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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zum Einführen von
Sonnenlicht in ein Gebäude
oder einen schattierten Bereich zwischen Gebäuden und eine Tageslichtbeleuchtungstechnologie
für Sonnenlicht
oder Kunstlicht in einem Gewächshaus, in
einem Mastzucht- und Kulturzuchtteich oder dergleichen und im Gebäudeinneren.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bisher
ist die herkömmliche
Weise der Einführung
von Sonnenlicht in ein Gebäude
oder einen schattierten Bereich zwischen Gebäuden, wobei der Sonnen gefolgt
und das Sonnenlicht durch einen reflektierenden Körper eingeführt wird,
kostspielig gewesen. In einem Gewächshaus wurde eine Tageslichtbeleuchtung
für jedes
Anzuchtregal durchgeführt,
indem das Licht eines einen geringen Transmissionsgrad aufweisenden,
diffundierenden Materials, das Licht in alle Richtung diffundiert
bzw. streut, verteilt wurde, in einem Mastzuchtteich wurde natürliches
Sonnenlicht so wie es war verwendet, und in einem Kulturzuchtteich
wurde die Möglichkeit,
dass die Kulturzuchterzeugnisse Sonnenlicht bekommen, durch Erfolgen
einer Umrührbewegung
gemittelt. Die Durchführung
einer Tageslichtbeleuchtung in einen jeweiligen Teil im Gebäudeinneren
hing von der Lichtverteilung durch Auftreffen des Sonnenlichts und
der Beleuchtung ab.
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Ein
Verfahren zum Einführen
von Sonnenlicht in ein Gebäude
oder einen schattierten Bereich zwischen Gebäuden durch Verfolgen der Sonne
und Reflektieren von Sonnenlicht durch einen reflektierenden Körper ist äußerst kostspielig,
und es ist unrealistisch, mit diesem Verfahren eine ausreichende Lichtmenge
zu erhalten. Da zusätzlich
die Lichtverteilung, die Licht in einem Gewächshaus in allen Richtungen
streut, eine große
Menge des zur Verfügung
stehenden Lichts verschwendet und einen Mangel an ausreichender
Lichtmenge bewirkt, wird eine solche Einrichtung üblicherweise
nicht zum Erhöhen
der Raumausnutzungseffizienz in einem Gewächshaus verwendet, wodurch
viele Gewächshäuser immer
noch eine geringe Raumausnutzungseffizienz aufweisen. Obwohl eine
Umrührbewegung
in einem Kulturzuchtteich den Effekt hat, die Effizienz der Verwendung
von optischer Energie zu erhöhen, bestehen
weiterhin Probleme, dass eine große Lichtmenge, die in Bezug
auf eine Wasseroberfläche
in einem großen
Einfallwinkel auftrifft, durch Reflektion verloren geht und dass
die Bestrahlung eines Kulturzuchtprodukts durch Licht auf die Nähe der Wasseroberfläche begrenzt
ist. Die Nutzung einer großen
Beleuchtungsmenge wie von einer Tischstehlampe für eine Tageslichtbeleuchtung
in einem jeweiligen Teil im Inneren eines Gebäudes sorgt dafür, dass
die Ausnutzung des anderen im Gebäude verfügbaren Lichts auf einem niedrigen
Wert bleibt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die vorstehend angeführten Probleme
zu lösen,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung
zum Bestrahlen eines Bereichs oder eines Teils, der schattiert ist
oder durch eine Struktur oder andere Objekte daran gehindert wird,
eine genügende
Lichtmenge zu erhalten, mit einer ausreichenden Lichtmenge durch
eine Lichtverteilungssteuerung oder Lichtstromsteuerung mit einer
Diffusion bzw. Streuung, Brechung, Teilung und dergleichen von Licht
zu schaffen.
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Eine
Lichtverteilungs-Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Vorrichtung zum Verteilen von Licht auf einen Bereich oder einen
Teil, der so wie er ist kein Licht erhält, indem eine fortschreitende
Richtung eines Lichts unter Verwendung eines transparenten Körpers zum
Ausführen
einer Diffusion, Brechung oder Teilung oder eines Komplexes aus
Diffusion und Brechung von Licht geändert wird, und eine Lichtstromdichte-Steuerungsvorrichtung
ist eine Vorrichtung zum Erhöhen
einer Menge von Strahlen, die zu einem spezifischen Bereich oder
Teil vordringen, der eine große
Lichtmenge benötigt,
indem Strahlen, die zu einem Bereich oder einem Teil in der Nachbarschaft
des spezifischen Bereichs oder Teils vordringen, zu dem spezifischen
Bereich unter Verwendung des vorstehend erwähnten transparenten Körpers geführt werden.
