(57)【要約】【課題】結露部材に付着した露に触れることができる結露装置を提供する。【解決手段】結露装置１は、結露部材２２と、吸熱部２１と、コントローラー１０とを備える。結露部材２２は、第１主面２２Ａと、第１主面２２Ａに対向する第２主面２２Ｂとを有する。結露部材２２は、結露することが可能である。吸熱部２１は、第２主面２２Ｂに対向する。吸熱部２１は、結露部材２２から吸熱して第１主面２２Ａを結露させる。コントローラー１０は、吸熱部２１を制御して、第１主面２２Ａの結露量を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有し、結露することの可能な結露部材と、
前記第２主面に対向し、前記結露部材から吸熱して前記第１主面を結露させる吸熱部と、
前記吸熱部を制御して、前記第１主面の結露量を制御する制御部と
を備える、結露装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記吸熱部を介して、露点と前記結露部材の温度との差を制御し、前記第１主面の光反射率を制御する、請求項１に記載の結露装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記吸熱部に印加する電圧のデューティ比を制御して、前記吸熱部を制御する、請求項１または請求項２に記載の結露装置。
【請求項４】
前記結露部材の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記吸熱部を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の結露装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記第１主面に人体の一部が接触したか否かを判定する、請求項４に記載の結露装置。
【請求項６】
軌跡情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記軌跡情報は、前記第１主面を接触しつつ移動する前記人体の一部の軌跡を示し、
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記軌跡情報を算出して、前記記憶部に前記軌跡情報を記憶させる、請求項５に記載の結露装置。
【請求項７】
前記第１主面に気体を送る送風部をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結露装置。
【請求項８】
前記結露部材は、入射した光を鏡面反射する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の結露装置。
【請求項９】
前記吸熱部は複数であり、
前記制御部は、前記複数の吸熱部を制御して、前記第１主面のうち、前記複数の吸熱部にそれぞれ対応する複数の領域の一部又は全部を結露させ、結露によって像を形成する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の結露装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数の吸熱部を個別に制御して、前記吸熱部に対応する前記領域ごとに、前記領域の結露量を制御する、請求項９に記載の結露装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結露装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、表示装置が開示されている。表示装置では、水分を含ませたフェルトをペルチェ素子によって加熱し、水蒸気を発生させる。そして、水蒸気が透明なアクリル台（結露部材）に付着して露となり、露がピクセルを表現する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Parkes, A. and Offenhuber, D., "Dewy: A Condensation Display", ACM SIGGRAPH 2007 Posters, article 44, 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示されている技術では、アクリル台の表面と裏面とのうち裏面に露が付着するため、ユーザーは露に触れることができない。つまり、ユーザーは、視覚によりピクセルを認識できるだけであり、触覚でピクセルを認識できない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、結露部材に付着した露に触れることができる結露装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、結露装置は、結露部材と、吸熱部と、制御部とを備える。結露部材は、第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有し、結露することが可能である。吸熱部は、前記第２主面に対向し、前記結露部材から吸熱して前記第１主面を結露させる。制御部は、前記吸熱部を制御して、前記第１主面の結露量を制御する。
【０００７】
本発明の結露装置において、前記制御部は、前記吸熱部を介して、露点と前記結露部材の温度との差を制御し、前記第１主面の光反射率を制御することが好ましい。
【０００８】
本発明の結露装置において、前記制御部は、前記吸熱部に印加する電圧のデューティ比を制御して、前記吸熱部を制御することが好ましい。
【０００９】
本発明の結露装置は、温度検出部をさらに備えることが好ましい。温度検出部は、前記結露部材の温度を検出することが好ましい。前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記吸熱部を制御することが好ましい。
【００１０】
本発明の結露装置において、前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記第１主面に人体の一部が接触したか否かを判定することが好ましい。
【００１１】
本発明の結露装置は、記憶部をさらに備えることが好ましい。記憶部は、軌跡情報を記憶することが好ましい。前記軌跡情報は、前記第１主面を接触しつつ移動する前記人体の一部の軌跡を示すことが好ましい。前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記軌跡情報を算出して、前記記憶部に前記軌跡情報を記憶させることが好ましい。
【００１２】
本発明の結露装置は、送風部をさらに備えることが好ましい。送風部は、前記第１主面に気体を送ることが好ましい。
【００１３】
本発明の結露装置において、前記結露部材は、入射した光を鏡面反射することが好ましい。
【００１４】
本発明の結露装置において、前記吸熱部は複数であることが好ましい。前記制御部は、前記複数の吸熱部を制御して、前記第１主面のうち、前記複数の吸熱部にそれぞれ対応する複数の領域の一部又は全部を結露させ、結露によって像を形成することが好ましい。
【００１５】
本発明の結露装置において、前記制御部は、前記複数の吸熱部を個別に制御して、前記吸熱部に対応する前記領域ごとに、前記領域の結露量を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、結露部材に付着した露に触れることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る結露装置を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る表示ユニットを示す斜視図である。
【図３】（ａ）実施形態１に係るオリジナル画像を示す図である。（ｂ）実施形態１に係る結露部材に形成された像を示す図である。
【図４】（ａ）実施形態１に係るオリジナル画像を示す図である。（ｂ）実施形態１に係る結露部材に形成された像を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る結露装置を示すブロック図である。
【図６】実施形態２に係る表示ユニットを示す斜視図である。
【図７】実施形態２に係るコントローラーが実行するＰＩＤ制御を示すグラフである。
【図８】実施形態２に係る温度検出部の検出結果と検出結果の微分値とを示すグラフである。
【図９】実施形態２に係る結露部材上で検出された軌跡を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１〜実施例４に係る結露部材の素材と結露の生成時間及び消滅時間との関係を示す表である。
【図１１】本発明の実施例５に係る露点の理論値と露点の測定値との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例６に係る結露装置を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）実施例６に係る結露部材の結露を示す図である。
【図１４】実施例６に係るオリジナル画像と結露装置とを示す図である。
【図１５】本発明の実施例７に係る結露装置を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）実施例７に係る結露部材の結露を示す図である。
【図１７】本発明の実施例８に係る結露部材の温度と露点との差と、光沢度との関係を示すグラフである。
