CN105579872A - 面状光学部件和采光器 - Google Patents
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Abstract
本发明的采光器包括面状光学部件(1)和支承部件,面状光学部件(1)包括面状结构体,该面状结构体具有:大致平行地排列的由透光性材料构成的多个线状体(3);和配置在与多个线状体(3)交叉的方向上,将多个线状体(3)以大致平行地排列的状态捆扎的多个捆扎部件,线状体(3)具有:使从与线状体(3)的长度方向交叉的方向入射到线状体(3)的光反射的反射面;和使光折射的折射面,在面状结构体的至少一部分中,多个线状体(3)中的至少一部分线状体的反射面的朝向大致一致,至少一部分线状体的折射面的朝向大致一致。
Description
技术领域
本发明涉及面状光学部件和采光器。
本申请以2013年9月26日在日本提出申请的日本特愿2013-200184号和2014年6月17日在日本提出申请的日本特愿2014-124693号为基础主张优先权,此处援用其内容。
背景技术
作为使太阳光通过建筑物的窗户等进入到室内的方法之一,提案有太阳光采光器(参照专利文献1)。该太阳光采光器包括由织入具有圆弧状的截面的大量的单丝或棒状体而得到的纺织品构成的透明体或反射体。此外,提案有悬挂在建筑物的室内或屋外,发挥优异的采光性能的帘子(参照专利文献2)。该帘子包括空出间隔地配置的管状或者棒状的多个横杆。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-282916号公报
专利文献2:日本特开2012-235992号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1的太阳光采光器中,使太阳光在单丝或棒状体的表面散射而导入室内。即,该太阳光采光器利用单丝或棒状体的表面上的光的散射而将光引入到室内。因此,在单丝或棒状体的表面反射后的光射向地面至顶棚的各种方向。其结果是,光直接进入利用者的视野内,因此使用者感到眩目。此外,由于利用光的散射,因此具有朝向地面的光线成分,光利用效率不高。专利文献2的帘子也由于利用横杆的表面的光的散射而具有与上述的太阳光采光器同样的问题。
本发明的一个方式是为解决上述技术问题而完成,其目的之一在于提供一种使用者感到眩目的情况少、光利用效率高的采光器。此外,本发明的一个方式的目的之一在于提供一种在这种采光器中使用的优异的面状光学部件。
用于解决问题的技术手段
为了达到上述的目,本发明的一个方式的面状光学部件包括面状结构体,该面状结构体具有:大致平行地排列的由透光性材料构成的多个线状体;和配置在与上述多个线状体交叉的方向上,将上述多个线状体以大致平行地排列的状态捆扎的多个捆扎部件,上述线状体具有:使从与上述线状体的长度方向交叉的方向入射到上述线状体的光反射的反射面;和使上述光折射的折射面,在上述面状结构体的至少一部分中,上述多个线状体中的至少一部分线状体的上述反射面的朝向大致一致,上述至少一部分线状体的上述折射面的朝向大致一致。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下方式:上述线状体在上述线状体的长度方向的不同位置具有第一部分和第二部分,上述第一部分的截面的形状或者尺寸与上述第二部分的截面的形状或者尺寸不同。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下方式:上述多个线状体各自具有上述第一部分和截面的尺寸比上述第一部分小的第二部分。
在这种情况下,上述捆扎部件架设于上述多个线状体的上述第二部分,将上述多个线状体捆扎。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:上述多个线状体中的一部分上述线状体具有将该一部分上述线状体与相邻的上述线状体之间连结成一体的连结部。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述面状结构体是以上述多个线状体、上述多个捆扎部件中的任意一方为横线、任意另一方为纵线的方式编入上述横线和上述纵线而得到的面状结构体。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述线状体也可以具有在与上述线状体的长度方向交叉的方向上贯通的孔。在这种情况下,上述捆扎部件也可以以插通于上述多个线状体的上述孔的状态将上述多个线状体捆扎。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以在相邻的上述线状体之间配置有环状的间隔件。在这种情况下,上述捆扎部件也可以插通于上述间隔件。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述多个线状体也可以包含与长度方向垂直的截面的形状相互不同的两种以上线状体。
本发明的一个方式的面状光学部件也可以包括多个上述面状结构体。在这种情况下,上述多个上述面状结构体也可以在与主面垂直的方向上层叠。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下方式:在上述多个上述面状结构体中的在层叠方向上相邻的两个上述面状结构体中,上述捆扎部件相互交替。
本发明的一个方式的面状光学部件也可以为如下结构:在上述多个上述面状结构体中的至少一个上述面状结构体的至少一部分设置有与上述线状体大致平行地配置的线状的遮光部件。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述线状体的与长度方向垂直的截面的形状为大致三角形、大致四边形、大致五边形中的任意形状。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述反射面与上述折射面所成的角度也可以根据上述反射面的位置而连续地变化。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为上述捆扎部件具有光透射性的结构。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,上述捆扎部件也可以具有使光散射地射出的特性。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为上述捆扎部件具有多个折射率与周围的区域不同的区域的结构。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:在上述线状体的长度方向上相邻的上述捆扎部件彼此各自的延伸方向的至少一部分相互接触。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下方式:相邻的上述捆扎部件彼此的间隔为与上述线状体的与长度方向交叉的方向上的宽度尺寸同等或其以下的间隔。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下方式:上述捆扎部件为比上述线状体细的形状。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:上述捆扎部件的与长度方向交叉的方向的截面形状具有长轴和短轴,上述长轴以沿着上述线状体的长度方向的朝向,与上述线状体接触。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:上述捆扎部件具有在与长度方向交叉的方向上排列的多个区域。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:上述捆扎部件由单体的线状部件构成。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,也可以为如下结构:上述捆扎部件具有多个线状部件。
在本发明的一个方式的面状光学部件中,由上述多个线状部件构成的上述捆扎部件构成为,在入射到上述捆扎部件的光的光路上存在的上述线状部件的数量比在上述线状体的长度方向上排列的上述线状部件的数量少。
本发明的一个方式的采光器包括本发明的一个方式的面状光学部件和支承上述面状光学部件的支承部件,通过上述面状光学部件对外光进行采光。
本发明的一个方式的采光器也可以还包括以能够取出放入的方式卷取上述面状光学部件的卷取机构。
本发明的一个方式的采光器也可以还包括以能够取出放入的方式折叠收纳上述面状光学部件的收纳机构。
在本发明的一个方式的采光器,多个上述面状光学部件也可以分配在同一个面上。
本发明的一个方式的采光器也可以在与上述面状光学部件的主面重叠的方向上还设置有对从上述面状光学部件入射的光的量进行调整的调光部件。
本发明的一个方式的采光器也可以在与上述面状光学部件的主面相同的面内还设置有对从外部入射的光的量进行调整的调光部件。
发明的效果
根据本发明的一个方式,能够提供一种使用者感到眩目的情况少的采光器。根据本发明的一个方式提供一种在这种采光器中使用的优异的面状光学部件。
附图说明
图1是表示第一实施方式的面状光学部件的使用方式的立体图。
图2是将面状光学部件的捆扎部放大观看时的立体图。
图3是构成面状光学部件的线状体的立体图。
图4是沿图3的A-A’线的截面图。
图5是表示光在面状光学部件反射的情形的图。
图6是用于说明光在面状光学部件反射时的问题点的图。
图7是表示在线状体的旋转角度的允许范围的计算中使用的线状体的图。
图8A是表示线状体逆时针旋转的状态下的光线的情形的图。
图8B是表示线状体不旋转的状态下的光线的情形的图。
图8C是表示线状体顺时针旋转的状态下的光线的情形的图。
图9是设置有面状光学部件的房间的截面图。
图10是表示线状体的旋转角与光的射出角的关系的图表。
图11A是表示线状体的第一变形例的第一截面图。
图11B是表示线状体的第一变形例的第二截面图。
图11C是表示线状体的第一变形例的第三截面图。
图11D是表示线状体的第一变形例的第四截面图。
图11E是表示线状体的第一变形例的第五截面图。
图12A是表示线状体的第二变形例的第一截面图。
图12B是表示线状体的第二变形例的第二截面图。
图12C是表示线状体的第二变形例的第三截面图。
图12D是表示线状体的第二变形例的第四截面图。
图13A是表示线状体的第三变形例的第一截面图。
图13B是表示线状体的第三变形例的第二截面图。
图14A是表示线状体的第四变形例的第一截面图。
图14B是表示线状体的第四变形例的第二截面图。
图15A是表示线状体的第五变形例的第一截面图。
图15B是表示线状体的第五变形例的第二截面图。
图16是表示面状光学部件的第一变形例的平面图。
图17是表示面状光学部件的第二变形例的平面图。
图18A是表示面状光学部件的第三变形例的平面图。
图18B是沿图18A的B-B’线的截面图。
图19是表示面状光学部件的第四变形例的截面图。
图20是将第二实施方式的面状光学部件的捆扎部放大观看时的立体图。
图21是沿图20的A-A’线的截面图。
图22是表示第二实施方式的面状光学部件中使用的线状体的第一变形例的立体图。
图23A是表示线状体的第一变形例的第一截面图。
图23B是表示线状体的第一变形例的第二截面图。
图23C是表示线状体的第一变形例的第三截面图。
图24是表示线状体的第二变形例的立体图。
图25A是沿图24的A-A’线的截面图。
图25B是沿图24的B-B’线的截面图。
图26是表示线状体的第三变形例的立体图。
图27A是表示线状体的第三变形例的第一侧面图。
图27B是表示线状体的第三变形例的第二侧面图。
图27C是表示线状体的第三变形例的第三侧面图。
图28是表示第三实施方式的面状光学部件中使用的线状体的立体图。
图29是表示线状体的变形例的立体图。
图30是表示第四实施方式的面状光学部件的立体图。
图31是表示光在面状光学部件反射的情形的图。
图32是表示面状光学部件的变形例的平面图。
图33是将第五实施方式的面状光学部件的捆扎部放大观看时的立体图。
图34是沿图33的A-A’线的截面图。
