KR101097828B1

KR101097828B1 - 진애 제거 장치 및 진애 제거 방법

Info

Publication number: KR101097828B1
Application number: KR1020097013117A
Authority: KR
Inventors: 카이시 오하시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2011-12-23
Also published as: JP4597185B2; EP2115865A1; CN101542889A; US20090207493A1; CN102611350B; EP3145072A1; CN102611350A; KR20090094301A; US8256905B2; EP2115865B1; JP2008207170A; EP2115865A4; WO2008093884A1

Abstract

높은 제거 효율로 진애를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있는 진애제거 장치가 제공된다. 진애제거 장치는, 대상물상의 진애를 제거한다. 진동체는, 상기 대상물에 설치된 제1 및 제2 압전소자를 갖는다. 전원은, 각각의 제1 및 제2 압전소자에 교번 전압을 인가한다. 제어회로는, 상기 전원에 의해 인가된 교번 전압을 제어한다. 상기 제어회로는, 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키기 위해, 상기 교번 전압의 주파수를 변경하는 동시에, 상기 제1 및 제2 압전소자에 인가되는 상기 각 교번 전압의 위상을 서로 다르게 한다.

진애제거 장치, 압전소자, 제어회로, 교번 전압, 정재파.

Description

진애 제거 장치 및 진애 제거 방법{Foreign substance removing device and foreign substance removing method}

(기술분야)

본 발명은, 대상물상의 진애(塵埃)를 제거하는 진애제거 장치 및 진애제거 방법에 관한 것이다.

(배경기술)

최근, 광학기기로서, 촬상장치에서는, 광학 센서의 분해능이 향상함에 따라서, 그 장치 사용중에 광학계에 부착되는 진애가 촬영 화상에 악영향을 끼쳐 점점 심각하다. 특히, 비디오카메라 또는 스틸 카메라에 사용된 촬상소자의 분해능은 놀랍게 향상하고 있다. 이 때문에, 촬상소자의 가까이 배치되어 있는 적외선 컷트 필터나 광학 로우패스 필터 등의 광학부품에, 외부로부터의 먼지나 내부의 기계적인 활주면에서 생기는 마모분 등의 진애가 부착되면, 촬상소자면에서 상의 블러(blur)가 적으므로, 촬영 화상에 진애의 화상이 찍혀 버릴 수 있다.

또한, 광학기기로서, 복사기 또는 패시밀리 장치 등의 촬영부는, 라인 센서를 주사함으로써 혹은 라인 센서에 근접시킨 원고를 주사함으로써 평면원고를 읽어내고 있다. 이 경우, 라인 센서에의 광선입사부에 진애가 부착되면, 스캔 화상에 진애의 화상이 찍힌다. 원고를 주사해서 판독하는 방식의 패시밀리 장치의 판독부 나, 자동원고 이송 장치로부터의 원고를 반송중에 판독한다, 소위 이동 원고 판독방식의 복사기의 판독부에서는, 1개의 진애의 화상이 원고 이송방향으로 연장하는 선화상이 되어서 찍혀, 화상의 품질을 크게 손상시킨다.

이러한 진애를 수동으로 닦아냄으로써 화상품위를 회복할 수 있다. 그렇지만, 본 장치의 사용중에 광선입사부에 부착되는 진애에 관해서는 촬영된 후까지 확인할 수 없다. 진애를 닦아내기 전에 화상이 촬영 혹은 주사되면, 진애의 화상이 촬영 화상에 찍히므로, 소프트웨어에 의한 수정이 필요하다. 또한, 복사기에서는, 화상은 동시에 종이 미디어에 출력되므로, 그 화상을 수정하는데 엄청난 노동을 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본국 공개특허공보(공개)2002-204379호와 2003-333391호에는, 진동형 방진기구를 구비한 카메라가 제안되어 있다. 또한, 일본국 공개특허공보(공개) 2003-280110호와 2004-012474호에는, 진동을 부여함으로써 진애를 화상판독부로부터 이동시키는 화상판독장치가 제안되어 있다.

도 ６１은 일본국 공개특허공보(공개) 2002-204379호에 개시된 종래의 방진소자(진애제거 장치)의 도면이다. 이 방진소자는 광학부재인 유리판(27)을 가진다. 광선은, 유리판(27) 내측의 결상광선 통과 범위(27a)를 통과하여, 촬상소자(도시 생략)에 결상한다. 또한, 유리판(27)에는, 압전소자A(271), 압전소자B(272), 압전소자C(273) 및 압전소자D(274)이 고정되어 있다. 각 압전소자와 유리판(27)의 사이에는, 그라운드용의 전기단자(275)가 설치된다.

각 압전소자는 종방향으로 교대로 분극 방향의 다른 구간(도 61에서, "+"와 "-"로 각각 표시)을 가진다. 압전소자A(271) 및 압전소자C(273)의 종방향의 분극 배치는 동일하다. 마찬가지로, 압전소자B(272) 및 압전소자D(274)의 종방향의 분극 배치도 동일하다. "+"와 "-"로 나타낸 한 쌍의 구간길이를 λ라고 하면, 압전소자B(272) 및 압전소자D(274)의 분극 배치는, 압전소자A(271) 및 압전소자C(273)에 대하여, 각각 λ/4만큼 종방향으로 비켜 놓은 위치로 되어있다.

각각의 압전소자A(271) 및 C(273)에는, 발진기(276)로부터 동위상의 주기를 갖는 전압이 인가된다. 한편, 압전소자B(272) 및 D(274)에는, 발진기(276)로부터의 전압을 90°위상기(277)로 위상을 90° 천이된 주기를 갖는 전압이 인가되어 있다.

그렇지만, 상기 종래의 진애제거 장치로는, 유리판(27)의 표면에, 유리판(27)상의 진애를 이동시키기 위한 전술한 진행파를 발생시키는 것은 곤란했다. 가령 이 유리판(27)의 표면에 진행파를 발생시킨 경우에도, 진행파는 이 유리판(27)의 단부로부터 반사하고, 입사파와 반사파의 중첩이 발생하여, 진행하지 않는 정재파로 변화되어버린다. 그 진행파가 정재파로 변화되면, 각 매스(mass) 포인트에서의 이동이 타원이 되기를 멈추어, 진애를 일방향으로 이동시키는 것이 곤란했다.

또한, 반사파를 없애는 수단을 사용했을 경우, 입사파와 반사파의 중첩에서 발생하는 공진 현상을 이용할 수 없게 된다. 이 때문에, 큰 진폭을 얻을 수 없고, 타원진동의 속도도 작아진다. 이 결과, 진애를 이동시키는 속도가 늦어져버려, 제거 효율이 저하한다.

(발명의 개시)

본 발명은, 높은 제거 효율로 진애를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있는 진애제거 장치 및 진애제거 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면은, 대상물상의 진애를 제거하는 진애제거 장치로서, 상기 대상물에 설치되고 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자를 갖는 진동체와, 상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 각각 교번 전압을 인가하는 전원과, 상기 전원에 의해 각각 인가되는 교번 전압을 제어하는 제어회로를 구비하고, 상기 제어회로는, 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키기 위해, 상기 교번 전압의 주파수를 설정하는 동시에, 상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 상기 각 교번 전압의 위상을 서로 다르게 하는 진애제거 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은, 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자를 갖는 진동체가 위에 설치된 대상물상의 진애를 제거하는 진애제거 방법으로서, 전원으로부터 상기 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 각각 교번 전압을 인가하는 전압인가 스텝과, 상기 전원에 의해 각각 인가되는 교번 전압을 제어하는 제어 스텝을 포함하고, 상기 제어 스텝은, 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키기 위해, 상기 교번 전압의 주파수를 설정하는 동시에, 상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 상기 각 교번 전압의 위상을 서로 다르게 하는 것을 포함하는, 진애제거 방법을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 또 다른 특징 및 측면은, 첨부도면을 참조하여 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

(도면의 간단한 설명)

도 1a는, 본 발명의 제1실시예에 따른 진애제거 장치가 적용된 카메라의 외관을 나타내는 사시도,

도 1b는, 해당 진애제거 장치가 장비된 해당 카메라의 촬영부의 구조를 나타내는 사시도,

도 2는, 진애제거 장치의 전기적 구성을 나타내는 블럭도,

도 3은, 압전소자의 전방 표면의 전극 패턴의 도면,

도 4는, 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 주파수와 압전소자(2)에서 생성된 진동의 진폭을 나타내는 그래프,

도 5a는, m이 홀수일 경우의 진동체에 있어서의 m차 면외(面外;out-of-plane) 휨진동의 변위를 나타내는 도면,

도 5b는, m이 홀수일 경우의 (ｍ+1)차의 면외 휨진동의 변위를 나타내는 도면,

도 6은, m이 홀수일 경우의 한 쌍의 압전소자에 인가되는 교번 전압을 각각 나타내는 테이블,

도 7a는, m이 짝수일 경우의 진동체에 있어서의 m차 면외 휨진동의 변위를 도시한 도면,

도 7b는 m이 짝수일 경우의 진동체에 있어서의 (m+1)차의 면외 휨진동의 변위를 도시한 도면,

도 8은, m이 짝수일 경우의 한 쌍의 압전소자에 인가되는 교번 전압을 각각 나타내는 테이블,

도 9a 및 9b는, 진동체에 여기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 10은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타낸 그래프,

도 11은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 12는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 13은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 14는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 15는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 16은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이것들의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 17은, 진동체의 광학부재의 전방 표면에 부착된 진애의 위치를 나타내는 도면,

