WO2020121845A1 - 調光素子 - Google Patents

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WO2020121845A1
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light control
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control element
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亘 久保
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キヤノン株式会社
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02F1/1514—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F2001/15145—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material the electrochromic layer comprises a mixture of anodic and cathodic compounds

Definitions

  • the present invention relates to a light control element.
  • ND (Neutral Density) filter which is one of the dimming elements, is a filter that reduces the amount of light while suppressing the effect on color, and is widely used for shooting still images and moving images.
  • a variable ND filter capable of electrically changing the degree of extinction of an ND filter has been put into practical use, and it has become possible to express an image that has been impossible until now.
  • This variable ND filter uses a plurality of compounds whose light absorption characteristics change (especially electrically) by external stimulus, and the combination of the light absorption of the plurality of compounds controls the dimming degree while suppressing the influence on the color. Has been realized.
  • the ND filter has a small effect on color (high color reproducibility).
  • An ideal ND filter has a constant transmittance regardless of the wavelength of transmitted light (wavelength flatness is the highest), and such an ND filter can reduce the color change due to the reduction of the light amount to zero. Therefore, the conventional ND filter has improved the color reproducibility by improving the spectral flatness.
  • Patent Document 1 describes an ND filter that uses a multilayer film having high spectral flatness and that does not change the dimming level (fixed dimming level).
  • the ND filter having such high spectral flatness exhibits high color reproducibility.
  • variable ND filter that uses multiple compounds whose light absorption characteristics change due to external stimulation
  • the ND property is expressed by combining the absorption spectra of multiple compounds. Therefore, it is difficult to realize a spectrum having a high flatness like an ND filter whose dimness does not change (conventional ND filter with fixed dimness).
  • the present inventors have made repeated efforts to improve the spectral flatness, but it has been difficult to realize a high degree of color reproducibility.
  • an object of the present invention is to provide a light control element such as a variable ND filter having high color reproducibility.
  • the light control element of the present invention is a light control element having a plurality of compounds,
  • the plurality of compounds are compounds having different absorption wavelengths,
  • Has a variable transmittance VT( ⁇ ) that is a combination of changes in light absorption characteristics of the plurality of compounds, It is characterized in that CR Max ⁇ CR Max FP .
  • CR Max Maximum value of the ratio of the signal intensity of the transmitted light for each detection light wavelength region of the photodetector between the transmissive state and the dimmed state (dimmed state/transmitted state or transmitted state/dimmed state)
  • CR MaxFP CR Max in the concentration ratio of the plurality of compounds in which the wavelength flatness TF of the VT( ⁇ ) in the detection light wavelength region has a minimum value TF FP.
  • a light control element having high color reproducibility can be provided.
  • a light control device includes a plurality of compounds and has light absorption in a visible light region by superimposing a plurality of absorption spectra of the compounds.
  • An absorption spectrum of the light control element can be obtained with the horizontal axis representing wavelength and the vertical axis representing transmittance.
  • the absorption spectrum can be made close to flat by the concentration ratio of a plurality of compounds.
  • the light control element according to an embodiment of the present invention is an element that emphasizes color reproducibility rather than flatness of absorption spectrum, and is evaluated by a color reproducibility parameter CR Max .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical device including the light control device of the present embodiment.
  • an optical device 1000 includes a light control element 1001 such as a variable ND filter and a photodetector 1002 such as an image pickup element having a plurality of detection light wavelength regions such as RGB. If a photodetector is provided separately from the optical device 1000, the optical device 1000 does not need to have the photodetector 1002.
  • the optical device according to the present embodiment is an optical device including a light control element that absorbs light by combining a plurality of compounds, for example, a plurality of compounds whose light absorption characteristics are changed by an external stimulus. Examples of this optical device include a camera system (including a camera and a lens) with a variable ND filter, a variable transmittance window, variable transmittance glasses, and a variable reflectance mirror.
  • the light control element according to the present embodiment is intended for a specific photodetector.
  • this light control element is designed to function in combination with a specific photodetector. Examples thereof include a combination of a camera system and an image sensor such as a CMOS sensor, a variable transmittance window and a human eye, a variable transmittance eyeglass and a human eye, a variable reflectance mirror and a human eye. Can be mentioned.
  • This photodetector is a photodetector having a plurality of detection light wavelength regions.
  • a plurality of detection light wavelengths of x bar, y bar, and z bar of CIE color matching function Have an area.
  • the light control element preferably absorbs light by combining a plurality of compounds whose light absorption characteristics are changed by external stimulation.
  • external stimulation in this case include electrical stimulation, thermal stimulation, light stimulation, and pH stimulation.
  • the compound whose light absorption property is changed by an external stimulus are electrochromic (hereinafter sometimes referred to as EC) compound, liquid crystal compound (including guest/host liquid crystal), thermochromic compound, photochromic compound, pH responsiveness.
  • EC electrochromic
  • a compound whose light absorption property is electrically changed is preferably used from the viewpoints of stability, ease of external control, and response speed.
  • electrochromic compounds EC compounds
  • liquid crystal compounds are preferably used.
  • the EC compound because the light control device using the EC compound can achieve both the light transmission state with high transmittance and the dimming state with low transmittance.
  • the light control device improves the color reproducibility of the variable ND filter by absorbing light by combining a plurality of compounds whose light absorption characteristics are changed by an external stimulus.
  • the reason why there are plural compounds is that if this compound is singular, the spectrum shape constituting the spectrum of the variable ND filter has been determined, and it is not possible to improve the color reproducibility (more than that spectrum).
  • the plurality of compounds is preferably three or more compounds. The reason for this is described below. 1. When forming a variable transmittance spectrum with a combination of compounds having different variable absorption spectra, if there are many types of compounds, it is possible to complement the absorption wavelength in more detail, and to achieve higher color reproducibility and This is because it is possible to suppress the effect of a typical light source. 2.
  • the spectroscope targeted by the ND filter has three or more types of detection wavelength regions as represented by human eyes and RGB sensors.
  • the degree of light absorption corresponding to each detection wavelength region can be relatively high with respect to other compounds, and the CR of the present invention can be achieved.
  • the effect of Max priority can be dramatically increased.
  • the specific number of compounds is preferably 4 or more, more preferably 6 or more. From the above viewpoint, it is preferable that at least one of the compounds selected from the plurality of compounds has a variable absorption spectrum peak in each of the plurality of detection light wavelength regions of the photodetector. With this, it is possible to set the light absorption corresponding to the detection light wavelength region of the photodetector with a higher degree of freedom with respect to other compounds.
  • each one of the plurality of detection light wavelength regions of the photodetector is the wavelength region of the maximum detection wavelength region in the standardized sensitivity spectrum of the photodetector.
  • the detection light regions of a plurality of detection light wavelength regions are x bar: 580 to 680 nm, y bar: 500 nm to 580 nm, z bar: 425 nm. ⁇ 500 nm.
  • At least one of the compounds selected from the plurality of compounds in each of these regions preferably has a variable absorption spectrum peak.
  • VT( ⁇ ) be a variable transmittance obtained by combining the respective light absorption characteristic changes (for example, the change absorption coefficient ⁇ ( ⁇ )) of a plurality of compounds having the light absorption characteristics of the light control device according to the present embodiment. ..
  • the change extinction coefficient ⁇ ( ⁇ ) is the molar extinction coefficient obtained by subtracting the molar extinction coefficient of the compound in the dimmed state from the compound of which the light absorption characteristic is changed according to the present embodiment. Is the change component of.
  • the variable transmittance VT( ⁇ ) is a change component obtained by dividing the transmittance of the light control element according to the present embodiment in the dimmed state by the transmittance of the tuning light element in the transmission state.
  • VT( ⁇ ) Letting ⁇ n ( ⁇ ) be the change extinction coefficient of a certain compound n whose light absorption characteristics change, C n be the concentration in the dimmed state, and L be the optical path length of the light control element, VT( ⁇ ) is given by the following equation (1) ) Can be described.
  • optical path length L and the density C n in the dimmed state will be described below.
  • An example of the optical path length L is the thickness of the layer that holds the compound that changes the light absorption characteristics in the transmissive ND filter, and the light is reflected by the back surface of the ND filter and the light travels back and forth inside the ND filter. If this is the case, it may be twice the thickness of the layer.
  • the concentration C n is an average concentration of a compound having a light absorption property which is in a dimmed state and has a thickness of a layer in which a compound having a light absorption property is held.
  • variable state of the compound whose light absorption property is changed is a state that is more often taken when the dimming element is in the dimmed state than when in the transmissive state.
  • a state where the EC compound or the dichroic dye having a change in the light absorption characteristic in the visible light region has a large light absorption in the visible light region can be mentioned.
  • TF be the wavelength flatness of VT( ⁇ ) in the detection light wavelength region of the photodetector.
  • the detection light wavelength region of this photodetector is a wavelength region in which the photodetector has significant spectral sensitivity.
  • the spectral sensitivity of the photodetector is the spectral sensitivity when it is used in a normal configuration for the photodetector. Specifically, when the photodetector is used as a camera system, it is the spectral sensitivity including other optical elements such as UV, IR cut filters and low-pass filters that are usually used in the camera system.
  • FIG. 2A shows an example of the spectral sensitivity of the RGB image sensor including the effects of the transmittance of the UV, IR cut filter and the low pass filter when the photodetector is used as a camera system.
  • the photodetector is the human eye, this corresponds to the CIE color matching function.
  • FIG. 2B shows the CIE color matching function.
  • a typical range of the detection light wavelength range of these photodetectors is a range of 425 nm to 680 nm.
  • a wavelength region having a sensitivity of 10% or more of the maximum value of the spectral sensitivity of the photodetector can be mentioned.
  • the wavelength flatness TF is obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of VT( ⁇ ) in the detection light wavelength region of the photodetector by the average value, as in the following formula (2).
  • the light incident on the light control element will be described.
  • the daylight which is the most frequently used daylight is the first example.
  • the light source light of the light incident on the light control element will be described.
  • the light source light of the light entering the light control element means the light itself emitted from the light source (light source) of the light entering the light control element, or the light emitted from the light source that has passed through a filter or the like. ..
  • the light emitted from the artificial light source, the light emitted from the artificial light source, when a filter or the like is installed and used as illumination or the like the light is passed through the filter or the like.
  • FIG. 3A shows an example of a spectrum of natural light in the daytime.
  • Examples of defined light source can be cited CIE of D 65, D 55, D 50 , B light sources, light source C.
  • the light control element according to the present embodiment is basically capable of coping with the natural light in the daytime.
  • Color temperature is widely used as a scale for expressing the color of light.
  • natural light in the daytime is the first source of light that enters the light control element, and thus the middle color temperature is important among the sources of light that enter the light control element.
  • the low color temperature light source include a CIE A light source, an incandescent light bulb, and a halogen lamp.
  • the light source having a high color temperature include an LED light source having a corresponding color temperature, a shade in the daytime, and a blue sky. Light sources of these color temperatures are also important next to light sources of medium color temperature.
  • the source of the incident light can correspond to any of the intermediate color temperature, the low color temperature, and the high color temperature.
  • FIG. 3B shows an example of a spectrum of a light source having color temperatures of 3200K, 5600K, and 8000K.
  • each of the plurality of color temperatures can be dealt with as a source of incident light. Further, it is more preferable to be able to cope with a plurality of color temperatures including a medium color temperature.
  • the light control element can be expanded by being able to handle incident light of a plurality of color temperatures.
  • the light control element can exhibit high color reproducibility regardless of the color temperature of the incident light source.
  • a camera can exhibit high color reproducibility without identifying the color temperature of the light source.
  • the color sample may be a color checker (eg, x-rite ColorChecker).
  • variable transmittance of the light control device 1001 is VT( ⁇ )
  • the transmission spectrum of the transmission state is T 0 ( ⁇ )
  • the spectral sensitivity of the photodetector (RGB image pickup device) 1002 is RGB R D ( ⁇ ), D G ( ⁇ ) and D B ( ⁇ ).
  • Incident light 1003 having a spectrum of I 0 ( ⁇ ) is incident on the optical device 1000, and the signal intensities obtained from the photodetector 1002 when transmitted through the dimming element 1001 are S R , S G , and S B , respectively. To do. At this time, the signal intensities S RT , S GT , and S BT in the transmission state are described by the following equations.
  • ⁇ 0 is the lower limit wavelength of the detection light wavelength region of the photodetector
  • ⁇ 1 is the upper limit wavelength of the detection light wavelength region of the photodetector.
  • the signal intensities S RC , S GC , and S BC of the dimming element in the dimmed state are described by the following equations.
  • the transmittance of the dimming element in the dimmed state acts as the transmittance obtained by multiplying the transmissive state by the variable transmittance VT( ⁇ ).
  • the light control element in the transmissive state has a higher transmittance than the light control element in the dimmed state.
  • the light control element has the highest transmittance.
  • the dimming ratio between the transmissive state and the dimmed state of this light control element is 8 (ND8) or more. It is desirable that it is, and it is more preferable that it is 32 or more. There are two reasons for this.
  • the dimming element that absorbs light by combining a plurality of compounds having different light absorption characteristics is a light absorbing element
  • Multiple compounds are combined to form an absorbance (absorption) spectrum with a particular shape.
  • the shape of this absorbance spectrum is basically (ideally) constant regardless of the concentration.
