異物除去装置およびそれを備える光学機器
【課題】 光学部材の周辺温度や圧電素子の貼着状態によって、第１の曲げ振動と同じ時間位相で、次数が１つ異なる振動を励起したとしても、それぞれの振動を検出すると、時間位相がずれる。
【解決手段】 光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動とで、どのくらいの時間位相ずれが発生しているのかを検出する。そして、検出した時間位相ずれに基づいて、本駆動の際に利用する本駆動パラメータを算出する。
【解決手段】 光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動とで、どのくらいの時間位相ずれが発生しているのかを検出する。そして、検出した時間位相ずれに基づいて、本駆動の際に利用する本駆動パラメータを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵埃等の異物をふるい落とす異物除去装置およびそれを備える光学機器に関するものである。
【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光学装置では、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する。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。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。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などの光学部材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。
【０００３】
このような現象を回避するために、撮像素子の被写体側に設けられた光学部材を圧電素子で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の異物を除去することが知られている。
【０００４】
特許文献１には、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が９０°ずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に進行波を発生させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学部材の周辺温度や圧電素子の貼着状態によって、第１の曲げ振動と同じ時間位相で、次数が１つ異なる振動を励起したとしても、それぞれの振動を検出すると、時間位相がずれる。
【０００７】
光学部材に安定した進行波を発生させるためには、第１の曲げ振動と第２の曲げ振動との時間位相ずれが理想のずれ量となるように、駆動パラメータを設定する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が理想のずれ量だけずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に安定した進行波を発生させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の異物除去装置は、光学部材と、前記光学部材に貼着される圧電素子と、前記光学部材に第１の曲げ振動を励起する第１の駆動モード、前記光学部材に前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動を励起する第２の駆動モード、および前記光学部材に第１の曲げ振動と、前記第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する駆動制御手段と、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記光学部材の振動を検出する振動検出手段と、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動と、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動との時間位相ずれに基づいて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際の駆動パラメータを設定する駆動パラメータ作成手段とを有し、前記駆動手段は、前記駆動パラメータ作成手段によって設定された前記駆動パラメータを用いて、前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が理想のずれ量だけずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に安定した進行波を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの曲げ振動の周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態におけるｍ次およびｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【図５】２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図６】２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図７】圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。
【図８】第１の実施形態として、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。
【図９】異物除去動作を説明するフローチャートである。
【図１０】振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
異物除去ユニットを備える光学機器の一例として、デジタルカメラに、本発明を適用した例を説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【００１５】
マイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵ）１０１は、例えば中央処理装置であり、デジタルカメラ１００が備える各ブロックに動作を制御する。ＭＰＵ１０１には、ミラー駆動回路１０２、焦点駆動回路１０３、シャッタ駆動回路１０４、画像信号処理回路１０５、スイッチセンサ回路１０６、測光回路１０７、圧電素子駆動回路１１１、振動検出回路１１２、温度センサ１１３が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。
【００１６】
ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００内のレンズ制御回路２０２とマウント接点２１を介して通信を行う。ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００が接続されると、マウント接点２１を介して信号を受信することにより、撮像レンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と通信可能状態になったことを判断する。レンズ制御回路２０２は、ＭＰＵ１０１からの制御信号を受信することにより、ＡＦ駆動回路２０３および絞り駆動回路２０４を介して撮像レンズユニット２００内の撮像レンズ２０１および絞り２０５の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮像レンズ２０１のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって構成される。
【００１７】
ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモータを備え、レンズ制御回路２０２の制御により撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子３３に撮影光束を合焦させる。絞り駆動回路２０４は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路２０２の制御により絞り２０５の絞り量を変化させる。
【００１８】
メインミラー６は、図１に示す撮影光軸に対して４５度の角度に保持された状態で、撮像レンズ２０１を通過する撮影光束をペンタプリズム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。
【００１９】
ミラー駆動回路１０２は、例えばＤＣモータとギヤトレインにより構成され、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。
【００２０】
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、焦点駆動回路１０３に供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１０１に送信される。
【００２１】
ＭＰＵ１０１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。具体的にはＭＰＵ１０１は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路２０２およびＡＦ駆動回路２０３を介して撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
【００２２】
ペンタプリズム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。これにより、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。
【００２３】
またペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ３７にも導く。測光回路１０７は、測光センサ３７から出力された測光値を観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１０１に出力する。ＭＰＵ１０１は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００２４】
シャッタユニット３２は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタであり、撮影者がファインダ接眼窓１８を介して被写体像を観察する際は、シャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。また撮影時には、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うことにより撮像光束を通過し、後述する撮像素子３３は結像された被写体像を光電変換して撮像を行う。そして設定されたシャッタ秒時が経過した後、シャッタ後幕は露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより１つの画像データにかかる撮影が完了する。なお、シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１０１から制御命令を受けたシャッタ駆動回路１０４により制御される。
【００２５】
画像信号処理回路１０５は、撮像素子３３より出力されたアナログ画像信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。スイッチセンサ回路１０６は、メインＳＷ４３、クリーニングＳＷ４４等のデジタルカメラ１００が備えるユーザインタフェースを撮影者が操作することにより入力される入力信号をＭＰＵ１０１に送信する。クリーニングＳＷ４４は、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の除去指示を行うためのユーザインタフェースであり、撮影者はクリーニングＳＷ４４を操作することにより手動でフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
【００２６】
異物除去ユニットとしての撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３を含む部品がユニット化されたブロックである。光学ローパスフィルタ４１０は光学部材に相当する。
【００２７】
撮像素子３３は、例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の撮像デバイスであり、上述したように、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。圧電素子４３０は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信した圧電素子駆動回路１１１により加振され、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。ＭＰＵ１０１と圧電素子駆動回路１１１は駆動制御手段として機能する。振動検出回路１１２は光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する振動検出手段として機能する。温度センサ１１３は光学部材周辺の温度を検出する温度検出手段として機能する。
【００２８】
＜異物除去ユニットの構造＞
ここで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させてフィルタ上の異物の除去を行う、異物除去ユニットとしての撮像ユニット４００について、図２を参照してさらに詳細に説明する。図２は、撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【００２９】
撮像素子３３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。光学ローパスフィルタ４１０は、光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材である。
【００３０】
光学ローパスフィルタ４１０は、光学有効領域の外側に一対の圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
【００３１】
圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、後述するようにそれぞれ１枚の圧電部材上に複数の電極が一体的に形成されており、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の対向する２つの短辺に沿ってそれぞれ配置される。
【００３２】
より詳しくは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部において、第１の圧電素子である圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一方端）と平行となるように貼着される。第２の圧電素子である圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他方端）と平行となるように貼着される。
【００３３】
光学ローパスフィルタ４１０は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに周期的な電圧が印加され、圧電素子４３０は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ４１０も周期的な屈曲変形を生じる。具体的な振動の様子については後述する。
【００３４】
光学ローパスフィルタ保持部材４２０は樹脂または金属で形成され、光学ローパスフィルタ４１０を保持する。光学ローパスフィルタ保持部材４２０は撮像素子保持部材５１０にビス固定される。
【００３５】
