振动装置以及使用该振动装置的图像设备 技术领域 本发明涉及具有摄像元件和显示元件等图像形成元件的图像设备、 以及在这种图 像设备中使配置于图像形成元件前表面的防尘部件振动的振动装置。
背景技术 作为具有图像形成元件的图像设备， 已知一种具有获得与照射在本身的光电转换 面上的光对应的图像信号的摄像元件的摄像装置。 还已知一种具有对投影于屏幕上的图像 进行显示的液晶等显示元件的图像投影装置。近些年来， 使用这种图像形成元件的图像设 备的画质提高十分显著。因此， 由于尘埃附着于摄像元件和显示元件等图像形成元件的表 面或位于其前表面的透明部件 ( 光学元件 ) 的表面上， 所生成的图像上会产生尘埃的影子， 这成为很大的问题。
例如普遍实用的所谓 “可更换镜头” 方式的数字相机构成为摄影光学系统相对于 相机主体可自由拆装。 该可更换镜头的数字相机在用户希望时可任意拆装期望的摄影光学
系统进行更换， 从而能够在单一相机主体中选择性使用多种摄影光学系统。 因此， 在该相机 中， 从相机主体卸下该摄影光学系统时， 在相机放置的周围环境中浮游的尘埃会侵入相机 主体内， 有时尘埃会附着于摄像元件表面及位于其前表面的镜头和玻璃罩等透明部件 ( 光 学元件 ) 的表面。另外， 相机主体内部例如配置有快门、 光圈机构等机械性工作的各种机 构。这些各种机构等在其工作中会产生垃圾等， 有时垃圾会附着于摄像元件的表面。
另外， 如下的投影仪也得以实用 ： 其使用光源和投影光学系统在屏幕上放大投影 显示于 CRT、 液晶等显示元件上的图像来欣赏图像。在这种投影仪中， 尘埃会附着于显示元 件的表面和位于其前表面的镜头和玻璃罩等透明部件 ( 光学元件 ) 的表面， 有时发生尘埃 的影子被放大投影于屏幕上的情况。这种投影仪中， 尘埃易于从冷却风扇的机构周边侵入 投影仪主体内。
于是开发出了如下的各种机构， 其除去附着于这种图像设备内部的图像形成元件 表面和位于其前表面的镜头和玻璃罩等透明部件 ( 光学元件 ) 的表面上的尘埃。
例如在美国 USP 7215372 中公开的具有除尘机构的电子摄像装置中， 圆环板状的 压电元件 ( 施振部件 ) 紧固于圆盘状的玻璃板 ( 防尘部件 ) 的外周部。只要对压电元件施 加预定频率的频率电压， 则会在圆盘状玻璃板的中心产生同心圆状的驻波弯曲振动， 通过 该振动除去附着于圆盘状玻璃板上的尘埃。其中， 以预定的施振频率产生的振动 ( 振动模 式 1) 是呈同心圆状具有波节的驻波。该波节的振动振幅较小， 因此无法在该波节部分除去 尘埃。于是， 以不同的频率施振， 在圆盘状的玻璃板上产生在不同于上述振动模式 1 的位置 具有同心圆状波节的驻波振动 ( 振动模式 2)。由此， 在上述振动模式 1 中为波节的位置形 成振动振幅较大的状态。
另外， 在日本特开 2007-267189 号公报中， 在矩形板状的防尘部件的相对的边分 别设置了压电元件。而且， 使这些压电元件产生预定频率的振动， 使防尘部件谐振， 成为产 生与边平行的波节这样的驻波振动模式。而且与上述美国 USP 7215372 同样地， 为了变更波节的位置， 使防尘部件以不同频率谐振， 成为驻波振动模式。 这些振动模式中都产生具有 与防尘部件的边平行的波节的弯曲振动。
在上述美国 USP 7215372 公开的除尘机构中， 通过产生同心圆状的振动， 从而获 得非常大的振动振幅， 除去尘埃的能力非常之高。然而由于防尘部件相对于矩形摄像元件 而言是具有包围摄像元件的直径的圆形玻璃板 ( 光学元件 )， 因此导致除尘机构变大。另 外， 圆环状的压电元件较大， 难以毫无偏差地形成为较高性能。
与此相对， 在上述日本特开 2007-267189 号公报所公开的除尘机构中， 通过形成 为矩形板状， 从而防尘部件形成为圆形的内接四边形， 相对于上述美国 USP 7215372 可形 成得更小。但是， 由于是相对于矩形边具有平行波节的振动模式， 因而振动的振幅无法变 大， 无法产生在上述美国 USP 7215372 中能够产生的较大振动振幅。因此， 由防尘部件除去 尘埃的能力较低。 振动振幅较小是由于无法将来自与波节正交的边的反射波合成为驻波所 致。即， 为了对来自一条边的反射波进行合成， 就成为具有与边平行的振动波峰、 波谷的驻 波。尤其是防尘部件的矩形短边与长边之比较小的话其倾向会更为显著。
如上所述， 在形成具有圆形的振动振幅的波峰的驻波时， 就可以获得能增大振动 振幅的除尘能力， 然而防尘部件的形状需要成为圆形或近似圆形的形状， 导致装置变大。 另 外， 虽然也具有使用矩形防尘部件的结构， 然而， 由于会产生无法包含来自各边的反射波在 内来良好地合成振动的振动模式， 因而振动振幅无法变大， 除尘能力较低。
另外， 即便通过形成为矩形板状的光学元件而使其变小， 但是在具有平行于矩形 边的波节的振动模式中也无法增大振动振幅， 从光学元件除去尘埃的能力较低。
作为解决该问题的一个方法， 考虑到增大设置于光学元件 ( 防尘部件 ) 上的压电 元件的驱动电压， 来加快该光学元件 ( 防尘部件 ) 的振动速度。然而， 例如在通过上拉施加 100(V) 电压的情况下， 为了通过上拉将其提升到 300(V) 电压， 相比前者电路会变大。 而且， 即使提升到了 300(V) 电压， 也仅仅是转换为热， 振幅并不会相应增大 ( 振幅会中途不再上 升 )。 进而， 在提升至 300(V) 电压的过程中， 玻璃或陶瓷制防尘部件的振动速度会达到破坏 振动速度， 防尘部件、 即玻璃或陶瓷会被破坏。 发明内容
本发明就是鉴于上述问题而完成的， 其目的在于提供一种即便是在将施加电压抑 制在不增大装置的特定范围内的小型装置中， 也能最大限度使用防尘部件的振动特性的振 动装置， 更具体而言是提供一种可使用能最为高效地除去尘埃的振动速度且为达到破坏振 动速度之前的速度使防尘部件振动的振动装置以及使用这种振动装置的图像设备。
根据本发明的第一方面， 提供一种振动装置， 其具有 ： 整体上形成板状防尘部件， 其正反面具有包含使光线透射的光线透射部的平面 ； 支撑部件， 其支撑上述防尘部件， 使得 该防尘部件的正反面为气密状态 ； 以及形成大致长方形形状的施振部件， 其配置于上述防 尘部件的外周部侧， 该振动装置的特征在于， 还具有 ： 振动控制部， 其通过对上述施振部件 输入电信号而使上述防尘部件的光线透射部产生如下振动 ： 该振动以通过该施振部件全长 1/2 位置的假想振动中心轴与通过该振动中心轴方向上的上述防尘部件的长度 1/2 位置处 的假想对称轴之间的假想交点为中心， 形成有多条构成闭合曲线的振动波峰的峰线， 该振 动波峰的振幅越接近该假想交点则越大， 且包含该假想交点的振动波峰的振幅为最大， 或者最接近该假想交点的振动波峰为最大振幅， 在设上述防尘部件的板厚为 Tg、 上述施振部 件的板厚为 Ts 时， 上述防尘部件与上述施振部件具有 1.2 ≤ Ts/Tg ≤ 1.6 的关系。
根据本发明的第二方面， 提供一种图像设备， 其具有 ： 整体上形成板状的防尘部 件， 其正反面具有包含使光线透射的光线透射部的平面 ； 支撑部件， 其支撑上述防尘部件， 使得该防尘部件的背面成为气密状态 ； 形成为大致长方形形状的施振部件， 其配置于上述 防尘部件的外周部侧 ； 以及摄像元件， 其具有将透过摄像光学系统的被摄体光转换为图像 信号的光电转换部， 该光电转换部以与上述防尘部件的背面都成为气密状态的方式支撑于 上述支撑部件上， 该图像设备的特征在于， 还具有 ： 振动控制部， 其通过对上述施振部件输 入电信号而使上述防尘部件的光线透射部产生如下振动 ： 该振动以通过该施振部件全长 1/2 位置的假想振动中心轴与通过该振动中心轴方向上的上述防尘部件长度的 1/2 位置处 的假想对称轴之间的假想交点为中心， 形成有多条构成闭合曲线的振动波峰的峰线， 该振 动波峰的振幅越接近该假想交点则越大， 且包含该假想交点的振动波峰的振幅为最大， 或 者最接近该假想交点的振动波峰为最大振幅， 在设上述防尘部件的板厚为 Tg、 上述施振部 件的板厚为 Ts 时， 上述防尘部件与上述施振部件具有 1.2 ≤ Ts/Tg ≤ 1.6 的关系。
根据本发明第三方面， 提供一种振动装置， 其具有 ： 整体上形成板状的防尘部件， 其正反面具有包含使光线透射的光线透射部的平面 ； 支撑部件， 其支撑上述防尘部件， 使得 该防尘部件的背面成为气密状态 ； 以及一组施振部件， 该一组施振部件各自形成为大致长 方形形状， 隔着上述防尘部件的光线透射部而在该防尘部件的外周部侧相对配置， 该振动 装置的特征在于， 还具有 ： 振动控制部， 其通过对上述一组施振部件输入电信号而使上述防 尘部件的光线透射部产生如下振动 ： 该振动以通过距离该一组施振部件各自大致等距离的 位置的假想对称轴与该施振部件的各振动中心轴之间的假想交点为中心， 形成有多条构成 闭合曲线的振动波峰的峰线， 该振动波峰的振幅越接近该假想交点则越大， 且包含该假想 交点的振动波峰的振幅为最大， 在设上述防尘部件的板厚为 Tg、 上述施振部件的板厚为 Ts 时， 上述防尘部件与上述施振部件具有 1.2 ≤ Ts/Tg ≤ 1.6 的关系。 附图说明 图 1 是概要表示作为本发明的图像设备的第 1 实施例的可更换镜头的单反式电子 相机 ( 数字相机 ) 的主要电路系统构成例的框图。
图 2A 是包含数字相机的除尘机构在内的摄像元件单元的纵剖侧视图 ( 图 2B 的 AA 线剖视图 )。
图 2B 是从镜头侧观察除尘机构的主视图。
图 3A 是用于说明防尘滤波器中产生的振动情形的防尘滤波器的主视图。
图 3B 是图 3A 的 BB 线剖视图。
图 3C 是图 3A 的 CC 线剖视图。
图 4 是用于说明防尘滤波器的振动产生概念的图。
图 5 是用于说明防尘滤波器中产生的不同振动情形的图。
图 6 是表示图 3A 的防尘滤波器中的纵横比与防尘滤波器中央部的振动速度比之 间的关系的图。
图 7 是表示防尘滤波器中央部的振动速度比相对于图 3A 的防尘滤波器的板厚与
压电元件的板厚的厚度比的关系的图。
图 8 是防尘滤波器中央部的振动速度比相对于图 3A 的防尘滤波器的设置有压电 元件的边的长度与压电元件的长边尺寸之比即压电体的长度比的关系的图。
图 9 是用于表示防尘滤波器的不同方式的图。
