(57)【要約】本発明は、不透明化部分を含む光学フィルターに関する。とくに、特定の光学フィルターをファイヤーポリッシュすることにより、ファイヤーポリッシュされた領域を暗色化させる。暗色化により光学フィルターのファイヤーポリッシュされた部分が不透明化されるので、そのような部分では、光（たとえば、３００ｎｍ超の波長の光）の透過率が実質的に減少する。光照射器の取付け具（たとえば、ネジ付きリング）を光学フィルターに接合するのに利用される接着剤は、不透明化部分フィルターにより吸収される光で照射されることはないので、長期耐久性を示すようになる。光学フィルターは、好ましくは、耐候性試験装置用の光照射器に使用するのに好適である。
2006526781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と；
該光源に近接する光学フィルターであって、不透明周辺部分を含む光学フィルターと；
該不透明周辺部分に装着された取付け具であって、該取付け具と該不透明周辺部分との間に高分子材料が配設される取付け具と；
を含む、光照射器。
【請求項２】
前記光源が、少なくとも２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内に分光放射を提供する、請求項１に記載の光照射器。
【請求項３】
前記光源が、カーボンアークランプ、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、水銀蒸気ランプ、および無電極プラズマ光源から選択される、請求項１に記載の光照射器。
【請求項４】
前記高分子材料が接着剤である、請求項１に記載の光照射器。
【請求項５】
前記高分子材料がガスケットである、請求項１に記載の光照射器。
【請求項６】
前記不透明周辺部分が、１７５未満の視覚的尺度まで暗色化される、請求項１に記載の光照射器。
【請求項７】
前記不透明周辺部分が、１５０未満の視覚的尺度まで暗色化される、請求項１に記載の光照射器。
【請求項８】
前記不透明周辺部分が、約３００〜４００ｎｍの範囲内の波長において３０％未満の透過率を有する、請求項１に記載の光照射器。
【請求項９】
前記不透明周辺部分が、約３００〜４００ｎｍの範囲内の波長において１０％未満の透過率を有する、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１０】
前記フィルターが、同等のフィルターと実質的に同一の分光分布を提供し、該同等のフィルターは不透明周辺部分を含まない、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１１】
前記光学フィルターが円筒状である、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１２】
前記光学フィルターが、０．５重量％〜５０重量％の鉛含有率を有するガラスを含む、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１３】
前記ガラスが、２５重量％〜３５重量％の鉛含有率を有する、請求項１２に記載の光照射器。
【請求項１４】
前記光学フィルターが０．７ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１５】
前記光学フィルターが、前記ガラスを通過した光照射に関して、
３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の全放射照度に対する２９０ｎｍよりも短い波長の第１の比が２．０×１０-6未満であり；かつ
３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の全放射照度に対する３１０ｎｍの波長の第２の比が少なくとも１．２×１０-3である、
ような厚さを有する、請求項１に記載の光照射器。
【請求項１６】
前記光学フィルターの厚さが、前記フィルターを通過した光照射のカットオン波長を２９０ｎｍ〜３００ｎｍに提供するように選択される、請求項１５に記載の光照射器。
【請求項１７】
前記光源からの光照射が、少なくとも２９０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル成分を含む、請求項１６に記載の光照射器。
【請求項１８】
前記光源からの光照射が、３４０ｎｍにおいて０．３５Ｗ／ｍ2〜１．３１Ｗ／ｍ2の放射照度を含む、請求項１６に記載の光照射器。
【請求項１９】
前記光照射器が、前記光学フィルターに機能可能に結合された紫外線透過性光学フィルターをさらに含む、請求項１に記載の光照射器。
【請求項２０】
前記紫外線透過性光学フィルターが石英ガラスから構成される、請求項１９に記載の光照射器。
【請求項２１】
前記紫外線透過性光学フィルターが赤外線吸収性コーティングを含む、請求項１９に記載の光照射器。
【請求項２２】
前記紫外線透過性光学フィルターが、２５０ｎｍにおいて少なくとも６０％の光透過率および３００ｎｍにおいて少なくとも８０％の光透過率を提供する、請求項１９に記載の光照射器。
【請求項２３】
少なくとも周辺表面で少なくとも１種の金属または金属酸化物を有するガラスを含む光学フィルターであって、該フィルターが不透明周辺部分を含む、光学フィルター。
【請求項２４】
前記ガラスが０．５重量％〜５０重量％の鉛含有率で構成される、請求項２３に記載の光学フィルター。
【請求項２５】
