JP2015194669A - 光学制御部材、および光学制御部材を用いた窓、ブラインド、照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最大透過率が高く最低透過率が低いメリハリの効いた光学制御部材、これを用いた窓、ブラインド、照明装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、光学制御部材１０は、対向する第１表面１２ａおよび第２面１２ｂを有し、光透過性を有する基材１２と、基材の第１表面に形成され、それぞれプリズムあるいはレンズで構成された複数のプリズムレンズ１４と、複数のプリズムレンズのパターンに対応して、基材の第２表面に設けられ、基材よりも低い透過率を有する光学膜１６と、を備えている。
【選択図】図２

Description

この発明の実施形態は、光学制御部材、および光学制御部材を用いた窓、ブラインド、照明装置に関する。

窓は、太陽光を取り入れて室内を明るく暖かくする機能があるが、一方で真夏の太陽光などは室内を蒸し暑くし、あるいは、眩しさを招くことがある。このような窓からの太陽光の採光や遮光は、カーテンやブラインドといった遮光部材を窓と別に取り付けて調整している。

このようなカーテンやブラインドに頼らない手段として、２層以上の遮光層による干渉を用いて遮光制御を行う光学制御部材が提案されている。しかしながら、このような光学制御部材では、遮光層により光の透過率が低くなる問題がある。

また、複数のプリズムを配列した構造による透過率制御を行う光学制御部材が提案されている。しかしながら、プリズムの傾斜角による光の屈折を利用した透過率制御は、特に遮光角度を狭くするために傾斜角を大きくすると多重反射が発生し、意図しない透過方向への透過光が漏れ光として発生する。

特開昭６１−１００７０１号公報 特開２００５−３２１７６６号公報

この発明の課題は、最大透過率が高く最低透過率が低いメリハリの効いた光学制御部材、これを用いた窓、ブラインド、照明装置を提供することにある。この発明の他の課題は、透過方向の透過率を高く保ちつつ、遮光角が小さい領域においても所要の透過方向以外に漏れ光が発生することがない光学制御部材を提供することにある。

実施形態によれば、光学制御部材は、対向する第１表面および第２面を有し、光透過性を有する基材と、前記基材の第１表面に形成され、それぞれプリズムあるいはレンズで構成された複数のプリズムレンズと、前記複数のプリズムレンズのパターンに対応して、前記基材の第２表面に設けられ、前記基材よりも低い透過率を有する光学膜と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る光学制御部材を示す斜視図。 図２は、前記光学制御部材の断面図。 図３は、第１の実施形態に係る光学制御部材を窓に平面状に設置した場合の各太陽高度（入射角）による太陽光透過を示す図。 図４は、第１の実施形態に係る光学制御部材を窓に平面状に配置した場合の光学制御部材の太陽高度（入射角）に対する光の透過率と反射率と吸収率を示す図。 図５は、比較例に係る光学制御部材の断面図。 図６は、比較例に係る光学制御部材を窓に平面状に設置した場合の各太陽高度（入射角）による太陽光透過を示す図。 図７は、比較例に係る光学制御部材を窓に平面状に配置した場合の光学制御部材の太陽高度（入射角）に対する光の透過率と反射率と吸収率を示す図。 図８は、第２の実施形態に係る光学制御部材の断面図。 図９は、第３の実施形態に係る光学制御部材の断面図。 図１０は、第４の実施形態に係る光学制御部材を備えたブラインドの断面図。 図１１は、第５の実施形態に係る光学制御部材を備えた照明装置を示す斜視図。 図１２は、図１１の線Ｂ−Ｂに沿った照明装置の断面図。 図１３は、第６の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図。 図１４は、第６の実施形態に係る光学制御部材の光学特性（透過率）をプリズム層のみの場合および遮光層のみの場合と比較して示す図。 図１５は、プリズムを透過する光の配光分布を、プリズムの傾斜角別に示した図。 図１６は、第７の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る光学制御部材について詳細に説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１の実施形態）
図１は、第1の実施形態に係る光学制御部材を示す斜視図、図２は、光学制御部材の断面図である。
図１および図２に示すように、光学制御部材１０は、光透過性を有するシート状あるいは板状の基材１２を備えている。基材１２としては、例えば、厚さ０．４ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム製の基材を用いる。基材１２の片面（第１表面）１２ａには、断面半円形状のレンチキュラーレンズからなる複数のプリズムレンズ１４が設けられ、プリズムレンズ面を構成している。これらのプリズムレンズ１４は、基材１２により一体に形成されている。複数のプリズムレンズ１４は、基材１２の長手方向の全長に亘って延びているとともに、互いに平行に延びている。更に、複数のプリズムレンズ１４は、基材１２の幅方向に連続して並んでいる。各プリズムレンズ１４は、このプリズムレンズ１４で屈折した光が基材１２の反対側の面（第２表面）１２ｂに集光するような形状および基材厚さに形成されている。