图 10 是用于表示防尘滤波器又一个不同方式的图。
图 11 是用于说明防尘滤波器中产生的驻波的防尘滤波器的示意图。
图 12 是概要表示防尘滤波器控制电路的构成的电路图。
图 13 是表示用于说明从防尘滤波器控制电路的各构成部件输出的各信号的时序 图。
图 14A 是表示举例示出由第 1 实施例的数字相机的主体控制用微型计算机执行的 相机序列 ( 主程序 ) 步骤的流程图的第 1 部分的图。
图 14B 是表示举例示出相机序列 ( 主程序 ) 步骤的流程图的第 2 部分的图。
图 15 是示出图 14A 中的子程序 “无声施振动作” 的动作步骤的流程图。
图 16 是示出在图 15 的子程序 “无声施振动作” 的步骤 S201 的定时并行执行的 “显 示动作” 的动作步骤的流程图。 图 17 是示出在图 15 的子程序 “无声施振动作” 的步骤 S203 的定时并行执行的 “显 示动作” 的动作步骤的流程图。
图 18 是示出在图 15 的子程序 “无声施振动作” 的步骤 S205 的定时并行执行的 “显 示动作” 的动作步骤的流程图。
图 19 是示出作为本发明图像设备的第 2 实施例的数字相机中的子程序 “无声施振 动作” 的动作步骤的流程图。
图 20 是用于说明防尘滤波器中产生的另一种振动情形的图。
具体实施方式
下面， 参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。
【第 1 实施例】
如下具体举例示出的本发明的图像设备具有通过光电转换获得图像信号的摄像 元件单元的除尘机构， 此处作为一个例子说明电子相机 ( 以下简称为 “相机” ) 的除尘功能 所涉及的改进技术。尤其在本第 1 实施例中， 参照图 1 至图 2B 说明可更换镜头单反式电子 相机 ( 数字相机 )。
首先， 参照图 1 说明本实施例的数字相机 10 的系统构成例。该数字相机 10 由作 为相机主体的机身单元 100 和作为附属装置之一的更换镜头的镜头单元 200 构成系统。
镜头单元 200 通过设置于机身单元 100 前表面的未图示的镜头安装部件， 能相对 于机身单元 100 自由拆装。镜头单元 200 的控制是由镜头单元 200 自身具有的镜头控制用 微型计算机 ( 以下称之为 “Lucom” )201 进行的。机身单元 100 的控制是由机身单元 100 自 身具有的主体控制用微型计算机 ( 以下称之为 “Bucom” )101 进行的。这些 Lucom 201 和 Bucom101 在机身单元 100 安装了镜头单元 200 的状态下， 以彼此可通信的方式通过通信连 接器 102 电连接起来。而且， 在相机系统中， 构成为 Lucom 201 从动于 Bucom 101 而工作。
镜头单元 200 还具有摄影镜头 202、 光圈 203、 镜头驱动机构 204 和光圈驱动机构205。摄影镜头 202 通过设置于镜头驱动机构 204 内的未图示的 DC 电动机来驱动。光圈 203 通过设置于光圈驱动机构 205 内的未图示的步进电动机来驱动。 Lucom 201 根据 Bucom 101 的指令来控制这些电动机。
在机身单元 100 内例如图示那样配设有五棱镜 103、 屏幕 104、 快速返回反射镜 105、 目镜 106、 辅助反射镜 107、 快门 108、 AF 传感器单元 109、 AF 传感器驱动电路 110、 反射 镜驱动机构 111、 快门上紧机构 112、 快门控制电路 113、 测光传感器 114 和测光电路 115。 五 棱镜 103、 屏幕 104、 快速返回反射镜 105、 目镜 106 和辅助反射镜 107 是作为光学系统的单 反式的构成部件。快门 108 是配设于摄影光轴上的焦平面式快门。AF 传感器单元 109 接受 来自辅助反射镜 107 的反射光束来检测散焦量。AF 传感器驱动电路 110 对 AF 传感器单元 109 进行驱动控制。反射镜驱动机构 111 对快速返回反射镜 105 进行驱动控制。快门上紧 机构 112 对驱动快门 108 的前帘和后帘的未图示的弹簧进行充电。快门控制电路 113 控制 这些快门 108 的前帘和后帘的动作。测光传感器 114 检测来自五棱镜 103 的光束。测光电 路 115 根据该测光传感器 114 进行测光处理。
进而， 在机身单元 100 内的摄影光轴上设有用于对通过了上述光学系统的被摄体 像进行光电转换的摄像单元 116。该摄像单元 116 是将作为图像形成元件的摄像元件即 CCD 117、 配设于该 CCD 117 前表面的光学低通滤波器 (LPF)118、 作为防尘部件的防尘滤波 器 119 一体构成为单元而形成的。其中， 在本实施例中， 将至少透明部具有不同于空气的折 射率的透明玻璃板用作上述防尘滤波器 119。但是不限于上述玻璃板 ( 光学元件 )， 也可以 是位于光路上且具有透射性的部件 ( 光学元件 )。 例如取代透明玻璃板， 也可以使用光学低 通滤波器 (LPF)、 红外截止滤波器、 偏转滤波器、 辅助反射镜等。这种情况下， 振动所涉及的 频率、 驱动时间、 施振部件 ( 后述 ) 的设置位置等被设定为与该部件对应的值。另外， 虽然 这里作为摄像元件举出了 CCD 117 的例子， 然而当然也可以是 CMOS 和其他摄像元件。
如下， 关于作为防尘部件的防尘滤波器 119， 如上所述可以使用光学低通滤波器 (LPF) 等各种材质， 而本实施例说明采用玻璃板的情况。
上述防尘滤波器 119 的周缘部安装有两个压电元件 120a、 120b。压电元件 120a、 120b 分别具有两个电极。作为振动控制部的防尘滤波器控制电路 121 以根据防尘滤波器 119 的尺寸和材质确定的预定频率使压电元件 120a、 120b 振动。 通过该压电元件 120a、 120b 的振动， 在防尘滤波器 119 上产生预定振动， 可除去附着于该防尘滤波器 119 表面的尘埃。 另外， 对摄像单元 116 增加了抖动校正用的防振单元。
进而， 本实施例的数字相机 10 具有 CCD 接口电路 122、 液晶监视器 123、 SDRAM 124、 闪存 125 和图像处理控制器 126， 从而构成为可一并提供电子摄像功能与电子记录显 示功能。CCD 接口电路 122 与 CCD 117 连接。SDRAM 124 和闪存 125 作为存储区域发挥作 用。图像处理控制器 126 使用这些 SDRAM 124 和闪存 125 等来进行图像处理。另外， 记录 介质 127 以通过未图示的通信连接器能与机身单元 100 通信以及能更换的方式被安装。该 记录介质 127 是各种存储卡或外置的 HDD 等外部存储介质， 记录着通过摄影获得的图像数 据。作为其他存储区域， 例如以能从 Bucom 101 存取的方式设有由 EEPROM 构成的非易失性 存储器 128。该非易失性存储器 128 存储有进行相机控制所需的预定控制参数。
Bucom 101 连接有动作显示用 LCD 129、 动作显示用 LED 130、 相机操作开关 131 和 闪光灯控制电路 132。动作显示用 LCD 129 和动作显示用 LED 130 用于通过显示输出向用户通知该数字相机 10 的动作状态。例如， 动作显示用 LCD 129 或动作显示用 LED 130 设有 显示部， 该显示部在防尘滤波器控制电路 121 工作的期间显示防尘滤波器 119 的振动动作。 相机操作开关 131 是包括例如为释放开关、 模式变更开关和电源开关等用于操作该数字相 机 10 所需的操作按钮在内的开关组。闪光灯控制电路 132 驱动闪光灯 133。
进而， 在该机身单元 100 内设有作为电源的电池 134、 将该电池 134 的电压转换为 构成该数字相机 10 的各电路单元所需的电压来提供的电源电路 135。另外， 还设有电压检 测电路 ( 未图示 )， 其检测在经由未图示的插口从外部电源提供电流时的电压变化。
如上构成的数字相机 10 的各部分基本上按照下述进行工作。首先， 图像处理控制 器 126 按照 Bucom 101 的指令控制 CCD 接口电路 122， 从 CCD 117 取入图像数据。该图像数 据被图像处理控制器 126 转换为视频信号， 在液晶监视器 123 上输出显示。用户可根据该 液晶监视器 123 的显示图像来确认所拍摄的图像映像。
SDRAM 124 是图像数据的暂时保存用存储器， 使用于转换图像数据时的工作区域 等。另外， 图像数据例如转换为 JPEG 数据后， 保存于记录介质 127 中。
反射镜驱动机构 111 是用于将快速返回反射镜 105 向上升位置和下降位置驱动的 机构。当该快速返回反射镜 105 处于下降位置时， 来自摄影镜头 202 的光束被分割引导至 AF 传感器单元 109 侧和五棱镜 103 侧。来自 AF 传感器单元 109 内的 AF 传感器的输出通 过 AF 传感器驱动电路 110 被发送到 Bucom 101， 通过 Bucom 101 进行公知的测距处理。另 一方面， 通过了五棱镜 103 的光束的一部分被引导至与测光电路 115 电连接的测光传感器 114， 根据通过该测光传感器 114 检测到的光量， 通过测光电路 115 进行公知的测光处理。
接着， 参照图 2A 和图 2B 说明包含 CCD 117 的摄像单元 116。并且， 请注意图 2B 的 阴影是为了便于理解各部件的形状而使用的， 并非表示剖面。
如上所述， 摄像单元 116 具有 CCD 117、 光学 LPF 118、 防尘滤波器 119 和压电元件 120a、 120b。 CCD 117 是获得与透射过摄影光学系统而照射到自身光电转换面上的光对应的 图像信号的摄像元件。光学 LPF 118 配设于 CCD 117 的光电转换面上， 从透射过摄影光学 系统而照射的被摄体光束中除去高频分量。防尘滤波器 119 是在该光学 LPF 118 的前表面 侧隔开预定间隔相对配置的防尘部件。压电元件 120a、 120b 配设于该防尘滤波器 119 的周 缘部， 是用于对防尘滤波器 119 施加预定振动的施振部件。
