JP4648477B2 - 画像機器 - Google Patents

Description

発明は、自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子を備える撮像装置や、スクリーンに投影する画像を表示する表示素子を備える画像投影装置等の、画像形成素子を備える画像機器、及び、そのような画像機器において画像形成素子の前面に配される防塵部材を振動させる画像機器に関する。

近年、撮像素子を用いた撮像装置や液晶等の表示素子を用いた画像投影装置のような、画像形成素子を用いた画像機器において、画質の向上は著しい。そのため、撮像素子や表示素子といった画像形成素子の表面またはその前面に位置する透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着することで、生成する画像に塵埃の影を画像に生じさせてしまうことが、大きな問題となっている。

例えば、レンズ交換可能な形態のデジタル一眼レフカメラは、カメラ本体に対して撮影光学系を着脱自在となるように構成し、ユーザが所望するとき所望の撮影光学系を任意に着脱し交換することで、単一のカメラ本体において複数種類の撮影光学系を選択的に使用し得るように構成されている。該一眼レフカメラにおいては、上記撮影光学系を上記カメラ本体から取り外した際にカメラが置かれた周囲環境に浮遊する塵埃が上記カメラ本体内に侵入する。あるいは、上記カメラ本体内部に配された、例えばシャッタ・絞り機構等の機械的な動作をする各種の機構等の動作中にゴミ等が発生する可能性もあり、それらゴミによる影響が懸念される。

そこで、従来のデジタル一眼レフカメラにおいて、撮像素子の光電変換面への塵埃等の付着を抑制するために、当該撮像素子の光電変換面の前面に防塵部材を配置し、当該撮像素子の光電変換面と当該防塵部材との間を封止するとともに、加振手段によって防塵部材に所定の振幅の定在波を与えて、防塵部材の外面側に付着する塵埃等を除去することが知られている。

また、特許文献１に開示された撮像装置は、防塵部材の一端部に第１の櫛型電極と、防塵部材の他端部に第２の櫛型電極や振動吸収部材とを設けた構成を有しており、上記第１の櫛型電極に交流電圧を印加して表面弾性波を発生させ、この表面弾性波が上記第２の櫛型電極や振動吸収部材に向けて進行させるようにしている。上記撮像装置においては、上記第２の櫛型電極や上記振動吸収部材を設けることにより、上記表面弾性波を吸収し、上記表面弾性波の反射波の発生を抑制することによって、上記反射波により進行する表面弾性波が定常波になることが防止される。

さらに、特許文献２に開示された画像形成装置に適用され、光学部材の表面に配置される光学フィルタは、圧電材料で構成した基体と、上記基体の端部に設けられた櫛形電極と、上記電極に電圧を印加する電源と、振動吸収部材を有しており、前記電極に電圧を印加して上記基体の表面に表面弾性波を発生させるとともに、上記振動吸収部材によって反射波を吸収するように構成したものである。

特開２００７−２８２１０１号公報 特開２００７−２１８９５７号公報

しかしながら、特許文献１の撮像装置、あるいは、特許文献２の画像形成装置の構成では、防塵部材の一端部に第１の櫛型電極を設けて、表面弾性波を発生させ、第２の櫛型電極や振動吸収部材で吸収することが記載されているものの、この防塵部材は、水晶等で形成されているため、印加電圧に対する変位量が小さく、振動幅は極めて小さくなっていた。従って、振動幅の大きな効率の良い進行波を生成することができないという問題があった。

また、櫛型電極は、進行波である表面弾性波を発生させるために、防塵部材の振動発生面に配置されているが、防塵部材の大きさを変えないで大きな表面弾性波を発生させるためには、櫛型電極そのものを大きくして防塵部材に占有する櫛型電極の面積を大きくするか、また、防塵部材そのものを大きくして櫛型電極の面積も大きくなければならない。しかしながら、配置可能な防塵部材の大きさには限度があるので、上記のどちらの方法でも現実的ではなく、従って、櫛型電極の面積を大きくできず、振動幅も大きくできないという問題があった。

さらに、櫛型電極による進行波を第２の櫛型電極や振動吸収部材で吸収することが記載されているが、どのようなメカニズムで吸収されるのかについての具体的に説明されていない。従って、完全に定常波が消えて進行波のみになるのか、定常波が混じるのか、あるいは、混じるのであれば、その割合がどのくらいか等の不明点も多く、また、第１の櫛型電極による反射波であって、第２の櫛型電極または振動吸収部材が配置されているのとは反対側の端面による反射波についての記載もなく、実際に効率良く動作するか不明である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、防塵部材に付着した塵埃等を確実に除去可能な画像機器を提供することである。

本発明の画像機器は、光学的な画像が生成される画像面を有する画像形成素子と、上記被写体光が透過する光透過部を有し、当該光透過部が上記画像形成素子の画像面に対して所定の間隔を持つように対向配設された防塵部材と、上記防塵部材の光透過部以外の位置に配置されていて、当該防塵部材自身を振動させる加振用振動部材と、上記防塵部材の光透過部以外の位置で、かつ、上記加振用振動部材と対向する位置に配置されていて、上記防塵部材の振動の一部を所定の周期で吸収して電荷を発生する吸収用振動部材と、を具備し、上記加振用振動部材の振動により上記防塵部材に発生する振動の波長をλとし、奇数をｋとしたとき、上記加振用振動部材と上記吸収用振動部材とは、上記防塵部材の表面上においてそれらは互いに自己の中心間距離がｋ×λ／４に相当する離間位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、光学部材である防塵部材に対して定在波屈曲振動の所定の振動を吸収することにより定常波のない振動幅の大きい進行波を効率よく発生させ、上記防塵部材の光透過部に付着した塵埃等を確実に除去可能な画像機器を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係わる画像機器であるデジタルカメラ（デジタル式一眼レフカメラ）の主に電気的な構成を概略的に示すブロック構成図 図１のカメラにおける撮像ユニットの要部縦側断面図 図１のカメラにおける防塵機構の要部正面図 図１のカメラにおける防塵機構の要部の斜視図 図１のカメラにおける防塵フィルタの振動を示す正面図 図５のＢ−Ｂ断面図 図５のＣ−Ｃ断面図 図１のカメラにおける防塵フィルタの振動を示す概念図 図１のカメラにおける防塵フィルタの吸振用圧電素子の電気等価回路を示す図 図１のカメラにおける防塵フィルタ制御回路を含む制御回路を示す回路図 図１のカメラにおける防塵フィルタ制御回路のタイムチャート 図１のカメラにおける制御回路の撮影シーケンスのフローチャート 図１２の撮像シーケンスで呼び出されるサブルーチンのフローチャートであって、図１３（Ａ）は、防塵フィルタ制御における無音加振動作のフローチャートであり、図１３（Ｂ）は、防塵フィルタ制御における表示動作のフローチャート 図１のカメラにおける防塵フィルタ制御回路の出力信号を示す図 本発明の第二の実施形態のデジタル式一眼カメラの防塵フィルタの振動を示す正面図 図１５のＤ−Ｄ断面図 図１５のＥ−Ｅ断面図 本発明の第三の実施形態のデジタルカメラにおける防塵フィルタ制御回路における無音加振動作のフローチャート 本発明の第四の実施形態のデジタルカメラにおける防塵フィルタ制御回路を含む防塵フィルタの断面図 図１９のカメラにおける防塵フィルタの吸振用圧電素子の電気等価回路を示す図

以下、図を参照して本発明の実施の形態を画像機器であるデジタルカメラを例にして図を用いて説明する。

具体的に例示する本発明のデジタルカメラは、光電変換によって画像信号を得る撮像素子ユニットの塵埃画像防止機能を有するものであり、ここでは一例としてデジタルカメラの塵埃画像防止に係わる改良技術として説明する。特に第一の実施形態としてデジタルカメラであるレンズ交換可能なデジタル一眼レフレックス式カメラ（以下、カメラと記載）に関して図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、第一の実施形態のカメラの主に電気的なシステム構成図である。図２は、本実施形態のカメラの防塵機構を含む撮像ユニットの縦側断面図である。図３は、上記撮像ユニットの防塵フィルタを外した状態を撮影レンズ側から見た正面図である。

