撮像装置及び異物除去方法
【課題】シャッター速度を落とさずに、また、撮像装置を大型化せずに、光学部材の表面に強固に付着した異物を除去できるようにする。
【解決手段】被写体像を光電変換する撮像素子２０３と、撮像素子２０３の前方に配置された光学部材２０１と、異物除去部材１１を光学部材２０１の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、光学部材２０１の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、異物除去部材１１を走査方向Ｓに移動させるに際して、走査方向Ｓと逆方向Ｓ´への移動を組み合わせる。これにより、異物除去部材１１の繊維１８の毛先が異物２０とＬＰＦ２０１の表面と間に入り込み、異物２０を分離して除去するような動作が可能になる。
【解決手段】被写体像を光電変換する撮像素子２０３と、撮像素子２０３の前方に配置された光学部材２０１と、異物除去部材１１を光学部材２０１の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、光学部材２０１の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、異物除去部材１１を走査方向Ｓに移動させるに際して、走査方向Ｓと逆方向Ｓ´への移動を組み合わせる。これにより、異物除去部材１１の繊維１８の毛先が異物２０とＬＰＦ２０１の表面と間に入り込み、異物２０を分離して除去するような動作が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物除去部材を光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、光学部材の表面に付着した異物を除去する撮像装置及び異物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラの撮影レンズの焦点面近傍に塵埃等の異物が存在すると、その異物の影が固体撮像素子に写り込んでしまうという問題がある。このような異物が発生するのは、レンズ交換時に塵埃が外部から侵入したり、カメラ内部でのシャッターやミラーの動作に伴い、その構造部材である樹脂等の微細な磨耗紛が発生したりすることが原因と考えられている。このようにして発生した異物が、特に固体撮像素子の保護用のカバーガラスとカバーガラスの前面に配設されている赤外カットフィルタや光学ローパスフィルタ等の光学フィルタの間に入り込んだ場合には、その異物を除去するためにカメラを分解しなければならなかった。そのため、固体撮像素子のカバーガラスと光学フィルタとの間に異物が入り込まないように密閉構造にすることは極めて有効であった。
【０００３】
しかしながら、光学フィルタの固体撮像素子と対向していない面に異物が付着した場合、それが焦点面の近傍である場合には、その異物が影となって固体撮像素子に写り込んでしまうという問題が依然として残っている。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するために、フォーカルプレーンシャッターに取り付けられたワイパー部材により、被清掃面（固体撮像素子のカバーガラスの表面又は防塵構造の最外面（例えば光学フィルタの表面））を清掃するものがある（特許文献１参照）。このようなカメラ構成にすると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく被清掃面に付着した異物を除去することができる。
【０００５】
また、撮像素子の表面外に回転軸をもったワイパー手段が回転することにより、被清掃面を清掃するものがある（特許文献２参照）。特許文献１と同様、このようなカメラ構成にすると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく被清掃面に付着した異物を除去することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−０１８４４０号公報
【発明の開示】
【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に開示されている構成では、シャッターにワイパー部材を取り付けているため、シャッターに負荷がかかってしまい、シャッター速度が遅くなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている構成では、ワイパー手段としてワイパーレバーに弾力性のあるワイパーブレードが一体的に構成されたものを採用しているため、カメラの厚みが厚くなってしまうという問題がある。しかも、特許文献２に開示されている構成では、被清掃面にかかる圧力を制御できないため、圧力が過大になり、撮像素子に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００９】
更に、ワイパー等の異物除去部材を被清掃面の一方向に単に移動させて清掃するだけでは、強固に付着した異物を除去できないことがあるという問題が依然として残っている。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シャッター速度を落とさずに、また、撮像装置を大型化せずに、光学部材の表面に強固に付着した異物を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、被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる構成にしたことを特徴とする。
本発明の撮像装置における異物除去方法は、被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備えた撮像装置における異物除去方法であって、前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シャッター速度を落とさずに、また、撮像装置を大型化せずに、光学部材の表面に強固に付着した異物を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は、本実施形態のデジタル一眼レフカメラの内部構成を示す図であり、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２と異物除去機構の概略構成を説明するための側方断面図である。
【００１４】
撮像部１０１は、主に以下の構成要素により構成される。２０１は光学ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称する）であり、保持部材２０２により保持される。２０３は被写体像を光電変換する固体撮像素子であり、パッケージ部材２０４に収められ、保護部材（カバーガラス）２０５により保護される。ＬＰＦ２０１と保護部材２０５とはその間を密閉するためのシール部材２０６により固定されている。２０７は基板であり、撮像装置１００の動作を制御する制御回路を構成する電気素子が搭載されており、固体撮像素子２０３の接続端子２０８が接続する。２０９は保持板であり、固体撮像素子２０３が固定される。
【００１５】
フォーカルプレーンシャッター１０２は、主に以下の構成要素により構成される。２１１は先幕であり、複数のシャッター羽根２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄにより構成される。２１２は後幕であり、複数のシャッター羽根により構成される。２１３は中間板であり、先幕２１１及び後幕２１２の駆動スペースを分割する。２１４は後幕２１２の押え板であり、撮像のためにその略中央部に開口が形成されている。２１５は先幕２１１の押え板として機能するカバー板であり、撮像のためにその略中央部に開口が形成されている。
【００１６】
１１は異物除去機構に含まれる異物除去部材（清掃部材）であり、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間を図１の上下方向（以下、走査方向と称する）に移動する。異物除去部材１１をＬＰＦ２０１の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した塵埃等の異物を除去する。２１６は異物捕獲部であり、異物除去部材１１が移動する範囲の図１の下側に設けられている。異物捕獲部２１６のＬＰＦ２０１との対向面２１６ａには粘着部が設けられており、異物除去部材１１によりＬＰＦ２０１の表面から払い落とされた異物を捕獲するようになっている。
【００１７】
図２は、異物除去機構１及びＬＰＦ２０１の前方斜視図である。図１で説明した構成要素には同じ符号を付し、その説明は省略する。異物除去機構１は、異物除去部材１１、ガイド軸１２、リードスクリュー１３、ベース１４、押さえ板１９を含んで構成される。なお、図２において、２０はマスク部材であり、ＬＰＦ２０１の図２の左右両端を押さえて保持部材２０２に固定する。
