特表-13150891IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2013年10月10日
【発行日】2015年12月17日
(54)【発明の名称】ストロボ発光装置
(51)【国際特許分類】
   G03B 15/05 20060101AFI20151120BHJP
   G03B 15/02 20060101ALI20151120BHJP
   G03B 11/00 20060101ALI20151120BHJP
   G02B 1/00 20060101ALI20151120BHJP
   G02B 3/08 20060101ALI20151120BHJP
【FI】
   G03B15/05
   G03B15/02 S
   G03B15/02 M
   G03B11/00
   G02B1/00
   G02B3/08
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】18
【出願番号】特願2014-509100(P2014-509100)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2013年3月19日
(31)【優先権主張番号】特願2012-84872(P2012-84872)
(32)【優先日】2012年4月3日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】303046314
【氏名又は名称】旭化成ケミカルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000888
【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】玉置 裕司
(72)【発明者】
【氏名】高島 史明
(72)【発明者】
【氏名】橋本 峻一
(72)【発明者】
【氏名】小林 信博
【テーマコード(参考)】
2H053
2H083
【Fターム(参考)】
2H053CA12
2H083AA04
2H083AA25
(57)【要約】
耐候性を維持しながら、ストロボ発光装置のレンズの白化の発生を防止すると共に、ストロボ発光装置に求められる発光光の色温度を好ましい範囲に調整する。
ストロボ発光装置のレンズは、基材と紫外線吸収剤とを含有し、基材はメタクリル系樹脂であり、紫外線吸収剤は、基材100質量部に対して、0.01質量部以上0.3質量部以下の割合で含有されている。レンズは、色温度調整剤として可視光吸収剤をさらに含んでもよく、可視光吸収剤は、最大吸収波長が380nm以上495nmであることが好ましい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光体と、前記発光体から発せられた光を通過させて外部に照射するレンズとを有し、
前記レンズは、基材と紫外線吸収剤とを含有し、前記基材はメタクリル系樹脂であり、前記紫外線吸収剤は、前記基材100質量部に対して、0.01質量部以上0.3質量部以下の割合で含有されていることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項2】
請求項1に記載のストロボ発光装置において、前記レンズは、色温度調整剤として可視光吸収剤をさらに含み、前記可視光吸収剤は、最大吸収波長が380nm以上495nm以下であることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項3】
請求項2に記載のストロボ発光装置において、前記可視光吸収剤は、前記基材100質量部に対して、0.0001質量部以上0.0045質量部以下の割合で含有されていることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項4】
請求項2に記載のストロボ発光装置において、前記可視光吸収剤は、前記基材100質量部に対して、0.0001質量部以上0.004質量部以下の割合で含有されていることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項5】
請求項2に記載のストロボ発光装置において、前記可視光吸収剤は、前記基材100質量部に対して、0.0005質量部以上0.002質量部以下の割合で含有されていることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項に記載のストロボ発光装置において、前記紫外線吸収剤は、最大吸収波長が300nm以上400nm以下であることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のストロボ発光装置において、前記メタクリル系樹脂は、メタクリル酸メチルを50質量%以上含有することを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれか1項に記載のストロボ発光装置において、前記紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系であって、最大吸収波長が300nm以上400nm以下であることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項9】
