JP5268232B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルタを用いる光学装置に関する。

近年、ファインダ装置を有し、カメラ本体に対して撮影光学系であるレンズが交換可能な一眼レフレックス方式のデジタルカメラが実用化されている。このデジタルカメラにおいては、そのカメラ本体にユーザが所望するレンズを装着することが可能であるので、単一のカメラ本体に対して複数種類のレンズを選択的に使用することができる。また、カメラ本体には、シャッタ機構、絞り機構などの機械的に動作する各種の機構が内蔵されている。

このようなレンズが交換可能な一眼レフレックス方式のデジタルカメラにおいては、レンズをカメラ本体から取り外す際に、外部から塵、埃（以下、塵埃と記す）がカメラ本体内へ侵入することがある。また、各種の機械的機構の動作により、当該機構を構成する部材から磨耗紛などの塵埃が発生する場合がある。このような塵埃が例えば撮像素子の撮像面またはその前方に配置されている光学部材（カバー部材）の表面に付着すると、デジタルカメラにより撮像された画像には、塵埃による像いわゆる影が写り込むことになり、画質劣化を招くことになる。

このため、撮像素子の撮像面側を封止、保護する防塵部材を設け、加振手段によって防塵部材に振動を与えることで、この防塵部材の表面に付着する塵埃などを除去する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２０４３７９号公報

しかしながら、従来の一眼レフレックス方式のデジタルカメラにおいて、上述したような防塵部材の表面に付着する塵埃を除去する機構（塵埃除去機構）を採用する場合、多くの機構部品が追加されることになる。これは、小型化が要求される一眼レフレックス方式のデジタルカメラに対しては、実装スペースの観点からすると、好ましくない。

また、上記塵埃除去機構はシャッタ機構と撮像デバイス間に配置されるので、塵埃除去機構の設置に要するスペースをシャッタ機構と撮像デバイス間に確保する必要があり、シャッタ機構と撮像デバイス間の距離を必要以上に長くする必要がある。しかしながら、シャッタ効率の観点からは、シャッタ機構と撮像デバイス間の距離は、極力短くする方がよい。従って、上記塵埃除去機構が追加されると、シャッタ機構と撮像デバイス間の距離が必然的に長くなり、シャッタ効率が低下することになる。

本発明の第１の目的は、光入射面に付着した塵埃を効率よく除去することができる光学装置を提供することにある。

本発明は、上記第１の目的を達成するため、予め設定されている透過特性を有するフィルタ本体と、透過性を有し、前記フィルタ本体の光入射面上に重ね合わせて接合されている圧電部材と、前記圧電部材に形成され、駆動電圧の印加により前記圧電部材の光入射面上に表面弾性波を励振させるすだれ状電極トランスデューサと、前記すだれ状電極トランスデューサに駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段を備え、前記すだれ状電極トランスデューサは、互いに対向するように配置される一対のすだれ状電極と、アース電極とを含み、前記アース電極は前記表面弾性波の波長の１／２の電極幅を有し、対となる前記すだれ状電極の間に配置され、前記駆動電圧印加手段によって前記一対のすだれ状電極の一方に印加される駆動電圧と前記一対のすだれ状電極の他方に印加される駆動電圧とは位相がπ／２（ｒａｄ）ずれていることを特徴とする。

本発明の光学フィルタによれば、光入射面に付着した塵埃を除去することができるとともに、実装スペースを小さくすることができる。

本発明の撮像装置によれば、シャッタ効率を低下させることなく、撮像された画像に写り込む影の要因となる塵埃を除去することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。図２は図１の光学フィルタに代わる他の光学フィルタの構成を示す斜視図である。

光学フィルタ１は、図１に示すように、矩形平板状のフィルタ本体２を備える。フィルタ本体２は、予め設定されている透過特性を有するとともに、圧電性を有する部材からなる。このフィルタ本体２は、例えば水晶などから構成される。また、フィルタ本体２の透過特性は、例えば、入射する光に対して、予め設定されている帯域の光の透過を制限するような特性にすることができる。このフィルタ本体２には、入射する光のうち、有効な光を受け入れるための有効領域４が規定されている。

フィルタ本体２の一方の面（光入射面）には、電極３ａが形成され、電極３ａは、有効領域４と干渉しないように、該有効領域４の外側に配置されている。また、フィルタ本体２の他方の面には、透明電極３ｂが形成され、該透明電極３ｂは、フィルタ本体２の他方の面を覆う矩形の平面形状を有する。この透明電極３ｂは、少なくとも可視光領域において透過性を有する材料から構成される。電極３ａと透明電極３ｂ間には、交流電圧５が印加される。

電極３ａと透明電極３ｂ間に交流電圧５が印加されると、交流電圧５の極性に追随するように、フィルタ本体２の電気分極状態が変化し、その圧電性からフィルタ本体２が振動する。この振動により、フィルタ本体２の表面（光入射面）上に付着している塵埃が除去される。

上記光学フィルタ１に代えて、図２に示すような構造を有する光学フィルタ１’を構成することも可能である。この光学フィルタ１’の場合、矩形平板状のフィルタ本体２の一方の面（光入射面）に、２つの電極３が設けられ、各電極３は、有効領域４と干渉しないように該有効領域４の外側に配置されている。各電極３間には、交流電圧５が印加される。これにより、フィルタ本体２は振動され、フィルタ本体２の表面上の塵埃が除去される。

