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WO2024225000A1 - 光学部材、レンズユニット及び光学部材の製造方法 - Google Patents

光学部材、レンズユニット及び光学部材の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2024225000A1
WO2024225000A1 PCT/JP2024/014205 JP2024014205W WO2024225000A1 WO 2024225000 A1 WO2024225000 A1 WO 2024225000A1 JP 2024014205 W JP2024014205 W JP 2024014205W WO 2024225000 A1 WO2024225000 A1 WO 2024225000A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
titanium dioxide
optical member
less
hydrophilic
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/014205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴則 加本
Original Assignee
ニデック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2023074466A external-priority patent/JP2024158871A/ja
Application filed by ニデック株式会社 filed Critical ニデック株式会社
Publication of WO2024225000A1 publication Critical patent/WO2024225000A1/ja

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Definitions

  • This disclosure relates to optical members, lens units, and methods for manufacturing optical members.
  • a hydrophilic lens that includes a glass substrate and a hydrophilic layer formed on the glass substrate (for example, Patent Document 1).
  • the hydrophilic layer contains a silicate material in which fine particles having photocatalytic activity are dispersed, the film thickness of the hydrophilic layer is 30 nm or less, the average particle diameter of the fine particles is 30 nm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the hydrophilic layer surface is 0.7 to 1.9 nm.
  • the hydrophilic lens of Patent Document 1 was unable to maintain hydrophilicity for a long period of time. For example, when dirt adheres to the lens and the hydrophilic function is reduced, the hydrophilic function cannot be fully restored even when the lens is exposed to sunlight that contains ultraviolet rays.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide an optical member, a lens unit, and a method for manufacturing an optical member that can fully restore the hydrophilic function when dirt adheres to the optical member and the hydrophilic function is reduced by irradiating the optical member with ultraviolet light.
  • An exemplary optical member of the present disclosure includes a translucent member and a hydrophilic layer.
  • the translucent member transmits visible light.
  • the hydrophilic layer covers the translucent member.
  • the hydrophilic layer contains secondary particles formed by agglomeration of a plurality of titanium dioxide primary particles.
  • the average particle diameter of the titanium dioxide primary particles is 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the average particle diameter of the titanium dioxide secondary particles is 15 nm or more and 100 nm or less.
  • An exemplary lens unit of the present disclosure includes the optical member described above.
  • the exemplary manufacturing method of the optical member of the present disclosure includes a coating step and a drying step.
  • a hydrophilic material is applied.
  • the hydrophilic material is dried to produce a hydrophilic layer.
  • the hydrophilic material contains a plurality of primary particles of titanium dioxide.
  • the average particle diameter of the primary particles of titanium dioxide is 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the hydrophilic layer contains secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles of titanium dioxide.
  • the average particle diameter of the secondary particles of titanium dioxide is 15 nm or more and 100 nm or less.
  • the hydrophilic function can be sufficiently restored by irradiating with ultraviolet light.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical unit according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an optical member according to the present embodiment.
  • thickness refers to the length of an optical member in the optical axis direction.
  • the “outside” of an optical member refers to the direction from the translucent member toward the hydrophilic layer.
  • the “inside” of an optical member refers to the direction from the hydrophilic layer toward the translucent member.
  • the optical element according to this embodiment is suitable, for example, as an optical element for use in an optical unit (particularly an optical unit used outdoors) that includes one or more optical elements.
  • the optical element according to this embodiment is particularly suitable as a lens for a lens unit of an in-vehicle camera for monitoring the surroundings of a vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical unit according to this embodiment. As shown in FIG. 1, optical unit 1000 includes optical element 100. The optical unit is an example of a "lens unit.”
  • the static contact angle of the surface of the optical member 100 with pure water is preferably 30.0° or less, more preferably 20.0° or less, and particularly preferably 10.0° or less.
  • the static contact angle with pure water may be referred to simply as the "contact angle.”
  • the contact angle of the surface of the optical member according to this embodiment is a value measured in an environment with a temperature of 23°C ⁇ 3°C and a relative humidity of 50% ⁇ 3%.
  • the maximum reflectance of the optical member 100 for light having a wavelength of 480 nm or more and 780 nm or less is preferably 1.5% or less, and more preferably 1.0% or less.
  • the lower the maximum reflectance of the optical member 100 according to this embodiment the more the occurrence of image defects called ghost phenomenon and flare phenomenon can be suppressed. In particular, the lower the maximum reflectance, the more effectively the occurrence of ghost phenomenon can be suppressed.
  • the maximum reflectance is 1.5% or less, the occurrence of ghost phenomenon can be suppressed.
  • the maximum reflectance is 1.0% or less, the occurrence of ghost phenomenon can be more effectively suppressed.
  • light having a wavelength of 480 nm or more and 780 nm or less corresponds to light in the visible light region.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the optical member 100 according to this embodiment.
  • the optical member 100 includes a light-transmitting member 10, a hydrophilic layer 20, and an anti-reflection film 30.
  • the light-transmitting member 10 has light-transmitting properties. That is, the light-transmitting member 10 transmits visible light.
  • the light-transmitting member 10 may be transparent or translucent.
  • the light-transmitting member 10 contains, for example, glass or synthetic resin as a main component.
  • the light-transmitting member 10 functions, for example, as a lens (specifically, for example, a biconvex lens, a biconcave lens, a plano-convex lens, a plano-concave lens, a convex meniscus lens, or a concave meniscus lens).
  • a lens specifically, for example, a biconvex lens, a biconcave lens, a plano-convex lens, a plano-concave lens, a convex meniscus lens, or a concave meniscus lens.
  • the lens surface of the light-transmitting member 10 may be spherical or aspherical.
  • the radius of curvature of the lens surface of the light-transmitting member 10 is preferably 9 mm or more and 16 mm or less.
  • the hydrophilic layer 20 covers the light-transmitting member 10. Specifically, the hydrophilic layer 20 is disposed on the antireflection film 30. The hydrophilic layer 20 has hydrophilic properties.
  • the thickness of the hydrophilic layer 20 is preferably 20 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 30 nm or more and 100 nm or less. If the thickness of the hydrophilic layer 20 is less than 20 nm, the function of restoring hydrophilicity tends not to be sufficiently obtained. If the thickness of the hydrophilic layer 20 is more than 200 nm, sufficient transmittance for visible light tends not to be obtained.
