JP2019159079A - レンズ、および、レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】屋外使用を前提とするレンズやレンズユニットにおいて、雨などにより表面がぬれた場合でも良好な視野を維持することができるレンズと、レンズユニットを得る。【解決手段】撮像装置に用いられ、レンズ光学系１０の最表面に配置されるレンズ１２であって、レンズの被写体側の表面に形成された表面処理膜１７が、中央部分に形成された第１の親水性領域１７ａと第１の親水性領域の周囲に形成された第２の親水性領域１７ｂとを備え、第１の親水性領域における水との接触角ａと、第２の親水性領域における水との接触角ｂとが、ａ＞ｂの関係にある。【選択図】図２

Description

本開示は、カメラなどの撮像装置に用いられるレンズ、および、レンズを備えたレンズユニットに関し、特に、表面に雨水などの水滴がかかるような屋外で使用されても、良好な光学特性を維持することができるレンズ、および、レンズユニットに関する。

ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子の技術開発が進み、これらの撮像素子で静止画や動画を撮像する撮像装置として、各種のカメラが製品化されている。

近年では、撮像素子の小型化、高感度化、低コスト化が進展し、さらに、軽量かつ低コストのプラスチック製レンズ技術、撮像データを圧縮して記録するデータ処理技術、高速で大容量のデータを記録できるメモリ素子の技術も発展したため、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラといった、静止画像、動画像を記録する専用機器を用いるのではなく、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末、携帯用ゲーム機などのいわゆるポータブルな電子情報機器を用いて、静止画像、動画像を撮像することが当たり前となっている。また、画像を撮像する撮影装置の普及に伴って、従来は精密製品であるカメラが持ち込まれなかった環境でも使用する機会が増え、水中撮影が可能なカメラ、自動で装置を制御するための情報取得カメラ、ロボットなどに搭載されるモニタカメラ、定点観測が行われる監視カメラなどの用途も増えている。

特に、モニタカメラや監視カメラは、主として屋外で使用されることが多いため、カメラレンズの中で、最も被写体側である最表面に配置されたレンズに雨粒などの水滴や埃が付着する。また、周囲の温度環境の変化などによって光学素子の表面に曇りや結露が生じる場合がある。このため、モニタカメラや監視カメラなどにおいて、カメラレンズの中で最表面に配置されるレンズには、外部環境によらずに常に良好な視野が確保するための表面処理が施されている。

このような表面処理が施されたレンズとして、レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおいて、最表面に位置するレンズ（１番玉）の表面に、実使用時にレンズの下端部分となる周辺部分の縁面に撥水処理を施し、撥水処理を施していない縁面以外の部分には親水処理を施したものが記載されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２６５４７３号公報

上記従来の撮像ユニットでは、レンズの表面に付着した雨粒が、親水処理を施した領域において雨滴とならずに広がる一方、レンズ下側に流れ落ちた際には撥水処理を施した領域で弾かれることで水だまりができず、雨の中でも全体として鮮明な撮像画像を得ることができる、というものである。

しかし、上記従来のレンズユニットでは、親水処理を施した領域に形成される水の膜が親水性の故にそのままの状態で残りやすく、水の膜の自重や振動等によって流れ落ちない限りレンズの表面に留まって撮像画像がぼやけた状態が続く。また、親水処理を施した領域と撥水処理を施した領域との境界部分では、親水処理が施された部分側に水滴が残りやすく、残った水滴はレンズの劣化や部分的な汚れの原因となる。このような部分的な劣化や汚れの付着部分がアンカーとなることで、さらに雨に濡れたときの排水の妨げとなってしまうという問題があった。

本開示は、上記従来の課題を解決するもので、屋外使用を前提とするレンズやレンズユニットにおいて、雨などにより表面がぬれた場合でも良好な視野を維持することができるレンズと、レンズユニットを得ることを目的とする。

上記課題を解決するため本願で開示するレンズは、撮像装置に用いられ、レンズ光学系の最表面に配置されるレンズであって、前記レンズの被写体側の表面に形成された表面処理膜が、中央部分に形成された第１の親水性領域と前記第１の親水性領域の周囲に形成された第２の親水性領域とを備え、前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとが、ａ＞ｂの関係にあることを特徴とする。

