(57)【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置される光学素子とを有し、
前記光学素子の被写体側の表面に粒径の均一な単一微粒子が単層配列され、
前記単一微粒子が単層配列されない前記光学素子の表面における水の接触角θ１は前記単一微粒子が単層配列される前記光学素子の表面における水の接触角θ２より小さくなり、
前記単一微粒子が単層配列される前記光学素子の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ１は前記単一微粒子が単層配列されない前記光学素子の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ２より小さくなることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記単一微粒子はラングミュア−ブロジェット法によって、前記光学素子の被写体側の表面に単層配列されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段を有し、
前記撮像手段の被写体側の表面に粒径の均一な単一微粒子が単層配列され、
前記単一微粒子が単層配列されない前記撮像手段の表面における水の接触角θ１は前記単一微粒子が単層配列される前記撮像手段の表面における水の接触角θ２より小さくなり、
前記単一微粒子が単層配列される前記撮像手段の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ１は前記単一微粒子が単層配列されない前記撮像手段の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ２より小さくなることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記単一微粒子はラングミュア−ブロジェット法によって、前記撮像手段の被写体側の表面に単層配列されることを特徴とする請求項３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、例えばデジタルカメラ等の光学機器に組み込まれている固体撮像素子や光学フィルタやレンズ等、焦点面もしくは焦点面近傍に配設された光学部材の表面に塵埃が付着するのを抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラの撮影レンズの焦点面近傍に塵埃等の異物が付着すると、その異物の影が固体撮像素子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。このような原因で発生した異物が、特に固体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（以下、ＬＰＦと略す）等の光学フィルタとの間に入り込んでしまう場合がある。そのような場合には、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。そのため、固体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。
【特許文献１】特開２００３−００５２５４号公報（第８頁、図１及び図９）
【特許文献２】特開２０００−０２９１３２号公報（第８頁、図２）
【特許文献３】特許第３１７８００９号公報（第２２頁、図９）
【非特許文献１】粉体工学会発行  ２００４年度秋期研究発表会発表論文集（第３４頁、Fig.１及びFig.２、並びに第３５頁、Fig.４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光学フィルタの固体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場合には、その異物が影となって固体撮像素子に写り込んでしまうという問題が依然として残っている。
【０００４】
そこで、上記問題点を解決するために、固体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知られている（特許文献１）。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固体撮像素子のカバーガラス表面、或は防塵構造の最外面（例えば光学フィルタ表面）に付着した異物を除去できる。しかしながら、この特許文献１の構成では、固体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には、その異物により固体撮像素子のカバーガラス表面や防塵構造の最外面にキズを付けてしまう可能性がある。また、ワイパーで除去された異物がカメラ内を浮遊するので、一度除去された異物が固体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。
【０００５】
そこで、その解決策として、固体撮像素子のカバーガラス表面に異物が付着するのを抑制するために、固体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知られている（特許文献２）。この特許文献２に記載の技術では、固体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。これにより、固体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とができ、固体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塵埃の付着を抑制することが可能となる。しかしながら、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ているため、撮像素子への光の透過率が低下することになり、光学的な悪影響が発生する。また、固体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、また静電気が中和されないことによって塵埃の付着抑制効果が不十分となったりするといった不具合があった。
【０００６】
