撮像装置及び塵埃除去方法
【課題】簡易な構成で効率的に振動部材に付着した塵埃を除去することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び塵埃除去方法を提供する。
【解決手段】照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高いまたは低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【解決手段】照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高いまたは低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び塵埃除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置が広く普及し一般的に使用されている。このような撮像装置は、撮像素子である例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）の高画素化に伴い、より高画質な画像を提供することができるようになってきている。このような撮像装置は、一般に、一眼レフ方式のファインダー装置を撮像装置本体に着脱可能に設けることができるように構成されており、ユーザが撮影に応じて所望の光学系（レンズ）を選択することができる。
【０００３】
このようなレンズ交換の可能なデジタルカメラにおいては、当該レンズを撮像装置本体から取り外したときに、空気中に浮遊する塵埃等が撮像装置本体の内部に侵入する可能性がある。また、撮像装置本体内部には、例えばシャッタや絞り機構などのように、機械的に動作する機構が設けられおり、これらの機構が動作することにより塵埃などが発生することもある。このような塵埃等が撮像素子のフィルタ表面に付着すると、撮影した映像にその塵埃が写りこんでしまう問題が生じる。
【０００４】
このような問題を解消するために、かかるレンズ交換式のデジタルカメラでは、撮像素子と光学系との間に振動部材を配置することで撮像素子およびフィルタなどの防塵を図ると共に、防塵部材に付着したゴミなどを振動により除去するシステムが開発されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３５９１０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０９１７７６号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレンズ交換式のデジタルカメラにおける塵埃除去方法においては、圧電素子に印加する電圧の周波数を振動部材の共振周波数で駆動することで除去駆動を行っている。例えば、上記特許文献１に開示された発明においては、振動部材の共振周波数を時間的に順番に振動させている。時間的に次数の異なる共振周波数で駆動することで、定在波駆動時に生ずる除去能力の低い（振動の小さい）節を相殺するように除去している。
【０００７】
しかし、従来のレンズ交換式のデジタルカメラにおける塵埃除去方法では、高次の共振周波数を使用する為、高次での振動振幅を大きくすることが難しく、十分な除去が行えないという問題があった。高次での振動振幅を大きくするためには圧電素子に印加する電圧を高くする必要があるが、低次での共振周波数で同じ電圧を圧電素子に印加すると振動部材が破壊されてしまい、共振周波数ごとに圧電素子に印加する電圧を変化させる制御が必要となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡易な構成で効率的に振動部材に付着した塵埃を除去することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び塵埃除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【００１０】
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させると、続いて前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数低い周波数または高い周波数まで連続して前記加振部を動作させる
【００１１】
前記所定の周波数は、前記振動部材が、付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数である。
【００１２】
前記所定の周波数は、前記共振状態における前記振動部材の振動の半値幅の振動を確保できる周波数である。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法が提供される。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、簡易な構成で効果的に撮像素子の前面に付着した塵埃を除去することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び塵埃除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の機能構成を示す説明図である。
【図２】塵埃除去部１３４の構造を示す説明図である。
【図３】塵埃除去部１３４の機能構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法をグラフで示す説明図である。
【図６】圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。
【図７】圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。
【図８】従来の塵埃除去方法による問題点を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法を用いて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去する様子を示す説明図である。
【図１０】従来の塵埃除去方法と、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法とを比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．本発明の一実施形態＞
［撮像装置の構成例］
まず、本発明の一実施形態にかかる撮像装置の機能構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の機能構成を示す説明図である。以下、図１を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の機能構成について説明する。
【００２０】
図１に示したように、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０は、本体部１００と、レンズ部２００と、を含んで構成される。
【００２１】
本体部１００は、シャッタ１０２と、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４と、画像入力コントローラ１０６と、不揮発性メモリ１０８と、ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０と、圧縮処理回路１１２と、ＬＣＤドライバ１１４と、表示部１１６と、ＶＲＡＭ１１８と、メモリ１２０と、メディアコントローラ１２２と、記録メディア１２４と、操作部１２６と、ドライバ１２８と、モータ１３０と、バッテリ１３２と、塵埃除去部１３４と、を含んで構成される。
【００２２】
また、レンズ部２００は、ズームレンズ２０２と、絞り２０４と、フォーカスレンズ２０６と、Ａ／Ｄ変換器２０８と、レンズＣＰＵ２１０と、ＲＯＭ２１２と、ＲＡＭ２１４と、ドライバ２１６、２１８と、モータ２２０，２２２と、を含んで構成される。
【００２３】
まず、本体部１００の各部について説明する。シャッタ１０２は、レンズ部２００から入射される入射光の入射時間を調節するためのものである。シャッタ１０２は、本実施形態においては電子シャッタを用いることによって入射光を制御して、電気信号を取り出す時間を調節しているが、メカシャッタを用いることによって入射光を制御して、電気信号を取り出す時間を調節してもよい。
【００２４】
ＣＭＯＳイメージセンサ１０４は、レンズ部２００からから入射された光を電気信号に変換するための素子である。ＣＭＯＳイメージセンサ１０４は、ＣＤＳ回路１４２と、Ａ／Ｄ変換器１４４と、を含んで構成される。ＣＤＳ回路１４２は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるＣＤＳ回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではＣＤＳ回路とアンプとが一体となった回路を用いて撮像装置１０を構成しているが、ＣＤＳ回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。Ａ／Ｄ変換器１４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データを生成するものである。
