WO2018235803A1 - 採光部材および採光装置 - Google Patents

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WO2018235803A1
WO2018235803A1 PCT/JP2018/023239 JP2018023239W WO2018235803A1 WO 2018235803 A1 WO2018235803 A1 WO 2018235803A1 JP 2018023239 W JP2018023239 W JP 2018023239W WO 2018235803 A1 WO2018235803 A1 WO 2018235803A1
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light
daylighting
base material
prism
light collecting
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康 浅岡
俊 植木
豪 鎌田
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シャープ株式会社
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    • E06B2009/2417—Light path control; means to control reflection

Definitions

  • Some aspects of the present invention relate to a daylighting member and a daylighting device.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-119661, filed June 19, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a daylighting device for introducing sunlight into a room through a window or the like of a building.
  • a light control member that deflects light incident from the first main surface toward the second main surface, and a dispersion in which one main surface is a flat surface and the other main surface has an uneven structure
  • a lighting tool comprising a suppression member.
  • the lighting tool of the present invention since the lighting tool of the present invention includes the dispersion suppressing member having the concavo-convex structure, rainbow unevenness in the irradiation area can be suppressed, and a person in the room can feel discomfort. There is no description.
  • the light collecting tool of Patent Document 1 with respect to light vertically incident on the dispersion suppressing member, the light is uniformly dispersed in the vertical direction by the uneven structure.
  • the amount of light incident on the upper surface of the uneven structure is different from the amount of light incident on the lower surface, and the effect of suppressing rainbow unevenness in the irradiated area is sufficiently obtained.
  • wavelength dispersion occurs in the light emitted from the light collecting member, and it is referred to as rainbow unevenness that the color of light appears to be separated like a rainbow to the user's eyes.
  • One aspect of the present invention is made in order to solve the above-mentioned subject, and it aims at providing the daylighting member which can control the rainbow nonuniformity by emitted light.
  • Another object of the present invention is to provide a daylighting device provided with the above-described daylighting member.
  • the daylighting member of one aspect of the present invention includes a flat plate structure including a plurality of prism structures, and the plurality of prism structures are formed on the first surface side of the flat structure.
  • the flat plate structure has an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface, and the incident surface, the reflecting surface, and the emitting surface are not parallel to one another, and the prism structure is provided. Has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the prism structure.
  • the prism structure includes a base material, and a plurality of particles having a refractive index different from the refractive index of the base material and dispersed in the base material. You may be comprised from the material to contain.
  • each of the plurality of particles may be covered with the base material in a region of 1/2 or more of the surface area of each particle.
  • the base material is made of a material having an Abbe number of 50 or more and a visible light transmittance of 1.45 or more and 1.58 or less. Good.
  • the prism structure is made of a material having visible light transmission having an Abbe number of 50 or more and a refractive index of 1.45 or more and 1.58 or less. It is also good.
  • the flat plate structure may further include a light transmitting portion provided in a region between two adjacent prism structures, and the light transmitting portion is It may have a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the light transmission part.
  • the light transmitting portion may contain light scattering particles.
  • a daylighting apparatus includes the daylighting member according to one aspect of the present invention, and a support member supporting the daylighting member.
  • the daylighting apparatus may further include a light diffusion member provided on the light exit side of the daylighting member.
  • a daylighting member capable of suppressing rainbow unevenness due to emitted light. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to realize a light collecting device provided with the above-described light collecting member.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the light collecting member of the first embodiment.
  • the positional relationship (upper and lower, right and left, front and rear) of each part of the light collecting apparatus is based on the positional relationship (upper and lower, left and right, front and rear) viewed from the user located in the room.
  • the positional relationship of each part of the daylighting device is assumed to coincide with the positional relationship on the paper.
  • the scale of dimensions may be shown differently depending on the component.
  • the light collecting member 5 is a flat plate including a light transmitting base 2 and a plurality of light transmitting prism structures 3 provided on the first surface 2 a of the base 2.
  • a structure 21 is provided.
  • a gap 4 is provided between the adjacent prism structures 3.
  • the light collecting member 5 is installed such that the first surface 2 a of the base 2 provided with the plurality of prism structures 3 faces the outdoor side.
  • a light transmitting base material composed of a resin such as a thermoplastic polymer, a thermosetting resin, or a photopolymerizable resin is used.
  • a light transmitting substrate having an acrylic polymer, an olefin polymer, a vinyl polymer, a cellulose polymer, an amide polymer, a fluorine polymer, a urethane polymer, a silicone polymer, an imide polymer and the like is used.
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • COP cycloolefin polymer
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyether sulfone
  • a light transmitting substrate such as a film or a polyimide (PI) film is preferably used.
  • a PET film having a thickness of 100 ⁇ m is used as an example.
  • the total light transmittance of the substrate 2 is preferably, for example, 90% or more. This provides sufficient transparency.
  • the prism structure 3 is made of a material containing a base material 31 and a plurality of light scattering particles 32 dispersed inside the base material 31.
  • the light scattering particles 32 have a refractive index different from that of the base material 31.
  • the prism structure 3 is provided with the function which suppresses the wavelength dispersion of the light which permeate
  • the base material 31 is made of, for example, an organic material having optical transparency and photosensitivity, such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin. Moreover, the mixture made of transparent resin which mixed the polymerization initiator, the coupling agent, the monomer, the organic solvent etc. with these resin can be used. Furthermore, the polymerization initiator may contain various additional components such as stabilizers, inhibitors, plasticizers, optical brighteners, mold release agents, chain transfer agents, other photopolymerizable monomers, etc. Good.
  • the total light transmittance of the base material 31 is preferably 90% or more. This provides sufficient transparency.
  • the light scattering particles 32 have the function of scattering the light incident on the prism structure 3.
  • the light scattering particles 32 are particles (pieces) having a refractive index different from that of the base material 31. It is desirable that the light scattering particles 32 be mixed into the inside of the base material 31 and dispersed without being aggregated. In each of the plurality of light scattering particles 32, it is desirable that a region of 1/2 or more of the surface area of each light scattering particle 32 be covered by the base material 31.
  • the light scattering particle 32 for example, glass, acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicone polymer, imide polymer resin, etc.
  • the light transmitting material is used.
  • the light scattering particles 32 may be air bubbles dispersed in the base material 31.
  • the shape of the light scattering particle 32 may be, for example, a sphere, an oval sphere, a flat plate, a polyhedron, or the like.
  • the size of the light scattering particle 32 may be, for example, about 0.5 to 20 ⁇ m, and may be uniform or different.
  • the prism structure 3 is a member elongated linearly in one direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), and is a member whose cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction is, for example, a triangle.
  • the longitudinal direction of the prism structure 3 is parallel to one side of the base 2.
  • the plurality of prism structures 3 are arranged parallel to each other in the vertical direction.
  • the cross-sectional shape of the prism structure 3 is an isosceles triangle.
  • the prism structure 3 has a function of collecting sunlight into the room by reflecting light incident from one surface 3B of the surfaces 3B and 3C by the other surface 3C.
  • the surface 3C is referred to as a reflective surface 3C in the following description.
  • the prism structure 3 is emitted from the bottom surface 3A side through a point F at which any one light beam of the light incident to the inside enters the reflection surface 3C.
  • the light beam is incident on a point F of the two spaces S1 and S2 which are perpendicular to the first surface 2a of the base material 2 and have a virtual plane E parallel to the extending direction (X direction) of the prism structure 3 as a boundary.
  • the space on the side where the light ray exists is referred to as a first space S1
  • the space on the side where the light ray incident on the point F does not exist is referred to as a second space S2.
  • the prism structure 3 has a characteristic of emitting the light reflected by the reflection surface 3C from the second surface 2b side of the base material 2 and advancing the light to the first space S1 side.
  • the light collecting member 5 introduces the sunlight L into the room and guides it in the direction of the ceiling.
  • the surface 3B of the prism structure 3 is the incident surface of the sunlight L
  • the surface 3C is the reflection surface of the sunlight L
  • the second surface 2b of the base 2 is the emission surface of the sunlight L It becomes.
  • the flat plate structure 21 has an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface, and the incident surface, the reflecting surface, and the emitting surface are not parallel to each other.
  • the refractive index of the air gap 4 is approximately 1.0.
  • the refractive index of the space 4 is, for example, covered with another member to be a sealed space, and is made of inert gas such as nitrogen. It may be an active gas layer, or may be a reduced pressure layer under reduced pressure.
  • the space between the adjacent prism structures 3 may be filled with another low refractive index material.
  • the refractive index difference at the interface between the prism structure 3 and the air gap 4 is maximum when air is present in the air gap 26 rather than when any low refractive index material is present. Therefore, when air is present in the air gap portion 4 between the adjacent prism structures 3, total reflection of the sunlight L incident on the prism structure 3 is performed by the reflection surface 3c according to Snell's law. The critical angle of light is the smallest.
  • the light collecting member 5 having the above configuration is manufactured by, for example, a UV transfer method using an ultraviolet (UV) curable resin.
  • the light collecting member 5 is manufactured by an extrusion molding method using a thermoplastic wavelength dispersion control member.
  • FIG. 2A is a view showing an angular distribution of incident light intensity of sunlight to the light collecting member.
  • the sunlight which injects into a light-collection member does not have the wavelength dependence of the incident angle (beta), but has a half value width (DELTA) beta with a finite angle distribution of the incident angle (beta).
  • DELTA half value width
  • wavelength dispersion of light occurs, and the light emission angle ⁇ differs depending on the wavelength.
  • an angular difference of ⁇ between the central value ⁇ R of the emission angle distribution of red light (eg, wavelength 650 nm) and the central value ⁇ B of the emission angle distribution of blue light (eg, wavelength 450 nm) Will occur.
  • the emission angle distribution of red light and the emission angle distribution of blue light each have a certain half width ⁇ 0.
  • each half width ⁇ 1 of the emission angle distribution of red light and blue light is larger than the half width ⁇ 0 shown in FIG. 2B.
  • the red light and the blue light are mixed, and the spectrum of the emitted light is suppressed.
  • the emission angle difference ⁇ between the red light and the blue light does not change as compared with the conventional case.
  • the red light and the blue light are not separated and visually recognized by the eyes of the user, and the coloring of the light in the illumination area such as the ceiling of the room is suppressed.
  • ⁇ 1 is too large, light downward in the unintended horizontal direction may increase, and in some cases, there may be an unpleasant environment due to a decrease in ceiling illumination, an increase in glare, and the like. Therefore, it is desirable to appropriately adjust the type, size, content and the like of the light scattering particles 32 in the prism structure 3 so as not to excessively increase the degree of scattering.
  • the light scattering particles 32 scatter light of different colors inside the prism structure 3 and the light scattering particles 32 mix with each other to suppress the spectrum of the emitted light. .
  • the daylighting member 5 capable of suppressing rainbow unevenness due to emitted light.
  • the light collecting member of Patent Document 1 described above there is a problem that the suppression effect of rainbow unevenness is not sufficiently obtained depending on the incident angle of light, but in the light collecting member 5 of this embodiment, light is not affected regardless of the incident angle of light. By passing through the prism structure 3, the light scattering effect is obtained, and the effect of suppressing rainbow unevenness can be exhibited.
  • the reflectance as the reflective surface is reduced, which causes the deterioration of the light collection characteristic.
  • the total surface area of the light scattering particles 32 is The surface area of the portion exposed from the incident surface or the reflecting surface of the prism structure 3 is relatively small, and the desired light collecting characteristic can be maintained.