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Zusätzlich kann
eine Lichtverteilung mit einer hervorragenden Einheitlichkeit und
weniger Verlust realisiert werden, indem eine solche Lichtverteilungs-Steuerungsvorrichtung
und eine Lichstrom-Steuerungsvorrichtung kombiniert werden.
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Der
transparente Körper
kann aus einem transparenten Körper
gebildet sein, auf dem mehrere Vorsprünge mit einem Querschnitt in
Bogenform, Winkelform, Dreiecksform und Wellenform angeordnet sind.
Als ein solcher transparenter Körper
kann ein transparenter Körper
in Form einer flachen Platte oder einer Folie, die mehrere Vorsprünge aufweist, die
parallel zueinander auf zumindest entweder einer ihrer Oberflächen ausgebildet
sind, ein transparenter Körper,
der aus einem Bündel
von mehreren Monofilamenten oder stabförmigen Körpern besteht, oder ein transparenter
Körper,
der aus Textilien besteht, in die mehrere Monofilamente oder stabförmige Körper verwoben
sind, verwendet werden.
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Herkömmlicherweise
kann für
eine Lichtverteilung mit einer hohen Einheitlichkeit über einem
gesamten Objektbereich einschließlich eines Bereichs oder eines
Teils, der durch Licht nicht einfach erreicht werden kann, eine
Lichtverteilung auf kleine Teile oder tiefe Teile erreicht werden,
und ein Prozentsatz von Strahlen, die eventuell nicht genutzt werden, kann
durch Führen
von Strahlen, die zu einem Bereich oder einem Teil vordringen, der
benachbart zu einem spezifischen Bereich oder Teil ist, zu dem spezifischen
Bereich oder Teil durch einen transparenten Körper vordringen, minimiert
werden, wobei eine Lichtstromdichte des spezifischen Bereichs oder Teils
erhöht
wird und eine Diffusion, Brechung oder Teilung oder ein Komplex
einer Diffusion und Brechung auf den Strahlen unter Verwendung des
transparenten Körpers
ausgeführt
wird.
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In
einigen Fällen
kann zusätzlich
die Einheitlichkeit der Lichtverteilung erhöht und gleichzeitig der Prozentsatz
der Strahlen, die letzten Endes nicht gebraucht werden, weiter minimiert
werden, indem eine solche Lichtverteilungssteuerung wiederholt wird.
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Ein
Partitionierungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen einer Tageslichtbeleuchtung
in einem Raum, der durch ein innerhalb oder außerhalb des Gebäudes verwendetes
Partitionierungsmaterial bzw. Trennmaterial partitioniert bzw. getrennt
wird, während
eine Aussicht behindert wird, so dass eine Form einer Person oder
eines Artikels durch das Partitionierungsmaterial hindurch durch
Verwendung eines transparenten Körpers
nicht identifiziert werden kann, der eine Diffusion oder einen Komplex
aus einer Diffusion und Brechung auf Licht ausführt, das auf eine Oberfläche einer
Plattenform, einer Folienform oder einer Stoffform auftrifft, um
das Licht von der anderen Oberfläche
wie dem Partitionierungsmaterial zu emittieren, und eine Diffusion
oder einen Komplex einer Diffusion und einer Brechung auf dem Licht
ausführt,
das auf die eine Oberfläche
auftrifft, um in einer spezifischen Richtung übertragen zu werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
Zustände
von Sonnenlicht, das in zwei Gebäuden
und Schatten auftrifft, wobei (A) und (B) herkömmliche Zustände darstellen
und (C) bis (E) Zustände
in dem Fall darstellen, in dem Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung angewendet wird;
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2 zeigt
verschiedene Arten von transparenten Körpern, die bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, wobei (A) und (C) jeweils eine perspektivische
Ansicht und eine Querschnittsansicht sind, und (B) und (D) perspektivische
Ansichten sind;
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3 zeigt
Querschnittsansichten, die verschiedene Arten von transparenten
Körpern
darstellen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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4 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel eines transparenten Körpers darstellt,
der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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5 stellt
Diffusionseigenschaften eines transparenten Körpers dar;
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6 stellt
die Zustände
von Sonnenlicht dar, das auf zwei Gebäude und Schatten auftrifft,
in dem Fall, in dem eine Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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7 zeigt
einen transparenten Körper,
der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei (A) eine
Diffusionseigenschaft desselben darstellt, (B) und (C) dessen Querschnittsansichten
sind;
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8 stellt
Zustände
von Sonnenlicht dar, das in zwei Gebäuden in dem Fall auftrifft,
in dem eine Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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9 stellt
Zustände
eines Lichts dar, das auf ein Solarzellenpaneel in dem Fall auftrifft,
in dem eine Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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10 stellt
eine Zustand von Licht dar, das in einem Raum in dem Fall auftrifft,
in dem Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Modell eines Gebäudes darstellt,
das bei einem Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet wird.