图35A是表示面状光学部件的变形例的立体图。
图35B是表示面状光学部件的变形例的侧面图。
图36是表示第六实施方式的面状光学部件的平面图。
图37是沿图36的A-A’线的截面图。
图38A是表示面状光学部件的变形例的平面图。
图38B是沿图38A的B-B’线的截面图。
图39A是表示面状光学部件的其它变形例的平面图。
图39B是沿图39A的B-B’线的截面图。
图40A是第七实施方式的采光器,是表示采光状态的立体图。
图40B是第七实施方式的采光器,是表示收纳状态的立体图。
图41是表示采光器的变形例的立体图。
图42是表示采光器的其它变形例的立体图。
图43A是第八实施方式的采光器,是表示采光状态的立体图。
图43B是第八实施方式的采光器,是表示收纳状态的立体图。
图44是表示采光器的变形例的立体图。
图45是表示第九实施方式的采光器的立体图。
图46是表示采光器的光的反射的情形的图。
图47是表示采光器的变形例的立体图。
图48是表示采光器的光的反射的情形的图。
图49是表示面状光学部件的变形例的立体图。
图50是表示第十实施方式的面状光学部件的概略结构的正面图。
图51是沿图50的A-A’线的截面图。
图52A是具备第一变形例的捆扎部件的面状光学部件的正面图。
图52B是沿图52B的B-B’线的截面图。
图53A是表示作为第一变形例的捆扎部件的光学特性的第一图。
图53B是表示作为第一变形例的捆扎部件的光学特性的第二图。
图54是表示样板间的一个例子的图(面状光学部件的散射特性强的情况下)。
图55A是表示样板间的一个例子的图(面状光学部件的散射特性弱的情况下),是房间的侧面图。
图55B是表示样板间的一个例子的图(面状光学部件的散射特性弱的情况下),是从顶棚侧看房间时的图。
图56A是表示样板间的一个例子的图(面状光学部件的散射特性适度的情况下),是房间的侧面图。
图56B是表示样板间的一个例子的图(面状光学部件的散射特性适度的情况下),是从顶棚侧看房间时的图。
图57是表示面状光学部件的捆扎部件的配置密度低的情形的正面图。
图58A是沿图57的A-A’线的截面图。
图58B是沿图57的B-B’线的截面图。
图59是表示第十一实施方式的面状光学部件的概略结构的正面图。
图60A是沿图59的A-A’线的截面图。
图60B是沿图59的B-B’线的截面图。
图61A是第十二实施方式的面状光学部件的正面图。
图61B是沿图61A的A-A’线的截面图。
图62A是与沿图61A和图61B的A-A’线的截面图对应的图,是表示捆扎部件比线状部件粗(厚)的情况下的形态的图。
图62B是与沿图61A和图61B的A-A’线的截面图对应的图,是表示捆扎部件比线状部件细(薄)的情况下的形态的图。
图63A是表示第十三实施方式的面状光学部件的概略结构的正面图。
图63B是沿图63A和图64的A-A’线的截面图。
图64是表示第十三实施方式的捆扎部件的部分放大图。
图65A是表示由复丝构成的捆扎部件的结构的图,是表示外观的截面图。
图65B是表示由复丝构成的捆扎部件的结构的图,是沿图65A的A-A’线的截面图。
图66是表示具备由合股丝构成的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图67是沿图63A的B-B’线的截面图。
图68A是表示第十三实施方式的捆扎部件的第一变形例的截面形状的变化的第一图。
图68B是表示第十三实施方式的捆扎部件的第一变形例的截面形状的变化的第二图。
图68C是表示第十三实施方式的捆扎部件的第一变形例的截面形状的变化的第三图。
图69A是表示第二变形例的捆扎部件的外观的立体图。
图69B是沿图69A的A-A’线的截面图。
图70A是表示捆扎部件的截面视图中的各区域的形状例的第一图。
图70B是表示捆扎部件的截面视图中的各区域的形状例的第二图。
图70C是表示捆扎部件的截面视图中的各区域的形状例的第三图。
图71A是表示第十四实施方式的捆扎部件的截面形状的图。
图71B是表示使用图71A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图72A是表示第十五实施方式的捆扎部件的概略结构的截面图。
图72B是表示使用图72A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图73A是表示第十五实施方式的第一变形例的捆扎部件的主要部分的部分截面图。
图73B是表示使用图73A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图74是表示具备采光装置和照明调光系统的样板间的图,是沿图75的A-A’线的截面图。
图75是表示样板间的顶棚的平面图。
图76是表示利用采光装置采光至室内的光(自然光)的照度与利用室内照明装置的照度(照明调光系统)的关系的图表。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,使用图1~图6对本发明的第一实施方式进行说明。
在本实施方式中,列举优选用于采光器的面状光学部件的一个例子。
图1是表示第一实施方式的面状光学部件的使用方式的立体图。图2是将面状光学部件的捆扎部放大观看时的立体图。图3是构成面状光学部件的线状体的立体图。图4是沿图3的A-A’线的截面图。图5是表示光在面状光学部件反射的情形的图。图6是用于说明光在面状光学部件反射时的问题点的图。
另外,在以下的各图面,为了使各构成要素容易看见,存在根据构成要素的不同而使尺寸的比例尺不同地进行表示的情况。
在使用采光器作为第一实施方式的面状光学部件时,如图1所示,面状光学部件1配置在建筑物的窗玻璃2的内侧。由此,太阳光L0通过面状光学部件1被引入到室内。面状光学部件1优选以后述的线状体3的长度方向与水平方向大致一致的方式配置。不过,根据情况,线状体3的长度方向也可以不完全与水平方向一致。
如图2所示,第一实施方式的面状光学部件1由1层面状结构体4构成。构成面状光学部件1的面状结构体4包括多根线状体3和多根线5。多根线状体3相互大致平行地排列。多根线状体3作为用于将太阳光引入室内并且将太阳光导向顶棚方向或者墙壁方向的光学部件发挥作用。多根线5作为将多根线状体3以大致平行地排列的状态捆扎的捆扎部件发挥作用。多根线5在与多个线状体3大致正交的方向、即铅垂方向上延伸。因此,将该线称为纵线。纵线5包括第一纵线5A和第二纵线5B。
线状体3由透光性材料构成。作为透光性材料,例如使用聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合成树脂(ABS树脂)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚四氟乙烯(氟树脂)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、氯乙烯等透明树脂材料或者玻璃等透明无机化合物和上述材料的混合物等。
在透光性材料中,优选使用光散射性小、光透射性高的材料。
如图3、图4所示,线状体3是整体形状为类似于纤维、线、丝、棒等的长形部件。线状体3的与长度方向垂直的截面的形状为相对于中心线C线对称的梯形。以下,将“线状体3的与长度方向垂直的截面”简称为“线状体3的截面”。即,线状体3具有相互平行的两个面3A、3B和不平行的两个面3C、3D。相互平行的两个面3A、3B彼此面积不同。面积小的面3A配置在光入射侧、即面向窗户的一侧。
面积大的面3B配置在光射出侧、即室内侧。在以下的说明中,将从室内的使用者看跟前侧的面、即面积大的面称为“表面3B”,将从室内的使用者看深处侧的面、即面积小的面称为“背面3A”。
线状体3的截面形状不特别限定于梯形。不过,线状体3的截面形状优选大致三角形、四边形、五边形中的任意形状。优选位于光射出侧的线状体3的表面3B的面积比位于光入射侧的线状体3的背面3A的面积大。换言之,优选线状体3的截面形状为沿着光的行进方向前方变宽的形状。线状体3的截面的尺寸(粗细)为大概几十μm~几mm左右。例如,如果线状体3的截面的尺寸为几十μm左右,线状体3则呈现纤维状、线状的形态。如果线状体3的截面的尺寸为几mm左右,线状体3则呈现棒状的形态。第一实施方式的线状体3的截面的形状和尺寸在整个长度方向上为一定。
如图2所示,多根线状体3以相互大致平行地排列的状态利用第一纵线5A和第二纵线5B被捆扎。多根线状体3在长度方向上空出间隔K的多处利用第一纵线5A和第二纵线5B被捆扎。间隔K没有特别限定,任意即可。
第一纵线5A以通过任意的线状体3的表面3B侧,并通过与该线状体3相邻的线状体3的背面3A侧的方式,在多根线状体3的表面3B侧和背面3A侧穿行。第二纵线5B以从第一纵线5A所通过表面3B侧的线状体3的背面3A侧通过、并从第一纵线5A所通过背面3A侧的线状体3的表面3B侧通过的方式,与第一纵线5A逆向地在多根线状体3的表面3B侧和背面3A侧穿行。第一纵线5A和第二纵线5B将多根线状体3相互捆扎,并且具有以各个线状体3不旋转的方式将线状体3的朝向固定的功能。
如图5所示,当着眼于一个线状体3时,太阳光L0中的一部分的光L1相对于线状体3的背面3A从斜上方入射并折射,向下侧倾斜面3C行进。由于在线状体3的周围存在空气,所以线状体3的各面成为构成线状体3的透光性材料与空气的界面。例如当令透光性材料的折射率为1.5时,线状体3的各面成为折射率1.5的物质与折射率1.0的空气的界面。因此,相对于线状体3的各面以临界角以上的入射角射入的光在各面全反射。因此,光L1在下侧倾斜面3C反射而向线状体3的表面3B行进、折射,从线状体3的表面3B射出。
此外,一部分的光L2相对于线状体3的上侧倾斜面3D从斜上方入射、折射,向下侧倾斜面3C行进。光L2在下侧倾斜面3C反射而向线状体3的表面3B行进、折射,从线状体3的表面3B射出。此外,一部分的光L3不能在线状体3的上侧倾斜面3D向线状体3的内部入射,而在上侧倾斜面3D反射。无论如何,所有这些光L1~L3均向线状体3的表面3B侧射出。考虑在太阳光L0中含有具有一定程度的扩展的角度成分的光,但大多光从大致相同的方向向面状光学部件1入射,则能够通过调整成为线状体3的反射面的下侧倾斜面3C的角度,甚至改变线状体3的截面形状,而将光的射出方向调整为所期望的方向。
如上所述,线状体3的下侧倾斜面3C作为使射入线状体3的内部的光反射的反射面发挥作用。线状体3的背面3A和表面3B作为在入射时或者射出时使光折射的折射面发挥作用。换言之,线状体3具有使从与长度方向交叉的方向射入线状体3的光反射的反射面和使光折射的折射面。在面状光学部件1,全部线状体3的反射面3C的朝向大致一致,全部线状体3的折射面3A、3B的朝向大致一致。换言之,所有构成线状体3的截面形状的梯形的中心线C的朝向大致一致。
此处,使用图6对不是全部线状体3的朝向一致的情况下的问题点进行说明。
与线状体3的朝向一致的图5进行比较可以明了,在图6的例子中,图示的三个线状体3中,中央的线状体3向箭头R所示的方向大幅旋转。在这种情况下,即使向面状光学部件1入射的光L1~L3的入射角度与图5相同,光L1~L3也不在应该成为反射面的线状体3的下侧倾斜面3C反射,而从线状体3的表面3B向斜下方射出。这样,当线状体3旋转时,不能按照设计来调整光的射出方向。旋转的线状体的比例越多,不向所期望的方向射出的光的比例就越多。在这种情况下,当光向室内的使用者行进时,使用者会感到眩目。
与此相对,在第一实施方式的面状光学部件1,如图5所示那样,全部线状体3的反射面3C的朝向大致一致,全部线状体3的折射面3A、3B的朝向大致一致。因此,从哪个线状体3射出的光的射出方向都大致一定地统一为斜上方。面状光学部件1的采光不利用现有的采光器那样的光的散射而利用线状体3的反射和折射。因此,由线状体3的反射面3C的角度或线状体3的形状决定的面状光学部件1的配光分布与当初的设计一致。与当初的设计一致具体是指,通过将射入面状光学部件1的光的光路向水平面的上方变更,使太阳光L0向顶棚方向或墙壁方向照射。
