(57)【要約】太陽光集光器が提供される。集光器は、受光角を構成する第１の範囲と、前記第１の範囲外の角度を構成する第２の範囲とを含む角度の範囲から太陽光を受け入れるよう構成されている。集光器はさらに光電池と調光器を具え、調光器は第２の範囲内の観察者の目に見える可視光線源を構成し、第２の範囲内の観察者に集光器の外観を調光するよう構成されている。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光集光器であって、
集光器の受光角を構成する第１の範囲と、当該第１の範囲外の角度を構成する第２の範囲とを含む角度の範囲から光を受け入れるよう構成された入射口を有するプリズム集光器と、
前記第１の範囲内で前記入射口に当たる光が到達するように前記集光器と共に相互配置された光電池と、
所定の色の可視光線源を構成し、前記第２の範囲内の観察者の目に見えるように前記集光器と共に相互配置される調光器とを具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光集光器において、前記集光器が三角形断面を有し、その第１の面が受光面を構成し、その第２の面が前記入射口を構成し、第３の面が底部反射面を構成し、前記調光器は、前記集光器と同等に形成され、かつ前記集光器および前記調光器の各々の各第２の面が互いに平行であり、前記集光器と前記調光器の各々の各第３の面が互いに平行で向かい合うように前記集光器と共に相互配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光集光器において、前記集光器の第２および第３の面の間の角度が前記集光器の全内部反射の角度に等しいことを特徴とする太陽光集光器。
【請求項４】
請求項１に記載の太陽光集光器において、前記調光器は、前記第１の範囲内で入射口に当たる光が前記光電池に到達するのを遮らない位置に配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項５】
請求項１および４の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記調光器が当該調光器に当たる光の色とは異なる色の光を反射するよう構成されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項６】
請求項１、４および５の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記調光器が前記所定の色の光を発光するよう構成された発光源を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽光集光器において、前記発光源が１以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことを特徴とする太陽光集光器。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽光集光器において、前記発光源が３つのＬＥＤを具え、各１つが赤、青、および緑の光を発光するよう構成されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項９】
請求項７および８の何れか１項に記載の太陽光集光器がさらに、前記ＬＥＤの各々の動作を制御するよう構成された制御部を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１０】
請求項１および４乃至９の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器がさらに全内部反射によって前記第１の範囲の光を反射するよう構成された底部反射面を具え、前記集光器がさらに、前記第１の範囲内で前記集光器に当たり、前記底部反射面を透過する光を前記光電池の方へ反射し、かつ前記第２の範囲内で前記集光器に当たり、前記底部反射面を透過する光を前記調光器の方へ反射するように、前記底部反射面と共に相互配置された鏡面を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽光集光器において、前記入射口がその第１の端部で前記底部反射面と接し、前記鏡面がその第２の端部で前記底部反射面と接し、前記調光器が前記底部反射面の近傍もしくは前記第１の端部に配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の太陽光集光器において、前記底部反射面が互いに対してある角度で配置された２つの面を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の太陽光集光器において、前記鏡面が第１の面と略平行に配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽光集光器において、前記鏡面が第１の面を越えて突出し、当該突出する部分が第２の面に対して角度を成し、前記調光器が前記第２の面と前記鏡面の間にわたっていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１５】
