(57)【要約】【課題】屋外使用を前提とする光学レンズなど、水滴や埃などの異物が付着しやすい環境で使用されても、良好な視野を維持することができる光学素子と、このような光学素子を容易に製造することができる製造方法を得る。【解決手段】撮像装置に用いられ、光学系１０の最表面に配置される光学素子１２ａであって、被写体側の表面に、撥水性を有する撥水性領域１４と親水性を有する親水性領域１５とを備えた表面処理膜１３が形成され、前記撥水性領域と前記親水性領域との境界線１６が、当該光学素子の前記表面で交わらない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置に用いられ、光学系の最表面に配置される光学素子であって、
被写体側の表面に、撥水性を有する撥水性領域と親水性を有する親水性領域とを備えた表面処理膜が形成され、
前記撥水性領域と前記親水性領域との境界線が、当該光学素子の前記表面で交わらないことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記境界線が、前記光学素子の前記表面を実使用状態における略水平方向に延在して前記表面処理膜を２つの領域に分割する場合において、実使用状態における前記境界線の上側に前記撥水性領域が、実使用状態における前記境界線の下側に前記親水性領域がそれぞれ形成されている、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記撥水性領域が、前記光学素子の前記表面の略中心位置に中心を有する円形領域として形成され、前記円形領域の周辺の領域が前記親水性領域である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記撥水性領域と前記親水性領域の少なくともいずれか一方が複数形成されている、請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記撥水性領域と前記親水性領域とが、前記光学素子の前記表面の中心を通る中心線に対して線対称となる位置にそれぞれ形成されている、請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記撥水性領域の面積の総和と、前記親水性領域の面積の総和とが略等しい、請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記光学素子が、前記撮像装置のレンズユニットの最表面に配置されたレンズである、請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
光学素子の表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を形成する光学素子の製造方法であって、
前記親水性領域が形成される部分に水溶性材料によるマスキング膜を形成するマスキング工程と、
前記光学素子の全面に撥水性膜を形成する撥水性膜形成工程と、
前記親水性領域が形成される前記部分の前記撥水性膜を前記マスキング膜ごと除去する除去工程と、
前記光学素子の全面に親水性膜を形成する親水性膜形成工程と、
前記撥水性領域に塗布された前記親水性膜を除去する水洗工程とを備えたことを特徴とする、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、カメラの撮像レンズなどの撮像装置に用いられる光学素子、および、光学素子の製造方法に関し、特に、表面に水滴や微細な塵埃などの異物が付着しやすい環境で使用されても、良好な光学特性を維持することができる光学素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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、レンズやフィルタ、ケース部材などカメラの最も表面に配置される光学素子に雨粒などの水滴や埃が付着する。また、周囲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、最表面に配置される光学素子には、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。
【０００５】
例えば、防水性を有する透明なケーシング内に光学ユニット等を収納したモニタカメラにおいて、ケーシング表面に撥水加工を施して、雨水が付着しにくくしたものが提案されている（特許文献１参照）。また、最表面に位置するレンズの表面を撥水角が好ましくは６０°以下の親水性とすることで、レンズに付着した埃等の異物を雨天時に形成される水膜で除去するものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらには、基材上の表面層に疎水性樹脂と光が照射されると親水性を発揮する光触媒性酸化物との両方を配置して、堆積物や汚染物の付着を防止する光学素子用のコーティング組成物（特許文献３参照）や、最外面のレンズ表面に形成された二酸化ケイ素とバインダーとにより構成された親水性膜において、レンズ側の二酸化ケイ素の粒子を表面側の二酸化ケイ素粒子よりも大きくすることで、付着する水分量が少ない場合でもレンズ表面に水膜を形成させて視界の良好性が失われることを防止したカメラ（特許文献４参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４８６１１６号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２０１４／０１７４０５公報
【特許文献３】特開２００１−０８８２４７号公報
【特許文献４】特開２０１５−０４９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の光学素子のように、各種の表面処理膜を形成することによって、光学素子の表面に付着する水滴やゴミなどを除去して、カメラの視野を良好にする一定の効果が得られる。
【０００９】
しかし、例えば、特許文献１に記載の発明のように表面に撥水膜を形成した場合には、撥水膜表面に付着した水滴の接触角は１２０°程度であり、撥水膜の表面から容易に水滴を除去することができず、撮像画像が水滴に遮られる。一方で特許文献２のように、最表面の光学素子に親水性の膜を形成した場合には、泥水などの濁った水がかかった場合には透明性の低い水膜が表面に形成されるため、やはり撮像画像の画像品質が低下する。
【００１０】
また、特許文献３や特許文献４に記載されているような、特殊な構成の表面処理膜を形成するためには製造工程が複雑化して、光学素子のコスト高に繋がってしまう。
【００１１】
