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【発明の名称】 撮像装置
【発明者】 【氏名】橋本 吉隆
【要約】 【課題】撮像部の清掃対象面内において付着した異物を除去し、除去した後の清掃対象面を帯電しないようにする。

【構成】光学素子２０１表面に接触状態で走査可能な清掃部材１１を有する。清掃部材１１は導電性を有し、光学素子２０１表面に接触して異物を除去する清掃時に、導通手段を介して清掃部材１１がグランド接続される。これにより異物を除去した後の清掃対象面を帯電しないようにし、静電気力による異物の引寄せを抑制する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子の光軸方向前段に配設された光学素子と、該光学素子の表面に接触して走査可能な清掃部材とを有する撮像装置であって、
前記清掃部材は、少なくともその一部が導電性を有し、前記表面に接触して異物を除去する清掃時に、導通手段を介して前記清掃部材がグランド接続されるようにしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記清掃部材は、基体である金属板、この金属板に塗布された接着剤及び前記金属板に前記接着剤を用いて植毛された繊維でなる足部からなり、これらの部材が導電性を有していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記植毛された繊維でなる足部は、導電性の足部とともに、絶縁性の足部も含まれることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記導通手段は、前記清掃部材の走査中に前記足部を前記表面に接触させるために、前記金属板と押圧接触して前記清掃部材の位置を規制する押さえ部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記導通手段は、前記清掃部材を支持して走査方向に走行ガイドするガイド部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記表面は、前記清掃部材が清掃時に接触して前記グランドに接続される以外に、前記表面に接触する接触部材により前記グランドに接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記グランドは、バッテリの負極であるパワーグランドとデジタル信号処理用に安定化したデジタルグランドと、アナログ信号処理用に更に安定化したシグナルグランドのうち、パワーグランドであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記光学素子表面から除去した異物を捕獲保持する異物捕獲部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に撮像部の清掃対象面に付着した異物を除去する機構を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラの撮影レンズの焦点面近傍に塵埃等の異物が存在すると、その異物の影が固体撮像素子に写り込んでしまうという問題がある。このような異物は、レンズ交換時に塵埃が外部から侵入したり、カメラ内部でのシャッターやミラーの動作に伴い、その構造部材である樹脂等の微細な磨耗粉が発生することが原因と考えられている。
【０００３】
このような原因で発生した塵埃等が、特に固体撮像素子の保護用のカバーガラスとカバーガラスの前面に配設されている赤外線カットフィルターや光学ローパスフィルター（以下、ＬＰＦと略す）等の光学フィルターの間に入り込んでしまうことがある。かかる場合には、その塵埃を除去するためにカメラを分解しなければならなかった。このため固体撮像素子のカバーガラスと光学フィルターとの間に、塵埃が入り込まないように密閉構造にすることは極めて有効なものであった。
【０００４】
しかしながら、光学フィルターの固体撮像素子と対向していない面に塵埃が付着した場合、それが焦点面の近傍である場合には、その塵埃が影となって固体撮像素子に写り込んでしまうという問題が依然として残っている。
【０００５】