またこれとは別に、大気中の微粒子が平板に付着する付着力を低下させるために、シリコン平板の表面にフェムト秒レーザで微細周期構造を形成する技術が知られている（非特許文献１）。この微細周期構造により、ガラスビーズとシリコン平板との間に作用するファンデルワールス力と液架橋力とが低下することが報告されている。しかしながら、この非特許文献１には、光学素子のカバーガラスや光学フィルタの表面にフェムト秒レーザで微細周期構造が形成できるか否かの言及はない。また、その微細周期構造の周期が約６２０ｎｍで可視光領域に入っているため、光学的な悪影響が考えられ、この報告内容の技術をそのまま固体撮像素子のカバーガラス表面や光学フィルタの表面に付着する異物の対策には応用できない。
【０００７】
なお、基板表面に微粒子を配列させることでも、基板表面に微細構造を設けることが出来る。この微粒子による微細構造を反射防止膜として機能させるものがあり（特許文献３）、微粒子薄膜を多層にすることで反射防止効果を得ている。特許文献３では、微粒子膜により反射防止機能と導電機能が得られることが開示されているが、付着力を低減させる効果については開示されていない。
【０００８】
また、固体撮像素子のカバーガラス表面や光学フィルタの表面には、所望の分光透過率を得るために、反射防止機能や赤外光カットのために誘電体多層膜が設けられている。ところが、上記微細構造の最表面に蒸着等により誘電体多層膜を設けると、微細構造が平坦化されてしまうので、異物付着抑制効果がなくなる。
【０００９】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学的な悪影響を与えることなく、光学フィルタの表面や固体撮像素子のカバーガラスの表面への塵埃の付着を抑制できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、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置される光学素子とを有し、前記光学素子の被写体側の表面に粒径の均一な単一微粒子が単層配列され、前記単一微粒子が単層配列されない前記光学素子の表面における水の接触角θ１は前記単一微粒子が単層配列される前記光学素子の表面における水の接触角θ２より小さくなり、前記単一微粒子が単層配列される前記光学素子の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ１は前記単一微粒子が単層配列されない前記光学素子の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ２より小さくなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係わる撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段を有し、前記撮像手段の被写体側の表面に粒径の均一な単一微粒子が単層配列され、前記単一微粒子が単層配列されない前記撮像手段の表面における水の接触角θ１は前記単一微粒子が単層配列される前記撮像手段の表面における水の接触角θ２より小さくなり、前記単一微粒子が単層配列される前記撮像手段の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ１は前記単一微粒子が単層配列されない前記撮像手段の表面に作用するファンデルワールス力ＦＶ２より小さくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学的な悪影響を与えることなく、光学フィルタの表面や固体撮像素子のカバーガラスの表面への塵埃の付着を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係わるレンズ交換式デジタル一眼レフカメラ（以下、Ｄ−ＳＬＲと略す）について、図１から図５を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施形態におけるＤ−ＳＬＲ１００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、図２はＤ−ＳＬＲ１００のカメラシステムの構成を示す概略図である。また、図３は本実施形態におけるＤ−ＳＬＲ１００のカメラシステムの電気的構成を示すブロック図、図４は図１中のＡ部の詳細図、図５は図４の部分拡大図である。
【００１６】
図１において、撮像部１０は、固体撮像装置１５を備えている。固体撮像装置１５は、光学素子１１と、光学素子１１を保持する保持部材１２と、光学素子１１の表面と当接した状態で光学素子１１と保持部材１２とを一体化させている支持板１３と、固体撮像素子１５ｂを保護するためのカバー部材１５ａとを備えている。また、撮像部１０は、固体撮像装置１５のカバー部材１５ａと光学素子１１との間を密封するためのシール部材１６を備える。さらに、撮像部１０は、固体撮像装置１５の接続端子１５ｃが接続されているとともに、Ｄ−ＳＬＲ１００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ている基板１７も備える。さらに、撮像部１０は、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−ＳＬＲ１００のシャーシに不図示のビスによって固定するための保持板１８も備える。
【００１７】
なお光学素子１１の、フォーカルプレンシャッタ５０に対向する表面には、少なくとも１種類の粒子で形成された微粒子単層１１ａが設けられている。この微粒子単層１１ａは、ＭｇＦ2やＳｉＯ2等の低屈折率材料で形成されたり、あるいは中空状にすることで低屈折率にされている粒子で、例えば粒径が２００ｎｍのもので構成されている。なお、粒径が可視光波長域（約３５０ｎｍ〜７００ｎｍ）もしくはそれ以上の大きさになると、光学的に散乱等の悪影響が懸念されるので、粒径は２００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１８】
さらには、この微粒子単層１１ａは、ＬＢ(Langmuir-Blodgett、ラングミュア−ブロジェット)法等により、光学素子１１の表面に配列されている。
【００１９】
