JP5675265B2

JP5675265B2 - 振動装置及びそれを用いた画像機器

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Publication number: JP5675265B2
Application number: JP2010235360A
Authority: JP
Inventors: 正明須永
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: JP2012090090A; CN102455570B; US20120099198A1; US8439580B2; CN102455570A

Description

本発明は、自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子を備える撮像装置や、スクリーンに投影する画像を表示する表示素子を備える画像投影装置等の、画像形成素子を備える画像機器、及び、そのような画像機器において画像形成素子の前面に配される防塵部材を振動させる振動装置に関する。

近年、撮像素子を用いた撮像装置や液晶等の表示素子を用いた画像投影装置のような、画像形成素子を用いた画像機器において、画質の向上は著しい。そのため、撮像素子や表示素子といった画像形成素子の表面またはその前面に位置する透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着することで、生成する画像に塵埃の影を画像に生じさせてしまうことが、大きな問題となっている。

例えば、カメラ本体に対して撮影光学系を着脱自在となるように構成し、ユーザが所望するとき所望の撮影光学系を任意に着脱し交換することで、単一のカメラ本体において複数種類の撮影光学系を選択的に使用し得るように構成した所謂「レンズ交換可能な」形態のデジタルカメラが、一般に実用化されている。このようなレンズ交換可能なデジタルカメラにおいては、当該撮影光学系をカメラ本体から取り外した際にカメラが置かれた周囲環境に浮遊する塵埃がカメラ本体内に侵入し、あるいは、カメラ本体内部には例えばシャッタ・絞り機構等の機械的に動作する各種の機構が配されていることから、これら各種の機構等からその動作中にゴミ等が発生し、撮像素子の表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着してしまう場合がある。

また、ＣＲＴ、液晶等の表示素子に表示した画像を、光源と投影光学系とを用いてスクリーン上に拡大投影し、画像を観賞するといったプロジェクタも実用化されており、そのようなプロジェクタにおいても、表示素子の表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に塵埃が付着して、塵埃の影がスクリーンに拡大投影されてしまうことが発生することもあった。

そこで、そのような画像機器内部の画像形成素子表面やその前面に位置するレンズやカバーガラス等の透明部材（光学素子）の表面に付着した塵埃を除去する機構が各種開発されている。

例えば、特許文献１は、光学ローパスフィルタ４１０が、撮影光軸方向に複数に分離されており、第１群の光学部材４１１、第２群の光学部材４１２、及び第３群の光学部材４１３によって構成され、そのうち第１群の光学部材４１１には、その表面に付着した塵埃等の異物を除去するために、圧電素子４３０によって撮影光軸に対して直交方向の振動が与えられる、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３等がユニット化された撮像ユニット４００を開示している。この撮像ユニット４００は、第１群の光学部材４１１を、単結晶構造を持つ水晶からなる複屈折板とすることで、非晶材料であるガラス等に比べて共振の鋭さを示すＱ値が高く、振動が減衰しにくい性質を持つので、より効率的に振動させることができる、というものである。

上記特許文献１に開示の撮像ユニット４００では、光学ローパスフィルタ４１０を構成する第１群の光学部材４１１の上辺には、断面が略Ｌ字形状の振動伝達部材４３１が接着固定され、その対向する下辺には、断面が略Ｌ字形状の付勢力伝達部材４４１が接着固定されている。また、ローパスフィルタ４１０を保持するローパスフィルタ保持部材４２０の枠部４２０ａの上辺には、圧電素子４３０を収納するための収納部４２１が形成され、圧電素子４３０は、その一端面が枠部４２０ａに接着等により固定され、電圧の印加による伸縮方向が撮影光軸に対して直交方向（カメラ上下方向）となるように保持されている。また、上記光学部材４１１は、規制部材４６０の腕部４６０ｃと撮像素子保持部材５１０との間に配置され、撮像素子保持部材５１０に対して規制部材４６０をビス５５０によって固定されることにより保持される。

特開２００８−２８６７４号公報

上記特許文献１に開示の撮像ユニット４００では、第１群の光学部材４１１は、断面が略Ｌ字形状の振動伝達部材４３１が接着固定されているため、この第１群の光学部材４１１は全体としてもL字状の形状をしている。

しかしながら、別部材同士を接着してL字状の形状としているので、圧電素子４３０からの振動はその部位で変換されてしまう。そのため、第１群の光学部材４１１に発生する振動波形を設計する際、接着剤や振動伝達部材４３１の形状をも考慮して振動の節を狙った保持構造や、適切な保持力量としなければならない。また、接着剤や振動伝達部材４３１を取り付けるため構造が複雑となり、その分、大型化する。

また、上記光学部材４１１は、撮像素子保持部材５１０に固定される際、規制部材４６０やビス等が必要となり部品点が多くなり、その分、大型化してしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、防塵部材及び圧電素子等の加振部材の取付け構造が簡単で、当該取付け構造を簡単にしても所望の振動波形を防塵部材に発生可能な小型の振動装置、及び、そのような振動装置を用いた画像機器を提供することを目的とする。

本発明の振動装置の一態様は、
光学的な画像を生成するための画像形成素子を保持する画像形成ユニットの前面に配置されていて、当該画像形成素子から入射する光または上記画像形成素子へ入射する光が透過する多角形状をした板状の光透過部と、当該多角形状をした光透過部の全ての辺または全ての辺の近傍から当該画像形成ユニットが位置する方向へ所定角度傾斜して延出する複数の足部と、を有する箱形状の防塵部材と、
上記防塵部材に設けられた足部を支持する支持部材と、
上記複数の足部の少なくとも１つに固定されていて、上記光透過部の面に垂直な振動振幅を付与する加振部材と、
上記防塵部材の足部と上記支持部材との間を密閉するように配置された弾性部材と、
を具備し、
上記防塵部材の上記光透過部及び上記複数の足部は、同一の材料を用いて形成され、
上記防塵部材は、当該防塵部材の足部と支持部材との間に配置された上記弾性部材の弾性力によって保持されている、
ことを特徴とする。
また、本発明の画像機器の一態様は、
光学的な画像を生成するための画像形成素子を保持する画像形成ユニットと、
上記画像形成ユニットの前面に配置されていて、当該画像形成素子から入射する光または上記画像形成素子へ入射する光が透過する多角形状をした板状の光透過部と、当該多角形状をした光透過部の全ての辺または全ての辺の近傍から当該画像形成ユニットが位置する方向へ所定角度傾斜して延出する複数の足部と、を有する箱形状の防塵部材と、
上記防塵部材に設けられた足部を支持する支持部材と、
上記複数の足部の少なくとも１つに固定されていて、上記光透過部の面に垂直な振動振幅を付与する加振部材と、
上記防塵部材の足部と上記支持部材との間を密閉するように配置された弾性部材と、
を具備し、
上記防塵部材の上記光透過部及び上記複数の足部は、同一の材料を用いて形成され、
上記防塵部材は、当該防塵部材の足部と支持部材との間に配置された上記弾性部材の弾性力によって保持されている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、その内の少なくとも１つに加振部材が固定された防塵部材の複数の足部と光透過部とを同一の材料を用いて形成し、それら足部と該足部を支持する支持部材との間に弾性部材を配置して、該弾性部材の弾性力によって防塵部材を保持するように構成したので、防塵部材及び圧電素子等の加振部材の取付け構造が簡単であり、当該取付け構造を簡単にしても、弾性部材は防塵部材の振動を阻害することはないので、所望の振動波形を防塵部材に発生することが可能となる小型の振動装置、及び、そのような振動装置を用いた画像機器を提供することができる。

