JP4905170B2

JP4905170B2 - ゴミ除去装置及び撮像装置

Info

Publication number: JP4905170B2
Application number: JP2007032293A
Authority: JP
Inventors: 豪松本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: JP2008199299A

Description

本発明は、撮像素子の防塵部材に付着したゴミを除去するゴミ除去装置、撮像装置、カメラに関する。

従来、レンズ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、撮像素子と撮影光学系の間に防塵部材を配設することにより、撮像素子にゴミやほこりが付着するのを防ぐと共に、防塵部材を振動させて防塵部材に付着したゴミやほこりを除去するものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−６４５５５号公報

特許文献１に開示されるカメラでは、防塵部材に生じる振動を阻害しないようにするため、振動の節の近傍の部位において防塵部材を支持している。したがって、レイアウトの自由度が低下し、防塵部材の支持構造の複雑化や、カメラの大型化を招くおそれがある。本発明は、防塵部材に生じる振動の節の近傍でなくとも、振動を阻害せずに防塵部材を支持することができるゴミ除去装置、撮像装置、カメラを提供することを目的とする。

請求項１の発明によるゴミ除去装置は、撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、前記接合部材は、前記振動発生手段へ電気エネルギーを供給するための給電端子として作用することを特徴とする。
請求項３の発明によるゴミ除去装置は、撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、前記接合部材は、前記防塵部材と前記振動発生手段との間に挟まれて配設されることを特徴とする。
請求項６の発明によるゴミ除去装置は、撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、前記接合部材の外周は、前記防塵部材の外周よりも大きく、前記支持部材による支持点は、前記防塵部材よりも外側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、防塵部材に生じる振動の節の近傍でなくても、その振動を阻害せずに防塵部材を支持することができる。

図１は、本発明の一実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。このデジタルカメラは、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に取り付けられた撮影レンズ２００とによって構成されている。カメラ本体１００は、ＣＰＵ１、撮像装置２、測光装置５、シーケンス装置６、フラッシュ装置７、電源部８、ファインダ内表示装置９、表示装置１０、コントローラ１１、メモリカード１２、画像処理部１３、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５および操作部材１６を有している。

ＣＰＵ１は、他の各構成部分と連動して、以降に説明するような様々な処理や制御を実行する。このＣＰＵ１がカメラ本体１００の動作状態に応じて適切な処理や制御を行うことにより、カメラ本体１００において様々な機能および動作が実現される。

撮像装置２は、ゴミ除去装置３および撮像素子であるＣＣＤ４を備えている。ＣＣＤ４は、撮影レンズ２００から入射された光束により結像される被写体像に基づいて、撮像信号を出力する。この撮像信号は、画像データに変換された後、ＣＰＵ１を介して画像処理部１３へ出力される。ゴミ除去装置３は、ＣＣＤ４にゴミや埃等が付着するのを防止するため、撮影レンズ２００とＣＣＤ４との間に、ＣＣＤ４を略密閉するような構造により配設されている。なお、ゴミ除去装置３に付着したゴミや埃は、ゴミ除去装置３において後で説明するようにして発生する振動により除去される。

測光装置５は、撮影レンズ２００からの入射光量を測定し、その測定結果に基づいて撮影時の適正露出を求める。測光装置５により求められた適正露出はＣＰＵ１へ出力され、シーケンス装置６の制御などに用いられる。シーケンス装置６は、ＣＰＵ１の制御に応じて、クイックリターンミラーの動作やシャッターの動作など、撮影時の一連の機構動作を制御する。フラッシュ装置７は、カメラ本体１００に内蔵されているフラッシュ装置であり、ＣＰＵ１によってその動作が制御される。

電源部８は、カメラ本体１００の各部分や撮影レンズ２００に対して必要な電気エネルギーを適宜供給する。ファインダ内表示装置９は、カメラ本体１００のファインダ内に設けられており、カメラ本体１００の動作状態に応じて様々な情報の表示を行う。たとえば、シャッタースピード、絞り値、オートフォーカスエリアなどの情報がファインダ内表示装置９に表示される。これにより、撮影時に必要な情報をユーザに知らせることができる。

表示装置１０は、ＣＰＵ１の制御により様々な画像を表示する。たとえば、カメラ本体１００において撮影された撮影画像や、カメラ本体１００に対して各種の設定を行うための様々な設定メニュー項目を含む設定メニュー画面などが表示される。この表示装置１０には、たとえば液晶ディスプレイなどが用いられており、カメラ本体１００においてユーザが見やすいような位置に設置されている。