  • the light collecting member 5 of the present embodiment includes the prism structure 3 having a triangular sectional shape, but the sectional shape of the prism structure is not limited to a triangular shape, and the configuration of the following modification is adopted. It is possible. Moreover, the prism structure which has not only the following modification but also another cross-sectional shape is employable.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first modified example of the light collecting member.
  • the light collecting member 51 of the first modified example is a flat plate including the base material 2 and a plurality of light transmitting prism structures 35 provided on the first surface 2 a of the base material 2.
  • a structure 22 is provided.
  • the light collecting member 51 is installed such that the first surface 2 a of the base material 2 provided with the plurality of prism structures 35 faces the outdoor side.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the prism structure 35 is a pentagonal shape.
  • the surfaces 35A and 35B mainly function as incident surfaces, and the surfaces 35C and 35D mainly function as reflective surfaces.
  • the second surface 2b of the substrate 2 functions as an emission surface.
  • the entrance surface, the reflection surface and the exit surface are not parallel to one another.
  • the prism structure 35 includes a base material 31 and a plurality of light scattering particles 32 and has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the prism structure 35.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second modified example of the light collecting member.
  • the light collecting member 55 of the second modified example is a flat plate including the base material 2 and a plurality of light transmitting prism structures 36 provided on the second surface 2 b of the base material 2.
  • a structure 23 is provided.
  • the light collecting member 55 is installed such that the second surface 2 b of the base material 2 provided with the plurality of prism structures 3 faces the indoor side.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the prism structure 36 is a tetragonal shape.
  • the surface 36C functions as a reflection surface
  • the surfaces 36A and 36B function as emission surfaces.
  • the first surface 2 a of the substrate 2 functions as an incident surface. Therefore, the entrance surface, the reflection surface and the exit surface are not parallel to each other.
  • the prism structure 36 includes a base material 31 and a plurality of light scattering particles 32, and has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the prism structure 36.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the daylighting member of the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to constituent elements common to the drawings used in the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the light collecting member 49 includes a flat plate structure 24 having a base 2, a plurality of prism structures 3, and a plurality of light transmitting portions 33.
  • the light collecting member 57 is installed such that the first surface 2 a of the base 2 provided with the plurality of prism structures 37 faces the outdoor side.
  • the light transmitting portion 33 is provided in the region between two adjacent prism structures 3 on the first surface 2 a of the base 2. That is, in the light transmitting portion 33, the thickness from the first surface 2 a of the base material 2 is sufficiently thin compared to the height of the prism structure 3, and one of the valleys between two adjacent prism structures 3 is It is provided to fill the department.
  • the light transmitting portion 33 includes a base material 31 integrated with a base material constituting the prism structure 3, and a plurality of light scattering particles 32 contained inside the base material 31. Similar to the prism structure 3, also in the light transmitting portion 33, the light scattering particles 32 and the base material 31 have different refractive indexes. Accordingly, the light transmission unit 33 has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the light transmission unit 33.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • an effect similar to that of the first embodiment can be obtained such that the light collecting member 49 capable of suppressing rainbow unevenness due to the emitted light can be realized.
  • the adjacent prism structures as light indicated by reference symbol L1 in FIG.
  • the light incident during 3 strikes the light scattering particles 32 and is scattered.
  • light passing straight between adjacent prism structures 3 can be reduced, and unpleasant direct sunlight at the window can be suppressed.
  • the light reflected by the second surface 2 b (exit surface) of the base material 2 is reflected again by the surface 33 a of the light transmitting portion 33 as the light indicated by the code L 2 in FIG.
  • the light scattering particles 32 scatter light toward the surface 2 b side.
  • rainbow unevenness can be further improved.
  • the surface 33 a of the light transmitting portion 33 is parallel to the first surface a of the substrate 2, but may not necessarily be parallel to the first surface a of the substrate 2. It may incline with respect to the 1st surface a, and an unevenness
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the daylighting member of the third embodiment.
  • the same reference numerals are given to constituent elements common to the drawings used in the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the light collecting member 57 is a flat plate including the light transmitting base 2 and a plurality of light transmitting prism structures 37 provided on the first surface 2 a of the base 2.
  • a structure 24 is provided.
  • the light collecting member 57 is installed such that the first surface 2 a of the base 2 provided with the plurality of prism structures 37 faces the outdoor side.
  • the prism structure 37 is made of a material having an Abbe number of 50 or more and a visible light transmittance of 1.45 or more and 1.58 or less. By using this type of material, the prism structure 37 has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the prism structure 37.
  • FIG. 7 is a view showing an example of wavelength dispersion of refractive index in a plurality of resin materials.
  • the horizontal axis of FIG. 7 is the wavelength ⁇ [nm], and the vertical axis is the ratio ( ⁇ n / ⁇ n 550 ) of the refractive index at each wavelength ( ⁇ n) to the refractive index ( ⁇ n 550 ) at the wavelength 550 nm.
  • the curve of A indicates cycloolefin polymer (COP), the curve of B indicates polycarbonate (PC), and the curve of C indicates polyether sulfone (PES).
  • the refractive index of a general material monotonously decreases as the wavelength increases.
  • the wavelength dispersion of the refractive index (the slope of the curve) differs depending on the material.
  • the chromatic dispersion of COP is relatively small, and the chromatic dispersion of PES is relatively large.
  • the constituent material of the prism structure 37 has an Abbe number of 50 or more, and a refractive index of 1.45 or more and 1.58 or less.
  • COP cycloolefin copolymers
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • K-55 methacrylate
  • a constituent material of the prism structure 37 a polymer containing an alicyclic group can be used.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the transmittance.
  • the horizontal axis is the incident angle [°] of light to the light collecting member
  • the vertical axis is the transmissivity [%] of the air-light collecting member interface when light is incident from the air to the light collecting member.
  • the transmittance is substantially constant at 95 to 97% in the region where the incident angle ⁇ is about 0 to 30 °, but when the incident angle ⁇ exceeds 30 °, The transmittance tends to decrease sharply as the incident angle increases. In addition, the transmittance decreases as the refractive index of the material forming the prism structure 37 increases. If the refractive index is too high, the reflectance at the interface between the air and the prism structure 37 will be high, and it will be difficult for sunlight to transmit inside the prism structure 37, and the utilization efficiency of sunlight will deteriorate.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the refractive index and the total reflection angle.
  • the horizontal axis is the refractive index
  • the vertical axis is the total reflection angle [°] at the light collecting member-air interface when light is emitted from the light collecting member into the air.
  • the total reflection angle tends to decrease monotonically as the refractive index increases. If the refractive index of the material constituting the prism structure 37 is too low, the total reflection angle becomes large, and the light totally reflected at the prism structure 37-air interface is only the angle at which the incident angle is large. In this case, the proportion of light transmitted without total reflection, that is, light that does not travel toward the ceiling side of the room increases, and the utilization efficiency of sunlight deteriorates. In addition, when the refractive index is low, the refraction angle at the prism structure 37 becomes small, so that sunlight can not be bent effectively.
  • the inventors of the present invention actually manufactured a light collecting member in which the constituent material of the prism structure 37 was made different, and evaluated the degree of occurrence of rainbow unevenness in each light collecting member.
  • the refractive index and Abbe number of each material are as shown in Table 2.
  • an amorphous polyolefin resin was used as the material A
  • a polycarbonate resin was used as the material B.
  • the evaluation method is, as shown in FIG. 10, a light receiver in which light from the light source 102 is vertically incident on the first surface 101a on which the prism structure of the light receiving member 101 is formed, and is disposed on the second surface 101b side.
  • the light intensity was detected for each predetermined wavelength by 103, and the transmittance was calculated from the detected value.
  • the light intensity was detected by changing the installation angle ⁇ (polar angle) of the light receiver 103 with respect to the normal direction of the second surface 101 b.
  • FIG. 11 shows the evaluation result of the material A
  • FIG. 12 shows the evaluation result of the material B.
  • the curve indicated by symbol T 420 represents a transmittance of light with a wavelength of 420 nm
  • curve indicated by symbol T 550 represents a transmittance of light with a wavelength of 550 nm
  • the curve indicated by symbol T 700 wavelength 700nm light Shows the transmittance for
  • the evaluation results are disclosed only for two types of materials having different refractive indexes and Abbe numbers, but the present inventors have determined that the prism structure 37 has a non-flint system region of 50 or more according to other evaluation results. It is felt that it is preferable to use a material having an Abbe number of 1. and a refractive index of 1.45 or more and 1.58 or less. That is, when a daylighting member was manufactured using a material having an Abbe number of 50 or more, which is generally called a high Abbe number, color breakup was small and rainbow unevenness was at an acceptable level. Moreover, in this evaluation, the refractive index was set to 1.515 and the shape of the prism structure was designed. However, if a material having a refractive index of 1.45 or more and 1.58 or less is used, the emission characteristics as designed , It turned out that the lighting performance is obtained.
  • the wavelength dispersion is small, and therefore, as shown in FIG. Specifically, an angle difference ⁇ 1 between the central value ⁇ R of the emission angle distribution of red light (eg, wavelength 650 nm) and the central value ⁇ B of the emission angle distribution of blue light (eg, wavelength 450 nm) is shown in FIG. It becomes small compared with angle difference deltalambda in a daylighting member. Further, the emission angle distribution of red light and the emission angle distribution of blue light each have a certain half width ⁇ 0.
  • the red light and the blue light are not separated and viewed in the eyes of the user, and the coloring of the light in the irradiation area such as the ceiling of the room is suppressed, and the person in the room Can provide a comfortable space without giving a sense of discomfort.
  • the dispersion of the emitted light is suppressed by using the prism structure 37 made of the material with less wavelength dispersion.
  • the daylighting member 57 capable of suppressing rainbow unevenness due to the emitted light.
  • the light collecting member of Patent Document 1 described above there is a problem that the suppression effect of rainbow unevenness is not sufficiently obtained depending on the incident angle of light, but in the light collecting member 57 of this embodiment, light is not affected regardless of the incident angle of light.
  • the prism structure 37 By passing through the prism structure 37, the light scattering effect is obtained, and the effect of suppressing rainbow unevenness can be exhibited.
  • prism structures having various cross-sectional shapes can be employed without being limited to triangles.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the daylighting member of the fourth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the light collecting member 59 is a flat plate including the light transmitting base 2 and a plurality of light transmitting prism structures 38 provided on the first surface 2 a of the base 2.
  • a structure 25 is provided.
  • the light collecting member 59 is installed so that the first surface 2 a of the base material 2 provided with the plurality of prism structures 38 faces the outdoor side.
  • the prism structure 38 is made of a material containing a base material 39 and a plurality of light scattering particles 32.
  • the plurality of light scattering particles 32 have a refractive index different from the refractive index of the base material 39 and are dispersed inside the base material 39.
  • As a constituent material of the light scattering particle 32 the same material as the material mentioned in the first embodiment can be used.
  • the base material 39 is made of a material having an Abbe number of 50 or more and a visible light transmittance of 1.45 or more and 1.58 or less.
  • a constituent material of the base material having an Abbe number of 50 or more and a refractive index of 1.45 or more and 1.58 or less the same materials as those described in the second embodiment can be used.
  • the prism structure 38 has a function of suppressing wavelength dispersion of light transmitted through the prism structure 38.
  • the light scattering particle 32 is contained in the prism structure 38 so that the emission angle distribution of each color light spreads, and the material of the base material 39 of the prism structure 38 has less wavelength dispersion.
  • the daylighting device of the fifth embodiment is a combination of a daylighting member and a light diffusing member.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the daylighting device of the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a daylighting device according to a first modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a daylighting device according to a second modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a daylighting device according to a third modification of the fifth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the light collecting device 81 includes the light collecting member 5, a light diffusing member 62, and a frame 82 (supporting member).
