JP2019169820A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1の撮像素子と第2の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】デジタルカメラ100において、第1の撮像素子33と、第1の撮像素子の前方の配置された第1の光学ローパスフィルタ410を振動させる第1の振動手段(圧電素子430)と、第2の撮像素子34と、第2の撮像素子の前方の配置された第2の光学ローパスフィルタ510を振動させる第2の振動手段(圧電素子530)と、電源を投入する電源投入手段43と、静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える静止画/動画切替SW45とを有する。そして、電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させる。【選択図】図1
Description
本発明は、光学部材等の表面に付着した塵埃等の異物を除去する撮像装置およびその加振制御方法に関する。
被写体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。
近年、動画撮影中に静止画を撮影するという使われ方が広まってきている。1つの撮像素子を用いて、静止画像および動画像の撮影を行うことは可能であるが、両画像を同時に得たい場合、画素読み出し処理の違いや最適な撮影条件が異なるため、静止画像の撮影中は動画像を一時的に中断する必要があった。それを解決するために、特許文献1により提案されているように、第1の撮像素子と第2の撮像素子をもち、半透過ミラーで被写体像を分割し、第1の撮像素子で静止画撮影、第2の撮像素子で動画撮影を行うという手法がある。
一方、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタが配置される。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、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がある。このような現象を回避するために、特許文献2には、ミラーで分割された被写体像を受光する撮像素子が各々配置されており、各々の被写体側に設けられた各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させることにより、光学フィルタ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。
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、2つの光学フィルタを電圧を印加し振動させるため、1つの光学フィルタを振動させる場合に比べて、消費電力が大きくなってしまう。消費電力が大きくなると、カメラの撮影枚数の減少や駆動回路素子の大型化にともなうカメラの大型化など、ユーザーのデメリットとなってしまう。
そこで、本発明の目的は、第1の撮像素子と第2の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系(201)の光路上に配置され、被写体像を反射および透過する半透過ミラー(6)と、
前記半透過ミラー(6)によって、反射もしくは透過された一方の被写体像を画像信号に光電変換する第1の撮像手段(33)と、
撮影光路上において前記第1の撮像手段(33)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第1の光学部材(410)と、
前記光学有効領域の外側で前記第1の光学部材(410)の辺近傍に貼着され、前記第1の光学部材(410)を振動させる矩形状の第1の振動手段(430)と、
前記1の撮像手段(33)の画素ピッチよりも大きな画素ピッチを有し、前記半透過ミラー(6)によって反射もしくは透過された、前記1の撮像手段(33)への被写体像とは異なるもう一方の被写体像を画像信号に光電変換する第2の撮像手段(34)と、
撮影光路上において前記第2の撮像手段(34)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第2の光学部材(510)と、
前記光学有効領域の外側で前記第2の光学部材(510)の辺近傍に貼着され、前記光学部材(510)を振動させる矩形状の第2の振動手段(530)とを備え、
撮像装置に電源を投入するための電源投入手段(43)と、
静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える、撮影状態切替手段(45)とをさらに備え
電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させることを特徴とする。
前記半透過ミラー(6)によって、反射もしくは透過された一方の被写体像を画像信号に光電変換する第1の撮像手段(33)と、
撮影光路上において前記第1の撮像手段(33)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第1の光学部材(410)と、
前記光学有効領域の外側で前記第1の光学部材(410)の辺近傍に貼着され、前記第1の光学部材(410)を振動させる矩形状の第1の振動手段(430)と、
前記1の撮像手段(33)の画素ピッチよりも大きな画素ピッチを有し、前記半透過ミラー(6)によって反射もしくは透過された、前記1の撮像手段(33)への被写体像とは異なるもう一方の被写体像を画像信号に光電変換する第2の撮像手段(34)と、
撮影光路上において前記第2の撮像手段(34)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第2の光学部材(510)と、
前記光学有効領域の外側で前記第2の光学部材(510)の辺近傍に貼着され、前記光学部材(510)を振動させる矩形状の第2の振動手段(530)とを備え、
撮像装置に電源を投入するための電源投入手段(43)と、
静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える、撮影状態切替手段(45)とをさらに備え
電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させることを特徴とする。
本発明によれば、第1の撮像素子と第2の撮像素子の被写体側に配置された各々の光学フィルタを、各々の圧電素子で振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去しつつ、消費電力を抑制することを可能にした撮像装置を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
[第1の実施形態]
<全体構成>
図1は、第1の実施形態に係るデジタルカメラ100の機能構成を示すブロック図である。
<全体構成>
図1は、第1の実施形態に係るデジタルカメラ100の機能構成を示すブロック図である。
マイクロコンピュータ(以下、MPU)101は、例えば中央処理装置であり、デジタルカメラ100が備える各ブロックに動作を制御する。MPU101には、焦点駆動回路103、シャッタ駆動回路104、画像信号処理回路105、スイッチセンサ回路106が接続される。これらの回路は、MPU101の制御により動作する。
MPU101は、交換レンズユニット200内のレンズ制御回路202とマウント接点21を介して通信を行う。MPU101は、交換レンズユニット200が接続されると、マウント接点21を介して信号を受信することにより、交換レンズユニット200のレンズ制御回路202と通信可能状態になったことを判断する。レンズ制御回路202は、MPU101からの制御信号を受信することにより、AF駆動回路203および絞り駆動回路204を介して交換レンズユニット200内の撮影レンズ201および絞り205の駆動を行う。なお、図1では便宜上1枚の撮影レンズ201のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって構成される。