コントローラ１１は、ＣＰＵ１の制御により、記録媒体であるメモリカード１２に撮影画像データを記録するときの書き込み処理や、メモリカード１２に記録されている撮影画像データを読み出すときの読み出し処理を実行する。メモリカード１２はカメラ本体１００に対して着脱可能な汎用の外部記録メディアであり、カメラ本体１００による撮影画像データがコントローラ１１の書き込み処理によって記録される。

画像処理部１３は、ＣＣＤ４から出力された撮像画像データに対して所定の画像処理を行う。たとえば、撮影画像の見た目を調節するための処理や、画像データの形式を変換するための処理などが、画像処理部１３において行われる。画像処理部１３により画像処理が行われた画像データは、コントローラ１１によってメモリカード１２に記録される。

ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１が各種の処理や制御を実行する際の作業領域として用いられる。このＲＡＭ１４には、表示装置１０において画像を表示する際に用いられるＶＲＡＭも含まれている。ＲＯＭ１５は、ＣＰＵ１が各種の処理や制御を実行する際に用いられるプログラムやデータ類が記録されている。操作部材１６は、各種の操作用スイッチ類によって構成されている。操作部材１６を用いてユーザから入力された操作内容に応じて、各種の処理や制御がＣＰＵ１において実行される。

次に、ゴミ除去装置３の詳細について、図面を参照して説明する。図２は、ゴミ除去装置３を構成する防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３の平面図および断面図である。図２において、（ａ）の平面図には、カメラ本体１００において撮影レンズ２００の方向から見たときの防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３の平面形状を示している。一方、（ｂ）の断面図には、（ａ）の平面図において中心線Ａ−Ａで切断したときの防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３の断面を示している。この図に示すように、防塵部材３１は円盤状の形状を有しており、接合部材３２および振動部材３３は円環状の形状を有している。

防塵部材３１は、図１のＣＣＤ４にゴミや埃等が付着するのを防止するために用いられるものであり、ＣＣＤ４を覆うように配設されている。この防塵部材３１は、撮影レンズ２００を介してＣＣＤ４上に入射する被写体光の光路上に設けられており、ガラス等の透明な素材によって組成されている。

接合部材３２は、防塵部材３１よりも低い剛性を有しており、薄い板状の金属などにより組成されている。なお、図２に示すとおり、接合部材３２の外周は防塵部材３１の外周よりも大きく、防塵部材３１の一部分と、接合部材３２の一部分とは、互いに重なり合っている。接合部材３２は、防塵部材３１と重なり合う部分で、防塵部材３１に接合されている。

振動部材３３は、圧電効果を生じる圧電素子であり、圧電セラミクスなどによって組成されている。この圧電セラミクスの材料には、たとえばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などが知られている。振動部材３３に電気信号が印加されると、振動部材３３は、その電気信号に応じて、光軸と垂直な方向、すなわち図２（ａ）において紙面と平行な半径方向に、周期的に伸縮運動を繰り返す。この伸縮運動により、防塵部材３１において後述するような振動が生じる。なお、振動部材３３は、接合部材３２の防塵部材３１との接合部分であって防塵部材３１とは反対側の面に貼り付けられている。すなわち、接合部材３２は、防塵部材３１と振動部材３３との間に挟まれて配設されている。

図３は、以上説明した防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３を有するゴミ除去装置３とＣＣＤ４とが設置された撮像装置２の平面図および断面図を示している。図３において、（ａ）の平面図には、カメラ本体１００において撮影レンズ２００の方向から見たときの撮像装置２の平面形状を示している。（ｂ）の断面図には、（ａ）の平面図において中心線Ｂ−Ｂで切断したときの撮像装置２の断面を示している。

図３に示すように、撮像装置２において、ＣＣＤ４の全体は接合部材３２よりも内側に位置している。したがって、撮影レンズ２００からの入射光束は、接合部材３２によって遮られずに、透明な防塵部材３１を透過してＣＣＤ４に到達する。これにより、被写体像が欠けることなくＣＣＤ４上に結像され、その撮像信号がＣＣＤ４から出力される。

ゴミ除去装置３は、防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３に加えて、さらに支持部材３４および駆動部３５を有している。支持部材３４は、一定幅のリング状の形状を有しており、接合部材３２の外縁部に沿って、ＣＣＤ４が配設された基板４１と接合部材３２との間に配設されている。そして、支持部材３４の下面は基板４１と接合されており、上面は接合部材３２の外縁部に接合されている。この接合部は、接合部材３２と防塵部材３１との接合面よりも接合部材３２の外周側である。すなわち、この支持部材３４により、防塵部材３１が接合部材３２を介して支持されている。このような支持構造とすることで、防塵部材３１、支持部材３４および接合部材３２を用いて、基板４１とゴミ除去装置３との間にＣＣＤ４を略密閉する空間が形成されている。

