JP2019190071A - 採光制御装置、採光システム及び採光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収める。【解決手段】採光制御装置２０は、光を採り入れる採光デバイス１００が設けられた空間の温度及び明るさを取得する第一取得部２１と、温度及び明るさの組み合わせと採光デバイス１００の制御内容との対応関係を定める複数のルールを記憶する記憶部２３と、採光デバイス１００が設けられた空間内の人を検知するためのセンサによる検知結果を取得する第二取得部２２と、検知結果に基づいて複数のルールからルールを選択する選択部２４と、選択部２４によって選択されたルールと、第一取得部２１によって取得された温度及び明るさとに基づいて、採光デバイス１００の制御内容を決定する決定部２５と、決定部２５によって決定された制御内容で、採光デバイス１００を制御する制御部２６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、採光制御装置、採光システム及び採光制御方法に関する。

従来、照度又は温度に応じて室内の光環境を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、遮光制御機能を備えた、熱的に快適な環境を作り出すシステムが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１３−１７８８９７号公報 特表２０１７−５３０３２４号公報

太陽光などの自然光を屋内に採り入れる場合、光だけでなく、熱も同時に採り入れられる。このため、採光が行われた場合には明るいけど暑いという状況になりうる。また、採光が行われない場合には涼しいけど暗いという状況になりうる。このように、従来のシステムでは、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができないという問題がある。

そこで、本発明は、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる採光制御装置、採光システム及び採光制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る採光制御装置は、光を採り入れる採光デバイスが設けられた空間の温度及び明るさを取得する第一取得部と、温度及び明るさの組み合わせと前記採光デバイスの制御内容との対応関係を定める複数のルールを記憶する記憶部と、前記採光デバイスが設けられた空間内の人を検知するためのセンサによる検知結果を取得する第二取得部と、前記検知結果に基づいて前記複数のルールからルールを選択する選択部と、前記選択部によって選択されたルールと、前記第一取得部によって取得された温度及び明るさとに基づいて、前記採光デバイスの制御内容を決定する決定部と、前記決定部によって決定された制御内容で、前記採光デバイスを制御する制御部とを備える。

また、本発明の一態様に係る採光システムは、上記採光制御装置と、前記採光デバイスとを備える。

また、本発明の一態様に係る採光制御方法は、光を採り入れる採光デバイスが設けられた空間の温度及び明るさを取得するステップと、前記採光デバイスが設けられた空間内の人を検知するためのセンサによる検知結果を取得するステップと、温度及び明るさの組み合わせと前記採光デバイスの制御内容との対応関係を定める複数のルールから、前記検知結果に基づいてルールを選択するステップと、選択されたルールと、取得された温度及び明るさとに基づいて、前記採光デバイスの制御内容を決定するステップと、決定された制御内容で、前記採光デバイスを制御するステップとを含む。

また、本発明の一態様は、上記採光制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。あるいは、当該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現することもできる。

本発明によれば、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる。

図１は、実施の形態に係る採光システムが適用される空間を示す図である。 図２は、実施の形態に係る採光システムの構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る採光制御装置の記憶部に記憶された明るさ優先ルールの一例を示す図である。 図４は、実施の形態に係る採光制御装置の記憶部に記憶された熱優先ルールの一例を示す図である。 図５は、実施の形態に係る採光システムの動作を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態に係る採光システムの動作において、ルールの選択処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態に係る採光デバイスの断面図である。 図８は、実施の形態に係る採光デバイスの一部を拡大して示す拡大断面図である。 図９Ａは、実施の形態に係る採光デバイスの無印加モード（透明状態）を説明するための拡大断面図である。 図９Ｂは、実施の形態に係る採光デバイスの電圧印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。 図１０は、実施の形態の変形例１に係る採光システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態の変形例２に係る採光制御装置が用いる切替情報の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る採光制御装置、採光システム及び採光制御方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、本明細書において、平行又は垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、矩形又は三角形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

また、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を鉛直方向とし、ｚ軸に垂直な方向（ｘｙ平面に平行な方向）を水平方向としている。なお、ｚ軸の正方向を鉛直上方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第一基板及び第二基板の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第一基板又は第二基板の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。

（実施の形態）
［概要］
まず、実施の形態に係る採光システムの概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る採光システム１（図２を参照）が適用される空間９０を示す図である。

採光システム１は、光Ｌの空間９０への採り入れを制御するシステムである。光Ｌは、太陽光などの自然光を含む光である。空間９０は、屋内の空間である。空間９０は、例えば建物の室内空間であるが、車などの移動体の室内空間であってもよい。

図１に示されるように、採光デバイス１００を介して空間９０内に光Ｌが採り入れられる。本実施の形態では、採光デバイス１００は、配光状態及び透明状態を切り替えることができる。配光状態は、入射する光を全反射によって曲げて出射させる状態である。例えば、配光状態では、図１に示されるように、斜め上方から斜め下方に向けて入射する光Ｌを全反射によって、斜め上方に向けて出射させる。透明状態は、入射する光を実質的に直進させる状態である。例えば、透明状態では、入射する光をそのまま（すなわち、進行方向を変化させずに）出射させる。なお、図１において、採光デバイス１００を通過する矢印は、光Ｌの進行方向を模式的に示している。

採光システム１では、空間９０内の人Ｕの検知結果に基づいて採光デバイス１００の制御内容が決定され、決定された制御内容で採光デバイス１００が制御される。具体的には、予め定められた複数のルールから検知結果に基づいてルールが選択され、選択されたルールに従って制御内容が決定される。複数のルールには、空間９０の明るさ（すなわち、光環境）を優先する第一ルールの一例である明るさ優先ルールと、空間９０の温度（すなわち、熱環境）を優先する第二ルールの一例である熱優先ルールとが含まれる。検知結果に基づいてルールを切り替えることができるので、例えば、人Ｕに採り入れた光Ｌが当たらないように光Ｌを採り入れることができ、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる。

［構成］
続いて、採光システム１の構成について、図１を適宜参照しながら図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る採光システム１の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、採光システム１は、センサ群１０と、採光制御装置２０と、採光デバイス１００とを備える。

センサ群１０は、空間９０の周辺環境の環境情報を収集するための１以上のセンサを含んでいる。具体的には、図２に示されるように、センサ群１０は、温度センサ１１と、照度センサ１２と、人感センサ１３とを備える。

温度センサ１１は、採光デバイス１００が設けられた空間の温度を測定する。採光デバイス１００が設けられた空間は、例えば空間９０であるが、空間９０の外側の空間であってもよい。つまり、温度センサ１１は、空間９０内の温度を測定してもよく、空間９０の外側の温度を測定してもよい。温度センサ１１は、測定した温度を示す温度情報を採光制御装置２０に出力する。

温度センサ１１は、人感センサ１３と同様に、複数の領域の温度を測定してもよい。例えば、温度センサ１１は、人感センサ１３の検知範囲１４ａ及び１４ｂ（図１を参照）の各々の温度を測定してもよい。

照度センサ１２は、採光デバイス１００が設けられた空間の照度を測定する。照度センサ１２は、空間９０内の照度を測定してもよく、空間９０の外側の照度を測定してもよい。照度センサ１２は、測定した照度を示す明るさ情報を採光制御装置２０に出力する。

照度センサ１２は、人感センサ１３と同様に、複数の領域の温度を測定してもよい。例えば、照度センサ１２は、人感センサ１３の検知範囲１４ａ及び１４ｂ（図１を参照）の各々の温度を測定してもよい。

人感センサ１３は、採光デバイス１００が設けられた空間内の人を検知する。具体的には、人感センサ１３は、採光デバイス１００によって光が採り入れられる空間９０内の人Ｕの位置を検知する。