基材１２の第２表面１２ｂには、例えば、白顔料からなる複数の光学膜１６が設けられている。これらの光学膜１６は、例えば、帯状に形成され、プリズムレンズ１４の谷部分（凹部）と対向する箇所に設けられている。すなわち、光学膜１６は、プリズムレンズ１４のパターンに対応して、第２表面１２ｂに設けられている。本実施形態において、複数の光学膜１６は、それぞれ基材１２の長手方向の全長に亘って延びているとともに、互いに平行に延びている。光学膜１６は、印刷プロセスにより形成することができる。光学膜１６は、入射した光の６０％を入射した側に拡散反射する。

図２に示すように、上記のように構成された光学制御部材１０は、光学膜１６が設けられている第２表面１２ｂが空気層を介して窓材（窓ガラス）２０の表面の少なくとも一部あるいは表面全体と対向するように設置される。また、光学制御部材１０は、プリズムレンズ１４がほぼ水平に位置するように設置される。光学制御部材１０は、プリズムレンズ１４側から太陽光が入射するとともに光学膜１６側から室内へと光を透過させる。

図２に示すように、光学制御部材１０に入射する光の入射角θが小さい場合、すなわち、太陽高度が低く窓材２０に垂直に近い角度で入射する太陽光の場合、入射した光のほとんどはプリズムレンズ１４で集光され光学膜１６の形成されていない部分を通過して室内に至る。
また、光学制御部材１０に入射する光の入射角θが大きい場合、すなわち、太陽高度が高く窓材２０に斜めに入射する太陽光の場合、入射した光は光学膜１６が形成された基材１２の第２表面（界面）１２ｂでフレネル反射したり、あるいは、光学膜１６に入射して拡散反射することで、入射した側へ反射され、室内に対して遮光される。

図３は、光学制御部材１０に入射する代表的な光の入射角θ（ａ）θ＝０度、ｂ）θ＝１５度、ｃ）θ＝３０度、ｄ）θ＝４５度、ｅ）θ＝６０度、ｆ）θ＝７５度）での光の透過反射を示している。図４のグラフは、横軸に光の入射角θを、縦軸に光の透過率、反射率、吸収率を示したものである。

これらの図３および図４に示すように、第１の実施形態に係る光学制御部材１０では、入射角θが０度から２０度までは、入射光の約９０％の光を室内に透過し、入射角５０度以上では入射光の約２０％しか光を室内に透過せず、約７０％の光を入射側に反射していることが判る。すなわち、光学制御部材１０は、冬のように低い太陽高度では、入射光を採光し、夏のような高い太陽高度では、入射光を遮光し、光学制御部材１０の透過率を最大で９０％から最低で２０％まで大きく変化させることができる。

図５は、比較例として、光学膜を持たない光学制御部材を示す断面図、および図６は、比較例に係る光学制御部材に入射する代表的な光の入射角θ（ａ）θ＝０度、ｂ）θ＝１５度、ｃ）θ＝３０度、ｄ）θ＝４５度、ｅ）θ＝６０度、ｆ）θ＝７５度）での光の透過反射を示している。図７のグラフは、横軸に光の入射角θを、縦軸に光の透過率、反射率、吸収率を示したものである。