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のストロボ発光装置において、前記レンズは、さらにフィラーを含有し、該フィラーは、屈折率が1.3以上2.8以下、平均粒子径0.1μm以上20μm以下であり、基材100質量部に対して0.1質量部以上3.0質量部以下の割合で含有されていることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項10】
請求項9に記載のストロボ発光装置において、前記発光体の光を前記レンズの方向に反射する反射体をさらに有し、
前記反射体は、平面部材を屈曲させて形成した形状であることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項11】
請求項9または10に記載のストロボ発光装置において、前記フィラーは、有機系架橋微粒子であることを特徴とするストロボ発光装置。
【請求項12】
請求項1ないし11のいずれか1項に記載のストロボ発光装置において、前記発光体は、キセノンランプおよび半導体発光素子のうち少なくとも一方を含むことを特徴とするストロボ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ストロボ発光装置に関し、特に、レンズが白化しにくいストロボ発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ストロボ発光装置は、例えば特許文献1に記載されているように、キセノンランプ等の発光体の光を前方開口に配置されたレンズにより、所望の配向で外側へ広がらせて出射する構成である。
【0003】
近年、デジタルスチルカメラの普及により、短い間隔で連続してストロボ発光させながら連続撮影する使い方が増加している。このため、光源が加熱し、レンズが変形・溶解するのを防止するため、特許文献2では、ストロボ発光装置内に空気を流通させて冷却する構造を開示している。
【0004】
また、特許文献3では、ストロボ装置の光源近くに配置される透明樹脂部材(ストロボトリガー防止部材)が、ストロボ発光回数の増加に伴い白濁するのを防ぐため、透明樹脂部材の表面に微細な凹凸を形成することを提案している。
【0005】
特許文献4には、キセノンランプ等を光源にするストロボ発光装置の透明な樹脂製光学レンズが、光源からの光照射により変色するのを防止するために、樹脂に紫外線吸収剤を添加することを開示している。
【0006】
特許文献5には、ストロボ発光装置の光拡散板に紫外線吸収剤を添加することにより、発光される光の質を調整することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−204980号公報
【特許文献2】特開2010−197583号公報
【特許文献3】特開平8−69034号公報
【特許文献4】特開2011−90341号公報(特に、段落0027、0028)
【特許文献5】特開平6−250269号公報(特に、段落0018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
現在使用されているストロボ装置の樹脂製レンズには、紫外線吸収剤が比較的高濃度に添加されている。その理由は、外光に含まれる紫外光を吸収し、レンズが劣化するのを防止するため(耐候性向上)、また、光源からの光照射による変色等の劣化防止のため(特許文献4)、ならびに、レンズから出射される光の質の調整のため(特許文献5)等である。また、紫外線吸収剤が可視光の短波長領域も吸収することを利用して、発光される光の色温度調整をストロボとして要求される範囲に調整するために、紫外線吸収剤の量を調整することも行われている。しかしながら、紫外線吸収剤が比較的高濃度に添加させたレンズであっても、ストロボ発光装置を繰り返し発光させるテストを行うと、例えば5000回程度の発光で樹脂製レンズ表面が一部溶けたように白化する。
【0009】
この解決策として、特許文献4のように紫外線吸収剤の添加量をより多くしてさらに紫外線をカットすることが考えられるが、かかる方法によっても未だ十分な効果が得られていない。
【0010】
本発明においては、上述した従来技術の問題点に鑑みて、耐候性を維持しながら、ストロボ発光装置のレンズの白化の発生を防止すると共に、ストロボ発光装置に求められる発光光の色温度を好ましい範囲に調整できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明のストロボ発光装置は、発光体と、前記発光体から発せられた光を通過させて外部に照射するレンズとを有する。レンズは、基材と紫外線吸収剤とを含有し、基材はメタクリル系樹脂である。紫外線吸収剤は、基材100質量部に対して、0.01質量部以上0.3質量部以下の割合で含有されている。
【0012】
レンズは、色温度調整剤として可視光吸収剤をさらに含むことが好ましい。この場合、可視光吸収剤は、最大吸収波長が380nm以上495nm以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ストロボ光源から発せられる紫外線を累積的に長時間受けても、白化の発生を効果的に防止でき、かつ、ストロボ装置に求められる色温度範囲を調整することができるストロボ発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本実施の形態のストロボ発光装置の構造を示す説明図であり、(a)は発光体としてキセノンランプを用いた形状、(b)は発光体としてLEDを用いた形状をそれぞれ示す。
