WO2019054050A1 - 配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配光制御方法 - Google Patents

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WO2019054050A1
WO2019054050A1 PCT/JP2018/027228 JP2018027228W WO2019054050A1 WO 2019054050 A1 WO2019054050 A1 WO 2019054050A1 JP 2018027228 W JP2018027228 W JP 2018027228W WO 2019054050 A1 WO2019054050 A1 WO 2019054050A1
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light distribution
refractive index
mode
layer
distribution device
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PCT/JP2018/027228
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French (fr)
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浩章 飯島
有宇 和家佐
裕 岩堀
太田　益幸
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis

Definitions

  • the present invention relates to a control device of a light distribution device, a light distribution control system, and a light distribution control method.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal optical element having a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrodes formed on each of the pair of transparent substrates, and a prism layer and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent electrodes. It is disclosed.
  • the liquid crystal optical element changes the refractive index of the liquid crystal layer by a voltage applied to the pair of transparent electrodes, and changes the refraction angle of light passing through the interface between the slope of the prism and the liquid crystal layer.
  • the above-mentioned conventional liquid crystal optical element may be applied to, for example, a window. For this reason, it is expected that the liquid crystal optical element will be in a state of high security where the inside is not seen from the outside in consideration of privacy as well as daylighting.
  • this invention aims at providing the control apparatus of a light distribution device which can improve security, a light distribution control system, and a light distribution control method.
  • a control device of a light distribution device distributes light incident based on an acquisition unit that acquires time information indicating time, and the time information.
  • a controller configured to control a light distribution device including the layer, the light distribution layer being disposed so as to fill the space between the plurality of convex portions and the uneven layer having the plurality of convex portions, according to the applied electric field
  • a variable refractive index layer whose refractive index changes, and the control unit is configured to generate a first refractive index difference at an interface between the plurality of convex portions and the variable refractive index layer;
  • the second mode having a second refractive index difference larger than the first refractive index difference is provided at the interface between the convex portion and the refractive index variable layer, and the time indicated by the time information is included in the nighttime, Execute the second mode.
  • the light distribution control system which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the control apparatus of the said light distribution device, and the said light distribution device.
  • one aspect of the present invention can be realized as a program for causing a computer to execute the above-described light distribution control method.
  • it may be realized as a computer readable recording medium storing the program.
  • the control apparatus of the light distribution device which can improve security, the light distribution control system, and the light distribution control method can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the light distribution control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view for explaining a light collection mode of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view for explaining a transparent mode of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view for explaining a security mode of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the light distribution device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the light distribution control system according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control method of the light distribution device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a light distribution control system according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control method of the light distribution device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a light distribution control system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a control method of the light distribution device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the light distribution device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the light distribution device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14A is an enlarged cross-sectional view for explaining a light collection mode of the light distribution device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14B is an enlarged cross-sectional view for explaining a transparent mode of the light distribution device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14C is an enlarged cross-sectional view for explaining a security mode of the light distribution device according to the fifth embodiment.
  • each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, for example, the scale and the like do not necessarily match in each figure. Further, in each of the drawings, substantially the same configuration is given the same reference numeral, and overlapping description will be omitted or simplified.
  • the x-axis, the y-axis and the z-axis indicate three axes of the three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the z-axis direction is the vertical direction
  • the direction perpendicular to the z-axis is the horizontal direction.
  • the positive direction of the z axis is vertically upward.
  • the “thickness direction” means the thickness direction of the optical device, and is a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate and the second substrate
  • the “plan view” means It refers to when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the first substrate or the second substrate.
  • Embodiment 1 [Light distribution control system] First, the configuration of the light distribution control system 1 according to the present embodiment will be described using FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light distribution control system 1 according to the present embodiment.
  • the light distribution control system 1 includes a control device 10, a timepiece unit 30, and a light distribution device 100.
  • the control device 10 acquires time information from the clock unit 30, and controls the light distribution device 100 based on the acquired time information.
  • the light distribution device 100 is an optical device that performs light distribution control of light incident on the light distribution device 100. Specifically, the light distribution device 100 can change the traveling direction of light incident on the light distribution device 100 and emit the light.
  • the light distribution device 100 is applied to a window of a building or the like.
  • the light distribution device 100 emits the sunlight incident from the obliquely upper side on the outdoor side toward the obliquely upper indoor side.
  • the light distribution device 100 can illuminate the indoor ceiling surface and the like with sunlight introduced indoors, and can brighten the indoors. Energy saving can be realized by using natural light such as sunlight.
  • the control apparatus 10 is provided with the acquisition part 20 and the control part 22, as shown in FIG.
  • the acquisition unit 20 includes a time acquisition unit 21.
  • the time acquisition unit 21 acquires time information indicating time.
  • the time acquisition unit 21 is realized by an input interface or the like that receives time information output from the clock unit 30.
  • the time information indicates the time when the clock unit 30 outputs or when the time acquiring unit 21 acquires it, specifically, the current time.
  • the time information is indicated, for example, in units of hours, minutes, and seconds, but is not limited thereto.
  • the time information may further include a date.
  • the control unit 22 controls the light distribution device 100 based on the time information acquired by the time acquisition unit 21. Specifically, the control unit 22 determines whether the time indicated by the time information is included in the night.
  • the night is a period corresponding to the sunrise to the sunrise.
  • nighttime is a predetermined fixed period.
  • the night is, for example, a period from 6 o'clock to 7 o'clock the next morning, but it is not limited thereto.
  • the control unit 22 may acquire the sunset time of each day and the sunrise time, and may determine the night based on the acquired time.
  • nighttime may be determined based on the average value for every month, and may be determined based on the average value for every several months or every season.
  • the value may be different for each area.
  • the control unit 22 may acquire the latitude and longitude of the position where the light distribution device 100 is installed, and acquire the sunset time and the sunrise time of the acquired latitude and longitude.
  • control unit 22 has a plurality of drive modes.
  • the plurality of driving modes include a daylighting mode, a transparent mode and a security mode.
  • the control unit 22 selects one of a plurality of drive modes based on time information, and operates the light distribution device 100 in the selected drive mode. Details of the multiple modes will be described later.
  • the control unit 22 selects and executes the security mode as the drive mode of the light distribution device 100 when the time indicated by the time information is included at night.
  • the control unit 22 selects and executes the daylighting mode or the transparent mode as the drive mode of the light distribution device 100 when the time indicated by the time information is not included in the nighttime. Note that which one of the daylighting mode and the transparent mode is to be selected is determined in advance, for example, by an instruction of the user.
  • the control unit 22 controls the electric field applied to the light distribution layer 130 (see FIG. 2) of the light distribution device 100 based on the selected drive mode. Specifically, the control unit 22 controls a voltage applied between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 of the light distribution device 100.
  • the control unit 22 is realized by a power supply circuit, a signal processing circuit, and the like.
  • the power supply circuit receives power from, for example, a commercial power supply, converts the received power into a predetermined voltage, and applies the voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the signal processing circuit is realized by, for example, a non-volatile memory in which a program is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing a program, an input / output port, a processor that executes the program, or the like.
  • the clock unit 30 is a timer that counts time.
  • the clock unit 30 outputs, for example, time information indicating the current time to the control device 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the light distribution device 100 according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region III surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • the light distribution device 100 includes a first substrate 110, a second substrate 120, a light distribution layer 130, a first electrode layer 140, and a second electrode layer 150.
  • the light distribution device 100 is configured to transmit incident light.
  • An adhesion layer may be provided on the surface of the first electrode layer 140 on the light distribution layer 130 side for bringing the first electrode layer 140 into close contact with the uneven layer 131 of the light distribution layer 130.
  • the adhesion layer is, for example, a translucent adhesive sheet, or a resin material generally referred to as a primer.
  • the first electrode layer 140, the light distribution layer 130, and the second electrode layer 150 are disposed in this order along the thickness direction between the first substrate 110 and the second substrate 120 which make a pair. It is a structure. In order to maintain the distance between the first substrate 110 and the second substrate 120, a plurality of particle-like spacers may be dispersed in the plane, or a columnar structure may be formed.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are translucent substrates having translucency.
  • a glass substrate or a resin substrate can be used as the first substrate 110 and the second substrate 120.
  • the material of the glass substrate examples include soda glass, alkali-free glass and high refractive index glass.
  • the material of the resin substrate examples include resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic (PMMA) or epoxy.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • PMMA acrylic
  • the glass substrate has the advantages of high light transmittance and low moisture permeability. On the other hand, the resin substrate has an advantage that scattering at the time of breakage is small.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 may be made of the same material, or may be made of different materials. Further, the first substrate 110 and the second substrate 120 are not limited to rigid substrates, and may be flexible substrates having flexibility. In the present embodiment, the first substrate 110 and the second substrate 120 are transparent resin substrates made of PET resin.
  • the second substrate 120 is a counter substrate facing the first substrate 110, and is disposed at a position facing the first substrate 110.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are disposed in parallel at a predetermined distance such as 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example.
  • the first substrate 110 and the second substrate 120 are bonded by a sealing resin such as an adhesive formed in the shape of a frame on the outer periphery of each other.
  • substrate 120 is rectangular shapes, such as square or a rectangle, for example, it does not restrict to this, Polygons other than a circle or a square may be sufficient. Any shape may be employed.
  • the light distribution layer 130 is disposed between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the light distribution layer 130 has translucency, and transmits incident light.
  • the light distribution layer 130 distributes the incident light. That is, when light passes through the light distribution layer 130, the light distribution layer 130 changes the traveling direction of the light.
  • the light distribution layer 130 has a concavo-convex layer 131 and a refractive index variable layer 132.
  • the uneven layer 131 is a fine shape layer provided to make the surface of the refractive index variable layer 132 uneven.
  • the uneven layer 131 has a plurality of convex portions 133 and a plurality of concave portions 134, as shown in FIG.
  • the concavo-convex layer 131 is a concavo-convex structure constituted by a plurality of convex parts 133 of micro order size.
  • a plurality of concave portions 134 are between the plurality of convex portions 133. That is, the space between two adjacent convex portions 133 is one concave portion 134.
  • the plurality of convex portions 133 are a plurality of convex portions arranged in the z-axis direction parallel to the main surface (specifically, the surface on which the first electrode layer 140 is provided) of the first substrate 110. That is, in the present embodiment, the z-axis direction is the direction in which the plurality of convex portions 133 are arranged.
  • the plurality of convex portions 133 are long convex stripes extending in a direction orthogonal to the arranging direction. Specifically, the plurality of convex portions 133 are formed in a stripe shape extending in the x-axis direction. Each of the plurality of convex portions 133 linearly extends along the x-axis direction. For example, each of the plurality of protrusions 133 is a triangular prism disposed sideways with respect to the first electrode layer 140. The plurality of convex portions 133 may extend while meandering along the x-axis direction. For example, the plurality of convex portions 133 may be formed in a wavy stripe.
  • the plurality of convex portions 133 are, for example, arranged at equal intervals along the z-axis direction.
  • the shape and size of each of the plurality of protrusions 133 are the same as one another, but may be different.
  • Each of the plurality of protrusions 133 has a shape that tapers from the root to the tip.
  • the cross-sectional shape of each of the plurality of convex portions 133 is a tapered shape which is tapered along the direction from the first substrate 110 toward the second substrate 120 (that is, the positive direction of the y axis).
  • the cross-sectional shape in yz plane of the convex part 133 is a triangle specifically, it is not restricted to this.
  • the cross-sectional shape of the convex portion 133 may be a trapezoid, another polygon, or a polygon including a curve.
  • each of the plurality of convex portions 133 has a side surface 133 a and a side surface 133 b.
  • the side surface 133 a and the side surface 133 b are both in contact with the refractive index variable layer 132. That is, the side surface 133 a and the side surface 133 b are an interface between the convex portion 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the side surface 133 a and the side surface 133 b are surfaces that intersect the z-axis direction, which is the direction in which the convex portions 133 are arranged.
  • Each of the side surface 133a and the side surface 133b is an inclined surface which is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the y-axis direction which is the thickness direction.
  • the distance between the side surface 133a and the side surface 133b gradually decreases toward the positive side of the y axis.
  • the light distribution device 100 is installed in a window of a building or the like so that the z axis is parallel to the vertical direction.
  • the light distribution device 100 is disposed such that the first substrate 110 is on the outdoor side and the second substrate 120 is on the indoor side.
  • the side surface 133a is, for example, a surface located vertically above the side surface 133b.
  • the side surface 133 a is a reflection surface (total reflection surface) that reflects (specifically, totally reflects) incident light that has entered the light distribution device 100.
  • the side surface 133 b is, for example, a surface located vertically below the side surface 133 a.
  • the side surface 133 b is a refractive surface that refracts the incident light that has entered the light distribution device 100.
  • the height (length in the y-axis direction) of each of the plurality of protrusions 133 is, for example, 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the width (the length in the z-axis direction) of the plurality of convex portions 133 is, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and preferably 10 ⁇ m or less, but not limited thereto.
  • the distance between two adjacent convex portions 133 is, for example, 0 ⁇ m to 100 ⁇ m, but is not limited to this. Two adjacent convex portions 133 may be in contact with each other, or may be arranged at a predetermined interval.
  • a material of the convex portion 133 for example, a light transmitting resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin can be used.
  • the convex portion 133 is formed of, for example, an ultraviolet curable resin material, and can be formed by molding or nanoimprinting.
  • the concavo-convex layer 131 can be formed by, for example, molding a concavo-convex structure having a triangular cross section by using acrylic resin having a refractive index of 1.5.
  • the height of the convex portion 133 is, for example, 10 ⁇ m, and the plurality of convex portions 133 are arranged at equal intervals of 2 ⁇ m in the z-axis direction at equal intervals.
  • the width of the root of the convex portion 133 is, for example, 5 ⁇ m.
  • the distance between the roots of adjacent convex portions 133 can take, for example, a value of 0 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the refractive index variable layer 132 is disposed so as to fill the space between the plurality of convex portions 133 of the uneven layer 131 (that is, the concave portion 134).
  • the refractive index variable layer 132 is arranged to fill a gap formed between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. For example, as shown in FIG. 3, since the convex portion 133 and the second electrode layer 150 are separated, the refractive index variable layer 132 fills the gap between the convex portion 133 and the second electrode layer 150. Be placed.
