(57)【要約】      （修正有）【課題】光学装置にとって通常状態ではないとくに高温状態にあって、該光学装置が備える一部の光学部品、光学素子が異常で不可逆な光学特性を生じさせうる温度状態に置かれた場合の安全制御を提供する。【解決手段】光学系は、光源１０と、光源１０から発射された光の状態を変換して出射する光学素子３０と、サーモクロミック材料を含む光学機能層であるサーモクロミック材料層を有するサーモクロミック素子２０と、を備え、サーモクロミック素子２０は、光源１０から発射された光の光路中に配され、サーモクロミック材料層は、周囲温度が予め定められた許容温度の閾値とされた上限θＴＨ［℃］および／または下限θＴＬ［℃］を超えた場合に、超える前の所定の温度状態時からの使用波長の中心波長の光における透過率の減少率が５％以上である不可逆性を有する変化を発現する。【選択図】図１
2019040115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から発射された光の状態を変換して出射する光学素子と、
サーモクロミック材料を含むサーモクロミック材料層を有するサーモクロミック素子と、を備え、
前記サーモクロミック素子は、前記光源から発射された前記光の光路中に配され、
前記サーモクロミック材料層は、周囲温度が予め定めた許容温度の閾値とされた上限θＴＨ［℃］および／または下限θＴＬ［℃］を超えた場合に、超える前の所定の温度状態時からの使用波長の中心波長の光における透過率の減少率が５％以上である不可逆性を有する変化を発現する
ことを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記サーモクロミック素子は、前記光源と前記光学素子の間の前記光の光路中に配置される
請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記サーモクロミック材料層は、許容温度の閾値とされる、８０℃以上の所定の温度θＴＨ［℃］を上回った場合において、前記光源から発射された前記光の中心波長の透過率を１０％以下とするとともに、前記θＴＨ［℃］を上回った以降、少なくとも予め定めた使用レベルの温度範囲において不可逆性を有する
請求項１または請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記光学素子と前記サーモクロミック素子とが一体化されている
請求項１〜３のうちのいずれかに記載の光学系。
【請求項５】
前記光学素子は、表面に凹凸部を有する回折素子であって、
前記光学素子の前記凹凸部を有する面に対向する対向面に、前記サーモクロミック材料層が積層されている
請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記光学素子は、回折作用、拡散作用、集光作用、発散作用、透過率変調作用、波面変調作用または偏光変調作用を発現する光学機能層を含み、
前記光学機能層が、前記サーモクロミック材料を含むことにより、前記サーモクロミック材料層を構成する
請求項４に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学素子は、樹脂材料を含む部位を有する
請求項１〜６のうちのいずれかに記載の光学系。
【請求項８】
前記樹脂材料は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、有機無機ハイブリッド樹脂、エピスルフィド樹脂の少なくとも１種を含む
請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記サーモクロミック材料層は、前記θＴＨ−５［℃］〜前記θＴＨ＋５［℃］における、前記中心波長の透過率の変化が、−５％以上である
請求項１〜８のうちのいずれかに記載の光学系。
【請求項１０】
前記サーモクロミック材料が、ロイコ色素、液晶、無機化合物のうちの少なくとも１種を含む
請求項１〜９のうちのいずれかに記載の光学系。
【請求項１１】
前記光源から発射される光が、近赤外光である
請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の光学系。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の光学系を備えた
ことを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
光が入射すると、前記光の状態を変換して出射する部位を備える光学素子であって、
前記部位の光入射側または光出射側にサーモクロミック材料を含むサーモクロミック材料層を備えるか、前記部位がサーモクロミック材料を含むサーモクロミック材料層であり、
前記サーモクロミック材料層は、周囲温度が予め定められた許容温度の閾値とされた上限θＴＨ［℃］および／または下限θＴＬ［℃］を超えた場合に、超える前の所定の温度状態時からの使用波長の中心波長の光における透過率の減少率が５％以上である不可逆性を有する変化を発現する
ことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と光源から発射される光の状態を変換して出射する光学素子とを含む光学系、該光学系を備えた光学装置および光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の作用や性質を利用して所定の機能を実現する光学系を備える光学装置は、画像表示装置、投影装置、計測装置、顕微鏡装置などが挙げられる。これら光学装置は、光源から発射される光を所望の光路に進行させたり、例えば、光源から発射される光としてのレーザ光に対して、所定の波長の光や所定の偏光成分に対して屈折、反射、干渉、散乱、回折といった光学作用や光学的現象を発現させたりする、ミラー、レンズ、プリズム、回折素子などの光学素子を備える場合がある。
【０００３】
そこで、様々な光学装置の中には、可視光だけでなく赤外光、紫外光のように人の目では検知できない光を利用するものもある。一例として、光源から発射される赤外光（レーザー光）を試料に照射して、その透過光や反射光などの試料から得られた光を結像させて観察する顕微鏡（特許文献１参照）や、光源から発射される赤外光（レーザー光）からスペックルパターンを生成し、それを被写体に投影して画像を得る三次元マッピングシステムなどが挙げられる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５１１８号公報
【特許文献２】特許第５１７４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、様々な光学部品等を備えた光学装置は、通常状態ではない高温状態に晒されることで、例えば、その中の１つの光学部品が所定の光学機能を発現しない故障モードに陥った場合、光学装置として想定できない誤動作が生じるおそれがある。その場合、単に、高温状況をモニターするだけでなく、重大な誤動作を発生した以降も、光学装置が安全な状態を保持できることが求められる。
【０００６】
光学装置として、例えば、計測装置には、赤外のレーザー光源と、該光源から発射された赤外のレーザー光からの複数の回折光を計測対象等に均一に照射する、回折光学素子が使用される。ところが、該計測装置が、予期せぬ高温状態に晒された場合、例えば、レーザー光の発振が不安定になったり、計測装置に含まれる光学部品のうち例えば、回折光学素子の構造やそれにともなう回折角等に不可逆な変化が生じたり、意図しないパターン光を出射するおそれがある。その場合、計測装置が誤動作を生じ、計測装置に限らず、光学装置全般として、誤動作による様々なトラブルを発生させてしまうことで十分な安全性が得られない、という問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、光学装置にとって通常状態ではない温度状態にあって、該光学装置が備える一部の光学部品、光学素子が異常で不可逆的な光学特性を生じさせうる温度状態に置かれた場合に、当該素子または当該光学装置における誤動作にともなうトラブルを低減し安全制御ができる光学系、光学装置および光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による光学系は、光源と、光源から発射された光の状態を変換して出射する光学素子と、サーモクロミック材料を含む光学機能層であるサーモクロミック材料層を有するサーモクロミック素子と、を備え、サーモクロミック素子は、光源から発射された光の光路中に配され、サーモクロミック材料層は、周囲温度が予め定められた許容温度の閾値とされた上限θＴＨ［℃］または下限θＴＬ［℃］を超えた場合に、超える前の所定の温度状態時からの使用波長の中心波長の光における透過率の減少率が５％以上である不可逆性を有する変化を発現することを特徴とする。
【０００９】
本発明による光学装置は、上記の光学系を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明による光学素子は、光が入射すると、光の状態を変換して出射する部位を備える光学素子であって、部位の光入射側または光出射側にサーモクロミック材料を含むサーモクロミック材料層を備えるか、部位がサーモクロミック材料を含むサーモクロミック材料層であり、サーモクロミック材料層は、周囲温度が予め定められた許容温度の閾値とされた上限θＴＨ［℃］および／または下限θＴＬ［℃］を超えた場合に、超える前の所定の温度状態時からの使用波長の中心波長の光における透過率の減少率が５％以上である不可逆性を有する変化を発現することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学装置にとって通常状態ではないとくに高温状態にあって、該光学装置が備える一部の光学部品、光学素子が異常で不可逆的な光学特性を生じさせうる場合において、安全制御が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の計測装置の構成図の例である。