【００２５】
画像入力コントローラ１０６は、Ａ／Ｄ変換器１４４で生成された画像の生データの入力を制御するものである。不揮発性メモリ１０８は、撮像装置１０を制御するための実行プログラムや、撮像装置１０の制御に必要な管理情報を記録するものである。本実施形態では、後に詳述するが、レンズ部２００を識別するためのレンズ識別情報と、そのレンズ部２００を本体部１００に装着した場合に撮像装置１０が選択可能なシーンモードの情報を関連付けて記録する。
【００２６】
ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４やＣＤＳ回路１４２などに対して信号系の命令を行ったり、操作部１２６の操作に対する操作系の命令を行ったりする。本実施形態においては、図１にＤＳＰ・ＣＰＵ１１０を一体として図示しているが、信号系の命令と操作系の命令とを別々の制御部で（例えば、ＣＰＵとＤＳＰに分けて）実行するようにしてもよい。
【００２７】
圧縮処理回路１１２は、光量のゲイン補正やホワイトバランスの調整が行われた画像を、適切な形式の画像データに圧縮する。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）形式やＪＰＥＧ２０００形式に変換してもよい。
【００２８】
表示部１１６は、撮影操作する前のライブビュー表示や、撮像装置１０の各種設定画面や、撮影した画像を表示する。画像データや撮像装置１０の各種情報の表示部１１６への表示は、ＬＣＤドライバ１１４を介して行われる。
【００２９】
ＶＲＡＭ１１８は、表示部１１６に表示する内容を保持するものであり、表示部１１６の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１１８の容量に依存する。
【００３０】
メモリ１２０は、撮影した画像を一時的に記憶するものである。メモリ１２０は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ１２０への画像の読み書きは画像入力コントローラ１０６によって制御される。メモリ１２０としては、例えば、図５に示したようにＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いてもよい。
【００３１】
記録メディア１２４は、撮像装置１０で撮影した画像を記録するものである。記録メディア１２４への入出力は、メディアコントローラ１２２によって制御される。記録メディア１２４には、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。
【００３２】
操作部１２６は、撮像装置１０の操作を行ったり、撮影時の各種の設定を行ったりするための部材が配置されている。操作部１２６に配置される部材には、電源ボタン、撮影モードの選択する十字キーおよび選択ボタン、被写体の撮影動作を開始するシャッタボタン等を含んでいてもよい。
【００３３】
ドライバ１２８は、シャッタ１０２を動作させるためのモータ１３０の駆動を制御するものである。バッテリ１３２は、所定の電力を蓄え、本体部１００やレンズ部２００に電力を供給するものである。
【００３４】
次に、レンズ部２００の各部について説明する。ズームレンズ２０２は、光軸方向に前後して移動させることで焦点距離が連続的に変化するレンズであり、被写体の大きさを変化して撮影する。絞り２０４は、画像を撮影する際に、モータ２２０によって、本体部１００のＣＭＯＳイメージセンサ１０４に入ってくる光量を調節する。フォーカスレンズ２０６は、モータ２２２によって光軸方向に前後して移動させることで被写体のピントを調節するものである。
【００３５】
本実施形態においては、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６は１枚のみ示しているが、ズームレンズ２０２の枚数は２枚以上であってもよく、フォーカスレンズ２０６の枚数も２枚以上であってもよい。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換器２０８は、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報をデジタル情報に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２０８は、デジタル情報に変換したズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報をレンズＣＰＵ２１０に送る。
【００３７】
レンズＣＰＵ２１０は、レンズ部２００の内部動作の制御、および本体部１００との間の情報の通信を制御するものである。例えば、レンズＣＰＵ２１０は、Ａ／Ｄ変換器２０８でデジタル情報に変換されたズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報を受け取って解析することで、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置を把握し、本体部１００へ位置情報を送信する。また、レンズＣＰＵ２１０は、本体部１００からズームレンズ２０２、絞り２０４、フォーカスレンズ２０６の位置や値を指定するための命令を受け取ると、ズームレンズ２０２、絞り２０４、フォーカスレンズ２０６の位置や値を指定する。
【００３８】
レンズＣＰＵ２１０はＳＩＯ２１１を備え、このＳＩＯ２１１が、本体部１００のＤＳＰ・ＣＰＵ１１０に備えられているＳＩＯ（図示せず）との間で通信を実行することで、本体部１００とレンズ部２００との間で通信が行われる。
【００３９】
ＲＯＭ２１２は、レンズＣＰＵ２１０が読み出して順次実行することでレンズ部２００の動作を制御するためのコンピュータプログラムや、レンズ部２００の各種設定（例えば、レンズの型番やシリアル番号等）が格納されるものである。またＲＡＭ２１４は、レンズ部２００の動作のために書き換え可能な情報が格納されるものである。
【００４０】
ドライバ２１６、２１８は、絞り２０４およびフォーカスレンズ２０６を動作させるモータ２２０、２２２の駆動を制御する。ドライバ２１６、２１８を介して絞り２０４およびフォーカスレンズ２０６を動作させることで、被写体の大きさや光の量、ピントを調節することができる。
【００４１】
以上、図１を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の機能構成について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構造について説明する。
【００４２】
［塵埃除去部の構成例］
図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構成を示す説明図である。以下、図２を用いて、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構成について説明する。
【００４３】
図２に示したように、塵埃除去部１３４は、圧電素子１７１と、振動部材１７２と、ＦＰＣ１７３と、保持部１７４と、を含んで構成される。
【００４４】
圧電素子１７１は、入力される制御信号に応じて伸縮する加振部材であって、例えばＰＺＴ素子などを用いることができる。圧電素子１７１は、略四角形状の枠状部材である保持部１７４の相対向する一対の辺にそれぞれ設けられている。なお、圧電素子１７１が設けられる位置はかかる例に限定されず、例えば、圧電素子１７１は振動部材１７２の周縁部に設けられるようにしてもよい。また、圧電素子１７１の形状は、図２に示したような形状に限られないことは言うまでもなく、例えば円形状や多角形状であってもよい。
【００４５】
圧電素子１７１は、さらにＦＰＣ１７３が接続されており、ＦＰＣ１７３から入力された制御信号に応じて伸縮する。これにより、圧電素子１７１と保持部１７４とを介して接続された振動部材１７２が振動される。
【００４６】
振動部材１７２は、例えばガラスなどの光を透過する透明部材からなる除塵フィルタである。本実施形態にかかる振動部材１７２は、略四角形の板状部材であって、その周囲を保持部１７４によって保持されている。なお、本実施形態では、振動部材１７２は保持部１７４により保持されているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、保持部１７４を設けずに振動部材１７２のみとし、振動部材１７２に圧電素子１７１を直接接着させてもよい。
【００４７】
