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技術 塵埃除去装置および撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 清水康志伊福俊博古田達雄
出願日 2012年4月26日 (7年11ヶ月経過) 出願番号 2012-101669
公開日 2013年11月7日 (6年4ヶ月経過) 公開番号 2013-229819
状態 特許登録済
技術分野 カメラ本体及び細部(構成部品等) スタジオ装置
主要キーワード 微小交流 次発振 除去駆動 ペロフスカイト構造 時間的位相 内径中心 ドップラ振動 共振曲線
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年11月7日)のものです。
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図面 (13)

課題

塵埃除去面でより効果的に塵埃を除去できる塵埃除去装置を提供する。

解決手段

本発明の塵埃除去装置は、第一の圧電素子と第二の圧電素子とに夫々交番電圧印加されることにより振動部材に少なくとも波長λの振動を発生させる。そして、前記第一の圧電素子は前記振動部材の塵埃除去面と同じ側の第一の面に設けられ、前記第二の圧電素子は前記振動部材の前記第一の面と反対側の第二の面に設けられ、前記第一及び第二の圧電素子の前記塵埃除去面の法線方向からの投影像において、前記第一の圧電素子の振動発生端部と前記第二の圧電素子の振動発生端部との距離dL1がdL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)である。

概要

背景

受光した被写体像電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束をCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子で受光する。そして、撮像素子から出力される光電変換信号(電気信号)を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の前方(被写体側)に、光学ローパスフィルタ赤外線カットフィルタが配置される。

この種の撮像装置において、撮像素子のカバーガラスや光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その異物が黒い点となって撮影画像写り込むことがある。とくに、レンズ交換可能なデジタル一眼レフデジタルカメラでは、レンズ交換時に塵埃等の異物がレンズマウントの開口からデジタルカメラ本体内入り込み撮像素子のカバーガラスやフィルタの表面に付着することがある。

そこで、圧電素子伸縮を利用して、カバーガラスやフィルタ等の振動部材を厚さ方向へ変形(面外曲げ振動モードの振動励起)させて、表面に付着した塵埃を除去する技術が特許文献1、特許文献2に開示されている。

特許文献1は、デジタルカメラやスキャナ光学センサ付近に付着した塵埃を振動によって除去する塵埃除去装置について記載されている。この塵埃除去装置は、片方の平面に圧電素子を固定した振動板(振動部材)を備えている。圧電素子に電圧印加することで、振動板を厚さ方向に変位させる曲げ振動を発生させて、振動板表面の画像に影響する領域(光学有効部)の塵埃を除去するものである。振動の節に相当する位置は十分な振幅が得られないため、複数の次数の振動モードを使用し、光学有効部の塵埃を除去している。

特許文献2には、画像読取装置において、原稿の画像が透過するように配置された透過部材(振動部材)の表面と裏面に、圧電素子が固定された構成が記載されている。両面に固定された圧電素子によって透過部材を振動させることにより、透過部材に付着した塵埃を除去する。特許文献2では、透過部材の表裏の圧電素子は、透過部材の面の法線方向から投影した形状が重なるように配置されている。

概要

塵埃除去面でより効果的に塵埃を除去できる塵埃除去装置を提供する。 本発明の塵埃除去装置は、第一の圧電素子と第二の圧電素子とに夫々交番電圧が印加されることにより振動部材に少なくとも波長λの振動を発生させる。そして、前記第一の圧電素子は前記振動部材の塵埃除去面と同じ側の第一の面に設けられ、前記第二の圧電素子は前記振動部材の前記第一の面と反対側の第二の面に設けられ、前記第一及び第二の圧電素子の前記塵埃除去面の法線方向からの投影像において、前記第一の圧電素子の振動発生端部と前記第二の圧電素子の振動発生端部との距離dL1がdL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)である。

目的

本発明は上記課題に鑑み、振動振幅が小さくなってしまう領域を低減し、より効果的に塵埃を除去する塵埃除去装置及び撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

圧電材料と前記圧電材料に設けられた電極とを夫々備える第一の圧電素子と第二の圧電素子と、前記第一及び第二の圧電素子が設けられた振動部材と、を少なくとも有し、前記第一の圧電素子と前記第二の圧電素子とに夫々交番電圧印加されることにより前記振動部材に少なくとも波長λの振動を発生させて前記振動部材の塵埃除去面の塵埃を除去する塵埃除去装置であって、前記第一の圧電素子は前記振動部材の前記塵埃除去面と同じ側の第一の面に設けられ、前記第二の圧電素子は前記振動部材の前記第一の面と反対側の第二の面に設けられ、前記第一及び第二の圧電素子の前記塵埃除去面の法線方向からの投影像において、前記第一の圧電素子の振動発生端部と前記第二の圧電素子の振動発生端部との距離dL1がdL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)であることを特徴とする塵埃除去装置。

請求項2

前記塵埃除去面は前記第一の面の一部の領域であり、前記第一の圧電素子は、前記第一の面における前記塵埃除去面の外側の領域に設けられており、前記第二の圧電素子は、前記第二の面における前記塵埃除去面の投影像の外側の領域に設けられており、前記第一及び第二の圧電素子の振動発生端部は、前記塵埃除去面側の端部であることを特徴とする請求項1に記載の塵埃除去装置。

請求項3

前記距離dL1が、(4n−3)λ/8≦dL1≦(4n−1)λ/8を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の塵埃除去装置。

請求項4

dL1がλ/4であることを特徴とする請求項3に記載の塵埃除去装置。

請求項5

前記交番電圧を印加する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記第一の圧電素子と前記第二の圧電素子とに、同じ周波数を含む交番電圧を、夫々異なる期間に印加することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項6

前記交番電圧を印加する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記第一の圧電素子と前記第二の圧電素子とに、夫々異なる周波数の交番電圧を、夫々異なる期間に順次印加することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項7

前記交番電圧を印加する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記第一の圧電素子と前記第二の圧電素子とに、同じ周波数を含み且つ同位相の交番電圧を夫々印加する制御と、同じ周波数を含み且つ逆位相の交番電圧を夫々印加する制御と、を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項8

前記第一の面に設けられた第三の圧電素子と、前記第二の面に設けられた第四の圧電素子と、を更に有し、前記第三及び第四の圧電素子の前記塵埃除去面の法線方向からの投影像において、前記第三の圧電素子の振動発生端部と前記第四の圧電素子の振動発生端部との距離dL2がdL2>0(ただしdL2≠nλ/2、nは正の整数)であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項9

