特許 7540129 光学部材、導光システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】光学部材、導光システム

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240820BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20240820BHJP

   E06B 9/24 20060101ALI20240820BHJP

   E06B 7/28 20060101ALI20240820BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240820BHJP

   F21Y 115/15 20160101ALN20240820BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20240820BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 431

F21V5/00 320

F21V5/00 530

F21V5/00 600

E06B9/24 D

E06B7/28 C

F21Y115:10

F21Y115:15

F21Y115:30

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021548856

(86)(22)【出願日】2020-09-17

(86)【国際出願番号】 JP2020035242

(87)【国際公開番号】W WO2021060137

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2023-09-07

(31)【優先権主張番号】P 2019175836

(32)【優先日】2019-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 健太

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 晶子

(72)【発明者】

【氏名】岸 敦史

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１８６３６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｅ０６Ｂ ９／２４

Ｅ０６Ｂ ７／２８

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１５

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源の出射光を導光する導光体となる第１基材と、
前記第１基材の所定面に接する可変層と、
前記可変層を介して前記第１基材と対向する第２基材と、を有し、
前記可変層は、液体層と気体層に可変可能であり、
前記第１基材の屈折率がｎ１であり、
前記可変層が前記液体層である場合、前記可変層の屈折率がｎ２であり、
前記可変層が前記気体層である場合、前記可変層の屈折率がｎ３であり（但し、ｎ２＞ｎ３）、
ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たす光学部材。

【請求項2】

前記光源が点灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ３である場合、前記第１基材を導光した光が前記可変層を介して前記第２基材側から面発光する面光源となる請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記光源が消灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ２である場合、可視光を透過する透明部材となる請求項１に記載の光学部材。

【請求項4】

前記第２基材の所定面に接する第２可変層と、
前記第２可変層を介して前記第２基材と対向する第３基材と、を有し、
前記第２可変層は、前記光源の点灯／消灯に応じて気泡を導入可能な液体層である請求項１に記載の光学部材。

【請求項5】

前記光源が点灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ３である場合、前記第１基材を導光した光が前記可変層、前記第２基材、前記第２可変層を介して前記第３基材側から面発光する面光源となる請求項４に記載の光学部材。

【請求項6】

前記光源が点灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ３である場合、前記第２可変層に前記気泡が導入される請求項５に記載の光学部材。

【請求項7】

前記光源が消灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ２である場合、可視光を透過する透明部材となる請求項４に記載の光学部材。

【請求項8】

前記光源が消灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ２であり、かつ前記第２可変層に前記気泡が導入された場合、前記透明部材よりも可視光の透過率が低い部材となる請求項７に記載の光学部材。

【請求項9】

前記光源が消灯し、かつ前記可変層の屈折率がｎ３であり、かつ前記第２可変層に前記気泡が導入された場合、前記透明部材よりも可視光の透過率が更に低い部材となる請求項８に記載の光学部材。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学部材と、
前記可変層を、屈折率がｎ２である状態、又は、屈折率がｎ３である状態、に可変する可変層変更部と、
前記可変層変更部及び前記光源を制御して、前記光源が点灯して前記可変層の屈折率がｎ３である状態、又は、前記光源が消灯して前記可変層の屈折率がｎ２である状態、にする制御部と、を有する導光システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学部材、導光システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ブラケットやフットライトのように壁面に固定して使用する照明器具が知られている。又、その一方、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）発光素子を光源とする有機ＥＬパネルを使用した照明器具が知られている。有機ＥＬパネルは、薄くて軽いため、様々な形状の照明器具に対して好適に採用可能である。又、有機ＥＬパネルを採用した照明器具は、有機ＥＬパネルが面光源であり拡散光を発するため、柔らかい光による温かみのある雰囲気を醸し出すことができる。

【0003】

又、省エネを目的として、所定の間隔をおいて対向された二枚の透光性のパネルの隙間に貯留された水によって貯水層を形成し、貯水層にマイクロバブル発生手段によって発生させたマイクロバブルを供給して混入させ、マイクロバブルをパネルの表面に沿って移動させることにより光透過率を変化させて日射からの熱の吸収量を調整し、空調装置の冷房効率を向上する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－７２４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、有機ＥＬパネル等の照明器具は、天井や壁等に取り付けることは可能であるが、可視光を透過できないため、窓に取り付けた場合は外の景観を見る等の行為ができない。

