JP2015126420A - 撮像装置、その制御方法プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】防塵幕の表面に付着した異物を除去するために、防塵幕に接合させた圧電素子に電圧を印加し、この圧電素子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る異物除去機能において、圧電素子への印加電圧を変えることなくより効率的な異物除去能力を提供すること。【解決手段】被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、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、前記光学部材を振動させる振動制御手段と前記光学部材周辺の温度を上昇させる手段を有した撮像装置であって前記振動手段は第１の振動制御モードと、前記光学部材周辺の温度を上昇させてから前記第１の振動制御モードを実行する第２の振動制御モードを備えることを特徴とする撮像装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術に関する。

被写体の光学像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、撮影光束を撮像素子で受光し、その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。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、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。この場合に、撮像素子のカバーガラスやこれらフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分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。このような現象を回避するために、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技術が提案されている。特許文献２には、温度計により環境温度を取得し、環境温度にあわせて圧電素子への印加電圧等の駆動信号を変化させる技術が提案されている。

特開２００３−３４８３９７号公報 特開２００９−１６５０３２号公報

特許文献１に記載されている技術では、防塵幕の表面に付着した異物を除去するために、防塵幕に接合させた圧電素子に電圧を印加し、この圧電素子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る。かかる構成において印加電圧は必要十分な異物除去能力を発揮するよう設定されるが、全ての異物を取りきれなかった場合はユーザが綿棒やシルボン紙等を用いて直接センサーをクリーニングする必要があった。このようなユーザの手作業によるクリーニング行為には防塵膜に傷がついてしまう可能性がある問題があった。この問題を解決するために圧電素子への印加電圧を上げて防塵幕の振動振幅を大きくすることが考えられるが、高い電圧を発生させる電気回路が必要になるためコストアップや撮像装置の大型化の要因となってしまう。

また特許文献２に記載されている技術では温度計により環境温度を取得し、環境温度にあわせて圧電素子への印加電圧等の駆動信号を変化させる。かかる構成においては印可電圧や駆動信号を変化させるため、電気回路の大型化や複雑なファーム作成が必要になるという問題がある。

本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、圧電素子への印加電圧や駆動信号を変えることなくより高い異物除去能力を出すことを目的とする。

被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、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、前記光学部材を振動させる振動制御手段と前記光学部材周辺の温度を上昇させる手段を有した撮像装置であって前記振動手段は第１の振動制御モードと、前記光学部材周辺の温度を上昇させてから前記第１の振動制御モードを実行する第２の振動制御モードを備えることを特徴とする撮像装置。

本発明によれば機器構成と圧電素子への印加電圧を変えることなく、ユーザの要求に応じてより高い効果のある異物除去機能を有した撮像装置を提供することができる。

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。 第１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。 光学部材及び撮像素子周辺の保持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。 振動ユニット４７０の構成を示す斜視図である。 図４におけるＸ-Ｘ線断面図である。 温度と振幅比との関係を示す特性図である。 ＭＰＵによって実行される処理動作の手順を示すフローチャートである。 異物除去動作メニューの表示状態を示す図である。 第１の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態におけるＭＰＵによって実行される処理動作の手順と異物除去動作を説明するためのフローチャートである。

［第１の実施形態］
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１および図２は本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観を示す図である。具体的には、図１はカメラ前面側より見た斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示し、図２はカメラ背面側より見た斜視図である。

図１において、１はカメラ本体であり、撮影時に使用者がカメラを安定して握り易いように前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。２はマウント部であり、着脱可能な撮影レンズユニット（不図示）をカメラ本体に固定させる。マウント接点２１は、カメラ本体と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号などを介在すると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する機能を有する。また、マウント接点２１は電気通信のみならず、光通信、音声通信などを可能なように構成してもよい。

４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釦である。５はカメラ筐体内に配置されたミラーボックスで、撮影レンズを通過した撮影光束はここへ導かれる。ミラーボックス５の内部には、クイックリターンミラー６が配設されている。クイックリターンミラー６は、撮影光束をペンタプリズム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側には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン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が配置されている。これらの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。

シャッタボタン７は、第１ストロークでＳＷ１（後述の７ａ）がＯＮし、第２ストロークにてＳＷ２（後述の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、シャッタボタン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などを行うものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示されるようになっている。

カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット１１とフラッシュ取付け用のシュー溝１２とフラッシュ接点１３があり、カメラ上部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。

グリップに対して反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられていて、この外部端子蓋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とＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。

図２において、カメラ背面側には上方にファインダ接眼窓１８が設けられ、更に背面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の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担い、例えばカメラのＡＥモードでは自動露出装置により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。あるいは、シャッタスピードと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において、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選択にも用いられる。さらにサブ操作ダイヤル２０はカメラ本体１が撮影待機状態で操作されると後述の異物除去機能選択メニューがカラー液晶モニタ１９に表示される。

４３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である。

４４は後述するライブビュー（ＬＶ）表示モードを動作・停止させるためのＬＶ指示部材であり、ＬＶ指示部材４４が操作されるとカラー液晶モニタ１９にＬＶ画像が表示・非表示される。

４５は後述する動画記録モードを動作・停止させるための動画記録指示部材であり、動画記録指示部材４５が操作されると使用者は動画像を録画することができる。

図３は、本実施の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、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示している。５０は撮影光軸である。１００はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータの中央処理装置（以下、ＭＰＵという）である。ＭＰＵ１００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。

１００ａはＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭであり、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶可能である。

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、温度センサ１１２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についても接続されている。これらの回路はＭＰＵの制御により動作するものである。

また、ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット内に配置されたレンズ制御回路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備えている。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、撮影レンズユニット内の撮影レンズ２００および絞り２０４の駆動を、ＡＦ駆動回路２０２および絞り駆動回路２０３を介して行うことが可能となる。

なお、本実施形態では便宜上１枚の撮影レンズで示しているが、実際は多数のレンズ群により構成されている。

ＡＦ駆動回路２０２は、たと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ることにより、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。２０３は絞り駆動回路であり、たとえばオートアイリスなどによって構成され、レンズ制御回路２０１によって絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得るように構成されている。

メインミラー６は、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタプリズム２２へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー３０に導く。サブミラー３０は、透過され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、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へ駆動するためのものである。同時に、サブミラー３０を、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へ駆動する。具体的には、たとえばＤＣモータとギヤトレインなどから構成される。

３１は不図示である結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー及び、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤから成るラインセンサ等から構成されている周知の位相差方式の焦点検出センサユニットである。焦点検出センサユニット３１から出力された信号は、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へ送信される。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、デフォーカス量およびデフォーカス方向を求め、これに基づき、レンズ制御回路２０１および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。

２２はペンタプリズムであり、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光学部材である。使用者は、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。

ペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ４６にも導く。測光回路１０６は、測光センサ４６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、得られる輝度信号から露出値を算出する。

３２は機械フォーカルプレーンシャッタであり、ユーザ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。また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。フォーカルプレーンシャッタ３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３によって制御される。

３３は撮像素子で、撮像デバイスであるＣＭＯＳが用いられる。撮像デバイスには、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型およびＣＩＤ型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよい。

３４はクランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路であり、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、クランプレベルの変更も可能である。

３５はＡＧＣ（自動利得調整装置）であり、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、ＡＧＣ基本レベルの変更も可能である。３６はＡ／Ｄ変換器であり、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。

４１０は高い空間周波数を取り除く矩形の赤外線カットフィルタで、後述するように異物の付着を防止するために、導電性を有するように表面がコーティングされている。４２０は光学ローパスフィルタで、水晶からなる複屈折板およ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。

１１１は圧電素子駆動回路であり、赤外線カットフィルタ４１０に固着された圧電素子４３０を振動させる回路である。ＭＰＵ１００の指示に従って圧電素子４３０を振動させ赤外線カットフィルタ４１０に振動振幅を発生させる。なお、圧電素子４３０の駆動の仕方については後述する。

１１２は温度センサであり、赤外線カットフィルタ４１０の近傍に配置され、カメラ本体１内の温度を検出し、ＭＰＵ１００へ温度を出力する。４００は、赤外線カットフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３と後述する他の部品と共にユニット化された撮像ユニットであり、詳細な構成については後述する。

１０４は映像信号処理回路であり、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など、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動画像・静止画像データは、カラー液晶駆動回路１１４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の指示により、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可能である。更に、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧなどの画像データ圧縮処理を行う機能も有している。連写撮影など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可能である。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可能となる。

メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０（図１におけるビデオ信号出力用ジャック１６およびＵＳＢ出力用コネクタ１７が相当する）から入力される画像データをメモリ３９に記憶することや、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から出力する機能についても有する。なお、メモリ３９は、カメラ本体に対して着脱可能なフラッシュメモリなどである。

ＬＶ表示指示部材４４は、使用者により操作されると、カラー液晶モニタ１９へ動画像を表示・非表示する。

動画記録指示部材４５は、使用者により操作されると、メモリ３９へ映像信号処理回路１０４が生成した動画像を記録開始、記録停止する。

電力供給回路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を行う。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、ミラー駆動回路１０１を介して、ミラー６を撮影光束から待避する位置へ駆動し、同時にサブミラー３０を撮影光束から待避する位置へ駆動する。さらに、ＭＰＵ１００は、シャッタ駆動回路１０３を介してフォーカルプレーンシャッタ３２を撮影光束から退避する位置へ駆動する。このクリーニングモードにおいて使用者は、綿棒、シルボン紙、ゴムなどを用いて赤外線カットフィルタ４１０上の異物を直接クリーニングすることが可能となる。

１０５はスイッチセンス回路であり、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。７ａは、レリーズボタン７の第１ストロークによりオンするスイッチＳＷ１である。７ｂは、レリーズボタン７の第２ストロークによりオンするスイッチＳＷ２である。スイッチＳＷ２がオンされると、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、ＬＶ表示指示部材４４、動画記録指示部材４５が接続されている。

１０７はＬＣＤ駆動回路であり、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。１０８はバッテリチェック回路であり、ＭＰＵ１００からの信号に従って、所定時間バッテリチェックを行い、その検出出力をＭＰＵ１００へ送る。４２は電源部であり、カメラの各要素に対して、必要な電源を供給する。

１０９は時刻計測回路でメインスイッチ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からの指令により、計測結果をＭＰＵ１００へ送信することができる。

次に、撮像ユニット４００の詳細な構成について、図４〜７を用いて以下に説明する。図４は、赤外線カットフィルタ４１０及び撮像素子３３周辺の保持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、撮影者側には撮像ユニット４００が配設されている。特に撮像ユニット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２の取付け面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離か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の構成を示す斜視図である。撮像ユニット４００は、振動ユニット４７０と撮像素子ユニット５００、及び弾性部材４５０によって構成されている。撮像素子ユニット５００は、少なくとも撮像素子３３と撮像素子保持部材５１０、回路基板５２０、シールドケース５３０、光学ローパスフィルタ４２０、遮光部材５４０、光学ローパスフィルタ保持部材５５０により構成されている。撮像素子保持部材５１０は金属などによって形成され、位置決めピン５１０ａとビス穴５１０ｂ、ビス穴５１０ｃが設けられている。回路基板５２０は、撮像系の電気回路が実装され、ビス用の逃げ穴５２０ａが設けられている。

シールドケース５３０は金属などによって形成され、ビス用の逃げ穴５３０ａが設けられている。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、撮像素子保持部材５１０にビスで係止され、シールドケース５３０は電気回路を静電気などから保護するため回路上の接地電位に接続される。遮光部材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、被写体側と撮影者側とに両面テープが固着されている。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（図７を参照）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。振動ユニット４７０は、位置決め穴４６０ａと位置決めピン５１０ａを用いて撮像素子ユニット５００に対して位置決めされる。振動ユニット４７０は、ビス用の逃げ穴４６０ｂとビス穴５１０ｃを用い、弾性部材４５０を挟み込んで撮像素子ユニット５００にビスで係止される。これにより、導電性を有するようにコーティングされた赤外線カットフィルタ４１０の表面に帯電した電気は、保持部材４６０と撮像素子保持部材５１０、シールドケース５３０を介して回路基板５２０へ逃がすことができ、異物の付着を防止できる。弾性部材４５０は、ゴムなどの軟質材で形成され、赤外線カットフィルタ４１０の振動吸収部としての役割を有するとともに、後述するように赤外線カットフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ４２０の密閉空間を形成する。

なお、弾性部材４５０は、赤外線カットフィルタ４１０の振動吸収性を高めるために、厚い部材または硬度が低い部材で構成すること、および赤外線カットフィルタ４１０の振動の節部に当接することが望ましい。