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光学レンズなど、水滴や埃などの異物が付着しやすい環境で使用されても、良好な視野を維持することができる光学素子と、このような光学素子を容易に製造することができる製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本願で開示する光学素子は、撮像装置に用いられ、光学系の最表面に配置される光学素子であって、被写体側の表面に、撥水性を有する撥水性領域と親水性を有する親水性領域とを備えた表面処理膜が形成され、前記撥水性領域と前記親水性領域との境界線が、当該光学素子の前記表面で交わらないことを特徴とする。
【００１３】
また、本願で開示する光学素子の製造方法は、光学素子の表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を形成する光学素子の製造方法であって、前記親水性領域が形成される部分に水溶性材料によるマスキング膜を形成するマスキング工程と、前記光学素子の全面に撥水性膜を形成する撥水性膜形成工程と、前記親水性領域が形成される前記部分の前記撥水性膜を前記マスキング膜ごと除去する除去工程と、前記光学素子の全面に親水性膜を形成する親水性膜形成工程と、前記撥水性領域に塗布された前記親水性膜を除去する水洗工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願で開示する光学素子は、撮像装置の光学系の最表面に配置されるものであって、その表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜が形成され、撥水性領域と親水性領域との境界線が光学素子の表面で交わらない。このため、光学素子の表面に埃などがたまることを防ぐとともに、表面に微細な水滴が付着した場合や、透明度の低い汚れた液体がかかった場合のいずれにおいても、一定以上の透光性を有して良好な視野を確保することができる。
【００１５】
また、本願で開示する光学素子の製造方法によれば、簡易な方法で、表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を備えた光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態にかかる光学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。
【図２】レンズ表面に形成された表面処理膜における、撥水性領域と親水性領域の形成領域を説明するための模式図である。
【図３】レンズ表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を形成する、光学素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】比較例としてのレンズの、表面処理膜を説明するための模式図である。図４（ａ）か比較例１のレンズの表面処理膜を、図４（ｂ）が比較例２のレンズの表面処理膜を、それぞれ示す。
【図５】レンズ表面に形成された表面処理膜の第２の構成例における、撥水性領域と親水性領域の形成領域を説明するための模式図である。
【図６】レンズ表面に形成された表面処理膜の第３の構成例における、撥水性領域と親水性領域の形成領域を説明するための模式図である。
【図７】レンズ表面に形成された表面処理膜の第４の構成例における、撥水性領域と親水性領域の形成領域を説明するための模式図である。
【図８】レンズ表面に形成された表面処理膜の第５の構成例における、撥水性領域と親水性領域の形成領域を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本願で開示する光学素子は、撮像装置に用いられ、光学系の最表面に配置される光学素子であって、被写体側の表面に、撥水性を有する撥水性領域と親水性を有する親水性領域とを備えた表面処理膜が形成され、前記撥水性領域と前記親水性領域との境界線が、当該光学素子の前記表面で交わらない。
【００１８】
このようにすることで、本願で開示する光学素子は、光学素子の表面に、微細な水滴が付着した場合、泥水などの汚れた水がかかった場合の、いずれの場合でも光学素子を透過する光を確保することができ、さらに、光学素子の表面に、埃などの異物が留まることを効果的に防ぐことができる。このため、水滴や埃などの異物が付着しやすい環境で使用されても、良好な視野を維持することができる。
【００１９】
本開示の光学素子において、前記境界線が、前記光学素子の前記表面を実使用状態における略水平方向に延在して前記表面処理膜を２つの領域に分割する場合において、実使用状態における前記境界線の上側に前記撥水性領域が、実使用状態における前記境界線の下側に前記親水性領域がそれぞれ形成されていることが好ましい。このようにすることで、撥水性領域と親水性領域との境界線部分に、異物が付着してしまうことを効果的に防止することができる。
【００２０】
また、前記撥水性領域が、前記光学素子の前記表面の略中心位置に中心を有する円形領域として形成され、前記円形領域の周辺の領域が前記親水性領域であることが好ましい。このようにすることで、入射する方向の偏り無く光学素子を透過する光を確保することができる。
【００２１】
さらに、前記撥水性領域と前記親水性領域の少なくともいずれか一方が複数形成されていることが好ましい。このようにすることで、光学素子の表面における複数の領域を光が透過するため、全体的に違和感のない自然な画像を撮像することができる。
【００２２】
また、前記撥水性領域と前記親水性領域とが、前記光学素子の前記表面の中心を通る中心線に対して線対称となる位置にそれぞれ形成されていることが好ましい。さらに、前記撥水性領域の面積の総和と、前記親水性領域の面積の総和とが略等しいことが好ましい。このようにすることで、明るさや解像度のバランスの良い撮像画像を得ることができる。
【００２３】
さらにまた、本願で開示する光学素子が、撮像装置のレンズユニットの最表面に配置されたレンズであることが好ましい。
【００２４】
また、本願で開示する光学素子の製造方法は、光学素子の表面に撥水性領域と親水性領域とを表面処理膜を形成する光学素子の製造方法であって、前記親水性領域が形成される部分に水溶性材料によるマスキング膜を形成するマスキング工程と、前記光学素子の全面に撥水性膜を形成する撥水性膜形成工程と、前記親水性領域が形成される前記部分の前記撥水性膜を前記マスキング膜ごと除去する除去工程と、前記光学素子の全面に親水性膜を形成する親水性膜形成工程と、前記撥水性領域に塗布された前記親水性膜を除去する水洗工程とを備える。
【００２５】
このようにすることで、本願で開示する光学素子の製造方法では、光学素子の表面に塗布する膜の性質を利用して、撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を効率よく形成することができる。
【００２６】
（実施の形態）
