JP2007019440A

JP2007019440A - 電子光学機器

Info

Publication number: JP2007019440A
Application number: JP2005202347A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sakai; 康弘坂井; Kazuhiro Yamada; 和広山田; Hiroyuki Nakayama; 寛之中山; Maki Yamada; 眞希山田
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】結像面に隣接して設けられたローパスフィルタの表面抵抗を下げることにより、帯電による埃等の異物の吸着を効果的に防止した電子光学機器を提供する。
【解決手段】結像面20に至る光路７上に結像面20に隣接して設けられたローパスフィルタ４を有する電子光学機器であって、ローパスフィルタ４の少なくとも結像面20とは反対側の面4aに、金属酸化物を含む導電体又は半導電体からなる低表面抵抗膜６が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
【選択図】図１

Description

本発明は塵や埃等の異物の付着を防止したローパスフィルタを有する電子光学機器に関する。

電子光学機器、特に被写体の光学像を電気信号に変換して出力する電子撮像装置において、撮像素子面に至る光路上に設けられた透光部材に塵や埃等の異物が付着すると、取り込んだ画像に異物が写りこんでしまうという問題がある。透光性の高い物質は強誘導体であることが多く、そのため容易に帯電し、外部から侵入した異物や内部で発生した異物を引き寄せてしまう。特にローパスフィルタについては、レンズの交換や撮像素子のクリーニングの際、ローパスフィルタに埃がついたり、指などが当たって汚れてしまうという問題がある。

これらの異物が透光部材に付着するのを防止するため、入光面から撮像素子面に至る光路を密閉する防塵構造や、ワイパーや振動ユニットにより異物を機械的に取り除く除塵装置を電子撮像装置内部に取り付けること等が提案されている。

これらの防塵構造や除塵装置は高価であるのみならず、これらを備えると電子撮像装置全体の重量が増すという欠点がある。また撮像素子と化学的に結合した異物については除塵装置を用いても取り除くことはできない。他には外部からエアーを吹き付けて埃等の異物を除去する方法も考えられるが、内部の異物を舞い上げてしまい、逆に異物の付着量が増加してしまうという結果になりかねない。

特開2001-339055号（特許文献１）は、図４に示すように、ケーシング11内に固体撮像素子13が設けられており、ケーシング11の開口に、ローパスフィルタ15及び赤外線カットフィルタ16からなる透明板状のカバー部材17が取り付けられ、カバー部材17の固体撮像素子13とは反対側の面に導電膜18が形成されており、ケーシング11内を外気から遮断するようにカバー部材17の周縁部とケーシング11との間が密封された固体電子撮像装置を開示している。これにより、レンズの交換等で埃や塵等の異物が固体電子撮像装置内部に侵入したり、シャッタ機構等の撮影機構から磨耗屑が発生したりしても、カバー部材17の表面に異物が付着するのを防ぐことができる。

しかしながら、この固体撮像装置は、固体撮像素子13がケーシング11に嵌め込まれた一体的な構造をしているため、利用範囲が限定されてしまう。またこの固体撮像装置によれば、装置表面に異物の吸い寄せられるのを防ぐことが出来るかもしれないが、近年においては固体撮像装置の前面にさらに透明基板を配置する場合があり、それに異物が付着した場合には固体撮像装置のみに帯電防止効果を施していても無意味である。

またカバー部材17に施す導電膜18としてはクロム，金等からなる金属膜が用いられているが、一般的に金属膜のような導電性の高い膜は可視領域に吸収性を有しており、光学部品に適用可能な程度の高透過率を確保するためには金属膜を薄くする必要がある。また通常金属膜は反射率が高く、高透過率を確保するためには、金属膜の表面にさらに反射防止膜を形成する必要があるが、金属膜が薄いために反射防止膜を形成すると表面抵抗を十分に小さく出来ない。さらに金属膜は、異物に及ぼすファンデルワールス力や電気映像力が金属以外の物質の場合と比べて非常に大きく、また表面の活性も大きいため、異物との化学的な結合が容易に起こり、いったん付着した異物が離脱しづらいという問題がある。