製品サンプルを試験するのに好適な促進耐候性試験装置であって、該促進耐候性試験装置が、
該製品サンプルを保持するように構成された耐候性試験固定具と；
該耐候性試験固定具に近接して配設された光照射器であって、該製品サンプルに光照射を行うように構成されている光照射器と；
を含み、該光照射器が、
光源と；
該光源に近接する光学フィルターであって、不透明周辺部分を含む光学フィルターと；
該不透明周辺部分に装着された取付け具であって、該取付け具と該不透明周辺部分との間に高分子材料が配設される取付け具と；
を含む、促進耐候性試験装置。
【請求項２６】
光学フィルターの周辺部分を不透明化させるステップと；
該不透明周辺部分と取付け具との間に高分子材料が配設されるように該不透明周辺部分を取付け具に装着するステップと；
光源に近接して該光学フィルターを集成するステップと；
を含む、光照射器の作製方法。
【請求項２７】
前記不透明化がファイヤーポリッシングにより達成される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記高分子材料が接着剤であり、かつ前記不透明周辺部分が該接着剤により前記取付け具に装着される、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不透明化部分を含む光学フィルターに関する。光学フィルターは、好ましくは、耐候性試験装置用の光照射器に使用するのに好適である。
【背景技術】
【０００２】
温度、湿分、および地上太陽放射線暴露のような屋外環境ストレスに対する製品の耐性をシミュレートするために、いくつかの業界により促進耐候性試験装置が使用されている。所与の製品の製造業者は、促進耐候性試験の結果を基準にして指定の耐用期間にわたり製品の性能を保証しうる。温度、湿度、および太陽放射線はすべて、製品の劣化に影響を及ぼす因子であるが、太陽放射線暴露は、耐候性に関してより影響力の大きい因子の１つである。紫外線は、ポリマーおよび他の材料を長期間かけて劣化させることが知られている。
【０００３】
促進耐候性試験装置では人工光源が利用されるので、促進耐候性試験装置の製造時におけるより困難な課題の１つは、地上自然太陽光に一致する人工光のスペクトルパワー分布を提供することである。太陽光のスペクトルパワーに近づける処理は、典型的には、人工光源からの光照射を１つ以上の光学フィルターに通すことにより達成される。光学フィルターに通したときの人工光には存在するが地上太陽光には存在しない光の波長は、劣化反応と安定化反応とのバランスを変化させることが判明している。これらの光の波長は、試験プロトコルからできるかぎり排除しなければならない。
【０００４】
光学フィルターおよび促進耐候性試験装置に使用されるそのような光学フィルターを含む光照射器は、熱負荷および湿分負荷だけでなく強烈な光強度を受ける。現在利用可能な光学フィルターおよび光照射器の多くは、ある程度まで耐久性をもつが、業界にとっては、光学フィルターおよび光照射器の改善を行ってそれらの耐久性を増大できるようにすれば有利であろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光照射器の取付け具（たとえば、ネジ付きリング）を光学フィルターに接合するために、典型的には、接着剤組成物が利用される。この接着剤が劣化すると、光学フィルターが取付け具から分離する可能性がある。そのような分離が起こると、典型的には、フィルタリングされていない光が試験サンプルに照射されたりかつ／または光学フィルターが破損したりする。
【０００６】
本発明者らは、特定の光学フィルターをファイヤーポリッシュ（ｆｉｒｅ  ｐｏｌｉｓｈ）するとファイヤーポリッシュされた領域が暗色化することを見いだした。この暗色化により光学フィルターのファイヤーポリッシュされた部分が不透明化されるので、そのような部分では、光（たとえば、３００ｎｍ超の波長の光）の透過率が実質的に減少する。言い換えると、接着剤は、光学フィルターの不透明化部分により吸収される光で照射されることはないので、長期耐久性を示すようになる。有利には、光学フィルターの周辺表面をファイヤーポリッシュしても、光源と組み合わせたときに光学フィルターにより提供されるスペクトルパワー分布は悪影響を受けない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、本発明は、光源と、光源に近接する光学フィルター（このフィルターは不透明周辺部分を含む）と、不透明周辺部分に装着された取付け具と、を含む光照射器を開示する。取付け具と不透明周辺部分との間には、接着剤組成物やガスケットのような高分子材料が配設される。光照射器は、好ましくは、特定のスペクトルパワー分布特性を提供する。好ましい実施形態では、光照射器は、光学フィルターに機能可能に結合された１つ以上の紫外線（「ＵＶ」）透過性光学フィルターのような追加のフィルターをさらに含む。紫外線透過性光学フィルターは、石英ガラスから作製可能でありかつ／または赤外線吸収性コーティングを具備可能である。紫外線透過性光学フィルターは、典型的には、２５０ｎｍにおいて少なくとも６０％の光透過率および３００ｎｍにおいて少なくとも８０％の光透過率を提供する。
【０００８】