図１は、本発明の画像機器の第１実施形態としてのデジタルカメラの主に電気的なシステム構成例を概略的に示すブロック図である。図２は、デジタルカメラの塵埃除去機構を含む撮像ユニットの縦断側面図である。図３（Ａ）は、第１実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の斜視図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）でのＢＢ線断面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。図４（Ａ）は、塵埃フィルタをレンズ側から見た正面図であり、図４（Ｂ）は、防塵フィルタの一部を切り欠いて示す斜視図である。図５（Ａ）は、防塵フィルタに発生する振動の様子を説明するための防塵フィルタの正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢＢ線断面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣＣ線断面図である。図６は、防塵フィルタに発生する異なる振動の様子を説明するための図である。図７は、防塵フィルタの振動発生の概念を説明するための図である。図８は、防塵フィルタの異なる形態を示すための図である。図９は、防塵フィルタの異なる形態を示すための図である。図１０は、防塵フィルタに発生する定在波を説明するための防塵フィルタの概念図である。図１１（Ａ）は、本発明の第２実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の斜視図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）でのＢＢ線断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。図１２（Ａ）は、第２実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の変形例の斜視図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）でのＢＢ線断面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下に具体的に例示する本発明の画像機器は、光電変換によって画像信号を得る撮像ユニットの塵埃除去機構を有するものであり、ここでは一例として電子カメラ（以下「カメラ」と略称する）の塵埃除去機能に係わる改良技術として説明する。特に、本第１実施形態では、レンズ交換可能な電子カメラ（デジタルカメラ）に関して、図１乃至図３を参照して説明する。尚、図１は、本発明の画像機器の第１実施形態としてのデジタルカメラの主に電気的なシステム構成例を概略的に示すブロック図である。また、図２は、該デジタルカメラの塵埃除去機構を含む撮像ユニットの縦断側面図（図３（Ａ）でのＡＡ線断面図）であり、図３（Ａ）は、本実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の斜視図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）でのＢＢ線断面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。

まず、図１を参照して本実施形態におけるデジタルカメラ１０のシステム構成例について説明する。

このデジタルカメラ１０は、カメラ本体としてのボディユニット１００と、アクセサリ装置の一つである交換レンズとしてのレンズユニット２００とによりシステム構成されている。

レンズユニット２００は、ボディユニット１００の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズユニット２００の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、“Ｌｕｃｏｍ”と称する）２０１が行う。ボディユニット１００の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、“Ｂｕｃｏｍ”と称する）１０１が行う。これらＬｕｃｏｍ２０１とＢｕｃｏｍ１０１とは、ボディユニット１００にレンズユニット２００を装着した状態において通信コネクタ１０２を介して互いに通信可能に電気的に接続される。そして、カメラシステムとして、Ｌｕｃｏｍ２０１がＢｕｃｏｍ１０１に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。

レンズユニット２００は、撮影レンズ２０２と絞り２０３を備える。撮影レンズ２０２は、レンズ駆動機構２０４内に設けられた図示しないステッピングモータによって駆動される。絞り２０３は、絞り駆動機構２０５内に設けられた図示しないステッピングモータによって駆動される。Ｌｕｃｏｍ２０１は、Ｂｕｃｏｍ１０１の指令に基づいてこれら各モータを制御する。

ボディユニット１００内には、以下のような構成部材が図示の如く配設されている。例えば、撮影光軸上にフォーカルプレーン式のシャッタ１０８が設けられている。

また、シャッタ１０８の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッタチャージ機構１１２と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッタ制御回路１１３が設けられている。

撮影光軸上には、上述の光学系を通過した被写体像を光電変換するための撮像ユニット１１６が設けられている。撮像ユニット１１６は、画像形成素子としての撮像素子であるＣＣＤ１１７とその前面に配設された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１８とを含む画像形成ユニットと、防塵部材である防塵フィルタ１１９とを、ホルダ１４６を介してユニットとして一体化してなるものである。ここで、光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１８は水晶等からなる光学素子であり、防塵フィルタ１１９は水晶、ガラス等の光学素子や透明なプラスチックであっても良い。防塵フィルタ１１９は、箱状で、振動させることができる透明な部材であれば良い。

上記防塵フィルタ１１９の周縁部の片側には、圧電素子１２０が取り付けられている。圧電素子１２０は、２つの電極を有しており、圧電素子１２０を駆動手段である防塵フィルタ制御回路１２１によって、防塵フィルタ１１９の寸法や材質によって定まる所定の周波数で振動させることで、防塵フィルタ１１９に所定の振動を発生させ、フィルタ表面に付着した塵埃を除去し得るように構成されている。また、撮像ユニット１１６に対しては、手ブレ補正用の防振ユニットが付加されている。

また、本実施形態におけるデジタルカメラ１０は、ＣＣＤ１１７に接続したＣＣＤインターフェース回路１２２と、液晶モニタ１２３と、記憶領域として機能するＳＤＲＡＭ１２４やＦｌａｓｈＲＯＭ１２５などを利用して画像処理する画像処理コントローラ１２６とを備え、電子撮像機能とともに電子記録表示機能を提供できるように構成されている。また、電子撮像機能には、ＣＣＤ１１７で撮影された画像を動画として液晶モニタ１２３に同時に表示してファインダとして用いるいわゆるスルー画表示機能、動画を記録する動画記録機能を持っている。ファインダ機能については光学式の一眼レフファインダ等を設けても良い。ここで、記録メディア１２７は、各種のメモリカードや外付けのＨＤＤ等の外部記録媒体であり、通信コネクタを介してボディユニット１００と通信可能且つ交換可能に装着される。そして、この記録メディア１２７に撮影により得られた画像データが記録される。

その他の記憶領域としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えばＥＥＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ１２８がＢｕｃｏｍ１０１からアクセス可能に設けられている。

Ｂｕｃｏｍ１０１には、当該デジタルカメラ１０の動作状態を表示出力によってユーザへ告知するための動作表示用ＬＣＤ１２９及び動作表示用ＬＥＤ１３０と、カメラ操作ＳＷ１３１と、ストロボ１３２を駆動するストロボ制御回路１３３と、が接続されている。ここで、動作表示用ＬＣＤ１２９あるいは動作表示用ＬＥＤ１３０には、防塵フィルタ制御回路１２１が動作している期間、防塵フィルタ１１９の振動動作を表示する表示部が設けられている。カメラ操作ＳＷ１３１は、例えばレリーズＳＷ、モード変更ＳＷ及びパワーＳＷなど、当該デジタルカメラ１０を操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、該ボディユニット１００内には、電源としての電池１３４と、該電池１３４の電圧を、当該デジタルカメラ１０を構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路１３５が設けられ、また、外部電源から不図示のジャックを介して電流が供給されたときの電圧変化を検知する電圧検出回路（図示せず）も設けられている。

上述のように構成されたデジタルカメラ１０の各部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理コントローラ１２６は、Ｂｕｃｏｍ１０１の指令に従ってＣＣＤインターフェース回路１２２を制御してＣＣＤ１１７から画像データを取り込む。この画像データは画像処理コントローラ１２６でビデオ信号に変換され、液晶モニタ１２３で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ１２３の表示画像から、ファインダ画像あるいは撮影画像を確認できる。

ＳＤＲＡＭ１２４は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。また、画像データは、ＪＰＥＧデータに変換された後、記録メディア１２７に保管される。ここで、画像データが動画である場合はＭＰＥＧデータ等に変換される。

撮影レンズ２０２の焦点合わせは、撮影レンズ２０２の位置を順次変更しながら撮像し、撮像画像の最もコントラストの高い位置をＢｕｃｏｍ１０１で演算し、通信コネクタ１０２を通してＬｕｃｏｍ２０１に伝達し、Ｌｕｃｏｍ２０１が撮影レンズ２０２を位置制御することにより行われる。測光も撮像画像から検出された光量に基づき周知の測光処理が行われる。

