JP4811358B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子が設けられた撮像素子ユニットを所定方向に移動できる撮像装置に関する。

デジタルカメラ等として構成される撮像装置においては、撮影時の手振れ補正を行うために、撮像素子およびローパスフィルタ(光学フィルタ)が設けられた撮像素子ユニットの位置をシフトさせる手振れ補正機構を備えたものがある(例えば特許文献１参照)。

一方、デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、レンズ交換時等にダスト(例えばゴミやホコリ)がカメラ本体内に侵入しローパスフィルタの表面に付着する場合がある。この場合には、ローパスフィルタに付着したダストが撮影画像に写り込んでしまい、撮影画像の品質が低下することとなる。

以上のようなダストの付着に対しては、ローパスフィルタの表面に導電性塗装やフッ素コートを施したり、上記の手振れ補正機構を作動し撮像素子ユニットを往復駆動させることによりローパスフィルタに付着したダストを払い落とすダスト除去の方法が知られている。

また、他のダスト除去の方法としては、アクチュエータ(例えば圧電素子)によってローパスフィルタをその厚み方向(主面に対して垂直方向)に振動させることでローパスフィルタの表面に付着したダストを払い落とす方法がある。この方法によれば、上記の手振れ補正機構を用いた方法より効果的なダスト除去が可能となる。

特開２００６−７８８９８号公報

しかしながら、上記アクチュエータによりローパスフィルタ(透光性の部材)を振動させるダスト除去方法においては、アクチュエータを駆動する駆動回路が必要であるため、この駆動回路分のコストが生じてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像素子ユニットに設けられる透光性部材に付いたダストの除去を低コストで効果的に行える撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、(a)被写体に係る画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子の露光面の前方に設けられた透光性の部材とを有する撮像素子ユニットと、(b)前記撮像素子ユニットを第１方向に移動させる第１アクチュエータを駆動する第１駆動回路と、(c)前記撮像素子ユニットを前記第１方向と略直交する第２方向に移動させる第２アクチュエータを駆動する第２駆動回路と、(d) 透光性部材振動用アクチュエータの駆動により前記透光性の部材を振動させることで、前記透光性の部材に付いたダストを払い落として除去する第１ダスト除去手段とを備え、前記透光性部材振動用アクチュエータは、前記第１駆動回路または前記第２駆動回路を用いて駆動されることを特徴とする。

本発明によれば、透光性部材振動用アクチュエータの駆動により撮像素子ユニットにおける透光性の部材を振動させることで透光性の部材に付いたダストを払い落として除去する際、透光性部材振動用アクチュエータは、撮像素子ユニットを第１方向に移動させる第１アクチュエータを駆動する第１駆動回路、または撮像素子ユニットを第１方向と略直交する第２方向に移動させる第２アクチュエータを駆動する第２駆動回路を用いて駆動される。その結果、透光性部材に付いたダストの除去を低コストで効果的に行える。

＜第１実施形態＞
＜撮像装置の外観構成＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１０Ａの外観構成を説明する図である。ここで、図１は撮像装置１０Ａの正面外観図を示し、図２は撮像装置１０Ａの背面外観図を示している。図１に示すように、撮像装置１０Ａは、カメラ本体１と、このカメラ本体１の正面略中央に着脱可能（交換可能）に装着される撮影レンズ２（交換レンズ）とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチールカメラとして構成されている。

図１において、カメラ本体１は、正面略中央に撮影レンズ２が装着されるマウント部３と、正面左端部において突設され、ユーザが片手（または両手）により確実に把持可能とするためのグリップ部４と、正面右上部に制御値を設定するための制御値設定ダイアル５と、正面左上部に撮影モードを切り換えるためのモード設定ダイアル６と、グリップ部４の上面に撮影動作（露光）の開始や終了を指示するためのレリーズボタン７とを備えている。

撮影レンズ２は、被写体からの光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該光をカメラ本体１の内部に配置されている後述の撮像素子１０１やファインダ部１０２へ導くための撮影レンズ系（例えば光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロック）を構成するものである。撮影レンズ２は、マニュアル操作または自動的に各レンズ位置を移動させて焦点調整を行うことが可能に構成されている。

なお、マウント部３の近傍には、撮影レンズ２を着脱するための着脱ボタン３１と、装着された撮影レンズ２との電気的接続を行うための複数個の電気的接点（図示省略）と機械的接続を行うための複数個のカプラ（図示省略）とが設けられている。この電気的接点は、撮影レンズ２に内蔵されたレンズＲＯＭ（リードオンリメモリ）から当該レンズに関する固有の情報（開放Ｆ値や焦点距離等の情報）をカメラ本体１内の全体制御部１００（図１３参照）に送出したり、撮影レンズ２内のフォーカスレンズの位置やズームレンズの位置の情報を全体制御部１００に送出したりするためのものである。また、カプラは、カメラ本体１内に設けられたフォーカスレンズ駆動用モータの駆動力を撮影レンズ２内の各レンズに伝達するためのものである。

モード設定ダイアル６は、自動露出（ＡＥ）制御モードや自動焦点（ＡＦ；オートフォーカス）制御モード、または静止画を撮影する静止画撮影モードや動画を撮影する動画撮影モード（連続撮影モード）、フラッシュモード等の各種撮影モードを設定するためのものである。

レリーズボタン７は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてレリーズボタン７が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、レリーズボタン７が全押しされると、撮影動作（後述する撮像素子を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードに記録する一連の動作）が実行される。また、動画撮影モードにおいてレリーズボタン７が全押しされると、撮影動作（上記と同様の撮像素子の露光、露光で得られた画像信号への画像処理、及びこの画像処理された画像データのメモリカードへの記録という一連の動作）が開始され、再度レリーズボタン７が全押しされると撮影動作が終了される。

図２において、カメラ本体１の背面略中央上部には、ファインダ窓１１が設けられている。このファインダ窓１１には、撮影レンズ２からの被写体像が導かれており、ユーザ（撮影者）は、このファインダ窓１１を覗くことにより被写体を視認することができる。カメラ本体１の背面の略中央には、外部表示部１２（ＬＣＤ；液晶モニター）が設けられている。外部表示部１２は、本実施形態では例えば画素数が４００（Ｘ方向）×３００（Ｙ方向）＝１２００００のカラー液晶表示素子からなり、上記動画像を表示するとともに、ＡＥ制御やＡＦ制御に関するモード、撮影シーンに関するモード或いは撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカードに記録された撮影画像を再生表示したりするものである。

外部表示部１２の左上部には電源スイッチ１３が設けられている。この電源スイッチ１３は例えば２点スライドスイッチからなり、接点を左方の「ＯＦＦ」位置に設定すると電源がオフになり、接点を右方の「ＯＮ」位置に設定すると電源がオンになる。また、外部表示部１２の右側には方向選択キー１４および手振れ補正スイッチ１５が設けられている。方向選択キー１４は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向の押圧操作と、右上、左上、右下及び左下の４方向の押圧操作とが、それぞれ検出されるようになっている。この方向選択キー１４は多機能化されており、例えば外部表示部１２に表示される撮影シーン設定のためのメニュー画面において選択された項目を変更するための操作スイッチとして機能し、複数のサムネイル画像が配列表示されるインデックス画面において選択された再生対象のコマを変更するための操作スイッチとして機能する。また、方向選択キー１４は、撮影レンズ２のズームレンズの焦点距離を変更するためのズームスイッチとして機能させることもできる。

手振れ補正スイッチ１５は、手持ち撮影や望遠撮影、暗部での（長時間露光が必要な）撮影時において、手振れ等の「振れ」が発生する恐れのある場合に対して確実な撮影を可能とするための振れ補正モードを設定するものである。この手振れ補正スイッチ１５は、電源スイッチ１３と同様に２点スライドスイッチとしてもよい。

