JP3911046B2

JP3911046B2 - 波長選択性を有する光学部材

Info

Publication number: JP3911046B2
Application number: JP11539996A
Authority: JP
Inventors: 和広山田
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JPH09281317A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば染色された眼鏡レンズのような透過光束の波長を選択する機能を有する光学部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の眼鏡用染色レンズは、レンズを形成するプラスチックの基材に特定の色成分を吸収するような染料を浸透させることにより作製される。眼鏡レンズが基材のみで構成される場合には、眼鏡レンズの装用者の眼に入る透過光の色刺激と、眼側から眼鏡レンズを透過して装用者以外の者の眼に入る透過光の色刺激、すなわち、レンズの色として認識される色刺激とは等しい。
【０００３】
一方、眼鏡レンズには、レンズ表面での反射を防止するため、一般にレンズ表面に反射防止膜がコーティングされる。反射防止膜は、通常複数の誘電体層から構成される干渉膜であり、基準となる中心波長については反射光の発生をほぼ完全に防ぐことができるが、可視域の全波長において反射率を０％にすることはできない。従来は、基材の色に拘わりなく緑色成分の反射率が相対的に高いような分光反射率分布を有する反射防止膜が一般に用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は眼鏡レンズの基材の透過光の色刺激と反射防止膜による反射光の色刺激との関係に何ら注意が払われないため、反射防止膜からの反射光により、眼鏡レンズが本来意図していた基材の色とは異なる色に見え、特に両者の色刺激のバランスが悪い場合には濁った色に見えるため、眼鏡レンズのファッション性が損なわれるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、反射光により付される色により染色された眼鏡レンズ等の基材の色合いを損なうことがない波長選択性を有する光学部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる波長選択性を有する光学部材は、上記の目的を達成させるため、可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材と、基材の表面に施されたコーティング層とから構成される光学部材において、波長による吸収率の違いにより生じる基材の分光透過率分布と、コーティング層の分光反射率分布とをほぼ一致させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、基材が青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する吸収率が長波長側の緑、赤色成分に対する吸収率より低く、青色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有する場合には、コーティング層は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する反射率が長波長側の緑、赤色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率分布を有する。
【０００８】
また、基材が、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する吸収率が短波長側の緑、青色成分に対する吸収率より低く、赤色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有する場合には、コーティング層は、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する反射率が短波長側の緑、青色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率を有する。
【０００９】
このような構成により、反射防止膜等のコーティング層を設けた場合にも、反射光の色刺激が基材を透過する光の色刺激にほぼ一致し、例えば眼鏡レンズを対象にした場合には、白色光を入射させた場合に装用者に見える透過光の色刺激と、表面で反射された光による装用者以外の者から見えるレンズの色刺激とを一致させることができる。
【００１０】
