JP2004519700A

JP2004519700A - 多角反射式導光膜

Info

Publication number: JP2004519700A
Application number: JP2001556353A
Authority: JP
Inventors: クライクマン，リチャード，ダブル．; ラバート，ネイル，ディ．; メイフィールド，チャールズ，アール．
Original assignee: Trivium Technologies Inc
Current assignee: Trivium Technologies Inc
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2004-07-02
Also published as: AU2636900A; EP1266247A1; MXPA02007489A; CN100416306C; EP1266247A4; CN1452722A; HK1060183A1; CA2399065C; CA2399065A1; BR0017088A; AU2000226369B2; WO2001057559A1

Abstract

透過反射器の一方の側からの光の反射率を最大にすると同時にその透過反射器のもう一方の側からの光透過率を最大にする透過反射器。これは、その透過反射器に透明な、そして反射性の部分とを別々に設定することによって達成される。その透過反射器は透明材（３１）からなり、それが本体としての役割を果たし、そこを通して光線（３６）を透過させる。その透過反射器はさらにアルミニウムや銀のような反射材（３３）からなる反射性の領域（３２）を含んでおり、それにより、光線（３５）を透過反射器から反射して照り返す。

Description

【０００１】
発明の背景−技術分野
本発明は、（赤外線を通して可視となる）入射光線のある方向への反射率と、その反対方向への透過率とを、同時に必要の高められた応用分野のすべてに関するものである。即ち、一つの側からの反射率と他の側からの透過率との合計が１．０を超えるということである。そのような膜を、以後、マルチフレクターと呼ぶことにする。
【０００２】
一つの応用分野は、太陽熱集積に関するものであって、そこにおいて太陽に面した方向では光の透過が最大になり（反射率が最小になり）、そして集積器に面した方向では反射率が最大になる（透過率が最小になる）というものである。本発明により、そのような装置でのエネルギー保有レベルが極めて増大する。さらに、本発明の用途として考えられるのは、太陽エネルギーによって発電の一部または全部をまかなわれている、暖房、冷房および／または発電システムの一部として用いることである。本発明により、太陽熱集積器の効率が高まり、それによって化石燃料の使用を抑えられる。
【０００３】
第二の応用分野の一部として考えられる用途は、外部で生成された（周囲の）光と内部で生成した（人工の）光との両方を用いることが望ましい場合に、何らかの非放出性の、例えば、電子発色性の、強誘電性の、強磁性の、電磁性の、そして液晶の、表示技術を用いるものである。その場合の膜は、そのような非放出性のディスプレイの透過反射性／反射性／透過性要素に代わるものであり、取って代わられる要素は、内部で生成された光（バックライト）に対し独立であることも、それと一体をなすこともある。このような膜を用いると、人工光と周囲光とから同時に助けられて、明るさが増すことになり、その結果、装置の電力使用を極めて減らすことができる。電力供給の一部または全部にバッテリーを用いている装置では、バッテリーの寿命の伸びが１７４％にもなる。
【０００４】
第三の応用分野に含まれるのは、建築材料であって、（例えば窓や天窓のような）光源からの光を方向づける一方で、それと同時に、周囲光を建物や構造物の中で反射させる為に膜を用いることが考えられる。
【０００５】
発明の背景−従来技術の説明
太陽熱集積器
太陽熱集積器についての従来技術に含まれるのは、太陽光線を直接電気に変換する光電変換用素子や器具、水を熱するために用いられる太陽熱エネルギー、そして発電を行うための大規模太陽熱発電所である。これらのシステムで太陽エネルギーを「集積する」ためには、太陽の進路に向けて直接、パネルやパネルを配列したものを並べる。このようなパネルを構成しているのは、太陽エネルギーを特定の集積用部位に向けて反射させるための鏡や鏡のような材料であり、あるいは、さまざまな吸収材である。吸収材を用いるシステムをさらに分類すると、太陽エネルギーを電池に集積するもの、あるいは、太陽エネルギーを熱エネルギーとして吸収して、それを水とか、水−グリコール凍結防止混合液のような熱伝達体を熱するために用いるものに分けられる。もっとも入手しやすい市販の太陽電池は、非常に純度の高い単結晶のまたは多結晶のシリコンのウェーハでできている。このような太陽電池は、典型的には、商業生産において１８％までの効率を達成可能である。太陽電池生産に用いられるシリコン・ウエハーは比較的高価であって、最終製品としてのモジュールの原価の２０−４０％に上る。このような「大量生産シリコン」技術に代わる選択肢として、半導体の薄い層をガラスのような支持材の上に堆積させるというのがある。テルル化カドミウム、二セレン化銅インジウム、および珪素のようなさまざまな材料が使用可能である。三つのタイプの熱集積器がある：平板型、真空管型、および集束型。平板集積器が、もっともありふれたものであるが、それは絶縁された、防水された箱の中に暗色の吸収板があって、その上に一つまたは複数の透明な、あるいは半透明のカバーがあるというものである。真空管型の集積器は、透明なガラス管を平行に並べたもので構成されている。各真空管を構成するのは、ガラスの外管一本と内管一本、または吸収材を、太陽エネルギーはよく吸収するが放射熱損失は抑制する選択的な被覆物で覆ったものである。管と管の間の空間から空気を抜き取られ（「真空にされ」）、それによって、伝導および対流による熱損失をなくす。集束型の集積器の応用例は、通常は、放物面を備えた桶のようなもので、鏡を張った表面を用いて太陽エネルギーを（受光器と呼ばれる）吸収管の上に集中させ、その吸収管の中に、熱伝達流体が入っているというものである。
【０００６】
放出性ディスプレイ