請求項１２および１３の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記調光器が第２の面と略平行に配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１６】
請求項１および４乃至９の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器がさらに全内部反射によって前記第１の範囲の光を反射するよう構成された底部反射面を具え、前記集光器がさらに前記底部反射面より下に配置され、かつ複数の歯を有するのこぎり歯断面が形成された２つの機能を兼ねた面を具え、各歯が前部対向面と後部対向面とを有し、当該面の各々が鏡面もしくは前記調光器の一部の何れかとして交互に形成されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の太陽光集光器において、前記鏡面が前記前部対向面を構成し、前記調光器の一部が前記後部対向面を構成していることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の太陽光集光器において、前記鏡面が前記後部対向面を構成し、前記調光器の一部が前記前部対向面を構成していることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項１９】
請求項１および４乃至９の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器がさらに複数の歯を有するのこぎり歯断面で形成された底面を具え、各歯が前部対向面と後部対向面とを有し、当該面の各々が反射面として交互に形成されているか、または前記調光器の一部が設けられていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２０】
請求項１６に記載の太陽光集光器において、前記反射面が前記前部対向面を構成し、前記後部対向面に前記調光器の一部が設けられていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２１】
請求項１６に記載の太陽光集光器において、前記反射面が前記後部対向面を構成し、前記前部対向面に前記調光器の一部が設けられていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２２】
請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の太陽光集光器がさらに、前記底部反射面より下に配置された鏡面を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２３】
請求項１および４乃至９の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器がさらに全内部反射によって前記第１の範囲からの光を反射するよう構成された底部反射面を具え、前記調光器が前記底部反射面と平行で、かつ実質的にその全長に沿って配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２４】
請求項２３に記載の太陽光集光器において、前記集光器が三角形断面を有し、その第１の面が受光面を構成し、その第２の面が前記入射口を構成し、第３の面が前記底部反射面を構成し、前記第２および第３の面の間の角度が前記集光器の全内部反射の角度に等しいことを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２５】
請求項２４に記載の太陽光集光器において、前記調光器は、前記集光器と同等に形成されており、かつ前記集光器と前記調光器の各々の各第２の面が互いに平行であり、前記集光器と前記調光器の各々の各第３の面が互いに平行で向かい合うように前記集光器と共に相互配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２６】
請求項２５に記載の太陽光集光器において、前記第３の面が小さな隙間によって離れていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２７】