  • the light collecting member 5 includes a base 2 and a plurality of prism structures 3 provided on the first surface 2 a of the base 2.
  • the light diffusion member 62 includes a base 64 and a plurality of cylindrical lenses 65 provided on the first surface 64 a of the base 64.
  • the light collecting member 5 and the light diffusing member 62 are supported on the inside of the frame 82 in a state of being spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the light collecting device 81 is installed, for example, by being suspended on the indoor side of the window glass by an optional support member (not shown).
  • the extending direction of the prism structure 3 of the light collecting member 5 and the extending direction of the cylindrical lens 65 of the light diffusing member 62 are substantially orthogonal to each other There is.
  • the light collecting member 5 and the light diffusing member 62 are the second surface 2 b of the substrate 2 (the surface on which the plurality of prism structures 3 are not provided) and the first surface 64 a of the substrate 64 (the plurality of surfaces).
  • the surface on which the cylindrical lens 65 is provided is disposed so as to face each other. That is, the light collecting member 5 is disposed such that the plurality of prism structures 3 face the outdoor side, and the light diffusing member 62 is disposed such that the plurality of cylindrical lenses 65 face the outdoor side.
  • the light diffusion member 62 includes the plurality of cylindrical lenses 65, the light diffusion member 62 has anisotropic diffusibility that mainly diffuses light in the horizontal direction.
  • the light diffusion member having anisotropic diffusion instead of the cylindrical lens 65, for example, a light diffusion member having a concavo-convex structure elongated in one direction may be used, and the longitudinal direction of each concave portion and each convex portion Should be vertical and the short side should be horizontal.
  • the light collecting device 81 of the present embodiment since the light collecting member 5 of the first embodiment is used, the light collecting device 81 capable of suppressing rainbow unevenness can be realized. Furthermore, since the daylighting device 81 includes the light diffusion member 62, the irradiation range of the light emitted from the daylighting member 5 can be expanded in the horizontal direction.
  • the light collecting device 81 of the present embodiment since the light collecting member 5 and the light diffusing member 62 are provided as separate members, for example, when any member is damaged or damaged, the members are replaced Is easy.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a daylighting device 85 according to a first modification.
  • the light collection member 5 and the light diffusion member 62 are the second surface 2 b of the base material 2 (a surface on which the plurality of prism structures 3 are not provided)
  • the second surface 64b of the base material 64 (the surface on which the plurality of cylindrical lenses 65 are not provided) are arranged to face each other. That is, the light collecting member 5 is disposed such that the plurality of prism structures 3 face the outdoor side, and the light diffusing member 62 is disposed such that the plurality of cylindrical lenses 65 face the indoor side.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a daylighting apparatus 88 according to a second modification.
  • the daylighting member 55 and the light diffusion member 62 are the first surface 2 a of the base material 2 (a surface on which a plurality of prism structures 36 are provided)
  • the first surface 64 a of the base material 64 are arranged to face each other. That is, the light collecting member 55 is disposed such that the plurality of prism structures 36 face the indoor side
  • the light diffusing member 62 is disposed such that the plurality of cylindrical lenses 65 face the outdoor side.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a daylighting apparatus 91 according to a third modification.
  • the light collection member 55 and the light diffusion member 62 are the first surface 2 a of the base material 2 (a surface provided with a plurality of prism structures 36)
  • the second surface 64 b of the base material 64 are arranged to face each other. That is, the light collecting member 55 is disposed such that the plurality of prism structures 36 face the indoor side, and the light diffusing member 62 is disposed such that the plurality of cylindrical lenses 65 face the indoor side.
  • the plurality of prism structures 3 face the outdoor side as in the fifth embodiment and the first modification example of the light collection device 81, 85, for example, the triangular cross-sectional shape shown in FIG. 1 or shown in FIG.
  • a prism structure having a pentagonal cross sectional shape can be used.
  • a prism having a rectangular cross-sectional shape as shown in FIG. Structures can be used.
  • FIG. 19 is a perspective view of the daylighting device of the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the daylighting device.
  • symbol is attached
  • the daylighting blind 401 includes a plurality of daylighting slats 402 arranged side by side at a predetermined distance, and a tilting mechanism (supporting mechanism) 403 for supporting the plurality of daylighting slats 402 in a mutually tiltable manner. And a storage mechanism 408 which folds and stores the plurality of daylighting slats 402 connected by the tilting mechanism 403 so as to be able to be taken in and out.
  • the plurality of daylighting slats 402 have a configuration in which a daylighting plate 411 and a light diffusion plate 412 are bonded together.
  • the light collecting plate 411 includes a base 413 and a plurality of prism structures 414 provided on the first surface 413 a of the base 413.
  • the light diffusion plate 412 includes a base material 416 and a plurality of cylindrical lenses 417 provided on the first surface 416 a of the base material 416. Note that it is also possible to use a daylighting slat in which the base material 416 and the base material 413 are made common, and the prism structure 414 and the cylindrical lens 417 are provided on both sides of one base material.
  • the tilting mechanism 403 includes a plurality of ladder cords.
  • the plurality of ladder cords extend in the longitudinal direction of the daylighting slat 402 and support the plurality of daylighting slats 402 although not shown.
  • the tilting mechanism 403 is provided with an operation mechanism which moves and operates a pair of vertical cords of the ladder cord in the opposite direction to each other in the vertical direction, though the illustration is omitted. In the tilting mechanism 403, it is possible to tilt the plurality of light collecting slats 402 in synchronization with each other by moving operation of the pair of vertical cords by the operation mechanism.
  • the daylighting blind 401 is suspended from the ceiling surface on the indoor side of the window glass (not shown) and used in a state of facing the inner surface of the window glass.
  • the light collecting slat 402 is arranged in a direction in which the arrangement direction of the plurality of prism structures 414 coincides with the vertical direction (vertical direction) of the window glass.
  • the daylighting slat 402 is disposed such that the extending direction of the plurality of prism structures 414 with respect to the window glass coincides with the lateral direction (horizontal direction) of the window glass.
  • the prism structure 414 is installed so as to face the outdoor side, and the cylindrical lens 417 is directed to the indoor side.
  • the light L entering the room through the window glass is directed to the indoor ceiling while changing the traveling direction by the plurality of prism structures 414. It is irradiated.
  • light L directed to the ceiling is used in place of illumination light because it is reflected by the ceiling to illuminate the room. Therefore, when such a daylighting blind 401 is used, an energy saving effect can be expected that saves energy consumed by the lighting equipment in the building during the day.
  • an effect similar to that of the fifth embodiment can be obtained such that a daylighting device capable of suppressing rainbow unevenness can be realized.
  • the daylighting blind 401 by tilting the plurality of daylighting slats 402, it is possible to adjust the angle of the light L directed to the ceiling. Furthermore, the amount of light incident from among the plurality of daylighting slats 402 can be adjusted.
  • the daylighting blind 401 of the present embodiment when used, natural light (sunlight) outside the room is efficiently taken into the room, and the depth of the room can be reduced without making the person in the room feel glare. You can make people feel bright.
  • the seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 21 and 22.
  • the daylighting device of the seventh embodiment is an example in which the daylighting device is configured by a daylighting roll screen.
  • FIG. 21 is a perspective view of the daylighting device of the seventh embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the daylighting device.
  • the same components as in the drawings used in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the daylighting roll screen 301 includes a daylighting screen 302 and a winding mechanism 303 that supports the daylighting screen 302 in a freely winding manner.
  • the daylighting screen 302 has a configuration in which a daylighting member 311 and a light diffusing member 312 are bonded together.
  • the light collecting member 311 includes a base material 313 and a plurality of prism structures 314 provided on the first surface 313 a of the base material 313.
  • the light diffusion member 312 includes a base material 316 and a plurality of cylindrical lenses 317 provided on the first surface 316 a of the base material 316.
  • a substrate may be used in common with the base material 316 and the base material 313, and a daylighting screen in which the prism structure 314 and the cylindrical lens 317 are provided on both sides of one base material may be used.
  • the winding mechanism 303 has a core (support member) 304 attached along the upper end of the daylighting screen 302 and a lower pipe attached along the lower end of the daylighting screen 302 (support A member 305, a tensile cord 306 attached to the center of the lower end portion of the daylighting screen 302, and a storage case 307 for accommodating the daylighting screen 302 wound around a winding core 304.
  • the take-up mechanism 303 is of a pull cord type, fixes the daylighting screen 302 at the pulled out position, or further pulls the pulling cord 306 from the pulled out position to release the fixing and the daylighting screen 302 to the core 304 It is possible to make it take up automatically.
  • the winding mechanism 303 is not limited to such a pull cord type, but may be a chain winding mechanism that rotates the winding core 304 by a chain, an automatic winding mechanism that rotates the winding core 304 by a motor, or the like. It may be.
  • the light emission roll screen 301 having the configuration as described above pulls out the light collection screen 302 stored in the storage case 307 with the pulling cord 306. It is used in the state which made it face the inner surface of.
  • the light collecting screen 302 is disposed in such a direction that the arrangement direction of the plurality of prism structures 314 is aligned with the vertical direction (vertical direction) of the window glass 308 with respect to the window glass 308. That is, the daylighting screen 302 is disposed such that the longitudinal direction of the plurality of prism structures 314 is aligned with the lateral direction (horizontal direction) of the window glass 308 with respect to the window glass 308.
  • the light receiving roll screen 301 is installed so that the prism structure 314 faces the outdoor side and the cylindrical lens 317 faces the indoor side.
  • the daylighting screen 302 facing the inner surface of the window glass 308 the light entering the room through the window glass 308 is irradiated toward the ceiling of the room while changing the traveling direction by the plurality of prism structures 314.
  • light directed to the ceiling is reflected by the ceiling to illuminate the room, and thus substitutes for illumination light. Therefore, by using such a daylighting roll screen 301, an energy saving effect can be expected that saves energy consumed by the lighting equipment in the building during the day.
  • an effect similar to that of the fifth embodiment can be obtained such that a daylighting device capable of suppressing rainbow unevenness can be realized.
  • FIG. 23 is a view showing a room model 2000 equipped with the light collection system 2010, and is a cross-sectional view taken along the line JJ 'of FIG.
  • FIG. 24 is a plan view showing the ceiling of the room model 2000.
  • the ceiling material constituting the ceiling 2003a of the room 2003 into which the sunlight is introduced has high light reflectivity.
  • a light reflective ceiling material 2003A is installed as a light reflective ceiling material.
  • the light reflective ceiling material 2003A promotes introducing the outside light from the lighting system 2010 installed in the window 2002 to the far side of the room.
  • the light reflective ceiling material 2003A is installed on the ceiling 2003a near the window. Specifically, it is installed in a predetermined area E of the ceiling 2003a (an area of about 3 m from the window 2002).
  • the light reflective ceiling material 2003A efficiently guides the sunlight introduced into the room through the window 2002 in which the lighting system 2010 including the lighting device according to any of the embodiments is installed to the far side of the room. .
  • the sunlight introduced from the daylighting system 2010 toward the ceiling 2003a in the room is reflected by the light reflective ceiling material 2003A, and is turned to illuminate the desk top surface 2005a of the desk 2005 placed deep in the room. , The effect of brightening the desk surface 2005a.
  • the light reflective ceiling material 2003A may be diffuse reflective or specular reflective, but the effect of brightening the desk surface 2005a of the desk 2005 placed at the back of the room, and being indoors It is preferable that the characteristics of the both be appropriately combined in order to achieve the effect of suppressing glare light that is unpleasant for humans.