次に、図２及び図３を参照してＣＣＤ１１７を含む撮像ユニット１１６について説明する。

撮像ユニット１１６は、撮影光学系を透過し自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子としてのＣＣＤ１１７と、ＣＣＤ１１７の光電変換面側に配設され、撮影光学系を透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除く光学ＬＰＦ１１８と、この光学ＬＰＦ１１８の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵部材である箱形状の防塵フィルタ１１９と、この防塵フィルタ１１９の箱形状の側壁部に配設されて防塵フィルタ１１９に対して所定の振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０と、を備える。

ここで、ＣＣＤ１１７のＣＣＤチップ１３６は、固定板１３７上に配設されたフレキシブル基板１３８上に直接実装され、このフレキシブル基板１３８の両端から出た接続部１３９ａ，１３９ｂが、主回路基板１４０に設けられたコネクタ１４１ａ，１４１ｂを介して主回路基板１４０側と接続されている。また、ＣＣＤ１１７が有する保護ガラス１４２は、スペーサ１４３を介してフレキシブル基板１３８上に固着されている。

また、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材１４４が配設されている。このフィルタ受け部材１４４は、ＣＣＤ１１７の前面側周縁部で光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、光学ＬＰＦ１１８の背面側周縁部の近傍に当接している。そして、光学ＬＰＦ１１８は、その前面側からの押圧部材１４５による押圧状態で、フィルタ受け部材１４４に支持されている。また、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８とを気密的に覆うホルダ１４６が配設されている。このホルダ１４６は、撮影光軸周りの略中央部分に矩形状の開口１４７を有し、この開口１４７の防塵フィルタ１１９側の内周部には凸部１４８が形成され、開口１４７に対してその後方側からＣＣＤ１１７が配設されている。ここで、該凸部１４８とＣＣＤ１１７が有する保護ガラス１４２とによって、上記フィルタ受け部材１４４の周縁部を挟み込むことで、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間を略気密性が保持されるように構成されると共に、光学ＬＰＦ１１８は、ホルダ１４６の内部から前面側に対する抜け止めがなされる。なお、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との気密状態は、塵埃の侵入によって撮影画像に塵埃が写り込み、当該画像に塵埃の影響の出ることを防止可能なレベルであれば良く、必ずしも気体の侵入を完全に防止するレベルでなくても良い。

一方、防塵フィルタ１１９は、薄肉箱形状をなし、箱の底面部１１９ａは、全体として多角形の板状（図２及び図３の例は四角形）を成し、少なくとも、最大の振動振幅が得られる位置から放射方向に所定の広がりを持つ領域が、多角形状をした光透過部である結像光線通過エリア１４９を構成している。また、防塵フィルタ１１９は、結像光線通過エリア１４９の全ての辺または全ての辺の近傍つまり底面部１１９ａの全ての端面部からＣＣＤ１１７の方向へ所定の角度だけ傾斜して延出する足部１１９ｂを有している。これら底面部１１９ａと足部１１９ｂは、同一の材料を用いて形成されている。

そして、ホルダ１４６は、開口１４７に上記箱形状の防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂを嵌め込むことで、防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂを支持する。ここで、足部１１９ｂには、ゴム等の弾性部材で構成された額縁状シール部材１５０が嵌め込まれている。そして、ホルダ１４６の内周部の開口１４７側の端部には、その防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂに嵌め込まれた額縁状シール部材１５０を、やはり嵌め込んで保持・固定するための溝部１５１を全周に形成している。この溝部１５１は、額縁状シール部材１５０を嵌め込んだ防塵フィルタ１１９を光学ＬＰＦ１１８の前面に所定間隔あけて保持するための位置決め機能も兼ね備えている。さらに、防塵フィルタ１１９をホルダ１４６の所定の位置に嵌め込んだ後、保持部材１５２を組み込んで、防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂを支持する。このようにホルダ１４６と保持部材１５２とでなる支持部材によって防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂを支持することで、防塵フィルタ１１９を保持・固定している。なお、ホルダ１４６は係止部１５３を、保持部材１５２は係合部１５４を、それぞれ備え、ホルダ１４６の係止部１５３にて保持部材１５２の係合部１５４を係止することで、保持部材１５２が組み込まれる。額縁状シール部材１５０は、ゴムや樹脂等の振動減性のある材料で形成されているので、防塵フィルタ１１９の振動を阻害することなく、その弾性力によって防塵フィルタ１１９を保持する。また、該額縁状シール部材１５０により、防塵フィルタ１１９とＬＰＦ１１８が形成する空間は、塵埃に対して封止されており、外部からこの空間に画像に写ってしまうような塵埃が入り込むことはない。

なお、防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂの各々は、加振部材である圧電素子１２０が配置可能な側壁部１１９ｂ１と、当該側壁部１１９ｂ１の一端部に形成されていて、圧電素子１２０とは接触しない突出部１１９ｂ２と、を有するものであり、上記側壁部１１９ｂ１と上記突出部１１９ｂ２との断面は、略Ｌ字状をしている。特に、図２及び図３の例では、上記光透過部である結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａは、矩形状をしており、上記側壁部１１９ｂ１は、当該結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａから略垂直に延出し、上記突出部１１９ｂ２は、当該結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａと略平行に当該側壁部１１９ｂ１から延出している。

また、上記額縁状シール部材１５０は、当該突出部１１９ｂ２と上記ホルダ１４６，保持部材１５２でなる支持部材との間を密閉する位置に配置されている。そして、上記突出部１１９ｂ２は、上記支持部材と係合し、上記額縁状シール部材１５０は、当該突出部１１９ｂ２と当該支持部材との係合状態を維持する付勢力を発生する位置に配置されている。具体的には、上記額縁状シール部材１５０は、上記突出部１１９ｂ２と上記支持部材とによって形成される溝部１５１に配置されている。

さらに、加振部材である圧電素子１２０は、矩形状をしており、上記側壁部１１９ｂ１内に収まるように配置される。この圧電素子１２０には、フレキシブルプリント基板であるフレキ１５７が端部に電気接続され、防塵フィルタ制御回路１２１からの後に述べる所定の電気信号を圧電素子１２０に入力し、圧電素子１２０に所定の振動を発生させている。フレキ１５７は、樹脂と銅箔等で作製されて柔軟性があることから圧電素子１２０の振動を減衰させることが少ない。また、振動振幅の小さいところ（後に述べる振動の節位置）に設けることで、より振動の減衰を抑えることができる。一方、以下に述べるような手ブレ補正機構を持つ場合、圧電素子１２０はボディユニット１００に対して相対的に移動するので、防塵フィルタ制御回路１２１がボディユニット１００と一体の固定部材にある場合には手ブレ補正機構の動作に従って、フレキ１５７は変形し、変位する。この場合、フレキ１５７は柔軟性があり薄いため、有効であり、本実施形態の場合にはフレキ１５７は１ヶ所からの引き出しで簡単な構成であるので、手ブレ補正機構をもつカメラには最適である。

防塵フィルタ１１９でその表面から離脱した塵埃は後に述べるように、その振動の慣性力と、重力の作用により、ボディユニット１００の下側に落下する。そこで、防塵フィルタ１１９の下側直近に、粘着材、粘着テープ等で形成された保持材を配設し、落下した塵埃を確実に保持し、再び防塵フィルタ１１９の表面に戻らないようにすることが好ましい。