도 18은, 진애제거 장치에 있어서의 진동체를 구동하는 제1 구동처리의 흐름도,

도 19는, 진동체에 있어서의 광학부재의 단면과, 그 광학부재의 전방 표면에 부착된 진애와, 그 진애의 중심위치를 나타내는 도면,

도 20은, 진애제거 장치에 있어서의 진동체를 구동하는 제2 구동처리의 흐름도,

도 21은, 진애의 최종적인 점수D를 결정하기 위해서 사용된 점수A를 설명하는데 유용한 도면,

도 22는, 진애의 최종적인 점수D를 결정하기 위해서 사용된 점수B를 설명하는데 유용한 도면,

도 23은, 진애의 최종적인 점수D를 결정하기 위해서 사용된 점수C를 설명하는데 유용한 도면,

도 2４는, 진애제거 장치에 있어서의 진동체를 구동하는 제3 구동처리의 흐름도,

도 25a 및 25b는, 진동체에 여기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 26a 및 26b는, 본 발명의 제2실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체에 여기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 27은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 28은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 2９는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 30은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 31은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 32는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 33은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 3４a 및 34b는, 본 발명의 제3실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체에 여기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 2차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 3５는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 36은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 37은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 38은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 3９는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 40은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 41은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 42a 및 42b는, 본 발명의 제4실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체에 여기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 10차의 면외 휨진동의 변위, 11차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 43은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위 상마다 나타내는 그래프,

도 4４는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 4５는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 4６은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 4７은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 4８은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 4９는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동, 11차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 50a 및 50b는, 본 발명의 제5실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체에 여 기되어, 진동체의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 5１은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 52는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 53은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 5４는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 55는, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 5６은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 5７은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동, 3차의 면외 휨진동, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프,

도 5８은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체의 형상을 나타내는 사시도,

도 5９는, 진동체의 압전소자의 배치를 나타내는 도면,

도 60은, 1차의 면외 휨진동 및 2차의 면외 휨진동을 나타내는 도면,

도 61은, 종래의 방진소자의 구성을 나타내는 도면이다.

(발명의 실시를 위한 최선의 형태)

본 발명의 다양한 예시적 실시예들, 특징들 및 측면들에 관한 아래의 설명은 사실상 예시적일 뿐이고, 본 발명, 그 응용 또는 용도를 한정하려고 하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 진애제거 장치 및 진애제거 방법의 실시예들에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 실시예들에 각각에 따른 진애제거 장치는, 광학기기인 카메라에 탑재된다.

[제1실시예]

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 진애제거 장치가 적용된 카메라의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 1b는 진애제거 장치가 장비된 카메라의 촬영부의 구조를 나타내는 사시도다. 카메라(10)는 주지의 디지탈 스틸 카메라다. 카메라(10)의 촬영부에서는, 수광한 피사체상을 전기신호로 변환해서 화상 데이터를 작성하는 ＣＣＤ나 ＣＭＯＳ센서 등의 수광소자인 촬상소자(4)가 설치된다. 또한, 촬상소자(4)의 전방 표면에 형성된 공간이 밀봉되도록, 사각형의 판자 모양을 갖는 진동체(3)가 부착된다. 진동체(3)는, 사각형의 판자 모양을 갖는 광학부재(1), 및 그 광학부재(1)의 양단부에 접착에 의해 고정된 전기기계 에너지 변환소자인 한 쌍의 압전소자 2a, 2b로 구성된다. 광학부재(1)는, 커버 유리, 적외선 컷트 필터, 또는, 광학 로우 패스 필터 등의 투과율이 높은 광학부재로 구성되고, 촬상소자(4)에는, 광학부재(1)를 투과한 빛이 입사한다.

광학부재(1)의 양단부에 배치된 압전소자 2a, 2b 각각의 길이방향(도 1b중, 상하 방향)의 치수는, 진동에 대한 휨변형의 발생력이 커지도록, 광학부재(1)의 폭방향(도 1b중, 상하 방향)의 치수와 같은 값이다. 또한, 압전소자 2a, 2b를 특히 구별할 필요가 없을 때는, 간단히 압전소자 2라고 칭한다.

도 2는 진애제거 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도다. 점선으로 둘러싸여진 블록이 진애제거 장치이다. 진애제거 장치는, 상기 진동체(3)를 구성하는 광학부재(1)와, 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자인 압전소자(2a, 2b)뿐만 아니라, 전원(5a, 5b)과, 제어회로(6)도 가진다. 제어회로(6)는, 압전 효과에 의해 각 압전소자(2)의 센서 전극 2S(도 3 참조)에서 발생한 전압을 판독하고, 진동의 진폭 및 위상을 검지하여, 각각의 전원(5a, 5b)이 발생하는 교번 전압 각각의 진폭, 주파수 및 시간적 위상을 제어한다.

본 실시예에서는, 상기 제어회로(6)에는, 자세 센서(7)와, 촬상소자(4)에 접 속된 화상처리부(8)가 접속되어 있다. 자세 센서(7)는, 진애제거 장치(구체적으로, 광학부재(1))의 자세를 검지한다. 화상처리부(8)는, 진애가 부착되는 광학부재(1)의 장소의 위치를 촬상소자(4)에 의해 촬상된 화상을 사용해서 산출한다. 또한, 전원 5a, 5b는 각각 압전소자 2a, 2b에 교번 전압을 인가하지만, 특히 구별할 필요가 없을 때는, 간단히 전원 5라고 칭한다.

도 3은 압전소자(2)의 전방 표면의 전극 패턴의 도면이다. 그 압전소자(2)의 전방 표면에는, 전압인가전극 2V와, 제1 센서 및 제2 센서인 접지 전극 2G 및 센서 전극 2S가 형성되어 있다. 전체 이면에는, 접지 전극 2G이 형성되어 있다. 전방 표면의 접지 전극 2G 및 이면의 접지 전극 2G은, 압전소자(2)를 관통하는 전극인 스루홀에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전압인가전극 2V 및 접지 전극 2G은 전원(5)의 전원전압측 및 ＧＮＤ측에 각각 접속되어 있다. 이 전원(5)은 압전소자(2)에 교번 전압을 인가함으로써, 진동체(3)는 진동을 여기한다.

여기에서, 대상물로부터 진애를 제거하는 진애제거 장치의 구동방법을 설명한다. 우선, 차수가 1개 다른 제1 정재파와 제2 정재파인, m차 면외(面外;out-of-plane) 휨진동과 (m+1)차의 면외 휨진동을 진동체(3)에 동시에 여기하는 방법을 나타낸다(ｍ은 자연수). m차 면외 휨진동과 (m+1)차의 면외 휨진동은 모두 복수의 절(node)을 가지고 있고, 차수가 다른 면외 휨진동 각각에 생기는 복수의 절은 동일한 방향으로 나열해 있다.

도 4는 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 주파수와 압전소자(2)에 생기는 진동의 진폭을 나타내는 그래프다. 이 그래프에서, f(m)는 m차 면외 휨진동의 공진 주파수이며, f(m+1)는 (m+1)차의 면외 휨진동의 공진주파수다. 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 주파수f를 f(m)<f<f(m+1)에 설정하면, m차 면외 휨진동과 (m+1)차의 면외 휨진동 각각의 공진 현상에 의해 진폭이 확대된, 주파수f의 진동을 얻는다. 그 진동의 반복 시간주기는 동일하다. 한편, 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 주파수f를 f(m)보다 낮게 할수록, (m+1)차의 면외 휨진동의 진폭이 작아지고, 주파수f를 f(m+1)보다 높게 할수록 m차 면외 휨진동의 진폭이 작아진다.

도 5a 및 5b는 m이 홀수일 경우의 진동체(3)에 있어서의 m차 면외 휨진동의 변위 및 (m+1)차의 면외 휨진동의 변위를 도시한 도면이다. m차 진동을 여기할 경우, 광학부재(1)의 양단부에 고정된 한 쌍의 압전소자(2) 중 한쪽의 압전소자에 교번 전압을 인가해서 압전소자(2)를 신장/수축시키고, 다른 쪽의 압전소자(2)에도 같은 시간적 위상의 교번 전압을 인가해서 압전소자(2)를 신장/수축시킨다(도 5a 참조). 이에 따라 광학부재(1)의 양단부에 동위상의 면외 휨변형이 일어나서, 효율적으로 진동을 여기할 수 있다.

또한, (m+1)차의 진동을 여기할 경우, 광학부재(1)의 양단부에 고정된 한 쌍의 압전소자(2) 중, 한쪽의 압전소자에 교번 전압을 인가해서 압전소자(2)를 신장/수축시키고, 다른 쪽의 압전소자(2)에 시간적 위상이 180° 다른 교번 전압을 인가해서 압전소자를 신장/수축시킨다(도 5b 참조). 이에 따라, 광학부재(1)의 양단부에 역위상의 면외 휨변형이 일어나서, 효율적으로 진동을 여기할 수 있다.

이것들 2개의 진동의 시간적 위상을 90°다르게 해서 여기하고서, 그 진동을 중첩하는 방법을 나타낸다. 도 6은, m이 홀수일 경우의 한 쌍의 압전소자에 인가되 는 교번 전압을 나타내는 테이블이다. 이 테이블에는, (a) m차 면외 휨진동, (b) (m+1)차의 면외 휨진동, (c) 시간 위상차가 90° 다른 (ｍ+1)차의 면외 휨진동, 및 (d) (a)와 (c)를 중첩하여 얻어진 진동을 진동체(3)에 여기시키기 위해서, 인가되는 교번 전압이 표시되어 있다.

이 테이블에서, 인가하는 각 교번 전압의 진폭과 시간적 위상을 실수성분과 허수성분으로 표현한다. 또한, 어떤 교번 전압을 인가했을 때의 m차 면외 휨진동의 진폭과 (m+1)차의 면외 휨진동의 진폭간의 비율을 A:1로 해서, 같은 진폭을 얻기 위해 각 교번 전압의 진폭을, m차 면외 휨진동의 교번 전압의 진폭으로 정규화한다.

