JP2008244770A - Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member - Google Patents
Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008244770A JP2008244770A JP2007081715A JP2007081715A JP2008244770A JP 2008244770 A JP2008244770 A JP 2008244770A JP 2007081715 A JP2007081715 A JP 2007081715A JP 2007081715 A JP2007081715 A JP 2007081715A JP 2008244770 A JP2008244770 A JP 2008244770A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical element
- image
- fine particle
- deposition layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明はデジタルカメラ等の光学機器の製造方法、光学素子、カバー部材に関し、より詳しくは、光学機器に組み込まれる固体撮像装置の表面や、光学フィルタ、レンズ等の光学素子の表面に塵埃等の異物が付着するのを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical device such as a digital camera, an optical element, and a cover member. More specifically, the present invention relates to a surface of a solid-state imaging device incorporated in the optical device, and a surface of an optical element such as an optical filter and a lens. The present invention relates to a technique for suppressing foreign matter from adhering.
レンズ交換式のデジタル一眼レフカメラにおいては、撮影レンズの焦点面近傍に塵埃等の異物が付着すると、その異物の影が撮像素子により得られる撮像画像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紛が発生したりすることが原因と考えられている。 In the interchangeable-lens digital single-lens reflex camera, when a foreign substance such as dust adheres to the vicinity of the focal plane of the photographing lens, there is a problem that the shadow of the foreign substance is reflected in a captured image obtained by the imaging element. Such foreign matter is caused by dust entering from the outside when the lens is replaced, or fine wear powder such as resin, which is the structural member, is generated with the operation of the shutter and mirror inside the camera. It is considered.
前述した原因で発生した異物が、特に撮像素子の保護用のカバーガラスと、そのカバーガラスの前面に配設されている赤外カットフィルタや光学ローパスフィルタ等の光学フィルタとの間に入り込んでしまうことがある。その場合には、その異物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、撮像素子のカバーガラスと光学フィルタとの間に異物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。 The foreign matter generated due to the above-described causes particularly enters between the cover glass for protecting the image pickup device and an optical filter such as an infrared cut filter or an optical low-pass filter disposed on the front surface of the cover glass. Sometimes. In that case, the camera had to be disassembled to remove the foreign matter. For this reason, it has been extremely effective to provide a sealed structure so that foreign matter does not enter between the cover glass of the image sensor and the optical filter.
しかしながら、光学フィルタの撮像素子に対向する側と反対側の表面に異物が付着した場合、それが焦点面の近傍であると、その異物が影となって写り込んでしまうという問題が依然として残っている。 However, if a foreign object adheres to the surface of the optical filter opposite to the side facing the image sensor, the problem still remains that the foreign object appears as a shadow if it is in the vicinity of the focal plane. Yes.
上記問題点を解決するために、撮像素子のカバーガラス表面をワイパーで清掃するものがある(特許文献1を参照)。このようにカメラを構成すると、レンズを外さず、またカメラを分解することなく撮像素子のカバーガラス表面、或いは防塵構造の最外面(例えば光学フィルタの表面)に付着した異物を除去することできる。 In order to solve the above-mentioned problems, there is one that cleans the cover glass surface of the image sensor with a wiper (see Patent Document 1). By configuring the camera in this way, it is possible to remove foreign matter attached to the cover glass surface of the image sensor or the outermost surface of the dust-proof structure (for example, the surface of the optical filter) without removing the lens and without disassembling the camera.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、撮像素子のカバーガラス表面や防塵構造の最外面をワイパーで擦ることになる。そのため、例えば金属紛のような硬い異物が付着している場合、その異物により撮像素子のカバーガラス表面上や防塵構造の最外面上にキズが付くおそれがある。また、ワイパーで除去された異物がカメラ内を浮遊するため、一度除去された異物が撮像素子のカバーガラス表面や防塵構造の最外面に再付着してしまうという問題がある。
However, in the technique disclosed in
そこで、異物が付着するのを抑制するために、撮像素子のカバーガラス表面と光学フィルタの表面それぞれに透明電極を形成したものがある(特許文献2を参照)。撮像素子のカバーガラス表面と光学フィルタの表面に設けられた透明電極に電位を与えることにより、撮像素子のカバーガラス表面と光学フィルタの表面に発生した静電気を中和する。これにより、撮像素子のカバーガラス表面と光学フィルタの表面への異物の付着を抑制することが可能となる。 Therefore, in order to suppress the adhesion of foreign matter, there is one in which a transparent electrode is formed on each of the cover glass surface of the image sensor and the surface of the optical filter (see Patent Document 2). By applying a potential to the transparent electrode provided on the cover glass surface of the image sensor and the surface of the optical filter, static electricity generated on the cover glass surface of the image sensor and the surface of the optical filter is neutralized. Thereby, it becomes possible to suppress adhesion of foreign matters to the cover glass surface of the image sensor and the surface of the optical filter.
