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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024006872
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】撮像装置
(51)【国際特許分類】
H04N 23/52 20230101AFI20240110BHJP
H04N 23/60 20230101ALI20240110BHJP
G03B 17/02 20210101ALI20240110BHJP
G03B 30/00 20210101ALI20240110BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
H04N5/225 430
H04N5/232
G03B17/02
G03B30/00
G03B15/00 V
G03B15/00 P
G03B15/00 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168398
(22)【出願日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】P 2022106369
(32)【優先日】2022-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】高橋 宗明
(72)【発明者】
【氏名】山田 司
【テーマコード（参考）】
2H100
5C122
【Ｆターム（参考）】
2H100CC04
2H100EE05
2H100EE06
5C122DA11
5C122DA14
5C122EA36
5C122GE05
5C122GE07
5C122GE11
5C122HA82
5C122HA84
5C122HA86
5C122HB01
5C122HB02
5C122HB06
(57)【要約】
【課題】光透過部材に付着した付着物の除去精度に優れた撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る撮像装置（１００）は、撮像方向（＋Ｚ方向）に光透過部材（１１）を有する撮像部（１）と、撮像部（１）を支持する支持部材（２）と、支持部材（２）によって支持された撮像部（１）を振動させる振動体（３）と、第１電圧波形（Ｗ１）と、第２電圧波形（Ｗ２）と、を含む駆動電圧（Ｄｒ）を振動体（３）に印加することにより、振動体（３）を駆動させる駆動部（１５０）と、を有し、第１電圧波形（Ｗ１）は、所定周期（Ｔ１／２）で電圧極性が反転し、第２電圧波形（Ｗ２）は、振動体（３）を駆動させる所定の駆動期間（Ｔ０）の途中および駆動期間（Ｔ０）の終了時の少なくとも一方に、撮像部（１）が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力（Ｈ）を撮像部（１）に付与する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の一態様に係る撮像装置（１００）は、撮像方向（＋Ｚ方向）に光透過部材（１１）を有する撮像部（１）と、撮像部（１）を支持する支持部材（２）と、支持部材（２）によって支持された撮像部（１）を振動させる振動体（３）と、第１電圧波形（Ｗ１）と、第２電圧波形（Ｗ２）と、を含む駆動電圧（Ｄｒ）を振動体（３）に印加することにより、振動体（３）を駆動させる駆動部（１５０）と、を有し、第１電圧波形（Ｗ１）は、所定周期（Ｔ１／２）で電圧極性が反転し、第２電圧波形（Ｗ２）は、振動体（３）を駆動させる所定の駆動期間（Ｔ０）の途中および駆動期間（Ｔ０）の終了時の少なくとも一方に、撮像部（１）が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力（Ｈ）を撮像部（１）に付与する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像方向に光透過部材を有する撮像部と、
前記撮像部を支持する支持部材と、
前記支持部材によって支持された前記撮像部を振動させる振動体と、
第１電圧波形と、第２電圧波形と、を含む駆動電圧を前記振動体に印加することにより、前記振動体を駆動させる駆動部と、を有し、
前記第１電圧波形は、所定周期で電圧極性が反転し、
前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる所定の駆動期間の途中および前記駆動期間の終了時の少なくとも一方に、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、撮像装置。
前記撮像部を支持する支持部材と、
前記支持部材によって支持された前記撮像部を振動させる振動体と、
第１電圧波形と、第２電圧波形と、を含む駆動電圧を前記振動体に印加することにより、前記振動体を駆動させる駆動部と、を有し、
前記第１電圧波形は、所定周期で電圧極性が反転し、
前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる所定の駆動期間の途中および前記駆動期間の終了時の少なくとも一方に、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、撮像装置。
【請求項2】
前記駆動部は、前記第１電圧波形の電圧極性が反転する際に、前記第２電圧波形を印加する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記振動体は、前記撮像部を振動させることにより、前記光透過部材に付着した付着物に慣性力を付与する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記付着物は、液滴である請求項３に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記第２電圧波形は、前記第１電圧波形に対して前記所定周期、位相が遅延した第１遅延波形を含む、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記第２電圧波形は、前記第１遅延波形に対して前記所定周期から１／２さらに位相が遅延した第２遅延波形を、前記第１遅延波形の後に含む、請求項５に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、
前記弾性部の縦弾性係数は、１．７×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で２．０×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以下である、請求項６に記載の撮像装置。
前記弾性部の縦弾性係数は、１．７×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で２．０×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以下である、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、
前記振動体は、前記弾性部の共振周波数で前記撮像部を振動させる、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
前記振動体は、前記弾性部の共振周波数で前記撮像部を振動させる、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記支持部材は、第１弾性部と、第２弾性部と、を含み、
前記振動体は、前記第１弾性部の共振周波数である第１周波数、または前記第２弾性部の共振周波数である第２周波数のどちらか一方で前記撮像部を振動させる、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
前記振動体は、前記第１弾性部の共振周波数である第１周波数、または前記第２弾性部の共振周波数である第２周波数のどちらか一方で前記撮像部を振動させる、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項10】
前記駆動部は、前記第１電圧波形を前記振動体に所定期間、印加した後、前記第２電圧波形を１回以上印加する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項11】
前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、
前記所定期間は、前記弾性部の縦弾性係数に応じて定められる、請求項１０に記載の撮像装置。
前記所定期間は、前記弾性部の縦弾性係数に応じて定められる、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項12】
前記駆動部の動作を制御する制御部を有し、
前記駆動部は、前記制御部により生成されたデジタル波形データに基づく前記駆動電圧を印加する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
前記駆動部は、前記制御部により生成されたデジタル波形データに基づく前記駆動電圧を印加する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項13】
第１の周期をＴ１とし、第２の周期をＴ２とすると、前記所定周期は、Ｔ１とＴ２に切替可能であり、
前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる前記駆動期間の途中、前記駆動期間の終了時、および、前記所定周期がＴ１からＴ２へ、またはＴ２からＴ１へ切り替わる時、の少なくとも１つに、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、請求項１に記載の撮像装置。
前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる前記駆動期間の途中、前記駆動期間の終了時、および、前記所定周期がＴ１からＴ２へ、またはＴ２からＴ１へ切り替わる時、の少なくとも１つに、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項14】
前記所定周期は、前記第１の周期Ｔ１／２と、第２の周期Ｔ２／２の間で相互に切り替え可能であり、
前記第２電圧波形は、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、請求項１３に記載の撮像装置。
前記第２電圧波形は、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項15】
前記第２電圧波形は、第３遅延波形と第４遅延波形とを含み、
前記第３遅延波形および前記第４遅延波形のそれぞれは、前記第１電圧波形に対して、Ｔ１／２またはＴ２／２のどちらか一方、位相が遅延している、請求項１４に記載の撮像装置。
