专利名称：光学设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种数字照相机等的光学设备，尤其涉及一种将在布置于焦平面上或焦平面附近的光学构件的表面上附着的灰尘除去的技术，该光学构件例如为包含在该光学设备中的固体摄像装置、滤光器、镜头等。
背景技术：
传统上，当灰尘等存在于具有互换式镜头的数字单反射照相机的摄影镜头的焦平面邻近时是有问题的，因为固体摄像装置拍摄到了灰尘的影子。可以认为该灰尘是在更换镜头时从外部进入镜头的，或由照相机内部随快门或反射镜的操作所产生的作为照相机的结构部件的树脂等的微细磨损粉末造成的。如果由这样的原因产生的灰尘进入固体摄像装置的防护覆盖玻璃片和滤光器之间，必须将照相机拆开以去除灰尘，该滤光器例如是布置在覆盖玻璃的整个表面上的红外线过滤器或光学低通滤波器(下文称作LPF)。为此，具有密封结构以防止灰尘进入固体摄像装置的覆盖玻璃片和滤光器之间是极有效的。
然而，在灰尘附着在与固体摄像装置的面向侧相对的滤光器表面上的情况下，如果灰尘在焦平面的附近，仍然存在灰尘的影子被固体摄像装置拍摄到的问题。
为解决上述问题，存在一种技术，其利用擦拭器清洁固体摄像装置的覆盖玻璃片表面(例如，参照日本专利申请公报No.2003-005254(第8页，图1和图9))。
根据日本专利申请公报No.2003-005254所述的照相机结构，可以去除附着在固体摄像装置的覆盖玻璃片的表面上或灰尘控制结构的最外表面上的灰尘，而不用拆下镜头或拆开照相机。
然而，因为固体摄像装置的覆盖玻璃片表面或灰尘控制结构的最外表面被擦拭器擦拭，在硬质灰尘例如金属粉的情况下，存在刮擦固体摄像装置的覆盖玻璃片表面或灰尘控制结构的最外表面的危险。另外，因为由擦拭器去除的灰尘漂浮在照相机内，之前已经被去除的灰尘再附着在固体摄像装置的覆盖玻璃片表面或灰尘控制结构的最外面就成为了问题。
除了上述内容之外，存在一种结构，其通过利用插入在焦平面快门和摄像装置之间的清洁膜防止灰尘附着在摄像装置的表面上(例如，日本专利申请公报No.2002-271662(第7页，图7))。更具体地说，当灰尘附着在清洁膜上时，膜部分被取出，以去除附着在表面上的灰尘。因此，可以不擦刮摄像装置表面的方式去除灰尘。
然而，由于该结构需要用于载入并取出清洁膜的空间，并且还需要在适当的时候更换清洁膜，这样就引起了照相机尺寸增大和操作复杂化的问题。
发明内容
本发明是考虑到上述传统问题而提出的。本发明的目的在于实现一种光学设备，其可在减少擦刮光学装置表面的同时去除附着在邻近摄像元件的光学装置上的灰尘。
为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种光学设备，其包括将被摄体的光学像转换为电信号的摄像装置和布置在该摄像装置前面的光学元件，其特征在于，绝缘构件被以在光学元件的光线进入表面的基本整个区域内可移动的方式布置在面向光学元件的位置，并且设置有电子控制装置，其用来完成使绝缘构件带静电和使绝缘构件电中和中的至少一个。
本发明的第二方面提供了一种光学设备，其包括将被摄体的光学像转换为电信号的摄像装置，其特征在于，绝缘构件被以在摄像装置的光线进入表面的基本整个区域内可移动的方式布置在面向摄像装置的位置，并且设置有电子控制装置，其用来完成使绝缘构件带静电和使绝缘构件电中和中的至少一个。
本发明的第三方面提供了一种光学设备，其包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在该板之间用于打开或关闭该开口的快门叶片；摄像装置，用于将被摄体的光学像转换为电信号；和光学元件，其布置在摄像装置的前面，其特征在于，绝缘构件在面向光学元件的位置被布置在快门叶片上，并且电子控制装置被设置在快门叶片和光学元件之间用来完成使绝缘构件带静电和使绝缘构件电中和中的至少一个。
本发明的第四方面提供了一种光学设备，其包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在该板之间用于打开或关闭该开口的快门叶片；和摄像装置，用于将被摄体的光学像转换为电信号，其特征在于，绝缘构件被在面向摄像装置的位置被布置在快门叶片上，电子控制装置被设置在快门叶片和摄像装置之间用来完成使绝缘构件带静电和使绝缘构件电中和中的至少一个。
本发明的第五方面提供了一种光学设备及其控制方法，该光学设备包括快门装置，其包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在该板之间用于打开或关闭该开口的快门叶片；摄像装置，其将被摄体的光学像转换为电信号；和光学元件，其被布置在摄像装置的前面，其特征在于，快门叶片可至少在第一操作速度和第二操作速度之间切换，并且光学设备可至少在快门叶片被驱动至打开状态并由此露出光学元件或摄像装置的表面的清洁模式和进行被摄体摄像的摄像模式之间切换，其特征在于，在清洁模式下，光学设备使快门叶片以第一操作速度操作，在摄像模式下，光学设备使快门叶片以第二操作速度操作。
从本发明下面的优选实施例中，本领域的技术人员将了解上述那些之外的其它目的和优点。在本说明书中，参考形成说明书的一部分并示出本发明示例的附图。然而，该示例并没有详尽本发明的各种实施例，因此参照说明书之后的权利要求以确定本发明的范围。