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Die beste Art und Weise
zum Verkörpern
der vorliegenden Erfindung
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend basierend auf der
beigefügten
Zeichnung erläutert.
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Ausführungsform 1:
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1 zeigt
eine Lichtverteilungs-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung. Wie in der Figur gezeigt ist, sind die dreistöckigen Gebäude 2 Seite
an Seite gebaut. In diesem Fall, wie in 1(A) gezeigt
ist, wenn Sonnenstrahlen 1 von der oberen linken Richtung
auftreffen, entsteht ein schattierter Teil 3 eines Gebäudes und
schattierte Teile 4, die im Inneren des Gebäudes aufgrund
einer Struktur des Gebäudes
auftreten. Desgleichen, wie in 1(B) gezeigt
ist, wenn Sonnenstrahlen 1 von einer oberen, vertikalen
Richtung auftreffen, entstehen im Inneren des Gebäudes schattierte
Teile 4.
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Daher,
wie in 1(C) gezeigt ist, ist ein transparenter
Körper 5 über den
beiden Gebäuden 2 angeordnet.
In diesem Fall, wie in 2(A) bis (D) und 3(A) bis (I) gezeigt ist, kann ein transparenter
Körper
in Form einer flachen Platte oder in Form einer Folie, auf der mehrere
Vorsprünge
mit einem Querschnitt in einer Bogenform, Winkelform oder Wellenform
angeordnet sind, als der transparente Körper 5 verwendet werden.
Wie in 4 gezeigt ist, kann außerdem ein aus Textil bestehender,
transparenter Körper,
in dem mehrere Monofilamente oder ein stabförmiger Körper gewoben sind, verwendet werden.
Diese transparenten Körper 5 weisen
Diffusionseigenschaften auf, wie beispielsweise in 5(A) und
(B) gezeigt ist.
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Der
transparente Körper 5 ist
in einer Ausrichtung angeordnet, bei der die Vorsprünge auf
seiner Oberfläche
im Wesentlichen parallel zu den gegenüberliegenden Oberflächen der
beiden Gebäude 2 sind.
Wie in 1(c) und (D) gezeigt ist, werden
die Sonnenstrahlen 1 durch den transparenten Körper 5 diffundiert,
und das diffundierte Licht erreicht einen Bereich oder einen Teil,
der bisher schattiert gewesen war. Es ist zu ersehen, dass die schattierten
Bereiche, die in 1(C) und (D) durch
schraffierte Teile dargestellt sind, im Vergleich zu den schattierten Bereichen
in 1(A) und (B), in de nen der transparente
Körper 5 nicht
verwendet wird, erheblich reduziert sind. Wie in 1(E) dargestellt
ist, kann der transparente Körper 5 auf
der Ebene der höchsten Stellen
der beiden Gebäude 2 angeordnet
sein.
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Ausführungsform 2:
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Wie
in 6(A) gezeigt ist, wenn nicht nur der
transparente Körper 5 über den
beiden Gebäuden 6 angeordnet
ist, sondern auch ein transparenter Körper 7 zwischen den
beiden Gebäuden 6 angeordnet
ist, wird die Anzahl der Strahlen, die in das Innere der Gebäude 6 vordringen,
erhöht,
und der Prozentsatz der Strahlen, die schließlich nicht genutzt werden,
kann geringer sein, und gleichzeitig kann die Einheitlichkeit der
Lichtverteilung erhöht
werden.
