偏光板は一体どのような板なのでしょうか。一言でいえば、偏光板とは「ある一定方向にのみ進む性質を持った光」を創りだすための板、いうことになります。わたしたちが住むこの世界は様々な方向に分散された光に満ち溢れていますが、偏光とはそうした散らばった方向へ進む光を制御し、ある一定方向に進行する光のみを取り出す技術のことです。

それでは、偏光板についてわかりやすくその原理仕組みについてご紹介していきます。

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偏光板について

偏光板は一定方向の光のみを取り出す、と説明とわかりにくいかもしれませんが、実は私たちが普段目にしている世界の光は色々なものから反射したあらゆる方向からやってきており、その大部分は太陽光が源です。その太陽光からの光が空中の気体や地上にあるありとあらゆる物体に反射します。さらに反射した光がまた別のものに反射して、また反射した光が乱反射を繰り返し、最終的に目に飛び込んできているものを私たちは目にしています。

しかし、普段私たちの視界はあらゆる方向からやってくる乱反射光のために、ときにはまぶしすぎて対象物が見えなかたり、見えにくくなったりします。たとえば川や海の表面は太陽の照り返しで海水面が輝いており、通常は水の中は見えにくくなっています。しかし角度を変えて真上から見たり、あるいは場所を変えて同じポイントをみたりすると、水の中を見ることができます。

これは、ありとあらゆる乱反射した光を、見えやすい視点に移動することによって自分に都合の良い方向の光のみが目に入るようにしているためです。この現象に対して、光の乱反射で見えにくいその場所であっても少し人為的に光を操作して、「ある一定方向に進む光」だけを取り出すようにしたものが偏光板です。一般に偏光板とされるものの多くは、かなり細かな「スリット」のついたフィルターのようなものであり、見た目は何の変哲もない透明または半透明はフィルムのようなものが多いです。

この偏光板を私たちが見るもの、たとえばメガネやサングラスあるいはテレビに取り付けることで肉眼に入ってくる光を都合の良い見えやすい光に制御することができます。様々な方向に進む光である乱反射光を一転方向の光に整える目的はいろいろありますが、やはりこうした偏光板を使う一番の理由は「対象物を見えやすくする」ということです。

偏光板の原理

私たちが目にしている世界は「光」によって構成されているといっても過言ではありません。私たちが目にするそのほとんどすべての視界は、直接太陽から降り注いでいるもの、あるいはそれが地上や空中の物質に反射したもので、いわゆる「日光」のことを「自然光」といったりします。一方では人工的な光もあり、これは蛍光灯や電球といったものから発せされるものです。

いずれにせよ、私たちの世界はこれらの様々な方向に散らばった乱反射光に満ち溢れており、この光とを科学的には「電磁波」としています。いわゆる光と言われているものには、可視光線のほかに赤外線、紫外線などがありますが、このほか電波も電磁波の一種であり、これらはひとつの「波」とされています。すべての光は波であり、こうした波を私たちの目がとらえ、「光」として感じているわけです。

こうした私たちが目にしている光はあらゆる方向からやってきます。太陽光は最初一定の方向にだけに注ぎますが、地上に届くまでに空中にある物質や地上にある物などで反射して、あらゆる方向にちらばるからです。そして、こうしたすべての方向の光が混ざった光を「全方位光」といいます。その波としての「揺れ」は、物理的に言うと進行方向に向かって360度平均的に「ミックス」された状態にあります。

しかし、光がどんな方向を持っていたとしても、ある装置で分析するとそれは直交する2つの成分に光を分けることができます。つまり、全方位光は、直交するたった二つの成分に分けることができるわけです。この縦横二つの成分に分けられた光をさらにスリットの入った「偏光板」という板に通します。すると、全方向に散らばっていた光を偏光板の機能によって、更に「ひとつの方向」に絞り込むことができます。

このように、偏光の原理とは、私たちの世界に降り注いでいる全方位光をを何等かの方法によって「ある方向を持った光」にすることであり、そのひとつの方法として「偏光板」というものがある、ということになります。