ここで、本実施の形態においては、光学フィルタ１，１’のフィルタ本体２を構成する材料として、水晶が用いられている。しかし、この水晶の電気機械結合係数は小さいので、強い振動を得ることはできない。そのため、塵埃の除去効率の点から、水晶からなるフィルタ本体２に電極を直接形成し、このフィルタ本体２を励振させることは効果的ではない。換言すれば、強い振動を必要としない比較的付着力の小さな塵埃を対象とするのであれば、本実施の形態の構成を採用することは効果的である。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態の光学フィルタより、塵埃の除去効率が高い光学フィルタを提供する。この光学フィルタにおいては、フィルタ本体の光入射面に、光透過性および複屈折性を有しかつ電気機械結合係数が大きな圧電部材が接合されている。この圧電部材の各面には、それぞれ電極が形成され、各電極間には、交流電圧が印加される。この構成において、各電極間に交流電圧が印加されると、圧電部材が励振され、圧電部材の表面に付着した塵埃を高い効率で除去することが可能である。

具体的には、図３に示すように、光学フィルタ２０１は、光透過性および複屈折性を有するフィルタ本体２０３を備える。フィルタ本体２０３の一方の面（光入射面）には、大きな矩形平板状の圧電部材２０２が接合されている。圧電部材２０２は、大きな電気機械結合係数を有するとともに、透過性および複屈折性を有する。圧電部材２０２には、被写体からの光を受け入れるための有効領域２０６が規定されている。

圧電部材２０２の一方の面（光入射面）には、電極２０４が形成され、この電極２０４は、有効領域２０６と干渉しないように有効領域２０６の外側に配置されている。また、圧電部材２０２の他方の面（フィルタ本体２０３との対向面）には、当該他方の面を覆う透明電極２０５が形成され、この透明電極２０５は接地されている。

電極２０４と透明電極２０５間に交流電圧２０７が印加されると、交流電圧２０７の極性に追随するように、圧電部材２０２の電気分極状態が変化し、その圧電性から圧電部材２０２が振動する。この振動により、圧電部材２０２の一方の面（光入射面）上に付着している塵埃を取り除くことができる。

本実施の形態においては、圧電部材２０２の構成部材として、厚さ０．４ｍｍのＬｉＮｂＯ３が用いられている。透明電極２０５の構成部材としては、厚さ０．１ｍｍのＩＴＯが用いられている。フィルタ本体２０３の構成部材としては、厚さ２．５４ｍｍの水晶が用いられている。そして、このように構成された光学フィルタ２０１による、常光線と異常光線との分離幅は、約１５μｍになる。

ここで、フィルタ本体２０３は、水晶から構成されているが、これに代えて、フィルタ本体２０３の構成部材として、可視光領域の光を透過する透過性を有し、常光線と異常光線に屈折率差が生じる部材を用いることができる。例えば、ＬｉＮｂＯ３などを使用することができる。従って、圧電部材２０２およびフィルタ本体２０３を、ＬｉＮｂＯ３の１つの部材から構成することが可能である。この場合、光学フィルタを、圧電部材２０２およびフィルタ本体２０３を兼ねる１つの平板状部材と、この平板状部材の一方の面に形成された透明電極２０４と、この平板状部材の他方の面に形成された透明電極２０５とから構成することができる。その結果、構造が単純化された光学フィルタを得ることができる。

また、フィルタ本体２０３のみに光学フィルタとしての機能を持たせる場合、圧電部材２０２を、複屈折性を示さないが、可視光領域において光透過性を有する圧電材（例えばＺｎＯなど）から構成することも可能である。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図４〜図７を参照しながら説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。図５は図４の梯子状電極３０４の形成方法を模式的に示す図である。図６は図４の交流電圧３０７の波形図である。図７は図４の圧電部材３０２の表面に励振される表面弾性波による塵埃の移動状態を模式的に示す斜視図である。

本実施の形態は、光入射面上に表面弾性波を励振させるためのトランスデューサを形成することによって、表面弾性波が伝播する光入射面のみが振動する光学フィルタを提供する。ここで、光学フィルタの厚さが表面弾性波の波長に対して十分大きければ、光入射面の反対側の面が振動することはない。これにより、光学フィルタと他の部材（例えば撮像素子）とを接合する部分において、不要な振動がなく、光学フィルタ他の部材との接合を簡単な構造で行うことができる。また、この接合構造の簡単化により、光学フィルタと他の部材（例えば撮像素子）との間に形成される空間を外部から遮断する構造を簡素化することができる。

光学フィルタ上の表面弾性波の励振法には、間接励振法と直接励振法の二種類の励振法がある。間接励振法とは、縦振動子または横振動子の振動を、グリースなどを介して光学フィルタ表面に与える励振法である。この間接励振法には、くさび型トランスデューサを用いた方法などがある。しかし、間接励振の場合、グリースを用いて、振動子と表面弾性波が伝播する光学フィルタを弾性的に結合させるためのカプラが必要であり、構造が大型化するなどの短所がある。

これに対し、直接励振法は、光学フィルタに正負となる電極を設け、圧電性の光学フィルタ内部に入り込んだ電界により、直接、表面弾性波を励振する方法である。光学フィルタ上に電極をフォトエッチング法などで形成すれば、トランスデューサを比較的簡便に作製することができ、小型化も図ることができる。

そのため、小型化が要求される携帯機器に適した光学フィルタとして、直接励振法を利用した光学フィルタが好ましい。この種の光学フィルタとしては、単相電極トランスデューサまたはすだれ状電極トランスデューサ（ＩＤＴ：interdigital transducer）などのトランスデューサが形成された光学フィルタが考えられる。本実施の形態においては、単相電極トランスデューサが形成された光学フィルタについて説明する。

本実施の形態の光学フィルタ３０１は、具体的には図４に示すように、光透過性および複屈折性を有するフィルタ本体３０３を備える。フィルタ本体３０３の一方の面（光入射面）には、矩形平板状の圧電部材３０２が接合されている。圧電部材３０２は、大きな電気機械結合係数を有するとともに、透過性および複屈折性を有する。圧電部材３０２には、被写体からの光を受け入れるための有効領域３０６が規定されている。

