(57)【要約】  光学デバイス（１）は、透光性を有する第１基板（１０）と、第１基板（１０）に対向し、透光性を有する第２基板（２０）と、第１基板（１０）と第２基板（２０）との間に配置され、光媒体（３０ａ）及び凹凸構造（３０ｂ）を含む第１光透過部（３１）と光媒体（３０ａ）及び凹凸構造（３０ｂ）のうち光媒体（３０ａ）のみを含む第２光透過部（３２）とを有する光制御層（３０）とを備え、光媒体（３０ａ）と凹凸構造（３０ｂ）とは、屈折率が異なり、平面視において、第１光透過部（３１）と第２光透過部（３２）とは一の方向に向かって繰り返して配置されており、かつ、第１光透過部（３１）及び第２光透過部（３２）のうち少なくとも一方の繰り返し部分の面積が前記一の方向に沿って変化している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１基板と、
前記第１基板に対向し、透光性を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、光媒体及び凹凸構造を含む第１光透過部と前記光媒体及び前記凹凸構造のうち前記光媒体のみを含む第２光透過部とを有する光制御層とを備え、
前記光媒体と前記凹凸構造とは、屈折率が異なり、
平面視において、前記第１光透過部と前記第２光透過部とは一の方向に向かって繰り返して配置されており、かつ、前記第１光透過部及び前記第２光透過部のうち少なくとも一方の繰り返し部分の面積が前記一の方向に沿って変化している、
光学デバイス。
【請求項２】
前記一の方向は、鉛直方向であり、
平面視において、前記第１光透過部と前記第２光透過部とが１つずつ並んだ１サイクルにおける前記第１光透過部と前記第２光透過部との合計面積のうち前記第１光透過部が占める面積の割合は、前記鉛直方向に沿って変化しており、
前記第１基板の主面が鉛直方向に平行となるように前記光学デバイスを配置した場合に、前記割合は、前記光学デバイスにおける鉛直方向の上部分ほど大きい、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記光媒体は、液晶である、
請求項１又は２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
さらに、前記第１光透過部を挟むように設けられた一対の電極を備える、
請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記凹凸構造は、複数の凸部によって構成されており、
前記液晶に含まれる液晶分子は、前記複数の凸部の並び方向と平行な方向に配向している、
請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記光媒体は、液晶を含み、
前記液晶に含まれる液晶分子は、前記光学デバイスの厚み方向と平行な方向に配向している、
請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記光媒体は、空気又は透光性を有する樹脂である、
請求項１又は２に記載の光学デバイス。
【請求項８】
凹凸構造は、複数の凸部によって構成されており、
前記複数の凸部の各々の断面形状は、台形又は略三角形である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記複数の凸部は、ストライプ状である、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
室外から入射する太陽光等の外光を、進行方向を変更して室内に導入する光学デバイスが提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、窓に貼り付けることによって入射する太陽光の進行方向を変更して室内に導くことができる採光フィルムが開示されている。特許文献１に開示された採光フィルムは、第１基材と、複数の採光部と、第１接着層と、第２基材と、第２接着層と、光散乱層とを備えており、採光部に入射した光を採光部の下側面で全反射させて斜め上方に進行させたり光散乱層で散乱させたりすることでグレアを抑制した光を室内の天井面等に照射させている。【０００４】
また、特許文献２には、窓に配置することによって入射する太陽光の進行方向を変更して室内の天井面に導くことができる採光フィルムが開示されている。特許文献２に開示された採光シートは、透明シート材に形成した凹状溝に充填材を充填して反射面を形成し、この反射面による反射により太陽光の光路を折り曲げて太陽光を室内の天井面等に照射させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０５６７３６号
【特許文献２】特開２０１２−２５５９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光学デバイスでは、太陽光等の外光を曲げて室内の天井面に照射させることができるので室内照度を向上させることができる。これにより、室内の照明器具を消灯させたり照明器具の光出力を抑えたりできるので、省電力化を図ることができる。【０００７】
しかしながら、従来の光学デバイスでは、外光を天井面に照射させている場合、つまり、外光を曲げるように配光制御している場合には、室内から室外の景色が見ることができないという課題がある。特に、特許文献１に記載された光学デバイスでは、光散乱層によって常に光の散乱が発生して白濁したガラス状になってしまうので、室内から室外の景色が見ることができない。【０００８】
このように、従来の光学デバイスでは、室内を明るくすることができるものの、窓本来の外が見えるという機能を失わせてしまう。また、外の景色を見ることができないと、室内にいる人は閉塞感を感じる。【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、外光を配光して室内に取り入れつつ室内から室外の景色を見ることができる光学デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学デバイスの一態様は、透光性を有する第１基板と、前記第１基板に対向し、透光性を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、光媒体及び凹凸構造を含む第１光透過部と前記光媒体及び前記凹凸構造のうち前記光媒体のみを含む第２光透過部とを有する光制御層とを備え、前記光媒体と前記凹凸構造とは、屈折率が異なり、平面視において、前記第１光透過部と前記第２光透過部とは一の方向に向かって繰り返して配置されており、かつ、前記第１光透過部及び前記第２光透過部のうち少なくとも一方の繰り返し部分の面積が前記一の方向に沿って変化している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外光を配光して室内に取り入れつつ室内から室外の景色を見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光学デバイスの平面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る光学デバイスの一部を模式的に示す拡大斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る光学デバイスの使用例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態１の変形例１に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態１の変形例１に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１の変形例２に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態２に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態２に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る光学デバイスの使用例を示す図である。