外部表示部１２の左側には、外部表示部１２の表示や表示内容に関する操作を行うためのスイッチとして、取消スイッチ１６、確定スイッチ１７、メニュー表示スイッチ１８および外部表示切換スイッチ１９が設けられている。取消スイッチ１６はメニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。確定スイッチ１７はメニュー画面で選択された内容を確定するためのスイッチである。メニュー表示スイッチ１８は外部表示部１２にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容（例えば撮影シーン設定画面や露出制御に関するモード設定画面など）を切り換えるためのスイッチで、メニュー表示スイッチ１８の押圧ごとにメニュー画面が切り換わる。外部表示切換スイッチ１９は、外部表示部１２への表示をオンにしたり、その表示をオフにしたりするスイッチで、外部表示切換スイッチ１９の押圧ごとに外部表示部１２の表示と非表示とが交互に行われる。なお、カメラ本体１の適所には、上記各スイッチ以外にズームスイッチ、露出補正スイッチ、ＡＥロックスイッチ等のプッシュ式スイッチやダイヤル式スイッチといった各種スイッチが備えられていてもよい。

次に、以上の外観構成を有する撮像装置１０Ａの内部構成について説明する。

＜撮像装置１０Ａの内部構成＞
図３は、撮像装置１０Ａの正面透視図であり、図４は、撮像装置１０Ａの側面断面図である。また、図５は、撮像装置１０Ａの上面断面図である。ここで、図３および図５はそれぞれ撮影レンズ２を取り外した状態での透視図及び断面図としている。図３〜５に示すように、カメラ本体１に撮影レンズ２が装着された場合の当該撮影レンズ２が備えているレンズ群２１の光軸Ｌ(図４参照)に対して垂直となる方向に方形状の撮像素子１０１が配設されている。

撮像素子１０１は、被写体輝度を検出（被写体光を撮像）する、すなわち撮影レンズ２により結像された被写体光像の光量に応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各成分の画像信号に光電変換して後述の制御基板１４０（画像処理回路１４１）に出力するものである。具体的には、撮像素子１０１は、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配置され、各画素の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のカラーエリアセンサが用いられる。撮像素子（撮像センサ）１０１は、撮影レンズ２のレンズ群２１により結像された被写体の光像をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画像信号を生成する。なお、撮像素子１０１としては、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ等幾つかの選択肢があるが、本実施形態ではＣＣＤイメージセンサを採用している。

図４に示す光軸Ｌ上において、被写体光をファインダ部１０２（ファインダ光学系）に向けて反射させる位置には、ミラー部１０３が配置されている。撮影レンズ２を通過した被写体光は、ミラー部１０３（後述の主ミラー１０３１）によって上方へ反射され、焦点板１０４（ピントグラス）に結像される。一方、撮影レンズ２を通過した被写体光の一部はこのミラー部１０３を透過する。

ファインダ部１０２は、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６及び上記ファインダ窓１１を備えている。ペンタプリズム１０５は、断面が５角形をしており下面から入射された被写体光像を内部での反射によって当該像の天地左右を入れ替えて正立像にするためのプリズムである。接眼レンズ１０６により、ペンタプリズム１０５で正立像にされた被写体像がファインダ窓１１の外側に導かれる。このような構成により、ファインダ部１０２は、撮影待機時において被写界を確認するための光学ファインダとして機能する。

ミラー部１０３は、主ミラー１０３１およびサブミラー１０３２から構成されており、主ミラー１０３１の背面側において、サブミラー１０３２が主ミラー１０３１の背面に向けて倒れるように回動可能に設けられている。主ミラー１０３１を透過した被写体光の一部はサブミラー１０３２によって反射され、この反射された被写体光は焦点検出部１０７に入射される。焦点検出部１０７は、被写体のピント情報を検出する測距素子等からなっており、いわゆるＡＦセンサーとして機能する。

上記のミラー部１０３は、いわゆるクイックリターンミラーとして構成されており、露光時には回転軸１０３３を回動支点として矢印Ａで示す上方へ向けて跳ね上がり、焦点板１０４の下方位置で停止する。この際、サブミラー１０３２は、主ミラー１０３１の背面に対して矢印Ｂで示す方向に回転軸１０３４を支点として回動し、ミラー部１０３が焦点板１０４の下方位置で停止したときには、主ミラー１０３１と略平行となるように折り畳まれた状態となる。これにより、撮影レンズ２からの被写体光がミラー部１０３によって遮られることなく撮像素子１０１上に届き、該撮像素子１０１が露光される。露光が終了すると、ミラー部１０３は元の位置（図４に示す位置）に復帰する。

撮像素子１０１の露光面の前方には、疑似カラーや色モアレの発生を防止するためのローパスフィルタ１０８（光学フィルタ）が配置されており、さらにローパスフィルタ１０８の前方には、シャッター部１０９が配設されている。このシャッター部１０９は、露光時に開閉するよう制御されるものであり、例えば縦走りフォーカルプレーンシャッターが採用される。シャッター部１０９は、その前方側が後述の枠体１２０の後端部に当接された状態とされ、一方その後方側がシャッタ押さえ板１０９１にて挟まれた状態とされている。このシャッタ押さえ板１０９１は枠体１２０に対してビス１０９２（図６参照）で固定されており、これによりシャッター部１０９は枠体１２０に支持される形となっている。なお、撮像素子１０１の後部には撮像素子１０１面と平行に、後述の側面シャーシ１８３を挟んで外部表示部１２が配設されている。

撮像素子１０１は、後述のスライダ２０２やアクチュエータ（ヨー方向アクチュエータ２０５、ピッチ方向アクチュエータ２０６）とともに、後述のジャイロユニット１７０により検出された振れ情報に基づき、当該アクチュエータを駆動させることにより撮像素子１０１を上下方向および左右方向にスライド移動させて振れ補正を行う振れ補正ユニット２００（手振れ機構）を構成している。この振れ補正ユニット２００の構造及び動作の詳細については後述する。

図３においてマウント部３の後部におけるカメラ本体１の略中央部には、枠体１２０（前枠）が配置されている（図４、５における斜線部参照）。この枠体１２０は、該枠体１２０の前後面部及び上記ペンタプリズム１０５（焦点板１０４）と対向する上面部が開口された正面視略四角形状の角筒体であり、歪み等に対する強度を有した金属製の剛体である。枠体１２０の前面は、マウント部３の形状に合わせて円筒状のマウント受け部１２１が形成されており、このマウント受け部１２１にマウント部３が嵌合された状態で、符号１２２の矢印（図５参照）で示す前面側から複数のビス１２３によってビス止めされている。枠体１２０は、その内部にミラー部１０３が配置されており当該ミラー部１０３の保持部材を兼ねたものとなっている。

枠体１２０の左側（グリップ部４の内部）には電池室１３１が配置されている。この電池室１３１は、例えばプラスチック等の樹脂からなり、その内部には、撮像装置１０Ａの動作電源として例えば所定数の単３形乾電池が収納される。電池室１３１の背後にはカード収納部１３２が設けられている。このカード収納部１３２には、撮影画像の画像データを記録するための記録媒体、例えばメモリカードが着脱自在に収納されるようになっており、グリップ部４の側面位置に設けられたカードスロット蓋１３３を開いて当該メモリカードを収納する構成とされている。なお、電池室１３１及びカード収納部１３２からなる構造体のことを、以降ではバッテリーユニット１３０と称する。

バッテリーユニット１３０（カード収納部１３２）の背面部には制御基板１４０が配置されている。この制御基板１４０には、画像データに対する所定の信号処理（画像処理）を行う画像処理回路１４１（例えば画像処理用ＡＳＩＣ）や後述の振れ補正駆動を制御する振れ補正回路１４２（例えば振れ補正用ＡＳＩＣ）等の電子部品がマウントされており、後述の全体制御部１００を構成する基板体である。制御基板１４０は、振れ補正ユニット２００と略同一平面方向に隣接配置されており、後述の側面シャーシ１８３に接続部１４３にて固定されたバッテリーユニット１３０に対してマウントされる形で、ネジ部１４４、１４５によって取り付けられている。制御基板１４０と撮像素子１０１とは、フレキシブル配線基板１４６により電気的に接続されている。

枠体１２０の右側の隣接位置には、ミラー部１０３およびシャッター部１０９を駆動するための駆動ユニット１５０が配置されている。駆動ユニット１５０は、具体的には、シャッター部１０９の開閉駆動を行うシャッタ駆動部１５１と、ミラー部１０３の駆動を行うミラー駆動部１５２とを備えて構成されている。ただし、ミラー駆動部１５２はシャッタ駆動を行うためのシャッタ駆動部を一部内包して構成されている。駆動ユニット１５０のさらに右側（外側）には、リモート端子やＵＳＢ端子等のホルダーまたはＡＣ電源のジャック等を備えた構造体としての、例えばプラスチック等の樹脂からなるコネクタ部１６０が配置されている。

