JP6057452B2 - 集光装置およびこれを用いた採光構造 - Google Patents

Description

本発明は、アクリル，ポリカーボネート，ガラス，ダイヤモンド，サファイアなどの各種光透過材の内部領域での全反射作用を利用した集光装置や、これを用いた採光構造に関する。

空気中などの外部媒質から光透過材への入射光が、その入射面と、これに対向した先開きの外部媒質境界面の内側部分（以下、必要に応じて「対向反射面」という。）との間の反射作用により、光透過材内部領域にいわば閉じ込められた状態で出射面へ伝播するようにしたものである。

特に、対向反射面を鏡面仕様のいわば強制反射面に設定し、光透過材内部領域への入射光がこの強制反射面における鏡面反射後に入射面で全反射を起こしえるときの、当該入射光の最小入射角をより小さい方（＝後述の伝播限界角βがより大きくなる方）へシフトさせたものである。

すなわち光透過材内部領域への小入射角自然光などについても、強制反射面と入射面との間での鏡面反射および全反射を繰り返しながら例えば下方の出射面へと伝播させることにより、集光能力を大幅に高めた集光装置に関する。

本明細書では、入射面への入射角として、〔「90.0°」−（入射面から入射光への図示反時計回りの角度：伝播限界角βの角度表示に対応）〕の計算で求まる正負の値を用いている。

例えば図２〜図５で示す各βに対応した入射光の入射角はそれぞれ「＋34.3°」，「＋18.4°」，「0.0°」，「−12.1°」と順次小さくなっている。このように入射角の大小関係は正負の数列上で判断し、「0.0°」よりも「−12.1°」の方が小入射角となる。

本発明の集光装置は、一方の対向側面を構成する入射面およびその対向反射面の他に、少なくとも他方の対向側面および出射面を備えている。

本明細書では、上述したように対向反射面およびその鏡面仕様の強制反射面を、いずれも入射面と対向する内側面部分、すなわちその外側を捨象した形の面部分の意で用いる。

また、この対向反射面，強制反射面とは別の側面である他方の対向側面（図示１ｅ）に関しては、それぞれの内側，外側の両面を含む意で用いる。

本明細書では集光装置の、一方の対向側面である入射面および対向反射面それぞれの側を「左」，「右」と記し、他方の対向側面それぞれの側を「前」，「後」と記し、出射面の側を「下」と記す（図１参照）。

また、必要に応じて、左右方向を「横」、上下方向を「縦」とそれぞれ記し、入射面と出射面との境界線と直交する上下方向の断面を「縦断面」と記す。

集光装置の全体形状は、例えば左右の入射面および強制反射面が出射面の方ほど、より外方へと広がった下広がり態様で、前後の対向側面が例えば線対称台形または線対称三角形からなるいわば略堰形状（堤防形状）である。

なお、東西南北はそれぞれ、北半球においてこの集光装置を採光部などに配設したときの方角を示している。南半球においては勿論「南北」の関係が逆になる。

従来、入射角の大きい入射光については一つの多角錐プリズムの中で全反射を繰り返しながら底面へ到達させ、入射角の小さい入射光については複数の多角錐プリズムを通過させることにより方向調整してから一つの多角錐プリズムの中で全反射を繰り返しながら底面へ到達させる、ようにした集光装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−８４８１７号公報

本発明では、この従来例のように複数の多角錐プリズムを使うことなしに、空気中などから光透過材内部領域への入射光を、その入射面と、これに対向した先開きで鏡面仕様の強制反射面との間で順に生じる鏡面反射，全反射の作用により出射面へ伝播するといった構成の集光装置を提供している。

これにより、光透過材内部領域に入射した低仰角自然光についても、強制反射面と入射面との間での鏡面反射および全反射を繰り返しながら出射面へと伝播するようにして、集光装置製造の簡単化および集光能力の大幅アップ化を図ることを目的とする。

