JP2016085244A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子の被写体側に配設された光学部材に付着する塵埃等の異物を除去する塵埃除去機能と、シャッタ機能とを備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus having a dust removing function for removing foreign matters such as dust attached to an optical member disposed on a subject side of an image pickup element, and a shutter function.
従来、カメラにおいて機械的シャッタは先幕と後幕を高速かつ高精度で駆動させることで、露光調節を行っていた。また、撮影した画像データの電荷転送時に、電荷転送経路を遮光することで、画像データにノイズが発生することを防ぐといった役割も果たしていた。 Conventionally, in a camera, a mechanical shutter performs exposure adjustment by driving a front curtain and a rear curtain at high speed and high accuracy. In addition, when the captured image data is transferred, the charge transfer path is shielded to prevent noise from being generated in the image data.
しかし、電子シャッタを備えたカメラにおいて、機械的シャッタは露光調節を行う必要がない。したがって、この機械的シャッタは、高速かつ高精度で駆動する必要がなく、簡易(省スペース・省部品点数)な構成にすることが可能である。 However, in a camera equipped with an electronic shutter, the mechanical shutter need not perform exposure adjustment. Therefore, this mechanical shutter does not need to be driven at high speed and with high accuracy, and can have a simple configuration (space saving and parts saving).
そこで、機械的シャッタの駆動源として、特許文献1で開示されているような、圧電素子を利用した超音波モータを用いることで、機械的シャッタを簡易な構成にすることが可能である。 Therefore, by using an ultrasonic motor using a piezoelectric element as disclosed in Patent Document 1 as a mechanical shutter drive source, the mechanical shutter can have a simple configuration.
一方、従来のデジタルカメラにおいて、レンズ交換時等に塵埃がカメラ本体内に侵入して、カメラ本体内の撮影素子に付着することにより、取得される撮影画像が劣化することがある。このような現象を回避するために、撮像素子の被写体側に撮影光束を透過させる防塵フィルタを設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵フィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている。 On the other hand, in a conventional digital camera, when a lens is exchanged, dust enters the camera body and adheres to the imaging element in the camera body, so that the acquired captured image may be deteriorated. In order to avoid such a phenomenon, a dustproof filter that transmits the photographic light beam is provided on the subject side of the image sensor, and this is vibrated by a piezoelectric element, thereby removing foreign matters such as dust adhering to the surface of the dustproof filter. Technology has been proposed.
また、カメラの省スペース化、省部品点数化を目指し、先述した塵埃除去機能を備えた塵埃除去装置と機械的シャッタとを、一体の装置としたものが特許文献2によって開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses an apparatus in which a dust removing device having a dust removing function and a mechanical shutter described above are integrated as one device with the aim of saving the space of the camera and reducing the number of parts.
しかしながら、上記の特許文献2に開示された従来技術では、機械的シャッタはシャッタ駆動専用に駆動源を備え、塵埃除去装置は塵埃除去駆動専用に駆動源を備えている。つまり、装置としては一体構成ではあるが、駆動源は別個のものを備えており、各駆動源を保持するスペースが必要となるため、装置は大型な構成になってしまっている。 However, in the conventional technique disclosed in Patent Document 2, the mechanical shutter includes a drive source dedicated to driving the shutter, and the dust removing device includes a drive source dedicated to driving the dust removal. In other words, although the apparatus has an integral configuration, the drive source is provided with a separate one, and a space for holding each drive source is required, so the apparatus has a large configuration.
本発明では、上記の事情を鑑みてなされたもので、塵埃除去機能と、シャッタ機能とを、省スペースかつ省部品点数で実現可能な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of realizing a dust removal function and a shutter function with a reduced space and a reduced number of parts.
上記の目的を達成するために、本発明は、
撮像素子を有する撮像装置において、加振部材と、前記撮像素子の被写体側に配設され前記加振部材の振動を受けることで振動する光学部材と、前記加振部材の振動を受けることで振動する振動子と、前記加振部材の制御を行う制御部と、前記振動子と当接しており前記振動子の運動を受けることで移動する移動部材とを備え、前記加振部材の一方の面は前記光学部材と貼着され、その対面は前記振動子と貼着され、前記加振部材と前記光学部材と前記振動子によって構成される振動部材において振動曲げの中立面は前記加振部材外に配置されており、前記制御部によって、前記加振部材の振動モードを制御することで、前記移動部材を移動させる第1のモードと、前記光学部材を振動させることで前記光学部材に付着した異物を除去する第2のモードとを切り替えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In an imaging apparatus having an imaging device, a vibration member, an optical member that is disposed on a subject side of the imaging device and vibrates by receiving vibration of the vibration member, and vibrates by receiving vibration of the vibration member One surface of the vibration member, and a control unit that controls the vibration member, and a moving member that is in contact with the vibration element and moves by receiving the motion of the vibration element. Is affixed to the optical member, the opposite surface is affixed to the vibrator, and in the vibration member constituted by the vibration member, the optical member and the vibrator, the neutral surface of vibration bending is the vibration member A first mode in which the moving member is moved by controlling the vibration mode of the vibration member by the control unit, and the optical member is attached to the optical member by vibrating the optical member. To remove foreign matter And switches between modes.
本発明によれば、塵埃除去機能と、シャッタ機能とを、省スペースかつ省部品点数で実現可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of realizing a dust removing function and a shutter function with a reduced space and a reduced number of parts.
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題の解決に必須のものとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the present invention according to the claims, and all the combinations of features described in the present embodiments are not necessarily essential for solving the problems of the present invention. Absent.
[第1の実施形態]
《カメラの構成》
図1および図2は本発明に係るデジタル一眼レフカメラの外観を示す図である。具体的には、図1はカメラ本体1を前面側より見た斜視図であって、不図示の撮影レンズユニットを外した状態を示し、図2はカメラ本体1を背面側より見た斜視図である。
[First Embodiment]
<Camera configuration>
1 and 2 are views showing the appearance of a digital single-lens reflex camera according to the present invention. Specifically, FIG. 1 is a perspective view of the camera body 1 as viewed from the front side, showing a state in which a photographing lens unit (not shown) is removed, and FIG. 2 is a perspective view of the camera body 1 as viewed from the back side. It is.
4は撮影レンズユニットを取り外す際に押し込むレンズロック解除釦である。5はカメラ筐体内に配置されたミラーボックスで、撮影レンズを通過した撮影光束はここへ導かれる。ミラーボックス5の内部には、クイックリターンミラー6が配設されている。クイックリターンミラー6は、撮影光束をペンタプリズム22(図3を参照)の方向へ導くために撮影光軸に対して45°の角度に保持される状態と、撮像素子33(図3を参照)の方向へ導くために撮影光束から退避した位置に保持される状態とを取り得る。 Reference numeral 4 denotes a lens lock release button that is pushed in when removing the photographing lens unit. Reference numeral 5 denotes a mirror box disposed in the camera housing, and the photographic light flux that has passed through the photographic lens is guided here. A quick return mirror 6 is disposed inside the mirror box 5. The quick return mirror 6 is held at an angle of 45 ° with respect to the photographic optical axis in order to guide the photographic light flux toward the pentaprism 22 (see FIG. 3), and the image sensor 33 (see FIG. 3). Therefore, it is possible to take a state of being held at a position retracted from the photographing light flux.
カメラ上部のグリップ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン7と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するためのメイン操作ダイヤル8と、撮影系の動作モード設定ボタン10が配置されている。これら操作部材の操作結果の一部は、LCD表示パネル9に表示される。また、動作モード設定ボタン10は、シャッタボタン7の1回の押込みで連写になるか1コマのみの撮影となるかの設定や、セルフ撮影モードの設定などを行うものであり、LCD表示パネル9にその設定状況が表示されるようになっている。 On the grip side of the upper part of the camera, a shutter button 7 as a start switch for starting shooting, a main operation dial 8 for setting a shutter speed and a lens aperture value according to an operation mode at the time of shooting, and an operation mode of the shooting system A setting button 10 is arranged. Some of the operation results of these operation members are displayed on the LCD display panel 9. The operation mode setting button 10 is used to set whether the continuous shooting or only one frame shooting is performed when the shutter button 7 is pressed once, the self shooting mode setting, and the like. 9 shows the setting status.
シャッタボタン7は、第1ストローク(半押し)でスイッチSW1(後述の7a)がONし、第2ストローク(全押し)にてスイッチSW2(後述の7b)がONする構成となっている。 The shutter button 7 is configured such that a switch SW1 (7a described later) is turned on by a first stroke (half-pressed), and a switch SW2 (7b described later) is turned on by a second stroke (full press).
カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット11とフラッシュ取付け用のシュー溝12とフラッシュ接点13が配置されており、カメラ上部右寄りには撮影モード設定ダイヤル14が配置されている。グリップ側とは反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋15が設けられており、この外部端子蓋15を開けた内部には、外部インタフェースとしてビデオ信号出力用ジャック16とUSB出力用コネクタ17が納められている。 A flash unit 11 that pops up with respect to the camera body, a shoe groove 12 for attaching a flash, and a flash contact 13 are arranged at the upper center of the camera, and a shooting mode setting dial 14 is arranged at the upper right of the camera. An external terminal lid 15 that can be opened and closed is provided on the side opposite to the grip side. Inside the external terminal lid 15, a video signal output jack 16 and a USB output connector are provided as external interfaces. 17 is stored.
図2において、カメラ背面側には上方にファインダ接眼窓18が設けられ、更に背面中央付近には画像表示可能なカラー液晶モニタ19が設けられている。カラー液晶モニタ19の横に配置されたサブ操作ダイヤル20は、メイン操作ダイヤル8の機能の補助的役割を担い、例えばカメラのAEモードでは自動露出装置により算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。あるいは、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル8でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル20でレンズ絞り値を設定するように使用される。また、このサブ操作ダイヤル20は、カラー液晶モニタ19に表示される撮影済み画像の表示選択にも用いられる。 In FIG. 2, a viewfinder eyepiece window 18 is provided on the back side of the camera, and a color liquid crystal monitor 19 capable of displaying an image is provided near the center of the back side. The sub operation dial 20 arranged beside the color liquid crystal monitor 19 plays an auxiliary role of the function of the main operation dial 8. For example, in the AE mode of the camera, the exposure correction amount for the appropriate exposure value calculated by the automatic exposure device is set. Used to set. Alternatively, in the manual mode in which each of the shutter speed and the lens aperture value is set according to the user's will, the shutter speed is set with the main operation dial 8 and the lens aperture value is set with the sub operation dial 20. The sub operation dial 20 is also used to select display of a captured image displayed on the color liquid crystal monitor 19.
43はカメラの動作を起動もしくは停止するためのメインスイッチである。44は塵埃除去動作を実行させるための塵埃除去指示操作部材であり、光学フィルタ上に付着した、塵埃などの異物をふるい落とす動作を指示するためのものである。なお、この塵埃除去動作については、後に詳細に説明する。 Reference numeral 43 denotes a main switch for starting or stopping the operation of the camera. Reference numeral 44 denotes a dust removal instruction operation member for executing a dust removal operation, which is for instructing an operation to screen off foreign matters such as dust attached on the optical filter. This dust removal operation will be described in detail later.
図3は本発明に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示している。100はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータからなる中央処理装置(以下、MPUという)である。MPU100は、カメラの動作制御を司るものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。100aはMPU100に内蔵されたEEPROMであり、時刻計測回路109の計時情報やその他の情報を記憶可能である。 FIG. 3 is a block diagram showing the main electrical configuration of the digital single-lens reflex camera according to the present invention. In addition, the part which is common in the above-mentioned drawing is shown with the same symbol. Reference numeral 100 denotes a central processing unit (hereinafter referred to as MPU) which is a microcomputer built in the camera body. The MPU 100 controls the operation of the camera, and executes various processes and instructions for each element. Reference numeral 100a denotes an EEPROM built in the MPU 100, which can store time information of the time measuring circuit 109 and other information.
MPU100には、ミラー駆動回路101、焦点検出回路102、圧電素子駆動回路103、映像信号処理回路104、スイッチセンス回路105、測光回路106が接続されている。また、LCD駆動回路107、バッテリチェック回路108、時刻計測回路109、電源供給回路110、も接続されている。これらの回路はMPU100の制御により動作するものである。 Connected to the MPU 100 are a mirror drive circuit 101, a focus detection circuit 102, a piezoelectric element drive circuit 103, a video signal processing circuit 104, a switch sense circuit 105, and a photometric circuit 106. An LCD drive circuit 107, a battery check circuit 108, a time measurement circuit 109, and a power supply circuit 110 are also connected. These circuits operate under the control of the MPU 100.
