撮像装置、その制御方法及びプログラム
【課題】コストアップや撮像装置の大型化を避けつつ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に除去できるようにする。
【解決手段】被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子33と、撮像素子33の前面であって撮影光軸上に配設された赤外線カットフィルタ410と、赤外線カットフィルタ410を振動させる圧電素子430と、カメラ内の温度を検出する温度センサ112とを備え、赤外線カットフィルタ410をその共振周波数fを中心とする周波数帯域Fを分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、温度センサ112により検出された温度に基づいて、周波数帯域F、該周波数帯域を分割するステップ数N、1ステップあたりの時間Tのうち少なくともいずれかを変更する。
【解決手段】被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子33と、撮像素子33の前面であって撮影光軸上に配設された赤外線カットフィルタ410と、赤外線カットフィルタ410を振動させる圧電素子430と、カメラ内の温度を検出する温度センサ112とを備え、赤外線カットフィルタ410をその共振周波数fを中心とする周波数帯域Fを分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、温度センサ112により検出された温度に基づいて、周波数帯域F、該周波数帯域を分割するステップ数N、1ステップあたりの時間Tのうち少なくともいずれかを変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
被写体の光学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線カットフィルタが配置される。この場合に、撮像素子のカバーガラスや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に撮影光束を透過させる防塵幕を設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵幕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。
【0006】
【特許文献1】特開2003−348397号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載されている技術では、防塵幕の表面に付着した異物を除去するために、防塵幕に接合させた圧電素子に電圧を印加し、この圧電素子の駆動により防塵幕を光軸方向に変位させて幕振動を発生させる。かかる構成において、防塵幕と撮像素子との間をゴム等の軟性部材により封止している。しかしながら、防塵膜付近の温度によって軟性部材の減衰が変動し、防塵膜の振幅が変化してしまうことがある。
【0008】
また、綿棒やシルボン紙等を用いてユーザが直接クリーニングする際に防塵膜に傷がつき、その回数によって防塵膜の破損確率は増大する。そのため、クリーニングの回数に伴って異物除去動作時の防塵膜の振幅を減らさないと、防塵膜が破損してしまうおそれがある。
【0009】
このような問題を解決する方法として、圧電素子に電圧を印加する電気回路に、駆動時の温度やクリーニングの回数等に応じた適正な電圧が印加できる回路を設けることが考えられる。しかしながら、異なった電圧を発生させるためには、昇圧回路や抵抗が複数必要となり、コストアップやデジタル一眼レフカメラの大型化の要因となってしまう。
【0010】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、コストアップや撮像装置の大型化を避けつつ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に除去できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段と、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明の撮像装置の制御方法は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする。
本発明のプログラムは、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置を制御するためのプログラムであって、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、コストアップや撮像装置の大型化を避けつつ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
[第1の実施形態]
図1及び図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る。図1は、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2は、カメラを撮影者側(背面側)から見た斜視図である。
【0014】
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、不図示の撮影レンズユニット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よい。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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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撮影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。
【0023】
更に、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が操作されると、ユーザが赤外線カットフィルタ410を直接クリーニングするクリーニングモードが開始される。直接クリーニングするとは、ユーザが、綿棒、シルボン紙、ゴム等を赤外線カットフィルタ410の表面に接触させて付着した異物を拭き取る作業をいう。
【0024】
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。図3において、50は撮影光軸である。
【0025】
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。
【0026】
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、電力供給回路110、圧電素子駆動回路111が接続されている。これらの回路は、MPU100の制御により動作するものである。
【0027】
MPU100は、撮影レンズユニット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枚の撮影レンズで図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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46へも導く。測光回路106は、測光センサ46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。
【0033】
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撮影光束を遮る。また、撮影時には、レリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群の走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。機械フォーカルプレーンシャッタ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。
【0034】
撮像ユニット400は、赤外線カットフィルタ410、光学ローパスフィルタ420、圧電部材である圧電素子430(本発明でいう振動手段に相当)、撮像素子33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。
【0035】
撮像素子33は、被写体の光学像を電気信号に変換するものであり、本実施形態では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よい。
【0036】
赤外線カットフィルタ410は、高い空間周波数を取り除く矩形のフィルタであり、後述するように異物の付着を防止するために、導電性を有するように表面がコーティングされている。
【0037】
光学ローパスフィルタ420は、撮像素子33に入射される光束を複数に分離し、偽解像信号や偽色信号の発生を効果的に低減させるフィルタであり、水晶からなる複屈折板及び位相板を複数枚貼り合わせて積層されている。
【0038】
圧電素子430は、単板の圧電素子(ピエゾ素子)であり、赤外線カットフィルタ410に固着され、その振動を赤外線カットフィルタ410に伝えるように構成されている。
【0039】
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。
【0040】
圧電素子駆動回路111は、赤外線カットフィルタ410に固着された圧電素子430を振動させる回路である。赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の値となるように、MPU100の指示に従って圧電素子430を振動させる。なお、圧電素子430の駆動の仕方については後述する。
【0041】
温度センサ112は、赤外線カットフィルタ410の近傍に配置され、カメラ本体1内の温度を検出し、カメラ本体1内の温度に応じた抵抗値を出力する。A/D変換器113は、温度センサ112により分圧された電圧をA/D変換し、このA/D変換値をカメラ本体1内の温度としてMPU100に出力する。
【0042】
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114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。更に、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。
【0043】
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。
【0044】
クリーニング指示操作部材44は、ユーザにより操作されると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。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。
【0045】
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の各部へ必要に応じて供給を行う。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、カメラに具備されたミラー部を退避させる。すなわち、MPU100は、ミラー駆動回路101を介して、ミラー6を撮影光束から待避する位置へ駆動し、同時にサブミラー30を撮影光束から待避する位置へ駆動する。更に、MPU100は、カメラに具備されたシャッタ部を開放させる。すなわち、MPU100は、シャッタ駆動回路103を介して機械フォーカルプレーンシャッタ32を撮影光束から退避する位置へ駆動する。このクリーニングモードにおいて、ユーザは、綿棒、シルボン紙、ゴム等を用いて赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を直接クリーニングすることが可能となる。
【0046】
クリーニング回数検出回路45は、クリーニング指示操作部材44に接続されており、クリーニングモードが開始されるとクリーニング回数として検出する。クリーニング回数検出回路45は、検出されたクリーニング回数情報をMPU100へ通知する。
【0047】
スイッチセンス回路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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
ここで、図4〜7を参照して、撮像ユニット400の詳細な構成について説明する。図4は、赤外線カットフィルタ410及び撮像素子33周辺の保持構造について説明するためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。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2の取付面に撮像素子33の撮像面が所定の距離をあけて且つ平行になるように調整されて固定される。
【0052】
図5は、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、大きく分けて、振動ユニット470、弾性部材450、撮像素子ユニット500により構成される。詳細は後述するが、振動ユニット470は弾性部材450を挟み込むかたちで撮像素子ユニット500に固定され、弾性部材450が振動ユニット470の赤外線カットフィルタ410と撮像素子ユニット500とに挟持される。
【0053】
撮像素子ユニット500は、撮像素子33及び該撮像素子33を保持する撮像素子保持部材510を含み、更に回路基板520、シールドケース530、遮光部材540、光学ローパスフィルタ保持部材550、光学ローパスフィルタ420により構成される。
【0054】