  • the image sensor, which is a photodetector, and the amount of light that enters the human eye are determined by “incident light amount ⁇ transmittance”. Therefore, when discussing the reproducibility of a color standardized by the amount of light, the standardized transmittance is used.
  • the CR Max used as the degree of change in the detected signal ratio is the largest in the change (dimmed state/transmitted state or transmitted state/dimmed state) between the signal intensity ratio in the transmissive state and the signal intensity ratio in the dimmed state. .. That is, the maximum value among the following four ratios is CR Max .
  • the wavelength flatness TF of the light control device is TF>TF FP and CR Max ⁇ CR MaxFP .
  • the light control element according to the present embodiment preferably absorbs light by combining a plurality of compounds whose light absorption characteristics are changed by external stimulation.
  • a light control element using an EC compound is most preferably used because it can achieve both a light transmission state with high transmittance and a dimming state with low transmittance. The light control element using the EC element will be described in detail below.
  • EC elements include those using an inorganic material and those using an organic material.
  • An example of the former is one using tungsten oxide.
  • Polymeric and low molecular weight EC devices are used as the organic materials, and polythiophene is used as the former example.
  • a low molecular type EC device is preferably used. Specifically, it is preferable to improve the color reproducibility by selecting low molecular weight EC compounds having different light absorption wavelengths and combining those strong absorption areas and weak absorption areas.
  • two transparent conductive electrodes at least one of which is transparent, are arranged to face each other, an EC layer containing an EC compound is arranged in a space between them, and the periphery is sealed with a sealing material. Consists of By controlling the voltage between these electrodes, the EC element can be changed from the transmissive state to the dimmed state.
  • Electrode a material that is stably present in the operating environment of the EC element and is capable of rapidly advancing a redox reaction in response to an external voltage is preferably used.
  • a transparent conductive material such as tin-doped indium oxide (ITO) or fluorine-doped tin oxide (FTO) or a metal can be used. Since at least one of the electrodes is a transparent electrode, light is efficiently taken in from the outside of the EC element, interacts with the EC compound in the EC layer, and reflects the optical characteristics of the EC compound in the emitted light. You can
  • the sealing material is made of a material that is chemically stable, hardly permeates gas and liquid, and does not inhibit the redox reaction of the EC compound.
  • an inorganic material such as glass frit, an organic material such as an epoxy resin or an acrylic resin, a metal, or the like can be used.
  • the sealing material may have a function of holding the distance between the two electrodes by containing a spacer material or the like. This makes it possible to define the distance between the electrodes and the optical path length.
  • an inorganic material such as silica beads or glass fiber, or an organic material such as polyimide, polytetrafluoroethylene, polydivinylbenzene, fluororubber, or epoxy resin can be used.
  • the EC element includes a monopolar EC element in which an electrochemical reaction proceeds at one electrode and a complementary EC element in which an electrochemical reaction proceeds at both electrodes.
  • a complementary EC element is used as the dimming element according to the present embodiment, but in order to increase the dimming ratio between the transmissive state and the dimming state of the dimming element.
  • a typical complementary EC element has an anodic EC compound that changes from a transmissive state to a dimmed state by an oxidation reaction and a cathodic EC compound that changes from a transmissive state to a dimmed state by a reduction reaction.
  • the EC device in which the electrochemical reaction other than the electrochemical reaction of the EC compound is highly suppressed does not cause a color change in the dimmed state even when it is repeatedly operated. It is preferably used as a light control element.
  • the calculation is performed so that the total charge concentration of the anodic EC compound in the dimmed state and the total charge concentration of the cathodic EC compound in the dimmed state are substantially equal.
  • the charge concentration in the dimmed state refers to the charge required to create the concentration of the EC compound in the dimmed state
  • the number of reaction electrons used in the reaction for changing the EC material from the transmissive state to the dimmed state is a.
  • the concentration of the EC compound in the dimmed state can be expressed as a ⁇ b.
  • the expression that the total charge concentrations are substantially equal means that the difference in the total charge concentrations is within 10%, preferably within 5%.
  • the complementary EC element when constructing the variable transmittance spectrum, the sum of the dimmed charge concentration of the anodic EC compound and the dimmed charge concentration of the cathodic EC compound are calculated.
  • the plurality of compounds are preferably three or more compounds.
  • both the anodic EC compound and the cathodic EC compound are a plurality of compounds in order to secure the degree of freedom in constructing the variable transmittance spectrum under the limitation of the charge concentration. Preferably.
  • the EC compound in the EC element may be dissolved in a solvent or the like to form an EC layer, or may be immobilized on the electrode.
  • the extinction ratio between the transmission state and the extinction state can be increased by increasing the concentration of the adsorbed EC compound by using a porous electrode as the electrode.
  • the thickness of the EC layer is a range in which the EC compound whose transmittance changes is present, and its concentration is an average concentration in the thickness of the EC layer.
  • EC compounds are compounds whose light absorption characteristics repeatedly change in the light wavelength region targeted by the EC element due to redox reactions. Some EC compounds have a relatively small change extinction coefficient. Even such a compound having a relatively small change absorption coefficient has a small light absorption characteristic and contributes to the reaction charge. Therefore, in calculating the above-mentioned charge concentration, such a compound having a small change absorption coefficient is used. The calculation is performed by including it as an EC compound.
  • anodic EC compound examples include thiophene derivatives, amines having an aromatic ring (for example, phenazine derivatives, triallylamine derivatives), pyrrole derivatives, thiazine derivatives, triallylmethane derivatives, bisphenylmethane derivatives, xanthene derivatives, fluorane derivatives. , Spiropyran derivatives and the like.
  • amines having an aromatic ring for example, phenazine derivatives, triallylamine derivatives
  • pyrrole derivatives thiazine derivatives, triallylmethane derivatives, bisphenylmethane derivatives, xanthene derivatives, fluorane derivatives.
  • Spiropyran derivatives and the like examples include thiophene derivatives, amines having an aromatic ring (for example, phenazine derivatives, triallylamine derivatives), pyrrole derivatives, thiazine derivatives, triallylmethane derivatives
  • these compounds In the neutral state (reduced form), these compounds have an absorption peak in the ultraviolet region, have no absorption in the visible light region, and have a high transmittance in the visible light region. Then, when these molecules become radical cations (oxidized products) by the oxidation reaction, the absorption peak shifts to the visible light region and becomes a dimmed state.
  • the absorption wavelength of these molecules can be arbitrarily designed by enlarging or reducing the ⁇ -conjugation length and changing the substituent to change the ⁇ -conjugation system.
  • the low molecular weight here means a molecular weight of 2000 or less.
  • the cathodic EC compound is not particularly limited, and examples thereof include pyridine derivatives such as viologen derivatives and quinone compounds. Among these, pyridine derivatives such as viologen derivatives are most preferably used. These compounds typically have an absorption peak in the ultraviolet region in the divalent cation state (oxidized form), have no absorption in the visible light region, and have a high transmittance in the visible light region. I take the. Then, when these molecules become radical cations (reduced bodies) by the reduction reaction, the absorption peak shifts to the visible light region and becomes a dimmed state.
  • the absorption wavelength of these molecules can be arbitrarily designed by enlarging or reducing the ⁇ -conjugation length and changing the substituent to change the ⁇ -conjugation system.
  • the low molecular weight here means a molecular weight of 2000 or less.
  • the range of color difference is required to be smaller than the class C tolerance ( ⁇ E 00 : 6.5 to 13.0).
  • the class C tolerance is a color difference corresponding to one rate such as JIS standard color chart and Munsell color chart.
  • the range of color difference is required to be smaller than the class B tolerance ( ⁇ E 00 : 3.2 to 6.5).
  • the class B tolerance is a range that can be treated as the same color at the impression level, and is a color difference that may be claimed by the color difference in the paint industry and the plastic industry. More preferably, the range of the color difference is required to be smaller than the class A tolerance ( ⁇ E 00 : 1.6 to 3.2).
  • the class A tolerance is a color difference level that is hardly noticed in the color separation comparison, and is generally considered to be the same color.
  • the color reproducibility is improved by giving priority to the reduction of the detection signal ratio change (CR Max ) in each of the plurality of detection light wavelength regions of the photodetector.
  • CR Max detection signal ratio change
  • the preferable CR Max range of the light control device according to the present embodiment is 1.11 or less, more preferably 1.05 or less, and further preferably 1.023 or less.
  • the light control element according to the present embodiment realizes high color reproducibility even in an optical device including a light control element using a plurality of compounds whose light absorption characteristics are changed by an external stimulus. be able to. According to the present embodiment, rather than increasing the spectral flatness, priority is given to reducing the detection signal ratio change in each of the plurality of detection light wavelength regions of the photodetector, than the case where the spectral flatness is increased. Even higher color reproducibility can be realized.
  • the following optical devices can be realized.
  • a camera system that adjusts the amount of light using a variable ND filter
  • a variable transmittance window and variable transmittance spectacles that show a color that does not feel uncomfortable even when the amount of light is reduced are included.
  • a variable transmittance mirror anti-glare mirror
  • exhibits a color that does not feel uncomfortable even when the reflectance is reduced is included.
  • the light control element can be used for an optical filter such as a variable ND filter.
  • An optical filter according to another embodiment of the present invention has an EC element as a dimming element and an active element connected to this EC element.
  • the active element is an element that adjusts the amount of light that passes through the EC element, and specifically, a switching element for controlling the transmittance of the EC element can be mentioned.
  • switching elements include TFTs and MIM elements.
  • the TFT is also called a thin film transistor, and a semiconductor or an oxide semiconductor is used as its constituent material. Specific examples include amorphous silicon, low temperature polysilicon, and semiconductors having InGaZnO as a constituent material.
  • An image pickup apparatus includes the above-described optical filter having an EC element, and an image pickup element 110 that receives light that has passed through the optical filter as a photodetector.
  • a lens unit has the above-mentioned optical filter having an EC element and an image pickup optical system.
  • the imaging optical system is preferably a lens group having a plurality of lenses.
  • the optical filter may be arranged so that the light passing through the optical filter may pass through the image pickup optical system, or may be arranged so that the light passing through the image pickup optical system may pass through the optical filter. Further, the optical filter may be arranged between a plurality of lenses.
  • the optical filter is preferably provided on the optical axis of the lens. The optical filter can adjust the amount of light that has passed through the imaging optical system or the amount of light that has passed.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of an imaging device and a lens unit using an optical filter.
  • 5A shows an image pickup apparatus having the lens unit 102 using the optical filter 101
  • FIG. 5B shows an image pickup apparatus having the optical filter 101.
  • the lens unit 102 is detachably connected to the imaging unit 103 via a mount member (not shown).
  • the lens unit 102 is a unit having a plurality of lenses or lens groups.
  • the lens unit 102 represents a rear focus type zoom lens that performs focusing after the diaphragm.
  • the lens unit 102 includes a first lens group 104 having a positive refracting power, a second lens group 105 having a negative refracting power, and a third lens group 106 having a positive refracting power in order from the subject side (left side in the drawing). , And a fourth lens group 107 having a positive refractive power. Zooming is performed by changing the distance between the second lens group 105 and the third lens group 106, and part of the fourth lens group 107 is moved to perform focusing.
  • the lens unit 102 has, for example, an aperture stop 108 between the second lens group 105 and the third lens group 106, and an optical filter between the third lens group 106 and the fourth lens group 107.
  • the light passing through the lens unit 102 is arranged so as to pass through each of the lens groups 104 to 107, the aperture stop 108 and the optical filter 101, and the amount of light can be adjusted using the aperture stop 108 and the optical filter 101. ..
  • the configuration inside the lens unit 102 can be changed as appropriate.
  • the optical filter 101 can be arranged in front of (a subject side) or after (a side of the imaging unit 103) the aperture stop 108, and may be arranged in front of the first lens group 104. You may arrange
  • the form of the lens unit 102 can be appropriately selected, and in addition to the rear focus type, an inner focus type in which focusing is performed before the diaphragm may be used, or another type may be used.
  • a special lens such as a fisheye lens or a macro lens can be appropriately selected.
  • the image pickup unit 103 has a glass block 109 and an image pickup element 110.
  • the glass block 109 is a glass block such as a low pass filter, a face plate, and a color filter.
  • the image sensor 110 is a sensor unit that receives light that has passed through the lens unit 102, and an image sensor such as CCD or CMOS can be used. Further, an optical sensor such as a photodiode may be used, and an optical sensor that acquires and outputs information on the intensity or wavelength of light can be appropriately used.
  • the driving means such as an active element may be arranged inside the lens unit 102 or outside the lens unit 102.
  • the EC elements inside and outside the lens unit 102 are connected to the driving means through wiring to control the driving.
  • the imaging device itself may have the optical filter 101.
  • the optical filter 101 may be arranged at an appropriate position inside the image pickup unit 103, and the image pickup element 110 may be arranged so as to receive the light passing through the optical filter 101.
  • the optical filter 101 is arranged immediately before the image sensor 110.
  • the connected lens unit 102 does not need to have the optical filter 101, so that a dimmable imaging device using an existing lens unit can be configured.
  • Such an image pickup device can be applied to products having a combination of light amount adjustment and an image pickup element.
  • it can be used for a camera, a digital camera, a video camera, a digital video camera, and can also be applied to a product including an imaging device such as a mobile phone, a smart phone, a PC or a tablet.