【図１８】実施例８に係る凝縮した水蒸気量と光沢度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１９】
（実施形態１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態１に係る結露装置１について説明する。図１は、結露装置１を示すブロック図である。図１に示すように、結露装置１は、制御部としてのコントローラー１０と、結露によって像を表示する表示ユニット２０と、送風部３０と、記憶部４０とを備える。像は、例えば、記号、図形、写真、及び／又は絵であるが、特に限定されない。記号は、例えば、文字、数字、マーク、及び／又はシンボルである。
【００２０】
コントローラー１０は、結露装置１の構成の全体を制御する。具体的には、コントローラー１０が、記憶部４０に格納されたコンピュータープログラムを実行することにより、表示ユニット２０、送風部３０、及び記憶部４０を制御する。コントローラー１０は、例えば、マイクロコントローラーボード、ＭＯＳＦＥＴ、及び電源回路を含む。マイクロコントローラーボードは、例えばＡｒｄｕｉｎｏ（登録商標）である。また、コントローラー１０は、例えば、プロセッサーを含むコンピューターである。
【００２１】
図２は、表示ユニット２０を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、表示ユニット２０は、複数の吸熱部２１と、結露部材２２と、複数のヒートシンク２３と、ファン２４とを含む。結露部材２２は、第１主面２２Ａと、第１主面２２Ａに対向する第２主面２２Ｂとを有する。実施形態１において、結露部材２２は、平板状である。ただし、結露部材２２は、平板状に限定されない。例えば、結露部材２２は、湾曲していてもよい。すなわち、第１主面２２Ａ及び第２主面２２Ｂは湾曲していてもよい。第１主面２２Ａは、結露部材２２の表面と裏面のうち、表面である。第２主面２２Ｂは、結露部材２２の表面と裏面のうち、裏面である。
【００２２】
結露部材２２は結露することが可能である。結露部材２２が結露すると、結露部材２２の第１主面２２Ａには露（例えば、微小な水滴）が付着する。また、実施形態１において、結露部材２２は、鏡面反射する素材で形成されている。鏡面反射とは、鏡の面で光が反射するように、反射の法則に従う光の反射のことである。結露部材２２は、例えば、鏡である。鏡は、例えば、樹脂製ミラー、金属製ミラー、又はガラス製ミラーである。樹脂製ミラーは、例えば、ポリ塩化ビニルミラー（以下、「ＰＶＣ」（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）ミラーと記載する。）である。ＰＶＣミラーのような樹脂製ミラーは、ガラス製ミラーと比較して、厚みを薄くすることができる。ＰＶＣミラーは、ＰＶＣの表面と裏面のうち、表面に鏡面加工を施した物である。従って、結露部材２２がＰＶＣミラーである場合、ＰＶＣミラーの表面からＰＶＣミラーの厚さの分だけＰＶＣミラーに付着した露が浮いて見えることを防止できる。その結果、結露部材２２に付着した露の視認性が向上する。
【００２３】
ただし、結露部材２２は、鏡面反射する素材に限定されない。結露部材２２の素材は、例えば、合成樹脂（例えば、アクリル）、金属（例えば、ステンレス）、ガラス、布、又は木材である。また、結露部材２２の色彩及び厚みは特に限定されない。
【００２４】
吸熱部２１は、実施形態１においてペルチェ素子である。ペルチェ素子とは、ペルチェ効果を利用した半導体素子のことである。ペルチェ効果とは、２種類の金属の接合部に電流を流すと、電流の向きに応じて、一方の金属から他方の金属へ熱が移動する効果のことである。従って、ペルチェ素子は、ペルチェ素子に流れる電流の向きに応じて、結露部材２２を冷却又は加熱できる。つまり、ペルチェ素子に印加する電圧の極性を反転させることによって、結露部材２２の冷却と加熱とを切り替えることができる。また、ペルチェ素子のオン期間を制御すると、熱の移動量を制御できる。例えば、ペルチェ素子のオン期間を長くする程、熱の移動量を大きくできる。ペルチェ素子の温度応答性は高い。ペルチェ素子は、例えば演算装置の冷却装置（ＣＰＵクーラー）又は小型冷蔵庫に利用されている熱電素子である。
【００２５】
吸熱部２１は、第１面２１Ａと、第１面２１Ａに対向する第２面２１Ｂとを有する。吸熱部２１は、結露部材２２の第２主面２２Ｂに対向する。具体的には、吸熱部２１の第１面２１Ａと結露部材２２の第２主面２２Ｂとが対向する。吸熱部２１に電圧が印加されると、電流の向きに応じて、第１面２１Ａから第２面２１Ｂに向かって熱が移動するか、又は、第２面２１Ｂから第１面２１Ａに向かって熱が移動する。第１面２１Ａから第２面２１Ｂに向かって熱が移動する場合は、結露部材２２が吸熱され、第２面２１Ｂから第１面２１Ａに向かって熱が移動する場合は、結露部材２２が加熱される。
【００２６】
吸熱部２１は、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させる。第１主面２２Ａは、複数の吸熱部２１のそれぞれに対応する複数の領域Ｒを含む。具体的には、複数の吸熱部２１は、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち、複数の吸熱部２１のそれぞれに対応する複数の領域Ｒの一部又は全部を結露させる。なお、吸熱部２１は領域Ｒを結露させるため、領域Ｒは結露対象領域である。実施形態１では、複数の吸熱部２１は、マトリクス状に配列される。従って、複数の領域Ｒは、複数の吸熱部２１に対応して、マトリクス状に配列される。第１主面２２Ａ及び領域Ｒの各々は、矩形状（例えば正方形状）である。また、吸熱部２１は静止しており、吸熱部２１と結露部材２２との間の距離は、所定値に保持される。所定値は、ゼロであるか、又は、ゼロより大きい微小値である。吸熱部２１が結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させる仕組みについては以下の通りである。
【００２７】
コントローラー１０は、吸熱部２１に電圧を印加して、吸熱部２１に所定方向の電流を流す。従って、吸熱部２１は、第１面２１Ａから第２面２１Ｂへ熱を移動させる。その結果、吸熱部２１は、結露部材２２の第１主面２２Ａの領域Ｒから吸熱して領域Ｒの温度を低下させる。領域Ｒの温度が低下すると、領域Ｒの周囲の空気中に含まれる水蒸気が冷却される。さらに、領域Ｒの温度が露点よりも低下すると、領域Ｒの周囲の空気中に含まれる水蒸気が凝縮され、凝縮した水蒸気（つまり、露）が領域Ｒに付着し、領域Ｒが結露する。
【００２８】
一方、吸熱に限らず、加熱を実行することもできる。すなわち、コントローラー１０は、吸熱部２１に印加する電圧の極性を、吸熱する場合と逆にして、吸熱部２１に所定方向と逆方向の電流を流す。従って、吸熱部２１は、第２面２１Ｂから第１面２１Ａへ熱を移動させる。その結果、吸熱部２１は、領域Ｒを加熱して領域Ｒの温度を上昇させる。領域Ｒの温度を上昇させることによって、領域Ｒに付着した露を蒸発させる時間を短縮できる。
【００２９】
複数のヒートシンク２３は、それぞれ、複数の吸熱部２１の第２面２１Ｂに対向して配置される。ヒートシンク２３は、吸熱部２１の熱を放散する。具体的には、ヒートシンク２３は、吸熱部２１の第１面２１Ａから第２面２１Ｂへ移動した熱を放散する。吸熱部２１は、ヒートシンク２３に固定されている。なお、複数のヒートシンク２３は一体として形成されていてもよい。
【００３０】
なお、熱伝導を向上させるため、吸熱部２１の第１面２１Ａは、第２主面２２Ｂに密着しているか、又は、高熱伝導性物質を介して第２主面２２Ｂに対向している。また、熱伝導を向上させるため、吸熱部２１の第２面２１Ｂは、ヒートシンク２３に密着しているか、又は、高熱伝導性物質を介してヒートシンク２３に対向している。
【００３１】
例えば、結露部材２２と吸熱部２１との間、及び吸熱部２１とヒートシンク２３との間には、固まらない放熱用シリコンが塗布される。従って、放熱効果を向上させつつ、吸熱部２１から結露部材２２を容易に取り外すことが出来る。また、例えば、結露部材２２と吸熱部２１との間には、吸熱部２１の第１面２１Ａと同じ面積の熱伝導両面テープが貼付され、吸熱部２１とヒートシンク２３との間には、吸熱部２１の第２面２１Ｂと同じ面積の熱伝導両面テープが貼付される。この場合、結露部材２２と吸熱部２１とを空気の介在を抑制しつつ接着できる。また、吸熱部２１とヒートシンク２３とを空気の介在を抑制しつつ接着できる。
【００３２】
ファン２４は、ヒートシンク２３が放散した熱を表示ユニット２０の外部に排出する。ファン２４は、実施形態１において単数である。ファン２４は、例えばＤＣファンである。ファン２４は、吸熱部２１と反対の側でヒートシンク２３に取り付けられている。ファン２４は、複数のヒートシンク２３に空気を送り、複数のヒートシンク２３のそれぞれを冷却する。
【００３３】
送風部３０は、結露部材２２の第１主面２２Ａに気体（例えば、空気）を送る。送風部３０は、例えば、ファン又はエアカーテンである。送風部３０は、結露部材２２の第１主面２２Ａの結露を消滅させる。
【００３４】
記憶部４０は、主記憶装置（例えば、半導体メモリー）及び補助記憶装置（例えば、半導体メモリー、及び／又はハードディスクドライブ）を含む。記憶部４０は、例えば、オリジナル画像Ｄ及び軌跡情報を記憶する。オリジナル画像Ｄ及び軌跡情報については後述する。
【００３５】
