TWI580595B - Car camera - Google Patents

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TWI580595B TW103117777A TW103117777A TWI580595B TW I580595 B TWI580595 B TW I580595B TW 103117777 A TW103117777 A TW 103117777A TW 103117777 A TW103117777 A TW 103117777A TW I580595 B TWI580595 B TW I580595B
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Hiroshi Sasaki
Kota Irie
Hayato TSUCHIHASHI
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Clarion Co Ltd
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Description

車載用相機
本發明係有關裝配於車輛的外側而用來掌握車外狀況之車載用相機,具體而言係為了抑制因水滴附著於相機透鏡所造成之圖像紊亂,而在透鏡表面形成親水膜之車載用相機。
以提升車輛駕駛時的安全性為目的,如確認後方、辨識白線等,為了觀察車外狀況,車載用相機正加速普及當中。
車載用相機亦可能設置於車內,但車外較適合廣泛地監視周圍狀況,故主要設置於車外。當將車載用相機設置於車外的情形下,因降雨、積雪等,會有水滴附著於車載用相機的透鏡而使得入射至相機的光散射,因而難以掌握周圍狀況的案例。因此,專利文獻1揭示一種技術,其設置一機構,對車載用相機的透鏡噴射洗淨液以洗淨透鏡表面。
專利文獻1中,必須要有對車載用相機噴射洗淨液之洗淨裝置,也必須補充洗淨液。因此,在設置洗淨裝置之 車輛中,必須有設置洗淨裝置及洗淨液槽之空間,也必須有用來驅動洗淨裝置之配線或洗淨液的配管。又,管理車輛的使用者也必須補充洗淨液。
像這樣噴射洗淨液之洗淨裝置,必須確保其在車輛內的空間,且使用者也必須進行洗淨液的補充,故不斷尋求一種可免除這些瑣事之技術。
另一方面,若將透鏡表面做成親水性,那麼水滴便會變成水膜,故會抑制水滴所造成之光散射,視野應會變得良好。將透鏡表面做成親水化的方法,可例舉在表面形成含氧化鈦膜之方法。但,氧化鈦若不照射紫外光則不會顯現親水性,故夜間行駛時不會發揮效果。
專利文獻2中,揭示一種即使沒有光照射也可發揮親水性之技術。其在透鏡表面使用一種由二氧化矽等無機氧化物粒子以及空隙所構成的膜。無機氧化物相較於有機物,總體而言親水性較高,例如相較於丙烯酸(acryl)樹脂等的板而言,由二氧化矽形成之玻璃板會和水的接觸角較小,親水性高。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-240910號公報
[專利文獻2]日本特開2004-123996號公報
本發明團隊研究將由親水性高的二氧化矽粒子以及空隙所構成之親水膜使用於透鏡表面,結果得知,在一般雨水的情形下,水滴的體積會達到一定程度的量,故膜全面會成為水膜而視野良好,但像是霧或小雨這種小水滴開始附著時,即使水膜化也會有濡濕的部分和不濡濕的部分交雜,在此情形下,光會散射而妨礙視野。雖然小水滴隨著時間經過而附著一定程度數量之後,全面便會成為水膜而視野變得良好,但在水膜形成前的期間,會有視野不良的問題。
本發明之目的,在於提供一種形成有親水膜之車載相機,即使透鏡表面附著些微小水滴,仍容易形成水膜。
鑑此,本發明團隊進行專注研討之結果發現,藉由將具有複數種尺寸的二氧化矽粒子之膜層積複數層,便能形成所需之親水膜,進而完成了本發明。本發明,是藉由在親水膜表面形成對光學性影響輕微之凹凸,來提升二氧化矽本身的親水性,及藉由凹凸造成之表面積增大來提升親水性。
本發明係為一種設於車輛的外周部之車載用相機,其特徵為,在設於相機的外表面之透鏡的表面設有親水膜,該親水膜由具有規定範圍的平均粒徑之二氧化矽粒子、及以二氧化矽為主成分之黏結劑所構成,分散於親水膜之二 氧化矽粒子當中,存在於透鏡表面側之二氧化矽粒子的平均粒徑,比存在於和相機外表面的空氣層接觸之側之二氧化矽粒子的平均粒徑還大。