以下、本開示にかかる光学素子と光学素子の製造方法について、監視カメラに用いられるレンズユニットの、光学レンズの最表面に配置されるレンズを実施形態として例示し、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態にかかる光学レンズが用いられたレンズユニットの概略構成を説明する図である。
【００２８】
図１に示すように、監視カメラに用いられる光学ユニットは、光学レンズ１０と画像を撮像する撮像部２０とから構成されている。
【００２９】
撮像部で撮像される光を照射する光学系としての光学レンズ１０は、略円筒形の筒体１１の内部に複数のレンズ１２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を「光学レンズ」と称することとする。このため、図１に示したような、レンズ筐体内に複数枚の単体レンズが配置されたものは「光学レンズ」であり、また、「光学レンズ」には１枚のレンズのみから構成される形態も概念として含まれる。さらに、それぞれの「レンズ」が本願発明における光学素子に該当する。
【００３０】
図１に示した光学レンズ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１２ａ、第２レンズ１２ｂ、中間レンズとしての第３レンズ１２ｃ、接眼（撮像素子側）レンズ群を構成する第４レンズ１２ｄ、および、第５レンズ１２ｅという５つのレンズ１２が、所定の間隔を介して、また、各レンズ１２の光軸が一致するように配置されている。
【００３１】
本実施形態にかかる光学レンズ１０では、複数のレンズ１２のうち最も被写体の近くに位置する第１レンズ１２ａの外側、すなわち、光学レンズ１０における最表面に位置する面に、撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜１３が形成されている。
【００３２】
なお、図１では、３群５枚のレンズ１２により構成された光学レンズ１０を例示した。
【００３３】
一般に、光学レンズ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光学レンズ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光学レンズの高コスト化につながるため、実際には、光学レンズが使用されるカメラに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枚のレンズで光学レンズ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では、４群７枚構成など、いくつか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。
【００３４】
本実施形態にかかる光学レンズ１０としては、レンズ１２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１２ａのように、光学レンズ１０の最外層、もしくは、最表層に位置するレンズ１２ａ、すなわち、各レンズ１２の中で最も被写体に近い位置にあるレンズ１２ａの被写体側の面である最表面に表面処理膜１３が形成されていればよい。
【００３５】
監視カメラに用いられる光学ユニットの撮像部２０は、図１中矢印Ｂとして示す光学レンズ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。
【００３６】
また、図１での図示は省略するが、レンズユニットは、光学レンズ１０と撮像部２０とを保持して光学レンズ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、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一体化されている。レンズ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。
【００３７】
図２は、本実施形態にかかる光学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。
【００３８】
本実施形態にかかる光学レンズ１０のうち最も被写体側に配置されているレンズ１２ａを平面視したときに、レンズ１２ａの外表面に形成された表面処理膜１３は、図２に示すように、撥水性領域１４と親水性領域１５とを備えている。
【００３９】
より具体的には、光学レンズの実際の使用時において、レンズ１２ａの中心を通り水平方向に延在する境界線１６の上側が撥水性を有する撥水性領域１４、境界線１６の下側が親水性を有する親水性領域１５となっている。
【００４０】
撥水性領域１４は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の蒸着膜や塗工膜として形成することができる。撥水性領域の水滴転落角は、４５°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２０°以下であることがさらに好ましい。なお、水滴転落角は、測定面を水平にした状態で２０μＬの水滴を載せ、測定面を徐々に傾けた際に水滴が滑り落ち始める角度であって、繰返し回数ｎ＝５回の測定の中で最も小さい角度とした。また、親水性領域１５は、親水性部位を有する、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。親水性領域の水との接触角は、目安として３０°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましく、１０°以下であることがさらに好ましい。
【００４１】
ここで、本実施形態にかかる光学素子としてのレンズ１２ａの表面に、図２に示したような撥水性領域１４と親水性領域１５とを備えた表面処理膜１３を形成する製造方法について説明する。なお、以下では、光学素子であるレンズ１２ａとしてガラスレンズを例示して説明するが、本実施形態にかかるレンズ１２ａとして、樹脂製のいわゆるプラスチックレンズを採用することもできる。
【００４２】
図３は、本実施形態にかかる光学素子の表面に表面処理膜を形成する製造方法の工程を説明する図面である。
【００４３】
図３に示すように、まず、レンズ１２aの表面処理膜１３が形成される面を浄化する表面清浄化処理３１を行う。
【００４４】
レンズ１２ａの表面の浄化には、例えば、ＵＶオゾン洗浄処理を好適に用いることができる。ＵＶオゾン洗浄処理は、レンズ１２ａに１８０ｎｍ程度のＵＶ光を照射して酸素源子を生成してオゾンを発生させるとともにレンズ１２ａ表面の有機汚染物の結合を分解する段階と、ＵＶランプから２５０ｎｍ程度のＵＶ光を照射して活性酸素を生成させる段階とを繰り返すことで、生成された活性酸素をレンズ表面の汚染物質に結合させて揮発性物質としてレンズ１２ａ表面から汚染物質を除去する方法である。
【００４５】