ＦＰＣ１７３は、圧電素子１７１に入力される制御信号を伝達するための回路が形成されたプリント基板である。ＦＰＣ１７３から圧電素子１７１には、所定の周波数の周期的な制御信号が入力される。このように、本実施形態にかかる塵埃除去部１３４は、振動部材１７２を振動させる単一の圧電素子１７１に所定の周波数の周期的な制御信号が入力される。
【００４８】
以上、図２を用いて、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構造について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明する。
【００４９】
［塵埃除去部の機能構成例］
図３は、塵埃除去部１３４の機能構成を示す説明図である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明する。
【００５０】
図３に示したように、塵埃除去部１３４は制御回路１５０を含んで構成され、制御回路１５０は、論理回路１５１と、ＦＥＴ１５２と、トランス１５３と、を含んで構成される。また、図３に示したように、ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０は、クロック発生部１１１を備える。
【００５１】
クロック発生部１１１はＰＷＭ信号を発生させて、制御回路１５０の論理回路１５１へ出力する。論理回路１５１は、クロック発生部１１１が発生させたＰＷＭ信号を受けると、そのＰＷＭ信号をＦＥＴ１５２へ出力する。ＦＥＴ１５２は、トランス１５３の１次側に接続されている。ＦＥＴ１５２が論理回路１５１からＰＷＭ信号を受けると、トランス１５３は、ＦＥＴ１５２のスイッチング動作により所定の周期性を持った２次側の信号を発生させる。
【００５２】
トランス１５３には、バッテリ１３２からの電力が電源回路１６０を介して供給される。トランス１５３は、バッテリ１３２からの電力の供給を受けて、圧電素子１７１へ周期性を持った電圧を印加することができる。
【００５３】
本実施形態にかかる撮像装置１０は、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることができる。クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を変化させることができる。
【００５４】
以上、図３を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作について説明する。
【００５５】
［撮像装置の動作例］
図４は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作を示す流れ図である。図４に示した流れ図は、塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際の、撮像装置１０の動作を示したものである。以下、図４を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作について説明する。
【００５６】
塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際には、まず、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加するように制御する（ステップＳ１０１）。振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）は、圧電素子１７１や振動部材１７２の形状や材質によって決定され、例えば、設計時に決定される共振周波数の電圧が圧電素子１７１に印加される。振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加することで、振動部材１７２の振動のエネルギーが極大となる。
【００５７】
振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加すると、続いて、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていく（ステップＳ１０２）。圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数が下がることで、振動部材１７２の振動のエネルギーが低下していく。
【００５８】
トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていくと、共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げたかどうかが判断される（ステップＳ１０３）。共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げてなければ、ステップＳ１０２に戻って、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げ続けていく。
【００５９】
この共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数は、例えば、振動部材１７２が、振動部材１７２に付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数であってもよい。また、この共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数は、共振状態における振動部材１７２の振動の半値幅の振動を確保できる周波数であってもよい。
【００６０】
一方、共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げていれば、再び、塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際には、まず、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加するように制御する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加すると、続いて、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を上げていく（ステップＳ１０５）。
【００６２】
トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていくと、共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げたかどうかが判断される（ステップＳ１０３）。共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げてなければ、ステップＳ１０２に戻って、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を上げ続けていく。一方、共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げていれば、そこで処理を終了する。
【００６３】
このように、本実施形態にかかる撮像装置１０は、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げる。そして再び振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げる。
【００６４】
図５は、本実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法をグラフで示す説明図である。本実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法では、まず共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。
【００６５】
周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。
【００６６】
このように周波数を制御することで、本実施形態にかかる撮像装置１０は、振動部材１７２に付着した塵埃の除去に充分な振動エネルギーを、圧電素子１７１から振動部材１７２へ与えることができ、従来の塵埃除去方法に比べて効率的に振動部材１７２に付着した塵埃を除去することができる。
【００６７】
図６及び図７は、圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。図６は、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒの電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示したものであり、図７は、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒから離れた周波数Ｆｒ１の電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示したものである。