しかしながら、特許文献2に開示された技術では、カバーガラス表面と光学フィルタの表面に透明電極を設けるため、撮像素子への光の透過率が低下する等の光学的な悪影響が発生する。また、撮像素子のカバーガラス表面と光学フィルタの表面に発生する静電気は、その周囲の環境(温度や湿度)や使用条件によって一定ではない。そのため、静電気を中和させるための制御が難しくなったり、静電気が中和されないことにより抑制効果が不十分となったりといった不具合があった。
However, in the technique disclosed in
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、光学的な悪影響を与えることなく、光学フィルタ表面や撮像素子のカバーガラス表面への異物の付着を抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to suppress adhesion of foreign matters to the surface of an optical filter or the cover glass of an image pickup element without causing an adverse optical effect. And
本発明の光学機器の製造方法は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段の前面に配設される光学素子とを備えた光学機器の製造方法であって、前記光学素子の被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層を形成する工程を有することを特徴とする。
本発明の他の光学機器の製造方法は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段を備えた光学機器の製造方法であって、前記撮像手段は、撮像素子と、前記撮像素子のカバー部材とを含み、前記カバー部材の被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層を形成することを特徴とする。
本発明の光学素子は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段を有する光学機器に用いられ、前記撮像手段に対して被写体側に配設されて、かつ、前記被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層が形成されていることを特徴とする。
本発明の撮像手段のカバー部材は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段を有する光学機器に用いられ、前記撮像手段を構成する撮像素子に対して被写体側に配設されて、かつ、前記被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層が形成されていることを特徴とする。
An optical device manufacturing method according to the present invention is an optical device manufacturing method including an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical signal, and an optical element disposed on a front surface of the imaging unit, It is characterized by having a step of forming a fine particle deposition layer on the object side surface of the optical element by laser ablation.
Another method of manufacturing an optical device according to the present invention is a method of manufacturing an optical device including an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical signal, the imaging unit including an imaging element and a cover for the imaging element. And a particulate deposition layer is formed on the surface of the cover member on the subject side by a laser ablation method.
The optical element of the present invention is used in an optical apparatus having an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical signal, and is disposed on the subject side with respect to the imaging unit and has a laser on a surface on the subject side. A fine particle deposition layer is formed by an ablation method.
The cover member of the image pickup means of the present invention is used in an optical device having an image pickup means for converting an optical image of a subject into an electric signal, and is disposed on the subject side with respect to the image pickup element constituting the image pickup means, and A fine particle deposition layer is formed on the surface on the object side by a laser ablation method.
本発明によれば、光学素子の被写体側の表面或いは撮像手段の被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層を形成したので、光学的な悪影響がなく、光学素子の被写体側の表面或いは撮像手段の被写体側の表面への異物の付着力を低くすることができ、塵埃等の異物が付着するのを抑制することができる。 According to the present invention, since the fine particle deposition layer is formed by the laser ablation method on the surface of the optical element on the subject side or on the subject side of the imaging means, there is no adverse optical effect, and the subject side surface of the optical element or the imaging is performed. The adhesion force of foreign matter to the surface of the means on the subject side can be reduced, and foreign matter such as dust can be prevented from adhering.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るレンズ交換式のデジタル一眼レフカメラ(D−SLR)のシステム構成を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態のD−SLRは、カメラ本体100と、カメラ本体100に着脱可能に装着されるレンズ装置102とを有する。D−SLRは、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子を用いた単板式のデジタルカラーカメラであり、撮像素子を連続的又は単発的に駆動して、動画像又は静止画像を表わす画像信号を得る。ここで、撮像素子は、露光した光を画素毎に電気信号に変換して受光量に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷を読み出すタイプのエリアセンサである。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a system configuration of a lens interchangeable digital single-lens reflex camera (D-SLR) according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the D-SLR of the present embodiment includes a
図1において、カメラ本体100のマウント機構101にレンズ装置102が取り外し可能に装着される。このマウント機構101を介してレンズ装置102がカメラ本体100に電気的、機械的に接続される。焦点距離の異なるレンズ装置102をカメラ本体100に装着することによって、様々な画角の撮影画面を得ることが可能である。
In FIG. 1, a
カメラ本体100内には、光軸L1上に、ハーフミラー111、サブミラー122、フォーカルプレンシャッタ50、撮像部10が配設される。撮像部10は、詳細は後述するが光学素子11や撮像素子15を含むものであり、レンズ装置102の絞り104及び撮影光学系103から固体撮像装置15に至る光軸L1中にカットオフ周波数を制限する光学素子11が配置される。これにより、固体撮像装置15上に物体像(光学像)の必要以上に高い空間周波数成分が伝達されないようにすることができる。