付勢部材４４０は光学ローパスフィルタ４１０を撮像素子３３の方向に付勢する。付勢部材４４０は光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。付勢部材４４０はデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。光学ローパスフィルタ４１０表面もデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。これにより、光学ローパスフィルタ４１０表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
【００３６】
弾性部材４５０は断面が略円形の枠形状を有し、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０とで挟まれる。付勢部材４４０が光学ローパスフィルタ４１０を付勢することで、弾性部材４５０は光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０との間で押しつぶされる。したがって、弾性部材４５０を押しつぶす力の大きさは、付勢部材４４０の撮像素子３３方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材４５０はゴムでもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いてもよい。
【００３７】
光学部材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る。光学部材４６０は光学ローパスフィルタ保持部材４２０に接着固定される。
撮像素子保持部材５１０は矩形の開口部が形成され、その開口部に撮像素子３３を露出させた状態で撮像素子３３を固定保持する。撮像素子保持部材５１０はデジタルカメラ１００の本体にビス等で固定される。
【００３８】
マスク５２０は撮像素子３３に撮影光路外からの余分な光が入射することを防ぐために、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とで挟まれて保持される。
【００３９】
撮像素子付勢部材５３０は左右一対の板バネ状の付勢部材である。撮像素子付勢部材５３０は撮像素子保持部材５１０にビス固定され、撮像素子３３を撮像素子保持部材５１０に押し付ける。
【００４０】
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と弾性部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００４１】
＜振動の説明＞
次に、図３〜図６を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に発生する振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向（図中、左右方向）に進行する進行波を光学ローパスフィルタ４１０に発生させる。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０に時間位相をずらして、次数が１つ異なる二つの曲げ振動を励起することによって、光学ローパスフィルタ４１０に進行波を発生させている。
【００４２】
図３は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図３に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードの曲げ振動が励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が励起される。
【００４３】
ここで、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次の振動モードの曲げ振動の共振とｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の共振との両方を利用することができる。ｆをｆ＜ｆ（ｍ）に設定すると、ｍ次の振動モードにおける共振を利用することはできるが、ｆ（ｍ＋１）次の振動モードにおける共振点から離れるため、ｍ＋１次の振動モードにおける共振を利用することは困難となる。
【００４４】
また、ｆ（ｍ＋１）＜ｆとした場合は、ｍ＋１次の振動モードにおける共振だけしか利用することができない。本実施の形態では、両方の振動モードにおける共振を利用するため、周波数ｆはｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定する。
【００４５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、ｍが奇数の場合のｍ次およびｍ＋１次の振動モードの波形、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【００４６】
図４（ａ）および図４（ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図４（ａ）は光学ローパスフィルタ４１０をメインミラー６側から見た図である。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に貼着されている。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０の長辺方向に複数の節が等間隔で現れる。図４（ｂ）には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される交流電圧の振幅と時間位相とを実数成分と虚数成分で表現している。
【００４８】
図４（ｂ）に図示される（１）はｍ次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（２）はｍ＋１次の振動モードの交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（３）はｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相を９０°ずらした場合の交流電圧を示している。
【００４９】
なお、ここでは、２つの振動モードの曲げ振動で同じ振幅を出すために、ｍ次振動モードの曲げ振動とｍ＋１次振動モードの曲げ振動の振幅比をＡ：１として、各振動モードの曲げ振動の電圧をｍ次の振動モードの曲げ振動における振幅で規格化している。
【００５０】
光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、第１の曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるためには、図４（ｂ）に図示される（１）と（３）の交流電圧を加算すればよい。すなわち、図４（ｂ）に図示される（４）に示す交流電圧を印加すればよい。
【００５１】
次に、上記の制御方法によって、２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動について説明する。本実施形態では、９次と１０次の振動モードを同時に励起する場合を考える。
【００５２】
時間位相を９０°ずらして、２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の各時間位相での挙動を図５および図６に図示する。図中の横軸は、光学ローパスフィルタ４１０内での位置を表しており、左端から右端までを０〜３６０の数値で表している。また、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。
【００５３】
図５および図６において、Ｃは振動モードが９次の曲げ振動の波形、Ｄは振動モードが１０次の曲げ振動の波形を表している。また、Ｅが２つのモードが合成された波形を表している。
【００５４】
つまり、Ｅは実際の光学ローパスフィルタ４１０の振幅を表している。Ｆは光学ローパスフィルタ４１０のＺ方向の加速度である。光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ４１０が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。
【００５５】
つまり、Ｚ方向の加速度を示す曲線Ｆが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学ローパスフィルタ４１０の変位を示す曲線Ｅの法線方向の力を受ける。図中ｒｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は右方向（Ｘ方向の正の向き）に力を受ける。図中ｌｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は左方向（Ｘ方向負の向き）に力を受ける。結果として、Ｘｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示す場所に異物は移動する。本実施形態では、時間位相が進むにつれて、このＸｎ（ｎ＝１、２、３、…）がＸ方向正の向きに移動して行くことによって、異物がＸ方向正の向きに移動して行く。
【００５６】
＜圧電素子の電極配置＞
次に、図７は、圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。図７は、圧電素子４３０ａの三面図である。図７に図示するように、圧電素子４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢの４種の電極から構成される。
【００５７】
図７に図示するように、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）には、駆動電極ＡＦが２つとセンサ電極ＳＦが１つ形成される。すなわち、駆動電極は圧電部材のＦ面（第１の面）に複数形成されている。圧電部材４３１のＢ面（第２の面）には、駆動電極ＡＢが２つとグランド電極ＳＢが１つ形成される。２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。２つの駆動電極ＡＦおよび２つの駆動電極ＡＢは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための駆動電極である。
【００５８】
制御回路である圧電素子駆動回路１１１が、２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢに対して交互に電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させる。
【００５９】
センサ電極ＳＦは、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するための振動検出電極である。センサ電極ＳＦは、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）で２つの駆動電極ＡＦの間に形成される。センサ電極ＳＦは、振動検出回路１１２に接続される。
【００６０】
グランド電極ＳＢは、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電部材４３１のＢ面（第２の面）で２つの駆動電極ＡＢの間に形成される。センサ電極ＳＦとのグランド電極ＳＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。
【００６１】
センサ電極ＳＦが接続される振動検出回路１１２は、接地電圧となるグランド電極ＳＢに対して、センサ電極ＳＦの発生する出力電圧がどのように変化するかを監視して、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する。
【００６２】
駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢは、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を用いた熱圧着によって不図示の圧電素子用フレキシブルプリント基板に接続される。駆動電極ＡＦおよび駆動電極ＡＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、圧電素子駆動回路１１１に接続される。振動検出電極であるセンサ電極ＳＦは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、振動検出回路１１２に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分に接続される。
【００６３】
このように構成された圧電素子４３０ａは、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００６４】
なお、圧電素子４３０ｂも圧電素子４３０ａと同様に構成される。圧電素子４３０ｂは、圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００６５】
＜センサ電極の配置＞
次に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着した際に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂにそれぞれ形成されるセンサ電極ＳＦの位置について説明する。
【００６６】
図８は、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図８に示すように、圧電素子４３０ａの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）の長さとほぼ等しい。
【００６７】
図８に示すように、圧電素子４３０ｂの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ｂの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺とほぼ等しい。
【００６８】
上述したように周波数ｆ（ｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１））で光学ローパスフィルタ４１０を振動させ、異物を搬送させる。このとき、周波数ｆは、ｆ（ｍ）からｆ（ｍ＋１）の間で、最も搬送に適した進行波が励起される周波数でなければならない。
【００６９】
図８は、周波数ｆにおける進行波の概略図を表している。図８は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのみを、撮像素子側から見た図である。また、図中の斜線で囲まれた領域は、デジタルカメラ１００に入射した撮影光束が通過する光学有効領域である。
【００７０】
図８に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向に進行する進行波が励起される。このとき、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向には、図示するような１次の振動モードの定常波が発生する。
【００７１】
図中の点線は、この１次の定常波の節を表している。この１次の定常波の節は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸を対称として、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に１つずつ出現する。この１次の定常波は、周波数ｆ（ｍ）（ｍ次の振動モード）と周波数ｆ（ｍ＋１）（ｍ＋１次の振動モード）との間の周波数において発生する定常波である。
【００７２】
光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波と、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波との合成波によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に搬送される。
