JP5439960B2 - 防塵装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、防塵装置および防塵装置を有するカメラに関する。

近年、レンズ交換式デジタルカメラなどでは、撮像部に含まれるローパスフィルタ等の光学素子にゴミが付着し、撮影した映像にゴミが写りこむ問題が発生している。光学素子に付着するゴミを除去するための従来技術としては、例えばローパスフィルタに圧電素子を固定し、圧電素子によってローパスフィルタを振動させることによって、ローパスフィルタ表面に付着した塵埃を除去する技術が知られている（特許文献１等参照）。

しかし、従来技術に係る防塵装置では、ガラス基材等によって構成された剛性の高い光学素子を振動させるため、塵埃を除去するために要する電力が大きくなるという問題を有している。

特開２００２−２０４３４９号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、その目的は、除塵動作における消費電力を抑制し得る防塵装置等を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る防塵装置は、
被写体からの光が入射することにより前記被写体を撮像する撮像部２２と、
前記撮像部の前記被写体側に配置され、前記撮像部との間で封止空間を形成する樹脂フィルム３０と、
前記樹脂フィルムを振動させる加振部材（２８，５０，５２）と、
を有する。

また、例えば、本発明に係る防塵装置は、前記樹脂フィルムの前記光が入射する領域の外側領域（３０ｂ）を前記撮像部に対して固定する固定部材（５４，５６）を有してもよく、
前記加振部材は、前記樹脂フィルムを振動させるような電圧を印加される一対の電極部（２８）を有してもよく、
前記一対の電極部のうち一方は、前記樹脂フィルムの前記外側領域に絶縁層（７０）を介して設けられてもよく、
前記一対の電極部のうち他方は、前記固定部材に設けられてもよい。

また、例えば、前記樹脂フィルムの前記被写体側の面には、導電層（６８）が設けられていてもよく、
前記固定部材は、前記樹脂フィルムと前記導電層とを挟んで固定してもよい。

また、例えば、前記加振部材は、前記樹脂フィルムを振動させるような電圧を印加される電極部（２８）と、前記電極部に電圧信号を出力する信号出力部（４６）とを有してもよく、
前記信号出力部は、音波に応じて電圧信号を出力する集音部（４４）を有してもよい。

本発明に係るカメラは、音波によって前記樹脂フィルムを振動させる前記加振部材の一部として機能するマイク（４４）と、前記樹脂フィルムの振動に応じて音波を発生させるスピーカ（２８，３０）との少なくとも一つと、
上記いずれかに記載の防塵装置と、を有する。

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。

図１は、本発明の第１実施形態に係る一眼レフカメラの概略断面図である。 図２は、図１に示すカメラの撮像部の周辺を拡大した拡大断面図である。 図３は、図１に示すカメラの撮像部周辺をＸ軸正方向側から見た平面図である。 図４は、図２に示す電極部および樹脂フィルムを拡大して表示した拡大断面図である。 図５は、電極部および樹脂フィルムを分解して表示した分解図である。 図６は、第１実施形態に係る防塵装置の製造方法の一例を説明した概念図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る電極部および樹脂フィルムを拡大して表示した拡大断面図である。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの側断面を表す概略図である。カメラボディ１０の筐体１２には、筐体開口２０が形成されており、筐体開口２０の周辺にはレンズマウント１４が形成されている。撮影時には、筐体開口２０を覆うように交換レンズ（不図示）が設置され、交換レンズに備えられる撮影光学系によって導かれた撮影光が、筐体１２の内部に導入される。

なお、各部材の配置については、筐体開口２０側から導入された撮影光が、撮像部２２に備えられる撮像素子２４に向かって進行する方向を、Ｘ軸の負方向として説明を行う。したがって、筐体開口２０から撮像素子２４の間に配置される各部材においては、Ｘ軸正方向側が被写体側であり、Ｘ軸負方向側が撮像素子２４側である。また、図１に示すように、Ｘ軸と直交する方向をＹ軸方向およびＺ軸方向として説明を行う。

筐体１２の内部には、クイックリターンミラー（不図示）、ファインダスクリーン３２、ペンタプリズム３４、接眼レンズ３６、シャッタ１８、撮像部２２等が具備してある。筐体１２におけるＺ軸正方向側に配置されるファインダスクリーン３２、ペンタプリズム３４および接眼レンズ３６は、ファインダ装置を構成している。ファインダスクリーン３２、ペンタプリズム３４および接眼レンズ３６等によって構成されるファインダ装置は、不図示のクイックリターンミラーからの撮影光を、撮影者の目に導くことができる。