包含于本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是从侧面看到的用于说明根据本发明第一实施例的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图；图2是从前面看到的用于说明根据本发明第一实施例的焦平面快门50的前叶片21的简要结构的透视图；图3是从后面看到的用于说明根据本发明第一实施例的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的透视图；图4是从前面看到的用于说明根据本发明第一实施例的焦平面快门50的简要结构的透视图；图5是从侧面看到的用于说明当前叶片21进行打开操作时根据本发明第一实施例的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图；图6是从侧面看到的用于说明当前叶片21完成打开操作时根据本发明第一实施例的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图；图7是示出根据本发明第一实施例的照相机系统D-SLR100的简要结构的视图；图8是示出照相机系统D-SLR100的电气结构的方框图；图9是用于说明根据本发明第一实施例的D-SLR100在清洁模式下的操作流程图；图10是用于说明根据本发明第二实施例的D-SLR100在清洁模式下的操作流程图；图11是从侧面看到的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图，示出了本发明的一种变型；以及图12是从侧面看到的用于说明摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图，示出了根据本发明的灰尘吸着构件的一种变型。
具体实施例方式
以下参考附图对采用实现本发明的最佳模式的带有互换式镜头的数字单反照相机(以下称为D-SLR)进行详细说明。
要注意的是，以下实施例是作为实现本发明的方式的例子给出的，所以可能会根据应用本发明的装置的各种条件和构造适当地进行修正或变化。因此，本发明并不限于以下实施例。
另外，显而易见的是，通过向计算机系统或装置提供存储介质(或记录介质)、由该系统或装置计算机(CPU或MPU)从存储介质中读取程序代码、并运行该程序，可以实现本发明，该存储介质存储实现以下实施例所述各设备的功能的软件程序代码。
(第一实施例)
图1是从侧面看到的用于说明根据本发明第一实施例D-SLR100的摄像单元10和焦平面快门50的简要结构的剖视图。图2是从前面看到的用于说明焦平面快门50的主体部分的透视图。图3是从后面看到的用于说明焦平面快门50的透视图(从摄像单元10看到的透视图)。图4是从焦平面快门50的前面看到的透视图。图5和图6是从侧面看到的用于说明焦平面快门50的操作的剖视图。
在图1至图6中，摄像单元10主要由以下构件构成光学元件11；支撑板13，其在压靠着光学元件11和保持光学元件11的保持构件12的表面的同时与光学元件11和保持构件12成为一体；固体摄像装置15，其有保护固体摄像元件15b的盖构件15a；密封构件16，其用于密封固体摄像装置15的盖构件15a和光学元件11之间的缝隙；基板17，其连接在固体摄像装置15的连接端子15c上，并装有构成用于控制D-SLR 100的操作的控制电路的电子元件；和保持板18，其与固体摄像装置15连接在一起，该保持板用于通过螺钉(未示出)将固体摄像装置15固定在D-SLR100的机架(未示出)上。
同时，焦平面快门50由以下构件构成前叶片21，其具有多个快门叶片21a至21d；后叶片22，其类似地具有多个快门叶片；中间板23，其在焦平面快门50内分隔前叶片21和后叶片22的驱动空间；后叶片22的压板24，其包括在大致中央部分上用于摄像的开24a；和盖板25，其用作前叶片21的压板，包括在大致中央部分上用于摄像的开25a。
附图标记26表示驱动杆，其被将在后面说明的前叶片驱动源35驱动，以打开前叶片21，用于使开口24a和25a经过图1至图4所示的状态暴露。附图标记27表示载荷杆(chargelever)，其与驱动杆26一起进行前叶片21的打开操作，并且还由在后面说明的载荷驱动源36驱动来进行前叶片21的关闭操作，以将打开的前叶片21关闭至图1和2所示的关闭状态。附图标记28和29是后叶片驱动杆，其通过由将在后面说明的后叶片驱动源37驱动来进行后叶片的打开或关闭操作。
换句话说，前叶片驱动杆26和载荷杆27使构成前叶片21的快门叶片21a至21d一体地进行打开或关闭操作。而且，后叶片驱动杆28和29使构成后叶片22的各快门叶片一体地进行打开或关闭操作。
附图标记30表示附着在光学元件11表面上的灰尘。
附图标记31表示与快门叶片21a成一体的如聚酰亚胺的绝缘体；附图标记32表示用于使绝缘体21带静电或电中和的线圈；附图标记33为止动件橡胶，其包括当前叶片21的快门叶片21a至21d打开时作为前叶片21的快门叶片21a至21d的止动件的止动构件33a。
