光学部品および光学機器
【課題】塵埃などを有効に除去し得る光学部品と、その光学部品を有する光学機器とを提供すること。
【解決手段】光を透過可能な複数の光透過層１３〜１５，１８が積層されて構成された光透過性部材３０と、光透過性部材３０に備えられ、前記光透過性部材を振動させる振動部材２０とを有する光学部品。
【解決手段】光を透過可能な複数の光透過層１３〜１５，１８が積層されて構成された光透過性部材３０と、光透過性部材３０に備えられ、前記光透過性部材を振動させる振動部材２０とを有する光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ交換式デジタルカメラなどでは、撮像素子の光学ローパスフィルタ表面にゴミが付着し、撮影した映像にゴミが写りこむなどの問題がおこっている。このような問題を解消するために、防塵部材を、撮像素子と光学系との間に配置し、撮像素子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１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のシステムでは、防塵部材が円形のために、撮像素子をカバーするためには、大型の防塵部材が必要であり、撮像装置の小型化の要請に反していた。
【０００４】
また、従来のシステムでは、単板で構成された防塵部材を振動させているために、光学ローパスフィルタなどのその他の光透過性部材を撮像素子の前面に配置すると、光透過性部材と撮像素子との間に隙間が生じると共に、防塵部材と光透過性部材との間にも隙間が生じる。そのため、塵埃などが入り込まないようにするための隙間の数が増え、その気密性が問題になる。さらに、隙間の数が増えるために、防塵部材を含む撮像素子ユニットのサイズの小型化が困難になる。
【特許文献１】特開２００３−３３８９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、塵埃などを有効に除去し得る光学部品と、その光学部品を有する光学機器とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学部品は、
光を透過可能な複数の光透過層が積層されて構成された光透過性部材（３０）と、
前記光透過性部材（３０）に備えられ、前記光透過性部材（３０）を振動させる振動部材（２０）とを有する。
【０００７】
本発明の光学部品では、光透過性部材（３０）を振動部材（２０）により振動させるために、光透過性部材（３０）の表面に付着した塵埃などを有効に除去し得る。また、光透過性部材（３０）が積層構造なので、この積層構造の光透過性部材（３０）を、光学ローパスフィルタなど、他の光学機能層としても用いることができ、他の光透過性部材（３０）を設ける必要が無くなる。その結果、光学部品の内部隙間の数を減少させることが可能になり、気密構造も単純になり、塵埃などが内部に入り込むおそれが少なくなる。また、サイズの小型化が可能になる。
【０００８】
前記複数の光透過層のうち少なくとも一つは、モアレ現象を低減するための光学的ローパスフィルターの一部であってもよい。
【０００９】
好ましくは、前記光透過性部材（３０）は、第１光透過層（１８）と、第１光透過層（１８）とは異なる第２光透過層（１３，１４，１５）とを有し、
前記第１光透過層（１８）は、前記第２光透過層（１３，１４，１５）と対向する対向領域（３０ａ）と、前記第２光透過層（１３，１４，１５）と対向しない非対向領域（３０Ｌ）とを有し、
前記振動部材（２０）は、前記第１透過層の前記非対向領域（３０Ｌ）に備えられている。
【００１０】
第１透過層の非対向領域（３０Ｌ）は、例えば第２光透過層（１３，１４，１５）に対して外側にはみ出している部分であり、その部分に振動部材（２０）を取り付けることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１１】
接着剤が前記第１光透過層（１８）の前記対向領域（３０ａ）に備えられ、前記第１光透過層（１８）と前記第２光透過層（１５）とを接着するようになっていてもよい。
【００１２】
好ましくは、前記第１光透過層（１８）は、前記光透過性部材（３０）を構成する前記複数の光透過層の最も外側に備えられている。最も外側に位置する第１光透過層（１８）に振動部材（２０）が具備されることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１３】
好ましくは、前記振動部材（２０）は、前記第１光透過層（１８）の前記第２光透過層（１５）と対向している側の面に備えられている。この面に振動部材（２０）が設けられることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１４】
好ましくは、本発明の光学部品は、
前記光透過性部材（３０）に対向して備えられ、前記光透過性部材（３０）を透過した光による像を撮像する撮像部（１２）と、
前記第１光透過層（１８）の前記撮像部（１２）と対向している側の面に備えられ、前記撮像部（１２）を封止する封止部材（１６）を有する。
【００１５】
撮像部（１２）と光透過性部材（３０）との間の空間を封止部材（１６）により密封することで、その空間にゴミなどが入り込むことがなくなる。また、第１光透過層（１８）の撮像部（１２）と対向している側の面に封止部材（１６）を配置することで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１６】
好ましくは、前記封止部材（１６）は、前記第１光透過層（１８）の前記非対向領域（３０Ｌ）に備えられている。このように配置することで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１７】
本発明の光学機器は、上記に記載された光学部品を備えている。
【００１８】
なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図、
図２（Ａ）は図１に示す撮像装置の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す積層板の平面図、
図３は図２（Ａ）に示すIII−III線に沿う概略断面図、
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は振動モードを示す概略図である。
【００２０】
まず、図１に基づき、本実施形態のカメラの全体構成について説明する。撮像素子ユニット４は、カメラボディ４０の内部に、光学レンズ群４８の光軸αに対して撮像素子ユニット４の積層板３０が略垂直に交差するように配置される。積層板３０については、後述する。
【００２１】
図１に示すように、カメラボディ４０には、レンズ鏡筒４２が着脱自在に装着される。なお、コンパクトカメラなどでは、レンズ鏡筒４２とカメラボディ４０とが一体であるカメラもあり、カメラの種類は特に限定されない。また、スチルカメラに限らず、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話などの光学機器にも適用できる。以下の説明では、説明の容易化のために、レンズ鏡筒４２とカメラボディ４０とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。
【００２２】
カメラボディ４０の内部において、撮像素子ユニット４の光軸α方向の前方には、シャッタ部材４４が配置してある。シャッタ部材４４の光軸α方向の前方には、ミラー４６が配置してあり、その前方には、レンズ鏡筒４２に内蔵してある絞り部４７および光学レンズ群４８が配置してある。
【００２３】
カメラボディ４０には、ボディＣＰＵ５０が内蔵してあり、レンズ接点５４を介してレンズＣＰＵ５８に接続してある。レンズ接点５４は、カメラボディ４０に対してレンズ鏡筒４２を連結することで、ボディＣＰＵ５０と、レンズＣＰＵ５８とを電気的に接続するようになっている。ボディＣＰＵ５０には、電源５２が接続してある。電源５２は、カメラボディ４０に内蔵してある。
【００２４】
ボディＣＰＵ５０には、レリーズスイッチ５１、ストロボ５３、表示部５５、ジャイロセンサ７０、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ）６０、防振スイッチ６２、防塵フィルタ駆動回路５６、画像処理コントローラ５９、ＡＦセンサ７２などが接続してある。画像コントローラ５９には、インターフェース回路５７を介して、撮像素子ユニット４の撮像素子１２（図２〜図３参照）が接続してあり、撮像素子１２にて撮像された画像の画像処理を制御可能になっている。撮像素子１２は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子で構成される。