【００７３】
異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の腹となる光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸で、最大となる。異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分に近づくにつれ、小さくなる。そして、異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分で、最小となる。
【００７４】
したがって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分では、異物を搬送するために十分な振幅が得られない可能性がある。
【００７５】
本実施形態では、光学ローパスフィルタの大きさを最適化することで、この１次の定常波の節を光学有効領域の外側に発生させている。すなわち、１次の定常波の節が光学有効領域の外側に発生するように、光学ローパスフィルタの大きさを設定している。
【００７６】
これによって、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域内では異物を搬送するために十分な振幅を得ることができる。
【００７７】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の端で反射する。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波とは別の振動が発生する。
【００７８】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波は、異物を搬送する合成波と干渉する。この干渉によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近では、合成波の振幅に大小のムラが発生し、異物を搬送する合成波の位相とは異なる位相の振動が発生してしまう。
【００７９】
したがって、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節よりも外側に位置すると、センサ電極ＳＦは異物を搬送する合成波を精度よく検出することができない。
【００８０】
一方、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節上に位置すると、異物を搬送する合成波の振幅が小さいので、振動とノイズとの判別が難しくなる。
【００８１】
このようなことから、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節と節の間に位置するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。すなわち、センサ電極ＳＦは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する振動の複数の節間に位置する。本実施形態では、センサ電極ＳＦの位置を、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上としている。
【００８２】
これによって、センサ電極ＳＦは、振幅が最大となる合成波を検出することができるので、振動とノイズとの判別が容易となる。また、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸に近づくにつれ、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波による影響も小さくなる。
【００８３】
したがって、センサ電極ＳＦの位置を光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上とすることで、センサ電極ＳＦは異物を搬送する進行波を精度よく検出することができる。
【００８４】
なお、センサ電極ＳＦの大きさは、センサ電極ＳＦからの出力電圧がノイズレベルより十分大きくなる程度の大きさであればよい。駆動電極ＡＦは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための電極であるので、可能な限り大きく形成することが好ましい。
【００８５】
ここで、圧電素子４３０ａに形成されている２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢを第１の駆動電極とし、圧電素子４３０ａに形成されているセンサ電極ＳＦを第１のセンサ電極とする。同様に、圧電素子４３０ｂに形成されている２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢを第２の駆動電極とし、圧電素子４３０ｂに形成されているセンサ電極ＳＦを第２のセンサ電極とする。
【００８６】
圧電素子駆動回路１１１は、圧電素子４３０ａの第１の駆動電極および圧電素子４３０ｂの第２の駆動電極にそれぞれ接続されている。圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧はＭＰＵ１０１によって制御されている。振動検出回路１１２は、圧電素子４３０ａの第１のセンサ電極および圧電素子４３０ｂの第２のセンサ電極に接続され、圧電素子４３０ａの第１のセンサ電極からの出力および圧電素子４３０ｂの第２のセンサ電極からの出力は振動検出回路１１２に入力される。
【００８７】
＜異物除去動作＞
図９を用いて、本実施例における異物除去動作を説明する。図９（ａ）は本実施例における異物除去動作のメインフローチャートである。
【００８８】
ステップＳ１００で異物除去動作のメインフローを開始する。
【００８９】
ステップＳ１１０では、スイッチセンサ回路１０６がクリーニングＳＷ４４のオン操作を検出する。ステップＳ１２０では、ＭＰＵ１０１が温度センサ１１３からの出力に基づいて、デジタルカメラ１００内部の温度を検出する。
【００９０】
ステップＳ１３０では、ＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶されている温度データを読み出す。ＥＥＰＲＯＭ１０８は、過去のプレ駆動によって算出した本駆動パラメータとプレ駆動を実行させたときの温度データとを関連付けて記憶している。
【００９１】
ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で検出されたデジタルカメラ１００内部の温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度に基づいて設定される所定の温度範囲のいずれかに入っているかどうかを判断する。デジタルカメラ１００内部の温度がいずれかの温度範囲内に入っている場合にはステップＳ１７０へ進み、デジタルカメラ１００内部の温度がいずれの温度範囲内にも入っていない場合にはステップＳ１５０へ進む。
【００９２】
ステップＳ１５０では、異物除去動作を実行させてからの経過時間があらかじめ設定される所定の時間範囲内であるかどうかを判断する。異物除去動作を実行させてからの経過時間が所定の時間範囲内である場合にはステップＳ１７０へ進み、異物除去動作を実行させてからの経過時間が所定の時間範囲内でない場合にはステップＳ１６０へ進む。
【００９３】
ステップＳ１６０では、プレ駆動を実行する。プレ駆動の詳細については後述する。
【００９４】
ステップＳ１７０では、本駆動を実行する。本駆動の詳細については後述する。
【００９５】
ステップＳ１８０では、ＭＰＵ１０１がタイムカウントを開始する。これによって、異物除去動作を実行させてからの経過時間を計時することができる。すなわち、ＭＰＵ１０１は圧電素子を駆動してからの経過時間を計測する計測手段として機能する。
【００９６】
そして、ステップＳ１９０で異物除去動作のメインフローを終了する。
【００９７】
図９（ｂ）は本実施例におけるステップＳ１６０に示すプレ駆動の詳細を説明するサブフローチャートである。
【００９８】
光学ローパスフィルタ４１０に進行波を発生させるためには、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させる必要がある。
【００９９】
したがって、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときと、ｍ次の振動モードの曲げ振動と同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときで、どのくらいの時間位相のずれが生じるのかを検出する必要がある。
【０１００】
そして、検出した時間位相のずれを考慮して、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相のずれ量を決定することが望ましい。
【０１０１】
例えば、ｍ次の振動モードの曲げ振動とｍ＋１次の振動モードの曲げ振動との検出した時間位相のずれが１０°だとすると、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相のずれ量を８０°と決定する。こうすることで、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動とを同時に励起させることが可能となる。これにより、光学ローパスフィルタ４１０に安定した進行波を発生させることが可能となる。
【０１０２】
プレ駆動では、まず、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させたときに、振動検出回路１１２で振動を検出する。ここで、ｍ次の振動モードの曲げ振動が第１の曲げ振動に相当し、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させることが第１の駆動モードに相当する。
【０１０３】
次に、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させたときに、振動検出回路１１２で振動を検出する。ここで、ｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が第２の曲げ振動に相当し、ｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させることが第２の駆動モードに相当する。
【０１０４】
光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動とで、どのくらいの時間位相ずれが発生しているのかを検出する。
【０１０５】
そして、検出した時間位相ずれに基づいて、ＭＰＵ１０１が本駆動の際に利用する駆動パラメータを作成する。ＭＰＵ１０１が駆動パラメータ作成手段として機能する。作成した駆動パラメータと、デジタルカメラ１００の内部の温度を基準に設定した温度範囲と、駆動パラメータの作成日時とを関連付けてＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶する。ここで、ＥＥＰＲＯＭ１０８は動作パラメータを記憶するメモリに相当する。
【０１０６】
プレ駆動によって、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が正確に９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるための駆動パラメータを算出することができる。
【０１０７】
ステップＳ２００でプレ駆動のサブフローを開始する。
【０１０８】
ステップＳ２１０では、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える周波数ｆ、電圧および通電時間を設定する。
【０１０９】
プレ駆動で使用する周波数ｆは本駆動で使用する周波数ｆと同じ周波数である。この周波数ｆは、光学ローパスフィルタ４１０の厚みのバラつきや環境温度などで撮像ユニット４００ごとに異なる値である。この周波数ｆは例えば、インピーダンスアナライザ等で光学ローパスフィルタ４１０の共振周波数を測定することで、得ることができる。
【０１１０】
プレ駆動の際には、振動検出回路１１２で振動を検出することができる程度の振幅で光学ローパスフィルタ４１０を振動させれば十分である。
【０１１１】
本実施例では、この点を考慮して、プレ駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える第１の電圧は、本駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える第２の電圧よりも低い電圧となるように設定している。
【０１１２】
また、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂの駆動時間も振動検出回路１１２で振動を検出することができる程度の時間であれば十分である。
【０１１３】
したがって、プレ駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを１回駆動する第１の駆動時間は、本駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを１回駆動する第２の駆動時間よりも短い駆動時間となるように設定している。
【０１１４】
本実施例では、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を４０Ｖ、通電時間を２０ｍｓとする。
【０１１５】
これによって、デジタルカメラ１００の消費電力を低減することもできる。
【０１１６】
ステップＳ２２０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起するように、圧電素子駆動回路１１１がステップＳ２１０で設定された周波数ｆ、電圧および通電時間で圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。
【０１１７】
光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果により圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのセンサ電極ＳＦには周波数ｆの正弦波の電圧が発生する。このとき、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのグランド電極ＳＢは常に接地電圧（０［Ｖ］）に保たれているので、振動検出回路１１２は圧電素子４３０ａおよび４３０ｂからそれぞれ出力電圧を検出する。
【０１１８】
図４に示す例では、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際には、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに同じ位相の駆動電圧を与えている。したがって、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧と圧電素子４３０ｂのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧は同じ正弦波形となる。
【０１１９】
ステップＳ２３０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起するように、圧電素子駆動回路１１１がステップＳ２１０で設定された周波数ｆ、電圧および通電時間で圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。
【０１２０】
光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果により圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのセンサ電極ＳＦには周波数ｆの正弦波の電圧が発生する。このとき、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのグランド電極ＳＢは常に接地電圧（０［Ｖ］）に保たれているので、振動検出回路１１２は圧電素子４３０ａおよび４３０ｂからそれぞれ出力電圧を検出する。