非放出性のディスプレイ、特に液晶ディスプレイについての従来技術には、反射性ディスプレイまたは表面光源（透過性）ディスプレイが含まれるが、それはバックライト付きディスプレイと呼ばれるのが普通である。従来の反射型ディスプレイは、反射膜を基層として用いることにより、表示要素を通して周囲光を元の方向に向け直すものであるが、その構成は図１に示される通りである。この図において、（日光、事務所の照明のような人工光または装置１１の頭に取り付けられた光源からの）周囲光１０はディスプレイに入り、その装置のさまざまな層、６の偏光子、（色フィルター、共通電極、ＴＦＴマトリックスやその他の部品も含まれることのある）７のガラス板、それに８の液晶懸濁層を通り、そして反射膜９から元の方向に送り返されてさまざまな層を通り、画像を生成する。このように利用可能な光で画像を作り出す方法には、その利用可能な光による限界がある。この方法は、高画質の写実的な画像を生成する方法としては効果的ではなく、カラー画像の画質の制限がさまざまな条件において過酷である。従来のバックライト付きの（透過性の）ディスプレイの構成は図２に示されている通りである。この図においては、光はバックライト・アセンブリーで生成され、光線１３として方向づけられて、６の偏光子、（色フィルター、共通電極、ＴＦＴマトリックスやその他の部品も含まれることのある）７のガラス板、それに８の液晶懸濁層のようなさまざまな層を通って、画像を生成する。このように人工光で画像を生成する方法には、周囲光がどのくらいあるかで限界があり、電気を発生させるにつき、その時間の一部または全部を通してバッテリーを用いるシステムにおいては、バッテリーの寿命が限界になる。周囲光がある場合にぎらつきを生じさせるのは、６から８の層をすべて通らずに、上述のようにさまざまな層で反射される光である。このぎらつきを克服するため、そして、ユーザーにとって快い画像を生成するために、バックライトのゲインを増やすことにより使用可能な光を増やす、すなわち６から８の層を通る光を増やさなければならない。このように人工光が増えるとバッテリー上の負担を増すことになり、それゆえにディスプレイを取り付けたシステムの使用可能性を減じることになる。周囲光が増えるにつれて、ぎらつきも増え、それにしたがって、快適な画像を生成する上でバックライトの効果がなくなる部位も出てくる。
【０００７】
周囲光とバックライトを同時に使う試みはすでに行われていて、その結果、ディスプレイの透過性品質と反射性品質の両方を折中する応用例が生まれている。この目的のために透過反射器を用いることはＵＳ４１９６９７３においてＨｏｃｈｓｔｒａｔｅが教示するところである。ＵＳ５６８６９７９の第２欄においてＷｅｂｅｒは、この目的についての透過反応器の限界を教示し、その代わりに、ある時には完全に透過的となり、ある時には完全に反射的となる、切り換え可能なウインドウを提案している。
【０００８】
建築材料
建築材料についての従来技術は、光の透過及び／または反射を制御することが望ましいような（窓、天窓、または光導波管のような）光源用の膜や被覆物に関するものである。膜や被覆物は一般的に、着色性の素材か反射性の素材かという二つの範疇に当てはまる。着色材の特性は、光の一定の割合を膜の一方から反射し、その光の残りを透過させるというものである。着色膜や被覆物では、透過性／反射性の比率を決定するのは、その一つまたは複数の物質の特性であり、その比率はその膜のどちら側でも同じである（反射性Ｒ＋透過性Ｔ＝１）。反射性の膜や被覆物では、反射性Ｒは１以下であり、その場合に限界を決定するのはその素材の特性である。
【０００９】
目的及び効果
本発明の一義的目的は、一つの方向から入ってくる光を、その光の損失ができるだけ少なくなるようにし、かつ、その光が別の方向に向き直るのを制御しつつ、反射する一方で、それと同時に、その反対方向からの光を、その光の損失ができるだけ少なくなるようにして、しかも、その光ができるだけ別の方向に向き直らないようにしつつ透過させるように、光を再び方向づけを行うことである。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、一つの方向から入ってくる光を、その光の損失ができるだけ少なくなるようにし、かつ、その光ができるだけ別の方向に向き直らないようにしつつ透過させる一方で、それと同時に、その反対方向からの光を、その光の損失ができるだけ少なくなるようにして、しかも、その光が別の方向に向き直るのを制御することにより、その光を一つのシステム、つまり、太陽熱集積器あるいは（オフィス・ビル、博物館等の）構造物の中に、封じ込めるように、光の再方向づけを行うことである。
【００１１】
本発明による多角反射式導光膜により、輝度を増やすことができ、そして、ぎらつきを抑えることが求められるシステムにおいて、ざらつきを抑え、かつ／または、光の封じ込めが必要なシステムの効率を増すことができる。
【００１２】
好ましい実施例の詳細な説明
膜材料は透明なものであり、その膜材料が一部をなすシステムの構成要素として設計されることになる。その膜の中に一組のぎざぎざ、あるいは別個の形状があり、その中に一つまたは複数の反射性材料が満たされている。ぎざぎざの断面の形状は、三角形でもよいし、またはさまざまなパターンで配置されうる他の多面体でもよい。ぎざぎざの代わりに角錐、円錐またはその他の多面体のような一連の別個の物体を置いてもよいし、同様にそれらをさまざまなパターンで配置してもよい。ぎざぎざまたはそれに代わる物体のそれぞれ別個の表面の形状は、平面でも、凹面でも、凸面でも、あるいはいずれかの面から反射する光が制御できるように穴がいっぱい開いていてもよい。ぎざぎざを満たす材料として好ましいのは、アルミニウムや銀などの反射率の高い材料であるが、複合ペースト、複合材料あるいは屈折率や反射特性もさまざまな多種多様な材料でもよい。反射性材料を透明材料に埋め込んで、各形状の底辺がその透明材料とほぼ平行であり、その透明材料とぴったり一致するか、またはわずかにそこから引っ込んだところにあるようにする。ぎざぎざまたはそれぞれ別個の形状は、平行に反復され、膜のある部分を横切って間隔を開けて置かれている。ぎざぎざまたはそれぞれ別個の形状は、一つのパターンを繰り返す前に、形状、高さ、角度または間隔を変化させて配置してもよい。
【００１３】
図３において、１４は透明材料、１５は反射性のぎざぎざまたは物体、１２はバックライト・アセンブリー、そして１６は非放出性ディスプレイ・システムの残りの部分とそのディスプレイを眺める方向を示すことにする。例えば、
１７＝γ＝溝または物体の基礎部の幅の半分
２γ＝溝または物体の基礎部
ｆ＝溝の基礎部の半分幅の倍数
１８＝ｆγ＝ぎざぎざの間の間隔
１９＝Ｔｈ＝（溝または物体の高さに基づき、透明性材料の性質によって決定される）膜の厚み
Ｋ＝溝の基礎部の半分幅の倍数
２０＝Ｋγ＝溝または物体の高さ