【図２】サーモクロミック素子２０の例を示す構成図である。
【図３】光学素子の例を示す構成図である。
【図４】光学素子とサーモクロミック素子２０との一体化例を示す構成図である。
【図５】実施例の光学素子（拡散板）の構成図である。
【図６】実施例の光学素子（拡散板）の直進透過率の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態の光学装置として、計測装置の構成図の例である。図１に示す計測装置１００は、光源１０と、サーモクロミック素子２０と、光パターン生成素子３０と、検出素子５０とを有する。
【００１５】
該計測装置１００において、光源１０から出射された光線１１は、サーモクロミック素子２０に入射した後、光パターン生成素子３０によって所定の複数の光パターン１２に変換（分岐）されて、測定対象物４０ａや４０ｂに照射される。検出素子５０は、光パターン１２からなる検査光が、測定対象物４０ａおよび４０ｂに照射されることによって生じる散乱光１３を検出し、それらの位置情報などを取得する。
【００１６】
本実施形態において、光源１０は、赤外域（例えば、８００〜１２００ｎｍ）の光を出射するレーザー光源でもよい。また、光パターン生成素子３０は、発散光や拡散光や多数のスポット光としての回折光など、を生じさせる機能を有する。光パターン生成素子３０は、レンズ、回折光学素子、拡散板などが例示できる。
【００１７】
サーモクロミック素子２０は、周囲環境が所定の温度（許容温度の閾値）を超えた場合に、所定の波長の光に対して、所定の透過率以上の透明度を保つ高透過率の状態から所定の透過率未満の不透明な遮断（低透過率）状態へと不可逆的に変化する。例えば、サーモクロミック素子２０は、室温など計測装置１００の通常の温度状態では、光源１０から出射する波長の光に対し十分な透明性（例えば、透過率８０％以上）を有するが、許容温度の閾値より高い温度環境に晒された場合に、該波長の光に対して透過率を減少させる状態変化を不可逆的に発現できればよい。ここでいう「不可逆的」とは、許容温度から外れ、所定の波長の光に対する透過率が低減した後に、許容温度を下回る環境に置かれてもその透過率が低いまま高透過とはならない機能を備えるという意味である。以下、このようなサーモクロミック素子２０を遮光素子とも表現する。なお、後述するようにサーモクロミック素子に対して回折や散乱などの光学機能を付与する場合、高透過率状態の透過率が８０％以下でもよい。
【００１８】
なお、許容温度の閾値は、温度の上昇変化に対する上限値に限らず、温度の下降変化に対する下限値でもよい。後者の場合、サーモクロミック素子２０は、周囲環境が所定許容温度の閾値を下回った場合に、所定の透明度を保つ高透過率状態からそれよりも低い透明度の低透過率状態へと不可逆的に変化する。
【００１９】
また、サーモクロミック素子２０は、計測装置使用時の温度状況として一般に想定される予め定められた使用レベルの温度範囲において、不可逆性を有していればよい。例えば、計測装置の使用レベルを０〜８０℃と定め、かつ８０℃を許容温度の上限値と定めた場合を考える。このとき、サーモクロミック素子２０は、周囲環境が８０℃を上回って状態変化を生じた後は、使用レベルの温度範囲内において透明度の状態が不変、すなわち不可逆性を発揮すればよい。このことは、上記の使用レベルの範囲に対して、仮に−２０℃で可逆性を発揮したとしても当該サーモクロミック素子２０の不可逆性は否定されないことを意味する。つまり、高温の閾値を上回る場合の不可逆性、低温の閾値を下回る不可逆性は、独立に与えられてもよく、両方を併せ持ってもよい。なお、計測装置全体として高温に耐える構成とする場合、高温に耐える部品を用いることが好ましいため、例えば、使用レベルの上限として温度は８０℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１５０℃以上がさらに好ましい。なお、高温の閾値の上限としては４００℃以下でもよい。
【００２０】
このようなサーモクロミック素子２０を、計測装置１００の光路中に設置することで、例えば、許容温度の閾値を超える温度環境下に晒された場合、それ以降の計測装置において、光パターン生成素子３０に入射される光または光パターン生成素子３０から出射される光の光量を低減できる。したがって、計測装置内において意図しない光パターンの発生や該光パターンが生じることによる誤動作等を抑制でき、安全機能を発揮できる。これにより、例えば、測定対象物４０ａや４０ｂに意図しない強度の光が照射されることを防止できる。
【００２１】
