(57)【要約】【課題】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等を提供する。【解決手段】  光学系による像を撮像する撮像部３８と、前記撮像部に対向して備えられ光透過性を有する基材３６と、前記基材の表面のうち、前記撮像部が配置されている側と反対側の表面に備えられた複数の粒子４０ａを含む粒子層４０と、前記基材と前記粒子層との間に備えられた導電層４２とを有する撮像装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系による像を撮像する撮像部と、
前記撮像部に対向して備えられ光透過性を有する基材と、
前記基材の表面のうち、前記撮像部が配置されている側と反対側の表面に備えられた複数の粒子を含む粒子層と、
前記基材と前記粒子層との間に備えられた導電層とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載された撮像装置であって、
前記粒子は、撥水性を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された撮像装置であって、
前記粒子層は、前記粒子が多層状に集まった構造を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された撮像装置であって、
前記導電層の粒子層側の表面には、当該導電層に前記粒子を固着するための接着層が形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された撮像装置であって、
前記導電層は、前記粒子を含まないことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された撮像装置であって、
前記粒子層の層厚は、前記粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された撮像装置であって、
前記粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された撮像装置であって、
前記粒子は、シリコン、フッ素のうち、少なくとも一方を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の撮像装置を有するカメラ。
【請求項１０】
光を透過する基材の上に導電性を有する導電層を形成し、前記導電層の上に粒子を層状に形成することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された製造方法であって、
前記導電層の上に粒子を層状に形成する工程を複数回行うことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびカメラ、ならびに撮像装置の製造方法に関し、より詳細には、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等に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このような問題を解決する従来技術としては、被写体側の面に単層の微粒子が配列されており、塵埃の付着を防止した光学素子を有する撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、単層の微粒子が配列された光学素子は、例えば清掃作業等による物理的な衝撃によって層の一部が欠損する場合があり、当該膜の欠損部分に塵埃が付着するという問題が発生していた。また、従来技術に関する光学素子では、静電力を主要因とする塵埃の付着を十分に防止することができず、問題となっていた。
【特許文献１】特開２００７−１３５００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、その目的は、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等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
光学系による像を撮像する撮像部（３８）と、
前記撮像部に対向して備えられ光透過性を有する基材（３６）と、
前記基材の表面のうち、前記撮像部が配置されている側と反対側の表面に備えられた複数の粒子（４０ａ）を含む粒子層（４０）と、
前記基材と前記粒子層との間に備えられた導電層（４２）とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、例えば、前記粒子は、撥水性を有していてもよい。
【０００８】
また、例えば、前記粒子層は、前記粒子が多層状に集まった構造を有していてもよい。
【０００９】