以上、図１及び図２を参照して説明したように、実施形態１によれば、吸熱部２１が結露部材２２から吸熱して、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させる。従って、結露部材２２の第１主面２２Ａには、露が付着する。その結果、ユーザーは、結露部材２２に付着した露に触れることができる。
【００３６】
特に、表示ユニット２０が結露によって像を表示する場合、ユーザーは、結露による像を見るだけでなく、露に触れることも可能であるため、結露による像を触ることができる。つまり、ユーザーは、視覚により像を認識できるだけでなく、触覚により像を認識できる。
【００３７】
また、実施形態１によれば、吸熱部２１を制御することによって結露部材２２の第１主面２２Ａを人工的に結露させる。一方、自然に発生した結露を指で触れることは日常生活の中で行われている。従って、実施形態１では、人工的に結露を発生させることによって、結露部材２２の第１主面２２Ａを指で触れるようにユーザーを誘導することができる。特に、表示ユニット２０が結露によって像を表示する場合、ユーザーが近づいて触りたくなるような表示装置として結露装置１を機能させることができる。
【００３８】
さらに、実施形態１によれば、結露部材２２は、鏡面反射する素材で形成されている。一方、鏡に自然に発生した結露を指で触れることは日常生活の中で行われている。従って、結露部材２２を鏡面反射する素材で形成することで、よりユーザーが近づいて触りたくなるような表示装置として結露装置１を機能させることができる。また、結露部材２２が鏡面反射するため、発生させた結露の視認性を向上できる。
【００３９】
さらに、実施形態１によれば、結露装置１が備える表示ユニット２０は、少なくとも、吸熱部２１と結露部材２２とを含む。従って、表示ユニット２０は簡素な構成である。その結果、結露装置１の製造コストを低減できる。
【００４０】
次に、図１〜図３を参照して、結露によって、第１主面２２Ａに形成される像について説明する。実施形態１に係るコントローラー１０は、吸熱部２１を開ループ制御して、結露によって、第１主面２２Ａに像を形成する。
【００４１】
コントローラー１０は、複数の吸熱部２１を制御して、第１主面２２Ａのうち、複数の吸熱部２１にそれぞれ対応する複数の領域Ｒの一部又は全部を結露させ、結露によって像を形成する。以下、結露によって、オリジナル画像に対応する像を形成する仕組みを説明する。
【００４２】
図３（ａ）は、オリジナル画像Ｄを示す。図３（ｂ）は、結露によって第１主面２２Ａに形成された像６０を示す。本明細書において、説明の便宜上、オリジナル画像Ｄを構成する部分画像Ｐを斜線状のハッチングで示す。また、本明細書において、説明の便宜上、第１主面２２Ａの全領域Ｒのうち結露した領域Ｒをドット状のハッチングで示す。
【００４３】
オリジナル画像Ｄは、例えば記憶部４０に記憶されている。オリジナル画像Ｄは、コントローラー１０が外部装置から取得した画像であってもよいし、コントローラー１０が作成した画像であってもよい。オリジナル画像Ｄは、複数の部分画像Ｐで構成されている。複数の部分画像Ｐは、それぞれ、全吸熱部２１のうちの複数の吸熱部２１に対応している。
【００４４】
コントローラー１０は、複数の部分画像Ｐにそれぞれ対応する複数の吸熱部２１を制御して、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち複数の吸熱部２１のそれぞれに対応する複数の領域Ｒを結露させる。従って、オリジナル画像Ｄを構成する複数の部分画像Ｐに対応するように結露部材２２の第１主面２２Ａが結露する。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａには、オリジナル画像Ｄに対応する像６０が形成される。つまり、複数の領域Ｒの結露によって、像６０が形成される。
【００４５】
結露部材２２の第１主面２２Ａに形成された像６０を消滅させる場合、コントローラー１０は、吸熱部２１に印加する電圧の極性を反転し、電流の向きを切り替える。従って、吸熱部２１の第２面２１Ｂ側から吸熱部２１の第１面２１Ａ側に熱が移動し、結露部材２２が加熱される。その結果、結露による像６０は消滅する。結露部材２２を加熱しているため、像６０を短時間で消滅させることができる。又は、コントローラー１０は、吸熱部２１に電圧を印加することを停止して、結露部材２２からの吸熱（結露部材２２の冷却）を停止させることで、結露による像６０を消滅させてもよい。
【００４６】
さらに、吸熱部２１による加熱に加えて、又は、吸熱部２１による吸熱停止に加えて、コントローラー１０は、送風部３０を制御して、第１主面２２Ａに気体（例えば、空気）を送ることで、結露による像６０を更に短時間で消滅させることができる。つまり、送風部３０による送風は、露の消滅を加速させる。
【００４７】
像６０のリアルタイム性を考慮すると、結露部材２２を結露させる時間は短い方が好ましい。また、結露部材２２の第１主面２２Ａに付着した露を消滅させる時間は短い方が好ましい。さらに、結露部材２２を結露させる時間と結露部材２２の第１主面２２Ａに付着した露を消滅させる時間との双方が短い方がより好ましい。なお、結露部材２２の第１主面２２Ａに付着した露を消滅させる時間を短くすることよりも、結露部材２２を結露させる時間を短くすることの方が優先度は高い。吸熱部２１が結露部材２２を局所的に冷却させることよりも、結露部材２２を加熱して結露部材２２の第１主面２２Ａに付着した露を消滅させるまでの時間を短くすることの方が容易だからである。
【００４８】
以上、図１〜図３を参照して説明したように、実施形態１によれば、結露によって、結露部材２２の第１主面２２Ａに像６０が形成される。従って、ユーザーは、像６０を見るだけでなく、像６０に触れることができる。換言すれば、ユーザーは、結露装置１が生成した情報に実際に触れることができる。また、ユーザーは、像６０に触れて遊ぶことが出来る。例えば、ユーザーは、像６０にいたずら書きできる。
【００４９】
さらに、実施形態１によれば、オリジナル画像Ｄを構成する複数の部分画像Ｐに対応する複数の吸熱部２１が制御され、第１主面２２Ａが結露する。従って、結露部材２２を所望の形状に結露させることができる。
【００５０】
さらに、実施形態１によれば、第１主面２２Ａの全体（つまり、全ての領域Ｒ）を結露させることができる。従って、窓が結露するように、第１主面２２Ａを結露させることができる。その結果、結露した窓にいたずら書きをするように、ユーザーは、結露した結露部材２２で遊ぶことができる。
【００５１】
さらに、実施形態１によれば、結露部材２２に形成される像６０は露で構成される。従って、ユーザーは、結露装置１が生成した情報を視覚的且つ触覚的に認識出来る。その結果、ユーザーは、直感的に情報を認識できる。
【００５２】
さらに、実施形態１によれば、吸熱部２１には、吸熱部２１と同じ面積の熱伝導両面テープが貼りつけられている。従って、領域Ｒの面積と、第１主面２２Ａのうち実際に結露した領域の面積との差が小さくなる。その結果、より精度よく像６０を生成することができる。
【００５３】
さらに、実施形態１によれば、結露部材２２の第１主面２２Ａに、結露によって像６０を形成することができる。従って、鏡面反射する素材で形成されている結露部材２２をディスプレイ面として用いることができる。
【００５４】
次に、図４を参照して、結露部材２２の第１主面２２Ａの結露量の制御について説明する。コントローラー１０は、吸熱部２１を制御して、第１主面２２Ａの領域Ｒごとに結露量を制御する。換言すれば、コントローラー１０は、吸熱部２１を介して、露点と結露部材２２（具体的には第１主面２２Ａの領域Ｒ）の温度との差を制御し、第１主面２２Ａ（具体的には領域Ｒ）の光反射率を制御する。光反射率は、第１主面２２Ａへの入射光に対する反射光の割合のことである。例えば、光反射率は、鏡面反射率である。結露量は、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と露点との差に応じて、空気中の水蒸気が凝縮した水分の量のことである。また、結露量は、単位面積あたりの凝縮した水蒸気量のことである。従って、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と露点との差を制御することによって、領域Ｒの濃淡を制御することが可能である。なお、コントローラー１０は、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と露点との差を、１０℃以内の範囲で制御することが好ましい。コントローラー１０は、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と露点との差を、８℃以内の範囲で制御することが更に好ましい。
【００５５】
吸熱部２１を制御して第１主面２２Ａの結露量を制御する仕組みについては以下の通りである。すなわち、コントローラー１０は、吸熱部２１に印加する電圧（具体的には、一定周期のパルス信号）のデューティ比を制御して、吸熱部２１を制御する。具体的には、コントローラー１０は、まず、デューティ比を制御するための基準を決定する。基準は、領域Ｒが露点に等しい温度になるときのデューティ比である。そして、コントローラー１０は、決定した基準に基づいて、デューティ比の大小を制御する。コントローラー１０は、領域Ｒの結露量を多くする程、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比を大きくする。つまり、デューティ比が大きい程、吸熱時間が長くなるため、領域Ｒの温度の低下が大きくなる。また、コントローラー１０は、領域Ｒの結露量を少なくする程、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比を小さくする。つまり、デューティ比が小さい程、吸熱時間が短くなるため、領域Ｒの温度の低下が小さくなる。