【００１８】
１２はガイド軸、１３はリードスクリューであり、これらガイド軸１２及びリードスクリュー１３は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。１４は異物除去部材１１が取り付けられるベースであり、ガイド軸１２が挿通する穴とリードスクリュー１３に合わせたネジ穴とが設けられている。不図示のモータによってリードスクリュー１３が回転することにより、ベース１４がガイド軸１２に沿って図２の上下方向（走査方向）に移動する。
【００１９】
異物除去部材１１は、１枚の金属板を加工することにより取り付け部１５、支持部１６、押圧部１７が形成された基材を備える。取り付け部１５は、支持部１６の一端に形成され、ベース１４に取り付けられる部位である。支持部１６は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部１７は、支持部１６の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。
【００２０】
また、異物除去部材１１は、押圧部１７に接着等により固定された繊維１８を備え、繊維１８が押圧部１７の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００２１】
１９は押さえ板であり、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において保持部材２０２に固定され、異物除去部材１１の支持部１６とＬＰＦ２０１との距離を規制する。
【００２２】
ここで、図３を参照して、異物除去部材１１の形状、構成について更に詳細に説明する。異物除去部材１１は、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間を走行するため、薄いものであることが求められる。そこで、繊維１８は、長さ０．２ｍｍ程度に裁断し、篩い分けしている。基材から繊維１８の先端までの高さは裁断及び篩い分けの精度や繊維１８を固定するための接着剤による固定具合等から±０．１ｍｍ程度のばらつきが生じる。よって、全ての繊維１８がＬＰＦ２０１の表面に接触するためには、基材がＬＰＦ２０１に圧力をかけた状態である必要がある。
【００２３】
異物除去部材１１がＬＰＦ２０１の表面に均一に圧力をかける構成について説明する。図３（ａ）は異物除去機構１の要部斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。なお、簡略化のため説明に不要な押さえ板１９は省略している。異物除去部材１１がＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるために、ＬＰＦ２０１に平行な支持部１６に斜設された押圧部１７は、その先端部がＬＰＦ２０１に押し付けられる。押圧部１７の先端部は、押圧によって所定量変形して、繊維１８がＬＰＦ２０１の表面に対して全面で当たる状態、すなわち押圧部１７がＬＰＦ２０１と略平行になった状態で保持される。この状態で、異物除去部材１１が移動する。
【００２４】
以下、図４、図５を参照して、本実施形態における異物除去部材１１の動作について説明する。図４、図５は、異物除去部材１１を移動させてＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を除去する過程を時系列的に示す模式図であり、２つの走査モードを比較する図である。
【００２５】
図４は、通常の走査モードであり、異物除去部材１１を一方向にのみ一定速度で移動させる。ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物の付着強度が弱い場合や、清掃するための時間が短い場合に有効な走査モードである。また、異物除去部材１１を固体撮像素子２０３に対応する範囲外へと素早く移動させる場合にも有効である。
【００２６】
一方、図５は、本発明を適用した走査モードであり、異物除去部材１１を走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる。ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去するのに有効な走査モードである。本実施形態では、走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返しながら異物除去部材１１を移動させるようにしている。
【００２７】
まず、図４に示す通常の走査モードについて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、押圧部１７に接着固定された繊維１８は、毛先が走査方向（図中矢印Ｓ）と逆向きになり、走査方向への一方向の移動では、この状態が維持される。すなわち、図４（ｂ）に示すように、ＬＰＦ２０１の表面に異物２０が付着している位置でも、繊維１８の毛先が異物２０と逆向きとなっている。そのため、異物２０が強固に付着している場合には、繊維１８が異物２０を簡単に乗り越えてしまい、異物２０を除去することができない。
【００２８】
このように通常の走査モードでは、異物除去能力が低く、水分や油等を含んだ頑固な汚れ等に対しては、十分な異物除去能力を発揮することができない。また、走査方向への一回の移動だけでは、異物を完全に除去することも困難である。
【００２９】
次に、図５に示す走査モードについて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、図４と同様に、走査方向（図中矢印Ｓ）への一方向に移動している状態であり、押圧部１７に接着固定された繊維１８は、毛先が走査方向と逆向きになっている。
【００３０】
図５（ｃ）は、走査方向と逆方向（図中矢印Ｓ´）へと移動を切り替えた状態である。この移動の切り替えは、不図示のコントローラ（制御手段）がモータを逆転させて、リードスクリュー１３の回転を逆転させることで可能になる。このとき、繊維１８の毛先を完全に反転させて走査方向に向けるように異物除去部材１１の移動量を最適化することが望ましい。
【００３１】
図５（ｄ）は、異物除去部材１１の移動方向を再び本来の走査方向に戻した状態である。図５（ｂ）との状態との差は、繊維１８の毛先が一時的に走査方向に向いていることである。この状態で、異物除去部材１１を走査方向に移動させることにより、繊維１８の毛先が異物２０とＬＰＦ２０１の表面と間に入り込み、異物２０を分離して除去することが可能になる。
【００３２】
図５（ｅ）、（ｆ）は、分離された異物２０を移動させる状態であり、異物除去部材１１を走査方向に移動させることにより、繊維１８の毛先が再び走査方向と逆向きになっている。図５（ｄ）の状態で異物２０がＬＰＦ２０１の表面から分離されるので、その後に繊維１８の毛先が走査方向と逆向きになっても、弱い力で異物２０を移動させることができる。
【００３３】
以上のように、走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返しながら異物除去部材１１を移動させるという簡単な動作を加えることにより、効果的に異物を除去することが可能になる。
【００３４】
また、ＬＰＦ２０１の表面の一部領域、例えば事前に検出した強固に付着した異物２０の付着位置でのみ走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返すようにしてもよく、これにより短時間で確実に異物を除去することが可能になる。
【００３５】
また、異物除去部材１１の移動方向を走査方向に対する前後に切り替えるだけなので、コントローラでの制御に変更を加えるだけで済み、機構上の変更は不要である。
【００３６】
以上述べたように、機構上の変更を加えることなく、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構１はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部１７の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図９を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、カメラの基本的な構成等は上記第１の実施形態で説明したものと同様であり、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第２の実施形態は、異物除去部材を走査方向に移動させるに際して、上記第１の実施形態で説明した走査方向と逆方向への移動に加えて、走査方向と直交する方向への移動を更に組み合わせた例である。これにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物に対して、任意の方向から異物除去動作が可能になり、強固に付着した異物でも容易に除去することができる。
【００３８】