  • the convex portion 133 and the second electrode layer 150 may be in contact with each other. In this case, the refractive index variable layer 132 may be provided separately for each concave portion 134.
  • the refractive index variable layer 132 changes its refractive index in response to an applied electric field.
  • the electric field changes according to the voltage applied between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the refractive index variable layer 132 functions as a refractive index adjustment layer whose refractive index in the visible light region can be adjusted by application of an electric field.
  • the refractive index variable layer 132 is configured of liquid crystal including liquid crystal molecules 135 having electric field responsiveness.
  • the alignment state of the liquid crystal molecules 135 changes, and the refractive index of the refractive index variable layer 132 changes.
  • the birefringent material of the refractive index variable layer 132 is, for example, a liquid crystal including liquid crystal molecules 135 having birefringence.
  • a liquid crystal for example, nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, or the like in which liquid crystal molecules 135 are rod-like molecules can be used.
  • the refractive index of the convex portion 133 is 1.5
  • the ordinary light refractive index (no) is 1.5
  • the extraordinary light refractive index (ne) is 1.7
  • a positive liquid crystal can be used.
  • the refractive index variable layer 132 seals, for example, the outer peripheries of the first substrate 110 on which the first electrode layer 140 and the concavo-convex layer 131 are formed, and the second substrate 120 on which the second electrode layer 150 is formed. It is formed by injecting a liquid crystal material by a vacuum injection method while sealing with a resin. Alternatively, the refractive index variable layer 132 is formed by dropping a liquid crystal material on the first electrode layer 140 and the uneven layer 131 of the first substrate 110 and then bonding the second substrate 120.
  • FIG. 3 shows a state in which no voltage is applied and no electric field is applied.
  • the liquid crystal molecules 135 are oriented such that the major axis is substantially parallel to the x axis.
  • the liquid crystal molecules 135 are oriented such that the major axis is substantially parallel to the y axis (see FIG. 4B described later). .
  • an electric field may be applied to the refractive index variable layer 132 by AC power, and an electric field may be applied by DC power.
  • the voltage waveform may be a sine wave or a square wave.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are electrically paired and configured to be able to apply an electric field to the light distribution layer 130.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are not only electrically but also arranged in a pair, and are disposed between the first substrate 110 and the second substrate 120 so as to face each other. ing. Specifically, the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are disposed so as to sandwich the light distribution layer 130.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 have translucency and transmit incident light.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are, for example, transparent conductive layers.
  • the material of the transparent conductive layer is a transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), a conductor containing resin made of a resin containing a conductor such as silver nanowire or conductive particles, or And metal thin films such as silver thin films can be used.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 may have a single-layer structure of these, and may have a laminated structure of these (for example, a laminated structure of a transparent metal oxide and a metal thin film).
  • each of the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 is ITO having a thickness of 100 nm.
  • the first electrode layer 140 is disposed between the first substrate 110 and the uneven layer 131. Specifically, the first electrode layer 140 is formed on the surface of the first substrate 110 on the light distribution layer 130 side.
  • the second electrode layer 150 is disposed between the refractive index variable layer 132 and the second substrate 120. Specifically, the second electrode layer 150 is formed on the surface of the second substrate 120 on the light distribution layer 130 side.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are configured to be able to electrically connect to the control device 10, for example.
  • an electrode pad or the like for connection to the control device 10 may be drawn out from each of the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 and formed on the first substrate 110 and the second substrate 120.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are each formed, for example, by vapor deposition, sputtering or the like.
  • the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 are each formed by forming a transparent conductive film such as ITO, for example.
  • FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view for explaining a light collection mode of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the light collection mode is a light distribution mode in which the traveling direction of light incident on the light distribution device 100 is bent and emitted in a direction different from the incident direction.
  • the daylighting mode is specifically performed in the daytime when the current time is not included in the nighttime.
  • the light collection mode is a first mode in which a first refractive index difference is generated at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the control unit 22 applies a predetermined first voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 when operating the light distribution device 100 in the daylighting mode. Specifically, the control unit 22 applies an in-plane first voltage that is uniform between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. Thereby, the electric field applied to the refractive index variable layer 132 becomes substantially uniform in the plane, and the refractive index of the refractive index variable layer 132 can be made substantially uniform in the plane.
  • the magnitude of the first voltage applied in the daylighting mode is determined based on, for example, the incident angle of sunlight.
  • the incident angle of sunlight changes in one day due to the daily movement of the sun. Therefore, for example, the control unit 22 adjusts the magnitude of the first voltage to be applied based on the solar altitude within a predetermined range.
  • the greater the magnitude of the first voltage the closer the light distribution device 100 is driven in the transparent mode.
  • the smaller the magnitude of the first voltage the closer the light distribution device 100 is driven in the security mode.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 132 changes in the range of 1.5 to 1.7 in accordance with the alignment state of the liquid crystal molecules 135.
  • the liquid crystal molecules 135 are shown to be oriented obliquely with respect to the x axis in the xy plane in the long axis direction.
  • the S-polarization component of the light L incident from the outdoor side receives the refractive index of the liquid crystal molecules 135 in the oblique direction.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 132 at this time is, for example, 1.6 or the like.
  • the difference in refractive index at the interface between the convex portion 133 and the variable-refractive-index layer 132 causes light L incident from the outdoor side to be refracted by the side surface 133b and then reflected by the side surface 133a (as shown in FIG. 4A). Be reflected).
  • the light L such as sunlight incident obliquely downward is bent in the traveling direction by the light distribution device 100, and is applied to the indoor ceiling surface or the like.
  • the direction of the light L emitted from the light distribution device 100 changes depending on the refractive index difference at the interface between the convex portion 133 and the refractive index variable layer 132.
  • control unit 22 adjusts the magnitude of the electric field applied to the refractive index variable layer 132, that is, the first voltage applied to the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150, to obtain the light distribution device 100
  • the direction of the emitted light L can be changed.
  • the P-polarization component of the light L passes through the light distribution device 100 as it is because it receives the refractive index of the liquid crystal molecules 135 in the minor axis direction. That is, the P polarization component of the light L can not be distributed since the traveling direction is not bent.
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view for explaining the transparent mode of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the transparent mode is a mode in which light incident on the light distribution device 100 is transmitted as it is.
  • the transparent mode is an example of a third mode in which the refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132 is substantially zero.
  • the transparent mode is specifically performed in the daytime when the current time is not included in the night.
  • the control unit 22 applies a predetermined second voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 when operating the light distribution device 100 in the transparent mode. Specifically, the control unit 22 applies an in-plane uniform second voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. Thereby, the electric field applied to the refractive index variable layer 132 becomes substantially uniform in the plane, and the refractive index of the refractive index variable layer 132 can be made substantially uniform in the plane.
  • the magnitude of the second voltage applied in the transparent mode is such that the plurality of liquid crystal molecules 135 included in the refractive index variable layer 132 can be sufficiently aligned.
  • the control unit 22 when executing the transparent mode, applies a voltage having a larger value than the voltage applied in any of the daylighting mode and the security mode.
  • the liquid crystal molecules 135 are oriented such that the major axis direction is along the thickness direction (y-axis direction) of the light distributing device 100. Therefore, the light L incident from the outdoor side receives the refractive index of the liquid crystal molecules 135 in the minor axis direction. In the transparent mode, both of the P-polarization component and the S-polarization component of the light L receive the refractive index of the liquid crystal molecule 135 in the minor axis direction.
  • the refractive index in the short axis direction is the ordinary light refractive index (no), which is equal to the refractive index 1.5 of the convex portion 133. For this reason, the refractive index difference at the interface between the convex portion 133 and the refractive index variable layer 132 is substantially zero.
  • light L such as sunlight which enters diagonally downward, passes the light distribution device 100 as it is, and is irradiated to a floor etc. indoors.
  • FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view for explaining the security mode of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the security mode is a mode in which light passing through the light distribution device 100 from the second substrate 120 to the first substrate 110 is scattered.
  • the security mode is an example of a second mode in which a second refractive index difference larger than the first refractive index difference is generated at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132. That is, in the security mode, a refractive index difference larger than the refractive index difference generated in the daylighting mode is generated.
  • the security mode is executed when the current time is included at night.
  • the second refractive index difference is, for example, the maximum value of the refractive index difference that can occur at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the second refractive index difference may not be the maximum value, but the larger the value, the higher the light scattering effect.
  • control unit 22 does not apply a voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. That is, no electric field is applied to the refractive index variable layer 132.
  • the major axis direction of the liquid crystal molecules 135 is aligned along the direction in which the convex portions 133 are aligned. Therefore, the S-polarized light component of the light L incident from the indoor side receives the refractive index of the liquid crystal molecules 135 in the long axis direction.
  • the refractive index in the long axis direction is an extraordinary light refractive index (ne), specifically 1.7. Therefore, the difference between the refractive index 1.7 of the refractive index variable layer 132 and the refractive index 1.5 of the convex portion 133 reaches a maximum value of 0.2.
  • the light L incident on the second substrate 120 in the horizontal direction from the indoor side is reflected (totally reflected) by the side surfaces 133a and 133b of the convex portion 133 and scattered in various directions. .
  • the P polarization component of the light L receives the refractive index in the short axis direction of the liquid crystal molecules 135, it passes through the light distribution device 100 as it is in the transparent mode.
  • the light distribution device 100 can function as frosted glass, making it difficult to see the indoor situation from the outside.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the time acquisition unit 21 acquires time information from the clock unit 30 (S10).
  • the time information specifically indicates the current time.
  • control unit 22 determines whether the current time is included in the night (S11). If the current time is included at night (Yes in S11), the control unit 22 executes the security mode (S12). Specifically, the control unit 22 maximizes the refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the control unit 22 executes the daylighting mode or the transparent mode (S13). For example, when there is no instruction from the user, the control unit 22 executes the daylighting mode. The control unit 22 may switch from the daylighting mode to the transparent mode and execute it upon receiving an instruction from the user.
  • control unit 22 When the control of the light distribution device 100 is not finished (No in S14), the control unit 22 returns to step S11 and repeats the above-described processing.
  • control unit 22 ends the control of the light distribution device 100.
  • the drive mode being executed at step S12 or step S13 is maintained.
  • the control unit 22 may operate the light distribution device 100 in a predetermined drive mode, or may stop the electric field applied to the light distribution layer 130.
  • the light distribution control system 1 includes the control device 10 of the light distribution device 100 and the light distribution device 100.
  • the control device 10 of the light distribution device 100 according to the present embodiment includes an acquisition unit 20 that acquires time information indicating time, and a light distribution layer 130 that distributes incident light based on the time information. And a control unit 22 that controls the device 100.
  • the light distribution layer 130 includes a concavo-convex layer 131 having a plurality of convex portions 133 and a refractive index variable layer 132 which is disposed so as to fill the spaces between the plurality of convex portions 133 and whose refractive index changes according to an applied electric field. Prepare.
  • the control unit 22 generates a first refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132, which is an example of a first mode in which a plurality of convex portions 133 and refractive index variable layers 132 are generated.
  • a security mode which is an example of a second mode for generating a second refractive index difference larger than the first refractive index difference at the interface of Control part 22 performs security mode, when the time which time information shows is included at night.
  • the difference in refractive index is larger than in the light collection mode, so that the light scattering effect can be enhanced.
  • the light distribution device 100 can scatter light from indoors. Therefore, when the room is viewed from the outside through the light distribution device 100, the light from the room is scattered, and the appearance of the room becomes difficult to see.
  • security can be enhanced.
  • the second refractive index difference is the maximum value of the refractive index difference that can occur at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • control unit 22 further has a transparent mode which is an example of a third mode in which the refractive index difference of the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132 is substantially zero.
  • the light distribution device 100 can function as a window.
  • the light distribution control method includes a light distribution layer 130 that distributes the incident light based on the acquisition step of acquiring the time information indicating the time and the time information. And 100.
  • a light receiving mode for generating a first refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132, and a first refractive index at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132
  • selectively performing a security mode that generates a second refractive index difference that is greater than the difference. If the time indicated by the time information is included at night, the security mode is executed.
  • a program according to the present embodiment is a program for causing a computer to execute the light distribution control method.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the light distribution control system 2 according to the present embodiment.
  • the light distribution control system 2 newly includes a control device 10a instead of the control device 10 as compared to the light distribution control system 1 according to the first embodiment shown in FIG. , And an outdoor illumination meter 31 is different.
  • differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the common points will be omitted or simplified.
  • the control device 10 a controls the light distribution device 100 based not only on time information but also on the outdoor illuminance detected by the outdoor illuminance meter 31. As shown in FIG. 6, the control device 10a includes an acquisition unit 20a and a control unit 22a.
  • the acquisition unit 20a includes a time acquisition unit 21 and an outdoor illuminance acquisition unit 21a.
  • the time acquisition unit 21 is the same as that of the first embodiment.
  • the outdoor illuminance acquisition unit 21a acquires outdoor illuminance information indicating outdoor illuminance.
  • the outdoor illuminance acquisition unit 21a is realized by an input interface or the like that receives the outdoor illuminance information output from the outdoor illuminance meter 31.
  • the outdoor illumination information indicates, for example, the outdoor illumination at a position where the light distribution device 100 is installed.
  • the control unit 22a executes the security mode when the illuminance indicated by the outdoor illuminance information is equal to or less than a predetermined threshold. For example, when the current time is not included at night, the control unit 22a compares the illuminance indicated by the outdoor illuminance information with the threshold. When the illuminance indicated by the outdoor illuminance information is equal to or less than the threshold, specifically, when the outdoor is dark, the control unit 22a executes the security mode.
  • the threshold here is, for example, 1000 Lux.
  • the outdoor illuminance meter 31 is an illuminance meter disposed on the outdoor side of the light distribution device 100.
  • the outdoor illumination meter 31 may be attached to the surface of the first substrate 110 of the light distribution device 100 on the outdoor side.
  • the outdoor illuminance meter 31 detects the illuminance of light incident on the light distribution device 100 from the outside, such as sunlight, and outputs outdoor illuminance information indicating the detected illuminance.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control method of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the time acquisition unit 21 acquires time information from the clock unit 30 (S10).