【００５６】
吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比が大きい程、結露量は多くなり、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比が小さい程、結露量は少なくなる。従って、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比を制御することで、第１主面２２Ａの領域Ｒの結露量が制御される。なお、デューティ比とは、吸熱部２１に印加する電圧の１周期の時間に対するハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの時間の割合のことである。つまり、デューティ比は、吸熱部２１による吸熱時間（吸熱部２１のオン期間）を表す指標である。
【００５７】
例えば、ある環境において、デューティ比を０％から上昇させて、デューティ比を３０％にしたときに結露部材２２の第１主面２２Ａが結露し始めた場合、コントローラー１０は、３０％のデューティ比を基準として決定する。そして、コントローラー１０は、デューティ比を６０％に変更して第１主面２２Ａの結露量を多くしたり、デューティ比を０％に変更して第１主面２２Ａに付着した露を消滅させたりする。
【００５８】
ここで、結露部材２２の第１主面２２Ａが結露すると、第１主面２２Ａに付着した露によって光が拡散反射し、鏡面反射率が小さくなる。鏡面反射率は、鏡面反射において反射放射束の入射放射束に対する比、つまり、鏡面反射において反射光束の入射光束に対する比である（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）。従って、結露部材２２が鏡面反射する素材で形成されている場合、結露部材２２の第１主面２２Ａの結露量を制御することは、鏡面反射率または光沢度を制御することに相当する。結露量が多いことは、拡散反射率が高く、鏡面反射率及び光沢度が低いことを示しており、生成した露（結露）が濃いことを示す。一方、結露量が少ないことは、拡散反射率が低く、鏡面反射率及び光沢度が高いことを示しており、生成した露（結露）が淡いことを示す。
【００５９】
結露の濃淡は、鏡面光沢度を測定することで定量的に評価される。鏡面光沢は、主として鏡面反射光の強さによって定められる視知覚の属性である（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）。また、鏡面光沢度は、鏡面光沢の度合いを測定して数値で表したものである（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）。鏡面光沢度は、可視波長範囲全域にわたって屈折率が一定値１．５６７であるガラス表面において、入射角６０度での鏡面光沢度０．１０を基準とし、この値を１００％としてそれに対する相対値として表した度合のことである（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）。
【００６０】
次に、オリジナル画像Ｄを構成する複数の部分画像Ｐの濃度に対応して制御される第１主面２２Ａの結露量について説明する。図４（ａ）は、オリジナル画像Ｄを示す。図４（ｂ）は、第１主面２２Ａに形成された像６０を示す。本明細書において、説明の便宜上、オリジナル画像Ｄを構成する部分画像Ｐ、及び結露した領域Ｒの各々は、高い濃度値を示す程、ハッチングの密度が大きくなるように示している。また、結露していない領域Ｒは破線で示す。オリジナル画像Ｄは、実施形態１において、部分画像Ｐ１、部分画像Ｐ２、及び部分画像Ｐ３で構成されている。部分画像Ｐ１の濃度は、部分画像Ｐ２の濃度及び部分画像Ｐ３の濃度より高い。部分画像Ｐ２の濃度は、部分画像Ｐ３の濃度より高い。
【００６１】
コントローラー１０は、オリジナル画像Ｄを構成する複数の部分画像Ｐ１〜Ｐ３の濃度に対応するように、複数の吸熱部２１を個別に制御して、吸熱部２１に対応する領域Ｒごとに、第１主面２２Ａの結露量を制御する。実施形態１では、部分画像Ｐの濃度が高いことを、領域Ｒの結露量が多いこと（結露が濃いこと）に対応させ、部分画像Ｐの濃度が低いことを、領域Ｒの結露量が少ないこと（結露が淡いこと）に対応させる。領域Ｒの結露量が多い程、領域Ｒは白色に近い色彩に見える。拡散反射率が高くなるからである。
【００６２】
具体的には、領域Ｒ１に対応する吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比をＤＴ１に設定し、領域Ｒ２に対応する吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比をＤＴ２に設定し、領域Ｒ３に対応する吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比をＤＴ３に設定する（ＤＴ１＞ＤＴ２＞ＤＴ３）。
【００６３】
コントローラー１０は、領域Ｒ１に対応する吸熱部２１に、デューティ比ＤＴ１の電圧を印加し、領域Ｒ２に対応する吸熱部２１に、デューティ比ＤＴ２の電圧を印加し、領域Ｒ３に対応する吸熱部２１に、デューティ比ＤＴ３の電圧を印加する。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち部分画像Ｐ１に対応する領域Ｒ１の結露の濃度は、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち部分画像Ｐ２に対応する領域Ｒ２の結露の濃度より高くなる。また、結露部材２２の第１主面２２Ａの領域Ｒ２の結露の濃度は、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち部分画像Ｐ３に対応する領域Ｒ３の結露の濃度より高くなる。なお、部分画像Ｐの濃度が高いことを、領域Ｒの結露量が少ないこと（結露が淡いこと）に対応させ、部分画像Ｐの濃度が低いことを、領域Ｒの結露量が多いこと（結露が濃いこと）に対応させてもよい。
【００６４】
以上、図４を参照して説明したように、実施形態１によれば、吸熱部２１が制御されて、第１主面２２Ａの領域Ｒごとに結露の濃度が制御される。従って、第１主面２２Ａの結露量を部分的に変更できる。その結果、プログラマブルな結露装置１を提供できる。例えば、鏡面反射する結露部材２２の第１主面２２Ａの一部（複数の領域Ｒのうちの一部の領域Ｒ）を結露させて白色に近い色彩にし、第１主面２２Ａのうち結露した領域をプロジェクターのスクリーンとして用いる。そして、結露部材２２の第１主面２２Ａの一部（複数の領域Ｒのうちの一部の領域Ｒ）を結露させずに、鏡として用いる。その結果、ユーザーの動きに応じて投影箇所と映像とを変化させることにより、結露部材２２を用いたＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）試着システムを実現することができる。ひいては、既存の大型ディスプレイによるシステムよりも、より現実の試着に近い体験を提供することができる。
【００６５】
なお、鏡面反射する結露部材２２の第１主面２２Ａの全部（全部の領域Ｒ）を結露させ、スクリーンとして用いてもよい。また、第１主面２２Ａの一部又は全部をスクリーンとして機能させる場合、結露部材２２は鏡面反射する素材に限定されない。
【００６６】
また、プログラマブルな結露装置１を用いて、結露部材２２の鏡面反射率を部分的に制御することにより、「実世界モザイク」を鏡に実現することができる。例えば、トイレや銭湯などの鏡に適用して特定の物体のみを見えなくするようにできる。その結果、プライバシー確保に利用できる。
【００６７】
さらに、実施形態１によれば、吸熱部２１を制御することによって、スクリーンのサイズ及び位置を任意に変更できる。また、１つの結露部材２２に複数のスクリーンを形成することもできる。
【００６８】
さらに、実施形態１によれば、オリジナル画像Ｄを構成する複数の部分画像Ｐごとの濃度に対応するように、結露によって形成される像６０の濃度が制御される。従って、結露によって形成される像６０に濃淡をつけることができる。
【００６９】
さらに、実施形態１によれば、結露部材２２は、鏡であってもよい。従って身近に存在する物体に、像６０を形成することができる。その結果、環境に溶け込んだ結露装置１を提供することができる。
【００７０】
以上、図１〜図４を参照して説明したように、実施形態１によれば、表示ユニット２０では、吸熱部２１は、結露部材２２の第２主面２２Ｂに対向しつつ、静止して配置される。従って、吸熱部と結露部材との接触及び離間を制御する場合と比較して、吸熱部を移動させる機構が不要である。その結果、簡素な構成で、結露によって像６０を形成できる。
【００７１】
また、実施形態１によれば、結露装置１は、環境に溶け込み、ユーザーが近づいて触りたくなるような表示装置として機能することができる。従って、例えば、結露装置１を、アンビエントディスプレイ又は、デジタルサイネージとして有効に利用することができる。また、例えば、結露装置１をエンタテインメント施設の表示装置として活用できる。
【００７２】
（実施形態２）
