JPS60120313A - 光拡散素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピント板や照明板として用いることのできる
光拡散性を可変とした光拡散素子に関する。

この種の光拡散性を可変とした素子としては、マット面
に液体を付着させることにより透明化するもの、液体中
に分散させたコロイドの濃度を付着させる場合には可逆
性を得ることが困難で、後者の場合には敏速な変化が得
られない。またいずれの場合にも液体を使用することに
よプ何らかの容器が必要であり、構造が複雑になる。

本発明は上記欠点を解消し、簡単な構成で、敏速にかつ
大きな光拡散性の可変量を得ることのできる光拡散素子
を提供するものである。

本発明における光拡散素子は、弾性体と、多数の微小開
口を有する部材よりなり、該微小開口よシ弾性体を突出
また社沈降させて光拡散性を可変としたことを特徴とす
る０ 以下に図面を用いて本発明を詳述する。

第１図は本発明の基本構成の断面図を示す。

１は弾性体３をいれる容器、２′は多数の微小な開口２
を有する部材であり、容器１に固定される。

４は透明な可動部であり、紙面上下方向に移動可能であ
る。

第２図は多数の開口２を有する部材２′の平面図であり
、図のごとく多数の円形ないし社任意形状の微小な開口
２を不規則に配列して形成されている。開口の配列は不
規則が望ましく、また、多数の開口を有する部材２′は
望ましく祉透明な材料で形成される。

第１図社可動部４に力を加えない状態を示し、図のごと
（弾性体６の開口２内の表面ははぼ平面に保たれており
、入射した光束は開口２内の弾性体６の表面で発散され
ることな（透過する０第６図は可動部４に圧力を加えた
状態を示し、図のごと（弾性体６が開口２より突出し、
微小な凸状の表面を形成する。このため入射光束５は形
成された凸状表面で発散され発散光となり、全体として
光拡散性を有することになる。このとき可動部４に加え
る圧力状態により形成される凸状表面の凸状態が変化す
るから、光拡散性の強さを変えることができる。

また、他の例としては弾性体と微小開口を有する部材を
接着し、可動部に負圧を加えることにより弾性体表面上
に微小凹面を多数形成することによっても同様の効果が
得られる。

また、第１図のごとき構成において、可動部４を固定し
、微小開口を有する部材に圧力を加えて移動させてもよ
い。

また、容器１をピエゾ素子で形成し、その電圧印加時の
容積変化を用いることもできる。

また、第１図において可動部４の表面を反射面とするこ
とにより反射型の光拡散素子が得られる。

また、可動部の駆動法としては、容器にネジを切ってお
いて可動部をネジこむ方法や、可動部を強磁性体で形成
し、電磁石で駆動する方法があげられる。

本発明に用いる磁性体としては物体に力を加えると変形
を起し、加えた力があまり大き（ない限り（弾性限界内
で）、力を取り去ると変形も元にもどる性質（弾性）を
有するものを用いることができる。

通常の固体では、その弾性限界内での最大ひずみ（限界
ひずみ）は１チ程度である。また、加硫された弾性ゴム
では、弾性限界力（非常に太き（その限界ひずみは１０
００　％近（になる。

本発明による光学素子においては、形成しようとする光
学素子の特性に応じた弾性率のものが適宜使用されるが
、一般に大きい弾性変形を容易に得るため、或いは変形
後の状態が光学的により均質になるようにするため弾性
率が小さいものが好ましい。

なお、弾性率（Ｇ）はＧ　−ｐ／ｒ　（ρ一応力、ｒ−
弾性ひずみ）として表わされる。また、小さい応力で大
変形を生じるような弾性は高弾性またはゴム弾性と呼ば
れ、従って本発明では特にこの種の弾性体が好ましく利
用できることになる。

このようなゴム弾性体としては一般に“ゴム”と知られ
ている天然ゴムや、スチレンブタジェンゴム（８ＢＪ、
ブタジェンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エ
チレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）ＦｆＰＤＭ）、ブチル
ゴム（ｌ　ＩＢ）、クロログレンゴム（ＯＲ）アクリロ
ニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（
Ｕ）、シリコーンゴム（８ｉ）、ふっ素ゴム（Ｆ’ＰＭ
）、多硫化ゴムの、ポリエーテルゴム（ＰＯＲ，ＣＨＲ
ＣＨＣ）などの合成ゴムを挙げることができる。これら
はいずれも室温でゴム状態を示す。しかし、一般に高分
子物質は分子のブラウン運動の程度によって、ガラス状
態、ゴム状態又は溶融状態のいずれかをとる。従って、
光学素子の使用温度においてゴム状態を示す高分子物質
は広（本発明の弾性体として利用できる。ゴム状態にお
ける弾性率は、主にその弾性体を構成している高分子鎖
の架橋状態によって決定され、従って、例えば１天然ゴ
ムにおける加硫は弾性率を決める処理に他ならない。

