JP5015183B2 - 防曇性評価装置および防曇性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスや鏡等の防曇性を評価するための装置、およびその評価方法に関する。

従来、ガラス、レンズ、プラスティック等の曇りにくさを示す防曇性の評価は、主に目視による官能試験で行われていた。このような官能試験としては、例えば、呼気防曇性試験、蒸気防曇性試験、低温防曇性試験等がある。このうち、呼気防曇性試験は、試験片に息を吹きかけて曇り状態を目視で確認し、曇りの有無や、試験片を透過または反射して見える景色のぼやけ具合等を基準に３〜４段階程度に評価する試験方法である。そして、蒸気防曇性試験は、恒温水槽内の温水の上方に試験片を設置して水滴の付着状態を目視で確認し、水滴の有無、水滴の大きさ等を基準に３〜４段階程度に評価する試験方法である。また、低温防曇性試験は、冷蔵庫や冷凍庫（例えば−２０〜５℃）内で冷却した試験片を通常環境（例えば２０℃、６５％ＲＨ）に戻したときの曇りの有無を２段階に評価する試験方法である。しかしながら、このような従来の官能試験では、個人差による評価のばらつきが大きいため、評価の安定性がなく、防曇性を客観的に評価することが困難であった。

一方、ガラス等の濁度（曇り度）を評価する値としてヘイズ値がある。このヘイズ値は、試験片を透過した拡散透過光の全光線透過光に対する割合から求められるものであり、既存のヘイズメータによって測定される。このヘイズ値によれば、濁度または曇り度を数値化して客観的に評価することが可能である。また、上記低温防曇性試験において、複数の縦線や枡目を描いた被写体物の等射影を試験片に映し出し、試験片表面の結露面積（曇り部の面積）を測定することで客観的な防曇性の評価を行う手法等も提案されている（例えば、特許文献１参照）

特開２００３−５０２１９号公報

しかしながら、上記ヘイズ値は、ガラス等の透明性に関する指標であり、ガラス等の表面の接触角（濡れ性）との相関が高くない上に、ガラス等を透過または反射して見える景色の明瞭性（はっきりと見えるかぼんやりと見えるか）との相関も高くないという問題があった。このため、液滴が付着することによる曇りの生じにくさを示すと共に、例えばガラス窓越しの遠くの景色が見えやすいかどうかといった指標に使用される防曇性の評価を、ヘイズ値を基準として行うのは困難であった。

また、上記特許文献１に記載の評価手法では、表面の結露面積については客観的な評価がある程度可能であるものの、結露部分の詳細な構造や性状を測定することが困難であるため、測定して得られた結露面積と透過または反射して見える景色の明瞭性との間の相関を高くすることが難しいという問題があった。従って、透過または反射した景色の明瞭性については依然として官能的な評価を行わざるを得ないものであった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、防曇性を客観的に評価することが可能な防曇性評価装置および防曇性評価方法を提供しようとするものである。

（１）本発明は、被測定物に向けてスポット光を発するスポット光源と、前記被測定物に向けて蒸気を吹き付ける曇り生成装置と、前記蒸気によって前記被測定物に発生した曇りにおける前記スポット光の散乱光を受光して散乱度合いを測定する散乱光測定装置と、前記散乱光測定装置の測定結果に基づいて前記散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出する評価装置と、を備えることを特徴とする、防曇性評価装置である。

（２）本発明はまた、前記散乱光測定装置は、前記スポット光の光軸と直交する方向に配置された複数の受光素子から構成されることを特徴とする、上記（１）に記載の防曇性評価装置である。

（３）本発明はまた、前記被測定物の防曇性を評価する評価面の周囲を囲む外周壁をさらに備え、前記曇り生成装置は、前記外周壁および前記評価面によって遮蔽された加湿空間内に向けて蒸気を吹き付けることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の防曇性評価装置である。

（４）本発明はまた、前記加湿空間は、前記被測定物の下側に設けられ、上方が前記評価面によって遮蔽されると共に側方が前記外周壁によって遮蔽され、下方が開放された空間であることを特徴とする、上記（３）に記載の防曇性評価装置である。

（５）本発明はまた、前記曇り生成装置は、飽和蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を前記被測定物に向けて吹き付けるノズルと、前記ノズルを結露しない温度に保持する加熱装置と、を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の防曇性評価装置である。

（６）本発明はまた、前記評価装置は、前記防曇性評価指数が小さいほど前記被測定物の防曇性を高いと評価することを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の防曇性評価装置である。

（７）本発明はまた、前記散乱光測定装置は、前記スポット光の光軸中心から離れる方向における受光量の分布を測定し、前記評価装置は、前記受光量の分布に基づいて前記防曇性評価指数を算出することを特徴とする、上記（６）に記載の防曇性評価装置である。

