JP2021177200A - コーティング方法、光学部品、及びレンズアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】光学部品の耐候性を向上できるコーティング方法を提供する。【解決手段】コーティング方法は、レンズ１１を含む透光性部材１０の表面に前処理する工程と、前処理の後に、透光性部材１０の表面１０ａに撥水膜２０を形成する工程とを包含する。透光性部材１０の最表層は、酸化ケイ素を含む。前処理により、透光性部材１０の表面１０ａに結合する水酸基の数が増加する。撥水膜２０は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む。前処理後の透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分は、３５ｍＪ／ｍｍ2以上５５ｍＪ／ｍｍ2以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、コーティング方法、光学部品、及びレンズアッセンブリに関する。

車両に搭載されるカメラのように、屋外で使用されるカメラが知られている。このようなカメラは、レンズに液滴が付着しやすい環境にある。そのため、レンズの表面に、撥水コーティングを施されることがある（例えば、特許文献１）。

特開２００８−１４８２７６号公報

屋外で使用されるカメラのレンズには、撥水性だけではなく、耐候性も要求される。しかしながら、レンズに撥水コーティングを施しただけでは、耐候性は向上しない。

本発明者は、レンズを含む光学部品の耐候性について鋭意研究を重ねて、本発明を完成した。すなわち、本発明は、光学部品の耐候性を向上できるコーティング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、耐候性が向上した光学部品を提供することを目的とする。また、本発明は、耐候性が向上したレンズアッセンブリを提供することを目的とする。

本発明の例示的なコーティング方法は、レンズを含む透光性部材の表面に前処理する工程と、前記前処理の後に、前記透光性部材の表面に撥水膜を形成する工程とを包含する。前記透光性部材の最表層は、酸化ケイ素を含む。前記前処理により、前記透光性部材の表面に結合する水酸基の数が増加する。前記撥水膜は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む。前記前処理後の前記透光性部材の表面エネルギーの極性成分は、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下である。

本発明の例示的な光学部品は、透光性部材と、撥水膜とを備える。前記透光性部材は、レンズを含む。前記撥水膜は、前記透光性部材の表面に形成される。前記透光性部材の最表層は、酸化ケイ素を含む。前記撥水膜は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む。特定の耐候性試験を１０００時間実施した後の前記撥水膜の接触角は１００°以上である。前記特定の耐候性試験は、第１試験と第２試験とを交互に実施する試験である。前記第１試験は、前記光学部品に対して紫外線を照射する試験である。前記第１試験の単位試験時間は１０２分である。前記第２試験は、前記光学部品に対して紫外線を照射しつつ水を噴霧する試験である。前記第２試験の単位試験時間は１８分である。

本発明の例示的なレンズアッセンブリは、上記の光学部品と、保持部材とを備える。前記保持部材は、前記光学部品を保持する。前記光学部品の前記撥水膜は、前記保持部材から外部に露出する。

例示的な本発明によれば、光学部品の耐候性を向上できる。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の実施形態におけるコーティング方法を示す図である。 図２は、本発明の実施形態におけるレンズアッセンブリを示す断面図である。 図３は、本発明の実施形態におけるレンズアッセンブリの一部を示す拡大断面図である。 図４は、実施例１及び比較例１の測定結果を示すグラフである。 図５は、実施例１及び比較例１の測定結果を示すグラフである。 図６は、実施例２の測定結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。また、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照して、本実施形態におけるコーティング方法を説明する。図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本実施形態におけるコーティング方法を示す図である。本実施形態におけるコーティング方法は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す工程を包含する。図１（ａ）は、透光性部材１０を用意する工程を示す。図１（ｂ）は、前処理する工程を示す。図１（ｃ）は、撥水膜２０を形成する工程を示す。

まず、図１（ａ）に示すように、透光性部材１０を用意する。透光性部材１０は透光性を有する。透光性部材１０は光を透過する。透光性部材１０は、透明であってもよく、半透明であってもよい。透光性部材１０は、例えば車載用カメラのような屋外で使用されるカメラに用いられる。本実施形態の透光性部材１０は、レンズ１１と、機能性被膜１２とを含む。

レンズ１１は、ガラスレンズであってもよく、プラスチックレンズであってもよい。ガラスレンズの材質は、例えば石英ガラスである。プラスチックレンズの材質は、例えばシクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート、又はポリカーボネートである。

