JP6143261B2 - Ｎｄフィルタ及び太陽観察用ｎｄフィルタ並びにこれらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、所望の透過率分光分布において光を透過する光学物品、及び日食観察用サングラスや太陽撮影用カメラフィルタ等の太陽観察用光学フィルタ、並びに当該光学物品の製造方法、及び当該太陽観察用光学フィルタの製造方法に関する。

太陽を肉眼で直視することは、短時間であっても眼の損傷を招く等大変危険であり、太陽の一部が覆われる日食観察時においても同様である。太陽の光は非常に強烈で、黒い下敷きやススを付けたガラス板、あるいは通常のサングラスでは、眼を保護可能な太陽観察のための充分な減光が得られない。
このように強烈な光を放つ太陽を安全に観察するには、専用の遮光板や太陽観察用グラスを要するとされており、これらについては次の２つの規格や目安が知られている。
第一に、日本工業規格の溶接用遮光保護具の規格（ＪＩＳ Ｔ８１４１ 遮光保護具）中の遮光度１３が、太陽観察用グラス等の目安とされている。当該遮光度において、各種透過率は、紫外線について０．００００７６％（パーセント）以下、可視光線について０．００１２％以下、近赤外線について０．０１４％以下である。
第二に、欧州標準化委員会（ＣＥＮ）による、太陽観察用のフィルタ・遮光具に関する規格（ＥＮ１８３６：２００５＋Ａ１：２００７（Ｅ））の遮光度Ｅ１２以上である。当該遮光度において、各種透過率は、紫外線について０．００３２％以下、可視光線について０．００３２％以下、近赤外線について３％以下である。
以上の規格や目安に配慮した太陽観察用グラスとして、下記特許文献１に記載の物が知られている。この物においては、遮光フィルタが用いられており、当該遮光フィルタは、上記ＪＩＳに関する目安に配慮して、波長３６５ｎｍ（ナノメートル）の紫外線に対する透過率が最大で０．００００７６％となるガラスとされている。

実用新案登録第３１７３２９４号公報

実際に特許文献１に記載されるようなガラス製遮光フィルタを作製する場合、可視光線領域ないしその周辺領域の波長の光をごく僅かに透過するようにするために込み入った工程や専用の材料を要し、非常にコストがかかる。例えば、太陽撮影用のカメラフィルタ（ＮＤ(Neutral Density)１０００００)は、日食時に市場に登場するが、他のカメラフィルタより高価である。
他方、合成樹脂製の遮光材を混入したシートは、比較的安価に作製できるが、薄手であってしっかりしたサングラスやカメラフィルタ等の作製のために用いることができないし、上記規格等のうち紫外線と可視光線に係る透過率の基準は満たすものの赤外線に係る基準は満たすことが実際には難しい等、太陽観察用として充分な性能を出し難い場合を生じている。
そこで、本発明の目的は、低コストで充分な性能を備え、赤外線を僅かに通すイカ墨を利用しても赤外線を遮光可能にするＮＤフィルタ，太陽観察用ＮＤフィルタや、それらの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ＮＤフィルタにあって、イカ墨と共に、赤外線カット剤が透光性の樹脂に分散されており、前記イカ墨は、粒径範囲が１００〜５００ｎｍの単分散球形子であり、前記樹脂に係るモノマーに対して、最終的に１０ｐｐｍ以上となるように分散されており、前記赤外線カット剤は、前記樹脂に係るモノマー１００ｇに対して、３．３１７１ｇ以上４．４７９１ｇ以下の割合で分散されてい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、請求項２に記載の発明は、太陽観察用光学フィルタにあって、上記ＮＤフィルタを使用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、請求項３に記載の発明は、ＮＤフィルタの製造方法にあって、透光性の樹脂のモノマーにイカ墨と分散剤及び赤外線カット剤を投入し、樹脂を合成することで、透光性の樹脂にイカ墨及び赤外線カット剤が分散したＮＤフィルタを製造するＮＤフィルタの製造方法にあって、前記イカ墨は、粒径範囲が１００〜５００ｎｍの単分散球形子であり、前記モノマーに対して、最終的に１０ｐｐｍ以上となるように投入され、前記赤外線カット剤は、前記モノマー並びに前記イカ墨及び前記分散剤に対して、３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の割合で投入されることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、上記目的に加え、単体では分散し難いイカ墨をよく分散させてムラやダマのないＮＤフィルタを得る目的を達成するため、上記発明において、前記分散剤を高分子系顔料分散剤と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、請求項５に記載の発明は、太陽観察用ＮＤフィルタの製造方法にあって、上記ＮＤフィルタの製造方法を用いることを特徴とするものである。