【００６８】
図６及び図７に示したように、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒの電圧を印加した際には、振動部材１７２は大きく振動するが、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒから離れた周波数Ｆｒ１の電圧を印加した際には、振動部材１７２の振動は、共振周波数の電圧を印加した場合と比べて小さくなる。
【００６９】
従来の塵埃除去方法では、圧電素子に対する、共振周波数より低い（または高い）周波数の電圧の印加から開始して、共振周波数を経て、共振周波数より高い（または低い）周波数の電圧の印加することで、振動部材を振動させて、振動部材に付着していた塵埃の除去を試みていた。
【００７０】
しかし、この従来の塵埃除去方法では、振動部材の振動の振幅が徐々に大きくなった後に徐々に小さくなっていくので、振動部材に付着している塵埃が振動の節の方向に移動ささせられる。そして塵埃除去に十分な振動エネルギーが得られない領域に移動させられた塵埃は、振動部材が振動を止めた後でも振動部材から除去されずに滞留してしまい、本来ならば除去能力のある領域に付着している塵埃も除去できなくなってしまう可能性がある。図８は、従来の塵埃除去方法による問題点を示す説明図である。
【００７１】
一方、本実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法では、塵埃除去開始時には共振周波数の電圧を圧電素子１７１に印加して振動部材１７２を振動させるので、本来除去可能なエリアに付着している塵埃は確実に除去ができる。図９は、本実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法を用いて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去する様子を示す説明図である。
【００７２】
また、撮像装置１０の使用に伴う圧電素子１７１や振動部材１７２の劣化等の要因による共振周波数の変動を鑑み、まずは（設計時の）共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。そして周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。このように周波数を変化させることにより、共振周波数が変化した場合であっても、振動部材１７２に付着した塵埃を効率的に除去することができる。
【００７３】
図１０は、従来の塵埃除去方法と、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法とを比較して示す説明図である。図１０は、従来の塵埃除去方法を１００とした場合の塵埃除去能力をグラフで示したものである。
【００７４】
条件（１）〜（４）は、それぞれ、トランス１５３の比率を１：１０、１：１２、１：１４、１：１６にした場合の塵埃除去能力の従来比を示している。図１０に示したように、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法は、従来の塵埃除去方法と比較して優れた塵埃除去能力を有することが分かる。
【００７５】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本発明の一実施形態にかかる撮像装置によれば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。そして周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。
【００７６】
このように、圧電素子１７１に印加する電圧の周波数を変化させることにより、簡易な構成であっても振動部材１７２に付着した塵埃を効率的に除去することができる。
【００７７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
上記実施形態では、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げ、続いて共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで連続的に上げることで、振動部材１７２を振動させて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去していたが、本発明はかかる例に限定されない。
【００７９】
例えば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げる（または所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる）だけで振動部材１７２に付着した塵埃を充分に除去できる場合は、電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる（または所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる）だけでもよい。
【００８０】
また例えば、上記実施形態では、塵埃除去部１３４に設けられる圧電素子１７１は単一の圧電素子としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、塵埃除去部１３４には複数の圧電素子を設けてもよい。
【００８１】
また例えば、上記実施形態では、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げているが、本発明は係る例には限定されない。例えば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加した後に、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ離れた周波数としてもよい。このように駆動することで、振動部材１７２の破壊を防止したり、塵埃除去時の消費電力を少なくしたりすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 撮像装置
１００ 本体部
１０２ シャッタ
１０４ ＣＭＯＳイメージセンサ
１０６ 画像入力コントローラ
１０８ 不揮発性メモリ
１１０ ＤＳＰ・ＣＰＵ
１１１ クロック発生部
１１２ 圧縮処理回路
１１４ ＬＣＤドライバ
１１６ 表示部
１１８ ＶＲＡＭ
１２０ メモリ
１２２ メディアコントローラ
１２４ 記録メディア
１２６ 操作部
１２８ ドライバ
１３０ モータ
１３２ バッテリ
１３４ 塵埃除去部
１４２ ＣＤＳ回路
１４４ Ａ／Ｄ変換器
１６０ 電源回路
１７１ 圧電素子
１７２ 振動部材
１７３ ＦＰＣ
１７４ 保持部
２００ レンズ部
２０２ ズームレンズ
２０４ 絞り
２０６ フォーカスレンズ
２０８ Ａ／Ｄ変換器
２１０ レンズＣＰＵ
２１１ ＳＩＯ
２１２ ＲＯＭ
２１４ ＲＡＭ
２１６、２１８ ドライバ
２２０、２２２ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び塵埃除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置が広く普及し一般的に使用されている。このような撮像装置は、撮像素子である例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）の高画素化に伴い、より高画質な画像を提供することができるようになってきている。このような撮像装置は、一般に、一眼レフ方式のファインダー装置を撮像装置本体に着脱可能に設けることができるように構成されており、ユーザが撮影に応じて所望の光学系（レンズ）を選択することができる。
【０００３】
このようなレンズ交換の可能なデジタルカメラにおいては、当該レンズを撮像装置本体から取り外したときに、空気中に浮遊する塵埃等が撮像装置本体の内部に侵入する可能性がある。また、撮像装置本体内部には、例えばシャッタや絞り機構などのように、機械的に動作する機構が設けられおり、これらの機構が動作することにより塵埃などが発生することもある。このような塵埃等が撮像素子のフィルタ表面に付着すると、撮影した映像にその塵埃が写りこんでしまう問題が生じる。
【０００４】
このような問題を解消するために、かかるレンズ交換式のデジタルカメラでは、撮像素子と光学系との間に振動部材を配置することで撮像素子およびフィルタなどの防塵を図ると共に、防塵部材に付着したゴミなどを振動により除去するシステムが開発されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３５９１０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０９１７７６号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレンズ交換式のデジタルカメラにおける塵埃除去方法においては、圧電素子に印加する電圧の周波数を振動部材の共振周波数で駆動することで除去駆動を行っている。例えば、上記特許文献１に開示された発明においては、振動部材の共振周波数を時間的に順番に振動させている。時間的に次数の異なる共振周波数で駆動することで、定在波駆動時に生ずる除去能力の低い（振動の小さい）節を相殺するように除去している。