（８）本発明はまた、前記評価装置は、前記スポット光の光軸中心からの距離をｘ、前記受光量をｙとした場合の前記受光量の分布曲線を一次式に近似し、前記一次式のｘ軸との交点におけるｘの値を前記防曇性評価指数とすることを特徴とする、上記（７）に記載の防曇性評価装置である。

（９）本発明はまた、蒸気を吹き付けた被測定物に向けてスポット光を発し、前記蒸気によって前記被測定物に発生した曇りによる前記スポット光の散乱光を受光して前記スポット光の光軸中心から離れる方向における前記散乱光の受光量の分布を測定し、前記受光量の分布に基づいて散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出することを特徴とする、防曇性評価方法である。

（１０）本発明はまた、前記スポット光の光軸中心からの距離をｘ、前記受光量をｙとした場合の前記受光量の分布曲線を一次式に近似し、前記一次式のｘ軸との交点におけるｘの値を前記防曇性評価指数とすることを特徴とする、上記（９）に記載の防曇性評価方法である。

本発明によれば、従来客観的な評価が困難であった防曇性を客観的に評価することができるという優れた効果を奏し得る。

防曇性評価装置の構造を示した概略図である。 （ａ）および（ｂ）試験片台を拡大して示した部分断面図である。 （ａ）散乱光測定装置を正面から見た概略図である。（ｂ）散乱光測定装置を上方から見た概略図である。 曇り生成装置４０の構造を示した概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）防曇性評価装置による測定例を示した図である。 防曇性評価装置によって求めた試験片の防曇性評価指数と接触角との関係を示した図である。 光を透過しない素材の防曇性を評価する防曇性評価装置の構造を示した概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態である防曇性評価装置１について説明する。図１は、防曇性評価装置１の構造を示した概略図である。

同図に示されるように、防曇性評価装置１は、被測定物である試験片５を載置する試験片台１０と、試験片台１０の上方に配置されたスポット光源２０と、試験片台１０の下方に配置された散乱光測定装置３０と、試験片５に向けて蒸気を吹き付ける曇り生成装置４０と、防曇性評価装置１全体を制御する制御装置５０と、制御装置５０の操作および測定結果等の表示を行う操作・表示パネル６０を備えている。

本実施形態の防曇性評価装置１は、上方から試験片５に向けてスポット光Ｒ１を照射し、試験片５を透過した後の散乱光Ｒ２の散乱度合いを測定することにより試験片の防曇性を評価するものである。従って、防曇性評価装置１は、ガラスやプラスティック等の光を透過する素材（光透過性素材）の防曇性を評価するものとなっている。

試験片５は、ガラスやプラティック等の素材を適宜の寸法（例えば５０×５０ｍｍの板状）に切り出したものを使用する。試験片の厚みは、防曇性を正確に評価するためには実際に使用されるものと同一の厚みであることが好ましいが、特に限定されるものではない。ガラス等の表面に施すコーティングの防曇性を評価するためには、予め試験片の一方の面にコーティングを施しておけばよい。

試験片台１０は、試験片５を上面に載置するための架台であり、光を透過しない材料から構成された略板状の部材である。図２（ａ）および（ｂ）は、試験片台１０を拡大して示した部分断面図である。同図（ａ）に示されるように、試験片台１０の略中央部には、上下方向に貫通する貫通孔１２が形成されている。この貫通孔１２は、自身の中心軸が上方に配置されたスポット光源２０の光軸中心と略一致するように形成されている。

試験片５は、防曇性を評価する面である評価面５ａを下にして、貫通孔１２の上方の開口を塞ぐようにして試験片台１０上に載置される。従って、表面コーティングの防曇性を評価する場合には、コーティング面を下にして試験片５を試験片台１０上に載置する。

試験片５を試験片台１０上に載置することによって、貫通孔１２の内部は、上方を試験片５の評価面５ａによって遮蔽されると共に側方を貫通孔１２の内壁から構成される外周壁１４によって全周にわたって遮蔽され、下方が開放された空間となる。本実施形態では、この貫通孔１２内部の空間を試験片５の評価面５ａに生じる曇りを安定させるための加湿空間１６としている。

曇り生成装置４０により発生した蒸気は、ノズル４６によってこの加湿空間１６の下方の開口から試験片５の評価面５ａに向けて吹き付けられる。そして、試験片５の評価面５ａに吹き付けられた蒸気は、評価面５ａに曇りを生成すると共に加湿空間１６内を滞留し、加湿空間１６内に所定の湿度条件を生成する。これにより、本実施形態では、試験片５の評価面５ａにおける曇り発生条件を適宜に維持し、安定した曇りの生成を可能としている。