とくに、赤外光などの人の目に検知できない光を使用する場合、光学装置が正常な状態で作動しているか否かに関わらず、どのように光が出射されているか目視で判断しにくい。そのため、異常な使用環境温度下で正常な状態で作動しないおそれがあると、その状態をモニタリングするだけでなく、装置自体の動作や機能を制限したり、機能そのものを不全にしたりするのが好ましい場合がある。
【００２２】
図２は、サーモクロミック素子２０の例を示す構成図であり、サーモクロミック素子２０は、基材２１と、基材２１上に形成されるサーモクロミック材料層２２とを有する。
【００２３】
基材２１には、ガラスや樹脂など、少なくとも使用レベルの温度範囲において、使用波長の光に対して透明性を有するとともに、光学機能を損ねるような形状変化が無い部材を使用するとよい。
【００２４】
サーモクロミック材料層２２は、サーモクロミック材料を含む光学機能層であり、該サーモクロミック材料には、液晶やロイコ色素、無機化合物などを使用できるが、ロイコ色素が好ましい。これは、ロイコ色素の分子構造の選択によって吸収を持たせる波長帯の調整が比較的容易なためである。また、ロイコ色素は一般的に発色作用を持たせるために、顕色剤や温度調整剤と組み合わせて使用されるが、顕色剤や温度調整剤の種類によって吸収を発現する温度の調整が可能である。
【００２５】
サーモクロミック素子２０としては、例えば、許容温度の閾値として定めた上限または下限を超える（すなわち上限を上回るまたは下限を下回る）温度環境を経たとき、該温度環境を経る前の所定の温度状態時と比べた、使用波長の中心波長の光における透過率の変化（減少率）は、５％以上であればよく、１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましい。ここでいう中心波長は、強度分布を有する光を使用する場合において、最も強度の高い光の波長に相当し、以下の説明でも同様の意味で用いる。また、上記所定の温度状態時とは、使用レベルの温度範囲内にあって後述する応答範囲を除いた予め定めた温度に晒された状態であれば特に問わない。また、サーモクロミック素子２０は、許容温度の閾値として定めた上限および下限を超える温度環境を経たとき、上記の透過率の変化を生じるものでもよい。
【００２６】
なお、サーモクロミック素子２０は、透過率の値の絶対評価から得られる材料を選択して使用してもよい。例えば、サーモクロミック素子２０は、８０℃以上の所定の閾値温度θＴＨ［℃］を上回る場合において、使用波長の中心波長の光における透過率をＴＬ％以下とするとともに、その後の使用レベルの温度範囲（この場合、８０℃未満）において同じ透過率（光遮断性）を維持する不可逆性を有してもよい。ここで、透過率ＴＬは、光源から出射される光の強度にもよるが、高い遮光性が望まれる場合、上記中心波長の光に対して、５０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。また、変化前（通常状態）の透過率ＴＨは、計層装置の筐体のカバーのように高い透明性が必要とされる光学素子であれば、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
【００２７】
サーモクロミック素子２０は、使用波長の中心波長±２０ｎｍ以内の波長の光に対して、上記の透過率変化を生じるとより好ましい。
【００２８】
したがって、サーモクロミック材料層２２は、許容温度の閾値を応答温度として有し、かつ該応答温度を超えた場合に、上記のような透過率変化を発現させるサーモクロミック材料を使用すればよい。
【００２９】
例えば、光学系、光学装置内に、通常状態の温度を上回る高温状態に晒されることで不可逆な特性変化を発現する光学部品（素子）が含まれる場合、通常状態（使用レベルの温度範囲）において高い透明性を有し、かつ温度の上昇変化に対する許容温度の閾値付近を応答温度とし、該応答温度を上回った場合に透過率が大きく減少するサーモクロミック材料を使用すればよい。使用環境温度の上昇による許容温度の閾値（上限）は、光学装置の仕様にもよるが、８０℃以上、１２０℃以上、１５０℃以上の範囲のいずれかの値で決定できる。
【００３０】
また、光学系、光学装置内に、通常状態の温度を下回る低温状態に晒されることで不可逆な特性変化を発現する光学部品（素子）が含まれる場合、通常状態（使用レベルの温度範囲）において高い透明性を有し、かつ温度の下降変化に対する許容温度の閾値付近を応答温度とし、該応答温度を下回った場合に透過率が大きく減少するサーモクロミック材料を使用すればよい。
【００３１】
この場合も、例えば、サーモクロミック素子２０が、０℃以下の所定の閾値温度θＴＬ［℃］を下回った場合において、使用波長の中心波長の光における透過率をＴＬ％以下とするとともに、その後の使用レベルの温度範囲（この場合、０℃以上）において同じ透過率（光遮断性）を維持する不可逆性を有してもよい。ここでも、透過率ＴＬは、光源から出射される光の強度にもよるが、高い遮光性が望まれる場合、上記中心波長の光に対して、５０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。なお、この場合も、透過率の変化（減少率）は、５％以上であればよく、１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましい。
