JP2012165345A - 異物除去ユニットおよびそれを備える光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電素子により光学部材を振動させる際に、光学部材端面の振動の反射の影響を減衰・吸収する。
【解決手段】 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と、前記光学有効領域の外側で前記光学部材の辺に貼着される圧電素子と、前記圧電素子が貼着されない前記光学部材の辺に貼着される振動抑制部材とを備え、前記光学部材の端面が前記振動抑制部材の端面から突出しないように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、塵埃等の異物をふるい落とす異物除去ユニットおよびそれを備える光学機器に関するものである。

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。

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フィルタを圧電素子で振動させることにより、光学フィルタ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。

この際、塵埃等の異物を効率よく除去するためには、圧電素子により光学フィルタを共振周波数で振動させて、振動の振幅を大きくさせることがのぞましい。しかし、共振周波数は光学フィルタの外形、板厚、物性値などにより決定されるので、加工精度や製造工程などのバラツキ発生要因により、各々の光学フィルタごとに共振周波数は異なる。

そこで、特許文献１に記載される発明では、矩形の光学フィルタの一辺の近傍に、その辺に平行に圧電素子を配置している。さらに、光学フィルタの振動状態を検出するために、圧電素子上に駆動用とは別に検出用電極とその裏面に検出用グランド電極を１つずつ設ける。そして、その電極電圧をモニタしながら共振周波数を探し出し、探し出した共振周波数を用いて光学フィルタを振動させ、光学フィルタの表面に付着した塵埃等を除去している。

特開２００９−１７４６１号公報

ところで、光学フィルタを振動させると、光学フィルタの端面で振動の反射が発生し、その反射振動と主振動とが干渉してしまう。そして、その振動の干渉の影響で、光学フィルタの振動振幅に大小のムラが発生したり、主振動の位相とは異なる振動位相になってしまう。特に、光学フィルタが円形よりも矩形の場合、振動の干渉の影響はさらに大きくなる。よって、この振動の干渉を受ける箇所に振動検出用電極を配置してしまうと、その電極電圧に大小のムラや位相ズレが発生し、主振動を正確に検出することが困難となる。そして、主振動が誤検出されてしまうと、狙いの共振周波数や位相からズレて振動させることになり、光学フィルタの異物を除去する能力が阻害されてしまう。

しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、反射振動を考慮した振動検出用電極の配置に関しては一切記載されておらず、反射振動の影響を受けて、光学フィルタの異物を除去する能力が阻害されてしまう虞がある。

そこで、本発明の目的は、圧電素子により光学部材を振動させる際に、光学部材端面の振動の反射の影響を減衰・吸収することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、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と、前記光学有効領域の外側で前記光学部材の辺に貼着される圧電素子と、前記圧電素子が貼着されない前記光学部材の辺に貼着される振動抑制部材とを備え、前記光学部材の端面が前記振動抑制部材の端面から突出しないように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着することを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子により光学部材を振動させる際に、光学部材端面の振動の反射の影響を減衰・吸収することができる。これによって、異物を除去する振動を効率よく利用することができ、異物の除去能力を向上させることができる。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 圧電素子４３０ａの構成を説明する図である。 第１の実施形態として、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂ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。 周波数ｆで光学ローパスフィルタ４１０を振動させたときに、振動検出回路１１２によって検出される検出波形を説明する図である。 第１の実施形態の変形例として、振動抑制部材５７０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。 第２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つの定常波の周波数と振幅の関係を示すグラフである。 第２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に印加される電圧を示す図である。 第２の実施形態として、振動抑制部材６７０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。 第２の実施形態の変形例として、振動抑制部材７７０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。

（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。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。

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。

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が接続される。これらの回路は、ＭＰＵ１０１の制御により動作する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。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。

＜異物除去構造＞
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。

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。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。

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。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（一辺）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（他辺）と平行となるように貼着される。

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。

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。

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。

封止部材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、封止部材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、封止部材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、封止部材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。

