JP2008172585A - 防塵装置、撮像装置、カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】防塵部材に付着したゴミを効果的に除去する。
【解決手段】撮像素子４へのゴミの付着を防止する板状の防塵部材３１と、前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段３２とを備え、前記振動発生手段は、前記防塵部材の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を前記防塵部材に伝え、前記防塵部材は、前記振動発生手段から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子へのゴミの付着を防止するための防塵装置、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板状の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、その防塵部材を圧電素子により振動させて、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２００５−２００７８号公報

特許文献１に開示されるカメラでは、防塵部材に圧電素子を貼り付けることにより、その圧電素子において防塵部材の板面と水平な方向に生じる伸縮運動を防塵部材に伝えて、防塵部材を板面と垂直な方向に振動させている。したがって、圧電素子の伸縮運動を効率的に防塵部材に伝えて、防塵部材に振動を発生させることができず、防塵部材に付着したゴミを効果的に除去することができない。
本発明は、防塵部材に付着したゴミを効果的に除去することができる防塵装置、撮像装置、カメラを提供することを目的とする。

請求項１の発明による防塵装置は、撮像素子へのゴミの付着を防止する板状の防塵部材と、防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段とを備えるものである。この防塵装置において、振動発生手段は、防塵部材の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を防塵部材に伝える。また、防塵部材は、振動発生手段から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動する。
請求項２の発明は、請求項１に記載の防塵装置において、防塵部材と振動発生手段とが互いに近づく方向に向かって、防塵部材および振動発生手段を押圧する押圧手段をさらに備えるものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の防塵装置において、押圧手段は、防塵部材および振動発生手段に設けられた貫通穴をその軸部が貫通するボルトと、ボルトの軸部に螺合されるナットとを備え、ボルトの頭部とナットとの間に防塵部材および振動発生手段が挟まれた状態で、ボルトの軸部にナットを螺合することにより、防塵部材および振動発生手段を押圧するものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３いずれか一項に記載の防塵装置において、振動発生手段は、複数の圧電素子を積層して構成されるものである。
請求項５の発明による撮像装置は、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、撮像素子へのゴミの付着を防止する防塵部材と、防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段とを備えるものである。この撮像装置において、振動発生手段は、防塵部材の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を防塵部材に伝える。また、防塵部材は、振動発生手段から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動する。
請求項６の発明によるカメラは、請求項５に記載の撮像装置と、撮像信号に基づいて被写体の撮像画像を記録媒体に記録する記録制御手段とを備えるものである。

本発明によれば、防塵部材に付着したゴミを効果的に除去することができる。

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、防塵装置３、ＣＣＤ４およびローバスフィルタ（ＬＰＦ）４１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。ＬＰＦ４１は、ＣＣＤ４の前面に配設されることにより、入射光束から高周波成分を除去する光学部材である。防塵装置３は、ＣＣＤ４およびＬＰＦ４１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ＬＰＦ４１との間に、ＣＣＤ４とＬＰＦ４１とを略密閉するような構造により配設されている。なお、防塵装置３に付着したゴミや埃は、防塵装置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に対して必要な電源を適宜供給する。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、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、防塵装置３の詳細について、図面を参照して説明する。図２は、防塵装置３が設置されている撮像装置２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）の平面図において線Ａ−Ａで撮像装置２を切断したときの断面を示している。（ｃ）の断面図には、（ａ）の平面図において線Ｂ−Ｂで撮像装置２を切断したときの断面を示している。

図２に示す撮像装置２において、防塵装置３は、防塵部材３１、振動部材３２、ワッシャ３３、ボルト３４、ナット３５、位置決めピン３６、板ばね３７および支持部材３８により構成されている。また、ＣＣＤ４は基板４２上に配設されており、その上側すなわち撮像面の前には、ＬＰＦ４１が配設されている。

板状の形状を有する防塵部材３１は、ＣＣＤ４およびＬＰＦ４１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およびＬＰＦ４１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。

振動部材３２は、圧電効果を生じる複数の圧電素子を積層して構成されている。積層された圧電素子の各層の間には、圧電素子に電気信号を印加するための電極が設けられている。この電極を用いて振動部材３２に交流電気信号が印加されると、振動部材３２は、その交流電気信号に応じて、図１のレンズ２００の光軸方向すなわち防塵部材３１の板面と略垂直な方向（あるいはＣＣＤ４の撮像面と略垂直な方向）に、周期的に伸縮運動を繰り返す。なお、圧電素子は、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。