In the
固体撮像装置15から読み出された信号は、後述するように所定の処理が施された後、画像データとしてディスプレイユニット107に表示される。ディスプレイユニット107はカメラ本体100の背面に取り付けられており、使用者はディスプレイユニット107での表示を直接観察できるようになっている。ディスプレイユニット107を有機EL空間変調素子や液晶空間変調素子、微粒子の電気泳動を利用した空間変調素子等で構成すれば、消費電力を小さくすることができ、かつ、ディスプレイユニット107の薄型化を図ることができる。これにより、D−SLRの省電力化及び小型化を図ることができる。
The signal read from the solid-
固体撮像装置15は、具体的には、増幅型撮像素子の1つであるCMOSプロセスコンパチブルのセンサ(CMOSセンサと略す)である。CMOSセンサの特長の一つとして、エリアセンサ部のMOSトランジスタと撮像装置駆動回路、AD変換回路、画像処理回路といった周辺回路を同一工程で形成できるので、マスク枚数、プロセス工程をCCDと比較して大幅に削減することができる。また、任意の画素へのランダムアクセスが可能であるといった特長も有し、ディスプレイ用に間引いた読み出しが容易であり、ディスプレイユニット107において高い表示レートでリアルタイム表示が行える。固体撮像装置15は、前述した特長を利用し、ディスプレイ画像出力動作(固体撮像装置15の受光領域のうち一部を間引いた領域での読み出し)及び高精彩画像出力動作(全受光領域での読み出し)を行う。
Specifically, the solid-
可動型のハーフミラー111は、撮影光学系103からの光束のうち一部を反射させるとともに、残りを透過させる。ハーフミラー111の屈折率はおよそ1.5であり、厚さが0.5mm程度である。
The
ハーフミラー111の反射により形成される物体像の予定結像面にはフォーカシングスクリーン105、更にその上部にはペンタプリズム112が配置される。フォーカシングスクリーン105上に結像された物体像はファインダレンズ109により観察することができる。ファインダレンズ109は、単数もしくは複数のファインダレンズ(不図示)により構成される。フォーカシングスクリーン105、ペンタプリズム112、及びファインダレンズ109がファインダ光学系を構成する。また、フォーカシングスクリーン105上には、光学ファインダ内情報表示ユニット180により特定の情報が表示される。
A focusing
ハーフミラー111の背後(像面側)には可動型のサブミラー121が配置されており、ハーフミラー111を透過した光束のうち光軸L1に近い光束を反射させて焦点検出ユニット121に導く。サブミラー122は、ハーフミラー111の不図示の保持部材に設けられた回転軸を中心に回転し、ハーフミラー111の動きに連動して移動する。焦点検出ユニット121は、サブミラー122からの光束を受光して位相差検出方式による焦点検出を行う。
A
ハーフミラー111及びサブミラー122からなる光路分割系は、ファインダ光学系に光を導くための第1の光路分割状態と、不図示の結像レンズからの光束をダイレクトに固体撮像装置15に導くために撮影光路から退避した第2の光路分割状態(図2中破線で示した位置:111´及び122´)をとることができる。
The optical path splitting system composed of the
カメラ本体100の上部には、可動式の閃光発光ユニット114が設けられる。閃光発光ユニット114は、カメラ本体100に収納される収納位置と、カメラ本体100から突出した発光位置との間で移動可能である。
A movable flash
メインスイッチ119は、D−SLRを起動させるためのスイッチである。レリーズボタン120は、2段階で押圧操作されるボタンであり、半押し操作で撮影準備動作(測光動作や焦点調節動作等)が開始され、全押し操作で撮影動作(固体撮像装置15から読み出された画像データの記録媒体への記録)が開始される。
The
図2は、本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの撮像部10及びフォーカルプレンシャッタ50の概略構成を説明するための側方断面図である。図2に示すように、撮像部10において、11は薄板形状の光学素子である。12は光学素子11を保持する保持部材12である。13は支持板であり、光学素子11の表面と当接した状態で光学素子11及び保持部材12を一体化させている。15は固体撮像装置であり、撮像素子15b、撮像素子15bを保護するためのカバー部材15a、接続端子15cを含んで構成される。16はシール部材であり、固体撮像装置15のカバー部材15aと光学素子11との間を密封する。17は基板であり、固体撮像装置15の接続端子15cが接続するとともに、D−SLR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る。18は保持板であり、固体撮像装置15と一体化して固体撮像装置15を不図示のD−SLRのシャーシに不図示のビスによって固定する。
FIG. 2 is a side sectional view for explaining a schematic configuration of the
光学素子11のフォーカルプレンシャッタ50側(被写体側)の表面には、SiO2微粒子堆積層11aが成膜されている。SiO2微粒子堆積層11aは、レーザアブレーション法により光学素子11の表面に形成されたものであり、厚みが1nm程度となっている。
On the surface of the
一方、フォーカルプレンシャッタ50において、21は先幕であり、複数のシャッタ羽根21a〜21dにより構成される。22は後幕であり、先幕21と同様に複数のシャッタ羽根により構成される。23は中間板であり、先幕21及び後幕22の駆動スペースを分割する。24は後幕22の押え板であり、撮像のためにその略中央部に開口が設けられる。25は先幕21の押え板であり、撮像のためにその略中央部に開口が設けられている。29はストッパゴムであり、先幕21の各シャッタ羽根21a〜21dが開いたときに、その位置決めとなるストッパ部を有する。
On the other hand, in the
図3は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。図3を参照して、本実施形態に係るD−SLR100の撮像、記録に関する部分を説明する。D−SLR100は、撮像系、画像処理系、記録再生系、及び制御系を有する。撮像系は、撮影光学系103及び固体撮像装置15を含む。画像処理系は、A/D変換器130、RGB画像処理回路131、及びYC処理回路132を含む。記録再生系は、記録処理回路133及び再生処理回路134を含む。制御系は、カメラシステム制御回路135、操作検出回路136、及び撮像装置駆動回路137を含む。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the digital single-lens reflex camera according to the present embodiment. With reference to FIG. 3, the part regarding the imaging and recording of the D-
接続端子138は、外部のコンピュータ等に接続され、データの送受信を行うために規格化されている。前述した電気回路は、不図示の小型燃料電池からの電力供給を受けて駆動する。
The
撮像系は、物体からの光を撮影光学系103を介して固体撮像装置15の撮像面に結像させる光学処理系である。絞り104の駆動を絞り駆動源143を介して制御するとともに、必要に応じてフォーカルプレンシャッタ50の駆動をシャッタ制御回路145を介して制御することによって、適切な光量の物体光を固体撮像装置15で受光させる。
The imaging system is an optical processing system that forms an image of light from an object on the imaging surface of the solid-
固体撮像装置15としては、正方画素が長辺方向に3700個、短辺方向に2800個並べられ、合計約1000万個の画素数を有する撮像素子が用いられている。そして、各画素にR(赤色)G(緑色)B(青色)のカラーフィルタが交互に配置され、4画素が一組となるいわゆるベイヤー配列を構成する。ベイヤー配列では、観察者が画像を見たときに強く感じやすいGの画素を、Rの画素やBの画素よりも多く配置することで、総合的な画像性能を上げている。一般に、この方式の撮像素子を用いる画像処理では、輝度信号は主にGから生成し、色信号はR、G、Bから生成する。
As the solid-
固体撮像装置15から読み出された信号は、A/D変換器130を介して画像処理系に供給されて、この画像処理系により画像処理によって画像データが生成される。A/D変換器130は、固体撮像装置15の各画素から読み出された信号の振幅に応じて、例えば固体撮像装置15の出力信号を10ビットのデジタル信号に変換して出力する信号変換回路である。以降の画像処理はデジタル処理にて実行される。
The signal read from the solid-
画像処理系は、R、G、Bのデジタル信号から所望の形式の画像信号を得る処理系であり、R、G、Bの色信号を輝度信号Y及び色差信号(R−Y)、(B−Y)にて表わされるYC信号等に変換する。 The image processing system is a processing system that obtains an image signal of a desired format from R, G, and B digital signals. The color signal of R, G, and B is converted into a luminance signal Y and a color difference signal (R−Y), (B -Y), and the like.
