JP5665052B2 - 遮光用光学製品及び遮光眼鏡 - Google Patents

Description

本発明は、遮光用の光学製品、ないしその光学製品を用いた遮光眼鏡に関する。

光源からの光が直接視界に入ると、眼球内で乱反射し、不快な眩しさを覚える。かような直射光の乱反射により、視認すべき対象物からの光が認識し辛くなり、クリアな視界が確保できない。このような眩しさないし視界不良を防止する手段として、直射光を遮るブラインドをかけたり、間接照明を施したりすることが行われている。しかし、これらにおいては、光量の損失が大きくなってしまうし、場所や視認方向が限定されてしまう。

そこで、当該手段として、遮光用の光学製品を用いた遮光眼鏡としてのサングラスをかけることが行われる。サングラスをかけることで、眼球への直射光の入射量を低減し、場所や視認方向にかかわらず防眩を施すことができる。このようなサングラスとして、下記特許文献１に記載されるものが知られている。このサングラスでは、略矩形状の色付きサングラス（遮光レンズ）が用いられ（特許文献１［０００９］等参照）、あるいは偏光板が用いられる（同［００１４］〜［００１７］等参照）。

特開２００６−３０１２８７号公報

しかし、特許文献１に記載されるサングラスでは、視認対象物からの光も直射光と同様に遮光してしまい、遮光性能が高いほどクリアな視界が得にくくなる。又、遮光性能を高くするほどレンズ自体の色も濃くなり、他人から装着者の目が見えなくなる等、状況によっては外観上好ましくないとされることがある。特に、眼内における乱反射を効果的に抑制するため、可視光の短波長領域をカットするように構成すると、きつい黄色のレンズとなるが、このようなイエローレンズを外見上好まないユーザーが多い。

そこで、請求項１〜３に記載の発明は、遮光性能を備えながら、好ましい外観を呈し、しかもクリアな視界が得られる遮光用光学製品、あるいはこれを用いた遮光眼鏡を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、遮光用光学製品にあって、ホログラム面に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーを照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えており、当該体積位相型ホログラムの前記ホログラム面への入射光が反射されて生じる反射光の波長が、前記ホログラム面の垂線に対する前記入射光の角度である入射角度に応じたものとなっており、前記入射角度が０°である場合の前記反射光の波長が４００ｎｍ以下であり、前記入射角度が０°より増加すると、前記反射光の波長が４００ｎｍより長波長となる部分を有することを特徴とするものである。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、遮光用光学製品にあって、ホログラム面に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーを照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えており、当該体積位相型ホログラムの前記ホログラム面への入射光が反射されて生じる反射光の波長が、前記ホログラム面の垂線に対する前記入射光の角度である入射角度に応じたものとなっており、前記入射角度が０°である場合の前記反射光の波長が３８０ｎｍ以下であり、前記入射角度が０°より増加すると、前記反射光の波長が３８０ｎｍより長波長となる部分を有することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、上記目的を達成するため、遮光眼鏡にあって、上記の遮光用光学製品を用いて作成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ホログラム面に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーを照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えている。よって、ブラッグの法則に基づき、ホログラム面に対する角度に応じて反射光の波長が変化する光学製品を提供することができる。又、垂直入射光の反射光の波長が４００（３８０）ｎｍ以下となるようにしている。従って、ホログラム面に垂直に入射する可視光を通過させる一方、ホログラム面に上方から斜めに入射する可視光のうち短波長側を反射して長波長側を透過させること等が可能であり、その角度や波長の調整は、レーザーの傾斜角度の変化により行うことができる。垂直入射光の反射光の波長を４００ｎｍ以下とすれば、垂直入射する光をクリアに視認することができると共に、上方等からの光のうち可視領域における短波長側のものをカットすることができ、当該波長を３８０ｎｍ以下とすれば、クリアに視認可能な角度範囲（垂直方向ないし当該方向から所定角度だけ斜め上方の範囲）をより広く確保することができると共に、上方等からの光のうち可視領域における短波長側のものをカットすることができる。

（ａ）は本発明に係る光学製品を示す模式図であり、（ｂ）はその光学製品のホログラム記録を示す模式図である。 図１の光学製品に係る、垂直方向角度とその角度における反射光の波長の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態の例につき説明する。なお、本発明の形態は、以下のものに限定されない。

図１（ａ）は、当該例としての光学製品１を示す模式図である。光学製品１は、透光性のある基材２に体積位相型ホログラムを記録させたものである。体積位相型ホログラムは、基材２におけるホログラム面Ｈにおいて記録される。なお、基材２の形状につき、円形やブロック状等として良い。又、ホログラム面Ｈとして、何れか一方の表面や、基材２内部の面を選択しても良い。更に、ホログラムを記録した基材２の少なくとも一部を覆う透光性のあるカバーを付けて光学製品を形成しても良い。