図６は、振動ユニット４７０の詳細な構成を示す斜視図である。振動ユニット４７０は、少なくとも赤外線カットフィルタ４１０と、圧電素子４３０、保持部材４６０により構成されている。保持部材４６０は、金属などの弾性を有した材料によって単一部品として形成され、位置決め穴４６０ａとビス用の逃げ穴４６０ｂが設けられている。また、保持部材４６０の保持面４６０ｃ（図５を参照）は赤外線カットフィルタ４１０に対して振動の節部を含む四隅付近に導電性の接着剤などの手段によって固着され、平面部４６０ｄは赤外線カットフィルタ４１０の振動に平行な光軸方向に折り曲げられている。

圧電素子４３０は、矩形の赤外線カットフィルタ４１０の端部に接着などの手段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を固着している。

図７は、撮像ユニット５００の一部で、図４のＸ−Ｘ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の被写体側と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３３ｃに固定保持されている。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ている。

また、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。振動ユニット４７０は、保持部材４６０のバネ性によって撮像ユニット５００側へと付勢されているので、弾性部材４５０と赤外フィルタ４１０は隙間無く密着し、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している。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ている。

次に、振動ユニット４７０の異物除去動作について説明する。赤外線カットフィルタ４１０に固着された圧電素子４３０にＭＰＵ１００の制御に従って圧電素子駆動回路１１１が所定の周波数の電圧を印加すると、圧電素子４３０は光軸と直角方向に伸縮し、赤外線カットフィルタ４１０を屈曲振動させる。印加する電圧の周波数は、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の共振周波数は温度によって変化するため、電圧は一定の周波数ではなく、十分な周波数帯域で印加する。

より具体的には、赤外線カットフィルタ４１０の共振周波数より低い周波数から開始し、所定の周波数ステップで周波数を徐々に高くスイープさせ、赤外線カットフィルタ４１０の共振周波数より高い周波数で終了する。また、印加する電圧を一定にしたとき、赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅はカメラ内部の温度によって変化する。

図８は、本実施形態の撮像ユニット４００を用いて測定した、温度と振幅比との関係を示す特性図である。図８において、横軸は温度、縦軸は２０℃における赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅を基準とした振幅比である。

図８に示すように、高温時は赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅が大きくなる一方、低温時は赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅が小さくなる。

異物の除去能力は赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅が大きいほど効果が高まるので印加する電圧を一定としたときには、温度が高いときに異物除去機能を実行したほうがより効率的に異物除去が行えると言える。振動振幅が温度によって変化する理由は、弾性部材４５０が温度によって硬度が変化する特性を持っているからである。詳細には赤外線カットフィルタ４５０は弾性部材４５０へ付勢されているため、赤外線カットフィルタ４５０は振動時に弾性部材４５０の反発を受けている状態である。

一般に知られているようにゴム等の軟質材は温度により硬度が変化するので、赤外線カットフィルタ４１０が受ける反発力も温度によって変化する。そのため赤外線カットフィルタ４１０振動時の振動振幅が温度によって変化するのである。

図９は、図３におけるＭＰＵ１００によって実行される異物除去動作処理の手順を示すフローチャートである。図９において、まず、カメラ本体１に備えられたメインスイッチ４３が押下されると、ＭＰＵ１００は、カメラ本体１の電源をオンにし、カメラ本体１を起動する（ステップＳ６０１）。次に、ＭＰＵ１００は、カメラ本体１の起動時の初期手続きを行う（ステップＳ６０２）。この初期手続きとは、電源電圧レベルやカメラ本体１に備えられたＳＷ系の異常の確認、記録メディアの有無の確認、レンズの装着の確認、及び撮影のための初期設定等である。次にカメラ本体１は撮影待機状態となる（ステップＳ６０３）。

次にＭＰＵ１００はユーザによってサブ操作ダイヤル２０が操作されて後述のカラー液晶モニタ１９に表示された異物除去機能メニューから異物除去処理が指示されたか否かを判別する。（ステップＳ６０４）この判断の結果、異物除去処理が指示されていればステップＳ６０５へ進む。異物除去処理が指示されていなければステップＳ６０７へ進む。