前記塵埃除去面は前記第一の面の一部の領域であり、前記第一及び第三の圧電素子は、前記第一の面における前記塵埃除去面の外側の領域に設けられており、前記第二及び第四の圧電素子は、前記第二の面における前記塵埃除去面の投影像の外側の領域に設けられており、前記第一から第四の圧電素子の振動発生端部は、前記塵埃除去面側の端部であることを特徴とする請求項8に記載の塵埃除去装置。

請求項10

前記距離dL2が、(4n−3)λ/8≦dL2≦(4n−1)λ/8を満たすことを特徴とする請求項8又は9に記載の塵埃除去装置。

請求項11

dL2がλ/4であることを特徴とする請求項10に記載の塵埃除去装置。

請求項12

前記第一から第四の圧電素子に夫々第一の周波数を含む交番電圧を印加する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記第一の圧電素子と前記第三の圧電素子とに、前記第一の周波数を含み且つ同位相の交番電圧を、夫々印加する第一の制御と、前記第二の圧電素子と前記第四の圧電素子とに、前記第一の周波数を含み且つ同位相の交番電圧を、夫々印加する第二の制御と、前記第一の圧電素子と前記第三の圧電素子とに、前記第一の周波数を含み且つ逆位相の交番電圧を、夫々印加する第三の制御と、前記第二の圧電素子と前記第四の圧電素子とに、前記第一の周波数を含み且つ逆位相の交番電圧を、夫々印加する第四の制御と、を夫々異なる期間に行うことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項13

少なくとも前記第一及び第二の圧電素子の圧電材料が、下記一般式(1)一般式(1)(Ba1−xCax)(Ti1−yZry)O3(0.02≦x≦0.30、0.020≦y≦0.095であり、かつy≦x)で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の塵埃除去装置。

請求項14

少なくとも前記第一及び第二の圧電素子の圧電材料が、前記一般式(1)で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とし、前記金属酸化物にMnが含有されており、前記Mnの含有量が前記金属酸化物100重量部に対して金属換算で0.02重量部以上0.40重量部以下であることを特徴とする請求項13に記載の塵埃除去装置。

請求項15

請求項1乃至14のいずれか1項に記載の塵埃除去装置と、受光素子と、を少なくとも有する撮像装置であって、前記塵埃除去装置の前記振動部材を透過した光が前記受光素子の受光面に入射するよう前記振動部材と前記受光面とを同一軸上に設けた事を特徴とする撮像装置。

技術分野

0001

本発明は、塵埃除去装置及び撮像装置に関する。特に、デジタルカメラなどの撮像装置やスキャナなどの画像読み取り装置に組み込まれる光学部品の表面に付着する塵埃等の異物の除去に関するものである。

背景技術

0002

受光した被写体像電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束をCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子で受光する。そして、撮像素子から出力される光電変換信号(電気信号)を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の前方(被写体側)に、光学ローパスフィルタ赤外線カットフィルタが配置される。

0003

この種の撮像装置において、撮像素子のカバーガラスや光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その異物が黒い点となって撮影画像写り込むことがある。とくに、レンズ交換可能なデジタル一眼レフデジタルカメラでは、レンズ交換時に塵埃等の異物がレンズマウントの開口からデジタルカメラ本体内入り込み撮像素子のカバーガラスやフィルタの表面に付着することがある。

0004

そこで、圧電素子伸縮を利用して、カバーガラスやフィルタ等の振動部材を厚さ方向へ変形(面外曲げ振動モードの振動励起)させて、表面に付着した塵埃を除去する技術が特許文献1、特許文献2に開示されている。

0005

特許文献1は、デジタルカメラやスキャナの光学センサ付近に付着した塵埃を振動によって除去する塵埃除去装置について記載されている。この塵埃除去装置は、片方の平面に圧電素子を固定した振動板(振動部材)を備えている。圧電素子に電圧印加することで、振動板を厚さ方向に変位させる曲げ振動を発生させて、振動板表面の画像に影響する領域(光学有効部)の塵埃を除去するものである。振動の節に相当する位置は十分な振幅が得られないため、複数の次数の振動モードを使用し、光学有効部の塵埃を除去している。

0006

特許文献2には、画像読取装置において、原稿の画像が透過するように配置された透過部材(振動部材)の表面と裏面に、圧電素子が固定された構成が記載されている。両面に固定された圧電素子によって透過部材を振動させることにより、透過部材に付着した塵埃を除去する。特許文献2では、透過部材の表裏の圧電素子は、透過部材の面の法線方向から投影した形状が重なるように配置されている。

先行技術

0007

特許4724584号公報
特開2004−12474号公報

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1の塵埃除去装置は、圧電素子を複数の駆動周波数にて順次発振させることで、振動の節の位置をずらす方法が用いられている。しかしながら、圧電素子の近傍では振動の次数(振動の節の数)を変えても節位置の移動がわずかであるため、十分な振動振幅が得られないという課題がある。

0009

特許文献2の構成でも同様に、圧電素子の近傍では、十分な振動振幅が得られないと考えられる。

0010

そこで、本発明は上記課題に鑑み、振動振幅が小さくなってしまう領域を低減し、より効果的に塵埃を除去する塵埃除去装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明の塵埃除去装置は、圧電材料と前記圧電材料に設けられた電極とを夫々備える第一の圧電素子と第二の圧電素子と、前記第一及び第二の圧電素子が設けられた振動部材と、を少なくとも有し、前記第一の圧電素子と前記第二の圧電素子とに夫々交番電圧が印加されることにより前記振動部材に少なくとも波長λの振動を発生させて前記振動部材の塵埃除去面の塵埃を除去する塵埃除去装置であって、
前記第一の圧電素子は前記振動部材の前記塵埃除去面と同じ側の第一の面に設けられ、前記第二の圧電素子は前記振動部材の前記第一の面と反対側の第二の面に設けられ、
前記第一及び第二の圧電素子の前記塵埃除去面の法線方向からの投影像において、前記第一の圧電素子の振動発生端部と前記第二の圧電素子の振動発生端部との距離dL1がdL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)であることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、振動部材の光学有効部(塵埃付着により画像に悪影響を生じる領域)において、振動振幅の小さい領域を低減し、塵埃を効果的に除去することが可能な塵埃除去装置及び撮像装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0013