【０００７】
しかし、従来のレンズ交換式のデジタルカメラにおける塵埃除去方法では、高次の共振周波数を使用する為、高次での振動振幅を大きくすることが難しく、十分な除去が行えないという問題があった。高次での振動振幅を大きくするためには圧電素子に印加する電圧を高くする必要があるが、低次での共振周波数で同じ電圧を圧電素子に印加すると振動部材が破壊されてしまい、共振周波数ごとに圧電素子に印加する電圧を変化させる制御が必要となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡易な構成で効率的に振動部材に付着した塵埃を除去することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び塵埃除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【００１０】
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させると、続いて前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数低い周波数または高い周波数まで連続して前記加振部を動作させる
【００１１】
前記所定の周波数は、前記振動部材が、付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数である。
【００１２】
前記所定の周波数は、前記共振状態における前記振動部材の振動の半値幅の振動を確保できる周波数である。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、前記振動部材を振動させる加振部と、前記加振部の振動動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法が提供される。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、簡易な構成で効果的に撮像素子の前面に付着した塵埃を除去することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び塵埃除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の機能構成を示す説明図である。
【図２】塵埃除去部１３４の構造を示す説明図である。
【図３】塵埃除去部１３４の機能構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法をグラフで示す説明図である。
【図６】圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。
【図７】圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。
【図８】従来の塵埃除去方法による問題点を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法を用いて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去する様子を示す説明図である。
【図１０】従来の塵埃除去方法と、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法とを比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．本発明の一実施形態＞
［撮像装置の構成例］
まず、本発明の一実施形態にかかる撮像装置の機能構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０の機能構成を示す説明図である。以下、図１を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の機能構成について説明する。
【００２０】
図１に示したように、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０は、本体部１００と、レンズ部２００と、を含んで構成される。
【００２１】
本体部１００は、シャッタ１０２と、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４と、画像入力コントローラ１０６と、不揮発性メモリ１０８と、ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０と、圧縮処理回路１１２と、ＬＣＤドライバ１１４と、表示部１１６と、ＶＲＡＭ１１８と、メモリ１２０と、メディアコントローラ１２２と、記録メディア１２４と、操作部１２６と、ドライバ１２８と、モータ１３０と、バッテリ１３２と、塵埃除去部１３４と、を含んで構成される。
【００２２】
また、レンズ部２００は、ズームレンズ２０２と、絞り２０４と、フォーカスレンズ２０６と、Ａ／Ｄ変換器２０８と、レンズＣＰＵ２１０と、ＲＯＭ２１２と、ＲＡＭ２１４と、ドライバ２１６、２１８と、モータ２２０，２２２と、を含んで構成される。
【００２３】
まず、本体部１００の各部について説明する。シャッタ１０２は、レンズ部２００から入射される入射光の入射時間を調節するためのものである。シャッタ１０２は、本実施形態においては電子シャッタを用いることによって入射光を制御して、電気信号を取り出す時間を調節しているが、メカシャッタを用いることによって入射光を制御して、電気信号を取り出す時間を調節してもよい。
【００２４】
ＣＭＯＳイメージセンサ１０４は、レンズ部２００からから入射された光を電気信号に変換するための素子である。ＣＭＯＳイメージセンサ１０４は、ＣＤＳ回路１４２と、Ａ／Ｄ変換器１４４と、を含んで構成される。ＣＤＳ回路１４２は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるＣＤＳ回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではＣＤＳ回路とアンプとが一体となった回路を用いて撮像装置１０を構成しているが、ＣＤＳ回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。Ａ／Ｄ変換器１４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データを生成するものである。
【００２５】
画像入力コントローラ１０６は、Ａ／Ｄ変換器１４４で生成された画像の生データの入力を制御するものである。不揮発性メモリ１０８は、撮像装置１０を制御するための実行プログラムや、撮像装置１０の制御に必要な管理情報を記録するものである。本実施形態では、後に詳述するが、レンズ部２００を識別するためのレンズ識別情報と、そのレンズ部２００を本体部１００に装着した場合に撮像装置１０が選択可能なシーンモードの情報を関連付けて記録する。
【００２６】
ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１０４やＣＤＳ回路１４２などに対して信号系の命令を行ったり、操作部１２６の操作に対する操作系の命令を行ったりする。本実施形態においては、図１にＤＳＰ・ＣＰＵ１１０を一体として図示しているが、信号系の命令と操作系の命令とを別々の制御部で（例えば、ＣＰＵとＤＳＰに分けて）実行するようにしてもよい。
【００２７】
圧縮処理回路１１２は、光量のゲイン補正やホワイトバランスの調整が行われた画像を、適切な形式の画像データに圧縮する。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）形式やＪＰＥＧ２０００形式に変換してもよい。
【００２８】
表示部１１６は、撮影操作する前のライブビュー表示や、撮像装置１０の各種設定画面や、撮影した画像を表示する。画像データや撮像装置１０の各種情報の表示部１１６への表示は、ＬＣＤドライバ１１４を介して行われる。
【００２９】
ＶＲＡＭ１１８は、表示部１１６に表示する内容を保持するものであり、表示部１１６の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１１８の容量に依存する。
【００３０】
