(57)【要約】  光学デバイス（１）は、複数の凸部（１１）が所定の間隔で設けられた主面（１０ａ）、及び、主面（１０ａ）に背向する主面（１０ｂ）を有する透光性の第１凹凸層（１０）と、主面（１０ｂ）に対向し、複数の凹部（２１）が設けられた主面（２０ａ）を有する透光性の第２凹凸層（２０）と、複数の凹部（２１）に設けられた、第２凹凸層（２０）より屈折率が大きい高屈折率部材（３０）とを備え、主面（１０ａ）は、隣り合う凸部（１１）間に平面部（１２）を有し、複数の凹部（２１）の各々は、平面部（１２）に背向する位置に設けられている。
2016185684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸部が所定の間隔で設けられた第１主面、及び、当該第１主面に背向する第２主面を有する透光性の第１凹凸層と、
前記第２主面に対向し、複数の凹部が設けられた第３主面を有する透光性の第２凹凸層と、
前記複数の凹部に設けられた、前記第２凹凸層より屈折率が大きい高屈折率部材とを備え、
前記第１主面は、隣り合う前記凸部間に第１平面部を有し、
前記複数の凹部の各々は、前記第１平面部に背向する位置に設けられている
光学デバイス。
【請求項２】
前記複数の凹部の各々は、
前記第２主面に対して傾斜した第１傾斜面と、
前記第２主面に対して前記第１傾斜面と異なる傾斜角で傾斜した第２傾斜面とを有する
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記複数の凸部の各々は、前記第２主面に対して傾斜した第３傾斜面を有し、
前記第２傾斜面は、前記第２凹凸層側への前記第３傾斜面の延長面上に位置する
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記第１傾斜面は、前記第２主面に対して、前記第２傾斜面より小さい傾斜角で傾斜している
請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とがなす角度は、略直角である
請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の少なくとも一方は、湾曲面である
請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記第３主面は、隣り合う前記凹部間に第２平面部を有し、
前記複数の凸部の各々は、前記第２平面部に対向する位置に設けられている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項８】
さらに、
前記第１主面側に設けられた、屈折率が調整可能な屈折率調整層と、
前記屈折率調整層を挟むように設けられた透光性の第１電極及び第２電極とを備える
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】
前記光学デバイスは、屋外と屋内との間に、前記第２凹凸層が前記屋外側になり、前記第１凹凸層が前記屋内側になり、かつ、前記第１傾斜面が前記第２傾斜面の鉛直上方に位置するように、設置される
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】
屋外から入射する太陽光の進行方向を変更して屋内に導入する光学デバイスが提案されている。例えば、特許文献１には、建物の窓に配置される採光シートが開示されている。特許文献１に記載の採光シートは、透光性を有するシート状の基材層と、基材層の一方の面に形成され、光を散乱する光散乱層とを備える。光散乱層は、複数並べて配置される複数の光散乱部を有し、複数の光散乱部が屋外から入射した光を反射又は散乱させることで、屋内に太陽光を導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された採光シートでは、入射光を効率良く所定の方向に配光させることができない。例えば、太陽光などの外光を効率良く屋内の奥側に向けて配光させることができない。例えば、太陽が低い位置にあって太陽光の入射角が小さいときに、太陽光が光散乱部によって散乱されずにそのまま屋内の下方に向けて進行する。このため、屋内の奥側にまで太陽光を取り入れることができない。【０００５】
そこで、本発明は、入射光を効率良く所定の方向に配光させ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学デバイスは、複数の凸部が所定の間隔で設けられた第１主面、及び、当該第１主面に背向する第２主面を有する透光性の第１凹凸層と、前記第２主面に対向し、複数の凹部が設けられた第３主面を有する透光性の第２凹凸層と、前記複数の凹部に設けられた、前記第２凹凸層より屈折率が大きい高屈折率部材とを備え、前記第１主面は、隣り合う前記凸部間に第１平面部を有し、前記複数の凹部の各々は、前記第１平面部に背向する位置に設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光学デバイスによれば、入射光を効率良く所定の方向に配光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る光学デバイスの断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る光学デバイスの部分拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態に係る光学デバイスが透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態に係る光学デバイスが配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る光学デバイスが配光状態になっているときの光の経路を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、実施の形態の変形例１に係る光学デバイスの部分拡大断面図である。
【図６】図６は、実施の形態の変形例２に係る光学デバイスの部分拡大断面図である。
【図７】図７は、実施の形態の変形例３に係る光学デバイスの部分拡大断面図である。
【図８】図８は、実施の形態の変形例４に係る光学デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係る光学デバイスについて、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、構成要素の配置及び接続形態などは、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。
【００１０】
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、同じ構成部材については同じ符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１１】
