撮像ユニット及び撮像装置
【課題】撮像ユニットを大型化することなく、部品点数、組立工数の低減を図ることができ、リワーク性を改善する。
【解決手段】撮像素子ユニット３３ａを撮影者側で保持すると共に、光学ローパスフィルタ４１０を被写体側で保持する保持部材６１０と、撮像素子ユニット３３ａを保持部材１０に固定した際に、これら撮像素子ユニット３３ａと保持部材６１０の間を封止して密閉空間を形成する、保持部材６１０の撮影者側に設けられている第一の封止部材６２０と、光学ローパスフィルタ４１０を保持部材６１０に固定した際に、これら光学ローパスフィルタ４１０と保持部材６１０の間を封止して密閉空間を形成する、保持部材６１０の被写体側に設けられている第二の封止部材６３０とを備え、第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０は光軸に垂直な方向にオフセットして配置される。
【解決手段】撮像素子ユニット３３ａを撮影者側で保持すると共に、光学ローパスフィルタ４１０を被写体側で保持する保持部材６１０と、撮像素子ユニット３３ａを保持部材１０に固定した際に、これら撮像素子ユニット３３ａと保持部材６１０の間を封止して密閉空間を形成する、保持部材６１０の撮影者側に設けられている第一の封止部材６２０と、光学ローパスフィルタ４１０を保持部材６１０に固定した際に、これら光学ローパスフィルタ４１０と保持部材６１０の間を封止して密閉空間を形成する、保持部材６１０の被写体側に設けられている第二の封止部材６３０とを備え、第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０は光軸に垂直な方向にオフセットして配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸上に配設される光学部材及び撮像素子を保持部材で保持する撮像ユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束を撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。
【０００３】
このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタが配置されるが、これらフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。
【０００４】
特に、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が撮像素子やフィルタの表面に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。
【０００５】
このような現象を回避するために、特許文献１には、撮像素子の被写体側の光学素子を圧電素子で振動させることにより、光学素子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。ここでは、このような光学素子を振動させる手段として、光軸上に配設された光学部材を波状に振動させる振動手段を構成し、光学素子を２つ以上の振動モードで共振振動させることにより、光学部材の表面に付着した塵埃等を除去するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方式においては、ミラーボックスに支持される撮像素子保持部材と、振動手段を備えた光学素子を保持する光学素子保持部材とが別体であることから、部品点数が多く、また組立工数が多くなるという課題を有している。
【０００８】
また、光学素子ユニットと撮像素子ユニットは両面粘着のゴムシートで封止されているため、リワーク時に両面粘着を引き剥がす作業が困難であるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、撮像ユニットを大型化することなく、部品点数、組立工数の低減を図ることができ、リワーク性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像ユニットは、撮像手段と、前記撮像手段を撮影者側で保持すると共に、光学部材を被写体側で保持する保持部材と、前記撮像手段を前記保持部材に固定した際に、これら撮像手段と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の撮影者側に設けられている第一の封止部材と、前記光学部材を前記保持部材に固定した際に、これら光学部材と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の被写体側に設けられている第二の封止部材とを備え、前記第一の封止部材と前記第二の封止部材は光軸に垂直な方向にオフセットして配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像ユニットを大型化することなく、部品点数、組立工数の低減を図ることができ、リワーク性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの正面側斜視図である。
【図２】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの背面側斜視図である。
【図３】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】撮像ユニットまわり保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】撮像ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図６】圧電素子の詳細を説明するための図である。
【図７】保持部材と封止部材の構成を示す図である。
【図８】撮像ユニットから撮像素子ユニットを分解した斜視図である。
【図９】撮像ユニットから光学ローパスフィルタを分解した斜視図である。
【図１０】光学ローパスフィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜１．カメラの全体の概略構成（図１〜図３）＞
（１−１．機械的構成（図１、図２））
本実施形態においては、本発明を適用して以下のようなデジタル一眼レフカメラを構成することができるが、まず、そのカメラの全体の概略構成における機械的構成について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観図であり、カメラを前面側（被写体側）から見た斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示す。図１に示すように、カメラ本体１には、撮影時に撮影者が安定して握り易いように被写体側に突出したグリップ部１ａが設けられている。
【００１５】
カメラ本体１のマウント部２には、撮影レンズユニット（２００ａ）（図１、２では不図示）が着脱可能に固定される。マウント接点２１は、カメラ本体１と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号等の通信を可能にすると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する。マウント接点２１は、電気通信のみならず、光通信、音声通信等が可能なように構成しても良い。マウント部２の横には、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ボタン４が配置されている。
【００１６】
カメラ本体１内には、撮影レンズを通過した撮影光束が導かれるミラーボックス５が設けられており、ミラーボックス５内にメインミラー（クイックリターンミラー）６が配設されている。メインミラー６は、撮影光束をペンタダハミラー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。
【００１７】
カメラ上部のグリップ１ａ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのレリーズボタン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、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０とが配置されている。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。レリーズボタン７は、第１ストロークでＳＷ１（図３の７ａ）がＯＮし、第２ストロークでＳＷ２（図３の７ｂ）がＯＮする構成となっている。また、上面動作モード設定ボタン１０は、レリーズボタン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等を行うためのものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示される。
【００１８】
カメラ上部の中央には、カメラ本体１に対してポップアップするストロボユニット１１と、フラッシュ取り付け用のシュー溝１２及びフラッシュ接点１３とが設けられている。カメラ上部の右寄りには、撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００１９】
カメラのグリップ１ａに対して反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられている。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及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。
【００２０】
図２は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観図であり、カメラを撮影者側（背面側）から見た斜視図である。図２に示すように、カメラ背面の上方には、ファインダ接眼窓１８が設けられている。また、カメラ背面の中央付近には、画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。