【００２５】
ボディＣＰＵ５０は、レンズ鏡筒４２との通信機能と、カメラボディ４０の制御機能を有している。また、ボディＣＰＵ５０はＥＥＰＲＯＭ６０から入力された情報と、ジャイロセンサ７０からの出力を受けて算出したブレの角度、焦点距離情報、距離情報から、防振駆動部目標位置を算出し、像ぶれ補正制御を行う。なお、像ぶれ補正制御の詳細に関しては省略する。
【００２６】
表示部５５は、主として液晶表示装置などで構成され、出力結果やメニューなどを表示する。レリーズスイッチ５１は、シャッター駆動のタイミングを操作するスイッチであり、ボディＣＰＵ５０にスイッチの状態を出力し、半押し時にはＡＦ、ＡＥ、状況により防振駆動を行い、全押し時には、ミラーアップ、シャッター駆動等を行う。
【００２７】
ミラー４６は、構図決定の際にファインダーに像を映し出すためのもので、露光中は光路から退避する。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にミラーアップ、露光終了後にミラーダウンを行う。不図示のミラー駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。ミラー４６には、サブミラー４６ａが連結してある。
【００２８】
サブミラー４６ａは、ＡＦセンサに光を送るためのミラーであり、ミラーを通過した光束を反射してＡＦセンサに導く。このサブミラー４６ａは、露光中は光路から退避する。
【００２９】
シャッタ部材４４は、露光時間を制御する機構である。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にシャッター駆動を行う。不図示のシャッター駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。
【００３０】
ＡＦセンサ７２は、オートフォーカス（ＡＦ）を行うためのセンサである。このＡＦセンサとしては、通常ＣＣＤが用いられる。防振スイッチ６２は、防振ＯＮ、ＯＦＦの状態を撮像素子ユニットＣＰＵに出力する。ジャイロセンサ７０は、ボディに生じるブレの角速度を検出し、ボディＣＰＵ５０に出力する。ＥＥＰＲＯＭ６０は、ジャイロセンサのゲイン値、角度調整値などの情報を有し、ボディＣＰＵに出力する。
【００３１】
防塵駆動フィルタ駆動回路５６は、後述する図２および図３に示す圧電素子２０に接続してあり、所定条件を満足する場合に、圧電素子２０を駆動し、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示すように、積層板３０を振動させ、積層板３０の表面に付着している塵埃などを飛ばして除去する動作を行う。
【００３２】
たとえば圧電素子２０には、周期的な矩形波もしくはサイン波等の電圧を印加する。このように防塵フィルタ駆動回路５６を制御して圧電素子２０に周期的な電圧を印加することにより、積層板３０が振動し、塵が積層板３０の表面から受けた慣性力が塵の付着力を上回ると、塵は積層板３０の表面から離れる。振動モードの詳細に関しては後述する。
【００３３】
本実施形態では、防塵駆動フィルタ駆動回路５６には、振動モード選択回路８０が接続してある。振動モード選択回路８０は、ボディＣＰＵ５０を通して、防塵駆動フィルタ駆動回路５６を制御する。振動モード選択回路８０による制御の詳細については、後述する。
【００３４】
図１に示すレンズ鏡筒４２には、焦点距離エンコーダ６６、距離エンコーダ６４、絞り部４７、絞り部４７を制御する駆動モータ６８、レンズＣＰＵ５８、ボディ部とのレンズ接点５４、及び、複数のレンズ群４８が具備してある。レンズ接点５４には、カメラボディ４０からレンズ駆動系電源を供給するための接点と、レンズＣＰＵ５８を駆動するためのＣＰＵ電源の接点とデジタル通信用の接点がある。
【００３５】
駆動系電源およびＣＰＵ電源はカメラボディ４０の電源５２から供給され、レンズＣＰＵ５８や駆動系の電源を供給している。デジタル通信用接点ではレンズＣＰＵ５８から出力された焦点距離、被写体距離、フォーカス位置情報等のデジタル情報をボディＣＰＵ５０に入力するための通信と、ボディＣＰＵ５０から出力されたフォーカス位置や絞り量等のデジタル情報をレンズＣＰＵ５８に入力するための通信を行う。ボディＣＰＵ５０からのフォーカス位置情報や絞り量情報を受けてレンズＣＰＵ５８がＡＦ、絞り制御を行う。
【００３６】
焦点距離エンコーダ６６は、ズームレンズ群の位置情報より焦点距離を換算する。すなわち、焦点距離エンコーダ６６は、焦点距離をエンコードし、レンズＣＰＵに出力する。
【００３７】
距離エンコーダ６４は、フォーカシングレンズ群の位置情報より被写体距離を換算する。すなわち、距離エンコーダ６４は、被写体距離をエンコードし、レンズＣＰＵに出力する。
【００３８】
レンズＣＰＵ５８は、カメラボディ４０との通信機能、レンズ群４８の制御機能を有している。レンズＣＰＵには、焦点距離、被写体距離等が入力され、レンズ接点を介してボディＣＰＵ５０に出力する。ボディＣＰＵ５０からレンズ接点５４を介して、レリーズ情報、ＡＦ情報が入力される。
【００３９】
図２および図３に示すように、本実施形態に係る撮像素子ユニット４は、基板１０を有し、基板１０の中央部上面には、撮像素子１２が固定してある。撮像素子１２の周囲には、ケース１７が配置してあり、基板１０の表面に、着脱自在に、あるいは着脱不可に固定してある。
【００４０】
ケース１７は、たとえば合成樹脂あるいはセラミックなどの絶縁体などで構成され、その上面には、シール取付面１７ａと、外周側取付部１７ｂとが形成してある。ケース１７のシール取付面１７ａには、光透過性を有する積層板３０の内面が気密シール部材１６を介して取り付けられる。ケース１７の外周側取付部１７ｂには、積層板３０の内で一番面積が大きい水晶板１８の外周が接触して配置され、加圧部材１９によって気密シール部材１６へと押圧されている。ここでは、加圧部材１９として金属板を用い、加圧部材１９の変形に起因する弾性力により、水晶板１８を気密シール部材１６方向へと付勢している。
【００４１】
その結果、撮像素子１２の周囲は、基板１０、ケース１７、気密シール部材１６および積層板３０により密封され、塵等がケース外部から、撮像素子１２の収納空間に入るのを防止することができる。加圧部材１９はケース１７の上面に、たとえば着脱自在にビス止めされており、ケース１７の上面に形成してある位置決めピン１７ｃにより、長方形状の水晶板１８の長手方向の位置決めが成されている。なお、気密シール部材１６は、たとえば発泡樹脂、ゴムなどの剛性の低い材料で構成してあり、気密を確保しながら、後述する積層板３０の曲げ振動の動きを妨げないようになっている。
【００４２】
積層板３０は、この実施形態では、複数の光学板の積層構造であり、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５と、水晶板１８との積層板で構成してある。積層方法としては、接着剤による積層、あるいはその他の積層方法でも良い。
【００４３】
積層板３０のうち、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５とは、全て同じ大きさであり、水晶板１８よりも小さな面積の長方形であり、しかも、撮像素子１２の平面側面積よりも大きく、撮像素子１２を全て覆う面積を有する。
【００４４】
図２（Ｂ）および図３に示すように、この実施形態の積層板３０は、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５とが水晶板１８の上に積層してある積層重複領域（対向領域）３０ａを有する。この積層重複領域３０ａの長手方向Ｌの両側には、水晶板１８が外側にはみ出している非重複領域（非対向領域）３０Ｌがそれぞれ形成してある。また、この積層重複領域３０ａの短手方向Ｗの両側には、水晶板１８が外側にはみ出している非重複領域３０Ｗがそれぞれ形成してある。
【００４５】
各非重複領域３０Ｌの長手方向寸法Ｌ２は、各非重複領域３０Ｌの水晶板１８の表面に圧電素子２０が接着され、加圧部材１９によって押圧される領域が形成される程度であればよく、好ましくは４〜１０mmである。積層重複領域３０ａの長手方向寸法Ｌ１は、撮像素子１２の長手方向Ｌの寸法よりも大きい。
【００４６】
