JP5115341B2 - 光学部品および光学機器 - Google Patents

Description

光学部品および光学機器に関し、より詳細には、防塵機能を有する光学部品および光学機器に関する。

レンズ交換式デジタルカメラなどでは、撮像素子周辺の光学部品にゴミが付着し、撮影した映像にゴミが写りこむなどの問題が発生している。このような問題を解消するために、撮像素子および光学ローパスフィルタ等を封止するガラス板を設け、ガラス板に圧電素子を取り付けて振動させることによって、ゴミを除去する光学部品が開発されている（特許文献１等参照）。

しかし、従来技術のような光学部品では、光学ローパスフィルタや撮像素子を封止するためのガラス板等を新たに設ける必要があり、部品数が増加して構造が複雑になるという問題を有している。
特開２００２−２０４３７９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、塵埃などを良好に除去できる光学部品と、このような光学部品を有する光学機器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学部品は、
入射した光線を２つの方向に分離する複屈折板（２２，９２）と、
前記光線の分離する方向である分離方向（８１，８４）に沿って前記複屈折板に備えられ、前記複屈折板を振動させる振動部材（２０）とを有することを特徴とする。

また、例えば、前記複屈折板は、前記光線の分離方向に沿って備えられ互いに対向する一対の第１の辺（２２１）と、前記第１の辺と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の第２の辺（２２２）とを有していてもよい。

また、例えば、前記第１の辺は、前記第２の辺よりも長くてもよい。

また、例えば、前記第２の辺は、前記第１の辺よりも長くてもよい。

また、本発明の第２の観点に係る光学部品は、
入射した光線を２つの方向に分離する第１複屈折板（２２，９２）と、
前記第１複屈折板の前記光線の分離方向（８１，８４）に沿って前記第１複屈折板に備えられ、前記第１複屈折板を振動させる振動部材（２０）と、
前記第１複屈折板に対向して備えられ、入射した光線を２つの方向に分離する第２複屈折板（２８，９４）とを有し、
前記第１複屈折板の前記光線の分離方向に交差する方向の長さは、前記第２複屈折板の前記光線の分離方向（８３，８６）の長さよりも長いことを特徴とする。

また、例えば、前記第１複屈折板の前記光線の分離方向の長さは、前記第２複屈折板の前記光線の分離方向に直交する方向の長さと略同一の長さであってもよい。

また、例えば、前記第１複屈折板は、前記第１複屈折板の前記光線の分離方向に沿って備えられ互いに対向する一対の第１の辺と、前記第１の辺と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の第２の辺とを有し、
前記第１の辺は、前記第２の辺よりも長くてもよい。

また、例えば、前記複屈折板は、結晶成長軸である第１軸（Ｚ軸）と当該第１軸に対して直交する第２軸（Ｙ軸）とを有する結晶構造の水晶を含む長方形の水晶板であり、前記第２の辺は、前記水晶の前記第２軸と略平行であることを特徴とする光学部品であってもよい。

本発明に係る光学機器は、上述の光学部品のうちいずれかの光学部品（１４）と、前記光学部品に対向して備えられた撮像素子（１２）とを含む。

また、例えば、本発明に係る光学機器は、前記複屈折板の前記振動部材が設けられていない部分に近接して備えられ撮影動作に応じて駆動可能な駆動部材（１０３）を有していてもよい。

なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図、
図２は、図１に示す撮像部周辺の平面図、
図３は、光学フィルタ部に取り付けられた振動部材の部分拡大図、
図４は、図２に示す撮像部のIＶ−IＶ線に沿う概略断面図、
図５は、図２に示す撮像部のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図、
図６は、複屈折板を切り出す水晶の結晶軸を説明するための概略図、
図７は、複屈折板の分離方向の長さと水晶の結晶成長軸方向の長さの関係を説明するための概略図、
図８は、実施形態に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図、
図９は、参考例に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図、
図１０は、実施形態の変形例に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図、
図１１は、複屈折板を切り出す水晶の結晶成長軸の長さを比較した模式図、
図１２は、撮像部に備えられるＦＰＣの一例を示す模式平面図、
図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、振動モードを示す概略図、
図１４は、複屈折板に発生する歪みと曲げ振動の関係とを示す概略図である。
第１実施形態

まず、図１に基づき、本実施形態のカメラ２の全体構成について説明する。カメラ２は、カメラボディ４０と、カメラボディ４０に取り付けられたレンズ鏡筒４２とを有する。レンズ鏡筒４２は、カメラボディ４０に着脱自在に装着される。なお、コンパクトカメラなどのように、レンズ鏡筒４２とカメラボディ４０とが一体であるカメラもあり、本実施形態に係る光学フィルタ部を備えるカメラの種類は、特に限定されない。