其中， CCD 117 的 CCD 芯片 136 直接安装于配设在固定板 138 上的挠性基板 137 上。从该挠性基板 137 的两端突出连接部 139a、 139b。另外， 连接器 140a、 140b 设置于主电 路基板 141 上。连接部 139a、 139b 与连接器 140a、 140b 连接， 从而挠性基板 137 与主电路 基板 141 侧连接。另外， CCD 117 具有保护玻璃 142。该保护玻璃 142 通过衬垫 143 紧固于 挠性基板 137 上。
另外， 在 CCD 117 与光学 LPF 118 之间， 通过弹性部件等构成的滤波器支撑部件 144 配设于 CCD 117 的前表面侧周缘部的可避开光电转换面的有效范围的位置上。该滤波 器支撑部件 144 与光学 LPF 118 的后表面侧周缘部附近抵接， 从而作为保持 CCD 117 与光 学 LPF 118 之间的大致气密性的密封部件而发挥作用。还配设有气密性覆盖 CCD 117 和光 学 LPF 118 的支架 145。该支架 145 在摄影光轴周围的大致中央部分具有矩形的开口 146。 在该开口 146 的防尘滤波器 118 侧的内周缘部形成有剖面为大致 L 字形状的阶梯部 147。 从开口 146 的后方侧配设有光学 LPF 118 和 CCD 117。此时， 以大致气密性接触阶梯部 147的方式配置光学 LPF 118 的前表面侧周缘部。这样， 光学 LPF 118 就被阶梯部 147 限制了 摄影光轴方向上的位置， 防止从支架 145 内部朝前表面侧脱出。并且， 对于 CCD117 与光学 LPF 118 之间的气密状态， 只要是能够防止由于尘埃侵入而使尘埃映入摄影图像， 从而使得 尘埃影响到该图像的程度即可， 不一定为完全防止气体侵入的程度。
另一方面， 在支架 145 的前表面侧的周缘部沿着全周形成有防尘滤波器支撑部 148。 该防尘滤波器支撑部 148 为了在光学 LPF 118 的前表面隔开间隔保持防尘滤波器 119， 而围绕阶梯部 147 形成为相比阶梯部 147 向前表面侧突出。该防尘滤波器支撑部 148 的 开口部分为成像光线通过区域 149。防尘滤波器 119 整体形成为多边形板状 ( 此处为四边 形 )。该防尘滤波器 119 通过由板簧等弹性体构成的按压部件 151 以按压状态支撑于密封 件 150( 支撑部件 ) 上， 该按压部件 151 的一端部利用螺钉 152 固定于防尘滤波器支撑部 148 上。具体而言， 在按压部件 151 与防尘滤波器 119 之间夹设有与按压部件 151 粘接起来的 橡胶或树脂等具有振动衰减性的支撑部件 153。另一方面， 在防尘滤波器 119 的背面侧， 且 在防尘滤波器 119 的周边部与防尘滤波器支撑部 148 之间设置有具有围绕防尘滤波器 119 中心的环状唇部的密封件 150。其中， 通过来自按压部件 151 的按压力使唇部 150a 挠曲而 按压于防尘滤波器 119， 从而可确保包含开口 146 在内的空间的气密状态， 防尘滤波器 119 也得以被支撑。如上， 通过作为支撑部件的密封件 150 支撑该防尘滤波器 119， 使得作为防 尘部件的防尘滤波器 119 的背面为气密状态。 另外， 防尘滤波器 119 在垂直于光轴的面内的 Y 方向上的定位是通过定位部件 154 支撑在按压部件 151 的 z 方向弯曲部上而进行的。另一方面， 如图 2B 所示， 对于同样垂直 于光轴的面内的 x 方向， 通过与设置于支架 145 的支撑部 155 粘接的定位部件 154 进行支 撑而进行定位。定位部件 154 也利用橡胶或树脂等具有振动衰减性的材料形成， 以不阻碍 防尘滤波器 119 的振动。另一方面， 密封件 150 的主体 150b 被压入到内周侧围绕支架 145 的开口 146 而设置的环状凸部 145a 的外周部而被定位。
当防尘滤波器 119 受到外力 ( 惯性力等 ) 时， 该外力施加给按压部件 151 或密封 件 150。按压部件 151 通过弹簧用磷青铜或弹簧用不锈钢板材形成， 弯曲刚性较高， 与此相 对， 密封件 150 通过橡胶材料形成， 弯曲刚性较低。因而， 密封件 150 通过上述外力而变形。
其中， 在防尘滤波器 119 的背面侧与防尘滤波器支撑部 148 之间设置有橡胶或软 质的树脂等具有振动衰减性的支撑部 156。 该支撑部 156 在与光轴大致对称的位置处， 与防 尘滤波器 119 隔开间隔 ΔZ 来设置。 如果密封件 150 变形了相当于该间隔 ΔZ 的量， 则防尘 滤波器 119 会与支撑部 156 接触， 由此外力压缩支撑部 156(4 处 )。然而， 支撑部 156 的压 缩刚性比密封件 150 的弯曲刚性高很多， 支撑部 156 在受到外力的状态下几乎不会变形， 密 封件 150 的变形也极小。另外， 即使在防尘滤波器 119 被按压支撑在支撑部 156 上的状态 下， 支撑部 156 也配置成 ： 支撑几乎不会产生在防尘滤波器 119 中产生的振动振幅的波节部 分。通过这种配置， 不会阻碍防尘滤波器 119 的振动， 可构成振动振幅较大、 高效的除尘机 构。进而， 外力导致的密封件 150 的变形量几乎为 ΔZ， 十分微小 ( 例如 0.1 ～ 0.2mm)。因 此， 不会出现如下的情况， 即： 对密封件 150 施加过大的力， 密封件 150 扭曲而不能形成气密 状态， 或是在除去外力后的状态下， 密封件 150 由于过大的按压力而接触防尘滤波器 119。
并且， 密封件 150 既可以通过粘接等将主体 150b 固定设置于支架 145 上， 也可以 在使用橡胶等软质材料的情况下固定于防尘滤波器 119 上。此时的按压力量只要能支撑由
防尘滤波器 119 和压电元件 120a、 120b 等构成的振子即可。考虑到该振子的质量为几克， 如果重力加速度为 G， 则按压力量最低为 2G 以上的力。即便考虑余量而使其增长数倍到 10 倍左右， 而按压力量为 1N 左右的较小力量即可。 因此如后所述那样， 产生于防尘滤波器 119 的振动几乎不会被该按压力量所阻碍， 可以非常高效地除去尘埃。
另外， 如图 2B 所示， 密封件 150 的唇部 150a 形成为使四边形的角部为圆弧形状且 不具有弯曲点的环状形状。采取这种形状， 在受到外力的时候， 不会产生偏向唇部 150a 的 变形。
摄像单元 116 构成为具有支架 145 的气密结构， 该支架 145 形成为如上那样安装 CCD 117 的期望大小。并且， 防尘滤波器 119 与防尘滤波器支撑部 148 之间的气密状态只 要是能防止由于尘埃侵入而造成尘埃映入摄影图像， 从而使得尘埃影响到该图像的程度即 可， 不一定为完全防止气体侵入的程度。
进而， 作为施振部件的压电元件 120a、 120b 的端部电连接有作为挠性基板的挠性 件 157a、 157b。通过该挠性件 157a、 157b 将来自防尘滤波器控制电路 121 的后述的预定电 信号输入到压电元件 120a、 120b， 使压电元件 120a、 120b 产生预定的振动。挠性件 157a、 157b 通过树脂和铜箔等制作而具有柔软性， 因而较少地使压电元件 120a、 120b 的振动衰 减。另外， 由于把挠性件 157a、 157b 设定在振动振幅较小的部位 ( 后述的振动波节位置 )， 从而能进一步抑制振动的衰减。 另一方面， 当具有如下所述的抖动校正机构的情况下， 压电 元件 120a、 120b 相对于机身单元 100 移动。因此， 当防尘滤波器控制电路 121 位于与机身 单元 100 一体的固定部件上的情况下， 挠性件 157a、 157b 按照抖动校正机构的动作而发生 变形和位移。这种情况下， 挠性件 157a、 157b 具有柔软性而较薄， 因而是有效的。本实施例 之中， 挠性件 157a、 157b 是从两处导出的简单结构， 因此最适于具有抖动校正机构的相机。
通过防尘滤波器 119 而从其表面脱离的尘埃如后所述， 会由于其振动的惯性力和 重力的作用而落入机身单元 100 的下侧。于是， 在本实施例中， 在防尘滤波器 119 的下侧附 近设置台 158， 在该台 158 配设通过粘接材料、 粘接带等形成的保持材料 159a、 159b。该保 持材料 159a、 159b 可靠地保持落下的尘埃， 使其不会返回到防尘滤波器 119 的表面。
接着简单说明抖动校正功能。该抖动校正机构如图 1 所示， 构成为具有 X 轴陀螺 仪 160、 Y 轴陀螺仪 161、 防振控制电路 162、 X 轴致动器 163、 Y 轴致动器 164、 X 框 165、 Y框 166( 支架 145)、 框架 167、 位置检测传感器 168 以及致动器驱动电路 169。X 轴陀螺仪 160 检测相机绕 X 轴的抖动角速度。Y 轴陀螺仪 161 检测相机绕 Y 轴的抖动角速度。防振控制 电路 162 根据来自这些 X 轴陀螺仪 160 和 Y 轴陀螺仪 161 的角速度信号， 运算抖动补偿量。 致动器驱动电路 169 按照该运算的抖动补偿量， 当摄影光轴的方向为 Z 轴方向时， 使作为摄 像元件的 CCD 117 在与摄影光轴正交的 XY 平面内沿正交的第 1 方向即 X 轴方向和第 2 方向 即 Y 轴方向位移移动， 以补偿抖动。其中， X 轴致动器 163 一旦被致动器驱动电路 169 输入 预定的驱动信号， 则向 X 轴方向驱动 X 框 165。Y 轴致动器 164 同样地一旦被致动器驱动电 路 169 输入预定的驱动信号， 则向 Y 轴方向驱动 Y 框 166。因此， 将这些 X 轴致动器 163 和 Y 轴致动器 164 用作驱动源， 将 X 框 165 与安装了摄像单元 116 中的 CCD 117 的 Y 框 166( 支 架 145) 作为相对于框架 167 移动的移动对象物。其中， X 轴致动器 163 和 Y 轴致动器 164 是将电磁旋转电机和螺纹进给机构等组合起来构成的， 可使用应用了音圈电极的直进电磁 电动机或直进压电电动机等。并且， 位置检测传感器 168 检测 X 框 165 和 Y 框 166 的位置。防振控制电路 162 根据该位置检测传感器 168 的检测结果， 通过致动器驱动电路 169 驱动 X 轴致动器 163 和 Y 轴致动器 164， 控制 CCD 117 的位置。