基材を透過する光とコーティング層での反射光との色刺激を一致させる場合、主波長、若しくは補色主波長の値をほぼ等しい範囲とすることが望ましい。主波長および補色主波長は、色度から純度を除いた要素であり、対象となる光の色度が無彩色刺激とＣＩＥ色度座標のスペクトル軌跡上の単色光刺激との加法混色により等色される場合の単色光刺激の波長が主波長、対象となる光と単色色刺激との加法混色により特定の無彩色刺激に等色される場合の単色光刺激の波長が補色主波長である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる波長選択性を有する光学部材の実施形態を説明する。発明の波長選択性を有する光学部材は、例えば図１(Ａ)に示すような眼鏡レンズとして、あるいは図１(Ｂ)に示すようなパワーを持たない平板状で、ショーウィンドウやショーケースのガラス板として使用される。
【００１２】
図１(Ａ)において、符号１は可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材としての染色レンズであり、２は染色レンズ１の表面に施されたコーティング層としての反射防止膜である。染色レンズ１は、吸収率に波長依存性を有するよう、すなわち、染色レンズ１を透過した白色光に特定の色が付くよう染料を浸透、あるいは混合して形成されている。一方、反射防止膜２は、誘電体を積層して構成される干渉膜であり、染色レンズ１の分光透過率分布に合わせ、透過光と反射光との色刺激とが互いにほぼ等しくなるよう各層の屈折率、膜厚等が決定されている。
【００１３】
この例の染色レンズ１は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する吸収率が長波長側の緑、赤色成分に対する吸収率より低く、青色成分の透過率が相対的に高い分光透過率を有し、反射防止膜２は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する反射率が長波長側の緑、赤色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率を有する。
【００１４】
したがって、図中左側となる反射防止膜２側から白色光Ｌi(w)が入射した場合、殆どの光束は反射防止膜２の作用により反射されずに染色レンズ１に入射するが、青色成分の光束のみが僅かに反射光Ｌr(b)として反射する。染色レンズ１を透過した光束Ｌt(b)の分光分布は、染色レンズ１内での緑、赤色成分の吸収により青色成分の輝度が相対的に大きなものとなる。染色レンズ１内での波長による吸収率の差は、反射防止膜２の波長による反射率の差より格段に大きく設定されている。したがって、反射防止膜２により染色レンズ１に入射する光束の青色成分の輝度が緑、赤色成分より僅かに低下させられるものの、この反射防止膜２の作用による分光分布の変化は透過光Ｌt(b)の分光分布には殆ど影響せず、透過光Ｌt(b)の分光分布は主として染色レンズ１の分光透過率分布のみに依存して決定され、青色成分の輝度が相対的に高くなる。
【００１５】
上記のように構成される染色レンズを使用すれば、眼鏡レンズとしてはレンズを透過して装用者の眼に入る光の色刺激と、レンズでの反射光を見た装用者以外の者から見えるレンズの色刺激とを一致させることができる。
【００１６】
図１(Ｂ)において、符号１０は平板状の基材としてのガラス板であり、特定波長域の成分の透過率が他の成分に対して大きくなるよう染色されている。符号２０は、ガラス板１０上に施されたコーティング層としての反射防止膜であり、ガラス板１０の分光透過率分布に合わせ、透過光と反射光との色刺激とが互いにほぼ等しくなるよう構成されている。白色光Ｌi(w)を入射させた場合の作用は図１(Ａ)に示した眼鏡レンズの例と同様であり、反射防止膜２０からの反射光Ｌr(b)は青色成分の輝度が相対的に高く、ガラス板１０を透過した光束Ｌr(b)も青色成分の輝度が相対的に高い。
【００１７】
なお、上記の２つの実施形態では、反射光、透過光の分光分布において青色成分の輝度が相対的に高くなるよう構成しているが、同様にして赤色成分の輝度が相対的に高くなるよう構成することもできる。
【００１８】
【実施例】
次に、上記の実施形態に基づく波長選択性を有する光学部材の具体的な実施例を説明する。ここでは、青色に染色された基材であるプラスチック製の染色レンズ上に青色成分に対する反射率が相対的に高い反射防止膜を付した実施例１、そして、赤色に染色されたプラスチック製の染色レンズ上に赤色成分に対する反射率が相対的に高い反射防止膜を付した実施例２について順に説明する。なお、この明細書では、ＣＩＥ１９３１標準表色系を用いて各光学素子の色特性を表示しており、この際の白色光源としては、相関色温度が約６７７４Ｋとなる標準光源Ｃを用いている。
【００１９】
以下の表１は、実施例１の反射防止膜の膜構成を示す。第１層が染色レンズに接する層、第７層が空気に接する層である。