図６は、異物除去機構及びＬＰＦ２０１を示す平面図である。図７は、リードスクリュー３２の中心軸に対して垂直に切った断面図（図６のVII−VII線断面図）、図８は、リードスクリュー３２の中心軸を含む面で切った側方断面図（図６のVIII−VIII線断面図）である。
【００３９】
３１はガイド軸、３２はリードスクリューであり、これらガイド軸３１及びリードスクリュー３２は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。３３はリードスクリュー３２を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。３４はガイド軸３１、リードスクリュー３２、駆動ユニット３３を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。
【００４０】
３５は異物除去部材４０が取り付けられるベースであり、ガイド軸３１が挿通する穴とリードスクリュー３２に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット３３によってリードスクリュー３２が回転することにより、ベース３５がガイド軸３１に沿って図６の上下方向（走査方向）に移動する。
【００４１】
３６はコイルであり、ベース３５に一体的に取り付けられている（図７、８を参照）。３７は断面略コの字状の保持枠であり、ベース３５及びコイル３６を保持し、これら、ベース３５、コイル３６、異物除去部材４０の支持部４１の上下方向への移動を規制する。
【００４２】
異物除去部材４０は、１枚の金属板を加工することにより支持部４１、押圧部４２が形成された基材を備える。支持部４１は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部４２は、支持部４１の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。４４は永久磁石であり、支持部４１の端部でコイル３６に対向する位置に保持固定されている。支持部４１は、保持枠３７によって走査方向と直交する方向（図６の矢印Ｘ）にのみ移動が許容されており、永久磁石４４及びコイル３６の電磁作用によって異物除去部材４０が走査方向と直交する方向に移動可能となっている。
【００４３】
また、異物除去部材４０は、押圧部４２に接着等により固定された繊維４３を備え、繊維４３が押圧部４２の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００４４】
３８は押さえ板であり、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において保持部材２０２に固定され、異物除去部材４０の支持部４１とＬＰＦ２０１との距離を規制する。
【００４５】
以下、図６〜図９を参照して、本実施形態における異物除去部材４０の動作について説明する。図６〜図８に示すように、異物除去部材４０は、リードスクリュー３２の回転を逆転させることによってベース３５を介して走査方向と逆方向に移動可能となっている。また、異物除去部材４０は、永久磁石４４及びコイル３６の電磁作用によって走査方向と直交する方向に移動可能となっている。
【００４６】
この動作を詳細に説明すると、駆動ユニット３３の出力によってリードスクリュー３２を回転させ、この回転がベース３５を介して異物除去部材４０の走査方向の移動に変換される。また、駆動ユニット３３の回転を逆転させることによって、異物除去部材４０の走査方向と逆方向への微小移動も可能である。
【００４７】
また、この動作と独立して、第２の駆動手段である電磁作用により、異物除去部材４０の走査方向と直交する方向への移動も可能である。これは、ベース３５に一体的に取り付けられたコイル３６と異物除去部材４０の支持部４１の最も駆動部に近い位置に一体的に取り付けられた永久磁石４４の電磁作用を用いたものである。コイル３６に不図示の電源を用いて電流を流すと、コイル３６及び永久磁石４４の電磁作用と、保持枠３７による方向の規制によって、異物除去部材４０は、図６の左右方向（図中矢印Ｘ）に移動する。このときの最大移動量は、押さえ板３８及び保持枠３７によって規制され、異物除去に必要とされる移動量以上に動くのを防ぐようにしている。
【００４８】
このように走査方向と逆方向、及び、走査方向と直行する方向にそれぞれ独立して異物除去部材４０を移動させることができるので、多種多様な動作が可能になる。図９（ａ）〜（ｄ）は、多種多様な動作の一例を示したものである。走査方向が図９の下方向（図中矢印Ｓ）であるとする。
【００４９】
図９（ａ）は、異物除去部材４０の走査方向への移動と、走査方向と直交する方向への移動とを一定時間毎に切り替えた例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５０】
図９（ｂ）は、異物除去部材４０の走査方向への移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に一定の速度で実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５１】
図９（ｃ）は、異物除去部材４０の走査方向の移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に速度を変化させて実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５２】
図９（ｄ）は、異物除去部材４０の走査方向に対する前後方向の移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に速度を変化させて実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、全体として螺旋状の軌跡を描くように動作させることができ、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５３】
以上述べたように、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部４２の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００５４】
なお、本実施形態では、異物除去部材４０を走査方向と直交する方向に移動させる手段としてコイル３６及び永久磁石４４による電磁作用を利用したが、それに限定されるものではない。例えば圧電素子を用いて逐次微小移動させるように構成しても良い。また、リニア駆動や超音波モータを駆動源として用いても良い。更に、走査方向への移動と同様に、モータを駆動源として用いても良い。
【００５５】
（第３の実施形態）
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、カメラの基本的な構成等は上記第１の実施形態で説明したものと同様であり、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第３の実施形態は、異物除去部材を走査方向に移動させるに際して、ＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向への移動、換言すればＬＰＦ２０１の表面の略垂直方向への移動を組み合わせた例である。これにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を箒で掃くような動作が可能になり、強固に付着した異物でも容易に除去することができる。
【００５６】
図１０は、異物除去機構及びＬＰＦ２０１を示す平面図である。図１１は、リードスクリュー５３の中心軸に対して垂直に切った断面図（図１０のXI−XI線断面図）、図１２は、リードスクリュー５３の中心軸を含む面で切った側方断面図（図１０のXII−XII）である。
【００５７】
５１はガイド軸、５３はリードスクリューであり、これらガイド軸５１及びリードスクリュー５３は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。５５はリードスクリュー５３を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。５７はガイド軸５１、リードスクリュー５３、駆動ユニット５５を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。同様に、５２はガイド軸、５４はリードスクリューであり、これらガイド軸５２及びリードスクリュー５４は、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。５６はリードスクリュー５４を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。５８はガイド軸５２、リードスクリュー５４、駆動ユニット５６を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。