特開2001-339055号公報

従って本発明の目的は、結像面に隣接して設けられたローパスフィルタの表面抵抗を下げることにより、帯電による埃等の異物の吸着を効果的に防止した電子光学機器を提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、電子光学機器において、結像面に隣接して設けられたローパスフィルタの少なくとも結像面とは反対側の面に、金属酸化物を含む導電体又は半導電体からなる低表面抵抗膜を形成することにより、帯電による埃等の異物の吸着を効果的に防止できることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明は以下の手段により達成される。
(1) 結像面に至る光路上に前記結像面に隣接して設けられたローパスフィルタを有する電子光学機器であって、前記ローパスフィルタの少なくとも前記結像面とは反対側の面に、金属酸化物を含む導電体又は半導電体からなる低表面抵抗膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
(2) 上記(1) に記載の電子光学機器において、前記結像面に光学像を電気信号に変換して出力する撮像素子が設けられていることを特徴とする電子光学機器。
(3) 上記(1) 又は(2) に記載の電子光学機器において、前記金属酸化物が五酸化アンチモン，インジウム酸化錫及びアンチモンドープ酸化錫からなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする電子光学機器。
(4) 上記(1)〜(3) のいずれかに記載の電子光学機器において、前記低表面抵抗膜の表面抵抗が１×10^４〜１×10¹³Ω／□であることを特徴とする電子光学機器。
(5) 上記(1)〜(4) のいずれかに記載の電子光学機器において、前記低表面抵抗膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。
(6) 上記(1)〜(5) のいずれかに記載の電子光学機器において、前記ローパスフィルタの少なくとも一面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
(7) 上記(6) に記載の電子光学機器において、前記反射防止膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。
(8) 上記(1)〜(7) のいずれかに記載の電子光学機器において、前記ローパスフィルタの少なくとも一面に撥水撥油性膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
(9) 上記(8) に記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜はフッ素系樹脂であることを特徴とする電子光学機器。
(10) 上記(8) 又は(9) に記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜の膜厚は1〜50 nmであることを特徴とする電子光学機器。
(11) 上記(8)〜(10) のいずれかに記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。

本発明の電子光学機器は、結像面に隣接して設けられたローパスフィルタの少なくとも結像面とは反対側の面に低表面抵抗膜が形成されているため、効果的に帯電を防止し、埃等の異物の吸着を防止することができる。

図１は本発明の一実施例であるCCD等の撮像素子を有する電子光学機器（電子撮像装置）１を示す。電子撮像装置１は、撮像素子２と、撮像素子２に至る光路５上に複数のレンズ3a，3b・・・3n、及び撮像素子２に隣接して設けられたローパスフィルタ４とを有し、撮像素子２は結像面に設けられており、結像面に形成される光学像を電気信号に変換して出力する。ローパスフィルタ４の撮像素子２とは反対側の面（入光側の面）4aには低表面抵抗膜６が形成されている。ローパスフィルタ４は電子撮像装置１の内壁に設けられた保持装置（図示せず）により固定されている。ローパスフィルタ４の材料としては、ローパスフィルタとしての機能を備えるものであれば特に限定されないが、複屈折を有する透光性の部材であるのが好ましく、例えば、水晶、リチウムナイオベート等が好ましい。

低表面抵抗膜６を形成することにより、ローパスフィルタ４の入光側の面4aの表面抵抗を低減することができ、ローパスフィルタ４の帯電を防止できる。従って、帯電による埃等の異物の吸着を防止し、また付着したとしても容易に除去することができる。

ローパスフィルタ４の入光側の面4aには、図２に示すように、低表面抵抗膜６の上に、さらに反射防止膜７及び撥水撥油性膜８が形成されているのが好ましい。反射防止膜７を設けることにより、ローパスフィルタ４の反射率を低減することができる。また撥水撥油性膜８を設けることにより、膜表面を化学的に不活性化することができ、タバコの煙、雨水等の汚れ等の化学的結合や油の付着を防ぐことができる。なお撥水撥油性膜８は低表面抵抗膜６及び反射防止膜７の保護膜としても機能する。以下、各部位について詳細に説明する。

(1) 低表面抵抗膜
低表面抵抗膜６は、金属酸化物を含む導電体又は半導電体からなる。金属酸化物としては、透明性を有する導電性酸化物であれば特に限定されないが、五酸化アンチモン（Sb₂O₅），インジウム酸化錫（ITO）又はアンチモンドープ酸化錫（ATO）、又はこれらの組合せが好ましい。

低表面抵抗膜６の膜厚は使用する導電性物質の種類によって異なるが、1〜5000 nmが好ましく、10〜3000 nmがより好ましい。膜厚が１ nm未満であると、帯電防止機能を充分に発揮できず、膜厚が5000 nm超であると低表面抵抗膜６の膜厚が不均一になるうえに、透明性及び導電性が損なわれる。