【０１２１】
図４に示す例では、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起する際には、圧電素子４３０ａには、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際に与えた電圧と同じ位相の電圧を与えている。しかし、圧電素子４３０ｂには、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際に与えた電圧とは位相を１８０°ずらした電圧を与えている。
【０１２２】
したがって、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ｂのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧は、圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧に対して、反転した正弦波形となる。
【０１２３】
ステップＳ２４０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動との時間位相ずれを検出する。
【０１２４】
図１０は、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧を説明する図である。図１０において、縦軸は電圧、横軸は時間である。縦軸に示される電圧は、光学ローパスフィルタ４１０の振幅に比例するものである。
【０１２５】
図中、実線で示す正弦波形Ｖｍは、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させた際に、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧である。図中の位相θｍは、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させるために、圧電素子４３０ａの駆動を開始してから、振動検出回路１１２が光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するまでの時間を表している。
【０１２６】
図中、点線で示す正弦波形Ｖｍ＋１は、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させた際に、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧である。
【０１２７】
図中の位相θｍ＋１は、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させるために、圧電素子４３０ａの駆動を開始してから、振動検出回路１１２が光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するまでの時間を表している。
【０１２８】
そして、図１０におけるθｄが、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動との時間位相ずれに相当する。
【０１２９】
圧電素子４３０ａに与えられる電圧は、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際と、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起する際で同じ位相である。そこで、本実施例では、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときと、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときとで、同じ位相の電圧が印加される圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出される出力電圧を用いて、上述の時間位相ずれを求めている。
【０１３０】
ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０にて検出した時間位相ずれθｄに基づいて、
ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相を演算する。そして、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動の時間位相とは演算した時間位相だけ異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるための本駆動用の駆動パラメータをベクトル演算にて求める。
【０１３１】
例えば、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対してｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が１０°遅れている（時間位相ずれθｄが１０°となる）場合には、ｍ＋１次の振動モードの時間位相を、ｍ次の振動モードの時間位相に対して時間位相を８０°遅らせる。そして、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させるためのパラメータと、時間位相が８０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させるためのパラメータとをベクトル演算によって合成する。ベクトル演算によって合成された駆動パラメータが本駆動用の駆動パラメータとなる。
【０１３２】
ここで演算される駆動パラメータとは、圧電素子４３０ａに与えられる印加電圧、圧電素子４３０ｂに与えられる印加電圧、および圧電素子４３０ａの印加電圧に対する圧電素子４３０ｂの印加電圧の位相差である。
【０１３３】
ステップＳ２６０では、ステップＳ２５０にて演算した本駆動用の駆動パラメータをステップＳ１２０にて検出した温度データを基準に設定した温度範囲と、本駆動用の駆動パラメータの作成日時とを関連付けてＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶する。
【０１３４】
ステップＳ２７０でプレ駆動のサブフローを終了し、メインフローにリターンする。
【０１３５】
図９（ｃ）は本実施例におけるステップＳ１７０に示す本駆動の詳細を説明するサブフローチャートである。
【０１３６】
ステップＳ３００で本駆動のサブフローを開始する。
【０１３７】
ステップＳ３１０では、ＥＥＰＲＯＭ１０８から適切な本駆動用の駆動パラメータを読み出す。具体的には、ステップＳ１２０にて検出した温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度範囲のいずれかに入っている場合には、ステップＳ１２０にて検出した温度が入っている温度範囲と関連付けられている本駆動用の駆動パラメータを読み出す。ステップＳ１２０にて検出した温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度範囲のいずれにも入っていない場合には、本駆動用の駆動パラメータの作成日時が最も新しい駆動パラメータを読み出す。
【０１３８】
ステップＳ３２０では、ステップＳ３１０にて読み出した本駆動用の駆動パラメータを設定するとともに、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える周波数ｆ、電圧、位相差および通電時間を設定する。本実施例では、例えば、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａに与える電圧を１２０Ｖ、圧電素子４３０ｂに与える電圧を１００Ｖ、通電時間を５００ｍｓとする。
【０１３９】
本駆動では、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を高くし、通電時間を長くすることで、光学ローパスフィルタ４１０に付着した異物を除去できる確率が高くなるので、可能な限り大きな電圧を圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える。
【０１４０】
ステップＳ３３０では本駆動の繰り返し回数ｎをカウントアップする。
【０１４１】
ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０にて設定した条件で、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動の時間位相とは演算した時間位相だけ異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させる。これが、第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードに相当する。
【０１４２】
ステップＳ３５０では、本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になったかどうかを判断する。本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になった場合には、ステップＳ３６０に進み、本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になっていない場合には、ステップＳ３３０に進む。
【０１４３】
ステップＳ３６０で本駆動のサブフローを終了し、メインフローにリターンする。
【０１４４】
本実施例では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が正確に９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させることができる。これによって、光学ローパスフィルタ４１０には安定した進行波を発生させることができる。また、本駆動の際に最大の異物除去性能を発揮するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を可能な限り高く設定したとしても、プレ駆動時に消費電力を低減することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１１１ 圧電素子駆動回路
１１２ 振動検出回路
４００ 撮像ユニット
４１０ 光学ローパスフィルタ
４３０ａ、４３０ｂ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵埃等の異物をふるい落とす異物除去装置およびそれを備える光学機器に関するものである。
【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光学装置では、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する。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。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。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などの光学部材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。
【０００３】
このような現象を回避するために、撮像素子の被写体側に設けられた光学部材を圧電素子で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の異物を除去することが知られている。
【０００４】
特許文献１には、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が９０°ずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に進行波を発生させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学部材の周辺温度や圧電素子の貼着状態によって、第１の曲げ振動と同じ時間位相で、次数が１つ異なる振動を励起したとしても、それぞれの振動を検出すると、時間位相がずれる。
【０００７】
光学部材に安定した進行波を発生させるためには、第１の曲げ振動と第２の曲げ振動との時間位相ずれが理想のずれ量となるように、駆動パラメータを設定する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が理想のずれ量だけずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に安定した進行波を発生させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の異物除去装置は、光学部材と、前記光学部材に貼着される圧電素子と、前記光学部材に第１の曲げ振動を励起する第１の駆動モード、前記光学部材に前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動を励起する第２の駆動モード、および前記光学部材に第１の曲げ振動と、前記第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する駆動制御手段と、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記光学部材の振動を検出する振動検出手段と、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動と、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動との時間位相ずれに基づいて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際の駆動パラメータを設定する駆動パラメータ作成手段とを有し、前記駆動手段は、前記駆動パラメータ作成手段によって設定された前記駆動パラメータを用いて、前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学部材に第１の曲げ振動と、第１の曲げ振動と次数が１つ異なり、第１の曲げ振動と時間位相が理想のずれ量だけずれた第２の曲げ振動とを同時に励起することによって、光学部材に安定した進行波を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの曲げ振動の周波数と振幅の関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態におけるｍ次およびｍ＋１次の振動モード形状、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【図５】２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図６】２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動を説明する図である。
【図７】圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。
【図８】第１の実施形態として、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。
【図９】異物除去動作を説明するフローチャートである。
【図１０】振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
異物除去ユニットを備える光学機器の一例として、デジタルカメラに、本発明を適用した例を説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。
【００１５】
マイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵ）１０１は、例えば中央処理装置であり、デジタルカメラ１００が備える各ブロックに動作を制御する。ＭＰＵ１０１には、ミラー駆動回路１０２、焦点駆動回路１０３、シャッタ駆動回路１０４、画像信号処理回路１０５、スイッチセンサ回路１０６、測光回路１０７、圧電素子駆動回路１１１、振動検出回路１１２、温度センサ１１３が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。
【００１６】
ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００内のレンズ制御回路２０２とマウント接点２１を介して通信を行う。ＭＰＵ１０１は、撮像レンズユニット２００が接続されると、マウント接点２１を介して信号を受信することにより、撮像レンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と通信可能状態になったことを判断する。レンズ制御回路２０２は、ＭＰＵ１０１からの制御信号を受信することにより、ＡＦ駆動回路２０３および絞り駆動回路２０４を介して撮像レンズユニット２００内の撮像レンズ２０１および絞り２０５の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮像レンズ２０１のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等の多数のレンズ群によって構成される。
【００１７】
ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモータを備え、レンズ制御回路２０２の制御により撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子３３に撮影光束を合焦させる。絞り駆動回路２０４は、例えばオートアイリス等の絞り機構であり、レンズ制御回路２０２の制御により絞り２０５の絞り量を変化させる。
【００１８】
メインミラー６は、図１に示す撮影光軸に対して４５度の角度に保持された状態で、撮像レンズ２０１を通過する撮影光束をペンタプリズム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。
【００１９】
ミラー駆動回路１０２は、例えばＤＣモータとギヤトレインにより構成され、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。
【００２０】
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、焦点駆動回路１０３に供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１０１に送信される。
【００２１】
ＭＰＵ１０１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。具体的にはＭＰＵ１０１は、被写体像信号を用いてデフォーカス量および方向を算出し、算出されたデフォーカス量および方向に従い、レンズ制御回路２０２およびＡＦ駆動回路２０３を介して撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。
【００２２】
ペンタプリズム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。これにより、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。
【００２３】
またペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ３７にも導く。測光回路１０７は、測光センサ３７から出力された測光値を観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１０１に出力する。ＭＰＵ１０１は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。
【００２４】
シャッタユニット３２は、例えば機械フォーカルプレーンシャッタであり、撮影者がファインダ接眼窓１８を介して被写体像を観察する際は、シャッタ先幕が遮光位置にあるとともに、シャッタ後幕が露光位置にある状態となる。また撮影時には、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うことにより撮像光束を通過し、後述する撮像素子３３は結像された被写体像を光電変換して撮像を行う。そして設定されたシャッタ秒時が経過した後、シャッタ後幕は露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行い、これにより１つの画像データにかかる撮影が完了する。なお、シャッタユニット３２は、ＭＰＵ１０１から制御命令を受けたシャッタ駆動回路１０４により制御される。
【００２５】
画像信号処理回路１０５は、撮像素子３３より出力されたアナログ画像信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理を行い、さらに得られたデジタル画像データに対してノイズ除去処理やゲイン調整処理等の様々な画像処理を実行する。スイッチセンサ回路１０６は、メインＳＷ４３、クリーニングＳＷ４４等のデジタルカメラ１００が備えるユーザインタフェースを撮影者が操作することにより入力される入力信号をＭＰＵ１０１に送信する。クリーニングＳＷ４４は、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の除去指示を行うためのユーザインタフェースであり、撮影者はクリーニングＳＷ４４を操作することにより手動でフィルタ上の異物の除去を実行させることができる。
【００２６】
異物除去ユニットとしての撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０、撮像素子３３を含む部品がユニット化されたブロックである。光学ローパスフィルタ４１０は光学部材に相当する。
【００２７】
撮像素子３３は、例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の撮像デバイスであり、上述したように、結像された被写体の光学像を光電変換することによりアナログ画像信号を出力する。圧電素子４３０は、例えばピエゾ素子等の単板の圧電素子であり、ＭＰＵ１０１から制御信号を受信した圧電素子駆動回路１１１により加振され、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。ＭＰＵ１０１と圧電素子駆動回路１１１は駆動制御手段として機能する。振動検出回路１１２は光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する振動検出手段として機能する。温度センサ１１３は光学部材周辺の温度を検出する温度検出手段として機能する。
【００２８】
＜異物除去ユニットの構造＞
ここで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させてフィルタ上の異物の除去を行う、異物除去ユニットとしての撮像ユニット４００について、図２を参照してさらに詳細に説明する。図２は、撮像ユニット４００の構成を概略的に示した分解斜視図である。
【００２９】
撮像素子３３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。光学ローパスフィルタ４１０は、光路上に配置され、光束が通過する光学有効領域が設定される矩形状の光学部材である。
【００３０】
光学ローパスフィルタ４１０は、光学有効領域の外側に一対の圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを配置する周縁部を有しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は対称である。このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、赤外カットや反射防止などの光学的なコーティングが施されている。
【００３１】
圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、後述するようにそれぞれ１枚の圧電部材上に複数の電極が一体的に形成されており、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の対向する２つの短辺に沿ってそれぞれ配置される。
【００３２】
より詳しくは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部において、第１の圧電素子である圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一方端）と平行となるように貼着される。第２の圧電素子である圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他方端）と平行となるように貼着される。
【００３３】
光学ローパスフィルタ４１０は、その辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように波状に振動される。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに周期的な電圧が印加され、圧電素子４３０は伸縮運動する。それに伴って光学ローパスフィルタ４１０も周期的な屈曲変形を生じる。具体的な振動の様子については後述する。
【００３４】
光学ローパスフィルタ保持部材４２０は樹脂または金属で形成され、光学ローパスフィルタ４１０を保持する。光学ローパスフィルタ保持部材４２０は撮像素子保持部材５１０にビス固定される。
【００３５】
付勢部材４４０は光学ローパスフィルタ４１０を撮像素子３３の方向に付勢する。付勢部材４４０は光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。付勢部材４４０はデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。光学ローパスフィルタ４１０表面もデジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続されている。これにより、光学ローパスフィルタ４１０表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。
【００３６】
弾性部材４５０は断面が略円形の枠形状を有し、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０とで挟まれる。付勢部材４４０が光学ローパスフィルタ４１０を付勢することで、弾性部材４５０は光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０との間で押しつぶされる。したがって、弾性部材４５０を押しつぶす力の大きさは、付勢部材４４０の撮像素子３３方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材４５０はゴムでもよいし、ポロン等のウレタンフォームを用いてもよい。
【００３７】
光学部材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る。光学部材４６０は光学ローパスフィルタ保持部材４２０に接着固定される。
撮像素子保持部材５１０は矩形の開口部が形成され、その開口部に撮像素子３３を露出させた状態で撮像素子３３を固定保持する。撮像素子保持部材５１０はデジタルカメラ１００の本体にビス等で固定される。
【００３８】
マスク５２０は撮像素子３３に撮影光路外からの余分な光が入射することを防ぐために、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とで挟まれて保持される。
【００３９】
撮像素子付勢部材５３０は左右一対の板バネ状の付勢部材である。撮像素子付勢部材５３０は撮像素子保持部材５１０にビス固定され、撮像素子３３を撮像素子保持部材５１０に押し付ける。
【００４０】
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と弾性部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００４１】
＜振動の説明＞
次に、図３〜図６を用いて、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に発生する振動の説明を行う。本実施の形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向（図中、左右方向）に進行する進行波を光学ローパスフィルタ４１０に発生させる。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０に時間位相をずらして、次数が１つ異なる二つの曲げ振動を励起することによって、光学ローパスフィルタ４１０に進行波を発生させている。
【００４２】
図３は、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０に励起される２つの振動モードの周波数と振幅の関係を示すグラフである。図３に示すように、ｆ（ｍ）で示される周波数でｍ次の振動モードの曲げ振動が励起され、ｆ（ｍ＋１）で示される周波数でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が励起される。
【００４３】
ここで、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加する電圧の周波数ｆをｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）に設定すると、ｍ次の振動モードの曲げ振動の共振とｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の共振との両方を利用することができる。ｆをｆ＜ｆ（ｍ）に設定すると、ｍ次の振動モードにおける共振を利用することはできるが、ｆ（ｍ＋１）次の振動モードにおける共振点から離れるため、ｍ＋１次の振動モードにおける共振を利用することは困難となる。
【００４４】
また、ｆ（ｍ＋１）＜ｆとした場合は、ｍ＋１次の振動モードにおける共振だけしか利用することができない。本実施の形態では、両方の振動モードにおける共振を利用するため、周波数ｆはｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１）となる範囲で設定する。
【００４５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、ｍが奇数の場合のｍ次およびｍ＋１次の振動モードの波形、並びに圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される電圧を示す図である。
【００４６】
図４（ａ）および図４（ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図４（ａ）は光学ローパスフィルタ４１０をメインミラー６側から見た図である。圧電素子４３０ａおよび４３０ｂは光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子３３側の表面に貼着されている。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０の長辺方向に複数の節が等間隔で現れる。図４（ｂ）には、それぞれの振動モードの曲げ振動において圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに印加される交流電圧の振幅と時間位相とを実数成分と虚数成分で表現している。
【００４８】