【0006】

一方で、特許文献１に開示された技術では、外の景観は見ることが可能であるものの、光源としての機能はない。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光源としても、可視光を透過する透明部材としても用いることが可能な光学部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本光学部材は、光源と、前記光源の出射光を導光する導光体となる第１基材と、前記第１基材の所定面に接する可変層と、前記可変層を介して前記第１基材と対向する第２基材と、を有し、前記可変層は、液体層と気体層に可変可能であり、前記第１基材の屈折率がｎ１であり、前記可変層が前記液体層である場合、前記可変層の屈折率がｎ２であり、前記可変層が前記気体層である場合、前記可変層の屈折率がｎ３であり（但し、ｎ２＞ｎ３）、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たす。

【発明の効果】

【0009】

開示の技術によれば、光源としても、可視光を透過する透明部材としても用いることが可能な光学部材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る導光システムを例示する模式図である。

【図2】第１実施形態に係る導光システムに含まれる制御部のハードウェアブロック図の例である。

【図3】第１実施形態に係る導光システムに含まれ制御部の機能ブロック図の例である。

【図4】第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その１）である。

【図5】第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その２）である。

【図6】第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その３）である。

【図7】第２実施形態に係る導光システムを例示する模式図である。

【図8】第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その１）である。

【図9】第２実施形態に係る導光システムに含まれ制御部の機能ブロック図の例である。

【図10】第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その２）である。

【図11】第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その３）である。

【図12】第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その４）である。

【図13】第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その５）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の光学部材は、光源と、前記光源の出射光を導光する導光体となる第１基材と、前記第１基材の所定面に接する可変層と、前記可変層を介して前記第１基材と対向する第２基材と、を有し、前記第１基材の屈折率をｎ１としたとき、前記可変層の屈折率はｎ２又はｎ３に可変でき（但し、ｎ２＞ｎ３）、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たす。

【0012】

本発明では、導光体となる第１基材と、第１基材と対向する第２基材との間に、屈折率が変化する可変層を設け、第１基材は光源から第１基材に導波した光が可変層側に出射するように設計されている。このような構成とすることで、光源をオフとした場合には、可変層の屈折率をｎ２とする、つまり、可変層の屈折率を高くすることで、第１基材から第２基材を通じて光学的に透明な部材とすることができる（「透明状態」と称する）。

【0013】

一方で、光源をオンとした場合には、可変層の屈折率をｎ３とする、つまり、可変層の屈折率を低くすることで、光源からの光が第１基材中を十分に導波し、第１基材側から第２基材側へ光を出射できる（「発光状態」と称する）。又、光源をオフとした場合に、可変層の屈折率をｎ３とする、つまり、可変層の屈折率を低くすることで、第１基材から第２基材を通じてヘイズのある部材とすることができ、言い換えれば、プライバシー性を持たせることができる（「ヘイズ状態」と称する）。

【0014】

このように、本発明の光学部材は、光源のオン及びオフ並びに可変層の屈折率の変化を簡便に組み合わせ可能とし、光学的に複数の態様を実現することができる。

【0015】

前記透明状態をより良好にするためには、屈折率の値の差ｎ２－ｎ１が０以上０．２以下であることが好ましい。

【0016】

前記発光状態をより良好にするためには、屈折率の値の差ｎ３－ｎ１が０．４６以上０．７６以下であることが好ましい。

【0017】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。又、各図面において、本実施形態の内容を理解しやすいように、大きさや形状を一部誇張して描いている場合がある。

【0018】

〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係る導光システムを例示する模式図である。図１に示すように、導光システム１は、光学部材１０と、貯水部３０と、ポンプ４０と、電磁弁５０と、制御部６０とを有している。

【0019】

光学部材１０は、基材１１及び１２と、支持体１３～１６と、可変層１７と、光源２０とを有している。導光システム１において、光学部材１０は、光源又は透明部材となる部分であり、例えば、ビルや家屋等の建築物の窓部に装着可能である。