根据第一实施方式的面状光学部件1,从线状体3的背面3A侧使太阳光L0充分地进入,太阳光L0在线状体3的下侧倾斜面3C反射而被导向室内的顶棚或墙壁。由于全部线状体3的反射面3C的朝向大致一致,全部线状体3的折射面3A、3B的朝向大致一致,所以从斜上方射入的太阳光L0中几乎不存在直接向斜下方透射的光。通过该面状光学部件1的使用,能够获得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器。
另外,全部线状体3的反射面的朝向和折射面的朝向一致是理想情况,但是只要是例如±10°以下程度的旋转就能够允许。其根据在于,在设想一般的办公室的情况下,只要是10°以下的旋转,就有房间的至少一半能够获得利用采光器实现的照明效果。
以下,对线状体3的旋转角度的允许范围优选为10°以下的理由进行详细说明。
例如,设想图7所示那样的截面形状为三角形的线状体6。令太阳光L0的入射面为入射面6D、反射面为反射面6C、射出面为射出面6B。此外,令入射面6D与射出面6B所成的角度为α1、反射面6C与射出面6B所成的角度为α2、入射光L0与水平面所成的角度为θin、射出光L0与水平面所成的角度为θout。此外,令线状体6的折射率为n1、线状体6的外部空间(通常为空气)的折射率为n0。
此时,图7所示的各部的角度θ、θ1、θ2、θ3、θ4由以下的(1)~(5)表示。
θ=90-θin(1)
θ2=α1+α2-90-θ1(3)
θ3=α2-90+θ2(4)
θout(θ4)与θin的关系如果使用上述的(1)~(5)式则如以下的(6)式那样表示。
此处,从线状体6未旋转的状态(参照图8B)变为线状体6逆时针旋转的状态(参照图8A)、或者线状体6顺时针旋转的状态(参照图8C)时,入射面6D相对于水平面倾斜旋转角β,随之,光的射出角从θout倾斜角度ε。此时,角度ε由以下的(7)式表示。
ε=α1+β-90(7)
根据(6)式、(7)式,考虑到线状体6的旋转的情况下的θin与θout的关系式由以下的(8)式表示。
如图9所示,作为进行采光的环境,设想顶棚的高度为H[m]、进深为L[m]的房间200。此外,假定房间的一个面全部为窗户2,在窗户2的整个面设置有面状光学部件7。为了到达房间的最深处的顶棚的端部,需要使得θout满足以下的(9)式。
tanθout=H/L(9)
令通过线状体的旋转而θout发生变动时的光的射出角为θout’。
此时,当令房间200的进深L为20m、房间200的高度为2.6m时,θin为30°时θout成为约7°。此外,在设想线状体旋转、光未达到房间的最深处的端部的情况下,为了照射房间200的进深的一半L/2的区域、即窗户侧的10m的区域所需的θout’成为约14°。反之,在存在θout’成为14°以上那样的线状体的旋转的情况下,在从房间200的深处起一半以上的区域不能利用面状光学部件获得采光效果。例如,如果考虑在利用光的散射的采光器时仅靠近窗户的区域变得明亮,则在使用本实施方式的面状光学部件的采光器中,要求尽量照射至少房间的一半左右的效果。
作为图7所示的线状体6的形状,设想α1=90°、α2=65°的线状体。
图10表示该线状体仅旋转旋转角β时的旋转角β与光的射出角θout的关系。图10的横轴为线状体的旋转角β[°],图10的纵轴为光的射出角θout[°]。
例如在光的入射角θin为30°的情况下,在线状体的旋转角β为0°时光能够照射整个顶棚的射出角θout为7°,光能够照射顶棚的一半的射出角θout’为14°。从图10可知,射出角θout’为14°时的旋转角β为约4°。因此,线状体的旋转角β的允许范围成为约4°以内。
根据上述的想法求取了线状体的旋转角β的允许范围,该允许范围根据线状体的各部的角度、材料的折射率等设计参数、采光器的配置位置(高度)、房间的进深等设置环境、太阳光的入射状况、能够允许的采光效果的降低至多大程度等使用者的主观评价等各种原因进行变化。因此,考虑到这些原因引起的参差不齐,优选令线状体3的旋转角β的允许范围为10°程度以下。
[线状体的第一变形例]
对第一实施方式的线状体3的第一变形例进行说明。
在第一实施方式中,线状体3的截面形状为梯形(四边形)。与此相对,如图11A~图11E所示,第一变形例的线状体8、9、10、11、12的截面形状为三角形。
图11A~图11C所示的线状体8、9、10的截面形状为等腰三角形。
图11A所示的线状体8的形成截面形状的等腰三角形的顶角θ为大致45°。图11B所示的线状体9的形成截面形状的等腰三角形的顶角θ为大致90°。图11C所示的线状体10的形成截面形状的等腰三角形的顶角θ为大致35°。图11D所示的线状体11的截面形状为直角等腰三角形。线状体11的上表面11D与表面11B所成的角度为直角。图11E所示的线状体12的截面形状为不等边三角形。
[线状体的第二变形例]
对第一实施方式的线状体3的第二变形例进行说明。
如图12A~图12D所示,第二变形例的线状体15、16、17、18的截面形状为四边形。
图12A所示的线状体15与第一实施方式的面状光学部件中使用的线状体3相同。图12B所示的线状体16的形成截面形状的四边形所有边均不平行。线状体16的上表面16D与水平面大致一致。图12C所示的线状体17的形成截面形状的四边形所有边均不平行。线状体17的上表面17D从光入射侧向光射出侧去、向下方倾斜。图12D所示的线状体18的截面形状为长方形。线状体18的上表面18D和下面18C与水平面大致一致。
[线状体的第三变形例]
对第一实施方式的线状体3的第三变形例进行说明。
如图13A、图13B所示,第三变形例的线状体21、22的截面形状为五边形。
[线状体的第四变形例]
对第一实施方式的线状体3的第四变形例进行说明。
如图14A、图14B所示,第四变形例的线状体25、26的截面形状的角部带弧形。图14A所示的线状体25的截面形状的三角形的三个角部带弧形。图14B所示的线状体26的截面形状的梯形的四个角部带弧形。
[线状体的第五变形例]
对第一实施方式的线状体3的第五变形例进行说明。
在第一实施方式中,作为反射面发挥作用的线状体3的下侧倾斜面3C为平坦面。与此相对,如图15A、图15B所示,第五变形例的线状体29、30的下侧倾斜面29C、30C包括朝向下侧凸起弯曲的弯曲面。图15A所示的线状体29的下侧倾斜面29C整个成为弯曲面。图15B所示的线状体30的下侧倾斜面30C的一部分为平坦面,其余为弯曲面。成为折射面的线状体29、30的表面29B、30B均为平坦面。如这些例子所示,线状体的反射面与折射面所成的角度根据反射面的位置连续地变化。
无论使用上述的第一~第五变形例的哪一线状体,均能够通过遍及多个线状体地使反射面或折射面的朝向一致,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一实施方式同样的效果。
[面状光学部件的第一变形例]
在第一实施方式的面状光学部件1中,多个线状体3的在长度方向上空出一定间隔的部位由纵线5捆扎。与此相对,第一~第四变形例的面状光学部件,以多个线状体为横线,由编入多个横线和多个纵线而形成的面状结构体构成。
在第一变形例的面状光学部件33,如图16所示那样,第一纵线5A以从上侧的线状体3向下侧的线状体3去,按每一个线状体3背面侧、表面侧、背面侧、表面侧、……交替地穿过的方式配置。与第一纵线5A相邻的第二纵线5B以从上侧的线状体3向下侧的线状体3去,按每一个线状体3表面侧、背面侧、表面侧、背面侧、……交替地穿过的方式配置。第一纵线5A与第二纵线5B大致平行地在纵方向上延伸。多个线状体3和多个第一纵线5A、第二纵线5B构成被称作平纹织物的纺织品那样的面状结构体。
[面状光学部件的第二变形例]
在第二变形例的面状光学部件34,如图17所示那样,第一纵线5A以从上侧的线状体3向下侧的线状体3去,按每一个线状体3背面侧、表面侧、背面侧、表面侧、……交替地穿过的方式配置。第一纵线5A相邻的第二纵线5B以从上侧的线状体3向下侧的线状体3去,按每一个线状体3表面侧、背面侧、表面侧、背面侧、……交替地穿过的方式配置。第一纵线5A与第二纵线5B在相邻的线状体3的间隙交扭一下。多个线状体3和多个第一纵线5A、第二纵线5B构成被称作纱罗织物的纺织品那样的面状结构体。在使用纱罗织物的情况下,固定线状体3的朝向的效果提高。另外,除上述的平纹织物、纱罗织物以外,还能够采用斜纹织物、缎纹织物等织法。
[面状光学部件的第三变形例]
在第一、第二变形例的面状光学部件33、34,纵线5以按每一个线状体3在背面侧和表面侧交替地穿过的方式配置。也可以代替该结构,纵线5以将多根线状体3作为一个单位,按每该单位在背面侧和表面侧交替地穿过的方式配置。
在第三变形例的面状光学部件35,如图18A、图18B所示那样,第一纵线5A以将三根线状体3作为一个单位,按每一个单位从上侧起背面侧、表面侧、……交替地穿过的方式配置。与第一纵线5A相邻的第二纵线5B以将三根线状体3作为一个单位,按每一个单位从上侧起表面侧、背面侧、……交替地穿过的方式配置。构成一个单位的三根线状体3在面状光学部件35的主面方向上排列。
[面状光学部件的第四变形例]
在第四变形例的面状光学部件36,如图19所示那样,第一纵线5A以将三根线状体3作为一个单位,按每一个单位从上侧起背面侧、表面侧、……交替地穿过的方式配置。虽然未图示,但是与第一纵线5A相邻的第二纵线5B以将三根线状体3作为一个单位,按每一个单位从上侧起表面侧、背面侧、……交替地穿过的方式配置。构成一个单位的三根线状体3组合成三角形状地配置。
在使用上述第一~第四变形例的任一面状光学部件33、34、35、36的情况下,均能够通过遍及多个线状体3地使反射面3C或折射面3A、3B的朝向一致,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一实施方式同样的效果。
在第一实施方式和第一~第四变形例,特别是线状体3为纤维状或者线状的形态,例如具有与纵线5相同程度的粗细的情况下,面状光学部件整体成为恰似布状的形态。在这种情况下,使用者能够将面状光学部件卷起或折叠等。
[第二实施方式]
以下,使用图20、图21对本发明的第二实施方式进行说明。
第二实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,线状体的结构与第一实施方式不同。
图20是将第二实施方式的面状光学部件的捆扎部放大观看时的立体图。图21是沿图20的A-A’线的截面图。
在图20、图21,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图20、图21所示,第二实施方式的面状光学部件41的线状体42在长度方向上空出间隔地在多个位置具有切口42K。切口42K从线状体42的表面42B和背面42A向内侧形成切口,从线状体42的下侧倾斜面42C和上侧倾斜面42D不形成切口。将切口42K以外的部分称为线状体42的第一部分42M,将设置有切口42K的部分称为线状体42的第二部分42N。线状体42具有截面的形状和尺寸相互不同的第一部分42M和第二部分42N。
在第二部分42N设置有切口42K,因此第二部分42N的表面与背面之间的尺寸比第一部分42M的表面与背面之间的尺寸小。由此,第二部分42N的截面形状为与第一部分42M的截面形状相比与表面和背面平行的方向的尺寸长的扁平梯形。
在令线状体42的与表面42B和背面42A平行方向的尺寸为W、令线状体42的与表面42B和背面42A垂直的方向的尺寸为L时,将W/L定义为线状体42的宽高比。令第一部分42M的与表面和背面平行方向的尺寸为W1,令第一部分42M的与表面和背面垂直的方向的尺寸为L1,令第二部分42N的与表面和背面平行方向的尺寸为W2,令第二部分42N的与表面和背面垂直的方向的尺寸为L2。如果按宽高比表现第一部分42M与第二部分42N的截面形状的差异,则第二部分42N的宽高比W2/L2比第一部分42M的宽高比W1/L1大。
第一部分42M和第二部分42N的线状体42的长度方向上的位置遍及全部线状体42地大致一致。第一纵线5A和第二纵线5B架设于多个线状体42的第二部分42N,将多个线状体42捆扎。即,线状体42中的第二部分42N作为用于架设第一纵线5A与第二纵线5B,将多根线状体42捆扎的捆扎部发挥作用。其它结构与第一实施方式相同。