  • the time information specifically indicates the current time.
  • control unit 22a determines whether the current time is included at night (S11). If the current time is included at night (Yes in S11), the control unit 22a executes the security mode (S12). Specifically, the control unit 22a maximizes the refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the outdoor illuminance acquisition unit 21a acquires outdoor illuminance information from the outdoor illuminance meter 31 (S20).
  • the control unit 22a compares the outdoor illuminance indicated by the outdoor illuminance information with a predetermined threshold (S21).
  • the control unit 22a executes the security mode (S12).
  • the control unit 22a executes the light collection mode or the transparent mode (S13).
  • the control unit 22a executes the daylighting mode.
  • the control unit 22a may switch from the daylighting mode to the transparent mode and execute it upon receiving an instruction from the user.
  • control unit 22a When the control of the light distribution device 100 is not finished (No in S14), the control unit 22a returns to step S11 and repeats the above-described processing. When the control of the light distribution device 100 is ended according to an instruction from the user or the like (Yes in S14), the control unit 22a ends the control of the light distribution device 100.
  • the acquiring unit 20a further acquires outdoor illuminance information indicating outdoor illuminance.
  • Control part 22a performs security mode, when the illumination which outdoor illumination information shows is below a predetermined threshold.
  • the security mode can be executed when the outdoors is dark. Therefore, according to the present embodiment, the security of the light distribution device 100 can be further enhanced.
  • the security of the light distribution device 100 can be further enhanced.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the light distribution control system 3 according to the present embodiment.
  • the light distribution control system 3 newly includes a control device 10 b instead of the control device 10 a as compared to the light distribution control system 2 according to the second embodiment shown in FIG. 6.
  • an indoor illuminance meter 32 are different.
  • differences from the second embodiment will be mainly described, and the description of the common points will be omitted or simplified.
  • the control device 10 b controls the light distribution device 100 based not only on time information, but also on the outdoor and indoor illuminances detected by the outdoor illuminance meter 31 and the indoor illuminance meter 32. As shown in FIG. 8, the control device 10 b includes an acquisition unit 20 b and a control unit 22 b.
  • the acquiring unit 20b includes a time acquiring unit 21, an outdoor illuminance acquiring unit 21a, and an indoor illuminance acquiring unit 21b.
  • the time acquisition unit 21 is the same as that of the first embodiment.
  • the outdoor illuminance acquisition unit 21a is the same as that of the second embodiment.
  • the indoor illuminance acquisition unit 21b acquires indoor illuminance information indicating indoor illuminance.
  • the indoor illuminance acquisition unit 21 b is realized by an input interface or the like that receives indoor illuminance information output from the indoor illuminance meter 32.
  • the indoor illumination information indicates, for example, the indoor illumination of a building in which the light distribution device 100 is installed.
  • the control unit 22b executes the security mode when the illuminance indicated by the indoor illuminance information is larger than the illuminance indicated by the outdoor illuminance information. For example, when the current time is not included at night, the control unit 22b compares the illuminance indicated by the indoor illuminance information with the illuminance indicated by the outdoor illuminance information. When the illuminance indicated by the indoor illuminance information is larger than the illuminance indicated by the outdoor illuminance information, specifically, when the indoor is brighter than the outdoor, the control unit 22b executes the security mode.
  • the indoor illuminance meter 32 is an illuminance meter disposed on the indoor side of the light distribution device 100.
  • the indoor illumination meter 32 may be attached to the surface of the second substrate 120 of the light distribution device 100 on the indoor side.
  • the indoor illuminance meter 32 detects the illuminance of light emitted from a lighting device or the like disposed indoors and entering the light distribution device 100, and outputs indoor illuminance information indicating the detected illuminance.
  • control unit 22b may execute the security mode when the outdoor illuminance is equal to or higher than the threshold. That is, it may be determined whether the security mode is to be executed using only the illuminance of the outdoor as well as the illuminance difference between the outdoor and the indoor.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control method of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the time acquisition unit 21 acquires time information from the clock unit 30 (S10).
  • the time information specifically indicates the current time.
  • control unit 22b determines whether the current time is included at night (S11). If the current time is included at night (Yes in S11), the control unit 22b executes the security mode (S12). Specifically, the control unit 22 b maximizes the refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the indoor illuminance acquisition unit 21b acquires indoor illuminance information from the indoor illuminance meter 32, and the outdoor illuminance acquisition unit 21a acquires outdoor illuminance information from the outdoor illuminance meter 31. (S30).
  • the control unit 22b compares the indoor illuminance indicated by the indoor illuminance information with the outdoor illuminance indicated by the outdoor illuminance information (S31).
  • the control unit 22b executes the security mode (S12). If the indoor illuminance is equal to or lower than the outdoor illuminance, that is, if the indoor is dark (No in S31), the control unit 22b executes the daylighting mode or the transparent mode (S13). For example, when there is no instruction from the user, the control unit 22b executes the daylighting mode. The control unit 22b may switch from the daylighting mode to the transparent mode and execute it upon receiving an instruction from the user.
  • control unit 22b When the control of the light distribution device 100 is not finished (No in S14), the control unit 22b returns to step S11 and repeats the above-described processing. When the control of the light distribution device 100 is ended according to an instruction from the user or the like (Yes in S14), the control unit 22b ends the control of the light distribution device 100.
  • the acquiring unit 20b further acquires outdoor illuminance information indicating outdoor illuminance and indoor illuminance information indicating indoor illuminance. .
  • the control unit 22b executes the security mode when the illuminance indicated by the indoor illuminance information is larger than the illuminance indicated by the outdoor illuminance information.
  • the security mode can be executed when the indoor space is brighter than the outdoor space. Therefore, according to the present embodiment, the security of the light distribution device 100 can be further enhanced.
  • the security mode can be executed when the indoor becomes brighter than the outdoor. Therefore, for example, when the sunset is early, such as winter, the security mode can be executed even when the current time is not included at night.
  • the security of the light distribution device 100 can be further enhanced.
  • Embodiment 4 Subsequently, a light distribution control system according to the fourth embodiment will be described.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a light distribution control system 4 according to the present embodiment.
  • the light distribution control system 4 newly includes a control device 10c instead of the control device 10, as compared with the light distribution control system 1 according to the first embodiment shown in FIG. , And the terminal device 33 is different.
  • differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the common points will be omitted or simplified.
  • the control device 10 c controls the light distribution device 100 based not only on time information but also on operation information transmitted from the terminal device 33. As shown in FIG. 10, the control device 10c includes an acquisition unit 20c and a control unit 22c.
  • the acquisition unit 20c includes a time acquisition unit 21 and a reception unit 21c.
  • the time acquisition unit 21 is the same as that of the first embodiment.
  • the receiving unit 21 c acquires operation information from the terminal device 33.
  • the receiver 21 c is realized by a communication interface or an infrared receiver that receives the operation information output from the terminal device 33.
  • the operation information is information for selecting a drive mode of the light distribution device 100.
  • the operation information includes mode information for selecting a security mode.
  • the operation information may include mode information for selecting each of the daylighting mode and the transparent mode.
  • control unit 22c executes the security mode when the acquisition unit 20c acquires operation information. Specifically, the control unit 22c executes the drive mode indicated by the mode information included in the operation information received by the receiving unit 21c. For example, when the current time is not included in the nighttime, the control unit 22c executes the security mode when the receiving unit 21c receives the mode information indicating the security mode.
  • the control unit 22c executes the light collecting mode.
  • the control unit 22c executes the transparent mode.
  • the terminal device 33 is an operation terminal for instructing a drive mode of the light distribution device 100.
  • the terminal device 33 is, for example, an information processing terminal such as a smartphone, but may be a dedicated remote controller.
  • the user can instruct the drive mode of the light distribution device 100 by operating the terminal device 33.
  • the terminal device 33 transmits mode information indicating the drive mode instructed by the user to the control device 10c.
  • the user can operate the light distribution device 100 at any timing in any drive mode by operating the terminal device 33.
  • the light distribution device 100 can also be operated in the security mode.
  • the user can also instruct switching between the light receiving mode and the transparent mode of the light distribution device 100.
  • the light distribution device 100 can also be operated in the transparent mode or the daylighting mode.
  • the acquiring unit 20c may include the outdoor illuminance acquiring unit 21a.
  • Control part 22c may execute security mode, further, when the illumination intensity of the outdoors is more than a threshold. That is, it may be determined whether or not to execute the security mode using only the illuminance of the outdoor as well as the operation information.
  • the acquiring unit 20c may include the outdoor illuminance acquiring unit 21a and the indoor illuminance acquiring unit 21b.
  • the control unit 22c may further execute the security mode when the indoor illuminance is larger than the outdoor illuminance. That is, it may be determined whether to execute the security mode using not only the operation information but also the illuminance difference between the outside and the outside.
  • control unit 22c may execute the security mode when at least one of the plurality of conditions is satisfied.
  • the plurality of conditions include (i) that the current time is included at night, (ii) that the outdoor illuminance is greater than or equal to the threshold, (iii) that the indoor illuminance be greater than the outdoor illuminance, and (iv) The acquisition of operation information from the terminal device is included.
  • the control unit 22c executes the security mode when at least one of the conditions (i) to (iv) is satisfied.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a control method of the light distribution device 100 according to the present embodiment.
  • the time acquisition unit 21 acquires time information from the clock unit 30 (S10).
  • the time information specifically indicates the current time.
  • control unit 22c determines whether the current time is included at night (S11). If the current time is included at night (Yes in S11), the control unit 22c executes the security mode (S12). Specifically, the control unit 22 c maximizes the refractive index difference at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 132.
  • the control unit 22c executes the security mode (S12). Specifically, when the receiving unit 21c acquires mode information indicating a security mode, the control unit 22c executes the security mode.
  • the control unit 22c executes the daylighting mode or the transparent mode (S13). For example, when there is no instruction from the user, the control unit 22c executes the daylighting mode. The control unit 22c may switch from the daylighting mode to the transparent mode and execute it upon receiving an instruction from the user.
  • control unit 22c When the control of the light distribution device 100 is not finished (No in S14), the control unit 22c returns to step S11 and repeats the above-described processing. When the control of the light distribution device 100 is ended according to an instruction from the user or the like (Yes in S14), the control unit 22c ends the control of the light distribution device 100.
  • the control unit 22 c receives the received mode.
  • the drive mode indicated by the information may be executed.
  • the acquiring unit 20 c further acquires, from the terminal device 33, operation information for selecting a security mode.
  • the control unit 22c executes the security mode when the acquisition unit 20c acquires the operation information.
  • the security mode of the light distribution device 100 can be further enhanced because the security mode can be executed at the user's request regardless of the surrounding environment.
  • the light distribution control system includes a light distribution device different from the light distribution device 100 provided in each of the light distribution control systems 1 to 4 according to the first to fourth embodiments.
  • the operation of the control device for controlling the light distribution device according to the present embodiment is the same as the operation described in the first to fourth embodiments. Below, it demonstrates focusing on the structure of the light distribution device which concerns on this Embodiment, and abbreviate
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a light distribution device 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a light distribution device 200 according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region XIII surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • the light distribution device 200 includes a first substrate 110, a second substrate 120, a light distribution layer 230, a first electrode layer 140, and a second electrode layer 150.
  • the configuration other than the light distribution layer 230 is the same as that of the first embodiment.
  • the light distribution layer 230 is disposed between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the light distribution layer 230 has translucency and transmits incident light. In addition, when light passes through the light distribution layer 230, the light distribution layer 230 changes the traveling direction of the light.
  • the light distribution layer 230 has a concavo-convex layer 131 and a refractive index variable layer 232.
  • the uneven layer 131 has the same configuration as the uneven layer 131 of the light distribution device 100.
  • variable-refractive-index layer 232 includes an insulating liquid 235 and nanoparticles 236 contained in the insulating liquid 235.
  • the refractive index variable layer 232 is a nanoparticle dispersion layer in which innumerable nanoparticles 236 are dispersed in the insulating liquid 235.
  • the insulating liquid 235 is a transparent liquid having an insulating property, and is a solvent serving as a dispersion medium in which the nanoparticles 236 are dispersed as a dispersoid.
  • a material having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.5 can be used.
  • the insulating liquid 235 having a refractive index of about 1.4 is used.
  • the kinematic viscosity of the insulating liquid 235 may be about 100 mm 2 / s.
  • the insulating liquid 235 has a low dielectric constant (for example, not more than the dielectric constant of the uneven layer 131), a non-flammable property (for example, a high flash point having a flash point of 250 ° C. or higher) and a low volatility.
  • the insulating liquid 235 is a hydrocarbon such as aliphatic hydrocarbon, naphtha, and other petroleum solvents, a low molecular weight halogen-containing polymer, or a mixture thereof.
  • the insulating liquid 235 is a halogenated hydrocarbon such as fluorocarbon hydrogen.
  • silicone oil can also be used.
  • a plurality of nanoparticles 236 are dispersed in the insulating liquid 235.
  • the nanoparticles 236 are fine particles of nano order size. Specifically, when the wavelength of incident light is ⁇ , the particle diameter of the nanoparticles 236 is preferably ⁇ / 4 or less. By setting the particle size of the nanoparticles 236 to ⁇ / 4 or less, light scattering by the nanoparticles 236 can be reduced, and an average refractive index of the nanoparticles 236 and the insulating liquid 235 can be obtained.
  • the particle diameter of the nanoparticles 236 is preferably as small as possible, preferably 100 nm or less, more preferably several nm to several tens nm.
  • the nanoparticles 236 are made of, for example, a high refractive index material. Specifically, the refractive index of the nanoparticles 236 is higher than the refractive index of the insulating liquid 235. In the present embodiment, the refractive index of the nanoparticles 236 is higher than the refractive index of the concavo-convex layer 131.
  • the nanoparticles 2336 metal oxide fine particles can be used.
  • the nanoparticles 236 may be made of a material having high transmittance.
  • transparent zirconia particles having a refractive index of 2.1 and made of zirconium oxide (ZrO 2 ) are used as the nanoparticles 236.
  • the nanoparticles 236 are not limited to zirconium oxide, and may be made of titanium oxide or the like.