【図９】図９は、第１変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第２変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第３変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第３変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第２光透過部の断面図である。
【図１２】図１２は、第４変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【図１３】図１３は、第５変形例に係る光学デバイスにおける光制御層の第１光透過部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい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、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。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。
【００１４】
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、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。また、各図において、実質的に同一の構成に対し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。
【００１５】
なお、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表しており、本実施の形態では、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。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもＺ軸に直交する軸である。なお、Ｚ軸方向のプラス方向を鉛直下方としている。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１０又は第２基板２０の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。
【００１６】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る光学デバイス１の全体構成について、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光学デバイス１の平面図であり、第１基板１０の主面に対して垂直な方向から見たときの図である。図２は、同光学デバイス１の一部を模式的に示す拡大斜視図である。図３Ａは、同光学デバイス１における光制御層３０の第１光透過部３１の断面図であり、図３Ｂは、同光学デバイス１における光制御層３０の第２光透過部３２の断面図である。
【００１７】
図１〜図３Ｂに示すように、光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光を制御する光制御デバイスであり、第１基板１０と、第２基板２０と、光制御層３０とを備える。また、第１基板１０の光制御層３０側の面には密着層４０が形成されている。
【００１８】
第１基板１０及び第２基板２０は、透光性を有する透光性基板である。図１に示すように、第１基板１０及び第２基板２０の平面視形状は、例えば、正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
【００１９】
図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第２基板２０は、第１基板１０に対向する対向基板であり、第１基板１０に対向する位置に配置される。第１基板１０と第２基板２０とは、互いの端部外周に沿って額縁状に形成された接着剤等のシール樹脂によって接着されていてもよい。
【００２０】
第１基板１０及び第２基板２０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等が挙げられる。樹脂基板の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート、アクリル又はエポキシ等の樹脂材料が挙げられる。ガラス基板は、光透過率（透明性）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１０と第２基板２０とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよいが、同じ材料で構成されている方がよい。第１基板１０及び第２基板２０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あってもよい。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光制御層３０は、第１基板１０と第２基板２０との間に配置される。光制御層３０は、透光性を有しており、通過する光の制御を行う。光制御層３０は、図１〜図３Ｂに示すように、第１光透過部３１と第２光透過部３２とを有する。
【００２２】
なお、図１及び図２においては、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の各々の領域の大きさ（面積）を分かりやすくするために、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の各々の領域は、平面視において正方形の領域を単位領域（破線で囲まれる領域）としてこの単位領域を複数個組み合わることで構成された領域として表されている。また、図１において、第１光透過部３１の領域をハッチングで示しており、第２光透過部３２の領域を白抜きで示している。
【００２３】
図３Ａに示すように、第１光透過部３１は、光制御層３０において、光媒体３０ａ及び凹凸構造３０ｂを含む領域である。第１光透過部３１において、光媒体３０ａと凹凸構造３０ｂとは接している。一方、図３Ｂに示すように、第２光透過部３２は、光制御層３０において、光媒体３０ａ及び凹凸構造３０ｂのうち光媒体３０ａのみを含む領域である。