なお、加湿空間１６の寸法および容積は特に限定されるものではなく、発生させる蒸気の種類（水、アルコール等）や量、試験片５のサイズや曇り発生条件に応じて、適宜の寸法および容積とすればよい。例えば、同図（ｂ）に示されるように、条件に応じて試験片台１０の外周壁１４を下方に向けて突出させ、加湿空間１６の容積を増加させるようにしてもよい。また、試験片台１０に試験片５を加熱または冷却する加熱冷却装置を付加し、測定中の試験片５を所定の温度に保つようにしてもよい。さらに、試験片台１０に加湿空間１６を加熱または冷却する加熱冷却装置を付加して加湿空間１６を所定の温度に保つようにしてもよい。

図１に戻って、スポット光源２０は、本実施形態では、拡散の少ないスポット光を照射可能な半導体レーザから構成している。具体的には、波長６７０ｎｍ、スポット径約０．８ｍｍの半導体レーザを使用している。本実施形態のスポット光源２０は、試験片５の素材に合せて波長６７０ｎｍの半導体レーザを採用しているが、これに限定されるものではない。また、後述する散乱光測定装置３０の受光素子３２ａのサイズおよび配列ピッチに合せて、スポット径が約０．８ｍｍのスポット光を照射するものを採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、スポット光の設定は、試験片５の素材の特性や曇りの状態、必要な分解能等に応じて、適宜の波長、直径および強度を決定して行えばよい。

なお、スポット径を小さくすることによって、散乱光の測定に対するスポット光の影響が小さくなるため、測定の精度を上げることができる。

スポット光源２０は、試験片５の評価面５ａに対して略垂直にスポット光Ｒ１を照射するように、試験片台１０の直上に下向きに配置されている。スポット光源２０から照射されたスポット光Ｒ１は、試験片５の上面に略垂直に入射して下面である評価面５ａから略垂直に射出する。そして、評価面５ａに曇りが生成されている場合には、この曇り部分によってスポット光Ｒ１の一部が散乱し、スポット光源２０の光軸中心から遠ざかる方向に円錐状に拡散する散乱光Ｒ２が発生することになる。

なお、スポット光源２０は、半導体レーザに限定されるものではなく、例えばガスレーザ等の強力なレーザ装置を採用してもよいし、測定条件によってはＬＥＤライト等の簡易的な光源を採用することもできる。

散乱光測定装置３０は、試験片５を透過したスポット光Ｒ１から発生した散乱光Ｒ２の散乱度合いを測定するためのものである。具体的には、スポット光Ｒ１の光軸中心から離れる方向における散乱光強度の分布を測定する装置である。散乱光測定装置３０は、試験片台１０の下方において架台３０ａの上部に載置されている。そして、本実施形態の散乱光測定装置３０は、スポット光Ｒ１と、正面から見て右方向に拡散した散乱光Ｒ２とを受光するように構成されている。

図３（ａ）は散乱光測定装置３０を正面から見た概略図であり、同図（ｂ）は、上方から見た概略図である。これらの図に示されるように、散乱光測定装置３０は、フォトダイオードアレイ３２と、フォトダイオードアレイ３２が実装されると共にフォトダイオードアレイ３２の駆動回路等を備える基板３４と、フォトダイオードアレイ３２の上部に配設される遮光マスク３６とから構成されている。なお、ここでは遮光マスク３６が設置されている場合を例示しているが、遮光マスク３６を省略することも可能である。

フォトダイオードアレイ３２は、既存のものを使用することができ、本実施形態では３２個の受光素子３２ａが１ｍｍのピッチで配列されたものを採用している。フォトダイオードアレイ３２は、受光素子３２ａの受光面を上方に向けて配設される。

遮光マスク３６は、光を透過しない素材から構成された長方形板状の部材である。遮光マスク３６には、円形断面の複数の受光規制孔３６ａが、フォトダイオードアレイ３２の複数の受光素子３２ａと同一のピッチで同一の個数だけ長手方向に沿って形成されている。この受光規制孔３６ａは、遮光マスク３６がフォトダイオードアレイ３２の上部に配設された場合に各受光素子３２ａにそれぞれ対応する位置に配置される。従って、各受光素子３２ａは受光規制孔３６ａを通過した光のみを受光することとなる。

本実施形態では、このような遮光マスク３６を設けることによって、試験片５の評価面５ａから直接入射する散乱光Ｒ２のみを各受光素子３２ａが受光するようにし、外部から進入する光や他の部材からの反射光が測定結果に影響しないようにしている。また、受光規制孔３６ａの寸法を適宜に設定することによって、受光素子３２ａの受光量を調節するようにしている。

散乱光測定装置３０は、同図（ａ）に示されるように、フォトダイオードアレイ３２の一端（本実施形態では左端）の受光素子３２ａがスポット光Ｒ１の光軸中心に位置し、残りの受光素子３２ａがスポット光Ｒ１の光軸と直交する方向に配列するように配置される。そして、評価面５ａからフォトダイオードアレイ３２の多端（本実施形態では右端）の受光素子３２ａに直接入射する散乱光Ｒ２の散乱角度（光軸に対する角度）θが、約６°となるように設定されている。従って、散乱光測定装置３０は、散乱角度が約０〜６°の範囲の散乱光Ｒ２を各受光素子３２ａが受光するようになっている。