他の態様において、本発明は、不透明周辺部分を有するガラスを含む光学フィルターを開示する。ガラスは、典型的には、少なくとも周辺表面部分で金属または金属酸化物を含み、そのようなガラスは、０．５重量％〜５０重量％の鉛含有率を有し、その位置に、光学フィルターは、不透明周辺部分を含む。ガラスは、２５重量％〜３５重量％の鉛含有率で構成されうる。光学フィルターは、典型的には０．７ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する。
【０００９】
他の態様において、本発明は、光学フィルターの周辺部分を不透明化させるステップと、不透明周辺部分を取付け具に装着するステップであって、不透明周辺部分と取付け具との間に、高分子材料が配設されるステップと、光源に近接して光学フィルターを集成するステップと、を含む、光照射器の作製方法を開示する。
【００１０】
これらの態様および実施形態のそれぞれにおいて、不透明周辺部分は、典型的には１７５未満（たとえば１５０未満）の視覚的不透明性尺度まで暗色化される。不透明周辺部分は、約３００〜４００ｎｍの範囲内の波長において３０％未満（たとえば１０％未満）の透過率パーセントを有する。光源と組み合わされた光学フィルターは、同等のフィルター（この同等のフィルターは不透明周辺部分を含まない）と実質的に同一の分光分布を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、一般的には、不透明化部分を有する光学フィルター、そのような光学フィルターを含む光照射器、さらにはそのような光学フィルターおよび／または光照射器を利用する耐候性試験装置に関する。
【００１２】
本明細書中で使用する場合、「光学フィルター」とは、光の波長の一部分はガラスでフィルタリングされるが光の波長の一部分はガラスを透過する場合の単一厚さのガラス（たとえばガラスセラミック）を意味する。
【００１３】
「光照射器」は、光源と少なくとも１つの光学フィルターとを含む。光源は、典型的には、ガラスに取り囲まれたガスプラズマを有するバルブであるが、本発明の光学フィルターは、ガラスの代わりに利用されるので、ガスプラズマだけまたはフィラメントだけが光源でありうる。
【００１４】
本発明に係る光学フィルターは、不透明化される程度まで暗色化された部分（たとえば周辺部分）を含む。不透明化された光学フィルターの部分は、一般的には、光学フィルターに装着または接着接合される部分に対応する。光学フィルターは、光照射器または耐候性試験装置に組み込まれる。好ましくは、光学フィルターの暗色化および不透明化される表面積は、接着剤組成物に接触する表面積とほぼ同一であるかまたはそれよりもわずかに大きい。暗色化は、外側露出表面、内側露出表面、光学フィルターの厚さ内の露出表面間の任意の層、さらにはそれらの任意の組合せに存在しうる。光学フィルターの残りの部分が悪影響を受けないように、つまり、実質的に変化しないように、注意を払わなければならない。光学フィルターの分光特性に悪影響を及ぼすことなく十分な暗色化が達成されるのであれば、任意の好適な技術により、（たとえば周辺）部分を不透明化させることが可能である。好ましい技術は、ファイヤーポリッシングである。しかしながら、メタリックコーティングの気相堆積などのような他の手段により、光学フィルターの一部分の不透明化を達成することも可能である。
【００１５】
ファイヤーポリッシングは、典型的には、ガラスのカット縁を平滑化するために（すなわち、切屑や亀裂を除去するために）行われる。ガラスをファイヤーポリッシュする方法については、イー・エル・ホイーラー（Ｅ．Ｌ．Ｗｈｅｅｌｅｒ）著，科学的ガラスブロー成形（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｇｌａｓｓｂｌｏｗｉｎｇ）に記載されているように、当技術分野で一般に知られている。光学フィルターをファイヤーポリッシュする方法は、一般的には、少なくとも１つの周辺（たとえば端）部分を有する光学フィルターを提供するステップと、周辺端部分をファイヤーポリッシュするステップ（すなわち、火炎で加熱するステップ）と、を含む。光学フィルターは、熱に暴露されると暗色化する少なくとも１種の金属酸化物を含有するガラスを含む。好ましくは、光学フィルターは、０．５％〜５０％の鉛含有率で構成される。鉛は、一般的には酸化鉛として存在する。鉛を含む光学フィルターは、ファイヤーポリッシング時に不透明化するだけでなく、２００３年７月１７日公開の米国特許出願公開第２００３／０１３３１８４Ａ１号明細書（参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されているように、それらの分光特性に基づいて耐候性試験装置にも有利である。
【００１６】
好ましい方法では、光学フィルターは、ファイヤーポリッシング固定具で集成される。図１を参照すると、好適な固定具は、たとえばテープ５とガラス織布６とを有するより大きい石英管３の内側に集成された円筒状光学フィルター５２を含む。より大きい石英管３の内側と光学フィルター５２の外側との間に窒素をパージングできるように、より小さいガラス管７がガラス織布を貫通して配置される。光学フィルターの周辺縁部分５３に火炎および熱を均一に適用できるように、ファイヤーポリッシング固定具は、ガラスブロー成形回転旋盤２に装着される。周辺縁部分は、一般的には、ガラスの熱衝撃および起こりうる破損を低減させる目的で前加熱され、その後、トーチでファイヤーポリッシュされる。好ましくは、酸化を最小限に抑えるために、トーチにガス供給されるのは主に水素である。当技術分野で知られるように、ファイヤーポリッシングの特定条件は、光学フィルターの厚さおよび所望の暗色度までフィルターの適切な表面領域を不透明化させるべく内蔵される被還元性金属酸化物の濃度に応じて、変更可能である。
