JP2009017406A - 撮像装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃などの影響を低減し得る撮像装置および光学機器を提供する。
【解決手段】
光学系による像を撮像する撮像部（３６）と、前記撮像部よりも前記光学系側に備えられ前記光学系から射出された光を透過させる透過部（３２）とを備える撮像装置であって、前記透過部は、導電性と撥水性とを有する撮像装置（３０）。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、光路中の部材に対する塵埃の付着を防止できる撮像装置に関する。

デジタル一眼レフカメラに代表される撮像装置を有する光学機器では、光路中の透光部材に塵埃が付着し、撮影された像に前記塵埃が写り込むという問題が発生する場合がある。

このような問題を解決するための従来技術としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。このような従来技術は、表面に超撥水性の薄膜が形成された光学フィルタを有しており、前記表面への水分を伴っている塵埃の付着を低減するものである。

しかしながら、このような従来技術においては、光路中における光学フィルタ等の透光部材表面が、何らかの原因で帯電する場合がある。この場合、帯電により発生した静電力によって、塵埃が前記部材表面に引き寄せられて付着し、撮影された像に前記塵埃が写り込むという問題が発生していた。
特開２００６−３５２８３６号公報

本発明の目的は、塵埃などの影響を低減し得る撮像装置及び光学機器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置（３０）は、
光学系による像を撮像する撮像部（３６）と、
前記撮像部（３６）よりも前記光学系側に備えられ前記光学系から射出された光を透過させる透過部（３２）とを備える撮像装置（３０）であって、
前記透過部（３２）は、導電性と撥水性とを有する。

また、例えば、前記透過部（３２）は、導電性を有する第１層（４２）と、撥水性を有する第２層（４４）とを含み、
前記第１層と前記第２層とは対向して備えられていてもよい。

例えば、前記第１層（４２）は、前記第２層（４４）よりも前記光学系側に備えられていてもよい。

例えば、前記第２層（４４）は、前記第１層（４２）よりも前記光学系側に備えられていてもよい。

例えば、前記透過部（３２）は、導電性及び撥水性を有する層（４６）を含んでもよい。

例えば、前記撥水性を有する第２層（４４）もしくは、前記導電性及び撥水性を有する層（４６）に、シリコン、フッ素及び炭素の少なくとも１つが含まれていてもよい。

例えば、前記透過部（３２）は、前記光学系側の面の少なくとも一部に、凹凸（４４ａ，４６ａ）が形成されていてもよい。

例えば、前記透過部（３２）は、前記光学系側の面の少なくとも一部の水滴接触角が１１５度以上であってもよい。

例えば、本願発明に係る撮像装置（３０）は、入射光の周波数に応じて透過率が異なるフィルタ（３４）及び、複屈折性を有するフィルタの少なくとも一方を有し、
前記フィルタは、前記透過部（３２）と前記撮像部（３６）との間に備えられていてもよい。

例えば、前記フィルタ（３４）は、前記透過部（３２）と一体に備えられていてもよい。

例えば、本願発明に係る撮像装置（３０）は、前記透過部（３２）を振動させる振動部を含んでもよい。

本願発明に係る光学機器は、上記いずれかの撮像装置を備える。

なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに関する概略断面図、
図２は、図１に係る撮像ユニットにおける光学ローパスフィルタ付近の拡大断面図、
図３は、図２に係る光学ローパスフィルタの表面微細構造を示した拡大模式図、
図４は、本発明の第２実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに係る概略断面図、
図５は、本発明の第３実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに係る概略断面図である。
第１実施形態

図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニットを備えたデジタル一眼レフ型カメラに関する概略断面図であり、カメラボディ４の側断面を表している。カメラボディ４の筐体６には開口部８が形成されており、開口部８の周辺にはレンズマウント１０が形成されている。撮影時には、開口部８を覆うように交換レンズ（不図示）が設置され、交換レンズによって導かれた撮影光が、筐体６内部に導入される。

カメラボディ４の筐体６内部には、クイックリターンミラー１２，ファインダスクリーン１４、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１８、シャッタ２０および撮像ユニット３０等が具備してある。