この受光素子３２ａの受光範囲の上限となる散乱角度θ、すなわち最大散乱角度θの値は特に限定されるものではなく、各種条件に応じて適宜に設定すればよい。但し、防曇性の評価に有効な散乱光Ｒ２の範囲を考慮すると、最大散乱角度θを４〜７°に設定することが好ましく、さらに５〜６°であればより好ましい。

なお、受光素子３２ａの個数は３２個に限定されるものではなく、これ以外の個数であってもよいが、正確な防曇性の評価を行うためには１０個以上の受光素子３２ａによって測定を行うことが望ましい。また、一部の受光素子３２ａを遮光マスク３６によって遮蔽することで測定に使用する受光素子３２ａの個数を調節するようにしてもよいし、防曇性の評価を行う場合に特定の受光素子３２ａにおけるデータのみを使用するようにしてもよい。

また、フォトダイオードアレイ３２の代わりに、複数のフォトダイオードを所定のピッチで配列するようにしてもよい。また、例えばフォトトランジスタやＣＣＤ等、その他の受光素子を使用するようにしてもよい。

図４は、曇り生成装置４０の構造を示した概略断面図である。同図に示されるように、曇り生成装置４０は、液体Ｌを加熱して蒸気を発生させる蒸気発生装置である加熱タンク４２と、加熱タンク４２の上方に配設されたチャンバ４４と、チャンバ４４の上方に配設されたノズル４６とから構成されている。

加熱タンク４２は、蒸気の原料となる液体Ｌ（本実施形態では、水）を貯蔵して加熱する中空のタンクである。加熱タンク４２の底面の略中央には加熱ヒータ４２ａが突設されている。この加熱ヒータ４２ａは、例えば電熱式のヒータであり、加熱タンク４２内の液体Ｌを加熱して蒸発させ、蒸気（飽和蒸気）Ｓを発生させる。

また、加熱タンク４２には、加熱タンク４２内部の液体Ｌを曝気するための曝気システム４７が設けられている。この曝気システム４７は、循環ポンプ４７ａと、加熱タンク４２の上部に配設した２つの回収口４７ｂと、加熱タンク４２の底部に配設した２つの導入口４７ｃと、これらを繋ぐ配管４７ｄと、導入口４７ｃに配設された曝気フィルター４７ｅとから構成されている。曝気システム４７の循環ポンプ４７ａは、回収口４７ｂから回収した加熱タンク４２内の気体Ｇ（本実施形態では、空気）を、導入口４７ｃから液体Ｌ内に導入することで液体Ｌを曝気する。

本実施形態では、このように曝気システム４７を加熱タンク４２に設けることによって、気体Ｇ中の蒸気Ｓを安定した飽和状態に維持することを可能としている。さらに、本実施形態では、導入口４７ｃに設けた曝気フィルター４７ｅによって液体Ｌ内に導入する気体Ｇを細かい気泡に分割し、液体Ｌと気体Ｇの接触面積を増やして曝気能力を向上させるようにしている。

なお、曝気システム４７内に加熱ヒータを設け、循環させる気体Ｇ（および飽和蒸気Ｓ）を加熱するようにしてもよい。この場合、加熱タンク４２内の加熱ヒータ４２ａの代わりに曝気システム４７内に加熱ヒータを設け、循環させる気体Ｇを介して加熱タンク４２内の液体Ｌを加熱するようにしてもよいし、加熱ヒータ４２ａに加えてさらに曝気システム４７内に加熱ヒータを設けるようにしてもよい。

さらに、加熱タンク４２には、加熱タンク４２内部の圧力を高めて、気体Ｇと共に飽和蒸気Ｓをノズル４６に圧送するための圧送システム４８が設けられている。この圧送システム４８は、圧送ポンプ４８ａと、加熱タンク４２底部に配設された２つの圧送口４８ｂと、これらを繋ぐ配管４８ｃとから構成されている。圧送システム４８の圧送ポンプ４８ａは、加熱タンク４２外部から気体Ｇを液体Ｌ内に圧送して加熱タンク４２内部の圧力を上昇させる。これにより、加熱タンク４２内部の気体Ｇおよび飽和蒸気Ｓは、チャンバ４４を通じてノズル４６まで圧送され、ノズル４６の先端から試験片５にむけて噴出する。

このように、本実施形態では、外部からの気体Ｇを液体Ｌの液面上の領域に圧送するのではなく、液体Ｌ内に圧送して気体Ｇを液体Ｌに接触させ、曝気することにより、ノズル４６に圧送される気体Ｇ中の飽和蒸気Ｓの飽和状態を維持するようにしている。