其中， 参照图 2B 至图 11 进一步详细说明第 1 实施例的除尘机构。防尘滤波器 119 至少具有一条与某对称轴对称的边， 整体上通过多边形的板状 ( 本实施例中为四边形 ) 玻 璃板 ( 光学元件 ) 构成。而且， 由至少从可获得最大振动振幅的位置朝放射方向具有预定 扩展度的区域构成透明部。并且， 防尘滤波器 119 也可以整体构成为圆形， 将该圆的一部分 切取为直线状而成为具有一边的 D 形状。或者也可以将四边形的两边形成为圆弧状， 构成 为具有上下两边的形状。而且， 通过上述安装机构安装防尘滤波器 119， 使得该防尘滤波器 119 的透明部在光学 LPF 118 的前表面侧以预定间隔相对配置。 另外， 例如通过粘接剂的粘 接等， 在防尘滤波器 119 的一个面 ( 本实施例中的背面侧 ) 的上侧和下侧周缘部配设有用 于对该防尘滤波器 119 施加振动的作为施振部件的压电元件 120a、 120b。通过在防尘滤波 器 119 上分别配设压电元件 120a、 120b 来形成振子 170。当向压电元件 120a、 120b 施加预 定的频率电压时， 该振子 170 谐振振动， 以较大的振幅产生弯曲振动。
如图 2B 所示， 压电元件 120a 形成有信号电极 171a、 172a， 压电元件 120b 形成有信 号电极 171b、 172b。信号电极 172a、 172b 设置于与信号电极 171a、 171b 相对的背面， 通过 侧表面后被拉回到具有上述信号电极 171a、 171b 一侧的表面。而且， 具有上述导电性图案 的挠性件 157a 电连接到信号电极 171a 和 172a， 具有上述导电性图案的挠性件 157b 电连 接到信号电极 171b、 172b。各信号电极 171a、 171b、 172a、 172b 通过经由挠性件 157a、 157b 连接的防尘滤波器控制电路 121 而被施加了具有预定周期的驱动电压。通过该驱动电压， 能够使防尘滤波器 119 产生图 3A 至图 3C 所示的二维驻波弯曲振动。另外， 关于防尘滤波 器 119 的尺寸， 长边的长度为 LA， 与其正交的短边的长度为 LB。其中， 图 3A 所示的防尘滤 波器 119 为矩形， 因此与后述的本发明申请的 “假想矩形” 一致。因此， 此时的防尘滤波器 119 的长边 LA 和包含上述假想矩形的上述 LA 在内的长边 LF 也一致。图 3A 所示的弯曲振 动表示驻波振动。图 3A 中表示振动波节区域 ( 振动振幅较小的区域 )173 的黑色线状的区 域中， 黑色越浓则振动振幅越小。并且， 图 3A 中所示的网眼是有限要素法的分割网眼。
在振动速度较大的情况下， 如图 3A 所示， 如果波节区域 173 的间隔较小， 则会在波 节区域 173 产生较大的面内振动 ( 沿着面的方向的振动 )。由此， 位于波节区域 173 的尘埃 会在面内振动方向上产生较大的惯性力 ( 参见后述的图 11 的质点 Y2 的动作。以波节为中 心在 Y2 和 Y’ 2 之间进行圆弧振动 )。如果使防尘滤波器 119 的表面朝向平行于重力的方向 倾斜， 使得沿着尘埃附着面的力发挥作用， 则惯性力和重力发挥作用， 也能够除去附着于波 节区域 173 的尘埃。
另外， 图 3A 的白色区域表示振动振幅较大的区域。利用通过振动而施加的惯性 力， 附着于该白色区域的尘埃被除去。通过在具有与波节区域 173 同等程度的振动振幅的 其他振动模式 ( 例如图 20 所示的振动模式 ) 下施振， 也能够除去附着于振动的波节区域 173 的尘埃。
图 3A 所示的弯曲振动模式是通过 X 方向的弯曲振动和 Y 方向的弯曲振动的合成 而形成的。图 4 表示出该合成的基本状态的情形。如果将振子 170 放置在海绵等几乎没 有振动衰减的部件上而使其自由振动， 则通常能容易获得产生格子状波节区域 173 的振动 模式。图 4 的主视图用虚线表示该波节区域 173 的中心 ( 用线表示线宽方向振动最小的位置 )。 这种情况下， 在 X 方向上产生波长 λx 的驻波弯曲振动， 并且在 Y 方向上产生波长 λy 的驻波弯曲振动， 表示出两个驻波合成的状态。当把 o 点取为 x ＝ 0、 y ＝ 0 的原点， 将A设 为振幅 ( 此处为恒定值， 而实际上根据振动模式和输入到压电元件的功率而变化 )， m、 n为 对应于振动模式的固有振动的次数且为包含 0 的正整数， 将 γ 设为任意的相位角时， 则任 意点 P(x， y) 在 Z 方向的振动 Z(x， y) 可通过下式 (1) 表示 ：
Z(x， y) ＝ A·Wmn(x， y)·cos(γ)+A·Wnm(x， y)·sin(γ) … (1)
其中，
其中， 例如在假设相位角 γ ＝ 0 时， 上述式 (1) 成为下式，其中， 在假设 λX ＝ λY ＝ λ ＝ 1 时 ( 把弯曲的波长设为单位长度来表述 x， y) 成为下式，
同样地， γ ＝ π/2 的情况下， 上述 (1) 式的前侧项也为零， 产生同样的驻波。图 4 表示 m ＝ n 的情况下的振动模式 ( 由于 x 方向、 y 方向的振动次数和波长相同， 因此防尘 滤波器 119 的形状为正方形 )。在该振动模式中， 在 X 方向、 Y 方向以等间隔出现振动的波 峰、 波节、 波谷， 呈棋盘状显现出振动的波节区域 173( 以往的振动模式 )。另外， 在 m ＝ 0、 n ＝ 1 的振动模式中， 成为出现平行于与 Y 方向平行的边 ( 边 LB) 的波峰、 波节、 波谷的振动。 在如上所述方式的振动模式中， X 方向的振动和 Y 方向的振动是独立产生的。即便将 X 方 向的振动和 Y 方向的振动合成， 也会成为与单独产生了 X 方向的振动 ( 出现平行于边 LB 的 波节、 波峰波谷的振动 ) 或 Y 方向的振动 ( 出现平行于边 LA 的波节、 波峰波谷的振动 ) 时 同等的振动振幅 ( 或振动速度 )。在这些振动模式中， 如前所述， 如果设 k 为 0 和整数 ( 正 负都可以 )， 则相位角 γ ＝ k×π/2。即， 是 cosγ、 sinγ 为 0 的情况下的模式。
接着， 叙述相位角 γ 与上述角度不同的情况下的振动模式。此时如果使防尘滤波 器 119 的形状略微形成为长方形， 选择 m ＝ 3、 n ＝ 2 的振动模式的施振频率， 则成为相位角 γ 为 +π/4 或 -π/4 ～ -π/8 的振动模式。该振动模式是本实施例的振动振幅变得非常大 的振动模式 ( 最大振幅为与现有的圆形防尘滤波器相同的水平 )。例如当 γ ＝ +π/4 时， 成为图 3A 的振动模式。在该振动模式中， 尽管防尘滤波器 119 为矩形， 振动振幅的波峰的 峰线 174 也相对于光轴中心构成闭合曲线， 高效地将来自 X 方向的边的反射波与来自 Y 方 向的边的反射波合成而形出驻波。另外， 图 5 表示通过改变图 3A 的防尘滤波器 119 的施振
用频率而产生的 γ ＝ -π/4 的情况下的振动模式。该振动模式是形成有围绕边的中心的 振动振幅的波峰的峰线 174 的振动模式。即， 防尘滤波器 119 的中心成为几乎不存在振动 的波节区域 173， 形成围绕边的中心的振动的波峰的峰线 174。
图 3A 所示的振子 170 的防尘滤波器 119 是 30.8mm(X 方向 ： LA、 LF)×28.5mm(Y 方 向： LB)×0.65mm( 厚度 ) 的玻璃板 ( 光学元件 )。并且， 上述防尘滤波器 119 是包含 X 方向 的边 LA， 以该 LA(30.8mm) 为长边， 以 LB(28.5mm) 为短边的矩形， 因此与具有与防尘滤波器 119 的部件表面的面积相同的面积的、 本发明申请的 “假想矩形” 一致。因此， 这种情况下防 尘滤波器 119 的长边 LA 和包含上述假想矩形的上述 LA 在内的长边 LF 一致。另外， 压电元 件 120a、 120b 分别通过 21mm(X 方向 )×3mm(Y 方向 )×0.8mm( 厚度 ) 的钛酸锆酸铅陶瓷制 成。该压电元件 120a、 120b 通过环氧树脂类粘接剂沿着防尘滤波器 119 的上下边 (X 方向 ) 粘接固定于该各边的端部侧。更详细而言， X 方向的上述压电元件 120a、 120b 分别配置成 关于沿着 Y 方向的防尘滤波器 119 的中心线左右对称。此时， 图 3A 所示的振动模式的谐振 频率为 91kHz 左右。 在防尘滤波器 119 的中央位置， 能够获得与在四边形的防尘滤波器 119 所内接的圆形中构成防尘滤波器时大致匹敌的最大振动速度、 振动振幅。通过把与该防尘 滤波器 119 中央位置的面垂直的振动速度 V 作为基准来获取与最大速度 Vmax 的比， 从而可 获得图 6 所示的振动速度比 ( 以垂直于防尘滤波器中央位置的表面的振动速度 V 为基准获 取与最大速度 Vmax 的比 )， 其最大值为 1.000。并且， 图 6 中， 在将压电元件 120a、 120b 配 置为平行于防尘滤波器 119 长边的情况下是长边侧的曲线图， 配置为平行于短边的情况下 是短边侧的曲线图。此时， 在防尘滤波器 119 的长边侧配置压电元件 120a、 120b 能获得更 大的振动速度。
图 7 是表示防尘滤波器 119 中央部的振动速度比相对于图 3A 所示的防尘滤波器 119 的尺寸和压电元件 120a、 120b 的尺寸下防尘滤波器 119 的板厚 Tg 与压电元件 120a、 120b 的板厚 Ts 的厚度比 Ts/Tg 的关系的图。该图 7 以图 3A 那样具有较大振动幅度 ( 振动 速度 ) 的振子 170 作为本实施例， 表示出改变防尘滤波器 119 的板厚 Tg 与压电元件 120a、 120b 的板厚 Ts 的厚度比时的防尘滤波器 119 的中央振动速度。其中， 所谓的防尘滤波器 119 的中央是指通过压电元件 120a、 120b 的全长 1/2 的位置的假想振动中心轴与通过该振 动中心轴方向上的防尘滤波器 119 的长度 1/2 的位置的假想对称轴之间的假想交点。如图 7 所示， 厚度比 (Ts/Tg) 越小则振动速度比越小， 反之当厚度比 (Ts/Tg) 变大时振动速度比 不会变大， 而是逐渐收敛于恒定值 ( 振动速度比大约收敛于 1.0 附近 )。