請求項１乃至２６の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器が側壁を具え、前記調光器が前記側壁の少なくとも１つに隣接して配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２８】
請求項２７に記載の太陽光集光器において、前記調光器が前記少なくとも１つの側壁に平行に配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項２９】
請求項１および４乃至９の何れか１項に記載の太陽光集光器において、前記集光器が誘電体で満たされた複合パラボラ集光器（ＣＰＣ）を含み、前記調光器が前記ＣＰＣの側壁の少なくとも一部に隣接して配置されていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項３０】
請求項２８に記載の太陽光集光器において、前記調光器が前記側壁と平行に配置され、小さな隙間によって前記側壁から離れていることを特徴とする太陽光集光器。
【請求項３１】
太陽光集光器のアレイであって、前記集光器の各々が請求項１乃至３０の何れか１項に従って形成されていることを特徴とするアレイ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のアレイにおいて、前記集光器はその所定の色が結合して画像を形成するように配置されていることを特徴とするアレイ。
【請求項３３】
請求項３２に記載のアレイにおいて、前記画像が動画であることを特徴とするアレイ。
【請求項３４】
受光角を構成する第１の範囲と、前記第１の範囲外の角度を構成する第２の範囲とを含む角度の範囲から太陽光を受け入れるよう構成された太陽光集光器であって、前記集光器が光電池を具え、かつ当該光電池に前記第１の範囲内の光を導くよう構成されており、前記集光器がさらに前記第２の範囲内の観察者の目に見える可視光線源を構成する調光器を具えることを特徴とする太陽光集光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光器に関し、特に光を集光するよう構成されたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
使用可能なエネルギを生成するために様々な方法によって太陽光を利用することができることは周知である。１つの方法は光電池の使用に関係しており、これは太陽光を電気に変換するよう構成されている。太陽光集光器は一般に日光または他の光を集めて、それを光電池に導くために用いられる。しばしば、ある領域からその領域より著しく小さい光電池に光を集中させるために集光器が設けられている。
【０００３】
一般に、光電池の色は紺色または黒であり、同様に着色された集光器をもたらす。従って、このような集光器が建物に取り付けられる場合、特に取り付けられる建物の部分が対照的な色であるとき、これは人目を引く。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様によれば、受光角を構成する第１の範囲と、当該第１の範囲外の角度を構成する第２の範囲とを含む角度の範囲から太陽光を受け入れるよう構成された太陽光集光器が提供され、当該集光器が光電池と調光器を具え、当該調光器が前記第２の範囲内の観察者に対する前記集光器の外観を調光するよう構成され、前記第２の範囲内の観察者の目に見える可視光線源を構成する。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、
・集光器の受光角を構成する第１の範囲と、前記第１の範囲外の角度を構成する第２の範囲とを含む角度の範囲から光を受け入れるよう構成された入射口を有するプリズム集光器と、
・前記第１の範囲内で入射口に当たる光が到達するように当該集光器と共に相互配置された光電池と、
・所定の色の可視光線源を構成し、すなわち、ここからこのような光を発光する調光器であって、第２の範囲内の観察者の目に見えるように集光器と共に相互配置される調光器（すなわち、これは第２の範囲で入射口に当たる光が進む光路に沿って存在し、これにより、調光器から発する光の少なくとも一部が第２の範囲内の拒絶される角度で入射口に到達する）とを具える太陽光集光器が提供される。さらに、調光器には第２の範囲内で入射口に当たる光が到達するすることができる。
【０００６】
集光器は三角形断面を有し、その第１の面が受光面を構成し、その第２の面が入射口を構成し、第３の面が底部反射面を構成し、調光器は、集光器と同等に形成され、かつ集光器および調光器の各々の各第２の面が互いに平行であり、集光器と調光器の各々の各第３の面が互いに平行で向かい合うように集光器と共に相互配置されている。集光器の第２および第３の面の間の角度は集光器の全内部反射の角度に等しくすることができる。