図2】本実施形態のストロボ発光装置に用いるキセノンランプとLEDの発光スペクトルの一例を示すグラフ。
図3】本実施の形態のストロボ発光装置の構造を示す説明図であり、レンズにフィラーが添加されている形態を示す。
図4】実施例の条件と評価結果を表形式で示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明者らは、上記従来技術の問題点について、鋭意研究を行ったところ、ストロボ発光装置のレンズに含有される紫外線吸収剤が、発光体(光源)の発する光に含まれる紫外線を吸収し、熱エネルギーに変換することがレンズの白化の原因であることを見出した。このため、従来はレンズの変色防止のために、レンズに添加していた紫外線吸収剤の量を、本発明では低減し、レンズが発光体から受けた紫外線を熱エネルギーに変換する量を抑制する。これにより、紫外線吸収剤による、外光に対する耐候性向上作用を確保しつつ、ストロボ発光装置内の発光体からの紫外線に起因する発熱を低減させ、レンズの白化を防止する。
【0016】
すなわち、レンズを構成する樹脂に含まれる紫外線吸収剤を特定濃度とすることにより、本来求められている特定波長の吸収性能などの性能を落とすことなく、上述した白化現象の問題を解決できることを見出したものである。
【0017】
以下、本実施形態のストロボ発光装置について図面を用いて具体的に説明する。
【0018】
図1(a)、(b)は、本実施形態のストロボ発光装置の一例を示す断面構造の概略図である。このストロボ発光装置は、発光体1と、リフレクタ(反射体)2と、レンズ3とを備えている。発光体1は、例えば、キセノンランプ、半導体発光素子(LED)、電球等を用いることができる。図1(a)は、発光体1としてキセノンランプを用いた構成例、図1(b)は、LEDを用いた構成例をそれぞれ示している。図2は、キセノンランプとLEDの発光スペクトルの一例を示す。キセノンランプは、380nm以下の紫外光も発しているが、レンズ3を通過することにより紫外光が低減している。
【0019】
リフレクタ2は、発光体1の周囲を覆う形状であり、前方が被写体に向かって光を出射する開口となっている。レンズ3は、リフレクタ2の開口を覆うように配置されている。図1では、図示していないが、リフレクタ2の外側にはリフレクタ2を支持するケースを配置することが可能であり、この場合、レンズ3は、ケースの開口部に配置される。
【0020】
レンズ3は、発光体1から発せられた光を通過させて外部に照射する。レンズ3には、基材と紫外線吸収剤とが含有されている。基材はメタクリル系樹脂とする。紫外線吸収剤は、基材100質量部に対して、0.01質量部以上0.3質量部以下の割合で含有されるように調整されている(表1参照)。
【0021】
表1において、「判定」の欄は、ストロボ発光装置として要求されるレンズ3の耐候性、白化、好ましい色温度範囲への調整可否により総合的に判断した結果を示す。×は、ストロボ発光装置のレンズとしては好ましくないことを示し、○は、ストロボ発光装置のレンズとして好ましいことを示し、◎は、ストロボ発光装置のレンズとして特に好ましいことを示している。
【0022】
具体的には、基材100質量部に対して紫外線吸収剤の含有割合が「0〜0.01質量部未満」の範囲は、紫外線吸収剤の添加量が少なすぎるため、レンズ3の耐候性が確保できず、ストロボ発光装置のレンズとしては好ましくない。
【0023】
「0.01〜0.05質量部」の範囲は、レンズ3の耐候性は確保でき、ストロボを繰り返し発光させても白化を生じないため好ましい。ただし、発光体1が発する可視光のうち短波長光の吸収量が少なく、レンズ3から出射される光をストロボ発光装置として好ましい色温度範囲に調整することができない場合があるため、別の手段で色温度を調整することが望ましい。色温度調整手段としては、レンズ3の厚みや、キセノンランプのガス圧や管電流の調整があるが、本発明ではこれらの手段に加え、後述する色温度調整剤の添加により色温度を調整可能である。
【0024】
「0.05〜0.25質量部」の範囲は、レンズ3の耐候性が確保でき、白化も生じない。また、紫外線吸収剤が、発光体1の発する可視光のうち短波長光を吸収することで、色温度をストロボ発光装置のレンズとして好ましい色温度に調整できる。よって、この範囲は、ストロボ発光装置のレンズとして特に好ましい。
【0025】
「0.25〜0.3質量部」の範囲は、レンズ3の耐候性を確保できる。ストロボ発光装置を多数回(例えば、5000回)繰り返し発光させると、レンズ3の白化が僅かに発生するが、ストロボ発光装置として許容できる程度である。また、色温度については、発光体1が発する可視光のうち短波長光を吸収し、色温度をストロボ発光装置のレンズとして好ましい色温度に調整できる。
【0026】
「0.3質量部より多い」範囲は、レンズ3の耐候性は確保できるが、ストロボ発光装置を多数回繰り返し発光させると、レンズ3の白化が発生するため、ストロボ発光装置のレンズとしては好ましくない。