まず、図１を参照して本実施の形態のカメラのシステム構成について説明する。本実施の形態のカメラは、カメラ本体としてのボディユニット１００と、アクセサリ装置の一つである交換レンズとしてのレンズユニット１０とによりシステム構成されている。

なお、以下の説明において、ボディユニット１００にレンズユニット１０を装着した状態におけるレンズユニット１０の撮影レンズ１（図１）の光軸を光軸Ｏとし、光軸Ｏと平行な方向をＺ方向とし、被写体側を前方、結像側を後方とする。また、上記カメラをＺ方向を水平に保持した通常の撮影状態において、Ｚ方向に直交する方向のうち、鉛直方向をＹ方向（上下方向）とし、左右の方向をＸ方向とする。

レンズユニット１０は、ボディユニット１００の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズユニット１０の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）５が行う。ボディユニット１００の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）５０が行う。これらＬμｃｏｍ５とＢμｃｏｍ５０とは、ボディユニット１００にレンズユニット１０を装着した状態において通信コネクタ６を介して通信可能に電気的に接続される。そして、カメラシステムとして、Ｌμｃｏｍ５がＢμｃｏｍ５０に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。

レンズユニット１０は、図１に示すように撮影レンズ１と絞り３を備える。撮影レンズ１は、レンズ枠１ａにより進退可能に支持され、レンズ駆動機構２内に設けられた図示しないＤＣモータによって駆動される。絞り３は、絞り駆動機構４内に設けられた図示しないステッピングモータによって駆動される。Ｌμｃｏｍ５は、Ｂμｃｏｍ５０の指令に基づいてこれら各モータを制御する。

ボディユニット１００内には、以下のような構成部材が図１に示す如く配設されている。例えば、光学系としての一眼レフ方式の構成部材としてのスクリーン１２ａ、ペンタプリズム１２、クイックリターンミラー１１、接眼レンズ１３、サブミラー１１ａと、光軸Ｏ上のフォーカルプレーン式のシャッタ１５と、サブミラー１１ａからの反射光束を受けてデフォーカス量を検出するためのＡＦセンサユニット１６と、ペンタプリズム１２の上部に配されるストロボ３０１とが設けられている。

また、ＡＦセンサユニット１６を駆動制御するＡＦセンサ駆動回路１７と、クイックリターンミラー１１を駆動制御するミラー駆動機構１８と、シャッタ１５の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッタチャージ機構１９と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッタ制御回路２０と、ペンタプリズム１２からの光束を検出する測光センサ２１ａに基づき、測光処理を行う測光回路２１が設けられている。

光軸Ｏ上には、上述の光学系を通過した被写体光束による被写体像を光電変換するための撮像ユニット３０が設けられている。撮像ユニット３０は、画像形成素子である撮像素子のＣＣＤ３１やその前面に配設された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２、少なくとも透明部分が空気と異なる屈折率を有する透明なガラス板（光学素子）からなる防塵部材である防塵フィルタ３３をユニットとして一体化してなるものである。防塵フィルタ３３の周縁部背面には、加振用振動部材である加振用圧電素子（圧電体）３４ａ、吸振振動部材である吸振用圧電素子（圧電体）３４ｂが取り付けられている。

上記圧電素子３４ａ、３４ｂは、それぞれ２つの電極（Ｓ３４ａ１，Ｇ３４ａ２，Ｓ３４ｂ１，Ｇ３４ｂ２）を有しており、その内の１つの圧電素子３４ａを防塵フィルタ制御回路４８によって所定の周波数で振動させ、２つの圧電素子３４ａ、３４ｂの内、一つの圧電素子３４ｂで一部の振動エネルギーを吸収することで防塵フィルタ３３に所定の振動を発生させ、フィルタ表面に付着した塵を除去し得るように構成されている。また、撮像ユニット３０に対しては、手ブレ補正用の防振ユニットが付加されている。

また、本実施の形態のカメラにおけるカメラシステムは、図１に示すようにＣＣＤ３１に接続したＣＣＤインターフェース回路２３と、液晶モニタ２４、記憶領域として機能するＳＤＲＡＭ２５、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭ２６などを利用して画像処理する画像処理コントローラ２８とを備え、電子撮像機能とともに電子記録表示機能を提供できるように構成されている。ここで、記録メディア２７は、各種のメモリカードや外付けのＨＤＤ等の外部記録媒体であり、通信コネクタを介してカメラ本体と通信可能かつ交換可能に装着される。そして、この記録メディア２７に撮影により得られた画像データが記録される。その他の記憶領域としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えば、ＥＥＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ２９がＢμｃｏｍ５０からアクセス可能に設けられている。

Ｂμｃｏｍ５０には、当該カメラの動作状態を表示出力によってユーザへ告知するための動作表示用ＬＣＤ５１および動作表示用ＬＥＤ５１ａと、カメラ操作スイッチ（以下、スイッチは、ＳＷと記載する）５２とが設けられている。ここで動作表示用ＬＣＤ５１あるいは動作表示用ＬＥＤ５１ａには防塵フィルタ制御回路が動作している期間、防塵フィルタ３３の振動動作を表示する表示部が設けられている。カメラ操作ＳＷ５２は、例えばレリーズＳＷ、モード変更ＳＷおよびパワーＳＷなど、当該カメラを操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、電源としての電池５４と、電池５４の電圧を当該カメラシステムを構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路５３が設けられ、外部電源からジャックを介して電流が供給されたときの電圧変化を検知する電圧検出回路も設けられている。

上述のように構成されたカメラシステムの各部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理コントローラ２８は、Ｂμｃｏｍ５０の指令に従ってＣＣＤインターフェース回路２３を制御してＣＣＤ３１から画像データを取り込む。この画像データは、画像処理コントローラ２８でビデオ信号に変換され、液晶モニタ２４で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ２４の表示画像から、撮影した画像イメージを確認できる。

ＳＤＲＡＭ２５は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。また、画像データは、ＪＰＥＧデータに変換された後、記録メディア２７に保管される。

ミラー駆動機構１８は、クイックリターンミラー１１をアップ位置とダウン位置へ駆動するための機構であり、このクイックリターンミラー１１がダウン位置にある時、撮影レンズ１からの光束はＡＦセンサユニット１６側とペンタプリズム１２側へと分割されて導かれる。ＡＦセンサユニット１６内のＡＦセンサからの出力は、ＡＦセンサ駆動回路１７を介してＢμｃｏｍ５０へ送信されて周知の測距処理が行われる。一方、ペンタプリズム１２を通過した光束の一部は測光回路２１内の測光センサ２１ａへ導かれ、ここで検知された光量に基づき周知の測光処理が行われる。

次に、ＣＣＤ３１を含む撮像ユニット３０について、図２〜図４を参照して説明する。なお、前述したように図２は、撮像ユニット３０の構成例を示す縦側断面図であり（図３のＡ−Ａ断面で示される）、図３は、撮像ユニット３０の防塵フィルタを外した状態での正面図である。図４は、撮像ユニット３０における防塵フィルタと圧電素子の分解斜視図である。

撮像ユニット３０は、撮影光学系を透過し自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子（画像形成素子）としてのＣＣＤ３１と、ＣＣＤ３１の光電変換面側（前面側）に配設され、撮影光学系を透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除く光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２と、防塵機構として光学ＬＰＦ３２の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵フィルタ３３および防塵フィルタ３３の周縁部に配設されて防塵フィルタ３３に対して所定の振動を与えるための圧電素子３４ａと振動の一部のエネルギーを吸収するための圧電素子３４ｂからなる防塵用振動子６５を備えている（図４，図６，図８参照）。

ＣＣＤ３１のＣＣＤチップ３１ａは、固定板３５上に配設されたフレキシブルプリント基板であるＦＰＣ３１ｂ上に直接実装され、ＦＰＣ３１ｂの両端から出た接続部３１ｃ，３１ｄが主回路基板３６に設けられたコネクタ３６ａ，３６ｂを介して主回路基板３６側と接続されている。また、ＣＣＤ３１が有する保護ガラス３１ｅは、スペーサ３１ｆを介してＦＰＣ３１ｂ上に固着されている。

ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材３７が配設されている。このフィルタ受け部材３７は、ＣＣＤ３１の前面側周縁部で光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、かつ、光学ＬＰＦ３２の背面側周縁部の近傍に当接することで、ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２との間の気密性が保持されるように構成されている。そして、ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２とを気密的に覆うホルダ３８が配設されている。ホルダ３８は、略中央部分に被写体光束を通過させる矩形状の開口部３８ａを有し、この開口部３８ａの防塵フィルタ３３側の内周縁部には断面が略Ｌ字形状の段部３８ｂが形成され、開口部３８ａに対してその後方側から光学ＬＰＦ３２およびＣＣＤ３１が配設されている。ここで、光学ＬＰＦ３２の前面側周縁部を段部３８ｂに対して略気密的に接触させるように配置することで、光学ＬＰＦ３２は段部３８ｂによって撮影光軸方向における位置規制がなされ、ホルダ３８の内部から前面側に対する抜け止めがなされる。

一方、ホルダ３８の前面側の周縁部には、防塵フィルタ３３を光学ＬＰＦ３２の前面に所定間隔あけて保持するために段部３８ｂ周りで段部３８ｂよりも前面側に突出させた防塵フィルタ受け部３８ｃが全周に亘って形成されている。全体として多角形の板状、本実施形態では長方形（四辺形）に形成された防塵フィルタ３３は、ビス３９で防塵フィルタ受け部３８ｃに固定されている、板ばね等の弾性体からなる押圧部材４０により押圧状態で防塵フィルタ受け部３８ｃに支持される。そして、防塵フィルタ３３は、光軸Ｏと直交する平面（ＸＹ平面）に沿った状態、言い換えると、該平面が光軸Ｏを水平にした通常の撮影状態で鉛直方向に沿った状態でＣＣＤ３３の光電変換面（撮像面）からＺ方向に所定の間隔で支持されている。

なお、押圧部材４０と防塵フィルタ３３の間にはゴムや樹脂等の振動減衰性のある受け部材６１ａが介在しており、一方、防塵フィルタ３３の背面側の外周縁部に配設された圧電素子３４ａ、３４ｂ部分には、防塵フィルタ受け部３８ｃとの間に光軸に略対称位置にゴム等の振動減衰性のある受け部材６１ｂが介在しており、防塵フィルタ３３の振動を阻害しないように保持している。

また、防塵フィルタ３３のＹ方向の位置は、押圧部材４０のＺ方向曲げ部によって支持部材６３を介して防塵フィルタ３３を支持することで決定され、一方、防塵フィルタ３３のＸ方向の位置は、ホルダ３８に設けた支持部３８ｄによって支持部材６３を介して防塵フィルタ３３を支持することで決定される。支持部材６３もゴムや樹脂等の振動減性のある材料で形成され、防塵フィルタ３３の振動を阻害しないようにしている。

受け部材６１ａ、６１ｂの配置位置は、後に述べる防塵フィルタ３３に発生する振動の節位置にすると防塵フィルタ３３の振動をほとんど阻害することが無く、高効率な防塵フィルタを構成できる。また、防塵フィルタ３３の周辺部と防塵フィルタ受け部３８ｃとの間には弾性変形可能な環状のリップ部を持つ封止構造部としてのシール部材６２が設置され、撮像エリアに対応した幅Ｅｘの結像光線が通過する光透過部である光線通過エリアＥａを含む開口部３８ａの気密状態が確保されている。撮像ユニット３０は、このようにしてＣＣＤ３１を搭載する所望の大きさに形成されたホルダ３８を備える気密構造に構成されている。なお、ここでの気密状態とは、塵埃の侵入によって撮影画像に塵埃が写り込み、当該画像に塵埃の影響の出ることを防止可能なレベルであれば良く、必ずしも気体の侵入を完全に防止するレベルでなくてもよい。

さらに、加振用振動部材である圧電素子３４ａにはフレキシブルプリント基板からなる接続ＦＰＣ６４が端部に電気接続され、防塵フィルタ制御回路４８の電気信号を圧電素子３４ａに入力し、圧電素子３４ａに所定の振動を発生させている。接続ＦＰＣ６４は、樹脂と銅箔等で作製されて柔軟性があることから圧電素子３４ａの振動を減衰させることが少ない。また、振動振幅の小さいところ（後に述べる振動の節位置）に設けることでより振動の減衰を抑えることができる。

一方、後述するような手ブレ補正機構を持つ場合、圧電素子３４ａは、ボディユニット１００に対して相対的に移動するので、防塵フィルタ制御回路４８がボディユニット１００と一体の固定部材にある時には手ブレ補正機構の動作に従って、接続ＦＰＣ６４は変形し、変位する。この場合、接続ＦＰＣ６４は、柔軟性があり、かつ、薄いため、有効である。特に本実施形態の場合には接続ＦＰＣ６４は、圧電素子３４ａの１ヶ所の部分のみで接続される簡単な構成であるので、手ブレ補正機構をもつカメラには最適である。

防塵フィルタ３３でその表面から離脱した塵埃は、後述するように、その振動の慣性力と、重力の作用により、ボディユニット１００の下側に落下する。そこで、本実施の形態では防塵フィルタ３３の下側直近に設けた台３８ｅに粘着材、粘着テープ等で形成された保持材６６を配設し、落下した塵埃を確実に保持し、再び、防塵フィルタ３３の表面に戻らないようにしてある。防塵フィルタ３３にその直下に塵埃を集めるような振動を発生させ、上述のように防塵フィルタ３３の直下に保持材６６を配置することで塵埃がボディユニット１００内の他の機構に飛散して他の機能に不具合を発生することが無いと言う利点もある。

次に、本実施形態のカメラにおける手ブレ補正機能について簡単に説明する。本実施形態のカメラにおける手ブレ補正は、まず、カメラのＸ軸回りの手ブレの角速度を検出するＸ軸ジャイロ５０２と、カメラのＹ軸周りの手ブレの角速度を検出するＹ軸ジャイロ５０３からの角速度信号に基づいて防振制御回路５０１により手ブレ補償量を演算する。そして、撮影光軸の方向をＺ軸方向とした場合、撮影光軸に直交するＸＹ平面内で直交する第１の方向であるＸ軸方向および第２の方向であるＹ軸方向に撮像素子（画像形成素子）であるＣＣＤ３１をブレを補償するように変位移動させて手ブレによる影響をなくす。手ブレ補正用の駆動装置を含む防振ユニットは、所定の駆動信号を入力するとＸ軸方向にＣＣＤ３１を駆動するＸ軸アクチュエータ５０６と同じく、所定の駆動信号を入力するとＹ軸方向にＣＣＤ３１を駆動するＹ軸アクチュエータ５０７を駆動源として用い、撮像ユニット３０中のＣＣＤ３１を搭載したＹ枠５３０（言い換えると、図２のホルダ３８）を移動対象物として構成される。ここで、Ｘ軸アクチュエータ５０６、Ｙ軸アクチュエータ５０７は、それぞれＸ枠５２０、または、Ｙ枠５３０をＸ，Ｙ方向に駆動する駆動源であり、電磁回転モータとネジ送り機構等を組み合わせたもの、あるいは、ボイスコイルモータを用いた直進電磁モータ、直進圧電モータ等が適用される。

ここで、撮像ユニット３０の防塵機構について、図４〜図８によりさらに詳しく説明する。前述したように図４は、撮像ユニット３０における防塵用振動子を構成する防塵フィルタと圧電素子の分解斜視図である。図５は防塵フィルタに発生する振動の様子を示す防塵フィルタの正面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図であり、防塵フィルタに発生する進行波を示す概念図である。図７は、図５のＣ−Ｃ断面図である。図８は、図５のＢ−Ｂ断面を拡大し、その振動状態を示した図である。

ガラス板からなる防塵フィルタ３３は、全体として円形ないし多角形の板状を成し、少なくとも自己の中心から放射方向に所定の広がりを持つ領域が透明部を成しており、この透明部が光学ＬＰＦ３２の前面側に所定の間隔をもって対向配置されている。