２１＝Ｍ＝ここではディスプレイの制御可能な最小領域として定義される画素当たりのぎざぎざの数とし、
また、
Ｒ_Ｍ２＝正常な入射光に対する反射性材料の反射率
２２は発明全体を示すものとする。
【００１４】
鏡状と漏斗効果の達成は、（１）膜を構成する材料の成形と（２）さまざまな反射率、屈折率、複合材料か、あるいは、その二つを組み合わせた材料の選択とを適切に組み合わせて用いることにより可能である。光を方向づけ／一カ所に集中させる構造物および／または微小構造物に含まれるのは、（交差または非交差の）ぎざぎざ、円錐またはその他の円錐断面、（角錐または四面体のような）正多面体または非正多面体の構造物、同じサイズの、または周期的に全体が変化するさまざまなサイズの、膜の反射率、透過率および吸収率がさまざまに異なる値をもつすべての構造物であり、しかも、それらに限定されるわけではない。これにより、一つの方向への高い反射率とその膜を通しての低い透過率と、もう一つの方向への高い透過率と低い反射率を達成することが可能になる。
Ｒ_１＝一つの側面からの反射（率）
Ｔ_１＝一つの側面からの透過率
Ａ_１＝一つの側面からの吸収率
Ｒ_２＝もう一つの側面からの反射率
Ｔ_２＝もう一つの側面からの透過率
Ａ_２＝もう一つの側面からの吸収性
エネルギー不変から、Ｒ_１＋Ｔ_１＋Ａ_１＝１であり、かつＲ_２＋Ｔ_２＋Ａ_２＝１
透過反射器の従来技術においては、Ｒ＝Ｒ_１＝Ｒ_２；Ｔ＝Ｔ_１＝Ｔ_２そしてＡ＝Ａ_１＝Ａ_２。その結果、従来技術における設計においては、Ａ＝０のとき、Ｒ＋Ｔ＝１となっていた。たとえ従来技術により透過反射器の限界が克服されたと主張される場合でも、そして、そこに開示された透過反射きが光を導いたり方向づけたりするはずのものとされている場合でも、全体的な透過率や反射率は示されておらず、なんらかのゲインがありうるとしてもそれを測定することはできず、識別できない。
【００１５】
この技術においては、膜の一つの側面における反射率の値は別の側面における反射率の値からは有意にかけ離れたものであり、一つの側面における透過率の値はもう一つの側面における透過率の値からは有意にかけ離れたものである。この新しく開示された膜により、Ｒ_１≠Ｒ_２、Ｔ_１≠Ｔ_２そしてＡ_１≠Ａ_２が可能になる。以下に示す具体的な実施例においては、Ｔ_１、Ｒ_２、Ａ_１およびＡ_２が小さい。その結果、Ｒ_１＋Ｔ_２＞１となる。この開示された膜は透過効果を増す。理論的限界においては、膜をこのような非放出性のものにしたものについては、Ｔ_１＝Ｒ_２＝Ａ_１＝Ａ_２＝０である。その場合には、Ｒ_１＋Ｔ_２＝２である。
【００１６】
膜の第一の実施態様は、透過した上で分散するにもかかわらず、光の方向づけを行うべき用法に関するものであり、特に太陽熱集積器や、図４で示されたように放射された光を方向づけまたは回収するなんらかの装置で用いるためのものである。この図においては、太陽２３からの光は、光線１０Ａとして透明材１４に入り、吸収材２４に直接に透過させられる。光線１０Ｂは透明材１４を通過し、吸収材２４によって部分的に反射される。光線１０ｃは透明材１４を通過し、そして反射構造物１５によって吸収材２４へと向きを変えられ、その一部が吸収材２４によって反射される。膜の材料は、可視光線、紫外線および／または３００−２５００ナノメーターの間の赤外線に近い光線に対して光学的に高い透過性を有し、紫外線光に対して安定しており、結露が浸透せず、非吸湿性で、引っかきに対する耐性があり、しかも清潔を保ちやすく、それが一部となっているシステムの他の要素に適合するような屈折率を適切に選んだものであるべきである。その接着剤は、３００−２５００ナノメーターの間の光に対して光学的に透過性が高く、紫外線に対しては安定している。第一の実施態様においては、透過率と反射率の合計の最大値を想定して設計されている。その場合、その膜が一部をなしている特定の装置の内部に最大限の太陽光が集積され保持されることになる。それゆえ、この実施態様については、例えばＲ_Ｍ２＝１．００とすると、完全な反射性の材料である。例えばｆ＝０．１とすると、ぎざぎざを製作可能な実際上の限界である。回折や干渉効果をなくすためにγとｆについては十分に大きな値を選ぶこと。例えば、γ＝２００μを選択すると隣接するぎざぎざの間の間隔は基礎部で２０μであり、これは可視光線の最長の波長を十分に超えている。反射性が完全な材料を用いている限りは透過中の多角的反射が問題にならない太陽熱集積器については、Ｒ_１＝２／（２＋ｆ）＝０．９５２そしてＴ_２＝１．０００である。そういうわけで、Ｒ_１＋Ｔ_２＝１．９５２となり、これは理論的限界の２．０００に近い。そういうわけで、システムに入る光エネルギーのほとんどすべてをとらえることになる。膜の第二の実施態様はバックライト・アセンブリーとディスプレイ・システムの残りの部分との間に挿入してもよいし、バックライト・アセンブリーの構成部品の一つにしてもよいし、あるいは、ディスプレイの他の部分の一つの構成部品に付属させてもよい。この場合には、できれば、人工光源にの中に、光の大部分が膜に対して直角に現れるような、光を平行にする手段が含まれているのが望ましい。開示された膜の透過性の高い側はバックライト・システムに面しており、反射率の高い側はビューアーに面している。この膜ならディスプレイの全面を覆える。ぎざぎざや物体を配置する際のディスプレイの縁との角度は平行から斜めまで、どのような角度でもよい。
【００１７】
本発明を用いる非放出性のディスプレイ装置の構成は図５に示す通りである。この図において周囲光１０は、さまざまな層、６の偏光子、（色フィルター、共通電極、ＴＦＴマトリックスやその他の部品も含まれることのある）７のガラス板、それに８の液晶懸濁層を通り、本発明２２の反射要素によって向きを変えられて再び６から８のさまざまな層を通って戻っていき、その一方で、それと同時に、バックライト・アセンブリー１２から生成された人工光線１３は、本発明の透明要素２２を通過することになり、バックライト・アセンブリー１２のような隣接する要素に付属させてもよいし、あるいは、ディスプレイ装置の中の別の層として設置してもよい。
Ｗ_Ｔ＝ディスプレイの幅
ｍ＝ここではディスプレイの制御可能な最小領域として定義される画素当たりのぎざぎざの数
Ｆ_Ｗ＝水平方向でのディスプレイのフォーマット（別々の要素の数、但し、各要素に赤、緑そして青の画素がある）。
【００１８】