メモリ１２０は、撮影した画像を一時的に記憶するものである。メモリ１２０は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ１２０への画像の読み書きは画像入力コントローラ１０６によって制御される。メモリ１２０としては、例えば、図５に示したようにＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いてもよい。
【００３１】
記録メディア１２４は、撮像装置１０で撮影した画像を記録するものである。記録メディア１２４への入出力は、メディアコントローラ１２２によって制御される。記録メディア１２４には、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。
【００３２】
操作部１２６は、撮像装置１０の操作を行ったり、撮影時の各種の設定を行ったりするための部材が配置されている。操作部１２６に配置される部材には、電源ボタン、撮影モードの選択する十字キーおよび選択ボタン、被写体の撮影動作を開始するシャッタボタン等を含んでいてもよい。
【００３３】
ドライバ１２８は、シャッタ１０２を動作させるためのモータ１３０の駆動を制御するものである。バッテリ１３２は、所定の電力を蓄え、本体部１００やレンズ部２００に電力を供給するものである。
【００３４】
次に、レンズ部２００の各部について説明する。ズームレンズ２０２は、光軸方向に前後して移動させることで焦点距離が連続的に変化するレンズであり、被写体の大きさを変化して撮影する。絞り２０４は、画像を撮影する際に、モータ２２０によって、本体部１００のＣＭＯＳイメージセンサ１０４に入ってくる光量を調節する。フォーカスレンズ２０６は、モータ２２２によって光軸方向に前後して移動させることで被写体のピントを調節するものである。
【００３５】
本実施形態においては、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６は１枚のみ示しているが、ズームレンズ２０２の枚数は２枚以上であってもよく、フォーカスレンズ２０６の枚数も２枚以上であってもよい。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換器２０８は、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報をデジタル情報に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２０８は、デジタル情報に変換したズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報をレンズＣＰＵ２１０に送る。
【００３７】
レンズＣＰＵ２１０は、レンズ部２００の内部動作の制御、および本体部１００との間の情報の通信を制御するものである。例えば、レンズＣＰＵ２１０は、Ａ／Ｄ変換器２０８でデジタル情報に変換されたズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置情報を受け取って解析することで、ズームレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０６の位置を把握し、本体部１００へ位置情報を送信する。また、レンズＣＰＵ２１０は、本体部１００からズームレンズ２０２、絞り２０４、フォーカスレンズ２０６の位置や値を指定するための命令を受け取ると、ズームレンズ２０２、絞り２０４、フォーカスレンズ２０６の位置や値を指定する。
【００３８】
レンズＣＰＵ２１０はＳＩＯ２１１を備え、このＳＩＯ２１１が、本体部１００のＤＳＰ・ＣＰＵ１１０に備えられているＳＩＯ（図示せず）との間で通信を実行することで、本体部１００とレンズ部２００との間で通信が行われる。
【００３９】
ＲＯＭ２１２は、レンズＣＰＵ２１０が読み出して順次実行することでレンズ部２００の動作を制御するためのコンピュータプログラムや、レンズ部２００の各種設定（例えば、レンズの型番やシリアル番号等）が格納されるものである。またＲＡＭ２１４は、レンズ部２００の動作のために書き換え可能な情報が格納されるものである。
【００４０】
ドライバ２１６、２１８は、絞り２０４およびフォーカスレンズ２０６を動作させるモータ２２０、２２２の駆動を制御する。ドライバ２１６、２１８を介して絞り２０４およびフォーカスレンズ２０６を動作させることで、被写体の大きさや光の量、ピントを調節することができる。
【００４１】
以上、図１を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の機能構成について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構造について説明する。
【００４２】
［塵埃除去部の構成例］
図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構成を示す説明図である。以下、図２を用いて、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構成について説明する。
【００４３】
図２に示したように、塵埃除去部１３４は、圧電素子１７１と、振動部材１７２と、ＦＰＣ１７３と、保持部１７４と、を含んで構成される。
【００４４】
圧電素子１７１は、入力される制御信号に応じて伸縮する加振部材であって、例えばＰＺＴ素子などを用いることができる。圧電素子１７１は、略四角形状の枠状部材である保持部１７４の相対向する一対の辺にそれぞれ設けられている。なお、圧電素子１７１が設けられる位置はかかる例に限定されず、例えば、圧電素子１７１は振動部材１７２の周縁部に設けられるようにしてもよい。また、圧電素子１７１の形状は、図２に示したような形状に限られないことは言うまでもなく、例えば円形状や多角形状であってもよい。
【００４５】
圧電素子１７１は、さらにＦＰＣ１７３が接続されており、ＦＰＣ１７３から入力された制御信号に応じて伸縮する。これにより、圧電素子１７１と保持部１７４とを介して接続された振動部材１７２が振動される。
【００４６】
振動部材１７２は、例えばガラスなどの光を透過する透明部材からなる除塵フィルタである。本実施形態にかかる振動部材１７２は、略四角形の板状部材であって、その周囲を保持部１７４によって保持されている。なお、本実施形態では、振動部材１７２は保持部１７４により保持されているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、保持部１７４を設けずに振動部材１７２のみとし、振動部材１７２に圧電素子１７１を直接接着させてもよい。
【００４７】
ＦＰＣ１７３は、圧電素子１７１に入力される制御信号を伝達するための回路が形成されたプリント基板である。ＦＰＣ１７３から圧電素子１７１には、所定の周波数の周期的な制御信号が入力される。このように、本実施形態にかかる塵埃除去部１３４は、振動部材１７２を振動させる単一の圧電素子１７１に所定の周波数の周期的な制御信号が入力される。
【００４８】
以上、図２を用いて、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の構造について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明する。
【００４９】
［塵埃除去部の機能構成例］
図３は、塵埃除去部１３４の機能構成を示す説明図である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明する。
【００５０】
図３に示したように、塵埃除去部１３４は制御回路１５０を含んで構成され、制御回路１５０は、論理回路１５１と、ＦＥＴ１５２と、トランス１５３と、を含んで構成される。また、図３に示したように、ＤＳＰ・ＣＰＵ１１０は、クロック発生部１１１を備える。
【００５１】
クロック発生部１１１はＰＷＭ信号を発生させて、制御回路１５０の論理回路１５１へ出力する。論理回路１５１は、クロック発生部１１１が発生させたＰＷＭ信号を受けると、そのＰＷＭ信号をＦＥＴ１５２へ出力する。ＦＥＴ１５２は、トランス１５３の１次側に接続されている。ＦＥＴ１５２が論理回路１５１からＰＷＭ信号を受けると、トランス１５３は、ＦＥＴ１５２のスイッチング動作により所定の周期性を持った２次側の信号を発生させる。
【００５２】
トランス１５３には、バッテリ１３２からの電力が電源回路１６０を介して供給される。トランス１５３は、バッテリ１３２からの電力の供給を受けて、圧電素子１７１へ周期性を持った電圧を印加することができる。
【００５３】
本実施形態にかかる撮像装置１０は、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることができる。クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を変化させることができる。
【００５４】
以上、図３を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の本体部１００に設けられる塵埃除去部１３４の機能構成について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作について説明する。