バッテリーユニット１３０における電池室１３１の前方の側壁部にはジャイロユニット１７０が設けられている。このジャイロユニット１７０は、ジャイロ部１７１、ジャイロ基板１７２、緩衝材１７３およびジャイロ用フレキシブル配線基板１７４等からなり、撮像装置１０Ａの振れ方向や振れ量などの振れ情報を検出するためのものである。ジャイロユニット１７０において検出された振れ情報は、振れ補正ユニット２００による振れ補正駆動の制御に用いられる。ジャイロ部１７１は、ヨー（Yaw）方向における撮像装置１０Ａの振れの角速度に基づく振れ量を検出するヨー方向ジャイロ１７１ｂと、ピッチ（Pitch）方向における当該振れの角速度に基づく振れ量を検出するピッチ方向ジャイロ１７１ａとを備えている。このようなジャイロとしては、例えば圧電素子に電圧を印加して振動状態とし、該圧電素子に回転運動による角速度が加わったときに生じるコリオリ力に起因する歪みを、電気信号として取り出すことで角速度を検出するタイプのものが使用できる。ジャイロ部１７１はジャイロ基板１７２上にマウントされており、このジャイロ基板１７２は、バッテリーユニット１３０の側壁部に形成された平板状のジャイロ取付部１３４に、緩衝材１７３を介して取り付けられている。

緩衝材１７３は、ミラー部１０３の動作振動が伝播してジャイロ部１７１がこの振動を誤検出することを防止するためのものであり、例えば両面に接着層を備えるブチルゴム等のゴム材からなるシート状（板状）の部材を用いることができる。なお、ジャイロ用フレキシブル配線基板１７４は、ジャイロ部１７１（ヨー方向ジャイロ１７１ｂおよびピッチ方向ジャイロ１７１ａ）と制御基板１４０とを電気的に接続するためのものである。

バッテリーユニット１３０における電池室１３１の前方には、撮像装置１０Ａの姿勢を検出する姿勢検出センサ１３５が設けられている。姿勢検出センサ１３５は、例えば水銀スイッチや重力センサ、加速度センサ等として構成されている。この姿勢検出センサ１３５の検出結果に基づき、撮像装置１０Ａが横姿勢であるのか縦姿勢であるのかを検知できるとともに、後述の重力方向検知部３１３Ａ(図１３参照)において重力方向（鉛直方向下向き）の検知が可能となる。なお、姿勢検出センサ１３５については、少なくとも撮像装置１０Ａの上下・左右の４方向の何れかが重力方向であるのかを判定できるセンサとして構成されていることが好ましい。

撮像装置１０Ａの上記各部は、例えば鉄などの金属材料からなるシャーシ部１８０によって互いに連結（固定）されている。撮像装置１０Ａにおいては、シャーシ部１８０は、前面シャーシ１８１、１８２、側面シャーシ１８３（バックシャーシ）および底面シャーシ１８４（底板）から構成されている。

＜振れ補正ユニット２００について＞
次に、図４〜５とともに図６〜７を用い振れ補正ユニット２００について詳述する。図６は、側面シャーシ１８３を取り外した状態を示す図であり、図７は、振れ補正ユニット２００の構成を概略的に示した斜視図である。

振れ補正ユニット２００は、撮像素子１０１、ローパスフィルタ１０８、撮像素子１０１とローパスフィルタ１０８とを保持する撮像素子ホルダ２０１、撮像素子１０１の後面に配設された放熱板２０３、および放熱板２０３の後面に配設された撮像素子基板２０４を有する撮像素子ユニットＵｃと、撮像素子ユニットＵｃを保持するスライダ２０２と、ヨー方向アクチュエータ２０５と、ピッチ方向アクチュエータ２０６と、振れ台板２０７と、位置検出センサ部２０８とを備えて構成されている。

撮像素子基板２０４は、撮像素子１０１がマウントされる略長方形状の基板である。ただし当該マウントは、撮像素子１０１と撮像素子基板２０４との間に放熱板２０３が介在された状態で行われる。放熱板２０３は所定の金属材料からなる板状体であり、撮像素子１０１の駆動（光電変換）により発生した熱を逃がすためのものである。撮像素子ホルダ２０１は断面略長方形状の前後が開口された枠体であり、この枠体の前方部にはローパスフィルタ１０８が取り付けられ、このローパスフィルタ１０８の後方部に撮像素子１０１が配設されている。撮像素子１０１は、撮像素子基板２０４により放熱板２０３とともに撮像素子ホルダ２０１に対して押圧された状態で、当該撮像素子基板２０４が撮像素子ホルダ２０１に対してビス２０４１により固定されて取り付けられている。

撮像素子ホルダ２０１の左右方向における一端辺部（ここでは左辺部）には、ピッチ方向アクチュエータ２０６が設けられており、撮像素子ホルダ２０１は、当該ピッチ方向アクチュエータ２０６を介し、スライダ２０２に対してピッチ方向（図７の上下方向Ｃ）にスライド移動可能に取り付けられている。スライダ２０２は、その略中央部に撮像素子基板２０４よりも大きな長方形状の開口部２０２１が形成された略平板状の枠体である。スライダ２０２のピッチ方向アクチュエータ２０６に対向する位置には、上記スライド移動を可能とするべく、ピッチ方向アクチュエータ２０６（後述の軸部２０６１）に対して摺動自在に嵌合されるＶ溝が形成された軸受け部２０２２が固設されている。また、スライダ２０２の下部には、ヨー方向アクチュエータ２０５に対応する上記軸受け部２０２２と同様に構成された軸受け部２０２３が固設されている。なお、軸受け部２０２２（２０２３）に対する軸部２０５１（２０６１）の嵌合（後述の摩擦接合）は、図６に示すように、バネ体等の付勢部材２０５４（２０６４）による付勢力により、押さえ板（ヨー用押さえ板、ピッチ用押さえ板）と軸受け部２０２２（２０２３）との間に軸部２０５１（２０６１）を挟持する形で行われる。

振れ台板２０７は、撮像素子ホルダ２０１が保持された状態のスライダ２０２を保持するための振れ補正ユニット２００における基台をなすものであり、その略中央部に、スライダ２０２の開口部２０２１と同程度のサイズを有した開口部２０７１（実際にはスライダ２０２の開口部２０２１の方が若干大きなサイズとなっている）が形成された枠体である。この振れ台板２０７の上下方向の一端辺部（ここでは下辺部）には、ヨー方向アクチュエータ２０５が固設されており、スライダ２０２の軸受け部２０２３が当該ヨー方向アクチュエータ２０５（後述の軸部２０５１）に対して摺動自在に嵌合された状態でヨー方向（図７の矢印Ｄで示す左右方向）にスライド移動可能となるよう、振れ台板２０７に対してスライダ２０２が取り付けられている。

以上のような構成により、撮像素子ユニットＵｃを撮像装置１０Ａの上下方向Ｃ(図７)と、これに略直交する左右方向Ｄ(図７)とに移動可能な移動機構Ｍｖが形成されるとともに、ヨー方向アクチュエータ(第１アクチュエータ)２０５およびピッチ方向アクチュエータ(第２アクチュエータ)２０６により撮像素子ユニットＵｃを左右方向Ｄおよび上下方向Ｃに移動させることが可能となる。

また、振れ台板２０７は、右上の角部２０７２において、撮像素子ホルダ２０１の角部を、該角部の裏表面２０１１に遊嵌されたボール体を挟み込んだ状態で、スライダ２０２の角部２０２４を角部２０７２へ向けて押し付けるように、バネ体等の付勢部材により付勢した状態で角部２０２４と連結されている。これにより、スライダ２０２（撮像素子ユニットＵｃ）のヨー方向へのスライド移動及び撮像素子ユニットＵｃのピッチ方向へのスライド移動を可能とした状態で、撮像素子ユニットＵｃとともにスライダ２０２を振れ台板２０７へ押し付け、これらが振れ台板２０７から外れることのないよう確実な保持を実現している。なお、振れ台板２０７は、図６に示す３点の取付位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃにおいて、図５に示すように圧縮スプリング２０７３を介してビス２０７４により所謂浮かせた状態でシャッタ押さえ板１０９１に対して固定されており、当該ビス２０７４の締め度合いによって、撮像素子１０１の振れ台板２０７に対するピッチ方向とヨー方向との傾きの調整（あおり調整）が可能とされている。