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。

振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂは、短冊形状の弾性部材である。振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂは、両面接着テープによって、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域の外側で、光学ローパスフィルタ４１０の長辺を覆うように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂが光学ローパスフィルタ４１０の長辺を覆うように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着されることで、光学ローパスフィルタ４１０の端面からの反射振動を抑制することができる。

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。

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。

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。

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と封止部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。

＜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。

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。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。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。

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。

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。

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。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。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。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＋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。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、ｍ＋１次の振動モードの曲げ振動が第１の曲げ振動とは時間位相が９０°異なる第２の曲げ振動に相当する。

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。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。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つの振動モードの曲げ振動が合成された波形を表している。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。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。

＜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。

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。

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。

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。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。

センサ電極ＳＦ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。

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。

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。

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。

＜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。

図８（ａ）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（ａ）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。図８（ａ）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。

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。

図８（ａ）は、周波数ｆにおける進行波の概略図を表している。図８（ａ）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。

図８（ａ）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。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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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は異物を搬送する合成波を精度よく検出することができる。

また、本実施形態では、図８（ａ）に図示するように、短冊形状の振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂの長辺が光学ローパスフィルタ４１０の長辺と平行となるように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。図８（ａ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域の外側となる領域には封止部材４５０が配置される。そして、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向で、封止部材４５０の外側となる領域に、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の短辺方向で、封止部材４５０の外側となる領域に、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂが貼着される。すなわち、振動抑制部材４７０ａは光学ローパスフィルタ４１０の上方の長辺と平行となるように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。振動抑制部材４７０ｂは光学ローパスフィルタ４１０の下方の長辺と平行となるように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。図８（ａ）に図示するように、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂの長辺の長さＢは、光学ローパスフィルタ４１０に設定される光学有効領域の長辺の長さよりも長い。そして、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂの長辺の範囲内に光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域が位置するように、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。

このとき、振動抑制部材４７０ａの外側の長辺の端面が光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端面から突出し、振動抑制部材４７０ａの内側の長辺の端面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。すなわち、振動抑制部材４７０ａの端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出するように、振動抑制部材４７０ａは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。

同様に、振動抑制部材４７０ｂの外側の長辺の端面が光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端面から突出し、振動抑制部材４７０ｂの内側の長辺の端面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。すなわち、振動抑制部材４７０ｂの端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出するように、振動抑制部材４７０ｂは光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。

図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＡ−Ａ断面である。図８（ｂ）では、図８（ａ）に図示する光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに加えて、光学ローパスフィルタ保持部材４２０の一部も図示している。

図８（ｂ）に図示するように、振動抑制部材４７０ａは、弾性部材４７０ａａと両面接着テープ４７０ａｂで構成されている。弾性部材４７０ａａと両面接着テープ４７０ａｂとは同形状を有し、弾性部材４７０ａａの一方面の全面に両面接着テープ４７０ａｂの一方面が貼着されている。そして、両面接着テープ４７０ａｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。両面接着テープ４７０ａｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着されると、図８（ｂ）に図示するように、振動抑制部材４７０ａの端面は、光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出量Ｃだけ突出する。

このとき、突出量ＣはＣ≧０となれば良い。突出量Ｃ＝０、つまり、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端と振動抑制部材４７０ａの長辺とが同一面上となるように、振動抑制部材４７０ａを光学ローパスフィルタ４１０に貼着してもよい。しかし、あらかじめ切断した振動抑制部材４７０ａを光学ローパスフィルタ４１０に貼着するという工程で製造する場合には、部品バラツキや組立バラツキによって、光学ローパスフィルタ４１０の端面が振動抑制部材４７０ａの端面から突出するおそれがある。光学ローパスフィルタ４１０の端面が振動抑制部材４７０ａの端面から突出するとき（突出量Ｃ＜０となるとき）には、光学ローパスフィルタ４１０の端で反射波が十分に減衰されず、異物を搬送する合成波と干渉してしまう。