各非重複領域３０Ｗの短手方向寸法Ｗ２は、各非重複領域３０Ｌの長手方向寸法Ｌ２と同程度以下であることが好ましく、０であっても良い。積層重複領域３０ａの短手方向寸法Ｗ１は、撮像素子１２の短手方向Ｗの寸法よりも大きい。積層重複領域３０ａは、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、平面側から見て、撮像素子１２を完全に覆う位置に配置される。
【００４７】
図３に示す水晶波長板１５は、直線偏光を円偏向に変えることができる光学板であり、赤外線吸収ガラス板１４は、赤外線を吸収する機能を有する。また、水晶板１３は、水晶板１８に対して、相互に複屈折の方向が９０度異なる水晶板であり、一方が９０度方向（短辺方向）の複屈折を有する水晶板であれば、他方の水晶板は、０度方向（長辺方向）の複屈折を有する水晶板である。本実施形態では、水晶板１８が０°方向（長辺方向）の複屈折を有する水晶板であり、水晶板１３が９０°方向（短辺方向）の複屈折を有する水晶板であるが、逆でも良い。
【００４８】
本実施形態では、積層板３０の内の二つの水晶板１３および１８により、基本的には、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を構成している。なお、一般的には、光学ローパスフィルタは、二つの水晶板１３および１８の間に、赤外線吸収ガラス１４および水晶波長板１５が積層されて光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を構成している。
【００４９】
本実施形態では、ケース１７の内部において、二つの水晶板１３および１８を、赤外線吸収ガラス１４および水晶波長板１５と共に積層し、特に、最も撮像素子１２側に配置される水晶板１８を、他の水晶板１３よりも外側にはみ出して形成してある。しかも、この水晶板１８を、水晶のＺ軸から特定の角度（θ＝＋４５度）で切り出した水晶板を用いている。水晶は、人工の水晶でもよいし天然水晶でもよい。
【００５０】
水晶は、結晶成長軸であるＺ軸と、そのＺ軸に対して相互に垂直なＸ軸およびＹ軸を有する。Ｘ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する電気軸である。また、Ｙ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する機械軸である。本実施形態では、水晶のＺ軸に対して、Ｘ軸の矢印に向けて時計回り方向にθ＝約＋４５度の角度の面が平板の平面となるように切り出した平板を水晶板１８として用いる。
【００５１】
なお、本実施形態において、約＋４５度の角度とは、＋４５度から多少変動したものを含む。例えば、＋４５度の角度に対して、±３度の変動であれば十分な効果を得ることができる。また、θの角度がプラスの値とは、Ｚ軸に対して、Ｘ軸の矢印に向けて時計回り方向の角度であり、反対方向の角度は、マイナスの値となる。
【００５２】
本実施形態では、積層板３０の一部を構成する水晶板１３は、水晶板１８と同様に、水晶からθ＝約＋４５度の角度の面が平板の平面となるように切り出された平板であっても良いし、その他の角度にて切り出された平板であっても良い。ただし、水晶板１３の複屈折の方向は、水晶板１８に対して、９０度異なる水晶板であることが好ましい。効果的にＯＰＬＦとして機能し、モアレ現象を防止するためである。
【００５３】
水晶からθ＝＋４５度の角度の面でカットされた平板から成る水晶板１８は、θ＝−４５度の角度の面でカットされた平板から成る水晶板に比較して、弾性係数が異なり、曲げ剛性が低く、共振周波数が約２０％低い。水晶板１８の厚みは、撮像素子の画素ピッチに対応して最適に設計され、例えば水晶板１３の厚みと同じである。
【００５４】
図２および図３に示すように、積層板３０の内、外側にはみ出している水晶板１８の表面（ケース１７に対して外側の面）には、振動部材としての一対の圧電素子２０が、長方形状の水晶板１８の長手方向Ｌに沿って両側位置に、水晶のＸ軸方向に平行に延在するように接着してある。圧電素子２０は、たとえばPZT素子で構成される。
【００５５】
次に、圧電素子２０による積層板３０の振動モードについて説明する。本実施形態では、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、たとえば図４（Ａ）に示す一方の圧電素子２０を、駆動信号Ｒ１で駆動し、他方の圧電素子２０を駆動信号Ｒ２で駆動する。
【００５６】
駆動信号Ｒ１と駆動信号Ｒ２とが相互に逆位相の駆動信号である場合には、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、一対の圧電素子２０は相互に逆パターンで収縮および拡張を繰り返し、積層板３０は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って６次曲げ振動モードで振動する。６次曲げ振動モードは、偶数振動モードの一種であり、振動の腹の数が６個となる屈曲振動モードである。
【００５７】
６次曲げ振動モードの節２２は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って７つであり、それらの節２２は、水晶板１８を構成する水晶のＸ軸に対して平行になる。振動の節２２の位置は、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。
【００５８】
また、振動モードを変える場合には、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、振動モードを変化させる。たとえば 駆動信号Ｒ１と駆動信号Ｒ２とを相互に同一位相の駆動信号とし、これらを一対の圧電素子２０に印加する。
【００５９】
その場合には、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すように、一対の圧電素子２０は同時に同じパターンで収縮および拡張を繰り返し、積層板３０を、積層板３０の長手方向Ｌに沿って７次曲げ振動モードで振動させることができる。７次曲げ振動モードは、奇数振動モードの一種であり、振動の腹の数が７個となる屈曲振動モードである。
【００６０】
７次曲げ振動モードの節２２は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って８つであり、それらの節２２は、水晶板１８を構成する水晶のＸ軸に対して平行になる。振動の節２２の位置は、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。
【００６１】
図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示すように、振動モードを変化させることで、積層板３０における節２２の位置を変化させることができる。その結果、ある特定の振動モードでは、積層板３０の表面において、節２２の位置に吹き飛ばされずに残っていた塵埃などが、他の振動モードでは、節２２の位置が変化することから振動の加速度で吹き飛ばされることになる。その結果として、積層板３０の外面全域に渡りゴミ除去が可能になる。
【００６２】
たとえば図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すような偶数次の曲げ振動モードでは、長手方向Ｌの中央が振動の節となるので、その長手方向Ｌの中央付近の塵埃を吹き飛ばす加速度が小さくなるおそれがある。一方、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すような奇数次の曲げ振動モードでは、長手方向Ｌの中央が振動の腹になるので、その長手方向Ｌの中央付近の塵埃を吹き飛ばす加速度が非常に大きくなる。したがって、偶数次の曲げ振動モードと奇数次の曲げ振動モードとを切り替えることにより、塵埃を有効に除去することができる。
【００６３】
なお、互いに振動モード数が近い偶数次の曲げ振動モードと奇数次の曲げ振動モードとを切り替えることも好ましい。たとえば図示の実施形態では、振動モード数が近い６次と７次の曲げ振動モードを切り替えているので、長手方向Ｌの中央部分以外の部分についても、一方のモードで振動の節となる部分が他方のモードで振動の腹となり、塵埃を有効に除去することができる。
【００６４】
