JP4834409B2 - 除塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばカメラ等の光学機器に用いられる、撮像素子の光軸面を覆う透明な防塵板に塵芥が付着することを防止するための除塵装置に関する。

近年、撮影レンズが交換可能な電子スチルカメラが実用化されている。この電子スチルカメラでは、撮影レンズが取り外されることにより、撮像素子の光軸面を覆う防塵板が外気にさらされる。防塵板が外気に触れると、空気中の塵芥が防塵板の帯電する静電気等の要因により防塵板へ付着することがある。防塵板に塵芥が付着すると、撮影画像に予期しないノイズが発生し、撮影された画像が劣化する。そこで、防塵板に塵芥が付着することを防止、あるいは付着した塵芥を除去する必要がある。

防塵板に塵芥が付着することを防止するための除塵装置として、従来、円形の除塵装置が知られている。この除塵装置は、主に、円形の防塵部材と、その周縁部に配設された加振用部材とから構成される。除塵装置は撮像素子を密閉するように設置され、防塵部材に付着した塵芥は、加振部材から加えられる振動により除去される。
特開２００３−３１９２２２号公報

しかし、従来の除塵装置は円形であるため、一般に矩形である撮像素子を密閉するためには撮像素子と比べて大きな空間が必要であり、カメラの小型化を実現する上で問題があった。

一方で、円形である除塵装置は加速度の大きな振動を発生する点で優れており、円形以外の形状を採用した場合には除塵するために必要な振動加速度を確保することが困難であった。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、円形である除塵装置と比較してより小さい空間に設置でき、加速度の大きい振動を発生する除塵装置を得ることを目的とする。

本発明による除塵装置は、対向する第１の一対の平行辺と第１の一対の平行辺に垂直である第２の一対の平行辺とを有し、表面に防塵面が形成された透明な防塵部材と、第１の一対の平行辺と平行に設けられる伸縮部と第２の一対の平行辺に対向して設けられる連結部と連結部に連設される支持部とを２つずつ有する振動発生部材とを備え、伸縮部と連結部は互いに接続されることにより開口部を形成し、２つの支持部は連結部から開口部に向けて互いに対向し突出して設けられ、防塵部材は第２の一対の平行辺における片面を支持部が支持することにより開口部に設けられ、伸縮部は第１の一対の平行辺と平行な方向に伸縮することを特徴とする。

伸縮部は振動発生素子のみ、あるいは、振動発生素子と素子受部とからなることが好ましい。

防塵部材は長方形であってもよい。振動発生部材は伸縮部が発生させる振動数と略同一の固有振動数を有することが望ましい。

支持部はＴ字形状であり、防塵部材に接触する部位における長手方向の長さは連結部に接続する部位における長手方向における長さよりも長く、防塵部材に接触する部位の長手方向の長さは幅および厚さよりも長いことが好適である。

連結部の短手方向の幅は、伸縮部の短手方向の幅および振動発生部材の厚さよりも長いことが好ましく、連結部に補強板が取り付けられても良い。

素子受部の厚さは連結部よりも薄く、素子受部には防塵面に垂直な方向に貫通する肉抜き穴が設けられることが望ましい。

連結部と支持部と素子受部はステンレスからなることが好ましい。

振動発生素子は防塵面と平行に設けられる圧電素子であり、振動発生素子が発生する振動数は２０ＫＨｚ以上６０ＫＨｚ以下であることが望ましい。

本発明によるカメラは、除塵装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加速度の大きな振動を発生させる小型の除塵装置を得ることができる。