位置検出センサ部２０８は、振れ補正駆動またはカメラ起動時における撮像素子１０１の位置検出を行うものである。この位置検出センサ部２０８は、磁石部２０８１と２次元ホールセンサ２０８２とを備えて構成されている。磁石部２０８１は、磁力線を出す（特に中心部の磁力が強い）素子であり、撮像素子ホルダ２０１（の角部）に設けられ（図６参照）、撮像素子ユニットＵｃと一体的に移動する。２次元ホールセンサ２０８２は、磁石部２０８１から出る磁力線の強弱に応じた信号を出力する所定数（例えば４つ）のホール素子を２次元配置したセンサであり、磁石部２０８１と対向する位置の振れ台板２０７に設けられて位置固定されている（図７）。位置検出センサ部２０８は、振れ台板２０７に対する撮像素子ホルダ２０１の上下左右の移動に伴って移動する磁石部２０８１の位置を、２次元ホールセンサ２０８２によって検出することで、当該撮像素子１０１の位置検出を行う。なお、位置検出センサ部２０８は、上記ヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６とともに、第２フレキシブル配線基板２０９によって制御基板１４０に電気的に接続されている。

ヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６は、いわゆる超音波駆動が行われるインパクト形のリニアアクチュエータ（圧電アクチュエータ）である。これらのアクチュエータは、それぞれ軸部２０５１、２０６１、圧電素子部２０５２、２０６２および錘部２０５３、２０６３を備えて構成されている。軸部２０５１、２０６１は、それぞれ圧電素子部２０５２、２０６２によって振動駆動される所定の断面形状（例えば円形）を有した棒状の駆動軸であり、上記軸受け部２０２３、２０２２（のＶ溝部）に対して摩擦結合されるものである。

圧電素子部２０５２（２０６２）は、セラミックなどから構成され、印加される電圧に応じて伸縮され、この伸縮に応じて軸部２０５１（２０６１）を振動させるものである。圧電素子部２０５２（２０６２）による当該伸縮においては、高速伸長と低速縮小とが、若しくは低速伸長と高速縮小とが、または伸長速度及び縮小速度が同じである等速伸長と等速縮小とが交互に繰り返される。この圧電素子部２０５２（２０６２）は、例えば積層型圧電素子からなり軸部２０５１（２０６１）の一端において、分極方向が当該軸部２０５１（２０６１）の軸方向と一致した状態で固着されている。

圧電素子部２０５２（２０６２）の電極部には、制御基板１４０（振れ補正回路１４２）からの信号線が接続されており、制御基板１４０からの駆動信号に応じて圧電素子部２０５２（２０６２）が充電又は放電（逆方向充電）されることで上記伸縮が行われる。圧電素子部２０５２（２０６２）がこのように伸縮を繰り返すことにより、軸受け部２０２３（２０２２）と軸部２０５１（２０６１）との間に相対変位が生じスライダ２０２が軸部２０５１に対して（撮像素子ユニットＵｃがスライダ２０２に対して）相対的に正方向又は逆方向に摺動したり、或いは、その場に停止した状態となる。なお、軸部２０５１（２０６１）における圧電素子部２０５２（２０６２）と反対側の端部には、圧電素子部２０５２（２０６２）によって発生した振動が軸部２０５１（２０６１）に効率良く伝達されるようにするための錘部２０５３（２０６３）すなわちウエイトが固設されている。

また、軸部２０５１には、その両端付近に撮像素子ユニットＵｃに関する左右方向Ｄの移動を制限して移動可能範囲を規定するストッパＳａ、Ｓｂが設けられており、このストッパＳａ(Ｓｂ)に軸受け部２０２３の端面Ｅａ(Ｅｂ)が当接することでストッパＳａ(Ｓｂ)以遠の軸部２０５１に対する軸受け部２０２３の移動が不可能となる。同様に、軸部２０６１にも、その両端付近に撮像素子ユニットＵｃに関する上下方向Ｃの移動を制限して移動可能範囲を規定する矩形板状のストッパＳｃ、Ｓｄが設けられており、このストッパＳｃ(Ｓｄ)に軸受け部２０２２の端面Ｅｃ(Ｅｄ)が当接することでストッパＳｃ(Ｓｄ)以遠の軸部２０６１に対する軸受け部２０２２の移動が不可能となる。

以下では、ヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６に対応した圧電アクチュエータ９の駆動原理を説明する。

図８は、圧電アクチュエータ９の駆動原理を説明するための図である。また、図９〜図１１は、圧電アクチュエータ９の動作を説明するための図である。

圧電アクチュエータ９は、ヨー方向アクチュエータ２０５（ピッチ方向アクチュエータ２０６）と同様の構成を有している。すなわち、圧電アクチュエータ９は、軸部２０５１に対応する駆動軸９１と、圧電素子部２０５２に対応する圧電素子部９２と、錘部２０５３に対応する錘部９３と、軸受け部２０２３に対応する可動部９４とを備えており、駆動軸９１と可動部９４とは摩擦結合されている。

このような構成を有する圧電アクチュエータ９において圧電素子部９２にデューティ比３３％のパルス波形(図９(ａ))の電圧を印加すると、駆動軸９１の伸び方向への変位Ｕ（図８）が図９(ｂ)に示す波形のように変化する。これにより、可動部９４は、駆動軸９１に対して圧電素子部９２に近づく方向Ｄａに相対的に移動することとなる(図９(ｃ))。

また、圧電素子部９２にデューティ比５０％のパルス波形(図１０(ｂ))の電圧を印加すると、駆動軸９１の変位Ｕ（図８）が図１０(ｂ)に示す波形のように変化する。この場合には、可動部９４は、駆動軸９１に対しての移動が生じないこととなる(図１０(ｃ))。

一方、圧電素子部９２にデューティ比６７％のパルス波形(図１１(ａ))の電圧を印加すると、駆動軸９１の変位Ｕ（図８）が図１１(ｂ)に示す波形のように変化する。これにより、可動部９４は、駆動軸９１に対して圧電素子部９２から遠ざかる方向Ｄｂに相対的に移動することとなる(図１１(ｃ))。

以上のことから、圧電アクチュエータ９の圧電素子部９２に印加するパルス列のデューティ比を変化させるＰＷＭ(パルス幅変調)駆動を行えば、図１２に示すように駆動軸９１に対する可動部９４の移動速度を可変できることとなる。なお、図１２の縦軸については、圧電素子部９２に近づく方向(図９の方向Ｄａ)の可動部９４の速度を正(プラス)としている。

したがって、ヨー方向アクチュエータ２０５の圧電素子部２０５２に電圧印加を行えば、振れ台板２０７に対して左右方向Ｄ(図７)に撮像素子ユニットＵｃが摺動駆動されて撮像素子１０１のヨー方向の振れが補正されるとともに、ピッチ方向アクチュエータ２０６の圧電素子部２０６２に電圧印加を行えば、スライダ２０２に対して撮像素子ユニットＵｃが上下方向Ｃ(図７)に摺動駆動されて撮像素子１０１のピッチ方向の振れが補正される。

＜撮像装置１０Ａの機能構成＞
図１３は、撮像装置１０Ａの機能構成を示すブロック図である。図１３に示すように撮像装置１０Ａは、全体制御部１００、振れ検出部３０１、振れ補正部３０２、撮像素子駆動部３０３、信号処理部３０４、記録部３０５、画像再生部３０６、ＡＦ／ＡＥ演算部３０７、レンズ駆動部３０８、電源部３０９、外部Ｉ／Ｆ部３１０、ミラー駆動部３１１、シャッター駆動部３１２、重力方向検知部３１３Ａ、操作部３１４および駆動回路部３１５を備えている。全体制御部１００は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理などのデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、および上記の制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、振れ検出部３０１や操作部３１４または駆動部等からの各種信号を受けて撮像装置１０Ａの各部の動作制御を司るものである。