前記第３遅延波形および前記第４遅延波形のそれぞれは、前記第１電圧波形に対して、Ｔ１／２またはＴ２／２のどちらか一方、位相が遅延している、請求項１４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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、撮像方向にレンズまたはガラス板等の光透過部材を有する撮像部を有し、対象を撮像する撮像装置が知られている。このような撮像装置は、自動車等の車両に取り付けられ、車両の周囲を撮像する車載カメラや、所定の対象を監視するために撮像する監視カメラ等の用途において使用される。
【0003】
上記の撮像装置として、撮像装置におけるレンズやレンズの保護部材に付着した水滴等を吹き飛ばすために、噴射手段から噴射された空気を、通気筒を通してレンズまたは保護部材に吹き付ける構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
また、撮像装置におけるドーム型カバーやレンズに付着した水滴等を除去するために、筒状部材を含む筒状振動体と、この筒状振動体に連結された筒状のモード変換結合部を含み、筒状振動体の一方の開口部を覆うレンズカバーと、を備え、モード変換結合部が筒状部材よりも厚みの薄い薄肉部を有する構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００９－８３７３０号公報
【特許文献2】国際公開第２０１７／１１０５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
撮像装置では、光透過部材に付着した水滴等の液滴、あるいは埃や塵等の汚れ等の付着物によって撮像画像の品質が低下することを抑制するために、該付着物の除去精度に優れたものが求められる。
【0007】
本発明は、光透過部材に付着した付着物の除去精度に優れた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】
【0008】
本発明の一態様に係る撮像装置（１００）は、撮像方向（＋Ｚ方向）に光透過部材（１１）を有する撮像部（１）と、撮像部（１）を支持する支持部材（２）と、支持部材（２）によって支持された撮像部（１）を振動させる振動体（３）と、第１電圧波形（Ｗ１）と、第２電圧波形（Ｗ２）と、を含む駆動電圧（Ｄｒ）を振動体（３）に印加することにより、振動体（３）を駆動させる駆動部（１５０）と、を有し、第１電圧波形（Ｗ１）は、所定周期（Ｔ１／２）で電圧極性が反転し、第２電圧波形（Ｗ２）は、振動体（３）を駆動させる所定の駆動期間（Ｔ０）の途中および駆動期間（Ｔ０）の終了時の少なくとも一方に、撮像部（１）が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力（Ｈ）を撮像部（１）に付与する。
【0009】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、光透過部材に付着した付着物の除去精度に優れた撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係る撮像装置が車両に取り付けられた状態を例示する図である。
【図2】実施形態に係る撮像装置の構成を例示する斜視図である。
【図3】実施形態に係る振動体を例示する斜視図である。
【図4】実施形態に係る処理部のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図5】実施形態に係る制御部の機能構成を例示するブロック図である。
【図6】実施形態に係る処理部による処理例を示すフローチャートである。
【図7】第１実施形態に係る駆動電圧を例示する図である。
【図12】液滴が付着した撮像部を例示する図である。
【図13】撮像部の振動周波数と液滴サイズとの関係を例示する図である。
【図14】撮像部の振動の周波数および振幅と光透過部材変位量の関係例の図である。
【図15】第１実施形態に係る撮像部の振動周波数に応じた光透過部材の変位量変化を例示する図である。
【図16】第１実施形態に係る液滴が付着した光透過部材を例示する図である。
【図18】第１実施形態に係る液滴が除去された光透過部材を例示する図である。
【図20】第１実施形態に係る第２電圧波形の他の例を示す図である。
【図21】変形例に係る撮像装置の構成を例示する斜視図である。
【図22】第２実施形態に係る駆動電圧を例示する図である。
【図23】第２実施形態に係る撮像部の振動周波数に応じた光透過部材の変位量変化を例示する図である。
【図24】第２実施形態に係るカウンタ制御の作用を例示する図である。
【図25】第２実施形態に係る液滴が付着した光透過部材を例示する模式図である。
【図26】第２実施形態に係る液滴が除去された光透過部材を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【0013】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための撮像装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0014】
以下に示す図において、Ｚ軸に沿うＺ方向は、撮像方向に沿う方向を示す。撮像方向とは、実施形態に係る撮像装置により撮像する方向をいう。換言すると、撮像方向は、撮像対象となる被写体が位置する方向を意味する。Ｘ軸に沿うＸ方向は、Ｚ軸に略直交する方向を示す。Ｙ軸に沿うＹ方向は、Ｘ軸およびＺ軸の両方に略直交する方向を示す。
【0015】
Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記する。Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記する。Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。実施形態に係る撮像装置は、＋Ｚ方向を撮像方向とする。但し、これらは撮像装置の使用時における向きを制限するものではなく、撮像装置は任意の向きで使用可能である。
【0016】
実施形態に係る撮像装置は、対象を撮像する装置である。該撮像装置は、車両に取り付けられ、車両の周囲を撮像する車載カメラや、所定の対象を監視するために撮像する監視カメラ等の用途において使用される。
【0017】
車載カメラには、車両の前方撮像カメラや後方撮像カメラの他、シャークフィンアンテナに内蔵されるカメラ、車両の全周囲を撮像可能なカメラ、サイドミラーまたはバックミラーにより車両周囲を視認する機能を実現するカメラ等が含まれる。前方撮像カメラはフロントビューカメラ、後方撮像カメラはリアビューカメラとも呼ばれる。シャークフィンアンテナは、自動車の屋根の後方に取り付けられたヒレ状のアンテナであり、ドルフィンアンテナとも呼ばれる。
【0018】
監視カメラには、防犯カメラまたは防災カメラ等が含まれる。防犯カメラは、主に人間を監視し、犯罪を抑止する目的のために使用されるカメラである。防災カメラは、火山や天候、河川等を監視して災害を防ぐために使用されるカメラである。
【0019】
図１は、実施形態に係る撮像装置１００の利用シーンの一例として、撮像装置１００が車両２００に取り付けられた状態を例示する図である。図１の撮像装置１００は、車両２００の車体の背面部に、車両２００の後方を撮像可能に取り付けられ、車載用のリアビューカメラとして使用される。図１において破線の丸で囲った図は、車両２００の後方に取り付けられた撮像装置１００を拡大表示したものである。
【0020】
撮像装置１００は、撮像方向に光透過部材１１を有する。光透過部材１１は、レンズまたはガラス板等の光透過性を有する部材である。図１に示すように撮像装置１００が屋外に設置されると、雨天時等に雨滴が光透過部材１１に付着したり、埃や塵等の汚れが光透過部材１１に付着したり、道路に溜まった水滴または油滴が飛散して光透過部材１１に付着したりする場合がある。
【0021】
光透過部材１１に、上記の雨滴、汚れ、水滴または油滴等の付着物が付着すると、該付着物により被写体からの光が反射、吸収、屈折または散乱されることによって、撮像装置１００により得られる撮像画像の一部または全体の画質が低下する場合がある。
【0022】
実施形態では、上記のような光透過部材１１に付着した付着物の除去精度に優れた撮像装置１００を提供することができる。本明細書において、付着物とは、光透過部材１１に付着するものを意味する。付着物は、例えば、雨滴、水滴または油滴等の液体が滴化したものの総称としての液滴や、埃や塵等の汚れ等である。以下、液滴を付着物の一例として、実施形態に係る撮像装置１００を詳細に説明する。
【0023】
＜撮像装置１００の構成例＞
図２および図３を参照して、撮像装置１００の構成について説明する。図２は、撮像装置１００の構成を例示する斜視図である。図３は、撮像装置１００が備える振動体３を例示する斜視図である。
図２および図３を参照して、撮像装置１００の構成について説明する。図２は、撮像装置１００の構成を例示する斜視図である。図３は、撮像装置１００が備える振動体３を例示する斜視図である。
【0024】
図２に示すように、撮像装置１００は、撮像部１と、支持部材２と、振動体３と、を有する。撮像装置１００は、支持部材２により支持された撮像部１を、振動体３を用いて振動させることにより、撮像部１に含まれる光透過部材１１に付着した液滴を除去する。
【0025】
振動方向３１は、撮像部１が振動により移動する方向を表す。実施形態に係る撮像装置１００は、振動体３を駆動させる所定の駆動期間の途中および該駆動期間の終了時の少なくとも一方に、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。振動体３の駆動は、本実施形態では、振動体３の振動を意味する。
【0026】
撮像装置１００は、撮像部１が振動により＋Ｙ方向に移動する場合には、撮像部１に－Ｙ方向への力Ｈを付与する。撮像装置１００は、撮像部１が振動により－Ｙ方向に移動する場合には、撮像部１に＋Ｙ方向への力Ｈを付与する。撮像装置１００は、力Ｈを付与することにより、撮像部１に働く慣性力を大きくし、光透過部材１１に付着した液滴の除去精度を向上させることができる。
【0027】
（撮像部１）
撮像部１は、撮像方向（＋Ｚ方向）に光透過部材１１を有する。撮像部１は、対象とする被写体を撮像した撮像画像を出力する。撮像とは画像を撮ることをいう。画像を撮るという意味においては、「撮像」の用語は、「撮影」に置き換えられてもよい。
撮像部１は、撮像方向（＋Ｚ方向）に光透過部材１１を有する。撮像部１は、対象とする被写体を撮像した撮像画像を出力する。撮像とは画像を撮ることをいう。画像を撮るという意味においては、「撮像」の用語は、「撮影」に置き換えられてもよい。
【0028】
撮像装置１００は、例えば筐体の内部に、撮像素子、および該撮像素子を駆動させる電気回路等を含む。撮像素子は、一次元または二次元に画素として整列するＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の受光素子を有し、被写体の像を撮像する。
【0029】
光透過部材１１は、光透過性を有する部材である。ここでの光透過性は、例えば被写体からの光に対して６０％以上の透過率であることが好ましい。光透過部材１１は、撮像部１における撮像方向に設けられている。換言すると、光透過部材１１は、撮像部１に含まれる撮像素子と、撮像方向にある被写体と、の間に設けられている。
