(57)【要約】【課題】  固体撮像素子のカバーガラス表面や光学フィルタ表面へ付着した異物を除去、或は異物の付着を抑制する従来の構成は、光学的な悪影響が発生したり、異物の付着を抑制する効果が不十分であった。【解決手段】  被写体の光学像を形成するための光学系と、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、撮像手段の前面に配設された光学素子とを具備した光学機器であって、光学素子の光学系との対向面に異物の付着力を低下させるための撥水層１１ａを設ける。【選択図】  図４
2007187846.tif 000002
【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た光学素子とを具備する光学機器であって、
前記光学素子の被写体側の面に、当該面上の液架橋力を低下させるための構造を設けることを特徴とする光学機器。
【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と、前記撮像手段の前面に配設された光学素子とを具備する光学機器であって、
前記光学素子の被写体側の面に、当該面上のファンデルワールス力を低下させるための構造を設けることを特徴とする光学機器。
【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具備する光学機器であって、
前記撮像手段の被写体側の面に、当該面上の液架橋力を低下させるための構造を設けることを特徴とする光学機器。
【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具備した光学機器であって、
前記撮像手段の被写体側の面に、当該面上のファンデルワールス力を低下させるための構造を設けることを特徴とする光学機器。
【請求項５】
前記液架橋力を低下させるための構造は、前記面に撥水層を設けた構造であることを特徴とする請求項１又は３に記載の光学機器。
【請求項６】
前記撥水層は透過性を有するフッ素系の薄膜であることを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
【請求項７】
前記液架橋力を低下させるための構造は、前記面に微細な凹凸形状を設けた構造であることを特徴とする請求項１又は３に記載の光学機器。
【請求項８】
前記ファンデルワールス力を低下させるための構造は、前記面に微細な凹凸形状を設けた構造であることを特徴とする請求項２又は４に記載の光学機器。
【請求項９】
前記凹凸形状は、３８０ｎｍ以下のピッチであることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学機器。
【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関し、詳しくは、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構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レンズ交換式の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全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った場合には、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、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。
【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、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。
【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）
【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】
【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ある（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上や防塵構造の最外面上にキズが付く可能性がある。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】
そこで上記前者の問題の解決案として、固体撮像素子のカバーガラス表面上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ある（特許文献２）。この特許文献２に記載の技術によれば、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とにより、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によって、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った。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。このため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ので、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抑制効果が不十分とな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したものがある（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、この文献には、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の言及はなく、またその微細周期構造の周期が約６２０nmで、これは可視光領域に入っている。よって、光学的な悪影響が考えられるため、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】
本発明は、上記従来技術の欠点を解決することにある。
【０００８】
また本願発明の特徴は、光学的な悪影響を与えることなく、光学素子への異物の付着を抑制した光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記特徴は、独立クレームに記載の特徴の組み合わせにより達成され、従属項は発明の単なる有利な具体例を規定するものである。
【００１０】
本発明の一態様に係る光学機器は以下のような構成を備える。即ち、
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た光学素子とを具備する光学機器であって、
前記光学素子の被写体側の面に、当該面上の液架橋力を低下させるための構造を設けることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る光学機器は以下のような構成を備える。即ち、
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た光学素子とを具備する光学機器であって、
前記光学素子の被写体側の面に、当該面上のファンデルワールス力を低下させるための構造を設けることを特徴とする。
【００１２】