振れ検出部３０１は、ジャイロユニット１７０からなり、撮像装置１０Ａの振れ（手振れ）を検出するものである。振れ補正部３０２は、振れ補正ユニット２００からなり、振れ検出部３０１により検出された振れ情報、および位置検出センサ部２０８により検出された撮像素子１０１の位置情報に基づいてヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６を駆動させることで振れ補正を行うものである。

撮像素子駆動部３０３は、撮像素子１０１の光電変換を制御するとともに、撮像素子１０１の出力信号に対しての増幅等のアナログ処理を施すものである。具体的には、撮像素子駆動部３０３に備えたタイミングジェネレータによって撮像素子１０１へ駆動制御信号を出力し、被写体光を所定時間だけ露光させて画像信号に変換させ 、この画像信号を増幅した後、信号処理部３０４に送出させる。

信号処理部３０４は、撮像素子１０１から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すものであり、画像信号のサンプリングノイズの低減を行うＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路や画像信号のレベル調整を行うＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路を備えて撮像素子１０１から出力されるアナログ値の画像信号に所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理回路、このアナログ信号処理回路から出力される画像信号をデジタル値の画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、Ａ／Ｄ変換された画素データに画素補間を行う補間回路、Ａ／Ｄ変換された各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正回路、画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス（ＷＢ）回路、画素データのγ特性を補正することにより階調補正を行うγ補正回路、および信号処理の終了した画像データを一時的に保存する画像メモリ等を備えている。

記録部３０５は、生成された画像データを着脱可能な記録媒体Ｍ（例えばメモリカード）に記録するとともに、記録媒体Ｍに記録されている画像データを読み出すものである。画像再生部３０６は、信号処理部３０４によって生成された画像データまたは記録部３０５により記録媒体Ｍから読み出された画像データを加工し、外部表示部１２の表示に適した画像データを作成するものである。

ＡＦ／ＡＥ演算部３０７は、自動焦点制御（ＡＦ）や自動露光制御（ＡＥ）のための演算を行うものである。レンズ駆動部３０８は、撮影レンズ２のレンズ群２１の駆動を制御するものである。ただし、撮影レンズ２は、フォーカスレンズ、ズームレンズおよび透過光量を調節するための絞りを備えるとともに、当該レンズに関する固有の情報（開放Ｆ値や焦点距離等の情報）が格納されたレンズＲＯＭを備えている。このレンズＲＯＭは、電気的接点を介して全体制御部１００に接続されている。

電源部３０９は、バッテリーユニット１３０からなり、撮像装置１０Ａ各部に電源を供給するものである。外部Ｉ／Ｆ部３１０は、コネクタ部１６０からなり、リモート端子やＵＳＢ端子等のホルダーまたはＡＣ電源のジャック等を備え、外部装置とのＩ／Ｆ（インターフェイス）をなすものである。

ミラー駆動部３１１は、ミラー部１０３（主ミラー１０３１及びサブミラー１０３２）を駆動させるものである。ミラー駆動部３１１は、全体制御部１００から入力される退避信号に基づき、サブミラー１０３２とともに、主ミラー１０３１を撮影レンズ２の光軸Ｌから回動させて退避させる。この退避信号は、レリーズボタン７のオン信号が全体制御部１００に入力されることで当該全体制御部１００によって生成される。ミラー駆動部３１１は、撮影が終了すると、この退避した状態のミラー部１０３を光軸Ｌ上の元の位置に回動させて戻す。シャッター駆動部３１２は、シャッター部１０９（の開閉）を駆動させるものである。

重力方向検知部３１３Ａは、上述した姿勢検出センサ１３５(図５)の検出結果に基づき、自由落下の方向である重力方向を検知するものである。このように姿勢検出センサ１３５を利用すれば、重力方向検知部３１３Ａにおいて重力方向を簡易に検出できることとなる。

操作部３１４は、モード設定ダイアル６や方向選択キー１４、手振れ補正スイッチ１５等の操作部材からなり、ユーザの操作による指示入力がなされるものである。

また、駆動回路部３１５は、ヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６を超音波駆動するヨー方向駆動回路３１５ａおよびピッチ方向駆動回路３１５ｂを備えており、例えば制御基板１４０(図６)上に実装されている。すなわち、ヨー方向駆動回路３１５ａによるヨー方向アクチュエータ２０５の駆動とピッチ方向駆動回路３１５ｂによるピッチ方向アクチュエータ２０６の駆動とにより撮像素子ユニットＵｃが移動されることで、撮像装置１０Ａに係る手振れ補正が行われる。

＜ローパスフィルタ１０８のダスト除去について＞
撮像装置１０Ａでは、手振れ補正ユニット２００におけるヨー方向アクチュエータ２０５またはピッチ方向アクチュエータ２０６を用いて撮像素子ユニットＵｃを移動させることにより、撮像素子ユニットＵｃのローパスフィルタ１０８の表面に付着したダストを払い落として除去する動作(ダスト除去動作)が可能である。

このダスト除去動作においては、重力方向検知部３１３Ａ(図１３)で検知された重力方向と略同一の方向に向かって、まず撮像素子ユニットＵｃを移動させて軸受け部２０２２、２０２３をストッパＳａ〜Ｓｄに衝突させる動作が行われる。この衝突により受ける撮像素子ユニットＵｃの衝撃により、効果的なダスト除去が行え、ダスト除去の迅速化や移動機構Ｍｖ等の耐久性向上が図れることとなる。

例えば、姿勢検出センサ１３５が重力方向について撮像装置１０Ａの上下左右４方向の検出を行える場合には、検出された重力方向に撮像素子ユニットＵｃを駆動させるための１つのアクチュエータをヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６から選択する。そして、選択された１つのアクチュエータを例えばデューティ比３３％または６７％で駆動し重力方向に向かって撮像素子ユニットＵｃを高速に移動させ、１つの軸受け部（軸受け部２０２２または軸受け部２０２３）を１つのストッパ（４つのストッパＳａ〜Ｓｄのうちの１つ）に衝突させるようにする。

すなわち、撮像素子ユニットＵｃの移動に関して姿勢検出センサ１３５で検知された重力方向に基づく移動方向(上下左右４方向のうち１つの方向)が設定され、この設定された移動方向への撮像素子ユニットＵｃの移動に使用する１つのアクチュエータがヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６から選択される。そして、選択された１つのアクチュエータを駆動し重力方向に撮像素子ユニットＵｃを移動させて軸受け部をストッパに衝突させる。これにより、撮像素子ユニットＵｃのローパスフィルタ１０８に付いたダストを効率良く迅速に除去できることとなる。

ここで、撮像素子ユニットＵｃを重力方向に移動させて軸受け部をストッパに衝突させた後には、上記の選択されたアクチュエータを駆動し、鉛直方向に沿って撮像素子ホルダ２０１を一定時間振動させるのが好ましい。この振動時間については、ストッパへの衝突によってローパスフィルタ１０８に付着しているダストが概ね払い落とされているため、従来より短時間で十分である。なお、このような撮像素子ホルダ２０１の振動動作においても、重力方向に駆動する際には、ストッパに衝突させるようにすると良い。このようにストッパへの衝突が複数回にわたれば、より確実にダストを払い落とすことが可能となる。

以上のダスト除去動作においては、軸受け部２０２２、２０２３をストッパに衝突させるのは必須でなく、ストッパへの衝突なしに鉛直方向に撮像素子ホルダ２０１を往復動（振動）させるようにしても良い。この場合にも、従来に比べて効率良くダストを払い落とすことができる。

一方、撮像装置１０Ａでは、超音波駆動されるアクチュエータによりローパスフィルタ１０８を振動させ、透光性の部材であるローパスフィルタ１０８に付着したダストを効果的に払い落とすダスト除去動作も行えるようになっている。これについて以下で説明する。

図１４は、ローパスフィルタ１０８を振動させるアクチュエータ１３６を説明するための図である。また、図１５は、図５に示す破線部ＥＲ付近を拡大した図である。ここで、図１４(ａ)は、ローパスフィルタ１０８の平面図を示しており、図１４(ｂ)は、図１４(ａ)に示すローパスフィルタ１０８の右側面図を示している。また、図１４(ｃ)は、図１４(ａ)の位置Ｑ−Ｑから見た断面図である。