図５〜図７を参照して、本発明の実施形態２に係る結露装置１について説明する。実施形態２に係る結露装置１は、表示ユニット２０が温度検出部２５をさらに含む点と、フィードバック制御を実行する点とを除いて、実施形態１に係る結露装置１と同様である。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
【００７３】
図５は、実施形態２に係る結露装置１を示すブロック図である。図６は、実施形態２に係る表示ユニット２０を示す斜視図である。図６では、説明の便宜上、結露部材２２と吸熱部２１とを離間させているが、実際は、吸熱部２１と結露部材２２とは接触している。吸熱部２１は、実施形態２においてペルチェ素子である。
【００７４】
図５及び図６に示すように、表示ユニット２０は、複数の吸熱部２１に対応して、複数の温度検出部２５をさらに含む。温度検出部２５は、結露部材２２の温度を検出する。つまり、温度検出部２５は、温度検出部２５に対応する領域Ｒの温度を検出する。具体的には、温度検出部２５は、第２主面２２Ｂのうち温度検出部２５に対向する領域（以下、「対向領域」と記載する。）の温度を検出する。そして、対向領域に対向する領域Ｒの温度と、対向領域の温度とは微差であるため、温度検出部２５が検出する対向領域の温度を、対向領域に対向する領域Ｒの温度（つまり、温度検出部２５に対応する領域Ｒの温度）とみなすことができる。なお、熱平衡状態では、対向領域の温度と、対向領域に対向する領域Ｒの温度とは一致する。
【００７５】
温度検出部２５は、吸熱部２１の第１面２１Ａ上に固定されている。すなわち、温度検出部２５は、吸熱部２１の第１面２１Ａと結露部材２２の第２主面２２Ｂとの間に配置されている。温度検出部２５は、例えばサーミスタである。温度検出部２５の厚さは、例えば、０．５ｍｍである。ただし、温度検出部２５の厚さは特に限定されない。なお、図６では、図面の簡略化のため、温度検出部２５の配線を省略している。
【００７６】
コントローラー１０は、温度検出部２５のそれぞれの検出結果に基づいて、複数の吸熱部２１のそれぞれを制御する。実施形態２において、コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果に基づいて、吸熱部２１に対して閉ループ制御する。具体的には、コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果をフィードバックし、吸熱部２１に対してＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御を実行する。コントローラー１０は、吸熱部２１に対してＰＩＤ制御を実行することで、結露部材２２の各領域Ｒを所望の温度に保っている。すなわち、コントローラー１０は、吸熱部２１に対してＰＩＤ制御することで、結露部材２２の温度を安定させている。なお、温度検出部２５の検出結果は、温度検出部２５が検出した温度（具体的には領域Ｒの温度）を示す。
【００７７】
結露部材２２の第１主面２２Ａの領域Ｒの温度と露点との差に基づいて、領域Ｒの結露量が決定する。従って、コントローラー１０は、露点と領域Ｒの温度との差を制御して、領域Ｒごとに領域Ｒの結露量を制御している。コントローラー１０は、領域Ｒごとに領域Ｒの結露量を制御することで、各領域Ｒの結露の濃淡を制御している。露点に対して領域Ｒの温度が下がるほど、結露量が多くなり、像６０は濃くなる（白くなる）。
【００７８】
まず、露点について説明する。室温Ｔａ（℃）において、空気中の飽和水蒸気圧ｐＡ（Ｔａ）（ｈＰａ）は、以下の式（１）で近似的に表される。また、室温Ｔａ（℃）及び相対湿度Ｈ（％）において、室内の水蒸気圧ｐＢ（Ｔａ）（ｈＰａ）は、以下の式（２）で算出される。さらに、室温Ｔａ（℃）での露点Ｔｂ（℃）、つまり、結露部材２２の領域Ｒに結露が発生し始める温度Ｔｂ（℃）は、以下の式（３）で算出される。露点とは、水蒸気を含む空気を冷却したときに、凝縮（凝結）が始まる温度のことである。
【００７９】
【数１】
2018054813.tif 000003
【００８０】
【数２】
2018054813.tif 000004
【００８１】
【数３】
2018054813.tif 000005
【００８２】
例えば、室温２５℃、湿度５０％の室内の場合、式（１）より、飽和水蒸気圧ｐＡ（Ｔａ）＝３１．６７（ｈＰａ）が算出される。そして、式（２）より、室内の水蒸気圧ｐＢ（Ｔａ）＝１５．８４（ｈＰａ）が算出される。そして、式（３）より、露点Ｔｂ＝１３．８６（℃）が算出される。従って、この室内で結露部材２２を冷却し、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度が１３．８６℃になったときに、結露部材２２の第１主面２２Ａが結露する。以上のことから、室内の温度と湿度とを計測し、露点を算出した上で、コントローラー１０は、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度が露点以下になるように吸熱部２１を制御する。つまり、コントローラー１０は、結露させる領域Ｒの温度が露点以下になるように吸熱部２１を制御して、領域Ｒを結露させる。
【００８３】
図７は、コントローラー１０が実行するＰＩＤ制御を説明するための図である。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は出力値を示す。ＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一例である。
【００８４】
ＰＩＤ制御は、入力値の制御を、出力値と目標値との偏差、偏差の積分、及び偏差の微分の３つの要素によって行う方法のことである。実施形態２において、入力値は、吸熱部２１に印加される電圧のデューティ比である。つまり、実施形態２では、コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果に基づいて吸熱部２１に印加する電圧（例えば、一定周期のパルス信号）のデューティ比を制御することによって、吸熱部２１を制御する。なお、デューティ比の制御による吸熱部２１の制御の詳細は、実施形態１と同様である。また、出力値は、結露部材２２の領域Ｒの温度である。目標値は、領域Ｒの目標温度である。
【００８５】
具体的には、ＰＩＤ制御は、比例動作と積分動作と微分動作とを組み合わせた制御方法のことである。比例動作では、出力値と目標値との偏差に比例して入力値を変化させる。積分動作では、出力値と目標値との偏差の積分に比例して入力値を変化させる。微分動作では、出力値と目標値との偏差の微分に比例して入力値を変化させる。
【００８６】
ＰＩＤ制御では、入力値の操作量を、（Ｋｐ×偏差）＋（Ｋｉ×偏差の累積値）＋（Ｋｄ×前回偏差との差）、で求める。ＰＩＤ制御では、操作量を調整することにより、結露部材２２の温度を目標温度に近い温度でなめらかに保つことが出来る。３つのパラメータＫｐ、Ｋｉ、及びＫｄについては、例えば、数値シミュレーションを行ったり、結露部材２２に調整器をつないで最適解を取得したり、実験的及び／又は経験的に決定したりしている。
【００８７】
コントローラー１０は、吸熱部２１に対してＰＩＤ制御を実行することが好ましい。ただし、コントローラー１０は、吸熱部２１に対してＰ制御を実行してもよいし、吸熱部２１に対してＰＩ制御を実行してもよい。
【００８８】
以上、図５〜図７を参照して説明したように、実施形態２によれば、温度検出部２５のそれぞれの検出結果に基づいて、複数の吸熱部２１のそれぞれが制御される。従って、複数の吸熱部２１に対応する複数の領域Ｒ毎に温度を管理できる。その結果、結露部材２２の複数の領域Ｒの温度を個別に精度良く制御できる。
【００８９】
次に、図８を参照して結露部材２２の第１主面２２Ａに対する人体の一部の接触の検出について説明する。図８は、温度検出部２５が検出した温度と、温度の微分値とを示す。図８の横軸は、時間（ｓ）を示し、縦軸は、温度（℃）及び微分値（℃／ｓ）を示す。図８において、実線は、温度を示し、破線は、温度の微分値を示し、一点鎖線は、閾値Ｔｈを示す。
【００９０】
温度が安定している結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触すると、第１主面２２Ａのうち人体の一部が接触した箇所の温度が上昇する。人体の一部は、例えば指である。コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果に基づいて、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かを判定する。具体的には、コントローラー１０は、温度検出部２５が検出した温度の微分値が閾値Ｔｈ以上であるとき、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したと判定する。なお、閾値Ｔｈは、例えば、実験的及び／又は経験的に決定する。
【００９１】
更に詳細に説明すると、コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果に基づいて、温度検出部２５に対応する領域Ｒに人体の一部が接触したか否かを判定する。具体的には、コントローラー１０は、温度検出部２５が検出した温度の微分値が閾値Ｔｈ以上であるとき、温度検出部２５に対応する領域Ｒに人体の一部が接触したと判定する。複数の温度検出部２５が設けられているため、複数の領域Ｒごとに、人体の一部が接触したか否かを判定できる。
【００９２】