機能性被膜１２は、レンズ１１上に形成されている。より具体的には、機能性被膜１２は、レンズ１１の表面のうち、光が入射する入射面１１ａに形成される。レンズ１１の入射面１１ａの曲率半径は、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

機能性被膜１２は、最表層が酸化ケイ素を含む限り、特に限定されない。機能性被膜１２の膜厚は、０．００１μｍ以上５μｍ以下である。機能性被膜１２の最表層は、透光性部材１０の最表層を構成する。したがって、透光性部材１０の最表層は酸化ケイ素を含む。なお、透光性部材１０の最表層が酸化ケイ素を含むことにより、透光性部材１０の硬度が高くなる。したがって、耐衝撃性及び耐傷性が透光性部材１０に付与される。

機能性被膜１２は、例えば耐衝撃性又は反射防止性を透光性部材１０に付与する。あるいは、機能性被膜１２は、特定の波長の光を透過するフィルタ、又は、特定の波長の光を反射するフィルタであり得る。機能性被膜１２により、所望の機能を透光性部材１０に付与することができる。

本実施形態の機能性被膜１２は、反射防止膜である。透光性部材１０が反射防止膜を含むことにより、透光性部材１０の透光性が向上する。反射防止膜は、例えば、窒化ケイ素からなる高屈折率層と、酸化ケイ素からなる低屈折率層とが交互に積層された構造を有し、最表層が低屈折率層によって構成される。

続いて図１（ｂ）を参照して、前処理する工程について説明する。透光性部材１０を用意した後、図１（ｂ）に示すように、透光性部材１０の表面１０ａを前処理する。本実施形態において、透光性部材１０の表面１０ａは、機能性被膜１２の表面１２ａである。機能性被膜１２の表面１２ａは、レンズ１１の入射面１１ａに対向する。したがって、透光性部材１０の表面１０ａは、光が入射する入射面である。透光性部材１０の表面１０ａを前処理することにより、透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分が、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下となる。

前処理は、透光性部材１０の表面１０ａに結合する水酸基の数を増加させる処理であり限り、特に限定されない。例えば、前処理は、高周波放電プラズマ処理、電子ビーム処理、コロナ処理、大気圧グロー放電プラズマ処理、及びフレーム処理のうちの少なくとも１つであり得る。

前処理の条件は、前処理後の透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分が、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下となる条件である限り特に限定されない。表面エネルギーの極性成分は、例えば、前処理の処理時間を調整することによって制御できる。

なお、前処理が高周波放電プラズマ処理である場合、処理時間の調整に加えて、例えばガス種を選択することにより、表面エネルギーの極性成分を制御することができる。コロナ処理及び大気圧グロー放電プラズマ処理も同様に、ガス種を選択することにより、表面エネルギーの極性成分を制御することができる。前処理が電子ビーム処理である場合には、例えば電子ビームの照射量を調整することによっても、表面エネルギーの極性成分を制御することができる。また、前処理がフレーム処理である場合には、例えば、フレーム（炎）の温度、ガス圧、透光性部材１０の表面１０ａとバーナーとの間の距離、及び処理時間のうちの１つを調整して、極性成分を制御することができる。

前処理として、高周波放電プラズマ処理、電子ビーム処理、コロナ処理、大気圧グロー放電プラズマ処理、及びフレーム処理のうちの少なくとも１つを用いることにより、前処理後の透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分を容易に制御することができる。なお、前処理として、これらの処理のうちの１つの処理が行われてもよいし、これらの処理の２つ以上の処理が組み合わせられてもよい。

続いて図１（ｃ）を参照して、撥水膜２０を形成する工程について説明する。前処理した後、図１（ｃ）に示すように、透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）に撥水膜２０を形成する。この結果、光学部品１が完成する。撥水膜２０の膜厚は、０．３μｍ以下である。撥水膜２０の表面２０ａは、光学部品１の入射面を構成する。

撥水膜２０の材料は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む限り特に限定されない。より具体的には、撥水膜２０の材料は、フッ素含有有機シラン化合物を含む。

撥水膜２０は、例えば、真空蒸着法によって形成することができる。具体的には、フッ素含有有機ケイ素化合物を真空槽内で蒸発させて、透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）に付着させる。あるいは、フッ素含有有機ケイ素化合物を有機溶剤に溶解させ、所定の濃度となるように調製し、透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）に塗布してもよい。