本実施形態では、積層板３０の長手方向Ｌの両側に配置してある各圧電素子２０の外側に位置する節２２の近くにおいて、図２および図３に示す加圧部材１９が、水晶板１８の外面から気密シール部材１６の方向に押圧している。加圧部材１９は、水晶板１８の長手方向Ｌの両側を、振動の節２２に平行に加圧するのみであり、水晶板１８における曲げ振動の節２２と直交する方向の両端部は加圧しない。水晶板１８および積層板３０の曲げ振動を抑制しないようにするためである。なお、図３に示す実施形態において、水晶板１８を挟んで、圧電素子２０と気密シール部材１６とを長手方向Ｌの同じ位置に配置してもよい。
【００６５】
本実施形態に係る撮像素子ユニット４では、積層板３０を圧電素子２０により振動させるために、積層板３０の表面に付着した塵埃などを有効に除去し得る。また、積層板３０を、光学ローパスフィルタなどとして用いることができ、別途、光学ローパスフィルタを設ける必要が無くなる。その結果、水晶板１８と撮像素子１２との間には、単一の隙間が形成され、その気密構造も単純になり、塵埃などが内部に入り込むおそれが少なる。また、撮像素子ユニット４のサイズの小型化が可能になる。
【００６６】
積層板３０における水晶板１８の非重複領域３０Ｌは、積層重複領域３０ａから長手方向Ｌにはみ出している部分であり、その部分に圧電素子２０を取り付けることで、スペースの有効利用を図ることができ、撮像素子ユニット４の小型化に寄与する。
【００６７】
さらに、本実施形態では、圧電素子２０は、積層板３０における水晶板１８の非重複領域３０Ｌにおいて、水晶板１３などが積層される側の表面に装着してあるために、特にスペースの有効利用を図ることができ、撮像素子ユニット４の小型化に寄与する。
【００６８】
また、本実施形態では、積層板３０および水晶板１８が長方形であり、撮像素子１２の撮像面が長方形であるため、円形ガラスを振動させる場合と比べて、防塵のために水晶板が占めるスペースが少なくて済み、装置のコンパクト化に寄与する。
【００６９】
さらに本実施形態では、水晶板の表面弾性波による振動（駆動周波数が数ＭＨｚ）ではなく、水晶板１８および積層板３０の曲げ振動（駆動周波数が数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）を用いて、振動加速度による塵埃などの除去機能を発揮しているため、防塵効果に優れている。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、水晶板１８が長方形であり、長方形の短辺が水晶のＸ軸と略平行であるが、長方形の長辺をＸ軸と略平行にしても良い。また、上述した実施形態では、一対の圧電素子２０を、長方形の水晶板１８の長辺方向の両側に配置したが、短辺方向の両側に配置しても良い。
【００７１】
また、別の実施形態では、図２〜図３に示すケース１７よりも、水晶板１８の長手方向Ｌの幅を大きくし、水晶板１８における長手方向Ｌの両端において、水晶板１８の背面に圧電素子２０を接着するように構成しても良い。
【００７２】
さらに、上述した実施形態では、水晶板１８における長手方向Ｌの両側に配置してある圧電素子２０は、相互に同じ分極方向の圧電素子で構成してあるが、これらは相互に異なる分極方向の圧電素子で構成しても良い。その場合には、一対の圧電素子２０に対して、相互に同一位相の駆動信号Ｒ１および駆動信号Ｒ２を印加した場合には、偶数の屈曲振動モードで水晶板１８が振動する。また、一対の圧電素子２０に対して、相互に逆位相の駆動信号Ｒ１および駆動信号Ｒ２を印加した場合には、奇数の屈曲振動モードで積層板３０が振動する。
【００７３】
さらに上述した実施形態では、６次曲げ振動モードと７次曲げ振動モードとで切り替えて積層板３０を振動させたが、曲げ振動モードとしては、これらの数次に限定されず、その他の偶数振動モードと奇数振動モードとで切り替えて積層板３０を振動させてもよい。ただし、振動モードとしては、好ましくは６〜１１次の振動モードである。
【００７４】
また、撮影装置の電源をオンにしてから撮影までの期間、および、撮影と撮影との間の期間の少なくとも一方において、偶数振動モードと奇数振動モードとの切替を少なくとも一回以上行うことが好ましい。
【００７５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００７６】
たとえば、上述した実施形態では、積層板３０のうちで、最も撮像素子１２に近い水晶板１８を他の板１３〜１５よりも幅広に形成したが、その他の板１３〜１５のいずれか一つ以上を、他の板よりも幅広に形成しても良い。あるいは、積層板３０における特定の板１８のみを長手方向Ｌに沿って幅広に形成し、短手方向Ｗには、その他の板１３〜１５が特定の板１８よりも長く形成しても良い。
【００７７】
また、積層板３０の積層構造としては、４層に限らず、２層以上であれば何層であっても良い。さらに、積層板３０は、光学ローパスフィルタに限らず、その他の光学的機能部材であっても良い。
【００７８】
さらに、上述した実施形態では、図３において、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板１５とを、水晶板１８において、撮像素子１２とは反対側の表面に積層させたが、その逆に配置しても良い。すなわち、水晶波長板１５と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶板１３とを、水晶板１８における圧電素子２０の接合面とは反対側の面（撮像素子１２側の面）に積層させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は図１に示す撮像装置の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す積層板の平面図である。
【図３】図３は図２（Ａ）に示すIII−III線に沿う概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は振動モードを示す概略図である。
【符号の説明】
【００８０】
４… 撮像素子ユニット
１２… 撮像素子
１３… 水晶板
１４… 赤外線吸収ガラス板
１５… 水晶波長板
１６… 気密シール部材
１７… ケース
１８… 水晶板
１９… 加圧部材
２０… 圧電素子
２２… 振動の節
３０… 積層板
５６… 防塵フィルタ駆動回路
８０… 振動モード選択回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ交換式デジタルカメラなどでは、撮像素子の光学ローパスフィルタ表面にゴミが付着し、撮影した映像にゴミが写りこむなどの問題がおこっている。このような問題を解消するために、防塵部材を、撮像素子と光学系との間に配置し、撮像素子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１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のシステムでは、防塵部材が円形のために、撮像素子をカバーするためには、大型の防塵部材が必要であり、撮像装置の小型化の要請に反していた。
【０００４】
また、従来のシステムでは、単板で構成された防塵部材を振動させているために、光学ローパスフィルタなどのその他の光透過性部材を撮像素子の前面に配置すると、光透過性部材と撮像素子との間に隙間が生じると共に、防塵部材と光透過性部材との間にも隙間が生じる。そのため、塵埃などが入り込まないようにするための隙間の数が増え、その気密性が問題になる。さらに、隙間の数が増えるために、防塵部材を含む撮像素子ユニットのサイズの小型化が困難になる。
【特許文献１】特開２００３−３３８９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、塵埃などを有効に除去し得る光学部品と、その光学部品を有する光学機器とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学部品は、
光を透過可能な複数の光透過層が積層されて構成された光透過性部材（３０）と、
前記光透過性部材（３０）に備えられ、前記光透過性部材（３０）を振動させる振動部材（２０）とを有する。
【０００７】
本発明の光学部品では、光透過性部材（３０）を振動部材（２０）により振動させるために、光透過性部材（３０）の表面に付着した塵埃などを有効に除去し得る。また、光透過性部材（３０）が積層構造なので、この積層構造の光透過性部材（３０）を、光学ローパスフィルタなど、他の光学機能層としても用いることができ、他の光透過性部材（３０）を設ける必要が無くなる。その結果、光学部品の内部隙間の数を減少させることが可能になり、気密構造も単純になり、塵埃などが内部に入り込むおそれが少なくなる。また、サイズの小型化が可能になる。