  • optical filter according to the present embodiment As a light control member, it is possible to appropriately change the light control amount with a single filter, which has the advantages of reducing the number of members and saving space.
  • the optical filter, the lens unit, and the imaging device of the present embodiment it is possible to suppress color unevenness due to the peripheral sealing material in the EC element. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quality of the image obtained by capturing the light transmitted or reflected by the optical filter.
  • a window material according to another embodiment of the present invention has an EC element 1 as a light control element and an active element connected to the EC element.
  • 6A and 6B are diagrams schematically showing an example of the window member according to the present embodiment, FIG. 6A is a perspective view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line XX′ of FIG. 6A.
  • the window member 111 in FIG. 6 is a light control window, and includes the EC element 1, a transparent plate 113 (a pair of substrates) that holds the EC element 1, and a frame 112 that surrounds and integrally forms the whole.
  • an EC layer 13 containing an EC compound is arranged between electrodes 11a and 11b formed on substrates 10a and 10b, and a sealing material 12 holding the EC layer 13 surrounds the outer periphery of the EC layer 13.
  • the active element is an element that adjusts the amount of light that passes through the EC element 1, and may be directly connected to the EC element 1 or indirectly. Further, the active element may be integrated within the frame 112 or may be arranged outside the frame 112 and connected to the EC element 1 through wiring.
  • the transparent plate 113 is not particularly limited as long as it is a material having a high light transmittance, and is preferably a glass material in consideration of its use as a window.
  • the EC element 1 is a component independent of the transparent plate 113, but the substrate 10 of the EC element 1 may be regarded as the transparent plate 113, for example.
  • the frame 112 may be made of any material, but at least a part of the EC element 1 may be covered and the frame 112 may be generally regarded as a frame.
  • Such a dimming window can also be called a window material having an electronic curtain, and when the EC element 1 is in a transmissive state, a sufficient amount of transmitted light can be obtained with respect to the incident light, and when the EC element 1 is in a dimmed state, the incident light can be surely shielded. Modulated optical properties are obtained.
  • the window material according to the present embodiment can be applied, for example, to the purpose of adjusting the amount of sunlight entering the room during the day. Since it can be applied to not only the amount of sunlight but also the amount of heat, it can be used to control the brightness and temperature of the room. It can also be used as a shutter to block the view from the outside to the inside.
  • Such a dimming window can be applied not only to a glass window for a building but also to a window of a vehicle such as an automobile, a train, an airplane or a ship, a filter of a display surface of a clock or a mobile phone.
  • optical device including a variable ND filter that uses a complementary EC element that absorbs light by combining a plurality of EC materials that electrically change light absorption characteristics will be described as an example.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • ⁇ Anodic EC compound Specific examples of the anodic EC compound used in this example are shown below. However, the EC compound used in the present invention is not limited to these.
  • the EC compounds (1) to (3) can be synthesized by using the reaction represented by the following formula (A).
  • R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group or a phenoxy group
  • R 2 is an alkyl group or an aryl group.
  • EC compounds (1) to (3) can be synthesized by reduction of the phenazine ring and isopropylation.
  • the halogen compound (X is a halogen) of the substituted phenazine represented by the formula (B) and the ortho position (R 3 , R 4 )
  • a precursor can be synthesized by a known Pd-catalyzed coupling reaction with a combination of phenylboronic acid or a boronic acid ester compound having a substituted alkyl group or an alkoxy group.
  • the phenoxy group at the 7-position of the phenazine ring will be introduced prior to the reaction of formulas (A) and (B).
  • the phenoxy group can be introduced into a halogenated form of phenazine by a coupling reaction using a known Cu catalyst using phenol.
  • the synthetic scheme of the EC compound (3) including the meanings of the specific examples of the reactions of the formulas (A) and (B) is shown in the following formula (C).
  • EC compound (3) can be synthesized, for example, by the following procedure.
  • the first-step intermediate 2-isopropoxy-6-methoxyphenylboronic acid
  • a toluene/1,4-dioxane mixed solvent dissolved oxygen was removed with nitrogen.
  • Pd(OAc) 2 2-dicyclohexylphosphino-2',6'-dimethoxybiphenyl (S-Phos) and tripotassium phosphate were added, and the mixture was refluxed for 15 hours.
  • the reaction solution was concentrated under reduced pressure and separated and purified by silica gel chromatography to obtain a yellow solid second-stage intermediate.
  • the second-stage intermediate 2-iodopropane
  • 2-iodopropane was mixed in a mixed solvent of acetonitrile/water, and dissolved oxygen was removed with nitrogen.
  • Sodium hydrosulfite and potassium carbonate were added, and the mixture was refluxed for 10 hours.
  • the reaction solution was concentrated under reduced pressure and separated and purified by silica gel chromatography to obtain a solid EC compound (3).
  • the EC compounds (4) and (5) can be synthesized by using the reaction represented by the following formula (D).
  • R 4 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 5 is a hydrogen atom or a tert-butyl group.
  • 3-methyl-4-chloropyridine hydrochloride, 4-pyridylboronic acid, tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0), tricyclohexylphosphine, and tripotassium phosphate were added to the reaction vessel in dioxane.
  • the reaction was performed by heating and refluxing with a water solvent under a nitrogen stream for 8 hours.
  • the reaction mixture was concentrated, extracted with ethyl acetate, and subjected to silica gel column chromatography and recrystallization to give 3-methyl-4,4'-bipyridine.
  • R is an alkyl group or a substituted alkyl group.
  • the first intermediate, diethylene glycol, and hydrazine monohydrate were added to the reaction vessel and reacted at 100°C for 12 hours.
  • the second intermediate, DMF was added to the reaction vessel and cooled in an ice bath. Then, potassium tert-butoxide was added and the mixture was stirred at the same temperature for 30 minutes, and iodomethane diluted with DMF was added dropwise. After stirring at the same temperature for 30 minutes, the mixture was reacted at room temperature for 3 hours. The obtained reddish brown suspension was added to saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, extracted with ethyl acetate, washed with water and saturated brine, dried and concentrated to give a black-yellow solid. This was separated and purified by silica gel chromatography to obtain 9,9-dimethyl-2,7-diazafluorene as a beige solid.
  • ITO indium-doped tin oxide
  • a change absorbance (a value obtained by subtracting the absorbance of the compound in the transmitted state from the absorbance in the dimmed state) of an EC compound was obtained.
  • the EC compound was dissolved in a propylene carbonate solution of 0.1 mol/L tetrabutylammonium hexafluorophosphate at a concentration of 1 mmol/L.
  • a platinum mesh electrode was used as a working electrode, a platinum wire electrode was used as a counter electrode, and an Ag/Ag + electrode was used as a reference electrode.
  • a potential for EC compound to be in a dimmed state was applied for 120 s, and a change absorbance spectrum was obtained. Obtained.
  • anodic EC compound and one kind of cathodic EC compound were dissolved in propylene carbonate at a concentration of 0.05 mol/L, and an EC device was produced using this solution.
  • the anodic EC compound and the cathodic EC compound have the same amount of electric charge used to create the dimmed state.
  • the change extinction coefficient of the EC compound having the opposite polarity was determined using the change extinction coefficient of the reference compound.
  • FIG. 7 shows the change extinction coefficient ⁇ ( ⁇ ) spectra of the EC compounds (1) to (6).
  • the variable transmittance VT( ⁇ ) is calculated after determining the change extinction coefficient ⁇ ( ⁇ ) because it is a complementary EC element.
  • the change absorbance ( ⁇ ( ⁇ ) It is also possible to directly calculate (without determining) the variable transmittance VT( ⁇ ) and also its wavelength flatness TF.
  • variable transmittance VT( ⁇ ) is constructed using the ⁇ ( ⁇ ) spectra of the EC compounds (1) to (6) shown in FIG. 7.
  • three kinds of EC compounds (1) to (3) are anodic compounds, and three kinds of EC compounds (4) to (6) are cathodic compounds, and a total of 6 kinds of EC compounds are used. Is.
  • the detection light wavelength region of the photodetector at this time the region of 425 nm or more and 680 nm or less of the photodetector shown in FIG. 2 was used.
  • FIG. 8 shows spectra obtained by combining ⁇ EC( ⁇ ) of a plurality of EC compounds (1) to (6) and optimizing CR Max for various light sources shown in FIG.
  • FIG. 8A shows a variable absorbance spectrum VA( ⁇ ) obtained by combining the absorbances of the EC compounds (1) to (6)
  • FIG. 8B shows a variable transmittance VT( ⁇ ) obtained by converting VA( ⁇ ) into transmittance.
  • the wavelength flatness TF in the detection light wavelength region is 178%
  • CR Max 1.09 calculated using the spectrum of natural light in the daytime shown in FIG. 3A.
  • Table 1 shows the concentration (unit: mmol L ⁇ 1 ) of the plurality of EC compounds (1) to (6) in the dimmed state at this time.
  • FIG. 9 shows a spectrum obtained by combining ⁇ ( ⁇ ) of a plurality of EC compounds (1) to (6) and minimizing the wavelength flatness of the variable transmittance by the minimization calculation.
  • FIG. 9A shows a variable absorbance spectrum VA( ⁇ ) in which the absorbances of the EC compounds (1) to (6) are combined
  • FIG. 9B shows a variable transmittance VT FP ( ⁇ ) in which the flatness is minimized.
  • the wavelength flatness TF in the detection light wavelength region at this time is 65.4%, and this value is the highest wavelength flatness TF FP in the combination of this compound.
  • CR MaxFP 1.15 calculated using the spectrum of natural light in the daytime shown in FIG. 3A.
  • concentrations (unit: mmol L ⁇ 1 ) of the plurality of EC compounds (1) to (6) in the dimmed state at this time are shown in the table below.
  • FIG. 10A shows a transmission state (ND OFF) and a dimming state (ND OFF) of an ND filter having “(A) variable transmittance VT( ⁇ ) in which detection signal ratio change (CR Max ) reduction is prioritized over spectral flatness”.
  • 2 shows the transmission spectrum of ND64).
  • FIG. 10B using the transmission spectrum of FIG. 10A, the daytime natural light spectrum of FIG. 3A, and the spectral sensitivity of FIG. 2A, the colors when shooting 24 patterns of the color checker as subjects are L * a * b *. Plotted on the a * b * plane of space. In this figure, the closer the plot of the transmission state of the ND filter and the plot of the dimming state, the higher the color reproducibility.
  • FIG. 11A shows a transmission spectrum of a transmission state (ND OFF) and a dimming state (ND64) of an ND filter having “(B) variable transmittance VT FP ( ⁇ ) with priority given to spectrum flatness”.
  • ND OFF transmission state
  • ND64 dimming state
  • FIG. 11B using the transmission spectrum of FIG. 11A, the spectrum of daylight of FIG. 3A, and the spectral sensitivity of FIG. 2A, the 24 patterns of the color checker and the light source itself are photographed as subjects, and 25 colors are L *. Plotted on the a * b * plane of the a * b * space.
  • variable transmittance VT( ⁇ ) is constructed using the ⁇ ( ⁇ ) spectra of the EC compounds (1) to (5) and (7) shown in FIG. 7.
  • three types of EC compounds (1) to (3) are anodic compounds
  • three types of EC compounds (4), (5), and (7) are cathodic compounds
  • the EC compound used is There are 6 types in total.
  • the detection light wavelength region of the photodetector at this time the region of 425 nm or more and 680 nm or less of the photodetector shown in FIG. 2 was used.
  • the EC compounds ((4), (5), (7) are in the R region of the photodetector
  • the EC compounds (2), (3) are in the G region of the photodetector
  • a plurality of EC compounds (1) to (5) and ⁇ ( ⁇ ) of (7) are combined, and the variable transmittance VT is optimized for various light sources shown in FIG. 3 so that CR Max is reduced.
  • Table 3 shows CRMax calculated using the spectra of the daylight shown in FIG. 3A and the light sources of the color temperatures of 3200K, 5600K, and 8000K shown in FIG. 3B.
  • Table 4 shows the concentration (unit: mmol L ⁇ 1 ) of the plurality of EC compounds (1) to (5) and (7) in the dimmed state.
  • a variable transmittance VTFP ( ⁇ ) is obtained by combining ⁇ ( ⁇ ) of a plurality of EC compounds (1) to (5) and (7) and minimizing the wavelength flatness of the variable transmittance by the minimization calculation. ) Is shown.
  • the wavelength flatness TF in the detection light wavelength region at this time is 69.5%, and this value is the highest wavelength flatness TF FP in the combination of this compound.
  • Table 5 shows CR Max calculated using the spectra of the natural light of daytime shown in FIG. 3A and the light sources of color temperatures 3200K, 5600K, and 8000K shown in FIG. 3B.
  • Table 6 shows the concentration (unit: mmolL ⁇ 1 ) of the plurality of EC compounds (1) to (5) and (7) in the dimmed state.
  • FIG. 13 a variable transmittance VT( ⁇ ) spectrum in which detection signal ratio change (CR Max ) reduction in FIG. 12A is prioritized over spectral flatness, a plurality of light sources, and spectral sensitivity in FIG.
  • the colors when 24 patterns were taken as subjects were plotted on the a*b* plane of the L*a*b* space.
  • the light sources are daylight natural light shown in FIG. 13A: FIG. 3A, color temperature 3200K shown in FIG. 13B: FIG. 3B, FIG. 13C: same 5600K, and FIG. 13D: same 8000K.