また、以下の実施の形態において、略一定又は略同じなどの表現を用いている。例えば、略同じは、完全に同一であることを意味するだけでなく、実質的に同一、すなわち、数％程度の誤差を含むことも意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。
【００１２】
（実施の形態）
［構成］
まず、本実施の形態に係る光学デバイス１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る光学デバイス１の断面図である。図２は、本実施の形態に係る光学デバイス１の部分拡大断面図である。具体的には、図２は、図１の一点鎖線で囲まれた領域ＩＩを拡大して示している。
【００１３】
本実施の形態に係る光学デバイス１は、配光を制御することができる配光制御デバイスである。図１及び図２に示すように、光学デバイス１は、第１凹凸層１０と、第２凹凸層２０と、高屈折率部材３０とを備える。光学デバイス１は、さらに、電極４０と、電極５０と、屈折率調整層６０とを備える。光学デバイス１は、さらに、基板７０と、基板８０と、基板９０とを備える。
【００１４】
光学デバイス１では、基板７０と基板８０との間に、電極４０と、第１凹凸層１０と、屈折率調整層６０と、電極５０とがこの順で厚み方向に沿って配置されている。また、光学デバイス１では、基板９０と基板７０との間に、第２凹凸層２０と、高屈折率部材３０とがこの順で厚み方向に沿って配置される。具体的には、高屈折率部材３０は、第２凹凸層２０の複数の凹部２１に設けられている。
【００１５】
なお、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイス１の厚み方向を意味する。具体的には、「厚み方向」は、基板７０（又は基板８０若しくは基板９０）の主面に垂直な方向である。
【００１６】
図１に示すように、光学デバイス１は、例えば、屋外（室外）と屋内（室内）との間に設置される。本実施の形態では、光学デバイス１は、第２凹凸層２０が屋外側になり、第１凹凸層１０が屋内側になるように設置される。具体的には、光学デバイス１は、基板９０が屋外側に露出し、基板８０が屋内側に露出するように設置される。また、光学デバイス１は、凹部２１の傾斜面２１ａが傾斜面２１ｂの鉛直上方に位置するように設置される。例えば、光学デバイス１は、第１凹凸層１０の凸部１１の傾斜面１１ａが鉛直上方側の面となるように設置される。
【００１７】
光学デバイス１は、例えば、建物の窓として利用することができる。あるいは、光学デバイス１は、既存の窓ガラスに対面するように（例えば、窓ガラスに貼り付けることで）設置されてもよい。図１は、建物１００の外壁に光学デバイス１が窓として取り付けられている例を示している。
【００１８】
なお、光学デバイス１は、建物用の窓に限らず、例えば、自動車若しくは電車などの車両、又は、飛行機などの移動体の窓に利用してもよい。光学デバイス１を車両又は飛行機などの窓に用いる場合、屋外とは車外（機外）のことであり、屋内とは車内（機内）のことである。
【００１９】
以下、光学デバイス１の各構成部材について詳細に説明する。
【００２０】
［第１凹凸層］
第１凹凸層１０は、電極４０と屈折率調整層６０との間に位置する。本実施の形態では、第１凹凸層１０は、電極４０と屈折率調整層６０とに接している。
【００２１】
第１凹凸層１０は、透光性を有し、入射した光を透過する。具体的には、電極４０から第１凹凸層１０に入射した光は、第１凹凸層１０を透過して屈折率調整層６０に入射する。なお、第１凹凸層１０と電極４０とは、可視光領域における屈折率の差が小さくなるような材料で形成されている。これにより、第１凹凸層１０と電極４０との界面において光を有効に透過させることができる。また、光学デバイス１が透明状態のときの透明性を向上させることができる。例えば、第１凹凸層１０と電極４０との屈折率の差は、０．２以下であり、好ましくは、０．１以下である。第１凹凸層１０の屈折率は、例えば、１．３〜２．０の範囲内にあるが、これに限らない。本実施の形態では、第１凹凸層１０の屈折率は、１．５である。
【００２２】
図２に示すように、第１凹凸層１０は、主面１０ａと、主面１０ａに背向する主面１０ｂとを有する。
【００２３】
主面１０ａは、第１主面の一例であり、例えば、光学デバイス１が窓として利用される場合に、屋内側に位置する。つまり、主面１０ａは、第１凹凸層１０を透過した太陽光などの外光が出射する面である。主面１０ａには、複数の凸部１１が設けられている。主面１０ａは、隣り合う凸部１１間に平面部１２を有する。
【００２４】
主面１０ｂは、第２主面の一例であり、光学デバイス１が窓として利用される場合に、屋外側に位置する。つまり、主面１０ｂは、太陽光などの外光が入射する面である。主面１０ｂは、例えば、平面である。
【００２５】
本実施の形態では、複数の凸部１１の各々は、第２凹凸層２０の平面部２２に対向する位置に設けられている。複数の凸部１１は、主面１０ａに所定の間隔で設けられている。つまり、複数の凸部１１は、主面１０ａに周期的に並ぶように設けられている。複数の凸部１１が並ぶ方向は、鉛直方向である。複数の凸部１１が並ぶ間隔（又は、平面部１２の鉛直方向における長さ）は、略一定である。複数の凸部１１が並ぶ間隔は、例えば、数μｍであり、本実施の形態では、４μｍである。
【００２６】
複数の凸部１１は、互いに略同じ構成を有する。凸部１１は、主面１０ａから屈折率調整層６０側に突出している。凸部１１は、例えば、水平方向に沿ったライン状の凸条である。本実施の形態では、凸部１１は、長尺状の三角柱形状を有する。凸部１１は、断面形状において、例えば、高さが１μｍ〜１０μｍで、アスペクト比（高さ／底辺）が２〜５であるが、これに限らない。
【００２７】
図２に示すように、複数の凸部１１の各々は、傾斜面１１ａを有する。傾斜面１１ａは、第３傾斜面の一例であり、例えば、光学デバイス１が屋外と屋内との間に設置された場合に、凸部１１の鉛直上方側の面になる。傾斜面１１ａは、第１凹凸層１０（凸部１１）と屈折率調整層６０との屈折率の差に応じて、光を透過し、あるいは、反射する。つまり、傾斜面１１ａは、光反射面（全反射面）又は光透過面として機能する。
【００２８】
傾斜面１１ａは、主面１０ｂに対して傾斜している。具体的には、傾斜面１１ａは、主面１０ａから凸部１１の先端に向かうにつれて鉛直下方側に傾いた平面である。傾斜面１１ａの傾斜角αは、例えば、４５度以上９０度以下の範囲である。つまり、傾斜面１１ａは、主面１０ｂに対して大きく傾斜しており、主面１０ｂに直交していてもよい。なお、傾斜角αは、図２に示すように、傾斜面１１ａと主面１０ｂに平行な面（例えば、主面１０ａ）とがなす角度である。
【００２９】
平面部１２は、第１平面部の一例であり、隣り合う凸部１１間に設けられている。すなわち、平面部１２は、第１凹凸層１０の凹部に相当する。平面部１２の鉛直方向の長さを長くすることで、屈折率調整層６０の形成を容易に行うことができる。
【００３０】
例えば、平面部１２が設けられていない場合など、凸部１１の間隔（ピッチ）が小さい場合、隣り合う凸部１１の間に液晶材料を注入するのが困難である。また、隣り合う凸部１１の間に液晶材料を注入することができたとしても、電界を与えたときに液晶分子の配向があまり変化せずに、結果として、屈折率がほとんど変化しなくなる。