筐体１２の内部におけるＸ軸負方向側には、シャッタ１８と撮像部２２が配置されている。シャッタ１８は、筐体開口２０と撮像部２２との間に配置されている。シャッタ１８は、撮影時において露光時間を制御するための機構であり、撮影光学系から撮像素子２４に導かれる撮影光を遮蔽したり、通過させたりすることができる。

撮像部２２は、被写体からの光である撮影光が入射することにより、被写体を撮像する。本実施形態に係る撮像部２２は、光学ローパスフィルタ２６と撮像素子２４とを有している。光学ローパスフィルタ２６は、撮影に際して偽色（色モアレ）の発生を防止する光学素子である。光学ローパスフィルタ２６は、撮像素子２４の被写体側（Ｘ軸正方向側）表面に形成された受光面を覆うように配置されている。

撮像素子２４は、光学ローパスフィルタ２６を透過した撮影光を受光し、画像信号を生成する。撮像素子２４によって生成された画像信号は、画像制御部４２によって適切な画像処理を施された後、不図示のメモリカード等に保存される。撮像素子２４による画像信号の生成や、画像制御部４２による画像処理は、筐体１２の内部に備えられるボディＣＰＵ３８からの制御信号によって制御される。

図２は、図１に示す撮像部２２の周辺を拡大した拡大断面図である。本実施形態に係る撮像部２２は、撮像素子２４、光学ローパスフィルタ２６、基板５８およびケース６０によって構成される。撮像素子２４は、矩形平板形状を有する基板５８におけるＸ軸正方向側の表面に固定されている。

また、基板５８におけるＸ軸正方向側の表面には、撮像素子２４の周辺を取り囲むように、額縁形状のケース６０が配置される。ケース６０は、Ｘ軸正方向側の端部に形成された段差部６０ａを有する。段差部６０ａには、光学ローパスフィルタ２６が取り付けられ、ケース６０のＸ軸正方向側の開口を封止する。したがって、撮像素子２４は、基板５８、ケース６０および光学ローパスフィルタ２６によって取り囲まれた密封空間の中に配置されている。このように、本実施形態に係る撮像部２２は、ケース６０、基板５８および光学ローパスフィルタ２６によって密封空間を形成し、撮像素子２４が配置されている密封空間内部に塵埃が浸入することを防止している。

撮像部２２の被写体側（Ｘ軸正方向側）には、樹脂フィルム３０と電極部２８が配置されている。樹脂フィルム３０は、図３に示すように、略矩形のシート状の形状を有している。樹脂フィルム３０は、可視光の透過率が高いほうが好ましく、８０％以上〜１００％以下の透過率を有することが好ましい。開口から入射される撮影光は、樹脂フィルム３０を透過したのち、撮像部２２に入射する。樹脂フィルム３０は、撮像素子２４の受光面より広い面積を有している。

本実施形態に係る樹脂フィルム３０は、樹脂フィルム３０に取り付けられた第１電極５０の振動に伴って振動させられる。樹脂フィルム３０の材料としては、特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド等の高分子材料を用いることができる。樹脂フィルム３０の厚さとしては、適切な振動を得ることができる厚さであれば特に限定されないが、例えば５μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。

図２の要部拡大図である図４に示すように、樹脂フィルム３０の被写体側（Ｘ軸正方向側）表面には、導電層６８が備えられている。導電層６８は、樹脂フィルム３０の帯電を防止し、樹脂フィルム３０の被写体側に、静電気等によって塵埃が付着することを防止できる。

導電層６８は、光を透過する導電材料の層を、蒸着法等によって、樹脂フィルム３０の表面に形成することによって形成される。導電層６８を構成する材料としては、特に限定されないが、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等が挙げられる。なお、導電層６８は、第２電極５２と電気的に導通されていてもよく、これにより、樹脂フィルム３０の被写体側の面が帯電することをさらに効果的に防止できる。

図２に示す電極部２８は、第１電極５０と第２電極５２からなり、配線７２（図４参照）を介して、フィルタ駆動ドライバ４６によって電圧を印加される。図４に示すように、第１電極５０は、樹脂フィルム３０の被写体側（Ｘ軸正方向側）に、絶縁層７０を介して設けられる。第１電極５０を、絶縁層７０を介して設けることによって、第１電極５０と第２電極５２とが、導電層６８を介して導通することを防止している。