カメラボディ４０の内部には、撮像素子１２および光学フィルタ部１４等を有する撮像部１０が備えられている。撮像部１０は、光学レンズ群４８のレンズ光軸αに対して、撮像素子１２および光学フィルタ部１４が、略垂直に交差するように配置される。撮像部１０については、後述する。

なお、カメラ２では、撮像素子１２から光学レンズ群４８に向かう方向をレンズ光軸α方向の前方とし、光学レンズ群４８から撮像素子１２に向かう方向を、レンズ光軸α方向の後方として説明を行う。

カメラボディ４０の内部において、撮像部１０のレンズ光軸α方向の前方には、シャッタ部材４４が配置してある。シャッタ部材４４のレンズ光軸α方向の前方には、ミラー４６が配置してあり、そのレンズ光軸α方向の前方には、レンズ鏡筒４２に内蔵してある絞り部４７および光学レンズ群４８が配置してある。

カメラボディ４０は、ボディＣＰＵ５０を内蔵している。ボディＣＰＵ５０は、レンズ接点５４を介してレンズＣＰＵ５８に接続されている。レンズ接点５４は、カメラボディ４０とレンズ鏡筒４２を連結し、ボディＣＰＵ５０と、レンズＣＰＵ５８とを電気的に接続する。ボディＣＰＵ５０は、カメラボディ４０に内蔵されている電源５２に接続されている。電源５２は、ボディＣＰＵ５０等に電力を供給する。

ボディＣＰＵ５０には、レリーズスイッチ５１、ストロボ５３、ジャイロセンサ７０、表示部５５、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ）６０、防塵フィルタ駆動回路５６、振動モード選択回路８０、画像処理コントローラ５９、ＡＦセンサ７２などが接続してある。画像処理コントローラ５９には、インターフェース回路５７を介して、撮像部１０の撮像素子１２（図２参照）が接続してあり、撮像素子１２にて撮像された画像の画像処理を制御可能になっている。撮像素子１２としては、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子が用いられる。

ボディＣＰＵ５０は、レンズ鏡筒４２との通信機能と、カメラボディ４０の制御機能を有している。例えば、ボディＣＰＵ５０は、レンズ鏡筒４２との装着が完全であるか否かの通信を行い、レンズＣＰＵ５８から入力された焦点距離、距離情報等から目標位置を演算する。ボディＣＰＵ５０は、レリーズスイッチ５１が半押しであることを示す半押し信号が入力すると、ＡＥ、ＡＦなどの撮影準備動作を行わせるための信号を、レンズＣＰＵ５８に出力する。また、ボディＣＰＵ５０は、レリーズスイッチ５１が全押しであることを示す全押し信号が入力すると、ミラー駆動、シャッタ駆動、絞り駆動等を行わせるための信号を出力する。

表示部５５は、主として液晶表示装置などで構成され、出力結果やメニューなどを表示する。

レリーズスイッチ５１は、シャッタ駆動のタイミングを操作するスイッチであり、ボディＣＰＵ５０に半押し、全押し等のスイッチの状態に関する信号を出力する。カメラ２は、レリーズスイッチ５１が半押しである時にはＡＦ、ＡＥ等を行い、全押しである時には、ミラーアップ、シャッタ駆動等の撮影動作を行う。

ミラー４６は、構図決定の際にファインダに像を映し出すためのもので、露光中は光路から退避する。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にミラーアップ、露光終了後にミラーダウンを行う。ミラー４６は、不図示のミラー駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。ミラー４６には、サブミラー４６ａが連結してある。

サブミラー４６ａは、ＡＦセンサに光を送るためのミラーであり、ミラー４６を通過した光束を反射してＡＦセンサに導く。このサブミラー４６ａは、露光中は光路から退避する。

シャッタ部材４４は、露光時間を制御する機構である。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にシャッタ駆動を行う。不図示のシャッタ駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。ＡＦセンサ７２は、オートフォーカス（ＡＦ）を行うためのセンサである。このＡＦセンサ７２としては、通常ＣＣＤが用いられる。

防塵フィルタ駆動回路５６は、光学フィルタ部１４に備えられた振動部材２０（図２）に電気的に接続されている。防塵フィルタ駆動回路５６は、所定条件を満足する場合に、ボディＣＰＵ５０からの制御を受けて振動部材２０を駆動する。防塵フィルタ駆動回路５６は、振動部材２０を駆動させ、図１１Ｂ〜図１１Ｅに示すように、第１複屈折板２２に曲げ振動を発生させ、第１複屈折板２２の表面に付着している塵埃などを飛ばして除去する除塵動作を行う。

なお、図１に示す光学フィルタ部１４の周辺には、曲げ振動によって第１複屈折板２２の表面から離れた塵埃を捕獲するために、粘着テープ等で構成される捕獲手段が配置されていても良い。