また、強制反射面の裏側外部分も鏡面仕様にし、これにより集光装置の内部伝播光のみならず外面反射光についても採光化を図ることを目的とする。

また、入射面および強制反射面をいわば連結する対向側面の内側部分なども鏡面仕様にし、これにより出射面以外からの光洩れの防止化を図ることを目的とする。

また、強制反射面からの反射光が入射面と出射面との境界部分に到達する場合の強制反射面における最終反射位置より下側部分を入射面の方に変位させて出射面の面積を小さくし、これにより集光密度（入射面と出射面との面積比）のアップ化を図ることを目的とする。

また、出射面に続く部分に空気よりも屈折率が大きい媒質を配設して、出射面での全反射臨界角を大きくし、これにより出射面まで伝播した入射反射光の当該媒質への有効利用化を図ることを目的とする。

また、入射面と強制反射面とを先開きの対向構造とし、これにより集光装置への入射光の広がり角度を出射面で狭くする、すなわち出射光の整列化を図ることを目的とする。

本発明は、以上の課題を次のようにして解決する。
（１）外部媒質よりも大きな屈折率を示す光透過材からなり、入射面（例えば後述の入射面１ａ）と、先開きの形でこれに対向する強制反射面（例えば後述の強制反射面１ｂ）と、当該入射面および当該強制反射面の間で反射しながら内部伝播する反射光の出射面（例えば後述の出射面１ｃ，１ｃ'）と、を備えた集光装置（例えば後述の集光装置１，１'，１''）において、
前記入射面と対向状態の前記強制反射面が、内鏡面仕様で、かつその反射光が前記出射面に到達して全反射する場合の当該強制反射面での反射位置より下側の部分（例えば後述の下側部分１ｆ）を、当該反射位置より上側の強制反射面部分の延長面よりも内側に変位させて、当該出射面の面積を小さくする形に設定され、
前記強制反射面の裏側外部分（例えば後述の裏側外部分１ｇ）が外鏡面仕様に設定され、
前記内鏡面仕様の部分で反射した内部伝播光が前記入射面で全反射し、かつ、前記外鏡面仕様の部分への入射光が前記入射面の方に内部伝播せずに外側へ反射する、
構成態様のものを用いる。
（２）上記（１）において、
前記入射面，前記強制反射面および前記出射面のそれぞれに連続する形の一対の対向側面（例えば後述の側面１ｅ）を備え、
前記対向側面は、
その内側部分が鏡面仕様に設定されている、
構成態様のものを用いる。
（３）外部媒質よりも大きな屈折率を示す光透過材からなり、入射面（例えば後述の入射面１ａ）と、先開きの形でこれに対向する強制反射面（例えば後述の強制反射面１ｂ）と、当該入射面および当該強制反射面の間で反射しながら内部伝播する反射光の出射面（例えば後述の出射面１ｃ，１ｃ'）と、を備え、
前記入射面と対向状態の前記強制反射面が内鏡面仕様に設定され、
前記強制反射面の裏側外部分（例えば後述の裏側外部分１ｇ）が外鏡面仕様に設定され、
前記内鏡面仕様の部分で反射した内部伝播光が前記入射面で全反射し、かつ、前記外鏡面仕様の部分への入射光が前記入射面の方に内部伝播せずに外側へ反射する集光装置（例えば後述の集光装置１，１'，１''）を、
複数、前記裏側外部分同士が対向状態となる形で配設し、
前記出射面からの全反射光と、対向状態の前記裏側外部分からの鏡面反射光を取り込む、
構成態様の採光構造を用いる。
（４）上記（３）において、
前記集光装置それぞれは、
前記入射面，前記強制反射面および前記出射面のそれぞれに連続する形の一対の対向側面（例えば後述の側面１ｅ）を備え、
前記対向側面は、
その内側部分が鏡面仕様に設定されたものである、
構成態様のものを用いる。
（５）上記（３），（４）において、
前記集光装置それぞれの前記内鏡面仕様の強制反射面は、
その反射光が前記出射面に到達して全反射する場合の当該強制反射面での反射位置より下側の部分（例えば後述の下側部分１ｆ）を、当該反射位置より上側の強制反射面部分の延長面よりも内側に変位させて、
当該出射面の面積を小さくする形に設定されている、
構成態様のものを用いる。
（６）上記（３）〜（５）において、
前記集光装置それぞれの前記出射面（例えば後述の出射面１ｃ'）は、
空気よりも屈折率が大きい媒質領域（例えば後述の水領域１ｈ）と接して、
当該出射面での臨界角を大きくする形に設定されている、
構成態様のものを用いる。