また、MPU100は、撮影レンズユニット内に配置されたレンズ制御回路201と、マウント接点21を介して通信を行う。マウント接点21は撮影レンズユニットが接続されるとMPU100へ信号を送信する機能も備えている。これにより、レンズ制御回路201は、MPU100との間で通信を行い、撮影レンズユニット内の撮影レンズ200および絞り204の駆動を、AF駆動回路202および絞り駆動回路203を介して行うことが可能となる。 Further, the MPU 100 communicates with the lens control circuit 201 disposed in the photographing lens unit via the mount contact 21. The mount contact 21 also has a function of transmitting a signal to the MPU 100 when the photographing lens unit is connected. Thereby, the lens control circuit 201 can communicate with the MPU 100 and drive the photographing lens 200 and the diaphragm 204 in the photographing lens unit via the AF driving circuit 202 and the diaphragm driving circuit 203. Become.
なお、本実施形態では撮影レンズ200は便宜上1枚のレンズで示しているが、実際は多数のレンズ群により構成されている。 In the present embodiment, the photographic lens 200 is shown as a single lens for convenience, but actually includes a large number of lens groups.
AF駆動回路202は、たとえばステッピングモータによって構成され、レンズ制御回路201の制御によって撮影レンズ200内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子33に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。203は絞り駆動回路であり、たとえばオートアイリスなどによって構成され、レンズ制御回路201によって絞り204を変化させ、光学的な絞り値を得るように構成されている。 The AF drive circuit 202 is configured by, for example, a stepping motor, and adjusts the imaging light flux to be focused on the image sensor 33 by changing the focus lens position in the imaging lens 200 under the control of the lens control circuit 201. Reference numeral 203 denotes an aperture drive circuit, which is configured by, for example, an auto iris or the like, and is configured to change the aperture 204 by the lens control circuit 201 to obtain an optical aperture value.
クイックリターンミラー6は、撮影レンズ200を通過する撮影光束をペンタプリズム22へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー30に導く。サブミラー30は、透過した撮影光束を焦点検出用センサユニット31へ導く。 The quick return mirror 6 guides the photographic light beam passing through the photographic lens 200 to the pentaprism 22 and transmits a part thereof to the sub mirror 30. The sub mirror 30 guides the transmitted photographic light beam to the focus detection sensor unit 31.
ミラー駆動回路101は、クイックリターンミラー6を、ファインダにより被写体像を観察可能とする位置と、撮影光束から待避する位置とへ駆動するためのものである。同時に、サブミラー30を、焦点検出用センサユニット31へ撮影光束を導く位置と、撮影光束から待避する位置とへ駆動する。具体的には、たとえばDCモータとギヤトレインなどから構成される。 The mirror driving circuit 101 is for driving the quick return mirror 6 to a position where the subject image can be observed by the finder and a position where the subject image is retracted from the photographing light flux. At the same time, the sub mirror 30 is driven to a position for guiding the photographing light flux to the focus detection sensor unit 31 and a position for retracting from the photographing light flux. Specifically, it is composed of, for example, a DC motor and a gear train.
31は周知の位相差方式の焦点検出センサユニットである。焦点検出センサユニット31から出力された信号は、焦点検出回路102へ供給され、被写体像信号に換算された後、MPU100へ送信される。MPU100は被写体像信号に基づいて、位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、デフォーカス量およびデフォーカス方向を求め、これに基づき、レンズ制御回路201およびAF駆動回路202を介して、撮影レンズ200内のフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。 Reference numeral 31 denotes a known phase difference type focus detection sensor unit. The signal output from the focus detection sensor unit 31 is supplied to the focus detection circuit 102, converted into a subject image signal, and then transmitted to the MPU 100. The MPU 100 performs focus detection calculation by the phase difference detection method based on the subject image signal. Then, the defocus amount and the defocus direction are obtained, and based on this, the focus lens in the photographing lens 200 is driven to the in-focus position via the lens control circuit 201 and the AF drive circuit 202.
22はペンタプリズムであり、クイックリターンミラー6によって反射された撮影光束を正立正像に変換反射する光学部材である。使用者は、ファインダ光学系を介して、ファインダ接眼窓18から被写体像を観察することができる。ペンタプリズム22は、撮影光束の一部を測光センサ37にも導く。測光回路106は、測光センサ37の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、MPU100に出力する。MPU100は、得られる輝度信号から露出値を算出する。 Reference numeral 22 denotes a pentaprism, which is an optical member that converts and reflects the photographing light beam reflected by the quick return mirror 6 into an erect image. The user can observe the subject image from the viewfinder eyepiece window 18 through the viewfinder optical system. The pentaprism 22 guides part of the photographing light flux to the photometric sensor 37. The photometric circuit 106 obtains the output of the photometric sensor 37, converts it into a luminance signal of each area on the observation surface, and outputs it to the MPU 100. The MPU 100 calculates an exposure value from the obtained luminance signal.
32はシャッタ幕であり、ユーザがファインダにより被写体像を観察している時には撮影光束を遮る。また撮像時にはレリーズ信号に応じて、撮像素子前面より、待避を行う。シャッタ幕32は、MPU100の指令を受けた圧電素子駆動回路103によって制御される。 Reference numeral 32 denotes a shutter curtain, which blocks the photographing light flux when the user is observing the subject image with the viewfinder. Further, at the time of image capturing, the evacuation is performed from the front surface of the image sensor according to the release signal. The shutter curtain 32 is controlled by the piezoelectric element drive circuit 103 that has received a command from the MPU 100.
33は撮像素子であり、例えば撮像デバイスであるCMOSが用いられる。撮像デバイスには、CCD型、CMOS型およびCID型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよい。また、MPU100によって、電荷蓄積時間を制御される。 Reference numeral 33 denotes an image pickup element, for example, a CMOS which is an image pickup device. There are various types of imaging devices such as a CCD type, a CMOS type, and a CID type, and any type of imaging device may be adopted. Further, the charge accumulation time is controlled by the MPU 100.
34はクランプ/CDS(相関二重サンプリング)回路であり、A/D変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、クランプレベルの変更も可能である。35はAGC(自動利得調整回路)であり、A/D変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、AGC基本レベルの変更も可能である。36はA/D変換器であり、撮像素子33のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。 Reference numeral 34 denotes a clamp / CDS (correlated double sampling) circuit, which performs basic analog processing before A / D conversion and can also change the clamp level. Reference numeral 35 denotes an AGC (automatic gain adjustment circuit) which performs basic analog processing before A / D conversion and can change the AGC basic level. Reference numeral 36 denotes an A / D converter that converts an analog output signal of the image sensor 33 into a digital signal.
410は光学フィルタで、水晶等からなる複屈折板および位相板を複数枚貼り合わせて積層し、更に赤外カットフィルタを貼り合わせて構成されている。なお、本実施形態では、光学フィルタ410は赤外カットフィルタや、水晶等を用いた光学ローパスフィルタを一体構成として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の光学素子部材に分割する構成であっても良い。またその場合は撮像素子を含んだ密閉構造を構成する最外面に配置した光学素子を後述する圧電素子にて加振するものである。 Reference numeral 410 denotes an optical filter, which is formed by laminating a plurality of birefringent plates and phase plates made of quartz or the like and laminating an infrared cut filter. In the present embodiment, the optical filter 410 is described as an integral configuration of an infrared cut filter or an optical low-pass filter using crystal or the like. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of optical filters is used. The structure divided | segmented into an element member may be sufficient. In that case, an optical element disposed on the outermost surface constituting the sealed structure including the imaging element is vibrated by a piezoelectric element described later.
430は圧電素子であり、MPU100から指令を受けた圧電素子駆動回路103により加振され、光学フィルタ410と後述する振動体420と一体的に振動するように構成されている。 Reference numeral 430 denotes a piezoelectric element that is vibrated by the piezoelectric element driving circuit 103 that receives a command from the MPU 100 and is configured to vibrate integrally with an optical filter 410 and a vibrating body 420 described later.
400は、光学フィルタ410、圧電素子430、シャッタ幕32、撮像素子33と後述する他の部品と共にユニット化された撮像ユニットであり、MPU100と圧電素子駆動回路103による制御によって、シャッタ動作と塵埃除去動作を行う。詳細な構成については後述する。 Reference numeral 400 denotes an image pickup unit unitized with the optical filter 410, the piezoelectric element 430, the shutter curtain 32, the image pickup element 33, and other components to be described later. The shutter operation and dust removal are controlled by the MPU 100 and the piezoelectric element drive circuit 103. Perform the action. A detailed configuration will be described later.
104は映像信号処理回路であり、デジタル化された画像データに対してガンマ/ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理など、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路104からのモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路112を介してカラー液晶モニタ19に表示される。 Reference numeral 104 denotes a video signal processing circuit, which performs overall hardware image processing such as gamma / knee processing, filter processing, and monitor display information synthesis processing on digitized image data. The image data for monitor display from the video signal processing circuit 104 is displayed on the color liquid crystal monitor 19 via the color liquid crystal drive circuit 112.
また、映像信号処理回路104は、MPU100の指示により、メモリコントローラ38を通じて、バッファメモリ37に画像データを保存することも可能である。更に、映像信号処理回路104は、JPEGなどの画像データ圧縮処理を行う機能も有している。連写撮影など連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ37に画像データを格納し、メモリコントローラ38を通して未処理の画像データを順次読み出すことも可能である。これにより映像信号処理回路104は、A/D変換器36から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことが可能となる。 Further, the video signal processing circuit 104 can also store image data in the buffer memory 37 through the memory controller 38 in accordance with an instruction from the MPU 100. Further, the video signal processing circuit 104 has a function of performing image data compression processing such as JPEG. When continuous shooting is performed, such as continuous shooting, image data can be temporarily stored in the buffer memory 37 and unprocessed image data can be sequentially read out through the memory controller 38. Thus, the video signal processing circuit 104 can sequentially perform image processing and compression processing regardless of the speed of the image data input from the A / D converter 36.
メモリコントローラ38は、外部インタフェース40(図1におけるビデオ信号出力用ジャック16およびUSB出力用コネクタ17に対応する)から入力される画像データをメモリ39に記憶する機能を有する。また、メモリ39に記憶されている画像データを外部インタフェース40から出力する機能も有する。なお、メモリ39は、カメラ本体に対して着脱可能なフラッシュメモリなどである。 The memory controller 38 has a function of storing image data input from the external interface 40 (corresponding to the video signal output jack 16 and the USB output connector 17 in FIG. 1) in the memory 39. In addition, it has a function of outputting image data stored in the memory 39 from the external interface 40. The memory 39 is a flash memory that can be attached to and detached from the camera body.
105はスイッチセンス回路であり、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をMPU100に送信する。7aは、シャッタボタン7の第1ストローク(半押し)によりオンするスイッチSW1である。7bは、シャッタボタン7の第2ストローク(全押し)によりオンするスイッチSW2である。スイッチSW2がオンされると、撮影開始の指示がMPU100に送信される。また、メイン操作ダイヤル8、サブ操作ダイヤル20、撮影モード設定ダイヤル14、メインスイッチ43、塵埃除去動作指示操作部材44が接続されている。 Reference numeral 105 denotes a switch sense circuit, which transmits an input signal to the MPU 100 according to the operation state of each switch. 7a is a switch SW1 that is turned on by the first stroke (half-press) of the shutter button 7. Reference numeral 7b denotes a switch SW2 that is turned on by the second stroke (fully pressed) of the shutter button 7. When the switch SW2 is turned on, an instruction to start photographing is transmitted to the MPU 100. Further, the main operation dial 8, the sub operation dial 20, the photographing mode setting dial 14, the main switch 43, and the dust removal operation instruction operation member 44 are connected.
107は液晶表示駆動回路であり、MPU100の指示に従って、LCD表示パネル9やファインダ内液晶表示器41を駆動する。 A liquid crystal display driving circuit 107 drives the LCD display panel 9 and the in-finder liquid crystal display 41 in accordance with instructions from the MPU 100.
108はバッテリチェック回路であり、MPU100からの信号に従って、所定時間バッテリチェックを行い、その検出出力をMPU100へ送る。42は電源部であり、カメラの各要素に対して、必要な電源を供給する。 A battery check circuit 108 performs a battery check for a predetermined time in accordance with a signal from the MPU 100 and sends the detection output to the MPU 100. A power supply unit 42 supplies necessary power to each element of the camera.
109は時刻計測回路でメインスイッチ43がOFFされて次にONされるまでの時間や日付を計測し、MPU100からの指令により、計測結果をMPU100へ送信することができる。 Reference numeral 109 denotes a time measuring circuit that measures the time and date from when the main switch 43 is turned off to when it is turned on, and can send the measurement result to the MPU 100 in accordance with an instruction from the MPU 100.
《撮像ユニットの構成》
撮像ユニット400の詳細な構成について説明する。図4は本実施形態に係る撮像ユニット400の構成を示す分解斜視図である。撮像ユニット400は、撮像素子ユニット500と、密閉部材450と、振動ユニット470と、付勢部材490と、シャッタ幕ユニット440と、付勢部材520と、シャッタ幕ユニット440に直線駆動を規制する不図示のガイド手段とを備え構成される。
<Configuration of imaging unit>
A detailed configuration of the imaging unit 400 will be described. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the imaging unit 400 according to the present embodiment. The imaging unit 400 is configured to restrict linear drive to the imaging element unit 500, the sealing member 450, the vibration unit 470, the urging member 490, the shutter curtain unit 440, the urging member 520, and the shutter curtain unit 440. The illustrated guide means is provided.