図４（ｂ）に図示される（１）はｍ次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（２）はｍ＋１次の振動モードの交流電圧を示している。図４（ｂ）に図示される（３）はｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相を９０°ずらした場合の交流電圧を示している。
【００４９】
なお、ここでは、２つの振動モードの曲げ振動で同じ振幅を出すために、ｍ次振動モードの曲げ振動とｍ＋１次振動モードの曲げ振動の振幅比をＡ：１として、各振動モードの曲げ振動の電圧をｍ次の振動モードの曲げ振動における振幅で規格化している。
【００５０】
光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、第１の曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるためには、図４（ｂ）に図示される（１）と（３）の交流電圧を加算すればよい。すなわち、図４（ｂ）に図示される（４）に示す交流電圧を印加すればよい。
【００５１】
次に、上記の制御方法によって、２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の挙動について説明する。本実施形態では、９次と１０次の振動モードを同時に励起する場合を考える。
【００５２】
時間位相を９０°ずらして、２つの振動モードの曲げ振動を同時に励起した場合の光学ローパスフィルタ４１０の各時間位相での挙動を図５および図６に図示する。図中の横軸は、光学ローパスフィルタ４１０内での位置を表しており、左端から右端までを０〜３６０の数値で表している。また、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向をＸ、短辺方向をＹ、面の法線方向をＺとする。
【００５３】
図５および図６において、Ｃは振動モードが９次の曲げ振動の波形、Ｄは振動モードが１０次の曲げ振動の波形を表している。また、Ｅが２つのモードが合成された波形を表している。
【００５４】
つまり、Ｅは実際の光学ローパスフィルタ４１０の振幅を表している。Ｆは光学ローパスフィルタ４１０のＺ方向の加速度である。光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ４１０が変形することによって、法線方向の力を受けて移動して行く。
【００５５】
つまり、Ｚ方向の加速度を示す曲線Ｆが正の値をとるとき、異物は面外に突き上げられ、この時間位相における光学ローパスフィルタ４１０の変位を示す曲線Ｅの法線方向の力を受ける。図中ｒｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は右方向（Ｘ方向の正の向き）に力を受ける。図中ｌｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示した区間では、異物は左方向（Ｘ方向負の向き）に力を受ける。結果として、Ｘｎ（ｎ＝１、２、３、…）で示す場所に異物は移動する。本実施形態では、時間位相が進むにつれて、このＸｎ（ｎ＝１、２、３、…）がＸ方向正の向きに移動して行くことによって、異物がＸ方向正の向きに移動して行く。
【００５６】
＜圧電素子の電極配置＞
次に、図７は、圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。図７は、圧電素子４３０ａの三面図である。図７に図示するように、圧電素子４３０ａは、１枚のピエゾ素子である圧電部材４３１と、圧電部材４３１の表面に形成される駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢの４種の電極から構成される。
【００５７】
図７に図示するように、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）には、駆動電極ＡＦが２つとセンサ電極ＳＦが１つ形成される。すなわち、駆動電極は圧電部材のＦ面（第１の面）に複数形成されている。圧電部材４３１のＢ面（第２の面）には、駆動電極ＡＢが２つとグランド電極ＳＢが１つ形成される。２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。２つの駆動電極ＡＦおよび２つの駆動電極ＡＢは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための駆動電極である。
【００５８】
制御回路である圧電素子駆動回路１１１が、２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢに対して交互に電圧を印加することで、光学ローパスフィルタ４１０を振動させる。
【００５９】
センサ電極ＳＦは、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するための振動検出電極である。センサ電極ＳＦは、圧電部材４３１のＦ面（第１の面）で２つの駆動電極ＡＦの間に形成される。センサ電極ＳＦは、振動検出回路１１２に接続される。
【００６０】
グランド電極ＳＢは、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分（グランド）に電気的に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電部材４３１のＢ面（第２の面）で２つの駆動電極ＡＢの間に形成される。センサ電極ＳＦとのグランド電極ＳＢは、それぞれ圧電部材４３１を挟んで表裏の関係となるように形成される。
【００６１】
センサ電極ＳＦが接続される振動検出回路１１２は、接地電圧となるグランド電極ＳＢに対して、センサ電極ＳＦの発生する出力電圧がどのように変化するかを監視して、光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出する。
【００６２】
駆動電極ＡＦ、駆動電極ＡＢ、センサ電極ＳＦ、グランド電極ＳＢは、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を用いた熱圧着によって不図示の圧電素子用フレキシブルプリント基板に接続される。駆動電極ＡＦおよび駆動電極ＡＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、圧電素子駆動回路１１１に接続される。振動検出電極であるセンサ電極ＳＦは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、振動検出回路１１２に接続される。グランド電極ＳＢは、圧電素子用フレキシブルプリント基板の配線パターンを介して、デジタルカメラ１００の接地電位となる部分に接続される。
【００６３】
このように構成された圧電素子４３０ａは、圧電素子４３０ａの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００６４】
なお、圧電素子４３０ｂも圧電素子４３０ａと同様に構成される。圧電素子４３０ｂは、圧電素子４３０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に対して平行になるように、圧電部材４３１のＦ面もしくはＢ面を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。
【００６５】
＜センサ電極の配置＞
次に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着した際に、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂにそれぞれ形成されるセンサ電極ＳＦの位置について説明する。
【００６６】
図８は、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのＢ面を光学ローパスフィルタ４１０の撮像素子側の面に貼着した状態を撮像素子側から見た図である。図８に示すように、圧電素子４３０ａの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ａの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の一方の短辺（一辺）の長さとほぼ等しい。
【００６７】
図８に示すように、圧電素子４３０ｂの長辺は光学ローパスフィルタ４１０の他方の短辺（他辺）に沿うように、圧電素子４３０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。圧電素子４３０ｂの長辺の長さは光学ローパスフィルタ４１０の短辺とほぼ等しい。
【００６８】
上述したように周波数ｆ（ｆ（ｍ）＜ｆ＜ｆ（ｍ＋１））で光学ローパスフィルタ４１０を振動させ、異物を搬送させる。このとき、周波数ｆは、ｆ（ｍ）からｆ（ｍ＋１）の間で、最も搬送に適した進行波が励起される周波数でなければならない。
【００６９】
図８は、周波数ｆにおける進行波の概略図を表している。図８は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのみを、撮像素子側から見た図である。また、図中の斜線で囲まれた領域は、デジタルカメラ１００に入射した撮影光束が通過する光学有効領域である。
【００７０】
図８に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺と直交する方向に進行する進行波が励起される。このとき、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向には、図示するような１次の振動モードの定常波が発生する。
【００７１】
図中の点線は、この１次の定常波の節を表している。この１次の定常波の節は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸を対称として、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に１つずつ出現する。この１次の定常波は、周波数ｆ（ｍ）（ｍ次の振動モード）と周波数ｆ（ｍ＋１）（ｍ＋１次の振動モード）との間の周波数において発生する定常波である。
【００７２】
光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波と、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波との合成波によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に搬送される。
【００７３】
異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の腹となる光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸で、最大となる。異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸から光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分に近づくにつれ、小さくなる。そして、異物を搬送する合成波の振幅は、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分で、最小となる。
【００７４】
したがって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節となる部分では、異物を搬送するために十分な振幅が得られない可能性がある。
【００７５】
本実施形態では、光学ローパスフィルタの大きさを最適化することで、この１次の定常波の節を光学有効領域の外側に発生させている。すなわち、１次の定常波の節が光学有効領域の外側に発生するように、光学ローパスフィルタの大きさを設定している。
【００７６】
これによって、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域内では異物を搬送するために十分な振幅を得ることができる。
【００７７】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波は、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端、すなわち圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の端で反射する。これによって、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波とは別の振動が発生する。
【００７８】
光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波は、異物を搬送する合成波と干渉する。この干渉によって、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近では、合成波の振幅に大小のムラが発生し、異物を搬送する合成波の位相とは異なる位相の振動が発生してしまう。
【００７９】
したがって、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節よりも外側に位置すると、センサ電極ＳＦは異物を搬送する合成波を精度よく検出することができない。
【００８０】
一方、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節上に位置すると、異物を搬送する合成波の振幅が小さいので、振動とノイズとの判別が難しくなる。
【００８１】
このようなことから、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する１次の定常波の節と節の間に位置するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。すなわち、センサ電極ＳＦは、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂが貼着される光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向に発生する振動の複数の節間に位置する。本実施形態では、センサ電極ＳＦの位置を、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上としている。
【００８２】
これによって、センサ電極ＳＦは、振幅が最大となる合成波を検出することができるので、振動とノイズとの判別が容易となる。また、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸に近づくにつれ、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端に発生する反射波による影響も小さくなる。
【００８３】
したがって、センサ電極ＳＦの位置を光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向の中心軸上とすることで、センサ電極ＳＦは異物を搬送する進行波を精度よく検出することができる。
【００８４】
なお、センサ電極ＳＦの大きさは、センサ電極ＳＦからの出力電圧がノイズレベルより十分大きくなる程度の大きさであればよい。駆動電極ＡＦは、光学ローパスフィルタ４１０に振動を励起させるための電極であるので、可能な限り大きく形成することが好ましい。
【００８５】
ここで、圧電素子４３０ａに形成されている２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢを第１の駆動電極とし、圧電素子４３０ａに形成されているセンサ電極ＳＦを第１のセンサ電極とする。同様に、圧電素子４３０ｂに形成されている２つの駆動電極ＡＦと２つの駆動電極ＡＢを第２の駆動電極とし、圧電素子４３０ｂに形成されているセンサ電極ＳＦを第２のセンサ電極とする。
【００８６】