【0027】
【表1】
【0028】
紫外線吸収剤は、最大吸収波長が300nm以上400nm以下であることが好ましく、320nm以上380nm以下であることがさらに好ましい。特に、353nmであることが好ましい。
【0029】
一方、紫外線吸収剤は、可視光の短波長成分も吸収するため、濃度を調整することにより、ストロボ発光装置として必要とされる色温度を調整する作用も有する。そのため、上述のように白化現象を回避するために紫外線吸収剤を特定濃度範囲に設定することにより、色温度調整が難しくなる場合がある。そこで、本発明では、上述のように白化現象を回避しながらストロボに求められる「色温度」を調整する手段として、特定の吸収波長をもつ添加剤(以後、色温度調整剤と呼ぶ)を添加することにより、色温度を調整する。
【0030】
すなわち、本発明では、レンズ3が、色温度調整剤として可視光吸収剤をさらに含むように構成してもよい。可視光吸収剤は、最大吸収波長が380nm以上495nm以下であることが好ましい。この波長範囲の可視光を吸収する可視光吸収剤を色温度調整剤としてレンズに添加することにより、色温度が高い光(青白い光)をストロボとして要求される色温度(例えば5000〜6000度)の光(温かみのある光)に、少ない色温度調整剤の量で効果的に調整することができる。
【0031】
例えば、色温度調整剤(可視光吸収剤)は、基材100質量部に対して、0.0001質量部以上0.0045質量部以下の割合で含有されているように調整する(表2参照)。これにより、発光体1から発せられる光の色温度が6000〜7000度である場合に、ストロボとして好ましい色温度5000〜6000度に調整することができる。また、色温度調整剤(可視光吸収剤)の割合が、0.0001質量部以上0.004質量部以下の場合にはさらに好ましい。ただし、いずれの場合も、レンズの厚さは、3mm以下、好ましくは0.5mm以上3mm以下とする。
【0032】
また、特に好ましいのは、色温度調整剤が、基材100質量部に対して、0.0005質量部以上0.002質量部以下の割合で含有されている場合である。この範囲に調整することにより、色温度調整剤自体が呈する色(黄色)にレンズが着色されるのを外観上問題のない範囲に抑制しながら、ストロボとして好ましい色温度5000〜6000度に調整することができる。
【0033】
【表2】
【0034】
表2において、「好ましい色温度調整可否」の欄の○は、発光体1の色温度6700度である場合に、色温度調整剤を添加した厚み2mmのレンズにより色温度5000〜6000度に調整できたことを示し、△は、色温度5000度以下だが、レンズの板厚によっては調整可能であることを示し、×は、調整できないことを示す。
【0035】
また、表2において、「黄色み」の欄の○は、レンズの外観が透明であることを示し、△は、若干黄色いが、レンズ板厚が薄い場合には許容可能であることを示し、×は、黄色が目視され、ストロボ発光装置のレンズとして許容できないことを示す。
【0036】
レンズ3の基材となるメタクリル系樹脂は、メタクリル酸メチルを50質量%以上含有することが望ましい。
【0037】
また、レンズ3は、図3に示すように、さらにフィラー4を含有していてもよい。フィラー4は、屈折率が1.3以上2.8以下、平均粒子径0.1μm以上20μm以下であることが望ましく、基材100質量部に対して0.1質量部以上3.0質量部以下の割合で含有されていることが望ましい。レンズ3がフィラー4を含有している場合、反射体2は、図3のように、平面部材を屈曲させて形成した形状であっても、反射体2の屈曲部2aにおける光線の反射に起因する配向特性の乱れを抑制でき、光量分布が均一なストロボ発光装置が得られる。これにより、反射体2を屈曲させた小型なストロボ装置にすることができる。なお、フィラー4は、有機系架橋微粒子であることが好ましい。これについては後で詳しく説明する。
【0038】
以下、レンズ3の材料およびその製造方法について詳しく説明する。
【0039】
ストロボ発光装置のレンズ3は、紫外線吸収剤を0.01〜0.3質量部含有するメタクリル系樹脂の成形体であり、光源(発光体1)に対向して配置されており、光源から出射された光や反射光がレンズを透過する。これにより、ストロボ発光装置が機能を発揮する。
【0040】
レンズ3は、ストロボ発光装置のレンズとして必要な形状を有している。また、装置が、ストロボ発光装置以外の照明装置であってもよく、この場合には、それらに応じた形状を有し、例えば、蛍光灯の照明ユニット用のレンズカバー形状、看板ユニットのレンズカバー形状、標示板ユニット用のレンズカバー形状などにすることができる。
【0041】
また、レンズ3は、所望のレンズ形状に賦形させて集光機能を高めてもよく、表面に所定の模様を施して光の配向を制御したり、光の分散性を高めてもよい。
【0042】
さらに、レンズ3には、上述のようにフィラー4(拡散剤)等を添加して、入光した光を効率良く分散させる事が出来るが、フィラー4を入れなくても良い。
【0043】
レンズ3の材料であるメタクリル系樹脂は、メタクリル酸メチルを主体とする樹脂が好ましい。「主体」とは、メタクリル酸メチルを50質量%以上含有することをいい、好ましくは、メタクリル酸メチル70〜100質量%と、これと共重合可能な単量体30〜0質量%とを共重合したものが耐熱性の観点から好ましい。