次に、簡単に手ブレ補正機能について説明する。この手ブレ補正機構は、図１に示すように、Ｘ軸ジャイロ１６０、Ｙ軸ジャイロ１６１、防振制御回路１６２、Ｘ軸アクチュエータ１６３、Ｙ軸アクチュエータ１６４、Ｘ枠１６５、Ｙ枠１６６（ホルダ１４６）、フレーム１６７、位置検出センサ１６８及びアクチュエータ駆動回路１６９から構成され、カメラのＸ軸回りの手ブレの角速度を検出するＸ軸ジャイロ１６０とカメラのＹ軸周りの手ブレの角速度を検出するＹ軸ジャイロ１６１とからの角速度信号から、防振制御回路１６２により手ブレ補償量を演算し、撮影光軸の方向をＺ軸方向とした場合、撮影光軸に直交するＸＹ平面内で直交する第１の方向であるＸ軸方向及び第２の方向であるＹ軸方向に、撮像素子であるＣＣＤ１１７を、ブレを補償するように変位移動させるものである。即ち、アクチュエータ駆動回路１６９から所定の駆動信号を入力するとＸ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＸ軸アクチュエータ１６３と、同じく、所定の駆動信号を入力するとＹ軸方向にＣＣＤ１１７を駆動するＹ軸アクチュエータ１６４を駆動源として用い、Ｘ枠１６５と撮像ユニット１１６中のＣＣＤ１１７を搭載したＹ枠１６６（ホルダ１４６）とをフレーム１６７に対して移動する移動対象物として構成される。ここで、Ｘ軸アクチュエータ１６３及びＹ軸アクチュエータ１６４は、電磁回転モータとネジ送り機構等を組み合わせたものや、ボイスコイルモータを用いた直進電磁モータや、直進圧電モータ等が用いられている。尚、位置検出センサ１６８は、Ｘ枠１６５及びＹ枠１６６の位置を検出するものであり、防振制御回路１６２は該位置検出センサ１６８での検出結果に基づいて、変位移動可能な範囲を超えてＸ軸アクチュエータ１６３及びＹ軸アクチュエータ１６４を駆動しないように、アクチュエータ駆動回路１６９を制御する。

ここで、第１実施形態の塵埃除去機構について図４乃至図１０を参照してさらに詳しく説明する。図４（Ａ）は、塵埃フィルタをレンズ側から見た正面図であり、図４（Ｂ）は、防塵フィルタの一部を切り欠いて示す斜視図である。図５は、防塵フィルタ１１９に発生する振動の様子を説明するための図で、特に図５（Ａ）は防塵フィルタ１１９の正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢＢ線断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＣＣ線断面図である。図６は、防塵フィルタ１１９に発生する図５とは異なる振動の様子を示す図である。図７（Ａ）は、防塵フィルタの振動発生の概念を説明するための防塵フィルタ１１９の正面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢＢ線断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＣＣ線断面である。図８及び図９はそれぞれ、防塵フィルタの異なる形態を示す図である。図１０は、防塵フィルタ１１９に発生する定在波を説明するための防塵フィルタ１１９の概念図（図７（Ｂ）に相当）である。

防塵フィルタ１１９は、薄肉箱形状をなし、箱の底面部１１９ａは、あるいは全体として多角形の板状（本実施形態は四角形）を成すが、円を含む曲線で囲まれた形状であっても構わない。即ち、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａは、全体として円形を成し、その円の一部を直線状にカットして一辺を持つＤ形状であっても良いし、四角形の両辺を円弧状に形成し、上下二辺を持つ小判形状としたもののように曲線と直線を組み合わせた形状でも構わない。また、防塵フィルタ１１９は、底面部１１９ａの全ての端面部から上記画像形成素子の方向へ所定の角度だけ傾斜して延出する足部１１９ｂを有しており、これら底面部１１９ａと足部１１９ｂとにより箱状防塵フィルタ１１９は、底面部１１９ａ及び側壁部１１９ｂ１が略均一な厚みとなるような箱形状に形成されている。そして、上述した取り付け手段により、この防塵フィルタ１１９の透明部（結像光線通過エリア１４９）が光学ＬＰＦ１１８の前面側に所定の間隔をもって対向配置されている。ここで、箱形状の防塵フィルタ１１９の上記底面部１１９ａと側壁部１１９ｂ１の両方が、薄く均一な厚みとなっていても良いし、少なくとも上記底面部１１９ａが薄く均一な厚みとなっていれば良い。

また、防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１の平面部には、当該防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａに対して振動を与えるための加振部材である圧電素子１２０が、例えば接着剤による貼着等の手段により配設されている。防塵フィルタ１１９に圧電素子１２０を配設することで振動子１７０が形成され、該振動子１７０は、圧電素子１２０に所定の周波電圧を印加すると共振振動し、図５に示すような底面部１１９ａに垂直な屈曲振動を大きな振幅で発生する。

ここで、防塵フィルタ１１９を構成する足部１１９ｂ（側壁部１１９ｂ１）と底面部１１９ａのなす角度は、足部１１９ｂと底面部１１９ａを一体成形することを考えると、９０°以上が好ましく、また、その投影面積の拡大と剛性を考えると１３５°程度以下にするのが良い。また、底面部１１９ａと側壁部１１９ｂ１をつなぐ面は、円筒面に近似した面で構成すると、防塵フィルタ１１９の剛性はより高いものになり、小型化することができる。さらに、本実施形態では、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａと足部１１９ｂを一体に成形したが、別々の部材で構成して接合しても良い。一方、圧電素子１２０は、図４では１つしか配置していないが、複数配置しても良いし、防塵フィルタ１１９の内面（撮像素子側の面）に配置しても良い。

圧電素子１２０には、特に図示はしていないが、第１の信号電極と、該第１の信号電極に対向した裏面に設けられ、側壁部を通して上記第１の信号電極のある側の面に引き回された第２の信号電極とが形成されている。そして、第１の信号電極と第２の信号電極に、上記導電性パターンを持つフレキ１５７が電気的に接続されている。夫々の信号電極には、フレキ１５７を介して接続された防塵フィルタ制御回路１２１によって所定周期を有する駆動電圧を印加することで、防塵フィルタ１１９に図５に示す２次元の定在波屈曲振動を発生させることができる。防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａの寸法は、長辺の長さがＬＡ、それに直交する短辺の長さがＬＢである（図８及び図９の寸法表記に対応）。ここで、図５に示す防塵フィルタ１１９は、矩形であるので、後述する本願発明の「仮想矩形」と一致する（長辺の長さＬＡは仮想矩形の辺の長さＬＦに等しい）。図５に示す屈曲振動は定在波振動を示し、図５（Ａ）で振動の節エリア（振動振幅の小さいエリア）１７３を示す黒い線状のエリアは、黒が濃いほど振動振幅が小さくなっている。尚、図５（Ａ）中に示すメッシュは、有限要素法での分割メッシュである。

振動速度が大きい場合、図５（Ａ）に示すように節エリア１７３の間隔が小さいと、節エリア１７３には大きな面内振動が発生し、節エリア１７３にある塵埃には面内振動方向に大きな慣性力が発生する（後述する図１０の質点Ｙ２の動きを参照。節を中心にＹ２とＹ２’の間を円弧振動する）。塵埃の付着面に沿った力が作用するように防塵フィルタ１１９面を重力に対して平行になる方向に傾けると、慣性力と重力が作用して節エリア１７３に付着した塵埃も除去することができる。

また、図５（Ａ）での白色のエリアは、振動振幅が大きなエリアを示し、この白色エリアに付着した塵埃は、振動により与えられる慣性力により除去される。振動の節エリア１７３に付着した塵埃は、異なる周波数の電気信号を圧電素子１２０に入力し、節エリア１７３に振幅をもつ別の振動モード（例えば図６に示す振動モード）で加振することによっても除去することができる。