防塵部材３１および振動部材３２には、ボルト３４の軸部を貫通させるための貫通穴がそれぞれ設けられている。この貫通穴にボルト３４の軸部を貫通させ、ボルト３４の頭部とナット３５との間に防塵部材３１および振動部材３２が挟まれた状態で、ボルト３４の軸部にナット３５を螺合して、ボルト３４とナット３５を締め付ける。これにより、防塵部材３１と振動部材３２とが互いに近づく方向に向かって、防塵部材３１および振動部材３２が押圧される。

上記のように防塵部材３１と振動部材３２が押圧された状態において、振動部材３２が光軸方向に縮むと、防塵部材３１は、ナット３５からの圧力により、撮像装置２の上側、すなわちＣＣＤ４の撮像面と反対の方向に向かって変形する。一方、振動部材３２が光軸方向に伸びると、防塵部材３１は、ワッシャ３３を介して伝えられる振動部材３２からの圧力により、撮像装置２の下側、すなわちＣＣＤ４の撮像面の方向に向かって変形する。このようにして、振動部材３２の伸縮運動が防塵部材３１に伝えられる。

振動部材３２から防塵部材３１に伝えられる伸縮運動は、振動部材３２に印加される交流電気信号に応じて周期的に繰り返される。したがって、防塵部材３１は上記のような変形を交互に繰り返すことにより、その板面と略垂直な方向（すなわちレンズ２００の光軸方向あるいはＣＣＤ４の撮像面と略垂直な方向）に振動する。こうして振動部材３２から伝えられた伸縮運動に応じて防塵部材３１が振動することにより、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。

位置決めピン３６および板ばね３７は、撮像装置２において防塵部材３１を配設するときの位置決めを行う。位置決めピン３６は、防塵部材３１の左右に一つずつ配設されており、防塵部材３１の左右端において防塵部材３１と接している。これにより、左右方向における防塵部材３１の位置が規制される。一方、板ばね３７は、防塵部材３１の上下端において防塵部材３１と接するように曲げられている。これにより、上下方向における防塵部材３１の位置が規制される。こうして防塵部材３１の左右および上下方向の位置をそれぞれ規制することにより、防塵部材３１の配設位置が決定される。

さらに板ばね３７は、防塵部材３１を上から押し付けるように付勢する機能も有している。すなわち板ばね３７は、防塵部材３１の左右の外縁部付近において防塵部材３１の板面と接していることにより、自身の有する曲げ形状から生ずる圧力をその接触面に加えている。この圧力により、防塵部材３１が撮像装置２の下側、すなわちＣＣＤ４の撮像面の方向に向かって付勢される。

支持部材３８は、防塵部材３１の外縁部付近に沿って、防塵部材３１とＬＰＦ４１との間に配設されている。この支持部材３８により防塵部材３１が支持されている。なお、支持部材３８により防塵部材３１を支持する支持点は、防塵部材３１に生じる振動を阻害しないように、振動の節の近傍とすることが好ましい。

板ばね３７により防塵部材３１が上記のように付勢されることで、防塵部材３１は支持部材３８に密着される。これにより、防塵部材３１と支持部材３８とを用いて、基板４２と防塵装置３との間に、ＣＣＤ４およびＬＰＦ４１を略密閉する空間が形成されている。なお、図２（ａ）の平面図において、支持部材３８のうち板ばね３７の陰となっている部分は図中に示されていないが、実際には防塵部材３１の四辺に沿って支持部材３８が配設されている。

図３は、以上説明した各構成のうち、板ばね３７を取り外したときの撮像装置２の平面図および断面図である。この図３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）の平面図において線Ｃ−Ｃで撮像装置２を切断したときの断面を示している。（ｃ）の断面図には、（ａ）の平面図において線Ｄ−Ｄで撮像装置２を切断したときの断面を示している。

図３（ａ）の平面図から、前述のように支持部材３８が防塵部材３１の四辺に沿って配設されていることが分かる。なお、符号３７ａ、３７ｂ、３７ｃおよび３７ｄは、板ばね３７をねじ止めして取り付けるときに使用するねじ穴である。

図４は、防塵部材３１、振動部材３２、ワッシャ３３、ボルト３４およびナット３５の平面図および断面図である。この図４において、（ａ）の平面図には、上記の各構成品を組み合わせたときの平面形状を示している。（ｂ）の断面図には、（ａ）の平面図において線Ｅ−Ｅで切断したときの各構成品の断面を示している。（ｃ）の断面図には、（ａ）の平面図において線Ｆ−Ｆで切断したときの各構成品の断面を示している。