【0044】
メタクリル系樹脂の重量平均分子量は、70,000〜220,000が強度の観点から好ましく、さらに好ましくは80,000〜200,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、溶媒:テトラヒドロフラン)により求められる。
【0045】
メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、例えば、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸2−エチルヘキシルなどのメタクリル酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類;メタクリル酸、アクリル酸、スチレン、無水マレイン、2−ヒドロキシアクリレート、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物類等が挙げられる。
【0046】
特に、メタクリル酸、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドをコモノマーに用いることにより、耐熱性の向上効果が得られる。
【0047】
これらのメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体は、1種又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0048】
さらに、上記メタクリル系樹脂としては、メチルメタクリレートとスチレンの共重合体を主体とする樹脂であるMS樹脂や、これに上記の共重合可能な単量体のいずれか1つ以上が加わった多元共重合体であるMS樹脂も用いることができる。このような樹脂をメタクリル系樹脂として用いる場合、MS樹脂全体を100質量部としたとき、メチルメタクリレートの割合が70質量部を超えるものであると、耐候性が良好でより好ましい。
【0049】
また、上記メタクリル系樹脂に多層構造アクリルゴムなどを添加し、耐衝撃性を付与したメタクリル樹脂組成物を用いて発光装置用レンズを形成してもよい。また、流動特性を改良したバイモーダルメタクリル樹脂も使用できる。
【0050】
近年のストロボ発光装置や照明装置は、明るさと薄型化が求められる傾向にあり、ユニット内の温度が上昇しやすいのが現状である。このような発光照射ユニットは、発光体1からレンズ3までの距離が短く、空間ボリュームが小さいため、耐熱性の高いメタクリル系樹脂を用いることが有効である。
【0051】
上述したメタクリル系樹脂は、上述した単量体を用いて、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、あるいは溶液重合等、公知の方法により製造できる。
【0052】
レンズ3は、上述したように紫外線吸収剤を含有している。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、サリチル酸フェニル系、ヒンダードアミン系等の紫外線吸収剤が挙げられる。
【0053】
特に、耐候性の観点から、ベンゾトリアゾール系の構造を有し、最大吸収波長が300〜400nm、より好ましくは320〜380nmの範囲にある紫外線吸収剤が好ましい。
【0054】
このようなベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、例えば、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【0055】
なお、上記の紫外線吸収剤に加えて、その他の耐光安定剤として、ベンゾフェノン系、サリチル酸フェニル系、ヒンダードアミン系等を併用してもよい。
【0056】
また、上記の紫外線吸収剤と、最大吸収波長が300nm以下の紫外線吸収剤とを併用してもよい。
【0057】
メタクリル系樹脂中の紫外線吸収剤の濃度は、上述したように0.01〜0.3質量部であることが好ましい。この範囲であると、紫外線吸収剤の本来の目的である紫外線カット効果の効率が良く、かつ吸収した紫外線が熱量に変換されることに起因するメタクリル系樹脂の劣化や、白化が効果的に防止できる。メタクリル系樹脂中の紫外線吸収剤の濃度は、特に好ましくは0.03〜0.27質量部であり、より好ましくは0.05〜0.25質量部である。
【0058】
レンズ3の最適な吸収波長範囲は320〜380nm程度である。
【0059】
上記範囲に紫外線吸収剤の含有濃度を調整することにより、レンズ3の吸収波長範囲を340〜360nm付近とし、分光透過率は10〜15%を達成することができる。
【0060】
また、レンズ3は、ストロボ発光装置として、必要とされる色温度に調整する必要がある。色温度調整剤として、染料や顔料を広く使用可能であり、何ら制限されるものはないが、例えば、黄色系では、クロモフタールイエローなどの縮合アゾ化合物類、ベンズイミダゾロンアゾイエローなどのアゾ錯塩類、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、クロムイエロー、黄鉛などの無機顔料や、ファーストイエローなどの不溶性アゾ化合物類、フラバンスイエローなどの縮合多環類、ナフトールイエロー、ピグメントイエローなどの有機顔料などが挙げられる。
