CN1086786C - 太阳光采光装置 - Google Patents

Abstract

本发明的太阳光采光装置将一块或多块采光棱镜板按照规定的间隔旋转自如地装在采光部器中，根据太阳的高度和方位控制这些采光棱镜板，通过采光棱镜板折射的太阳光经常沿一定的方向出射，采光棱镜板及其相关零件按规定条件构成。本发明是旨在提高采光效率、降低耗电量等按规定条件采光的太阳光采光装置的控制装置，它备有由太阳位置检测装置及微机等运算存储装置构成的中央处理装置、光轴传感器等所需要的部件。

Description

太阳光采光装置

本发明涉及对采光器所装的平板式采光棱镜板的太阳光采光装置的改进，以及控制这种太阳光采光装置的太阳光采光控制装置的改进。

首先根据图78说明太阳光采光装置的基本结构。

在图78中用实线表示的部分是旧有的太阳光采光装置的结构，用双点划线表示的部分是本发明的第6-1～6-4实施例的结构。图78中，301是屋顶、302a至302d是房屋的墙壁。303a及303b是窗子，304是安装在房间中的电灯。

305是太阳光采光装置，306是将太阳光采光装置305采集到的太阳光导入室内的导管。320是太阳光采光装置305的采光器的主要组成部件—采光棱镜板。

在上述结构中，由太阳光采光装置305采集太阳光，通过导管306将阳光导入室内。

装设在采光器中的采光棱镜板320的具体结构，已知有例如特开昭61-180217号公报中所述的那种结构。

该公报所述的采光棱镜板如图79A及图79B所示，其结构为：将两块在表面上形成起棱镜作用的细微凹凸面的透明板，即所谓采光棱镜板(菲涅尔棱镜)P₁、P₂重叠，通过至少使其中的一块采光棱镜板P₁(或P₂)旋转，将来自太阳的直射光线不受太阳位置的约制以一定方向送出。

但是，在旧有太阳光采光装置中的采光棱镜板的驱动及支持装置存在以下的问题。

(1)在这种采光棱镜板的结构中，要随着太阳的运行，对采光棱镜板进行驱动，使各采光棱镜板的棱镜旋转角(以下简称棱镜角)适当，这一点是明确的，但是应该怎样驱动呢？另外，这时应该怎样支持采光棱镜板保持稳定呢？换句话说，采光棱镜板的驱动和支持装置的结构不明确，按照这种旧有的技术制作实用的装置有困难。

(2)例如，从该旧有技术的说明来看，用于使图79A及图79B中的各采光棱镜板P₁及P₂旋转并支持的方法，是将转轴装在其中心轴C处，使该轴自由且稳定旋转，同时旋加电动机等的转矩，但如果采用这种结构，则上述转轴及其支承部分会在采光棱镜板上形成阴影，从而大幅度地降低太阳光的采光效果。

在采光棱镜板的旧有示例中，(例如)有如图80所示的那种结构。在该图中，351是采光棱镜板，在采光棱镜板351的下侧表面上形成的非工作面(非光学面)K呈垂直状态的许多锯齿状的微小棱镜部351a₁、351a₂、351a₃、…。由此可见，此时的非工作面的角度α为90°。

y是在采光棱镜板的中心部位垂直装设的驱动轴，当图中未示出的电动机接收到微机等的指令后，使采光棱镜板对应于太阳的运行进行旋转。

在上述结构中，当太阳位于较高的高度T₁处时，如虚线所示，透射光会以θh出射角透过采光棱镜板351；反之，当太阳位于较低的高度T₂处时，如双点划线所示，则以出射角θe透过采光棱镜板351。

可是，当太阳位于更低的高度T₃处时，透射光受到采光棱镜板351上的非工作面的阻碍而向非有效区反射。

这样，若对旧有技术中的采光棱镜板351的特性进行分析，则可得出如下的分析结果。

①构成采光棱镜板351的非工作面K的形状的影响非常之大，如果在一个微小棱镜部的出射光的方向上有下一个微小棱镜部的非工作面，出射光会因受阻产生反射，从而不能透射。

②当在该系统中采用多块采光棱镜板时，(例如)第1块的出射光必须有效地入射到第2块以后的光学面上，图中虽未示出，但还必须针对各采光棱镜板的偏移设计修正值。

另外，旧有的天窗装置如图81所示。

图中，421是天窗框，422是透明盖。423是根据需要设置的漫射板，用来将天空中的光线漫射到室内。

这就是说，旧有的天窗装置，其目的基本上是以天空中的光为主，用于室内的照明。旧有的天窗装置不是积极地控制射入的光的方向，如上所述，只是让天空中的光线射入，因此作为室内的照明，存在得不到足够光量的问题。将漫射板配置在室内一侧的出射部分时，也不过是使天空中的光漫射到室内。虽然，还见到过有用配光板代替漫射板的办法，但是这样仍然不能随意改变或调整光的传播方向或强弱程度。

因此，想用旧有的装置来改变光线的分布或光照的强弱时，只能更换配光板，这就存在登高作业的危险以及因为需要准备备用配光板增加费用的问题。

在旧有的太阳光采光控制装置中，(例如)采用图82所示的结构。在该图中，501是构成采光器的平板式采光棱镜板，在下表面部分做出许多三角状的微型棱镜501a，同时在其外周做成与后面所述的齿轮503啮合的轮齿(图中未示出)。502是电动机，503是利用该电动机的驱动力使采光棱镜板501旋转用的齿轮。504是由微机等运算存储装置构成的中央处理装置(以下简称CPU)，它具有存储功能和运算功能。505是向CPU504输入的装置。506是齿轮503和电动机502的连接轴，507及508分别为导线。

在上述结构中，由输入装置505向CPU504输送每天的月、日及小时数据，以及有关该时刻的太阳高度、方位等的原始数据。

这时，CPU504根据原始数据进行运算处理，将求得的采光棱镜板501的每时刻的棱镜角的指令输送给电动机502，驱动电动机502，通过齿轮503使采光棱镜板501旋转，跟踪太阳直射光，进行恰当采光。

旧有的太阳光采光控制装置的结构如上所述，如果要想使输入装置能获得与设置场所一致的正确数据，就要花费很大人力和时间，存在造价高的缺点，因此就需要将标准数据存入输入装置，而且只能根据来自输入装置的唯一数据来跟踪太阳光，由CPU运算出控制信号。

可是，由于来自输入装置的原始数据与根据太阳光采光装置的设置场所的不同经纬度所决定的时刻、太阳高度及方位并不完全相同，因此在达不到该场所各时刻的最佳采光状态的问题。而且，若由CPU根据这种与设置场所不一致的数据进行控制，还存在浪费时间的问题。

另外，由于长期使用致使采光棱镜板的物理性质劣化，相对于最初输入的数据，采光精度降低，存在不能修正数据的问题。

另一种旧有的太阳光采光控制装置的结构如图83A、图83B及图83C所示。

在图83A中，611及612分别是第1及第2平板状的采光棱镜板。

如图83B所示，在这些采光棱镜板611及612的下侧表面分别形成三角形状的微型棱镜部611a及612a。

613及614分别是采光棱镜板611及612的驱动装置，例如由电动机、驱动齿轮等构成。

615及616分别是向各驱动装置613及614发送控制信号的控制装置。

617是设定装置，它将确定各采光棱镜板611及612每个时刻的棱镜角的驱动指令发送给各控制装置615和616。

因此，设定装置617由(例如)CPU构成。

根据各年月日每个时刻的太阳高度及方位(以下简称太阳位置)，使各采光棱镜板611及612的棱镜角达到最佳角度用的各采光棱镜板611及612的棱镜角数据被输入设定装置617。

以上611至617是构成旧有的太阳光采光装置。

图中省略了该装置的电源等附件。

其次，利用图83C中的流程图说明以往的对太阳光采光装置进行驱动的太阳光采光控制装置。

首先，接通装置的电源，该运作开始后(ST1)，在设定装置617内，从已经存储的数据中，与安装在设定装置617内的时钟连动，读入该年月日的每个时刻的太阳的现时位置数据(ST2)。

根据该读入的数据，向控制装置615及616输出对采光棱镜板611及612的各驱动指令(ST3)。

从而各采光棱镜板611及612同时分别由驱动装置613及614驱动，变为由设定装置617设定的所需要的棱镜角。

因此，太阳光采光装置不管太阳的位置如何变动，总是向一定的方向转动进行采光。

可是，上述旧有的驱动太阳光采光装置的太阳光采光控制装置作为实用装置来说存在下述问题。

(1)由于总是同时驱动各采光棱镜板，所以能连续地进行这种控制，具有高精度的采光特性的优点，但其负面是由于其电源容量大，所以成本高、消耗电能也大。

(2)因此，旧有的太阳光采光控制装置的驱动方法不能适应这样的要求，也就是降采光特性精度的降低不可能不影响实用，且不能达到降低制作成本并且降低电力消耗的要求。

另外，作为旧有的太阳光采光控制装置的原点位置检测装置的结构，如图84A、84B、84C及图85A、85B所示。

在图85A及图85B中，701是采光棱镜板，由图中未示出的旋转支持机构将其支持在水平状态，受电动机(图中未示出)等的转矩作用而转动。

702是设在采光棱镜板701的外周向外伸出遮光板，装在采光棱镜板701的原点这一基准位置。

703是光传感器，其详细结构如图84C所示，采用光电二极管705作为发光元件，将其装在呈“”形的树脂制的密封壳704内的下侧脚704a内，采用的光电晶体管706作为光接收元件，连同其电源和相关元件一并装在上侧脚704b内，当采光棱镜板701旋转时，遮光板702恰好通过密封壳704的缺口704C内的空间，光传感器703就是采用这种方式安装就位，并固定在生根件上(图中未示出)。O是采光棱镜板的旋转中心。

705a₁及705a₂是光电二极管705的输入端子，706a₁及706a₂分别是光传感器703的输出端子(光电晶体管706的输出端子或经过其它相关元件后的输出端子)。在进行以下说明时，在图84A、84B及图85A、85B中分别用705a、706a及单线表示这些输入端子及输出端子。

在上述结构中，从光传感器703的输入端子705a供给电力，由光电二极管705对光电晶体管706照射(例如)红外线。另一方面，由旋转支持机构在支持采光棱镜板701的状态下使其旋转，在变成图84A所示的状态时，向光电晶体管706照射的光被遮光板702遮住，所以引起输出端子之间的电压变化，光传感器703输出作为原点检测信号的ON(通)信号。此后，如图84B所示，当采光棱镜板701继续转动，变成离开原点的状态后，遮光板702变成不遮光状态，所以又对光电晶体管进行照射，光传感器703的输出端子之间的电压恢复到原来位置，所以不输出信号。

可是，使用以往的太阳光采光控制装置的太阳光采光装置的原点位置检测装置的上述结构存在以下问题。

(1)如果采光棱镜板的支持机构有制作误差，采光棱镜板的支持状态往往会产生偏差，另一方面，在使用过程中，由于周围温度的变化，采光棱镜板会产生热膨胀或收缩，从而使其外经发生变化。

例如，如图85A所示，采光棱镜板701出现热胀后，遮光板702通过光传感器703的缺口704C时，会接触及其内壁，造成与旋转支持机构之间的对心失常，另外，如果与密封壳704的侧壁接触时，有可能会使采光棱镜板701的旋转停止。

另一方面，当采光棱镜板701收缩时，如图85B所示，有可能从光传感器703缺口704C的前方空间通过。

在上述的任何一种情况下，虽然采光棱镜板701旋转，且光传感器703通过其原点位置，但不能检出原点的位置。

这在采光棱镜板的保持状态产生偏差时，也会产生同样的现象。

(2)解决这种问题的方法可考虑使用加大缺口(检测狭缝)的纵向幅度的光传感器，或者按季节调节装在采光棱镜板上的遮光板的位置，但这样一来，在前者的情况下，需要提高发光元件和光接收元件的功率，而在后者的情况下，很费事，不管哪种情况都要增大成本。

(3)现在使用的光传感器在结构上的耐热温度为0℃-60℃，可是在太阳光采光装置中，将采光棱镜板配置在罩内的使用条件也就成为产生问题的原因，在最热的夏季，配置光传感器的部分，预料会达到100℃左右的高温，会超光传感器的允许使用温度。

(4)这样，在旧有结构的情况下，经常对采光棱镜板的原点位置进行可靠的检测是困难的，因此作为太阳光采光装置的采光特性也会不稳定。

本发明的目的在于提供一种设定采光棱镜板的规定的光学条件，使其适应全年的太阳高度的变化、适合对太阳光进行跟踪、采光效率也好的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能减少出射光线的色散的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能降低作为平板式采光棱镜板的缺点的非工作面对透射光产生阻碍的几率、提高采光器的有效透射率的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能全年长时间地采光、并能提高其可加工性及耐气候性的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能减少采光棱镜板的表面反射、增大透射光量的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种备有实用的采光棱镜板的驱动、支持装置的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种备有不论采光棱镜板由于受热膨胀引起的变形如何，都能稳定支持采光棱镜板的支持装置的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能跟踪太阳的位置切实采集太阳光、同时能随意改变配光特性的天窗式太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能经常可靠地检测采光棱镜板的原点位置的太阳光采光装置。

本发明的另一个目的是提供一种能针对因长期使用而引起的采光棱镜板的光学特性的下降，进行与设置场所相适应的相应补偿的太阳光采光控制装置。

本发明的另一个目的是提供一种制作成本低、即使采光特性的精度下降、仍不会影响实用、而且能降低耗电量的驱动采光棱镜板的太阳光采光控制装置。

因此，本发明的太阳光采光装置将1块采光棱镜板或将多块采光棱镜板按一定的间隔装在采光部器中，使其能自由旋转，根据太阳的高度及方位控制这些采光棱镜板的棱镜角，使经过上述采光棱镜板折射的太阳光沿规定的方向出射。采用第1、第2两块采光棱镜板作为采光棱镜板使用，设作为对象的太阳高度最低时光线从第1采光棱镜板出射时出射线与法线构成的最低位入射光线的出射角度为θL，太阳高度最高时出射光线与法线构成的最高位入射光线的出射角度为θH，第2采光棱镜板能控制的允许入射范围为θα，必须满足下列各式中的任意一式。

(|θH|+|θL|)/2≥(90°-θ_α)        ····(1)

|θH||θL|················(2)

另外，最好在第1采光棱镜板及第2采光棱镜板中的一侧或双侧的入射面上形成面对入射光方向的微型棱镜部。

另外，各采光棱镜板的非工作面的前端部分最好彼此错开距离为S的错位置，该错开距离S是这样确定的，也就是要使透射率达到最大。

但应为O＜S＜各棱镜的间距。

另外，上述的单块或多块设置的采光棱镜板的各棱镜部的至少一侧的非工作面的角度α最好满足下列各式。

90°＜α≤θ_e····(3)

 θ_h≤α≤θ_e····(4)

式中θ_e是太阳高度最低时采光棱镜板上的出射角，θ_h是太阳高度最高时采光棱镜板上的出射角。

另外，配置在采光部的多块采光棱镜板中，最好混合使用由阿贝数不同的材料制成的采光棱镜板。

另外，作为上述采光棱镜板的组合，最好是其中之一采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基戊烯、降冰片烯树脂或非晶质聚烯烃中的任意一种，另一方采用聚碳酸酯。

另外，作为采光棱镜板的材料最好采用类似聚碳酸酯这样的加工性能良好和耐候性好的高折射材料。

另外，为了防止光线在采光棱镜板表面上反射，最好进行防反射处理，至少被覆一层一定厚度的氟系列防反射膜等。

另外，为了可靠地进行采光棱镜板的驱动和支持，最好备有能根据与太阳的高度和方位等相对应的规定的控制指令，使采光棱镜板转动的带驱动辊的驱动装置、对采光棱镜板从一侧施加弹力进行加压的压力装置、以及从压力装置的另一侧以自由转动的方式进行支承的采光棱镜板的支承装置。

这时，上述压力装置至少由一个压辊构成，它利用支持在生根件上的弹簧的弹力，从一侧向采光棱镜板施加压力。

上述以承装置装在与压辊相对的另一侧的位置上，它至少由一对从动辊构成即可，伴随采光棱镜板的旋转，将其连续旋转支持在规定的位置上，同时承受上述压辊的压力。

另外，上述驱动装置装有直接或间接向传动辊施加旋转力矩的电动机、检测太阳的高度及方位等的太阳运行状态的太阳光状态检测装置、以及接收该太阳光状态检测装置的信号且向电动机发送控制指令的微机等设定装置即可。