とすると、その場合には、カラーの液晶ディスプレイについてはγ＝Ｗ_Ｔ／［３Ｆ_Ｗｍ（２＋ｆ）］である。設計方法を説明するために、Ｗ_Ｔ＝２４６ｍｍおよびＦ_Ｗ＝８００が１９９６／９７年に生産されたカラーの液晶ディスプレイの設計についての典型的数値を示すものとする。また、例えばｍ＝３とすると、ディスプレイを組み立てる工程中に膜をディスプレイの画素と揃える必要がなくなる。さらに、ｍは、膜から発生することのあるバンディングのような目に見える光の分布のむらをなくすための必要に応じて、増やしたり減らしたりすることもある。
【００１９】
第二の実施態様について示す設計については、ｆ＝０．５とする。これによって、光が向きを変えるのは最小限に抑えられ、透過光の当初の方向が維持される。ｆのこの値について、バックライト・システムからの平行光の２０％は反射なしで通され、４０％は反射性のぎざぎざまたは物体から一度向きを変えて通され、そして４０％は反射性のぎざぎざまたは物体から二度向きを変えて通される。この例では、γは等式γ＝Ｗ_Ｔ／［３Ｆ_Ｗｍ（２＋ｆ）］を用いて計算可能で、間隔ｆγ（ぎざぎざの間の間隔）が６．９μで１３．７μとなる。（その材料の正常な反射率）Ｒ_Ｍ２がわかっていれば、反射率Ｒ_１と透過率Ｔ_２は計算可能である。以下の二つの設計例に留意されたい。
１．Ｒ_Ｍ２＝１とすると、その場合には、Ｒ_１＝２／（２＋ｆ）＝０．８であり、Ｔ_２＝１．０，その結果Ｒ_１＋Ｔ_２＝１．８
２．Ｒ_Ｍ２＝０．８６とすると、その場合には、Ｒ_１＝２Ｒ_Ｍ２／（２＋ｆ）＝０．６８８である。Ｔ_２＝０．８４０、その結果Ｒ_１＋Ｔ_２＝１．５２８である。
どちらの設計でも、既存の透過反射器技術の代わりにマルチフレクター技術を使うことにより有意な改善が得られることを示している。
【００２０】
ここでの用法では、マルチフレクターは透過反射器であり、光を透過させかつ反射することのできる装置である。
【００２１】
一つの実施態様を図６に示す。例えば３１は透明材料（その要素の本体）とすると、３２は反射性／屈折性形状の数々、３３は（充填物なし、ガス、真空または屈折率の変化を用いて構造物を生み出している）反射材を示すものとし、３４はマルチフレクター要素に取り付けられたコリメータ部品を示している。光線３５が形状物３２の基礎部３３にぶつかり、その（反射された）要素から向きを変えて去っていく。光線３６は（図示されない）透過性エネルギー源からその要素に入り、コリメータ３４を向きを変えることなく通過し、要素３１をいかなる形状構造物３２にぶつかることもなく通過し、そして、その要素の反射する側を向きを変えることなく出て行く。光線３７は（図示されない）透過性エネルギー源から１０°を超える入射角でコリメータに入り、コリメータ３４により１０°未満に向きを変えられる。光線３７は要素３１の本体に入り、向きを変えることなく通過する。
【００２２】
図７はマルチフレクター要素の断面を示しており、そこで４１はその要素の境界縁を示す。構造物４３はその要素の中に向かって、その要素の厚み全体の一定の割合まで、入り込んで伸びている。構造物４３の頂点（先端）の角度は４°であるとする。さらに、構造物４３の頂点を（図示されない）一つの光源に直面させ、その一方で、構造物４３の基礎部は（図示されない）もう一つの光源に直面させる。光線４４は、その要素の面に直角にその要素に入り、形状構造物４３にぶつかることなくその要素を通過し、向きを変えることなくその要素を出る。光線４５は、その要素の面に直角にその要素に入り、形状構造物４３の中間点にぶつかり、そして（その要素の面に直角に対して４°だけ）最低限、向きを変え、その結果、その要素を、隣接する構造物４３にぶつかることなくその要素を出て行く。光線４６は、その要素の面に直角にその要素に入り、頂点（先端）近くで構造物４３にぶつかり、そして（その要素の面に直角に対して４°だけ）最低限、向きを変え、その結果、その構造物の基礎近く（その構造物の高さの１６．６％のところで）隣接する構造物にぶつかり、そして再び（上記のように）最低限、向きを変え、その結果、光線４６の向きは、その要素を出た上で、その要素の面に直角に対して合計して８°向きを変えることになる。光線４７は、その要素の面に直角に対して１０°を超える角度をなして、その要素に入り、中間点の上のところで構造物４３にぶつかり、そして、（その要素の面に直角に対して４°だけ）最低限、向きを変える。光線４７が入る角度が大きくなるので、光線４７がその要素を出る前に何度も向きが変わる。この例では、光線４７がその要素を出るためには七回向きを変えなければならない。向きの変更を累積すると、２８°である。光線４８は入射角度に等しい角度で構造物４３に反射される。光線４９が要素に入る角度は、その面に直角に対して急であり、頂点（先端）近くで構造物４３にぶつかり、向きの変更が累積している為に、光線４９はその要素の反対側から出ることができない。
【００２３】
図７を構成する構造物４３はアスペクト比が１４．３のものであり、構造物４３相互の間の間隔は底の幅の２５％であり、要素４２の本体を横切って等間隔で構造物が並んでいる。このような要素により、構造物４３の頂点（先端）にもっとも近い側（透過する側）から、その面に直角にその要素に入る光線の透過率が９４％になる。上記の要素からさらに得られる利点は、その要素に反対方向からぶつかる光の７６％が反射されるということてある。この例では、透過側から入る光の２０％は向きを変えることなくその要素を通過し、４０％は（その要素の面に直角に対して４°だけ）一回だけ向きを変えて通過し、そして４０％の光は二回向きを変えることになる（その要素の面に直角に対して８°）。この例ではＲ＋Ｔは１．７０である。
【００２４】
アスペクト比と構造物相互の間の間隔との組み合わせを上記に述べたのは、その要素の相対的配置の効果を明らかにすることを意図したものであって、それらを限定する趣旨のものではない。
【００２５】
その発明のもう一つの実施態様は、光を方向づけまたは透過した上で焦点に集めるような用途に関するものであり、特に、太陽からの光を用いて内部の領域を照らしたり、人工の照明を増強する建築材料に用いるためのものである。この実施態様においては、ぎざぎざや物体の角度を、そのぎざぎざや物体の底辺が透明材の境界線と平行になったり一致したりしないように、設定してもよい。この実施態様により、光源の角度とは無関係に、透明材に対して任意の角度で光の方向づけを行うことができる。
【００２６】
本発明について申し述べるにあたり、第一の方向からそこに飛び込んで来る光を反射するための手段をもち、その第一の方向とは反対の方向から到着する光を透過させるための手段をもつ透過反射器であり、前記第一の方向から入ってくる光に対する反射される光の割合と前記反対方向から入ってくる光の量に対する透過される光の割合との合計が１００パーセントを超えている透過反射器として、述べてもよい。