次に、表面から汚染物質が除去されたレンズ１２ａ表面のうち、親水性膜が形成される親水性領域１５となる部分に、水溶性樹脂の水溶液をマスキング膜として塗布するマスキング工程３２を行う。マスキング膜として使用される水溶性樹脂の水溶液としては、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ることができる。マスキング膜は、インクジェット方式等による印刷、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、これを乾燥させることで、親水性領域１５となる部分を覆ったマスキング膜を形成することができる。また、例えばレンズ表面を上下に二分割するような単純なパターンを形成する場合には、水溶性樹脂を用いる代わりに親水性領域１５となる部分をテープなどで覆ってもよい。
【００４６】
次に、マスキング膜上を含むレンズ１２ａの表面全面に、撥水・撥油材料を付着させて撥水性膜を形成する撥水性膜形成工程３３を行う。撥水性材料としては、機能性膜の性膜材料（一例として、晶立株式会社製のＳＯ−１（製品名））を用いることができ、蒸着法によって撥水性膜をレンズ１２ａ表面全面に形成する。
【００４７】
その後、親水性領域１５に形成されていたマスキング膜を除去する除去工程３４を行う。マスキング膜は、上述のように水溶性樹脂の水溶液を塗布・乾燥することで形成されているため、レンズ１２ａを水洗することで容易に除去することができる。また、テープによってマスキングを行った場合には、テープを剥がすことで、さらに、容易に水溶する材料で形成されたテープを用いた場合には、テープ自体を水洗によって溶かすことで、マスキング膜の除去を行うことができる。
【００４８】
このとき、マスキング膜と同時に、その上に形成されていた撥水性膜も除去されるため、親水性領域１５の形成部分は、レンズ１２ａの表面が露出することとなる。なお、撥水性膜形成工程３４で形成された撥水性膜は、水洗によっては除去されずそのまま残留する。
【００４９】
その後、親水性領域１５に親水性膜を形成する親水性膜形成工程３５を行う。親水性膜形成工程３５では、レンズ１２ａ表面の撥水性領域１４に撥水性膜が形成されている状態で、レンズ１２ａの表面全体に親水性処理液、一例として、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）」を軽く擦りつける。このとき、すでに形成されている撥水性領域１４の撥水性膜は水をはじくために、親水性膜形成工程の水性コート剤は撥水性膜上には付着せず、親水性膜形成工程３５後も、撥水性を備えた撥水性膜が残留する。
【００５０】
最後に、レンズ１２ａ全体を水洗する水洗処理３６を行って、親水性膜形成工程で用いた親水性処理液に含まれる研磨剤や余剰の成分を除去する。この水洗処理工程３６においても、撥水性膜が形成される撥水性領域１４は変化せず、撥水性を有した撥水性膜が残る。
【００５１】
このようにして、レンズ１２ａの表面に、撥水性膜が形成された所定形状の撥水性領域１４と親水性膜が形成された所定形状の親水性領域１５とを備えた、表面処理膜１３が形成される。
【００５２】
なお、レンズ１２ａの表面に、所定形状の撥水性領域１４と親水性領域１５とを備えた表面処理膜１３を形成する方法は、上述した図３に示す表面処理膜の形成工程を経るものには限られない。例えば、撥水性領域１４と親水性領域１５とを、それぞれが形成される部分以外をマスキングした状態で、交互に撥水性材料と親水性材料とを蒸着することによっても、所望する領域を撥水性領域１４と親水性領域１５とした表面処理膜１３を形成することができる。しかし、被蒸着領域に正確にマスキングを施すことは、特に、形成面が凸面や凹面となるレンズ表面では難しく、作業コストが増大する。また、結果として、形成された撥水性膜と親水性膜とが一部で重複していたり、反対に、いずれの膜も形成されていない隙間部分が残存したりする可能性があるため、レンズ表面に形成される表面処理膜１３として所望の効果が発揮できない可能性が生じる。
【００５３】
これに対して、図３を用いて説明した本実施形態での表面処理膜形成工程によれば、マスキングを一度行うだけで、撥水性膜と親水性膜を所望する領域に形成できる。また、マスキング材料が容易に取り扱うことができる水溶性樹脂の水溶液であり、さらに、印刷やスタンプなどによって所望の形状に当該水溶液を付与するだけで、容易に、所望する部分にのみマスキング膜を形成することができる。よって、所望形状の撥水性領域１４と親水性領域１５とを備えた表面処理膜１３を備えたレンズ１２ａを低コストで製造することができる。
【００５４】
次に、本実施形態にかかる光学レンズの最表面に位置する光学素子であるレンズ表面に形成された表面処理膜の奏する作用効果について説明する。
【００５５】
発明者らは、本実施形態にかかるレンズに形成された表面処理膜の効果を確認するために、２つの比較例を作成した。
【００５６】
図４は、発明者らが作成した比較例のレンズの表面処理膜の表面構成を示す図である。図４（ａ）は、比較例１のレンズを示す。また、図４（ｂ）は、比較例２のレンズを示す。
【００５７】
図４（ａ）に示すように、比較例１のレンズ４０は、その表面全面に撥水性膜による撥水性領域４１が形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、比較例２のレンズ４２は、その表面全面に親水性膜による親水性領域４３が形成されている。なお、以降の図面を含めて、本願発明の説明に用いる各図面では、撥水性領域と親水性領域とをそれぞれ表すハッチングの濃さを統一して用いている。
【００５８】
図２として示した、撥水性領域１４と親水性領域１５とがそれぞれ同じ面積で形成された実施例であるレンズ１２ａと、撥水性領域４１のみが形成された比較例１のレンズ４０、親水性領域４３のみが形成された比較例２のレンズ４２とを、いずれも表面処理膜の形成面を前方に向けて直立させて保持し、レンズ後方の焦点位置に白板を配置した。
【００５９】
この状態で、３つのレンズ１２ａ、４０、４２の表面処理膜に対して、Ａ．レンズ表面の全面にカーボン分散液を吹きかける、Ｂ．レンズ表面の全面にスチーマーの蒸気をあてる、の２つの操作を行い、それぞれの状態で白板上に写ったレンズ前方の景色の像を確認して、Ａ、または、Ｂの操作を行う前の像と比較した。
【００６０】
まず、第１の操作として、Ａ．レンズ表面の全面にカーボン分散液を吹きかけた場合には、比較例１のレンズ４０の像は、カーボン分散液を吹きかけてもほとんど変化がなかった。これに対して、実施例であるレンズ１２ａの像は、像の明るさが少し暗くなったものの、像自体はくっきりとしていて、カーボン分散液を拭きかける前とほとんど変わらなかった。また、第２の比較例であるレンズ４２の像は、ほとんど見えなくなった。
【００６１】
