JPWO2018100957A1 - 採光システム - Google Patents

Abstract

採光システム（１０）は、屋外（２０）からの光（Ｌ）を透過させて屋内（２１）に採り入れる機能性フィルム（１００）と、機能性フィルム（１００）が設置される場所の天候を検出する天候検出部（２００）と、天候検出部（２００）による検出結果に基づいて、機能性フィルム（１００）の透過率を制御する制御部（３００）とを備え、天候検出部（２００）は、屋外（２０）からの光（Ｌ）の照度及び色温度と、照度及び色温度の各々に対応する基準値との比較結果に基づいて天候を検出する。

Description

本発明は、屋外からの光を屋内に採り入れる採光システムに関する。

従来、部屋の窓から室内に入射する光の配光を制御することができる装置が知られている。具体的には、屋内への光の採り込みを制御するブラインドなどが知られている。例えば、特許文献１には、太陽光の日射量に応じてブラインドのスラット角度を自動的に調整する技術が開示されている。また、特許文献２には、電動ブラインドが開示されている。

特開平１−１０５８９６号公報 実用新案登録第３１６４９２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来のブラインドでは、雲の動き、又は、ブラインドの近くを横切る人若しくは車などによる一時的な日射量の変化により誤動作を起こすという問題がある。

そこで、本発明は、誤動作を抑制することができる採光システム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システムは、屋外からの光を透過させて屋内に採り入れる機能性フィルムと、前記機能性フィルムが設置される場所の天候を検出する天候検出部と、前記天候検出部による検出結果に基づいて、前記機能性フィルムの透過率を制御する制御部とを備え、前記天候検出部は、前記屋外からの光の照度及び色温度と、前記照度及び前記色温度の各々に対応する基準値との比較結果に基づいて前記天候を検出する。

また、例えば、本発明の一態様に係る採光システムは、屋外からの光を透過させて屋内に採り入れる機能性フィルムと、前記機能性フィルムが設置される場所の天候を検出する天候検出部と、前記天候検出部による検出結果に基づいて、前記機能性フィルムの透過率を制御する制御部とを備え、前記天候検出部は、前記屋外からの光に含まれる直達光と散乱光との比と基準値との比較結果に基づいて前記天候を検出してもよい。

本発明に係る採光システムによれば、誤動作を抑制することができる。

図１は、実施の形態１に係る採光システムの構成と適用例とを示す模式図である。 図２は、実施の形態１に係る採光システムの機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る採光システムが備える機能性フィルムの断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る機能性フィルムが配光モードで動作している場合の光の経路の一例を示す断面図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係る機能性フィルムの配光モードを説明するための模式図である。 図５Ａは、実施の形態１に係る機能性フィルムが透明モードで動作している場合の光の経路の一例を示す断面図である。 図５Ｂは、実施の形態１に係る機能性フィルムの透明モードを説明するための模式図である。 図６Ａは、実施の形態１に係る機能性フィルム（採光フィルム）の印加電圧に対する光学特性（配光角及び直線透過率）の変化を示す図である。 図６Ｂは、実施の形態１に係る機能性フィルムとして拡散フィルムを用いた場合の印加電圧に対する光学特性（ヘイズ）の変化を示す図である。 図６Ｃは、実施の形態１に係る機能性フィルムとして調光フィルムを用いた場合の印加電圧に対する光学特性（全光線透過率）の変化を示す図である。 図７は、実施の形態１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８Ａは、比較例に係る採光システムが備える天候検出部による天候の検出結果を示す図である。 図８Ｂは、実施の形態１に係る採光システムが備える天候検出部による天候の検出結果を示す図である。 図９Ａは、実施の形態２に係る機能性フィルムの設置場所の天候が晴天である場合の直達光と散乱光とを示す模式図である。 図９Ｂは、実施の形態２に係る機能性フィルムの設置場所の天候が曇天である場合の直達光と散乱光とを示す模式図である。 図９Ｃは、実施の形態２に係る機能性フィルムの設置場所が建物の陰に位置している場合の直達光と散乱光とを示す模式図である。 図１０は、実施の形態２に係る採光システムの機能構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態２に係る採光システムの構成と適用例とを示す模式図である。 図１２は、実施の形態２の変形例１に係る採光システムの機能構成を示すブロック図である。 図１３は、実施の形態２の変形例１に係る採光システムの構成と適用例とを示す模式図である。 図１４は、実施の形態２の変形例２に係る採光システムの機能構成を示すブロック図である。 図１５は、実施の形態２の変形例２に係る採光システムの構成と適用例とを示す模式図である。 図１６は、実施の形態２の変形例２に係る採光システムの別の構成と適用例とを示す模式図である。 図１７は、実施の形態２の変形例２に係る照度センサの姿勢と太陽高度との関係を示す模式図である。 図１８は、実施の形態３に係る採光システムの構成を示す図である。 図１９は、第一モードの機能性フィルムに入射した光の進行方向を説明するための図である。 図２０は、第二モードの機能性フィルムに入射した光の進行方向を説明するための図である。 図２１は、採光システムの使用例を示す第一の図である。 図２２は、採光システムの使用例を示す第二の図である。 図２３は、静電容量方式のタッチパネル層を模式的に示す図である。 図２４は、抵抗膜方式のタッチパネル層を模式的に示す図である。 図２５は、検知対象期間の一例を示す図である。 図２６は、実施の形態３の変形例１に係る採光システムの構成を示す図である。 図２７は、実施の形態３の変形例２に係る採光システムの構成を示す図である。 図２８は、実施の形態４に係る配光層の、電圧無印加状態における構造を示す模式断面図である。 図２９は、実施の形態４に係る配光層の、第一極性の電圧印加状態における構造を示す模式断面図である。 図３０は、実施の形態４に係る配光層の、第二極性の電圧印加状態における構造を示す模式断面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る採光システムについて、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。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

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。

（実施の形態１）
［構成］
まず、実施の形態１に係る採光システムの概要について、図１及び図２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１０の構成と適用例とを示す模式図である。図２は、本実施の形態に係る採光システム１０の機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、採光システム１０は、建物３０に適用されて、建物３０の屋外２０からの光を建物３０の屋内２１へ採り入れるシステムである。採光システム１０は、天候に応じて屋内２１へ採り入れる光の量を調整する。

図１及び図２に示すように、採光システム１０は、機能性フィルム１００と、天候検出部２００と、制御部３００とを備える。機能性フィルム１００が建物３０の窓３１に設置され、天候検出部２００のセンサ（後述するカラーセンサ２１０）が窓３１の近傍に配置され、制御部３００が機能性フィルム１００と天候検出部２００と接続されることで、採光システム１０が建物３０に適用される。

なお、図２に示すように、採光システム１０は、さらに、クロック生成器４００を備える。クロック生成器４００は、所定の周波数のクロック信号を生成して、天候検出部２００及び制御部３００に出力する。クロック信号は、天候検出部２００及び制御部３００の各処理の同期をとるための信号である。天候検出部２００及び制御部３００は、クロック生成器４００から出力されるクロック信号に基づいて動作する。

以下では、採光システム１０が備える各構成要素の詳細について説明する。

［機能性フィルム］
機能性フィルム１００は、屋外２０と屋内２１との間に設置され、屋外２０からの光を透過させて屋内２１に採り入れる。本実施の形態では、機能性フィルム１００は、配光モードと透明モードとを動作モードとして有する配光フィルムである。

図３は、本実施の形態に係る採光システム１０が備える機能性フィルム１００の断面図である。図３に示すように、機能性フィルム１００は、第１基板１１０と、第２基板１２０と、配光層１３０と、第１電極１４０と、第２電極１５０とを備える。なお、第１電極１４０の配光層１３０側の面には、第１電極１４０と配光層１３０の凹凸構造部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である。

機能性フィルム１００は、対をなす第１基板１１０及び第２基板１２０の間に、第１電極１４０、配光層１３０及び第２電極１５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。図示しないが、第１基板１１０及び第２基板１２０間の距離を保つために、透光性のガラス又は樹脂製の粒子（ビーズ）などのスペーサが設けられていてもよい。

本実施の形態では、機能性フィルム１００は、既存の窓３１の屋内２１側の面に、粘着層を介して貼り合わされている。機能性フィルム１００は、第１基板１１０が屋外２０側で第２基板１２０が屋内２１側になり、かつ、凸部１３３の側面１３３ａが天井側で側面１３３ｂが床側になるように配置されている。つまり、機能性フィルム１００は、第１基板１１０が光入射側で、第２基板１２０が光出射側になるように配置されている。

＜第１基板及び第２基板＞
第１基板１１０及び第２基板１２０は、透光性を有する透光性基板であって、互いに対向配置されている。第１基板１１０及び第２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１基板１１０と第２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１基板１１０及び第２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１基板１１０及び第２基板１２０は、ＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。

第２基板１２０は、第１基板１１０に対向する対向基板であり、第１基板１１０に対向する位置に配置される。第１基板１１０と第２基板１２０とは、例えば、１０μｍ〜３０μｍなどの所定距離空けて配置されている。第１基板１１０と第２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１基板１１０及び第２基板１２０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形の矩形状であるが、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３に示すように、配光層１３０は、第１基板１１０と第２基板１２０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、凹凸構造部１３１（凹凸層）と、液晶材料を含む液晶部１３２（液晶層）とを有する。なお、図示しないが、液晶部１３２を挟むように、液晶部１３２に含まれる液晶分子１３５を配向させる配向膜が設けられていてもよい。

凹凸構造部１３１は、図３に示すように、複数の凸部１３３と、複数の凹部１３４とを有する。具体的には、凹凸構造部１３１は、マイクロオーダ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。

複数の凸部１３３は、第１基板１１０の主面（第１電極１４０が設けられた面）に平行な方向に沿って繰り返す複数の凸部である。具体的には、複数の凸部１３３の並び方向は、垂直（鉛直）方向である。

本実施の形態において、複数の凸部１３３は、ストライプ状に形成されている。複数の凸部１３３の各々は、複数の凸部１３３の並び方向に直交する方向（具体的には、水平方向）に延びる長尺状の凸部である。具体的には、複数の凸部１３３の各々は、断面形状が三角形で水平方向に延在する長尺状の略三角柱形状であり、垂直方向に沿って等間隔に配列されている。凸部１３３の断面形状は、三角形に限らず、台形でもよい。複数の凸部１３３の各々は、同じ形状を有するが、互いに異なる形状を有してもよい。

複数の凸部１３３の各々の高さ（厚み方向の長さ）は、例えば２μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。また、隣り合う凸部１３３の間隔、すなわち、凹部１３４の幅（垂直方向）は、例えば０〜１００μｍである。つまり、隣り合う２つの凸部１３３は、接触することなく所定の間隔をあけて配置されていてもよく、接触して配置されていてもよい。なお、隣り合う凸部１３３の間隔は、０〜１００μｍに限らない。

複数の凸部１３３の各々は、一対の側面１３３ａ及び１３３ｂを有する。図３に示すように、一対の側面１３３ａ及び１３３ｂは、垂直方向に交差する面である。本実施の形態において、複数の凸部１３３の各々の断面形状は、第１基板１１０から第２基板１２０に向かう方向（厚み方向）に沿って先細りのテーパ形状である。一対の側面１３３ａ及び１３３ｂの各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面であり、一対の側面１３３ａ及び１３３ｂの間隔（凸部１３３の幅（垂直方向の長さ））は、第１基板１１０から第２基板１２０に向かって漸次小さくなっている。

側面１３３ａは、例えば、一対の側面１３３ａ及び１３３ｂのうち、鉛直上方側の側面（上側面）である。側面１３３ｂは、例えば、一対の側面１３３ａ及び１３３ｂのうち、鉛直下方側の側面（下側面）である。

凸部１３３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。凸部１３３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。

凹凸構造部１３１は、例えば、屈折率が１．５のアクリル樹脂を用いて断面が三角形の凹凸構造を、モールド型押しにより形成することができる。凸部１３３の高さは、例えば１０μｍであり、複数の凸部１３３は、間隔が２μｍで等間隔に垂直方向に並んで配置されている。凸部１３３の根元部の厚さは、例えば１０μｍである。間隔は０μｍ〜５μｍの値をとりうる。

液晶部１３２は、凹凸構造部１３１の複数の凹部１３４を充填するように配置されている。液晶部１３２は、第１電極１４０と第２電極１５０との間に形成される隙間を充填するように配置されている。例えば、図３に示すように、凸部１３３と第２電極１５０とが離れているので、液晶部１３２は、凸部１３３と第２電極１５０との間の隙間を埋めるように配置される。

本実施の形態において、液晶部１３２は、電界が与えられることによって可視光領域での屈折率が調整可能な屈折率調整部（言い換えれば、屈折率調整層）として機能する。具体的には、液晶部１３２は、電界応答性を有する液晶分子１３５を有する液晶によって構成されているので、配光層１３０に電界が与えられることで液晶分子１３５の配向状態が変化して液晶部１３２の屈折率が変化する。

配光層１３０には、第１電極１４０及び第２電極１５０間に電圧が印加されることによって電界が与えられる。したがって、第１電極１４０及び第２電極１５０に印加する電圧を制御することによって配光層１３０に与えられる電界が変化し、これにより、液晶分子１３５の配向状態が変化して液晶部１３２の屈折率が変化する。つまり、液晶部１３２は、第１電極１４０及び第２電極１５０に電圧が印加されることで屈折率が変化する。

液晶部１３２の複屈折材料は、例えば、複屈折性を有する液晶分子１３５を含む液晶である。このような液晶としては、例えば、液晶分子１３５が棒状分子からなるネマティック液晶又はコレステリック液晶などを用いることができる。また、複屈折性を有する液晶分子１３５は、例えば、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７である。