【００２７】
本発明はまた、光を第一および第二の方向に透過させることができ、第一の表面をもち、その第一の表面には、その第一の方向からその第一の表面にぶつかる光の一定の割合を占めるが全部ではない部分を反射するための手段があり、前記反射器手段と結合した一つまたは複数の反射構造物をもち、前記構造物には前記第一表面から伸びる側壁があり、前記側壁の角度は前記構造物にぶつかる光を前記第二の方向から前記第一表面を通して反射するに足る角度であり、その結果、前記第二の方向からの光のある割合は前記第一の表面を通過する、光透過性材料であり、その特徴は、前記第一方向から来る光に対する反射光の割合と、前記第二方向から来る光の量に対する透過光の割合との合計が１００パーセントよりも大きいことを特徴とする、光透過性材料として述べてもよい。
【００２８】
マルチフレクター要素はいかなる特定のシステムとも無関係であるが、典型的には、一つのシステムの内部に組み込まれたいくつかの要素の一つとして包含されることになる。マルチフレクター要素は、エネルギーの一つの方向への反射を最適化し、その一方で、それと同時に、逆の方向へのエネルギーの透過を最適化する。この達成には、埋め込んだり、エンボス加工をしたり、あるいはその他の手段でその要素の本体の中に作り出したアスペクト比の高い構造物を用いることである。反射性／屈折性構造物の表面席をその構造物の底辺に対して一つの方向（その構造物の頂点）に有意に増大させることにより、一つの方向に反射されうるエネルギーの量は、反対方向に伝搬されるエネルギーの量からかけ離れたものになりうる。
【００２９】
マルチフレクター要素を他の要素と結合させて設置することにより、効果を増大させることができる。好ましい実施態様においては、コリメータ要素をマルチフレクターと一体化して単一の要素を形成してもよいし、マルチフレクターに取り付けてもよいし、あるいはマルチフレクターを取り付けたシステムのもう一つの構成部品の中に組み込んで、その結果、コリメータ要素をマルチフレクター要素の透過側に近接させ、その要素と透過性光源との間にあるようにしてもよい。コリメータ要素は、広い角度で分配されたエネルギー波の流入を受け入れ、そのエネルギー波の向きを変えて、その要素の表面に対する法線から測定したなんらかの具体的な角度よりも小さい角度で現れるようにするものである。コリメータ要素を用いると、透過側からマルチフレクター要素に入るエネルギーのほとんどすべてが、その要素の面に直角から約１０°の弧の内部に確実に封じ込めることができる。伝搬されたエネルギーをこのようにして封じ込めるとマルチフレクター要素の性能が改善されるが、必ずしも、それがなければ、マルチフレクター要素が有益な効果を発揮できないというわけではない。
【００３０】
その要素を配置するための決定要素は、反射性／屈折性形状構造物のアスペクト比、構造物相互間の間隔、そしてその要素を構成するために用いられる材料である。これらの要素によって決定されるのは、（１）一つの方向（透過側）からその要素に入るエネルギーの許容可能な入射角度、（２）その方向から伝搬されるエネルギーの割合、（３）その要素の反対側によって反射されるエネルギーの割合、（４）その要素から発生するエネルギーの分布、（５）内側に吸収されたり散乱したりして失われるエネルギーのパーセンテージである。反射／屈折性形状物のアスペクト比（底辺に対する高さの比）によって、伝搬されたエネルギーがその要素に入る具体的な角度と伝搬されたエネルギーがその要素から現れる角度との間の関係が決定される。形状構造物相互の間の間隔により、（反射側から）その要素が反射するエネルギーの割合と（透過側から）伝搬されたエネルギーの分布とが決定される。形状構造物相互の間の間隔を増大させると、透過側から向きを変えられるエネルギーの割合が減少し、その一方で、反対側からのエネルギーの反射が減少する。逆に、形状構造物相互の間の間隔を減少させると、伝搬されたエネルギーが向きを変えられることになる割合が大きくなり、その一方で、反対の方向からのエネルギーが反射されることになる割合が大きくなる。反射性／屈性性構造物についての底辺に対する高さのアスペクト比と構造物相互の間の間隔との間の一般的な関係は以下の例で説明する。
【００３１】
例１：単一構造物が三角形の断面をもち、その要素の一つの側からもう一つの側へとその要素の全長にわたって広がっている。上記の構造物が等間隔で繰り返されて、その要素の本体すべての一方の側を覆っているのは、互い違いの三角形の列とその間の間隔である。具体的な応用例においてその要素の必要条件が、一つの側（反射側）からのエネルギーの約６６．６％が反射されること、そして反対側からの伝搬されたエネルギーは約５°の角度で現れるように限定されるということなら、その場合は、アスペクト比は最低でも１１．５：１でなければならない。この例において、形状構造物相互間の間隔は一つの形状構造物の底辺の寸法の約半分になる。この例に一方の側Ｒからの反射されたエネルギーで潜在的に有益なものの合計に、反対側Ｔからの伝搬されたエネルギーで潜在的に有益なものの合計を足したものは、約１．６６（Ｒ＋Ｔ＝１．６６）となる。これは、反射側からその要素に入るエネルギーの６６．６％が反射され、透過側からその要素に入るエネルギーの１００％が伝搬されると言い換えることができる（Ｒ＝６６．６％かつＴ＝１００％で、その結果、Ｒ＋Ｔ＝１６６％）。
【００３２】
例２：形状構造物は例１におけるのと同じであり、具体的な応用例の必要条件により、いかなる特定の出現角度とも無関係に伝搬エネルギーの量を最大化することが求められるとする。また、透過側からその要素に入るエネルギーは、その要素の面の直角に対して約１０°以内で均一に視準するものとする。
【００３３】
この応用例において、必要条件は、一つの方向（反射側）のエネルギーの約８０％を反射すること、そして、反対側（透過側）からのエネルキーの９５％を超えるものを伝搬させるということである。形状構造物用の反射材料が完全な反射を行うことを前提にすると、アスペクト比１５：１の要素は約９６．８％の透過性を有することになる。形状構造物相互の間の間隔は形状構造物の寸法の約四分の一である。この例では、一方の側Ｒからの反射されたエネルギーで潜在的に有益なものの合計と、反対側Ｔからの伝搬されたエネルギーで潜在的に有益なものの合計とを足したものは約１．７７（Ｒ＋Ｔ＝１．７７）である。
【００３４】
更に、反射されたエネルギーと伝播されたエネルギーとの両方の分布を個別的に制御できるように、その要素を配置することもできる。例としては、このような形状は視覚角度を改善するディスプレイアプリケーションにおいて有効である。