なお異物除去処理の指示は前述のメニューからの指示に限らず、機械的な異物除去処理指示ボタンであっても良い。

ステップ６０７ではＭＰＵ１００は、カメラ本体１に備えられたシャッタボタン７が押下されたか否かを判別する。この判別の結果、シャッタボタン７が押下されていないときは、ステップＳ６０３に戻り、撮影待機状態を維持する。一方、シャッタボタンが押下されたときは、ステップＳ６０８に進む。

ステップＳ６０８では、カメラ本体１は撮影動作を実行する。撮影動作は一般的に知られるカメラの撮影・設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。撮影動作終了後本処理を終了する（ステップＳ６０９）。

図１０は図９のステップＳ６０４でユーザが選択する異物除去機能メニューのカラー液晶モニタ１９の表示状態を示す図である。ユーザはサブ操作ダイヤル２０を使ってノーマル異物除去処理指示８５０、スーパー異物除去処理指示８５１、キャンセル指示８５２のいずれか１つを選択する。ノーマル異物除去処理指示８５０かスーパー異物除去処理指示８５１が選択された場合は図９のステップＳ６０５へ進み、キャンセル指示８５２が選択された場合は図９のステップＳ６０７へ進む。なお本実施例においては物理的な部材で選択をおこなうとしたが、タッチパネル等を使用して選択してもよい。

図１１は、図９のステップＳ６０５で実行される異物除去処理の手順を示すフローチャートである。

本処理では、ＭＰＵ１００は、所定の異物除去動作をそのまま実行するノーマル異物除去動作か、カメラ本体１内の温度を上昇させてから異物除去動作を行うスーパー異物除去動作を行う。スーパー異物除去動作ではカメラ本体１内の温度が上昇していることによりノーマル異物除去動作時に比べ赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅が大きくなっているためより効果の高い異物除去が望める。

図１１において、まず、ＭＰＵ１００はユーザが指示した異物除去処理動作がノーマル異物所処理動作であるか否かを判断する。ノーマル異物除去動作であればステップＳ７０３へ進み、ノーマル異物除去動作でない場合はステップＳ７０２へ進む。前述のステップＳ６０４において図１０で示される異物除去機能メニュー画面からユーザがノーマル異物除去処理指示８５０を選択していればステップＳ７０３へ進み、スーパー異物除去処理指示８５２が選択されていた場合はステップＳ７０２へ進むということである。

ステップＳ７０２ではＭＰＵ１００は振動ユニット４７０とその周辺温度を上昇させるためのダミー処理を開始してステップＳ７０３へ進む。具体的には映像信号処理回路１０４へ撮像素子３３から読みだした映像信号の画像処理指示を行い、時間映像信号の読みだしと画像処理を所定の時間繰り返すことでＭＰＵ１００と撮像素子３３、及びクランプ／ＣＤＳ回路３４、ＡＧＣ３５、Ａ／Ｄ変換機３６、映像信号処理回路１０４各々の電気回路に搭載された回路素子の発熱を促し、その熱をもって振動ユニット４７０とその周辺温度を上昇させる。

ステップＳ７０３ではＭＰＵ１００は温度センサ１１２の温度を取得し、その温度が任意に設定した閾値以上であるか否かを判断する。閾値以上であればステップＳ７０４へ進む。閾値未満であれば再びステップＳ７０３を行う。つまりステップＳ７０２で開始されたダミー処理によってカメラ本体１内の温度は上昇し続けているので、温度センサ１１２が示す値が閾値を超えるまで繰り返し判定を行うということである。なお任意の閾値は除去能力が十分に確保できる値とすることが望ましい。

ステップＳ７０４ではＭＰＵ１００はステップＳ７０２で開始したダミー処理を終了してステップＳ７０５へ進む。なお振動ユニット４７０とその周辺温度を上昇させるダミーの処理は前述の画像処理に限らずどのような処理であってもよい。

ステップＳ７０５では異物除去動作を行う。具体的にはＭＰＵ１００は圧電素子４３０に圧電素子駆動回路１１１から所定の周波数帯の電圧を印加することによって赤外線カットフィルタ４１０を振動させる。この赤外線カットフィルタ４１０の振動により異物が除去されるのである。

このときユーザが指示した異物除去処理動作がスーパー異物除去処理指示であった場合はステップＳ７０２〜ステップＳ７０４の処理によって振動ユニット４７０とその周辺温度が上昇している状態であるので、赤外線カットフィルタ４１０の振動振幅はノーマル異物所処理動作と比較して大きくなり、より高い異物除去効果が望める。