なお、撥水膜２０の材料には、フッ素含有アルコキシシラン等のフッ素含有有機ケイ素化合物を使用することが好ましい。この結果、透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）の水酸基とフッ素含有アルコキシシランとの間で加水分解及び脱水縮合が引き起こされ、撥水膜２０が透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）に化学的に結合する。

フッ素含有アルコキシシランとしては、例えば、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₂Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₄Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₃Ｈ₆Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₃Ｈ₆Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₃Ｈ₆Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₃Ｈ₆Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₄Ｈ₈Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₄Ｈ₈Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₄Ｈ₈Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₄Ｈ₈Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＣＨ₃）（ＯＣＨ₃）₂、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＣＨ₃）（ＯＣＨ₃）₂、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、及びＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）（ＯＣ₂Ｈ₅）₂を挙げることができる。なお、これらのフッ素含有アルコキシシランは、アミド基を有していない。

フッ素含有アルコキシシランとしては、アミド基を有するフッ素含有アルコキシシランも好適である。アミド基を有するフッ素含有アルコキシシランとしては、例えば、Ｃ₉Ｆ₁₉ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₉Ｆ₁₉ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）ＮＨ（ＣＨ₂）Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₉Ｆ₁₉ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₅ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂ＮＨ（ＣＨ₂）₅ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₃Ｆ₇Ｏ（ＣＦ（ＣＦ₃）ＣＦ₂Ｏ）₂−ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、及びＣ₃Ｆ₇Ｏ（ＣＦ（ＣＦ₃）ＣＦ₂Ｏ）ｍ’−ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃［ここで、ｍ’は１以上の整数］を挙げることができる。

フッ素含有アルコキシシランとしては、Ｒｆ’基を有するアルコキシシランも好適である。Ｒｆ’基を有するアルコキシシランとしては、例えば、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｒｆ'ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｒｆ'ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｒｆ'ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₂ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂ＯＣＯ（ＣＨ₂）₂Ｓ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂ＯＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｒｆ'ＣＯＯ−Ｃｙ（ＯＨ）−（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、及びＲｆ'（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＨ₃）₃を挙げることができる。上記の各式において、Ｃｙはシクロヘキサン残基であり、Ｒｆ’は、炭素数４〜１６のポリフルオロアルキル基である。

撥水膜２０の材料には、フッ素含有有機クロロシラン等のフッ素含有有機ケイ素化合物を使用することも好ましい。この結果、透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）の水酸基とフッ素含有有機クロロシランとの間で加水分解及び脱水縮合が引き起こされ、撥水膜２０が透光性部材１０の表面１０ａ（機能性被膜１２の表面１２ａ）に化学的に結合する。

フッ素含有有機クロロシランとしては、例えば、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₃Ｈ₆ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₃Ｈ₆ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂、及びＣＦ₃（ＣＦ₂）₈Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂を挙げることができる。なお、これらのフッ素含有有機クロロシランは、アミド基を有していない。

フッ素含有有機クロロシランとしては、アミド基を有するフッ素含有有機クロロシランも好適である。アミド基を有するフッ素含有有機クロロシランとしては、例えば、Ｃ₉Ｆ₁₉ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣｌ₃、及びＣ₉Ｆ₁₉ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂を挙げることができる。

フッ素含有有機クロロシランとしては、Ｒｆ’基を有する有機クロロシランも好適である。Ｒｆ’基を有する有機クロロシランとしては、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、Ｒｆ'（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂、及び（Ｒｆ'ＣＨ₂ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₂を挙げることができる。上記の各式において、Ｒｆ’は、炭素数４〜１６のポリフルオロアルキル基である。

また、撥水膜２０の材料として、下記式（１）で示すフッ素含有有機ケイ素化合物を使用することができる。

式（１）中、Ｒ_f ¹はパーフルオロアルキル基を示す。Ｘは臭素、ヨウ素、水素、又はメトキシ基を示す。Ｙは水素又は低級アルキル基を示し、Ｚはフッ素又はトリフルオロメチル基を示す。Ｒ¹は加水分解可能な基を示し、Ｒ²は水素又は１価の炭化水素基を示す。Ｒ²が示す１価の炭化水素基は、例えば、加水分解されない基である。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、各々独立に、０又は１以上の整数で、且つａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは１以上であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで括られた各繰り返し単位の配列順序は、式中において限定されない。ｆは０、１又は２である。ｇは１、２又は３である。ｈは１以上の整数である。