一方、フォーカルプレンシャッタ５０は、複数のシャッタ羽根２１ａ〜２１ｄで構成されている先幕２１と、同じく複数のシャッタ羽根から構成されている後幕２２とを備えている。先幕２１と後幕２２の間には、先幕２１及び後幕２２の駆動スペースを分割している中間板２３が配置されている。また、後幕２２の前方には、後幕２２の押え板であると同時に、撮像のためにその略中央部に開口２４ａが形成された押え板２４が配置されている。また、先幕２１の後方には、先幕２１の押え板であると同時に、撮像のためにその略中央部に開口２５ａが設けられているカバー板２５が配置されている。２９は先幕２１の各シャッタ羽根２１ａ〜２１ｄが開いた時にその位置決めとなるストッパー部を有するストッパーゴムである。
【００２０】
図２に示したように、本実施形態のカメラシステムは、カメラ本体（撮像装置）１００ａと、カメラ本体１００ａに着脱可能に装着されるレンズ装置１０２とを有している。
【００２１】
Ｄ−ＳＬＲ１００は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサなど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、撮像素子を連続的または単発的に駆動して動画像また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。
【００２２】
図２において、１００はＤ−ＳＬＲ、１０１はＤ−ＳＬＲ１００に対して取り外し可能なレンズ装置１０２を接続するマウント機構であって、このマウント機構１０１を介してレンズ装置１０２がＤ−ＳＬＲ１００に電気的、機械的に接続される。そして、焦点距離の異なるレンズ装置１０２をＤ−ＳＬＲ１００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。
【００２３】
レンズ装置１０２が備える撮影光学系１０３から固体撮像装置１５に至る光路Ｌ１上には、光学素子１１が設けられている。光学素子１１は、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撮影光学系１０３のカットオフ周波数を制限する機能を有する。
【００２４】
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上に表示される。ディスプレイユニット１０７はＤ−ＳＬＲ本体（カメラ本体）１００ａ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。
【００２５】
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などで構成すれば、消費電力を小さくでき、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−ＳＬＲ１００の省電力化および小型化を図ることができる。
【００２６】
固体撮像装置１５は、具体的には、増幅型固体撮像素子の１つであるＣＭＯＳプロセスコンパチブルのセンサ（以降ＣＭＯＳセンサと略す）である。ＣＭＯＳセンサの特長の１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ため、マスク枚数、プロセス工程がＣＣＤと比較して大幅に削減できることが挙げられる。また、任意の画素へのランダムアクセスが可能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って、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を行うことができる。
【００２７】
固体撮像装置１５は、上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読み出し）および高精彩画像出力動作（全受光領域の読み出し）を行う。
【００２８】
１１１は可動型のハーフミラーであり、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である。１０５は撮影光学系１０３によって形成される物体像の予定結像面に配置されたフォーカシングスクリーン、１１２はペンタプリズムである。
【００２９】
１０９はフォーカシングスクリーン上に結像された物体像を観察するためのファインダレンズであり、単数もしくは複数のファインダレンズ（不図示）で構成されている。フォーカシングスクリーン１０５、ペンタプリズム１１２およびファインダレンズ１０９は、ファインダ光学系を構成する。
【００３０】
ハーフミラー１１１の背後（像面側）には可動型のサブミラー１２２が設けられ、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に導いている。サブミラー１２２は不図示のハーフミラー１１１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。なお焦点検出ユニット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。
【００３１】
またハーフミラー１１１とサブミラー１２２から成る光路分割系は、２つの光路分割状態を取ることができる。１つは、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、もう１つは、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’）である。
【００３２】
１１４は可動式の閃光発光ユニットであり、Ｄ−ＳＬＲ１００に収納される収納位置とＤ−ＳＬＲ１００から突出した発光位置との間で移動可能である。５０は像面に入射する光量を調節するフォーカルプレンシャッタ、１１９はＤ−ＳＬＲ１００を起動させるためのメインスイッチである。
【００３３】
１２０は２段階で押圧操作されるレリーズボタンである。レリーズボタン１２０の半押し操作（ＳＷ１のＯＮ）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（ＳＷ２のＯＮ）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。
【００３４】
１８０は、フォーカシングスクリーン１０５上に特定の情報を表示させるための光学ファインダ内情報表示ユニットである。
【００３５】