  • the nanoparticles 236 are charged charged particles.
  • the nanoparticles 236 can be positively (plus) or negatively (minus) charged.
  • the nanoparticles 236 are positively (plus) charged.
  • the charged nanoparticles 236 are dispersed throughout the insulating liquid 235.
  • a zirconia particle having a refractive index of 2.1 is used as the nanoparticle 236, and the nanoparticle 236 is dispersed in an insulating liquid 235 having a solvent refractive index of about 1.4 as a refractive index variable layer. It is assumed that 232.
  • the entire refractive index (average refractive index) of the variable refractive index layer 232 is set to be substantially the same as the refractive index of the uneven layer 131 in the state where the nanoparticles 236 are uniformly dispersed in the insulating liquid 235 In the present embodiment, it is about 1.5.
  • the entire refractive index of the refractive index variable layer 232 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the nanoparticles 236 dispersed in the insulating liquid 235.
  • the amount of the nanoparticles 236 is, for example, the extent of being buried in the concave portion 134 of the uneven layer 131. In this case, the concentration of the nanoparticles 236 relative to the insulating liquid 235 is about 10% to 30%.
  • the refractive index variable layer 232 is disposed between the uneven layer 131 and the second electrode layer 150. Specifically, the refractive index variable layer 232 is in contact with the uneven layer 131. That is, the contact surface of the refractive index variable layer 232 with the uneven surface of the uneven layer 131 is an interface between the variable refractive index layer 232 and the uneven surface of the uneven layer 131. Although the variable-refractive-index layer 232 is also in contact with the second electrode layer 150, another layer (film) may be interposed between the variable-refractive-index layer 232 and the second electrode layer 150.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 232 changes in accordance with the applied electric field.
  • the electric field changes according to the voltage applied between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the refractive index variable layer 232 functions as a refractive index adjustment layer whose refractive index in the visible light region can be adjusted by application of an electric field. For example, a DC voltage is applied between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the nanoparticles 236 dispersed in the insulating liquid 235 are charged, when an electric field is applied to the refractive index variable layer 232, the nanoparticles 236 migrate in the insulating liquid 235 according to the electric field distribution, and the insulating liquid It is unevenly distributed within 235. Thereby, the particle distribution of the nanoparticles 236 in the refractive index variable layer 232 can be changed, and the concentration distribution of the nanoparticles 236 can be provided in the refractive index variable layer 232. Therefore, the refractive index in the refractive index variable layer 232 Distribution changes. That is, the refractive index of the refractive index variable layer 232 is partially changed.
  • the thickness of the refractive index variable layer 232 is, for example, 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, but is not limited thereto. As an example, when the height of the convex portion 133 of the uneven layer 131 is 10 ⁇ m, the thickness of the refractive index variable layer 232 is, for example, 40 ⁇ m.
  • FIG. 14A is an enlarged cross-sectional view for explaining a light collection mode of the light distribution device 200 according to the present embodiment.
  • the light collection mode is a light distribution mode in which the traveling direction of light incident on the light distribution device 200 is bent and emitted in a direction different from the incident direction.
  • the daylighting mode is specifically performed in the daytime when the current time is not included in the nighttime.
  • the daylighting mode is a first mode in which a first refractive index difference is generated at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 232.
  • the control unit 22 applies a predetermined first voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 when operating the light distribution device 200 in the daylighting mode. Specifically, the control unit 22 sets the potential of the second electrode layer 150 higher than the potential of the first electrode layer 140 between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 in the plane. A uniform first voltage is applied. For example, the control unit 22 applies a positive potential to the second electrode layer 150 and a negative or zero potential to the first electrode layer 140.
  • the first voltage is, for example, a DC voltage having a magnitude (potential difference) of several tens of volts.
  • the magnitude of the first voltage applied in the daylighting mode is determined based on, for example, the incident angle of sunlight.
  • the control unit 22 adjusts the magnitude of the first voltage to be applied based on the solar altitude within a predetermined range. The smaller the magnitude of the first voltage, the closer the light distribution device 200 is driven in the transparent mode. The greater the magnitude of the first voltage, the closer the light distribution device 200 is driven in the security mode.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 232 changes.
  • the nanoparticles 236 are positively charged, they migrate toward the first electrode layer 140 and are aggregated and localized on the uneven layer 131 side in the refractive index variable layer 232. . At this time, the nanoparticles 236 get into between the adjacent convex parts 133, that is, enter the concave part 134 and accumulate.
  • the concentration distribution of the nanoparticles 236 is formed in the refractive index variable layer 232.
  • the concentration of the nanoparticles 236 is high, and in the second region 232b on the second electrode layer 150 side, the concentration of the nanoparticles 236 is low. Therefore, a refractive index difference occurs between the first region 232a and the second region 232b.
  • the refractive index of the nanoparticles 236 is higher than the refractive index of the insulating liquid 235.
  • the refractive index of the first region 232a in which the concentration of the nanoparticles 236 is high is higher than the refractive index of the second region 232b in which the concentration of the nanoparticles 236 is low, that is, the proportion of the insulating liquid 235 is high.
  • the refractive index of the first region 232a may be about 1.6 to about 1.8, depending on the concentration of the nanoparticles 236.
  • the refractive index of the second region 232 b will be about 1.4 to about 1.6 depending on the concentration of the nanoparticles 236.
  • the light L incident from the outdoor side is refracted by the side surface 133 b and then reflected (totally reflected) by the side surface 133 a.
  • the light L such as sunlight incident obliquely downward is bent in its traveling direction by the light distribution device 200, and is applied to the indoor ceiling surface or the like.
  • the direction of the light L emitted from the light distribution device 200 changes according to the refractive index difference at the interface between the convex portion 133 and the refractive index variable layer 232. For this reason, the control unit 22 adjusts the magnitude of the electric field applied to the refractive index variable layer 232, that is, the first voltage applied to the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150, so that the light distribution device 200 can be obtained.
  • the direction of the emitted light L can be changed. In the present embodiment, all the light is distributed regardless of the polarization of the light L.
  • FIG. 14B is an enlarged cross-sectional view for explaining the transparent mode of the light distribution device 200 according to the present embodiment.
  • the transparent mode is a mode in which light incident on the light distribution device 200 is transmitted as it is.
  • the transparent mode is an example of a third mode in which the difference in the refractive index of the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 232 is substantially zero.
  • the transparent mode is specifically performed in the daytime when the current time is not included in the night.
  • the control unit 22 does not apply a voltage between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 when operating the light distribution device 200 in the transparent mode. Specifically, the control unit 22 does not apply an electric field to the refractive index variable layer 232 by setting the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150 to the same potential.
  • the nanoparticles 236 are substantially uniformly dispersed in the insulating liquid 235. That is, the nanoparticles 236 are not localized in the insulating liquid 235, and hardly form a concentration distribution. For this reason, the refractive index of the refractive index variable layer 232 is substantially uniform throughout the refractive index variable layer 232.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 232 is equal to the refractive index 1.5 of the convex portion 133. For this reason, the refractive index difference at the interface between the convex portion 133 and the refractive index variable layer 232 is substantially zero.
  • light L such as sunlight which enters diagonally downward, passes the light distribution device 100 as it is, and is irradiated to a floor etc. indoors.
  • FIG. 14C is an enlarged cross-sectional view for explaining the security mode of the light distribution device 200 according to the present embodiment.
  • the security mode is a mode in which light passing through the light distribution device 200 from the second substrate 120 to the first substrate 110 is scattered.
  • the security mode is an example of a second mode in which a second refractive index difference larger than the first refractive index difference is generated at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 232. That is, in the security mode, a refractive index difference larger than the refractive index difference generated in the daylighting mode is generated.
  • the security mode is executed when the current time is included at night.
  • the second refractive index difference is, for example, the maximum value of the refractive index difference that can occur at the interface between the plurality of convex portions 133 and the refractive index variable layer 232.
  • the second refractive index difference may not be the maximum value, but the larger the value, the higher the light scattering effect.
  • the control unit 22 applies a third voltage larger than the first voltage applied in the light distribution mode between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150.
  • the third voltage is a DC voltage having the same polarity as the first voltage and a large magnitude (potential difference).
  • the control unit 22 generates a third voltage that is uniform in the plane so that the potential of the second electrode layer 150 is higher than the potential of the first electrode layer 140 between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. Apply.
  • the magnitude of the third voltage is such that substantially all of the nanoparticles 236 dispersed in the insulating liquid 235 are aggregated on the uneven layer 131 side.
  • the variable-refractive-index layer 232 includes a first region 232a in which the nanoparticles 236 are aggregated and a second region 232b in which the nanoparticles 236 are hardly contained. Is formed.
  • the concentration of the nanoparticles 236 in the first region 232a in the security mode is higher than the concentration of the nanoparticles 236 in the first region 232a in the daylighting mode.
  • the refractive index of the first region 232 a in the security mode is the maximum value of the refractive index that can occur in the refractive index variable layer 232.
  • the refractive index of the first region 232 a is approximately equal to the refractive index 2.1 of the nanoparticle 236. Thereby, the difference between the refractive index 2.1 of the first region 232a of the refractive index variable layer 232 and the refractive index 1.5 of the convex portion 133 reaches a maximum value at 0.6.
  • the light L incident on the second substrate 120 in the horizontal direction from the indoor side is reflected (totally reflected) by the side surfaces 133a and 133b of the convex portion 133 and scattered in various directions. .
  • the light distribution device 200 can function as a frosted glass, making it difficult for the indoor situation to be seen from the outside.
  • all the light is scattered regardless of the polarization of the light L.
  • the liquid crystal molecules 135 may be negative liquid crystal molecules.
  • the refractive index of the nanoparticles 236 may be lower than the refractive index of the insulating liquid 235.
  • a light receiving mode, a transparent mode, and a security mode can be realized by appropriately adjusting the applied voltage in accordance with the refractive index and polarity of liquid crystal molecules or nanoparticles.
  • the nanoparticles 236 are positively charged, but the present invention is not limited to this. That is, the nanoparticles 236 may be negatively charged.
  • a positive potential to the first electrode layer 140 and applying a negative potential to the second electrode layer 150 a DC voltage is applied between the first electrode layer 140 and the second electrode layer 150. It is good to do.
  • the plurality of nanoparticles 236 may include a plurality of types of nanoparticles having different optical properties.
  • it may include positively charged transparent first nanoparticles and negatively charged opaque (such as black) second nanoparticles.
  • the light distribution function may be given to the light distribution device 100 or 200 by aggregating and unevenly distributing the second nanoparticles.
  • corrugated layer 131 was cross-sectional shape was a long triangular triangle pole, it is not restricted to this.
  • the convex portion 133 may be a substantially square prism having a substantially trapezoidal cross section.
  • the cross-sectional shape of the side surface of the convex portion 133 is not limited to a straight line, and may be a curve or a saw.
  • each of the plurality of convex portions 133 is not limited to one long member extending in the x-axis direction, but may be partially divided in the x-axis direction. That is, the plurality of convex portions 133 may be dispersed in a dot shape.
  • the height of the some convex part 133 set it as fixed it does not restrict to this.
  • the heights of the plurality of convex portions 133 may be randomly different.
  • the intervals of the convex portions 133 may be randomly different, or both of the height and the interval may be random.
  • sunlight was illustrated as light which injects into the light distribution device 100 in the said embodiment, it does not restrict to this.
  • the light incident on the light distribution device 100 may be light emitted by a light emitting device such as a lighting fixture.
  • the light distribution device 100 or 200 was arrange
  • the light distribution device 100 or 200 may be disposed in the window such that the longitudinal direction of the convex portion 133 is the z-axis direction.
  • the light distribution device 100 or 200 was stuck on the window, you may use the light distribution device 100 or 200 as a window itself of a building. Further, the light distribution device 100 or 200 is not limited to being installed in a window of a building, and may be installed, for example, in a window of a car.
  • control unit may be configured by dedicated hardware, or realized by executing a software program suitable for each component. It is also good.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a central processing unit (CPU) or processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk drive (HDD) or a semiconductor memory. Good.
  • components such as the control unit may be configured by one or more electronic circuits.
  • Each of the one or more electronic circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.
  • the one or more electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an integrated circuit (IC), or a large scale integration (LSI).
  • the IC or LSI may be integrated on one chip or may be integrated on a plurality of chips.
  • IC integrated circuit
  • LSI large scale integration
  • the term “IC” or “LSI” is used here, the term changes depending on the degree of integration, and may be called system LSI, very large scale integration (VLSI), or ultra large scale integration (ULSI).
  • an FPGA Field Programmable Gate Array programmed after LSI fabrication can be used for the same purpose.
  • the general or specific aspects of the present invention may be realized as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit or a computer program. Alternatively, it may be realized by a computer readable non-transitory recording medium such as an optical disk, HDD or semiconductor memory in which the computer program is stored. Also, the present invention may be realized as any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
  • the present invention can be realized by arbitrarily combining components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention or embodiments obtained by applying various modifications that those skilled in the art may think to each embodiment.
  • the form is also included in the present invention.