また、撥水膜２０の材料として、下記式（２）で示すパーフルオロ（ポリ）エーテル基含有シラン化合物を使用することができる。
Ｒｆ−ＰＦＰＥ−Ｘ−ＳｉＲ^a _kＲ^b _lＲ^c _m ・・・（２）

式（２）中、ＰＦＰＥは、各出現においてそれぞれ独立して、式：−（ＯＣ₆Ｆ₁₂）_a−（ＯＣ₅Ｆ₁₀）_b−（ＯＣ₄Ｆ₈）_c−（ＯＣ₃Ｆ₆）_d−（ＯＣ₂Ｆ₄）_e−（ＯＣＦ₂）_f−で表される基である。ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、それぞれ独立して０以上２００以下の整数であって、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆは１以上である。また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆで括られた各繰り返し単位の配列順序は、式中において限定されない。

式（２）中、Ｒｆは、各出現においてそれぞれ独立して、１個以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数１〜１６のアルキル基を示す。

式（２）中、Ｘは、各出現においてそれぞれ独立して、炭素数２〜２０の、置換又は非置換のアルキレン基を示す。

式（２）中、Ｒ^aは、各出現においてそれぞれ独立して、−Ｚ−ＳｉＲ¹ _pＲ² _qＲ³ _rを示す。ここで、Ｚは、各出現においてそれぞれ独立して、酸素原子又は２価の有機基を示す。Ｒ¹は、各出現においてそれぞれ独立して、Ｒ^a'を示す。Ｒ^a'は、Ｒ^aと同意義である。Ｒ^a中、Ｚ基を介して直鎖状に連結されるＳｉは最大で５個である。また、Ｒ^a中、Ｒ²は、各出現においてそれぞれ独立して、水酸基又は加水分解可能な基を示す。Ｒ³は、各出現においてそれぞれ独立して、水素原子又は低級アルキル基を示す。更に、Ｒ^a中、ｐは、各出現においてそれぞれ独立して、０、１、２又は３の整数である。ｑは、各出現においてそれぞれ独立して、０、１、２又は３の整数である。ｒは、各出現においてそれぞれ独立して、０、１、２又は３の整数である。ただし、−Ｚ−ＳｉＲ¹ _pＲ² _qＲ³ _r毎に、ｐ＋ｑ＋ｒは３であり、少なくとも１のＲ²を有するＳｉが２個以上存在する。

式（２）中、Ｒ^bは、各出現においてそれぞれ独立して、水酸基又は加水分解可能な基を示す。Ｒ^cは、各出現においてそれぞれ独立して、水素原子又は低級アルキル基を示す。

式（２）中、ｋは、各出現においてそれぞれ独立して、１、２又は３の整数である。ｌは、各出現においてそれぞれ独立して、０、１又は２の整数である。ｍは、各出現においてそれぞれ独立して、０、１又は２の整数である。但し、−ＳｉＲ^a _kＲ^b _lＲ^c _m毎に、ｋ＋ｌ＋ｍは３である。

なお、加水分解可能な基は、−ＯＲ、−ＯＣＯＲ、−Ｏ−Ｎ＝Ｃ（Ｒ）₂、−Ｎ（Ｒ）₂、−ＮＨＲ、又はハロゲン原子である。ここで、Ｒは、置換又は非置換の炭素数１〜４のアルキル基を示す。また、低級アルキル基は、炭素数１〜２０のアルキル基である。

以上、本実施形態におけるコーティング方法について説明した。本実施形態によれば、図１（ｂ）を参照して説明した前処理により、透光性部材１０の表面１０ａにおいて水酸基の数が増加して、透光性部材１０の表面１０ａと撥水膜２０との化学的結合強度が増加する。その結果、透光性部材１０の表面１０ａと撥水膜２０との密着性（接着性）が向上して、光学部品１の耐候性が向上する。特に、本実施形態によれば、前処理により、透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分を３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下にする。したがって、光学部品１の耐候性が向上する程度に水酸基の数を増加させることができる。

また、本実施形態の透光性部材１０は車載用カメラに用いられる。したがって、車載用カメラに用いられる透光性部材の耐候性が向上する。

また、本実施形態において、レンズ１１の入射面１１ａの曲率半径は、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。換言すると、透光性部材１０のうち、撥水膜２０が形成される面（透光性部材１０の入射面）の曲率半径は１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。したがって、車載用カメラに用いられる透光性部材に要求される光学特性を満たすことができる。

