JP4759457B2 - 撮像装置の除塵装置 - Google Patents

Description

本発明はデジタルカメラのように撮像素子を備える撮像装置に関し、特に撮像素子の撮像面に塵埃が付着しないように、また付着した塵埃を除去することが可能な除塵装置に関するものである。

デジタルカメラのようにＣＣＤ素子あるいはＣＭＯＳ素子等の撮像素子を備えるカメラでは、撮像素子の撮像面に付着する塵埃によって撮像品質が低下してしまう。特に、デジタル一眼レフカメラのように撮像素子の撮像面が外部に露呈される状態が生じる撮像装置では、外部の塵埃が撮像面に付着し易くなる。すなわち、カメラ本体に着脱可能な交換レンズを取り外したときに外部の塵埃がレンズマウント開口を通してカメラ本体内に侵入し、その後にシャッタを開いて撮像面を露呈したときにカメラ本体内に侵入していた塵埃が撮像面に付着してしまう。このような撮像面に付着する塵埃を除去するために特許文献１ではカメラ内に超音波振動手段を設けておき、撮像素子を超音波振動させることで撮像面に付着した塵埃を除去している。また、特許文献２では撮像面の前面に塵埃の付着を防止する光透過部材を配設して塵埃が撮像面ではなく光透過部材の表面に付着するようにし、この光透過部材を超音波振動させて表面に付着した塵埃を除去している。
特開２００５−１５９７１１号公報 特開２００５−２００７８号公報

特許文献１，２のように撮像素子を超音波振動させて塵埃の付着を防止し、あるいは付着した塵埃を除去する除塵装置では超音波振動手段をカメラ本体内に配設する必要があり、カメラ本体の構造が複雑化するとともにカメラの小型化を図る上での障害になる。また、超音波振動手段はカメラ本体には振動の影響を与えないように撮像素子のみを振動させるように構成する必要があるため、カメラ本体内での配設位置にも制約を受け、カメラ設計の制約になる。特に、デジタル一眼レフカメラでは撮像素子の前面にローパスフィルタやその保持部材を配設した上で撮像面を銀塩フィルムと光学等価の位置に配置する必要があるため、撮像素子の近傍は部材配置の制限が大きく、超音波振動手段を配設する余裕が少ないのが実情である。さらに、特許文献１，２のように撮像素子を超音波振動させて除塵を行う構成では、超音波振動手段を備えていない既存のカメラへの適用は不可能である。

本発明の目的は、撮像装置としての例えばカメラの設計の自由度を高め、かつ既存のカメラの除塵が可能な除塵装置を提供するものである。

本発明は、撮像装置に設けられた撮像素子の撮像面又は撮像光路に配置された光学部材の表面に付着する塵埃を除去するための防塵装置であって、防塵装置は、一面が開口された周壁を有する容器状をし、撮像装置のレンズマウントに着脱可能なハウジングと、ハウジングに内装され当該ハウジングが撮像装置に装着されたときにハウジングの開口を通して撮像素子の撮像面又は光学部材の表面に対向配置され、当該撮像面又は表面に向けて超音波を投射する超音波発生手段と、ハウジングに設けられてハウジングの内部に空気を流入させるための吸気口及びハウジング内の塵埃を外部に排出するための排気口を備えることを特徴とする。

本発明の除塵装置によれば、音波発生手段から発生する音波は空気振動としてカメラ内を伝搬され、撮像素子の撮像面又は撮像素子の前面に配置されたフィルタ等の光学部材の表面に投射され、空気振動によってこれら撮像面や表面を振動させる。この振動により撮像面や表面に付着していた塵埃を落下させ、あるいはカメラ内の塵埃が撮像面や表面に付着することを防止する。また、吸気口を通してハウジング内に流入される空気流によって落下された塵埃は排気口を通してハウジングの外部に排出される。音波発生手段を撮像素子や光学部材の近傍に配設する必要がなく、撮像素子や光学部材から離れた箇所に配設することができるので、カメラ設計の自由度を高め、かつ既存のカメラの除塵が可能になる。