例えば、人感センサ１３は、図１に示されるように、２つのセンサ１３ａ及び１３ｂを有する。センサ１３ａの検知範囲１４ａと、センサ１３ｂの検知範囲１４ｂとは互いに異なっている。検知範囲１４ａは、検知範囲１４ｂよりも採光デバイス１００に近い位置に設けられている。検知範囲１４ａと検知範囲１４ｂとは、一部が重なっていてもよい。

センサ１３ａ及び１３ｂの各々は、検知範囲内に人が存在する場合に、人が検知されたことを示すセンサ信号を検知結果として出力する。センサ１３ａ及び１３ｂの各々による検知は常時行われ、人が検知範囲１４ａ又は１４ｂに居る間、センサ信号が継続して出力される。センサ信号を出力したセンサを特定することで、空間９０内での人Ｕの位置を判別することができる。また、センサ信号が出力されている期間を計測することで、人Ｕの滞在時間を取得することができる。

人Ｕの位置の判別及び滞在時間の取得は、例えば採光制御装置２０によって行われるが、人感センサ１３が行ってもよい。具体的には、人感センサ１３は、検知した人Ｕの位置を示す位置情報、及び、人Ｕの滞在時間を示す時間情報を採光制御装置２０に出力してもよい。人感センサ１３は、例えば可視光カメラ又は赤外線カメラなどでもよい。人感センサ１３は、人Ｕまでの距離を測定する測距センサでもよい。これらによって、人Ｕの位置及び滞在時間を容易に取得することができる。

温度センサ１１、照度センサ１２及び人感センサ１３はそれぞれ、検知結果を採光制御装置２０に出力する。例えば、温度センサ１１、照度センサ１２及び人感センサ１３はそれぞれ、採光制御装置２０と通信を行うことで、検知結果を採光制御装置２０に出力する。

採光制御装置２０は、センサ群１０による検知結果に基づいて採光デバイス１００を制御する。図２に示されるように、採光制御装置２０は、第一取得部２１と、第二取得部２２と、記憶部２３と、選択部２４と、決定部２５と、制御部２６とを備える。

採光制御装置２０は、例えばマイコン（マイクロコンピュータ）などで実現される。採光制御装置２０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。第一取得部２１、第二取得部２２、記憶部２３、選択部２４、決定部２５及び制御部２６の各機能はそれぞれ、プロセッサによって実行されるソフトウェアで実現されてもよく、複数の回路素子を含む電子回路などのハードウェアで実現されてもよい。

第一取得部２１は、採光デバイス１００が設けられた空間の温度及び明るさを取得する。具体的には、第一取得部２１は、空間９０内の温度を示す温度情報を温度センサ１１から取得する。第一取得部２１は、空間９０内の照度を示す明るさ情報を照度センサ１２から取得する。第一取得部２１は、例えば無線通信又は有線通信を行う通信インタフェースである。

第二取得部２２は、空間９０内の人Ｕを検知するための人感センサ１３による検知結果を取得する。具体的には、第二取得部２２は、空間９０内の複数の位置における人の存在又は不在を示す検知結果を取得する。より具体的には、第二取得部２２は、第一領域における人の存在又は不在を示す第一検知結果と、第一領域よりも採光デバイス１００に近い第二領域における人の存在又は不在を示す第二検知結果とを取得する。

例えば、第一領域は、図１に示されるセンサ１３ｂの検知範囲１４ｂである。第一検知結果は、センサ１３ｂから出力されるセンサ信号の有無に相当する。第二領域は、図１に示されるセンサ１３ａの検知範囲１４ａである。第二検知結果は、センサ１３ａから出力されるセンサ信号の有無に相当する。

第二取得部２２は、センサ１３ａ及び１３ｂの各々から、人Ｕが検知された場合に出力されるセンサ信号を取得する。第二取得部２２は、取得したセンサ信号を出力したセンサがセンサ１３ａ及びセンサ１３ｂのいずれであるかを特定することで、人Ｕの領域毎の存在又は不在を判定することができる。なお、センサ信号には、各センサに固有の識別情報が含まれていてもよい。第二取得部２２は、センサ信号に含まれる識別情報からセンサを特定することができる。

記憶部２３は、温度及び明るさの組み合わせと採光デバイス１００の制御内容との対応関係を定める複数のルールを記憶する。記憶部２３は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又は半導体メモリなどの不揮発性記憶素子である。

複数のルールには、図３及び図４に示されるように、明るさ優先ルールと熱優先ルールとが含まれる。図３は、本実施の形態に係る採光制御装置２０の記憶部２３に記憶された明るさ優先ルールの一例を示す図である。図４は、本実施の形態に係る採光制御装置２０の記憶部２３に記憶された熱優先ルールの一例を示す図である。

図３及び図４に示されるように、例えば各行は互いに異なる複数の明るさ［ｌｘ］に対応し、各列は互いに異なる複数の温度［℃］に対応している。明るさと温度との組み合わせに制御内容が対応付けられている。制御内容は、例えば採光デバイス１００の光学状態で表される。図３及び図４において、「配光」は、採光デバイス１００の光学状態を配光状態にすることを意味する。「透明」は、採光デバイス１００の光学状態を透明状態にすることを意味する。「中間」は、採光デバイス１００の光学状態を配光状態と透明状態との中間の状態にすることを意味する。

本実施の形態では、採光デバイス１００の光学状態を調整することで、空間９０の領域毎に明るさ及び温度を調整することができる。例えば採光デバイス１００の光学状態が配光状態である場合、斜め上方から斜め下方に向けて採光デバイス１００に入射する光の一部は、全反射によって跳ね上げられて空間９０の天井面に照射される。天井面が照射されることで、空間９０を明るくすることができる。また、配光状態の場合は、空間９０の奥へ光を採り入れることができるので、空間９０の奥まで明るくすることができる。また、空間９０の奥へ光が採り入れられることで、空間９０の奥の温度が上昇しやすくなる。このように、採光デバイス１００の光学状態が配光状態である場合、空間９０の奥まで明るくすることができ、かつ、空間９０の奥を暖かくすることができる。

採光デバイス１００の光学状態が透明状態である場合、斜め上方から斜め下方に向けて採光デバイス１００に入射する光は実質的にそのまま斜め下方の床面に照射される。このため、空間９０の採光デバイス１００に近い領域（いわゆる窓際）では、床面又は机上の照度を高めることができる。また、光が採光デバイス１００をそのまま入射するので、温度上昇が起こりやすい。一方で、空間９０の奥にまで光が採り入れられないので、空間９０の奥の温度上昇を抑制することができる。このように、採光デバイス１００の光学状態が透明状態である場合、空間９０の採光デバイス１００に近い領域を明るくすることができ、かつ、当該領域を暖かくすることができる。

明るさ優先ルールでは、図３に示されるように、空間９０の明るさを所望の範囲にすることを優先して制御内容が対応付けられている。図３に示される例では、例えば明るさが４００ｌｘであり、空間９０が暗い場合、温度に関わらず、採光デバイス１００の光学状態を配光状態にする。これにより、光が採り入れられることによる空間９０の奥の温度上昇が起こり得るのを許容し、できるだけ多くの光を空間９０の奥に採り入れて空間９０の奥を明るくすることができる。一方で、例えば明るさが７００ｌｘであり、空間９０が明るい場合、温度に関わらず、採光デバイス１００の光学状態を透明状態にする。これにより、空間９０の明るさが十分に明るい場合には、空間９０の奥の温度上昇を抑制することができる。