第２電極５２は、樹脂フィルム３０の被写体側に配置される被写体側部５４と、樹脂フィルム３０の撮像素子側に配置される撮像素子側部５６とを有する。図５は、被写体側部５４、第１電極５０、樹脂フィルム３０および撮像素子側部５６を分解して表示した分解図である。ただし、図５では、絶縁層７０および導電層６８は、図示を省略している。

樹脂フィルム３０は、撮影光が入射する内側領域３０ａと、内側領域３０ａの外側を取り囲む外側領域３０ｂとを有する。さらに、外側領域３０ｂは、最外側領域３０ｂｂと、中間外側領域３０ｂａとからなる。樹脂フィルム３０の最外側領域３０ｂｂは、第２電極５２の被写体側部５４と、撮像素子側部５６とに挟まれて保持される。樹脂フィルム３０の中間外側領域３０ｂａは、最外側領域３０ｂｂと内側領域３０ａの間にある。中間外側領域３０ｂａには、第１電極５０が配置される。

第１電極５０は、例えば、金属等の導電性材料を、樹脂フィルム３０に印刷する方法等を用いて形成することができる。本実施形態に係る第１電極５０は、第２電極５２と同様に額縁形状を有している。第１電極５０を額縁形状とすることによって、第１電極５０への配線を単純化しながら樹脂フィルム３０の四辺に電極を配置することができる。また第１電極５０を額縁形状とすることによって、電圧印加時における樹脂フィルム３０の変形量を、容易に調整することができる。ただし、第１電極５０の形状はこれに限定されない。すなわち、樹脂フィルム３０に設けられる第１電極５０は、第２電極５２に対して所定の間隔を空けて配置されていれば、どのような形状であってもよい。

図４および図５に示すように、第２電極５２の被写体側部５４と撮像素子側部５６とは、樹脂フィルム３０を対称面として、互いに略対称な額縁形状を有している。また、本実施形態に係る第２電極５２は、図４に示すように、樹脂フィルム３０の最外側領域３０ｂｂを撮像部２２に対して固定する固定部材を兼ねている。すなわち、第２電極５２の撮像素子側部５６は、撮像部２２に固定されている。また、第２電極５２の被写体側部５４は、撮像素子側部５６との間に、樹脂フィルム３０の最外側領域３０ｂｂと導電層６８とを挟んで、撮像素子側部５６に固定されている。

このように、本実施形態では、樹脂フィルム３０を撮像部２２に固定する固定部材が、第２電極５２の一部によって構成されているが、固定部材および第２電極の構成としてはこれに限定されない。たとえば、樹脂フィルム３０を撮像部２２に固定する固定部材は、第２電極とは別の部材で構成してもよい。その場合、第２電極は固定部材に備えられても良い。あるいは、第１実施形態のように、固定部材と第２電極５２とを同一の部材で構成してもよい。第２電極５２が、樹脂フィルム３０を撮像部２２に固定する固定部材を兼ねることによって、防塵装置の部品点数を減少させ、組立を容易にすることができる。

図２に示すように、樹脂フィルム３０と光学ローパスフィルタ２６に挟まれた空間は、樹脂フィルム３０の撮像素子側の表面と、光学ローパスフィルタの被写体側の表面と、第２電極５２の撮像素子側部５６（図４および図５参照）とによって密封されており、密封空間の内部に塵埃が浸入することを防止している。なお、第２電極５２の被写体側部５４および撮像素子側部５６は、金属等の導電性を有する材料によって構成される。

図４に示すように、第１電極５０および第２電極５２からなる電極部２８は、フィルタ駆動ドライバ４６に対して、電気的に接続されている。フィルタ駆動ドライバ４６は、図１に示すように、ボディＣＰＵ３８に接続されており、ボディＣＰＵ３８からの制御を受けて、電極部２８に電圧信号を出力する。ボディＣＰＵ３８は、カメラボディ１０の電源ＯＮ時等の所定のタイミングで、フィルタ駆動ドライバ４６を制御し、フィルタ駆動ドライバ４６から電極部２８に、電圧信号を出力させることができる。なお、ボディＣＰＵ３８には、カメラボディ１０を構成する各電子部品に電力を供給する電源４０が接続されており、カメラボディ１０内部に備えられる電子部品には、ボディＣＰＵ３８を介して電力が供給される。