附图标记35表示由驱动杆和电磁致动器构成的前叶片驱动源(以简化的形式示出)，该电磁致动器由公知的线圈、磁轭等构成。附图标记36表示由驱动杆、弹簧等构成的载荷驱动源(以简化的形式示出)，其用于进行关闭操作，以将打开的前叶片21关闭至图1和2所示的关闭状态。附图标记37表示由驱动杆和电磁致动器构成的后叶片驱动源(以简化的形式示出)，该电磁致动器由公知的线圈、磁轭等构成。通过控制前叶片驱动源35、载荷驱动源36以及后叶片驱动源37可以改变前叶片21和后叶片22的打开或关闭操作的速度。
图7示出了根据第一实施例的照相机系统D-SLR100的简要结构。该照相机系统包括照相机主体(摄像装置)和可拆卸地安装在照相机主体上的镜头装置。
D-SLR100是利用摄像装置例如CCD或CMOS传感器的单板数字照相机。摄像装置被连续或单独地驱动，以获得指示运动画像或静止图像的图像信号。这里，摄像装置是面传感器，其通过将暴露的光转换为以像素为单元的电信号而存储与感光量相对应的电荷，并读取所存储的电荷。
参考图7，附图标记100表示D-SLR100；附图标记101表示将可拆卸的镜头装置102安装在D-SLR100上的安装机构。通过该安装机构101，镜头装置102与D-SLR100电连接和机械连接。通过安装具有不同焦距的镜头装置102，可以获得具有各种视角的摄像画面。
在从镜头装置102的摄影光学系统103到固体摄像装置15的光路L1中，设置光学元件11以限制摄影光学系统103的截止频率，从而不将摄体图像(光学像)的高于所需的空间频率成分传输给固体摄像装置15。
从固体摄像装置15读出的信号经过将在后面说明的预定处理，并作为图像数据显示在显示单元107上。用户可直接观察布置在D-SLR100背面上的显示单元107。
通过利用有机电致发光(EL)空间调制元件、液晶空间调制元件或利用微粒的电泳迁移的空间调制元件实现显示单元107，可以减少功率消耗，并实现显示单元107的薄型化。因此，可以实现功率节约和D-SLR100的小型化。
更具体地说，固体摄像装置15为可兼容CMOS处理(CMOS process-compatible)的传感器(下文中称作CMOS传感器)，该固体摄像装置为一种增幅型固体摄像装置。作为CMOS传感器的一个特点，可在同一步骤中形成外围电路，例如MOS晶体管和面传感器部分的摄像装置的驱动电路、AD转换电路、图像处理电路等。所以，与CCD相比可极大地减少掩模的数量和处理步骤。另外，可以随机地存取任意像素也是CMOS传感器的特点。因此，在间除用于显示的数据的同时读取数据是容易的，并且可以在显示单元107上高显示速率地进行实时显示。
利用上述特点，固体摄像装置15进行显示图像输出操作(从固体摄像装置15的感光区域间除了一部分的区域中读取数据)和高清晰图像输出操作(从所有的感光区域读取数据)。
附图标记111表示反射来自摄影光学系统103的部分光束并传送剩余光束的可动型半透光反射镜。半透光反射镜111具有大约1.5的折射率和0.5mm的厚度。附图标记105表示布置在由摄影光学系统形成的被摄体图像的预定图像形成面上的聚焦屏。附图标记112表示五棱镜。附图标记109表示由单个或多个取景器透镜(未示出)构成的取景器透镜，用于观察形成在聚焦屏上的被摄体图像。聚焦屏105、五棱镜112和取景器透镜109构成取景器光学系统。
可动型副反射镜122被布置在半透光反射镜111的背面(图像面侧)，以反射透过半透光反射镜111的光束中的接近光轴L1的光束，并将该光束引导至焦点检测单元121。副反射镜122绕设置在半透光反射镜保持构件(未示出)上的中心旋转轴线旋转，并与半透光反射镜111的运动相关联地运动。要注意的是。焦点检测单元121通过从副反射镜122接收光束根据相位差检测方法进行焦点检测。
由半透光反射镜111和副反射镜122构成的光路分隔系统可得到第一光路分隔状态和第二光路分隔状态，该第一光路分隔状态用于将光引导至取景器光学系统，该第二光路分隔状态从摄影光路(虚线111’和122’所示的位置)返回，用于将光束从图像形成透镜(未示出)直接引导至固体摄像装置15。
附图标记114表示可动型闪光发光单元，其可在单元114放置在D-SLR100内的放置位置和单元114从D-SLR100伸出的发光位置之间移动。附图标记50表示调节入射在图像表面上的光量的焦平面快门。附图标记119表示起动D-SLR100的主开关。
附图标记120表示在两个阶段压下的释放按钮。在半压操作(SW1为接通)的情况下，开始摄影准备(测光操作、调焦操作等)。在全压操作(SW2接通)的情况下，开始摄影操作(从固体摄像装置15中读取的图像数据被记录在记录介质内)。
附图标记123表示将D-SLR100从进行被摄体摄像的摄像模式切换到去除附着在光学元件11表面上的灰尘的清洁模式的模式选择开关。附图标记180表示用于在聚焦屏105上显示特定数据的光学取景器的数据显示单元。
图8是示出根据本实施例的照相机系统D-SLR100的电气结构的方框图。图7中所述的构件被指定相同的附图标记。首先，说明与被摄体图像的摄像和记录相关的单元。