尚、この発明の概要は、必要な特徴を全て列挙しているものでなく、よって、これら特徴群のサブコンビネーションも発明になり得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学的な悪影響を与えることなく、例えば光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等の表面への異物の付着を抑制した光学機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１５】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係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を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１に係る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である。
【００１７】
図１において、撮像部１０は、ガラスやフィルタなどの光学素子１１と光学素子１１を保持する保持部材１２及び光学素子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、固体撮像素子１５ｂを保護するためのカバー部材１５ａとで構成された固体撮像装置１５、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、固体撮像装置１５の接続端子１５ｃが接続しているとともに、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と、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と、から主に構成されている。
【００１８】
尚、光学素子１１のフォーカルプレンシャッタ５０側の対向面表面には、撥水層１１ａが設けられている。この撥水層１１ａは、例えば住友スリーエム製ノベックＥＧＣ−１７２０のフッ素系の薄膜で、厚みが５〜１０nmのものであって、透過性を有するものである。またこの撥水層１１ａは、その表面にフッ素基が出ている。更にこの撥水層１１ａは、ディッピング等のウェットプロセスもしくは蒸着等のドライプロセスにより光学素子１１の表面に成膜されている。
【００１９】
次にフォーカルプレンシャッタ５０について説明する。複数のシャッタ羽根２１ａ〜２１ｄとで構成されている先幕２１、同じく複数のシャッタ羽根から構成されている後幕２２、フォーカルプレンシャッタ５０において先幕２１及び後幕２２の駆動スペースを分割している中間板２３、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が設けてある押え板２４、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を備えている。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は、本実施の形態１に係るＤ−ＳＬＲ１００のカメラシステムの構成を示す概略図で、図１と共通する部分は同じ記号で示し、その説明を省略する。尚、このカメラシステムは、カメラ本体（撮像装置）と、このカメラ本体に着脱可能に装着されるレンズ装置とを有している。
【００２１】
本実施の形態１に係るＤ−ＳＬＲ１００は、ＣＣＤ或は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、固体撮像素子１５ｂを連続的又は単発的に駆動して、動画像或は静止画像を表わす画像信号を得る。ここで固体撮像素子１５ｂ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、その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、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り、このマウント機構１０１を介してレンズ装置１０２がＤ−ＳＬＲ１００に電気的かつ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となる。このレンズ装置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中には、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光学素子１１が設けられている。
【００２３】
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、画像データとして表示部１０７に表示される。この表示部１０７はＤ−ＳＬＲ１００の背面に取り付けられており、使用者は表示部１０７での表示を直接観察できるようになっている。尚、この表示部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、かつ表示部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。
【００２４】
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（以下、ＣＭＯＳセンサと略す）である。このＣＭＯＳセンサを採用することにより、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。また、任意の画素へのランダムアクセスが可能であるため画像の表示用に間引いた読み出しが容易となる。これにより表示部１０７に高い表示レートでリアルタイムでの表示が行える。固体撮像装置１５は、上述した特長を利用し、表示用の画像出力動作（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）、及び高精彩画像の出力動作（全受光領域での読み出し）を行う。
【００２５】
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。このハーフミラー１１１の屈折率は約１．５であり、その厚さは０．５mmである。１０５は撮影光学系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。ファインダレンズ１０９は、フォーカシングスクリーン１０５上に結像された物体像を観察するためのレンズであり、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。これら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は、ファインダ光学系を構成する。
【００２６】
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に導いている。このサブミラー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央に回転し、ハーフミラー１１１の動きに連動して移動する。尚、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。
【００２７】
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、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、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'）をとることが出来る。可動式の閃光発光ユニット１１４は、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。フォーカルプレンシャッタ５０は、像面に入射する光量を調節している。１１９はＤ−ＳＬＲ１００を起動させるためのメインスイッチである。２段階で押圧操作されるレリーズボタン１２０は、半押し操作（ＳＷ１がＯＮ）で撮影準備動作（測光動作や焦点調節動作等）を開始し、全押し操作（ＳＷ２が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）を開始する。光学ファインダ内情報表示ユニット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表示ユニットである。１０４は絞りである．