AF駆動回路203は、例えばステッピングモーターを備え、レンズ制御回路202の制御により撮影レンズ201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、撮像素子34に撮影光束を合焦させる。絞り駆動回路204は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路202の制御により絞り205の絞り量を変化させる。
メインミラー6は、図1に示す撮影レンズ光軸に対して45度の角度に保持された状態で、不図示のミラーボックス等に固定されている。メインミラー6は請求項記載の半透過ミラーであり、撮影光束を分割する。具体的には、撮影レンズ201を通過する撮影光束を反射させて撮像素子34へ導くと共に、その一部を透過させて撮像素子33へ導く。
シャッタユニット32は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタであり、撮影待機時はシャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。そして撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行うことにより撮像光束を通過し、後述する撮像素子33は結像された被写体像を光電変換して撮像を行う。そして設定された露光時間(シャッタ秒時)が経過した後、シャッタ後幕は露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより1つの画像データにかかる撮影が完了する。なお、シャッタユニット32は、MPU101から制御命令を受けたシャッタ駆動回路104により制御される。
撮像ユニット400は、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430、撮像素子33を含む部品がユニット化されたブロックである。撮像素子33は、例えばCMOSセンサやCCD等の撮像デバイスであり、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。撮像素子33は、メインミラー6を透過した被写体像が結像するように配置されている。
なお、撮像素子33が請求項に記載の第1の撮像手段である。圧電素子430は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、MPU101から制御信号を受信した圧電素子駆動回路111により加振され、振動を光学ローパスフィルタ410に伝えるように構成されている。なお、圧電素子430が請求項に記載の第1の振動手段である。また、光学ローパスフィルタ410が請求項に記載の第1の光学部材である。
撮像ユニット500は、光学ローパスフィルタ510、圧電素子530、撮像素子34を含む部品がユニット化されたブロックである。撮像素子34は、例えばCMOSセンサやCCD等の撮像デバイスであり、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。撮像素子34はメインミラー6の上方に配置されており、メインミラー6により反射した被写体像が結像するように配置されている。なお、撮像素子34が請求項に記載の第2の撮像手段である。圧電素子530は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、MPU101から制御信号を受信した圧電素子駆動回路111により加振され、振動を光学ローパスフィルタ510に伝えるように構成されている。なお、圧電素子530が請求項に記載の第2の振動手段である。また、光学ローパスフィルタ510が請求項に記載の第2の光学部材である。
なお、撮像素子33は、主な目的としては、高精細な静止画を撮影するために配置されている。一方の撮像素子34は、主な目的としては、動画を撮影するために配置されている。一般的に動画は静止画ほどの高精細は必要としない。よって、撮像素子33の方が撮像素子34に対して画素ピッチは小さくなっており、撮像素子33の方が高解像度の撮影が可能である。また、撮像素子34の撮影光軸上にはメカニカルなシャッタユニットは配置せず、撮像素子34自身の電子シャッタにて露光調整を行う。
さらに、撮像素子34の撮影有効領域は、撮像素子33の撮影有効領域に対して小さくなっている。(例えば、撮像素子33はFullサイズの有効領域、撮像素子34はAPS-Cサイズの有効領域となっている。)これにより、カメラ上部の厚み方向の厚さを小さくすることができ、カメラ上部の小型化に貢献できる。
また、撮像素子34は瞳分割された光束を受光するための少なくとも1対の光電変換部を含む焦点検出用画素を備え、位相差方式の焦点検出を行う。撮像素子34から出力される焦点検出用の信号は、焦点駆動回路103に供給され、被写体像信号に換算された後、MPU101に送信される。
MPU101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。具体的にはMPU101は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路202およびAF駆動回路203を介して交換レンズ201内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
また、MPU101は、撮像素子34から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出する。
なお、撮像素子33に前述した焦点検出用画素を備え、位相差方式の焦点検出を行ってもよい。また、撮像素子33から出力される画像信号を輝度信号に変換し、その輝度信号に基づいて露出値を算出してもよい。
画像信号処理回路105は、撮像素子33および撮像素子34より出力されたアナログ画像信号に対して、A/D変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。
そして、得られた画像データをカラー液晶駆動回路109を駆動させて、ファインダ内液晶モニタ17およびカラー液晶モニタ19に表示させる。本実施形態では、静止画撮影時は撮像素子33によって得られた画像データをカラー液晶モニタ19に表示させ、動画撮影時は撮像素子34によって得られた画像データをカラー液晶モニタ19に表示させる。なお、撮像素子33、撮像素子34の画像データのどちらを表示するかは上述に限定されるものではなく、変更も可能である。
撮影者はファインダ接眼窓18を介して、ファインダ内液晶モニタ17に表示される被写体像を観察することができる。本実施形態では、撮像素子34によって得られた画像データをファインダ内液晶モニタ17に表示させるが、撮像素子33によって得られた画像データをファインダ内液晶モニタ17に表示させてもよい。
スイッチセンサ回路106は、設定操作ダイアルSW8、撮影モード設定ダイアル14、メインSW43、クリーニングモード操作部材44、静止画/動画切替SW45等のデジタルカメラ100が備えるユーザインタフェースを撮影者が操作することにより入力される入力信号をMPU101に送信する。クリーニングモード操作部材44は、光学ローパスフィルタ410および光学ローパスフィルタ510の表面に付着した塵埃等の異物の除去指示を行うためのユーザインタフェースであり、撮影者はクリーニングモード操作部材44を操作することによりフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
<撮像ユニット400の構成>
次に、光学ローパスフィルタ410表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット400について、図2を参照してさらに詳細に説明する。図2は、撮像ユニット400の構成を概略的に示した分解斜視図である。
次に、光学ローパスフィルタ410表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット400について、図2を参照してさらに詳細に説明する。図2は、撮像ユニット400の構成を概略的に示した分解斜視図である。
