(57)【要約】  採光装置（１００）は光学部品（１）を備える。光学部品（１）は板形状であり、１つの面にシリンドリカル凹レンズのレンズ面が形成され、他の面に平面形状が形成される。レンズ面は複数のプリズムで形成されるフレネル形状を含む。レンズ面に対応する面をプリズム面（１ｃＬ）とし、他の面をプリズム面（１ｃＦ）とする。複数のプリズムは第１のプリズムおよび第２のプリズムを含む。第１のプリズムは第２のプリズムよりもシリンドリカル凹レンズの光軸（Ｃ）の側に位置している。平面側から入射する光軸（Ｃ）に平行な光線（Ｌｃ）がプリズム面（１ｃＬ）で反射をした後にプリズム面（１ｃＦ）で屈折して出射される領域（１ｃ）において、プリズムの配列を変更することによって、光軸（Ｃ）に平行な光線（Ｌｃ）がプリズム面（１ｃＬ）に入射する入射角（Ｅ１）は、第１のプリズムの方が第２のプリズムよりも大きい。
2020115855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面、前記第１の面と対向する第２の面および側面を含む板形状であって、前記第１の面にシリンドリカル凹レンズのレンズ面が形成され、前記第２の面の前記レンズ面と対向する領域に平面形状が形成される光学部品を備え、
前記レンズ面は、複数のプリズムで形成されるフレネル形状を含み、
前記レンズ面に対応する前記プリズムの面を第１のプリズム面とし、前記プリズムの他の面を第２のプリズム面とし、
前記複数のプリズムは第１のプリズムおよび第２のプリズムを含み、前記第１のプリズムは前記第２のプリズムよりも前記シリンドリカル凹レンズの光軸の側に位置しているとすると、
前記第２の面の側から入射する前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面で反射をした後に前記第２のプリズム面で屈折して出射される第１の領域において、前記複数のプリズムの配列を変更することによって、前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面に入射する入射角は、前記第１のプリズムの方が前記第２のプリズムよりも大きい採光装置。
【請求項２】
前記第１のプリズム面は、前記シリンドリカル凹レンズの対応するレンズ面に接する平面に平行な平面形状である請求項１に記載の採光装置。
【請求項３】
前記第１のプリズム面は、前記シリンドリカル凹レンズの対応するレンズ面と曲率、コーニック定数および非球面係数の各々の絶対値が等しい凸レンズ面である請求項１に記載の採光装置。
【請求項４】
第１の面、前記第１の面と対向する第２の面および側面を含む板形状であって、前記第１の面にシリンドリカル凹レンズのレンズ面が形成され、前記第２の面の前記レンズ面と対向する領域に平面形状が形成される光学部品を備え、
前記レンズ面は、複数のプリズムで形成されるフレネル形状を含み、
前記レンズ面に対応する前記プリズムの面を第１のプリズム面とし、前記プリズムの他の面を第２のプリズム面とし、
前記第２の面の側から入射する前記シリンドリカル凹レンズの光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面で反射をした後に前記第２のプリズム面で屈折して出射される領域を第１の領域とすると、
前記第１の領域は、前記シリンドリカル凹レンズと曲率、コーニック定数および非球面係数の各々の絶対値が等しいシリンドリカル凸レンズのフレネル形状である採光装置。
【請求項５】
前記複数のプリズムは第１のプリズムおよび第２のプリズムを含み、前記第１のプリズムは前記第２のプリズムよりも前記光軸の側に位置しているとすると、
前記第１の領域において、前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面に入射する入射角は、前記第１のプリズムの方が前記第２のプリズムよりも大きい請求項４に記載の採光装置。
【請求項６】
前記複数のプリズムは第１のプリズムおよび第２のプリズムを含み、前記第１のプリズムは前記第２のプリズムよりも前記光軸の側に位置しているとすると、
前記第１の領域において、前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面に入射する入射角は、前記第１のプリズムの方が前記第２のプリズムよりも小さい請求項４に記載の採光装置。
【請求項７】
前記第１の領域の前記光軸の側の領域を第２の領域とすると、
前記第１の領域と前記第２の領域との境界部は、前記第１の領域の第１のプリズム面の頂点と前記第２の領域の第１のプリズム面の頂点とが接続される請求項６に記載の採光装置。
【請求項８】
前記第１の領域の前記光軸の側の領域を第２の領域とし、
前記第１の領域と前記第２の領域との境界部における前記第１の領域のプリズムを第１のプリズムとし、前記第２の領域のプリズムを第２のプリズムとすると、