図３は、本実施の形態１に係るＤ−ＳＬＲ１００のカメラシステムの電気的構成を説明するブロック図で、前述の図１及び図２と共通する部分は同じ記号で示している。
【００２８】
このカメラシステムは、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を含む撮像部１０を有している。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を有している。また記録再生系は、記録処理回路１３３及び再生処理回路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を有している。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た端子である。尚、上述した回路は、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部である。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、適切な光量の光を固体撮像装置１５で受光させることができる。本実施の形態１に係る固体撮像装置１５には、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１５ｂ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している。このベイヤー配列では、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により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。
【００３０】
固体撮像装置１５から読み出された信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して上述の画像処理系に供給され、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。Ａ／Ｄ変換器１３０は、撮像素子１５ｂの各画素から読み出された信号の振幅に応じて、例えば撮像素子１５ｂ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、このＡ／Ｄ変換処理以降の画像処理はデジタル処理にて実行される。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。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。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。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。
【００３１】
記録再生系は、不図示のメモリ（メモリカード等）への画像信号の出力と、表示部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表示部１０７に出力する。また記録処理回路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、その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している。この圧縮伸張回路は、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。この圧縮符号化は、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。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信号に変換する回路である。この再生処理回路１３４によって変換された信号は表示部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及び表示部１０７は、Bluetoothなどの無線通信を介して接続されていてもよい。このように無線で接続することにより、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。
【００３２】
一方、制御系における操作検出回路１３６は、図２に示すメインスイッチ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。この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、その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。撮像装置駆動回路１３７は、この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により、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の情報表示ユニット１８０（図２）の駆動を制御する。
【００３３】
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、画像処理系及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。更に制御系は、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。
【００３４】
次に、撮影光学系１０３の焦点調節動作に関して説明する。
【００３５】
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。またマウント機構１０１によりレンズ装置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。
【００３６】
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、この焦点検出ユニット１２１（図２）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、その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する。そして、その変換した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。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。
【００３７】
一方、カメラシステム制御回路１３５が、固体撮像素子１５ｂからの信号に基づいて被写体の輝度が低く、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とによって物体を照明する。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とによって、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方向に移動させる。これにより、撮影光学系１０３が合焦状態となる。尚、上述したように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。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１０１内の絞り駆動源（アクチュエータ）１４３の駆動を制御することによって、その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。