振動部材２０を駆動する駆動信号の駆動周波数は、なるべく大きな振幅を第１複屈折板２２に与えるために、第１複屈折板２２の表面を共振させる共振周波数とすることが好ましい。共振周波数は、第１複屈折板２２の形状、材質、支持の方法、振動モード等によって決まる。

本実施形態では、図１に示すように、防塵フィルタ駆動回路５６には、振動モード選択回路８０が接続されている。振動モード選択回路８０は、ボディＣＰＵ５０からの指示を受けて、防塵フィルタ駆動回路５６が出力する駆動信号および駆動信号の周波数を決定する。また、防塵フィルタ駆動回路５６は、振動モード選択回路８０の決定に基づき、振動部材２０に対して駆動信号を出力する。

すなわち、振動モード選択回路８０は、防塵フィルタ駆動回路５６が出力する駆動信号および駆動信号の周波数を変化させ、光学フィルタ部１４の第１複屈折板２２に発生する曲げ振動の次数を変化させることができる。第１複屈折板２２に発生する曲げ振動については後述する。

図１に示すレンズ鏡筒４２には、焦点距離エンコーダ６６、距離エンコーダ６４、絞り部４７、絞り部４７を制御するステッピングモータ（ＳＴＭ）６８、レンズＣＰＵ５８、ボディ部とのレンズ接点５４、及び、単数または複数の光学レンズ群４８が具備してある。レンズ接点５４には、カメラボディ４０からレンズ駆動系電源を供給するための接点とレンズＣＰＵ５８を駆動するためのＣＰＵ電源の接点とデジタル通信用の接点とがある。駆動系電源およびＣＰＵ電源はカメラボディ４０の電源５２から供給される。

レンズ鏡筒４２の焦点距離エンコーダ６６は、レンズ群４８の一構成要素であるズームレンズ群の位置情報をレンズＣＰＵ５８に出力する。距離エンコーダ６４は、光学レンズ群４８の一構成要素であるフォーカシングレンズ群の位置情報をレンズＣＰＵ５８に出力する。

レンズＣＰＵ５８は、カメラボディ４０との通信機能、レンズ群４８の制御機能を有している。レンズＣＰＵ５８は、焦点距離および被写体距離等を、レンズ接点５４を介してボディＣＰＵ５０に出力する。ボディＣＰＵ５０からレンズ接点５４を介して、レリーズ情報、ＡＦ情報が入力される。

図２、図４および図５に示すように、本実施形態に係る撮像部１０は、基板１６、撮像素子１２、および光学フィルタ部１４を有する。光学フィルタ部１４は、図４に示すように、複数の光学フィルタによって構成される光学部材要素３０と、第１複屈折板２２とを有する。

撮像部１０における基板１６の中央部上面（レンズ光軸αの前方側の面）には、撮像素子１２が固定してある。撮像素子１２の周囲には、ケース１７が配置してあり、基板１６の表面に、着脱自在に、あるいは着脱不可に固定してある。

ケース１７は、たとえば合成樹脂あるいはセラミックなどの絶縁体などで構成され、その上面（レンズ光軸αの前方側の面）には、図４に示す内周側取付部１７ａと、外周側取付部１７ｂとが段差状に形成してある。ケース１７の内周側取付部１７ａには、光透過性を有する光学部材要素３０の外周が取り付けられる。その結果、撮像素子１２の周囲は、基板１６、ケース１７および光学部材要素３０により密封される。

図４および図５に示すように、ケース１７の外周側取付部１７ｂには、気密シール部材１８を介して第１複屈折板２２が配置され、第１複屈折板２２は、加圧部材１９によって気密シール部材１８へと押圧されている。本実施形態では、加圧部材１９として金属板を用い、加圧部材１９の変形に起因する弾性力により、第１複屈折板２２を気密シール部材１８の方向へと付勢している。

第１複屈折板２２における後方側（レンズ光軸αの後方側）の表面である封止面２２ｂは、気密シール部材１８を、当該封止面２２ｂとケース１７の外周側取付部１７ｂとの間に挟んだ状態で保持されている。第１複屈折板２２が、当該第１複屈折板２２とケース１７との間に、気密シール部材１８を挟んだ状態で保持されることによって、光学部材要素３０および撮像素子１２が配置された空間が、第１複屈折板２２によって封止される。

第１複屈折板２２を付勢する加圧部材１９は、ケース１７の外周側取付部１７ｂに、たとえば着脱自在にビス止めされている。また、長方形状の第１複屈折板２２は、ケース１７の上面に形成してある位置決めピン１７ｃにより、第１複屈折板２２の短辺方向の位置決めが成されている（図２）。なお、図４および図５に示す気密シール部材１８は、たとえば発泡樹脂、ゴムなどの剛性の低い材料で構成してあり、気密を確保しながら、後述する第１複屈折板２２の曲げ振動の動きを吸収し、曲げ振動がケース１７に伝わるのを抑制する。