【００２４】
光媒体３０ａは、光学デバイス１に入射した光を第１基板１０から第２基板２０に媒介する。本実施の形態において、光媒体３０ａは、空気である。
【００２５】
凹凸構造（凹凸構造体）３０ｂは、マイクロオーダサイズ又はナノオーダサイズの複数の凸部３０ｂ１によって構成されている。複数の凸部３０ｂ１の各々は、ストライプ状に形成されている。具体的には、複数の凸部３０ｂ１の各々は、同じ形状であって、Ｚ軸方向に沿って等間隔に配列されている。各凸部３０ｂ１は、断面形状が台形の長尺状の略四角柱形状である。なお、複数の凸部３０ｂ１は、隣り合う複数の凸部３０ｂ１を接触させることなく根元部分に隙間をあけて配置されているが、これに限らない。例えば、複数の凸部３０ｂ１は、隣り合う複数の凸部３０ｂ１を接触させて根元部分に隙間をあけることなく（つまり間隔をゼロとして）配置されていてもよい。また、凸部３０ｂ１は、Ｘ軸方向に沿って第１光透過部３１の複数の単位領域にわたって長尺状に形成されており、また、その本数は３本としているが、これに限るものではない。
【００２６】
凹凸構造３０ｂ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等の光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。凹凸構造３０ｂは、例えばモールド成形又はナノインプリント等によって形成することができる。
【００２７】
光制御層３０において、光媒体３０ａと凹凸構造３０ｂとは屈折率が異なる。本実施の形態において、光媒体３０ａは、屈折率が１．０の空気であり、凹凸構造３０ｂは、屈折率が１．５のアクリル樹脂である。
【００２８】
このように構成された光学デバイス１では、図１に示すように、平面視において、第１光透過部３１と第２光透過部３２とが、一の方向に向かって繰り返して配置されている。つまり、一の方向は、第１光透過部３１と第２光透過部３２との繰り返し方向である。本実施の形態では一の方向をＺ軸方向としており、第１光透過部３１と第２光透過部３２とは、Ｚ軸方向に向かって交互に繰り返して複数配置されている。
【００２９】
また、光学デバイス１では、平面視において、第１光透過部３１及び第２光透過部３２のうち少なくとも一方の繰り返し部分の面積を、一の方向（第１光透過部３１と第２光透過部３２との繰り返し方向）に沿って変化させている。
【００３０】
本実施の形態では一の方向をＺ軸方向としており、図１に示すように、Ｚ軸方向に沿って途中までは、第２光透過部３２の繰り返し部分の面積を変化させずに第１光透過部３１の繰り返し部分の面積を変化させ、それ以降は、第１光透過部３１の繰り返し部分の面積を変化させずに第２光透過部３２の繰り返し部分の面積を変化させている。
【００３１】
これにより、平面視において、第１光透過部３１と第２光透過部３２とが１つずつ並んだ１サイクルにおける第１光透過部３１と第２光透過部３２との合計面積のうち第１光透過部３１が占める面積の割合が、一の方向（第１光透過部３１と第２光透過部３２との繰り返し方向）に沿って変化している。
【００３２】
［光学デバイスの光学作用］
次に、実施の形態１に係る光学デバイス１（光制御層３０）の光学作用について、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。
【００３３】
光学デバイス１は、光を透過させることができる。本実施の形態では、第１基板１０が光入射側の基板であり、第２基板２０が光出射側の基板である。したがって、光学デバイス１は、第１基板１０から入射した光を透過して第２基板２０から出射させることができる。具体的には、第１基板１０から入射した光は、第１基板１０、密着層４０、光制御層３０及び第２基板２０をこの順に透過して、第２基板２０から外部に出射する。
【００３４】
光学デバイス１に入射した光は、光制御層３０を透過する際に光学作用を受ける。この場合、光制御層３０では第１光透過部３１と第２光透過部３２との構成が異なるので、光制御層３０に入射した光は、第１光透過部３１を通過する場合と第２光透過部３２を通過する場合とで受ける光学作用が異なる。
【００３５】
具体的には、図３Ａに示すように、第１光透過部３１は、屈折率の異なる光媒体３０ａと凹凸構造３０ｂとによって構成されており、第１光透過部３１に入射する光の配光を制御することができる。本実施の形態では、第１光透過部３１に入射した光は、第１光透過部３１によって曲げられる。つまり、第１光透過部３１に入射した光は、第１光透過部３１によって配光され、第１光透過部３１において進行方向が変化して第１光透過部３１を透過する。
【００３６】
具体的には、光媒体３０ａの屈折率が１．０で、凹凸構造３０ｂの屈折率が１．５であるので、凹凸構造３０ｂから光媒体３０ａに入射する際に光の全反射が生じる。つまり、凹凸構造３０ｂにおける各凸部３０ｂ１の下側面が全反射面となる。したがって、例えば、図３Ａに示すように、斜め下方に向かって第１光透過部３１に入射した光のうち凹凸構造３０ｂの下側面に臨界角以上の角度で入射した光は、凹凸構造３０ｂの凸部３０ｂ１で全反射することで進行方向が変更されて斜め上方に向かって進行することになる。つまり、第２基板２０側から光学デバイス１を見たときの第１光透過部３１の領域は、配光状態の領域である。
【００３７】
一方、図３Ｂに示すように、第２光透過部３２は、光媒体３０ａのみによって構成されており、第２光透過部３２には凹凸構造３０ｂが設けられていない。このため、第２光透過部３２に入射した光は、第２光透過部３２によって配光制御されずに曲げられることなくそのまま直進する。したがって、第２光透過部３２に入射した光は、進行方向が変化することなく第２光透過部３２を直進して透過することになる。つまり、第２基板２０側から光学デバイス１を見たときの第２光透過部３２の領域は、透明状態の領域である。
【００３８】
［光学デバイスの使用例と効果］
次に、実施の形態１に係る光学デバイス１の使用例について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る光学デバイス１の使用例を示す図である。
【００３９】
図４に示すように、光学デバイス１は、例えば建物１００の窓として用いることができる。具体的には、光学デバイス１は、建物１００の外壁１１０の開口部に取り付けることができる。この場合、光学デバイス１は、第１基板１０の主面が鉛直方向（Ｚ軸方向）と平行となるような姿勢、つまり立設する姿勢で設置される。
【００４０】
なお、図４では光学デバイス１の詳細な構造が図示されていないが、光学デバイス１は、第１基板１０が室外側で第２基板２０が室内側となるように配置されている。
【００４１】
図１に示すように、光学デバイス１では、凹凸構造３０ｂを有する第１光透過部３１と凹凸構造３０ｂを有しない第２光透過部３２とが鉛直方向に向かって繰り返して複数配置されている。
【００４２】