図５に示す屈曲の振動モードは、Ｘ方向の屈曲振動と、Ｙ方向の屈曲振動との合成で形成される。この合成の基本状態の様子を示したのが、図７である。２つの圧電素子１２０、１２０’を防塵フィルタ１１９の中心軸Ｘに対称に配置した振動子１７０をスポンジ等の振動減衰の殆どない部材の上に置いて自由振動させると、図７に示すような格子状の節エリア１７３が発生する振動モードが通常簡単に得られる。なお、図７（Ａ）では、節エリア１７３を破線で示している（線幅方向に振動の最も小さい位置を線として表示）。その場合に、Ｘ方向に波長λｘの定在波屈曲振動が発生し、且つＹ方向に波長λｙの定在波屈曲振動が発生して、両方の定在波が合成されている状態を示している。その場合に、Ｘ方向に波長λｘの定在波屈曲振動が発生し、且つＹ方向に波長λｙの定在波屈曲振動が発生して、両方の定在波が合成されている状態を示している。Ｏ点をｘ＝０，ｙ＝０の原点として取ると、任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）のＺ方向の振動Ｚ（ｘ，ｙ）は、Ａを振幅（ここでは一定値としたが、実際には振動モードや圧電素子に入力される電力により変わる）、ｍ、ｎは振動モードに対応した固有振動の次数で０を含む正の整数、γを任意の位相角とすると、次の（１）式で表される。

Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）・ｃｏｓ（γ）
＋Ａ・Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）・ｓｉｎ（γ） …（１）
但し、
Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｎπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｍπ・ｙ＋π／２）
Ｗｎｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（ｍπ・ｘ＋π／２）・ｓｉｎ（ｎπ・ｙ＋π／２）
である。

ここで、例えば、位相角γ＝０とすると、上記（１）式は、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ／λｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ／λｙ＋π／２）
となり、ここでλｘ＝λｙ＝λ＝１とする（屈曲の波長を単位長さとしてｘ，ｙを表記）と、
Ｚ（ｘ，ｙ）＝Ａ・Ｗｍｎ（ｘ，ｙ）
＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ・π・ｘ＋π／２）
・ｓｉｎ（ｍ・π・ｙ＋π／２）
となる。図７は、ｍ＝ｎの場合の振動モードを示し（Ｘ方向、Ｙ方向の振動の次数と波長が同じなので防塵フィルタ１１９の形状は正方形になる）、Ｘ方向、Ｙ方向に等間隔で振動の山、節、谷が現れ、碁盤目状に振動の節エリア１７３が現れている（従来の振動モード）。また、ｍ＝０、ｎ＝１の振動モードでは、Ｙ方向に平行な辺（辺ＬＢ）に対して、平行な山、節、谷が出来る振動になる。以上の碁盤目状あるいは辺に平行な振動モードではＸ方向、Ｙ方向の振動が独立に現れるだけで、合成されて振動振幅が大きくなることがない。

ここで、防塵フィルタ１１９の形状を僅かに長方形側にすると、本実施形態のように圧電素子を１つの辺に沿って配置しても、振動振幅が非常に大きくなる振動モードとなる（従来の円形の防塵フィルタと同じレベルの振動振幅が発生する）。このとき、図５の振動モードとなり、防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、光軸中心に対して、振動振幅の山の稜線１７４が閉曲線（図５では、ほぼ円形）を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く、合成して定在波が作られる。ここで、防塵フィルタ１１９は、その重心１１９ｃを通る第１の仮想線ＶＬ１に対して対称な辺を少なくとも一つ持ち、圧電素子１２０の重心がその第１の仮想線ＶＬ１にあるように、圧電素子１２０を配置している。また、振動振幅の山の稜線１７４が構成する閉曲線の中心は、最も大きな振動速度、振動振幅を持つ中心振動領域１７５となり、その重心１７５ａと、該中心振動領域１７５の重心１７５ａを含む、上記防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａに対して垂直な振動振幅を殆ど持たない節エリア１７３に囲まれた領域の重心１７３ａとは、ほぼ一致して、同様に上記第１の仮想線ＶＬ１上にある。即ち、圧電素子１２０は、その長手方向の一辺が上記板状の結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａの一辺と略平行に配置されていて、当該圧電素子１２０の長手方向の一辺の中間点と当該板状の結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａの一辺の中間点（防塵フィルタ１１９の重心１１９ｃ）とを結ぶ第１の仮想線ＶＬ１と、当該板状の結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａの振動中心（中心振動領域１７５の重心１７５ａ）と当該板状の結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａの一辺の中間点（防塵フィルタ１１９の重心１１９ｃ）を結ぶ第２の仮想線ＶＬ２と、が一致する。但し、圧電素子１２０を１つのみ配置するため、この中心振動領域１７５の重心１７５ａは、防塵フィルタ１１９の重心１１９ｃから、上記圧電素子１２０が配置されている辺側へずれる。

ここで、圧電素子１２０の重心は駆動電圧を印加しても伸縮しないので、圧電素子１２０はその重心が節エリアに位置するように取り付けることが望ましい。一方、防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１は、発生される振動の振幅方向に延びているため、底面部１１９ａと側壁部１１９ｂ１の上記第１の仮想線ＶＬ１上の境界部分は振動せずに、節エリア１７３となる。そこで、圧電素子１２０は、その重心が上記第１の仮想線ＶＬ１上の上記境界部分に配置している。この場合、圧電素子１２０を防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａに配置すると、圧電素子１２０の短辺方向にはある程度の寸法があるため、上記境界部分に長辺を沿って配置したとしても、重心の位置は振動振幅のある程度大きな位置となってしまう。これに対して、圧電素子１２０を防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１に配置すると、圧電素子１２０の厚み方向の寸法は小さいため、重心の位置はほぼ上記境界部分となるので、好ましい。

また、図７のように防塵フィルタ１１９の開放端が底面部の端部であると、圧電素子１２０を１つのみ配置した場合、対称形状が得にくいため反射する条件がうまく整わず、振動振幅の山の稜線１７４は同心円を描くとしても、きれいな円形とはなりにくいが、図５のような箱形状の防塵フィルタ１１９では、底面部１１９ａと側壁部１１９ｂ１との上記第１の仮想線ＶＬ１上及びそれに直交する仮想軸上の夫々の境界部分が節エリア１７３となることで、きれいな円形が描かれることとなる。

なお、図５に示す振動子１７０の防塵フィルタ１１９は、２５．０ｍｍ（Ｘ方向：ＬＡ、ＬＦ）×２４．２ｍｍ（Ｙ方向：ＬＢ）×４．２ｍｍ（Ｚ方向：Ｈ）、底面部１１９ａ及び側壁部１１９ｂ１は均一な肉厚０．２ｍｍのガラス板（光学素子）である。なお、上記防塵フィルタ１１９は、Ｘ方向の辺ＬＡを含み、当該ＬＡ（２５．０ｍｍ）を短辺とし、ＬＢ（２４．２ｍｍ）を長辺とする矩形であるので、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａの面積と同一の面積を有する、本願発明の「仮想矩形」とは一致する。圧電素子１２０は、１６．６ｍｍ（Ｘ方向）×２．４ｍｍ（Ｙ方向）×０．６．ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛のセラミックで作られ、防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１に沿って、Ｘ方向、Ｚ方向は防塵フィルタ１１９の側壁部中心を通るＸ軸に平行な軸及びＺ軸に平行な軸に対して軸対称となるように、エポキシ系の接着剤で接着固定されている。このとき、図５で示される振動モードの共振周波数は４４ｋＨｚ付近であり、防塵フィルタ１１９中央位置に、四角形の防塵フィルタ１１９が内接する大きさの円形に防塵フィルタを構成した場合にほぼ匹敵する最も大きな振動速度、振動振幅を持つ中心振動領域１７５が得られる。