熱優先ルールでは、図４に示されるように、空間９０のうち採光デバイス１００に近い領域（いわゆる窓際）の温度を所望の範囲にすることを優先して制御内容が対応付けられている。図４に示される例では、温度が１５℃であって低い場合には、明るさによらず、採光デバイス１００の光学状態を透明状態にする。これにより、採光デバイス１００をそのまま光が透過するので、空間９０に光とともに熱が採り込まれる。特に、採光デバイス１００に近い領域では、採り込まれた熱によって温度が上昇する。また、温度が３０℃であって高い場合には、明るさによらず、採光デバイス１００の光学状態を配光状態にする。これにより、直接床面に照射される光の量を減らすことができるので、空間９０の採光デバイス１００に近い領域では温度上昇を抑制することができる。

なお、図４に示す熱優先ルールは、採光デバイス１００に近い領域における温度の調整を重視したルールである。熱優先ルールは、採光デバイス１００の奥の温度の調整を重視したルールであってもよい。また、熱優先ルールは、空間９０の領域毎に複数設定され、記憶部２３に記憶されていてもよい。明るさ優先ルールについても同様であってもよい。

また、記憶部２３は、複数の明るさ優先ルール及び複数の熱優先ルールを記憶していてもよい。例えば、明るさ優先ルール及び熱優先ルールの組が、月日、季節（春、夏、秋、冬など）、時間帯（午前、日中、午後など）、採光デバイス１００の設置向き（東、西、南、北など）などに応じて予め複数定められて記憶部２３に記憶されていてもよい。

制御内容は、採光デバイス１００の光学状態ではなく、採光デバイス１００が有する一対の電極層間に印加する電圧値であってもよい。採光デバイス１００の詳細な構成及び光学状態については、後で説明する。

選択部２４は、第二取得部２２によって取得された検知結果に基づいて、記憶部２３に記憶された複数のルールからルールを選択する。具体的には、選択部２４は、採光デバイス１００から離れた第一領域の検知結果が人の存在を示す場合に、配光優先ルールを選択する。選択部２４は、採光デバイス１００に近い第二領域の検知結果が人の存在を示す場合に、熱優先ルールを選択する。選択部２４は、採光デバイス１００から離れた第一領域及び採光デバイス１００に近い第二領域の各々の検知結果が人の存在を示す場合に、熱優先ルールを選択する。つまり、選択部２４は、採光デバイス１００から離れた第二領域の人の存在又は不在によらず、採光デバイス１００に近い第一領域に人が検知された場合に、熱優先ルールを選択する。採光デバイス１００に近い第一領域では、採光デバイス１００を透過する光が直接人に当たるので、人が暑さ又は寒さを感じやすい。第一領域で人が検知された場合に、熱優先ルールを選択することで、第一領域に居る人の暑さ及び寒さを和らげ、快適な熱環境を形成することができる。

本実施の形態では、選択部２４は、検知結果に基づいて人の滞在時間を取得し、取得した滞在時間に基づいてルールを選択する。具体的には、選択部２４は、滞在時間が所定の閾値Ｔｈより大きい場合にルールを選択する。選択部２４は、滞在時間が閾値Ｔｈより小さい場合にはルールを選択しない。閾値Ｔｈは、例えば数秒〜数分である。これにより、人が第一領域又は第二領域を通過するだけの場合など、一定期間以上継続して居ない場合には、選択部２４は、ルールを選択しない。継続して人が存在する場合にはルールが選択されるので、当該人に合わせて快適な環境を形成することができる。

決定部２５は、選択部２４によって選択されたルールと、第一取得部２１によって取得された温度及び明るさとに基づいて、採光デバイス１００の制御内容を決定する。決定部２５は、例えば明るさ優先ルールが選択された場合、図３に示される明るさ優先ルールを参照して、温度及び明るさに対応する制御内容を決定する。決定部２５は、例えば熱優先ルールが選択された場合、図４に示される熱優先ルールを参照して、温度及び明るさに対応する制御内容を決定する。

なお、第一取得部２１によって取得された温度及び明るさの少なくとも一方の値が、ルールの各行又は各列に含まれない場合、取得された温度及び明るさに最も近い値を利用してもよい。あるいは、取得された温度及び明るさに応じて、制御内容を補間してもよい。

制御部２６は、決定部２５によって決定された制御内容で採光デバイス１００を制御する。具体的には、制御部２６は、採光デバイス１００が有する一対の電極層間に電圧を印加する。印加される電圧の値に応じて、採光デバイス１００の光学状態が変化する。詳細については、後で説明する。

採光デバイス１００は、配光状態及び透明状態になりうる光学デバイスである。本実施の形態では、採光デバイス１００は、配光状態と透明状態との中間の状態にも変更可能である。採光デバイス１００の具体的な構成については、後で説明する。

［動作］
続いて、本実施の形態に係る採光システム１の動作について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る採光システム１の動作を示すフローチャートである。図５に示される動作は、主に採光制御装置２０によって行われる。

図５に示されるように、採光制御装置２０は、人感センサ１３によって人が検知されるまで待機する（Ｓ１０でＮｏ）。人感センサ１３によって人が検知された場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、第二取得部２２は、人感センサ１３による検知結果を取得する。選択部２４は、第二取得部２２によって取得された検知結果に基づいてルールを選択する（Ｓ１２）。具体的な選択処理は、例えば図６に示されるフローチャートに沿って実行される。

図６は、本実施の形態に係る採光システム１の動作において、ルールの選択処理の一例を示すフローチャートである。図６に示されるように、選択部２４は、検知結果に基づいて人が滞在しているか否かを判定する（Ｓ２０）。具体的には、選択部２４は、検知結果に基づいて人の滞在時間を取得し、取得した滞在時間が所定の閾値Ｔｈより長いか短いかを判定する。滞在時間が閾値Ｔｈより短い場合（Ｓ２０でＮｏ）、選択部２４は、ルールを選択せずに選択処理が終了される。なお、ルールが選択されなかった場合、すでに選択中のルールがあれば、当該ルールがそのまま維持される。

滞在時間が閾値Ｔｈより長い場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、選択部２４は、検知結果に基づいて、採光デバイス１００に近い位置で人が検知されたか、採光デバイス１００から遠いい位置で人が検知されたかを判定する（Ｓ２２）。具体的には、選択部２４は、第二取得部２２が取得したセンサ信号がセンサ１３ａ及び１３ｂのいずれから出力されたかを判定する。

採光デバイス１００に近い位置で人が検知された場合（Ｓ２２で“近い”）、選択部２４は、熱優先ルールを選択する（Ｓ２４）。また、採光デバイス１００に近い位置と遠い位置との両方で人が検知された場合（Ｓ２２で“両方”）も同様に、選択部２４は、熱優先ルールを選択する。採光デバイス１００から遠い位置で人が検知された場合（Ｓ２２で“遠い”）、選択部２４は、明るさ優先ルールを選択する（Ｓ２６）。

図５に戻り、ルールが選択された後、第一取得部２１は、温度及び明るさを取得する（Ｓ１４）。具体的には、第一取得部２１は、温度センサ１１から温度情報を取得し、かつ、照度センサ１２から明るさ情報を取得する。なお、温度及び明るさの取得は、ルールの選択前に行われてもよい。

次に、決定部２５は、第一取得部２１によって取得された温度及び明るさに基づいて制御内容を決定し、制御部２６は、決定された制御内容で採光デバイス１００を制御する（Ｓ１６）。

［採光デバイスの構成］
続いて、採光デバイス１００の具体的な構成について、図７及び図８を用いて詳細に説明する。

図７は、本実施の形態に係る採光デバイス１００の断面図である。図８は、本実施の形態に係る採光デバイス１００の一部を拡大して示す拡大断面図であり、図７の一点鎖線で囲まれる領域ＶＩＩＩを拡大して示している。