撮像素子ユニット500は撮像素子33と撮像素子保持部材510により構成されている。撮像素子保持部材510には、ビス穴510a、510b、510c、510d、510eが設けられている。密閉部材450は、ゴムやポロン等の弾性体によって形成される。付勢部材490は金属などのバネ性を有した材料によって形成され、ビス穴490a、490b、490c、490dが設けられている。付勢部材520は、金属などのバネ性を有した材料によって形成され、ビス穴520aが設けられている。 The image sensor unit 500 includes an image sensor 33 and an image sensor holding member 510. The imaging element holding member 510 is provided with screw holes 510a, 510b, 510c, 510d, and 510e. The sealing member 450 is formed of an elastic body such as rubber or poron. The urging member 490 is formed of a material having a spring property such as metal, and is provided with screw holes 490a, 490b, 490c, and 490d. The urging member 520 is formed of a material having a spring property such as metal, and is provided with a screw hole 520a.
付勢部材490のビス穴490aと撮像素子保持部材510のビス穴510a、ビス穴490bとビス穴510b、ビス穴490cとビス穴510c、ビス穴490dとビス穴510dはビスで固定される。その結果、振動ユニット470と密閉部材450は、撮像素子ユニット500と付勢部材490に挟まれ、撮像素子ユニット500の被写体側に保持される。密閉部材450の被写体側の面は振動ユニット470と当接し、撮影者側の面は撮像素子33と当接する。 The screw hole 490a of the biasing member 490 and the screw hole 510a of the image sensor holding member 510, the screw hole 490b and the screw hole 510b, the screw hole 490c and the screw hole 510c, and the screw hole 490d and the screw hole 510d are fixed with screws. As a result, the vibration unit 470 and the sealing member 450 are sandwiched between the image sensor unit 500 and the biasing member 490 and are held on the subject side of the image sensor unit 500. The subject side surface of the sealing member 450 contacts the vibration unit 470, and the photographer side surface contacts the image sensor 33.
振動ユニット470は、付勢部材490のバネ性によって撮像ユニット500側へと付勢されているので、密閉部材450と振動ユニット470は隙間無く密着し、また、密閉部材450と撮像素子33も同様に隙間無く密着している。これにより、振動ユニット470と撮像素子33との間は密閉部材450によって封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成されている。 Since the vibration unit 470 is biased toward the imaging unit 500 by the spring property of the biasing member 490, the sealing member 450 and the vibration unit 470 are in close contact with each other with no gap, and the sealing member 450 and the image sensor 33 are also the same. It is in close contact with the gap. As a result, the space between the vibration unit 470 and the image sensor 33 is sealed by the sealing member 450 to form a sealed space that prevents entry of foreign matters such as dust.
付勢部材520のビス穴520aと撮像素子保持部材510のビス穴510eはビスで固定される。その結果、シャッタ幕ユニット440は付勢部材520と振動ユニット470に挟まれ、振動ユニット470の被写体側に保持される。シャッタ幕ユニット440は、付勢部材520のバネ性によって撮像ユニット500側へと付勢されているので、シャッタ幕ユニット440の撮像者側の面と、振動ユニット470の被写体側の面は圧力の生じた状態で当接される。振動ユニット470とシャッタ幕ユニット440の詳細な構成については後述する。 The screw hole 520a of the urging member 520 and the screw hole 510e of the image sensor holding member 510 are fixed with screws. As a result, the shutter curtain unit 440 is sandwiched between the urging member 520 and the vibration unit 470 and is held on the subject side of the vibration unit 470. Since the shutter curtain unit 440 is biased toward the imaging unit 500 by the spring property of the biasing member 520, the surface on the image pickup person side of the shutter curtain unit 440 and the surface on the subject side of the vibration unit 470 are subjected to pressure. It abuts in the generated state. Detailed configurations of the vibration unit 470 and the shutter curtain unit 440 will be described later.
《振動ユニットの構成》
振動ユニット470の詳細な構成について説明する。図5は本実施形態に係る振動ユニット470の構成を示す分解斜視図である。振動ユニット470は光学フィルタ410と、圧電素子430と、振動体420とを備え構成される。振動体420は、振動を伝達しやすい金属等の材料で形成され、被写体側に突起部420aが設けられている。この突起部420aと振動体420は一体である。
<Configuration of vibration unit>
A detailed configuration of the vibration unit 470 will be described. FIG. 5 is an exploded perspective view showing the configuration of the vibration unit 470 according to the present embodiment. The vibration unit 470 includes an optical filter 410, a piezoelectric element 430, and a vibration body 420. The vibrating body 420 is made of a material such as a metal that easily transmits vibration, and has a protrusion 420a on the subject side. The protrusion 420a and the vibrating body 420 are integrated.
圧電素子430と振動体420は、光学フィルタ410の撮影有効領域410a外の片側に配置されている。圧電素子430の一方の面は、光学フィルタ410と接着(貼着)され、その対面は振動体420と接着(貼着)されており、振動源である圧電素子430の振動を受け、光学フィルタ410と、振動体420は共に振動する。 The piezoelectric element 430 and the vibrating body 420 are disposed on one side of the optical filter 410 outside the effective imaging area 410a. One surface of the piezoelectric element 430 is bonded (adhered) to the optical filter 410, and the other surface is bonded (adhered) to the vibrating body 420, and receives the vibration of the piezoelectric element 430 as a vibration source, and receives the optical filter. 410 and the vibrating body 420 vibrate together.
この振動ユニット470において、振動の中立面について考慮する必要がある。振動の中立面とは、振動曲げの伸びる領域と縮む領域の境界面のことである。図6は、振動の中立面を示す振動ユニット470の側面図である。図6(a)は中立面が圧電素子430に存在していることを示す図であり、その時の光学フィルタ410と、圧電素子430と、振動体420の厚みの関係も示している。 In this vibration unit 470, it is necessary to consider the neutral plane of vibration. The neutral plane of vibration is a boundary surface between a region where the vibration bending extends and a region where the vibration bending contracts. FIG. 6 is a side view of the vibration unit 470 showing a neutral plane of vibration. FIG. 6A is a diagram showing that a neutral surface exists in the piezoelectric element 430, and also shows the relationship among the thicknesses of the optical filter 410, the piezoelectric element 430, and the vibrating body 420 at that time.
振動ユニット470の振動の中立面が、振動源である圧電素子430内部に存在すると、伸びる力と、縮む力が相殺するため、振動は微弱なものとなる。図6(b)は中立面が光学フィルタ410と圧電素子430との間に存在していることを示す図であり、その時の光学フィルタ410と、圧電素子430と、振動体420の厚みの関係も示している。振動ユニット470を構成している各部材の厚みを変更することで、振動の中立面の位置を調節することが可能である。したがって、本実施例では振動の中立面を振動源である圧電素子430の外に配置するため、各部材の厚みの関係を、以下のようにしている。
振動体420の厚み+圧電素子430の厚み≦光学フィルタ410の厚み
振動ユニット470を構成している各部材の厚みを、上記のようにすることで、駆動源である圧電素子430の振動を相殺させることなく励起することができる。さらに理想を述べると、振動ユニット470の構成において大部分を占めている光学フィルタ410の厚みの中心に、中立面をなるべく近づけて配置することが望ましい。そうすることで、光学フィルタ410の振動において、縮む領域の変位量と伸びる領域の変位量が等しくなり、安定した振動を得ることが可能となる。
If the neutral plane of vibration of the vibration unit 470 exists inside the piezoelectric element 430 that is a vibration source, the stretching force and the contracting force cancel each other, so the vibration becomes weak. FIG. 6B is a diagram showing that a neutral surface exists between the optical filter 410 and the piezoelectric element 430. The thickness of the optical filter 410, the piezoelectric element 430, and the vibrating body 420 at that time is shown in FIG. The relationship is also shown. By changing the thickness of each member constituting the vibration unit 470, the position of the neutral plane of vibration can be adjusted. Therefore, in the present embodiment, since the neutral plane of the vibration is disposed outside the piezoelectric element 430 that is the vibration source, the relationship between the thicknesses of the respective members is as follows.
The thickness of the vibrating body 420 + the thickness of the piezoelectric element 430 ≦ the thickness of the optical filter 410 The thickness of each member constituting the vibration unit 470 is set as described above, so that the vibration of the piezoelectric element 430 as a drive source is canceled out. It can be excited without causing it. More ideally, it is desirable to place the neutral surface as close as possible to the center of the thickness of the optical filter 410 that occupies most of the configuration of the vibration unit 470. By doing so, in the vibration of the optical filter 410, the displacement amount of the contracting region becomes equal to the displacement amount of the extending region, and stable vibration can be obtained.
本実施例では、振動の中立面を光学フィルタ410側に配置するため、各部材の厚みの関係を先述したようにしているが、振動の中立面を圧電素子430の外に配置することが可能であれば、振動体420側に配置してもよい。その場合、各部材の厚みの関係は先述したものでなくても良い。 In this embodiment, since the neutral surface of the vibration is disposed on the optical filter 410 side, the relationship between the thicknesses of the respective members is as described above. However, the neutral surface of the vibration is disposed outside the piezoelectric element 430. If possible, it may be arranged on the vibrating body 420 side. In that case, the relationship between the thicknesses of the members may not be as described above.
《圧電素子の電極配置》
図7は本発明に係る圧電素子430の詳細図であり、図7(b)は圧電素子430の側面図、図7(a)は図7(b)を左方から見た平面図であり、図7(c)は図7(b)を右方から見た平面図である。図7(c)と図7(a)に示すように、圧電素子430はA相、B相、C相の三つに電極が配置されている。圧電素子430のA面は光学フィルタ410と接着(貼着)され、B面は振動体420と接着(貼着)される。
<< Electrode layout of piezoelectric element >>
7 is a detailed view of the piezoelectric element 430 according to the present invention, FIG. 7 (b) is a side view of the piezoelectric element 430, and FIG. 7 (a) is a plan view of FIG. 7 (b) viewed from the left. FIG. 7C is a plan view of FIG. 7B viewed from the right side. As shown in FIG. 7C and FIG. 7A, the piezoelectric element 430 has electrodes arranged in three phases of A phase, B phase, and C phase. The A surface of the piezoelectric element 430 is bonded (adhered) to the optical filter 410, and the B surface is bonded (adhered) to the vibrating body 420.
《シャッタ幕ユニットの構成》
シャッタ幕ユニット440の詳細な構成について説明する。図8は本実施形態に係るシャッタ幕ユニット440の構成を示す分解斜視図である。シャッタ幕ユニット440は、シャッタ幕32と、弾性部材460と、移動体480とを備え構成される。移動体480は、金属等で形成される。弾性部材460は、ゴム等の弾性部材で形成される。この弾性部材460によって、移動体480と振動体420の突起部420aとの当接部に弾性特性と制振機能を付与することができる。その結果、過渡的な振動や可聴音がシャッタ幕ユニット440に発生することを防止でき、良好な駆動状態を得ることが出来る。シャッタ幕32と、弾性部材460と、移動体480は接着(貼着)される。
<Configuration of shutter curtain unit>
A detailed configuration of the shutter curtain unit 440 will be described. FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the shutter curtain unit 440 according to the present embodiment. The shutter curtain unit 440 includes a shutter curtain 32, an elastic member 460, and a moving body 480. The moving body 480 is made of metal or the like. The elastic member 460 is formed of an elastic member such as rubber. By this elastic member 460, an elastic characteristic and a damping function can be imparted to the contact portion between the moving body 480 and the protrusion 420a of the vibrating body 420. As a result, transient vibrations and audible sounds can be prevented from occurring in the shutter curtain unit 440, and a good driving state can be obtained. The shutter curtain 32, the elastic member 460, and the moving body 480 are bonded (attached).
《塵埃除去動作の仕組み》
塵埃除去動作の仕組みについて説明する。圧電素子430に振動を励起し、光学フィルタ410を振動させることで、光学フィルタ410の被写体側に付着した塵埃や異物を除去する。図9は、光学フィルタ410と、圧電素子430と、振動体420の側面図であり、圧電素子430に電圧を印加した際の、光学フィルタ410と圧電素子430と振動体420の状態変化(振動形状)を表わしている。
<Dust removal mechanism>
The mechanism of the dust removal operation will be described. The piezoelectric element 430 is excited to vibrate and the optical filter 410 is vibrated, thereby removing dust and foreign matter adhering to the subject side of the optical filter 410. FIG. 9 is a side view of the optical filter 410, the piezoelectric element 430, and the vibrating body 420. When a voltage is applied to the piezoelectric element 430, state changes (vibration) of the optical filter 410, the piezoelectric element 430, and the vibrating body 420 are illustrated. Shape).