【００２１】
カラー液晶モニタ１９の横には、サブ操作ダイヤル２０が配置されている。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うものである。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。シャッタスピード及びレンズ絞り値の各々を使用者の意志により設定するマニュアルモードでは、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を選択するためにも使用される。
【００２２】
さらに、カメラ背面には、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４３と、クリーニングモードを動作させるためのクリーニング指示操作部材４４とが配置されている。クリーニング指示操作部材４４は、詳しくは後述するが、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等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、クリーニングモードは、クリーニング指示操作部材４４を用いて任意に動作させることもできるし、メインスイッチ４３をＯＮした際、或いはＯＦＦした際、或いはその両方のタイミングで自動で動作させることもできる。
【００２３】
（１−２．電気的構成（図３））
図３は、本実施形態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、図１、２と共通する部分には同一の符号を付す。カメラ本体１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」と称する）１００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。ＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１００ａは、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶することができる。
【００２４】
ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンサ回路１０５、測光回路１０６が接続される。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、電力供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１００の制御により動作するものである。
【００２５】
ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット２００ａ内のレンズ制御回路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２００ａが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も有する。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、ＡＦ駆動回路２０２及び絞り駆動回路２０３を介して撮影レンズユニット２００ａ内の撮影レンズ２００及び絞り２０４の駆動を行う。なお、図３では便宜上１枚の撮影レンズ２００のみを図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。
【００２６】
ＡＦ駆動回路２０２は、例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の制御により撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ位置を変化させ、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。絞り駆動回路２０３は、例えばオートアイリス等によって構成され、レンズ制御回路２０１の制御により絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得る。
【００２７】
メインミラー６は、図３に示す撮影光軸に対して４５°の角度に保持された状態で、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタダハミラー２２へ導くと共に、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。
【００２８】
ミラー駆動回路１０１は、例えばＤＣモータとギヤトレイン等によって構成され、メインミラー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に駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出センサユニット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に移動する。
【００２９】
焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、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に送信される。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、デフォーカス量及びデフォーカス方向を求め、これに基づいて、レンズ制御回路２０１及び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。
【００３０】
ペンタダハミラー２２は、メインミラー６により反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。撮影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。ペンタダハミラー２２は、撮影光束の一部を測光センサ２３へも導く。測光回路１０６は、測光センサ２３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、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００３１】
シャッタユニット（機械フォーカルプレーンシャッタ）３２は、撮影者がファインダにより被写体像を観察している時には、シャッタ先幕が遮光位置にあると共に、シャッタ後幕が露光位置にある。次いで、撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行って被写体からの光を通過させ、撮像素子３３で撮像を行う。所望のシャッタ秒時の経過後、シャッタ後幕が露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行って撮影を完了する。シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３により制御される。
【００３２】
撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３を含む撮像手段である撮像素子ユニット３３ａが後述する他の部品と共にユニット化されたものである。
【００３３】
撮像素子３３は、被写体像を光電変換するものであり、本実施の形態ではＣＭＯＳセンサが用いられるが、その他にもＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型及びＣＩＤ型等様々な形態があり、いずれの形態の撮像デバイスを採用しても良い。撮像素子ユニット３３ａの前方に配置された光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。圧電素子４３０は、単板の圧電素子（ピエゾ素子）であり、ＭＰＵ１００の指示を受けた圧電素子駆動回路１１１により加振され、その振動を光学ローパスフィルタ４１０に伝えるように構成されている。
【００３４】
クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、クランプレベルを変更することも可能である。ＡＧＣ（自動利得調整装置）３５は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、ＡＧＣ基本レベルを変更することも可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、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。
【００３５】
映像信号処理回路１０４は、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等、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。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示に従って、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できる。さらに、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧ等の画像データ圧縮処理を行うこともできる。連写撮影等、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できる。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できる。
【００３６】
メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０から入力される画像データをメモリ３９に記憶し、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から出力する機能を有する。なお、外部インタフェース４０は、図１におけるビデオ信号出力用ジャック１６及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が相当する。メモリ３９としては、カメラ本体に着脱可能なフラッシュメモリ等が用いられる。
【００３７】
スイッチセンサ回路１０５は、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。スイッチＳＷ１（７ａ）は、レリーズボタン７の第１ストローク（半押し）によりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）は、レリーズボタン７の第２ストローク（全押し）によりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）がＯＮ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、クリーニング指示操作部材４４が接続されている。
【００３８】
ＬＣＤ駆動回路１０７は、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装置４１を駆動する。バッテリチェック回路１０８は、ＭＰＵ１００の指示に従って、バッテリチェックを行い、その検出結果をＭＰＵ１００に送信する。電源４２は、カメラの各要素に対して電源を供給する。時刻計測回路１０９は、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からの指示に従って、計測結果をＭＰＵ１００に送信する。
【００３９】
＜２．撮像ユニットの具体的構成（図４〜図９）＞
（２−１．カメラ内部における撮像ユニットの概略構成（図４））
次に、本実施形態における撮像ユニット４００の概略構成について説明する。図４に示すように、カメラ本体の骨格となる本体シャーシ３００の被写体側には、被写体側から順に、ミラーボックス５、シャッタユニット３２が配設される。また、本体シャーシ３００の撮影者側には、撮像ユニット４００が配設される。撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離を空けてかつ平行になるように調整されて固定される。
【００４０】
（２−２．撮像ユニットの構成（図５））
図５（ａ）は撮像ユニット４００を被写体側から、図５（ｂ）は撮影者側から見た斜視図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。この光学ローパスフィルタ４１０が本発明でいう光学部材に相当するものである。光学ローパスフィルタ４１０は、撮影有効領域４１０ａの一側方に圧電素子４３０を配置する周縁部４１０ｂを有しており、撮影光軸に対して直交する方向（カメラ左右方向）は非対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、光学的なコーティングが施されている。
【００４１】
圧電素子４３０は、単板の矩形の短冊形状を呈し、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部４１０ｂにおいて、圧電素子４３０の長辺が光学ローパスフィルタ４１０の短辺（側辺）に平行になるように配置されて接着保持される（貼着される）。この圧電素子４３０が本発明でいう加振手段に相当するものである。圧電素子４３０は、光学ローパスフィルタ４１０上において四辺のうち一辺に近接して平行に貼着され、一辺に平行な複数の節部を有するように光学ローパスフィルタ４１０を波状に振動させる。
【００４２】
樹脂製又は金属製の保持部材６１０は、略矩形状の開口部６１０ａを有し、撮影者側で撮像素子ユニット３３ａを保持すると共に、被写体側で光学ローパスフィルタ４１０を保持する。保持部材６１０には、撮影者側に第一の封止部材６２０、被写体側に第二の封止部材６３０が一体成型されている。これら封止部材６２０、６３０は弾性部材であり、エラストマーでも良いし、弾性体であれば、ウレタンフォームやプラスチック等の高分子重合体でも良い。また、保持部材６１０と封止部材６２０、６３０は一体成型されていると説明したが、別体としてもかまわない。
【００４３】
撮像素子ユニット３３ａは、保持部材６１０との間で第一の封止部材６２０に密着し、密着部とは異なる位置で保持部材６１０にビス５００で固定される。
【００４４】
光学ローパスフィルタ４１０は、保持部材６１０との間で第二の封止部材６３０に密着する。付勢部材４４０は、保持部材６１０にビス５１０で固定され、光学ローパスフィルタ４１０の撮影有効領域４１０ａ外の４ヶ所において当接して光軸方向で撮影者側に付勢する。
【００４５】
４６０は位相板（偏光解消板）と赤外カットフィルタと光学ローパスフィルタ４１０に対して屈折方向が９０°異なる複屈折板とを貼り合わせた光学部材であり、開口部６１０ａを塞ぐように保持部材６１０に接着固定される。
【００４６】
４７０は圧電素子４３０に電圧を印加するための圧電素子用フレキシブルプリント基板であり、圧電素子４３０に接着固定される。圧電素子４３０は、電圧の印加により光軸と直交する方向に主として伸縮振動し、光学ローパスフィルタ４１０を共振（振動）させる。これにより、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物をふるい落とすことができる。
【００４７】
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０と第二の封止部材６３０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００４８】
（２−３．圧電素子の構成（図６））
図６に示すように、圧電素子４３０のＢ面は、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を励起するための＋相と、Ｇ相とに分割されている。また、圧電素子４３０のＣ面は、不図示の導電材等により電気的に接続されてＢ面のＧ相と同電位に保たれている。Ｂ面には圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０が接着等により固着され、＋相、Ｇ相にそれぞれ所定の電圧を独立して印加できるようになっている。Ｃ面が光学ローパスフィルタ４１０に接着等により固着され、圧電素子４３０と光学ローパスフィルタ４１０とが一体的に運動するように構成されている。
【００４９】
（２−４．封止部材の構成（図７））
次に、図７を参照して、保持部材６１０と封止部材６２０、６３０の構成について詳述する。図７（ａ）は図４におけるＡ−Ａ線断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の破線囲み部の詳細図である。
【００５０】
第一の封止部材６２０は、撮影者側において保持部材６１０の開口部６１０ａを囲むように配置される。第一の封止部材６２０は保持部材６１０と一体成型により一体化されており、撮影者側の面が撮像素子ユニット３３ａと当接する。第一の封止部材６２０は、エラストマー等の弾性部材であり、保持部材６１０と二色成型で一体化することが可能である。
【００５１】
撮像素子ユニット３３ａは、ビス５００により保持部材６１０に完全に固定される。この状態で、第一の封止部材６２０は、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａにより所定の間隔で押し潰されて弾性変形しており、撮像素子ユニット３３ａ側を封止することが可能となる。
【００５２】
第一の封止部材６２０の撮像素子ユニット３３ａとの当接部は、断面形状が一山以上の凸形状で構成される。また、光学部材４６０は保持部材６１０の所定の保持部に接着又は融着されて保持される。これにより、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａと第一の封止部材６２０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。
【００５３】
一方、第二の封止部材６３０は、被写体側において保持部材６１０の開口部６１０ａを囲むように配置される。第二の封止部材６３０も保持部材６１０に一体成型により一体化されており、被写体側の面が光学ローパスフィルタ４１０と当接する。光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０の弾性により撮像素子ユニット３３ａ側へと付勢されるので、光学ローパスフィルタ４１０及び保持部材６１０により一定力で押し潰されることで弾性変形している。これにより、光学ローパスフィルタ４１０と保持部材６１０と第二の封止部材６３０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。光学ローパスフィルタ４１０と第二の封止部材６３０は、圧電素子４３０で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、該光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する。
【００５４】
ここで、第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０の配置構成について詳述する。図７（ｂ）に示すように、第一の封止部材６２０は第二の封止部材６３０に対して、光軸に垂直な方向にオフセットして配置される。そして、光軸方向に水平な面内において、第一の封止部材６２０の光軸から見て外側の側面６２０ｈと、第二の封止部材６３０の光軸から見て中心側の側面６３０ｈとの間に間隔があり、重なり合っている部分はない。