以上の構成からなる集光装置およびこれを用いた採光構造を本発明の対象としている。

本発明は以上の課題解決手段により、
(11)集光装置製造の簡単化および集光能力の大幅アップ化を図る、
(12)集光装置の内部伝播光のみならず外面反射光についても採光化を図る、
(13)出射面以外からの光洩れの防止化を図る、
(14)集光密度（入射面と出射面との面積比）のアップ化を図る、
(15)出射面に続く部分に配設された空気よりも大きい屈折率の媒質への、入射反射光の有効利用化を図る、
(16)集光装置への入射光の広がり角度が出射面で狭くなり、出射光の整列化を図る、
ことなどができる。

集光装置の全体形状を示す説明図である。 入射面と強制反射面との開き角度αが10.0°の場合の伝播限界角β(10.0)を示す説明図である。 入射面と強制反射面との開き角度αが15.0°の場合の伝播限界角β(15.0)を示す説明図である。 入射面と強制反射面との開き角度αが臨界角の半分に相当する21.1°の場合の伝播限界角β(21.1)を示す説明図である。 入射面と強制反射面との開き角度αが25.0°の場合の伝播限界角β(25.0)を示す説明図である。 強制反射面付加にともなう、図２〜図５それぞれの開き角度αにおける伝播限界角βの拡大化（対向反射面の鏡面化による変化）を示す説明図である。 図４と同じ開き角度「21.1°」で、横幅が異なる幅狭および幅広の各出射面からなる二種類の集光装置縦断面を対比した説明図である。 図４と同じ開き角度「21.1°」で、強制反射面下端側の所定部分について入射面との下端側開き角度が開き角度の１／２に設定された（当該所定部分が出射面と直交する）集光装置縦断面を示す説明図である。 図４と同じ開き角度「21.1°」で、出射面直下部分に外部媒質の空気よりも屈折率が大きい縦断面方形状の水領域を設けた集光装置縦断面を示す説明図である。 同一形状の二個の集光装置を保持金具に、全体が略面対称となるように取り付けた形の太陽追尾用集光装置を示す説明図である。 光ダクトなどの採光部の東，西，北の各端部それぞれに集光装置を設けた採光構造を示す説明図である。 図１１の採光構造の低仰角太陽光の取込み状態を示す説明図である。 図１１の採光構造の高仰角太陽光の取込み状態を示す説明図である。

図１〜図１３を用いて本発明を実施するための形態を説明する。

図１〜図１３で用いるアルファベット付き参照番号の構成要素（例えば入射面１ａ）は原則として当該参照番号の数字部分の構成要素（例えば集光装置１）の一部である、ことを示している。

図１〜図１３において、
１，１'は下方が幅広で、縦断面形状が縦方向線を中心とした左右対称の台形からなるいわば堰形状の集光装置（１'は図１１〜図１３参照），
１''は下方が幅広で、縦断面形状が縦方向線を中心とした左右対称の台形およびその下の方形の水領域からなるいわば基部付き堰形状の集光装置（図９参照）
１ａは方形状の入射面，
１ｂは入射面１ａと対向状態の鏡面からなる方形状の強制反射面（内側部分），
１ｃは方形状の出射面（下面）
１ｃ'は集光装置１''のいわば仮想的な出射面（図９参照），
１ｄは出射面１ｃ，１'と対向する方形状の上面，
１ｅは対向状態で設定された台形状または三角形状の一対の側面、またはこれと平行な面からなる側断面（縦断面），
１ｆは強制反射面１ｂからの反射光が入射面１ａと出射面１ｃとの交差直線部分に到達する場合の、当該強制反射面１ｂにおけるその最終反射位置より下側部分，
１ｇは集光装置１'の強制反射面１ｂの裏側に鏡面仕様で形成された裏側外部分（図１１〜図１３参照），
１ｈは集光装置１''の出射面１ｃ'と接する直下部分に設定された縦断面方形状の水領域（空気よりも屈折率が大きい媒質領域），
をそれぞれ示している。