なお、図３では、電圧が無印加の状態を示しており、液晶分子１３５は、長軸が水平方向に平行になるように配向されている。第１電極１４０及び第２電極１５０間に電圧が印加された場合には、液晶分子１３５は、長軸が厚み方向に平行になるように配向される。

なお、液晶部１３２は、交流電力によって電界が与えられてもよく、直流電力によって電界が与えられてもよい。交流電力の場合には、電圧波形は、正弦波でもよく、矩形波でもよい。

液晶部１３２は、例えば、第１電極１４０及び凹凸構造部１３１が形成された第１基板１１０と、第２電極１５０が形成された第２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、ポジ型液晶を真空注入法で注入することで形成される。

＜第１電極及び第２電極＞
図３に示すように、第１電極１４０及び第２電極１５０は、電気的に対となっており、配光層１３０に電界を与えることができるように構成されている。なお、第１電極１４０と第２電極１５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、対向するように配置されている。具体的には、第１電極１４０及び第２電極１５０は、配光層１３０を挟むように配置されている。

第１電極１４０及び第２電極１５０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。第１電極１４０及び第２電極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１電極１４０及び第２電極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１電極１４０及び第２電極１５０はそれぞれ、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜である。

第１電極１４０は、第１基板１１０と凹凸構造部１３１との間に配置されている。具体的には、第１電極１４０は、第１基板１１０の配光層１３０側の面に形成されている。

一方、第２電極１５０は、液晶部１３２と第２基板１２０との間に配置されている。具体的には、第２電極１５０は、第２基板１２０の配光層１３０側の面に形成されている。

なお、第１電極１４０及び第２電極１５０は、例えば、外部電源（後述する低周波インバータ３５０）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１電極１４０及び第２電極１５０の各々から引き出されて第１基板１１０及び第２基板１２０に形成されていてもよい。

第１電極１４０及び第２電極１５０はそれぞれ、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより形成される。

＜動作モード＞
ここで、機能性フィルム１００の動作モードについて、図４Ａ〜図５Ｂを用いて説明する。

機能性フィルム１００では、配光層１３０に印加される電界、具体的には、第１電極１４０と第２電極１５０との間に印加される電圧に応じて、液晶部１３２に含まれる液晶分子１３５の配向が変化する。液晶分子１３５は、複屈折性を有する棒状の液晶分子であるので、入射する光の偏光状態に応じて屈折率が異なる。

機能性フィルム１００に入射する太陽光などの光は、Ｐ偏光（Ｐ偏光成分）とＳ偏光（Ｓ偏光成分）とを含んでいる。Ｐ偏光は、配光モード及び透明モードのいずれにおいても、その振動方向が液晶分子１３５の短軸に対して略平行になる。このため、Ｐ偏光についての液晶分子１３５の屈折率は、動作モードに依存せず、常光屈折率（ｎｏ）であって、具体的には１．５である。このため、Ｐ偏光についての屈折率は、配光層１３０内で略一定となるので、Ｐ偏光は、配光層１３０内をそのまま直進する。

Ｓ偏光についての液晶分子１３５の屈折率は、動作モードに応じて変化する。以下では、各々の動作モードの詳細について説明する。

＜配光モード＞
図４Ａは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００が配光モードで動作している場合の光の経路の一例を示す断面図である。図４Ｂは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００の配光モードを説明するための模式図である。

機能性フィルム１００は、配光モードでは、機能性フィルム１００に入射する光を所定方向に曲げて進行させる。所定方向は、第１電極１４０及び第２電極１５０間に印加される電圧によって定められる方向である。

図４Ａに示すように、機能性フィルム１００が配光モードで動作する場合、凸部１３３と液晶部１３２（凹部１３４）との間で屈折率差が生じる。本実施の形態では、凸部１３３の屈折率が１．５であり、液晶部１３２の屈折率は、１．７になる。

機能性フィルム１００に対して斜めから入射する太陽光などの光Ｌ（Ｓ偏光）は、図４Ａに示すように、凸部１３３から液晶部１３２に入射するときに凸部１３３の側面１３３ｂで屈折された後、液晶部１３２から凸部１３３に入射するときに凸部１３３の側面１３３ａで反射（全反射）されて、斜め上方に向けて進行する。

例えば、図４Ｂに示すように、機能性フィルム１００は、太陽４０から斜め下方に向けて入射する光Ｌを、斜め上方に向けて進行させる。これにより、建物３０の天井３２は、光Ｌによって照らされる。天井３２が光Ｌに照らされることにより、屋内２１を効果的に明るくすることができる。例えば、屋内２１に設置された照明器具（図示せず）を点灯させなくても十分な明るさを確保することができ、省エネルギーを実現することができる。

なお、上述したように、配光モードの場合でも、Ｐ偏光はそのまま機能性フィルム１００を透過する。したがって、屋外２０に位置する木４１などを屋内２１から見ることができ、機能性フィルム１００は、窓本来の機能を発揮することができる。

本実施の形態では、図４Ｂに示すように、太陽４０が雲などに覆われていない場合、すなわち、機能性フィルム１００が設置される場所の天候が晴天である場合に、配光モードが実行される。詳細については後で説明する。

＜透明モード＞
図５Ａは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００が透明モードで動作している場合の光の経路の一例を示す断面図である。図５Ｂは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００の透明モードを説明するための模式図である。

機能性フィルム１００は、透明モードでは、機能性フィルム１００に入射する光を直進させる。なお、直進とは、機能性フィルム１００に入射する光の入射角と、当該光の出射角とが略同じになることである。入射角と出射角とは完全に一致していなくてもよく、数％の差異が含まれていてもよい。

図５Ａに示すように、機能性フィルム１００が透明モードである場合、配光層１３０内で屈折率の差がほとんど生じないので、機能性フィルム１００に対して斜めに入射する光Ｌ１は、そのまま機能性フィルム１００を通過して斜め下方に進行する。また、機能性フィルム１００に対して垂直に入射する光Ｌ２も、そのまま機能性フィルム１００を通過して真っ直ぐ進行する。

例えば、図５Ｂに示すように、機能性フィルム１００は、太陽４０から斜め下方に向けて入射する光Ｌ１を、そのまま斜め下方に向けて進行させる。また、機能性フィルム１００は、木４１からの反射光などの垂直に入射する光Ｌ２を、そのまま直進させる。

これにより、透明モードでは光の進行方向が変わらないため、木４１などを屋内２１から見ることができる。つまり、屋外２０の景色を見ることができ、窓本来の機能を十分に発揮することができる。

また、透明モードでは、配光層１３０内での屈折率の差がほとんど生じないので、配光層１３０内での光の反射又は散乱などが抑制される。このため、透明モードでは、機能性フィルム１００の透過率は、配光モードより高くなる。したがって、屋内２１へ採り入れる光の量を多くすることができる。

本実施の形態では、図５Ｂに示すように、太陽４０が雲４２などに覆われている場合、すなわち、機能性フィルム１００が設置される場所の天候が曇天である場合に、透明モードが実行される。詳細については、後で説明する。

＜印加電圧＞
機能性フィルム１００は、第１電極１４０及び第２電極１５０間に印加される電圧（印加電圧）に応じて、動作モードが変化する。具体的には、機能性フィルム１００では、配光モードにおける配光角（光の出射方向）及び透明モードにおける光透過率が、印加電圧に応じて変化する。

図６Ａは、本実施の形態に係る機能性フィルム（採光フィルム）１００の印加電圧に対する光学特性の変化を示す図である。図６Ａには、配光角の変化（破線）と直線透過率の変化（実線）とを示している。なお、直線透過率とは、入射光に対する、入射光と同じ進行方向に出射する出射光の割合を示している。

図６Ａに示すように、機能性フィルム１００は、印加電圧が所定値Ｖｔｈより低い場合には、配光モードで動作する。具体的には、機能性フィルム１００は、印加電圧が小さくなるにつれて、配光角が大きくなる。すなわち、機能性フィルム１００は、印加電圧が小さい程、入射光を大きく曲げて出射する。

このように、印加電圧を調整することで、機能性フィルム１００は、出射光の進行方向（出射角）を変更することができる。例えば、機能性フィルム１００は、印加電圧に応じて、光が天井３２を照らす照射範囲を変更することができる。

また、機能性フィルム１００は、印加電圧が所定値Ｖｔｈより大きい場合には、透明モードで動作する。具体的には、機能性フィルム１００は、印加電圧が大きくなるにつれて、直線透過率が大きくなる。すなわち、機能性フィルム１００は、印加電圧が大きい程、入射光をそのまま透過させる光の量が大きくなり、透過率が高くなる。

例えば、天候が晴天の場合には、制御部３００は、所定値Ｖｔｈより小さい印加電圧を印加することで、機能性フィルム１００を配光モードで動作させる。これにより、光を天井３２に向けて照射させることができる。天候が曇天の場合には、制御部３００は、所定値Ｖｔｈより大きい印加電圧を印加することで、機能性フィルム１００を透明モードで動作させる。これにより、機能性フィルム１００の透過率が高まるので、光をより多く屋内２１に採り入れることができる。

なお、本実施の形態では、機能性フィルム１００として、配光モードと透明モードとを有する配光フィルムを用いる例について示したが、これに限らない。例えば、機能性フィルム１００として、拡散フィルム又は調光フィルムを用いてもよい。

図６Ｂは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００として拡散フィルムを用いた場合の印加電圧に対する光学特性の変化を示す図である。図６Ｂには、ヘイズ（濁度）の変化を示している。

拡散フィルムは、印加電圧に応じて、ヘイズ（濁度）が変化する機能性フィルムである。拡散フィルムは、ヘイズが大きい程、入射光を拡散（散乱）させ、いわゆる曇りガラスと同等の機能を発揮する。拡散フィルムは、図６Ｂに示すように、印加電圧が大きくなるにつれて、ヘイズが小さくなる。すなわち、拡散フィルムは、印加電圧が大きくなるにつれて、透明度が増加する。

例えば、天候が晴天の場合には、制御部３００は、小さな印加電圧を印加することにより、拡散フィルムのヘイズを大きくする。これにより、拡散フィルムの透明度（透過率）が低下し、屋内２１に強すぎる光が採り入れられるのを抑制することができる。天候が曇天の場合には、制御部３００は、大きな印加電圧を印加することにより、拡散フィルムのヘイズを小さくする。これにより、拡散フィルムの透明度が増加し、光をより多く屋内２１に採り入れることができる。

図６Ｃは、本実施の形態に係る機能性フィルム１００として調光フィルムを用いた場合の印加電圧に対する光学特性の変化を示す図である。図６Ｃには、全光線透過率の変化を示している。

調光フィルムは、印加電圧に応じて、全光線透過率が変化する機能性フィルムである。調光フィルムは、図６Ｃに示すように、印加電圧が大きくなるにつれて、全光線透過率が大きくなる。すなわち、調光フィルムは、印加電圧が大きくなるにつれて、透明度が増加する。

例えば、天候が晴天の場合には、制御部３００は、小さな印加電圧を印加することにより、調光フィルムの全光線透過率を低下させる。これにより、調光フィルムの透明度（透過率）が低下し、屋内２１に強すぎる光が採り入れられるのを抑制することができる。天候が曇天の場合には、制御部３００は、大きな印加電圧を印加することにより、調光フィルムのヘイズを小さくする。これにより、調光フィルムの透明度が増加し、光をより多く屋内２１に採り入れることができる。

なお、図６Ａ〜図６Ｃで示した光学特性の変化は、一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。

［天候検出部］
天候検出部２００は、機能性フィルム１００が設置される場所の天候を検出する。本実施の形態では、天候検出部２００は、屋外２０からの光の照度及び色温度と、照度及び色温度の各々に対応する基準値との比較結果に基づいて天候を検出する。

具体的には、天候検出部２００は、屋外２０からの光の照度が照度基準値より低く、かつ、屋外２０からの光の色温度が色温度基準値より高い場合に、天候が曇天であると判定する。天候検出部２００は、屋外２０からの光の照度が照度基準値より高い場合、又は、屋外２０からの光の色温度が色温度基準値より低い場合に、天候が晴天であると判定する。

なお、曇天には、雨天も含まれる。また、曇天には、機能性フィルム１００が設置された場所が日陰である場合、すなわち、太陽４０からの直接光（直達光）が当たらない場所である場合も含まれる。

本実施の形態では、天候検出部２００は、さらに、機能性フィルム１００が設置される場所の地理情報と、日時情報とに基づいて基準値を算出する。具体的には、天候検出部２００は、照度基準値と色温度基準値との両方を算出するが、いずれか一方のみを算出してもよい。なお、照度基準値及び色温度基準値は、予め定められた固定値でもよい。

天候検出部２００は、天候の検出を繰り返し行い、同じ検出結果が所定期間継続した場合に、天候が、継続した検出結果が示す天候であると判定する。具体的には、天候検出部２００は、曇天を示す検出結果が第１期間継続した場合に、天候が曇天であると判定する。天候検出部２００は、晴天を示す検出結果が第２期間継続した場合に、天候が晴天であると判定する。このとき、第１期間は、第２期間より長い期間である。詳細については、後で説明する。

図２に示すように、天候検出部２００は、カラーセンサ２１０と、照度基準値算出部２２０と、色温度基準値算出部２３０と、比較部２４０と、累積部２５０とを備える。

カラーセンサ２１０は、屋外２０からの光の照度及び色温度（光色）を検知するセンサである。カラーセンサ２１０は、屋外２０からの光を受光可能な位置であって、機能性フィルム１００の近傍に配置される。カラーセンサ２１０は、例えば、図４Ｂ又は図５Ｂに示すように、機能性フィルム１００と並んで配置されている。なお、カラーセンサ２１０は、屋内２１に配置されているが、屋外２０に配置されてもよい。