図５に示すように、比較例に係る光学制御部材５０は、基材１２の片面に複数のプリズムレンズ１４が形成され、基材１２の他方の面１２ａには、光学膜が設けられていない。すなわち、光学制御部材５０は、光学膜４の無い一般的なレンチキュラーレンズシートと同じである。

このような光学制御部材５０を窓の外面に対向して設置した場合、図５、図６、図７に示すように、光学制御部材５０は、入射角θの小さな領域では、上述した第１の実施形態に係る光学制御部材１０と同じ特性を示すが、入射角θの大きな領域では、入射光を十分に遮光することができない。これは、図５に太線で示すように、入射光が多重反射して光学制御部材５０を透過してしまうことによる。すなわち、入射角θが大きい光線は、プリズムレンズ１４と逆側の基材２の界面（第２表面１２ａ）でフレネル反射するが、この反射光線は、一部がプリズムレンズ１４により再度フレネル反射して室内に漏れ出してしまう。この漏れ出た光は室内を熱くするだけでなく、不快な眩しさとしても視認される。特にプリズムレンズをレンチキュラー形状から三角プリズム形状にした場合では並行光線である太陽光の多重反射が特定の角度に限定されて生ずるためギラっとした眩しさを感じてしまう。

これに対して、第１の実施形態に係る光学制御部材１０では、光学膜１６をプリズムレンズ１４の谷部に対応して設けているため、入射角θの小さい領域で特性を変えることなく、入射角θの大きい領域で多重反射による室内への漏れ光を光学膜４で室外側に反射することができ、これにより、遮光性能を向上させている。

以上のように、本実施形態の光学制御部材およびこれを備えた窓材によれば、所望の太陽光を高い透過率で室内に採光し、かつ所望の太陽光を低い透過率で遮光することができ、快適な室内環境を提供することができる。

第１の実施形態において、光学制御部材１０の基材１２はＰＥＴフィルム製としたが、これに限定されることなく、基材１２は、光透過性があって空気よりも高い屈折率をもつ材料であれば他の材料を用いてもよい。また、プリズムレンズ１４は水平方向に延びるレンチキュラーレンズとしたが、これに限らず、他の形状のレンズまたはプリズムとしてもよい。プリズムレンズが延びる方向も、水平方向に限らず、鉛直方向や斜め方向であってもよい。更に、プリズムレンズ１４自体が線状ではなく、点状で格子あるいは細密六方等で配列されていてもよい。

光学膜１６は白顔料の印刷膜としたが、これに限らず、光学膜１６は、光を吸収する黒顔料で形成してもよく、あるいは、鏡面反射特性を有していてもよい。更に、光学膜１６は、特定の波長を吸収または反射する色付きの膜としてもよい。膜形成は、印刷に特定するものではなく、反射率または吸収率を変化させる光学膜であればインクジェットプリント、フォトリソグラフィ、その他のプロセスを用いて形成してもよい。光学膜の形成パターンは、プリズムレンズ１４に対応していれば全く同じにする必要はなく、線状のプリズムレンズ１４に対して点で構成した光学膜としてもよい。

基材１２の光学膜４側の第２表面１２ａ全面にシボあるいは乳白拡散シートを追加して、室内に透過する光が均一に散乱されるようにしてもよい。光学制御部材１０は空気層を介して窓材２０の外面に設置したが、光学制御部材１０を接着層を介して窓材２０に直接貼付してもよい。この場合、光学膜１６は、窓材２０も含めた高屈折率部材の内部に埋め込まれる構成となるため、室内側の第２表面１２ａに関しては、光を吸収するような光学膜１６が望ましい。

また、光学制御部材１０は、窓材２０に対する取り付けを逆転させることで、すなわち、プリズムレンズ１４側が窓材２０に対向するように設置することにより、室内灯の明かりを窓材２０および光学制御部材１０で室内側に反射させるとともに、外部に漏れにくくする使い方もできる。
光学制御部材１０が適用される製品は、窓に限定するものではなく、光学制御部材に対する光の入射角により透過率を変化させたいところならどこでも適用することができる。