【0020】

光学部材１０は、所定の間隔を空けて略平行に配置された２枚の板状の基材１１及び１２を有している。基材１１及び１２は透明であり、可視光を透過させることができる。基材１１及び１２の可視光透過率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。基材１１及び１２としては、例えば、ソーダ石灰ガラス等の無機ガラスや、アクリル系樹脂等を使用可能である。

【0021】

基材１１及び１２の形状は、特に限定されないが、例えば、矩形である。基材１１及び１２の形状が矩形である場合、図１のＡ－Ａ線に平行な方向から視たときの基材１１及び１２の大きさは、特に限定されないが、例えば、縦２０３０ｍｍ×横１６９０ｍｍ程度である。基材１１及び１２の厚さは、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ～２０ｍｍ程度である。基材１１及び１２の間隔（可変層１７の厚さ）は、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ～３０ｍｍ程度である。

【0022】

基材１１及び１２は、支持体１３及び１４により上下方向から支持され、支持体１５及び１６により左右方向から支持され、内部の密閉された空隙に可変層１７を形成している。基材１２は、可変層１７を介して基材１１と対向しており、可変層１７は、基材１１及び１２の互いに対向する面に接して形成されている。可変層１７は、液体層と気体層に可変可能である。

【0023】

なお、光学部材１０において、基材１１と基材１２の間に可変層１７が配置される密閉された空隙を形成可能であれば、基材１１及び１２を支持する構造は、図１に示す態様には特に限定されない。

【0024】

基材１１の所定側（図１の例では、基材１１の下端部）に、１つの光源２０が、基材１１に導光可能に配置されている。光源２０は、例えば、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が基材１１の下端部に沿って一次元又は二次元に配列されたＬＥＤアレイであるが、ＬＥＤに代えて、有機ＥＬやレーザ等の任意の光源を選択可能である。なお、光源２０の配置は図１に示す態様には特に限定されず、例えば、基材１１の上端部や側端部等に適宜配置可能である。

【0025】

貯水部３０は、ポンプ４０及び電磁弁５０を経由して、給水路３１により支持体１４を貫通して光学部材１０の可変層１７と接続されている。又、貯水部３０は、排水路３２により支持体１４を貫通して光学部材１０の可変層１７と接続されている。なお、給水路３１及び排水路３２を光学部材１０の可変層１７と接続する位置は、特に限定されない。

【0026】

制御部６０は、光源２０、ポンプ４０、及び電磁弁５０を制御する。図２及び図３を参照しながら、制御部６０について詳説する。

【0027】

図２は、第１実施形態に係る導光システムに含まれる制御部のハードウェアブロック図の例である。図２に示すように、制御部６０は、主要な構成要素として、ＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、Ｉ／Ｆ６４と、バスライン６５とを有している。ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、及びＩ／Ｆ６４は、バスライン６５を介して相互に接続されている。制御部６０は、必要に応じ、他のハードウェアブロックを有しても構わない。

【0028】

ＣＰＵ６１は、制御部６０の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１が制御部６０の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１のワークエリア等として使用される。又、ＲＡＭ６３は、所定の情報を一時的に記憶できる。Ｉ／Ｆ６４は、他の機器等と接続するためのインターフェイスであり、例えば、外部ネットワーク等と接続される。

【0029】

制御部６０は、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、所定の機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System On a Chip）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であってもよい。又、制御部６０は、回路モジュール等であってもよい。

【0030】

図３は、第１実施形態に係る導光システムに含まれ制御部の機能ブロック図の例である。図３に示すように、制御部６０は、主要な機能ブロックとして、光源制御部６０１と、ポンプ制御部６０２と、電磁弁制御部６０３とを備えている。制御部６０は、必要に応じ、他の機能ブロックを有しても構わない。

【0031】

光源制御部６０１は、光源２０の点灯／消灯を切り替える機能を有する。ポンプ制御部６０２は、例えばポンプ４０のモータの回転数を変化させて、可変層１７の給水量及び排水量を制御する機能を有する。又、電磁弁制御部６０３は、電磁弁５０を制御して、可変層１７の給水をオン／オフする機能を有する。制御部６０は、必要に応じ、その他の機能を有してもよい。