【００２０】
【表１】

【００２１】
上記の膜構成による実施例１の反射防止膜の光学特性について説明する。上記の反射防止膜の反射率を可視域全域で総合的にみると、入射した光束に対する反射光束の比である視感反射率は３％である。反射光の色度は、ＣＩＥ色度座標上ではｘ＝０．１７９０，ｙ=０．１９１３の点として表される。この色刺激は、無彩色刺激とＣＩＥ色度座標のスペクトル軌跡上の主波長４７７．５ｎｍの単色光刺激との加法混色により等色され、主波長の単色光刺激に対する反射光の色度の刺激純度は６２．６９％である。なお、反射光の色刺激と混色されることにより無彩色刺激に等色する単色光刺激の波長を示す補色主波長は、５７７．４ｎｍである。実施例１の反射防止膜の分光反射率分布は図２、反射光のＣＩＥ色度座標中での位置は図６に示される。
【００２２】
また、実施例１で用いられる染色レンズの光学特性は、視感反射率が５９．７％、透過光の色度がＣＩＥ色度座標でｘ＝０．２７０９，ｙ=０．２８８０、主波長が４８１．６ｎｍ、補色主波長が５８２．１ｎｍ、主波長に対する透過光の色度の刺激純度は１７．２９％である。実施例１の染色レンズ自体の分光透過率分布は、図３に実線で示されており、透過光のＣＩＥ色度座標中での位置は図６に示される。また、染色レンズに反射防止膜を施した場合の両者の特性を考慮に入れた総合的な透過光の分光分布は、図３中に破線で示されている。
【００２３】
図２に示されるように反射防止膜の反射率は可視域全体においてほぼ１％以下に抑えられており、その中で４００〜５００ｎｍの青色成分の反射率が比較的高くなっている。反射光の色度を膜の物体色として見た場合、明度５の状態では膜の色は「青」である。また、染色レンズの透過率は、図３中の実線で示されるように４００〜５００ｎｍの青色成分の透過率が比較的高くなっている。透過光の色度を染色レンズの物体色としてみた場合、明度５の状態ではレンズの色は「うすい紫みの青」である。さらに、図３中の実線と破線とに示されるように、透過光の分光分布はほぼ染色レンズの分光透過率分布に一致している。したがって、実施例１の構成によれば、光学部材を透過する光の色刺激と反射される光の色刺激とを共に青系統の色に揃えることができる。
【００２４】
表２は、実施例２の反射防止膜の膜構成を示す。第１層が染色レンズに接する層、第７層が空気に接する層である。
【００２５】
【表２】

【００２６】
上記の膜構成による実施例２の反射防止膜の光学特性は、視感反射率が３％、反射光の色度がＣＩＥ色度座標でｘ＝０．４４００，ｙ=０．３０２４、主波長が６２５．７ｎｍ、補色主波長が４９２．６ｎｍ、主波長に対する反射光の色度の刺激純度は３１．０９％である。実施例２の反射防止膜の分光反射率分布は図４、反射光のＣＩＥ色度座標中での位置は図６に示される。
【００２７】
また、実施例２で用いられる染色レンズの光学特性は、視感反射率が４９．２％、透過光の色度がＣＩＥ色度座標でｘ＝０．３５６６，ｙ=０．３２３０、主波長が６０１．９ｎｍ、補色主波長が４８９．１ｎｍ、主波長に対する透過光の色度の刺激純度は１４．２８％である。実施例２の染色レンズ自体の分光透過率分布は、図５に実線で示されており、透過光のＣＩＥ色度座標中での位置は図６に示される。また、染色レンズに反射防止膜を施した場合の両者の特性を考慮に入れた総合的な透過光の分光分布は、図５中に破線で示されている。
【００２８】
図４に示されるように反射防止膜の反射率は可視域全体においてほぼ２％以下に抑えられており、その中で７００ｎｍに近い領域の赤色成分の反射率が比較的高くなっている。反射光の色度を膜の物体色として見た場合、膜の色は明度５の状態では「紫みの赤」である。また、染色レンズの透過率は、図５中の実線で示されるように６２０〜７００ｎｍの赤色成分の透過率が比較的高くなっている。透過光の色度を染色レンズの物体色として見た場合、レンズの色は明度５の状態では「うすい紫みの赤」である。さらに、図５中の実線と破線とに示されるように、透過光の分光分布はほぼ染色レンズの分光透過率分布に一致している。したがって、実施例２の構成によれば、光学部材を透過する光の色刺激と反射される光の色刺激とを共に赤系統の色に揃えることができる。
【００２９】
なお、上記の反射防止膜の光学特性の説明は、いずれも光束のコーティング層に対する入射角度が０deg.(度)の場合を前提にしている。しかしながら、実施形態のような眼鏡レンズ等を実際に使用する場合には、光はあらゆる方向から膜に入射するため、見る方向によって反射光の色刺激が大きく変化しないようにするためには、入射角度の変化に対する反射光の主波長の変化を小さく抑えることが望ましい。
【００３０】