図３に示した、本実施形態におけるＤ−ＳＬＲ１００のブロック図を用いて、物体像の撮像、記録に関する部分を説明する。
【００３６】
カメラシステムは、撮像系、画像処理系、記録再生系および制御系を有する。撮像系は、撮影光学系１０３および固体撮像装置１５を有し、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器１３０、ＲＧＢ画像処理回路１３１およびＹＣ処理回路１３２を有する。また、記録再生系は、記録処理回路１３３および再生処理回路１３４を有し、制御系は、カメラシステム制御回路（制御手段）１３５、操作検出回路１３６、撮像装置駆動回路１３７を有する。
【００３７】
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た接続端子である。上述した電気回路は、不図示のアルカリ電池、リチウム電池等の一次電池、ＮｉＭＨ電池、リチウムイオン電池等の二次電池などからの電力供給を受けて駆動される。
【００３８】
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。撮影光学系１０３内に設けられた絞り１０４の駆動を制御するとともに、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を介して行うことによって、適切な光量の物体光を固体撮像装置１５に受光させることができる。
【００３９】
固体撮像装置１５として、例えば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周期的に配置され、４画素が一組となるいわゆるベイヤー配列を構成している。
【００４０】
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信号から生成し、色信号はＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から生成する。
【００４１】
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る。この画像処理系での画像処理によって画像データが生成される。
【００４２】
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り、以降の画像処理はデジタル処理にて実行される。
【００４３】
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信号処理回路であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの色信号を輝度信号Ｙ、および色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）にて表わされるＹＣ信号などに変換する。
【００４４】
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り、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。
【００４５】
ＹＣ処理回路１３２は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する信号処理回路である。この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、及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する色差信号発生回路を有している。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。
【００４６】
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および読み出し処理を行い、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。
【００４７】
また、記録処理回路１３３は、静止画データおよ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などを有しており、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、正規化およびハフマン符号化することにより行われる。
【００４８】
再生処理回路１３４は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをマトリクス変換して、例えばＲＧＢ信号に変換する回路である。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およびディスプレイユニット１０７は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど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。
【００４９】
一方、制御系における操作検出回路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。
【００５０】
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。
【００５１】
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ることで固体撮像装置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。
【００５２】
制御系は、Ｄ−ＳＬＲ１００に設けられた各種スイッチの操作に応じて撮像系、画像処理系および記録再生系での駆動を制御する。例えば、レリーズボタン１２０の操作によってＳＷ２がＯＮとなった場合、制御系（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の圧縮処理などを制御する。さらに、制御系は、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。
【００５３】
次に、撮影光学系１０３の焦点調節動作に関して説明する。
