JP2012208282A - 光学フィルタおよび眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】近赤外線が眼に及ぼす悪影響を除去すること。
【解決手段】少なくとも可視域の波長を有する光線を透過する基板２１と、基板２１の少なくとも片面に設けられた多層膜２２と、を有し、多層膜２２は、７５０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長域の光線を、減光または遮光する光学フィルタ。多層膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる第１層と、二酸化ニオブ（ＮｂＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化亜鉛（ＺｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモンインジウム（ＩｎＳｂ）、三酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）のいずれか１つからなる第２層と、を含む光学フィルタ
【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルタおよび眼鏡に関する。

太陽光（自然光）に含まれる紫外線が人体に及ぼす悪影響として、日焼けやシミ、ソバカスの原因になるなど、様々な事象が知られている。一方、特許文献１などに記載されているように、昨今では、自然光に含まれる近赤外線が人体に及ぼす影響についても問題視されつつある。

ＷＯ２００９／０１７１０４Ａ１

上述したように、人体に悪影響を及ぼす紫外線であるが、眼に対する紫外線の影響を除去するための対策としては、たとえば「ＵＶカットレンズ」などが眼鏡の分野で広く普及している。これに対し、眼に対する近赤外線の影響を除去する対策については知られていない。

本発明は、このような背景の下に行われたものであり、近赤外線が眼に及ぼす悪影響を除去することができる光学フィルタおよび眼鏡を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点は、光学フィルタとしての観点である。本発明の光学フィルタは、少なくとも可視域の波長を有する光線を透過する基板と、基板の少なくとも片面に設けられた多層膜と、を有し、多層膜は、少なくとも７５０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長域の光線を、減光または遮光するものである。

たとえば多層膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる第１層と、二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化亜鉛（ＺｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモンインジウム（ＩｎＳｂ）、三酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）のいずれか１つからなる第２層とを含む。

たとえば多層膜は、第１層と第２層とを交互に積層してなる１０層以上の層を有する層構成からなる。

本発明の他の観点は、眼鏡としての観点である。本発明の眼鏡は、本発明の光学フィルタと、光学フィルタを支持する支持部と、を有するものである。

本発明によれば、近赤外線が眼に及ぼす悪影響を除去することができる。

本発明の実施の形態の眼鏡を示す図である。 本発明の実施の形態の眼鏡の構成を詳細に示す図である。 図１および図２の眼鏡の光学フィルタ部における多層膜の構成を示す図である。 図１および図２の眼鏡における光学フィルタ部の遮光特性を示す図である。 １枚の光学フィルタ部を有する変形例を示す図である。 顔面を覆う光学フィルタ部を有する変形例を示す図である。 光学フィルタ部が蝶番で跳ね上げ可能な変形例を示す図である。 眼鏡本体に着脱自在の光学フィルタ部を有する変形例を示す図である。

（概要）
本発明の実施の形態の光学フィルタ２０は、図１および図２に示すように、可視域および近赤外域の波長を有する光線を透過する基板２１と、基板２１の少なくとも片面に設けられた多層膜２２と、を有し、多層膜２２は、７５０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長域を含む７５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長域の光線を、減光または遮光する。なお、図２では、説明を分かり易くするために、基板２１と多層膜２２とを個別に図示したが実際には、基板２１の表面に多層膜２２が予めコーティングされており、基板２１と多層膜２２とを分けることはできない。

ここで透過とは、最小透過率が６０％以上であることを意味し、８０％以上であることが好ましい。なお、最小透過率を６０％〜８０％程度とした場合はサングラスのレンズとして利用でき、最小透過率を８０％程度以上とした場合は、通常の眼鏡として利用できる。