図１４に示すように、ローパスフィルタ１０８は、矩形板状の形状を有する４枚の部材１０８ａ〜１０８ｄを積層した構造となっており、最下層の部材１０８ｄが他の３層の部材１０８ａ〜１０８ｃに比べて広い面積を有している。そして、この部材１０８ｄ上には、ローパスフィルタ１０８を超音波振動させるためのアクチュエータ(以下では「フィルタ振動用アクチュエータ」ともいう)１３６が配設されている。

アクチュエータ１３６は、圧電素子部１３７と、圧電素子部１３７の両端をローパスフィルタ１０８に固定する２つの固定部材１３８とを有している。

圧電素子１３７は、プラス電極１３７ｐとマイナス電極１３７ｍとを有しており、これらの電極間にパルス電圧を印加すると圧電素子部１３７が長手方向に伸縮してローパスフィルタ１０８を振動させることができる。この圧電素子部１３７には、図１５(および図６)に示すように撮像素子基板２０４から伸びるフレキシブル配線基板１３９を介して電力供給が行われる。

以上のようなアクチュエータ１３６においては、ローパスフィルタ１０８自身が共振する超音波領域のパルス電圧を圧電素子部１３７に印加すれば、例えば図１６に示すように圧電素子部１３７の伸縮方向(長手方向)に対しての垂直方向、換言すればローパスフィルタ１０８の厚み方向にローパスフィルタ１０８が湾曲し、２つの振動の節Ｋａ、Ｋｂを持つ振動モードが現れることとなる。このようなアクチュエータ１３６の駆動によりローパスフィルタ１０８を共振周波数で超音波振動させることで、ローパスフィルタ１０８に付着したダストを効率よく払い落とすことが可能となる。

以下では、アクチュエータ１３６を駆動する駆動回路について説明する。

図１７は、フィルタ振動用アクチュエータ１３６を駆動する駆動回路について説明するための図である。

駆動回路部３１５(図１３)は、上述したヨー方向駆動回路３１５ａおよびピッチ方向駆動回路３１５ｂとともに、２つのスイッチ３１５ｄ、３１５ｅを有した切替え部３１５ｃを備えている。

切替え部３１５ｃのスイッチ３１５ｄは、全体制御部１００からの指令により、ヨー方向アクチュエータ２０５およびフィルタ振動用アクチュエータ１３６の間でヨー方向駆動回路３１５ａとの電気的な接続を切り替える。このスイッチ３１５ｄにより、ヨー方向駆動回路３１５ａがローパスフィルタ１０８の超音波振動によるダスト除去に使用される場合に、ヨー方向駆動回路３１５ａをフィルタ振動用アクチュエータ１３６に接続させることが可能となる。

また、切替え部３１５ｃのスイッチ３１５ｅは、全体制御部１００からの指令により、ピッチ方向アクチュエータ２０６およびフィルタ振動用アクチュエータ１３６との間でピッチ方向駆動回路３１５ｂとの電気的な接続を切り替える。このスイッチ３１５ｅにより、ピッチ方向駆動回路３１５ｂがローパスフィルタ１０８の超音波振動によるダスト除去に使用される場合に、ピッチ方向駆動回路３１５ｂをフィルタ振動用アクチュエータ１３６に接続させることが可能となる。

以上の切替え部３１５ｃを備えた撮像装置１０Ａでは、ヨー方向駆動回路３１５ａおよびピッチ方向駆動回路３１５ｂの２つの駆動回路を利用し、一方の駆動回路を用いた手振れ補正ユニット２００のアクチュエータによるダスト除去動作と、他方の駆動回路を用いたフィルタ振動用アクチュエータ１３６によるダスト除去動作とを並行して行えるようになっている。

具体的には、重力方向検知部３１３Ａで検知された重力方向に応じて選択される１つのアクチュエータがヨー方向アクチュエータ２０５である場合には、このヨー方向アクチュエータ２０５をヨー方向駆動回路３１５ａにより超音波駆動し撮像素子ユニットＵｃを重力方向に基づく移動方向に移動させストッパＳａ〜Ｓｄに衝突させるダスト除去動作が行われるとともに、ピッチ方向駆動回路３１５ｂからの電圧印加によりフィルタ振動用アクチュエータ１３６を超音波駆動しローパスフィルタ１０８を共振振動させるダスト除去動作が行われる。

一方、重力方向検知部３１３Ａで検知された重力方向に応じて選択される１つのアクチュエータがピッチ方向アクチュエータ２０６である場合には、このピッチ方向アクチュエータ２０６をピッチ方向駆動回路３１５ｂにより超音波駆動し撮像素子ホルダ２０１を重力方向に基づく移動方向に移動させストッパＳａ〜Ｓｄに衝突させるダスト除去動作が行われるとともに、ヨー方向駆動回路３１５ａによりフィルタ振動用アクチュエータ１３６を超音波駆動しローパスフィルタ１０８を共振振動させるダスト除去動作が行われる。

ここで、ローパスフィルタ１０８の超音波振動によるダスト除去の際には、ヨー方向駆動回路３１５ａのヨー方向アクチュエータ２０５への接続、またはピッチ方向駆動回路３１５ｂのピッチ方向アクチュエータ２０６への接続が、切替え部３１５ｃにおいてフィルタ振動用アクチュエータ１３６への接続に切り替えられることとなる。これにより、駆動回路の良好なタイミングでの切替えが可能となる。なお、この切替えの際には、駆動回路で生成される駆動信号(例えばパルス電圧の信号)の周波数がローパスフィルタ１０８の共振周波数に切り替えられる。

以上で説明した撮像装置１０Ａにおいては、ローパスフィルタ１０８に付いたダストを払い落とすダスト除去の際に、ヨー方向駆動回路３１５ａまたはピッチ方向駆動回路３１５ｂを用いてフィルタ振動用アクチュエータ１３６を駆動することによりローパスフィルタ１０８を超音波振動させるため、フィルタ振動用アクチュエータ１３６を駆動するための専用の駆動回路が不要となり、ローパスフィルタ１０８に付いたダストの除去を低コストで効果的に行えることとなる。

また、撮像装置１０Ａでは、ヨー方向駆動回路３１５ａおよびピッチ方向駆動回路３１５ｂの２つの駆動回路をそれぞれ用いて手振れ補正ユニット２００によるダスト除去とフィルタ振動用アクチュエータ１３６によるダスト除去とを同時に行うため、２種類のダスト除去動作による相乗作用で一層効果的なダスト除去が可能となり、ダスト除去の迅速化が図れる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１０Ｂについては、図１〜６に示す第１実施形態の撮像装置１０Ａと類似の構成を有しているが、重力方向検知部の構成が異なっている。

すなわち、撮像装置１０Ｂの重力方向検知部３１３Ｂは、撮像素子ユニットＵｃの移動速度の情報に基づき重力方向の検知を行う構成となっている。この重力方向検知部３１３Ｂにおける重力方向の検知について、以下で説明する。

＜重力方向検知部３１３Ｂにおける重力方向の検知について＞
図１８および図１９は、重力方向検知部３１３Ｂにおける重力方向の検知原理を説明するための図である。図１８(ａ)〜(ｃ)それぞれには、図８と同様の構成を有する圧電アクチュエータ９が表わされているが、駆動軸９１が鉛直方向に沿って配置される姿勢となっている。また、図１９において破線で示す特性Ｈｏは、図１２に示すデューティ比と速度とに関する特性に対応している。

図１８(ａ)に示すような圧電アクチュエータ９の姿勢において、圧電素子部９２にデューティ比３３％のパルス列(図９(ａ)参照)の電圧を印加して可動部９４を重力方向と逆方向に移動させる場合には、可動部９４が重力方向への引力を受けるため、駆動軸９１が水平方向に沿って配置される水平方向への移動時に比べて遅い速度Ｖａで移動する。

また、図１８(ｂ)に示すような圧電アクチュエータ９の姿勢において、圧電素子部９２にデューティ比５０％のパルス列(図１０(ａ)参照)の電圧を印加する場合には、駆動軸９１と可動部９４との摩擦結合が動摩擦力によるものとなるため、引力により重力方向に速度Ｖｂで可動部９４が移動する。

一方、図１８(ｃ)に示すような圧電アクチュエータ９の姿勢において、圧電素子部９２にデューティ比６７％のパルス列(図１１(ａ)参照)の電圧を印加して可動部９４を重力方向に移動させる場合には、可動部９４が重力方向への引力を受けるため、水平方向への移動時に比べて速い速度Ｖｃで可動部９４が移動する。