また、
αは集光装置個々の入射面１ａと強制反射面１ｂとの開き角度，
βは入射面１ａへの入射光の中、強制反射面１ｂで鏡面反射した光が当該入射面で全反射して集光装置内部を伝播する入射光範囲の最小入射角に対応した、入射面上側からの入射光角度を示す伝播限界角（＝最小入射角に対する余角），
Ｖｐは入射面１ａの任意の仮想入射点，
Ｒ１は仮想入射点Ｖｐに伝播限界角βで入射する入射光の内部伝播径路，
Ｒ２は仮想入射点Ｖｐに垂直に入射する入射光の内部伝播径路，
Ｒ３は仮想入射点Ｖｐに一つ前の図における伝播限界角で入射する入射光の内部伝播径路（図３〜図５参照），
Ａは仮想入射点Ｖｐへの入射光の中、強制反射面１ｂからの反射光が対向側の入射面１ａで全反射する内部伝播入射光範囲，
をそれぞれ示している。

図１１〜図１３において、
２は同じ大きさの二台の集光装置１を均等に搭載する保持金具，
２ａは太陽への集光装置追尾動作を行なう際の保持金具２の追尾回転軸，
３は建物の屋根，屋上に配設された周知の光ダクトや天窓などの採光部，
３ａは採光部３の東側端部に配設された東方集光装置（＝集光装置１'）
３ｂは採光部３の西側端部に配設された西方集光装置（＝集光装置１'）
３ｃは採光部３の北側端部に配設された北方集光装置（＝集光装置１）
をそれぞれ示している

ここで、光透過部材からなる集光装置１，１'，１''としては「臨界角42.2°，屈折率1.49」の特性値を持つアクリル樹脂を用いている。

上述したようにアクリル以外の例えばポリカーボネート，ガラス，ダイヤモンド，サファイアなどの各種光透過材を適宜用いることができるのは勿論である。

集光装置１，１'の高さは「100mm」である。側面（側断面）１ｅの斜辺部分の長さはこの高さと開き角度αから算出でき、「α＝21.1°」の場合は「101.7mm」である（図７参照）。

内部伝播径路Ｒ１はそれぞれ入射面１ａに沿った内部径路を含んでいる。また、集光装置１，１'，１''の入射面１ａおよび強制反射面１ｂ以外の各内面部分を鏡面仕様にすれば、集光装置への内部入射光が外部へ洩れることを少なくできる。

本発明の集光装置の基本的特徴は、入射面１ａから入射した屈折光の次の反射面（対向反射面）を鏡面としたことである。

入射面１ａの対向反射面を鏡面仕様の強制反射面１ｂに設定することにより、例えば図２の当該入射面と当該強制反射面との開き角度αが「10.0°」の集光装置１の場合、その伝播限界角βが「37.4°」から「55.7°」へ拡大している。

すなわち入射面１ａの任意の仮想入射点Ｖｐへの入射光の中で入射角度「34.3°」以上のものが、強制反射面１ｂでの反射後、入射面１ａで全反射する。この「34.3°」の数値は「90.0°」から伝播限界角βの「55.7°」を引いた値である。

このように鏡面仕様の強制反射面１ｂを設けることにより、集光装置内部を伝播していく入射光の最小入射角度が、「52.6°（90.0−37.4）」から「34.3°」へ小さくなっている。

この入射光の最小入射角度の減少にともない縦置き（出射面が下側）の集光装置１は、より低仰角の自然光を内部に取り込んで出射面へと伝播させることができる。

図３〜図５で示すように、伝播限界角βは、入射面１ａと強制反射面１ｂとの開き角度αを大きくするほど小さくなっていく。これに応じる形でより低仰角の自然光が縦置き集光装置内部に取り込まれる。

すなわち、開き角度αを大きく設定するのに応じて、仮想入射点Ｖｐに到達する入射自然光のうち、入射面内側での全反射をともなう内部伝播により出射面１ｃから出射できる光の入射角度範囲が広くなる。

図６は、図２〜図５の各集光装置１の入射面１ａと強制反射面１ｂとの開き角度αと、当該強制反射面（鏡面仕様）の設定にともなう伝播限界角βの拡大との関係をまとめた一覧表である。

