(57)【要約】【課題】色生成手段に対して、制御因子を追加することで、ユーザが望んだ色調に近い発色を可能とする物理発色装置を提供すること。【解決手段】光を入射させ、装置内の内部構造によって光を反射することで構造発色する発色装置において、温度によって金属絶縁体転移をする物質と、光によってイオン化する光イオン化物質を含んだ溶媒からなり、外部から入射光を入れることによって発色を行う色生成手段と、光の照射により前記溶媒のイオン量を調整することで前記物質の間隔を制御する光源手段と、前記溶媒の温度を監視する温度監視手段と、前記監視した温度情報に基づいて前記溶媒の温度を制御し、前記物質の反射率を制御する溶媒温度制御手段と、を設けたこととした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を入射させ、装置内の内部構造によって光を反射することで構造発色する発色装置において、
温度によって金属絶縁体転移をする物質と、光によってイオン化する光イオン化物質を含んだ溶媒からなり、外部から入射光を入れることによって発色を行う色生成手段と、
イオン量調整用の光の照射により前記溶媒のイオン量を調整することで前記物質の間隔を制御する光源手段と、
前記溶媒の温度を監視する温度監視手段と、
前記監視した温度情報に基づいて前記溶媒の温度を制御し、前記物質の反射率を制御する溶媒温度制御手段と、
を設けたことを特徴とする発色装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発色装置において、
前記反射光を検出する反射光検出手段と、
検出された反射光に基づいて、前記反射光の色調を算出する色調算出手段と、
ユーザの目標とする色調を設定する目標色調設定手段と、
前記光源手段により照射された光量、照射時間間隔、前記溶媒の温度、前記色調算出手段により算出された色調との相関関係をデータベース化するデータベース化手段と、
算出された色調と前記目標色調の差異を算出する色調差異算出手段と、
算出された差異を小さくして、ユーザの目標とする色調に近づけるための情報を前記データベースより検索する制御情報検索手段と、
前記検索された情報に基づいて、前記溶媒温度制御手段及び前記光源制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段と、
を設けたことを特徴とする発色装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発色装置において、
前記金属絶縁体転移をする物質を、３ｄ遷移金属酸化物としたことを特徴とする発色装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１つに記載の発色装置において、
前記光イオン化物質を、スピロ環化合物としたことを特徴とする発色装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか１つに記載の発色装置において、
前記溶媒を、アルコール類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリル類、アミド類、スルホキシド類のいづれかとしたことを特徴とする発色装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つに記載の発色装置において、
前記温度監視手段を、温度センサとしたことを特徴とする発色装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１つに記載の発色装置において、
前記溶媒温度制御手段を、昇温器または冷却器としたことを特徴とする発色装置。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１つに記載の発色装置において、
前記光源手段を、紫外域、可視域、赤外域を発光する光源としたことを特徴とする発色装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置内の物性や構造を動的に制御することで変化させ、動的に発色状態を変更可能な物理発色装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動的に発色状態を変える物理発色技術としては、特許文献１に記載の技術が知られている。この技術は、光で相転移が制御されるものである。具体的には、回折波長が変化する光応答性のコロイド結晶であって、電荷をもつ単分散粒子が、光イオン化性物質を含有する水または有機溶媒に分散されている光応答性コロイド結晶を用いる。