另外，上述驱动装置也可以装有向驱动辊的外周传递转矩的齿轮等第1转矩传递装置，以及向采光棱镜板的外周或与采光棱镜板设置成一个整体的同心环的外周传递上述第1转矩传递装置的转矩的齿轮等第2转矩传递装置，通过向驱动装置发送控制指令，驱动采光棱镜板。

这时，使用多块由透明树脂制的支持板支持采光棱镜板即可。

这时，上述支持板最好通过另外的插入零件或另外的配合零件、留出裕量，安装在金属制的旋转环上，以便能吸收由于支持板及采光棱镜板的热膨胀率的不同而产生的伸展或收缩之差。

另外，天窗用的太阳光采光装置备有与沿着面对将天空中的光导入室内天窗的方向、且对应于由于太阳的高度及方位发生变化而导致采光方向时刻变化的采光装置，该采充装置可以采用这样的结构成，设置一块采光棱镜板，或将多块棱镜板按照规定的间隔上下配置，并使这些采光棱镜板旋转，以便根据太阳的高度及方位使光线恰当入射。

这时，如果需要选择室内的配光，可将配光板装在采光装置的出射侧，该配光板能通过控制室内侧的光出射部中的液晶取向，改变光的漫射。

另外，为了检测太阳光采光装置上的原点位置，在采光棱镜板的原点的外周部的基准位置上设置的原点辊，如果在该采光棱镜板的外周设有与其形成一个整体的同心旋转环，可以在作为该采光棱镜板的原点的旋转环的外周部的基准位置上设置原点辊；将在采光棱镜板或旋转环的旋转轨迹中通过原点辊而动作的接点装在上述轨迹上的机械式微型开关上；另外还有棱镜位置从动设施或转环位置从动设施，用来支承装在跟踪采光棱镜板或旋转环的旋转轨迹上、且与采光棱镜板或旋转环的外周保持接触并连续旋转的棱镜位置检测辊或转环位置检测辊、同时还用来支承跟踪微型开关的接点与原点辊的相关位置的微型开关。

另外，控制太阳光采光装置的太阳光控制装置备有检测设备太阳光采光装置的场所处的各个时刻的太阳高度及方位的太阳位置检测装置、以及由微机等运算存储装置构成的中央处理装置，由从太阳位置检测装置给出的太阳在各个时刻的高度及方位构成的太阳位置的信号被输送给中央处理装置，在中央处理装置内对该太阳的位置信号进行运算处理，从中央处理装置输出所需要的旋转指令，旋转控制采光装置，以便根据与太阳的位置相对应，使其处于合适的位置。

另外，太阳光采光装置备有微机等运算控制存储装置、以及至少有用来对月、日及时刻进行计数的时钟功能的设定装置，与该时钟连动将每时的太阳位置数据读入设定装置内，设定像上述那样被驱动的采光棱镜板的棱镜角。

这些太阳采光控制装置备有与采光棱镜板相对设置的太阳光的照射状态检测装置，来自该照射状态检测装置的输出信号被送给中央处理装置或运算存储装置，在中央处理装置或运算存储装置内进行运算处理，从中央处理装置或运算存储装置输出经过修正的旋转指令，旋转控制采光棱镜板，使其根据太阳的位置选取合适的棱镜角。

另外，这些太阳光采光控制装置可以按规定的顺序逐块进行交替间歇驱动、各采光棱镜板，使其选取与每个时刻的太阳位置相对应的最佳棱镜角。

另外，这些太阳光采光控制装置在间歇地驱动采光棱镜板的各步的1个循环的驱动动作结束之后，在重复进行在此以前的各步的驱动运作之前，可以设定规定的等待时间。

另外，在采用多块采光棱镜板时，这些太阳光采光控制装置设有比采光棱镜板的数量少的共用驱动部件，使作为采光棱镜板的驱动装置的构成部件，例如电动机等驱动部件，可以通过转换装置，使该共用的驱动部件作为多块采光棱镜板的共用部件。

图1A～图1D表示本发明的第1-1实施例，图1A是表示其基本结构的简略正视图，图1B及图1C分别是从最低位入射光线的出射角度θL及从最高位入射光线的出射角度θH的说明图，图1D是允许入射角范围θ_α的说明图。

图2是表示用本发明的第1-1实施例的一种实施形态的采光棱镜板的规格进行实验的结果(光学特性)表。

图3A及图3B分别是本发明的第1-2实施例的一种形态的主要部分的正视图。

图4是表示采用图3A的结构时的光学特性表。

图5是将说明本发明的第2-1～第2-4实施例及比较例中所用的采光棱镜板装配成多级而构成的采光装置的基本结构的正视图。

图6A、图6B表示本发明的第2-1实施例时的条件表，图6A表示采光棱镜板的形状，图6B表示与此时的太阳高度相对应的色散。

图7A及图7B分别表示本发明的第2-2实施例中的条件，图7A表示采光棱镜板的形状，图7B表示与此时的太阳高度相对应的色散。

图8A及图8B分别表示本发明的第2-3实施例中的条件表，图8A表示采光棱镜板的形状，图8B表示与此时的太阳高度相对应的色散。

图9A及图9B是分别表示本发明的第2-4实施例中的条件表，图9A表示采光棱镜板的形状，图9B表示与此时的太阳高度相对应的色散。

图10A及图10B分别表示比较例中的条件表，图10A表示采光棱镜板的形状，图10B表示与此时的太阳高度相对应的色散。

图11是本发明的第3-1实施例的主要部分的正视图。

图12是本发明的第3-2实施例的主要部分的正视图。

图13是本发明的第3-3实施例的主要部分的正视图。

图14是旧有技术的实施例与本发明的第3-2、第3-3实施例的特性进行比较用的有效透射率—太阳高度特性曲线图。

图15表示本发明的第4实施例，是构成采光器的第1采光棱镜板和第2采光棱镜板的简略结构的正视图。

图16及图17分别表示本发明的第4实施例，是各采光棱镜板的主要部分的放大正视图。

图18表示用旧有例的采光棱镜板的材料(PMMA)和本发明的第十实施例的采光棱镜板的材料(PC)构成采光器时第1及第2采光棱镜板的顶角对比表。

图19表示本发明的第4实施例，是太阳光透射采光棱镜板状况的说明图，表示采光棱镜板的顶角为θT1时的情况。

图20表示本发明的第4实施例，是太阳光透射采光棱镜板状况的说明图，表示采光棱镜板的顶角为θT2时的情况。

图21表示本发明的第4实施例，是表示太阳光入射和出射采光棱镜板时的入射角、偏转角(折射能力的大小)等之间的关系特性图。

图22表示本发明的第4实施例，是以采光棱镜板的顶角为参量，表示太阳光射入采光棱镜板以及从其中射出时入射角的范围与偏转角(平均值)的关系特性曲线图。

图23表示本发明的第5实施例，是太阳光采光装置的简要说明图。

图24表示本发明的第5实施例，是关于光反射的说明图。

图25表示本发明的第5实施例，是模拟表面反射的表面反射率计算结果的曲线图。

图26表示本发明的第5实施例，是采光棱镜板的透射率实验结果曲线图。

图27表示本发明的第6-1实施例，是采光棱镜板的驱动及支持装置的平面图，示出了驱动装置的电路结构。

图28表示本发明的第6-2实施例，是采光棱镜板的驱动及支持装置的主要部分平面图。

图29表示本发明的第6-3实施例，是采光棱镜板的驱动及支持装置的主要部分平面图。

图30表示本发明的第6-4实施例，是采光棱镜板的驱动及支持装置的主要部分平面图。

图31表示与本发明的第6-1～第6-4实施例有关的另一种变形实施例，是采光棱镜板的驱动及支持装置的主要部分正视图。

图32～图34分别表示本发明的第7实施例，是表示太阳光采光装置中的采光棱镜板的支持装置的实施例，图32是平面图，图33是图32所示装置的正视图，图34A是图33中的端部的放大正视图，图34B是图33中的XXXIVB部的放大正视图。

图35表示本发明的第7实施例，是太阳光采光装置的剖面正视图。

图36及图37分别表示本发明的第8-1～第8-3实施例中太阳光采光装置的工作原理的主要部分的斜视图。

图38A是本发明的第8-1实施例的结构的基本实验装置的正视图，图38B是表示该实验结果表。

图39是本发明的第8-2实施例的结构的基本实验装置的正视图。

图40是进行本发明的第8-2实施例的结构的基本实验的、图39所示的实验装置的实验结果的特性曲线图。

图41是本发明的第8-3实施例结构的基本实验装置的正视图。

图42是进行本发明的第8-3实施例的结构的基本实验的、图41所示的实验装置的实验结果的特性曲线图。

图43是本发明的第8-1实施例结构的正视图。

图44是本发明的第8-2实施例结构的正视图。

图45是本发明的第8-3实施例结构的正视图。

图46A～图46C分别发表示本发明的第9-1实施例，图46A是总体斜视图，图46B是纵剖面正视图，图46C是图46B所示装置的横剖面俯视图。

图47表示本发明的第9-2实施例，是光传感器的主要部分的纵剖面正视图。

图48表示本发明的第9-3实施例，是光传感器的主要部分的纵剖面正视图。

图49表示本发明的第9-4实施例，是光传感器的主要部分的纵剖面正视图。

图50是表示本发明的第10-1实施例的包括控制电路的简略结构图。

图51是在本发明的第10-1实施例所用的装置中太阳位置检测装置的简要结构图。

图52是表示本发明的第10-2实施例的包括控制电路的简略结构图。

图53是本发明的第10-2实施例的运作流程图。

图54是表示本发明的第10-3实施例的包括控制电路的简略结构图。

图55是本发明的第10-3实施例的运作流程图。

图56是本发明的第11-1实施例的总体结构斜视图。

图57是本发明的第11-1实施例的总体结构的斜视图，是表示与图56不同的光传感器的安装结构例图。

图58A～图58C分别是说明本发明第11-1实施例的工作原理用的主要部分平面图。

图59是本发明的第11-1实施例中计算屏板的中间位置P处的高度hp的原理说明图。

图60是利用本发明的第11-1实施例中的屏板计算光轴角度ω1的原理说明图。

图61是本发明的第11-1实施例的控制运作的流程图。

图62是本发明的第11-2实施例的总体结构的平面图。

图63是本发明的第11-2实施例的总体结构的正视图。

图64是说明本发明的第11-2实施例的工作原理用的主要部分的平面图。

图65是本发明的第11-2实施例的控制运作的流程图。

图66A是在本发明的第12-1～12-4实施例中所用的采光棱镜板的各种驱动方法全都适用的第1太阳光采光装置的结构示例，其中包括驱动电路的正视简略图，图66B是采光棱镜板的主要部分放大正视图。

图67是在本发明的第12-1～12-4实施例中所用的采光棱镜板的各种驱动方法全都适用的第2太阳光采光装置的结构示例，其中包括驱动电路的正视图。

图68是本发明的第12-1实施例的太阳采光装置的第1驱动方法的流程图。

图69是本发明的第12-2实施例的太阳采光装置的第2驱动方法的主要部分流程图。

图70是本发明的第12-3实施例的太阳采光装置的第3驱动方法的主要部分流程图。

图71是本发明的第12-4实施例的太阳采光装置的第4驱动方法的主要部分流程图。

图72是表示构成本发明的第13-1实施例的原点检测装置的转环位置从动杠杆和微型开关及其相关构件的配置方式的斜视图。

图73A是表示本发明的第13-1实施例的原点辊的装设状况斜视图，图73B是表示安装零件结构的分解斜视图。

图74A～图74C分别表示本发明的第13-1实施例的原点检测装置的结构示例，图74A是表示在原点位置检测前的状态的主要部分平面图，图74B是表示在原点位置检测时的状态的主要部分平面图，图74C是表示在原点位置检测后的状态的主要部分平面图。

图75是采用本发明的第13-1实施例的原定位置检测装置的太阳光采光装置的总体结构平面图。

图76A是本发明的第13-2实施例的主要部件平面图，图76B是本发明的第13-3实施例的主要部件平面图。

图77A～图77C表示本发明的第13-4实施例的主要部件的结构图，图77A是斜视图，图77B是正视图，图77C是采光棱镜板的剖面斜视图。

图78是旧有示例及本发明的第6实施例的代替技术的太阳光采光装置的结构图。

图79A及图79B都表示旧有示例，是太阳光采光装置的结构图。

图80是旧有示例图，是说明棱镜板的结构和存在的问题用的主要部分正视图。

图81是旧有示例图，是天窗装置的结构正视图。

图82是旧有示例图，是包括控制电路的太阳光采光装置的简略结构图。

图83A～图83C都是旧有示例图，图83A是采用采光棱镜板的驱动方法的太阳光采光装置的结构示例，其中包括驱动电路的正视简图，图83B是采光棱镜板的主要部分放大正视图，图83C是太阳光采光装置的驱动方法流程图。

图84A～图84C都是旧有示例图，图84A及图84B分别是表示在原点位置检测时及原点位置检测后的各种状态斜视图，图84C是光传感器的详细结构斜视图。

图85A及图85B都是旧有示例图，图85A表示因采光棱镜板受热膨胀致使外径增大的情况，图85B表示采光棱镜板收缩后的情况。

第1实施例：

第1实施例是有关提高太阳光采光装置中所用的采光棱镜板的采光效率的条件的发明，下面对图1A～图4所示的第1-1及第1-1各实施例进行说明：

第1-1实施例：

图1A～图1D表示第1-1实施例，本实施例的基本结构如图1A所示，将两块平板式采光棱镜板1、2按照允许通过电动机M1、M2使其能以旋转的规定间隔上、下配置，可根据来自微机等中央处理装置3(以下简称CPU)的信号，这些采光棱镜板1、2的光学系统的结构条件按以下的规定。

图1A中为了简单，未示出各采光棱镜板1、2的棱镜槽，但如图1B～图1D所示，在各采光棱镜板1、2的第2面上设有形成微形棱镜PA1、PA2的棱镜槽。

θT1及θT2分别为各采光棱镜板1及2的棱镜顶角。

即，如图1B所示，当作为采光对象的太阳高度低时与第1采光棱镜板1的法线构成的出射角(最低位入射光线的出射角)为θL，但如图1C所示，当作为对象的太阳高度高时与第1采光棱镜板1的法线构成的出射角(最高位入射光线的出射角)则为θH。如图1D所示，当第2采光棱镜板2可控制的允许入射角范围为θα时，本发明的光学系统的设定条件为：

(|θH|+|θL|)/2 ≥(90°-θ_α)········(1)

|θH ||θL |······下条件时，为设定的理想条件：

      OH≈θL    ········(2)

在按此条件构成的太阳光采光装置中，如图1B及图1C所示，不论是在太阳高度低时还是在太阳高度高时都能对采光光线进行恰当控制，也就是使各采光棱镜板1及2进行旋转，以适应太阳的各种高度，使入射光线大致垂直于棱镜槽，从第1采光棱镜板出射的光，如图1D所示，恰好全部从第2采光棱镜板2出射而到达室内。

这时，按(1)式的设定条件就能充分进行控制，但若采用(2)式的设定条件，基本上能够完全控制采光光线。

另外，如果遇到这种情况，还要查明靠近图中实线所示的光线的光轴一侧的光的确是发生全反射，且不透过采光棱镜板。

另外，各采光棱镜板1、2的折射能力的稳定，实用上可无故障地进行棱镜的旋转控制，还可提高透射率。

在上述设定条件中，将(2)式与(1)式的条件相比，若在设计时能以充分满足(2)式的条件，则容易进行采光棱镜板的旋转控制。

图2的表中所示，是组第1-1实施例的太阳光采光装置的采光棱镜板1及2的规格及其光学特性。

如果按照该表进行设计，则这种规格的采光棱镜板能适用于太阳高度在10度～84度之间的大范围变化，这时的透射率为55.4％±13％。

第1-2实施例：

图3A及图3B分别表示本实施例的另一种结构形态。

图中，1是第1采光棱镜板，PA1是在其出射侧的第2面上形成的许多微型棱镜，PB1是在该采光棱镜板1的入射侧的第1面上形成的许多微型棱镜，2是第2采光棱镜板，PA2是在其出射侧的第2面上形成的许多微型棱镜，PB2是在该采光棱镜板2的入射侧的第1面上形成的许多微型棱镜。

这样在各采光棱镜板1、2的第1面上形成微型棱镜PB1及PB2是本实施例在结构上的特征。

按照本实施例所示，研究一下在采光棱镜板的第1面上形成微型棱镜的作用，例如在第1采光棱镜板1的第1面上附加5度的微型棱镜后，如图4所示，与未形成这种微型棱镜的平面相比较，经过实验已经确认，由于减小了入射面的入射角，所以透射率增大。