如上， 当防尘滤波器与压电元件的厚度比不足 1.2 时， 振动速度比成比例地增加， 1.2 以上时呈二维函数增加。因此， 当厚度比不足 1.2 时， 振动速度比的变化量比厚度比的 变化量大。因此， 当该厚度比不足 1.2 时， 振动速度会根据防尘滤波器 119、 压电元件 120a、 120b 的板厚的偏差而较大地变动。 因而优选上述防尘滤波器 119 与压电元件的厚度比 (Ts/ Tg) 在 1.2 以上。 在如上将厚度比设为 1.2 以上时， 则能够确保可获得最大振动速度的厚度 比 (Ts/Tg) 的振动速度的 80％以上的振动速度。
另一方面， 防尘滤波器 119 的板厚 Tg 越薄， 防尘滤波器 119 的破坏振动速度就越 小。因此， 如果使防尘滤波器 119 的板厚 Tg 过薄， 则破坏振动速度会小于除去尘埃所需的 振动速度 ( 详细情况后述 )。反之， 防尘滤波器 119 的板厚 Tg 越厚， 则破坏振动速度越大。 但是， 用于获得除去尘埃所需的振动速度的压电元件 120a、 120b 的施加电压也越大。如果进一步增大上述防尘滤波器与压电元件的厚度比 (Ts/Tg)， 则压电元件 120a、 120b 的板厚 Ts 会变大， 因此也必须随之增大压电元件 120a、 120b 的施加电压， 招致装置变大。 在本实施 例那样的数字相机 10 中， 期待机身单元 100 变薄。厚度比 (Ts/Tg) 越大， 则压电元件 120a、 120b 的板厚 Ts 会变厚， 因此会增加机身单元 100 的厚度。因此， 不希望过分增大厚度比 (Ts/Tg)。因此， 如果考虑到所需的振动速度、 施加电压、 防尘滤波器 119 的板厚 Tg， 则上述 防尘滤波器与压电元件的厚度比 (Ts/Tg) 优选在 1.6 以下。
而且如图 7 所示， 由于相对于压电元件 120a、 120b 的板厚的偏差的变动较少， 因此 尤其优选防尘滤波器与压电元件的厚度比 (Ts/Tg) 在 1.2 以上且接近 1.2。并且， 图 7 中防 尘滤波器 119 的纵横比为 0.97， 但只要在后述的 0.9 以上且不足 1.0 的纵横比的范围内， 就 能获得同样的结果。
上述情况在如下振动模式下都相同， 即： 图 3 和后述的图 20 所示的振动波峰的振 幅越接近防尘滤波器 119 的中央位置则越大且包含该防尘滤波器 119 的中央位置在内的振 动的波峰振幅为最大的振动模式 ； 以及图 5 所示的最接近防尘滤波器 119 的中央位置的振 动的波峰为最大振幅的振动模式。另外， 本实施例中使用了两个压电元件 120a、 120b， 然而 既可以使用一个， 也可以使用三个以上。 如上所述， 以防尘滤波器与压电元件的厚度比 (Ts/Tg) 成为 1.2 ≤ Ts/Tg ≤ 1.6 的关系的方式构成防尘滤波器 119 和压电元件 120a、 120b。 由此， 能够提供一种即便是在不 使装置变大的程度的特定范围内抑制施加电压的小型装置中， 也能够通过最大限度利用防 尘部件的振动特性， 以达到破坏振动速度之前的速度且是最有效地除去尘埃的振动速度来 进行振动的振动装置。
图 8 表示出振动速度比相对于防尘滤波器 119 的尺寸 LA( 设置有压电元件 120a、 120b 的边的长度 ) 与压电元件 120a、 120b 的长边尺寸 Ls 之比即压电体长度比 Ls/LA 的关 系。根据该图可知， 压电体长度比 Ls/LA 在 0.7 附近具有最大的振动速度， 在压电体长度比 为 0.5 到 1.0 的范围内， 振动速度比在 0.7 以上， 能够将振动的损失抑制在 30％左右。
图 3A 和图 5 所代表的产生振动振幅非常大 ( 振动速度、 振动加速度大 ) 的振动模 式的防尘滤波器 119 的形状可根据图 6 来确定。进而， 作为设置于该防尘滤波器 119 上的 压电元件的形状， 根据图 8 所示的可获得较大的振动速度比的范围的压电体长度比 La/LA 来确定长边。另外， 根据图 7 所示的可获得较大振动速度比的厚度比 Ts/Tg 来确定压电元 件的板厚。通过如上设定各尺寸形状， 能够获得与现有的圆形防尘滤波器所产生的振动速 度同等的非常大的振动速度。其中， 将压电元件 120a、 120b 的短边长度 W 设定在振动模式 的波长的一半程度以下。
在图 9 所示的振子 170 的变形例中， 使用了切去圆盘状的一部分来形成一条边的 结构作为防尘滤波器 119。即， 该振子 170 使用具有关于 Y 方向的对称轴对称的一条边的 D 形状的防尘滤波器 119。压电元件 120a 平行于该边， 并且关于边的中点 (Y 方向的对称轴 ) 对称地配置于防尘滤波器 119 的表面上。另一方面， 压电元件 120b 大致内接于防尘滤波 器 119 的外圆周， 与上述一边平行地配置。当如上形成防尘滤波器 119 的形状时， 则形状关 于防尘滤波器 119 的中心 ( 可考虑为重心 ) 的对称性变高， 更易于形成本实施例的振动状 态。除此之外， 形状当然比圆形要小， 这是毋庸置疑的。进而， 通过与边平行地配置压电元 件 120a、 120b， 因产生缺口而产生的关于振动的非对称性， 能够通过提高刚性而形成更对称
的形式， 更容易形成所要求的振动状态。并且， 图 9 中的长边、 短边如图所示， 一边包含防尘 滤波器 119 的上述一边， 与之相对的边沿着压电元件 120b 的外侧边， 并成为面积与防尘滤 波器 119 相等的假想矩形 175 的长边、 短边。
另一方面， 主视图呈变形环带形状的密封件 150 配置在防尘滤波器 119 与未图示 的支架之间并保持于此， 并被未图示的按压部件按压， 由此构成对防尘滤波器 119 的支撑。 密封件 150 的中央剖面如侧视图所示具有唇形状， 通过使该唇接触防尘滤波器 119， 从而使 由防尘滤波器 119、 支架 145、 光学 LPF 118、 密封件 150 包围出的空间大致密闭。 进而， 支撑 部 156 设置于支架 145 的三处， 构成为被施加外力的情况下支撑防尘滤波器 119。其中， 密 封件 150 通过形成环带形状的唇部与防尘滤波器 119 接触， 所以沿着在防尘滤波器 119 中 产生的围绕该防尘滤波器 119 的中心的振动的波节区域， 阻碍防尘滤波器 119 的振动的情 况变得更少。并且这种情况下， 密封件 150( 和唇部 ) 的角部形成钝角， 受到外力时产生偏 移变形的情况也很少， 不会成为图 2B 那样的圆弧形状。
图 10 所示的振子 170 的其他变形例中， 使用对圆盘设置对称的缺口来形成平行的 两条边的部件作为防尘滤波器 119。 即， 该振子 170 使用具有关于 Y 方向对称轴对称的两条 边的防尘滤波器 119。 这种情况下， 压电元件 120a、 120b 不在边附近而是在形成圆周的部分 配置圆弧状形态的元件。采取这种方式， 可有效地配置压电元件 120a、 120b， 因此能形成更 为小型的振子 170。 并且图 10 中的长边、 短边如图所示， 一边及与其相对的边沿着防尘滤波 器 119 的两条边， 并成为面积与防尘滤波器 119 相等的假想矩形 175 的长边、 短边。作为支 撑部件的密封件 150 的剖面为矩形， 材质为更为软质的材料、 例如海绵状的橡胶或毛毡材 料等柔软的材料， 因此与其他方式同样， 振动衰减较小。其他与图 9 的情况相同， 因此在此 省略说明。
接着使用图 11 详细说明尘埃的去除。图 11 表示与图 3B 相同的剖面。压电元件 120a、 120b 在图 11 中箭头 176 所示方向上被实施极化。 当在某时点 t0 对该压电元件 120a、 120b 施加预定的频率电压的情况下， 振子 170 成为实线所示的状态。 当振动的角速度为 ω、 z 方向的振幅为 A、 Y ＝ 2πy/λ(λ ： 弯曲振动的波长 ) 时， 位于振子 170 表面的任意位置 y 处的质点 Y 在任意时刻 t 的 Z 方向的振动 z 可通过下面的 (2) 式来表示。
z ＝ A·sin(Y)·cos(ωt) … (2)
该式表示图 3A 的驻波振动。即， 当 y ＝ s·λ/2 时 ( 这里 s 为整数 )， Y ＝ sπ， sin(Y) 为零。因此， 与时间无关， 每 λ/2 都具有 z 方向的振动振幅为零的波节 177， 这就是 驻波振动。另外， 图 11 中虚线所示的状态表示相对于时间 t0 的状态， 振动为反相的 t ＝ kπ/ω 的状态 ( 此时 k 为奇数 )。
接着， 防尘滤波器 119 上的点 Y1 的振动 z(Y1) 处于弯曲驻波的振动腹部 178 的位 置， 因此 z 方向的振动的振动振幅为 A， 可通过下面的 (3) 式来表示。
z(Y1) ＝ A·cos(ωt) … (3)
在把振动的频率设为 f 时， 点 Y1 的振动速度 Vz(Y1) 为 ω ＝ 2πf， 所以将上述式 (3) 按照时间进行微分后， 利用下面的式 (4) 表示如下 ：
再将上述式 (4) 按照时间进行微分后， 点 Y1 的振动加速度 αz(Y1) 利用下面的式(5) 表示如下 ：
因此， 附着于点 Y1 的尘埃 179 将会受到上述 (5) 式的加速度。此时， 设尘埃 179 的 质量为 M， 则尘埃 179 受到的惯性力 Fk 可通过下面的 (6) 式来表示。
Fk ＝ αz(Y1)·M ＝ -4π2f2·A·cos(ωt)·M … (6)
根据上式 (6)， 当提高频率 f 时， 惯性力 Fk 与 f 的平方成比例并增大， 所以判明是 有效的。但是， 如果此时的振动振幅 A 比较小， 则无论如何提高频率， 都不能提高惯性力。 一般， 当使产生施振的振动能量的压电元件 120a、 120b 的大小固定时， 只能产生预定的振 动能量。因此， 当在相同的振动模式下提高频率时， 振动振幅 A 与频率 f 的平方成反比， 即 使提高共振频率以成为高次的共振模式， 振动振幅也降低， 振动速度不能提高， 振动加速度 也不能提高。 反之， 当频率提高时， 难以实现理想的共振， 振动能量损失增大， 振动加速度下 降。即， 如果单纯地以频率高的共振模式来产生振动， 将不能成为具有大的振幅的模式， 导 致尘埃去除的效果明显恶化。