図１（ｂ）は、光学製品１におけるホログラム記録方法を示す模式図である。基材２の双方の表面に対し、ホログラム記録用のレーザーＬ１，Ｌ２を、基材２表面となす角（入射角）が所定角度（ここでは２０度）となる方向でそれぞれ入射させる。

レーザーＬ１，Ｌ２は、互いに向かい合う方向で対称的に照射される。又、レーザーＬ１，Ｌ２の波長は、ここでは４８８ｎｍ（ナノメートル）である。なお、レーザーＬ１，Ｌ２は、対称でない方向で照射しても良いし、記録に必要な出力強度を確保できれば他の波長を選択しても良い。

レーザーＬ１，Ｌ２は、互いにコヒーレントな参照光と物体照明光の役割を担い、ホログラム面Ｈにおいて干渉することで回折格子を形成する。このような体積位相型のホログラムの記録により、屈折率分布の変化が起こる。屈折率分布の変化の方向は、レーザーＬ１，Ｌ２がなす角の二等分線方向に沿う。換言すれば、同じ屈折率である部分が一層となって各屈折率の層が生じ、各層の方向は、基材２の表面に対し、上記二等分線方向に垂直となる状態で傾いている。

かようにホログラムが記録された基材２は、ブラッグの法則に基づき、基材２へ入射する対象物等からの光線に関し、下記の反射特性を有する。ブラッグの法則におけるブラッグの条件は、屈折率層の方向と対象物等からの光線のなす角度をθ［°］、対象物等からの光線ないしその反射光線の波長をλ［ｎｍ］、回折次数をｎ、回折格子（同屈折率層）の間隔をｄ［ｎｍ］とすると、次式で表される。なお、回折次数ｎは整数であるが、ｎ≧２の反射光の強度は、ｎ＝１の反射光の強度に比べ極めて小さいため、ｎ＝１の場合のみを考えれば良い。又、ｄに関しては、実際の層間隔を測定する必要はなく、特定の角度θ１において反射される光の波長λ１が分かれば求められる。
２ｄ ｓｉｎ θ ＝ ｎλ

即ち、波長４８８ｎｍのレーザーＬ１，Ｌ２を入射角２０°で照射してホログラム記録した基材２（光学製品１）は、入射角２０°（θ＝９０°）で入射する波長４８８ｎｍの光を反射光Ｒ１として反射する。従って、光学製品１は、入射角２０°で入射する白色光のうち４８８ｎｍの光を反射光Ｒ１として選択的に反射する。このような波長に関する選択的な反射は、体積位相型ホログラムにおける回折効率の分布に従う。即ち、当該入射角では、４８８ｎｍの光を最も効率良く回折し、当該入射角を中心として角度が付くと急峻に回折効率が減少する。なお、当該入射角における透過率が０％となるようにしても良いし、他の領域における透過率と比較して低い所定の透過率（例えば他の領域の透過率８０％前後に対し２０％等）となるようにしても良い。

又、これよりθを減少させて（基板２との角度を増加させて）白色光を入射させると、ブラッグ条件により反射光の波長λも減少し、基材２に対し垂直入射（θ＝２０°）をする光では、反射光Ｒ２の波長λが４００ｎｍ以下となり、可視領域を脱する。

このような特性を持つ光学製品１は、単体で、あるいはレンズ等の他の光学製品等と組み合わせて用いることができる。特に、光学製品１を、度入りあるいは度無しの眼鏡レンズとして形成することで遮光眼鏡の用に供したり、レンズ基材の表及び／又は裏に光学製品１を付けて遮光レンズを形成し、遮光眼鏡の用に供したり、レンズ基材を複数に分割される形状にて形成し、当該レンズ基材に光学製品１を挟み込んで遮光レンズとしたりすることが可能である。

図２に、上記光学製品１ないしこれに類似する２つの光学製品を遮光レンズとして遮光眼鏡を形成した場合における、垂直方向角度［°］と反射光の波長［ｎｍ］との関係を示す。これらの光学製品は、ホログラム記録時のレーザーの入射角度が互いに相違することを除き、上記光学製品１と同様に成るため、以下３つの光学製品につき光学製品１と同じ符号を用いて説明する。

図２における「３０，３０」の内の前の数字は、基材２の表側（対物側）におけるホログラム記録時のレーザーＬ１の、基材２の表との間の角度（入射角［°］）のことであり、後の数字は、基材２の裏側（眼球側）におけるホログラム記録時のレーザーＬ２の、基材２の裏との間の角度（反射角［°］）のことである。なお、レーザーＬ１の照射元が上方となり、レーザーＬ２の照射元が下方となる状態で装用されるように、遮光眼鏡レンズとしての光学製品が配置されている。又、「２０，２０」や「１０，１０」についても同様である。