另外，虽然未进行图示，但即使在第1、2采光棱镜板1、2中的一方上形成上述采光棱镜板的第1面上附加形成的微型棱镜，也能期待同样的作用效果。即可以考虑采取这样的组合形式，即在第1采光棱镜板1的第1面上不形成微型棱镜PB1，仍呈平面状，只在第2采光棱镜板2的第1面上形成图3B所示的微型棱镜PB2。或者与此相反，在第1采光棱镜板1的第1面上形成微型棱镜PB1，而在第2采光棱镜板2的第1面上不形成微型棱镜PB2，使其仍然呈平面状。

在第1实施例中由于采用上述结构，所以具有下述的优异效果。

①从第1块采光棱镜板出射的光全部由第2枚采光棱镜板出射，从而提高了进入室内的光作为光源的利用效率。

这时，即使采用(1)式的设定条件，也能充分控制到达室内的光线，但若采用(2)式的设定条件时，还可以更进一步地提高这种控制，几乎能完全控制。

②由于各采光棱镜板的折射能力的稳定性好，因此对应于全年太阳高度的变化，在实用上都能毫无障碍地在全部太阳高度的变化范围内跟踪太阳光，进行旋转控制。

结果采光装置的透射率增大，采光效率也增大。

③由于采光棱镜板的表面反射减小，所以透射率以及采光效率都能进一步提高。

第2实施例：

第2实施例是关于太阳光采光装置用的采光棱镜板的材料的发明，下面说明第2-1～第2-4各实施例。

首先比较各实施例，根据说明的情况，对采光棱镜板(以下有时只称棱镜)的形状与散射的关系作以下的定义。

如图5所示，设第1枚～第n枚采光棱镜板21a₁～21a_n的各入射侧的棱镜角为γ，出射侧的棱镜角为σ，各棱镜的棱间距为P，图中t所示的距离为板的厚度，配置在第1块、第2块、…第n块各层的棱镜的入射角、出射角、间隔、板厚度都分别用在上述符号后添附与块数相当的数字后表示。

如图5所示，色散的大小用下线和C线产生的出射光线的偏移角表示。图中，下线是指波长较短的蓝色即波长为486.1nm的光而言，所谓C线是指波长较长的红色即波长为656.3nm的光而言。

比较例：

将采用同样材料制成的棱镜配置多层构成采光装置时产生的色散情况作为比较例。

图中是采用聚碳酸酯(以下简称PC)作为棱镜材料，该棱镜的形状如图10A所示，使用该棱镜时与太阳高度所对应的色散示于图10B。

在该系统中，根据太阳高度的变化，相应控制第1块和第2块棱镜角，其结果如图10B所示，产生的最大色散为2.3°。

第2-1实施例：

第1块采用聚甲基丙烯酸酯(以下简称PMMA)，第2块用PC，采用图6A所示形状的棱镜与太阳高度相对应的色散示于图6B。

在该系统中，也与比较例一样，根据太阳高度的变化，相应控制第1块和第2块棱镜角。

在第2-1实施例中，如图6B所示，最大色散为2.0°，与比较例相比较，可知总体来说色散减小了。尤其当太阳高度高时，本实施例更为有效。

第2-2实施例：

第1块采用PC，第2块采用PMMA，第3块采用PC，采用图7A所示形式的棱镜，与太阳高度相对应的色散示于图7B。

在本实施例中，用第1块和第2、3块棱镜随同太阳的各种高度作相应的旋转，进行光线控制。

结果如图7B所示，最大色散为1.5°，尤其当太阳高度低时的色散比比较例减小了。

第2-3实施例：

第1块用PMMA，第2、3块用PC，采用图8A所示形状的棱镜时，与太阳高度相对应的色散示于图8B。

在采用本实施例的情况下，也进行与第2-2实施例同样的棱镜旋转，进行光线控制。

结果如图8B所示，最大色散为1.2°，尤其当太阳高度高时，具有色散小的特性。

第2-4实施例：

第1、2、4块用PC，第3块用PMMA，当采用图9A所示形状的棱镜时，与太阳高度相对应的色散示于图9B。

在本实施例中，用第1块棱镜及其以后的棱镜进行与各太阳高度相对应的旋转，进行光线控制。

此时如图9B所示，最大色散为1.5°，尤其当太阳高度低时，具有色散极小的特性。

由于第2实施例具有上述结构，所以有以下的优异效果。

①如上述实验结果所示，将同样材料的棱镜与重叠多层的比较例相比较，经过确认与太阳高度相对应的色散都比，各实施例中的色散有所减小，所以最后出射光线的色散能够大幅度减小。

②因此，如果采用本发明，即使用光导管或光纤传输采光后的光，也能进行高效传输，所以其实际效益大。

第3实施例：

第3实施例是关于增大太阳光采光装置中所用采光棱镜板的有效透射率的发明，下面在第3-1～第3-3各实施例中作具体描述。

第3-1实施例：

图11表示本发明的第3-1实施例，其采光棱镜板32的结构是在平板状的采光棱镜板的下表面上的小尺寸的多个三角形的微型棱镜32a₁、32a₂、32a₃…构成的，利用电动机(图中未示出)可使设置在该采光棱镜板32的中心部的驱动轴y单独旋转。此外，还可用其它转矩传递方法驱动采光棱镜板32，例如将上述电动机的驱动力传递到采光棱镜板32的外周部分等。

该电动机根据来自图中未示出的CPU的指令，根据太阳的运行位置，以适当的速度转动。

将备有这样结构的采光棱镜板32的采光器装设在后面所述的图78所示的住宅屋顶上，就构成采光装置。

可是，本发明的采光棱镜板32的微型棱镜的非工作面的角度αA应满足下列各式。

即    90°＜αA≤θ_e                         (3)

  θ_h≤αA≤θ_e                              (4)

在两式中，特别是(3)式很重要，必须至少满足条件90°＜αA≤θ_e。式中，θ_e是太阳高度最低时的出射角，θh是太阳高度最高时的出射角，另外，图11所示的P是微型棱镜的间距。

本发明的结构特征是：在本发明中所用的采光棱镜板32的下表面上形成的各个微型棱镜的非工作面上所取的角度αA的值要大于旧有技术中的90°，从而即使太阳高度位于较低的位置T₂时，如图11所示，太阳光线的透射光受非工作面的阻碍的几率下降。

第3-2实施例：

图12表示本发明的第3-2实施例。

该图所示的采光装置通常是将多块采光棱镜板沿上下方向重叠构成，所以这时要在重叠方法上下工夫。

即在图12中，33及34分别是配置在上方及下方的第1块及第2块采光棱镜板，在各采光棱镜板33、34上的棱镜与旧有技术一样，其非工作面角度为90°，但其结构特征为：使第2块采光棱镜板的棱镜的非工作面的前端同与其相对应的第1块采光棱镜板的非工作面的前端不等同，而是彼此错开S尺寸的距离。

设各棱镜的间距为P时，最好选择该错开距离S满足O＜S＜P，使透射率达到最大。这时，如果跟踪出射光线，根据上述条件式，选择本实施例中的最佳位移距离S，可使该方法中的透射率增加到最大。

图中虽然未示出，但如果将第3块采光棱镜板配置在采光棱镜板34的下方时，也使第2块和第3块采光棱镜板彼此错开S距离。

在图12中，使各采光棱镜板33、34的间距P为1mm，位移距离S为0.3mm，顶角β₁、β₂都为45°，αA、αB都为90°，进行透射率的实验时，结果如图14中的点划虚线所示的特性曲线(b)所示。

这时的透射率是在各采光棱镜旋转的条件下，使全部出射光沿垂直方向(光轴方向)出射时的透射率。

将它与位移距离S＝0时、如(a)所示的旧有技术中的特性曲线相比较，可以看出透射率已有若干改善。

亦即，当太阳在T4的右斜上位置时，光线能如图12中的虚线所示的那样透过各个采光棱镜33、34。

但是，当太阳位于比这更低高度的T4位置上时，入线光线就会象图12中的虚线所示的那样，从图中的采光棱镜33的左边透过左起第2个微小棱镜部之后，会被左起第3个微小棱镜的非作用面所阻挡而被反射掉，造成出射光线不能透过的情况。这是应该解决的问题。

第3-3实施例：

图13表示本发明的第3-3实施例。

在本实施例中，为了解决第3-2实施例中的问题，将最上面(第1块)采光棱镜板35，与图11所示的采光棱镜板32一样，使其非工作面的角度αA满足如下的条件，这是其结构特征，即

90°＜αA≤θ_e                                (5)

θ_h≤αA≤θ_e                                 (6)

式中，(5)式是重要条件式，(6)式即使不满足也可以。

另外，第2块采光棱镜板34与第3-2实施例相同，非工作面的角度αB虽然也是90°，但最好使该αB满足(5)、(6)式。

在本实施例的实验例中，取各间距P＝1mm、位移距离S＝0.3mm，αA＝110℃，αB＝90°，β₁＝β₂＝45°，进行太阳光线的透射实验，其结果如图14中的实线(C)所示。

在本实施例中，透射率也是在各采光棱镜板旋转的条件下，使出射光全部沿垂直方向(光轴方向)出射时的透射率。

如图14中的(C)所示，经过确认证明，其特性比旧有技术中的(a)及第3-2实施例的(b)中的任何一个特性都好，特别是当太阳高度在较低的范围以内时，有效透射率会得到显著改善。

另外，为了简单化起见，图14(a)～(c)的各特性曲线都不把在非工作面上反射的反射光作为有效光考虑，将其视为0进行数据处理。

由于第3实施例具有上述结构，所以有下述的优异效果。

①由于在采光棱镜板的下表面形成的微小棱镜的各非工作面角度αA、αB(这些非作用面角度综合起来用α来表示)至少满足90°＜α≤θ_e，所以受非工作面阻挡的透射光的比率下降，所以有效透射率增大，采光效率提高。

②将多块采光棱镜板上、下重叠配置，使其互相错开一定距离，尽管有效结果达不到①所示的程度，但具有同样的作用。

③如果将多块采光棱镜板采用上述①的采光棱镜板的形状，并设有上述②的位移距离，则由于上述①与②的各作用之间的相辅相成的作用，会使有效透射率以及采光效率都有大幅度提高，因此，作为家用太阳能利用系统的采光装置，本发明的适用性极大。

第4实施例：

第4实施例是关于增大太阳光采光装置中用的采光棱镜板的入射光的范围用的材料的条件，首先利用图19～图22，根据本发明的结构原理进行说明。

图19及图20是太阳光透过顶角发别为θT1及θT2的第1及第2采光棱镜板的情况的说明图。

如图19及图20所示，当采光棱镜板的顶角取比θT1大的顶角θT2时，非工作面也从H1增大到H2，从而使光线受到这部分面的阻止。

即棱镜顶角增大时，太阳光的透射率下降。这是因为棱镜顶角变大随之非工作面也变大，使光线的行进受阻，入射到非工作面上的光不能透过，而且对于射在非工作面上的光不能进行控制。

图21表示太阳光对棱镜入射和出射时的入射角θ1、偏转角θ₂(折射能力的大小)等之间的关系。θT是棱镜顶角，θ_N表示入射角的范围。

图22是将棱镜顶角作为参量，表示棱镜的入射角范围(度)与偏转角的平均值(度)之间的关系特性曲线。

由该图可知，通过改变棱镜的顶角，可以控制入射角的范围，例如顶角小(10度)的棱镜，其折射能力约减小到12度，而入射角的范围却扩大到约138度。

因此从扩大入射角范围的观点看，最好使棱镜的顶角尽可能缩小，借以扩大折射能力(偏转角)。

其次，用图15～图18所示的简略结构图及主要部分的放大正视图，说明采用上述原理的第4实施例。

在各图中，配置在采光器上方的第1采光棱镜板51和按规定的间隔配置在其下方的第2采光棱镜板52分别由高折射材料制成。

这时，根据采用图19～图22进行考察的上述考察结果，如图16～17所示，将第1采光棱镜板51的顶角αA设定的比第2采光折射板52的顶角αB小。

例如，可考虑取αA为42度，αB为51.48度的组合方式。

这时，各采光棱镜板的材料，最好采用聚碳酸酯(以下简称PC)等这样的可加工性、耐气候性及耐冲击性好的高折射材料。

在图15中，53及54分别是根据来自CPU的信号进行驱动的电动机，由电动机53及54驱动各采光棱镜板51及52旋转，以便使其与太阳的高度及方位相对应而处于恰当的棱镜角度。

在本发明中，由于各采光棱镜板51及52的材料都是用高析射材料制成的，所以采光器的太阳入射角的折射率大，在与上述各采光棱镜板51及52的旋转相配合的条件下，就能切实伴随太阳的全年运行状态跟踪入射角的变化。

如上所述，在本发明的太阳光采光装置中，由于设定第1采光棱镜板51的顶角αA比第2采光棱镜板52的顶角αB小，所以经过按照采用图19～图22所示进行考核的结果，由第1采光棱镜板51的非工作面对光线的前进路径造成的妨碍小，棱镜的透射率有所提高。

如果第1采光棱镜板51的顶角αA小，虽然棱镜对光线的折射能力有所减小，但能控制较大的入射角范围内的太阳光线，因此对第1采光棱镜板的顶角αA选取较小值时，虽然折射能力有所损失，但却能提高全年的采光效率。所损失的折射能力，通过加大采光棱镜板的顶角αB加以补偿。

图18所列表格是在以往采用折射率较小的丙烯酸酯类化合物(PMMA)制的棱镜，以及用高折射材料PC制的棱镜的情况下，全年以良好效率采集太阳光时各采光棱镜板的顶角值的比较表。

由该表可知，如果使用PC制作采光器的采光棱镜板，则与以往用的材料(PMMA)相比，第1采光棱镜板和第2采光棱镜板两者的顶角都变小，提高了采光效率。

如第4实施例所述，由于采光器是用高折射材料制成的，所以有如下的优良效果。

①由于入射到采光器上的太阳光的折射能力增大，所以能将大范围内的入射光采集到室内。

从而能全年长时间地进行有效采光。

②由于采光器配置2块以上的高折射材料的采光棱镜板跟踪太阳光，所以与不跟踪时相比较，能增加太阳光的采光时间，增大透射率，还能提高采光效率。

③如果采用聚碳酸酯等这种可加工性及耐气候性良好的高折射材料作为采光棱镜板的材料，则采光棱镜板容易进行批量生产，还能使棱镜间距缩小，所以能使采光器小型化、轻量化，同时能增大在室外的使用期限。

④由于聚碳酸酯的耐冲击性能好，所以使用这种材料时，采光器的强度增大。

第5实施例：

第5实施例是关于太阳光采光装置中使用的采光棱镜板的防止表面反射处理的发明，下面参照图23～图26，说明本发明的采光装置的第5实施例。

图23是采光装置的简要说明图，图24是关于光反射的说明图。

图25是根据模拟表面反射进行的表面反射率的计算结果的曲线图。

图26是采光棱镜板的透射率的实际测量结果的曲线图。

在图23中，采光器61是由第1采光棱镜板62和第2采光棱镜板63构成的，而且是用聚碳酸酯(简称PC)制成的，上表面及下表面都涂覆了由氟系列物质制成的防反射膜64，能分别单独绕垂直中心轴O-O’旋转。通过使第1采光棱镜板62和第2采光棱镜板63分别进行旋转，即使太阳的高度在不断变化，也能使来自太阳的光65如箭头66所示射向正下方。

即，本发明的采光装置是将来自太阳的光线集中起来以供照明及取暖等用的采光装置，采光器61上装有经过防反射处理能以防止光线的表面反射的采光元件，该采光元件至少是两块可分别沿水平方向单独旋转的第1采光棱镜板62及第2采光棱镜板63，防反射处理是至少被覆一屋一定厚度的氟系列防反射膜64。