  • thickness may be determined using a stylus-type step gauge. Specifically, a sharp needle is used to trace the surface, and the step between areas with and without a layer (film) is measured. The step is measured at any three locations, and the average value of the step differences at the three locations is taken as the "thickness.”
  • the hydrophilic layer 20 contains secondary particles formed by agglomeration of multiple primary particles of titanium dioxide. Titanium dioxide has a photocatalytic function. For example, when the optical element 100 is used for a long period of time, dirt adheres to the optical element 100, reducing the hydrophilic function. When the optical element 100 is irradiated with ultraviolet light (sunlight), the dirt is broken down and the hydrophilicity can be restored.
  • ultraviolet light unsunlight
  • the average particle size of the primary particles of titanium dioxide is 5 nm or more and 20 nm or less, and preferably 5 nm or more and 10 nm or less. If the average particle size of the primary particles of titanium dioxide is less than 5 nm, sufficient hydrophilicity cannot be maintained. If the average particle size of the primary particles of titanium dioxide is more than 20 nm, sufficient transmittance to visible light cannot be obtained, or a uniform film cannot be formed.
  • the "average particle size of primary particles” is determined by observing the hydrophilic layer 20 or the material of the hydrophilic layer 20 using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, for any 50 primary particles that can be observed in their entirety, the maximum and minimum diameters of one primary particle are measured, and the average of the maximum and minimum diameters is taken as the particle size of that one primary particle, and the average of the particle diameters of each of the 50 primary particles is taken as the "average particle size of primary particles.”
  • TEM transmission electron microscope
  • titanium dioxide examples include anatase type titanium dioxide, rutile type titanium dioxide, and brookite type titanium dioxide. From the viewpoint of photocatalytic activity, anatase type titanium dioxide is preferred.
  • the average particle diameter of the secondary particles of titanium dioxide is 15 nm or more and 100 nm or less, and preferably 20 nm or more and 60 nm or less. If the average particle diameter of the secondary particles of titanium dioxide is less than 15 nm, the hydrophilicity of the hydrophilic layer 20 cannot be sufficiently restored. If the average particle diameter of the secondary particles of titanium dioxide is more than 100 nm, sufficient transmittance to visible light cannot be obtained.
  • the "average particle size of secondary particles” is determined by observing the hydrophilic layer 20 or the material of the hydrophilic layer 20 using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, for any 50 secondary particles that can be observed in their entirety, the maximum and minimum diameters of one secondary particle are measured, and the average of the maximum and minimum diameters is taken as the particle size of that one secondary particle, and the average of the particle sizes of each of the 50 secondary particles is taken as the "average particle size of secondary particles.”
  • TEM transmission electron microscope
  • the titanium dioxide content in the hydrophilic layer 20 is preferably 50% by mass or more and 70% by mass or less. By having a titanium dioxide content of 50% by mass or more and 70% by mass or less, the hydrophilicity of the hydrophilic layer 20 can be better restored and an increase in reflectance can be better suppressed.
  • the hydrophilic layer 20 contains secondary particles of a predetermined size formed by agglomeration of primary particles of a predetermined size, so that when dirt adheres to the hydrophilic function and the hydrophilic function is reduced, the hydrophilic function can be sufficiently restored by irradiating with ultraviolet light.
  • the hydrophilic layer 20 further contains tetraethoxysilane. As a result, the abrasion resistance of the optical element 100 is further improved.
  • the hydrophilic layer 20 may further contain silicon dioxide.
  • the anti-reflection film 30 covers the light-transmitting member 10.
  • the anti-reflection film 30 is disposed between the light-transmitting member 10 and the hydrophilic layer 20.
  • the anti-reflection film 30 suppresses reflection of light. Specifically, by including the anti-reflection film 30, the optical member 100 suppresses light attempting to enter the light-transmitting member 10 from the anti-reflection film 30 from being reflected by the surface on the anti-reflection film 30 side.
  • the anti-reflection film 30 has a multi-layer structure. More specifically, the anti-reflection film 30 has low-refractive index layers and high-refractive index layers that are alternately stacked along the thickness direction (optical axis direction).
  • the refractive indices of the low-refractive index layers and high-refractive index layers are not limited as long as the combination allows the anti-reflection film 30 to exhibit an anti-reflection effect.
  • the refractive index of the low-refractive index layer is, for example, 1.80 or less.
  • the refractive index of the high-refractive index layer is, for example, greater than 1.80.
  • the layer located outermost among the low-refractive index layers and high-refractive index layers is the low-refractive index layer.
  • the layer located innermost among the low-refractive index layers and high-refractive index layers is the low-refractive index layer.
  • the refractive index of the low refractive index layer may be less than that of the high refractive index layer.
  • the refractive index of the low refractive index layer is preferably 1.30 or more and 1.80 or less, more preferably 1.40 or more and 1.60 or less.
  • the low refractive index layer preferably contains, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgF 2 , and more preferably contains SiO 2 .
  • the refractive index of the high refractive index layer may be greater than that of the low refractive index layer.
  • the refractive index of the high refractive index layer is preferably 2.40 or more and 3.00 or less, more preferably 2.40 or more and 2.60 or less.
  • the high refractive index layer preferably contains, for example , Si3N4 , ZrO2 , TiO2 , Ti3O5 , Ta2O5 , In2O3 , CeO2 and Nb2O5 , and more preferably contains Si3N4 .
  • the refractive indices of the low refractive index layer and the high refractive index layer described above are merely examples and are not limited to these.
  • the refractive indices of the low refractive index layer and the high refractive index layer may be set to values optimal to the refractive index of the light-transmitting member 10.
  • the total thickness of the anti-reflection film 30 is preferably 200 nm or more and 700 nm or less, and more preferably 200 nm or more and 650 nm or less. If the total thickness of the anti-reflection film 30 is less than 200 nm, there is a tendency that a sufficient anti-reflection effect cannot be obtained. If the total thickness of the anti-reflection film 30 exceeds 700 nm, there is a tendency that the productivity of the optical element 100 decreases. Furthermore, if the total thickness exceeds 700 nm, there is a tendency that the production cost of the optical element 100 increases.