  • FIG. 13D same 8000K.
  • FIG. 14 the color when the 24 patterns of the color checker are photographed as subjects using the variable transmittance VT FP ( ⁇ ) spectrum in which the spectral flatness of FIG. 12B is prioritized, a plurality of light sources, and the spectral sensitivity of FIG. 2A are used.
  • VT FP variable transmittance
  • FIG. 14 Were plotted on the a*b* plane of the L*a*b* space.
  • the same four types as in FIG. 13 were used.
  • FIG. 14 shows that the ND filter giving priority to CR Max shown in FIG. 13 has higher color reproducibility than the ND filter giving priority to spectral flatness shown in FIG. Table 7 shows a comparison of the maximum values of the color difference ( ⁇ E 00 ) of 25 colors in each light source.

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Abstract

本発明の調光素子（１００１）は、複数の化合物を有し、前記複数の化合物は、それぞれ吸収波長が異なる化合物であり、前記複数の化合物の光吸収特性変化を組み合わせた可変透過率ＶＴ（λ）を有し、ＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰである。　ここで、　ＣＲＭａｘ：光検出器（１００２）の検出光波長領域ごとの透過光の信号強度比の、透過状態と減光状態とにおける比（減光状態／透過状態または透過状態／減光状態）の最大値　ＣＲＭａｘＦＰ：前記検出光波長領域における前記ＶＴ（λ）の波長平坦性ＴＦが最小値ＴＦＦＰとなる前記複数の化合物の濃度比におけるＣＲＭａｘ である。

Description

調光素子
　本発明は、調光素子に関する。
　調光素子の一つであるＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタは、色に対する影響を抑えながら光量を低減するフィルタであり、静止画や動画撮影に広く用いられている。近年ＮＤフィルタの減光度を電気的に変化させることができる可変ＮＤフィルタが実用化され、これまで不可能であった像表現が可能となってきている。この可変ＮＤフィルタには外部刺激により（特に電気的に）光吸収特性が変化する複数の化合物が用いられ、その複数の化合物の光吸収の組合せにより色への影響を抑えた減光度の制御を実現している。
　ＮＤフィルタの重要な特性の一つに色に対する影響が小さい（色再現性が高い）ことが挙げられる。理想的なＮＤフィルタは透過率が透過光の波長に依らず一定（波長平坦性が最高）なものであり、そのようなＮＤフィルタは光量低減による色変化をゼロにできる。そのため従来のＮＤフィルタでは、スペクトル平坦性を高めることで色再現性を向上させてきた。
　特許文献１には、スペクトル平坦性の高い多層膜を用いた減光度の変化しない（減光度固定の）ＮＤフィルタが記載されている。このように高いスペクトル平坦性を有するＮＤフィルタは高い色再現性を示す。
特開２００９－１７５２２５号公報
　外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物を用いた可変ＮＤフィルタでは、複数の化合物の吸収スペクトルの組合せによりＮＤ性を発現する。そのため、減光度の変化しないＮＤフィルタ（従来の減光度固定のＮＤフィルタ）のように平坦性の高いスペクトルを実現することは困難である。本発明者らはスペクトル平坦性を高める工夫を重ねて行ってきたが、高度の高い色再現性を実現することが困難であった。
　そこで本発明は、高い色再現性を有した可変ＮＤフィルタ等の調光素子の提供を目的とする。
　すなわち、本発明の調光素子は、複数の化合物を有する調光素子であって、
　前記複数の化合物は、それぞれ吸収波長が異なる化合物であり、
　前記複数の化合物の光吸収特性変化を組み合わせた可変透過率ＶＴ（λ）を有し、
　ＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰであることを特徴とする。
　ＣＲＭａｘ：光検出器の検出光波長領域ごとの透過光の信号強度比の、透過状態と減光状態とにおける比（減光状態／透過状態または透過状態／減光状態）の最大値
　ＣＲＭａｘＦＰ：前記検出光波長領域における前記ＶＴ（λ）の波長平坦性ＴＦが最小値ＴＦＦＰとなる前記複数の化合物の濃度比におけるＣＲＭａｘ
　本発明によれば、高い色再現性を有した調光素子を提供することができる。
本実施形態に係る調光素子を備えた光学装置の一例を模式的に示す図である。 光検出器の分光感度の一例を示す図である。 光検出器の分光感度の一例を示す図である。 光源のスペクトルの一例を示す図である。 光源のスペクトルの一例を示す図である。 ＣＲＭａｘとΔＥ００の関係を示す図である。 撮像装置およびレンズユニットの一例を模式的に示す図である。 撮像装置およびレンズユニットの一例を模式的に示す図である。 窓材の一例を模式的に示す図である。 窓材の一例を模式的に示す図である。 実施例のＥＣ化合物の変化吸光度スペクトルである。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したスペクトルである。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したスペクトルである。 波長平坦性を優先して最適化したスペクトルである。 波長平坦性を優先して最適化したスペクトルである。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタのスペクトル変化とそれを通した色変化を示す図である。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタのスペクトル変化とそれを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタのスペクトル変化とそれを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタのスペクトル変化とそれを通した色変化を示す図である。 波長平坦性、ＣＲＭａｘをそれぞれ優先して最適化したＮＤフィルタの透過スペクトルである。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 ＣＲＭａｘを優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。 波長平坦性を優先して最適化したＮＤフィルタを通した色変化を示す図である。
　本発明の一実施形態に係る調光素子は、複数の化合物を有し、当該化合物の複数の吸収スペクトルの重ね合せにより、可視光領域に光吸収を有する。横軸を波長とし、縦軸を透過率として、調光素子の吸収スペクトルを得られる。複数の化合物の濃度比等により吸収スペクトルを平坦に近づけることができる。本発明の一実施形態に係る調光素子は、吸収スペクトルの平坦性よりも色再現性を重視した素子であり、色再現性のパラメーターＣＲＭａｘによって評価される。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に含まれる。
　≪調光素子を備えた光学装置≫
　図１は、本実施形態の調光装置を備えた光学装置の一例を示す模式である。図１において、光学装置１０００は、可変ＮＤフィルタ等の調光素子１００１と、ＲＧＢ等の複数の検出光波長領域を持つ、撮像素子等の光検出器１００２を有する。尚、光学装置１０００とは別に光検出器を設ける場合には、光学装置１０００は光検出器１００２を有さなくてよい。本実施形態に係る光学装置は、例えば外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物等の複数の化合物を組み合わせて光を吸収する調光素子を備えた光学装置である。この光学装置の例としては、可変ＮＤフィルタ付きのカメラシステム（カメラ、レンズを含む）、透過率可変窓、透過率可変眼鏡、反射率可変ミラーを挙げることができる。
　＜光検出器＞
　本実施形態に係る調光素子は、特定の光検出器を対象としたものである。言い換えると、この調光素子は特定の光検出器との組み合わせで機能を発揮するように設計されたものである。その例としては、カメラシステムとＣＭＯＳセンサのような撮像素子の組み合わせ、透過率可変窓と人の目の組み合わせ、透過率可変眼鏡と人の目の組み合わせ、反射率可変ミラーと人の目の組み合わせを挙げることができる。この光検出器は、複数の検出光波長領域を持つ光検出器である。具体的には、撮像用のＣＭＯＳセンサの例であればＲ，Ｇ，Ｂ、人の目の例であれば一例としてＣＩＥ等色関数のｘバー，ｙバー，ｚバーの複数の検出光波長領域を持つ。
　≪外部刺激により光吸収特性が変化する化合物≫
　本実施形態に係る調光素子は、外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物を組み合わせて光を吸収することが好ましい。この場合の外部刺激の例としては、電気的刺激、熱的刺激、光刺激、ｐＨ刺激などが挙げられる。外部刺激により光吸収特性が変化する化合物の例としては、エレクトロクロミック（以降ＥＣと記載することがある）化合物、液晶化合物（ゲスト・ホスト液晶を含む）、サーモクロミック化合物、フォトクロミック化合物、ｐＨ応答性化合物が挙げられる。中でも安定性、外部からの制御の容易性、応答速度の観点から電気的に光吸収特性が変化する化合物が好ましく用いられる。電気的に光吸収特性が変化する化合物の中でもエレクトロクロミック化合物（ＥＣ化合物）、液晶化合物が好ましく用いられる。なかでもＥＣ化合物を用いた調光素子は透過率の高い光透過状態と透過率の低い減光状態を両立できるため、ＥＣ化合物を用いることが好ましい。
　これらの外部刺激により光吸収特性が変化する化合物を用いて調光素子を作製するためには、単一の化合物の光吸収特性変化だけで高い色再現性を得ることが容易でなく、複数の化合物の光吸収特性変化を利用することが好ましく行われる。複数の化合物の光吸収特性変化を効果的に利用するためには、これら複数の化合物としてそれぞれ光吸収波長が異なる化合物を選択し、それらの吸収の強いところと弱いところを組み合わせることで色再現性を向上させることが有用である。
　本実施形態に係る調光素子は、外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物を組み合わせて光を吸収することで可変ＮＤフィルタの色再現性向上させる。複数である理由は、この化合物が単数であれば、可変ＮＤフィルタのスペクトルを構成するスペクトル形状は決定されており、色再現性の向上を（そのスペクトル以上に）図ることはできないためである。この複数の化合物は、３以上の化合物であることが好ましい。この理由を以下に記述する。１．異なる可変吸収スペクトルを有する化合物の組み合わせで可変透過率スペクトルを形成する際に、化合物の種類が多ければ、より詳細な吸収波長の補完が可能となり、より高い色再現性、および色再現性に対する実質的な光源影響を抑制することが可能になるため。２．ＮＤフィルタが対象とする分光器は、人間の目やＲＧＢセンサに代表されるように３種類以上の検出波長領域を持つ。そのため、複数の化合物が３種類以上の化合物であれば、それぞれの検出波長領域に対応する光吸収の程度を、比較的に他の化合物に対して自由度高く行うことができ、本発明のＣＲＭａｘ優先による効果を飛躍的に増大させることができるため。具体的な化合物の数としては、４以上が好ましく、６以上がさらに好ましい。
　上述の観点から光検出器の複数の検出光波長領域のそれぞれ１つに、前記複数の化合物から選択される化合物の少なくとも１つが、可変吸収スペクトルのピークを有することが好ましい。これによって、光検出器の検出光波長領域に対応する光吸収の設定を他の化合物に対してさらに自由度高く行うことができる。この場合の光検出器の複数の検出光波長領域のそれぞれ１つとは、光検出器の規格化された感度スペクトルにおいて、最大となる検出波長領域の波長領域である。例としては、図２（Ｂ）において、複数の検出光波長領域（ｘバー、ｙバー、ｚバー）の検出光領域はｘバー：５８０～６８０ｎｍ、ｙバー：５００ｎｍ～５８０ｎｍ、ｚバー：４２５ｎｍ～５００ｎｍである。これらそれぞれの領域に複数の化合物から選択される化合物の少なくとも１つが、可変吸収スペクトルのピークを有することが好ましい。
　≪色再現性向上の原理≫
　本実施形態に係る調光素子では、従来の調光素子と異なりスペクトル平坦性を高めることよりも、光検出器の複数の検出光波長領域それぞれにおける検出信号比変化を低減することを優先することで色再現性を向上させる。本実施形態に係る調光素子における色再現性向上の原理について以下に詳細に説明する。
　＜ＶＴ（λ）＞
　本実施形態に係る調光素子が有する光吸収特性が変化する複数の化合物のそれぞれの光吸収特性変化（例として変化吸光係数Δε（λ））を組み合わせた可変透過率をＶＴ（λ）とする。ここで、変化吸光係数Δε（λ）とは、本実施形態に係る光吸収特性が変化する化合物の減光状態におけるモル吸光係数から、同化合物の透過状態におけるモル吸光係数を差し引いたモル吸光係数の変化成分である。また、可変透過率ＶＴ（λ）は、本実施形態に係る調光素子の減光状態の透過率を、同調光素子の透過状態における透過率で割った変化成分である。光吸収特性が変化するある化合物ｎの変化吸光係数をΔεｎ（λ）、減光状態の濃度をＣｎ、調光素子の光路長をＬとすると、ＶＴ（λ）は以下の式（１）で記述できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　光路長Ｌ、減光状態の濃度Ｃｎの例について以下に記述する。光路長Ｌの例としては、透過型ＮＤフィルタでは光吸収特性が変化する化合物が保持されている層の厚さを挙げることができ、ＮＤフィルタの裏面で反射して光がＮＤフィルタ内部を往復する場合には、その層の厚さの二倍を挙げることができる。濃度Ｃｎは光吸収特性が変化する化合物が保持されている層の厚さにおける減光状態にある光吸収特性が変化する化合物の平均濃度である。ここで、減光状態にあるとは、光吸収特性が変化する化合物の変化しうる状態が、調光素子が透過状態の時より減光状態にあるときに多くとられる状態であることを意味する。具体的な例としては、可視光領域の光吸収特性変化のあるＥＣ化合物や二色性色素の可視光領域における光吸収の大きな状態を挙げることができる。