【００３１】
これに対して、本実施の形態では、隣り合う凸部１１の間に平面部１２が設けられているので、隣り合う凸部１１の間隔を広くすることができる。したがって、屈折率調整層６０に含まれる液晶材料を、隣り合う凸部１１の間に容易に注入することができる。また、電界を与えたときに液晶分子の配向を変化させることができ、屈折率調整層６０の屈折率を適切に変化させることができる。
【００３２】
主面１０ａに設けられた複数の凸部１１及び複数の平面部１２、すなわち、第１凹凸層１０の凹凸は、例えば、インプリント法によって形成される。あるいは、インプリント法の代わりに、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、又は、レーザーアブレーション法などの種々の加工法を利用してもよい。
【００３３】
第１凹凸層１０の材料としては、例えば、アクリル系の樹脂材料、又は、ガラスなどの絶縁性材料を用いることができる。あるいは、第１凹凸層１０の材料としては、導電性高分子又は導電体含有樹脂などを用いてもよい。導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴを用いることができる。導電体含有樹脂としては、例えば、銀ナノワイヤなどの導電体と、セルロース又はアクリルなどの樹脂材料との混合材料を用いることができる。
【００３４】
［第２凹凸層］
第２凹凸層２０は、第１凹凸層１０の主面１０ｂに対向する。本実施の形態では、第２凹凸層２０は、基板９０と基板７０との間に位置する。具体的には、第２凹凸層２０は、基板９０と基板７０とに接している。
【００３５】
第２凹凸層２０は、透光性を有し、入射した光を透過する。具体的には、基板９０から第２凹凸層２０に入射した光は、第２凹凸層２０を透過して基板７０に入射する。このとき、第２凹凸層２０に入射した光の一部は、高屈折率部材３０を透過した後、基板７０に入射する。
【００３６】
なお、第２凹凸層２０と基板９０及び基板７０とは、可視光領域における屈折率の差が小さくなるような材料で形成されている。これにより、第２凹凸層２０と基板９０及び基板７０の各々との界面において光を有効に透過させることができる。また、光学デバイス１が透明状態のときの透明性を向上させることができる。例えば、第２凹凸層２０と基板９０及び基板７０との屈折率の差は、０．２以下であり、好ましくは、０．１以下である。第２凹凸層２０の屈折率は、例えば、１．３〜２．０の範囲内にあるが、これに限らない。本実施の形態では、第２凹凸層２０の屈折率は、第１凹凸層１０の屈折率と同じであり、１．５である。
【００３７】
図２に示すように、第２凹凸層２０は、主面２０ａを有する。第２凹凸層２０は、主面２０ａが第１凹凸層１０の主面１０ｂに対向するように位置する。
【００３８】
主面２０ａは、第３主面の一例であり、例えば、光学デバイス１が窓として利用される場合に、屋内側に位置する。つまり、主面２０ａは、太陽光などの外光が出射する面である。主面２０ａには、複数の凹部２１が設けられている。主面２０ａは、隣り合う凹部２１間に平面部２２を有する。
【００３９】
複数の凹部２１の各々は、第１凹凸層１０の平面部１２に背向する位置に設けられている。具体的には、複数の凹部２１は、主面２０ａに所定の間隔で設けられている。つまり、複数の凹部２１は、主面２０ａに周期的に並ぶように設けられている。複数の凹部２１が並ぶ方向は、複数の凸部１１が並ぶ方向と同じである。複数の凹部２１が並ぶ間隔（又は、平面部２２の鉛直方向における長さ）は、略一定である。複数の凹部２１が並ぶ間隔は、複数の凸部１１が並ぶ間隔と略同じである。
【００４０】
複数の凹部２１は、互いに略同じ構成を有する。凹部２１は、主面２０ａから基板９０側に凹んでいる。凹部２１は、例えば、水平方向に沿ったライン状の溝である。本実施の形態では、凹部２１は、長尺状の三角柱形状を有する。凹部２１は、断面形状において、例えば、深さが１μｍ〜１０μｍであるが、これに限らない。
【００４１】
図２に示すように、複数の凹部２１の各々は、傾斜面２１ａと、傾斜面２１ｂとを有する。傾斜面２１ａは、光学デバイス１が屋外と屋内との間に設置された場合に、傾斜面２１ｂより鉛直上方側の面になる。
【００４２】
傾斜面２１ａは、第１傾斜面の一例であり、主面１０ｂに対して傾斜している。具体的には、傾斜面２１ａは、主面２０ａから凹部２１の先端に向かうにつれて鉛直下方側に傾いた平面である。傾斜面２１ａの傾斜角βは、例えば、０度より大きく９０度以下の範囲である。なお、図２に示すように、傾斜角βは、傾斜面２１ａと主面１０ｂに平行な面とがなす角度である。
【００４３】
凹部２１には、第２凹凸層２０より屈折率が大きい高屈折率部材３０が充填されている。このため、第２凹凸層２０と高屈折率部材３０との屈折率の差によって、傾斜面２１ａは、第２凹凸層２０から高屈折率部材３０に入射する光を屈折させる。すなわち、傾斜面２１ａは、光の屈折面として機能する。
【００４４】
傾斜面２１ａの傾斜角βは、例えば、小さい入射角（例えば、４５度以下）で入射する太陽光を凸部１１に向けて進行させるように設計された角度である。傾斜角βは、第２凹凸層２０の屈折率、高屈折率部材３０の屈折率、凸部１１の形状（具体的には、傾斜面１１ａの傾斜角α）などに基づいて決定される。
【００４５】
傾斜面２１ａは、例えば、太陽の高度が所定の高度より低い場合に、光学デバイス１に入射する太陽光を屈折させて、傾斜面１１ａにおける臨界角より大きい入射角で凸部１１の傾斜面１１ａに入射するように進行させる。なお、所定の高度は、例えば、午前中の太陽高度、又は、春、秋若しくは冬の南中高度などである。したがって、例えば、所定の高度は、光学デバイス１が設置される場所（緯度）に基づいて設計されてもよい。例えば、日本においては、冬の南中高度は３５度、春及び秋の南中高度は５５度である。したがって、所定の高度は、例えば、３５度〜５５度の範囲に含まれる値である。なお、日本以外の国及び地域において、所定の高度は、例えば、５度〜８０度の範囲に含まれる値でもよい。
【００４６】
本実施の形態では、傾斜面２１ａは、主面１０ｂに対して、傾斜面２１ｂより小さい傾斜角で傾斜している。つまり、傾斜面２１ａの傾斜角βは、傾斜面２１ｂの傾斜角γより小さい。これにより、傾斜面２１ａの面積は、傾斜面２１ｂの面積より大きくなる。したがって、傾斜面２１ａによって、より多くの光を屈折させることができる。
【００４７】
傾斜面２１ｂは、第２傾斜面の一例であり、主面１０ｂに対して傾斜面２１ａとは異なる傾斜角で傾斜している。具体的には、傾斜面２１ｂは、主面２０ａから凹部２１の先端に向かうにつれて鉛直上方側に傾いた平面である。傾斜面２１ｂの傾斜角γは、例えば、４５度以上９０度以下の範囲である。なお、図２に示すように、傾斜角γは、傾斜面２１ｂと主面１０ｂに平行な面とがなす角度である。
【００４８】
傾斜面２１ｂは、第２凹凸層２０と高屈折率部材３０との屈折率の差によって、光を反射する。つまり、傾斜面２１ｂは、光反射面（全反射面）として機能する。本実施の形態では、傾斜面２１ｂの傾斜角γは、傾斜面１１ａの傾斜角αと略等しい。また、傾斜面２１ｂは、第２凹凸層２０側への傾斜面１１ａの延長面上に位置する。これにより、傾斜面２１ｂを傾斜面１１ａの反射面の延長とみなすことができ、より多くの光を全反射させることができる。