【００３５】
構造物が三角形をなして並んだ並びに先端近くでぶつかる光線は、その要素を出る前に、出られるとしたらの話ではあるが、これより多くはできないという程の回数、向きを変えることになる。先端近くでぶつかる光が出ていく前に、方向転換はできれば二回を越えないのが望ましいが、その為に必要なアスペクト比と構造物相互間の巾はどのようなものかという計算は、当業者であれば、基礎的な幾何が使えて、幾何光学の初歩を理解していれば、行えるものである。光線の経路を幾何的にグラフ化することにより、それを用いて、そのシステムの制約条件も含めた様々なパラメーター相互の関係を導き出すことができる。構造物の高さを決定することになる要素には幾つかあるが、その内の一つが透明材の厚みである。具体的な一つの応用での必要条件が、光の伝播を直角に対して１０°以内で行うことであるなら、その場合には、ある高さを前提にして、頂角をグラフ化したり計算したりできる。頂角と高さによって、アスペクト比が得られることになり、そうして、その構造物の底辺の巾が得られる。
【００３６】
非放出型についての好ましい実施態様においては、その要素の厚みは１００ｍｉｌｓを越えるべきではない。その要素の本体の透過係数は＞９７％であるべきである。形状物のそれぞれの頂点（先端）がその要素の本体に入り込む度合いは、厚み全体の１０％から１００％である。各形状の頂角は固定されていて２．６°と９．５°との間であり、高さ：底辺比は６：１と２２：１との間である。もう一つの実施態様においては、形状物の頂角は固定されていて３．０°と７．０°との間であり、高さ：底辺比は８：１と１８：１との間である。どちらかの実施態様において、高さ：底辺比を４：１まで下げてもよい。この結果として、構造物の壁の底辺に対する角度は約８３°から９０°未満までの間ということになる。形状物の底辺はその要素の一つの表面に平行であり、底辺の幅は２．０μから２００．０μの間である（μ＝ミクロン）。もう一つの実施態様においては、底辺の幅は２．０μから５０．０μの間である。形状物を作り出すのに充填材を使うにせよ、あるいは、光学的方法によるにせよ、各構造物の底辺は反射性のものである必要がある。これは、充填工程を通して、堆積／フォトレジスト工程を通して、あるいはオーバーレイを使うような他の方法によっても達成可能である。三角形の並びの構造物は、周期的に繰り返されるのであり、各三角形の頂点の間の間隔は固定されていて３．０μから３００．０μの間であって、隣接する二等辺三角形の底辺の間の間隔は１．０μから１００．０μの間である。もう一つの実施態様において、頂点の間の間隔は３．０μから７０．０μの間であってよく、そして底辺の間の間隔は１．０μから２０．０μの間であってよい。
【００３７】
好ましい実施態様においては、コリメータ要素をマルチフレクター要素の透過側に隣接する要素に取り付ける。他の応用例においては上記の仕様に変更を加えることが必要とされ、あるいはそのような変更が可能になるので、好ましい実施態様に記載した寸法は限定する趣旨のものと解すべきではない。
【００３８】
好ましい実施態様においては、単一の形状物の断面は三角形であり、その要素の一つの縁から反対側の縁にまで伸びて単一の並びを形成しており、透明材（その要素の本体）の中で、その三角形の底辺がその要素の本体の一つの表面の平面（反射側）に平行であり、一致しており、あるいはわずかにそこから引っ込んだところにあるように、配向されている。好ましい実施態様においては、前記三角形の並びは、その要素の全領域にわたって平行かつ等間隔で繰り返されており、形状物とスペースとの縞模様の絵柄を形成している。他の実施態様においては、前記三角形の並びの代わりに、角錐、円錐、または何らかの多面体のような別個の物体をおいてもよいし、同様に、さまざまなパターンの配置をして特定の効果を達成するようにしてもよい。他の実施態様においては、上記の別々の形状物を形状や、高さや、角度あるいは間隔を変化させつつ配置してもよい。好ましい実施態様においては、三角形の並びのそれぞれの別々の面は平面である。他の実施態様においては、その並びのべつべつの面の一つまたは複数、あるいは別々の形状物は、凹面、凸面、および／または、穴のいっぱいあいたものでもよい。さらに（角錐や円錐のような）微小形状物を各構造物の平らにした基礎部の上に堆積させて、反射されたエネルギーの方向をさらに制御するようにしてもよい。
【００３９】
好ましい実施態様においては、その要素の透明の「本体」の材料には特殊な特性があって、その特性により、内部散乱のような、エネルギーの吸収と方向転換が最小限になっている。その上、その要素の透明の本体の材料には、エッチング、成形もしくは、その要素の本体を変質させるような他の工程に必要な特殊な特性が必要となる。ふさわしい材料は例えば、ポリカーボネートやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）のような重合体である。エッチングや、成形や、あるいはエンボス加工を用いてその要素の本体に一連のぎざぎざを作り出す場合には、反射性の高い金属のような充填材を用いてもよい。さらに、ポリマーのような透き通った材料または（気体、空気または真空のような）無材料を用いて、そのぎざぎざを充填してもよい。透き通った材料または無材料を用いて、そのぎざぎざを充填する場合には、その要素の本体用に選んだ材質は、充填材よりも高い屈折率を有すべきである。その要素の充填材と本体との屈折率の最低限の違いは０．０１と見積もられる。好ましい実施態様においては、その要素の本体全体を通じて各形状物について屈折率が同じである。本発明の目的においては、反射という用語には、構造物の本体にぶつかる光について論じる場合には、その材料の反射率が違うことにより、入射角度と相まって、その構造物にぶつかる光が相当にあるいはほとんど全面的に反射することになる場合の、屈折も含まれる。
【００４０】
ぎざぎざの充填に反射性材料を用いる場合には、単一の材料または複合材料を用いて上記の三角形の並びを作り出してもよい。反射性の形状物用の充填材料の最適化を行って、吸収を最低限にし、エネルギーの方向転換の制御用の反射特性を高くすることになる。ふさわしい材料は、例えばアルミニウムまたは銀で、反射率９５％以上のものであるが、屈折率または反射特性の異なった、複合材ペースト、複合材、または混成材料でもよい。
【００４１】
上記に述べた通り、反射材料は透明な本体の上でコーティンクしてもよいし、本体の中の溝の充填材の一部であってもよいし、あるいは透明な本体とは物理的には別ではあるが、そこに付属した屈折性の構造物の基礎になってもよい。