【0030】
光透過部材１１は、被写体からの光を透過させ、撮像素子の撮像面上において集光させるレンズ、あるいは撮像部１内に設けられたレンズや撮像素子、電気回路等を、外部の雨滴や粉塵等から保護するための保護板等である。但し、光透過部材１１は、これらに限定されるものではなく、撮像装置１００の撮像方向に設けられ、光透過性を有するものであれば、如何なるものであってもよい。
【0031】
光透過部材１１の材質には特段の制限はなく、ガラス材料や樹脂材料を適用できる。撮像装置１００が屋外で使用される場合には、耐候性の観点において、光透過部材１１の材質にガラス材料を用いることが好ましい。
【0032】
（支持部材２）
支持部材２は、撮像部１を支持する。本実施形態では、支持部材２は、第１弾性部２１と、第２弾性部２２と、接続部２３と、取付部２４と、背面部２５と、ネジ部材２６と、を有する。支持部材２の材質はステンレス鋼等である。第１弾性部２１、第２弾性部２２、接続部２３、取付部２４および背面部２５は、ステンレス鋼の素材を曲げ加工することにより一体に形成されている。
支持部材２は、撮像部１を支持する。本実施形態では、支持部材２は、第１弾性部２１と、第２弾性部２２と、接続部２３と、取付部２４と、背面部２５と、ネジ部材２６と、を有する。支持部材２の材質はステンレス鋼等である。第１弾性部２１、第２弾性部２２、接続部２３、取付部２４および背面部２５は、ステンレス鋼の素材を曲げ加工することにより一体に形成されている。
【0033】
支持部材２の材質は、錆びにくく、また好適に弾性が得られる観点では、ステンレス鋼の中でもＳＵＳ３０４を用いることが特に好ましい。但し、支持部材２の材質は、ステンレス鋼に限定されるものではなく、撮像装置１００を使用する用途、状態または環境等に応じて他の金属材料や樹脂材料等を適宜選択できる。また、第１弾性部２１、第２弾性部２２、接続部２３、取付部２４および背面部２５の少なくとも一部が別部材として製作され、支持部材２は、複数の部材がネジ部材等で結合することによって構成されてもよい。
【0034】
第１弾性部２１の－Ｚ方向側の端部は、固定部４に固定されている。固定部４は、図１に示した車両２００に撮像装置１００を固定するために、車両２００に接触または向き合う部位である。第１弾性部２１は接続部２３に繋がっている。接続部２３は取付部２４に繋がっている。取付部２４は背面部２５に繋がっている。背面部２５は第２弾性部２２に繋がっている。
【0035】
第１弾性部２１および第２弾性部２２のそれぞれは、弾性を有する部位である。第１弾性部２１および第２弾性部２２のそれぞれは、Ｚ方向に延在する。第１弾性部２１の＋Ｚ方向側の端部は、第１弾性部２１の曲がりによりＹ方向に変位可能である。第２弾性部２２の＋Ｚ方向側の端部は、第２弾性部２２の曲がりによりＹ方向に変位可能である。
【0036】
第１弾性部２１は、撮像部１の＋Ｘ方向および－Ｘ方向に、撮像部１を挟んで対になるように設けられた２つの部位を含む。第２弾性部２２も同様に、撮像部１の＋Ｘ方向および－Ｘ方向に、撮像部１を挟んで対になるように設けられた２つの部位を含む。撮像部１は、第２弾性部２２における撮像部１を挟む２つの部位に、ネジ部材２６を用いて固定される。
【0037】
接続部２３は、第１弾性部２１と、取付部２４と、を接続する板状の部位である。本実施形態では、接続部２３は、撮像部１を挟んで対になるように設けられ、撮像部１の＋Ｘ方向側および－Ｘ方向側の両側において第１弾性部２１と、取付部２４と、を接続する。
【0038】
取付部２４は、撮像部１が固定される板状の部位である。撮像部１は、－Ｙ方向側から取付部２４を貫通したネジ部材により取付部２４の＋Ｙ方向側の面に固定される。支持部材２は、第２弾性部２２および取付部２４に撮像部１が固定されることによって撮像部１を支持する。背面部２５は、取付部２４に固定された撮像部１の－Ｚ方向に位置する。
【0039】
第１弾性部２１および第２弾性部２２のそれぞれの厚みは、例えば０．８ｍｍである。接続部２３、取付部２４および背面部２５のそれぞれの厚みは、例えば１．２ｍｍである。この厚みの差により、第１弾性部２１および第２弾性部２２は、接続部２３、取付部２４および背面部２５と比較して曲がりやすくなり、弾性を有する。但し、支持部材２は、第１弾性部２１および第２弾性部２２を有する構成に限定されず、弾性を有する部位を少なくとも一部に含んで構成されればよい。
【0040】
（振動体３）
振動体３は、支持部材２によって支持された撮像部１を振動させる。図２および図３に示すように、振動体３は、取付部２４の－Ｙ方向側の面にネジ部材等によって固定される。振動体３は、取付部２４を挟んで撮像部１に向き合うように配置される。
振動体３は、支持部材２によって支持された撮像部１を振動させる。図２および図３に示すように、振動体３は、取付部２４の－Ｙ方向側の面にネジ部材等によって固定される。振動体３は、取付部２４を挟んで撮像部１に向き合うように配置される。
【0041】
振動体３は、例えば、回転軸に振動子を取付け、振動子を回転軸方向に上下運動させることによって振動を発生させる振動モータである。図３に示すように、振動体３は、振動方向３１に自身が往復変位するように振動することにより、撮像部１が振動方向３１に往復変位するように撮像部１を振動させる。振動体３の振動振幅および振動周波数等の振動特性は、振動体３を駆動させる駆動電圧に応じて適宜変更可能である。
【0042】
振動体３には、形状に偏りがあるおもりをモータの回転軸に取り付け、おもりを回転させることによって振動を生じさせる偏心モータや、印加電圧に応じて伸縮変形することによって振動を生じさせる圧電アクチュエータ等も使用可能である。
【0043】
＜処理部１１０の構成例＞
（ハードウェア構成）
図４は、撮像装置１００が有する処理部１１０のハードウェア構成を例示するブロック図である。図８に示すように、処理部１１０は、ＤＤＣ（Direct Current/Direct Current Converter）１２０と、制御部１３０と、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）１４０と、駆動部１５０と、を有する。但し、ＤＤＣ１２０およびロジックＩＣ１４０は、実施形態に係る撮像装置１００の必須構成部ではない。
（ハードウェア構成）
図４は、撮像装置１００が有する処理部１１０のハードウェア構成を例示するブロック図である。図８に示すように、処理部１１０は、ＤＤＣ（Direct Current/Direct Current Converter）１２０と、制御部１３０と、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）１４０と、駆動部１５０と、を有する。但し、ＤＤＣ１２０およびロジックＩＣ１４０は、実施形態に係る撮像装置１００の必須構成部ではない。
【0044】
処理部１１０は、制御部１３０の制御下において、駆動部１５０から駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加することにより、振動体３を駆動させる処理を行う。本実施形態では、振動体３を「駆動」させる処理は、振動体３を「振動」させる処理である。
【0045】
ＤＤＣ１２０は、直流電圧を直流電圧に変換する電気回路または電子回路である。例えばＤＤＣ１２０は、車両２００に搭載されている外部電源としての車載電源から供給される＋１２Ｖの入力直流電圧Ｐｏ１を＋５Ｖの出力直流電圧Ｐｏ２に変換し、制御部１３０および駆動部１５０のそれぞれに供給する。外部電源から供給される入力直流電圧は変動するため、ＤＤＣ１２０は、例えば９Ｖから１４Ｖの入力直流電圧Ｐｏ１を＋５Ｖの出力直流電圧Ｐｏ２に変換可能に構成される。
【0046】
制御部１３０は、図５を参照して次述する所定の機能を実現するための電気回路または電子回路である。制御部１３０は、車両２００に搭載されている外部装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）等から外部制御信号Ｓｏを入力する。制御部１３０は、所定の処理を実行後、デジタル波形データＳｗおよびＰＷＭ（Pulse Width Modulation）デューティ制御信号ＰｗをロジックＩＣ１４０に出力する。駆動部１５０は、入力されるデジタル波形データＳｗおよびＰＷＭ（Pulse Width Modulation）デューティ制御信号Ｐｗに基づいて、駆動電圧Ｄｒを生成する。
【0047】
本実施形態では、駆動部１５０は、第１電圧波形と、第２電圧波形と、を含む駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加することにより、振動体３を駆動させる。駆動電圧Ｄｒはアナログ電圧信号である。第１電圧波形は、所定周期で電圧極性が反転する。第１電圧波形は、例えば、所定周期で電圧値が－５［Ｖ］から＋５［Ｖ］の間を正弦波状に変化する。但し、第１電圧波形は、正弦波状のものに限らず、三角波、矩形波等であってもよい。第２電圧波形は、振動体３を駆動させる所定の駆動期間の途中および該駆動期間の終了時の少なくとも一方において、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を撮像部１に付与する。駆動部１５０は、制御部１３０により生成されたデジタル波形データＳｗに基づく駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加する。なお、駆動電圧Ｄｒの詳細については、図７から図１１を参照して別途説明する。
【0048】
デジタル波形データＳｗとは、複数の振動周波数のうちの少なくとも１つの振動周波数と、複数の振動振幅のうちの少なくとも１つの振動振幅と、の組み合わせからなり、駆動電圧Ｄｒの元になるデジタルデータをいう。デジタル波形データＳｗは、矩形波、正弦波、三角波または様々なデューティ比の矩形波等を含んで構成できる。デジタル波形データＳｗは波形の変更が容易である。撮像装置１００は、デジタル波形データＳｗに基づき駆動電圧Ｄｒを生成することにより、駆動電圧Ｄｒの波形の変更を容易に行うことができる。
【0049】
制御部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３１と、ＲＯＭ（Read Onlu Memory）１３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３３と、Ｉ／Ｆ（Interface）１３４と、を有する。これらは、システムバスＢを介して相互に電気的に接続している。
【0050】
ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３３を作業領域として使用し、ＲＯＭ１３２に格納されているプログラムを実行することにより、制御部１３０全体の動作を制御する。ＣＰＵ１３１には、例えば、１６ビットマイクロコントローラ等を適用可能である。
【0051】
ＲＯＭ１３２は、ＣＰＵ１３１への記録動作等の制御を実行するためのプログラムおよびその他の固定データを格納する不揮発性のメモリである。ＲＡＭ１３３は、デジタル波形データ等を一時格納する揮発性のメモリである。Ｉ／Ｆ１３４は、ＥＣＵ等の外部装置と、制御部１３０と、を通信可能にするインターフェースである。
【0052】