吸気口及び排気口はハウジングの周壁の超音波発生手段を挟む位置に配設することが好ましい。

また、吸気口はハウジングの周壁の複数箇所に設けることが好ましい。さらに、吸気口には清浄フィルタが配設され、排気口には排気ポンプが配設される構成とすることが好ましい。

ハウジングにはレンズマウントに設けられた電極に電気接触して撮像装置からの電力を超音波発生手段及び排気ポンプに供給するための電極端子を備える構成とすることで除塵装置の構成を簡略化することが可能になる。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の除塵装置を撮像装置としてのデジタル一眼レフカメラ（以下、カメラと略称する）に適用した場合の外観斜視図であり、カメラ２に対して除塵装置１を着脱可能に構成している。また図２はカメラの垂直断面図であり、このカメラ２はカメラ本体２１と、カメラ本体２１に対して着脱可能な撮影レンズとで構成されるが、ここでは撮影レンズは図示していない。カメラ本体２１の上部にはレリーズボタン３１，メインスイッチ３２、ＬＣＤ表示装置３３、モードダイヤル３４等が配設されている。ここではこれらの詳細な説明は省略するが、モードダイヤル３４は後述するように「クリーニングモード」の設定が可能であり、この「クリーニングモード」時に撮像素子又は光学部材の除塵を行うことが可能である。

カメラ本体２１内にはミラーボックス２２が設けられており、このミラーボックス２２内にメインミラー２３が上端部の軸２３ａを支点にして上下に回動可能に支持されている。また、メインミラー２３の裏側にはサブミラー２４が軸２４ａを支点にして回動可能に支持されている。ミラーボックス２２の上部にはフォーカシングスクリーン２５が水平に保持されるとともに、その上側にペンタプリズム２６が配設され、ペンタプリズム２６の背後には接眼光学系２７が配設されている。また、ミラーボックス２２に臨むカメラ本体２１の円形をした前面開口には円周方向に沿って複数の電極２８ａを配列したレンズマウント２８が設けられ、図示を省略した撮影レンズが装着可能にされている。

一方、前記カメラ本体２１内のミラーボックス２２の後部にはシャッタ機構４１と、その背後に配置されたＣＣＤ或いはＣＭＯＳ素子等で構成される撮像素子４２と、この撮像素子４２の前面に配置されたローパスフィルタやガラス板からなる光学部材４３とが備えられている。前記光学部材４３はカメラ本体２１の内部フレーム４４の一部に固定され、前記撮像素子４２は撮像基板４５に搭載され、この撮像基板４５を介して前記内部レーム４４に固定されている。このように以上の構成のカメラ２では、撮像素子４２の撮像面の直前に光学部材４３が密接に近い状態で配設されているので、撮像素子４２の撮像面に塵埃が直接付着することは少なく、光学部材４３の表面に塵埃が付着され易い。実施例１ではこの光学部材４３の表面に付着する塵埃を除去するように機能する。

このカメラ２では、撮影レンズで結像された被写体光は下方に回動位置されているメインミラー２３で上方に反射され、フォーカシングスクリーン２５に結像される。フォーカシングスクリーン２５に結像された被写体像はペンタプリズム２６で反射されて正立像とされ、接眼光学系２７を通して撮影者により視認される。また、レリーズ時にはメインミラー２３は後述するようにミラーボックス２２内の上部に回動位置され、シャッタ機構３１が開動作したときに撮影レンズで結像される被写体光が光学部材４３を通して撮像素子４２の撮像面に結像され、当該撮像素子４２によって撮像される。さらに、このカメラ２では、例えばモードダイヤル３４を操作することによって「クリーニングモード」の設定が可能であり、この「クリーニングモード」時にはメインミラー２３をレリーズと同様に上方に回動位置するとともに、シャッタ機構３１を開いた状態に保つことが可能である。