【0061】
特に、マクロレックスイエロー、クロモフタールイエローなどが、分散性も良く、耐熱性、耐光性に優れ、透過率、強度など、レンズとしての他の性能を損なう事無く、少量で、任意な色温度の調整が可能であるため、色温度調整剤として好ましい。
【0062】
色温度調整剤の最大吸収波長は、380〜495nm付近で、分光透過率が5〜30%の範囲にある色剤が好ましく、8〜25%が更に好ましい。この範囲であると、色剤は少量で色温度調整機能を効率良く発揮出来、かつ、紫外線吸収剤の量を減らす事が出来るという相乗効果を発揮する。よって、紫外線吸収剤が吸収した紫外線が熱量に変換されることに起因する白化現象を効果的に防止できる。
【0063】
メタクリル系樹脂中の色温度調整剤の濃度は、好ましくは0.0001〜0.0045質量部であり、より好ましくは0.0001〜0.004質量部であり、特に好ましくは0.0005〜0.002質量部である。
【0064】
レンズ3は、上述したメタクリル系樹脂と紫外線吸収剤、色温度調整剤を、溶融混練し射出成形、押出成形、キャスト成形等の方法により成形し、製造できる。このようにして得られたレンズ3は、板金型を用いて別途製造しておいたリフレクタ2の開口に配置する。実際の組み立て手順としては、不図示のケース内にリフレクタ2を配置し、その内側に発光体1を配置し、ケース開口にレンズ3を固定する。
【0065】
本実施形態のストロボ発光装置用レンズは、小型サイズから大型サイズのものまで、ストロボ発光装置に限らず、各種照明装置に広く適用できる。
【0066】
大型サイズのストロボ発光装置や照明装置は、発光体(光源)1の数が多く、特に、発光体1からレンズ3までの距離が短く薄型で、具体的には発光体1からレンズ3までの距離が50mm以下のものは、内部の温度が上がりやすい。このため、上述したような、紫外線吸収剤を0.01〜0.3質量部含有するメタクリル系樹脂の成形体よりなるレンズ3が、熱による劣化や白化を防止するためには有効である。
【0067】
また、特にカメラのストロボ発光装置のように小型サイズのものは、発光体1の出力が強く、更に光源からレンズ3までの距離が3〜5mm程度と極めて短く、内部の空間容量が小さいことから、温度が上がりやすく、本実施形態のレンズ3が有効である。
【0068】
また、図3に示したように、レンズ3には、光拡散性の微粒子(フィラー)4が添加することができる。フィラー4を添加することにより、レンズ3を通過する光を拡散させることができる。フィラー4の屈折率、粒子径、添加量は、適切な値に設定する。これにより、リフレクタ2の反射面形状、ならびに、レンズ3の基材屈折率および形状により達成されているストロボ発光装置としての所定の光量・所定の配向角度を維持しながら、フィラー4による光拡散により配向特性の局所的な乱れを低減することができる。
【0069】
光拡散性微粒子(フィラー)4としては、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化珪素、ガラスビーズ等の無機微粒子、スチレン架橋ビーズ、MS架橋ビーズ、シロキサン系架橋ビーズ等の有機微粒子等を用いることができる。また、メタクリル系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、MS樹脂、環状オレフィン樹脂等の透明性の高い樹脂材料からなる中空架橋微粒子、及び、ガラスからなる中空微粒子等を用いることも可能である。
【0070】
特に、フィラー4としては、有機系架橋微粒子が好ましい。有機系架橋微粒子を用いることでマトリックス(基材)となるメタクリル樹脂中での光拡散剤の分散ムラが少なく、光透過性が高く、光拡散性も高い優れた成形材料に設計することができる。有機系架橋微粒子として、特に好ましいのは、アクリル系樹脂微粒子、スチレン系樹脂微粒子、シリコーン系架橋微粒子である。アクリル系微粒子としては、例えばメチルメタクリレート等の単官能ビニル単量体及び、多官能ビニル単量体との共重合架橋微粒子が挙げられ、スチレン系樹脂微粒子としては、例えばスチレン単量体と、多官能ビニル単量体との共重合架橋微粒子が挙げられる。
【0071】
また、フィラー4としては、上記微粒子を単独または複数種類併用して使用することも可能であり、何ら限定されるものではない。
【0072】
フィラー4は、屈折率が1.3以上2.8以下の範囲のものを用いる。特に、好ましくは1.3以上2.0以下、更に好ましくは1.3以上1.7以下の範囲のものである。その理由は、屈折率が、1.3未満であると散乱性が弱くなり過ぎる為に「画像品位の向上」に寄与することができない。逆に1.7を超えると拡散が強くなりすぎ、必要画角以外へ光が飛んでしまい、光量低下、配光角度低下が生じ易くなり好ましくないためである。
【0073】
なお、ここでいう屈折率とは、D線(589nm)を用いて温度20℃で測定した値である。フィラー(微粒子)4の屈折率の測定方法としては、例えば、屈折率を少しずつ変化させることのできる液体に微粒子を浸し、液体の屈折率を変化させながら微粒子界面を観察し、微粒子界面が不明確になった時の液体の屈折率を測定し、これを微粒子の屈折率とする方法が挙げられる。なお、液体の屈折率の測定には、アッベの屈折計等を用いることができる。