【0032】

なお、貯水部３０から可変層１７の給水を行うことは一例であり、例えば、水道等の水源から可変層１７の給水を行ってもよい。

【0033】

図４は、第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その１）であり、図１のＡ－Ａ線に沿う縦断面を示している。図４に示すように、基材１１の可変層１７内に露出する面には、断面形状が略三角状の複数の溝１１１が形成されており、これにより、基材１１は、光源２０の出射光を導光する導光体となる。

【0034】

導光体とは、基材１１の表面に特殊な加工を施し、基材１１の端面から入射する光を均一に面発光させる部材である。従って、基材１１が導光体として機能すれば、断面形状が略三角状の複数の溝が形成された構造には限定されない。例えば、基材１１の可変層１７内に露出する面に、ドットパターンを形成してもよい。

【0035】

図５は、第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その２）であり、図４において可変層１７内を水で満たし、光源２０を消灯した状態である。図６は、第１実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その３）であり、図４と同様に可変層１７内を空気で満たし、光源２０を点灯した状態である。

【0036】

図５及び図６に示すように、制御部６０がポンプ４０及び電磁弁５０を制御して可変層１７の給水及び排水を行うことにより、可変層１７内を水で満たした状態と空気で満たした状態に可変できる。すなわち、制御部６０がポンプ４０及び電磁弁５０を制御して可変層１７の給水及び排水を行うことにより、可変層１７を液体層又は気体層に可変できる。

【0037】

本実施形態では、基材１１の屈折率をｎ１としたとき、可変層１７の屈折率はｎ２（液体層）又はｎ３（気体層）に可変でき（但し、ｎ２＞ｎ３）、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たすように各材料が選定されている。

【0038】

例えば、基材１１がソーダ石灰ガラスである場合、屈折率ｎ１＝１．５１である。又、可変層１７において、液体層が水である場合、屈折率ｎ２＝１．３３である。又、可変層１７において、気体層が空気である場合、屈折率ｎ３＝１．００である。この場合、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たす。

【0039】

但し、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たせば、基材１１や可変層１７の構成は限定されない。例えば、基材１１の材料は、ソーダ石灰ガラス（屈折率ｎ１＝１．５１）に代えて硼珪クラウンガラス（屈折率ｎ１＝１．４６）やアクリル系樹脂（屈折率ｎ１＝１．５３）や光学樹脂（ポリメタクリル酸メチル、屈折率ｎ１＝１．７６）を用いてもよい。又、可変層１７において、液体層として水に代えて有機溶剤やアーモンド油（屈折率ｎ２＝１．４６）を用いてもよいし、気体層として空気に代えて窒素やアルゴンを用いてもよい。なお、基材１２の材料は、特に限定されず、基材１１と同じであってもよいし、異なってもよい。

【0040】

基材１１と可変層１７（液体層及び気体層）の屈折率を上記の関係にすることで、図５のように、可変層１７が液体層である場合には、光学部材１０の外部から入射した光が、光学部材１０を透過する。そのため、光学部材１０をガラス等と同様の可視光を透過する透明部材として機能させることができる。

【0041】

すなわち、ポンプ４０及び電磁弁５０は、制御部６０に制御されて、可変層１７を、屈折率がｎ２である状態、又は、屈折率がｎ３である状態、に可変する可変層変更部である。又、可変層１７は、光源２０の点灯／消灯に応じて屈折率を可変可能である。そして、制御部６０の光源制御部６０１が光源２０を消灯し、制御部６０のポンプ制御部６０２及び電磁弁制御部６０３が可変層１７が液体層（屈折率ｎ２）になるようにポンプ４０及び電磁弁５０を制御すれば、光学部材１０を可視光を透過する透明部材として機能させることができる。なお、光学部材１０は、可視光以外の光を透過してもよい。

【0042】

なお、光源２０が消灯しており、可変層１７が気体層である状態では、光学部材１０の視認性が低下する。そのため、光学部材１０を透明部材として使用する場合には、図５に示したように、光源２０を消灯し、可変層１７が液体層である状態で使用することが好ましい。

【0043】

又、基材１１と可変層１７（液体層及び気体層）の屈折率を上記の関係にすることで、図６のように、可変層１７が気体層である場合には、光学部材１０を基材１１を導光した光が可変層１７を介して基材１２の所定面から面発光する面光源として機能させることができる。