照相机系统包括摄像系统、图像处理系统、记录/再生系统以及控制系统。摄像系统包括摄影光学系统103和固体摄像装置15。图像处理系统包括A/D转换器130、RGB图像处理器131以及YC处理器132。记录/再生系统包括记录处理器133和再生处理器134。控制系统包括照相机系统控制器(控制装置)135、操作检测器136以及摄像装置的驱动电路137。
附图标记138表示连接在外部计算机等上用于数据传输和接收的标准化连接端子。上述电路通过接收由小型燃料电池(未示出)供应的电能而被驱动。
摄像系统是一种光学处理系统，其基于来自被摄体的光通过摄影光学系统103在固体摄像装置15的摄像面上形成图像。通过控制设在摄影光学系统103内的光圈104的驱动和在需要时通过快门控制器145驱动焦平面快门50，固体摄像装置15可接收来自被摄体的适当光量。
一种摄像元件被用作固体摄像装置，该摄像元件总共具有大约1000万个像素，其中在长边方向上布置3700个正方像素，在短边方向上布置2800个正方像素。对于每个像素，R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)滤色器被交替地布置，从而构成所谓的四像素为一组的拜耳排列(Bayer pattern)。
在拜耳排列中，当观察者看图像时，他/她强烈地感受到G像素比R像素和B像素要配置得多，由此提高了整个图像质量。通常在利用拜耳排列的摄像元件的图像处理中，亮度信号主要由G像素形成，而色信号由R、G和B像素形成。
从固体摄像装置15读出的信号通过A/D转换器130供给图像处理系统。通过在图像处理系统内进行图像处理形成图像数据。
A/D转换器130是一种信号变换电路，其根据从固体摄像装置15的每个像素中读取的信号振幅将来自固体摄像装置15的输出信号转换为例如10位数字信号。随后，由数字处理进行图像处理。
图像处理系统是一种信号处理电路，其基于R、G和B数字信号而获得所需形式的图像信号。R、G和B色信号转换为亮度信号Y和由色差信号(R-Y)和(B-Y)表示的YC信号。
RGB图像处理器131是一种信号处理电路，其处理A/D转换器130的输出信号。RGB图像处理器131包括白平衡电路、γ校正电路和进行插值运算以实现高分辨率的插值运算电路。
YC处理器132是一种信号处理电路，其形成亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y。YC处理器132包括产生高频亮度信号YH的高频亮度信号生成器、产生低频亮度信号YL的低频亮度信号生成器以及产生色差信号R-Y和B-Y的色差信号生成器。亮度信号Y是通过合成高频亮度信号YH和低频亮度信号YL而形成的。
记录/再生系统是一种处理系统，其将图像信号输出到存储器(未示出)，并将图像信号输出到显示单元107。记录处理器133进行将图像信号写入存储器和从其中读取。再生处理器134对从存储器中读取的图像信号进行再生，并将信号输出到显示单元107。
而且，记录处理器133包括压缩/解压电路，其将指示静止图像数据或运动图像数据的YC信号压缩成预定的压缩形式并解压该压缩数据。压缩/解压电路具有用于信号处理的帧存储器。来自图像处理系统的YC信号以帧为单位存储在帧存储器内。通过从多个块的每一块中读取存储信号，信号被压缩并编码。通过对每块的图像信号进行例如二维正交变换、标准化以及霍夫曼编码来实现压缩编码。
再生处理器134是一种电路，其通过矩阵变换将亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y转换为例如R、G、和B信号。由再生处理器134转换的信号被输出到显示单元107，并显示(再生)为视觉图像。可通过无线通讯如蓝牙将再生处理器134和显示单元107相联。通过该结构，可在远位置处监控由照相机拍摄的图像。
同时，在控制系统内的操作检测器136检测主开关119、释放按钮120和模式选择开关123等(其它开关未示出)的操作，并且将检测结果输出到照相机系统控制器135。
照相机系统控制器135接收来自操作检测器136的检测信号，并根据该检测结果进行操作。而且，当进行摄像操作时，照相机系统控制器135产生定时信号，并且将该信号输出到摄像装置的驱动电路137。
摄像装置的驱动电路137接收来自照相机系统控制器135的控制信号，并产生用于驱动固体摄像装置15的驱动信号。数据显示单元142接收来自照相机系统控制器135的控制信号，并控制光学取景器的数据显示单元180的驱动。
控制系统根据D-SLR100中设置的各种开关的操作控制摄像系统、图像处理系统以及记录/再生系统的驱动。例如，当通过释放按钮120的操作接通SW2时，控制系统(照相机系统控制器135)控制固体摄像装置15的驱动、RGB图像处理器131的操作、记录处理器133的压缩等等。此外，控制系统通过数据显示单元142控制光学取景器的数据显示单元180的驱动，由此改变了光学取景器的显示内容(显示段的状态)。
下面说明摄影光学系统103的调焦操作。
照相机系统控制器135被连接到AF控制器140。此外，通过将镜头装置102安装到D-SLR100，照相机系统控制器135通过安装触点101a和102a与镜头装置102的镜头系统控制器141连接。AF控制器140、镜头系统控制器141以及照相机系统控制器135互相通讯特定处理所需的数据。