低表面抵抗膜６の表面抵抗は１×10^４〜１×10¹³ Ω／□であるのが好ましく、１×10^５〜１×10¹²Ω／□であるのがより好ましい。表面抵抗が１×10^４ Ω／□未満であると低表面抵抗膜６の透明性が悪く、１×10¹³ Ω／□を超えると、低表面抵抗膜６が静電気を放出するのに時間がかかり、実質的に帯電防止による防塵機能が働かない。

低表面抵抗膜６はゾル−ゲル法等の湿式成膜法により形成するのが好ましい。ゾル−ゲル法によれば、真空プロセスを経ることなく大気中で成膜できるため、成膜コストが安くなる。ゾル−ゲル法で直接成膜するには、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、バーコート法、ロールコート法等が用いられる。なお低表面抵抗膜６を形成する方法として、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法や、CVD等の化学蒸着法を用いても良い。

(2) 反射防止膜
反射防止膜７を形成する材料は特に限定されず、SiO₂、TiO₂、MgF₂、SiN、CeO₂、ZrO₂等を用いることができる。反射防止膜７が多層膜の場合、同一の材料による多層膜であっても異なる材料による多層膜であってもよい。例えば、屈折率の異なる複数の膜を適宜組合せることにより、反射防止効率をより高めることが可能である。反射防止膜７はゾル−ゲル法等の湿式成膜法により形成するのが好ましい。

(3) 撥水撥油性膜
撥水撥油性膜８はフッ素系樹脂からなるのが好ましい。フッ素系樹脂は表面摩擦抵抗が小さく、表面を軽く擦るだけで、表面を傷つけることなく汚れを拭き取ることができる。フッ素系樹脂は非結晶性であるのが好ましい。非結晶性のフッ素系樹脂からなる層は優れた透明性を有するうえに、ファンデルワールス力、電気映像力等の粒子を付着させる力が小さく、付着した粒子を容易に除去できると言った特性を有する。非結晶性のフッ素系樹脂の具体例として、シリコーン系のフッ素系樹脂、フルオロオレフィン系の共重合体、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体、及びフッ素化アクリレート系の共重合体が挙げられる。

撥水撥油性膜８の膜厚は１〜50 nmが好ましく、５〜50 nmがより好ましい。膜厚が１nm未満であると、撥水撥油性の機能を充分に発揮できず、その効果の持続性も充分でない。また膜厚が50 nm超であるとローパスフィルタ４の透明性及び導電性が損なわれるうえに、反射防止膜の光学特性を変えてしまう。撥水撥油性膜８はゾル−ゲル法等の湿式成膜法により形成するのが好ましい。

図１に示す例では、低表面抵抗膜６、反射防止膜７及び撥水撥油性膜８はローパスフィルタ４の入光側の面4aにのみ形成されているが、本発明はこれに限らず、低表面抵抗膜はローパスフィルタの両面に形成されていても良く、反射防止膜及び撥水撥油性膜はローパスフィルタのいずれかの面又は両面に形成されていても良い。また低表面抵抗膜、反射防止膜及び撥水撥油性膜が積層される順番は必要に応じて変更可能である。

図１に示す例では、ローパスフィルタ４は電子撮像装置１の内壁に設けられた保持装置（図示せず）により固定されているが、図２に示すように、撮像素子２の入光面20を密封するように設置しても良い。これにより撮像素子２の入光面20を保護するとともに、入光面20に異物が付着するのを防止することができる。図２の例では、ローパスフィルタ４の撮像素子２側の面は密封されているため、低表面抵抗膜６及び撥水撥油性膜はローパスフィルタ４の入光側の面4aにのみ形成されているのが好ましい。

図１に示す例は撮像素子を有する電子撮像装置であるが、本発明の電子光学機器はこれに限られず、撮像機能を有しない電子顕微鏡、電子望遠鏡等でも良い。

本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。

実施例１
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン50 gを0.01 N塩酸で加水分解重合させたものにSb₂O₅ゾル［AMT130、日産化学工業（株）製］50 g及びエタノール10 gを加えて低表面抵抗膜コート液１を作製した。

テトラエトキシシラン50 gを0.01 N塩酸で加水分解させたものに中空シリカゾル［固形分20% 触媒化成工業（株）製］50 gを加え、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテル20 gを加え反射防止膜コート液を作製した。