【００１７】
周辺部分の暗色化および／または不透明化の度合は、さまざまな方法で評価することができる。暗色化の度合を評価する好ましい方法は、視覚的不透明性尺度を用いて決定される。これは、種々の他の標準的技術により試験するのに適していない形状（たとえば円筒形状）を有する光学フィルターにとくに好ましい。たとえば、いくつかの技術では、透過率パーセントを測定する前に円筒状ガラス管を半分にカットすることが必要である。そのような技術では、光学フィルターが使用に適さなくならないように暗色化の度合を評価することはできない。視覚的不透明性尺度を作成する代表的な１つの手段について、以下に記載の実施例で説明する。この視覚的不透明性尺度によれば、（たとえば、ファイヤーポリッシュした後の）暗色化の度合は、２３５（透明なポリッシュされていない光学フィルターの値）未満である。視覚的尺度の値が小さいほど、ファイヤーポリッシュされた領域は暗色である。「０」の値では、可視光が不透過である。したがって、不透明化（たとえば、ファイヤーポリッシュされた）周辺部分は、２００および０の端点を含めてその間の任意の整数の視覚的不透明性尺度値を有しうる。典型的には、視覚的不透明性尺度値は、１７５未満、より典型的には１５０未満、さらにより典型的には約１００以下である。その代わりにまたはそれに加えて、約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光の透過率パーセントは、７５％未満、好ましくは５０％未満、より好ましくは２５％未満、より好ましくは１０％未満である。約１００の視覚的尺度値は、一般的には約１０％の透過率パーセントに対応する。４００ｎｍ未満の波長の光の透過率を減少させると、光による劣化を受けやすい周囲の接着剤（たとえば、水冷キセノンアークランプアセンブリーのガラス管に取付け具を接着させるために使用されるエポキシ樹脂）または他の周囲の材料（たとえばガスケット）が保護されることにより、光学フィルターおよび光照射器の耐久性が実質的に増大すると推測される。
【００１８】
光学フィルターの一部分の暗色化および不透明化は、光学フィルターの残りの部分（すなわち、不透明化領域に隣接するかまたはそれらの領域間に位置する主要部分）の分光分布特性を変化させないように達成される。典型的には、取付け具に取り囲まれるフィルターの部分だけを不透明化させた。図５に示されるように、または直前に記載の視覚的不透明性尺度を用いて、ポリッシュされていない光学フィルターの透過率パーセントを、火炎ポリッシュされた同一の光学フィルター（すなわち、同一のガラス組成、厚さ）の透過率パーセントと比較することにより、光学フィルターの分光分布が端部分の火炎ポリッシングにより変化しないことを保証した。
【００１９】
典型的には、光学フィルターは光照射器に集成される。図６および７は、代表的な光照射器３８を示している。光照射器３８は、光源４２に結合してそれを保持する１対の端キャップ４０を含む。端キャップに機械的に締結させるのに好適な取付け具４１は、典型的には、接着剤組成物６０で光学フィルターの周辺表面に永久接合される。他の選択肢として、取付け具と光学フィルターとの間にガスケット材を配設することも可能である。絶縁体４３を有するプラグ４４は、光源４２にパワーを提供すべく光照射アセンブリー中の導体に嵌合する。光源４２は、少なくとも１つの光学フィルターに、すなわち、図示されている実施例では、光学フィルターアセンブリー４６に、取り囲まれる。冷却剤５０は、光照射器３８の温度を制御および保持すべく光照射器３８中を貫流する。光源４２は、少なくとも２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内に分光放射を有するランプを含む。促進耐候性試験装置に使用するのに好適な公知の光源の例としては、カーボンアークランプ、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、水銀蒸気ランプ、無電極プラズマ光源などが挙げられる。光源４２は、好ましくはキセノンアークランプであり、液体冷却剤５０は、好ましくは水である。好適なキセノンアークランプは、イリノイ州シカゴのアトラス・マテリアル・テスティング・テクノロジー・インコーポレーテッド（Ａｔｌａｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）から市販されている。
【００２０】
他の選択肢として、たとえば耐候性試験装置のチャンバー壁の凹部に光源を埋設することも可能である。取付け具とフィルターとの間にガスケットを配設して凹部の周りで光学フィルターを取付け具に機械的に装着することも可能である。光学フィルターの不透明化部分により、（たとえば、ポリマー）ガスケットは、光源から遮蔽される。
【００２１】
さまざまな接着剤組成物が、光照射器の構築に使用するのに好適である。好適な接着剤としては、エポキシ、ウレタン、アクリレート、およびシリコーンのような種々の二液型反応性接着剤組成物が挙げられる。一液型反応性シアノアクリレートおよびシリコーン接着剤もまた好適である。代表的な二液型エポキシ接着剤は、ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商品名「スリーエム・スコッチウェルド・エポキシ・アドヒッシブＤＰ−１００クリヤー（３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ−Ｗｅｌｄ  Ｅｐｏｘｙ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ＤＰ−１００  Ｃｌｅａｒ）」として市販されている。光学フィルターの周辺部分を不透明化させれば、さらに多岐にわたる接着剤組成物（とくに、光劣化を一段と受けやすいもの）の使用が可能になる。