また、防塵フィルタ３３の一方の面（本実施形態ではＺ方向背面側）のＹ方向の上側周縁部には、当該防塵フィルタ３３に対して振動を与えるための所定の加振用振動部材である圧電素子３４ａが、長手方向をＸ方向とする状態で、例えば、接着剤による貼着等の手段により配設されている。さらに防塵フィルタ３３のＹ方向の下側周縁部には、当該防塵フィルタ３３に対して振動を与えられた振動の一部を吸収するための吸収用振動部材としての圧電素子３４ｂが、長手方向をＸ方向とする状態で同様に接着剤による貼着等の手段により配設されている。なお、図６，７において圧電素子３４ａ，３４ｂのＹ方向の幅をＳｙで示され、Ｘ方向の長さは、Ｓｘで示されている。

防塵フィルタ３３に圧電素子３４ａ、３４ｂが配設されてなる防塵用振動子６５は、圧電素子３４ａに所定の周波電圧を印加すると共振振動し、図５〜７に示す屈曲振動を発生する。図４に示すように圧電素子３４ａには信号電極Ｓ３４ａ１と信号電極Ｓ３４ａ１に対向した裏面に設けられ、側面を通して信号電極３４ａ１のある面に引き回された信号電極Ｇ３４ａ２が形成されている。そして、信号電極３４ａ１と信号電極Ｇ３４ａ２に電気的に夫々接続された導電性パターンを持つ接続ＦＰＣ６４が接続されている。

上記夫々の電極に接続ＦＰＣ６４を介して接続された防塵フィルタ制御回路４８によって所定周期を有する駆動電圧を印加することで、防塵フィルタ３３に図５〜７に示す２次元の定在波屈曲振動を発生させることができるように構成されている。

図５，６，７に示す屈曲振動は、防塵フィルタ３３に厚み方向（Ｚ方向）に分極した圧電素子３４ａと、分極しない圧電性の無いセラミックである場合の圧電素子３４ｂとを貼り付けた場合に発生する定在波振動を示している。なお、図６の中心線Ｎ0は、防塵フィルタ３３の中立面上の線を示している。

図５において、ラインＮｘ，Ｎｙは、振動の節を示す。このライン上は、振動振幅が全くない。領域Ａ０は、上記振動の節が交差する範囲の領域であり、振動振幅が殆どない領域である。領域Ａ１とＡ２は、前面側に凸、または、凹に変形する振動領域を示している。この定在波の状態では振動の殆どないエリアに付着した塵埃は屈曲振動によって除くことができない。

そこで、本実施形態においては、図５のように定在波屈曲振動を発生させる状態に加えて、防塵フィルタ３３の所定の位置に厚み方向（Ｚ方向）に分極した圧電素子３４ｂを配設することによって、上記定在波屈曲振動の所定の振動を吸収し、発生した電荷を放電させ、防塵フィルタ３３に屈曲進行波を発生させる。この屈曲進行波により防塵フィルタ３３の結像光線が通過する光線通過Ｅａの表面に付着した塵埃を、該塵埃に生じる慣性力により引き離すことが可能となる。

次に、図８を用いて進行波の発生方法について詳しく説明する。図８は、図５のＢ−Ｂ断面図と同じ断面を示しており、その振動状態は、圧電素子３４ｂが分極してないときの状態（図５と同じ）である。圧電素子３４ａに所定の周波数ｆの周波電圧が印加された場合は、防塵フィルタ３３を含む防塵用振動子６５がある時点ｔ０で実線に示した状態となる。

振動子表面の任意の位置ｙにある質点Ｙ１の任意の時刻ｔでのＺ方向の振動ｚ（Ｙ，ｔ）は、上記周波電圧の振動の角速度ωとし、Ｚ方向の振幅Ａとし、さらに、屈曲振動の波長λとして、Ｙ＝２πｙ／λとしたとき、
ｚ（Ｙ，ｔ）＝Ａ×ｓｉｎ（Ｙ）×ｃｏｓ（ωｔ）…（１）
で示される。（１）式は、図５〜７での定在波振動波形を表す。なお、図中には、上記波長λをＹ方向の波長であることからλｙで示している。

すなわち、ｎを整数としてｙ＝ｎ・λ／２のとき、Ｙ＝ｎπとなり、ｓｉｎ（Ｙ）は零になる。したがって、時間に関係なくＺ方向の振動振幅が零になる節を持つことになり、これは定在波振動である。図８にて破線で示した状態は、時間ｔ０の状態に対して振動が逆相となるｔ＝ｋπ／ωでの振動を示す（ｋを奇数とする）。

一方、振動吸収体である圧電素子３４ｂが分極状態（図８の状態）であって、圧電素子３４ｂの配設位置と、圧電素子３４ａの配置位置との間隔Ｈ（各圧電素子のＹ方向幅Ｓｙの中心距離）は、
Ｈ＝ｋ（λ／４）
となるようにしてある。Ｈを振動位相として考えると、λ＝２πなので、Ｈ＝ｋπ／２となり、また、圧電素子３４ａの振動位相を基準に位相がπ／２だけ進んだタイミングで、圧電素子３４ｂは発生した振動を吸収して電荷が発生し、電荷は回路のグランドに流される。

上述の状態を（１）式と同様に、圧電素子３４ｂの振動をＹ方向の任意の位置ｙの振動ｚｂ（Ｙ，ｔ）として表し、ｎを整数として間隔Ｈをｋ＝（１＋４ｎ）の場合のみを考えると、
Ｈ＝ｋπ／２
＝（π／２＋２πｎ）
＝π／２
であり、上記振動ｚｂ（Ｙ，ｔ）は、
ｚｂ（Ｙ，ｔ）＝ｓｉｎ（Ｙ＋π／２）×ｃｏｓ（ωｔ＋π／２）…（２）
となる（図８の状態）。

ちなみにｋは、奇数であって、ｋの残りの状態は、ｋ＝（３＋４ｎ）であり、Ｈ＝３π／２となり、この場合は圧電素子３４ｂの設置位置をλ／２だけずらせば実現できる。

上記（１）式は、圧電素子３４ａによって発生する振動ｚ（Ｙ，ｔ）を示しているので、これから（２）式の振動ｚｂ（Ｙ，ｔ）を減算すると、合成された振動Ｚ（Ｙ，ｔ）＝ｚ（Ｙ，ｔ）−ｚｂ（Ｙ，ｔ）が得られ、
Ｚ(Ｙ，ｔ）＝ｓｉｎ(Ｙ)×ｃｏｓ(ωｔ)−ｓｉｎ(Ｙ＋π／２)×ｃｏｓ(ωｔ−π／２) …(３)
＝ｓｉｎ(Ｙ)×ｃｏｓ(ωｔ)−ｃｏｓ(Ｙ)×ｓｉｎ(ωｔ)
＝ｓｉｎ(Ｙ−ωｔ)…（４）
となる。（４）式は、進行波を表す。

ここで、時間位相をずらすためには、防塵フィルタ制御回路４８の入力信号の周波数を防塵用振動子６５に最大の振幅定在波（共振周波数における定在波）が発生する周波数からずらしていくと、圧電素子３４ｂに発生する電圧信号（電荷の発生を表す）の位相もずれ、圧電素子３４ａに印加する周波数を所定の値にすることにより実現できる。（４）式の進行波の進む方向は、Ｙ方向の正方向であり、図８に示すＷｙ方向である。このとき、防塵フィルタ３３の表面の質点Ｙ０は、図８に示されるように楕円振動をする（図８において、符号ＥＬ参照）。図８では防塵フィルタに付着した塵埃は、下方に慣性力を受けることになり、重力方向と合せて、塵埃を離脱させる力がより強くなる。また、図８では、符号ＥＣで示すように圧電素子３４ｂに発生する電荷を積極的にグランドに流す構成にしてあるが、電荷は、周期的にプラスもマイナスも発生し、信号電極Ｓ３４ｂ１、信号電極Ｇ３４ｂ２の内部を流れて消滅するので必ずしも回路のグランドに接続する必要はない。進行波の進行方向を変えるのには位置位相Ｙをπだけずらして（すなわち、間隔Ｈをλずらす）、位相反転させるか、あるいは、時間位相ωｔをπずらせば、実現できる。