図８に示す例では、閾値Ｔｈは１．０℃／ｓである。０秒から４．７秒までの間では、結露部材２２の領域Ｒの温度は、１３．８℃に保たれている。つまり、０秒から４．７秒までの間では、結露部材２２の領域Ｒの温度変化はなく微分値も０である。従って、０秒から４．７秒までの間では、人体の一部が領域Ｒに接触していない。そして、４．７秒時点で結露部材２２の温度が上昇し、微分値も急激に増加している。そして、温度の微分値が閾値Ｔｈ以上になった時点で、人体の一部が領域Ｒに接触したと判定される。４．７秒から５．７秒までの間では、温度が上昇しているため、領域Ｒに人体の一部が接触している。そして、５．７秒になった時点で人体が領域Ｒから離間している。
【００９３】
領域Ｒの温度の微分値が閾値Ｔｈ以上になったときから所定時間が経過した後に、領域Ｒの温度の微分値が閾値Ｔｈ以上になったとき、コントローラー１０は、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が再び接触したと判定してもよい。すなわち、領域Ｒの温度の微分値が閾値Ｔｈ以上になったときから温度検出部２５が検出した温度の微分値が十分小さくなった後に、領域Ｒの温度の微分値が閾値Ｔｈ以上になったとき、コントローラー１０は、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したと判定してもよい。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａに対する人体の一部の一度の接触を複数回検出してしまうことを防止できる。
【００９４】
以上、図８を参照して説明したように、温度検出部２５が検出した温度の微分値が閾値Ｔｈ以上であるとき、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したと判定される。従って、コントローラー１０によるフィードバック制御の応答性が向上する。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａに形成される像６０のリアルタイム性が向上する。
【００９５】
次に、図９を参照して、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち、人体の一部が接触された位置の検出について説明する。図９は、結露部材２２の第１主面２２Ａを接触しつつ移動する人体の一部の軌跡を示す。コントローラー１０は、複数の温度検出部２５の検出結果に基づいて、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち、人体の一部に接触された位置を検出する。コントローラー１０は、複数の温度検出部２５のうち、結露部材２２の温度上昇を検出した温度検出部２５を特定する。つまり、コントローラー１０は、温度検出部２５ごとに、温度検出部２５が検出した温度の微分値が閾値Ｔｈ以上か否かを判定し、閾値Ｔｈ以上の微分値を有する温度を検出した温度検出部２５を特定する。そして、コントローラー１０は、特定した温度検出部２５が固定された吸熱部２１に対応する第１主面２２Ａの領域Ｒに人体の一部が接触したと判定する。すなわち、コントローラー１０は、第１主面２２Ａに対する人体の一部の接触位置を検出できる。
【００９６】
矢印Ａは、結露部材２２の第１主面２２Ａを接触しつつ移動する人体の一部の軌跡を示す。矢印Ａは、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち、領域Ｒ４〜領域Ｒ７を通過している。従って、結露部材２２の第１主面２２Ａのうち、領域Ｒ４〜領域Ｒ７のそれぞれに対応する４個の温度検出部２５が閾値Ｔｈ以上の温度の微分値を検出する。
【００９７】
コントローラー１０は、複数の温度検出部２５の検出結果に基づいて軌跡情報を算出し、記憶部４０に軌跡情報を記憶させる。軌跡情報は、結露部材２２の第１主面２２Ａを接触しつつ移動する人体の一部の軌跡を示す。具体的には、コントローラー１０は、複数の領域Ｒのうち人体の一部が接触したと判定された領域Ｒの位置と、人体の一部が接触したと判定されたときの順番とを特定する。そして、コントローラー１０は、領域Ｒの識別情報と特定した位置及び順番とを関連付けて、軌跡情報として記憶部４０に記憶させる。なお、順番は、特定及び記憶させてなくてもよい。
【００９８】
記憶部４０に記憶された軌跡情報に基づいて、コントローラー１０は、吸熱部２１を制御して、軌跡情報に対応する領域Ｒを結露させる。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａに、軌跡情報に対応する像６０が形成される。具体的には、コントローラー１０は、軌跡情報が示す領域Ｒに対応する吸熱部２１を制御して、吸熱部２１に対応する領域Ｒを結露させる。
【００９９】
以上、図９を参照して説明したように、実施形態２によれば、記憶部４０に記憶された軌跡情報に基づいて、結露部材２２の第１主面２２Ａに像６０が形成される。従って、人体の一部が結露部材２２の第１主面２２Ａを接触しつつ移動してから結露が消滅した後に、結露部材２２の第１主面２２Ａに軌跡情報に対応する像６０を形成することができる。つまり、人体の一部の移動軌跡を、結露による像６０によって再現できる。例えば、あるユーザーが結露部材２２に付着した露に描画し、描画が消滅した後に、描画を再現して、確認することもできる。すなわち、描画を保存及び再生できる。その結果、インタラクティブな表示装置として結露装置１を提供することができる。
【０１００】
以上、図５〜図９を参照して説明したように、実施形態２によれば、温度検出部２５の検出結果に基づいて、吸熱部２１が制御される。従って、結露部材２２の領域Ｒの温度を所望の値に精度良く保つことができる。その結果、室内の温度に左右されることなく、結露部材２２を結露させることができる。また、温度検出部２５の検出結果に基づいて、吸熱部２１に対してフィードバック制御を実行することによって、各領域Ｒの温度を緻密に制御できる。従って、領域Ｒごとに、領域Ｒの結露の濃度を緻密に制御できる。その結果、領域Ｒごとに、領域Ｒの結露の濃淡を連続的に制御できる。つまり、領域Ｒごとに、領域Ｒの結露の階調制御を実行できる。
【０１０１】
また、実施形態２によれば、待機状態において、コントローラー１０は、温度検出部２５の検出結果に基づいて吸熱部２１に対してフィードバック制御を実行して、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度（複数の領域Ｒの温度）を所定温度に保持する。所定温度は、露点よりも高く、室温よりも低い。従って、室温で吸熱を開始する場合と比較して、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度を露点以下にするまでの時間を短くすることができる。その結果、結露部材２２の第１主面２２Ａに形成される像６０のリアルタイム性が向上する。
【０１０２】
さらに、実施形態２によれば、結露部材２２の第２主面２２Ｂに対向して配置される温度検出部２５の検出結果に基づいて、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かが判定される。従って、結露部材２２と温度検出部２５とコントローラー１０とだけで結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かを判定できる。すなわち、結露装置１に静電容量方式又は抵抗膜方式のタッチセンサを配置することなく、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かを判定できる。つまり、温度検出部２５をタッチセンサとして機能させている。その結果、簡素な構成で結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かを判定できる。ひいては、結露装置の構成要素が発する熱量に起因した結露部材２２が結露するまでの時間への影響を防止できる。
【０１０３】
さらに、実施形態２によれば、結露部材２２の第１主面２２Ａ上にセンサを配置する必要がない。従って、結露することによって形成された像６０の視認性の低下を防止できる。また例えば、赤外線情報から結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したか否かが判定される場合よりも、オクルージョンを抑制できるため、複数の人体の一部（例えば、複数の指）が結露部材２２の第１主面２２Ａに接触したことを精度良く検出できる。
【０１０４】
次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
【実施例】
【０１０５】
（実施例１〜実施例４）
実施例１〜実施例４では、図１〜図３を参照して説明した実施形態１に係る結露装置１を使用した。吸熱部２１としてのペルチェ素子は１個であった。そして、図１０を参照して、本発明の実施例１〜実施例４に係る結露部材２２について説明する。図１０は、本発明の実施例１〜実施例４の評価実験の結果を示す。
【０１０６】
実施例１〜実施例４では、次の条件の下、結露部材２２の第１主面２２Ａが結露するまでの生成時間と、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させることによって第１主面２２Ａに付着した露が消滅するまでの消滅時間とを計測した。
【０１０７】