圧電部材３０２には、単相電極トランスデューサ３０４が形成されている。この単相電極トランスデューサ３０４は、梯子状電極３０４ａと、透明電極３０４ｂとを含む。梯子状電極３０４ａは、圧電部材３０２の一方の面（光入射面）上に形成され、有効領域３０６と干渉しないように配置されている。また、透明電極３０４ｂは、圧電部材３０２の他方の面（フィルタ本体３０３との対向面）に形成され、圧電部材３０２の他方の面を覆うような平板形状を有する。透明電極３０４ｂは接地されている。

梯子状電極３０４ａと透明電極３０４ｂ間には、交流電圧３０７が印加される。これにより、圧電部材３０２の一方の面（光入射面）には、表面弾性波３０８が励振される。

本実施の形態においては、圧電部材３０２として、厚さ０．４ｍｍのＬｉＮｂＯ３が用いられている。また、透明電極３０４ｂとしては、厚さ０．１ｍｍのＩＴＯが用いられている。また、フィルタ本体３０３としては、厚さ２．５４ｍｍの水晶が用いられている。この構成の場合、常光線と異常光線との分離幅として、約１５μｍが得られている。

また、圧電部材３０２における表面弾性波の伝播速度をＶ、交流電圧３０７の周波数をｆ、梯子状電極３０４ａの電極間のピッチをＰとすると、このピッチＰは、次の（１）式に従って設定される。

Ｐ＝Ｖ／ｆ …（１）
本実施の形態においては、表面弾性波の伝播速度Ｖが４０００ｍ／ｓｅｃ、交流電圧３０７の周波数ｆが５０ＭＨｚであるとし、梯子状電極３０４ａの電極間のピッチＰは、上記（１）式により、８０μmに設定されているとする。そして、このピッチＰを有する梯子状電極３０４ａが形成された場合、表面弾性波３０８が最も強く励振されたことが確認されている。

上記梯子状電極３０４ａは、例えばフォトエッチング法により形成することができる。このフォトエッチング方法においては、収差が小さいレンズを用いて原画が１段または２段縮小され、それによりフォトマスクが形成される。このフォトマスクは、ポジまたはネガタイプのレジストが塗布された基板表面に対して、密着または数μｍのギャップを設けた状態で保持される。そして、このフォトマスクを用いて高圧水銀灯などの光源により基板表面が露光され、フォトマスクに対応する電極パターンが基板表面に形成される。

具体的には、ネガタイプのレジストが用いられる場合、図５（ａ）に示すように、圧電部材Ｌ１００上にアルミニウムなどの金属Ｌ１０１が蒸着され、この金属Ｌ１０１上にスピンコーターによりレジストＬ１０２が塗布される。次いで、フォトマスク（図示せず）を用いて露光、現像が行われる。これにより、図５（ｂ）に示すように、レジストＬ１０２において、電極パターンが形成される。この段階においては、電極を形成する部位のレジストが残存し、その他の部位のレジストはない。次いで、図５（ｃ）に示すように、レジストが残っていない部分（電極を形成しない部位）の金属（アルミニウム）が、ＮａＯＨあるいはリン酸系のエッチング液により、除去される。そして、圧電部材Ｌ１００上に残存する金属部分のレジストがレジスト除去液により、取り除かれる。このような工程を経ることによって、最終的に、梯子状電極３０４ａが形成される。

単相電極トランスデューサ３０４に対する交流電圧３０７の印加は、図６に示すように、予め定められた時間に亘り、時間Ｂが経過する毎に繰り返し行われる。すなわち、交流電圧３０７の印加は、予め定められた時間中、周期的に繰り返し行われる。ここで、１回当たりの交流電圧３０７の印加時間は、時間Ａに設定されている。本実施の形態においては、時間Ａが２０μｓｅｃに設定され、時間Ｂが２００μｓｅｃに設定されている。そして、上記交流電圧３０７の印加を周期的に繰り返し行う予め定められた時間としては、例えば１５秒以上に設定されている。また、圧電部材３０２などの発熱を抑制するために、時間Ａを短くし、時間Ｂを長くするように設定すればよい。

ここで、除去可能な塵埃の大きさは、少なくとも伝播波長Ｖ／ｆ以上の大きさである。よって、交流電圧の周波数ｆを高くするほど、除去可能な塵埃の大きさを小さくすることができる。これに対し、交流電圧のＶｐ−ｐを一定にした状態において、交流電圧の周波数ｆを高くするほど、励振される表面弾性波の振幅は、漸次小さくなる。すなわち、表面弾性波の振幅が圧電部材の表面粗さ程度の振幅に達する程度に交流電圧の周波数ｆを高くすると、逆に、塵埃の除去は困難になり、除去率は低下する。

よって、上述した交流電圧の周期的な印加方法は、周波数ｆが高い交流電圧を用いる場合に、交流電圧のＶｐ−ｐをさらに高くすることを容易にし、より小さな塵埃の除去に大きな効力を発揮する。

上記単相電極トランスデューサ３０４（電極３０４ａ，３０４ｂ間）に上記交流電圧３０７が印加されると、図７に示すように、圧電部材３０２の表面（光入射面）のみに表面弾性波３０８が励振され、表面弾性波３０８の伝播部位が楕円運動する。ここで、圧電部材３０２の表面には、この表面に付着した塵埃３１１の重力による自重、および静電気力などによる予圧３０９が働いている。このとき、表面弾性波３０８の伝播部位の楕円運動と上記予圧３０９により、付着している塵埃３１１には、摩擦力３１０が働き、これにより、付着している塵埃３１１は、図中の矢印３１２が示す方向（電極３０４へ向う方向）へ移動する。そして、上記交流電圧３０７が予め定められた期間（例えば１５秒以上の期間）に亘り印加されると、圧電部材３０２の表面上にある塵埃３１１が、取り除かれることになる。