図４に示すように、ボディＣＰＵ３８からの制御に基づき、電極部２８を構成する第１電極５０、第２電極５２には電圧が印加される。この際、ボディＣＰＵ３８は、第２電極５２を構成する被写体側部５４または撮像素子側部５６と、第１電極５０の間に、電位差が周期的に発生するように、電圧を印加する。そうすると、第１電極５０と第２電極５２の間に、クーロン力による引力または斥力が働き、変形しやすい樹脂フィルム３０に固定されている第１電極５０は、Ｘ軸方向に振動させられる。したがって、第１電極５０が備えられている樹脂フィルム３０は、第１電極５０の振動にともなって変形し、振動を発生する。本実施形態に係る防塵装置は、樹脂フィルム３０を振動させることによって、樹脂フィルム３０の被写体側表面に付着している塵埃を除去することができる。

樹脂フィルム３０は、光学ローパスフィルタ２６等よりも薄く、柔らかいため、容易に変形させることができる。したがって、樹脂フィルム３０を振動させるために必要な消費電力は、光学ローパスフィルタ等のガラス基材の光学素子を振動させるために必要な消費電力より小さい。したがって、本実施形態に係る防塵装置は、少ない消費電力で樹脂フィルム３０に付着した塵埃を除去し、塵埃が画像に写り込む現象を防止することができる。

また、本実施形態に係る防塵装置は、電極間に働くクーロン力によって樹脂フィルム３０を振動させて除塵するため、圧電素子の変形を光学ローパスフィルタに伝える従来技術に比べて、除塵動作におけるエネルギーのロスが少なく、省電力である。

図１に示すように、本実施形態に係るフィルタ駆動ドライバ４６は、入力される音波に応じて電圧信号を出力する集音部４４と、電気的に接続されている。集音部４４は、フィルタ駆動ドライバ４６や、電極部２８とともに、加振部材の一部として機能することができる。例えば、フィルタ駆動ドライバ４６は、集音部４４から入力された電圧信号を、必要に応じて増幅させて電極部２８に出力することによって、樹脂フィルム３０を振動させることができる。これによって、本実施形態に係る防塵装置は、撮影者の声など、集音部４４に入力される音に応じた除塵動作を行うことができる。

また、樹脂フィルム３０は、フィルタ駆動ドライバ４６および電極部２８とともに、音波を発生させるスピーカの機能を有していても良い。例えば、ボディＣＰＵ３８は、フィルタ駆動ドライバ４６を制御することによって、電極部２８を介して樹脂フィルム３０を振動させ、樹脂フィルム３０周辺の空気を振動させることによって、所定の周波数を有する音波を発生させてもよい。このような機能を有する防塵装置は、ボディＣＰＵ３８の制御によって、警告音や効果音を発生させたり、音楽を演奏したりすることができる。

図６は、図２等に示す防塵装置の製造方法を説明した概念図である。図６（Ａ）は、製造方法の第１の工程を表している。第１の工程では、被写体からの光が入射することにより被写体を撮像する撮像部２２を準備し、撮像部２２に撮像素子側部５６を固定する。撮像素子側部５６は、撮像部２２の光学ローパスフィルタ２６に、ケース６０の段差部６０ａを介して接着剤等によって固定する。また、撮像素子側部５６は、被写体からの光を透過させる開口５６ａを有している。撮像素子側部５６は、開口５６ａを透過した光が、光学ローパスフィルタ２６に入射するように、撮像部２２に対して固定される。

図６（Ｂ）は、製造方法の第２の工程を表している。第２の工程では、第１の工程において撮像部２２に取り付けた撮像素子側部５６に、樹脂フィルム３０を配置する。これによって、樹脂フィルム３０は、撮像部２２の被写体側に、撮像部２２に対して所定の間隔を隔てて配置される。

なお、樹脂フィルム３０における被写体側の表面には、必要に応じて導電層６８（図４参照）が設けられる。さらに、図６（Ｂ）に示す例では、樹脂フィルム３０が撮像部２２の被写体側に配置される前に、樹脂フィルム３０の被写体側に、絶縁層７０（図４参照）を介して、第１電極５０が設けられている。しかし、第１電極５０は、樹脂フィルム３０の被写体側に形成されてもよい。

図６（Ｃ）は、製造方法の第３の工程を表している。第３の工程では、被写体からの光を透過させる開口５４ａを有する被写体側部５４を、撮像素子側部５６に対して固定する。これによって、樹脂フィルム３０は、被写体側部５４と撮像素子側部５６とに挟まれて、固定される。なお、被写体側部５４と撮像素子側部５６とは、互いに電気的に導通させられてもよいが、互いに電気的に絶縁されており、独立に電圧を印加される構造であってもよい。また、第３工程の後に、第１電極５０と、第２電極５２を構成する被写体側部５４と、撮像素子側部５６とは、フィルタ駆動ドライバ４６に対して配線される。