(a)의 m차 면외 휨진동과, (c)의 시간적 위상이 90° 다른 (ｍ+1)차의 면외 휨진동을 중첩하는 경우, (a)의 교번 전압과 (c)의 교번 전압을 더하면 좋다. 보다 구체적으로, (d)에 나타나 있는 바와 같이, 한쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 실수성분을 값 1이라고 하고 허수성분을 값A라고 하고, 다른 쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 실수성분을 값 1이라고 하고 허수성분을 값-A라고 하면 좋다. 바꿔 말하면, 어떤 주파수의 교번 전압에 대하여, 각 진동의 진폭의 게인의 비율에 따라, 2개의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 진폭 및 위상을 제어함으로써, 2개의 진동간의 진폭비(예를 들면, 1:1) 및 시간적 위상차(예를 들면, 90°)를 제어하는 것이 가능하다.

또한, 어떤 주파수의 교번 전압에 대하여, 2개의 진동간의 진폭비가 1:1일 경우(A=1), 한쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 실수성분을 값 1로 하고 허수성분을 값 1이라고 하고, 다른 쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 실수성분을 값 1로 하고 허수성분을 값-1이라고 한다. 이에 따라, 2개의 진동간의 진폭비는 1:1이 되고, 시간 위상차는 90°가 된다.

이렇게, 한쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압과 다른 쪽의 압전소자(2)에 인가되는 교번 전압의 시간적 위상을 90° 서로 다르게 함으로써, m차 면외 휨진동과 시간적 위상차가 90° 다른 (ｍ+1)차의 면외 휨진동을 동시에 여기시킬 수 있다. 또한, 각 교번 전압의 진폭 및 위상뿐만 아니라, 그 주파수도 제어함으로써, 2개의 진동을 중첩하는 방법도 임의로 제어가능하다.

2개의 진동간의 진폭비를 1:1로 하기 위해서, 본 실시예에서는 다음의 방법을 연구하고 있다. 압전소자(2)의 압전 효과에 의해, 도 3에 나타내는 센서 전극 2S 및 접지 전극 2Ｇ간에는, 전압이 발생한다. 제어회로(6)는, 진동체(3)의 양단부에 설치된 각 압전소자 2a, 2b에 의해, 센서 전극 2S 및 접지 전극 2Ｇ간의 전압을 검출한다. 제어회로(6)는, 검출한 센서 전극 2S 및 접지 전극 2Ｇ간의 전압을 기초로, 각각의 2개의 진동의 각 진폭 값을 산출하여, 이 진폭 값들간의 비를 산출한다. 제어회로(6)는, 산출한 진폭 값의 비와, 목표의 진폭 값의 비 1:1과의 차분을 산출한다. 제어회로(6)는, 각 전원(5a, 5b)으로부터 인가되는 교번 전압의 주파수, 전압값 및 위상차 중 적어도 하나를 증감시킨다. 제어회로(6)는, 차분이 줄어드는 방향으로 증감이 변화할 경우, 그 증감의 양을 늘리고, 차분이 증가하는 방향으로 증감이 변화할 경우, 그 증감의 양을 역전시키도록, 피드백제어를 행한다. 이렇게 해서, 2개의 진동간의 진폭비를 1:1로 제어하는 것이 가능하여서, 광학부재(1)의 보다 넓은 영역 내에서 진애를 일방향으로 이동시키는 것이 가능함에 따라서, 보다 높은 제거 효율이 실현된다.

도 7a 및 7b는 m이 짝수일 경우의 진동체(3)에 있어서의 m차 면외 휨진동의 변위 및 (m+1)차의 면외 휨진동의 변위를 각각 도시한 도면이다. 도 8은, m이 짝수일 경우의 한 쌍의 압전소자에 인가되는 교번 전압을 나타내는 테이블이다. 이 테이블에는, (a) m차 면외 휨진동, (b) (m+1)차의 면외 휨진동, (c) 시간 위상차가 90° 다른 (ｍ+1)차의 면외 휨진동, 및 (d) (a)와 (c)가 중첩하여 얻어진 진동을 진동체(3)에 여기시키기 위해서, 인가되는 교번 전압이 표시되어 있다. 이 경우, m이 짝수일 경우와 같이, 각 교번 전압의 진폭 및 위상과 아울러, 그 주파수를 제어함으로써, 2개의 진동을 중첩하는 방법도 임의로 제어가능하다.

상기 구성을 갖는 진애제거 장치의 진동체(3)의 구동방법을 구체적으로 설명한다. 도 9a 및 9b는 진동체(3)에 여기되어, 진동체(3)의 길이방향을 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 가로축은 진동체(3)의 종방향의 길이를 "360"라고 한 경우의 진동체(3)의 위치다. 세로축은 면외의 변위를 정규화한 값이다. 도 9a 및 9b에서, 파형B는 1차의 면외 휨진동을 나타내고, 파형A는 2차의 면외 휨진동을 나타낸다.

압전소자(2a, 2b)는, 진동체(3)의 변위에 대해 적응된 방식으로, 면외 휨진동의 절의 배열 방향으로 서로로부터 이동된 위치에 설치되어 있다.

구체적으로, 압전소자 2a는, 2개의 면외 휨진동의 휨 방향이 일치하고 있는, 도 9a 및 9b에 도시된 것처럼 좌단에 위치하고 있다. 한편, 압전소자 2b는, 2개의 면외 휨진동의 휨 방향이 서로 역전하고 있는, 도 9a 및 9b에 도시된 것처럼, 우단에 위치하고 있다.

진동체(3)에 m차 면외 휨진동 및 (m+1)차의 면외 휨진동을 여기시킬 경우와 마찬가지로, 압전소자 2a 및 압전소자 2b에, 진동 주기가 동일하고, 또 시간적 위상이 90° 다른 교번 전압을 인가한다. 인가되는 교번 전압의 주파수는, 진동체(3)의 길이방향을 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 공진주파수와, 2차의 면외 휨진동의 공진주파수 사이의 주파수이며, 또한 2개의 진동간의 진폭비가 1:1이 되도록 설정된다. 이에 따라, 진동체(3)에는, 공진 현상의 응답을 가진 큰 변위를 갖는 1차의 면외 휨진동, 및 90°의 시간 위상차(즉, 1차의 면외 휨진동에 대하여 90°빠르다)를 가진 2차의 면외 휨진동이, 같은 진폭 또한 같은 진동 주기로 여기된다.

도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16은, 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프이다. 이들 도면에서, 파형C는 1차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형D는 2차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형E는 이2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를 나타낸다. 파형G는 파형E의 시간위상 30°앞의 진동체(3)의 변위를 나타낸다. 파형F는 진동체(3)의 정규화된 Ｙ방향의 변위속도를 나타낸다.

촬상소자(4)는, 광학부재(1)에 대하여 Y방향(도 10 참조)의 부측에 위치하고 있다. 광학부재(1)의 Ｙ방향의 정측으로부터 입사한 광은, 광학부재(1)의 위치 60과 위치 300 사이의 부분을 투과하여, 촬상소자(4)의 수광면에 도달한다. 다시 말해, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부는 위치 60으로부터 위치 300까지의 범위다. 광학부재(1)와 촬상소자(4) 사이의 공간은 밀폐되어 있어, 광학부재(1)의 이면(파형E의 밑면에 상당)에는 진애가 부착되지 않는다. 한편, 광학부재(1)의 전방 표면에는, 카메라의 외부에서 침입한 진애나 카메라 내부에서 발생하는 진애가 부착될 수 있다. 위치 60으로부터 위치 300까지의 범위에 진애가 부착되어 있으면, 광은 진애에 의해 차단되어서, 촬상소자(4)로 촬상된 화상에는 그림자가 형성된다.

다음에, 진애제거 장치를 동작시켰을 경우의 진애의 움직임을 설명한다. 광학부재(1)의 전방 표면의 진애는, 광학부재(1)가 진애를 면외(도 10의 정(positive)의 Ｙ방향)로 밀어 올릴 때, 광학부재(1)의 전방 표면의 법선방향의 힘을 받아서 반발 방식으로 이동해간다. 보다 구체적으로, 각 시간위상에서, 진동체(3)의 정규화된 Y방향의 변위속도를 나타내는 파형F가 정의 값일 때, 진애는 면외로 밀어 올려져, 이 시간위상에 있어서의 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 힘을 받아, 진애는 이동해간다. 도 10의 각 화살표h는, 진애가 이동하는 방향을 보이고 있다. 예를 들면, 좌측의 화살표h는, 파형F가 정의 값일 경우 위치m, n으로 정의된 구간내에 있어서의 진애의 이동 방향을 나타낸다.

도 10 내지 도１６으로부터 알 수 있듯이, 진애가 위치 60에 부착되어 있는 경우, 진애는, 시간위상 210°∼330°의 사이의 범위 내에서 정의 X방향으로 이동한다. 이 동작에 의해, 진애는 위치 75부근까지 이동한다. 그 후에, 진애는, 시간 위상 0°(＝360°)와 30°사이의 범위와 시간위상 270°와 330°사이의 범위 내에서 정의 X방향으로 이동하고, 시간위상 60°의 근방에서 일시적으로 부(negative)의 X방향으로 이동한다. 그러나, 진동의 1주기의 동안에는, 부의 X방향으로 진애를 이동시키는 진동의 양보다, 정의 X방향으로 진애를 이동시키는 진동의 양이 훨씬 많으므로, 진애는 정의 X방향으로 이동한다.

이 동작이 반복됨으로써, 진애는 위치 90까지 이동한다. 마찬가지로, 진애에 진동을 반복해 계속해서 주는 경우, 진애는 정의 X방향으로 계속 이동해, 위치 300을 초과한 위치에 도달한다.