カラーセンサ２１０は、例えば、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）の各々に感度を有する３つのフォトダイオードを含んでいる。例えば、カラーセンサ２１０は、緑色光用のフォトダイオードによる受光信号（Ｇ信号）に基づいて照度を算出する。具体的には、カラーセンサ２１０は、Ｇ信号の強度を屋外２０からの光の照度とみなすことができる。

また、カラーセンサ２１０は、赤色光用のフォトダイオードによる受光信号（Ｒ信号）と青色光用のフォトダイオードによる受光信号（Ｂ信号）との比率に基づいて、色温度を算出する。あるいは、カラーセンサ２１０は、ＣＩＥ色度座標に基づいて色温度を算出してもよい。

照度基準値算出部２２０は、地理情報及び日時情報に基づいて照度基準値を算出する。地理情報は、例えば、機能性フィルム１００が設置される場所の緯度を示す情報である。日時情報は、例えば、照度との比較を行う日時を示す情報である。

照度基準値は、第１基準値の一例であり、天候が晴天であるか曇天であるかを判定する際の照度に関する閾値である。例えば、照度基準値は、晴天時の照度の平均値と曇天時の照度の平均値との中間値（又は平均値）である。

照度は、太陽４０の日の出時刻又は日の入り時刻において最低（最小）であり、南中時刻で最高（最大）になる。また、季節によって太陽高度が変化するため、照度は、季節によって変化する。具体的には、夏であれば照度が高くなり、冬には照度が低くなる。さらに、機能性フィルム１００が設置される場所の緯度が高い程、太陽高度が低くなるので、照度が低くなる。このように、照度は場所及び日時に応じて変化するため、照度基準値算出部２２０は、照度基準値を場所及び日時に応じて適切な値に調整する。具体的には、照度基準値算出部２２０は、機能性フィルム１００が設置された場所において、照度との比較を行う時刻における晴天時の照度の平均値と曇天時の照度の平均値との中間値を、照度基準値として算出する。

色温度基準値算出部２３０は、地理情報及び日時情報に基づいて色温度基準値を算出する。色温度基準値は、第２基準値の一例であり、天候が晴天であるか曇天であるかを判定する際の色温度に関する閾値である。例えば、色温度基準値は、晴天時の色温度の平均値と曇天時の色温度の平均値との中間値（又は平均値）である。

色温度は、太陽４０の日の出時刻又は日の入り時刻において最低（最小）であり、南中時刻で最高（最大）になる。また、季節によって太陽高度が変化するため、色温度は、季節によって変化する。具体的には、夏であれば色温度が高くなり、冬には色温度が低くなる。さらに、機能性フィルム１００が設置される場所の緯度が高い程、太陽高度が低くなるので、色温度が低くなる。このように、色温度は場所及び日時に応じて変化するため、色温度基準値算出部２３０は、色温度基準値を場所及び日時に応じて適切な値に調整する。具体的には、色温度基準値算出部２３０は、機能性フィルム１００が設置された場所において、色温度との比較を行う時刻における晴天時の色温度の平均値と曇天時の色温度の平均値との中間値を、色温度基準値として算出する。

比較部２４０は、カラーセンサ２１０によって検出された照度と、照度基準値算出部２２０が算出した照度基準値とを比較する。比較部２４０は、さらに、カラーセンサ２１０によって検出された色温度と、色温度基準値算出部２３０が算出した色温度基準値とを比較する。

比較部２４０は、検出された照度が照度基準値より低く、かつ、検出された色温度が色温度基準値より高い場合に、曇天を示す信号（曇天信号）を累積部２５０に出力する。比較部２４０は、検出された照度が照度基準値より高い場合、又は、検出された色温度が色温度基準値より低い場合に、晴天を示す信号（晴天信号）を累積部２５０に出力する。曇天信号及び晴天信号が、１回の天候の検出結果に相当する。

累積部２５０は、受信した曇天信号又は晴天信号をそれぞれ累積する。具体的には、累積部２５０は、連続して受信した曇天信号又は晴天信号の回数（累積数）をカウントする。累積部２５０は、曇天信号の累積数ｎが所定の第１閾値（例えば、１０）を超えた場合に、曇天信号を制御部３００のモード判定部３３０に出力する。累積部２５０は、晴天信号の累積数ｍが所定の第２閾値（例えば、３）を超えた場合に、晴天信号を制御部３００のモード判定部３３０に出力する。本実施の形態では、第１閾値は、第２閾値より大きい。

なお、比較部２４０は、例えば、クロック信号に基づいて動作しており、一定期間毎に比較処理を行うことができる。このため、比較結果を累積した累積数ｍ及びｎはそれぞれ、晴天又は曇天であると判定され続けた継続期間に相当する。つまり、第１閾値及び第２閾値はそれぞれ、曇天又は晴天の継続期間の閾値であり、第１期間及び第２期間に相当する。

照度基準値算出部２２０、色温度基準値算出部２３０、比較部２４０及び累積部２５０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現される。具体的には、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を有する。なお、照度基準値算出部２２０、色温度基準値算出部２３０、比較部２４０及び累積部２５０は、ソフトウェアで構成されてもよく、ハードウェアで構成されてもよい。

［制御部］
制御部３００は、天候検出部２００による検出結果に基づいて、機能性フィルム１００の透過率を制御する。例えば、制御部３００は、天候検出部２００によって天候が曇天であると判定された場合に、機能性フィルム１００の透過率を高くする。制御部３００は、天候検出部２００によって天候が晴天であると判定された場合に、機能性フィルム１００の透過率を低くする。

本実施の形態では、制御部３００は、天候の検出結果に基づいて、機能性フィルム１００の動作モードを制御する。具体的には、制御部３００は、検出結果に基づいて第１電極１４０及び第２電極１５０に印加する電圧を制御することで、機能性フィルム１００の動作モードを制御する。制御部３００は、天候検出部２００によって検出された天候が晴天である場合、配光モードで機能性フィルム１００を動作させる。制御部３００は、天候検出部２００によって検出された天候が曇天である場合、透明モードで機能性フィルム１００を動作させる。

図２に示すように、制御部３００は、プロファイル角設定部３１０と、フィルム関数設定部３２０と、モード判定部３３０と、可変電圧源３４０と、低周波インバータ３５０とを備える。

プロファイル角設定部３１０は、プロファイル角を設定する。プロファイル角は、太陽光が窓３１（機能性フィルム１００）に差し込んだときに、床３３に形成される射影の角度である。具体的には、プロファイル角は、射影の先端と窓３１の上端とを結ぶ直線と、窓３１の法線とがなす角度である。例えば、太陽高度をｈ［ｄｅｇ］、窓面法線に対する方位角をγ［ｄｅｇ］としたとき、プロファイル角αは、ｔａｎ^−１（ｔａｎｈ／ｃｏｓγ）として表される。

プロファイル角は、日時及び場所に応じて変化する。プロファイル角設定部３１０は、例えば、地理情報及び日時情報に基づいて、機能性フィルム１００の設置場所及び制御日時に適したプロファイル角を設定する。

フィルム関数設定部３２０は、機能性フィルム１００のフィルム関数を設定する。フィルム関数は、機能性フィルム１００の光学特性に応じた関数である。具体的には、図６Ａ〜図６Ｃで示すような印加電圧に対する光学特性の変化を示す関数である。本実施の形態では、フィルム関数設定部３２０は、図６Ａに示す印加電圧に対する配光角の変化、及び、透過率の変化を示す関数をフィルム関数として設定する。

モード判定部３３０は、天候検出部２００の累積部２５０から出力される信号に基づいて、機能性フィルム１００の動作モードを判定する。具体的には、モード判定部３３０は、機能性フィルム１００を駆動する電圧（駆動電圧）、すなわち、第１電極１４０及び第２電極１５０に印加する印加電圧を決定する。モード判定部３３０は、決定した駆動電圧で可変電圧源３４０を動作させる。

例えば、モード判定部３３０は、累積部２５０から曇天信号が入力された場合、機能性フィルム１００が透明モードで動作するように、所定値Ｖｔｈより高い電圧を駆動電圧として決定する。モード判定部３３０は、累積部２５０から晴天信号が入力された場合、機能性フィルム１００が配光モードで動作するように、所定値Ｖｔｈより低い電圧を駆動電圧として決定する。

なお、モード判定部３３０は、外部入力を受け付けてもよい。具体的には、モード判定部３３０は、ユーザが機能性フィルム１００の動作モードを選択する指示（モード指示）を受け付けてもよい。モード判定部３３０は、ユーザからモード指示を受け付けた場合、受け付けたモード指示に基づいて、可変電圧源３４０を動作させる。

可変電圧源３４０は、出力電圧値を変更可能な直流電圧源である。可変電圧源３４０は、モード判定部３３０によって決定された電圧値の電圧を出力する。

低周波インバータ３５０は、可変電圧源３４０から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。低周波インバータ３５０の出力端子は、機能性フィルム１００の第１電極１４０と第２電極１５０とに接続されている。これにより、機能性フィルム１００に所定の交流電圧が印加される。

プロファイル角設定部３１０、フィルム関数設定部３２０及びモード判定部３３０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現される。具体的には、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を有する。なお、プロファイル角設定部３１０、フィルム関数設定部３２０及びモード判定部３３０は、ソフトウェアで構成されてもよく、ハードウェアで構成されてもよい。

［動作］
続いて、本実施の形態に係る採光システム１０の動作について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る採光システム１０の動作を示すフローチャートである。

図７に示すように、モード判定部３３０は、機能性フィルム１００の制御モードを判定する（Ｓ１０）。制御モードには、ユーザからの指示に基づく手動モードと、天候の検出結果に基づく自動モードとが含まれる。なお、手動モードと自動モードとは、ユーザからの指示の有無に応じて切り替え可能である。例えば、モード判定部３３０は、ユーザから機能性フィルム１００の制御に関する指示を受け付けた場合に、手動モードに切り替え、指示を受け付けない場合には、自動モードに切り替える。

制御モードが手動モードである場合（Ｓ１０で“手動”）、モード判定部３３０は、ユーザから受け付けた指令値を取得する（Ｓ１２）。指令値は、機能性フィルム１００の動作モードを示す指示である。具体的には、指令値は、配光モード及び透明モードのいずれかを示す。あるいは、指令値は、機能性フィルム１００の透過率を示す値でもよい。

モード判定部３３０は、取得した指令値を駆動電圧に換算する（Ｓ１４）。次に、モード判定部３３０は、可変電圧源３４０を制御することで、換算した駆動電圧を印加する（Ｓ１６）。その後、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理が繰り返される。

制御モードが自動モードである場合（Ｓ１０で“自動”）、現在の天候が晴天であるか曇天であるかに応じて処理が分岐する（Ｓ１８）。

現在の天候が晴天である場合（Ｓ１８で“晴天”）、照度基準値算出部２２０及び色温度基準値算出部２３０はそれぞれ、照度基準値及び色温度基準値を算出する（Ｓ２０）。

次に、比較部２４０は、算出された照度基準値及び色温度基準値と、カラーセンサ２１０によって検出された照度及び色温度とを比較することで、天候が晴天であるか曇天であるかを判定する（Ｓ２２）。天候が晴天である場合（Ｓ２２で“晴天”）、ステップＳ２０に戻り、クロック信号に基づいたタイミングで、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理が繰り返される。

天候が曇天である場合（Ｓ２２で“曇天”）、累積部２５０は、比較部２４０から曇天信号が入力されるので、累積数ｎの値に１を加える（Ｓ２４）。累積数ｎが１０以下である場合（Ｓ２６でＮｏ）、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ２０〜Ｓ２６の処理が繰り返される。

累積数ｎが１０を超えた場合（Ｓ２６でＹｅｓ）、累積部２５０は、天候が曇天であると判定し、曇天信号をモード判定部３３０に出力する（Ｓ２８）。また、このとき、累積数ｎをリセットする（０に戻す）。

モード判定部３３０は、曇天信号が入力されるので、曇天を示す指令値を設定する（Ｓ３０）。モード判定部３３０は、取得した指令値を駆動電圧に換算する（Ｓ１４）。次に、モード判定部３３０は、可変電圧源３４０を制御することで、換算した駆動電圧を印加する（Ｓ１６）。その後、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理が繰り返される。

現在の天候が曇天である場合（Ｓ１８で“曇天”）、照度基準値算出部２２０及び色温度基準値算出部２３０はそれぞれ、照度基準値及び色温度基準値を算出する（Ｓ３２）。

次に、比較部２４０は、算出された照度基準値及び色温度基準値と、カラーセンサ２１０によって検出された照度及び色温度とを比較することで、天候が晴天であるか曇天であるかを判定する（Ｓ３４）。天候が曇天である場合（Ｓ３４で“曇天”）、ステップＳ３２に戻り、クロック信号に基づいたタイミングで、ステップＳ３２〜Ｓ３４の処理が繰り返される。

天候が晴天である場合（Ｓ３４で“晴天”）、累積部２５０は、比較部２４０から晴天信号が入力されるので、累積数ｍの値に１を加える（Ｓ３６）。累積数ｍが３以下である場合（Ｓ３８でＮｏ）、ステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２〜Ｓ３８の処理が繰り返される。

累積数ｍが３を超えた場合（Ｓ３８でＹｅｓ）、累積部２５０は、天候が晴天であると判定し、晴天信号をモード判定部３３０に出力する（Ｓ４０）。また、このとき、累積数ｍをリセットする（０に戻す）。

モード判定部３３０は、晴天信号が入力されるので、晴天を示す指令値を設定する（Ｓ４２）。モード判定部３３０は、取得した指令値を駆動電圧に換算する（Ｓ１４）。次に、モード判定部３３０は、可変電圧源３４０を制御することで、換算した駆動電圧を印加する（Ｓ１６）。その後、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理が繰り返される。