第１複屈折板２２には、振動部材２０が取り付けられている。振動部材２０は、図３に示すように、圧電素子３４と、第１電極３５と第２電極３６とを有する。第１複屈折板２２に固定されている第２電極３５は、圧電素子の後面（レンズ光軸αの後方の面）に接しており、圧電素子３４の前面（レンズ光軸αの前方の面）に接している第１電極との間に、圧電素子３４をレンズ光軸α方向に挟んで配置されている。

第２電極３６は、圧電素子３４の前面に折り返された折り返し部３６ａを有している。第１電極３５と、第２電極の折り返し部３６ｂには、図１２に示すようにＦＰＣ３７が取り付けられ、ＦＰＣ３７を介して防塵フィルタ駆動回路５６からの電力が供給される。なお、本実施形態では２つの振動部材２０が第１複屈折板２２に備えられているが、第１複屈折板２２に備えられる振動部材２０の数は１つであってもよく、また、３つ以上であっても良い。

振動部材２０には、周期的な矩形波もしくはサイン波等の電圧を印加する。図１に示す防塵フィルタ駆動回路５６を制御して振動部材２０に周期的な電圧を印加することにより、第１複屈折板２２が振動し、塵埃が第１複屈折板２２の表面から受けた慣性力が塵の付着力を上回ると、塵埃は第１複屈折板２２の表面から離れる。

振動部材２０の周期的な駆動は、低電圧でなるべく大きな振幅を得るために、第１複屈折板２２の表面を共振させる振動数で振動部材２０を駆動させることが好ましい。共振する周波数は、形状と材質と支持の方法と振動モードによって決まる。

また、図２または図１２に示すように、２つの振動部材２０および２つのＦＰＣ３７を、レンズ光軸αに平行な軸を対象軸として、略１８０度の回転対称となるような配置および形状としてもよい。このような配置および形状とすることによって、撮像部１０を組み立てる際に用意する部品の種類を減少させ、撮像部１０の組み立てを容易にするができる。すなわち、振動部材２０やＦＰＣ３７だけでなく、振動部材２０とＦＦＣ３７を組み合わせたアセンブリも１種類に統一することが可能となり、撮像部１０を組み立てが容易となる。

図２に示すように、撮像部１０の周辺には、ファインダ光学系１００、ペンタプリズム１０１、ＡＦセンサ１０２およびシャッタ動作に応じて駆動可能なシャッタ駆動部１０３等が配置されている。撮像部１０の周辺に配置される部材の大きさおよび配置は、振動部材２０の位置にあわせて調整され得る。

例えば、本実施形態のように、振動部材２０が第１複屈折板２２の長辺に沿って備えられている場合は、振動部材２０が備えられていない短辺に近接するシャッタ駆動部１０３は、第１複屈折板２２の長辺に近接するファインダ光学系１００、ペンタプリズム１０１およびＡＦセンサ７２等より、第１複屈折板２２に近い位置に配置されても良い。また、第１複屈折板２２の長辺に近接するファインダ光学系１００、ペンタプリズム１０１およびＡＦセンサ７２等は、小型化もしくは省略することも好ましい。これによって、図１２に示すＦＰＣを引き回すスペースが確保されるからである。

本実施形態において、図５に示す第１複屈折板２２は、入射した光線を２つの方向に分離する複屈折板である。また、第１複屈折板２２と撮像素子１２との間に配置される光学部材要素３０は、複数の光学板の積層構造であり、第２複屈折板２８と、赤外線吸収ガラス板２６と、水晶波長板（λ／４波長板）２８との積層板で構成してある。

光学部材要素３０の第２複屈折板２８も、入射した光線を２つの方向に分離する複屈折板である。ただし、第２複屈折板２８が光線を分離する分離方向８３（図８）は、第１複屈折板２２が光線を分離する分離方向８１対して、略直交するように構成されている。すなわち、本実施形態では、別体である二つの複屈折板２２および２８により、基本的には、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を構成している。

また、図５に示す第１複屈折板２２は、光学部材要素３０および撮像素子１２が配置された空間を封止し、光学部材要素３０および撮像素子１２に塵埃が付着することを防止する防塵フィルタを兼ねている。このため、本実施形態に係る撮像部１０は、光学ローパスフィルタ以外の他の部品（例えばガラス板等）を追加することなく撮像素子１２等を封止しているため、部品点数が抑えられ、小型でシンプルな構造となっている。

また、本実施形態では、光学ローパスフィルタを構成する部品のうち、第１複屈折板２２のみを、第２複屈折板２８等の他の部品に対して、レンズ光軸αに直交する面の面積を大きく形成している。すなわち、防塵フィルタを兼ねている第１複屈折板２２は、気密シール部材１８、振動部材２０および加圧部材１９等と接触する部分が必要であるため、撮像素子１２等の封止される部品より、レンズ光軸αに直交する面の面積を大きくする必要がある。