撮像ユニット３０は、透光膜３２、光学ローパスフィルタ３４および撮像素子３６を有する。撮像素子３６は、その交換レンズ側の表面に、撮影光を受光する受光面を有している。ローパスフィルタ３４は、撮像素子３６の受光面を覆うように、撮像素子３６の前面に配置されている。ローパスフィルタ３４は、撮像に際して偽色（色モアレ）の発生を防止する役割をする。なお、撮像ユニット３０を構成する各部材については、撮影光が入射する面を前面とし、前面に対して撮影光の進行方向にある反対面を背面とする。

図２の拡大図に示すように、ローパスフィルタ３４の前面には、透光膜３２が形成されている。透光膜３２は、以下に示すように導電性と撥水性を有しており、カメラボディ４内部に浮遊する塵埃が、ローパスフィルタ３４前面に付着するのを防止している。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図２の破線で囲まれた部分の拡大模式図であり、ローパスフィルタ３４表面に形成された透光膜３２の表面構造のバリエーションを図示したものである。ただし、透光膜３２としては、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すバリエーションに限られず、撥水性と導電性を有している他の構造であってもよい。

図３（Ａ）に示す透光膜３２ａは、微細構造を有する撥水層４４と、導電性を有する導電層４２とからなる２層構造である。撥水層４４は、その背面がローパスフィルタ３４と密着しており、前面には導電層４２が形成されている。撥水層４４の前面には、微細な凹凸４４ａが形成されており、表面が平滑な場合に比べて、極めて広い表面積を有している。

凹凸４４ａの大きさは、光学フィルタ特性への影響が大きくならないように十分に微細にすることが望ましく、凹凸４４を微細にすることで、撥水性を向上させながら、撮影光の散乱を防止することができる。また、凹凸４４ａの構造としては、撥水層４４の表面積をより増大させるものが好ましく、たとえばフラクタル構造であっても良い。

導電層４２は、撥水層４４の凹凸４４ａを埋めてしまわないように、撥水層４４の前面に形成されている。導電層４２は、完全な連続膜である必要はなく、例えば微細な孔を有していてもよいが、少なくとも層全体が立体的に繋がっていることが好ましい。導電層４２の厚さとしては、撥水層４４の凹凸４４ａを埋めてしまわない厚さであれば特に限定されないが、好ましくは１μｍ未満である。

導電層４２を形成する物質としては、例えば、金属単体、合金等の導電性を有する物質を用いることができ、ＩＴＯ膜のような透明導電膜であっても良い。導電層４２の導電率は、例えば撥水層４４の導電率より大きく、好ましくは１０^−５（１／Ωｃｍ）以上、さらに好ましくは１０^２（１／Ωｃｍ）以上である。

このような２層構造である透光膜３２ａの表面は撥水性を有しており、透光膜３２ａ表面における水滴接触角は、好ましくは９０度より大きく、さらに好ましくは１１５度以上である。

撥水層４４の形成方法としては、アルキルケテンダイマー溶液をローパスフィルタ３４上にスピンコートした後乾燥させる方法や、フッ素系シランカップリング剤やフッ素含有ポリマーおよびこれらの混合溶液を、ローパスフィルタ３４上にスピンコート成膜した後に、熱処理する方法等が挙げられる。凝固時等に凹凸４４ａを形成させる方法の他にも、例えばフッ素系樹脂膜やシリコン膜をローパスフィルタ上に形成したのち、ラビング等の物理的手法やエッチング等により、凹凸４４ａを形成しても良い。あるいは、ダイヤモンド・ライク・カーボンを、化学気相成長法やスパッタリング法により形成した後、エッチング等により凹凸４４ａを形成してもよい。

導電層４２の形成方法としては、撥水層４４が形成された表面に、導電性を有する物質を、スピンコート法、メッキ法、蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法等を用いて膜形成する方法が挙げられる。

ただし、導電層４２および撥水層４４の形成方法は、上述の方法に限定されず、他の方法を用いることも可能である。

上述のように、図３（Ａ）に示す透光膜３２ａの表面は、撥水層４４の微細な凹凸４４ａによって撥水性を有しており、かつ、導電層４２によって導電性を有している。撥水性は、水分が関係する塵埃の付着を防止し、導電性は、静電力が関係する塵埃の付着を防止するため、撥水性と導電性の両方を有している透光膜３２ａは、その表面への塵埃の付着を効果的に防止することができる。さらに、透光膜３２ａを有する撮像ユニット３０は、透光膜３２ａの塵埃付着防止効果によって、撮影される像に塵埃が写り込む現象を効果的に防止することができる。