现对作为本发明的基础的光的反射问题进行说明。在图24中，通常波长为入的光在空气A(折射率n₀＝1)中沿箭头方向传播，设光线入射到被覆了薄膜B(折射率为n₁)的基板C(折射率为n₂)上时已知：厚度为t的薄膜B在满足下式防反射效果最好。

t＝λ/4n₁                                   (7)

n₁-n₀＝n₂-n₁                                (8)因此，如果选用能够满足上列关系式的物质，则能获得好的防反射效果。

由于本发明是利用这种防反射效果，所以现对上述采光装置的条件、模拟表面反射及采光棱镜板的透射率的实际测量结果说明如下。

(a)条件

第1采光棱镜板为0°/42°，即上表面为平面，下表面的棱镜顶角为42°(参见图23)，第2采光棱镜板为0°/51.58°，防反射膜(参见图24)B为旭硝子(公司)生产的用氟系列物质制成的防反射膜“CYTOP”，折射率为1.34，用d线(λ＝588nm)代替太阳光，由(7)式算出，膜厚t＝λ/4n₁＝588/4×1.34≈110nm。计算膜厚t＝λ/4n₁时之所以使用λ＝588nm的d线，是因为在可见光中d线是可视感度度高的波长光的代表且不受激光的影响。He-Ne激光的波长为633nm，将其用于测定表面反射的实验，严格地说，是对不同波长的计算值和实际测量值进行比较，但可看作是近似值。

(b)模拟表面反射

图25表示PC表面的反射率的计算结果，图中曲线a表示设有防反射膜的曲线，它与未进行防反射处理的图中的图线b相比较，不受入射角的约制，对每一个界面来说，表面反射率约减少5个百分点。

图25中的入射角表示入射光线与采光棱镜板的法线构成的角。

(c)采光棱镜板的透射率的实际测量结果

在图23所示的采光装置中，使入射角随同太阳高度的变化进行改变，使第1或第2采光棱镜板旋转，或者使第1和第2两采光棱镜板都旋转，如箭头66所示，控制光线射向正下方，测定与入射能量相对应的输出能量，其测定结果示于图26。

该图中曲线a所代表的被覆了防反射膜的棱镜与图中曲线b所代表的未进行这种被覆的棱镜相比较，前者的透射率约提高6个百分点。

这时，所使用的光线是He-Ne激光(633nm)。

(d)采光棱镜板采用PC(n₂＝1.583)和聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA，n₂＝1，492)时进行比较，则根据式(8)有

采用PC时：n₂-n₁＝1.583-1.34＝0.243

采用PMMA时：n₂-n₁＝1.492-1.34＝0.152 PC一侧近似有n₁-n₀＝1.34-1＝0.34，防反射效果好，但按(b)项中的计算求得的反射率表明，采用PMMA时总共减少3.5个百分点。

氟系列防反射膜(非结晶聚合物)与以往的蒸镀法不同，而是进行旋转镀膜或浸渍涂敷，被覆工艺简单、时间短，因此能用较低的成本获得上述那种防反射膜，从而能增大透射率。

第6实施例：

第6实施例是关于对太阳光采光装置中使用的采光棱镜板进行恰当的驱动、保持的采光棱镜板的驱动、支持装置，下面通过图27～图31所示的第6-1～第6-4各实施例进行具体说明。

本发明的采光棱镜板的驱动、支持装置也能适用于即使是采用旧有技术的如图78所示的太阳光采光装置。

第6-1实施例：

图27是表示本发明的第6-1实施例的采光棱镜板的驱动、保持装置的平面图。

在该图中，70是例如平板式棱镜等采光棱镜板，71是驱动辊，如图所示，该驱动辊71由脉冲电动机等电动机72直接或通过蜗轮(图中未示出)间接施加转矩进行驱动。另外，图中虽未示出，但在采光棱镜板70和驱动辊71的外周部都做成轮齿，使两个齿轮互相啮合装配。O表示采光棱镜板70的旋转中心。

73是电动机72的控制装置，例如，当电动机72为脉冲电动机时，由其输出与相位一致的控制脉冲信号。74是将控制指令送给控制装置73的设定装置。该设定装置74由，例如，CPU构成，在该装置74内输入了与各日时太阳高度及方位相对应的、构成最佳棱镜角的采光棱镜板70的棱镜角数据。

75是光轴传感器或/及光量传感器等检测太阳高度及方位等状态的太阳位置检测装置，其检测输出信号被送给设定装置74。由设定装置74发送驱动指令，通过电动机72使驱动辊71旋转，通过该转矩进行的采光棱镜板70的转动控制，因此能够经常在最佳状态下采集该日时的太阳光。

77是压辊，该压辊77从一侧(图中从上侧)对采光棱镜板70施加压力。为此，将其装设在(例如)与驱动辊71相对的位置上，由生根件K通过弹簧77a对采光棱镜板70施加压力。附属于该压辊77的弹簧77a采用称之为悬臂弹簧或双支承弹簧都可以。在压辊77的外周不做齿轮。

78a及78b分别是第1及第2从动辊，这些从动辊78a、78b如图所示彼此沿水平方向相对设置，并且设在与压辊77相对的另一侧位置上，且与驱动辊71保持适当的相关位置(如图所示，(例如)位于驱动辊71的两侧)，并与采光棱镜板70保持接触，还要固定在图中未示出的支持部件上，能够自由旋转(连续旋转)，随着采光棱镜板70的旋转而从动旋转。

在从动辊78a、78b的外周也不做齿轮。另外，压辊77及从动辊78a、78b与采光棱镜板70的接触位置具有一定的接触裕度，以便不会由于采光棱镜板70的制作加工精度偏差或装设场所的环境温度引起的膨胀或收缩等变形而受影响，从而能够保持采光棱镜板70灵活运转(除本实施例外，在以下的实施例中也是如此)。

在上述结构中，压辊77沿采光棱镜板70的中心方向施加压力，该压力F被从动辊78a、78b各自的一个分力F_1a、F_1b所抵消，分别来自从动辊78a、78b的另一个分力F_2a、F_2b也互相抵消，通过这种方式，使采光棱镜板70稳定运转。因此，驱动辊71能以在不对采光棱镜板70施加过度的作用力的条件下使采光棱镜板70的外周形成齿轮啮合，传递转矩，使其旋转。采光棱镜板70在旋转过程中即使产生一些偏差，可以通过压辊77的弹簧77a将此偏差吸收ガタ，从而能使采光棱镜板70以平滑过滤的方式保持稳定运转。

本实施例给出了本发明的最基本的结构，其结构上的特征是压辊的数量最少。可是，在本实施例的结构中，由于压辊77的微妙位置或加在采光棱镜板70的中心处的力的微妙方向，会使采光棱镜板70在产生偏差时容易引起采光棱镜板70与驱动辊71的对中失常，因此可以考虑采用对此加以改进的下列实施例。

第6-2实施例：

图28是表示本发明的第6-2实施例的采光棱镜板的驱动、支持装置的平面图，凡是与第6-1实施例相同的部件都用与图27相同的符号表示，其说明从略。另外，图中虽未绘出，但也与第6-1实施例相同，本实施例中也设有对驱动辊71进行驱动用的装置。

79及80分别是第1及第2压辊，分别装在面对第1及第2从动辊78a及78b的位置上(图中的采光棱镜板70的上部)，利用支持在生根件(图中未示出)的弹簧79a、80a的弹力，对采光棱镜板70施加压力。

在本实施例中，在2个从动辊78a及78b和2个压辊79及80的4个点上，前者的各支承力和后者的各压力如箭头所示互相抵消，其结构上的特征是使采光棱镜板70保持良好的稳定性。与第6-1实施例相比较，采光棱镜板70即使产生偏差，也能很好地保持采光棱镜板70与驱动辊71的对心状态。

在本实施例的结构中，2个压辊79及80对采光棱镜板70的压力必须保持均等。

第6-3实施例：

图29是表示本发明的第6-3实施例的采光棱镜板的驱动，支持装置的平面图，凡是与第6-1及第6-2各实施例中相同的部件都用与图27及图28中的相同符号表示，其说明从略。另外，图中虽未示出，但也与第6-1实施例一样，本实施例中也设有对驱动辊71进行驱动用的装置。

77B是主压辊，该主压辊77B通过支持在生根件(图中未示出)上的弹簧77b对采光棱镜板70施加主压力。

81及82分别是第1及第2辅助压辊，辅助压辊81及82具有从主压辊77B在左右对称的位置上对采光棱镜板70施加辅助压力的功能，将其装在如图所示的位置上，通过由支持在生根件(图中未示出)的弹簧81a、82a产生辅助压力，施加到采光棱镜板70上。

因此，在图示的结构中，各辅助压辊81、82的直径和弹簧压力的大小与主压辊77B及其弹簧77b的相等，但从各压辊的功能来看，各辅助压辊81、82的直径与主压辊77B不同也可以，另外，各弹簧81a、82a的压力与弹簧77b的压力不同也可以。

本实施例的结构特征为：如箭头所示，主压辊77B和辅助压辊81及82施加的压力由装在相对一侧的两个从动辊78a及78b分担抵消的条件下进行支承，能够保持采光棱镜板70稳定运转。

即，本实施例的结构，与第6-1及第6-2各实施例相比较，采光棱镜板70即使产生偏差，除了有弹簧77b产生的压力之外，还有弹簧81a，82a产生的压力，也作用在采光棱镜板70上，因此采光棱镜板70由主压辊77B、辅助压辊81、82及从动辊78a、78b保持稳定。

因此，采光棱镜板70即使产生偏差，采光棱镜板70也能与驱动辊71保持较好的对心状态，所以能够进行稳定驱动。

第6-4实施例：

图30是表示本发明的第6-4实施例的采光棱镜板的驱动，支持装置的平面图，凡是与第6-1-第6-3各实施例相同的部件都用与图27～图29中相同的符号表示，其说明从略。另外，图中虽未示出，但也与第6-1实施例相同，本实施例中也设有对驱动辊71进行驱动用的装置。

本实施例在结构上的特征为：如箭头所示，用第1～第4压辊79、80、83及84施加压力，由于装在相对一侧的两个从动辊78a及78b分担并抵消该压力，所以保持采光棱镜板70稳定运转。

这时，第3及第4压辊83及84可装在与第6-3实施例中的第1、第2辅助压辊81、82相同的位置上。

83a及84a分别是弹簧，这些弹簧分别附属于第3及第4压辊83及84，并支持在对采光棱镜板70施加压力用的生根件上(图中未示出)。

如本实施例所示，由于增加了压辊，即使采光棱镜板70产生偏差，也能与驱动辊保持较好的对心状态，因此能更加稳定的支持并驱动采光棱镜板70。

本发明不限定于上述6-1～6-4实施例的结构，还可考虑以下的各种变形。

例如，在各实施例中，都是根据采用一对即两个从动辊78a及78b构成从动辊的情况进行的说明，但还可增加一对从动辊，即也可采用两对共4个从动辊。

在第6-2及第6-4各实施例中，各压辊都是采用同一规格的压辊、但也可像第6-3实施例那样，由主压辊与辅助压辊分别施加压力，因此，如第6-3实施例所示，也可再增加一个主压辊77B。

驱动辊71如第6-1及第6-3各实施例所示，最好装在与采光棱镜板70的压辊77相对的位置或主压辊77B相对的位置上，或者如第6-2及第6-4各实施例所示，最好装在与压辊79、80的中线相对应的位置上。但如果通过选用与将该驱动辊71夹装在中间配置的上，因而与从动辊78a、78b保持相关的位置，设定能够与装在对面一侧的压辊的压力达到良好平衡的支承位置，这样就能够允许上述的位置有若干位置偏差。

在第6-1～第6-4各实施例中，直接在采光棱镜板的外周做成轮齿，通过与在驱动辊的外周做成的轮齿啮合，利用从驱动辊施加的转矩，使采光棱镜板旋转，但这种结构也可以作如下变形。

即可以采用这样的结构，如图31所示，将与采光棱镜板(图中未示出)连接成一个整体的旋转环90装在与该采光棱镜板同心的位置上，在该旋转环90的外周做成轮齿90G，还装有驱动辊71(辊上有与轮齿90G啮合的轮齿71G)，并装设与驱动辊71共轴设置的蜗轮91相啮合的蜗杆92、以及向该蜗杆92施加旋转力的电动机93(相当于图27中的电动机72)，另外，将通过支架94a、94b及旋转环挡板95a、95b支承在固定件(图中未示出)上的从动辊78a、78b装在该驱动辊71的两侧，通过旋转环90支承采光棱镜板。这时，根据需要，还可以在电动机93与蜗杆92之间装设联轴节(图中未示出)。

另外，在上述实施例中，在采光棱镜板和驱动辊上都做成轮齿，采用使两者的轮齿啮合的方式传递转矩的方法，但也可以采用通过皮带驱动方式传递转矩的方法来代替上述方法。另外还可以在一方的外周上等间隔地设有若干个凸起，在另一方设有与这些凸起相配合的等间隔的凹穴，采用类似于影片的导带机构的转矩传递机构来传递驱动力。

另外，在上述实施例中，是将采光棱镜板采用自由旋转的方法配置、使其其保持水平，但也可根据使用太阳光采光装置的建筑物上的设置条件，用其它安装形式的太阳光采光装置来代替图78中用实线表示的有沿水平方向配置的采光棱镜板320的太阳光采光装置305，例如，如图78中用双点划线所示的那样，采用备有相对于屋顶301沿倾斜方向配置的采光棱镜板320A的太阳光采光装置305A，或者采用备有沿垂直于墙壁302a的方向配置的采光棱镜板320B的太阳光采光装置305B。在这些情况下出现必须使自由旋转的采光棱镜板320A或320B保持稳定运转的问题，但本发明当然能适用于这些情况下的务采光棱镜板320A或320B。

另外，为了简化起见，在上述各实施例中示出的采光棱镜板都是1块时的驱动和支持装置的结构，但在使用多块采光棱镜板时，只要对应各采光棱镜板分别装有上述实施例的相应结构即可。

备有上述第6实施例中的采光棱镜板的驱动、支持装置的太阳光采光装置具有以下的优异效果。

(1)通过由弹性装置支持的一个或多个压辊从该采光棱镜板的一侧施加压力，同时在另一侧设有至少一对从动辊承受上述压力，保持采光棱镜板稳定运转，在达到稳定的状态下，由驱动辊使采光棱镜转动，因此不会受采光棱镜板在制作上的机加工偏差或在使用过程中由于温度变化而产生的膨胀或收缩而引起的变形的影响，使采光棱镜板保持平稳过渡的稳定运转，进行规定的转动。

即由于具有与上述变形等相对应的裕量，从而能使采光棱镜板和驱动辊保持稳定的对心状态，从而使采光棱镜板能对应于太阳的运行无故障地进行所要求的转动。

(2)由于在采光棱镜板的中心不设转轴，因此在采光棱镜板上不产生设置这种转轴来进行支持和驱动时所必然产生的转轴及其支承部分的阴影，因此采光棱镜板的结构不会对采光造成影响。

(3)增加压辊的数量，各辊的配置自由度增加，将采光棱镜板组装到天窗内时，能配置各辊使其尽可能不产生阴影。

第7实施例：

第7实施例是关于间接地保持太阳光采光装置中的采光棱镜板的采光棱镜板的支持装置的发明，下面根据图32～图35进行具体说明。

图32是太阳光采光装置中的采光棱镜板的支持装置的平面图，图33是图32中的装置的正视图，图34A是图33所示装置的端部放大正视图，图34B是图33所示装置的XXXIVB部放大正视图。

如图32～图34B所示设有由采光棱镜板构成的一对圆形采光棱镜板101；还有至少包围着一对采光棱镜板101中的一个、且与其同心设置的、在外周上设有轮齿的金属旋转环103；棱镜板的端部插入该金属旋转环103的周内周边。与采光棱镜板交叉装配多个支持板104a～104d；在支持板104C、104d与采光棱镜板101的外缘交叉的位置上安装多个止挡卡块102a～102d，借以抵挡采光棱镜板101的热膨胀；以及将支持板104a～104d的各端部具有一定余量地插入金属旋转环103中的插装块105。

另外，采光棱镜板的旋转驱动装置是第6实施例的变形例，其结构也可如图31所示。

另外，图35是图32所示的本发明的太阳光采光装置的纵剖面正视图，图中116是透明盖，117是配光板、118是防水板。

101a及101b是采光棱镜板，也就是前面用101表示的采光棱镜板。

因此，本发明的作用如下。

(1)第7-1实施例中的装置(参见图32、图33)

①交叉连接多个支持板104a～104d，通过旋转环保持采光棱镜板101稳定运转，所以这种连接结构稳定。

②采用透明的支持板，不会遮光，支持板的材料最好采用丙烯酸类树脂或聚碳酸酯。

③采用树脂制的支持板，采光棱镜板也是树脂制的，热胀系数大致相同，所以施加到采光棱镜板上的应力小。

(2)第7-2实施例中的装置(参见图34A)

①金属制的旋转环103和支持板104a～104d之间由于热膨胀产生的伸长和缩短之会产生尺寸差，因此支持板104a～104d插在插装块105时与金属制的旋转环103之间保留一定的余量，所以能吸收由于上述热变化之产生的尺寸差。插装块105用小螺钉等固定在金属旋转环103上。