撮像素子保持部材510は、金属等によって形成されており、位置決めピン510a、ビス穴510b、ビス穴510cが設けられている。回路基板520は、撮像系の電気回路が実装されており、ビス用の逃げ穴520aが設けられている。シールドケース530は、金属等によって形成されており、ビス用の逃げ穴530aが設けられている。回路基板520とシールドケース530は、ビス用の逃げ穴520aとビス用の逃げ穴530a、ビス穴510bを用いて撮像素子保持部材510にビスで係止され、シールドケース530は電気回路を静電気等から保護するため回路上の接地電位に接続される。
【0055】
遮光部材540は、撮像素子33の光電変換面の有効領域に対応した開口を有し、被写体側及び撮影者側に両面テープが固着されている。光学ローパスフィルタ保持部材550は、遮光部材540の両面テープにより撮像素子33のカバーガラス33aに固着される。光学ローパスフィルタ420は、光学ローパスフィルタ保持部材550の開口箇所にて位置決めされ、遮光部材540に両面テープで固定保持される。
【0056】
図6は、振動ユニット470の構成を示す斜視図である。振動ユニット470は、矩形の赤外線カットフィルタ410と、圧電素子430と、保持部材460とを含んで構成される。
【0057】
保持部材460は、金属等の弾性を有する材料によって単一部品として形成されており、四隅の保持部460c(図5を参照)と、保持部460cをつなぐ左右の腕部460dと、保持部460cをつなぐ上下の平面部460eとを有する。腕部460dは、保持部460cの表面から一段下がった位置(撮像素子ユニット500側の位置)で上下に延伸する細板形状とされている。腕部460dの上下端が保持部460cに一体につながっており、赤外線カットフィルタ410を撮像素子ユニット500側へ付勢する付勢力を発生する。腕部460dには、位置決め穴460a及びビス用の逃げ穴460bが形成されている。保持部460cは、赤外線カットフィルタ410に対して振動の節部を含む四隅付近に導電性の接着剤等によって固着される。平面部460eは、赤外線カットフィルタ410の振動に平行な光軸方向に延伸するように折り曲げられている。
【0058】
圧電素子430は、赤外線カットフィルタ410の端部に接着等によって固着される。本実施形態においては、赤外線カットフィルタ410の左右の端部に沿うようにして合計2枚の同一形状(細長い矩形)の圧電素子430が固着されている。
【0059】
このようにした振動ユニット470は、位置決め穴460aに撮像素子ユニット500の位置決めピン510aが挿入されることによって位置決めされる。位置決めされた状態で、振動ユニット470は、ビス用の逃げ穴460b及びビス穴510cを用いて、弾性部材450を挟み込むかたちで撮像素子ユニット500にビスで係止される。これにより、導電性を有するようにコーティングされた赤外線カットフィルタ410の表面に帯電した電気を、保持部材460及び撮像素子保持部材510、シールドケース530を介して回路基板520へ逃がすことができ、異物の付着を防止することができる。
【0060】
弾性部材450は、ゴム等の軟質材で形成され、赤外線カットフィルタ410の振動吸収部としての役割を有するとともに、後述するように赤外線カットフィルタ410と光学ローパスフィルタ420の密閉空間を形成する。なお、弾性部材450は、赤外線カットフィルタ410の振動吸収性を高めるために、厚い部材、硬度が低い部材で構成すること、更には赤外線カットフィルタ410の振動の節部に当接することが望ましい。
【0061】
図7は、撮像ユニット400において、図4のX−X線に沿う断面図である。遮光部材540の被写体側の面は光学ローパスフィルタ420と当接し、撮影者側の面は撮像素子33のカバーガラス33cと当接する。遮光部材540の被写体側及び撮影者側には両面テープが固着されており、光学ローパスフィルタ420は遮光部材540の両面テープにより撮像素子33のカバーガラス33cに固定、保持される。これにより、光学ローパスフィルタ420と撮像素子33のカバーガラス33aとの間は遮光部材540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る。
【0062】
また、弾性部材450の被写体側の面は、赤外線カットフィルタ410と当接し、撮影者側の面は光学ローパスフィルタ420と当接する。振動ユニット470は、保持部材460のバネ性によって撮像ユニット500側へと付勢されるので、弾性部材450と赤外線カットフィルタ410は隙間無く密着し、弾性部材450と光学ローパスフィルタ420も同様に隙間無く密着している。これにより、赤外線カットフィルタ410と光学ローパスフィルタ420との間は弾性部材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る。
【0063】
次に、振動ユニット470の異物除去動作について説明する。赤外線カットフィルタ410に固着された圧電素子430にMPU100の制御に従って圧電素子駆動回路111が所定の周波数の電圧を印加すると、圧電素子430は光軸と直角方向に伸縮し、赤外線カットフィルタ410を屈曲振動させる。
【0064】
圧電素子430に印加する電圧の周波数は、赤外線カットフィルタ410の固有モードの共振周波数近傍とすることで、より小さい電圧で大きな振幅を得ることができる。赤外線カットフィルタ410の共振周波数は温度によって変化するので、電圧は一定の周波数ではなく、十分な周波数帯域で印加する。より具体的には、赤外線カットフィルタ410の共振周波数より低い周波数から開始し、所定の周波数帯域を所定のステップ数で分割したステップ幅ごとに徐々に高くスイープさせ、赤外線カットフィルタ410の共振周波数より高い周波数で終了する。
【0065】
また、印加する電圧を一定にしたとき、赤外線カットフィルタ410の振動振幅は温度によって変化する。図21は、本実施形態の撮像ユニット400を用いて測定した、温度と振幅比との関係を示す特性図である。図21において、横軸は温度、縦軸は20℃における赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振幅比である。図21に示すように、高温時は赤外線カットフィルタ410の振動振幅が大きくなり、赤外線カットフィルタ410が破損するおそれがある。一方、低温時は赤外線カットフィルタ410の振動振幅が小さくなり、異物を除去するために必要と判断される振動振幅が得られないおそれがある。このような温度の変化に対して、後述するように、周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数(周波数ステップ数)、1つの周波数ステップの時間(1ステップあたりの時間)のうち少なくともいずれかを変更することで対応することができる。
【0066】
図8(a)〜(c)は、圧電素子430に印加する電圧の周波数と赤外線カットフィルタ410の振動振幅との関係を示す特性図である。図8(a)〜(c)において、横軸は周波数、縦軸は振動振幅である。Fは赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを中心とする周波数帯域(本発明でいう所定の周波数帯域)、Nは周波数ステップ数、Tは1つの周波数ステップの時間である。電圧は、周波数帯域Fを周波数ステップ数Nで割った周波数ごとにスイープしながら、それぞれT秒ずつ圧電素子430に印加する。すなわち、周波数帯域Fをスイープする時間は、N×T秒となる。
【0067】
ここで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅と、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fそれぞれとの関係について説明する。
【0068】
・1つの周波数ステップの時間T
図9は、圧電素子430に赤外線カットフィルタ410の共振周波数fの電圧を印加したときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を示す特性図である。図9において、横軸は時間、縦軸は赤外線カットフィルタ410の振動振幅である。なお、T1、T2、T3、T11、T12は印加開始時間t1からの経過時間を表し、後述する図14又は図19におけるパラメータである。時間t1にて圧電素子430に電圧印加を開始すると、赤外線カットフィルタ410の振幅が徐々に増幅する過渡振動が生じる。そして、時間t2にて赤外線カットフィルタ410は定常振動となる。
【0069】
1つの周波数ステップの時間Tを(t2−t1)より大きくする、すなわち1つの周波数ステップにおいて赤外線カットフィルタ410が定常振動となるように周波数ステップの時間Tを設定した場合、1つの周波数ステップで大きな振幅が生じてから周波数は次の周波数ステップにスイープされる。したがって、赤外線カットフィルタ410は図8(a)の共振周波数fにおいて大きな振動振幅が得られる。
【0070】
一方、周波数ステップの時間Tを(t2−t1)より小さくする、すなわち1つの周波数ステップにおいて赤外線カットフィルタ410が過渡振動となるように周波数ステップの時間Tを設定した場合、1つの周波数ステップで小さな振幅が生じている間に周波数は次の周波数ステップにスイープされる。したがって、赤外線カットフィルタ410は図8(a)の共振周波数fにおいて小さな振動振幅となる。
【0071】
このように、1つの周波数ステップの時間Tを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形がなだらかなとき、すなわち後述するようにステップ数Nと周波数帯域Fを変更しても振動振幅が大きく変更しないときに有効である。
【0072】
・周波数ステップ数N
図10は、1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数帯域Fを固定して測定した、周波数ステップ数Nと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅との関係を示す特性図である。図10において、横軸は周波数ステップ数N、縦軸は周波数ステップ数N2における赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅を基準とした最大振動振幅の振幅比である。なお、N1、N2、N3、N11、N12は後述する図14又は図19におけるパラメータである。
【0073】
図10を見てわかるように、周波数ステップ数Nを増やしていくと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅は大きくなり、周波数ステップ数Nを減らしていくと最大振動振幅は小さくなる。その理由は次のとおりである。すなわち、図8(a)に示すように周波数ステップ数Nが多いと、赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを捉えて共振時の振動振幅Aが最大の振幅となる。それに対して、図8(b)に示すように周波数ステップ数N´が少ないと、共振周波数fをスキップしてしまい、共振周波数f付近の周波数f´における振動振幅A´(<A)が最大の振幅となる。
【0074】
このように、周波数ステップ数Nを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形が急峻であるとき、振動振幅Aと振動振幅A´の差は大きくなり、周波数ステップ数Nを変更することで振動振幅A´を大きく制御することができ有効である。
【0075】
・周波数帯域F
図11は、1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数ステップ数Nを固定して測定した、周波数帯域Fと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅との関係を示す特性図である。図11において、横軸は周波数帯域F、縦軸は周波数帯域F2における赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅を基準とした最大振動振幅の振幅比である。なお、F1、F2、F3、F11、F12は後述する図14又は図19におけるパラメータである。
【0076】
図11を見てわかるように、周波数帯域Fを狭くしていくと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅は大きくなり、周波数帯域Fを広げていくと最大振動振幅は小さくなる。その理由は次のとおりである。すなわち、図8(a)に示すように周波数帯域Fが狭いと、赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを捉えて共振時の振動振幅Aが最大の振幅となる。それに対して、図8(c)に示すように周波数帯域F″が広いと共振周波数fをスキップしてしまい、共振周波数f付近の周波数f″における振動振幅A″(<A)が最大の振幅となる。
【0077】
このように、周波数帯域Fを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、周波数ステップ数Nと同様に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形が急峻であるとき、振動振幅Aと振動振幅A″の差は大きくなり、周波数帯域Fを変更することで振動振幅A″を大きく制御することができ有効である。また、周波数帯域Fの変更はスイープ時間(=1つの周波数ステップの時間T×周波数ステップ数N)を変えることがない。したがって、例えば振動によって除去した異物の再付着防止のために一定時間だけ赤外線カットフィルタ410の振動を続けるときのように、スイープ時間が決定されているときに有効である。
【0078】
図12は、MPU100によって実行される処理動作の手順を示すフローチャートである。図12において、メインスイッチ43が押下されると、MPU100は、カメラ本体1の電源をオンにし、カメラ本体1を起動する(ステップS601)。次に、MPU100は、カメラ本体100の起動時の初期手続きを行う(ステップS602)。この初期手続きとは、電源電圧レベルやカメラ本体1に備えられたSW系の異常の確認、記録メディアの有無の確認、レンズの装着の確認、及び撮影のための初期設定等である。
【0079】