  • the thickness of one low refractive index layer is, for example, 5.0 nm or more and 200.0 nm or less.
  • the thickness of one high refractive index layer is, for example, 5.0 nm or more and 200.0 nm or less.
  • the total number of low refractive index layers and high refractive index layers is usually an odd number. However, the total number of low refractive index layers and high refractive index layers may be an even number.
  • the optical member 100 preferably further includes a coating layer 60.
  • the coating layer 60 is disposed on the hydrophilic layer 20.
  • the coating layer 60 contains a plurality of primary silica particles. At least a portion of the hydrophilic layer 20 is partially or completely coated with the primary silica particles. As a result, the wear resistance of the optical member 100 is further improved.
  • the coating layer 60 may further contain tetraethoxysilane.
  • the average particle size of the primary silica particles is preferably 5 nm or more and 20 nm or less. If the average particle size of the primary silica particles is less than 5 nm, the cost tends to increase. If the average particle size of the primary silica particles is more than 20 nm, sufficient transmittance for visible light tends to be insufficient.
  • the silica content in the hydrophilic layer 20 is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less. By having a silica content of 20% by mass or more and 50% by mass or less, the abrasion resistance of the optical element 100 is further improved and the increase in reflectance can be further suppressed.
  • the thickness of the coating layer 60 is preferably 5 nm or more and 20 nm or less. If the thickness of the coating layer 60 is less than 5 nm, sufficient abrasion resistance tends not to be obtained. If the thickness of the coating layer 60 is more than 20 nm, sufficient transmittance for visible light tends not to be obtained.
  • the method for manufacturing the optical member 100 includes a preparation step, a coating step, and a drying step.
  • a light-transmitting member 10 is prepared.
  • the light-transmitting member 10 contains, for example, glass or synthetic resin as a main component.
  • An anti-reflection film 30 may be disposed on the light-transmitting member 10.
  • the anti-reflection film 30 has a low refractive index layer and a high refractive index layer alternately stacked along the thickness direction (optical axis direction).
  • a hydrophilic material is applied, the hydrophilic material containing a plurality of primary particles of titanium dioxide, the primary particles of titanium dioxide having an average particle size of 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the hydrophilic material preferably further contains a solvent.
  • the solvent is preferably an aqueous solvent.
  • the aqueous solvent contains water and an additive.
  • the additive include an organic acid, an alcohol compound, or ammonia.
  • the organic acid include nitric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, succinic acid, citric acid, or malic acid.
  • the alcohol compound include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, or butanol.
  • the solvent content in the hydrophilic material is preferably 50.0% by mass or more and 99.9% by mass or less. By having a solvent content of 50.0% by mass or more and 99.9% by mass or less, the material can be easily applied.
  • a wet process As a method for applying the hydrophilic material, a wet process is preferable.
  • wet processes include spin coating, roll coating, bar coating, dip coating, spray coating, and a combination of two or more of these (e.g., dip spin coating).
  • spin coating, dip coating, or dip spin coating is preferable.
  • the hydrophilic material is dried to produce the hydrophilic layer 20.
  • the hydrophilic layer 20 contains secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles of titanium dioxide.
  • the average particle size of the secondary particles of titanium dioxide is 15 nm or more and 100 nm or less.
  • Heat treatment promotes the removal of the solvent in the hydrophilic material.
  • Heating conditions can be, for example, a treatment temperature of 60°C or higher and 200°C or lower, and a treatment time of 10 minutes or higher and 2 hours or lower.
  • the manufacturing method for the optical element 100 further includes a coating material application step.
  • Coating material application step> A coating material is applied.
  • the coating material contains a plurality of primary silica particles.
  • the primary silica particles have an average particle size of 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the coating material preferably further contains a solvent.
  • the solvent is preferably an aqueous solvent.
  • the aqueous solvent contains water and an additive.
  • the additive include an organic acid, an alcohol compound, or ammonia.
  • the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, succinic acid, citric acid, or malic acid.
  • the alcohol compound include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, or butanol.
  • the solvent content in the coating material is preferably 50.0% by mass or more and 99.9% by mass or less. By having a solvent content of 50.0% by mass or more and 99.9% by mass or less, the coating material can be easily applied.
  • a wet process is preferred.
  • wet processes include spin coating, roll coating, bar coating, dip coating, spray coating, and a combination of two or more of these (e.g., dip spin coating).
  • spin coating, dip coating, or dip spin coating is preferred.
  • a light-transmitting member that transmits visible light
  • a hydrophilic layer covering the light-transmitting member
  • the hydrophilic layer contains secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles of titanium dioxide,
  • the average particle size of the primary particles of the titanium dioxide is 5 nm or more and 20 nm or less
  • An optical member wherein the average particle size of the secondary particles of the titanium dioxide is 15 nm or more and 100 nm or less.
  • the coating layer contains a plurality of primary particles of silica,
  • the optical member according to any one of (1) to (3), wherein the average particle size of the primary particles of the silica is 5 nm or more and 20 nm or less.
  • Example 1 As a light-transmitting member, a lens (manufactured by HOYA Corporation, "TAFD-5G", composition: glass, diameter 12.9 mm, refractive index: 1.835) was prepared. One surface of the lens was a convex surface (radius of curvature 12 mm), and the other surface was a concave surface (radius of curvature 3.07 mm).
  • An anti-reflection film was formed on the convex surface of the lens by vapor deposition.
  • the total number of low and high refractive index layers in the anti-reflection film was nine.
  • the first, third, fifth, seventh and ninth layers were low refractive index layers.
  • the second, fourth, sixth and eighth layers were high refractive index layers.
  • a hydrophilic material of Example 1 was prepared, containing 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter of 7 nm), 0.5 parts by mass of silicon dioxide, 2 parts by mass of water, 76 parts by mass of isopropyl alcohol, 20 parts by mass of methanol, and 1 part by mass of nitric acid.
  • the hydrophilic material of Example 1 was applied onto the anti-reflective film. Specifically, 100 ⁇ L of the hydrophilic material of Example 1 was dropped onto the optical axis of the light-transmitting member. Next, the light-transmitting member was rotated at a rotation speed of 5000 rpm using a spin coater ("MS-B100" manufactured by Mikasa Co., Ltd.). At this time, the rotation axis was aligned with the optical axis of the light-transmitting member.