以下、本発明における除塵装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。

第１の実施形態について図を用いて説明する。図１は撮像素子に取り付けられた第１実施形態による除塵装置の断面図である。

除塵装置１０は撮像素子５０に取り付けられたローパスフィルタ６０にダンパ６２を介して対向して取付具（図示しない）により基板（図示しない）に固定され、後述する防塵部材２０の表面（防塵面）に付着した塵芥を除去するために振動する。電荷結合素子からなる撮像素子５０とローパスフィルタ６０はＬＰＦ受具５２を介して対向する。除塵装置１０とローパスフィルタ６０との間に設けられるダンパ６２は、除塵装置１０の振動を制限せず、かつ振動をローパスフィルタ６０に伝えない性質を有する。

図２において除塵装置１０は、防塵部材２０と防塵部材２０を加振する振動発生部材３０とからなる。防塵部材２０は長方形の透明なガラスであり撮像素子５０を覆う程度の大きさを有する。

振動発生部材３０は、伸縮部３１０と、防塵部材２０を支持する支持部３３０と、伸縮部３１０と支持部３３０とを接続する連結部３２０とから構成される。振動発生部材３０は防塵部材２０の厚さ方向の振動を減衰させない程度の柔軟性と、防塵部材２０の長手方向の加振に対する反力を確保できる程度の剛性とを有する。

連結部３２０は防塵部材２０の短辺の両側に平行に設けられ、伸縮部３１０は防塵部材２０の長辺の両側に平行に設けられる。連結部３２０の端部は伸縮部３１０の端部にそれぞれ接続し開口部４０を形成する。

伸縮部３１０は圧電素子である振動発生素子３１１と素子受部３１２とから構成される。振動発生素子３１１は板状の直方体であり、素子受部３１２の両面、計４ヵ所に設けられる。素子受部３１２は防塵部材２０の一対となる辺に対して平行に設けられ、振動発生素子３１１と略同一の幅を有する。

防塵部材２０短辺にそれぞれ設けられた支持部３３０は連結部３２０から開口部４０へ向けて互いに突出して設けられ、防塵部材２０の短辺の中央であって防塵面２１０側を支持する。短辺の中央を支持すると、防塵部材２０を長手方向に二分する線上で振幅を最も大きくし、かつ、線対称に加振することができる。

支持部３３０はＴ字形状であり、防塵部材２０を支持する部位の長手方向長さＬｓは連結部３２０に接続する部位の長手方向の長さＬｃよりも長い。長手方向長さＬｓは幅および厚さよりも長く、幅は防塵部材２０の長手方向の振動を妨げない程度の長さである。防塵部材２０の幅方向の振動を発生させるときは、長手方向長さＬｓは幅方向の振動を妨げない程度に短くされる。支持部３３０における連結部３２０に接続する部位が、防塵部材２０と連結部３２０との間の加振による傾きを阻害しない程度の曲げ剛性と、防塵部材２０の長手方向の振動を吸収しない程度の面内方向の剛性とを有するように、幅Ｌｇは決定される。言い換えると、幅Ｌｇは、連結部３２０と支持部３３０との加振による傾きを小さくするように、かつ連結部３２０の面内方向における力を防塵部材２０を振動させる周波数で効率よく伝えられるように定められる。防塵部材２０を支持する部位の面積は、防塵部材２０と支持部３３０を接合部が振動発生素子３１１で発生した力を防塵部材２０に伝えるのに必要な大きさを有している。

連結部３２０の幅Ｌｒは、連結部３２０の厚さ、振動発生部材３０の厚さ、および素子受部３１２の幅Ｌｕのいずれよりも長く、これにより連結部３２０の面内曲げ剛性を高くすることができ、連結部３２０の面内曲げ変形を抑え、振動発生素子３１１の長手方向の力を減衰させることなく防塵部材２０に伝える。

図４において振動発生素子３１１は圧電素子であり、印加された交流電圧に応じて防塵部材２０の長手方向に振動する。

振動は振動発生素子３１１に挟まれる素子受部３１２に伝達され、素子受部３１２に接続された連結部３２０を防塵部材２０の長手方向に加振する。連結部３２０は幅Ｌｒが十分に長く防塵部材２０の長手方向、つまり振動方向に十分な反力を保持し、振動を減衰することなく支持部３３０へ伝達する。支持部３３０では、防塵部材２０を支持する部位の長手方向の長さＬｓは十分に長く、防塵部材２０における防塵面２１０の垂直方向への変位を減衰しない。