本発明が適用できる塵埃除去装置の一例を示す模式図である。
本発明が適用できる圧電素子の一例を示す模式図である。
本発明が適用できる塵埃除去装置が搭載される撮像装置の一例を示す模式図である。
本発明が適用できる塵埃除去装置の電気的構成を示すブロック図の一例である。
本発明が適用できる塵埃除去装置を搭載する画像読み取り装置の一例を示す模式図である。
本発明の実施例4の塵埃除去装置を示す模式図である。
本発明の実施例5の塵埃除去装置を示す模式図である。
本発明の比較例1の塵埃除去装置を示す模式図である。
本発明の比較例1の塵埃除去装置の振動振幅の測定値を示す図である。
本発明の比較例2の塵埃除去装置を示す模式図である。
本発明の実施例6の塵埃除去装置を示す模式図である。
本発明の塵埃除去装置の振動振幅ライン上の振動振幅の例を示す図である。

0014

本発明の塵埃除去装置は、圧電材料と前記圧電材料に設けられた電極とを夫々備える複数の圧電素子と、塵埃除去面を有する振動部材とを少なくとも有する。そして、複数の圧電素子に夫々交番電圧が印加されることにより、振動部材に少なくとも波長λの振動を発生させて振動部材の塵埃除去面の塵埃を除去する。また、複数の圧電素子のうち、第一の圧電素子と第二の圧電素子は振動部材の別々の面に夫々設けられており、塵埃除去面の法線方向からの投影像において、第一と第二の圧電素子の振動発生端部同士の距離dL1は以下の関係を満たすことを特徴とする。
dL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)

0015

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

0016

<塵埃除去装置の構成>
図1は本発明の塵埃除去装置の一例を示す概略図である。本発明の塵埃除去装置10は、振動部材である振動板20と圧電素子30とを少なくとも備える。圧電素子30に交番電圧を印加することにより圧電素子30と振動板20との間に応力が発生し、振動板20に振動を発生する。本発明では、塵埃除去装置10は、この振動板20の振動により振動板20の塵埃除去面B(図中、点線で囲まれた部分)に付着した異物を除去する。本発明において塵埃除去面とは、実用上で塵埃が付着する可能性のある振動板の表面のことをいう。

0017

塵埃除去装置10は、振動板20の第一の面に設けられた板状の第一の圧電素子である圧電素子30−1と、振動板20の第二の面に設けられた板状の第二の圧電素子である圧電素子30−2と、振動板20を少なくとも有する。また、本発明の塵埃除去装置は、後述のように振動板20の第一の面に設けられた板状の第三の圧電素子である圧電素子30−3と、第二の面に設けられた板状の第四の圧電素子である圧電素子30−4を有していても良い。以降の説明において、圧電素子30−1乃至30−4は、特に区別する必要がなければ圧電素子30と表す。

0018

本発明において、第一の面は、振動板20の塵埃除去面と同じ側の面(表面)を示し、第二の面は、振動板20の第一の面とは反対側の面(裏面)を示す。本発明の塵埃除去装置を光学用途に供する場合、振動板20は透明な部材や反射性部材で形成される。

0019

圧電素子30は、外部電場(交番電圧)の印加によって振動板20に少なくとも波長λの定在波(曲げ振動)を発生させることができる。波長λは塵埃除去装置10に固有数値であるが、各部材の寸法、機械物性、駆動周波数によって任意に設計することができる。本実施形態においては、振動板20の塵埃除去面B(光学用途であれば光学有効部)の外側に位置する圧電素子30の塵埃除去面側の端部を、振動波発生端部とする。本発明における光学有効部とは、本発明の塵埃除去装置を撮像装置に用いた時に、撮像素子に入射される光が振動板を通過する領域のことをいう。つまり、本実施形態の塵埃除去面Bは、第一の面の一部の領域であり、第一の圧電素子である圧電素子30−1は、振動板20の第一の面における塵埃除去面Bの外側の領域に設けられている。また、第二の圧電素子である圧電素子30−2は、第二の面における、塵埃除去面Bの法線方向からの投影像の外側の領域に設けられている。

0020

ここで、振動板20の塵埃除去面Bの法線方向からの投影像において、第一の圧電素子30−1の振動波発生端部と第二の圧電素子30−2の振動波発生端部の距離(塵埃除去面に平行な方向における距離)をdL1とする。この距離dL1を設けることによって、振動板20の第一の面の圧電素子30−1で発生する振動の節と、振動板20の第二の面の圧電素子30−2で発生する振動の節を有効的にスライドさせることが可能となる。本発明において、振動の節とは、振動部材である振動板20に振動を与えて振動板20の面上に定在波を発生させた場合に、定在波の節となる部分を結んだ節線仮想的な線)を含むものとする。

0021

dL1が0より大きければ振動振幅の小さい部分を低減するという本発明の効果が得られる。ただし、dL1=0またはnλ/2(nは正の整数)のときは、圧電素子30−1による振動板20の第一の面の振動の節位置と圧電素子30−2による振動板20の第二の面の振動の節位置とが重なるため、塵埃除去性能は向上しない。よって、本発明においては、dL1は、dL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)を満たすものとする。

0022

より好ましくは、定在波の波長λに対して、dL1の値が、(4n−3)λ/8≦dL1≦(4n−1)λ/8(nは正の整数)の条件を満たす時に塵埃除去性能がより向上する。さらに好ましくは、dL1=λ/4(nは正の整数)の条件を満たすときは、第一の圧電素子30−1による振動の節と腹と、第二の圧電素子30−2による振動の腹と節とが交互に重なる。つまり、第一の圧電素子30−1による振動で節となる位置では、第二の圧電素子30−2による振動では腹となるため、光学有効部のすべての領域でより効果的に塵埃を除去することが可能となる。