しかし、第１複屈折板２２のみを大きくすることによって、封止されている第２複屈折板２８等は、撮像素子１２の受光面（光電交換を行う面）と略同一またはわずかに広い面積とすることができる。したがって、本実施形態では、光学ローパスフィルタ全体を防塵フィルタとする場合にくらべて、第２複屈折板２８等で構成される光学部材要素３０を小型化することができる。

なお、光学部材要素３０を構成する光学板のうち、水晶波長板２４は、直線偏光を円偏光に変えることができる光学板であり、赤外線吸収板２６は、赤外線を吸収する機能を有する。光学ローパスフィルタは、二つの複屈折板２２，２８の間に、赤外線吸収板２６および水晶波長板２４が積層されている形態であってもよいが、本発明に係る光学フィルタ部１４はこれに限定されない。

第１複屈折板２２および第２複屈折板２８のような入射光を分離方向に分離する複屈折板は、一般的には、図６に示すような水晶３２から、特定の角度で切り出された水晶板を用いる。水晶３２は、人工の水晶でもよいし天然水晶でもよい。

図６（Ａ）に示すように、水晶３２は、結晶成長軸であるＺ軸と、そのＺ軸に対して相互に垂直なＸ軸およびＹ軸を有する。Ｘ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する電気軸である。また、Ｙ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する機械軸である。本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、水晶３２のＺ軸に対して、Ｘ軸の矢印に向けて時計回り方向にθ＝約＋４５度の角度の面が平板の平面となるように切り出した平板を、複屈折板２２，２８として用いる。ただし、平板の切り出し角度は、θ＝約＋４５度に限定されず、θ＝約−４５度もしくはその他の角度であってもよい。

本実施形態に係る第１複屈折板２２を、レンズ光軸α方向の前面からみた場合、第１複屈折板２２におけるＺ軸，Ｙ軸およびＸ軸が、図８（ａ）に示す状態になるように配置されている。すなわち、本実施形態に係る第１複屈折板２２は、０度方向（分離方向８１）の複屈折を有しており、光軸αに沿って入射する光線を分離方向８１に分離する。

また、本実施形態に係る第２複屈折板２８を、レンズ光軸α方向の前面からみた場合、第２複屈折板２８におけるＺ軸，Ｙ軸およびＸ軸が、図８（ｂ）に示す状態になるように配置されている。すなわち、本実施形態に係る第２複屈折板２８は、９０度方向（分離方向８３）の複屈折を有しており、光軸αに沿って入射する光線を第２複屈折板２８の分離方向８３に分離する。

第１複屈折板２２は、長辺の長さがＬ１であり、短辺の長さがＬ５である。第２複屈折板２８は、長辺の長さがＬ６であり、短辺の長さがＬ２である。例えば図示実施例において、長さＬ１と長さＬ６とは略同一の長さである。第１複屈折板２２において、長さＬ７は、振動部材２０が設けられていない部分の長さであり、長さＬ２と略同一の長さである。長さＬ８は、振動部材２０が設けられた部分の長さである。第１複屈折板２２の短辺の長さＬ５は、２つの長さＬ８分だけ、第２複屈折板２８の短辺の長さＬ２よりも長くなっている。

図９（ａ）、（ｂ）において、第１複屈折板１２２は、長辺の長さがＬ１２であり、短辺の長さがＬ３である。第２複屈折板１２８は、長辺の長さがＬ４であり、短辺の長さがＬ９である。第１複屈折板１２２において、長さＬ１０は、振動部材２０が設けられていない部分の長さであり、長さＬ１１は、振動部材２０が設けられた部分の長さである。例えば図示実施例において、長さＬ１２は、長さＬ４、Ｌ１およびＬ６と略同一の長さである。長さＬ１０は、長さＬ９、Ｌ７及びＬ２と略同一の長さである。長さＬ１１は、長さＬ８と略同一の長さである。

本実施形態に係る第１複屈折板２２には、図８（ａ）に示すように、第１複屈折板２２の分離方向８１に沿って振動部材２０が備えられている。これによって、本実施形態に係る光学ローパスフィルタは、Ｚ軸方向の長さがより短い水晶から複屈折板２２，２８を切り出すことが可能となり、複屈折板２２，２８に必要な製造時間および製造コストを削減することができる。