採光デバイス１００は、採光デバイス１００に入射する光を制御する光学デバイスである。具体的には、採光デバイス１００は、採光デバイス１００に入射する光の進行方向を変更して（つまり、配光して）出射させることができる配光素子である。

図７及び図８に示されるように、採光デバイス１００は、入射する光を透過するように構成されており、第一基板１１０と、第二基板１２０と、配光層１３０と、第一電極層１４０と、第二電極層１５０とを備える。

なお、第一電極層１４０の配光層１３０側の面には、第一電極層１４０と配光層１３０の凹凸構造層１３１とを密着させるための密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、透光性の接着シート、又は、一般的にプライマーと称される樹脂材料などである。

採光デバイス１００は、対をなす第一基板１１０及び第二基板１２０の間に、第一電極層１４０、配光層１３０及び第二電極層１５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。なお、第一基板１１０と第二基板１２０との間の距離を保つために、粒子状の複数のスペーサが面内に分散されていてもよく、柱状の構造が形成されてもよい。

採光デバイス１００は、例えば建物の窓に設置することで、配光機能付き窓として実現することができる。採光デバイス１００は、例えば、粘着層を介して既存の窓ガラスなどの透明基材に貼り付けられて使用される。あるいは、採光デバイス１００は、建物の窓そのものとして利用されてもよい。採光デバイス１００は、例えば、第一基板１１０が屋外側で、第二基板１２０が屋内側になり、かつ、図８に示される凸部１３３の第一側面１３５が下側（床側）に面し、第二側面１３６が上側（天井側）に面するように配置されている。

採光デバイス１００では、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加される電圧によって、配光層１３０の屈折率可変層１３２の屈折率が変化する。これにより、凹凸構造層１３１と屈折率可変層１３２との界面に屈折率の差が生じ、当該界面による光の屈折及び反射（全反射）を利用して光が配光される。例えば、斜め下方に向けて入射する光の少なくとも一部は、凸部１３３によって斜め上方に向けて出射される。

第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加される電圧の大きさに応じて、採光デバイス１００は、透明状態及び配光状態が切り替わる。また、採光デバイス１００は、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加される電圧の大きさに応じて、配光状態における光の配光方向（進行方向）が変化する。

以下、採光デバイス１００の各構成部材について、図７及び図８を参照して詳細に説明する。

＜第一基板及び第二基板＞
第一基板１１０及び第二基板１２０は、透光性を有する基材である。第一基板１１０及び第二基板１２０としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。

ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラスなどが挙げられる。樹脂基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）又はエポキシなどの樹脂材料が挙げられる。ガラス基板は、光透過率が高く、かつ、水分の透過性が低いという利点がある。一方、樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。

第一基板１１０と第二基板１２０とは、同じ材料で構成されていてもよく、あるいは、異なる材料で構成されていてもよい。また、第一基板１１０及び第二基板１２０は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。本実施の形態において、第一基板１１０及び第二基板１２０は、ＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。

第二基板１２０は、第一基板１１０に対向する対向基板であり、第一基板１１０に対向する位置に配置される。第一基板１１０と第二基板１２０とは、例えば、１μｍ〜１０００μｍなどの所定距離を空けて平行に配置されている。第一基板１１０と第二基板１２０とは、互いの端部外周に額縁状に形成された接着剤などのシール樹脂によって接着されている。

なお、第一基板１１０及び第二基板１２０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形などの矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。

＜配光層＞
図７及び図８に示されるように、配光層１３０は、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に配置される。配光層１３０は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層１３０は、入射した光を配光する。つまり、配光層１３０は、配光層１３０を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。

配光層１３０は、凹凸構造層１３１と、屈折率可変層１３２とを有する。本実施の形態では、凹凸構造層１３１と屈折率可変層１３２との界面で光が反射されることにより、採光デバイス１００を透過する光の、鉛直方向に対する進行方向が曲げられる。

＜凹凸構造層＞
凹凸構造層１３１は、屈折率可変層１３２の表面（界面）を凹凸にするために設けられた微細形状層である。凹凸構造層１３１は、図８に示されるように、複数の凸部１３３と、複数の凹部１３４とを有する。

具体的には、凹凸構造層１３１は、マイクロオーダーサイズの複数の凸部１３３によって構成された凹凸構造体である。複数の凸部１３３の間が、複数の凹部１３４である。すなわち、隣り合う２つの凸部１３３の間が、１つの凹部１３４である。図８に示される例では、複数の凸部１３３が個々に分離された例を示しているが、これに限らない。複数の凸部１３３は根元（第一電極層１４０側）で個々に接続されていてもよい。また、例えば、複数の凸部１３３と第一電極層１４０との間に凸部１３３の基台となる層（膜）状の基台部が設けられていてもよい。

複数の凸部１３３は、第一基板１１０の主面（第一電極層１４０が設けられた面）に平行なｚ軸方向に並んで配置された複数の凸部である。すなわち、本実施の形態では、ｚ軸方向は、複数の凸部１３３の並び方向である。

本実施の形態では、複数の凸部１３３は、その並び方向に直交する方向に延在する長尺の凸状である。具体的には、複数の凸部１３３は、ｘ軸方向に延びたストライプ状に形成されている。複数の凸部１３３の各々は、ｘ軸方向に沿って直線状に延びている。例えば、複数の凸部１３３の各々は、第一電極層１４０に対して横倒しに配置された三角柱である。

図８に示されるように、複数の凸部１３３の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。具体的には、複数の凸部１３３の各々の断面形状は、第一基板１１０から第二基板１２０に向かう方向に沿って先細りのテーパ形状である。本実施の形態では、凸部１３３のｙｚ断面における断面形状は、採光デバイス１００の厚み方向に沿って先細る三角形であるが、これに限らない。凸部１３３の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。複数の凸部１３３の形状は、互いに同じであるが、異なっていてもよい。

なお、台形又は三角形には、頂点が丸みを帯びた台形又は三角形も含まれる。また、台形又は三角形には、各辺が完全に直線ではない場合、例えば、各辺の長さの数％程度の変位で僅かに屈曲している場合、又は、微小な凹凸が含まれる場合も含まれる。

本実施の形態では、図８に示されるように、複数の凸部１３３の各々は、第一側面１３５及び第二側面１３６を有する。第一側面１３５及び第二側面１３６は、ｚ軸方向に交差する面である。第一側面１３５及び第二側面１３６の各々は、ｙ軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面である。第一側面１３５及び第二側面１３６の間隔、すなわち、凸部１３３の幅は、第一基板１１０から第二基板１２０に向かって漸次小さくなっている。

第一側面１３５は、例えば、ｚ軸が鉛直方向に一致するように採光デバイス１００を配置した場合に、凸部１３３を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側に面する側面である。第一側面１３５は、入射光を屈折させる屈折面である。

第二側面１３６は、例えば、ｚ軸が鉛直方向に一致するように採光デバイス１００を配置した場合に、凸部１３３を構成する複数の側面のうち、鉛直上方側に面する側面である。第二側面１３６は、入射光を反射させる反射面である。ここでの反射は、全反射であり、第二側面１３６は、全反射面として機能する。

第一側面１３５の傾斜角及び第二側面１３６の傾斜角は、例えば０°以上２５°以下の範囲である。言い換えると、凸部１３３の断面形状である台形又は三角形の２つの底角はそれぞれ、６５°以上９０°以下である。あるいは、２つの底角の少なくとも一方は、６５°より小さくてもよい。第一側面１３５の傾斜角と第二側面１３６の傾斜角とは、互いに異なっていてもよく、等しくてもよい。

