JP5482548B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
そして、従来、圧電素子の振動周波数を変化させて光学部材の振動状態をモニタリングし、光学部材に最適な振動を発生させうる圧電素子の振動周波数を検出し、その周波数で圧電素子を振動させている(例えば特許文献1参照)。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る一実施形態であるカメラ1を概念的に示す図である。
なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、適宜XYZ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸OAを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置(以下、通常の撮影位置という)において撮影者から見て左側に向かう方向をXプラス方向とする。また、通常の撮影位置において上側に向かう方向をYプラス方向とする。さらに、通常の撮影位置において被写体に向かう方向をZプラス方向とする。
メインミラー11aは、レンズ鏡筒100の光学系101によって集光された被写体像の光路をファインダスクリーン12に向けて屈曲させる位置と、被写体光の撮像ユニット20への入射を妨げない図1中に二点鎖線で示す退避位置との間で、揺動可能に設けられている。
ペンタプリズム13は、断面形状が五角形のプリズムであって、カメラ本体10を横位置に構えた状態の上部に配設されている。ペンタプリズム13は、ファインダスクリーン12に結像した像を正立像として接眼光学系15へと導く。
接眼光学系15は、ペンタプリズム13により正立像となった被写体像を、拡大観察するための光学系であり、ペンタプリズム13の背面側(撮影者側)に配置されている。
シャッター16は、ミラーユニット11と撮像ユニット20との間に配設され、レリーズ操作に応じて開閉し、撮像ユニット20における後述する撮像素子21に結像する被写体像光の露光時間を制御する。
AF検出素子18は、サブミラー11bおよび固定ミラー17を介して入射する被写体光に基づき、被写体像の結像状態(レンズ鏡筒100における光学系101の焦点調節状態)を検出し、その検出情報を制御装置30に出力する。
撮像素子21は、その受光面に入射するレンズ鏡筒100の光学系101によって集光された被写体像光を画像信号に変換し、その画像情報を制御装置30に出力する。
第2LPF22−2は、撮像素子21の受光面に入射する被写体像光から高周波成分を取り除く。
また、撮像ユニット20は、第2LPF22−2を振動させてその表面に付着した塵埃を除去する振動クリーニング機構50(図2参照)を備えている。この振動クリーニング機構50を含む撮像ユニット20の構成およびその作動制御内容等については、後に詳述する。
制御装置30は、CPU等を備えて構成され、前述した当該カメラ本体10の各構成要素およびカメラ本体10に装着されたレンズ鏡筒100を統括的に制御する。
カメラ本体10が備える図示しないシャッターボタンが押圧操作(レリーズ操作)されると、ミラーユニット11におけるメインミラー11aが退避位置に移動する。シャッター16は、レリーズ操作に応じて開閉し、撮像ユニット20における撮像素子21に被写体像光を所定時間露光させる。撮像素子21は、被写体像光を電気信号に変換して撮像する。撮像素子21によって撮像された撮像データは、図示しない記録部に記録される。これによって、撮影が行われる。この撮影時において、制御装置30は、測光素子14による測光情報に基づいてシャッター16の開放時間およびレンズ鏡筒100の光学系101における図示しない絞りの開口径を制御駆動して露光を制御する。また、オートフォーカス作動時には、AF検出素子18からの測距情報に基づいてレンズ鏡筒100における光学系101をAF操作する図示しないアクチュエータを制御駆動する。表示装置19は、前述したように、種々の設定情報,撮影情報,撮影画像および設定操作画面等を表示パネルに表示する。
撮像ユニット20は、前述した撮像素子21と光学LPF22(第1LPF22−1と第2LPF22−2とを含む)とが、固定用ベース板23に装着されており、その固定用ベース板23を介してカメラ本体10に固定されるように構成されている。また、撮像ユニット20は、前述したように、第2LPF22−2を振動させて、その表面に付着した塵埃を除去する振動クリーニング機構50を備えている。
撮像素子21は、防塵ゴム24と第1LPF22−1とを挟んでその前面側に位置する第1保持枠26が、複数の固定ネジ41によって固定用ベース板23に固定されることに伴って、基板21aを介して固定用ベース板23に共締め固定されている。撮像素子21は、その長軸をX軸と平行として(すなわち横長として)配設されている。