なお、圧送ポンプ４８ａの入口には流量調整バルブ４８ｄが設けられており、この流量調整バルブ４８ｄを調節することによって、ノズル４６からの気体Ｇおよび飽和蒸気Ｓの噴出量を適宜に調節することが可能となっている。また、図示は省略するが、加熱タンク４２には、加熱タンク４２内部の温度を監視する温度センサ、および液体Ｌの量を監視する液面センサが設けられている。制御装置５０は、温度センサからの信号に基づいて加熱ヒータ４２ａを制御する。また、制御装置５０は、液面センサからの信号に基づいて液体Ｌの量が所定の量以下になった場合に警告を発する。液体Ｌの補給は、図示を省略した補給口から手動または自動で行われる。

チャンバ４４は、加熱タンク４２とノズル４６の間に設けられた緩衝室である。チャンバ４４は、加熱タンク４２内部の圧力変動を吸収し、ノズル４６からの気体Ｇおよび飽和蒸気Ｓの噴出を安定させるためのものである。

ノズル４６は、チャンバ４４に接続される基端部４６ａと、基端部４６ａの上部から試験片５に向けて延設された導管部４６ｂとから構成されている。基端部４６ａは、導管４６ｂが設けられた上部の回動部４６ａ１が回動可能に構成されている。

さらに、ノズル４６には、回動部４６ａ１を回動させるための回動機構４９が設けられている。回動機構４９は、モータ４９ａと、モータ４９ａと回動部４６ａ１を接続するギヤ列４９ｂから構成されている。回動機構４９は、モータ４９ａによって回動部４６ａ１を回動させることで、導管部４６ｂを、試験片５に向けて飽和蒸気Ｓを吹き付ける吹付位置と、試験片５から退避する退避位置との間で移動させる。

導管部４６ｂは、先端部近傍が曲折されており、吹付位置において先端部が試験片５の評価面５ａにおけるスポット光Ｒ１の光軸中心に向けられるようになっている。また、導管部４６ｂの外周には、導管部４６ｂを加熱するための加熱装置である電熱線４６ｂ１がコイル状に配設されている。本実施形態では、この電熱線４６ｂ１で導管部４６ｂを加熱し、導管部４６ｂを液体Ｌが結露しない温度に保持することによって、導管部４６ｂの内周壁に結露が生じるのを防止している。

このように、導管部４６ｂ内の結露を防止することによって、飽和蒸気Ｓの安定した噴出を可能にすると共に、導管部４６ｂ内部の詰りや導管部４６ｂ先端からの水滴の噴出によって測定に不具合が生じるのを未然に防止することができる。なお、ノズル４６の基端部４６ａやチャンバ４４にも、導管部４６ｂと同様に加熱装置を設けるようにしてもよい。

図１に戻って、制御装置５０は、ＣＰＵ、ならびにＲＯＭ、ＲＡＭおよびハードディスク等の記憶手段を備えて構成され、同図に示されるように、スポット光源２０、散乱光測定装置３０、曇り生成装置４０、および操作・表示パネル６０と電気的に接続されている。なお、散乱光測定装置３０は、増幅器５２を介して制御装置５０に接続されている。増幅器５０は、散乱光測定装置３０からの信号を増幅して制御装置５０に送信するものである。本実施形態の制御装置５０は、これらの装置を制御する制御装置として機能すると共に、散乱光Ｒ２の測定結果から防曇性評価指数を算出して防曇性を評価する評価装置としても機能するようになっている。

操作・表示パネル６０は、本実施形態では、表示部と操作部を兼用した液晶タッチパネルディスプレイから構成しているが、これに限定されるものではなく、液晶ディスプレイ等による表示部と、ボタンやキーボード等による操作部を別体に設けてもよい。また、制御部５０および操作・表示パネル６０の代わりに、ディスプレイ、キーボード、マウス等を備える一般的なＰＣを使用してもよい。

また、制御装置５０とは別に評価装置を設けるようにしてもよい。この場合、評価装置として一般的なＰＣを使用することができ、測定データの移動には各種通信ケーブルや記憶媒体を使用することができる。

次に、本実施形態の防曇性評価装置１による防曇性の評価方法の手順について説明する。

まず、曇り生成装置４０を作動させて液体Ｌを加熱し、ノズル４６から飽和蒸気Ｓを噴出可能な状態とする。このとき、ノズル４６は退避位置にある状態にしておく。そして、試験片５を試験片台１０上に載置する。

次に、スポット光源２０からスポット光Ｒ１を試験片に向けて照射する。そして、試験片５を透過したスポット光Ｒ１を散乱光測定装置３０で受光し、飽和蒸気Ｓを吹き付けない状態（曇りがない状態）での基準受光量を各受光素子３２ａについて測定する。散乱光測定装置３０は、各受光素子３２ａの受光量に応じた信号を受光素子３２ａごとに制御装置５０に送信する。制御装置５０は、受信した信号から各受光素子３２ａの基準受光量を算出し、受光素子３２ａごとの基準受光量データとして記憶手段に記憶する。