이렇게 해서, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부인 위치 60으로부터 위치 300까지의 범위로부터, 진애를 제거할 수 있다. 또한, 광학부재(1)의 유효부인 위치 60으로부터 위치 300까지의 범위 내 어느쪽의 위치에도 진애가 부착되는 경우, 진애는, 정의 X방향으로 이동해, 위치 300보다 정의 X방향의 정의 위치로 이동하므로, 진애를 제거하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는 2개의 진동간의 시간 위상차를 90°로 했지만, 이 시간 위상차를 0°보다 크고 180°보다 작게 해도 좋다. 이 경우, 면외의 변위속도가 정일 때에, 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 Ｘ성분이 정이 되도록, 진동체(3)의 변형이 가능하다. 따라서, 이 경우도, 진애를 반복해 진동을 줌으로써 진애를 정의 X방향으로 이동시킬 수 있다. 한편, 2개의 진동간의 시간 위상차가 -180°보다 크고 0°보다 작을 경우, 진애는 부의 X방향으로 이동하므로, 진애를 X방향의 위치 60보다 부의 위치로 이동시킬 수 있다. 다시 말해, 2개의 진동 간의 시간 위상차를 0°와 180° 이외로 설정함으로써, 진애의 이동은 가능해서, 광학부재(1)의 유효부인 유효 범위로부터 진애를 제거하는 것이 가능하다. 따라서, 시간 위상차를 설정할 때에 자유도를 증가시킬 수 있다.

제1실시예의 진애제거 장치에 의하면, 압전소자2a, 2b에 각각 인가되는 전원(5a, 5b)이 발생하는 2개의 전압간의 시간 위상차를, 제어회로(6)를 사용해서 제어함으로써, 2개의 진동간의 시간 위상차를 제어할 수 있다. 따라서, 진애를 이동하는 방향을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 각각의 2개의 진동의 진폭 값을 대략 1:1의 비율로 제어하여 광학부재(1)의 보다 넓은 범위에서 진애를 같은 방향으로 이동시키는 것이 가능해서, 높은 제거 효율이 실현된다. 또한, 2개의 진동간의 시간 위상차를 90°또는 -90°로 설정함으로써 광학부재(1)의 보다 넓은 범위에서 진애를 같은 방향으로 이동시키는 것이 가능해서, 보다 높은 제거 효율이 실현된다.

또한, 제1실시예에 따른 진애제거 장치가 카메라(10)에 탑재되어 있으므로, 카메라(10)에 설치된 촬상소자(4) 및 화상처리부(8)를 사용하여, 진애의 위치를 검지하는 것이 가능하다. 이 진애의 검출된 위치에 따라, 보다 광학부재(1)의 유효부(유효 범위)외에 가까운 방향으로 진애를 이동시킴으로써, 보다 단시간에 진애의 제거가 가능해져, 높은 제거 효율이 실현된다. 또한, 카메라(10)에 설치된 자세 센서(7)를 사용하여, 광학부재(1)의 자세를 검지하는 것이 가능하다. 자세 센서(7)에 의해 검출된 광학부재(1)의 자세로부터 결정된, 진애 이동의 방향과 중력방향간의 각도가 90°미만이 되도록, 2개의 진동간의 시간 위상차를 제어함으로써, 진애의 이동에 중력도 이용하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 보다 단시간에 진애의 제거가 가능해져서, 높은 제거 효율이 실현된다. 이것은, 이후에 설명된 다른 실시예들에 적용한다.

여기에서, 카메라(10)에 설치된 촬상소자(4) 및 화상처리부(8)를 이용해서 진애를 제거하는 진애제거 장치의 구동방법에 관하여 설명한다.

도 17은, 진동체(3)의 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애(30)의 위치를 도시한 도면이다. 도 １７에는, 참조번호 A0는 진애(30)와, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 도면에서의 부의 X방향으로의 거리이고, B0는 진애(30)와, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 도면에서의 정의 X방향으로의 거리를 보이고 있다.

도 １８은, 진애제거 장치에 있어서의 진동체(3)를 구동하는 제1 구동처리의 흐름도다.

도 １８에 있어서, 우선, 촬상소자(4)에 의해 진애의 화상을 갖는 화상을 취득한다(스텝S101). 예를 들면, 카메라의 셔터를 닫고, 카메라 내부의 광원을 점등시킴으로써 진애의 화상만을 취득한다. 또는, 휘도와 색이 균일한 피사체(예를 들면, 흰 용지)가 화각 전체를 차지하는 구도로 촬영함으로써, 이 피사체와 진애로 이루어진 화상을 취득한다.

스텝S102에 있어서, 촬상소자(4)에서 취득한 화상을 해석 함에 의해, 화상처리부(8)는 광학부재(1)의 유효부에, 촬영한 화상에 심각한 영향을 주는 특정한 진애가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 촬영한 화상에 심각한 영향을 주는 특정한 진애는, 예를 들면 기타의 진애와 비교해서 분명하게 큰 것이나, 화면의 중앙부 근방에 존재하고 있는 것이 해당한다. 또한, 진애의 판별 방법의 예로서는, 휘도가 낮은 영역을 진애영역과 판별하거나, 복수의 화상간에 콘트라스트의 평가 값에 변화가 없는 영역을 진애와 판별하거나 하는 방법이 생각될 수 있다. 스텝S102의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에, 특정한 진애가 없는 경우에는, 스텝S113에 진행된다.

스텝S113에 있어서, 상기 제어회로(6)는, 압전소자 2a, 2b의 각각에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ를 동위상(θ=0°)으로 설정하고, 또한, 그 전압의 각각의 주파수를 1차의 면외 휨진동의 고유진동수f1과 대략 일치해지도록 설정한다.

스텝S114에 있어서, 제어회로(6)는, 시간 위상차가 동위상으로 설정된 전압을, 각각의 압전소자 2a, 2b에 소정의 제한된 기간t2에 인가한다. 이것은 진애제거 장치의 진동체(3)에서 1개의 1차의 면외 휨진동의 정재파를 공진 상태에서 여기하여, 이 정재파의 배(antinode)근방에 위치하는 진애를 광학부재(1)의 면외로 비산한다. 광학부재(1)의 면외의 위치에는 점착제가 배치되어 있고, 이 점착제에 의해 비산된 진애가 포집된다. 또한, 스텝S113에서 설정된 전압을 압전소자2a, 2b의 한쪽에만 인가함으로써, 진애제거 장치의 진동체(3)에 1개의 1차의 면외 휨진동의 정재파를 여기시켜도 좋다.

스텝S115에 있어서, 제어회로(6)는, 압전소자 2a, 2b의 각각에 인가하는 전압의 시간 위상차θ을 180°로 설정하고, 또한, 그 전압의 각각의 주파수를 2차의 면외 휨진동의 고유진동수f2와 대략 일치되도록 설정한다.

스텝S116에 있어서, 제어회로(6)는, 시간 위상차가 역위상으로 설정된 전압을, 압전소자 2a, 2b에 상기 소정의 제한된 기간t2에 인가한다. 이것은 진애제거 장치의 진동체(3)에서 1개의 2차의 면외 휨진동의 정재파만을 공진 상태에서 여기하여, 이 정재파의 배근방에 위치하는 진애를 광학부재(1)의 면외로 비산하고, 점착제에 의해 포집된다. 각각의 스텝S114과 S116에서 차수가 다른 정재파를 여기하여, 하나의 정재파의 절의 위치를 다른 정재파의 절의 위치로부터 변위함으로써, 광학부재(1)에 진동이 생기지 않는 영역을 설치하지 않는다. 또한, 스텝S115에서 설정된 전압을 압전소자 2a, 2b의 한쪽에만 인가함으로써 진애제거 장치의 진동체(3)에 1개의 2차의 면외 휨진동의 정재파를 여기시켜도 좋다.

그 후, 진애를 제거하는 진동체(3)의 구동을 종료한다.

한편, 스텝S102의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애, 예를 들면 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S103에 진행된다.

스텝S103에 있어서, 화상처리부(8)는, 진애(30)와 도 １７의 부의 X방향으로의 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 거리A0와, 진애(30)와 도 １７의 정의 X방향으로의 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 거리B0를 산출한다.

스텝S104에 있어서, 화상처리부(8)는, 거리A0와 거리B0를 비교한다. 스텝S104에서 거리A0가 거리B0이상이면 스텝S105에 진행되고, 거리A0가 거리B0미만이면 스텝S106에 진행된다.

스텝S105에 있어서, 제어회로(6)는, 압전소자 2a에 인가하는 전압과 압전소자 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ을 90°로 설정하고, 진애(30)와 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 거리의 초기값X0을 B0로 설정한다. 또한, 전압의 주파수를, m차와 (m+1)차(본 실시예에서는 1차와 2차)의 면외 휨진동의 진폭비가 1:1이 되도록 주파수f0로 설정한다. 또한, 그 전압의 주파수를 주파수 f0로 설정한다. 그리고, 스텝S107에 진행된다.

스텝S106에 있어서, 제어회로(6)는, 압전소자 2a에 인가하는 전압과압전소자 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ을 -90°로 설정하고, 진애(30)와 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 거리의 초기값X0을 A0로 설정한다. 그리고, 스텝S107에 진행된다.

스텝S107에 있어서, 제어회로(6)는, 스텝S105 혹은 S106에서 설정된 시간 위상차의 전압을, 각각의 압전소자 2a, 2b에 소정의 규정 기간t0에 인가한다. 이에 따라, 진애(30)는, X방향을 따라, 보다 가까운 측의 광학부재(1)의 유효부외의 영역을 향해서 이동된다.