図２中「２０，２０」が上記光学製品１であり、「１０，１０」が上記光学製品１の場合から更にレーザーＬ１，Ｌ２を基材に対し寝かせて形成した光学製品となり、「３０，３０」が上記光学製品１の場合からレーザーＬ１，Ｌ２を基材２に対し起こして形成した光学製品となる。

又、垂直方向角度（見られる角度）は、光学製品の表側から見られる場合の視線の方向を想定した角度であり、０°は基材２に垂直な角度であって基材２が鉛直である場合の水平方向（入射角９０°，θ＝２０°）を示し、マイナスの角度は０°である場合より上方の角度を示し、プラスの角度は０°である場合より下方の角度を示す。

上記光学製品１において、垂直方向角度が−３０°であり、上方３０°方向から見られると、およそ波長４６０ｎｍの光の反射が観察される。そして、垂直方向角度の絶対値の減少により反射光の波長もブラッグ条件に基づいて減少し、垂直方向角度がおよそ−５°となると４００ｎｍ以下となって、反射光の波長λが可視領域を脱する。即ち、垂直方向角度が−５°となるまで、光学製品１は可視領域の短波長側を選択的に反射する。そして、垂直方向角度の増加と共に（θが減少するため）更に反射光の波長λが減少し、垂直方向角度がおよそ２２°となると反射光の波長λが３００ｎｍを切る。なお、この場合において、上方からの入射角度を９０°未満とし、下方からの入射角度を９０°超過とすると、入射角度が９０°より増大するとき、反射光の波長が４００ｎｍより短波長側に変化する、といえる。

又、「３０，３０」の光学製品では、上記光学製品１とほぼ同様の波長λの変化が観察される。但し、同じ垂直方向角度で比べると、上記光学製品１より波長λが７〜２０ｎｍ程大きい。従って、垂直方向角度が約０°となると４００ｎｍ以下となり、波長λが３００ｎｍを切るのは垂直方向角度が約２８°となった場合である。

一方、「１０，１０」の光学製品でも、上記光学製品１とほぼ同様の波長λの変化が観察される。但し、同じ垂直方向角度で比べると、上記光学製品１より波長λが７〜２０ｎｍ程小さい。従って、垂直方向角度がおよそ−８°となると４００ｎｍ以下となり、波長λが３００ｎｍを切るのは垂直方向角度が約１８°となった場合である。

以上の光学製品１等では、ホログラム面Ｈ（基材２表面）に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーＬ１，Ｌ２を照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えており、ホログラム面Ｈへの入射光が反射されて生じる反射光Ｒ１，Ｒ２等の波長λが、前記入射光のホログラム面Ｈに対する入射角度に応じて変化する。なお、光学製品１では、入射角２０°の反射光Ｒ１の波長λは４８８ｎｍであり、入射角９０°の反射光Ｒ２の波長λは約３８０ｎｍである。

従って、入射角に応じて反射光の波長がシフトする光学製品を提供することができ、しかもレーザーＬ１，Ｌ２をホログラム面Ｈに対し傾斜させる際の角度を調整することで、所望の入射角に応じた反射光の波長を得ることができる。例えば、ホログラム記録用として十分な出力であるレーザーの波長が飛び飛びに存在するため、従来通りホログラム面Ｈに対し特定波長のレーザーで垂直に記録すると、特性として垂直入射光に対しその特定波長でのみ反射する光学製品しか提供できないところ、本発明の光学製品１等では、４８８ｎｍという特定された波長のレーザーで記録したとしても、２０°で照射すれば、垂直入射光に対し約３８０ｎｍの波長の反射光を呈させることができるし、１０°で照射すれば、垂直入射光に対し約３６０ｎｍの波長の反射光を呈させることができる

又、光学製品１では、ホログラム面Ｈに対する入射光の入射角度が９０°である場合の反射光Ｒ２の波長が４００ｎｍ以下であり、当該入射角度が９０°より減少すると、反射光の波長が４００ｎｍより長波長側に変化する部分を有する（例えば入射角度２０°時の反射光Ｒ１の波長が４８８ｎｍに変化する）。

従って、入射角度が９０°である場合に反射光Ｒ２が可視領域から出ることとなり、遮光眼鏡等で重要な９０°方向の光について十分に透過されるようにして良好な視認性等に配慮することができるし、最も見られる方向である基材２の法線方向（基材２に正対した者の視線方向）から見ると透明に見えるようにすることができて外観を良好にすることができる。