図６は振動を加えた場合における防塵部材２０の断面図である。図において上下方向に誇張する。

防塵部材２０の加振は両端における防塵面２１０を防塵部材２０の長手方向に押し引きするように行われ、防塵部材２０の短辺周りにはモーメントが発生する。このモーメントにより、防塵部材２０の長手方向における断面が波打つように振動が発生する。支持部３３０の一端は加振により傾く防塵部材２０の端部に接合され、他の一端は傾き量が異なる連結部３２０に結合しているため、支持部３３０は曲げ変形する。

振動発生部材３０は防塵部材２０に加える振動の周波数、つまり振動数と同じ固有振動数を有する。振動発生素子３１１が振動すると振動発生部材３０は共振し、共振により防塵部材２０が加振される。振動発生素子３１１の力が小さくても共振により効率よく防塵部材２０を加振することができる。加振は２０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下で行われるが、５０ｋＨｚが最も除塵に適している。５０ｋＨｚでの振動を確保するために、支持部３３０は上述したようにＴ字形状を有する。

第２の実施形態について図７と図８を用いて説明する。図７は２つの連結部３２０それぞれに補強部材３４０を取り付けた振動発生部材３０の一部正面図であり、図８は図７のVIII−VIII線における断面図である。

連結部３２０の両面には補強部材３４０が取り付けられ、振動発生部材３０の長手方向における剛性を確保する。支持部３３０は防塵部材２０の長手方向に振動するため、振動を効率よく防塵部材２０へ伝達するためには連結部３２０において振動に対する反力を確保できることが必要である。振動発生部材３０の材質や構造上の問題から連結部３２０が十分な強度を保持することができない場合には、補強材３４０を連結部３２０に設けることにより十分な強度あるいは剛性を確保して加振を効率よく行うことができる。

第１の実施形態による除塵装置を備えるカメラについて図９と図１０を用いて説明する。

本実施形態によるカメラ７０は、レンズ７１、除塵装置１０、除塵装置駆動回路７２、レリーズボタン７３、そして除塵作動ボタン７４を有する。レンズ７１はカメラ７０の前面に取り付けられ、除塵装置１０は受光面がレンズの光軸と垂直になるように光軸上へ設けられる。除塵装置１０には除塵装置駆動回路７２が接続され、除塵装置駆動回路７２にはＣＰＵ７５が接続される。ＣＰＵ７５はレリーズボタン（ＳＷＲ）７３または除塵作動ボタン（ＳＷＢ）７４が押下されると、除塵装置駆動回路７２へ作動指示信号を発する。除塵装置駆動回路７２はＣＰＵ７５からの作動指示信号を受けると除塵装置１０に設けられた振動発生素子３１１へ交流電圧を印加し、除塵装置１０を駆動する。

なお、いずれの実施例においても伸縮部３１０は振動発生素子３１１のみからなるものでもよい。振動発生部材３０の軽量化を図りつつ防塵部材２０の加振を行うことができる。

なお、伸縮部３１０における素子受部３１２は連結部３２０よりも厚さが薄いものでもよく、防塵面２１０に垂直な方向に貫通する肉抜き穴が設けられてもよい。

なお、振動発生部材３０の固有振動数は、必ずしも防塵部材２０に加えられる振動数と同一でなくてもよく、防塵部材２０が所定の振幅で振動する程度の範囲にあればよい。

いずれの実施形態による除塵装置１０も撮像レンズが交換可能な電子スチルカメラに設けられる。除塵装置１０は電子スチルカメラ内部に設けられる撮像素子を覆うように設置される。電子スチルカメラから撮像レンズを取り外した場合には電子スチルカメラ内部へ外気中の塵芥等が侵入するが、塵芥等は撮像素子を覆う除塵装置１０に付着し、撮像素子には塵芥等が付着することがない。除塵装置１０に付着した塵芥等は振動発生部材３０が振動して防塵部材２０を加振することにより、除塵装置１０から振り落とされる。これにより、光路上の塵芥等が取り除かれ鮮明な画像を得ることができる。