また、例えば、前記導電層の粒子層側の表面には、当該導電層に前記粒子を固着するための接着層（４４）が形成されていてもよい。
【００１０】
また、例えば、前記導電層は、前記粒子を含まないものであってもよい。
【００１１】
また、例えば、前記粒子層の層厚は、前記粒子の平均粒径よりも大きくてもよい。
【００１２】
また、例えば、前記粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。
【００１３】
また、例えば、前記粒子は、シリコン、フッ素のうち、少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明に係るカメラは、上記いずれかの撮像装置を有する。
【００１５】
本発明に係る撮像装置の製造方法は、光を透過する基材（３６）の上に導電性を有する導電層（４２）を形成し、前記導電層の上に粒子（４０ａ）を層状に形成することを特徴とする。
【００１６】
また、例えば、本発明に係る撮像装置の製造方法において、前記導電層の上に粒子を層状に形成する工程を複数回行っても良い。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。なお、各図面に示される部材は、説明の都合上、部分的に大きさを誇張して記載している。
図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図、
図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図、
図３は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図、
図４は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図
図５は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図、
図６は、本発明の第５実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。
第１実施形態
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニット３０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。
【００２０】
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２２、シャッタ２０および撮像ユニット３０等が具備してある。
【００２１】
撮像ユニット３０は、防塵フィルタ３２および撮像素子３８を有する。撮像素子３８は、交換レンズが取り付けられるレンズマウント１０側（Ｘ軸負方向側）の表面に、撮影光を受光する受光面を有している。防塵フィルタ３２は、撮像素子３８の受光面を覆うように、撮像素子３８のＸ軸負方向側に配置されている。したがって、撮影時においてシャッタ２０が開放されると、当該シャッタ２０を通過した撮影光は、防塵フィルタ３２を透過したのち、撮像素子３８の受光面に入射し、撮像素子３８によって光電交換される。
【００２２】
なお、各部材の配置については、開口部８を覆うように設置される交換レンズによって導入された撮影光が、撮像素子３８に向かって、進行する方向をＸ軸の正方向として説明を行う。また、クイックリターンミラー１２で反射された撮影光が、ペンタプリズム１６に向かって進行する方向をＺ軸の正方向、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＹ方向として説明を行う。
【００２３】
防塵フィルタ３２は、基材部３６と微粒子層４０と導電層４２とを有する。基材部３６は、防塵フィルタ３２における撮像素子３８側に形成されており、撮像素子３８の受光面に対して接着剤層等を介して密着するように固定されている。本実施形態に係る基材部３６は、撮像に際して偽色（色モアレ）の発生を防止する光学ローパスフィルタである。
【００２４】
図２は、図１に示す撮像装置に備えられた防塵フィルタ３２の要部拡大図である。防塵フィルタ３２は、基材部３６の表面のうち、撮像素子３８が配置されている側と反対側の基材部３６表面に、微粒子層４０と導電層４２とを有している。微粒子層４０は、微粒子４０ａが層状に集まって形成されている。
【００２５】
微粒子層４０の最表面４０ｂには、個々の微粒子４０ａの表面形状に沿う微細な凹凸が形成されている。ここで、微粒子４０ａの大きさは特に限定されないが、微粒子４０ａの平均粒径を５ｎｍ〜２００ｎｍとすることが好ましい。微粒子４０ａの粒径を所定の値より大きくすることにより、後述する微粒子４０ａの特性を得やすくなり、また所定の値より小さくすることにより、撮影光が微粒子４０ａによって過剰に散乱されることを防止できる。
【００２６】