したがって、あらかじめ切断した振動抑制部材４７０ａを光学ローパスフィルタ４１０に貼着するという工程で製造する場合には、振動抑制部材４７０ａの端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）ようにすることが望ましい。

光学ローパスフィルタ４１０より十分に大きな振動抑制部材４７０ａに光学ローパスフィルタ４１０を貼着した後、振動抑制部材４７０ａを切断するという工程で製造する場合には、突出量Ｃ＝０となるように振動抑制部材４７０ａを切断することができる。この場合には、光学ローパスフィルタ４１０の端面が振動抑制部材４７０ａの端面から突出しないように、振動抑制部材４７０ａを切断することができるので、突出量Ｃ＝０であっても構わない。

また、振動抑制部材４７０ａの端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）ようにすることで、図８（ｂ）に図示するように、両面接着テープ４７０ａｂの粘着面が光学ローパスフィルタ４１０の外側に露出する。すなわち、振動抑制部材４７０ａの光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する領域にも粘着面が形成される。

これによって、光学ローパスフィルタ４１０の表面から除去された異物を露出した両面接着テープ４７０ａｂの粘着面で捕らえることができ、光学ローパスフィルタ４１０の表面から除去された除去された異物が飛散することがないという作用効果を奏する。

図８（ｂ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０が光学ローパスフィルタ保持部材４２０に保持されると、封止部材４５０が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。図８（ｂ）に図示するように、封止部材４５０は押しつぶされることで、封止部材４５０の幅がＥとなる。

このとき、振動抑制部材４７０ａと光学ローパスフィルタ保持部材４２０との間には、図示するようなクリアランスＹ（Ｙ＞０）およびクリアランスＺ（Ｚ＞０）が発生する。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０は、振動抑制部材４７０ａと接触しないように、光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

これは、振動抑制部材４７０ａが樹脂や金属等のヤング率の大きな材料、すなわち硬い部材に接触すると、光学ローパスフィルタ４１０の端で発生する反射波が弾性部材４７０ａａによって十分に減衰・吸収されないからである。

なお、振動抑制部材４７０ａの端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）場合には、クリアランスＹは０であってもよい。

また、光学ローパスフィルタ保持部材４２０が、ウレタンフォームやゴム部材などのヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、クリアランスＹおよびクリアランスＺをそれぞれ０としてもよい。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０を振動抑制部材４７０ａに接触させてもよい。これは、ヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、弾性部材４７０ａａによる反射波の減衰・吸収効果を阻害することがないからである。

振動抑制部材４７０ｂも振動抑制部材４７０ａと同じように、弾性部材４７０ｂａと両面接着テープ４７０ｂｂで構成されている。弾性部材４７０ｂａと両面接着テープ４７０ｂｂとは同形状を有し、弾性部材４７０ｂａの一方面の全面に両面接着テープ４７０ｂｂの一方面が貼着されている。

光学ローパスフィルタ４１０の下方の長辺と平行となるように貼着される振動抑制部材４７０ｂの突出量Ｃ’を振動抑制部材４７０ａの突出量Ｃよりも大きくすると、光学ローパスフィルタ４１０の表面から重力方向に落下した異物を効率的に捕捉することができる。

図８（ｂ）に図示する、振動抑制部材４７０ａの光学ローパスフィルタ４１０への貼り付け量Ｄは、必要な接着力および組立作業性を考慮して決めればよい。振動抑制部材４７０ｂについても同様である。

弾性部材４７０ａａは、ポロン等のウレタンフォーム、エラストマーやシリコーンゴム等のゴム部材などのヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料が好ましい。両面接着テープ４７０ａｂは、一般的な粘着テープであればよく、粘着剤としては例えばアクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が考えられる。両面接着テープ４７０ａｂは、光学ローパスフィルタ４１０の端面で反射した振動を、減衰させるとともに、弾性部材４７０ａａに効率良く伝達させる機能を有する。なお、本実施形態では、作業性を考慮して両面接着テープを採用しているが、これに限定されるものではなく、ペースト状の柔らかな接着剤を使用しても同様の作用効果を奏することができる。