また、本願で開示されるレンズユニットは、レンズ光学系と、撮像素子と、前記レンズ光学系と前記撮像素子とを収容した筐体とを含み、前記レンズ光学系において最表面に配置されるレンズが、前記筐体の表面から前方に突出するように配置されたレンズユニットであって、前記レンズの表面に形成された親水性の第１の表面処理膜と、前記レンズの周囲部分の前記筐体の表面に形成された親水性の第２の表面処理膜とを備え、前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとが、ｃ＞ｄの関係にあることを特徴とする。

本願で開示するレンズは、その表面の中央部分に水との接触角がａ、周辺部分に水との接触角がｂの２つの親水性領域が形成され、ａ＞ｂの関係にある。このため、レンズ表面の水が中央部分に溜まらずに周辺部分へと移動して良好な視野を確保することができる。

また、本願で開示するレンズユニットは、光学系と撮像素子とが収容された筐体から光学系の最表面に配置されたレンズが突出するように配置され、最表面のレンズに形成された第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、レンズの周囲の筐体表面に形成された第２の表面処理膜の水との接触角ｄとが、ｃ＞ｄの関係にある。このため、レンズ表面から筐体表面への水の流れが生じて、良好な視野を確保することができる。

第１の実施形態にかかるレンズを備えた、撮像装置の構成を説明するイメージ図である。 レンズ表面に形成された表面処理膜における、第１の親水性領域と第２の親水性領域とを説明するための模式図である。 第２の実施形態にかかるレンズユニットにおける、レンズの表面に形成された第１の表面処理膜と筐体の表面に形成された第２の表面処理膜とを説明するための斜視図である。

本願で開示するレンズは、撮像装置に用いられ、レンズ光学系の最表面に配置されるレンズであって、前記レンズの被写体側の表面に形成された表面処理膜が、中央部分に形成された第１の親水性領域と前記第１の親水性領域の周囲に形成された第２の親水性領域とを備え、前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとが、ａ＞ｂの関係にある。

このようにすることで、本願で開示するレンズでは、被写体側の最表面に付着した水分が、中央の第１の親水性領域で広がるとともに、より水との接触角が小さな周辺部の第２の親水性領域に引き込まれるように流れる。このため、レンズ表面に雨粒などがかかっても、水分は水滴状とはならずにレンズ表面に広がり、さらに広がった水分がレンズの中央部分に留まってしまうことを効果的に回避して、水分の影響のない良好な視野を確保することができる。

本開示のレンズにおいて、前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとの差が３°以上であることが好ましく、５°以上であることがさらに好ましい。レンズ表面中央部分の親水性領域と周辺部の親水性領域とにおける水との接触角の差が大きいほど、中央部分に広がった水の膜を周辺部分に引き出す作用が大きくなり、レンズ表面に付着した水分を効率よく排除することができる。

また、本願で開示するレンズユニットは、レンズ光学系と、撮像素子と、前記レンズ光学系と前記撮像素子とを収容した筐体とを含み、前記レンズ光学系において最表面に配置されるレンズが、前記筐体の表面から前方に突出するように配置されたレンズユニットであって、前記レンズの表面に形成された親水性の第１の表面処理膜と、前記レンズの周囲部分の前記筐体の表面に形成された親水性の第２の表面処理膜とを備え、前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとが、ｃ＞ｄの関係にある。

このようにすることで、本願で開示するレンズユニットでは、レンズユニットの筐体から前方へ突出して配置されたレンズの表面に付着した水分が、レンズ上に形成された第１の表面処理膜で広がるとともに、より水との接触角が小さなレンズ周囲の筐体の表面に形成された第２の表面処理膜に引き込まれるように流れる。このため、レンズ表面に雨粒などがかかっても、水滴のまま残ることがなく、レンズ上の水分は周辺の筐体表面に速やかに流れる。この結果、水分の影響のない良好な視野を確保することができる。

本開示のレンズユニットにおいて、前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとの差が３°以上であることが好ましく、５°以上であることがさらに好ましい。レンズの表面に形成された親水性の第１の表面処理膜と、周辺の筐体表面に形成された第２の表面処理膜とにおける水との接触角の差が大きいほど、レンズ表面に広がった水の膜を筐体側に引き出す作用が大きくなり、レンズ表面に付着した水分を効率よく排除することができる。