  • MS-B100 spin coater
  • ⁇ Drying step> A heat treatment was carried out at 90° C. for 30 minutes to form a hydrophilic layer having a thickness of 200 nm.
  • the average particle size of the secondary particles of titanium dioxide was 60 nm.
  • ⁇ Coating material application step> A coating material according to Example 1 containing 1 part by mass of silica particles (average particle size of primary particles: 5 nm), 99 parts by mass of water, and 0.2 parts by mass of ammonia was prepared. The coating material according to Example 1 was applied onto the hydrophilic layer. Specifically, 60 ⁇ L of the coating material according to Example 1 was dropped onto the optical axis of the light-transmitting member. Next, the light-transmitting member was rotated at a rotation speed of 5000 rpm using a spin coater ("MS-B100" manufactured by Mikasa Co., Ltd.). At this time, the rotation axis was aligned with the optical axis of the light-transmitting member. A heat treatment was performed at 120° C. for 30 minutes to form a coating layer having a thickness of 5 nm, and an optical member according to Example 1 was obtained.
  • MS-B100 spin coater
  • Example 2 The optical member of Example 2 was manufactured in the same manner as the optical member of Example 1, except that in the ⁇ Coating Step>, 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter 20 nm) were used instead of 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter 7 nm), and 80 ⁇ L of the hydrophilic material of Example 1 was dropped onto the optical axis of the light-transmitting member instead of 100 ⁇ L of the hydrophilic material of Example 1. The thickness of the hydrophilic layer was 100 nm.
  • Example 3 An optical member according to Example 3 was produced in the same manner as in the production of the optical member according to Example 1, except that in the ⁇ Drying Step>, heat treatment at 80° C. for 30 minutes was carried out instead of at 90° C. for 30 minutes.
  • the average particle size of the secondary particles of titanium dioxide was 100 nm.
  • Example 4 The optical member according to Example 4 was manufactured in the same manner as the optical member according to Example 1, except that in the ⁇ Coating Step>, instead of dropping 100 ⁇ L of the hydrophilic material according to Example 1 onto the optical axis of the light-transmitting member, 50 ⁇ L of the hydrophilic material according to Example 1 was dropped onto the optical axis of the light-transmitting member.
  • the thickness of the hydrophilic layer was 19 nm.
  • Example 5 An optical member according to Example 5 was manufactured in the same manner as the optical member according to Example 1, except that in the ⁇ Coating Step>, instead of dropping 100 ⁇ L of the hydrophilic material according to Example 1 onto the optical axis of the light-transmitting member, 110 ⁇ L of the hydrophilic material according to Example 1 was dropped onto the optical axis of the light-transmitting member.
  • the thickness of the hydrophilic layer was 201 nm.
  • Example 6 The optical member of Example 6 was manufactured in the same manner as in the manufacture of the optical member of Example 1, except that the ⁇ coating material application step> was not performed.
  • Example 7 The optical element of Example 7 was manufactured in the same manner as the optical element of Example 6, except that in the ⁇ Preparation Step>, instead of forming an anti-reflection film on the convex surface of the lens, an anti-reflection film was not formed on the convex surface of the lens.
  • ⁇ Comparative Example 1> The optical member of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as the optical member of Example 1, except that in the ⁇ Coating Step>, 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter of 7 nm) were used instead of 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter of 4 nm).
  • ⁇ Comparative Example 2> An optical member according to Comparative Example 2 was produced in the same manner as in the production of the optical member according to Example 1, except that in the ⁇ Coating Step>, 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter of 7 nm) were used instead of 0.5 parts by mass of titanium dioxide particles (anatase type titanium dioxide, average primary particle diameter of 25 nm).
  • ⁇ Comparative Example 4> An optical member according to Comparative Example 4 was produced in the same manner as in the production of the optical member according to Example 1, except that in the ⁇ Drying Step>, instead of the heat treatment at 90° C. for 30 minutes, the heat treatment was performed at 70° C. for 30 minutes.
  • the average particle size of the secondary particles of titanium dioxide was 250 nm, and the thickness of the hydrophilic layer was 250 nm.
  • the static contact angle with respect to pure water was measured using an automatic contact angle meter ("DMo-601" manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). After using the optical member, the optical member was irradiated with ultraviolet light having an illuminance of 1 mW/cm 2 from an ultraviolet light source (peak wavelength 365 nm, FL15BL-B, manufactured by Toshiba Corporation). Thereafter, the static contact angle with respect to pure water was measured using an automatic contact angle meter ("DMo-601" manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Then, the static contact angle before use was calculated relative to the static contact angle after irradiation. The degree of recovery of the contact angle of the optical member was evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
  • optical members according to Comparative Example 1 to Comparative Example 4 did not have a good degree of recovery of the contact angle.
  • the optical members according to Examples 1 to 7 had a good degree of recovery of the contact angle.
  • the optical members according to Examples 1 to 3, 6, and 7 had a good degree of recovery of the contact angle.