0023

また、本発明の塵埃除去装置10は、振動板20に少なくとも波長λの振動を発生させる第一から第四の圧電素子を含んでいてもよい。第一の圧電素子30−1と第三の圧電素子30−3は振動板20の第一の面に設けられ、第二の圧電素子30−2と第四の圧電素子30−4は振動板20の第二の面に設けられている。この場合も、第一および第二の圧電素子の塵埃除去面Bの法線方向からの投影像における第一の圧電素子30−1の振動波発生端部と第二の圧電素子30−2の振動波発生端部の距離dL1がdL1>0(ただしdL1≠nλ/2、nは正の整数)である。そして、第三および第四の圧電素子の塵埃除去面Bの法線方向からの投影像における第三の圧電素子30−3の振動波発生端部と第四の圧電素子30−4の振動波発生端部の距離dL2もdL2>0(ただしdL2≠nλ/2、nは正の整数)であることが好ましい。これにより圧電素子30から離れた位置の塵埃除去面においても、振幅減衰の小さい定在波を発生させることができる。

0024

より好ましくは、定在波の波長λに対して、dL2の値が、(4n−3)λ/8≦dL2≦(4n−1)λ/8(nは正の整数)の条件を満たす時に塵埃除去性能がより向上する。さらに好ましくは、dL2=λ/4(nは正の整数)のときは、振動板の第一の面の第三の圧電素子30−3による振動の節と腹と、振動板の第二の面の第四の圧電素子30−4の振動と腹が交互に重なるため、光学有効部のすべての領域でより効果的に塵埃を除去することが可能となる。

0025

第一乃至第四の圧電素子の寸法や材料は、同一である必要はない。圧電素子の形状は図1で示した短冊形状に限定されず、塵埃除去面の周囲を囲むような円環状(ドーナツ状)の板であってもよい。なお、dL1やdL2は発生する振動方向(節と直交する方向)に対して、振動板20の大きさを超えて配置することはない。すなわち、dL1やdL2の上限値は振動板20の大きさ、または塵埃除去面の大きさによって決まる。なお、以降の説明において、dL1とdL2は、特に区別する必要がなければdLと表す。

0026

<圧電素子の構成>
図2は、本発明の圧電素子の一例を示す模式図である。圧電素子30は図2に示すように圧電材料31と第1の電極32と第2の電極33とより構成され、第1の電極32と第2の電極33とは圧電材料31の板面に対向して配置されている。圧電材料31の素材は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛PZT)やチタン酸バリウムチタン酸バリウムカルシウムチタン酸ビスマスナトリウムチタン酸鉛ニオブ酸リチウムニオブ酸カリウムナトリウム鉄酸ビスマスなどの圧電セラミックスや、これらを主成分とした圧電セラミックス等を用いることが出来る。圧電材料31は下記一般式(1)
一般式(1) (Ba1−xCax)(Ti1−yZry)O3(0.02≦x≦0.30、0.020≦y≦0.095であり、かつy≦x)
で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とすることが好ましい。

0027

ペロブスカイト型金属酸化物とは、岩波理化学辞典第5版(岩波書店1998年2月20日発行)に記載されているような、理想的には立方晶構造であるペロブスカイト構造ペロフスカイト構造とも言う)を持つ金属酸化物を指す。ペロブスカイト構造を持つ金属酸化物は一般にABO3の化学式表現される。ペロブスカイト型金属酸化物において、元素A、Bは各々イオンの形でAサイト、Bサイトと呼ばれる単位格子の特定の位置を占める。例えば、立方晶系の単位格子であれば、A元素は立方体頂点、B元素は体心に位置する。O元素は酸素陰イオンとして立方体の面心位置を占める。

0028

前記一般式(1)で表わされる金属酸化物は、Aサイトに位置する金属元素がBaとCa、Bサイトに位置する金属元素がTiとZrであることを意味する。ただし、一部のBaとCaがBサイトに位置してもよい。同様に、一部のTiとZrがAサイトに位置してもよい。

0029

一般式(1)における、Bサイトの元素とO元素のモル比は1対3であるが、モル比が若干ずれた場合(例えば、1.00対2.94〜1.00対3.06)でも、金属酸化物がペロブスカイト構造を主相としていれば、本発明の範囲に含まれる。

0030

金属酸化物がペロブスカイト構造であることは、例えば、X線回折電子線回折による構造解析から判断することができる。

0031

一般式(1)において、AサイトにおけるCaのモル比を示すxは、0.02≦x≦0.30の範囲である。xが0.02より小さいと誘電損失(tanδ)が増加する。誘電損失が増えると、圧電素子30に電圧を印加して駆動させた際に発生する発熱が増え、駆動効率が低下する恐れがある。一方で、xが0.30より大きいと圧電特性が充分でなくなる恐れがある。

0032

一般式(1)において、BサイトにおけるZrのモル比を示すyは、0.020≦y≦0.095の範囲である。yが0.020より小さいと、圧電特性が充分でなくなる。一方で、yが0.095より大きいとキュリー温度(Tc)が85℃未満と低くなり、高温において圧電特性が消失する恐れがある。

0033

本発明において、キュリー温度とは、強誘電性が消失する温度をいう。その特定方法は、測定温度を変えながら強誘電性が消失する温度を直接測定する方法に加えて、微小交流電界を用いて測定温度を変えながら誘電率を測定し誘電率が極大を示す温度から求める方法がある。

0034

一般式(1)において、Caのモル比xとZrのモル比yはy≦xの範囲である。y>xであると、誘電損失が増加したり、絶縁性が充分でなくなったりする。また、これまで示したxとyの範囲を同時に満たすと、相転移温度Tを室温付近から実用温度以下に移動させることが可能となり、広い温度領域において安定に圧電素子30を駆動させることが可能となる。

0035

また、一般式(1)において、AサイトにおけるBaとCaのモル量とBサイトにおけるTiとZrのモル量との比を示すA1/B1は、1.00≦A1/B1≦1.01の範囲であることが好ましい。A1/B1が1.00より小さいと異常粒成長が生じ易くなり、圧電材料31の機械的強度が低下してしまう。一方で、A1/B1が1.01より大きくなると粒成長に必要な温度が高くなり過ぎ、一般的な焼成炉では密度が充分に大きくならなかったり、圧電材料31内にポア欠陥が多数存在してしまったりする。

0036

圧電材料31の組成を測定する手段は特に限定されない。手段としては、X線蛍光分析、ICP発光分光分析原子吸光分析などが挙げられる。

0037

いずれの手段においても、圧電材料31に含まれる各元素の重量比および組成比を算出できる。

0038

圧電材料31は、前記一般式(1)で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とし、前記金属酸化物にMnが含有されており、前記Mnの含有量が前記金属酸化物100重量部に対して金属換算で0.02重量部以上0.40重量部以下であることが好ましい。