【００３２】
サーモクロミック材料は、様々な温度および波長の光に対応したものが多く実用化されており、それら公知のものを使用できる。例えば、クリアサーマルラベルやサーモラベルと呼ばれるような感熱紙に塗布される感熱性色素等が使用できる。これらの中には、可視域以外にも紫外領域や赤外領域の光に対して透過率を減少（遮断）できるものがあり、使用波長と使用レベル温度に応じて適宜選択できる。
【００３３】
また、サーモクロミック材料の応答速度、つまり、閾値付近の温度に対する透過率の勾配は、特に限定されないが、その勾配が急峻であるほど光遮断感度に優れるので、異常時の誤動作を俊敏に低減できる効果がある。例えば、サーモクロミック素子２０が、８０℃以上の所定の閾値温度θＴＨ［℃］を超えると、所定の波長の光の透過率を低下させる場合を考える。このとき、所定の応答範囲における、使用波長の中心波長の光の透過率の変化（減少率）が上記の値、すなわち５％以上、１０％以上、３０％以上もしくは５０％以上を満たすとより好ましい。ここで、応答範囲は、閾値温度を含む所定の温度範囲であって、閾値温度±２５℃が好ましく、閾値温度±１０℃がより好ましく、閾値温度±５℃がさらに好ましい。この場合、必ずしも閾値温度を超えた直後の透過率の変化（減少率）は上記の値を満たしていなくてもよい。
【００３４】
また、図１では、通常状態ではない温度状態に晒されることで不可逆な特性変化を発現する光学素子の一例として、計測装置用の光パターン生成素子３０を示したが、これに限らない。例えば、回折素子、集光素子、発散素子、透過率変調素子、偏光変調素子など、光の状態を変換して出射する光学素子にも、通常状態ではない温度状態に晒されることで不可逆な特性変化を発現する素子が含まれうる。以下、本実施形態において、光学素子といった場合、上記のような不可逆な特性変化を発現する素子全般を表す。
【００３５】
光パターン生成素子３０は、例えば、図３に示すように、基材３１の表面に凹凸部３２を有し、これに入射する近赤外光を所定の光パターンに回折させて出射する回折素子３０Ａでもよい。このとき、凹凸部３２は、凹凸パターン成形容易性の観点から樹脂材料を含んでもよい。なお、樹脂材料が使用される部位は凹凸部３２に限定されず、光学素子に所定の光が入射する有効領域に位置する部位に使用される材料の１つが樹脂材料でもよい。なお、入射光の有効領域とは、入射光の光強度が１／ｅ２以上の領域、すなわち入射光のうち最も高い（位置の）光強度を１００％とした場合に、１３％以上の光強度を示す光が照射される領域とする。
【００３６】
基材３１は、例えば、ガラスなど、少なくとも使用レベルの温度範囲において、使用波長の光に対して透明性を有すればよい。また、基材３１には、耐熱性を有する樹脂を使用してもよく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。
【００３７】
凹凸部３２に含まれる樹脂材料は、例えばＵＶ硬化樹脂として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、有機無機ハイブリッド樹脂、エピスルフィド樹脂の少なくとも１種を含んでいてもよい。また、熱硬化樹脂や熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００３８】
回折素子３０Ａが上記の材料の組み合わせで構成され、例えば、凹凸部３２が高温環境下に晒されて樹脂材料が溶解して、所定の凹凸形状か大きく崩れた形状になった場合を考える。上記の計測装置１００の構成によれば、そのような異常により、回折素子３０Ａの凹凸部３２が所定の形状を大きく逸脱した場合でも、通常であればレーザー光の回折作用が大きく低減して０次光の抜け等の意図しない強い光が出射されてしまうところ、サーモクロミック素子２０により光の遮断性が発現され、強い光の漏れ発生等の誤動作を大きく低減できる。
【００３９】
また、サーモクロミック素子２０の位置は、計測装置１００内の光路中であれば上記例に限らず、例えば、光パターン生成素子３０の出射側に設けられてもよい。また、光学装置内に、光学素子が複数備えられている場合、光源１０と、それらのうち最も光源１０に近い光学素子との間に、サーモクロミック素子２０が備えられてもよい。なお、それぞれの光学素子の入射側または出射側にサーモクロミック素子２０を備えてもよい。すなわち、光学作用または光学的現象を利用して所定の目的を実現する光学装置に用いられる光学系であって、光源１０と、光学素子とを備える光学系において、該光源１０から発射された光の光路中に少なくとも１つのサーモクロミック素子２０が設けられればよい。