ロジックＩＣ１４０は、制御部１３０から入力されるデジタル波形データＳｗおよびＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗの論理積演算を実行し、演算実行後に得られる制御信号Ｃｔを駆動部１５０に出力する集積回路である。
【0053】
駆動部１５０は、駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加することにより、振動体３を駆動させる電気回路または電子回路である。駆動部１５０は、制御信号ＣｔをＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換することによって駆動電圧Ｄｒを生成し、振動体３に印加する。また駆動部１５０は、駆動電圧Ｄｒを電流増幅することができる。
【0054】
（機能構成）
図５は、制御部１３０の機能構成を例示するブロック図である。図５に示すように、制御部１３０は、入出力部１３５と、設定部１３６と、判定部１３７と、生成部１３８と、ＰＷＭデューティ制御部１３９と、を有する。なお、制御部１３０は、これらの機能構成部の他、撮像部１による撮像画像を取り込む画像取得部や、撮像画像を処理する画像処理部等を有してもよい。
図５は、制御部１３０の機能構成を例示するブロック図である。図５に示すように、制御部１３０は、入出力部１３５と、設定部１３６と、判定部１３７と、生成部１３８と、ＰＷＭデューティ制御部１３９と、を有する。なお、制御部１３０は、これらの機能構成部の他、撮像部１による撮像画像を取り込む画像取得部や、撮像画像を処理する画像処理部等を有してもよい。
【0055】
制御部１３０は、入出力部１３５および設定部１３６の各機能をＩ／Ｆ１３４等により実現する。また制御部１３０は、判定部１３７、生成部１３８およびＰＷＭデューティ制御部１３９の各機能を、ＲＯＭ１３２に格納されたプログラムをＣＰＵ１３１が読み出して実行すること等により実現する。
【0056】
設定部１３６は、駆動部１５０により駆動される振動体３の振動周波数、振動振幅および振動期間等を設定する。設定部１３６は、入出力部１３５を介して入力される、ユーザ（撮像装置１００の操作者）による選択操作信号等に応じて、振動周波数、振動振幅および振動期間等を任意に設定できる。入出力部１３５は、ユーザからの選択操作信号が入力される入力部に対応する。この場合のユーザは、撮像装置１００のユーザである。撮像装置１００のユーザは、例えば車両２００の所有者または運転者、あるいは車両２００の製造業者または販売業者等である。
【0057】
判定部１３７は、駆動部１５０による振動体３の駆動を開始させるか否かを判定する。制御部１３０は、判定部１３７により開始させると判定された場合に、駆動部１５０による振動体３の駆動制御を開始する。
【0058】
例えば、撮像装置１００が車両２００の後方を撮像するリアビューカメラであるすると、車両２００において雨天時にワイパーが使用され、且つギアがバックギアに入れられて車両２００が後進する際に、車両２００の後方視界を確保するために、光透過部材１１に付着した液滴の除去が求められる。判定部１３７は、ワイパーおよびバックギアの両方が使用されることに対応する外部制御信号Ｓｏが制御部１３０に入力された場合に、駆動部１５０による振動体３の駆動を開始させると判定する。制御部１３０は、この外部制御信号Ｓｏをトリガー信号として駆動部１５０による振動体３の駆動制御を開始する。なお、ワイパーは払拭部材に対応し、バックギアは後進時に用いられる後進変速機に対応する。
【0059】
生成部１３８は、デジタル波形データＳｗを生成する。生成部１３８は、生成したデジタル波形データＳｗを、入出力部１３５を介してロジックＩＣ１４０に出力する。
【0060】
ＰＷＭデューティ制御部１３９は、ＰＷＭデューティ制御を実行することにより、デジタル波形データＳｗのデューティ比を設定するＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗを生成する。ＰＷＭデューティ制御部１３９は、生成したＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗを、入出力部１３５を介してロジックＩＣ１４０に出力する。
【0061】
ＰＷＭデューティ制御は、デジタル波形データＳｗの１サイクル又は単位時間当たりの信号のオンまたはオフの割合を調整する制御処理方式である。ＰＷＭデューティ制御では、パルス列のオンとオフの切替周期が生成され、オンの時間幅が変化する。ＰＷＭデューティ制御処理では、早い切替周期でスイッチングを行うことにより、オンのパルス幅に比例した任意の電圧を得ることができる。
【0062】
駆動制御開始のトリガー信号は、ワイパーおよびバックギアの両方が使用されることに対応する外部制御信号Ｓｏに限定されない。例えば、駆動制御開始のトリガー信号は、シリアル通信により入力される信号であってもよい。また、制御部１３０による駆動部１５０の制御は、デジタル波形データＳｗに対するＰＷＭデューティ制御に限らず、ＤＡＣ（Digital／Analog Convertor）を用いた振幅制御等であってもよい。
【0063】
＜処理部１１０による処理例＞
図６は、処理部１１０による処理の一例を示すフローチャートである。図６は、撮像装置１００が、光透過部材１１に付着した液滴を除去するために、振動体３により撮像部１を振動させる処理を示している。
図６は、処理部１１０による処理の一例を示すフローチャートである。図６は、撮像装置１００が、光透過部材１１に付着した液滴を除去するために、振動体３により撮像部１を振動させる処理を示している。
【0064】
処理部１１０は、車両２００に搭載されたＥＣＵ等の外部装置から入力される外部制御信号Ｓｏをトリガーにして図６の処理を開始する。但し、処理部１１０は、ユーザによる操作入力信号等の他の信号をトリガーにして処理を開始してもよい。また、処理部１１０は、振動体３の振動周波数、振動期間および振動振幅等を設定部１３６により設定し、それぞれに対応する情報をＲＯＭ１３２またはＲＡＭ１３３に記憶させているものとする。
【0065】
まず、ステップＳ６１において、処理部１１０は、ワイパーおよびバックギアの両方が使用されることに対応する外部制御信号Ｓｏが入力されたか否かを、判定部１３７により判定する。
【0066】
ステップＳ６１において、ワイパーおよびバックギアの両方が使用されることに対応する外部制御信号Ｓｏが入力されていない場合には（ステップＳ６１、Ｎｏ）、処理部１１０は、ステップＳ６１の処理を再度実行し、振動体３の駆動を開始しない。一方、ワイパーおよびバックギアの両方が使用されることに対応する外部制御信号Ｓｏが入力された場合には（ステップＳ６１、Ｙｅｓ）、処理部１１０は、ステップＳ６２において、生成部１３８によりデジタル波形データＳｗを生成し、振動体３の駆動を開始する。処理部１１０は、生成されたデジタル波形データＳｗを、入出力部１３５を介してロジックＩＣ１４０に出力する。
【0067】
続いて、ステップＳ６３において、処理部１１０は、デジタル波形データＳｗの生成が完了したか否かを判定する。デジタル波形データＳｗの生成の完了条件は、撮像装置１００による液滴の除去動作等に応じて適宜設定できる。
【0068】
ステップＳ６３において、生成が完了していないと判定された場合には（ステップＳ６３、Ｎｏ）、処理部１１０は、ステップＳ６２の処理を再度実行する。一方、生成が完了したと判定された場合には（ステップＳ６３、Ｙｅｓ）、処理部１１０は、ステップＳ６４において、ＰＷＭデューティ制御部１３９により、デジタル波形データＳｗのデューティ比を設定するためのＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗを生成する。処理部１１０は、生成されたＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗを、入出力部１３５を介してロジックＩＣ１４０に出力する。ロジックＩＣ１４０は、制御部１３０から入力されるデジタル波形データＳｗおよびＰＷＭデューティ制御信号Ｐｗの論理積演算を実行し、演算実行後に得られる制御信号Ｃｔを駆動部１５０に出力する。
【0069】
続いて、ステップＳ６５において、処理部１１０は、駆動部１５０により、制御信号ＣｔをＡ／Ｄ変換することによって駆動電圧Ｄｒを生成する。
【0070】
続いて、ステップＳ６６において、処理部１１０は、駆動部１５０により、駆動電圧Ｄｒを振動体３に出力し、振動体３を駆動させる。撮像部１は、振動体３の駆動により振動する。光透過部材１１に付着した液滴は、撮像部１の振動により除去される。
【0071】
以上のようにして、処理部１１０は、光透過部材１１に付着した液滴を除去するために、振動体３を駆動させ、撮像部１を振動させる処理を実行することができる。
【0072】
【0073】
図７は、駆動電圧Ｄｒにおける電圧の時間変化を示している。駆動電圧Ｄｒは、アナログ電圧信号である。駆動電圧Ｄｒは、第１電圧波形Ｗ１と、第２電圧波形Ｗ２と、を含む。第１電圧波形Ｗ１は、第１弾性部２１の共振周波数である第１周波数ｆ１で電圧が正弦波状に変化するものである。
【0074】
駆動電圧Ｄｒは、デジタル波形データＳｗに基づいて生成される。デジタル波形データＳｗは、デジタル電圧信号である点を除いて駆動電圧Ｄｒと同じ電圧波形を有する。このため、図７では、駆動電圧Ｄｒの符号に対し、デジタル波形データＳｗの符号を括弧書きにより併記している。
【0075】
図２に示した振動体３は、第１電圧波形Ｗ１の印加により、第１周波数ｆ１で撮像部１を振動させる。第１弾性部２１は、弾性部に対応する。第１周波数ｆ１は、弾性部の共振周波数に対応する。
【0076】
振動体３は、第１弾性部２１の共振周波数である第１周波数ｆ１または第２弾性部２２の共振周波数である第２周波数ｆ２のどちらか一方で撮像部１を振動させてもよい。第１電圧波形Ｗ１は、第１周波数ｆ１により電圧が正弦波状に変化する電圧波形と、第２弾性部２２の共振周波数である第２周波数ｆ２により電圧が正弦波状に変化する電圧波形と、を含んでもよい。
【0077】
図７において、ｔｓは、光透過部材１１に付着した液滴を除去するために、振動体３により撮像部１を振動させる液滴除去動作の開始時刻を示す。ｔｅは、液滴除去動作の終了時刻を示す。駆動期間Ｔ０は所定の駆動期間に対応する。Ｔ１／２は、第１電圧波形Ｗ１において電圧極性が反転する所定周期に対応する。第１電圧波形Ｗ１では、電圧値の正負が所定周期Ｔ１／２ごとに入れ替わる。駆動期間Ｔ０は例えば約１秒である。
【0078】
所定周期Ｔ１／２は、第１周波数ｆ１の逆数である駆動周期の１／２となる周期である。所定周期Ｔ１／２ごとに電圧極性、すなわち電圧値の正負が反転する。第２周波数ｆ２で撮像部１を振動させる場合には、所定周期は、第２周波数ｆ２の逆数である第２の周期Ｔ２の１／２になる。
【0079】
駆動期間Ｔ０は、撮像装置１００が、撮像部１の光透過部材１１に付着した液滴を除去するための液滴除去動作を行う期間である。駆動期間の途中は、駆動期間の開始時刻と終了時刻との間の時刻を意味する。駆動期間の終了時とは、駆動期間が終了する時を意味し、より詳しくは、液滴除去動作のための振動体３への駆動電圧Ｄｒの印加を終了する直前を意味する。
【0080】