圧電素子駆動回路１１１は、圧電素子４３０ａの第１の駆動電極および圧電素子４３０ｂの第２の駆動電極にそれぞれ接続されている。圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧はＭＰＵ１０１によって制御されている。振動検出回路１１２は、圧電素子４３０ａの第１のセンサ電極および圧電素子４３０ｂの第２のセンサ電極に接続され、圧電素子４３０ａの第１のセンサ電極からの出力および圧電素子４３０ｂの第２のセンサ電極からの出力は振動検出回路１１２に入力される。
【００８７】
＜異物除去動作＞
図９を用いて、本実施例における異物除去動作を説明する。図９（ａ）は本実施例における異物除去動作のメインフローチャートである。
【００８８】
ステップＳ１００で異物除去動作のメインフローを開始する。
【００８９】
ステップＳ１１０では、スイッチセンサ回路１０６がクリーニングＳＷ４４のオン操作を検出する。ステップＳ１２０では、ＭＰＵ１０１が温度センサ１１３からの出力に基づいて、デジタルカメラ１００内部の温度を検出する。
【００９０】
ステップＳ１３０では、ＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶されている温度データを読み出す。ＥＥＰＲＯＭ１０８は、過去のプレ駆動によって算出した本駆動パラメータとプレ駆動を実行させたときの温度データとを関連付けて記憶している。
【００９１】
ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で検出されたデジタルカメラ１００内部の温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度に基づいて設定される所定の温度範囲のいずれかに入っているかどうかを判断する。デジタルカメラ１００内部の温度がいずれかの温度範囲内に入っている場合にはステップＳ１７０へ進み、デジタルカメラ１００内部の温度がいずれの温度範囲内にも入っていない場合にはステップＳ１５０へ進む。
【００９２】
ステップＳ１５０では、異物除去動作を実行させてからの経過時間があらかじめ設定される所定の時間範囲内であるかどうかを判断する。異物除去動作を実行させてからの経過時間が所定の時間範囲内である場合にはステップＳ１７０へ進み、異物除去動作を実行させてからの経過時間が所定の時間範囲内でない場合にはステップＳ１６０へ進む。
【００９３】
ステップＳ１６０では、プレ駆動を実行する。プレ駆動の詳細については後述する。
【００９４】
ステップＳ１７０では、本駆動を実行する。本駆動の詳細については後述する。
【００９５】
ステップＳ１８０では、ＭＰＵ１０１がタイムカウントを開始する。これによって、異物除去動作を実行させてからの経過時間を計時することができる。すなわち、ＭＰＵ１０１は圧電素子を駆動してからの経過時間を計測する計測手段として機能する。
【００９６】
そして、ステップＳ１９０で異物除去動作のメインフローを終了する。
【００９７】
図９（ｂ）は本実施例におけるステップＳ１６０に示すプレ駆動の詳細を説明するサブフローチャートである。
【００９８】
光学ローパスフィルタ４１０に進行波を発生させるためには、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させる必要がある。
【００９９】
したがって、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときと、ｍ次の振動モードの曲げ振動と同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときで、どのくらいの時間位相のずれが生じるのかを検出する必要がある。
【０１００】
そして、検出した時間位相のずれを考慮して、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相のずれ量を決定することが望ましい。
【０１０１】
例えば、ｍ次の振動モードの曲げ振動とｍ＋１次の振動モードの曲げ振動との検出した時間位相のずれが１０°だとすると、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相のずれ量を８０°と決定する。こうすることで、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動とを同時に励起させることが可能となる。これにより、光学ローパスフィルタ４１０に安定した進行波を発生させることが可能となる。
【０１０２】
プレ駆動では、まず、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させたときに、振動検出回路１１２で振動を検出する。ここで、ｍ次の振動モードの曲げ振動が第１の曲げ振動に相当し、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させることが第１の駆動モードに相当する。
【０１０３】
次に、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させたときに、振動検出回路１１２で振動を検出する。ここで、ｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が第２の曲げ振動に相当し、ｍ次の振動モードと同じ時間位相となるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させることが第２の駆動モードに相当する。
【０１０４】
光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動とで、どのくらいの時間位相ずれが発生しているのかを検出する。
【０１０５】
そして、検出した時間位相ずれに基づいて、ＭＰＵ１０１が本駆動の際に利用する駆動パラメータを作成する。ＭＰＵ１０１が駆動パラメータ作成手段として機能する。作成した駆動パラメータと、デジタルカメラ１００の内部の温度を基準に設定した温度範囲と、駆動パラメータの作成日時とを関連付けてＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶する。ここで、ＥＥＰＲＯＭ１０８は動作パラメータを記憶するメモリに相当する。
【０１０６】
プレ駆動によって、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が正確に９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるための駆動パラメータを算出することができる。
【０１０７】
ステップＳ２００でプレ駆動のサブフローを開始する。
【０１０８】
ステップＳ２１０では、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える周波数ｆ、電圧および通電時間を設定する。
【０１０９】
プレ駆動で使用する周波数ｆは本駆動で使用する周波数ｆと同じ周波数である。この周波数ｆは、光学ローパスフィルタ４１０の厚みのバラつきや環境温度などで撮像ユニット４００ごとに異なる値である。この周波数ｆは例えば、インピーダンスアナライザ等で光学ローパスフィルタ４１０の共振周波数を測定することで、得ることができる。
【０１１０】
プレ駆動の際には、振動検出回路１１２で振動を検出することができる程度の振幅で光学ローパスフィルタ４１０を振動させれば十分である。
【０１１１】
本実施例では、この点を考慮して、プレ駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える第１の電圧は、本駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える第２の電圧よりも低い電圧となるように設定している。
【０１１２】
また、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂの駆動時間も振動検出回路１１２で振動を検出することができる程度の時間であれば十分である。
【０１１３】
したがって、プレ駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを１回駆動する第１の駆動時間は、本駆動の際に圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを１回駆動する第２の駆動時間よりも短い駆動時間となるように設定している。
【０１１４】
本実施例では、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を４０Ｖ、通電時間を２０ｍｓとする。
【０１１５】
これによって、デジタルカメラ１００の消費電力を低減することもできる。
【０１１６】
ステップＳ２２０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起するように、圧電素子駆動回路１１１がステップＳ２１０で設定された周波数ｆ、電圧および通電時間で圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。
【０１１７】
光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果により圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのセンサ電極ＳＦには周波数ｆの正弦波の電圧が発生する。このとき、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのグランド電極ＳＢは常に接地電圧（０［Ｖ］）に保たれているので、振動検出回路１１２は圧電素子４３０ａおよび４３０ｂからそれぞれ出力電圧を検出する。
【０１１８】
図４に示す例では、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際には、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに同じ位相の駆動電圧を与えている。したがって、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧と圧電素子４３０ｂのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧は同じ正弦波形となる。
【０１１９】
ステップＳ２３０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起するように、圧電素子駆動回路１１１がステップＳ２１０で設定された周波数ｆ、電圧および通電時間で圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。
【０１２０】
光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果により圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのセンサ電極ＳＦには周波数ｆの正弦波の電圧が発生する。このとき、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂのグランド電極ＳＢは常に接地電圧（０［Ｖ］）に保たれているので、振動検出回路１１２は圧電素子４３０ａおよび４３０ｂからそれぞれ出力電圧を検出する。
【０１２１】
図４に示す例では、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起する際には、圧電素子４３０ａには、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際に与えた電圧と同じ位相の電圧を与えている。しかし、圧電素子４３０ｂには、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際に与えた電圧とは位相を１８０°ずらした電圧を与えている。
【０１２２】
したがって、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ｂのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧は、圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧に対して、反転した正弦波形となる。
【０１２３】
ステップＳ２４０では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動との時間位相ずれを検出する。
【０１２４】
図１０は、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧を説明する図である。図１０において、縦軸は電圧、横軸は時間である。縦軸に示される電圧は、光学ローパスフィルタ４１０の振幅に比例するものである。
【０１２５】
図中、実線で示す正弦波形Ｖｍは、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させた際に、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧である。図中の位相θｍは、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させるために、圧電素子４３０ａの駆動を開始してから、振動検出回路１１２が光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するまでの時間を表している。
【０１２６】
図中、点線で示す正弦波形Ｖｍ＋１は、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させた際に、振動検出回路１１２が圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出した出力電圧である。
【０１２７】
図中の位相θｍ＋１は、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させるために、圧電素子４３０ａの駆動を開始してから、振動検出回路１１２が光学ローパスフィルタ４１０の振動を検出するまでの時間を表している。
【０１２８】
そして、図１０におけるθｄが、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動と、光学ローパスフィルタ４１０にｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときに検出される振動との時間位相ずれに相当する。
【０１２９】
圧電素子４３０ａに与えられる電圧は、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起する際と、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起する際で同じ位相である。そこで、本実施例では、ｍ次の振動モードの曲げ振動を励起したときと、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起したときとで、同じ位相の電圧が印加される圧電素子４３０ａのセンサ電極ＳＦから検出される出力電圧を用いて、上述の時間位相ずれを求めている。
【０１３０】
ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０にて検出した時間位相ずれθｄに基づいて、
ｍ次の振動モードの曲げ振動に対するｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の時間位相を演算する。そして、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動の時間位相とは演算した時間位相だけ異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させるための本駆動用の駆動パラメータをベクトル演算にて求める。
【０１３１】