しかも、長波長側に変化する部分を上方にすると、視認対象物からの正面方向の光は可視領域内でカットしない状態としながら、上方に位置することが殆どである太陽や照明等からの直射光について、可視領域の短波長側の成分を反射によりカットすることができ、直射光の多くは上方から来る一方で、視認は殆ど水平方向で行い、視認対象物からの間接光は水平方向で受けるという特徴に合わせた効率的な遮光性能を提供することができる。なお、この場合、上方から見られると反射光の波長から青色ないし黄色を呈することとなるが、遮光眼鏡等においては、上方から見られる可能性は、正面から見られる可能性に比べ極めて少なく、正面から見られると上述の通り透明であるため、遮光性能を有しながら外観も効果的に良好にすることができる。

又、短波長側に変化する部分が下方となると、下方前方（下方対物側）からの光は可視領域につき透過されることとなり、垂直方向（正面）同様に視認性が良好である。又、下方後方（下方眼球側）からの光の反射も防止され、眼球に余計な反射光が到達する事態を防止することができて、視認性を良好に保持することができる。

更に、「１０，１０」の光学製品、即ち入射角１０°・反射角１０°でレーザーＬ１，Ｌ２を照射した光学製品では、ホログラム面Ｈに対する入射光の入射角度が９０°である場合の反射光Ｒ２の波長が３８０ｎｍ以下であり、当該入射角度が９０°より減少すると、反射光の波長が３８０ｎｍより長波長側に変化する部分を有する（例えば入射角度１０°時の反射光Ｒ１の波長が４８８ｎｍに変化する）。

従って、正面方向ないしその上方１０°程度の範囲で可視光を遮らず、且つこれより上方の短波長側を反射により遮るようにすることができ、上記光学製品１と同様、効率的に遮光できて外観ないし視認性の良好な光学製品を提供することができる。又、光学製品１に比較して、遮光性能を若干低くする分、視認性や外観を更に良好にすることができる。なお、このような性能バランスの調整は、ホログラム記録用レーザーの傾斜角度の変更により、比較的簡易に行うことができる。

なお、体積位相型ホログラム全体を光学製品としても良いし、プラスチックレンズの重合成型時にシート状の体積位相型ホログラムを挿入して光学製品を形成しても良い。又、ホログラム記録剤をレンズに貼り付けたり挟み込んだり挿入したりした後、レーザーにより記録して体積位相型ホログラムを生成することも可能である。更に、これらのような光学製品あるいはレンズの表側や裏側に対し、ハードコート層やプライマー層等を形成したり、反射防止膜を形成したり、防汚加工を施したりすることができる。

又、長波長側に変化する部分を、上方ではなく下方に配置したり、左方あるいは右方に配置したりすることができる。更に、上記光学製品１を２つ作成し、上下に対称的に配置してつなげ１つの新たな光学製品とする等して、上方に角度がつくに従い反射光の波長が増加するようにすると共に、下方に角度がつく場合にも反射光の波長が増加するように構成することができる。加えて、シート状の光学製品をレンズの曲面に沿うように貼る等、ホログラム面を曲面とすることが可能である。

本発明の遮光用の光学製品は、遮光眼鏡の用途に加えて、光の入射角度に応じて反射特性を異ならせる遮光用等のカメラレンズフィルターや、特定の観察部分を強調する顕微鏡用レンズ、あるいは、誤動作防止のためのリモートコントローラの発信ランプ用カバーや、高い日差しを遮り低い日差しを受け入れる窓用透光板等の用途にも適用することができる。

１ 光学製品
２ 基材
Ｈ ホログラム面
Ｌ１，Ｌ２ レーザー
Ｒ１，Ｒ２ 反射光

Claims (3)

1. ホログラム面に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーを照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えており、
   当該体積位相型ホログラムの前記ホログラム面への入射光が反射されて生じる反射光の波長が、前記ホログラム面の垂線に対する前記入射光の角度である入射角度に応じたものとなっており、
   前記入射角度が０°である場合の前記反射光の波長が４００ｎｍ以下であり、
   前記入射角度が０°より増加すると、前記反射光の波長が４００ｎｍより長波長となる部分を有する
   ことを特徴とする遮光用光学製品。
2. ホログラム面に対し傾斜した状態でホログラム記録用のレーザーを照射することで形成した体積位相型ホログラムを備えており、
   当該体積位相型ホログラムの前記ホログラム面への入射光が反射されて生じる反射光の波長が、前記ホログラム面の垂線に対する前記入射光の角度である入射角度に応じたものとなっており、
   前記入射角度が０°である場合の前記反射光の波長が３８０ｎｍ以下であり、
   前記入射角度が０°より増加すると、前記反射光の波長が３８０ｎｍより長波長となる部分を有する
   ことを特徴とする遮光用光学製品。
3. 請求項１又は請求項２に記載の遮光用光学製品を用いて作成されていることを特徴とする遮光眼鏡。

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