【００５４】
カメラシステム制御回路１３５はＡＦ制御回路１４０と接続されている。また、レンズ装置１０２をＤ−ＳＬＲ１００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およ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。
【００５５】
焦点検出ユニット１２１（焦点検出センサ１６７）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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又は、Ｄ−ＳＬＲ１００に設けられた不図示の白色ＬＥＤや蛍光管を駆動する。これにより、物体を照明する。
【００５８】
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１０２内に配置されたＡＦモータ１４７の駆動を制御する。これによって、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。
【００５９】
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。これによって、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。
【００６０】
また、シャッタ制御回路１４５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で構成されている先幕駆動源３５を制御する。また、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で構成されているチャージ源３６を制御する。さらに、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で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ている後幕駆動源３７を制御する。そして、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、フォーカルプレンシャッタ５０の先幕２１、後幕２２の駆動源である先幕駆動源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。これによって、上記シャッタ速度になるように先幕２１及び後幕２２を動作させる。
【００６１】
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。
【００６２】
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の全押し操作によってＳＷ２がＯＮ状態になれば、上述したように撮像系、画像処理系および記録再生系によって撮影動作が行われる。
【００６３】
続いて、図４乃至図６を用いて、本実施形態の光学素子１１の表面に設けられた微粒子単層１１ａの効果について説明する。
【００６４】
図４は、図１中Ａ部の拡大図であり、光学素子１１の表面に塵埃が付着した場合の様子を示した図である。同図において、３０は塵埃である。また、後述するように、塵埃３０と光学素子１１の表面との間に液架橋が形成される。このとき、本実施形態のように光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａがある場合に形成される液架橋（図４中実線で表示）を７０、また光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａがない場合に形成される液架橋（図４中破線で表示）を７０’として示している。
【００６５】
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、式（１）で示される付着力ＦLが作用することになる。
【００６６】
ＦL＝２πσＤcosθ  （Ｎ）      …（１）
式（１）において、σは水の表面張力（Ｎ／ｍ）、Ｄは塵埃３０の直径（ｍ）、θは水の光学素子１１の表面に対する接触角（ＤＥＧ）である。
【００６７】
ここで、同一の塵埃３０に対する液架橋力を考えた場合、水の表面張力（表面エネルギー）は一定であるから、光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａがある場合とない場合とでは、後述するように接触角θが異なる。その接触角を、微粒子単層１１ａがない場合をθ１、微粒子単層１１ａがある場合をθ２とする（θ１＜θ２、図４参照）。
【００６８】
接触角とは、水と微粒子単層１１ａ（もしくは光学素子１１の表面）の各々の表面エネルギーの比であるが、ここで、塵埃３０と微粒子単層１１ａとが接している部分に注目する（図５参照）。
【００６９】
図５に示したように、微粒子単層１１ａが有る場合、塵埃３０は微粒子単層１１ａを構成する単一微粒子１１ｂの少なくとも１つと接し、その単一微粒子１１ｂと塵埃３０との間で液架橋７０ａが形成される。
【００７０】
実際には、塵埃３０は微粒子単層１１ａの複数の単一微粒子１１ｂと接するので、複数の液架橋７０ａが形成されるから、その液架橋７０ａの集合体が図４で示した液架橋７０であると言える。
【００７１】
ここで、微粒子単層１１ａと塵埃３０が接触する場合の接触面積と、光学素子１１の表面と塵埃３０が接触する場合の接触面積とを比べると次のことが言える。すなわち、単一微粒子１１ｂの表面エネルギーと、微粒子単層１１ａが無い場合の光学素子１１の表面エネルギーとの大小関係によらず、微粒子単層１１ａと塵埃３０が接触する場合の接触面積の方が小さくなる。そのため、見かけ上、微粒子単層１１ａの有無によって接触角が変化することになる。これにより、微粒子単層１１ａと塵埃３０とが接触している場合の接触角が大きくなるので、θ１＜θ２となるのである。
【００７２】
よって、塵埃３０と微粒子単層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次のようになる。すなわち、微粒子単層１１ａが無い場合（図４中、Ｓ２）の液架橋７０’に比べて、微粒子単層１１ａが有る場合（図４中、Ｓ１）の液架橋７０の方が小さくなる。