なお、カラーセンサ２１０は、照度と色温度とを随時算出して比較部２４０に出力している。あるいは、カラーセンサ２１０は、クロック信号に同期していてもよい。例えば、カラーセンサ２１０は、照度基準値算出部２２０及び色温度基準値算出部２３０がそれぞれ、照度基準値と色温度基準値とを算出するタイミング（Ｓ２０及びＳ３２）で、照度と色温度とを算出して比較部２４０に出力してもよい。

［効果など］
以下では、本実施の形態に係る採光システム１０の作用効果について、比較例との比較に基づいて説明する。

図８Ａは、比較例に係る採光システムが備える天候検出部による天候の検出結果を示す図である。比較例に係る天候検出部は、照度及び色温度の比較結果を累積することなく、機能性フィルム１００の動作モードを制御する。具体的には、比較例に係る天候検出部は、累積部２５０を備えていない。

この場合、図８Ａに示すように、照度又は色温度が基準値を超える度に晴天と判定され、照度又は色温度が基準値を下回る度に曇天と判定される。このため、カラーセンサ２１０が遮られて光が入射しない場合には、晴天であるにも関わらず、曇天であると判定され、機能性フィルム１００が透明モードで動作される。特に、カラーセンサ２１０に対する光が遮られているものの、機能性フィルム１００の大部分に入射する光が遮られていない場合には、晴天時の強い光が屋内２１に採り入れられるので、屋内２１の人物が眩しさを感じてしまう。

これに対して、本実施の形態に係る採光システム１０では、図７でも示したように、晴天又は曇天が連続して検出された場合に、機能性フィルム１００に対する印加電圧（駆動電圧）を変更する。すなわち、晴天又は曇天が１回検出されただけでは、機能性フィルム１００の動作モードは変化しない。

図８Ｂは、本実施の形態に係る採光システム１０が備える天候検出部２００による天候の検出結果を示す図である。

図８Ｂに示すように、現在の天候が曇天である場合には、晴天と判定された回数（すなわち、累積数ｍ）が３回を超えた場合、つまり、４回目に晴天と判定された場合に、累積部２５０が晴天信号を出力する。これにより、天候が晴天であると判定され、機能性フィルム１００は、透明モードで動作する。

同様に、現在の天候が晴天である場合には、曇天と判定された回数（すなわち、累積数ｎ）が１０回を超えた場合、つまり、１１回目に曇天と判定された場合に、累積部２５０が曇天信号を出力する。これにより、天候が曇天であると判定され、機能性フィルム１００は、配光モードで動作する。

なお、本実施の形態では、曇天と判定するための第１閾値が１０であり、晴天と判定するための第２閾値が３であって、第１閾値が第２閾値より大きい。つまり、晴天と判定されるまでに要する期間（第２期間）が短いのに対して、曇天と判定されるまでに要する期間（第１期間）が長くなるように設定されている。このため、短期的に照度及び色温度が基準値を下回った場合でも、曇天と判定されない。

これにより、晴天を曇天であると誤判定され、機能性フィルム１００が誤って、透過率が高い透明モードで動作するのを抑制することができる。よって、屋内２１に居る人物に眩しさを与えることを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係る採光システム１０は、屋外２０と屋内２１との間に設置され、屋外２０からの光Ｌを透過させて屋内２１に採り入れる機能性フィルム１００と、機能性フィルム１００が設置される場所の天候を検出する天候検出部２００と、天候検出部２００による検出結果に基づいて、機能性フィルム１００の透過率を制御する制御部３００とを備え、天候検出部２００は、屋外２０からの光Ｌの照度及び色温度と、照度及び色温度の各々に対応する基準値との比較結果に基づいて天候を検出する。

これにより、照度だけでなく、色温度を用いて天候を判定するので、天候の誤判定を抑制することができ、機能性フィルム１００の誤動作を抑制することができる。

また、例えば、天候検出部２００は、第１基準値より照度が低く、かつ、第２基準値より色温度が高い場合に、天候が曇天であると判定し、制御部３００は、天候検出部２００によって天候が曇天であると判定された場合に、機能性フィルム１００の透過率を高くする。

これにより、天候が曇天である場合に、屋内２１に光を効率良く採り入れることができる。

また、例えば、機能性フィルム１００は、入射した光を所定方向に曲げて進行させる配光モードと、配光モードより透過率が高く、入射した光を直進させる透明モードとを有し、制御部３００は、天候検出部２００によって検出された天候が晴天である場合、配光モードで機能性フィルム１００を動作させ、天候検出部２００によって検出された天候が曇天である場合、透明モードで機能性フィルム１００を動作させる。

これにより、天候が晴天である場合には、機能性フィルム１００は、採り入れた光を所定方向に（例えば、天井３２に向けて）進行させることができるので、屋内２１を効果的に明るくすることができる。また、天候が曇天である場合には、機能性フィルム１００は、透過率が高い透明モードで動作するので、屋内２１に光を効率良く採り入れることができる。

また、例えば、機能性フィルム１００は、互いに対向配置された、透光性を有する第１基板１１０及び第２基板１２０と、第１基板１１０と第２基板１２０との間に配置され、入射した光を配光する配光層１３０と、配光層１３０を挟むように配置された第１電極１４０及び第２電極１５０とを備え、配光層１３０は、複数の凸部１３３を有する凹凸構造部１３１と、複数の凸部１３３の間に配置された、複数の液晶分子１３５を含む液晶部１３２とを含み、制御部３００は、天候検出部２００による検出結果に基づいて第１電極１４０及び第２電極１５０間に印加する電圧を制御することで、機能性フィルム１００の動作モードを制御する。

これにより、印加電圧に応じて動作モードの切り替えだけでなく、配光角及び透過率の調整を容易に行うことができる。

また、例えば、天候検出部２００は、天候の検出を繰り返し行い、同じ検出結果が所定期間継続した場合に、天候が、継続した検出結果が示す天候であると判定する。

これにより、照度及び色温度の一時的な変化では、天候が変化したと判定されないので、機能性フィルム１００の動作モードが変化しない。このため、一時的にカラーセンサ２１０が遮られた場合などに、晴天を誤って曇天と判定するのを抑制することができるので、機能性フィルム１００の誤動作を抑制することができる。

また、例えば、天候検出部２００は、曇天を示す検出結果が第１期間継続した場合に、天候が曇天であると判定し、晴天を示す検出結果が第２期間継続した場合に、天候が晴天であると判定し、第１期間は、第２期間より長い。

これにより、晴天を曇天であると誤判定され、機能性フィルム１００が誤って、透過率が高い透明モードで動作するのを抑制することができる。よって、屋内２１に居る人物に眩しさを与えることを抑制することができる。

また、例えば、天候検出部２００は、さらに、場所の地理情報と日時情報とに基づいて基準値を算出する。

これにより、機能性フィルム１００が設置される場所、及び、機能性フィルム１００を制御する日時に応じて基準値を変更することができる。したがって、場所及び日時に適した制御が可能となり、機能性フィルム１００の誤動作を一層抑制することができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。

［直達光と散乱光］
本実施の形態では、直達光と散乱光との比を利用して天候を検出する。以下では、まず、直達光と散乱光とについて図９Ａ〜図９Ｃを用いて説明する。

図９Ａ〜図９Ｃはそれぞれ、本実施の形態に係る機能性フィルム１００の設置場所（建物３０）の天候が晴天である場合、設置場所（建物３０）の天候が曇天である場合、及び、設置場所（建物３０）が建物９３の陰に位置している場合の、直達光９０と散乱光９１とを示す模式図である。

直達光９０は、機能性フィルム１００に対して、太陽４０（太陽の光球）から直接入射する光である。直達日射量は、いわゆる直射日光の放射照度に相当する。直達日射量は、直達光９０の入射方向に直交する平面で受けた放射照度である。

散乱光９１は、機能性フィルム１００に対して、太陽４０が位置する方向以外の方向から入射する光である。散乱光９１は、太陽４０からの光のうち天空によって散乱された光である。散乱日射量は、水平面に入射する散乱光９１の放射照度である。

図９Ａに示すように、天候が晴天である場合、雲などの直達光９０を遮るものが少ないため、建物３０（機能性フィルム１００）まで達する直達光９０の光量が多くなる。このため、直達光９０に対する散乱光９１の比（散乱光比）は、小さくなる。

図９Ｂに示すように、天候が曇天である場合、雲４２によって直達光９０の一部が遮られるので、建物３０まで達する直達光９２の光量が少なくなる。このため、散乱光比は、大きくなる。具体的には、曇天の場合の散乱光比は、晴天の場合の散乱光比より大きくなる。

図９Ｃに示すように、天候が晴天であっても建物３０が日陰に位置している場合、直達光９０は建物９３によって遮られるので、散乱光比は大きくなる。このため、機能性フィルム１００が日陰に設けられている場合は、天候が曇天であるとみなすことができる。

以上のように、天候に応じて散乱光比が異なる。本実施の形態に係る採光システムでは、散乱光比に基づいて機能性フィルム１００を制御する。

［構成］
図１０は、本実施の形態に係る採光システム１０ａの機能構成を示すブロック図である。図１１は、本実施の形態に係る採光システム１０ａの構成と適用例とを示す模式図である。

図１０に示すように、採光システム１０ａは、実施の形態１に係る採光システム１０と比較して、天候検出部２００の代わりに天候検出部５００を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

天候検出部５００は、屋外２０からの光に含まれる直達光９０と散乱光９１との比と基準値との比較結果に基づいて天候を検出する。具体的には、天候検出部５００は、直達日射量に対する散乱日射量の比（散乱光比）が基準値（第３基準値）より大きい場合に、天候が曇天であると判定する。天候検出部５００は、散乱光比が基準値より小さい場合に、天候が晴天であると判定する。

本実施の形態では、図１０及び図１１に示すように、天候検出部５００は、直達日射計５１０と、散乱日射計５１１とを含んでいる。天候検出部５００は、直達日射量に対する散乱日射量の比を散乱光比として算出する。図１０に示すように、天候検出部５００は、さらに、散乱光比基準値算出部５２０と、比算出部５３０と、比較部５４０と、累積部２５０とを備える。

直達日射計５１０は、直達日射量を検出するセンサである。散乱日射計５１１は、散乱日射量を検出するセンサである。直達日射計５１０及び散乱日射計５１１は、例えば、図１１に示すように、屋外２０に配置されているが、屋内２１に配置されてもよい。

散乱光比基準値算出部５２０は、地理情報及び日時情報に基づいて散乱光比基準値を算出する。散乱光比基準値は、第３基準値の一例であり、天候が晴天であるか曇天であるかを判定する際の散乱光比に関する閾値である。例えば、散乱光比基準値は、晴天時の散乱光比の平均値と曇天時の散乱光比の平均値との中間値（又は平均値）である。

散乱光比は、太陽４０の日の出時刻又は日の入り時刻において最大であり、南中時刻で最小になる。また、季節によって太陽高度が変化するため、散乱光比は、季節によって変化する。具体的には、夏であれば散乱光比が小さくなり、冬には散乱光比が大きくなる。さらに、機能性フィルム１００が設置される場所の緯度が高い程、太陽高度が低くなるので、散乱光比が大きくなる。このように、散乱光比は場所及び日時に応じて変化するため、散乱光比基準値算出部５２０は、散乱光比基準値を場所及び日時に応じて適切な値に調整する。具体的には、散乱光比基準値算出部５２０は、機能性フィルム１００が設置された場所において、散乱光比との比較を行う時刻における晴天時の散乱光比の平均値と曇天時の散乱光比の平均値との中間値を、散乱光比基準値として算出する。

比算出部５３０は、直達日射量に対する散乱日射量の比を散乱光比として算出する。具体的には、比算出部５３０は、直達日射計５１０から直達日射量を取得し、散乱日射計５１１から散乱日射量を取得し、散乱光比を算出する。

比較部５４０は、比算出部５３０が算出した散乱光比と、散乱光比基準値算出部５２０が算出した散乱光比基準値とを比較する。比較部５４０は、散乱光比が散乱光比基準値より大きい場合に、曇天信号を累積部２５０に出力する。比較部５４０は、散乱光比が散乱光比基準値より小さい場合に、晴天信号を累積部２５０に出力する。

散乱光比基準値算出部５２０、比算出部５３０及び比較部５４０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現される。具体的には、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を有する。なお、散乱光比基準値算出部５２０、比算出部５３０及び比較部５４０は、ソフトウェアで構成されてもよく、ハードウェアで構成されてもよい。

［動作］
本実施の形態に係る採光システム１０ａの動作は、実施の形態１に係る採光システム１０と同様である。実施の形態１では、照度と色温度とをそれぞれ基準値と比較したのに対して、本実施の形態に係る採光システム１０ａでは、散乱光比と散乱光比基準値との比較を行う。

本実施の形態では、採光システム１０ａは、図７に示すフローチャートに従って動作する。具体的には、ステップＳ２０、Ｓ２２、Ｓ３２及びＳ３４の具体的な動作が実施の形態１とは相違する。

本実施の形態では、ステップＳ２０又はＳ３２において、散乱光比基準値算出部５２０が散乱光比基準値を算出する。

ステップＳ２２又はＳ３４において、比算出部５３０が散乱光比を算出した後、比較部５４０が、算出された散乱光比基準値と、比算出部５３０が算出した散乱光比とを比較する。散乱光比が散乱光比基準値より大きい場合に、比較部５４０は、天候が曇天であると判定する。散乱光比が散乱光比基準値より小さい場合に、比較部５４０は、天候が晴天であると判定する。