すなわち、図７に示すように、複屈折板２２，２８を水晶３２から切り出す場合、必要とされるＺ軸方向の長さＬｚは、図８に示す複屈折板２２，２８の分離方向８１，８３の長さＬ１，Ｌ２によって決定される。図８（ａ）に示す第１複屈折板２２の分離方向８１の長さは、長さＬ１であり、第１複屈折板２２を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚは、図１１に示すように、長さＬｚ１である。また、図８（ｂ）に示す第２複屈折板２８の分離方向８３の長さは、長さＬ２であり、第２複屈折板２８を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚは、図１１に示すように、長さＬｚ２である。

このように、本実施形態に係る第１複屈折板２２および第２複屈折板２８を切り出す水晶３２に必要とされるＺ方向の長さＬｚは、それぞれ長さＬｚ１と長さＬｚ２である。

それに対して、図９（ａ）に示すように、分離方向１８１と直交する方向に沿って振動部材２０が備えられている参考例に係る第１複屈折板１２２を有する光学ローパスフィルタでは、Ｚ軸方向の長さＬｚがより長い水晶３２から、複屈折板を切り出す必要がある。

すなわち、図９（ａ）に示す第１複屈折板１２２の分離方向１８１の長さは、長さＬ３であり、第１複屈折板１２２を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚは、図１１に示すように、長さＬｚ３である。参考例に係る第１複屈折率板１２２では、第１複屈折率板１２２の分離方向１８１と略直交する方向に沿って振動部材２０が備えられているため、振動部材２０の取付しろの分（Ｌ１１）だけ、分離方向１８１の長さが大きくなっている。

したがって、参考例に係る第１複屈折板１２２を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚ３は、実施形態に係る第２複屈折板２８を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚ２より大きくなる（図１１）。

また、図９（ｂ）に示すように、参考例に係る第２複屈折板１２８の分離方向８３の長さは長さＬ４である。図８（ａ）に示すように、実施形態に係る第１複屈折板２２では、振動部材２０が第１複屈折板２２の分離方向８１に沿って備えられているために、分離方向８１に沿う方向に振動部材２０の取り付けしろ（Ｌ８）を設ける必要がない。したがって、参考例に係る第２複屈折板１２８の分離方向１８３の長さＬ４と、実施形態に係る第１複屈折板２２の分離方向８１の長さＬ１は、略同一とすることができる。したがって、参考例に係る第２複屈折板１２８を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚは、図１１に示すように、長さＬｚ１にほぼ等しい。

このように、参考例に係る第１複屈折板１２２および第２複屈折板１２８を切り出す水晶３２に必要とされるＺ方向の長さＬｚは、それぞれ長さＬｚ３と長さＬｚ１である。

実施形態と参考例とで、複屈折板を切り出す水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚを比較すると、長さＬｚ２が、長さＬｚ３に対して小さい分だけ、実施形態の方が、水晶３２に必要とされるＺ軸方向の長さＬｚが小さい。すなわち、実施形態に係る光学フィルタ部１４では、振動部材２０が第１複屈折板２２の分離方向８１に沿って備えられているため、Ｚ軸方向の長さＬｚがより小さい水晶３０から、複屈折板２２，２８を得ることができる。

図６または図７に示す水晶３２は、Ｚ軸方向に結晶成長するため、Ｚ軸方向の長さが大きいほど、結晶成長に時間がかかり、生産性が低下したり、コスト高となる傾向がある。本実施形態に係る複屈折板２２，２８は、Ｚ軸方向の長さがより小さい水晶３２から切り出すことができるため、生産効率が良く、コストも低い。

図８に示すように、本実施形態に係る第１複屈折板２２および第２複屈折板２８は、分離方向８１，８３に沿って備えられた一対の辺と、分離方向８１，８３と交差する方向に備えられた一対の辺とを有する矩形平板形状であるが、本発明に係る複屈折板８１，８２の形状としてはこれに限定されず、多角形もしくは円形平板形状であってもよい。

なお、本実施形態において、図８に示す第１複屈折板２２の分離方向８１に交差する方向の長さＬ５は、第２複屈折板２８の分離方向８３の長さＬ２より長くなっているが、これは、振動部材２０が第１複屈折板２２の分離方向に沿って備えられているためである。第１複屈折板２２の分離方向８１に直交する方向には、振動部材２０を取り付けるための取り付けしろ（長さＬ８）を設ける必要があるからである。

また、本実施形態において、第１複屈折板２２の分離方向８１の長さＬ１は、第２複屈折板２８の分離方向８３に交差する方向の長さＬ６と略同一の長さとすることができる。これは、振動部材２０が、第１複屈折板２２の分離方向に沿って備えられているため、第１複屈折板２２の分離方向には、振動部材２０を取り付けるための取り付けしろ（長さＬ８）を設ける必要がないからである。

また、図８（ａ）に示すように、第１複屈折板２２の分離方向８１に沿って備えられ互いに対向する一対の辺２２１は、当該一対の辺２２１と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の辺２２２よりも長くてもよい。振動部材２０を、第１複屈折板２２における長辺２２１に沿って備えることになり、より長い振動部材２０を第１複屈折板２２に取り付けることができるからである。