実施例１では、結露部材２２は、ＰＶＣミラーであり、結露部材２２の厚さは、１．７ｍｍであった。実施例２では、結露部材２２は、ＰＶＣミラーであり、結露部材２２の厚さは、０．５ｍｍであった。実施例３では、結露部材２２は、鏡であり、結露部材２２の厚さは、１．０ｍｍであった。実施例３の鏡はガラス製ミラーであった。実施例４では、結露部材２２の素材は、ステンレスであり、結露部材２２の厚さは、０．５ｍｍであった。
【０１０８】
各結露部材２２の第１主面２２Ａを以下のように結露させた。吸熱部２１としての８．３ｍｍ四方のペルチェ素子（日本テクモ製「ＴＥＦＣ１−０３１１２」）に放熱用シリコン（サンハヤト製「ＳＣＨ−２０」）を塗布して実施例１〜実施例４の結露部材２２の各々に密着させた。そして、実施例１〜実施例４の結露部材２２の各々に、０．８０Ａの電流であって３．３Ｖの電圧を印加して冷却を開始した。
【０１０９】
結露部材２２の第１主面２２Ａに結露が発生するまで結露部材２２を冷却した後、吸熱部２１に電圧を印加することを停止することにより、結露部材２２の冷却を終了した。吸熱部２１に結露部材２２の冷却を開始させてから、吸熱部２１の第１面２１Ａと面積が等しい結露が結露部材２２の第１主面２２Ａに発生するまでの時間を生成時間として計測した。また、吸熱部２１に結露部材２２の冷却を停止させてから吸熱部２１の第１主面２２Ａに付着した露が完全に消滅するまでの時間を消滅時間として計測した。実施例１〜実施例４の結露部材２２の各々について５回測定し平均値を求めた。実験室内の環境は、室温２０．８℃、相対湿度５７％であった。
【０１１０】
実施例１では、生成時間は、１１．７秒であった。消滅時間は、３２．６秒であった。
実施例２では、生成時間は、４．９秒であった。消滅時間は、２２．２秒であった。
実施例３では、生成時間は、７．５秒であった。消滅時間は、２８．４秒であった。
実施例４では、生成時間は、１０．２秒であった。消滅時間は、８．２秒であった。
【０１１１】
図１０に示す実験結果から、実施例２の結露部材２２を用いた場合に生成時間が最も短く、実施例４の結露部材２２を用いた場合に消滅時間が最も短かった。つまり、結露を発生させるときの応答性は、実施例２の結露部材２２が最も優れていた。結露を消滅させるときの応答性は、実施例４の結露部材２２が最も優れていた。
【０１１２】
（実施例５）
次に、図１１を参照して、本発明の実施例５に係る結露部材２２が結露する温度と、室温及び湿度に基づいて求められる露点の理論値との比較ついて説明する。図１１は、露点の理論値と測定値との比較を示すグラフである。図１１では、横軸は温度（℃）を示し、縦軸は、水蒸気圧（ｈＰａ）を示す。なお、図１１では、横軸をｘ軸と記載する場合がある。
【０１１３】
実施例５では、図１〜図３を参照して説明した実施形態１に係る結露装置１を使用した。吸熱部２１としてのペルチェ素子は４個であった。そして、実施例５では、次の条件の下、結露部材２２の第１主面２２Ａが結露し始める時の結露部材２２の温度を放射温度計で測定した。結露部材２２は、ＰＶＣに鏡面加工を施したＰＶＣミラーであり、結露部材２２の厚さは１．７ｍｍであった。結露部材２２の第１主面２２Ａを以下のように結露させた。吸熱部２１としての７５ｍｍ四方のペルチェ素子を縦に２つ横に２つ並べて（２×２）、結露部材２２に密着させた。そして、結露部材２２に、電流を流して冷却を開始し、結露部材２２の第１主面２２Ａに結露が発生し始めるときの結露部材２２の温度を測定した。測定は、室温と湿度とが異なる６つの環境でそれぞれ５回行い平均値を求めた。実験室内の６つの環境は、それぞれ、室温２４．１℃、相対湿度５８．６％である環境、室温２５．８℃、相対湿度６０．０％である環境、室温２６．７℃、相対湿度６０．０％である環境、室温２２．７℃、相対湿度５５．２％である環境、室温２６．３℃、相対湿度６３．０％である環境、及び室温２７．９℃、相対湿度６２．０％である環境であった。なお、結露の発生の確認は目視で行った。結露部材２２の温度の測定には、放射温度計（ＳａｉｎＳｏｎｉｃ製「ＤＴ８５８０」、誤差：±２％）を使用した。また、室温及び湿度の測定には温湿度計（エー・アンド・デイ社製「ＡＤ−５６８２」、誤差：±１℃、±５％）を用いた。
【０１１４】
図１１のグラフでは、結露部材２２を冷却する前の各環境における水蒸気圧（円形マーク：初期値）と、結露部材２２が結露し始めるときの各環境における水蒸気圧（Ｘマーク：測定値）とをプロットした。冷却前の水蒸気圧（円形マーク）を通る横軸に平行な直線と、飽和水蒸気圧曲線Ｓとの交点のｘ座標が露点の理論値（三角形マーク）を表した。
【０１１５】
測定結果より、各環境においても測定値と理論値との差は放射温度計の誤差の範囲内であり、飽和水蒸気圧曲線に従って結露が発生したことを確認できた。また、２５℃程度の室温において、吸熱部２１として使用したペルチェ素子に電圧のデューティ比を最大にして印加し、結露部材２２を冷却すると、略−１５℃以下まで結露部材２２を冷却することができた。露点が−１５℃となるのは室内の水蒸気圧が８．７２ｈＰａ（例：室温５℃、湿度２０％など）のときであり、通常の室内では問題なく露点まで冷却することができる。従って、温度の細かい制御をする必要なく、吸熱部２１に電圧を印加するだけで結露部材２２を結露させることができる。その結果、結露部材２２に結露を発生させるための冷却手法に、吸熱部２１としてペルチェ素子を用いることは有効であることが確認できた。
【０１１６】
（実施例６）
次に、図１２〜図１４を参照して、本発明の実施例６に係る結露装置１について説明する。図１２は、実施例６で使用した結露装置１を示す。実施例６に係る結露装置１として、図１〜図３を参照して説明した実施形態１に係る結露装置１を使用した。なお、図１２では、結露装置１から結露部材２２を取り外した状態を示している。実施例６に係る結露装置１では、吸熱部２１としてのペルチェ素子をマトリクス状に並べた。また、ＰＷＭ制御で各吸熱部２１に流す電圧のデューティ比を変えることにより結露部材２２の温度を制御した。
【０１１７】
実施例６では、次の条件の下、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させた。結露部材２２は、ＰＶＣミラーであり、結露部材２２の厚さは０．５ｍｍであった。結露部材２２の第１主面２２Ａを以下のように結露させた。吸熱部２１としての８．３ｍｍ四方のペルチェ素子（日本テクモ製「ＴＥＦＣ１−０３１１２」）をマトリクス状に縦に１０個、横に１０個並べて（１０×１０）、ヒートシンク２３とファン２４により放熱を行った。ヒートシンク２３と吸熱部２１との間、及び結露部材２２と吸熱部２１との間には、放熱用シリコン（サンハヤト製「ＳＣＨ−２０」）を塗布した。各吸熱部２１の駆動にはパワーＭＯＳＦＥＴ（ＴＯＳＨＩＢＡ製「２ＳＫ４０１７」）を使用した。また、パワーＭＯＳＦＥＴを制御するために、２つのＡｒｄｕｉｎｏ  Ｍｅｇａを使用した。
【０１１８】
実施例６では、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比を手動で変更することで、吸熱部２１を制御し、結露部材２２の温度を制御し、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させたり、結露部材２２の第１主面２２Ａに付着した露を消滅させたりした。
【０１１９】
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、実施例６の結露装置１を制御して結露部材２２に発生した結露を示す。図１３（ａ）は、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比が３３％であるときに結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。図１３（ｂ）は、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比が６６％であるときに結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。図１３（ｃ）は、吸熱部２１に印加する電圧のデューティ比が１００％であるときに結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。デューティ比が３３％であるときの結露部材２２とデューティ比が６６％であるときの結露部材２２との間の結露の濃淡差よりも、デューティ比が６６％であるときの結露部材２２とデューティ比が１００％であるときの結露部材２２との間の結露の濃淡差のほうが大きいことが確認できた。
【０１２０】
図１４は、コントローラー１０としてのパーソナルコンピューターに表示されたオリジナル画像Ｄと、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させることによって形成された像６０を示す。図１４に示すように、第１主面２２Ａには、オリジナル画像Ｄを表す像６０が、結露によって形成された。
【０１２１】
（実施例７）
次に、図１５及び図１６を参照して、本発明の実施例７に係る結露装置１について説明する。図１５は、実施例７で使用した結露装置１を示す。実施例７に係る結露装置１として、図５〜図９を参照して説明した実施形態２に係る結露装置１を使用した。なお、図１５では、結露装置１から結露部材２２を取り外した状態を示している。実施例７に係る結露装置１では、吸熱部２１としてのペルチェ素子をマトリクス状に並べた。また、ＰＷＭ制御で各吸熱部２１に流す電圧のデューティ比を変えることにより結露部材２２の温度を制御した。
【０１２２】