【0074】
また、フィラー4の粒子径は、平均粒子径で0.1μm以上20μm以下のものを用いる。好ましくは0.3μm以上15μm以下、より好ましくは0.5μm以上10μm以下のものである。更に好ましくは1.0μm以上7.0μm以下のものである。その理由は、平均粒子径が20μm以下であると、出射光を拡散させることが可能となり、ストロボ発光装置として目標の拡散性を得ることができるためである。また、平均粒子径が0.1μm以上であると、後方(発光体1側)への反射等による光損失が抑えられ、入光した光を効率的に発光面側(被写体側)に拡散させることができ、ストロボ発光装置として目標の光量を得ることが可能となるためである。
【0075】
また、フィラー4の基材への添加量(配合量)は、基材100質量部に対して0.1質量部以上3.0質量部以下とする。好ましくは0.3質量部以上2.0質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上1.5質量部以下、更に好ましくは0.5質量部以上1.0質量部以下である。その理由は、添加量を3.0質量部以下にすることにより、ストロボ発光装置として所定の光量および配向を得ることができるためである。また、添加量を0.1質量部以上にすると、フィラー4の光拡散効果を発現させることができ、画像品位の向上に寄与することができるためである。
【0076】
フィラー4を添加し、成形した後のレンズ3の透過率は、80%以上95%以下の範囲であることが好ましい。80%未満では拡散性が強くなり過ぎ、ストロボ装置としての光量が少なくなる。95%を超えると透過光が多く光拡散効果が低下する。レンズの透過率は、フィラー4の添加量を変えることにより制御することができる。なお、透過率は、例えば全光線透過率を測定することにより測定できる。全光線透過率は、JIS K 7105「プラスチックの光学的特性試験方法」の規定方法に準じ、樹脂シートを50×50mmの試料サイズに切り出した後、日本電色工業(株)製 濁度計型式:1001DPを使用して測定することができる。
【0077】
ここで、フィラー4を添加する場合の、レンズ3の製造方法について説明する。まず、フィラー4を基材に一様に分散する。分散方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、ドラムブレンダーや、ヘンシェルミキサーで混合した後、220℃〜250℃の温度で、ベント付き単軸又は二軸押出機で溶融混練し、ペレットを得ることが好ましい。これを射出成型機を用い、樹脂温度240〜250℃で成型することにより、レンズ3を得ることができる。
【0078】
つぎに、フィラー4が添加された図3のストロボ発光装置の各部の作用について説明する。
【0079】
発光体1から出射された光は、直接またはリフレクタ2により反射されて開口2bに向かい、レンズ3に入射する。レンズ3は、開口2bから外側に広がるように出射する光を光軸5の方向に屈折させる。これにより、被写体に照射される光量を増加させ、所定の光量および配向特性を実現する。このとき、リフレクタ2には屈曲部2aがあるため、反射角は屈曲部2aにおいて不連続に変化する。このため、図3に示したように発光体1から直接またはリフレクタ2で反射されてレンズ3に入射する光には、反射光が重なり合った光線集中部と、重なりのない光線過疎部とが生じる。この入射光線の粗密は、フィラー4の屈折率、粒径および添加量が適切に設定されているため、光は適度に拡散されることにより改善され、配向特性の居所的な乱れを抑制することができる。なお、レンズ3に含まれる紫外線吸収剤と色温度調整剤の作用は、レンズ3にフィラー4が添加されていない時と同様に生じ、白化防止と色温度の調整を行うことができる。
【実施例】
【0080】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【0081】
(実施例1)
実施例1として、以下の材料によりレンズ3を製造した。メタクリル系樹脂として「デルペット80N」(旭化成ケミカルズ製)を用い、紫外線吸収剤として、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール(シプロ化成製、商標名:シーソーブ703)を用いて、紫外線吸収剤の添加量を0.2質量部として二軸押出機で溶融混練し、ペレットを得た。色温度調整剤は添加しない。
【0082】
当該ペレットを、射出成形機にて、50mm×90mmで厚さが1mm、2mm、3mmのプレートをそれぞれ成型し、レンズ3の試験片を製造した。
【0083】
(比較例1〜3)
比較例1、2、3として、紫外線吸収剤の添加量0.35、0.4、0.5質量部に変えて混練し、他は実施例1と同様にプレートを成型した。
【0084】
(実施例1および比較例1〜3の評価)
実施例1、比較例1〜3の試験片に対し、色温度が6360度のキセノンランプを発光体1として用いて、色温度、レンズ黄色み、白化現象について評価を行った。発光体1とレンズとの距離は、1000mmとした。評価方法は、下記の通りである。また、評価結果を図4に示す。
【0085】
(評価方法)
(1)色温度の測定
色温度の測定は、ミノルタ製カラーメーターIIIFにより行った。
(2)レンズの外観(黄色み)観察