【０００８】
前記複数の光透過層のうち少なくとも一つは、モアレ現象を低減するための光学的ローパスフィルターの一部であってもよい。
【０００９】
好ましくは、前記光透過性部材（３０）は、第１光透過層（１８）と、第１光透過層（１８）とは異なる第２光透過層（１３，１４，１５）とを有し、
前記第１光透過層（１８）は、前記第２光透過層（１３，１４，１５）と対向する対向領域（３０ａ）と、前記第２光透過層（１３，１４，１５）と対向しない非対向領域（３０Ｌ）とを有し、
前記振動部材（２０）は、前記第１透過層の前記非対向領域（３０Ｌ）に備えられている。
【００１０】
第１透過層の非対向領域（３０Ｌ）は、例えば第２光透過層（１３，１４，１５）に対して外側にはみ出している部分であり、その部分に振動部材（２０）を取り付けることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１１】
接着剤が前記第１光透過層（１８）の前記対向領域（３０ａ）に備えられ、前記第１光透過層（１８）と前記第２光透過層（１５）とを接着するようになっていてもよい。
【００１２】
好ましくは、前記第１光透過層（１８）は、前記光透過性部材（３０）を構成する前記複数の光透過層の最も外側に備えられている。最も外側に位置する第１光透過層（１８）に振動部材（２０）が具備されることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１３】
好ましくは、前記振動部材（２０）は、前記第１光透過層（１８）の前記第２光透過層（１５）と対向している側の面に備えられている。この面に振動部材（２０）が設けられることで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１４】
好ましくは、本発明の光学部品は、
前記光透過性部材（３０）に対向して備えられ、前記光透過性部材（３０）を透過した光による像を撮像する撮像部（１２）と、
前記第１光透過層（１８）の前記撮像部（１２）と対向している側の面に備えられ、前記撮像部（１２）を封止する封止部材（１６）を有する。
【００１５】
撮像部（１２）と光透過性部材（３０）との間の空間を封止部材（１６）により密封することで、その空間にゴミなどが入り込むことがなくなる。また、第１光透過層（１８）の撮像部（１２）と対向している側の面に封止部材（１６）を配置することで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１６】
好ましくは、前記封止部材（１６）は、前記第１光透過層（１８）の前記非対向領域（３０Ｌ）に備えられている。このように配置することで、スペースの有効利用を図ることができ、光学部品の小型化に寄与する。
【００１７】
本発明の光学機器は、上記に記載された光学部品を備えている。
【００１８】
なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図、
図２（Ａ）は図１に示す撮像装置の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す積層板の平面図、
図３は図２（Ａ）に示すIII−III線に沿う概略断面図、
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は振動モードを示す概略図である。
【００２０】
まず、図１に基づき、本実施形態のカメラの全体構成について説明する。撮像素子ユニット４は、カメラボディ４０の内部に、光学レンズ群４８の光軸αに対して撮像素子ユニット４の積層板３０が略垂直に交差するように配置される。積層板３０については、後述する。
【００２１】
図１に示すように、カメラボディ４０には、レンズ鏡筒４２が着脱自在に装着される。なお、コンパクトカメラなどでは、レンズ鏡筒４２とカメラボディ４０とが一体であるカメラもあり、カメラの種類は特に限定されない。また、スチルカメラに限らず、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話などの光学機器にも適用できる。以下の説明では、説明の容易化のために、レンズ鏡筒４２とカメラボディ４０とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。
【００２２】
カメラボディ４０の内部において、撮像素子ユニット４の光軸α方向の前方には、シャッタ部材４４が配置してある。シャッタ部材４４の光軸α方向の前方には、ミラー４６が配置してあり、その前方には、レンズ鏡筒４２に内蔵してある絞り部４７および光学レンズ群４８が配置してある。
【００２３】
カメラボディ４０には、ボディＣＰＵ５０が内蔵してあり、レンズ接点５４を介してレンズＣＰＵ５８に接続してある。レンズ接点５４は、カメラボディ４０に対してレンズ鏡筒４２を連結することで、ボディＣＰＵ５０と、レンズＣＰＵ５８とを電気的に接続するようになっている。ボディＣＰＵ５０には、電源５２が接続してある。電源５２は、カメラボディ４０に内蔵してある。
【００２４】
ボディＣＰＵ５０には、レリーズスイッチ５１、ストロボ５３、表示部５５、ジャイロセンサ７０、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ）６０、防振スイッチ６２、防塵フィルタ駆動回路５６、画像処理コントローラ５９、ＡＦセンサ７２などが接続してある。画像コントローラ５９には、インターフェース回路５７を介して、撮像素子ユニット４の撮像素子１２（図２〜図３参照）が接続してあり、撮像素子１２にて撮像された画像の画像処理を制御可能になっている。撮像素子１２は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子で構成される。
【００２５】
ボディＣＰＵ５０は、レンズ鏡筒４２との通信機能と、カメラボディ４０の制御機能を有している。また、ボディＣＰＵ５０はＥＥＰＲＯＭ６０から入力された情報と、ジャイロセンサ７０からの出力を受けて算出したブレの角度、焦点距離情報、距離情報から、防振駆動部目標位置を算出し、像ぶれ補正制御を行う。なお、像ぶれ補正制御の詳細に関しては省略する。
【００２６】
表示部５５は、主として液晶表示装置などで構成され、出力結果やメニューなどを表示する。レリーズスイッチ５１は、シャッター駆動のタイミングを操作するスイッチであり、ボディＣＰＵ５０にスイッチの状態を出力し、半押し時にはＡＦ、ＡＥ、状況により防振駆動を行い、全押し時には、ミラーアップ、シャッター駆動等を行う。
【００２７】
ミラー４６は、構図決定の際にファインダーに像を映し出すためのもので、露光中は光路から退避する。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にミラーアップ、露光終了後にミラーダウンを行う。不図示のミラー駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。ミラー４６には、サブミラー４６ａが連結してある。
【００２８】
サブミラー４６ａは、ＡＦセンサに光を送るためのミラーであり、ミラーを通過した光束を反射してＡＦセンサに導く。このサブミラー４６ａは、露光中は光路から退避する。
【００２９】
シャッタ部材４４は、露光時間を制御する機構である。ボディＣＰＵ５０からレリーズスイッチ５１の情報が入力され、全押し時にシャッター駆動を行う。不図示のシャッター駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。
【００３０】
ＡＦセンサ７２は、オートフォーカス（ＡＦ）を行うためのセンサである。このＡＦセンサとしては、通常ＣＣＤが用いられる。防振スイッチ６２は、防振ＯＮ、ＯＦＦの状態を撮像素子ユニットＣＰＵに出力する。ジャイロセンサ７０は、ボディに生じるブレの角速度を検出し、ボディＣＰＵ５０に出力する。ＥＥＰＲＯＭ６０は、ジャイロセンサのゲイン値、角度調整値などの情報を有し、ボディＣＰＵに出力する。
【００３１】
防塵駆動フィルタ駆動回路５６は、後述する図２および図３に示す圧電素子２０に接続してあり、所定条件を満足する場合に、圧電素子２０を駆動し、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示すように、積層板３０を振動させ、積層板３０の表面に付着している塵埃などを飛ばして除去する動作を行う。
【００３２】