【００３８】
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、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、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の制御を行う。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２２、後幕２１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とによって、上記シャッタ速度になるように先幕２２及び後幕２１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。またＡＦ制御回路１４０において被写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、画像処理系及び記録再生系によって撮影動作が行われる。
【００３９】
続いて、図４を参照して本実施の形態１に係る光学素子１１の表面に設けられた撥水層１１ａの効果について説明する。
【００４０】
図４は、図１のＡで示す部分の拡大図であり、光学素子１１の表面に塵埃３０が付着した様子を示した図である。
【００４１】
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が、本実施の形態１のように、光学素子１１の表面に撥水層１１ａがある場合に形成される液架橋は、図４中実線７０で示されている。また光学素子１１の表面に撥水層１１ａがない場合に形成される液架橋は、図４中破線７０'で示している。
【００４２】
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が作用することとなる。
【００４３】
ＦL＝２πσＤｃｏｓθ(N)        ...式（１）
この式（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。
【００４４】
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の表面に撥水層１１ａがない場合とある場合とでは接触角θが異なり、それぞれθ1（撥水層１１ａがない場合），θ2（撥水層１１ａがある場合）となる（θ1＜θ2、図４参照）。
【００４５】
この接触角とは、水と撥水層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。撥水層１１ａの表面エネルギーと、撥水層１１ａが無い場合の光学素子１１の表面エネルギーとを比べると、撥水層１１ａが存在している場合は、撥水層１１ａの表面に出ているフッ素基によって撥水層１１ａの表面エネルギーの方が小さくなる。これにより撥水層１１ａの有無によって接触角が変化することになる。なお、表面エネルギーが小さい方が接触角は大きくなるのでθ1＜θ2となる。これにより、塵埃３０と撥水層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（撥水層１１ａが無い場合）液架橋７０'の大きさを比べると、撥水層１１ａが無い場合（図４中、Ｓ２）の液架橋７０'に比べて、撥水層１１ａが存在する場合の液架橋７０の方が小さくなることがわかる（図４中、Ｓ１）（Ｓ１＜Ｓ２）。
【００４６】
また、上記式（１）において、撥水層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θが大きくなると付着力ＦLが小さくなる（０≦θ≦９０°）。つまり、撥水層１１ａが有る場合の付着力ＦL1と、撥水層１１ａが無い場合の付着力ＦL2とを比較すると、ＦL1＜ＦL2となる。
【００４７】
つまり、撥水層１１ａにより、塵埃３０の撥水層１１ａ（光学素子１１）への付着力が小さくなる。従って、撥水層１１ａが有る場合には、塵埃３０が光学素子１１に付着しようとしても、その付着力が小さいため、塵埃３０に加わる重力の影響により光学素子１１の表面から落下してしまう。こうして、塵埃３０が光学素子１１の表面に付着しにくくなる。
【００４８】
ここで、実際に撥水層１１ａが有る場合と無い場合の、光学素子１１への塵埃３０の付着力を測定した結果を図５を参照して説明する。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態１に係る撥水層１１ａの有無による塵埃の付着力の測定結果例を示す図である。尚、この測定において、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（この測定法の詳細は、特開2001-183289号報を参照の事）。
【００５０】
尚、この実施の形態１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。また撥水層１１ａとしては、その表面にフッ素基がある２種類のもの（Ａ及びＢ）を用いて測定した。
【００５１】
図５に示すように、撥水層１１ａの種類によらず、撥水層１１ａによって塵埃３０の付着力が約３割低下することが確認できた。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態１によれば、光学機器の光学系に悪影響を与えること無く、かつ光学素子の表面への塵埃の付着を抑制できる光学機器を実現できた。
【００５３】
尚、本実施の形態１では、撥水層１１ａの一例として、その表面にフッ素基を有しているものを取り上げているが、本願発明はこれに限定されるものでなく、光学素子の表面エネルギーを低下させる作用のある薄膜であればよい。
【００５４】
［実施の形態２］
次に図６及び図９を参照して、本発明の実施の形態２に係るカメラシステムについて説明する。尚、前述の実施の形態１と同様な構成は同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図６は、本発明の実施の形態２に係る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７は、図６のＢ部の拡大図であって、光学素子１１の表面に塵埃３０が付着した様子を示している。尚、この実施の形態２に係るカメラシステム１００の基本的な構成は、前述の実施の形態１に係るカメラシステム１００（図２及び図３）と同じであるため、その説明を省略する。
【００５６】
図６は、前述の実施の形態１に係る図１で示す構成と基本的に同じであり、Ｂで示す光学素子１１の表面が異なっているだけである。
【００５７】
図７において、４０は光学素子１１の表面に設けられた凸部４０ａと凹部４０ｂとが所定の深さ（凸部４０ａと凹部４０ｂとの高低差）と、所定のピッチで設けられた凹凸構造を示している。尚、この凹凸構造４０が光学的に悪影響を与えないために、凸部４０ａと凹部４０ｂの深さ及びピッチは、少なくとも可視光の波長域（３８０〜７７０nm）よりも小さい（短い）ことが望ましい。
【００５８】
図８は、この凹凸構造４０を示す概観斜視図である。
【００５９】
図８に示したように、凸部４０ａが光学素子１１の表面にライン状に形成されている。尚、この凹凸構造４０は、例えば光学素子１１の表面に設けたアクリルやポリカーボネート等の樹脂やフッ素系樹脂等の層を、ナノオーダーの微細な形状を有した金型（スタンパー）に押し付けることにより、樹脂層に金型の微細形状を転写したナノインプリント等の製法により形成される。よって、光学素子１１の材質を選ぶことなく形成できる。
【００６０】
ところで、塵埃３０が光学素子１１の表面に付着した場合、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。この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。