レンズを外観を目視で観察し、黄色みが見えず、透明なものを○、若干黄色いが、レンズ板厚によっては許容できる外観のものを△、黄色みが見え、ストロボ発光装置の外観として許容できないものを×とした。
(3)ストロボ連続フラッシュ試験
製造したストロボ発光装置を連続5000回発光させ、その後、レンズに白化が生じているかどうかを目視で観察した。白化が目視できないものを○、白化が目視できるものを×とした。
【0086】
図4のように、実施例1の試験片は、黄色み、および、白化現象は生じなかった。また、色温度6360度のキセノンランプの光を、試験片(レンズ3)を透過させることにより、ストロボ発光装置として好ましい5000〜6000度の範囲に調整することができた。これに対し、比較例1〜3は、いずれも白化現象が生じていた。
【0087】
(実施例2〜4)
実施例2〜4として、実施例1と同様に、メタクリル系樹脂として「デルペット80N」を用い、紫外線吸収剤として、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール(シプロ化成製、商標名:シーソーブ703)を用いて、紫外線吸収剤の添加量を0.2質量部とした。これにさらに、色温度調整剤としてマクロレックスイエロー3G(バイエル社製、最大吸収波長400nm)を基材100質量部に対して、0.0015、0.0010,0.0005質量部添加した。他は、実施例1と同様に、1,2,3mmの厚さの試験片を製造した。
【0088】
(比較例4〜7)
比較例4〜7として、色温度調整剤の添加量を0.0020、0.0030、0.0040、0.0050質量部にそれぞれ変えて、他は実施例2〜4と同様に試験片を成型した。
【0089】
(実施例2〜4および比較例4〜7の評価)
実施例1と同様の評価方法により、色温度、レンズ黄色み、白化現象について評価を行った。
【0090】
図4のように、実施例2〜4の試験片はいずれも、黄色み、および、白化現象は生じなかった。また、色温度は、図4のように実施例2の厚さ3mmの試験片透過後の色温度が、5000度よりも低くなっているが、他の試験片は、ストロボ発光装置として好ましい5000〜6000度の範囲に調整できていた。
【0091】
これに対し、比較例4〜7の試験片は、図4のように、いずれも白化現象は生じなかったが、比較例5〜7の試験片は黄色みの評価結果が、△または×である。また、色温度についても、比較例6〜7の試験片は、どのレンズ板厚においても、試験片透過後の色温度をストロボ発光装置として好ましい5000〜6000度の範囲に調整できなかった。
【0092】
(実施例5〜7)
実施例5〜7においては、実施例1と同様に、メタクリル系樹脂として「デルペット80N」を用い、紫外線吸収剤として、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール(シプロ化成製、商標名:シーソーブ703)を用い、紫外線吸収剤の添加量を図4のように、実施例5,6では、0.2質量部、実施例7では0.1程度とした。また、色温度調整剤としてマクロレックスイエロー3G(バイエル社製)を基材100質量部に対して、実施例5では0.00125、実施例6,7でそれぞれ0.00075質量部の割合で追加した。さらに、フィラー4として、平均粒径約5μmのMS系架橋微粒子(積水化成株式会社製 XX51F)を添加した。フィラー4の添加量は、実施例5〜7いずれも、基材100質量部に対して、0.75質量部とした。他は、実施例1と同様に、1,2,3mmの厚さの試験片を製造した。
【0093】
(比較例8,9)
比較例8として、紫外線吸収剤を0.51質量部を添加し、色温度調整材を添加せず、実施例5〜7と同様のフィラーを添加して、他は実施例5〜7と同様に試験片を成型した。
【0094】
比較例9として、紫外線吸収剤を0.8質量部、色温度調整剤としてクロモフタールイエロー3G(バイエル社製、最大吸収波長400nm)を0.002質量部、実施例5〜7と同様のフィラーを添加し、他は実施例5〜7と同様に試験片を作成した。
【0095】
(実施例5〜7および比較例8,9の評価)
実施例1と同様の評価方法により、色温度、レンズ黄色み、白化現象について評価を行った。
【0096】
図4のように、実施例5〜7の試験片はいずれも、黄色み、および、白化現象は生じなかった。また、試験片透過後の色温度は、ストロボ発光装置として好ましい5000〜6000度の範囲に調整できていた。すなわち、フィラー4を添加しても、白化現象防止および黄色み抑制と、色温度調整の作用には影響を与えていないことが確認された。
【0097】
これに対し、比較例8、9の試験片は、図4のように、紫外線吸収剤の添加量が多いため、いずれも白化現象が生じた。
【0098】
(産業上の利用可能性)
本発明のレンズは、ストロボ発光装置に好適であるが、これに限らず、光源からレンズまでの距離が短い薄型の照明装置、例えば、携帯端末用の照射装置、液晶表示装置のバックライト、LED照明、LED液晶ユニット、道路の交通行き先表示板、駅の行き先表示板、看板等において、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【0099】
1…発光体、2…リフレクタ(反射体)、2a…屈曲部、2b…開口、3…レンズ、4…フィラー
図1
図2
図3
図4
【国際調査報告】