【００５５】
第二の封止部材６３０は、光学ローパスフィルタ４１０を効率良く振動させるために、光学ローパスフィルタ４１０の振動モードの節の位置を押えるように配置することが望ましい。このため、第二の封止部材６３０の配置は光学ローパスフィルタ４１０の固有振動モードに依存しており、配置構成に自由度は大きくない。これに対して、第一の封止部材６２０は、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａを封止する役割であるため、配置構成に関しては自由度がある。したがって、上述したように第二の封止部材６３０に対して第一の封止部材６２０を光軸側にオフセットして配置すると、保持部材６１０の大きさは第二の封止部材６３０で決定され、光軸方向に水平な面で投影面積を最小限で構成することが可能である。
【００５６】
また、光軸方向に対して、第二の封止部材６３０の底面６３０ｖは、第一の封止部材６２０の底面６２０ｖよりも撮像素子ユニット３３ａ側へ突出している。このように光軸方向においては第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０を重なり合う配置関係にすることで、撮像ユニット４００の光軸方向の厚みを薄型化することが可能である。
【００５７】
（２−５．撮像ユニットの分解、組み立て（図８、図９））
ところで、上述した構造で保持部材６１０と光学ローパスフィルタ４１０、光学部材４６０及び撮像素子ユニット３３ａが密閉空間を形成する構成であるが、組立工程上でどうしても異物が混入してしまうことがある。このため、撮像ユニット４００の完成工程での検査により異物侵入が発見されると、撮像ユニット４００を分解して、異物を清掃し、再び組み立てるということが要求される。
【００５８】
本実施形態における撮像ユニットの分解、組み立てについて説明する。図８（ａ）、（ｂ）において、７１０は撮像ユニット４００から撮像素子ユニット３３ａを取り外したユニットである。第一の封止部材６２０で密閉空間を形成することで、ビス５００を外すのみで撮像素子ユニット３３ａを取り外すことが可能である。従来技術のように撮像素子ユニットと光学素子ユニットを粘着シート等で密着固定する構成であると、リワーク時に引き剥がす時の光学素子、保持部材の損傷、粘着シートを再利用できない等、多々問題があった。従来と比較すると、本発明を適用することにより、分解、異物清掃、組立の工程を容易に行うことができる。
【００５９】
図９（ａ）、（ｂ）において、７２０は撮像ユニット４００から付勢部材４４０、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０を取り外したユニットである。第二の封止部材６３０と光学ローパスフィルタ４１０の中の異物侵入が確認されたときでも、付勢部材４４０を取り外すことで、密閉空間内を再度清掃することが可能である。このように、組立工程で密閉空間に異物の侵入が確認されたときも上述したように容易に分解、清掃、再組立が可能であり、作業性が改善される。
【００６０】
＜３．異物の除去動作（図１０）＞
次に、図１０を参照して、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。まず、ステップＳ１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。
【００６１】
次に、ステップ３で、撮影者によりクリーニング指示操作部材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、本実施形態ではクリーニング指示操作部材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、クリーニングモードへの移行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。
【００６２】
次に、ステップ４では、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。まず、電力供給回路１１０は、クリーニングモード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、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、光学ローパスフィルタ４１０の定在波振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子４３０に印加する。周期電圧は定在波振動を励起する周波数を含むある一定の範囲の周波数内で順次変化させるものである。圧電素子４３０は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を発生させる。
【００６３】
クリーニングモードが終了するとステップ５に進む。ステップ５では、スイッチＳＷ１（７ａ）、スイッチＳＷ２（７ｂ）、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、他のスイッチ等の信号を受け、カメラ動作を行う。カメラ動作は、一般的に知られるカメラの撮影・設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６４】
次に、ステップ６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。
【００６５】
次に、ステップ７では、ステップ４と同様のクリーニングモードを実行後、ステップ８に進む。ここで、ステップ７におけるクリーニングモードでは、カメラの消費電力、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、制御法等のパラメータをステップ４と異ならしめても良いことは言うまでも無い。
【００６６】
ステップ８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。
【００６７】
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するとクリーニングモードが実行される。すなわち、光学ローパスフィルタ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。
【００６８】
ここで、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくいことが実験的に解明した。これは、環境（温度や湿度）の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で塵埃が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、長期間未使用状態となる可能性が高い電源ＯＦＦ操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源ＯＮ操作のタイミングで行うよりも、より効率的・効果的である。
【００６９】
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、事前にクリーニングモード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。
【００７０】
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０に限定されるものではない。例えば、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いても良い。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体に振動させる構成にしても良い。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動させる構成にしても良い。
【００７１】
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。
【符号の説明】
【００７２】
３３：撮像素子、３３ａ：撮像素子ユニット、４００：撮像ユニット、４１０：光学ローパスフィルタ、４３０：圧電素子、４６０：光学部材、４７０：圧電素子用フレキシブルプリント基板、６１０：保持部材、６２０：第一の封止部材、６３０：第二の封止部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸上に配設される光学部材及び撮像素子を保持部材で保持する撮像ユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束を撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。
【０００３】
このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタが配置されるが、これらフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。
【０００４】
特に、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が撮像素子の近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が撮像素子やフィルタの表面に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等の異物がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。
【０００５】