RGB画像処理回路131は、A/D変換器130の出力信号を処理する信号処理回路である。RGB画像処理回路131は、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路を有する。
The RGB
YC処理回路132は、輝度信号Y及び色差信号R−Y、B−Yを生成する信号処理回路である。YC処理回路132は、高域輝度信号YHを生成する高域輝度信号発生回路、低域輝度信号YLを生成する低域輝度信号発生回路、色差信号R−Y、B−Yを生成する色差信号発生回路を有する。輝度信号Yは、高域輝度信号YHと低域輝度信号YLを合成することによって形成される。
The
記録再生系は、不図示のメモリへの画像信号の出力と、ディスプレイユニット107への画像信号の出力とを行う処理系である。記録処理回路133は、メモリへの画像信号の書き込み処理及び読み出し処理を行う。再生処理回路134は、メモリから読み出した画像信号を再生して、ディスプレイユニット107に出力する。
The recording / reproducing system is a processing system that outputs an image signal to a memory (not shown) and outputs an image signal to the
記録処理回路133は、静止画データ及び動画データを表わすYC信号を所定の圧縮形式にて圧縮するとともに、圧縮されたデータを伸張させる圧縮伸張回路を内部に有する。圧縮伸張回路は、信号処理のためのフレームメモリ等を有し、このフレームメモリに画像処理系からのYC信号をフレーム毎に蓄積し、複数のブロックのうち各ブロックから蓄積された信号を読み出して圧縮符号化する。圧縮符号化は、例えばブロック毎の画像信号を2次元直交変換、正規化及びハフマン符号化することにより行う。
The
再生処理回路134は、輝度信号Y及び色差信号R−Y、B−Yをマトリクス変換して、例えばRGB信号に変換する。再生処理回路134によって変換された信号はディスプレイユニット107に出力され、可視画像として表示(再生)される。再生処理回路134及びディスプレイユニット107は、Bluetooth(登録商標)等の無線通信を介して接続されていてもよく、このように構成すれば、このカメラで撮像された画像を離れたところからモニタすることができる。
The
制御系は、D−SLRに設けられた各種スイッチの操作に応じて撮像系、画像処理系及び記録再生系での駆動を制御する処理系である。操作検出回路136は、メインスイッチ119、レリーズボタン120等(他のスイッチは不図示)の操作を検出して、この検出結果をカメラシステム制御回路135に出力する。カメラシステム制御回路135は、操作検出回路136からの検出信号を受けることで、検出結果に応じた動作を行う。また、カメラシステム制御回路135は、撮像動作を行う際のタイミング信号を生成して、撮像装置駆動回路137に出力する。
The control system is a processing system that controls driving in the imaging system, the image processing system, and the recording / reproducing system in accordance with the operation of various switches provided in the D-SLR. The
撮像装置駆動回路137は、カメラシステム制御回路135からの制御信号を受けて固体撮像装置15を駆動させるための駆動信号を生成する。情報表示回路142は、カメラシステム制御回路135からの制御信号を受けて光学ファインダ内情報表示ユニット180の駆動を制御する。
The imaging
例えばレリーズボタン120の全押し操作があった場合、カメラシステム制御回路135は、固体撮像装置15の駆動、RGB画像処理回路131の動作、記録処理回路133の圧縮処理等を制御する。さらに、情報表示回路142を介して光学ファインダ内情報表示ユニット180の駆動を制御することによって、光学ファインダ内での表示(表示セグメントの状態)を変更する。
For example, when the
次に、撮影光学系103の焦点調節動作に関して説明する。カメラシステム制御回路135は、AF制御回路140と接続している。また、レンズ装置102をカメラ本体100に装着することで、カメラシステム制御回路135は、マウント接点101a、102aを介してレンズ装置102内のレンズシステム制御回路141と接続される。そして、AF制御回路140及びレンズシステム制御回路141と、カメラシステム制御回路135とは、特定の処理の際に必要となるデータを相互に通信する。
Next, the focus adjustment operation of the photographic
焦点検出ユニット121は、撮影画面内の所定位置に設けられた焦点検出領域での検出信号をAF制御回路140に出力する。AF制御回路140は、焦点検出ユニット121からの出力信号に基づいて焦点検出信号を生成し、撮影光学系103の焦点調節状態(デフォーカス量)を検出する。そして、AF制御回路140は、検出したデフォーカス量を撮影光学系103の一部の要素であるフォーカスレンズの駆動量に変換し、フォーカスレンズの駆動量に関する情報を、カメラシステム制御回路135を介してレンズシステム制御回路141に送信する。
The
ここで、移動する物体に対して焦点調節を行う場合、AF制御回路140は、レリーズボタン120が全押し操作されてから実際の撮像制御が開始されるまでのタイムラグを勘案して、フォーカスレンズの適切な停止位置を予測する。そして、予測した停止位置へのフォーカスレンズの駆動量に関する情報をレンズシステム制御回路141に送信する。