撮像素子33の前方に配置された光学ローパスフィルタ410は、水晶からなる1枚の複屈折板であり、点像分離方向は水平方向(カメラの左右方向、図中の点線矢印方向)である。また、その形状は矩形状である。光学ローパスフィルタ410は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子430aおよび430bを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向(カメラ左右方向)は対称である。このようにした光学ローパスフィルタ410の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
圧電素子430aおよび430bは、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ410の撮像素子33側の表面に、向かい合う二辺近傍にそれぞれ接着される(貼着される)。より詳しくは、圧電素子430aおよび430bは、光学ローパスフィルタ410の周縁部において、圧電素子430aおよび430bの長辺が光学ローパスフィルタ410の短辺(側辺)に平行になるように配置されて貼接される。すなわち、圧電素子430aおよび430bは、光学ローパスフィルタ410のカメラ左右方向の辺の付近に平行に貼着される。光学ローパスフィルタ410は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。
圧電素子430には、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路111からフレキシブルプリント基板を介して、圧電素子430に周期的な電圧が印加され、圧電素子430は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ410も周期的な屈曲変形を生じる。
420は樹脂製又は金属製の光学ローパスフィルタ保持部材であり、光学ローパスフィルタ410を保持し、撮像素子保持部材470にビス固定される。
440は付勢部材であり、光学ローパスフィルタ410を撮像素子33の方向に付勢し、光学ローパスフィルタ保持部材420に係止される。付勢部材440はカメラ本体のグランドに接地され、光学ローパスフィルタ410表面もカメラ本体のグランドに接地される。これにより、光学ローパスフィルタ410表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
450は断面が略円形の枠状の弾性部材であり、光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ保持部材420とで挟まれて密着保持される。この密着力は、付勢部材440の撮像素子33方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材450はゴムでもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いてもよい。
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ410は、付勢部材440と弾性部材450とで挟み込まれて振動自在に支持される。
460は、位相板(偏光解消板)と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ410に対して点像分離方向が90°異なる(図中の点線矢印方向が分離方向を表す)複屈折板と、を貼り合わせた光学部材であり、光学ローパスフィルタ保持部材420に接着固定される。
470は板状の撮像素子保持部材であり、矩形の開口部を有し、その開口部に撮像素子33を露出させるように背面側から撮像素子33が固着する。撮像素子保持部材470は、カメラ本体にビス固定される。480は撮像素子33に撮影光路外からの余計な光が入射することを防ぐためのマスクであり、光学ローパスフィルタ保持部材420と撮像素子33とで挟まれて密着保持される。490は左右一対の板バネ状の撮像素子付勢部材であり、撮像素子保持部材470にビス固定され、撮像素子33を撮像素子保持部材470に押し付ける。
<撮像ユニット400の振動の説明> 振動:定在波
次に、図3、4を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ410の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ410に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ410の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。なお、屈曲定在波振動の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430aおよび430bの構成で説明を行う。
次に、図3、4を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ410の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ410に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ410の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。なお、屈曲定在波振動の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430aおよび430bの構成で説明を行う。
図3は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ410に励起される2つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図3に示すように、f(m)で示される周波数でm次の振動モードが励起され、f(m+1)で示される周波数でm+1次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子430aおよび430bに印加する電圧の周波数fをf=f(m)およびf=f(m+1)に設定することで、m次モードとm+1次モードの共振を利用することができる。
図4(A)および図4(B)は、mが奇数の場合のm次およびm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子430aおよび430bに印加される電圧を示す図である。図4(A)および図4(B)では、mが奇数のときの例としてm=9の場合を示す。図4(A)に示すように、発生する振動は、それぞれのモードで圧電素子430の長手方向に平行な向きに(同一方向に)複数の節が等間隔で現れる屈曲定在波振動である。図4(B)には、それぞれのモードで圧電素子430aおよび430bに印加される交流電圧の振幅が、実数成分と虚数成分で表されている。
(1)はm次の振動モードの、(2)はm+1次の振動モードの、交流電圧を示している。なお、ここでは、各モードの電圧をm次の振動モードの振幅で規格化しており、m次:AA、m+1次:AAというのは、m次振動モードとm+1次振動モードとを同電圧で駆動することを意味している。
印加電圧(1)と(2)を組み合わせることで、光学ローパスフィルタ410上の異物を除去する。具体的には、光学ローパスフィルタ410に、周波数f(m)でm次の振動モードを発生させ、その後、周波数f(m+1)でm+1次の振動モードを発生させることで、光学ローパスフィルタ410上の異物をはじき飛ばし、異物を除去することが出来る。
なお、振動モードを2つ使用する理由は、ある1つの振動モードで振動の節上に残ってしまった異物を、節が同一場所に発生しないもう1つ別の振動モードでふるい落とすためである。よって、次数の隣あう奇数節と偶数節の振動モードを使用すると、節が同一場所に発生することもなく、異物除去効果が高い。さらに、2つの振動モードの組み合わせを複数回繰り返すことで、異物除去効果はさらに高まる。また、使用する振動モードは2つに限定されるものではなく、周波数f=f(m)、f(m+1)、f(m+2)と隣あう3つの振動モードを組み合わせても良いし、それ以上の振動モードを組み合わせても良い。