このような現象を回避するために、特許文献１には、撮像素子の被写体側の光学素子を圧電素子で振動させることにより、光学素子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。ここでは、このような光学素子を振動させる手段として、光軸上に配設された光学部材を波状に振動させる振動手段を構成し、光学素子を２つ以上の振動モードで共振振動させることにより、光学部材の表面に付着した塵埃等を除去するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方式においては、ミラーボックスに支持される撮像素子保持部材と、振動手段を備えた光学素子を保持する光学素子保持部材とが別体であることから、部品点数が多く、また組立工数が多くなるという課題を有している。
【０００８】
また、光学素子ユニットと撮像素子ユニットは両面粘着のゴムシートで封止されているため、リワーク時に両面粘着を引き剥がす作業が困難であるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、撮像ユニットを大型化することなく、部品点数、組立工数の低減を図ることができ、リワーク性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像ユニットは、撮像手段と、前記撮像手段を撮影者側で保持すると共に、光学部材を被写体側で保持する保持部材と、前記撮像手段を前記保持部材に固定した際に、これら撮像手段と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の撮影者側に設けられている第一の封止部材と、前記光学部材を前記保持部材に固定した際に、これら光学部材と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の被写体側に設けられている第二の封止部材とを備え、前記第一の封止部材と前記第二の封止部材は光軸に垂直な方向にオフセットして配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像ユニットを大型化することなく、部品点数、組立工数の低減を図ることができ、リワーク性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの正面側斜視図である。
【図２】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの背面側斜視図である。
【図３】本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】撮像ユニットまわり保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】撮像ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図６】圧電素子の詳細を説明するための図である。
【図７】保持部材と封止部材の構成を示す図である。
【図８】撮像ユニットから撮像素子ユニットを分解した斜視図である。
【図９】撮像ユニットから光学ローパスフィルタを分解した斜視図である。
【図１０】光学ローパスフィルタの表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜１．カメラの全体の概略構成（図１〜図３）＞
（１−１．機械的構成（図１、図２））
本実施形態においては、本発明を適用して以下のようなデジタル一眼レフカメラを構成することができるが、まず、そのカメラの全体の概略構成における機械的構成について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観図であり、カメラを前面側（被写体側）から見た斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示す。図１に示すように、カメラ本体１には、撮影時に撮影者が安定して握り易いように被写体側に突出したグリップ部１ａが設けられている。
【００１５】
カメラ本体１のマウント部２には、撮影レンズユニット（２００ａ）（図１、２では不図示）が着脱可能に固定される。マウント接点２１は、カメラ本体１と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号等の通信を可能にすると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する。マウント接点２１は、電気通信のみならず、光通信、音声通信等が可能なように構成しても良い。マウント部２の横には、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ボタン４が配置されている。
【００１６】
カメラ本体１内には、撮影レンズを通過した撮影光束が導かれるミラーボックス５が設けられており、ミラーボックス５内にメインミラー（クイックリターンミラー）６が配設されている。メインミラー６は、撮影光束をペンタダハミラー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。
【００１７】
カメラ上部のグリップ１ａ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのレリーズボタン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、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０とが配置されている。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。レリーズボタン７は、第１ストロークでＳＷ１（図３の７ａ）がＯＮし、第２ストロークでＳＷ２（図３の７ｂ）がＯＮする構成となっている。また、上面動作モード設定ボタン１０は、レリーズボタン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等を行うためのものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示される。
【００１８】
カメラ上部の中央には、カメラ本体１に対してポップアップするストロボユニット１１と、フラッシュ取り付け用のシュー溝１２及びフラッシュ接点１３とが設けられている。カメラ上部の右寄りには、撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００１９】
カメラのグリップ１ａに対して反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられている。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及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。
【００２０】
図２は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観図であり、カメラを撮影者側（背面側）から見た斜視図である。図２に示すように、カメラ背面の上方には、ファインダ接眼窓１８が設けられている。また、カメラ背面の中央付近には、画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。
【００２１】
カラー液晶モニタ１９の横には、サブ操作ダイヤル２０が配置されている。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うものである。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。シャッタスピード及びレンズ絞り値の各々を使用者の意志により設定するマニュアルモードでは、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を選択するためにも使用される。
【００２２】
さらに、カメラ背面には、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４３と、クリーニングモードを動作させるためのクリーニング指示操作部材４４とが配置されている。クリーニング指示操作部材４４は、詳しくは後述するが、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等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、クリーニングモードは、クリーニング指示操作部材４４を用いて任意に動作させることもできるし、メインスイッチ４３をＯＮした際、或いはＯＦＦした際、或いはその両方のタイミングで自動で動作させることもできる。
【００２３】
（１−２．電気的構成（図３））
図３は、本実施形態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、図１、２と共通する部分には同一の符号を付す。カメラ本体１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」と称する）１００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。ＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１００ａは、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶することができる。
【００２４】
ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンサ回路１０５、測光回路１０６が接続される。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、電力供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１００の制御により動作するものである。
【００２５】
ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット２００ａ内のレンズ制御回路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２００ａが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も有する。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、ＡＦ駆動回路２０２及び絞り駆動回路２０３を介して撮影レンズユニット２００ａ内の撮影レンズ２００及び絞り２０４の駆動を行う。なお、図３では便宜上１枚の撮影レンズ２００のみを図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。
【００２６】
ＡＦ駆動回路２０２は、例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の制御により撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ位置を変化させ、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。絞り駆動回路２０３は、例えばオートアイリス等によって構成され、レンズ制御回路２０１の制御により絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得る。
【００２７】
メインミラー６は、図３に示す撮影光軸に対して４５°の角度に保持された状態で、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタダハミラー２２へ導くと共に、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。
【００２８】
ミラー駆動回路１０１は、例えばＤＣモータとギヤトレイン等によって構成され、メインミラー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に駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出センサユニット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に移動する。
【００２９】
焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、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に送信される。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、デフォーカス量及びデフォーカス方向を求め、これに基づいて、レンズ制御回路２０１及び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。
【００３０】
ペンタダハミラー２２は、メインミラー６により反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。撮影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。ペンタダハミラー２２は、撮影光束の一部を測光センサ２３へも導く。測光回路１０６は、測光センサ２３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、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００３１】
シャッタユニット（機械フォーカルプレーンシャッタ）３２は、撮影者がファインダにより被写体像を観察している時には、シャッタ先幕が遮光位置にあると共に、シャッタ後幕が露光位置にある。次いで、撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行って被写体からの光を通過させ、撮像素子３３で撮像を行う。所望のシャッタ秒時の経過後、シャッタ後幕が露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行って撮影を完了する。シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３により制御される。
【００３２】
撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３を含む撮像手段である撮像素子ユニット３３ａが後述する他の部品と共にユニット化されたものである。
【００３３】
撮像素子３３は、被写体像を光電変換するものであり、本実施の形態ではＣＭＯＳセンサが用いられるが、その他にもＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型及びＣＩＤ型等様々な形態があり、いずれの形態の撮像デバイスを採用しても良い。撮像素子ユニット３３ａの前方に配置された光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。圧電素子４３０は、単板の圧電素子（ピエゾ素子）であり、ＭＰＵ１００の指示を受けた圧電素子駆動回路１１１により加振され、その振動を光学ローパスフィルタ４１０に伝えるように構成されている。
【００３４】
クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、クランプレベルを変更することも可能である。ＡＧＣ（自動利得調整装置）３５は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、ＡＧＣ基本レベルを変更することも可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、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。
【００３５】
映像信号処理回路１０４は、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等、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。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示に従って、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できる。さらに、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧ等の画像データ圧縮処理を行うこともできる。連写撮影等、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できる。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できる。
【００３６】
メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０から入力される画像データをメモリ３９に記憶し、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から出力する機能を有する。なお、外部インタフェース４０は、図１におけるビデオ信号出力用ジャック１６及びＵＳＢ出力用コネクタ１７が相当する。メモリ３９としては、カメラ本体に着脱可能なフラッシュメモリ等が用いられる。
【００３７】
スイッチセンサ回路１０５は、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。スイッチＳＷ１（７ａ）は、レリーズボタン７の第１ストローク（半押し）によりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）は、レリーズボタン７の第２ストローク（全押し）によりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）がＯＮ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、クリーニング指示操作部材４４が接続されている。
【００３８】
ＬＣＤ駆動回路１０７は、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装置４１を駆動する。バッテリチェック回路１０８は、ＭＰＵ１００の指示に従って、バッテリチェックを行い、その検出結果をＭＰＵ１００に送信する。電源４２は、カメラの各要素に対して電源を供給する。時刻計測回路１０９は、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からの指示に従って、計測結果をＭＰＵ１００に送信する。
【００３９】
＜２．撮像ユニットの具体的構成（図４〜図９）＞
（２−１．カメラ内部における撮像ユニットの概略構成（図４））
次に、本実施形態における撮像ユニット４００の概略構成について説明する。図４に示すように、カメラ本体の骨格となる本体シャーシ３００の被写体側には、被写体側から順に、ミラーボックス５、シャッタユニット３２が配設される。また、本体シャーシ３００の撮影者側には、撮像ユニット４００が配設される。撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離を空けてかつ平行になるように調整されて固定される。
【００４０】
（２−２．撮像ユニットの構成（図５））
図５（ａ）は撮像ユニット４００を被写体側から、図５（ｂ）は撮影者側から見た斜視図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。この光学ローパスフィルタ４１０が本発明でいう光学部材に相当するものである。光学ローパスフィルタ４１０は、撮影有効領域４１０ａの一側方に圧電素子４３０を配置する周縁部４１０ｂを有しており、撮影光軸に対して直交する方向（カメラ左右方向）は非対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、光学的なコーティングが施されている。