駆動部３５は、接合部材３２と振動部材３３に接続されており、交流電気信号を発生する。駆動部３５により発生された交流電気信号は、振動部材３３において、接合部材３２に接している側の面と、基板４１側の面とにそれぞれ印加される。このとき、基板４１側の面には駆動部３５からの交流電気信号が直接印加される。一方、接合部材３２に接している側の面には、駆動部３５からの交流電気信号が接合部材３２を介して印加される。すなわち、接合部材３２は、振動部材３３へ電気信号を供給するための給電端子として作用する。これにより、振動部材３３において前述したような伸縮運動が周期的に生じる。

駆動部３５からの交流電気信号により、振動部材３３が撮影レンズ２００の光軸と垂直な方向（すなわちＣＣＤ４の撮像面と垂直な方向）に伸びると、その動きに応じて、防塵部材３１および接合部材３２の裏側、すなわちＣＣＤ４が位置する側の面において、同じ方向に伸びようとする力が生じる。すると、防塵部材３１および接合部材３２が変形し、防塵部材３１がその表側、すなわちＣＣＤ４が位置するのと反対側の方向に膨らむ。その様子を図４の断面図に示す。この図４の断面図は、図３（ｂ）の断面図と同様に、図３（ａ）の平面図において中心線Ｂ−Ｂで切断したときの撮像装置２の断面を示している。

一方、駆動部３５からの交流電気信号により、振動部材３３が光軸と垂直な方向に縮むと、その動きに応じて、防塵部材３１および接合部材３２の裏側において、同じ方向に縮もうとする力が生じる。すると、図４の断面図に示すのとは逆の方向に防塵部材３１および接合部材３２が変形する。その結果、防塵部材３１が裏側の方向に膨らむ。

防塵部材３１および接合部材３２において、駆動部３５からの交流電気信号に応じて、上記のような屈曲動作が振動部材３３の伸縮運動に応じて周期的に繰り返される。その結果、防塵部材３１において屈曲振動が生じる。この屈曲振動により、防塵部材３１に付着したゴミや埃を除去することができる。

以上説明したように、防塵部材３１が振動する際には、防塵部材３１とともに、防塵部材３１よりも低い剛性を有する接合部材３２も変形する。したがって、防塵部材３１に生じる振動の節の近傍でなくても、その振動を阻害せずに、支持部材３４によって防塵部材３１を支持することができる。なお、支持部材３４による支持点は、防塵部材３１および接合部材３２を効率的に変形させると共に、ＣＣＤ４を設置可能な空間をできるだけ大きく確保するために、防塵部材３１よりも外側に位置している。

ところで、防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３を一体化された振動体と見なして考えると、この振動体は、材質や形状等に応じた固有の共振周波数を有している。この共振周波数と同じ周波数の交流電気信号を駆動部３５から発生させて振動部材３３に印加すると、振動体が共振状態で屈曲振動するため、その振幅が最大となる。たとえば、共振周波数が２０〜６０ｋＨｚ程度の場合には、４μｍ程度の振幅が得られる。したがって、防塵部材３１に付着したゴミや埃を振動により取り除く際には、その効果が最大となるように、共振周波数と同じ周波数の交流電気信号を駆動部３５において発生することが好ましい。なお、製造時の寸法や質量等のばらつき、取付け誤差などにより、振動体の正確な共振周波数が不明な場合もあるため、駆動部３５から発生する交流電気信号を所定の範囲内で変化させてもよい。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
（１）防塵部材３１を接合部材３２を介して支持部材３４により支持する。この接合部材３２は、防塵部材３１よりも低い剛性を有しており、振動部材３３によって防塵部材３１とともに変形することとした。このようにしたので、防塵部材３１に生じる振動の節の近傍でなくても、その振動を阻害せずに防塵部材３１を支持することができる。

（２）接合部材３２は、金属により組成することができる。このようにすれば、ガラス等によって組成される防塵部材３１よりも低い剛性を有しており、振動部材３３によって防塵部材３１とともに変形する接合部材３２を、容易に実現することができる。

（３）接合部材３２は、駆動部３５から振動部材３３へ電気エネルギーを供給するための給電素子として作用することとした。このようにすれば、電気エネルギー供給用の配線を新たに設けることなく、駆動部３５から振動部材３３へ電気エネルギーを供給することができる。

（４）また、接合部材３２は、防塵部材３１と振動部材３３との間に挟まれて配設されることとした。このようにしたので、振動部材３３によって防塵部材３１に生じる振動を阻害することなく、接合部材３２を効率的に配設することができる。

（５）接合部材３２の外周は、防塵部材３１の外周よりも大きいこととした。また、支持部材３４による支持点は、防塵部材３１よりも外側に位置することとした。このようにしたので、防塵部材３１および接合部材３２を効率的に変形させると共に、ＣＣＤ４を設置可能な空間をできるだけ大きく確保することができる。