複数の凸部１３３の幅（ｚ軸方向の長さ）は、例えば１μｍ〜２０μｍであり、好ましくは１０μｍ以下であるが、これに限らない。また、隣り合う２つの凸部１３３の間隔は、例えば、０μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。複数の凸部１３３の各々の高さは、例えば２μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。複数の凸部１３３には、高さ及び幅の少なくとも一方が互いに異なる凸部が含まれていてもよい。

凹凸構造層１３１の材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などの光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。凹凸構造層１３１は、例えば、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成形又はナノインプリントなどによって形成することができる。凹凸構造層１３１は、例えば、緑色光に対する屈折率が１．５のアクリル樹脂を用いて断面が台形の凹凸構造を、モールド型押しにより形成することができる。

なお、複数の凸部１３３は、ｘ軸方向に沿って蛇行しながら延びていてもよい。例えば、複数の凸部１３３は、波線のストライプ状に形成されていてもよい。波線は、例えば、正弦波又は三角波であるが、これに限らない。例えば、波線は、複数の円弧又は楕円弧が連結された波線であってもよい。

＜屈折率可変層＞
屈折率可変層１３２は、複数の凸部１３３の間（すなわち、凹部１３４）を充填するように設けられている。具体的には、屈折率可変層１３２は、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に形成される隙間を埋めるように配置されている。なお、図８に示されるように、凸部１３３の先端部と第二電極層１５０とが離れている場合、屈折率可変層１３２は、凹部１３４だけでなく、凸部１３３の先端部と第二電極層１５０との間の隙間を埋めるように配置される。

屈折率可変層１３２は、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層１３２は、電極間に電圧が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、制御装置（図示せず）などによって、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間には直流電圧が印加される。

図８に示されるように、屈折率可変層１３２は、絶縁性液体１３７と、絶縁性液体１３７に含まれるナノ粒子１３８とを有する。屈折率可変層１３２は、無数のナノ粒子１３８が絶縁性液体１３７に分散されたナノ粒子分散層である。

絶縁性液体１３７は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質としてナノ粒子１３８が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体１３７としては、例えば、屈折率（溶媒屈折率）が約１．３〜約１．６の材料を用いることができる。本実施の形態では、屈折率が約１．４の絶縁性液体１３７を用いている。

なお、絶縁性液体１３７の動粘度は、１００ｍｍ^２／ｓ程度であるとよい。また、絶縁性液体１３７は、低誘電率（例えば、凹凸構造層１３１の誘電率以下）で、非引火性（例えば、引火点が２５０℃以上の高引火点）及び低揮発性を有してもよい。具体的には、絶縁性液体１３７は、脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤などの炭化水素、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物などである。一例として、絶縁性液体１３７は、フッ化炭化水素などのハロゲン化炭化水素である。なお、絶縁性液体１３７としては、シリコーンオイルなどを用いることもできる。

ナノ粒子１３８は、絶縁性液体１３７に複数分散されている。ナノ粒子１３８は、粒径がナノオーダサイズの微粒子である。具体的には、入射光の波長をλとすると、ナノ粒子１３８の粒径は、λ／４以下であるとよい。ナノ粒子１３８の粒径をλ／４以下にすることで、ナノ粒子１３８による光散乱を少なくして、ナノ粒子１３８と絶縁性液体１３７との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子１３８の粒径は、小さい程よく、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは、数ｎｍ〜数十ｎｍである。

ナノ粒子１３８は、例えば、高屈折率材料によって構成されている。具体的には、ナノ粒子１３８の屈折率は、絶縁性液体１３７の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子１３８の屈折率は、凹凸構造層１３１の屈折率よりも高い。

ナノ粒子１３８としては、例えば、金属酸化物微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子１３８は、透過率が高い材料で構成されていてもよい。本実施の形態では、ナノ粒子１３８として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）によって構成された屈折率が２．１の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子１３８は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン（ＴｉＯ_２：屈折率２．５）などによって構成されていてもよい。

また、ナノ粒子１３８は、帯電している荷電粒子である。例えば、ナノ粒子１３８の表面を修飾することで、ナノ粒子１３８を正（プラス）又は負（マイナス）に帯電させることができる。本実施の形態において、ナノ粒子１３８は、正（プラス）に帯電している。

このように構成された屈折率可変層１３２では、帯電したナノ粒子１３８が絶縁性液体１３７の全体に分散されている。本実施の形態では、一例として、ナノ粒子１３８として屈折率が２．１のジルコニア粒子を用いて、溶媒屈折率が約１．４の絶縁性液体１３７に分散させたものを屈折率可変層１３２としている。

また、屈折率可変層１３２の全体の屈折率（平均屈折率）は、ナノ粒子１３８が絶縁性液体１３７内に均一に分散された状態において、凹凸構造層１３１の屈折率と略同一に設定されており、本実施の形態では、約１．５である。なお、屈折率可変層１３２の全体の屈折率は、絶縁性液体１３７に分散するナノ粒子１３８の濃度（量）を調整することによって変えることができる。詳細は後述するが、ナノ粒子１３８の量は、例えば、凹凸構造層１３１の凹部１３４に埋まる程度である。この場合、絶縁性液体１３７に対するナノ粒子１３８の濃度は、約１０％〜約３０％である。

絶縁性液体１３７中に分散するナノ粒子１３８は帯電しているので、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に電圧が印加された場合、ナノ粒子１３８は、ナノ粒子１３８が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体１３７中を泳動し、絶縁性液体１３７内で偏在する。本実施の形態では、ナノ粒子１３８は、プラスに帯電しているので、第一電極層１４０及び第二電極層１５０のうち負極側の電極層に引き寄せられる。

これにより、屈折率可変層１３２内のナノ粒子１３８の粒子分布が変化して屈折率可変層１３２内にナノ粒子１３８の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層１３２内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層１３２の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層１３２は、主に可視光帯域の光に対する屈折率を調整することができる屈折率調整層として機能する。

屈折率可変層１３２は、例えば、第一電極層１４０及び凹凸構造層１３１が形成された第一基板１１０と、第二電極層１５０が形成された第二基板１２０との各々の端部外周をシール樹脂で封止した状態で、屈折率可変材料を真空注入法で注入することで形成される。あるいは、屈折率可変層１３２は、第一基板１１０の第一電極層１４０及び凹凸構造層１３１上に屈折率可変材料を滴下した後に、第二電極層１５０が形成された第二基板１２０を貼り合わせることで形成されてもよい。本実施の形態では、屈折率可変材料は、ナノ粒子１３８が分散された絶縁性液体１３７である。ナノ粒子１３８が分散された絶縁性液体１３７が第一基板１１０と第二基板１２０との間に封止されている。屈折率可変層１３２の厚さは、例えば１μｍ〜１０００μｍであるが、これに限らない。

＜第一電極層及び第二電極層＞
図７及び図８に示されるように、第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、電気的に対となっている。第一電極層１４０と第二電極層１５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第一基板１１０と第二基板１２０との間に、互いに対向するように配置されている。具体的には、第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、配光層１３０を挟むように配置されている。

第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、透光性を有し、入射した光を透過する。第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、例えば透明導電層である。透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）若しくはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明金属酸化物、銀ナノワイヤ若しくは導電性粒子などの導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜などの金属薄膜などを用いることができる。なお、第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、これらの単層構造でよく、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）でもよい。本実施の形態では、第一電極層１４０及び第二電極層１５０はそれぞれ、厚さ１００ｎｍのＩＴＯである。

第一電極層１４０は、第一基板１１０と凹凸構造層１３１との間に配置されている。具体的には、第一電極層１４０は、第一基板１１０の配光層１３０側の面に形成されている。

一方、第二電極層１５０は、屈折率可変層１３２と第二基板１２０との間に配置されている。具体的には、第二電極層１５０は、第二基板１２０の配光層１３０側の面に形成されている。