(3)第7-3实施例中的装置(参见图34B)

①采光棱镜板101由支持板104a～104d保持稳定，并插入止挡块102a～102d的间隙中，由于在采光棱镜板101的端面与止挡块102a～102d之间留有适当的余隙，所以能吸收由于热胀系数之差引起的变化。止挡块102a～102d与支持板104c、104d用小螺钉固定。

第8实施例：

第8实施例是涉及天窗式太阳光采光装置。

天窗式太阳光采光装置的原理图示于图36、图37。

在各图所示的装置中，利用两枚采光棱镜板P1、P2共计产生4次折射，跟踪太阳，经常控制成直射日光，将其导向铅直方向。这种控制是根据太阳高度及方位的变化，由图中未示出的驱动机构控制各采光棱镜板P1、P2，使其在水平面上以适当的速度旋转。

在各图中，在各采光棱镜板P1及P2的下面部分形成许多三角形的微型棱镜，具有控制光的折射作用。图36表示太阳高度低时的情况，图37表示太阳高度高时的情况。太阳高度在最低的状态下，光线必须产生很大的折射，这时使用两枚采光棱镜板P1、P2，且使微型棱镜的槽(以下称棱镜槽)位于同一方向。这时透过两块采光棱镜板P1、P2的光线的折射能力由各采光棱镜板P1、P2相加计算，所以传播方向能以发生很大变化。

通过使这样结构的2块采光棱镜板P1、P2对应于太阳高度和方位进行旋转，经过采用下述的实验装置确认能够控制太阳高度在10～84度的范围内的直射光方向。

图38A是用于确认图36、图37所示原理用的实验装置，图中P1及P2进第1及第2采光棱镜板，K是配置在出射侧的漫射板，T是透明盖。

各采光棱镜板P1、P2与时刻变化的太阳高度及方位相对应，取出预先存入图中未示出的CPU中的与太阳位置相对应的各棱镜P1、P2的棱镜槽面对太阳的适当棱镜角的数据，根据该数据，驱动图中未示出的电动机，控制各棱镜P1、P2的旋转量，控制太阳光，使其经常向正下方照射。由于从采光棱镜板P1、P2出射的光是色散而成的虹彩光，漫射板是将该虹彩光变成白光之用。

在本实施例中，通过不同类型的漫射板，可以从聚光照明到大范围的均匀照明随意设定。例如，在聚光照射时，适合采用梨皮纹的漫射板或三菱レイヨン(公司)制的细纹面层PMMA板，而进行漫射照射时，则适合采用三菱レイヨン(公司)制的422乳白PMMA板等。

在图38A所示结构中，采光棱镜板P1、P2都采用φ600采光棱镜板(PC制)，漫射板K采用细纹面层PMMA板(三菱レイヨン(公司)制)，在下述(1)～(4)的条件下进行测定，结果示于图38B中的表中。

(1)天气  睛

(2)时刻正午

(3)照度测定  ミノルタ(米诺尔达)照度计

(4)直射光  约9万(勒克司)(法线面)

根据图38B中的表，可进行如下的分析。

通过对该表中的测定条件(1)和(2)的各种情况进行比较判断，当采用本发明的天窗时，由于能经常控制太阳光使其向下照射，所以与不使用采光棱镜板的旧有的天窗情况相比较，亮度能达到以往的10倍以上。

另外，对该表中的测定条件(2)和(3)的各种情况进行比较，在无采光棱镜板的旧有的天窗情况下与本发明的天窗无直射光的情况下，即使在阴天无直射光时，本发明的天窗式太阳光采光装置也能确保达到与以往的天窗同等程度的亮度。

由于采光棱镜板采用透明PC树脂，所以能够阻挡对人体有害的紫外线。另外，虽然能透过近红外线，但在2(μm)左右以上的红外线却受到阻挡，所以会使夏天空调负荷减小。

其次，为了改进本发明的配光特性，下面说明配光板采用特殊材料时的原理和结构示例。

作为改进配光特性用的第1个实验装置，如图39所示，它是采用一个配光板使从天窗式采光器得到的太阳光的采光特性发生变化，该采光板120使用日本板ガラス(公司)制的瞬时调光玻璃(商品名称为UMU，以下称第1配光板)。

该第1配光板120是将液晶层夹在2块浮法平板玻璃之间制成的，利用液晶分子在交流电压作用下沿一定方向排列的性质，控制玻璃的透光性。在本实验装置中，当电压为0(伏)时，不透明，电压为100(伏)时变为透明，已经实验确认。

在本实验装置中，用人工光源(100(瓦)细光束聚光卤光灯：ヴチダSR-J1)124代替太阳光，按图39配置，测定照度。125是测定面，由此至第1配光板120的距离为70(cm)。A是测定点，θ表示从光源到达测定点的光线与垂直向下的方向之间的角度。图40表示用第1实验装置进行实验时第1配光板120的配光特性随施加电压的变化而变化的曲线。

图40中，纵轴表示将100(伏)电压加到第1配光板120上，用该第1配光板120为透明时直射光源的照度除各测定点的照度所得的比率(相对照度比)。

横轴的角度θ表示与图39中的θ相对应的光源垂直向下的线与达到测定点的光线之间的角度。

图40中的(a)表示将100(伏)电压加到第1配光板120上时的配光特性变化。

同样，(b)、(c)、(d)分别表示加到第1配光板120上的电压分别改为30(伏)、20(伏)及0(伏)时的配光特性变化。由该图可知，使用瞬时调光玻璃作为第1配光板120，通过改变施加在它上面的电压，就能改变光量及配光特性。

第2实验装置的结构如图41所示。在第2实验装置中，在第1配光板120的正上方另外叠放安装一块第2配光板(例如旭化成(公司)制的商品名称为12M)123，然后测定照度。

在图41中，与图39相对应的部分标以同一符号。另外，在第2配光板123上(例如)形成一层塑料模压板。

图42表示第2实验装置的实验结果，图中，(e)是不配置第1配光板120而只配置第2配光板123时的配光特性，这时具有在光源的正下方变暗的特殊的配光特性。(f)是将100(伏)电压加在配置在第2配光板123的正下方的第1配光板120上，使第1配光板120变成透明状态时的配光特性。这时，由于光透过第1配光板120而产生损失，与只有第2配光板123时相比较，照度几乎就像沿平行移动的方向降低。另外，在(f)的情况下，仍然表现出光源的正下方变暗的第2配光板123的配光特性。

其次，当施加在第1配光板120上的电压变为0(伏)时，即变成如(g)所示的配光特性。它与第2配光板123的配光特性完全不同，变成在光源的正下方最亮，随着距离的增大而变得越来越暗这样的正常配光特性。

这样，可以用第1配光板120控制第2配光板123的配光特性，所以第1配光板120与第2配光板123组合后，可在图42中用斜线表示的范围内进行控制。

以下，利用图43、图44及图45说明应用上述图38A、图39、图41所示各实验例中得到的本发明的天窗式采光装置的原理的第8-1～第8-3各实施例。

第8-1实施例：

图43表示本发明的第8-1实施例，该图中131是天窗框，132是透明盖，133a是第1采光棱镜板、133b是第2采光棱镜板，各采光棱镜板133a、133b分别配置在透明盖132内。另外，图中虽然未示出，但在各采光棱镜板133a、133b的下表面上形成许多如图36及图37所示的三角状的微型棱镜。

134a、134b、134c及134d分别是支承采光棱镜板133a、133b用的自由滑动轴承。

135a1及135b1分别是使采光棱镜板133a及133b旋转用的电动机，这些电动机135a1、135b1的驱动力分别通过齿轮135a2、135b2传递给在各采光棱镜板133a及133b的外周形成的轮齿部分(图中未示出)。

136是电源，137a～137b是导线。138是电动机135a1及135b1的驱动电路，139是CPU。由该CPU139将与太阳高度及方位等的轨道相对应的最合适的采光棱镜板133a、133b的旋转速度数据，通过驱动电路138输送给各电动机135a1、135b1。146是配置在出射部的温射板。

利用上述结构跟踪太阳的高度及方位，根据来自CPU139的信号，以合适的速度使各采光棱镜板133a、133b旋转，所以能将太阳光恰当地采集到室内。

第8-2实施例：

图44表示本发明的第8-2实施例。该图中与第8-1实施例对应的部分都标以与图43相同的符号。

140是配置在出射侧的第1配光板，用来代替8-1实施例中的漫射板146，它是由(例如)前面所述的瞬时调光玻璃(商品名为UMU)制成的。141是调压装置，142a及142b分别是第1配光板140和调压装置141连接电源用的导线。在本实施例中是由调压装置141调节施加在第1配光板140上的电压。

因此，在本实施例中也与第8-1实施例一样，由CPU139将跟踪太阳的位置(高度、方位)的变化的数据，通过驱动电路138输送给各电动机135a1、135b1，通过齿轮135a2、135b2，恰当地控制各采光棱镜板133a、133b的棱镜角，将太阳光有效地采集到室内。

但是，当采用本实施例时，第1配光板140配置在采光装置的出射侧，由调压装置141控制施加在该第1配光板140上的电压，如图40所示，能改变配光特性，因此该第1配光板140具有能使室内照明状况变化的特点。

第8-3实施例：

图45表示本发明的第8-3实施例。该图中与图44所示的第8-2实施例对应的部分都标以与图44中相同的符号。

143是第2配光板，它是由例如塑料模压板构成，配置在例如第1配光板140的正上方。

即本实施例的特征是由第1配光板140和第2配光板143一共两块配光板构成出射方向控制部件，基本上与第8-2实施例一样，跟踪太阳的位置，将太阳光有效地采集到室内，另外，向室内配光的特性是通过两块配光板的配光特性的组合，从而对照明进行控制，借以改变照明的状况。

因此，在本实施例中的控制照明状况的情况下，利用调压装置141选择施加的电压，施加到第1配光板140上，借以改变光的透射特性，从而达到使塑料模压板等第2配光板143的配光特性表现出来或消失等的配光特性。

由于第8实施例中的天窗式太阳光采光装置。具有上述结构，所以能够获得下述的优良效果。

(1)通过装设采光装置，使天窗能够根据太阳位置进行采光，再加上从天窗部分一向能自然射入的天空中的光，就能够跟踪太阳位置的变化而将太阳光采集到室内，与以往相比，能将大量的光导入装有天窗的房间之中。

另外，本发明是一种将控制装置安装在旧有形状的天窗上的光线控制方式，这是使采光棱镜板只在平面内旋转的的方法，与形状薄、重量轻、价格低等本发明的目的一致。由于使采光棱镜板以微速旋转即可，所以能减少控制用的电力消耗。

(2)如果在采光装置的出射侧设置能选择出射方向的出射方向控制装置，则能获得如下效果。

不用更换配光板就能连续改变光配光特性，因此能大幅度扩大本发明的天窗式采光装置的应用范围。

作为该出射方向控制装置，如果使用瞬时调光玻璃(商品名为UMU)作为第1配光板，再采用控制液晶取向，控制光的透射性，即可以此作为出射方向控制装置，只要再与对该第1配光板施加电压的调压装置相组合，就能控制配光特性，所以只要装一块配光板就可够用。

即，不需要像以往那样为了改变配光特性还要更换配光板，另外也不需要专门为此准备配光特性不同的备用配光板。

另外，将能控制光的透过性的第1配光板配置在出射侧，将第2配光板配置在该第1配光板的(例如)正上方，将两者组合配置，将两者的配光特性相乘配合就能使照明状况更加丰富。

如果将数种具有特别的配光特性的配光板组合起来，还能得到更多的照明特性曲线。

第9实施例：

第9实施例是关于适用于第10实施例以下的太阳光采光控制装置的光轴传感器的发明，下面参照图46A～图49，说明本发明的光轴传感器的实施例。

图46A～图46C表示光轴传感器的第9-1实施例，图46A是总体斜视图，图46B是纵剖面正视图，图46C是图46B所示装置的横剖面平面图。

图47是表示光轴传感器的第9-2实施例的主要部分的纵剖面正视图。

图48是表示光轴传感器的第9-3实施例的主要部分的纵剖面正视图。

图49是表示光轴传感器的第9-4实施例的主要部分的纵剖面正视图。

如图46A及图46B所示，本发明的光轴传感器的第9-1～第9-4实施例都是在也作为遮光体用的、由铝等金属制的筒体151的封闭顶面上开一个孔152，使光绕通过孔152导入筒体151的内部，使该光照射到筒体151下底部分153上，从而即可确定光轴。

第9-1实施例：

图46A～图46C所示的第9-1实施例的结构如下，将上述区域153划分成多个区域，并在光轴传感器的孔152与光轴传感器的中心的连线的四周，与上述多个区域153的分区相对应，装设多块切成小块的导光性树脂155，通过该导光性树脂155，将光传递给上述各区域中的光传感器154，根据从各光传感器154输出的信号值，确定光轴。

导光性树脂155是一种几乎不反射(反射率小)的导光性物质，用来将被分割的入射光分别导向下方。

这就是说，采用图46A～图46C所示的结构，光线不能从周围入射，只能从孔152入射。这时，由孔的直径和厚度决定光能以直接入射的角度。

其次，现假定将被照射的区域分成4个部分。当光近似于垂直入射时，直接射到4个被分割的区域153a～153d，这时，如果从4个被分割的区域153a～153d输出的信号完全相同，则可判定光是垂直入射；如果光传感器154的输出值不同，则根据其比率判断入射角度。另外，根据对区域153a～153d的照射量，还可检测光量的强度。

第9-2实施例：

图47所示的第9-2实施例是改变上述孔的直径或厚度，或者将孔的形状变成圆锥面的形状后的一种结构。

即，为了扩大入射角的范围，而将金属筒体161的封闭顶面上的孔162的直径加大，或者将孔的厚度变薄，或者如图47所示，将孔的形状逐渐扩展成圆锥面形状。

光轴及光量强度的检测方法与第9-1实施例相同。

第9-3实施例：

图48所示的第9-3实施例是将金属制的内筒体172插入金属制的外筒体171中的望远镜式的结构，从设在上述各筒体171、172的封闭顶面上的孔173、174，将光导入内筒体172内部。

即，上下移动图48中的外筒体171，实际上也就改变了孔的厚度。限制能以入射的角度，根据这时的输出值的不同，判断光轴的条数(沿该光轴的光量的强度)或光轴的角度。

第9-4实施例：

图49所示的第9-4实施例的结构是从设在金属筒体181的封闭顶面上的孔182将光导入筒体181的内部，将设有光传感器且可上下调节的区域183插入筒体181中。

即上下移动图49中被照射的部分。从而能利用孔与被照射区域之间的距离，控制可入射的角度。

因此，在本实施例的情况下也与第9-3实施例一样，能检测光轴的角度和此时的光量的强度。

第9实施例的光轴传感器由于具有上述结构，所以有如下效果。

(1)可以获得廉价的光轴传感器。

(2)结构简单且能扩大入射角。

(3)因此，作为适用于太阳光采光装置的光轴传感器，实用性大。

第10实施例：

第10实施例是关于不论太阳光采光装置是设置在什么样的场所，都能提高采光效率的太阳光采光装置，下面利用图50～图55所示的第10-1～第10-3中的各实施例具体地说明本发明。

本发明的基本特征在于在设置场所设有检测各时刻的太阳位置用的太阳位置检测装置。

第10-1实施例：

图50表示本发明的第10-1实施例。

在该图中，191是采光器的采光棱镜板，在其下表面上形成许多三角状的微小棱镜191a，同时图中虽未示出，但在其外周部做成后面所述的与齿轮193啮合的轮齿。192是电动机，193是利用该电动机的驱动力使采光棱镜板191旋转用的齿轮。194是CPU，196是齿轮193和电动机192的连结轴，197及200分别是导线，以上的191～200与旧有的如图82所示部件的结构相同。

199是太阳位置检测装置，该装置199是为了检测设置场所的各个时刻的太阳位置而设置的，如图51所示，将能沿水平方向独立旋转的1块或多块采光棱镜板199P装设在采光器中，同时备有装在该采光棱镜板199P对面的光轴传感器或光量传感器等照射状态检测装置199K及中央处理装置199C，通过驱动机构199M，对应于太阳位置，对采光棱镜板199P的棱镜角进行旋转控制，接收来自太阳的各时刻的入射光，在CPU199C中对来自照射状态检测装置199K的输出信号进行运算处理。199N是向CPU199C进行输入的输入装置。