Here, when the focus adjustment is performed on the moving object, the
一方、カメラシステム制御回路135が、固体撮像装置15の出力信号に基づいて物体の輝度が低く、十分な焦点検出精度が得られないと判定したときには、閃光発光ユニット114を駆動することによって物体を照明する。閃光発光ユニット114でなく、D−SLRに設けられた不図示の白色LEDや蛍光管によって物体を照明するようにしてもよい。
On the other hand, when the camera
レンズシステム制御回路141は、カメラシステム制御回路135からフォーカスレンズの駆動量に関する情報を受信すると、レンズ装置101内に配置されたAFモータ147の駆動を制御する。これにより、不図示の駆動機構を介してフォーカスレンズを上記駆動量の分だけ光軸L1方向に移動させ、撮影光学系103が合焦状態となる。なお、フォーカスレンズが液体レンズ等で構成されている場合には、界面形状を変化させることになる。
When the lens
また、レンズシステム制御回路141は、カメラシステム制御回路135から露出値(絞り値)に関する情報を受信すると、レンズ装置102内の絞り駆動アクチュエータ143の駆動を制御する。これにより、上記絞り値に応じた絞り開口径となるように絞り104を動作させる。
When the lens
また、シャッタ制御回路145は、先幕駆動源35、チャージ源36、後幕駆動源37を制御する。先幕駆動源35は、公知のコイルやヨーク等で構成された電磁アクチュエータと駆動レバー等により構成される。チャージ源36は、開き動作を行った先幕21を再び図1に示した閉状態にするために、閉じ動作を行うための駆動レバーやスプリング等により構成される。後幕駆動源37は、後幕22の開閉動作を行うための、公知のコイルやヨーク等により構成された電磁アクチュエータと駆動レバー等で構成される。カメラシステム制御回路135からのシャッタ速度に関する情報を受信すると、先幕駆動源35、後幕駆動源37及びチャージ駆動源36の駆動を制御する。これにより、上記シャッタ速度になるようにフォーカルプレンシャッタ50の先幕21及び後幕22を動作させる。このフォーカルプレンシャッタ50と絞り104の動作により、適切な光量の物体光を像面側に向かわせることができる。
The
また、AF制御回路140において物体にピントが合ったことが検出されると、この情報はカメラシステム制御回路135に送信される。このとき、レリーズボタン120の全押し操作があれば、前述したように撮像系、画像処理系及び記録再生系によって撮影動作が行われる。
When the
次に、図4を参照して、本実施形態の光学素子11の表面に形成されたSiO2微粒子堆積層11aの効果について説明する。図4(a)は、その表面をアブレーション処理せずに真空蒸着法によりその最表面に厚さ90nm程度のSiO2蒸着膜を設けた基板と蒸留水との接触角を測定したときの様子を示したものである。それに対して、図4(b)は、その最表面に厚さ1nm程度のSiO2微粒子堆積層(以下、「堆積層11a」と略す)をアブレーション処理により設けた基板と蒸留水との接触角を測定したときの様子を示したものである。
Next, the effect of the SiO 2 fine
接触角の測定は、協和界面科学(株)製の全自動接触角計Model CA-W型を用いて行った。接触角の測定は静適法で行い、液滴を滴下して20秒後の値を接触角の測定値とした。それぞれの基板で接触角を複数回測定し、その平均値を求めたところ、真空蒸着法によりその最表面にSiO2蒸着膜を設けた基板では接触角平均が48.9度(偏差は1.0度)であった。それに対して、アブレーション処理によりその最表面に堆積層11aを設けた基板では接触角平均が66.2度(偏差は1.1度)であった。
The contact angle was measured using a fully automatic contact angle meter Model CA-W manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The contact angle was measured by a static method, and the
基板に堆積層11aを成膜するアブレーション処理は以下の通りである。例えば特許文献3にあるように、真空容器内で用意したターゲット(本実施形態の場合はSiO2)にパルスレーザ光(紫外線レーザ)を照射することによって放出されるターゲットの微粒子(微細化粒子)を基板に堆積させるものである。
The ablation process for forming the
使用したターゲットは(株)高純度化学研究所製のSiO2ターゲットであり、パルスレーザの波長は266nm、出力は50mJ/pulseであり、真空容器内をヘリウムガス雰囲気で圧力を0.05Paとした。 The target used was a SiO 2 target manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., the wavelength of the pulse laser was 266 nm, the output was 50 mJ / pulse, the inside of the vacuum vessel was helium gas atmosphere, and the pressure was 0.05 Pa. .
