光学フィルター付き窓ガラス

【考案の名称】光学フィルター付き窓ガラス
【実用新案権者】
【識別番号】524260823
【氏名又は名称】福田晋也
【住所又は居所】神奈川県横浜市泉区和泉町1494-1
【考案者】
【氏名】福田晋也
【住所又は居所】神奈川県横浜市泉区和泉町1494-1
【要約】
【課題】屋外からは黒面で屋内からは覗き窓と鏡面の切替可能なガラス窓を提供する。
【解決手段】
液晶シャッター３を透過した入射光４がハーフミラー１を反射する前後でλ／４位相差板２を往復することにより当該反射光６を液晶シャッター３で遮光させる。屋内での覗き窓と鏡面の切り替えは液晶シャッター３の開閉で行う。
【選択図】図１

　この実用新案は通常の瞬間調光フィルム（黒）に、技術に詳しくない一般の人に衝撃を与える程の商品価値をもたらします。
また、更なる機能向上を検討した結果、眼・皮膚の光老化を抑制・改善する光技術の特許を考案するに至りました。　その技術が実用化され、照明、ディスプレイ、眼鏡、窓ガラスなど幅広い製品に適用されれば、それらの市場規模は年間１００兆円を超えます。この特許技術はユーザーに真の利益を与える差別化技術になると確信しています。

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
液晶シャッター、λ／４位相差板、ハーフミラーの順に配置することを特徴とする光学フィルタ－を配置することを特徴とする窓ガラス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ハーフミラー（マジックミラー）と液晶シャッターを用いた光学フィルターを用いた窓ガラス（透明基板）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハーフミラーはマジックミラーして使われる。その動作を説明すると、マジックミラーの表裏両面に関して明るい側では暗い側から来る光が無視できる場合に純粋な鏡として機能し、暗い側では明るい側の光量が十分多ければ暗い側の反射像が無視出来て半透明な窓として機能し外側の様子を観察できる。
【０００３】
例えば、建物の窓にハーフミラーを用いた場合を考える。外側の照度は、日中の晴れで１０万ｌｘ程度、曇りで３万ｌｘ程度、夜間は満月の月明りで０．２ｌｘ程度である。一方、屋内では照明を使用して１００～１０００ｌｘ程度が通常の照度である。したがって、昼間は外部からはハーフミラーが鏡として機能し、屋内では通常の窓として機能し外側の外光が入り外部の様子を観察できる。一方、夜間は逆に屋内では鏡として機能する一方、外側では通常の窓として機能し屋内の様子が丸見えで屋内の目隠し性能がない。以上をまとめると、表１のようになる。
【０００４】
【表１】

【０００５】
表１で昼間は屋外から見た窓は鏡面であるが、直射日光が正反射して照り返しが起き周囲に迷惑を掛ける場合が懸念される。
【０００６】
特許文献１、２はハーフミラー・ガラスの屋外側に物理的なシャッターを設けて、その開閉によってハーフミラーをそれぞれ覗き窓、鏡面として利用する公知例である。物理シャッターである分、装置が大掛かりとなる。
【０００７】
物理的なシャッターを液晶シャッターに置き換えた窓ガラスは公知例としてはないようだが、バックライトを外光と見立てればバックライトのオン、オフで通常のディスプレイと鏡に切り替わる特許文献３が類似の公知例である。具体的には携帯電話のディスプレイ表面にハーフミラーフィルムを貼り、鏡の機能を追加している。
【０００８】
液晶シャッターにハーフミラー層を配置した窓ガラスについて内外の明るさとシャッターの開閉による窓ガラスの見え方をまとめると、表２のようになる。
【０００９】
【表２】