본 제1 구동처리에서는, 진애(30)를 이동시키는 방향을 각각의 압전소자 2a, 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ을 90°또는 -90°를 선택적으로 설정하여 전환하지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 진애(30)를 이동시키는 방향은, 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동간의 시간 위상차θ이, 0°＜θ <180°이거나, 또는, -180°＜θ <0°인지에 따라 결정되므로, 이것들의 범위내의 임의의 시간 위상차θ를 설정할 수 있다. 또한, 후술하는 제2실시예에서 상세하게 설명한 것처럼, 각각의 압전소자 2a, 2b에 인가하는 전압간의 진폭비를 변화시킴으로써도, 진애(30)를 이동시키는 방향을 바꿀 수 있다.

그 후, 스텝S108에 있어서, 촬상소자(4)에서 다시 화상을 취득한다.

스텝S109에 있어서, 화상처리부(8)는, 다시 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 스텝S109의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애, 예를 들면 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S110에 진행된다.

스텝S110에 있어서, 화상처리부(8)는, 촬상소자(4)에서 다시 취득한 화상을 해석 함에 의해, 진애(30)와, 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 새로운 거리X1을 산출한다.

스텝S111에 있어서, 화상처리부(8)는, 새롭게 산출한 거리X1과 초기값X0로부터, 진애의 이동량ΔX를 산출한다. 진애의 이동량ΔX의 산출식은 ΔX=X1-X0이다. 계속해서, 진애의 이동 속도V를 ΔX와 t0로부터 산출한다. 진애의 이동 속도V의 산출식은 V=ΔX/t0이다. 계속해서, 새로운 전압의 인가기간t1을 X1과 V로부터 산출한다. 새로운 전압의 인가기간t1의 산출식은 t1=X1/V다. 또한, X0에 X1을 대입한다.

스텝S112에 있어서, 제어회로(6)는, 스텝S105 혹은 S106에서 설정된 시간 위상차의 전압을, 각각의 압전소자 2a, 2b에 상기 소정의 규정 기간t1에 인가한다. 이에 따라, 진애(30)를, X방향을 따라, 보다 가까운 측의 광학부재(1)의 유효부외의 영역을 향해서 이동시킨다.

그리고, 다시 스텝S108, S109에 진행되고, 진애(30)가 검출되지 않을 때까지, 스텝S108 내지 스텝S112를 반복하여 실행함에 따라서, 진애(30)를 광학부재(1)의 유효부로부터 제거하고, 위치 60 혹은 300보다도 외측의 영역에 진애가 모아진다.

한편, 스텝S109의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 없는 경우에는, 스텝S113 내지 스텝S116을 실행하여서, 진동체(3)에 차수가 다른 면외 휨진동의 정재파를, 순차적으로 공진 상태에서 여기한다.

도 9a 및 9b에서의 위치 60 혹은 300보다도 외측의 영역은, 진동체(3)에 1차의 면외 휨진동 혹은 2차의 면외 휨진동의 정재파를 여기했을 때에, 그 정재파에 있어서의 배의 위치의 근방이 된다. 그 때문에, 스텝S103 내지 S112에 의해 모아진 진애를, 효과적으로 광학부재(1)의 면외로 비산시킬 수 있다.

이렇게, 제1 구동처리에 의하면, 보다 단시간에 진애(30)를 광학부재(1)의 유효부외의 영역에 이동시킬 수 있고, 또한, 광학부재(1)의 유효부외의 영역에 이동시킨 진애를 효과적으로 비산시키는 것이 가능해진다.

다음에, 제1 구동처리와는 다른, 진동체(3)를 구동하는 제2 구동처리에 관하여 설명한다.

진애(30)와 광학부재(1)의 유효부외의 영역간의 거리에 따라, 각각의 압전소자 2a, 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ를 설정한 전술한 제1 구동처리와 다른 것처럼, 제2 구동처리에서는, 진애(30)의 중심위치(31)와, 진애(30)와 광학부재(1)간의 접촉부와의 위치 관계에 따라, 각각의 압전소자 2a, 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ를 설정한다.

도 19는 진동체(3)에 있어서의 광학부재(1)의 단면과, 그 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애(30)와, 그 진애(30)의 중심위치(31)를 나타내는 도면이고, 도 20은, 진애제거 장치에 있어서의 진동체(3)를 구동하는 제2 구동처리의 흐름도 다.

도 19에 있어서, 부호α는, 진애(30)의 중심위치(31)와 진애(30) 및 광학부재(1)의 접촉부의 중심점과를 잇는 직선과, 광학부재(1)의 전방 표면이 이루는 각도다.

도 20에 있어서, 우선, 촬상소자(4)에서 진애의 화상을 포함한 화상을 취득한다(스텝S201). 예를 들면, 카메라의 셔터를 닫고, 카메라 내부의 광원을 점등시킴으로써 진애의 화상만을 갖는 화상을 취득한다.

스텝S202에 있어서, 촬상소자(4)에서 취득한 화상에 의거하여, 화상처리부(8)는 광학부재(1)의 유효부에, 촬영한 화상에 심각한 영향을 주는 특정한 진애가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 스텝S202의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 없는 경우에는, 본 제2 구동처리를 종료하고, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애, 예를 들면 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S203에 진행된다.

스텝S203에 있어서, 화상처리부(8)는, 촬상소자(4)가 취득한 화상을 해석 하여, 광학부재(1)의 유효부의 표면에 부착된 진애(30)의 외형으로부터, 진애(30)의 대략의 중심위치(31)를 산출한다. 예를 들면, 진애(30)의 외형으로부터 산출한 진애(30)의 중심위치를, 중심위치(31)라고 한다. 또한, 화상처리부(8)는, 진애(30)와 광학부재(1)와의 사이의 접촉부의 중심점을 산출한다. 구체적으로는, 진애(30)와 광학부재(1)와 사이의 접촉부는, 진애(30)의 외형의 내부에서 가장 어두워지기 때문에, 이 가장 어두운 영역 의 중심위치는 진애(30)와 광학부재(1)와의 사이의 접 촉부의 중심점으로서 얻어진다.

스텝S204에 있어서, 화상처리부(8)는, 접촉부의 중심점과 중심위치(31)를 비교함으로써 각도α가 0°＜α≤90°의 범위에 있는지, 또는, 90°＜α <180°의 범위에 있는지를 판단한다. 스텝S204의 판별의 결과, 각도α가 0°＜α≤90°의 범위에 있는 경우에는, 스텝S205에 진행되고, 각도α가 90°＜α <180°의 범위에 있는 경우에는, 스텝206에 진행된다.

스텝S205에 있어서, 제어회로(6)는, 압전소자 2a에 인가하는 전압과 압전소자 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ를 0°보다 크고 180°보다 작은 값으로 설정한다. 이것은, 도 19에 있어서, 각도α가 0°＜α≤90°의 범위이면, 진애(30)는 도 19의 정의 X방향으로의 성분을 포함하는 힘을 받았을 때의 쪽이, 부의 X방향으로의 성분을 포함하는 힘을 받았을 때와 비교하여, 면외로 밀어 올렸을 때의, 그 이동량이 커지기 때문이다. 또한, 전압의 주파수를, m차와 (m+1)차(본 실시예에서는 1차와 2차)의 면외 휨진동의 진폭이 1:1이 되는 주파수f0로 설정한다.

스텝S206에 있어서, 제어회로(6)는, 압전소자 2a에 인가하는 전압과압전소자 2b에 인가하는 전압간의 시간 위상차θ을 -180°보다 크고, 0°보다 작은 값으로 설정한다. 이것은, 도 19에 있어서, 각도α가 90°＜α <180°의 범위이면, 진애(30)는 도 19의 부의 X방향으로의 성분을 포함하는 힘을 받았을 때의 쪽이, 정의 X방향으로의 성분을 포함하는 힘을 받았을 때와 비교하여, 면외로 밀어 올렸을 때의, 그 이동량이 커지기 때문이다. 또한 전압의 주파수를 f0로 설정한다.

또한, α가 90°일 때는, 진애(30)의 이동량은, 진애(30)가 X방향의 정의 힘 또는 부의 힘을 받아도 같지만, 본 실시예에서는 시간 위상차θ를 0°보다 크고, 180°보다 작은 값으로 설정한다.

스텝S207에 있어서, 제어회로(6)는, 스텝S205 혹은 S206에서 설정된 시간 위상차의 전압을, 소정의 규정된 기간t0에 각각의 압전소자(2a, 2b)에 인가한다. 이에 따라, 진애(30)를 광학부재(1)의 유효부외의 영역을 향해서 이동시킬 수 있다.

그리고, 스텝S208에 있어서, 촬상소자(4)에서 다시 화상을 취득한다.

스텝S209에 있어서, 화상처리부(8)는 다시 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 스텝S209의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 없는 경우에는, 제2 구동처리를 종료하고, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애, 예를 들면 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S203에 되돌아간다.

이렇게, 상기 제2 구동처리에 의하면, 광학부재(1)의 유효부에 부착된 진애가 보다 크게 이동하도록, 압전소자(2a, 2b)에 인가하는 전압간의 시간 위상차를 설정하고, 전압 인가를 반복하므로, 광학부재(1)의 유효부에 부착된 진애를 확실하게 날릴 수 있다.

다음에, 제1 및 제2 구동처리와 다른, 진동체(3)를 구동하는 제3 구동처리에 관하여 설명한다.

제3 구동처리에서는, 촬영한 화상에 심각한 영향을 줄 수 있는 복수의 진애가 존재할 경우에, 진애의 위치, 크기 및 농도로부터 화질상의 각 진애의 악영향 정도를 산출하고, 제거해야 할 특정한 진애의 우선순위를 결정한다. 그리고, 악영 향 정도를 순차적으로 저하시키는 순으로 상기 진애를 제거한다.