【００５８】
５９は異物除去部材７０が取り付けられるベースであり、ガイド軸５１が挿通する穴とリードスクリュー５３に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット５５によってリードスクリュー５３が回転することにより、ベース５９がガイド軸５１に沿って図１０の上下方向（走査方向）に移動する。同様に、６０は異物除去部材７０が取り付けられるベースであり、ガイド軸５２が挿通する穴とリードスクリュー５４に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット５６によってリードスクリュー５４が回転することにより、ベース６０がガイド軸５２に沿って図１０の上下方向（走査方向）に移動する。
【００５９】
６１はコイルであり、ベース５９に一体的に取り付けられている（図１１を参照）。同様に、６２はコイルであり、ベース６０に一体的に取り付けられている（図１１を参照）。
【００６０】
異物除去部材７０は、１枚の金属板を加工することにより支持部７１、押圧部７２が形成された基材を備える。支持部７１は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部７２は、支持部７１の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。７４、７５は永久磁石であり、支持部７１の両端部でコイル６１、６２に対向する位置に保持固定されている。６３、６４はベース５９、６０に設けられたヒンジであり、支持部７１が回動可能に構成されている。すなわち、永久磁石７４、７５及びコイル６１、６２の電磁作用によって異物除去部材７０がＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向に移動可能となっている。
【００６１】
また、異物除去部材７０は、押圧部７２に接着等により固定された繊維７３を備え、繊維７３が押圧部７２の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００６２】
以下、図１０〜図１２を参照して、本実施形態における異物除去部材７０の動作について説明する。図１０〜図１２に示すように、異物除去部材７０は、永久磁石７４、７５及びコイル６１、６２の電磁作用によってＬＰＦ２０１の表面との距離を微小に変化させる方向に移動可能となっている。
【００６３】
この動作を詳細に説明すると、駆動ユニット５５、５６の出力によってリードスクリュー５３、５４を回転させ、この回転がベース５９、６０を介して異物除去部材７０の走査方向の移動に変換させる。このように左右両側で同期させて異物除去部材７０を動かすことによって、左右均一な清掃動作が可能になる。また、駆動ユニット５５、５６の回転を逆転させることによって、異物除去部材７０の走査方向と逆方向への微小移動も可能である。
【００６４】
また、この動作と独立して、第２の駆動手段である電磁作用により、異物除去部材７０のＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向へも移動可能である。これは、ベース５９、６０に一体的に取り付けられたコイル６１、６２と異物除去部材７０の支持部７１の最も駆動部に近い位置に一体的に取り付けられた永久磁石７４、７５の電磁作用を用いたものである。コイル６１、６２に不図示の電源を用いて電流を流すと、コイル６１、６２及び永久磁石７４、７５が吸着し、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面が強く押し付けられる（図１２（ａ）を参照）。一方、コイル６１、６２に流す電流を減少させると、電磁作用による吸着力に対して、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面に接触する反力が打ち勝つ。その結果、ベース５９、６０に設けたヒンジ６３、６４を中心に、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面から離間する方向に回動し、これと共に、繊維７３の毛先がＬＰＦ２０１の表面に当接する状態が徐々に変化する（図１２（ｂ）を参照）。
【００６５】
この微小動作を繰り返すことによって、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を跳ね除く動作が可能になり、効率良く異物を除去することができる。更に、このときの動作として、走査方向に対する前後方向の移動を効果的に組み合わせることによって、清掃後に除去された異物を効率良く運ぶこともできる。
【００６６】
以上述べたように、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部７２の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００６７】
なお、本実施形態では、異物除去部材７０をＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向に移動させる手段としてコイル６１、６２及び永久磁石７４、７５による電磁作用を利用したが、それに限定されるものではない。例えばカム構造を持たせて、一定周期でＬＰＦ２０１の表面との距離が変化するように構成しても良い。この場合、新たに別のアクチュエータを必要とせず、安価に構成することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、繊維１８、４３、７３をＬＰＦ２０１の表面に接触させる例を説明したが、異物除去部材の移動に伴って光学部材の表面に対する接触方向が変わる部材であればよく、例えば植毛紙等を用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、本発明でいう撮像素子の前方に配置された光学部材としてＬＰＦ２０１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他のフィルタや固体撮像素子２０３のカバーガラス２０５であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施形態のデジタル一眼レフカメラの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの前方斜視図である。
【図３】第１の実施形態の異物除去機構を説明するための図であり、（ａ）は異物除去機構の要部斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。
【図４】通常の走査モードでの異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦを示す平面図である。
【図７】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図８】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図９】第２の実施形態の異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦを示す平面図である。
【図１１】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図１２】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１１、４０、７０ 異物除去部材
１２、３１、５１、５２ ガイド軸
１３、３２、５３、５４ リードスクリュー
１４、３５、５９、６０ ベース
１６、４１、７１ 支持部
１７、４２、７２ 押圧部
１８、４３、７３ 繊維
１９、３８ 押さえ板
２０１ ＬＰＦ（光学ローパスフィルタ）
２０３ 固体撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物除去部材を光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、光学部材の表面に付着した異物を除去する撮像装置及び異物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラの撮影レンズの焦点面近傍に塵埃等の異物が存在すると、その異物の影が固体撮像素子に写り込んでしまうという問題がある。このような異物が発生するのは、レンズ交換時に塵埃が外部から侵入したり、カメラ内部でのシャッターやミラーの動作に伴い、その構造部材である樹脂等の微細な磨耗紛が発生したりすることが原因と考えられている。このようにして発生した異物が、特に固体撮像素子の保護用のカバーガラスとカバーガラスの前面に配設されている赤外カットフィルタや光学ローパスフィルタ等の光学フィルタの間に入り込んだ場合には、その異物を除去するためにカメラを分解しなければならなかった。そのため、固体撮像素子のカバーガラスと光学フィルタとの間に異物が入り込まないように密閉構造にすることは極めて有効であった。