一般に、液体と固体の接触角をθとすると、次式(1)が成立する(「粉体の基礎物性」粉体工学会編より)。 In general, when the contact angle between a liquid and a solid is θ, the following equation (1) is established (from “Basic Properties of Powder” edited by the Powder Engineering Society).
式(1)において、ΔγLは液体の表面エネルギーの変化量(mJ/m2)、γCは固体の臨界表面張力(mJ/m2)である。式(1)より、θが90度より小さく、かつ、ΔγLを一定と考えると、固体の臨界表面張力γCが小さくなる程、接触角θは大きくなる。言い換えれば、固体の表面エネルギーが小さくなる程、液体(ここでは蒸留水)の接触角θが大きくなる。したがって、図4(a)と図4(b)を比べた場合、図4(b)に示したように接触角の大きい結果となったアブレーション処理した基板の方が表面エネルギーは小さいと言える。 In equation (1), Δγ L is the amount of change in the surface energy of the liquid (mJ / m 2 ), and γ C is the critical surface tension (mJ / m 2 ) of the solid. Assuming that θ is smaller than 90 degrees and Δγ L is constant from equation (1), the contact angle θ increases as the critical surface tension γ C of the solid decreases. In other words, as the surface energy of the solid decreases, the contact angle θ of the liquid (here, distilled water) increases. Therefore, when FIG. 4A is compared with FIG. 4B, it can be said that the surface energy of the ablated substrate that has a large contact angle as shown in FIG. 4B is smaller.
図4(c)は、図2中のAの拡大図であり、光学素子11の表面に塵埃30が付着した様子を示したものである。後述するように、塵埃30と光学素子11の表面との間には液架橋が形成される。本実施形態のように光学素子11の表面に堆積層11aが有る場合に形成される液架橋(図4(c)中実線で表示)を70として示す。また、光学素子11の表面に堆積層11aが無い場合に形成される液架橋(図4(c)中破線で表示)を70'として示す。これは、図4(a)及び図4(b)に示した結果に基づいたものである。つまり、光学素子11の表面に堆積層11aが有る場合と無い場合とでは、接触角θが異なり、それぞれθ1、θ2となる(θ1<θ2、図4(c)参照)。
FIG. 4C is an enlarged view of A in FIG. 2 and shows a state where the
塵埃30が光学素子11の表面に付着した場合、空気中に含まれる水分子(不図示)が塵埃30と光学素子11の表面との間で凝集して液架橋70を形成する。この液架橋70によって、塵埃30と光学素子11の表面との間には液架橋力という、次式(2)で示される付着力FLが作用する(「分子間力と表面力」J・N・イスラエルアチヴィリ著より)。
When the
式(2)において、γsvは基板(本実施形態においては光学素子11)の表面エネルギー(mJ/m2)、Rは塵埃30の半径(m)である。ここで、同一半径の塵埃30に対する液架橋力を考えた場合、塵埃30の半径Rは一定であるから、塵埃30が付着している基板の表面エネルギーγsvが小さい方が付着力FLも小さいと言える。これは、塵埃30と堆積層11aの表面との間に形成される液架橋70と、塵埃30と光学素子11の表面との間に形成される液架橋70'の大きさを比べると、堆積層11aが無い場合(図4(c)中、S2)の液架橋70'に比べて、堆積層11aが有る場合の液架橋70の方が小さくなる(図4(c)中、S1)ので、液架橋70が小さい方が付着力FLも小さくなる。
In equation (2), γ sv is the surface energy (mJ / m 2 ) of the substrate (
また、前述したように、堆積層11aの有無によって基板(光学素子11)の表面エネルギーγsvが異なるから、堆積層11aが有る場合の表面エネルギーγsv1と、堆積層11aが無い場合の付着力γsv2とを比較すると、γsv1<γsv2となる。よって、堆積層11aが有る場合の付着力FL1と、堆積層11aが無い場合の付着力FL2とを比較すると、式(2)からFL1<FL2となる。
Further, as described above, since the surface energy γ sv of the substrate (optical element 11) varies depending on the presence or absence of the deposited
これとは別に、塵埃30と光学素子11の表面との間には相互作用力であるファンデルワールス力が作用する。ファンデルワールス力は、次式(3)で示される付着力FVとなる。
Apart from this, van der Waals force, which is an interaction force, acts between the
式(3)において、Aは塵埃30のハマーカー定数(J)、Dは塵埃30の直径(m)、Zは塵埃30と光学素子11の表面との分離距離で0.4nmである。ここで、ハマーカー定数は、次式(4)に示すように、基板の表面エネルギーγと比例関係がある(「分子間力と表面力」J・N・イスラエルアチヴィリ著より)。
In Expression (3), A is the Hamarker constant (J) of the
ここで、同一の塵埃30に対するファンデルワールス力を考えた場合、塵埃30の直径D及び塵埃30と光学素子11の表面との分離距離Zは一定である。したがって、光学素子11の表面に堆積層11aが有る場合と無い場合とでは、光学素子11の表面エネルギーγが異なることになる。
Here, when van der Waals force with respect to the
前述したように、堆積層11aが有る場合の表面エネルギーγsv1と、堆積層11aが無い場合の付着力γsv2を比較すると、γsv1<γsv2である。したがって、式(4)より、堆積層11aが有る場合のハマーカー定数A1と、堆積層11aが無い場合のハマーカー定数A2を比較すると、次式(5)が成立する。
A1<A2・・・(5)
As described above, when the surface energy γ sv1 in the presence of the deposited
A 1 <A 2 (5)