長い振動部材は、短い振動部材よりも大きい振動力を発生させることができるため、第１複屈折板２２を強く振動させて、より効果的な塵埃除去を行うことができる。また、図３に示すように、本実施形態に係る圧電素子３４には、第２電極３６の折り返し部３６ｂに相当する無効部分（電圧が印加されない部分）を有する。しかし、振動部材２０の長さが長くなると、圧電素子３４全体に対する無効部分の割合を減らすことができ、圧電素子をより効率良く変形させることができる。第１複屈折板２２の短辺と長辺の長さの比は特に限定されないが、長辺の長さは、短辺の長さの１．１倍以上とすることが好ましい。例えば、長辺の長さを短辺の長さの１．１倍以上にすれば、分離方向８１に略平行な振動の腹を有する振動の共振周波数と、分離方向８１に略垂直な振動の腹を有する振動の共振周波数を適切に分離できるからである。

あるいは、図１０（ａ）に示す本実施形態の変形例に係る第１複屈折板９２のように、第１複屈折板９２の分離方向８４に沿って備えられ互いに対向する一対の辺２２３は、当該一対の辺２２３と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の辺２２４よりも短くてもよい。変形例の場合、振動部材２０を第１複屈折板９２における短辺２２３に沿って備えることになる。

第１複屈折板９２は、長辺の長さがＬ２２であり、短辺の長さがＬ２０である。第２複屈折板９４は、長辺の長さがＬ２１であり、短辺の長さがＬ２３である。第１複屈折板９２において、長さＬ２４は、振動部材２０が設けられていない部分の長さであり、長さＬ２５は、振動部材２０が設けられた部分の長さである。

例えば、図示実施例において、長さＬ２４は、長さＬ２１、Ｌ１およびＬ６と略同一の長さである。長さＬ２０は、長さＬ２３、Ｌ７及びＬ２と略同一の長さである。長さＬ２５は、長さＬ８と略同一の長さである。

図１０（ａ）および（ｂ）に示す変形例の場合でも、第１複屈折板９２の分離方向８４に沿って、振動部材２０が備えられているため、第１複屈折板９２の分離方向８４には、振動部材２０の取り付けしろ（長さＬ２５）を設ける必要がない。したがって、図８（ａ）および（ｂ）と同様に、Ｚ軸方向の長さがより短い水晶３２から複屈折板９２，９４を得ることができる。また、振動部材２０を第１複屈折板９２における短辺に沿って備える場合は、第１複屈折板９２の面積をより小さくできる。

次に、主として図１３に基づき、図２、図５および図８等に示した実施形態に係る第１複屈折板２２の振動モードについて説明する。なお、図１３は、第１複屈折板２２および振動部材２０を、図５と同様に、第１複屈折板２２の短辺側からみた模式断面図である。

本実施形態では、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、たとえば図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、第１複屈折板２２を、第１複屈折板２２における分離方向８１に略直交し、第１複屈折板２２の短辺に沿う方向に沿って６次曲げ振動モードで振動させる。６次曲げ振動モードの節９６は、第１複屈折板２２の短辺に沿う方向に７つであり、それらの節９６は、第１複屈折板２２の分離方向８１（図８（ａ））に対して略平行になる。

また、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、各振動の節９６の間には、第１複屈折板２２の分離方向８１（図８（ａ））に平行であって、第１複屈折板２２の一方の短辺から他方の短辺まで連続する振動の腹９８が発生する。また、振動の腹９８および振動の節９６の位置は、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。

振動モードを変える場合には、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、振動モードを変化させる。たとえば駆動周波数を高くすることで、図１３（Ｃ）および図１３（Ｄ）に示すように、第１複屈折板２２を、第１複屈折板２２における分離方向８１に略直交し、第１複屈折板２２の短辺に沿う方向に沿って、７次曲げ振動モードで振動させることができる。

７次曲げ振動モードの節９６は、第１複屈折板２２の短辺に沿う方向に８つであり、それらの節９６は、第１複屈折板２２の分離方向８１（図８（ａ））に対して平行になる。また、各振動の節９６の間には、第１複屈折板２２の分離方向８１（図８（ａ））に平行であって、第１複屈折板２２の一方の短辺から他方の短辺まで連続する振動の腹９８が発生する。振動の腹９８および振動の節９６の位置は、図１３（Ｃ）および図１３（Ｄ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示すように、振動モードを変化させることで、第１複屈折板２２における節９６の位置を変化させることができる。その結果、ある特定の振動モードでは、第１複屈折板２２の表面において、節９６の位置に吹き飛ばされずに残っていた塵埃などが、他の振動モードでは、節９６の位置が変化することから振動の加速度で吹き飛ばされることになる。その結果として、第１複屈折板２２の外面全域に渡りゴミ除去が可能になる。