なお、第一電極層１４０及び第二電極層１５０は、例えば、外部電源との電気接続が可能となるように構成されている。例えば、外部電源に接続するための電極パッドなどが、第一電極層１４０及び第二電極層１５０の各々から引き出されて第一基板１１０及び第二基板１２０に形成されていてもよい。

第一電極層１４０及び第二電極層１５０はそれぞれ、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより、ＩＴＯなどの導電膜を成膜することで形成される。

＜採光デバイスの動作及び光学状態＞
続いて、採光デバイス１００の動作及び光学状態について説明する。

まず、透明状態（無印加モード）について図９Ａを用いて説明する。図９Ａは、本実施の形態に係る採光デバイス１００の無印加モード（透明状態）を説明するための拡大断面図である。また、図９Ａには、採光デバイス１００に対して斜めに入射する光Ｌの経路を矢印で示している。

図９Ａにおいて、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間には電圧が印加されていない。具体的には、第一電極層１４０と第二電極層１５０とは、互いに等電位となっている。この場合、ナノ粒子１３８は、いずれの電極層にも引き寄せられないので、絶縁性液体１３７の全体に亘って分散された状態となる。

本実施の形態では、ナノ粒子１３８が絶縁性液体１３７の全体に分散された状態の屈折率可変層１３２の屈折率は、上述したように、約１．５である。また、凹凸構造層１３１の凸部１３３の屈折率は、約１．５である。つまり、複数の凸部１３３と、屈折率可変層１３２とは、屈折率が同等になる。したがって、配光層１３０の全体で、屈折率が均一になる。

このため、図９Ａに示されるように、斜め上方から斜め下方に向けて光Ｌが入射した場合、屈折率可変層１３２と凹凸構造層１３１との界面には屈折率差がないので、光が真っ直ぐに進行する。つまり、ｙｚ断面において、光Ｌの入射角と出射角とは、実質的に同じになる。

このように、採光デバイス１００は、入射した光を実質的にそのまま（進行方向を変えることなく）透過させる透明状態になる。

なお、光Ｌは、実際には、第一基板１１０に入射するとき、第二基板１２０から出射するとき、第一基板１１０と第一電極層１４０との界面を通過するとき、及び、第二電極層１５０と第二基板１２０との界面を通過するとき、などの通過する媒体が変化するときに屈折するが、図９Ａには図示していない。後述する図９Ｂにおいても同様である。

次に、配光状態（電圧印加モード）について説明する。図９Ｂは、本実施の形態に係る採光デバイス１００の電圧印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。また、図９Ｂには、採光デバイス１００に対して斜めに入射する光Ｌの経路を太線の矢印で示している。

図９Ｂにおいて、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に所定の電圧が印加されている。例えば、第一電極層１４０と第二電極層１５０とには、数十Ｖ程度の電位差の電圧が印加されている。これにより、屈折率可変層１３２では、帯電したナノ粒子１３８が、ナノ粒子１３８が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体１３７内を泳動する。つまり、ナノ粒子１３８は、絶縁性液体１３７内を電気泳動する。

図９Ｂに示す例では、第二電極層１５０は、第一電極層１４０よりも高電位になっている。このため、プラスに帯電したナノ粒子１３８は、第一電極層１４０に向かって泳動し、凹凸構造層１３１の凹部１３４に入り込んで集積していく。

このように、ナノ粒子１３８が屈折率可変層１３２内の凹凸構造層１３１側に偏在することで、ナノ粒子１３８の粒子分布が変化し、屈折率可変層１３２内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、図９Ｂに示されるように、屈折率可変層１３２内でナノ粒子１３８の濃度分布が形成される。

例えば、凹凸構造層１３１側の第一領域１３２ａでは、ナノ粒子１３８の濃度が高くなり、第二電極層１５０側の第二領域１３２ｂでは、ナノ粒子１３８の濃度が低くなる。したがって、第一領域１３２ａと第二領域１３２ｂとには、屈折率差が生じる。

本実施の形態では、ナノ粒子１３８の屈折率が絶縁性液体１３７の屈折率よりも高い。このため、ナノ粒子１３８の濃度が高い第一領域１３２ａの屈折率は、ナノ粒子１３８の濃度が低い、すなわち、絶縁性液体１３７の割合が多い第二領域１３２ｂの屈折率よりも高くなる。例えば、第一領域１３２ａの屈折率は、ナノ粒子１３８の濃度に応じて約１．５より大きい値〜約１．８になる。第二領域１３２ｂの屈折率は、ナノ粒子１３８の濃度に応じて約１．４〜約１．５より小さい値になる。

複数の凸部１３３の屈折率が約１．５であるので、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に電圧が印加されている場合、凸部１３３と第一領域１３２ａとの間には、屈折率差が生じる。このため、図９Ｂに示すように、斜め方向から光Ｌが入射した場合、入射した光Ｌは、凸部１３３の第一側面１３５で屈折した後、第二側面１３６で全反射される。

これにより、図９Ｂに示されるように、垂直断面において、光Ｌの入射角と出射角とが異なる。例えば、斜め上方から斜め下方に向けて入射した光Ｌは、斜め上方に向けて採光デバイス１００から出射される。

このように、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に所定の電圧が印加された場合に、複数の凸部１３３の各々と屈折率可変層１３２との界面に屈折率差が発生し、配光層１３０に入射する光の進行方向が曲げられる。つまり、採光デバイス１００は、入射した光を、その進行方向を曲げて透過させる配光状態になる。

また、印加する電圧の大きさによってナノ粒子１３８の凝集の程度を変化させることができる。ナノ粒子１３８の凝集の程度によって屈折率可変層１３２の屈折率が変化する。このため、凸部１３３の第一側面１３５及び第二側面１３６（界面）における屈折率の差を変化させることで、配光方向を変化させることも可能である。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る採光制御装置２０は、光を採り入れる採光デバイス１００が設けられた空間の温度及び明るさを取得する第一取得部２１と、温度及び明るさの組み合わせと採光デバイス１００の制御内容との対応関係を定める複数のルールを記憶する記憶部２３と、採光デバイス１００が設けられた空間内の人Ｕを検知するための人感センサ１３による検知結果を取得する第二取得部２２と、検知結果に基づいて複数のルールからルールを選択する選択部２４と、選択部２４によって選択されたルールと、第一取得部２１によって取得された温度及び明るさとに基づいて、採光デバイス１００の制御内容を決定する決定部２５と、決定部２５によって決定された制御内容で、採光デバイス１００を制御する制御部２６とを備える。

これにより、人感センサ１３による検知結果に基づいてルールが選択され、選択されたルールと温度及び明るさとに基づいて制御内容が決定されるので、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる。

また、例えば、第二取得部２２は、第一領域（例えば検知範囲１４ｂ）における人の存在又は不在を示す第一検知結果と、第一領域よりも採光デバイス１００に近い第二領域（例えば検知範囲１４ａ）における人の存在又は不在を示す第二検知結果とを取得する。

これにより、採光デバイス１００に近い位置と採光デバイス１００から離れた位置との２ヶ所で人の存在又は不在を判定することができるので、検知された人の位置に応じた制御内容を決定することができる。このため、人の位置に基づいて快適な光環境及び熱環境を実現することができる。