【００４２】
マルチフレクター要素の好ましい実施態様を作り出す第二の方法は、つまるところ、感光性の透明材料の中に上記の三角形の並びを作ることである。その要素の本体の個別の領域において屈折率を変えることにより、望みの形状を作る。この実施態様においては、アルミニウムのような、反射材の薄い層をその要素の一方の側に、三角の並びの底辺（反射側）に隣接したところに堆積させる。その堆積物のいくつかの領域を、三角の並びの間のスペースに対応して除去し、その要素を横切る縞模様のパターンを作り出す。光学的な方法を用いてその要素の個別の領域の屈折率を変えるには、有益な光学的および機械的特性を示す感光性材料が必要となってくる。光によって誘導される屈折率の変化が十分であるこに加えて、（典型的には紫外線で）適切に組み合わされた「書き込み」波長の一組と、光学的透明性と、薄い膜の成形可能性と、それに機械的挙動とが、大いに重要である。このような材料は、機械的挙動を最適化した有機重合体や、有機重合体の化学的な用途の豊かさを組み合わせる有機・無機混成物、即ち、ポリシラン、ポリゲルマン、および／またはそれらのゾル・ゲル混成物であってもよい。
【００４３】
感光性の透明材を用いることに関連する他の実施態様においては、別々の形状物を、形状、高さ、角度または間隔を変化させて配列してもよく、その三角の並びも含めた、一つの形状物の別々の面の一つまたは複数は、凹面、凸面、および／またはいっぱい穴のあいたものであってもよい。さらに、（角錐や円錐のような）微小形状物を、上記の堆積工程の一部としてか、あるいは、一つの独立した工程として、各構造物の底辺の上に直接に、その要素の一方の側に堆積させて、反射されたエネルギーの方向をさらに制御するようにしてもよい。他の実施態様においては、屈折率は別々の形状のそれぞれで異なっていてもよく、その結果、その要素の本体全体にさまざまな互い違いのパターンを作り出して、それによって具体的な効果を達成するようにしてもよい。他の実施態様においては、その要素の本体全体にさまざまなパターンを作り出すために、ぎざぎざを充填することで作り出された形状物の組み合わせと、一つの感光性材料の屈折率の変更とを利用してもよい。
【００４４】
本発明において用いられる、光という用語は、赤外線を通しての電磁スペクトルの可視部分に対応する波長をもった電磁放射を含む。しかしながら、本発明の装置は、反射され、または屈折されることが可能な電磁放射ならどれにでも適用可能である。但し、それは、そうするためのサイズや材料の構造物を作り出す能力があることが前提である。具体的にいうと、本発明は、ラジオ、レーダー、超短波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線およびガンマ線の放射にも応用できる。
【００４５】
本発明の構造物を作り出すもう一つの方法は、物理的な作業環境において完全な状態を維持するなんらかの適切な材料からその構造物を製作し、その構造物をなんらかの適切な方法によりつり下げることによるものである。つり下げるためには、針金か、グリッドを形成するようなあるタイプのフィラメントを用いてもよいが、それは個別の応用例によって異なるものであり、当業者には自明のものである。本発明のこの一面は、透過反射器のサイズが非放射性のディスプレイのサイズについての要件によって制約を受けない、太陽エネルギーでの応用において有益である。
【００４６】
太陽の放射を集積する方法でもっとありふれたものの一つは、鏡を用いて太陽からの放射をパイプを組み合わせたものの上に反射することである。そのようなパイプを組み合わせたものの構成は、加熱する液体を入れた第一のパイプの周りを第二のパイプで囲むことで構成されている。二つのパイプ間のスペースは真空にするのが典型的であり、そうすることによって、対流や伝導による損失量を減少させる。本発明の構造物をパイプの間のこのスペースに取り付けることにより、鏡からの太陽の放射の大部分は捕らえられて、加熱すべきパイプにまで反射されて回収され、全体の効率が上がることになる。大抵の場合、加熱されたパイプもまた放射を放出しており、それもまた捕らえられて、反射で回収されることになる。こういうわけで、太陽の放射は透過反射器を通過し、その一方で、当初、太陽熱集積器に吸収されなかった放射は、その太陽熱集積器から、その温度のせいで、放出されつつある一切の放射と組み合わされて、その太陽熱集積器に、反射で回収される。この実施態様においては、その真空状態が、その構造物に結合した透明材料ということになる。
【００４７】
このような太陽熱の応用において、構造物の高さを左右することになるのは、そのパイプの間の間隔のみであって、その構造物の底辺は非放出性ディスプレイにおける用途と比較しても、大きくなってもよい。もっと小さいサイズの構造物もこの用途に応用できるのではあるが、底辺の幅は３５００μ以上であってよい。放射の集中と反射の両方を改善する為に、パイプの少なくとも一部の周りにいくつもの構造物を巻き付けるのが望ましい。
【００４８】
この特許における用法としては、「構造物」という用語は、光を屈折させまたは反射する要素の形状を指して言っている。その構造物は、光透過性材料の上または中に取り付けた物理的には別の品目であってよく、それは、その光透過性材料に切り込んだ溝またはぎざぎざとして形成され、またはそういうものを表現したものでもよく、あるいは、それは、異なった屈折率の形状物を形成するようにその光透過性材料の一部を処理する工程の最終的な結果物であってもよい。その透過性材料が、太陽熱の応用にみられるように、気体または真空状態である場合には、その構造物を、グリッド、ワイヤ、フィラメントまたは他のそのような装置によって、その材料の「中に」取り付けて、そのグリッドがその透過反射器の表面となるようにする。
【００４９】
本発明は、いかなる従来技術の装置が行っていたよりも多くの光を反射し透過させる、無比の能力を有するものである。反射可能な光の割合の合計に、透過可能な光の合計を足したものが、１００％を超えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
（従来技術）は従来の反射性ディスプレイの働きを示す図である。
【図２】
（従来技術）は従来のバックライト付きディスプレイの働きを示す図である。
【図３】
本発明のバックライトの実施態様の全体的特徴を示す図である。
【図４】
本発明のソーラー・パネルの実施態様の全体的特徴を示す図である。
【図５】