【０００７】
上記に係る太陽光集光器により、受光角外の観察者が調光器からの光を見ることができる。これにより、集光器の色は、少なくとも受光角外の観察者に対して、調光器によって少なくとも部分的に決定される。
【０００８】
本書の明細書と特許請求の範囲において、用語「光源」とは、その最も広い定義によって理解されたく、限定されないが、１種類のエネルギを可視光線に変換するステップと（例えば、電気エネルギを可視光線に変換するＬＥＤなどの発光源を用いることによって）、反射光が当たる光と異なる所定の色となるような波長の範囲内で自身に入射する光を反射するステップと（すなわち、一部の波長のみが反射される）、例えば発光によって（第２の波長の光源と呼ばれる）、第１の周波数の光を第２の周波数の光に変換するステップと、所望角度等で外部源からの入射光の向きを変えるステップとを含む。用語「発光」とは、このような光源に由来する光を記載するものと理解されたい。
【０００９】
調光器は、第１の範囲内で入射口に当たる光が光電池に到達するのを遮らない位置に配置することができる。
【００１０】
調光器は、例えば、自身に到達する特定の範囲の波長の可視スペクトルの光を反射することによって、視覚的に理解できる色の光に変更するよう構成することができ、反射光を当たる光（一般に白色光である）の色と異なる色にする。特に、これは所定の波長の当たる光を吸収することによって達成され、これにより反射光に所定の色を与える。
【００１１】
調光器は、所定の色の光を発光するよう構成された１以上のＬＥＤなどの発光体を具えることができる。例えば、発光源が３つのＬＥＤを具え、各１つが赤、青、および緑の光を発光するよう構成されている。さらに、ＬＥＤの各々の動作を制御する制御部が設けられる。
【００１２】
集光器はさらに全内部反射によって第１の範囲の光の少なくとも一部を反射するよう構成された底部反射面を具え、集光器はさらに自身を透過する光を調光器の方に反射するように底部反射面と共に相互配置された鏡面を具える。
【００１３】
入射口は自身の第１の端部で底部反射面と接し、鏡面は自身の第２の端部で底部反射面と接し、調光器は底部反射面の近傍もしくは第１の端部に配置される。
【００１４】
底部反射面は互いにある角度で配置された２つの面を具えることができる。例えば、鏡面は第１の面と平行に配置され、小さな隙間によってそこから離すことができる。鏡面はさらに第１の面を越えて突出することができ、当該突出する部分が第２の面に対して角度を成し、調光器は第２の面と鏡面との間にわたっている。
【００１５】
あるいは、調光器は第２の面と平行に配置され、小さな隙間によってそこから離すことができる。
【００１６】
集光器は、第１の範囲の光の少なくとも一部を全内部反射によって光電池の方へ反射するよう構成された底部反射面を具え、集光器はさらに２つの機能を兼ねた面を具え、当該面が底部反射面より下に配置され、かつ複数の歯を有するのこぎり歯断面で形成され、各歯が前部対向面と後部対向面とを有し、当該面の各々が鏡面もしくは調光器の一部として交互に形成される。のこぎり歯構造の鏡面は第１の範囲の光を反射するように配置され、これは全内部反射によって光電池の方へ反射される。
【００１７】
鏡面は前部対向面を構成することができ、調光器の一部が後部対向面を構成する。あるいは、鏡面は後部対向面を構成することができ、調光器の一部が前部対向面を構成する。
【００１８】
集光器は複数の歯を有するのこぎり歯断面で形成された底面を具えることができ、各歯が前部対向面と後部対向面とを有し、当該面の各々は反射面として交互に形成されるか、または調光器の一部が設けられ、反射面の各々は、全内部反射によって第１の範囲の光を反射するか、またはそれを底部鏡面によって屈折するよう構成される。
【００１９】
反射面は前部対向面を構成することができ、後部対向面には調光器の一部が設けられる。あるいは、反射面は後部対向面を構成することができ、前部対向面には調光器の一部が設けられる。鏡面は、底部反射面より下に配置することができる。
【００２０】
集光器は全内部反射によって第１の範囲の光を反射するよう構成された底部反射面を具えることができ、調光器は底部反射面と平行で、かつ実質的にその全長に沿って配置され、小さな隙間によって底部反射面から離れる。集光器は三角形断面を有し、その第１の面が受光面を構成し、その第２の面が入射口を構成し、第３の面が底部反射面を構成し、第２および第３の面の間の角度が集光器の全内部反射の角度に等しい。調光器は、集光器と同等に形成されており、かつ集光器および調光器の各々の各第２の面が互いに平行であり、集光器と調光器の各々の各第３の面が互いに平行で向かい合うように当該集光器と共に相互配置される。各第３の面は、小さな隙間によって互いに離すことができる。
【００２１】