このように、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂを光学ローパスフィルタ４１０に貼着することで、光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端で反射する振動を減衰させることができる。つまり、光学ローパスフィルタ４１０の端で反射した振動を、両面接着テープ４７０ａｂおよび４７０ｂｂを介して弾性部材４７０ａａおよび４７０ｂａによって減衰・吸収させることができる。

光学ローパスフィルタ４１０の端で反射した振動が減衰・吸収することによって、異物を搬送する合成波を効率よく利用することができ、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物の除去能力を向上させることができる。

＜振動状態の検出＞
図９を用いて、光学ローパスフィルタ４１０の振動状態の検出について説明する。図９は、周波数ｆで光学ローパスフィルタ４１０を振動させたときに、振動検出回路１１２によって検出される検出波形を表している。振動検出回路１１２は、圧電部材４３１の伸縮によって生じる電位差を検出する回路である。

光学ローパスフィルタ４１０の振動に伴って、圧電効果によりセンサ電極ＳＦには正弦波の電圧が発生する。このとき、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により、図９に示される正弦波形ＶＳＦが得られる。ここで検出される電位差Ｖａ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。このとき検出される位相θは、光学ローパスフィルタ４１０の振動位相を表すものである。したがって、出力電圧波形を監視することで、光学ローパスフィルタ４１０に発生する合成波を検出することが可能となる。そして、電位差Ｖａおよび位相θを所定の値になるように、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂへの印加電圧や印加電圧周波数をフィードバック制御することで、所望の搬送振動を発生させることが出来る。

また、故障検出もしくは異常検出を行うことも可能である。例えば、振動検出回路１１２により検出される電位差Ｖａが想定される大きさに対して大幅に異なる場合は、光学ローパスフィルタ４１０の振動が異常と推定される。よって、異物除去ユニットの動作停止および交換などの対処を施すことができる。

（第１の実施形態の変形例）
次に、図１０を用いて、上述した第１の実施形態の変形例を説明する。図１０（ａ）は、図８（ａ）と同様に、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に図示する第１の実施形態では、封止部材４５０の上方に振動抑制部材４７０ａを貼着し、封止部材４５０の下方に振動抑制部材４７０ｂを貼着した。これに対して、図１０に示す変形例では、第１の実施形態における封止部材４５０、振動抑制部材４７０ａおよび４７０ｂを一体化させて、振動抑制部材５７０を形成している。それ以外の点は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１０（ａ）に図示するように、振動抑制部材５７０は開口が形成される矩形形状を有している。

振動抑制部材５７０は、両面接着テープによって、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。振動抑制部材５７０は、その短辺の長さが光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さよりも長く、振動抑制部材５７０に形成される開口は光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域より大きい。振動抑制部材５７０の長辺の長さＢは、光学ローパスフィルタ４１０に設定される光学有効領域の長辺の長さよりも長い。

光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域が振動抑制部材５７０の開口内に位置するように、振動抑制部材５７０を光学ローパスフィルタ４１０に貼着すると、振動抑制部材５７０の長辺の端面が光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端面からそれぞれ突出する。

振動抑制部材５７０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との間に挟まれて、押しつぶされることで、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域内を密閉する。

図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すＥ−Ｅ断面である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）に図示する光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに加えて、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’の一部も図示している。光学ローパスフィルタ保持部材４２０’には、光学ローパスフィルタ４１０を保持する面に突部４２０ａ’が形成され、突部４２０ａ’が振動抑制部材５７０の一部に当接することで、光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