　＜ＴＦ＞
　光検出器の検出光波長領域におけるＶＴ（λ）の波長平坦性をＴＦとする。この光検出器の検出光波長領域とは、光検出器が有意な分光感度を有する波長領域のことである。また光検出器の分光感度とは、その光検出器にとっての通常の構成で用いられた時の分光感度である。具体的には、光検出器がカメラシステムとして用いられる場合には、そのカメラシステムで通常用いられるＵＶ，ＩＲカットフィルタ、ローパスフィルタ等の他の光学要素を含んだ分光感度のことである。図２Ａには光検出器がカメラシステムとして用いられる場合のＵＶ，ＩＲカットフィルタ、ローパスフィルタの透過率の影響を含んだＲＧＢ撮像素子の分光感度の例を示す。また光検出器が人の目の場合には、ＣＩＥの等色関数がこれに当たる。図２ＢにはＣＩＥの等色関数を示す。これらの光検出器の検出光波長領域の典型的な例として４２５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域を挙げることができる。さらに一つの例としては、光検出器の分光感度の最大値の１０％以上の感度を持つ波長領域を挙げることができる。波長平坦性ＴＦは、下記式（２）の通り、ＶＴ（λ）の上記光検出器の検出光波長領域における最大値と最小値の差を平均値で割ることで求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　＜入射する光＞
　調光素子に入射する光について記述する。調光素子に入射する光の光源としては、調光素子を用いる頻度の最も高い昼間の自然光が第一に挙げられる。ここで調光素子に入射する光の光源光について説明する。調光素子に入射する光の光源光とは、調光素子に入射する光の源（光源）から出射される光そのもの、または、光源から出射される光がフィルタ等を透過した光を意味する。例えば人工光源の照明を使用する場合には、その人工光源から出射される光、人工光源から出射される光にフィルタ等を設置して照明等として使用する場合には、そのフィルタ等を通した光を指す。例えば地球上の太陽光について考えると、地球の大気を透過して地表に到達した太陽光のことである。図３Ａには、昼間の自然光のスペクトルの例を示す。定義された光源の例としては、ＣＩＥのＤ６５、Ｄ５５、Ｄ５０、Ｂ光源、Ｃ光源を挙げることができる。本実施形態に係る調光素子は、この昼間の自然光に対して対応できることを基本とすることが好ましい。光の色を表現する尺度としては、色温度が広く使用されている。色温度によって調光素子に入射する光の源（光源）を分類すると、以下の３種類に分類することができる。色温度が１８００Ｋから４０００Ｋの低色温度、色温度が４０００Ｋから７０００Ｋの中色温度、色温度が７０００Ｋから１２０００Ｋの高色温度。調光素子に入射する光の源としては、上述のように昼間の自然光が第一に挙げられるので、調光素子に入射する光の源の中で中色温度が重要になる。低色温度の光源としては、ＣＩＥのＡ光源、白熱電球、ハロゲンランプ等を挙げることができる。高色温度の光源としては対応する色温度のＬＥＤ光源や、昼間の日陰、青空を挙げることができる。これらの色温度の光源も、中色温度の光源に次いで重要である。本実施形態に係る調光素子では入射光の源として、第二に中色温度、低色温度、高色温度のいずれかに対応できることが好ましい。それぞれの色温度に対応する光源の例として、図３Ｂには、色温度３２００Ｋ，５６００Ｋ，８０００Ｋの光源のスペクトルの例を示す。実施形態に係る調光素子では、入射する光の源として、複数の色温度に対して、それぞれ対応できることが好ましい。また中色温度を含む複数の色温度に対応できることがさらに好ましい。例示すると、中色温度と低色温度、中色温度と高色温度、中色温度と低色温度と高色温度に対応できることが好ましい。ここで、ある色温度の入射する光の源に対応できるとは、その光源を用いた場合においても、ＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰを実現できることを意味する。複数の色温度の入射光に対して対応できることで調光素子の適用範囲を拡大することができる。具体的には、入射光の源の色温度に依らず調光素子は高い色再現性を発揮することができる。例えばカメラであれば光源の色温度を識別することなく、高い色再現性を発現することができる。また、調光素子の色再現性を向上させるためには、さまざまな色を忠実に再現することが望まれる。そのため、上述の光源光を様々な色のサンプルに反射させた光を調光素子に入射する光として想定するのが好ましい。色のサンプルの具体例としてはカラーチェッカー（例えばｘ－ｒｉｔｅ　ＣｏｌｏｒＣｈｅｃｋｅｒ）を挙げることができる。
　＜ＣＲＭａｘ＞
　本実施形態に係る調光素子では、スペクトル平坦性を高めることよりも、光検出器の複数の検出光波長領域それぞれにおける検出信号比変化を低減することを優先することで色再現性を向上させる。この検出信号比変化の程度を表す値として用いるＣＲＭａｘについて図１の光学装置の模式図を用いて説明する。調光素子１００１の可変透過率をＶＴ（λ）、透過状態の透過スペクトルをＴ０（λ）、光検出器（ＲＧＢ撮像素子）１００２の分光感度をＲＧＢそれぞれＤＲ（λ），ＤＧ（λ），ＤＢ（λ）とする。この光学装置１０００にＩ０（λ）のスペクトルを持つ入射光１００３が入射し、調光素子１００１を透過したときの光検出器１００２から得られる信号強度をそれぞれＳＲ，ＳＧ，ＳＢとする。この時、透過状態のときの信号強度ＳＲＴ，ＳＧＴ，ＳＢＴは下式で記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、λ０は、光検出器の検出光波長領域の下限波長、λ１は、光検出器の検出光波長領域の上限波長である。同様に、減光状態の調光素子（透過状態からの可変透過率をＶＴ（λ）とする）の信号強度ＳＲＣ，ＳＧＣ，ＳＢＣは下式で記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　減光状態の調光素子の透過率は、透過状態に可変透過率ＶＴ（λ）をかけた透過率として作用する。この透過状態の調光素子は、減光状態の調光素子より透過率の高い状態である。典型的には調光素子の最も透過率の高い状態である。調光素子の最も透過率の高い状態のスペクトルの与える色再現性が低い場合には、調光素子として有効に使用できる範囲で透過状態を選択することが好ましい。この調光素子の透過状態と減光状態との減光比（同じ光量の光を入射し、出射される光の光量の比（透過状態／減光状態））は、８（ＮＤ８）以上であることが望ましく、３２以上であることがさらに好ましい。これには二つの理由がある。
　１．調光素子としての有用性
　減光比が８以下である場合には、調光素子の調整可能な範囲が限定的であり調光素子としての適用範囲が強く限定されてしまうためである。また、減光比が３２以上ある場合には、調光素子としての応用可能性が飛躍的に拡大するためである。
　２．減光比が大きいほど高い色再現性を実現することが困難になるため
　本実施形態に係る光吸収特性が変化する複数の化合物を組み合わせて光を吸収する調光素子は光吸収素子であり、複数の化合物を組み合わせて特定の形状を持つ吸光度（吸収）スペクトルを形成する。この吸光度スペクトルの形状は、基本的には（理想的には）濃度によらず一定である。一方、光検出器である撮像素子や、人間の目に入る光量は「入射光量×透過率」によって決定される。このため光量によって規格化された色について再現性を議論する場合には規格化された透過率を用いて行うことになる。ここで吸光度Ａｂｓと透過率Ｔの関係はＴ＝１０－Ａｂｓであるため、吸光度の波長によるばらつきの影響は、吸光度が大きくなるほど指数関数的に大きくなる。このため減光比が８以下と小さい場合には、調光素子の減光度変化が色再現性へ与える影響は比較的に小さい。一方で減光比が８以上の場合には、調光素子の減光度変化が色再現性へ与える影響は大きくなり、３２以上の場合には非常に大きくなる。本実施形態に係る調光素子の手法を用いることで、このような大きな減光比の領域においても、調光素子に高い色再現性を与えることができる。
　この時、ＲＧＢのＧを基準として透過状態の光検出器の検出光波長領域ごとの信号強度比ｒＲＧＴ、ｒＢＧＴは下式で記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　同様に、減光状態の光検出器の検出光波長領域ごとの信号強度比ｒＲＧＣ、ｒＢＧＣは下式で記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　検出信号比変化の程度として用いるＣＲＭａｘは、透過状態の信号強度比と減光状態の信号強度比との変化（減光状態／透過状態または透過状態／減光状態）の最も大きいものになる。すなわち以下の４つの比のなかで最大の値がＣＲＭａｘである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　複数の化合物の光吸収特性変化スペクトルを組み合わせた透過スペクトルの波長平坦性の最小値をＴＦＦＰ、その際のＣＲＭａｘをＣＲＭａｘＦＰとする。この最小値ＴＦＦＰと、ＴＦＦＰを与える可変透過率ＶＴＦＰ（λ）は、複数の化合物の光吸収特性変化スペクトルを用いて最小化計算を行うことによって算出できる。そしてＣＲＭａｘＦＰは、ＶＴＦＰ（λ）と上に示した式を用いて算出する。本実施形態に係る調光素子では、スペクトル平坦性を高めることよりも、光検出器の複数の検出光波長領域それぞれにおける検出信号比変化を低減することを優先する。そのため、本実施形態に係る調光素子の波長平坦性ＴＦは、ＴＦ＞ＴＦＦＰであり、かつＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰである。
　≪エレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）≫
　本実施形態に係る調光素子は、外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物を組み合わせて光を吸収することが好ましい。ＥＣ化合物を用いた調光素子は透過率の高い光透過状態と透過率の低い減光状態を両立できるため、最も好ましく用いられる。以下にＥＣ素子を用いた調光素子について詳細に記載する。
　ＥＣ素子としては、無機材料を用いたもの、有機材料を用いたものがあり、前者の例としては、酸化タングステンを用いたものが挙げられる。有機材料を用いたものとしては、高分子型、低分子型のＥＣ素子があり、前者の例としては、ポリチオフェンを用いたものが挙げられる。色再現性の高い調光素子を作製するためには、光吸収特性を精密に制御する必要があり、この観点から低分子型のＥＣ素子が好ましく用いられる。具体的には、それぞれ光吸収波長が異なる低分子ＥＣ化合物を選択し、それらの吸収の強いところと弱いところを組み合わせることで色再現性を向上させることが好ましく行われる。
　典型的なＥＣ素子は、少なくとも一方が透明な二枚の透明導電性電極を対向して配置して、その間の空間にＥＣ化合物を含むＥＣ層を配置して、周辺をシール材で封止して構成される。そしてそれらの電極間の電圧を制御することでＥＣ素子を透過状態から減光状態に変化させることができる。
　＜電極＞
　電極としては、ＥＣ素子の動作環境において安定に存在し、外部からの電圧の印加に応じて速やかに酸化還元反応を進行させることのできる材料が好ましく用いられる。電極の構成材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）といった透明導電性材料や金属等を用いることができる。電極のうち少なくとも一方が透明電極であることによって、ＥＣ素子の外部より効率的に光を取り込み、ＥＣ層中のＥＣ化合物と相互作用させて、ＥＣ化合物の光学的特性を出射光に反映させることができる。
　＜シール材＞
　シール材としては、化学的に安定で、気体および液体を透過しにくく、ＥＣ化合物の酸化還元反応を阻害しない材料で構成されていることが好ましい。例えば、ガラスフリット等の無機材料、エポキシ系、アクリル系樹脂等の有機材料、金属等を用いることができる。なお、シール材は、スペーサー材料を含有する等して二枚の電極間の距離を保持する機能を有していてもよい。このことによって、電極間距離を規定し、光路長を規定することができる。スペーサーの素材としては、シリカビーズ、ガラスファイバー等の無機材料や、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリジビニルベンゼン、フッ素ゴム、エポキシ樹脂等の有機材料を用いることができる。
　＜エレクトロクロミック層＞
　ＥＣ素子は、片側の電極において電気化学反応が進行する単極型のＥＣ素子と、両側の電極において電気化学反応が進行する相補型のＥＣ素子がある。本実施形態に係る調光素子としては、どちらのタイプのＥＣ素子も用いることができるが、調光素子の透過状態と減光状態の減光比を大きくするためには相補型のＥＣ素子が好ましい。典型的な相補型のＥＣ素子では、酸化反応によって透過状態から減光状態に変化するアノード性のＥＣ化合物と、還元反応によって透過状態から減光状態に変化するカソード性のＥＣ化合物とを有する。典型的な相補型のＥＣ素子のなかでもＥＣ化合物の電気化学反応以外の電気化学反応を高度に抑制したＥＣ素子は、繰り返し動作させても減光状態の色変化が少なく、本実施形態に係る調光素子として好ましく用いられる。
　ＥＣ化合物の電気化学反応以外の電気化学反応を高度に抑制した相補型ＥＣ素子では、アノード性のＥＣ化合物の反応が進行するときに用いられる電荷と、カソード性のＥＣ化合物の反応が進行するときに用いられる電荷とが略等しくなる。そのため、このような相補型ＥＣ素子では、複数の化合物の光吸収特性変化を組み合わせた可変透過率ＶＴ（λ）を算出する際には、アノード性のＥＣ化合物の光吸収特性変化とカソード性のＥＣ化合物の光吸収特性変化とを区別して行う必要がある。具体的には、アノード性のＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性のＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しくなるように計算する。ここで、減光状態の電荷濃度とは、減光状態のＥＣ化合物の濃度を作り出すのに要する電荷を言い、ＥＣ材料を透過状態から減光状態にする反応に用いられる反応電子数をａとし、減光状態のＥＣ化合物の濃度をｂとするとａ×ｂであらわすことができる。また、電荷濃度の合計が略等しくなるとは、電荷濃度の合計の差異が１０％以内、好ましくは５％以内であることを意味する。
