JP4774452B2 - 振動装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子や液晶表示素子等の光学素子表面に付着した塵埃の影が所望の画像の生成に影響を及ぼすのを防止することが可能な振動装置に係り、より具体的には、上記振動装置の機能を有する電子撮像装置（デジタルカメラ等）や液晶表示素子に表示された画像をスクリーンに投影する液晶プロジェクタ等に関する。

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、光学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光学素子に塵埃またはゴミが付着することで、生成する画像に塵埃またはゴミの影を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、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した所謂「レンズ交換可能な」形態のデジタルカメラが、一般に実用化されている。このようなレンズ交換可能なデジタルカメラにおいては、当該撮影光学系を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カメラ本体内に侵入し、あるいは、カメラ本体内部には例えばシャッタ・絞り機構等の機械的に動作する各種の機構が配されていることから、これら各種の機構等からその動作中にゴミ等が発生し、撮像素子の表面に塵埃が付着してしまう場合がある。

また、ＣＲＴ、液晶等の表示素子に表示した画像を、光源と投影光学系とを用いてスクリーン上に拡大投影し、画像を観賞するといったプロジェクタも実用化されており、そのようなプロジェクタにおいても、表示素子の表面に塵埃が付着して、塵埃の影がスクリーンに拡大投影されてしまうことが発生することもあった。このようなプロジェクタにおいては、冷却ファンの機構周辺からプロジェクタ本体内に塵埃が侵入し易い。

そこで、そのような画像機器内部の光学素子表面に付着した塵埃を除去する機構が各種開発されている。

例えば、特許文献１は、円盤ガラス板（防塵部材）の外周部に円環板状の圧電素子（加振部材）を固着し、圧電素子に所定の周波数の周波電圧を印加することにより、円盤ガラス板の中心に同心円状の定在波屈曲振動が発生して、円盤ガラス板に付着している塵埃を除去する塵埃除去機構を備えた電子撮像装置を開示している。ここで、所定の加振周波数で発生する振動（振動モード１）は同心円状に節をもつ定在波であり、この節は振動振幅が小さく、塵埃を除去することができない。そこで、異なる周波数で加振して、円盤ガラス板に、振動モード１とは異なる所に同心円状の節をもつ定在波振動（振動モード２）を発生させ、上記振動モード１で節であった所に振動振幅が大きな状態を作っている。

また、特許文献２では、矩形板状の防塵部材の対向する辺に夫々圧電素子を設け、圧電素子に所定の周波数の振動を発生させ、防塵部材を共振させて、辺に平行な節が発生するような定在波の振動モードにしている。そして、上記特許文献１と同様に節の位置を変更するために、異なる周波数で共振させて定在波の振動モードにしている。これらの振動モードは何れも防塵部材の辺に平行な節をもつ屈曲振動を発生している。

特開２００３−３３３３９５号公報 特開２００７−２６７１８９号公報

上記特許文献１に開示の塵埃除去機構では、同心円状の振動が発生することにより、非常に大きな振動振幅が得られ、塵埃を除去する能力は非常に高い。しかしながら、矩形の撮像素子に対して防塵部材は円形のガラス板であるために、防塵除去機構が大きくなってしまっていた。また、円環状の圧電素子は大きく、バラツキ無く高性能に形成するのが難しかった。

これに対して、上記特許文献２に開示の塵埃除去機構では、矩形板状にすることで防塵部材は、上記特許文献１に対して円形の内接四角形となるため、より小型に形成できる。しかしながら、矩形の辺に対して平行な節を持つ振動モードのために振動の振幅が大きく出来ず、上記特許文献１で発生出来るような大きな振動振幅が発生できないので、防塵部材から塵埃を除去する能力が低い。振動振幅が小さいのは、節と直交する辺からの反射波を定在波として合成できていないため（一方の辺からの反射波を合成しているために辺に平行な振動の山、谷を持つ定在波となる）であり、特に、防塵部材の矩形の短辺と長辺の比が小さいものは、より顕著である。

以上、述べたように円形の振動振幅の山を持つ定在波を形成すると、振動振幅を大きくすることが可能であるため、大きな塵埃除去能力が得られる。しかしながら、同じ塵埃除去能力を得ようとすると、矩形の防塵部材よりも、円形あるいは円形に近い形状の防塵部材の方が、サイズが大きくなってしまう。逆に、矩形の防塵部材を用いると、円形あるいは円形に近い形状の防塵部材に比べて振動振幅が大きくできず、塵埃除去能力が低くなってしまう。

また、矩形板状の光学素子にして小型にしても、矩形の辺に対して平行な節を持つ振動モードでは振動の振幅を大きくできず、光学素子から塵を除去する能力が低い。

この問題を解決する１つの方法として、光学素子（防塵部材）に設けられる圧電素子の駆動電圧を大きくして、当該光学素子（防塵部材）の振動速度を速くすることが考えられる。しかしながら、例えば、通常、プルアッププルで１００（Ｖ）の電圧を印加している場合に、それをプルアッププルで３００（Ｖ）の電圧まで上げるためには前者に比べて回路が大型化してしまうし、たとえ３００（Ｖ）の電圧まで上げても熱に変わるだけで振幅がその分大きくなるわけではない（途中で振幅は上がらなくなる）。さらに、３００（Ｖ）の電圧まで上げていく過程で、ガラスやセラミック製の防塵部材の振動速度が破壊振動速度に達してしまい、防塵部材、即ち、ガラスやセラミックが破壊してしまう。

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、印加電圧を装置が大型化しない程度の特定の範囲に抑えられる小型な装置であっても、防塵部材の振動特性を最大限に利用できる振動装置、より具体的には、塵埃を最も効率的に除去できる振動速度で、かつ、破壊振動速度に達する前の速度で、防塵部材を振動可能な振動装置を提供することである。

本発明の振動装置の一態様は、表裏に光線を透過する光線透過部を有する平面を有していて全体として板状をなす防塵部材と、上記防塵部材の裏面が空密となるように当該防塵部材を支持する支持手段と、上記防塵部材の外周部側に配置されていて、略長方形状をしている加振部材と、上記加振部材に電気信号を入力することにより、当該加振部材の全長の１／２の位置を通る仮想の振動中心軸と、当該振動中心軸方向における上記防塵部材の長さの１／２の位置を通る仮想の対称軸との仮想交点を中心にして、閉曲線をなす振動の山の稜線が複数形成される振動であって、当該振動の山の振幅が当該仮想交点に近づく程大きく当該仮想交点を含む振動の山の振幅が最大となる振動、または、当該仮想交点に最も近い振動の山が最大の振幅となる振動、を上記防塵部材の光線透過部に発生させる振動制御手段と、を具備し、上記防塵部材の板厚をＴｇ、上記加振部材の板厚をＴｓとした際、１．２≦Ｔｓ／Ｔｇ≦１．６の関係となっていることを特徴とする。

また、本発明の振動装置の別の態様は、表裏に光線を透過する光線透過部を有する平面を有していて、全体として板状をなす防塵部材と、上記防塵部材の裏面が空密となるように当該防塵部材を支持する支持手段と、各々が略長方形状をしており、上記防塵部材の光線透過部を挟んで当該防塵部材の外周部側に対向配置された１組の加振部材と、上記１組の加振部材に電気信号を入力することにより、当該１組の加振部材の各々から略等距離の位置を通る仮想の対称軸と当該加振部材の各振動中心軸との仮想交点を中心にして、閉曲線をなす振動の山の稜線が複数形成される振動であって、当該振動の山の振幅が当該仮想交点に近づく程大きく当該仮想交点を含む振動の山の振幅が最大となる振動を、上記防塵部材の光線透過部に発生させる振動制御手段と、を具備し、上記防塵部材の板厚をＴｇ、上記加振部材の板厚をＴｓとした際、１．２≦Ｔｓ／Ｔｇ≦１．６の関係となっていることを特徴とする。

本発明によれば、印加電圧を装置が大型化しない程度の特定の範囲に抑えられる小型な装置であっても、防塵部材の振動特性を最大限に利用することによって、破壊振動速度に達する前の速度で、かつ、塵埃を最も効率的に除去できる振動速度で、振動可能となる振動装置を提供できる。

図１は、本発明の画像機器の第１実施形態としてのデジタルカメラの主に電気的なシステム構成例を概略的に示すブロック図である。 図２は、デジタルカメラの塵埃除去機構を含む撮像素子ユニットの縦断側面図（図３でのＡＡ線断面図）である。 図３は、塵埃除去機構をレンズ側から見た正面図である。 図４（Ａ）は、防塵フィルタに発生する振動の様子を説明するための防塵フィルタの正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢＢ線断面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＣＣ線断面図である。 図５（Ａ）は、防塵フィルタの振動発生の概念を説明するための、振動の殆ど発生しない節エリアが格子状に発生する振動モードでの防塵フィルタの正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢＢ線断面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣＣ線断面図である。 図６は、防塵フィルタに発生する更に異なる振動の様子を説明するための図である。 図７は、図４の防塵フィルタにおける縦横比（長辺の長さを基準に短辺の長さの比をとった）と防塵フィルタ中央部での振動速度比（防塵フィルタ中央位置での面に垂直な振動速度Ｖを基準に最大速度Ｖｍａｘとの比をとった）の関係を示す図である。 図８は、図４の防塵フィルタの板厚と圧電素子の板厚との厚さ比に対する防塵フィルタ中央部の振動速度比の関係を示す図である。 図９は、図４の防塵フィルタの圧電素子の設置してある辺の長さと圧電素子の長辺の寸法の比である圧電体の長さ比に対する防塵フィルタ中央部の振動速度比の関係を示す図である。 図１０は、防塵フィルタの異なる形態を示すための図である。 図１１は、防塵フィルタの更に異なる形態を示すための図である。 図１２は、防塵フィルタに発生する定在波を説明するための防塵フィルタの概念図（図４（Ｂ）に相当）である。 図１３は、防塵フィルタ制御回路の構成を概略的に示す回路図である。 図１４は、防塵フィルタ制御回路における各構成部材から出力される各信号を説明するためのタイムチャートを示す図である。 図１５は、第１実施形態におけるデジタルカメラのＢｕｃｏｍが行なうカメラシーケンス（メインルーチン）の手順を例示するフローチャートを示す図である。 図１６（Ａ）は、図１５中のサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図であり、図１６（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図１６（Ａ）のサブルーチン「無音加振動作」の各タイミングにて並行して実行される「表示動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。 図１７は、本発明の画像機器の第２実施形態としてのデジタルカメラにおるサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。 図１８は、防塵フィルタに発生する更に別の振動の様子を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
以下に具体的に例示する本発明の振動装置は、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除去機構を提供するものであり、ここでは一例として電子カメラ（以下「カメラ」と略称する）の塵埃除去機能に係わる改良技術として説明する。特に、本第１実施形態では、レンズ交換可能な一眼レフレックス式電子カメラ（デジタルカメラ）に関して、図１乃至図３を参照して説明する。