次に、他の実施形態に係る光学制御部材について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図である。
第２の実施形態に係る光学制御部材１０の基本構成は、第１の実施形態と同じである。また、第２の実施形態によれば、プリズムレンズ１４として、洗濯板状のプリズム、すなわち、断面が三角形のプリズムを用いている。光学制御部材１０に入射した光は、プリズムレンズ１４の屈折により基材１２の室内側の第２表面１２ｂで集光する。

このように、光学制御部材１０のプリズムレンズ１４は、レンズに限らずプリズムで構成してもよい。プリズムを採用することで、幾何学的には簡易な構造となる。また、プリズム形状も２等辺三角形断面から非対称断面とすることで、透過率特性を入射角θ＝０度を境に上下対称とするのではなく、太陽光のように常にθがプラス側にずれた入射光線に対して特性の対称角度をずらす構成とすることも可能である。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図である。第３の実施形態に係る光学制御部材１０の基本構成は、第１の実施形態と同じである。
第３の実施形態によれば、基材１２の第２表面１２ｂに設けられた光学膜１６は、光を全吸収する黒顔料の印刷膜で形成され、その形成領域を第１の実施形態よりも大きくして光が室内に透過できる領域（光学膜が形成されていない領域）を小さくしている。これにより、光学制御部材１０では、プリズムレンズ１４で遮光効果が発揮される入射角を２０〜３０度としている。このように光学膜１６の仕様を変えることで遮光効果が発揮される角度を第１実施形態の入射角３０〜４０度（図４）を２０〜３０度というように任意に調整することが可能である。すなわち、光学膜１６の光学特性と形成領域を変えることで、所望の遮光開始角度を設定することができる。また、光学膜１６はプリズムレンズ１４の谷部分からずらして配置することにより、光学特性が対称となる入射角を０度以外にずらして設定してもよい。

（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係るブラインドを示す断面図である。図１０（ａ）に示すように、ブラインド３０は、複数枚の細長い板状の羽根３２を有し、ベネチアン型のブラインドとして構成されている。各羽根３２は、例えば、第１の実施形態で示した光学制御部材１０で形成されている。

複数枚の羽根３２は、複数本の支持ワイヤ４０により、互いに平行に並んで支持されている。また、羽根３２は、支持ワイヤ４０により、それぞれ長手軸の周りで、ここでは、水平軸の周りで、同一の角度で回動可能に支持されている。このようなブラインド３０は、窓に隣接して設置される。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、ブラインド３０は、複数枚の羽根３２の角度を任意に調整することができる。そして、羽根３２の角度を任意に調整することで、羽根３２に対する入射光の入射角θを任意に変えることができ、調整により所望の透過率を得ることができる。

本実施形態では、羽根３２が水平軸の周りで回動するブラインドとしたが、これに限らず、羽根３２が鉛直軸の周りで回動可能に複数の羽根３２を配置してもよい。この場合、ブラインド３０を西日対策などに用いることができる。

上記のように構成された光学制御部材およびブラインドは、窓に設置する場合に限るものではなく、照明装置の配光制御に用いてもよいし、その他に器具に透過率制御部材として用いてもよい。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態に係る光学制御部材を備える照明装置を示す斜視図、図１２は、図１１の線Ｂ−Ｂに沿った照明装置の断面図である。
図１１および図１２に示すように、照明装置４４は、筐体４１と、光源４２と、光源４２に対向して筐体４１に設けられた矩形板状の光学制御部材１０と、を備えている。筐体４１は、例えば、矩形箱状に形成され、一方の主面全体が開口している。光源４２は、例えば、細長い棒状に形成され、筐体４１の底面上に設置されている。光源４２は、長手方向の両端部がソケット４５に支持され、筐体４１の長手方向のほぼ全長に亘って延在している。光源４２としては、複数のＬＥＤを直線的に並べた光源、あるいは蛍光灯等を用いることができる。筐体４１には、光源４２を駆動する図示しない駆動回路が設けられている。