また、微粒子層４０は、微粒子４０ａが層状に集まって形成されており、好ましくは図２に示すように、微粒子４０ａが多層状に集まった構造を有する。微粒子層４０が多層構造であれば、物理的な衝撃等により微粒子層４０の最表面４０ｂにある微粒子４０ａが剥離した場合、下層の微粒子４０ａが最表面４０ｂに露出する。したがって、微粒子層４０に欠損部分が発生せず、基材部３６の表面が微粒子層４０によって覆われた状態が維持される。
【００２７】
さらに、防塵フィルタ３２は、基材部３６と微粒子層４０との間に形成された導電層４２を有する。導電層４２は、導電性を有し、撮影光を透過する材料によって構成されるが、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＺｎＯなどの透明導電材料によって構成される。微粒子層４０の下層に導電層４２が形成されていることによって、微粒子層４０の最表面４０ｂの表面抵抗が低下するため、当該最表面４０ｂの帯電を防止することができる。なお、導電層４２は、最表面４０ｂの帯電を効果的に防止する観点から、微粒子４０ａを含まないことが好ましい。
【００２８】
図２に示す防塵フィルタ３２は、上述のような微粒子層４０と導電層４２とを有することによって、以下に説明するように、防塵フィルタ３２におけるＸ軸負方向側の表面に塵埃が付着することを効果的に防止できる。ここで防塵フィルタ３２の周辺に浮遊する塵埃が、防塵フィルタ３２へ付着する際に作用する付着力は、主として液架橋力、分子間力、静電力の３種類の力によって構成される。
【００２９】
微粒子層４０の最表面４０ｂと塵埃との間に作用する液架橋力については、最表面４０ｂに形成された微細な凹凸によって、例えば基材部３６によって構成される表面のように微細な凹凸がない表面に比べて弱くなる。微細な凹凸によって、最表面４０ｂと塵埃との接触面積が小さくなり、それに伴って、接触面同士を架橋する液架橋力も、全体として弱められるからである。
【００３０】
また、微粒子層４０を構成する微粒子４０ａを、図２に示すように略球形状とすることによって、最表面４０ｂと塵埃との接触面積をさらに小さくし、これらの間に作用する液架橋力をさらに小さくすることができる。また、微粒子４０ａは、シリコン、フッ素のうち、少なくとも一方を含んでいてもよい。これら撥水性を有する元素を微粒子４０ａが含むことにより、塵埃に含まれる水分と微粒子４０ａの接触角が大きくなるため、最表面４０ｂと塵埃との間に作用する液架橋力をさらに弱めることができる。
【００３１】
微粒子層４０の最表面４０ｂと塵埃との間に作用する分子間力についても、最表面４０ｂに形成された微細な凹凸によって、例えば基材部３６によって構成される表面のように微細な凹凸がない表面に比べて弱くなる。最表面４０ｂと塵埃との接触面積が小さくなるのに伴って、微粒子層４０または塵埃を構成する分子間の距離も大きくなり、微粒子層４０と塵埃に働く分子間力が全体として弱められるからである。
【００３２】
微粒子層４０の最表面４０ｂと塵埃との間に作用する静電力は、微粒子層４０の下層に形成された導電層４２によって弱められる。導電層４２によって、当該導電層４２の上層である薄い微粒子層４０の最表面４０ｂの表面抵抗が低下し、最表面４０ｂに発生する静電荷が効率的に逃がされ、最表面４０ｂの帯電が防止されるからである。
【００３３】
以上のように、微粒子層４０と導電層４２とを有する防塵フィルタ３２は、塵埃が防塵フィルタ３２へ付着する際に作用する液架橋力、分子間力、静電力のすべてを弱めることができる。したがって、本実施形態に係る防塵フィルタ３２は、最表面４０ｂへの塵埃の付着を極めて効果的に防止できる。
【００３４】
また、本実施形態に係る防塵フィルタ３２は、微粒子層４０の構造を、微粒子４０ａの多層構造とすることによって、上述のような塵埃付着防止効果の信頼性を高めることができる。例えば、カメラの組み立て時やユーザーメンテナンスの際に、洗浄液を含ませた洗浄紙を図２に示す最表面４０ｂに押し当てて拭くことによって、防塵フィルタ３２に付着した塵埃を除去する清掃作業が行われる場合がある。
【００３５】
このため、微粒子層４０には、清掃作業等において発生する物理的な衝撃や化学的な作用を受けた場合でも、塵埃付着防止効果を維持する信頼性が求められる。微粒子層４０が多層構造であれば、物理的な衝撃等により微粒子層４０の最表面４０ｂにある微粒子４０ａが一部剥離した場合、下層の微粒子４０ａが最表面４０ｂに露出する。
【００３６】
したがって、微粒子層４０に欠損部分が発生せず、基材部３６の表面が微粒子層４０によって覆われた状態が維持され、防塵フィルタ３２の塵埃付着防止効果が保たれる。また、下層の微粒子４０ａが最表面４０ｂに露出した場合は、表面状態が異なる導電層４２または基材部３６が露出した場合と比較して、防塵フィルタ３２の光学性能の変化も抑制される。なお、微粒子層４０の層厚を微粒子４０ａの平均粒径より大きくするように、微粒子４０ａを微粒子層４０の厚さ方向にずらして配置した場合も、多層に配置した場合と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