前記除塵装置１はカメラ本体２１のレンズマウント２８から撮影レンズを取り外し、当該撮影レンズに代えてレンズマウント２８に装着することが可能な装置として構成されている。図１に示したように除塵装置１はレンズマウント２８の径寸法よりも若干大きな外径寸法をした中空円盤状のハウジング１１を備えている。このハウジング１１の正面にはレンズマウント２８に対応して円形の開口１１ａが設けられ、この開口の周囲に前記レンズマウント２８に装着可能なバヨネット１２が設けられている。このバヨネット１２は撮影レンズに通常設けられているバヨネットと同じであり、バヨネット１２をレンズマウント２８内に挿入するようにハウジング１１の正面をレンズマウント２８に当接させ、ハウジング１１を軸回り方向に小角度だけ回転操作することでレンズマウント２８に対して着脱可能な構成であり、この構成は周知であるので詳細な説明は省略する。また、前記バヨネット１２の外側で前記ハウジング１１の正面の円周一部には除塵装置１をレンズマウント２８に装着したときに、レンズマウント２８に配設されている電極２８ａの一部に接触してカメラ本体２１内に装填してある電池（図示せず）の電力を取り込む電極端子１１ｂが設けられている。

図３は除塵装置１の断面図であり、前記ハウジング１１内には、超音波発生素子１３が内装されている。超音波発生素子１３は基板１３ａに搭載されており、この基板１３ａによってハウジング１１内に固定されている。超音波発生素子１３は周知の構成のものが利用でき、電力が供給されたときに超音波を発生可能とされている。一般的には超音波振動子の振動体に所要の面積の振動板を連結した構成とされるが、ここでは特に薄型構造のものが用いられており、発生した超音波をハウジング１１の開口１１ａに向けて出力するように構成されている。また、前記ハウジング１１の周壁の円周一部には外部に連通する排気口１４ａが開口され、ハウジング１１内にはこの排気口１４ａに臨んで小型の排気ポンプ１４が配設されている。この排気ポンプ１４は電力が供給されたときにハウジング１１内の空気を排気口１４ａから外部に排気するように構成されている。また、ハウジング１１の周壁の円周複数箇所にはハウジング１１の外部につながる吸気口１５ａが開口されており、この吸気口１５ａ内には塵埃を通さない清浄フィルタ１５が配設されている。前記超音波発生素子１３と排気ポンプ１４はそれぞれ前記電極端子１１ｂに電気接続され、この電極端子１１ｂを通してカメラ２から電力が入力され、あるいは電力と共にカメラ２から制御信号が入力されるようになっている。

この除塵装置１を用いてカメラ本体２１内の光学部材４３の表面の除塵を行う際には、図４に示すように、撮影レンズを取り外した状態のカメラ本体２１のレンズマウント２８にバヨネット１２を利用して除塵装置１のハウジング１１を装着する。このとき、除塵装置１の電極端子１１ｂはレンズマウント２８の電極２８ａに接触し、カメラ本体２１の内部回路に電気接続される。しかる上で、ここではカメラ２のモードダイヤル３４を操作して「クリーニングモード」に設定する。この「クリーニングモード」はメインミラー２３をミラーアップの状態にし、同時にシャッタ機構４１を開いた状態にし、さらに除塵装置１に対してカメラ２側から所定の信号を出力するモードである。これにより、撮像素子４２の直前に配設されている光学部材４３の表面がミラーボックス２２内に露呈され、同時にカメラ２から所定の信号がレンズマウント２８の電極２８ａ及びハウジング１１の電極端子１１ｂを介して除塵装置１に出力され、同時にカメラ２内の電池の電力が除塵装置１に供給される。これにより、超音波発生素子１３は超音波を発生し、この超音波は空気の超音波振動として開口１１ａを通してハウジング１１内からカメラ本体２１のミラーボックス２２内に伝搬され、ミラーボックス２２内を伝搬しかつ開いた状態にあるシャッタ機構４１を通して光学部材４３の表面に到達する。この伝搬された超音波により光学部材４３は表面が共振して超音波振動され、光学部材４３の表面に付着していた塵埃は当該表面から落下され、一方で光学部材４３の超音波振動によって塵埃が新たに表面に付着することが防止される。