次に、ノズル４６を吹付位置に移動させ、所定の時間（例えば２０〜３０秒間）飽和蒸気Ｓを試験片５の評価面５ａに向けて吹付ける。その後、スポット光源２０からスポット光Ｒ１を試験片に向けて照射し、評価面５ａに生じた曇りにより発生したスポット光Ｒ１の散乱光Ｒ２を散乱光測定装置３０によって受光し、散乱光Ｒ２の散乱度合いを測定する。

制御装置５０は、散乱光測定装置３０から受信した信号に基づいて各受光素子３２ａの受光量を算出し、受光素子３２ａごとの受光量データとして記憶手段に記憶する。これにより、各受光素子３２ａの受光量分布、すなわちスポット光Ｒ１の光軸中心から離れる方向の受光量分布が得られる。

このスポット光Ｒ１の散乱度合いの測定は、一度だけ行ってもよいし、所定の間隔（例えば、１０秒ごと）で複数回行うようにしてもよい。また、散乱度合いの測定中、常にノズル４６から飽和蒸気Ｓを試験片５に吹き付けるようにしてもよいし、ノズル４６を退避位置に移動させて、飽和蒸気Ｓの吹き付けを停止した上で測定を行うようにしてもよい。また、ノズル４６を退避させて飽和蒸気Ｓの吹き付けを停止した後に、複数回の測定を行うことで、評価面５ａにおける曇りの状態の経時的変化に伴う散乱度合いの変化を測定するようにしてもよい。

次に、各受光素子３２ａの受光量データに基づいて、散乱光Ｒ２の散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出する。この防曇性評価指数の算出では、まず、各受光素子３２ａの受光量から基準受光量を減算したΔ受光量を、受光素子３２ａごとに算出する。これにより、スポット光Ｒ１自体の拡散や評価面５ａの性状等に起因する散乱光による影響を排除することができる。

次に、スポット光Ｒ１の光軸中心から各受光素子３２ａまでの距離をｘ、各受光素子３２ａのΔ受光量をｙとした場合の分布曲線について線形近似を行い、一次式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求める。なお、本実施形態では、スポット光Ｒ１の光軸中心に位置する受光素子３２ａに隣接する受光素子３２ａから受光量が初めて所定の値より低くなった（例えば、初めて受光量値が、スポット光Ｒ１の全光量の０．０１％以下となった）受光素子３２ａまでの範囲を有効範囲として抽出し、線形近似を行うようにしている。このように、光軸中心から遠方において受光量が微小となった受光素子３２ａのΔ受光量を無視することによって、Δ受光量の分布の差異をより明確にすることができる。

最後に、求めた一次式とｘ軸との交点におけるｘの値、すなわちｙ＝０のときのｘの値（＝−ｂ／ａ）を算出し、このｘの値を防曇性評価指数とする。この防曇性評価指数は、スポット光Ｒ１の散乱度合いが大きいほど大きい値となる。そして、試験片５を透過する光の散乱度合いが大きいということは、表面に生じた曇りによって試験片５を透過して見える景色の明瞭性が低下したということを示している。従って、防曇性評価指数の値が大きいほど試験片５の防曇性が低く、防曇性評価指数の値が小さいほど試験片５の防曇性が高いと評価することができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、防曇性評価装置１による測定例を示した図である。これらの測定では、番号０〜１０の１１個の受光素子３２ａを３．１ｍｍピッチで配列し、最大散乱角度θを５．８６１°に設定した散乱光測定装置３０を使用した。また、試験片５の評価面に５ａに３０秒間飽和蒸気Ｓを吹き付けた後にノズル４６を退避させ、飽和蒸気Ｓの吹き付けを停止してから２０秒後のスポット光Ｒ１の散乱度合いを測定した。

同図（ａ）〜（ｃ）のグラフでは、縦軸（ｙ軸）をΔ受光量［％］、横軸（ｘ軸）をスポット光Ｒ１の光軸中心からの距離とし、Δ受光量の分布曲線および線形近似による直線を示している。なお、ここでは、Δ受光量の値を左端の受光素子３２ａにおける基準受光量（スポット光Ｒ１の全光量と略等しい）の１／１００の値を基準とした割合（％）として表している。また、光軸中心からの距離を各受光素子３２ａの番号による無次元量としている。また、線形近似を行う有効範囲を番号１の受光素子３２ａからΔ受光量の値が初めて１％以下となった受光素子３２ａまでの範囲としている。

同図（ａ）は評価面５ａの接触角が２．６°である試験片５−１についての測定結果であり、同図（ｂ）は評価面５ａの接触角が１５．９°である試験片５−２についての測定結果であり、同図（ｃ）は評価面５ａの接触角が３０．２°である試験片５−３についての測定結果である。