【００２２】
光照射器は、光学フィルターアセンブリー中に２つ以上の光学フィルターを含みうる。そのような追加の光学フィルターは、互いに隣接させて、接触させて、または図６および７に示されるように離間させて、配置可能である。典型的には、少なくとも２つのフィルター、すなわち、内側フィルター５４および外側フィルター５２は、離間して配置される。光学フィルターアセンブリー内のあらゆるフィルターを本明細書に記載されているように不透明化させうるが（たとえば、ファイヤーポリッシュしうるが）、取付け具に最も近い光学フィルターを不透明化させることが好ましい。その場合、光学フィルターの対向面上の各材料は、不透明化部分に吸収される光の波長に暴露されないように遮蔽される。光学フィルター５２および５４は、円形断面を有するように図７に示されており、これは、フィルターアセンブリー４６が円筒状であることを示している。光学フィルター５２、５４に対して他の曲直線形状または直線形状も利用可能であると考えられる。光源４２と内側フィルター５４との間では、冷却剤５０は、光照射器３８の長さに沿った第１の方向に流動する。内側フィルター５２と外側フィルター５４との間では、冷却剤５０は、反対方向に流動する。他の系は、一端に冷却水入口および他端に出口を含みうる。
【００２３】
好ましい光学フィルターアセンブリーでは、内側フィルターは、典型的には紫外線透過性である。たとえば、紫外線透過性光学フィルターは、２５０ｎｍにおいて少なくとも６０％の光透過率および３００ｎｍにおいて８０％の光透過率を有しうる。紫外線透過性光学フィルターに使用するのに好適な材料の一例は、１ｍｍの厚さを有する石英ガラスである。他の例は、ほぼ同一の厚さを有してアトラス・マテリアル・テスティング・テクノロジー・インコーポレーテッド（Ａｔｌａｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）から商品名「シラ（ＣＩＲＡ）」として販売されているガラスのような赤外線吸収性コーティングを有する石英ガラスである。
【００２４】
不透明化部分を有する光学フィルターは、好ましくは０．５重量％〜５０重量％の鉛含有率を有するガラスを含む。そのようなガラスは、多くの場合、鉛ガラスまたはフリントガラスとして記述される。鉛ガラスは、典型的には酸化鉛の形態で鉛を含むガラスである。ガラスの機械的、熱的、電気的、または光学的特性を調整すべく、鉛をガラス混合物に添加しうる。鉛ガラスは、主成分として、酸化カリウム、酸化鉛、および二酸化ケイ素を含みうる。そして、場合により、酸化ナトリウムをさらに含みうる。先に記載した鉛含有率は、ガラス配合物中のすべての材料の全含有量を基準にして鉛の重量パーセントにより決定される。先に引用した２００３年７月１７日公開の米国特許出願公開第２００３／０１３３１８４Ａ１号明細書にさらに記載されているように、鉛ガラス光学フィルターは、それらの分光分布生成特性に基づいて好ましい。鉛ガラス光学フィルターは、有利には、２９０ｎｍよりも短い波長の全放射照度と３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の全放射照度との第１の比が２．０×１０-6未満であり、３１０ｎｍの波長の放射照度と３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の全放射照度との第２の比が少なくとも１．２×１０-3である。さらに、光学フィルターの厚さは、２９０ｎｍ〜３００ｎｍのフィルターを通過した光照射のカットオン波長を提供するように選択される。カットオン波長は、キセノンアーク光源またはメタルハライド光源を用いて試験したときに放射照度が少なくとも０．００１Ｗ／ｍ2である最短波長として定義される。カットオン波長を決定する試験法は、ノイズの影響を受けやすい。ノイズの影響を考慮すべく、放射照度の増大を伴って整数波長を逐次増大させたときに測定放射照度が１／４であるときの波長として、カットオン波長を定義することも可能であり、最小の放射照度は０．００００２Ｗ／ｍ2である。光源からの光照射は、好ましくは少なくとも２９０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル成分を含む。さらに、光源からの光照射は、好ましくは、３４０ｎｍにおいて０．３５Ｗ／ｍ2〜１．３１Ｗ／ｍ2の放射照度を含む。
【００２５】