図３（Ｂ）に示す透光膜３２ｂは、微細構造と導電性の両方を有する混合層４６からなり、単層構造である。混合層４６は、その背面がローパスフィルタ３４と密着しており、前面には凹凸４６ａが形成されている。凹凸４６ａの大きさおよび凹凸の構造は、透光膜３２ａの撥水膜４４における凹凸４４ａと同様である。混合層４６は、例えば、上述した透光膜３２ａの導電層４２を形成する物質と同じ物質によって形成することができる。あるいは、混合層４６は、上述した透光膜３２ａの撥水層４４の材料に、金属単体、合金等の導電性を有する物質を所定量ドーピングしたものを用いて形成することもできる。

混合層４６の導電率は、好ましくは１０^−５（１／Ωｃｍ）以上、さらに好ましくは１０^２（１／Ωｃｍ）以上である。なお、導電層４２の表面における水滴接触角は、好ましくは９０度より大きく、さらに好ましくは１１５度以上である。

混合層４６の形成方法としては、アルキルケテンダイマー、あるいはフッ素系シランカップリング剤、あるいはフッ素含有ポリマー等を含む溶液に、さらに金属単体、合金等の導電性を有する物質を所定量添加した混合溶液を、ローパスフィルタ上にスピンコート等した後、熱処理を行う方法が挙げられる。その他に、導電性を有する物質を、ローパスフィルタ上に、スピンコート法、メッキ法、蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法等を用いて膜形成した後、ラビング等の物理的手法やエッチング等により、凹凸４６ａを形成しても良い。あるいは、ダイヤモンド・ライク・カーボンを、化学気相成長法やスパッタリング法により形成した後、エッチング等により凹凸４６ａを形成してもよい。

上述のように、図３（Ｂ）に示す透光膜３２ｂの表面は、混合層４６の微細な凹凸４６ａによって強い撥水性を有しており、かつ、混合層４６によって導電性を有している。撥水性は、水分が関係する塵埃の付着を防止し、導電性は、静電力が関係する塵埃の付着を防止するため、撥水性と導電性の両方を有している透光膜３２ｂは、その表面への塵埃の付着を効果的に防止することができる。

図３（Ｃ）に示す透光膜３２ｃは、図３（Ａ）に示す透光膜３２ａと同様に、導電性を有する導電層４２と、微細構造を有する撥水層４４との２層構造である。ただし、透光膜３２ｃは、第１実施形態に係る透光膜３２ａ対して、導電層４２と撥水層４４の位置関係が逆になっている。すなわち、透光膜３２ｃの導電層４２は、その背面がローパスフィルタ３４と密着しており、前面には撥水層４４が形成されている。

透光膜３２ｃの導電層４２および撥水層４４の構造は、透光膜３２ａの導電層４２および撥水層４４と同様である。ただし、図３（Ｃ）に示すように、導電膜４２は完全な連続膜であっても良く、またそれに対して、撥水膜４４は連続膜であるとは限らず、導電層４２上に不連続に分布していても良い。あるいは、図４（Ｄ）に示すように連続膜として構成することも可能である。

透光膜３２ｃの導電層４２および撥水層４４は、透光膜３２ａの導電層４２および撥水層４４と同様の方法で形成することができる。すなわち、導電層４２と撥水層４４の形成順序を、透光膜３２ａの場合と逆にすることによって、透光膜３２ｃを形成することができる。

上述のように、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示す透光膜３２ｃの表面は、撥水層４４の微細な凹凸４４ａによって強い撥水性を有しており、かつ、表面近傍の導電層４２が導電性を有しているために帯電しにくい。撥水性は、水分が関係する塵埃の付着を防止し、導電性は、静電力が関係する塵埃の付着を防止するため、撥水性と導電性の両方を有している透光膜３２ｃは、その表面への塵埃の付着を効果的に防止することができる。