撮像素子に取り付けられた第１の実施形態による除塵装置の図２におけるＩ−Ｉ線での断面図である。 第１の実施形態による除塵装置の斜視図である。 第１の実施形態における防塵部材の正面図である。 第１の実施形態における振動発生素子の正面図である。 第１の実施形態における振動発生部材の正面図である。 第１の実施形態において加振された防塵部材の断面図である。 第２の実施形態における補強材を取り付けた除塵装置の一部正面図である。 第２の実施形態における補強材を取り付けた除塵装置の図７におけるVIII−VIII線での断面図である。 第１の実施形態における除塵装置を備えるカメラの斜視断面図である。 第１の実施形態における除塵装置を備えるカメラのブロック図である。

符号の説明

１０ 除塵装置
２０ 防塵部材
３０ 振動発生部材
３１０ 伸縮部
３１１ 振動発生素子
３１２ 素子受部
３２０ 連結部
３３０ 支持部
３４０ 補強部材
４０ 開口部

Claims (17)

1. 対向する第１の一対の平行辺と前記第１の一対の平行辺に垂直である第２の一対の平行辺とを有し、表面に防塵面が形成された透明な防塵部材と、
   前記第１の一対の平行辺と平行に設けられる伸縮部と第２の一対の平行辺に対向して設けられる連結部と前記連結部に連設される支持部とを２つずつ有する振動発生部材とを備え、
   前記伸縮部と前記連結部は互いに接続されることにより開口部を形成し、
   ２つの前記支持部は前記連結部から前記開口部に向けて互いに対向し突出して設けられ、
   前記防塵部材は前記第２の一対の平行辺における片面を前記支持部が支持することにより前記開口部に設けられ、
   前記伸縮部は第１の一対の平行辺と平行方向に伸縮することを特徴とする除塵装置。
2. 前記伸縮部は振動発生素子と素子受部とからなることを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
3. 前記伸縮部は振動発生素子からなることを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
4. 前記防塵部材が長方形であることを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
5. 前記振動発生部材は前記伸縮部が発生させる振動数と略同一の固有振動数を有することを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
6. 前記支持部はＴ字形状であって、前記防塵部材に接触する部位の長手方向の長さは前記連結部に接続する部位の前記長手方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
7. 前記支持部において前記防塵部材に接触する部位の長手方向の長さは、前記防塵部材に接触する部位の幅および厚さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
8. 前記連結部の短手方向の幅は、前記伸縮部の短手方向の幅および前記振動発生部材の厚さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
9. 前記連結部には補強板が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の除塵装置。
10. 前記素子受部の厚さは前記連結部よりも薄いことを特徴とする請求項２に記載の除塵装置。
11. 前記素子受部には、前記防塵面に垂直な方向に貫通する肉抜き穴が設けられることを特徴とする請求項２に記載の除塵装置。
12. 前記連結部と前記支持部と前記素子受部はステンレスから成ることを特徴とする請求項２に記載の除塵装置。
13. 前記連結部と前記支持部はステンレスから成ることを特徴とする請求項３に記載の除塵装置。
14. 前記振動発生素子は前記防塵面と平行に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の除塵装置。
15. 前記振動発生素子は圧電素子から成ることを特徴とする請求項２または３に記載の除塵装置。
16. 前記振動発生素子が発生する振動数は２０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の除塵装置。
17. 請求項１に記載の前記除塵装置を備えることを特徴とするカメラ。
    

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