次に、MPU100は、後述する異物除去動作(図13を参照)を実行して、撮像ユニット400の赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去する(ステップS603)。次に、カメラ本体1は撮影待機状態となる(ステップS604)。ここで、MPU100は、レリーズボタン7を監視しており、このレリーズボタン7が押下されたか否かを判別する(ステップS605)。この判別の結果、レリーズボタン7が押下されていないときは、ステップS604に戻り、撮影待機状態を維持する。一方、レリーズボタン7が押下されたときは、ステップS606に進み、撮影動作を実行し、本処理を終了する。
【0080】
図13は、図12のステップS603で実行される異物除去動作を説明するためのフローチャートである。本処理で、MPU100は、赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の振動振幅の範囲内となるように、カメラ本体1内の温度に応じて圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。ここで、所定の振動振幅の範囲とは、常温での振動振幅に基づいて定められたものであり、赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがなく、かつ、異物除去が十分に可能な範囲である。したがって、カメラ本体1内が高温時又は低温時は、電圧の周波数レベルを変更して、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を常温時の振動振幅と同等にする。
【0081】
また、MPU100は、カメラ本体1内の温度が非常に高く、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えるおそれがあるとき、異物除去動作ができない旨の警告メッセージをカラー液晶モニタ19に表示する。同時に、異物除去動作を禁止する。カメラ本体1内の温度が非常に低く、周波数レベルのいずれかでも赤外線カットフィルタ410で異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られないおそれがあるときも同様である。
【0082】
図13において、温度センサ112は、カメラ本体1内の温度を検出し、カメラ本体1内の温度に応じた抵抗値を出力する。A/D変換器113は、温度センサ112により分圧された電圧をA/D変換し、このA/D変換値をカメラ本体1内の温度としてMPU100に出力する(ステップS701)。
【0083】
MPU100は、カメラ本体1内の温度が第1の閾値(閾値1)未満であるか否かを判別する(ステップS702)。ここで、本実施形態において、第1の閾値は後述するように−10℃である。
【0084】
ステップS702における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第1の閾値未満であるとき、ステップS703に進む。カメラ本体1内の温度が第1の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップ数N、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更しても異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られない可能性がある場合である。ステップS703では、カラー液晶モニタ19に低温のために振動振幅が異物除去に必要な所定の振動振幅に満たず、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0085】
一方、ステップS702における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第1の閾値以上であるときは、ステップS704に進む。ステップS704では、カメラ本体1内の温度が第2の閾値(閾値2)未満であるか否かを判別する。ここで、本実施形態において、第2の閾値は後述するように60℃である。なお、第1、2の閾値で定められる範囲(本実施形態では−10度以上60度未満)が、本発明でいう予め定められた範囲である。
【0086】
ステップS704における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第2の閾値未満であるとき、ステップS705に進む。カメラ本体1内の温度が第2の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップ数N、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えない場合である。ここで、所定の応力は、数多くのサンプルを用いた破損実験を行い、赤外線カットフィルタ410の強度分布を求め、そこから得られる安全率又は破損確率に基づいて設定される。なお、赤外線カットフィルタ410の強度分布は、製造工程、表面コーティング、更にユーザによるクリーニング回数等によって異なり、それぞれの条件での強度分布から求めることが必要となる。
【0087】
ステップS705で、MPU100は、カメラ本体1内の温度と図14に示すテーブルとによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する。本実施形態におけるテーブルは、図14に示すように、周波数レベルを10℃おきに7段階に定義し、1段階変化するごとに、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更される。それぞれの周波数レベルは、後述する図15に示すように各温度において異物除去時の赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の範囲内になるように設定されている。具体的な大小関係は、図15を用いて後述するように、目標となる振動振幅となるよう、T1>T2>T3、N1>N2>N3、F3>F2>F1となる。−10℃未満又は60℃以上については、3つのパラメータのいずれかを更に変更しても所定の振動振幅の範囲内にならない可能性が高い上記のとおり異物除去動作を禁止する。
【0088】
図15は、図21に示した温度と20℃における赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振動振幅の振幅比との結果を近似した関係(Y1)と、温度と20℃において図14に示すテーブルに基づいたときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振動振幅の振幅比との関係(Y2)を示す図である。Y2は、常温(本実施形態では20℃〜30℃)において所定の振動振幅の範囲となるレベル4の周波数レベルの電圧を基準とし、高温時(本実施形態では30℃以上60℃未満)及び低温時(本実施形態では−10℃以上20℃未満)では1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更され、赤外線カットフィルタ410の振動振幅がレベル4の常温時と同等になるように設定されている。例えば、一定の条件で振動振幅を測定したY1においては、20℃と0℃の振動振幅の比は約1.4倍ある。一方、図14に示すテーブルによれば、温度が20℃から0℃になった場合、周波数ステップ数NをN2からN1、周波数帯域FをF2からF1に変更する。このとき、20℃の振動振幅に対して、周波数ステップ数Nは約1.2倍、周波数帯域Fも約1.2倍の振動振幅が得られる(図10、11を参照)ように設定されている。すなわち、0℃になったとき、2つのパラメータを変更することで約1.4倍の振動振幅が生じ、Y2のように20℃と0℃の振動振幅がおよそ同等となる。このように、図14に示すテーブルに基づいて圧電素子430に電圧を印加すると、赤外線カットフィルタ410は高温時、低温時においてもY2のように所定の振動振幅の範囲内で振動する。
【0089】
なお、図14に示すテーブルでは、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fの3つをパラメータとして設定しているが、本発明はこれに限られるものではない。上述したように振動波形やスイープ時間に基づいて、いずれか1つ又は2つの組み合わせをパラメータとして設定してもよい。例えば、スイープ時間が固定の場合、周波数帯域Fのみをパラメータとする、又は1つの周波数ステップの時間Tと周波数ステップ数Nの組み合わせをパラメータとする。
【0090】
更に、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fの3つのパラメータを段階的に設定しているが、本発明はこれに限られるものではない。赤外線カットフィルタ410が所定の振動振幅となるように、カメラ本体1内の温度と図9〜11のいずれかから演算してそれぞれのパラメータを設定してもよい。
【0091】
図13に説明を戻して、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ706)、本処理を終了する。
【0092】
一方、ステップS704における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第2の閾値以上であるとき、ステップS707に進む。ステップS707では、カラー液晶モニタ19に高温のため振動振幅が大きく赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがあり、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0093】
以上述べたように、カメラ本体1内の温度に基づいて1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、各温度における赤外線カットフィルタ410の振動振幅をおおよそ同等にしている。これにより、高温時における破損のおそれや低温時の除去率低下の問題がなく、より効率的な異物除去が行うことができる。また、MPU100の制御のみであり、例えば複数の圧電素子駆動回路が必要となるようなこともないので、コストアップやカメラの大型化につながることもない。
【0094】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、本発明でいう状態取得手段として温度センサ112を用いたが、第2の実施形態では他の手段によりカメラ本体1内の温度を取得する。
【0095】
図16は、本発明の第2の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、第1の実施形態で説明したデジタル一眼レフカメラと同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。115は振動振幅検出回路であり、一対の圧電素子430のうち一方に所定の周波数の電圧を印加して赤外線カットフィルタ410を振動させたときに、圧電効果によって他方の圧電素子430から振動振幅に応じて出力される電圧から赤外線カットフィルタ410の片側振動振幅を検出する。振動振幅検出回路115は、検出した片側振動振幅をMPU100に通知する。ここで、一方(1つ)の圧電素子430に電圧を印加したときの片側振動振幅は、一対の圧電素子430に電圧を印加したときの振動振幅に対しておよそ半分になる。したがって、図15に示すY1と同条件の電圧を印加して片側振動振幅を検出することによって、一対の圧電素子430に電圧を印加したときの振動振幅が算出することができ、図15に示すY1の近似式からカメラ本体1内の温度を算出することができる。そして、第1の実施形態と同様に、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、振動振幅が所定の範囲内となるようにする。
【0096】
図17は、第2の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。図17のフローチャートは、図12のステップS603で、第1の実施形態における図13のフローチャートの代わりに実行される。これ以外の処理は、第1の実施形態で説明したものと同様である。本処理で、MPU100は、一方の圧電素子430に電圧を印加して、他方の圧電素子430から検出した片側振動振幅に基づいて算出した温度に応じて、圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。
【0097】
図17において、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して一方の圧電素子430に電圧を印加する。このとき、3つのパラメータである1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fは、図15におけるY1と同条件とする。そして、他方の圧電素子430から出力された電圧から振動振幅検出回路115を介してMPU100に片側振動振幅を通知する(ステップS711)。MPU100は、通知された片側振動振幅から、一対の圧電素子430に図15におけるY1と同条件の電圧を印加するときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を計算し、図15に示すY1から温度を算出する(ステップS712)。
【0098】
MPU100は、算出された温度が第1の閾値(閾値1)未満であるか否かを判別する(ステップS713)。ここで、本実施形態において、第1の閾値は第1の実施形態と同様に−10℃である。
【0099】
ステップS713における判別の結果、算出された温度が第1の閾値未満であるとき、ステップS714に進む。算出された温度が第1の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップN、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更しても異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られない可能性がある場合である。ステップS714では、カラー液晶モニタ19に低温のために振動振幅が異物除去に必要な所定の振動振幅に満たず、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0100】