  • Light distribution control system 10 10a, 10b, 10c Control device 20, 20a, 20b, 20c Acquisition unit 22, 22a, 22b, 22c Control unit 100, 200 Light distribution device 130, 230 Light distribution layer 131 Irregularities layer 132, 232 Refractive index variable layer 133 Convex part 133a, 133b Side surface (interface) 134 recess

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Abstract

配光デバイス（１００）の制御装置（１０）は、時刻を示す時刻情報を取得する取得部（２０）と、時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層（１３０）を備える配光デバイス（１００）を制御する制御部（２２）とを備え、配光層（１３０）は、複数の凸部（１３３）を有する凹凸層（１３１）と、複数の凸部（１３３）間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層（１３２）とを備え、制御部（２２）は、複数の凸部（１３３）と屈折率可変層（１３２）との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードと、複数の凸部（１３３）と屈折率可変層（１３２）との界面に第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードとを有し、時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、第２モードを実行する。

Description

配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配光制御方法
　本発明は、配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配光制御方法に関する。
　従来、入射する光の透過状態を変化させることができる光学デバイスが知られている。
　例えば、特許文献１には、一対の透明基板と、一対の透明基板の各々に形成された一対の透明電極と、一対の透明電極に挟まれたプリズム層及び液晶層とを有する液晶光学素子が開示されている。当該液晶光学素子は、一対の透明電極に印加される電圧によって液晶層の屈折率を変化させて、プリズムの斜面と液晶層との界面を通過する光の屈折角を変化させる。
特開２０１２－１７３５３４号公報
　上記従来の液晶光学素子は、例えば、窓などへの適用が考えられる。このため、液晶光学素子には、採光だけではなく、プライバシーを考慮して外側から内側が見られないセキュリティ性の高い状態にされることが期待される。
　そこで、本発明は、セキュリティ性を高めることができる配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配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配光デバイスの制御装置は、時刻を示す時刻情報を取得する取得部と、前記時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層を備える配光デバイスを制御する制御部とを備え、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、前記制御部は、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードと、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードとを有し、前記時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、前記第２モードを実行する。
　また、本発明の一態様に係る配光制御システムは、前記配光デバイスの制御装置と、前記配光デバイスとを備える。
　また、本発明の一態様に係る配光制御方法は、時刻を示す時刻情報を取得する取得ステップと、前記時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層を備える配光デバイスを制御する制御ステップとを含み、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、前記制御ステップでは、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードと、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードとを選択的に実行し、前記時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、前記第２モードを実行する。
　また、本発明の一態様は、上記配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、セキュリティ性を高めることができる配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配光制御方法を提供することができる。
図１は、実施の形態１に係る配光制御システムの構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る配光デバイスの断面図である。 図３は、実施の形態１に係る配光デバイスの拡大断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る配光デバイスの採光モードを説明するための拡大断面図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係る配光デバイスの透明モードを説明するための拡大断面図である。 図４Ｃは、実施の形態１に係る配光デバイスのセキュリティモードを説明するための拡大断面図である。 図５は、実施の形態１に係る配光デバイスの制御方法を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２に係る配光制御システムの構成を示すブロック図である。 図７は、実施の形態２に係る配光デバイスの制御方法を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態３に係る配光制御システムの構成を示すブロック図である。 図９は、実施の形態３に係る配光デバイスの制御方法を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態４に係る配光制御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４に係る配光デバイスの制御方法を示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態５に係る配光デバイスの断面図である。 図１３は、実施の形態５に係る配光デバイスの拡大断面図である。 図１４Ａは、実施の形態５に係る配光デバイスの採光モードを説明するための拡大断面図である。 図１４Ｂは、実施の形態５に係る配光デバイスの透明モードを説明するための拡大断面図である。 図１４Ｃは、実施の形態５に係る配光デバイスのセキュリティモードを説明するための拡大断面図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配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。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。
　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１基板及び第２基板の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第１基板又は第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。
　（実施の形態１）
　［配光制御システム］
　まず、本実施の形態に係る配光制御システム１の構成について、図１を用いて説明する。
　図１は、本実施の形態に係る配光制御システム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、配光制御システム１は、制御装置１０と、時計部３０と、配光デバイス１００とを備える。
　制御装置１０は、時計部３０から時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいて配光デバイス１００を制御する。配光デバイス１００は、配光デバイス１００に入射する光を配光制御する光学デバイスである。具体的には、配光デバイス１００は、配光デバイス１００に入射する光の進行方向を変更して出射させることができる。
　例えば、配光デバイス１００は、建物の窓などに適用される。配光デバイス１００は、屋外側の斜め上方から入射する太陽光を、屋内の斜め上方に向けて出射させる。これにより、配光デバイス１００は、屋内に採り入れた太陽光で屋内の天井面などを照明することができ、屋内を明るくすることができる。太陽光などの自然光を利用することで、省エネルギー化を実現することができる。
　制御装置１０は、図１に示すように、取得部２０と、制御部２２とを備える。
　取得部２０は、時刻取得部２１を備える。時刻取得部２１は、時刻を示す時刻情報を取得する。時刻取得部２１は、時計部３０が出力した時刻情報を受け付ける入力インタフェースなどで実現される。時刻情報は、時計部３０が出力した時点又は時刻取得部２１が取得した時点での時刻、具体的には、現在時刻を示している。時刻情報は、例えば、時、分、秒の単位で示されるが、これに限らない。時刻情報には、さらに、日付が含まれてもよい。
　制御部２２は、時刻取得部２１によって取得された時刻情報に基づいて配光デバイス１００を制御する。具体的には、制御部２２は、時刻情報が示す時刻が夜間に含まれるか否かを判定する。
　夜間は、日の入りから日の出までに相当する期間である。具体的には、夜間は、予め定められた固定の期間である。夜間は、例えば、夜６時から翌朝７時までの期間であるが、これに限らない。
　なお、日の入り及び日の出は、季節及び地域によって異なる。このため、夜間は、日にち、月又は季節によって変動する期間であってもよい。例えば、制御部２２は、日毎の日の入りの時刻及び日の出の時刻を取得し、取得した時刻によって夜間を定めてもよい。なお、夜間は、月毎の平均値に基づいて定められてもよく、数ヶ月毎又は季節毎の平均値に基づいて定められてもよい。また、夜間は、地域毎に異なる値であってもよい。制御部２２は、配光デバイス１００が設置された位置の緯度及び経度を取得し、取得した緯度及び経度における日の入りの時刻及び日の出の時刻を取得してもよい。
　本実施の形態では、制御部２２は、複数の駆動モードを有する。複数の駆動モードには、採光モード、透明モード及びセキュリティモードが含まれる。制御部２２は、時刻情報に基づいて複数の駆動モードの中から１つを選択し、選択した駆動モードで配光デバイス１００を動作させる。複数のモードの詳細については、後で説明する。
　制御部２２は、時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合に、配光デバイス１００の駆動モードとして、セキュリティモードを選択して実行する。制御部２２は、時刻情報が示す時刻が夜間に含まれない場合に、配光デバイス１００の駆動モードとして、採光モード又は透明モードを選択して実行する。なお、採光モード及び透明モードのいずれを選択するかは、例えば、ユーザの指示などにより予め定められている。
　制御部２２は、選択された駆動モードに基づいて、配光デバイス１００の配光層１３０（図２を参照）に与える電界を制御する。具体的には、制御部２２は、配光デバイス１００の第１電極層１４０及び第２電極層１５０間に印加する電圧を制御する。
　制御部２２は、電源回路及び信号処理回路などで実現される。電源回路は、例えば商用電源などから電力を受けて、受けた電力を所定の電圧に変換して第１電極層１４０及び第２電極層１５０間に印加する。信号処理回路は、例えば、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。
　時計部３０は、計時するタイマーである。時計部３０は、例えば、現在時刻を示す時刻情報を制御装置１０に出力する。
　［配光デバイス］
　以下では、配光デバイス１００の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る配光デバイス１００の断面図である。図３は、本実施の形態に係る配光デバイス１００の拡大断面図であり、図２の一点鎖線で囲まれる領域ＩＩＩの拡大断面図である。
　図２及び図３に示すように、配光デバイス１００は、第１基板１１０と、第２基板１２０と、配光層１３０と、第１電極層１４０と、第２電極層１５０とを備える。配光デバイス１００は、入射する光を透過するように構成されている。
　第１電極層１４０の配光層１３０側の面には、第１電極層１４０と配光層１３０の凹凸層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。
　配光デバイス１００は、対をなす第１基板１１０及び第２基板１２０の間に、第１電極層１４０、配光層１３０及び第２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１基板１１０と第２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。
　［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材である。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などの所定距離を空けて平行に配置されている。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２及び図３に示すように、配光層１３０は、第１電極層１４０と第２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、凹凸層１３１と、屈折率可変層１３２とを有する。
　凹凸層１３１は、屈折率可変層１３２の表面を凹凸にするために設けられた微細形状層である。凹凸層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、凹凸層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（具体的には、第１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条である。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１電極層１４０に対して横倒しに配置された三角柱である。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。
　複数の凸部１３３は、例えばｚ軸方向に沿って等間隔に配置されている。複数の凸部１３３の各々の形状及び大きさは、互いに同じであるが、異なっていてもよい。
　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１基板１１０から第２基板１２０に向かう方向（すなわち、ｙ軸の正方向）に沿って先細りのテーパ形状である。具体的には、凸部１３３のｙｚ面における断面形状は、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でもよい。
　具体的には、図３に示すように、複数の凸部１３３の各々は、側面１３３ａ及び側面１３３ｂを有する。側面１３３ａ及び側面１３３ｂはいずれも、屈折率可変層１３２に接触している。つまり、側面１３３ａ及び側面１３３ｂは、凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面である。
　側面１３３ａ及び側面１３３ｂは、凸部１３３の並び方向であるｚ軸方向に交差する面である。側面１３３ａ及び側面１３３ｂはそれぞれ、厚み方向である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。側面１３３ａと側面１３３ｂとの間隔は、ｙ軸の正側に向かって漸次小さくなっている。
　本実施の形態では、配光デバイス１００は、ｚ軸が鉛直方向に平行になるように、建物の窓などに設置される。例えば、配光デバイス１００は、第１基板１１０が屋外側で、かつ、第２基板１２０が屋内側になるように配置される。
　側面１３３ａは、例えば側面１３３ｂよりも鉛直上側に位置する面である。側面１３３ａは、配光デバイス１００に入射した入射光を反射（具体的には全反射）させる反射面（全反射面）である。側面１３３ｂは、例えば側面１３３ａよりも鉛直下側に位置する面である。側面１３３ｂは、配光デバイス１００に入射した入射光を屈折させる屈折面である。
　複数の凸部１３３の各々の高さ（ｙ軸方向の長さ）は、例えば２μｍ～１００μｍであるが、これに限らない。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。隣り合う２つの凸部１３３は、互いに接触していてもよく、所定の間隔を空けて配置されていてもよい。
　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。
　凹凸層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ｚ軸方向に並んで配置されている。凸部１３３の根元の幅は、例えば５μｍである。隣り合う凸部１３３の根元間の距離は、例えば０μｍ～５μｍの値をとりうる。
　屈折率可変層１３２は、凹凸層１３１の複数の凸部１３３の間（すなわち、凹部１３４）を充填するように配置されている。屈折率可変層１３２は、第１電極層１４０と第２電極層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電極層１５０とが離れているので、屈折率可変層１３２は、凸部１３３と第２電極層１５０との間の隙間を埋めるように配置される。なお、凸部１３３と第２電極層１５０とは接触していてもよく、この場合、屈折率可変層１３２は、凹部１３４毎に分離して設けられていてもよい。
　屈折率可変層１３２は、与えられる電界に応じて屈折率が変化する。電界は、第１電極層１４０及び第２電極層１５０間に印加される電圧に応じて変化する。具体的には、屈折率可変層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層として機能する。
　例えば、屈折率可変層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。配光層１３０に電界が与えられた場合に、液晶分子１３５の配向状態が変化して屈折率可変層１３２の屈折率が変化する。
　屈折率可変層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、スメク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。例えば、凸部１３３の屈折率が１．５である場合、屈折率可変層１３２の材料としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のポジ型の液晶を用いることができる。