第１実施形態に係る透光膜３２は、いずれのバリエーションにおいても導電性と撥水性の両方を有している。透光膜３２の撥水性は、水分が関係する塵埃の付着を防止し、導電性は、静電力が関係する塵埃の付着を防止する。したがって、第１実施形態に係る撮像ユニット２０は、透光膜３２を有することによって、光学ローパスフィルタ等の前面に塵埃が付着することを効果的に防止し、撮影される像に塵埃が写り込む現象を防止することができる。
第２実施形態

図４は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置を備えたカメラに関する概略断面図である。第２実施形態に関するカメラは、撮像ユニット６０が第１実施形態の撮像ユニット３０と異なる以外は、第１実施形態に関するカメラと同様である。

第２実施形態に係る撮像ユニット６０では、光学ローパスフィルタ３４とシャッタ２０との間に、カバーガラス６２が配置されている。カバーガラス６２は、保持部材によって周辺を保持されており、撮像素子３６とカバーガラス６２との間に密封空間６４を形成している。このような構成とすることにより、密封空間６４の内部には塵埃が侵入せず、密封空間６４内部に存在するローパスフィルタ３４等の表面には塵埃が付着するおそれがほとんどない。

カバーガラス６２の前面には、透光膜３２が形成されている。第２実施形態に係る透光膜３２は、第１実施形態で示した透光膜３２と同様であり、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に例示されたバリエーションを有する。また、第２実施形態の透光膜３２の形成方法についても、第１実施形態と同様である。ただし、第１実施形態ではローパスフィルタ３４上に透光膜３２を形成するのに対して、第２実施形態ではカバーガラス６２上に透光膜３２を形成する。

第２実施形態に係る透光膜３２は、第１実施形態において詳述したように、撥水性と導電性の両方を有している。したがって、透光膜３２の表面は、撥水性によって水分が関係する塵埃の付着を防止することができ、それと同時に、導電性によって静電力が関係する塵埃の付着も防止することができる。さらに、透光膜３２を有する撮像ユニット６０は、透光膜３２の塵埃付着防止効果によって、撮影される像に塵埃が写り込む現象を防止することができる。また、第２実施形態に係る透光膜３２は、ローパスフィルタ３４上に直接成膜する必要がないため、成膜条件に関する制約が少なく、また、製造時における成膜不良に関連する部材コストの上昇を抑制することができる。
第３実施形態

図５は、本発明の第３実施形態に係る撮像ユニット７０を備えたカメラに関する概略断面図である。第３実施形態では、撮像ユニット６０に、塵埃捕獲部材７２が取り付けられている。また、撮像ユニット６０の透光膜３２に、導線７４が接続されている。ただし、その他の構成は、第１実施形態と同様である。

塵埃捕獲部材７２は、図５に示すように、透光膜３２の周辺を囲うように配置されている。塵埃捕獲部材７２は、たとえば粘着テープを有しており、粘着テープの粘着面によって、透光膜３２近傍の空間に浮遊する塵埃を捕獲できるようになっている。このように第３実施形態では、塵埃捕獲部材７２によって透光膜３２に接近する塵埃を減少させることができるため、透光膜３２への塵埃の付着をより効果的に防止することができる。なお、塵埃捕獲部材７２としては、粘着テープを有するものに限られず、集塵フィルタを有するものや、静電力によって塵埃を捕獲するものであっても良い。

また、第３実施形態に係る透光膜３２には、図５に示すように、導線７４が接続されている。導線７４の一端は、透光膜３２中の導電性を有する部分、すなわち図３における導電層４２や混合層４６に接続されている。それに対して、導線７４の他の一端は、カメラボディ６のフレーム部６ａに接続されている。このように、第３実施形態に係る透光膜３２は、カメラボディ６のフレーム部６ａと、導線７４によって導通しているため、透光膜表面が蓄積するのを、さらに効果的に防止することができる。

第３実施形態に係る透光膜３２は、第１実施形態において詳述したように、撥水性と導電性の両方を有している。撥水性は、水分が関係する塵埃の付着を防止し、導電性は、静電力が関係する塵埃の付着を防止するため、撥水性と導電性の両方を有している透光膜３２は、撮像ユニット前面への塵埃の付着を効果的に防止することができる。さらに、透光膜３２を有する撮像ユニット７０は、透光膜３２の塵埃付着防止効果によって、撮影される像に塵埃が写り込む現象を防止することができる。