次に、図９の振動吸収体である圧電素子３４ｂの電気等価回路を用いて、圧電素子３４ｂの周波数が共振周波数付近で変化した場合の振動状態を説明する。防塵用振動子６５の共振周波数付近の圧電素子３４ｂの電気等価回路は、図９の符号ＣＢで示すものとする。図９のＣ０は、圧電素子３４ｂがもともと持っている静電容量であり、Ｌ、Ｃ、Ｒは、圧電素子の機械的振動を電気回路素子であるコイル、コンデンサー、抵抗に置き換えた等価回路上の数値であり、当然、周波数に依存して変化する。

周波数が共振周波数になったとき。すなわち、周波数ｆ０＝１／（２π√（Ｌ・Ｃ））になったとき、図９の電気等価回路ＣＢ′に示すようにＬとＣの共振となる。全く共振していない周波数から共振周波数側に周波数を上げていくと圧電素子３４ａの加振の位相に対して圧電素子３４ｂの位相が変化していき、共振のときには位相がπ／２進み、さらに周波数を上げていくと位相はπまで進む、それ以上、周波数を上げていくと位相は減少し、共振域で無くなると同位相となる。実際には防塵用振動子６５の構成により、理想状態とはならず、位相がπまで変化しない場合もあるが、駆動周波数を適切に設定することで位相をπ／２、あるいは、その近くに設定することは可能である。

上述した進行波の発生により、図５で示した振動振幅の大きなエリアは上方に移動することになり、Ｙ方向の節以外の場所は全て振動振幅の大きなエリアとなる。幅Ｅｘの結像光線が通過する光線通過エリアＥａは、この領域よりも充分に小さいので、結像光線の通過エリアは十分に塵埃の除去をすることができる。また、図５のＹ方向に平行な振動の節は進行波を発生させても、節となるため、この節の部分を防塵フィルタ３３の保持のために使えば、振動の減衰が発生せず確実な支持ができる。一方、シール部材６２（図２，３）は、進行波発生部にも設けなければならないが、リップ形状にすることにより、屈曲振動振幅方向には力が強く作用しないように構成してあるので、シール部材６２による振動の減衰は極めて少ない。

通常、温度は防塵用振動子６５の弾性係数に影響し、その固有振動数を変化させる要因の１つである。そのため、運用時にその温度を計測してその固有振動数の変化を考慮するのが良い。この場合、温度測定回路（不図示）に接続された温度センサ（不図示）がボディユニット１００内に設けられており、温度センサの計測温度からあらかじめ決められた防塵用振動子６５の振動周波数の補正値をＥＥＰＲＯＭ２９に記憶させ、計測温度と補正値をＢμｃｏｍ５０に読み込み、駆動周波数を演算して防塵フィルタ制御回路４８の駆動周波数としている。

次に、図１０に示す防塵フィルタ制御回路４８の回路図と、図１１に示すタイムチャートに基づいて、この本実施形態における防塵機能付きのカメラの防塵フィルタ３３の駆動制御、および、その動作について、図１０，１１を用いて説明する。

図１０は、防塵フィルタ制御回路を示す図であり、図１１は、本実施形態のカメラにおける防塵フィルタ制御回路の各信号のタイムチャートである。

ここに例示した防塵フィルタ制御回路４８は、図１０に示す回路構成を有し、その各部において、図１１のタイムチャートで表わす波形の信号（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４）が生成され、それらの信号に基づいて次のように制御される。

防塵フィルタ制御回路４８は、図１０に例示の如く、Ｎ進カウンタ４１と、１／２分周回路４２と、インバータ４３と、複数のＭＯＳトランジスタ（Ｑ００、Ｑ０１、Ｑ０）２４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、トランス４５および抵抗（Ｒ００）４６とにより構成されている。

上記トランス４５の１次側に接続されたトランジスタ（Ｑ０１）４４ｂおよびトランジスタ（Ｑ０２）４４ｃのオン／オフ切替え動作によって、そのトランス４５の２次側に所定周期の信号（Ｓｉｇ４）が発生するように構成されている。そして、この所定周期の信号に基づき圧電素子３４ａを駆動させ、発生した振動の一部を圧電素子３４ｂで吸収することにより、防塵フィルタ３３を固着した防塵用振動子６５に共振進行波を発生させるようになっている。

Ｂμｃｏｍ５０は、制御ポートとして設けられた２つのＩＯポートＰ−ＰｗＣｏｎｔ及びＩＯポートＤ−ＮＣｎｔ（図１０参照）と、このＢμｃｏｍ５０内部に存在するクロックジェネレータ５５を介して防塵フィルタ制御回路４８を次のように制御する。

クロックジェネレータ５５は、圧電素子３４ａへ印加する信号周波数より充分に早い周波数でパルス信号（基本クロック信号）をＮ進カウンタ４１へ出力する。この出力信号が図１１中のタイムチャートが表わす波形の信号Ｓｉｇ１である。そしてこの基本クロック信号は、Ｎ進カウンタ４１へ入力される。

Ｎ進カウンタ４１は、当該パルス信号をカウントし所定の値“Ｎ”に達する毎にカウント終了パルス信号を出力する。即ち、基本クロック信号を１／Ｎに分周することになる。この出力信号が図１１中のタイムチャートが表わす波形の信号Ｓｉｇ２である。この分周されたパルス信号は、高（Ｈｉｇｈ）と低（Ｌｏｗ）のデューティ比が１：１ではない。そこで、１／２分周回路４２を通してデューティ比を１：１へ変換する。なお、この変換されたパルス信号は、図１１中のタイムチャートが表わす波形の信号Ｓｉｇ３に対応する。

上記変換されたパルス信号のＨｉｇｈ状態において、この信号が入力されたＭＯＳトランジスタ（Ｑ０１）４４ｂがオンする。一方、トランジスタ（Ｑ０２）４４ｃへはインバータ４３を経由してこのパルス信号が印加される。したがって、パルス信号のＬｏｗ状態において、この信号が入力されたトランジスタ（Ｑ０２）４４ｃがオンする。トランス４５の１次側に接続されたトランジスタ（Ｑ０１）４４ｂとトランジスタ（Ｑ０２）４４ｃが交互にオンすると、２次側には図１１中の信号Ｓｉｇ４の如き周期の信号が発生する。

トランス４５の巻き線比は、電源回路５３のユニットの出力電圧と圧電素子３４ａの駆動に必要な電圧から決定される。なお、抵抗（Ｒ００）４６はトランス４５に過大な電流が流れることを制限するために設けられている。

圧電素子３４ａを駆動するに際しては、トランジスタ（Ｑ００）４４ａがオン状態にあり、電源回路５３のユニットからトランス４５のセンタータップに電圧が印加されていなければならない。図中トランジスタ（Ｑ００）４４ａのオン／オフ制御は、ＩＯポートのＰ−ＰｗＣｏｎｔを介して行われる。Ｎ進カウンタ４１の設定値“Ｎ”はＩＯポートＤ−ＮＣｎｔから設定できる。よって、Ｂμｃｏｍ５０は、設定値“Ｎ”を適宜に制御することで、圧電素子３４ａの駆動周波数を任意に変更可能である。

このとき、次式によって周波数は、算出可能である。すなわち、カウンタへの設定値をＮとし、クロックジェネレータの出力パルスの周波数をｆｐｌｓとし、圧電素子３４ａへ印加される信号の周波数をｆｄｒｖとすると、
ｆｄｒｖ＝ｆｐｌｓ／２Ｎ…（５）
となる。この（５）式に基づいた演算は、Ｂμｃｏｍ５０の制御部であるＣＰＵで行われる。

さらに、このカメラは、超音波域（２０ｋＨｚ以上の周波数）の周波数で防塵フィルタ３３を振動させる場合にカメラの操作者に防塵フィルタ３３の動作を告知する表示部を有する。つまり、上記撮像ユニット３０の前面に配置され振動可能な透光性をもつ振動対象部材である防塵フィルタ３３に対して、加振手段である圧電素子３４ａで振動を与えるとき、加振手段の駆動回路の動作と連動してカメラの表示部を動作させ、防塵フィルタ３３の動作を告知することも実施するデジタルカメラである（詳細後述）。