　屈折率可変層１３２は、例えば、第１電極層１４０及び凹凸層１３１が形成された第１基板１１０と、第２電極層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、液晶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１基板１１０の第１電極層１４０及び凹凸層１３１上に液晶材料を滴下した後に第２基板１２０を貼り合わせることで形成される。
　なお、図３では、電圧が無印加で、電界が与えられていない状態を示している。この場合、液晶分子１３５は、長軸がｘ軸に略平行になるように配向されている。第１電極層１４０及び第２電極層１５０間に電圧が印加された場合には、液晶分子１３５は、長軸がｙ軸に略平行になるように配向される（後述する図４Ｂを参照）。
　また、屈折率可変層１３２には、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。
　［第１電極層及び第２電極層］
　第１電極層１４０及び第２電極層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。第１電極層１４０と第２電極層１５０とは、電気的だけでなく配置的にも対になっており、第１基板１１０と第２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１電極層１４０及び第２電極層１５０は、配光層１３０を挟むように配置されている。
　第１電極層１４０及び第２電極層１５０は、透光性を有し、入射した光を透過する。第１電極層１４０及び第２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１電極層１４０及び第２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１電極層１４０及び第２電極層１５０はそれぞれ、厚さ１００ｎｍのＩＴＯである。
　第１電極層１４０は、第１基板１１０と凹凸層１３１との間に配置されている。具体的には、第１電極層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電極層１５０は、屈折率可変層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電極層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電極層１４０及び第２電極層１５０は、例えば、制御装置１０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、制御装置１０に接続するための電極パッドなどが、第１電極層１４０及び第２電極層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電極層１４０及び第２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形成される。第１電極層１４０及び第２電極層１５０はそれぞれ、例えばＩＴＯなどの透明導電膜を成膜することで形成される。
　［駆動モード］
　続いて、制御装置１０が実行する３つの駆動モードの詳細について説明する。
　＜採光モード＞
　まず、採光モードについて図４Ａを用いて説明する。図４Ａは、本実施の形態に係る配光デバイス１００の採光モードを説明するための拡大断面図である。
　採光モードは、配光デバイス１００に入射する光の進行方向を曲げて、入射方向とは異なる方向に出射させる配光モードである。採光モードは、現在時刻が夜間に含まれない場合、具体的には昼間に実行される。採光モードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードである。
　制御部２２は、配光デバイス１００を採光モードで動作させる場合、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に所定の第１電圧を印加する。具体的には、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に、面内で均一な第１電圧を印加する。これにより、屈折率可変層１３２に与えられる電界が面内で略均一になり、屈折率可変層１３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
　採光モードで印加する第１電圧の大きさは、例えば、太陽光の入射角度に基づいて定められる。太陽光の入射角度は、太陽の日周運動によって一日の中で変化する。このため、例えば、制御部２２は、太陽高度に基づいて印加する第１電圧の大きさを所定の範囲内で調整する。第１電圧の大きさが大きい程、配光デバイス１００は、透明モードで駆動された状態に近づく。第１電圧の大きさが小さい程、配光デバイス１００は、セキュリティモードで駆動された状態に近づく。液晶分子１３５の配向状態に応じて、屈折率可変層１３２の屈折率は、１．５～１．７の範囲で変化する。
　例えば、図４Ａでは、液晶分子１３５は、その長軸方向がｘｙ平面でｘ軸に対して斜めに配向された様子を示している。このとき、屋外側から入射する光ＬのＳ偏光成分は、液晶分子１３５の斜め方向の屈折率を受ける。このときの屈折率可変層１３２の屈折率は、例えば１．６などである。
　凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差が生じることで、図４Ａに示すように、屋外側から入射する光Ｌは、側面１３３ｂで屈折した後、側面１３３ａで反射（全反射）される。これにより、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、配光デバイス１００によって進行方向が曲げられて、屋内の天井面などに照射される。配光デバイス１００から出射される光Ｌの方向は、凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差によって変わる。このため、制御部２２は、屈折率可変層１３２に与える電界、すなわち、第１電極層１４０及び第２電極層１５０に印加する第１電圧の大きさを調整することで、配光デバイス１００から出射される光Ｌの方向を変更することができる。
　なお、光ＬのＰ偏光成分は、液晶分子１３５の短軸方向の屈折率を受けるため、配光デバイス１００をそのまま通過する。つまり、光ＬのＰ偏光成分は、進行方向が曲げられず、配光されない。
　また、光Ｌは、実際には、第１基板１１０に入射するとき、第２基板１２０から出射するとき、第１基板１１０と第１電極層１４０との界面を通過するとき、及び、第２電極層１５０と第２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４Ａには図示していない。図４Ａでは、凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折及び反射（全反射）のみを図示している。後述する図４Ｂ及び図４Ｃ、並びに、図１４Ａ～図１４Ｃにおいても同様である。
　＜透明モード＞
　次に、透明モードについて図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂは、本実施の形態に係る配光デバイス１００の透明モードを説明するための拡大断面図である。
　透明モードは、配光デバイス１００に入射する光をそのまま透過させるモードである。透明モードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面の屈折率差を実質的に０にする第３モードの一例である。透明モードは、現在時刻が夜間に含まれない場合、具体的には昼間に実行される。
　制御部２２は、配光デバイス１００を透明モードで動作させる場合、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に所定の第２電圧を印加する。具体的には、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に、面内で均一な第２電圧を印加する。これにより、屈折率可変層１３２に与えられる電界が面内で略均一になり、屈折率可変層１３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
　透明モードで印加する第２電圧の大きさは、屈折率可変層１３２に含まれる複数の液晶分子１３５を十分に配向させることができる大きさである。具体的には、制御部２２は、透明モードを実行する場合に、採光モード及びセキュリティモードのいずれで印加する電圧よりも大きい値の電圧を印加する。
　この場合、図４Ｂに示すように、液晶分子１３５は、その長軸方向が配光デバイス１００の厚み方向（ｙ軸方向）に沿うように配向される。このため、屋外側から入射する光Ｌは、液晶分子１３５の短軸方向の屈折率を受ける。なお、透明モードでは、光ＬのＰ偏光成分及びＳ偏光成分のいずれも、液晶分子１３５の短軸方向の屈折率を受ける。
　短軸方向の屈折率は、常光屈折率（ｎｏ）であり、凸部１３３の屈折率１．５に等しい。このため、凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差が実質的に０になる。
　したがって、図４Ｂに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、配光デバイス１００をそのまま通過して、屋内の床などに照射される。
　＜セキュリティモード＞
　次に、セキュリティモードについて図４Ｃを用いて説明する。図４Ｃは、本実施の形態に係る配光デバイス１００のセキュリティモードを説明するための拡大断面図である。
　セキュリティモードは、配光デバイス１００を第２基板１２０から第１基板１１０に通過する光を散乱させるモードである。セキュリティモードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードの一例である。つまり、セキュリティモードでは、採光モードで生じる屈折率差よりも大きい屈折率差を発生させる。セキュリティモードは、現在時刻が夜間に含まれる場合に実行される。
　第２屈折率差は、例えば、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に生じうる屈折率差の最大値である。なお、第２屈折率差は、最大値でなくてもよいが、値が大きい程、光の散乱効果を高めることができる。
　セキュリティモードでは、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に電圧を印加しない。つまり、屈折率可変層１３２には、電界を与えない。
　この場合、図４Ｃに示すように、液晶分子１３５は、その長軸方向が凸部１３３の並び方向に沿って配向される。このため、屋内側から入射する光ＬのＳ偏光成分は、液晶分子１３５の長軸方向の屈折率を受ける。長軸方向の屈折率は、異常光屈折率（ｎｅ）であり、具体的には１．７である。このため、屈折率可変層１３２の屈折率１．７と凸部１３３の屈折率１．５との差は、０．２で最大値になる。
　したがって、図４Ｃに示すように、屋内側から水平方向に第２基板１２０に入射する光Ｌは、凸部１３３の側面１３３ａ及び１３３ｂによって反射（全反射）されて、様々な方向へ散乱される。
　なお、光ＬのＰ偏光成分は、液晶分子１３５の短軸方向の屈折率を受けるため、透明モードと同様に、配光デバイス１００をそのまま通過する。
　以上のように、屋外側から配光デバイス１００を介して屋内を見ようとした場合、セキュリティモードでは、屋内からの光ＬのＳ偏光成分が散乱される。したがって、配光デバイス１００が曇りガラスのように機能し、屋内の様子を屋外から見えにくくすることができる。凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面の屈折率差が大きい程、散乱効果も高まるので、セキュリティ効果も高められる。
　［動作］
　続いて、本実施の形態に係る配光制御システム１の制御装置１０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配光デバイス１００の制御方法を示すフローチャートである。
　図５に示すように、まず、時刻取得部２１が時計部３０から時刻情報を取得する（Ｓ１０）。時刻情報は、具体的には、現在時刻を示している。
　次に、制御部２２は、現在時刻が夜間に含まれるか否かを判定する（Ｓ１１）。現在時刻が夜間に含まれる場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御部２２は、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部２２は、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差を最大にする。
　現在時刻が夜間に含まれない場合（Ｓ１１でＮｏ）、制御部２２は、採光モード又は透明モードを実行する（Ｓ１３）。例えば、制御部２２は、ユーザからの指示がない場合には、採光モードを実行する。制御部２２は、ユーザからの指示を受けた時点で採光モードから透明モードに切り替えて実行してもよい。
　制御部２２は、配光デバイス１００の制御を終了しない場合（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。ユーザなどの指示により、配光デバイス１００の制御を終了する場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御部２２は、配光デバイス１００の制御を終了する。終了時点では、例えば、ステップＳ１２又はステップＳ１３で実行中の駆動モードが維持される。あるいは、制御部２２は、予め定められた駆動モードで配光デバイス１００を動作させてもよく、又は、配光層１３０に与える電界を停止してもよい。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る配光制御システム１は、配光デバイス１００の制御装置１０と、配光デバイス１００とを備える。本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御装置１０は、時刻を示す時刻情報を取得する取得部２０と、時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層１３０を備える配光デバイス１００を制御する制御部２２とを備える。配光層１３０は、複数の凸部１３３を有する凹凸層１３１と、複数の凸部１３３間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層１３２とを備える。制御部２２は、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードの一例である採光モードと、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードの一例であるセキュリティモードとを有する。制御部２２は、時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、セキュリティモードを実行する。
　これにより、セキュリティモードでは、採光モードよりも屈折率差が大きくなるので、光の散乱効果を高めることができる。夜間などの屋外より屋内の方が明るい場合に、屋内からの光を配光デバイス１００が散乱させることができる。したがって、屋外から配光デバイス１００を介して屋内を見た場合に、屋内からの光が散乱されるので、屋内の様子が見えにくくなる。このように、本実施の形態によれば、セキュリティ性を高めることができる。
　また、例えば、第２屈折率差は、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に生じうる屈折率差の最大値である。
　これにより、配光デバイス１００の散乱効果を最大にすることができるので、セキュリティ性を十分に高めることができる。
　また、例えば、制御部２２は、さらに、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面の屈折率差を実質的に０にする第３モードの一例である透明モードを有する。
　これにより、配光デバイス１００を窓として機能させることができる。
　また、例えば、本実施の形態に係る配光制御方法は、時刻を示す時刻情報を取得する取得ステップと、時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層１３０を備える配光デバイス１００を制御する制御ステップとを含む。制御ステップでは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差を発生させる採光モードと、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面に第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させるセキュリティモードとを選択的に実行する。時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、セキュリティモードを実行する。また、例えば、本実施の形態に係るプログラムは、上記配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である。
　これにより、制御装置１０と同様に、セキュリティ性を高めることができる。
　（実施の形態２）
　続いて、実施の形態２に係る配光制御システムについて説明する。
　［構成］
　図６は、本実施の形態に係る配光制御システム２の構成を示すブロック図である。図６に示すように、配光制御システム２は、図１に示す実施の形態１に係る配光制御システム１と比較して、制御装置１０の代わりに制御装置１０ａを備える点と、新たに、屋外照度計３１を備える点とが相違する。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。
　制御装置１０ａは、時刻情報だけでなく、屋外照度計３１によって検出された屋外の照度に基づいて配光デバイス１００を制御する。図６に示すように、制御装置１０ａは、取得部２０ａと、制御部２２ａとを備える。
　取得部２０ａは、時刻取得部２１と、屋外照度取得部２１ａとを備える。時刻取得部２１は、実施の形態１と同じである。
　屋外照度取得部２１ａは、屋外の照度を示す屋外照度情報を取得する。屋外照度取得部２１ａは、屋外照度計３１が出力した屋外照度情報を受け付ける入力インタフェースなどで実現される。屋外照度情報は、例えば、配光デバイス１００が設置された位置での屋外の照度を示している。
　制御部２２ａは、制御部２２の動作に加えて、屋外照度情報が示す照度が所定の閾値以下である場合に、セキュリティモードを実行する。例えば、制御部２２ａは、現在時刻が夜間に含まれない場合に、屋外照度情報が示す照度と閾値とを比較する。屋外照度情報が示す照度が閾値以下である場合、具体的には屋外が暗い場合に、制御部２２ａは、セキュリティモードを実行する。ここでの閾値は、例えば１０００Ｌｕｘである。
　屋外照度計３１は、配光デバイス１００の屋外側に配置された照度計である。例えば、屋外照度計３１は、配光デバイス１００の第１基板１１０の屋外側の面に取り付けられていてもよい。屋外照度計３１は、太陽光などの屋外から配光デバイス１００に入射する光の照度を検出し、検出した照度を示す屋外照度情報を出力する。
　［動作］
　続いて、本実施の形態に係る配光制御システム２の制御装置１０ａ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配光デバイス１００の制御方法を示すフローチャートである。
　図７に示すように、まず、時刻取得部２１が時計部３０から時刻情報を取得する（Ｓ１０）。時刻情報は、具体的には、現在時刻を示している。
　次に、制御部２２ａは、現在時刻が夜間に含まれるか否かを判定する（Ｓ１１）。現在時刻が夜間に含まれる場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御部２２ａは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部２２ａは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差を最大にする。