【００４９】
平面部２２は、第２平面部の一例であり、隣り合う凹部２１間に設けられている。すなわち、平面部２２は、第２凹凸層２０の凸部に相当する。平面部２２を設けることで、第２凹凸層２０と基板７０とを容易に位置決めし、組み合わせることができる。
【００５０】
主面２０ａに設けられた複数の凹部２１及び複数の平面部２２、すなわち、第２凹凸層２０の凹凸は、例えば、インプリント法によって形成される。あるいは、インプリント法の代わりに、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、又は、レーザーアブレーション法などの種々の加工法を利用してもよい。
【００５１】
第２凹凸層２０の材料としては、例えば、第１凹凸層１０に用いる材料と同じ材料を用いることができる。本実施の形態では、第２凹凸層２０は、第１凹凸層１０と同様に、例えば、アクリル系の樹脂材料から形成される。
【００５２】
［高屈折率部材］
高屈折率部材３０は、複数の凹部２１に設けられている。本実施の形態では、高屈折率部材３０は、複数の凹部２１を埋めるように設けられている。つまり、高屈折率部材３０の形状は、凹部２１の形状に略一致する。高屈折率部材３０と第２凹凸層２０の平面部２２とは、略面一である。
【００５３】
高屈折率部材３０は、透光性を有し、入射した光を透過する。高屈折率部材３０は、第２凹凸層２０より屈折率が大きい層である。これにより、傾斜面２１ａで光を屈折させ、傾斜面２１ｂで光を反射させることができる。高屈折率部材３０の屈折率は、例えば、１．５〜２．０の範囲内にあるが、これに限らない。本実施の形態では、高屈折率部材３０の屈折率は、１．７である。
【００５４】
高屈折率部材３０の材料としては、例えば、樹脂材料、又は、液晶材料を用いることができる。なお、高屈折率部材３０の材料としては、屈折率調整層６０に用いる液晶材料を用いてもよい。つまり、高屈折率部材３０は、凹部２１に液晶材料を注入することで形成される。なお、高屈折率部材３０の材料としては、導電性高分子又は導電体含有樹脂などを用いてもよい。
【００５５】
［電極］
電極４０及び電極５０は、電気的に対になっており、屈折率調整層６０に電界を与えることができるように形成されている。つまり、電極４０及び電極５０は、第１電極及び第２電極の一例であり、間に屈折率調整層６０を挟むように設けられている。電極４０及び電極５０の一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
【００５６】
電極４０及び電極５０は、透光性を有し、入射した光を透過する。電極４０及び電極５０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。電極４０及び電極５０の屈折率は、例えば、１．３〜２．０の範囲内であるが、これに限らない。
【００５７】
なお、電極４０及び電極５０は、これらの材料を用いた単層構造を有してもよく、あるいは、積層構造を有してもよい。電極４０及び電極５０の電圧降下による面内の均一性の低下を抑制するために、電極４０及び電極５０の表面には、金属などの低抵抗材料からなる細線の補助配線が設けられてもよい。
【００５８】
電極４０は、基板７０と第１凹凸層１０との間に位置している。本実施の形態では、電極４０は、基板７０と第１凹凸層１０の主面１０ｂとに接している。具体的には、電極４０は、基板７０の屈折率調整層６０側の主面に膜状に形成されている。
【００５９】
電極５０は、屈折率調整層６０と基板８０との間に位置している。本実施の形態では、電極５０は、屈折率調整層６０と基板８０とに接している。具体的には、電極５０は、基板８０の屈折率調整層６０側の主面に膜状に形成されている。
【００６０】
なお、図示しないが、電極４０及び電極５０は、外部電源との電気接続が可能となるように形成されている。例えば、外部電源に接続するための電極パッド（取出電極）などが電極４０及び電極５０の各々から引き出されて基板７０及び基板８０に形成されてもよい。当該電極パッドは、電極４０及び電極５０の一部でもよい。
【００６１】
［屈折率調整層］
屈折率調整層６０は、電極４０と電極５０との間に位置する。本実施の形態では、屈折率調整層６０は、第１凹凸層１０の主面１０ａ側に設けられている。
【００６２】
屈折率調整層６０は、可視光領域での屈折率が調整可能な層である。具体的には、屈折率調整層６０は、電界が与えられることによって屈折率が変化する材料（屈折率可変材料）を含んでいる。本実施の形態では、屈折率調整層６０は、屈折率可変材料だけでなく、光散乱性調整材料も有している。つまり、屈折率調整層６０は、屈折率だけでなく、光散乱性も調整することができる。
【００６３】
屈折率調整層６０は、具体的には、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）又は高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）などから形成される。
【００６４】
ＰＮＬＣ又はＰＤＬＣは、高分子材料から形成される透光性の樹脂部と、液晶部とを含んでいる。樹脂部は、例えば、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂などである。液晶部は、例えば、ネマティック液晶などである。液晶部は、電界が与えられた場合に、屈折率が変化する。例えば、液晶部は、電界が与えられた場合に、電界が与えられていない場合よりも屈折率が大きくなる。なお、電界が与えられていない場合の液晶部の屈折率は、例えば、樹脂部、並びに、第１凹凸層１０、基板７０及び基板８０と略同じである。樹脂部の屈折率は、例えば１．５である。液晶部の屈折率は、電界が与えられていない場合に、樹脂部と同じ１．５であり、電界が与えられた場合、例えば１．７になる。
【００６５】
電界が与えられた場合、屈折率調整層６０の液晶部の屈折率が第１凹凸層１０の屈折率より大きくなる。したがって、屈折率調整層６０から、第１凹凸層１０の凸部１１に入射する光は、凸部１１の傾斜面１１ａによって全反射される。このため、斜め下方に向けて進行する太陽光などの外光は、傾斜面１１ａによって反射されて、斜め上方に向けて進行する。すなわち、電界が与えられた場合、屈折率調整層６０は、配光状態（配光モード）になる。
【００６６】
なお、電界が与えられた場合、液晶部及び樹脂部の屈折率が異なるので、屈折率調整層６０は、液晶部及び樹脂部の界面での屈折又は反射、及び、液晶部での複屈折によって、光を散乱させる。すなわち、電界が与えられた場合、屈折率調整層６０は、散乱状態にもなる。本実施の形態の配光状態（配光モード）では、屈折率調整層６０は、光を散乱させながら光の進行方向を変化させる。
【００６７】
また、電界が与えられていない場合、液晶部及び樹脂部の屈折率が同じであるので、屈折率調整層６０は、光をそのまま透過する。すなわち、電界が与えられていない場合、屈折率調整層６０は、透明状態（透明モード）になる。