一方、ステップS713における判別の結果、算出された温度が第1の閾値以上であるときは、ステップS715に進む。ステップS715では、算出された温度が第2の閾値(閾値2)未満であるか否かを判別する。ここで、本実施形態において、第2の閾値は第1の実施形態と同様に60℃である。
【0101】
ステップS715における判別の結果、算出された温度が第2の閾値未満であるとき、ステップS716に進む。算出された温度が第2の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップN、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えない場合である。
【0102】
ステップS716で、MPU100は、算出された温度と図14に示すテーブルとによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する。そして、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ717)、本処理を終了する。
【0103】
一方、ステップS715における判別の結果、算出された温度が第2の閾値以上であるとき、ステップS718に進む。ステップS718では、カラー液晶モニタ19に高温のため振動振幅が大きく赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがあり、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0104】
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、更に温度センサが不要となるので、コストの削減とカメラの小型化が可能となる。
【0105】
なお、本実施形態では、一対の圧電素子430のうち一方に電圧を印加して、他方から電圧を出力したが、これに限られるものではなく、1つの圧電素子430に振動振幅の算出用となるセンサ相を設けて、センサ相から振動振幅と温度を算出してもよい。
【0106】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、本発明でいう状態取得手段としてクリーニング回数検出回路45を用い、クリーニング回数(クリーニングモードを開始した回数)を取得する。ユーザが直接クリーニングすることにより赤外線カットフィルタ410の表面は物理的な接触を受けることになり、これが繰り返されることにより、割れに対する許容応力が低下する。したがって、クリーニング回数が増加するに伴い、赤外線カットフィルタ410に与える振動振幅を小さくしていく必要がある。
【0107】
図18は、第3の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。図18のフローチャートは、図12のステップS603で、第1の実施形態における図13のフローチャートの代わりに実行される。これ以外の処理は、第1の実施形態で説明したものと同様である。本処理で、MPU100は、ユーザによるクリーニング回数に応じて、圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。
【0108】
図18において、まずクリーニング回数検出回路45は、クリーニング回数CをMPU100に通知する(ステップS721)。
【0109】
次に、MPU100は、クリーニング回数Cと図19に示すテーブルによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する(ステップS722)。本実施形態におけるテーブルは、図19に示すように、周波数レベルを5段階に定義し、1段階変化するごとに、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更される。それぞれの周波数レベルは、異物除去時の赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が各クリーニング回数Cにおいて所定の応力未満になるように設定されている。ここで、所定の応力は、クリーニング回数ごとに求めた強度分布を用いて各クリーニング回数において所定の安全率又は破損確率になる応力が設定されている。具体的な大小関係は、図20を用いて後述するように、目標となる振動振幅となるよう、T11>T12>T13、N11>N12、F12>F11となる。
【0110】
図20は、図19に示すテーブルに基づいたときのクリ−ニング回数0回時の振動振幅を基準としたときの、クリーニング回数Cと各クリーニング回数における許容応力に達する振幅比(Y11)と、与える振動振幅の目標となる振幅比(Y12)とを示す図である。具体的には、Y11を超える振動振幅を与えると、赤外カットフィルタ410が破損する恐れがあることを示し、与える振動振幅の目標となる振幅比Y12は、Y11に基づき、これを超えないように設定していることを示す。例えばY11においては、クリーニング回数Cが0回とC2回の比は約0.9倍ある。一方、図19に示すテーブルによれば、クリーニング回数Cが0回からC2回になった場合、周波数ステップの時間TをT11からT12、周波数ステップ数NをN11からN12に変更する。このとき、周波数ステップの時間Tは約0.95倍、周波数帯域Fも約0.95倍の振動振幅が得られる(図10、11を参照)ように設定されている。すなわち、クリーニング回数CがC2回になったとき、2つのパラメータを変更することで約0.9倍の振動振幅が生じ、Y12のように所定の応力未満となる。このように、図19に示すテーブルに基づいて圧電素子430に電圧を印加すると、赤外線カットフィルタ410は、クリーニング回数が増えてもY12のように破損のおそれがなく振動される。
【0111】
MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ723)、本処理を終了する。
【0112】
第3の実施形態によれば、クリーニング回数に基づいて1つの周波数周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力を所定の応力未満にしている。これにより、破損のおそれがなく、より効率的な異物除去が行うことができる。
【0113】
なお、本発明の目的は、以下のようにして達成することも可能である。まず、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0114】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のようにして達成することも可能である。すなわち、読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム(OS)等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合である。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ROM、RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、CD−ROM、CD−R、DVD、光ディスク、光磁気ディスク、MO等が考えられる。また、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)やWAN(ワイド・エリア・ネットワーク)等のコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
【0115】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。上記実施形態では、カメラ本体1の起動時に異物除去動作を実行する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばユーザの操作により異物除去動作を実行するように構成されていてもよい。
【0116】
また、上記実施形態では、赤外線カットフィルタ410に屈曲振動を励起する構成としたが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明でいう撮影光軸上に配設された光学部材としては、複屈折板、位相板及び赤外線カット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複屈折板もしくは位相板単体を用い、それらに屈曲振動を励起させる構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0117】
【図1】本発明の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】本発明の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】第1の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】赤外線カットフィルタ及び撮像素子周辺の保持構造について説明する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】振動ユニット470の構成を示す斜視図である。
【図7】図4におけるX-X線断面図である。
【図8】圧電素子に印加する電圧の周波数と赤外線カットフィルタの振動振幅との関係を示す特性図である。
【図9】圧電素子に赤外線カットフィルタの共振周波数fの電圧を印加したときの赤外線カットフィルタの振動振幅を示す特性図である。
【図10】1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数帯域Fを固定して測定した、周波数ステップ数Nと赤外線カットフィルタの最大振動振幅との関係を示す特性図である。
【図11】1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数ステップ数Nを固定して測定した、周波数帯域Fと赤外線カットフィルタの最大振動振幅との関係を示す特性図である。
【図12】MPUによって実行される処理動作の手順を示すフローチャートである。
【図13】第1の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図14】周波数レベルと温度と3つのパラメータとの関係を表わすテーブルを示す図である。
【図15】温度と振幅比との関係を示す特性図である。
【図16】第2の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17】第2の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図18】第3の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図19】周波数レベルとクリーニング回数と3つのパラメータとの関係を表わすテーブルを示す図である。
【図20】クリーニング回数と振幅比との関係を示す特性図である。
【図21】温度と振幅比との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【0118】
1:カメラ本体
2:マウント部
19:カラー液晶モニタ
32:シャッタユニット
33:撮像素子
44:クリーニング指示操作部材
45:クリーニング回数検出回路
100:中央処理装置
111:圧電素子駆動回路
112:温度センサ
115:振動振幅検出回路
300:本体シャーシ
400:撮像ユニット
410:赤外線カットフィルタ
420:光学ローパスフィルタ
430:圧電素子
450:弾性部材
460:保持部材
470:振動ユニット
500:撮像素子ユニット
510:撮像素子保持部材
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
被写体の光学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線カットフィルタが配置される。この場合に、撮像素子のカバーガラスや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に撮影光束を透過させる防塵幕を設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵幕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。
【0006】
【特許文献1】特開2003−348397号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載されている技術では、防塵幕の表面に付着した異物を除去するために、防塵幕に接合させた圧電素子に電圧を印加し、この圧電素子の駆動により防塵幕を光軸方向に変位させて幕振動を発生させる。かかる構成において、防塵幕と撮像素子との間をゴム等の軟性部材により封止している。しかしながら、防塵膜付近の温度によって軟性部材の減衰が変動し、防塵膜の振幅が変化してしまうことがある。
【0008】
また、綿棒やシルボン紙等を用いてユーザが直接クリーニングする際に防塵膜に傷がつき、その回数によって防塵膜の破損確率は増大する。そのため、クリーニングの回数に伴って異物除去動作時の防塵膜の振幅を減らさないと、防塵膜が破損してしまうおそれがある。
【0009】
このような問題を解決する方法として、圧電素子に電圧を印加する電気回路に、駆動時の温度やクリーニングの回数等に応じた適正な電圧が印加できる回路を設けることが考えられる。しかしながら、異なった電圧を発生させるためには、昇圧回路や抵抗が複数必要となり、コストアップやデジタル一眼レフカメラの大型化の要因となってしまう。
