可能である。
（２） 振動子は、圧電素子の例で説明したが、電歪素子、磁歪素子等のほか駆動素子であってもよい。

（３） 振動板８は、専用に設けた例で説明したが、光学的ＬＰＦ１０を振動板として用いて、振動子９を取り付けるようにしてもよい。
（４） 操作部１６によって、振動子９に振動操作をする例で説明したが、電源スイッチのオン又はオフ信号により、振動子９を所定時間振動させるようにしてもよい。
（５） 振動子９は、振動板８の上側、左側に配置した例で説明したが、下側、右側であってもよい。

１；カメラ，２；ＣＰＵ，３；フォーカスレンズ群，４；駆動部，５；撮像ユニット，６；撮像素子，７；ＡＦ画素，８；振動板，９；振動子，１０；光学的ＬＰＦ，１１，１２；ドライバ，１３，１４；信号処理部，１５；表示部，１６；操作部

Claims (4)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子に設けられ、規則的な配列パターンを持って配置されたＡＦ画素と、
   前記撮像素子の光軸前方に配置された振動板と、
   前記振動板に設けられ、前記ＡＦ画素の配列パターンと同じ方向の振動波を発生する振動子と、
   を含む撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記振動子は、前記ＡＦ画素の配列パターンへの入射光が通過する、前記振動板の特定の位置が、振幅の腹となるように振動すること、
   を特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
   前記ＡＦ画素は、等間隔の配列パターンで配置されており、
   前記振動子は、前記ＡＦ画素への入射光が通過する特定の位置列の間隔と等距離に配置されていること、
   を特徴とする撮像装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の撮像装置を備えたカメラ。

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