すなわち、鏡面仕様の強制反射面（対向反射面）１ｂを用いることにより、図２〜図５の各開き角度αにおける伝播限界角βは、対向反射面が鏡面仕様でない場合に比べて、
(21)図２の「α＝10.0°」のとき、37.4°から55.7°へと拡大し、
(22)図３の「α＝15.0°」のとき、47.1°から71.6°へと拡大し、
(23)図４の「α＝21.1°」のとき、57.6°から90.0°へと拡大し、
(24)図５の「α＝25.0°」のとき、63.9°から102.1°へと拡大している。

上述したようにこの拡大にともない、強制反射面１ｂの反射光が入射面１ａで全反射するといったことを繰り返しながらの集光装置内部を伝播していく入射光の最小入射角が小さくなる。

なお、図２〜図５それぞれにおけるこの最小入射角は上述したように、「＋34.3°(＝90.0−55.7)」，「＋18.4°」，「0.0°」，「−12.1°(＝90.0−102.1」と順次小さくなっている。「0.0°」よりも「−12.1°」の方が小入射角である。

図７は、開き角度αが「21.1°」の図４の集光装置１における、左右方向の幅狭(a)のものと幅広(b)のものとを比較している。

図７(a)，(b)の集光装置１はいずれも同じ角度の伝播限界角βを持つものの、それぞれの出射光密度（＝入射面の面積／出射面の面積）は異なっている。

図７(a)，(b)の集光装置それぞれにおける出射光密度は略、(a)の集光装置が「2.6(＝101.7／39.7）」で、(b)の集光装置が「1.6(＝101.7／62.2）」となる。

集光装置の出射光密度を高めるには、図７(a)のように左右方向の幅を狭くするか、屈折光率がアクリル（1.49)よりも高い光サファイヤ（1.77）やダイヤモンド（2.42）からなる集光装置を用いればよい。

図８は、図４の集光装置の強制反射面１ｂの下側部分１ｆを、それと当該入射面との間の「開き角度」がもともとの開き角度α「21.1°」の１／２になるように設定した集光装置１である。

下側部分１ｆの始まり部分は、図８(b)で示すように、図４の集光装置１の伝播限界角β（90.0°）で入射する入射光の強制反射面１ｂでの反射光が入射面１ａと出射面１ｃとの境界部分に到達する場合の、当該強制反射面における反射位置である。

換言すればこの反射位置は、強制反射面１ｂからの最初の反射光が入射面１ａに対するいわば仮想的な臨界角で当該入射面と出射面１ｃとの境界部分に到達する場合の、反射位置といえる。

なお、図４の台形状の側断面はその縦方向線を中心とした線対称形状であるので、図８の下側部分１ｆは出射面１ｃとの直交面形状となる。

この下側部分１ｆの形成により、出射面１ｃからの出射光量減少を抑えた状態で当該出射面での出射光密度を高めている。

これは、図８(a)に示すように、強制反射面１ｂのもともとの開き角度αにおける下側部分１ｆで反射した光線が出射面１ｃに届くものの、このときの入射角が臨界角よりも大きくて出射面１ｃから出射できない、すなわち当該下側部分が入射光の出射面への内部伝播に関与しえないことに着目したものである。

すなわちそこでの反射光が出射面１ｃへの内部伝播に関与しえない下側部分１ｆをいわば内側に折り曲げて出射面自体の面積を小さくし、出射光密度を高めている。

図９(a)は、出射面臨界角を水領域１ｈの設定により大きくし、そのままでは図８の場合と同様に出射面１ｃから出射できない図９(b)の全反射光に対する出射面臨界角を大きくした集光装置１''を示している。なお、図示の集光装置１，１''の開き角度αは図４のそれと同一の「21.1°」である。

図９(b)の伝播限界角β（90.0°）で入射する入射光の強制反射面１ｂにおける反射光の出射面１ｃに対する入射角は「58.4°」で、アクリル製集光装置１の臨界角「42.2°」をこえている。そのため当該反射光は出射面１ｃで全反射をおこし出射できない。