圧電素子用フレキシブルプリント基板等を通じて、圧電素子430のA相とB相に同時間位相で等しい電圧を印加し、C相をグランド(0[V])とする。圧電素子430のA相とB相に、同時間位相で電圧を印加しているため、印加された電圧の正負は、同じ周期で切り替わる。A相とB相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子430のA相とB相は面直方向に縮み、面内方向に伸びる。したがって、圧電素子430と接合された光学フィルタ410は、接合面を面方向に拡大する力を圧電素子430から受け、圧電素子430との接合面側が凸になるような変形をする。すなわち、A相とB相に正の電圧が印加されると、光学フィルタ410には図9の実線で示すような屈曲変形が生じる。同様にA相とB相に印加する電圧を負とすれば、圧電素子430は先述したものと伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ410には図9の2点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。 An equal voltage in the same time phase is applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 430 through a flexible printed circuit board for the piezoelectric element, and the C phase is set to the ground (0 [V]). Since the voltage is applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 430 at the same time phase, the polarity of the applied voltage is switched in the same cycle. When the voltage applied to the A phase and the B phase is a positive value, the A phase and the B phase of the piezoelectric element 430 contract in the perpendicular direction and extend in the in-plane direction. Therefore, the optical filter 410 bonded to the piezoelectric element 430 receives a force for expanding the bonding surface in the surface direction from the piezoelectric element 430 and deforms so that the bonding surface side with the piezoelectric element 430 becomes convex. That is, when a positive voltage is applied to the A phase and the B phase, the optical filter 410 is bent and deformed as indicated by the solid line in FIG. Similarly, if the voltage applied to the A phase and the B phase is negative, the piezoelectric element 430 is deformed in the opposite direction of expansion and contraction with the aforementioned one, and the optical filter 410 is bent and deformed as shown by a two-dot chain line in FIG. Occurs.
したがって、C相をグランドに保ったまま、A相とB相に同時間位相で等しい電圧を印加することにより、同じ周期で印加される電圧の正負が切り替わり、光学フィルタ410の凸凹が周期的に切り替わるような定在波振動が生じる。この周期的な電圧の周波数は、振動ユニット470の固有モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。また、振動ユニット410の共振周波数は複数存在し、各々の共振周波数で電圧を印加すると各々異なる次数の振動モードで振動させることができる。 Therefore, by applying the same voltage at the same time phase to the A phase and the B phase while keeping the C phase at the ground, the polarity of the voltage applied in the same period is switched, and the unevenness of the optical filter 410 is periodically changed. Standing-wave vibration that causes switching occurs. By setting the frequency of the periodic voltage in the vicinity of the resonance frequency of the natural mode of the vibration unit 470, a large amplitude can be obtained even with a small applied voltage, and the efficiency is high. In addition, there are a plurality of resonance frequencies of the vibration unit 410. When a voltage is applied at each resonance frequency, the vibration unit 410 can be vibrated in vibration modes of different orders.
ここで、図9に示すように、定在波振動では振動の節部(d1、d2、・・・、D1、D2、・・・)と腹部とが交互に生じる。振動の節部とは振幅がほぼ零となる位置であり、振動の腹部とは隣り合う節部間において振幅が最大となる位置である。光学フィルタ410の表面に付着した塵埃等をふるい落とすには、付着力以上の力、つまり加速度を塵埃等に加えなければならない。ところが、振動の節部では振幅がほぼ零であることから加速度もほぼ零であり、付着力に抗して塵埃等をふるい落とすことができない。そのため、1つの振動モードだけで光学フィルタ410を振動させると、振動の節部上に塵埃等が残ってしまう。 Here, as shown in FIG. 9, in standing wave vibration, vibration nodes (d1, d2,..., D1, D2,...) And abdomen are alternately generated. The vibration node is a position where the amplitude is almost zero, and the vibration abdomen is a position where the amplitude is maximum between adjacent nodes. In order to remove dust attached to the surface of the optical filter 410, a force greater than the adhesive force, that is, acceleration must be applied to the dust. However, since the amplitude is almost zero at the vibration node, the acceleration is almost zero, and it is not possible to screen off dust or the like against the adhesive force. Therefore, when the optical filter 410 is vibrated only in one vibration mode, dust or the like remains on the vibration node.
それを改善するため、ある振動モードで光学フィルタ410を振動させた後、もう1つ別の振動モードで光学フィルタ410を振動させる。これにより、最初の振動モードで残った塵埃等を、その後の別の振動モードで除去することができる。この場合に、ある振動モードでの節部ともう1つ別の振動モードでの節部とが重なってしまうと、その重なった節部の塵埃等が除去できないため、節部は重ならないようにしなければならない。したがって、使用する振動モードの組合せは偶数節(奇数次)及び奇数節(偶数次)であることが望ましい。本実施形態では、11次振動モード(12節)及び12次振動モード(13節)を組み合わせて使用している。 In order to improve this, after the optical filter 410 is vibrated in one vibration mode, the optical filter 410 is vibrated in another vibration mode. Thereby, dust remaining in the first vibration mode can be removed in another subsequent vibration mode. In this case, if a node in one vibration mode overlaps with a node in another vibration mode, dust on the overlapping node cannot be removed, so the nodes should not overlap. There must be. Therefore, it is desirable that the combinations of vibration modes to be used are even-numbered nodes (odd order) and odd-numbered nodes (even order). In the present embodiment, the eleventh vibration mode (section 12) and the twelfth vibration mode (section 13) are used in combination.
なお、光学フィルタ410の共振周波数は、光学フィルタ410の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。 The resonance frequency of the optical filter 410 varies depending on the shape, thickness, material, and the like of the optical filter 410, but it is preferable to select a resonance frequency that is outside the audible range in order to suppress generation of unpleasant sound.
本実施形態では、11次の振動モード及び12次の振動モードで振動を励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードで振動を励起させるようにしても良い。また、3種類以上の振動モードを用いても良い。 In this embodiment, an example in which vibration is excited in the eleventh vibration mode and the twelfth vibration mode has been described. However, the present invention is not limited to this, and vibration may be excited in other vibration modes. Three or more types of vibration modes may be used.
《シャッタ動作の仕組み》
シャッタ動作について説明する。圧電素子430に振動を励起することで、突起部420aの先端に楕円運動(円運動)を発生させる。この楕円運動(円運動)の詳細については特許04261964号公報に記載されているため、ここでは省略する。この振動体420の突起部420a2点と、移動体480は、付勢部材520によって、圧力の生じた状態で当接している。突起部420aの先端に発生する楕円運動(円運動)によって、移動体480と突起部420aの当接面に摩擦駆動力が発生し移動体480は移動する。なお、移動体480は弾性部材460とシャッタ幕32と接着(貼着)されているため、シャッタ幕ユニット440全体として移動する。図10は本実施形態に係るシャッタ動作の様子を示すものであり、図10(a)はシャッタ幕開き時の様子を示しており、図10(b)はシャッタ幕閉じ時の様子を示したものである。
<Mechanism of shutter operation>
The shutter operation will be described. By exciting vibration in the piezoelectric element 430, an elliptical motion (circular motion) is generated at the tip of the protrusion 420a. The details of this elliptical motion (circular motion) are described in Japanese Patent No. 0261964, and are omitted here. The protrusion 420a2 point of the vibrating body 420 and the moving body 480 are in contact with each other in a state where pressure is generated by the biasing member 520. By the elliptical motion (circular motion) generated at the tip of the protrusion 420a, a friction driving force is generated on the contact surface between the moving body 480 and the protrusion 420a, and the moving body 480 moves. Since the moving body 480 is bonded (attached) to the elastic member 460 and the shutter curtain 32, the movable body 480 moves as a whole shutter curtain unit 440. FIG. 10 shows a state of the shutter operation according to the present embodiment, FIG. 10 (a) shows a state when the shutter curtain is opened, and FIG. 10 (b) shows a state when the shutter curtain is closed. It is.
次に、突起部420aの先端に楕円運動(円運動)を発生させる方法について説明する。具体的に言うと、振動体420に1つの周波数で、2つの異なる振動モードを、時間位相をずらして励起させることで、突起部420aの先端に楕円運動(円運動)を発生させる。 Next, a method for generating an elliptical motion (circular motion) at the tip of the protrusion 420a will be described. More specifically, the vibrator 420 is excited with two different vibration modes at one frequency by shifting the time phase, thereby generating an elliptical motion (circular motion) at the tip of the protrusion 420a.
図11は本実施形態に係る振動体420に励起させる2つの振動モードを示す図であり、図中の点線は振動の節を示している。図中に示すように、光学フィルタ410の長辺方向をX、短辺方向をY、面の法線方向をZとする。図11(a)に示す振動モードは、振動体420のX、Z軸平面に1次の波形が発生する1次の振動モードであり、圧電素子430のA相とB相に同時間位相で等しい電圧を印加し、C相をグランド(0[V])とすることで、励起させている。図11(b)に示す振動モードは、振動体420のY、Z平面に2次の波形が発生する2次の振動モードであり、圧電素子430のA相とB相に印加する電圧の時間位相を180°ずらし、C相をグランド(0[V])とすることで、励起させている。印加する電圧の周波数は、振動ユニット470の固有モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。 FIG. 11 is a diagram showing two vibration modes excited by the vibrating body 420 according to the present embodiment, and a dotted line in the figure indicates a vibration node. As shown in the figure, the long side direction of the optical filter 410 is X, the short side direction is Y, and the normal direction of the surface is Z. The vibration mode shown in FIG. 11A is a primary vibration mode in which a primary waveform is generated on the X- and Z-axis planes of the vibrating body 420, and the phase is the same for the A phase and the B phase of the piezoelectric element 430. The same voltage is applied and the C phase is grounded (0 [V]) to excite it. The vibration mode shown in FIG. 11B is a secondary vibration mode in which a secondary waveform is generated in the Y and Z planes of the vibrating body 420, and the time of the voltage applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 430. The phase is shifted by 180 ° and the C phase is grounded (0 [V]) to excite it. By setting the frequency of the applied voltage in the vicinity of the resonance frequency of the natural mode of the vibration unit 470, a large amplitude can be obtained even with a small applied voltage, and the efficiency is high.
これら2つの振動モードを1つの周波数で励起させるため、共振周波数が略一致するように圧電素子430と、振動体420と、光学フィルタ410の形状が設計されている。また、突起部420aは、図11(b)で示すように、2次の振動モードの節近傍に配置されており、この振動により突起部420aの先端はY方向に変位する。それと同時に、突起部420aは図11(a)で示すように、1次の振動モードの腹近傍に配置されており、この振動により突起部420aの先端はZ方向に変位する。これら異なる2つの振動モードを時間位相差90°で合成することで、突起部420aの先端2点に、同様な楕円運動(円運動)を発生させることができる。 In order to excite these two vibration modes at one frequency, the shapes of the piezoelectric element 430, the vibration body 420, and the optical filter 410 are designed so that the resonance frequencies substantially coincide. Further, as shown in FIG. 11B, the protrusion 420a is disposed near the node of the secondary vibration mode, and the tip of the protrusion 420a is displaced in the Y direction by this vibration. At the same time, as shown in FIG. 11A, the protrusion 420a is disposed in the vicinity of the antinode of the primary vibration mode, and the tip of the protrusion 420a is displaced in the Z direction by this vibration. By synthesizing these two different vibration modes with a time phase difference of 90 °, similar elliptical motion (circular motion) can be generated at the two points of the tip of the protrusion 420a.
突起部420aの先端に発生する楕円運動(円運動)の回転方向を切り替えることで、シャッタ幕ユニット440の移動方向を切り替える。なお、振動ユニット470の共振周波数は、圧電素子430、振動体420、光学フィルタ410の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。 The moving direction of the shutter curtain unit 440 is switched by switching the rotational direction of the elliptical motion (circular motion) generated at the tip of the protrusion 420a. The resonance frequency of the vibration unit 470 varies depending on the shape, plate thickness, material, and the like of the piezoelectric element 430, the vibration body 420, and the optical filter 410, but the resonance frequency is outside the audible range in order to suppress generation of unpleasant sound. Is preferred.
本実施形態では、振動体420に1次の振動モード及び2次の振動モードを励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードを励起させるようにしても良い。また、振動体420に設けられた突起部420aの数も2点のものとして説明したが、3点もしくはそれ以上であっても良い。 In this embodiment, the example in which the vibration body 420 excites the primary vibration mode and the secondary vibration mode has been described. However, the present invention is not limited to this, and other vibration modes may be excited. In addition, the number of the protrusions 420a provided on the vibrating body 420 has been described as two, but may be three or more.