焦点检测单元121(焦点检测传感器167)将在设置于摄影屏的预定位置的焦点检测区域上所获得的检测信号输出到AF控制器140。基于焦点检测单元121的输出信号，AF控制器140产生焦点检测信号并检测摄影光学系统103的调焦状态(散焦量)。AF控制器140将所检测的散焦量转换成作为摄影光学系统103的一部分要素的聚焦透镜驱动量，并通过照相机系统控制器135将关于聚焦透镜驱动量的数据传输至镜头系统控制器141。
当对移动的被摄体进行调焦时，AF控制器140考虑了在释放按钮120的全按和实际摄影控制的起动之间的时间延迟，并预测适当的聚焦透镜停止位置。与聚焦透镜驱动量相关以到达预测的停止位置的数据被传输至镜头系统控制器141。
同时，当照相机系统控制器135确定被摄体的亮度低，并且基于固体摄像装置15的输出信号不能获得焦点检测的足够精度时，闪光发光单元114或设在D-SLR100上的白色LED和荧光管(未示出)被驱动以照射被摄体。
当镜头系统控制器141从照相机系统控制器135接收关于聚焦透镜驱动量的数据时，其控制布置在镜头装置102内部的AF电机147，由此通过驱动机构(未示出)将聚焦透镜沿光轴L 1的方向移动前述驱动量。通过该操作，摄影光学系统103达到聚焦状态。要注意的是，如上所述，在聚焦透镜由液体透镜等构成的情况下，界面形状被改变。
另外，当镜头系统控制器141从照相机系统控制器135接收到关于曝光值(光圈值)的数据时，其控制镜头装置102的光圈驱动器143的驱动，由此根据光圈值操作光圈104的孔径光阑(aperture stop)。
当快门控制器145从照相机系统控制器135接收关于快门速度的数据时，其控制载荷杆27和用作前叶片21的驱动源的驱动源26、28和29以及焦平面快门50的后叶片22的驱动，由此使前叶片21和后叶片22以上述快门速度操作。
根据焦平面快门50和光圈104的操作，可将适当量的被摄体光引导至图像面侧。
当AF控制器140检测到被摄体在焦点上时，该信息被传输至照相机系统控制器135。在该状态下，若通过释放按钮120的全压操作接通SW2，由摄像系统、图像处理系统和记录/再生系统如上所述地进行摄影操作。
参考图5、6和9，说明各个构件例如前叶片21在清洁模式下的操作。
在步骤S100中，照相机系统控制器135通过D-SLR100的模式选择开关123的操作检测是否设定清洁(CLN)模式。当操作模式选择开关123，并且照相机系统控制器135检测到D-SLR100被转换到清洁模式时，控制进入步骤S101。
在步骤S101中，在转换到清洁模式之前在D-SLR100内设定的如快门速度、光圈值等摄影条件被存储在照相机系统控制器135的存储器(未示出)中，然后控制进入步骤S102。
在步骤S 102中，操作前叶片驱动源35，以进行前叶片21的快门叶片21a至21d的打开操作，并且前叶片21被完全打开。然后控制进入步骤S103。
在步骤S103中，将预定电压施加到线圈32上，以使与前叶片21的快门叶片21a形成一体的绝缘体31带静电。
基本上与步骤S103同时，在步骤S104中，照相机系统控制器135将把前叶片21的驱动速度V设定为V1的命令传输至快门控制器145。由此，载荷驱动源36被设定为，使前叶片21以设定速度V1进行关闭操作。要注意的是，设定速度V1低于在D-SLR100的摄像模式中的前叶片21的打开/关闭速度(将在后面说明设定速度V2)。这是因为，当在下一步骤S105中附着在光学元件11的表面上的灰尘30被绝缘体31拉动时，绝缘体31具有慢的运动速度是有利的。
在步骤S105中，前叶片21被以在步骤S104中设定的设定速度V1关闭。由于绝缘体31在该阶段带静电，如果灰尘30附着在光学元件11的表面上，当灰尘如上所述地带静电时，则在灰尘30和绝缘体31之间产生静电力。由于绝缘体31被固定在前叶片21的快门叶片21a上，则灰尘30抵抗着在灰尘30和光学元件11的表面之间的附着力由静电力(静电吸着)吸到绝缘体31上。由静电力等拉到绝缘体31上的灰尘保持停留在绝缘体31的表面上。
在步骤S106中，设置在焦平面快门50上的检测装置(未示出)检测前叶片21的各快门叶片21a至21d的所有关闭操作是否已完成。当在步骤S106中检测已完成前叶片21的各个快门叶片21a至21d的所有关闭操作时，控制进入步骤S107。
在步骤S107中，通过驱动前叶片驱动源35启动以在步骤S104中设定的设定速度V1进行的前叶片打开操作。
在步骤S108中，在步骤S103中施加的电压的反向电压被施加在线圈32上。
在步骤S109中，设置在焦平面快门50上的检测装置(未示出)检测前叶片21的各快门叶片21a至21d的所有打开操作是否已完成。当在步骤S109中检测到前叶片21的各快门叶片21a至21d的所有打开操作已经完成时，控制进入步骤S110。
由于在步骤S108中将步骤S103中所施加的电压的反向电压施加在线圈32上，当在步骤S109中前叶片21的打开操作使绝缘体31压靠着线圈32时，绝缘体31被电中和。通过该电中和操作，作用在灰尘30和绝缘体31之间的静电力消失，并且被静电力附着在绝缘体31表面上的灰尘30由于重力离开绝缘体31的表面，并由设置在止动件橡胶33的表面上的吸着单元33b捕获。由此，从光学元件11的表面上去除的灰尘30不会在D-SLR100的主体内的周围漂浮，由此防止灰尘再附着到光学元件11的表面。