上述の特徴を詳しく説明するため、ボディ制御用マイクロコンピュータであるＢμｃｏｍ５０が行なう具体的な撮影シーケンス制御について、図１２、図１３を参照しながら説明する。

図１２は、本実施形態のカメラにおける撮影シーケンスのフローチャートであり、Ｂμｃｏｍ５０が行なう撮影シーケンス（メインルーチン）の手順を例示している。図１３（Ａ），（Ｂ）は、上記メインルーチンで呼び出されるサブルーチンである「無音加振動作」、および、加振動作に伴う「表示動作」の手順を示すフローチャートである。

図１２に示すフローチャートに係わるＢμｃｏｍ５０で稼動可能な制御プログラムは、カメラのボディユニット１００の電源スイッチ（不図示）がオン操作されると、その稼動を開始する。

最初にステップＳ０において、当該カメラシステムを起動するための処理が実行される。電源回路５３を制御して当該カメラシステムを構成する各回路ユニットへ電力を供給する。また各回路の初期設定を行なう。

Ｓ１では、後述するサブルーチン「無音加振動作」（図１３（Ａ）参照）をコールすることで、無音、即ち、可聴範囲外で防塵フィルタ３３を振動させる。なお、ここで云う可聴範囲は、一般人の聴力を基準にして約２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚの周波数の範囲内とする。

続く、ステップＳ２〜Ｓ２７までは、周期的に実行されるステップ群である。すなわち、ステップＳ２は、当該カメラに対するアクセサリの着脱を検出するためのステップである。例えば、アクセサリの１つであるレンズユニット１０が、ボディユニット１００に装着されたことを検出する着脱検出動作では、Ｌμｃｏｍ５と通信を行なうことでレンズユニット１０の着脱状態を調べる。

もし、ステップＳ３で、所定のアクセサリがカメラ本体に装着されたことを検出すると、ステップＳ４にて、後述するサブルーチン「無音加振動作」をコールすることで、無音で防塵フィルタ３３を振動させる。

このように、カメラ本体であるボディユニット１００にアクセサリの特にレンズユニット１０が装着されていない期間には、特に各レンズや防塵フィルタ３３等に塵が付着する可能性が高いので、上述の如くレンズユニット１０の装着を検出したタイミングで塵を払う動作を実行することは有効である。また、レンズ交換時にカメラ内部に外気が循環し塵が進入して付着する可能性が高いので、このレンズ交換時に塵除去することは有意義である。そして撮影直前とみなし、ステップＳ５へ移行する。

一方、上記ステップＳ３でレンズユニット１０がボディユニット１００から外された状態であることを検出した場合は、そのまま、次のステップＳ５へ移行する。ステップＳ５では、当該カメラが有する所定の操作スイッチの状態検出が行なわれる。

ステップＳ８では、一段目レリーズスイッチを成す１ｓｔレリーズＳＷ（不図示）が操作されたか否かを、当該レリーズＳＷのオン／オフ状態で判定する。その状態を読み出し、もし１ｓｔレリーズＳＷが所定時間以上、オン操作されない場合には、後述のステップＳ１７へ移行して終了処理（スリープ等）となる。

一方、１ｓｔレリーズＳＷがオン操作された場合には、ステップＳ９にて、測光回路２１から被写体の輝度情報を入手する。そして、この輝度情報からＣＣＤユニット２７の露光時間（Ｔｖ値）と、レンズユニット１０の絞り設定値（Ａｖ値）とを算出する。

その後、ステップＳ１０では、ＡＦセンサ駆動回路１７を経由してＡＦセンサユニット１６の検知データを入手する。このデータに基づきピントのズレ量を算出する。

ステップＳ１１では、その算出されたズレ量が許可された範囲内にあるか否かを判定し、否の場合はステップＳ１２で撮影レンズの駆動制御を行い、ステップＳ２へ戻る。

さらに、ステップＳ１６では、二段目レリーズスイッチを成す２ｎｄレリーズＳＷ（不図示）がオン操作されたか否かを判定する。この２ｎｄレリーズＳＷがオン状態のときは、続くステップＳ１８へ移行して所定の撮影動作（詳細後述）を開始するが、オフ状態のときは、ステップＳ１７へ移行して終了処理となる。

なお、撮像動作中では、通常の如く、露出の為に予め設定された秒時（露出秒時）に対応した時間の電子撮像動作を制御する。

上記撮影動作として、ステップＳ１８〜ステップＳ２４までは、所定の順序にて被写体の撮像が行われる。まずＬμｃｏｍ５へＡｖ値を送信し、絞り３の駆動を指令し（ステップＳ１８）、クイックリターンミラー１１をアップ（ＵＰ）位置へ移動させる（ステップＳ１９）。そして、シャッタ１５の先幕走行を開始させてオープン制御し（ステップＳ２０）、画像処理コントローラ２８に対して「撮像動作」の実行を指令する（ステップＳ２１）。Ｔｖ値で示された時間だけのＣＣＤ３１への露光（撮像）が終了すると、シャッタ部１５の後幕走行を開始させてクローズ（ＣＬＯＳＥ）制御する（ステップＳ２２）。そして、無音加振動作を終了し、クイックリターンミラー１１をダウン（ＤＯＷＮ）位置へ駆動すると共に、シャッタ１５のチャージ動作を行なう（ステップＳ２３）。

その後、Ｌμｃｏｍ５に対して絞り３を開放位置へ復帰させるように指令して（ステップＳ２４）、一連の撮像動作を終了する。

続いて、ステップＳ２５において、記録メディア２７がボディユニット１００に装着されているか否かを検出し、否の場合は、ステップＳ２７にて警告表示をする。そして、再び、上記ステップＳ２へ移行して、同様な一連の処理を繰り返す。

一方、記録メディア２７が装着されていれば、ステップＳ２６にて、画像処理コントローラ２８に対し撮影した画像データを記録メディア２７へ記録するように指令する。その画像データの記録動作が終了すると、再び、上記ステップＳ２へ移行して、同様な一連の処理を繰り返す。

ここで、加振動作における詳しい振動形態と表示動作の関係について、上述した３つのサブルーチンの制御手順を図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４に基づいて説明する。なお、この振動形態とは、加振手段によって引き起こされる振動の形態である。

図１３（Ａ），（Ｂ）は、サブルーチン「無音加振動作」と加振動作に伴う「表示動作」の動作手順を表わすフローチャートであり、図１４は、上記無音加振動作における加振手段へ連続的に供給される共振周波数の波形を表わすグラフである。

図１３（Ａ），（Ｂ）のサブルーチン「無音加振動作」と加振動作に伴う「表示動作」は、防塵フィルタ３３の塵除去の為にだけの加振動作を目的とするルーチンであるので、振動周波数ｆ０は、その防塵フィルタ３３の共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば、この場合は、８０ｋＨｚであり、少なくとも２０ｋＨｚ以上の振動である故に、ユーザにとっては無音である。

まず、ステップＳ２００では、防塵フィルタ３３を振動させるための駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）と共振周波数である駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ０）に関するデータを、ＥＥＰＲＯＭ２９の所定領域に記憶されている中から読み出す。このタイミングでステップＳ１０１にて加振モードの表示をオンし、次にステップＳ１０２で所定時間が経過したかを判定し、所定時間が経過していないときは加振モードの表示を継続し、所定時間経過後は、ステップＳ１０３にて加振モード表示をオフする。

一方、ステップＳ２０１では、Ｂμｃｏｍ５０の出力ポートＤ−ＮＣｎｔから、駆動周波数Ｎｏｓｃｆ０を、防塵フィルタ制御回路４８のＮ進カウンタ４１へ出力する 続く、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０４では、次のように塵除去動作が行なわれる。すなわち、まず、塵除去動作を開始させ実行する。一方、このときの表示は、制御フラグＰ−ｐｗＣｏｎｔをＨｉ（Ｈｉｇｈ ｖａｌｕｅ）のタイミングで加振動作表示を開始させ（ステップＳ１０４）、次に、ステップＳ１０５で所定時間が経過したかを判定し、所定時間が経過していないときは、加振動作の表示を継続し、所定時間経過後は加振動作表示を終了する（ステップＳ１０６）。このときの加振動作表示は、時間経過、あるいは、塵埃除去経過に応じて変化する表示をする（不図示）。この場合の所定時間は、後に述べる加振動作の継続時間であるＴｏｓｃｆ０に略等しい。また、塵除去のために制御フラグＰ−ｐｗＣｏｎｔをＨｉに設定すると（ステップＳ２０２）、圧電素子３４ａは、所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ０）で防塵フィルタ３３を加振し、フィルタ面に付着した塵を振り払う。この塵除去動作で防塵フィルタ面に付着した塵が振り払われるとき、同時に、空気振動が起こり、超音波が発生する。但し、駆動周波数Ｎｏｓｃｆ０で駆動されても、一般人の可聴範囲内の音にはならず、聞こえない。