【００５５】
［撮像装置の動作例］
図４は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作を示す流れ図である。図４に示した流れ図は、塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際の、撮像装置１０の動作を示したものである。以下、図４を用いて本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の動作について説明する。
【００５６】
塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際には、まず、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加するように制御する（ステップＳ１０１）。振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）は、圧電素子１７１や振動部材１７２の形状や材質によって決定され、例えば、設計時に決定される共振周波数の電圧が圧電素子１７１に印加される。振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加することで、振動部材１７２の振動のエネルギーが極大となる。
【００５７】
振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加すると、続いて、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていく（ステップＳ１０２）。圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数が下がることで、振動部材１７２の振動のエネルギーが低下していく。
【００５８】
トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていくと、共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げたかどうかが判断される（ステップＳ１０３）。共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げてなければ、ステップＳ１０２に戻って、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げ続けていく。
【００５９】
この共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数は、例えば、振動部材１７２が、振動部材１７２に付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数であってもよい。また、この共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数は、共振状態における振動部材１７２の振動の半値幅の振動を確保できる周波数であってもよい。
【００６０】
一方、共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げていれば、再び、塵埃除去部１３４の振動部材１７２に付着した塵埃を除去する際には、まず、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加するように制御する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加すると、続いて、クロック発生部１１１が発生させるＰＷＭ信号の周期を変化させることで、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を上げていく（ステップＳ１０５）。
【００６２】
トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を下げていくと、共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げたかどうかが判断される（ステップＳ１０３）。共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げてなければ、ステップＳ１０２に戻って、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を上げ続けていく。一方、共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げていれば、そこで処理を終了する。
【００６３】
このように、本実施形態にかかる撮像装置１０は、振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数まで下げる。そして再び振動部材１７２の振動が共振状態となる周波数（共振周波数）の電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数まで上げる。
【００６４】
図５は、本実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法をグラフで示す説明図である。本実施形態にかかる撮像装置１０の塵埃除去方法では、まず共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。
【００６５】
周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。
【００６６】
このように周波数を制御することで、本実施形態にかかる撮像装置１０は、振動部材１７２に付着した塵埃の除去に充分な振動エネルギーを、圧電素子１７１から振動部材１７２へ与えることができ、従来の塵埃除去方法に比べて効率的に振動部材１７２に付着した塵埃を除去することができる。
【００６７】
図６及び図７は、圧電素子１７１に電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示す説明図である。図６は、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒの電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示したものであり、図７は、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒから離れた周波数Ｆｒ１の電圧を印加した際の振動部材１７２の振動分布を示したものである。
【００６８】
図６及び図７に示したように、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒの電圧を印加した際には、振動部材１７２は大きく振動するが、圧電素子１７１に共振周波数Ｆｒから離れた周波数Ｆｒ１の電圧を印加した際には、振動部材１７２の振動は、共振周波数の電圧を印加した場合と比べて小さくなる。
【００６９】
従来の塵埃除去方法では、圧電素子に対する、共振周波数より低い（または高い）周波数の電圧の印加から開始して、共振周波数を経て、共振周波数より高い（または低い）周波数の電圧の印加することで、振動部材を振動させて、振動部材に付着していた塵埃の除去を試みていた。
【００７０】
しかし、この従来の塵埃除去方法では、振動部材の振動の振幅が徐々に大きくなった後に徐々に小さくなっていくので、振動部材に付着している塵埃が振動の節の方向に移動ささせられる。そして塵埃除去に十分な振動エネルギーが得られない領域に移動させられた塵埃は、振動部材が振動を止めた後でも振動部材から除去されずに滞留してしまい、本来ならば除去能力のある領域に付着している塵埃も除去できなくなってしまう可能性がある。図８は、従来の塵埃除去方法による問題点を示す説明図である。
【００７１】
一方、本実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法では、塵埃除去開始時には共振周波数の電圧を圧電素子１７１に印加して振動部材１７２を振動させるので、本来除去可能なエリアに付着している塵埃は確実に除去ができる。図９は、本実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法を用いて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去する様子を示す説明図である。
【００７２】
また、撮像装置１０の使用に伴う圧電素子１７１や振動部材１７２の劣化等の要因による共振周波数の変動を鑑み、まずは（設計時の）共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。そして周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。このように周波数を変化させることにより、共振周波数が変化した場合であっても、振動部材１７２に付着した塵埃を効率的に除去することができる。