このような結果となったのは、比較例１のレンズ４０では、レンズ表面全面が撥水性領域４１となっているために、水をはじき、カーボン分散液の付着が妨げられたのに対し、比較例２のレンズ４２では、レンズ表面全面が親水性領域４３となっているため、カーボン分散液が全面に付着し、カーボンによって光が透過しなくなってしまったためと考えられる。これに対して、実施例のレンズ１２ａでは、レンズ表面の半分の面積を占める親水性領域１５では比較例２のレンズ４２と同様に表面にカーボン分散液が付着して光の透過が妨げられたものの、残り半分の撥水性領域１４ではカーボン分散液がはじかれたため光が透過することができて、白板に、光量が少ないながらも明瞭な像が投影されたものと考えられる。
【００６２】
第２の操作として、Ｂ．レンズ表面の全面にスチーマーの蒸気を当てた場合には、第１の比較例のレンズ４０の像は、ほとんど見えなくなった。また、第２の比較例のレンズ４２の像は、ややフォーカスが甘くなったものの明るさはほとんど変化せず、景色を確認することができた。実施例であるレンズ１２ａの像は、全体的に少し暗くなり、また、フォーカスも甘くなったが、景色を確認することができた。
【００６３】
このような結果となったのは、レンズの全面が撥水性領域４１で覆われている第１の比較例のレンズ４０では、レンズ表面に付着した水蒸気の粒がそのままの粒状形状を維持したために、レンズに入射する前に光が散乱してしまって正しく像を結ばなかったものと考えられる。一方、レンズの表面全面が親水性領域４３で覆われている第２の比較例のレンズ４２の場合は、親水性膜の表面に付着した水蒸気の粒が粒状の形状を保てずに広がって、レンズ表面に薄い水の膜が形成された状態となったため、レンズの焦点位置がずれてややフォーカスが劣ったものの、白板上に像が形成されたものと考えられる。これらに対して、実施例であるレンズ１２ａの場合には、撥水性領域１４では比較例１のレンズ４０と同様にレンズ１２ａに入射する前に入射光が散乱して白板上の画像形成に寄与しなくなったため全体の明るさが減り、また、親水性領域１５では比較例２のレンズ４２と同様に、表面に水の膜ができてフォーカスが少しずれたものの、白板上に画像を投影することができた結果、上述のようなやや暗く少しフォーカスが甘くなったものの、白板上に画像を投影できたものと考えられる。
【００６４】
このように、本実施形態にかかる光学レンズの最表面のレンズ１２ａは、レンズ１２ａの表面処理膜１３が撥水性領域１４と親水性領域１５とを備えることで、第１の操作Ａの場合、すなわち、レンズの表面に濁った水がかかった場合、および、第２の操作Ｂ、すなわち、レンズ表面に霧状の微細な水滴がかかった場合のいずれの場合においても、一定のレベル以上の光を透過させて撮像画像を得ることができることが確認できた。
【００６５】
なお周知のように、光学レンズの場合、物点と焦点とを結ぶ光のルートは一つではないため、レンズの表面の一部が光を通せない状態となっている場合でも投影画像の一部のみが欠けることはない。このため、本実施形態にかかる光学レンズの最表面のレンズのように、表面処理膜を撥水性領域と親水性領域とに二分しても、結像に寄与する透過光量が減ることで投影画像が全体的に暗くなるなどの影響は出るが、一定レベル以上の撮像画像が確保でき、実用上極めて有用である。
【００６６】
なお、図２に示すように、本実施形態にかかる光学レンズ１０の最表面のレンズ１２ａでは、表面処理膜１３をレンズ１２ａの中心を通る、すなわち、その長さが直径に相当する、水平方向に延在する境界線１６で撥水性領域１４と親水性領域１５とを二分割している。この場合に、レンズ１２ａの実使用状態において、撥水性領域１４が親水性領域１５よりも上側に位置するように形成することが好ましい。
【００６７】
例えば、レンズ１２ａの表面に、空気中の塵や砂などの微細な異物を含んだ水がかかった場合に、撥水性領域１４に付着した水ははじかれて、自重によりレンズ表面１２ａの下側へと移動する。一方、親水性領域１５では、異物を含んだ状態の水のうち、特に水分がレンズ１２ａ表面に広がって留まろうとする。仮に、親水性領域１５が実使用状態のレンズの上側に、撥水性領域１４が下側にあると、異物を含んだ状態の水がレンズ上方で膜を形成して水に含まれる異物がその重さによって下側に移動してくる。レンズ１２ａの下半分が撥水性領域１４であるため、異物を含んだ状態の水は撥水性領域１４との境界線１６ではじかれて、境界線１６の親水性領域１５側部分に留まろうとする。この状態で、太陽光などによって暖められて水分が蒸発すると、境界線１６部分に、水滴に含まれていた微細な異物が残留してレンズ１２ａ表面を汚し、レンズ１２ａの透過率を下げるほか、投影画像に線状の汚れが写るなどレンズ１２ａを透過して得られる画像の品位が低下する原因となる。
【００６８】
これに対し、本実施形態で示したように、実使用状態においてレンズの上側に撥水性領域１４を形成した場合には、撥水性領域１４ではじかれた異物を含む水分が、親水性領域１５との境界線１６まで到達すると、水分が親水性領域１５に引き込まれるようになるため、異物を含んだ水分が境界性１６の撥水性領域１４側に留まることがない。さらに、親水性領域１５に移動した水分に含まれた異物は、親水性領域１５において広がろうとする水分によって結果としてレンズ１２ａの下端部分へと移動し、最終的にはレンズ１２ａの下端部からレンズ１２ａ外へと移動するので、レンズ１２ａの表面の水分が乾燥した場合でも、レンズ１２ａの表面に汚れが残留する事態を避けることができる。
【００６９】
なお、上記の説明のように、撥水性領域１４よりも親水性領域１５を上側に配置した場合に、境界線１６の近傍に水滴に含まれていた異物がたまるのは、境界線１６がほぼ水平であることが原因である。このため、レンズ表面に付着する水滴の量や水滴に含まれる異物の量と大きさとにも左右されるが、境界線１６が所定角度、一例として２０°以上傾いている場合には、異物が境界線１６に沿って下方へと流れることが期待できるため、撥水性領域１４と親水性領域１５との上下方向の形成位置に特別に留意する必要は乏しくなると考えられる。一方、境界線１６が直線ではなく、全体が、または、一部分が下側に凸の曲線で形成されている場合には、境界線１６全体が傾斜していても、境界線１６の上方に親水性領域１５が形成されると、撥水性領域１５との境界部分に異物がたまる恐れが高くなり好ましくない。このように、撥水性領域１４と親水性領域１５の形状、特に、２つの領域の境界線１６の形状と、それぞれの領域の形成位置とを決定する場合には、親水性領域１５の下側に撥水性領域１４が位置して、親水性領域１５を流れた水滴に含まれていた異物が撥水性領域１４との境界部分で溜まらないように留意することが好ましい。
【００７０】
また、図２に示した表面処理膜１３では、境界線１６がレンズ１２ａの中心を通り、撥水性領域１４と親水性領域１５との面積が等しいものを例示した。しかし、本実施形態で説明するレンズ１２ａに形成された表面処理膜１３において、撥水性領域１４と親水性領域１５の面積が同じであることは必須の条件ではない。
【００７１】