まず、図１を参照して本実施形態におけるデジタルカメラ１０のシステム構成例について説明する。

このデジタルカメラ１０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２００とによりシステム構成されている。

レンズユニット２００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２００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、“Ｌｕｃｏｍ”と称する）２０１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、“Ｂｕｃｏｍ”と称する）１０１が行う。これらＬｕｃｏｍ２０１とＢｕｃｏｍ１０１とは、ボディユニット１００にレンズユニット２００を装着した状態において通信コネクタ１０２を介して互いに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、Ｌｕｃｏｍ２０１がＢｕｃｏｍ１０１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２００は、撮影レンズ２０２と絞り２０３を備える。撮影レンズ２０２は、レンズ駆動機構２０４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２０３は、絞り駆動機構２０５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。Ｌｕｃｏｍ２０１は、Ｂｕｃｏｍ１０１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示の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（ペンタプリズム１０３、スクリーン１０４、クイックリターンミラー１０５、接眼レンズ１０６、サブミラー１０７）と、撮影光軸上のフォーカルプレーン式のシャッタ１０８と、サブミラー１０７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１０９と、が設けられている。

また、ＡＦセンサユニット１０９を駆動制御するＡＦセンサ駆動回路１１０と、クイックリターンミラー１０５を駆動制御するミラー駆動機構１１１と、シャッタ１０８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１１２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１１３と、ペンタプリズム１０３からの光束を検出する測光センサ１１４に基づき測光処理を行う測光回路１１５が設けられている。

撮影光軸上には、上述の光学系を通過した被写体像を光電変換するための撮像ユニット１１６が設けられている。撮像ユニット１１６は、光学素子としての撮像素子であるＣＣＤ１１７と、その前面に配設された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１８と、防塵部材である防塵フィルタ１１９とを、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１１９の周縁部には、２つの圧電素子１２０ａ，１２０ｂが取り付けられている。圧電素子１２０ａ，１２０ｂは、夫々２つの電極を有しており、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを振動制御手段である防塵フィルタ制御回路１２１によって、防塵フィルタ１１９の寸法や材質によって定まる所定の周波数で振動させることで、防塵フィルタ１１９に所定の振動を発生させ、フィルタ表面に付着した塵埃を除去し得るように構成されている。また、撮像ユニット１１６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、本実施形態におけるデジタルカメラ１０は、ＣＣＤ１１７に接続したＣＣＤインターフェース回路１２２と、液晶モニタ１２３と、記憶領域として機能するＳＤＲＡＭ１２４やＦｌａｓｈ ＲＯＭ１２５などを利用して画像処理する画像処理コントローラ１２６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１２７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ボディユニット１００と通信可能且つ交換可能に装着される。そして、この記録メディア１２７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１２８がＢｕｃｏｍ１０１からアクセス可能に設けられている。

Ｂｕｃｏｍ１０１には、当該デジタルカメラ１０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ＬＣＤ１２９及び動作表示用ＬＥＤ１３０と、カメラ操作ＳＷ１３１と、ストロボ１３２を駆動するストロボ制御回路１３３と、が接続されている。ここで、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０には、防塵フィルタ制御回路１２１が動作している期間、防塵フィルタ１１９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ＳＷ１３１は、例えばレリーズＳＷ、モード変更ＳＷ及びパワーＳＷなど、当該デジタルカメラ１０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、該ボディユニット１００内には、電源としての電池１３４と、該電池１３４の電圧を当該デジタルカメラ１０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１３５が設けられ、また、外部電源から不図示の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（図示せず）も設けられている。

上述のように構成されたデジタルカメラ１０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１２６は、Ｂｕｃｏｍ１０１の指令に従ってＣＣＤインターフェース回路１２２を制御してＣＣＤ１１７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１２６でビデオ信号に変換され、液晶モニタ１２３で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ１２３の表示画像から、撮影した画像イメージを確認できる。

ＳＤＲＡＭ１２４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１２７に保管される。

ミラー駆動機構１１１は、クイックリターンミラー１０５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１０５がダウン位置にある時、撮影レンズ２０２からの光束はＡＦセンサユニット１０９側とペンタプリズム１０３側へと分割されて導かれる。ＡＦセンサユニット１０９内のＡＦセンサからの出力は、ＡＦセンサ駆動回路１１０を介してＢｕｃｏｍ１０１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１０３を通過した光束の一部は測光回路１１５と電気的に接続された測光センサ１１４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、図２及び図３を参照してＣＣＤ１１７を含む撮像ユニット１１６について説明する。

撮像ユニット１１６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としてのＣＣＤ１１７と、ＣＣＤ１１７の光電変換面側に配設され、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ＬＰＦ１１８と、この光学ＬＰＦ１１８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部材である防塵フィルタ１１９と、この防塵フィルタ１１９の周縁部に配設されて防塵フィルタ１１９に対して所定の振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂと、を備える。

ここで、ＣＣＤ１１７のＣＣＤチップ１３６は、固定板１３７上に配設されたフレキシブル基板１３８上に直接実装され、このフレキシブル基板１３８の両端から出た接続部１３９ａ，１３９ｂが、主回路基板１４０に設けられたコネクタ１４１ａ，１４１ｂを介して主回路基板１４０側と接続されている。また、ＣＣＤ１１７が有する保護ガラス１４２は、スペーサ１４３を介してフレキシブル基板１３８上に固着されている。

また、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材１４４が配設されている。このフィルタ受け部材１４４は、ＣＣＤ１１７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、且つ、光学ＬＰＦ１１８の背面側周縁部の近傍に当接することで、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間を略気密性が保持されるように構成されている。そして、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８とを気密的に覆うホルダ１４５が配設されている。このホルダ１４５は、撮影光軸周りの略中央部分に矩形状の開口１４６を有し、この開口１４６の防塵フィルタ１１９側の内周縁部には断面が略Ｌ字形状の段部１４７が形成され、開口１４６に対してその後方側から光学ＬＰＦ１１８及びＣＣＤ１１７が配設されている。ここで、光学ＬＰＦ１１８の前面側周縁部を段部１４７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ＬＰＦ１１８は段部１４７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１４５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１４５の前面側の周縁部には、防塵フィルタ１１９を光学ＬＰＦ１１８の前面に所定間隔あけて保持するために段部１４７周りで段部１４７よりも前面側に突出させた防塵フィルタ受け部１４８が全周に亘って形成されている。この防塵フィルタ受け部１４８の開口部分が、結像光線通過エリア１４９となる。全体として多角形の板状（ここでは四角形）に形成された防塵フィルタ１１９は、ねじ１５０で防塵フィルタ受け部１４８に固定され、板ばね等の弾性体によって形成された、押圧部材１５１による押圧状態でシール１５２（第１の支持部材）に支持される。具体的には、押圧部材１５１と防塵フィルタ１１９の間には、押圧部材１５１に接着された、ゴムや樹脂等の振動減衰性のある受け部材１５３が介在され、一方、防塵フィルタ１１９の背面側には、防塵フィルタ１１９の周辺部と防塵フィルタ受け部１４８との間に、防塵フィルタ１１９の中心を取り囲む環状のリップ部を持つシール１５２が設置され、押圧部材１５１からの押圧力でリップ部１５２ａを撓ませて防塵フィルタ１１９に押圧されることにより、開口１４６を含む空間の気密状態が確保されるとともに、防塵フィルタ１１９を支持している。このように、支持手段としてのシール１５２により、防塵部材である防塵フィルタ１１９の裏面が空密となるように当該防塵フィルタ１１９が支持される。

また、防塵フィルタ１１９のＹ方向の位置決めは、押圧部材１５１のＺ方向曲げ部に接着された位置決め部材１５４を介して受けることにより行い、一方、Ｘ方向は、図３に示すように、ホルダ１４５に設けた支持部１５５に接着された位置決め部材１５４を介して受けることにより位置決めしている。位置決め部材１５４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１１９の振動を阻害しないようにしている。一方、シール１５２の本体１５２ｂは、内周側がホルダ１４５の開口１４６の回りに設けた環状の凸部１４５ａの外周部に圧入されて位置決めされている。

防塵フィルタ１１９が外力（慣性力等）を受けると、押圧部材１５１あるいはシール１５２にその外力が加わるが、押圧部材１５１はバネ用りん青銅やバネ用ステンレスの板材で形成されて曲げの剛性が高く、一方のシール１５２はゴム材で形成されて曲げの剛性が低いので、シール１５２が変形することになる。