また、第３実施形態に係る撮像ユニット７０は、塵埃捕獲部材７２を有しており、透光膜３２等への塵埃の付着をさらに効果的に防止することができる。また、第３実施形態に係る透光膜３２は、カメラボディ６のフレーム部６ａと導通しているため極めて帯電しづらく、静電力が関係する塵埃の付着をより効果的に防止することができる。
その他の実施形態

透光膜３２は、第１および第３実施形態においては、光学ローパスフィルタ３４上に形成されており、第２実施形態おいては、カバーガラス６２上に形成されている。しかし、透光膜３２を形成する部材は、これに限られず、例えば、赤外線カットフィルタ等の上に形成されていても良い。また、撮像ユニットを構成する複数の光学部材の表面に、透光膜３２が形成されていても良い。いずれの場合においても、透光膜３２は、塵埃の付着を効果的に防止することができる。

また、本発明に係る撮像ユニットは、透光膜３２を振動させる振動装置を、さらに有していてもよい。透光膜３２の振動装置としては、例えば透光膜３２が形成されたカバーガラスの表面もしくは近傍に圧電素子を設置し、当該圧電素子を振動させるものが挙げられる。上記のような振動装置を有する撮像ユニットは、たとえ透光膜上に塵埃が付着したとしても、前記振動によって当該塵埃を容易に除去できる。したがって、振動装置をさらに有する本発明に係る撮像ユニットは、撮影される像に塵埃が写り込む現象を、さらに効果的に防止することができる。

なお、上述の実施形態では、本発明に係る撮像ユニット３２を、スチールカメラに適用した例を示したが、本発明はスチールカメラに限定されず、スチールカメラ以外の他の光学機器に適用しても良い。

図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに関する概略断面図である。 図２は、図１に係る撮像ユニットにおける光学ローパスフィルタ付近の拡大断面図である。 図３は、図２に係る光学ローパスフィルタの表面微細構造を示した拡大模式図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに係る概略断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係る撮像ユニットを備えたカメラに係る概略断面図である。

符号の説明

４… カメラボディ
６… 筐体
３０… 撮像ユニット
３２… 透光膜
３４… 光学ローパスフィルタ
３６… 撮像素子
４２… 導電層
４４… 撥水層
４６… 混合層
６２… カバーガラス

Claims (12)

1. 光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部よりも前記光学系側に備えられ前記光学系から射出された光を透過させる透過部とを備える撮像装置であって、
   前記透過部は、導電性と撥水性とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載された撮像装置であって、
   前記透過部は、導電性を有する第１層と、撥水性を有する第２層とを含み、
   前記第１層と前記第２層とは対向して備えられていることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載された撮像装置であって、
   前記第１層は、前記第２層よりも前記光学系側に備えられていることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項２に記載された撮像装置であって、
   前記第２層は、前記第１層よりも前記光学系側に備えられていることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１に記載された撮像装置であって、
   前記透過部は、導電性及び撥水性を有する層を含むことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項２又は請求項５に記載された撮像装置であって、
   前記撥水性を有する第２層もしくは、前記導電性及び撥水性を有する層に、シリコン、フッ素及び炭素の少なくとも１つが含まれていることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された撮像装置であって、
   前記透過部は、前記光学系側の面の少なくとも一部に、凹凸が形成されていることを特徴とする撮像装置。
8. 請求項７に記載された撮像装置であって、
   前記透過部は、前記光学系側の面の少なくとも一部の水滴接触角が１１５度以上であることを特徴とする撮像装置。
9. 請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された撮像装置であって、
   入射光の周波数に応じて透過率が異なるフィルタ及び、複屈折性を有するフィルタの少なくとも一方を有し、
   前記フィルタは、前記透過部と前記撮像部との間に備えられていることを特徴とする撮像装置。
10. 請求項９に記載された撮像装置であって、
    前記フィルタは、前記透過部と一体に備えられていることを特徴とする撮像装置。
11. 請求項１から請求項１０までの何れか１項に記載された撮像装置であって、
    前記透過部を振動させる振動部を含むことを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載された撮像装置を備えたことを特徴とする光学機器。

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