　現在時刻が夜間に含まれない場合（Ｓ１１でＮｏ）、屋外照度取得部２１ａが屋外照度計３１から屋外照度情報を取得する（Ｓ２０）。次に、制御部２２ａは、屋外照度情報が示す屋外の照度と所定の閾値とを比較する（Ｓ２１）。
　屋外の照度が閾値以下である場合、すなわち、屋外が暗い場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、制御部２２ａは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。屋外の照度が閾値より大きい場合、すなわち、屋外が明るい場合（Ｓ２１でＮｏ）、制御部２２ａは、採光モード又は透明モードを実行する（Ｓ１３）。例えば、制御部２２ａは、ユーザからの指示がない場合には、採光モードを実行する。制御部２２ａは、ユーザからの指示を受けた時点で採光モードから透明モードに切り替えて実行してもよい。
　制御部２２ａは、配光デバイス１００の制御を終了しない場合（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。ユーザなどの指示により、配光デバイス１００の制御を終了する場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御部２２ａは、配光デバイス１００の制御を終了する。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御装置１０ａでは、取得部２０ａは、さらに、屋外の照度を示す屋外照度情報を取得する。制御部２２ａは、屋外照度情報が示す照度が所定の閾値以下である場合に、セキュリティモードを実行する。
　例えば、昼間であっても天候が曇り又は雨などで屋外が暗い場合、屋内が明るいと、屋外から屋内の様子が見やすくなる。本実施の形態によれば、現在時刻が夜間に含まれなくても、屋外が暗い場合にセキュリティモードを実行することができる。したがって、本実施の形態によれば、配光デバイス１００のセキュリティ性を更に高めることができる。
　また、季節又は地域によらず、夜間の設定を固定値とした場合であっても、屋外が暗くなった場合にセキュリティモードを実行することができる。したがって、例えば、冬季などの日の入りが早い場合に、現在時刻が夜間に含まれないときでもセキュリティモードを実行することができる。このように、本実施の形態によれば、配光デバイス１００のセキュリティ性を更に高めることができる。
　（実施の形態３）
　続いて、実施の形態３に係る配光制御システムについて説明する。
　［構成］
　図８は、本実施の形態に係る配光制御システム３の構成を示すブロック図である。図８に示すように、配光制御システム３は、図６に示す実施の形態２に係る配光制御システム２と比較して、制御装置１０ａの代わりに制御装置１０ｂを備える点と、新たに、屋内照度計３２を備える点とが相違する。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。
　制御装置１０ｂは、時刻情報だけでなく、屋外照度計３１及び屋内照度計３２によって検出された屋外及び屋内の照度に基づいて配光デバイス１００を制御する。図８に示すように、制御装置１０ｂは、取得部２０ｂと、制御部２２ｂとを備える。
　取得部２０ｂは、時刻取得部２１と、屋外照度取得部２１ａと、屋内照度取得部２１ｂとを備える。時刻取得部２１は、実施の形態１と同じである。屋外照度取得部２１ａは、実施の形態２と同じである。
　屋内照度取得部２１ｂは、屋内の照度を示す屋内照度情報を取得する。屋内照度取得部２１ｂは、屋内照度計３２が出力した屋内照度情報を受け付ける入力インタフェースなどで実現される。屋内照度情報は、例えば、配光デバイス１００が設置された建物の屋内の照度を示している。
　制御部２２ｂは、制御部２２の動作に加えて、屋内照度情報が示す照度が、屋外照度情報が示す照度より大きい場合に、セキュリティモードを実行する。例えば、制御部２２ｂは、現在時刻が夜間に含まれない場合に、屋内照度情報が示す照度と、屋外照度情報が示す照度とを比較する。屋内照度情報が示す照度が、屋外照度情報が示す照度より大きい場合、具体的には屋内が屋外より明るい場合に、制御部２２ｂは、セキュリティモードを実行する。
　屋内照度計３２は、配光デバイス１００の屋内側に配置された照度計である。例えば、屋内照度計３２は、配光デバイス１００の第２基板１２０の屋内側の面に取り付けられていてもよい。屋内照度計３２は、屋内に配置された照明装置などから出射されて配光デバイス１００に入射する光の照度を検出し、検出した照度を示す屋内照度情報を出力する。
　なお、本実施の形態において、実施の形態２と同様に、制御部２２ｂは、屋外の照度が閾値以上である場合に、セキュリティモードを実行してもよい。つまり、屋外と屋内との照度差だけでなく、屋外の照度のみを利用してセキュリティモードを実行するか否かを判定してもよい。
　［動作］
　続いて、本実施の形態に係る配光制御システム３の制御装置１０ｂの動作について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御方法を示すフローチャートである。
　図９に示すように、まず、時刻取得部２１が時計部３０から時刻情報を取得する（Ｓ１０）。時刻情報は、具体的には、現在時刻を示している。
　次に、制御部２２ｂは、現在時刻が夜間に含まれるか否かを判定する（Ｓ１１）。現在時刻が夜間に含まれる場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御部２２ｂは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部２２ｂは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差を最大にする。
　現在時刻が夜間に含まれない場合（Ｓ１１でＮｏ）、屋内照度取得部２１ｂが屋内照度計３２から屋内照度情報を取得し、屋外照度取得部２１ａが屋外照度計３１から屋外照度情報を取得する（Ｓ３０）。次に、制御部２２ｂは、屋内照度情報が示す屋内の照度と屋外照度情報が示す屋外の照度とを比較する（Ｓ３１）。
　屋内の照度が屋外の照度より大きい場合、すなわち、屋内が明るい場合（Ｓ３１でＹｅｓ）、制御部２２ｂは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。屋内の照度が屋外の照度以下の場合、すなわち、屋内が暗い場合（Ｓ３１でＮｏ）、制御部２２ｂは、採光モード又は透明モードを実行する（Ｓ１３）。例えば、制御部２２ｂは、ユーザからの指示がない場合には、採光モードを実行する。制御部２２ｂは、ユーザからの指示を受けた時点で採光モードから透明モードに切り替えて実行してもよい。
　制御部２２ｂは、配光デバイス１００の制御を終了しない場合（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。ユーザなどの指示により、配光デバイス１００の制御を終了する場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御部２２ｂは、配光デバイス１００の制御を終了する。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御装置１０ｂでは、取得部２０ｂは、さらに、屋外の照度を示す屋外照度情報と、屋内の照度を示す屋内照度情報とを取得する。制御部２２ｂは、屋内照度情報が示す照度が、屋外照度情報が示す照度より大きい場合に、セキュリティモードを実行する。
　例えば、昼間であっても天候が曇り又は雨などで、屋内が屋外より明るい場合には、屋外から屋内の様子が見やすくなる。本実施の形態によれば、現在時刻が夜間に含まれなくても、屋内が屋外より明るい場合にセキュリティモードを実行することができる。したがって、本実施の形態によれば、配光デバイス１００のセキュリティ性を更に高めることができる。
　また、季節又は地域によらず、夜間の設定を固定値とした場合であっても、屋内が屋外より明るくなった場合にセキュリティモードを実行することができる。したがって、例えば、冬季などの日の入りが早い場合に、現在時刻が夜間に含まれないときでもセキュリティモードを実行することができる。このように、本実施の形態によれば、配光デバイス１００のセキュリティ性を更に高めることができる。
　（実施の形態４）
　続いて、実施の形態４に係る配光制御システムについて説明する。
　［構成］
　図１０は、本実施の形態に係る配光制御システム４の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、配光制御システム４は、図１に示す実施の形態１に係る配光制御システム１と比較して、制御装置１０の代わりに制御装置１０ｃを備える点と、新たに、端末装置３３を備える点とが相違する。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。
　制御装置１０ｃは、時刻情報だけでなく、端末装置３３から送信される操作情報に基づいて配光デバイス１００を制御する。図１０に示すように、制御装置１０ｃは、取得部２０ｃと、制御部２２ｃとを備える。
　取得部２０ｃは、時刻取得部２１と、受信部２１ｃとを備える。時刻取得部２１は、実施の形態１と同じである。
　受信部２１ｃは、端末装置３３から操作情報を取得する。受信部２１ｃは、端末装置３３が出力した操作情報を受信する通信インタフェース又は赤外線受信機などで実現される。
　操作情報は、配光デバイス１００の駆動モードを選択するための情報である。具体的には、操作情報は、セキュリティモードを選択するためのモード情報を含んでいる。操作情報には、採光モード及び透明モードの各々を選択するためのモード情報が含まれてもよい。
　制御部２２ｃは、制御部２２の動作に加えて、取得部２０ｃが操作情報を取得した場合に、セキュリティモードを実行する。具体的には、制御部２２ｃは、受信部２１ｃが受信した操作情報に含まれるモード情報が示す駆動モードを実行する。例えば、制御部２２ｃは、現在時刻が夜間に含まれない場合に、セキュリティモードを示すモード情報を受信部２１ｃが受信したとき、セキュリティモードを実行する。
　また、例えば、制御部２２ｃは、採光モードを示すモード情報を受信部２１ｃが受信したとき、採光モードを実行する。同様に、制御部２２ｃは、透明モードを示すモード情報を受信部２１ｃが受信したとき、透明モードを実行する。
　端末装置３３は、配光デバイス１００の駆動モードを指示するための操作端末である。端末装置３３は、例えば、スマートフォンなどの情報処理端末であるが、専用のリモートコントローラでもよい。ユーザは、端末装置３３を操作することで、配光デバイス１００の駆動モードを指示することができる。端末装置３３は、ユーザが指示した駆動モードを示すモード情報を制御装置１０ｃに送信する。
　これにより、ユーザは端末装置３３を操作することで、任意のタイミングで配光デバイス１００を任意の駆動モードで動作させることができる。例えば、昼間に、配光デバイス１００をセキュリティモードで動作させることもできる。また、配光デバイス１００の採光モードと透明モードとの切り替えもユーザが指示することができる。また、夜間において、配光デバイス１００を透明モード又は採光モードで動作させることもできる。
　なお、本実施の形態において、実施の形態２と同様に、取得部２０ｃは、屋外照度取得部２１ａを備えてもよい。制御部２２ｃは、さらに、屋外の照度が閾値以上である場合に、セキュリティモードを実行してもよい。つまり、操作情報だけでなく、屋外の照度のみを利用してセキュリティモードを実行するか否かを判定してもよい。
　また、実施の形態３と同様に、取得部２０ｃは、屋外照度取得部２１ａと屋内照度取得部２１ｂとを備えてもよい。制御部２２ｃは、さらに、屋内の照度が屋外の照度より大きい場合に、セキュリティモードを実行してもよい。つまり、操作情報だけでなく、屋外と行いの照度差を利用してセキュリティモードを実行するか否かを判定してもよい。
　このように、制御部２２ｃは、複数の条件の少なくとも１つを満たした場合に、セキュリティモードを実行してもよい。複数の条件には、（ｉ）現在時刻が夜間に含まれること、（ｉｉ）屋外の照度が閾値以上であること、（ｉｉｉ）屋内の照度が屋外の照度より大きいこと、及び、（ｉｖ）端末装置からの操作情報を取得したこと、などが含まれる。例えば、制御部２２ｃは、条件（ｉ）～（ｉｖ）の少なくとも１つが満たされた場合に、セキュリティモードを実行する。
　［動作］
　続いて、本実施の形態に係る配光制御システム４の制御装置１０ｃの動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御方法を示すフローチャートである。
　図１１に示すように、まず、時刻取得部２１が時計部３０から時刻情報を取得する（Ｓ１０）。時刻情報は、具体的には、現在時刻を示している。
　次に、制御部２２ｃは、現在時刻が夜間に含まれるか否かを判定する（Ｓ１１）。現在時刻が夜間に含まれる場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御部２２ｃは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部２２ｃは、複数の凸部１３３と屈折率可変層１３２との界面における屈折率差を最大にする。
　現在時刻が夜間に含まれない場合（Ｓ１１でＮｏ）、受信部２１ｃが操作情報を取得したとき（Ｓ４０でＹｅｓ）、制御部２２ｃは、セキュリティモードを実行する（Ｓ１２）。具体的には、受信部２１ｃがセキュリティモードを示すモード情報を取得した場合に、制御部２２ｃは、セキュリティモードを実行する。
　受信部２１ｃが操作情報を取得しない場合（Ｓ４０でＮｏ）、制御部２２ｃは、採光モード又は透明モードを実行する（Ｓ１３）。例えば、制御部２２ｃは、ユーザからの指示がない場合には、採光モードを実行する。制御部２２ｃは、ユーザからの指示を受けた時点で採光モードから透明モードに切り替えて実行してもよい。
　制御部２２ｃは、配光デバイス１００の制御を終了しない場合（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。ユーザなどの指示により、配光デバイス１００の制御を終了する場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御部２２ｃは、配光デバイス１００の制御を終了する。
　なお、図１１には示していないが、現在時刻が夜間に含まれる場合であっても、受信部２１ｃが透明モード又は採光モードを示すモード情報を受信したとき、制御部２２ｃは、受信したモード情報が示す駆動モードを実行してもよい。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る配光デバイス１００の制御装置１０ｃでは、取得部２０ｃは、さらに、セキュリティモードを選択するための操作情報を、端末装置３３から取得する。制御部２２ｃは、取得部２０ｃが操作情報を取得した場合に、セキュリティモードを実行する。
　これにより、端末装置３３を操作することで、任意のタイミングでセキュリティモードを実行させることができる。周囲環境によらず、ユーザの求めるときにセキュリティモードを実行することができるので、配光デバイス１００のセキュリティ性を更に高めることができる。
　（実施の形態５）
　続いて、実施の形態５に係る配光制御システムについて説明する。
　本実施の形態に係る配光制御システムは、実施の形態１～４に係る配光制御システム１～４の各々が備える配光デバイス１００とは異なる配光デバイスを備える。本実施の形態に係る配光デバイスを制御する制御装置の動作は、実施の形態１～４で説明した動作と同様である。以下では、本実施の形態に係る配光デバイスの構成を中心に説明し、他の実施の形態との共通点の説明を省略又は簡略化する。
　図１２は、本実施の形態に係る配光デバイス２００の断面図である。図１３は、本実施の形態に係る配光デバイス２００の拡大断面図であり、図１２の一点鎖線で囲まれる領域ＸＩＩＩの拡大断面図である。
　図１２及び図１３に示すように、配光デバイス２００は、第１基板１１０と、第２基板１２０と、配光層２３０と、第１電極層１４０と、第２電極層１５０とを備える。配光層２３０以外の構成は、実施の形態１と同様である。
　配光層２３０は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に配置される。配光層２３０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２３０は、配光層２３０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２３０は、凹凸層１３１と、屈折率可変層２３２とを有する。凹凸層１３１は、配光デバイス１００の凹凸層１３１と同じ構成を有する。
　図１３に示すように、屈折率可変層２３２は、絶縁性液体２３５と、絶縁性液体２３５に含まれるナノ粒子２３６とを有する。屈折率可変層２３２は、無数のナノ粒子２３６が絶縁性液体２３５に分散されたナノ粒子分散層である。
　絶縁性液体２３５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２３６が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体２３５としては、例えば、屈折率（溶媒屈折率）が約１．３～約１．５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２３５を用いている。
　なお、絶縁性液体２３５の動粘度は、１００ｍｍ２／ｓ程度であるとよい。また、絶縁性液体２３５は、低誘電率（例えば、凹凸層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２３５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２３５は、フッ化炭素水素などのハロゲン化炭素水素である。なお、絶縁性液体２３５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２３６は、絶縁性液体２３５に複数分散されている。ナノ粒子２３６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２３６の粒径は、λ／４以下であるとよい。ナノ粒子２３６の粒径をλ／４以下にすることで、ナノ粒子２３６による光散乱を少なくして、ナノ粒子２３６と絶縁性液体２３５との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子２３６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２３６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２３６の屈折率は、絶縁性液体２３５の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子２３６の屈折率は、凹凸層１３１の屈折率よりも高い。
　ナノ粒子２３６としては、金属酸化物微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子２３６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２３６として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）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２３６は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタンなどによって構成されていてもよい。