第１カウンタ制御期間Ｆ１、第２カウンタ制御期間Ｆ２および第３カウンタ制御期間Ｆ３のそれぞれは、第２電圧波形Ｗ２によって、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈが撮像部１に付与される期間を示す。カウンタ制御とは、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与するために行う制御をいう。第１カウンタ制御期間Ｆ１、第２カウンタ制御期間Ｆ２および第３カウンタ制御期間Ｆ３のそれぞれにおいて破線枠により囲まれた電圧波形は、第２電圧波形Ｗ２としていずれも同じである。
【0081】
第１カウンタ制御期間Ｆ１および第２カウンタ制御期間Ｆ２は、駆動期間Ｔ０の途中に対応するものである。第３カウンタ制御期間Ｆ３は、駆動期間Ｔ０の終了時に対応するものである。つまり、図７の例では、駆動期間Ｔ０の途中に２回、駆動期間Ｔ０の終了時に１回の合計３回、カウンタ制御が行われる。
【0082】
第１電圧波形Ｗ１は、開始時刻ｔｓから始まる第１振動期間ｔ１に印加される。第１振動期間ｔ１は所定期間に対応する。第１振動期間ｔ１とは、撮像部１が静止している状態から振動を開始し、徐々に振動振幅が大きくなった後、該振動振幅が最大になるまでの期間をいう。振動振幅が最大になるまでにかかる時間の長さは、図２に示した支持部材２に含まれる第１弾性部２１および第２弾性部２２それぞれの縦弾性係数に依存する。ここでの第１振動期間ｔ１は、第１弾性部２１の縦弾性係数に応じて定められている。
【0083】
第１振動期間ｔ１の後、撮像部１の振動振幅がほぼ最大になった際に、第１カウンタ制御期間Ｆ１内において、１回目のカウンタ制御が実行される。カウンタ制御によって、カウンタ制御を行わない場合と比較して大きくなった慣性力により、光透過部材１１に付着している液滴は、光透過部材１１から除去されるか、または除去されやすい状態になる。液滴が除去されやすい状態とは、光透過部材１１への付着力が弱まって、液滴が動きやすくなった状態をいう。
【0084】
第１カウンタ制御期間Ｆ１の後の第２振動期間ｔ２において、第１電圧波形Ｗ１が印加される。第２振動期間ｔ２では、１回目のカウンタ制御によって光透過部材１１から除去されやすい状態になった液滴のうちの一部が撮像部１の振動によって移動し、光透過部材１１から除去される。
【0085】
第２振動期間ｔ２の後の第２カウンタ制御期間Ｆ２内において、２回目のカウンタ制御が実行される。２回目のカウンタ制御の作用は、１回目のカウンタ制御の作用と同じである。第２カウンタ制御期間Ｆ２の後の第３振動期間ｔ３において、第１電圧波形Ｗ１が印加される。第３振動期間ｔ３の作用は、第２振動期間ｔ２の作用と同じである。
【0086】
第３振動期間ｔ３の後の第３カウンタ制御期間Ｆ３内において、３回目のカウンタ制御が行われる。３回目のカウンタ制御の作用は、１回目のカウンタ制御の作用と同じである。３回目のカウンタ制御の終了とともに液滴除去動作が終了する。
【0087】
撮像装置１００は、第１振動期間ｔ１が経過後にカウンタ制御を実行することが好ましい。このようにすることで、第１振動期間ｔ１が経過し、撮像部１の振動振幅が最大になった状態においてカウンタ制御を実行できるため、撮像装置１００は、カウンタ制御の作用を好適に得ることができる。
【0088】
第１振動期間ｔ１が経過した後に実行されるカウンタ制御の回数は、３回に限らず、適宜変更可能である。換言すると、図４に示した駆動部１５０は、第１振動期間ｔ１の経過後、カウンタ制御を１回以上行ってもよい。駆動部１５０は、第１電圧波形Ｗ１を振動体３に第１振動期間ｔ１印加した後、第２電圧波形Ｗ２を１回以上印加してもよい。
【0089】
カウンタ制御の回数が多いほど、液滴を除去する作用が大きくなるため、カウンタ制御の回数は多いことが好ましい。撮像装置１００は、液滴の除去作用を大きく得るためには、予め定められた駆動期間Ｔ０内において、可能な限りカウンタ制御を多く実行することが好ましい。カウンタ制御の回数、カウンタ制御を行うタイミング、次述するカウンタ制御を行うための電圧波形の形状等は、デジタル波形データＳｗを変更することによって任意に変更可能である。
【0090】
駆動部１５０は、第１電圧波形Ｗ１の電圧極性が反転する際に、第２電圧波形を印加することが好ましい。第１電圧波形Ｗ１の電圧極性が反転する際とは、第１電圧波形Ｗ１の電圧が０Ｖを横切るタイミングを意味する。このタイミングでは、第１電圧波形Ｗ１の印加により変位する撮像部１の変位速度が最速になる。撮像部１の変位速度が最速であるタイミングでカウンタ制御を実行することにより、撮像部１の変位速度が遅いタイミングでカウンタ制御を実行する場合と比較して、大きな慣性力が得られる。この結果、液滴の除去効果が大きくなる。但し、駆動部１５０は、第１電圧波形Ｗ１の電圧極性が反転する際以外のタイミングに第２電圧波形を印加しても、カウンタ制御の効果を得ることができる。
【0091】
＜カウンタ制御の一例＞
図８から図１１を参照してカウンタ制御について詳細に説明する。図８は、図７における第２電圧波形Ｗ２を拡大して示す図である。図９は、第１実施形態に係るカウンタ制御の作用を示す図であり、図９（ａ）は駆動電圧を示す図、図９（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。図１０は、実施形態が適用されない場合を示す図であり、図１０（ａ）は駆動電圧を示す図、図１０（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。図１１は、カウンタ制御の他の例を示す図であり、図１１（ａ）は駆動電圧を示す図、図１１（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。
図８から図１１を参照してカウンタ制御について詳細に説明する。図８は、図７における第２電圧波形Ｗ２を拡大して示す図である。図９は、第１実施形態に係るカウンタ制御の作用を示す図であり、図９（ａ）は駆動電圧を示す図、図９（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。図１０は、実施形態が適用されない場合を示す図であり、図１０（ａ）は駆動電圧を示す図、図１０（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。図１１は、カウンタ制御の他の例を示す図であり、図１１（ａ）は駆動電圧を示す図、図１１（ｂ）は撮像部の変位を示す図である。
【0092】
図８に示すように、第２電圧波形Ｗ２は、第１遅延波形ｅ１と、第２遅延波形ｅ２と、を含む。第２遅延波形ｅ２は、第１遅延波形ｅ１よりも後に印加される。第１遅延波形ｅ１は、第１電圧波形Ｗ１に対して所定周期Ｔ１／２に対応する第１遅延時間ｄ１位相が遅延した、所定周期Ｔ１／２分の第１電圧波形Ｗ１と同じ電圧波形である。第２遅延波形ｅ２は、第１遅延波形ｅ１に対して所定周期Ｔ１／２のさらに１／２に対応する第２遅延時間ｄ２位相が遅延した、所定周期Ｔ１／２分の第１電圧波形Ｗ１と同じ電圧波形である。
【0093】
図９（ａ）および図９（ｂ）において、振動ｗ１は、図８の第２電圧波形Ｗ２を含む駆動電圧Ｄｒが印加された場合の撮像部１の振動を表している。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、振動ｗｘは、カウンタ制御を行わない場合、すなわち第２電圧波形Ｗ２を含まない駆動電圧Ｄｒｘが印加された場合の撮像部１の振動を表している。
【0094】
図９において、撮像部１は、第１電圧波形Ｗ１の印加に応じて第１の周期Ｔ１で振動する。カウンタ制御において第２電圧波形Ｗ２が印加されると、第１遅延波形ｅ１が第１電圧波形Ｗ１に対して第１遅延時間ｄ１位相が遅延することにより、撮像部１の振動ｗ１の位相と第１遅延波形ｅ１の位相とはほぼ逆位相になる。この結果、第１遅延波形ｅ１の印加によって撮像部１に作用する力は、撮像部１の振動ｗ１を打ち消すように働き、撮像部１の振動振幅が急激に減衰する。
【0095】
カウンタ制御が実行された場合の減衰振動ａ１は、カウンタ制御が実行されていない場合の減衰振動ａｘと比較して、減衰時間が短くなる。減衰時間が短くなることにより、光透過部材１１に付着している液滴には、カウンタ制御が実行されていない場合と比較して大きな慣性力が働く。この慣性力によって、光透過部材１１に付着している液滴は、光透過部材１１から外れるか、または外れやすい状態になる。
【0096】
第１遅延波形ｅ１が印加された後、さらに第２遅延波形ｅ２が印加されると、第２遅延波形ｅ２が第１遅延波形ｅ１に対して第２遅延時間ｄ２位相が遅延することにより、残留している撮像部１の振動ｗ１の位相と、第２遅延波形ｅ２と、がほぼ逆位相になる。この結果、第２電圧波形Ｗ２の印加によって撮像部１に作用する力は、再び撮像部１の振動を打ち消すように働き、減衰振動の減衰時間がさらに短くなる。
【0097】
図１１は、カウンタ制御の他の例として、駆動電圧Ｄｒ２を印加した場合を示している。駆動電圧Ｄｒ２は、第１電圧波形Ｗ１に対して所定周期Ｔ１／２に対応する第１遅延時間ｄ１位相が遅延した、第１の周期Ｔ１の２周期分の第１電圧波形Ｗ１と同じ電圧波形の第２電圧波形Ｗ２を含む。この場合には、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力が大きくなりすぎ、減衰時間が長くなる。この結果、図８に示した第２電圧波形Ｗ２を印加した場合と比較して、液滴に作用する慣性力は小さくなる。
【0098】
以上より、液滴の除去精度を向上させる観点では、図８に示した第２電圧波形Ｗ２を用いることが好適である。なお、本実施形態では、所定周期Ｔ１／２の１／２に対応する第２遅延時間ｄ２を示したが、第２遅延時間ｄ２は、第１弾性部２１の縦弾性係数に合わせて適宜変更可能である。本実施形態における第１弾性部２１の縦弾性係数は、１．７×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で２．０×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以下である。この場合には、第２遅延時間ｄ２を所定周期Ｔ１／２の１／２にすると、減衰振動の減衰時間を短くでき、液滴の除去精度を向上させることができる。
【0099】
【0100】
図１２は、液滴Ｑが付着した撮像部１を例示する図である。図１２は、撮像方向（＋Ｚ方向）から視た撮像部１を示している。撮像部１の筐体１５および光透過部材１１の表面には、液滴Ｑが付着している。液滴Ｑは例えば雨滴である。
【0101】
光透過部材１１に液滴Ｑが付着すると、被写体からの光が光透過部材１１の一部または全体に付着した液滴Ｑによって反射、屈折または散乱する。これにより、撮像装置１００により得られる撮像画像の画質が低下する。撮像装置１００は、振動体３により撮像部１を振動させることにより、光透過部材１１に付着した液滴Ｑに慣性力を付与して液滴Ｑを除去することができる。
【0102】
より詳しくは、液滴Ｑの表面張力をＦｓ［ｍＮ／ｍ］、撮像部１の振動により液滴Ｑに作用する慣性力をＦｉ［Ｎ］とすると、Ｆｉ＞Ｆｓが成立すると、液滴Ｑが光透過部材１１状を移動または落下する。従って、撮像装置１００は、振動体３により撮像部１を振動させ、光透過部材１１に付着した液滴Ｑに液滴Ｑの表面張力Ｆｓよりも大きい慣性力Ｆｉを付与することにより、光透過部材１１から液滴Ｑを除去できる。