その他の処理は、実施の形態１と同様であるので、本実施の形態に係る採光システム１０ａによれば、晴天を曇天であると誤判定され、機能性フィルム１００が誤って、透過率が高い透明モードで動作するのを抑制することができる。よって、屋内２１に居る人物に眩しさを与えることを抑制することができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る採光システム１０ａは、屋外２０と屋内２１との間に設置され、屋外２０からの光を透過させて屋内２１に採り入れる機能性フィルム１００と、機能性フィルム１００が設置される場所の天候を検出する天候検出部５００と、天候検出部５００による検出結果に基づいて、機能性フィルム１００の透過率を制御する制御部３００とを備え、天候検出部５００は、屋外２０からの光に含まれる直達光９０と散乱光９１との比と基準値との比較結果に基づいて天候を検出する。

これにより、直達光９０と散乱光９１との比を用いて天候を判定するので、照度のみで判定する場合に比べて天候の誤判定を抑制することができ、機能性フィルム１００の誤動作を抑制することができる。

また、例えば、天候検出部５００は、直達日射量に対する散乱日射量の比が第３基準値より大きい場合に、天候が曇天であると判定し、制御部３００は、天候検出部５００によって天候が曇天であると判定された場合に、機能性フィルム１００の透過率を高くする。

これにより、天候が曇天である場合に、屋内２１に光を効率良く採り入れることができる。

また、例えば、天候検出部５００は、直達日射量を検出する直達日射計５１０と、散乱日射量を検出する散乱日射計５１１とを含み、直達日射量に対する散乱日射量の比を算出する。

これにより、直達日射計５１０と散乱日射計５１１との各々からのセンサ出力をそのまま利用することができるので、散乱光比の算出に要する処理量を削減することができる。

なお、本実施の形態では、散乱光比を用いて天候を判定したが、これに限らない。散乱日射量に対する直達日射量の比である直達光比を用いてもよい。

［実施の形態２の変形例１］
続いて、実施の形態２の変形例１について説明する。

図１２は、本変形例に係る採光システム１０ｂの機能構成を示すブロック図である。図１３は、本変形例に係る採光システム１０ｂの構成と適用例とを示す模式図である。

図１２に示すように、採光システム１０ｂは、実施の形態２に係る採光システム１０ａと比較して、天候検出部５００の代わりに天候検出部５０１を備える点が相違する。以下では、実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

天候検出部５０１は、図１２及び図１３に示すように、直達日射計５１０と、全天日射計５１２とを含んでいる。全天日射計５１２は、全天日射量を検出するセンサである。全天日射計５１２は、例えば、図１３に示すように、屋外２０に配置されているが、屋内２１に配置されてもよい。

全天日射量は、直達光９０及び散乱光９１を合わせた全天空からの光の放射照度である。すなわち、全天日射量は、直達日射量と散乱日射量との合計で表される。このため、本実施の形態では、天候検出部５０１は、全天日射量から直達日射量を減算することで、散乱日射量を算出し、直達日射量に対する散乱日射量の比（散乱光比）を算出する。

図１２に示すように、天候検出部５０１は、比算出部５３１を備える。比算出部５３１は、直達日射計５１０から直達日射量を取得し、全天日射計５１２から全天日射量を取得し、全天日射量から直達日射量を減算することで、散乱日射量を算出する。比算出部５３１は、直達日射量に対する散乱日射量の比を散乱光比として算出する。

以上のように、本変形例に係る採光システム１０ｂでは、天候検出部５０１は、直達日射量を検出する直達日射計５１０と、全天日射量を検出する全天日射計５１２とを含み、全天日射量から直達日射量を減算することで、散乱日射量を算出し、直達日射量に対する散乱日射量の比を算出する。

これにより、散乱日射計５１１を用いなくても散乱光比を算出することができるので、利用できる日射計の選択の幅が広がる。

なお、天候検出部５０１は、直達日射計５１０の代わりに散乱日射計５１１を含んでもよい。この場合、比算出部５３１は、全天日射量から散乱日射量を減算することで、直達日射量を算出する。比算出部５３１は、算出した直達日射量に対する散乱日射量の比を散乱光比として算出する。

［実施の形態２の変形例２］
続いて、実施の形態２の変形例２について説明する。

図１４は、本変形例に係る採光システム１０ｃの機能構成を示すブロック図である。図１５及び図１６はそれぞれ、本変形例に係る採光システム１０ｃの構成と適用例とを示す模式図である。

図１４に示すように、採光システム１０ｃは、実施の形態２に係る採光システム１０ｃと比較して、天候検出部５００の代わりに天候検出部５０２を備える点が相違する。以下では、実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

天候検出部５０２は、図１４〜図１６に示すように、第１照度センサ５１３と、第２照度センサ５１４とを含んでいる。天候検出部５０２は、第１照度センサ５１３によって検出された第１照度と、第２照度センサ５１４によって検出された第２照度とに基づいて、直達日射量に対する散乱日射量の比（散乱光比）を算出する。

第１照度センサ５１３は、屋外２０からの光の照度（第１照度）を検出するセンサである。本実施の形態では、図１５及び図１６に示すように、第１照度センサ５１３は、受光面が鉛直方向に対して水平になるように配置されている。すなわち、第１照度センサ５１３の受光面５１３ａは、機能性フィルム１００の入射面（第１基板１１０の主面）と平行である。

第２照度センサ５１４は、屋外２０からの光の照度（第２照度）を検出するセンサである。図１５及び図１６に示すように、第２照度センサ５１４は、第１照度センサ５１３に対して所定角度傾斜した姿勢で配置されている。

なお、図１５と図１６とでは、所定角度の大きさが異なっている。図１５に示す第２照度センサ５１４は、受光面５１４ａと第１照度センサ５１３の受光面５１３ａとがなす角度φが鋭角になるように配置されている。図１６に示す第２照度センサ５１４は、受光面５１４ａと受光面５１３ａとがなす角度φが９０度になるように配置されている。具体的には、図１６では、第２照度センサ５１４の受光面５１４ａは、地面に対して水平である。

本変形例では、第１照度センサ５１３及び第２照度センサ５１４は、屋内２１に配置されているが、屋外２０に配置されていてもよい。

図１４に示すように、天候検出部５０２は、比算出部５３１を備える。比算出部５３１は、直達日射量に対する散乱日射量の比を散乱光比として算出する。具体的には、比算出部５３０は、第１照度センサ５１３から第１照度を取得し、第２照度センサ５１４から第２照度を取得し、第１照度と第２照度とに基づいて散乱光比を算出する。

ここで、散乱光比の具体的な算出方法について、図１７を参照しながら説明する。図１７は、本変形例に係る照度センサの姿勢と太陽高度との関係を示す模式図である。図１７に示すように、直達光９０の第１照度センサ５１３の受光面５１３ａに対する入射角をθとし、第２照度センサ５１４の受光面５１４ａの鉛直方向に対する傾斜角をφとする。また、直達光９０の鉛直面に対する日射量（法線面直達日射量）をＩ_ｂとし、散乱光９１の水平面に対する日射量（水平面散乱日射量）をＩ_ｄとする。さらに、第１照度センサ５１３によって検出された第１照度をＩ_Ｇ１とし、第２照度センサ５１４によって検出された第２照度をＩ_Ｇ２とする。このとき、以下の式（１）及び（２）が成立する。

上記式（１）及び（２）を整理することで、Ｉ_ｂ及びＩ_ｄが以下の式（３）及び（４）で算出される。

特に、図１６に示すように、φ＝９０°の場合は、Ｉ_ｂ及びＩ_ｄが以下の式（５）及び（６）で算出される。

以上のように、本変形例に係る採光システム１０ｃでは、例えば、天候検出部５０２は、屋外２０からの光の第１照度を検出する第１照度センサ５１３と、第１照度センサ５１３に対して所定角度傾斜した姿勢で配置された、屋外２０からの光の第２照度を検出する第２照度センサ５１４とを含み、第１照度と第２照度とに基づいて、直達日射量に対する散乱日射量の比を算出する。

これにより、２つの照度センサを用いて散乱光比を算出することができる。照度センサは、直達日射計５１０、散乱日射計５１１及び全天日射計５１２などに比べて、簡易な構成で、かつ、小型であり安価である。したがって、簡易な構成で採光システム１０ｃを実現することができる。

また、例えば、所定角度は、９０度であってもよい。

これにより、散乱光比の算出に要する処理量を削減することができる。

また、例えば、天候検出部５０２は、直達日射量に基づいて大気透過率Ｐを算出し、算出した大気透過率Ｐと基準値との比較結果に基づいて天候を検出してもよい。

大気透過率Ｐは、太陽光線が通過する割合を示している。すなわち、大気透過率Ｐが１に近い値である程、太陽光が直接地上に届いている量（直達光の光量）が多いことを意味する。大気透過率Ｐが０に近い程、直達光の光量が少ないことを意味する。このため、天候検出部５０２は、大気透過率Ｐと所定の基準値とを比較することで、天候を検出することができる。例えば、天候検出部５０２は、大気透過率Ｐが０．５以下の場合に、天候が曇天であると判定し、大気透過率Ｐが０．５より大きい場合に、天候が晴天であると判定してもよい。なお、基準値は０．５ではなくてもよく、０．６又は０．４などでもよい。

大気透過率Ｐは、以下の式（７）で示すＢｏｕｇｕｅｒの式を満たす。

ここで、Ｉ_０は、太陽定数に相当し、通常は、１．３７ｋＷ／ｍ^２である。また、ｈは、太陽高度である。したがって、天候検出部５０２は、式（３）又は（５）に基づいて直達光９０の鉛直面に対する日射量Ｉ_ｂを算出することにより、式（７）に基づいて大気透過率Ｐを算出することができる。

なお、ここでは、第１照度センサ５１３及び第２照度センサ５１４による検出結果に基づいて日射量Ｉ_ｂを算出する例について示したが、直達日射計５１０による検出結果を用いてもよい。また、散乱日射計５１１及び全天日射計５１２による検出結果を用いて、直達日射量Ｉ_ｂを算出してもよい。

これにより、２つの照度センサを用いて大気透過率を算出することができる。あるいは、直達日射計５１０のみを用いて大気透過率を算出することができる。したがって、簡易な構成で採光システムを実現することができる。

（実施の形態３）
［概要］
上記の実施の形態１で説明したように、制御部３００は、天候検出部２００による検出結果に基づいて機能性フィルム１００の透過率を制御する自動モード、及び、ユーザの操作に基づいて機能性フィルム１００の透過率を制御する手動モードを切り替え可能である。

ユーザは、例えば、ユーザの操作を受け付ける操作パネルなどのユーザインターフェースを操作することにより、自動モード及び手動モードの２つの制御モードの切り替えを行う。一般的には、操作パネルを設置するためには、操作パネルを窓の近くの構造物に埋め込むなどの大規模な工事が必要である。

そこで、実施の形態３では、操作パネルなどのユーザインターフェースの取り付け工事の規模が低減された採光システムについて説明する。

なお、実施の形態３の説明、及び、当該説明に用いられる図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。実施の形態３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。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもＺ軸に直交する軸である。Ｚ軸方向のプラス方向を鉛直下方としている。また、実施の形態３において、「平面視」とは、第１基板または第２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。

［全体構成］
まず、実施の形態３に係る採光システムの構成について、図１８を用いて説明する。図１８は、実施の形態３に係る採光システムの構成を示す図である。図１８において、機能性フィルム６７０は、断面が図示されている。

採光システム６００は、機能性フィルム６７０に入射する光を制御する光制御デバイスである。採光システム６００は、言い換えれば、配光制御システムであり、機能性フィルム６７０は、言い換えれば、光学デバイスである。具体的には、採光システム６００は、機能性フィルム６７０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制御素子である。図示されないが、機能性フィルム６７０は、Ｚ−Ｘ平面に平行な主面を有するシート状であり、窓などに取り付けられて使用される。図１８は、主面に直交する平面で機能性フィルム６７０を切断した場合の断面図である。

図１８に示されるように、採光システム６００は、具体的には、機能性フィルム６７０と、駆動部６８０とを備える。機能性フィルム６７０は、第１フィルム基板６１０と、第２フィルム基板６２０と、配光層６３０と、タッチパネル層６４０と、接着層６５０とを備える。駆動部６８０は、検知部６８１と、制御部６８２とを備える。以下、これらの各構成要素について詳細に説明する。

［第１フィルム基板、第２フィルム基板］
第１フィルム基板６１０は、透光性を有する基板であり、第１基板６１１及び第１電極６１２を有する。第１電極６１２は、第１基板６１１の一方の主面に配置されている。また、第２フィルム基板６２０は、透光性を有する基板であり、第２基板６２１及び第２電極６２２を有する。第２電極６２２は、第２基板６２１の一方の主面に配置されている。

第１フィルム基板６１０と第２フィルム基板６２０とは、第１フィルム基板６１０が有する第１電極６１２と、第２フィルム基板６２０が有する第２電極６２２とが対向するように、所定の間隔をあけて配置されている。つまり、第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０は、互いに一方が他方に対向して配置された対向基板である。

第１基板６１１及び第２基板６２１は、透光性を有する材料によって形成される。第１基板６１１及び第２基板６２１は、例えば、樹脂材料によって形成される。具体的な樹脂材料としては、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）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）またはエポキシ等が挙げられる。

第１基板６１１及び第２基板６２１は、シート状のリジッドな材料で形成されなくてもよい。第１基板６１１及び第２基板６２１は、可撓性を有するフィルム状のフレキシブルな材料で形成されてもよい。リジッドな材料としては、例えば、ＰＣまたはＰＭＭＡ等が挙げられ、また、フレキシブルな材料としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＶＡ、ＴＡＣ等が挙げられる。