  • the light introduced into the room by the lighting system 2010 is directed to the ceiling.
  • the amount of light near the window 2002 is often sufficient. Therefore, by using the above light collecting system and the light reflective ceiling material 2003A in combination, the light incident on the ceiling (area E) in the vicinity of the window is distributed to the back side of the room where the light quantity is smaller than at the window. Can.
  • the light reflective ceiling material 2003A is formed by embossing a metal plate of aluminum or the like with irregularities of about several tens of ⁇ m, or depositing a metal thin film of aluminum or the like on the surface of a resin substrate on which similar irregularities are formed. It can be made. Or the unevenness
  • the light distribution characteristics of the light and the light distribution in the room can be controlled by appropriately changing the embossed shape formed on the light reflective ceiling material 2003A.
  • embossing is performed in a stripe shape extending to the far side of the room
  • the light reflected by the light reflective ceiling material 2003A spreads in the left-right direction of the window 2002 (the direction intersecting the longitudinal direction of the unevenness).
  • the light reflective ceiling material 2003A diffuses the light in the horizontal direction by using such characteristics, and reflects it toward the far side of the room. be able to.
  • the lighting system 2010 is used as part of the lighting system of the room 2003.
  • the illumination system includes, for example, components of the entire room including a daylighting system 2010, a plurality of indoor illumination devices 2007, a control system thereof, and a light reflective ceiling material 2003A installed on a ceiling 2003a. .
  • a lighting system 2010 is installed in the window 2002 of the room 2003.
  • a daylighting system 2010 is disposed at the upper part of the window, and a light shielding part 2008 is provided at the lower side.
  • a plurality of indoor lighting devices 2007 are arranged in a grid in the lateral direction (Y direction) of the window 2002 and the depth direction (X direction) in the room.
  • the plurality of interior lighting devices 2007 together with the lighting system 2010 constitute the entire lighting system of the room 2003.
  • the indoor lighting devices 2007 are arranged in a lattice at intervals P of 1.8 m in the lateral direction (Y direction) and the depth direction (X direction) of the ceiling 2003a. More specifically, the 50 indoor lighting devices 2007 are arranged in 10 rows (Y direction) ⁇ 5 columns (X direction).
  • the indoor lighting device 2007 includes a room lighting fixture 2007a, a brightness detection unit 2007b, and a control unit 2007c.
  • the indoor lighting device 2007 has a configuration in which a brightness detection unit 2007b and a control unit 2007c are integrated with the indoor lighting device 2007a.
  • the interior lighting device 2007 may include a plurality of interior lighting devices 2007a and a plurality of brightness detection units 2007b. However, one brightness detection unit 2007b is provided for each of the indoor lighting devices 2007a.
  • the brightness detection unit 2007 b receives the reflected light of the illuminated surface illuminated by the indoor lighting device 2007 a and detects the illuminance of the illuminated surface.
  • the brightness detection unit 200b detects the illuminance of the desk surface 2005a of the desk 2005 placed indoors.
  • the control units 2007 c provided one by one in the indoor lighting device 2007 are connected to each other.
  • Each indoor lighting device 2007 is controlled such that the illuminance of the desk surface 2005a detected by each of the brightness detection units 2007b becomes constant target illuminance L0 (for example, average illuminance: 750 lx) by the control units 2007c connected to each other.
  • Feedback control is performed to adjust the light output of the LED lamp of each indoor lighting fixture 2007a.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between the illuminance of light (natural light) collected indoors by the light collecting device and the illuminance (illumination system) of the indoor lighting device.
  • the vertical axis represents the illuminance (lx) on the desk surface
  • the horizontal axis represents the distance (m) from the window.
  • the broken line in the figure indicates the target illuminance in the room. ( ⁇ : illuminance by the lighting device, ⁇ : illuminance by the indoor lighting device, ⁇ : total illuminance)
  • the table top illumination resulting from the light collected by the light collection system 2010 is brighter as the area is closer to the window, and the effect is smaller as the distance from the window is larger.
  • natural daylighting from the window in the daytime causes such illuminance distribution in the depth direction of the room. Therefore, the lighting system 2010 is used in combination with the indoor lighting device 2007 that compensates for the illuminance distribution in the room.
  • the indoor illumination device 2007 installed on the indoor ceiling detects the average illumination below each device by the brightness detection unit 2007b, and the light control is controlled so that the illumination intensity on the desk surface of the entire room becomes the constant target illumination L0. Lights up. Therefore, the S1 and S2 rows installed near the window are hardly lighted, but are lighted while increasing the output toward the rear side of the room as the S3, S4 and S5 rows and the S5 row. As a result, the desk surface of the room is illuminated by both natural lighting and lighting by the indoor lighting device 2007, and the desk surface illumination is considered to be sufficient for working across the room, 750 lx ("JIS Z9110 General rules for lighting" "Recommended maintenance illuminance in the office" can be realized.
  • the lighting system 2010 and the lighting system indoor lighting device 2007 in combination, it is possible to deliver light to the far side of the room, and the brightness of the room can be further improved. It is possible to secure the desk top illumination that is sufficient for working across the room. Therefore, a more stable bright light environment can be obtained without being affected by the season or the weather.