【0103】
但し、図１２に示すように、光透過部材１１に付着する液滴Ｑには様々なサイズのものがある。サイズに応じて液滴Ｑの質量が異なるため、単一の振動周波数および振動振幅の振動によって付与される慣性力Ｆｉでは、除去できないサイズの液滴Ｑが生じ得る。
【0104】
液滴Ｑの質量ｍ、液滴Ｑに付加される加速度をｑ［ｍ／ｓ２］とすると、Ｆｉ＝ｍ×ｑであるため、サイズが小さく、質量ｍが小さい液滴Ｑを除去するためには、大きい加速度ｑが求められる。一方、サイズが大きく、質量ｍが大きい液滴Ｑは、小さい加速度ｑにより除去可能である。従って、様々なサイズの液滴Ｑを除去可能に、様々な加速度ｑを液滴Ｑに付加することが好ましい。
【0105】
本実施形態では、複数の振動周波数および複数の振動振幅の少なくとも１つを有するデジタル波形データＳｗに基づいて生成される駆動電圧Ｄｒにより撮像部１を振動させることにより、様々な加速度ｑを生成して液滴Ｑに付加可能である。
【0106】
図１３は、撮像装置１００における撮像部１の振動周波数と液滴Ｑのサイズとの関係を調べた実験結果の一例を示す図である。図１３において、横軸は撮像部１の振動周波数を表し、縦軸は液滴Ｑのサイズを表している。なお、図１３は、基準周波数ａに対する比率により撮像部１の振動周波数を表示し、基準サイズｂに対する比率により液滴Ｑのサイズを表示している。
【0107】
図１３は、撮像部１として、製造業者、サイズ、重量または仕様等が異なる３種類の撮像部を用い、それぞれを振動させた場合に、光透過部材１１から液滴Ｑを除去できた振動周波数をプロットした実験結果を示している。実線グラフ１９１、破線グラフ１９２および一点鎖線グラフ１９３は、３種類の撮像部１ごとでの実験結果を表している。
【0108】
図１３に示すように、撮像部１の振動周波数が高くなるにつれ、除去できた液滴Ｑのサイズが略線形に小さくなった。このことから、撮像部の振動周波数と液滴Ｑのサイズは、略比例することが分かった。
【0109】
また、図１３に示すように、３種類の撮像部１のいずれにおいても略比例関係が得られた。このことから、撮像装置１００は、撮像部１の製造業者、サイズ、重量または仕様等が異なる場合にも、撮像部１の振動周波数を変化させることにより、さまざまなサイズの液滴Ｑを光透過部材１１から除去できることが分かった。
【0110】
図１４は、撮像装置１００における撮像部１の振動振幅および振動周波数に応じた光透過部材１１の変位量変化の一例を示す図である。図１４において、横軸は撮像部１の振動周波数を表し、縦軸は光透過部材１１における中心軸１０近傍位置の変位量を表している。実線グラフ２０１、一点鎖線グラフ２０２および二点鎖線グラフ２０３は、３通りの振動振幅ごとでの振動周波数に応じた光透過部材１１の変位量変化を示している。
【0111】
図１４に示すように、第２周波数ｆ２において、光透過部材１１の変位量が顕著に大きくなった。この第２周波数ｆ２は、第２弾性部２２の共振周波数に対応する。また振動振幅を大きくするにつれ、光透過部材１１の変位量が大きくなった。第１弾性部２１の共振周波数である第１周波数ｆ１においても同様に、光透過部材１１の変位量が顕著に大きくなる。
【0112】
光透過部材１１の変位量が大きいほど液滴Ｑの除去精度は向上するため、図１４に示した実験結果から、振動周波数を第１弾性部２１または第２弾性部２２の共振周波数に一致させると、光透過部材１１の変位量を顕著に大きくでき、液滴Ｑの除去精度を向上可能であることが分かった。また、振動振幅を大きくすると、光透過部材１１の変位量が大きくでき、液滴の除去精度を向上可能であることが分かった。
【0113】
図１５は、第１実施形態に係る撮像部１の振動周波数に応じた光透過部材１１の変位量変化の一例を示す図である。図１５は、図１４と比較して、撮像部１の振動周波数を広い範囲に変化させたものであり、横軸および縦軸の意味は、図１４と同様である。図１５に示すように、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２において光透過部材１１の変位量が大きくなった。
【0114】
図１３を参照して述べたように、撮像部１の振動周波数と液滴Ｑのサイズは略比例関係にあるため、撮像装置１００は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２のそれぞれに対応するサイズの液滴Ｑの除去精度を特に向上させることができる。
【0115】
＜液滴Ｑの除去結果例＞
次に、図１６から図１９を参照して、撮像装置１００における光透過部材１１から液滴Ｑを除去する実験を行った結果について説明する。図１６は、第１実施形態に係る液滴Ｑが付着した光透過部材１１を例示する図である。図１７は、図１６の状態の撮像装置１００による撮像画像２３０を例示する図である。図１８は、第１実施形態に係る液滴Ｑが除去された光透過部材１１を例示する図である。図１９は、図１８の状態の撮像装置１００による撮像画像２５０を例示する図である。なお、図１６および図１７は、撮像部１における光透過部材１１周辺を取り出して示している。
次に、図１６から図１９を参照して、撮像装置１００における光透過部材１１から液滴Ｑを除去する実験を行った結果について説明する。図１６は、第１実施形態に係る液滴Ｑが付着した光透過部材１１を例示する図である。図１７は、図１６の状態の撮像装置１００による撮像画像２３０を例示する図である。図１８は、第１実施形態に係る液滴Ｑが除去された光透過部材１１を例示する図である。図１９は、図１８の状態の撮像装置１００による撮像画像２５０を例示する図である。なお、図１６および図１７は、撮像部１における光透過部材１１周辺を取り出して示している。
【0116】
図１６および図１７に示すように、光透過部材１１に液滴Ｑが付着していると、被写体からの光が、光透過部材１１に付着した液滴Ｑにより反射、屈折または散乱する。この結果、撮像画像２３０における該液滴Ｑに対応する画像領域２３１および２３２等において画像がぼけたり、歪んだりして、撮像画像２３０の画質が低下する。撮像画像２３０の画質低下により、ユーザは鮮明な撮像画像２３０を視認できなくなる。
【0117】
図１８および図１９に示すように、撮像装置１００は、振動体３により撮像部１を振動させることにより、様々なサイズの液滴Ｑを光透過部材１１から好適に除去できる。この結果、撮像画像２５０の画像領域２５１および２５２に示すように、液滴Ｑによる画質低下を抑制でき、ユーザは、鮮明な撮像画像２５０を視認できる。
【0118】
＜撮像装置１００の主な作用効果＞
以上説明したように、本実施形態では、第１電圧波形Ｗ１と第２電圧波形Ｗ２とを含む駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加することにより、振動体３を駆動させる所定の駆動期間Ｔ０の途中および駆動期間の終了時に、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。力Ｈを付与することにより、撮像部１の振動振幅を急激に減衰させ、光透過部材１１に付着した液滴に大きな慣性力を働かせることができる。この結果、光透過部材１１に付着した液滴の除去精度に優れた撮像装置１００を提供できる。
以上説明したように、本実施形態では、第１電圧波形Ｗ１と第２電圧波形Ｗ２とを含む駆動電圧Ｄｒを振動体３に印加することにより、振動体３を駆動させる所定の駆動期間Ｔ０の途中および駆動期間の終了時に、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。力Ｈを付与することにより、撮像部１の振動振幅を急激に減衰させ、光透過部材１１に付着した液滴に大きな慣性力を働かせることができる。この結果、光透過部材１１に付着した液滴の除去精度に優れた撮像装置１００を提供できる。
【0119】
ここで、力Ｈを撮像部１に付与するための第２電圧波形Ｗ２は、第１遅延波形ｅ１と第２遅延波形ｅ２とを含むものに限定されない。例えば、図２０に示すように、第２電圧波形Ｗ２は、第１電圧波形Ｗ１に対して逆位相となる電圧波形を、遅延を含まずに備えてもよい。この場合にも、第２電圧波形Ｗ２は、時刻ｔｔにおいて力Ｈを撮像部１に付与できる。但し、力Ｈを効率的に付与する観点では、第１遅延波形ｅ１を含む第２電圧波形Ｗ２か、または、第１遅延波形ｅ１と、第２遅延波形ｅ２と、を含む第２電圧波形Ｗ２を用いることが好ましい。
【0120】
撮像装置１００の構成も様々な変形が可能である。図２１は、変形例に係る撮像装置１００ａの構成の一例を示す斜視図である。撮像装置１００ａは、支持部材２ａを有する。支持部材２ａは、第１弾性部２１と、接続部２３と、取付部２４と、ネジ部材２６と、を有する。つまり、上述した実施形態に係る支持部材２と比較して、支持部材２ａは、第２弾性部２２および背面部２５を有さない。このような撮像装置１００ａにおいても上述した実施形態を適用し、同じ作用効果を得ることができる。
【0121】
［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａは、第１の周期Ｔ１または第２の周期Ｔ２のどちらか一方に切替可能であり、第２電圧波形Ｗ２は、振動体３を駆動させる所定の駆動期間Ｔ０の途中、駆動期間Ｔ０の終了時、および、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とが切り替わる時、の少なくとも１つに、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。上記の点が、図２等を参照して説明した第１実施形態とは異なる。
第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａは、第１の周期Ｔ１または第２の周期Ｔ２のどちらか一方に切替可能であり、第２電圧波形Ｗ２は、振動体３を駆動させる所定の駆動期間Ｔ０の途中、駆動期間Ｔ０の終了時、および、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とが切り替わる時、の少なくとも１つに、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。上記の点が、図２等を参照して説明した第１実施形態とは異なる。
【0122】
図２２は、本実施形態に係る駆動電圧Ｄｒ１を例示する図である。図２２は、駆動電圧Ｄｒ１の時間変化を示している。図２２に示すように、本実施形態では、駆動電圧Ｄｒ１は、第１電圧波形Ｗ１ａと、第２電圧波形Ｗ２ａと、を含む。図２２における上段のグラフは、主に第１電圧波形Ｗ１ａを説明するためのものである。図２２における下段の２つのグラフは、上段のグラフの一部を拡大表示したものであり、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａと第２電圧波形Ｗ２ａとを主に説明するためのものである。なお、図２２における符号の括弧書きは、符号に対応する構成が、括弧書き内に示す符号に対応する構成に含まれるか、または同じであることを意味する。
【0123】