根据第二实施方式的面状光学部件41,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一实施方式同样的效果。
特别是在第二实施方式的情况下,第一纵线5A和第二纵线5B架设于线状体42中的与第一部分42M相比宽高比大的第二部分42N。因此,第一纵线5A和第二纵线5B抑制线状体的旋转的效果比线状体不具有切口的第一实施方式大。由此,面状光学部件41的规定的配光分布比第一实施方式更可靠地被维持。进一步,第一纵线5A和第二纵线5B通过架设于第二部分42N而抑制线状体42N的长度方向的位置偏离。由此,还能够获得可防止线状体42的脱落的效果。
[线状体的第一变形例]
对第二实施方式的线状体42的第一变形例进行说明。
用于形成线状体的第二部分(捆扎部)的切口能够采用各种形状。
图22所示的线状体42是第二实施方式中使用的线状体。图23A是沿图22的A-A’线的截面图。这样,线状体42的第二部分42N的切口42K也可以是设置在表面42B侧、背面42A侧双方的截面形状为矩形的槽。或者,也可以如图23B所示那样,线状体44的第二部分44N的切口44K是设置在表面44B侧、背面44A侧双方的截面形状为圆弧状的槽。或者,也可以图23C所示那样,线状体45的第二部分45N的切口45K是仅设置在表面45B侧、背面45A侧的一侧的槽。
[线状体的第二变形例]
对第二实施方式的线状体42的第二变形例进行说明。
第二部分(捆扎部)相对于第一部分也可以为仅设置有切口的结构。
图24是表示第二变形例的线状体的立体图。图25A是沿图24的A-A’线的截面图。图25B是沿图24的B-B’线的截面图。
如图24所示,在第二变形例的线状体48,第二部分48N具有从线状体48的表面48B和背面48A向内侧进行切除而形成的切口48K和在与线状体48的表面48B和背面48A平行方向上向外侧伸出而形成的伸出部48H。通过使得第二部分48N具有伸出部48H,如图25B所示那样,第二部分48N的宽高比W2/L2与第一部分48M的宽高比W1/L1相比足够大。由此,防止线状体48的旋转的效果更大。
[线状体的第三变形例]
对第二实施方式的线状体42的第三变形例进行说明。
也可以不仅在线状体的第二部分设置切口,而且使第一部分变粗。
图26是表示第二变形例的线状体的立体图。图27A是图26的线状体的平面图。图27B、图27C是表示其它变形例的平面图。
如图27A所示,第三变形例的线状体50具有使图23A所示的第二实施方式的线状体42的第一部分42M变粗而形成的第一部分50M。
图27B所示的线状体51具有使图23B所示的第一变形例的线状体44的第一部分44M变粗而形成的第一部分51M。图27C所示的线状体52具有使图23C所示的第一变形例的线状体45的第一部分45M变粗而形成的第一部分52M。变粗的部分的形状也可以为矩形、圆形、三角形等任何形状。
[第三实施方式]
以下,使用图28对本发明的第三实施方式进行说明。
第三实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,线状体的结构与第一实施方式不同。
图28是表示第三实施方式的线状体的立体图。
在图28,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
在第二实施方式中,作为提高抑制线状体的旋转的效果的方法,采用在一根线状体的一部分设置有与第一部分相比宽高比高的第二部分、利用第二部分将多个线状体捆扎的结构。代替该结构,在第三实施方式中,如图28所示那样,使用将第一实施方式中使用的两根线状体3连结成一体的连结线状体55。连结部55L以从线状体3的倾斜面3C、3D向外侧突出的形态,在线状体3的长度方向上空出一定的间隔地设置。两根线状体3在相互平行地配置的状态通过连结部55L被连结。通过将两根线状体3连结而制作连结线状体55,连结线状体55的宽高比W/L变得比线状体3的宽高比W0/L0大。
使用多个这种连结线状体55,以所有连结线状体55的反射面3C的朝向大致一致、所有连结线状体的折射面3A、3B的朝向大致一致的方式利用纵线将多个连结线状体55捆扎。
根据第三实施方式的面状光学部件,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目,提高室内的明亮度的采光器的与第一~第二实施方式同样的效果。
特别是在第三实施方式的情况下,连结线状体55的宽高比比第一实施方式的线状体3的宽高比大。因此,抑制连结线状体55的旋转的效果比第一实施方式大。由此,与第一实施方式相比更可靠地维持面状光学部件的规定的配光分布。
[线状体的变形例]
对第三实施方式的线状体的变形例进行说明。
图29是表示变形例的线状体的立体图。
在第三实施方式的连结线状体55,连结部55L从线状体3的倾斜面3C、3D向外侧突出。代替该结构,变形例的连结线状体57的连结部57L由遍及多个线状体29的表面29B地配置的板体构成。在图29的例子中,通过遍及三根线状体29的表面29B地固定平坦连结部57L来连结三根线状体29。在这种情况下,连结线状体57的宽高比也比连结前的线状体29的宽高比大。由此,能够获得与第三实施方式相同的效果。
[第四实施方式]
以下,使用图30、图31对本发明的第四实施方式进行说明。
第四实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,线状体的结构与第一实施方式不同。
图30是表示第四实施方式的面状光学部件的立体图。图31是表示在面状光学部件的光的反射的情形的图。
在图30、图31,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
第一实施方式的面状光学部件1仅由一种线状体3构成。与此相对,如图30所示,第四实施方式的面状光学部件60由截面形状不同的两种线状体3、8构成。面状光学部件60包括截面形状为梯形(四边形)的线状体3和截面形状为三角形的线状体8。在第四实施方式中,为了简洁地进行说明,将截面形状为四边形的线状体3称为第一线状体3,将截面形状为三角形的线状体8称为第二线状体8。三根第一线状体3相互平行地配置而构成的第一单元61和三根第二线状体8相互平行地配置而构成的第二单元62交替地配置。
如图31所示,全部线状体3、8均以光射出侧的表面3B、8B在大致同一平面排列的方式朝向一致地配置。构成第一单元61的三根第一线状体3的反射面3C的朝向大致一致。同样,构成第二单元62的三根第二线状体8的反射面8C的朝向大致一致。由于第一线状体3与第二线状体8截面形状不同,所以在第一线状体3与第二线状体8之间,反射面3C、8C的朝向不一致,朝向不同的方向。即,面状光学部件也可以全部线状体的反射面3C、8C的朝向不一定大致一致,全部线状体的折射面的朝向不一定大致一致。也可以多个线状体中的一部分线状体的反射面的朝向大致一致,一部分线状体的折射面的朝向大致一致。
作为第一线状体3的反射面的下侧倾斜面3C与水平面所成的角度θ1,比作为第二线状体8的反射面的下侧倾斜面8C与水平面所成的角度θ2小。因此,即使光相对于第一线状体和第二线状体以相同角度入射,在第一线状体3的下侧倾斜面3C反射后的光L1与在第二线状体8的下侧倾斜面8C反射后的光L2行进方向也不同。在第一线状体3的下侧倾斜面3C反射后的光L1的行进方向与水平面所成的角度α1比在第二线状体8的下侧倾斜面8C反射后的光L2的行进方向与水平面所成的角度α2大。因此,在将面状光学部件60设置于室内的窗户边的情况下,从第一线状体3射出的光L1例如到达靠近顶棚的窗户一侧的区域。另一方面,从第二线状体8射出的光L2例如到达远离顶棚的窗户一侧的区域。
根据第四实施方式的面状光学部件60,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一~第三实施方式同样的效果。
特别是在第四实施方式中,面状光学部件60包括截面形状不同的第一线状体3和第二线状体8。因此,能够使从线状体3、8射出的光L1、L2的行进方向不同、使室内的照度分布均匀。面状光学部件60例如包括用于照射面状光学部件60的设置位置的正上方附近的部位和照射从面状光学部件的设置位置的正上方离开处的部位。由此,面状光学部件60能够减轻配光分布的不均。
太阳的位置在一天中根据时间的不同而变化,即使在相同日时也根据季节变化。与此相对,根据第四实施方式,通过将使用的线状体的种类、重复单位、配置等最优化,能够实现不依赖于太阳的位置的变化地常时获得所期望的配光分布的面状光学部件。
[面状光学部件的变形例]
对第四实施方式的面状光学部件的变形例进行说明。
图32是表示变形例的面状光学部件的立体图。
在第四实施方式的面状光学部件60,第一线状体3与第二线状体8按多个单位交替地配置。代替该结构,在变形例的面状光学部件64,第一线状体3与第二线状体8按每一根交替地配置。在该结构中,如果仅观看第一线状体3,也遍及全部第一线状体3地、反射面和折射面的朝向大致一致。如果仅观看第二线状体8,也遍及全部第二线状体8地、反射面和折射面的朝向大致一致。在变形例的面状光学部件64也能够获得与第四实施方式同样的效果。
在第四实施方式中,列举了混有截面形状为梯形的第一线状体3、截面形状为三角形的第二线状体8的两种的线状体的面状光学部件的离子。但是,混有的线状体并不一定限定为两种,也可以为三种以上。在混有不同的线状体的情况下,对线状体的切口的有无或形状、与纵线的织法等也可以根据线状体适当地将不同的方式组合。
[第五实施方式]
以下,使用图33、图34对本发明的第五实施方式进行说明。
第五实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的方式与第一实施方式不同。
图33是表示第五实施方式的面状光学部件的立体图。图34是沿图33的A-A’线的截面图。
在图33、图34,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图33、图34所示,在第五实施方式的面状光学部件67,使用与第一实施方式相同的截面形状为梯形的线状体68。在线状体68设置有在与表面68B和背面68A平行方向上贯通的孔68H。孔68H在线状体68的长度方向上空出间隔K地设置有多个。孔68H在多个线状体68的长度方向上的相同位置一致地设置。纵线5以插通于多个线状体68的孔68H的状态将多个线状体68捆扎。通过纵线5在多个线状体68的孔68H插通,多个线状体68的反射面68C的朝向大致一致,多个线状体68的折射面68A、68B的朝向大致一致。
线状体68的孔68H的内径与纵线5的外径相比稍大,在孔68H的内壁与纵线5之间存在微小间隙。因此,严密地说,线状体68在间隙的范围内仅旋转微小角度,该角度在允许范围内。
根据第五实施方式的面状光学部件67,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一~第四实施方式同样的效果。此外,通过使得纵线5插通于多个线状体68的孔68H,能够抑制线状体68的旋转与长度方向的位置偏离。
[面状光学部件的变形例]
对第五实施方式的面状光学部件的变形例进行说明。
图35A是变形例的面状光学部件的立体图。图35B是变形例的面状光学部件的侧面图。
如图35A、图35B所示,变形例的面状光学部件70在相邻的线状体68之间配置有圆环状的间隔件71。纵线5在相邻的线状体68之间的空间插通于间隔件71。间隔件71的上端71T和下端71B被斜切成与上侧的线状体68的下侧倾斜面68C和下侧的线状体68的上侧倾斜面68D的角度一致。
具体而言,在令线状体68的表面68B与下侧倾斜面68C所成的角度为θ1、令间隔件71的侧面71S与上端71T所成的角度为θ2时,设定为θ2=180°-θ1。由此,间隔件71的上端71T和下端71B,与上侧的线状体68的下侧倾斜面68C和下侧的线状体68的上侧倾斜面68D没有间隙地接触。在变形例的面状光学部件70也能够获得与第五实施方式同样的效果。进一步,通过将两端斜切而得到的间隔件71插入到相邻的线状体68之间,还能够防止孔68H的内壁与纵线5之间的间隙引起的线状体68微小的旋转。