図６に示す製造方法によれば、撮像部２２の被写体側面を、樹脂フィルム３０によって容易に封止することができるため、製造が容易である。また、樹脂フィルム３０を撮像部２２に固定する固定部材が、樹脂フィルム３０に電圧を印加するための第２電極５２を兼ねているため、本実施形態に係る防塵装置は部品数が少なく、製造が容易である。

第２実施形態
図７は、本発明の第２実施形態に係る電極部２８をおよび樹脂フィルム８０を拡大して表示した拡大断面図である。第２実施形態に係る防塵装置では、樹脂フィルム８０を構成する材料が、第１実施形態に係る樹脂フィルム３０とは異なる。また、樹脂フィルム８０には導電層６８が設けられておらず、第１電極５０が、直接樹脂フィルム８０に設けられている。その他は、第１実施形態に係る防塵装置と同様である。

第２実施形態に係る樹脂フィルム８０は、電圧を印加されることによって変形する圧電性を有する。樹脂フィルム８０の材料としては、特に限定されないが、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリフッ化ビニル等の高分子材料を用いることができる。また必要に応じて、これらの高分子材料を延伸したり、これらの高分子材料に分極処理を施したりすることによって、適切な圧電性を有する樹脂フィルム８０を得てもよい。

図７に示す第１電極５０と第２電極５２は、樹脂フィルム８０に電圧を印加することができる。すなわち、第１電極５０および第２電極５２は、フィルタ駆動ドライバ４６に対して、電気的に接続されており、フィルタ駆動ドライバ４６は、ボディＣＰＵ３８（図１参照）からの制御を受けて、第１電極５０と第２電極５２に交流電圧信号を出力する。第１電極５０と第２電極５２によって交流電圧を印加された樹脂フィルム８０は、圧電効果によって変形させられ、振動する。これによって、本実施形態に係る防塵装置は、第１実施形態に係る防塵装置と同様に、樹脂フィルム８０の被写体側表面に付着している塵埃を除去することができる。

本実施形態に係る防塵装置は、第１実施形態と同様に、少ない消費電力で樹脂フィルム８０に付着した塵埃を除去し、塵埃が画像に写り込む現象を防止することができる。また、本実施形態に係る防塵装置は、除去すべき塵埃が付着している樹脂フィルム８０自体が圧電効果を有しており、樹脂フィルム８０自体が電圧を印加されることによって変形し、塵埃を除去する。したがって、光学ローパスフィルタ２６等にＰＺＴ等の圧電素子を取り付けて、圧電素子の変形を光学ローパスフィルタ２６に伝えることで除塵動作を行う従来技術に比べて、除塵動作におけるエネルギーのロスが少なく、省電力である。

なお、上述の実施形態において、第１電極５０は、樹脂フィルム３０，８０の被写体側に配置されるが、第１電極５０は、樹脂フィルム３０，８０の撮像素子側の面に設けられても良い。

２２… 撮像部
２４… 撮像素子
２６… 光学ローパスフィルタ
２８… 電極部
３０，８０… 樹脂フィルム
３０ｂ… 外側領域
４４… 集音部
４６… フィルタ駆動ドライバ
５０… 第１電極
５２… 第２電極
６８… 導電層
７０… 絶縁層

Claims (4)

1. 被写体からの光が入射することにより前記被写体を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の前記被写体側に配置され、前記撮像部との間で封止空間を形成する樹脂フィルムと、
   前記樹脂フィルムを振動させる加振部材と、を有し、
   前記加振部材は、前記樹脂フィルムを振動させるような電圧を印加される電極部と、前記電極部に電圧信号を出力する信号出力部とを有し、
   前記信号出力部は、音波に応じて電圧信号を出力する集音部を有する防塵装置。
2. 前記樹脂フィルムの前記光が入射する領域の外側領域を前記撮像部に対して固定する固定部材を有し、
   前記加振部材は、前記樹脂フィルムを振動させるような電圧を印加される一対の前記電極部を有し、
   一対の前記電極部のうち一方は、前記樹脂フィルムの前記外側領域に絶縁層を介して設けられ、
   一対の前記電極部のうち他方は、前記固定部材に設けられることを特徴とする請求項１に記載の防塵装置。
3. 前記樹脂フィルムの前記被写体側の面には、導電層が設けられており、
   前記固定部材は、前記樹脂フィルムと前記導電層とを挟んで固定することを特徴とする請求項１または２に記載の防塵装置。
4. 前記樹脂フィルムは、前記信号出力部および前記電極部とともに、音波を発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防塵装置を有するカメラ。

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