【００７３】
また、式（１）において微粒子単層１１ａの有無によって異なるのは接触角θだけとなるから、接触角が大きくなると、付着力ＦLが小さくなる（０度≦θ≦９０度）。つまり、微粒子単層１１ａが有る場合の付着力ＦL1と微粒子単層１１ａが無い場合の付着力ＦL2を比較すると、ＦL1＜ＦL2となる。
【００７４】
つまり、微粒子単層１１ａにより、塵埃３０の微粒子単層１１ａ（光学素子１１）への付着力が低くなる。そのため、塵埃３０が光学素子１１に付着しようとしても、微粒子単層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。
【００７５】
これとは別に、塵埃３０が光学素子１１の表面もしくは微粒子単層１１ａに付着した場合、相互作用力であるファンデルワールス力が塵埃３０と光学素子１１の表面との間で作用する。ファンデルワールス力は、式（２）で示される付着力ＦVとなる。
【００７６】
ＦV＝ＨＤ／（１２Ｚ2）  （Ｎ）      …（２）
式（２）において、Ｈ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と微粒子単層１１ａ（もしくは光学素子１１）の表面との分離距離で０.４ｎｍである。
【００７７】
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及びハマーカー定数Ｈは一定であるから、光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａがある場合とない場合とでは、分離距離Ｚが異なることになる。
【００７８】
ここで、図６Ａを用いて、ファンデルワールス力について説明する。
【００７９】
そもそもファンデルワールス力とは、２つの物体間に作用する相互作用力であって、一つの物体中の全ての原子と、他の物体中の全ての原子間のエネルギーの和（積分）を取ることによって求めることが出来るものである。これは、（引用文献「分子間力と表面力」Ｊ・Ｎ・イスラエルアチヴィリ著、朝倉書店、Ｐ.１７２）に記載されている。そのため、図６Ａに示したように、塵埃３０と光学素子１１との間に作用するファンデルワールス力も同様に求めることが出来る。
【００８０】
ところで、光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａを設けると、塵埃３０と微粒子単層１１ａを形成する単一微粒子１１ｂとの間に作用するファンデルワールス力の総和が、塵埃３０と微粒子単層１１ａとの間に作用するファンデルワールス力となる。
【００８１】
もちろん、塵埃３０と微粒子単層１１ａの下にある光学素子１１の表面との間でもファンデルワールス力は発生することが考えられるが、微粒子単層１１ａの距離、つまり単一微粒子１１ｂの粒径（例えば２００ｎｍ）分だけ分離距離Ｚが大きくなる。式（２）において、微粒子単層１１ａがない場合のＺ＝０.４ｎｍに比べると、微粒子単層１１ａがある場合は、単一微粒子１１ｂの粒径が２００ｎｍの場合で、Ｚは５００倍になる。そのため、ファンデルワールス力はＺの二乗分小さくなるから、塵埃３０と光学素子１１の表面との間に作用するファンデルワールス力は、無視して良い程度の値となる。
【００８２】
ここで、前述したように、塵埃３０と微粒子単層１１ａとの接触面積は、塵埃３０と光学素子１１の表面との接触面積より小さいから、この接触面積の差の分だけ、塵埃３０との分離距離が大きくなる範囲が微粒子単層１１ａにはある。つまり、式（２）において微粒子単層１１ａと塵埃３０との間に作用するファンデルワールス力ＦV’は、式（３）のように表わすことができる。ここで、Ｚ1は塵埃３０と接触している面積分の分離距離、Ｚ2は微粒子単層１１ａを設ける事で塵埃３０と接触しなくなった面積分の分離距離である。
【００８３】
ＦV’＝ＨＤ／（１２Ｚ12）＋ＨＤ／（１２Ｚ22）  （Ｎ）    …（３）
ここで、式（３）の第２項（塵埃３０と接触しなくなった面積分に作用するファンデルワールス力）は、分離距離Ｚ2がＺ1より大きいので、第１項よりも小さくなる。また、微粒子単層１１ａがない場合の塵埃３０と光学素子１１表面との分離距離をＺとし、
Ｚ＝Ｚ1
であったとする。この場合でも、前述した通り、微粒子単層１１ａが塵埃３０と接触している面積は、微粒子単層１１ａが無い場合の光学素子１１の接触面積と比べると、微粒子単層１１ａと塵埃３０との接触面積の方が小さい。そのため、式（３）の第１項は、式（２）で求められる、微粒子単層１１ａが無い場合の光学素子１１に作用するファンデルワールス力に比べて小さくなる。つまり、式（３）で表される微粒子単層１１ａが有る場合の付着力ＦV1と微粒子単層１１ａが無い場合の付着力ＦV2を比較すると、
ＦV1＜ＦV2
となる。
【００８４】
よって、微粒子単層１１ａにより、塵埃３０の微粒子単層１１ａ（光学素子１１）への付着力が低くなる。そのため、塵埃３０が光学素子１１に付着しようとしても、微粒子単層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。
【００８５】
図６Ｂは、第１の実施形態における、微粒子単層１１ａの有無による塵埃の付着力の測定結果の例を示す図である。
【００８６】
付着力は、岡田精工株式会社製の微小粒子間付着力測定装置「コンタクトーレPAF-300N」を用いて測定した（測定法詳細は特開２００１−１８３２８９号公報参照）。
【００８７】
なお、本実施形態では、塵埃３０として平均径５０μｍのポリスチレン粒子を用いている。また微粒子単層１１ａとしては、単一微粒子１１ｂの粒径が９０ｎｍのものと１７０ｎｍのものを緻密に配列させた２種類のものを用いて測定した。
【００８８】
図６Ｂに示したように、微粒子単層１１ａによって、付着力が約２割減少することが確認出来た。
【００８９】
以上の構成によれば、光学的な悪影響を与えること無く、微粒子単層１１ａによって、ファンデルワールス力と共に液架橋力も低下させることができるので、光学素子表面への塵埃の付着を抑制することができる。
【００９０】