また、これと同時に除塵装置１の排気ポンプ１５に電池の電力が供給され、排気ポンプ１５は排気動作を行ってハウジング１１内及びこれにつながるカメラ本体２１のミラーボックス２２内の空気を排気口１４ａから排気する。そのため、光学部材４３の表面から落下された塵埃やミラーボックス２２内に存在している塵埃はハウジング１１内に吸引され、排気口１４ａを通してハウジング外に排除されるため、以降に光学部材４３の表面に塵埃が付着することは少なくなる。なお、ハウジング１１内及びミラーボックス２２内の排気と同時にハウジング１１に設けた吸気口１５ａからは清浄フィルタ１５を通った清浄な空気が吸入される。

なお、既存のカメラには実施例１のような「クリーニングモード」が用意されていないので、実施例１の除塵装置１を既存のカメラに適用する際にはカメラ側の操作によって除塵装置を動作させて除塵を行うことは難しい。この場合には除塵装置１のハウジング１１に独立したスイッチを配設しておき、このスイッチにより超音波発生素子１３や排気ポンプ１４を動作させるようにする。このとき、カメラ２ではメインミラー２３をミラーアップすると同時にシャッタ機構４１を開いた状態にすればよく、例えば既存の「バルブ撮影モード」に設定すればよい。

図５は本発明の参照例としての実施例２の除塵装置を装着したカメラの水平断面図である。なお、カメラ２の構成部分について実施例１と同じ部分には同一符号を付して説明は省略する。実施例２では図６に示すように、除塵装置１Ａをカメラ本体２１内のミラーボックス２２に一体的に組み付けている。通常のデジタル一眼レフカメラではミラーボックス２２の側部領域には図１に示したメインミラー２３を駆動するためのミラー駆動機構等が配設されているが、これらの機構が配設されていないミラーボックス２２の一側面に開口２２ａを設け、この開口２２に除塵装置１Ａを取り付けている。この除塵装置１Ａは１つの部品としてユニット化されており、ここでは両端を開口した角筒状のスリーブ１６を有しており、このスリーブ１６の一端部に小型の矩形をした超音波発生素子１３Ａを固定している。また、スリーブ１６の他端部はミラーボックス２２の開口２２ａに対応して筒軸に対して斜めに傾斜されており、その両側に固定フランジ１６ａが一体に形成されている。そして、スリーブ１６の他端部をミラーボックス２２の開口２２ａに挿入した上で、固定フランジ１６ａを小ビス１７によりミラーボックス２２の側面に固定している。この固定した状態ではスリーブ１６の筒軸はミラーボックス２２の背面側に固定されている撮像素子４２の撮像面の前側に配設された光学部材４３の表面に向けられている。前記超音波発生素子１３Ａにはコンタクトコード１８が引き出され、カメラ本体２１内の内部回路に電気接続されている。また、このカメラは実施例１と同様にモードダイヤル３４により「クリーニングモード」の設定が可能であり、「クリーニングモード」に設定したときには除塵装置１Ａに電池の電力が供給されるように構成されている。

この除塵装置１Ａを用いてカメラ２の光学部材４３の表面の除塵を行う際には、カメラ２を「クリーニングモード」に設定すると、実施例１と同様にメインミラー２３はミラーアップの状態になり、同時にシャッタ機構４１は開いた状態になる。さらに、「クリーニングモード」の設定により除塵装置１Ａの超音波発生素子１３Ａにカメラ２の電池からの電力が供給される。これにより、超音波発生素子１３Ａは超音波を発生し、この超音波によって生じた空気の超音波振動はスリーブ１６の他端部からミラーボックス２２の側面の開口２２ａを通してミラーボックス２２内に伝搬され、開いているシャッタ機構４１を通して光学部材４３の表面に到達する。この伝搬された空気の超音波振動により光学部材４３の表面は共振して超音波振動され、表面に付着していた塵埃は当該表面から落下され、同時にその超音波振動によって塵埃が新たに表面に付着することが防止される。この除塵に際してはカメラ本体２１に撮影レンズを装着した状態でも可能である。