再回到图50，200是将太阳位置检测装置199的输出信号输送给CPU194用的导线。

在上述结构中，设置场所各个时刻的太阳位置的检测信号从太阳位置检测装置199被送给CPU194，CPU194根据该信号向电动机192发送旋转指令，电动机192通过齿轮193使采光棱镜板191旋转。

因此，采用这样的方法控制采光棱镜板191的旋转使其能经常跟踪太阳，并使其棱镜角处于适当状态，将适当的光量采集到室内。

第10-2实施例：

图52表示本发明的第10-2实施例。该图中的结构与第10-1实施例大部分相同，因此相同的部分都标以相同的符号，说明从略。

本实施例在结构上的特征是：在第10-1实施例的结构中，将光轴传感器201配置在采光棱镜板191的对面，同时设有将该光轴传感器201的输出信号输送给CPU194的导线202。

本实施例的动作按照图53所示的流程图中的步ST1～ST10进行。

这样，在本实施例的结构中，将来自光轴传感器201的各时刻的输出信号送给CPU194，并根据来自太阳位置检测装置199的输出信号，经常对通过CPU194进行的采光棱镜板191的光轴控制进行修正，因此与第10-1实施例相比较，采集到室内的光量得到进一步的改善。

第10-3实施例：

图54表示本发明的第10-3实施例。

该图中，与第10-2实施例相同的部分都标以相同的符号，说明从略。

本发明的控制装置在结构上的特征是：将光量传感器203配置在采光棱镜板191的对面，代替第10-2实施例中的光轴传感器201，同时设有将该光量传感器203的输出信号输送给CPU194的导线204。

在本实验例的控制装置中，根据从光量传感器203送给CPU194的各时刻的光量信号，通过CPU194修正采光棱镜板191的旋转指令后进行第10-1实施例中的采光控制。即，本实施例中的动作按照图55所示的流程图中的各步ST1～ST10进行。但在该步中，ST4中的光量传感器203的输出信号的读入由CPU194进行，所以根据来自太阳位置检测位置199的检测信号，正要通过CPU194进行控制时，在步ST5中检验从采光棱镜板191采集到的光量是否为与太阳位置相对应的最佳光量，以便进行最佳控制(ST5～ST10)。利用光量作为修正控制用的检测量，这一点与第10-2实施例不同。

在上述各实施例中，为了简单化起见，都是以采光器中所设的采光棱镜板为1块的情况进行的说明，但在采光器所设的采光棱镜板为2块等配置多块的情况下，本发明也能适用，采用多块时，能对光轴的方向进行很好的控制。

在上述各实施例中的太阳位置检测装置是以图51所示的例子作为199的结构例，但只要能检测各时刻的太阳位置，当然也可以采用图51以外的其它结构。

当采用图51所示结构的检测装置时，在图51所示结构中，采光棱镜板199P、驱动机构199M、CPU199C、以及照射状态检测装置199K分别与第10-1～第10-3各实施例中的结构相同，因此通过在CPU194内的程序处理上想办法，这些通过用的结构的一部分或全部可以省略。

第10实施例的太阳光采光控制装置由于具有上述结构，所以能获得下述良好效果。

(1)除了采光装置和CPU外，还设太阳位置检测装置，利用该太阳位置检测装置，能检测设置场所每个时刻的太阳位置，所以能根据该检测信号，利用CPU的运算结果，与该设置场所各时刻一致地跟踪太阳，进行适当的室内采光。

(2)配置1块或多块可沿水平方向旋转的采光棱镜板，构成采光装置，太阳位置检测装置将设置场所各时刻的太阳高度及方位等太阳位置信号送给中央处理装置，中央处理装置根据来自该太阳位置检测装置的输出信号进行运算后，输出旋转指令，恰当地控制采光棱镜板的棱镜角，所以能跟踪太阳，经常向室内采集适当的光量。

(3)除了太阳位置检测装置外，还设置光轴传感器或光量传感器等照射状态检测装置，由于能以根据各时刻的光轴或光量，对采光棱镜板的旋转控制进行修正，所以能进一步改善室内的采光状态。

(4)如(3)所述，在备有照射状态检测装置的情况下，由于能经常检测各时刻的光轴或光量，因此，即便由于长期使用致使采光棱镜板的物理性能劣化，致使采光精度下降，也能进行适当修正。

第11实施例：

第11实施例是关于适用于太阳光采光装置的检测光轴方向及角度和阴天用的装置的发明，下面通过图56～图65所法的第11-1及第11-2实施例进行更具体的说明。

第11-1实施例：

首先，利用图56～图61，说明本发明的第11-1实施例。

图56是应用本发明的检测方法的检测装置的实施例的总体结构斜视图，该图中211是几台支架，212是作为驱动源的步进电动机。213圆柱状的旋转体，该旋转体213由步进电动机212驱动。212a是步进电动机212的转轴，如图所示，该轴是插装在支架211大致中央部位的插孔211H内，四周留有必要的间隙。

214是沿旋转体213的外周规定范围设置的整体成型第1屏板，该屏板214如图所示，其形状沿旋转方向在高度方向上连续变化，(例如)呈三角形，三角形的底边与的后面所述的投射在光传感器217上的阴影有关，如图所示，设有向上方伸高若干高度的连结件214A。

另外，为了产生明显的阴影，最好尽可能用不透明的材料作为屏板214的材料形成板面。

步进电动机212设置在地面等地基上，同时如果需要，也可用支架211支承，作为支承旋转体213及屏214用的支架。

215是检测旋转动213的原点用的微型开关，该微型开关215安装在L形的支架216上端的内周表面上，面对旋转体213的外周面，并保持一规定的间隙。支架216的下端固定在支架211上。

217是支承在支承臂218上的光传感器，装在旋转体213的上方、恰好位于旋转中心线上、与屏板214的投影相关所决定的位置。支承臂218的下端用小螺钉218a等固定在支架211上。

光传感器217的输出信号通过备有该光传感器217附属的电子元件的基板(图中未示出)及导线(图中未示出)输入图中未示出的CPU中，进行后面所述的所要求的运算。步进电动机212也是根据来自CPU的指令进行旋转驱动控制。

在图56所示的实施例中，利用支承臂218将光传感器217支承固定在旋转体213的上方旋转中心轴线的位置上，但是，如果采用这种结构，光传感器217和屏板214都难以达到精确的对心状态，因此实际上要通过光传感器的底板上的电路进行调整，以使光传感器的中心和屏中心叠合。

因此，如图57所示，最好将光传感器217A装在用小螺钉220a、220b等固定在旋转体213a的上表面上的底板219上，使其与旋转体213一并旋转。这时，将光传感器217A预先装在底板219上，且使光传感器217A的中心位于旋转体213的旋转中心。另外，图中虽未示出，但在底板219上装有附属于光传感器217A的电子元件和经过该电子元件与CPU连接的导线。

下面参照图58A～图60及图61所示的流程图，说明检测方法如下。

在以下的说明中，用图61所示的流程图中记载的步(符号为ST1～ST12)说明检测方法的运作。

将图56或图57中的检测装置设置在太阳光线能照射到场所，为了根据来自图中未示出的CPU的驱动指令，检测步进电动机212的原点，例如，沿顺时针方向开始驱动时，利用原点检测用的微型开关215检出旋转体213的原点(ST1)，使步进电动机212暂时停止。

这时，如图58A所示，将旋转体213调整到原点方向N(例如方向向北)，这时使(例如)三角形的屏214的前端214a与该原点0对正。

其次，根据光轴的方向和角度(仰角)的检测开始指令(ST2)，按照从CPU发出的正式的驱动指令驱动步进电动机212，如图58A所示，旋转体213沿箭头方向(逆时针方向)开始旋转(ST3)。其结果如图58B所示，如果在屏214的前端214a从原点方向N旋转到角度为θ1的时刻，光传感器217或217A的输出有所下降(ST4)，即将相当于该角度θ1的信号输入CPU，CPU根据从步进电动机212发出的步进角信号和来自光传感器217或217A的输出下降信号，通过运算求出上述角度θ1，检测出光轴的方向(方位)为θ1(ST5)。

其次，使旋转体213、也就是屏板214继续旋转，即从ST5再旋转Δθ1(ST6)，如图58C所示。当旋转θ1+Δθ1时，光传感器217或217A的输出信号再次增大，恢复高输出(ST7)，在ST8中，控制电路根据Δθ1按下式算出光轴的角度(仰角α₁)。

即，如图59所示，如果设屏214的前端214a及中间位置P点处的各高度分别为h及hp，该高度hp可由CPU根据下列的(9)式进行运算求出。

hp＝h(θ-Δθ1)/θ………(9)

由于式中θ是三角形的屏214两端214a及214b之间的夹角(图58C)，所以可按比例换算成屏板214的底边214的长度。根据同样道理。根据Δθ1，也可以换算成屏板214的底边214a～P之间的长度(图58及图59)。

然后，按照图60由10式算出光轴的角度(仰角)W₁。

W₁＝tan^-1(hp/r)………(10)

将(9)式代入(10)式，如式(11)所示，于是求得光轴角度W₁。

W₁＝tan^-1{(hp/r)·(θ-Δθ1)/θ}………(11)

因此，将与h.r.θ.Δθ1相对应的信号输入CPU，根据(11)式进行运算，便可求出光轴的角度W₁(ST8)。

如果求出光轴的角度W₁，再考虑到太阳光采光装置的安装位置，便可求出太阳高度。

反之，如果光传感器217或217A的输出信号电平不降低，则控制旋转体213，使其在全部范围内旋转(ST9)，当在ST10中判定天气为阴天时，则输出阴天检测信号。

在光传感器217或217A的输出信号电平下降后(ST4)，即使屏板214继续旋转(ST6)，光传感器217或217A的输出信号电平也不会上升(ST7)，当已在全范围内转完一圈时(ST11)，在ST12，由CPU判定光轴角度已经处于检测范围以外。之所以是在检测范围以外，是因为太阳高度在正午达到最高时，在ST12中将该范围的检测除外。以后重复进行上述的检测动作。

第11-2实施例：

其次，根据图62～图65说明本发明的第11-2实施例。

如果采用第11-1实施例，根据其测定原理，当太阳的高度为90°时，因为第1屏板214的高度不是无限大，所以就不可能进行判断，然而屏板的高度是根据其与相关部件之间的关系限定为规定的高度，因此当太阳高度在正午达到最高点时，就存在难以判断的缺点。本实施例是补偿第11-1实施例中的这一缺点的实施例。

首先，图62及图63分别是应用本发明的检测方法的检测装置的第11-2实施例的总体结构的平面图及正视图，各图中，221是第1支承体，222是作为驱动源的步进电动机。223是圆柱形的旋转体，该旋转体223由步进电动机222驱动。222a是步进电动机222的转轴。

224是与旋转体223整体成型的第2屏板，该屏板如图所示，正面形状为1/8球体，内侧如图62所示，形成以球体的半径长度R为直径长度的弧形圆缺，直径R的底边通过零件224L固定在旋转体223上。这时，在本实施例的装置中，如图所示，屏板224和零件224L用小螺钉B₁连接，另一端，零件224L与旋转体223用小螺钉B₂连接。

屏板224的材料最好尽可能的采用不透明的材料形成板面，从而能产生阴影。

步进电动机222例如由第2支承体225支承。

226是原点检测用微型开关，227是挡住屏板224旋转用的止挡。

228是光传感器，该光传感器228通过装有附属电子元件的底板221a支承在支承体221上，且装在旋转体223的旋转中心轴线上并与屏板224的投影相关的因素决定的规定位置上。

在采用本实施例的情况下，也与图57所示的第11-1实施例的情况一样，图中虽然未示出，但光传感器228的中心线设在旋转体223的旋转中心线上，通过底板对旋转体223进行相对固定，最好使光传感器228与屏板224的中心线重叠。

与第11-1实施例一样，光传感器228的输出信号通过配置在底板221d光传感器228器上的电子元件(图中未示出)及其导线(图中未示出)输入图中未示出的CPU中，进行后面所述的所要求的运算或检测。

步进电动机222的旋转控制也按来自CPU的指令驱动。

其次，除图64外，还参照图65所示的流程图、以及图58A～58C，说明本发明的方法如下。参照图58A～58C的理由是：虽然第11-2实施例与第11-1实施例中的屏板形状不同，但是屏板的动作却完全相同，因此可以省略重复绘制与图58B、58C相对应的附图。

在以下的说明中，用图65所示的流程图中记载的符号为ST1～ST12的步说明本发明的检测方法的运作。

将图62、图63中的检测装置设置在太阳光线能照射到的场所，为了根据来自图中未示出的CPU的驱动指令，进行步进电动机222的原点检测，(例如)沿顺时针方向进行初始驱动，通过微型开关226的动作杆与挡块227接触，检测旋转体223的原点(ST1)，于是步进电动机222暂时停运。

这时，旋转体223调整到原点方向N(例如方向朝北)，这时屏板224的前端224a与该原点0一致(相当于图58A)。然后，根据以下的开始检测光轴的方向和角度(仰角)的指令(ST2)，按照从CPU发出的正式的驱动指令，此时步进电动机222沿逆时针方向驱动，旋转体223也如图64所示，开始沿箭头方向(逆时针方向)旋转(ST3)。其结果如ST4所述，屏板224的前端224a离开原点方向旋转到角度θ1时，光传感器228的输出信号电平下降(相当于图58B)，将与该角度相当的信号输入CPU内，CPU根据从步进电动机222送来的步进角信号和来自光传感器228的输出下降的信号，通过运算求出角度θ1，检测出光轴方向(方位)为θ1(ST5)。

其次，旋转体223即屏板224继续旋转，即从ST5继续旋转Δθ1(ST6)，如图58C所示，从原点旋转θ2＝θ1+Δθ1时，当传感器228的输出信号电平再次上升，恢复到高输出信号电平(ST7)，在ST8中，控制电路根据该现象，并根据以下的原理，算出光轴的角度(仰角)W₂。

即，如图64所示，设屏板224与太阳的光轴的交点坐标为(x，y)，屏板224的底边长度为R，光轴的斜率a＝tan(90°-Δθ1)，则式(12)、(13)成立。

{X-(R/2)}²+y²＝(R/2)²…………(12)

y＝ax＝{tan(90°-Δθ1)}X…………(13)

根据式(12)、(13)，交点(x，y)的坐标为

x＝R/(1+a²)……………………(14)

y＝Ra/(1+a²)……………………(15)

另一方面，交点(x，y)在球面上的Z满足(16)式：

x²+y²+Z²＝R²…………(16)

根据式(14)～(16)，Z为：

Z＝±Ra(1+a²)^1/2/(1+a²)……(17)

因此，由式(14)、(15)及(17)，算出轴的角度(仰角)W₂为：

tan W₂＝Z/(x²+y²)^1/2

       ＝a……………………………(18)

因此，如果将(13)式代入(18)式，如(11)式所示，求得光轴的角度W₂为：

W₂＝(90°-Δθ1)……………(19)

于是将与θ1及Δθ1相对应的信号输入CPU，根据(19)式进行运算，求出光轴的角度W₂(ST8)。

如果求得光轴的角度W₂，再考虑到太阳光采光装置的安装位置，则可求出太阳的高度。

反之，当光传感器228的输出信号电平不下降时(ST4)，控制旋转体223，使进行全范围旋转，直到被止挡块227挡住为止(ST9)，在进行全范围旋转时，在ST10中，判定天气为阴天时，输出阴天检测输出信号。

另外，当光传感器228的输出信号电平下降后(ST₄)，即使屏板224继续旋转(ST6)，光传感器228的输出信号电平也不上升(ST7)时，在全范围旋转的情况下(ST11)，在ST12中，由CPU判定为检测范围以外的光轴角度，但在本实施例的情况下，成为检测范围以外的情况极少出现，实际上也就是将无效的范围除外。以后重复进行上述的检测运作。

在上述第11-1及第11-2各实施例中，说明了设置驱动旋转体213及223用的专用步进电动机212及222的情况，也就是只使旋转体213及223分别进行旋转，而光传感器217及228则固定不动的情况。但也可采用下述结构代替这种结构，即将屏板及光传感器设置在时时刻刻跟踪太阳采集太阳光的太阳光采光装置中的旋转体上，使旋转体和光传感器两者都旋转，这样就可以省去专用的步进电动机。

第11实施例的太阳光采光控制装置由于具有上述结构，所以有以下良好效果。

(1)因为根据配置在旋转体的旋转中心轴线上所要求的位置上的传感器的检测输出信号和旋转体的棱镜角，通过运算检测光轴的方向和角度，所以只需设置一个光传感器即可。

(2)根据上述的检测输出信号，由CPU按规定的运算式容易求出这时的光轴方向和角度，因此能迅速而又准确地进行该检测。另外，在太阳光采光装置中，如果判断出光轴的角度，则根据进行该检测的日期时间等其它相关数据，由CPU进行运算，就能求出太阳高度。