したがって、光学デバイス１に入射した光のうち第１光透過部３１に入射した太陽光については、第１光透過部３１の凹凸構造３０ｂで全反射されて室内の天井に導かれる。つまり、光学デバイス１に対して斜め上方から斜め下方に向かって入射した太陽光は、凹凸構造３０ｂによって跳ね返る方向に（戻る方向）に曲げられる。これにより、図４に示すように、太陽光を室内の天井に照射させることができるので、室内照度を向上させることができる。つまり、第１光透過部３１によって太陽光を配光することで室内を明るくすることができる。
【００４３】
また、光学デバイス１には、凹凸構造３０ｂを有しない第２光透過部３２が設けられている。これにより、光学デバイス１に入射した光のうち第２光透過部３２に入射した太陽光は、第２光透過部３２で曲げられることなく直進して室内に入射する。したがって、図４に示すように、室内にいる人は、第２光透過部３２を介して室内から室外の景色を見ることができる。
【００４４】
しかも、図１に示すように、第１光透過部３１の繰り返し部分の面積が鉛直方向に沿って変化している。具体的には、平面視において第１光透過部３１と第２光透過部３２とが１つずつ並んだ１サイクルにおける第１光透過部３１と第２光透過部３２との合計面積のうち第１光透過部３１が占める面積の割合が鉛直方向に沿って変化している。つまり、第１光透過部３１が占める面積の割合がグラーデーションとなっており、第１光透過部３１が占める面積の割合は鉛直方向の上部分ほど大きくなっている。
【００４５】
これにより、光学デバイス１の上部分では第１光透過部３１によって曲げられる光の割合が大きくなり、光学デバイス１の下部分では室内から室外を見ることができる割合が大きくなる。
【００４６】
［まとめ］
以上、本実施の形態における光学デバイス１によれば、平面視において、第１光透過部３１と第２光透過部３２とが一の方向（本実施の形態ではＺ軸方向）に向かって繰り返して配置されており、かつ、第１光透過部３１の繰り返し部分の面積が一の方向（本実施の形態ではＺ軸方向）に沿って変化している。
【００４７】
これにより、光学デバイス１に入射した光の一部を第１光透過部３１によって配光制御して透過させることができ、かつ、光学デバイス１に入射した光の他の一部を第２光透過部３２によって配光制御させずに透過させることができる。しかも、第１光透過部３１の繰り返し部分の面積が一の方向に沿って変化しているので、配光制御された光の割合と配光制御されない光の割合とを変えることができる。
【００４８】
したがって、例えば、図４に示すように、光学デバイス１を窓として用いる場合に、太陽光等の外光を配光制御して室内に取り入れつつ室内から室外の景色を見ることができる。これにより、太陽光を曲げて天井面に照射させている場合であっても、室内にいる人は、室外の景色を見ることができる。したがって、窓本来の外が見えるという機能（透明性と開放感）を維持しつつも、室内を明るくすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態において、平面視において第１光透過部３１と第２光透過部３２とが１つずつ並んだ１サイクルにおける第１光透過部３１と第２光透過部３２との合計面積のうち第１光透過部３１が占める面積の割合は、鉛直方向に沿って変化している。さらに、第１基板１０の主面が鉛直方向に平行となるように光学デバイス１を配置した場合に、その割合は、光学デバイス１における鉛直方向の上部分ほど大きくなっている。つまり、凹凸構造３０ｂが設けられた領域の割合を鉛直方向の上部分ほど大きくしている。
【００５０】
これにより、光学デバイス１の上部分では第１光透過部３１によって配光制御される光の割合が多くなり、光学デバイス１の下部分では第２光透過部３２によって室内から室外を見ることができる割合が多くなる。このため、光学デバイス１を窓として用いる場合に、窓の上部分には配光制御される光の割合を多くし、窓の下部分では透明性を高くすることができる。したがって、室内にいる人の目線の位置では透明性を高くしつつ、部屋を明るくすることができる。この結果、窓本来の透明性による開放感を一層向上させつつ、室内を明るくすることができる。
【００５１】
また、本実施の形態において、光媒体３０ａは、空気である。
【００５２】
これにより、簡単な構成で光学デバイス１を実現することができる。
【００５３】
また、本実施の形態において、凹凸構造３０ｂは、複数の凸部３０ｂ１によって構成されており、複数の凸部３０ｂ１の各々の断面形状は、台形である。
【００５４】
これにより、簡単な構成で光学デバイス１を実現することができる。
【００５５】
また、本実施の形態において、複数の凸部３０ｂ１は、ストライプ状である。
【００５６】
これにより、簡単な構成で光学デバイス１を実現することができる。
【００５７】
（実施の形態１の変形例１）
図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１の変形例１に係る光学デバイス１Ａの構成を示す図である。図５Ａは、同光学デバイス１Ａにおける光制御層３０Ａの第１光透過部３１Ａの断面図であり、図５Ｂは、同光学デバイス１Ａにおける光制御層３０Ａの第２光透過部３２Ａの断面図である。
【００５８】
上記実施の形態１における光学デバイス１では、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の光媒体３０ａは空気であったが、本変形例における光学デバイス１Ａでは、第１光透過部３１Ａ及び第２光透過部３２Ａの光媒体３０ａＡは、透光性を有する樹脂である。このような樹脂としては、アクリルのような硬質樹脂であってもよいし、軟質又は液状の樹脂であってもよい。
【００５９】
本変形例でも、光媒体３０ａＡと凹凸構造３０ｂとは屈折率が異なる。具体的には、光媒体３０ａＡとしては、屈折率が１．５よりも小さい樹脂、例えば、屈折率が１．３の樹脂を用いることができる。あるいは、光媒体３０ａＡとして、屈折率が１．５よりも大きい樹脂、例えば、屈折率が１．７の樹脂を用いてもよい。なお、凹凸構造３０ｂは、上記実施の形態１と同様に、屈折率が１．５の樹脂によって構成されている。
【００６０】
以上、本変形例における光学デバイス１Ａは、上記実施の形態１における光学デバイス１と同様の構成を有するので、上記実施の形態１における光学デバイス１と同様の効果を奏する。
【００６１】
具体的には、太陽光を曲げて天井面に照射させている場合であっても室内から室外を見ることができる。したがって、窓本来の外が見えるという機能（透明性と開放感）を維持しつつも、室内を明るくすることができる。
【００６２】
しかも、本変形例では、光媒体３０ａＡが樹脂によって構成されている。これにより、凹凸構造３０ｂを空気中の水分や酸素等から保護することができるので、凹凸構造３０ｂの劣化を抑制することができる。したがって、信頼性に優れた光学デバイス１Ａを実現することができる。
【００６３】
（実施の形態１の変形例２）
図６Ａ及び図６Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る光学デバイス１Ｂの構成を示す図である。図６Ａは、同光学デバイス１Ｂにおける光制御層３０Ｂの第１光透過部３１Ｂの断面図であり、図６Ｂは、同光学デバイス１Ｂにおける光制御層３０Ｂの第２光透過部３２Ｂの断面図である。
【００６４】