《動作の制御》
制御について説明する。先述したとおり、シャッタ動作を行う際には、シャッタ動作に適した振動モードを振動ユニット470に励起し、塵埃除去動作を行う際には、塵埃除去動作に適した振動モードを振動ユニット470に励起する必要がある。MPU100と圧電素子駆動回路103によって、圧電素子430の電極A相、B相、C相に印加する電圧、周波数、時間位相を制御することで、振動ユニット470に励起する振動モードを切り替え、シャッタ動作と塵埃除去動作を行う。
<Operation control>
Control will be described. As described above, the vibration mode suitable for the shutter operation is excited to the vibration unit 470 when performing the shutter operation, and the vibration mode suitable for the dust removal operation is excited to the vibration unit 470 when performing the dust removal operation. There is a need to. By controlling the voltage, frequency, and time phase applied to the electrodes A phase, B phase, and C phase of the piezoelectric element 430 by the MPU 100 and the piezoelectric element driving circuit 103, the vibration mode excited to the vibration unit 470 is switched and the shutter operation is performed. And dust removal operation.
《カメラ動作》
カメラ操作時の塵埃除去動作とシャッタ動作について説明する。図12は、カメラ操作時における塵埃除去動作とシャッタ動作を示したフローチャートである。ステップ1で、メインスイッチ43にて電源がONされたか否かを判定する。電源がONされると、ステップ2で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、電力供給回路110を制御して各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムON動作を行う。
<Camera operation>
A dust removal operation and a shutter operation during camera operation will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a dust removal operation and a shutter operation during camera operation. In step 1, it is determined whether or not the main switch 43 is turned on. When the power is turned on, in step 2, a process for starting the camera system is performed, the power supply circuit 110 is controlled to supply power to each circuit, the system is initialized, and the camera can be operated for shooting. The camera system ON operation is performed.
次に、ステップ3で、撮影者により塵埃除去指示操作部材44が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はステップ4に進み、操作されていない場合はステップ5へ進む。なお、本実施形態では塵埃除去指示操作部材44を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、塵埃除去動作を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ19に表示されたメニューから、カーソルキーや指示ボタン等を用いて指示するものであっても良い。 Next, in step 3, it is determined whether or not the photographer has operated the dust removal instruction operation member 44. If it has been operated, the process proceeds to step 4, and if it has not been operated, the process proceeds to step 5. Although the dust removal instruction operation member 44 is provided in the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the operation member for instructing the dust removal operation is not limited to a mechanical button, and may be an instruction from a menu displayed on the color liquid crystal monitor 19 using a cursor key, an instruction button, or the like. .
ステップ4では、塵埃除去動作開始の指令を受けて、カメラ本体1に塵埃除去動作を行わせる。まず電力供給回路110は、塵埃除去動作に必要な電力をカメラ本体1の各部へ供給する。また、これに並行して電源42の電池残量を検出して、その結果をMPU100へ送信する。MPU100は、塵埃除去動作開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路103に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路103は、MPU100より駆動信号を受け取ると、光学フィルタ410に塵埃除去に適した振動モードを励起する電圧を生成し、圧電素子430に印加する。圧電素子430は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学フィルタ410に塵埃除去に適した振動モードを励起させる。塵埃除去動作が終了するとステップ5に進む。 In step 4, the camera body 1 is caused to perform a dust removal operation in response to a command to start the dust removal operation. First, the power supply circuit 110 supplies power necessary for the dust removal operation to each part of the camera body 1. In parallel with this, the remaining battery level of the power source 42 is detected, and the result is transmitted to the MPU 100. Upon receiving the dust removal operation start signal, the MPU 100 sends a drive signal to the piezoelectric element drive circuit 103. When the piezoelectric element driving circuit 103 receives a driving signal from the MPU 100, the piezoelectric element driving circuit 103 generates a voltage for exciting a vibration mode suitable for dust removal in the optical filter 410 and applies the voltage to the piezoelectric element 430. The piezoelectric element 430 expands and contracts in accordance with the applied voltage, and causes the optical filter 410 to excite a vibration mode suitable for dust removal. When the dust removing operation is completed, the process proceeds to Step 5.
次に、ステップ5で、撮影者によりSW2(7b)が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はステップ6に進み、操作されていない場合はステップ7へ進む。 Next, in step 5, it is determined whether or not the photographer has operated SW2 (7b). If the SW2 (7b) has been operated, the process proceeds to step 6, and if not, the process proceeds to step 7.
ステップ6では、SW2(7b)によるシャッタ動作開始の指令を受けて、カメラ本体1にシャッタ動作を行わせる。シャッタ動作とは、SW2(7b)操作から、撮像素子33が露光開始するまでに、シャッタ幕ユニット440を撮像素子33前面より待避(幕開動作)させ、露光終了後にシャッタ幕ユニット440を撮像素子(33)前面に移動させる(幕閉動作)といった動作のことである。 In step 6, the camera body 1 is caused to perform a shutter operation in response to a command for starting the shutter operation by SW2 (7b). The shutter operation means that the shutter curtain unit 440 is retracted from the front surface of the image sensor 33 (curtain opening operation) from the SW2 (7b) operation until the image sensor 33 starts exposure, and the shutter curtain unit 440 is moved to the image sensor after the exposure ends. (33) This is an operation of moving to the front (curtain closing operation).
まず電力供給回路110は、シャッタ動作に必要な電力をカメラ本体1の各部へ供給する。また、これに並行して電源42の電池残量を検出して、その結果をMPU100へ送信する。MPU100は、シャッタ動作開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路103に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路103は、MPU100より駆動信号を受け取ると、突起部420aの先端に楕円運動(円運動)を発生させる電圧を生成し、圧電素子430に印加する。圧電素子430は、印加される電圧に応じて伸縮し、突起部420aの先端に楕円運動(円運動)を発生させる。突起部420aの先端に発生する楕円運動(円運動)によって、シャッタ幕ユニット440と突起部420aの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット440は移動する。シャッタ動作が終了するとステップ7に進む。
次に、ステップ7で、カメラが待機状態においてメインスイッチ43にて電源がOFFされたか否かを判定し、OFFされるとステップ7に進み、OFFされていなければステップ3に戻る。
First, the power supply circuit 110 supplies power necessary for the shutter operation to each part of the camera body 1. In parallel with this, the remaining battery level of the power source 42 is detected, and the result is transmitted to the MPU 100. Upon receiving the shutter operation start signal, the MPU 100 sends a drive signal to the piezoelectric element drive circuit 103. When the piezoelectric element driving circuit 103 receives a driving signal from the MPU 100, the piezoelectric element driving circuit 103 generates a voltage that causes an elliptical motion (circular motion) at the tip of the protrusion 420 a and applies the voltage to the piezoelectric element 430. The piezoelectric element 430 expands and contracts according to the applied voltage, and generates an elliptical motion (circular motion) at the tip of the protrusion 420a. Due to the elliptical motion (circular motion) generated at the tip of the protrusion 420a, a friction driving force is generated on the contact surface between the shutter curtain unit 440 and the protrusion 420a, and the shutter curtain unit 440 moves. When the shutter operation ends, the process proceeds to step 7.
Next, in step 7, it is determined whether the power is turned off by the main switch 43 when the camera is in a standby state. If turned off, the process proceeds to step 7, and if not turned off, the process returns to step 3.
ステップ8では、ステップ4と同様の塵埃除去動作を実行後、ステップ9に進む。ここで、ステップ8における塵埃除去動作では、カメラ1の消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子430の駆動周波数、駆動時間、制御方法等のパラメータをステップ4と異ならせても良いことは言うまでも無い。 In step 8, after performing the same dust removal operation as in step 4, the process proceeds to step 9. Here, in the dust removal operation in step 8, parameters such as the drive frequency, drive time, and control method of the piezoelectric element 430 may be different from those in step 4 in consideration of the power consumption and operation time of the camera 1. Needless to say.
ステップ9では、MPU100の制御により各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をEEPROM100aに格納し、電力供給回路110を制御して各回路への電源供給を遮断する電源OFF動作を行う。 In step 9, control for terminating each circuit is performed by controlling the MPU 100, necessary information and the like are stored in the EEPROM 100 a, and the power supply circuit 110 is controlled to turn off the power supply to each circuit. Do.
以上述べたように、撮影者が意図した任意のタイミングだけではなく、電源をOFFすると塵埃除去動作が実行される。すなわち、光学フィルタ410の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムOFF動作を行うようにしている。 As described above, the dust removal operation is performed not only at an arbitrary timing intended by the photographer but also when the power is turned off. That is, the camera system OFF operation is performed after the operation for removing the foreign matter adhering to the surface of the optical filter 410 is performed.
また、本実施形態では、メインスイッチ43による電源OFF操作時について述べたが、電源ON状態での所定時間経過後に電源OFF時と同様のカメラシステムOFF動作を実行するようにしても良い。この場合も、事前に塵埃除去動作を行うようにすれば同様の効果が得られることは言うまでも無い。 In the present embodiment, the power OFF operation by the main switch 43 has been described. However, the camera system OFF operation similar to that at the time of power OFF may be executed after a predetermined time has elapsed in the power ON state. In this case, it goes without saying that the same effect can be obtained if the dust removing operation is performed in advance.
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット470に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を1つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供することができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, by controlling the vibration mode excited to the vibration unit 470, the dust removal function and the shutter function can be realized with one drive source, and the number of parts can be saved. Can be provided.
[第2の実施形態]
第2の実施形態について説明する。特に、本発明の第2の実施形態と先述した第1の実施形態との相違する点を中心に説明し、先述した第1の実施形態と同様(類似)の部分については説明を省略または簡略化する。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described. In particular, the description will focus on the differences between the second embodiment of the present invention and the above-described first embodiment, and the description of the same (similar) parts as those of the above-described first embodiment will be omitted or simplified. Turn into.
《撮像ユニットの構成》
図13は本実施形態に係る撮像ユニット600の構成を示す分解斜視図である。撮像ユニット600は、撮像素子ユニット700と、密閉部材650と、振動ユニット670と、付勢部材690と、シャッタ幕ユニット640と、付勢部材720a、720bと、シャッタ幕ユニット640に直線駆動を規制する不図示のガイド手段とを備え構成される。撮像素子保持部材710には、ビス穴710a、710b、710c、710d、710e、710fが設けられている。付勢部材720aは、ビス穴720cが設けられ、付勢部材720bにはビス穴720dが設けられている。
<Configuration of imaging unit>
FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configuration of the imaging unit 600 according to the present embodiment. The imaging unit 600 restricts linear drive to the imaging element unit 700, the sealing member 650, the vibration unit 670, the urging member 690, the shutter curtain unit 640, the urging members 720a and 720b, and the shutter curtain unit 640. And a guide means (not shown). The imaging element holding member 710 is provided with screw holes 710a, 710b, 710c, 710d, 710e, and 710f. The urging member 720a is provided with a screw hole 720c, and the urging member 720b is provided with a screw hole 720d.
図14は本実施形態に係る振動ユニット670の構成を示す分解斜視図である。振動ユニット670は、光学フィルタ610と、圧電素子630a、630bと、振動体620a、620bとを備え構成される。光学フィルタ610の撮影有効領域610a外の両側に、圧電素子630a、630bと、振動体620a、620bが配置される。振動体620a、620bには被写体側に突起部620c、620dが設けられている。 FIG. 14 is an exploded perspective view showing the configuration of the vibration unit 670 according to this embodiment. The vibration unit 670 includes an optical filter 610, piezoelectric elements 630a and 630b, and vibration bodies 620a and 620b. Piezoelectric elements 630a and 630b and vibrating bodies 620a and 620b are disposed on both sides of the optical filter 610 outside the effective imaging area 610a. The vibrating bodies 620a and 620b are provided with projections 620c and 620d on the subject side.
図15は本実施形態に係るシャッタ幕ユニット640の構成を示す分解斜視図である。シャッタ幕ユニット640は、移動体680a、680bと、弾性体660a、660bと、シャッタ幕632とを備え構成される。振動体620a、620bの突起部620c、620dの位置に対応して、移動体680a、680bと弾性体660a、660bはシャッタ幕632の両側に接着(貼着)される。付勢部材720aのビス穴720cと撮像素子保持部材710のビス穴710e、ビス穴720dとビス穴710fはビスで固定される。その結果、シャッタ幕ユニット640は振動ユニット670と付勢部材720に挟まれ、振動ユニット670の被写体側に保持される。移動体680aと振動体620aの突起部620cは、付勢部材720aによって圧力の生じた状態で当接しており、移動体680bと振動体620bの突起部620dは付勢部材720bによって圧力の生じた状態で当接している。 FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of the shutter curtain unit 640 according to the present embodiment. The shutter curtain unit 640 includes moving bodies 680a and 680b, elastic bodies 660a and 660b, and a shutter curtain 632. The moving bodies 680a and 680b and the elastic bodies 660a and 660b are bonded (attached) to both sides of the shutter curtain 632 corresponding to the positions of the protrusions 620c and 620d of the vibrating bodies 620a and 620b. The screw hole 720c of the urging member 720a and the screw hole 710e, the screw hole 720d, and the screw hole 710f of the image sensor holding member 710 are fixed with screws. As a result, the shutter curtain unit 640 is sandwiched between the vibration unit 670 and the biasing member 720 and is held on the subject side of the vibration unit 670. The moving body 680a and the protrusion 620c of the vibrating body 620a are in contact with each other in a state where pressure is generated by the biasing member 720a, and the protrusion 620d of the moving body 680b and the vibrating body 620b is generated by the biasing member 720b. In contact.