(3)如果采用第11-1实施例(图56)中的结构，则具有屏板制作简单的优点。

另外，采用第11-1实施例中的屏板，即使将屏板的高度尽可能做得高一些，但当太阳高度接近90°时，仍然存在测不出光轴的方向和角度的区域，但在第11-2实施例中，由于屏板224的表面呈球体形，所以其高度即使不像第11-1实施例中那么高也可以，另外，当太阳高度接近90°时，与第11-1实施例相比较，检测不出光轴的方向和角度的区域，能以大幅度减少，实际上不影响对采集太阳光的控制。

(4)在第11-1实施例及第11-2实施例中，如果通过底板进行安装，使光传感器的中心线与旋转体的旋转中心线重叠，则能使光传感器与屏板达到精确的对心状态，因此在进行装置的组装时，不必进行屏板与光传感器的对心调整的复杂作业，简化了可作业性。

(5)上述旋转体及屏板由步进电动机驱动，如果根据该步进电动机的步进角，检测上述屏板所要求的棱镜角，则能迅速而准确地检出棱镜角。

(6)由于根据是否有阴影投射在光传感器上这样明确的判断基准进行阴天检测，因此能用简单的装置自动进行阴天检测。从而与以往通过目视进行检测的方法相比较，实际有很大的好处。

第12实施例：

第12实施例是关于采用有特色的太阳光采光装置驱动方法的太阳光采光控制装置的发明，下面根据图66A～图71所示的第12-1～第12-4各实施例进行具体说明。

为了容易理解本发明的各种驱动方法，首先说明作为典型的结构例的第1太阳光采光装置～第3太阳光采光装置。

第1太阳光采光装置：

图66A表示第1太阳光采光装置的结构，在图66A中，231及232分别是第1及第2平板式采光棱镜板，该采光棱镜板231及232能分别进行自由旋转，在(例如)水平方向上保持稳定。

这些采光棱镜板(以下在第12实施例中多半只称棱镜)231及232，如图66B所示，分别在下侧面上形成三角形的微型棱镜231a及232a。在各棱镜231及232的外周形成图中未示出的齿轮。

233及234分别是棱镜231及232的驱动装置，由例如脉冲电动机等电动机、蜗轮传动装置及传动齿轮等(图中未示出)构成，通过蜗轮传动装置及传动齿轮将上述电动机的转矩传递给装设在棱镜231及232的外周上的齿轮，驱动各采光棱镜板231及232。

235及236分别是控制装置，在驱动装置233及234内安装的电动机(例如)为脉冲电动机的情况下，产生与相位一致的控制脉冲信号等进行控制。

237是设定装置，用来将设定的各采光棱镜板231及232的每一时刻的棱镜角的驱动指令输送给各控制装置235及236。

因此，设定装置237是由CPU构成。在该设定装置237中存储着根据由各年月日的每时刻的太阳高度及方位确定的太阳现在的位置和在该现在位置计算各棱镜231及232的最佳棱镜角用的程序，以及后面所述的各棱镜231及232的驱动指令的程序。

由以上的231～237的结构适用本发明的棱镜驱动方法的第1太阳光采光装置。

在图66A的中，并未示出太阳光采光装置的电源等细小部分的结构及零件。

第2太阳光采光装置：

第2太阳光采光装置的结构如图67所示。

在该图中，与第1太阳光采光装置相同的部分都标以与图66A、66B中相同的符号，其说明从略。

237A是设定装置，它与设定装置237一样，是由CPU等构成。

在设定装置237A内输入了根据由各年月日的每时刻的太阳高度及方位确定的太阳现在的位置和在该太阳现在的位置计算各棱镜231及232的最佳棱镜角的程序及后面所述的棱镜231及232的驱动指令的程序(还包括后面所述的发送转换开关238的转换指令的程序)等。

238是由开关端子238a及转换端子238b、238c构成的开关，当设定装置237A向第1或第2棱镜231或232发出驱动指令时，将转换指令(即把开关端子238a转换到端子238b或238c用的转换指令)输出给转换开关238，使转换开关238进行转换运作。

239是各驱动装置233及234共同的一个控制装置，具有与图66A中的控制装置235、236相同的功能，通过转换开关238将来自设定装置237A的驱动指令输送给驱动装置233或234。

第3太阳光采光装置：

在第2太阳光采光装置中，设有专用的驱动装置233、234分别作为多个采光棱镜板231、232的驱动装置之用，设有共用的控制装置239，作为控制装置之用。

在图67所示的第3太阳光采光装置中，在驱动装置233、234上设有驱动采光棱镜板231、232的专用传动齿轮，设有一个共用的驱动装置，作为对各驱动齿轮施加驱动力的电动机等驱动装置之用，通过机械的或电动的转换机构，使该驱动装置与上述各传动齿轮进行转换，将来自设定装置237A的、对采光棱镜板231或232的驱动指令输送给控制装置239，通过转换开关238及上述驱动装置，驱动控制对象(即采光棱镜板231或232)。这时，也可以如图66A、66B所示，设置专用的控制装置235、236，以代替图67所示的共用控制装置239和转换开关238。

其次，利用图66A及图67，以及用图68～图71所示的流程图，说明作为本发明的太阳光采光装置的第1～第4太阳光采光装置的驱动方法的第12-1～第12-4实施例。

第12-1实施例：

首先参照图66A、66B或图67，以及图68所示的流程图，说明作为第12-1实施例的太阳光采光装置的第1种驱动方法。本驱动方法能适用于图66A、66B和图67中的两种太阳光采光装置(下同)。

首先，接通装置的电源，使其开始动作(ST11)，在设定装置237或237A中，与其内部安装的时钟连动从已经存储的数据中，将该年月日的每时刻的太阳的现在位置数据读入(ST12)。

因此，设定装置237或237A首先根据该读入的太阳位置数据，算出决定第1棱镜231的棱镜角的驱动指令，并将该驱动指令送给控制装置235或239。于是，在图66A、66B所示的装置的情况下，将该信号直接输送给驱动装置233，在图67所示装置的情况下，通过转换开关238将该信号输送给驱动装置233，由驱动装置233驱动第1棱镜231(ST13)。

其次，对第1采光棱镜板231的驱动指令解除后，即确认第1棱镜231停运后(ST14)，由设定装置237或237A将根据此时刻的太阳的现在位置数据确定的对第2棱镜的驱动指令输送给控制装置236或239。从而在图66A、66B所示的装置的情况下，该指令直接输送给驱动装置234，而在图67所示装置的情况下，通过转换开关238输送给驱动装置234，由驱动装置234驱动第2棱镜232(ST15)。

其次，设定装置237或237A在对第2棱镜232的驱动指令解除后，即确认第2棱镜232停运后(ST16)，再进行上述的步ST12～步ST16的驱动运作，如此反复进行。

从而，第1及第2棱镜231及232根据各时刻的太阳位置数据，进行间歇交替地驱动，以便使棱镜231及232达到最佳棱镜角。

第12-2实施例：

其次，参照图66A、66B或图67，以及图68和图69所示的流程图，对于第12-2实施例的太阳光采光装置的第2中驱动方法进行说明。

首先，接通装置的电源，使其开始动作(ST21)，在设定装置237或237A内，与安装在其内部的时钟连动，从已经存储的数据中读入该年月日的每时刻的太阳的现在位置数据(ST22)。

在本驱动方法中，首先在设定装置237或237A内，根据该读入的太阳的现时位置数据，算出距离上次驱动第1棱镜231时的基准的光轴中心的偏移量B(ST24)，比较各偏移量A和B何者为大(ST25)。

其结果如果A≤B时，发出先驱动第1棱镜231、所驱动第2棱镜232的条件驱动指令(ST26)，在图69所示的流程图中虽然将下述步骤省略了，但仍要按照图68所示的各步ST13～ST16执行ST26中的驱动指令(这时，以第12-1的实施例为准，对棱镜231及232分别进行交替驱动故不重述)。

反之，当A＞B时，则发出先驱动第2棱镜232，后驱动第1棱镜231的条件驱动指令(ST27)，将图68中的各步变为ST15→ST16→ST13→ST14的顺序，执行ST27中的驱动指令。

其次，(例如)经过10秒钟的等待时间后(ST28)，此后再反复进行步ST22～ST28的动作(ST28)。

因此，如果采用第12-2实施例的驱动方法根据各时刻的太阳位置数据，间歇交替驱动第1及第2采光棱镜板231及232，使各棱镜231及232处于最佳棱镜角状态。

在第12-2实施例中，为了补偿这种交替驱动的结果使精度下降的采光特性根据各个时刻偏离光轴中心的偏移量的为出发点比较分析各驱动顺序，确定第1及第2棱镜的驱动顺序，这样进行控制是本驱动方法的特征。

第12-3实施例：

其次，参照图66A、66B或图67，以及图70及图68所示的流程图，说明第12-3实施例的太阳光采光装置的第3种驱动方法。

首先接通电源，使其开始动作(ST31)，在设定装置237或237A中，与安装在其内部的时钟连动从已经存储的数据中读入该年月日的每个时刻的太阳的现时位置数据(ST32)。

在本驱动方法中，首先在设定装置237或237A内根据该读入的太阳的现时位置数据，算出先驱动第1棱镜231、后驱动第2棱镜232时光轴的移动距离C(ST34)。然后算出先驱动第2棱镜232、后驱动第1棱镜231时光轴的移动距离D(ST34)，此较两个移动距离C和D中何者为大(ST35)。

其结果，当C≤D时，发出先驱动第1棱镜231，后驱动第2棱镜232的条件驱动指令(ST36)，虽然在图70中所示的流程图中进行了省略，但仍要按照图68所示ST13～ST16各步执行ST36中的驱动指令。

另一方法，当C＞D时，发出先驱动第2棱镜232、后驱动第1棱镜231的条件驱动指令(ST37)，将图68中的各步变为ST15→ST16→ST13→ST14的顺序，执行ST37中的驱动指令。

这时也要经过(例如)10秒钟的等待时间(ST38)，然后重复进行在此以前ST32～ST38各步中的各种运作(ST38)。

因此，如果采用第12-3实施例的驱动方法，虽然也是间歇地交替对第1及第2棱镜231及232进行驱动，但能根据各时刻的太阳位置数据，对各棱镜231及232的棱镜角取最佳状态。

在第12-3实施例中，为了补偿因这种交替驱动的结果，会使采光特性精度下降的情况，从各时刻光轴的移动距离为出发点比较分析各驱动顺序，确定第1及第2棱镜的驱动顺序，这种进行控制是本驱动方法的特征。

第12-4实施例：

其次，参照图66A、66B或图67，以及图71和图68所示的流程图，说明第12-4实施例的太阳光采光装置的第4种驱动方法。

首先接通装置的电源，使其开始动作(ST41)，在设定装置237或237A中，与安装在其内部的时钟连动从已经存储的数据中读入该年月日的每个时刻的太阳的现时位置数据(ST42)。

在本驱动方法中，首先在设定装置237或237A内，根据该读入的太阳的现时位置数据，算出先驱动第1棱镜231、后驱动第2棱镜232时，对棱镜231及232进行驱动的前后光轴中心移动的轨迹所包围的面积E(ST43)。

然后算出先驱动第2棱镜232、后驱动第1棱镜231时、对棱镜231和232进行驱动前后光轴中心移动的轨迹所包围的面积F(ST44)。

比较这样算出的在两个面积E和F中何者为大(ST45)。

其结果，当E≤F时，发出先驱动第1棱镜231、后驱动第2棱镜232的条件驱动指令(ST46)，图71所示的流程图中虽然进行了省略，但仍要按照图68所示ST13～ST16各步执行ST46中的驱动指令。

反之，当E＞F时，发出先驱动第2棱镜232、后驱动第1棱镜231的条件驱动指令(ST47)，将图68中的各步变为ST15→ST16→ST13→ST14的顺序，执行ST47中的驱动指令。

这时也要经过(例如)10秒钟的等待时间(ST48)，然后重复进行在此以前的ST42～ST48各步中的各种运作(ST48)。

因此，如果采用第12-4实施例的驱动方法下，也是根据各时刻的太阳位置数据，对第1及第2棱镜231及232进行间歇交替驱动，对各棱镜231及232的棱镜角取最佳值。

在第12-4实施例中，为了补偿因这种交替驱动的结果而会使采光特性的精度下降的情况，从各时刻被光轴中心轨迹包围的面积的观点比较研究各驱动顺序，确定第1及第2棱镜的驱动顺序，这样进行控制是本驱动方法的特征。

本发明的太阳光采光装置的驱动方法并不受上述各实施例的限制。

例如在本发明的各实施例中，检测太阳的现时位置的方法是与时钟连动检测预先输入设定装置237或237A中的各年月日的每个时刻的太阳位置数据，但也可以在太阳光采光装置中设置光轴传感器或光量传感器等太阳光状态判断装置，根据设置该装置的场所每个时刻的太阳光的光轴或光量的检测输出信号，通过安装在设定装置237或237A内的CPU等运算控制存储装置，求出每个时刻的太阳的现时位置。

另外，在图66A、66B及图67所示的太阳光采光装置中，是将配置在采光器的各采光棱镜板保持在水平方向旋转的，但也可以根据使用太阳光采光装置的建筑物的设置条件，采用另外的方法配置构成太阳光采光装置的采光棱镜板。

即可用下述方法取代沿水平方向设置采光棱镜板。例如，可考虑备有相对于建筑物的屋顶为倾斜方向配置的采光棱镜板的太阳光采光装置，或者备有垂直于建筑物的墙壁方向设置的采光棱镜板的太阳光采光装置，本发明的采光棱镜板的驱动方法也适用于采光器中装有这样设置的采光棱镜板的太阳光采光装置。

在第12-1实施例中，是按照先驱动第1棱镜、后驱动第2棱镜这种从上到下的顺序进行驱动的，但也可以代之以按照先驱动第2棱镜、后驱动第1棱镜这种从下到上的顺序进行驱动。

在设置3块以上的棱镜时，除了像上述那样从上方开始的顺序、或者从下方开始的顺序之外，还可考虑先驱动中间的棱镜，然后按照顺序驱动上方或下方的棱镜的驱动方法。

在第12-2～第12-4各实施例中，如前说明所述，是按规定的方式算出对驱动顺序进行比较分析用的初始数据，这一过程也可以不按照图69～图71所示的流程图中的顺序进行。例如，在图69所示的流程图中，将沿ST23→ST24方向的顺序改变为沿ST24→ST23方向的顺序进行，然后在ST25中进行A与B的比较。

在第12-2～第12-4各实施例中，在步ST28、ST38及ST48中，在移到下一次循环之前，都设有10秒钟的等待时间，但除此之外，也可以根据设置场所的需要，该等待时间也可以设定为(例如)1分钟等各种时间。

从改善采光特性的角度看，在理想情况下，最好省去ST48，使等待时间为0。

在上述各实施例中，采光器设置的多块采光棱镜板以两枚为例进行的说明，但如上所述，本发明也能适用于设置两块以上的采光棱镜板的情况。

设置两块以上的采光棱镜板时，除了将上述各实施列中的第1及第2采光棱镜板简单地换成第1、第2及第3采光棱镜板的情况之外，还可以采用将多块采光棱镜板作为组件进行驱动的组合方法，驱动各块采光棱镜板。

例如，3块采光棱镜板的驱动方法，如果采用第12-1实施例中说明的方法，则可以在ST13中先驱动第1及第2采光棱镜板，在ST14中确认这些棱镜停运后，在ST15中驱动第3块棱镜，在ST16中确认第3棱镜的驱动停运，所以凡是适合于各实施例中的程序步的驱动方法都可用来驱动多块组合棱镜。

第12实施例的太阳光采光装置采用如上所述那样的方式来驱动采光棱镜板。就有下列的良好效果。

(1)如图66A所示，多块采光棱镜板都装有相应的专用驱动装置及其控制装置，即使在这种情况下，如第12-1～第12-4各实施例所述，并不同时驱动各采光棱镜板，而是按规定的顺序进行交替间歇驱动，由于采用这种间歇驱动，所以电源容量低，还能降低最大消耗电力。

(2)在此情况下，如图67所示，如果多块采光棱镜板设置比采光棱镜板的块数少的(包括1个)共用电动机等驱动部件并且设置比采光棱镜板的块数少的(包括1个)转换装置，当驱动采光棱镜板时，利用上述转换装置切换共用的驱动部件或控制装置，由于采用这种方法，如上所述，就能降低电源容量、省电，同时能减少驱动部件或控制装置的数量，还具有降低装置价格的效果。