尽管防尘滤波器 119 为矩形， 图 3A 所示的本实施例的振动模式中， 振动振幅的波 峰的峰线 174 相对于光轴中心构成闭合曲线。另外， 图 5 所示的本实施例的振动模式中， 振 动振幅的波峰的峰线 174 构成围绕边的中心的曲线， 高效地将来自 x 方向的边的反射波与 来自 y 方向的边的反射波合成来形成驻波。该振动模式下防尘滤波器 119 的支撑方法与图 3A 的情况相同。 图 5 表示作为密封件 150 的与防尘滤波器 119 的接触部的密封接触部 180、 和在外力作用于防尘滤波器 119 时成为支撑防尘滤波器 119 的支撑部 156 的接触部的支撑 区域 181。密封接触部 180 和支撑区域 181 都成为与振动模式的振动的波节区域 173 接近 的、 振动振幅小的部分， 几乎不会阻碍在防尘滤波器 119 中产生的振动。
为了高效地形成上述合成驻波， 防尘滤波器 119 的形状尺寸起到很大作用。 如图 6 所示， 相比将防尘滤波器 119 的短边的长度与长边的长度之比即纵横比 ( 短边 / 长边 ) 设 为 1 的正方形的方法， 在将纵横比设定为小于 1 时， 与压电元件 120a、 120b 的配置无关， 成 为防尘滤波器 119 的中央位置的 Z 方向的振动速度最大的区域 ( 振动速度比为 0.7 以上 )。 在图 6 中， 曲线图的纵轴表示以该区域的最大振动速度 Vmax 为基准、 与振动速度 V 的比 (V/ Vmax)。 当然， 纵横比 ( 短边 / 长边 ) 的最大值是 1， 在纵横比为 0.9 以下时， 振动速度比快速 减小。因此， 优选防尘滤波器 119 的纵横比 ( 短边 / 长边 ) 为 0.9 以上且小于 1。并且， 图6 中的短边侧的两个点的振动速度比都比在防尘滤波器 119 的长边侧配置了压电元件 120a、 120b 的 “长边侧” 的曲线低。因此， 关于压电元件 120a、 120b 的配置位置， 与配置在防尘滤 波器 119 的短边侧时相比， 配置在长边侧更能提高振动速度比， 并获得高的尘埃去除性能。 并且， 在图 6 中能够获得最大的振动速度比的状态是振动模式为图 3A 所示的状态， 在上述 式 (1) 中 γ ＝ +π/4 的情况。
这样， 在振动振幅的波峰的峰线 174 相对于光轴中心构成闭合曲线的振动和构成 包围边的中心的曲线的振动中， 能够产生与防尘滤波器 119 是圆盘形状时产生的同心圆状 的振动的振幅相同的振动振幅。在单纯地产生与边平行的振动振幅的振动模式中， 只能获 得本实施例的几分之一到十分之一左右的振动加速度。
并且， 在振动振幅的波峰的峰线 174 构成闭合曲线的振动和构成包围边的中心的
曲线的振动中， 振子 170 的中心的振动振幅最大， 越到周边的闭合曲线或包围的曲线， 振动 振幅越小。由此， 越是图像的中心则除尘能力越高， 通过使振子 170 的中心与光轴对准， 从 而也具有越是中心的画质高的地方则越不会摄入尘埃 179 的优点。
进而， 对于成像光线通过区域内的振动振幅较小的区域即波节区域 173， 通过改变 赋予给压电元件 120a、 120b 的驱动频率而以不同的振动模式谐振， 从而改变该波节 177 的 位置， 可以除去尘埃 179， 这是毋庸置疑的。
接着， 说明在谐振频率附近改变压电元件 120a、 120b 的频率时的振动状态。压电 元件 120a、 120b 的振子 170 的谐振频率附近的等效电路可表示为 LCR 串联与 C0 的并联电 路。其中， C0 是压电元件 120a、 120b 并联的状态下的静电电容， L、 C、 R 是将振子 170 的机 械振动置换为作为电路元件的线圈、 电容器、 电阻的等效电路上的数值。 当然这些值依赖于 频率而发生变化。
当频率为谐振频率 f0 时， 成为 L 与 C 的谐振。如果从完全没有谐振的频率向谐振 频率侧提高频率， 则振子 170 的振动相位会相对于压电元件 120a、 120b 的施振相位而发生 变化。而且， 谐振时相位推进 π/2， 如果进一步提高频率， 则相位推进至 π。当继续提高频 率时， 相位减小。并且， 在不再是共振区域时， 成为与在低频率下不共振的状态的相位相同 的相位。 实际上， 根据振子 170 的结构， 有时不会成为理想状态， 相位不会变化到 π， 但能够 将驱动频率设定为共振频率。
并且， 位于图 3A 和图 5 的四个角部的支撑区域 181 成为几乎不存在振动振幅的区 域。因此， 当通过外力向 z 方向按压该部分时， 通过橡胶等具有振动衰减性的支撑部 156 支 撑防尘滤波器 119。这样的话， 密封件 150 的唇部 150a 的位移较少且密封件 150 的按压力 增加也较少， 因此振动的衰减较小， 能进行可靠的支撑， 而当去除外力时唇部 150a 能可靠 地恢复到原本的状态。由橡胶等形成的支撑部件 153 允许防尘滤波器 119 的面内方向的振 动， 因此几乎不会衰减面内方向的振动。 另一方面， 当为了拆卸更换镜头来除去防尘滤波器 119 表面的细微尘埃而用清扫器具进行清扫时， 有时会对防尘滤波器 119 施加外力。此时， 如果不采取本实施例的支撑、 按压结构， 则会对密封件 150 直接施加该外力， 会产生使密封 件 150 折弯， 或是去除外力后唇部 150a 也无法恢复形状等不良情况。并且， 清扫的理由如 下。 即， 后面也会叙述， 即便振动防尘滤波器 119， 也无法除去细微尘埃 ( 具有由振动造成的 惯性力变小的质量的尘埃 ) 和附着力较大的细微的尘埃， 如果它们附着得过多， 则会导致 防尘滤波器 119 的成像光线的透射率降低。因此， 在防尘滤波器 119 的表面因累计了预定 量以上的细微尘埃或者细微液体而变脏时， 则需要清扫。
另一方面， 密封件 150 也必须设置于具有振动振幅的区域。在本实施例的振动模 式中， 越往周围的振动振幅的波峰处则振动振幅越小。 因此， 通过利用唇形状来支撑防尘滤 波器 119 的周边部， 并使按压力量也比较小， 所以力量不会较强地作用于弯曲振动振幅方 向。因此， 由于原本的振动振幅较小， 所以能够将该密封件 150 的振动的衰减抑制到极少。 本实施例中， 如图 3A 和图 5 所示， 构成为密封件接触部 180 较多与振动振幅较小的区域即 波节区域 173 接触， 因此振动衰减更小。
另外， 使压电元件 120a、 120b 振动的上述预定的频率是根据构成振子 170 的防尘 滤波器 119 的形状、 尺寸、 材质、 支撑状态来确定的。而通常温度会影响振子 170 的弹性系 数， 成为改变其固有振动数的要因之一。因此， 优选在使用时计量其温度， 考虑其固有振动数的变化。这种情况下将与温度测定电路 ( 未图示 ) 连接的温度传感器 ( 未图示 ) 设于数 字相机 10 内。另外， 将针对温度传感器的计量温度的预先确定的振动子 170 的振动频率的 校正值存储于非易失性存储器 128。而且， 将计量温度与校正值读入到 Bucom 101， 运算驱 动频率以作为防尘滤波器控制电路 121 的驱动频率。这样， 相对于温度变化也能产生效率 良好的振动。
接着， 如下参照图 12 和图 13 说明本实施例中数字相机 10 的防尘滤波器控制电路 121。此处举例表示的防尘滤波器控制电路 121 具有图 12 所示那样的电路构成， 在其各部 分生成有通过图 13 的时序图表示的波形信号 (sig1 ～ sig4)， 根据这些信号如下进行控制。
即， 防尘滤波器控制电路 121 如图 12 所举例示出那样， 通过 N 进位计数器 182、 1/2 分频电路 183、 反相器 184、 多个 MOS 晶体管 Q00、 Q01、 Q02、 变压器 185 以及电阻 R00 构成。
防尘滤波器控制电路 121 构成为通过与上述变压器 185 的一次侧连接的 MOS 晶体 管 Q01 和 MOS 晶体管 Q02 的导通 / 截止切换动作， 在该变压器 185 的二次侧产生预定周期的 信号 (sig4)。根据所产生的预定周期的信号驱动压电元件 120a、 120b， 使固定防尘滤波器 119 的振子 170 产生谐振驻波。
Bucom 101 通过作为控制端口而设置的两个输出端口 P_PwCont 和输出端口 D_ NCnt 以及存在于该 Bucom 101 内部的时钟发生器 186， 如下控制防尘滤波器控制电路 121。 时钟发生器 186 输出具有相比施加给压电元件 120a、 120b 的信号频率要足够快的频率的脉 冲信号 ( 基本时钟信号 )。该输出信号是图 13 中时序图所表示的波形信号 sig1。而且， 该 基本时钟信号被输入到 N 进位计数器 182。
N 进位计数器 182 对该脉冲信号进行计数， 每当达到预定的值 “N” 时都输出计数结 束脉冲信号。即， 将基本时钟信号分频为 1/N。该输出信号为图 13 中时序图所表示的波形 信号 sig2。
该分频后的脉冲信号中高电平与低电平的占空比不是 1 ∶ 1。 于是， 通过 1/2 分频 电路 183 将占空比转换为 1 ∶ 1。并且， 该所转换的脉冲信号与图 13 中时序图所表示的波 形信号 sig3 对应。
在该转换的脉冲信号的高电平的状态下， 输入了该信号的 MOS 晶体管 Q01 为导通。 另一方面， 经由反相器 184 向 MOS 晶体管 Q02 施加该脉冲信号。因此， 在脉冲信号 ( 信号 sig3) 的低电平的状态下， 输入了该信号的 MOS 晶体管 Q02 为导通。因而与变压器 185 的一 次侧连接的 MOS 晶体管 Q01 和 MOS 晶体管 Q02 交替为导通。由此， 在变压器 185 的二次侧产 生图 13 中的信号 sig4 那样的周期的信号。
变压器 185 的绕组比是根据电源电路 135 的单元的输出电压和压电元件 120a、 120b 的驱动所需电压来确定的。并且， 电阻 R00 是为了限制过大的电流流过变压器 185 而 设置的。
驱动压电元件 120a、 120b 时， MOS 晶体管 Q00 必须处于导通状态， 并且必须由电源 电路 135 向变压器 185 的中心抽头施加电压。而在该情况下， MOS 晶体管 Q00 的导通 / 截止 控制是通过 Bucom 101 的输出端口 P_PwCont 进行的。N 进位计数器 182 的设定值 “N” 可根 据 Bucom 101 的输出端口 D_NCnt 进行设定。因此， Bucom 101 通过适当控制设定值 “N” ， 可 以任意变更压电元件 120a、 120b 的驱动频率。