【0010】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、コストアップや撮像装置の大型化を避けつつ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に除去できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段と、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明の撮像装置の制御方法は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする。
本発明のプログラムは、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、前記光学部材を振動させる振動手段と、該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置を制御するためのプログラムであって、前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、コストアップや撮像装置の大型化を避けつつ、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を効率的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
[第1の実施形態]
図1及び図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る。図1は、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2は、カメラを撮影者側(背面側)から見た斜視図である。
【0014】
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、不図示の撮影レンズユニット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よい。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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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撮影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。
【0023】
更に、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が操作されると、ユーザが赤外線カットフィルタ410を直接クリーニングするクリーニングモードが開始される。直接クリーニングするとは、ユーザが、綿棒、シルボン紙、ゴム等を赤外線カットフィルタ410の表面に接触させて付着した異物を拭き取る作業をいう。
【0024】
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。図3において、50は撮影光軸である。
【0025】
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。
【0026】
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、電力供給回路110、圧電素子駆動回路111が接続されている。これらの回路は、MPU100の制御により動作するものである。
【0027】
MPU100は、撮影レンズユニット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枚の撮影レンズで図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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46へも導く。測光回路106は、測光センサ46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。
【0033】
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撮影光束を遮る。また、撮影時には、レリーズ信号に応じて、不図示の先羽根群と後羽根群の走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。機械フォーカルプレーンシャッタ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。
【0034】
撮像ユニット400は、赤外線カットフィルタ410、光学ローパスフィルタ420、圧電部材である圧電素子430(本発明でいう振動手段に相当)、撮像素子33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。
【0035】
撮像素子33は、被写体の光学像を電気信号に変換するものであり、本実施形態では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よい。
【0036】
赤外線カットフィルタ410は、高い空間周波数を取り除く矩形のフィルタであり、後述するように異物の付着を防止するために、導電性を有するように表面がコーティングされている。
【0037】
光学ローパスフィルタ420は、撮像素子33に入射される光束を複数に分離し、偽解像信号や偽色信号の発生を効果的に低減させるフィルタであり、水晶からなる複屈折板及び位相板を複数枚貼り合わせて積層されている。
【0038】
圧電素子430は、単板の圧電素子(ピエゾ素子)であり、赤外線カットフィルタ410に固着され、その振動を赤外線カットフィルタ410に伝えるように構成されている。
【0039】
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。
【0040】
圧電素子駆動回路111は、赤外線カットフィルタ410に固着された圧電素子430を振動させる回路である。赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の値となるように、MPU100の指示に従って圧電素子430を振動させる。なお、圧電素子430の駆動の仕方については後述する。
【0041】
温度センサ112は、赤外線カットフィルタ410の近傍に配置され、カメラ本体1内の温度を検出し、カメラ本体1内の温度に応じた抵抗値を出力する。A/D変換器113は、温度センサ112により分圧された電圧をA/D変換し、このA/D変換値をカメラ本体1内の温度としてMPU100に出力する。
【0042】
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114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。更に、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。
【0043】
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。
【0044】
クリーニング指示操作部材44は、ユーザにより操作されると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。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。
【0045】
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の各部へ必要に応じて供給を行う。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、カメラに具備されたミラー部を退避させる。すなわち、MPU100は、ミラー駆動回路101を介して、ミラー6を撮影光束から待避する位置へ駆動し、同時にサブミラー30を撮影光束から待避する位置へ駆動する。更に、MPU100は、カメラに具備されたシャッタ部を開放させる。すなわち、MPU100は、シャッタ駆動回路103を介して機械フォーカルプレーンシャッタ32を撮影光束から退避する位置へ駆動する。このクリーニングモードにおいて、ユーザは、綿棒、シルボン紙、ゴム等を用いて赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を直接クリーニングすることが可能となる。
【0046】
クリーニング回数検出回路45は、クリーニング指示操作部材44に接続されており、クリーニングモードが開始されるとクリーニング回数として検出する。クリーニング回数検出回路45は、検出されたクリーニング回数情報をMPU100へ通知する。
【0047】
スイッチセンス回路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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
ここで、図4〜7を参照して、撮像ユニット400の詳細な構成について説明する。図4は、赤外線カットフィルタ410及び撮像素子33周辺の保持構造について説明するためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。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2の取付面に撮像素子33の撮像面が所定の距離をあけて且つ平行になるように調整されて固定される。
【0052】
図5は、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、大きく分けて、振動ユニット470、弾性部材450、撮像素子ユニット500により構成される。詳細は後述するが、振動ユニット470は弾性部材450を挟み込むかたちで撮像素子ユニット500に固定され、弾性部材450が振動ユニット470の赤外線カットフィルタ410と撮像素子ユニット500とに挟持される。
【0053】
撮像素子ユニット500は、撮像素子33及び該撮像素子33を保持する撮像素子保持部材510を含み、更に回路基板520、シールドケース530、遮光部材540、光学ローパスフィルタ保持部材550、光学ローパスフィルタ420により構成される。
【0054】
撮像素子保持部材510は、金属等によって形成されており、位置決めピン510a、ビス穴510b、ビス穴510cが設けられている。回路基板520は、撮像系の電気回路が実装されており、ビス用の逃げ穴520aが設けられている。シールドケース530は、金属等によって形成されており、ビス用の逃げ穴530aが設けられている。回路基板520とシールドケース530は、ビス用の逃げ穴520aとビス用の逃げ穴530a、ビス穴510bを用いて撮像素子保持部材510にビスで係止され、シールドケース530は電気回路を静電気等から保護するため回路上の接地電位に接続される。
【0055】
遮光部材540は、撮像素子33の光電変換面の有効領域に対応した開口を有し、被写体側及び撮影者側に両面テープが固着されている。光学ローパスフィルタ保持部材550は、遮光部材540の両面テープにより撮像素子33のカバーガラス33aに固着される。光学ローパスフィルタ420は、光学ローパスフィルタ保持部材550の開口箇所にて位置決めされ、遮光部材540に両面テープで固定保持される。
【0056】
図6は、振動ユニット470の構成を示す斜視図である。振動ユニット470は、矩形の赤外線カットフィルタ410と、圧電素子430と、保持部材460とを含んで構成される。
【0057】
保持部材460は、金属等の弾性を有する材料によって単一部品として形成されており、四隅の保持部460c(図5を参照)と、保持部460cをつなぐ左右の腕部460dと、保持部460cをつなぐ上下の平面部460eとを有する。腕部460dは、保持部460cの表面から一段下がった位置(撮像素子ユニット500側の位置)で上下に延伸する細板形状とされている。腕部460dの上下端が保持部460cに一体につながっており、赤外線カットフィルタ410を撮像素子ユニット500側へ付勢する付勢力を発生する。腕部460dには、位置決め穴460a及びビス用の逃げ穴460bが形成されている。保持部460cは、赤外線カットフィルタ410に対して振動の節部を含む四隅付近に導電性の接着剤等によって固着される。平面部460eは、赤外線カットフィルタ410の振動に平行な光軸方向に延伸するように折り曲げられている。
【0058】
圧電素子430は、赤外線カットフィルタ410の端部に接着等によって固着される。本実施形態においては、赤外線カットフィルタ410の左右の端部に沿うようにして合計2枚の同一形状(細長い矩形)の圧電素子430が固着されている。
【0059】
このようにした振動ユニット470は、位置決め穴460aに撮像素子ユニット500の位置決めピン510aが挿入されることによって位置決めされる。位置決めされた状態で、振動ユニット470は、ビス用の逃げ穴460b及びビス穴510cを用いて、弾性部材450を挟み込むかたちで撮像素子ユニット500にビスで係止される。これにより、導電性を有するようにコーティングされた赤外線カットフィルタ410の表面に帯電した電気を、保持部材460及び撮像素子保持部材510、シールドケース530を介して回路基板520へ逃がすことができ、異物の付着を防止することができる。
【0060】
弾性部材450は、ゴム等の軟質材で形成され、赤外線カットフィルタ410の振動吸収部としての役割を有するとともに、後述するように赤外線カットフィルタ410と光学ローパスフィルタ420の密閉空間を形成する。なお、弾性部材450は、赤外線カットフィルタ410の振動吸収性を高めるために、厚い部材、硬度が低い部材で構成すること、更には赤外線カットフィルタ410の振動の節部に当接することが望ましい。
【0061】