《塵埃除去動作の仕組み》
塵埃除去動作について説明する。圧電素子630a、630bに振動を励起することで、塵埃等の異物を搬送可能な振動(搬送波)を光学フィルタ610に励起させ、塵埃除去を行う。具体的に言うと、光学フィルタ610に、1つの周波数で、次数の1つ異なる2つの振動モードを、時間位相をずらして励起することによって異物の搬送を行っている。なお、搬送動作の原理の説明に目的を絞るため、必要最小限の構成である、光学フィルタ610と、圧電素子630a、630bと、振動体620a、620bの構成で説明を行う。
<Dust removal mechanism>
The dust removal operation will be described. By exciting vibrations in the piezoelectric elements 630a and 630b, vibration (carrier wave) capable of transporting foreign matters such as dust is excited in the optical filter 610, and dust is removed. More specifically, the foreign matter is conveyed by exciting the optical filter 610 with two vibration modes having different orders at one frequency with different time phases. In order to focus on the explanation of the principle of the transport operation, the description will be made with the configuration of the optical filter 610, the piezoelectric elements 630a and 630b, and the vibrating bodies 620a and 620b, which are the minimum necessary configuration.
図16は本実施形態における光学フィルタ610に励起される2つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図16に示すように、f(m)で示される周波数でm次の振動モードが励起され、f(m+1)で示される周波数でm+1次の振動モードが励起される。ここで、圧電素子630a及び630bに印加する電圧の周波数fをf(m)<f<f(m+1)に設定すると、m次の振動モードとm+1次の振動モード両方の共振を利用することができる。fをf<f(m)に設定すると、m次の共振を利用することはできるが、f(m+1)次の共振点から離れるため、m+1次の振動モードの振幅を大きくすることは困難となる。また、f(m+1)<fとした場合は、m+1次の振動モードのみ振幅が大きくなってしまう。本実施形態では、両方の振動モードを利用するため、周波数fはf(m)<f<f(m+1)となる範囲で設定する。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the frequency and amplitude of two vibration modes excited by the optical filter 610 in this embodiment. As shown in FIG. 16, the mth order vibration mode is excited at the frequency indicated by f (m), and the m + 1st order vibration mode is excited at the frequency indicated by f (m + 1). Here, if the frequency f of the voltage applied to the piezoelectric elements 630a and 630b is set to f (m) <f <f (m + 1), the resonance of both the m-th order vibration mode and the m + 1-order vibration mode can be used. it can. If f is set to f <f (m), the m-th order resonance can be used, but it is difficult to increase the amplitude of the m + 1-order vibration mode because it is away from the f (m + 1) -order resonance point. Become. Further, when f (m + 1) <f, the amplitude is increased only in the m + 1st order vibration mode. In this embodiment, since both vibration modes are used, the frequency f is set in a range where f (m) <f <f (m + 1).
図17(a)及び図17(b)はmが奇数の場合のm次及びm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子630a及び630bのA相、B相に印加される電圧を示す図である。この時、C相はグランド(0[V])とする。 17 (a) and 17 (b) are diagrams showing m-order and m + 1-order vibration mode shapes when m is an odd number, and voltages applied to the A-phase and B-phase of the piezoelectric elements 630a and 630b. . At this time, the C phase is ground (0 [V]).
また、図18(a)及び図18(b)はmが偶数の場合のm次及びm+1次の振動モード形状、並びに圧電素子630a及び630bのA相、B相に印加する電圧を示す図である。この時、C相はグランド(0[V])とする。 FIGS. 18A and 18B are diagrams showing m-order and m + 1-order vibration mode shapes when m is an even number, and voltages applied to the A-phase and B-phase of the piezoelectric elements 630a and 630b. is there. At this time, the C phase is ground (0 [V]).
図17(a)及び図17(b)では、mが奇数のときの例としてm=9の場合を示す。図17(a)に示すように、それぞれの振動モードで圧電素子630a、630bの長手方向に平行な向きに(同一方向に)複数の節が等間隔で現れる。図17(b)には、それぞれの振動モードで圧電素子630a及び630bに印加される交流電圧の振幅と時間位相が、実数成分と虚数成分で表されている。(1)はm次の振動モードの、(2)はm+1次の振動モードの、(3)はm+1次の振動モードの時間位相を90°ずらしたものの、交流電圧を示している。なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対するm次の振動モードとm+1次の振動モードの振幅比をA:1として、2つの振動モードで同じ振幅を出すために、各振動モードの電圧をm次の振動モードの振幅で規格化している。光学フィルタ610にm次の振動モードと、時間位相が90°異なるm+1次の振動モードを同時に励起させるためには、(1)と(3)の交流電圧を足せばよい。すなわち、(4)に示すような、交流電圧を印加すればよい。 17A and 17B show a case where m = 9 as an example when m is an odd number. As shown in FIG. 17A, in each vibration mode, a plurality of nodes appear at equal intervals in the direction parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric elements 630a and 630b (in the same direction). In FIG. 17B, the amplitude and time phase of the alternating voltage applied to the piezoelectric elements 630a and 630b in each vibration mode are represented by a real component and an imaginary component. (1) shows the m-order vibration mode, (2) shows the m + 1-order vibration mode, and (3) shows the alternating voltage, although the time phase of the m + 1-order vibration mode is shifted by 90 °. Here, in order to obtain the same amplitude in the two vibration modes, where the amplitude ratio of the m-th order vibration mode and the m + 1-order vibration mode with respect to an AC voltage of a certain frequency is A: 1, the voltage of each vibration mode is represented by m. Normalized by the amplitude of the next vibration mode. In order to simultaneously excite the mth-order vibration mode and the m + 1st-order vibration mode whose time phase is 90 ° in the optical filter 610, the AC voltages of (1) and (3) may be added. That is, an AC voltage as shown in (4) may be applied.
同様にして、図18(a)及び図18(b)には、mが偶数のときの例としてm=10の場合において、振動モード形状と、圧電素子630a及び630bに印加される交流電圧とを示す。 Similarly, FIG. 18A and FIG. 18B show the vibration mode shape and the AC voltage applied to the piezoelectric elements 630a and 630b when m = 10 as an example when m is an even number. Indicates.
なお、本実施形態では、m次とm+1次の振動モードの時間位相差を90°としたが、交流電圧の振幅、時間位相、及び周波数を制御することで2つの振動モードの重ね合わせ方は任意に制御することが可能である。 In this embodiment, the time phase difference between the m-th order and m + 1-order vibration modes is set to 90 °. However, how to superimpose the two vibration modes by controlling the amplitude, time phase, and frequency of the AC voltage is as follows. It is possible to control arbitrarily.
次に、上記の制御方法によって、2つの振動モードを同時に励起した場合の光学フィルタ610の挙動について説明する。図19に示すように、光学フィルタ610に対して、9次と10次の振動モードを同時に励起する場合を考える。図中A,Bで示されているのが、9次、10次の振動モード形状である。光学フィルタ610の左端から右端までを0〜360の数値で表している。また、図中に示すように、光学フィルタ610の長辺方向をX、短辺方向をY、面の法線方向をZとする。 Next, the behavior of the optical filter 610 when the two vibration modes are excited simultaneously by the above control method will be described. As shown in FIG. 19, consider a case where the ninth and tenth vibration modes are excited simultaneously for the optical filter 610. A and B vibration mode shapes are indicated by A and B in the figure. The values from 0 to 360 are represented from the left end to the right end of the optical filter 610. Further, as shown in the figure, the long side direction of the optical filter 610 is X, the short side direction is Y, and the normal direction of the surface is Z.
上記の2つの振動モードを、時間位相を90°ずらして、同時に励起した場合の光学フィルタ610の各時間位相での挙動を図20〜図23に示す。図20〜図23における各時間位相において、図中Cは9次の振動モード波形、Dは10次の振動モード波形を表している。また、Eが2つの振動モードが合成された波形、つまり実際の光学フィルタ610の振幅を表している。Fは光学フィルタ610のZ方向の加速度である。 FIGS. 20 to 23 show the behavior of the optical filter 610 in each time phase when the above two vibration modes are excited simultaneously with the time phase shifted by 90 °. 20 to 23, C represents the ninth-order vibration mode waveform and D represents the tenth-order vibration mode waveform in each time phase in FIGS. E represents a waveform obtained by synthesizing two vibration modes, that is, an actual amplitude of the optical filter 610. F is the acceleration of the optical filter 610 in the Z direction.
光学フィルタ610の表面に付着した異物は、光学フィルタ610が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。つまり、Z方向の加速度を示す曲線Fが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学フィルタ610の変位を示す曲線Eの法線方向の力を受ける。図中rn(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は右方向(X方向の正の向き)に力を受ける。図中ln(n=1、2、3、…)で示した区間では、異物は左方向(X方向負の向き)に力を受ける。結果として、Xn(n=1、2、3、…)で示す場所に異物は移動する。本実施形態では、このXn(n=1、2、3、…)が時間位相が進むにつれてX方向正の向きに移動して行くことによって、異物がX方向正の向きに移動して行く。 The foreign matter adhering to the surface of the optical filter 610 moves under the force in the normal direction as the optical filter 610 is deformed. That is, when the curve F indicating the acceleration in the Z direction takes a positive value, the foreign matter is pushed out of the plane and receives a force in the normal direction of the curve E indicating the displacement of the optical filter 610 in this time phase. In the section indicated by rn (n = 1, 2, 3,...) In the figure, the foreign substance receives a force in the right direction (positive direction in the X direction). In the section indicated by ln (n = 1, 2, 3,...) In the figure, the foreign matter receives a force in the left direction (negative direction in the X direction). As a result, the foreign matter moves to a location indicated by Xn (n = 1, 2, 3,...). In the present embodiment, this Xn (n = 1, 2, 3,...) Moves in the positive X direction as the time phase advances, so that the foreign matter moves in the positive X direction.
本実施形態では、2つの振動モードの時間位相差を90°としたが、これに限らず、0°より大きく180°より小さく設定してもよい。この場合でも、上記Xnにあたる箇所がX方向正の向きに移動して行くので、異物をX方向正の向きに搬送することが可能である。また、2つの振動モードの時間位相差を−180°より大きく0°より小さくする場合は、上記Xnに相当する箇所がX方向負の向きに移動して行くので、上記の例とは反対方向に異物を搬送することが可能である。 In this embodiment, the time phase difference between the two vibration modes is set to 90 °. However, the present invention is not limited to this, and the time phase difference may be set larger than 0 ° and smaller than 180 °. Even in this case, since the portion corresponding to Xn moves in the positive direction in the X direction, the foreign matter can be conveyed in the positive direction in the X direction. Further, when the time phase difference between the two vibration modes is set larger than −180 ° and smaller than 0 °, the portion corresponding to the above Xn moves in the negative direction in the X direction. It is possible to transport foreign matter.
また、異物の搬送力は光学フィルタ610の加速度によって決定される。光学フィルタ610の加速度aは、駆動周波数をf、振幅をP、駆動電圧をV、k1、k2を比例定数として、以下の式で表される。
a=k1P(2πf)2=k2V(2πf)2
つまり、異物の搬送力は光学フィルタ610の振幅及び駆動周波数の二乗に比例する。よって、圧電素子630a、630bに印加する交流電圧Vと周波数fを上げることで、搬送力を上げることができる。
In addition, the foreign substance conveyance force is determined by the acceleration of the optical filter 610. The acceleration a of the optical filter 610 is expressed by the following equation, where f is the driving frequency, P is the amplitude, V is the driving voltage, and k1, k2 are proportional constants.
a = k 1 P (2πf) 2 = k 2 V (2πf) 2
That is, the foreign substance conveyance force is proportional to the amplitude of the optical filter 610 and the square of the driving frequency. Therefore, the conveyance force can be increased by increasing the AC voltage V and the frequency f applied to the piezoelectric elements 630a and 630b.