　上述のように、相補型のＥＣ素子では、可変透過率スペクトルを構成する際に、アノード性のＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性のＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の制限がある。≪外部刺激により光吸収特性が変化する化合物≫の項で記載したように、この複数の化合物は、３以上の化合物であることが好ましい。相補型のＥＣ素子では、この電荷濃度の制限下における可変透過率スペクトルを構成の自由度を確保するために、さらにアノード性のＥＣ化合物、カソード性のＥＣ化合物の双方が、複数の化合物であることが好ましい。これは、上述の電荷濃度の制限があったとしても、アノード性ＥＣ化合物同士の間、カソード性のＥＣ化合物同士の間では、それぞれ減光状態の濃度比を自由に設定できるためである。これによって本発明のＣＲＭａｘによる最適化の効果を飛躍的に増大させることができる。
　ＥＣ素子におけるＥＣ化合物は、溶媒等に溶解されてＥＣ層を形成していてもよく、電極に固定化されていてもよい。電極に固定化されている場合には、電極として多孔質の電極を用いることで吸着するＥＣ化合物の濃度を多くすることにより、透過状態と減光状態の減光比を大きくすることができる。この場合のＥＣ層の厚さは、透過率が変化するＥＣ化合物の存在する範囲であり、その濃度はＥＣ層の厚さにおける平均濃度である。
　ＥＣ化合物は、酸化還元反応により、繰り返しＥＣ素子の対象とする光波長領域において光吸収特性が変化する化合物である。ＥＣ化合物の中には、比較的に変化吸光係数が小さい化合物もある。このような比較的に変化吸光係数が小さい化合物も、小さいながらも光吸収特性が変化し、反応電荷に寄与するため、上述の電荷濃度を算出するうえでは、このような変化吸光係数が小さい化合物ＥＣ化合物として含めて計算を行う。
　アノード性ＥＣ化合物としては、例えば、チオフェン誘導体、芳香環を有するアミン類（例えば、フェナジン誘導体、トリアリルアミン誘導体）、ピロール誘導体、チアジン誘導体、トリアリルメタン誘導体、ビスフェニルメタン誘導体、キサンテン誘導体、フルオラン誘導体、スピロピラン誘導体等が挙げられる。これらの中でも、アノード性ＥＣ化合物としては、低分子の芳香環を有するアミン類が好ましく、ジヒドロフェナジン誘導体が最も好ましい。これはこれらの化合物をＥＣ化合物として用いることにより、所望の吸収スペクトルを有するＥＣ素子を提供しやすく、繰り返し使用に対する高い耐久性を有しているためである。これらの化合物は、中性状態（還元体）において紫外領域に吸収ピークを有し、可視光領域には吸収を有さず、可視光領域の透過率が高い透過状態を取る。そして、酸化反応によりこれらの分子がラジカルカチオン（酸化体）となると、吸収ピークが可視光領域にシフトして減光状態となる。これらの分子は、そのπ共役長を拡大縮小させること、また置換基を変更してπ共役系に変化を加えることで、その吸収波長を任意に設計することができる。ここでいう低分子とは、分子量で２０００以下である。
　カソード性ＥＣ化合物は特に限定はされないが、例えば、ビオロゲン誘導体等のピリジン誘導体、キノン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ビオロゲン誘導体等のピリジン誘導体が最も好ましく用いられる。これらの化合物は、典型的には、二価のカチオン状態（酸化体）において紫外領域に吸収ピークを有し、可視光領域には吸収を有さず、可視光領域の透過率が高い透過状態を取る。そして、還元反応によりこれらの分子がラジカルカチオン（還元体）となると、吸収ピークが可視光領域にシフトして減光状態となる。これらの分子も、そのπ共役長を拡大縮小させること、また置換基を変更してπ共役系に変化を加えることで、その吸収波長を任意に設計することができる。ここでいう低分子とは、分子量で２０００以下である。
　≪色再現性の評価方法≫
　本実施形態に係る調光素子の色再現性の評価方法について以下に記述する。本調光素子では、減光度を変化させたときに色が変化しないことが望まれる。そのため調光素子への入射光の光検出器における色について、調光素子の透過状態と減光状態における差を評価する。具体的には調光素子の減光度を変化させると明るさが変化するため、調光素子の透過状態と減光状態における明るさを揃えたうえで、その色の差異を、色差（ＣＩＥＤＥ２０００（ΔＥ００））を用いて評価する。
　この色差の値が小さいほど色再現性が高いと言えるが、その指標として広く知られている日本電色工業株式会社の表を参照して記載する。色再現性の高い調光素子としては、色差の範囲はＣ級許容差（ΔＥ００：６．５乃至１３．０）より小さいことが求められる。Ｃ級許容差は、ＪＩＳ標準色票、マンセル色票などの１歩度に相当する色差である。好ましくは、色差の範囲はＢ級許容差（ΔＥ００：３．２乃至６．５）より小さいことが求められる。Ｂ級許容差は、印象レベルでは同じ色として扱える範囲であり、塗料業界やプラスチック業界では色違いでクレームになることがある色差である。さらに好ましくは、色差の範囲はＡ級許容差（ΔＥ００：１．６乃至３．２）より小さいことが求められる。Ａ級許容差は、色の離間比較では、ほとんど気づかれない色差レベルであり、一般的には同じ色だと思われているレベルである。
　≪本実施形態に係る調光素子の色再現性の向上≫
　以下に本実施形態に係る調光素子の色再現性の向上について説明する。例として、図３Ａに示した昼間の自然光を光源にカラーチェッカーの２４パターンをそれぞれ被写体として使用し、図２Ａに示した分光感度を有するカメラシステムのＣＲＭａｘとΔＥ００の関係をシミュレートした結果を図４に示す。ここからＣＲＭａｘを減少させることにより調光素子の透過状態と減光状態との色の変化（ここでは色差（ΔＥ００）として表現される）が小さくなることがわかる。このように本実施形態に係る調光素子では、光検出器の複数の検出光波長領域それぞれにおける検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）を低減することを優先することにより、色再現性を向上させることができる。また、ＣＲＭａｘ≦１．１１を実現することで、色再現性の高い調光素子としてＣ級許容差であるΔＥ００≦１３．０の色差を実現できることがわかる。同様にＣＲＭａｘ≦１．０５を実現することでＢ級許容差（ΔＥ００≦６．５）を、ＣＲＭａｘ≦１．０２３を実現することでＡ級許容差（ΔＥ００≦３．２）を実現できる。そのため、本実施形態に係る調光素子の好ましいＣＲＭａｘの範囲は、１．１１以下であり、さらに好ましくは１．０５以下であり、さらに好ましくは１．０２３以下である。
　≪効果≫
　本実施形態に係る調光素子によれば、外部刺激により光吸収特性が変化する複数の化合物等の複数の化合物を用いた調光素子を備えた光学装置においても、高い色再現性を実現することができる。本実施形態によれば、スペクトル平坦性を高めることよりも、光検出器の複数の検出光波長領域それぞれにおける検出信号比変化を低減することを優先することで、スペクトル平坦性を高めた場合よりもより高い色再現性を実現することができる。
　具体的には以下のような光学装置を実現できる。例えば、可変ＮＤフィルタを用いて光量を調整するカメラシステムにおいて、可変ＮＤフィルタの減光度を変化させたときにも色変化の少ないカメラシステムが挙げられる。また、光量を低下させたときにも違和感のない色を示す透過率可変窓、透過率可変眼鏡（サングラス）が挙げられる。さらには、反射率を低下させたときにも違和感のない色を示す透過率可変ミラー（防眩ミラー）が挙げられる。
　≪光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置≫
　調光素子は、可変ＮＤフィルタ等の光学フィルタに用いることができる。本発明の別の実施形態に係る光学フィルタは、調光素子としてのＥＣ素子と、このＥＣ素子に接続された能動素子と、を有している。能動素子は、ＥＣ素子を透過する光量を調整する素子であり、具体的には、ＥＣ素子の透過率を制御するためのスイッチング素子が挙げられる。スイッチング素子として、例えば、ＴＦＴやＭＩＭ素子が挙げられる。ＴＦＴは、薄膜トランジスタとも呼ばれ、その構成材料としては、半導体や酸化物半導体が用いられる。具体的には、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、ＩｎＧａＺｎＯを構成材料とする半導体等が挙げられる。
　ＥＣ素子は、撮像装置およびレンズユニットに用いることができる。本発明の別の実施形態に係る撮像装置は、ＥＣ素子を有する上述の光学フィルタと、光検出器として、光学フィルタを通過した光を受光する撮像素子１１０と、を有する。
　また、本発明の別の実施形態に係るレンズユニットは、ＥＣ素子を有する上述の光学フィルタと、撮像光学系と、を有する。撮像光学系は、好ましくは複数のレンズを有するレンズ群である。光学フィルタは、光学フィルタを通過した光が撮像光学系を通過するように配置されていてもよいし、撮像光学系を通過した光が光学フィルタを通過するように配置されていてもよい。また、光学フィルタは、複数あるレンズとレンズとの間に配置されていてもよい。光学フィルタは、レンズの光軸上に設けられるのが好ましい。光学フィルタにより撮像光学系を通過する光、または通過した光の光量を調整することができる。
　図５は、光学フィルタを用いた撮像装置およびレンズユニットの一例を模式的に示す図である。図５Ａは、光学フィルタ１０１を用いたレンズユニット１０２を有する撮像装置を、図５Ｂは、光学フィルタ１０１を有する撮像装置を、それぞれ示している。図５Ａに示すように、レンズユニット１０２はマウント部材（不図示）を介して撮像ユニット１０３に着脱可能に接続されている。
　レンズユニット１０２は、複数のレンズあるいはレンズ群を有するユニットである。例えば、図５Ａにおいて、レンズユニット１０２は、絞りより後でフォーカシングを行うリアフォーカス式のズームレンズを表している。レンズユニット１０２は、被写体側（紙面向かって左側）より順に正の屈折力の第１のレンズ群１０４、負の屈折力の第２のレンズ群１０５、正の屈折力の第３のレンズ群１０６、正の屈折力の第４のレンズ群１０７の４つのレンズ群を有する。第２のレンズ群１０５と第３のレンズ群１０６の間隔を変化させて変倍を行い、第４のレンズ群１０７の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う。レンズユニット１０２は、例えば、第２のレンズ群１０５と第３のレンズ群１０６の間に開口絞り１０８を有し、また、第３のレンズ群１０６と第４のレンズ群１０７の間に光学フィルタ１０１を有する。レンズユニット１０２を通過する光は、各レンズ群１０４乃至１０７、開口絞り１０８および光学フィルタ１０１を通過するよう配置されており、開口絞り１０８および光学フィルタ１０１を用いて光量の調整を行うことができる。
　また、レンズユニット１０２内の構成は適宜変更可能である。例えば、光学フィルタ１０１は開口絞り１０８の前（被写体側）あるいは後（撮像ユニット１０３側）に配置でき、また、第１のレンズ群１０４よりも前に配置しても良く、第４のレンズ群１０７よりも後に配置しても良い。光の収束する位置に配置すれば、光学フィルタ１０１の面積を小さくできるなどの利点がある。また、レンズユニット１０２の形態も適宜選択可能であり、リアフォーカス式の他、絞りより前でフォーカシングを行うインナーフォーカス式であっても良く、その他の方式であっても構わない。また、ズームレンズ以外にも魚眼レンズやマクロレンズなどの特殊レンズも適宜選択可能である。
　撮像ユニット１０３は、ガラスブロック１０９と撮像素子１１０を有する。ガラスブロック１０９は、ローパスフィルタやフェースプレートや色フィルタ等のガラスブロックである。また、撮像素子１１０は、レンズユニット１０２を通過した光を受光するセンサ部であって、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が使用できる。また、フォトダイオードのような光センサであっても良く、光の強度あるいは波長の情報を取得し出力するものを適宜利用可能である。
　図５Ａのように、光学フィルタ１０１がレンズユニット１０２に組み込まれている場合、能動素子等の駆動手段はレンズユニット１０２内に配置されても良く、レンズユニット１０２外に配置されても良い。レンズユニット１０２外に配置される場合は、配線を通してレンズユニット１０２内外のＥＣ素子と駆動手段を接続し、駆動制御する。
　図５Ｂに示す様に、撮像装置自体が光学フィルタ１０１を有していても良い。光学フィルタ１０１は撮像ユニット１０３内部の適当な箇所に配置され、撮像素子１１０は光学フィルタ１０１を通過した光を受光するよう配置されていれば良い。図５Ｂにおいては、例えば光学フィルタ１０１は撮像素子１１０の直前に配置されている。撮像装置自体が光学フィルタ１０１を内蔵する場合、接続されるレンズユニット１０２自体が光学フィルタ１０１を持たなくても良いため、既存のレンズユニットを用いた調光可能な撮像装置を構成することが可能となる。
　このような撮像装置は、光量調整と撮像素子の組合せを有する製品に適用可能である。例えばカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラに使用可能であり、また、携帯電話やスマートフォン、ＰＣ、タブレットなど撮像装置を内蔵する製品にも適用できる。
　本実施形態に係る光学フィルタを調光部材として用いることで、調光量を一つのフィルタで適宜可変させることが可能となり、部材点数の削減や省スペース化といった利点がある。
　本実施形態の光学フィルタ、レンズユニット及び撮像装置によれば、ＥＣ素子における周辺封止材に起因する色ムラを抑制することができる。そのため、光学フィルタを透過または反射させた光を撮像して得られる画像の品位の低下を抑制することができる。
　≪窓材≫
　本発明の別の実施形態に係る窓材は、調光素子としてのＥＣ素子１と、ＥＣ素子に接続された能動素子とを有する。図６は、本実施形態に係る窓材の一例を模式的に示す図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは図６ＡのＸ－Ｘ’断面図である。
　図６の窓材１１１は調光窓であり、ＥＣ素子１と、それを挟持する透明板１１３（一対の基板）と、全体を囲繞して一体化するフレーム１１２とから成る。ＥＣ素子１は、基板１０ａ、１０ｂに形成された電極１１ａ、１１ｂの間に、ＥＣ化合物を含むＥＣ層１３が配置され、そのＥＣ層１３を保持するシール材１２がＥＣ層１３の外周を囲むように配置されている。能動素子は、ＥＣ素子１を透過する光量を調整する素子であり、ＥＣ素子１に直接接続されていてもよいし、間接的に接続されていてもよい。また、能動素子は、フレーム１１２内に一体化されていても良く、フレーム１１２外に配置され配線を通してＥＣ素子１と接続されていても良い。