上記実施の形態１における光学デバイス１では、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の光媒体３０ａは空気であったが、本変形例における光学デバイス１Ｂでは、第１光透過部３１Ｂ及び第２光透過部３２Ｂの光媒体３０ａＢは、複屈折性及び電界応答性を有する材料である。このような光媒体３０ａＢの材料としては、液晶を用いることができる。本実施の形態では、光媒体３０ａＢとして、誘電率が長軸方向には大きく長軸に垂直な方向には小さい棒状の液晶分子を有するポジ型の液晶を用いている。
【００６５】
ポジ型の液晶を用いた場合、棒状の液晶分子は、光学デバイス１Ｂの厚み方向と直交する方向に平行な方向に配向する。つまり、液晶分子は、第１基板１０及び第２基板２０の主面に対して水平配向となっている。
【００６６】
なお、液晶分子は、凹凸構造３０ｂの形状に沿って配向することが知られている。このため、凹凸構造３０ｂの表面に配向膜を形成してラビング処理を行うとよい。これにより、液晶分子を、第１基板１０及び第２基板２０の主面に対して水平配向にすることができる。また、第２基板２０にも配向膜を形成してラビング処理を行うとよい。これにより、全領域において液晶分子を水平配向にすることができる。
【００６７】
本変形例でも、光媒体３０ａＢと凹凸構造３０ｂとは屈折率が異なる。具体的には、光媒体３０ａＢとしては、複屈折性を有する液晶を用いている。一例として、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７の液晶を用いている。なお、凹凸構造３０ｂは、上記実施の形態１と同様に、屈折率が１．５の樹脂を用いている。
【００６８】
ここで、実施例として本変形例における光学デバイス１Ｂを実際に作製したので、これについて説明する。
【００６９】
本実施例では、第１基板１０としてＰＥＴからなる透明な樹脂基板を用いて、この樹脂基板上の第１光透過部３１Ｂに対応する部分に、アクリル樹脂（屈折率１．５）によって各々の高さが１０μｍの断面台形状の複数の凸部３０ｂ１を隙間０μｍ（隙間無し）で等間隔に形成した凹凸構造３０ｂをモールド型押しにより形成することで第１透明基板を作製した。なお、凹凸構造３０ｂはストライプ状とした。
【００７０】
次に、第２基板２０を第２透明基板（対向基板）として用いて、第１透明基板と第２透明基板との間にシール樹脂を形成して第１透明基板と第２透明基板とを封止し、この封止した状態で第１透明基板と第２透明基板との間に光媒体３０ａＣとしてポジ型の液晶を真空注入法で注入して光学デバイス１Ｂを作製した。なお、液晶としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のものを用いた。
【００７１】
このように作製した光学デバイス１Ｂでは、光媒体３０ａＢとして複屈折性を有する液晶を用いているため、凹凸構造３０ｂが設けられている場合であっても配光と透明性とを両立することができる。ただし、光透過率は約半分となる。
【００７２】
例えば、上記のように作製した光学デバイス１Ｂにおいて、３０°の入射角で光学デバイス１に光を入射させた場合、第１光透過部３１Ｂに入射する光は、このうちの４０％が仰角１５°で天井面に向かって配光されるが、残りのうちの４０％が直進する光となる。このように、凹凸構造３０ｂが存在する第１光透過部３１Ｂにおいても直進光が必ず得られるのは、液晶が複屈折性を有するからである。つまり、凹凸構造３０ｂでの全反射による配光に寄与するのは太陽光のＳ波のみであって、太陽光のＰ波は配光されずに直進光となるからである。
【００７３】
以上、本変形例における光学デバイス１Ｂによれば、第１光透過部３１Ｂにおいて入射する外光の一部を配光させつつ他の一部を直進透過させることができる。これにより、第２光透過部３２Ｂだけではなく第１光透過部３１Ｂを介しても室内から室外の景色を視認することが可能となる。したがって、室内を明るくすることができるとともに、上記実施の形態１における光学デバイス１よりも、窓本来の外が見えるという機能（透明性と開放感）を一層向上させることができる。
【００７４】
また、本変形例における光学デバイス１Ｂでは、上記実施の形態１と同様に、１サイクルにおける第１光透過部３１Ｂと第２光透過部３２Ｂとの合計面積のうち第１光透過部３１Ｂが占める面積の割合を鉛直方向の上部分ほど大きくするとよい。
【００７５】
これにより、透明性をさらに向上させることができるので、室内から室外を見た場合によりはっきりと室外の景色を視認することができるとともに、室内を明るくすることができる。
【００７６】
なお、光学デバイス１Ｂにおいて、光媒体３０ａＢとして液晶ではなく空気を用いた場合（つまり、実施の形態１の光学デバイス１となる）、３０°の入射角で第１光透過部３１Ｂに入射する光は、このうちの８０％が仰角２０°で天井面に向かって配光されるが、直進する光は得られなかった。このため、光媒体３０ａＢが空気である場合には第１光透過部３１Ｂを介して室内から室外を視認することができず、第２光透過部３２Ｂを介してのみ室内から室外を視認することができる。
【００７７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る光学デバイス１Ｃについて、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、同光学デバイス１Ｃにおける光制御層３０Ｃの第１光透過部３１Ｃの断面図であり、図７Ｂは、同光学デバイス１Ｃにおける光制御層３０Ｃの第２光透過部３２Ｃの断面図である。
【００７８】
本実施の形態における光学デバイス１Ｃは、上記実施の形態１における光学デバイス１に対して、さらに、第１光透過部３１Ｃを挟むように設けられた一対の電極５１及び５２を備える。
【００７９】
電極５１（第１電極）は、第１基板１０の表面に形成されている。具体的には、電極５１は、第１基板１０の第１光透過部３１Ｃ側の面に形成されている。
【００８０】
一方、電極（第２電極）５２は、第２基板２０の表面に形成されている。具体的には、電極５２は、第２基板２０の第１光透過部３１Ｃ側の面に形成されている。
【００８１】
電極５１及び５２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）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜等の金属薄膜等を用いることができる。電極５１及び５２は、これらの単層構造であってもよし、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物層と金属薄膜との積層構造）であってもよい。
【００８２】
さらに、上記実施の形態１における光学デバイス１では、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の光媒体３０ａは空気であったが、本実施の形態における光学デバイス１Ｃでは、光制御層３０Ｂにおける第１光透過部３１Ｂ及び第２光透過部３２Ｂの光媒体３０ａＣとして、複屈折性及び電界応答性を有する材料を用いている。具体的には、光媒体３０ａＣとして、液晶分子を有する液晶を用いることができる。本実施の形態では、光媒体３０ａＣとして、誘電率が長軸方向には小さく長軸に垂直な方向には大きい棒状の液晶分子を有するネガ型の液晶を用いている。
【００８３】