此时可通过下面的 (7) 式来计算频率。其中， N 是对 N 进位计数器 182 的设定值， fpls 是时钟发生器 186 的输出脉冲的频 率， fdrv 是施加给压电元件 120a、 120b 的信号频率。
并且， 基于该 (7) 式的运算是通过 Bucom 101 的 CPU( 控制部 ) 进行的。
进而， 如果以超声波频带 (20kHz 以上的频率 ) 的频率使防尘滤波器 119 振动， 则 以普通人的听力为基准的话大约 20Hz ～ 20000Hz 的范围内为可听范围， 因此无法通过声音 判别防尘滤波器 119 的动作状态。于是， 该数字相机 10 中， 在动作显示用 LCD 129 或动作 显示用 LED 130 设置向数字相机 10 的操作者通知防尘滤波器 119 的动作的显示部。也就 是说， 数字相机 10 通过施振部件 ( 压电元件 120a、 120b)， 对配置于上述 CCD 117 前表面并 具有透光性的能振动的防尘部件 ( 防尘滤波器 119) 赋予振动。此时， 数字相机 10 使上述 显示部与施振部件的振动控制部 ( 防尘滤波器控制电路 121) 的动作联动地动作， 也实施通 知防尘滤波器 119 的动作的处理 ( 详细情况后面叙述 )。
为了详细说明上述特征， 参照图 14A 至图 18 说明 Bucom 101 所进行的控制的具体 控制动作。当相机的机身单元 100 的电源开关 ( 未图示 ) 被打开操作时， 可通过 Bucom 101 而工作的图 14A 和图 14B 所示的流程图涉及的控制程序就开始其工作。
最开始执行用于启动该数字相机 10 的处理 ( 步骤 S101)。即， Bucom101 控制电源 电路 135， 向构成该数字相机 10 的各电路单元提供功率。另外， Bucom 101 进行各电路的初 始设定。
接着， Bucom 101 调用后述子程序 “无声施振动作” ， 从而以无声 ( 即可听范围之 外 ) 使防尘滤波器 119 振动 ( 步骤 S102)。并且， 此处所谓的可听范围是指以普通人的听力 为基准， 大约 20Hz ～ 20000Hz 的范围内。
接下来的步骤 S103 至步骤 S124 是周期性执行的步骤组。即， 首先 Bucom 101 检 测附件相对于该数字相机 10 的拆装 ( 步骤 S103)。例如检测作为附件之一的镜头单元 200 安装于机身单元 100 上的情况。该拆装检测动作是通过 Bucom 101 与 Lucom 201 进行通信 来调查镜头单元 200 的拆装状态。
如果检测到预定附件安装于机身单元 100 上 ( 步骤 S104)， 则 Bucom101 通过调用 子程序 “无声施振动作” ， 从而使防尘滤波器 119 无声地振动 ( 步骤 S105)。
在附件尤其是镜头单元 200 没有安装到作为相机主体的机身单元 100 上的期间 内， 各镜头和防尘滤波器 119 等附着有尘埃的可能性尤其高。于是， 如上在检测到安装了镜 头单元 200 的定时执行拂去尘埃的动作是有效的。另外， 更换镜头时， 外部空气会在机身单 元 100 内部循环， 尘埃进入并附着的可能性很高。因而在该镜头更换时进行除尘是有意义 的。然后将其作为即将开始摄影的处理， 转移到步骤 S106。
另一方面， 当在上述步骤 S104 中检测到镜头单元 200 处于从机身单元 100 卸下的 状态时， Bucom 101 直接转移到下一步骤 S106 的处理。
然后在步骤 S106 中， Bucom 101 检测该数字相机 10 具有的预定操作开关的状态。
此时， Bucom 101 通过构成释放开关的第一释放开关 ( 未图示 ) 的打开 / 关闭状 态来判定是否操作了该开关 ( 步骤 S107)。Bucom 101 读出该状态， 如果在预定时间以上没 有对第一释放开关进行打开操作， 则判别电源开关的状态 ( 步骤 S108)。 而如果电源开关为
打开， 则返回上述步骤 S103 的处理， 如果为关闭则为结束处理 ( 休眠等 )。
另一方面， 当在上述步骤 S107 中判别为对第一释放开关进行了打开操作的情况 下， Bucom 101 从测光电路 115 获得被摄体的亮度信息， 根据该信息计算摄像单元 116 的曝 光时间 (Tv 值 ) 和镜头单元 200 的光圈设定值 (Av 值 )( 步骤 S109)。
此后， Bucom 101 经由 AF 传感器驱动电路 110 获得 AF 传感器单元 109 的检测数 据， 根据该数据计算焦点的偏移量 ( 步骤 S110)。然后 Bucom101 判定该计算出的偏移量是 否属于允许范围内 ( 步骤 S111)。当偏移量不在允许范围内的情况下， Bucom 101 对摄影镜 头 202 进行驱动控制 ( 步骤 S112)， 返回上述步骤 S103 的处理。
另一方面， 当偏移量处在允许范围内的情况下， Bucom 101 调用子程序 “无声施振 动作” ， 开始使防尘滤波器 119 无声地振动 ( 步骤 S113)。
进而， Bucom 101 判定是否对构成释放开关的第二释放开关 ( 未图示 ) 进行了打 开操作 ( 步骤 S114)。当该第二释放开关处于打开状态时， Bucom 101 转移到接下来的步骤 S115 的处理， 开始预定的摄影动作 ( 详细情况在后面叙述 )。与此相对， 当第二释放开关处 于切断状态时， Bucom101 转移到上述步骤 S108 的处理。
并且， 在摄像动作中， 与通常一样， 对与为了进行曝光而预先设定的秒时 ( 曝光秒 时 ) 对应的时间的电子摄像动作进行控制。
作为上述摄影动作， 从步骤 S115 到步骤 S121， 以预定的顺序对被摄体进行摄像。 首先， Bucom 101 向 Lucom 201 发送 Av 值， 命令驱动光圈 203( 步骤 S115)。 此后， Bucom 101 使快速返回反射镜 105 移动到上升位置 ( 步骤 S116)。然后 Bucom 101 使快门 108 的前帘 开始行进， 进行打开控制 ( 步骤 S117)， 对图像处理控制器 126 命令执行 “摄像动作” ( 步骤 S118)。当结束了用 Tv 值表示的时间的对 CCD 117 的曝光 ( 摄像 ) 时， 则 Bucom 101 使快 门 108 的后帘开始行进， 进行关闭控制 ( 步骤 S119)。然后， Bucom 101 把快速返回反射镜 105 驱动到下降位置， 并且进行快门 108 的上紧动作 ( 步骤 S120)。
此后， Bucom 101 命令 Lucom 201 使光圈 203 恢复到开放位置 ( 步骤 S121)， 结束 一系列的摄像动作。
接着， Bucom 101 检测记录介质 127 是否安装于机身单元 100 上 ( 步骤 S122)。在 没有安装记录介质 127 的情况下， Bucom 101 进行警告显示 ( 步骤 S123)。然后， 再次转移 到上述步骤 S103 的处理， 重复相同的一系列处理。
另一方面， 如果安装有记录介质， 则 Bucom 101 命令图像处理控制器 126 将所拍摄 的图像数据记录于记录介质 127( 步骤 S124)。该图像数据的记录动作结束后， 再次转移到 上述步骤 S103 的处理， 重复相同的一系列处理。
以下， 根据图 15 至图 18 对振动方式与显示的详细关系说明在上述三个步骤 (S102、 S105、 S113) 中调用的 “无声施振动作” 子程序的控制步骤。并且， 该 “振动方式” 是 指通过作为施振部件的压电元件 120a、 120b 所引起的振动的方式。图 15 的子程序 “无声施 振动作” 和图 16 至图 18 的 “显示动作” 是仅以除去防尘滤波器 119 的尘埃的施振动作为目 的的程序。振动频率 f0 被设定为该防尘滤波器 119 的谐振频率附近的预定频率。例如图 3A 的振动模式下是 91kHz 且至少为 20kHz 以上的振动， 因而对于用户而言是无声的。
当调用了 “无声施振动作” 时， 则如图 15 所示， Bucom 101 首先从存储于非易失性 存储器 128 的预定区域中的内容读出与用于使防尘滤波器 119 振动的驱动时间 (Toscf0)和驱动频率 ( 谐振频率 ： Noscf0) 有关的数据 ( 步骤 S201)。在该定时， Bucom 101 如图 16 所示， 打开对设置于动作显示用 LCD 129 或动作显示用 LED 130 上的显示部的施振模式的 显示 ( 步骤 S301)。然后 Bucom 101 判定是否经过了预定时间 ( 步骤 S302)。没有经过预 定时间的话， Bucom 101 继续显示施振模式。而经过了预定时间之后， Bucom 101 关闭施振 模式显示 ( 步骤 S303)。
接着， Bucom 101 从输出端口 D_NCnt 将驱动频率 Noscf0 输出到防尘滤波器控制 电路 121 的 N 进位计数器 182( 步骤 S202)。
在接下来的步骤 S203 ～步骤 S205 中， 如下进行除尘动作。即， 首先 Bucom 101 为 了除去尘埃而将输出端口 P_PwCont 设定为高电平， 从而开始除尘动作 ( 步骤 S203)。在该 定时， Bucom 101 如图 17 所示， 开始施振动作显示 ( 步骤 S311)。然后 Bucom 101 判定是否 经过了预定时间 ( 步骤 S312)。其中， 没有经过预定时间时， Bucom 101 继续施振动作显示。 而经过预定时间后， Bucom 101 结束施振动作显示 ( 步骤 S313)。此时的施振动作显示按照 时间经过或除尘经过来进行变化性显示 ( 未图示 )。这种情况下的预定时间大致等同于后 述施振动作的持续时间即 Toscf0。
另外， 如果在上述步骤 S203 将输出端口 P_PwCont 设定为高电平， 则压电元件 120a、 120b 会以预定的驱动频率 (Noscf0) 对防尘滤波器 119 施振， 拂去附着于防尘滤波器 119 表面的尘埃 179。当通过该除尘动作拂去了附着于防尘滤波器 119 表面的尘埃 179 时， 同时会引起空气振动， 产生超声波。但是， 即便以驱动频率 Noscf0 进行驱动， 也不会成为普 通人的可听范围内的声音， 所以听不到。 Bucom 101 以使防尘滤波器 119 振动的状态待机预 定驱动时间 (Toscf0)( 步骤 S204)。然后， 当经过该预定驱动时间 (Toscf0) 后， Bucom 101 将输出端口 P_PwCont 设定为低电平， 从而停止除尘动作 ( 步骤 S205)。另外， 在该定时， 如 图 18 所示， Bucom 101 通打开施振结束显示 ( 步骤 S321)。当由 Bucom 101 判别到经过了 预定时间时 ( 步骤 S322)， 关闭该施振结束显示， 结束显示 ( 步骤 S323)。然后 Bucom 101 返回到所调用的步骤的下一步骤。