　透明板１１３は光透過率が高い材料であれば特に限定されず、窓としての利用を考慮すればガラス素材であることが好ましい。図６において、ＥＣ素子１は透明板１１３と独立した構成部材であるが、例えば、ＥＣ素子１の基板１０を透明板１１３と見なしても構わない。
　フレーム１１２は材質を問わないが、ＥＣ素子１の少なくとも一部を被覆し、一体化された形態を有するもの全般をフレームとして見なして構わない。
　係る調光窓は、電子カーテンを有する窓材と呼ぶこともでき、ＥＣ素子１が透過状態では入射光に対して充分な透過光量が得られ、また減光状態では入射光を確実に遮光及び変調した光学的特性が得られる。本実施形態に係る窓材は、例えば日中の太陽光の室内への入射量を調整する用途に適用できる。太陽の光量の他、熱量の調整にも適用できるため、室内の明るさや温度の制御に使用することが可能である。また、シャッターとして、室外から室内への眺望を遮断する用途にも適用可能である。このような調光窓は、建造物用のガラス窓の他に、自動車や電車、飛行機、船など乗り物の窓、時計や携帯電話の表示面のフィルタにも適用可能である。
　以下、実施例により本発明に係る光学装置について説明する。具体的には、電気的に光吸収特性が変化する複数のＥＣ材料を組み合わせて光を吸収する相補型ＥＣ素子を用いた可変ＮＤフィルタを備えた光学装置を例に説明していく。ただし本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　≪アノード性ＥＣ化合物≫
　以下に、本実施例に用いられるアノード性ＥＣ化合物の具体的な例を示す。ただし、本発明に用いるＥＣ化合物はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　＜アノード性ＥＣ化合物の取得＞
　ＥＣ化合物（１）乃至（３）は、下記式（Ａ）で示される反応を用いて合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　式（Ａ）において、Ｒ１は、水素原子またはアルキル基またはフェノキシ基であり、Ｒ２はアルキル基、アリール基である。フェナジン環の還元とイソプロピル化を行うことにより、ＥＣ化合物（１）乃至（３）を合成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　ＥＣ化合物（２）、（３）については、式（Ａ）の反応に先立って、式（Ｂ）で示される置換フェナジンのハロゲン体（Ｘはハロゲン）と、オルト位（Ｒ３，Ｒ４）に置換アルキル基、アルコキシ基を有するフェニルボロン酸もしくはボロン酸エステル化合物の組み合わせで、公知のＰｄ触媒によるカップリング反応で前駆体を合成することができる。
　ＥＣ化合物（３）については、式（Ａ）、（Ｂ）の反応に先立ってフェナジン環の７位のフェノキシ基を導入することになる。そのフェノキシ基は、フェナジンのハロゲン体に対して、フェノールを用いた公知のＣｕ触媒によるカップリング反応で導入することができる。式（Ａ）、（Ｂ）の反応の具体例の意味も含めて、ＥＣ化合物（３）の合成スキームを下記式（Ｃ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　ＥＣ化合物（３）は、例えば以下の手順で合成できる。まず、一段階目の中間体を合成する。２，７－ジブロモフェナジン、フェノールをＤＭＳＯ中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。次に、ＣｕＩ／Ｓｐａｒｔｅｉｎ錯体、炭酸カリウムを添加し、８時間還流した。反応溶液を減圧濃縮、シリカゲルクロマトグラフィーで精製し、黄色固体の一段階目の中間体を得た。
　次に、一段階目の中間体、２－イソプロポキシ－６－メトキシフェニルボロン酸を、トルエン／１，４－ジオキサン混合溶媒中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。Ｐｄ（ＯＡｃ）２、２－ジシクロヘキシルフォスフィノ－２’，６’－ジメトキシビフェニル（Ｓ－Ｐｈｏｓ）、リン酸三カリウムを添加し、１５時間還流した。反応溶液を減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィーで分離精製し、黄色固体の二段階目の中間体を得た。
　続いて、二段階目の中間体、２－ヨードプロパンをアセトニトリル／水混合溶媒中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。ハイドロサルファイトナトリウム、炭酸カリウムを添加し、１０時間還流した。反応溶液を減圧濃縮、シリカゲルクロマトグラフィーで分離精製し、固体のＥＣ化合物（３）を得た。
１Ｈ－ＮＭＲ（重アセトン）δ（ｐｐｍ）：７．３５（ｍ，２Ｈ），７．１９（ｔ，１Ｈ），７．０６（ｔ，１Ｈ），６．９９（ｄ，２Ｈ），６．８－６．６５（ｍ，６Ｈ），６．４９（ｄ，１Ｈ），６．４２（ｄｄ，１Ｈ），４．４７（ｓｅｐ，１Ｈ），４．１７（ｓｅｐ，１Ｈ），３．９７（ｓｅｐ，１Ｈ），３．７１（ｓ，３Ｈ），１．５１（ｄ，６Ｈ），１．４６（ｄ，６Ｈ），１．１８（ｄ，６Ｈ）．
　≪カソード性ＥＣ化合物≫
　以下に、本実施例に用いられるカソード性ＥＣ化合物の具体的な例を示す。ただし、本発明に用いるＥＣ化合物はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
　＜カソード性ＥＣ化合物の取得＞
　ＥＣ化合物（４）、（５）は、下記式（Ｄ）で示される反応を用いて合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　式（Ｄ）において、Ｒ４は水素原子またはメチル基、Ｒ５は水素原子またはｔｅｒｔ－ブチル基である。例として、ＥＣ化合物（４）の具体的な合成法を記載する。
　一段階目の反応は、反応容器に、３－メチル－４－クロロピリジン塩酸塩、４－ピリジルボロン酸、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）、トリシクロヘキシルホスフィン、リン酸三カリウムをジオキサン／水溶媒で、窒素気流下、８時間加熱還流して反応させた。反応液を濃縮後、酢酸エチルで抽出、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶で生成を行い３－メチル－４、４’－ビピリジンを得た。
　二段階目の反応は、３－メチル－４、４’－ビピリジン、２，４－ジニトロブロモベンゼンをＮ，Ｎ，－ジメチルホルムアミド溶媒中、１００℃で２４時間反応させ、析出結晶をろ過、アセトニトリルで洗浄して、中間体１を得た。
　三段階目の反応は、中間体１、ｏ－トルイジンをエタノール溶媒中８時間還流反応させた。溶媒除去後、酢酸エチルを加え沈殿をろ過した。得られた結晶を水に溶解させ、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウムを溶解した水溶液を滴下し、室温で３時間撹拌した後、さらに、イソプロピルアルコールを加えて再結晶を行い、ＥＣ化合物（４）を得た。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）σ（ｐｐｍ）：９．００（ｄ，２Ｈ），８．８９（ｓ，１Ｈ），８．８３（ｄ，１Ｈ），８．３３（ｄ，２Ｈ），８．１２（ｄ，１Ｈ），７．７６－７．６６（ｍ，２Ｈ），７．６４－７．５１（ｍ，６Ｈ），２．５７（ｓ，３Ｈ），２．２７（ｓ，３Ｈ），２．２５（ｓ，３Ｈ）．
　ＥＣ化合物（６）および（７）は、下記式（Ｅ）で示される反応を用いて合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
　式（Ｅ）において、Ｒはアルキル基または置換アルキル基である。例として、ＥＣ化合物（６）の具体的な合成法を記載する。
　まず中間体である９，９－ジメチル－２，７－ジアザフルオレンの合成法について記述する。技術文献（Ｅ．Ｂｏｔａｎａ，ｅｔ　ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．４６，１９８－２０１（２００７）．）を参考に合成した。反応容器に３，８－フェナントロリン、水酸化カリウム、水を加え、９０℃で加熱した。その後、水、過マンガン酸カリウムを混合し９０℃に加熱した溶液を、反応溶液に滴下した。１時間反応させた後、析出した固体をろ過、クロロホルムで抽出し、水および飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで、褐色粉末を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーで分離精製し、黄色の固体である第一の中間体を得た。
　反応容器に第一の中間体、ジエチレングリコール、ヒドラジン一水和物を加え、１００℃で１２時間反応させた。得られた黒赤色懸濁液に水を加え、ジクロロメタンで抽出し、水および飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで、黒黄色固体を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーで分離精製し、黄褐色の固体である第二の中間体を得た。
　反応容器に第二の中間体、ＤＭＦを加え、氷浴で冷却した。その後、カリウムｔｅｒｔ－ブトキシドを加えて同温で３０分間撹拌し、ＤＭＦに希釈したヨードメタンを滴下した。さらに同温で３０分間撹拌した後、室温下で３時間反応させた。得られた赤褐色懸濁液を飽和重曹水に加え、酢酸エチルで抽出し、水および飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで、黒黄色固体を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーで分離精製し、ベージュ色の固体である９，９－ジメチル－２，７－ジアザフルオレンを得た。
　反応容器に９，９－ジメチル－２，７－ジアザフルオレン、過剰量の４，４’，４”－トリフルオロブロモブタンを加え、ＤＭＦを溶媒として１９時間１１０℃で反応させた。析出物を回収し、水に溶解、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウムを過剰に加え、析出物をろ過回収、乾燥することで、ＥＣ化合物（６）を得た。
　≪ＥＣ素子の作製≫
　インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）膜が成膜されている透明導電性ガラスを２枚用意し、ＩＴＯ膜同士が対向するように配置した。そして、２枚の透明導電性ガラスの外周を、粒径５０μｍのスペーサービーズを混合したシール材を用いて接着した。アノード性ＥＣ化合物と、カソード性ＥＣ化合物とを溶解させた溶液を透明導電性ガラスに予め形成した注入口から注入することで、２枚の透明導電性ガラスとシール材によって形成されている空間内に当該溶液を充填した。その後、シール剤で注入口を封止して、ＥＣ素子を得た。
　≪ＥＣ化合物の変化吸光係数Δε（λ）の評価≫
　まず単独のＥＣ化合物の変化吸光度（減光状態における吸光度から、同化合物の透過状態における吸光度を差し引いた値）スペクトルを得た。ＥＣ化合物を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度で０．１ｍｏｌ／Ｌテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン溶液に溶解させた。白金メッシュ電極を作用電極、白金線電極を対極に、Ａｇ／Ａｇ＋電極を参照極とし、光路長１ｍｍのキュベット内で、ＥＣ化合物が減光状態となる電位を１２０ｓ印加し、変化吸光度スペクトルを得た。
　次にアノード性ＥＣ化合物１種と、カソード性ＥＣ化合物１種とをそれぞれ０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度で炭酸プロピレンに溶解させ、この溶液を用いてＥＣ素子を作製した。ＥＣ化合物の電気化学反応以外の電気化学反応を高度に抑制した相補型のＥＣ素子では、アノード性ＥＣ化合物、カソード性ＥＣ化合物、それぞれの減光状態を作り出すのに用いられる電荷量が等しくなる。そのことを利用し、基準化合物の変化吸光係数を用いて、反対側の極性となるＥＣ化合物の変化吸光係数を決定した。ここで参照化合物としては、５，１０－ジイソプロピル－５，１０－ジヒドロフェナジン（Δε（４８０ｎｍ）＝６．５×１０３ｍｏｌ－１Ｌｃｍ－１）を基準として用いた。
　図７には、ＥＣ化合物（１）乃至（６）の変化吸光係数Δε（λ）スペクトルを示す。なお、本実施例では相補型のＥＣ素子であるために変化吸光係数Δε（λ）を決定してから可変透過率ＶＴ（λ）を算出しているが、変化吸光度から（Δε（λ）を決定せずに）直接可変透過率ＶＴ（λ）、またその波長平坦性ＴＦを算出することも可能である。
　・ＥＣ化合物の組み合わせ１
　≪可変透過率ＶＴ（λ）の構成≫
　図７に示したＥＣ化合物（１）乃至（６）のΔε（λ）スペクトルを用いて可変透過率ＶＴ（λ）を構成する。このときＥＣ化合物（１）乃至（３）の３種類がアノード性化合物、ＥＣ化合物（４）乃至（６）の３種類がカソード性化合物であり、用いられているＥＣ化合物は、合計で６種類である。この時の光検出器の検出光波長領域としては、図２に記載の光検出器の４２５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域を用いた。ここでＥＣ化合物（４）乃至（６）が光検出器のＲ領域に、ＥＣ化合物（２）、（３）が光検出器のＧ領域に、ＥＣ化合物（１）、（５）が光検出器のＢ領域に可変吸収スペクトルのピークを有する。また、この可変ＮＤフィルタの透過状態と減光状態との減光比は６４とした。（＝平均可変透過率１．５６％）
　＜（Ａ）検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）低減をスペクトル平坦性よりも優先した可変透過率ＶＴ（λ）＞
　図８には、複数のＥＣ化合物（１）乃至（６）のΔε（λ）を組み合わせ、図３に示した各種光源に対しＣＲＭａｘが小さくなるよう最適化したスペクトルを示す。図８Ａは、ＥＣ化合物（１）乃至（６）の吸光度を組み合わせた可変吸光度スペクトルＶＡ（λ）、図８ＢはＶＡ（λ）を透過率に変換した可変透過率ＶＴ（λ）を示す。この時、検出光波長領域における波長平坦性ＴＦ＝１７８％、図３Ａに示した昼間の自然光のスペクトルを用いて算出したＣＲＭａｘ＝１．０９である。この時の複数のＥＣ化合物（１）乃至（６）の減光状態の濃度（単位ｍｍｏｌＬ－１）を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　表１からアノード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しいことが確認できる。