一般に、反射防止膜等の干渉膜に対する光の入射角度が大きくなると、反射光の分光分布は短波長側にシフトする。ただし、従来の緑色成分を主として反射させる分光反射率分布を有する反射防止膜と比較すると、実施例１に示した青色成分を主として反射させる分光反射率分布を有する反射防止膜の方が入射角度の変化に対する反射光の色度の変化が小さい。
【００３１】
緑色成分を主として反射させる場合、主たる反射成分の範囲を限定するためには、可視域内で長波長側、短波長側の両側の境界波長が存在しなければならない。入射角度が大きくなって分光分布が短波長側にシフトすると、主たる反射成分の帯域幅は殆ど変化せずに、これを限定している短波長側、長波長側の境界波長が共に短波長側にシフトすることとなる。したがって、主波長が短波長側に移動する。
【００３２】
これに対して、実施例１のように青色成分を主として反射させる分光反射率を持つ反射防止膜の場合、主たる反射成分の範囲を限定しているのは可視域内では長波長側の境界波長のみであり、入射角度が大きくなって分光分布が短波長側にシフトした場合にも長波長側の境界波長が短波長側にシフトするのみであり、主たる反射成分の帯域幅は狭くなるものの、主波長の変化は比較的小さい。
【００３３】
このため、実施例１の構成によれば、従来の緑色成分を主として反射させる分光反射率分布を有する反射防止膜と比較すると、入射角度の変化に対する反射光の主波長の変化が小さい。表３は、緑色成分の反射率が相対的に高い従来の代表的な反射防止膜と、実施例１、２の反射防止膜とにおける、入射角度の変化に対する反射光の色度のＣＩＥ色度座標上での座標点の変化を示す。
【００３４】
【表３】

【００３５】
図７は、表３に示される座標点をＣＩＥ色度座標中に表示したグラフ、図８はその一部を拡大したグラフであり、図８では入射角度と座標点との対応が示されている。これらのグラフに示されるように、従来の反射防止膜では、入射角度０〜４０deg.の範囲で反射光の純度の変化は比較的小さいが、主波長の変化が約５００ｎｍ〜４３０ｎｍと比較的広いため、見た目の色の変化が比較的大きくなる。この変化は、例えば明度５の状態では、「あざやかな青みの緑」から「明るい青みの紫」までの変化に相当する。
【００３６】
一方、実施例１の構成では、反射光の主波長の変化が入射角度０〜４０deg.の範囲でほぼ４７０ｎｍを中心とした±５ｎｍ程度の範囲内に収まるため、純度の変化はあるものの見た目の色刺激の変化は従来例より小さくなる。この変化は、明度５の状態では、「青」から「明るい青みの紫」までの変化に相当する。
【００３７】
なお、入射角度０deg.での色と４０deg.での色との色差をＣＩＥ１９６４色差公式により求めると、従来例が12.7199で最も大きくなり、実施例１では6.8962、実施例２では4.8577となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、青または赤に見えるレンズ等の基材に対して同系色の反射光が得られるコーティング層を施すことにより、装用者に見える透過光の色刺激と、表面で反射された光による装用者以外の者から見えるレンズの色刺激とを一致させることができる。したがって、例えばこの発明を眼鏡レンズに適用した場合には、反射光により付される色により染色された眼鏡レンズ等の基材の色合いを損なうことがないファッション性に優れた眼鏡レンズを提供することができる。
【００３９】
また、基材を透過する光の色刺激と、コーティング層で反射される光の色刺激とを共に青色に揃えた場合には、他の色を利用する場合と比較して光の入射角度の変化に基づくコーティング層の反射光の主波長の変化を小さく抑えることができ、反射光の色刺激の角度依存性の少ない光学部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態にかかる光学部材の構成の概略を示す説明図である。
【図２】実施例１の反射防止膜の分光反射率分布を示すグラフである。
【図３】実施例１の染色レンズの分光透過率分布を示すグラフである。
【図４】実施例２の反射防止膜の分光反射率分布を示すグラフである。
【図５】実施例２の染色レンズの分光透過率分布を示すグラフである。
【図６】実施例１、２の反射防止膜の反射光、染色レンズの透過光の色度をＣＩＥ色度座標上で示すグラフである。
【図７】従来例、実施例１、実施例２の反射防止膜の入射角度の変化に基づく色度の変化をＣＩＥ色度座標中に示したグラフである。
【図８】図７の主要部分を拡大して示すグラフである。
【符号の説明】
１染色レンズ(基材)
１０ガラス板(基材)
２、２０反射防止膜(コーティング層)

Claims

可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材と、該基材の表面に施されたコーティング層とから構成される光学部材において、