液晶は、電界の変化に応じて液晶分子の配向状態が変化して屈折率が変化する。第１光透過部３１は一対の電極５１及び５２によって挟まれているので、一対の電極５１及び５２に電圧が印加されることで第１光透過部３１には電界が与えられる。これにより、液晶分子の配向状態が変化して第１光透過部３１の光線方向の屈折率が変化する。つまり、第１光透過部３１は、可視光領域での屈折率を調整することができる屈折率調整層として機能する。
【００８４】
一例として、凹凸構造３０ｂの屈折率が１．５である場合、光媒体３０ａＣとして、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７の複屈折を有する液晶を用いることができる。この場合、電極５１及び５２に電圧が印加されていないときの第１光透過部３１（光媒体３０ａＣ）の屈折率は１．５である。一方、電極５１及び５２に電圧が印加されているときの第１光透過部３１（光媒体３０ａＣ）の屈折率は１．７である。電圧印加時における凹凸構造３０ｂと光媒体３０ａＣ（液晶）との屈折率差（０．２）によって、凹凸構造３０ｂと光媒体３０ａＣとの界面で第１光透過部３１に入射する光を全反射させて配光制御することができる。
【００８５】
なお、一対の電極５１及び５２に印加する電圧の値を調整することで、第１光透過部３１（光媒体３０ａＣ）の屈折率を、１．５と１．７との間で変化させることができる。
【００８６】
本実施の形態ではネガ型の液晶を用いているので、一対の電極５１及び５２に電圧が印加されておらず第１光透過部３１（光媒体３０ａＣ）に電界が与えられていない場合、棒状の液晶分子は、光学デバイス１Ｃの厚み方向と平行な方向に配向する。つまり、電圧無印加時において、液晶分子は、第１基板１０及び第２基板２０の主面に対して垂直配向となっている。
【００８７】
なお、液晶分子は、凹凸構造３０ｂの形状に沿って配向することが知られているが、本実施の形態では、凹凸構造３０ｂの凸部３０ｂ１のアスペクト比が１〜５程度と大きいため、液晶分子は、凹凸構造３０ｂにおいては第１基板１０側と同様に垂直配向となる。
【００８８】
また、一対の電極５１及び５２に電圧が印加されて第１光透過部３１（光媒体３０ａＣ）に電界が与えられている場合には、棒状の液晶分子は、複数の凸部３０ｂ１の並び方向、すなわち、光学デバイス１の厚み方向と直交する方向に配向する。つまり、電圧印加時において、液晶分子は、第１基板１０及び第２基板２０の主面に対して平行配向となる。
【００８９】
［光学デバイスの使用例と効果］
次に、実施の形態２に係る光学デバイス１Ｃの使用例について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２に係る光学デバイス１Ｃの使用例を示す図である。
【００９０】
図８に示すように、光学デバイス１Ｃは、実施の形態１と同様に、例えば建物１００の窓として用いることができる。具体的には、光学デバイス１Ｃは、建物１００の外壁１１０の開口部に取り付けることができる。この場合、光学デバイス１Ｃは、第１基板１０の主面が鉛直方向（Ｚ軸方向）と平行となるような姿勢、つまり立設する姿勢で設置される。
【００９１】
なお、図８では光学デバイス１Ｃの詳細な構造が図示されていないが、光学デバイス１Ｃは、第１基板１０が室外側で第２基板２０が室内側となるように配置されている。
【００９２】
このように構成される本実施の形態における光学デバイス１Ｃは、上記実施の形態１における光学デバイス１と同様の構成を有するが、本実施の形態では、上記実施の形態１とは異なり、光媒体３０ａＣが液晶であって一対の電極５１及び５２によって配向制御される。すなわち、凹凸構造３０ｂと光媒体３０ａＣ（液晶）との屈折率マッチングを電界によって制御することで、入射する光を曲げることなく透過させたり、入射する光を曲げて透過させたりできるアクティブ型の光学デバイスを実現することができる。
【００９３】
ここで、実施例として本実施の形態における光学デバイス１Ｃを実際に作製したので、これについて説明する。
【００９４】
本実施例では、第１基板１０としてＰＥＴからなる透明な樹脂基板を用いて、この樹脂基板上に電極５１として膜厚が１００ｎｍを形成した。この電極５１が形成された樹脂基板上における第１光透過部３１Ｃに対応する部分に、アクリル樹脂（屈折率１．５）によって各々の高さが１０μｍの断面台形状の複数の凸部３０ｂ１を隙間０μｍ（隙間無し）で等間隔に形成した凹凸構造３０ｂをモールド型押しにより形成することで第１透明基板を作製した。なお、凹凸構造３０ｂはストライプ状とした。
【００９５】
次に、電極５２が形成された第２基板２０を第２透明基板（対向基板）として用いて、第１透明基板と第２透明基板との間にシール樹脂を形成して第１透明基板と第２透明基板とを封止し、この封止した状態で第１透明基板と第２透明基板との間に光媒体３０ａＣとしてネガ型の液晶を真空注入法で注入して光学デバイス１Ｃを作製した。なお、液晶としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のものを用いた。
【００９６】
このように作製した光学デバイス１Ｃでは、一対の電極５１及び５２によって光媒体３０ａＣ（液晶）に電圧を印加することで光媒体３０ａＣの屈折率を変化させることができる。これにより、光学デバイス１Ｃに入射する光の配光を制御することができる。
【００９７】
例えば、上記のように作製した光学デバイス１Ｃにおいて、一対の電極５１及び５２に電圧が印加されていないときに光学デバイス１Ｃに３０°の入射角で光を入射させた場合、光学デバイス１Ｃに入射した光は、光学デバイス１Ｃを直進し、配光されない。
【００９８】
一方、一対の電極５１及び５２に電圧によって光媒体３０ａＣに２０Ｖの電圧を印加すると光媒体３０ａＣ（液晶）の屈折率が変化するので、光学デバイス１Ｃに３０°の入射角で光を入射させた場合、光学デバイス１Ｃに入射する光は、このうちの４０％が第１光透過部３１Ｃによって全反射して仰角１５°で天井面に向かって配光されるが、残りのうちの４０％が直進する光となる。このように、本実施の形態において直進光が必ず得られるのは、液晶が複屈折性を有するからである。つまり、凹凸構造３０ｂでの全反射による配光に寄与するのは太陽光のＳ波のみであって、太陽光のＰ波は配光されずに直進光となるからである。
【００９９】
［まとめ］
以上、本実施の形態における光学デバイス１Ｃによれば、凹凸構造３０ｂに接する光媒体３０ａＣとして複屈折性及び電界応答性を有する液晶を用いている。これにより、凹凸構造３０ｂと光媒体３０ａＣとの屈折率のマッチングを、電極５１及び５２の電圧印加による電界の変化によって制御することで、外光を透過させたり進行方向を曲げたりできるアクティブ型の光学デバイスを実現することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態における光学デバイス１Ｃでは、電圧印加時に光学デバイス１Ｃに入射する外光については、その一部を配光しつつ他の一部を直進透過させることができる。これにより、第１光透過部３１Ｃを介しても室内から室外の景色を視認することが可能となる。この結果、第２光透過部３２Ｃを介してだけではなく第１光透過部３１Ｃを介しても室内から室外の景色を見ることができる。
【０１０１】