本実施形態では、微粒子単層１１ａを光学素子１１の表面に緻密に配列させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示したように、印刷法等により所定のピッチで配列させた微粒子単層１１ｃを形成するようにしてもよい。また、図８に示すように、レーザアブレーション法によりＳｉＯ2等の微粒子をランダムに基板に堆積させて微粒子単層１１ｄを形成するようにしてもよい。これらの場合でも、塵埃３０と微粒子単層１１ｃ及び１１ｄとの接触面積は、塵埃３０と光学素子１１の表面との接触面積よりも小さくなるから、それによりファンデルワールス力が低下するので、本実施形態にて説明した内容と同等の効果が得られる。
【００９１】
また、単一微粒子１１ｂの表面に撥水性のコーティングをすれば、単一微粒子１１ｂに撥水性が付与されるので、微粒子単層１１ａにも撥水性が付与されることになるから、本実施形態で説明したよりもさらに塵埃３０との接触角を大きくすることが出来る。そのため、液架橋力をさらに小さくすることが出来る。これにより、さらに光学素子表面への塵埃の付着を抑制することができる。
【００９２】
これに限らず、例えば微粒子単層１１ａを形成する単一微粒子１１ｂを導電材で形成したり、またその表面に導電性のコーティングをしたりすることで単一微粒子１１ｂに導電性を付与することによって、微粒子単層１１ａにも導電性が付与されることになる。つまり、微粒子単層１１ａを形成する単一微粒子１１ｂに様々な機能を付加することによって微粒子単層１１ａを機能化させることが出来るので、導電性等の機能を付加し、かつ、光学素子表面への塵埃の付着を抑制することができる。
【００９３】
また、本実施形態では光学素子１１の表面に直接微粒子単層１１ａを設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、光学素子１１の表面には、その表面反射率を低下させつつ、かつ、赤外光をカットするために誘電体多層膜が設けられていることが多い。この場合には、図９に示すように、誘電体多層膜６０の最表面に微粒子単層１１ａを設けることによって、所望の光学性能（分光透過率等）は微粒子単層１１ａの下部にある誘電体多層膜５０で維持することができる。且つ、微粒子単層１１ａによって光学素子１１の表面への塵埃の付着力を抑制することが可能となる。もちろん、誘電体多層膜５０は微粒子単層１１ａの光学特性（屈折率等）を考慮した設計であることは言うまでもない。
【００９５】
なお、微粒子単層１１ａの上に所望の光学性能を得るために誘電体多層膜５０を設けてしまうと、その誘電体多層膜５０によって微粒子単層１１ａで設けた光学素子１１の表面上の微細形状が埋まって平坦になる。そのため、塵埃３０の付着を抑制させるためには、前述のように、誘電体多層膜５０の最表面に微粒子単層１１ａが配設される必要がある。
【００９６】
ところで、本実施形態では光学素子１１の表面に微粒子単層１１ａを設けている。しかし、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との間に設けられていない場合、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（図１０参照）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。
【００９７】
この場合には、固体撮像装置１５のカバー部材１５ａの表面に微粒子単層８０を設けることで、本実施形態にて説明した内容と同等の効果が得られるので、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可能であるのは、言うまでも無い。
【００９８】
また、固体撮装置１５のカバー部材１５ａの表面に反射防止膜等の多層膜が形成されている場合には、前述のように、その多層膜の最表面に微粒子単層８０を設ける。これにより、所望の光学性能を得ながら塵埃３０の付着力を低下させることができ、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可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の一実施形態における、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２】本発明の一実施形態における、Ｄ−ＳＬＲのカメラシステムの構成概略図である。
【図３】本発明の一実施形態における、Ｄ−ＳＬＲのカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１中のＡ部の拡大図である。
【図５】塵埃と微粒子単層とが接触している箇所の拡大図である。
【図６Ａ】ファンデルワールス力の説明図である。
【図６Ｂ】ファンデルワールス力の測定値を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における、微粒子単層の変形例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における、微粒子単層の変形例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における、微粒子単層１１ａの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例における、Ｄ−ＳＬＲ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】
【０１００】
１０  撮像部
１１  光学素子
１１ａ  微粒子単層
１１ｂ  単一微粒子
１５  固体撮像装置
３０  塵埃
５０  フォーカルプレンシャッタ
【図１】
0004708965.tif 000002
【図２】
0004708965.tif 000003
【図３】
0004708965.tif 000004
【図４】
0004708965.tif 000005
【図５】
0004708965.tif 000006
【図６Ａ】
0004708965.tif 000007
【図６Ｂ】
0004708965.tif 000008
【図７】
0004708965.tif 000009
【図８】
0004708965.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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