シリコーン系フッ素樹脂［X71-130、信越化学工業（株）製］１gをハイドロフルオロエーテル20 gに添加し、撥水撥油性液を作製した。

水晶からなるローパスフィルタ４に、低表面抵抗膜コート液１をDIP方式で
1000 nmコートした後、140℃で１時間加熱し、低表面抵抗膜６を形成した。それを反射防止膜コート液に浸漬し、20 mm／分で引き上げ、140℃で20分間加熱し、反射防止膜を形成した。さらにそれを撥水撥油性液に浸漬し、300 mm／分で引き上げ、室温で24時間乾燥し、撥水撥油性膜を形成した。得られた低表面抵抗ローパスフィルタ４の表面抵抗は６×10¹⁰ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

実施例２
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン50 gを0.01 N塩酸で加水分解させたものにアンチモンドープ酸化錫（ATO）ゾル［固形分20％、触媒化成工業（株）製］50 g及びエタノール10 gを加えて低表面抵抗膜コート液２を作製した。

低表面抵抗膜コート液１の代わりに低表面抵抗膜コート液２を使用した以外は、実施例１と同様の条件で、低表面抵抗ローパスフィルタ４を作製した。表面抵抗は２×10^８ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

実施例３
リチウムナイオベートからなるローパスフィルタ４を使用した以外は、実施例１と同様の条件で、低表面抵抗ローパスフィルタ４を作製した。表面抵抗は６×10¹⁰ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

実施例４
リチウムナイオベートからなるローパスフィルタ４を使用した以外は、実施例２と同様の条件で、低表面抵抗ローパスフィルタ４を作製した。表面抵抗は１×10^８ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

比較例１
実施例１で用いた水晶からなるローパスフィルタの両面に、SiO₂とTiO₂とを蒸着方式で交互に５層コートし、多層膜からなる反射防止膜を形成した。表面抵抗は１×10¹⁵ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

比較例２
実施例３で用いたリチウムナイオベートからなるローパスフィルタの両面に、SiO₂とTiO₂とを蒸着方式で交互に５層コートし、多層膜からなる反射防止膜を形成した。表面抵抗は１×10¹⁵ Ω／□であった。表面にタバコの灰を接触させ持ち上げたときの灰の付着具合、水に対する接触角、全透過率、及び表面に油性マジックで書いた文字をキムワイプで擦ったときの文字の消え具合及び表面の傷の状態を表１に示す。

表１から明らかなように、低表面抵抗膜を有するローパスフィルタは、優れた防塵効果を有し、低表面抵抗膜の上に反射防止膜及び撥水撥油性膜を形成しても、その防塵効果は保持されることが分かった。また反射防止膜及び撥水撥油性膜を形成することによる効果も確認された。

本発明の一実施例による電子撮像装置を概略的に示す断面図である。図１の一部を示す拡大断面図である。本発明の別の実施例による電子撮像装置を概略的に示す断面図である。従来の電子撮像装置を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１・・・電子撮像装置
２・・・撮像素子
20・・・結像面
3a，3b・・・3n・・・レンズ
４・・・ローパスフィルタ
５・・・光路
６・・・低表面抵抗膜
７・・・反射防止膜
８・・・撥水撥油性膜

Claims

結像面に至る光路上に前記結像面に隣接して設けられたローパスフィルタを有する電子光学機器であって、前記ローパスフィルタの少なくとも前記結像面とは反対側の面に、金属酸化物を含む導電体又は半導電体からなる低表面抵抗膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
請求項１に記載の電子光学機器において、前記結像面に光学像を電気信号に変換して出力する撮像素子が設けられていることを特徴とする電子光学機器。
請求項１又は２に記載の電子光学機器において、前記金属酸化物が五酸化アンチモン，インジウム酸化錫及びアンチモンドープ酸化錫からなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする電子光学機器。
請求項１〜３のいずれかに記載の電子光学機器において、前記低表面抵抗膜の表面抵抗が１×10^４〜１×10¹³Ω／□であることを特徴とする電子光学機器。
請求項１〜４のいずれかに記載の電子光学機器において、前記低表面抵抗膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。
請求項１〜５のいずれかに記載の電子光学機器において、前記ローパスフィルタの少なくとも一面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
請求項６に記載の電子光学機器において、前記反射防止膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。
請求項１〜７のいずれかに記載の電子光学機器において、前記ローパスフィルタの少なくとも一面に撥水撥油性膜が形成されていることを特徴とする電子光学機器。
請求項８に記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜はフッ素系樹脂であることを特徴とする電子光学機器。
請求項８又は９に記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜の膜厚は1〜50 nmであることを特徴とする電子光学機器。
請求項８〜10のいずれかに記載の電子光学機器において、前記撥水撥油性膜が湿式成膜法により形成されたことを特徴とする電子光学機器。