また、図６の振動モードは、図５の防塵フィルタ１１９の加振用周波数を変えることにより発生するモードであり、防塵フィルタ１１９の重心１１９ｃを通る第１の仮想線ＶＬ１に対して対称な１つの辺から当該１つの辺に対向して配置されている他方の辺側へ向かって、略同心円状に連続的に位置する振動振幅の山の稜線１７４が形成される振動モードである。ここで、当該連続する略同心円状の稜線１７４の中心は、当該防塵フィルタ１１９の上記１つの辺を挟んで他方の辺とは反対側で、上記第１の仮想線ＶＬ１上にある。

図８は、振動子１７０の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａの形状として、円盤状の一部が切り欠かれて一つの辺を形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な一辺を持つＤ形状底面部１１９ａの防塵フィルタ１１９を使用する。圧電素子１２０は、この一辺に平行で、且つ、辺の中点（Ｙ方向の対称軸（第１の仮想線ＶＬ１））に対して対称に、防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１上に配置されている。ここで、防塵フィルタ１１９の圧電素子１２０の設置された面は、底面部１１９ａと略１３５°の角度θをなしている。防塵フィルタ１１９の形状をこのように形成すると、防塵フィルタ１１９の中心（防塵フィルタ１１９の重心１１９ｃ）に対する形状の対称性が高くなり、より本実施形態の振動状態（同心円状に振動の山が発生する振動モード）が作り易くなる。加えて、形状が、円形よりも小型になることは勿論である。そしてさらに、圧電素子１２０を側壁部１１９ｂ１に配置することで、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａがより小型になり、また、防塵フィルタ１１９の側壁部１１９ｂ１の剛性が高くなる。なお、図８では、防塵フィルタの側壁部１１９ｂ１と底面部１１９ａの角度は、圧電素子１２０を設置した面のみ直角ではないが、他の円筒側壁部１１９ｂ１を底面部１１９ａと９０°から１３５°程度の間の角度を持つように構成しても良い。角度を９０°よりも大きくしていくと、次第に円板形状の防塵フィルタに近づくので同心円状の山をもつ振動モードを発生し易くなり、より振動速度の高い強力な振動を発生し易くなる。さらに、防塵フィルタ１１９は箱型にすることで剛性が上がり、板形状では精度良く支持しないと振動中に破損の恐れがあることから板厚を０．５ｍｍ程度で構成していたものが、０．３ｍｍ以下の肉厚で構成することも可能となる。従って、振動する底面部１１９ａの肉厚が薄く出来ることから、板形状で発生していた振動速度よりも振動速度を高くすることが出来る。一方、防塵フィルタ１１９を構成する側壁部１１９ｂ１は、底面部１１９ａの振動方向には剛性が高く、底面部１１９ａの振動方向には殆ど振動しない。

図９は、振動子１７０の別の変形例を示す図であり、防塵フィルタ１１９の底面部１１９ａとして、円盤に対称に切り欠きを入れて二辺を平行な小判形状に形成している。即ち、Ｙ方向の対称軸に対して対称な辺を２つ持つ防塵フィルタ１１９を使用する。また、２つの円弧を形成する面は底面部１１９ａに対して略１３５°の角をなす斜面を形成しており、図８の防塵フィルタ１１９よりも小型に形成されている。さらに、側壁部１１９ｂ１側の防塵フィルタ１１９の肉厚は、圧電素子１２０が配置される面以外は底面部１１９ａから滑らかに厚みを増す形状となっている。このように開放端側の肉厚が厚くなっているので、図８の防塵フィルタ１１９よりも、防塵フィルタ１１９の固定は安定する。この場合、圧電素子１２０は、上記２辺に続く２つの側壁部１１９ｂ１の内、上側の側壁部１１９ｂ１に配置されている。ここで、圧電素子１２０の配置されている側壁部１１９ｂ１の肉厚と底面部１１９ａの肉厚は薄肉で同じなので、圧電素子１２０で発生する振動が効率的に底面部１１９ａに伝わり、振動速度の大きな強い振動を底面部１１９ａに発生させることができる。なおここで、図９での仮想矩形１７６の短辺、長辺は、図に示すごとく、底面部１１９ａの短辺、長辺に略一致する。

なお、防塵フィルタ１１９の材質は、透明なガラスとして説明したが、メタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂でも良い。成形が可能な樹脂、ガラス材料が最適である。

次に、図１０を用いて塵埃の除去について詳しく説明する。図１０は、図７のＢＢ線断面図と同じ断面を示してある。

図１０に矢印１７７で示す方向に分極された圧電素子１２０に所定の周波電圧が印加された場合は、振動子１７０がある時点ｔ０で実線に示した状態となる。振動子１７０表面の任意の位置ｙにある質点Ｙの任意の時刻ｔでのＺ方向の振動ｚは、振動の角速度ω、Ｚ方向の振幅Ａ、Ｙ＝２πｙ／λ（λ：屈曲振動の波長）として、下記の（２）式の通りに表される。

ｚ＝Ａｓｉｎ（Ｙ）・ｃｏｓ（ωｔ） …（２）
この式は、図７での定在波振動を表す。即ち、ｙ＝ｓ・λ／２の時（ここで、ｓは整数）にＹ＝ｓπとなり、ｓｉｎ（Ｙ）は零になる。従って、時間に関係なくＺ方向の振動振幅が零になる節１７８をλ／２ごとに持つことになり、これは定在波振動である。図１０において破線で示した状態は、時間ｔ０の状態に対して振動が逆相となるｔ＝ｋπ／ωでの状態を示す（ここで、ｋは奇数）。

次に、防塵フィルタ１１９上の点Ｙ１の振動は、屈曲定在波の振動の腹１７９の位置になるので、振動振幅はＡとなり、Ｚ方向の点Ｙ１の位置ｚ（Ｙ１）は、
ｚ（Ｙ１）＝Ａｃｏｓ（ωｔ） …（３）
となる。

Ｙ１の振動速度Ｖｚ（Ｙ１）は、振動の周波数をｆとすると、ω＝２πｆであるので、上記（３）式を時間で微分して、
Ｖｚ（Ｙ１）＝ｄ（ｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−２πｆ・Ａｓｉｎ（ωｔ） …（４）
となる。Ｙ１の振動加速度αｚ（Ｙ１）は、上記（３）式をさらに時間で微分して、
αｚ（Ｙ１）＝ｄ（Ｖｚ（Ｙ１））／ｄｔ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ） …（５）
となり、Ｙ１に付着している塵埃１８０は、上記（５）式の加速度を受けることとなる。
この時、塵埃１８０の受ける慣性力Ｆｋは、塵埃１８０の質量をＭとして、
Ｆｋ＝αｚ（Ｙ１）・Ｍ
＝−４π^２ｆ^２・Ａｃｏｓ（ωｔ）・Ｍ …（６）
となる。

上記（６）式から、慣性力Ｆｋは、周波数ｆを上げると、ｆの２乗に比例して大きくなるので効果的なことが判るが、その時の振動振幅Ａが小さいと、いくら周波数を上げたからと言って、慣性力を上げることは出来ない。一般的には、加振の振動エネルギーを発生させる圧電素子１２０の大きさを一定とすると、所定の振動エネルギーしか発生することができない。従って、同じ振動モードで周波数を上げると振動振幅Ａは周波数ｆの２乗に逆比例し、共振周波数を上げて高次の共振モードにすると、振動振幅は低下し、振動速度が上がらず、振動加速度も上がらない（むしろ、周波数が高くなると、理想的に共振させることが難しく、振動エネルギー損失が大きくなり、振動加速度は下がる）。即ち、単に共振モードで振動を発生させることでは大きな振幅を持つモードにはならず、塵埃除去の効果が著しく悪化してしまう。