【０００３】
しかしながら、光学フィルタの固体撮像素子と対向していない面に異物が付着した場合、それが焦点面の近傍である場合には、その異物が影となって固体撮像素子に写り込んでしまうという問題が依然として残っている。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するために、フォーカルプレーンシャッターに取り付けられたワイパー部材により、被清掃面（固体撮像素子のカバーガラスの表面又は防塵構造の最外面（例えば光学フィルタの表面））を清掃するものがある（特許文献１参照）。このようなカメラ構成にすると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく被清掃面に付着した異物を除去することができる。
【０００５】
また、撮像素子の表面外に回転軸をもったワイパー手段が回転することにより、被清掃面を清掃するものがある（特許文献２参照）。特許文献１と同様、このようなカメラ構成にすると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく被清掃面に付着した異物を除去することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−０１８４４０号公報
【発明の開示】
【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に開示されている構成では、シャッターにワイパー部材を取り付けているため、シャッターに負荷がかかってしまい、シャッター速度が遅くなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている構成では、ワイパー手段としてワイパーレバーに弾力性のあるワイパーブレードが一体的に構成されたものを採用しているため、カメラの厚みが厚くなってしまうという問題がある。しかも、特許文献２に開示されている構成では、被清掃面にかかる圧力を制御できないため、圧力が過大になり、撮像素子に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００９】
更に、ワイパー等の異物除去部材を被清掃面の一方向に単に移動させて清掃するだけでは、強固に付着した異物を除去できないことがあるという問題が依然として残っている。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シャッター速度を落とさずに、また、撮像装置を大型化せずに、光学部材の表面に強固に付着した異物を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、被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる構成にしたことを特徴とする。
本発明の撮像装置における異物除去方法は、被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備えた撮像装置における異物除去方法であって、前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シャッター速度を落とさずに、また、撮像装置を大型化せずに、光学部材の表面に強固に付着した異物を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は、本実施形態のデジタル一眼レフカメラの内部構成を示す図であり、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２と異物除去機構の概略構成を説明するための側方断面図である。
【００１４】
撮像部１０１は、主に以下の構成要素により構成される。２０１は光学ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称する）であり、保持部材２０２により保持される。２０３は被写体像を光電変換する固体撮像素子であり、パッケージ部材２０４に収められ、保護部材（カバーガラス）２０５により保護される。ＬＰＦ２０１と保護部材２０５とはその間を密閉するためのシール部材２０６により固定されている。２０７は基板であり、撮像装置１００の動作を制御する制御回路を構成する電気素子が搭載されており、固体撮像素子２０３の接続端子２０８が接続する。２０９は保持板であり、固体撮像素子２０３が固定される。
【００１５】
フォーカルプレーンシャッター１０２は、主に以下の構成要素により構成される。２１１は先幕であり、複数のシャッター羽根２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄにより構成される。２１２は後幕であり、複数のシャッター羽根により構成される。２１３は中間板であり、先幕２１１及び後幕２１２の駆動スペースを分割する。２１４は後幕２１２の押え板であり、撮像のためにその略中央部に開口が形成されている。２１５は先幕２１１の押え板として機能するカバー板であり、撮像のためにその略中央部に開口が形成されている。
【００１６】
１１は異物除去機構に含まれる異物除去部材（清掃部材）であり、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間を図１の上下方向（以下、走査方向と称する）に移動する。異物除去部材１１をＬＰＦ２０１の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した塵埃等の異物を除去する。２１６は異物捕獲部であり、異物除去部材１１が移動する範囲の図１の下側に設けられている。異物捕獲部２１６のＬＰＦ２０１との対向面２１６ａには粘着部が設けられており、異物除去部材１１によりＬＰＦ２０１の表面から払い落とされた異物を捕獲するようになっている。
【００１７】
図２は、異物除去機構１及びＬＰＦ２０１の前方斜視図である。図１で説明した構成要素には同じ符号を付し、その説明は省略する。異物除去機構１は、異物除去部材１１、ガイド軸１２、リードスクリュー１３、ベース１４、押さえ板１９を含んで構成される。なお、図２において、２０はマスク部材であり、ＬＰＦ２０１の図２の左右両端を押さえて保持部材２０２に固定する。
【００１８】
１２はガイド軸、１３はリードスクリューであり、これらガイド軸１２及びリードスクリュー１３は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。１４は異物除去部材１１が取り付けられるベースであり、ガイド軸１２が挿通する穴とリードスクリュー１３に合わせたネジ穴とが設けられている。不図示のモータによってリードスクリュー１３が回転することにより、ベース１４がガイド軸１２に沿って図２の上下方向（走査方向）に移動する。
【００１９】
異物除去部材１１は、１枚の金属板を加工することにより取り付け部１５、支持部１６、押圧部１７が形成された基材を備える。取り付け部１５は、支持部１６の一端に形成され、ベース１４に取り付けられる部位である。支持部１６は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部１７は、支持部１６の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。
【００２０】
また、異物除去部材１１は、押圧部１７に接着等により固定された繊維１８を備え、繊維１８が押圧部１７の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００２１】
１９は押さえ板であり、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において保持部材２０２に固定され、異物除去部材１１の支持部１６とＬＰＦ２０１との距離を規制する。
【００２２】
ここで、図３を参照して、異物除去部材１１の形状、構成について更に詳細に説明する。異物除去部材１１は、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間を走行するため、薄いものであることが求められる。そこで、繊維１８は、長さ０．２ｍｍ程度に裁断し、篩い分けしている。基材から繊維１８の先端までの高さは裁断及び篩い分けの精度や繊維１８を固定するための接着剤による固定具合等から±０．１ｍｍ程度のばらつきが生じる。よって、全ての繊維１８がＬＰＦ２０１の表面に接触するためには、基材がＬＰＦ２０１に圧力をかけた状態である必要がある。
【００２３】