本発明では、基材（樹脂）に天然資源由来のイカ墨を分散させるので、低コストで充分な遮光性能等を備え、有機物や化学物質を多用せず環境に優しく省資源であり、赤外線を僅かに通すイカ墨を利用しても赤外線を遮光可能にするＮＤフィルタ等を提供することができる、という効果を奏する。

本発明に係る実施例１〜４の分光透過率分布を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態につき、適宜図面に基づいて例示する。なお、本発明の形態は、下記の例に限定されない。
当該形態において、光学物品は、主にイカ墨が基材としての樹脂に分散されることで形成される。
樹脂は、それ自体透明あるいは半透明であり、透光性を有している。樹脂は、好適には熱硬化性樹脂であり、例えばＣＲ３９（アリルジグリコールカーボネート）やエポキシ樹脂、ポリウレタン系樹脂である。

イカ墨は、イカから得たものを使用することができ、好適には環境創研株式会社製の黒褐色系単分散顔料を用いることができる。
当該顔料は、アカイカ類や甲イカ類等から得た原料墨汁を精製して得られるものである。当該顔料は、イカ墨から酵素反応と限外ろ過を用いたプロセスにより、平均粒径が約３００ｎｍ（ナノメートル）で、粒径範囲が約１００〜５００ｎｍの単分散球形子として色素含有量１０ｗｔ％（重量パーセント）程度の濃縮液として精製される。即ち、原料イカ墨に対し、酵素を反応させた後に酵素を失活させ、限外ろ過を実施して濃縮液を取得する。尚、イカ墨は、濃縮されていなくても良い。

光学物品は、合成樹脂の場合、モノマーにイカ墨を投入して合成することで形成される。
イカ墨は難水溶性（不溶性）であり、又色素の粒径が微小であることから、分散し難い性質を呈するため、イカ墨と共に分散剤を投入することが好ましい。
分散剤としては、高分子系顔料分散剤（例えば味の素ファインテクノ株式会社製アジスパー）や、これを溶剤（例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ））に溶かしたもの等が用いられる。
分散剤を使用することで、光学物品が透明基体中に球状の黒色部分を含む状態となり又は黒色の凝集や凝集沈殿や脈理を生じあるいは斑状となる事態を防止して、均一な黒色を呈し、所望の波長領域で一定の透過率となる光学物品を得られる可能性が飛躍的に高まる。

又、イカ墨投入時に、赤外線カット剤、紫外線カット剤、可視領域（内の特定領域）のカット剤等、特定波長領域の光を反射や吸収等によりカットする材料を併せて投入しても良い。このように赤外線カット剤等を併用することで、赤外線カット剤等を含む光学物品を得ることができる。
イカ墨自体は、可視領域における光を良好に遮る（透過率の低い状態とする）ので、光学物品の目的に応じて赤外線カット剤等を合わせることで、赤外線領域等の光も遮ることができる。例えば、赤外線カット剤を合わせれば、赤外線領域の光の遮蔽が要求される太陽観察用光学フィルタに適したものとすることができる。

尚、光学物品に、反射防止膜やミラー膜等の誘電体多層膜や、ハードコート膜等を付与しても良い。

次に、本発明の実施例を示す。但し、下記の実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
当該実施例において、次の方法でモノマーやイカ墨等を調合し、その調合物を公知のプラスチックレンズの製造方法によって硬化して日食観察用サングラスレンズを得た。
調合方法は、前処理と本調合に大別することができる。

前処理において、まず固体の顔料分散剤（上記アジスパーのＰＢ−８２１）を計量する。ここでは５ｇ（グラム）とする。
次にＭＥＫを計量し（５ｇ）、顔料分散剤に投入する。
続いて、この混合物を良く溶解させる。ここでは回転数１０００ｒｐｍ（回／分）の流れを液中の回転子により起こして攪拌し、白濁状態から透明になるまで時間をかけて溶解させる。
そして、この溶解物に対し、液体のイカ墨（上記黒褐色系単分散顔料）を計量して（２．２５ｇ又は２．５ｇ）投入し、同様に攪拌する。
この後、赤外線カット剤（大光テクニカル株式会社製の近赤外線カット材）を更に投入し（ＭＥＫを除く前処理液及びモノマーを合わせた重量に対し３ｗｔ％又は４ｗｔ％）、同様に攪拌して良く分散させる。
このようにして、前処理を完了し、前処理液を得る。
尚、前処理液における上記黒褐色系単分散顔料の含有量は、好適には、最終的なレンズにおいて濃度が１０ｐｐｍ以上となり得る量とする。