微粒子層４０を多層に備え、さらに基材部３６と微粒子層４０の間に導電層４２を備えることの両者によって、塵埃が表面に付着するあらゆる力を弱め（液架橋力と分子間力は微粒子層４０によって弱まり、静電力は導電層４２の存在によって弱まる）ながら、なおかつ防塵フィルタ３２表面が拭き取り清掃可能な機械的強度を有する（微粒子層４０が多層であり、かつ導電層４２が基材部３６と微粒子層４０の間にある）、実用性のたいへん高い防塵フィルタ３２が実現できる。
【００３８】
図２に示すような防塵フィルタ３２の製造方法は、特に限定されないが、例えば以下に示す製造方法によって作製することができる。まず、基材部３６の一方の表面に、ＩＴＯ等の導電材料を原材料とする導電層４２を成膜する。導電層４２の成膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法、蒸着法、レーザー・デポジション法、イオンプレーティング法、スプレー法、ディップ法、ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００３９】
導電層４２を成膜した後に、ＳｉＯ２もしくはＭｇＦ２など可視光を透過する材料で作製された微粒子４０ａを、導電層４２の上に層状に集め、微粒子層４０を形成する。微粒子層４０の成膜方法としては、特に限定されないが、例えばラングミュア−ブロジェット（Langmuir-Blodgett)法（ＬＢ法）、印刷法、レーザー・デポジション法等を用いることができる。
【００４０】
微粒子４０ａが多層状に集まった構造を有する微粒子層４０は、例えばラングミュア−ブロジェット法を用いて、単層の微粒子層を、導電層４２が形成された基材部３６表面に複数回形成することによって作製することができる。
第２および第３実施形態
【００４１】
図３および図４は、第２および第３実施形態に係る撮像ユニットに備えられた防塵フィルタ３２の要部拡大図である。防塵フィルタ３２以外の部分については、図１に示す第１実施形態と同様である。
【００４２】
図３に示す第２実施形態に係る防塵フィルタ３２は、基材部３６、導電層４２、微粒子層４０に加えて、接着層４４を有している。接着層４４は、導電層４２の微粒子層４０側の表面に形成されており、導電層４２に微粒子４０ａを固着している。
【００４３】
接着層４４の形成方法としては、特に限定されないが、導電層４２の表面に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ［Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）]）等のアルキル基を含む化合物を含む材料を成膜することによって形成することができる。第２実施形態に係る防塵フィルタ３２では、基材部３６の表面に導電層４２を形成し、導電層４２の表面に接着層４４を形成し、接着層４４の表面に微粒子４０ａを層状に形成した微粒子層４０を形成する。接着層４４は、微粒子層４０と導電層４２とをより強固に固定するため、図３に示す防塵フィルタ３２は、最表面４０ｂ近傍の機械的強度が高く、物理的な衝撃等受けた場合でも、微粒子４０ａが剥離しにくい。
【００４４】
図４に示す防塵フィルタ３２は、微粒子層４０の微粒子４０ａが、接着層４４に埋め込まれた状態となっている混合層４６を有する。ただし、混合層４６の最表面４０ｂには、微粒子４０ａが露出しており、個々の微粒子４０ａの表面形状に沿う微細な凹凸が形成されている。
【００４５】
混合層４６の形成方法としては、特に限定されないが、例えばゾルゲル法等を用いることができる。ゾルゲル法では、例えば微粒子状のコロイダルシリカとテトラエトキシシランとを所定の溶媒に均一に分散させた材料液を作製する。作製した材料液を、導電層４２または接着層４４表面にスピンコートするか、もしくはディッピング等により塗布し、所定の熱処理を施すことによって混合層４６を形成する。
【００４６】
混合層４６の形成中に実施される熱処理によって、テトラエトキシシランが加水分解し、ＳｉＯ２の連続膜が微粒子４０ａの周辺に形成さるため、この連続膜が微粒子４０ａを強固に固定する。したがって、第３実施形態に係る撮像ユニットに備えられた防塵フィルタ３２は、機械的強度の高い微粒子層４０を有し、防塵フィルタ３２が物理的な衝撃や化学的な作用を受けた場合でも、塵埃付着防止効果を維持することができる。このように、第３および第４実施形態に係る撮像ユニットに備えられた防塵フィルタ３２は、第１実施形態において説明した防塵フィルタ３２が有する効果に加えて、耐久性および信頼性に優れているという効果を有する。