0039

前記範囲のMnを含有すると、絶縁性や機械的品質係数Qmが向上する。ここで、機械的品質係数Qmとは、圧電素子を振動子として評価した際に振動による弾性損失を表す係数であり、機械的品質係数の大きさは、インピーダンス測定における共振曲線の鋭さとして観察される。つまり圧電素子の共振の鋭さを表す定数である。機械的品質係数Qmが大きいと、共振周波数付近で圧電素子の歪量がより大きくなり、効果的に圧電素子を振動させることができる。

0040

絶縁性と機械的品質係数の向上は、TiやZrと価数が異なるMnによって欠陥双極子が導入されて内部電界が発生することに由来すると考えられる。内部電界が存在すると、圧電素子30に電圧を印加し駆動させた際に、圧電素子30の信頼性が確保できる。

0041

ここで、Mnの含有量を示す金属換算とは、圧電材料31から蛍光X線分析(XRF)、ICP発光分光分析、原子吸光分析などにより測定されたBa、Ca、Ti、ZrおよびMnの各金属の含有量から、一般式(1)で表わされる金属酸化物を構成する元素を酸化物換算し、その総重量を100としたときに対するMn重量との比によって求められた値を表す。

0042

Mnの含有量が0.02重量部未満であると、圧電素子30の駆動に必要な分極処理の効果が充分でなくなる。一方、Mnの含有量が0.40重量部より大きくなると、圧電特性が充分でなくなることや、圧電特性に寄与しない六方晶構造結晶発現するので好ましくない。

0043

Mnは金属Mnに限らず、Mn成分として圧電材料に含まれていれば良く、その含有の形態は問わない。例えば、Bサイトに固溶していても良いし、粒界に含まれていてもかまわない。または、金属、イオン、酸化物金属塩錯体などの形態でMn成分が圧電材料31に含まれていても良い。より好ましい含有の形態は、絶縁性や焼結容易性という観点からBサイトに固溶することである。Bサイトに固溶された場合、AサイトにおけるBaとCaのモル量とBサイトにおけるTi、ZrおよびMnのモル量の比をA2/B2とすると、好ましいA2/B2の範囲は0.993≦A2/B2≦0.998である。A2/B2がこれらの範囲にある圧電素子30は、圧電素子30の長さ方向に伸縮振動が大きく、また、機械的品質係数が高いため、塵埃除去性能に優れ、かつ、耐久性に優れた塵埃除去装置10を得ることができる。

0044

圧電材料31は、前記一般式(1)およびMn以外の成分(以下、副成分)を特性が変動しない範囲で含んでいてもよい。副成分は、一般式(1)で表現される金属酸化物100重量部に対してその合計が1.2重量部より少ないことが好ましい。副成分が1.2重量部を超えると、圧電材料31の圧電特性や絶縁特性が低下する恐れがある。また、副成分のうち前記Ba、Ca、Ti、Zr、Mn以外の金属元素の含有量は、圧電材料31に対して酸化物換算で1.0重量部以下、または金属換算で0.9重量部以下であることが好ましい。本発明の金属元素とはSi、Ge、Sbのような半金属元素も含む。副成分のうち前記Ba、Ca、Ti、Zr、Mn以外の金属元素の含有量が、圧電材料31に対して酸化物換算で1.0重量部、または金属換算で0.9重量部を超えると、圧電材料31の圧電特性や絶縁特性が著しく低下する恐れがある。副成分のうち、Li、Na、Mg、Al元素の合計は、圧電材料31に対して金属換算で0.5重量部以下であることが好ましい。副成分のうち、Li、Na、Mg、Al元素の合計が、圧電材料31に対して金属換算で0.5重量部を超えると、焼結が不十分となる恐れがある。副成分のうち、Y、V元素の合計は、圧電材料31に対して金属換算で0.2重量部以下であることが好ましい。副成分のうち、Y、V元素の合計が圧電材料31に対して金属換算で0.2重量部を超えると、分極処理が困難になる恐れがある。

0045

副成分の例として、SiやCu、Bといった焼結助剤が挙げられる。また、BaおよびCaの市販原料不可避成分として含まれる程度のSrやMgは、本発明の圧電材料に含んでいてもよい。同じく、Tiの市販原料に不可避成分として含まれる程度のNbと、Zrの市販原料に不可避成分として含まれる程度のHfは、本発明の圧電材料31に含んでいてもよい。

0046

副成分の重量部を測定する手段は特に限定されない。手段としては、蛍光X線分析(XRF)、ICP発光分光分析、原子吸光分析などが挙げられる。

0047

圧電素子30の第1の電極32が形成された面を第1の電極面36、第2の電極33が形成された面が第2の電極面37である。また、発生する電圧を読み取り、振動振幅と位相を検知するセンサ電極(不図示)があってもよい。図2に示すように、第1の電極32が第2の電極面37に回り込んでいてもよい。電極は一般的な導電性ペースト等による導電性薄膜スパッタ蒸着等による導電性薄膜をパターニングして用いる。圧電素子は形成した電極に高電圧を印加し、分極してから使用する。圧電材料の物性値や寸法、電極形成法や電極パターンに関しては、撮像装置の構成や塵埃除去の性能、コスト等を考慮して選択してよい。

0048

圧電素子30は、圧電素子30の第1の電極面36で振動板20の表面に固定される。圧電素子30の固定は、例えばエポキシ樹脂系接着剤などを用いる。接着剤は装置の動作温度範囲接着強度や塵埃除去装置の特性に悪影響を及ぼさないものを選択することが好ましい。

0049

<撮像装置と画像読み取り装置>
次に、本発明の塵埃除去装置が搭載される撮像装置と画像読取装置に関して説明する。

0050

本発明の撮像装置は、本発明の塵埃除去装置と撮像ユニットとを少なくとも有し、塵埃除去装置の振動部材と撮像ユニットの受光面を同一軸上に順に設けた事を特徴とする。

0051

図3は、撮像装置としてのカメラ外観および塵埃除去装置が装備された撮像部の構造を示す斜視図である。図3(A)はカメラの外観を示す。カメラ9は周知のデジタルスチルカメラである。図3(B)は塵埃除去装置10が装備されたカメラ9の撮像部の構造を示す。カメラ9の撮像部では、受光した被写体像を電気信号に変換して画像データを作成するCCDやCMOSセンサ等の受光素子である撮像素子4が設けられている。また、撮像素子4の表(おもて)面の空間が密封されるように、矩形の板状の振動板20が取り付けられる。