鉛ガラス光学フィルターはまた、有利には、本明細書に記載されているようにファイヤーポリッシュしたときに不透明化する。好適な光学フィルター中のガラスの鉛含有率の大きさは、使用されるガラスの厚さに依存する。約０．５重量％の鉛含有率を有するガラスは、好ましくは、好適なフィルタリングを提供すべく約１０ｍｍの厚さである。約５０重量％の鉛含有率を有するガラスは、好ましくは、好適なフィルタリングを提供すべく０．７ｍｍの厚さである。当業者であれば、広範にわたる鉛含有率で鉛ガラスフィルターを作製しうることはわかるであろうが、鉛ガラスフィルターは、薄すぎると促進耐候性試験装置に使用できるだけの耐久性をもつことができず、厚すぎると促進耐候性試験装置に使用するうえで経済的でも実用的でもない状況に陥る可能性があることもまた、了解されよう。ファイヤーポリッシングに好適な鉛ガラスとしては、ペンシルバニア州ジュレヤのスコット・ガラス・テクノロジーズ・インコーポレーテッド（Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｄｕｒｅｙａ，ＰＡ）からＷＧ−３２０の商品名として市販されている約２５重量％〜約３５重量％の鉛含有率を有する鉛ガラスが挙げられる。ＷＧ−３２０鉛ガラスの好ましい分光特性を提供するのに好適な厚さは、約１ｍｍである。
【００２６】
本発明に係る不透明化周辺部分を有する光学フィルターおよび光照射器は、促進耐候性試験装置に使用するのに好適である。図８は、代表的な促進耐候性試験装置２０である。促進耐候性試験装置２０は、耐候性試験チャンバー２２を含む。耐候性試験チャンバー２２内には、耐候性試験チャンバー２２にいくつかの製品サンプルを保持するように構成された耐候性試験固定具２４が存在する。水スプレー２８は、サンプルを湿潤させるために提供される。チャンバー内の湿度は、湿度センサー３０を介して測定される。ヒーター３２は、チャンバー２２内に熱を生成する。熱は、典型的には固定具上に位置する温度センサー３４で測定される。センサー３０、３４から受信した信号は、チャンバー２２内の温度ストレスおよび湿分ストレスを制御または保持するために使用され、コントロールパネルディスプレイ２６上に表示される。耐候性試験チャンバー２２はまた、光照射器３８を含む光照射アセンブリー３６を含む。光照射アセンブリー３６は、放射照度の提供および制御を行い、光照射器３８を冷却するように機能する。図示されている例では、光照射器３８は、製品サンプルに放射照度を提供するように耐候性試験固定具２４の中心近傍に配設される。
【００２７】
当業者であれば、開示された実施形態の種々の変更および組合せは、自明であろう。また、それらの変更は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれるものとみなされる。
【実施例】
【００２８】
実施例１〜５のために、商品名「ＷＧ−３２０」のガラス前駆体である鉛ガラスを、ペンシルバニア州ジュレヤのスコット・ガラス・テクノロジーズ（Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｄｕｒｅｙａ，ＰＡ）から入手した。マサチューセッツ州スターブリッジのペガサス・ガラスワークス・インコーポレーテッド（Ｐｅｇａｓｕｓ  Ｇｌａｓｓｗｏｒｋｓ，Ｉｎｃ，Ｓｔｕｒｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）で、約３６インチの長さ、約２４ｍｍの外径、および約１．１ｍｍの壁厚を有する円筒状管の形態にガラスを成形した。各管を３つの光学フィルターにカットした。各円筒状光学フィルターは、約１２インチの長さを有する。図１に示されるように、テープおよび製織ガラスを用いて、ファイヤーポリッシュされる各光学フィルターを、オハイオ州クリーブランドのジェネラル・エレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から商品名「ＧＥ２１４」として市販されている長さ１５インチ、壁厚１．５ｍｍ、直径５０ｍｍの石英管（図１中の３）の中心に配置した。耐熱性テープを使用することが好ましい。光学フィルターと石英管との間にガラス織布を貫通してより小さいガラス管を配置した。図１に示されるように、「モデルＬＣ−３ジョー（Ｍｏｄｅｌ  ＬＣ−３  Ｊａｗ）遊星チャック」を備えた商品名「モデルＥＥＬ（Ｍｏｄｅｌ  ＥＥＬ）ガラスブロー成形旋盤」としてカリフォルニア州グラッシーバレーのリットン・エンジニアリング・ラボラトリーズ（Ｌｉｔｔｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｇｒａｓｓｙ  Ｖａｌｌｅｙ，ＣＡ）から市販されているガラスブロー成形回転旋盤に固定具を装着した。
【００２９】
実施例１
外縁が石英管縁に一致するように、光学フィルターを配置した。光学フィルターの周辺表面（すなわち、図１の５３）により形成された開口内にコルクを配置し、窒素を２分間パージングした。コルクを除去し、窒素をさらに２分間パージングした。バーナーヘッドを端から約１０インチに配置して、光学フィルター管および石英管の両方の管の露出端を四頭ブンセンバーナーにより中程度の火炎で約３分間前加熱した。ブンゼンバーナーを消して、毎分約５０回転の旋盤回転速度を用いて目視可能な暗色化が得られるまで、約１０ｐｓｉのライン圧の水素だけを用いて、添加酸素（すなわち、周囲空気中に存在する以外の酸素）を用いずに、光学フィルターの端を水素／酸素トーチで約３０秒間ファイヤーポリッシュした。露出縁が石英管を約２．５ｃｍ越えて延在するように光学フィルターを配置し、ファイヤーポリッシング工程を反復した。端をポリッシュして暗色化させた後、水素／酸素トーチを消し、四頭ブンセンバーナーを点火して、光学フィルターに漸進的冷却（約３〜５分間）を提供した。暗色化部分は、暗色縁と、より明色の領域と、次に、ファイヤーポリッシングプロセス時に光学フィルターを再配置することにより生じたと推測される他のより暗色の領域と、を有していた。
【００３０】
実施例２