光学制御部材１０は、前述した第１の実施形態の光源制御部材と同一に構成されている。すなわち、光学制御部材１０は、光透過性を有するシート状あるいは板状の基材１２を有し、基材１２の第１表面１２ａに複数のプリズムレンズ１４が形成されている。設けられている。これらのプリズムレンズ１４は、基材１２により一体に形成されている。複数のプリズムレンズ１４は、基材１２の長手方向の全長に亘って延びているとともに、互いに平行に延びている。基材１２の第２表面１２ｂに、例えば、白顔料からなる複数の光学膜１６が設けられている。これらの光学膜１６は、例えば、帯状に形成され、プリズムレンズ１４の谷部分と対向する箇所に設けられている。

光学制御部材１０は、筐体４１の開口部に設置され、筐体４１の開口を覆っているとともに、光源４２および筐体４１の底面とほぼ平行に対向している。本実施形態において、光学制御部材１０は、第２表面１２ｂ側が光源４２に対向し、プリズムレンズ１４側（第１表面１２ａ）が照明装置４４の外側を向くように配置されている。また、光学制御部材１０は、プリズムレンズ１４の長手方向が、光源４２の長手方向と一致するように配置されている。光学制御部材１０は、光源４２側から光が入光し、上面側（外側）へ向けて光を出射する。
なお、光学制御部材１０は、逆向きに設置してもよい。すなわち、光学制御部材１０は、プリズムレンズ１４側が光源４２に対向し、基材１２の第２表面１２ｂ側が外側を向くように、配置することも可能である。

（第６の実施形態）
図１３は、第６の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図である。本実施形態によれば、光学制御部材１０は、互いに独立して設けられたプリズムレンズ層、および高屈折率基材を挟んで所定間隔で設けられた２層の光学制御層を備えている。すなわち、光学制御部材１０は、光透過性を有するシート状あるいは板状の第１基材１３ａと、光透過性を有するシート状あるいは板状の第２基材１３ｂと、を備えている。光源７０に対して、第１基材１３ａは、光源からの光が入射する入射側に設けられ、第２基材１３ｂは、第１基材１３ａの出射側に設けられ、第１基材１３ａとほぼ平行に対向している。

第１基材１３ａは、例えば、透明なアクリル樹脂で形成された厚さ約２ｍｍのプリズムシートあるいは板状のプリズムレンズ層として形成されている。第１基材１３ａは、入射面となる平坦な第１表面５２ａと、これとほぼ平行に対向する第２表面５２ｂとを有している。第２表面５２ｂに、断面が同じ形で同じ大きさの三角形状を成した微小な突起（プリズムレンズ）１４が無数に配置されている。これらのプリズムレンズ１４は、第１基材１３ａにより一体に形成されている。プリズムレンズ１４の頂点が外側を向くように構成されている。

本実施形態において、複数のプリズムレンズ１４は、例えば、底辺が２．０ｍｍ、高さＨ＝１．０ｍｍ、傾斜角θ１＝４５度、頂角９０度の正三角形の断面形状を成している。プリズムレンズ１４の中心間隔Ｐは２ｍｍで配列されている。複数のプリズムレンズ１４は、第１基材１３ａの長手方向の全長に亘って延びているとともに、互いに平行に延びている。更に、複数のプリズムレンズ１４は、第１基材１３ａの幅方向に連続して並んでいる。本実施形態において、プリズムレンズ１４は、第２表面５２ｂのほぼ全域に亘って設けられている。各プリズムレンズ１４は、入射する光を特定方向に集光出射する主出射角度と、プリズムレンズで多重反射した光線が斜め側面方向に出射する副出射角度と、を有している。本実施形態のように、傾斜角θ１が左右対称に形成されているプリズムレンズにおいて、主出射角度は、第１基材１３ａの法線方向となる。

第２基材１３ｂは、例えば、透明なアクリル樹脂で形成された厚さ約２ｍｍのシートあるいは平板であり、互いに平行に対向する第１表面５４ａおよび第２表面５４ｂを有している。第２基材１３ｂは、その第１表面５４ａが第１基材１３ａのプリズムレンズ面とほぼ平行に対向するように配置されている。第２基材１３ｂの第１表面５４ａの全面に亘って、第１遮光透過層（光学制御層）６０が設けられている。第２基材１３ｂの第２表面５４ｂの全面に亘って、第２遮光透過層（光学制御層）６２が設けられている。