また、交流電圧の周波数ｆが数ＭＨｚ以上あるので、耳障りな騒音が発生することはなく、優れた静音性が得られる。

次に、上記光学フィルタ３０１による塵埃の除去効果を確認するための実験方法およびその結果について説明する。ここでは、光学フィルタ３０１の光入射面（圧電部材３０２の表面）に付着する塵埃としては、例えば一眼レフレックス方式のデジタルカメラにおいて、レンズ交換時などに外部から侵入するものが想定されている。また、シャッタの動作に伴い当該シャッタの構成部材から生じる磨耗紛などの塵埃が想定されている。本実験においては、上記想定された塵埃に相当する塵埃として、エポキシ系、ＰＣ系、ＡＢＳ系、ポリスチレン系などの樹脂類、フッ素ゴムおよびアルミニウムなどから構成され、塵埃の一粒の大きさが１００μm程度に揃えられているものが用いられる。ここで、上記塵埃を構成する成分は、すべて同じ比率で配合されたものである。

本実験においては、まず、上記塵埃が、圧電部材３０２の有効領域３０６にふりかけられる。この塵埃をふりかける操作は、有効領域３０６における塵埃の付着密度が略均一になるように行われ、その結果は、顕微鏡により観察される。ここでは、最終的に、塵埃の付着密度が、約１０００粒／ｍｍ２であることが確認されている。そして、圧電部材３０
２の表面に表面弾性波３０８を励振させるために、上記単相電極トランスデューサ３０４に対して交流電圧３０７が、上述したように予め定められた期間に亘り周期的に繰り返し印加される。その後、有効領域３０６上の塵埃の除去状態が、顕微鏡を用いて観察される。その結果、有効領域３０６から全ての塵埃が取り除かれたことを確認することができた。

本実施の形態においては、上記第２の実施の形態において述べたと同様に、フィルタ本体３０３のみに光学フィルタの機能を持たせるように構成することも可能である。この場合、圧電部材３０２として、複屈折性を示さないが、可視光領域において光透過性を有する圧電部材例えばＺｎＯなどが使用される。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図８を参照しながら説明する。図８は本発明の第４の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。

本実施の形態の光学フィルタは、図８に示すように、すだれ状電極トランスデューサ４０４が形成されている光学フィルタ４０１である。この光学フィルタ４０１は、具体的には、光透過性および複屈折性を有するフィルタ本体４０３を備える。フィルタ本体４０３の一方の面（光入射面）には、矩形平板状の圧電部材４０２が接着剤により接合されている。この接着剤としては、例えば屈折率が１．５であるアクリル系またはエポキシ系の接着剤が用いられる。圧電部材４０２は、大きな電気機械結合係数を有するとともに、透過性および複屈折性を有する。圧電部材４０２には、有効領域４０６が規定されている。圧電部材４０２には、すだれ状電極トランスデューサ４０４が形成されている。このすだれ状電極トランスデューサ４０４は、圧電部材４０２の一方の面（光入射面）に互いに対向するように形成された１対のすだれ状電極４０４ａを含む。各すだれ状電極４０４ａは、有効領域４０６と干渉しないように配置されている。各すだれ状電極４０４ａは、例えば上記第３の形態において述べたフォトエッチング方法などにより形成される。

各すだれ状電極４０４ａ間には、交流電圧４０５が印加される。これにより、圧電部材４０２の一方の面（光入射面）には、表面弾性波４０７が励振される。

本実施の形態においては、圧電部材４０２として、厚さ０．４ｍｍのＬｉＮｂＯ３が用いられている。また、フィルタ本体４０３としては、厚さ２．５４ｍｍの水晶が用いられている。この構成の場合、常光線と異常光線との分離幅として、約１５μｍが得られている。

また、圧電部材４０２における表面弾性波の伝播速度Ｖが４０００ｍ／ｓｅｃ、交流電圧４０５の周波数ｆが５０ＭＨｚであるとして、すだれ状電極４０４ａの電極間のピッチＰが、上記（１）式に基づいて８０μｍに設定されている。そして、すだれ状電極４０４ａの電極間のピッチＰが８０μｍである場合において、表面弾性波４０７が最も強く励振されたことが確認されている。

また、圧電部材４０２の厚さをｔとすると、ｔ＞Ｖ／ｆの関係式を満足するように圧電部材４０２を形成することが好ましい。表面弾性波４０７のエネルギーのうち、９０％以上のエネルギーが、圧電部材４０２の表面から圧電部材４０２を伝播する波長λ（＝V／ｆ）分の深さ以内に、集中するので、１波長分以上の深さにおいては、生じる振動は僅少となる。換言すれば、圧電部材４０２の厚さｔが、ｔ＞Ｖ／ｆ（さらに好ましくは、ｔ＞２Ｖ／ｆ（＝二波長分））の関係を満足すれば、フィルタ本体４０３と圧電部材４０２との境界部分においては、振動はほとんど発生しない。これにより、圧電部材４０２が、それに励起される振動により、フィルタ本体４０２から剥がれる恐れはなく、光学フィルタ４０１全体の機械的強度を維持することができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は本発明の第５の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。図１０は図９のグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４の詳細を示す平面図である。

上記第４の実施の形態の光学フィルタに採用されているすだれ状電極トランスデューサ（図８）の場合、表面弾性波が、電極の両側の領域において、互いに対向する方向（図８中の表面弾性波の伝播方向とその反対方向）へそれぞれ励振される。従って、交流電圧により投入された電力は、両方向に伝播する表面弾性波に二分され、投入電力のすべてが塵埃除去のために使用されないことになる。すなわち、塵埃の除去効率が悪い。

そこで、本実施の形態においては、一方向性すだれ状電極トランスデューサが用いられている。この一方向性すだれ状電極トランスデューサは、塵埃の除去効率を向上させ、消費電力を少なくするという利点を有する。この一方向性すだれ状電極トランスデューサにより、表面弾性波を撮像領域のみにおいて励振することができ、理論的には、投入された電力のすべてが塵埃除去のために使用されることになる。すなわち、本実施の形態の光学フィルタは、上記第４の実施の形態の光学フィルタに比して、より少ない電力で塵埃を除去することができるという効果を奏する。