以下、本開示にかかるレンズとレンズユニットの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施形態として、本願で開示するレンズについて、監視カメラの撮像ユニットとして用いられる撮像装置を例示して説明する。

図１は、本願で開示するレンズが用いられた撮像装置の概略構成を説明する図である。

図１に示すように、監視カメラの撮像ユニットとして用いられる撮像装置１００は、１枚また複数枚のレンズにより構成されたレンズ光学系１０と画像を撮像する撮像部２０とから構成されている。

撮像部２０で撮像される光を照射するレンズ光学系１０は、略円筒形の筒体１１の内部に複数のレンズ１２〜１６が配置されて構成される。なお、以下本願明細書においては、単体のレンズを単に「レンズ」と称し、全体として撮像部２０の撮像素子２１への被写体像の照射を行うレンズの複合体を「レンズ光学系」と称することとする。このため、図１に示したような、筐体内に複数枚の単体レンズが配置されたものは「レンズ光学系」であり、また、「レンズ光学系」を構成する「レンズ」の枚数に制約はなく、１枚のレンズのみから構成される場合も「レンズ光学系」という概念に含まれる。

図１に示したレンズ光学系１０の例では、図１中に矢印Ａとして示す被写体側（カメラの視野方向）から順に、対物レンズ群を構成する第１レンズ１２、第２レンズ１３、中間レンズとしての第３レンズ１４、接眼（撮像素子側）レンズ群を構成する第４レンズ１５、および、第５レンズ１６という５つのレンズが、所定の間隔を介して、また、各レンズ１２〜１６の光軸が一致するように配置されている。

本実施形態にかかるレンズ光学系１０では、複数のレンズのうち最も被写体の近くに位置する第１レンズ１２の外側、すなわち、レンズ光学系１０における最表面に位置する面に、親水性の膜が形成された表面処理膜１７が形成されている。

なお、本明細書において親水性の膜とは、当該膜における水との接触角が３０°程度までのものをいう。

図１に示す撮像装置のレンズ光学系１０では、３群５枚のレンズ１２〜１６による構成を例示した。一般に、レンズ光学系を構成するレンズの枚数を増やし、かつ、凸レンズ、凹レンズ、非球面レンズなどの異なる種類のレンズを積層して配置することで、広視野角でありながら画像のひずみが少ない広角レンズや、高倍率の望遠レンズ、中間レンズを前後に移動可能としたズームレンズなど、より高い光学特性を備えたレンズ光学系を実現することができる。一方で、レンズの枚数が増えればレンズ光学系の高コスト化につながるため、実際には、レンズ光学系が使用される撮像装置として求められる光学特性によって、具体的なレンズ構成が定められる。例えば、比較的低い解像度の画像や若干のひずみを残した画像でも問題が無いカメラの場合には、２枚、または多くても３枚のレンズでレンズ光学系が構成される場合もある。一方で、高解像度で、なおかつ、高いズーム倍率を有するレンズ光学系では、４群７枚構成など、多数のレンズを組み合わせたレンズ群を複数群備えたレンズ設計が採用される。

本実施形態にかかるレンズ光学系１０としては、レンズの枚数やレンズ群の配列にかかわらず、図１におけるレンズ１２のように、レンズ１０光学系の最表層（最外層）に位置するレンズ１２、すなわち、各レンズの中で最も被写体に近い位置にあるレンズ１２の被写体側の面である表面に表面処理膜１７が形成されていればよい。たとえば、レンズ筐体内で迷光が画像に悪影響を与えることを回避するために、レンズ光学系を構成するレンズの最表層以外の面に表面処理膜が形成される場合があるが、このような膜は、本実施形態にかかる表面処理膜１７とは異なる。

監視カメラに用いられる撮像装置１００の撮像部２０は、図１中矢印Ｂとして示すレンズ光学系１０の後方側に配置されていて、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの撮像素子２１が回路基板２２上に配置された構成となっている。回路基板２２には、撮像素子２１を駆動する電源ライン、撮像素子２１を制御して各画素での電気信号を画像データとして取得する駆動制御回路、撮像された画像データを外部へと送出する信号ラインなどが搭載されているが、図示は省略する。