通过该子程序， 在足够除去尘埃的时间 (Toscf0) 内持续进行恒定的振动 (f0 ＝ 91kHz)。
即， 该振动形式用于调整并控制提供给施振部件的共振频率。
( 第 2 实施例 )
接着参照图 19 说明作为本发明图像设备的第 2 实施例的数字相机中 Bucom 所进 。 该图 19 对上述第 1 实施例的 行的相机序列 ( 主程序 ) 中所调用的子程序 “无声施振动作” 图 15 所示的子程序 “无声施振动作” 的动作进行了变更。本第 2 实施例中防尘滤波器 119 的动作与上述第 1 实施例不同。即， 在上述第 1 实施例中， 采取了防尘滤波器 119 的驱动频 率为 f0 这种固定值而产生驻波的方式。与此相对， 本第 2 实施例中， 依次变更并追加驱动 频率， 从而即便不严格地控制驱动频率， 也可以产生包含谐振频率在内的振动振幅较大的 振动。
另外， 在图 6 的纵横比 0.9 附近， 当纵横比由于制造偏差而发生变化的情况下， 振 动模式会较大发生变化 ( 振动速度比急剧减小 )。 因此， 需要对每个产品正确设定谐振频率 来驱动压电元件 120a、 120b。这是由于 ： 如果以并非谐振频率的频率进行驱动， 则振动速度 会进一步下降。但是， 如果应用本第 2 实施例那样的频率控制方法， 则可以通过非常简单的控制电路进行基于正确谐振频率的驱动， 可实现消除由于制造偏差造成的谐振频率的偏差 的控制。
并且， 在图 19 的子程序 “无声施振动作” 中， 振动频率 f0 被设定为该防尘滤波器 119 的谐振频率附近的预定频率。例如图 3A 的情况下为 91kHz， 因为至少为 20kHz 以上的 振动， 因而对于用户而言是无声的。
首先， Bucom 101 从存储于非易失性存储器 128 的预定区域中的内容读出与用于 使防尘滤波器 119 振动的驱动时间 (Toscf0)、 驱动开始频率 (Noscfs)、 频率位移量 (Δf) 和驱动结束频率 (Noscft) 有关的数据 ( 步骤 S211)。在该定时， 进行图 16 所示的施振模式 的显示， 这与上述第 1 实施例是相同的。
接 下 来， Bucom 101 对 驱 动 频 率 (Noscf) 设 定 驱 动 开 始 频 率 (Noscfs)( 步 骤 S212)。另外， Bucom 101 从输出端口 D_NCnt 向防尘滤波器控制电路 121 的 N 进位计数器 182 输出驱动频率 (Noscf)( 步骤 S213)。
从接下来的步骤 S214 起， 如下进行除尘动作。即， 首先开始执行除尘动作。另外， 此时进行图 17 所示的施振动作显示， 这与上述第 1 实施例是相同的。
首先， Bucom 101 为了除去尘埃而将输出端口 P_PwCont 设定为高电平 ( 步骤 S214)。由此， 压电元件 120a、 120b 以预定的驱动频率 (Noscf) 对防尘滤波器 119 施振， 使 防尘滤波器 119 产生振动振幅较小的驻波振动。如果振动振幅较小， 则无法除去附着于防 尘滤波器 119 表面的尘埃 179。在驱动时间 (Toscf0) 的期间内维持该振动 ( 步骤 S215)。 并且， 当经过了该驱动时间 (Toscf0) 之后， Bucom 101 对驱动频率 (Noscf) 是否为驱动结束 频率 (Noscft) 进行比较判定 ( 步骤 S216)。此时， 如果不一致 ( 否的判定 )， 则 Bucom 101 对驱动频率 (Noscf) 加上频率位移量 (Δf)， 将其结果重新设定为驱动频率 (Noscf)( 步骤 S217)。然后， 反复从上述步骤 S212 的动作至上述步骤 S216 的动作。
并且， 当上述步骤 S216 中驱动频率 (Noscf) 与驱动结束频率 (Noscft) 一致时 ( 是 )， Bucom 101 将输出端口 P_PwCont 设定为低电平， 从而结束压电元件 120a、 120b 的施 振动作 ( 步骤 S218)， 结束一系列的 “无声施振动作” 。另外， 此时进行图 18 所示的施振结 束显示， 这与上述第 1 实施例是相同的。
如上变更了频率的情况下， 驻波振动的振幅会增大。于是， 将驱动开始频率 (Noscfs) 和频率位移量 (Δf) 以及驱动结束频率 (Noscft) 设定为通过驻波的共振频率。 由此， 可实现如下控制 ： 在防尘滤波器 119 中首先产生振动振幅较小的驻波振动， 然后驻波 振动的振幅逐渐增大， 成为谐振振动之后， 驻波振动振幅会变小。而且， 如果存在预定以上 的振动振幅 ( 振动速度 )， 则可以除去尘埃 179， 因此可在某预定频率范围内除去尘埃 179， 本实施例中谐振时的振动振幅较大， 因而其频率范围也较宽。
另外， 如果将驱动开始频率 (Noscfs) 与驱动结束频率 (Noscft) 之间的间隔扩大 到某种程度， 则可以吸收由于振子 170 的温度和制造偏差造成的谐振频率的变化， 能够用 极为简单的电路构成可靠地拂去附着于防尘滤波器 119 的尘埃 179。
以上根据实施例说明了本发明， 而本发明不限于上述实施例， 当然可以在本发明 主旨范围内实施各种变形和应用。
例如， 也可以将利用空气流来去除防尘滤波器 119 的尘埃 179 的方式、 或者利用刷 子来去除防尘滤波器 119 的尘埃 179 的机构与上述的采用施振部件的尘埃去除机构结合起来使用。 另外， 在上述实施例中， 施振部件为压电元件， 当然也可以使用电电致伸缩部件、 超磁伸缩部件。而且， 作为施振部件说明了将两个压电元件 120a、 120b 设置于作为防尘部 件的防尘滤波器 119 的例子， 也可以为一个。这种情况下， 防尘滤波器 119 中设有压电元件 的边与另一边的刚性是不同的， 因此振动振幅较小的区域即波节区域 173 虽然为与图 3A 和 图 5 相同的情形， 然而会产生错位。对称设置两个压电元件能高效地产生振动， 而且易于在 其四个角处保持防尘滤波器 119， 因而是优选的。
另外， 虽然相位角 γ 为 +π/4 或 -π/4 ～ -π/8， 然而并非必须正确地为该值， 存在若干偏差也能增大振动振幅。例如， 图 20 是表示相比 γ ＝ +π/4 稍小时的振动模 式的图， 在该振动模式中， 振动振幅的波峰的峰线 174 相对于光轴中心构成闭合曲线， 振 子 170 的中央位置的 z 方向的振动速度变大。并且， 该防尘滤波器 119 是 30.8mm(X 方向 ： LA)×28.5mm(Y 方向 ： LB)×0.65mm( 厚度 ) 的玻璃板 ( 光学元件 )。并且， 上述防尘滤波器 119 是包含 X 方向的边 LA， 以该 LA(30.8mm) 为长边， 以 LB(28.5mm) 为短边的矩形， 因此与 具有与防尘滤波器 119 的部件表面的面积相同的面积的本发明申请的 “假想矩形” 一致。压 电元件 120a、 120b 分别为 30mm(X 方向 )×3mm(Y 方向 )×0.8mm( 厚度 )， 通过与防尘滤波器 119 的 x 方向的边长 LF 大致相同的状态的钛酸锆酸铅陶瓷制成。 而且， 这种压电元件 120a、 120b 利用环氧树脂类粘接剂沿着防尘滤波器 119 的上下边粘接固定， 使得 X 方向关于防尘 滤波器 119 的中心线左右对称。此时， 图 20 所示的振动模式的谐振频率为 68kHz 附近的频 率。防尘滤波器 119 的纵横比为 0.925， 压电体的长度比为 0.974。该状态下压电体长度比 接近 1， 振动模式的波节区域 173 相当接近于矩形网眼状形态。振动速度比为 0.7 左右， 接 近于用于将振动速度保持在预定水平以上以除去尘埃 179 的界限。这种情况下也与图 2A 和图 2B 同样地， 通过密封件 150 的唇部 150a 支撑防尘滤波器 119， 进而在施加外力的情况 下， 用于支撑防尘滤波器 119 的四个支撑部 156 设置在支架 145 上。
另外， 当施振时， 为了更高效地拂去附着于施振的对象部件上的尘埃， 可以在该对 象部件的表面实施例如作为透明导电膜的 ITO( 氧化铟 / 锡 ) 膜、 铟锌膜、 聚 3， 4- 乙烯二氧 噻吩膜、 作为吸湿型静电膜的界面活性剂膜、 硅氧烷类膜等的涂层处理。但是， 要将与振动 相关的频率和驱动时间等被设定为与上述膜部件对应的值。
还可以将作为本申请的一个实施例而记载的光学 LPF 118 构成为具有多重折射 性的多个光学 LPF。 还可以将这些构成为多个的光学 LPF 中最靠近被摄体侧配置的光学 LPF 用作防尘部件 ( 施振对象 )， 以代替图 2A 的所述防尘滤波器 119。
并且， 关于不具有作为本申请的一个实施例在图 2A 中记述的光学 LPF118 的照相 机， 也可以把防尘滤波器 119 用作例如光学 LPF、 红外截止滤波器、 偏转滤波器、 半透半反镜 等任一种光学元件。
另外， 也可以构成为不仅不具有上述光学 LPF 118， 而且使在图 2A 中记述的保护 玻璃 142 取代防尘滤波器 119。该情况时， 作为维持保护玻璃 142 和 CCD 芯片 136 的防尘 / 防湿功能、 同时支撑保护玻璃 142 并使其振动的结构， 可以采用在图 2A 中记述的支撑防尘 滤波器 119 并使其振动的结构。另外， 当然也可以把保护玻璃 142 用作光学 LPF、 红外截止 滤波器、 偏转滤波器、 半透半反镜等任一种光学元件。
并且， 作为应用本发明的图像设备， 不限于举例示出的摄像装置 ( 数字相机 )， 只
要是需要除尘功能的装置即可， 通过按照需要进行变形实施可使其应用于实际。更具体而 言， 可以将本发明的除尘机构设置于使用了液晶等显示元件的图像投影装置的显示元件与 光源之间， 或者设置于显示元件与投影镜头之间。