前記第１のプリズムの高さと前記第２のプリズムの高さとは、前記第１の領域のプリズムの高さおよび前記第２の領域のプリズムの高さよりも低い請求項６に記載の採光装置。
【請求項９】
前記光軸を中心として前記第１の領域の周辺側の領域を第３の領域とすると、
前記第１の領域と前記第３の領域との境界部は、前記平面に平行な平面形状または凹面形状である請求項６から８のいずれか１項に記載の採光装置。
【請求項１０】
太陽からの光を入射して前記太陽の高度の変化に対して前記高度の変化に対応する方向の出射角の変化を抑制して出射する板形状の光偏向部品を備え、
前記光学部品は、前記光偏向部品に対して重ねて配置され、
前記シリンドリカル凹レンズの曲率を有する方向は、前記太陽の方位が変化する方向に平行である請求項１から９のいずれか１項に記載の採光装置。
【請求項１１】
一組の前記光学部品を備え、
前記一組の光学部品は、第１の光学部品および第２の光学部品を含み、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品は重ねて配置され、
前記第１の光学部品の曲率を有する方向は、前記第２の光学部品の曲率を有する方向に対して直角である請求項１から９のいずれか１項に記載の採光装置。
【請求項１２】
前記第１の光学部品は太陽からの光を入射し、
前記第２の光学部品は前記第１の光学部品から出射された光を入射し、
前記第１の光学部品の曲率を有する方向は南北方向に平行であり、
前記第２の光学部品の曲率を有する方向は東西方向に平行である請求項１１に記載の採光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、採光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一次反射鏡、二次反射鏡、光ダクトを含んで構成される光搬送装置が記載されている。一次反射鏡は太陽の位置に従って向きを変化させながら太陽光を直接受光するので太陽光を日中安定して受光できる。一次反射鏡で反射された光は平行光なので拡散しない。従って二次反射鏡に光ダクトを用いずに直接受光させることができる。二次反射鏡で反射された平行光は、光ダクトの採光口に出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７―１１５４１７号公報（段落００１３、００１４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される光搬送装置は、太陽の位置に従って一次反射鏡の向きを変化させている。【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、太陽の動きを追尾することなく太陽光を採光することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
採光装置は、第１の面、前記第１の面と対向する第２の面および側面を含む板形状であって、前記第１の面にシリンドリカル凹レンズのレンズ面が形成され、前記第２の面の前記レンズ面と対向する領域に平面が形成される光学部品を備え、前記レンズ面は、複数のプリズムで形成されるフレネル形状を含み、前記レンズ面に対応する前記プリズムの面を第１のプリズム面とし、前記プリズムの他の面を第２のプリズム面とし、前記複数のプリズムは第１のプリズムおよび第２のプリズムを含み、前記第１のプリズムは前記第２のプリズムよりも前記シリンドリカル凹レンズの光軸の側に位置しているとすると、前記第２の面の側から入射する前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面で反射をした後に前記第２のプリズム面で屈折して出射される第１の領域において、前記複数のプリズムの配列を変更することによって、前記光軸に平行な光線が前記第１のプリズム面に入射する入射角は、前記第２のプリズムよりも前記第１のプリズムの方が大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽の動きを追尾することなく太陽光を採光することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】太陽光線の採光を説明する模式図である。
【図２】実施の形態１に係る採光装置１００の構成を示す構成図である。
【図３】光学部品１の光線追跡図ある。
【図４】光学部品１の光線追跡図ある。
【図５】光学部品１２の光線追跡の結果の一例を示す。
【図６】光学部品１２の光線追跡の結果の一例を示す。
【図７】光学部品１２の光線追跡の結果の一例を示す。
【図８】光学部品１２の領域１２ｃの光線追跡の結果の一例を示す。
【図９】光学部品１の領域１ｃの光線追跡の結果の一例を示す。
【図１０】太陽の高度θと方位φとを示す模式図である。