異物除去部材１１がＬＰＦ２０１の表面に均一に圧力をかける構成について説明する。図３（ａ）は異物除去機構１の要部斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。なお、簡略化のため説明に不要な押さえ板１９は省略している。異物除去部材１１がＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるために、ＬＰＦ２０１に平行な支持部１６に斜設された押圧部１７は、その先端部がＬＰＦ２０１に押し付けられる。押圧部１７の先端部は、押圧によって所定量変形して、繊維１８がＬＰＦ２０１の表面に対して全面で当たる状態、すなわち押圧部１７がＬＰＦ２０１と略平行になった状態で保持される。この状態で、異物除去部材１１が移動する。
【００２４】
以下、図４、図５を参照して、本実施形態における異物除去部材１１の動作について説明する。図４、図５は、異物除去部材１１を移動させてＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を除去する過程を時系列的に示す模式図であり、２つの走査モードを比較する図である。
【００２５】
図４は、通常の走査モードであり、異物除去部材１１を一方向にのみ一定速度で移動させる。ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物の付着強度が弱い場合や、清掃するための時間が短い場合に有効な走査モードである。また、異物除去部材１１を固体撮像素子２０３に対応する範囲外へと素早く移動させる場合にも有効である。
【００２６】
一方、図５は、本発明を適用した走査モードであり、異物除去部材１１を走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる。ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去するのに有効な走査モードである。本実施形態では、走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返しながら異物除去部材１１を移動させるようにしている。
【００２７】
まず、図４に示す通常の走査モードについて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、押圧部１７に接着固定された繊維１８は、毛先が走査方向（図中矢印Ｓ）と逆向きになり、走査方向への一方向の移動では、この状態が維持される。すなわち、図４（ｂ）に示すように、ＬＰＦ２０１の表面に異物２０が付着している位置でも、繊維１８の毛先が異物２０と逆向きとなっている。そのため、異物２０が強固に付着している場合には、繊維１８が異物２０を簡単に乗り越えてしまい、異物２０を除去することができない。
【００２８】
このように通常の走査モードでは、異物除去能力が低く、水分や油等を含んだ頑固な汚れ等に対しては、十分な異物除去能力を発揮することができない。また、走査方向への一回の移動だけでは、異物を完全に除去することも困難である。
【００２９】
次に、図５に示す走査モードについて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、図４と同様に、走査方向（図中矢印Ｓ）への一方向に移動している状態であり、押圧部１７に接着固定された繊維１８は、毛先が走査方向と逆向きになっている。
【００３０】
図５（ｃ）は、走査方向と逆方向（図中矢印Ｓ´）へと移動を切り替えた状態である。この移動の切り替えは、不図示のコントローラ（制御手段）がモータを逆転させて、リードスクリュー１３の回転を逆転させることで可能になる。このとき、繊維１８の毛先を完全に反転させて走査方向に向けるように異物除去部材１１の移動量を最適化することが望ましい。
【００３１】
図５（ｄ）は、異物除去部材１１の移動方向を再び本来の走査方向に戻した状態である。図５（ｂ）との状態との差は、繊維１８の毛先が一時的に走査方向に向いていることである。この状態で、異物除去部材１１を走査方向に移動させることにより、繊維１８の毛先が異物２０とＬＰＦ２０１の表面と間に入り込み、異物２０を分離して除去することが可能になる。
【００３２】
図５（ｅ）、（ｆ）は、分離された異物２０を移動させる状態であり、異物除去部材１１を走査方向に移動させることにより、繊維１８の毛先が再び走査方向と逆向きになっている。図５（ｄ）の状態で異物２０がＬＰＦ２０１の表面から分離されるので、その後に繊維１８の毛先が走査方向と逆向きになっても、弱い力で異物２０を移動させることができる。
【００３３】
以上のように、走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返しながら異物除去部材１１を移動させるという簡単な動作を加えることにより、効果的に異物を除去することが可能になる。
【００３４】
また、ＬＰＦ２０１の表面の一部領域、例えば事前に検出した強固に付着した異物２０の付着位置でのみ走査方向に対する前後方向への微小移動を繰り返すようにしてもよく、これにより短時間で確実に異物を除去することが可能になる。
【００３５】
また、異物除去部材１１の移動方向を走査方向に対する前後に切り替えるだけなので、コントローラでの制御に変更を加えるだけで済み、機構上の変更は不要である。
【００３６】
以上述べたように、機構上の変更を加えることなく、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構１はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部１７の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図９を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、カメラの基本的な構成等は上記第１の実施形態で説明したものと同様であり、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第２の実施形態は、異物除去部材を走査方向に移動させるに際して、上記第１の実施形態で説明した走査方向と逆方向への移動に加えて、走査方向と直交する方向への移動を更に組み合わせた例である。これにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物に対して、任意の方向から異物除去動作が可能になり、強固に付着した異物でも容易に除去することができる。
【００３８】
図６は、異物除去機構及びＬＰＦ２０１を示す平面図である。図７は、リードスクリュー３２の中心軸に対して垂直に切った断面図（図６のVII−VII線断面図）、図８は、リードスクリュー３２の中心軸を含む面で切った側方断面図（図６のVIII−VIII線断面図）である。
【００３９】
３１はガイド軸、３２はリードスクリューであり、これらガイド軸３１及びリードスクリュー３２は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。３３はリードスクリュー３２を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。３４はガイド軸３１、リードスクリュー３２、駆動ユニット３３を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。
【００４０】
３５は異物除去部材４０が取り付けられるベースであり、ガイド軸３１が挿通する穴とリードスクリュー３２に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット３３によってリードスクリュー３２が回転することにより、ベース３５がガイド軸３１に沿って図６の上下方向（走査方向）に移動する。
【００４１】
３６はコイルであり、ベース３５に一体的に取り付けられている（図７、８を参照）。３７は断面略コの字状の保持枠であり、ベース３５及びコイル３６を保持し、これら、ベース３５、コイル３６、異物除去部材４０の支持部４１の上下方向への移動を規制する。
【００４２】
異物除去部材４０は、１枚の金属板を加工することにより支持部４１、押圧部４２が形成された基材を備える。支持部４１は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部４２は、支持部４１の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。４４は永久磁石であり、支持部４１の端部でコイル３６に対向する位置に保持固定されている。支持部４１は、保持枠３７によって走査方向と直交する方向（図６の矢印Ｘ）にのみ移動が許容されており、永久磁石４４及びコイル３６の電磁作用によって異物除去部材４０が走査方向と直交する方向に移動可能となっている。
【００４３】
また、異物除去部材４０は、押圧部４２に接着等により固定された繊維４３を備え、繊維４３が押圧部４２の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００４４】