  • the light collecting member in which the base and the prism structure are separate members has been described.
  • the light collection is one flat plate structure in which the base and the prism structure are integrated. It may be a member.
  • the light collecting member can be manufactured by an extrusion molding method using a low wavelength dispersion material having thermoplasticity.
  • the light diffusion member of the above embodiment may be used in combination with a light collecting member not provided with a plurality of light collecting units.
  • Some aspects of the present invention can be used for a daylighting member for introducing outside light such as sunlight into a room, and a daylighting device provided with the daylighting member.

Abstract

採光部材は、複数のプリズム構造体を含む平板構造体を備え、複数のプリズム構造体は、平板構造体の第１面側に並列して設けられ、平板構造体は、入射面と反射面と射出面とを有し、入射面と反射面と射出面とは、互いに非平行であり、プリズム構造体は、当該プリズム構造体を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。

Description

採光部材および採光装置
　本発明のいくつかの態様は、採光部材および採光装置に関する。
　本願は、２０１７年６月１９日に、日本に出願された特願２０１７－１１９６６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　建築物の窓等を通して太陽光を室内に採り込むための採光装置が、特許文献１に開示されている。下記の特許文献１には、第１主面から入射した光を第２主面に向けて偏向する光制御部材と、一方の主面が平面であり、他方の主面が凹凸構造を有する分散抑制部材と、からなる採光具が開示されている。特許文献１には、本発明の採光具は、凹凸構造を有する分散抑制部材を備えているため、照射領域中の虹ムラを抑制することができ、居室内にいる人に違和感を与えることがない、と記載されている。
特開２０１６－７０９４１号公報
　特許文献１の採光具において、分散抑制部材に対して垂直に入射する光については、凹凸構造によって光が上下方向に均等に分散される。ところが、分散抑制部材に対して斜めに入射する光については、凹凸構造の上面に入射する光の量と下面に入射する光の量とが異なり、照射領域中の虹ムラの抑制効果が十分得られない、という問題があった。なお、本明細書において、採光部材から射出された光に波長分散が生じ、使用者の目には光の色が虹のように分離して見えることを虹ムラと称する。
　本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、射出光による虹ムラを抑制することができる採光部材を提供することを目的の一つとする。また、上記の採光部材を備えた採光装置を提供することを目的の一つとする。
　上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の採光部材は、複数のプリズム構造体を含む平板構造体を備え、前記複数のプリズム構造体は、前記平板構造体の第１面側に並列して設けられ、前記平板構造体は、入射面と反射面と射出面とを有し、前記入射面と前記反射面と前記射出面とは、互いに非平行であり、前記プリズム構造体は、当該プリズム構造体を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記プリズム構造体は、母材と、前記母材の屈折率と異なる屈折率を有し、前記母材の内部に分散された複数の粒子と、を含有する材料から構成されていてもよい。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記複数の粒子の各々は、各粒子の表面積の１／２以上の領域が前記母材に覆われていてもよい。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記母材は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料から構成されていてもよい。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記プリズム構造体は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料から構成されていてもよい。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記平板構造体は、隣り合う２つの前記プリズム構造体の間の領域に設けられた光透過部をさらに備えていてもよく、前記光透過部は、当該光透過部を透過する光の波長分散を抑制する機能を備えていてもよい。
　本発明の一つの態様の採光部材において、前記光透過部は光散乱粒子を含有していてもよい。
　本発明の一つの態様の採光装置は、本発明の一つの態様の採光部材と、前記採光部材を支持する支持部材と、を備える。
　本発明の一つの態様の採光装置は、前記採光部材の光射出側に設けられた光拡散部材をさらに備えていてもよい。
　本発明の一つの態様によれば、射出光による虹ムラを抑制できる採光部材を実現することができる。また、本発明の一つの態様によれば、上記の採光部材を備えた採光装置を実現することができる。
第１実施形態の採光部材の断面図である。 採光部材に対する光の入射光強度の角度分布を示す図である。 従来の採光部材の問題点を説明するための図である。 本実施形態の採光部材の作用を説明するための図である。 採光部材の第１変形例を示す断面図である。 採光部材の第２変形例を示す断面図である。 第２実施形態の採光部材の断面図である。 第３実施形態の採光部材の断面図である。 複数種の樹脂材料における屈折率の波長分散の一例を示す図である。 光の入射角度と透過率との関係を示すグラフである。 屈折率と全反射角度との関係を示すグラフである。 本発明者らが試作した採光部材の評価方法を説明するための模式図である。 材料Ａを用いた採光部材の波長分散評価結果を示すグラフである。 材料Ｂを用いた採光部材の波長分散評価結果を示すグラフである。 本実施形態の採光部材の作用を説明するための図である。 第４実施形態の採光部材の断面図である。 第５実施形態の採光装置の断面図である。 第１変形例の採光装置の断面図である。 第２変形例の採光装置の断面図である。 第３変形例の採光装置の断面図である。 第６実施形態の採光装置の斜視図である。 採光装置の断面図である。 第７実施形態の採光装置の斜視図である。 採光装置の断面図である。 採光装置を設置した部屋の断面図である。 部屋の天井を示す平面図である。 採光装置により室内に採光された光（自然光）の照度と、室内照明装置による照度との関係を示すグラフである。
［第１実施形態：採光部材］
　以下、本発明の第１実施形態について、図１～図４を用いて説明する。
　第１実施形態では、本発明の採光部材の一例として、採光フィルムの一例を挙げる。本実施形態の採光フィルムは、例えば窓ガラスの近傍に設置され、太陽光を室内の天井方向に採り入れるために用いられる。
　図１は、第１実施形態の採光部材の断面図である。
　以下の説明において、採光装置の各部の位置関係（上下、左右、前後）については、室内に位置する使用者から見た位置関係（上下、左右、前後）に基づき、特に説明がない限り、図面においても、採光装置の各部の位置関係は、紙面における位置関係と一致するものとする。
　また、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
　図１に示すように、採光部材５は、光透過性を有する基材２と、基材２の第１面２ａに設けられた光透過性を有する複数のプリズム構造体３と、を含む平板構造体２１を備えている。また、隣り合うプリズム構造体３同士の間には、空隙部４が設けられている。本実施形態において、採光部材５は、複数のプリズム構造体３が設けられた基材２の第１面２ａが室外側を向くように設置される。
　基材２としては、例えば熱可塑性ポリマー、熱硬化性樹脂、光重合性樹脂等の樹脂類から構成される光透過性基材が用いられる。アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー等を有する光透過性の基材が用いられる。具体的には、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム等の光透過性基材が好ましく用いられる。本実施形態では、一例として厚さが１００μｍのＰＥＴフィルムが用いられる。基材２の全光線透過率は例えば９０％以上が好ましい。これにより、十分な透明性が得られる。
　プリズム構造体３は、母材３１と、母材３１の内部に分散された複数の光散乱粒子３２と、を含有する材料から構成されている。光散乱粒子３２は、母材３１の屈折率とは異なる屈折率を有している。これにより、プリズム構造体３は、後述するように、当該プリズム構造体３を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
　母材３１は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。また、これらの樹脂に重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒などを混合した透明樹脂製の混合物を用いることができる。
さらに、重合開始剤は、安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等のような各種の追加成分を含んでいてもよい。母材３１の全光線透過率は９０％以上が好ましい。これにより、十分な透明性が得られる。
　光散乱粒子３２は、プリズム構造体３に入射した光を散乱させる作用を有する。光散乱粒子３２は、母材３１とは異なる屈折率を有する粒子（小片）である。光散乱粒子３２は、母材３１の内部に混入され、凝集することなく分散されていることが望ましい。複数の光散乱粒子３２の各々は、各光散乱粒子３２の表面積の１／２以上の領域が母材３１に覆われていることが望ましい。
　光散乱粒子３２としては、例えばガラス類、アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー樹脂類等からなる光透過性材料が用いられる。あるいは、光散乱粒子３２は、母材３１中に分散した気泡であってもよい。光散乱粒子３２の形状は、例えば球形、楕円球形、平板形、多面体などであってもよい。光散乱粒子３２のサイズは、例えば０．５～２０μｍ程度であればよく、均一であってもよいし、異なっていてもよい。
　プリズム構造体３は、一方向（図１の紙面と垂直な方向）に直線状に細長く延びた部材であって、長手方向と直交する断面形状が例えば三角形の部材である。プリズム構造体３の長手方向は、基材２の１辺と平行である。複数のプリズム構造体３は、互いに平行に鉛直方向に並べて配置されている。
　この例では、プリズム構造体３の断面形状は二等辺三角形である。プリズム構造体３の断面形状において、面３Ａと面３Ｂとのなす角度α１と、面３Ａと面３Ｃとのなす角度α２とは、それぞれ例えば６５°である。また、プリズム構造体３は、面３Ｂおよび面３Ｃのうち、一方の面３Ｂから入射した光を他方の面３Ｃで反射することにより、太陽光を室内へ採光する機能を有する。この場合、面３Ｃを、以下の説明では反射面３Ｃと称する。
　窓ガラスを透過した太陽光Ｌが、プリズム構造体３に入射し、基材２から射出される際の経路はいくつか考えられるが、図１に典型的な経路を示す。
　プリズム構造体３は、内部に入射した光のうち、任意の１本の光線が上記反射面３Ｃに入射する点Ｆを通って底面３Ａ側から射出される。ここで、基材２の第１面２ａに垂直、かつプリズム構造体３の延在方向（Ｘ方向）に平行な仮想平面Ｅを境界とする２つの空間Ｓ１，Ｓ２のうち、点Ｆに入射する光線が存在する側の空間を第１空間Ｓ１とし、点Ｆに入射する光線が存在しない側の空間を第２空間Ｓ２とする。この場合において、プリズム構造体３は、反射面３Ｃで反射した光を、基材２の第２面２ｂ側から射出し、第１空間Ｓ１の側に進行させる特性を有している。このプリズム構造体３の作用により、採光部材５は、太陽光Ｌを室内に採り入れて天井の方向に導く。
　したがって、平板構造体２１において、プリズム構造体３の面３Ｂは太陽光Ｌの入射面となり、面３Ｃは太陽光Ｌの反射面となり、基材２の第２面２ｂは太陽光Ｌの射出面となる。このように、平板構造体２１は、入射面と反射面と射出面とを有し、入射面と反射面と射出面とは互いに非平行である。
　空隙部４には、空気が存在している。したがって、空隙部４の屈折率は概ね１．０である。空隙部４の屈折率を１．０とすることにより、空隙部４とプリズム構造体３との界面における臨界角が最小となる。本実施形態の場合、空隙部４は、空気からなる空気層としたが、空隙部４は、例えば他の部材によって覆われて密閉空間とされた上で、窒素等の不活性ガスからなる不活性ガス層であってもよいし、減圧状態とされた減圧層であってもよい。