ここで、防塵フィルタ１１９の背面側には、防塵フィルタ受け部１４８との間に光軸に略対称位置にゴムあるいは軟質の樹脂等の振動減衰性のある受け部１５６（第２の支持部材）が、防塵フィルタ１１９と間隔ΔＺを持って設置されている。シール１５２がこの間隔ΔＺ分変形すると、防塵フィルタ１１９は受け部１５６に接触し、外力は受け部１５６（４箇所）を圧縮するが、受け部１５６の圧縮剛性はシール１５２の曲げ剛性に対して非常に高く、外力を受けた状態で受け部１５６は殆ど変形せず、シール１５２の変形も極めて小さなものとなる。また、防塵フィルタ１１９がたとえ受け部１５６に押圧支持された状態でも、受け部１５６は防塵フィルタ１１９に発生する振動の振幅が殆ど発生しない節の部分を支持するような配置としておくことで、防塵フィルタ１１９の振動をあまり阻害することが無く、振動振幅が大きく、高効率な塵埃除去機構を構成できる。さらに、外力によるシール１５２変形量は殆どΔＺとなり、微小（例えば、０．１〜０．２ｍｍ）であるため、シール１５２に過大な力が加わって、シール１５２が捩れたりして気密状態で無くなったり、外力が除去された状態で、シール１５２が防塵フィルタ１１９に過大な押圧力で接触するようなことも無い。

なお、シール１５２は本体１５２ｂをホルダ１４５に接着等で固着して設置しても勿論良いし、ゴム等の軟質材料を用いる場合は防塵フィルタ１１９に固着しても良い。この場合の押圧力量は、防塵フィルタ１１９と圧電素子１２０ａ，１２０ｂ等で構成される振動子を支持可能であれば良く、それらの質量が数ｇであることを考えれば、重力加速度をＧとすると最低２Ｇ以上の力であり、余裕を見てその数倍から１０倍程度としても、１Ｎ程度の小さいもので良く、後に述べるように防塵フィルタ１１９に発生する振動は殆ど阻害することが無く、非常に効率良く塵埃の除去が可能である。

また、図３に示すように、シール１５２のリップ部１５２ａは、四角形の角部を円弧形状として変曲点を持たない環状の形状とすることで、外力を受けた時に偏った変形を生じることがないようにしている。

撮像ユニット１１６は、このようにしてＣＣＤ１１７を搭載する所望の大きさに形成されたホルダ１４５を備える気密構造に構成されている。

さらに、加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂには、フレキシブルプリント基板であるフレキ１５７ａ，１５７ｂが端部に電気接続され、防塵フィルタ制御回路１２１からの後に述べる所定の電気信号を圧電素子１２０ａ，１２０ｂに入力し、圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の振動を発生させている。フレキ１５７ａ，１５７ｂ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１２０ａ，１２０ｂ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、以下に述べるような手ブレ補正機構を持つ場合、圧電素子１２０ａ，１２０ｂ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１２１がボディユニット１００と一体の固定部材にある場合には手ブレ補正機構の動作に従って、フレキ１５７ａ，１５７ｂは変形し、変位する。この場合、フレキ１５７ａ，１５７ｂは柔軟性があり薄いため、有効であり、本実施形態の場合にはフレキ１５７ａ，１５７ｂは２ヶ所からの引き出しで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１１９でその表面から離脱した塵埃は後に述べるように、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、本実施形態では、防塵フィルタ１１９の下側直近に設けた台１５８に、粘着材、粘着テープ等で形成された保持材１５９ａ，１５９ｂ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１１９の表面に戻らないようにしてある。

次に、簡単に手ブレ補正機能について説明する。
この手ブレ補正機構は、図１に示すように、Ｘ軸ジャイロ１６０、Ｙ軸ジャイロ１６１、防振制御回路１６２、Ｘ軸アクチュエータ１６３、Ｙ軸アクチュエータ１６４、Ｘ枠１６５、Ｙ枠１６６（ホルダ１４５）、フレーム１６７、位置検出センサ１６８及びアクチュエータ駆動回路１６９から構成され、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１６０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１６１とからの角速度信号から、防振制御回路１６２により手ブレ補償量を演算し、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軸方向及び第２の方向であるＹ軸方向に、撮像素子であるＣＣＤ１１７をブレを補償するように変位移動させるものである。即ち、アクチュエータ駆動回路１６９から所定の駆動信号を入力するとＸ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＸ軸アクチュエータ１６３と、同じく、所定の駆動信号を入力するとＹ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＹ軸アクチュエータ１６４を駆動源として用い、Ｘ枠１６５と撮像ユニット１１６中のＣＣＤ１１７を搭載したＹ枠１６６（ホルダ１４５）とをフレーム１６７に対して移動する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１６３及びＹ軸アクチュエータ１６４は、電磁回転モータとネジ送り機構等を組み合わせたものや、ボイスコイルモータを用いた直進電磁モータや、直進圧電モータ等が用いられている。

尚、位置検出センサ１６８は、Ｘ枠１６５及びＹ枠１６６の位置を検出するものであり、防振制御回路１６２は、該位置検出センサ１６８での検出結果に基づいて、アクチュエータ駆動回路１６９を介してＸ軸アクチュエータ１６３及びＹ軸アクチュエータ１６４を駆動し、ＣＣＤ１１７の位置を制御する。

ここで、第１実施形態の塵埃除去機構について図３乃至図１２を参照してさらに詳しく説明する。

防塵フィルタ１１９は、ある対称軸に対して対称な辺を少なくとも一つ持つ、全体として多角形の板状（本実施形態は四角形）を成し、少なくとも、最大の振動振幅が得られる位置から放射方向に所定の広がりを持つ領域が、透明部を構成している。尚、防塵フィルタ１１９は、全体として円形を成し、その円の一部を直線状にカットして一辺を持つＤ形状であっても良いし、四角形の両辺を円弧状に形成し、上下二辺を持つ形状としたも構わない。そして、上述した取り付け手段により、この防塵フィルタ１１９の透明部が光学ＬＰＦ１１８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１１９の一方の面（本実施形態では背面側）の上側及び下側周縁部には、当該防塵フィルタ１１９に対して振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂが、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。防塵フィルタ１１９に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを夫々配設することで振動子１７０が形成され、該振動子１７０は、圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の周波電圧を印加すると共振振動し、屈曲振動を発生する。

図３に示すように、圧電素子１２０ａ，１２０ｂには、信号電極１７１ａ，１７１ｂと、該信号電極１７１ａ，１７１ｂに対向した裏面に設けられ、側面を通して上記信号電極１７１ａ，１７１ｂのある側の面に引き回された信号電極１７２ａ，１７２ｂとが形成されている。そして、信号電極１７１ａ，１７１ｂと信号電極１７２ａ，１７２ｂに、上記導電性パターンを持つフレキ１５７ａ，１５７ｂが電気的に夫々接続されている。夫々の電極１７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂには、フレキ１５７ａ，１５７ｂを介して接続された防塵フィルタ制御回路１２１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１１９に図４（Ａ）乃至（Ｃ）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。防塵フィルタ１１９の寸法は、長辺の長さがＬＡ、それに直交する短辺の長さがＬＢである。図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示す屈曲振動は定在波振動を示し、図４（Ａ）で振動の節エリア（振動振幅の小さいエリア）１７３を示す黒い線状のエリアは、黒が濃いほど振動振幅が小さくなっている。尚、図４（Ａ）中に示すメッシュは、有限要素法での分割メッシュである。

振動速度が大きい場合、図４（Ａ）に示すように節エリア１７３の間隔が小さいと、節エリア１７３には大きな面内振動（面に沿った方向の振動）が発生し、節エリア１７３にある塵埃には面内振動方向に大きな慣性力が発生する（後述する図１２の質点Ｙ２の動きを参照。節を中心にＹ２とＹ２’の間を円弧振動する）。塵埃の付着面に沿った力が作用するように防塵フィルタ１１９面を重力に対して平行になる方向に傾けると、慣性力と重力が作用して塵埃を除去することができる。

また、図４（Ａ）での白色のエリアは、振動振幅が大きなエリアを示し、この白色エリアに付着した塵埃は、振動により与えられる慣性力により除去される。振動の節エリア１７３に付着した塵埃は、節エリア１７３に振幅をもつ別の振動モード（例えば図１８に示す振動モード）で加振することによっても除去することができる。

図４に示す屈曲の振動モードは、Ｘ方向の屈曲振動と、Ｙ方向の屈曲振動との合成で形成される。この合成の基本状態の様子を示したのが、図５（Ａ）乃至（Ｃ）である。振動子１７０をスポンジ等の振動減衰の殆どない部材の上に置いて自由振動させると、格子状の節エリア１７３が発生する振動モードが簡単に得られる。図５（Ａ）の正面図は、この節エリア１７３の中心を破線で示したものである。その場合に、Ｘ方向に波長λｘの定在波屈曲振動が発生し、且つＹ方向に波長λｙの定在波屈曲振動が発生して、両方の定在波が合成されている状態を示している。Ｏ点をｘ＝０，ｙ＝０の原点として取ると、任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）のＺ方向の振動Ｚ（ｘ，ｙ）は、Ａを振幅、ｍ，ｎは振動モードに対応した固有振動の次数で０を含む正の整数、γを任意の位相角とすると、任意の位置ｘ，ｙでの最大振幅は、次の（１）式で表される。

Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
＋Ａ・Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ） …（１）
但し、
Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）
Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）
である。