図１０（ｂ）に図示するように、振動抑制部材５７０は、弾性部材５７０ａと両面接着テープ５７０ｂで構成されている。弾性部材５７０ａと両面接着テープ５７０ｂとは同形状を有し、弾性部材５７０ａの一方面の全面に両面接着テープ５７０ｂの一方面が貼着されている。そして、両面接着テープ５７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。両面接着テープ５７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着されると、図１０（ｂ）に図示するように、振動抑制部材５７０の端面は、光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出量Ｃだけ突出する。

突出量Ｃおよび貼り付け量Ｄについては第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

図１０（ｂ）に図示するように、貼り付け量Ｄのうち、突部４２０ａ’が当接する幅Ｅの部分は、第１の実施形態における、封止部材４５０と同じ機能を果たしている。

振動抑制部材５７０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０’との間には、図示するようなクリアランスＹ（Ｙ＞０）およびクリアランスＺ（Ｚ＞０）が発生する。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０の端部の近傍で、振動抑制部材５７０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０’とが接触しないように、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’は光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

これは、振動抑制部材５７０が樹脂や金属等のヤング率の大きな材料、すなわち硬い部材に接触すると、光学ローパスフィルタ４１０の端で発生する反射波が弾性部材５７０ａによって十分に減衰・吸収されないからである。

なお、振動抑制部材５７０の端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）場合には、クリアランスＹは０であってもよい。

また、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’が、ウレタンフォームやゴム部材などのヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、クリアランスＹおよびクリアランスＺをそれぞれ０としてもよい。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’を振動抑制部材５７０に接触させてもよい。これは、ヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、弾性部材５７０ａによる反射波の減衰・吸収効果を阻害することがないからである。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
上述した第１の実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に進行する進行波を光学ローパスフィルタ４１０に発生させた。これに代えて、第２の実施形態では、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定常波を発生させている。

本実施形態では、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に定常波を発生させ、光学ローパスフィルタ４１０の法線方向に異物をはじき飛ばし、異物を除去する。

図１１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つの定常波の周波数と振幅の関係を示すグラフである。図１１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。ここで、圧電素子４３０ａに印加する電圧の周波数ｆをｆ＝ｆ（ｍ）およびｆ＝ｆ（ｍ＋１）に設定することで、ｍ次の振動モードにおける共振とｍ＋１次の振動モードにおける共振とを利用することができる。

図１２（ａ）および図１２（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に印加される電圧を示す図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）では、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。図１２（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。

図１２（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１２（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に印加される交流電圧の振幅が、実数成分と虚数成分で表されている。図１２（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１２（ｂ）に図示される（２）はｍ＋１次の振動モードの曲げ振動の交流電圧を示している。なお、ここでは、ある周波数の交流電圧に対する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、２つのモードで同じ振幅を出すために、各振動モードの曲げ振動の電圧をｍ次の振動モードにおける振幅で規格化している。

印加電圧（１）と（２）を交互に印加することで、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に次数が異なる２つの定常波を発生させる。具体的には、光学ローパスフィルタ４１０に、周波数ｆ（ｍ）でｍ次の振動モードの曲げ振動を励振することで、第１の定常波を発生させる。そして、周波数ｆ（ｍ＋１）でｍ＋１次の振動モードの曲げ振動を励振することで、第２の定常波を発生させる。これを交互に繰り返すことによって光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物をはじき飛ばし、異物を除去することができる。

光学ローパスフィルタ４１０に次数が１つ異なる２つの定常波を発生させることで、第１の定常波の節上に付着した異物であっても、光学ローパスフィルタ４１０を第２の定常波で振動させることで、除去することができる。すなわち、次数の隣あう奇数節と偶数節の振動モードを使用すると、出現する節はそれぞれ異なる位置となり、異物除去効果が高い。

また、使用する定常波は２つに限定されるものではなく、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）、ｆ（ｍ＋１）、ｆ（ｍ＋２）と次数が隣接する３つの定常波を交互に発生させてもよいし、それ以上の数の定常波を交互に発生させてもよい。