ここで回折とは、誘電体や金属で規則的な構造を形成し、その誘電体や金属の屈折率や反射率と規則性構造の周期等によって、特定の波長の光を反射する現象である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４７４０７号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術では、溶媒中にあるイオン化物質から生成されるイオン量の調整のみで波長ピーク位置や反射率を決めており、制御パラメータが少ないため、ユーザが望んいでる色調を得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するために、色生成手段に対して、制御因子を追加することで、ユーザが望んだ色調に近い発色を可能とする物理発色装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、光を入射させ、装置内の内部構造によって光を反射することで構造発色する発色装置において、温度によって金属絶縁体転移をする物質と、光によってイオン化する光イオン化物質を含んだ溶媒からなり、外部から入射光を入れることによって発色を行う色生成手段と、光の照射により前記溶媒のイオン量を調整することで前記物質の間隔を制御する光源手段と、前記溶媒の温度を監視する温度監視手段と、前記監視した温度情報に基づいて前記溶媒の温度を制御し、前記物質の反射率を制御する溶媒温度制御手段と、を設けたことで上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によって、光を入射させ、内部構造での反射光で構造発色する装置において、温度によって金属絶縁体転移をする物質と、光によってイオン化する光イオン化物質を含んだ溶媒からなる色生成手段を設け、温度によって金属絶縁体転移を利用した反射率の変化を制御因子として追加したことで、ユーザが望んだ色調に近い物理発色が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発色装置について詳細に説明する。
【０００９】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例における発色装置の制御構成を表すブロック図である。まず構成を説明すると、３０１は入射光、３０２は反射光、３０５は色生成手段、３０６は光源手段、３０７は温度監視手段、３０８は溶媒温度制御手段である。
【００１０】
温度監視手段３０７としては、溶媒の温度の変化を感知できるものとして、特に安価な熱電対、測温抵抗体、サーミスタ等の温度センサが好ましい（請求項６に対応）。
【００１１】
また、溶媒温度制御手段３０８としては、ヒータによる昇温器、異種の導体または半導体の接点に電流を流すとき、接点でジュール熱以外に熱の発生または吸収が怒るペルティエ効果に基づいてペルティエ素子を利用した冷却器を用いることが好ましい（請求項７に対応）。
【００１２】
また、光源手段３０６としては、光イオン化物質のイオン化を促進する紫外域、可視域、赤外域の波長を発光可能な光源が好ましい（請求項８に対応）。
【００１３】
色生成手段３０５内には、金属絶縁体転移を行う粒子状物質３０３と、光イオン化物質を含んだ溶媒３０４が設けられている。
【００１４】
金属絶縁体転移をする物質としては、３ｄ遷移金属酸化物が好ましい（請求項３に対応）。遷移金属酸化物の文献（裳華房：電気伝導性酸化物）に記述されているように、３ｄ遷移金属酸化物の中には、温度によって金属絶縁体転移をするものが多く、これに伴って、物質の光の反射率や屈折率の変化が急激に変化する。とりわけ、ＴｉまたはＶ酸化物、またはこれらの複合化合物では、室温で金属絶縁体転移をするものがあり、これらを利用することによって、温度によって物質での反射率変化を制御することができる。
【００１５】
光イオン化物質としては、光に応答してイオン化する物質であり、代表的なものとしてスピロ環化合物が好ましい（請求項４に対応）。
【００１６】
また、溶媒としては、有機溶剤であり、特に極性溶媒であるアルコール類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリル類、アミド類、スルホキシド類のいずれかが好ましい（請求項５に対応）。
【００１７】
そして、装置内への入射光３０１を、装置内の内部構造による反射光３０２によって構造発色する。
【００１８】
このとき、光イオン化物質に光を照射することで、金属絶縁体転移を行う粒子状物質３０３の間隔を制御し、溶媒温度を制御することで、粒子状物質３０３の反射率を制御する。よって、２つのパラメータを制御することで、ユーザが望んだ色調に近い発色を可能とする物理発色をさせる。
【００１９】
以下、発色装置の具体的な構成について更に詳述する。
図２は色生成手段３０５の具体的な構成を表す概略図である。入射光３０１が色生成手段３０５に入射し、反射光３０２として射出される。粒子と溶媒からなる色生成手段３０５は、以下のようなものからなるものとした。