【0044】

図６において、光源２０から出射された光Ｌ_１は、基材１１に入射し、導光体である基材１１内で全反射を繰り返して進み、一部の光が基材１２側に反射され、基材１２から外部に出射される。基材１２からの出射光Ｌ_２の輝度が、基材１２の出射面の全面において均一化するように、光源２０からの距離に応じて基材１１に溝１１１が設けられているため、光学部材１０を面光源として機能させることができる。

【0045】

すなわち、可変層１７は、光源２０の点灯／消灯に応じて屈折率を可変可能である。そして、制御部６０の光源制御部６０１が光源２０を点灯し、ポンプ制御部６０２及び電磁弁制御部６０３が可変層１７が気体層（屈折率ｎ３）になるようにポンプ４０及び電磁弁５０を制御すれば、光学部材１０を面光源として機能させることができる。

【0046】

このように、光学部材１０は、光源としても、可視光を透過する透明部材としても用いることが可能である。つまり、光学部材１０は、照明器具としても用いることができ、外の景観などの室外を見ることもできる。

【0047】

〈第２実施形態〉
第２実施形態では、光学部材が複数の可変層を有する例を示す。なお、第２実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0048】

図７は、第２実施形態に係る導光システムを例示する模式図である。図８は、第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その１）であり、図７のＢ－Ｂ線に沿う縦断面を示している。

【0049】

図７及び図８に示すように、導光システム１Ａは、光学部材１０が光学部材１０Ａに置換された点、及びノズル９０が追加された点が、導光システム１（図１参照）と相違する。

【0050】

光学部材１０Ａにおいて、基材１１及び１２、支持体１３及び１４により形成された空隙は、基材１８により可変層１７Ａと可変層１７Ｂとに分割されている。基材１８としては、例えば、ソーダ石灰ガラス等の無機ガラスや、アクリル系樹脂等の有機ガラスを使用可能である。

【0051】

基材１１及び１２、支持体１３～１６、並びに基材１８により、内部の密閉された空隙に可変層１７Ａ及び１７Ｂを形成している。基材１８は、可変層１７Ａを介して基材１１と対向しており、可変層１７Ａは、基材１１及び１８の互いに対向する面に接して形成されている。

【0052】

可変層１７Ａは、液体層と気体層に可変可能である。基材１２は、可変層１７Ｂを介して基材１８と対向しており、可変層１７Ｂは、基材１２及び１８の互いに対向する面に接して形成されている。

【0053】

可変層１７Ｂは、光源２０の点灯／消灯に応じて気泡Ｂを導入可能な液体層である。気泡Ｂは、例えば、マイクロバブルである。ここで、マイクロバブルとは、直径が１μｍ～１００μｍ程度である気泡を指す。

【0054】

貯水部３０は、ポンプ４０及び電磁弁５０を経由して、給水路３１により支持体１４を貫通して光学部材１０Ａの可変層１７Ａと接続されている。又、貯水部３０は、排水路３２により支持体１４を貫通して光学部材１０Ａの可変層１７Ａと接続されている。なお、給水路３１及び排水路３２を光学部材１０Ａの可変層１７Ａと接続する位置は、特に限定されない。

【0055】

ノズル９０は、マイクロバブル発生器であり、可変層１７Ｂの端部に沿って配置されている。ノズル９０の可変層１７Ｂ側には、例えば、支持体１４を貫通して可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入する多数の微細孔が所定ピッチで形成されている。なお、可変層１７Ｂは、常に水等の液体で満たされている。ノズル９０としては、例えば、エジェクタ方式、キャビテーション方式、旋回流方式、加圧溶解方式等の任意の方式のマイクロバブル発生器を用いることができる。

【0056】

又、マイクロバブル発生器であるノズル９０を用いる代わりに、マイクロバブル入りの水を可変層１７Ｂに供給する方法を用いてもよい。例えば、光学部材１０Ａの外部に貯水部３０と同様な貯水槽を配置し、この貯水槽に上記のような種々の方式で発生させたマイクロバブルを入れた水を溜めて、この貯水槽から必要なときにポンプ等によりマイクロバブルを入れた水を可変層１７Ｂに供給すればよい。