【図１１】窓採光を採用する場合の建築物の一例を示す模式図である。
【図１２】シミュレーション条件を説明する説明図である。
【図１３】光学部品１のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】光学部品１２のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】変形例１に係る採光装置２００の構成を示す構成図である。
【図１６】吹き抜けでの採光を採用する場合の建築物の一例を示す模式図である。
【図１７】シミュレーション条件を説明する説明図である。
【図１８】シミュレーション結果を示す図である。
【図１９】シミュレーション結果を示す図である。
【図２０】変形例２に係る採光装置３００の構成を示す構成図である。
【図２１】光学部品１０の光線追跡図ある。
【図２２】光学部品１０の光線追跡図ある。
【図２３】光学部品１１の光線追跡の結果の一例を示す。
【図２４】光学部品１１の光線追跡の結果の一例を示す。
【図２５】シミュレーション結果を示す図である。
【図２６】変形例３に係る光学部品１３の構成を示す構成図である。
【図２７】境界部１０ｂｃ，１３ｂｃの光線追跡図ある。
【図２８】境界部１０ｃｄ，１３ｃｄの光線追跡図ある。
【図２９】シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に示す実施の形態では、フレネル形状を含む凹レンズを用いて太陽光を採光している。
【００１０】
しかしながら、凹レンズがフレネルレンズで形成された場合には、全反射と屈折とによって、一部の領域で集光する光が発生する。そして、採光された光が導光部分において集光した場合には、導光部分が損傷してしまう可能性がある。光の導光部としては、例えば、建築物の吹き抜けなどが挙げられる。また、窓から太陽光を取り込む場合には、採光された光が天井などで集光して、建築物が損傷してしまう可能性がある。「吹き抜け」とは、下階部分の天井と上階部分の床とを設けないことで、建築物の上下方向を連続させた空間のことである。
【００１１】
以下に示す実施の形態では、フレネル形状の凹レンズの一部の領域で発生する集光を低減している。フレネルレンズで形成された凹レンズのプリズム形状を変更することで、昼光を採光する際の光の集光を低減している。フレネル形状は、複数のプリズムで形成されている。集光の発生する領域において、プリズムの配列を逆にすることで集光される光を発散する光に変更する。特に、以下に示す実施の形態は、太陽が南中した際の光の集光を低減している。太陽の南中時では、光の強度が最も高くなる。
【００１２】
＜座標の設定＞
説明を容易にするために、以下に示す図においてＸＹＺ座標を用いる。ＸＹＺ座標は、採光装置が設置された状態の座標である。Ｘ軸は、南北方向に平行な軸である。＋Ｘ軸方向が南（Ｓ）であり、−Ｘ軸方向が北（Ｎ）である。Ｙ軸は、東西方向に平行な軸である。＋Ｙ軸方向が東（Ｅ）であり、−Ｙ軸方向が西（Ｗ）である。Ｚ軸は、上下方向に平行な軸である。日中の太陽は＋Ｚ軸方向に位置する。つまり、＋Ｚ軸方向が空（天頂）の方向である。
【００１３】
「天頂」とは、天球上において観測者の真上に当たる点を指す。つまり、地平座標で高度が＋９０度の極をなす点である。地上から天頂の方向は、観測地点の垂直方向である。つまり、天頂方向は、観測地点の重力方向である。天頂方向は、観測地点の鉛直線方向である。
【００１４】
図２では、採光装置１００は壁に設けられた窓に設置されている。そのため、Ｘ軸方向は光線が採光装置１００に入射する方向である。昼光は、＋Ｘ軸方向から−Ｘ軸方向に向かって採光装置１００に入射する。Ｙ軸方向は、光学部品１のフレネルレンズのプリズムが並んでいる方向である。Ｚ軸方向は、光学部品１のフレネルレンズのプリズムが延びている方向である。光学部品１のフレネルレンズは直線状に延びている。
【００１５】
図１５では、採光装置２００は天井に設けられた窓に設置されている。そのため、Ｚ軸方向は光線が採光装置に入射する方向である。昼光は、＋Ｚ軸方向から−Ｚ軸方向に向かって入射する。Ｘ軸方向は、光学部品１ＮＳのフレネルレンズのプリズムが並んでいる方向である。Ｙ軸方向は、光学部品１ＮＳのフレネルレンズのプリズムが延びている方向である。Ｙ軸方向は、光学部品１ＥＷのフレネルレンズのプリズムが並んでいる方向である。Ｘ軸方向は、光学部品１ＥＷのフレネルレンズのプリズムが延びている方向である。光学部品１ＮＳ，１ＥＷのフレネルレンズは直線状に延びている。
【００１６】
−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向を見て、Ｘ軸を中心軸として、時計回りを＋ＲＸ方向とし、反時計回りを−ＲＸ方向とする。また、−Ｙ軸方向側から＋Ｙ軸方向を見て、Ｙ軸を中心軸として、時計回りを＋ＲＹ方向とし、反時計回りを−ＲＹ方向とする。また、−Ｚ軸方向側から＋Ｚ軸方向を見て、Ｚ軸を中心軸として、時計回りを＋ＲＺ方向とし、反時計回りを−ＲＺ方向とする。角度の正方向は、説明をしない限り、＋ＲＸ方向、＋ＲＹ方向または＋ＲＺ方向である。