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In
einem Fall, in dem der transparente Körper 7 Vorsprünge in Prismaform
aufweist, wie in 7(B) oder (C) gezeigt
ist, und eine Diffusionseigenschaft aufweist, wie in 7(A) gezeigt ist, selbst wenn der transparente
Körper 7 horizontal
zwischen den beiden Gebäuden 6 angeordnet
ist, wie in 6(B) gezeigt ist, treffen
mehrere Strahlen, die in dem transparenten Körper 7 auftreffen,
innerhalb der beiden Gebäude 2 auf.
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Ausführungsform 3:
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Wie
in 8(A) gezeigt ist, können mehrere Strahlen
zu dem Teil zwischen den Gebäuden 2 gelenkt
werden, indem bewirkt wird, dass die Sonnenstrahlen 1,
die auf die Dächer
der beiden Gebäude 2 scheinen,
in transparenten Körpern 8 auftreffen,
die über
den Gebäuden 2 angeordnet
sind, und indem ferner ein transparenter Körper 9 zwischen diesen beiden
Gebäuden 2 und
auf gleicher Ebene wie die Dächer
der Gebäude 2 angeordnet
wird, können
die Strahlen, während
eine Diffusion, Brechung oder Teilung oder ein Komplex einer Diffusion
und Brechung der Strahlen durch den transparenten Körper ausgeführt wird,
nach unten gelenkt werden. Gemäß diesem
Verfahren ist es möglich,
im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem ein einzelner transparenter
Körper 5 verwendet wird,
wie in 1(C), (D) und (E) gezeigt ist,
mehrere Strahlen zu dem Teil zwischen den beiden Gebäuden 2 zu
lenken.
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Außerdem,
wie in 8(B) und (C) gezeigt ist, können mehr
Strahlen in die Gebäude 2 eingeführt werden,
wenn ein transparenter Körper 10 unter dem
transparenten Körper 9 und
zwischen den beiden Gebäuden 2 angeordnet
ist.
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Was
die Anzucht von Pflanzen in einem Gewächshaus angeht, so können die
Gebäude 2 in
den Beschreibungen einer jeweiligen der vorstehend erwähnten Ausführungsformen
als Anzuchtregale oder Großpflanzen
interpretiert werden, und ein Sonnenlicht-Ausnutzungsverhältnis und ein Raum-Ausnutzungsverhältnis in
dem Gewächshaus
kann erheblich verbessert werden.
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Was
die Anwendung in der Mastzucht oder in einem Teich zur Kulturzucht
von Algen oder photosynthetischen Bakterien angeht, kann eine Reflexion auf
einer Wasseroberfläche
des Lichts, das in einem großen
Einfallwinkel in Bezug auf die Wasseroberfläche auftrifft, reduziert werden
kann, indem die Wasseroberfläche
durch einen transparenten Körper
bedeckt wird, und es wird möglich,
eine größere Menge Licht
in das Wasser einzuführen.
In diesem Fall wird die Richtung der Vorsprünge des transparenten Körpers vorzugsweise
einer Position angepasst, in der die größte Menge Sonnenlicht entsprechend
einem Ort, wo der transparente Körper
verwendet wird, in das Wasser eingeführt werden kann.
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Zusätzlich können durch
Anordnen eines transparenten Körpers über der
Wasseroberfläche die
Strahlen in einem spezifischen Bereich aufgefangen werden, und den
Kulturzuchterzeugnissen oder Zuchterzeugnissen unter der Wasseroberfläche kann eine
größere Lichtmenge
zugeführt
werden. Wenn in diesem Fall die Wasseroberfläche der spezifischen Fläche durch
einen transparenten Körper
bedeckt ist, kann ein Tageslichtbeleuchtungsverhältnis verbessert werden. Außerdem kann
ein Sonnenlichtausnutzungsverhältnis
durch Hinzufügen
von transparenten Körpern
unter der Wasseroberfläche
oder Anordnen von reflektierenden Körpern verbessert werden.