また、図１での図示は省略するが、撮像装置１００は、レンズ光学系１０と撮像部２０とを保持してレンズ光学系１０の焦点位置に正しく撮像素子２１が配置されるように規制するとともに、レンズ光学系１０と撮像部２０とを、撮像画像のノイズとなる外部からの迷光を遮蔽するユニット筐体によってモジュールとして一体化されている。このため、ユーザは、撮像ユニットに所定の電圧値の電源を供給することで、撮像素子２１で撮像された画像を信号出力線から画像信号として取得することができる。

図２は、本実施形態にかかるレンズの表面に形成された表面処理膜の平面構成を説明する模式図である。

本実施形態にかかる撮像装置１００のレンズ光学系１０のうち最も被写体側に配置されているレンズ１２を平面視したときに、レンズ１２の外表面に形成された表面処理膜１７は、図２に示すように、レンズ１２の中央部分の第１の親水性領域１７ａと第２の親水性領域１７ｂとを備えている。

より具体的には、レンズ１２の中心軸から所定の距離、一例として、レンズ１２の半径の３／４の大きさの半径を有する円形の領域が、第１の親水性領域１７ａとなっている。また、第１の親水性領域１７ａの外側の領域が第２の親水性領域１７ｂとなっている。

本実施形態にかかるレンズ光学系１０のレンズ１２の表面に形成される親水性領域１７ａ、１７ｂの水との接触角は、第１の親水性領域１７ａの水との接触角をａ、第２の親水性領域１７ｂの水との接触角をｂとしたときに、ａ＞ｂの関係が成り立つように、すなわち、外側に形成される第２の親水性領域１７ｂの水との接触角が内側に形成される第１の親水性領域１７ａの水との接触角よりも小さくなるように構成される。

このようにすることで、レンズ１２の表面に雨粒がかかった場合でも、レンズ１２の表面が全体として親水性の表面処理膜１７で覆われていることで、雨粒は水滴形状を保てずに広がって膜状となってレンズ１２の表面を覆う。さらに、外側に形成される第２の親水性領域１７ｂの水との接触角が、内側に形成される第１の親水性領域１７ａの水との接触角よりも小さいために、レンズ１２の表面に広がった水の膜は、レンズ１２の外側に形成された第２の親水性領域１７ｂの側に移動しようとするため、結果として、レンズ中心部の水膜はなくなって撮像部２０に対して乱れのない入射光が照射される。

また、レンズ１２の周辺部分は、中央部分と比較して水平面に対する傾斜角度が大きいため、レンズ１２の周辺部には水膜は残りにくく、筐体１１との境界部分に集まって筐体１１の枠外へと排出されることとなる。

第１の親水性領域１７ａと第２の親水性領域１７ｂとは、いずれも親水性の表面処理膜として、親水性部位を有する、シリカ系粒子、アルコキシシラン、オルガノシロキサン等を用いて形成されたシロキサン結合膜、有機ポリマー膜、さらに有機物による汚染を分解する光触媒（ＴｉＯ₂）や無機触媒（リン酸チタニア）、これらの混合物の被膜として形成することができる。より具体的には、親水性処理液である、株式会社トレードサービス製の水性無機コート剤である「ＡＤ−Ｔｅｃｈ ＣＯＡＴ Ｋ−５０４（製品名）」、大阪有機化学工業株式会社の「ＬＡＭＢＩＣ−７７１Ｗ（製品名）」、中央自動車工業株式会社の「エクセルピュア（製品名）」などをレンズ１２の表面に擦りつけることによって、親水性の表面処理膜１７を形成することができる。

第１の親水性領域１７ａの水との接触角ａは、目安として２０°以下であることが好ましく、１０〜１５°程度であることがより好ましい。また、第２の親水性領域１７ｂの水との接触角ｂは、５〜１０°程度とすることが好ましい。

なお、第１の親水性領域１７ａの水との接触角ａと、第２の親水性領域１７ｂの水との接触角ｂとの差が大きいほど、第２の親水性領域１７ｂが形成されている周辺部分に水を引き寄せる効果が高くなり、レンズ１２の表面の水膜が撮像画像に与える影響を、より速やかに解消することができる。この観点では、第１の表面処理膜の水との接触角ａと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｂとの差が３°以上であることが好ましく、５°以上であることがさらに好ましい。