たとえば圧電素子２０には、周期的な矩形波もしくはサイン波等の電圧を印加する。このように防塵フィルタ駆動回路５６を制御して圧電素子２０に周期的な電圧を印加することにより、積層板３０が振動し、塵が積層板３０の表面から受けた慣性力が塵の付着力を上回ると、塵は積層板３０の表面から離れる。振動モードの詳細に関しては後述する。
【００３３】
本実施形態では、防塵駆動フィルタ駆動回路５６には、振動モード選択回路８０が接続してある。振動モード選択回路８０は、ボディＣＰＵ５０を通して、防塵駆動フィルタ駆動回路５６を制御する。振動モード選択回路８０による制御の詳細については、後述する。
【００３４】
図１に示すレンズ鏡筒４２には、焦点距離エンコーダ６６、距離エンコーダ６４、絞り部４７、絞り部４７を制御する駆動モータ６８、レンズＣＰＵ５８、ボディ部とのレンズ接点５４、及び、複数のレンズ群４８が具備してある。レンズ接点５４には、カメラボディ４０からレンズ駆動系電源を供給するための接点と、レンズＣＰＵ５８を駆動するためのＣＰＵ電源の接点とデジタル通信用の接点がある。
【００３５】
駆動系電源およびＣＰＵ電源はカメラボディ４０の電源５２から供給され、レンズＣＰＵ５８や駆動系の電源を供給している。デジタル通信用接点ではレンズＣＰＵ５８から出力された焦点距離、被写体距離、フォーカス位置情報等のデジタル情報をボディＣＰＵ５０に入力するための通信と、ボディＣＰＵ５０から出力されたフォーカス位置や絞り量等のデジタル情報をレンズＣＰＵ５８に入力するための通信を行う。ボディＣＰＵ５０からのフォーカス位置情報や絞り量情報を受けてレンズＣＰＵ５８がＡＦ、絞り制御を行う。
【００３６】
焦点距離エンコーダ６６は、ズームレンズ群の位置情報より焦点距離を換算する。すなわち、焦点距離エンコーダ６６は、焦点距離をエンコードし、レンズＣＰＵに出力する。
【００３７】
距離エンコーダ６４は、フォーカシングレンズ群の位置情報より被写体距離を換算する。すなわち、距離エンコーダ６４は、被写体距離をエンコードし、レンズＣＰＵに出力する。
【００３８】
レンズＣＰＵ５８は、カメラボディ４０との通信機能、レンズ群４８の制御機能を有している。レンズＣＰＵには、焦点距離、被写体距離等が入力され、レンズ接点を介してボディＣＰＵ５０に出力する。ボディＣＰＵ５０からレンズ接点５４を介して、レリーズ情報、ＡＦ情報が入力される。
【００３９】
図２および図３に示すように、本実施形態に係る撮像素子ユニット４は、基板１０を有し、基板１０の中央部上面には、撮像素子１２が固定してある。撮像素子１２の周囲には、ケース１７が配置してあり、基板１０の表面に、着脱自在に、あるいは着脱不可に固定してある。
【００４０】
ケース１７は、たとえば合成樹脂あるいはセラミックなどの絶縁体などで構成され、その上面には、シール取付面１７ａと、外周側取付部１７ｂとが形成してある。ケース１７のシール取付面１７ａには、光透過性を有する積層板３０の内面が気密シール部材１６を介して取り付けられる。ケース１７の外周側取付部１７ｂには、積層板３０の内で一番面積が大きい水晶板１８の外周が接触して配置され、加圧部材１９によって気密シール部材１６へと押圧されている。ここでは、加圧部材１９として金属板を用い、加圧部材１９の変形に起因する弾性力により、水晶板１８を気密シール部材１６方向へと付勢している。
【００４１】
その結果、撮像素子１２の周囲は、基板１０、ケース１７、気密シール部材１６および積層板３０により密封され、塵等がケース外部から、撮像素子１２の収納空間に入るのを防止することができる。加圧部材１９はケース１７の上面に、たとえば着脱自在にビス止めされており、ケース１７の上面に形成してある位置決めピン１７ｃにより、長方形状の水晶板１８の長手方向の位置決めが成されている。なお、気密シール部材１６は、たとえば発泡樹脂、ゴムなどの剛性の低い材料で構成してあり、気密を確保しながら、後述する積層板３０の曲げ振動の動きを妨げないようになっている。
【００４２】
積層板３０は、この実施形態では、複数の光学板の積層構造であり、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５と、水晶板１８との積層板で構成してある。積層方法としては、接着剤による積層、あるいはその他の積層方法でも良い。
【００４３】
積層板３０のうち、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５とは、全て同じ大きさであり、水晶板１８よりも小さな面積の長方形であり、しかも、撮像素子１２の平面側面積よりも大きく、撮像素子１２を全て覆う面積を有する。
【００４４】
図２（Ｂ）および図３に示すように、この実施形態の積層板３０は、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板（λ／４波長板）１５とが水晶板１８の上に積層してある積層重複領域（対向領域）３０ａを有する。この積層重複領域３０ａの長手方向Ｌの両側には、水晶板１８が外側にはみ出している非重複領域（非対向領域）３０Ｌがそれぞれ形成してある。また、この積層重複領域３０ａの短手方向Ｗの両側には、水晶板１８が外側にはみ出している非重複領域３０Ｗがそれぞれ形成してある。
【００４５】
各非重複領域３０Ｌの長手方向寸法Ｌ２は、各非重複領域３０Ｌの水晶板１８の表面に圧電素子２０が接着され、加圧部材１９によって押圧される領域が形成される程度であればよく、好ましくは４〜１０mmである。積層重複領域３０ａの長手方向寸法Ｌ１は、撮像素子１２の長手方向Ｌの寸法よりも大きい。
【００４６】
各非重複領域３０Ｗの短手方向寸法Ｗ２は、各非重複領域３０Ｌの長手方向寸法Ｌ２と同程度以下であることが好ましく、０であっても良い。積層重複領域３０ａの短手方向寸法Ｗ１は、撮像素子１２の短手方向Ｗの寸法よりも大きい。積層重複領域３０ａは、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、平面側から見て、撮像素子１２を完全に覆う位置に配置される。
【００４７】
図３に示す水晶波長板１５は、直線偏光を円偏向に変えることができる光学板であり、赤外線吸収ガラス板１４は、赤外線を吸収する機能を有する。また、水晶板１３は、水晶板１８に対して、相互に複屈折の方向が９０度異なる水晶板であり、一方が９０度方向（短辺方向）の複屈折を有する水晶板であれば、他方の水晶板は、０度方向（長辺方向）の複屈折を有する水晶板である。本実施形態では、水晶板１８が０°方向（長辺方向）の複屈折を有する水晶板であり、水晶板１３が９０°方向（短辺方向）の複屈折を有する水晶板であるが、逆でも良い。
【００４８】
本実施形態では、積層板３０の内の二つの水晶板１３および１８により、基本的には、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を構成している。なお、一般的には、光学ローパスフィルタは、二つの水晶板１３および１８の間に、赤外線吸収ガラス１４および水晶波長板１５が積層されて光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を構成している。
【００４９】
本実施形態では、ケース１７の内部において、二つの水晶板１３および１８を、赤外線吸収ガラス１４および水晶波長板１５と共に積層し、特に、最も撮像素子１２側に配置される水晶板１８を、他の水晶板１３よりも外側にはみ出して形成してある。しかも、この水晶板１８を、水晶のＺ軸から特定の角度（θ＝＋４５度）で切り出した水晶板を用いている。水晶は、人工の水晶でもよいし天然水晶でもよい。
【００５０】
水晶は、結晶成長軸であるＺ軸と、そのＺ軸に対して相互に垂直なＸ軸およびＹ軸を有する。Ｘ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する電気軸である。また、Ｙ軸とは、例えば、Ｚ軸に対して直交する機械軸である。本実施形態では、水晶のＺ軸に対して、Ｘ軸の矢印に向けて時計回り方向にθ＝約＋４５度の角度の面が平板の平面となるように切り出した平板を水晶板１８として用いる。
【００５１】
なお、本実施形態において、約＋４５度の角度とは、＋４５度から多少変動したものを含む。例えば、＋４５度の角度に対して、±３度の変動であれば十分な効果を得ることができる。また、θの角度がプラスの値とは、Ｚ軸に対して、Ｘ軸の矢印に向けて時計回り方向の角度であり、反対方向の角度は、マイナスの値となる。
【００５２】