　＜（Ｂ）スペクトル平坦性を優先した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）＞
　図９には、複数のＥＣ化合物（１）乃至（６）のΔε（λ）を組み合わせ、最小化計算により可変透過率の波長平坦性を最小化したスペクトルを示す。図９Ａは、ＥＣ化合物（１）乃至（６）の吸光度を組み合わせた可変吸光度スペクトルＶＡ（λ）、図９Ｂは平坦性を最小化した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）を示す。この時の検出光波長領域における波長平坦性ＴＦ＝６５．４％であり、この値がこの化合物の組み合わせにおけるもっとも高い波長平坦性ＴＦＦＰである。また図３Ａに示した昼間の自然光のスペクトルを用いて算出したＣＲＭａｘＦＰ＝１．１５である。この時の複数のＥＣ化合物（１）乃至（６）の減光状態の濃度（単位ｍｍｏｌＬ－１）を下表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　表２からアノード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しいことが確認できる。
　＜評価＞
　図１０Ａには、「（Ａ）検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）低減をスペクトル平坦性よりも優先した可変透過率ＶＴ（λ）」を有するＮＤフィルタの透過状態（ＮＤ　ＯＦＦ）と減光状態（ＮＤ６４）の透過スペクトルを示す。図１０Ｂには、図１０Ａの透過スペクトル、図３Ａの昼間の自然光のスペクトル、図２Ａの分光感度を用いて、カラーチェッカーの２４パターンをそれぞれ被写体として撮影した時の色をＬ＊ａ＊ｂ＊空間のａ＊ｂ＊平面上にプロットした。この図においてＮＤフィルタの透過状態のプロットと減光状態のプロットとが近いほど色再現性は高いことを意味する。
　図１１Ａには、「（Ｂ）スペクトル平坦性を優先した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）」を有するＮＤフィルタの透過状態（ＮＤ　ＯＦＦ）と減光状態（ＮＤ６４）の透過スペクトルを示す。図１１Ｂには、図１１Ａの透過スペクトル、図３Ａの昼間の自然光のスペクトル、図２Ａの分光感度を用いて、カラーチェッカーの２４パターンと光源そのものをそれぞれ被写体として撮影した時の２５色をＬ＊ａ＊ｂ＊空間のａ＊ｂ＊平面上にプロットした。
　図１０Ｂ、図１１Ｂ両図の比較より、図１０Ｂに示すＣＲＭａｘを優先したＮＤフィルタのほうが、図１１Ｂに示すスペクトル平坦性を優先したＮＤフィルタよりも高い色再現性を示すことがわかる。数値で提示すると２５色の色差（ΔＥ００）の最大値は、図１０Ｂで９．９、図１１Ｂで２１．８であった。ここから、同じ化合物を組み合わせた場合であっても、スペクトル平坦性を優先した場合と比較して、本発明のようにＣＲＭａｘを優先した場合の方が色再現性を２倍以上向上できることがわかった。
　・ＥＣ化合物の組み合わせ２
　≪可変透過率ＶＴ（λ）の構成≫
　図７に示したＥＣ化合物（１）乃至（５）、（７）のΔε（λ）スペクトルを用いて可変透過率ＶＴ（λ）を構成する。このときＥＣ化合物（１）乃至（３）の３種類がアノード性化合物、ＥＣ化合物（４）、（５）、（７）の３種類がカソード性化合物であり、用いられているＥＣ化合物は、合計で６種類である。この時の光検出器の検出光波長領域としては、図２に記載の光検出器の４２５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域を用いた。ここでＥＣ化合物（（４）、（５）、（７）が光検出器のＲ領域に、ＥＣ化合物（２）、（３）が光検出器のＧ領域に、ＥＣ化合物（１）、（５）が光検出器のＢ領域に可変吸収スペクトルのピークを有する。また、この可変ＮＤフィルタの透過状態と減光状態との減光比は６４とした。（＝平均可変透過率１．５６％）
　＜（Ａ）検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）低減をスペクトル平坦性よりも優先した可変透過
率ＶＴ（λ）＞
　図１２Ａには、複数のＥＣ化合物（１）乃至（５）、（７）のΔε（λ）を組み合わせ、図３に示した各種光源に対しＣＲＭａｘが小さくなるよう最適化した可変透過率ＶＴ（λ）スペクトルを示す。この時、検出光波長領域における波長平坦性、ＴＦ＝１２０％であった。
　図３Ａに示した昼間の自然光、図３Ｂに示した色温度３２００Ｋ、５６００Ｋ、８０００Ｋの光源それぞれのスペクトルを用いて算出したＣＲＭａｘを表３に示す。また、複数のＥＣ化合物（１）乃至（５）、（７）の減光状態の濃度（単位ｍｍｏｌＬ－１）を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
　表４からアノード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しいことが確認できる。
　＜（Ｂ）スペクトル平坦性を優先した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）＞
　図１２Ｂには、複数のＥＣ化合物（１）乃至（５）、（７）のΔε（λ）を組み合わせ、最小化計算により可変透過率の波長平坦性を最小化した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）を示す。この時の検出光波長領域における波長平坦性ＴＦ＝６９．５％であり、この値がこの化合物の組み合わせにおけるもっとも高い波長平坦性ＴＦＦＰである。図３Ａに示した昼間の自然光、図３Ｂに示した色温度３２００Ｋ、５６００Ｋ、８０００Ｋの光源それぞれのスペクトルを用いて算出したＣＲＭａｘを表５に示す。また、複数のＥＣ化合物（１）乃至（５）、（７）の減光状態の濃度（単位ｍｍｏｌＬ－１）を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　表６からアノード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性ＥＣ化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しいことが確認できる。
　＜評価＞
　図１３には、図１２Ａの検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）低減をスペクトル平坦性よりも優先した可変透過率ＶＴ（λ）スペクトル、複数の光源、図２Ａの分光感度を用いて、カラーチェッカーの２４パターンをそれぞれ被写体として撮影した時の色をＬ＊ａ＊ｂ＊空間のａ＊ｂ＊平面上にプロットした。光源はそれぞれ図１３Ａ：図３Ａに示した昼間の自然光、図１３Ｂ：図３Ｂに示した色温度３２００Ｋ、図１３Ｃ：同５６００Ｋ、図１３Ｄ：同８０００Ｋである。この図においてＮＤフィルタの透過状態のプロットと減光状態のプロットとが近いほど色再現性は高いことを意味する。
　図１４には図１２Ｂのスペクトル平坦性を優先した可変透過率ＶＴＦＰ（λ）スペクトル、複数の光源、図２Ａの分光感度を用いて、カラーチェッカーの２４パターンをそれぞれ被写体として撮影した時の色をＬ＊ａ＊ｂ＊空間のａ＊ｂ＊平面上にプロットした。光源としては、図１３と同様の４種類を用いた。
　図１３、図１４両図の比較より、図１３に示すＣＲＭａｘを優先したＮＤフィルタのほうが、図１４に示すスペクトル平坦性を優先したＮＤフィルタよりも高い色再現性を示すことがわかる。各光源における２５色の色差（ΔＥ００）の最大値の比較を表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
　ここから、同じ化合物を組み合わせた場合であっても、スペクトル平坦性を優先した場合と比較して、本発明のようにＣＲＭａｘを優先した場合の方が２．９～４倍程度、色再現性を向上できることがわかった。また、中色温度と低色温度と高色温度の光源に対して、ＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰを実現した検出信号比変化（ＣＲＭａｘ）低減をスペクトル平坦性よりも優先した可変透過率ＶＴ（λ）スペクトルを用いることで、光源の色温度に依らず高い色再現性を実現できることがわかった。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１８年１２月１０日提出の日本国特許出願特願２０１８－２３０７１３と２０１９年１０月２５日提出の日本国特許出願特願２０１９－１９４４７４を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (27)

  1. 　複数の化合物を有する調光素子であって、
    　前記複数の化合物は、それぞれ吸収波長が異なる化合物であり、
    　前記複数の化合物の光吸収特性変化を組み合わせた可変透過率ＶＴ（λ）を有し、
    　ＣＲＭａｘ＜ＣＲＭａｘＦＰであることを特徴とする調光素子。
    　ＣＲＭａｘ：光検出器の検出光波長領域ごとの透過光の信号強度比の、透過状態と減光状態とにおける比（減光状態／透過状態または透過状態／減光状態）の最大値
    　ＣＲＭａｘＦＰ：前記検出光波長領域における前記ＶＴ（λ）の波長平坦性ＴＦが最小値ＴＦＦＰとなる前記複数の化合物の濃度比におけるＣＲＭａｘ
  2. 　前記ＣＲＭａｘは、１．１１以下であることを特徴とする請求項１に記載の調光素子。
  3. 　前記ＣＲＭａｘは、１．０５以下であることを特徴とする請求項２に記載の調光素子。
  4. 　前記ＣＲＭａｘは、１．０２３以下であることを特徴とする請求項３に記載の調光素子。
  5. 　前記複数の化合物は、電気的に光吸収特性が変化する化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の調光素子。
  6. 　前記複数の化合物は、エレクトロクロミック化合物であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の調光素子。
  7. 　アノード性のエレクトロクロミック化合物とカソード性のエレクトロクロミック化合物とを有する相補型のエレクトロクロミック素子からなり、前記アノード性のエレクトロクロミック化合物の減光状態の電荷濃度の合計とカソード性のエレクトロクロミック化合物の減光状態の電荷濃度の合計とが略等しいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の調光素子。
  8. 　前記複数の化合物は、３以上の化合物であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の調光素子。
  9. 　前記複数の化合物は、６以上の化合物であることを特徴とする請求項８に記載の調光素子。
  10. 　前記アノード性のエレクトロクロミック化合物、前記カソード性のエレクトロクロミック化合物の双方が、複数の化合物であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の調光素子。
  11. 　前記光検出器の複数の検出光波長領域のそれぞれ１つに、前記複数の化合物から選択される化合物の少なくとも１つが、可変吸収スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の調光素子。
  12. 　前記調光素子に入射する光の光源光は、昼間の自然光であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の調光素子。
  13. 　前記調光素子に入射する光の光源光の色温度が、４０００Ｋから７０００Ｋの中色温度であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の調光素子。
  14. 　前記調光素子に入射する光の光源光の色温度は、１８００Ｋから４０００の低色温度、４０００Ｋから７０００Ｋの中色温度、７０００Ｋから１２０００Ｋの高色温度のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の調光素子。
  15. 　前記調光素子は、前記調光素子に入射する光の光源光の色温度として、少なくとも前記中色温度に対応し、さらに前記低色温度、高色温度に対応していることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の調光素子。
  16. 　前記光検出器は、撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の調光素子。
  17. 　前記光検出器は、人の目であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の調光素子。
  18. 　透過状態と減光状態との減光比（透過状態／減光状態）は、８以上であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の調光素子。
  19. 　前記減光比は、３２以上であることを特徴とする請求項１８に記載の調光素子。
  20. 　ＴＦ＞ＴＦＦＰであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の調光素子。
  21. 　請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の調光素子を有することを特徴とする光学フィルタ。
  22. 　前記光学フィルタは、可変ＮＤフィルタであることを特徴とする請求項２１に記載の光学フィルタ。
  23. 　請求項２１または２２に記載の光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、を有することを特徴とするレンズユニット。
  24. 　請求項２１または２２に記載の光学フィルタと、前記光学フィルタを透過した光を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
  25. 　請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の調光素子を有することを特徴とする窓材。
  26. 　請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の調光素子を有することを特徴とする眼鏡。
  27. 　請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の調光素子を有することを特徴とするミラー。
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