Landscapes

  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

光学部材１００は、透光性部材１０と、親水層２０とを備える。透光性部材１０は、可視光を透過する。親水層２０は、透光性部材１０を被覆する。親水層２０は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有する。二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。前記被覆層の厚さは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。

Description

光学部材、レンズユニット及び光学部材の製造方法
　本開示は、光学部材、レンズユニット及び光学部材の製造方法に関する。
　野外の風雨に曝される建築物又は自動車の窓ガラスは、水滴により視認性が妨げられる。視認性が妨げられる問題の解決策の一つとして、窓ガラスの表面を親水化する手段が挙げられる。これにより、付着した水を膜状にし、水滴の付着を防止することができ、窓ガラスの視認性を確保することができる。
　しかし、親水性の部材の表面には、自動車の排気ガス又は工場の排煙に由来する有機物の汚れが付着しやすい。有機物が付着すると、水が滴状に付着し、視認性が著しく低下する。
　そこで、ガラス基材及びガラス基材上に形成された親水層を備えた親水レンズが開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の親水レンズでは、親水層は光触媒活性を有する微粒子が分散したシリケート材料を含み、親水層の膜厚は３０ｎｍ以下であり、微粒子の平均粒子径が３０ｎｍ以下であり、かつ、親水層表面の算術平均粗さＲａが０．７～１．９ｎｍである。
日本国公開公報特開２０１８－７７２６０号公報
　しかしながら、特許文献１の親水レンズでは、親水性を長期にわたって確保することができなかった。例えば、汚れが付着して親水性の機能が低減したときに、紫外線を含む太陽光が照射されても、親水性の機能を、充分に復帰させることができなかった。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚れが付着して親水性の機能が低減したときに、紫外線を照射することにより、親水性の機能を、充分に復帰させることができる光学部材、レンズユニット及び光学部材の製造方法を提供することにある。
　本開示の例示的な光学部材は、透光性部材と、親水層とを備える。前記透光性部材は、可視光を透過する。前記親水層は、前記透光性部材を被覆する。前記親水層は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有する。前記二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。前記二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　本開示の例示的なレンズユニットは、上記の光学部材を含む。
　本開示の例示的な光学部材の製造方法は、塗布ステップと、乾燥ステップとを含む。前記塗布ステップでは、親水性材料を塗布する。前記乾燥ステップでは、前記親水性材料を乾燥させることにより、親水層を作製する。前記親水性材料は、複数の二酸化チタンの一次粒子を含有する。前記二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。前記親水層は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有する。前記二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　例示的な本開示によれば、例えば、汚れが付着して親水性の機能が低減したときに、紫外線を照射することにより、親水性の機能を、充分に復帰させることができる。
図１は、本実施形態に係る光学ユニットの一例を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る光学部材の一例を示す模式図である。
　以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。図中の寸法、形状及び構成要素間の大小関係は、実際の寸法、形状及び構成要素間の大小関係とは必ずしも同一ではない。特に、図中の親水層及び透光性部材の厚さの比及び曲率は、実物と大きく異なる場合がある。
　本明細書において、「厚さ」は、光学部材の光軸方向における長さを示す。光学部材の「外側」とは、透光性部材から親水層に向かう方向を示す。光学部材の「内側」とは、親水層から透光性部材に向かう方向を示す。
　本実施形態に係る光学部材は、例えば、１又は複数の光学部材を備える光学ユニット（特に、屋外で使用される光学ユニット）に用いる光学部材として好適である。本実施形態に係る光学部材は、車両の周囲をモニタするための車載カメラのレンズユニット用レンズとして特に好適である。図１は、本実施形態に係る光学ユニットの一例を示す模式図である。図１に示すように、光学ユニット１０００は、光学部材１００を備える。光学ユニットは、「レンズユニット」の一例である。
　光学部材１００の表面の純水に対する静的接触角としては、３０．０°以下が好ましく、２０．０°以下がより好ましく、１０．０°以下が特に好ましい。以下、純水に対する静的接触角を、単に「接触角」と記載することがある。なお、本実施形態に係る光学部材の表面の接触角は、温度２３℃±３℃、相対湿度５０％±３％の環境で測定した値である。
　また、光学部材１００の波長４８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光に対する最大反射率としては、１．５％以下が好ましく、１．０％以下がより好ましい。本実施形態に係る光学部材１００は、上述の最大反射率が低いほど、ゴースト現象と呼ばれる画像不良及びフレア現象と呼ばれる画像不良の発生を抑制できる。特に、上述の最大反射率が低いほど、ゴースト現象の発生を効果的に抑制できる。上述の最大反射率が１．５％以下であると、ゴースト現象の発生を抑制できる。上述の最大反射率が１．０％以下であると、ゴースト現象の発生をより効果的に抑制できる。なお、波長４８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光は、可視光領域の光に相当する。
　以下、図２を参照して、本実施形態に係る光学部材１００の一例を説明する。図２は、本実施形態に係る光学部材１００の一例を示す模式図である。光学部材１００は、透光性部材１０と、親水層２０と、反射防止膜３０とを備える。
＜透光性部材＞
　透光性部材１０は、透光性を有する。すなわち、透光性部材１０は、可視光を透過する。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、主成分としてガラス又は合成樹脂を含有する。
　透光性部材１０は、例えば、レンズ（具体的には、例えば、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、又は、凹メニスカスレンズ）としての機能を有する。なお、本明細書において、透光性部材１０がレンズである場合、透光性部材１０のレンズ面は、球面であっても非球面であってもよい。透光性部材１０のレンズ面の曲率半径としては、９ｍｍ以上１６ｍｍ以下が好ましい。
＜親水層＞
　親水層２０は、透光性部材１０を被覆する。具体的には、親水層２０は、反射防止膜３０上に配置される。親水層２０は、親水性を有する。
　親水層２０の厚さとしては、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。親水層２０の厚さが２０ｎｍ未満の場合、親水性が復帰する機能が充分に得られない傾向がある。親水層２０の厚さが２００ｎｍ超の場合、可視光に対して充分な透過率が得られない傾向がある。
　なお、本願明細書において、「厚さ」は、触針式段差計を用いて求められてもよい。具体的に、先の尖った針で表面をなぞっていき、層（膜）がある部分とない部分との段差を測定する。任意の３か所の段差を測定して、３か所の段差の平均値を「厚さ」とする。
　親水層２０は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有する。二酸化チタンは、光触媒機能を有する。例えば、光学部材１００を長期間使用すると、汚れが付着して親水性の機能が低減する。光学部材１００に紫外光（太陽光）が照射されると、汚れが分解されて親水性を回復できる。