【００６８】
なお、屈折率調整層６０は、光散乱性調整材料を含んでいなくてもよい。具体的には、屈折率調整層６０は、ネマティック液晶、コレステリック液晶、ツイストネマティック液晶などから形成されてもよい。この場合、屈折率調整層６０は、光を散乱させることなく、光の進行方向を変化させる。また、液晶材料は、ポジ型及びネガ型のいずれでもよい。
【００６９】
［基板］
基板７０及び基板８０は、電極４０、第１凹凸層１０、屈折率調整層６０及び電極５０の積層構造を支持する。具体的には、当該積層構造は、基板７０と基板８０との間に配置されて、基板７０と基板８０とによって保護される。基板９０は、基板７０との間に配置された第２凹凸層２０及び高屈折率部材３０を支持する。
【００７０】
基板７０及び基板８０は、各々の端部の外周において接着剤（図示せず）などで接着される。このとき、当該接着剤は、基板７０と基板８０との間の隙間の厚みを規定するスペーサとして機能してもよい。例えば、ビーズ状のスペーサが分散された接着剤を用いることができる。なお、基板７０及び基板８０は、枠状のスペーサ部材（アルミスペーサ）を介して固定されてもよい。基板７０と基板９０とも、接着剤などで接着されてもよい。
【００７１】
基板７０、基板８０及び基板９０は、透光性を有し、入射した光を透過する。本実施の形態では、基板７０、基板８０及び基板９０は、透明基板であり、例えば、ガラス基板又は透明な樹脂基板である。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を用いることができる。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）又はエポキシなどを用いることができる。
【００７２】
ガラス基板は、透光性（透明性）が高く、かつ、水分の透過率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。基板７０、基板８０及び基板９０は、同じ基板材料で形成されてもよく、異なる基板材料で形成されてもよい。
【００７３】
なお、基板７０、基板８０及び基板９０は、リジッド基板に限らず、フレキシブル樹脂基板又はフレキシブルガラス基板などの可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。また、基板７０、基板８０及び基板９０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形の矩形状であるが、これに限らず、円形又は四角形以外の多角形でもよい。
【００７４】
基板７０と電極４０とは、可視光領域において屈折率の差が小さくなるように形成されていてもよい。これにより、基板７０と電極４０との界面において光を有効に透過させることができ、また、透明状態のときの透明性を向上させることができる。例えば、基板７０と電極４０との屈折率の差は、０．２以下でもよく、好ましくは、０．１以下でもよい。基板８０と電極５０とについても同様である。基板７０、基板８０及び基板９０の屈折率は、例えば、１．３〜２．０の範囲内であるが、これに限らない。
【００７５】
［光学デバイスの光学作用］
次に、本実施の形態に係る光学デバイス１の光学作用について説明する。
【００７６】
光学デバイス１は、光を透過させることができる。具体的には、光学デバイス１は、基板９０から入射した光を透過して基板８０から出射させる。また、光学デバイス１は、基板８０から入射した光を透過して基板９０から出射させる。
【００７７】
本実施の形態に係る光学デバイス１は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、屈折率調整層６０の屈折率を変化させることによって、透明状態（図３Ａ）と配光状態（図３Ｂ）とを切り替えることができる。なお、図３Ａは、本実施の形態に係る光学デバイス１が透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。図３Ｂは、本実施の形態に係る光学デバイス１が配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。図３Ａ及び図３Ｂでは、屋外から光（例えば、太陽光）が入射する場合の光の経路の一例を、太実線の矢印によって示している。
【００７８】
図３Ａに示すように、光学デバイス１は、屈折率調整層６０に電界が与えられていない場合、すなわち、電極４０と電極５０との間に電圧が印加されていない場合に、透明状態になる。電圧が印加されていない場合、屈折率調整層６０の屈折率は、第１凹凸層１０の屈折率と略等しいので、第１凹凸層１０（凸部１１）と屈折率調整層６０との界面では、反射及び屈折はほとんど起きない。
【００７９】
したがって、屋外からの外光は、進行方向をほとんど変えることなく、光学デバイス１を透過して屋内に向けて出射される。例えば、図３Ａの太実線の矢印で示すように、斜め上方から入射される太陽光は、光学デバイス１をそのまま直進して通過し、屋内の床面の光学デバイス１に近い部分に照射される。
【００８０】
なお、図示しないが、太陽光の一部（例えば、傾斜面２１ａを通る光）は、第２凹凸層２０と高屈折率部材３０との界面によって下方に屈折する。このため、太陽光の一部は、進行方向が曲げられて、屋内の床面の、より光学デバイス１に近い部分を照射する。
【００８１】
一方、図３Ｂに示すように、光学デバイス１は、屈折率調整層６０に電界が与えられた場合、すなわち、電極４０と電極５０との間に電圧が印加された場合に、配光状態になる。電圧が印加された場合、屈折率調整層６０の屈折率は、第１凹凸層１０の屈折率より大きくなるので、斜め上方から入射される太陽光は、凸部１１の傾斜面１１ａで全反射される。また、上述したように、屈折率調整層６０は、電界が与えられた場合に、光散乱性を有するので、凸部１１で反射された太陽光は、散乱しながら出射される。
【００８２】
したがって、図３Ｂの太実線の矢印で示すように、斜め上方から入射される太陽光は、屋内の斜め上方に向けて散乱されながら出射される。つまり、屋外から入射される太陽光は、屋内の天井に向けて出射されるので、屋内の奥側にまで太陽光を取り入れることができる。
【００８３】
図４は、実施の形態に係る光学デバイスが配光状態になっているときの光の経路を模式的に示す部分拡大断面図である。図４では、小さい入射角（例えば、４５度以下）で入射する太陽光の経路を模式的に示している。なお、図４において、説明を簡単にするために、高屈折率部材３０及び屈折率調整層６０の屈折率は、互いに等しく、かつ、充分に大きいとみなしている（例えば１．７であり、同図において「大」で示している）。また、基板９０、第２凹凸層２０、基板７０、電極４０及び第１凹凸層１０の屈折率は、互いに等しく、空気の屈折率（例えば１．０であり、同図において「小」で示す）より大きく、かつ、高屈折率部材３０及び屈折率調整層６０の屈折率より小さい（例えば１．５であり、同図において「中」で示す）。
【００８４】