ここでは出射面１ｃ'に接する下側部分に水領域１ｈを設けることにより出射面臨界角を、アクリル・空気境界面の「42.2°」からアクリル・水境界面の「63.2°」へ拡大している。

この出射面臨界角の拡大により、出射面１ｃ'での全反射が抑えられて、強制反射面１ｂからの内部反射光の一部は水領域１ｈに出射する。図９(b)の出射面１ｃに対する入射角「58.4°」の最終反射光も出射面１ｃから水領域１ｈに出射できる。水領域１ｈに出射した伝播光は収容済みの「水」を加熱する。

図１０は、保持金具２に同じ大きさの集光装置１，１を均等に配設して追尾回転軸２ａに同じ回転モーメントがかかるようにした太陽光追尾機能を備えた採光構造である。

図１１は、建物の屋根，屋上に配設された光ダクトや天窓などの採光部の東側，西側，北側の各端部に集光装置１，１'を配設した採光構造である。

ここで、東側，西側の各端部に配設された東方集光装置３ａ（集光装置１'）および西方集光装置３ｂ（集光装置１'）は、それぞれの強制反射面１ｂおよびその裏側外部分１ｇが鏡面仕様で形成された両面ミラー態様になっている。北側端部の北方集光装置３ｃは、裏側外部分１ｇの設定なしの集光装置１をそのまま用いたものである。

図１２は低仰角からの太陽光（朝陽，夕陽）を東方集光装置３ａまたは西方集光装置３ｂで採光部３へと取り込む状態を示している。

このときの太陽光は、東方集光装置３ａまたは西方集光装置３ｂの入射面１ａを透過してから強制反射面１ｂと当該入射面との間で反射しながら採光部３へと伝播する。

図１３は比較的高仰角からの太陽光を東方集光装置３ａまたは西方集光装置３ｂで採光部３へと取り込む状態を示している。

このときの太陽光は、
(31)東方集光装置３ａおよび西方集光装置３ｂの入射面１ａを透過してから強制反射面１ｂと当該入射面との間で反射し、
(32)かつ、東方集光装置３ａおよび西方集光装置３ｂの鏡面仕様の裏側外部分１ｇで反射する、
形で採光部３へと伝播する。

図１２，図１３において太陽光が北方集光装置３ｃ（集光装置１）からも採光部３へ取り込まれるのは勿論である。

これら東方集光装置３ａ，西方集光装置３ｂおよび北方集光装置３ｃから採光部３へ取り込まれる太陽光はその進行方向が下向きに変えられている。そのため、採光部の先が光ダクトの場合には当該太陽光のダクト内での反射回数も少なくなって、その伝播損失を抑えることができる。

なお、強制反射面１ｂ，上面１ｄ，側面１ｅおよび裏側外部分１ｇの鏡面仕様は、
(41)アルミニウム，ガラス，樹脂フィルムなどの鏡面部材を配置する、
(42)アルミニウム，銀などを真空蒸着する、
などの手法によって形成する。

また、図９の水領域１ｈを備えた集光装置１''は、例えば堰形状の上部光伝播構造と直方体形状の下部水収容構造とを接着することにより作成する。

本発明が以上の実施形態に限定されないことは勿論であり例えば、
(51)実施形態で示した開き角度αの値は単なる一例であり、このαとして、強制反射面１ｂでの反射光が入射面で全反射するといた内部伝播光の径路が確保される限りでの任意の値を用いる、
(52)図１０〜図１３で用いる集光装置１，１'の開き角度αについても上記(51)と同様の任意の値を用いる、
(53)側面１ｅが三角形状となる集光装置を用いる、
(54)側面１ｅなどが非対称形状の集光装置を用いる、
(55)強制反射面１ｂの下側部分１ｆの全体または下端側部分を図８とは異なる態様で入射面１ａの方に変形させる、
(56)強制反射面１ｂの下側部分１ｆの始まり部分を、図８(b)の点線で示す反射光の強制反射面１ｂでの反射位置から上または下にずれた位置とする、
(57)水領域１ｈに代わる媒質として、シリコーン油，ダウサムＡ（登録商標）などを用いる、
ようにしてもよい。