以上述べたように本実施例によれば異物除去動作を行うための構成を変えることなくより効果の高い異物除去動作を実施することができるので、例えば圧電素子への印加電圧を引き上げることによるコストアップやカメラの大型化を招くことなく効率的な異物除去機能を提供できる。

また本実施例では、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、複屈折板、位相板及び赤外線カットフィルタ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よい。

［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。上記第１の実施形態ではダミー処理を行うことで振動ユニット４７０とその周辺温度を高めた後に異物除去処理を行ったが、本実施例ではユーザが撮影動作を行うことで振動ユニット４７０とその周辺温度が高まったタイミングを利用して異物除去動作を行う。

なお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は前記第１の実施形態と同様の構成であるのでその説明を省略する。

図１２は本実施形態における異物除去動作のフローチャートである。

図１２において、まず、カメラ本体１に備えられたメインスイッチ４３が押下されると、ＭＰＵ１００は、カメラ本体１の電源をオンにし、カメラ本体１を起動する（ステップＳ８０１）。次に、ＭＰＵ１００は、カメラ本体１の起動時の初期手続きを行う（ステップＳ８０２）。この初期手続きとは、電源電圧レベルやカメラ本体１に備えられたＳＷ系の異常の確認、記録メディアの有無の確認、レンズの装着の確認、及び撮影のための初期設定等である。

次にカメラ本体１は撮影待機状態となる（ステップＳ８０３）。次にＭＰＵ１００はユーザによってＬＶ指示部材４４が操作されてＬＶ表示開始指示がなされたか否かを判断する。（ステップＳ８０４）この判断の結果、ＬＶ表示開始指示されていればステップＳ８０５へ進む。ＬＶ表示開始指示がなされていなければステップＳ８０３へ戻り撮影待機状態を続ける。

ステップＳ８０５ではＭＰＵ１００がＬＶ表示処理を開始する。具体的には、ＭＰＵ１００はミラー駆動回路１０１を介して不図示のミラーモーターを制御し、主ミラー６とサブミラー３０をアップ位置に回動させて撮影光路外に退避させる。またＭＰＵ１００はシャッタ駆動回路１０３を介して不図示のチャージモーターを駆動し、シャッタ３２を不図示の開放状態にする。そして、メモリコントローラ３８は撮像素子３３に光電変換（電荷蓄積と電荷読み出し）を開始させ、撮像素子３３から読み出した撮像信号を用いて映像信号処理回路１０４により生成された動画像であるＬＶ画像をカラー液晶モニタ１９に表示させる。ユーザはこのＬＶ画像を見ながら被写体を探し、カメラを配置する。

ステップＳ８０６ではＭＰＵ１００がＥＥＰＲＯＭ１００ａに変数であるカウンタｎを生成し、カウンタｎを使用したタイマ処理を開始する。具体的にはＭＰＵ１００はカウンタｎにまず０を代入した後、時刻計測回路１０９を参照し1秒経過ごとにカウンタｎを１カウントアップしていく。ＭＰＵ１００は後述のステップＳ８１３で終了処理があるまで、カウンタｎを１秒経過ごとに１カウントアップ処理をし続ける。

次にカメラ本体１はＬＶ表示処理を維持し撮影待機状態となる（ステップＳ８０７）。
次にＭＰＵ１００はユーザによって動画記録指示部材４５が操作されて動画録画開始指示がなされたか否かを判断する。（ステップＳ８０８）この判断の結果、動画録画開始指示されていればステップＳ８０９へ進む。動画録画開始指示がなされていなければステップＳ８１２へ進む。

ステップＳ８０９ではＭＰＵ１００は動画記録処理を開始する。具体的には前述の映像信号処理回路１０４により生成された動画像をメモリコントローラ３８を通じてメモリ３９へ記録する。

次にＭＰＵ１００はユーザによって動画記録指示部材４５が操作されて動画記録終了指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ８１０）。動画記録終了指示がなされていればステップＳ８１１へ進み動画記録処理を終了する。動画記録終了指示がなされていなければステップＳ８０９へ戻り動画記録処理を続ける。

次にＭＰＵ１００はユーザによってＬＶ指示部材４４が操作されてＬＶ表示終了指示がなされたか否かを判断する。（ステップＳ８１２）この判断の結果、ＬＶ表示終了指示がされていればステップＳ８１３へ進む。ＬＶ表示終了指示がなされていなければステップＳ８０７へ戻りＬＶ表示待機状態を続ける。