防塵ゴム24は、撮像素子21と対応する矩形の枠状であって、第1LPF22−1と撮像素子21の前面ガラスに密着し、両者の間への塵埃の侵入を阻止する。
第1LPF22−1は、分光及びフィルタリング特性を持った積層の光学部材である。
第1保持枠26は、撮像素子21の受光面と対応する部分が開口する矩形の枠状の部材である。第1保持枠26の外周面には、後述する固定枠40が係合する係合突起26aが突設されている。
シート付防塵部材27は、第1LPF22−1と第2LPF22−2との間に介在し、両者の間を防塵する。
第2保持枠28は、LPF22の光軸に対して垂直な平面の位置を規定するための部材である。
また、第2LPF22−2の外周には、後述する振動クリーニング機構50における振動体51が取り付けられている。振動体51は、圧電素子51aと、当該圧電素子51aに接続されたフレキシブルプリント基板51bとにより構成されている。圧電素子51aは、第2LPF22−2の一方の辺縁に沿って接着されている。圧電素子51aは、後述する圧電素子駆動回路54(図3参照)から交流の駆動電圧がフレキシブルプリント基板51bを介して印加され、これによって所定の周波数で伸縮し、第2LPF22−2を振動させる。
固定枠40は、第1保持枠26と対応する枠状であって、周囲に第1保持枠26の外周に嵌合可能なバネ縁部40aが立設されており、そのバネ縁部40aに係合孔40bが形成されている。固定枠40は、バネ縁部40aが第1保持枠26の外周に嵌り、その係合孔40bに第1保持枠26の係合突起26aが嵌入することで、第1保持枠26に脱落不能に装着される。これにより、第1保持枠26と固定枠40との間に、シート付防塵部材27、第2LPF22−2および防振スポンジ29が装着される。
振動クリーニング機構50は、撮像ユニット20に装着された振動体51と、振動制御回路52と、設定情報記憶メモリ53と、圧電素子駆動回路54と、電流センサ55と、電源部56と、操作部57と、表示部58とを備えている。
圧電素子51aは、前述したように、第2LPF22−2に対して、一方の辺縁に沿って、電圧の印加による変位方向をX軸方向として設けられている。これにより、圧電素子51aは、交流電圧が印加されるとX軸方向に所定の周波数で伸縮し、第2LPF22−2をX軸方向に振動駆動する。
設定情報記憶メモリ53は、使用者が選択・決定した当該振動クリーニング機構50の駆動パターンや、駆動させるタイミング等の設定を記憶する。
電流センサ55は、圧電素子駆動回路54から振動体51に流れる電流(圧電素子51aの消費電流)を検出し、制御情報として振動制御回路52に出力する。
電源部56は、振動制御回路52の制御電流と、振動体51の駆動電流とを供給する。
表示部58は、前述したように、カメラ本体10における表示装置19が利用され、振動クリーニング機構50に対して行う制御項目の設定メニューや、当該振動クリーニング機構50の状態等を表示する。
振動制御回路52は、設定情報記憶メモリ53に記憶された設定を参照して、電源ON時においてクリーニング動作を行うか否かを判断する(S403)。
ステップ403においてクリーニング動作を行う設定と判断された場合(Yes)には、所定のクリーニング動作を行う(S404)。なお、クリーニング動作の詳細については、後述する。
一方、ステップ403においてクリーニング動作を行わない設定と判断された場合(No)には、ステップ404をスキップする。
また、撮影待機中は、電源(カメラ本体10の電源ダイヤル)のOFF操作を判断し続ける(S407)。
ステップ407において電源OFFが判断される(Yes)と、設定情報記憶メモリ53に記憶された設定を参照して、電源OFF時においてクリーニング動作を行うか否かを判断する(S408)。
一方、ステップ408においてクリーニング動作を行わない設定と判断された場合(No)には、ステップ409をスキップして回路作動を終了する(S410)。
振動クリーニング機構50におけるクリーニング動作は、前述したように、振動体51によって第2LPF22−2を所定の次数の定在波を生ずるように共振させて行う。
すなわち、図5に示すように、共振強度が一定値(閾値)より小さい場合には、その周波数は共振ピークから離れているものとして、周波数の変化間隔を粗く、周波数毎の印加時間は短くする(以下、このクリーニング動作を探索クリーニング動作と呼ぶ)。共振強度が一定値(閾値)より大きくなると、周波数が共振ピークに近いと考えられるために周波数の変化間隔を細かく、周波数毎の印加時間も長くする(以下、詳細クリーニング動作と呼ぶ)。