図４に示すように、基板９０から入射した太陽光は、屈折率の差がある界面において屈折する。具体的には、太陽光は、傾斜面２１ａで鉛直下方側に屈折する。傾斜面２１ａで鉛直下方側に屈折した太陽光は、傾斜面１１ａにおける臨界角より大きい入射角で凸部１１の傾斜面１１ａに入射するように進行する。したがって、屈折した太陽光は、凸部１１の傾斜面１１ａによって全反射され、斜め上方に向けて進行する。
【００８５】
なお、凹部２１及び高屈折率部材３０が設けられていない場合の光の経路を、図４の破線の矢印で示している。図４の破線の矢印で示すように、凹部２１及び高屈折率部材３０が設けられていない場合、太陽光は、凸部１１に反射されることなく、そのまま斜め下方に向けて進行する。
【００８６】
以上のように、本実施の形態に係る光学デバイス１によれば、凸部１１の傾斜面１１ａによって反射される光の量を増やすことができ、屋内の奥側に光を効率良く取り入れることができる。特に、本実施の形態に係る光学デバイス１は、図４に示すように小さい入射角で入射する太陽光を、一度上方に向けて反射させることで、屋内の奥側に取り入れることができる。これにより、例えば、太陽の高度が低い午前中、又は、春、秋若しくは冬などにおいて、屋内の奥側への光の取り入れを効率良く行うことができる。したがって、屋内を明るくすることができ、かつ、太陽光の熱を屋内の奥側に取り入れることもできるので、例えば、照明器具及び暖房機器の使用を抑制することができ、省エネを実現することができる。
【００８７】
なお、夏の日中などの太陽の高度が高い場合（例えば、南中高度が８０度）、太陽光は、大きい入射角（例えば、４５度以上）で基板９０に入射する。この場合、入射した太陽光は、傾斜面２１ａによって屈折した後、傾斜面１１ａに対して小さい入射角で入射する。このため、当該太陽光は、傾斜面１１ａによってほとんど反射されずに、そのまま斜め下方に進行する。したがって、夏は、太陽光の屋内の奥側への取り入れを抑制することができる。よって、屋内の温度上昇を抑制することができるので、例えば、冷房機器の使用を抑制することができ、省エネを実現することができる。
【００８８】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る光学デバイス１は、複数の凸部１１が設けられた主面１０ａ、及び、主面１０ａに背向する主面１０ｂを有する透光性の第１凹凸層１０と、主面１０ｂに対向し、複数の凹部２１が設けられた主面２０ａを有する透光性の第２凹凸層２０と、複数の凹部２１に設けられた、第２凹凸層２０より屈折率が大きい高屈折率部材３０とを備える。
【００８９】
これにより、第２凹凸層２０と、凹部２１に設けられた高屈折率部材３０との屈折率の差によって、入射した光を屈折させることができる。具体的には、凹部２１及び高屈折率部材３０が設けられていない場合よりも多くの光を、大きい入射角で凸部１１の傾斜面１１ａに入射するように、進行させることができるので、より多くの光を凸部１１によって反射させることができる。したがって、入射光を効率良く所定の方向に配光させることができる。
【００９０】
本実施の形態では、例えば、光学デバイス１は、屋外と屋内との間に、第２凹凸層２０が屋外側になり、第１凹凸層１０が屋内側になり、かつ、傾斜面２１ａが傾斜面２１ｂの鉛直上方に位置するように、設置される。
【００９１】
これにより、屋外から入射した太陽光などの外光は、第２凹凸層２０と高屈折率部材３０との界面で、凸部１１の傾斜面１１ａに向けて屈折する。屈折した光は、傾斜面１１ａに大きい入射角で入射するので、傾斜面１１ａによって全反射されて、屋内の斜め上方に向けて進行する。このように、太陽光などの外光を屋内の奥側に向けて進行させることができるので、効率良く屋内の奥側に太陽光を取り入れることができる。
【００９２】
また、例えば、複数の凸部１１は、主面１０ａに所定の間隔で設けられ、主面１０ａは、隣り合う凸部１１間に平面部１２を有し、複数の凹部２１の各々は、平面部１２に背向する位置に設けられている。
【００９３】
これにより、隣り合う凸部１１の間（ピッチ）を広くすることができるので、例えば、隣り合う凸部１１の間に液晶材料を容易に注入することができる。つまり、主面１０ａ側に屈折率調整層６０を容易に形成することができる。また、電界を与えたときに液晶分子の配向を変化させることができ、屈折率調整層６０の屈折率を適切に変化させることができる。したがって、光学デバイス１を、透明状態と配光状態とで切り替えて利用することができる。
【００９４】
また、例えば、複数の凹部２１の各々は、主面１０ｂに対して傾斜した傾斜面２１ａと、主面１０ｂに対して傾斜面２１ａと異なる傾斜角で傾斜した傾斜面２１ｂとを有する。
【００９５】
これにより、より多くの光を凸部１１（傾斜面１１ａ）に向かうように屈折させることができるので、屋内の奥側への光の取り入れ効率（採光効率）を高めることができる。
【００９６】
また、例えば、複数の凸部１１の各々は、主面１０ｂに対して傾斜した傾斜面１１ａを有し、傾斜面２１ｂは、第２凹凸層２０側への傾斜面１１ａの延長面上に位置する。
【００９７】
これにより、傾斜面２１ｂを傾斜面１１ａの延長とみなすことができるので、傾斜面２１ｂを光反射面として利用することができる。したがって、より多くの光を全反射させることができるので、屋内の奥側への光の取り入れ効率を高めることができる。
【００９８】
また、例えば、傾斜面２１ａは、主面１０ｂに対して、傾斜面２１ｂより小さい傾斜角で傾斜している。
【００９９】
これにより、傾斜面２１ａの面積を大きくすることができるので、より多くの光を屈折させることができる。したがって、より多くの光を凸部１１（傾斜面１１ａ）に向かわせることができるので、屋内の奥側への光の取り入れ効率を高めることができる。
【０１００】
また、例えば、主面２０ａは、隣り合う凹部２１間に平面部２２を有し、複数の凸部１１の各々は、平面部２２に対向する位置に設けられている。
【０１０１】
これにより、主面２０ａが平面部２２を有するので、第２凹凸層２０と第１凹凸層１０とを容易に位置決めし、組み合わせることができる。
【０１０２】
また、例えば、さらに、主面１０ａ側に設けられた、屈折率が調整可能な屈折率調整層６０と、屈折率調整層６０を挟むように設けられた透光性の電極４０及び電極５０とを備える。
【０１０３】
これにより、屈折率調整層６０の屈折率を変化させることで、光学デバイス１を透明状態と配光状態とで切り替えて利用することができる。
【０１０４】
（変形例１）
以下では、上記の実施の形態の変形例１に係る光学デバイスについて、図５を用いて説明する。
【０１０５】
図５は、本変形例に係る光学デバイス１Ａの部分拡大断面図である。なお、図５は、図２と同様に、図１の領域ＩＩに相当する部分を示している。
【０１０６】
本変形例に係る光学デバイス１Ａは、実施の形態に係る光学デバイス１と比較して、第２凹凸層２０及び高屈折率部材３０の代わりに、第２凹凸層２０Ａ及び高屈折率部材３０Ａを備える。
【０１０７】
第２凹凸層２０Ａには、複数の凹部２１の代わりに、複数の凹部２１Ａが設けられている。凹部２１Ａは、凹部２１と比べて形状が異なっている。具体的には、複数の凹部２１Ａの各々は、互いに略直交する傾斜面２１Ａａと傾斜面２１Ａｂとを有する。すなわち、傾斜面２１Ａａと傾斜面２１Ａｂとがなす角度は、略直交する。