また、ここで減光とは、最小透過率が５０％未満であることを意味し、３０％未満であることが好ましい。また、遮光とは、透過率がほぼ０％であることを意味する。

たとえば、図１は、光学フィルタ２０と、光学フィルタ２０を支持する支持部１０とを、有する眼鏡１を構成した例である。

多層膜２２は、図３に示すように、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる第１層と、二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）からなる第２層と、を含み、第１層と前記第２層とがたとえば、２対１の層厚比となるように形成することができる。なお、第２層は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化亜鉛（ＺｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモンインジウム（ＩｎＳｂ）、三酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）のいずれか１つで形成されてもよい。

また、図３に示すように、多層膜２０は、屈折率が互いに異なる第１層と第２層とを交互に積層してなる１０層以上の層数として、例えば、３０層の層を有する層構成からなる。

（本発明の実施の形態の眼鏡１について）
本発明の実施の形態の眼鏡１は、図１の示すように、支持部１０と光学フィルタ部２０とを有する。図２に示すように、光学フィルタ部２０は、基板２１、および基板２１にコーティングされる多層膜２２を有する。基板２１は、たとえば透明なプラスチックの平板である。多層膜２２によって、紫外線の波長領域（２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度）および、近赤外線の波長領域（７５０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度）を減光または遮光することができる。これにより、紫外線および近赤外線の波長領域を共に減光または遮光する光学フィルタ２０が実現される。なお、基板２１自体と多層膜２２とによって、紫外線の波長領域の透過率を下げるようにしてもよい。

多層膜２２は、図３に示すように、透明なプラスチックの平板などを基板２１として、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の蒸着層と二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）の蒸着層とが交互に３０層積層されて構成される。なお、層の形成方法としては、真空蒸着による方法の他、スパッタリングやイオンプレーティング等の方法を用いることができる。また、上述したように、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）と二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）との層厚比を、たとえば、２対１となるように構成することで、可視域の光の透過率の低下を抑えつつ、近赤外域の光の透過率を効果的に低下させることが可能となる。層厚比を２対１とした場合には、各層において層厚の２０％の増減であれば、可視域の光の透過率の低下を抑えつつ、近赤外域の光の透過率を効果的に低下させる効果を得ることができる。

次に、光学フィルタ部２０の遮光特性を図４に示す。図４では、横軸に光線の波長をとり、縦軸に光学フィルタ部２０の光線の透過率をとる。光学フィルタ部２０は、図４に示すように、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下、および７５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長を有する光線については、これをほぼ遮光（透過率がほぼ０％）することができる。一方、３９０ｎｍ以上７４０ｎｍ以下の波長を有する光線については、これを９０％近く透過することができる。

（発明の効果）
図４に示すように、光学フィルタ部２０は、３９０ｎｍ以上７４０ｎｍ以下の波長を有する光線については、これを９０％近く透過することができる。一般的に、人間の可視領域の波長は、３６０ｎｍ〜４００ｎｍから７５０ｎｍ〜８３０ｎｍとされている。すなわち、光学フィルタ部２０は、人間の可視領域の波長については効率良く透過し、それ以外の波長の光線についてはほぼ遮光できることがわかる。

たとえば図４に示す３８０ｎｍ以下の波長域は、紫外線の波長域であり、７５０ｎｍ以上の波長域は、近赤外線の波長域である。これにより眼鏡１によれば、紫外線のみならず近赤外線が眼に及ぼす悪影響についても除去することができることがわかる。

特に、紫外線の波長領域では、２８０ｎｍ未満の光線は、眼球が普通に有する水分によってほぼ吸収されてしまうため、２８０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長を有する光線が遮光されることが好ましい。また、近赤外線の波長領域では、７５０ｎｍ〜１８００ｎｍの波長を有する光線は眼に与える悪影響が大きい。図４に示すように、光学フィルタ部２０によれば、これらの波長領域の光線を十分に遮光することができる。また、近赤外線の遮光領域が７５０ｎｍからであることにより、近赤外線に対する耐性が低い人であっても十分に近赤外線の眼に対する悪影響を除去することができる。