また、前処理対象の面の曲率半径が大きい程、前処理対象の面の全域に対して、より均一に前処理を施すことができ、前処理対象の面の曲率半径が小さい程、前処理対象の面の全域に対して均一に前処理を施すことが困難となる。本実施形態では、透光性部材１０の入射面の曲率半径が１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるため、透光性部材１０の表面１０ａの全域に対して、より均一に前処理を施すことができる。その結果、透光性部材１０の表面１０ａの全域において、透光性部材１０の表面１０ａと撥水膜２０との密着性が増し、耐候性がより向上する。

続いて図１（ｃ）を参照して、光学部品１について説明する。図１（ｃ）に示すように、光学部品１は、透光性部材１０と撥水膜２０とを備える。撥水膜２０は、透光性部材１０の表面１０ａに形成される。本実施形態において、透光性部材１０は、レンズ１１と、レンズ１１上に形成された機能性被膜１２とを含む。透光性部材１０の最表層は、酸化ケイ素を含み、撥水膜２０は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む。機能性被膜１２の表面１２ａ（透光性部材１０の表面１０ａ）は前処理されている。光学部品１は、例えば車載用カメラのような屋外で使用されるカメラに用いられる。

光学部品１は、特定の耐候性試験を１０００時間実施した後の撥水膜２０の接触角が１００°以上となる。したがって、光学部品１は耐候性を有する。特定の耐候性試験を１０００時間実施した後の撥水膜２０の接触角が１００°以上となるのは、前処理によって透光性部材１０の表面エネルギーの極性成分が３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下となり、透光性部材１０の表面１０ａと撥水膜２０との化学的結合強度が増加したことに由来する。なお、特定の耐候性試験前の接触角と特定の耐候性試験後の接触角との差が１０°未満となることがより好ましい。

特定の耐候性試験は、第１試験と第２試験とを交互に実施する試験である。第１試験は、光学部品１に対して紫外線を照射する試験であり、第１試験の単位試験時間は１０２分である。第２試験は、光学部品１に対して紫外線を照射しつつ水を噴霧する試験であり、第２試験の単位試験時間は１８分である。

詳しくは、耐候性試験は、「日本工業規格（ＪＩＳ） Ｋ ５６００−７−７」又は「ＩＳＯ １６４７４−２」に準拠した試験である。第１試験及び第２試験では、７．５ｋＷのキセノンランプを用いて光学部品１に紫外線を照射する。より具体的には、光学部品１の撥水膜２０に向けて紫外線が照射される。試験面放射照度は、６０Ｗ／ｍ²以上１８０Ｗ／ｍ²以下である。第２試験では、水スプレーが使用される。より具体的には、光学部品１の撥水膜２０に向けて水スプレーから水が噴霧される。噴霧量は、７２０ｍｌ／分である。試験槽の温度は５０℃以上９５℃以下である。試験槽の湿度は、５０％ＲＨ以上６０％ＲＨ以下である。なお、第２試験時の湿度は、水スプレーの使用状況に依存する。

以上、本実施形態の光学部品１を説明した。本実施形態によれば、光学部品１の耐候性が向上する。また、機能性被膜１２により、光学部品１に所望の機能が付与される。

本実施形態の光学部品１は車載用カメラに用いられる。したがって、車載用カメラに用いられる光学部品の耐候性を向上できる。

本実施形態において、透光性部材１０の表面１０ａの曲率半径は、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。したがって、車載用カメラに用いられる光学部品に要求される光学特性を満たすことができる。更に、透光性部材１０の表面１０ａの全域において、透光性部材１０の表面１０ａと撥水膜２０との密着性が増し、耐候性がより向上する。

続いて図２及び図３を参照して、本実施形態のレンズアッセンブリ１００について説明する。図２は、本実施形態におけるレンズアッセンブリ１００を示す断面図である。本実施形態のレンズアッセンブリ１００は、車載用カメラに用いられる。

図２に示すように、レンズアッセンブリ１００は、第１光学部品１〜第５光学部品５と、保持部材６とを備える。保持部材６は、第１光学部品１〜第５光学部品５を保持する。より具体的には、保持部材６は円筒状であり、第１光学部品１〜第５光学部品５を収容する。