なお、第１基板６１１及び第２基板６２１は、ソーダガラス、無アルカリガラス、または高屈折率ガラス等のガラス材料によって形成されてもよい。第１基板６１１と第２基板６２１は、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。

なお、第１基板６１１及び第２基板６２１の平面視形状は、例えば、矩形状（正方形または長方形）であるが、これに限るものではなく、円形また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。実施の形態３において、第１基板６１１及び第２基板６２１は、ＰＥＴによって形成される。

第１電極６１２は、第１基板６１１と配光層６３０との間に配置されている。具体的には、第１電極６１２は、第１基板６１１の一方の主面（配光層６３０側の主面）に形成されている。第１電極６１２は、べた電極であり、第１基板６１１の一方の主面のほぼ全面に薄膜状に形成されている。第１電極６１２は、言い換えれば、第１電極層である。

一方、第２電極６２２は、配光層６３０と第２基板６２１との間に配置されている。具体的には、第２電極６２２は、第２基板６２１の一方の主面（配光層６３０側の主面）に形成されている。第２電極６２２は、べた電極であり、第２基板６２１の一方の主面のほぼ全面に薄膜状に形成されている。第２電極６２２は、言い換えれば、第２電極層である。

第１電極６１２及び第２電極６２２は、電気的に対となっており、配光層６３０に電界を与えることができる。第１電極６１２及び第２電極６２２に印加される電圧が変更されることで配光層６３０の液晶部６３２に含まれる液晶分子の配向状態を変化させることができる。これにより、液晶部６３２の屈折率を変化させることができる。

第１電極６１２及び第２電極６２２は、透光性及び導電性を有する材料によって形成される。このような材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯにＧａをドープしたＧＺＯ、ＺｎＯにＡｌをドープしたＡＺＯ等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、または、銀薄膜等の金属薄膜等が例示される。なお、第１電極６１２及び第２電極６２２は、これらの材料の単層構造であってもよし、これらの材料の積層構造（例えば、透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）であってもよい。

なお、第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０の表面には、配光層６３０の液晶部６３２の液晶分子を配向するために配向膜が形成されていてもよい。配向膜は、例えば、第１フィルム基板６１０の第１電極６１２の配光層６３０側の表面に形成される。配向膜は、ラビング処理または光処理等によって配向処理を施したものであってもよいし、配向処理が不要なＳｉＯ_２膜からなる無機配向膜であってもよい。また、配向膜は、凹凸構造部６３１の表面に形成されてもよい。配向膜が凹凸構造部６３１に形成される場合、凹凸構造部６３１が劣化したり凹凸構造部６３１を傷つけたりすることがないように、配向膜は、光処理による光配向膜またはスパッタ等のドライコートで形成する無機配向膜であるとよい。

［配光層］
配光層６３０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６３０は、入射した光を配光することができる。つまり、配光層６３０は、配光層６３０を通過する際の光の進行方向を変更することができる。配光層６３０は、言い換えれば、光制御層である。

配光層６３０は、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に配置され、凹凸構造部６３１及び液晶部６３２を有する。凹凸構造部６３１と液晶部６３２とは接している。

凹凸構造部６３１は、マイクロオーダサイズまたはナノオーダサイズの複数の凸部を有する凹凸構造体である。凹凸構造部６３１は、言い換えれば、凹凸層である。複数の凸部のそれぞれは、第１電極６１２側から第２電極６２２側に向かって突出している。複数の凸部は、ストライプ状に形成されている。具体的には、各凸部は、断面形状が台形でＸ軸方向に延在する長尺状の略四角柱形状であり、Ｚ軸方向に沿って等間隔に配列されている。各凸部の高さは、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。また、隣り合う凸部の間隔は、例えば、１００μｍ以下の所定の間隔である。

複数の凸部のそれぞれの断面形状は、より具体的には、第１フィルム基板６１０から第２フィルム基板６２０に向かうにつれて細くなるテーパ形状である。一つの凸部が有する一対の側面の各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面であり、一対の側面の間隔（凸部の幅）は、第２フィルム基板６２０から第１フィルム基板６１０に向かって漸次小さくなっている。なお、凸部は、略四角柱形状に限定されず、断面形状が三角形の略三角柱形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。

凸部の側面は、凸部と液晶部６３２との界面となっている。第１フィルム基板６１０側から凹凸構造部６３１に入射した光は、凸部の側面（凸部と液晶部６３２との界面）において、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との屈折率差に応じて反射及び屈折したり、反射及び屈折せずにそのまま透過したりする。なお、凹凸構造部６３１においては、隣り合う凸部は根元部分で互いに連結されているが、分離されていてもよい。

凹凸構造部６３１（凸部）の材料は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、または、シリコーン樹脂等の光透過性を有する樹脂材料である。凹凸構造部６３１は、例えば、モールド成形、または、ナノインプリント等によって形成することができる。実施の形態３では、凹凸構造部６３１（凸部）は、屈折率が１．５のアクリル樹脂によって構成されている。

液晶部６３２は、凹凸構造部６３１のうち複数の凸部の間（凹部）に配置される。液晶部６３２は、言い換えれば液晶層であり、かつ、屈折率調整層の一例である。液晶部６３２は、液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。液晶材料は、例えば、液晶分子が棒状分子からなるネマティック液晶またはコレステリック液晶等である。なお、液晶材料は、ツイストネマティック液晶（ＴＮ液晶）等であってもよい。

液晶部６３２の液晶分子は、複屈折性を有する。実施の形態３では、凹凸構造部６３１の屈折率が１．５であるので、液晶部６３２には、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７であるポジ型の液晶材料が用いられている。なお、液晶部６３２にはネガ型の液晶材料が用いられてもよい。

液晶部６３２は、電界が与えられることによって可視光領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。具体的には、液晶部６３２は、電界応答性を有する液晶分子を有する液晶によって構成されているので、液晶部６３２に電界が与えられることにより（つまり、第１電極６１２及び第２電極６２２に電圧が印加されることにより）で液晶分子の配向状態が変化して液晶部６３２の屈折率が変化する。

なお、液晶部６３２が外部に漏えいしないように、凹凸構造部６３１の端部であって第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０の間は、封止部材によって封止されている。

［タッチパネル層］
タッチパネル層６４０は、機能性フィルム６７０にタッチパネル機能を与えるための基板であり、ユーザのタッチ操作を受け付ける。タッチパネル層６４０は、第２フィルム基板６２０（第２基板６２１の他方の主面）に接着層６５０によって接着されている。平面視において、タッチパネル層６４０は、第２フィルム基板６２０と同じ大きさであってもよいし、第２フィルム基板６２０よりも小さくてもよい。つまり、タッチパネル層６４０は、第２基板６２１の他方の主面のうち一部の領域に（部分的に）形成されてもよい。タッチパネル層６４０は、第３電極６４１、第４電極６４２、及び、中間層６４３を有し、これらの３つの層が積層されることによって形成される。

第３電極６４１及び第４電極６４２は、機能性フィルム６７０の第２フィルム基板６２０側に配置されている。つまり、第２基板６２１は、第２電極６２２及び第３電極６４１の間に位置する。第３電極６４１及び第４電極６４２は、中間層６４３（空気層または誘電体層）を介して重ね合わされている。中間層６４３は、絶縁層である。

第３電極６４１は、中間層６４３の一方の主面に配置されている。第３電極６４１は、べた電極であり、中間層６４３の一方の主面のほぼ全面に薄膜状に形成されている。第３電極６４１は、言い換えれば、第３電極層である。第３電極６４１は、べた電極ではなく、メッシュ状であってもよい。第３電極６４１の表面（中間層６４３と反対側の面）は、タッチパネル層６４０の接着面として機能し、接着層６５０が形成される面である。

第４電極６４２は、中間層６４３の他方の主面に配置されている。第４電極６４２は、べた電極であり、中間層６４３の他方の主面に形成されている。第４電極６４２は、べた電極であり、中間層６４３の他方の主面のほぼ全面に薄膜状に形成されている。第４電極６４２は、言い換えれば、第４電極層である。第４電極６４２は、べた電極ではなく、メッシュ状であってもよい。第４電極６４２の表面（中間層６４３と反対側の面）は、ユーザによってタッチ操作される面である。なお、第４電極６４２の表面には、透光性を有する保護カバーが配置されてもよい。

第３電極６４１及び第４電極６４２は、駆動部６８０が備える検知部６８１によって一対の検知用電極として用いられる。第３電極６４１及び第４電極６４２は、透光性及び導電性を有する材料によって形成される。このような材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＺｎＯにＧａをドープしたＧＺＯ、ＺｎＯにＡｌをドープしたＡＺＯ等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、または、銀薄膜等の金属薄膜等が例示される。なお、第３電極６４１及び第４電極６４２は、これらの材料の単層構造であってもよし、これらの材料の積層構造（例えば、透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）であってもよい。

中間層６４３は、第３電極６４１及び第４電極６４２の絶縁を確保するための層である。中間層６４３としては、例えば、透光性を有する誘電体によって形成される。中間層６４３は、空気層であってもよく、この場合、中間層６４３には、第３電極６４１及び第４電極６４２の間隔を確保するためのスペーサが部分的に配置される。スペーサは、例えば、透光性の樹脂材料によって形成される。

接着層６５０は、透光性を有する接着剤によって形成される層であり、タッチパネル層６４０を接着するために用いられる。

［駆動部（検知部及び制御部）］
駆動部６８０は、機能性フィルム６７０（タッチパネル層６４０）へのユーザの操作に基づいて、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に電圧を印加するかどうかを切り替える駆動装置である。駆動部６８０は、具体的には、検知部６８１と、制御部６８２とを備える。駆動部６８０は、機能性フィルム６７０とは別体の装置として実現されてもよいし、一部または全部が機能性フィルム６７０に含まれてもよい。

検知部６８１は、機能性フィルム６７０へのユーザの操作を検知し、検知結果に応じて制御部６８２に信号を出力する検知素子である。採光システム６００においては、検知部６８１は、タッチパネル層６４０へのユーザの操作を検知する。検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知する。

検知部６８１は、例えば、回路（検知回路）によって実現されるが、マイクロコンピュータまたはプロセッサによって実現されてもよい。検知部６８１は、回路、マイクロコンピュータ、及び、プロセッサの２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。検知部６８１は、機能性フィルム６７０の端部において露出した第３電極６４１及び第４電極６４２（端子部）と電気的に接続される。

制御部６８２は、検知部６８１によって検知された操作（検知部６８１から出力される信号）に基づいて、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に電圧を印加する電圧印加回路を含む。制御部６８２は、言い換えれば、電圧印加部である。制御部６８２は、具体的には、タッチパネル層６４０へのユーザのタッチ操作が検出されるごとに、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に電圧を印加する電圧印加状態と、第１電極６１２及び第２電極６２２の間への電圧の印加を停止する電圧無印加状態とを切り替える。

電圧印加状態においては、制御部６８２は、例えば、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に矩形の波形を有する交流電圧であって周波数が１００Ｈｚ程度の交流電圧を印加する。制御部６８２は、例えば、電力系統から供給される交流電圧を上記矩形の交流電圧に変換して出力する絶縁型の電力変換回路によって実現される。電力変換回路は、可変電圧源及び低周波インバータ回路などが含まれる。制御部６８２は、機能性フィルム６７０の端部において露出した第１電極６１２及び第２電極６２２（端子部）と電気的に接続される。

なお、電圧印加状態においては、制御部６８２は、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に正弦波状の波形を有する交流電圧を印加してもよいし、直流電圧を印加してもよい。また、制御部６８２は、電圧無印加状態においても微小な交流電圧を印加してもよい。

また、上記の実施の形態１及び２のように、採光システム６００が、天候検出部２００による検出結果に基づく自動モード、及び、ユーザの操作に基づく手動モードの切り替えに対応している場合、制御部６８２は、検知部６８１によって検知された操作に基づいて、自動モード及び手動モードを切り替えてもよい。この場合、手動モードにおいて、制御部６８２は、検知部６８１によって検知された操作に基づいて、機能性フィルム６７０の透過率を制御してもよい。なお、採光システム６００が、自動モード、及び、手動モードの切り替えに対応している場合の制御部６８２の詳細な構成は、例えば、制御部３００と同様の構成である。

［採光システムの動作］
次に、採光システム６００の動作について説明する。採光システム６００が備える機能性フィルム６７０は、第１電極６１２及び第２電極６２２に電圧が印加されていない電圧無印加状態において第一モードとなり、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に電圧が印加されている電圧印加状態において第二モードとなる。図１９は、第一モードの機能性フィルム６７０に入射した光の進行方向を説明するための図であり、図２０は、第二モードの機能性フィルム６７０に入射した光の進行方向を説明するための図である。図１９及び図２０は、図１８を部分的に拡大した図に相当する。

まず、第一モードについて説明する。実施の形態３では、液晶部６３２の液晶材料は、異常光屈折率が１．７で、常光屈折率が１．５のポジ型である。また、凹凸構造部６３１の屈折率は１．５である。第一モードの機能性フィルム６７０においては、液晶部６３２の液晶分子６３２ａは、第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０に対して水平に配向し、液晶部６３２の屈折率は、１．７である。この場合、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との間には屈折率差がある。

したがって、図１９に示されるように、第一モードの機能性フィルム６７０に対して斜め方向から入射する入射光（例えば太陽光）は、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との界面（凹凸構造部６３１の凸部の上側の側面）で全反射し、進行方向が曲げられて機能性フィルム６７０から外部に出射する。

一方、第二モードの機能性フィルム６７０においては、液晶部６３２の液晶分子６３２ａは、第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０に対して垂直に配向する垂直配向となる。この場合、液晶部６３２の屈折率は、１．５であり、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との間の屈折率差はない。

