(57)【要約】【課題】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。【解決手段】デジタル一眼レフカメラ内において、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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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光学機器の製造方法。
【請求項２】
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光学機器の製造方法。
【請求項３】
前記微粒子堆積層はＳｉＯ2微粒子堆積層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器の製造方法。
【請求項４】
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光学素子。
【請求項５】
前記微粒子堆積層はＳｉＯ2微粒子堆積層であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
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前記撮像手段のカバー部材。
【請求項７】
前記微粒子堆積層はＳｉＯ2微粒子堆積層であることを特徴とする請求項６に記載のカバー部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３-００５２５４号公報（第８頁、図１及び図１０）
【特許文献２】特開２０００-０２９１３２号公報（第８頁、図２）
【特許文献３】特開２００３−３２８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
【数１】
2008244770.tif 000003
【００５５】
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。
【００５６】
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）。
【００５７】
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）。
【００５８】
【数２】
2008244770.tif 000004
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
【数３】
2008244770.tif 000005
【００６３】
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）。
【００６４】
【数４】
2008244770.tif 000006
【００６５】
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。
【００６６】
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）
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
（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。
【００８１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施形態に係るデジタル一眼レフカメラのシステム構成を示す概略図である。
【図２】実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの撮像部及びフォーカルプレンシャッタの概略構成を説明するための側方断面図である。
【図３】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４】（ａ）、（ｂ）は光学素子の表面の接触角を測定した写真を示す図であり、（ｃ）は図２中Ａの拡大図である。
【図５】光学素子の表面のＴＥＭ観察像を示す図である。
【図６】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。
【図７】図６に示した治具を構成する電極部材の平面図である。
【図８】グラディエント力を説明するための図である。
【図９】図６に示した治具を用いて堆積層の効果確認をした測定結果を示す図である。
【図１０】他の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの撮像部及びフォーカルプレンシャッタの概略構成を説明するための側方断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
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
【図１】
2008244770.tif 000007
【図２】
2008244770.tif 000008
【図３】
2008244770.tif 000009
【図４】
2008244770.tif 000010
【図５】
2008244770.tif 000011
【図６】
2008244770.tif 000012
【図７】
2008244770.tif 000013
【図８】
2008244770.tif 000014
【図９】
2008244770.tif 000015
【図１０】
2008244770.tif 000016