도 2４는, 진애제거 장치에 있어서의 진동체(3)를 구동하는 제3 구동처리의 흐름도다. 도 2４에서는, 도１８의 스텝들과 동일한 스텝들에는 동일한 스텝번호를 부착하고 있다.

도 2４에 있어서, 우선, 촬상소자(4)로 진애의 화상을 갖는 화상을 취득한다(스텝S101).

스텝S102에 있어서, 촬상소자(4)에서 취득한 화상을 해석 함에 의해, 화상처리부(8)는 광학부재(1)의 유효부에, 촬영한 화상에 심각한 영향을 주는 특정한 진애가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 스텝S102의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애가 없는 경우에는, 스텝S113 내지 S116의 처리로 진행한다. 스텝S113 내지 S116에서는, 도１８의 스텝S113 내지 S116에서와 같은 처리를 실행하고, 본 제3 구동처리를 종료한다.

한편, 스텝S102의 판별의 결과, 광학부재(1)의 유효부에 특정한 진애, 예를 들면 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S301의 처리로 진행된다.

스텝S301에 있어서, 화상처리부(8)는, 광학부재(1)의 유효부에 진애(30)가 복수 있는 경우에, 진애를 우선순위를 매기기 위해 각 진애의 최종적인 점수D를 산출한다.

도 2１, 도 22 및 도 23은, 각 진애의 최종적인 점수D를 결정하기 위해서 사용하는 점수를 설명하는데 유용한 도면이다.

도 2１에서는, 진애의 위치에 의거하여 결정되는 점수A를 나타내고 있다. 광 학부재(1)의 중심부분에서의 진애를, 가장 화질을 손상시키는 심각한 진애로서 간주하여, 가장 높은 4점이라고 해서, 외측의 진애를 보다 낮은 점수라고 한다. 도 22는, 진애의 크기에 의거하여 결정되는 점수B를 나타낸다. 가로축은 진애의 면적이며, 세로축은 점수다. 점수B는 B= (진애의 면적(μm²))×0.002의 식으로 산출된다. 진애의 면적이 클수록, 화질을 보다 심각하게 하므로, 점수B는 진애의 면적의 크기에 대응한 값이 되도록 설정된다. 도 23은, 진애의 농도에 의거하여 각각 결정되는 점수C를 나타내고 있다. 가로축은 진애에 의한 그림자에 있어서의 명도가 임계치이하의 흑의 비율이며, 세로축이 점수다. 점수C는 C=(흑의 비율(％)）× 0.05의 식으로 산출된다. 진애의 최종적인 점수D는, D=A×B×C식으로 산출된다. 이 점수D의 높은 진애 정도 우선순위를 높게 설정하고, 진애를 우선순위의 순으로 순차적으로 제거한다.

계속되는 스텝S302에 있어서, 제어회로(6)는 가장 점수D가 높은 진애(30)를, 제거 대상의 진애로서 결정한다. 이하, 이 진애(30)가 광학부재(1)의 유효부외의 영역으로 이동할 때까지, 이 진애(30)에만 착안해서 본 제3 구동처리가 계속 실행된다. 이때, 특정한 진애가 1개만 존재하는 경우에, 스텝S301과 스텝S302는 생략할 수 있다.

그리고, 스텝S103 내지 S108의 처리로 진행하고, 도１８의 스텝S103 내지 S108에서와 같은 처리를 실행하고, 스텝S303의 처리로 진행한다.

스텝S303에 있어서, 스텝S108에서 촬상소자(4)로 취득한 화상을 해석함에 의 해, 화상처리부(8)는 스텝S302에서 제거 대상으로서 결정된 진애(30)를 검색한다. 스텝S105 또는 S106을 선택적으로 실행했는지에 의해, 진애(30)의 이동 방향이 결정됨과 동시에, 진애(30)가 존재하는 화상영역이 한정된다. 그러므로, 그 한정된 화상영역으로부터, 스텝S302에서 제거 대상으로서 결정된 진애(30)를 검색한다.

스텝S304에 있어서, 화상처리부(8)는 제거 대상의 진애(30)가 존재하고 있는 것인가 아닌가를 판별한다. 스텝S304의 판별의 결과, 진애(30)가 없는 경우에는, 스텝S305의 처리로 진행한다.

한편, 스텝S304의 판별의 결과, 진애(30)가 있는 경우에는, 스텝S110에 진행되고, 진애(30)가 제거될 때까지, 스텝S108 내지 S112의 처리를 반복한다.

스텝S305에 있어서, 화상처리부(8)는, 스텝S108에서 촬상소자(4)로 취득한 화상을 해석하여, 이미 제거한 진애(30) 이외의 또 다른 진애가 제거하기 위해 존재하고 있는가 아닌가를 판단한다. 제거 대상의 진애는, 스텝S102에서 설명된 것처럼, 그 크기가 임계치를 초과하고 있는 진애나, 프레임의 중앙부 근방에 존재하고 있는 진애를 포함한다.

스텝S305의 판별의 결과, 제거를 위한 또 다른 진애가 존재하는 경우에는, 스텝S301의 처리로 되돌아가고, 진애의 점수D의 산출이 행해진다. 제거 대상의 모든 진애가 없어질 때까지, 스텝S301 내지 스텝S305의 처리를 반복한다.

스텝S305의 판별의 결과, 제거를 위한 다른 진애가 존재하지 않는 경우에는, 스텝S113 내지 S116의 처리로 진행하고, 도１８의 스텝S113 내지S116에서와 같은 처리를 실행하고, 본 제3 구동처리를 종료한다.

이렇게, 본 제3 구동처리에 의하면, 진애가 우선순위를 저하시키는 순으로 순차적으로 제거되므로, 보다 단시간에 효율적으로 복수의 진애를 광학부재(1)의 유효부외의 영역에 이동시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 진애제거 장치로는, 촬상소자(4) 및 화상처리부(8)를 이용함으로써 각 진애의 상태에 따라, 보다 단시간에 진애를 제거할 수 있다.

또한, 진동체의 구성요소로서 압전소자의 구조 및 배치는, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 도 25a 및 25b는 진동체(3)에 여기되고, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 각 진동체(13, 23, 33)에서는, 2개의 압전소자(2a, 2b)는, 진동 절의 배치의 방향에 대하여 변위된 각각의 위치에 배치되어 있다. 또한, 한쪽의 압전소자2a가 2개의 진동의 면외의 휨의 방향이 일치하는 위치에 배치되고, 다른 쪽의 압전소자 2b가 2개의 진동의 면외의 휨의 방향이 다른 위치에 배치되어 있다. 이에 따라 2개의 진동을 효율적으로 여기시키는 것이 가능하다. 또한, 진동체(43)에는, 단일의 압전소자(2)가 설치된다. 이 압전소자(2)에는, 2개의 전압인가전극 2V가 형성되어 있다. 이 2개의 전압인가전극 2V는, 진동 절의 배치의 방향으로 각각의 다른 위치에 배치되어 있다. 한쪽의 전압인가전극 2V는 2개의 진동의 면외의 휨의 방향이 일치하는 위치에 배치되고, 다른 쪽의 전압인가전극 2V는 2개의 진동의 면외의 휨의 방향이 다른 위치에 배치되어 있다. 진동체 43에 의해, 진동체 13, 23, 33과 마찬가지로 2개의 진동을 효율적으로 여기시키는 것이 가능하다. 또한, 1개의 압전소자만이 만족시키므로, 제조 공정이 간소화되어, 비용의 저감을 꾀할 수 있다.

[제2실시예]

상기 제1실시예에서는 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동간의 진폭비가 1:1로 설정되지만, 이것은 한정되지 않는다. 제2실시예에서는 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동의 진폭비가 1:4로 설정된 경우를 나타낸다. 또한, 제2실시예에 따른 진애제거 장치는, 상기 제1실시예와 같이 카메라에 설치되고, 상기 제1실시예에 따른 진애제거 장치와 같은 구성을 가진다.

도 26a 및 26b는, 진동체(3)에 여기되어, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 가로축은 진동체(3)의 종방향의 길이를 "360"으로 설정하는 경우의 진동체(3)의 위치를 나타낸다. 세로축은 면외의 변위를 정규화한 값을 나타낸다. 도 26a 및 26b에서, 파형B는 1차의 면외 휨진동을 나타내고, 파형A는 2차의 면외 휨진동을 나타낸다.

도 2７, 도 2８, 도 2９, 도 3 0, 도 3１, 도 32 및 도 33은 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 1차의 면외 휨진동의 변위, 2차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프다. 이들 도면에서, 파형C는 1차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형D는 2차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형E는 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동 체의 변위를 나타낸다. 파형G는 파형E의 시간위상 30°앞의 진동체(3)의 변위를 나타낸다. 파형F는 진동체(3)의 정규화된 Ｙ방향의 변위속도를 나타낸다.

진애제거 장치에서는, 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애는, 광학부재(1)가 진애를 면외(즉, 도 2７의 정의 Ｙ방향)로 밀어 올릴 때, 광학부재(1)의 전방 표면의 법선방향의 힘을 받아서 반발 방식으로 이동해간다. 보다 구체적으로, 각 시간위상에서, 진동체(3)의 정규화된 Y방향의 변위속도를 나타내는 파형F가 정의 값이라고 가정하는 경우, 진애는 면외로 밀어 올려지고, 이 시간위상에 있어서의 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 힘을 받고, 진애는 이동해 간다. 도 2７의 각 화살표h는, 구간내에서 진애가 이동하는 방향을 보이고 있다.