ここで、例えば、位相角γ＝０とすると、上記（１）式は、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ／λｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ／λｙ＋π／２）
となり、ここでλｘ＝λｙ＝λ＝１とする（屈曲の波長を単位長さとしてｘ，ｙを表記）と、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ＋π／２）
となる。同様にγ＝π／２でも上記（１）式の前側の項が零となり、同様な定在波が発生する。図５（Ａ）は、ｍ＝ｎの場合の振動モードを示し、Ｘ方向、Ｙ方向に等間隔で振動の山、節、谷が現れ、碁盤目状に振動の節エリア１７３が現れている。また、ｍ＝０、ｎ＝１の振動モードでは、Ｙ方向に平行な辺（辺ＬＢ）に対して、平行な山、節、谷が出来る振動になる。以上に述べた形態の振動モードでは、Ｘ方向の振動とＹ方向の振動が独立に発生しており、Ｘ方向の振動とＹ方向の振動を合成しても、単独でＸ方向の振動（辺ＬＢに平行な節、山谷のできる振動）、あるいはＹ方向の振動（辺ＬＡに並行な節、山谷のできる振動）を発生させた場合と同等の振動振幅（あるいは振動速度）となってしまう。これらの振動モードでは先に述べたように、ｋを０及び整数（正負いずれでも良い）とすると位相角γ＝ｋ×π／２となる。つまり、ｃｏｓγ、ｓｉｎγが０となる場合のモードである。

次に、位相角γがこれとは異なる場合の振動モードについて述べる。
ここで、防塵フィルタ１１９の形状を僅かに長方形側にしてｍ＝３、ｎ＝２の振動モードになる加振周波数を選択すると、位相角γを＋π／４、または−π／８〜−π／４となる振動モードとなり、本実施形態の振動振幅が非常に大きくなる振動モードとなる（最大振幅は従来の円形の防塵フィルタと同じレベル）。例えば、γ＝＋π／４であると、図４の振動モードとなり、防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、光軸中心に対して、振動振幅の山の稜線１７４が閉曲線を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く、合成して定在波が作られる。また、図６は、γ＝−π／４の場合のモードで、辺の中心を囲む振動振幅の山の稜線１７４が形成される振動モードであり、防塵フィルタ１１９の中心が振動のほとんど無い節エリア１７３となり、辺の中心を囲む振動の山の稜線１７４が形成される。

図４に示す振動子１７０の防塵フィルタ１１９は、３０．８ｍｍ（Ｘ方向：ＬＡ）×２８．５ｍｍ（Ｙ方向：ＬＢ）×０．６５ｍｍ（厚さ）の板ガラスである。圧電素子１２０ａ，１２０ｂは各々、２１ｍｍ（Ｘ方向）×３ｍｍ（Ｙ方向）×０．８ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛のセラミックで作られ、防塵フィルタ１１９の上下の辺に沿って、Ｘ方向は防塵フィルタ１１９の中心線に対して左右対称となるようにエポキシ系の接着剤で接着固定されている。このとき、図４で示される振動モードの共振周波数は９１ｋＨｚ付近であり、防塵フィルタ１１９中央位置に、四角形の防塵フィルタ１１９が内接する大きさの円形に防塵フィルタを構成した場合にほぼ匹敵する最も大きな振動速度、振動振幅が得られる。その防塵フィルタ１１９中央位置での面に垂直な振動速度Ｖを基準に最大速度Ｖｍａｘとの比をとることで、図７に示すような振動速度比（各振動モードでの振動速度Ｖ、最大振動速度Ｖｍａｘとしたとき、Ｖ/Ｖｍａｘ）が得られ、その最大値は１．０００となる。なお、図７において、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを防塵フィルタ１１９の長辺に平行に配置した場合が長辺側、短辺に平行に配置した場合が短辺側のグラフである。この場合、防塵フィルタ１１９の長辺側に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを配置した方が、より大きな振動速度が得られる。

図４に示す防塵フィルタ１１９の寸法及び圧電素子１２０ａ，１２０ｂの寸法での、防塵フィルタ１１９の板厚Ｔｇと圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚Ｔｓとの厚さ比Ｔｓ／Ｔｇに対する防塵フィルタ１１９の中央部での振動速度比の関係を図８に示してある。図４のような大きな振動振幅（振動速度）を持つ振動子１７０を本実施形態とし、防塵フィルタ１１９の板厚Ｔｇと圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚Ｔｓの厚さ比を変えたときの防塵フィルタ１１９の中央（圧電素子１２０ａ，１２０ｂの全長の１／２の位置を通る仮想の振動中心軸と、当該振動中心軸方向における防塵フィルタ１１９の長さの１／２の位置を通る仮想の対称軸との仮想交点）の振動速度を示すのが図８である。図８より、厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）が小さいほど振動速度比は小さくなり、逆に厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）が大きくなると振動速度比はあまり大きくならず、次第に一定値に収束（振動速度比がおよそ１．０付近に収束）して行く。

このように、防塵フィルタと圧電素子の厚さ比が１．２未満では、振動速度比が比例的に増加し、１．２以上では二次関数的に増加して行くので、厚さ比が１．２未満では、厚さ比の変化に対して、振動速度比の変化が大きい。従って、防塵フィルタ１１９、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚のバラツキに対して振動速度が大きく変動してしまう。よって、上記防塵フィルタと圧電素子の厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）は、１．２以上とすることが好ましい。このように厚さ比を１．２以上にすると、最大の振動速度が得られる厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）の振動速度の８０％以上の振動速度が確保できる。

一方、防塵フィルタ１１９の板厚Ｔｇが薄ければ薄いほど防塵フィルタ１１９の破壊振動速度は小さくなる。従って、薄くしすぎると、塵埃を除去するのに必要な振動速度（詳細は後述する）よりも破壊振動速度の方が小さくなってしまう。逆に、防塵フィルタ１１９の板厚Ｔｇを厚くすれば厚くするほど、破壊振動速度は大きくなるが、塵埃を除去するのに必要な振動速度を得るための圧電素子１２０ａ，１２０ｂの印加電圧も大きくなる。そして更に、上記防塵フィルタと圧電素子の厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）を大きくすると、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚Ｔｓが大きくなるということであるので、それに伴って圧電素子１２０ａ，１２０ｂの印加電圧も大きくしなければならなくなり、装置の大型化を招く。さらに、本実施形態のようなデジタルカメラ１０においては、ボディユニット１００の薄型化が望まれており、厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）が大きくなればなるほど、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚Ｔｓが厚くなっていくので、厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）をあまり大きくすることは望ましくない。従って、必要な振動速度、印加電圧、防塵フィルタ１１９の板厚Ｔｇを考慮すると、上記防塵フィルタと圧電素子の厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）は、１．６以下とすることが好ましい。

そして、図８に示すように、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの板厚のバラツキに対する変動が少ないので、防塵フィルタと圧電素子の厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）は、１．２以上でかつ１．２近くとするのが、特に望ましい。なお、図８は、防塵フィルタ１１９の縦横比を０．９７としているが、後述するような０．９以上１未満の縦横比の範囲内であれば、同様の結果が得られる。

これは、図４や後述する図１８に示すような振動の山の振幅が防塵フィルタ１１９中央位置に近づく程大きく当該防塵フィルタ１１９中央位置を含む振動の山の振幅が最大となる振動モードや図６に示すような防塵フィルタ１１９中央位置に最も近い振動の山が最大の振幅となる振動モードの何れであっても同じである。また、本実施形態では圧電素子１２０ａ，１２０ｂは２つ用いられているが、１つでも良いし、３以上を用いても良い。

以上のように、防塵フィルタと圧電素子の厚さ比（Ｔｓ／Ｔｇ）を１．２≦Ｔｓ／Ｔｇ≦１．６の関係となるように、防塵フィルタ１１９及び圧電素子１２０ａ，１２０ｂを構成することにより、印加電圧を装置が大型化しない程度の特定の範囲に抑えられる小型な装置であっても、防塵部材の振動特性を最大限に利用することによって、破壊振動速度に達する前の速度で、かつ、塵埃を最も効率的に除去できる振動速度で、振動可能となる振動装置を提供できる。

図９には、防塵フィルタ１１９の寸法ＬＡ（圧電素子１２０ａ，１２０ｂの設置してある辺の長さ）と圧電素子１２０ａ，１２０ｂの長辺の寸法Ｌｓとの比である圧電体長さ比Ｌｓ／ＬＡに対する振動速度比の関係が示されている。この図より、圧電体長さ比Ｌｓ／ＬＡは０．７付近で最大の振動速度を持ち、圧電体長さ比０．５から１．０の範囲では振動速度比は０．７以上であり、振動の損失を３０％程度に抑えることができることが判る。

図７から図４や図６に代表される非常に振動振幅が大きい（振動速度、振動加速度が大きい）振動モードを発生させ、さらにその防塵フィルタ１１９に設置する圧電素子の形状として、図９に示す大きな振動速度比の得られる範囲の圧電体長さ比Ｌｓ／ＬＡから決まる長辺、図８に示す大きな振動速度比の得られる厚さ比Ｔｓ／Ｔｇから決まる板厚を設定することにより、従来の円形の防塵フィルタの発生する振動速度と同等の非常に大きな振動速度が得ることができる。ここで、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの短辺の長さＷは、振動モードの波長の半分程度以下に設定してある。

図１０は、振動子１７０の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９として、円盤の一部が切り欠かれて一つの辺を形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な一辺を持つＤ形状の防塵フィルタ１１９を使用する。圧電素子１２０ａは、この一辺に平行で、且つ、辺の中点（Ｙ方向の対称軸）に対して対称に、防塵フィルタ１１９の面上に配置されている。一方、圧電素子１２０ｂは、防塵フィルタ１１９の外周円に略内接し、上記一辺に平行に配置されている。防塵フィルタ１１９の形状をこのように形成すると、防塵フィルタ１１９の中心（重心と考えて良い）に対する形状の対称性が高くなり、より本実施形態の振動状態が作り易くなる。加えて、形状が、円形よりも小型になることは勿論である。さらに、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを辺に平行に配置することで、切り欠きの発生で生ずる振動に対する非対称性は、剛性を上げることでより対称なものとすることができ、求める振動状態をより形成し易くなる。なおここで、図１０での短辺、長辺は、図に示すごとく、１辺は防塵フィルタ１１９の上記一辺に沿い、それに対向する辺は圧電素子１２０ｂの外側の辺に沿い、防塵フィルタ１１９と面積が等しくなる仮想矩形１７５の長辺、短辺とする。