在步骤S110中，包含在照相机系统控制器135内的计时器单元(未示出)进行预定秒的计数。这样，在步骤S109中从绝缘体31的表面脱离的灰尘30被吸着单元33b捕获之前，通过进行前叶片21的关闭操作来防止灰尘30在焦平面快门50的周围漂浮，并再附着在光学元件11的表面上。
在步骤S111中，照相机系统控制器135将把前叶片21的驱动速度V设定为正常打开/关闭的设定速度V2的命令传输给快门控制器145。由此，载荷驱动源36被设定为使前叶片21以设定速度V2进行关闭操作。
在步骤S112中，载荷驱动源36被以在步骤S111中设定的设定速度V2驱动，以进行前叶片21的关闭操作。
在步骤S113中，一旦完成步骤S112中前叶片21的关闭操作，清洁模式被取消。同时，在步骤S114中，在显示单元107上显示表示取消清洁模式(或完成清洁操作)的信息。
此后，在步骤S115中，D-SLR100恢复在步骤S101中存储的摄影条件，并且一系列序列结束。
根据上述结构，可以实现能以不接触光学元件的方式去除附着在光学元件表面上的灰尘的光学设备。
另外，由于去除附着在光学元件表面上的灰尘的绝缘体与构成前叶片的快门叶片形成一体，不仅不需要单独驱动构件来驱动绝缘体，而且线圈的特定空间实际上也是不需要的，因为用于使绝缘体带静电或电中和的线圈被布置在焦平面快门和光学元件之间的空间内。因此，可以实现能以不增大光学设备尺寸的方式去除附着在光学元件表面上的灰尘的光学设备。
另外，因为可通过简单地将光学设备设定在清洁模式而去除附着在光学元件表面上的灰尘，所以可以实现利用简单操作去除灰尘的光学设备。更进一步地，可以实现去除附着在光学元件表面上的灰尘并防止灰尘再附着到光学元件表面上的光学设备。
(第二实施例)除静电力之外，还存在当灰尘30附着在绝缘体31上时发生作用的力。因此，即使绝缘体31被线圈32电中和，并且去除静电力，也有这样的可能性，即仅在重力的作用下的灰尘30没有落在止动件橡胶33的吸着单元33b上，而保留在绝缘体31的表面上。因此，第二实施例说明了通过吸着单元33b可靠地捕获从光学元件11的表面上去除的灰尘30的方法。
根据第二实施例的D-SLR100的结构与第一实施例的结构完全相同。仅在将D-SLR100切换到清洁模式之后，前叶片21的驱动顺序与第一实施例不同。以下，参考图10中的流程图对根据本实施例D-SLR100在清洁模式下的操作进行说明。
从步骤S200至步骤S207的过程，即前叶片21通过驱动前叶片驱动源35开始其打开操作，与从步骤S100至步骤S107的过程相同。所以，省略其说明。
在步骤S208中，设在焦平面快门50上的检测装置(未示出)检测前叶片21的各快门叶片21a至21d的所有打开操作是否已完成。当在步骤S208中检测到前叶片21的各个快门叶片21a至21d的所有打开操作已完成时，控制进入步骤S209。
在步骤S209中，由于将在步骤S203中所施加电压的反向电压施加在线圈32上，因此将绝缘体31电中和。通过该电中和操作，作用在灰尘30和绝缘体31之间的静电力消失，并且已通过静电力附着在绝缘体31的表面上的部分灰尘30由于重力而离开绝缘体31的表面，并由设置在止动件橡胶33的表面上的吸着单元33b捕获。由此，从光学元件11的表面上去除的灰尘30不会在D-SLR100的主体内漂浮，因此防止了灰尘再附着在光学元件11的表面上。
在步骤S210中，载荷驱动源36以不改变在步骤S204中设定的设定速度V1的方式被驱动，以开始前叶片21的关闭操作。
在步骤S211中，包含在照相机系统控制器135内的计时器单元(未示出)进行预定秒的计数。这样，在步骤S203中从绝缘体31的表面脱离的灰尘30被吸着单元33b捕获之前，通过进行前叶片21的关闭操作来防止灰尘30在焦平面快门50的周围漂浮，并再附着在光学元件11的表面上。
在步骤S212中，前叶片21的关闭操作停止。在该阶段中，前叶片21被关闭预定量(例如，前叶片处于如图5和6所示的中间关闭状态)。
在步骤S213中，照相机系统控制器135将把设定前叶片21的驱动速度V为V3的命令传输至快门控制器145，该设定速度V3要快于在步骤S204中设定的打开/关闭操作的设定速度V1。由此，前叶片驱动源35被设定为，使前叶片21以设定速度V3进行打开操作。
在步骤S214中，以在步骤S213中设定的设定速度V3驱动前叶片驱动源35，并且进行前叶片21的打开操作。通过该操作，前叶片21的快门叶片21a以比设定速度V2快的速度碰撞止动件橡胶33的止动构件33a。通过该冲击，在步骤S209中留在绝缘体31表面上的灰尘30从绝缘体31上脱离并被吸着单元33b捕获。由此，从光学元件11的表面上去除的灰尘30不会在D-SLR100的主体内周围漂浮，由此防止了灰尘再附着在光学元件11的表面上。
在步骤S215中，设置在焦平面快门50上的检测装置(未示出)检测前叶片21的各个快门叶片21a至21d的所有打开操作是否已完成。当在步骤S215中检测到前叶片21的各个快门叶片21a至21d的所有打开操作已经完成时，控制进入步骤S216。
从步骤S216至S221的操作与从步骤S110至步骤S115的操作相同；因此，省略其说明。经过上述步骤，该系列序列结束。