按照本發明,設於車輛的外周部之車載用相機,其中,在設於相機的外表面之透鏡的表面設有親水膜,該親水膜由具有規定範圍的平均粒徑之二氧化矽粒子、及以二氧化矽為主成分之黏結劑所構成,分散於親水膜之二氧化矽粒子當中,存在於透鏡表面側之二氧化矽粒子的平均粒徑,比存在於和相機外表面的空氣層接觸之側之二氧化矽粒子的平均粒徑還大,藉此可實現一種車載用相機,即使開始降雨或開始起霧,仍可掌握周遭的狀況。
1‧‧‧透鏡
2‧‧‧大徑粒子
3‧‧‧小徑粒子
4‧‧‧黏結劑
5‧‧‧二氧化矽粒子
6‧‧‧二氧化矽粒子與黏結劑交雜之表面區域
7‧‧‧被二氧化矽粒子與黏結劑填滿之區域
8‧‧‧二氧化矽與空氣交雜之區域
9‧‧‧相機框體
10‧‧‧墊圈
11‧‧‧附親水膜之透鏡
12‧‧‧CCD元件
[圖1A]本發明車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖1B]本發明車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖1C]本發明車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖2]以大徑粒子形成之親水膜截面示意模型圖。
[圖3]親水膜截面與折射率之關係示意說明圖。
[圖4]本發明車載用相機的截面示意模型圖。
[圖5]本發明實施例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖6]本發明實施例2之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖7]本發明實施例4之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖8]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖9]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖10]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖11]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖12]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
[圖13]本發明比較例1之車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意照片。
[圖14]車載用相機透鏡的光透過率與曝露於蒸氣的時間之關係示意說明圖。
以下利用圖面等,說明本發明之實施形態。
[透鏡表面的親水膜] (1)親水膜的構成
本發明之車載用相機的透鏡上形成之親水膜,係由:以二氧化矽為主之黏結劑、平均粒徑10~15nm之二氧化矽粒子、及平均粒徑40~100nm之二氧化矽粒子,所構成。後文中,將平均粒徑10~15nm之二氧化矽粒子記述為小徑粒子、將平均粒徑40~100nm之二氧化矽粒子記述為大徑粒子。
膜的構成大概分為下述(A)~(C)三種類。圖1A~圖1C為本發明車載用相機透鏡表面的親水膜截面示意模型圖。
(A)小徑粒子位於表面層,大徑粒子位於與透鏡的交界面層之親水膜
此親水膜如圖1A之膜LA所示,透鏡1的表面上形成有二氧化矽的大徑粒子2之層,其上形成有二氧化矽的小徑粒子3之層。大徑粒子2及小徑粒子3,是藉由由二氧化矽所構成之黏結劑4而保持於透鏡1表面。由於兼具有大徑粒子2所造成之大凹凸、及小徑粒子3所造成之小凹凸,故表面積大,以膜全體而言親水性會變高。
如圖2所示,僅以大徑粒子形成的膜,其表面凹凸大,且表面凹凸所導致的光散射,使得目視觀察時呈白濁。在此情形下可能會妨礙視野。
本發明中,藉由在大徑粒子層之上重疊小徑粒子層, 以減低表面凹凸,進而能減低膜的混濁,更賦予由小徑粒子彼此之間形成之細微凹凸,藉此謀求親水性提升。
(B)小徑粒子及大徑粒子交雜之親水膜