なお、振動部材２０の駆動周波数に応じて第１複屈折板２２が曲げ振動を行うと、図１４に示すように、第１複屈折板２２の内部では、分離方向８１と直交し、Ｘ軸と略平行な方向に、圧縮歪みと引張歪みが発生する。それに対して、複屈折板２２において、分離方向８１に直交する方向に圧縮および引張歪みを発生させる場合、分離方向８１に沿う方向に圧縮および引張歪みを発生させる場合（例えば図９（ａ）の変形例）に比べて、弾性率が高い。したがって、分離方向８１に沿って振動部材２０を配置することによって、所定の次数で第１複屈折板２２を振動させるための共振周波数が高くなり、第１複屈折板２２の表面で大きな加速度が得られやすく、効果的に塵埃を除去することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図である。 図２は、図１に示す撮像部周辺の平面図である。 図３は、光学フィルタ部に取り付けられた振動部材の部分拡大図である。 図４は、図２に示す撮像部のIＶ−IＶ線に沿う概略断面図である。 図５は、図２に示す撮像部のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図である。 図６は、複屈折板を切り出す水晶の結晶軸を説明するための概略図である。 図７は、複屈折板の分離方向の長さと水晶の結晶成長軸方向の長さの関係を説明するための概略図である。 図８は、実施形態に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図である。 図９は、参考例に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図である。 図１０は、実施形態の変形例に係る光学フィルタ部における複屈折板と水晶の結晶成長軸との関係を示す平面図である。 図１１は、複屈折板を切り出す水晶の結晶成長軸の長さを比較した模式図である。 図１２は、撮像部に備えられるＦＰＣの一例を示す模式平面図である。 図１３は、振動モードを示す概略図である。 図１４は、複屈折板に発生する歪みと曲げ振動の関係とを示す概略図である。

符号の説明

１０… 撮像部
１２… 撮像素子
１４… 光学フィルタ部
２０… 振動部材
２２，９２… 第１複屈折板
２８，９４… 第２複屈折板
３２… 水晶
８１，８３，８４，８６… 分離方向
１０３… シャッタ駆動部
Ｌｚ… Ｚ軸方向の長さ

Claims (10)

1. 入射した光線を２つの方向に分離する複屈折板と、
   前記光線の分離する方向である分離方向に沿って前記複屈折板に備えられ、前記複屈折板を振動させる振動部材とを有することを特徴とする光学部品。
2. 請求項１に記載された光学部品であって、
   前記複屈折板は、前記光線の分離方向に沿って備えられ互いに対向する一対の第１の辺と、前記第１の辺と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の第２の辺とを有することを特徴とする光学部品。
3. 請求項２に記載された光学部品であって、
   前記第１の辺は、前記第２の辺よりも長いことを特徴とする光学部品。
4. 請求項２に記載された光学部品であって、
   前記第２の辺は、前記第１の辺よりも長いことを特徴とする光学部品。
5. 入射した光線を２つの方向に分離する第１複屈折板と、
   前記第１複屈折板の前記光線の分離方向に沿って前記第１複屈折板に備えられ、前記第１複屈折板を振動させる振動部材と、
   前記第１複屈折板に対向して備えられ、入射した光線を２つの方向に分離する第２複屈折板とを有し、
   前記第１複屈折板の前記光線の分離方向に交差する方向の長さは、前記第２複屈折板の前記光線の分離方向の長さよりも長いことを特徴とする光学部品。
6. 請求項５に記載された光学部品であって、
   前記第１複屈折板の前記光線の分離方向の長さは、前記第２複屈折板の前記光線の分離方向に直交する方向の長さと略同一の長さであることを特徴とする光学部品。
7. 請求項５に記載された光学部品であって、
   前記第１複屈折板は、前記第１複屈折板の前記光線の分離方向に沿って備えられ互いに対向する一対の第１の辺と、前記第１の辺と交差する方向に備えられ互いに対向する一対の第２の辺とを有し、
   前記第１の辺は、前記第２の辺よりも長いことを特徴とする光学部品。
8. 請求項２、請求項３、請求項４及び請求項７のうち何れか１項に記載された光学部品であって、
   前記複屈折板は、結晶成長軸である第１軸と当該第１軸に対して直交する第２軸とを有する結晶構造の水晶を含む長方形の水晶板であり、
   前記第２の辺は、前記水晶の前記第２軸と略平行であることを特徴とする光学部品。
9. 請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された光学部品と、前記光学部品に対向して備えられた撮像素子とを含む光学機器。
10. 請求項９に記載された光学機器であって、
    前記複屈折板の前記振動部材が設けられていない部分に近接して備えられ撮影動作に応じて駆動可能な駆動部材を有する光学機器。

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