所定駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）の間、防塵フィルタ３３を振動させた状態で待機し（ステップＳ２０３）、その所定駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）経過後、制御フラグＰ−ｐｗＣｏｎｔをＬｏ（Ｌｏｗ ｖａｌｕｅ）に設定することで、加振終了表示をオン（ステップＳ１０７）するとともに、塵除去動作を停止させる（ステップＳ２０４）。加振終了表示は所定時間経過後（ステップＳ１０８）にオフ（ステップＳ１０９）され、表示を終了する。そして、メインルーチンにてコールされたステップの次のステップにリターンする。

このサブルーチンで適用される共振周波数である振動周波数ｆ０（Ｎｏｓｃｆ０）と駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）は、図１４にグラフで表わしような波形で示される。すなわち、一定の振動（ｆ０＝４０ｋＨｚ）が、塵除去に充分な時間（Ｔｏｓｃｆ０）だけ続く連続的な波形となる。つまり、この振動形態が、加振手段に供給する共振周波数を調整して制御するものである。

上述したように本実施形態のカメラによれば、占有スペーサが少なく、かつ、簡単な構成の防塵フィルタ３３を使用し、防塵が必要な範囲に均一な進行波を含む超音波振動を発生させることにより、ＣＣＤ３１に塵埃が付着するのを高効率で防止でき、塵埃のＣＣＤ３１への写りこみを防止できるデジタルカメラを提供することができる。

また、本実施形態のカメラに適用した防塵フィルタを含む防塵機構およびその制御回路からなるユニットは、液晶プロジェクタ等の映像機器の液晶パネルの防塵ユニットとしても適用可能であり、塵埃のスクリーン面への映し出しを効率よく防止することが可能となる。

次に、本発明の第二の実施形態としてデジタルカメラに適用可能な防塵フィルタを含む防塵機構について、図１５〜１７を用いて説明する。

図１５は、本実施形態のにおける防塵フィルタに発生する振動の様子を示す防塵フィルタの正面図である。図１６は、図１５のＤ−Ｄ断面図であり、防塵フィルタに発生する進行波を示す概念図である。図１７は、図１５のＥ−Ｅ断面図である。

本実施形態の防塵フィルタを含む防塵機構は、前記第一の実施形態に対して、以下の点が異なっている。すなわち、第一の異なるところは、加振用振動部材である圧電素子３４Ａａの設置位置が防塵フィルタ３３Ａの表側（前面側）であり、かつ、防塵フィルタ３３の裏側（裏面側）に設置される吸収用振動部材である圧電素子３４Ａｂの設置位置に対して防塵フィルタ３３Ａを挟んで対向する位置となるようにしている（図１６）。但し、圧電素子３４Ａａと圧電素子３４Ａｂの中心位置の間隔Ｈは、Ｈ＝ｎ（λ／４）とする。第二の異なるところは、圧電素子３４Ａａ、３４Ａｂの形状であり、第一の実施形態の場合に比較してＸ方向の長さは短く、Ｙ方向の幅は長く形成されている。

このように、Ｙ方向に圧電素子３４Ａａと圧電素子３４Ａｂとを重なる状態で設置すれば、Ｘ方向の長さが短くなった分、Ｙ方向の幅を広くすることができるので、これにより振動エネルギーの発生と吸収を第一の実施形態と同じにすることが可能となる。また、光線通過エリアＥａをＹ方向にずらすことにより、よりＹ方向の寸法を小さくすることが可能となる。また、圧電素子３４ＡａのＸ方向の長さを短くできるので、板バネ等からなる防塵フィルタ押圧部材の押圧位置も変更することなく防塵フィルタ３３Ａを直接押さえることが第一の実施形態と同様に可能である。従って、第一の実施形態と同じ押圧部材を用いることができる。なお、Ｚ方向寸法は、圧電素子３４Ａａが取り付けられた部分が第一の実施形態より圧電素子３４Ａａの厚さ分だけ長くなるが、それ以外、例えば、防塵フィルタ３３Ａの面積等は小さく形成することが可能である。さらに、Ｘ方向の圧電素子の長さが、屈曲振動波長をλｘとしたとき、λｘ／２以内であり、屈曲振動の同位相のエリアになることにより第一の実施形態よりも高効率で振動を発生可能である。

次に、本発明の第三の実施形態としてデジタルカメラに適用可能な防塵フィルタを含む防塵機構の制御について、図１８を用いて説明する。

図１８は、本実施形態におけるサブルーチン「無音加振動作」のフローチャートである。

図１８のサブルーチン「無音加振動作」のフローチャートは、第一の実施形態における図１３（Ａ）に示すサブル−チン「無音加振動作」の動作を変更したものであり、防塵フィルタの動作が、第一の実施形態の場合と異なる。すなわち、第一の実施形態の場合は、防塵フィルタ３３の駆動周波数はｆ０と言う固定値にして進行波が発生する形態としていたが、本第三の実施形態の場合は、定在波振動と進行波振動が時間的に混在する振動を発生させる。図１８のサブルーチン「無音加振動作」における振動周波数ｆ０は、防塵フィルタの共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば、この場合は、８０ｋＨｚであり、少なくとも２０ｋＨｚ以上の振動である故に、ユーザにとっては無音である。

まず、ステップＳ３００では、防塵フィルタ３３を振動させるための駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）と駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）と周波数変移量（Δｆ）と駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）に関するデータを、ＥＥＰＲＯＭ２９の所定領域に記憶されている中から読み出す。

ステップＳ３０１では、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）として駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）を設定する。ステップＳ３０２では、Ｂμｃｏｍ５０の出力ポートＤ−ＮＣｎｔから、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）を、防塵フィルタ制御回路４８のＮ進カウンタ４１へ出力する 続くステップＳ３０３〜ステップＳ３０７では、次のように塵除去動作が行なわれる。

まず、塵除去動作を開始させ、ステップＳ３０３で塵除去のために制御フラグＰ−ｐｗＣｏｎｔをＨｉ（Ｈｉｇｈ ｖａｌｕｅ）に設定すると、圧電素子３４ａは、所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）で防塵フィルタ３３を加振し、防塵フィルタ３３にほぼ定在波振動を生じさせる。防塵フィルタ３３の構成とＮｏｓｃｆｓの設定によっては一部進行波成分も発生する。なお、フィルタ面に付着した塵は定在波振動により振り払われるが、定在波の節付近の振動振幅の小さいエリアの塵埃は除去できない。ステップＳ３０４で駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）の間、振動は継続される。

次に、ステップＳ３０５で駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）が駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）であるかを比較判定し、一致していなければ（判定がＮＯの場合）、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に周波数変移量（Δｆ）を加算し、再び駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に設定し、ステップＳ３０１の動作からステップＳ３０４までの動作を繰り返す。そして、ステップＳ３０５で駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）が駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）に一致したとき（判定がＹＥＳの場合）にステップＳ３０７でＰ−ＰｗＣｏｎｔをＬｏに設定し、圧電素子３４ａの加振動作が終了して、一連の「無音加振動作」が終了する。

上述のように周波数を変更していった場合に先に述べたように圧電素子３４ａの振動に対する振動吸収部材である圧電素子３４ｂの振動の位相が変化し、防塵フィルタ３３にほぼ進行波振動が発生する周波数を通過するように駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）と周波数変移量（Δｆ）と駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）を設定すれば、防塵フィルタに定在波主体の振動がまず発生し、次第に定在波成分が小さくなり進行波成分が増大する。ほぼ進行波振動になった後、進行波成分が小さくなり、再び定在波主体の振動が大きくなり、最後は再び定在波振動になるといった制御を行うことができる。そして、定在波振動では防塵フィルタ面上に残されていた塵埃も上記進行波振動で振り落とすことができる。また、駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）と駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）の間をある程度広くとれば、防塵用振動子６５の温度や製造バラツキによる共振周波数の変化を吸収することが可能で極めて簡単な回路構成で防塵フィルタ３３に付着した塵埃を確実に振り払うことが可能となる。