此親水膜如圖1B之膜LB所示,係形成為大徑粒子2及小徑粒子3於膜全體交雜存在,其構造為在大徑粒子2彼此之間有小徑粒子3插入。如(A)所記述般,僅以大徑粒子2形成的膜,其表面凹凸大,且表面凹凸所導致的光散射,使得目視觀察時呈白濁,而可能妨礙視野。鑑此,以小徑粒子3來填埋大徑粒子2彼此的間隙,以減低表面凹凸,進而能減低膜的混濁,更賦予由小徑粒子3彼此之間形成之細微凹凸,藉此謀求膜的親水性提升。
此外,可以料想形成於膜內部的大徑粒子、小徑粒子之間之間隙,會藉由毛細現象而將水帶入膜內部,而將水滴擴散使其水膜化,故親水性高。
(A)小徑粒子位於膜全體,大徑粒子位於與透鏡的交界面層之親水膜
此親水膜如圖1C之膜LC所示,大徑粒子位於與透鏡的交界面層,小徑粒子存在於膜全體。由於其如膜(A)般兼具有大徑粒子所造成之大凹凸、及小徑粒子所造成之膜表面的小凹凸,故表面積大,親水性會變高。此外,如(B)般膜內部的大徑粒子、小徑粒子之間隙會藉由毛細現象而將水帶入膜內部,而將水滴擴散使其水膜化,故親水 性變高。故,膜(C)同時具有進一步提升膜(A)、(B)的親水性之膜形狀,故親水性會進一步提升。
(2)親水膜的構成材料
本發明之車載用相機的透鏡上形成之親水膜,是由不同尺寸之二氧化矽粒子及黏結劑所構成。車載用相機最表面的透鏡,由於重視耐擦性,因此一般而言為玻璃,故本發明以下主要以玻璃透鏡來記述,但若不考慮耐擦性問題,則亦可使用丙烯酸、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)等樹脂。
(A)二氧化矽粒子
本發明之粒子,是使用由二氧化矽所構成之粒子。粒子的尺寸以平均粒徑來表示之情形下,例如係使用10~100nm範圍尺寸之粒子。一個例子是使用10~15nm之小徑粒子、40~100nm之大徑粒子這2種類尺寸的粒子。材質為二氧化矽的理由是,例如其為透明性優良,親水性優良之材料。又,硬度亦高,透明性高,也是獲選的理由。再者,折射率亦和玻璃幾乎相同為約1.5,故反射率低、透過率高。
若粒子的平均粒徑超過50nm,則因表面反射而形成之膜會變得白濁,但光透過率會比一般玻璃還高。圖3為親水膜截面與折射率之關係示意說明圖。
圖1A~1C、圖2中,係揭示透鏡平躺之狀態,圖3 中則揭示透鏡1直立之狀態以使光軸成為水平。
如圖3所示,在親水膜表面的二氧化矽粒子5與黏結劑4交雜之表面區域6中,若以親水膜的厚度方向來考量,則從透鏡表面起算至被二氧化矽粒子及黏結劑填滿為止之區域7,折射率幾乎為1.5。但,圖的更右側區域中,交雜著折射率為1.0之空氣層,而成為二氧化矽及空氣交雜之區域8。此處,折射率會從1.5下降,在交雜區域8右端幾乎成為1.0。也就是說,親水膜的表面附近會比玻璃還低折射率。
我們知道,像玻璃這種透明構件的折射率若為n、空氣折射率為1時,該透明構件的表面的反射率Ro,會成為
Ro={(n-1)/(n+1)}2......(1)
透鏡表面的折射率變小,藉此能減低透鏡的反射率,而料想透過率會提升。
(B)黏結劑
本發明之親水膜,是由二氧化矽粒子及以二氧化矽為主成分之黏結劑所構成。黏結劑中,以具有水解(hydrolyzable)基之矽化合物藉由水解而硬化而成之二氧化矽為主要物質。
具有水解基之矽化合物,首先可舉出氧化矽溶膠(silica sol)。這是一種會藉由加熱被水解而變化成二氧化矽之物質。氧化矽溶膠一般而言是以四烷氧矽烷 (tetraalkoxysilane)為原料而調製。若將四烷氧矽烷於弱酸性條件下加溫數小時,則烷氧基矽烷(alkoxysilane)基的一部分會水解而成為羥基,它會與鄰近的烷氧基矽烷基反應,一面形成矽-氧-矽的鍵結,一面獲得分子量為數千之氧化矽溶膠。作為四烷氧矽烷,可舉出四甲氧基矽烷(tetramethoxysilane,TMOS)、四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane,TEOS)、四丙氧基矽烷(tetrapropoxysilane,TPOS)、四丁氧基矽烷(tetrabutoxysilane,TBOS)等。除此以外,還可舉出四氯化矽(tetrachlorosilane)等含有氯基之矽化合物。