そこで、このような問題点を解決するために固体撮像素子のカバーガラスの表面もしくは防塵構造の最外面を、シャッターに設置したワイパーで清掃するものがある（特許文献１参照）。このようなカメラ構成にすると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく固体撮像素子のカバーガラス表面又は防塵構造の最外面（例えば光学フィルター表面）に付着した塵埃を除去することができる。更に、吸着性のクリーニングフィルムを受光素子面で摺動走行し、付着した塵埃を除去するというものがある（特許文献２参照）。特許文献１と同様、このようなカメラ構成にするとレンズを外さず、またカメラを分解することなく固体撮像素子のカバーガラス表面又は防塵構造の最外面（例えば光学フィルター表面）に付着した塵埃を除去することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５２５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の構成では、ワイパー等の清掃部材が清掃対象となる面に直接接触する。このため接触帯電により清掃対象面が帯電し、静電気力によって異物を引き寄せ易くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は撮像部の清掃対象面内において付着した異物を除去し、除去した後の清掃対象面を帯電しないようにすることを可能にした撮像装置を提供することである。
【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撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子の光軸方向前段に配設された光学素子と、該光学素子の表面に接触して走査可能な清掃部材とを有する撮像装置であって、前記清掃部材は少なくともその一部が導電性を有し、前記表面に接触して異物を除去する清掃時に、導通手段を介して前記清掃部材がグランド接続されるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像部の清掃対象面内に付着した異物を清掃部材により除去する際、該清掃部材がグランド接続されている。これにより異物を除去した後の清掃対象面を帯電しないようにし、静電気力による異物の引寄せを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。
図１は、撮像部１０１とフォーカルプレーンシャッター１０２と異物除去機構１の概略構成を説明するための側方断面図である。
撮像部１０１は主に以下のように構成されている。図において、２０１は光学ローパスフィルターであり、保持部材２０２により保持されている。２０３は固体撮像素子であり、パッケージ部材２０４に収められ、カバー部材２０５により保護されている。ここで、光学ローパスフィルター２０１は固体撮像素子２０３の光軸方向前段に配設される。
【００１２】
光学ローパスフィルター２０１とカバー部材２０５は、その間を密閉するためのシール部材２０６により固定されている。２０７は固体撮像素子２０３の接続端子２０８が接続していると共に、撮像装置１００の動作を制御する制御回路を構成する電気素子が搭載されている基板である。２０９は固体撮像素子２０３を固定するための保持板である。
【００１３】
フォーカルプレーンシャッター１０２は主に以下のように構成されている。２１１は複数のシャッター羽根２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄから構成された先幕、２１２は複数のシャッター羽根で構成された後幕である。２１３はフォーカルプレーンシャッター１０２において、先幕２１１及び後幕２１２の駆動スペースを分割している中間板である。２１４は後幕２１２の押さえ板であると同時に、撮像のためにその略中央部に開口が設けてある押え板、２１５は先幕２１１の押え板であると同時に、撮像のためにその略中央部に開口が設けられているカバー板である。
【００１４】
１は異物除去機構であり、不図示の駆動機構により図１中、上下方向に移動可能となっている。２１６は異物除去機構１が移動する範囲の図１中、下側に設けられた異物捕獲部である。異物捕獲部２１６は光学ローパスフィルター２０１に対向する面側（対向面２１６a）に粘着部が設けられており、異物除去機構１によって払い落とされた異物を捕獲できるようになっている。１６は光学ローパスフィルター２０１を押さえて保持部材２０２に固定するとともに、被写体光束を制限するマスク部材である。なお、マスク部材１６は導電性を有するように金属で成形されている。
マスク部材１６には、リード線３１の一端が接続されており、他端は基板２０７のグランドに接続されている。これにより、光学ローパスフィルター２０１の表面は、マスク部材１６およびリード線３１を介して、グランドと同電位に接続されていることになる。
【００１５】