　二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径が５ｎｍ未満である場合、充分な親水維持性が得られない。二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径が２０ｎｍ超の場合、可視光に対して充分な透過率が得られない、または均一な膜が形成できない。
　なお、本願明細書において、「一次粒子の平均粒子径」は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて親水層２０、又は、親水層２０の材料を観察することによって求められる。具体的に、粒子の全体を観察できる任意の５０個の一次粒子について、１個の一次粒子の最大径及び最小径をそれぞれ測定して、最大径及び最小径の平均値を当該１個の一次粒子の粒子径とし、５０個のそれぞれの一次粒子の粒子径の平均値を「一次粒子の平均粒子径」とする。
　二酸化チタンとしては、例えば、アナターゼ型の二酸化チタン、ルチル型の二酸化チタン、及び、ブルッカイト型の二酸化チタンが挙げられる。二酸化チタンとしては、光触媒活性の観点から、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。
　二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径が１５ｎｍ未満である場合、親水層２０の親水性を充分に回復できない。二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径が１００ｎｍ超の場合、可視光に対して充分な透過率が得られない。
　なお、本願明細書において、「二次粒子の平均粒子径」は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて親水層２０、又は、親水層２０の材料を観察することによって求められる。具体的に、粒子の全体を観察できる任意の５０個の二次粒子について、１個の二次粒子の最大径及び最小径をそれぞれ測定して、最大径及び最小径の平均値を当該１個の二次粒子の粒子径とし、５０個のそれぞれの二次粒子の粒子径の平均値を「二次粒子の平均粒子径」とする。
　親水層２０中の二酸化チタンの含有量は、５０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。二酸化チタンの含有量が５０質量％以上７０質量％以下であることにより、親水層２０の親水性を、より回復できるとともに、反射率の増加を、より抑制できる。
　以上、図１を参照して説明したように、本実施形態では、親水層２０は、所定の大きさの一次粒子が凝集した所定の大きさの二次粒子を含有するため、汚れが付着して親水性の機能が低減したときに、紫外線を照射することにより、親水性の機能を、充分に復帰させることができる。
　なお、親水層２０は、テトラエトキシシランを更に含有することが好ましい。その結果、光学部材１００の耐摩耗性がより向上する。また、親水層２０は、二酸化ケイ素を更に含有してもよい。
＜反射防止膜＞
　反射防止膜３０は、透光性部材１０を被覆する。反射防止膜３０は、透光性部材１０と親水層２０との間に配置される。反射防止膜３０は、光の反射を抑制する。具体的には、光学部材１００は、反射防止膜３０を備えることにより、反射防止膜３０から透光性部材１０に進入しようとする光が反射防止膜３０側の面で反射することを抑制する。
　反射防止膜３０は、多層構造を有する。詳しくは、反射防止膜３０は、厚さ方向（光軸方法）に沿って交互に積層される低屈折率層及び高屈折率層を有する。低屈折率層及び高屈折率層の屈折率は、反射防止膜３０が反射防止効果を発揮できる組み合わせである限り限定されない。低屈折率層の屈折率は、例えば、１．８０以下である。高屈折率層の屈折率は、例えば、１．８０超である。低屈折率層及び高屈折率層の中で最も外側に位置する層は、低屈折率層である。低屈折率層及び高屈折率層の中で最も内側に位置する層は、低屈折率層である。
　低屈折率層の屈折率としては、高屈折率層の屈折率未満であればよい。例えば、低屈折率層の屈折率としては、１．３０以上１．８０以下が好ましく、１．４０以上１．６０以下がより好ましい。低屈折率層の屈折率が１．３０以上１．８０以下であることにより、光学部材１００の反射率がより低下する。低屈折率層は、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2を含有することが好ましいが、ＳｉＯ2を含有することがより好ましい。
　高屈折率層の屈折率としては、低屈折率層の屈折率超であればよい。例えば、高屈折率層の屈折率としては、２．４０以上３．００以下が好ましく、２．４０以上２．６０以下がより好ましい。高屈折率層の屈折率が２．４０以上３．００以下であることにより、光学部材１００の反射率がより低下する。高屈折率層は、例えば、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔｉ3Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＣｅＯ2及びＮｂ2Ｏ5を含有することが好ましいが、Ｓｉ3Ｎ4を含有することがより好ましい。
　なお、上述した低屈折率層及び高屈折率層の屈折率は、あくまで例示であり、これに限定されない。低屈折率層及び高屈折率層の屈折率は、透光性部材１０の屈折率に対して最適な値を設定すればよい。
　反射防止膜３０の合計膜厚としては、２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下がより好ましい。反射防止膜３０の合計膜厚が２００ｎｍ未満の場合、充分な反射防止効果が得られない傾向がある。反射防止膜３０の合計膜厚が７００ｎｍ超の場合、光学部材１００の生産性が低下する傾向がある。また、合計膜厚７００ｎｍ超の場合、光学部材１００の生産コストの増加を招く傾向がある。
　低屈折率層の１層の膜厚としては、例えば、５．０ｎｍ以上２００．０ｎｍ以下である。高屈折率層の１層の膜厚としては、例えば、５．０ｎｍ以上２００．０ｎｍ以下である。
　低屈折率層及び高屈折率層の合計層数は、通常、奇数である。ただし、低屈折率層及び高屈折率層の合計層数は偶数であっても良い。
＜被覆層＞
　光学部材１００は、被覆層６０を更に備えることが好ましい。被覆層６０は、親水層２０上に配置される。被覆層６０は、複数のシリカの一次粒子を含有する。親水層２０のうち少なくとも一部がシリカの一次粒子により部分的又は完全に被覆される。その結果、光学部材１００の耐摩耗性がより向上する。なお、被覆層６０は、テトラエトキシシランを更に含有してもよい。
　シリカの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。シリカの一次粒子の平均粒子径が５ｎｍ未満である場合、コストが上昇する傾向がある。シリカの一次粒子の平均粒子径が２０ｎｍ超の場合、可視光に対して充分な透過率が得られない傾向がある。
　親水層２０中のシリカの含有量は、２０質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。シリカの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であることにより、光学部材１００の耐摩耗性がより向上するとともに、反射率の増加を、より抑制できる。
　被覆層６０の厚さとしては、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。被覆層６０の厚さが５ｎｍ未満の場合、充分な耐摩耗性が得られない傾向がある。被覆層６０の厚さが２０ｎｍ超の場合、可視光に対して充分な透過率が得られない傾向がある。
＜光学部材の製造方法＞
　以下、本実施形態に係る光学部材１００の製造方法の一例について説明する。光学部材１００の製造方法は、準備ステップと、塗布ステップと、乾燥ステップとを含む。
＜準備ステップ＞
　透光性部材１０を準備する。透光性部材１０は、例えば、主成分としてガラス又は合成樹脂を含有する。透光性部材１０上に反射防止膜３０が配置されていてもよい。反射防止膜３０は、厚さ方向（光軸方向）に沿って交互に積層される低屈折率層及び高屈折率層を有する。
＜塗布ステップ＞
　親水性材料を塗布する。親水性材料は、複数の二酸化チタンの一次粒子を含有する。二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