防塵フィルタ１１９が矩形であるにも関わらず、図５に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７４が光軸中心に対して閉曲線を構成し、また、図６に示す本実施形態の振動モードは、振動振幅の山の稜線１７４が辺の中心を取り囲む曲線を構成し、Ｘ方向の辺からの反射波と、Ｙ方向の辺からの反射波を効率良く合成して定在波を作っている。一方、図５の振動モードでは、防塵フィルタ１１９の中心から広がる被写体光が透過するエリアの中央部付近の最大振動速度が最も大きく、図５の振動モードに対して図６の振動モードでは、上記中央部の最大振動速度は５０％から７０％程度に低下する。
しかし、図６の振動モードであっても、従来の矩形の平板よりも上記中央部の最大振動速度は大きい。

このように振動振幅の山の稜線１７４が光軸中心に対して閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、防塵フィルタ１１９が円盤状の形状の場合に発生する同心円状の振動の振幅と同等の振動振幅が発生できる。単に辺に平行な振動振幅を発生する振動モードでは、本実施形態の数分の１から１０分の１程度の振動加速度しか得ることが出来ない。

また、振動振幅の山の稜線１７４が閉曲線を構成する振動や辺の中心を取り囲む曲線を構成する振動では、振動子１７０の中心が最も振動振幅が大きく、周辺の閉曲線又は取り囲む曲線ほど振動振幅は小さくなる。これによって、画像の中心ほど塵埃除去の能力が高くなり、振動子１７０の中心を光軸に合わせることにより、中心の画質が高いところほど塵埃１８０が写り込まなくなると言った利点もある。

さらに、結像光線通過エリア１４９内の振動振幅の小さいエリアである節エリア１７３は圧電素子１２０に与える駆動周波数を変えることで異なる振動モードで共振させることにより、節１７８位置を変化させて塵埃１８０を除去できることは勿論である。

また、圧電素子１２０を振動させる上記所定の周波数は、振動子１７０を構成する防塵フィルタ１１９の形状寸法と圧電素子１２０の形状寸法、それらの材質や支持の状態によって決まるものであるが、通常、温度は振動子１７０の弾性係数に影響し、その固有振動数を変化させる要因の１つとなっている。そのため、運用時にその温度を計測して、その固有振動数の変化を考慮するのが好ましい。この場合、温度測定回路（不図示）に接続された温度センサ（不図示）がデジタルカメラ１０内に設けられており、温度センサの計測温度から予め決められた振動子１７０の振動周波数の補正値を不揮発性メモリ１２８に記憶させ、計測温度と補正値をＢｕｃｏｍ１０１に読み込み、駆動周波数を演算して防塵フィルタ制御回路１２１の駆動周波数とすることによって、温度変化に対しても効率の良い振動を発生することができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、防塵フィルタ１１９の取り付け構造が上記第１実施形態とは異なっている以外は、上記第１実施形態と同様である。よって、防塵フィルタ１１９の取り付け構造のみを説明し、それ以外の説明は省略する。

図１１（Ａ）は、本発明の第２実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の斜視図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）でのＢＢ線断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。

即ち、上記第１実施形態における凸部１４８の代わりに、本実施形態においては、ホルダ１４６のレンズ側の開口１４７端部が、ＣＣＤ１１７が有する保護ガラス１４２との間に上記フィルタ受け部材１４４の周縁部を挟み込むことで、ＣＣＤ１１７と光学ＬＰＦ１１８との間を略気密性に保持するよう、全周にわたって開口１４７側に突出する突出部１８８として形成され、略Ｌ字状の断面を有するようにしている。そして、該突出部１８８のホルダ１４６外周側端部には、防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂに嵌め込まれた額縁状シール部材１５０を、やはり嵌め込んで保持・固定するための溝部１５１を全周に形成している。

また、保持部材１５２は複数個の係止部１８９を有し、該係止部１８９を防塵フィルタ１１９の突出部１１９ｂ２と係合させて防塵フィルタ１１９の足部１１９ｂを支持することにより、防塵フィルタ１１９を保持・固定している。

このように、本実施形態では、防塵フィルタ１１９に設けられた足部１１９ｂを指示する支持部材は、突出部１１９ｂ２と係合する第１の支持部材としての保持部材１５２と、上記突出部１１９ｂ２とともに上記額縁状シール部材１５０が配置される溝部１５１を形成する第２の支持部材としてのホルダ１４６と、から構成される。

図１２は、本発明の第３実施形態としてのデジタルカメラにおける塵埃除去機構の変形例を示す図で、特に、図１２（Ａ）は、塵埃除去機構の斜視図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）でのＢＢ線断面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）の断面図の要部を拡大して示す図である。

本変形例は、ホルダ１４６の突出部１８８の形状を変更したものである。即ち、突出部１８８のレンズ側の面を、結像光線通過エリア１４９及び底面部１１９ａと略平行に側壁部１１９ｂ１から延出している突出部１１９ｂ２と平行にするのではなく、溝部１５１側を頂点とする傾斜を持たせた形状としている。こうすることで、突出部１８８の頂部が溝部１５１に対して働く付勢力がより強くなるので、溝部１５１に嵌め込まれる額縁状シール部材１５０をより強固に保持・固定でき、気密性をより高めることができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、上述した実施形態では、ファインダは液晶モニタを利用したものとなっているが、一眼レフ式の光学ファインダをもつカメラでも勿論良い。

さらに、上述した実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ１１７を例に挙げているが、もちろん、ＣＭＯＳやその他の撮像素子であっても構わない。また、上述した実施形態では、加振部材は圧電素子１２０としていたが、電歪材料でも、超磁歪材でも勿論良い。

また、振動の際、加振する対象部材に付着している塵埃１８０をより効率よく振り落とせるよう、その表面に、例えば、透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウム・錫）膜、インジウム亜鉛膜、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン膜、吸湿型静電気防止膜である界面活性剤膜、シロキサン系膜、等をコーティング処理しても良い。但し、振動に係わる周波数や駆動時間などは上記膜の部材に対応した値に設定する。

また、本願の一実施形態として記載した光学ＬＰＦ１１８を、複屈折性を有する複数枚の光学ＬＰＦとして構成しても良い。そして、それら複数枚に構成した光学ＬＰＦのうちの最も被写体側に配置された光学ＬＰＦを、図２に記載した防塵フィルタ１１９の代わりに防塵部材（加振対象）として使用しても良い。

また、本願の一実施形態として図２に記載した光学ＬＰＦ１１８を有さないカメラとし、防塵フィルタ１１９を、例えば、光学ＬＰＦ、赤外カットフィルタ、偏向フィルタ、ハーフミラー等の何れかの光学素子として使用するようにしても良い。

さらに、上記光学ＬＰＦ１１８を有さないだけでなく、防塵フィルタ１１９を、図２記載の保護ガラス１４２に代用させる構成としても良い。この場合、保護ガラス１４２とＣＣＤチップ１３６との防塵・防湿状態を維持するようにすると共に、保護ガラス１４２を支持しつつ振動させる構成として、図２記載の防塵フィルタ１１９を支持しつつ振動させる構成を利用すれば良い。なお、保護ガラス１４２を、光学ＬＰＦ、赤外カットフィルタ、偏向フィルタ、ハーフミラー等の何れかの光学素子として使用するようにしても良いのはいうまでもない。