第１光学部品１は、図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照して説明した光学部品１であり、撥水膜２０を有する。第２光学部品２〜第５光学部品５は、ガラスレンズ又はプラスチックレンズである。第１光学部品１〜第５光学部品５は、光軸ＯＡに沿って配置され、第１光学部品１の撥水膜２０は、保持部材６から外部に露出する。したがって、本実施形態によれば、保持部材６から外部に露出する光学部品の耐候性が向上する。その結果、レンズアッセンブリ１００の耐候性が向上する。

続いて図３を参照して、本実施形態のレンズアッセンブリ１００を更に説明する。図３は、本実施形態におけるレンズアッセンブリ１００の一部を示す拡大断面図である。詳しくは、図３は、図２に示すＡ部を拡大して示す。

図３に示すように、保持部材６は、撥水膜２０の縁部（端部）を覆う。より具体的には、保持部材６は、突出部６１を有する。突出部６１は、レンズアッセンブリ１００の製造過程において、かしめられる。詳しくは、第１光学部品１〜第５光学部品５が保持部材６内に収容された後、突出部６１が、内側に折り曲げられる。この結果、突出部６１は、光軸ＯＡ（図２参照）に向かって突出して、保持部材６内に第１光学部品１〜第５光学部品５を保持する。更に、突出部６１は、かしめられることにより、光学部品１の入射面の縁部を覆う。換言すると、突出部６１は、撥水膜２０の縁部を覆う。この結果、撥水膜２０の縁部が外部に露出せず、撥水膜２０がその縁部から剥がれることを抑制できる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。

また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、機能性被膜１２は、少なくともレンズ１１の入射面１１ａに形成されていればよく、レンズ１１の入射面１１ａ以外の面に更に形成されてもよい。同様に、撥水膜２０は、少なくとも透光性部材１０の入射面（表面１０ａ）に形成されていればよく、透光性部材１０の入射面以外の面に更に形成されてもよい。

また、機能性被膜１２は省略されてもよい。この場合、少なくともレンズ１１の入射面１１ａに撥水膜２０が形成される。機能性被膜１２を省略する場合、レンズ１１の材料に、石英ガラスのような酸化ケイ素を含む材料が使用される。

また、レンズ１１の入射面１１ａの曲率半径は１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下に限定されない。レンズ１１の入射面１１ａの曲率半径は、光学部品１（透光性部材１０）が組み込まれる機器の仕様に応じて、任意の値を示す。

また、透光性部材１０、光学部品１、及びレンズアッセンブリ１００は、屋内で使用されるカメラに用いられてもよい。

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明は実施例に限定されない。

［実施例１］
反射防止膜（組成：ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂）がコートされた光学ガラスレンズを用意した。反射防止膜に対し、大気圧プラズマ装置を用いて、大気圧グロー放電プラズマ処理（前処理）を行った。ガス種は空気であった。

前処理後、反射防止膜の上に、真空蒸着法によって撥水膜を形成して、光学部品を作製した。

［比較例１］
前処理を行わない以外は、実施例１と同様の工程で光学部品を作製した。

［表面エネルギーの極性成分］
前処理が行われた後の反射防止膜の表面エネルギーを測定した（実施例１）。測定は、撥水膜を形成する前に行った。同様に、比較例１の反射防止膜の表面エネルギーを測定した。表面エネルギーの測定は、Ｏｗｅｎｓ ａｎｄ Ｗｅｎｄｔ法に基づいて行った。具体的には、表面エネルギーが既知の試験液体を滴下し、接触角を測定して、Ｏｗｅｎｓ ａｎｄ Ｗｅｎｄｔ解析に基づく計算式より、表面エネルギーの極性成分を算出した。試験液体には、純水及びジヨードメタンを用いた。測定結果を図４に示す。

図４は、実施例１及び比較例１の測定結果を示すグラフである。詳しくは、図４は、実施例１の反射防止膜の表面エネルギーの極性成分と、比較例１の反射防止膜の表面エネルギーの極性成分とを示す。

図４において、縦軸は表面エネルギーの極性成分を示す。図４に示すように、実施例１の極性成分は４７．５０ｍＪ／ｍｍ²であった。したがって、実施例１の極性成分は、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下の範囲内の値であった。一方、比較例１の極性成分は２８．１９ｍＪ／ｍｍ²であった。したがって、比較例１の極性成分は、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下の範囲外の値であった。