　この構成に代えて、互いに隣り合うプリズム構造体３の間の空間に他の低屈折率材料が充填されていてもよい。しかしながら、プリズム構造体３と空隙部４との界面の屈折率差は、空隙部２６にいかなる低屈折率材料が存在する場合よりも空気が存在する場合に最大となる。したがって、隣り合うプリズム構造体３の間の空隙部４に空気が存在する場合は、スネル（Snell）の法則より、プリズム構造体３に入射した太陽光Ｌのうち、反射面３ｃで全反射する光の臨界角が最も小さくなる。
　上記構成の採光部材５は、例えば紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を用いたＵＶ転写法によって作製される。もしくは、採光部材５は、熱可塑性の波長分散制御部材を用いて、押出成形法によって作製される。
　以下、従来の採光部材の問題点と、本実施形態の採光部材の作用、効果について説明する。
　図２Ａは、採光部材に対する太陽光の入射光強度の角度分布を示す図である。
　図２Ａに示すように、採光部材に入射する太陽光は、入射角度βの波長依存性を有しておらず、入射角度βの角度分布が有限の半値幅Δβを有している。
　波長分散抑制機能を持たない従来の採光部材の場合、太陽光が所定の入射角度βで採光部材に入射すると、光の波長分散が生じる結果、波長によって光の射出角度θが異なる。
例えば図２Ｂに示すように、赤色光（例えば波長が６５０ｎｍ）の射出角度分布の中心値θＲと青色光（例えば波長が４５０ｎｍ）の射出角度分布の中心値θＢとの間に、Δλの角度差が生じる。また、赤色光の射出角度分布と青色光の射出角度分布とは、ある有限の半値幅Δθ０をそれぞれ有している。
　このとき、Δθ０＜Δλを満たす状況では、赤色光の射出角度分布と青色光の射出角度分布とは重ならず、赤色光と青色光とが分離して見える。その結果、室内の天井等の照射領域中に青色から赤色まで色が変化する虹ムラが視認され、室内にいる人に違和感を与える。
　これに対して、光散乱粒子３２を含むプリズム構造体３を備えた本実施形態の採光部材５の場合、例えば図２Ｃに示すように、光がプリズム構造体３の内部を進行する際に光散乱粒子３２によって散乱されるため、赤色光および青色光の射出角度分布の半値幅Δθ１のそれぞれは、図２Ｂに示した半値幅Δθ０に比べて大きくなる。これにより、赤色光と青色光とが混ざり合い、射出光の分光が抑制される。なお、本実施形態の場合、赤色光と青色光との間の射出角度差Δλは従来と比べて変化しない。
　このとき、Δθ０＜Δθ１、かつ、Δθ１≧Δλを満たす状況では、使用者の目に赤色光と青色光とが分離して視認されず、室内の天井等の照射領域中の光の着色が抑えられ、室内にいる人に違和感を与えることがない、快適な空間を提供できる。ただし、Δθ１が大き過ぎると、意図しない水平よりも下方向への光が増え、場合によっては天井照度の低下、グレアの増加等によって不快な環境になるおそれがある。そのため、プリズム構造体３中の光散乱粒子３２の種類、寸法、含有量等を適切に調整し、散乱の程度を大きくし過ぎないように調整することが望ましい。
　以上説明したように、本実施形態の採光部材５によれば、異なる色の光がプリズム構造体３の内部で光散乱粒子３２により散乱され、互いに混ざり合うことによって射出光の分光が抑制される。その結果、射出光による虹ムラを抑制できる採光部材５を実現することができる。前述の特許文献１の採光部材では、光の入射角度によって虹ムラの抑制効果が十分得られないという問題があったが、本実施形態の採光部材５では、光の入射角度に関係なく、光がプリズム構造体３を通過することによって光散乱効果が得られ、虹ムラを抑制する効果が発揮できる。
　なお、プリズム構造体３の表面に光散乱粒子３２の多くが突出し、表面の平坦度が低下すると、反射面としての反射率が低下し、採光特性の低下を招く。その点、本実施形態の採光部材５においては、複数の光散乱粒子３２の各々の表面積の１／２以上の領域が母材３１に覆われているため、光散乱粒子３２の全表面積のうち、プリズム構造体３の入射面や反射面から露出する部分の表面積が相対的に少なく、所望の採光特性を維持することができる。
　また、上記の構成によれば、光散乱粒子３２の半分以上が母材３１中に埋め込まれているため、プリズム構造体３からの光散乱粒子３２の欠落を抑制することができる。
　なお、本実施形態の採光部材５は、断面形状が三角形状のプリズム構造体３を備えていたが、プリズム構造体の断面形状は三角形状に限ることなく、以下の変形例の構成を採用することが可能である。また、以下の変形例に限らず、さらに他の断面形状を有するプリズム構造体を採用することができる。
［第１変形例］
　図３は、採光部材の第１変形例を示す断面図である。
　図３に示すように、第１変形例の採光部材５１は、基材２と、基材２の第１面２ａに設けられた光透過性を有する複数のプリズム構造体３５と、を含む平板構造体２２を備えている。本実施形態では、採光部材５１は、複数のプリズム構造体３５が設けられた基材２の第１面２ａが室外側を向くように設置される。
　プリズム構造体３５の長手方向に垂直な断面形状は、５角形状である。プリズム構造体３５において、面３５Ａおよび面３５Ｂは主に入射面として機能し、面３５Ｃおよび面３５Ｄは主に反射面として機能する。基材２の第２面２ｂは、射出面として機能する。入射面と反射面と射出面とは、互いに非平行である。また、プリズム構造体３５は、母材３１と複数の光散乱粒子３２とを含み、当該プリズム構造体３５を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
［第２変形例］
　図４は、採光部材の第２変形例を示す断面図である。
　図４に示すように、第２変形例の採光部材５５は、基材２と、基材２の第２面２ｂに設けられた光透過性を有する複数のプリズム構造体３６と、を含む平板構造体２３を備えている。本実施形態では、採光部材５５は、複数のプリズム構造体３が設けられた基材２の第２面２ｂが室内側を向くように設置される。
　プリズム構造体３６の長手方向に垂直な断面形状は、４角形状である。プリズム構造体３６において、面３６Ｃは反射面として機能し、面３６Ａおよび面３６Ｂは射出面として機能する。基材２の第１面２ａは、入射面として機能する。したがって、入射面と反射面と射出面とは、互いに非平行である。また、プリズム構造体３６は、母材３１と複数の光散乱粒子３２とを含み、当該プリズム構造体３６を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
［第２実施形態：採光部材］
　以下、第２実施形態の採光部材について、図５を用いて説明する。
　第２実施形態の採光部材の基本構成は第１実施形態と同一であり、基材の第１面側の構成が第１実施形態と異なる。
　図５は、第２実施形態の採光部材の断面図である。
　図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図５に示すように、採光部材４９は、基材２と、複数のプリズム構造体３と、複数の光透過部３３と、を有する平板構造体２４を備えている。本実施形態において、採光部材５７は、複数のプリズム構造体３７が設けられた基材２の第１面２ａが室外側を向くように設置される。
　光透過部３３は、基材２の第１面２ａにおいて、隣り合う２つのプリズム構造体３の間の領域に設けられている。すなわち、光透過部３３は、基材２の第１面２ａからの厚さがプリズム構造体３の高さに比べて十分に薄く、隣り合う２つのプリズム構造体３の間の谷部の一部を埋めるように設けられている。
　光透過部３３は、プリズム構造体３を構成する母材と一体となった母材３１と、母材３１の内部に含有された複数の光散乱粒子３２と、を備えている。プリズム構造体３と同様、光透過部３３においても、光散乱粒子３２と母材３１とは屈折率が異なる。これにより、光透過部３３は、当該光透過部３３を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
　その他の構成は、第１実施形態と同様である。
　本実施形態においても、射出光による虹ムラを抑制できる採光部材４９を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
　さらに本実施形態の場合、隣り合うプリズム構造体３の間に光散乱粒子３２を含む光透過部３３が設けられているため、図５の符号Ｌ１で示す光のように、隣り合うプリズム構造体３の間に入射した光が光散乱粒子３２に当たって散乱する。これにより、隣り合うプリズム構造体３の間を直進して抜ける光を減らすことができ、窓際の不快な直達太陽光を抑制することができる。
　また、図５の符号Ｌ２で示す光のように、基材２の第２面２ｂ（射出面）で反射した光は、光透過部３３の表面３３ａで再度反射して基材２の第２面２ｂ側に向かう際に光散乱粒子３２によって散乱される。これにより、虹ムラをより改善することができる。なお、この例では、光透過部３３の表面３３ａは、基材２の第１面ａと平行であるが、必ずしも基材２の第１面ａと平行でなくてもよく、基材２の第１面ａに対して傾いていてもよいし、凹凸が設けられていてもよい。
［第３実施形態：採光部材］
　以下、第３実施形態の採光部材について、図６～図１３を用いて説明する。
　第３実施形態の採光部材の基本構成は第１実施形態と同一であり、プリズム構造体の構成が第１実施形態と異なる。
　図６は、第３実施形態の採光部材の断面図である。
　図６～図１３において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図６に示すように、採光部材５７は、光透過性を有する基材２と、基材２の第１面２ａに設けられた光透過性を有する複数のプリズム構造体３７と、を含む平板構造体２４を備えている。本実施形態において、採光部材５７は、複数のプリズム構造体３７が設けられた基材２の第１面２ａが室外側を向くように設置される。
　プリズム構造体３７は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料から構成されている。この種の材料が用いられたことにより、プリズム構造体３７は、当該プリズム構造体３７を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
　図７は、複数種の樹脂材料における屈折率の波長分散の一例を示す図である。
　図７の横軸は波長λ［ｎｍ］であり、縦軸は波長５５０ｎｍにおける屈折率（Δｎ５５０）に対する各波長（Δｎ）における屈折率の比（Δｎ／Δｎ５５０）である。符号Ａの曲線はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を示し、符号Ｂの曲線はポリカーボネート（ＰＣ）を示し、符号Ｃの曲線はポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を示す。
　図７に示すように、一般的な材料の屈折率は、波長が長くなるに従って単調に減少する。ところが、屈折率の波長分散（曲線の傾き）は、材料によって異なる。図７の例では、ＣＯＰの波長分散は相対的に小さく、ＰＥＳの波長分散は相対的に大きい。
　そこで、各材料が有する波長分散の大きさを定量的に表す指標として、アッベ数がある。フラウンホーファー線のＣ線（波長６５６ｎｍ）、Ｄ線（５８９ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ、ｎＣ、ｎＤ、ｎＦとしたとき、アッベ数ｖｄは、下記の（１）式で定義される。
　ｖｄ＝（ｎＤ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）　…（１）
　屈折率の波長分散が小さい場合、アッベ数ｖｄは大きくなり、屈折率の波長分散が大きい場合、アッベ数ｖｄは小さくなる。一般的に、低屈折率の樹脂のアッベ数ｖｄは大きく、高屈折率の樹脂のアッベ数ｖｄは小さい傾向にある。
　複数種の樹脂材料における屈折率およびアッベ数の一例を下記の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施形態において、プリズム構造体３７の構成材料は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下であるから、表１に示す樹脂材料のうち、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メタクリレート（Ｋ－５５）を使用することができる。その他、プリズム構造体３７の構成材料として、脂環式基を含むポリマーなどを使用することができる。
　図８は、光の入射角度と透過率との関係を示すグラフである。
　図８において、横軸は採光部材に対する光の入射角度［°］であり、縦軸は空気から採光部材へ光が入射する際の空気－採光部材界面の透過率［％］である。透過率が高い程、採光部材に入射する光の割合が多く、透過率が低い程、採光部材に入射する光の割合が少ないことを示す。符号Ｄの曲線は屈折率ｎ＝１．４５のグラフを示し、符号Ｅの曲線は屈折率ｎ＝１．５２のグラフを示し、符号Ｆの曲線は屈折率ｎ＝１．５８のグラフを示す。
　図８に示すように、屈折率に依らず、入射角度βが０～３０°程度の領域では、透過率は９５～９７％で略一定であるが、入射角度βが３０°を超えると、入射角度が大きくなる程、透過率は急激に低下する傾向を示す。また、プリズム構造体３７を構成する材料の屈折率が高い程、透過率は低下する。屈折率が高すぎると、空気とプリズム構造体３７との界面での反射率が高くなり、太陽光がプリズム構造体３７の内部に透過し難くなり、太陽光の利用効率が悪くなる。
　図９は、屈折率と全反射角度との関係を示すグラフである。
　図９において、横軸は屈折率であり、縦軸は採光部材から空気中に光が射出する際の採光部材－空気界面での全反射角度［°］である。
　図９に示すように、屈折率が大きくなる程、全反射角度は単調に小さくなる傾向を示す。プリズム構造体３７を構成する材料の屈折率が低すぎると、全反射角度が大きくなり、プリズム構造体３７－空気界面で全反射する光は入射角度が大きい角度のみとなる。この場合、全反射せずに透過する光の割合、すなわち室内の天井側に向けて進まない光が多くなり、太陽光の利用効率が悪くなる。また、屈折率が低くなると、プリズム構造体３７での屈折角度が小さくなるため、太陽光を効果的に曲げられなくなる。
　ここで、本発明者らは、プリズム構造体３７の構成材料を異ならせた採光部材を実際に試作し、各採光部材での虹ムラの発生具合を評価した。
　各材料の屈折率およびアッベ数は、表２の通りである。