ここで、一方向性すだれ状電極トランスデューサとしては、単相形一方向性のもの、多相形一方向性のものがあるが、投入電力に対して塵埃除去に費やされる電力の割合をより大きくするためには、多相形一方向性のものを用いることが好ましい。さらに、多相形一方向性すだれ状電極トランスデューサとしては、三相形一方向性のもの、グループ形一方向性のものがあるが、このグループ形一方向性のものを用いることがより好ましい。

本実施の形態の光学フィルタ５０１においては、図９に示すように、上記第４の実施の形態のすだれ状電極トランスデューサに代えて、グループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４が形成されている。ここで、圧電部材５０２、フィルタ本体５０３は、上記第４の実施の形態における圧電部材４０２、フィルタ本体４０３と同等のものであり、その説明は省略する。

グループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４は、有効領域５０６と干渉しないように圧電部材５０２の表面上に形成されている。グループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４は、互いに対向するように配置されている一対の電極（すだれ状電極）５０４ａと、アース電極５０４ｂとを含む。電極５０４ａの一方には、交流電圧５０５が印加される。電極５０４ａの他方には、交流電圧５０５がπ／２（ｒａｄ）の位相器５０８を介して印加される。すなわち、電極５０４ａの他方には、位相がπ／２（ｒａｄ）ずれた交流電圧が印加されることになる。

各電極５０４ａにおいては、図１０に示すように、電極間のピッチＰが、表面弾性波の波長λ（＝Ｖ／ｆ）となるように設定されている。また、アース電極５０４ｂは、λ／２の電極幅を有し、対となる各電極５０４ａからなるグループ間で励振された表面弾性波が同位相となるように配置されている。本実施の形態においては、圧電部材５０２の表面弾性波の伝播速度Ｖが４０００ｍ／ｓであり、交流電圧５０５の周波数ｆが５０ＭＨｚであるので、各電極５０４aにおける電極間のピッチＰは、８０μｍ（λ＝V／ｆ）に設定されている。また、アース電極５０４ｂの電極幅（λ／２）は、４０μｍに設定されている。

このグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４においては、各電極５０４ａに対して、位相が異なる交流電圧５０５が印加されるので、圧電部材５０２の表面上には、一方向性の表面弾性波が励振される。ここで、交流電圧５０５の印加は、上述したように、予め定められた時間に亘り、周期的に繰り返し行われる。

このグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４においては、各電極５０４ａのピッチＰが８０μｍで、アース電極５０４ｂの電極幅が４０μｍであるときに、表面弾性波５０７が最も強く励振されたことが確認されている。また、このときの振動振幅は、約２８ｎｍであり、これは、上記第４の実施の形態において同じ交流電圧が印加された場合の約２倍である。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について図１１を参照しながら説明する。図１１は上記第５の実施の形態の光学フィルタを搭載する一眼レフレックス方式のデジタルカメラの構成を模式的に示す縦断面図である。

本実施の形態においては、上記第５の実施の形態の光学フィルタを、一眼レフレックス方式のデジタルカメラの光学フィルタに適用した場合を説明する。

一眼レフレックス方式のデジタルカメラは、図１１に示すように、レンズ装置１０２を取り外し可能に装着するカメラ本体１００を備える。ここで、レンズ装置１０２には、撮影光の光路Ｌ１を規定する撮影光学系１０３と、撮影光学系１０３へ光路Ｌ１に沿って入射する光量を規制するための絞り１０４と、端子１０２ａとが組み込まれている。この端子１０２ａは、レンズ装置１０２がカメラ本体１００のマウント機構１０１と係合されるときに、このマウント機構１０１に設けられている端子１０１ａと電気的に接続される。これにより、レンズ装置１０２とカメラ本体１００とは電気的に接続され、カメラ本体１００は、レンズ装置１０２の焦点距離、絞り１０４の設定値など、レンズ装置１０２が保持する情報を取得することが可能になる。

カメラ本体１００は、上記マウント機構１０１および予め定められた範囲内で可動するハーフミラー１１１を有する。ハーフミラー１１１は、上記撮影光学系１０３から上記光路Ｌ１に沿って入射した撮影光のうち、一部をフォーカシングスクリーン１０５へ向けて反射し、残りを透過する。このハーフミラー１１１の屈折率は、約１．５であり、その厚さは０．５ｍｍである。ハーフミラー１１１は、第１の光路分割位置と第２の光路分割位置との間で移動する。ここで、第１の光路分割位置とは、ハーフミラー１１１が光の一部をフォーカシングスクリーン１０５へ導く（反射する）位置である。第２の光路分割位置とは、撮光学系１０３からの光を直接、固体撮像装置１５へ導くために、ハーフミラー１１１が光路Ｌ１から退避した位置である（図１１中の破線で示した位置１１１’）。

フォーカシングスクリーン１０５上には、ハーフミラー１１１により反射された光が結像され、この光像は、ペンタプリズム１１２内部を経てファインダレンズ１０９から外部へ導かれる。これにより、撮影者は、ファインダレンズ１０９を介して、フォーカシングスクリーン１０５上に結像された光像を観察することができる。上記フォーカシングスクリーン１０５上には、情報表示ユニット１４２により、特定の情報（例えばシャッタ速度、絞り値、撮影モードなど）が表示される。

このハーフミラー１１１の背後には、可動型のサブミラー１２２が設けられている。このサブミラー１２２は、ハーフミラー１１１を透過した光のうち、光路Ｌ１に近い光を反射し、この反射光は、焦点検出ユニット１２１へ導かれる。この焦点検出ユニット１２１は、サブミラー１２２からの反射光を受光し、この受光した光に基づいて位相差検出方式による焦点検出を行う。