試験片５−１では、スポット光Ｒ１の散乱度合いが比較的小さく、有効範囲が「ｘ＝１〜２」、線形近似による一次式が「ｙ＝−６．６０ｘ＋１３．８」となり、防曇性評価指数は「２．０９」であった。試験片５−２では、スポット光Ｒ１の散乱度合いが試験片５−１よりも大きく、有効範囲が「ｘ＝１〜６」、線形近似による一次式が「ｙ＝−８．９３ｘ＋４９．９」となり、防曇性評価指数は「５．５９」であった。試験片５−３では、スポット光Ｒ１の散乱度合いが試験片５−２よりもさらに大きく、有効範囲が「ｘ＝１〜９」、線形近似による一次式が「ｙ＝−２．５３ｘ＋２２．８」となり、防曇性評価指数は「９．０３」であった。

このように、本実施形態の防曇性評価装置１を使用して防曇性評価指数を求めることにより、ガラスやプラスティック等の光透過性素材を透過する光の、曇りによる散乱度合いを定量化することができる。これにより、各種光透過性素材の防曇性を客観的に評価することが可能となる。

図６は、本実施形態の防曇性評価装置１によって求めた試験片５の防曇性評価指数と、試験片５の評価面５ａの接触角との関係を示した図である。同図では、縦軸を防曇性評価指数、横軸を接触角［ｄｅｇ］とし、３種類のコート剤１〜３をコーティングして評価面５ａの接触角を様々に変化させて測定を行った結果をプロットしている。同図に示されるように、防曇性評価指数と表面の接触角との間には有意な相関が認められる。従って、本実施形態の防曇性評価装置１による防曇性評価指数によれば、各種光透過性素材の防曇性を高精度に評価することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る防曇性評価装置１は、試験片５に向けてスポット光Ｒ１を発するスポット光源２０と、試験片５に向けて飽和蒸気Ｓを吹き付ける曇り生成装置４０と、飽和蒸気Ｓによって試験片５に発生した曇りにおけるスポット光Ｒ１の散乱光Ｒ２を受光して散乱度合いを測定する散乱光測定装置３０を備えているため、従来客観的な評価が困難であった試験片５の防曇性を客観的に評価することができる。

特に、曇り生成装置４０を備えることにより、試験片５の周囲を密閉空間として高温多湿状態とする必要がないため、装置をシンプル且つ安価に構成することができる。また、外部から密閉空間内の試験片５を測定するための測定窓等に生じる曇りの影響がないため、高精度な測定を行うことができる。

また、散乱光測定装置３０は、スポット光Ｒ１の光軸と直交する方向に配置された複数の受光素子３２ａから構成されているため、スポット光Ｒ１の散乱光Ｒ２の散乱度合いを各受光素子３２ａの受光量の分布として高精度に測定することができる。

また、試験片台１０は、試験片５の評価面５ａの周囲を囲む外周壁１４を備え、曇り生成装置４０は、外周壁１４および評価面５ａによって遮蔽された加湿空間１６内に向けて飽和蒸気Ｓを吹き付けるため、飽和蒸気Ｓを加湿空間１６内に滞留させて試験片５の表面の曇りの生成を安定させることができる。

また、加湿空間１６は、試験片５の下側に設けられ、上方が試験片５によって遮蔽されると共に側方が外周壁１４によって遮蔽され、下方が開放された空間であるため、曇り生成装置４０からの飽和蒸気Ｓを安定して加湿空間１６内に滞留させることができる。

また、曇り生成装置４０は、飽和蒸気Ｓを発生させる蒸気発生装置である加熱タンク４２と、飽和蒸気Ｓを試験片５に向けて吹き付けるノズル４６とを備えているため、安定した飽和蒸気Ｓを試験片５に吹き付けることができる。これにより、評価面５ａにおける結露を容易にし、迅速に曇りを発生させることができる。また、試験片５の周囲が密閉されていないながらも、試験片５の表面に安定した曇りを生成することができる。さらに、曇り生成装置４０は、ノズル４６を結露しない温度に保持する電熱線４６ｂ１を備えているため、結露による不具合が生じるのを防止することができる。

また、制御装置５０は、散乱光測定装置３０の測定結果に基づいて散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出し、防曇性評価指数が小さいほど試験片５の防曇性を高いと評価する評価装置として機能するため、試験片５の防曇性の客観的な評価を容易に行うことができる。

また、散乱光測定装置３０は、スポット光Ｒ１の光軸中心から離れる方向における受光量の分布を測定し、評価装置として機能する制御装置５０は、受光量の分布に基づいて防曇性評価指数を算出する。具体的には、スポット光Ｒ１の光軸中心からの距離をｘ、受光量をｙとした場合の受光量の分布曲線を一次式に近似し、この一次式のｘ軸との交点におけるｘの値を防曇性評価指数とするため、試験片５を透過するスポット光Ｒ１の曇りによる散乱度合いを定量化することが可能となり、試験片５の防曇性を客観的に評価することができる。