本実施形態であるレンズ１２ａと、比較例１のレンズ１４０、比較例２のレンズ４２を用いて確認したように、本願で開示する光学素子としてのレンズは、表面処理膜１３として撥水性領域１４と親水性領域１５との両方を備えていることにより、レンズ表面に、汚れた水が付着した場合、また、微細な水滴が付着した場合の、いずれの場合においても一定以上の光を透過して撮像画像の品位を保つことができる。このため、撥水性領域１４と親水性領域１５との面積が完全に一致していなくても、一例として、±１０％程度のばらつきであれば、所期の効果を発揮することができる。
【００７２】
以下、本実施形態にかかる光学レンズの最表面のレンズに形成される表面処理膜について、図２で示したような、略水平方向の境界線で上下方向に２分割された撥水性領域と親水性領域とを備えた形状以外の構成例について説明する。
【００７３】
図５は、レンズ表面に形成された表面処理膜の第２の構成例を示す模式図である。
【００７４】
図５では、レンズ５０の中央にレンズ５０の中心を中心とした円形の撥水性領域５１が形成され、この撥水性領域５１の周辺に親水性領域５２が形成された表面処理膜の形状を示している。図５に示す、レンズ５０の中心から同心円状に撥水性領域５１と親水性領域が形成された表面処理膜を有することで、レンズ５０では、図２を用いて説明した上半分と下半分とを異なる領域で形成した表面処理膜１３が形成されたレンズ１２ａと比較して、特に曲率が大きく光軸を略水平方向に向けて使用する場合には、撥水性領域は最も垂直な領域に位置するため、撥水性が汚れや傷等によってある程度低下した場合においても液滴が落下しやすく、液滴の残存による撮像画像の品位の低下を抑制できる。。
【００７５】
なお、図５に示したレンズ５０表面に同心円状の撥水性領域５１と親水性領域５２とを備えた表面処理膜を形成する場合には、中央部分に撥水性領域５１を、周辺部分に親水性領域５２を、それぞれ配置することが好ましい。図５から明らかなように、レンズ５０の表面を同心円状に分割した場合には、撥水性領域５１と親水性領域５２との境界線５３が円形となる。この境界線５３の内、レンズ５０の実使用状態において上側に位置する半円部分の境界線は、上方に親水性領域５２下方側に撥水性領域５１が形成された境界線となる。一方、境界線５３の下側に位置する半円部分では、境界線５３の上方に撥水性領域５１、下側に親水性領域５２が形成されていることとなる。
【００７６】
上述したように、親水性領域の下側に撥水性領域が形成されている場合には、境界線部分に微細な異物の残留が生じる恐れがある。しかし、図５に示すレンズ５０では、上側の境界線は上に凸の形状となっているため、異物を含んだ水滴は、親水性領域５２と撥水性領域５１との間の境界線５３部分に留まらず、境界線５３に沿ってレンズ下側へと移動する。また、撥水性領域５１に付着した異物を含んだ水滴は、レンズ下方へと流れた際に境界線５３を超えて下側に位置する親水性領域５２へと移動することが考えられるため、境界線５３が下に凸の形状であっても、やはり境界線５３近傍に異物が溜まることが回避される。この結果、図５に示した円形の撥水性領域５１とその周辺の親水性領域５２とが形成されている表面処理膜において、境界線５３部分に異物が残留して撮像画像の品位が低下することを回避できる。
【００７７】
なお、図５に示したような、同心円状の撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜を形成する場合に、いずれか一方の領域を２つ形成する場合など、レンズ表面を同心円状に３つ以上の領域に分割する場合には必ず２本以上の境界線が生じることとなる。このとき、少なくとも１つの境界線では、上側に親水性領域が形成され下側に撥水性領域が形成されるとともに、境界線が下に凸となる部分が生じてしまう。この結果、上述した境界線の近傍に異物が溜まりやすいという問題が生じるため、特に、多くの異物が付着してレンズ表面が汚れる可能性が高いような環境で使用される撮像装置の光学系の最表面に配置されるレンズとしては、好ましくないと考えられる。
【００７８】
また、周知の通り、レンズ周辺部を通る光は、通常、像の周辺の光量低下や歪み等を生じさせるため、レンズの表面を同心円状に撥水性領域と親水性領域とに分ける場合には、両者の面積が同じになるような形状とすると、中心部に形成された領域を透過する光による像と比較して、周辺部に配置した領域を透過する光による像の画質が低下してしまう。このため、図５に例示したレンズ５０のように、中心部に配置された撥水性領域５１の面積が周辺部に配置された親水性領域５２の面積よりも小さくなるように両者の境界線５３の位置を定めることが好ましい。なお、図５に示した例では、中心部分の撥水性領域５１の径はレンズ全体の径の約６０％（３／５）であり、面積比は、撥水性領域９に対して親水性領域が１６となっている。
【００７９】
図６は、レンズ表面に形成された表面処理膜の第３の構成例を示す模式図である。
【００８０】
図６に例示した、レンズ６０では、レンズ６０の中心を通る境界線６３でレンズ表面を二分して撥水性領域６１と親水性領域６２とを表面処理膜が形成されている点は、図２として示した実施形態にかかるレンズ１２ａの場合と同じであるが、境界線６３がレンズの実使用状態において垂直方向になるようにそれぞれの領域が形成されている点が、境界線が略水平である図２のレンズと異なる。
【００８１】
上述したように、撥水性領域と親水性領域との境界線部分に、異物が溜まる問題を考慮すると、図６に示したように、実使用状態において境界線６３が垂直方向になるように２つの領域を形成することが好ましい。また、図６に示す第３の構成例の表面処理膜を備えたレンズ６０では、境界線６３の右側と左側とのいずれを撥水性領域６１と、他方を親水性領域６２とすることができる。
【００８２】
一方で、監視カメラなどでは、撮像部として用いられるＣＣＤなどの撮像素子のアスペクト比が基本的に横長であるため、光学レンズとしては上下方向よりも左右方向により広い画角を有することが好適である。このため、図６に示したような、レンズの左右方向で撥水性領域と親水性領域とが異なる第３の構成例の表面処理膜を設けて、左右方向からの光線の入射状況が異なることが好ましくない場合も考えられる。
【００８３】
このように、使用環境に作用されるレンズ表面に付着する異物の問題や、レンズの左右方向と上下方向において必要とされる画角などの条件を踏まえて、撥水性領域と親水性領域との境界線が水平方向である図２の形態の表面処理膜と、境界線を垂直方向とした図６の形態の表面処理膜とのどちらがより好ましいかを判断して採用すべきである。
【００８４】
なお、当然ながら、本実施形態で説明するレンズの表面に形成される表面処理膜として面積が略等しい２つの領域に分割する場合において、境界線を傾斜させた形態を採用することができる。特に、傾斜角度を４５度とすることで、上下方向と左右方向とにおけるレンズへの入射光量の生じにくいレンズとすることができる。
【００８５】
以上、本実施形態にかかる光学レンズの最表面に配置されるレンズにおける表面処理膜について、撥水性領域と親水性領域とをそれぞれ１つずつ備えた形態を図示して説明した。しかし、撥水性領域と親水性領域とを備えたレンズの表面処理膜の構成として、少なくとも一方の領域が複数個形成されている形態を採用することができる。