実施例７では、次の条件の下、結露部材２２の第１主面２２Ａを結露させた。結露部材２２は、ＰＶＣミラーであり、結露部材２２の厚さは０．５ｍｍであった。結露部材２２の第１主面２２Ａを以下のように結露させた。実施例６と同様に、吸熱部２１としての８．３ｍｍ四方のペルチェ素子（日本テクモ製「ＴＥＦＣ１−０３１１２」）をマトリクス状に縦に２個、横に２個並べた（２×２）。各ペルチェ素子上には、温度検出部２５としてのサーミスタ（ＡＬＰＨＡ  ＴＥＣＨＮＩＣＳ製「５６Ａ１００２−Ｃ３」）を配置した。熱伝導両面テープ（３Ｍ製）を用いてペルチェ素子とサーミスタとを固定した。ヒートシンク２３と吸熱部２１との間及び結露部材２２と吸熱部２１との間には放熱用シリコン（サンハヤト製「ＳＣＨ−２０」）を塗布した。システムの制御にはＡｒｄｕｉｎｏ−ＰＩＤ−Ｌｉｂｒａｒｙを用いた。ＲＣ回路によってローパスフィルタを構成し、サーミスタのノイズ除去を行った。実施例７では、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と露点との差を制御する。
【０１２３】
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、実施例７の結露装置１を制御して結露部材２２に発生した結露を示す。図１６（ａ）は、（露点−１）℃に制御された結露部材２２に結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。図１６（ｂ）は、（露点−２）℃に制御された結露部材２２に結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。図１６（ｃ）は、（露点−３）℃に制御された結露部材２２に結露した第１主面２２Ａの領域Ｒを示す。（露点−１）℃に制御された結露部材２２と（露点−２）℃に制御された結露部材２２との間の結露の濃淡差は明瞭であった。（露点−２）℃に制御された結露部材２２と（露点−３）℃に制御された結露部材２２との間の濃淡差は明瞭であった。このように、実施例７では、結露の濃淡を緻密に制御できた。つまり、結露の階調制御を緻密に制御できた。
【０１２４】
（実施例８）
次に、図１７及び図１８を参照して、本発明の実施例８に係る結露装置１の結露の濃淡制御の性能評価について説明する。実施例８に係る結露装置１として、図５〜図９を参照して説明した実施形態２に係る結露装置１を使用した。実施例８では、結露した結露部材２２の第１主面２２Ａの鏡面光沢度を測定することにより，生成した結露の濃淡を定量的に評価した。
【０１２５】
具体的には、実施例８では、実施例７と同じ結露装置１を用いて、結露部材２２の第１主面２２Ａ（具体的には領域Ｒ）の温度を（露点＋５）℃から（露点−１０）℃まで、１６段階で十分時間をかけて一定に保ち、そのときの結露部材２２の第１主面２２Ａ（具体的には領域Ｒ）の鏡面光沢度を各１０回計測した。実験室内の室温は１９．３℃、相対湿度は３４．４％、であった。露点は、３．２２℃であった。鏡面光沢度の測定（実施形態１を参照）にはグロスチェッカ（堀場製作所製「ＩＧ−４１０」、測定範囲０−１０００％）、室温及び湿度の測定には温湿度センサ（ＳｐａｒｋＦｕｎ製「ＨＴＵ２１Ｄ」）を用いた。
【０１２６】
図１７は、各温度における鏡面光沢度の平均（棒グラフ）、及び標準偏差（誤差バー）を示している。図１７では、横軸は、(第１主面２２Ａの温度)−（露点）を示し、縦軸は、鏡面光沢度を示す。図１７に示すように、実施例８では、結露部材２２の第１主面２２Ａが露点より低くなったときに結露が発生して、鏡面光沢度が急激に小さくなった。また、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度が露点より低い場合において鏡面光沢度が最大２７３．５％から最少６５．０％まで変化していることがわかった。また、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度が露点より低い温度領域において、第１主面２２Ａの温度が低くなる程、鏡面光沢度が徐々に小さくなった。つまり、第１主面２２Ａの温度を制御することで、鏡面光沢度を緻密に制御できた。特に、第１主面２２Ａの温度と露点との差が、−１℃から−８℃までの範囲では、十分に鏡面光沢度を識別できることがわかった。また、鏡面光沢度は、結露量が多い程小さくなるため、第１主面２２Ａの温度を制御することで、第１主面２２Ａの結露量（結露の濃淡）を緻密に制御できることを確認できた。
【０１２７】
図１８は、結露部材２２の第１主面２２Ａ（具体的には領域Ｒ）の温度が露点より低い場合において、水蒸気量（ｇ／ｍ3）と鏡面光沢度との関係をプロットしたグラフである。図１８では、横軸は、水蒸気量（ｇ／ｍ3）を示し、縦軸は、鏡面光沢度（％）を示す。水蒸気量は、結露部材２２の第１主面２２Ａの温度と飽和水蒸気圧曲線とから求められる凝縮した水蒸気量である。
【０１２８】
凝縮した水蒸気量（結露量に対応）と鏡面光沢度との関係は線形の回帰式（単回帰式）で表すことができた。決定係数Ｒ2は０．９６４７４であった。従って、凝縮した水蒸気量と鏡面光沢度とには強い相関が認められた。つまり、第１主面２２Ａの結露量と鏡面光沢度とには強い相関が認められた。従って、第１主面２２Ａの結露量を制御することによって、鏡面光沢度を制御できることが確認できた。
【０１２９】
以上、図面（図１〜図１８）を参照しながら本発明の実施形態及び実施例について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態及び実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（６））。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１３０】
（１）実施形態２では、温度検出部２５の検出結果に基づいて、人体の一部が結露部材２２の第１主面２２Ａに接触したことが検出された。ただし、ユーザーが結露部材２２に息を吹きかけた際の温度変化を温度検出部２５が検出し、温度検出部２５の検出結果に基づいて、吸熱部２１が制御されてもよい。また、スワイプするように、人体の一部が結露部材２２の第１主面２２Ａを接触しつつ移動することを温度検出部２５が検出し、温度検出部２５の検出結果に基づいて、吸熱部２１が制御されてもよい。
【０１３１】
（２）実施形態１及び実施形態２では、表示ユニット２０は、ヒートシンク２３及びファン２４を含んだ。ただし、表示ユニット２０は、ヒートシンク２３及びファン２４を含まなくてもよい。
【０１３２】
（３）実施形態１及び実施形態２では、表示ユニット２０は、複数の吸熱部２１を含んだ。ただし、吸熱部２１の数は、１以上の任意の数であればよい。また、吸熱部２１の大きさは、任意の大きさであってもよい。実施形態２では、温度検出部２５の数は、１以上の任意の数であればよい。
【０１３３】
（４）実施形態２では、コントローラー１０は、温度検出部２５が検出した温度の微分値が閾値Ｔｈ以上であるとき、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したと判定した。ただし、コントローラー１０は、温度検出部２５が検出した温度が閾値温度以上であるときに、結露部材２２の第１主面２２Ａに人体の一部が接触したと判定してもよい。
【０１３４】
（５）実施形態１及び実施形態２の応用例について説明する。結露装置１は、あるユーザーの結露に対する操作を認識する。そして、あるユーザーが結露部材２２に付着した露に描画し、描画を保存及び再生できる。従って、結露装置１では、描画をアンドゥ及びリドゥできる。その結果、自然に発生した結露では不可能な操作を可能とする。また、結露装置１は、第１主面２２Ａに物体を載置して、物体を冷却する冷却装置として機能させることもできる。また、結露装置１は、第１主面２２Ａに物体を載置して、物体を加熱する加熱装置として機能させることもできる。従って、結露装置１の適用は表示装置に限定されない。さらに、結露装置１は、洗面台に搭載することができる。この場合、結露部材２２が洗面台の鏡として機能する。洗面台の鏡は、ユーザーが起床して最初に行う可能性の高い行為である洗顔に使用される。従って、洗面台の鏡としての結露部材２２に、例えば、日時に対応した予定及び／又は天気予報を表示することで、ユーザーは、予定及び／又は天気予報を自然に、且つ確実に得ることができる。
【０１３５】
（６）実施形態１及び実施形態２では、結露装置１は、送風部３０を含んだ。ただし、結露装置１は、送風部３０を含まなくてもよい。この場合、コントローラー１０は、吸熱部２１に印加する電圧の極性を反転し、電流の向きを切り替える。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、結露装置を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１３７】
１      結露装置
１０    コントローラー（制御部）
２０    表示ユニット
２１    吸熱部
２２    結露部材
２２Ａ  第１主面
２２Ｂ  第２主面
２３    温度検出部
３０    送風部
４０    記憶部
６０    像
Ｒ      領域
【図１】
2018054813.tif 000006
【図２】
2018054813.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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