제2실시예의 진애제거 장치에 의하면, 상기 제1실시예와 같이 진애를 제거하는 것이 가능하다. 그러나, 1차의 면외 휨진동과 2차의 면외 휨진동간의 진폭비가 1:4로 설정되기 때문에, 상기 제1실시예의 진폭비가 1:1로 설정되는 경우와 달리, 진애를 이동시키는 방향이 정의 X방향에 비교해서 X방향의 부의 방향의 이동이 많아지고 있다. 이 때문에, 상기 제1실시예에 비교하여, 진애의 제거 효율은 저하한다.

[제3실시예]

제3실시예에 따른 진애제거 장치는, 상기 제1실시예의 진애제거 장치와 구별되는 점은, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 2차의 면외 휨진동의 공진주파수와 3차의 면외 휨진동의 공진주파수와의 사이의 주파수가 압전소자(2)에 인가 된다는 것이다. 이에 따라, 진동체(3)에는, 공진 현상의 응답을 가진 큰 변위의 2차의 면외 휨진동과, 90°의 시간 위상차(2차의 면외 휨진동에 대해 90° 빠르다)를 가진 3차의 면외 휨진동이 같은 주파수에서 동시에 여기된다. 진동체(3)는, 이 2개의 진동이 중첩되도록 변형된다. 또한, 제3실시예에 따른 진애제거 장치는, 상기 제1실시예와 같이 카메라에 설치되고, 상기 제1실시예에 따른 진애제거 장치와 같은 구성을 가진다.

도 3４a 및 34b는 진동체(3)에서 여기되고, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 2차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 가로축은 진동체(3)의 종방향의 길이를 "360"으로 한 경우의 진동체(3)의 위치다. 세로축은 면외의 변위를 정규화한 값이다. 도 34a 및 34b에서, 파형B는 2차의 면외 휨진동을 나타내고, 파형A는 3차의 면외 휨진동을 나타낸다. 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부는 위치 100으로부터 위치 260까지의 범위에 해당한다.

도 35, 도 3６, 도 3７, 도 3８, 도 3９, 도 40 및 도 4１은 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 2차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프다. 이들 도면에서, 파형C는 2차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형D는 3차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형E는 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를 나타낸다. 파형G는 파형E의 시간위상 30°앞의 진동체(3)의 변위를 나타낸다. 파형F는 진동체(3)의 정규화된 Ｙ방향의 변위속도를 나타낸다.

진애제거 장치에서는, 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애는, 광학부재(1)가 진애를 면외로 밀어 올릴 때, 광학부재(1)의 표면의 법선방향의 힘을 받아서 반발 방식으로 이동해간다. 보다 구체적으로, 각 시간위상에서, 진동체(3)의 정규화된 Y방향의 변위속도를 나타내는 파형F가 정의 값이라고 가정하는 경우, 진애는 면외로 밀어 올려지고, 이 시간위상에 있어서의 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 힘을 받고, 진애는 이동해 간다. 도 35의 각 화살표h는, 구간내에서 진애가 이동하는 방향을 보이고 있다.

제3실시예의 진애제거 장치에 의하면, 상기 제1실시예와 같이, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부인 위치 100과 위치 260 사이의 범위에 부착되고 있는 진애에 반복해 진동을 줌으로써, 진애를 도면 중 우측방향으로 이동시켜, 제거하는 것이 가능하다.

[제4실시예]

제4실시예에 따른 진애제거 장치가 상기 제1실시예와 다른 점은, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 10차의 면외 휨진동의 공진주파수와 11차의 면외 휨진동의 공진주파수간의 주파수가 압전소자(2)에 인가된다는 것이다. 이에 따라, 진동체(3)에는, 공진 현상의 응답을 가진 큰 변위의 10차의 면외 휨진동과, 90°의 시간 위상차(즉, 10차의 면외 휨진동에 대해 90° 빠르다)를 가진 11차의 면외 휨진동이 같은 주파수에서 동시에 여기된다. 그러므로, 진동체(3)는, 이 2개의 진동이 중첩되도록 변형된다. 또한, 제4실시예에 따른 진애제거 장치는, 상기 제1실시 예와 같이 카메라에 설치되고, 상기 제1실시예에 따른 진애제거 장치와 같은 구성을 가진다.

도 42a 및 42b는 진동체(3)에서 여기되고, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 10차의 면외 휨진동의 변위, 11차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 가로축은 진동체(3)의 종방향의 길이를 "360"으로 한 경우의 진동체(3)의 위치다. 세로축은 면외의 변위를 정규화한 값이다. 도 42a 및 42b에서, 파형B는 10차의 면외 휨진동을 나타내고, 파형A는 11차의 면외 휨진동을 나타낸다. 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부는 위치 100으로부터 위치 260까지의 범위에 해당한다.

도 43, 도 4４, 도 45, 도 4６, 도 4７, 도 4８ 및 도 4９는 2개의 진동간의 시간 위상차가 90°일 경우의 10차의 면외 휨진동의 변위, 11차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프다. 이들 도면에서, 파형C는 10차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형D는 11차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형E는 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를 나타낸다. 파형G는 파형E의 시간위상 30°앞의 진동체(3)의 변위를 나타낸다. 파형F는 진동체(3)의 정규화된 Ｙ방향의 변위속도를 나타낸다.

진애제거 장치에서는, 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애는, 광학부재(1)가 진애를 면외로 밀어 올릴 때, 상기 법선방향의 힘을 받아서 반발 방식으로 이동해간다. 보다 구체적으로, 각 시간위상에서, 진동체(3)의 정규화된 Y방향의 변위속도를 나타내는 파형F가 정의 값이라고 가정하는 경우, 진애는 면외로 밀어 올 려지고, 이 시간위상에 있어서의 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 힘을 받고, 진애는 이동해 간다.

제4실시예의 진애제거 장치에 의하면, 상기 제1 내지 제3실시예와 마찬가지로, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부인 위치 100과 위치 260 사이의 범위에 부착되고 있는 진애에 반복해 진동을 줌으로써, 진애를 도면 중 우측방향으로 이동시켜, 제거하는 것이 가능하다.

이렇게, 상기 제1 내지 제4 실시예에서는 차수가 1개 다른 2개의 면외 휨진동의 공진주파수의 사이에 주파수를 갖는 교번 전압이 각 압전소자(2)에 인가되어, 진동체(3)에는, 2개의 면외 휨진동간에 일어나는 공진 현상의 응답을 가진 진동이 여기한다. 이에 따라 상기 인가전압의 주파수와 각각의 면외 휨진동의 각 공진주파수의 주파수간의 차이를 작게 하는 것이 가능해서, 각 진동의 보다 큰 공진 현상의 응답으로 진동체(3)에서 보다 큰 진동을 여기하는 것이 가능하다. 따라서, 광학부재(1)에 부착된 진애를 이동시키는 속도를 증가시킬 수 있으므로, 보다 단시간에 진애를 제거하는 것이 가능하다.

[제5실시예]

제5실시예에 따른 진애제거 장치가 상기 제1 내지 제4실시예와 다른 점은, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 공진주파수와 3차의 면외 휨진동의 공진주파수간의 주파수가 압전소자(2)에 인가된다는 것이다. 이에 따라, 진동체(3)에는, 공진 현상의 응답을 가진 큰 변위의 1차의 면외 휨진동 과, -90°의 시간 위상차(즉, 1차의 면외 휨진동에 대해 90° 늦다)를 가진 3차의 면외 휨진동이 같은 주파수에서 동시에 여기된다. 진동체(3)는, 이 2개의 진동이 중첩되도록 변형된다. 또한, 제5실시예에 따른 진애제거 장치는, 상기 제1실시예와 같이 카메라에 설치되고, 상기 제1실시예에 따른 진애제거 장치와 같은 구성을 가진다.

도 50a 및 50b는, 진동체(3)에서 여기되고, 진동체(3)의 길이를 따라 면외로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 압전소자(2a, 2b)의 배치를 도시한 도면이다. 가로축은 진동체(3)의 종방향의 길이를 "360"으로 한 경우의 진동체(3)의 위치다. 세로축은 면외의 변위를 정규화한 값이다. 도 50a 및 50b에서, 파형B는 1차의 면외 휨진동을 나타내고, 파형A는 3차의 면외 휨진동을 나타낸다. 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부는 위치 100으로부터 위치 260까지의 범위에 해당한다.

도 5１, 도 52, 도 53, 도 5４, 도 55, 도 5６ 및 도 5７은 2개의 진동간의 시간 위상차가 -90°일 경우의 1차의 면외 휨진동의 변위, 3차의 면외 휨진동의 변위, 및 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를, 시간위상마다 나타내는 그래프다. 이들 도면에서, 파형C는 1차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형D는 3차의 면외 휨진동의 변위를 나타낸다. 파형E는, 이 2개의 진동의 중첩으로 생긴 진동체의 변위를 나타낸다. 파형G는 파형E의 시간위상 30°앞의 진동체(3)의 변위를 나타낸다. 파형F는 진동체(3)의 정규화된 Ｙ방향의 변위속도를 나타낸다.

진애제거 장치에서는, 광학부재(1)의 전방 표면에 부착된 진애는, 광학부 재(1)가 진애를 면외로 밀어 올릴 때, 광학부재(1)의 표면의 법선방향의 힘을 받아서 반발 방식으로 이동해간다. 보다 구체적으로, 각 시간위상에서, 진동체(3)의 정규화된 Y방향의 변위속도를 나타내는 파형F가 정의 값이라고 가정하는 경우, 진애는 면외로 밀어 올려지고, 이 시간위상에 있어서의 진동체(3)의 변위를 나타내는 파형E의 법선방향의 힘을 받고, 진애는 이동해 간다. 도면의 각 화살표h는, 구간내에서 진애가 이동하는 방향을 보이고 있다.