【００４１】
圧電素子４３０は、単板の矩形の短冊形状を呈し、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部４１０ｂにおいて、圧電素子４３０の長辺が光学ローパスフィルタ４１０の短辺（側辺）に平行になるように配置されて接着保持される（貼着される）。この圧電素子４３０が本発明でいう加振手段に相当するものである。圧電素子４３０は、光学ローパスフィルタ４１０上において四辺のうち一辺に近接して平行に貼着され、一辺に平行な複数の節部を有するように光学ローパスフィルタ４１０を波状に振動させる。
【００４２】
樹脂製又は金属製の保持部材６１０は、略矩形状の開口部６１０ａを有し、撮影者側で撮像素子ユニット３３ａを保持すると共に、被写体側で光学ローパスフィルタ４１０を保持する。保持部材６１０には、撮影者側に第一の封止部材６２０、被写体側に第二の封止部材６３０が一体成型されている。これら封止部材６２０、６３０は弾性部材であり、エラストマーでも良いし、弾性体であれば、ウレタンフォームやプラスチック等の高分子重合体でも良い。また、保持部材６１０と封止部材６２０、６３０は一体成型されていると説明したが、別体としてもかまわない。
【００４３】
撮像素子ユニット３３ａは、保持部材６１０との間で第一の封止部材６２０に密着し、密着部とは異なる位置で保持部材６１０にビス５００で固定される。
【００４４】
光学ローパスフィルタ４１０は、保持部材６１０との間で第二の封止部材６３０に密着する。付勢部材４４０は、保持部材６１０にビス５１０で固定され、光学ローパスフィルタ４１０の撮影有効領域４１０ａ外の４ヶ所において当接して光軸方向で撮影者側に付勢する。
【００４５】
４６０は位相板（偏光解消板）と赤外カットフィルタと光学ローパスフィルタ４１０に対して屈折方向が９０°異なる複屈折板とを貼り合わせた光学部材であり、開口部６１０ａを塞ぐように保持部材６１０に接着固定される。
【００４６】
４７０は圧電素子４３０に電圧を印加するための圧電素子用フレキシブルプリント基板であり、圧電素子４３０に接着固定される。圧電素子４３０は、電圧の印加により光軸と直交する方向に主として伸縮振動し、光学ローパスフィルタ４１０を共振（振動）させる。これにより、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物をふるい落とすことができる。
【００４７】
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０と第二の封止部材６３０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００４８】
（２−３．圧電素子の構成（図６））
図６に示すように、圧電素子４３０のＢ面は、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を励起するための＋相と、Ｇ相とに分割されている。また、圧電素子４３０のＣ面は、不図示の導電材等により電気的に接続されてＢ面のＧ相と同電位に保たれている。Ｂ面には圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０が接着等により固着され、＋相、Ｇ相にそれぞれ所定の電圧を独立して印加できるようになっている。Ｃ面が光学ローパスフィルタ４１０に接着等により固着され、圧電素子４３０と光学ローパスフィルタ４１０とが一体的に運動するように構成されている。
【００４９】
（２−４．封止部材の構成（図７））
次に、図７を参照して、保持部材６１０と封止部材６２０、６３０の構成について詳述する。図７（ａ）は図４におけるＡ−Ａ線断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の破線囲み部の詳細図である。
【００５０】
第一の封止部材６２０は、撮影者側において保持部材６１０の開口部６１０ａを囲むように配置される。第一の封止部材６２０は保持部材６１０と一体成型により一体化されており、撮影者側の面が撮像素子ユニット３３ａと当接する。第一の封止部材６２０は、エラストマー等の弾性部材であり、保持部材６１０と二色成型で一体化することが可能である。
【００５１】
撮像素子ユニット３３ａは、ビス５００により保持部材６１０に完全に固定される。この状態で、第一の封止部材６２０は、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａにより所定の間隔で押し潰されて弾性変形しており、撮像素子ユニット３３ａ側を封止することが可能となる。
【００５２】
第一の封止部材６２０の撮像素子ユニット３３ａとの当接部は、断面形状が一山以上の凸形状で構成される。また、光学部材４６０は保持部材６１０の所定の保持部に接着又は融着されて保持される。これにより、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａと第一の封止部材６２０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。
【００５３】
一方、第二の封止部材６３０は、被写体側において保持部材６１０の開口部６１０ａを囲むように配置される。第二の封止部材６３０も保持部材６１０に一体成型により一体化されており、被写体側の面が光学ローパスフィルタ４１０と当接する。光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０の弾性により撮像素子ユニット３３ａ側へと付勢されるので、光学ローパスフィルタ４１０及び保持部材６１０により一定力で押し潰されることで弾性変形している。これにより、光学ローパスフィルタ４１０と保持部材６１０と第二の封止部材６３０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。光学ローパスフィルタ４１０と第二の封止部材６３０は、圧電素子４３０で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、該光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する。
【００５４】
ここで、第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０の配置構成について詳述する。図７（ｂ）に示すように、第一の封止部材６２０は第二の封止部材６３０に対して、光軸に垂直な方向にオフセットして配置される。そして、光軸方向に水平な面内において、第一の封止部材６２０の光軸から見て外側の側面６２０ｈと、第二の封止部材６３０の光軸から見て中心側の側面６３０ｈとの間に間隔があり、重なり合っている部分はない。
【００５５】
第二の封止部材６３０は、光学ローパスフィルタ４１０を効率良く振動させるために、光学ローパスフィルタ４１０の振動モードの節の位置を押えるように配置することが望ましい。このため、第二の封止部材６３０の配置は光学ローパスフィルタ４１０の固有振動モードに依存しており、配置構成に自由度は大きくない。これに対して、第一の封止部材６２０は、保持部材６１０と撮像素子ユニット３３ａを封止する役割であるため、配置構成に関しては自由度がある。したがって、上述したように第二の封止部材６３０に対して第一の封止部材６２０を光軸側にオフセットして配置すると、保持部材６１０の大きさは第二の封止部材６３０で決定され、光軸方向に水平な面で投影面積を最小限で構成することが可能である。
【００５６】
また、光軸方向に対して、第二の封止部材６３０の底面６３０ｖは、第一の封止部材６２０の底面６２０ｖよりも撮像素子ユニット３３ａ側へ突出している。このように光軸方向においては第一の封止部材６２０と第二の封止部材６３０を重なり合う配置関係にすることで、撮像ユニット４００の光軸方向の厚みを薄型化することが可能である。
【００５７】
（２−５．撮像ユニットの分解、組み立て（図８、図９））
ところで、上述した構造で保持部材６１０と光学ローパスフィルタ４１０、光学部材４６０及び撮像素子ユニット３３ａが密閉空間を形成する構成であるが、組立工程上でどうしても異物が混入してしまうことがある。このため、撮像ユニット４００の完成工程での検査により異物侵入が発見されると、撮像ユニット４００を分解して、異物を清掃し、再び組み立てるということが要求される。
【００５８】
本実施形態における撮像ユニットの分解、組み立てについて説明する。図８（ａ）、（ｂ）において、７１０は撮像ユニット４００から撮像素子ユニット３３ａを取り外したユニットである。第一の封止部材６２０で密閉空間を形成することで、ビス５００を外すのみで撮像素子ユニット３３ａを取り外すことが可能である。従来技術のように撮像素子ユニットと光学素子ユニットを粘着シート等で密着固定する構成であると、リワーク時に引き剥がす時の光学素子、保持部材の損傷、粘着シートを再利用できない等、多々問題があった。従来と比較すると、本発明を適用することにより、分解、異物清掃、組立の工程を容易に行うことができる。
【００５９】
図９（ａ）、（ｂ）において、７２０は撮像ユニット４００から付勢部材４４０、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０を取り外したユニットである。第二の封止部材６３０と光学ローパスフィルタ４１０の中の異物侵入が確認されたときでも、付勢部材４４０を取り外すことで、密閉空間内を再度清掃することが可能である。このように、組立工程で密閉空間に異物の侵入が確認されたときも上述したように容易に分解、清掃、再組立が可能であり、作業性が改善される。
【００６０】
＜３．異物の除去動作（図１０）＞