[第六实施方式]
以下,使用图36、图37对本发明的第六实施方式进行说明。
第六实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,在具备两层面状结构体方面与第一实施方式不同。
图36是表示第六实施方式的面状光学部件的平面图。图37是沿图36的A-A’线的截面图。
在图36、图37,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图37所示,第六实施方式的面状光学部件74由两层面状结构体75、76构成。两层面状结构体75、76以各面状结构体75、76的主面彼此相对的方式空出间隔地配置。面状结构体75、76为相同的结构,包括多根线状体3和多根纵线5A、5B。多根线状体3在水平方向上相互大致平行地排列。多根纵线5A、5B在与多个线状体3大致正交的方向、即铅垂方向上延伸。如图36所示,面状结构体75、76具有多根线状体3与多根纵线5A、5B通过平纹编织编成的结构。
如图37所示,两个面状结构体75、76中使用的纵线5A、5B在特定处交替。即,当在上下方向上看时,构成表层侧的面状结构体76的纵线5A在特定处向背面侧引出,构成里层侧的面状结构体75。相反,构成里层侧的面状结构体75的纵线5B在特定处向表面侧引出,构成表层侧的面状结构体76。
根据第六实施方式的面状光学部件74,获得能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器的与第一~第五实施方式同样的效果。
特别是在第六实施方式的情况下,由于面状光学部件74由两层面状结构体75、76构成,因此例如产生从里层侧的面状结构体75的线状体3的间隙透过的光射入表层侧的面状结构体76的线状体3的情况。因此,即使在相邻的线状体3的间隙宽的情况下,光从间隙透过的情况也少,室内的使用者几乎不会感到眩目。进一步,由于纵线5A、5B在表里交替,例如只要改变线的颜色等,就能够提高设计的自由度。
[面状光学部件的第一变形例]
对第六实施方式的面状光学部件的第一变形例进行说明。
图38A是第一变形例的面状光学部件的平面图。图38B是沿图38A的B-B’线的截面图。
如图38A、图38B所示,第一变形例的面状光学部件79与第六实施方式同样为两层结构,但是包含多个线状体3的面状结构体76仅为表层侧,里层侧为织布80。即,里层侧代替线状体3在水平方向上也配置有普通的线81,以由横线81和纵线5A、5B构成的织布80构成。在这种情况下,用于织布80配置在面状结构体76的光入射侧,所以优选织得疏松,以使光进入。在第一变形例的面状光学部件79也能够获得与第六实施方式相同的效果。
[面状光学部件的第二变形例]
对第六实施方式的面状光学部件的第二变形例进行说明。
图39A是第二变形例的面状光学部件的平面图。图39B是沿图39A的B-B’线的截面图。
如图39A、图39B所示,第二变形例的面状光学部件82与第六实施方式相同,两个面状结构体83、84中使用的纵线5A、5B在特定处交替。进一步,在表层侧的面状结构体84,在纵线5A、5B的交叉处的上侧配置有具有遮光性的多个横线85,在纵线5A、5B的交叉处的下侧配置有多个线状体3。相反,在里层侧的面状结构体83,在纵线5A、5B的交叉处的上侧配置有多个线状体3,在纵线5A、5B的交叉处的下侧配置有具有遮光性的多个横线85。
在第二变形例的面状光学部件82也能够获得与第六实施方式相同的效果。进一步,在第二变形例的情况下,例如令表层侧的面状结构体84的横线85的部分致密,令里层侧的面状结构体83的横线85的部分疏松。这样,从里层侧的面状结构体83的线状体3通过的光L1被表层侧的面状结构体84的横线85的部分遮挡。另一方面,从里层侧的面状结构体83的横线85的部分的间隙通过的光L2在表层侧的面状结构体84的线状体3透射。由此,能够实现被赋予明亮度根据面内的位置不同的对比度的面状光学部件。
[第七实施方式]
以下,使用图40A和图40B对本发明的第七实施方式进行说明。
在第七实施方式中,列举具备第一~第六实施方式的面状光学部件的采光器的例子。
图40A、图40B是表示第七实施方式的面状光学部件的立体图,图40A表示采光状态,图40B表示收纳状态。
在图40A、图40B,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图40A、图40B所示,第七实施方式的采光器88包括第一~第六实施方式的面状光学部件89;支承面状光学部件89的支承部件90;和以能够取出放入的方式卷取面状光学部件89的卷取机构91。采光器88例如设置在窗户边,通过面状光学部件89将太阳光引入室内。
支承部件90例如由布、不透明性的光学部件、对面状结构体的线状体实施着色后的部件等构成,一部分成为光透射部。光透射部既可以为在布、不透明性的光学部件、面状结构体的线状体实施着色后的部件等开口而形成的开口部,也可以为开口部被光透射性的部件覆盖而形成的部分。面状光学部件89与支承部件90的光透射部一致地配置。卷取机构91优选为从图40B所示的收纳状态将面状光学部件89与支承部件90一起拉出时,能够在任意的位置停止的结构。卷取机构91为例如滚屏中使用的结构。作为不透明性的光学部件,具体而言,例如能够列举磨砂玻璃那样的具有光散射性、遮光性的光学部件。此外,除了在面状结构体的线状体实施着色后的部件以外,还可以为使面状结构体的线状体具有光散射性、遮光性的部件。
这些着色、具有光散射性、遮光性的部件也并不一定为与面状结构体的线状体相同的机构。此外,在难以卷取由这些部件构成的支承部件的情况下,也可以采用折叠等结构,并不一定为能够卷取的结构。
根据第七实施方式的采光器88,通过使用第一~第六实施方式的面状光学部件89,能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器。此外,由于能够切换采光状态和收纳状态,因此例如能够设置在重视景观的场所,在观看景观时令采光器88为收纳状态等,能够随机应变地使用。
[采光器的第一变形例]
对第七实施方式的采光器的第一变形例进行说明。
图41是第一变形例的采光器的立体图。
如图41所示,第一变形例的采光器94的采光面在上下方向被分割为两部分,在上半部分和下半部分配置有种类不同的面状光学部件95、96。上侧的面状光学部件95例如由截面形状为梯形的线状体3构成。下侧的面状光学部件96例如由截面形状为三角形的线状体8构成。
构成各面状光学部件95、96的线状体的种类并不限定于此,能够进行适当变更。也可以在上半部分和下半部分配置相同种类的面状光学部件。不过,在配置有不同种类的面状光学部件的情况下,与图30示的第四实施方式的面状光学部件60一样能够获得能够减轻配光分布的不均、使室内的照度分布更均匀的效果。
如果准备配光分布不同的多个面状光学部件并使它们为能够交换的结构,则使用者每次都能够与根据季节的太阳高度的变动、根据周日运动的太阳光的入射角度的变动相应地选择恰当的面状光学部件。由此,能够实现可常时获得所期望的配光分布的采光器。
[采光器的第二变形例]
对第七实施方式的采光器的第二变形例进行说明。
图42是第二变形例的采光器的立体图。
如图42所示,第二变形例的采光器99的采光面在水平方向上被分割为两部分,在左半部分和右半部分配置有种类不同的面状光学部件100、101。左侧的面状光学部件100例如由截面形状为梯形的线状体3构成。右侧的面状光学部件101例如由截面形状为三角形的线状体8构成。在第二变形例的采光器99也能够获得与第一变形例的采光器同样的效果。
[第八实施方式]
以下,使用图43A和图43B对本发明的第八实施方式进行说明。
图43A、图43B是表示第八实施方式的面状光学部件的立体图,图43A表示采光状态,图43B表示收纳状态。
如图43A、图43B所示,第八实施方式的采光器104包括第一~第六实施方式的面状光学部件105、面状光学部件105支承的支承部件106和将面状光学部件105以能够取出放入的方式折叠收纳的收纳机构107。采光器104例如设置在窗户边,通过面状光学部件105使太阳光进入室内。收纳机构107沿包括窗户的上边安装的棒状的轨道108和在内部插通轨道108的多个环109。
在本实施方式的情况下,面状光学部件105的多个线状体3呈直径为例如几十μm~几百μm那样细、具有可挠性、与纵线5组合成的整体为布状地形成。支承部件106例如是由布形成的框部分。由此,能够进行面状光学部件105的折叠。不过,多个线状体3的反射面和折射面的朝向大致一致这方面与第一~第七实施方式相同。多个环109空出一定的间隔地沿支承部件106的上边安装。第八实施方式的采光器104例如能够与窗帘一样地安装。
根据第八实施方式的采光器104,通过使用第一~第六实施方式的面状光学部件,能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器。此外,由于能够切换采光状态和收纳状态,因此例如能够设置在重视景观的场所,在观看景观时令采光器104为收纳状态等。能够随机应变地使用。
[采光器的第一变形例]
对第八实施方式的采光器的第一变形例进行说明。
图44是第一变形例的采光器的立体图。
如图44所示,在第一变形例的采光器112,第八实施方式的采光器的面状光学部件105配置在成为支承部件113的布的上部。例如如果布具有使用遮光窗帘那样的遮光功能,则仅射入采光器112的上部的光从面状光学部件105透射。因此,能够实现可使得室内的使用者几乎不感到眩目、提高室内的明亮度的采光器。在这种情况下,支承部件113设置在与面状光学部件105的主面相同的面内,作为对从外部入射的光的量进行调整的调光部件发挥作用。此外,通过将面状光学部件105设置在视线的高度以上的位置,能够确保隐私性并进行采光。
[第九实施方式]
以下,使用图45、图46对本发明的第九实施方式进行说明。
图45是表示第九实施方式的采光器的立体图。图46是采光器的侧面图。
在图45、图46,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图45所示,第九实施方式的采光器116包括图40A和图40B示的第七实施方式的采光器88和遮光滚屏117。从使用者看来采光器88配置在背面侧,遮光滚屏117配置在表面侧。采光器88和遮光滚屏117的引出长度能够分别调节。另外,遮光滚屏117的具体的形态例如也可以为遮光布、花边布、帘子。
如图46所示,采光器88使从窗户射入室内的太阳光L0中一部分的光L1上升至水平面的上侧,对顶棚和墙壁进行照明。但是,根据太阳高度,存在向水平面的下侧行进的光L2。存在向水平面的下侧行进的光L2进入室内的使用者的视野、使用者感到眩目的情况。根据第九实施方式的采光器116,由于采光器88和遮光滚屏117组合使用,所以一天中向水平面的下侧行进的光L2多,能够在室内令人眩目的时间将遮光滚屏117拉下、在此以外的时间将遮光滚屏117拉起等,适当地进行调节。在这种情况下,遮光滚屏117设置在与采光器88的面状光学部件的主面重叠的方向上,作为对从面状光学部件射入的光的量进行调整的调光部件发挥作用。
[采光器的第一变形例]
对第九实施方式的采光器的第一变形例进行说明。
图47是表示第一变形例的采光器的立体图。图48是采光器的侧面图。
在图47、图48,对与第一实施方式使用的图面相同的构成要素标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图47所示,第一变形例的采光器120包括图40A和图40B示的第七实施方式的采光器88和百叶窗121。从使用者看来采光器88配置在背面侧,百叶窗121配置在表面侧。采光器88和百叶窗121的引出长度能够分别调节。百叶窗121包括多个板条122。多个板条122的相对于水平面的角度能够调整。
如图48所示,根据太阳高度存在从采光器88透射而向水平面的下侧行进的光L2。这样的向下侧行进的光L2被百叶窗121的板条122遮挡即可。在百叶窗121的情况下,与遮光滚屏不同,从采光器88透射向水平面的上侧行进的光L1能够无遮挡地利用遮光。即,能够利用百叶窗121仅遮挡眩目的光。在这种情况下,百叶窗121设置在与采光器88的面状光学部件的主面重叠的方向上,作为对从面状光学部件射入的光的量进行调整的调光部件发挥作用。