上記サブミラー１２２は、ハーフミラー１１１の保持部材（図示せず）に設けられた回転軸（図示せず）を中心に角度的に回転しながら、ハーフミラー１１１の動きに連動して移動する。ここで、ハーフミラー１１１が第１の光路分割位置にあるとき、サブミラー１２２は、ハーフミラー１１１を透過した光を焦点検出ユニット１２１へ向けて反射する位置にある。これに対し、ハーフミラー１１１が第２の光路分割位置へ移動すると、これに連動して、サブミラー１２２は、光路Ｌ１から退避した位置へ移動する（図１１中の破線で示した位置１２２’）。

上記ハーフミラー１１１の背面側には、固体撮像装置１５の固体撮像素子１５ｂへ入射する光量を調節するためのフォーカルプレンシャッタ５０、光学フィルタ１１、固体撮像装置１５などが順に配置されている。これらの詳細については、後述する。

また、カメラ本体１００には、可動式閃光発光ユニット１１４、表示部１０７、メインスイッチ１１９、レリーズボタン１２０、スイッチ１２３が設けられている。

閃光発光ユニット１１４は、カメラ本体１００に収納される収納位置とカメラ本体１００から外部へ露出する発光位置との間で移動可能である。表示部１０７は、液晶ディスプレイなどから構成され、撮影画像、または撮影モードおよび撮影条件などを含む各種情報を表示する。

メインスイッチ１１９は、カメラ本体１００を起動させるためのスイッチである。レリーズボタン１２０は、２段階で押圧操作可能なボタンである。このレリーズボタン１２０が半押し操作（ＳＷ１がオン）されると、撮影準備動作（測光動作や焦点調節動作等）が開始される。また、レリーズボタン１２０が全押し操作（ＳＷ２がオン）されると、撮影動作（固体撮像素子１５ｂから読み出された画像データのメモリへの記録）が開始される。スイッチ１２３は、カメラ本体１００に設定されているモードをクリーニングモードに切り替えるためのモード切り換えスイッチである。このクリーニングモードは、カメラ本体１００の光学フィルタ１１の表面に付着した異物（塵、埃などの塵埃）を除去するためのモードであり、その詳細については後述する。

次に、フォーカルプレンシャッタ５０および固体撮像装置１５周りの構成について図１２を参照しながら説明する。図１２は図１１のフォーカルプレンシャッタ５０および固体撮像装置１５周りの構成を示す縦断面図である。

フォーカルプレンシャッタ５０は、図１２に示すように、先膜２１と、後幕２２と、押え板２４と、カバー板２５と、中間板２３とを有する。先幕２１は、複数のシャッタ羽根２１ａ〜２１ｄから構成される。後幕２２は、複数のシャッタ羽根から構成される。押え板２４は、後幕２２の押え板であり、その中央部には、撮像光を受け入れるための開口２４ａが設けられている。カバー板２５は、先幕２１の押え板であり、その中央部には、撮像光を受け入れるための開口２５ａが設けられている。中間板２３は、押え板２４とカバー板２５との間に挿入されている。この中間板２３により、押え板２４とカバー板２５との間の空間は、先幕２１の駆動スペースと後幕２２の駆動スペースのそれぞれに分離されている。

フォーカルプレンシャッタ５０の背面側に配置されている光学フィルタ１１は、上記第５の実施の形態の光学フィルタ５０１に相当する構成からなる。ここで、光学フィルタ１１は、撮影光学系１０３からの光のうち、予め定められた帯域の光の通過を制限するような特性を有するように構成されている。光学フィルタ１１の縁部は、保持部材１２に保持され、保持部材１２は、光学フィルタ１１と一体化されて支持部材１３に支持されている。支持部材１３は、カメラ本体１００のシャーシ（図示せず）に固定されている。

光学フィルタ１１の背面側に配置されている固体撮像装置１５は、光学フィルタ１１側に向けて開口する基体１５ａを有する。基体１５ａ内には、固体撮像素子１５ｂが組み込まれている。固体撮像素子１５ｂは、例えば増幅型固体撮像素子の１つであるＣＭＯＳプロセスコンパチブルのセンサからなる。この固体撮像素子１５ｂには、複数の接続端子１５ｃと接続され、固体撮像素子１５ｂは、各接続端子１５ｃを介して、基板１７と電気的に接続される。基体１５ａの開口部は、固体撮像素子１５ｂを保護するための透明のカバー部材１５ｄにより覆われ、このカバー部材１５ｄにより、基体１５ａ内の空間は、外部と封止されている。

このカバー部材１５ｄと光学フィルタ１１との間には、間隔が開けられており、カバー部材１５ｄと光学フィルタ１１間に生じる空間は、シール部材１６により、外部と封止されている。これにより、カバー部材１５ｄと光学フィルタ１１間の空間へ塵埃が侵入することが防止されている。基板１７および固体撮像装置１５は一体化されて保持板１８に保持され、保持板１８は、カメラ本体１００のシャーシ（図示せず）にビス（図示せず）により固定されている。

次に、本実施の形態のデジタルカメラの制御構成について図１３を参照しながら説明する。図１３は図１１のデジタルカメラの制御構成を示すブロック図である。

本実施の形態における制御構成は、図１３に示すように、カメラ本体１００に設けられているカメラシステム制御部１３５を有する。カメラシステム制御部１３５は、ＣＰＵ６００、ＲＯＭ６０１およびＲＡＭ６０２を有する。ＣＰＵ６００は、ＲＯＭ６０１に格納されているプログラムに従って、カメラ全体の制御を行うとともに、各種の個別制御を行う。ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６００の作業領域を提供する。

カメラシステム制御部１３５は、レンズ装置１０２がマウント機構１０１を介してカメラ本体１００と装着されると、端子１０１ａと端子１０２ａとが電気的に接続される。これにより、カメラシステム制御部１３５は、レンズシステム制御部１４１と通信可能になる。レンズシステム制御部１４１は、レンズ装置１０２の状態（絞り１０４の絞り値、焦点距離、フォーカスレンズ位置など）を示すレンズ状態信号を、カメラシステム制御部１３５へ送出する。