【0057】

なお、マイクロバブルの寿命は数分から十数分のため、貯水槽に必要な時にマイクロバブルを導入するか、貯水槽を常時マイクロバブルが導入された状態にしておく必要がある。

【0058】

図９に示すように、制御部６０は、主要な機能ブロックとして、光源制御部６０１と、ポンプ制御部６０２と、電磁弁制御部６０３と、ノズル制御部６０４とを備えている。制御部６０は、必要に応じ、他の機能ブロックを有しても構わない。

【0059】

光源制御部６０１は、光源２０の点灯／消灯を切り替える機能を有する。ポンプ制御部６０２は、例えばポンプ４０のモータの回転数を変化させて、可変層１７Ａの給水量及び排水量を制御する機能を有する。又、電磁弁制御部６０３は、電磁弁５０を制御して、可変層１７Ａへの給水をオン／オフする機能を有する。又、ノズル制御部６０４は、ノズル９０を制御して、可変層１７Ｂへの気泡の供給をオン／オフする機能、及び可変層１７Ｂへの気泡の供給量を調整する機能を有する。制御部６０は、必要に応じ、その他の機能を有してもよい。

【0060】

図１０は、第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その２）であり、図８において可変層１７Ａ内を水で満たし、光源２０を消灯した状態である。図１１は、第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その３）であり、図８と同様に可変層１７Ａ内を空気で満たし、可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入し、光源２０を点灯した状態である。

【0061】

図１０及び図１１に示すように、制御部６０がポンプ４０及び電磁弁５０を制御して可変層１７Ａの給水及び排水を行うことにより、可変層１７Ａ内を水で満たした状態と空気で満たした状態に可変できる。すなわち、制御部６０がポンプ４０及び電磁弁５０を制御して可変層１７Ａの給水及び排水を行うことにより、可変層１７Ａを液体層又は気体層に可変できる。

【0062】

又、可変層１７Ｂは、常に水等の液体で満たされているが、制御部６０がノズル９０を制御して可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入できる。すなわち、制御部６０がノズル９０を制御して可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入することにより、可変層１７Ｂを気泡Ｂのない液体層から気泡Ｂが導入された液体層に可変できる。

【0063】

ノズル９０から供給される多数の気泡Ｂは、可変層１７Ｂの全領域において可変層１７Ｂ中を上昇する。可変層１７Ｂ中を上昇した気泡Ｂは、支持体１３に設けられた図示しない貫通孔を介して大気中に放出される。気泡Ｂが導入された可変層１７Ｂは、入射光を拡散する拡散層として機能する。

【0064】

本実施形態では、第１実施形態と同様に、基材１１の屈折率をｎ１としたとき、可変層１７Ａの屈折率はｎ２（液体層）又はｎ３（気体層）に可変でき（但し、ｎ２＞ｎ３）、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たすように各材料が選定されている。

【0065】

例えば、基材１１がソーダ石灰ガラスである場合、屈折率ｎ１＝１．５１である。又、可変層１７Ａにおいて、液体層が水である場合、屈折率ｎ２＝１．３３である。又、可変層１７Ａにおいて、気体層が空気である場合、屈折率ｎ３＝１．００である。この場合、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たす。

【0066】

但し、ｎ１、ｎ２、及びｎ３が｜ｎ１－ｎ２｜＜｜ｎ１－ｎ３｜の関係を満たせば、基材１１や可変層１７Ａの構成は限定されない。例えば、基材１１の材料は、ソーダ石灰ガラス（屈折率ｎ１＝１．５１）に代えて硼珪クラウンガラス（屈折率ｎ１＝１．４６）やアクリル系樹脂（屈折率ｎ１＝１．５３）や光学樹脂（ポリメタクリル酸メチル、屈折率ｎ１＝１．７６）を用いてもよい。又、可変層１７Ａにおいて、液体層として水に代えて有機溶剤やアーモンド油（屈折率ｎ２＝１．４６）を用いてもよいし、気体層として空気に代えて窒素やアルゴンを用いてもよい。なお、基材１２及び１８の材料は、特に限定されず、基材１１と同じであってもよいし、異なってもよい。

【0067】

基材１１と可変層１７Ａ（液体層及び気体層）の屈折率を上記の関係にすることで、図１０のように、可変層１７Ａが液体層である場合には、光学部材１０Ａの外部から入射した光が、光学部材１０Ａを透過する。そのため、光学部材１０Ａをガラス等と同様の可視光を透過する透明部材として機能させることができる。