除氧化矽溶膠以外,作為黏結劑原料而具有水解基之矽化合物,可舉出3-氨丙基三甲氧基矽烷(3-aminopropyltrimethoxysilane)、3-氨丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyltriethoxysilane)、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基矽烷(N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane)、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基矽烷(N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane)、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷(N-Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane)、N-苯基-3-氨丙基三乙氧基矽烷(N-Phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane)、3-氯丙基三甲氧基矽烷(3-chloropropyltrimethoxysilane)、3-氯丙基三乙氧基矽烷(3-chloropropyltriethoxysilane)、3-巰丙基三甲氧基矽烷(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)、3-巰丙基三乙氧基矽烷(3-mercaptopropyltriethoxysilane)、乙烯基三甲氧基矽烷(vinyltrimethoxysilane)、乙烯基三乙氧基矽 烷(vinyltriethoxysilane)、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷(3-glycidoxypropyltriethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基矽烷(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基矽烷(3-methacryloxypropyltriethoxysilane)等。
上述當中,具有氨基之3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-氨丙基三乙氧基矽烷,會因水解而在黏結劑中具有氨基。若將形成有該膜之車載用相機放置於酸性條件中,則氨基會成為銨鹽構造,親水性會增大。舉例來說,若廢氣中含有之NOx、SOx這類氣體溶解於水,便會成為硝酸、硫酸等,而使該水變化為酸性。在氣體比例大的地域,雨水亦多為酸性。若碰觸酸性水,上述具有氨基之黏結劑會有一部分形成親水性高的銨鹽構造,故親水性會進一步提升。
(3)親水膜的製膜方法
蒸鍍(deposition)等真空製程,由於電力使用量大,亦花費製膜時間,故本發明中採用在大氣中濕式塗布之方法。具體而言,是調製出形成親水膜所必需之塗布液,將其塗布於透鏡並加熱乾燥,藉此製造出親水膜。
如上述般,本發明親水膜之構成大概分為3種類,針 對各者說明之。
(A)小徑粒子位於表面層,大徑粒子位於與透鏡的交界面層之親水膜
形成此膜時,首先塗布含有大徑粒子之塗布液,然後乾燥。於其上塗布含有小徑粒子之塗布液再乾燥,藉此製造出來。
(B)小徑粒子及大徑粒子交雜之親水膜
此膜係調製混合了大徑粒子及小徑粒子之塗布液,並將其塗布、乾燥而製造出來。
(A)小徑粒子位於膜全體,大徑粒子位於與透鏡的交界面層之親水膜
此膜首先係形成上述(B)膜,再於其上塗布含有小徑粒子之塗布液後再乾燥而製造出來。
以下記述接下來使用之親水膜形成用塗布液、及製膜方法之細節。
(a)塗布液調製
塗布液是藉由將黏結劑液及二氧化矽粒子的分散液予以混合而製造出來。該些2種類溶液的調製方法記述如下。
(黏結劑液調製)
首先,記述調製氧化矽溶膠溶液之方法。其是將前述記載之四乙氧基矽烷等化合物於醋酸等酸中部分地水解,及藉由後續發生之聚合反應,而變換成平均分子量數千的氧化矽溶膠。
除了氧化矽溶膠以外,例如還可將3-氨丙基三甲氧基矽烷溶液、3-氨丙基三甲氧基矽烷溶解於乙醇等醇中而製造。
(二氧化矽粒子的分散液)