第１遮光透過層６０は、交互に並設された複数の帯状あるいはストライプ状の第１領域６０ａと複数の帯状あるいはストライプ状の第２領域６０ｂとを有し、各第２領域６０ｂは第１領域６０ａよりも光を透過する特性を有している。第１領域６０ａおよび第２領域６０ｂは、互いに平行に延び、また、第１表面５４ａの一端縁から他端縁まで直線的に延在している。すなわち、第１領域６０ａおよび第２領域６０ｂは、第１表面５４ａの全域に渡り均質で繰り返し性を持って設けられている。

各第１領域６０ａは、主に光を反射あるいは吸収する遮光層として形成されている。本実施形態では、第１領域６０ａは、太陽光の紫外線から赤外線に至る光線を吸収する材料、例えば、カーボンブラックインクで形成している。各第２領域６０ｂは、光透過層として形成され、本実施形態では、第２領域６０ｂは、帯状の開口パターンであり、第２基材１３ｂの第１表面５４ａにより形成されている。第１領域６０ａの幅は、約１．３ｍｍに形成され、第２領域６０ｂの幅は、１．３ｍｍに形成されている。

同様に、第２遮光透過層６２は、交互に並設された複数の帯状あるいはストライプ状の第１領域６２ａと複数の帯状あるいはストライプ状の第２領域６２ｂとを有し、各第２領域６２ｂは第１領域６２ａよりも光を透過する特性を有している。第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂは、互いに平行に延び、また、第２表面５４ｂの一端縁から他端縁まで直線的に延在している。すなわち、第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂは、第２表面５４ｂの全域に渡り均質で繰り返し性を持って設けられている。また、第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂは、第１遮光透過層６０の第１領域６０ａおよび第２領域６０ｂと平行に延びている。

各第１領域６２ａは、主に光を反射あるいは吸収する遮光層として形成されている。本実施形態では、第１領域６２ａは、太陽光の紫外線から赤外線に至る光線を吸収する材料、例えば、カーボンブラックインクで形成している。各第２領域６２ｂは、光透過層として形成され、本実施形態では、第２領域６２ｂは、帯状の開口パターンであり、第２基材１３ｂの第２表面５４ｂにより形成されている。

第２遮光透過層６２を構成する第１領域６２ａと第２領域６２ｂの幅およびピッチは、対向する第１遮光透過層６０を構成する第１領域６０ａと第２領域６０ｂの幅およびピッチと同一に設定されている。すなわち、第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂの幅は、それぞれ約１．３ｍｍに形成されている。そして、第２遮光透過層６２の第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂは、第１遮光透過層６０の第１領域６０ａおよび第２領域６０ｂとそれぞれ対向している。

第２基材１３ｂは空気よりも屈折率の高い材料であり、その表裏面に同じパターンを同位相で配置した第１遮光透過層６０と第２遮光透過層６２とを基材の厚さをもって設置した構成となっている。このため、第２基材１３ｂに対して法線方向から入射する光は、半分はカーボンブラックである第１領域６０ａにより遮光されてしまうが、残り半分は開口である第２領域６０ｂを通過する。一方、第２基材１３ｂに対して所定の斜め角度から入射する光は、第１遮光透過層６０を通過した半分の光も第２遮光透過層の第１領域６２ａにより遮光され透過できなくなる。この所定の斜め角度は第２基材１３ｂの厚さと第１、２遮光透過層６０、６２のパターンピッチより任意に設定することができる。すなわち、第２基材１３ｂは、法線方向で最大透過率となり所定斜め角度で完全遮光する光学特性を有している。

以上のように構成された光学制御部材１０において、光源７０から光学制御部材１に入射する光は、最初に第１基材１３ａのプリズムレンズ１４に入射して配光分布が変化した後、第２基材１３ｂに入射する。第２基材１３ｂに入射する光は、入射角度に応じて、第１および第２遮光透過層６０、６２の第１領域６０ａ、６２ａあるいは第２領域６０ｂ、６２ｂの干渉効果よる透過制御がおこなわれる。