另外,本发明的技术范围并不限定于上述实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
例如在上述实施方式中,作为捆扎多个线状体的捆扎部件使用线状的部件,也可以代替该结构,例如图49所示那样使用带状的部件。图49所示的面状光学部件124作为捆扎部件使用在一个面涂敷有粘接剂的胶带125,多个线状体3的端部以被胶带125夹入的形态固定。
在这种情况下,也能够使多个线状体的反射面和折射面的朝向一致,能够获得与上述实施方式相同的效果。此外,构成面状光学部件和采光器的各部件的形状、数量、配置等能够适当地进行变更。
[第十实施方式]
以下,使用图50~图51对本发明的第十实施方式进行说明。
第十实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图50是表示第十实施方式的面状光学部件的概略结构的正面图。图51是沿图50的A-A’线的截面图。
如图50和图51所示,在第十实施方式的面状光学部件130,使用与第一实施方式同样的截面形状为梯形的线状体3。面状光学部件130由一层面状结构体132构成。构成面状光学部件130的面状结构体132包括多根线状体3和将线状体3彼此捆扎的多个捆扎部件134。多根捆扎部件134在与多个线状体3大致正交的方向、即铅垂方向上延伸。
捆扎部件134由透光性材料构成。作为透光性材料,例如使用聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合成树脂(ABS树脂)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚四氟乙烯(氟树脂)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、氯乙烯等透明树脂材料或者玻璃等透明无机化合物和上述材料的混合物等。由此,入射光在捆扎部件134不被遮挡,从该捆扎部件134透射而向线状体3入射。
捆扎部件134并不必须为无色,也可以被着色。例如,只要透射率>0%就能够获得充分的效果。如果捆扎部件134被着色则能够赋予设计性。
捆扎部件134的整体形状既可以为类似于纤维、线、丝等的长形部件,也可以为具有柔软性的类似于带状或棒状等的长形部件。
如图50所示,捆扎部件134沿线状体3的长边方向排列有多个。多个捆扎部件134中,第一捆扎部件134A如图51所示那样以通过任意的线状体3的表面3B侧、并通过与该线状体3在上下方向(z方向)上相邻的线状体3的背面3A侧的方式,交替地通过多根线状体3的表面3B侧和背面3A侧。
另一方面,第一捆扎部件134A与相邻的第二捆扎部件134B如图50所示那样以通过与第一捆扎部件134A不同的方向(线状体3的背面3A侧)、并通过与该线状体3在上下方向上(z方向)相邻的线状体3的表面3B侧的方式,与第一捆扎部件134A相反地交替地通过多根线状体3的背面3A侧和表面3B侧。
捆扎部件134的短边方向(x方向)的宽度W1为与线状体3的短边方向(z方向)的最大宽度W或其以上的尺寸。捆扎部件134的厚度t为能够获得可在厚度方向上容易变形的柔软性的尺寸。在上下方向上相邻的线状体3彼此的配置间隔由捆扎部件134的厚度规定。
如图51所示,本实施方式为如下结构:具有透光性的多个捆扎部件134配置成向线状体3的延伸方向几乎没有间隙,将向上下方向排列的多个线状体3捆扎。通过使用具有光透射性的捆扎部件134,即使将它们配置成向线状体3的长边方向大量地排列,也会透射捆扎部件134而向线状体3入射。
具体而言,入射到面状光学部件130的光中的、入射到在线状体3的光入射侧部分地存在的捆扎部件134的一部分的光,从该捆扎部件134透射而向线状体3入射。经过捆扎部件134入射到线状体3的光在该线状体3被折射而成为朝向上方(室内的顶棚)的光射出。
另一方面,入射光中直接射入线状体3(露出的表面3A)的光在该线状体3被折射之后,从在其光射出侧部分地存在的捆扎部件134透射而向上方(室内的顶棚)射去。这样,光在具有透光性的捆扎部件134不被遮挡地直接射出,因此,与使用不具有光透射性的捆扎部件的结构相比,能够提高采光效率。
如以下那样表示本实施方式的面状光学部件130的采光效率。
(采光效率)≈(线状体3的采光效率)×(捆扎部件134的采光效率)
因此,捆扎部件134的光透射率越高,面状光学部件130的采光效率就越高。另外,实际上在上下方向上排列的线状体3彼此之间的间隙的透射率也产生影响。关于这一点在之后进行详细说明。
[捆扎部件的第一变形例]
使用图52A、图52B和图53A、图53B对第十实施方式的捆扎部件的第一变形例进行说明。
图52A是具备第一变形例的捆扎部件的面状光学部件的正面图,图52B是沿图52A的B-B’线的截面图。图53A、图53B是表示作为第一变形例的捆扎部件的光学特性的图。
如图52A和图52B所示,第一变形例的捆扎部件135由具有光透射性的多个长形部件135a的集合体构成。捆扎部件135从其结构被赋予光散射特性。具体而言,如图53A、图53B所示那样成为在构成捆扎部件135的各长形部件135a产生界面反射的结构。射入捆扎部件135的光在各长形部件135a的界面被反射而成为强的散射光。
本变形例的捆扎部件135除了如上述那样具有光透射性以外还具有光散射性。因此,能够消除室内的明暗差而获得均匀的明亮的环境,因此能够期待节电效果。
此外,由于不需要另外追加具有光散射特性的部件,所以能够实现低成本并且面状光学部件130’的结构简单。
另外,长形部件135a的数量为能够赋予室内的人不感觉眩目的程度的散射性的数量,为不使作为面状光学部件130’的采光效率大幅降低的程度。此外,在使用捻纱作为捆扎部件135的情况下,采用与已有的捻纱相比减少单纤维的根数的结构。此时,为了确保强度,优选将单纤维的粗细等进行适当变更。对线状部件(单纤维)的量和捻合状态适当调整来对从面状光学部件130’射出的光的散射性进行控制。
以下,对样板间的一个例子进行说明。
图54是表示样板间1000的一个例子的图。样板间1000例如是设想面状光学部件1001的在办公室中的使用的样板。在图54图示设置有面状光学部件1001的窗户1002、房间1003、顶棚1003a、地面1003c、坐在椅子上的人1004、站在地面1003c的人1005。
面状光学部件1001设置在窗户1002的室内侧的上部。
在样板间1000,设想人眼的位置离地面1003c例如0.8m~1.8m。站在地面1003c的人1005的眼的高度Ha例如为1.8m。坐在椅子上的人1004的眼的高度Hb例如为0.8m。根据这些眼的高度Ha、Hb设想人眼的位置的范围。
面状光学部件1001具有使外光L向顶棚1003a行进的功能。
向顶棚1003a行进的光L’在顶棚1003a反射而照射室内,代替照明。但是,实际上从面状光学部件1001通过后的光L’并不仅向顶棚1003a行进,而且还向地面1003c行进。图54中的以虚线围成的区域表示利用面状光学部件1001照射的室内的照射区域K。
这样,在从面状光学部件1001通过的光L’中,除了射向顶棚1003a的光以外,还存在射向室内的人1004、1005的眼的位置的光。这样的光成为使室内的人1004、1005感到眩目的眩光。在样板间1000,令使室内的人1004、1005感到眩目的区域为眩光区域(省略图示)。眩光区域的范围根据人的活动区域和人眼的位置规定。眩光区域例如为从地面1003c起0.8m~1.8m的区域。
特别是在从面状光学部件1001射出的光的散射强度过强的情况下,如图54所示那样,在顶棚1003a以外的部分也被照射光,室内的人1004、1005会感到非常眩目。此外,节能效果也小。
另一方面,在从面状光学部件1001射出的光的散射强度过弱的情况下,如从图55A、图55B所示的照射区域K能够明白的那样,从面状光学部件1001射出的光会集中在顶棚1003a的一部分(靠近窗户1002的顶棚1003a),成为整个顶棚1003a被照射。即,从面状光学部件1001射出的射出光的照向顶棚1003a的区域窄,能够将室内的照明熄灭的区域有限。此外,在该照射区域附近过于明亮,与室内的深处的明暗差大。因此,在室内的深处需要使室内的照明点亮,节能效果小。
另外,面状光学部件1001为历来已有的面状光学部件。
图56A、图56B是作为面状光学部件1001具备作为第十实施方式的变形例的面状光学部件130’的样板间1000。如图56A、图56B所示的照射区域K那样,在面状光学部件130’散射射出的射出光照射室内的整个顶棚1003a。即,由于从面状光学部件130’射出的光为散射光,所以射向顶棚1003a的光的强度得到缓和,室内的人1004、1005不感到眩目。此外,能够将射向窗户附近的顶棚1003a的光向与窗户边相比光量少的室内的深处分配。由此,成为室内的明亮度大致均匀的环境。
这样,能够降低通过窗户1002射入房间1003的光L中眩光和射向窗户附近的顶棚1003a的光的亮度,并且相对提高射向房间1003的深处的顶棚1003a的光的亮度。此外,能够不使房间1003里的人1004、1005感到眩目低将射向顶棚1003a的光L引导至房间1003的深处。在顶棚1003a反射后的光L’代替照明光大范围地照亮房间1003。因此,能够将位于室内的深处的房间1003的照明设备熄灭,能够期待节约房间1003的照明设备白天消耗的能量的节能效果。
[第十一实施方式]
以下,使用图57~图60B对本发明的第十一实施方式进行说明。
第十一实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图57是表示面状光学部件的捆扎部件的配置密度低的情形的正面图。
图58A是沿图57的A-A’线的截面图。图58B是沿图57的B-B’线的截面图。
在图57所示的面状光学部件139,多个捆扎部件134在线状体3的延伸方向上空出规定间隔地配置。即,在平面视图中捆扎部件134与线状体3重叠的第一区域W1,入射光通过捆扎部件134和线状体3双方(图58A)。但是,在仅为线状体3、与捆扎部件134不重叠的第二区域W2,入射光仅透射线状体3,不透射捆扎部件134(图58B)。因此,根据太阳高度,存在从线状体3透射的光大多成为眩光的情况。
如图58A所示,面状光学部件139中,在第一区域W1入射光被捆扎部件134散射。因此,入射光在面状光学部件139扩散而向室内射出。
另一方面,如图58B所示,在第二区域W2入射光仅透射线状体3,光并不散射。因此,从线状体3射出的几乎所有光都向相同方向行进,与经捆扎部件134透射的光相比照度高。因此,根据太阳高度存在从面状光学部件139射出的光对室内的人而言成为眩目的光的情况。
为了防止这种情况的发生,采用使得所有入射光均透射捆扎部件134的结构即可。即,优选使多个捆扎部件134的间距窄,以提高多个捆扎部件134的配置密度的结构。
图59是表示第十一实施方式的面状光学部件140的概略结构的正面图。图60A是沿图59的A-A’线的截面图,图60B是沿图59的B-B’线的截面图。
如图59所示,第十一实施方式的面状光学部件140以多个捆扎部件134在线状体3的延伸方向相互接近的状态配置。多个捆扎部件134处于以相互平行的状态延伸、各自的延伸方向的至少一部分、此处为几乎整个长度方向与相邻的捆扎部件134接触的状态。
这样,通过采用使多个捆扎部件134的间距紧凑、不存在相互间距离的结构,射入面状光学部件140的几乎所有光在捆扎部件134被散射。由此,从面状光学部件140射出的光与混有仅从线状体3透射的光的、从上述面状光学部件139(图57)射出的光相比成为亮度被缓和了的光,对室内的人而言不眩目,能够获得整个室内明亮度均匀的环境。
[第十二实施方式]
以下,使用图61A、图61B和图62A、图62B对本发明的第十二实施方式进行说明。