一方、防塵フィルタ１１９の支持は、正面図で変形トラック形状のシール１５２が不図示のホルダとの間に配置、保持され、やはり不図示の押圧部材によって押圧されることにより構成されている。シール１５２の中央断面は側面図に示す通りにリップ形状を持ち、このリップが防塵フィルタ１１９に接することにより、防塵フィルタ１１９、ホルダ１４５、光学ＬＰＦ１１８、シール１５２に囲まれた空間を略密閉している。さらに、受け部１５６がホルダ１４５の３箇所に設けられており、外力が加わった場合に防塵フィルタ１１９を支持する構成となっている。ここで、シール１５２がトラック形状をしたリップにより防塵フィルタ１１９に接するために、防塵フィルタ１１９に発生する該防塵フィルタ１１９の中心を取り囲む振動の節エリアに沿うことになり、防塵フィルタ１１９の振動を阻害することがより少なくなる。なお、この場合、シール１５２（及びリップ）の角部は、鈍角をなしており、外力を受けた時に偏った変形を生じることは少ないので、図３のように円弧形状とはしていない。

図１１は、振動子１７０の別の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９として、円盤に対称に切り欠きを入れて二辺を平行に形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な辺を２つ持つ防塵フィルタ１１９を使用する。この場合、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは、辺近傍ではなく、円周を形成する部分に円弧上形態の素子を配置している。このような形態にすると、圧電素子１２０ａ，１２０ｂが効率的に配置されているので、より小型の振動子１７０を形成できる。なおここで、図１１での短辺、長辺は、図に示すごとく、１辺及びそれに対向する辺は防塵フィルタ１１９の２つ辺に沿い、防塵フィルタ１１９と面積が等しくなる仮想矩形１７５の長辺、短辺とする。支持部材であるシール１５２は、断面が矩形で、材質をより軟質なもの、例えば、スポンジ状のゴムまたはフェルト材等の、軟らかいものにしてあるので、他の形態と同様に振動の減衰も小さい。他は図１０の場合と同様なのでここでは省略する。

次に、図１２を用いて塵埃の除去について詳しく説明する。図１２は、図４のＢＢ線断面図と同じ断面を示してある。

図１２に矢印１７６で示す方向に分極された圧電素子１２０ａ，１２０ｂに所定の周波電圧が印加された場合は、振動子１７０がある時点ｔ０で実線に示した状態となる。振動子１７０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は、振動の角速度ω、Ｚ方向の振幅Ａ、Ｙ＝２πｙ／λ（λ：屈曲振動の波長）として、下記の（２）式の通りに表される。

ｚ＝Ａｓｉｎ（Ｙ）・ｃｏｓ（ωｔ） …（２）
この式は、図４での定在波振動を表す。即ち、ｙ＝ｓ・λ／２の時（ここで、ｓは整数）にＹ＝ｓπとなり、ｓｉｎ（Ｙ）は零になる。従って、時間に関係なくＺ方向の振動振幅が零になる節１７７をλ／２ごとに持つことになり、これは定在波振動である。図１２におい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での状態を示す（ここで、ｋは奇数）。

次に、防塵フィルタ１１９上の点Ｙ１の振動は、屈曲定在波の振動の腹１７８の位置になるので、Ｚ方向の振動で振動振幅はＡとなり、Ｚ方向の点Ｙ１の位置ｚ（Ｙ１）は、
ｚ（Ｙ１）＝Ａｃｏｓ（ωｔ） …（３）
となる。

Ｙ１の振動速度Ｖｚ（Ｙ１）は、振動の周波数をｆとすると、ω＝２πｆであるので、上記（３）式を時間で微分して、
Ｖｚ（Ｙ１）＝ｄ（ｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−２πｆ・Ａｓｉｎ（ωｔ） …（４）
となる。Ｙ１の振動加速度αｚ（Ｙ１）は、上記（４）式をさらに時間で微分して、
αｚ（Ｙ１）＝ｄ（Ｖｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ） …（５）
となり、Ｙ１に付着している塵埃１７９は、上記（５）式の加速度を受けることとなる。この時、塵埃１７９の受ける慣性力Ｆｋは、塵埃１７９の質量をＭとして、
Ｆｋ＝αｚ（Ｙ１）・Ｍ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ）・Ｍ …（６）
となる。

上記（６）式から、慣性力Ｆｋは、周波数ｆを上げると、ｆの２乗に比例して大きくなるので、効果的なことが判るが、その時の振動振幅Ａが小さいと、いくら周波数を上げたからと言って、慣性力を上げることは出来ない。一般的には、加振の振動エネルギーを発生させる圧電素子１２０ａ，１２０ｂの大きさを一定とすると、所定の振動エネルギーしか発生することができない。従って、同じ振動モードで周波数を上げると振動振幅Ａは周波数ｆの２乗に逆比例し、共振周波数を上げて高次の共振モードにすると、振動振幅は低下し、振動速度が上がらず、振動加速度も上がらない（むしろ、周波数が高くなると、理想的に共振させることが難しく、振動エネルギー損失が大きくなり、振動加速度は下がる）。即ち、単に共振モードで振動を発生させることでは大きな振幅を持つモードにはならず、塵埃除去の効果が著しく悪化してしまう。

防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、図４に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７４が光軸中心に対して閉曲線を構成し、また、図６に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７４が辺の中心を取り囲む曲線を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く合成して定在波を作っている。この振動モードでの防塵フィルタ１１９の支持方法は図４の場合と同様であり、ここでは図６に、シール１５２の防塵フィルタ１１９との接触部であるシール接触部１８０と、外力が防塵フィルタ１１９に作用した時、防塵フィルタ１１９を支持する受け部１５６の接触部となる支持エリア１８１とを示してある。シール接触部１８０及び支持エリア１８１のいずれも、振動モードの振動の節エリア１７３に近い、振動振幅の小さい部分になるようにしてあり、防塵フィルタ１１９に発生する振動を阻害することが殆どない。

上記合成定在波を効率良く作るためには、防塵フィルタ１１９の形状寸法が大きく寄与しており、図７に示すように、防塵フィルタ１１９の長辺の長さに対する短辺の長さの比である縦横比（短辺／長辺）を１にする即ち正方形にするよりも、縦横比を１より小さく設定した方が、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置に関わらず、防塵フィルタ１１９の中央位置のＺ方向の振動速度が最も大きな領域（振動速度比が０．７以上）になる。図７では、グラフの縦軸はこの領域での最大振動速度Ｖｍａｘを基準に振動速度Ｖの比（Ｖ／Ｖｍａｘ）が示されている。勿論、縦横比（短辺／長辺）の最大値は１であり、縦横比０．９以下で急速に振動速度比が小さくなっている。従って、防塵フィルタ１１９の縦横比（短辺／長辺）は、０．９以上、１未満とすることが好ましい。また、図７の「短辺側」の２つの点は、何れも防塵フィルタ１１９の長辺側に圧電素子１２０ａ，１２０ｂを配置した「長辺側」の曲線よりも低い振動速度比となっている。このことより、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの配置位置は、防塵フィルタ１１９の長辺側にした方が、短辺側に配置するよりも、振動速度比が高くなり、高い塵埃除去性能が得られる。また、図７で最大の振動速度比が得られている状態は、振動モードが図４の状態であり、上記（１）式でγ＝π／４の場合である。

このように振動振幅の山の稜線１７４が光軸中心に対して閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、防塵フィルタ１１９が円盤形状の場合に発生する同心円状の振動の振幅と同等の振動振幅が発生できる。単に辺に平行な振動振幅を発生する振動モードでは、本実施形態の数分の１から１０分の１程度の振動加速度しか得ることができない。

また、振動振幅の山の稜線１７４が閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、振動子１７０の中心が最も振動振幅が大きく、周辺の閉曲線又は取り囲む曲線ほど振動振幅は小さくなる。これによって、画像の中心ほど塵埃除去の能力が高くなり、振動子１７０の中心を光軸に合わせることにより、中心の画質が高いところほど塵埃１７９が写り込まなくなると言った利点もある。

さらに、結像光線通過エリア１４９内の振動振幅の小さいエリアである節エリア１７３は圧電素子１２０ａ，１２０ｂに与える駆動周波数を変えることで異なる振動モードで共振させることにより、節１７７位置を変化させて塵埃１７９を除去できることは勿論である。

次に、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの周波数を共振周波数付近で変化した場合の振動状態を説明する。
圧電素子１２０ａ，１２０ｂの振動子１７０の共振周波数付近の電気等価回路は、ＬＣＲ直列接続とＣ０との並列回路として示すことができる。ここで、Ｃ０は圧電素子１２０ａ，１２０ｂが並列接続されている状態の静電容量であり、Ｌ、Ｃ、Ｒは振動子１７０の機械的振動を電気回路素子であるコイル、コンデンサ、抵抗に置き換えた等価回路上の数値で、当然、周波数に依存して変化する。

周波数が機械的な共振周波数ｆ０になった時には、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１２０ａ，１２０ｂの加振の位相に対して、振動子１７０の振動位相が変化していき、共振の時には位相が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周波数が低い状態での非共振状態の位相と同じになる。実際には振動子１７０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、駆動周波数を共振周波数に設定することは可能である。