【００８６】
図７は、レンズ表面に形成された表面処理膜の第４の構成例を示す模式図である。
【００８７】
図７に示すレンズ７０の表面処理膜は、複数（図７の場合は、それぞれ４つ）の撥水性領域７１（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ）と親水性領域７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ）とを備えている。そして、撥水性領域７１と親水性領域７２との境界線７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ）は、いずれも、レンズ７０の実使用状態において垂直方向に延在している。
【００８８】
また、図７に示すように、第４の構成例の表面処理膜では、レンズ７０の中心を通る境界線７３ｄに対して線対称となる位置に、それぞれ異なる領域が形成されている。具体的には、中心線となる境界線７３ｄの一方の側（左側）には親水性領域７２ｂが形成され、これに線対称となる他方の側（右側）には撥水性領域７１ｃが形成されている。
【００８９】
このように、レンズ表面の表面処理膜を、撥水性領域と親水性領域とがレンズの中心を通る中心線に対して線対称となる位置に配置されているように形成すること、言い換えれば、中心線で折り返した場合に、撥水性領域と親水性領域とがそれぞれ重なるように形成されていることで、レンズの左右方向から入射する光量のバランスを、表面処理膜の表面の状態にかかわらずより均等化することができる。
【００９０】
また、図６に示した第３の構成例の表面処理膜と同様に、境界線７３をレンズの実使用状態において垂直方向となるように形成することで、撥水性領域７１と親水性領域７２での水に対する特性の差によって生じる、異物が滞留するという問題を効果的に回避することができる。
【００９１】
一般に、レンズ表面に、複数の撥水性領域や親水性領域を形成使用とすると、異なる領域の位置決めを正確に行うべき箇所が増大するため、大きな手間を要してコスト高に繋がりやすい。しかし、上述した本願で開示する光学素子の製造方法によれば、親水性領域となる部分に形成するマスキング膜のパターンを変えるだけで、複数の領域に分割された撥水性領域と親水性領域とを正確な位置に形成することができるため、図７に示したような、例えば、それぞれ４つの撥水性領域７１と親水性領域７２とを備えた表面処理膜を低コストで形成することができる。
【００９２】
図７に示すように、レンズ表面の表面処理膜を、より多くの撥水性領域７１と親水性領域７２とに分割することで、レンズ表面に汚れた水が付着した場合と、微細な異物が付着した場合とのそれぞれにおいて、よりまんべんなくレンズを透過する光を得ることができるため、レンズを透過して得られる撮像画像がより均一化されるというメリットがある。この結果、境界線部分に異物が残留するという問題を回避しつつ、撮像素子のアスペクト比に対応して左右方向からの光がバランス良く入射するレンズを得ることができる。
【００９３】
なお、図７に示した例では、４つの撥水性領域７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄと、４つの親水性領域７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄとの幅はすべて同じとしているが、それぞれの領域の幅は同じである必要は無く、適宜その幅を変えることができる。例えば、より左右両端部に行くほど中央部部の領域よりも幅を広げることで、中央部と周辺部とのそれぞれの領域の面積の差を小さくすることができる。
【００９４】
また、それぞれの境界線７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ）がすべて平行である必要はなく、適宜傾斜していてもかまわない。ただし、複数の境界線が光学素子であるレンズ表面で交わる形態は避けなくてはならない。
【００９５】
上述したように、本実施形態として示すレンズのように、表面処理膜が撥水性領域と親水性領域とを備えている場合には、２つの領域の境界線部分でレンズ表面に付着した水分中の異物が溜まるという問題が生じる。このとき、２本の境界線が交わっていると、境界線に沿って流れた異物を含んだ水滴が交差部分でせき止められるために、交差部分に異物が極めて溜まりやすい状態となる。水分が乾燥すると、溜まった異物がこびりついてレンズを透過する光線を遮って、撮像画像の品位を低下させる大きな問題となる。
【００９６】
このため、円を等分する一般的な手法を用いて、レンズの中心点を通る複数の境界線によってレンズ表面を分割し、隣り合う扇形部分に交互に異なる領域を形成する形態を採用すると、境界線が交差するレンズの中心部分に異物だまりが生じてしまう。したがって、レンズ表面の状態にかかわらず良好な視野を確保することかできるという、本願で開示する光学素子の特有の作用効果を奏することができないため、本願で開示する発明において、撥水性領域と親水性領域との境界線が光学素子の表面で交わらないことが必須の要件となる。
【００９７】
なお、図２、図５、図６で示したような、撥水性領域と親水性領域とを一つずつ備えた表面処理膜の場合は、直線であるか円形であるかにかかわらず境界線が１本のみしか存在しないため、当然に光学素子の表面で境界線が交わる、ということはない。
【００９８】
図８は、レンズ表面に形成された表面処理膜の第５の構成例を示す模式図である。
【００９９】
図８に示すように、第５の構成例では、図７で示した第４の構成例と同様に、レンズ８０の中心線８３ｄに対して線対称となる位置に異なる種類の領域が形成され、全部で４つの撥水性領域８１（８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ）と４つの親水性領域８２（８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ）が形成されている。しかし、図８に示す構成例では、それぞれの領域の境界線８３（８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅ、８３ｆ、８３ｇ）が、レンズ８０の実使用状態において垂直ではなく、右方向に約４５度傾斜して配置されている点が異なる。すなわち、図８に示すレンズ８０は、図７に示したレンズ７０を右方向に約４５度回転した状態となっている。
【０１００】
図８に示すように、撥水性領域８１と親水性領域８２とをレンズ８０の左右方向の中心線８３ｄに対して線対称となる位置に配置した表面処理膜の場合は、境界線８３が所定の角度傾斜している場合でも、レンズの左右方向と上下方向との両方向において、撥水性領域８１と親水性領域８２とがバランス良く配置されることとなり、レンズに入射する光の偏りをなくすことができる。