３８は押さえ板であり、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において保持部材２０２に固定され、異物除去部材４０の支持部４１とＬＰＦ２０１との距離を規制する。
【００４５】
以下、図６〜図９を参照して、本実施形態における異物除去部材４０の動作について説明する。図６〜図８に示すように、異物除去部材４０は、リードスクリュー３２の回転を逆転させることによってベース３５を介して走査方向と逆方向に移動可能となっている。また、異物除去部材４０は、永久磁石４４及びコイル３６の電磁作用によって走査方向と直交する方向に移動可能となっている。
【００４６】
この動作を詳細に説明すると、駆動ユニット３３の出力によってリードスクリュー３２を回転させ、この回転がベース３５を介して異物除去部材４０の走査方向の移動に変換される。また、駆動ユニット３３の回転を逆転させることによって、異物除去部材４０の走査方向と逆方向への微小移動も可能である。
【００４７】
また、この動作と独立して、第２の駆動手段である電磁作用により、異物除去部材４０の走査方向と直交する方向への移動も可能である。これは、ベース３５に一体的に取り付けられたコイル３６と異物除去部材４０の支持部４１の最も駆動部に近い位置に一体的に取り付けられた永久磁石４４の電磁作用を用いたものである。コイル３６に不図示の電源を用いて電流を流すと、コイル３６及び永久磁石４４の電磁作用と、保持枠３７による方向の規制によって、異物除去部材４０は、図６の左右方向（図中矢印Ｘ）に移動する。このときの最大移動量は、押さえ板３８及び保持枠３７によって規制され、異物除去に必要とされる移動量以上に動くのを防ぐようにしている。
【００４８】
このように走査方向と逆方向、及び、走査方向と直行する方向にそれぞれ独立して異物除去部材４０を移動させることができるので、多種多様な動作が可能になる。図９（ａ）〜（ｄ）は、多種多様な動作の一例を示したものである。走査方向が図９の下方向（図中矢印Ｓ）であるとする。
【００４９】
図９（ａ）は、異物除去部材４０の走査方向への移動と、走査方向と直交する方向への移動とを一定時間毎に切り替えた例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５０】
図９（ｂ）は、異物除去部材４０の走査方向への移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に一定の速度で実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５１】
図９（ｃ）は、異物除去部材４０の走査方向の移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に速度を変化させて実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５２】
図９（ｄ）は、異物除去部材４０の走査方向に対する前後方向の移動と、走査方向と直交する方向への移動とを同時に速度を変化させて実行し、かつ、走査方向と直交する方向への移動方向を一定時間毎に切り替えるようにした例である。このように移動させることにより、全体として螺旋状の軌跡を描くように動作させることができ、繊維４３の毛先の向きを順次変化させながら、全体として隙間なく走査させることができる。
【００５３】
以上述べたように、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部４２の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００５４】
なお、本実施形態では、異物除去部材４０を走査方向と直交する方向に移動させる手段としてコイル３６及び永久磁石４４による電磁作用を利用したが、それに限定されるものではない。例えば圧電素子を用いて逐次微小移動させるように構成しても良い。また、リニア駆動や超音波モータを駆動源として用いても良い。更に、走査方向への移動と同様に、モータを駆動源として用いても良い。
【００５５】
（第３の実施形態）
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、カメラの基本的な構成等は上記第１の実施形態で説明したものと同様であり、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第３の実施形態は、異物除去部材を走査方向に移動させるに際して、ＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向への移動、換言すればＬＰＦ２０１の表面の略垂直方向への移動を組み合わせた例である。これにより、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を箒で掃くような動作が可能になり、強固に付着した異物でも容易に除去することができる。
【００５６】
図１０は、異物除去機構及びＬＰＦ２０１を示す平面図である。図１１は、リードスクリュー５３の中心軸に対して垂直に切った断面図（図１０のXI−XI線断面図）、図１２は、リードスクリュー５３の中心軸を含む面で切った側方断面図（図１０のXII−XII）である。
【００５７】
５１はガイド軸、５３はリードスクリューであり、これらガイド軸５１及びリードスクリュー５３は、ＬＰＦ２０１の一方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。５５はリードスクリュー５３を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。５７はガイド軸５１、リードスクリュー５３、駆動ユニット５５を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。同様に、５２はガイド軸、５４はリードスクリューであり、これらガイド軸５２及びリードスクリュー５４は、ＬＰＦ２０１の他方の側辺側において互いに平行に配置、固定される。５６はリードスクリュー５４を回転させるための駆動ユニットであり、モータ及び減速系を含む。５８はガイド軸５２、リードスクリュー５４、駆動ユニット５６を保持する保持部材であり、カメラ本体に固定される。
【００５８】
５９は異物除去部材７０が取り付けられるベースであり、ガイド軸５１が挿通する穴とリードスクリュー５３に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット５５によってリードスクリュー５３が回転することにより、ベース５９がガイド軸５１に沿って図１０の上下方向（走査方向）に移動する。同様に、６０は異物除去部材７０が取り付けられるベースであり、ガイド軸５２が挿通する穴とリードスクリュー５４に合わせたネジ穴とが設けられている。駆動ユニット５６によってリードスクリュー５４が回転することにより、ベース６０がガイド軸５２に沿って図１０の上下方向（走査方向）に移動する。
【００５９】
６１はコイルであり、ベース５９に一体的に取り付けられている（図１１を参照）。同様に、６２はコイルであり、ベース６０に一体的に取り付けられている（図１１を参照）。
【００６０】
異物除去部材７０は、１枚の金属板を加工することにより支持部７１、押圧部７２が形成された基材を備える。支持部７１は、ＬＰＦ２０１に平行に延伸する部位である。押圧部７２は、支持部７１の長辺のうち上側からＬＰＦ２０１に向かって斜設された部位であり、弾性を有する。７４、７５は永久磁石であり、支持部７１の両端部でコイル６１、６２に対向する位置に保持固定されている。６３、６４はベース５９、６０に設けられたヒンジであり、支持部７１が回動可能に構成されている。すなわち、永久磁石７４、７５及びコイル６１、６２の電磁作用によって異物除去部材７０がＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向に移動可能となっている。
【００６１】
また、異物除去部材７０は、押圧部７２に接着等により固定された繊維７３を備え、繊維７３が押圧部７２の弾性によってＬＰＦ２０１の表面に接触する。
【００６２】
以下、図１０〜図１２を参照して、本実施形態における異物除去部材７０の動作について説明する。図１０〜図１２に示すように、異物除去部材７０は、永久磁石７４、７５及びコイル６１、６２の電磁作用によってＬＰＦ２０１の表面との距離を微小に変化させる方向に移動可能となっている。
【００６３】
この動作を詳細に説明すると、駆動ユニット５５、５６の出力によってリードスクリュー５３、５４を回転させ、この回転がベース５９、６０を介して異物除去部材７０の走査方向の移動に変換させる。このように左右両側で同期させて異物除去部材７０を動かすことによって、左右均一な清掃動作が可能になる。また、駆動ユニット５５、５６の回転を逆転させることによって、異物除去部材７０の走査方向と逆方向への微小移動も可能である。
【００６４】