なお、図４及び図６の４隅にある支持エリア１８１は、振動振幅が殆ど無いエリアとなるため、この部分を外力によりＺ方向に押圧されたときに、ゴム等の振動減衰性のある受け部１５６を介して防塵フィルタ１１９を支持すれば、シール１５２のリップ部１５２ａの変位も少なくてシール１５２による押圧力の増加も少ないため振動の減衰が小さく、確実な支持ができ、また、外力が取り除かれたときにリップ部１５２ａは元の状態に確実に復帰する。ゴム等で形成された受け部材１５３は、防塵フィルタ１１９の面内方向の振動を許容するので、面内方向の振動を殆ど減衰させることが無い。一方、交換レンズを取り外して防塵フィルタ１１９の表面の微細な塵埃を取り去るために清掃器具で清掃するときに防塵フィルタ１１９に外力がかかることがあり、その時に本実施形態の支持、押圧構造を取っていないと、シール１５２に直接、その外力が加わり、シール１５２を捩ったり、外力を除いてもリップ部１５２ａが形状復帰しない等の不具合が発生する（微細な塵埃（振動による慣性力が小さくなる質量を有するもの）や付着力の大きな微細液体は、防塵フィルタ１１９を振動させても除去することは出来ず、微細な塵埃が多数付着すると防塵フィルタ１１９の結像光線の透過率が低下するので、防塵フィルタ１１９の表面は所定以上に微細塵埃あるいは微細液体で汚れた場合は清掃する必要がある）。

一方、シール１５２は、振動振幅があるエリアにも設けなければならないが、本実施形態の振動モードでは、周辺の振動振幅の山ほど振動振幅が小さいので、防塵フィルタ１１９の周辺部をリップ形状で受けてしかも押圧力量も小さいことから、屈曲振動振幅方向には力が強く作用せず、元々の振動振幅も小さいため、シール１５２による振動の減衰は極めて少なくすることができる。本実施形態では、図４及び図６に示すように、振動振幅の小さいエリアである節エリア１７３にシール接触部１８０が多く接触するように構成しているので、さらに振動減衰は小さい。

また、圧電素子１２０ａ，１２０ｂを振動させる上記所定の周波数は、振動子１７０を構成する防塵フィルタ１１９の形状寸法、材質や支持の状態によって決まるものであるが、通常、温度は振動子１７０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つとなっている。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好ましい。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）がデジタルカメラ１０内に設けられており、温度センサの計測温度から予め決められた振動子１７０の振動周波数の補正値を不揮発性メモリ１２８に記憶させ、計測温度と補正値をＢｕｃｏｍ１０１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１２１の駆動周波数とすることによって、温度変化に対しても効率の良い振動を発生することができる。

次に、本実施形態におけるデジタルカメラ１０の防塵フィルタ制御回路１２１について、以下に説明する。ここに例示した防塵フィルタ制御回路１２１は、図１３に示す如くの回路構成を有し、その各部において、図１４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１２１は、図１３に例示の如く、Ｎ進カウンタ１８２、１／２分周回路１８３、インバータ１８４、複数のＭＯＳトランジスタＱ００，Ｑ０１，Ｑ０２、トランス１８５及び抵抗Ｒ００から構成されている。

上記トランス１８５の１次側に接続されたＭＯＳトランジスタＱ０１及びＭＯＳトランジスタＱ０２のＯＮ／ＯＦＦ切替え動作によって、そのトランス１８５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おり、この所定周期の信号に基づき圧電素子１２０ａ，１２０ｂを駆動させ、防塵フィルタ１１９を固着した振動子１７０に共振定在波を発生させるようになっている。

Ｂｕｃｏｍ１０１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と、このＢｕｃｏｍ１０１内部に存在するクロックジェネレータ１８６を介して防塵フィルタ制御回路１２１を次のように制御する。クロックジェネレータ１８６は、圧電素子１２０ａ，１２０ｂ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１８２へ出力する。この出力信号が、図１４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１８２へ入力される。

Ｎ進カウンタ１８２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１４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ＨｉｇｈとＬｏｗのデューティ比が１：１ではない。そこで、１／２分周回路１８３を通してデューティ比を１：１へ変換する。尚、この変換されたパルス信号は、図１４中のタイムチャートが表わす波形の信号Ｓｉｇ３に対応する。

この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がＯＮする。一方、ＭＯＳトランジスタＱ０２へはインバータ１８４を経由してこのパルス信号が印加される。従って、パルス信号のＬｏｗ状態において、この信号が入力されたＭＯＳトランジスタＱ０２がＯＮする。トランス１８５の１次側に接続されたＭＯＳトランジスタＱ０１とＭＯＳトランジスタＱ０２が交互にＯＮすると、２次側には図１４中の信号Ｓｉｇ４の如き周期の信号が発生する。

トランス１８５の巻き線比は、電源回路１３５のユニットの出力電圧と圧電素子１２０ａ，１２０ｂの駆動に必要な電圧とから決定される。尚、抵抗Ｒ００はトランス１８５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１２０ａ，１２０ｂを駆動するに際しては、ＭＯＳトランジスタＱ００がＯＮ状態にあり、且つ、電源回路１３５からトランス１８５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。そして、この場合において、ＭＯＳトランジスタＱ００のＯＮ／ＯＦＦ制御は、Ｂｕｃｏｍ１０１のＩＯポートＰ＿ＰｗＣｏｎｔを介して行われるようになっている。Ｎ進カウンタ１８２の設定値“Ｎ”は、Ｂｕｃｏｍ１０１のＩＯポートＤ＿ＮＣｎｔから設定でき、よって、Ｂｕｃｏｍ１０１は、設定値“Ｎ”を適宜に制御することで、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの駆動周波数を任意に変更可能である。

このとき、次の（７）式によって周波数は算出可能である。即ち、
ｆｄｒｖ＝ｆｐｌｓ／２Ｎ …（７）
但し、ＮはＮ進カウンタ１８２への設定値、ｆｐｌｓはクロックジェネレータ１８６の出力パルスの周波数、ｆｄｒｖは圧電素子１２０ａ，１２０ｂに印加される信号の周波数である。

尚、この（７）式に基づいた演算は、Ｂｕｃｏｍ１０１のＣＰＵ（制御手段）で行われる。

さらに、このデジタルカメラ１０は、超音波域（２０ｋＨｚ以上の周波数）の周波数で防塵フィルタ１１９を振動させる場合に、デジタルカメラ１０の操作者に防塵フィルタ１１９の動作を告知する表示部を、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０に設けている。つまり、上記ＣＣＤ１１７の前面に配置され振動可能な透光性をもつ防塵部材（防塵フィルタ１１９）に対して、加振部材（圧電素子１２０ａ，１２０ｂ）で振動を与えるとき、振動制御手段（防塵フィルタ制御回路１２１）の動作と連動してデジタルカメラ１０の表示部を動作させ、防塵フィルタ１１９の動作を告知することも実施する（詳細は後述する）。

上述の特徴を詳しく説明する為、Ｂｕｃｏｍ１０１が行なう制御について、図１５及び図１６を参照しながら具体的な制御動作について説明する。

図１５には、本実施形態のデジタルカメラ１０の動作制御をフローチャートで表わしており、このＢｕｃｏｍ１０１が行なうカメラシーケンス（メインルーチン）の手順を例示している。

Ｂｕｃｏｍ１０１で稼動可能な図１５に示すフローチャートに係わる制御プログラムは、カメラのボディユニット１００の電源ＳＷ（不図示）がＯＮ操作されると、その稼動を開始する。

最初に、当該デジタルカメラ１０を起動するための処理が実行される（ステップＳ１０１）。即ち、電源回路１３５を制御して当該デジタルカメラ１０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。

次に、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（即ち可聴範囲外）で防塵フィルタ１１９を振動させる（ステップＳ１０２）。尚、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の範囲内とする。

続くステップＳ１０３からステップＳ１２４までは、周期的に実行されるステップ群である。即ち、まず、当該デジタルカメラ１０に対するアクセサリの着脱を検出する（ステップＳ１０３）。これは、例えば、アクセサリの１つであるレンズユニット２００が、ボディユニット１００に装着されたことを検出する。その着脱検出動作は、Ｌｕｃｏｍ２０１と通信を行なうことでレンズユニット２００の着脱状態を調べる。

もし、所定のアクセサリがボディユニット１００に装着されたことが検出されたならば（ステップＳ１０４）、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１１９を振動させる（ステップＳ１０５）。

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２００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１１９等に塵埃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２００の装着を検出したタイミングで塵埃を払う動作を実行することは有効である。また、レンズ交換時にボディユニット１００内部に外気が循環し塵埃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埃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Ｓ１０６へ移行する。

一方、上記ステップＳ１０４で、レンズユニット２００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Ｓ１０６へ移行する。

そして、ステップＳ１０６では、当該デジタルカメラ１０が有する所定の操作スイッチの状態検出が行なわれる。

ここで、レリーズＳＷを成す１ｓｔ．レリーズＳＷ（不図示）が操作されたか否かを、当該ＳＷのＯＮ／ＯＦＦ状態で判定する（ステップＳ１０７）。その状態を読み出し、もし１ｓｔ．レリーズＳＷが所定時間以上ＯＮ操作されない場合には、電源ＳＷの状態を判別する（ステップＳ１０８）。そして、電源ＳＷがＯＮされていれば上記ステップＳ１０３に戻り、ＯＦＦされていれば終了処理（スリープ等）となる。

一方、上記ステップＳ１０７にて１ｓｔ．レリーズＳＷがＯＮ操作されたと判別した場合には、測光回路１１５から被写体の輝度情報を入手し、この情報から撮像ユニット１１６の露光時間（Ｔｖ値）とレンズユニット２００の絞り設定値（Ａｖ値）を算出する（ステップＳ１０９）。

その後、ＡＦセンサ駆動回路１１０を経由してＡＦセンサユニット１０９の検知データを入手し、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Ｓ１１０）。そして、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（ステップＳ１１１）、否の場合は撮影レンズ２０２の駆動制御を行って（ステップＳ１１２）、上記ステップＳ１０３へ戻る。