《シャッタ動作の仕組み》
シャッタ動作について説明する。圧電素子630a、630bに振動を励起することで、突起部620c、620dの先端に楕円運動(円運動)を発生させる。この振動体620a、620bの突起部620c、620d4点と、シャッタ幕ユニット640の移動体680a、680bは、付勢部材720a、720bによって、圧力の生じた状態で当接している。突起部620c、620dの先端に発生する楕円運動(円運動)によって、突起部620c、620dと移動体680a、680bの当接面に摩擦駆動力が発生し移動体680a、680bは移動する。なお、移動体680a、680bは弾性部材660a、660bとシャッタ幕632と接着(貼着)されているため、シャッタ幕ユニット640全体として移動する。図24はシャッタ動作を示すものであり、図24(a)はシャッタ幕開き時の様子を示しており、図24(b)はシャッタ幕閉じ時の様子を示したものである。
<Mechanism of shutter operation>
The shutter operation will be described. By exciting vibrations in the piezoelectric elements 630a and 630b, elliptical motion (circular motion) is generated at the tips of the protrusions 620c and 620d. The protrusions 620c and 620d4 of the vibrating bodies 620a and 620b and the moving bodies 680a and 680b of the shutter curtain unit 640 are in contact with each other in a state where pressure is generated by the biasing members 720a and 720b. By the elliptical motion (circular motion) generated at the tips of the protrusions 620c and 620d, a frictional driving force is generated on the contact surfaces of the protrusions 620c and 620d and the moving bodies 680a and 680b, and the moving bodies 680a and 680b move. Since the moving bodies 680a and 680b are bonded (adhered) to the elastic members 660a and 660b and the shutter curtain 632, they move as a whole shutter curtain unit 640. FIG. 24 shows the shutter operation, FIG. 24 (a) shows a state when the shutter curtain is opened, and FIG. 24 (b) shows a state when the shutter curtain is closed.
次に、振動体620a、620bの突起部620c、620dの先端に楕円運動(円運動)を発生させる方法について説明する。具体的に言うと、振動体620a、620bに、1つの周波数で、2つの異なる振動モードを、時間位相をずらして励起させることで、突起部620c、620dの先端に楕円運動(円運動)を発生させる。 Next, a method for generating elliptical motion (circular motion) at the tips of the protrusions 620c and 620d of the vibrating bodies 620a and 620b will be described. Specifically, by causing the vibrators 620a and 620b to excite two different vibration modes at one frequency while shifting the time phase, elliptical motion (circular motion) is caused at the tips of the protrusions 620c and 620d. generate.
図25は本実施形態に係る振動体620a、620bに励起させる2つの振動モードを示す図であり、図中の点線は振動の節を示している。図中に示すように、光学フィルタ610の長辺方向をX、短辺方向をY、面の法線方向をZとする。図25(a)に示す振動モードは、振動体620a、620bのX、Z軸平面に同様の1次の波形が発生する1次の振動モードである。この1次の振動モードは圧電素子630a、630bのA相とB相に同時間位相で等しい電圧を印加し、C相をグランド(0[V])とすることで、励起させている。 FIG. 25 is a diagram illustrating two vibration modes excited by the vibrating bodies 620a and 620b according to the present embodiment, and the dotted line in the figure indicates a vibration node. As shown in the figure, the long side direction of the optical filter 610 is X, the short side direction is Y, and the normal direction of the surface is Z. The vibration mode shown in FIG. 25A is a primary vibration mode in which similar primary waveforms are generated on the X- and Z-axis planes of the vibrating bodies 620a and 620b. This primary vibration mode is excited by applying the same voltage in the same time phase to the A phase and B phase of the piezoelectric elements 630a and 630b and setting the C phase to ground (0 [V]).
図25(b)に示す振動モードは、振動体620a、620bのY、Z平面に同様の2次の波形が発生する2次の振動モードである。この2次の振動モードは圧電素子630a、630bのA相とB相に印加する電圧の時間位相を180°ずらし、C相をグランド(0[V])とすることで、励起させている。印加する電圧の周波数は、振動ユニット670の固有振動モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ、効率がよい。 The vibration mode shown in FIG. 25B is a secondary vibration mode in which similar secondary waveforms are generated on the Y and Z planes of the vibrating bodies 620a and 620b. This secondary vibration mode is excited by shifting the time phase of the voltage applied to the A phase and B phase of the piezoelectric elements 630a and 630b by 180 ° and setting the C phase to ground (0 [V]). By setting the frequency of the voltage to be applied in the vicinity of the resonance frequency of the natural vibration mode of the vibration unit 670, a large amplitude can be obtained even with a small applied voltage, which is efficient.
これら2つの振動モードを1つの周波数で励起させるため、共振周波数が略一致するように圧電素子630a、630bと、振動体620a、620bと、光学フィルタ610の形状が設計されている。また、突起部620c、620dは図25(b)で示すように、2次の振動モードの節近傍に配置されており、この振動により突起部620c、620dの先端はY方向に変位する。それと同時に、突起部620c、620dは、図25(a)で示すように、1次の振動モードの腹近傍に配置されており、この振動により突起部620c、620dの先端はZ方向に変位する。これら異なる2つの振動モードを時間位相差90°で合成することで、振動体620a、620bの突起部620c、620dの先端4点に、同様な楕円運動(円運動)を発生させることができる。 In order to excite these two vibration modes at one frequency, the shapes of the piezoelectric elements 630a and 630b, the vibrators 620a and 620b, and the optical filter 610 are designed so that the resonance frequencies substantially coincide. In addition, as shown in FIG. 25B, the protrusions 620c and 620d are arranged near the nodes of the secondary vibration mode, and the tip ends of the protrusions 620c and 620d are displaced in the Y direction by this vibration. At the same time, as shown in FIG. 25A, the protrusions 620c and 620d are arranged near the antinode of the primary vibration mode, and the tip of the protrusions 620c and 620d is displaced in the Z direction by this vibration. . By synthesizing these two different vibration modes with a time phase difference of 90 °, similar elliptical motion (circular motion) can be generated at the four points of the protrusions 620c and 620d of the vibrating bodies 620a and 620b.
この突起部620c、620dの先端に発生する楕円運動(円運動)の回転方向を切り替えることで、シャッタ幕ユニット640の移動方向を切り替える。なお、振動ユニット670の共振周波数は、圧電素子630a、630bと振動体620a、620bと光学フィルタ610の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。本実施形態では、振動体620a、620bに1次の振動モード及び2次の振動モードを励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードを励起させるようにしても良い。また、振動体620a、620bに設けられた突起部620c、620dの数も4点のものとして説明したが、6点もしくはそれ以上の偶数の点数であっても良い。 The moving direction of the shutter curtain unit 640 is switched by switching the rotational direction of the elliptical motion (circular motion) generated at the tips of the protrusions 620c and 620d. The resonance frequency of the vibration unit 670 varies depending on the shape, plate thickness, material, and the like of the piezoelectric elements 630a and 630b, the vibrating bodies 620a and 620b, and the optical filter 610, but is outside the audible range in order to suppress generation of unpleasant sound. It is preferable to select such a resonance frequency. In this embodiment, the example in which the first vibration mode and the second vibration mode are excited in the vibrating bodies 620a and 620b has been described. However, the present invention is not limited to this, and vibration modes of other orders may be excited. . Moreover, although the number of the protrusions 620c and 620d provided on the vibrating bodies 620a and 620b has been described as four, the number may be an even number of six or more.
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット670に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を1つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供できる。また、振動源である圧電素子630a、630bを光学フィルタ610の両側に設けているため、第1の実施形態よりも大きい振動を、振動ユニット670に励起することが可能である。つまり、第1の実施形態よりも、高速でシャッタ幕ユニット640を移動させることができ、塵埃除去能力も高めることができる。本実施形態のシャッタ幕ユニット640は単幕として説明してきたが、図26で示すように複数幕構成であっても良い。 As described above in detail, according to the present embodiment, by controlling the vibration mode excited by the vibration unit 670, the dust removal function and the shutter function can be realized with one drive source, and the number of space-saving and parts-saving points can be achieved. Can be provided. In addition, since the piezoelectric elements 630 a and 630 b as vibration sources are provided on both sides of the optical filter 610, vibration larger than that in the first embodiment can be excited in the vibration unit 670. That is, the shutter curtain unit 640 can be moved at a higher speed than in the first embodiment, and the dust removal capability can be enhanced. Although the shutter curtain unit 640 of the present embodiment has been described as a single curtain, it may have a multiple curtain configuration as shown in FIG.
図26(a)は2枚幕構成におけるシャッタ幕開き時の様子を示しており、図26(b)は2枚幕構成におけるシャッタ幕閉じ時の様子を示している。図26で示すように、2枚幕構成の場合、シャッタ幕ユニットは740a、740bのように左右に分かれ、それぞれ別体として移動する。シャッタ幕ユニット740aと、振動ユニット670の突起部620cは、付勢部材720aによって圧力の生じた状態で当接している。突起部620cの先端の楕円運動(円運動)によって、シャッタ幕ユニット740aと突起部620cの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット740aは移動する。シャッタ幕ユニット740bと、振動ユニット670の振動体620bの突起部620dは、付勢部材720bによって圧力の生じた状態で当接している。突起部620dの先端の楕円運動(円運動)によって、シャッタ幕ユニット740bと突起部620dの当接面に摩擦駆動力が発生しシャッタ幕ユニット740bは移動する。 FIG. 26A shows a state when the shutter curtain is opened in the two-screen structure, and FIG. 26B shows a state when the shutter curtain is closed in the two-screen structure. As shown in FIG. 26, in the case of the two-screen configuration, the shutter curtain unit is divided into left and right like 740a and 740b, and moves as separate bodies. The shutter curtain unit 740a and the protrusion 620c of the vibration unit 670 are in contact with each other in a state where pressure is generated by the biasing member 720a. Due to the elliptical motion (circular motion) of the tip of the protrusion 620c, a friction driving force is generated on the contact surface between the shutter curtain unit 740a and the protrusion 620c, and the shutter curtain unit 740a moves. The shutter curtain unit 740b and the protrusion 620d of the vibrating body 620b of the vibration unit 670 are in contact with each other in a state where pressure is generated by the biasing member 720b. Due to the elliptical motion (circular motion) of the tip of the protrusion 620d, a friction driving force is generated on the contact surface between the shutter curtain unit 740b and the protrusion 620d, and the shutter curtain unit 740b moves.
[第3の実施形態]
第3に実施形態について説明する。特に、本発明の第3の実施形態と先述した第2の実施形態との相違する点を中心に説明し、先述した第2の実施形態と同様(類似)の部分については説明を省略または簡略化する。
[Third Embodiment]
Third, an embodiment will be described. In particular, the difference between the third embodiment of the present invention and the second embodiment described above will be mainly described, and the description of the same (similar) parts as those of the second embodiment described above will be omitted or simplified. Turn into.
《圧電素子の電極配置》
図27は本発明に係る圧電素子830a、830bの詳細図であり、図27(a)は圧電素子830aの電極配置を示しており、圧電素子830aはA相、B相、C相の三つの電極が配置されている。図27(b)は圧電素子830bの電極配置を示しており、圧電素子630bはD相、E相、F相の三つの電極が配置されている。圧電素子830a、830bのA面は光学フィルタ810と接着(貼着)され、B面は振動体820a、820bと接着(貼着)される。
<< Electrode layout of piezoelectric element >>
FIG. 27 is a detailed view of the piezoelectric elements 830a and 830b according to the present invention. FIG. 27A shows the electrode arrangement of the piezoelectric element 830a. The piezoelectric element 830a includes three phases of A phase, B phase, and C phase. Electrodes are arranged. FIG. 27B shows the electrode arrangement of the piezoelectric element 830b, and the piezoelectric element 630b has three electrodes of D phase, E phase, and F phase. The A surface of the piezoelectric elements 830a and 830b is bonded (adhered) to the optical filter 810, and the B surface is bonded (adhered) to the vibrating bodies 820a and 820b.
《塵埃除去動作の仕組み》
圧電素子830a、830bに振動を励起し、光学フィルタ810を振動させることで、光学フィルタ810の被写体側に付着した塵埃や異物を除去する。図28は光学フィルタ810と、圧電素子830a、830bと、振動体820a、820bの側面図であり、電圧を印加した際の、光学フィルタ810と圧電素子830a、830bと振動体820a、820bの状態変化(振動形状)を表わしている。
<Dust removal mechanism>
By exciting vibrations in the piezoelectric elements 830a and 830b and vibrating the optical filter 810, dust and foreign matter adhering to the subject side of the optical filter 810 are removed. FIG. 28 is a side view of the optical filter 810, the piezoelectric elements 830a and 830b, and the vibrating bodies 820a and 820b. The state of the optical filter 810, the piezoelectric elements 830a and 830b, and the vibrating bodies 820a and 820b when a voltage is applied. This represents a change (vibration shape).