また、光学ローパスフィルタ410の厚みばらつき等から発生する共振周波数のばらつき:αを考慮して、f(m+1)+α からf(m)-α の範囲Δf1で、周波数を漸次変化させてもよい(図3を参照)。こうすることで、共振周波数f=f(m)、f(m+1)を外すことなく、周波数f=f(m)、f(m+1)の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
<撮像ユニット500の構成>
次に、光学ローパスフィルタ510表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット500について、図5を参照してさらに詳細に説明する。図5は、撮像ユニット500の構成を概略的に示した分解斜視図である。基本的な構成は撮像ユニット400と同じであるため、撮像ユニット400と異なる部分のみ説明する。
次に、光学ローパスフィルタ510表面の異物の除去を行う、本実施形態にかかる撮像ユニット500について、図5を参照してさらに詳細に説明する。図5は、撮像ユニット500の構成を概略的に示した分解斜視図である。基本的な構成は撮像ユニット400と同じであるため、撮像ユニット400と異なる部分のみ説明する。
撮像素子34の前方に配置された光学ローパスフィルタ510は、水晶からなる1枚の複屈折板である。光学ローパスフィルタ510は、光学有効領域外の両側に一対の圧電素子530aおよび530bを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向(カメラ左右方向)は対称である。光学ローパスフィルタ510は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。圧電素子530には、不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。圧電素子駆動回路111からフレキシブルプリント基板を介して、圧電素子530に周期的な電圧が印加され、圧電素子530は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ510も周期的な屈曲変形を生じる。
なお、圧電素子530の面積は、圧電素子430の面積に対して、小さくなっている。これは、圧電素子の面積を小さくすることで、静電容量を小さくし、印加電圧に対する消費電流を下げ、消費電力を抑制するためである。消費電流を下げると、光学ローパスフィルタ510の異物除去能力が劣ってしまう。一方、撮像素子上の異物の見え方は「画素ピッチ比の平方根に反比例」の関係にあり、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して画素ピッチが大きいため、撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。
圧電素子の面積を小さくする手法は、図5にあるように圧電素子530a、530bの各々の面積を小さくしても良いし、圧電素子530a、530bのどちらか一方を廃止しても良い。また、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して撮影有効領域は小さいため、光学ローパスフィルタ510の方が光学ローパスフィルタ410に対して面積を小さく設計することが可能である。圧電素子530もその割合だけ小さくできるが、上記の異物の見えにくさを加味すると、さらに圧電素子530の面積を小さくすることが可能となる。
つまり、光学ローパスフィルタ410面積に対する圧電素子430の面積の比よりも光学ローパスフィルタ510面積に対する圧電素子530の面積の比の方が小さくなるように設計することが可能である。以上の手法を用いて、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
また、光学ローパスフィルタ510の点像分離方向は垂直方向(カメラの前後方向、図中の点線矢印方向)であることが望ましい。本実施の振動のさせ方では、点像分離方向は水平方向の方が、振動の、せん鋭度(Q値)が大きく、共振時の振幅が大きくなり、異物除去にとっては有利である。しかし、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して画素ピッチが大きく、それに合わせて点像分離幅を広げるため、光学ローパスフィルタ510の方が光学ローパスフィルタ410よりも厚みが大きくなっている。
そのため、光学ローパスフィルタ410と同じ振動モード(振動の節の数が同じ)で光学ローパスフィルタ510を振動させようとすると、周波数が高くなってしまい、その結果、消費電力が大きくなってしまう。そこで、光学ローパスフィルタ510の点像分離方向を垂直方向にすることで、光学ローパスフィルタ510の長辺方向のヤング率を小さくし、光学ローパスフィルタ410と同じ振動モードを低い周波数で励起することが可能となる。こうすることで消費電力の抑制が可能となる。なお、点像分離方向を垂直方向にすることで振動の、せん鋭度(Q値)が小さくなり、異物除去能力は劣ってしまう。
一方、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。560は、位相板(偏光解消板)と、赤外カットフィルタと、光学ローパスフィルタ510に対して点像分離方向が90°異なる(図中の点線矢印方向が分離方向を表す)複屈折板と、を貼り合わせた光学部材であり、光学ローパスフィルタ保持部材520に接着固定される。
他の構成は撮像ユニット400と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、前述したように撮像素子34の撮影有効領域は、撮像素子33の撮影有効領域に対して小さく設定されているため、それにまつわる光学部材、保持部材も全て小さく設定することができる。よって、全体として撮像ユニット500は撮像ユニット400に対して小さい。これにより、カメラ上部(メインミラー6の上方)の厚み方向(撮影レンズ光軸方向)の厚さを小さくすることができ、カメラ上部の小型化に貢献できる。
<撮像ユニット500の振動の説明> 振動:定在波
次に、図6、7を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ510の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ510に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ510の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。撮像ユニット400の振動と同様であるため、異なる部分のみの説明とする。
次に、図6、7を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ510の振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ510に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ510の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。撮像ユニット400の振動と同様であるため、異なる部分のみの説明とする。
図6は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ510に励起される2つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図6に示すように、f(n)で示される周波数でn次の振動モードが励起され、f(n+1)で示される周波数でn+1次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子530aおよび530bに印加する電圧の周波数fをf=f(n)およびf=f(n+1)に設定することで、n次モードとn+1次モードの共振を利用することができる。なお、使用する振動モードは2つに限定されるものではないことは前述のとおりである。