また、例えば、複数のルールは、空間の明るさを優先する明るさ優先ルールを含む。選択部２４は、第一検知結果が人の存在を示す場合に、明るさ優先ルールを選択する。

これにより、採光デバイス１００から離れた位置に人が検知された場合には明るさが優先されるので、採光デバイス１００から離れた位置を明るくすることができる。

また、例えば、複数のルールは、空間の温度を優先する熱優先ルールを含む。選択部２４は、第二検知結果が人の存在を示す場合に、熱優先ルールを選択する。

これにより、採光デバイス１００に近い位置に人が検知された場合には温度が優先されるので、採光デバイス１００に近い位置に居る人にとって快適な熱環境を実現することができる。なお、快適な熱環境とは、人にとって暑すぎず、かつ、寒すぎない範囲であり、例えば、温度が２０℃〜２５℃などの所望の範囲内に維持された環境である。温度の範囲は、個人毎に個別に設定されてもよい。

また、例えば、複数のルールは、空間の温度を優先する熱優先ルールを含む。選択部２４は、第一検知結果及び第二検知結果の各々が人の存在を示す場合に、熱優先ルールを選択する。

採光デバイス１００に近い位置に居る人には、光が直接照射されやすく、暑いと感じやすくなる。採光デバイス１００に近い位置と遠い位置との両方で人が検知された場合には温度が優先されるので、採光デバイス１００に近い位置に居る人にとって快適な熱環境を実現することができる。

また、例えば、選択部２４は、検知結果に基づいて人の滞在時間を取得し、取得した滞在時間に基づいてルールを選択する。

これにより、例えば、採光デバイス１００の近くを通過するだけの人に合わせて制御内容が変更されないようにすることができる。

また、例えば、採光デバイス１００は、透光性を有する第一基板１１０と、第一基板１１０に対向して配置された、透光性を有する第二基板１２０と、第一基板１１０と第二基板１２０との間に互いに対向して配置された、透光性を有する第一電極層１４０及び第二電極層１５０と、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に配置された配光層１３０とを備える。配光層１３０は、複数の凸部１３３を有する凹凸構造層１３１と、複数の凸部１３３間を充填するように配置され、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層１３２とを含んでいる。決定部２５は、第一電極層１４０及び第二電極層１５０間に印加する電圧を制御内容として決定する。

これにより、電極層間に印加する電圧を調整することにより、採光デバイス１００の光学状態を容易に変更することができる。物理的な駆動機構を必要としないので、省エネルギー、かつ、静音動作が可能になる。

また、本実施の形態に係る採光システム１は、採光制御装置２０と、採光デバイス１００とを備える。

これにより、上述した採光制御装置２０と同様に、人感センサ１３による検知結果に基づいてルールが選択され、選択されたルールと温度及び明るさとに基づいて制御内容が決定されるので、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる。

また、本実施の形態に係る採光制御方法は、光を採り入れる採光デバイス１００が設けられた空間の温度及び明るさを取得するステップと、採光デバイス１００が設けられた空間内の人を検知するための人感センサ１３による検知結果を取得するステップと、温度及び明るさの組み合わせと採光デバイス１００の制御内容との対応関係を定める複数のルールから、検知結果に基づいてルールを選択するステップと、選択されたルールと、取得された温度及び明るさとに基づいて、採光デバイス１００の制御内容を決定するステップと、決定された制御内容で、採光デバイス１００を制御するステップとを含む。

これにより、上述した採光制御装置２０と同様に、人感センサ１３による検知結果に基づいてルールが選択され、選択されたルールと温度及び明るさとに基づいて制御内容が決定されるので、光環境と熱環境との両方を所望の範囲内に収めることができる。

（変形例）
以下では、上記実施の形態の変形例について図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を適宜省略又は簡略化する。

［変形例１］
図１０は、実施の形態の変形例１に係る採光システム２０１の構成を示すブロック図である。図１０に示されるように、採光システム２０１は、実施の形態に係る採光システム１と比較して、採光制御装置２０の代わりに採光制御装置２２０を備える点が相違する。採光制御装置２２０は、実施の形態に係る採光制御装置２０と比較して、制御部２６の代わりに制御部２２６を備え、新たに操作受付部２２７と、学習部２２８とを備える。

制御部２２６は、制御部２６と同様に、採光デバイス１００を制御する。本変形例では、制御部２２６はさらに、採光デバイス１００の制御内容を示す指示が操作受付部２２７によって取得された場合に、指示が示す制御内容で採光デバイス１００を制御する。制御部２２６は、例えば、決定部２５で決定された制御内容よりも、操作受付部２２７によって取得された指示が示す制御内容を優先する。

操作受付部２２７は、ユーザからの入力を受け付けることで、採光デバイス１００の制御内容を示すユーザ指示を取得する。操作受付部２２７は、例えば、タッチパネルディスプレイ又は物理的な入力ボタンなどのユーザインタフェースで実現される。例えば、操作受付部２２７は、透明状態、配光状態及び中間状態などの複数の光学状態を選択肢としてユーザに提示し、提示された選択肢に対するユーザの選択をユーザ指示として取得する。

これにより、例えば、決定部２５で決定された制御内容に基づいて採光デバイス１００の光学状態が透明状態になった場合であっても、ユーザは、採光デバイス１００の光学状態を配光状態にすることができる。つまり、ユーザは、採光デバイス１００の光学状態を自身の好みに合わせて変更することができる。

学習部２２８は、操作受付部２２７が受け付けたユーザ指示に基づいた機械学習を行う。具体的には、学習部２２８は、制御部２２６がユーザ指示に基づいて採光デバイス１００の光学状態を変更した場合、変更時点での明るさ、照度及び人（ユーザ）の位置、並びに、変更後の光学状態及び変更前の光学状態などを関連付けて蓄積し、蓄積したデータを用いた機械学習を行う。学習部２２８は、機械学習の結果に基づいて記憶部２３に記憶されたルールを更新する。

以上のように、本変形例に係る採光制御装置２２０は、ユーザからの入力を受け付けることで、採光デバイス１００の制御内容を示す指示を取得する操作受付部２２７を備える。制御部２２６は、操作受付部２２７によって指示が取得された場合、指示が示す制御内容で採光デバイス１００を制御する。

これにより、ユーザ指示が示す制御内容で採光デバイス１００を制御することができる。このため、例えば、決定部２５によって決定された制御内容（採光デバイス１００の光学状態）が気に入らない場合であっても、ユーザは自身の好みに合わせた光学状態に変更することができる。

また、ユーザ指示に基づく機械学習を行うことで、記憶部２３に記憶された複数のルールをユーザの好みに合ったルールに更新することができる。したがって、ユーザが採光デバイス１００の光学状態を変更するための操作をしなくても、ユーザの望む光学状態が実現されやすくなる。

［変形例２］
実施の形態では、人の検知結果に基づいて複数のルールから１つのルールが選択される例を示したが、本変形例では、人の検知結果に基づいて複数のルールが選択される。複数のルールは、経時的に変更される。本変形例に係る選択部２４は、人の検知結果に基づいて切替情報を選択し、選択した切替情報に基づいて複数のルールを経時的に切り替えて選択する。

図１１は、実施の形態の変形例２に係る採光制御装置が用いる切替情報の一例を示す図である。切替情報は、複数のルールを経時的に切り替えて選択するための情報である。切替情報は、例えば記憶部２３に記憶されている。

図１１に示される切替情報では、一定期間内において、熱優先ルールと明るさ優先ルールとの各々を選択する時間の割合が定められている。第一切替情報では、熱優先ルールの時間割合がα（なお、０≦α≦１）であり、明るさ優先ルールの時間割合が１−αである。第二切替情報では、熱優先ルールの時間割合がβ（なお、０≦β≦１）であり、明るさ優先ルールの時間割合が１−βである。

ここで、βは、αより小さい。つまり、第二切替情報では、第一切替情報に比べて、熱優先ルールが選択される時間割合が小さく、明るさ優先ルールが選択される時間割合が大きい。

以上のように、本変形例に係る採光制御装置では、選択部２４は、検知結果に基づいて切替情報を選択し、選択した切替情報に基づいて複数のルールを経時的に切り替えて選択する。