図１５は、コサイン則に従った光出射分布を有する光源を用いてプリズムレンズ１４を透過する光の配光分布を、プリズムレンズ１４の傾斜角別に表した図である。本実施形態において、プリズムレンズ１４は正三角形の断面形状を有し、その傾斜角は左右対称となっている。これにより、プリズムレンズ１４の主透過角度（主出射角度）は、正面方向（第１基材１３ａに第２表面５２ｂの法線方向）である。図１５（ａ）に示すように、傾斜角０度のプリズムレンズ１４、すなわち単なる平板を透過する光は、光源７０と同様のコサイン則に従う配光分布となる。プリズムレンズ１４の傾斜角が大きくなるに従い、斜めに出射した光もプリズムにより正面方向へ集光されるため正面方向の光度が高くなり斜め方向の光度が低下する。正面方向だけを見ればプリズムレンズ１４の傾斜角は大きくなるほど光度が高くなるが、一方でプリズムレンズ１４の傾斜角が３０度を超えると斜めに低い入射角で入射した光がプリズム面で全反射してしまう。全反射される光の入射角はプリズムレンズ１４の傾斜角が大きいほど広い範囲に渡り、全反射した光は第１基材１３ａ内部で多重反射してプリズムレンズ１４を抜けられる所定の角度で漏れ光として透過してしまう。

図１５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、プリズムレンズ１４の傾斜角３５〜５５度（頂角が７０〜１１０度）の範囲で正面方向の光度が最大となるが、プリズムレンズ１４の傾斜角が３０度（頂角が９０度）を超えると所定の斜め横方向に全反射した光の多重反射による漏れ光ピークが発生する。これは窓で見れば、太陽光度の低い領域では問題なく集光できるが、太陽光度が高くなると所定の角度で窓を通過してしまい、かつ、通過した光は強力でギラっとした深いな眩しさを感じることになる。このようにプリズムレンズ１４を用いた太陽光透過制御ではプリズムレンズ１４の傾斜角３５〜５５度で望ましい集光効果が得られるが、一方で太陽光度により不快な漏れ光を招いてしまう。

図１４は、遮光層を構成する第２基材のみ、プリズムレンズ層を構成する第１基材のみ、および本実施形態における光学制御部材１について、入射角と透過率の相関を比較して示している。

プリズムレンズ層を構成する第１基材のみの場合、プリズムレンズ１４により透過方向（正面方向）の光が集光および増強される一方、５０度から８０度近傍の広角側に、多重反射による漏れ光が発生している。遮光層を構成する第２基材のみの場合、遮光方向の透過率は０であるが、透過方向（正面方向）の透過率も５０％以下となり、光の利用効率は悪くなる。これらに対して、本実施形態における光学制御部材１は、最初にプリズムレンズを有する第１基材で入射光を法線方向側に偏向集光し、その後第１基材から漏れる不快な漏れ光を第２基材で遮光する構成としている。すなわち、第１基材だけでは不快な漏れ光を生じ、第２基材だけでは透過率が低くなるが、両者を実施形態で設置することで不快な漏れ光を遮光するとともに第２基材だけのときよりも透過率を上げる相乗作用を引き出すことができる。

以上のことから、本実施形態によれば、透過方向の透過率を高く保ちつつ、遮光角が小さい領域においても所要の透過方向以外に漏れ光が発生することがない光学制御部材を提供することができる。