図２は、異物除去機構１と光学ローパスフィルター２０１の前方斜視図である。図１と同一の部材には同一記号を付し、既に説明した部材等についてはその説明は省略するものとする。図において、１１は清掃部材であり、光学ローパスフィルター２０１の表面と対向する面に植毛処理が施されている。１２はガイド軸、１３はリードスクリューであり、ガイド軸１２とリードスクリュー１３は平行に固定されている。１４は清掃部材１１が取り付けられるベースである。ベース１４には、ガイド軸１２と嵌合する穴とリードスクリュー１３に螺合するネジ穴が設けられている。リードスクリュー１３が不図示のモーターによって回転することによって、ガイド軸１２により規制された方向（図２中、上下方向（矢印Ｂ参照））に移動する。１５は保持部材２０２に固定され、清掃部材１１の先端部分（図２中、左側）と光学ローパスフィルター２０１の固体撮像素子２０３とは反対側の表面（被清掃面）との距離を規制する押さえ板である。なお、この押さえ板１５は導電性を有している。
【００１６】
異物除去機構１は清掃部材１１、ガイド軸１２、リードスクリュー１３、ベース１４、押さえ板１５により構成されている。なお、マスク部材１６は図２に示すように、光学ローパスフィルター２０１の左右両端を押さえて、保持部材２０２の上下面で固定するように構成されている。
【００１７】
図３は、清掃部材１１の構成を示した図である。図において、１７はベース１４によって片持式に支持された略帯状の金属板であり、光学ローパスフィルター２０１の被清掃面と所定の間隔を維持するように横架される。金属板１７（基体）には導電性の接着剤１８が塗布されており、静電植毛された繊維１９（足部）を略垂直に固定している。また、繊維１９は導電性繊維１９ａと絶縁性繊維１９ｂが所定の割合で（ここでは導電性繊維１９ａの割合を約１割とする）混在している。
【００１８】
ここで、全ての繊維１９が導電性繊維１９ａでない理由について説明する。静電植毛法を用いて植毛品を製造するためには、接着剤を塗布した基板を一様な電界の中に静置し、これに静電気力を用いて繊維を飛散させる必要がある。そのため、繊維は電界による静電気力を受けるようにするため絶縁性である必要がある。この方法で導電性繊維１９ａを植毛するためには、導電性繊維１９ａを絶縁性繊維１９ｂに適当な接着力を有する接着部材などで仮に固定した状態で飛散／接着し、後に仮固定を除去して植毛すれば良い。このようにすれば、従来使用していた装置をそのまま用いて導電性繊維１９ａを植毛することができる。
【００１９】
以上に説明したように金属板１７、接着剤１８及び導電性繊維１９ａは導電性であるため、導電性繊維１９ａと金属板１７は電気的に導通している。
【００２０】
図４は図２中、Ａ線に沿って切断して図２中、下方から見た断面図である。図４に示すように、繊維１９は光学ローパスフィルター２０１に接触しながら図４中、紙面垂直方向に走査する。また、押さえ板１５はアース線２２を介してカメラのグランド部に接続されており、押さえ板１５の突起部１５ａが清掃部材１１と接触している。ここで、この押さえ部材は、清掃部材１１をグランド接続するための導通手段として機能する。
【００２１】
図５は、清掃部材１１を走査中の光学ローパスフィルター２０１の表面の様子を示した図である。図において、２０は異物を示している。清掃部材１１は、図４に示したように繊維１９が光学ローパスフィルター２０１に接触しながら図５中、下方向に走査する。よって、光学ローパスフィルター２０１に付着した異物２０ａは繊維１９によって捕獲される（異物２０ｂ）か、もしくは払い落とされる。この場合、物質同士が接触するときには接触帯電が生じるために、繊維１９が接触している部分では電荷２１が発生してしまう。この電荷２１が光学ローパスフィルター２０１に留まった時には、光学ローパスフィルター２０１は帯電状態となり、そのままではカメラ内部に浮遊する異物を光学ローパスフィルター２０１に引き付けてしまう。
【００２２】
そこで、本発明では繊維１９の少なくとも一部が導電性繊維１９ａであり、更に接着剤１８及び金属板１７も導電性であるため、電荷２１は清掃部材１１内を自由に移動できる。更に、清掃部材１１が接触している押さえ板１５も導電性であることから、電荷２１は清掃部材１１と押さえ板１５の間や、押さえ板１５内も自由に移動できる。ここで、押さえ板１５はカメラのグランド部に接続されているため、電荷２１はカメラのグランド部に移動し、この結果、光学ローパスフィルター２０１の表面で発生した電荷２１を除去することができる。
【００２３】