本発明では使用する弾性体としては、小さい応力で大き
な変形を得る事が望ましく、その為の架橋状態の調整は
重要である。

しかしながら、弾性率の減少（小さい応力で大きた変形
を示すようになる傾向）は、他方で強度の低下を招（た
め、形成しようとする光拡散素子の目的に応じた強度を
保てるように、使用する弾性体を適宜選択することが必
要である。又、その弾性率の測定も、光拡散素子の使用
形態による応力の種類に応じて、例えば、引張り、曲げ
、圧縮などの方法から選んで行われる。

本発明に用いる弾性体としては、通常の固体での弾性率
１０〜１０　ｄｙｎｅＡｒＡよりも小さく、ゴはｉ　Ｑ
　ｄｙｎｅ／ｃ−以下、特に好ましくは５×１０′ｄｙ
ｎｅＡＪ以下であり、下限は弾性体が光拡散素子を構成
する場合に、通常の液体とは異なり、こぼれない性状の
弾性体であれば小さい程好ましい０なお、光拡散素子は
、多くの場合室温で用いられるが、特に高温又は低温で
用いられる場合もあるので、上記の弾性率の範囲は光拡
散素子の使用温度におけるものである。

弾性体の硬さ、軟さはある程度その弾性に依存する。Ｊ
　Ｉ　Ｓ　Ｋ６３０１では試料表面にスプリングにより
微小なひずみを与え、その針入度によりゴムの硬質を評
価する方法が規定されており、簡便に知ることが出来る
。

しかしながら、弾性率が１０　ｄｙｎ／ｃＪ以下と低い
値になると上述の方法では、測定が出来ずその場合には
Ｊ　１　Ｂ　Ｋ　２８０８による１／４インチミクロ稠
度計を用いてその針入度で評価する。

又、弾性率が小さい場合、その測定方法として”引張り
一伸び”では測定が困難なので圧縮（５嗟変形）により
その値をめ、先の針入度との対応をめることができる。

ゴム弾性体は従来知られている加硫（橋かけ）によるも
のの他にエチレン−酢酸ビニル共重合体やＡ−Ｂ−Ａ型
ブタジェン−スチレンブロック共重合体などのように加
硫を必要としないもの、又鎖状高分子などを適当（橋か
け点間の分子鎖長を制御）にゲル化する事によって得る
ことが出来る。

これらはいずれもその架橋状態、ブロック共重合体に於
る分子の組合せ、ゲル状態などを調節しながらその弾性
率の制御が行われる。

又、弾性体自身の構造により、その弾性体を制御する場
合の他に希釈剤や充てん剤を加える事によってもその特
性を変化調節する事が可能である０例えばシリコーンゴ
ム（信越化学工業製二ＫＢ１０４　ＧＥＬ　（商品名）
）と触媒（商品名：Ｃａｔａｌｙｓｔ−１０４、信越化
学工業製）に希釈剤（商品名：几ＴＶシンナー、信越化
学工業製）を加えた場合１その添加量の増大とともに硬
さ、引張り強さは低下し、逆に伸びは増大する。

弾性体の開口部での光学表面を変形させる方法は、外力
の他、上記材料を用いて熱膨張嗜収縮やゾル−グル変化
などによる体積変化を利用することもできる。

弾性体の光学表面を形成するための開口を有する部材は
平板に開口が設けられているものでもよ〜ゝ０ これら開口によって形成される光拡散素子はその弾性体
に加える外力又は弾性体の体積変化によって、その形状
を任意に変化させる事ができ、その程度はその効果を検
出しながらフィードバックしてコントロールする事が可
能である。

上述のように、本発明によれば簡単な構成により敏速で
かつ大きな光拡散性の可変量を得ることのできる光拡散
素子が得られ、ピント板や照明板として用いることがで
きる。また、本発明における光拡散素子を窓ガラスとし
て使用すれば透明ガラスとすりガラスの機能を可変にす
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明による光拡散素子の基本構
成の断面図であり、第１図は可動部に圧力を加えない状
態、第６図は可動部に圧力を加えた状態を示す。 第２図は本発明の光拡散素子に用いる多数の微小開口を
有する部材の平面図である。 １・・−容器 ２・・・開口 ２１・・・開口を有する部材 ３−＠・弾性体 ４・■可動部 ５ｏ−入射光束 ６・・・発散光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）弾性体と、多数の微小開口を有する部材とよシな
   シ、該微小開口より弾性体を突出または沈降させて光拡
   散性を可変としたことを特徴とする光拡散素子。