本実施形態では、積層板３０の一部を構成する水晶板１３は、水晶板１８と同様に、水晶からθ＝約＋４５度の角度の面が平板の平面となるように切り出された平板であっても良いし、その他の角度にて切り出された平板であっても良い。ただし、水晶板１３の複屈折の方向は、水晶板１８に対して、９０度異なる水晶板であることが好ましい。効果的にＯＰＬＦとして機能し、モアレ現象を防止するためである。
【００５３】
水晶からθ＝＋４５度の角度の面でカットされた平板から成る水晶板１８は、θ＝−４５度の角度の面でカットされた平板から成る水晶板に比較して、弾性係数が異なり、曲げ剛性が低く、共振周波数が約２０％低い。水晶板１８の厚みは、撮像素子の画素ピッチに対応して最適に設計され、例えば水晶板１３の厚みと同じである。
【００５４】
図２および図３に示すように、積層板３０の内、外側にはみ出している水晶板１８の表面（ケース１７に対して外側の面）には、振動部材としての一対の圧電素子２０が、長方形状の水晶板１８の長手方向Ｌに沿って両側位置に、水晶のＸ軸方向に平行に延在するように接着してある。圧電素子２０は、たとえばPZT素子で構成される。
【００５５】
次に、圧電素子２０による積層板３０の振動モードについて説明する。本実施形態では、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、たとえば図４（Ａ）に示す一方の圧電素子２０を、駆動信号Ｒ１で駆動し、他方の圧電素子２０を駆動信号Ｒ２で駆動する。
【００５６】
駆動信号Ｒ１と駆動信号Ｒ２とが相互に逆位相の駆動信号である場合には、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、一対の圧電素子２０は相互に逆パターンで収縮および拡張を繰り返し、積層板３０は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って６次曲げ振動モードで振動する。６次曲げ振動モードは、偶数振動モードの一種であり、振動の腹の数が６個となる屈曲振動モードである。
【００５７】
６次曲げ振動モードの節２２は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って７つであり、それらの節２２は、水晶板１８を構成する水晶のＸ軸に対して平行になる。振動の節２２の位置は、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。
【００５８】
また、振動モードを変える場合には、図１に示す振動モード選択回路８０から防塵フィルタ駆動回路５６に信号を送り、振動モードを変化させる。たとえば 駆動信号Ｒ１と駆動信号Ｒ２とを相互に同一位相の駆動信号とし、これらを一対の圧電素子２０に印加する。
【００５９】
その場合には、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すように、一対の圧電素子２０は同時に同じパターンで収縮および拡張を繰り返し、積層板３０を、積層板３０の長手方向Ｌに沿って７次曲げ振動モードで振動させることができる。７次曲げ振動モードは、奇数振動モードの一種であり、振動の腹の数が７個となる屈曲振動モードである。
【００６０】
７次曲げ振動モードの節２２は、積層板３０の長手方向Ｌに沿って８つであり、それらの節２２は、水晶板１８を構成する水晶のＸ軸に対して平行になる。振動の節２２の位置は、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すように、振動モードが変化しない場合には、変化しない。
【００６１】
図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示すように、振動モードを変化させることで、積層板３０における節２２の位置を変化させることができる。その結果、ある特定の振動モードでは、積層板３０の表面において、節２２の位置に吹き飛ばされずに残っていた塵埃などが、他の振動モードでは、節２２の位置が変化することから振動の加速度で吹き飛ばされることになる。その結果として、積層板３０の外面全域に渡りゴミ除去が可能になる。
【００６２】
たとえば図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すような偶数次の曲げ振動モードでは、長手方向Ｌの中央が振動の節となるので、その長手方向Ｌの中央付近の塵埃を吹き飛ばす加速度が小さくなるおそれがある。一方、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）に示すような奇数次の曲げ振動モードでは、長手方向Ｌの中央が振動の腹になるので、その長手方向Ｌの中央付近の塵埃を吹き飛ばす加速度が非常に大きくなる。したがって、偶数次の曲げ振動モードと奇数次の曲げ振動モードとを切り替えることにより、塵埃を有効に除去することができる。
【００６３】
なお、互いに振動モード数が近い偶数次の曲げ振動モードと奇数次の曲げ振動モードとを切り替えることも好ましい。たとえば図示の実施形態では、振動モード数が近い６次と７次の曲げ振動モードを切り替えているので、長手方向Ｌの中央部分以外の部分についても、一方のモードで振動の節となる部分が他方のモードで振動の腹となり、塵埃を有効に除去することができる。
【００６４】
本実施形態では、積層板３０の長手方向Ｌの両側に配置してある各圧電素子２０の外側に位置する節２２の近くにおいて、図２および図３に示す加圧部材１９が、水晶板１８の外面から気密シール部材１６の方向に押圧している。加圧部材１９は、水晶板１８の長手方向Ｌの両側を、振動の節２２に平行に加圧するのみであり、水晶板１８における曲げ振動の節２２と直交する方向の両端部は加圧しない。水晶板１８および積層板３０の曲げ振動を抑制しないようにするためである。なお、図３に示す実施形態において、水晶板１８を挟んで、圧電素子２０と気密シール部材１６とを長手方向Ｌの同じ位置に配置してもよい。
【００６５】
本実施形態に係る撮像素子ユニット４では、積層板３０を圧電素子２０により振動させるために、積層板３０の表面に付着した塵埃などを有効に除去し得る。また、積層板３０を、光学ローパスフィルタなどとして用いることができ、別途、光学ローパスフィルタを設ける必要が無くなる。その結果、水晶板１８と撮像素子１２との間には、単一の隙間が形成され、その気密構造も単純になり、塵埃などが内部に入り込むおそれが少なる。また、撮像素子ユニット４のサイズの小型化が可能になる。
【００６６】
積層板３０における水晶板１８の非重複領域３０Ｌは、積層重複領域３０ａから長手方向Ｌにはみ出している部分であり、その部分に圧電素子２０を取り付けることで、スペースの有効利用を図ることができ、撮像素子ユニット４の小型化に寄与する。
【００６７】
さらに、本実施形態では、圧電素子２０は、積層板３０における水晶板１８の非重複領域３０Ｌにおいて、水晶板１３などが積層される側の表面に装着してあるために、特にスペースの有効利用を図ることができ、撮像素子ユニット４の小型化に寄与する。
【００６８】
また、本実施形態では、積層板３０および水晶板１８が長方形であり、撮像素子１２の撮像面が長方形であるため、円形ガラスを振動させる場合と比べて、防塵のために水晶板が占めるスペースが少なくて済み、装置のコンパクト化に寄与する。
【００６９】
さらに本実施形態では、水晶板の表面弾性波による振動（駆動周波数が数ＭＨｚ）ではなく、水晶板１８および積層板３０の曲げ振動（駆動周波数が数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）を用いて、振動加速度による塵埃などの除去機能を発揮しているため、防塵効果に優れている。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、水晶板１８が長方形であり、長方形の短辺が水晶のＸ軸と略平行であるが、長方形の長辺をＸ軸と略平行にしても良い。また、上述した実施形態では、一対の圧電素子２０を、長方形の水晶板１８の長辺方向の両側に配置したが、短辺方向の両側に配置しても良い。
【００７１】
また、別の実施形態では、図２〜図３に示すケース１７よりも、水晶板１８の長手方向Ｌの幅を大きくし、水晶板１８における長手方向Ｌの両端において、水晶板１８の背面に圧電素子２０を接着するように構成しても良い。
【００７２】
さらに、上述した実施形態では、水晶板１８における長手方向Ｌの両側に配置してある圧電素子２０は、相互に同じ分極方向の圧電素子で構成してあるが、これらは相互に異なる分極方向の圧電素子で構成しても良い。その場合には、一対の圧電素子２０に対して、相互に同一位相の駆動信号Ｒ１および駆動信号Ｒ２を印加した場合には、偶数の屈曲振動モードで水晶板１８が振動する。また、一対の圧電素子２０に対して、相互に逆位相の駆動信号Ｒ１および駆動信号Ｒ２を印加した場合には、奇数の屈曲振動モードで積層板３０が振動する。