カメラシステム制御部１３５には、上記レンズ状態信号、操作検出部１３６からの検出信号、ＡＦ制御部１４０からの信号などが入力される。ここで、操作検出部１３６は、メインスイッチ１１９、レリーズボタン１２０、スイッチ１２３などの操作の有無を検出し、その検出結果を示す操作検出信号をカメラシステム制御部１３５へ出力する。ＡＦ制御部１４０は、スイッチ焦点検出ユニット１２１からの出力信号に基づいて撮影光学系１０３の焦点調節状態（デフォーカス量）を示す信号を生成し、カメラシステム制御部１３５へ出力する。焦点検出ユニット１２１は、撮影画面内の予め定められた位置に設けられた焦点検出領域内における像の合焦状態を検出し、この検出結果を示す信号を出力する。

カメラシステム制御部１３５は、上記レンズ状態信号、操作検出部１３６からの検出信号、ＡＦ制御部１４０からの信号などに基づいて、レンズシステム制御部１４１およびカメラ本体１００の各部のそれぞれに対して個別に制御信号を生成する。この制御信号は、動作タイミング、動作内容などを制御するための信号である。

ここで、カメラ本体１００には、ハーフミラー駆動部１３８、シャッタ制御部１４５、光学フィルタ駆動部１３９、基板１７が設けられており、それぞれに対する制御信号がカメラシステム制御部１３５により個別に生成される。また、Ａ／Ｄ変換器１３０、ＲＧＢ画像処理部１３１、ＹＣ処理部１３２、記録処理部１３３、再生処理部１３３、情報表示部１４２などが設けられており、それぞれに対する制御信号がカメラシステム制御部１３５により個別に生成される。

レンズシステム制御部１４１は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、絞り１０４を駆動する絞り駆動部１４３の駆動信号を生成する。絞り駆動部１４３は、上記駆動信号により、絞り１０４の絞り口径が上記制御信号により指示された絞り値になるように、絞り１０４を駆動する。また、レンズシステム制御部１４１は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、撮影光学系１０３のフォーカスレンズを駆動するＡＦモータ１４７の駆動信号を生成する。この駆動信号により、ＡＦモータ１４７は、上記フォーカスレンズを上記制御信号により指示された位置へ移動させる。

カメラ本体１００のハーフミラー駆動部１３８は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、ハーフミラー１１１を駆動する。シャッタ制御部１４５は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいてフォーカルプレンシャッタ５０を駆動する。光学フィルタ駆動部１３９は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、光学フィルタ１１のグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ（図８の５０４）に対して予め定められた周波数の交流電圧を予め定められた期間に亘り周期的に繰り返し印加する。これにより、光学フィルタ１１の表面（光入射面）には、表面弾性波が励振される。基板１７は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、予め定められたタイミングで、固体撮像装置１５の撮像信号（電気信号）を読み出し、この読み出された撮像信号を、Ａ／Ｄ変換器１３０へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器１３０は、上記撮像信号の振幅に応じて、当該撮像信号を例えば１０ビットのＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル信号に変換する。ＲＧＢ画像処理部１３１は、Ａ／Ｄ変換器１３０から入力されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル信号に対して、ホワイトバランス、ガンマ補正、補間演算による高解像度化処理などを施す。ＹＣ処理部１３２は、ＲＧＢ画像処理部１３１から入力されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル信号から、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成する。この生成された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、画像信号として、記録処理部１３３へ入力される。Ａ／Ｄ変換器１３０、ＲＧＢ画像処理部１３１、ＹＣ処理部１３２のそれぞれの動作は、カメラシステム制御部１３５からそれぞれに対して出力される制御信号により制御される。

記録処理部１３３は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、入力された画像信号を例えばＣＦカード（登録商標）などのメモリ（図示せず）への書き込み処理、またメモリからの画像信号の読み出し処理を行う。再生処理部１３４は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、上記メモリから読み出された画像信号を再生し、表示部１０７に出力する。この再生処理部１３４および表示部１０７を、 Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信を介して接続するような構成を採用することも可能である。この場合、このカメラで撮像された画像をカメラから離れた位置でモニタすることができる。

情報表示ユニット１４２は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、フォーカシングスクリーン１０５上に特定の情報を表示する。この表示する特定の情報は、カメラシステム制御部１３５から、上記制御信号とともに与えられる情報である。閃光発光ユニット１１４は、カメラシステム制御部１３５からの制御信号に基づいて、予め定められたタイミングで閃光を発光する。

次に、本実施の形態におけるクリーニングモードについて図１４を参照しながら説明する。図１４はカメラシステム制御部１３５によるクリーニングモードを実施するための手順を示すフローチャートである。この手順は、カメラシステム制御部１３５のＲＯＭ６０１に記憶されているプログラムに従ってＣＰＵ６００により実行される。

クリーニングモードは、上述したように、カメラ本体１００の光学フィルタ１１の表面に付着した塵埃を除去するためのモードである。このクリーニングモードは、スイッチ１２３の切り換え操作に応答して、実施されることになる。

カメラシステム制御部１３５のＣＰＵ６００は、図１６に示すように、操作検出部１３６からの信号に基づいて、スイッチ１２３の操作によるクリーニングモードへの切り換えが行われたか否かを監視している（ステップＳ１００）。ここで、クリーニングモードへの切り換えが行われたことが検出されると、ＣＰＵ６００は、クリーニングモードへの切り換え直前に設定されていたモードおよび撮影条件（シャッタ速度、絞り値など）をＲＡＭ６０２に記憶する（ステップＳ１０１）。そして、ＣＰＵ６００は、光学フィルタ駆動部１３９に対して、交流電圧の印加を指示するための制御信号を出力する（ステップＳ１０２）。光学フィルタ駆動部１３９は、上記制御信号に基づいて、光学フィルタ１１のグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサに対して予め定められた周波数の交流電圧の印加を開始する。