一方、許可された範囲内にズレ量が在る場合は、サブルーチン「無音加振動作」をコールして無音で防塵フィルタ１１９の振動を開始させる（ステップＳ１１３）。

さらに、レリーズＳＷを成す２ｎｄ．レリーズＳＷ（不図示）がＯＮ操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。この２ｎｄ．レリーズＳＷがＯＮ状態のときは、続くステップＳ１１５へ移行して所定の撮影動作（詳細後述）を開始するが、ＯＦＦ状態のときは上記ステップＳ１０８へ移行する。

尚、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Ｓ１１５からステップＳ１２１までは、所定の順序にて被写体の撮像が行われる。まずＬｕｃｏｍ２０１へＡｖ値を送信して、絞り２０３の駆動を指令し（ステップＳ１１５）、クイックリターンミラー１０５をＵＰ位置へ移動させる（ステップＳ１１６）。そして、シャッタ１０８の先幕走行を開始させてＯＰＥＮ制御し（ステップＳ１１７）、画像処理コントローラ１２６に対して「撮像動作」の実行を指令する（ステップＳ１１８）。Ｔｖ値で示された時間だけのＣＣＤ１１７への露光（撮像）が終了すると、シャッタ１０８の後幕走行を開始させてＣＬＯＳＥ制御する（ステップＳ１１９）。そして、クイックリターンミラー１０５をＤｏｗｎ位置へ駆動すると共に、シャッタ１０８のチャージ動作を行なう（ステップＳ１２０）。

その後、Ｌｕｃｏｍ２０１に対して絞り２０３を開放位置へ復帰させるように指令して（ステップＳ１２１）、一連の撮像動作を終了する。

続いて、記録メディア１２７がボディユニット１００に装着されているか否かを検出し（ステップＳ１２２）、否の場合は、警告表示をする（ステップＳ１２３）。そして再び上記ステップＳ１０３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１２７が装着されていれば、画像処理コントローラ１２６に対し撮影した画像データを記録メディア１２７へ記録するように指令する（ステップＳ１２４）。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Ｓ１０３へ移行して、同様な一連の処理を繰り返す。

以下、詳しい振動形態と表示の関係について、上述した３つのステップ（Ｓ１０２，Ｓ１０５，Ｓ１１３）でコールされる「無音加振動作」サブルーチンの制御手順を図１６に基づき説明する。尚、この「振動形態」とは、加振部材である圧電素子１２０ａ，１２０ｂによって引き起こされる振動の形態である。

図１６（Ａ）は、上記サブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図であり、図１６（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図１６（Ａ）のサブルーチン「無音加振動作」の各タイミングにて並行して実行される「表示動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。

図１６のサブルーチン「無音加振動作」と「表示動作」は、防塵フィルタ１１９の塵埃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１１９の共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば図４の振動モードの場合は、９１ｋＨｚ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、防塵フィルタ１１９を振動させるための駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）と駆動周波数（共振周波数：Ｎｏｓｃｆ０）に関するデータを、不揮発性メモリ１２８の所定領域に記憶されている中から読み出す（ステップＳ２０１）。このタイミングで、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０に設けた表示部への加振モードの表示をＯＮする（ステップＳ３０１）。そして、所定時間が経過したかを判定し（ステップＳ３０２）、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、所定時間経過後は加振モード表示をＯＦＦする（ステップＳ３０３）。

次に、Ｂｕｃｏｍ１０１のＩＯポートＤ＿ＮＣｎｔから、駆動周波数Ｎｏｓｃｆ０を、防塵フィルタ制御回路１２１のＮ進カウンタ１８２へ出力する（ステップＳ２０２）。

続くステップＳ２０３〜ステップＳ２０５では、次のように塵埃除去動作が行なわれる。即ち、まず塵埃除去動作を開始させ実行する。一方、この時の表示は、制御フラグＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈのタイミングで加振動作表示を開始させ（ステップＳ３１１）、次に所定時間が経過したかを判定し（ステップＳ３１２）、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Ｓ３１３）。この時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、塵埃除去のために制御フラグＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈに設定すると（ステップＳ２０３）、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ０）で防塵フィルタ１１９を加振し、防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１７９を振り払う。この塵埃除去動作で防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１７９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）、防塵フィルタ１１９を振動させた状態で待機し（ステップＳ２０４）、その所定駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）経過後、制御フラグＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＬｏｗに設定することで、加振終了表示をＯＮする（ステップＳ３２１）とともに、塵埃除去動作を停止させる（ステップＳ２０５）。加振終了表示は、所定時間経過後（ステップＳ３２２）に、ＯＦＦされて表示を終了する（ステップＳ３２３）。そして、コールされたステップの次のステップへリターンする。

このサブルーチンにより、一定の振動（ｆ０＝９１ｋＨｚ）が、塵埃除去に充分な時間（Ｔｏｓｃｆ０）だけ続けられる。

つまり、この振動形態が、加振部材に供給する共振周波数を調整して制御するものである。

［第２実施形態］
図１７は、本発明の画像機器の第２実施形態としてのデジタルカメラにおけるＢｕｃｏｍが行なうカメラシーケンス（メインルーチン）においてコールされるサブルーチン「無音加振動作」の動作手順を表わすフローチャートを示す図である。

これは、上記第１実施形態における図１６に示すサブルーチン「無音加振動作」の動作を変更したものであり、本第２実施形態は、防塵フィルタ１１９の動作が、上記第１実施形態と異なる。即ち、上記第１実施形態では、防塵フィルタ１１９の駆動周波数はｆ０と言う固定値にして定在波が発生する形態としていたが、本第２実施形態は、駆動周波数を順次変更して加えることで、厳密に駆動周波数を制御しなくても、共振周波数を含む、振動振幅の大きな振動を発生するようにしたものである。

また、図７の縦横比０．９付近では縦横比が製造バラツキで変化した場合に振動モードが大きく変化する（振動速度比が急激に減少する）ために、製品ごとに正確に共振周波数を設定して圧電素子１２０ａ，１２０ｂを駆動する必要がある（共振周波数ではない周波数で駆動すると振動速度がさらに下がる）。本第２実施形態のような周波数制御方法を適用すれば、非常に簡単な制御回路で、正確な共振周波数での駆動が可能となり、製造バラツキによる共振周波数のバラツキを無くす制御が可能となる。

なお、図１７のサブルーチン「無音加振動作」では、振動周波数ｆ０は、その防塵フィルタ１１９の共振周波数付近の所定の周波数に設定されている。例えば図４の場合は、９１ｋＨｚ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、防塵フィルタ１１９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、不揮発性メモリ１２８の所定領域に記憶されている中から読み出す（ステップＳ２１１）。このタイミングで、図１６（Ｂ）に示したような加振モードの表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

次に、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に駆動開始周波数（Ｎｏｓｃｆｓ）を設定する（ステップＳ２１２）。また、Ｂｕｃｏｍ１０１のＩＯポートＤ＿ＮＣｎｔから、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）を、防塵フィルタ制御回路１２１のＮ進カウンタ１８２へ出力する（ステップＳ２１３）。

続くステップＳ２１４以降では、次のように塵埃除去動作が行なわれる。即ち、まず塵埃除去動作を開始させ実行する。また、このとき、図１６（Ｃ）に示したような加振動作表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

まず、塵埃除去のために制御フラグＰ＿ＰｗＣｏｎｔをＨｉｇｈに設定すると（ステップＳ２１４）、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは所定の駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）で防塵フィルタ１１９を加振し、防塵フィルタ１１９に振動振幅の小さな定在波振動を生じさせる。防塵フィルタ１１９面に付着した塵埃１７９は振動振幅が小さいと、除去することができない。駆動時間（Ｔｏｓｃｆ０）の間、この振動は継続される（ステップＳ２１５）。次に、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（ステップＳ２１６）、一致していなければ（ＮＯの判定）、駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に周波数変移量（Δｆ）を加算して、再び駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）に設定し（ステップＳ２１７）、上記ステップＳ２１２の動作から上記ステップＳ２１６までの動作を繰り返す。

そして、上記ステップＳ２１６で駆動周波数（Ｎｏｓｃｆ）が駆動終了周波数（Ｎｏｓｃｆｔ）に一致したとき（ＹＥＳ）には、Ｐ＿ＰｗＣｏｎｔをＬｏｗに設定し、圧電素子１２０ａ，１２０ｂの加振動作が終了して（ステップＳ２１８）、一連の「無音加振動作」が終了する。また、このとき、図１６（Ｄ）に示したような加振終了表示を行うことは上記第１実施形態と同様である。

このように周波数を変更していった場合に、定在波振動の振幅が増大していく。そこで、定在波の共振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１１９に振動振幅の小さな定在波振動がまず発生し、次第に定在波振動の振幅が増大していき、共振振動になった後、定在波振動振幅が小さくなるといった制御をすることができる。そして、所定以上の振動振幅（振動速度）があれは、塵埃１７９は除去することが出来るので、ある所定の周波数範囲に渡って塵埃１７９を除去することが可能であり、本実施形態の場合は共振時の振動振幅が大きいことからその周波数範囲も広くなる。

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、振動子１７０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確実に防塵フィルタ１１９に付着した塵埃１７９を振り払うことが可能となる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、上記の加振部材による塵埃除去機構の他に、空気流によって防塵フィルタ１１９の塵埃１７９を除去する方式、あるいはワイパーにより防塵フィルタ１１９の塵埃１７９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、上述した実施形態では、加振部材は圧電素子としていたが、電歪材料でも、超磁歪材でも勿論良い。更に、加振部材として２つの圧電素子１２０ａ，１２０ｂを防塵部材である防塵フィルタ１１９に設ける例で説明したが、１つであっても構わない。この場合、防塵フィルタ１１９の圧電素子が設けられた辺と他方の辺とで剛性が異なってしまうため、振動振幅の小さいエリアである節エリア１７３は、図４及び図６と同様の模様であるが位置がずれて発生することとなる。対称に２つの圧電素子を設けた方が、振動を効率的に発生させられ、また、防塵フィルタ１１９をその４隅で保持し易くなるため、好ましい。