（第７の実施形態）
図１６は、第７の実施形態に係る光学制御部材を示す断面図である。本実施形態によれば、第１基材１３ａに形成された多数のプリズムレンズ１４は、傾斜角（プリズムレンズ角）が左右非対称の形状に形成され、主透過角度が斜め方向（法線方向に対して傾斜した方向）となっている。この場合は、第２基材１３ｂの両面に設けられた第１および第２遮光透過層６０、６２は、プリズムレンズ１４の主透過角度と同じ方向の透過率が最大となるように、パターンをずらして配置されている。すなわち、第１および第２遮光透過層６０、６２は、第１領域６０ａ、６２ａの長手方向と直交する方向に、互いにずれて配置されている。両面のパターンをずらすことで、同様に漏れ光を防ぎながら主透過角度での透過率が高い光学制御部材１を達成することができる。第７の実施形態において、光学制御部材１の他の構成は、前述した第６の実施形態と同一である。

第７の実施形態によれば、最大透過方向を基材法線方向からずらすとともに、透過方向の透過率を高く保ちつつ、遮光角が小さい領域においても所要の透過方向以外に漏れ光が発生することがない光学制御部材を提供することができる。また、第７の実施形態に係る光学制御部材１は、遮光角が９０度を下回る性能が要求される用途の場合により効果を発揮する。
なお、第６および第７の実施形態に係る光学制御部材は、照明器具のカバーとしての利用の他、窓のルーバーや屋内のパーティションとして用いてもよい。

本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…光学制御部材、１２…基材、１２ａ…第１表面、１２ｂ…第２表面、
１３ａ…第１基材、１３ｂ…第２基材、１４…プリズムレンズ、１６…光学膜、
２０…窓材、３０…ブラインド、３２…羽根、４０…照明装置、
４１…筐体、４２…光源、６０…第１遮光透過層、６２…第２遮光透過層

Claims (11)

1. 対向する第１表面および第２表面を有し、光透過性を有する基材と、
   前記基材の第１表面に形成され、それぞれプリズムあるいはレンズで構成された複数のプリズムレンズと、
   前記複数のプリズムレンズのパターンに対応して、前記基材の第２表面に設けられ、前記基材よりも低い透過率を有する光学膜と、
   を備える光学制御部材。
2. 前記光学膜は、前記プリズムレンズの凹部と対向する領域に設けられている請求項１に記載の光学制御部材。
3. 前記プリズムレンズの各々は、前記基材の長手方向に沿って連続して形成され、
   前記複数のプリズムレンズは、互いに平行に、かつ、近接して設けられている請求項１又は２に記載の光学制御部材。
4. 前記光学膜は、それぞれ帯状に形成された複数の光学膜を含み、前記複数の光学膜は、前記基材の長手方向に沿って延び、互いに平行に設けられている請求項３に記載の光学制御部材。
5. それぞれ請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学制御部材で構成された複数の羽根を備え、前記複数の羽根は、互いにほぼ平行に支持されているとともに、それぞれ同じ角度で回動可能に支持されているブラインド。
6. 表面を有し、光透過性を有する窓材と、
   前記窓材の表面に対向して配置された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学制御部材と、を備える窓。
7. 光源と、
   前記光源に対向して配置された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学制御部材と、を備える照明装置。
8. プリズムあるいはレンズで構成された複数のプリズムレンズと、
   前記プリズムレンズに対向して設けられ、高屈折率基材を挟んで光学特性の異なる２領域からなる所定パターンを有する２層の遮光透過層を所定間隔で対向配置させた光学制御層と、
   を備える光学制御部材。
9. 複数のプリズムレンズを有し、光入射側に設置される第１基材と、
   前記プリズムレンズの出射側に対向して設置される第２基材であって、高屈折率基材を挟んで光学特性の異なる２領域からなる所定パターンを有する２層の遮光透過層を所定間隔で対向配置させた第２基材と、を備え、
   前記第１基材のプリズムレンズは、入射する光を特定方向に集光出射する主出射角度と、プリズムレンズで多重反射した光線が斜め側面方向に出射する副出射角度とを有し、
   前記第２基材は、前記主出射角度で出射する光に対して最大透過率を有する光学制御部材。
10. 前記光学制御層を有する第２基材は、前記副出射角度で最小透過率を有する請求項９に記載の光学制御部材。
11. 前記第１基材のプリズムレンズは、頂角が７０〜１１０度であり、主射出角度から３０〜９０度の範囲に副射出角度を有する請求項９または１０に記載の光学制御部材。

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