【００２０】
粒子状物質３０３としては、ＴｉｘＯ２ｘ−１，ＶｘＯ２ｘ−１のような遷移金属酸化の直径が５０ｎｍ程度の球状粒子を用いた。また粒子状物質３０３はｙ軸方向に１０個程度並ぶものとする。これらの物質では、温度の変化によって室温近傍で金属絶縁体転移が起こるものがある。すなわち、低温で絶縁体となり、高温で金属となる。
【００２１】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、粒子状物質３０３のフェルミ準位近傍での電子構造は、温度によって電子が占有している状態と、電子が占有していない状態とを有する。すなわち、温度によってバンドギャップが無い状態（金属状態）と、バンドギャップがある状態（絶縁体状態）に変化する。図４は、粒子状物質３０３の電気伝導度と温度の関係である。物質は低温では、電気伝導度は極めて小さく、温度の上昇とともに急激に電気伝導度が大きくなる。
【００２２】
溶媒３０４中にはスピロ環化合物から成る光イオン化性物質が含まれている。また、溶媒内に対して光を発光する発光部位３０９が設けられている。これにより、溶媒内の光イオン化物質のイオン化を促す。また、色生成手段３０５内は透明ガラス３０５ａにより封入されている。
【００２３】
粒子状物質３０３と溶媒３０４からなる色生成手段３０５は、金属からなる温度感知部位３０７ａを介して、色生成手段３０５の外部にある熱電対を用いた温度センサ３０７で温度を監視する。また、外部にある冷却器及び昇温器３０８に接続する色生成手段３０５に接した冷却と昇温を行う部位３０８ａを介して、色生成手段３０５内の温度を制御する。また、前記温度感知部位３０７ａ、前記冷却と昇温を行う部位３０８ａの上には、発色効果を増す黒色のベースカラー３０５ｂが塗布されている。
【００２４】
図５は発色装置の制御を表すフローチャートである。
【００２５】
ステップ１０１において、発光部位３０９によって供給される光によってスピロ環化合物から成る光イオン化性物質をイオン化させる。これによって、粒子状物質３０３間に働くクーロン相互作用が変化を受け、粒子状物質３０３間の距離が変化し、系全体が規則性配列構造を形成する。
【００２６】
ステップ１０２において、温度感知部位３０７ａを介して、熱電対を用いた温度センサ３０７で溶媒３０４の温度監視しながら、冷却器３０８で、溶媒３０４の温度を十分に低くし、粒子状物質３０３の屈折率が２．５程度の絶縁体状態にする。このとき、外部から光を入射させると、前記規則配列構造を構成する粒子状物質３０３と溶媒３０４の屈折率差と、粒子状物質３０３間の距離と、粒子状物質３０３の量（ｙ軸方向の個数）に依存する回折・散乱反射を起こし発色させる。
ステップ１０３において、温度センサ３０７で溶媒の温度監視しながら、ヒータによって温度を上昇させ、粒子状物質３０３の電子状態を金属状態に変化させ、物質界面での反射を金属反射状態（理想的には、完全反射）にする。
目標とする色調になるまで、ステップ１０１から１０３を何度も繰り返す。
【００２７】
以上説明したように、光イオン化物質への光の照射量と、粒子状物質の温度を制御することで、ユーザの要求する色調に近い色調の発色をさせることができる（請求項１に対応）。
【００２８】
ここで、図６にステップ１０２において粒子状物質を冷却したときの発色装置の光反射スペクトルと、ステップ１０４において粒子状物質を昇温したときの発色装置の光反射スペクトルを表す。図に示すように、金属状態とすることで、波長が高波長側に移動し、更にピークの大きな鮮やかな反射が得られることが分かる。
【００２９】
（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。基本的な構成は第１実施例と同様であるため、異なる構成についてのみ説明する。図７は第２実施例の発色装置の制御構成を表すブロック図である。
【００３０】
発色装置には、反射光を検出する反射光検出手段３０６と、ユーザの希望する目標色調を入力するユーザインタフェース３１０と、色調を制御する色調制御手段４００が設けられている。
【００３１】
図８は色調制御手段４００の制御構成を表すブロック図である。色調制御手段４００には、反射光検出手段３０６により検出された反射光から色調を算出する色調算出手段４０１と、検出される温度、光源手段３０９により照射された光量、照射時間間隔、溶媒３０４の温度、色調算出手段４０１により算出された色調との相関関係をデータベース化するデータベース化手段４０２が設けられている。
【００３２】
更に、算出された色調と目標色調の差異を算出する色調差異算出手段４０３と、算出された差異を小さくして、ユーザの目標とする色調に近づけるための情報をデータベースより検索する制御情報検索手段４０４と、検索された情報に基づいて、溶媒温度制御手段３０８及び光源制御手段３０９に対して制御指令を出力する制御指令出力手段４０５から構成されている。