一方で、中央部分の第１の親水性領域１７aの水との接触角ａが大きくなりすぎると、雨粒がかかったときに広がった水膜とはならずに、水滴状のまま残りやすくなってしまう。この観点からは、第１の親水性領域１７aの水との接触角ａは、より小さい角度であることが好ましい。

これらを踏まえると、第２の親水性領域１７ｂを、水との接触角ｂがなるべく小さい値（一例として、５〜１０°程度）となるように形成して、第１の親水性領域１７ａの水との接触角ａを、接触角ｂに対して５°程度大きな値（一例として１０〜１５°程度）となるように形成することが好ましいということができる。

このような水との接触角ａ、接触角ｂを実現する材料としては、株式会社トレードサービス製の「ＡＤ−Ｔｅｃｈ ＣＯＡＴ Ｋ−５０４（製品名）」、大阪有機化学工業株式会社の「ＬＡＭＢＩＣ−７７１Ｗ（製品名）」、中央自動車工業株式会社の「エクセルピュア（製品名）」などが好適である。また、適宜、上述した親水性の表面処理膜材料を添加することにより、接触角を変化させることができる。などが好適である。

なお、レンズ１２の表面に、第１の親水性領域１７ａと第２の親水性領域１７ｂとを形成する方法としては、それぞれの領域を規定するマスキング材等を用いる周知の方法が採用できる。なお、第１の親水性領域１７ａと第２の親水性領域１７ｂとの２つの領域の間に表面処理膜１７が形成されていない部分が生じることを避けるために、いずれか一方の親水性領域を形成する材料をレンズ１２の表面全面に塗布形成した後に、当該一方の親水性領域部分を覆うマスキングを行って、残りの部分に他方の親水性領域を重ねて形成することが好ましい。

本実施形態で説明するレンズ１２の表面に、親水性の表面処理膜を形成する方法としては、最初にＵＶイオン洗浄を行ってレンズ表面の清浄度を高くするなどの、従来から親水成膜の形成に用いられている工法を採用することができる。また、親水性領域を所定の形状で形成するためのマスキング工程としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、または、でんぷん等を原料とする水溶性樹脂などの有機性材料の水溶液などを用いてマスキング膜を塗布形成するなどの、従来からの工法を採用することができる。また、マスキング膜は、インクジェット方式等による印刷法、スタンプ等により該水溶液のマスキングパターンを形成し、これを乾燥させるなどの手法を用いて形成することが可能である。

このようにすることで、最も表面側に位置するレンズ１２の外表面に、中央部分に形成された第１の親水性領域１７aと第１の親水性領域の周囲に形成された第２の親水性領域１７ｂとを備え、第１の親水性領域における水との接触角ａと、第２の親水性領域における水との接触角ｂとが、ａ＞ｂの関係にある表面処理膜１７を備えることができる。

このように形成されたレンズ１２に雨粒がかかった場合でも、水滴状とはならず、さらに、形成された水膜も速やかにレンズ１２の周辺部分と移動して解消されるため、撮像部に入射する入射光が編め粒の影響を受けることを効果的に防止し、高い画像品質の撮像画像を得ることができる撮像装置を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、本願で開示するレンズユニットについて、第２の実施形態として説明する。

図３に、第２の実施形態にかかるレンズユニットの外観を説明する斜視図を示す。

第２の実施形態にかかるレンズユニット２００は、筐体１２０と、筐体１２０の表面から前方に突出するように配置されたレンズ１１０とを有している。

なお、レンズユニット２００は、レンズ光学系と、撮像素子を備えた撮像部とが一つの筐体の中に収容されたものであり、たとえば、第１の実施形態で図１に示したようなレンズ光学系１０と、撮像部２０と備えた撮像装置１００が、筐体内に収容されたものとして構成することができる。ただし、第２の実施形態にかかるレンズユニット２００では、レンズ光学系において最も被写体側である最表面に配置されたレンズ１１０が、筐体１２０から前方に突出するように配置されている点が、最表面側に位置する第１レンズ１２の周囲がレンズ筐体１１で囲まれた状態である、図１で示した第１の実施形態の撮像装置１００とは異なっている。