集光器は側壁を具えることができ、調光器は側壁の少なくとも１つに隣接して配置される。例えば、調光器は少なくとも１つの側壁と平行に配置することができ、小さな隙間によって当該側壁から離すことができる。
【００２２】
集光器は誘電体で満たされた複合パラボラ集光器（ＣＰＣ）を含み、調光器はＣＰＣの側壁の少なくとも一部に隣接して配置される。調光器は側壁と平行に配置することができ、小さな隙間によって離れている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明を理解し、かつ実際にどのようにそれを実施するかを理解するため、ここで添付図面を参照して限定しない実施例を介して好適な実施形態が記載される。
【００２４】
【図１】図１は、本発明で用いることができる代表的な太陽光集光器の断面図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、図１に示す集光器の断面図であり、本発明の２つの実施形態に一致する。
【図３】図３Ａ乃至図３Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態の変形例である。
【図４】図４Ａは図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態の別の変形例である実施形態の断面図であり、図４Ｂは図４Ａの一部の近景図であり、図４Ｃは図４Ａに示す実施形態の変形例である。
【図５】図５は、本発明に係る集光器の更なる実施形態の斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る調整器の更なる実施形態の斜視図である。
【図７】図７は、集光器アレイの一部の平面図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、本発明に係る集光器の更なる実施形態の断面図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の実施形態に係る部分的に透明な集光器を示す。
【図１０】図１０は、太陽光集光装置を示しており、本発明の一実施例に係る用途において、図２Ａ乃至図９Ｂの何れかに係る太陽光集光器アレイを具える。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示すように、概略的に符号１０で示す太陽光集光器が提供され、これは本発明で用いるために構成することができるタイプの特色をよく示している。集光器１０は、プリズム集光器１２と、光電池１４と、小さな隙間３２によって集光器から離すことができる選択的な鏡面２４とを具える。集光器１０の要素の各々は、必要な変更を加えて、本発明の範囲から外れずに１以上の部分を具えることができる。
【００２６】
集光器１２は、本出願人のＷＯ２００８／０７２２２４で開示されたものなど、任意の既知の集光器でよく、これは本書に援用される。これは、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、または１より大きい、特に１．５より大きい屈折率を有する任意の他の適切な材料で作ることができる。一実施例によれば、集光器は、入射光が当たるよう構成されたその正面の入射口１８と（以下、明細書および特許請求の範囲において、用語「正面」とは、集光器の面、入射口の面、および／または入射太陽光が当たる集光器の面、すなわち集光器１２から離れる方を向く入射口の面のことをいうものと理解されたい。逆に、用語「背面」とは、集光器の面、入射口の面、および／または入射太陽光が当たる面とは逆の集光器の面のことをいうものと理解されたい）、プリズム背面から鏡面に当たる光をプリズム内に反射するよう構成された鏡面２４と共に選択的に相互配置される底部反射面２０と、例えばＷＯ２００８／０７２２２４に記載されているように（受光面はそこに到達する全ての光が最終的に光電池に到達するよう設計される）、光電池１４または別の集光器もしくは集光器の一部が取り付けられるか、または自身と一体的に形成される受光面２２とを具える。集光器は、図示するように直角三角形として形成することができ、エッジ角αを有する。このような集光器の幾何学的な集中度Ｃｇは、次のように表わすことができる。
【００２７】
【数１】
2012514323.tif 000003
【００２８】
集光器１２は、関連した受光角（すなわち、入射口１８に対する角度）を有する。
受光角は、エッジ角αに関する。
【００２９】