１：集光装置
１'：集光装置（図１１〜図１３）
１''：集光装置（図９）
１ａ：入射面
１ｂ：強制反射面
１ｃ：出射面（下面）
１ｃ'：出射面（図９）
１ｄ：上面
１ｅ：側面，側断面
１ｆ：強制反射面の最終反射位置より下側部分（図８）
１ｇ：裏側外部分（図１１〜図１３）
１ｈ：水領域（図９）

α：入射面１ａと強制反射面１ｂとの開き角度
β：伝播限界角（＝最小入射角に対する余角）
Ｖｐ：入射面１ａの任意の仮想入射点
Ｒ１：仮想入射点Ｖｐに伝播限界角βで入射する入射光の内部伝播径路
Ｒ２：仮想入射点Ｖｐに垂直に入射する入射光の内部伝播径路
Ｒ３：仮想入射点Ｖｐに前図の伝播限界角で入射する入射光の内部伝播径路
Ａ：強制反射面１ｂからの反射光が入射面１ａで全反射する内部伝播入射光範囲

（図１０〜図１３）
２：保持金具
２ａ：追尾回転軸
３：採光部
３ａ：東方集光装置（＝集光装置１'）
３ｂ：西方集光装置（＝集光装置１'）
３ｃ：北方集光装置（＝集光装置１）

Claims (6)

1. 外部媒質よりも大きな屈折率を示す光透過材からなり、入射面と、先開きの形でこれに対向する強制反射面と、当該入射面および当該強制反射面の間で反射しながら内部伝播する反射光の出射面と、を備えた集光装置において、
   前記入射面と対向状態の前記強制反射面が、内鏡面仕様で、かつその反射光が前記出射面に到達して全反射する場合の当該強制反射面での反射位置より下側の部分を、当該反射位置より上側の強制反射面部分の延長面よりも内側に変位させて、当該出射面の面積を小さくする形に設定され、
   前記強制反射面の裏側外部分が外鏡面仕様に設定され、
   前記内鏡面仕様の部分で反射した内部伝播光が前記入射面で全反射し、かつ、前記外鏡面仕様の部分への入射光が前記入射面の方に内部伝播せずに外側へ反射する、
   ことを特徴とする集光装置。
2. 前記入射面，前記強制反射面および前記出射面のそれぞれに連続する形の一対の対向側面を備え、
   前記対向側面は、
   その内側部分が鏡面仕様に設定されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の集光装置。
3. 外部媒質よりも大きな屈折率を示す光透過材からなり、入射面と、先開きの形でこれに対向する強制反射面と、当該入射面および当該強制反射面の間で反射しながら内部伝播する反射光の出射面と、を備え、
   前記入射面と対向状態の前記強制反射面が内鏡面仕様に設定され、
   前記強制反射面の裏側外部分が外鏡面仕様に設定され、
   前記内鏡面仕様の部分で反射した内部伝播光が前記入射面で全反射し、かつ、前記外鏡面仕様の部分への入射光が前記入射面の方に内部伝播せずに外側へ反射する集光装置を、
   複数、前記裏側外部分同士が対向状態となる形で配設し、
   前記出射面からの全反射光と、対向状態の前記裏側外部分からの鏡面反射光を取り込む、
   ことを特徴とする採光構造。
4. 前記集光装置それぞれは、
   前記入射面，前記強制反射面および前記出射面のそれぞれに連続する形の一対の対向側面を備え、
   前記対向側面は、
   その内側部分が鏡面仕様に設定されたものである、
   ことを特徴とする請求項３記載の採光構造。
5. 前記集光装置それぞれの前記内鏡面仕様の強制反射面は、
   その反射光が前記出射面に到達して全反射する場合の当該強制反射面での反射位置より下側の部分を、当該反射位置より上側の強制反射面部分の延長面よりも内側に変位させて、
   当該出射面の面積を小さくする形に設定されている、
   ことを特徴とする請求項３または４記載の採光構造。
6. 前記集光装置それぞれの前記出射面は、
   空気よりも屈折率が大きい媒質領域と接して、
   当該出射面での臨界角を大きくする形に設定されている、
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の採光構造。

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