【００４０】
また、図１では、光学素子とサーモクロミック素子２０とを別に設ける例を示したが、これらを一体化してもよい。この場合、光学素子にサーモクロミック材料層２２を積層した構成でもよいし、光学素子自体がサーモクロミック材料を含み、サーモクロミズムを発現する構成でもよい。図４（ａ）は、前者の例であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は後者の例である。なお、図４（ｂ）は、サーモクロミック材料により凹凸部３２が形成されている回折素子３０Ａの例である。本例の凹凸部３２は、例えば、樹脂等にロイコ色素等を含有してなるサーモクロミック材料により形成されてもよい。なお、凹凸部３２ではなく、基材３１がサーモクロミック材料により形成されていてもよい（図４（ｃ）参照）。すなわち、光学素子において少なくとも光の状態を変換させる（光が入射もしくは出射する有効領域）に形成される材料のうちの少なくとも１つが、サーモクロミック材料であればよい。
【００４１】
また、図５に示すように、光学素子２０の、回折作用、拡散作用、集光作用、発散作用、透過率変調作用、波面変調作用、偏光変調作用等を発現する光学機能層２３（入射する光の状態を変換して出射する部位）が、サーモクロミック材料を含むことにより、サーモクロミック材料層２２を構成してもよい。図５において、符号２２１ａはサーモクロミック材料であるロイコ色素を示し、符号２２１ｂは顕色剤を示し、基材２１により光学機能層２３を挟持している。
【実施例】
【００４２】
ジビニルフタリド化合物からなるロイコ色素（より具体的には、山田化学工業株式会社製のＮＩＲ  ＢＬＡＣＫ７８）と、顕色剤として４ - ヒドロキシ-４‘イソプロポキシジフェニルスルホンを用いたサーモクロミック材料層２２を含む、拡散作用を有する光学素子の例を以下に示す。なお、本例は、拡散作用を有する光学素子とサーモクロミック素子２０とを一体化した例である。本例の光学素子２０は、拡散作用を発現する光学機能層２３が、サーモクロミック材料層２２としても機能する。
【００４３】
本例の光学素子２０の作製方法は、まず、サーモクロミック材料層２２の材料として、下記の割合でＡ液、Ｂ液を調合後、２つを混合しＣ液とする。
［Ａ液］（重量比）
ロイコ色素  ２５％
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）  ４％
水  ７１％
［Ｂ液］（重量比）
顕色剤  ２９％
ＰＶＡ  ５％
水  ６６％
［Ｃ液］（重量比）
Ａ液  ７％
Ｂ液  １０％
１０％ＰＶＡ溶液  ２１％
水  ６３％
【００４４】
本例の顕色剤の融点は約１２８℃であり、Ｂ液の顕色剤が融解することでＡ液のロイコ色素と反応し吸収が変化する。
【００４５】
混合したＣ液をガラス基板上に塗布し対向する表面をガラス基板によって封止することで、図５に示す構成の光学素子２０を得た。得られた光学素子２０を観察すると白色であり、散乱板として機能していた。
【００４６】
次に本例の光学素子２０を１３５℃に加熱した。このとき素子を観察すると黒色となったことを確認した。また、過熱前後の直進透過率の測定結果を図６に示す。加熱前は散乱状態であるため、透過率測定装置内の受光部である積分球に入射される光量が少なくなっている。具体的に、加熱前（一般的な室温である２５℃程度）の波長９４０ｎｍの光における直進透過率は１４．５％であったが、加熱後に吸収が発現することで直進透過率が７．６％に低下しているのが確認された。したがって、本例の透過率の変化率は、４７．６％である。
【００４７】
本実施例に基づき、本例の光学素子２０を、例えば、波長９４０ｎｍのレーザー光源からの光を散乱させて照明するタイム・オブ・フライト型の３次元計測機の照明側光学系に使用することで、異常に高温な使用環境温度下に晒されたときの誤作動を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、光の状態を変換して出射する光学素子を備える光学装置のフェールセーフ用途に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  計測装置
１０  光源
１１  光線
１２  光パターン
１３  散乱光
２０  サーモクロミック素子
２１  基材
２２  サーモクロミック材料層
２３  光学機能層
２２１ａ  ロイコ色素
２２１ｂ  顕色剤
３０  光パターン生成素子
３０Ａ  回折素子
３１  基材
３２  凹凸部
４０ａ、４０ｂ  測定対象物
５０  検出素子
【図１】
2019040115.tif 000003
【図２】
2019040115.tif 000004
【図３】
2019040115.tif 000005
【図４】
2019040115.tif 000006
【図５】
2019040115.tif 000007
【図６】
2019040115.tif 000008