図２２に示すように、本実施形態では、第１の周期をＴ１とし、第２の周期をＴ２とすると、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａは、Ｔ１／２とＴ２／２との間で相互に切替可能である。第１電圧波形Ｗ１２は、所定周期Ｔａが第２の周期Ｔ２である第１電圧波形Ｗ１ａを表す。第１電圧波形Ｗ１１は、所定周期Ｔａが第１の周期Ｔ１である第１電圧波形Ｗ１ａを表す。第２の周期Ｔ２は、第１の周期Ｔ１よりも長い。第１の周期Ｔ１は、第１弾性部２１の共振周波数である第１周波数ｆ１の逆数に対応する。第２の周期Ｔ２は、第２弾性部２２の共振周波数である第２周波数ｆ２の逆数に対応する。
【0124】
図２２に示す例では、第１電圧波形Ｗ１ａは、第１電圧波形Ｗ１２、第１電圧波形Ｗ１１、第１電圧波形Ｗ１２、第１電圧波形Ｗ１１、第１電圧波形Ｗ１２、第１電圧波形Ｗ１１、第１電圧波形Ｗ１２の順に切り替わっている。つまり、所定周期Ｔａは、第２の周期Ｔ２、第１の周期Ｔ１、第２の周期Ｔ２、第１の周期Ｔ１、第２の周期Ｔ２、第１の周期Ｔ１および第２の周期Ｔ２の順に切り替わっている。但し、所定周期Ｔａが切り替わる順番は、上記に限らず、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とが交互に切り替わればよい。また切り替わる回数も、光透過部材１１への液滴の付着状態等に応じて適宜変更可能である。
【0125】
図２２の下段における２つのグラフは、Ｔ１／２とＴ２／２との間で相互に切り替わる際の第１電圧波形Ｗ１ａおよび第２電圧波形Ｗ２ａを示している。図２２の下段における２つのグラフのうち、時系列で先の時刻における駆動電圧Ｄｒ１を示すグラフ、すなわち図２２における下段左側のグラフでは、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａが、Ｔ２／２からＴ１／２へ切り替わっている。本実施形態では、所定周期ＴａがＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる際に、第２電圧波形Ｗ２ａが振動体３に印加される。第２電圧波形Ｗ２ａは、振動体３に印加されることにより、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。
【0126】
第２電圧波形Ｗ２ａは、第３遅延波形Ｗ３と第４遅延波形Ｗ４とを含む。図２２の下段左側のグラフに示す例では、第２電圧波形Ｗ２ａは、第４遅延波形Ｗ４と第３遅延波形Ｗ３とを、時系列に連続してこの順で含む。第４遅延波形Ｗ４および第３遅延波形Ｗ３のそれぞれは、第１電圧波形Ｗ１ａに対して、Ｔ２／２、位相が遅延している。第２電圧波形Ｗ２ａは、この位相遅延により、第１電圧波形Ｗ１ａの印加に応じた振動体３の振動を打ち消すように、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与することができる。
【0127】
一方、図２２の下段における２つのグラフのうち、時系列で後の時刻における駆動電圧Ｄｒ１を示すグラフ、すなわち図２２における下段右側のグラフでは、第１電圧波形Ｗ１ａにおける所定周期Ｔａが、Ｔ１／２からＴ２／２へ切り替わっている。本実施形態では、所定周期ＴａがＴ１／２からＴ２／２へ切り替わる際に、第２電圧波形Ｗ２ａが振動体３に印加されることにより、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与する。
【0128】
図２２の下段左側のグラフに示す例では、第２電圧波形Ｗ２ａは、第３遅延波形Ｗ３と第４遅延波形Ｗ４とを、時系列に連続してこの順で含む。第３遅延波形Ｗ３および第４遅延波形Ｗ４のそれぞれは、第１電圧波形Ｗ１ａに対して、Ｔ１／２、位相が遅延している。第２電圧波形Ｗ２ａは、この位相遅延により、第１電圧波形Ｗ１ａの印加に応じた振動体３の振動を打ち消すように、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に付与することができる。
【0129】
第２電圧波形Ｗ２ａは、第３遅延波形Ｗ３または第４遅延波形Ｗ４のいずれか１つのみを含んでもよい。また第２電圧波形Ｗ２ａは、第３遅延波形Ｗ３および第４遅延波形Ｗ４の他に電圧波形をさらに含んでもよい。この「さらに含まれる他の電圧波形」は、第３遅延波形Ｗ３および第４遅延波形Ｗ４のどちらか一方と同じ電圧波形であってもよいし、第３遅延波形Ｗ３および第４遅延波形Ｗ４のどちらとも異なる電圧波形であってもよい。但し、撮像部１が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力Ｈを撮像部１に効率的に付与する観点では、第２電圧波形Ｗ２ａが第３遅延波形Ｗ３と第４遅延波形Ｗ４とを含むことが好ましい。なお、ここでの「力Ｈを効率的に付与すること」には、簡単な波形形状を有する電圧波形により大きな力Ｈを得ること、並びに、時間的に短い第２電圧波形Ｗ２ａにより大きな力Ｈを得ることが含まれる。
【0130】
図２３は、撮像部１の振動周波数に応じた光透過部材１１の変位量変化を例示する図である。第２周波数ｆ２は、第１電圧波形Ｗ１ａにおける第２の周期Ｔ２に対応する振動周波数である。第１周波数ｆ１は、第１電圧波形Ｗ１ａにおける第１の周期Ｔ１に対応する振動周波数である。
【0131】
第１周波数ｆ１よりも低い第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１で撮像部１を振動させる場合に除去される液滴の直径よりも、大きな直径の液滴を除去することに適している。一方、第１周波数ｆ１は、第２周波数ｆ２で撮像部１を振動させる場合に除去される液滴の直径よりも、小さな直径の液滴を除去することに適している。例えば、第２周波数ｆ２を５８Ｈｚにすると、直径１．０ｍｍ以上の液滴を好適に除去でき、第１周波数ｆ１を１０８Ｈｚにすると、直径が０．５０ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の液滴を好適に除去できる。なお、図２３における第３周波数ｆ３は、例えば耳障りな音を生じさせる振動周波数である。このような振動周波数は、振動体３を駆動させる周波数として採用せず、除外することが好ましい。
【0132】
図２４は、本実施形態に係るカウンタ制御の作用を例示する図である。図２４は、図２２に示した駆動電圧Ｄｒ１を振動体３（図２参照）に印加した時の光透過部材１１の変位の時間変化を示している。光透過部材１１の変位測定には、レーザードップラー流速計（ＬＤＶ：Laser Doppler Velocimeter）等を使用できる。図２４の下段のグラフは、図２４の上段のグラフにおける時間領域Ａ１を拡大表示したものである。
【0133】
図２４の上段のグラフに示すように、光透過部材１１は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２で交互に振動している。第１周波数がｆ１とｆ２との間で相互に切り替わる時、換言すると、所定周期ＴａがＴ１／２とＴ２／２との間で相互に切り替わる時に、第２電圧波形Ｗ２ａが振動体３に印加されている。
【0134】
図２４の下段のグラフに示すように、駆動電圧Ｄｒ１によるカウンタ制御により、第２周波数ｆ２で振動している時の変位量および第１周波数ｆ１で振動しているときの変位量のそれぞれと比較して、第２電圧波形Ｗ２ａが印加された時（時間領域Ａ２）における変位量が急減している。図２４に示す例では、振動周波数がｆ２からｆ１に切り替わる３回のタイミングそれぞれにおいて第２電圧波形Ｗ２ａが印加され、光透過部材１１の変位量が急減している。光透過部材１１の変位量が急減する際に、光透過部材１１に付着している液滴に大きな慣性力が作用する。
【0135】
以下、本実施形態に係る光透過部材１１からの液滴の除去動作の一例を説明する。本実施形態では、まず第２周波数ｆ２で光透過部材１１を振動させることにより、光透過部材１１に付着している直径１ｍｍ以上の大きな液滴を慣性力で光透過部材１１から振り落として除去する。
【0136】
続いて、振動周波数をｆ２からｆ１に切り替える際に、第２電圧波形Ｗ２ａを用いたカウンタ制御を行うことにより、光透過部材１１に付着している様々な直径の液滴を大きな慣性力で振り落として除去する。また、これとともに、光透過部材１１に付着している直径１ｍｍよりも小さい液滴が光透過部材１１上を移動するきっかけを与える。なお、「移動するきっかけを与える」とは、光透過部材１１に付着している液滴の付着力を慣性力で低減することにより、光透過部材１１上を液滴が移動しやすい状態にすることをいう。
【0137】
続いて、第１周波数ｆ１で光透過部材１１を振動させることにより、光透過部材１１に付着している直径１ｍｍより小さい液滴を光透過部材１１から振り落として除去する。この際に、カウンタ制御により移動しやすくなった直径０．８ｍｍ以下等のさらに小さい液滴をも振り落として除去することができる。以上の動作を予め定めた回数繰り返し行うことにより、光透過部材１１上の大きい液滴から小さい液滴までを好適に除去することができる。
【0138】
第２電圧波形Ｗ２ａの印加によるカウンタ制御は、所定周期Ｔａが、Ｔ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、の少なくとも１つに行われればよい。第１周波数ｆ１で振動させる回数、第２周波数ｆ２で振動させる回数、カウンタ制御を行う回数等は、実施形態に係る撮像装置の使用環境、使用形態等に応じて適宜変更されてもよい。
【0139】
【0140】
図２５に示すように、光透過部材１１には、様々な直径の液滴Ｑ１～Ｑ５が付着している。例えば、液滴Ｑ１の直径は略０．５０ｍｍ、液滴Ｑ２の直径は略０．６０ｍｍ、液滴Ｑ３の直径は略０．８５ｍｍ、液滴Ｑ４の直径は略０．７５ｍｍ、液滴Ｑ５の直径は略１．３５ｍｍである。本実施形態では、液滴Ｑ２～Ｑ５だけでなく、液滴Ｑ１等の直径が小さいものも好適に光透過部材１１から除去できる。車載カメラ等の用途では、直径略０．５０ｍｍよりも小さい液滴は撮像部１による撮像画像上でほぼ視認できないため、本実施形態では、車載カメラ等の撮像画像で視認される液滴を実質的にほぼすべて除去することができる。
【0141】
以上、実施形態を説明してきたが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【0142】
実施形態では、撮像装置１００の使用用途として車載カメラおよび監視カメラを例示したが、これらに限定されるものではない。例えば、撮像装置１００は、飛行機やドローン、船舶、電車、列車等の移動体に設けられ、これらの移動体の周囲を撮像するものであってもよい。
【0143】
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
【0144】
また、機能ブロック図におけるブロックの分割は一例であり、複数のブロックを一つのブロックとして実現する、一つのブロックを複数に分割する、又は一部の機能を他のブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数のブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【0145】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 撮像方向に光透過部材を有する撮像部と、前記撮像部を支持する支持部材と、前記支持部材によって支持された前記撮像部を振動させる振動体と、第１電圧波形と、第２電圧波形と、を含む駆動電圧を前記振動体に印加することにより、前記振動体を駆動させる駆動部と、を有し、前記第１電圧波形は、所定周期で電圧極性が反転し、前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる所定の駆動期間の途中および前記駆動期間の終了時の少なくとも一方に、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、撮像装置である。