また、位相角γを、γ＝π／４あるいはγ＝−π／８〜−π／４としたが、正確にその値でなければならないわけではなく、若干のズレていても振動振幅を大きくすることは可能である。例えば、図１８は、γ＝＋π／４から少し小さい側になった場合の振動モードを示す図であり、この振動モードでも、振動振幅の山の稜線１７４が光軸中心に対して閉曲線を構成し、振動子１７０の中央位置のＺ方向の振動速度が大きくなっている。なお、この防塵フィルタ１１９は３０．８ｍｍ（Ｘ方向：ＬＡ）×２８．５ｍｍ（Ｙ方向：ＬＢ）×０．６５ｍｍ（厚さ）の板ガラスであり、圧電素子１２０ａ，１２０ｂは各々３０ｍｍ（Ｘ方向：ＬＰ）×３ｍｍ（Ｙ方向）×０．８ｍｍ（厚さ）と防塵フィルタ１１９のＸ方向の辺長さＬＡとほぼ同じ状態のチタン酸ジルコン酸鉛のセラミックで作られ、防塵フィルタ１１９の上下の辺に沿って、Ｘ方向は防塵フィルタ１１９の中心線に対して左右対称となるようにエポキシ系の接着剤で接着固定されている。このとき、図１８で示される振動モードの共振周波数は６８ｋＨｚ付近の周波数であり、防塵フィルタ１１９の縦横比は０．９２５、圧電体の長さ比は０．９７４である。この状態は圧電体長さ比が１に近く、振動モードの節エリア１７３は矩形網目状の形態にかなり近くなり、振動速度比は０．７程度となっており、塵埃１７９除去のために振動速度を所定レベル以上に保つための限界に近い。この場合も、図２及び図３と同様に、防塵フィルタ１１９の支持はシール１５２のリップ部１５２ａでなされ、外力が加わった場合の第２の支持部材として４つの受け部１５６がホルダ１４５に設置されている。

また、加振する対象は、例示の防塵フィルタ１１９に限らず、光路上に在り光の透過性をもった部材等（例えばカバーガラスやハーフミラーなど）であっても良い。但しその部材は、振動によって、その表面に付着していた塵埃１７９を振り払う。また、振動に係わる周波数や駆動時間、加振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。

また、上記実施形態では、光学的ローパスフィルタ１１８とは異なる防塵フィルタ１１９を設けて該防塵フィルタ１１９に加振部材である圧電素子１２０を取り付けるようにしていたが、光学ローパスフィルタ１１８が防塵フィルタ１１９の機能をも兼ねる、即ち、ＣＣＤ１１７が光学ローパスフィルタ１１８の裏面とともに空密になるように支持されるのであれば、この光学ローパスフィルタ１１８に圧電素子１２０を取り付けても良い。逆に言えば、防塵フィルタ１１９に光学ローパスフィルタ１１８の機能を持たせても良い。

尚、本発明の振動装置としては、例示した撮像装置（デジタルカメラ）に限らず、塵埃除去機能を必要とする装置であれば良く、必要に応じて変形実施することで実用化され得る。より、具体的には液晶等の表示素子を用いた画像投影装置における表示素子と光源の間、あるいは表示素子と投影レンズとの間に、本発明の塵埃除去機構を設けた振動装置としても良い。

１０…デジタルカメラ、 １００…ボディユニット、 １０１…ボディ制御用マイクロコンピュータ（Ｂｕｃｏｍ）、 １０５…クイックリターンミラー、 １０７…サブミラー、 １０８…シャッタ、 １１６…撮像ユニット、 １１７…ＣＣＤ、 １１８…光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、 １１９…防塵フィルタ、 １２０，１２０ａ，１２０ｂ…圧電素子、 １２１…防塵フィルタ制御回路、 １２２…ＣＣＤインターフェース回路、 １２８…不揮発性メモリ、 １２９…動作表示用ＬＣＤ、 １３０…動作表示用ＬＥＤ、 １３１…カメラ操作ＳＷ、 １３４…電池、 １３５…電源回路、 １３６…ＣＣＤチップ、 １３７…固定板、 １３８…フレキシブル基板、 １３９ａ，１３９ｂ…接続部、 １４０…主回路基板、 １４１ａ，１４１ｂ…コネクタ、 １４２…保護ガラス、 １４３…スペーサ、 １４４…フィルタ受け部材、 １４５…ホルダ、 １４６…開口、 １４７…段部、 １４８…防塵フィルタ受け部、 １４９…結像光線通過エリア、 １５０…ねじ、 １５１…押圧部材、 １５２…シール、 １５２ａ…リップ部、 １５２ｂ…シールの本体、 １５３…受け部材、 １５４…位置決め部材、 １５５…支持部、 １５６…受け部、 １５７ａ，１５７ｂ…フレキ、 １５８…台、 １５９，１５９ａ，１５９ｂ…保持材、 １６６…Ｙ枠、 １７０…振動子、 １７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂ…信号電極、 １７３…節エリア、 １７４…振動振幅の山の稜線、 １７５…仮想矩形、 １７６…分極方向を示す矢印、 １７７…節、 １７８…振動の腹、 １７９…塵埃、 １８０…シール接触部、 １８１…支持エリア、 １８２…Ｎ進カウンタ、 １８３…１／２分周回路、 １８４…インバータ、 １８５…トランス、 １８６…クロックジェネレータ、 ２００…レンズユニット、 ２０１…レンズ制御用マイクロコンピュータ（Ｌｕｃｏｍ）、 ２０２…撮影レンズ、 ２０３…絞り。

Claims (11)

1. 表裏に光線を透過する光線透過部を有する平面を有していて全体として板状をなす防塵部材と、
   上記防塵部材の裏面が空密となるように当該防塵部材を支持する支持手段と、
   上記防塵部材の外周部側に配置されていて、略長方形状をしている加振部材と、
   上記加振部材に電気信号を入力することにより、当該加振部材の全長の１／２の位置を通る仮想の振動中心軸と、当該振動中心軸方向における上記防塵部材の長さの１／２の位置を通る仮想の対称軸との仮想交点を中心にして、閉曲線をなす振動の山の稜線が複数形成される振動であって、当該振動の山の振幅が当該仮想交点に近づく程大きく当該仮想交点を含む振動の山の振幅が最大となる振動、または、当該仮想交点に最も近い振動の山が最大の振幅となる振動、を上記防塵部材の光線透過部に発生させる振動制御手段と、
   を具備し、
   上記防塵部材の板厚をＴｇ、上記加振部材の板厚をＴｓとした際、
   １．２≦Ｔｓ／Ｔｇ≦１．６
   の関係となっていることを特徴とする振動装置。
2. 上記防塵部材は、上記加振部材の長手方向と平行な１辺を少なくとも１つ有し、当該１辺を２等分する位置を通り当該１辺に垂直な仮想軸に対して対称な形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
3. 上記防塵部材上の仮想軸と上記加振部材上の仮想の対称軸とは一致することを特徴とする請求項２に記載の振動装置。
4. 上記防塵部材は、さらに、当該防塵部材の表面または裏面と同一の面積を持つ仮想矩形に置き換えた場合に、当該仮想矩形の長辺の長さに対する短辺の長さの比が０．９以上、１未満となる形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の振動装置。
5. 上記加振部材は、上記仮想矩形における長辺側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の振動装置。
6. 上記支持手段における上記防塵部材の裏面に対向する位置に配設された撮像素子をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
7. 上記振動制御手段は、当該防塵部材部材上の任意の位置（ｘ，ｙ）における点Ｐ（ｘ，ｙ）の振動をＺ（ｘ，ｙ）、ｍ及びｎを振動モードに対応した固有振動の次数であって０を含む正の整数としたときに、
   Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
   ＋Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ）
   但し、
   Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）
   Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）
   γ＝π／４ または γ＝−π／８〜−π／４
   で表される振動Ｚ（ｘ，ｙ）の振動を発生させることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
8. 上記加振部材は、圧電素子を備え、
   上記振動制御手段は、予め設定された開始周波数から終了周波数までの範囲内で所定の変移周波数ずつ変化する周波信号を所定時間ずつ上記圧電素子に印加することを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
9. 上記振動装置は、
   撮像光学系を透過してきた被写体光を画像信号に変換する光電変換部を有し、当該光電変換部が上記防塵部材の裏面とともに空密となるように上記支持手段に支持された撮像素子を有するデジタルカメラであることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
10. 上記防塵部材は矩形をしており、当該防塵部材の対向する外周部に配置された上記加振部材における各加振部材の長さをＬｓ、上記加振部材の長さ方向における上記防塵部材の長さをＬＡ、とした場合に、
    ０．５≦Ｌｓ／ＬＡ≦１．０
    であることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
11. 表裏に光線を透過する光線透過部を有する平面を有していて、全体として板状をなす防塵部材と、
    上記防塵部材の裏面が空密となるように当該防塵部材を支持する支持手段と、
    各々が略長方形状をしており、上記防塵部材の光線透過部を挟んで当該防塵部材の外周部側に対向配置された１組の加振部材と、
    上記１組の加振部材に電気信号を入力することにより、当該１組の加振部材の各々から略等距離の位置を通る仮想の対称軸と当該加振部材の各振動中心軸との仮想交点を中心にして、閉曲線をなす振動の山の稜線が複数形成される振動であって、当該振動の山の振幅が当該仮想交点に近づく程大きく当該仮想交点を含む振動の山の振幅が最大となる振動を、上記防塵部材の光線透過部に発生させる振動制御手段と、
    を具備し、
    上記防塵部材の板厚をＴｇ、上記加振部材の板厚をＴｓとした際、
    １．２≦Ｔｓ／Ｔｇ≦１．６
    の関係となっていることを特徴とする振動装置。

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