これにより、探索クリーニング動作によって共振のピークを探り、共振のピーク近傍では詳細クリーニング動作として塵埃除去作用を効率良く行うことができる。
具体的には、図3に示す電流センサ55によって検知された振動体51(圧電素子51a)に流れる電流値に基づいて、周波数間隔と、各周波数に掛ける時間とを、変える。すなわち、振動体51に流れる電流値が予め定めた閾値以下では探索クリーニング動作とし、電流値が閾値以上では詳細クリーニング動作とする。
1.振動モードの数(たとえば、2次振動モード〜5次振動モード)
2.周波数帯域(たとえば、3次振動モードの場合では、30〜35KHz)
3.周波数変化方向(低→高または高→低、たとえば、30→35KHzまたは35→30KHzの何れか)
4.周波数電圧印加時間(たとえば、350ms)
5.探索クリーニング動作における周波数のステップ間隔(たとえば、100Hz)
6.探索クリーニング動作における1ステップ当たりの時間(たとえば、0.25ms)
7.詳細クリーニング動作における周波数ステップ(たとえば、5.0Hz)
8.詳細クリーニング動作における1ステップ当たりの時間(たとえば、2.0ms)
クリーニング動作が指令されると、振動体51の振動駆動に係る設定値を、設定情報記憶メモリ53から読み出す(S601)。
そして、設定された周波数帯域における探索クリーニング動作を開始する(S602)。すなわち、上記例示した設定では、100Hz間隔で周波数を変化させて各周波数について0.25msずつ電圧を印加する。
ステップ604において、電流iが閾値I以上となったと判断された(Yes)場合には、当該時点の周波数(詳細クリーニング開始周波数Fs)以降の周波数に対するクリーニング動作を、探索クリーニング動作から詳細クリーニング動作に切換る(S605)。すなわち、上記例示した設定では、5.0Hz間隔で周波数を変化させて各周波数について2.0msずつ電圧を印加する。
そして、ステップ606において経過時間tが所定時間Tに達したと判断された(No)場合、または、ステップ607において電流iが閾値I以下となったと判断された(Yes)場合には、当該周波数(クリーニング動作終了周波数Fe)でクリーニング動作(詳細クリーニング動作)を終了する(S608)。
ステップ609において、全てのクリーニング動作が終了していないと判断された(No)場合には、ステップ601に戻って新たな振動モードにおけるクリーニング動作を開始する。
ステップ610において、全てのクリーニング動作が終了していると判断された(Yes)場合には、当該クリーニング動作を終了する。
(1)撮像ユニット20における振動クリーニング機構50では、設定された共振周波数を中心とする所定範囲内で周波数を微少間隔で変化させ、各周波数で所定時間ずつ電圧を振動体51に印加する。これにより、撮像ユニット20の個体差(構成要素の寸法のバラツキや組立精度のバラツキに起因する)によって共振周波数に差異があっても、確実に共振状態として塵埃除去作用を行うことができる。
その結果、クリーニング動作を短時間で行うことができ、クリーニング動作が迅速な撮影を阻害することを抑制できる。
つぎに、図7および図8を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。
図7は、第2実施形態における、経過時間に対する共振強度の変化とクリーニング動作との関係を示すグラフである。図8は、第2実施形態における、クリーニング動作時における制御フローチャートである。図1に示すカメラ1の構成、および図2〜図3に示す振動クリーニング機構50の機構的構成は、本第2実施形態においても全く同様であり、説明は省略する。また、図5に示す基本的なクリーニング動作は、本第2実施形態においても同様である。
本第2実施形態は、振動クリーニング機構50の振動制御回路52によるクリーニング動作制御が、前述した第1実施形態と異なる。
クリーニング動作が指令されると、振動体51の振動駆動に係る設定値を、設定情報記憶メモリ53から読み出す(S801)。
そして、設定された周波数帯域における探索クリーニング動作を開始する(S802)。
一方、ステップ807において経過時間tが所定時間Tに達しておらず(Yes)、ステップ808において電流iが閾値I以下となったと判断された(Yes)場合には、当該時点の周波数をクリーニング終了周波数Feとして設定情報記憶メモリ53に記憶する(S809)。
その詳細クリーニング動作の間、探索クリーニング動作開始からの経過時間tが所定時間T以内か否か(t≦T)を判断し(S812)、経過時間tが所定時間Tに達したと判断されると(No)、詳細クリーニング動作を終了する(S813)。