次いで、ＣＰＵ６００は、タイマ（図示せず）に予め定められた時間をセットし、タイマによる予め定められた時間の計時を開始する（ステップＳ１０３）。そして、ＣＰＵ６００は、このタイマによる予め定められた時間の計時終了を待つ（ステップＳ１０４）。この予め定められた時間中、交流電圧は、光学フィルタ１１のグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサに対して予め定められた期間に亘り周期的に繰り返し印加され、光学フィルタ１１の表面には、表面弾性波が励振される。本実施の形態においては、予め定められた時間として例えば２０秒が設定されている。そして、上記表面弾性波により、光学フィルタ１１の表面に付着した塵埃は、当該表面上から離脱し、カメラ本体１００の下部へ向けて落下する。

そして、上記タイマによる予め定められた時間の計時が終了すると、ＣＰＵ６００は、光学フィルタ駆動部１３９に対して、交流電圧の印加停止を指示するための制御信号を出力する（ステップＳ１０５）。光学フィルタ駆動部１３９は、上記制御信号に基づいて、光学フィルタ１１上の電極への交流電圧の印加を停止する。これにより、光学フィルタ１１の表面上における表面弾性波の励振は停止され、クリーニングモードが終了する。

次いで、ＣＰＵ６００は、クリーニングモードが終了した旨のメッセージを表示部１０７に表示する（ステップＳ１０６）。そして、ＣＰＵ６００は、上記ステップＳ１０１においてＲＡＭ６０２に記憶したモードおよび撮影条件などを読み出し、この読み出されたモードおよび撮影条件に対応する状態への復帰を行う（ステップＳ１０７）。そして、ＣＰＵ６００は、本処理を終了する。

このように本実施の形態によれば、上記第５の実施の形態の光学フィルタ（５０１）を光学フィルタ１１として用いることによって、固体撮像装置１５とシャッタ５０間の距離を、従来の塵埃除去機構を用いた場合に比して大幅に低減することができる。すなわち、シャッタ効率を低下させることなく、撮像された画像に写り込む影の要因となる塵埃を除去することができる。

また、光学フィルタ１１の表面に表面弾性波を励振させることにより、光学フィルタ１１の表面上の塵埃を容易に除去することができる。すなわち、レンズ交換などの際に侵入する塵埃またはシャッタ５０の駆動時に生じる磨耗紛などが光学フィルタ１１の表面上に付着したとしても、その塵埃を除去することが可能である。その結果、常に良好な画質による撮影を行うことができる一眼レフレックス方式のデジタルカメラを提供することができる。

本実施の形態においては、上記第５の実施の形態の光学フィルタ（５０１）の構成に相当する構成を有する光学フィルタ１１として用いている。これに代えて、上記第１〜第４の実施の形態の光学フィルタのいずれかに相当する構成を有する光学フィルタ１１を用いることも可能である。そして、この場合も、同様の効果を得ることができる。

本実施の形態においては、スイッチ１２３の操作に応じて、クリーニングモードの実施が制御されるが、これに代えて、電源投入をトリガーとしてクリーニングモードを実施するようなシーケンスを採用することも可能である。また、撮影動作が終了すると、これをトリガーとしてクリーニングモードを実施するようなシーケンスを採用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。 図１の光学フィルタに代わる他の光学フィルタの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。 図４の梯子状電極３０４の形成方法を模式的に示す図である。 図４の交流電圧３０７の波形図である。 図４の圧電部材３０２の表面に励振される表面弾性波による塵埃の移動状態を模式的に示す斜視図である。 は本発明の第４の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る光学フィルタの構成を示す斜視図である。 図９のグループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ５０４の詳細を示す平面図である。 上記第１〜第５の実施の形態のいずれか１つの光学フィルタを搭載する一眼レフレックス方式のデジタルカメラの構成を模式的に示す縦断面図である。 図１１のフォーカルプレンシャッタ５０および固体撮像装置１５周りの構成を示す縦断面図である。 図１１のカメラの制御構成を示すブロック図である。 カメラシステム制御部１３５によるクリーニングモードを実施するための手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１，１’，１１，２０１，３０１，４０１，５０１ 光学フィルタ
２，２０３，３０３，４０３，５０３ フィルタ本体
３，３ａ，３ｂ，２０４，２０５，３０４ａ，３０４ｂ，４０４ａ，４０４ｂ，５０４ａ，５０４ｂ 電極
５，２０６，３０７，４０５，５０５ 交流電圧
３０４ 単相電極トランスデューサ
４０４ すだれ状電極トランスデューサ
５０４ グループ形一方向性すだれ状電極トランスデューサ

Claims (3)

1. 予め設定されている透過特性を有するフィルタ本体と、
   透過性を有し、前記フィルタ本体の光入射面上に重ね合わせて接合されている圧電部材と、
   前記圧電部材に形成され、駆動電圧の印加により前記圧電部材の光入射面上に表面弾性波を励振させるすだれ状電極トランスデューサと、
   前記すだれ状電極トランスデューサに駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段を備え、
   前記すだれ状電極トランスデューサは、互いに対向するように配置される一対のすだれ状電極と、アース電極とを含み、
   前記アース電極は前記表面弾性波の波長の１／２の電極幅を有し、対となる前記すだれ状電極の間に配置され、
   前記駆動電圧印加手段によって前記一対のすだれ状電極の一方に印加される駆動電圧と前記一対のすだれ状電極の他方に印加される駆動電圧とは位相がπ／２（ｒａｄ）ずれていることを特徴とする光学装置。
2. 前記すだれ状電極トランスデューサは、グループ形一方向性のすだれ状電極トランスデューサであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記すだれ状電極トランスデューサは、前記圧電部材の有効領域と干渉しないように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。

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