外縁が石英管縁に一致するように、光学フィルターを配置した。ファイヤーポリッシングプロセス時に光学フィルターを再配置しなかったこと以外は、実施例２に記載の全プロセスを反復した。管中の窒素ガスは、水素炎を覆い消す傾向があった。窒素フローをピンチオフすることにより、顕著な縁暗色化（約５ｍｍ）が得られた。実施例１に記載されているように、プロセスを停止させた。
【００３１】
実施例３
鉛ガラス管（ｌｅａｄ  ｔｕｂｅ）の約５ｍｍが石英管の縁を越えて突出するように、光学フィルターを石英管内に配置した。実施例１に記載されているようにプロセスを実施したが、今度は、鉛ガラス管の上部約１０ｍｍが暗色化されたように見えた。水素炎を消して窒素フローを継続させた後でさえも、管は、暗色化を継続するように見えた。
【００３２】
試験方法
１．視覚的不透明性尺度：ガラス管をカットすることなくスペクトル測定が行えるように、ＵＶ光遮断を推定する視覚的不透明性尺度を策定した。マイクロソフトのパワーポイントを用いて、特定のＸを選択し、書式、フォント、フォントの色、その他の色、ユーザー設定を選択し、そして赤色、青色、および緑色の列に同一の値（すなわちＲＢＧ値）を入力することにより、「Ｘ」の階調を形成した。各Ｘ間の値の差は、赤色が１０単位、青色が１０単位、および緑色が１０単位である。０の値は、「基準」黒色である。カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡ）から市販されているＨＰビジネス・インクジェット２２５０ｔｎ（ＨＰ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｉｎｋｊｅｔ  ２２５０ｔｎ）を用いて、テネシー州メンフィスのインターナショナル・ペーパー（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐａｐｅｒ，Ｍｅｍｐｈｉｓ，ＴＮ）から市販されているハマーミル・コピープラス（Ｈａｍｅｒｍｉｌｌ  ＣｏｐｙＰｌｕｓ）紙（白色度８４）上にＸの階調を印刷した。得られた視覚的不透明性尺度を図２に示す。Ｘの暗色度は、２４５から０まで増大する。
【００３３】
光学フィルターの暗色化部分を尺度上に配置し、管（両側）を通してもはや識別可能できなくなった時点で、Ｘの値（すなわち、最高値）を記録した。光学フィルターの縁から種々の距離において各実施例で得られた視覚的不透明性尺度評価は、以下の表Ｉに示されるとおりであった。
【００３４】
【表１】
2006526781.tif 000003
【００３５】
光学フィルターをその長さに沿って半分にカットし、分光透過率を測定した。商品名「３Ｍ  ４２５」としてミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から市販されている１インチ（２．５４ｃｍ）のアルミニウムテープを用いて、各サンプルを調整可能なプラットフォームに固定した。オーバーヘッド光を消灯し、スペクトル走査の開始位置を５００ｎｍに設定した状態で、光学フィルターの端に固定されたテープ上に小さい緑色スポットを検出することが可能であった。調整可能なプラットフォームを移動させることにより視覚的尺度値の位置が測定領域のほぼ中心にくるようにして、幅約７ｍｍ×長さ１０ｍｍの測定領域で透過率パーセント測定値を取得した。次に、光源が所望のガラス領域を通るように、半分の管を回転させた。５００ｎｍにおいて最小吸光度が確定されるまで、調整可能なプラットフォーム全体を左右に移動させて調整した。これにより、管円弧曲線が光源スポットのちょうど真ん中に配置されるようにした。吸光度スペクトルを収集し、スプレッドシートにインポートし、透過曲線に変換した。各ガラス測定スポットの透過率値（０．２ｎｍごとに測定）を合計することにより、３００〜４００ｎｍの透過率パーセントを計算した。次に、これをポリッシュされていない領域（実施例３−２３５）の透過率パーセントに対する値に変換した。得られた透過率パーセントを図３に示す。図３の各透過曲線は、実施例の光学フィルターのうちの１つの不透明化部分に対するものである。実施例番号および対応する視覚的不透明性尺度値を各曲線の説明記号で報告する。
【００３６】
結果から、視覚的尺度に準拠した暗色化の量がわずかであると、３００〜４００ｎｍにおける光透過率が実質的に減少することがわかる。２９２ｎｍの光学フィルターのＵＶカットオンに到達するまで、３００ｎｍ未満における減少は明らかである。
【００３７】
視覚的不透明性尺度のＸ値（すなわち、暗色化ガラス管を通して目視できないＸ値）の自然対数に対して透過率パーセントをプロットした。図４に示されるように、直線プロット（指数関数的関係）が得られた。
【００３８】
図４から、白色紙上の基準１２ｐｔ黒色印刷が覆い隠されるような光学フィルターの暗色化が起こった場合、３００〜４００ｎｍにおいて透過光の量が、ポリッシュされていないガラスの１０％未満であることがわかる。わずかな暗色化（すなわち、視覚的尺度が約１００）の場合、透過光は５０％以上減少した。
【００３９】
実施例５および６