符号２で示す受光角の範囲内で入射口１８に当たる入射光は、プリズムに入り、例えば底部反射面２０または鏡面２４から全内部反射によってプリズム内で反射されて、受光面２２の方に導かれ、これにより光電池に到達する。本書の明細書および特許請求の範囲で用いられる用語「〜の方へ導かれる」は、直接ある角度で反射すること、または例えば入射口１８の内面の方へ最終的に導く角度で反射することを含み、そこから光がさらに受光面２２の方へ、もしくは再び底部反射面２０の方へ反射される（例えば受光面に到達するまで複数回底部反射面と入射口との間を反射する）。符号４で示す受光角の範囲外（すなわち、受光角外の角度）で入射口１８に当たる入射光は、集光器１２に入り、入射口１８の内側の方へ反射し、そこを出る。α＞＝θｃについて、受光角２内で入射口１８に当たる全ての光は、受光面２２の方へ全内部反射によって反射されるので、鏡面２４を必要としない。
【００３０】
調光器は、所定の色の可視光源を構成する。これは、例えば入射光のスペクトル内のある範囲の波長のみを反射する材料を設けることによって実現することができ、これにより反射光の色は入射光のものと異なる。選択的に、これは発光または発光顔料である材料を設けることによって達成することができ、これにより光の入射の際に（または光への露光後の一定時間）特定のスペクトルの光を発光する。あるいは、後述するように、１以上のＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光源を調光器として設けることができる。調光器に関連する色は、集光器１０の色を決定する（すなわち、集光器１２の受光角の範囲外の観察者の目に見える色）。
【００３１】
一実施例によれば、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、底部反射面２０より下に鏡面２４が設けられる。鏡面は、底部反射面２０に対して角度を成し、これにより実質的にその第１の端部２６ａで受光面２２と底部反射面２０の交差に出会い、その第２の端部２６ｂで距離２８だけ離れる。底部反射面２０と鏡面２４との間に形成される角度βが以下の式によって決定されるように集光器を設計することができる。
【００３２】
【数２】
2012514323.tif 000004
【００３３】
ｎがプリズム集光器１２の材料の屈折率である場合、ｎより小さいｎ０が底部反射面２０と鏡面２４との間の材料の屈折率であり（通常ｎ０＝１の空気）、θｃは全内部反射の臨界角である。したがって、受光角内で集光器１０に到達する光が光電池１４に到達し、受光角外で集光器に到達する光の少なくとも一部が調光器に到達することができるように角度βが設計される。入射口１８と鏡面２４との間の距離Ｄは、次のように表すことができる。
【００３４】
【数３】
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【００３５】
ここで例えば図２Ａおよび図２Ｂに示すように、Ｈは受光面２２の高さである。調光器１６は、底部反射面２０の第２の端部２６ｂに隣接して配置され、例えば、底部反射面と鏡面との間にわたる。図２Ａに示すように調光器１６は直線でもよいし、または図２Ｂに示すように湾曲してもよい。図２Ａおよび図２Ｂは調光器１６の形状の２つの限定しない実施例を示しており、必要な変更を加えて本発明の範囲から外れる任意の所望形状として設けることができることを認識されたい。調光器は、入射光を拡散して反射するよう構成された着色面または反射干渉鏡とすることができる。
【００３６】
使用中、受光角の範囲内で入射口１８に当たる入射光は集光器１２に入り、少なくともその一部が全内部反射によって底部反射面２０から受光面２２の方へ反射される。受光角内の光の一部は、例えば符号３０ａで図２Ａに示す代表経路に沿って、底部反射面を介して集光器を出て、鏡２４から反射し、受光面２２の方へ面２０を介して集光器に再入する。受光角の範囲外で入射口１８に当たる入射光は、集光器１２に入り、底部反射面２０を介して出る。次いで、光は調光器１６に到達するまで鏡面２４と底部反射面２０の外面で反射する。このような光が通る代表的な経路は、符号３０ｂで図２Ａに示されている。一旦光が調光器１６に到達すると、そのスペクトルと色が反射後に変化し、反射光および／または拡散光の一部が入射口１８を最終的に出る経路へ進む（調光器が入射光を拡散するよう構成されている場合、殆どの光は反射しない経路へ進み、この一部は光電池に到達するであろう）。このような光は、外部の観察者に所定の色に見えるであろう。このように集光器１０は、何れにしても、光電池１４に到達しない光を利用し、それを所定の色で反射するよう設計および／または構成される。
【００３７】