図7は、撮像ユニット400において、図4のX−X線に沿う断面図である。遮光部材540の被写体側の面は光学ローパスフィルタ420と当接し、撮影者側の面は撮像素子33のカバーガラス33cと当接する。遮光部材540の被写体側及び撮影者側には両面テープが固着されており、光学ローパスフィルタ420は遮光部材540の両面テープにより撮像素子33のカバーガラス33cに固定、保持される。これにより、光学ローパスフィルタ420と撮像素子33のカバーガラス33aとの間は遮光部材540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る。
【0062】
また、弾性部材450の被写体側の面は、赤外線カットフィルタ410と当接し、撮影者側の面は光学ローパスフィルタ420と当接する。振動ユニット470は、保持部材460のバネ性によって撮像ユニット500側へと付勢されるので、弾性部材450と赤外線カットフィルタ410は隙間無く密着し、弾性部材450と光学ローパスフィルタ420も同様に隙間無く密着している。これにより、赤外線カットフィルタ410と光学ローパスフィルタ420との間は弾性部材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る。
【0063】
次に、振動ユニット470の異物除去動作について説明する。赤外線カットフィルタ410に固着された圧電素子430にMPU100の制御に従って圧電素子駆動回路111が所定の周波数の電圧を印加すると、圧電素子430は光軸と直角方向に伸縮し、赤外線カットフィルタ410を屈曲振動させる。
【0064】
圧電素子430に印加する電圧の周波数は、赤外線カットフィルタ410の固有モードの共振周波数近傍とすることで、より小さい電圧で大きな振幅を得ることができる。赤外線カットフィルタ410の共振周波数は温度によって変化するので、電圧は一定の周波数ではなく、十分な周波数帯域で印加する。より具体的には、赤外線カットフィルタ410の共振周波数より低い周波数から開始し、所定の周波数帯域を所定のステップ数で分割したステップ幅ごとに徐々に高くスイープさせ、赤外線カットフィルタ410の共振周波数より高い周波数で終了する。
【0065】
また、印加する電圧を一定にしたとき、赤外線カットフィルタ410の振動振幅は温度によって変化する。図21は、本実施形態の撮像ユニット400を用いて測定した、温度と振幅比との関係を示す特性図である。図21において、横軸は温度、縦軸は20℃における赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振幅比である。図21に示すように、高温時は赤外線カットフィルタ410の振動振幅が大きくなり、赤外線カットフィルタ410が破損するおそれがある。一方、低温時は赤外線カットフィルタ410の振動振幅が小さくなり、異物を除去するために必要と判断される振動振幅が得られないおそれがある。このような温度の変化に対して、後述するように、周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数(周波数ステップ数)、1つの周波数ステップの時間(1ステップあたりの時間)のうち少なくともいずれかを変更することで対応することができる。
【0066】
図8(a)〜(c)は、圧電素子430に印加する電圧の周波数と赤外線カットフィルタ410の振動振幅との関係を示す特性図である。図8(a)〜(c)において、横軸は周波数、縦軸は振動振幅である。Fは赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを中心とする周波数帯域(本発明でいう所定の周波数帯域)、Nは周波数ステップ数、Tは1つの周波数ステップの時間である。電圧は、周波数帯域Fを周波数ステップ数Nで割った周波数ごとにスイープしながら、それぞれT秒ずつ圧電素子430に印加する。すなわち、周波数帯域Fをスイープする時間は、N×T秒となる。
【0067】
ここで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅と、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fそれぞれとの関係について説明する。
【0068】
・1つの周波数ステップの時間T
図9は、圧電素子430に赤外線カットフィルタ410の共振周波数fの電圧を印加したときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を示す特性図である。図9において、横軸は時間、縦軸は赤外線カットフィルタ410の振動振幅である。なお、T1、T2、T3、T11、T12は印加開始時間t1からの経過時間を表し、後述する図14又は図19におけるパラメータである。時間t1にて圧電素子430に電圧印加を開始すると、赤外線カットフィルタ410の振幅が徐々に増幅する過渡振動が生じる。そして、時間t2にて赤外線カットフィルタ410は定常振動となる。
【0069】
1つの周波数ステップの時間Tを(t2−t1)より大きくする、すなわち1つの周波数ステップにおいて赤外線カットフィルタ410が定常振動となるように周波数ステップの時間Tを設定した場合、1つの周波数ステップで大きな振幅が生じてから周波数は次の周波数ステップにスイープされる。したがって、赤外線カットフィルタ410は図8(a)の共振周波数fにおいて大きな振動振幅が得られる。
【0070】
一方、周波数ステップの時間Tを(t2−t1)より小さくする、すなわち1つの周波数ステップにおいて赤外線カットフィルタ410が過渡振動となるように周波数ステップの時間Tを設定した場合、1つの周波数ステップで小さな振幅が生じている間に周波数は次の周波数ステップにスイープされる。したがって、赤外線カットフィルタ410は図8(a)の共振周波数fにおいて小さな振動振幅となる。
【0071】
このように、1つの周波数ステップの時間Tを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形がなだらかなとき、すなわち後述するようにステップ数Nと周波数帯域Fを変更しても振動振幅が大きく変更しないときに有効である。
【0072】
・周波数ステップ数N
図10は、1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数帯域Fを固定して測定した、周波数ステップ数Nと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅との関係を示す特性図である。図10において、横軸は周波数ステップ数N、縦軸は周波数ステップ数N2における赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅を基準とした最大振動振幅の振幅比である。なお、N1、N2、N3、N11、N12は後述する図14又は図19におけるパラメータである。
【0073】
図10を見てわかるように、周波数ステップ数Nを増やしていくと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅は大きくなり、周波数ステップ数Nを減らしていくと最大振動振幅は小さくなる。その理由は次のとおりである。すなわち、図8(a)に示すように周波数ステップ数Nが多いと、赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを捉えて共振時の振動振幅Aが最大の振幅となる。それに対して、図8(b)に示すように周波数ステップ数N´が少ないと、共振周波数fをスキップしてしまい、共振周波数f付近の周波数f´における振動振幅A´(<A)が最大の振幅となる。
【0074】
このように、周波数ステップ数Nを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形が急峻であるとき、振動振幅Aと振動振幅A´の差は大きくなり、周波数ステップ数Nを変更することで振動振幅A´を大きく制御することができ有効である。
【0075】
・周波数帯域F
図11は、1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数ステップ数Nを固定して測定した、周波数帯域Fと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅との関係を示す特性図である。図11において、横軸は周波数帯域F、縦軸は周波数帯域F2における赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅を基準とした最大振動振幅の振幅比である。なお、F1、F2、F3、F11、F12は後述する図14又は図19におけるパラメータである。
【0076】
図11を見てわかるように、周波数帯域Fを狭くしていくと赤外線カットフィルタ410の最大振動振幅は大きくなり、周波数帯域Fを広げていくと最大振動振幅は小さくなる。その理由は次のとおりである。すなわち、図8(a)に示すように周波数帯域Fが狭いと、赤外線カットフィルタ410の共振周波数fを捉えて共振時の振動振幅Aが最大の振幅となる。それに対して、図8(c)に示すように周波数帯域F″が広いと共振周波数fをスキップしてしまい、共振周波数f付近の周波数f″における振動振幅A″(<A)が最大の振幅となる。
【0077】
このように、周波数帯域Fを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を制御することができる。特に、周波数ステップ数Nと同様に、赤外線カットフィルタ410の周波数帯域Fでの振動波形が急峻であるとき、振動振幅Aと振動振幅A″の差は大きくなり、周波数帯域Fを変更することで振動振幅A″を大きく制御することができ有効である。また、周波数帯域Fの変更はスイープ時間(=1つの周波数ステップの時間T×周波数ステップ数N)を変えることがない。したがって、例えば振動によって除去した異物の再付着防止のために一定時間だけ赤外線カットフィルタ410の振動を続けるときのように、スイープ時間が決定されているときに有効である。
【0078】
図12は、MPU100によって実行される処理動作の手順を示すフローチャートである。図12において、メインスイッチ43が押下されると、MPU100は、カメラ本体1の電源をオンにし、カメラ本体1を起動する(ステップS601)。次に、MPU100は、カメラ本体100の起動時の初期手続きを行う(ステップS602)。この初期手続きとは、電源電圧レベルやカメラ本体1に備えられたSW系の異常の確認、記録メディアの有無の確認、レンズの装着の確認、及び撮影のための初期設定等である。
【0079】
次に、MPU100は、後述する異物除去動作(図13を参照)を実行して、撮像ユニット400の赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去する(ステップS603)。次に、カメラ本体1は撮影待機状態となる(ステップS604)。ここで、MPU100は、レリーズボタン7を監視しており、このレリーズボタン7が押下されたか否かを判別する(ステップS605)。この判別の結果、レリーズボタン7が押下されていないときは、ステップS604に戻り、撮影待機状態を維持する。一方、レリーズボタン7が押下されたときは、ステップS606に進み、撮影動作を実行し、本処理を終了する。
【0080】
図13は、図12のステップS603で実行される異物除去動作を説明するためのフローチャートである。本処理で、MPU100は、赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の振動振幅の範囲内となるように、カメラ本体1内の温度に応じて圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。ここで、所定の振動振幅の範囲とは、常温での振動振幅に基づいて定められたものであり、赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがなく、かつ、異物除去が十分に可能な範囲である。したがって、カメラ本体1内が高温時又は低温時は、電圧の周波数レベルを変更して、赤外線カットフィルタ410の振動振幅を常温時の振動振幅と同等にする。
【0081】
また、MPU100は、カメラ本体1内の温度が非常に高く、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えるおそれがあるとき、異物除去動作ができない旨の警告メッセージをカラー液晶モニタ19に表示する。同時に、異物除去動作を禁止する。カメラ本体1内の温度が非常に低く、周波数レベルのいずれかでも赤外線カットフィルタ410で異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られないおそれがあるときも同様である。
【0082】
図13において、温度センサ112は、カメラ本体1内の温度を検出し、カメラ本体1内の温度に応じた抵抗値を出力する。A/D変換器113は、温度センサ112により分圧された電圧をA/D変換し、このA/D変換値をカメラ本体1内の温度としてMPU100に出力する(ステップS701)。
【0083】
MPU100は、カメラ本体1内の温度が第1の閾値(閾値1)未満であるか否かを判別する(ステップS702)。ここで、本実施形態において、第1の閾値は後述するように−10℃である。
【0084】
ステップS702における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第1の閾値未満であるとき、ステップS703に進む。カメラ本体1内の温度が第1の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップ数N、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更しても異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られない可能性がある場合である。ステップS703では、カラー液晶モニタ19に低温のために振動振幅が異物除去に必要な所定の振動振幅に満たず、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0085】