例えば、ｍ次の振動モードの曲げ振動に対してｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が１０°遅れている（時間位相ずれθｄが１０°となる）場合には、ｍ＋１次の振動モードの時間位相を、ｍ次の振動モードの時間位相に対して時間位相を８０°遅らせる。そして、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動を励起させるためのパラメータと、時間位相が８０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励起させるためのパラメータとをベクトル演算によって合成する。ベクトル演算によって合成された駆動パラメータが本駆動用の駆動パラメータとなる。
【０１３２】
ここで演算される駆動パラメータとは、圧電素子４３０ａに与えられる印加電圧、圧電素子４３０ｂに与えられる印加電圧、および圧電素子４３０ａの印加電圧に対する圧電素子４３０ｂの印加電圧の位相差である。
【０１３３】
ステップＳ２６０では、ステップＳ２５０にて演算した本駆動用の駆動パラメータをステップＳ１２０にて検出した温度データを基準に設定した温度範囲と、本駆動用の駆動パラメータの作成日時とを関連付けてＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶する。
【０１３４】
ステップＳ２７０でプレ駆動のサブフローを終了し、メインフローにリターンする。
【０１３５】
図９（ｃ）は本実施例におけるステップＳ１７０に示す本駆動の詳細を説明するサブフローチャートである。
【０１３６】
ステップＳ３００で本駆動のサブフローを開始する。
【０１３７】
ステップＳ３１０では、ＥＥＰＲＯＭ１０８から適切な本駆動用の駆動パラメータを読み出す。具体的には、ステップＳ１２０にて検出した温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度範囲のいずれかに入っている場合には、ステップＳ１２０にて検出した温度が入っている温度範囲と関連付けられている本駆動用の駆動パラメータを読み出す。ステップＳ１２０にて検出した温度がＥＥＰＲＯＭ１０８に記憶される温度範囲のいずれにも入っていない場合には、本駆動用の駆動パラメータの作成日時が最も新しい駆動パラメータを読み出す。
【０１３８】
ステップＳ３２０では、ステップＳ３１０にて読み出した本駆動用の駆動パラメータを設定するとともに、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える周波数ｆ、電圧、位相差および通電時間を設定する。本実施例では、例えば、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａに与える電圧を１２０Ｖ、圧電素子４３０ｂに与える電圧を１００Ｖ、通電時間を５００ｍｓとする。
【０１３９】
本駆動では、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を高くし、通電時間を長くすることで、光学ローパスフィルタ４１０に付着した異物を除去できる確率が高くなるので、可能な限り大きな電圧を圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える。
【０１４０】
ステップＳ３３０では本駆動の繰り返し回数ｎをカウントアップする。
【０１４１】
ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０にて設定した条件で、圧電素子駆動回路１１１が圧電素子４３０ａおよび４３０ｂを駆動する。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動の時間位相とは演算した時間位相だけ異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させる。これが、第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードに相当する。
【０１４２】
ステップＳ３５０では、本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になったかどうかを判断する。本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になった場合には、ステップＳ３６０に進み、本駆動の繰り返し回数ｎが予め設定した回数になっていない場合には、ステップＳ３３０に進む。
【０１４３】
ステップＳ３６０で本駆動のサブフローを終了し、メインフローにリターンする。
【０１４４】
本実施例では、光学ローパスフィルタ４１０にｍ次の振動モードの曲げ振動と、ｍ次の振動モードの曲げ振動とは時間位相が正確に９０°異なるｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を同時に励起させることができる。これによって、光学ローパスフィルタ４１０には安定した進行波を発生させることができる。また、本駆動の際に最大の異物除去性能を発揮するように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに与える電圧を可能な限り高く設定したとしても、プレ駆動時に消費電力を低減することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１１１ 圧電素子駆動回路
１１２ 振動検出回路
４００ 撮像ユニット
４１０ 光学ローパスフィルタ
４３０ａ、４３０ｂ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と、
前記光学部材に貼着される圧電素子と、
前記光学部材に第１の曲げ振動を励起する第１の駆動モード、前記光学部材に前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動を励起する第２の駆動モード、および前記光学部材に第１の曲げ振動と、前記第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記光学部材の振動を検出する振動検出手段と、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動と、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動との時間位相ずれに基づいて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際の駆動パラメータを設定する駆動パラメータ作成手段とを有し、
前記駆動手段は、前記駆動パラメータ作成手段によって設定された前記駆動パラメータを用いて、前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする異物除去装置。
【請求項２】
前記圧電素子は、駆動電極およびセンサ電極が形成され、前記駆動制御手段は前記駆動電極に電圧を与えることで、前記圧電素子を駆動し、前記振動検出手段は前記センサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出することを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記光学部材の一方端に貼着され、第１の駆動電極および第１のセンサ電極が形成される第１の圧電素子と、前記光学部材の他方端に貼着され、第２の駆動電極および第２のセンサ電極が形成される第２の圧電素子とを有し、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に、前記第１の駆動電極には同じ位相の電圧を与えるとともに、
前記振動検出手段は、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記第１のセンサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出し、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記第１のセンサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出することを特徴とする請求項２に記載の異物除去装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記圧電素子に与えられる第１の電圧は、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記圧電素子に与えられる第２の電圧よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を１回駆動する際の第１の駆動時間は、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を１回駆動する際の第２の駆動時間よりも短いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項６】
前記駆動パラメータ作成手段によって設定した前記駆動パラメータを記憶するメモリと、
前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動してからの経過時間を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測される経過時間が所定の範囲内となる場合には、前記駆動パラメータ作成手段を動作させることなく、前記メモリに記憶される前記駆動パラメータを用いて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項７】
前記光学部材周辺の温度を検出する温度検出手段と、
前記駆動パラメータ作成手段によって設定した前記駆動パラメータを前記温度検出手段によって検出した温度と関連付けて記憶するメモリと、
前記駆動制御手段を動作させる際に前記温度検出手段によって検出される温度が前記メモリに記憶されている温度に基づいて設定される所定の範囲内となる場合には、前記駆動パラメータ作成手段を動作させることなく、前記メモリに記憶される前記駆動パラメータを用いて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載した異物除去装置を備えた光学機器。
【請求項１】
光学部材と、
前記光学部材に貼着される圧電素子と、
前記光学部材に第１の曲げ振動を励起する第１の駆動モード、前記光学部材に前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動を励起する第２の駆動モード、および前記光学部材に第１の曲げ振動と、前記第１の曲げ振動と時間位相が異なるとともに、前記第１の曲げ振動と次数が１つ異なる第２の曲げ振動とを同時に励起する第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記光学部材の振動を検出する振動検出手段と、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動と、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に検出される前記光学部材の振動との時間位相ずれに基づいて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際の駆動パラメータを設定する駆動パラメータ作成手段とを有し、
前記駆動手段は、前記駆動パラメータ作成手段によって設定された前記駆動パラメータを用いて、前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする異物除去装置。
【請求項２】
前記圧電素子は、駆動電極およびセンサ電極が形成され、前記駆動制御手段は前記駆動電極に電圧を与えることで、前記圧電素子を駆動し、前記振動検出手段は前記センサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出することを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記光学部材の一方端に貼着され、第１の駆動電極および第１のセンサ電極が形成される第１の圧電素子と、前記光学部材の他方端に貼着され、第２の駆動電極および第２のセンサ電極が形成される第２の圧電素子とを有し、
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に、前記第１の駆動電極には同じ位相の電圧を与えるとともに、
前記振動検出手段は、前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記第１のセンサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出し、前記駆動制御手段が前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記第１のセンサ電極の出力から前記光学部材の振動を検出することを特徴とする請求項２に記載の異物除去装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記圧電素子に与えられる第１の電圧は、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動する際に前記圧電素子に与えられる第２の電圧よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段が前記第１の駆動モードおよび前記第２の駆動モードで前記圧電素子を１回駆動する際の第１の駆動時間は、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を１回駆動する際の第２の駆動時間よりも短いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項６】
前記駆動パラメータ作成手段によって設定した前記駆動パラメータを記憶するメモリと、
前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動してからの経過時間を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測される経過時間が所定の範囲内となる場合には、前記駆動パラメータ作成手段を動作させることなく、前記メモリに記憶される前記駆動パラメータを用いて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項７】
前記光学部材周辺の温度を検出する温度検出手段と、
前記駆動パラメータ作成手段によって設定した前記駆動パラメータを前記温度検出手段によって検出した温度と関連付けて記憶するメモリと、
前記駆動制御手段を動作させる際に前記温度検出手段によって検出される温度が前記メモリに記憶されている温度に基づいて設定される所定の範囲内となる場合には、前記駆動パラメータ作成手段を動作させることなく、前記メモリに記憶される前記駆動パラメータを用いて、前記駆動制御手段が前記第３の駆動モードで前記圧電素子を駆動することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異物除去装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載した異物除去装置を備えた光学機器。
【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２０１２−１９４４３５（Ｐ２０１２−１９４４３５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９２１９（Ｐ２０１１−５９２１９）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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