図４（ｃ）の断面図から、防塵部材３１と振動部材３２に貫通穴が設けられており、その貫通穴をボルト３４の軸部が貫通していることが分かる。さらに、ボルト３４の軸部にナット３５が螺合されることにより、ボルト３４の頭部とナット３５との間に挟まれた防塵部材３１および振動部材３２が、互いに近づく方向に向かってそれぞれ押圧されていることが分かる。

防塵部材３１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振動部材３２に印加すると、防塵部材３１が共振状態で屈曲振動するため、その振幅が最大となる。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振動部材３２に印加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、正確な共振周波数が不明な場合もあるため、振動部材３２に印加する交流電気信号を所定の範囲内で変化させてもよい。

図５は、防塵部材３１が共振状態で屈曲振動したときの様子を表している。図５（ａ）は、５次の振動モードによる屈曲振動の様子を示している。この屈曲振動は、図に示すように５箇所の腹と６箇所の節とを有している。また、図５（ｂ）は、９次の振動モードによる屈曲振動の様子を示している。この屈曲振動は、図に示すように９箇所の腹と１０箇所の節とを有している。このように、複数種類の振動モードを組み合わせて使用し、振動の節の位置を変化させることにより、節の部分においてゴミや埃が除去されずに残留することを防止できる。なお、以上説明した振動モードは一例であるため、他の振動モードを用いてもよい。

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）振動部材３２は、板状の防塵部材３１の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を防塵部材３１に伝える。防塵部材３１は、振動部材３２から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動することとした。このようにしたので、振動部材３２の伸縮運動を効率的に防塵部材３１に伝えて、防塵部材３１に振動を発生させることができる。その結果、防塵部材３１の板面に付着したゴミや埃を効果的に除去することができる。

（２）ボルト３４およびナット３５により、防塵部材３１と振動部材３２とが互いに近づく方向に向かって、防塵部材３１および振動部材３２を押圧することとした。このようにしたので、振動部材３２の伸縮運動をより一層効率的に防塵部材３１に伝えることができる。

（３）ボルト３４の頭部とナット３５との間に防塵部材３１および振動部材３２が挟まれた状態で、ボルト３４の軸部にナット３５を螺合することにより、防塵部材３１および振動部材３２を押圧することとした。このようにしたので、簡単な構造で防塵部材３１および振動部材３２を押圧することができる。

（４）振動部材３２は、複数の圧電素子を積層して構成されることとした。このようにしたので、積層しない場合と比べて、印加電圧が低くても変位量の大きな伸縮運動を振動部材３２において生じ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。 防塵装置が設置されている撮像装置の平面図および断面図である。 板ばねを取り外したときの撮像装置の平面図および断面図である。 防塵部材、振動部材、ワッシャ、ボルトおよびナットの平面図および断面図である。 防塵部材が共振状態で屈曲振動したときの様子を表した図である。

符号の説明

１：ＣＰＵ ２：撮像装置
３：防塵装置 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：ＲＯＭ １６：操作部材
１００：カメラ本体 ２００：撮影レンズ

Claims (6)

1. 撮像素子へのゴミの付着を防止する板状の防塵部材と、
   前記防塵部材に振動を生じさせる振動発生手段とを備え、
   前記振動発生手段は、前記防塵部材の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を前記防塵部材に伝え、
   前記防塵部材は、前記振動発生手段から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動することを特徴とする防塵装置。
2. 請求項１に記載の防塵装置において、
   前記防塵部材と前記振動発生手段とが互いに近づく方向に向かって、前記防塵部材および前記振動発生手段を押圧する押圧手段をさらに備えることを特徴とする防塵装置。
3. 請求項２に記載の防塵装置において、
   前記押圧手段は、前記防塵部材および前記振動発生手段に設けられた貫通穴をその軸部が貫通するボルトと、前記ボルトの軸部に螺合されるナットとを備え、
   前記ボルトの頭部と前記ナットとの間に前記防塵部材および前記振動発生手段が挟まれた状態で、前記ボルトの軸部に前記ナットを螺合することにより、前記防塵部材および前記振動発生手段を押圧することを特徴とする防塵装置。
4. 請求項１〜３いずれか一項に記載の防塵装置において、
   前記振動発生手段は、複数の圧電素子を積層して構成されることを特徴とする防塵装置。
5. 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、
   前記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を備え、
   前記振動発生手段は、前記防塵部材の板面と略垂直な方向に伸縮して、その伸縮運動を前記防塵部材に伝え、
   前記防塵部材は、前記振動発生手段から伝えられた伸縮運動に応じて、その板面と略垂直な方向に振動することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置と、
   前記撮像信号に基づいて前記被写体の撮像画像を記録媒体に記録する記録制御手段とを備えることを特徴とするカメラ。

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