接下來調製二氧化矽粒子的分散液。二氧化矽的比重約2.5,在無機氧化物當中相對較小。因此,藉由在溶媒中加入乙二醇單烷基酯(ethylene glycol monoalkyl ester)、或是二乙二醇單烷基酯(diethylene glycol monoalkyl ester)、乙二醇單烷基醚(ethylene glycol monoalkyl ether)、或是二乙二醇單烷基醚(diethylene glycol monoalkyl ether)等分散劑,便可調製二氧化矽粒子的分散液。將其與上述黏結劑液混合,以調製形成親水膜用之塗布液。
黏結劑液及二氧化矽粒子分散液的溶媒,較佳為具有羥基的醇、或乙二醇單烷基醚。
若製膜時的環境為高濕度的情形下,空氣中的水分會進入塗布液中。此時,不溶性的溶媒會在水中呈混濁。若一定程度以上的水進入塗布液中,則水與溶媒會引發相分 離。無論哪一種狀態下,若製膜則水與塗布液的溶媒會分離,乾燥變得不均一,故難以製出均一且平坦的親水膜。因此,塗布液的溶媒會使用溶於或部分溶於水的醇、或是乙二醇單烷基醚。
但,沸點高而不易揮發之溶媒需要長時間乾燥,故為提升產能,理想是沸點在140℃以下。符合此條件的溶媒,可舉出甲醇(methanol)、乙醇、1-丙醇(1-propanol)、2-丙醇(2-propanol)、1-丁醇(1-butanol)、2-丁醇(2-butanol)、t-丁醇(t-butanol)、1-戊醇(1-pentanol)、2-戊醇(2-pentanol)、3-戊醇(3-pentanol)、t-戊醇(t-pentanol)、2-乙氧乙醇(2-ethoxyethanol)等。
(b)塗布方法
將上述製得之塗布液塗布於車載用相機的透鏡。塗布方法較合適的有可在常溫常壓下塗布之噴霧法、或浸漬法。
另,在塗布之前對透鏡照射氧電漿、或使其曝露於臭氧,藉此透鏡的潤濕性會提高,些微附著的髒污亦容易除去。
(4)親水膜的物性
針對本發明之車載用相機的透鏡表面的親水膜的表面粗糙度等與親水性之間的關係進行調查,得出下述結果。
親水膜的算術平均粗糙度(Ra),是藉由粒子形成表面 凹凸,使表面積增大以提升親水性,故必須有一定程度的大小。本發明中,親水膜的Ra下限為2.5nm,在此值下會確保足夠的親水性。可以認為這是因所使用之粒子的平均粒徑下限為10nm,故該粒子被填埋於黏結劑或其他粒子與粒子的間隙等,而成為了2.5nm。
不過,若表面過於粗糙化,則光會散射,光透過性會降低。車載用相機必須使可視區域(大約400~700nm)的光透過。針對不易發生此區域的波長的散射之區域進行調查發現,若Ra為50nm則散射為照射光的5%以下,但若超過50nm則會急遽地變得容易散射,若Ra為55nm則散射會增大至照射光的約10%,光透過率會降低10%以上。散射於短波長尤其變強,透過率亦是波長愈短者愈降低。基於此,Ra的上限較佳為50nm。由上可知,Ra的範圍較佳為2.5~50nm。
接著,調查親水膜的表面粗糙度的最大深度(Rv)發現,Rv較佳為6~15nm。若深度過小則親水性會降低。這是因為若水要以毛細現象的方式從粒子間的間隙進入,深度必須大到一定程度,由實驗得知其為6nm。又,若深度過大,具體而言為16nm以上的情形下,水以外的髒污會侵入而料想會使親水性降低。
另一方面,調查親水膜的表面粗糙度的最大峰值(Rp)發現,Rp較佳為20~70nm。若Rp過小則表面粗糙度本身會變得過小,若過大則會使光散射而透明性降低,故料想20~70nm為合適。
接下來檢討親水膜的膜厚。膜厚,理想是呈大徑粒子於膜厚方向重疊1~2個左右,而小徑粒子在其上重疊1~5個之構造。大徑粒子為平均粒徑40~100nm,小徑粒子為平均粒徑10~15nm,故親水膜的膜厚理想大約為50~250nm。如此一來,水會以藉由毛細現象侵入粒子間的間隙的形式而形成水膜,故親水性會提升。
若親水膜比此還厚,則會變得較不耐摩擦。又,若膜過薄,則粒子彼此會過於遠離而無法引發水藉由毛細現象侵入粒子間的間隙之現象。基於上述,膜厚理想為50~250nm。
[具有做親水處理的透鏡之相機]
本發明之車載用相機的截面模型圖如圖4所示。在相機框體9上透過墊圈(packing)10而組裝有塗布親水膜之透鏡11。在透鏡11的內側設有CCD元件12,其讀入通過透鏡11而傳入之圖像資訊,並送至圖像處理機器(本圖中省略)。本發明中,透鏡會因大的二氧化矽粒子而有些微混濁,相較於透明的透鏡,霧化(haze)較高。在此情形下,藉由將CCD元件儘可能地配置於靠近透鏡表面,便可儘可能地抑制因混濁而造成之透過率降低。