0052

振動板20はカバーガラス、赤外線カットフィルタ、あるいは、光学ローパスフィルタ等の透過率の高い光学部材で構成されており、撮像素子4の受光面には、振動板20を透過した光が入射する。すなわち、振動板20と撮像素子4の受光面とは同一軸上に設けられる。撮像ユニットの近辺のうちでも、受光面の前面に振動部材を設けることで画像に対する塵埃の悪影響を効果的に低減させることができる。また、撮像ユニットの受光面はカメラ使用時に垂直(重力が働く方向)に近い角度になるので、このような構成にすることで振動板上の塵埃が振動に応じて落下しやすくなる。

0053

ここで、振動板20の両端部に配置された圧電素子30の寸法は、振動に対する曲げ変形発生力が大きくなるように圧電材料や振動板の物性によって調整することができる。この調整に際しては、撮像装置全体の構成、塵埃除去の性能、コストを考慮して最適に調整する必要がある。

0054

図4は、センサ電極がある場合の塵埃除去装置の電気的構成を示すブロック図である。点線で囲まれたブロックは、電源14と制御回路11と圧電素子30とを備えた本発明の塵埃除去装置を表す。図4の構成においては、電源14と制御回路11とで本発明の制御手段を構成する。制御回路11は、圧電効果によって圧電素子30のセンサ電極(不図示)に発生する電圧を読み取り、振動の振幅および位相を検知し、電源14が発生する交番電圧の振幅、周波数および時間的位相を制御する。

0055

本実施形態において、制御回路11には、姿勢センサ12と、撮像素子4に接続された画像処理部13とが接続されている。姿勢センサ12は、塵埃除去装置(具体的には、振動板20の塵埃除去面)の姿勢を検知する。画像処理部13は、塵埃除去面のどの位置に塵埃が付着しているかを、撮像素子4によって撮像された画像を用いて演算する。なお、電源14はそれぞれ圧電素子30に交番電圧を印加する。

0056

次に、本発明の塵埃除去装置が搭載される画像読取装置について説明する。図5は、本発明の実施形態に係る画像読取装置としての複写機に装備された塵埃除去装置の構成を示す斜視図である。

0057

図5において、複写機は、画像読取部(リーダ部)の筐体41の内部に、光学素子21、スキャナユニット光電変換素子)35、塵埃除去装置を備えている。塵埃除去装置は、第一の圧電素子30−1、第二の圧電素子30−2、第三の圧電素子30−3、第四の圧電素子30−4、支持部材38、39、駆動回路34、及び光学素子21から構成される。駆動回路34と圧電素子30は配線(不図示)で接続されている。図5においては、駆動回路34が本発明の制御手段に相当する。

0058

本実施の形態では、光学素子21を塵埃除去装置の振動板として用いる。光学素子21は、ガラス等の光学部材から形成されると共に、板状(矩形状)に構成されている。光学素子21の平面には、圧電素子30が接着剤などにより固定されている。圧電素子30の詳細は示さないが、図3の圧電素子30と同様に表面に電極が形成されている。

0059

支持部材38、39は、フェルト発泡樹脂等の弾性部材、またはゴム等の弾性材料により形成されると共に、棒形状に構成されている。支持部材38、39は、光学素子21及び筐体41に粘着材により固定されている。光学素子21は、支持部材38、39を介して筐体41に支持される。光学素子21の下方には、スキャナユニット35が配置されている。スキャナユニット35は、内部に光学センサ(不図示)を備えている。複写時には、光学素子21に接触した状態で搬送機構(不図示)により搬送される原稿の反射光の光束を、光学素子21を透過させることにより、スキャナユニット35内の光学センサに結像する。これにより、原稿の画像情報を画像データとして読み取ることができる。駆動回路34は、圧電素子30に交番電圧(駆動信号)を印加することで、光学素子21を振動させるものである。

0060

駆動方法
次に、本発明の塵埃除去装置の駆動方法について説明する。まず、図1の塵埃除去装置における距離dLと、点線で囲まれた塵埃除去面B(光学有効部)のAA’線上(代表的な振動測定ライン)における振動板の振動振幅の関係を説明する。

0061

図1の塵埃除去装置において、dL=λ/4の配置としたときの例で説明をする。制御手段が、ある周波数の交番電圧を圧電素子30に印加し、図1の塵埃除去装置を共振周波数で駆動した場合に振動板20に生じる振動の波長をλとする。このとき、dLに対して±5%程度の位置ずれは効果に大きな悪影響を及ぼさないため、±5%のずれは許容するものとする。

0062

以下、本発明の制御手段が行う制御の詳細を説明する。まず、第一の制御として、圧電素子30−1と圧電素子30−3とに印加する各交番電圧を、同じ周波数(第一の周波数)を含み、且つ、位相差を0(同位相)とした場合の制御を除去駆動Aとする。同様に、第二の制御として、圧電素子30−2と圧電素子30−4とに印加する各交番電圧を、同じ周波数(第一の周波数)を含み、且つ、位相差を0(同位相)とした場合の制御を除去駆動Bとする。次に、第三の制御として、圧電素子30−1と圧電素子30−3とに印加する各交番電圧を、同じ周波数(第一の周波数)を含み、且つ、位相差をπ(=180°、つまり逆位相)とした場合の制御を除去駆動Cとする。同様に、第四の制御として、圧電素子30−2と圧電素子30−4とに印加する各交番電圧を、同じ周波数(第一の周波数)を含み、且つ、位相差をπ(逆位相)とした場合の制御を除去駆動Dとする。

0063

ここで、除去駆動A、除去駆動B、除去駆動C、除去駆動Dを、連続して(つまり、順番に時間をずらして異なる期間に)駆動した場合の、振動振幅ラインAA’上の変位量(振動振幅)を図12に示す。図12は、除去駆動A〜Dを全て行った場合において、各位置の振動振幅の最大値を示している。振動振幅は、例えばレーザードップラ振動計(小野測器、LV−1700シリーズ)にて、振動測定ライン上を走査することで測定できる。塵埃除去装置においては振動振幅が大きいほど良好な塵埃除去が可能となる。図1に示すような実施形態では、振動振幅が0.3μm以上であると95%以上の塵埃が除去できる。振動振幅が0.8μm以上ではさらに除去性能が向上して、ほぼ100%の塵埃が除去できるため、より好ましい。