図２Ａおよび図２Ｂに示す実施例の変形例が図３Ａに示されている。そこに示す実施例に係る集光器１２は、互いにある角度で配置された第１および第２の面２０ａ，２０ｂを有する底部反射面を具えており、これにより底部反射面が断面で曲がって見える。第１および第２の面２０ａおよび２０ｂは、入射口の面１８に対してそれぞれ角度αおよびγの角度を成す（角度αは２０ａの面と１８の面との延長の間で規定され、これは第１の面と入射口に平行な線との間の角度として図３Ａに示されており、角度γは入射口１８と第２の面２０ｂとの間で規定される）。鏡面２４は、第１の面２０ａに平行に隣接し、小さな隙間３２によってそこから選択的に離れ（２つの面が小さな隙間によって離れる場合は常に、その端部でのみ互いに機械的に取り付けられるであろう）、底部反射面の角度により、第２の面２０ｂに対して角度を成すように配置される。
【００３８】
使用中、受光角の範囲内で入射口１８に当たる入射光の一部は、集光器１２に入り、例えば受光面２２の方へ符号３０ａで示す代表経路に沿って、第１の面２０ａで反射される。図３Ａに示さないが、受光角の範囲内の光の一部は、第２の面２０ｂで受光位置２２の方へ全内部反射され、一部がそれによって屈折され、鏡面２４によってプリズム内に戻り、受光面２２の方へ反射されるであろう。受光角の範囲外で入射口１８に当たる入射光の一部は、集光器１２に入り、第２の面２０ｂを介して出る。次いで、光は調光器１６に到達するまで鏡面２４と底部の第２の面２０ｂの外面で反射するであろう。このような光が通る代表経路は符号３０ｂで示されている。一旦光が調光器１６に到達すると、そのスペクトルと色が反射後に変化し、反射光および／または拡散光の一部が最終的に入射口１８を出る経路へ進む（光の一部はは光電池に到達する異なる経路を進むであろう）。このような光は、外部の観察者に対して、所定の色に見えるであろう。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂに示す実施例の別の変形例が図３Ｂに示されている。γ＝θｃであり、調光器１６が第２の面２０ｂに平行に配置され、選択的に小さな隙間３３によってそこから離れることを除いて、この変形例は図３Ａに示すものと同じである。符号２０ａおよび２０ｂの面は、図３Ａに示す場合と同じようにそれぞれ角度αおよびθｃを成している。
【００４０】
使用中、受光角の範囲内で入射口１８に当たる入射光の一部は集光器１２に入り、例えば受光面２２の方へ符号３０ａで示す代表経路に沿って、第１の面２０ａで反射する。図３Ａに示さないが、受光角の範囲内の光の一部は受光位置２２の方へ第２の面２０ｂで全内部反射されることを認識されたい。受光角の範囲外で入射口１８に当たる入射光の一部は、集光器１２に入り、第２の面２０ｂを介して出る。次いで、光は調光器１６に当たる。このような光が通る代表経路は符号３０ｂで示されている。一旦光が調光器１６に到達すると、そのスペクトルと色が反射後に変化し、反射光および／または拡散光の一部が最終的に入射口１８を出る経路へ進む（拡散光の一部は光電池に到達するであろう）。このような光は、外部の観察者に対して、所定の色に見えるであろう。面２０ｂと面１８との間の角度γが臨界角より小さい場合、受光面で終わる入射角の範囲は入射口の異なる部分に当たる光で異なる。この場合、受光面で終わる異なる入射角を全て包含するよう受光角が規定される。
【００４１】
図３Ａおよび図３Ｂに示す変形例の各々はより大きな調光器１６を許容するが、集光器１０の全体的な集中度は低減するであろう。
【００４２】
図３Ｃに示すように、集光器１２は全内部反射の角度に等しいエッジ角αを有するよう設けることができる。このように、底部反射面２０の全長下に調光器１６を設けることができ、選択的にその間に設けられる隙間３３が受光角内で集光器１２に入る光線の全内部反射を可能にする。
【００４３】
図２Ａおよび図２Ｂに示す実施例の別の変形例が図４Ａおよび図４Ｂに示されており、ここでは底部反射面２０より下にのこぎり歯断面を有する２つの機能を兼ねた面３４が設けられる。この各歯３６は、鏡面として形成することができる前部対向面３８と、調光器を構成することができる後部対向面４０とを有する。底部反射面２０に垂直であり、前部および後部対向面３８，４０の間で交差する線４２が、図４Ｂに示すように、前部対向面と角度を成し、これが９０°−α＋β（αとβはそれぞれ上記で計算される）として表わすことができるように各歯３６が設計される。集光器のエッジ角αは臨界角より小さく、特に臨界角の約半分もしくはこれより僅かに小さい。
【００４４】
あるいは、図４Ｃに示すように、底部反射面はのこぎり歯断面を有し、前部対向面３８’と調光器１６が設けられたその後部対向面４０’とを有する面２０’で置換することができ、入射光を反射するためその下に鏡面２４が備えられる。
【００４５】
図５に示すように、集光器１２は側壁４４を有するよう形成することができ、例えば、入射口１８から平行に下方へ延在する。これらの側壁４４の一部または全部には、そこに隣接する調光器１６を設けることができる。
【００４６】