［耐候性試験］
実施例１及び比較例１の光学部品に対して、耐候性試験を行った。また、耐候性試験後に、撥水膜の接触角を測定した。耐候性試験は、キセノンウェザーメーター（スガ試験機株式会社製の「スーパーキセノンウェザーメーター（型番：ＳＸ７５）」）を用いて行った。試験サイクルは１２０分であった（紫外線照射１２０分中、水噴霧１８分）。照度は、１８０Ｗ／ｍ²であった。ブラックパネル温度は６５℃であった。接触角の測定結果を図５に示す。

図５は、実施例１及び比較例１の測定結果を示すグラフである。詳しくは、図５は、耐候性試験開始前の接触角と、耐候性試験を開始してから２００時間経過後の接触角と、耐候性試験を開始してから４００時間経過後の接触角と、耐候性試験を開始してから６００時間経過後の接触角と、耐候性試験を開始してから１０００時間経過後の接触角とを示す。

図５において、縦軸は接触角を示し、横軸は耐候性試験の試験時間を示す。また、黒丸印は実施例１の接触角の測定結果を示し、黒三角印は比較例１の接触角の測定結果を示す。

図５に示すように、実施例１は、耐候性試験開始前の接触角と、耐候性試験を開始してから１０００時間経過後の接触角とが略同じ値となった。また、耐候性試験を開始してから１０００時間経過後の接触角は１００°以上（より詳しくは、１１０°以上）であった。これに対し、比較例１は、耐候性試験の試験時間が増加するほど接触角が小さくなった。また、耐候性試験を開始してから６００時間経過後の接触角が１００°を下回った。

［実施例２］
反射防止膜（組成：ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂）がコートされた光学ガラスレンズを用意した。反射防止膜に対して、フレーム処理（前処理）を行った。その後、反射防止膜の表面エネルギーの極性成分を測定した。フレーム処理は、ガストーチ（フレーム温度：１０００℃）を用いて行った。反射防止膜とガストーチとの間の距離は１０ｍｍ以下であった。

実施例２の極性成分の測定結果を図６に示す。図６は、実施例２の測定結果を示すグラフである。詳しくは、図６は、実施例２の反射防止膜の表面エネルギーの極性成分を示す。

図６において、縦軸は表面エネルギーの極性成分を示す。図６に示すように、実施例２の極性成分は４６．０６ｍＪ／ｍｍ²であった。したがって、実施例２の極生成分は、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下の範囲内の値であった。

［実施例３〜７及び比較例２〜４］
実施例３〜７及び比較例２〜４の光学部品は、実施例１と同様の工程で作製した。実施例３〜７及び比較例２〜４は、表１に示すように、極性成分が異なる。具体的には、前処理の処理時間を変更して実施例３〜７及び比較例２〜４の光学部品を作製した。なお、前処理の処理時間を２分以上に延ばしても、極性成分は５５ｍＪ／ｍｍ²以上とならなかった。

実施例３〜７及び比較例２〜４の反射防止膜の極性成分を測定した。極性成分の測定は、前処理が行われた後であって、撥水膜を形成する前に行った。測定結果を表１に示す。

また、実施例３〜７及び比較例２〜４の光学部品の耐候性、耐摩耗性、耐薬品性、及び耐熱性を評価した。評価結果を表１に示す。

［耐候性の評価］
耐候性試験前の接触角（初期接触角）と耐候性試験後の接触角（試験後接触角）との差に基づいて、耐候性を評価した。具体的には、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化しているか否かを判定した。耐候性試験は１０００時間行った。表１において、〇印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していないことを示す。×印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していることを示す。表１に示すように、極性成分が３５ｍＪ／ｍｍ²以上である場合に、耐候性が良好となった。

［耐摩耗性］
摩耗試験機を用いて耐摩耗試験を行った。具体的には、光学部品の撥水膜を洗車ブラシで１０００回摩耗した。摩耗動作中、洗車ブラシから撥水膜へ１ｋｇの荷重が加えられた。耐候性の評価と同様に、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化しているか否かを判定した。表１において、〇印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していないことを示す。×印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していることを示す。表１に示すように、極性成分が３０ｍＪ／ｍｍ²以上である場合に、耐摩耗性が良好となった。

［耐薬品性］
光学部品を０．１Ｎ希硫酸中に８時間浸漬した。耐候性の評価と同様に、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化しているか否かを判定した。表１において、〇印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していないことを示す。×印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していることを示す。表１に示すように、極性成分が２５ｍＪ／ｍｍ²以上である場合に、耐薬品性が良好となった。