ここで、カメラのグランド部について説明する。カメラのグランドの基本は内蔵されるバッテリの負極である。その負極をPGND（パワーグランド）とし、PGNDを基にしてデジタル信号処理用に安定にさせたものをDGND（デジタルグランド）とし、アナログ信号処理用に更に安定化させたものをSGND（シグナルグランド）とする。このように３つに分けて信号処理やモーター駆動に利用している。電荷２１を除去するのに適したのはPGNDであり、押え板１５はPGNDに接続されている。また、押さえ板１５ばかりではなく光学ローパスフィルター２０１も同様にPGNDに接続されており、繊維１９と同電位に保たれている。
【００２４】
なお、金属板１７に直接カメラのPGND部を接続することによっても、同様の効果が期待できる。しかし、金属板１７を含む清掃部材１１は少なくとも光学ローパスフィルター２０１の清掃面の距離分だけ移動するため、金属板１７とカメラのPGND部を接続する部材はフレキシブルシートやリード線などに限られる。そして、清掃部材１１が走査した時は前述のPGND部に接続するフレキシブルシートまたはリード線の引き回しスペースを確保しなければならなくなる。故に、本実施形態にて説明したように、スペースの観点において、固定された押さえ板１５を介して清掃部材１１を接地（PGNDに接続すること）する方がより好ましい構成であると言える。
【００２５】
本実施形態では清掃部材１１を接地する方法として、押さえ板１５を介して除電する方法を説明した。更にガイド軸１２とベース１４とを導電性を有する部材で構成し、ガイド軸１２がカメラのPGND部に接続されていても同様の効果が得られる。ガイド軸１２も固定されているため、カメラのPGND部と接続する部材の変形量を考慮したスペースを確保する必要もない。
【００２６】
なお、繊維１９の全てを導電性繊維１９ａとする方法も多く開示されている（例えば、特開平０６−２２０７７６号公報、特開平１１−２２９２７４号公報及び特開２００４−３３０６５４号公報等）。これらの方法を用いて導電性繊維１９ａのみで清掃部材１１を構成しても本発明による効果は変わらない。
【００２７】
以上説明したように本発明の構成によれば、撮像部の清掃対象面内において付着した異物を除去し、除去した後の清掃対象面を帯電しないようにできる。これにより撮像部の清掃対象面から常に異物を清掃除去してその状態を維持し、高品質な撮像画像が得られる等の利点を有する。この場合、押さえ板１５あるいはガイド軸１２等の異物除去機構自体の構成部材を利用してグランド接続することで、実質的に構成の簡素化を図っている。
【００２８】
なお、本発明はコンパクトタイプのデジタルカメラやビデオカメラ等、撮像素子を用いた光学機器に搭載されても効果を発揮するものである。また、本発明は清掃対象面が、光学ローパスフィルターであることを前提としたが、例えば、光学ローパスフィルターがない構成であれば、清掃対象面は撮像素子の前段に配設されたカバーガラスとなる。当然ながら清掃対象面がカバーガラスの表面となった場合においても本発明が効果を発揮する事は言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態における撮像部とフォーカルプレーンシャッターと異物除去機構の概略構成を説明するための側方断面図である。
【図２】本発明の実施形態における異物除去機構と光学ローパスフィルターの前方斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における清掃部材の構成を示した図である。
【図４】図２のＡ線に沿って切断して図２中、下方から見た断面図である。
【図５】本発明の実施形態における清掃部材を操作中の光学ローパスフィルターの表面の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 異物除去機構
１１ 清掃部材
１２ ガイド軸
１３ リードスクリュー
１５ 押さえ板
１７ 金属板
１８ 接着剤
１９ 繊維
２０ 異物
２１ 電荷
１００ 撮像装置
１０１ 撮像部
１０２ フォーカルプレーンシャッター
２０１ 光学ローパスフィルター
【出願人】 【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】 平成１８年７月４日（２００６．７．４）
【代理人】 【識別番号】１０００９０２７３
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
【公開番号】 特開２００８−１７０４８（Ｐ２００８−１７０４８Ａ）
【公開日】 平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】 特願２００６−１８４７９２（Ｐ２００６−１８４７９２）