第十二实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图61A是第十二实施方式的面状光学部件的正面图,图61B是沿图61A的A-A’线的截面图。图62A、图62B分别是与沿图61A的A-A’线的截面图对应的图,图62A是表示捆扎部件比线状部件粗(厚)的情况下的形态的图,图62B是表示捆扎部件比线状部件细(薄)的情况下的形态的图。
如图61A、图61B所示,本实施方式的面状光学部件150的在上下方向(z方向)上排列的线状体3彼此之间的间隙w依赖于捆扎部件134的粗细(厚度)。即,如果捆扎部件134粗(厚)则线状体3间的间隙w大,如果捆扎部件134细(薄)则线状体3间的间隙w小。
此处,在上下方向上相邻的线状体3彼此之间的间隙w不发挥线状体3那样的采光功能。因此,如图62A所示,在使用粗的(厚的)捆扎部件136的情况下,由于线状体3间的间隙w大,从间隙w通过的光多,采光效率差。此外,如图62B所示,在使用细的(薄的)捆扎部件137的情况下,线状体3间的间隙w小,所以从线状体3透射的光多,采光效率高。
在本实施方式中,如图61B和图62B所示,捆扎部件134的粗细(厚度)为与线状体3的短边方向最大宽度w1相同或其以下即可。在捆扎部件134的粗细(厚度)与线状体3的短边方向最大幅w1相等的情况下,大概发挥线状体3的采光功能的50%。
[第十三实施方式]
以下,使用图63A~图64、图67对本发明的第十三实施方式进行说明。
第十三实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图63A是表示第十三实施方式的面状光学部件160的概略结构的正面图,图63B是沿图63A和图64的A-A’线的截面图。图67表示沿图63A的B-B’线的截面图。图64是表示第十三实施方式中的捆扎部件的部分放大图。
如图63A和图64所示,本实施方式的面状光学部件160的捆扎部件161是由高分子物质构成的具有透光性有的长形部件。作为捆扎部件161,能够列举搓捻的单纤维和蚕丝等。如图63B所示,捆扎部件161的与长度方向正交的截面形状在未施加张力的状态呈大致圆形。
此处,对与本实施方式的比较例进行说明。
图65A、图65B是表示将大量线状部件搓合成一根(复丝)的捆扎部件的结构的图,图65A表示外观,图65B是沿图65A的A-A’线的截面图。图66是表示具备由合股丝构成的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图65A、图65B所示的捆扎部件162是将大量线状部件162a搓合成一根(复丝)构成的捆扎部件。作为线状部件162a,能够列举单纤维。在具备这样的捆扎部件162的面状光学部件163,如图66所示那样,入射光在捆扎部件162的大量线状部件162a的每个界面重复折射而成为散射光被射出。从大量线状部件162a透射后的光由于散射过强而成为发白的光,对室内的人而言成为眩目的光。此外,在线状体3,由于从捆扎部件162射出的散射光射入,所以线状体3的采光效率大幅降低。
与此相对,本实施方式的面状光学部件160如图67所示那样使用由一根线状部件构成的捆扎部件161,其中,该由高分子物质构成,所以能够将与空气的界面限制为最小限度。由此,入射光在捆扎部件161折射的次数大幅减少,能够抑制捆扎部件161射出的光的散射。因此,线状体3的采光效率不会大幅降低,能够使入射光向室内的顶棚射出。这样,能够实现白天的节能效果的改善。
[捆扎部件的第一变形例]
使用图68A~图68C对第十三实施方式的捆扎部件的第一变形例进行说明。
上述的捆扎部件161是长边方向的截面形状呈圆形的捆扎部件。但是,作为捆扎部件的截面形状并不限定于此。例如,也可以为以下所示那样的形态。
图68A~图68C是表示第一变形例的捆扎部件的截面形状的变化的图。
如图68A所示,也可以为与长边方向交叉的截面形状形成为半圆状的捆扎部件164。各捆扎部件164以使其平面164A与线状体3的表面3B或背面3A相对的状态捆扎各线状体3。平面164A的长度相当于直径(长轴),捆扎部件164的厚度尺寸相当于半径(短轴)。
如图68B所示,也可以为与长边方向交叉的截面形状形成为椭圆状的捆扎部件165。各捆扎部件165以其截面视图中的长轴方向沿着线状体3的长边方向的状态捆扎各线状体3。
如图68C所示,也可以为与长边方向交叉的截面形状形成为矩形状的捆扎部件166。各捆扎部件166以其截面视图中的长边(长轴)方向沿着线状体3的长边方向的状态,即,使长边166A与线状体3的表面3B或背面3A相对的状态捆扎各线状体3。
这样,通过形成截面形状的宽高比大于1的捆扎部件,与线状体3的接触面积大。通过采用这样的形状,能够稳定地支承线状体3。此外,由于根据捆扎部件的截面形状、光的散射程度也发生变化,所以也可以根据从设置的窗户入射的光量等选择形状。
[捆扎部件的第二变形例]
使用图69A、图69B对第十三实施方式的捆扎部件的第二变形例进行说明。图69A是表示第二变形例的捆扎部件的外观的立体图,图69B是沿图69A的A-A’线的截面图。
图69A、图69B所示的捆扎部件167具有截面形状呈圆形的多个区域167R,整体形成为带状。此外为具备三个区域167R的结构,也可以为具有两个区域167R或者具有四个以上区域167R的结构。优选各区域167R的面积和形状彼此相等。
捆扎部件167由各区域167R成为一体的单一的高分子物质。或者也可以将具有一个区域167R的线状部件在一个方向上排列多个并相互粘接而构成为一体。在这种情况下,以能够承受多个线状体3的捆扎引起的拉伸强度的粘接强度构成。
这样,通过使捆扎部件167的截面形状的宽高比进一步加大,相对于线状体3的接触面积变宽,能够更稳定地支承线状体3。
捆扎部件167的截面视图中的各区域167R的形状并不限定于上述的圆形。例如,也可以如图70A~图70C所示那样为半圆形、楕圆形、矩形中的任一形状。如上所述,构成捆扎部件167的区域167R的数量能够任意地设定。
[第十四实施方式]
以下,使用图71A和图71B对本发明的第十四实施方式进行说明。
第十四实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图71A是表示第十四实施方式的捆扎部件的截面形状的图,图71B是表示使用图71A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
如图71A、图71B所示,本实施方式的捆扎部件171由具有透光性有的多个线状部件171a构成,整体呈扁平状。多个线状部件171a以向线状体3的长度方向扩展的方式存在,与在中心容易集合大量线状部件171a的捻纱那样的结构不同。在与捆扎部件171的长度方向交叉的截面视图中,优选向短边方向(线状体3的与长度方向交叉的方向)层叠的线状部件171a的数量少,优选至多三个左右。优选各线状部件171a相互通过未图示的粘接剂等固定。或者,也可以作为辅助部件使用薄膜在其一面侧或两面呈扁平状排列并固定多个线状部件171a。
如在之前的实施方式的说明中使用的图65A、图65B和图66中所示的那样,在由包括多个线状部件162a的捻纱构成的捆扎部件162的情况下,射入的光从大多线状部件162a透射。光在各线状部件162a的界面被散射,因此担心散射特性变强。
与此相对,本实施方式的捆扎部件171为入射光的光路上(y方向)存在的线状部件171a的数量比线状体3的在宽度方向(x方向)上排列的线状部件171a的数量少的结构。在捆扎部件171的厚度方向(y方向)上层叠的线状部件171a的数量越少,越能够减少入射光透射的线状部件171a的数量、即光发生折射的界面的数量。由此,能够抑制从面状光学部件170射出的光的散射强度。
此外,由于构成捆扎部件171的多个线状部件171a通过粘接剂等相互固定,所以即使在施加张力的情况下捆扎部件171的形状也能够整体维持为扁平状。
此外,能够通过捆扎部件171的扁平率(宽高比)控制整体的散射程度。
[第十五实施方式]
以下,使用图72A和图72B对本发明的第十五实施方式进行说明。
第十五实施方式的面状光学部件的基本结构与第一实施方式相同,捆扎多个线状体的部件(捆扎部件)与第一实施方式不同。
图72A是表示第十五实施方式的捆扎部件的概略结构的截面图,图72B是表示使用图72A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
如图72A所示,本实施方式的捆扎部件173具有光散射特性,通过在透光性树脂材料173a中混入使光散射的光散射粒子173b而构成。光散射粒子173b与透光性树脂材料173a的折射率。
如图72B所示,射入面状光学部件174的光被具有光散射特性的捆扎部件173各向同性地散射射出。因此,从整个面状光学部件174射出的射出光的方向分散,能够照射顶棚的广大范围。其结果是,能够使顶棚的照度分布均匀。
根据本实施方式,由于捆扎部件173自身具有使光散射的特性,所以能够不另外追加光散射部件而廉价地赋予光散射功能。此外,作为面状光学部件174的结构也简单。
[捆扎部件的第一变形例]
使用图73A和图73B对第十五实施方式的捆扎部件的第一变形例进行说明。图73A是表示第一变形例的捆扎部件的主要部分的部分截面图,图73B是表示使用图73A所示的捆扎部件的面状光学部件的光学特性的图。
图73A所示的捆扎部件175具有各向异性散射特性。具体而言,透光性树脂材料175a中混有的多个光散射粒子175b,形成为具有长轴和短轴的各向异性形状。多个光散射粒子175b向同一方向取向,各々的长轴方向以朝向铅垂方向(z方向)的方式取向。该多个光散射粒子175b成为光散射因子,能够使射入捆扎部件175的光线向光散射粒子175b的短轴方向(x方向)特别扩散射出。
由此,如图73B所示,在房间的左右方向上能够使光特别扩散,特定方向(上下方向)的亮度降低而不易引起眩光。此外,通过光在房间(窗户)的左右方向上扩散,即使窗户小也能够从房间的(横方向)端部至端部全部明亮。此外,具有即使太阳光斜向射入也能够使房间的中央部明亮等优点。
以上,参照添付图面对本发明的优选实施方式进行了说明,当然本发明并不限定于所说明的例子。显然只要是本领域技术人员,就能够在发明内容的范围内记载的技术的思想的范畴内想到各种变更例或修正例,能够了解到这些变更例和修正例也当然属于本发明的技术的范围。也可以将各实施方式的结构适当地组合。
例如,上述的从第十实施方式至第十五实施方式中的各面状光学部件均能够应用于滚屏。例如,通过采用使用具有柔软性有的部件作为线状体3,利用捆扎部件134和线状体3编成的布料,能够构成适合于滚屏的结构。
[照明调光系统]
图74是表示具备采光装置和照明调光系统的样板间的图,是沿图75的A-A’线的截面图。图75是表示样板间2000的顶棚的平面图。
在样板间2000,构成被导入外光的房间2003的顶棚2003a的顶棚材料也可以具有高的光反射性。如图74和图75所示,在房间2003的顶棚2003a作为具有光反射性的顶棚材料,设置有光反射性顶棚材料2003A。光反射性顶棚材料2003A是将来自设置在窗户2002的采光装置2010的外光导入室内的深处的材料,设置在窗户边的顶棚2003a。具体而言,设置在顶棚2003a的规定的区域E(距窗户2002约3m的区域)。
如上所述,该光反射性顶棚材料2003A将通过设置有采光装置2010(上述任一实施方式的采光装置)的窗户2002被导入室内的外光高效地引导至室内深处。从采光装置2010向室内的顶棚2003a被导入的外光在光反射性顶棚材料2003A被反射,改变朝向照射到放置于室内深处的桌子2005的桌子上表面2005a。由此,发挥使该桌子上表面2005a明亮的效果。
光反射性顶棚材料2003A既可以为扩散反射性也可以为镜面反射性。不过,为了同时实现使放置于室内深处的桌子2005的桌子上表面2005a明亮的效果和抑制对室内的人而言不舒服的眩光效果,优选使得两者的特性适度地混合。
这样,通过采光装置2010导入室内的光的大多数朝向窗户2002附近的顶棚,但是窗户2002的附近多为光量充分的情况。因此,通过同时使用上述那样的光反射性顶棚材料2003A,能够将射入窗户附近的顶棚(区域E)的光向与窗户边相比光量少的室内深处分配。