　親水性材料は、溶剤を更に含有することが好ましい。溶剤としては、水系溶剤が好ましい。水系溶剤は、水及び添加物を含有する。添加物としては、例えば、有機酸、アルコール化合物又はアンモニアが挙げられる。有機酸としては、硝酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、クエン酸、又は、リンゴ酸が挙げられる。アルコール化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、又は、ブタノールが挙げられる。
　親水性材料中の溶剤の含有量は、５０．０質量％以上９９．９質量％以下であることが好ましい。溶剤の含有量が５０．０質量％以上９９．９質量％以下であることにより、容易に塗布できる。
　親水性材料の塗布方法としては、ウェットプロセスが好ましい。ウェットプロセスとしては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、又は、これらのうち２種以上を組み合わせた方法（例えば、ディップスピンコート法）が挙げられる。ウェットプロセスとしては、スピンコート法、ディップコート法、又は、ディップスピンコート法が好ましい。
＜乾燥ステップ＞
　親水性材料を乾燥させることにより、親水層２０を作製する。親水層２０は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有する。二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　親水性材料を塗布したものを加熱処理することが好ましい。加熱処理により、親水性材料中の溶剤の除去が促進される。加熱条件としては、例えば、処理温度６０℃以上２００℃以下、処理時間１０分以上２時間以下とすることができる。
　なお、光学部材１００の製造方法は、被覆材料塗布ステップを更に含むことが好ましい。
＜被覆材料塗布ステップ＞
　被覆材料を塗布する。被覆材料は、複数のシリカの一次粒子を含有する。シリカの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
　被覆材料は、溶剤を更に含有することが好ましい。溶剤としては、水系溶剤が好ましい。水系溶剤は、水及び添加物を含有する。添加物としては、例えば、有機酸、アルコール化合物又はアンモニアが挙げられる。有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、クエン酸、又は、リンゴ酸が挙げられる。アルコール化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、又は、ブタノールが挙げられる。
　被覆材料中の溶剤の含有量は、５０．０質量％以上９９．９質量％以下であることが好ましい。溶剤の含有量が５０．０質量％以上９９．９質量％以下であることにより、容易に塗布できる。
　被覆材料の塗布方法としては、ウェットプロセスが好ましい。ウェットプロセスとしては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、又は、これらのうち２種以上を組み合わせた方法（例えば、ディップスピンコート法）が挙げられる。ウェットプロセスとしては、スピンコート法、ディップコート法、又は、ディップスピンコート法が好ましい。
　以上、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明した。但し、上記実施形態は、本開示の例示にすぎず、本開示は、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することが可能である。図面は、理解しやすくするために、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み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本開示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。実施形態の構成は、本開示の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてもよい。
　なお、本技術は、以下のような構成を採用することも可能である。
（１）可視光を透過する透光性部材と、
　前記透光性部材を被覆する親水層とを備え、
　前記親水層は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有し、
　前記二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、
　前記二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、光学部材。
（２）前記親水層の厚さは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、（１）に記載の光学部材
（３）前記二酸化チタンは、アナターゼ型の二酸化チタンである、（１）又は（２）に記載の光学部材。
（４）前記親水層上に配置された被覆層を更に備え、
　前記被覆層は、複数のシリカの一次粒子を含有し、
　前記シリカの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、（１）から（３）のいずれか１項に記載の光学部材。
（５）前記被覆層の厚さは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、（４）に記載の光学部材。
（６）　前記透光性部材と前記親水層との間に配置された反射防止膜を更に備える、（１）から（５）のいずれか１項に記載の光学部材。
（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載の光学部材を含む、レンズユニット。
　以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
＜光学部材の製造＞
　実施例１から実施例７に係る光学部材、並びに、比較例１から比較例４に係る光学部材を製造した。
＜実施例１＞
＜準備ステップ＞
　透光性部材として、レンズ（ＨＯＹＡ株式会社製、「ＴＡＦＤ－５Ｇ」、組成：ガラス、直径１２．９ｍｍ、屈折率：１．８３５）を準備した。レンズは、一方の面が凸面（曲率半径１２ｍｍ）、他方の面が凹面（曲率半径３．０７ｍｍ）であった。
　レンズの凸面上に、反射防止膜を蒸着で形成した。なお、反射防止膜において、低屈折率層及び高屈折率層の合計層数は、９層であった。このうち、第１層、第３層、第５層、第７層及び第９層は、低屈折率層であった。第２層、第４層、第６層及び第８層は、高屈折率層であった。
＜塗布ステップ＞
　０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径７ｎｍ）と、０．５質量部の二酸化ケイ素と、２質量部の水と、７６質量部のイソプロピルアルコールと、２０質量部のメタノールと、１質量部の硝酸とを含有する実施例１に係る親水性材料を準備した。
　実施例１に係る親水性材料を反射防止膜上に塗布した。詳しくは、１００μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下した。次に、スピンコーター（ミカサ株式会社製「ＭＳ－Ｂ１００」）を用い、透光性部材を回転速度５０００ｒｐｍで回転させた。この際、回転軸は、透光性部材の光軸と一致させた。
＜乾燥ステップ＞
　９０℃、３０分間の加熱処理を行って、厚さ２００ｎｍの親水層を形成した。なお、二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、６０ｎｍであった。
＜被覆材料塗布ステップ＞
　１質量部のシリカ粒子（一次粒子の平均粒子径５ｎｍ）と、９９質量部の水と、０．２質量部のアンモニアを含有する実施例１に係る被覆材料を準備した。実施例１に係る被覆材料を親水層上に塗布した。詳しくは、６０μＬの実施例１に係る被覆材料を、透光性部材の光軸上に滴下した。次に、スピンコーター（ミカサ株式会社製「ＭＳ－Ｂ１００」）を用い、透光性部材を回転速度５０００ｒｐｍで回転させた。この際、回転軸は、透光性部材の光軸と一致させた。１２０℃、３０分間の加熱処理を行って、厚さ５ｎｍの被覆層を形成し、実施例１に係る光学部材を得た。
＜実施例２＞
　＜塗布ステップ＞において、０．５質量部の二酸化チタン粒子（、アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径７ｎｍ）に代えて、０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径２０ｎｍ）を用い、１００μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したことに代えて、８０μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例２に係る光学部材を製造した。なお、親水層の厚さは、１００ｎｍであった。