第２の実施形態にかかるレンズユニット２００では、レンズ１１０の表面に親水性の第１の表面処理膜１１１が形成され、レンズ１１０の周囲に位置する筐体１２０の表面１２０ａに親水性の第２の表面処理膜１２１が形成されている。そして、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃと、第２の表面処理膜１２１の水との接触角ｄとが、ｃ＞ｄの関係にある。

このように構成することで、第２の実施形態にかかるレンズユニット２００において、レンズ１１０の表面に雨粒がかかった場合でも、親水性の表面処理膜１１１の作用によって水滴状とはならずに膜状に広がる。そして、レンズ１１０の周囲を取り囲む筐体１２０の表面１２０ａに、より水との接触角が小さな親水性の第２の表面処理膜１２１が形成されているため、レンズ１１０上の水膜が周辺の筐体１２０側に引き寄せられて、レンズ１１０の表面に水膜が長く残ることが回避される。このため、レンズ１１０を通して筐体１２０内に配置された撮像部に照射される画像が雨粒の影響で不鮮明な状態となることを効果的に回避することができる。

なお、水との接触角が異なる２つの親水性の表面処理膜を設け、周辺部分の表面処理膜の水との接触角を中央部分の表面処理膜の水との接触角よりも小さくして、中央部分の水膜を周辺部側に引き寄せて解消するという作用を発揮させる点において、第２の実施形態にかかるレンズユニット２００は、第１の実施形態にかかるレンズ１２と同様である。

このため、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃが、目安として２０°以下であることが好ましく、１０〜１５°程度であることがより好ましい点、また、第２の表面処理膜１２１の水との接触角ｄは、２〜３°程度とすることが好ましい点は、第１の実施形態の接触角ａ、接触角ｂと同じである。

また、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃと、第２の表面処理膜１２１の水との接触角ｄとの差が大きいほど周辺部分に水を引き寄せる効果が高くなるためより好ましく、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜１２１の水との接触角ｄとの差が３°以上であることが好ましく、５°以上であることがさらに好ましい点、さらには、レンズ１１０の表面処理膜１１１の水との接触角ｃが大きくなりすぎると、雨粒がかかったときに水滴状のまま残りやすくなってしまうため、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃは大きくなりすぎないことが好ましい点も、上記第１の実施形態のレンズ１２の表面処理膜１７と同様である。

このため、第２の実施形態にかかるレンズユニット２００においても、第２の表面処理膜１２１を、水との接触角ｄがなるべく小さい値（一例として、５〜１０°程度）となるように形成して、第１の表面処理膜１１１の水との接触角ｃを、接触角ｄに対して５°程度大きな値（一例として１０〜１５°程度）となるように形成することが好ましいということができる。

このような水との接触角ｃ、接触角ｄを実現する材料としては、株式会社トレードサービス製の「ＡＤ−Ｔｅｃｈ ＣＯＡＴ Ｋ−５０４（製品名）」、大阪有機化学工業株式会社の「ＬＡＭＢＩＣ−７７１Ｗ（製品名）」、中央自動車工業株式会社の「エクセルピュア（製品名）」などが好適である点、また、適宜、親水性の表面処理膜材料を添加して水との接触角を変化させることができることも、上記第１の実施形態のレンズに形成された表面処理膜１７と同様である。

なお、第２の実施形態では、第１の表面処理膜１１１と第２の表面処理膜１２１とを形成する部材が、レンズ１１０と筐体１２０という異なる別々の部材であるため、第１の実施形態で説明したように、マスキング材を用いて一つの部材表面に２つの膜を形成するような困難性はない。また、たとえば、筐体１２０のレンズ１１０が突出するように形成された開口部分に微細な段差を設けるようにすることで、レンズ１１０上の水分を筐体１２０に形成された第２の表面処理膜１２１に引き寄せる効果を、より高めることができるようになる場合がある。