以上のことから、圧電アクチュエータ９の駆動軸９１が鉛直方向に沿って配置されている場合に生じる可動部９４の各速度Ｖａ〜Ｖｃ(図１８(ａ)〜(ｃ))をグラフに表わすと、図１９において実線で示す速度特性Ｈｐが得られる。この鉛直方向の速度特性Ｈｐについては、水平方向の速度特性Ｈｏに対して重力方向に速度が相対的にシフトしたものとなっている。

このことは、圧電アクチュエータ９を駆動させた際に可動部９４の速度を観測すれば、重力方向を検出できることを表している。なお、この可動部９４に対応した撮像素子ユニットＵｃの移動速度については、位置検出センサ部２０８で検出される位置を時間微分、例えば微小時間(例えば５０ｍｓ)に移動した距離を計測することにより検出する。

以上のような検知原理を用いて重力方向検知部３１３Ｂで重力方向の検知が行われるが、その具体的な方法(ｉ)、(ii)を以下で説明する。

(ｉ)小ストロークの駆動による重力方向の検知
駆動軸９１が水平方向に沿って配置される場合に往路および復路での可動部９４の速度の大きさが略同一となる各ディーティ比（相補的なデューティ比）のパルス電圧の印加を圧電素子部９２に行って可動部９４を小ストローク(例えば０.３〜０.５ｍｍ程度)で往復駆動させ、往路および復路での可動部９４の速度を検出する。そして、往路および復路での速度差が生じる場合には、速度の絶対値が大きい方を重力方向と判断する。

例えばディーティ比３３％のパルス電圧の印加による往路の駆動時に可動部９４が速度ｖ₊の移動を行い、ディーティ比６７％のパルス電圧印加による復路の駆動時に可動部９４が速度ｖ_-の移動を行うとすると、｜ｖ₊｜＞｜ｖ_-｜の場合には往路の移動方向が重力方向となり、｜ｖ₊｜＜｜ｖ_-｜の場合には、往路の移動方向が重力方向となる。

以上のような重力方向の検知方法を、駆動軸９１に対応した軸部２０５１、２０６１が互いに直交するヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６を備えた本実施形態の撮像装置１０Ｂに適用すると、以下のようになる。

ヨー方向アクチュエータ２０５においてＸ方向に沿って配置された軸部２０５１に対する軸受け部２０２３の相対速度について例えばデューティ比３３％の駆動による(＋Ｘ方向)への速度をｖ_X+、例えばデューティ比６７％の駆動による(−Ｘ方向)への速度をｖ_X-とすると、それらの絶対値の差Δｖ_Xは、次の式(１)で表される。

Δｖ_X＝｜ｖ_X+｜−｜ｖ_X-｜ ・・・・・・(１)：
一方、ピッチ方向アクチュエータ２０６においてＹ方向に沿って配置された軸部２０６１に対する軸受け部２０２２の相対速度について例えばデューティ比３３％の駆動による(＋Ｙ方向)への速度をｖ_y+、例えばデューティ比６７％の駆動による(−Ｙ方向)への速度をｖ_y-とすると、それらの絶対値の差Δｖ_yは、次の式(２)で表される。

Δｖ_y＝｜ｖ_y+｜−｜ｖ_y-｜ ・・・・・・(２)：
次に、上記の式(１)および式(２)で得られたΔｖ_XおよびΔｖ_yから次の式(３)を用いて、撮像装置１０ＢのＸ軸(図１参照)に対して重力方向のなす角度θが算出される。

θ＝tan^-1(Δｖ_y／Δｖ_X) ・・・・・・・・(３)：
上式(３)で得られた角度θの方向、つまり重力方向に対応した移動方向に撮像素子ユニットＵｃをヨー方向アクチュエータ２０５および／またはピッチ方向アクチュエータ２０６を用いて移動させれば、効率の良いダスト除去動作が可能となる。

すなわち、重力方向を表すベクトルが撮像装置１０ＢのＸ方向(図７の左右方向Ｄ)に平行な第１ベクトルとＹ方向(図７の上下方向Ｃ)に平行な第２ベクトルとに分解されるとすると、撮像素子ユニットＵｃを水平方向に往復移動させる際に当該往復移動に係る往路および復路での移動速度の大きさが略等しくなる各駆動入力(例えばデューティ比３３％およびデューティ比６７％の駆動入力)をピッチ方向アクチュエータ２０６とヨー方向アクチュエータ２０５とに与え、左右方向Ｄおよび上下方向Ｃにおける往路および復路での撮像素子ユニットＵｃの移動速度を検出する。そして、左右方向Ｄの移動速度の大きさに関して、往路の方が復路より大きい場合には当該往路の方向に上記の第１ベクトルが向いていると判断する一方、復路の方が往路より大きい場合には当該復路の方向に上記の第１ベクトルが向いていると判断する。また、上下方向Ｃの移動速度の大きさに関して、往路の方が復路より大きい場合には当該往路の方向に上記の第２ベクトルが向いていると判断する一方、復路の方が往路より大きい場合には当該復路の方向に上記の第２ベクトルが向いていると判断する。

以上のような検知方法により、適切な重力方向を簡易に検知できることとなる。以下では、上式(３)で得られた角度θ、つまり検出された重力方向に応じたピッチ方向アクチュエータ２０６およびヨー方向アクチュエータ２０５の駆動（ダスト除去時の駆動）について説明する。

図２０は、ピッチ方向アクチュエータ２０６およびヨー方向アクチュエータ２０５のダスト除去時の駆動について説明するための図である。この図２０においては、横軸が撮像装置１０ＢのＸ軸(図１参照)の方向を示し、縦軸が撮像装置１０ＢのＹ軸(図１参照)の方向を示している。

ヨー方向アクチュエータ２０５を選択し、これを(＋Ｘ方向)に駆動する。また、角度θが範囲Ｇ３(つまり１３５°＜θ≦２２５°)に入る場合にも、ヨー方向アクチュエータ２０５を選択し、これを(−Ｘ方向)に駆動する。

一方、上式(３)で算出される角度θが範囲Ｇ２(つまり４５°＜θ≦１３５°)に入る場合には、ピッチ方向アクチュエータ２０６を選択し、これを(＋Ｙ方向)に駆動する。また、角度θが範囲Ｇ４(つまり２２５°＜θ≦３１５°)に入る場合にも、ピッチ方向アクチュエータ２０６を選択し、これを(−Ｘ方Ｙ)に駆動する。

以上のようにヨー方向アクチュエータ２０５またはピッチ方向アクチュエータ２０６を駆動すれば、重力方向と略同じ方向に撮像素子ユニットＵｃを移動できるため、手振れ補正ユニット２００による効率の良いダスト除去が可能となる。

(ii)デューティ比５０％の駆動による重力方向の検知
水平方向において可動部９４の移動が生じないディーティ比５０％のパルス電圧を圧電アクチュエータ９に印加し、可動部９４の速度を検出する。そして、可動部９４の速度が検出される場合には、その速度の方向を重力方向と判断する。このような重力方向の検知方法を、本実施形態の撮像装置１０Ｂに適用すると、次のようになる。

ヨー方向アクチュエータ２０５の軸部２０５１に対する軸受け部２０２３の相対速度をｖ_X、ピッチ方向アクチュエータ２０６の軸部２０６１に対する軸受け部２０２２の相対速度をｖ_yとすると、次の式(４)のように撮像装置１０ＢのＸ軸(図１参照)に対して重力方向のなす角度θが算出される。

θ＝tan^-1(ｖ_y／ｖ_X) ・・・・・・・・・・(４)：
そして、上記(ｉ)と同様に、上式(４)で得られた角度θの方向つまり重力方向に応じて１つのアクチュエータを選択し、それを駆動させるようにすれば、効率の良いダスト除去動作を行えることとなる。