＜実施例３＞
　＜乾燥ステップ＞において、９０℃、３０分間の加熱処理を行ったことに代えて、８０℃、３０分間の加熱処理を行ったこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例３に係る光学部材を製造した。なお、二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１００ｎｍであった。
＜実施例４＞
　＜塗布ステップ＞において、１００μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したことに代えて、５０μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例４に係る光学部材を製造した。なお、親水層の厚さは、１９ｎｍであった。
＜実施例５＞
　＜塗布ステップ＞において、１００μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したことに代えて、１１０μＬの実施例１に係る親水性材料を、透光性部材の光軸上に滴下したこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例５に係る光学部材を製造した。なお、親水層の厚さは、２０１ｎｍであった。
＜実施例６＞
　＜被覆材料塗布ステップ＞を行わなかったこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例６に係る光学部材を製造した。
＜実施例７＞
　＜準備ステップ＞において、レンズの凸面上に、反射防止膜を形成したことに代えて、レンズの凸面上に、反射防止膜を形成しなかったこと以外は、実施例６に係る光学部材の製造と同じ方法で、実施例７に係る光学部材を製造した。
＜比較例１＞
　＜塗布ステップ＞において、０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径７ｎｍ）に代えて、０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径４ｎｍ）を用いたこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、比較例１に係る光学部材を製造した。
＜比較例２＞
　＜塗布ステップ＞において、０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径７ｎｍ）に代えて、０．５質量部の二酸化チタン粒子（アナターゼ型の二酸化チタン、一次粒子の平均粒子径２５ｎｍ）を用いたこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、比較例２に係る光学部材を製造した。
＜比較例３＞
　＜乾燥ステップ＞において、９０℃、３０分間の加熱処理を行ったことに代えて、１２０℃、３０分間の加熱処理を行ったこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、比較例３に係る光学部材を製造した。なお、二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１４ｎｍであった。
＜比較例４＞
　＜乾燥ステップ＞において、９０℃、３０分間の加熱処理を行ったことに代えて、７０℃、３０分間の加熱処理を行ったこと以外は、実施例１に係る光学部材の製造と同じ方法で、比較例４に係る光学部材を製造した。なお、二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、２５０ｎｍであり、親水層の厚さは２５０ｎｍであった。
＜評価＞
　以下の方法により、実施例１から実施例７に係る光学部材、並びに、比較例１から比較例４に係る光学部材について、反射率、接触角、及び、摩耗試験を測定した。測定結果を下記表１に示す。なお、各測定は、いずれも温度２３℃±３℃、相対湿度５０％±３％の環境下で行った。
＜反射率＞
　反射率測定装置（オリンパス株式会社製「ＵＳＰＭ－ＲＵ」）を用い、波長４８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光に対する光学部材の最大反射率を測定した。入射光の入射角は、０度とした。光学部材の最大反射率を以下の基準で評価した。評価結果を、表１に示す。
〇：１．０％以下
△：１．０％超１．５％以下
×：１．５％超
＜接触角の回復度＞
　光学部材を使用する前に、自動接触角計（協和界面科学株式会社製「ＤＭｏ－６０１」）を用い、純水に対する静的接触角を測定した。また、光学部材を使用した後に、紫外光光源（ピーク波長３６５ｎｍ、ＦＬ１５ＢＬ－Ｂ、株式会社東芝社製）から照度１ｍＷ／ｃｍ2の紫外光を照射した。その後、自動接触角計（協和界面科学株式会社製「ＤＭｏ－６０１」）を用い、純水に対する静的接触角を測定した。そして、照射後の静的接触角に対する使用前の静的接触角を算出した。光学部材の接触角の回復度を以下の基準で評価した。評価結果を、表１に示す。
〇：８０％以上
△：７０％以上８０％未満
×：７０％未満
＜摩耗試験＞
　摩耗試験機に設置して、表面に対して１ｋｇの荷重を負荷した洗車ブラシで１０００回摩耗した。その後、レーザ顕微鏡で４６６倍に拡大して観察した。光学部材の耐久性を以下の基準で評価した。評価結果を、表１に示す。
〇：光学影響無
△：光学影響やや有
×：光学影響有
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例１から比較例４に係る光学部材は、接触角の回復度において良好でなかった。これに対して、実施例１から実施例７に係る光学部材は、接触角の回復度において良好であった。特に、実施例１から実施例３、実施例６及び実施例７に係る光学部材は、接触角の回復度において良好であった。
　１０・・・透光性部材
　２０・・・親水層
１００・・・光学部材

 

Claims (8)

  1. 　可視光を透過する透光性部材と、
    　前記透光性部材を被覆する親水層とを備え、
    　前記親水層は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有し、
    　前記二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、
    　前記二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、光学部材。
  2. 　前記親水層の厚さは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１に記載の光学部材。
  3. 　前記二酸化チタンは、アナターゼ型の二酸化チタンである、請求項１に記載の光学部材。
  4. 　前記親水層上に配置された被覆層を更に備え、
    　前記被覆層は、複数のシリカの一次粒子を含有し、
    　前記シリカの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１に記載の光学部材。
  5. 　前記被覆層の厚さは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項４に記載の光学部材。
  6. 　前記透光性部材と前記親水層との間に配置された反射防止膜を更に備える、請求項１に記載の光学部材。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学部材を含む、レンズユニット。
  8. 　親水性材料を塗布する塗布ステップと、
    　前記親水性材料を乾燥させることにより、親水層を作製する乾燥ステップとを含み、
    　前記親水性材料は、複数の二酸化チタンの一次粒子を含有し、
    　前記二酸化チタンの一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、
    　前記親水層は、複数の二酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子を含有し、
    　前記二酸化チタンの二次粒子の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、光学部材の製造方法。

     
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