本発明を用いる非放出性ディスプレイの典型的な構成を示す図である。
【図６】
視準器を用いる本発明の実施態様の働きを示す図である。
【図７】
本発明の実施態様とそれに関連する光経路の断面を示す図である。
【符号の説明】
６偏光子
７ガラス板
８液晶懸濁層
９反射膜
１０太陽または部屋からの周囲光
１０Ａ吸収器を直接に照らす光線
１０Ｂ光線は直接、吸収器にぶつかり、吸収器に反射し、反射構造物の基礎に反射して吸収器などに戻る等
１０Ｃ光線は反射構造物の側面にぶつかり、吸収器に向けられ、吸収器に反射して、反射構造物の基礎に反射して吸収器などに戻る
１１ディスプレイの外部からの制御可能な光源
１２バックライト・アセンブリー
１３バックライト・アセンブリーからの光線
１４マルチフレクターの透明材料
１５マルチフレクターの反射材料
１６非放射性ディスプレイ装置の残りの部分
１７反射構造物の基礎
１８反射構造物の基礎のところの間隔
１９マルチフレクター膜の厚み
２０反射構造物の基礎から頂点への高さ
２１画素（ディスプレイのピクチャエレメント）一つあたりの反射構造物の数２２マルチフレクターの断面
２３太陽
２４太陽熱集積器内の吸収材

Claims

第一の方向からそこに飛び込んでくる光を反射するための手段と、その第一の方向とは反対の方向から到着する光を透過させるための手段を有し、前記第一の方向から来る前記光に対する反射される光の割合と、前記反対方向から来る光の量に対する透過させられる光の割合との合計は１００パーセントよりも大きいことを特徴とする透過反射器。
前記透過反射器には第一の表面があり、前記反射手段は前記第一の表面の少なくとも一部を覆う反射性材料からなり、そして、前記光透過手段は前記反射性材料と結合した一つまたは複数の構造物からなることを特徴とする、請求項１に記載の透過反射器。
前記構造物は基礎部と側壁からなり、前記基礎部は前記反射性材料と結合しており、そして、前記側壁と前記第一表面に対する角度は、前記構造物に当たる光を前記第一表面を通して前記反対方向から反射するに十分であることを特徴とする、請求項２に記載の透過反射器。
前記側壁の前記角度は８３°と９０°未満との間であることを特徴とする、請求項３に記載の透過反射器。
前記構造物の基礎部は長方形であり、前記長方形は、前記第一表面を横切って一つの方向に走っていることを特徴とする、請求項４に記載の透過反射器。
前記基礎部の前記長方形には長さと幅があり、前記幅は前記長さよりも短く、そして、前記構造物には高さがあり、そしてその高さの前記基礎部の前記幅に対する比率は約６と２２の間であることを特徴とする、請求項５に記載の透過反射器。
前記透過反射器は第一表面を備えた光透過性材料からなり、その第一表面には一つまたは複数のぎざぎざがあることを特徴とする、請求項１に記載の透過反射器。
前記ぎざぎざには前記第一表面と連通する側壁があり、そして前記側壁と前記第一表面との角度は約８３°から９０°未満との間であることを特徴とする、請求項７に記載の透過反射器。
前記ぎざぎざは反射性材料で満たされていることを特徴とする、請求項７に記載の透過反射器。
前記反射性材料の選択は、アルミニウム、銀、金またはそれらの組み合わせからなるグループの中から行われることを特徴とする、請求項９に記載の透過反射器。
前記ぎざぎざは前記光透過性材料に一つまたは複数の溝を形成し、その溝は前記第一表面を横切って一つの方向に走っていることを特徴とする、請求項８に記載の透過反射器。
光を第一の方向に透過させることができ、第一の表面をもち、前記第一の表面には、その第一の表面にあたる光の一定の、だが全部ではない割合を反対の方向から反射するための手段があり、また前記反射器手段と結合した一つまたは複数の反射構造物をもち、前記構造物には前記第一表面から前記第一の方向に向かって伸びる側壁があり、前記側壁は前記第一表面に対して９０°未満の内角を有し、前記角度は前記側壁にぶつかる光を前記第一の方向から前記第一表面を通して反射するに十分であり、このように、前記第一の方向からの光のある割合は前記第一の表面を通過し、その特徴は、前記反対方向から来る光に対する反射光の割合と、前記第一方向から来る光の量に対する透過光の割合との合計が１００パーセントよりも大きいことを特徴とする、光透過性材料。
前記反射構造物は、前記光透過性材料で形成されており、前記材料を前記光透過性材料とは異なる屈折率を生み出すに十分なやり方で行われていることを特徴とする、請求項３２に記載の光透過性材料。
放射線を第一の方向に伝達させることができ、第一の表面をもち、前記第一の表面には反射手段があり、該反射手段は前記第一表面にぶつかる放射線の一定の、だが全部ではない割合を反対方向から反射するための手段であり、そして、前記反射手段と結合した一つまたは複数の反射構造物があり、前記構造物には前記第一表面から前記第一の方向に向かって伸びる側壁があり、前記側壁はその第一表面に対して９０°未満の内角を有し、前記角度は前記側壁にあたる前記放射線を前記第一の方向から前記第一表面を通して反射するに十分であり、このように、前記第一の方向からの放射のある割合は前記第一の表面を通過し、その特徴は、前記反対方向から来る前記放射線に対する反射放射線の割合と、前記第一方向から来る前記放射の量に対する透過放射の割合との合計が１００パーセントよりも大きいことを特徴とする、電磁放射線透過性材料。
グリッドと太陽熱集積器を備えた太陽熱集積装置であり、太陽熱は前記グリッドを通って前記太陽熱集積器へと第一の方向に通過し、前記の一部はその集積器から前記グリッドへと反対方向に反射され、前記グリッドには第一の表面があり、前記第一表面には前記第一表面にぶつかる一定の、だが全部ではない割合を、前記反対方向から反射するための反射手段があり、そして前記反射器手段と結合した一つまたは複数の反射構造物があり、前記構造物には前記第一表面から前記第一の方向へと向かって伸びる側壁があり、前記側壁はその第一表面に対して９０°未満の内角を有し、前記角度は前記構造物にぶつかる前記第一の方向から前記第一表面を通して反射するに十分であり、このように、前記第一の方向からの放射のある割合は前記第一の表面を通過し、その特徴は、前記反対方向から来るに対しての前記反射される割合と、前記第一方向から来るに対しての前記透過させられる割合との合計が１００パーセントよりも大きいことを特徴とする、太陽熱集積装置。
前記太陽熱集積器はさらに放射を生成し、前記追加生成された放射線は前記反対方向から前記第一表面にぶつかり、前記追加生成された放射線の一部は反射されて前記太陽熱集積器に戻ることを特徴とする、請求項３８に記載の太陽熱集積装置。