　また、ナノ粒子２３６は、帯電している荷電粒子である。例えば、ナノ粒子２３６の表面を修飾することで、ナノ粒子２３６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２３６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２３２では、帯電したナノ粒子２３６が絶縁性液体２３５の全体に分散されている。本実施の形態では、ナノ粒子２３６として屈折率が２．１のジルコニア粒子を用いて、ナノ粒子２３６を溶媒屈折率が約１．４の絶縁性液体２３５に分散させたものを屈折率可変層２３２としている。
　また、屈折率可変層２３２の全体の屈折率（平均屈折率）は、ナノ粒子２３６が絶縁性液体２３５内に均一に分散された状態において、凹凸層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２３２の全体の屈折率は、絶縁性液体２３５に分散するナノ粒子２３６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２３６の量は、例えば、凹凸層１３１の凹部１３４に埋まる程度である。この場合、絶縁性液体２３５に対するナノ粒子２３６の濃度は、約１０％～３０％である。
　屈折率可変層２３２は、凹凸層１３１と第２電極層１５０との間に配置されている。具体的には、屈折率可変層２３２は、凹凸層１３１に接している。つまり、屈折率可変層２３２における凹凸層１３１の凹凸表面との接触面は、屈折率可変層２３２と凹凸層１３１の凹凸表面との界面である。なお、屈折率可変層２３２は、第２電極層１５０にも接しているが、屈折率可変層２３２と第２電極層１５０との間に他の層（膜）が介在していてもよい。
　また、屈折率可変層２３２は、与えられる電界に応じて屈折率が変化する。電界は、第１電極層１４０及び第２電極層１５０間に印加される電圧に応じて変化する。具体的には、屈折率可変層２３２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。例えば、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間には直流電圧が印加される。
　絶縁性液体２３５中に分散するナノ粒子２３６は帯電しているので、屈折率可変層２３２に電界が与えられると、ナノ粒子２３６は、電界分布に従って絶縁性液体２３５中を泳動し、絶縁性液体２３５内で偏在する。これにより、屈折率可変層２３２内のナノ粒子２３６の粒子分布が変化して屈折率可変層２３２内にナノ粒子２３６の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層２３２内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層２３２の屈折率が部分的に変化する。
　屈折率可変層２３２の厚さは、例えば１μｍ～１００μｍであるが、これに限らない。一例として、凹凸層１３１の凸部１３３の高さが１０μｍである場合、屈折率可変層２３２の厚さは、例えば４０μｍである。
　［駆動モード］
　続いて、本実施の形態において、制御装置１０が実行する３つの駆動モードの詳細について説明する。
　＜採光モード＞
　まず、採光モードについて図１４Ａを用いて説明する。図１４Ａは、本実施の形態に係る配光デバイス２００の採光モードを説明するための拡大断面図である。
　採光モードは、配光デバイス２００に入射する光の進行方向を曲げて、入射方向とは異なる方向に出射させる配光モードである。採光モードは、現在時刻が夜間に含まれない場合、具体的には昼間に実行される。採光モードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードである。
　制御部２２は、配光デバイス２００を採光モードで動作させる場合、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に所定の第１電圧を印加する。具体的には、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に、第２電極層１５０の電位が第１電極層１４０の電位より高くなるように、面内で均一な第１電圧を印加する。例えば、制御部２２は、第２電極層１５０に正の電位を、第１電極層１４０に負又は０の電位を印加する。第１電圧は、例えば、大きさ（電位差）が数十Ｖの直流電圧である。
　なお、採光モードで印加する第１電圧の大きさは、例えば、太陽光の入射角度に基づいて定められる。例えば、制御部２２は、太陽高度に基づいて印加する第１電圧の大きさを所定の範囲内で調整する。第１電圧の大きさが小さい程、配光デバイス２００は、透明モードで駆動された状態に近づく。第１電圧の大きさが大きい程、配光デバイス２００は、セキュリティモードで駆動された状態に近づく。ナノ粒子２３６の偏在状態に応じて、屈折率可変層２３２の屈折率は変化する。
　例えば、図１４Ａに示すように、ナノ粒子２３６は、プラスに帯電しているので、第１電極層１４０に向かって泳動し、屈折率可変層２３２内の凹凸層１３１側に凝集されて偏在する。このとき、ナノ粒子２３６は、隣り合う凸部１３３の間、すなわち、凹部１３４に入り込んで集積していく。
　これにより、図１４Ａに示すように、屈折率可変層２３２内でナノ粒子２３６の濃度分布が形成される。例えば、凹凸層１３１側の第１領域２３２ａでは、ナノ粒子２３６の濃度が高くなり、第２電極層１５０側の第２領域２３２ｂでは、ナノ粒子２３６の濃度が低くなる。したがって、第１領域２３２ａと第２領域２３２ｂとには、屈折率差が生じる。本実施の形態では、ナノ粒子２３６の屈折率が絶縁性液体２３５の屈折率よりも高い。このため、ナノ粒子２３６の濃度が高い第１領域２３２ａの屈折率は、ナノ粒子２３６の濃度が低い、すなわち、絶縁性液体２３５の割合が多い第２領域２３２ｂの屈折率よりも高くなる。例えば、第１領域２３２ａの屈折率は、ナノ粒子２３６の濃度に応じて約１．６～約１．８になる。第２領域２３２ｂの屈折率は、ナノ粒子２３６の濃度に応じて約１．４～約１．６になる。
　本実施の形態では、凸部１３３の屈折率が１．５であるので、凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面における屈折率差（＝約０．１～約０．３）が生じる。これにより、図１４Ａに示すように、屋外側から入射する光Ｌは、側面１３３ｂで屈折した後、側面１３３ａで反射（全反射）される。これにより、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、配光デバイス２００によって進行方向が曲げられて、屋内の天井面などに照射される。配光デバイス２００から出射される光Ｌの方向は、凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面における屈折率差によって変わる。このため、制御部２２は、屈折率可変層２３２に与える電界、すなわち、第１電極層１４０及び第２電極層１５０に印加する第１電圧の大きさを調整することで、配光デバイス２００から出射される光Ｌの方向を変更することができる。なお、本実施の形態では、光Ｌの偏光によらず、全ての光が配光される。
　＜透明モード＞
　次に、透明モードについて図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ｂは、本実施の形態に係る配光デバイス２００の透明モードを説明するための拡大断面図である。
　透明モードは、配光デバイス２００に入射する光をそのまま透過させるモードである。透明モードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面の屈折率差を実質的に０にする第３モードの一例である。透明モードは、現在時刻が夜間に含まれない場合、具体的には昼間に実行される。
　制御部２２は、配光デバイス２００を透明モードで動作させる場合、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に電圧を印加しない。具体的には、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０とを同電位にすることで、屈折率可変層２３２に電界を与えない。
　この場合、図１４Ｂに示すように、ナノ粒子２３６は、絶縁性液体２３５内の全体に略均等に分散される。つまり、ナノ粒子２３６は、絶縁性液体２３５内で偏在せず、濃度分布をほとんど形成しない。このため、屈折率可変層２３２の屈折率は、屈折率可変層２３２の全体で略均一になる。
　本実施の形態では、ナノ粒子２３６が絶縁性液体２３５内に均等に分散されている場合の、屈折率可変層２３２の屈折率は、凸部１３３の屈折率１．５に等しい。このため、凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面における屈折率差が実質的に０になる。
　したがって、図１４Ｂに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、配光デバイス１００をそのまま通過して、屋内の床などに照射される。
　＜セキュリティモード＞
　次に、セキュリティモードについて図１４Ｃを用いて説明する。図１４Ｃは、本実施の形態に係る配光デバイス２００のセキュリティモードを説明するための拡大断面図である。
　セキュリティモードは、配光デバイス２００を第２基板１２０から第１基板１１０に通過する光を散乱させるモードである。セキュリティモードは、複数の凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面に第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードの一例である。つまり、セキュリティモードでは、採光モードで生じる屈折率差よりも大きい屈折率差を発生させる。セキュリティモードは、現在時刻が夜間に含まれる場合に実行される。
　第２屈折率差は、例えば、複数の凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面に生じうる屈折率差の最大値である。なお、第２屈折率差は、最大値でなくてもよいが、値が大きい程、光の散乱効果を高めることができる。
　セキュリティモードでは、制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に、配光モードで印加する第１電圧よりも大きい第３電圧を印加する。具体的には、第３電圧は、第１電圧と極性が同じで、大きさ（電位差）が大きい直流電圧である。制御部２２は、第１電極層１４０と第２電極層１５０との間に、第２電極層１５０の電位が第１電極層１４０の電位より高くなるように、面内で均一な第３電圧を印加する。具体的には、第３電圧の大きさは、絶縁性液体２３５内に分散しているナノ粒子２３６の略全てが凹凸層１３１側に凝集される程度の大きさである。
　この場合、採光モードと同様に、図１４Ｃに示すように、屈折率可変層２３２には、ナノ粒子２３６が凝集した第１領域２３２ａと、ナノ粒子２３６がほとんど含まれていない第２領域２３２ｂとが形成される。セキュリティモードにおける第１領域２３２ａのナノ粒子２３６の濃度は、採光モードにおける第１領域２３２ａのナノ粒子２３６の濃度より高い。セキュリティモードにおける第１領域２３２ａの屈折率は、屈折率可変層２３２内で生じうる屈折率の最大値である。具体的には、第１領域２３２ａの屈折率は、ナノ粒子２３６の屈折率２．１に略等しくなる。これにより、屈折率可変層２３２の第１領域２３２ａの屈折率２．１と凸部１３３の屈折率１．５との差は、０．６で最大値になる。
　したがって、図１４Ｃに示すように、屋内側から水平方向に第２基板１２０に入射する光Ｌは、凸部１３３の側面１３３ａ及び１３３ｂによって反射（全反射）されて、様々な方向へ散乱される。
　以上のように、屋外側から配光デバイス２００を介して屋内を見ようとした場合、セキュリティモードでは、屋内からの光Ｌが散乱される。したがって、配光デバイス２００が曇りガラスのように機能し、屋内の様子を屋外から見えにくくすることができる。凸部１３３と屈折率可変層２３２との界面の屈折率差が大きい程、散乱効果も高まるので、セキュリティ効果も高められる。なお、本実施の形態では、光Ｌの偏光によらず、全ての光が散乱される。
　（その他）
　以上、本発明に係る配光デバイスの制御装置、配光制御システム及び配光制御方法について、上記の実施の形態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、液晶分子１３５はネガ型の液晶分子であってもよい。また、例えば、ナノ粒子２３６の屈折率が絶縁性液体２３５の屈折率より低くてもよい。液晶分子又はナノ粒子の屈折率及び極性などに応じて印加する電圧を適宜調整することで、採光モード、透明モード及びセキュリティモードを実現することができる。
　また、例えば、上記実施の形態において、ナノ粒子２３６はプラスを帯電させたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子２３６をマイナスに帯電させてもよい。この場合、第１電極層１４０にはプラス電位を印加し、第２電極層１５０にはマイナス電位を印加することで、第１電極層１４０と第２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２３６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１ナノ粒子と、マイナスに帯電させた不透明（黒色など）の第２ナノ粒子とを含んでもよい。例えば、第２ナノ粒子を凝集させて偏在させることで、配光デバイス１００又は２００に遮光機能を持たせてもよい。
　また、上記実施の形態において、凹凸層１３１を構成する凸部１３３は、断面形状が三角形の長尺状の三角柱であったが、これに限らない。例えば、凸部１３３は、断面形状が略台形の長尺状の略四角柱であってもよい。また、凸部１３３の側面の断面形状は、直線に限らず、曲線又は鋸状であってもよい。さらに、複数の凸部１３３の各々は、ｘ軸方向に延在する１本の長尺状部材に限らず、ｘ軸方向に部分的に分断されていてもよい。つまり、複数の凸部１３３は、ドット状に分散されて設けられていてもよい。
　また、上記実施の形態において、複数の凸部１３３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１３３の高さがランダムに異なっていてもよい。あるいは、凸部１３３の間隔がランダムに異なっていてもよいし、高さと間隔の両方がランダムであってもよい。
　また、上記実施の形態において、配光デバイス１００に入射する光として太陽光を例示したが、これに限るものではない。例えば、配光デバイス１００に入射する光は、照明器具などの発光装置が発する光であってもよい。
　また、上記実施の形態において、凸部１３３の長手方向がｘ軸方向となるように配光デバイス１００又は２００を窓に配置したが、これに限らない。例えば、凸部１３３の長手方向がｚ軸方向となるように配光デバイス１００又は２００を窓に配置してもよい。
　また、上記実施の形態において、配光デバイス１００又は２００を窓に貼り付けたが、配光デバイス１００又は２００を建物の窓そのものとして用いてもよい。また、配光デバイス１００又は２００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、２、３、４　配光制御システム
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　制御装置
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ　取得部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　制御部
１００、２００　配光デバイス
１３０、２３０　配光層
１３１　凹凸層
１３２、２３２　屈折率可変層
１３３　凸部
１３３ａ、１３３ｂ　側面（界面）
１３４　凹部

Claims (9)

  1. 　時刻を示す時刻情報を取得する取得部と、
    　前記時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層を備える配光デバイスを制御する制御部とを備え、
    　前記配光層は、
    　複数の凸部を有する凹凸層と、
    　前記複数の凸部間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、
    　前記制御部は、
    　前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードと、
    　前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードとを有し、
    　前記時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、前記第２モードを実行する
    　配光デバイスの制御装置。
  2. 　前記第２屈折率差は、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に生じうる屈折率差の最大値である
    　請求項１に記載の配光デバイスの制御装置。
  3. 　前記制御部は、さらに、前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面の屈折率差を実質的に０にする第３モードを有する
    　請求項１又は２に記載の配光デバイスの制御装置。
  4. 　前記取得部は、さらに、屋外の照度を示す屋外照度情報を取得し、
    　前記制御部は、前記屋外照度情報が示す照度が所定の閾値以下である場合に、前記第２モードを実行する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の配光デバイスの制御装置。
  5. 　前記取得部は、さらに、屋外の照度を示す屋外照度情報と、屋内の照度を示す屋内照度情報とを取得し、
    　前記制御部は、前記屋内照度情報が示す照度が、前記屋外照度情報が示す照度より大きい場合に、前記第２モードを実行する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の配光デバイスの制御装置。
  6. 　前記取得部は、さらに、前記第２モードを選択するための操作情報を、端末装置から取得し、
    　前記制御部は、前記取得部が前記操作情報を取得した場合に、前記第２モードを実行する
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の配光デバイスの制御装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の配光デバイスの制御装置と、
    　前記配光デバイスとを備える
    　配光制御システム。
  8. 　時刻を示す時刻情報を取得する取得ステップと、
    　前記時刻情報に基づいて、入射した光を配光する配光層を備える配光デバイスを制御する制御ステップとを含み、
    　前記配光層は、
    　複数の凸部を有する凹凸層と、
    　前記複数の凸部間を充填するように配置され、与えられる電界に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、
    　前記制御ステップでは、
    　前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に第１屈折率差を発生させる第１モードと、
    　前記複数の凸部と前記屈折率可変層との界面に前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を発生させる第２モードとを選択的に実行し、
    　前記時刻情報が示す時刻が夜間に含まれる場合、前記第２モードを実行する
    　配光制御方法。
  9. 　請求項８に記載の配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。
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