【００１０】
表２が示すように、屋外が昼間の時は屋内ではシャッターの開閉で覗き窓と鏡面の切り替えは完璧に行われるが、屋外からシャッターの開閉で窓ガラスが鏡面と黒面とに変化して動作状況が分かってしまう。夜間はシャッターは閉にして、屋内では鏡として使用するのが基本となる。また、夜間に外を覗く場合にはシャッターを開、屋内照明を落とす必要がある。
【００１１】
上記の液晶シャッターにハーフミラー層を配置した窓ガラスにおいて、昼間の時に窓ガラスの動作状況が屋外から窓ガラスの状況で分かるのは好ましくなく、屋外からは窓ガラスは黒面に統一されていることが直射日光の正反射による照り返しを無くすという点で好ましい。
【００１２】
ディスプレイにおいては直線偏光状態の反射光をλ／４位相差板を往復させることで９０°回転させた直線偏光にしてλ／４位相差板の直前に通過した偏光板で遮断する公知例として、特許４、特許５がある。特許５の反射はハーフミラーで起きており、特許５がディスプレイに関する点を除けば本考案の想定する状況とほぼ同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実全平０１－１０２３９２号公報
【特許文献２】特開平０４－２６１９９０号公報
【特許文献３】特開２００４－２４１７９４号公報
【特許文献４】特開２００２－１１６４３５号公報
【特許文献５】特開２０１１－１３３７３４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１４】
単純にハーフミラー（マジックミラー）を窓ガラスとすると覗き窓と鏡の切り替えは出来ない。液晶シャッターを含む単純なシャッター方式では窓ガラスの動作状況が屋外から容易に判別出来て好ましくない。また、外部から窓ガラスが鏡面状態だと直射日光の照り返しが好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
図１は本考案の実施例である。液晶シャッター３にλ／４位相差板２、ハーフミラー１を順に配置させたものを窓ガラスとして、ハーフミラー１側を屋内（使用者側）にする。
【考案の効果】
【００１６】
入射光４は一般に偏光がない状態であるが、液晶シャッター３を開にして透過させた偏光方向８の様になった偏光光がλ／４位相差板２を通過してハーフミラー１の位置で円偏光となり、透過光５と反射光６に分光される。円偏光状態の反射光６は再びλ／４位相差板２を通過することで合計λ／２位相差板を通過した効果を得て偏光方向９が９０°回転して液晶シャッター３で遮光される。その結果、ハーフミラー１からの映り込みは消去される。
【００１７】
このとき、入射光４の反射成分としては空気とフィルター界面での反射光７が最大であり入射光の数％程度であり、ハーフミラー２の反射率に因るが凡そ１／１０程度に落とすことができる。
【００１８】
液晶シャッター３を閉にした場合は単純で、屋外からは常に窓は黒っぽくなり、屋内からは窓は鏡として機能する。
【００１９】
以上のようにして、本考案の窓ガラスにおいて屋内外の明るさと液晶シャッター３の開閉による窓ガラスの見え方をまとめると表３のようになる。
【００２０】
【表３】

【００２１】
表３が示すように、屋外が昼間の場合、屋外から見た窓は必ず黒面であり、屋外からは窓ガラスの動作状況は分からずに屋内の目隠し性にも優れ、屋内からは液晶シャッター３の開閉で窓ガラスは覗き窓、鏡面として機能する。
【００２２】
屋外が夜間の場合、液晶シャッター３は閉にして屋内では鏡として使用するのが基本となる。また、夜間に屋外を覗く場合には液晶シャッター３を開にし、屋内照明を落とす必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本考案の実施例である。
【考案を実施するための形態】
【００２４】
基本的には実施形態は図１の通りである。λ／４位相差板２の結晶軸に関しては高速軸（進相軸）と低速軸（遅相軸）との中間方向に液晶シャッター３のλ／４位相差板２側の偏光軸を一致させる。また、図１の３個の光学要素はフィルム状である場合があるのでどちらか一方側でガラスのような透明基板に支持させるのが一般的構成となる。また、必要に応じて紫外線カットフィルターや赤外線カットフィルターのような別の光学部品が追加配置される。
【００２５】
屋外が昼間の時の外光の入射光４は液晶シャッター３を開にして通過した偏光方向８の直線偏光光はλ／４位相差板２を通過してハーフミラー１で透過光５と反射光６に分光されるが、λ／４位相差板２の効果によって円偏光に変換されている。反射板６は再び位相差板２を通過して直線偏光になるが、入射光４に対してはλ／２位相差板を通過したのと同等となり偏光方向が９０°回転し液晶シャッター３は通過できずに遮光され、ハーフミラー１からの映り込みは消去される。したがって、入射光４で最大の反射成分は液晶シャッター３からの反射光７であり、その強度はせいぜい入射光４の数％程度である。ハーフミラー１の反射率次第ではあるが、名前通りに反射率を５０％とすれば、反射光は１／１０程度に抑制できることになる。こうして直射日光の正反射による照り返しで周囲に迷惑を掛けるような状況を回避することが可能となる。
【００２６】
ここで屋内からの反射光強度を見積もるため、ハーフミラー１の反射率をＲとすると、透過率は（１－Ｒ）であり、透過光５が白い物体で全反射した場合に外部から見える光強度は
【００２７】
【数１】

【００２８】
000007
の反射率４～５％と同程度であるため、外部から屋内への目隠し性は単純なハーフミラーに劣る結果となる。
【００２９】
目隠し性を向上させる方法としては、ハーフミラー１の反射率Ｒを上げるかλ／４位相差板２と液晶シャッター３との軸合わせを理想状態から故意にずらしてハーフミラーの正反射成分を液晶シャッター３からある程度透過させることである。実際の製品では両方の手法を組み合わせて外光反射消去、目隠し性能および外光透過率のバランスを取ることになる。また、コストアップを無視するならば、偏光板３の上に低反射ミラーを追加で配置する方法もある。
【００３０】
本考案を屋内で例えば部屋の隔壁として使用するような場合、窓ガラスの両側での明暗差は小さく、使用者側での照明の寄与も考慮せねばならず、上記の調整は難しくなる。
【符号の説明】
【００３１】
１ハーフミラー（マジックミラー）
２ λ／４位相差板
３液晶シャッター
４入射光
５透過光
６ハーフミラ－１からの反射光
７液晶シャッター３からの反射光
８液晶シャッター３を透過直後の偏光方向
９ λ／４位相差板を往復後の偏光方向

【図１】

ページtop へ