ここで、光学ローパスフィルタ510の共振周波数f(n)は、光学ローパスフィルタ410の共振周波数f(m)よりも小さい周波数を設定することが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、周波数の2乗に比例して大きくなるため、駆動周波数は高く設定することが望ましい。しかし、周波数が高くなると、その分、消費電力も大きくなってしまう。
そこで、f(n)をf(m)よりも小さくすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。撮像素子34にとって必要十分な除去能力が得られるように、f(m)を選択すればよい。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
図7(A)および図7(B)は、nが奇数の場合のn次およびn+1次の振動モード形状、並びに圧電素子530aおよび530bに印加される電圧を示す図である。n次振動モードとn+1次振動モードとを、どちらも同じ駆動電圧BBで駆動している。
ここで、光学ローパスフィルタ510を駆動させる電圧BBは、光学ローパスフィルタ410を駆動させる電圧AAよりも小さいことが望ましい。一般的に、小さな異物をはじき飛ばす力は、振幅に比例して大きくなるため、駆動電圧を大きくして振幅を大きくしたほうが異物除去能力は高くなる。しかし、駆動電圧を大きくすると、その分、電流も大きくなり、消費電力が増えてしまう。そこで、駆動電圧BBを駆動電圧AAよりも小さくすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。撮像素子34にとって必要十分な除去能力が得られるように、駆動電圧BBを決定すればよい。
また、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して撮影有効領域は小さいため、光学ローパスフィルタ510の方が光学ローパスフィルタ410に対して面積を小さく設計することが可能である。面積が小さくなった分、圧電素子530に印加される電圧もその割合だけ小さくしても同等の振幅、つまり同等の除去能力を実現できるが、上記の異物の見えにくさを加味すると、さらに圧電素子530の印加電圧を小さくすることが可能となる。つまり、光学ローパスフィルタ410面積に対する圧電素子430の印加電圧の比よりも光学ローパスフィルタ510面積に対する圧電素子530の印加電圧の比の方が小さくなるように電圧を決定することが可能である。以上の手法を用いて、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
また、光学ローパスフィルタ510の厚みばらつき等から発生する共振周波数のばらつき:βを考慮して、f(n)-β からf(n+1)+β の範囲Δf2で、周波数を漸次変化させてもよい(図6を参照)。こうすることで、共振周波数f=f(n)、f(n+1)を外すことなく、周波数f=f(n)、f(n+1)の個体調整が不要となり、電気システムの簡素化、組立時の調整工程の削減が図れる。
ここで、光学ローパスフィルタ410および510の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせることが望ましい。本実施形態では、図3に示すように、光学ローパスフィルタ410は駆動周波数をf(m+1)+α からf(m)-α、つまり高い周波数から低い周波数へと漸次変化させている。一方、図6に示すように、光学ローパスフィルタ510は駆動周波数をf(n)-β からf(n+1)+β、つまり低い周波数から高い周波数へと漸次変化させている。
これは、光学ローパスフィルタ410および510の振動が同時に励起される場合に特に有効であるが、駆動周波数の漸次変化方向が同じだと、両者ともに高い周波数で駆動する時間が重なってしまい、両者の合算消費電流や合算消費電力が不必要に大きくなってしまうからである。消費電流や消費電力が大きくなると、振動駆動回路の実装素子の大型化につながり、カメラの小型化や軽量化を阻害してしまう。そこで、光学ローパスフィルタ410および510の駆動周波数の漸次変化方向を互いに異ならせ、両者の合算消費電流や合算消費電力を駆動時間において平均化することで、単位時間あたりの消費電流や消費電力を不必要に大きくすることを避けることができる。そして、振動駆動回路の実装素子の大型化を避けることができる。
<撮像ユニットの異物除去の駆動シーケンスの説明>
次に異物除去の駆動シーケンスについて説明する。図8(a)は本実施形態の異物除去の駆動シーケンスを模式的に表した図である。縦軸は駆動信号のON/OFF信号を表し、横軸は経過時間を表している。上段は光学ローパスフィルタ410の異物除去の駆動シーケンスを表し、下段は光学ローパスフィルタ510の異物除去の駆動シーケンスを表している。
次に異物除去の駆動シーケンスについて説明する。図8(a)は本実施形態の異物除去の駆動シーケンスを模式的に表した図である。縦軸は駆動信号のON/OFF信号を表し、横軸は経過時間を表している。上段は光学ローパスフィルタ410の異物除去の駆動シーケンスを表し、下段は光学ローパスフィルタ510の異物除去の駆動シーケンスを表している。
光学ローパスフィルタ410は、まず、(A)m+1次の振動モードでΔT1の時間駆動され、所定時間待機した後、(B)m次の振動モードでΔT1の時間駆動される。そして、(A)と(B)をそれぞれもう1回ずつ繰り返して駆動される。結局のところ、駆動時間の合計ΔT1totalは、ΔT1total=4×ΔT1となる。
一方、光学ローパスフィルタ510は、まず、(C)n次の振動モードでΔT2の時間駆動され、所定時間待機した後、(D)n+1次の振動モードでΔT2の時間駆動される。そして、(C)と(D)をそれぞれもう1回ずつ繰り返して駆動される。結局のところ、駆動時間の合計ΔT2totalは、ΔT2total=4×ΔT2となる。
ここで、光学ローパスフィルタ510の駆動時間合計ΔT2totalは、光学ローパスフィルタ410の駆動時間合計ΔT1totalよりも短いことが望ましい。言い換えるならば、1つの振動モードの駆動時間ΔT1、ΔT2を比較すると、ΔT1>ΔT2となることが望ましい。一般的に、振動を励起する時間が長い方が異物除去能力は高くなる。しかし、駆動時間が長いと、その分、消費電力が増えてしまう。
そこで、駆動時間合計ΔT2totalをΔT1totalよりも短くする、あるいは、1つの振動モードの駆動時間ΔT2をΔT1よりも短くすることで、消費電力を抑制する。もちろん異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。撮像素子34にとって必要十分な除去能力が得られるように、駆動時間合計ΔT2total、もしくは1つの振動モードの駆動時間ΔT2を決定すればよい。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
図8(b)は本実施形態の異物除去の駆動シーケンスの変形例を模式的に表した図である。光学ローパスフィルタ510の異物除去の駆動シーケンスにおいて、図8(a)は(C)n次と(D)n+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ2回ずつであるのに対して、図8(b)は(C)n次と(D)n+1次の振動モードでの駆動回数がそれぞれ1回ずつである点が異なっている。
この場合でも、駆動時間合計ΔT2total(=2×ΔT2)を駆動時間合計ΔT1total(=4×ΔT1)よりも短くすることができる。よって、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。なお、図8(b)においては、1つの振動モードの駆動時間ΔT1>ΔT2となっているが、ΔT1=ΔT2としても良い。この場合においても、駆動時間合計ΔT2total<ΔT1totalの関係となり、消費電力を抑制しつつ、撮像素子34にとって、必要十分な除去能力を維持することが可能である。