第４実施形態
【００４７】
図５は第４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。第４実施形態に係る撮像ユニット３０では、防塵フィルタ３２が、撮像素子３８および光学ローパスフィルタ３７に対して密封空間を挟んで配置されている。図５に示すデジタル一眼レフカメラは、撮像ユニット３０を除き、図１に示すデジタル一眼レフカメラと同様である。
【００４８】
また、第４実施形態に係る防塵フィルタ３２の基材部３６は、光学ローパスフィルタ３７および撮像素子３８が配置されている密封空間内部への塵埃の侵入を防止するためのカバー部材である。カバー部材は、ガラスまたは樹脂等の可視光を透過する材料によって形成されている。防塵フィルタ３２のＸ負方向側の表面に形成された微粒子層４０および導電層４２の形状および、これらの層の形成方法は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
第４実施形態に係る撮像ユニット３０では、光学ローパスフィルタ３７および撮像素子３８が、防塵フィルタ３２に対して密封空間を挟んで配置されている。したがって撮像ユニット３０は、光学ローパスフィルタ３７および撮像素子３８が防塵されているだけでなく、物理的な衝撃等からも保護されており、耐久性が高い。なお、第４実施形態に係る撮像ユニット３０に備えられる防塵フィルタ３２は、第１実施形態と同様に、防塵フィルタ３２の表面に対する塵埃の付着を効果的に防止できる。
第５実施形態
【００５０】
図６は第５実施形態に係る撮像ユニット３０を備えたデジタル一眼レフ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。第５実施形態に係る撮像ユニット３０は、塵埃捕獲部材４８を有している点と、防塵フィルタ３２の導電層４２に配線５０が接続されている点とを除き、第１実施形態に係る撮像ユニットと同様である。
【００５１】
防塵フィルタ３２の導電層４２は、図６に示すように、配線５０を介してカメラボディ４の筐体６と電気的に接続されている。防塵フィルタ３２の導電層４２は、筐体６と同電位に保たれるため、図６に示す防塵フィルタ３２は微粒子層４０の最表面が帯電することをより効果的に防止することができる。このように、第５実施形態に係る撮像ユニット３０に備えられた防塵フィルタ３２は、第１実施形態において説明した防塵フィルタ３２が有する効果に加えて、静電力が作用する塵埃の付着をさらに効果的に防止するという効果を有する。
【００５２】
また、塵埃捕獲部材４８は、図６に示すように、防塵フィルタ３２の周辺を囲うように配置されている。塵埃捕獲部材４８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、防塵フィルタ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５実施形態では、塵埃捕獲部材４８によって防塵フィルタ３２に接近する塵埃を減少させることができるため、防塵フィルタ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４８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。
その他の実施形態
【００５３】
上述の実施形態では、デジタル一眼レフカメラに備えられた撮像ユニット３０を用いて説明を行ったが、本発明に係る撮像ユニット３０はこれに限られず、フィルム式一眼レフカメラ等、その他のカメラに備えられるものであってもよい。また、表面に導電層４２および微粒子層４０等を形成される基材部３６は、光学ローパスフィルタやカバー部材に限られず、赤外線カットフィルタやその他の光学部品であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置に備えられた防塵フィルタの要部拡大図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５実施形態に係る撮像装置を備えるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
６…  筐体
３０…  撮像ユニット
３２…  防塵フィルタ
３６…  基材部
３８…  撮像素子
４０…  微粒子層
４０ａ…  微粒子
４０ｂ…  最表面
４２…  導電層
４４…  接着層
４６…  混合層
【図１】
2009198693.tif 000003
【図２】
2009198693.tif 000004
【図３】
2009198693.tif 000005
【図４】
2009198693.tif 000006
【図５】
2009198693.tif 000007
【図６】
2009198693.tif 000008