（６）防塵部材３１、支持部材３４および接合部材３２を用いて、ＣＣＤ４を略密閉する空間を形成することとした。このようにしたので、カメラ本体１００から撮影レンズ２００を取り外したときなどに、ＣＣＤ４にゴミや埃が付着するのを防ぐことができる。

なお、以上説明した実施の形態では、図２に示すように、防塵部材３１と振動部材３３との間に挟まれて接合部材３２が配設されることとした。しかし、必ずしもこのような配置としなくてもよい。たとえば図５の平面図および断面図に示すように、振動部材３３と接合部材３２との間に挟まれて防塵部材３１が配設されることとしてもよい。このようにしても、図２に示す場合と同様に、振動部材３３によって防塵部材３１に生じる振動を阻害することなく、接合部材３２を効率的に配設することができる。なお、図５も図２と同様に、（ａ）の平面図には、カメラ本体１００において撮影レンズ２００の方向から見たときの防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３の平面形状を示している。一方、（ｂ）の断面図には、（ａ）の平面図において中心線Ｃ−Ｃで切断したときの防塵部材３１、接合部材３２および振動部材３３の断面を示している。

さらに、図２または図５において、防塵部材３１と接合部材３２の配置を入れ替えても、同じように振動部材３３によって防塵部材３１に生じる振動を阻害することなく、接合部材３２を効率的に配設することができる。すなわち、防塵部材３１と接合部材３２とが接して配設されている限り、どのような配置としてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、防塵部材３１が略円形の形状を有していたが、防塵部材３１は他の形状でもよい。たとえば、略方形の形状などを用いることができる。その場合は、接合部材３２と振動部材３３の形状も、防塵部材３１の形状に合わせることが好ましい。

上記において説明した実施の形態では、防塵部材３１に生じる振動が一次モードの屈曲振動である例を説明したが、本発明はこの内容に限定されない。すなわち、任意の次数の振動モードにより防塵部材３１を屈曲振動させることができる。

以上説明した実施の形態では、撮像素子を有するデジタルカメラを例に説明したが、デジタルビデオカメラについても同様に、本発明を適用することができる。

以上説明した実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。

本発明の一実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。防塵部材、接合部材および振動部材の平面図および断面図である。ゴミ除去装置とＣＣＤとが設置された撮像装置の平面図および断面図である。振動発生時に防塵部材および接合部材が変形した様子を示す撮像装置の断面図である。振動部材と接合部材との間に挟まれて防塵部材が配設されたときの防塵部材、接合部材および振動部材の平面図および断面図である。

符号の説明

１：ＣＰＵ２：撮像装置
３：ゴミ除去装置４：ＣＣＤ
５：測光装置６：シーケンス装置
７：フラッシュ装置８：電源部
９：ファインダ内表示装置１０：表示装置
１１：コントローラ１２：メモリカード
１３：画像処理部１４：ＲＡＭ
１５：ＲＯＭ１６：操作部材
１００：カメラ本体２００：撮影レンズ

Claims

撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、
前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、
前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、
前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、
前記接合部材は、前記振動発生手段へ電気エネルギーを供給するための給電端子として作用することを特徴とするゴミ除去装置。
請求項１に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、金属により組成されていることを特徴とするゴミ除去装置。
撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、
前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、
前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、
前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、
前記接合部材は、前記防塵部材と前記振動発生手段との間に挟まれて配設されることを特徴とするゴミ除去装置。
請求項３に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、金属により組成されていることを特徴とするゴミ除去装置。
請求項３または４に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、前記振動発生手段へ電気エネルギーを供給するための給電端子として作用することを特徴とするゴミ除去装置。
撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、
前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段と、
前記防塵部材と接合され、前記防塵部材よりも低い剛性を有しており、前記振動発生手段による振動によって変形する接合部材と、
前記接合部材を介して前記防塵部材を支持する支持部材とを備え、
前記接合部材の外周は、前記防塵部材の外周よりも大きく、
前記支持部材による支持点は、前記防塵部材よりも外側に位置することを特徴とするゴミ除去装置。
請求項６に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、金属により組成されていることを特徴とするゴミ除去装置。
請求項６または７に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、前記振動発生手段へ電気エネルギーを供給するための給電端子として作用することを特徴とするゴミ除去装置。
請求項６〜８のいずれか一項に記載のゴミ除去装置において、
前記接合部材は、前記防塵部材と前記振動発生手段との間に挟まれて配設されることを特徴とするゴミ除去装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載のゴミ除去装置と、
入射光束に基づいて被写体の撮像信号を出力する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。