【０１０８】
高屈折率部材３０Ａは、高屈折率部材３０とは形状が異なっている。すなわち、高屈折率部材３０Ａは、凹部２１Ａの形状に略一致し、底面が直角三角形の略三角柱状を有する。高屈折率部材３０Ａの形状以外は、高屈折率部材３０と同じである。
【０１０９】
本変形例によっても、傾斜面２１Ａａで屈折させた太陽光が、凸部１１の傾斜面１１ａによって全反射されて、斜め上方に向けて出射される。これにより、外光をより効率良く屋内の奥側に取り入れることができる。
【０１１０】
（変形例２）
次に、上記の実施の形態の変形例２に係る光学デバイスについて、図６を用いて説明する。
【０１１１】
図６は、本変形例に係る光学デバイス１Ｂの部分拡大断面図である。なお、図６は、図２と同様に、図１の領域ＩＩに相当する部分を示している。
【０１１２】
本変形例に係る光学デバイス１Ｂは、上記の変形例１に係る光学デバイス１Ａと比較して、第２凹凸層２０Ａ及び高屈折率部材３０Ａの代わりに、第２凹凸層２０Ｂ及び高屈折率部材３０Ｂを備える。
【０１１３】
第２凹凸層２０Ｂは、平面部２２を備えずに、複数の凹部２１Ｂを備える。つまり、複数の凹部２１Ｂが鉛直方向に連続して配置されている。具体的には、凹部２１Ｂの傾斜面２１Ｂａの上端と傾斜面２１Ｂｂの下端とが共通である。当該共通部分が基板７０に接している。
【０１１４】
高屈折率部材３０Ｂは、高屈折率部材３０Ａとは大きさが異なっている。すなわち、高屈折率部材３０Ｂは、凹部２１Ｂの形状及び大きさに略一致し、底面が直角三角形の略三角柱状を有する。高屈折率部材３０Ｂの大きさ以外は、高屈折率部材３０Ａと同じである。
【０１１５】
本変形例によっても、傾斜面２１Ｂａで屈折させた太陽光が、凸部１１の傾斜面１１ａによって全反射されて、斜め上方に向けて出射される。これにより、外光をより効率良く屋内の奥側に取り入れることができる。また、平面部２２を備えないことで、凹部２１を大きくすることができる。具体的には、傾斜面２１Ｂａを大きくすることができるので、より多くの光を凸部１１（傾斜面１１ａ）に向かうように屈折させることができる。また、傾斜面２１Ｂｂを大きくすることができるので、より多くの光を傾斜面２１Ｂｂで反射させることができる。したがって、屋内の奥側への光の取り入れ効率を高めることができる。
【０１１６】
（変形例３）
次に、上記の実施の形態の変形例３に係る光学デバイスについて、図７を用いて説明する。
【０１１７】
図７は、本変形例に係る光学デバイス１Ｃの部分拡大断面図である。なお、図７は、図２と同様に、図１の領域ＩＩに相当する部分を示している。
【０１１８】
本変形例に係る光学デバイス１Ｃは、上記の実施の形態１に係る光学デバイス１と比較して、第２凹凸層２０及び高屈折率部材３０の代わりに、第２凹凸層２０Ｃ及び高屈折率部材３０Ｃを備える。
【０１１９】
第２凹凸層２０Ｃには、複数の凹部２１の代わりに、複数の凹部２１Ｃが設けられている。凹部２１Ｃは、凹部２１と比べて形状が異なっている。具体的には、複数の凹部２１Ｃの各々は、少なくとも一方が湾曲面である傾斜面２１Ｃａ及び傾斜面２１Ｃｂを有する。本実施の形態では、傾斜面２１Ｃａ及び傾斜面２１Ｃｂの両方が湾曲面である。
【０１２０】
図７に示すように、傾斜面２１Ｃａ及び傾斜面２１Ｃｂは、滑らかに接続されている。すなわち、傾斜面２１Ｃａと傾斜面２１Ｃｂとの交差部は、角ではなく、丸みを帯びている。これにより、例えば、凹部２１に樹脂材料を容易に充填させることができるので、高屈折率部材３０Ｃを容易に形成することができる。
【０１２１】
高屈折率部材３０Ｃは、高屈折率部材３０とは形状が異なっている。すなわち、高屈折率部材３０Ｃは、凹部２１Ｃの形状及び大きさに略一致する。高屈折率部材３０Ｃの形状以外は、高屈折率部材３０と同じである。
【０１２２】
また、本変形例によっても、傾斜面２１Ｃａで屈折させた太陽光が、凸部１１の傾斜面１１ａによって全反射されて、斜め上方に向けて出射される。これにより、外光をより効率良く屋内の奥側に取り入れることができる。
【０１２３】
（変形例４）
次に、上記の実施の形態の変形例４に係る光学デバイスについて、図８を用いて説明する。
【０１２４】
図８は、本変形例に係る光学デバイス１Ｄの断面図である。本変形例に係る光学デバイス１Ｄは、上記の実施の形態に係る構成に加えて、さらに、エレクトロクロミック素子２００と、断熱層２９０とを備える。
【０１２５】
エレクトロクロミック素子２００は、電圧が印加された場合に、光の透過率が変化する素子である。例えば、エレクトロクロミック素子２００は、正の電圧が印加された場合に、消色（透明）状態（透明モード）になり、負の電圧が印加された場合に、着色状態（調光モード）になる。
【０１２６】
エレクトロクロミック素子２００は、図８に示すように、基板２１０と、基板２２０と、電極２３０と、電極２４０と、アノード電極２５０と、カソード電極２６０と、電解質層（イオン伝導層）２７０とを備える。
【０１２７】
基板２１０及び基板２２０は、電極２３０、アノード電極２５０、電解質層２７０、カソード電極２６０及び電極２４０の積層構造を支持する。具体的には、当該積層構造は、基板２１０と基板２２０との間に配置されて、基板２１０と基板２２０とによって保護される。
【０１２８】
基板２１０及び基板２２０は、透光性を有し、入射した光を透過する。基板２１０及び基板２２０の形状、大きさ及び材料などは、基板７０などと同じである。基板２１０及び基板２２０は、例えば、透光性のガラス基板である。
【０１２９】
電極２３０及び電極２４０は、電気的に対になっており、電解質層２７０に電界を与えることができるように形成されている。具体的には、電極２３０及び電極２４０は、間に、アノード電極２５０、電解質層２７０及びカソード電極２６０を挟むように設けられている。
【０１３０】
電極２３０及び電極２４０は、透光性を有し、入射した光を透過する。電極２３０及び電極２４０の形状、大きさ及び材料などは、電極４０などと同じである。電極２３０及び電極２４０は、例えば、ＩＴＯから形成される透明導電膜である。
【０１３１】
アノード電極２５０及びカソード電極２６０は、電極２３０及び電極２４０間に印加される電圧に応じて、光の透過率を変化させる。具体的には、アノード電極２５０は、電子を失うことで（すなわち、酸化されることで）、光の透過率を増加させる。カソード電極２６０は、電子を受け取ることで（すなわち、還元されることで）、光の透過率を増加させる。
【０１３２】
すなわち、電極２３０の電位が電極２４０の電位より高くなるような電圧（正電圧）が印加された場合に、アノード電極２５０及びカソード電極２６０は、光の透過率を増加させる。すなわち、正電圧が印加された場合に、エレクトロクロミック素子２００は、透明状態になる。
【０１３３】
一方で、電極２３０の電位が電極２４０の電位より低くなるような電圧（負電圧）が印加された場合に、アノード電極２５０及びカソード電極２６０は、光の透過率を減少させる。すなわち、負電圧が印加された場合に、エレクトロクロミック素子２００は、着色状態になる。
【０１３４】