図１３（ａ）は、圧電素子４３０ａ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１３（ａ）に示すように、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の短辺の長さとほぼ等しい。

図１３（ａ）は、周波数ｆ＝ｆ（ｍ）における振動モードの曲げ振動の概略図を表している。なお、図１３（ａ）は、ｍが奇数のときの例としてｍ＝９の場合を示す。

図１３（ａ）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は、定常波が励起される。図中の点線はこの定常波の節を表している。第１の実施形態と同じように、光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向には、１次の定常波が発生する。しかし、長辺方向に定常波を発生させる場合には、短辺方向に発生する１次の定常波の振幅が長辺方向に発生する定常波の振幅と比較して極めて小さくなる。したがって、長辺方向に定常波を発生させる場合には、長辺方向に発生する定常波の振幅は、短辺方向に発生する１次の定常波の振幅によってほとんど変化しない。

光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波は、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。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、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波と干渉する。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、定常波の振幅に大小のムラが発生し、定常波の位相とは異なる位相の振動が発生してしまう。

したがって、センサ電極ＳＦが光学ローパスフィルタ４１０の長辺の端付近に位置すると、センサ電極ＳＦは光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生する定常波を精度よく検出することができない。

このようなことから、図中Ｌで示す光学ローパスフィルタ４１０の短辺方向における光学有効領域の範囲内にセンサ電極ＳＦが位置するように、圧電素子４３０ａを光学ローパスフィルタ４１０に貼着している。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。これによって、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を最小にすることができる。

また、本実施形態では、図１３（ａ）に図示するように、振動抑制部材６７０が、光学ローパスフィルタ４１０の２つの長辺と、圧電素子４３０ａが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の短辺を覆うように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。図１３（ａ）に図示するように、振動抑制部材６７０は、内側の三辺がそれぞれ封止部材６５０の外側に位置し、外側の三辺がそれぞれ光学ローパスフィルタ４１０の三辺から突出するように、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。すなわち、振動抑制部材６７０の外側の辺の端面は、それぞれ光学ローパスフィルタ４１０の辺の端面から突出する。

図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＦ−Ｆ断面およびＧ−Ｇ断面である。図１３（ｂ）は図１３（ａ）に図示する光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに加えて、光学ローパスフィルタ保持部材４２０の一部も図示している。

図１３（ｂ）に図示するように、振動抑制部材６７０は、弾性部材６７０ａと両面接着テープ６７０ｂで構成されている。弾性部材６７０ａと両面接着テープ６７０ｂとは同形状を有し、弾性部材６７０ａの一方面の全面に両面接着テープ６７０ｂの一方面が貼着されている。そして、両面接着テープ６７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。両面接着テープ６７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着されると、図１３（ｂ）に図示するように、振動抑制部材６７０の端面は、光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出量Ｃだけ突出する。

突出量Ｃおよび貼り付け量Ｄについては第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

図１３（ｂ）に図示するように、光学ローパスフィルタ４１０が光学ローパスフィルタ保持部材４２０に保持されると、封止部材６５０が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。図１３（ｂ）に図示するように、封止部材６５０は押しつぶされることで、封止部材４５０の幅がＥとなる。

このとき、振動抑制部材６７０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０との間には、図示するようなクリアランスＹ（Ｙ＞０）およびクリアランスＺ（Ｚ＞０）が発生する。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０は、振動抑制部材６７０と接触しないように、光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

これは、振動抑制部材６７０が樹脂や金属等のヤング率の大きな材料、すなわち硬い部材に接触すると、光学ローパスフィルタ４１０の端で発生する反射波が弾性部材６７０ａによって十分に減衰・吸収されないからである。

なお、振動抑制部材６７０の端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）場合には、クリアランスＹは０であってもよい。

また、光学ローパスフィルタ保持部材４２０が、ウレタンフォームやゴム部材などのヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、クリアランスＹおよびクリアランスＺをそれぞれ０としてもよい。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０を振動抑制部材６７０に接触させてもよい。これは、ヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、弾性部材６７０ａによる反射波の減衰・吸収効果を阻害することがないからである。