次いで、本調合において、まず、前処理液に対し、ＣＲ３９のモノマーを計量し（１００ｇ）、投入する。
次に、攪拌を実施する。この際、脱気状況下とし、ＭＥＫが（揮発により徐々に）無くなるようにする。
続いて、硬化剤であるＩＰＰ（重合開始材，ここでは日本油脂株式会社製のパーロイルＩＰＰ−２７〔ＣＲ〕）を更に１１ｇ投入する。
そして、充分に攪拌されたものを最終調合物とし、この最終調合物をプラスチックレンズのモールドに注入して、モールド内部の形状で硬化させ、光学物品ないしは太陽観察用光学フィルタとしての日食観察用サングラスレンズを得る。このレンズの肉厚は２ｍｍとした。

実施例については、イカ墨の量や赤外線カット剤の量で、次のように分ける。
即ち、イカ墨投入量２．２５ｇで、赤外線カット剤３ｗｔ％のものを実施例１とし、４ｗｔ％のものを実施例２とする。
又、イカ墨投入量２．５ｇで、赤外線カット剤３ｗｔ％のものを実施例３とし、４ｗｔ％のものを実施例４とする。

図１に、実施例１〜４の透過率分光分布（波長３５０〜２０００ｎｍ）を示す。
実施例１〜４の何れにおいても、近紫外領域及び可視領域（３５０〜７８０ｎｍ）で０．００００２±０．００００１％のフラットな透過率分布を示しており、カメラ用ＮＤ１０００００フィルタと同様の、太陽観察用（ＮＤフィルタ用）に適した可視光の減光が行えている。
一方、近々赤外領域（７８０〜８５０ｎｍ）では、実施例１〜４の何れにおいても、８３０ｎｍ付近を極大値とした低い透過率に抑えることができており、当該極大値は、実施例１〜３で０．１２％であり、実施例４で０．０７％である。又、実施例１〜３に比べ、実施例４では、この領域における透過率分布がおしなべてより低く、よってこの領域における透過率を低くするには、第一にイカ墨の量を（可視光減光等の他の性能に影響の少ない範囲で）増加し、第二に赤外線カット剤の量を（同様に）増加すれば良い。
他方、近赤外領域の一部（８５０〜１２００ｎｍ）では、当該領域のほぼ中央（１０００ｎｍ前後）に最大値を有する山状あるいは丘状の透過率分布となっている。当該最大値は、実施例３で０．４４％、実施例１で０．３２％、実施例２で０．２４％、実施例４で０．１％である。イカ墨自体は近赤外線を僅かではあるが透過する性質があり、イカ墨のみを増加しても単純に当該領域の減光にはつながらない。この領域における透過率を低くするには、第一に赤外線カット剤の量を増加し、第二にイカ墨の量を赤外線カット剤とのバランスをみて増加すれば良い。
尚、これより長波長側（１２００ｎｍ〜）の透過率は、何れの実施例においてもほぼ０％である。

実施例４は、上記ＪＩＳの遮光度１３について、紫外線・可視光線・近赤外線の何れもクリアする。尚、実施例１〜３は、近赤外線以外につきクリアしている。
又、実施例１〜４は、上記ＣＥＮの遮光度Ｅ１２を、紫外線・可視光線・近赤外線の何れにおいても余裕をもってクリアしている。
よって、実施例１〜４は、太陽観察用光学フィルタとして充分な性能を有している。又、実施例１〜４における減光は、天然資源であるイカ墨によりもたらされており、有機物や化学物質を多用しない環境に優しい省資源の製品とすることができる。

Claims (5)

1. イカ墨と共に、赤外線カット剤が透光性の樹脂に分散されており、
   前記イカ墨は、粒径範囲が１００〜５００ｎｍの単分散球形子であり、前記樹脂に係るモノマーに対して、最終的に１０ｐｐｍ以上となるように分散されており、
   前記赤外線カット剤は、前記樹脂に係るモノマー１００ｇに対して、３．３１７１ｇ以上４．４７９１ｇ以下の割合で分散されている
   ことを特徴とするＮＤフィルタ。
2. 請求項１に記載のＮＤフィルタを用いた
   ことを特徴とする太陽観察用ＮＤフィルタ。
3. 透光性の樹脂のモノマーにイカ墨と分散剤及び赤外線カット剤を投入し、樹脂を合成することで、透光性の樹脂にイカ墨及び赤外線カット剤が分散したＮＤフィルタを製造するＮＤフィルタの製造方法にあって、
   前記イカ墨は、粒径範囲が１００〜５００ｎｍの単分散球形子であり、前記モノマーに対して、最終的に１０ｐｐｍ以上となるように投入され、
   前記赤外線カット剤は、前記モノマー並びに前記イカ墨及び前記分散剤に対して、３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の割合で投入される
   ことを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
4. 前記分散剤は、高分子系顔料分散剤である
   ことを特徴とする請求項３に記載のＮＤフィルタの製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載のＮＤフィルタの製造方法を用いた
   ことを特徴とする太陽観察用ＮＤフィルタの製造方法。

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