また、この動作と独立して、第２の駆動手段である電磁作用により、異物除去部材７０のＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向へも移動可能である。これは、ベース５９、６０に一体的に取り付けられたコイル６１、６２と異物除去部材７０の支持部７１の最も駆動部に近い位置に一体的に取り付けられた永久磁石７４、７５の電磁作用を用いたものである。コイル６１、６２に不図示の電源を用いて電流を流すと、コイル６１、６２及び永久磁石７４、７５が吸着し、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面が強く押し付けられる（図１２（ａ）を参照）。一方、コイル６１、６２に流す電流を減少させると、電磁作用による吸着力に対して、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面に接触する反力が打ち勝つ。その結果、ベース５９、６０に設けたヒンジ６３、６４を中心に、繊維７３がＬＰＦ２０１の表面から離間する方向に回動し、これと共に、繊維７３の毛先がＬＰＦ２０１の表面に当接する状態が徐々に変化する（図１２（ｂ）を参照）。
【００６５】
この微小動作を繰り返すことによって、ＬＰＦ２０１の表面に付着した異物を跳ね除く動作が可能になり、効率良く異物を除去することができる。更に、このときの動作として、走査方向に対する前後方向の移動を効果的に組み合わせることによって、清掃後に除去された異物を効率良く運ぶこともできる。
【００６６】
以上述べたように、ＬＰＦ２０１の表面に強固に付着した異物を除去することが可能になる。また、異物除去機構はフォーカルプレーンシャッター１０２と独立しているので、従来技術のようにシャッター速度を落とすことはない。更に、薄い金属板により形成される押圧部７２の弾性を利用してＬＰＦ２０１の表面に圧力をかけるので、ＬＰＦ２０１とフォーカルプレーンシャッター１０２との間の狭い隙間を走行し、異物除去を行うことができ、カメラが大型化することもない。
【００６７】
なお、本実施形態では、異物除去部材７０をＬＰＦ２０１の表面との距離を変える方向に移動させる手段としてコイル６１、６２及び永久磁石７４、７５による電磁作用を利用したが、それに限定されるものではない。例えばカム構造を持たせて、一定周期でＬＰＦ２０１の表面との距離が変化するように構成しても良い。この場合、新たに別のアクチュエータを必要とせず、安価に構成することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、繊維１８、４３、７３をＬＰＦ２０１の表面に接触させる例を説明したが、異物除去部材の移動に伴って光学部材の表面に対する接触方向が変わる部材であればよく、例えば植毛紙等を用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、本発明でいう撮像素子の前方に配置された光学部材としてＬＰＦ２０１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他のフィルタや固体撮像素子２０３のカバーガラス２０５であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施形態のデジタル一眼レフカメラの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの前方斜視図である。
【図３】第１の実施形態の異物除去機構を説明するための図であり、（ａ）は異物除去機構の要部斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。
【図４】通常の走査モードでの異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦを示す平面図である。
【図７】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図８】第２の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図９】第２の実施形態の異物除去部材の動作について説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦを示す平面図である。
【図１１】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【図１２】第３の実施形態の異物除去機構及びＬＰＦの断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１１、４０、７０ 異物除去部材
１２、３１、５１、５２ ガイド軸
１３、３２、５３、５４ リードスクリュー
１４、３５、５９、６０ ベース
１６、４１、７１ 支持部
１７、４２、７２ 押圧部
１８、４３、７３ 繊維
１９、３８ 押さえ板
２０１ ＬＰＦ（光学ローパスフィルタ）
２０３ 固体撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、
異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる構成にしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と逆方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と直交する方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、前記光学部材の表面との距離を変える方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、前記光学部材の表面の一部領域において、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記異物除去部材は、前記異物除去部材の移動に伴って前記光学部材の表面に対する接触方向が変わる部材を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、
異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備えた撮像装置における異物除去方法であって、
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする撮像装置における異物除去方法。
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、
異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備え、
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせる構成にしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と逆方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と直交する方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、前記光学部材の表面との距離を変える方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、前記光学部材の表面の一部領域において、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記異物除去部材は、前記異物除去部材の移動に伴って前記光学部材の表面に対する接触方向が変わる部材を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、
異物除去部材を前記光学部材の表面に接触させながら走査方向に移動させることにより、前記光学部材の表面に付着した異物を除去する異物除去機構とを備えた撮像装置における異物除去方法であって、
前記異物除去部材を前記走査方向に移動させるに際して、該走査方向と別の方向への移動を組み合わせることを特徴とする撮像装置における異物除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１９４７５０（Ｐ２００９−１９４７５０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５０９１（Ｐ２００８−３５０９１）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【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８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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