本發明之車載用相機的透鏡11的霧化為1以下,而若使CCD元件12遠離透鏡4mm左右,則輸入的光量相較於使CCD元件12遠離3mm而射入的光量,降低約2%左右。CCD元件12與透鏡11的距離為3mm以下,或與 透鏡11接觸之狀態下,光的透過率差為0.5%以下,故CCD元件與透鏡的距離理想是3mm以下。
[本發明之車載用相機的用途]
本發明之車載用相機,料想可作為後方確認用之倒車監視器的用途。此外,料想可辨識路上的白線,並以其為標記來自動控制加速、剎車、方向盤,而發揮自動行駛系統的眼睛之用途。又,料想亦可作為監視器之用途,可用於以往依賴車外後視鏡、車內後視鏡所做之後方、斜後方狀況確認。再者,料想亦可作為在惡劣環境下自動駕駛之起重車輛、挖土機、傾卸卡車等的遠距操作用監視器之用途。還料想亦可作為無人鐵路車輛的遠距操作用監視器之用途。
本發明實施例如下所示。
[實施例1]
實施例1記述有關本發明車載用相機的透鏡上形成的親水膜之內容、及透鏡。
(1)用於形成親水膜之塗布液調製
將平均粒徑10~15nm的二氧化矽粒子(30重量部)、乙二醇單丁酸酯(ethylene glycol monobutyrate,5重量部)混合後,一面攪拌一面慢慢加入乙醇(965重量部)。將該液作為粒子混合液。
將四乙氧基矽烷(70重量部)溶解於乙醇(980重量),加入極微量的硝酸,在50℃下加溫約1小時。如此,得到矽濃度約1重量%,使溶媒揮發而熱硬化後的二氧化矽濃度約2重量%之氧化矽溶膠液(1000重量部)。於其中加入先前調製的粒子混合液所有量,如此調製出之含有平均粒徑10~15nm二氧化矽粒子的塗布液,作為塗布液A。
接著,調製含有平均粒徑70~100nm二氧化矽粒子之塗布液。此液之調製方法,除了替換掉平均粒徑10~15nm的二氧化矽粒子(30重量部)而使用平均粒徑70~100nm的二氧化矽粒子(30重量部)以外,和調製上述塗布液A時以同樣方式調製。將含有平均粒徑70~100nm二氧化矽粒子的塗布液,作為塗布液C。
(2)對透鏡形成親水膜
利用上述塗布液A及塗布液C,在透鏡上形成親水膜。此處,記述浸漬法之塗布。首先,以透鏡的光透過面呈水平之方式,固定於浸漬裝置的拉提用治具。先使用塗布液C作為塗布液。插入至裝有塗布液C的容器而使得透鏡浸於塗布液C中,其後以拉提速度0.75mm/秒從塗布液C中拉提。拉提後,放入80℃的恆溫槽1小時,取出,冷卻至常溫。
接著,將塗布液A以和塗布液C同樣的方法塗布於透鏡、加熱。如此,在透鏡上便形成相當於圖1A之LA構造的親水膜(親水膜-1)。
親水膜-1的截面照片如圖5所示。可確認到在大徑粒子上存在小徑粒子之構造。另,由二氧化矽所構成之黏結劑,在此照片中薄到無法確認,故未以箭頭示意。此外,後續的照片亦基於同樣理由,未示意二氧化矽的黏結劑。
[實施例2]
接著,記述形成相當於圖1B之LB構造的親水膜之方法。實施例2中,將製得之塗布液A與塗布液C等量混合。將其作為塗布液D。
將塗布液D以和塗布液C同樣的方法塗布於透鏡、加熱。如此,在透鏡上便形成相當於圖1B之LB構造的親水膜(親水膜-2)。
親水膜-2的截面照片如圖6所示。可確認到大徑粒子及小徑粒子如圖1B般存在之構造。
[實施例3]
接著,記述實施例3之形成親水膜之方法。替換掉實施例2之平均粒徑70~100nm的大徑粒子,而使用更小徑之平均粒徑40~50nm的大徑粒子,調製含有平均粒徑40~50nm二氧化矽粒子之塗布液。此液之調製方法,除了替換掉平均粒徑10~15nm的二氧化矽粒子(30重量部)而使用平均粒徑40~50nm的二氧化矽粒子(30重量部)以外,和調製上述塗布液A時以同樣方式調製。將含有平均 粒徑40~50nm二氧化矽粒子的塗布液,作為塗布液B。將上述製得之塗布液A與塗布液B等量混合。將其作為塗布液E。
將塗布液E以和塗布液C同樣的方法塗布於透鏡、加熱。如此,在透鏡上便形成相當於圖1B之LB構造的親水膜(親水膜-3)。
[實施例4]
接著,記述形成相當於圖1C之構造的親水膜之方法。將塗布液D以和塗布液C同樣的方法塗布、加熱。如此,在透鏡上便形成相當於圖1B之LB構造的親水膜(親水膜-2)。接著,如同塗布液A般塗布於親水膜-2上並加熱,藉此在透鏡上形成相當於圖1C之構造的親水膜(親水膜-4)。