一方、ステップS702における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第1の閾値以上であるときは、ステップS704に進む。ステップS704では、カメラ本体1内の温度が第2の閾値(閾値2)未満であるか否かを判別する。ここで、本実施形態において、第2の閾値は後述するように60℃である。なお、第1、2の閾値で定められる範囲(本実施形態では−10度以上60度未満)が、本発明でいう予め定められた範囲である。
【0086】
ステップS704における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第2の閾値未満であるとき、ステップS705に進む。カメラ本体1内の温度が第2の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップ数N、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えない場合である。ここで、所定の応力は、数多くのサンプルを用いた破損実験を行い、赤外線カットフィルタ410の強度分布を求め、そこから得られる安全率又は破損確率に基づいて設定される。なお、赤外線カットフィルタ410の強度分布は、製造工程、表面コーティング、更にユーザによるクリーニング回数等によって異なり、それぞれの条件での強度分布から求めることが必要となる。
【0087】
ステップS705で、MPU100は、カメラ本体1内の温度と図14に示すテーブルとによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する。本実施形態におけるテーブルは、図14に示すように、周波数レベルを10℃おきに7段階に定義し、1段階変化するごとに、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更される。それぞれの周波数レベルは、後述する図15に示すように各温度において異物除去時の赤外線カットフィルタ410の振動振幅が所定の範囲内になるように設定されている。具体的な大小関係は、図15を用いて後述するように、目標となる振動振幅となるよう、T1>T2>T3、N1>N2>N3、F3>F2>F1となる。−10℃未満又は60℃以上については、3つのパラメータのいずれかを更に変更しても所定の振動振幅の範囲内にならない可能性が高い上記のとおり異物除去動作を禁止する。
【0088】
図15は、図21に示した温度と20℃における赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振動振幅の振幅比との結果を近似した関係(Y1)と、温度と20℃において図14に示すテーブルに基づいたときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を基準とした振動振幅の振幅比との関係(Y2)を示す図である。Y2は、常温(本実施形態では20℃〜30℃)において所定の振動振幅の範囲となるレベル4の周波数レベルの電圧を基準とし、高温時(本実施形態では30℃以上60℃未満)及び低温時(本実施形態では−10℃以上20℃未満)では1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更され、赤外線カットフィルタ410の振動振幅がレベル4の常温時と同等になるように設定されている。例えば、一定の条件で振動振幅を測定したY1においては、20℃と0℃の振動振幅の比は約1.4倍ある。一方、図14に示すテーブルによれば、温度が20℃から0℃になった場合、周波数ステップ数NをN2からN1、周波数帯域FをF2からF1に変更する。このとき、20℃の振動振幅に対して、周波数ステップ数Nは約1.2倍、周波数帯域Fも約1.2倍の振動振幅が得られる(図10、11を参照)ように設定されている。すなわち、0℃になったとき、2つのパラメータを変更することで約1.4倍の振動振幅が生じ、Y2のように20℃と0℃の振動振幅がおよそ同等となる。このように、図14に示すテーブルに基づいて圧電素子430に電圧を印加すると、赤外線カットフィルタ410は高温時、低温時においてもY2のように所定の振動振幅の範囲内で振動する。
【0089】
なお、図14に示すテーブルでは、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fの3つをパラメータとして設定しているが、本発明はこれに限られるものではない。上述したように振動波形やスイープ時間に基づいて、いずれか1つ又は2つの組み合わせをパラメータとして設定してもよい。例えば、スイープ時間が固定の場合、周波数帯域Fのみをパラメータとする、又は1つの周波数ステップの時間Tと周波数ステップ数Nの組み合わせをパラメータとする。
【0090】
更に、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fの3つのパラメータを段階的に設定しているが、本発明はこれに限られるものではない。赤外線カットフィルタ410が所定の振動振幅となるように、カメラ本体1内の温度と図9〜11のいずれかから演算してそれぞれのパラメータを設定してもよい。
【0091】
図13に説明を戻して、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ706)、本処理を終了する。
【0092】
一方、ステップS704における判別の結果、カメラ本体1内の温度が第2の閾値以上であるとき、ステップS707に進む。ステップS707では、カラー液晶モニタ19に高温のため振動振幅が大きく赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがあり、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0093】
以上述べたように、カメラ本体1内の温度に基づいて1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、各温度における赤外線カットフィルタ410の振動振幅をおおよそ同等にしている。これにより、高温時における破損のおそれや低温時の除去率低下の問題がなく、より効率的な異物除去が行うことができる。また、MPU100の制御のみであり、例えば複数の圧電素子駆動回路が必要となるようなこともないので、コストアップやカメラの大型化につながることもない。
【0094】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、本発明でいう状態取得手段として温度センサ112を用いたが、第2の実施形態では他の手段によりカメラ本体1内の温度を取得する。
【0095】
図16は、本発明の第2の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、第1の実施形態で説明したデジタル一眼レフカメラと同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。115は振動振幅検出回路であり、一対の圧電素子430のうち一方に所定の周波数の電圧を印加して赤外線カットフィルタ410を振動させたときに、圧電効果によって他方の圧電素子430から振動振幅に応じて出力される電圧から赤外線カットフィルタ410の片側振動振幅を検出する。振動振幅検出回路115は、検出した片側振動振幅をMPU100に通知する。ここで、一方(1つ)の圧電素子430に電圧を印加したときの片側振動振幅は、一対の圧電素子430に電圧を印加したときの振動振幅に対しておよそ半分になる。したがって、図15に示すY1と同条件の電圧を印加して片側振動振幅を検出することによって、一対の圧電素子430に電圧を印加したときの振動振幅が算出することができ、図15に示すY1の近似式からカメラ本体1内の温度を算出することができる。そして、第1の実施形態と同様に、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、振動振幅が所定の範囲内となるようにする。
【0096】
図17は、第2の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。図17のフローチャートは、図12のステップS603で、第1の実施形態における図13のフローチャートの代わりに実行される。これ以外の処理は、第1の実施形態で説明したものと同様である。本処理で、MPU100は、一方の圧電素子430に電圧を印加して、他方の圧電素子430から検出した片側振動振幅に基づいて算出した温度に応じて、圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。
【0097】
図17において、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して一方の圧電素子430に電圧を印加する。このとき、3つのパラメータである1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fは、図15におけるY1と同条件とする。そして、他方の圧電素子430から出力された電圧から振動振幅検出回路115を介してMPU100に片側振動振幅を通知する(ステップS711)。MPU100は、通知された片側振動振幅から、一対の圧電素子430に図15におけるY1と同条件の電圧を印加するときの赤外線カットフィルタ410の振動振幅を計算し、図15に示すY1から温度を算出する(ステップS712)。
【0098】
MPU100は、算出された温度が第1の閾値(閾値1)未満であるか否かを判別する(ステップS713)。ここで、本実施形態において、第1の閾値は第1の実施形態と同様に−10℃である。
【0099】
ステップS713における判別の結果、算出された温度が第1の閾値未満であるとき、ステップS714に進む。算出された温度が第1の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップN、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更しても異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られない可能性がある場合である。ステップS714では、カラー液晶モニタ19に低温のために振動振幅が異物除去に必要な所定の振動振幅に満たず、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0100】
一方、ステップS713における判別の結果、算出された温度が第1の閾値以上であるときは、ステップS715に進む。ステップS715では、算出された温度が第2の閾値(閾値2)未満であるか否かを判別する。ここで、本実施形態において、第2の閾値は第1の実施形態と同様に60℃である。
【0101】
ステップS715における判別の結果、算出された温度が第2の閾値未満であるとき、ステップS716に進む。算出された温度が第2の閾値未満であるとは、すなわち周波数帯域F、周波数ステップN、1つの周波数ステップの時間Tのいずれかのパラメータを変更することで、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が所定の応力を超えない場合である。
【0102】
ステップS716で、MPU100は、算出された温度と図14に示すテーブルとによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する。そして、MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ717)、本処理を終了する。
【0103】
一方、ステップS715における判別の結果、算出された温度が第2の閾値以上であるとき、ステップS718に進む。ステップS718では、カラー液晶モニタ19に高温のため振動振幅が大きく赤外線カットフィルタ410の破損のおそれがあり、異物除去動作ができない旨の警告メッセージを表示するとともに、異物除去動作を禁止し、本処理を終了する。
【0104】
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、更に温度センサが不要となるので、コストの削減とカメラの小型化が可能となる。
【0105】
なお、本実施形態では、一対の圧電素子430のうち一方に電圧を印加して、他方から電圧を出力したが、これに限られるものではなく、1つの圧電素子430に振動振幅の算出用となるセンサ相を設けて、センサ相から振動振幅と温度を算出してもよい。
【0106】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、本発明でいう状態取得手段としてクリーニング回数検出回路45を用い、クリーニング回数(クリーニングモードを開始した回数)を取得する。ユーザが直接クリーニングすることにより赤外線カットフィルタ410の表面は物理的な接触を受けることになり、これが繰り返されることにより、割れに対する許容応力が低下する。したがって、クリーニング回数が増加するに伴い、赤外線カットフィルタ410に与える振動振幅を小さくしていく必要がある。
【0107】
図18は、第3の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。図18のフローチャートは、図12のステップS603で、第1の実施形態における図13のフローチャートの代わりに実行される。これ以外の処理は、第1の実施形態で説明したものと同様である。本処理で、MPU100は、ユーザによるクリーニング回数に応じて、圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを設定する。
【0108】
図18において、まずクリーニング回数検出回路45は、クリーニング回数CをMPU100に通知する(ステップS721)。
【0109】