不等式(5)と式(3)から、堆積層11aが有る場合のファンデルワールス力付着力FV1と、堆積層11aが無い場合の付着力FV2とを比較すると、FV1<FV2となる。つまり、堆積層11aによって、塵埃30の堆積層11a(光学素子11)への付着力である液架橋力とファンデルワールス力を低くすることができる。これにより、塵埃30が光学素子11に付着しようとしても、堆積層11aが有る場合はその付着力が小さいので、塵埃30に加わる重力の影響により光学素子11の表面から落下し、光学素子11の表面に付着しにくくなる。
From the inequalities (5) and (3), when the van der Waals force adhesion F V1 with the deposited
図5は、堆積層11aのTEM観察像である。図5では、堆積層11aの構造が観察できるように、前述の条件でSi基板上にアブレーションし、そのSi基板の略中央断面を示している。図5に示すように、Si基板の上に厚みが3nm程度のSiO2膜ができていることが分かる。また、その表面に形成される凹凸高さは0.5nm程度であることも分かる。通常、Si基板上には1〜2nm程度の自然酸化膜が形成されるので、アブレーション処理による堆積層11aの厚みは1nm程度であることが分かった。
FIG. 5 is a TEM observation image of the deposited
以下、堆積層11aによる塵埃30の光学素子11への付着力低下効果を確認した結果を示す。図6は、付着力低下効果を確認した治具の概略構成を示す図である。同図において、31は電極部材であり、不図示の駆動源により所定速度で光学素子11の表面を位置31xから位置31yに向かって、同図中X方向に移動する。
Hereinafter, the result of confirming the effect of reducing the adhesion force of the
また、電極部材31には、図7に示すように、電極31a〜31eが光学素子11との対向面側に設けられている。電極31a、31c、及び31eは不図示部にて接合して同電位となり、また、電極31b及び31dも同じく不図示部にて接合して同電位となり、電極31a、31c、31e及び電極31b、31d間には所定の電位差が生じるように電圧が印加される。これにより、電極31a、31c、31e及び電極31b、31d間にはグラディエント力が発生する。
In addition, as shown in FIG. 7,
このグラディエント力が発生する原理について、以下に説明する。図8(a)に示すように、対向する平面電極間に、(1)プラスに帯電した粒子、(2)マイナスに帯電した粒子、(3)帯電していない粒子、を挿入する場合を考える。 The principle of generating this gradient force will be described below. As shown in FIG. 8A, consider a case where (1) positively charged particles, (2) negatively charged particles, and (3) uncharged particles are inserted between opposing planar electrodes. .
3種類の粒子を均一電界部に挿入すると、(1)プラス帯電粒子はクーロン力で負極に移動、(2)マイナス帯電粒子はクーロン力で正極に移動、(3)非帯電粒子は分極により内部電荷が発生するが、クーロン力が釣り合うので移動しない、となる。 When three types of particles are inserted into the uniform electric field, (1) positively charged particles move to the negative electrode with Coulomb force, (2) negatively charged particles move to the positive electrode with Coulomb force, and (3) uncharged particles are internalized by polarization. Electric charges are generated, but they do not move because the Coulomb forces are balanced.
次いで、(3)の粒子を電極下端の不平等電界部に移動すると、電気力線の曲がりに応じてクーロン力に上方向の分力が発生する。この分力がグラディエント力である。なお、(1)及び(2)の帯電粒子も分極によりグラディエント力が発生し、作用力はクーロン力とグラディエント力の合力となる。 Next, when the particle of (3) is moved to the unequal electric field portion at the lower end of the electrode, an upward component force is generated in the Coulomb force according to the bending of the electric field lines. This component force is the gradient force. The charged particles of (1) and (2) also generate a gradient force due to polarization, and the acting force is the resultant force of the Coulomb force and the gradient force.
上記内容を、図8(b)及び(c)に示したように、平面状に並された対の電極で考える。電極間隔(ギャップ長)が均一な電極(図8(b))と不均一な電極(図8(c))とを比較すると、後者は平面方向にも不平等電界が生ずる。つまり、電界の不均一性がより大きくできるので、電極の平面方向だけではなく、電極の厚み方向にもグラディエント力が働くことになる。 The above contents are considered with a pair of electrodes arranged in a plane as shown in FIGS. Comparing an electrode with a uniform electrode spacing (gap length) (FIG. 8B) and a non-uniform electrode (FIG. 8C), the latter generates an unequal electric field in the plane direction. That is, since the non-uniformity of the electric field can be increased, the gradient force acts not only in the planar direction of the electrode but also in the thickness direction of the electrode.