제5실시예의 진애제거 장치에 의하면, 촬상소자(4)에 대한 광학부재(1)의 유효부인 위치 100과 위치 260 사이의 범위에 부착되고 있는 진애에 반복해 진동을 줌으로써, 진애를 도면 중 우측방향으로 이동시켜, 제거하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 중심위치인 위치 180보다 도면 중 좌측에서는, 진애는 도면 중 좌측으로 이동하고, 위치 180보다 도면 중 우측에서는, 진애는 도면 중 우측으로 이동한다. 따라서, 광학부재(1)의 유효부로부터 진애를 신속히 제거하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 실시예에서는, 차수가 1개 다른 2개의 면외 휨진동의 공진주파수의 사이에 주파수를 갖는 교번 전압이 각 압전소자에 인가되었다. 한편, 제5 실시예에서는 차수가 2개 다른 2개의 면외 휨진동의 공진주파수의 사이에 주파수를 갖는 교번 전압이 각 압전소자(2)에 인가된다. 이 경우도 마찬가지로, 진애의 제거가 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 각각의 2개의 진동의 시간적 위상을 90° 다르게 했을 경우, 중심위치인 위치 180에 대해 도면 중 좌측에서는, 진애는 도면 중 우측으 로 이동하고, 위치 180에 대해 도면 중 우측에서는, 진애는 도면 중 좌측으로 이동한다. 따라서, 중심위치인 위치 180의 장소에서 진애가 모여진다.

또한, 본 실시예에서는 차수가 2개 다른 2개의 진동을 여기할 경우, 시간 위상차를 그 밖의 원하는 값으로 설정 함으로써도, 진애의 제거가 가능하다. 또한, 2개의 진동의 차수가 3이상 다른 경우, 2개의 진동간에 시간 위상차가 임의의 값으로 설정하는 경우에도, 진애가 모이는 약간의 장소가 발생한다. 이 경우, 진애가 모이는 장소를 카메라의 기능상에서 어떠한 문제도 없는 위치에 설정할 필요가 있다.

또한, 상기 제1 내지 제5실시예에 나타나 있는 바와 같이, 2개의 진동의 차수의 어떠한 조합에서도, 진애의 이동이 가능해서, 진애를 제거하도록 상기 선택된 조합을 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 각각의 실시예들의 구성에 한정되는 것이 아니고, 각 실시예의 구성이 갖는 기능을 달성할 수 있는 구성이면 어떤 적용 가능한 구성도 이용하여도 된다.

예를 들면, 상기 각 실시예에서는, 카메라에 설치된 진애제거 장치의 진동체는, 사각형 모양으로 형성되어 있었지만, 이것은 한정되지 않는다. 도 5８은 다른 실시예에 따른 진애제거 장치의 진동체의 형상을 나타내는 사시도다. 이 진애제거 장치는 카메라에 장비된다. 도 5９는 진동체의 압전소자의 배치를 도시한 도면이다. 진동체(53)는, 축(53a)를 중심으로 하는 원판형상의 광학부재(51), 이 광학부재(51)의 이면 중심부에 단단히 접착제로 붙여진 작은 원판형상의 압전소자(52), 및 광학부재(51)의 이면 가장자리부분에 단단히 접착제에 의해 붙여진 원환형상의 압전소자(54)로 구성된다. 압전소자(52, 54)는, 니오브산리튬으로 형성된 투명한 전기기계 변환소자이다.

도 60은 1차의 면외 휨진동 및 2차의 면외 휨진동을 도시한 도면이다. 중심부 및 외경부에 각각 위치하는 각 압전소자(52, 54)에 인가되는 교번 전압의 주파수는, 원판의 축방향으로 변형하는 1차의 면외 휨진동의 공진주파수와, 그 원판의 축방향으로 변형하는 2차의 면외 휨진동의 공진주파수와의 사이의 주파수로 설정된다. 도 60에서, 파형A 및 파형B는 각각 1차의 면외 휨진동 및 2차의 면외 휨진동을 나타낸다. 또한, 중심부 및 외경부에 각각 위치하는 압전소자(52, 54)에 인가되는 교번 전압간의 시간 위상차는 90°이다.

이러한 형상을 갖는 진동체(53) 위에, 진애는 광학부재(51)의 중심위치로부터 외경단을 향해서 이동하고, 광학부재(51)로부터 제거된다. 또한, 진동체의 형상은 원판형상에 한정되지 않고, 진동체가 단부를 갖는 형상을 갖는 것을 만족시킨다. 이 경우에, 진동체는, 단부를 향해서 혹은 단부로부터 떨어지도록, 진애를 이동시키는 것이 가능해서, 진애를 제거할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 광학기기인 카메라에 본 발명에 따른 진애제거 장치를 적용하였지만, 상기 진애제거 장치는, 패시밀리 장치, 스캐너, 프로젝터, 복사기, 레이저빔 프린터, 잉크젯 프린터, 렌즈, 쌍안경, 화상표시장치 및 다른 광학기기에 적용가능하다. 또한, 본 발명에 따른 진애제거 장치는, 진애를 제거할 필요가 있는, 광학기기 이외의 여러가지 장치에도 적용가능하다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 따른 진애제거 장치는, 카메라, 패시밀리 장치, 스캐너, 프로젝터, 복사기, 레이저빔 프린터, 잉크젯 프린터, 렌즈, 쌍안경, 화상표시장치등의 광학기기와, 진애를 제거할 필요가 있는 여러 가지의 기기에도 적용될 수 있도록 적용가능함에 따라서, 높은 제거 효율로 진애를 원하는 방향으로 이동 가능하여 그 진애를 제거할 수 있다.

Claims

대상물상의 진애를 제거하는 진애제거 장치로서,

상기 대상물에 설치되고, 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자를 갖는 진동체와,

상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 각각 교번 전압을 인가하는 전원과,

상기 전원에 의해 각각 인가되는 교번 전압을 제어하는 제어회로를 구비하고,

상기 제어회로는, 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키기 위해, 상기 교번 전압의 주파수를 설정하는 동시에, 상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 상기 각 교번 전압의 위상을 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 정재파의 복수의 절과, 상기 제2 정재파의 복수의 절은, 동일한 방향으로 배열되고, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자 및 상기 제2전기기계 에너지 변환소자는, 상기 동일한 방향으로 위치를 변위시키는 방식으로 배치된 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 정재파와 상기 제2 정재파는, 차수가 1개 다른 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어회로는, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압간위 위상차를, 0° 및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 진애의 상기 대상물상의 위치에 따라, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압에 대한 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압의 위상차를, 0°보다 크고 180°보다 작은 값과, -180°보다 크고 0°보다 작은 값으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어회로는, 상기 진애의 중심위치와, 상기 진애의 상기 대상물과의 접촉부의 위치에 따라, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압에 대한 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압의 위상차를, 0°보다 크고 180°보다 작은 값과, -180°보다 크고 0°보다 작은 값으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어회로는,

상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과간 위상차를, 0°및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하고, 상기 진동체에 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키는 상기 진동체의 구동과,

상기 진동체에서 1개의 정재파를 발생시키는 상기 진동체의 구동을 바꾸는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제어회로는,

상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압간의 위상차를, 0° 및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하고, 상기 진동체에서 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시킴으로써, 상기 대상물상의 진애를 이동시키고나서, 상기 진동체에서 1개의 정재파를 발생시킴으로써 상기 대상물상의 진애를 비산시키는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1전기기계 에너지 변환소자 및 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 각각 설치되어, 상기 차수가 다른 2개의 정재파의 진폭을 각각 검출하는 제1 및 제2 센서를 구비하고,

상기 제어회로는, 상기 제1 센서의 출력과 상기 제2 센서의 출력간의 비율에 따라, 상기 교번 전압의 주파수, 진폭 및 위상차 중 적어도 1개를 제어하는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 진동체의 자세를 검지하는 자세 센서를 구비하고,

상기 제어회로는, 상기 검지된 자세로부터 결정된, 상기 대상물상의 진애를 제거하는 방향이 중력방향에 대하여 90°미만이 되도록, 상기 교번 전압의 각각의 위상을 설정하는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 대상물은, 광을 투과하는 광학부재인 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 대상물은, 사각형의 광학부재인 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 진애제거 장치는, 카메라, 패시밀리 장치, 스캐너, 프로젝터, 복사기, 레이저빔 프린터, 잉크젯 프린터, 렌즈, 쌍안경 및 화상표시장치 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 진애제거 장치.
제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자를 갖는 진동 체가 위에 설치된 대상물상의 진애를 제거하는 진애제거 방법으로서,

전원으로부터 상기 제1전기기계 에너지 변환소자 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 각각 교번 전압을 인가하는 전압인가 스텝과,

상기 전원에 의해 각각 인가되는 교번 전압을 제어하는 제어 스텝을 포함하고,

상기 제어 스텝은, 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키기 위해, 상기 교번 전압의 주파수를 설정하는 동시에, 상기 제1 및 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 상기 각 교번 전압의 위상을 서로 다르게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 진애제거 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 제어 스텝은, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압간의 위상차를, 0° 및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 진애제거 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 제어 스텝은,

상기 진동체에서, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압 과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압간의 위상차를, 0° 및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하고, 차수가 다른 상기 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시키는 상기 진동체의 구동과,

상기 진동체에서 1개의 정재파를 발생시키는 상기 진동체의 구동을 바꾸는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 진애제거 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제어 스텝은, 상기 제1전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압과 상기 제2전기기계 에너지 변환소자에 인가되는 교번 전압간의 위상차를, 0° 및 180°이외 중 임의의 값으로 설정하고, 상기 진동체에서 차수가 다른 제1 정재파 및 제2 정재파를 동시에 발생시킴으로써, 상기 대상물상의 진애를 이동시키고나서, 상기 진동체에서 1개의 정재파를 발생시킴으로써 상기 대상물상의 진애를 비산시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 진애제거 방법.