0064

除去駆動A乃至Dの入力は、どの順番で行ってもよい。また、本実施形態では、位相差0で駆動すると19次の曲げ振動モード、位相差πで駆動すると18次の曲げ振動モードが発生するが、本発明はこれに限定されるものではない。その他の振動モードを励起してもよい。なお、本実施の形態では、複数の振動モードを使う場合、高い次数の振動のλでdLを決定しているが、塵埃装置に使用する部材、塵埃装置の支持部材の物性や寸法によっては低い次数の振動のλでdLを決定してもよい。また、本発明は複数の振動モードを生成する形態に限定されない。本発明の圧電素子30の配置により、節位置を有効にずらすことができるので、少なくとも1つの振動モードを生成することができれば本発明の効果は得られる。

0065

本発明においては、第三と第四の圧電素子は配置せず、第一と第二の圧電素子だけで駆動することも可能である。図6に示すような2つの圧電素子30を配した塵埃除去装置10を駆動する際は、圧電素子30−1の駆動と圧電素子30−2の駆動を同期させずに順次駆動させることが好ましい。具体的には、制御手段は、第一と第二の圧電素子に、同じ周波数を含む交番電圧を、夫々異なる期間に印加(典型的には順次印加)するとよい。また、第一と第二の圧電素子に、異なる周波数の交番電圧を、夫々異なる期間に印加(典型的には順次印加)する制御でもよい。さらに、第一と第二の圧電素子に、同じ周波数を含み且つ同位相の交番電圧を夫々印加する制御と、同じ周波数を含み且つ逆位相の交番電圧を夫々印加する制御と、を異なる期間(典型的には順次)に行っても良い。

0066

以下に本発明の実施例と比較例の構成と駆動を示す。ただし、本発明の塵埃除去装置は以下の各実施例に限定されるものではない。

0067

(実施例1)
図1に示した構成の塵埃除去装置を作製した。振動板20として赤外線カットフィルタの機能を有する横50.8×縦33.7×厚さ0.3mmのガラス板を用い、圧電素子30として33.3×4.0×0.25mmの日本セラテック製PZTのNA材(Agペースト電極付き、分極済み)を用いた。振動板20の33.7mmの縦方向エポキシ樹脂系の接着剤を用いて圧電素子30を図1に示した配置で固定した。共振周波数で振動させたときの振動の波長をλとして、dLがλ/4±3%となるように複数の圧電素子を振動板上に配置した。ここで本実施例では、dL=dL1=dL2とする。光学有効部(点線で囲んだ塵埃除去面B)は横30mm以上得られるようにした。

0068

印加する交番電圧は±20Vとした。交番電圧の周波数は、18次の曲げ振動モードを生成する場合は106.5±10kHz、19次の曲げ振動モードを生成する場合は、116.5kHz±10kHzの範囲で駆動した。ここで、上述したように、圧電素子30−1と圧電素子30−3とに印加する交番電圧の位相差を0(同位相)とした場合の制御を除去駆動Aとする。同様に、圧電素子30−2と圧電素子30−4に印加する交番電圧の位相差を0とした場合の制御を除去駆動Bとする。圧電素子30−1と圧電素子30−3とに印加する交番電圧の位相差をπ(逆位相)とした場合の制御を除去駆動Cとする。圧電素子30−2と圧電素子30−4とに印加する交番電圧の位相差をπとした場合の制御を除去駆動Dとする。除去駆動A乃至Dで順次駆動することにより、振動板20を各条件の共振周波数で駆動させる。位相差0で駆動すると19次の曲げ振動モード、位相差πで駆動すると18次の曲げ振動モードが発生する。振動振幅測定は、レーザードップラ振動計で振動板表面を走査して振動振幅を測定した。

0069

塵埃除去性能は、図3の装置に組み込んだ状態で、図4回路を用いずに別途外部電源により各除去駆動条件で、共振周波数±10kHz範囲を1回ずつスイープする駆動を順次行って評価した。塵埃除去性能は、室温、湿度50%rhの環境で、水平にした振動板上にポリスチレン製ビーズ粒径20乃至80nm)を載せた後に1時間放置し、振動板20を垂直にして駆動させ、駆動前後での振動板上のビーズ量の変化を画像から判定した。塵埃除去性能の判定は4段階で行い、評価成績1が90.0%以下の除去率、2が98.0%以下の除去率、3が99.9%以下の除去率、4が100.0%除去とした。すなわち、評価成績の数値が大きいほど、塵埃除去装置としての性能は高いと言える。なお塵埃除去性能は10回試験した結果の平均値である。

0070

本実施例1においては除去駆動A乃至Dの駆動をそれぞれ1回ずつ(各駆動時間(期間)は1秒以下)順次行い、光学有効部の振動振幅の最低値は1.10μmであった。また塵埃除去性能は4であった。

0071

(実施例2)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用い、図1に示す構成でdLがλ/8になるように配置した。ここで、dL=dL1=dL2とする。除去駆動は実施例1と同様、除去駆動A乃至Dを順次に行った。実施例1と同様、位相差0で駆動すると19次の曲げ振動モード、位相差πで駆動すると18次の曲げ振動モードが発生する。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.80μmであった。また塵埃除去性能は3であった。

0072

(実施例3)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用いて、図6に示す構成で塵埃除去装置を作製した。dLはλ/4になるように配置した。除去駆動は、実施例1の除去駆動Aと同様の電圧と周波数にて、まず圧電素子30−1に交番電圧を印加し、次に第二の圧電素子30−2に交番電圧を印加した。各圧電素子には交番電圧をそれぞれ1回ずつ(各印加時間(期間)は1秒以下)印加した。つまり、異なる期間において2つの圧電素子に順次交番電圧を印加した。本実施例の場合、圧電素子30−1に交番電圧を印加した場合も、圧電素子30−2に交番電圧を印加した場合も、19次の曲げ振動モードが発生する。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.80μmであった。また塵埃除去性能は3であった。