したがって、図２０に示されるように、第二モードの機能性フィルム６７０に対して斜め方向から入射する入射光は、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との界面で屈折及び反射することなく直進して機能性フィルム６７０から外部に出射する。

このように、機能性フィルム６７０は、凹凸構造部６３１と液晶部６３２との屈折率のマッチングが電圧（電界）によって変化するアクティブ型の光制御デバイスである。

機能性フィルム６７０は、例えば、窓に貼り合わされて使用される。図２１及び図２２は、光学デバイスの使用例を示す図である。

図２１及び図２２に示されるように、機能性フィルム６７０が建物６９０の窓６９１に設置されることで、窓６９１に配光機能が付与される。機能性フィルム６７０は、例えば、粘着層を介して窓６９１の室内側に貼り合わされる。このとき、機能性フィルム６７０は、第１フィルム基板６１０が室外側に位置し、第２フィルム基板６２０が室内側に位置するように配置されている。

図２１に示されるように、第一モードの機能性フィルム６７０は、太陽光を建物６９０の室内の天井に照射する。一方、図２２に示されるように、第二モードの機能性フィルム６７０は、太陽光を建物６９０の室内の床面に照射する。

上述のように、第一モード及び第二モードは、例えば、ユーザがタッチパネル層６４０をタッチするごとに切り替わる。このように、機能性フィルム６７０は、ユーザの操作を受け付けるタッチパネル層６４０を備えるため、建物６９０に採光システム６００を設置する場合、操作パネルを建物６９０に取り付ける工事が省略できる。このため、取り付け工事の規模が低減された採光システム６００が実現される。

なお、図２１及び図２２では、駆動部６８０は、室内の床に設置されているが、駆動部６８０の設置位置は特に限定されない。駆動部６８０は、建物６９０の壁または柱に設置されてもよいし、壁または柱に埋め込まれていてもよい。

［タッチパネルの方式］
タッチパネル層６４０は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。図２３は、静電容量方式のタッチパネル層６４０を模式的に示す図である。

タッチパネル層６４０が静電容量方式である場合、中間層６４３は、誘電体層である。図２３に示されるように第３電極６４１及び第４電極６４２の間には寄生容量６６１が存在する。ユーザが第４電極６４２に触れると（ユーザの手が第４電極６４２に近づくと）、第４電極６４２とユーザとの間に生じる静電容量によって、第３電極６４１及び第４電極６４２の間の静電容量が寄生容量６６１と異なる容量に変化する。

この場合、検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２を一対の検知用電極として用い、一対の検知用電極の間の静電容量の変化をユーザの操作として検知する。

ところで、静電容量方式には、例えば、自己容量方式及び相互容量方式などがある。自己容量方式では、第３電極６４１は、グランド電極として用いられ、検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２の間の静電容量が増加したことをユーザの操作として検知する。検知部６８１は、具体的には、第３電極６４１に検知用信号（例えば、矩形パルス）を印加し、検知用信号（または検知用信号に基づく電流波形）の波形変化に基づいて静電容量が増加したことを検知することができる。

一方、相互容量方式では、第３電極６４１は受信用電極、第４電極６４２は送信用電極として用いられる。検知部６８１は、第４電極６４２（送信用電極）に検知用信号（例えば、矩形パルス）を加えることにより、第３電極６４１と第４電極６４２との間に電界を形成する。ユーザが第４電極６４２に触れると（ユーザの手が第４電極６４２に近づくと）、電界の一部がユーザ側に移る。つまり、第３電極６４１と第４電極６４２との間の電界が減少する。このため、第３電極６４１及び第４電極６４２間の静電容量が減少する。検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２の間の静電容量が減少したこと（電界が減少したこと）をユーザの操作として検知する。検知部６８１は、具体的には、上記検知用信号（または検知用信号に基づく電流波形）の波形変化に基づいて静電容量が減少したことを検知することができる。

また、タッチパネル層６４０は、抵抗膜方式のタッチパネルであってもよい。図２４は、抵抗膜方式のタッチパネル層６４０を模式的に示す図である。

タッチパネル層６４０が抵抗膜方式である場合、中間層６４３は、空気層であり、中間層６４３には、第３電極６４１及び第４電極６４２を絶縁した状態で保持するためのスペーサが配置される。ユーザによって第４電極６４２が押されると、図２４に示されるように第３電極６４１及び第４電極６４２が接触する。

この場合、検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２を一対の検知用電極として用い、一対の検知用電極が接触したことをユーザの操作として検知する。

［検知対象期間］
検知部６８１は、定常的に検知を行ってもよいし、期間を限って検知を行ってもよい。例えば、検知部６８１は、検知対象期間にのみ選択的に検知を行い、検知対象期間以外の期間に行われたユーザの操作は無効とされてもよい。図２５は、検知対象期間の一例を示す図である。

図２５に示されるように、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に矩形波の交流電圧が印加されている電圧印加状態（第１モード）において、検知対象期間Ｔｓは、例えば、第一タイミングｔ１から第二タイミングｔ２までの期間である。第一タイミングｔ１は、制御部６８２によって第１電極６１２及び第２電極６２２の間に印加される交流電圧の極性が変化したタイミング（ｎ（自然数）回目にゼロクロスするタイミング）から第一所定期間Ｔ１が経過したタイミングである。第二タイミングｔ２は、次に交流電圧の極性が変化するタイミング（ｎ＋１回目にゼロクロスするタイミング）よりも第二所定期間Ｔ２前のタイミングである。第一所定期間Ｔ１の長さ及び第二所定期間Ｔ２の長さは、同一であってもよいし、異なってもよい。第一所定期間Ｔ１の長さ及び第二所定期間Ｔ２の長さは、経験的または実験的に適宜定められればよい。

このように検知部６８１によって検知対象期間Ｔｓにのみ選択的に検知が行われれば、ノイズの発生しやすい極性が変化するタイミング（ゼロクロスするタイミング）付近の期間が検知対象期間Ｔｓから除かれる。このため、検知部６８１の検知へのノイズの影響が低減され、誤検知が抑制される。タッチパネル層６４０が静電容量方式である場合、検知部６８１によって検知される静電容量の変化は、ノイズの影響を受けやすいため、このような検知方法が特に有用となる。

なお、電圧無印加状態（第２モード）においては、検知部６８１は、定常的に検知を行う。電圧無印加状態において微小な交流電圧が印加される場合には、検知部６８１は、電圧無印加状態（第２モード）においても検知対象期間Ｔｓにのみ選択的に検知を行ってもよい。

なお、このような検知対象期間Ｔｓにのみ選択的に検知が行われる構成は、回路などによってハードウェア的に実現されてもよいし、ソフトウェア的に実現されてもよい。

［実施の形態３の変形例１］
上記の実施の形態３では、第２電極６２２は、液晶部６３２に電界を与えるための電圧印加用の電極として機能したが、第２電極６２２は、電圧印加用の電極としてだけでなく、検知用電極としても用いられてもよい。つまり、第２電極６２２は、電圧印加用の電極、及び、検知用電極として共用されてもよい。図２６は、このような変形例１に係る採光システムの構成を示す図である。

図２６に示されるように、変形例１に係る採光システム６００ａは、機能性フィルム６７０ａと、駆動部６８０とを備える。機能性フィルム６７０ａは、機能性フィルム６７０ａの第２フィルム基板６２０側に配置された第３電極６４１を備える。第３電極６４１は、第２基板６２１の他方の主面に形成されている。第２基板６２１は、第２電極６２２及び第３電極６４１の間に位置する。機能性フィルム６７０ａは、第４電極６４２、中間層６４３、及び、接着層６５０を備えていない。

この場合、検知部６８１は、第２電極６２２及び第３電極６４１を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知する。

検知方式として静電容量方式が用いられる場合、検知部６８１は、ユーザが第３電極６４１に触れることによる（ユーザの手が第３電極６４１に近づくことによる）第２電極６２２及び第３電極６４１の間の静電容量の変化を検知する。自己容量方式においては、第２電極６２２は、例えば、グランド電極として用いられ、検知部６８１は、第２電極６２２及び第３電極６４１の間の静電容量が増加したことをユーザの操作として検知する。相互容量方式においては、第２電極６２２は受信用電極、第３電極６４１は送信用電極として用いられる。検知部６８１は、第２電極６２２及び第３電極６４１の間の静電容量が減少したことをユーザの操作として検知する。

検知方式として抵抗膜方式が用いられる場合、第２基板６２１には空隙が設けられる。検知部６８１は、第２電極６２２及び第３電極６４１を一対の検知用電極として用い、ユーザが第３電極６４１を押すことによって一対の検知用電極が上記空隙において接触したことをユーザの操作として検知する。

このように、採光システム６００ａにおいては、機能性フィルム６７０ａの厚みが機能性フィルム６７０よりも薄い。このため、機能性フィルム６７０ａの光の透過率の低下が抑制される。

［実施の形態３の変形例２］
上記の実施の形態３では、第１電極６１２及び第２電極６２２のそれぞれは、液晶部６３２に電界を与えるための電圧印加用の電極として機能したが、第１電極６１２及び第２電極６２２は、電圧印加用の電極としてだけでなく、検知用電極としても用いられてもよい。つまり、第１電極６１２及び第２電極６２２のそれぞれは、電圧印加用の電極、及び、検知用電極として共用され、機能性フィルム６７０は、タッチパネル層６４０を備えなくてもよい。図２７は、このような変形例２に係る採光システムの構成を示す図である。

図２７に示されるように、変形例２に係る採光システム６００ｂは、機能性フィルム６７０ｂと、駆動部６８０とを備える。採光システム６００ｂ（機能性フィルム６７０ｂ）は、タッチパネル層６４０を備えていないが、検知部６８１を備えている。

この場合、検知部６８１は、第１電極６１２及び第２電極６２２を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知する。検知方式としては静電容量方式が用いられる。

例えば、検知部６８１は、制御部６８２によって第１電極６１２及び第２電極６２２の間に印加される交流電圧を検知用信号として使用する。検知部６８１は、ユーザが第２電極６２２に触れることによる（ユーザの手が第２電極６２２に近づくことによる）交流電圧の波形の変化（波形のなまり）に基づいて静電容量の変化を検知できる。なお、この場合、検知部６８１による操作の検知を目的として、電圧無印加状態（第２モード）においても、微小な交流電圧が印加されるとよい。

また、制御部６８２によって第１電極６１２及び第２電極６２２の間に印加される交流電圧に検知用信号が重畳されてもよい。上述のように制御部６８２によって印加される交流電圧の周波数は、１００Ｈｚ程度である。検知部６８１は、このような交流電圧に、例えば、周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の検知用信号（例えば、矩形パルス）を重畳する。検知部６８１は、ユーザが第２電極６２２に触れることによる（ユーザの手が第２電極６２２に近づくことによる）検知用信号の波形の変化（波形のなまり）に基づいて静電容量の変化を検知できる。

このような採光システム６００ｂは、機能性フィルム６７０ｂの厚みが機能性フィルム６７０ａよりもさらに薄い。このため、機能性フィルム６７０ｂの透過率の低下が抑制される。

なお、検知部６８１の検知方式として、抵抗膜方式が用いられてもよい。この場合、第２電極６２２は、第２基板６２１の一方の主面（凹凸構造部６３１と対向する主面）ではなく、他方の主面（凹凸構造部６３１と対向しない主面）に形成される。

［実施の形態３の効果など］
以上説明したように、採光システム６００は、機能性フィルム６７０と、駆動部６８０とを備える。機能性フィルム６７０は、第１基板６１１及び第１基板６１１の一方の主面に配置された第１電極６１２を有する透光性の第１フィルム基板６１０と、第２基板６２１及び第２基板６２１の一方の主面に配置された第２電極６２２を有する透光性の第２フィルム基板６２０と、第１フィルム基板６１０及び第２フィルム基板６２０の間に配置された配光層６３０であって、第２電極６２２側に突出した複数の凸部を含む凹凸構造部６３１、及び、複数の凸部の間に配置された液晶部６３２を有する配光層６３０とを備える。駆動部６８０は、機能性フィルム６７０へのユーザの操作を検知する検知部６８１と、検知部６８１によって検知された操作に基づいて、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に電圧を印加する制御部６８２とを備える。

これにより、採光システム６００は、機能性フィルム６７０へのユーザの操作を検知する検知部６８１を備えるため、建物６９０に採光システム６００を設置する場合、操作パネルを建物６９０に取り付ける工事が省略できる。また、１つの操作パネルで複数の機能性フィルム６７０を制御するような場合、取り付け工事において、操作パネルのボタンと複数の機能性フィルム６７０との対応付けが行われるが、機能性フィルム６７０自体が操作対象となることにより、このような対応付けは不要となる。このように、採光システム６００は、取り付け工事の規模が低減された採光システム６００であるといえる。

また、採光システム６００においては、機能性フィルム６７０は、さらに、機能性フィルム６７０の第２フィルム基板６２０側に配置された第３電極６４１及び第４電極６４２であって、中間層６４３（空気層または誘電体層）を介して重ね合わされた第３電極６４１及び第４電極６４２を備える。検知部６８１は、第３電極６４１及び第４電極６４２を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知してもよい。

これにより、検知部６８１は、第２フィルム基板６２０側に配置されたタッチパネル層６４０によって機能性フィルム６７０自体へのユーザの操作を検知することができる。

また、採光システム６００ａにおいては、機能性フィルム６７０ａは、さらに、機能性フィルム６７０ａの第２フィルム基板６２０側に配置された第３電極６４１を備え、検知部６８１は、第２電極６２２及び第３電極６４１を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知する。

これにより、第２電極６２２が、電圧印加用の電極、及び、検知用電極として共用されるため、機能性フィルム６７０ａが薄型化される。このため、機能性フィルム６７０ａの光の透過率の低下が抑制される。