尚、本発明を適用する画像機器としては、例示した撮像装置（デジタルカメラ）に限らず、塵埃除去機能を必要とする装置であれば良く、必要に応じて変形実施することで実用化され得る。より、具体的には液晶等の表示素子を用いた画像投影装置における表示素子と光源の間、あるいは表示素子と投影レンズとの間に、本発明の塵埃除去機構を設けても良い。

１０…デジタルカメラ、１００…ボディユニット、１０１…ボディ制御用マイクロコンピュータ（Ｂｕｃｏｍ）、１０８…シャッタ、１１６…撮像ユニット、１１７…ＣＣＤ、１１８…光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１１９…防塵フィルタ、１１９ａ…底面部、１１９ｂ…足部、１１９ｂ１…側壁部、１１９ｂ２…突出部、１１９ｃ…防塵フィルタの重心、１２０…圧電素子、１２１…防塵フィルタ制御回路、１２２…ＣＣＤインターフェース回路、１２８…不揮発性メモリ、１２９…動作表示用ＬＣＤ、１３０…動作表示用ＬＥＤ、１３１…カメラ操作ＳＷ、１３４…電池、１３５…電源回路、１３６…ＣＣＤチップ、１３７…固定板、１３８…フレキシブル基板、１３９ａ，１３９ｂ…接続部、１４０…主回路基板、１４１ａ，１４１ｂ…コネクタ、１４２…保護ガラス、１４３…スペーサ、１４４…フィルタ受け部材、１４５…押圧部材、１４６…ホルダ、１４７…開口、１４８…凸部、１４９…結像光線通過エリア、１５０…額縁状シール部材、１５１…溝部、１５２…保持部材、１５３…係止部、１５４…係合部、１５７…フレキ、１７０…振動子、１７３…節エリア、１７３ａ…節エリアに囲まれた領域の重心、１７４…振動振幅の山の稜線、１７５…中心振動領域、１７５ａ…中心振動領域の重心、１７６…仮想矩形、１７７…分極方向を示す矢印、１７８…節、１７９…振動の腹、１８０…塵埃、１８８…突出部、１８９…係止部、２００…レンズユニット、２０１…レンズ制御用マイクロコンピュータ（Ｌｕｃｏｍ）、２０２…撮影レンズ、２０３…絞り。

Claims

光学的な画像を生成するための画像形成素子を保持する画像形成ユニットの前面に配置されていて、当該画像形成素子から入射する光または上記画像形成素子へ入射する光が透過する多角形状をした板状の光透過部と、当該多角形状をした光透過部の全ての辺または全ての辺の近傍から当該画像形成ユニットが位置する方向へ所定角度傾斜して延出する複数の足部と、を有する箱形状の防塵部材と、
上記防塵部材に設けられた足部を支持する支持部材と、
上記複数の足部の少なくとも１つに固定されていて、上記光透過部の面に垂直な振動振幅を付与する加振部材と、
上記防塵部材の足部と上記支持部材との間を密閉するように配置された弾性部材と、
を具備し、
上記防塵部材の上記光透過部及び上記複数の足部は、同一の材料を用いて形成され、
上記防塵部材は、当該防塵部材の足部と支持部材との間に配置された上記弾性部材の弾性力によって保持されている、
ことを特徴とする振動装置。
上記複数の足部の各々は、
上記加振部材が配置可能な側壁部と、
当該側壁部の一端部に形成されていて、当該加振部材とは接触しない突出部と、
を有し、
上記弾性部材は、当該突出部と上記支持部材との間を密閉する位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の振動装置。
上記突出部は、上記支持部材と係合し、
上記弾性部材は、当該突出部と当該支持部材との係合状態を維持する付勢力を発生する位置であって、当該突出部と当該支持部材との間を密閉する位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の振動装置。
上記側壁部と上記突出部との断面は、略L字状をしていることを特徴とする請求項２または３記載の振動装置。
上記弾性部材は、上記突出部と上記支持部材とによって形成される溝部に配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の振動装置。
上記支持部材は、
上記突出部と係合する第１の支持部材と、
上記突出部とともに上記弾性部材が配置される溝部を形成する第２の支持部材と、
を有することを特徴とする請求項２、３または５記載の振動装置。
上記加振部材は、矩形状をしており、
当該加振部材は、上記側壁部内に収まるように配置される、
ことを特徴とする請求項２記載の振動装置。
上記加振部材は、その長手方向の一辺が上記板状の光透過部の一辺と略平行に配置されていて、当該加振部材の長手方向の一辺の中間点と当該板状の光透過部の一辺の中間点とを結ぶ第１の仮想線と、当該板状の光透過部の振動中心と当該板状の光透過部の一辺の中間点を結ぶ第２の仮想線と、が一致することを特徴とする請求項１記載の振動装置。
上記光透過部は、矩形状をしており、
上記側壁部は、当該光透過部から略垂直に延出し、
上記突出部は、当該光透過部と略平行に当該側壁部から延出している、
ことを特徴とする請求項２記載の振動装置。
光学的な画像を生成するための画像形成素子を保持する画像形成ユニットと、
上記画像形成ユニットの前面に配置されていて、当該画像形成素子から入射する光または上記画像形成素子へ入射する光が透過する多角形状をした板状の光透過部と、当該多角形状をした光透過部の全ての辺または全ての辺の近傍から当該画像形成ユニットが位置する方向へ所定角度傾斜して延出する複数の足部と、を有する箱形状の防塵部材と、
上記防塵部材に設けられた足部を支持する支持部材と、
上記複数の足部の少なくとも１つに固定されていて、上記光透過部の面に垂直な振動振幅を付与する加振部材と、
上記防塵部材の足部と上記支持部材との間を密閉するように配置された弾性部材と、
を具備し、
上記防塵部材の上記光透過部及び上記複数の足部は、同一の材料を用いて形成され、
上記防塵部材は、当該防塵部材の足部と支持部材との間に配置された上記弾性部材の弾性力によって保持されている、
ことを特徴とする画像機器。
上記複数の足部の各々は、
上記加振部材が配置可能な側壁部と、
当該側壁部の一端部に形成されていて、当該加振部材とは接触しない突出部と、
を有し、
上記弾性部材は、当該突出部と上記支持部材との間を密閉する位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１０記載の画像機器。
上記突出部は、上記支持部材と係合し、
上記弾性部材は、当該突出部と当該支持部材との係合状態を維持する付勢力を発生する位置であって、当該突出部と当該支持部材との間を密閉する位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像機器。
上記側壁部と上記突出部との断面は、略L字状をしていることを特徴とする請求項１２記載の画像機器。
上記弾性部材は、上記突出部と上記支持部材とによって形成される溝部に配置されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の画像機器。
上記支持部材は、
上記突出部と係合する第１の支持部材と、
上記突出部とともに上記弾性部材が配置される溝部を形成する第２の支持部材と、
を有することを特徴とする請求項１１、１２または１４記載の画像機器。
上記加振部材は、矩形状をしており、
当該加振部材は、上記側壁部内に収まるように配置される、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像機器。
上記加振部材は、その長手方向の一辺が上記板状の光透過部の一辺と略平行に配置されていて、当該加振部材の長手方向の一辺の中間点と当該板状の光透過部の一辺の中間点とを結ぶ第１の仮想線と、当該板状の光透過部の振動中心と当該板状の光透過部の一辺の中間点を結ぶ第２の仮想線と、が一致することを特徴とする請求項１０記載の画像機器。
上記光透過部は、矩形状をしており、
上記側壁部は、当該光透過部から略垂直に延出し、
上記突出部は、当該光透過部と略平行に当該側壁部から延出している、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像機器。