＜２＞ 前記駆動部は、前記第１電圧波形の電圧極性が反転する際に、前記第２電圧波形を印加する、前記＜１＞に記載の撮像装置である。
＜３＞ 前記振動体は、前記撮像部を振動させることにより、前記光透過部材に付着した付着物に慣性力を付与する、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の撮像装置である。
＜４＞ 前記付着物は、液滴である前記＜３＞に記載の撮像装置である。
＜５＞ 前記第２電圧波形は、前記第１電圧波形に対して前記所定周期、位相が遅延した第１遅延波形を含む、前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜６＞ 前記第２電圧波形は、前記第１遅延波形に対して前記所定周期から１／２さらに位相が遅延した第２遅延波形を、前記第１遅延波形の後に含む、前記＜５＞に記載の撮像装置である。
＜７＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記弾性部の縦弾性係数は、１．７×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で２．０×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以下である、前記＜６＞に記載の撮像装置である。
＜８＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記振動体は、前記弾性部の共振周波数で前記撮像部を振動させる、前記＜１＞から前記＜７＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜９＞ 前記支持部材は、第１弾性部と、第２弾性部と、を含み、前記振動体は、前記第１弾性部の共振周波数である第１周波数、または前記第２弾性部の共振周波数である第２周波数のどちらか一方で前記撮像部を振動させる、前記＜１＞から前記＜８＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１０＞ 前記駆動部は、前記第１電圧波形を前記振動体に所定期間、印加した後、前記第２電圧波形を１回以上印加する、前記＜１＞から前記＜９＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１１＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記所定期間は、前記弾性部の縦弾性係数に応じて定められる、前記＜１０＞に記載の撮像装置である。
＜１２＞ 前記駆動部の動作を制御する制御部を有し、前記駆動部は、前記制御部により生成されたデジタル波形データに基づく前記駆動電圧を印加する、前記＜１＞から前記＜１１＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１３＞ 第１の周期をＴ１とし、第２の周期をＴ２とすると、前記所定周期は、Ｔ１とＴ２に切替可能であり、前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる前記駆動期間の途中、前記駆動期間の終了時、および、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、の少なくとも１つに、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、前記＜１＞から前記＜１２＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１４＞ 前記所定周期は、前記第１の周期Ｔ１／２と、第２の周期Ｔ２／２の間で相互に切り替え可能であり、前記第２電圧波形は、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、前記＜１３＞に記載の撮像装置である。
＜１５＞ 前記第２電圧波形は、第３遅延波形と第４遅延波形とを含み、前記第３遅延波形および前記第４遅延波形のそれぞれは、前記第１電圧波形に対して、Ｔ１／２またはＴ２／２のどちらか一方、位相が遅延している、前記＜１４＞に記載の撮像装置である。
＜１＞ 撮像方向に光透過部材を有する撮像部と、前記撮像部を支持する支持部材と、前記支持部材によって支持された前記撮像部を振動させる振動体と、第１電圧波形と、第２電圧波形と、を含む駆動電圧を前記振動体に印加することにより、前記振動体を駆動させる駆動部と、を有し、前記第１電圧波形は、所定周期で電圧極性が反転し、前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる所定の駆動期間の途中および前記駆動期間の終了時の少なくとも一方に、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、撮像装置である。
＜２＞ 前記駆動部は、前記第１電圧波形の電圧極性が反転する際に、前記第２電圧波形を印加する、前記＜１＞に記載の撮像装置である。
＜３＞ 前記振動体は、前記撮像部を振動させることにより、前記光透過部材に付着した付着物に慣性力を付与する、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の撮像装置である。
＜４＞ 前記付着物は、液滴である前記＜３＞に記載の撮像装置である。
＜５＞ 前記第２電圧波形は、前記第１電圧波形に対して前記所定周期、位相が遅延した第１遅延波形を含む、前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜６＞ 前記第２電圧波形は、前記第１遅延波形に対して前記所定周期から１／２さらに位相が遅延した第２遅延波形を、前記第１遅延波形の後に含む、前記＜５＞に記載の撮像装置である。
＜７＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記弾性部の縦弾性係数は、１．７×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で２．０×１０５（ｋｇｆ／ｃｍ２）以下である、前記＜６＞に記載の撮像装置である。
＜８＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記振動体は、前記弾性部の共振周波数で前記撮像部を振動させる、前記＜１＞から前記＜７＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜９＞ 前記支持部材は、第１弾性部と、第２弾性部と、を含み、前記振動体は、前記第１弾性部の共振周波数である第１周波数、または前記第２弾性部の共振周波数である第２周波数のどちらか一方で前記撮像部を振動させる、前記＜１＞から前記＜８＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１０＞ 前記駆動部は、前記第１電圧波形を前記振動体に所定期間、印加した後、前記第２電圧波形を１回以上印加する、前記＜１＞から前記＜９＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１１＞ 前記支持部材は、弾性部を少なくとも一部に含み、前記所定期間は、前記弾性部の縦弾性係数に応じて定められる、前記＜１０＞に記載の撮像装置である。
＜１２＞ 前記駆動部の動作を制御する制御部を有し、前記駆動部は、前記制御部により生成されたデジタル波形データに基づく前記駆動電圧を印加する、前記＜１＞から前記＜１１＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１３＞ 第１の周期をＴ１とし、第２の周期をＴ２とすると、前記所定周期は、Ｔ１とＴ２に切替可能であり、前記第２電圧波形は、前記振動体を駆動させる前記駆動期間の途中、前記駆動期間の終了時、および、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、の少なくとも１つに、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、前記＜１＞から前記＜１２＞のいずれか１つに記載の撮像装置である。
＜１４＞ 前記所定周期は、前記第１の周期Ｔ１／２と、第２の周期Ｔ２／２の間で相互に切り替え可能であり、前記第２電圧波形は、前記所定周期がＴ１／２からＴ２／２へ、またはＴ２／２からＴ１／２へ切り替わる時、前記撮像部が振動により動く方向とは逆方向へ作用する力を前記撮像部に付与する、前記＜１３＞に記載の撮像装置である。
＜１５＞ 前記第２電圧波形は、第３遅延波形と第４遅延波形とを含み、前記第３遅延波形および前記第４遅延波形のそれぞれは、前記第１電圧波形に対して、Ｔ１／２またはＴ２／２のどちらか一方、位相が遅延している、前記＜１４＞に記載の撮像装置である。
【符号の説明】
【0146】
１・・・撮像部、２、２ａ・・・支持部材、３・・・振動体、４・・・固定部、１１・・・光透過部材、１５・・・筐体、２１・・・第１弾性部、２２・・・第２弾性部、２３・・・接続部、２４・・・取付部、２５・・・背面部、２６・・・ネジ部材、３１・・・振動方向、１００、１００ａ・・・撮像装置、１１０・・・処理部、１２０・・・ＤＤＣ、１３０・・・制御部、１３１・・・ＣＰＵ、１３２・・・ＲＯＭ、１３３・・・ＲＡＭ、１３４・・・Ｉ／Ｆ、１３５・・・入出力部、１３６・・・設定部、１３７・・・判定部、１３８・・・生成部、１３９・・・ＰＷＭデューティ制御部、１４０・・・ロジックＩＣ、１５０・・・駆動部、２００・・・車両、Ａ１、Ａ２・・・時間領域、Ｈ・・・力、Ｓｏ・・・外部制御信号、Ｓｗ・・・デジタル波形データ、Ｐｏ１・・・入力直流電圧、Ｐｏ２・・・出力直流電圧、Ｐｗ・・・ＰＷＭデューティ制御信号、Ｃｔ・・・制御信号、Ｄｒ、Ｄｒ１・・・駆動電圧、Ｑ、Ｑ１～Ｑ５・・・液滴、Ｔ１・・・第１の周期、Ｔ２・・・第２の周期、Ｔ１／２、Ｔａ・・・所定周期、Ｗ１、Ｗ１ａ、Ｗ１１、Ｗ１２・・・第１電圧波形、Ｗ２、Ｗ２ａ・・・第２電圧波形、Ｗ３・・・第３遅延波形、Ｗ４・・・第４遅延波形、ｔｓ・・・開始時刻、ｔｅ・・・終了時刻、Ｔ０・・・駆動期間、Ｆ１・・・第１カウンタ制御期間、Ｆ２・・・第２カウンタ制御期間、Ｆ３・・・第３カウンタ制御期間、ｔ１・・・第１振動期間（所定期間の一例）、ｔ２・・・第２振動期間、ｔ３・・・第３振動期間、ｄ１・・・第１遅延時間、ｄ２・・・第２遅延時間、ｅ１・・・第１遅延波形、ｅ２・・・第２遅延波形、ｗ１、ｗ２・・・振動、ａ１・・・減衰振動、ｆ１・・・第１周波数、ｆ２・・・第２周波数、ｆ３・・・第３周波数
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】