<フローチャート>
次に、図9を参照して、光学ローパスフィルタ410および510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フローチャートを用いて説明する。S1で、メインSW43により電源がONされたか否かを判定する。電源がONされると、S2で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムON動作を行う。
次に、図9を参照して、光学ローパスフィルタ410および510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フローチャートを用いて説明する。S1で、メインSW43により電源がONされたか否かを判定する。電源がONされると、S2で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムON動作を行う。
次に、S3で、撮影者によりクリーニングモード操作部材44が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はS4に進み、操作されていない場合はS5へ進む。なお、本実施の形態ではクリーニングモード操作部材44を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、クリーニングモードへの移行を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ19に表示されたメニューから、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。
S4では、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体をクリーニングモードの状態に移行させる。MPU101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、MPU101より駆動信号を受け取ると、光学ローパスフィルタ410および510の定在波振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子430および530に印加する。圧電素子430および530は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ410および510に定在波振動を発生させる。各々の光学ローパスフィルタの駆動シーケンスは、図8(a)または図8(b)に準ずる。これにより光学ローパスフィルタ表面に付着した異物を除去する。クリーニングモードが終了するとS5に進む。
S5で、設定操作ダイアルSW8、撮影モード設定ダイアル14、静止画/動画切替SW45、他のスイッチ等の信号を受け、カメラ動作を行う。カメラ動作は、一般的に知られるカメラの静止画撮影/設定、動画撮影/設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。
次に、S6で、カメラが待機状態においてメインSW43にて電源がOFFされたか否かを判定し、OFFされるとS7に進み、OFFされていなければS3に戻る。S7では、S4と同様のクリーニングモードを実行後、S8に進む。ここで、S7におけるクリーニングモードでは、カメラの消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子430および530の駆動周波数、駆動時間、制御法等のパラメータをS4と異ならしめても良いことは言うまでも無い。
S8では、MPU101の制御により各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をEEPROM108に格納し、各回路への電源供給を遮断する電源OFF動作を行う。このように、撮影者が意図した任意のタイミングだけではなく、電源OFFのタイミングでもクリーニングモードが実行される。すなわち、光学ローパスフィルタ410および510の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムOFF動作を行うようにしている。
ここで、光学ローパスフィルタの表面に付着する異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくいことが実験的に解明されている。これは、環境(温度や湿度)の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で異物が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、電源OFF操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源ON操作のタイミングで行うよりも、より効率的・効果的である。
なお、上記の電源OFF操作タイミングでのクリーニングモード実行に加えて、電源ON操作タイミングでクリーニングモードを実行するようにしても良いことは、言うまでもない。
本実施系を適用することによる効果をまとめると、光学ローパスフィルタ410および510の表面に付着した異物を振動により除去する際に、それぞれに必要な除去能力を維持しつつ、駆動電圧、駆動周波数、駆動時間、等を互いに異ならせることで、消費電力を抑制することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
[第1の実施形態の変形例] 振動:搬送波
次に、本発明の第1の実施形態の変形例について、図面を用いて詳細に説明する。第1の実施形態の変形例は、これまで述べてきた第1の実施形態に対して、カメラ構成及び異物除去ユニット構成は同一であり、光学ローパスフィルタ410の振動のさせ方のみが異なるため、主にその異なる点のみを説明する。
次に、本発明の第1の実施形態の変形例について、図面を用いて詳細に説明する。第1の実施形態の変形例は、これまで述べてきた第1の実施形態に対して、カメラ構成及び異物除去ユニット構成は同一であり、光学ローパスフィルタ410の振動のさせ方のみが異なるため、主にその異なる点のみを説明する。
第1の実施形態では、光学ローパスフィルタ410に屈曲定在波振動を発生させ、光学ローパスフィルタ410の法線方向に異物をはじき飛ばし、塵埃等の異物を除去していた。第1の実施形態の変形例では、塵埃等の異物を搬送することのできる振動を光学ローパスフィルタ410に発生させ、異物を除去する。具体的に言うと、光学ローパスフィルタ410に接着された圧電素子430a及び430bを、次数の1つ異なる二つの曲げ振動を、時間位相をずらして励起することによって異物の搬送を行っている。
一方、光学ローパスフィルタ510には、これまで述べてきた屈曲定在波振動を発生させ、異物を除去する。
<撮像ユニット400の振動の説明>
以下に搬送動作の原理の説明を行う。なお、搬送動作の原理の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430a及び430bの構成で説明を行う。
以下に搬送動作の原理の説明を行う。なお、搬送動作の原理の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学ローパスフィルタ410、圧電素子430a及び430bの構成で説明を行う。
図10は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ410に励起される2つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図10に示すように、f(m)で示される周波数でm次の振動モードが励起され、f(m+1)で示される周波数でm+1次の振動モードが励起される。