　ここでは、材料Ａとして、非晶質ポリオレフィン系樹脂を使用し、材料Ｂとして、ポリカーボネート樹脂を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　評価方法は、図１０に示すように、採光部材１０１のプリズム構造体が形成された第１面１０１ａに対して、光源１０２から光を垂直に入射させ、第２面１０１ｂ側に配置した受光機１０３によって所定の波長毎に光強度を検出し、その検出値から透過率を算出した。この際、第２面１０１ｂの法線方向に対する受光機１０３の設置角度θ（極角）を変えて光強度を検出した。
　評価結果を図１１および図１２に示す。
　図１１および図１２において、横軸は極角［°］であり、縦軸は透過率［％］である。
図１１は材料Ａの評価結果であり、図１２は材料Ｂの評価結果である。また、符号Ｔ４２０で示した曲線は波長４２０ｎｍの光に対する透過率を示し、符号Ｔ５５０で示した曲線は波長５５０ｎｍの光に対する透過率を示し、符号Ｔ７００で示した曲線は波長７００ｎｍの光に対する透過率を示している。
　図１１および図１２に示すように、双方の材料ともに、極角２５°近傍および極角６０°近傍に透過率のピークが見られ、これらの方向に光が射出されていることが判った。図１１に示すように、屈折率が１．５３、アッベ数が５６の材料Ａを用いた場合、極角２５°近傍のピーク、極角６０°近傍のピークのいずれも、波長によるピークの位置ずれが小さく、この採光部材で照らされた天井を実際に目視した際に虹ムラがほとんど視認されなかった。これに対して、図１２に示すように、屈折率が１．５８、アッベ数が３２の材料Ｂを用いた場合、極角２５°近傍のピークの位置ずれは小さいが、極角６０°近傍のピークの位置ずれは大きく、この採光部材で照らされた天井をこの方向から目視した際に虹ムラが視認された。
　ここでは、屈折率およびアッベ数が異なる２種類の材料についてのみ、評価結果を開示したが、本発明者らは、その他の評価結果から、プリズム構造体３７として、非フリント系領域である５０以上のアッベ数、１．４５以上、１．５８以下の屈折率を有する材料の使用が好ましいとの感触を得ている。すなわち、一般的に高アッベ数と呼ばれる、アッベ数が５０以上の材料を用いて採光部材を作製した場合は、色割れが少なく、虹ムラが許容できるレベルであった。また、この評価において、屈折率を１．５１５に設定してプリズム構造体の形状を設計したが、１．４５以上、１．５８以下の屈折率を有する材料を用いれば、設計通りの射出特性、採光性能が得られることがわかった。
　アッベ数が高い材料からなるプリズム構造体３７を備えた本実施形態の採光部材５７の場合、波長分散が小さいため、図１３に示すように、波長による射出角度の差が小さくなる。具体的には、赤色光（例えば波長６５０ｎｍ）の射出角度分布の中心値θＲと青色光（例えば波長４５０ｎｍ）の射出角度分布の中心値θＢの間の角度差Δλ１が、図２Ｂに示した従来の採光部材における角度差Δλに比べて小さくなる。また、赤色光の射出角度分布と青色光の射出角度分布とは、ある有限の半値幅Δθ０をそれぞれ有している。
　このとき、Δθ０＞Δλ１を満たす状況では、使用者の目に赤色光と青色光とが分離して視認されず、室内の天井等の照射領域中の光の着色が抑えられ、室内にいる人に違和感を与えることがない、快適な空間を提供できる。
　以上説明したように、本実施形態の採光部材５７によれば、波長分散の少ない材料からなるプリズム構造体３７が用いられたことによって射出光の分光が抑制される。その結果、射出光による虹ムラを抑制できる採光部材５７を実現することができる。前述の特許文献１の採光部材では、光の入射角度によって虹ムラの抑制効果が十分得られないという問題があったが、本実施形態の採光部材５７では、光の入射角度に関係なく、光がプリズム構造体３７を通過することによって光散乱効果が得られ、虹ムラを抑制する効果が発揮できる。
　本実施形態においても、第１実施形態と同様、三角形に限らず、種々の断面形状を有するプリズム構造体を採用することができる。
［第４実施形態：採光部材］
　以下、第４実施形態の採光部材について、図１４を用いて説明する。
　第４実施形態の採光部材の基本構成は第１実施形態と同一であり、プリズム構造体の構成が第１実施形態と異なる。
　図１４は、第４実施形態の採光部材の断面図である。
　図１４において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図１４に示すように、採光部材５９は、光透過性を有する基材２と、基材２の第１面２ａに設けられた光透過性を有する複数のプリズム構造体３８と、を含む平板構造体２５を備えている。本実施形態において、採光部材５９は、複数のプリズム構造体３８が設けられた基材２の第１面２ａが室外側を向くように設置される。
　プリズム構造体３８は、母材３９と、複数の光散乱粒子３２と、を含有する材料から構成されている。複数の光散乱粒子３２は、母材３９の屈折率と異なる屈折率を有し、母材３９の内部に分散されている。光散乱粒子３２の構成材料としては、第１実施形態で挙げた材料と同様の材料を用いることができる。
　母材３９は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料から構成されている。アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の母材の構成材料としては、第２実施形態で挙げた材料と同様のものを用いることができる。また、第１実施形態と同様、複数の光散乱粒子３２の各々は、各光散乱粒子３２の表面積の１／２以上の領域が母材３９に覆われていることが望ましい。以上の構成により、プリズム構造体３８は、当該プリズム構造体３８を透過する光の波長分散を抑制する機能を備える。
　本実施形態の採光部材５９によれば、プリズム構造体３８が光散乱粒子３２を含有したことにより各色光の射出角度分布が広がる効果と、プリズム構造体３８の母材３９に波長分散の少ない材料を用いたことにより波長による射出角度差が小さくなる効果、の双方が相俟って、射出光の分光が抑制され、虹ムラを抑制できる採光部材５９を実現することができる。
　なお、第３実施形態および第４実施形態の採光部材においても、第２実施形態と同様、隣り合うプリズム構造体の間の領域に波長分散抑制機能を備えた光透過部が設けられていてもよい。
［第５実施形態：採光装置］
　以下、本発明の第５実施形態について、図１５～図１８を用いて説明する。
　第５実施形態の採光装置は、採光部材と光拡散部材を組み合わせたものである。
　図１５は、第５実施形態の採光装置の断面図である。図１６は、第５実施形態の第１変形例の採光装置の断面図である。図１７は、第５実施形態の第２変形例の採光装置の断面図である。図１８は、第５実施形態の第３変形例の採光装置の断面図である。
　図１５～図１８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図１５に示すように、採光装置８１は、採光部材５と、光拡散部材６２と、フレーム８２（支持部材）と、を備えている。採光部材５は、基材２と、基材２の第１面２ａに設けられた複数のプリズム構造体３と、を備えている。光拡散部材６２は、基材６４と、基材６４の第１面６４ａに設けられた複数のシリンドリカルレンズ６５と、を備えている。採光部材５と光拡散部材６２とは、互いに所定の間隔をおいて離間して配置された状態でフレーム８２の内側に支持されている。採光装置８１は、例えば図示しない任意の支持部材によって、窓ガラスの室内側に吊り下げられる形態で設置される。
　基材２の第１面２ａと垂直な方向から見て、採光部材５のプリズム構造体３の延在方向と、光拡散部材６２のシリンドリカルレンズ６５の延在方向と、は互いに略直交している。本実施形態において、採光部材５と光拡散部材６２とは、基材２の第２面２ｂ（複数のプリズム構造体３が設けられていない面）と基材６４の第１面６４ａ（複数のシリンドリカルレンズ６５が設けられた面）とが対向するように配置されている。すなわち、採光部材５は、複数のプリズム構造体３が室外側を向くように配置され、光拡散部材６２は、複数のシリンドリカルレンズ６５が室外側を向くように配置されている。
　光拡散部材６２は、複数のシリンドリカルレンズ６５を備えているため、光を主に水平方向に拡散させる異方性拡散性を有している。異方性拡散性を有する光拡散部材の例として、シリンドリカルレンズ６５に代えて、例えば一方向に細長く延びた凹凸構造を有する光拡散部材を用いてもよく、各凹部および各凸部の長手方向が上下方向を向き、短手方向が水平方向を向くように設置されていればよい。
　本実施形態の採光装置８１においては、第１実施形態の採光部材５が用いられているため、虹ムラを抑制できる採光装置８１を実現することができる。さらに、採光装置８１が光拡散部材６２を備えているため、採光部材５からの射出光の照射範囲を水平方向に広げることができる。
　本実施形態の採光装置８１においては、採光部材５と光拡散部材６２とが別個の部材として設けられているため、例えばいずれかの部材が傷付いたり、破損したりした際にその部材の交換が容易である。
　なお、本実施形態の採光装置８１において、以下の種々の変形例を採用することができる。
　図１６は、第１変形例の採光装置８５の断面図である。
　図１６に示すように、第１変形例の採光装置８５においては、採光部材５と光拡散部材６２とは、基材２の第２面２ｂ（複数のプリズム構造体３が設けられていない面）と基材６４の第２面６４ｂ（複数のシリンドリカルレンズ６５が設けられていない面）とが対向するように配置されている。すなわち、採光部材５は、複数のプリズム構造体３が室外側を向くように配置され、光拡散部材６２は、複数のシリンドリカルレンズ６５が室内側を向くように配置されている。
　図１７は、第２変形例の採光装置８８の断面図である。
　図１７に示すように、第２変形例の採光装置８８においては、採光部材５５と光拡散部材６２とは、基材２の第１面２ａ（複数のプリズム構造体３６が設けられた面）と基材６４の第１面６４ａ（複数のシリンドリカルレンズ６５が設けられた面）とが対向するように配置されている。すなわち、採光部材５５は、複数のプリズム構造体３６が室内側を向くように配置され、光拡散部材６２は、複数のシリンドリカルレンズ６５が室外側を向くように配置されている。
　図１８は、第３変形例の採光装置９１の断面図である。
　図１８に示すように、第３変形例の採光装置９１においては、採光部材５５と光拡散部材６２とは、基材２の第１面２ａ（複数のプリズム構造体３６が設けられた面）と基材６４の第２面６４ｂ（複数のシリンドリカルレンズ６５が設けられていない面）とが対向するように配置されている。すなわち、採光部材５５は、複数のプリズム構造体３６が室内側を向くように配置され、光拡散部材６２は、複数のシリンドリカルレンズ６５が室内側を向くように配置されている。
　第５実施形態、第１変形例の採光装置８１，８５のように、複数のプリズム構造体３が室外側を向く場合、例えば図１に示した３角形の断面形状、もしくは図３に示した５角形の断面形状を有するプリズム構造体を用いることができる。一方、第２変形例、第３変形例の採光装置８８，９１のように、複数のプリズム構造体３６が室内側を向く場合、例えば図４に示したような４角形の断面形状を有するプリズム構造体を用いることができる。
［第６実施形態：採光装置］
　以下、本発明の第６実施形態について、図１９および図２０を用いて説明する。
　第６実施形態の採光装置は、採光装置を採光ブラインドによって構成した一例である。
　図１９は、第６実施形態の採光装置の斜視図である。図２０は、採光装置の断面図である。
　図１９および図２０において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図１９に示すように、採光ブラインド４０１は、所定の間隔を空けて並んで配置された複数の採光スラット４０２と、複数の採光スラット４０２を互いに傾動自在に支持する傾動機構（支持機構）４０３と、傾動機構４０３によって連結された複数の採光スラット４０２を出し入れ可能に折り畳んで収納する収納機構４０８と、を備えている。
　図２０に示すように、複数の採光スラット４０２は、採光板４１１と光拡散板４１２とが貼り合わされた構成を有する。採光板４１１は、基材４１３と、基材４１３の第１面４１３ａに設けられた複数のプリズム構造体４１４とを、備えている。光拡散板４１２は、基材４１６と、基材４１６の第１面４１６ａに設けられた複数のシリンドリカルレンズ４１７と、を備えている。なお、基材４１６と基材４１３とが共通化され、１枚の基材の両面にプリズム構造体４１４とシリンドリカルレンズ４１７とがそれぞれ設けられた採光スラットを用いてもよい。
　傾動機構４０３は、複数のラダーコードを備えている。複数のラダーコードは、図示を省略するが、採光スラット４０２の長手方向に延在し、複数の採光スラット４０２を支持する。傾動機構４０３は、図示を省略するが、ラダーコードの一対の縦コードを互いに逆向きに上下方向に移動操作する操作機構を備えている。傾動機構４０３では、操作機構による一対の縦コードの移動操作によって、複数の採光スラット４０２を互いに同期させながら傾動させることが可能となっている。
　採光ブラインド４０１は、窓ガラス（図示せず）の室内側に天井面から吊り下げられ、窓ガラスの内面に対向した状態で使用される。このとき、採光スラット４０２は、複数のプリズム構造体４１４の配列方向が窓ガラスの縦方向（鉛直方向）と一致する向きで配置される。換言すると、採光スラット４０２は、窓ガラスに対して複数のプリズム構造体４１４の延在方向が窓ガラスの横方向（水平方向）と一致するように配置される。採光スラット４０２の採光状態では、プリズム構造体４１４が室外側を向き、シリンドリカルレンズ４１７が室内側を向くように設置される。
　図２０に示すように、窓ガラスの内面に対向させた採光ブラインド４０１においては、窓ガラスを通して室内に入射した光Ｌは、複数のプリズム構造体４１４によって進行方向を変えながら、屋内の天井に向けて照射される。また、天井に向かう光Ｌは、天井で反射して室内を照らすため、照明光の代わりとなる。したがって、このような採光ブラインド４０１を用いた場合、日中に建物内の照明設備が消費するエネルギーを節約する省エネルギー効果が期待できる。
　本実施形態においても、虹ムラを抑制できる採光装置を実現することができる、といった第５実施形態と同様の効果が得られる。
　また、採光ブラインド４０１によれば、複数の採光スラット４０２を傾動させることによって、天井に向かう光Ｌの角度を調整することができる。さらに、複数の採光スラット４０２の間から入射する光の量を調整することができる。