ファイヤーポリッシュされた光学フィルターによりフィルタリングされたキセノンアークのスペクトルパワー分布を、同一のポリッシュされていない光学フィルターのスペクトルパワー分布と比較した。アトラス・マテリアル・テスティング・テクノロジー（Ａｔｌａｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）から市販されているアトラスＣｉ５０００（Ａｔｌａｓ  Ｃｉ５０００）キセノンアーク装置を用いて、測定を行った。商品名「オプトロニクスＯＬ７５４（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  ＯＬ７５４）」としてフロリダ州オーランドのオプトロニクス・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ）から市販されている分光放射計を、商品名「オプトロニクスＯＬ７５２−１０Ｅ（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  ＯＬ７５２−１０Ｅ）」として同様にオプトロニクス・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から市販されている標準ランプにより校正した。分光放射計の積分球をサンプルホルダーに装着し、積分球の入口ポートが三段試料ドラムの中央段の試料平面にくるように配置した。商品名「オプトロニクスＯＬ７３０−７Ｑ（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  ＯＬ７３０−７Ｑ）」として同様にオプトロニクス・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から市販されている光ファイバーケーブルを用いて、積分球を分光放射計の光学素子ヘッドに接続した。チャンバー外にくるように、光学素子ヘッドを配置した。黒色ドレープをデバイスの開口に懸架し、すべての測定に対してドラム回転を停止させた。デバイスが所定の位置で黒色ドレープと連動するように、ドアー連動スイッチを手作業で解除した。測定はすべて２５０ｎｍで開始し、４００ｎｍまで２ｎｍごとに行った。
【００４０】
この評価では、商品名「アトラス（Ａｔｌａｓ）１２０００ワットキセノンバーナー，ナンバーＫ３１１５」としてアトラス・マテリアル・テスティング・テクノロジー（Ａｔｌａｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）から市販されている単一キセノンアークバーナーを石英紫外線透過性内側フィルターと共に利用した。ファイヤーポリッシュされた各光学フィルターの壁厚は、以下の表ＩＩに示されるとおりであった。
【００４１】
【表２】
2006526781.tif 000004
【００４２】
比較例４では、フィルターをファイヤーポリッシュしなかった。実施例５では、光学フィルターの端周辺部分の約１２〜１５ｍｍを、実施例１に対して記載したようにファイヤーポリッシュすることにより不透明化させた。
【００４３】
図５は、３つのフィルターについて対数目盛上にプロットされたキセノンアークの放射照度を用いて２８０〜３２０ｎｍにおけるスペクトルパワー分布を示したグラフである。３４０ｎｍ放射照度が０．７５Ｗ／ｍ2になるように、放射照度データを規格化した。２００３年７月１７日公開の米国特許出願公開第２００３／０１３３１８４Ａ１号明細書に記載されているアルゴリズムを用いて、スペクトルのカットオン波長を決定した。カットオン波長は、放射照度が次の最短波長からの逐次増加の１／４でありかつ少なくとも２×１０-5Ｗ／ｍ2であるときの波長である。比較を目的として、太陽追跡マウントを用いて夏至近くの完全快晴日の太陽の正午にフェニックス（Ｐｈｏｅｎｉｘ）で測定された「最大昼光」のスペクトルをも示す。図５から、比較例４のポリッシュされていないフィルターが不透明化部分を有する実施例５の光学フィルターと実質的に同一のスペクトルパワー分布を有することがわかる。したがって、実験室用促進耐候性試験装置で一般に使用されるキセノンアーク光源または他の光源を用いたときに、一部分を不透明化させても、透過品質を損なうことなく太陽のＵＶ線に対して例外的な一致を提供するようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ファイヤーポリッシュする前の光学フィルターを含む代表的なファイヤーポリッシング固定具の斜視図を示している。
【図２】暗色化の度合を決定するために作成された視覚的不透明性尺度を示している。
【図３】光学フィルターの不透明化周辺部分の透過率パーセントを波長の関数として示したグラフである。
【図４】光学フィルターの不透明化周辺部分の透過率パーセントを視覚的不透明性尺度の関数として示したグラフである。
【図５】同一の（すなわち非不透明化）光学フィルターと比較して不透明化周辺部分を有する光学フィルターの透過率パーセント示したグラフである。
【図６】代表的な光照射器の側面図を示している。
【図７】図５のライン７−７に沿った図６の光照射器の断面図を示している。
【図８】図６および７の光照射器を含む代表的な促進耐候性試験装置の斜視図を示している。
【図１】
2006526781.tif 000005
【図２】
2006526781.tif 000006
【図３】
2006526781.tif 000007
【図４】
2006526781.tif 000008
【図５】
2006526781.tif 000009
【図６】
2006526781.tif 000010
【図７】
2006526781.tif 000011
【図８】
2006526781.tif 000012
【国際調査報告】
2006526781.tif 000013
2006526781.tif 000014
2006526781.tif 000015