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Ausführungsform 4:
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Wie
in 9(A) und (B) gezeigt ist, wenn
ein transparenter Körper 12 in
der Nähe
eines Solarzellenpaneels 11 angeordnet ist, und Sonnenstrahlen 1, die
zu einem Umfang des Solarzellenpaneels 11 vordringen, auf
dem Solarzellenpaneel 11 durch Diffusion, Brechung oder
Teilung oder einen Komplex aus Diffusion und Brechung durch den
transparenten Körper 12 aufgefangen
werden, kann eine Leistungserzeugung der Solarzelle erhöht werden.
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In
der selben Weise wie in 9(A) und (B) gezeigt
ist, kann durch Auffangen von Sonnenlicht und Kunstlicht in der
Umgebung eine größere Menge Licht
in einen spezifischen Bereich im Gebäudeinneren eingeführt werden.
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Ausführungsform 5:
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Da
eine im Gebäudeinneren
verwendete Abtrennung bzw. Partition aus einem nichttransparenten
Körper
besteht, kann herkömmlicherweise
ein von außen
einfallendes Licht durch die Partition blockiert werden, und somit
ist häufig
eine Beleuchtungsausrüstung
erforderlich, um einen Raum, der durch die Partition getrennt ist,
mit Licht zu versorgen, doch, wie in 10 gezeigt
ist, wird es durch Verwendung eines transparenten Körpers 5,
wie in 2(A) bis (D), 3(A) bis
(I) und 4 gezeigt ist, als Partitionsmaterial
möglich,
Licht in den Raum innerhalb der Partition einzuführen, selbst wenn keine Beleuchtungsausrüstung für einen
spezifischen Zweck verwendet wird.
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Spezifisches Beispiel:
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Es
wurde ein Experiment durchgeführt,
bei dem optische Fasern aus Polymer von 0,25 mm im Durchmesser,
wie in 2(D) gezeigt ist, angeordnet
wurden und drei Typen von transparenten Körpern verwendet wurden, d.
h. ein erster transparenter Körper, der
auf einer transparenzerhaltenden Platte aus Akrylharz von 2 mm Dicke
mit einem doppelseitigen Haftfilm befestigt ist, ein zweiter transparenter Körper bestehend
aus einer transparenten Lage von näherungsweise 0,16 mm Dicke
mit mehreren Vorsprüngen
mit einem winkelförmigen
Querschnitt, der von der Firma Dai Nippon Printing Co., Ltd. hergestellt
wird, der auf einer Oberfläche
angeordnet ist, und ein dritter transparenter Körper von näherungsweise 0,5 mm Dicke mit
mehreren Vorsprüngen
mit einem dreieckigen Querschnitt, der durch die Firma Mitsubishi
Rayon Co., Ltd. hergestellt wird, der auf einer Oberfläche angeordnet
ist.
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Zwei
Modelle eines Gebäudes
mit einer Form, wie in 11 gezeigt ist, wurden unter
Verwendung von Balsamaterial von 3 mm Dicke gefertigt, und die transparenten
Körper
wurden in den Modellen angeordnet, und durch Bestrahlen der Gebäude mit
Sonnelicht bestätigten
sich die Effekte der transparenten Körper für das Auge. Als Ergebnis des Experiments
wurden die in 1(C), (D) und (E) und 6(A) gezeigten Eigenschaften in dem ersten transparenten
Körper
und dem zweiten transparenten Körper
deutlich beobachtet. Zusätzlich
wurde die in 6(B) gezeigte Eigenschaft
in dem dritten transparenten Körper
deutlich beobachtet.
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Was
die jeweiligen transparenten Körper
an sich angeht, so wurde bestätigt,
dass durch Bestrahlen mit roten Strahlen von einem im Handel erhältlichen
Laserstrahlzeiger der erste und der zweite transparente Körper die
Eigenschaft von 9(A) und der dritte
transparente Körper
die Eigenschaft von 7(A) aufweist.
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Wie
vorstehend beschrieben wird es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich,
eine ausreichende Lichtmenge in einen Bereich oder Teil einzuführen, der
schattiert ist oder aufgrund seiner Struktur oder anderer Objekte
eine unzureichende Lichtmenge aufweist.