ここで、圧電素子430a及び430bに印加する電圧の周波数fをf(m)<f<f(m+1)に設定すると、m次のモードとm+1次のモード両方の共振を利用することができる。fをf<f(m)に設定すると、m次の共振を利用することはできるが、f(m+1)次の共振点から離れるため、m+1次モードの振幅を大きくすることは困難となる。また、f(m+1)<fとした場合は、m+1次のモードのみ振幅が大きくなってしまう。本実施の形態では、両方の振動モードを利用するため、周波数fはf(m)<f<f(m+1)となる範囲で設定する。
図11(A)及び図11(B)は、mが奇数の場合のm次及びm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子430a及び430bに印加される電圧を示す図である。図11(A)及び図11(B)では、mが奇数のときの例としてm=9の場合を示す。図11(A)に示すように、それぞれのモードで圧電素子430の長手方向に平行な向きに(同一方向に)複数の節が等間隔で現れる。図11(B)には、それぞれのモードで圧電素子430a及び430bに印加される交流電圧の振幅と時間的位相が、実数成分と虚数成分で表されている。(1)はm次の振動モードの、(2)はm+1次の振動モードの、(3)はm+1次の振動モードを90°時間位相をずらしたものの、交流電圧を示している。
なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するm次振動モードとm+1次振動モードの振幅比をA:1として、2つのモードで同じ振幅を出すために、各モードの電圧をm次の振動モードの振幅で規格化している。光学ローパスフィルタ410にm次の振動モードと、時間位相が90°異なるm+1次の振動モードを同時に励起させるためには、(1)と(3)の交流電圧を足せばよい。すなわち、(4)に示すような、交流電圧を印加すればよい。
次に、上記の制御方法によって、2つの振動モードを同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ410の挙動について説明する。例として、9次と10次の振動モードを同時に励起する場合を考える。上記の2つのモードを時間位相を90°ずらして、同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ410の各時間位相での挙動を図12、図13に示す。図中の横軸は、光学ローパスフィルタ410内での位置を表しており、左端から右端までを0〜360の数値で表している。また、光学ローパスフィルタ410の長辺方向をX、短辺方向をY、面の法線方向をZとする。
図12、図13における各時間位相において、図中Cは9次の振動モード波形、Dは10次の振動モード波形を表している。また、Eが2つのモードが合成された波形、つまり実際の光学ローパスフィルタ410の振幅を表している。Fは光学ローパスフィルタ410のZ方向の加速度である。光学ローパスフィルタ410の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ410が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。つまり、Z方向の加速度を示す曲線Fが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学ローパスフィルタ410の変位を示す曲線Eの法線方向の力を受ける。
図中rn(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は右方向(X方向の正の向き)に力を受ける。図中ln(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は左方向(X方向負の向き)に力を受ける。結果として、Xn(n=1、2、3、…)で示す場所に異物は移動する。本実施の形態では、このXn(n=1、2、3、…)が時間位相が進むにつれてX方向正の向きに移動して行くことによって、異物がX方向正の向きに移動して行く。
一般的に、搬送振動と定在波振動を比較すると、振幅が同じ場合、搬送振動の方が、小さな異物を除去する能力が高い。これは、光学ローパスフィルタ表面に液架橋力やファンデルワールス力等の力で付着した異物を引きはがす際、法線方向よりも法線に対してある角度をもった斜め方向の方が小さな力で異物を引きはがすことができるからである。
しかし、図10で説明したように、駆動周波数fをf(m)<f<f(m+1)となる範囲で設定するため、振幅のピークポイントであるf(m)、f(m+1)に対して小さな振幅で振動することになる。定在波振動においては、使用する周波数はf(m)、f(m+1)であるため、駆動電圧が同じであるなら、定在波振動の方が振幅は大きい。そこで、搬送振動を駆動する際は、定在波振動の振幅と同程度になるように、定在波振動の駆動電圧よりも高い駆動電圧を印加する。そのため、定在波振動に対して搬送振動の方が消費電力は大きくなってしまう。
よって、光学ローパスフィルタ410を搬送振動、光学ローパスフィルタ510を定在波振動で駆動させる。こうすることで、光学ローパスフィルタ410、510ともに搬送振動で駆動させるよりも消費電力を抑えることができる。もちろん光学ローパスフィルタ510の異物除去能力は劣ってしまうが、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良い。撮像素子34にとって必要十分な除去能力が得られるように、定在波振動を駆動させる諸条件を決定すればよい。
以上に述べた変形例においても、光学ローパスフィルタ410および510の表面に付着した異物を振動により除去する際に、互いの駆動方法を異ならせることで、それぞれに必要な除去能力を維持しつつ、消費電力を抑制することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
[第2の実施形態]
以下、図14、15を参照して、本発明の第2の実施例による、デジタルカメラ100の異物除去動作について説明する。なお、各操作部材の名称や電源OFF時の動作等、第1の実施形態と同じ部分に関しては、同じ符号として説明を省略する。図14は、電源ON時のデジタルカメラ100の異物除去動作の制御方法を示すフローチャートである。
以下、図14、15を参照して、本発明の第2の実施例による、デジタルカメラ100の異物除去動作について説明する。なお、各操作部材の名称や電源OFF時の動作等、第1の実施形態と同じ部分に関しては、同じ符号として説明を省略する。図14は、電源ON時のデジタルカメラ100の異物除去動作の制御方法を示すフローチャートである。
S200においてデジタルカメラ100のメインSW43がONになると、S201において撮影状態の判定を行う。S201においてMPU101は静止画撮影状態が選択されているか否かを判定し、静止画撮影状態と判定された場合にはS202において光学ローパスフィルタ410のみ駆動を行う。さらに、S202において光学ローパスフィルタ410の駆動を行ったあと、S203において静止画/動画切替SW45の操作により動画撮影状態に切り替えられるとS204においてにおいて光学ローパスフィルタ510のみを駆動させる。
一方、S201においてMPU101は静止画撮影状態が選択されていない場合には動画撮影状態と判定する。電源ON後に動画撮影状態の場合には、S211において光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の両方を駆動させる。その後、S5へと進み、カメラ動作を行う。そしてS5以降のカメラ動作に関しては、第1の実施形態と同じであるため省略する。
上述のように、電源ON時に静止画撮影状態のときは、光学ローパスフィルタ410のみを、電源ON時に動画撮影状態のときは、光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の両方を駆動させる。これにより、静止画撮影を行うときに不要な圧電素子の駆動を行うことを防ぎ、デジタルカメラ100の消費電力を少なくすることが出来る。