（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更が可能である。たとえば多層膜２２を構成する二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）の代わりに、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いてもよい。その他にも二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）の代わりに用いられる材料としては、二酸化亜鉛（ＺｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモンインジウム（ＩｎＳｂ）、三酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）などがある。

また、図３では、１０層以上の層数として３０層の多層膜２２を例示したが積層数は、これに限定されずに様々に変更してよい。たとえば積層数は、１０層〜１５０層の範囲で変更することができる。積層数を多くすることで、多層膜２２が反射することができる光の波長領域を広くすることができる。したがって、本発明実施の形態に示した多層膜２２のように１０層を超える積層数とすることで、広範な波長域の光を反射することができる。また、多層膜２２は、基体２１の両面に形成し、両面の積層数の合計が１０層以上となるようにしてもよい。また、積層される膜層は２種類の材質に限らず、材質の異なる３種類以上の膜層を交互に積層する構成としてもよい。

また、眼鏡１のデザインは、図１に例示したデザインに限定されず様々なデザインとしてよい。たとえば図１の例では、右目用と左目用とで２枚の光学フィルタ部２０を有するが、図５に示すように、右目と左目とを１枚の大きな光学フィルタ部２０Ａで覆うようなデザインとしてもよい。あるいは、図６に示すように、使用者の顔全体を１枚の大きな光学フィルタ部２０Ｂで覆うようなデザインとしてもよい。この場合、眼鏡１Ｂは、光学フィルタ部２０Ｂを使用者の頭に装着するためのバンド３０を有する。

あるいは、一般の眼鏡レンズの上に着脱自在に光学フィルタ２０が配設されてもよい。たとえば図７に示すように、光学フィルタ２０Ｃを使用しないときには、眼鏡の支持部１０に蝶番４０で取り付けられた光学フィルタ２０Ｃを眼鏡レンズの上方に跳ね上げておけるように構成してもよい。または、図８に示すように、一般の眼鏡レンズの上に装着するアダプタとして光学フィルタ２０Ｄを眼鏡とは別個に構成してもよい。この場合、光学フィルタ２０Ｄは、係止具５０を有する。

また、基板２１は、プラスチックとして説明したがガラスであってもよい。さらに、基板２１は、平板であると説明したが凹レンズまたは凸レンズとしてもよい。あるいは、基板２１は、合成樹脂製などのフィルム状であってもよい。また、基板２１は、透明ではなく、黒またはグレーなどとし、眼鏡１をサングラスとしてもよい。

長尺フィルムに多層膜２２をコーティングし、眼鏡に貼り付けてもよい。また、発光平面に貼ることにより、紫外線、近赤外線を減光し、または、遮光することにも活用できる。

また、０．３ｍｍ以下のガラス板に多層膜２２をコーティングする処理を行い、プラスチックレンズに接着することにより、光学フィルタ部２０を構成することもできる。

１…眼鏡、１０…支持部、２０…光学フィルタ部、２１…基板、２２…多層膜

Claims (4)

1. 少なくとも可視域の波長を有する光線を透過する基板と、
   前記基板の少なくとも片面に設けられた多層膜と、
   を有し、
   前記多層膜は、少なくとも７５０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長域の光線を、減光または遮光する、
   ことを特徴とする光学フィルタ。
2. 請求項１記載の光学フィルタであって、
   前記多層膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる第１層と、
   二酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化亜鉛（ＺｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモンインジウム（ＩｎＳｂ）、三酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）のいずれか１つからなる第２層と、
   を含むことを特徴とする光学フィルタ。
3. 請求項２記載の光学フィルタであって、
   前記多層膜は、前記第１層と前記第２層とを交互に積層してなる１０層以上の層を有する層構成からなる、
   ことを特徴とする光学フィルタ。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の光学フィルタと、
   前記光学フィルタを支持する支持部と、
   を少なくとも有する、
   ことを特徴とする眼鏡。

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