これにより、複数のルールが経時的に切り替えて選択されるので、光環境の優先と熱環境の優先とを両立させることができる。

（その他）
以上、本発明に係る採光制御装置、採光制御システム及び採光制御方法について、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、記憶部２３には熱優先ルールと明るさ優先ルールとの２つのルールが記憶されている例を示したが、３つ以上のルールが記憶されてもよい。

また、例えば、複数の凸部１３３は、ｘ軸方向において複数に分割されていてもよい。例えば、複数の凸部１３３は、マトリクス状などに点在するように配置されていてもよい。つまり、複数の凸部１３３を、ドット状に点在するように配置してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子１３８の屈折率が絶縁性液体１３７の屈折率より低くてもよい。ナノ粒子１３８の屈折率などに応じて印加する電圧を適宜調整することで、透明状態及び配光状態を実現することができる。

また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子１３８はプラスに帯電させたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子１３８をマイナスに帯電させてもよい。この場合、第一電極層１４０にはプラス電位を印加し、第二電極層１５０にはマイナス電位を印加することで、第一電極層１４０と第二電極層１５０との間に直流電圧を印加するとよい。

また、複数のナノ粒子１３８には、光学特性の異なる複数種類のナノ粒子が含まれてもよい。例えば、プラスに帯電させた透明の第一ナノ粒子と、マイナスに帯電させた不透明（黒色など）の第二ナノ粒子とを含んでもよい。例えば、第二ナノ粒子を凝集させて偏在させることで、採光デバイスに遮光機能を持たせてもよい。

また、例えば、上記実施の形態では、屈折率可変材料として電気泳動材料を利用する例について示したが、これに限らない。例えば、屈折率可変材料として、液晶材料を利用してもよい。この場合、液晶材料に含まれる液晶分子の複屈折性を利用して、屈折率可変層の屈折率が変化する。屈折率可変層に与えられる電界に応じて液晶分子の配向を変化させることにより、屈折率可変層の屈折率が変化する。これにより、透明状態及び配光状態、並びに、配光状態における配光方向を制御することができる。

また、上記の実施の形態では、採光デバイスに入射する光として太陽光を例示したが、これに限らない。例えば、採光デバイスに入射する光は、照明装置などの発光装置が発する光であってもよい。

また、例えば、採光デバイスは、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓などに設置してもよい。また、採光デバイスは、例えば、照明器具の透光カバーなどの採光制御部材などに利用することもできる。あるいは、採光デバイスは、凹凸構造の界面での光の散乱を利用した目隠し部材としても利用することができる。

また、上記実施の形態で説明した装置間の通信方法については特に限定されるものではない。装置間で無線通信が行われる場合、無線通信の方式（通信規格）は、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの近距離無線通信である。あるいは、無線通信の方式（通信規格）は、インターネットなどの広域通信ネットワークを介した通信でもよい。また、装置間においては、無線通信に代えて、有線通信が行われてもよい。有線通信は、具体的には、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）又は有線ＬＡＮを用いた通信などである。

また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよく、あるいは、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、採光システムが備える構成要素の複数の装置への振り分けは、一例である。例えば、一の装置が備える構成要素を他の装置が備えてもよい。また、採光システムは、単一の装置として実現されてもよい。

例えば、上記実施の形態において説明した処理は、単一の装置（システム）を用いて集中処理することによって実現してもよく、又は、複数の装置を用いて分散処理することによって実現してもよい。また、上記プログラムを実行するプロセッサは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、制御部などの構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、制御部などの構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Integrated Circuit）又はＬＳＩ（Large Scale Integration）などが含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又は、ＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）も同じ目的で使うことができる。

また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。あるいは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、２０１ 採光システム
１３ 人感センサ
２０、２２０ 採光制御装置
２１ 第一取得部
２２ 第二取得部
２３ 記憶部
２４ 選択部
２５ 決定部
２６、２２６ 制御部
１００ 採光デバイス
１１０ 第一基板
１２０ 第二基板
１３０ 配光層
１３１ 凹凸構造層
１３２ 屈折率可変層
１３３ 凸部
１４０ 第一電極層
１５０ 第二電極層
２２７ 操作受付部

Claims (11)

1. 光を採り入れる採光デバイスが設けられた空間の温度及び明るさを取得する第一取得部と、
   温度及び明るさの組み合わせと前記採光デバイスの制御内容との対応関係を定める複数のルールを記憶する記憶部と、
   前記採光デバイスが設けられた空間内の人を検知するためのセンサによる検知結果を取得する第二取得部と、
   前記検知結果に基づいて前記複数のルールからルールを選択する選択部と、
   前記選択部によって選択されたルールと、前記第一取得部によって取得された温度及び明るさとに基づいて、前記採光デバイスの制御内容を決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された制御内容で、前記採光デバイスを制御する制御部とを備える
   採光制御装置。
2. 前記第二取得部は、第一領域における人の存在又は不在を示す第一検知結果と、前記第一領域よりも前記採光デバイスに近い第二領域における人の存在又は不在を示す第二検知結果とを取得する
   請求項１に記載の採光制御装置。
3. 前記複数のルールは、前記空間の明るさを優先する第一ルールを含み、
   前記選択部は、前記第一検知結果が人の存在を示す場合に、前記第一ルールを選択する
   請求項２に記載の採光制御装置。
4. 前記複数のルールは、前記空間の温度を優先する第二ルールを含み、
   前記選択部は、前記第二検知結果が人の存在を示す場合に、前記第二ルールを選択する
   請求項２又は３に記載の採光制御装置。
5. 前記複数のルールは、前記空間の温度を優先する第二ルールを含み、
   前記選択部は、前記第一検知結果及び前記第二検知結果の各々が人の存在を示す場合に、前記第二ルールを選択する
   請求項２又は３に記載の採光制御装置。
6. 前記選択部は、前記検知結果に基づいて人の滞在時間を取得し、取得した滞在時間に基づいてルールを選択する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の採光制御装置。
7. 前記選択部は、前記検知結果に基づいて切替情報を選択し、選択した切替情報に基づいて前記複数のルールを経時的に切り替えて選択する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の採光制御装置。
8. さらに、ユーザからの入力を受け付けることで、前記採光デバイスの制御内容を示す指示を取得する受付部を備え、
   前記制御部は、前記受付部によって前記指示が取得された場合、前記指示が示す制御内容で前記採光デバイスを制御する
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の採光制御装置。
9. 前記採光デバイスは、
   透光性を有する第一基板と、
   前記第一基板に対向して配置された、透光性を有する第二基板と、
   前記第一基板と前記第二基板との間に互いに対向して配置された、透光性を有する第一電極層及び第二電極層と、
   前記第一電極層と前記第二電極層との間に配置された配光層とを備え、
   前記配光層は、
   複数の凸部を有する凹凸構造層と、
   前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第一電極層及び前記第二電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含んでおり、
   前記決定部は、前記第一電極層及び前記第二電極層間に印加する電圧を前記制御内容として決定する
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の採光制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の採光制御装置と、
    前記採光デバイスとを備える
    採光システム。
11. 光を採り入れる採光デバイスが設けられた空間の温度及び明るさを取得するステップと、
    前記採光デバイスが設けられた空間内の人を検知するためのセンサによる検知結果を取得するステップと、
    温度及び明るさの組み合わせと前記採光デバイスの制御内容との対応関係を定める複数のルールから、前記検知結果に基づいてルールを選択するステップと、
    選択されたルールと、取得された温度及び明るさとに基づいて、前記採光デバイスの制御内容を決定するステップと、
    決定された制御内容で、前記採光デバイスを制御するステップとを含む
    採光制御方法。

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