ここで、動画撮影状態のときは、動画撮影中の静止画撮影を可能とさせるために、光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の両方を駆動させる必要がある。しかし、両方の光学ローパスフィルタを同時に駆動させると、より多くの電流を流す必要があるため、回路規模や消費電力の増大につながってしまう。しかし、どちらかの光学ローパスフィルタのみを先に駆動させた場合、光学ローパスフィルタの異物除去動作中に、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断された場合にも、どちらか一方の光学ローパスフィルタに目立ったごみが残ってしまう可能性がある。そこでMPU101は光学ローパスフィルタ410、光学ローパスフィルタ510を次のように制御する。
図15には、S211において光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の両方を駆動させるときのシーケンスを示す。横軸は経過時間であり、光学ローパスフィルタに関わる異物除去の動作のON,OFFのタイミングを示す。光学ローパスフィルタ410、光学ローパスフィルタ510は交互に駆動する。具体的な動作としては、図15において、光学ローパスフィルタ510が駆動している時間ΔT21中は光学ローパスフィルタ410が休止する。次に、光学ローパスフィルタ410が駆動している時間ΔT11間は光学ローパスフィルタ510が休止する。この動作を複数回繰り返し行う。
また、光学ローパスフィルタ410の駆動時間合計ΔT1total、の長さは、光学ローパスフィルタ510の駆動時間合計ΔT2totalの長さに比べて長い。これは、前述したように撮像素子34の方が撮像素子33に対して画素ピッチが大きいことで、撮像素子34の方が撮像素子33に対して小さな異物は見えにくくなるため、除去能力は撮像素子34の方が劣っていても良いからである。
加えて、光学ローパスフィルタ410の1回あたりの駆動時間ΔT11,2,3…、光学ローパスフィルタ510の1回あたりの駆動時間ΔT21,2,3…は、光学ローパスフィルタ410の駆動時間合計ΔT1total、光学ローパスフィルタ510のΔT2totalに比例する。これにより、光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の異物除去の進み具合を揃えることが出来る。
また、S211において光学ローパスフィルタ410と光学ローパスフィルタ510の両方を駆動させるときは、光学ローパスフィルタ510を先に駆動させる。これは、動画撮影状態では動画撮影をメインで行うため、より優先度が高いためである。
上述のように、光学ローパスフィルタ410、光学ローパスフィルタ510を両方駆動させる場合には交互に駆動させる。それにより、回路規模増大や消費電力増大を抑制しつつ、光学ローパスフィルタ410、光学ローパスフィルタ510に付着する異物除去の程度がどちらか一方に偏ることがなく、撮影者が撮影動作を開始して異物除去動作が途中で中断された場合にも、異物除去の程度をバランス良く行うことが出来る。
つまり、デジタルカメラ100の異物除去動作を制御をすることで、電源ON時にユーザーにストレスを感じさせることなく、消費電力を削減することが可能である。消費電力を抑制することで、カメラの撮影枚数の増加や駆動回路素子の小型化にともなうカメラの小型化など、ユーザーのメリットにつながる。
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ410、510に限定されるものではない。上述した実施の形態では水晶複屈折板に振動を励起する構成としたが、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタと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赤外吸収フィルタ単体に振動を励起する構成にしてもよい。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動を励起する構成にしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
6.メインミラー
33. 撮像素子
34. 撮像素子
43.メインSW
45.静止画/動画切替SW
100.デジタルカメラ
201.撮影レンズ
410.光学ローパスフィルタ
430.圧電素子
510.光学ローパスフィルタ
530.圧電素子
33. 撮像素子
34. 撮像素子
43.メインSW
45.静止画/動画切替SW
100.デジタルカメラ
201.撮影レンズ
410.光学ローパスフィルタ
430.圧電素子
510.光学ローパスフィルタ
530.圧電素子
Claims (4)
- 撮影光学系(201)の光路上に配置され、被写体像を反射および透過する半透過ミラー(6)と、
前記半透過ミラー(6)によって、反射もしくは透過された一方の被写体像を画像信号に光電変換する第1の撮像手段(33)と、
撮影光路上において前記第1の撮像手段(33)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第1の光学部材(410)と、
前記光学有効領域の外側で前記第1の光学部材(410)の辺近傍に貼着され、前記第1の光学部材(410)を振動させる矩形状の第1の振動手段(430)と、
前記1の撮像手段(33)の画素ピッチよりも大きな画素ピッチを有し、前記半透過ミラー(6)によって反射もしくは透過された、前記1の撮像手段(33)への被写体像とは異なるもう一方の被写体像を画像信号に光電変換する第2の撮像手段(34)と、
撮影光路上において前記第2の撮像手段(34)の前方に配置され、撮影光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の第2の光学部材(510)と、
前記光学有効領域の外側で前記第2の光学部材(510)の辺近傍に貼着され、前記光学部材(510)を振動させる矩形状の第2の振動手段(530)とを備え、
撮像装置に電源を投入するための電源投入手段(43)と、
静止画撮影状態と動画撮影状態を切り替える、撮影状態切替手段(45)とをさらに備え
電源投入時に静止画撮影状態の場合、どちらか一方の光学部材のみを駆動させ、電源投入時に動画撮影状態の場合、両方の光学部材を駆動させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた場合、電源投入時に駆動していないもう一方の光学部材を駆動させることを特徴とする撮像装置。
- 請求項1または2に記載の撮像装置において、電源投入時に動画撮影状態の場合、前記第一の光学部材(410)と前記第二の光学部材(510)を交互に駆動させる、間欠駆動を行うことを特徴とする撮像装置。
- 請求項3に記載の撮像装置において、前記第一の光学部材(410)と前記第二の光学部材(510)の前記間欠駆動の1回あたり駆動時間の比は、前記第一の光学部材(410)と前記第二の光学部材(510)の駆動時間合計の比と一致することを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018055420A JP2019169820A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018055420A JP2019169820A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019169820A true JP2019169820A (ja) | 2019-10-03 |
Family
ID=68108575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018055420A Pending JP2019169820A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019169820A (ja) |
-
2018
- 2018-03-23 JP JP2018055420A patent/JP2019169820A/ja active Pending
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