［耐熱性］
東京理科器械株式会社製の加熱装置（ＷＦＯ−５２０）を用いて耐熱試験を行った。具体的には、試験槽内に光学部品を設置し、試験槽内の温度を１０５℃に設定した。耐熱性試験は１０００時間行った。耐候性の評価と同様に、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化しているか否かを判定した。表１において、〇印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していないことを示す。×印は、試験後接触角が初期接触角から１０°以上変化していることを示す。表１に示すように、極性成分が３５ｍＪ／ｍｍ²以上である場合に、耐熱耗性が良好となった。

［総合評価］
総合評価を表１に示す。総合評価において、〇印は、耐候性、耐摩耗性、耐薬品性及び耐熱性の評価結果が全て「〇」となった光学部品を示す。×印は、耐候性、耐摩耗性、耐薬品性及び耐熱性の評価結果のうちのいずれかが「×」となった光学部品を示す。表１に示すように、極生成分が３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下である場合に、総合評価が良好となった。

本発明は、例えば、コーティング方法、光学部品、及びレンズアッセンブリに好適に利用される。本発明の光学部品、及びレンズアッセンブリは、屋外で好適に使用される。例えば、本発明の光学部品、及びレンズアッセンブリは、車両の周囲をモニタする車載用モニタとして好適に用いられる。

１ 光学部品
６ 保持部材
１０ 透光性部材
１１ レンズ
１２ 機能性被膜
２０ 撥水膜
１００ レンズアッセンブリ

Claims (13)

1. レンズを含む透光性部材の表面に前処理する工程と、
   前記前処理の後に、前記透光性部材の表面に撥水膜を形成する工程と
   を包含し、
   前記透光性部材の最表層は、酸化ケイ素を含み、
   前記前処理により、前記透光性部材の表面に結合する水酸基の数が増加し、
   前記撥水膜は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含み、
   前記前処理後の前記透光性部材の表面エネルギーの極性成分は、３５ｍＪ／ｍｍ²以上５５ｍＪ／ｍｍ²以下である、コーティング方法。
2. 前記透光性部材は、前記レンズ上に形成された機能性被膜を更に含む、請求項１に記載のコーティング方法。
3. 前記前処理は、高周波放電プラズマ処理、電子ビーム処理、コロナ処理、大気圧グロー放電プラズマ処理、及びフレーム処理のうちの少なくとも１つである、請求項１又は請求項２に記載のコーティング方法。
4. 前記透光性部材は、車載用カメラに用いられる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコーティング方法。
5. 前記透光性部材のうち、前記撥水膜が形成される面の曲率半径は、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、請求項４に記載のコーティング方法。
6. レンズを含む透光性部材と、
   前記透光性部材の表面に形成された撥水膜と
   を備え、
   前記透光性部材の最表層は、酸化ケイ素を含み、
   前記撥水膜は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含み、
   特定の耐候性試験を１０００時間実施した後の前記撥水膜の接触角が１００°以上であり、
   前記特定の耐候性試験は、第１試験と第２試験とを交互に実施する試験であり、
   前記第１試験は、前記光学部品に対して紫外線を照射する試験であり、
   前記第１試験の単位試験時間は１０２分であり、
   前記第２試験は、前記光学部品に対して紫外線を照射しつつ水を噴霧する試験であり、
   前記第２試験の単位試験時間は１８分である、光学部品。
7. 前記特定の耐候性試験前の前記接触角と、前記特定の耐候性試験後の前記接触角との差が１０°未満である、請求項６に記載の光学部品。
8. 前記透光性部材は、前記レンズ上に形成された機能性被膜を更に含む、請求項６又は請求項７に記載の光学部品。
9. 前記光学部品は、車載用カメラに用いられる、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の光学部品。
10. 前記透光性部材のうち、前記撥水膜が形成される面の曲率半径は、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、請求項９に記載の光学部品。
11. 請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の光学部品と、
    前記光学部品を保持する保持部材と
    を備え、
    前記光学部品の前記撥水膜は、前記保持部材から外部に露出する、レンズアッセンブリ。
12. 前記保持部材は、前記撥水膜の縁部を覆う、請求項１１に記載のレンズアッセンブリ。
13. 前記保持部材は、前記第１光学部品を保持する突出部を有し、
    前記突出部は、前記撥水膜の縁部を覆う、請求項１２に記載のレンズアッセンブリ。

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