前記基材は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する吸収率が長波長側の緑、赤色成分に対する吸収率より低く、青色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有し、
前記コーティング層は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する反射率が長波長側の緑、赤色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率分布を有し、
前記光学部材を透過する光の色刺激と該光学部材で反射される光の色刺激が青系統となるように、前記基材を透過する光束の主波長と前記コーティング層により反射される光束の主波長との差、あるいは前記基材を透過する光束の補色主波長と前記コーティング層により反射される光束の補色主波長との差を、±１０ｎｍの範囲にしたことを特徴とする波長選択性を有する光学部材。
可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材と、該基材の表面に施されたコーティング層とから構成される光学部材において、
前記基材は、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する吸収率が短波長側の緑、青色成分に対する吸収率より低く、赤色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有し、
前記コーティング層は、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する反射率が短波長側の緑、青色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率分布を有し、
前記光学部材を透過する光の色刺激と該光学部材で反射される光の色刺激が赤系統となるように、前記基材を透過する光束の主波長と前記コーティング層により反射される光束の主波長との差、あるいは前記基材を透過する光束の補色主波長と前記コーティング層により反射される光束の補色主波長との差を、±１０ｎｍの範囲にしたことを特徴とする波長選択性を有する光学部材。
可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材と、該基材の表面に施されたコーティング層とから構成される光学部材において、
前記基材は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する吸収率が長波長側の緑、赤色成分に対する吸収率より低く、青色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有し、
前記コーティング層は、青−緑境界波長より短波長側の青色成分に対する反射率が長波長側の緑、赤色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率分布を有し、
前記光学部材を透過する光の分光分布が前記基材の分光透過率分布に略一致するように、前記基材を透過する光束の主波長と前記コーティング層により反射される光束の主波長との差、あるいは前記基材を透過する光束の補色主波長と前記コーティング層により反射される光束の補色主波長との差を、±１０ｎｍの範囲にしたことを特徴とする波長選択性を有する光学部材。
可視波長域の特定の波長域の成分を主として透過させる基材と、該基材の表面に施されたコーティング層とから構成される光学部材において、
前記基材は、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する吸収率が短波長側の緑、青色成分に対する吸収率より低く、赤色成分の透過率が相対的に高い分光透過率分布を有し、
前記コーティング層は、赤−緑境界波長より長波長側の赤色成分に対する反射率が短波長側の緑、青色成分に対する反射率より高くなるような分光反射率分布を有し、
前記光学部材を透過する光の分光分布が前記基材の分光透過率分布に略一致するように、前記基材を透過する光束の主波長と前記コーティング層により反射される光束の主波長との差、あるいは前記基材を透過する光束の補色主波長と前記コーティング層により反射される光束の補色主波長との差を、±１０ｎｍの範囲にしたことを特徴とする波長選択性を有する光学部材。
請求項１または請求項２の何れかに記載の波長選択性を有する光学部材において、
前記光学部材を透過する光の分光分布が、前記基材の分光透過率分布に略一致することを特徴とする波長選択性を有する光学部材。
前記基材は、パワーを持つレンズであり、前記コーティング層は、反射防止膜であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の波長選択性を有する光学部材。