偏光板の仕組み

それでは、この偏光板の仕組みについてもう少し具体的にみていきましょう。これまでの説明のとおり、私たちが見ている光は「全方位」からやってくる波が混じり合った状態にあるものですが、この様々な方向に進む光を偏光板に通すと、ある一方向に進むの光の波だけを通過させることができ、その波以外の波=光をシャットアウトできます。

通常、人の目はあらゆる波である光を目にしており、裸眼のままではまぶしくてしょうがない、といったときにサングラスをかけるとまぶしさが軽減できます。しかし、普通のサングラスをかけても視界が暗くなるもののまだまぶしいといった状況もあり、それはたとえばドライブしているときのフロントガラスへの周囲の光の映り込みが気になるときなどです。

また釣りをしているときに海面からの太陽光の照り返しがきつい、ゴルフをしているときグリーンがまぶしい、といったこともあるでしょう。こうした乱反射光が気になる状況のとき、偏光板を組み合わせた偏光サングラスを使うと、一定方向の光だけを取り込むことができるため、そうした乱反射光のまぶしさを軽減できます。

つまり、反射光で溢れている周囲の光を偏光板を用いた偏光サングラスを使って一定方向に振動する光だけにして取り出します。この偏光板の機能によってさらにまぶしさが軽減できます。この偏光板によって通すことができる光の種類は、偏光板の素材やスリットの形状(隙間の大きさや幅そのほか)によっていろいろ操作できます。

普段から私たちが目にしている光の中には紫外線なども含まれていますが、この紫外線は人体にとって悪影響を及ぼす場合もあります。日焼けの原因になるのも紫外線ですが、とくに紫外線が目に入ると目にダメージを与える場合があります。このため、ある種の偏光板を使えば、目に入ってくる紫外線という光の波を軽減できます。

紫外線を偏光サングラスを使って遮断すれば、目に優しいだけでなく、また大きめのサングラスを用いることで、顔全体に降り注ぐ紫外線を軽減でき、お肌のシミやそばかすの軽減にもつながります。

偏光板の用途

偏光板の用途についてもう少しみていきましょう。今日、私たちの生活の多くの場で使われている偏光板ますが、最も多い使用ルートは液晶ディスプレイがあげられます。一般にその液晶ディスプレイの表面と裏面には、偏光板の一種である「偏光フィルター」が貼られています。テレビやパソコンの画面の光が目に届くまでには、揺れやゆがみ、色の変化といったものがあり、これらを偏光フィルターによってコントロールすることで、見やすい映像が表示できるようになっています。

また、最近ではどこの家庭にもDVDやCDプレーヤーがあるようですが、光磁気ディスクからのデータを読み取るためにもこの偏光技術が使われています。これらのディスクは、円盤型の情報保存器を回転させながらレーザー光などを当ててデータを読み取りますが、このとき反射してきた光をある種の偏光フィルターを使って制御し、必要なデータを読み取っています。

このほか良く使われているのが、カメラのレンズに装着する偏光フィルターです。この偏光板のフィルターをカメラに装着すると、空中や水面などで散らばっている反射光の光量をコントロールできます。このため、たとえば空をもっと青く透き通った色にして撮影したい、水面の反射を押させて水面下を見やすくしたいといったときに重宝します。

同様に、ウォータースポーツや釣りなどの際、船上で使用するサングラスに偏光板がよく使われます。とくに朝夕などには水面で太陽光が反射し、見づらくなるといったことが多いものですが、偏光サングラスを使うことでこうしたギラギラ感をかなり軽減することができます。また、このほかの利用としては「3D映画」があります。

立体的に映像を見ることができ人気が高い3D映像ですが、観客は専用のメガネを使わなければ立体映像を見ることができません。こうした3D映画は通常、左右それぞれの映像に偏光をかけて重ねて映写しており、これを見る観客は偏光板を取り付けたメガネを使うことで映画を見ることができます。左右微妙に異なる映像を偏光板で取り出すことで立体像として認識できるわけです。

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