次に、MPU100は、クリーニング回数Cと図19に示すテーブルによって圧電素子430に印加する電圧の周波数レベルを決定する(ステップS722)。本実施形態におけるテーブルは、図19に示すように、周波数レベルを5段階に定義し、1段階変化するごとに、1つの周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのいずれかのパラメータが変更される。それぞれの周波数レベルは、異物除去時の赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力が各クリーニング回数Cにおいて所定の応力未満になるように設定されている。ここで、所定の応力は、クリーニング回数ごとに求めた強度分布を用いて各クリーニング回数において所定の安全率又は破損確率になる応力が設定されている。具体的な大小関係は、図20を用いて後述するように、目標となる振動振幅となるよう、T11>T12>T13、N11>N12、F12>F11となる。
【0110】
図20は、図19に示すテーブルに基づいたときのクリ−ニング回数0回時の振動振幅を基準としたときの、クリーニング回数Cと各クリーニング回数における許容応力に達する振幅比(Y11)と、与える振動振幅の目標となる振幅比(Y12)とを示す図である。具体的には、Y11を超える振動振幅を与えると、赤外カットフィルタ410が破損する恐れがあることを示し、与える振動振幅の目標となる振幅比Y12は、Y11に基づき、これを超えないように設定していることを示す。例えばY11においては、クリーニング回数Cが0回とC2回の比は約0.9倍ある。一方、図19に示すテーブルによれば、クリーニング回数Cが0回からC2回になった場合、周波数ステップの時間TをT11からT12、周波数ステップ数NをN11からN12に変更する。このとき、周波数ステップの時間Tは約0.95倍、周波数帯域Fも約0.95倍の振動振幅が得られる(図10、11を参照)ように設定されている。すなわち、クリーニング回数CがC2回になったとき、2つのパラメータを変更することで約0.9倍の振動振幅が生じ、Y12のように所定の応力未満となる。このように、図19に示すテーブルに基づいて圧電素子430に電圧を印加すると、赤外線カットフィルタ410は、クリーニング回数が増えてもY12のように破損のおそれがなく振動される。
【0111】
MPU100は、圧電素子駆動回路111を制御して圧電素子430に設定された周波数レベルで電圧を印加し、赤外線カットフィルタ410の表面に付着した異物を除去し(ステップ723)、本処理を終了する。
【0112】
第3の実施形態によれば、クリーニング回数に基づいて1つの周波数周波数ステップの時間T、周波数ステップ数N、周波数帯域Fのうち少なくともいずれかを変更し、赤外線カットフィルタ410の振動振幅により生じる応力を所定の応力未満にしている。これにより、破損のおそれがなく、より効率的な異物除去が行うことができる。
【0113】
なお、本発明の目的は、以下のようにして達成することも可能である。まず、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0114】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のようにして達成することも可能である。すなわち、読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム(OS)等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合である。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ROM、RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、CD−ROM、CD−R、DVD、光ディスク、光磁気ディスク、MO等が考えられる。また、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)やWAN(ワイド・エリア・ネットワーク)等のコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
【0115】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。上記実施形態では、カメラ本体1の起動時に異物除去動作を実行する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばユーザの操作により異物除去動作を実行するように構成されていてもよい。
【0116】
また、上記実施形態では、赤外線カットフィルタ410に屈曲振動を励起する構成としたが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明でいう撮影光軸上に配設された光学部材としては、複屈折板、位相板及び赤外線カット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複屈折板もしくは位相板単体を用い、それらに屈曲振動を励起させる構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0117】
【図1】本発明の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】本発明の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】第1の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】赤外線カットフィルタ及び撮像素子周辺の保持構造について説明する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】振動ユニット470の構成を示す斜視図である。
【図7】図4におけるX-X線断面図である。
【図8】圧電素子に印加する電圧の周波数と赤外線カットフィルタの振動振幅との関係を示す特性図である。
【図9】圧電素子に赤外線カットフィルタの共振周波数fの電圧を印加したときの赤外線カットフィルタの振動振幅を示す特性図である。
【図10】1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数帯域Fを固定して測定した、周波数ステップ数Nと赤外線カットフィルタの最大振動振幅との関係を示す特性図である。
【図11】1つの周波数ステップの時間T及びスイープする周波数ステップ数Nを固定して測定した、周波数帯域Fと赤外線カットフィルタの最大振動振幅との関係を示す特性図である。
【図12】MPUによって実行される処理動作の手順を示すフローチャートである。
【図13】第1の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図14】周波数レベルと温度と3つのパラメータとの関係を表わすテーブルを示す図である。
【図15】温度と振幅比との関係を示す特性図である。
【図16】第2の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17】第2の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図18】第3の実施形態における異物除去動作を説明するためのフローチャートである。
【図19】周波数レベルとクリーニング回数と3つのパラメータとの関係を表わすテーブルを示す図である。
【図20】クリーニング回数と振幅比との関係を示す特性図である。
【図21】温度と振幅比との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【0118】
1:カメラ本体
2:マウント部
19:カラー液晶モニタ
32:シャッタユニット
33:撮像素子
44:クリーニング指示操作部材
45:クリーニング回数検出回路
100:中央処理装置
111:圧電素子駆動回路
112:温度センサ
115:振動振幅検出回路
300:本体シャーシ
400:撮像ユニット
410:赤外線カットフィルタ
420:光学ローパスフィルタ
430:圧電素子
450:弾性部材
460:保持部材
470:振動ユニット
500:撮像素子ユニット
510:撮像素子保持部材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段と、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記状態取得手段は、該撮像装置内の温度を取得す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】
前記状態取得手段により取得される温度が予め定められた範囲にあるとき、前記制御手段は、前記光学部材の振動振幅が所定の振動振幅の範囲内となるように、前記周波数帯域、前記周波数帯域を分割するステップ数、前記1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記所定の振動振幅の範囲は、前記光学部材に生じる応力が所定の応力を超えず、かつ、異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られる範囲であることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記状態取得手段により取得される温度が前記予め定められた範囲外にあるとき、前記制御手段は、前記光学部材の振動を禁止することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記状態取得手段は、前記光学部材のクリーニング回数を取得することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記クリーニング回数は、前記光学部材をユーザが直接クリーニングするクリーニングモードを開始した回数であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記クリーニングモードでは、該撮像装置に具備されたミラー部を退避させることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記クリーニングモードでは、該撮像装置に具備されたシャッタ部を開放させることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
【請求項10】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項11】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置を制御するためのプログラムであって、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項1】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段と、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記状態取得手段は、該撮像装置内の温度を取得す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】
前記状態取得手段により取得される温度が予め定められた範囲にあるとき、前記制御手段は、前記光学部材の振動振幅が所定の振動振幅の範囲内となるように、前記周波数帯域、前記周波数帯域を分割するステップ数、前記1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記所定の振動振幅の範囲は、前記光学部材に生じる応力が所定の応力を超えず、かつ、異物の除去に必要と判断される振動振幅が得られる範囲であることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記状態取得手段により取得される温度が前記予め定められた範囲外にあるとき、前記制御手段は、前記光学部材の振動を禁止することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記状態取得手段は、前記光学部材のクリーニング回数を取得することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記クリーニング回数は、前記光学部材をユーザが直接クリーニングするクリーニングモードを開始した回数であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記クリーニングモードでは、該撮像装置に具備されたミラー部を退避させることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記クリーニングモードでは、該撮像装置に具備されたシャッタ部を開放させることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
【請求項10】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項11】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前面であって撮影光軸上に配設された光学部材と、
前記光学部材を振動させる振動手段と、
該撮像装置内の状態を取得する状態取得手段とを備えた撮像装置を制御するためのプログラムであって、
前記光学部材を所定の周波数帯域を分割したステップごとに振動させる制御を行うとともに、その際に、前記状態取得手段により取得した状態に基づいて、前記周波数帯域、該周波数帯域を分割するステップ数、1ステップあたりの時間のうち少なくともいずれかを変更する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【公開番号】特開2009−10736(P2009−10736A)
【公開日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−170723(P2007−170723)
【出願日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【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21年1月15日(2009.1.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]