圧電素子830a、830bのA相とB相とD相とE相に同時間位相で等しい電圧を印加し、C相とF相をグランド(0[V])とする。A相とB相とD相とE相に、同時間位相で電圧を印加しているため、印加された電圧の正負は、同じ周期で切り替わる。A相とB相とD相とE相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子830a、830bのA相とB相とD相とE相は面直方向に縮み、面内方向に伸びる。したがって、圧電素子830a、830bと接合された光学フィルタ810は、接合面を面方向に拡大する力を圧電素子830a、830bから受け、圧電素子830a、830bとの接合面側が凸になるような変形をする。すなわち、A相とB相とD相とE相に正の電圧が印加されると、光学フィルタ810には図28の11次の振動モードの実線で示すような屈曲変形が生じる。 The same voltage is applied to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase of the piezoelectric elements 830a and 830b in the same time phase, and the C phase and the F phase are set to the ground (0 [V]). Since the voltage is applied to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase at the same time phase, the polarity of the applied voltage is switched in the same cycle. When the voltage applied to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase is a positive value, the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase of the piezoelectric elements 830a and 830b contract in the perpendicular direction, and the in-plane direction To grow. Therefore, the optical filter 810 bonded to the piezoelectric elements 830a and 830b receives a force for expanding the bonding surface in the surface direction from the piezoelectric elements 830a and 830b, and is deformed so that the bonding surface side with the piezoelectric elements 830a and 830b becomes convex. do. That is, when a positive voltage is applied to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase, the optical filter 810 undergoes bending deformation as indicated by the solid line of the 11th-order vibration mode in FIG.
同様にA相とB相とD相とE相に印加する電圧を負とすれば、圧電素子830a、830bは先述したものと伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ810に図28の11次の振動モードの2点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。したがって、C相、F相をグランドに保ったまま、A相とB相とD相とE相に同時間位相で等しい電圧を印加することにより、光学フィルタ810に図28に示す11次の振動モードのような奇数次の定在波振動を励起することが出来る。 Similarly, if the voltages applied to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase are negative, the piezoelectric elements 830a and 830b are deformed in the opposite direction of expansion and contraction, and the optical filter 810 has the 11th order shown in FIG. Bending deformation occurs as shown by the two-dot chain line in the vibration mode. Accordingly, the 11th order vibration shown in FIG. 28 is applied to the optical filter 810 by applying equal voltages in the same time phase to the A phase, the B phase, the D phase, and the E phase while keeping the C phase and the F phase at the ground. It is possible to excite an odd-order standing wave oscillation such as a mode.
次に、圧電素子830aのA相とB相に同時間位相で等しい電圧を印加し、圧電素子830bのD相とE相には、圧電素子830aのA相とB相と時間位相を180°ずらした電圧を印加し、C相とF相をグランド(0[V])とする。つまり、圧電素子830aに印加する電圧と圧電素子830bに印加する電圧の時間位相を180°ずらすということである。そのため、圧電素子830aのA相とB相に印加する電圧の正負と、圧電素子830bのD相とE相に印加する電圧の正負は、常に逆となる。 Next, the same voltage in the same time phase is applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a, and the D phase and the E phase of the piezoelectric element 830b are 180 ° in phase with the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a. The shifted voltage is applied, and the C phase and the F phase are set to the ground (0 [V]). That is, the time phase of the voltage applied to the piezoelectric element 830a and the voltage applied to the piezoelectric element 830b is shifted by 180 °. Therefore, the positive / negative of the voltage applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a and the positive / negative of the voltage applied to the D phase and the E phase of the piezoelectric element 830b are always reversed.
圧電素子830aのA相とB相に印加された電圧が正の値の時、圧電素子830aのA相とB相は面直方向に縮み、面内方向に伸びることで光学フィルタ810と圧電素子830aとの接合面側が凸になるような変形をする。この時、圧電素子830bのD相とE相には、負の電圧が印加されているため、圧電素子830bは圧電素子830aとは伸縮逆向きの変形を生じ、光学フィルタ810と圧電素子830bとの接合面側が凹になるような変形をする。つまり、光学フィルタ810には図28の12次の振動モードの実線で示すような屈曲変形が生じる。 When the voltage applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a is a positive value, the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a contract in the perpendicular direction and extend in the in-plane direction, thereby extending the optical filter 810 and the piezoelectric element. It deform | transforms so that the joint surface side with 830a may become convex. At this time, since a negative voltage is applied to the D phase and the E phase of the piezoelectric element 830b, the piezoelectric element 830b is deformed in the opposite direction of expansion and contraction with the piezoelectric element 830a, and the optical filter 810 and the piezoelectric element 830b The joint surface side is deformed so as to be concave. That is, the optical filter 810 is bent and deformed as shown by the solid line of the twelfth vibration mode in FIG.
また、圧電素子830aのA相とB相に印加された電圧が負の値の時、圧電素子830aは光学フィルタ810と圧電素子830aとの接合面側が凹になるような変形をする。この時、圧電素子830bのD相とE相には、正の電圧が印加されているため、圧電素子830bは光学フィルタ810と圧電素子830bとの接合面側が凸になるような変形をする。つまり、光学フィルタ810に図28の12次の振動モードの2点鎖線に示すような屈曲変形が生じる。 When the voltage applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a is a negative value, the piezoelectric element 830a is deformed so that the joint surface side between the optical filter 810 and the piezoelectric element 830a is concave. At this time, since a positive voltage is applied to the D phase and the E phase of the piezoelectric element 830b, the piezoelectric element 830b is deformed so that the joint surface side between the optical filter 810 and the piezoelectric element 830b is convex. That is, the optical filter 810 is bent and deformed as shown by the two-dot chain line of the twelfth vibration mode in FIG.
したがって、圧電素子830aのA相とB相に印加する電圧と、圧電素子830bのD相とE相に印加する電圧の時間位相を180°ずらすことで、光学フィルタ810に図28に示す12次の振動モードのような偶数次の定在波振動を励起することが出来る。 Therefore, the 12th order shown in FIG. 28 is added to the optical filter 810 by shifting the time phase of the voltage applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element 830a and the time phase of the voltage applied to the D phase and the E phase of the piezoelectric element 830b. It is possible to excite even-order standing wave vibrations such as
このように、圧電素子830a、830bのC相とF相をグランドとし、A相とB相とD相とE相に印加する電圧、時間位相、周波数を切り替えることで、光学フィルタ810に11次の振動モードと12次の振動モードを励起する。この2つの振動モードを組み合わせて励起することで、光学フィルタ810表面に付着した塵埃等の異物を除去する。 As described above, the C-phase and F-phase of the piezoelectric elements 830a and 830b are grounded, and the voltage, time phase, and frequency applied to the A-phase, B-phase, D-phase, and E-phase are switched, so that the optical filter 810 has an 11th order. And the 12th vibration mode are excited. By exciting the two vibration modes in combination, foreign matters such as dust adhering to the surface of the optical filter 810 are removed.
本実施形態では、11次の振動モード及び12次の振動モードで振動を励起させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードで振動を励起させるようにしても良い。また、3種類以上の振動モードを用いても良い。 In this embodiment, an example in which vibration is excited in the eleventh vibration mode and the twelfth vibration mode has been described. However, the present invention is not limited to this, and vibration may be excited in other vibration modes. Three or more types of vibration modes may be used.
以上詳述したように、本実施形態によれば、振動ユニット870に励起する振動モードを制御することで、塵埃除去機能とシャッタ機能を1つの駆動源で実現可能な、省スペース、省部品点数を実現した撮像装置を提供することができる。また、振動源である圧電素子830a、830bを光学フィルタ810の両側に設けているため、第1の実施形態よりも大きい振動を、振動ユニット870に励起することが可能である。つまり、第1の実施形態よりも、高速でシャッタ幕ユニット840を移動させることができ、塵埃除去能力も高めることができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, by controlling the vibration mode excited by the vibration unit 870, the dust removal function and the shutter function can be realized with one drive source, and the number of parts can be saved. Can be provided. In addition, since the piezoelectric elements 830a and 830b as vibration sources are provided on both sides of the optical filter 810, vibration larger than that in the first embodiment can be excited in the vibration unit 870. That is, the shutter curtain unit 840 can be moved at a higher speed than in the first embodiment, and the dust removal capability can be enhanced.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
32 シャッタ幕、100 MPU、103 圧電素子駆動回路、
400 撮像ユニット、410 光学フィルタ、420 振動体、430 圧電素子、
440 シャッタ幕ユニット、470 振動ユニット、480 移動体、
520 付勢部材
32 shutter curtain, 100 MPU, 103 piezoelectric element drive circuit,
400 imaging unit, 410 optical filter, 420 vibrator, 430 piezoelectric element,
440 shutter curtain unit, 470 vibration unit, 480 moving body,
520 Biasing member
Claims (5)
加振部材(430)と、
前記撮像素子(33)の被写体側に配設され前記加振部材(430)の振動を受けることで振動する光学部材(410)と、
前記加振部材(430)の振動を受けることで振動する振動子(420)と、
前記加振部材(430)の制御を行う制御部(100)と、
前記振動子(420)と当接しており前記振動子(420)の運動を受けることで移動する移動部材(440)とを備え、
前記加振部材(430)の一方の面は前記光学部材(410)と貼着され、その対面は前記振動子(420)と貼着され、
前記加振部材(430)と前記光学部材(410)と前記振動子(420)によって構成される振動部材(470)において振動曲げの中立面は前記加振部材(430)外に配置されており、
前記制御部(100)によって、前記加振部材(430)の振動モードを制御することで、前記移動部材(440)を移動させる第1のモードと、前記光学部材(410)を振動させることで前記光学部材(410)に付着した異物を除去する第2のモードとを切り替えることを特徴とする撮像装置。 In the imaging apparatus having the imaging element (33),
A vibrating member (430);
An optical member (410) that is disposed on the subject side of the imaging element (33) and vibrates by receiving the vibration of the excitation member (430);
A vibrator (420) that vibrates by receiving the vibration of the vibrating member (430);
A control unit (100) for controlling the vibrating member (430);
A moving member (440) that is in contact with the vibrator (420) and moves by receiving the motion of the vibrator (420);
One surface of the excitation member (430) is attached to the optical member (410), and the opposite surface is attached to the vibrator (420).
In the vibration member (470) configured by the vibration member (430), the optical member (410), and the vibrator (420), a neutral plane of vibration bending is disposed outside the vibration member (430). And
By controlling the vibration mode of the vibrating member (430) by the control unit (100), the first mode for moving the moving member (440) and the optical member (410) are vibrated. An imaging apparatus characterized by switching between a second mode for removing foreign matter adhering to the optical member (410).
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のどちらかに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第2のモード駆動時には、前記光学部材に前記光学部材の一辺に対して平行となる節部を複数有する振動モードを励起することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The optical member is a plate-like rectangular member,
The vibrator and the vibration member are arranged on either side of the two sides facing the optical member,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein during the second mode driving, the vibration mode in which the optical member has a plurality of nodes parallel to one side of the optical member is excited.
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のそれぞれに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第2のモード駆動時には、前記光学部材に前記光学部材の一辺に対して平行となる節部を複数有する振動モードを励起することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The optical member is a plate-like rectangular member,
The vibrator and the vibration member are arranged in the vicinity of two opposite sides of the optical member,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein during the second mode driving, the vibration mode in which the optical member has a plurality of nodes parallel to one side of the optical member is excited.
前記光学部材の向かい合う二辺近傍のそれぞれに、前記振動子と前記加振部材は配置され、
第2のモード駆動時には、前記光学部材に次数の異なる二つの振動モードを一つの周波数で時間位相ずらして励起することで、前記光学部材に付着した異物を搬送可能な振動を励起することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The optical member is a plate-like rectangular member,
The vibrator and the vibration member are arranged in the vicinity of two opposite sides of the optical member,
When driving in the second mode, the two vibration modes of different orders are excited on the optical member by shifting the time phase by one frequency to excite vibration capable of transporting the foreign matter attached to the optical member. The imaging apparatus according to claim 1.
前記振動子には、突起部(420a)が設けられており、
第1のモード駆動時には、前記加振部材の短辺に1次曲げ振動モードと、前記加振部材の長辺に2次曲げ振動モードを励起し、
前記1次曲げ振動モードと前記2次曲げ振動モードは時間位相差90°で励起され、
前記突起部を前記1次曲げ振動モードの腹部且つ前記2次曲げ振動モードの節部に設けることで、前記突起部に楕円運動もしくは円運動を発生させることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。 The excitation member is a plate-like rectangular member,
The vibrator is provided with a protrusion (420a),
When driving in the first mode, a primary bending vibration mode is excited on the short side of the vibration member, and a secondary bending vibration mode is excited on the long side of the vibration member;
The primary bending vibration mode and the secondary bending vibration mode are excited with a time phase difference of 90 °,
The elliptical motion or the circular motion is generated in the protrusion by providing the protrusion at an abdomen in the primary bending vibration mode and a node in the secondary bending vibration mode. 5. The imaging device according to any one of 4.
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| CN114125185A (en) * | 2020-08-25 | 2022-03-01 | 维沃移动通信有限公司 | Camera module and electronic equipment |
| JP2022063672A (en) * | 2020-10-12 | 2022-04-22 | 国立大学法人埼玉大学 | Vibrator and vibration device |
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- 2014-10-23 JP JP2014215851A patent/JP2016085244A/en active Pending
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