　以上のように、本実施形態の採光ブラインド４０１を用いた場合には、室外の自然光（太陽光）を室内に効率良く採り入れるとともに、室内に居る人に眩しさを感じさせずに、屋内の奥の方まで明るく感じさせることができる。
［第７実施形態：採光装置］
　以下、本発明の第７実施形態について、図２１および図２２を用いて説明する。
　第７実施形態の採光装置は、採光装置を採光ロールスクリーンによって構成した一例である。
　図２１は、第７実施形態の採光装置の斜視図である。図２２は、採光装置の断面図である。
　図２１および図２２において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
　図２１に示すように、採光ロールスクリーン３０１は、採光スクリーン３０２と、採光スクリーン３０２を巻き取り自在に支持する巻き取り機構３０３とを備えている。
　図２２に示すように、採光スクリーン３０２は、採光部材３１１と光拡散部材３１２とが貼り合わされた構成を有する。採光部材３１１は、基材３１３と、基材３１３の第１面３１３ａに設けられた複数のプリズム構造体３１４と、を備えている。光拡散部材３１２は、基材３１６と、基材３１６の第１面３１６ａに設けられた複数のシリンドリカルレンズ３１７と、を備えている。基材３１６と基材３１３とが共通化され、１枚の基材の両面にプリズム構造体３１４とシリンドリカルレンズ３１７とがそれぞれ設けられた採光スクリーンが用いられてもよい。
　図２１に示すように、巻き取り機構３０３は、採光スクリーン３０２の上端部に沿って取り付けられた巻芯（支持部材）３０４と、採光スクリーン３０２の下端部に沿って取り付けられた下パイプ（支持部材）３０５と、採光スクリーン３０２の下端部中央に取り付けられた引張りコード３０６と、巻芯３０４に巻き取られた採光スクリーン３０２を収納する収納ケース３０７とを備えている。
　巻き取り機構３０３は、プルコード式として、採光スクリーン３０２を引っ張り出した位置で固定させたり、引っ張り出した位置からさらに引張りコード３０６を引っ張ることで、固定を解除して採光スクリーン３０２を巻芯３０４に自動的に巻き取らせたりすることが可能である。なお、巻き取り機構３０３については、このようなプルコード式に限らず、巻芯３０４をチェーンで回転させるチェーン式の巻き取り機構や、巻芯３０４をモータにより回転させる自動式の巻き取り機構等であってもよい。
　以上のような構成を有する採光ロールスクリーン３０１は、窓ガラス３０８の上部に収納ケース３０７を固定した状態で、収納ケース３０７に収納された採光スクリーン３０２を引張りコード３０６で引っ張り出しながら、窓ガラス３０８の内面に対向させた状態で使用される。このとき、採光スクリーン３０２は、窓ガラス３０８に対して複数のプリズム構造体３１４の配列方向が窓ガラス３０８の縦方向（鉛直方向）と一致する向きで配置される。つまり、採光スクリーン３０２は、窓ガラス３０８に対して複数のプリズム構造体３１４の長手方向が窓ガラス３０８の横方向（水平方向）と一致するように配置される。採光ロールスクリーン３０１は、プリズム構造体３１４が室外側を向き、シリンドリカルレンズ３１７が室内側を向くように設置される。
　窓ガラス３０８の内面に対向させた採光スクリーン３０２においては、窓ガラス３０８を通して室内に入射した光は、複数のプリズム構造体３１４によって進行方向を変えながら、室内の天井に向けて照射される。また、天井に向かう光は、天井で反射して室内を照らすため、照明光の代わりとなる。したがって、このような採光ロールスクリーン３０１を用いたことにより、日中に建物内の照明設備が消費するエネルギーを節約する省エネルギー効果が期待できる。
　本実施形態においても、虹ムラを抑制できる採光装置を実現することができる、といった第５実施形態と同様の効果が得られる。
　以上のように、本実施形態の採光ロールスクリーン３０１を用いることにより、室外の自然光（太陽光）を室内に効率よく取り入れるとともに、室内に居る人に眩しさを感じさせることなく、室内の奥の方まで明るく感じさせることができる。
［照明システム］
　図２３は、採光システム２０１０を備えた部屋モデル２０００を示す図であり、図２４のＪ－Ｊ’線に沿う断面図である。
　図２４は、部屋モデル２０００の天井を示す平面図である。
　太陽光が導入される部屋２００３の天井２００３ａを構成する天井材は、高い光反射性を有することが望ましい。図２３および図２４に示すように、部屋２００３の天井２００３ａには、光反射性を有する天井材として、光反射性天井材２００３Ａが設置されている。光反射性天井材２００３Ａは、窓２００２に設置された採光システム２０１０からの外光を室内の奥の方に導入することを促進する。光反射性天井材２００３Ａは、窓際の天井２００３ａに設置されている。具体的には、天井２００３ａの所定の領域Ｅ（窓２００２から約３ｍの領域）に設置されている。
　光反射性天井材２００３Ａは、上述したように、いずれかの実施形態の採光装置からなる採光システム２０１０が設置された窓２００２を介して室内に導入された太陽光を室奥側まで効率良く導く。採光システム２０１０から室内の天井２００３ａに向けて導入された太陽光は、光反射性天井材２００３Ａで反射され、向きを変えて室内の奥に置かれた机２００５の机上面２００５ａを照らすことになり、当該机上面２００５ａを明るくする効果を発揮する。
　光反射性天井材２００３Ａは、拡散反射性であってもよいし、鏡面反射性であってもよいが、室内の奥に置かれた机２００５の机上面２００５ａを明るくする効果と、室内に居る人にとって不快なグレア光を抑える効果を両立するために、両者の特性が適度に合わさったものであることが好ましい。
　採光システム２０１０により室内に導入された光のうちの多くは天井に向かう。一般に、窓２００２の近傍は光量が十分である場合が多い。そのため、上記のような採光システムと光反射性天井材２００３Ａとを併用することにより、窓付近の天井（領域Ｅ）に入射した光を、窓際に比べて光量の少ない室内の奥側に振り分けることができる。
　光反射性天井材２００３Ａは、例えばアルミニウム等の金属板に数十μｍ程度の凹凸によるエンボス加工を施したり、同様の凹凸を形成した樹脂基板の表面にアルミニウム等の金属薄膜を蒸着したりして作製することができる。あるいは、エンボス加工により形成される凹凸がより大きな周期の曲面で形成されていてもよい。
　さらに、光反射性天井材２００３Ａに形成するエンボス形状を適宜変えることにより、光の配光特性や室内での光の分布を制御することができる。例えば、室内の奥側に延在するストライプ状にエンボス加工を施した場合は、光反射性天井材２００３Ａで反射した光が、窓２００２の左右方向（凹凸の長手方向に交差する方向）に拡がる。窓２００２の大きさや向きが限られているような場合は、このような特性を利用して、光反射性天井材２００３Ａにより光を水平方向へ拡散させるとともに、部屋の奥側に向けて反射させることができる。
　採光システム２０１０は、部屋２００３の照明システムの一部として用いられる。照明システムは、例えば、採光システム２０１０と、複数の室内照明装置２００７と、これらの制御系と、天井２００３ａに設置された光反射性天井材２００３Ａと、を含む部屋全体の構成部材から構成される。
　部屋２００３の窓２００２には、採光システム２０１０が設置されている。窓の上部に採光システム２０１０が配置され、下部側に遮光部２００８が設けられている。
　部屋２００３には、複数の室内照明装置２００７が、窓２００２の左右方向（Ｙ方向）および室内の奥行き方向（Ｘ方向）に格子状に配置されている。これら複数の室内照明装置２００７は、採光システム２０１０と合わせて部屋２００３の全体の照明システムを構成する。
　図２３および図２４に示すように、例えば、部屋２００３の幅方向（窓２００２の左右方向、Ｙ方向）の長さＬ１が１８ｍ、部屋２００３の奥行き方向（Ｘ方向）の長さＬ２が９ｍのオフィスの天井２００３ａを示す。ここでは、室内照明装置２００７は、天井２００３ａの横方向（Ｙ方向）および奥行き方向（Ｘ方向）に、それぞれ１．８ｍの間隔Ｐをおいて格子状に配置されている。より具体的には、５０個の室内照明装置２００７は、１０行（Ｙ方向）×５列（Ｘ方向）に配列されている。
　室内照明装置２００７は、室内照明器具２００７ａと、明るさ検出部２００７ｂと、制御部２００７ｃと、を備える。室内照明装置２００７は、室内照明器具２００７ａに明るさ検出部２００７ｂと制御部２００７ｃとが一体化された構成を有する。
　室内照明装置２００７は、室内照明器具２００７ａおよび明るさ検出部２００７ｂをそれぞれ複数ずつ備えていてもよい。ただし、明るさ検出部２００７ｂは、各室内照明器具２００７ａに対して１個ずつ設けられる。明るさ検出部２００７ｂは、室内照明器具２００７ａが照明する被照射面の反射光を受光して、被照射面の照度を検出する。ここでは、明るさ検出部２００ｂにより、室内に置かれた机２００５の机上面２００５ａの照度を検出する。
　室内照明装置２００７に１個ずつ設けられた制御部２００７ｃは、互いに接続されている。各室内照明装置２００７は、互いに接続された制御部２００７ｃにより、各々の明るさ検出部２００７ｂが検出する机上面２００５ａの照度が一定の目標照度Ｌ０（例えば、平均照度：７５０ｌｘ）になるように、それぞれの室内照明器具２００７ａのＬＥＤランプの光出力を調整するフィードバック制御を行っている。
　図２５は、採光装置によって室内に採光された光（自然光）の照度と、室内照明装置による照度（照明システム）との関係を示すグラフである。図２５において、縦軸は机上面の照度（ｌｘ）を示し、横軸は窓からの距離（ｍ）を示す。また、図中の破線は、室内の目標照度を示す。（●：採光装置による照度、△：室内照明装置による照度、◇：合計照度）
　図２５に示すように、採光システム２０１０により採光された光に起因する机上面照度は、窓の近傍ほど明るく、窓から遠くなるに従ってその効果は小さくなる。採光システム２０１０を適用した部屋では、昼間における窓からの自然採光により、このような部屋の奥行き方向への照度分布が生じる。そこで、採光システム２０１０は、室内の照度分布を補償する室内照明装置２００７と併用して用いられる。
　室内天井に設置された室内照明装置２００７は、それぞれの装置の下方の平均照度を明るさ検出部２００７ｂにより検出し、部屋全体の机上面照度が一定の目標照度Ｌ０になるように調光制御されて点灯する。したがって、窓の近傍に設置されているＳ１列、Ｓ２列はほとんど点灯せず、Ｓ３列、Ｓ４列、Ｓ５列と部屋の奥側に向かうに従って出力を上げながら点灯される。結果として、部屋の机上面は自然採光による照明と室内照明装置２００７による照明との双方で照らされ、部屋全体にわたって執務をする上で十分とされる机上面照度である７５０ｌｘ（「ＪＩＳ　Ｚ９１１０　照明総則」の執務室における推奨維持照度）を実現することができる。
　以上述べたように、採光システム２０１０と照明システム（室内照明装置２００７）とを併用することにより、室内の奥側まで光を届けることが可能となり、室内の明るさをさらに向上させることができ、部屋全体にわたって執務をする上で十分とされる机上面照度を確保することができる。したがって、季節や天気による影響を受けることなく、より一層安定した明るい光環境が得られる。
　なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、採光部材および採光装置を構成する各構成要素の数、形状、寸法、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態で例示したものに限らず、適宜変更が可能である。
　また、上記実施形態では、基材とプリズム構造体とが別個の部材とされた採光部材の例を挙げたが、基材とプリズム構造体とが一体化された一つの平板構造体からなる採光部材であってもよい。この場合、例えば熱可塑性を有する低波長分散材料を用いた押出成形法により採光部材を作製することができる。
　また、上記実施形態の光拡散部材は、複数の採光部を備えた採光部材と組み合わせて用いられる他、複数の採光部を備えていない採光部材を組み合わせて用いられてもよい。
　本発明のいくつかの態様は、太陽光などの外光を室内に採り入れるための採光部材、およびこの採光部材を備えた採光装置に利用が可能である。
　３，３５，３６，３７，３８，３１４，４１４…プリズム構造体、２１，２２，２３，２４，２５…平板構造体、３１，３９…母材、３２…光散乱粒子、３３…光透過部、４９，５１，５５，５７，５９，１０１…採光部材、８１，８５，８８，９１…採光装置、８２…フレーム（支持部材）。

Claims (9)

  1. 　複数のプリズム構造体を含む平板構造体を備え、
    　前記複数のプリズム構造体は、前記平板構造体の第１面側に並列して設けられ、
    　前記平板構造体は、入射面と反射面と射出面とを有し、
    　前記入射面と前記反射面と前記射出面とは、互いに非平行であり、
    　前記プリズム構造体は、当該プリズム構造体を透過する光の波長分散を抑制する機能を備えた、採光部材。
  2. 　前記プリズム構造体は、母材と、前記母材の屈折率と異なる屈折率を有し、前記母材の内部に分散された複数の粒子と、を含有する材料から構成されている、請求項１に記載の採光部材。
  3. 　前記複数の粒子の各々は、各粒子の表面積の１／２以上の領域が前記母材に覆われている、請求項２に記載の採光部材。
  4. 　前記母材は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料からなる、請求項２に記載の採光部材。
  5. 　前記プリズム構造体は、アッベ数が５０以上であり、屈折率が１．４５以上、１．５８以下の可視光透過性を有する材料から構成されている、請求項１に記載の採光部材。
  6. 　前記平板構造体は、隣り合う２つの前記プリズム構造体の間の領域に設けられた光透過部をさらに備え、
    　前記光透過部は、当該光透過部を透過する光の波長分散を抑制する機能を備えた、請求項１に記載の採光部材。
  7. 　前記光透過部が光散乱粒子を含有する、請求項６に記載の採光部材。
  8. 　請求項１に記載の採光部材と、
    　前記採光部材を支持する支持部材と、を備えた、採光装置。
  9. 　前記採光部材の光射出側に設けられた光拡散部材をさらに備えた、請求項８に記載の採光装置。
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