アノード電極２５０は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ニッケル（Ｎｉ）又はタングステン（Ｗ）などの酸化物、又は、これらの混合物の酸化物などを主成分として含有する。カソード電極２６０は、例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などを主成分として含有する。
【０１３５】
電解質層２７０は、アノード電極２５０とカソード電極２６０との間でイオン（例えば、水素イオン）を移動させることができる層である。電解質層２７０は、例えば、ケイ酸塩、酸化シリコン、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブなどから形成される。
【０１３６】
断熱層２９０は、基板２２０と基板７０との間に位置する層である。具体的には、断熱層２９０は、基板２２０と基板７０とが各々の端部の外周に沿って接着剤（図示せず）などで接着されることにより、密封封止された空間（気体層）である。
【０１３７】
断熱層２９０は、例えば、熱貫流率の低い気体が充填された空間である。具体的には、断熱層２９０は、乾燥空気が充填された空気層である。あるいは、乾燥空気の代わりに、窒素又はアルゴンなどが充填されてもよい。
【０１３８】
以上のように、本変形例によれば、光学デバイス１Ｄを着色状態にすることができる。また、断熱層２９０が設けられているので、屋外と屋内との間の熱交換を抑制することができ、省エネを実現することができる。
【０１３９】
（その他）
以上、本発明に係る光学デバイスについて、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１４０】
例えば、上記の実施の形態では、凸部１１の断面形状が三角形である例について示したが、これに限らない。凸部１１の断面形状は、矩形などの多角形でもよく、あるいは、上面（傾斜面１１ａ）及び下面が湾曲していてもよい。
【０１４１】
また、例えば、上記の実施の形態では、凸部１１は、傾斜面１１ａを有する例について示したが、これに限らない。凸部１１の鉛直上方側の面（傾斜面１１ａ）は、主面１０ａに直交する面でもよい。具体的には、傾斜面１１ａは、光学デバイス１を鉛直方向に沿って設置したときに、水平になる平面でもよい。
【０１４２】
また、例えば、上記の実施の形態では、凸部１１が水平方向に沿ったライン状の凸条であり、凹部２１が水平方向に沿ったライン状の溝である例について示したが、これに限らない。複数の凸部１１及び複数の凹部２１の少なくとも一方は、水平方向に離散的に設けられていてもよい。すなわち、光学デバイス１を正面視した場合に、複数の凸部１１及び複数の凹部２１の少なくとも一方は、ドット状に設けられていてもよい。
【０１４３】
また、例えば、上記の実施の形態では、電極４０は、基板７０と第１凹凸層１０との間に設けたが、これに限らない。電極４０は、電極５０との間に屈折率調整層６０を挟むように設けられればよい。例えば、電極４０は、第１凹凸層１０の主面１０ａ側に設けられてもよい。具体的には、電極４０は、凸部１１及び平面部１２の表面に沿って形成されてもよい。あるいは、電極４０は、基板７０と第２凹凸層２０との間に設けられてもよい。また、電極４０は、基板９０の第２凹凸層２０側の主面、又は、その反対側の主面に設けられてもよい。
【０１４４】
また、例えば、上記の実施の形態では、屈折率調整層６０は、電界を与えた場合に配光状態になり、電界を与えない場合に透明状態になる例について示したが、逆でもよい。すなわち、屈折率調整層６０は、電界を与えた場合に透明状態になり、電界を与えない場合に配光状態になってもよい。この構成は、例えば、屈折率調整層６０の液晶部及び樹脂部の材料及び性質を調整することで実現することができる。
【０１４５】
また、例えば、高屈折率部材３０に液晶材料を用いた場合、高屈折率部材３０の屈折率を可変にしてもよい。具体的には、高屈折率部材３０を間に挟むように一対の電極を設けることで、高屈折率部材３０に電界を与えることができる。当該一対の電極の一方は、例えば、電極４０でもよい。当該一対の電極の他方は、例えば、基板９０と第２凹凸層２０との間に形成されてもよく、あるいは、第２凹凸層２０の凹部２１の表面に沿って形成されてもよい。
【０１４６】
また、例えば、光学デバイス１は、電極４０、電極５０、屈折率調整層６０、基板７０、基板８０及び基板９０を備えていなくてもよい。つまり、光学デバイス１は、配光状態と透明状態とを切り替え可能でなくてもよく、常に配光状態でもよい。具体的には、光学デバイス１は、屈折率調整層６０の代わりに、第１凹凸層１０より屈折率が大きい透光層を備えてもよい。
【０１４７】
また、例えば、上記の実施の形態では、隣り合う凸部１１の間に平面部１２を設けたが、これに限らない。主面１０ａには平面部１２が設けられる代わりに、凸部１１が連続して設けられていてもよい。
【０１４８】
また、例えば、上記の変形例４では、光学デバイス１Ｄがエレクトロクロミック素子２００を備える例について示したが、これに限らない。光学デバイス１Ｄは、エレクトロクロミック素子２００の代わりに、又は、エレクトロクロミック素子２００に加えて、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの発光素子を備えてもよい。あるいは、銀イオンなどの金属イオンを含む層を備えてもよい。例えば、金属イオンを電極の表面に析出させることで、光学デバイス１Ｄを光反射状態にすることができる。
【０１４９】
また、例えば、光学デバイス１は、屋外側と屋内側とを反対にして設置してもよい。すなわち、光学デバイス１は、基板８０が屋外側になり、かつ、基板７０が屋内側になるように設置してもよい。
【０１５０】
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。
【符号の説明】
【０１５１】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  光学デバイス
１０  第１凹凸層
１０ａ  主面（第１主面）
１０ｂ  主面（第２主面）
１１  凸部
１１ａ  傾斜面（第３傾斜面）
１２  平面部（第１平面部）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  第２凹凸層
２０ａ  主面（第３主面）
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  凹部
２１ａ、２１Ａａ、２１Ｂａ、２１Ｃａ  傾斜面（第１傾斜面）
２１ｂ、２１Ａｂ、２１Ｂｂ、２１Ｃｂ  傾斜面（第２傾斜面）
２２  平面部（第２平面部）
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  高屈折率部材
４０  電極（第１電極）
５０  電極（第２電極）
６０  屈折率調整層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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