上述したように、光学ローパスフィルタ４１０の長辺方向に発生させる振動の種類が定常波であっても、あるいは圧電素子が１つの構成であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第２の実施形態の変形例）
次に、図１４を用いて、上述した第２の実施形態の変形例を説明する。図１４（ａ）は、図１３（ａ）と同様に、圧電素子４３０ａ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１３に図示する第２の実施形態では、封止部材６５０の外側に振動抑制部材６７０を貼着した。これに対して、図１４に示す変形例では、第１の実施形態における封止部材６５０および振動抑制部材６７０を一体化させて、振動抑制部材７７０を形成している。それ以外の点は第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１４（ａ）に図示するように、振動抑制部材７７０は開口が形成される矩形形状を有している。
振動抑制部材７７０は、両面接着テープによって、光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。振動抑制部材７７０は、その短辺の長さが光学ローパスフィルタ４１０の短辺の長さよりも長く、振動抑制部材７７０に形成される開口は光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域より大きい。光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域が振動抑制部材７７０の開口内に位置するように、振動抑制部材７７０を光学ローパスフィルタ４１０に貼着する。そうすると、第２の実施形態と同じように、振動抑制部材７７０の外側の三辺は、光学ローパスフィルタ４１０の２つの長辺と、圧電素子４３０ａが貼着されていない光学ローパスフィルタ４１０の短辺からそれぞれ突出する。すなわち、振動抑制部材７７０の外側の辺の端面は、それぞれ光学ローパスフィルタ４１０の辺の端面から突出する。

振動抑制部材７７０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との間に挟まれて、押しつぶされることで、光学ローパスフィルタ４１０の光学有効領域内を密閉する。

図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示すＨ−Ｈ断面およびＩ−Ｉ断面である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）に図示する光学ローパスフィルタ４１０、圧電素子４３０ａおよび４３０ｂに加えて、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’の一部も図示している。光学ローパスフィルタ保持部材４２０’には、光学ローパスフィルタ４１０を保持する面に突部４２０ａ’が形成され、突部４２０ａ’が振動抑制部材７７０に当接することで、光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

図１４（ｂ）に図示するように、振動抑制部材７７０は、弾性部材７７０ａと両面接着テープ７７０ｂで構成されている。弾性部材７７０ａと両面接着テープ７７０ｂとは同形状を有し、弾性部材７７０ａの一方面の全面に両面接着テープ７７０ｂの一方面が貼着されている。そして、両面接着テープ７７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着される。両面接着テープ７７０ｂの他方面が光学ローパスフィルタ４１０に貼着されると、図１４（ｂ）に図示するように、振動抑制部材７７０の端面は、光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出量Ｃだけ突出する。
突出量Ｃおよび貼り付け量Ｄについては第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

図１４（ｂ）に図示するように、貼り付け量Ｄのうち、突部４２０ａ’が当接する幅Ｅの領域は、第２の実施形態における、封止部材６５０と同じ機能を果たしている。

振動抑制部材７７０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０’との間には、図示するようなクリアランスＹ（Ｙ＞０）およびクリアランスＺ（Ｚ＞０）が発生する。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０の端部の近傍で、振動抑制部材７７０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０’とが接触しないように、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’は光学ローパスフィルタ４１０を保持している。

これは、振動抑制部材７７０が樹脂や金属等のヤング率の大きな材料、すなわち硬い部材に接触すると、光学ローパスフィルタ４１０の端で発生する反射波が弾性部材７７０ａによって十分に減衰・吸収されないからである。