根据上述结构，可以实现能以不接触光学元件的方式去除附着在光学元件表面上的灰尘的光学设备。
另外，由于去除附着在光学元件表面上的灰尘的绝缘体与构成前叶片的快门叶片形成一体，不仅不需要单独驱动构件来驱动绝缘体，而且实际上也不需要线圈的特定空间，因为使绝缘体带静电或电中和的线圈被布置在焦平面快门和光学元件之间的空间内。因此，可以得到能去除附着在光学元件表面上的灰尘而不增大光学设备尺寸的光学设备。
另外，因为可通过简单地将光学设备设定在清洁模式而将附着在光学元件表面上的灰尘去除，可以得到一种能利用简单操作去除灰尘的光学设备。更进一步地，可以实现能去除附着在光学元件表面上的灰尘并防止灰尘再附着在光学元件表面上的光学设备。
要注意的是，虽然本实施例已说明了去除附着在光学元件表面上的灰尘的方法，但是本发明并不局限于此。显而易见的是，本发明还可应用于数字照相机上，其中固体摄像装置的覆盖玻璃片通过焦平面快门的开口是可以看到的。
另外，在本实施例中，尽管用于吸着灰尘30的绝缘体31与前叶片21的快门叶片21a形成一体，但是本发明不局限于此。例如，在如图11所示将绝缘体设置为在焦平面快门50和光学元件11之间的单独体的情况下，绝缘体41被线圈32带静电或电中和，并由前叶片驱动源35(可设置其它驱动源)驱动，由此能去除附着在光学元件11表面上的灰尘30和由止动件橡胶33的吸着单元33b捕获灰尘。在该结构下，与本实施例的前叶片类似的处理序列可实现灰尘30的去除。
另外，虽然本发明已说明由绝缘体31或41吸着的灰尘30被设置在止动件33上的吸着单元33b捕获，但是本发明不局限于此。例如，如图12所示，在其表面上具有吸着单元42a的导电构件42可被布置在前叶片21的完全打开位置附近。当在步骤S108或步骤S209中将反向电压施加在线圈32上时，电压也被施加在导电构件42上，以使吸着单元42a带静电，由此使静电力作用在灰尘30和吸着单元42a之间。
通过产生的静电力，灰尘30被吸引并从绝缘体31或41的表面上脱离，然后被导电构件42的吸着单元42a捕获。这可以防止灰尘30再附着。因此，可实现与本发明的上述内容类似的效果。
另外，虽然本发明已经说明线圈32被用于使绝缘体31或41带静电或电中和，但是本发明不限于此。例如，显而易见的是，可通过向丝状电极施加电压产生的电晕放电使绝缘体31或41带静电或电中和。
另外，前叶片21、后叶片22、绝缘体41、线圈32以及止动件橡胶33的相对位置关系不限于在本实施例中所述的位置关系。相对于前叶片和后叶片的光轴的前后位置关系以及相对于光轴的上下位置关系是任意的，只要绝缘体41在面向光学元件11的快门叶片中位于在入射光面的基本整个区域内可动的快门叶片上。在快门叶片相对于光轴方向从顶部到底部方向打开的情况下，线圈和止动件橡胶被布置在底部。在快门叶片从底部到顶部打开的情况下，线圈和止动件橡胶被布置在顶部。然而，考虑到灰尘因重力而下落，优选将线圈和止动件橡胶布置在底部。
在前叶片21、后叶片22、绝缘体41、线圈32以及止动件橡胶33的相对位置关系不同于本实施例的相对位置关系的情况下，去除灰尘流程不限于图9和10中所述的流程图。例如，在当前叶片处于关闭状态时绝缘体面向线圈的情况下，随清洁模式的启动而使绝缘体带静电，然后灰尘由前叶片的打开操作吸着，并且一旦完成前叶片的关闭操作时，进行绝缘体的电中和以及灰尘的去除。
本发明不限于上述实施例，并且可在本发明的精神和范围内做出各种变化和改进。因此，为了告知公众本发明的保护范围，故提出以下权利要求。
权利要求
1.一种光学设备，其包括将被摄体的光学像转换为电信号的摄像装置和布置在所述摄像装置前面的光学元件，其特征在于，绝缘构件被以在所述光学元件的光线进入表面的基本整个区域内可移动的方式布置在面向所述光学元件的位置，以及设置有电子控制装置，其用来完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件电中和中的至少一个。
2.一种光学设备，其包括将被摄体的光学像转换为电信号的摄像装置，其特征在于，绝缘构件被以在所述摄像装置的光线进入表面的基本整个区域内可移动的方式布置在面向所述摄像装置的位置，以及设置有电子控制装置，其用来完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件电中和中的至少一个。
3.一种光学设备，其包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在所述板之间用于打开或关闭所述开口的快门叶片；摄像装置，其将被摄体的光学像转换为电信号；和光学元件，其布置在所述摄像装置前面，其特征在于，绝缘构件在面向所述光学元件的位置被布置在所述快门叶片上，以及电子控制装置被设置在所述快门叶片和所述光学元件之间用来完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件电中和中的至少一个。