【００６１】
Ｆv＝（ＨＤ／１２Ｚ2）（Ｎ）              ...式（２）
この式（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と凹凸構造４０（もしくは光学素子１１）の表面との分離距離で０．４nmである。
【００６２】
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の表面に凹凸構造４０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。
【００６３】
次に図９を参照してファンデルワールス力について説明する。
【００６４】
図９は、ファンデルワールス力を説明する図である。
【００６５】
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られる（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．１７２参照）。従って、図９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して求めることが出来る。
【００６６】
ここで、光学素子１１の表面に凹凸構造４０を設けると、凹部４０ｂは凸部４０ａに比べて塵埃３０との分離距離が大きくなる。つまり、式（２）において凹凸構造４０と塵埃３０との間に作用するファンデルワールス力Ｆv'は、凸部４０ａとの分離距離をＺ1、凹部４０ｂとの分離距離をＺ2とすると、式（３）のように表すことが出来る。
【００６７】
Ｆv'＝（ＨＤ／１２Ｚ12＋ＨＤ／１２Ｚ22）（Ｎ）        ...式（３）
ここで、上記式（３）の第２項（凹部４０ｂ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、凹凸構造４０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          ...式（４）
であっても、凸部４０ａの表面積と凹凸構造４０が無い場合の光学素子１１の表面積とを比べると、凸部４０ａの表面積の方が小さいので、式（３）の第１項は、式（２）で求められる、凹凸構造４０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）で表される凹凸構造４０が有る場合の付着力Ｆv1と、凹凸構造４０が無い場合の付着力Ｆv2とを比較すると、
Ｆv1＜Ｆv2となる。
【００６８】
このように本実施の形態２に係る構成によれば、凹凸構造４０により、塵埃３０の凹凸構造４０（光学素子１１）への付着力が低くなる。従って、このような凹凸構造４０を有する光学素子１１に塵埃３０が付着しようとしても、その付着力が減少されるため塵埃３０に加わる重力の影響により光学素子１１の表面から落下してしまう。こうして塵埃３０が光学素子１１の表面に付着しにくくなる。
【００６９】
以上説明したように本実施の形態２によれば、光学的な悪影響を与えること無く、光学素子表面への塵埃の付着を抑制した光学機器を実現することができる。
【００７０】
尚、本実施の形態２では、凹凸構造４０は、図８に示すようにその凸部４０ａがライン状に形成されているが、本願発明はこれに限定されるものでなく、例えばドット状に形成されていても良い。ドット形状にすることで、より凸部４０ａの表面積が減少してファンデルワールス力が低下し、本実施の形態２で説明した内容と同等の効果が得られる。
【００７１】
また本実施の形態２では、凹凸構造４０によってファンデルワールス力が低下すると説明してきたが、参考文献１で報告されているように、表面の微細周期構造によって液架橋力も低下する。従って、この凹凸構造４０によって、ファンデルワールス力と共に液架橋力も低下し、光学素子１１の表面への塵埃の付着を更に抑制可能となる。
【００７２】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る凹凸構造４０の有無による塵埃の付着力の測定結果例を示す図である。ここでの付着力は、前述の実施の形態１と同様に、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。
【００７３】
また、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。また凹凸構造４０としては、表面からの深さが８０nmと２５０nmの２種類を用いて測定した。
【００７４】
図１１に示したように、凹凸構造４０の深さが深い程付着力が低下し、凹凸構造４０の深さが２５０0nmの場合は、平均付着力が約８割減少する事が分かった。
【００７５】
尚、以上説明した本実施の形態１，２では、光学素子１１の表面に撥水層１１ａや凹凸構造４０を設けているが、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。
【００７６】
図１０は、本発明の実施の形態の変形例に係る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で、前述の図１、図６と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。
【００７７】
図１０と前述の図１、図６とを比較すると明らかなように、図１０では、光学素子１１と光学素子１１を保持する保持部材１２及び光学素子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が省略され、フォーカルプレンシャッタ５０と固体撮像装置１５とが直接対向している。
【００７８】
このような構成においても、固体撮像装置１５のカバー部材１５ａの表面に、前述した撥水層１１ａや凹凸構造４０を設けることにより、前述した実施の形態と同等の効果が得られる。従って、固体撮像装置１５の表面が直接フォーカルプレンシャッタ５０の後方に位置している場合でも、固体撮像装置１５のガラスやフィルタなどの表面に塵埃が付着するのを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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。
【図２】本実施の形態１に係るＤ−ＳＬＲのカメラシステムの構成を示す概略図である。
【図３】本実施の形態１に係るＤ−ＳＬＲのカメラシステムの電気的構成を説明するブロック図である。
【図４】図１のＡで示す部分の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る撥水層の有無による塵埃の付着力の測定結果例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る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。
【図７】図６のＢ部の拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る凹凸構造を示す概観斜視図である。
【図９】ファンデルワールス力を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例に係る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。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る凹凸構造４０の有無による塵埃の付着力の測定結果例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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