【0068】

すなわち、可変層１７Ａは、光源２０の点灯／消灯に応じて屈折率を可変可能である。そして、制御部６０の光源制御部６０１が光源２０を消灯し、ポンプ制御部６０２及び電磁弁制御部６０３が可変層１７Ａが液体層（屈折率ｎ２）になるようにポンプ４０及び電磁弁５０を制御すれば、光学部材１０Ａを可視光を透過する透明部材として機能させることができる。なお、光学部材１０Ａは、可視光以外の光を透過してもよい。

【0069】

なお、光源２０が消灯しており、可変層１７Ａが気体層である状態では、光学部材１０Ａの視認性が低下する。そのため、光学部材１０Ａを透明部材として使用する場合には、図１０に示したように、光源２０を消灯し、可変層１７Ａが液体層である状態で使用することが好ましい。

【0070】

又、基材１１と可変層１７Ａ（液体層及び気体層）の屈折率を上記の関係にすることで、図１１のように、可変層１７Ａが気体層である場合には、光学部材１０Ａを基材１１を導光した光が可変層１７Ａ、基材１８、及び可変層１７Ｂを介して基材１２の所定面から面発光する面光源として機能させることができる。

【0071】

図１１において、光源２０から出射された光Ｌ_１は、基材１１に入射し、導光体である基材１１内で全反射を繰り返して進み、一部の光が基材１２側に反射され、基材１２から外部に出射される。基材１２からの出射光Ｌ_２の輝度が、基材１２の出射面の全面において均一化するように、光源２０からの距離に応じて基材１１に溝１１１が設けられているため、光学部材１０Ａを面光源として機能させることができる。

【0072】

すなわち、可変層１７Ａは、光源２０の点灯／消灯に応じて屈折率を可変可能である。そして、制御部６０の光源制御部６０１が光源２０を点灯し、ポンプ制御部６０２及び電磁弁制御部６０３が可変層１７Ａが気体層（屈折率ｎ３）になるようにポンプ４０及び電磁弁５０を制御すれば、光学部材１０Ａを面光源として機能させることができる。

【0073】

この際、制御部６０のノズル制御部６０４が可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入するようにノズル９０を制御すれば、全領域に気泡Ｂが導入された可変層１７Ｂが拡散層として機能する。そのため、基材１２の出射面からの出射光Ｌ_２の輝度を第１実施形態よりも更に均一化できる。

【0074】

又、光学部材１０Ａは、プライバシーガラスとして用いることもできる。図１２は、第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その４）であり、図１０において可変層１７Ｂに気泡Ｂを導入した状態である。又、図１０の場合と同様に、光源２０は消灯した状態である。

【0075】

可変層１７Ｂに気泡Ｂが導入されると、可変層１７Ｂが白濁状態となり、光学部材１０Ａの外部から入射した光が、光学部材１０Ａを透過しにくくなる。そのため、光学部材１０Ａは、図１０の状態の透明部材よりも可視光の透過率が低い部材となり、プライバシーガラスとして機能させることができる。

【0076】

図１３は、第２実施形態に係る導光システムの光学部材を例示する断面図（その５）であり、図１２において、可変層１７Ａを気体層にした状態である。又、図１２の場合と同様に、光源２０は消灯した状態である。

【0077】

可変層１７Ａを気体層にすると、光学部材１０Ａの外部から入射した光が、光学部材１０Ａを図１２の場合よりも更に透過しにくくなる。そのため、光学部材１０Ａは、図１２の状態よりも可視光の透過率が更に低い部材となり、プライバシーガラスとして機能を一層強化させることができる。

【0078】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0079】

本国際出願は２０１９年９月２６日に出願した日本国特許出願２０１９－１７５８３６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１９－１７５８３６号の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0080】

１、１Ａ 導光システム
１０、１０Ａ 光学部材
１１、１２、１８ 基材
１３、１４、１５、１６ 支持体
１７、１７Ａ、１７Ｂ 可変層
２０ 光源
３０ 貯水部
３１ 給水路
３２ 排水路
４０ ポンプ
５０ 電磁弁
６０ 制御部
９０ ノズル
１１１ 溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】