4.一种光学设备，其包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在所述板之间用于打开或关闭所述开口的快门叶片；和摄像装置，其将被摄体的光学像转换为电信号，其特征在于，绝缘构件被布置在所述快门叶片上面向所述摄像装置的位置，以及电子控制装置被设置在所述快门叶片和所述摄像装置之间用来完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件电中和中的至少一个。
5.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备可在至少进行被摄体摄像的摄像模式和所述快门叶片被驱动至打开状态并由此露出所述光学元件的表面的清洁模式之间切换；以及仅当所述光学设备被设定在所述清洁模式时，所述电子控制装置完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件电中和中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备可在至少进行被摄体摄像的摄像模式和所述快门叶片被驱动至打开状态并由此露出所述摄像装置的表面的清洁模式之间切换；以及仅当所述光学设备被设定在所述清洁模式时，所述电子控制装置完成使所述绝缘构件带静电和使所述绝缘构件带电中和中的至少一个。
7.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，附着构件在所述快门叶片的完全打开位置附近被设置在所述快门叶片和所述光学元件之间。
8.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，附着构件在所述快门叶片的完全打开位置附近被设置在所述快门叶片和所述摄像装置之间。
9.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，第二电子控制装置在所述快门叶片的完全打开位置附近被设置在所述快门叶片和所述光学元件之间。
10.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，第二电子控制装置在所述快门叶片的完全打开位置附近被设置在所述快门叶片和所述摄像装置之间。
11.一种光学设备，其包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和布置在所述板之间用于打开或关闭所述开口的快门叶片；摄像装置，其将被摄体的光学像转换为电信号；和光学元件，其被布置在所述摄像装置前面，其特征在于，所述快门叶片可至少在第一操作速度和第二操作速度之间切换，以及所述光学设备可至少在所述快门叶片被驱动至打开状态并由此露出所述光学元件或所述摄像装置的表面的清洁模式和进行被摄体摄像的摄像模式之间切换，在所述清洁模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第一操作速度操作，在所述摄像模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第二操作速度操作。
12.根据权利要求11所述的光学设备，其特征在于，所述快门叶片可被进一步切换到比所述第一操作速度快的第三操作速度，以及在所述清洁模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第一操作速度操作，随后使所述快门叶片以所述第三操作速度至少进行打开操作。
13.一种光学设备的控制方法，所述光学设备包括快门装置，包括在基本中央部分形成作为被摄体光路的开口的一对板和被布置在所述板之间用于打开或关闭所述开口的快门叶片；摄像装置，其将被摄体的光学像转换为电信号；和光学元件，其被布置在所述摄像装置前面，所述快门叶片至少可在第一操作速度与第二操作速度之间切换，并且所述光学设备至少可在所述快门叶片被驱动至打开状态并由此露出所述光学元件或所述摄像装置的表面的清洁模式和进行被摄体摄像的摄像模式之间切换，其特征在于，在所述清洁模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第一操作速度操作，在所述摄像模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第二操作速度操作。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述快门叶片可被进一步切换到比所述第一操作速度快的第三操作速度，以及在所述清洁模式下，所述光学设备使所述快门叶片以所述第一操作速度操作，随后使所述快门叶片以所述第三操作速度至少进行打开操作。
全文摘要
本发明提供了一种光学设备，其具有将被摄体的光学像转换为电信号的摄像装置和布置在所述摄像装置前面的光学元件。在所述光学设备中，绝缘构件被以在所述光学元件的光线进入表面的基本整个区域内可移动的方式布置在面向所述光学元件的位置，并且设置有电子控制装置，其用来至少使所述绝缘构件带静电或电中和。
文档编号G03B9/08GK1764242SQ20051010953
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月21日 优先权日2004年10月22日
发明者能登悟郎 申请人:佳能株式会社