次に、本発明の第四の実施形態としてデジタルカメラに適用可能な防塵フィルタを含む防塵機構について、図１９，２０を用いて説明する。

図１９は、本実施形態の防塵機構の防塵フィルタの断面図であって、第一の実施形態における図６に対応する防塵フィルタの断面図である。図２０は、本実施形態における防塵フィルタの吸振用圧電素子にコイルを接続したときの電気等価回路を示す。

図９により第１の実施形態の場合の時間位相の設定方法について述べたが、本実施形態の場合は、共振周波数付近のいかなる周波数に設定しても振動吸収体である圧電素子３４ｂの振動位相をπ／２だけ変化させることが可能な方法を採用する。図１９に示すように圧電素子３４ｂにはコイル６７Ｂが直列に挿入してある。そして、ここではコイル６７Ｂは、電気的に共振したときに位相をπ／２だけ遅らせる働きをし、このコイル６７Ｂにより、電気的に電荷の流れである電流の位相をずらすことが可能であり、図２０の電気等価回路ＣＢ″から圧電体の静電容量Ｃ０と電気的に共振して最も効率よく電荷の吐き出しが可能となる。同様に圧電素子３４ｂにコンデンサーを直列あるいは並列に接続することにより、電気的に共振したときに位相はπ／２だけ進めることが可能で、コイルの場合と同様に非常に効率良く進行波を発生させることができる。また、コイル６７ＢのインダクタンスＬｋの値として図２０に示す値を設定してあるが、他の値に設定すると、遅れ位相をπ／２でない数値に設定することも可能である。

また、上述した各実施形態に対して、次のような変形例を採用してもよい。例えば、上記防塵機構の加振手段による塵埃除去手段の他に、空気流によって防塵フィルタの塵を除去する方式、あるいは、ワイパーにより防塵フィルタの塵を除去するような機構を組み合わせて用いても良い。

また、上述した各実施形態では加振用振動部材は、圧電体としていたが、これに限らず、電歪材料でも、超磁歪材を適用してもよい。

また、加振する対象となる防塵部材は、例示の透明なガラス板からなる防塵フィルタ３３に限らず、光路上に在り光の透過性をもった部材であれば、例えば、透明なガラス板に換えて、光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、赤外カットフィルタ、偏光フィルタ、ハーフミラーなどの光学素子であってもよい。

また、振動の際、加振する対象部材に付着している塵をより効率よく振り落とせるように、その表面に、例えば、透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウム・錫）膜、インジウム亜鉛膜、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン膜、吸湿型静電気防止膜である界面活性剤膜、シロキサン系膜等をコーティング処理しても良い。但し、振動に係わる周波数や駆動時間、振動吸収部材の設置位置などはその部材に対応した値に設定する必要がある。

また、第一の実施形態として記載した光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２を、複屈折性を有する複数枚の光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）として構成し、複数枚に構成した光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）のうちの最も被写体側に配置された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を、図２に記載した防塵フィルタ３３の代わりに防塵部材（加振対象）として使用してもよい。

また、第一の実施形態として図２に記載した光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２を有さないカメラとし、防塵フィルタ３３を、上述した光の透過性をもった部材である赤外カットフィルタ、赤外カットフィルタ、偏光フィルタ、ハーフミラー等の防塵部材のいずれかを使用するようにしてもよい。

また、上記光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２を有さないだけでなく、防塵フィルタ３３を、図２記載の保護ガラス３１ｅに代用させる構成としてもよい。この場合、保護ガラス３１ｅとＣＣＤチップ３１ａとの防塵、防湿状態を維持するようにするとともに、保護ガラス３１ｅを支持しつつ、振動させる構成として、図２記載の防塵フィルタ３３を支持しつつ、振動させる構成を利用すればよい。なお、保護ガラス３１ｅは、上述した光の透過性をもった部材である赤外カットフィルタ、赤外カットフィルタ、偏光フィルタ、ハーフミラー等の防塵部材のいずれかを使用するようにしてもよいことは云うまでもない。

なお、本発明を適用する電子撮像装置であるデジタルカメラに適用した例を説明したが、あるいは、例示したデジタルカメラに限らず、塵除去機能を必要とする画像装置であれば必要に応じて変形実施することで実用化され得る。例えば、映像装置でもある液晶プロジェクターの液晶パネルと光源の間に本発明の防塵機構を設けてもよいのは云うまでもない。

本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

本発明の画像機器は、光学部材である防塵部材に対して常に、あるいは、所定時間内に定常波の全くない振動幅の大きい進行波を効率よく発生させ、上記防塵部材の光透過部に付着した塵埃等を確実に除去可能な画像機器として利用することができる。

３１ …ＣＣＤ（画像形成素子）
３３ …防塵フィルタ（防塵部材）
３４ａ…加振用圧電素子（加振用振動部材，圧電体）
３４ｂ…吸振用圧電素子（吸振用振動部材，圧電体）
６２ …シール部材（封止構造部）
Ｅａ…光線通過エリア（光透過部）
Ｎｏｓｃｆｓ…駆動開始周波数（開始周波数）
Ｎｏｓｃｆｔ…駆動終了周波数（終了周波数）

Claims (7)

1. 光学的な画像が生成される画像面を有する画像形成素子と、
   上記被写体光が透過する光透過部を有し、当該光透過部が上記画像形成素子の画像面に対して所定の間隔を持つように対向配設された防塵部材と、
   上記防塵部材の光透過部以外の位置に配置されていて、当該防塵部材自身を振動させる加振用振動部材と、
   上記防塵部材の光透過部以外の位置で、かつ、上記加振用振動部材と対向する位置に配置されていて、上記防塵部材の振動の一部を所定の周期で吸収して電荷を発生する吸収用振動部材と、
   を具備し、
   上記加振用振動部材の振動により上記防塵部材に発生する振動の波長をλとし、奇数をｋとしたとき、上記加振用振動部材と上記吸収用振動部材とは、上記防塵部材の表面上においてそれらは互いに自己の中心間距離がｋ×λ／４に相当する離間位置に配置されていることを特徴とする画像機器。
2. 上記吸収用振動部材は、上記加振用振動部材の振動に対して位相がπ／２に相当する位
   相だけずれた振動成分を吸収することを特徴とする請求項１記載の画像機器。
3. 上記加振用振動部材は、上記防塵部材の振動の節の近傍に配置され、上記吸収用振動部
   材は、上記防塵部材の振動の腹の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
   画像機器。
4. 上記加振用振動部材及び上記吸収用振動部材は、同一の材質、同一の形状を有する圧電
   体であって、上記防塵部材の同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
   の画像機器。
5. 上記画像形成素子の画像面と上記防塵部材とが対向して形成される空間部を略密閉する
   べく、上記撮像素子の画像面及び上記防塵部材の周縁側に上記空間部を封止するための封
   止構造部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の画像機器。
6. 上記画像機器は、デジタルカメラであって、
   上記防塵部材は、長方形状の部材からなり、かつ、上記被写体光の光軸方向に垂直な面
   に沿ってデジタルカメラ本体内に配置され、上記加振用振動部材は、上記デジタルカメラ
   本体を上記光軸が水平になるように支持した撮影状態において、上記デジタルカメラ本体
   内の上記長方形状の防塵部材の上辺側一端部に沿って配置され、上記吸収用振動部材は、
   上記デジタルカメラ本体内の上記長方形状の防塵部材の下辺側一端部に沿って配置されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の画像機器。
7. 上記加振用振動部材を振動制御するために開始周波数と終了周波数の間において、進行
   波振動する共振周波数に設定されることがあるように順次所定の変移周波数ずつ変化させ
   た周波数を印加するように制御する振動制御部をさらに備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の画像機器。

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