以上説明したように、第２の実施形態で説明したレンズユニット２００では、レンズ１１０に雨粒がかかった場合でも、親水性の表面処理膜１１が形成されているために水滴状とはならず、さらに、形成された水膜も速やかにレンズ１１０の周辺に配置された筐体１２０の表面に移動するため、レンズ１１０上の水分が効果的に除去される。この結果、筐体１２０内に収容された撮像部の撮像素子に入射する入射光が雨粒の影響を受けることを効果的に防止し、高い画像品質の撮像画像を得ることができるレンズユニットを実現することができる。

なお、以上の説明において、レンズは、所定の水との接触角を備えた親水性の表面処理膜を形成することができればよく、レンズ材料としてガラス製、樹脂製とは問わない。

また、筐体の材料としても、樹脂や金属表面を備えて、親水性の表面処理膜が形成可能であれば、特に制限はない。たとえば、レンズの周囲に位置する表面部分に樹脂製のコーティングが行われるなどして、その表面に、親水性の表面処理膜が形成可能なようになっていれば、筐体の基材が木製の筐体を用いることも可能である。

また、第１の実施形態において、最表面に配置されるレンズの表面に、第１の親水性領域と、第２の親水性領域との２つの領域を形成する例を示したが、レンズの表面に形成される表面処理膜は、２つの領域により構成されるものには限られない。レンズの大きさやレンズ表面に水がかかる状況に応じて、また、水との接触角の大きさが調整できる限りにおいて、レンズの表面に３つまたはそれ以上の細かな領域にわけて親水性の表面処理膜を形成することができる。この場合には、より外側に行くほど水との接触角が小さな親水性領域とすべきことは言うまでもない。また、親水性の表面処理膜の形成方法によって、水との接触角を連的に変化させることができる場合には、表面処理膜をより周辺に行くほど水との接触角が小さくなる膜として形成することができる。

なお、第２の実施形態に示したレンズモジュールにおいても、レンズの表面に形成される表面処理膜を、水との接触角が周辺に行くほど小さくなる膜として形成することも可能である。ただし、第２の実施形態にかかるレンズモジュールでは、レンズに形成する表面処理膜はもともと一種類のものとすることができるので、レンズに複数種類の表面処理膜を形成することは、コスト的なデメリットから有効ではない場合が多いと考えられる。

本開示のレンズ、および、レンズユニットは、表面に水との接触角が異なる表面処理膜が形成されているため、雨粒がかかった場合でも、レンズの表面に水滴状に残ることがなく、また、レンズの中心部分や、レンズの表面全面に形成された水の膜が、より水との接触角が小さな周辺部分の表面処理膜に引き寄せられる。この結果、高い画像品位の撮像画像を得ることができるレンズ、および、レンズユニットとして、特に、屋外での使用を前提とした撮像装置に用いられて、極めて有用である。

１０ レンズ光学系
１２ （最表層の）レンズ
１７ 表面処理膜
１７ａ 第１の親水性領域
１７ｂ 第２の親水性領域
２０ 撮像部
２１ 撮像素子
１００ 撮像装置

Claims (6)

1. 撮像装置に用いられ、レンズ光学系の最表面に配置されるレンズであって、
   前記レンズの被写体側の表面に形成された表面処理膜が、中央部分に形成された第１の親水性領域と前記第１の親水性領域の周囲に形成された第２の親水性領域とを備え、
   前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとが、ａ＞ｂの関係にあることを特徴とする、レンズ。
2. 前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとの差が３°以上である、請求項１に記載のレンズ。
3. 前記第１の親水性領域における水との接触角ａと、前記第２の親水性領域における水との接触角ｂとの差が５°以上である、請求項１に記載のレンズ。
4. レンズ光学系と、撮像素子と、前記レンズ光学系と前記撮像素子とを収容した筐体とを含み、
   前記レンズ光学系において最表面に配置されるレンズが、前記筐体の表面から前方に突出するように配置されたレンズユニットであって、
   前記レンズの表面に形成された親水性の第１の表面処理膜と、前記レンズの周囲部分の前記筐体の表面に形成された親水性の第２の表面処理膜とを備え、
   前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとが、ｃ＞ｄの関係にあることを特徴とする、レンズユニット。
5. 前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとの差が３°以上である、請求項４に記載のレンズユニット。
6. 前記第１の表面処理膜の水との接触角ｃと、前記第２の表面処理膜の水との接触角ｄとの差が５°以上である、請求項４に記載のレンズユニット。

Images