ステップ814において、全ての振動モードのクリーニング動作が終了していないと判断された(No)場合には、ステップ801に戻って新たな振動モードにおけるクリーニング動作を開始する。
ステップ814において、全ての振動モードのクリーニング動作が終了していると判断された(Yes)場合には、当該クリーニング動作を終了する。
(1)本第2実施形態における振動制御回路52によるクリーニング動作制御は、詳細クリーニング動作を終了後した際に経過時間tが所定時間Tに達していない場合には、所定時間Tに達するまで詳細クリーニング動作を繰り返す。これにより、所定時間T内において共振ピーク付近での詳細クリーニング動作を長時間行うことができるため、高い塵埃除去作用が得られる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態では、第2LPF22−2における共振の検知を、振動体51(圧電素子51a)の消費電流によって行っている。しかし、第2LPF22−2の共振を検知するための指標は、振動体51に流れる電流値に限るものではない。たとえば、振動体51に印加された電圧値の変化や、第2LPF22−2の表面における振動による加速度を光学的に検知してこれらを指標としても良い。
(2)本実施形態は、第2LPF22−2を振動クリーニング機構50が振動させて、第2LPF22−2の表面に付着した塵埃を除去する。しかし、振動させて付着した塵埃を除去する部材は光学LPFに限るものではなく、他の機能のフィルタや、塵埃防止専用の光学部材であっても良い。
(3)上述の実施形態では、撮像装置としてレンズ交換式のカメラを例にして説明したが、本発明はこれに限定されない。レンズ交換式に比べると、光学部材に対する外部からの塵埃付着の可能性は低いが、本発明は、レンズ鏡筒の交換ができない、いわゆるコンパクトカメラにも適用可能である。
Claims (8)
- 撮像面の被写体側に配置されるとともに、結像光学系を通った光を透光する光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
前記振動手段により振動させられた前記光学部材の共振状態を示す状態量を検出する検出手段と、
前記振動手段を、所定の掃引時間内において、第1の制御パラメータに基づき振動周波数を段階的に変化させて振動させ、前記状態量が閾値を越えたときに、前記第1の制御パラメータと異なる第2の制御パラメータに切り替え、該第2の制御パラメータに基づき振動周波数を段階的に変化させて振動させる振動モードで制御する制御手段と、
を備えること、を特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記振動モードは、複数設定可能であること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置であって、
前記制御手段は、前記振動モードごと前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータを設定可能であること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記第1の制御パラメータ及び第2の制御パラメータは、固定パラメータと、切替パラメータとを有すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置であって、
前記切替パラメータは、前記閾値を含むこと、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータは、前記振動手段の振動周波数の値を段階的に変化させる場合の変化の割合を含み、
該変化の割合は、前記状態量が前記閾値よりも低い場合よりも、前記状態量が前記閾値よりも高い場合のほうが小さいこと、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記状態量が前記閾値を越えた後、再度閾値になった場合、前記掃引時間未満であっても、その時点で行われている振動モードを終了すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記状態量が前記閾値を越えた時点における前記振動手段の周波数である共振開始周波数と、前記状態量が再度閾値となった時点の前記振動手段の周波数である共振終了周波数と、を記憶する記憶部を備え、
前記制御手段は、前記記憶部に記憶された前記共振開始周波数と前記共振終了周波数との情報に基づき、前記掃引時間内において前記共振開始周波数と前記共振終了周波数との間の振動を繰り返すこと、
を特徴とする撮像装置。
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