また、採光システム６００ｂにおいては、検知部６８１は、第１電極６１２及び第２電極６２２を一対の検知用電極として用いて、ユーザの操作を検知する。

これにより、第１電極６１２及び第２電極６２２のそれぞれが、電圧印加用の電極、及び、検知用電極として共用されるため、機能性フィルム６７０ｂが薄型化される。このため、機能性フィルム６７０ｂの光の透過率の低下が抑制される。

また、検知部６８１は、一対の検知用電極の間の静電容量の変化をユーザの操作として検知してもよい。

これにより、検知部６８１は、一対の検知用電極の間の静電容量の変化に基づいて機能性フィルム６７０へのユーザの操作を検知することができる。

また、検知部６８１は、一対の検知用電極が接触したことをユーザの操作として検知してもよい。

これにより、検知部６８１は、一対の検知用電極が接触したか否かに基づいて機能性フィルム６７０へのユーザの操作を検知することができる。

また、制御部６８２は、第１電極６１２及び第２電極６２２の間に交流電圧を印加してもよい。検知部６８１は、交流電圧の極性が変化したタイミングから第一所定期間Ｔ１が経過した第一タイミングｔ１から、次に交流電圧の極性が変化するタイミングよりも第二所定期間Ｔ２前の第二タイミングｔ２までの期間をユーザの操作の検知対象期間Ｔｓとしてもよい。

これにより、ノイズの発生しやすい極性が変化するタイミング付近の期間が検知対象期間Ｔｓから除かれる。このため、検知部６８１の検知へのノイズの影響が低減され、誤検知が抑制される。

（実施の形態４）
上記の実施の形態１〜３において、配光層には、液晶部（言い換えれば、液晶層）に代えて他の屈折率調整部（言い換えれば、屈折率調整層）が用いられてもよい。屈折率調整部は、付与される電界に応じて異なる光作用を有していればよい。例えば、屈折率調整部としては、電気泳動部（言い換えれば、電気泳動層）が用いられてもよい。図２８〜図３０は、屈折室調整部として電気泳動部が用いられた配光層の構造を示す模式断面図である。なお、屈折率調整部に電気泳動部が用いられる場合、２つの電極間には、直流電圧が印加されてもよい。

図２８〜図３０に示される配光層７６０は、第１基板７１１及び第１電極７１２を有する第１フィルム基板７１０と、第２基板７２１及び第２電極７２２を有する第２フィルム基板７２０との間に配置される。第１フィルム基板７１０及び第２フィルム基板７２０は、実施の形態１〜３で説明された第１フィルム基板及び第２フィルム基板と同様の構成である。

配光層７６０は、凹凸構造部７６１及び電気泳動部７６２を含む。電気泳動部７６２においては、帯電する無数のナノ粒子７６４が絶縁性液体７６３に分散されている。

例えば、絶縁性液体７６３として屈折率（溶媒屈折率）が約１．３〜約１．５のフッ化炭素水素溶液又はシリコンオイル等が用いられ、ナノ粒子７６４として屈折率が２．１のジルコニア粒子が用いられる。電気泳動部７６２においては、例えば、電圧無印加状態（図２８：ナノ粒子７６４が分散した状態）における電気泳動部７６２全体の平均屈折率が１．６となり、第一極性の電圧印加状態（図２９：ナノ粒子７６４が凹凸構造部７６１側に凝集した状態）における、電気泳動部７６２の凹凸構造部７６１界面での屈折率が１．８となるように、絶縁性液体７６３におけるナノ粒子７６４の濃度が調整されればよい。なお、この場合、第一極性と反対の第二極性の電圧印加状態（図３０：ナノ粒子７６４が凹凸構造部７６１と対向する第１電極７１２側に凝集した状態）における電気泳動部７６２の凹凸構造部７６１界面での屈折率は、凹凸構造部７６１の屈折率に等しい１．５となればよい。

このように電気泳動部７６２が用いられた配光層７６０は、液晶部が用いられた配光層に比べて凹凸構造部７６１及び電気泳動部７６２の屈折率差を大きくすることができる。したがって、配光制御範囲を拡大することができる。また、電気泳動部７６２が用いられた配光層７６０は、液晶部が用いられた配光層に比べて、入射光の多くの部分を配光することができる。液晶部が用いられた配光層は、入射光に含まれるＳ波及びＰ波のいずれかしか配光することができないが、電気泳動部７６２が用いられた配光層７６０は、入射光に含まれるＳ波及びＰ波のいずれも配光することができる。

（その他）
以上、本発明に係る採光システムについて、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１では、カラーセンサが照度と色温度とを検出する例について示したが、これに限らない。例えば、天候検出部は、カラーセンサの代わりに、照度センサと色温度センサとを備えてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、凸部の長手方向が水平方向となるように機能性フィルムを窓に配置したが、これに限らない。例えば、凸部の長手方向が垂直方向（鉛直方向）となるように機能性フィルムを窓に配置してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、凹凸構造部を構成する複数の凸部の各々は、長尺状であったが、これに限らない。例えば、複数の凸部は、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、上記の実施の形態では、複数の凸部の各々は、同じ形状としたが、これに限るものではなく、例えば、面内において異なる形状であってもよい。例えば、機能性フィルムにおける垂直方向の上半分と下半分とで複数の凸部の側面の傾斜角を異ならせてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、複数の凸部の高さは、一定としたが、これに限るものではない。例えば、複数の凸部の高さは、ランダムに異なっていてもよい。このようにすることで、機能性フィルムを透過する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。つまり、複数の凸部の高さをランダムに異ならせることで、凹凸界面での微小な回折光や散乱光が波長で平均化されて出射光の色付きが抑制される。

また、例えば、上記の実施の形態では、配光層の液晶部の材料として、液晶材料以外にポリマー構造などの高分子を含むものを用いてもよい。ポリマー構造は、例えば、網目状の構造であり、ポリマー構造（網目）の間に液晶分子が配置されることによって屈折率の調整が可能となる。高分子を含む液晶材料としては、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）又はポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）などを用いることができる。

また、上記の実施の形態では、機能性フィルムは、窓の屋内側の面に貼り付けたが、窓の屋外側の面に貼り付けてもよい。屋内側に貼り付けた場合には、機能性フィルムの劣化を抑制することができる。また、機能性フィルムを窓に貼り付けたが、機能性フィルムを建物の窓そのものとして用いてもよい。また、機能性フィルムは、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、上記の実施の形態３では、タッチパネル層（第３電極）は、機能性フィルムの室内側に配置されたが、室外側に配置されてもよい。つまり、実施の形態３において、凹凸構造部は、第２電極側から第１電極側に向かって突出していてもよい。これにより、ユーザは、室外側から操作を行うことができる。

また、上記の実施の形態３では、検知部は、機能性フィルムへのユーザのタッチ操作を検知したが、機能性フィルムへのユーザの非接触操作を検出してもよい。例えば、静電容量方式では、機能性フィルムへのユーザの接近によっても静電容量が変化する場合があるため、検知部は、機能性フィルムにユーザが触れない非接触操作を検知することも可能である。

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。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、６００、６００ａ、６００ｂ 採光システム
２０ 屋外
２１ 屋内
９０、９２ 直達光
９１ 散乱光
１００、６７０、６７０ａ、６７０ｂ 機能性フィルム
１１０、６１１、７１１ 第１基板
１２０、６２１、７２１ 第２基板
１３０、６３０、７６０ 配光層
１３１、６３１、７６１ 凹凸構造部
１３２、６３２ 液晶部
１３３ 凸部
１３５、６３２ａ 液晶分子
１４０、６１２、７１２ 第１電極
１５０、６２２、７２２ 第２電極
２００、５００、５０１、５０２ 天候検出部
３００、６８２ 制御部
５１０ 直達日射計
５１１ 散乱日射計
５１２ 全天日射計
５１３ 第１照度センサ
５１４ 第２照度センサ
６４１ 第３電極
６４２ 第４電極
６８１ 検知部

Claims (19)

1. 屋外からの光を透過させて屋内に採り入れる機能性フィルムと、
   前記機能性フィルムが設置される場所の天候を検出する天候検出部と、
   前記天候検出部による検出結果に基づいて、前記機能性フィルムの透過率を制御する制御部とを備え、
   前記天候検出部は、前記屋外からの光の照度及び色温度と、前記照度及び前記色温度の各々に対応する基準値との比較結果に基づいて前記天候を検出する
   採光システム。
2. 前記天候検出部は、第１基準値より照度が低く、かつ、第２基準値より色温度が高い場合に、前記天候が曇天であると判定し、
   前記制御部は、前記天候検出部によって前記天候が曇天であると判定された場合に、前記機能性フィルムの透過率を高くする
   請求項１に記載の採光システム。
3. 屋外からの光を透過させて屋内に採り入れる機能性フィルムと、
   前記機能性フィルムが設置される場所の天候を検出する天候検出部と、
   前記天候検出部による検出結果に基づいて、前記機能性フィルムの透過率を制御する制御部とを備え、
   前記天候検出部は、前記屋外からの光に含まれる直達光と散乱光との比と基準値との比較結果に基づいて前記天候を検出する
   採光システム。
4. 前記天候検出部は、直達日射量に対する散乱日射量の比が第３基準値より大きい場合に、前記天候が曇天であると判定し、
   前記制御部は、前記天候検出部によって前記天候が曇天であると判定された場合に、前記機能性フィルムの透過率を高くする
   請求項３に記載の採光システム。
5. 前記天候検出部は、
   前記直達日射量を検出する直達日射計と、
   前記散乱日射量を検出する散乱日射計とを含み、
   前記直達日射量に対する前記散乱日射量の比を算出する
   請求項４に記載の採光システム。
6. 前記天候検出部は、
   前記直達日射量を検出する直達日射計と、
   全天日射量を検出する全天日射計とを含み、
   前記全天日射量から前記直達日射量を減算することで、前記散乱日射量を算出し、前記直達日射量に対する前記散乱日射量の比を算出する
   請求項４に記載の採光システム。
7. 前記天候検出部は、
   前記屋外からの光の第１照度を検出する第１照度センサと、
   前記第１照度センサに対して所定角度傾斜した姿勢で配置された、前記屋外からの光の第２照度を検出する第２照度センサとを含み、
   前記第１照度と前記第２照度とに基づいて、前記直達日射量に対する前記散乱日射量の比を算出する
   請求項４に記載の採光システム。
8. 前記所定角度は、９０度である
   請求項７に記載の採光システム。
9. 前記機能性フィルムは、入射した光を所定方向に曲げて進行させる配光モードと、前記配光モードより透過率が高く、入射した光を直進させる透明モードとを有し、
   前記制御部は、
   前記天候検出部によって検出された天候が晴天である場合、前記配光モードで前記機能性フィルムを動作させ、
   前記天候検出部によって検出された天候が曇天である場合、前記透明モードで前記機能性フィルムを動作させる
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の採光システム。
10. 前記機能性フィルムは、
    互いに対向配置された、透光性を有する第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、入射した光を配光する配光層と、
    前記配光層を挟むように配置された第１電極及び第２電極とを備え、
    前記配光層は、
    複数の凸部を有する凹凸構造部と、
    前記複数の凸部の間に配置された屈折率調整部とを含み、
    前記制御部は、前記天候検出部による検出結果に基づいて前記第１電極及び前記第２電極間に印加する電圧を制御することで、前記機能性フィルムの動作モードを制御する
    請求項９に記載の採光システム。
11. 前記制御部は、前記天候検出部による検出結果に基づいて前記機能性フィルムの透過率を制御する自動モード、及び、ユーザの操作に基づいて前記機能性フィルムの透過率を制御する手動モードを切り替え可能である
    請求項１０に記載の採光システム。
12. さらに、前記機能性フィルムへの前記ユーザの操作を検知する検知部を備え、
    前記制御部は、前記検知部によって検知された操作に基づいて、前記自動モード及び前記手動モードを切り替える
    請求項１１に記載の採光システム。
13. 前記手動モードにおいて、前記制御部は、前記検知部によって検知された操作に基づいて、前記機能性フィルムの透過率を制御する
    請求項１２に記載の採光システム。
14. 前記機能性フィルムは、さらに、第３電極及び第４電極であって、空気層または誘電体層を介して重ね合わされた第３電極及び第４電極を備え、
    前記第２基板は、前記第２電極及び前記第３電極の間に位置し、
    前記検知部は、前記第３電極及び前記第４電極を一対の検知用電極として用いて、前記ユーザの操作を検知する
    請求項１２または１３に記載の採光システム。
15. 前記機能性フィルムは、さらに、第３電極を備え、
    前記第２基板は、前記第２電極及び前記第３電極の間に位置し、
    前記検知部は、前記第２電極及び前記第３電極を一対の検知用電極として用いて、前記ユーザの操作を検知する
    請求項１２または１３に記載の採光システム。
16. 前記検知部は、前記第１電極及び前記第２電極を一対の検知用電極として用いて、前記ユーザの操作を検知する
    請求項１２または１３に記載の採光システム。
17. 前記天候検出部は、前記天候の検出を繰り返し行い、同じ検出結果が所定期間継続した場合に、前記天候が、継続した検出結果が示す天候であると判定する
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の採光システム。
18. 前記天候検出部は、
    曇天を示す検出結果が第１期間継続した場合に、前記天候が曇天であると判定し、
    晴天を示す検出結果が第２期間継続した場合に、前記天候が晴天であると判定し、
    前記第１期間は、前記第２期間より長い
    請求項１７に記載の採光システム。
19. 前記天候検出部は、さらに、前記場所の地理情報と日時情報とに基づいて前記基準値を算出する
    請求項１〜１８のいずれか１項に記載の採光システム。

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