なお、振動抑制部材７７０の端面が光学ローパスフィルタ４１０の端面から突出する（突出量Ｃ＞０となる）場合には、クリアランスＹは０であってもよい。

また、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’が、ウレタンフォームやゴム部材などのヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、クリアランスＹおよびクリアランスＺをそれぞれ０としてもよい。すなわち、光学ローパスフィルタ保持部材４２０’を振動抑制部材７７０に接触させてもよい。これは、ヤング率の小さな材料、すなわち柔らかい材料であれば、弾性部材７７０ａによる反射波の減衰・吸収効果を阻害することがないからである。

ここで、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタ４１０に限定されるものではない。上述した実施の形態では水晶複屈折板に振動を励起する構成としたが、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタとの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや赤外吸収フィルタ単体に振動を励起する構成にしてもよい。また、複屈折板の前に配置したガラス板単体に振動を励起する構成にしてもよい。

以上、本実施の形態ではデジタルカメラに本発明を適用した例を説明したが、液晶プロジェクタ等の光学機器にも本発明を適用することが可能である。液晶プロジェクタのような光学機器においても、投影光学系の光学部材の表面に塵埃等の異物が付着した場合、異物の影が投影されてしまうため、本実施の形態と同様の構成を取り得る。

４００ 撮像ユニット
４１０ 光学ローパスフィルタ
４３０ａ、４３０ｂ 圧電素子
４５０ 封止部材
４７０ａ、４７０ｂ 振動抑制部材
５７０ 振動抑制部材
６７０ 振動抑制部材
７７０ 振動抑制部材

Claims (11)

1. 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と、
   前記光学有効領域の外側で前記光学部材の辺に貼着される圧電素子と、
   前記圧電素子が貼着されない前記光学部材の辺に貼着される振動抑制部材とを備え、
   前記振動抑制部材が貼着される前記光学部材の辺の端面が前記振動抑制部材の端面から突出しないように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着することを特徴とする異物除去ユニット。
2. 前記振動抑制部材は長辺の長さが前記光学有効領域の長辺の長さより長い短冊形状を有し、
   前記光学有効領域の長辺が前記振動抑制部材の長辺の範囲内となるように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着することを特徴とする請求項１に記載の異物除去ユニット。
3. 前記光学部材を保持する保持部材をさらに備え、
   前記保持部材は前記振動抑制部材に接触しないように、前記光学部材を保持することを特徴とする請求項１または２に記載の異物除去ユニット。
4. 前記光学部材と前記保持部材との間に挟まれて前記光学有効領域を密閉する封止部材をさらに備え、
   前記振動抑制部材は前記封止部材よりも外側で前記光学部材に貼着されることを特徴とする請求項３に記載の異物除去ユニット。
5. 前記振動抑制部材は前記光学有効領域より大きな開口が形成される矩形形状を有し、
   前記光学有効領域が前記開口内に位置するように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着することを特徴とする請求項１に記載の異物除去ユニット。
6. 前記光学部材を保持する保持部材をさらに備え、
   前記保持部材は、前記振動抑制部材が貼着される前記光学部材の辺の近傍で、前記振動抑制部材と前記保持部材とが接触しないように、前記光学部材を保持することを特徴とする請求項５に記載の異物除去ユニット。
7. 前記振動抑制部材が前記光学部材と前記保持部材との間に挟まれることで、前記光学有効領域を密閉することを特徴とする請求項６に記載の異物除去ユニット。
8. 前記振動抑制部材の端面が前記光学部材の端面から突出するように、前記振動抑制部材を前記光学部材に貼着し、
   前記振動抑制部材の前記光学部材の端面から突出する領域にも粘着面を形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の異物除去ユニット。
9. 前記圧電素子は、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ことで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の辺と直交する方向に進行する進行波を発生させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の異物除去ユニット。
10. 前記圧電素子は、第１の曲げ振動を励起することで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の辺と直交する方向に第１の定常波を発生させ、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ことで、前記圧電素子が貼着される前記光学部材の辺と直交する方向に第２の定常波を発生させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の異物除去ユニット。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載した異物除去ユニットを備えた光学機器。

Images