【００７３】
さらに上述した実施形態では、６次曲げ振動モードと７次曲げ振動モードとで切り替えて積層板３０を振動させたが、曲げ振動モードとしては、これらの数次に限定されず、その他の偶数振動モードと奇数振動モードとで切り替えて積層板３０を振動させてもよい。ただし、振動モードとしては、好ましくは６〜１１次の振動モードである。
【００７４】
また、撮影装置の電源をオンにしてから撮影までの期間、および、撮影と撮影との間の期間の少なくとも一方において、偶数振動モードと奇数振動モードとの切替を少なくとも一回以上行うことが好ましい。
【００７５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００７６】
たとえば、上述した実施形態では、積層板３０のうちで、最も撮像素子１２に近い水晶板１８を他の板１３〜１５よりも幅広に形成したが、その他の板１３〜１５のいずれか一つ以上を、他の板よりも幅広に形成しても良い。あるいは、積層板３０における特定の板１８のみを長手方向Ｌに沿って幅広に形成し、短手方向Ｗには、その他の板１３〜１５が特定の板１８よりも長く形成しても良い。
【００７７】
また、積層板３０の積層構造としては、４層に限らず、２層以上であれば何層であっても良い。さらに、積層板３０は、光学ローパスフィルタに限らず、その他の光学的機能部材であっても良い。
【００７８】
さらに、上述した実施形態では、図３において、水晶板１３と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶波長板１５とを、水晶板１８において、撮像素子１２とは反対側の表面に積層させたが、その逆に配置しても良い。すなわち、水晶波長板１５と、赤外線吸収ガラス板１４と、水晶板１３とを、水晶板１８における圧電素子２０の接合面とは反対側の面（撮像素子１２側の面）に積層させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るカメラの全体ブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は図１に示す撮像装置の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す積層板の平面図である。
【図３】図３は図２（Ａ）に示すIII−III線に沿う概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は振動モードを示す概略図である。
【符号の説明】
【００８０】
４… 撮像素子ユニット
１２… 撮像素子
１３… 水晶板
１４… 赤外線吸収ガラス板
１５… 水晶波長板
１６… 気密シール部材
１７… ケース
１８… 水晶板
１９… 加圧部材
２０… 圧電素子
２２… 振動の節
３０… 積層板
５６… 防塵フィルタ駆動回路
８０… 振動モード選択回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過可能な複数の光透過層が積層されて構成された光透過性部材と、
前記光透過性部材に備えられ、前記光透過性部材を振動させる振動部材とを有することを特徴とする光学部品。
【請求項２】
請求項１に記載された光学部品であって、
前記複数の光透過層のうち少なくとも一つは、モアレ現象を低減するための光学的ローパスフィルターの一部であることを特徴とする光学部品。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された光学部品であって、
前記光透過性部材は、第１光透過層と、第１光透過層とは異なる第２光透過層とを有し、
前記第１光透過層は、前記第２光透過層と対向する対向領域と、前記第２光透過層と対向しない非対向領域とを有し、
前記振動部材は、前記第１透過層の前記非対向領域に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項４】
請求項３に記載された光学部品であって、
前記第１光透過層の前記対向領域に備えられ、前記第１光透過層と前記第２光透過層とを接着する接着剤を有することを特徴とする光学部品。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載された光学部品であって、
前記第１光透過層は、前記光透過性部材を構成する前記複数の光透過層の最も外側に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項６】
請求項３から請求項５までの何れか１項に記載された光学部品であって、
前記振動部材は、前記第１光透過層の前記第２光透過層と対向している側の面に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項７】
請求項３から請求項６までの何れか１項に記載された光学部品であって、
前記光透過性部材に対向して備えられ、前記光透過性部材を透過した光による像を撮像する撮像部と、
前記第１光透過層の前記撮像部と対向している側の面に備えられ、前記撮像部を封止する封止部材を有することを特徴とする光学部品。
【請求項８】
請求項７に記載された光学部品であって、
前記封止部材は、前記第１光透過層の前記非対向領域に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された光学部品を備えたことを特徴とする光学機器。
【請求項１】
光を透過可能な複数の光透過層が積層されて構成された光透過性部材と、
前記光透過性部材に備えられ、前記光透過性部材を振動させる振動部材とを有することを特徴とする光学部品。
【請求項２】
請求項１に記載された光学部品であって、
前記複数の光透過層のうち少なくとも一つは、モアレ現象を低減するための光学的ローパスフィルターの一部であることを特徴とする光学部品。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された光学部品であって、
前記光透過性部材は、第１光透過層と、第１光透過層とは異なる第２光透過層とを有し、
前記第１光透過層は、前記第２光透過層と対向する対向領域と、前記第２光透過層と対向しない非対向領域とを有し、
前記振動部材は、前記第１透過層の前記非対向領域に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項４】
請求項３に記載された光学部品であって、
前記第１光透過層の前記対向領域に備えられ、前記第１光透過層と前記第２光透過層とを接着する接着剤を有することを特徴とする光学部品。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載された光学部品であって、
前記第１光透過層は、前記光透過性部材を構成する前記複数の光透過層の最も外側に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項６】
請求項３から請求項５までの何れか１項に記載された光学部品であって、
前記振動部材は、前記第１光透過層の前記第２光透過層と対向している側の面に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項７】
請求項３から請求項６までの何れか１項に記載された光学部品であって、
前記光透過性部材に対向して備えられ、前記光透過性部材を透過した光による像を撮像する撮像部と、
前記第１光透過層の前記撮像部と対向している側の面に備えられ、前記撮像部を封止する封止部材を有することを特徴とする光学部品。
【請求項８】
請求項７に記載された光学部品であって、
前記封止部材は、前記第１光透過層の前記非対向領域に備えられていることを特徴とする光学部品。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された光学部品を備えたことを特徴とする光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１７７７１５（Ｐ２００９−１７７７１５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５４８（Ｐ２００８−１６５４８）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]