すなわち、重力方向を表すベクトルが撮像装置１０ＢのＸ方向(図７の左右方向Ｄ)に平行な第１ベクトルとＹ方向(図７の上下方向Ｃ)に平行な第２ベクトルとに分解されるとすると、水平方向において撮像素子ユニットＵｃの移動が生じない特定の駆動入力(例えば上述したデューティ比が５０％であるパルス列の駆動入力)をヨー方向アクチュエータ２０５とピッチ方向アクチュエータ２０６とに与え、左右方向Ｄおよび上下方向Ｃに関する撮像素子ユニットＵｃの移動速度を検出する。そして、左右方向Ｄに撮像素子ユニットＵｃの移動速度が検出される場合には、当該移動速度の方向に上記の第１ベクトルが向いていると判断する。また、上下方向Ｃに撮像素子ユニットＵｃの移動速度が検出される場合には、当該移動速度の方向に上記の第２ベクトルが向いていると判断する。

以上のような検知方法により、適切な重力方向を簡易に検知できることとなる。そして、検知された重力方向に対応した移動方向に撮像素子ユニットＵｃを移動させれば、手振れ補正ユニット２００による効率の良いダスト除去が可能となる。

以上で説明した撮像装置１０Ｂのダスト除去動作により、撮像装置１０Ａと同様の効果を奏する。さらに、撮像装置１０Ｂにおいては、重力方向検知部３１３Ｂにおいてヨー方向アクチュエータ２０５およびピッチ方向アクチュエータ２０６の特性を利用して重力方向を検知するため、重力方向検知のための姿勢検出センサ１３５が不要になる。

＜変形例＞
上記の各実施形態においては、ダスト除去時にローパスフィルタ１０８を超音波振動させるのは必須ではなく、撮像素子ユニットＵｃにローパスフィルタ１０８とともに、またはローパスフィルタ１０８の代わりに設けられた専用のガラス部材(透光性の部材)を超音波振動させるようにしても良い。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置１０Ａの外観構成を説明する図である。 撮像装置１０Ａの外観構成を説明する図である。 撮像装置１０Ａの正面透視図である。 撮像装置１０Ａの側面断面図である。 撮像装置１０Ａの上面断面図である。 側面シャーシ１８３を取り外した状態を示す図である。 振れ補正ユニット２００の構成を概略的に示した斜視図である。 圧電アクチュエータ９の駆動原理を説明するための図である。 圧電アクチュエータ９の動作を説明するための図である。 圧電アクチュエータ９の動作を説明するための図である。 圧電アクチュエータ９の動作を説明するための図である。 圧電アクチュエータ９に印加するパルス電圧のデューティ比と可動部９４の移動速度との関係を説明するための図である。 撮像装置１０Ａの機能構成を示すブロック図である。 ローパスフィルタ１０８を振動させるアクチュエータ１３６を説明するための図である。 撮像素子基板２０４から伸びるフレキシブル配線基板２０４を説明するための図である。 ローパスフィルタ１０８の共振振動を説明するための図である。 フィルタ振動用アクチュエータ１３６を駆動する駆動回路について説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置１０Ｂの重力方向検知部３１３Ｂにおける重力方向の検知原理を説明するための図である。 重力方向検知部３１３Ｂにおける重力方向の検知原理を説明するための図である。 ピッチ方向アクチュエータ２０６およびヨー方向アクチュエータ２０５のダスト除去時の駆動について説明するための図である。

符号の説明

１ カメラ本体
２ 撮影レンズ（交換レンズ）
９ 圧電アクチュエータ
１０Ａ、１０Ｂ 撮像装置
９１ 駆動軸
９２ 圧電素子部
９３ 錘部
９４ 可動部
１００ 全体制御部
１０１ 撮像素子
１０８ ローパスフィルタ
１３５ 姿勢検出センサ
１３６ フィルタ振動用アクチュエータ
１３９ フレキシブル配線基板
２００ 振れ補正ユニット
２０１ 撮像素子ホルダ
２０２ スライダ
２０５ ヨー方向アクチュエータ
２０６ ピッチ方向アクチュエータ
２０７ 振れ台板
２０８ 位置検出センサ部
３１３Ａ、３１３Ｂ 重力方向検知部
３１５ 駆動回路部
３１５ａ ヨー方向駆動回路
３１５ｂ ピッチ方向駆動回路
３１５ｃ 切替え部
２０２２、２０２３ 軸受け部
２０５１、２０６１ 軸部
２０５２、２０６２ 圧電素子部
２０５３、２０６３ 錘部
Ｅａ〜Ｅｄ 軸受け部の端面
Ｓａ〜Ｓｄ ストッパ
Ｕｃ 撮像素子ユニット

Claims (10)

1. (a)被写体に係る画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子の露光面の前方に設けられた透光性の部材とを有する撮像素子ユニットと、
   (b)前記撮像素子ユニットを第１方向に移動させる第１アクチュエータを駆動する第１駆動回路と、
   (c)前記撮像素子ユニットを前記第１方向と略直交する第２方向に移動させる第２アクチュエータを駆動する第２駆動回路と、
   (d)透光性部材振動用アクチュエータの駆動により前記透光性の部材を振動させることで、前記透光性の部材に付いたダストを払い落として除去する第１ダスト除去手段と、
   を備え、
   前記透光性部材振動用アクチュエータは、前記第１駆動回路または前記第２駆動回路を用いて駆動される撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１ダスト除去手段によるダスト除去の際には、前記第１駆動回路の前記第１アクチュエータへの接続、または前記第２駆動回路の前記第２アクチュエータへの接続が、前記透光性部材振動用アクチュエータへの接続に切り替えられることにより、前記透光性部材振動用アクチュエータが駆動される撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１駆動回路による前記第１アクチュエータの駆動と前記第２駆動回路による前記第２アクチュエータの駆動とにより前記撮像素子ユニットを移動させることで、前記撮像装置に係る手振れ補正が行われる撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置において、
   (e)前記第１アクチュエータまたは前記第２アクチュエータにより前記撮像素子ユニットを移動させることで、前記透光性の部材に付いたダストを払い落として除去する第２ダスト除去手段と、
   (f)前記第１ダスト除去手段によるダスト除去と、前記第２ダスト除去手段によるダスト除去とを並行して行わせる制御手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、
   (f-1)前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータから１のアクチュエータを選択し、当該１のアクチュエータを駆動して前記第２ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる第１制御手段と、
   (f-2)前記１のアクチュエータが前記第１アクチュエータである場合には、前記第２駆動回路を用い前記透光性部材振動用アクチュエータを駆動して前記第１ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる一方、前記１のアクチュエータが前記第２アクチュエータである場合には、前記第１駆動回路を用い前記透光性部材振動用アクチュエータを駆動して前記第１ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる第２制御手段と、
   を有する撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   (g)重力方向を検知する検知手段、
   をさらに備え、
   前記第１制御手段は、前記検知手段で検知された重力方向に応じて前記１のアクチュエータを選択し、当該１のアクチュエータを駆動して前記撮像素子ユニットを前記重力方向に基づく移動方向に移動させることで前記第２ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子ユニットに関する前記第１方向および／または前記第２方向の移動は、所定のストッパによって制限されるとともに、
   前記第１制御手段は、前記１のアクチュエータを駆動して前記撮像素子ユニットを前記移動方向に移動させ前記所定のストッパに衝突させることで、前記第２ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる撮像装置。
7. 請求項４に記載の撮像装置において、
   (h)前記撮像素子ユニットを前記第１方向に沿って往復移動させた際における往路と復路との移動速度の違いおよび前記第２方向に沿って往復移動させた際における往路と復路との移動速度の違いを基に、重力方向を検知する重力方向検知手段
   をさらに備え、
   前記第１制御手段は、前記重力方向検知手段で検知された重力方向に応じて前記１のアクチュエータを選択し、当該１のアクチュエータを駆動して前記撮像素子ユニットを前記重力方向に基づく移動方向に移動させることで前記第２ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる撮像装置。
8. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記第１制御手段は、前記１のアクチュエータを駆動して前記撮像素子ユニットを前記移動方向に沿って往復移動させることで、前記第２ダスト除去手段によるダスト除去を行わせる撮像装置。
9. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１ダスト除去手段は、前記透光性部材振動用アクチュエータの駆動により、前記透光性の部材を共振周波数で振動させる撮像装置。
10. 請求項１に記載の撮像装置において、
    前記第１駆動回路および前記第２駆動回路は、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータそれぞれに印加する電圧パルス波形のデューティ比を制御することにより、前記撮像素子ユニットの移動速度を制御する撮像装置。

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