(3)在上述(1)、(2)所述的驱动方法中，如实施例12-2～12-4所述，如果用规定的方式经过分析在进行间歇驱动时的采光棱镜板的驱动顺序之后再进行驱动，则由于间歇驱动产生的采光特性的精度下降很少，还能进行补偿，所以不会影响实际使用。

(4)进行采光棱镜板的间歇驱动的各步的一个循环的驱动动作结束后，重复在此以前的驱动运作之前，设有图69、图70及图71中的各步ST28、ST38及ST48所示的在对实际使用无影响的时间范围内的等待时间，这样作虽然使采光特性的精度多少有所下降，但能进一步降低最大消耗电力。

第13实施例：

第13实施例是关于太阳光采光控制装置中使用的太阳光采光装置中的原点检测装置的发明，下面通过图72～图77C所示的第13-1～第13-4各实施例进行更具体的说明。

第13-1实施例：

利用图72～图75说明本发明的第13-1实施例。图72是表示微型开关的安装状态的斜视图，在该图中，240是转环位置从动杠杆，在转环位置从动杠杆240的前端装有自由旋转的转环位置检测辊241，在其尾部一端设有从固定件242安装杠杆240用的弹簧243的弹簧座240a和使杠杆240旋转用的作为支点用的转轴240b。转环位置检测辊241的设置能够使其与后面所述的旋转环257接触。

244是机械式微型开关，244S是其触点，244a及244b分别是设置在触点244S两侧的导向板，这些导向板244a、244b为了引导由后面所述的原点辊245引起的触点244S运作，它们的表面形成(例如)曲线。244C是微型开关244的输出端子。

如图75所示，本实施例中的采光棱镜板251与装在其外侧且与其呈同心圆状的旋转环257是采用同样材料(聚碳酸酯等)制成的，如图所示，由于交叉配置(例如)4个支持板258a～258d，所以采光棱镜板251和旋转环257整体转动。

另外，虽然图75中未示出，但在旋转环257的外周插出轮齿(图73A中表示为257G)，由旋转驱动装置259的齿轮259a施加转矩，使旋转环257旋转。S是旋转环257的支承框。

现转回图73A、73B进行说明，该图是表示原点辊的设置状况的斜视图。

在该图中，245是原点辊，该原点辊245装在下述的安装零件246的支承板246a的下端。

246是安装件，它由靠背椅形的压板246a和剖面呈J形的支承板246b构成，用小螺钉247a拧入螺钉孔b₁，将压板246a的垂直部分固定在旋转环257的内周壁257a上，同时使其水平部分与支承板246b的上端叠合，将小螺钉247b拧入螺钉孔b₂、b₃中，于是压板246a和支承板246b便被固定在旋转环257的边缘部分257b上而构成一个整体，从而使设置在支承板246b下端的原点辊245面对微型开关244的触点244S的下端。这时，原点辊245的安装位置是这样设定的，即当旋转环257转动到与微型开关244的触点244S面对的位置处时，便能使触点244S动作。

本发明的第13-1实施例中的原点位置检测装置就是按以上的方式构成的。

以下，参照图74A～74C、以及图75，说明第13-1实施例的原点位置检测装置的运作。

首先，旋转环257通过图75所示的旋转驱动装置259的驱动而与采光棱镜板251一并旋转。这时，如图74A所示，杠杆240的尾部受弹簧243的拉力作用，所以杠杆240以转轴240b为支点而被拉起，从而设置在杠杆240的前端部分的转环位置检测辊(以下只称辊)241则受到弹簧243的压力作用，与旋转环257一并连续旋转。

于是，如图74B所示，随着旋转环257的转动，当原点辊245经过微型开关244的导向板244a后到达面对触点244S的位置时，原点辊245将触点244S压入，从而从输出端子244C(参见图72)输出原点位置检测信号。

这时，如图74B所示，触点244S被向上压，所以杠杆240以转轴240b为支点向逆时针方向微微转动，从而拉动弹簧243，当原点辊245到达导向板244b处时，使杆240再沿逆时针方向转动，如图所示，辊241一瞬间脱离旋转环257的外周面。

当旋转环257继续转动，原点辊245便从导向板244b通过，于是原点辊245对触点产生的压力消失，所以杠杆240因受弹簧243拉力的作用，以转轴240b为支点沿顺时针方向转动。如图74C所示，辊241因受弹簧243的作用再次被压到旋转环257的外周上因而连续转动。

这样，在本实施例的结构中，原点辊245被安装在旋转环257上而成一整体，另一方面，当旋转环257即采光棱镜板251转到原点位置时，由于原点辊245的作用而动作的微型开关244的触点244S与该微型关开主体一起装设在规定位置，但这时，与微型开关244安装成一个整体的环位置检测辊241，通过杠杆240而受弹簧243的作用，经常被压在旋转环257上连续转动，因此即使旋转环257的旋转轨迹偏离最初的旋转中心0，也能跟踪旋转环257现时的旋转轨迹，微型开关244的触点244S不会偏离与原点辊245互相作用的位置，杠杆240以转轴240b为支点沿顺时针方向或逆时针方向转动，能够适应旋转环257的旋转轨迹的变动。

因此，在本实施例的结构中，(例如)即使采光棱镜板或旋转环因受热膨胀等而变形，采光棱镜板通过原点位置时，原点辊仍能使微型开关的触点动作，对原点位置进行可靠检测。

第13-2、第13-3实施例：

其次，说明图76A及76B所示的本发明的第13-2及第13-3实施例。在各图中，与第13-1实施例相同的部分都标以与图72～图75相同的符号，其说明从略。

第13-2实施例：

本实施例的结构如图76A所示，用安装件246安装在旋转环257上的原点辊245与第13-1实施例完全相同，所不同的是用由联杆248a～248C构成的平行联杆机构248代替第13-1实施例中的转环位置从动杆240，以此作为转环位置检测辊241和微型开关244的支承机构。

e～h是平行联杆机构248的支点。

在采用本实施例时，也是当采光棱镜板随着旋转环257的转动而到达其原点位置时，原点辊245使微型开关244的触点244S动作，检出原点位置，根据旋转环257的旋转轨迹的变动，平行联杆机构248随同该变动而动作，进行补偿，所以能使微型开关244的触点244S与原点辊245的相关位置不变。

第13-3实施例：

本实施例的原点位置检测装置的结构如图76B所示。

在本实施例与第13-1及第13-2各实施例的不同之处在于；设置在旋转环257上的安装件246A沿旋转环257的旋转中心方向的长度要比微型开关244的厚度长，原点辊245安装在246A的一端能够自由旋转；以及设置滑动机构263作为支承转环位置检测辊241和微型开关244的支承机构。

该滑动机构263的结构是：(例如)利用2个长孔249、260和插入长孔249、260中的支承在固定件242上的支承轴249a、260a，沿旋转环257的旋转中心方向导向，同时利用弹簧261、262与固定件242相连接，使设置在滑动机构263上的转环位置检测辊241随同旋转环257的旋转轨迹变动，因此经过这种补偿方式，能使微型开关244的触点244S与原点辊245的相对位置保持不变。

第13-4实施例：

以上第13-1～第13-3各实施例中所做的说明，图75所示，即为其中的一个示例都是将旋转环257装设在采光棱镜板251的外侧且与其呈同心圆状，通过该旋转环257来检测采光棱镜板251的原点位置。

本实施例的原点位置检测装置表示，即使在采光棱镜板251上并未安装旋转环257时，采用上述本发明的技术构思，也能构成直接检测采光棱镜板的原点位置的一个示例。下面用图77A～图77C进行说明。

在各图中与第13-1实施例相同的部分都标以与图72～图74C相同的符号，其详细说明从略。

在本实施例中，如图所示，作为采光棱镜板251的外周部件上的原点的基准位置要比采光棱镜板251的表面高，将原点辊245设置在从外周面外伸装设的安装件264的前端部分264a上，且能灵活旋转，同时将微型开关244装设在其断面大致呈]形的棱镜位置从动杆265的上边265a上，其配置方式能使原点辊245作用在其触点244S上，另外，棱镜位置检测辊266旋转自如地设置在杆265的下边板265b面对采光棱镜板251的一侧上，通过转轴267固定在固定件242上。268是弹簧，利用该弹簧268的压力能使棱镜位置从动杆265以转轴267为支点进行转动。另外，将棱镜位置检测辊266压在采光棱镜板251的外周面上。

另外，如本实施例所示，在采光棱镜板上不安装旋转环的情况下，为了增大采光棱镜板251的强度，如图77C所示，最好使外周部分的厚度比其它部分厚一些。

在本实施例的情况下，因具有如述的结构，因此，即使采光棱镜板251由于热膨胀等原因致使其施转轨迹发生变动，也能使棱镜位置从动杆265以转轴267为支点沿顺时针方向或逆时针方向旋转而跟迹此类变动，通过这种补偿方式使微型开关244的触点244S和原点辊245的相对位置保持不变。

本发明的太阳光采光装置中的原点位置检测装置并不受上述各实施例的限制。

例如，在第13-1～第13-3各实施例中，将原点辊245配置在旋转环257的内径的下方，微型开关244的触点244S与其相对应地也设设在旋转环257内径的下方，但如图77A所示第13-4实施例所述，也可将原点辊245配置在旋转环257的外径的上方，微型开关244的触点244S与此相对应设置在旋转环257外径的上方。

图73A、73B所示的第13-1实施例中的安装件246由压板246a和支承板246b两个零件构成，但也可将246a和246b形成一个整体，构成一个零件。

在图76B所示的第13-3实施例中，设有两个长孔249、260，两个支承轴249a、260a和两个弹簧261、262，但这些长孔、支承轴和弹簧也都可以是一个。

同样，第13-4实施例中的原点辊245也可以通过安装件264面对采光棱镜板251的外周下侧安装，与此对应地并将装设在棱镜位置从动杆265上的棱镜位置检测辊266装在与采光棱镜板251下表面的下方的原点辊245相对应的位置上。

在第13-4实施例中，也可以用下述结构代替棱镜位置从动杆265，即采用图76A所示的第13-2实施例中的以平行联杆机构248为基准的平行联杆机构，或者采用图76B所示的第13-3实施例中的滑动机构263等。

在上述各实施例中，本发明也能适用于设有2两以上的采光棱镜板的太阳光采光装置，这时，将各实施例中所述的原点位置检测装置设置在各采光棱镜板上即可。

各实施例中图示的采光棱镜板的棱镜刻纹的方向与原点位置的关系是作为其一个例子示出的，并不受其约制。因为原点位置除了原点辊的配置位置外，还由采光棱镜板位置检测辊或转环位置检测辊的位置决定，另外，由于发生采光棱镜板的驱动控制指令，所以还能通过另外设置的微机等控制装置进行原点位置的调整。

在第13实施例中如上所述，由于在太阳光采光控制装置的结构如上所述，装设了太阳光采光装置的原点位置检测装置，所以具有如下的良好效果。

(1)由于采用机械式的微型开关代替旧有的光传感器一类的光学检测装置，以此作为原点位置的检测装置，因此增强了耐热性，这种装置在使用过程中，不会由于受温度的影响而降低微型开关的功能。

(2)在本发明的装置中，与采光棱镜板或与其构成一个整体且同心地配置在其外侧一起旋转的旋转环相对应，设置经常连续旋转的棱镜位置检测辊或转环位置检测辊，另外还设有带检测辊或原点辊的棱镜位置从动杆或转环位置从动杆，因此即使采光棱镜板或旋转环的旋转轨迹发生变动，也能使上述各种杠杆以规定的轴为支点，借助于弹簧的作用力而转动。跟踪上述的变动，通过补偿，使原点辊和微型开关的触点保持相对位置。

因此，不论是只安装采光棱镜板时，还是将旋转环与采光棱镜板同心装成一个整体时，即使它们的旋转轨迹因温度条件等的变化而发生变动，也都能可靠地检测采光棱镜板的原点位置。

(3)因此，太阳光彩光装置的采光特性能经常保持稳定。

Claims (14)

1.一种太阳光采光装置，包括：按规定间隔装在采光器内可自由旋转的至少两块即第1、第2采光棱镜板，根据太阳的高度和方位相应地控制这些采光棱镜板的棱镜角以使被上述采光棱镜板折射的太阳光沿规定的方向射出，其特征在于：

设作为对象的太阳高度最低时的光线从第1采光棱镜板出射时与法线构成的最低位入射光线的出射角为θL，太阳高度最高时的光线出射时与法线构成的最高位入射光线的出射角为θH，第2采光棱镜板能控制的允许入射角范围为θ_α时，上述第1和第2采光棱镜板满足下式(1)和(2)中的至少一个：

(|θH|+|θL|)/2≥(90°-θ_α) ......(1)

 |θH|≈|θL|                ......(2)。

2.权利要求1所述的太阳光采光装置，其特征在于：在上述第1和第2采光棱镜板中至少一个的至少一个侧面上形成微型棱镜部。

3.权利要求1所述的太阳光采光装置，其特征在于：在上述第1和第2采光棱镜板的各自的外侧面上形成微型棱镜部，在第1采光棱镜板的微型棱镜部的非工作面的前端和第2采光棱镜板的微型棱镜部的非工作面的前端之间留出错位量为S的距离，且0＜错位量S＜各棱镜的间距，从而使透射率达到最大。

4.一种太阳光采光装置，包括：至少一块可自由旋转的采光棱镜板，根据太阳的高度和方位相应地控制这些采光棱镜板的棱镜角以使被采光棱镜板折射的太阳光沿规定的方向出射，其特征在于，上述采光棱镜板的各微型棱镜部的非工作面的角度α满足下列各式：

90°＜α≤θe    ......(3)

θh≤α≤θe     ......(4)

式中θe是太阳高度最低时光线通过棱镜板的出射角，θh是太阳高度最高时光线通过棱镜板的出射角。

5.权利要求1或4所述的太阳光采光装置，其特征在于：使用多块采光棱镜板时，至少一块采光棱镜板使用阿贝数不同的材料。

6.权利要求5所述的太阳光采光装置，其特征在于：当使用两块即第1和第2采光棱镜板时，第2采光棱镜板采用选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、降冰片烯树脂或非晶质聚烯烃中的任一种，第二采光棱镜板采用聚碳酸酯。

7.权利要求1或4所述的太阳光采光装置，其特征在于：每块上述采光棱镜板都采用诸如聚碳酸酯的高折射材料。

8.权利要求1或4所述的太阳光采光装置，其特征在于：在每块上述采用棱镜板上至少被覆一层厚度均匀的氟系列防反射膜，以防止光线在表面上反射。

9.权利要求1或4所述的太阳光采光装置，其特征在于：还装有每块采光棱镜板用的驱动、支持装置；且每个驱动、支持装置包括：根据与太阳的高度和方位相对应的规定控制指令驱动上述采光棱镜板转动的具有传动辊的驱动设施、和从一侧对上述采光棱镜板施加弹性压力的加压设施。

10.权利要求9所述的太阳光采光装置，其特征在于：上述加压设施由至少一个压辊构成，该压辊通过弹簧的弹力从一侧对上述采光棱镜板施加压力，且

上述驱动、支持装置还包括至少一对从动辊，它们装在与上述压辊相对的另一侧的预定位置上，并在上述预定位置上随上述采光棱镜板一起转动，以支承上述压辊的压力。

11.根据权利要求9所述的太阳光采光装置，其特征在于：上述驱动设施包括电动机、太阳光状态检测装置和设定装置，其中电动机用来直接或间接对驱动辊施加旋转力，太阳光状态检测装置用来检测太阳高度及方位等太阳的运行状态，设定装置用来接收该太阳光状态检测装置的信号，并向上述电动机输送控制指令。

12.权利要求9所述的太阳光采光装置，其特征在于：上述驱动设施包括设在上述驱动辊的外周的第1转矩传递设施、和接收上述第1转矩传递装置传来的转矩的第2转矩传递设施；上述驱动装置根据向其输送的控制指令，驱动采光棱镜板。

13.权利要求1或4所述的太阳采光装置，其特征在于：还设置有借助于用透明树脂制成的多个支持板支持上述采光棱镜板的采光棱镜板支持装置。

14.权利要求13所述的太阳采光装置，其特征在于：以因上述支持板和上述采光棱镜板的热膨胀系数引起的膨胀或收缩之差可被吸收的方式，上述支持板用配合零件将上述支持板安装在金属制的旋转环上。

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