なお、本実施形態においては、上方から下方に向けてスポット光Ｒ１を照射する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スポット光源２０からのスポット光Ｒ１の照射方向は、下方から上方であってもよいし、水平方向であってもよい。

また、本実施形態においては、試験片５のスポット光Ｒ１が射出される面を評価面５ａとした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スポット光Ｒ１が入射される面を評価面５ａとしてもよい。なお、この場合、加湿空間１６は、スポット光Ｒ１が入射される側に設けられることとなる。

また、本実施形態においては、散乱光測定装置３０をスポット光Ｒ１の光軸中心から離れる一方向にのみ設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の散乱光測定装置３０をスポット光Ｒ１の光軸中心から離れる複数の方向に設けるようにしてもよい。

また、散乱光測定装置３０をＣＣＤカメラから構成するようにしてもよい。この場合、受光量の分布を画像処理により視覚化することができる。

また、図７に示されるように、スポット光源２０および散乱光測定装置３０を共に試験片５の片側に配置し、試験片５の評価面５ａでスポット光Ｒ１を反射させることにより、例えば鏡のような光を透過しない素材の防曇性を評価することができる。なお、この場合、散乱光測定装置３０は、試験片５から反射したスポット光Ｒ１の光軸に直交する方向に配置されることとなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の防曇性評価装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明は、光を透過または反射する各種素材の防曇性の評価や、各種素材の表面にコーティングされるコート剤の防曇性の評価に利用することができる。

１ 防曇性評価装置
５ 試験片
５ａ 評価面
１０ 試験片台
１４ 外周壁
１６ 加湿空間
２０ スポット光源
３０ 散乱光測定装置
３２ａ 受光素子
４０ 曇り生成装置
４２ 加熱タンク
４６ ノズル
４６ｂ１ 電熱線
５０ 制御装置
Ｒ１ スポット光
Ｒ２ 散乱光
Ｓ 飽和蒸気

Claims (10)

1. 被測定物に向けてスポット光を発するスポット光源と、
   前記被測定物に向けて蒸気を吹き付ける曇り生成装置と、
   前記蒸気によって前記被測定物に発生した曇りにおける前記スポット光の散乱光を受光して散乱度合いを測定する散乱光測定装置と、
   前記散乱光測定装置の測定結果に基づいて前記散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出する評価装置と、を備えることを特徴とする、
   防曇性評価装置。
2. 前記散乱光測定装置は、前記スポット光の光軸と直交する方向に配置された複数の受光素子から構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の防曇性評価装置。
3. 前記被測定物の防曇性を評価する評価面の周囲を囲む外周壁をさらに備え、
   前記曇り生成装置は、前記外周壁および前記評価面によって遮蔽された加湿空間内に向けて蒸気を吹き付けることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の防曇性評価装置。
4. 前記加湿空間は、前記被測定物の下側に設けられ、上方が前記評価面によって遮蔽されると共に側方が前記外周壁によって遮蔽され、下方が開放された空間であることを特徴とする、
   請求項３に記載の防曇性評価装置。
5. 前記曇り生成装置は、飽和蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を前記被測定物に向けて吹き付けるノズルと、前記ノズルを結露しない温度に保持する加熱装置と、を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の防曇性評価装置。
6. 前記評価装置は、前記防曇性評価指数が小さいほど前記被測定物の防曇性を高いと評価することを特徴とする、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の防曇性評価装置。
7. 前記散乱光測定装置は、前記スポット光の光軸中心から離れる方向における受光量の分布を測定し、
   前記評価装置は、前記受光量の分布に基づいて前記防曇性評価指数を算出することを特徴とする、
   請求項６に記載の防曇性評価装置。
8. 前記評価装置は、前記スポット光の光軸中心からの距離をｘ、前記受光量をｙとした場合の前記受光量の分布曲線を一次式に近似し、前記一次式のｘ軸との交点におけるｘの値を前記防曇性評価指数とすることを特徴とする、
   請求項７に記載の防曇性評価装置。
9. 蒸気を吹き付けた被測定物に向けてスポット光を発し、
   前記蒸気によって前記被測定物に発生した曇りによる前記スポット光の散乱光を受光して前記スポット光の光軸中心から離れる方向における前記散乱光の受光量の分布を測定し、
   前記受光量の分布に基づいて散乱度合いを数値化した防曇性評価指数を算出することを特徴とする、
   防曇性評価方法。
10. 前記スポット光の光軸中心からの距離をｘ、前記受光量をｙとした場合の前記受光量の分布曲線を一次式に近似し、前記一次式のｘ軸との交点におけるｘの値を前記防曇性評価指数とすることを特徴とする、
    請求項９に記載の防曇性評価方法。

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