親水膜-4的截面照片如圖7所示。可確認到大徑粒子及小徑粒子如圖1C之LC般存在之構造。
(3)親水性評估
如上述般製作之親水膜-1~親水膜-4,與水的接觸角均為5°以下。在形成親水膜之前,透鏡與水的接觸角為約30°,故證實所形成的膜之親水性。
(比較例1) (1)對透鏡形成親水膜
僅將實施例1中調製之塗布液A如實施例1般塗布於透鏡並加熱,藉此在透鏡上形成相當於圖8之構造的親水膜(親水膜-5)。該親水膜的截面照片如圖9所示。
同樣地,僅將實施例1中調製之塗布液B如實施例1般塗布於透鏡並加熱,藉此在透鏡上形成相當於圖10之構造的親水膜(親水膜-6)。該親水膜的截面照片如圖11所示。
同樣地,僅將實施例1中調製之塗布液C如實施例1般塗布於透鏡並加熱,藉此在透鏡上形成相當於圖12之構造的親水膜(親水膜-7)。該親水膜的截面照片如圖13所示。
(2)親水性評估
如上述般製作之親水膜-5~親水膜-7,與水的接觸角均為5°以下。在形成親水膜之前,透鏡與水的接觸角為約30°,故證實所形成的膜之親水性。
(3)曝露於蒸氣之親水性評估
對於本發明之實施例及比較例之親水膜-1~親水膜-7,進行用來作為潤濕性尺度之接觸角測定,結果與水的接觸角均為5°以下,難以比較。鑑此,藉由加濕器使微細水滴附著於親水膜,依其後一瞬間的水滴附著狀態所造成之文字易讀性,來評估親水性。
具體而言,係將形成有親水膜的透鏡在與蒸氣式加濕 器(Hitachi Living Systems公司製HLF-350)的蒸氣噴出口相距50mm之位置保持一定時間,其後立刻將上述曝露面朝上放置於文字尺寸10點、字型為明朝體之印刷物上,以目視評估文字的易讀性,來評估起霧程度。當曝露時間短的情形下,若蒸氣成為水滴而附著則透鏡會起霧,文字變得不易讀,但若曝露時間長而蒸氣水膜化,則透鏡不會起霧而文字變得易讀。又,親水性愈高則蒸氣愈容易變成水膜,故文字會在短時間內變得易讀。像這樣,依文字的易讀性來評估親水性。
結果如表1所示。
親水膜-1~親水膜-4,於曝露時間2秒下便可判讀文字。但,親水膜5必須曝露10秒才可判讀文字,親水膜-6、親水膜-7必須曝露15秒否則難以判讀文字。
由上可知,於透鏡側具有大徑粒子而於空氣層側具有 小徑粒子之親水膜、或是大徑粒子及小徑粒子交雜之親水膜,相較於由幾乎同程度大小的粒子所構成之親水膜而言,親水性較高。特別是,可知附著些微小水滴的情形下,水滴容易發生水膜化,能夠抑制因些微水滴附著所造成之起霧。
(比較例2)
將塗布有實施例1~4中製作的親水膜-1~親水膜-4、及比較例1中製作的親水膜-5~親水膜-7之透鏡,裝配於圖4所示之車載用相機。於該些車載用相機的透鏡部分,在和比較例1中使用之加濕器的蒸氣噴出口相距50mm的位置保持一定時間,其後立刻調查和透鏡相距10m位置的道路上的白線,在映照著車載用相機的圖像資訊之監視器中能否目視確認。比較例1中係依文字可否判讀來評估親水性,比較例2中則不依文字而是依道路上的白線來評估。
結果如表2所示。
[表2]
親水膜-1~親水膜-4,於曝露時間2秒下便可辨識白線。但,親水膜-5~親水膜-7必須曝露10秒才可看出是白線。
由上,依此實驗亦可知,於透鏡側具有大徑粒子而於空氣層側具有小徑粒子之親水膜、或是大徑粒子及小徑粒子交雜之親水膜,相較於由幾乎同程度大小的粒子所構成之親水膜而言,親水性較高。特別是,可知附著些微小水滴的情形下,水滴容易發生水膜化,能夠抑制因些微水滴附著所造成之起霧。
(比較例3)
調查形成有比較例2中製作的親水膜-1、及親水膜-7的透鏡之車載用相機,於360~760nm下的平均光透過率因曝露於蒸氣而變化之情況。結果如圖14所示。
形成有親水膜1的透鏡,曝露於蒸氣前的光透過率為 約96%。曝露2秒後雖降低至約92%左右,但曝露5秒後恢復至約94%、曝露10秒後恢復至約95%。
形成有親水膜-7的透鏡,曝露於蒸氣前的光透過率亦為約96%。但,曝露2秒後便降低至約80%左右,曝露5秒後則降低至約70%。其後雖逐漸恢復,但即使曝露10秒後也僅恢復至85%。
以目視觀察形成有親水膜-7的透鏡,發現當開始曝露蒸氣後,在透鏡表面便開始附著因蒸氣而產生的水滴,曝露5秒後水滴已相當密集。若曝露時間達10秒,則水滴彼此會合體而水膜化,光透過率亦隨之逐漸恢復。
以目視觀察形成有親水膜-1的透鏡,發現當開始曝露蒸氣後,在透鏡表面便開始附著因蒸氣而產生的水滴,但3秒左右後便已水膜化,無法辨識出水滴。