【００７３】
図１０は、従来の塵埃除去方法と、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法とを比較して示す説明図である。図１０は、従来の塵埃除去方法を１００とした場合の塵埃除去能力をグラフで示したものである。
【００７４】
条件（１）〜（４）は、それぞれ、トランス１５３の比率を１：１０、１：１２、１：１４、１：１６にした場合の塵埃除去能力の従来比を示している。図１０に示したように、本発明の一実施形態にかかる撮像装置１０による塵埃除去方法は、従来の塵埃除去方法と比較して優れた塵埃除去能力を有することが分かる。
【００７５】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本発明の一実施形態にかかる撮像装置によれば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる。そして周波数をＦｒ１まで下げると、今度は共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる。
【００７６】
このように、圧電素子１７１に印加する電圧の周波数を変化させることにより、簡易な構成であっても振動部材１７２に付着した塵埃を効率的に除去することができる。
【００７７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
上記実施形態では、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げ、続いて共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで連続的に上げることで、振動部材１７２を振動させて、振動部材１７２に付着した塵埃を除去していたが、本発明はかかる例に限定されない。
【００７９】
例えば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げる（または所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる）だけで振動部材１７２に付着した塵埃を充分に除去できる場合は、電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで下げる（または所定の周波数だけ高い周波数Ｆｒ２まで上げる）だけでもよい。
【００８０】
また例えば、上記実施形態では、塵埃除去部１３４に設けられる圧電素子１７１は単一の圧電素子としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、塵埃除去部１３４には複数の圧電素子を設けてもよい。
【００８１】
また例えば、上記実施形態では、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加し、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ低い周波数Ｆｒ１まで連続的に下げているが、本発明は係る例には限定されない。例えば、共振周波数Ｆｒの電圧をトランス１５３から圧電素子１７１へ印加した後に、トランス１５３から圧電素子１７１へ印加する電圧の周波数を共振周波数から所定の周波数だけ離れた周波数としてもよい。このように駆動することで、振動部材１７２の破壊を防止したり、塵埃除去時の消費電力を少なくしたりすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 撮像装置
１００ 本体部
１０２ シャッタ
１０４ ＣＭＯＳイメージセンサ
１０６ 画像入力コントローラ
１０８ 不揮発性メモリ
１１０ ＤＳＰ・ＣＰＵ
１１１ クロック発生部
１１２ 圧縮処理回路
１１４ ＬＣＤドライバ
１１６ 表示部
１１８ ＶＲＡＭ
１２０ メモリ
１２２ メディアコントローラ
１２４ 記録メディア
１２６ 操作部
１２８ ドライバ
１３０ モータ
１３２ バッテリ
１３４ 塵埃除去部
１４２ ＣＤＳ回路
１４４ Ａ／Ｄ変換器
１６０ 電源回路
１７１ 圧電素子
１７２ 振動部材
１７３ ＦＰＣ
１７４ 保持部
２００ レンズ部
２０２ ズームレンズ
２０４ 絞り
２０６ フォーカスレンズ
２０８ Ａ／Ｄ変換器
２１０ レンズＣＰＵ
２１１ ＳＩＯ
２１２ ＲＯＭ
２１４ ＲＡＭ
２１６、２１８ ドライバ
２２０、２２２ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、
前記振動部材を振動させる加振部と、
前記加振部の振動動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させると、続いて前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数低い周波数または高い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定の周波数は、前記振動部材が、付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数であることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記所定の周波数は、前記共振状態における前記振動部材の振動の半値幅の振動を確保できる周波数であることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、
前記振動部材を振動させる加振部と、
前記加振部の振動動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置。
【請求項６】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法。
【請求項７】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法。
【請求項１】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、
前記振動部材を振動させる加振部と、
前記加振部の振動動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させると、続いて前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させ、該共振周波数から所定の周波数低い周波数または高い周波数まで連続して前記加振部を動作させることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定の周波数は、前記振動部材が、付着している塵埃を除去できる振動を確保できる周波数であることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記所定の周波数は、前記共振状態における前記振動部材の振動の半値幅の振動を確保できる周波数であることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材と、
前記振動部材を振動させる加振部と、
前記加振部の振動動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として前記加振部を動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させることを特徴とする、撮像装置。
【請求項６】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させ、該共振周波数から所定の周波数高い周波数または低い周波数まで連続して前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法。
【請求項７】
照射される光を電気信号に変換する撮像素子の前面に配置される振動部材を振動させる加振部に対し、前記振動部材が共振状態となる共振周波数を起点として動作させた後、該共振周波数から離れた周波数で前記加振部を動作させる制御ステップを備えることを特徴とする、塵埃除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６１４７２（Ｐ２０１３−６１４７２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９５５３（Ｐ２０１１−１９９５５３）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
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