光反射性顶棚材料2003A例如能够通过对铝那样的金属板施加利用几十微米左右的凹凸进行的压印加工或在形成有同样的凹凸的树脂基板的表面蒸镀铝那样的金属薄膜而制作。或者,也可以以通过压印加工形成的凹凸更大的周期性重复的曲面形成。
进一步,能够通过将在光反射性顶棚材料2003A形成的压印形状适当地改变,控制光的光分布特性和室内的光的分布。例如,在呈向室内的深处延伸的条形状施加压印加工的情况下,在光反射性顶棚材料2003A反射后的光向窗户2002的左右方向(与凹凸的长边方向交叉的方向)扩散。在房间2003的窗户2002的大小和向受限的情况下,能够利用这样的性质,通过光反射性顶棚材料2003A使光向水平方向扩散,向室内深处方向反射。
采光装置2010作为房间2003的照明调光系统的一部分使用。照明调光系统例如由包括采光装置2010、多个室内照明装置2007、设置于窗户的日晒调整装置2008、这些装置的控制系统和顶棚2003a的光反射性顶棚材料2003A的整个房间的结构部件构成。
在房间2003的窗户2002在上部侧设置有采光装置2010,在下部侧设置有日晒调整装置2008。此处,作为日晒调整装置2008设置有百叶窗,但是并不限定于此。
在房间2003,多个室内照明装置2007在窗户2002的左右方向(x方向)和室内的进深方向(y方向)上呈栅格状。该多个室内照明装置2007和采光装置2010一起构成房间2003的全部照明系统。
如图74和图75所示,例如表示窗户2002的左右方向(x方向)的长度L1为18m、房间2003的进深方向(y方向)的长度L2为9m的办公室的顶棚2003a。此处,室内照明装置2007在顶棚2003a的横方向(x方向)和进深方向(y方向)上分别空出1.8m的间隔P呈栅格状。
更具体而言,50个室内照明装置2007按10行(x方向)×5列(y方向)排列。
室内照明装置2007包括室内照明器具2007a、明亮度检测部2007b和控制部2007c,明亮度检测部2007b和控制部2007c与室内照明器具2007a构成为一体。
室内照明装置2007也可以将室内照明器具2007a和明亮度检测部2007b各设置有多个。不过,明亮度检测部2007b相对于各室内照明器具2007a各设置一个。明亮度检测部2007b接收室内照明器具2007a照明的被照射面的反射光,检测被照射面的照度。此处,通过明亮度检测部200b检测放置于室内的桌子2005的桌子上表面2005a的照度。
在各室内照明装置2007各设置一个的控制部2007c相互连接。各室内照明装置2007通过相互连接的控制部2007c进行调整各个室内照明器具2007a的LED灯具的光输出的反馈控制,以使得各个明亮度检测部2007b检测出的桌子上表面2005a的照度成为一定的目标照度L0(例如,平均照度:750lx)。
图76是表示通过采光装置采集至室内的光(自然光)的照度与利用室内照明装置实现的照度(照明调光系统)的关系的图表。在图76,纵轴表示桌子上表面的照度(lx),横轴表示距窗户的距离(m)。此外,图中的虚线表示室内的目标照度。(●:利用采光装置实现的照度,△:利用室内照明装置实现的照度,◇:合计照度)
如图76所示,起因于通过采光装置2010采集的光的桌子上表面照度越靠近窗户越明亮,随着离窗户远去而效果变小。在使用采光装置2010的房间,在白天通过来自窗户的自然采光产生这样的向房间深处方向去的照度分布。因此,采光装置2010同时使用补偿室内的照度分布的室内照明装置2007地使用。设置在室内顶棚的室内照明装置2007通过明亮度检测部2007b检测各个装置下的平均照度,整个房间的桌子上表面照度成为一定的目标照度L0的是被进行调光控制而点亮。因此,设置在窗户附近的S1列、S2列几乎不点亮,随着向S3列、S4列、S5列和房间深处方向去而提高输出并被点亮。作为结果,房间的桌子上表面以利用自然采光实现的照度和利用室内照明装置2007实现的照明的合计被照亮,能够实现作为在整个房间办公而言充分的桌子上表面照度的750lx(“JISZ9110照明总则”的办公室的推荐维持照度)。
如上所述,通过同时使用采光装置2010和照明调光系统(室内照明装置2007),能够使光到达室内深处,能够进一步提高室内的明亮度并能够确保对在整个办公而言充分的桌子上表面照度。因此,能够不受季节和天气的影响地获得更加稳定的明亮的光环境。
工业上的可利用性
本发明例如能够在用于使外光进入室内的采光器和用于采光器的面状光学部件中加以利用。
附图标记的说明
1、33、34、35、36、41、60、64、67、70、74、79、82、89、95、96、100、101、105、124、130、140、150、160…面状光学部件,3、8、9、10、11、12、15、16、17、18、21、22、25、26、29、30、42、44、45、48、50、51、52、68…线状体,3C…反射面,3A、3B…折射面,4、75、76、83、84…面状结构体,5、5A、5B…纵线,42M…第一部分,42N…第二部分,55、57…连结线状体,68H…孔,71…间隔件,88、94、99、104、112、116、120…采光器,90、106、113…支承部件,91…卷取机构,107…收纳机构,117…遮光滚屏(调光部件),121…百叶窗(调光部件),125…胶带(捆扎部件),134、161、164、167、171、173、175…捆扎部件,167R…区域。
Claims (30)
1.一种面状光学部件,其特征在于:
包括面状结构体,该面状结构体具有:大致平行地排列的由透光性材料构成的多个线状体;和配置在与所述多个线状体交叉的方向上,将所述多个线状体以大致平行地排列的状态捆扎的多个捆扎部件,
所述线状体具有:使从与所述线状体的长度方向交叉的方向入射到所述线状体的光反射的反射面;和使所述光折射的折射面,
在所述面状结构体的至少一部分中,所述多个线状体中的至少一部分线状体的所述反射面的朝向大致一致,所述至少一部分线状体的所述折射面的朝向大致一致。
2.如权利要求1所述的面状光学部件,其特征在于:
所述线状体在所述线状体的长度方向的不同位置具有第一部分和第二部分,
所述第一部分的截面的形状或者尺寸与所述第二部分的截面的形状或者尺寸不同。
3.如权利要求2所述的面状光学部件,其特征在于:
所述多个线状体各自具有所述第一部分和截面的尺寸比所述第一部分小的第二部分,
所述捆扎部件架设于所述多个线状体的所述第二部分,将所述多个线状体捆扎。
4.如权利要求1~3中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述多个线状体中的一部分所述线状体具有将该一部分所述线状体与相邻的所述线状体之间连结成一体的连结部。
5.如权利要求1~4中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述面状结构体是以所述多个线状体、所述多个捆扎部件中的任意一方为横线、任意另一方为纵线的方式编入所述横线和所述纵线而得到的面状结构体。
6.如权利要求1~4中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述线状体具有在与所述线状体的长度方向交叉的方向上贯通的孔,
所述捆扎部件以插通于所述多个线状体的所述孔的状态将所述多个线状体捆扎。
7.如权利要求6所述的面状光学部件,其特征在于:
在相邻的所述线状体之间配置有环状的间隔件,所述捆扎部件插通于所述间隔件。
8.如权利要求1~7中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述多个线状体包含与长度方向垂直的截面的形状相互不同的两种以上线状体。
9.如权利要求1~8中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
包括多个所述面状结构体,
所述多个所述面状结构体在与主面垂直的方向上层叠。
10.如权利要求9所述的面状光学部件,其特征在于:
在所述多个所述面状结构体中的在层叠方向上相邻的两个所述面状结构体中,所述捆扎部件相互交替。
11.如权利要求9或10所述的面状光学部件,其特征在于:
在所述多个所述面状结构体中的至少一个所述面状结构体的至少一部分设置有与所述线状体大致平行地配置的线状的遮光部件。
12.如权利要求1~11中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述线状体的与长度方向垂直的截面的形状为大致三角形、大致四边形、大致五边形中的任意形状。
13.如权利要求1~12中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述反射面与所述折射面所成的角度根据所述反射面的位置而连续地变化。
14.如权利要求1~13中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件具有光透射性。
15.如权利要求14所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件具有使光散射地射出的特性。
16.如权利要求15所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件具有多个折射率与周围的区域不同的区域。
17.如权利要求1~16中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
在所述线状体的长度方向上相邻的所述捆扎部件彼此各自的延伸方向的至少一部分相互接触。
18.如权利要求1~17中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
相邻的所述捆扎部件彼此的间隔为与所述线状体的与长度方向交叉的方向上的宽度尺寸同等或其以下的间隔。
19.如权利要求1~18中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件为比所述线状体细的形状。
20.如权利要求1~19中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件的与长度方向交叉的方向的截面形状具有长轴和短轴,
所述长轴以沿着所述线状体的长度方向的朝向,与所述线状体接触。
21.如权利要求20所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件具有在与长度方向交叉的方向上排列的多个区域。
22.如权利要求1~21中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件由单体的线状部件构成。
23.如权利要求1~21中任一项所述的面状光学部件,其特征在于:
所述捆扎部件具有多个线状部件。
24.如权利要求23所述的面状光学部件,其特征在于:
由所述多个线状部件构成的所述捆扎部件构成为,在入射到所述捆扎部件的光的光路上存在的所述线状部件的数量比在所述线状体的长度方向上排列的所述线状部件的数量少。
25.一种采光器,其特征在于,包括:
权利要求1~24中任一项所述的面状光学部件;和
支承所述面状光学部件的支承部件,
通过所述面状光学部件对外光进行采光。
26.如权利要求25所述的采光器,其特征在于:
包括以能够取出放入的方式卷取所述面状光学部件的卷取机构。
27.如权利要求25所述的采光器,其特征在于:
包括以能够取出放入的方式折叠收纳所述面状光学部件的收纳机构。
28.如权利要求25~27中任一项所述的采光器,其特征在于:
多个所述面状光学部件分配在同一个面上。
29.如权利要求25~28中任一项所述的采光器,其特征在于:
在与所述面状光学部件的主面重叠的方向上还设置有对从所述面状光学部件入射的光的量进行调整的调光部件。
30.如权利要求25~29中任一项所述的采光器,其特征在于:
在与所述面状光学部件的主面相同的面内还设置有对从外部入射的光的量进行调整的调光部件。
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