次に、図１０を参照して、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。まず、ステップＳ１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。
【００６１】
次に、ステップ３で、撮影者によりクリーニング指示操作部材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、本実施形態ではクリーニング指示操作部材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、クリーニングモードへの移行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。
【００６２】
次に、ステップ４では、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。まず、電力供給回路１１０は、クリーニングモード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、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、光学ローパスフィルタ４１０の定在波振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子４３０に印加する。周期電圧は定在波振動を励起する周波数を含むある一定の範囲の周波数内で順次変化させるものである。圧電素子４３０は、印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を発生させる。
【００６３】
クリーニングモードが終了するとステップ５に進む。ステップ５では、スイッチＳＷ１（７ａ）、スイッチＳＷ２（７ｂ）、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、他のスイッチ等の信号を受け、カメラ動作を行う。カメラ動作は、一般的に知られるカメラの撮影・設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６４】
次に、ステップ６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。
【００６５】
次に、ステップ７では、ステップ４と同様のクリーニングモードを実行後、ステップ８に進む。ここで、ステップ７におけるクリーニングモードでは、カメラの消費電力、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、制御法等のパラメータをステップ４と異ならしめても良いことは言うまでも無い。
【００６６】
ステップ８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。
【００６７】
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するとクリーニングモードが実行される。すなわち、光学ローパスフィルタ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。
【００６８】
ここで、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくいことが実験的に解明した。これは、環境（温度や湿度）の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で塵埃が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、長期間未使用状態となる可能性が高い電源ＯＦＦ操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源ＯＮ操作のタイミングで行うよりも、より効率的・効果的である。
【００６９】
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、事前にクリーニングモード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。
【００７０】
なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０に限定されるものではない。例えば、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いても良い。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体に振動させる構成にしても良い。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動させる構成にしても良い。
【００７１】
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。
【符号の説明】
【００７２】
３３：撮像素子、３３ａ：撮像素子ユニット、４００：撮像ユニット、４１０：光学ローパスフィルタ、４３０：圧電素子、４６０：光学部材、４７０：圧電素子用フレキシブルプリント基板、６１０：保持部材、６２０：第一の封止部材、６３０：第二の封止部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段を撮影者側で保持すると共に、光学部材を被写体側で保持する保持部材と、
前記撮像手段を前記保持部材に固定した際に、これら撮像手段と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の撮影者側に設けられている第一の封止部材と、
前記光学部材を前記保持部材に固定した際に、これら光学部材と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の被写体側に設けられている第二の封止部材とを備え、
前記第一の封止部材と前記第二の封止部材は光軸に垂直な方向にオフセットして配置されることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記第二の封止部材の底面は、前記第一の封止部材の底面よりも前記撮像手段側へ突出していることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記第二の封止部材に対して前記第一の封止部材を光軸側に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記光学部材と前記第二の封止部材は、加振手段で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、該光学部材の表面に付着した異物を除去する構成を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記第一の封止部材は弾性部材で構成されており、前記保持部材に一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記第二の封止部材は弾性部材で構成されており、前記保持部材に一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記光学部材は光学ローパスフィルタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段を撮影者側で保持すると共に、光学部材を被写体側で保持する保持部材と、
前記撮像手段を前記保持部材に固定した際に、これら撮像手段と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の撮影者側に設けられている第一の封止部材と、
前記光学部材を前記保持部材に固定した際に、これら光学部材と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する、前記保持部材の被写体側に設けられている第二の封止部材とを備え、
前記第一の封止部材と前記第二の封止部材は光軸に垂直な方向にオフセットして配置されることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記第二の封止部材の底面は、前記第一の封止部材の底面よりも前記撮像手段側へ突出していることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記第二の封止部材に対して前記第一の封止部材を光軸側に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記光学部材と前記第二の封止部材は、加振手段で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、該光学部材の表面に付着した異物を除去する構成を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記第一の封止部材は弾性部材で構成されており、前記保持部材に一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記第二の封止部材は弾性部材で構成されており、前記保持部材に一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記光学部材は光学ローパスフィルタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とする撮像装置。
【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２０１１−１４２３９５（Ｐ２０１１−１４２３９５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７４（Ｐ２０１０−６７４）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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