また、この実施例２では除塵を行う際には、撮影レンズをカメラ本体２１から取り外し、代わりにレンズマウント２８に除塵蓋５を装着することが可能である。図５はその状態を示しており、除塵蓋５は一面に開口５１ａを有する薄い中空円盤状のハウジング５１を有しており、実施例１のハウジング１１と同様にバヨネット５２によってレンズマウント２８に装着可能である。また、図示は省略するがレンズマウント２８に装着したときに電極２８ａに電気接触する電極端子を備えている。その上で、ハウジング５１内には実施例１の除塵装置１と同様に排気口５４ａに臨んで排気ポンプ５４を配設するとともに、ハウジング５１の一部には清浄フィルタ５５を有する吸気口５５ａを設けている。排気ポンプ５４は前記電極端子に電気接続される。カメラ２の「クリーニングモード」のときにこの除塵蓋５をレンズマウント２８に装着すれば、電極２８ａ及び電極端子を通してカメラ２から供給される電力によって排気ポンプ５４が動作し、実施例１と同様に除塵装置１Ａで除塵した塵埃やミラーボックス２２内の塵埃を除塵蓋５のハウジング５１内に吸引し、排気口５４ａを通して外部に排出させることも可能である。

この実施例２の除塵装置１Ａはカメラ２の製造時にカメラ本体２１のミラーボックス２２に組み付けられているが、除塵装置を備えていない既存のカメラではアフタサービスによって組み付けることが可能である。この場合には、既存のミラーボックスの一側面のスペースのある箇所に矩形の開口を形成し、この開口に臨む位置に実施例２の除塵装置１Ａを小ビスにより固定する。さらに、固定した除塵装置１Ａから引き出されているコンタクトコード１８をカメラ本体内の回路基板等の電極コンタクトに嵌合して電気接続する。このように既存のカメラに実施例２の除塵装置１Ａを組み付けた場合には、除塵を行う際には、カメラを「バルブ撮影モード」にしてメインミラー２３をミラーアップし、かつシャッタ機構４１を開の状態にすればよい。

以上の実施例では、撮像素子の前側に配設されている光学部材の表面に付着した塵埃を除去する例を示したが、撮像素子の撮像面がカメラ内に露呈される撮像装置であれば、当該撮像面に付着した塵埃を除去することが可能であることは言うまでもない。また、本発明をデジタル一眼レフカメラに適用した例を示したが、撮像面や光学部材に塵埃が付着する環境にある撮像装置であれば本発明を同様に適用することができる。

本発明の実施例１の除塵装置とカメラの外観斜視図である。 カメラの内部構造を示す断面図である。 実施例１の除塵装置の断面図である。 実施例１の除塵装置をカメラに装着した状態の縦断面図である。 実施例２の除塵装置を備えるカメラの断面図である。 実施例２の除塵装置の外観斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ 除塵装置
２ カメラ
１１ ハウジング
１２ バヨネット
１３ 超音波発生素子
１４ 排気ポンプ
１４ａ 排気口
１５ 清浄フィルタ
１５ａ 吸気口
２１ カメラ本体
２２ ミラーボックス
２３ メインミラー
４１ シャッタ機構
４２ 撮像素子
４３ 光学部材（フィルタ）

Claims (5)

1. 撮像装置に設けられた撮像素子の撮像面又は撮像光路に配置された光学部材の表面に付着する塵埃を除去するための防塵装置であって、前記防塵装置は、一面が開口された周壁を有する容器状をし、前記撮像装置のレンズマウントに着脱可能なハウジングと、前記ハウジングに内装され当該ハウジングが撮像装置に装着されたときに前記ハウジングの開口を通して前記撮像素子の撮像面又は光学部材の表面に対向配置され、当該撮像面又は表面に向けて超音波を投射する超音波発生手段と、前記ハウジングに設けられて前記ハウジングの内部に空気を流入させるための吸気口及びハウジング内の塵埃を外部に排出するための排気口を備えることを特徴とする撮像装置の除塵装置。
2. 前記吸気口及び排気口は前記ハウジングの周壁の前記超音波発生手段を挟む位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の除塵装置。
3. 前記吸気口は前記ハウジングの周壁の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置の除塵装置。
4. 前記吸気口には清浄フィルタが配設され、前記排気口には排気ポンプが配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の塵除装置。
5. 前記ハウジングには前記レンズマウントに設けられた電極に電気接触して前記撮像装置からの電力を前記超音波発生手段及び前記排気ポンプに供給するための電極端子を備えることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の除塵装置。

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