由上明顯可知,於透鏡側具有大徑粒子而於空氣層側具有小徑粒子之親水膜、或是大徑粒子及小徑粒子交雜之親水膜,在水滴附著初期亦可抑制光透過率降低。
1‧‧‧透鏡
2‧‧‧大徑粒子
3‧‧‧小徑粒子
4‧‧‧黏結劑

Claims (11)

  1. 一種車載用相機,係為設於車輛的外周部之車載用相機,其特徵為:在設於前述相機的外表面之透鏡的表面設有親水膜,該親水膜由具有不同的2種類規定範圍的平均粒徑之二氧化矽粒子、及以二氧化矽為主成分之黏結劑所構成,在具有不同的2種類規定範圍的平均粒徑之前述二氧化矽粒子當中,具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子係附著於前述透鏡表面,具有較小平均粒徑之前述二氧化矽粒子係附著於具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子的空氣層側的表面,具有較小平均粒徑之前述二氧化矽粒子,係附著而遍布於藉由具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子而形成之凹凸的表面全體。
  2. 一種車載用相機,係為設於車輛的外周部之車載用相機,其特徵為:在設於前述相機的外表面之透鏡的表面設有親水膜,該親水膜由具有不同的2種類規定範圍的平均粒徑之二氧化矽粒子、及以二氧化矽為主成分之黏結劑所構成,在具有不同的2種類規定範圍的平均粒徑之前述二氧化矽粒子當中,具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子係附著於前述透鏡表面,具有較小平均粒徑之前述二氧化矽粒子係附著於具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子的空氣層側的表面, 在藉由具有較大平均粒徑之前述二氧化矽粒子而形成之凹凸的表面全體,藉由具有較小平均粒徑之前述二氧化矽粒子而形成凹凸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之車載用相機,其中,前述親水膜的前述二氧化矽粒子的平均粒徑為10~100nm。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之車載用相機,其中,存在於和前述相機外表面的空氣層接觸之側的前述二氧化矽的平均粒徑為10~15nm。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之車載用相機,其中,前述親水膜中含有之前述二氧化矽粒子當中,存在於前述透鏡表面側的二氧化矽的平均粒徑為70~100nm。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之車載用相機,其中,前述親水膜中含有之前述二氧化矽粒子當中,存在於前述透鏡表面側的二氧化矽的平均粒徑為40~50nm。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之車載用相機,其中,由前述二氧化矽粒子及黏結劑所構成之親水膜,係具有氨基(amino)。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之車載用相機,其中,由前述二氧化矽粒子及黏結劑所構成之親水膜,平均厚度為50~250nm,算術表面粗糙度(Ra)為2.5~50nm。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之車載用相機,其中,前述親水膜的表面粗糙度的最大深度(Rv)為6~15nm。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之車載用相機,其中,前述親水膜的表面粗糙度的最大峰值(Rp)為20~70nm。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之車載用相機,其中,設於前述車載用相機內部之CCD元件的圖像資訊取得部的表面,與前述透鏡之距離係為3mm以下。
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