0073

(実施例4)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用いて、図6に示す構成で塵埃除去装置を作製した。dLはλ/8になるように配置した。除去駆動は、実施例1の除去駆動Aと同様の電圧と周波数にて、まず圧電素子30−1に交番電圧を印加し、次に圧電素子30−2に交番電圧を印加した。各圧電素子には交番電圧をそれぞれ1回ずつ(各印加時間(期間)は1秒以下)印加した。つまり、異なる期間において2つの圧電素子に順次交番電圧を印加した。本実施例の場合、圧電素子30−1に交番電圧を印加した場合も、圧電素子30−2に交番電圧を印加した場合も、19次の曲げ振動モードが発生する。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.44μmであった。また塵埃除去性能は2であった。

0074

(実施例5)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用いて、図7の構成で塵埃除去装置を作製した。dLがnλ/4(nは正の整数)かつ光学有効部が30mm以上になるように、nが26の位置に圧電素子を配置した。除去駆動は、実施例1の除去駆動Aと同様の電圧と周波数にて、まず圧電素子30−2に交番電圧を印加し、次に圧電素子30−3に交番電圧を印加した。各圧電素子には交番電圧をそれぞれ1回ずつ(各印加時間(期間)は1秒以下)印加した。つまり、異なる期間において2つの圧電素子に順次交番電圧を印加した。本実施例の場合、圧電素子30−3が第一の圧電素子として機能し、圧電素子30−2が第二の圧電素子として機能する。また、本実施例の場合、圧電素子30−1に交番電圧を印加した場合も、圧電素子30−2に交番電圧を印加した場合も、19次の曲げ振動モードが発生する。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.46μmであった。また塵埃除去性能は2であった。

0075

(実施例6)
赤外線カットフィルタとしての機能を有する横62.8×縦45.7×厚さ0.3mmのガラス板を振動板20として用い、図11の構成で塵埃除去装置を作製した。圧電素子30は実施例1と同様の材料で作成した。圧電素子300−1の外径50.0mm、内径46.0mm、厚さ0.25mm、圧電素子300−2の外径38mm、内径34.0mm、厚さ0.25mmである(電極は不図示)。図11に示すように、振動板20の法線Nの方向に投影したとき、圧電素子300−1が振動板20と接する側の内径中心Cと、同様の圧電素子300−2の内径中心Dが重なるように配置した。除去駆動は、実施例1の除去駆動Aと同様の電圧で、まず圧電素子300−1に交番電圧を印加し、次に圧電素子300−2に交番電圧を印加した。各圧電素子には交番電圧をそれぞれ1回ずつ(各印加時間(期間)は1秒以下)印加した。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.78μmであった。また塵埃除去性能は3であった。

0076

(実施例7)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用い、図1の構成でdLがλ/16になるように圧電素子30を配置した。除去駆動は実施例1と同様に、除去駆動A乃至Dの駆動を順次行った。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.40μmであった。また塵埃除去性能は2であった。

0077

(実施例8)
実施例1と同様の振動板20と圧電素子30を用い、図1の構成でdLがλ/4になるように圧電素子を配置した。除去駆動は除去駆動Aと除去駆動Bを順次行った。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は1.00μmであった。また塵埃除去性能は4であった。

0078

(比較例1)
本比較例の塵埃除去装置を図8に示す。振動板20、圧電素子30は実施例1と同様である。圧電素子30−2及び圧電素子30−4を振動板20の一方の平面に固定した構成である。点線で囲まれた塵埃除去面Bは光学有効部を示していて、光学有効部の横が30mm得られるように圧電素子を配置した。図8の2個の圧電素子を除去駆動Bで駆動した。AA’線上における光学有効部範囲(振動測定ライン)の振動板20の振動振幅を図9に示す。図9は、除去駆動Bを行った場合において、各位置の振動振幅の最大値を示している。
共振周波数で駆動した際の定在波の節の部分で振動振幅が小さくなり、定在波の腹の部分で振動振幅が大きくなっている。本実施例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.28μmであった。また塵埃除去性能は1であった。

0079

(比較例2)
本比較例の塵埃除去装置を図10に示す。本比較例では、dLはゼロである。振動板20、圧電素子30は実施例1と同様である。つまり、圧電素子30−1と30−2とは、投影像において重なる配置となっている。除去駆動は、実施例1の除去駆動Aと同様の電圧で、まず圧電素子30−1に交番電圧を印加し、次に圧電素子30−2に交番電圧を印加した。各圧電素子には交番電圧をそれぞれ1回ずつ(各印加時間(期間)は1秒以下)印加した。本比較例における光学有効部の振動振幅の最低値は0.28μmであった。また塵埃除去性能は1であった。

0080

次に、実施例1乃至8、比較例1乃至2において、光学有効部Bの振動振幅と塵埃除去性能を表1に示した。

0081

0082

また、圧電材料をチタン酸バリウムカルシウムセラミックスに変更した以外は実施例1乃至8および比較例1乃至2と同様の構成で塵埃除去装置を作製して、同様に駆動したものを実施例9乃至16及び比較例3乃至4とし、同様の振動振幅と塵埃除去率を測定した。測定結果を表2に示す。圧電材料の組成は(Ba1−xCax)a(Ti1−yZry)O3(ただし、x=0.187、y=0.060、a=1.003)セラミックス100重量部に対してMnを0.24重量部含んだものとした。

0083

0084

なお、この圧電材料としては、チタン酸バリウム(堺化学工業製:BT−01)、チタン酸カルシウム(堺化学工業製:CT−03)、ジルコン酸カルシウム(堺化学工業製:CZ−03)、炭酸Mn(高純度化学研究所製:MNH06PB)、蓚酸バリウム(高純度化学研究所製:BAH12XB)の混合粉PVバインダーを添加し、加圧成型してから大気中で1340℃の最高温度で5時間保持することで焼結させたセラミックス材料を用いた。

実施例

0085

上より、実施例1乃至16の構成の塵埃除去装置は、振動振幅が0.40μm以上で、塵埃除去率が98%以上であったため、優れた塵埃除去性能を有することが分かった。

0086

4撮像素子
9デジタルスチルカメラ
10塵埃除去装置
20振動板
21光学素子
30圧電素子
31圧電材料
32 圧電素子の第1の電極
33 圧電素子の第2の電極
34駆動回路
35スキャナユニット
36 第1の電極面
37 第2の電極面
38支持部材
39 支持部材
41筺体
300−1 圧電素子
300−2 圧電素子

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