ここで、図8(d)に示すように、電極部材31に直流印加することで、(1)プラス帯電粒子はクーロン力で負極に、(2)マイナス帯電粒子はクーロン力で正極に、(3)非帯電粒子はグラディエント力で両極の中間に、吸引することができる。すなわち、静電吸引とグラディエント力吸引の両効果を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 8D, by applying a direct current to the
つまり、電極部材31と対向する光学素子11の表面に付着した塵埃30にはクーロン力である垂直方向の力が作用するだけではなく、グラディエント力によるせん断力も作用することになる。したがって、塵埃30が帯電していても、帯電していなくても光学素子11の表面から除去することが可能になる。
That is, not only a vertical force, which is a Coulomb force, acts on the
図9には、このグラディエント力を利用した図6に示した治具を用いた塵埃30の除去結果を示す。図9に示すように、堆積層11aが無い光学素子11(図9中では無垢基板と表現)に比べて、堆積層11aが有る光学素子11(図9中ではアブレーション基板と表現)は接触角が大きく、また塵埃30の除去率も高くなっていることが分かる。
In FIG. 9, the removal result of the
これは、堆積層11aが有ることによって光学素子11の表面エネルギーが低下し、それに伴い、光学素子11の表面に付着している塵埃30の除去率が向上することが確認できたことになる。つまり、堆積層11aが有ることによって、光学素子11の表面への塵埃の付着が抑制されるだけではなく、付着した塵埃を除去することが容易になる。
This confirms that the surface energy of the
以上の構成によれば、光学的な悪影響を与えることなく、光学素子11の表面に塵埃等の異物が付着するのを抑制することができる。
According to the above configuration, foreign matter such as dust can be prevented from adhering to the surface of the
(他の実施形態)
上記実施形態では、光学素子11の表面にSiO2微粒子堆積層11aを設けているが、図10に示すように、光学素子11がフォーカルプレンシャッタ50と固体撮像装置15との間に設けていない場合、つまり、フォーカルプレンシャッタ50と固体撮像装置15が対向している場合には、固体撮像装置15の表面に付着する塵埃が問題となる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the SiO 2 fine
この場合でも、図10に示すように、固体撮像装置15のカバー部材15aの表面にレーザアブレーション法によりSiO2微粒子堆積層80を設けるとよい。これにより、前述した実施形態と同等の効果が得られるので、光学的な悪影響を与えることなく、固体撮像装置15の表面に塵埃が付着するのを抑制することができる。
Even in this case, as shown in FIG. 10, it is preferable to provide the SiO 2 fine
10:撮像部
11:光学素子
11a、80:SiO2微粒子堆積層
15:固体撮像装置
15a:カバー部材
15b:撮像素子
15c:接続端子
30:塵埃
50:フォーカルプレンシャッタ
10: imaging unit 11:
Claims (7)
前記光学素子の被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層を形成する工程を有することを特徴とする光学機器の製造方法。 An optical device manufacturing method comprising: an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical signal; and an optical element disposed on a front surface of the imaging unit,
A method of manufacturing an optical device, comprising: forming a fine particle deposition layer on a subject side surface of the optical element by a laser ablation method.
前記撮像手段は、撮像素子と、前記撮像素子のカバー部材とを含み、前記カバー部材の被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層を形成することを特徴とする光学機器の製造方法。 A method of manufacturing an optical apparatus including an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical signal,
The method of manufacturing an optical apparatus, wherein the imaging unit includes an imaging element and a cover member of the imaging element, and a fine particle deposition layer is formed on a subject side surface of the cover member by a laser ablation method.
前記撮像手段に対して被写体側に配設されて、かつ、前記被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層が形成されていることを特徴とする光学素子。 Used in an optical device having an imaging means for converting an optical image of a subject into an electrical signal,
An optical element which is disposed on the subject side with respect to the image pickup means and has a fine particle deposition layer formed on the surface of the subject side by a laser ablation method.
前記撮像手段を構成する撮像素子に対して被写体側に配設されて、かつ、前記被写体側の表面にレーザアブレーション法により微粒子堆積層が形成されていることを特徴とする前記撮像手段のカバー部材。 Used in an optical device having an imaging means for converting an optical image of a subject into an electrical signal,
The cover member of the image pickup means, wherein the image pickup element constituting the image pickup means is disposed on the subject side, and a fine particle deposition layer is formed on the surface of the subject side by a laser ablation method. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007081715A JP2008244770A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007081715A JP2008244770A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008244770A true JP2008244770A (en) | 2008-10-09 |
Family
ID=39915572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007081715A Pending JP2008244770A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008244770A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200465126Y1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-02-04 | 진 숙 이 | Camera cover for cctv |
-
2007
- 2007-03-27 JP JP2007081715A patent/JP2008244770A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200465126Y1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-02-04 | 진 숙 이 | Camera cover for cctv |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4708965B2 (en) | Imaging device | |
EP1648164B1 (en) | Image capture apparatus | |
JP4819575B2 (en) | Imaging device | |
JP4811358B2 (en) | Imaging device | |
US8259209B2 (en) | Optical device and control method thereof | |
US8366330B2 (en) | Optical device | |
JP2007286443A (en) | Optical apparatus and foreign matter removal method for the optical apparatus | |
JP2005292404A (en) | Accessory device | |
JP2007206640A (en) | Single lens reflex camera and imaging unit | |
JP4429183B2 (en) | Accessory device | |
JP4863440B2 (en) | Optical apparatus and control method thereof | |
JP5111219B2 (en) | Optical equipment | |
JP2007187846A (en) | Optical instrument | |
JP5028163B2 (en) | Optical equipment | |
JP2008244770A (en) | Manufacturing method of optical apparatus, optical element, and cover member | |
JP2006293036A (en) | Optical equipment, and foreign matter removing method for optical equipment | |
JP5283837B2 (en) | Optical equipment | |
JP4788384B2 (en) | Imaging device | |
JP2006171243A (en) | Cleaning apparatus | |
JP2006173674A (en) | Cleaning unit | |
JP2009188838A (en) | Optical apparatus |