したがって、本実施の形態における光学デバイス１Ｃによれば、室内を明るくすることができるとともに、実施の形態１における光学デバイス１よりも、窓本来の外が見えるという機能（透明性と開放感）を一層向上させることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態における光学デバイス１Ｃを、実施の形態１と同様に、１サイクルにおける第１光透過部３１Ｃと第２光透過部３２Ｃとの合計面積のうち第１光透過部３１Ｃが占める面積の割合を鉛直方向の上部分ほど大きくするとよい。
【０１０３】
これにより、透明性をさらに向上させることができるので、室内から室外を見た場合によりはっきりと室外の景色を視認することができるとともに、室内を明るくすることができる。
【０１０４】
なお、本実施の形態における光学デバイス１Ｃを用いて、太陽高度が３０°〜６０°の範囲の太陽光を室内に取り込むことによって省電力化を図ることができる。この点について、図８を用いて以下説明する。
【０１０５】
一般に、液晶の複屈折率の大きさは、０．２、最大でも０．３程度であるため、凹凸構造３０ｂと光媒体３０ａＣとの屈折率差は０．２〜０．３程度となる。
【０１０６】
ここで、図８に示すように、太陽の南中高度は、東京の場合、冬至で３０°、春分、秋分で５５°、夏至で８０°程度であり、太陽高度の範囲（高度幅）は５０°である。南中高度が高くなると、そもそも窓の鉛直面に入射する太陽光の光量が減るので、太陽光を室内に取り込むことによる照明器具の省電力化の効果は小さい。一方、太陽高度が３０°〜６０°のときの太陽光を室内に効果的に取り込むことができれば、照明器具の省電力化の効果は大きい。つまり、少なくとも３０°の高度幅で太陽光を室内に取り込むことができれば、照明器具の十分な省電力化を図ることができる。
【０１０７】
（その他変形例等）
以上、本発明に係る光学デバイスについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、上記の各実施の形態及び変形例において、凹凸構造３０ｂの複数の凸部３０ｂ１は、互いに分離して形成されていたが、互いに連結されていてもよい。具体的には、図９に示す光デバイス１Ｄのように、凹凸構造３０ｂＤは、第１基板１０側（密着層４０側）に形成された薄膜層３０ｂ２と当該薄膜層３０ｂ２から突出する複数の各凸部３０ｂ１とによって構成されていてもよい。薄膜層３０ｂ２は、意図的に形成してもよいし、複数の凸部３０ｂ１を形成する際の残渣膜として形成されていてもよい。この場合、薄膜層３０ｂ２（残渣膜）の厚さとしては、例えば１μｍ以下である。なお、図示しないが、薄膜層３０ｂ２は、第１光透過部３１に対応する領域だけではなく、第１光透過部３１及び第２光透過部３２の両方に対応する領域に形成されていてもよい。
【０１０９】
また、上記の各実施の形態及び変形例において、密着層４０は、凹凸構造３０ｂが存在する第１光透過部３１、３１Ａ〜３１Ｃに対応する領域のみに形成されていたが、これに限るものではない。例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す光学デバイス１Ｅのように、密着層４０は、第１光透過部３１と第２光透過部３２の両方に対応する領域に形成されていてもよい。具体的には、密着層４０は、第１基板１０の全面に形成されていてもよい。なお、図示しないが、第２光透過部３２に対応する密着層４０の表面には、さらに、上記の薄膜層３０ｂ２が形成されていてもよい。
【０１１０】
また、上記の実施の形態２において、電極５１及び５２は、第１光透過部３１Ｃのみを挟むように、凹凸構造３０ｂが存在する第１光透過部３０に対応する領域のみに形成されていたが、これに限るものではない。例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す光学デバイス１Ｆのように、電極５１及び５２は、第１光透過部３１と第２光透過部３２の両方に対応する領域に形成されていてもよい。具体的には、電極５１を第１基板１０の全面に形成するととともに電極５２を第２基板２０の全面に形成して、電極５１と電極５２とによって第１光透過部３１Ｃ及び第２光透過部３２Ｃの両方を挟んでもよい。なお、図示しないが、第２光透過部３２に対応する電極５１の表面には、上記のように、密着層４０が形成されていてもよいし、薄膜層３０ｂ２が形成されていてもよい。
【０１１１】
また、上記の各実施の形態及び変形例において、各凸部３０ｂ１は、断面形状が台形の長尺状の略四角柱形状としたが、これに限るものではない。他の一例として、図１２に示す光学デバイス１Ｇのように、第１光透過部３１Ｇにおける凹凸構造３０ｂＧの各凸部３０ｂ１は、断面形状が略三角形の長尺状の略三角柱形状であってもよい。この場合、各凸部３０ｂ１は、断面形状（三角形）における高さが１００ｎｍ〜１００μｍで、アスペクト比（高さ／底辺）が１〜５程度である。また、隣り合う凸部３０ｂ１同士の頂点の間隔（ピッチ）は、例えば１００ｎｍ〜１００μｍである。なお、凸部３０ｂ１の高さやアスペクト比、ピッチは、これらの範囲に限定されるものではないし、凸部３０ｂ１の断面形状は、三角形及び台形に限るものでもない。
【０１１２】
また、上記の各実施の形態及び変形例において、複数の凸部３０ｂ１の高さは、一定としたが、これに限るものではない。例えば、図１３に示される光学デバイス１Ｈのように、第１光透過部３１Ｈにおける凹凸構造３０ｂＨの複数の凸部３０ｂ１の高さは、ランダムであってもよい。複数の凸部３０ｂ１の高さをランダムにすることによって、光学デバイス１Ｅを出射する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。つまり、凸部３０ｂ１の高さをランダムにすることによって、凹凸界面での微小な回折光や散乱光が波長で平均化されて出射光の色付きが抑制される。また、凸部３０ｂ１の高さではなく、凸部３０ｂ１の配列（ピッチ）をランダムにすることによっても、光学デバイスを出射する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。ランダム化の手法としては、例えば誤差分布や指数分布を用いることができる。
【０１１３】
また、上記の各実施の形態及び変形例において、凹凸構造３０ｂにおける複数の凸部３０ｂ１は、Ｘ軸方向に沿って第１光透過部３１の複数の単位領域にわたって延在する長尺状の四角柱をストライプ状に形成したが、これに限るものではない。例えば、複数の凸部３０ｂ１をドット状に点在するように配置してもよい。
【０１１４】
また、上記の実施の形態１の変形例２では、光制御層３０Ｂの光媒体３０ａＢとしてポジ型の液晶を用いたが、ネガ型の液晶を用いることも可能である。逆に、上記の実施の形態２では、光制御層３０Ｃの光媒体３０ａＣとしてネガ型の液晶を用いたが、ポジ型の液晶を用いることも可能である。
【０１１５】
また、上記実施の形態１の変形例２及び実施の形態２における液晶としては、例えば、ネマティック液晶又はコレステリック液晶等を用いることができる。この場合、ネマティック液晶としては、ツイストネマティック液晶（ＴＮ液晶）を用いてもよい。
【０１１６】