【０１０１】
なお、上述している、撥水性領域と親水性領域との境界線部分に異物が溜まる問題において、境界線が所定の角度傾斜している場合には、上方が親水性領域で下方が撥水性領域となる、異物だまりが生じやすい境界線が生じることとなる。図８の場合には、境界線８３ｂ、８３ｄ、８３ｆが該当する。これらの境界線８３ｂ、８３ｄ、８３ｆの部分での異物だまりを回避する上では、  境界線８３の傾斜角度をなるべく大きくすることが好ましく、具体的には、境界線の水平方向に対する傾斜角度が２０度を下回らないようにすることが好ましいと言える。
【０１０２】
なお、図７、図８を用いて、レンズ表面を互いに略平行な境界線によって複数の撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜とする形態として、レンズの中心を通る中心線に対して線対称となる位置に異なる領域を形成したものを説明した。上述のように、異なる領域がそれぞれ線対称となる位置に配置されることで、レンズに対して入射する光をより均一化する効果が得られるが、実施形態にかかる光学レンズの最表面に配置されるレンズの表面処理膜は、このような図７、図８に示された構成には限られない。
【０１０３】
例えば、図示は省略するが、レンズの中心を通る中心線に対して、線対称となる位置に同じ種類の領域を形成することができる。すなわち、例えば、中心線の左右両側部分を含むレンズの中央部分が撥水性領域、その左右両側に親水性領域、さらにその左右両外側に撥水性領域、というように繰り返して形成される場合である。このように撥水性領域と親水性領域を配置しても、レンズの中心線に対する左右両方の部分それぞれが、異なる領域となることで、レンズを透過する光を均一化することができるという一定の効果を得ることができる。なお、この場合には、中心線に近い部分に形成された領域が左右の周辺部分の領域よりも中心線の延在方向である垂直方向の長さが長いため、それぞれの領域の幅を同じとすると面積の差が大きくなってしまう。このため、中央に近い領域の幅を周辺部分の領域の幅よりも小さくするなどして、レンズ表面全体における、撥水性領域の面積と親水性領域との面積に大きな差異が生じないように配慮することが好ましい。
【０１０４】
また、レンズ表面の表面処理膜がレンズ中心線に対して線対称とはならない形状で配置される形態も採用することができる。さらに、撥水性領域と親水性領域とが中心線に対して線対称になる要に配置されている場合、また、線対称とはならない位置に配置されている場合のいずれの場合においても、撥水性領域と親水性領域との境界線が、平行に形成されている必要は無く、また、境界線が直線ではなく、境界線が一部に曲線を含んだ形状となっていても良い。
【０１０５】
このように、撥水性領域と親水性領域との少なくとも一方を複数備えた表面処理膜の形態を採用することができるが、境界線が傾斜して略水平方向に延在するような場合や、レンズの下側に向かって凸形状となる場合には、境界線部分に異物が溜まって画像品質が低下することを回避する目的から、境界線の上側に親水性領域が位置しないように配慮することが好ましい。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態で説明した光学レンズでは、最表面に配置されるレンズの被写体側表面に、撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜が形成されることで、レンズ表面に泥水などの透明度の低い水がかかった場合や、霧などの微細な水滴が付着した場合のいずれの場合でも、一定レベル以上の透過光線を確保することができ、レンズを等して得られた撮像画像の品位を保つことができる。この結果、例えば屋外に配置された監視カメラのレンズのように、表面が汚れることが想定される使用条件下で用いられる撮像装置の最表面に配置されるレンズとして、幅広い用途に有益である。
【０１０７】
なお、本願で開示される表面処理膜を備えた光学素子は、上記実施形態で例示したレンズには限られない。プリズムや解析格子、保護フィルタ、減光フィルタなど、撮像装置において撮像画像を得るための光が透過する光学系の中で最も被写体側に配置される各種の光学素子に、表面処理膜を形成することで同様の効果を奏することができる。ただし、表面処理膜の内の、撥水性領域と親水性領域とのいずれか一方で透過光が遮られた場合に、その部分が撮像画像にそのまま現れてしまうなど、他方の領域を透過した光だけでは得られる撮像画像の画像品質が大きく低下する場合には、本願で開示する表面処理膜を採用しないという選択をすべき場合もある。
【０１０８】
また、上記実施形態では、光学素子であるレンズの表面処理膜が、一つの特性の撥水性領域と一つの特性の親水性領域との２つの領域を備えた形態としてのみ説明した。しかし、本願で開示する光学素子としては、このような形態に限られず、撥水性領域でも親水性領域でもない領域が、２つの領域の境界部分に配置されていても良い。また、撥水性領域、親水性領域のいずれか一方が複数領域形成されている場合において、それぞれの領域での水滴転落角または水との接触角が、すべて同じである必要は無く、それぞれ、撥水性、親水性を有する限りにおいて水滴転落角または水との接触角が異なっていても良い。ただし、撥水性でも親水性でもない領域を形成したり、複数の領域で水滴転落角または水との接触角度を積極的に異ならせたりすることの意義はあまり大きくない。したがって、水滴転落角または水との接触角が異なる領域が形成されるような表面処理膜の設計を行うよりも、むしろ、表面処理膜の形成過程で結果的に水滴転落角または水との接触角度が異なる第三の領域が一部分に形成された場合でも、本願で開示する光学素子の技術範囲に属するものであるという理解をすることが正しい。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本開示の光学素子は、表面に撥水性領域と親水性領域とを備えた表面処理膜が形成された光学素子として、特に、屋外での使用を前提とするなどの過酷な使用環境で用いられる撮像素子の最表面に配置される光学素子として、極めて有用である。
【０１１０】
また、本願で開示する光学素子の製造方法は、上記した本願で開示する光学素子を、低コストで、しかも、撥水性領域と親水性領域とを所望の形状で形成することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    光学レンズ
１２（１２ａ）  レンズ（光学素子）
１３    表面処理膜
１４    撥水性領域
１５    親水性領域
１６    境界線
【図１】
2019132903.tif 000003
【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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