ステップＳ８１３ではＭＰＵ１００が前述のステップＳ８０６で開始したタイマ処理を終了してステップＳ８１４へ進む。具体的にはＭＰＵ１００はカウンタｎのカウントアップ処理を止める。この時カウンタｎの値はシャッタ３２が開放状態であった時間を単位秒で示している。またシャッタ３２が開放状態であった時間というのはカメラ本体１がＬＶ表示処理や動画記録処理を行った時間をも表している。

ステップＳ８１４ではＭＰＵ１００がカウンタｎの値が任意に設定した閾値以上であるか否かを判断する。閾値以上であればステップＳ８１５へ進み、閾値未満であれば本処理を終了する。カウンタｎの値が閾値以上でステップＳ８１５へ進むときは、カウンタｎの値が閾値未満であったときより振動ユニット４７０とその周辺温度の温度は必要十分に上昇している場合である。

前述のようにカウンタｎの値はシャッタ３２が開放状態で、ＬＶ表示処理や動画記録処理が行われていた時間であるので、カウンタｎの値が大きいほど各々の処理でＭＰＵ１００と撮像素子３３、及びクランプ／ＣＤＳ回路３４、ＡＧＣ３５、Ａ／Ｄ変換機３６、映像信号処理回路１０４各々の電気回路に搭載された回路素子の発熱時間が長く振動ユニット４７０とその周辺温度は高くなることになり、その結果異物除去性能が向上する。

第１の実施形態で述べたように異物除去機能実行時の振動ユニット４７０とその周辺温度は高いほど異物除去効果が高くなるので、任意の閾値は温度上昇させずに行った場合に比べ、異物除去効果が十分高くなるような値に設定するのが望ましい。

ステップＳ８１５ではＭＰＵ１００は異物除去処理を実行した後、本処理を終了する。異物除去処理は第１の実施形態の異物除去処理（図１１ステップ７０３）と同じであるので詳細は割愛する。

以上のべたように本実施形態によればユーザによってカメラ機能を使用していく中で自然と振動ユニット４７０とその周辺温度が高まったタイミングで異物除去処理を行うことにより、余計な電力を使用せず効果的に異物除去を行うことができる。なお本実施形態ではシャッタ３２開放状態中に行われた処理をＬＶ表示動作・動画記録動作としたが、例えば静止画像撮影動作など、他の機能動作であってもかまわない。

１：カメラ本体
２：マウント部
１９：カラー液晶モニタ
３２：シャッタユニット
３３：撮像素子
４４：ＬＶ指示部材
４５：動画記録指示部材
１００：中央処理装置
１１１：圧電素子駆動回路
１１２：温度センサ
３００：本体シャーシ
４００：撮像ユニット
４１０：赤外線カットフィルタ
４２０：光学ローパスフィルタ
４３０：圧電素子
４５０：弾性部材
４６０：保持部材
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

Claims (6)

1. 被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子（３３）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（４２０）と、前記光学部材を振動させる振動手段（４３０）と前記光学部材周辺の温度を上昇させる加熱手段と、前記振動手段と前記加熱手段を制御する制御回路（１００）を有した撮像装置であって、前記制御回路は前記振動手段を所定のパラメーターで実行する第１の振動制御モードと、前記加熱手段を動作させた後（Ｓ７０２）前記第１の振動制御モードを実行する第２の振動制御モードを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の振動制御モードと前記第２の振動制御モードはユーザによって任意に選択実行できること（Ｓ６０４）を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記加熱手段は前記撮像素子（３３）の発熱を利用することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記加熱手段は前記撮像装置を構成する電気回路の発熱を利用することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記光学部材周辺に温度取得手段（１１２)を有し、前記制御回路（１００）は前記加熱手段を実行する時間を前記温度取得手段から得られた温度によって変更する（Ｓ７０３）ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記光学部材の前面に前記制御回路（１００）によって自在に開閉制御を行えるフォーカルプレーンシャッタ機構（３２）を有し、前記制御回路（１００）は前記フォーカルプレーンシャッタ機構の開放状態が持続された時間に応じて（Ｓ８１４）、前記第1の振動制御モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。