また、液晶としては、ポリマー構造等の高分子を含むものを用いてもよい。ポリマー構造は、例えば、網目状の構造であり、ポリマー構造（網目）の間に液晶分子が配置されることによって屈折率の調整が可能となる。高分子を含む液晶材料としては、例えば高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）又はポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いることができる。
【０１１７】
また、液晶としては、強誘電性液晶等のメモリ性を有する液晶を用いてもよい。これにより、第１光透過部がメモリ性を有することになるので、第１光透過部（光媒体）に電界が与えられたときの状態が維持される。
【０１１８】
また、上記実施の形態及び変形例において、光制御層の光媒体は、空気、透光性を有する樹脂又は液晶としたが、これに限るものではない。例えば、光制御層の光媒体としては、光媒体と接する凹凸構造との屈折率差がある材料であれば気体や固体に限らず、屈折率オイル等の液体であってもよい。
【０１１９】
また、上記実施の形態及び変形例において、光学デバイスに入射する光として太陽光を例示したが、これに限るものではない。例えば、光学デバイスに入射する光は、照明装置等の発光装置であってもよい。
【０１２０】
また、上記実施の形態及び変形例において、光学デバイスは、建物１００の窓そのものとして用いたが、光学デバイスを窓に貼り付けてもよい。この場合、窓の室内側の面に光デバイスを貼り付けてもよいし、窓の室外側の面に光デバイスを貼り付けてもよい。また、光学デバイスは、建物１００の外壁１１０以外の箇所に取り付けられてもよく、例えば、建物１００の内壁やパーティションに取り付けられてもよい。また、光学デバイスの用途は、建物用の窓に限るものではなく、例えば車載用の窓等として用いてもよい。
【０１２１】
なお、その他、上記の各実施の形態及び変形例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、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の各実施の形態及び変形例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。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ  光学デバイス
１０  第１基板
２０  第２基板
３０  光制御層
３０ａ、３０ａＡ、３０ａＢ、３０ａＣ  光媒体
３０ｂ、３０ｂＤ、３０ｂＧ、３０ｂＨ  凹凸構造
３０ｂ１  凸部
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｇ、３１Ｈ  第１光透過部
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ  第２光透過部
５１、５２  電極
【図１】
2017098687.tif 000003
【図２】
2017098687.tif 000004
【図３Ａ】
2017098687.tif 000005
【図３Ｂ】
2017098687.tif 000006
【図４】
2017098687.tif 000007
【図５Ａ】
2017098687.tif 000008
【図５Ｂ】
2017098687.tif 000009
【図６Ａ】
2017098687.tif 000010
【図６Ｂ】
2017098687.tif 000011
【図７Ａ】
2017098687.tif 000012
【図７Ｂ】
2017098687.tif 000013
【図８】
2017098687.tif 000014
【図９】
2017098687.tif 000015
【図１０Ａ】
2017098687.tif 000016
【図１０Ｂ】
2017098687.tif 000017
【図１１Ａ】
2017098687.tif 000018
【図１１Ｂ】
2017098687.tif 000019
【図１２】
2017098687.tif 000020
【図１３】
2017098687.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月31日(2017.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１基板と、
前記第１基板に対向し、透光性を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、光媒体及び凹凸構造を含む第１光透過部と前記光媒体及び前記凹凸構造のうち前記光媒体のみを含む第２光透過部とを有する光制御層とを備え、
前記光媒体と前記凹凸構造とは、屈折率が異なり、
平面視において、前記第１光透過部と前記第２光透過部とは一の方向に向かって繰り返して配置されており、かつ、前記第１光透過部及び前記第２光透過部のうち少なくとも一方の繰り返し部分の面積が前記一の方向に沿って変化しており、
前記第１光透過部及び前記第２光透過部の各々の領域は、平面視において正方形である単位領域を複数個組み合わせることで構成された領域であり、
前記第１光透過部は、入射する光を跳ね返る方向に曲げる、
光学デバイス。
【請求項２】
前記一の方向は、鉛直方向であり、
平面視において、前記第１光透過部と前記第２光透過部とが１つずつ並んだ１サイクルにおける前記第１光透過部と前記第２光透過部との合計面積のうち前記第１光透過部が占める面積の割合は、前記鉛直方向に沿って変化しており、
前記第１基板の主面が鉛直方向に平行となるように前記光学デバイスを配置した場合に、前記割合は、前記光学デバイスにおける鉛直方向の上部分ほど大きい、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記光媒体は、液晶である、
請求項１又は２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
さらに、前記第１光透過部を挟むように設けられた一対の電極を備える、
請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記凹凸構造は、複数の凸部によって構成されており、
前記液晶に含まれる液晶分子は、前記複数の凸部の並び方向と平行な方向に配向している、
請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記光媒体は、液晶を含み、
前記液晶に含まれる液晶分子は、前記光学デバイスの厚み方向と平行な方向に配向している、
請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記光媒体は、空気又は透光性を有する樹脂である、
請求項１又は２に記載の光学デバイス。
【請求項８】
凹凸構造は、複数の凸部によって構成されており、
前記複数の凸部の各々の断面形状は、台形又は略三角形である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記複数の凸部は、ストライプ状である、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【国際調査報告】
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