上述したように、図６に示すように、調光器１６は１以上のＬＥＤ４６を含むことができる。１つのＬＥＤ４６が設けられる場合、集光器１０の色はＬＥＤの色である（集光器１２自体が透明であるか、さもなければ集光器の色を介して観察されるＬＥＤの色である）。３つのＬＥＤ４６が設けられる場合、例えば、各１つが赤、青、および緑である場合、ＬＥＤの各々の出力の強度を変更することによって任意の所望の色を生成することができる。このため、各調光器１６がその各集光器１０の色を決定するために制御部（図示しない）が設けられる（集光器につき１つの制御部もしくは多くの集光器を制御する１つの制御部の何れか）。その入射口１２が格子状アレイ４８（図７に示すように）を形成するように複数の同一の集光器１０が配置される場合、受光角の範囲外の観察者に対して動画が見えるように制御部を用いることができる。
【００４７】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、調光器１６は誘電体で満たされた複合パラボラ集光器（ＣＰＣ）５０用に設けることができる。図８Ａに示すように、調光器１６はＣＰＣ５０の全面に沿って設けることができ、隙間３３がその間に設けられるか、または図８Ｂに示すように、その面の一部に鏡面２４を設けることができ、選択的に隙間３２がその間に設けられる。受光角内で集光器に当たる光は全内部反射によって受光面の方へ反射されるが、受光角外で当たる光は集光器の側面を出て調光器に到達するであろう。次いでそれは拡散され、その一部が最終的に集光器の入射口を出る経路に沿って反射されて戻る。
【００４８】
図９Ａに示すように、図３Ｃに関しておよびそこに記載されたものにより設計された集光器１２は、受光角の範囲外の観察者に透明な集光器１０を提供するために用いることができる。これは、集光器１２と同等に設計された調光器１６を設け、各々の底部反射面２０が互いに平行であり、小さな隙間３３によって離れ、各々の入射口１８が互いに平行となるようにこれを配置することによって達成することができる。以下で分かるように、この場合、「色」は集光器１０の後ろにある光であり、調光器１６は集光器１２に到達する前に光を曲げるように機能する。このように、それは光の「源」を構成する。
【００４９】
使用中、受光角の範囲内で入射口１８に当たる入射光は集光器１２に入り、例えば符号３０ａで示す代表経路に沿って、そこで反射し、全内部反射によって底部反射面２０から受光面２２の方へ向かう。受光角の範囲外で入射口１８に当たる入射光は、集光器１２に入り、底部反射面２０を介して出る。次いで光はその面２０を通って調光器１６に入り、面１８を通って出る。対称性により、このような光が調光器１６を出る角度は、それが集光器１２に入る角度に等しい。このような光が通る代表経路は、符号３０ｂで示されている（単純化のみの目的で、２つの隣接する集光器１０が図９Ａに示されており、各々が経路３０ａおよび３０ｂの１つ有する）。したがって、受光角の範囲外の観察者に対して集光器１０は透明に見える（彼らが受光角の範囲外にいる場合、集光器１０はその何れかの面で観察者に透明に見えることを認識されたい）。これは例えばウインドウとして役立てることができ、ここではこれを介したある範囲の角度からの観察を提供するためにのみ重要である。
【００５０】
図９Ｂに示すように、集光器１０には集光器１２と同等に設計されていない調光器１６を設けることができる。
【００５１】
図１０は、本発明に係る太陽光集光器をどのように用いることができるかを示している。太陽光集光装置１０’は、一般に集光器１０のアレイを具え、建物または他の構造物に垂直に取り付けることができる。受光角内で装置１０’に当たる入射光１００は、各実施例に関して上述したように、各集光器１０の光電池の方へ反射される。拡散光などの光は、受光角外で装置１０’に当たり、各集光器１０の調光器に到達し、集光器の受光角外にいる観察者の方へ集光器の外に向かって反射される。このように、装置は受光角内の入射光を用いて電気を生成し、受光角外の入射光を用いて装置に所定の色を与える。
【００５２】
このような集光器のアレイを用いる場合、各集光器に適切な色を与えることができ、すなわち、適切な調光器を用いることによって、観察者に画像を表示する。このような画像は、情報の表示、広告バナー等として役立てることができる。さらに、例えば上記図６について記載したように、調光器がＬＥＤを具える場合、パネルを用いて動画を表示するか、または必要な場合には静止画像を変更することができる。
【００５３】
本発明に関係する当業者は、必要な変更を加えて本発明の範囲から外れずに、多くの変更、変形および修正を行うことができることを容易に認識するであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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