太陽光で色が変わる調光レンズとは?

光量と視力のバランスを考えるとき、一定または固定のカラーレンズでは満足な対応ができません。光のレベルが高すぎたり、又はグレア条件が生じたりしたときに、入射光を減らし光のレベルが低くグレアが問題でないときには眼に十分に光を入れるといった、必要に応じたオンデマンド型の光の調整が理想です。そこで登場してきたのが調光レンズ(フォトクロミックレンズ)です。

調光レンズは紫外線放射によって起きる化学反応を利用し、光への曝露時にレンズの色を濃くし、光刺激がなくなると透明に戻ります(下図)。

調光レンズの歴史

調光レンズは、冷戦時代(1957-1968)に核兵器使用を念頭に置き開発されました。核爆発時に生じる火球の放射にさらされた時、すぐに濃い色に変色するレンズの装用が理想的な眼の防御策と考えられたのです。この目的は十分には果たされませんでした。

初期 調光ガラスレンズ

軍事研究により開発された、調光レンズの商業化は1960年代から始まりました。当初のガラスレンズは反応に時間が長くかかり、だんだんと黄色化していました。また、レンズの厚みにより色ムラが起こり意図した変色効果を得ることもできない状態でした。

最新世代 調光プラスチックレンズ

現在では、技術革新によりプラスチックレンズを調光化することができるようになり、従来とは違ったハイテク製品になっています。

 

感光性分子(ピリドベンザオキサジン:Pyridobenoxazinen)の発見とレンズ表面コーティング技術の革新がそのカギです。トランジションズ・オプティカル社が開発し特許を取得した分子結合法ESP(Enhanced Scientific Performance)による着色法は以下のように三段階になっています。

 

第一段階

フォロクロミック分子が液状でレンズに施される。

第二段階

100℃以上で乾燥させる。これにより、150~200μm(0.15~0.20nm)の色素がレンズの深部に浸透し、そこで安定する(図2-3)。

第三段階

ひっかき傷に強くなるようにハードコーティングが行われる。さらに、この技術は、レンズがガラスレンズのように黄ばむのを防ぐ効果もある(図2-4)。

退色スピードが速くなった新世代調光レンズ

2005年に発売されたトランジションズVは紫外線にさらされると30秒以内に70%の色調が得られるようになりました。初期のモデルは14分を要していました。技術革新の成果がより顕著なのはレンズの退色(色が抜ける)スピードです。第三世代では30分かかっていたのが、最新モデルでは6分以内に着色状態から約70%の透明度を示すことが可能になっています。

紫外線の強さのほかに、着色の速度・濃度は温度にも左右されます。寒い日にはレンズはより強く着色され、退色するのにより長い時間がかかります。暑い日にはこれと逆の現象が起きるので使用環境には注意しましょう。

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