【００３３】
図９は第２実施例における発色装置の制御内容を表すフローチャートである。
【００３４】
ステップ２０１では、粒子状物質３０３と溶媒３０４からなる系に対して、色調制御手段４００からの制御指令に基づいて光源手段３０９を用いて、物質と溶媒に対して光の照射を実施し、溶媒中の光イオン化物質をイオンさせる。更に、照射開始からの時間を測定するカウンタのカウントアップを開始する。
【００３５】
ステップ２０２では、反射光検出手段３０６で反射光３０２を検知し、温度監視手段３０７により溶媒の温度を検出する。
【００３６】
ステップ２０３では、色調算出手段４０１において、検知した反射光をスペクトル分解し、色彩因子計算を実行することで、色彩因子に落とし、どんな色かを確定する。
【００３７】
ステップ２０４では、データベース化手段４０２において、光源手段３０９により照射された光量、照射時間間隔、溶媒３０４の温度、反射光３０２に基づく色調との相関関係をデータベース化する。具体的には、その時の溶媒３０４の温度、ステップ２０１において照射された光量、及びステップ２０１の開始からの経過時間及びをこれらと反射光に基づく色調との相関関係をデータベース化する。
【００３８】
ステップ２０５では、色調差異算出手段４０３において、ユーザの目標とする目標色調と反射光から算出された色調の差異を算出する。
【００３９】
ステップ２０６では、算出された色調の差異を小さくして、ユーザの目標とする色調に近づけるために、データベースの情報を検索する。具体的には、照射時間不足による色調の差なのか、溶媒温度の高低による色調の差なのかを検索し、照射時間不足であれば照射時間を増やす情報を出力し、温度差による色調の差であれば温度を制御する情報を出力する。
【００４０】
ステップ２０７では、制御指令出力手段４０５において、検索された情報に基づいて、溶媒温度制御手段３０８に対して温度調整の制御指令と光源手段３０９に対して光量と照射時間調整のための制御指令を出力する。
【００４１】
ステップ２０８では、上記制御指令に基づいて溶媒の温度制御を実施する。そして目標とする色調に近づくまで、ステップ２０１からステップ２０８を何度も繰り返す。
【００４２】
以上説明したように、第２実施例では、反射光を検出し、色調を算出することで、光量，温度，色調の関係をデータベース化することができる。更に、ユーザの設定する目標色調との差異を検出し、その差異が光量に起因するのか、温度に起因するのかをデータベースから検索することができる。検索された情報に基づいて光源手段及び溶媒温度制御手段に対し制御指令を出力することで、容易にユーザの目標とする色調を提供することができる（請求項２に対応）。
【００４３】
尚、上記各実施例では、発色装置として主に色調を制御したが、色調に限られるものではなく、例えば、特定の波長域（紫外線等）を全て反射するように制御することで、車両の車室内の温度上昇を防止するよう制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における発色装置の制御構成を表すブロック図である。
【図２】第１実施例における発色装置を表す概略図である。
【図３】粒子状物質の各温度におけるフェルミ準位近傍の電子状態を表す図である。
【図４】粒子状物質の温度と電気伝導度の関係を表す図である。
【図５】第１実施例における発色装置の制御内容を表すフローチャートである。
【図６】第１実施例における発色装置の反射光の波長及び反射率を表す図である。
【図７】第２実施例における発色装置の制御構成を表すブロック図である。
【図８】第２実施例における色調制御手段の制御構成を表すブロック図である。
【図９】第２実施例における発色装置の制御内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
３０１  入射光
３０２  反射光
３０３  粒子状物質
３０４  光イオン化物質
３０５  色生成手段
３０６  反射光検出手段
３０７  温度監視手段
３０８  溶媒温度制御手段
３０９  光源手段
３１０  ユーザインタフェース
４００  色調制御手段
４０１  色調算出手段
４０２  データベース化手段
４０３  色調差異算出手段
４０４  制御情報検索手段
４０５  制御指令出力手段
【図１】
2004226834.tif 000003
【図２】
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【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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