【００１７】
＜フレネルレンズ＞
フレネルレンズは、光学レンズが持つ曲面を一連の溝に置き換えたものである。これらの溝が屈折面として個々に働き、例えば、平行光線の光路を曲げて焦点位置に光を集める。以下において、この溝によって形成される山の形状をプリズムと呼ぶ。また、プリズムを形成する面をプリズム面とも呼ぶ。
【００１８】
プリズムは、フレネルレンズの光軸側のプリズム面とフレネルレンズの周辺側のプリズム面とを備えている。つまり、プリズムは２つの面で形成されている。プリズムの光軸側の面は、光軸に近い側のプリズム面である。プリズムの周辺側の面は、光軸から遠い側のプリズム面である。それぞれのプリズム面が小さな屈曲面として働くことによって、全体としては一枚の大きなレンズとして機能する。
【００１９】
凸レンズの場合には、凸レンズの光軸に対して周辺側の面が凸レンズのレンズ面に対応する。また、凸レンズの光軸側の面は、通常、光軸に平行な面である。凹レンズの場合には、凹レンズの光軸側の面が凹レンズのレンズ面に対応する。また、凹レンズの光軸に対して凹レンズの周辺側の面は、通常、光軸に平行な面である。なお、光軸に平行な面は、例えば、平面である。光軸に平行な面は、例えば、平面形状をしている。また、光軸に平行な面は、例えば、作製上の理由などによって、光軸に対して傾斜する場合がある。
【００２０】
以下の実施の形態で示すプリズムは、レンズ形状のプリズム面を、そのレンズ形状のプリズム面に接する平面に平行な面で置き換えた形状を含む。つまり、フレネルレンズのプリズムは、光軸側のプリズム面と周辺側のプリズム面との両方が平面で形成されたプリズムを含む。フレネルレンズのプリズムは、２つの面が平面形状のプリズムを含む。
【００２１】
＜太陽光の採光＞
採光装置に関して、昼光を採光することを例として説明する。昼光は、太陽光による昼間の光のことである。昼光は、太陽からの直接光と間接光とを含む。太陽は、１日の内で東から西へと移動する。また、１日の内で高度が変化する。また、太陽光は平行光として扱える。つまり、昼光は平行光として扱える。
【００２２】
実施の形態に示す採光装置は、採光装置に入射する平行光の入射方向が変化する場合に、採光装置から出射される光の出射方向の変化を抑えることができる。
【００２３】
図１は、太陽光線の採光を説明する模式図である。図１（Ａ）は、凹形状のレンズ８１を用いて太陽光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣを採光している図である。図１（Ｂ）は、凸形状のレンズ８２を用いて太陽光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣを採光している図である。太陽９Ａは太陽光線ＬＡを発する。太陽９Ｂは太陽光線ＬＢを発する。太陽９Ｃは太陽光線ＬＣを発する。
【００２４】
太陽９は、例えば、太陽９Ａから太陽９Ｂへと移動する。また、太陽９は、例えば、太陽９Ｂから太陽９Ｃへと移動する。図１において、例えば、Ｙ軸方向は太陽９の移動方向である。＋Ｙ軸方向は東の方向であり、−Ｙ軸方向は西の方向である。＋Ｘ軸方向は南の方向であり、−Ｘ軸方向は北の方向である。天頂は＋Ｚ軸方向に位置する。なお、図１は北半球の場合で示されている。
【００２５】
図１（Ａ）に示すレンズ８１は、凹レンズである。レンズ８１は、レンズ８１の光軸Ｃを中心として、Ｙ軸方向に８つの領域を含んでいる。光軸Ｃから＋Ｙ軸方向に向けて、レンズ８１の領域は、領域８１ａｐ、領域８１ｂｐ、領域８１ｃｐそして領域８１ｄｐの順に配置されている。光軸Ｃから−Ｙ軸方向に向けて、レンズ８１の領域は、領域８１ａｍ、領域８１ｂｍ、領域８１ｃｍそして領域８１ｄｍの順に配置されている。
【００２６】
図１（Ｂ）に示すレンズ８２は、凸レンズである。レンズ８２は、レンズ８２の光軸Ｃを中心として、Ｙ軸方向に８つの領域を含んでいる。光軸Ｃから＋Ｙ軸方向に向けて、レンズ８２の領域は、領域８２ａｐ、領域８２ｂｐ、領域８２ｃｐそして領域８２ｄｐの順に配置されている。光軸Ｃから−Ｙ軸方向に向けて、レンズ８２の領域は、領域８２ａｍ、領域８２ｂｍ、領域８２ｃｍそして領域８２ｄｍの順に配置されている。
【００２７】
図１（Ａ）の太陽９Ａからレンズ８１に入射する光線ＬＡの入射角は、図１（Ｂ）の太陽９Ａからレンズ８２に入射する光線ＬＡの入射角に等しい。同様に、図１（Ａ）の太陽９Ｂからレンズ８１に入射する光線ＬＢの入射角は、図１（Ｂ）の太陽９Ｂからレンズ８２に入射する光線ＬＢの入射角に等しい。図１（Ａ）の太陽９Ｃからレンズ８１に入射する光線ＬＣの入射角は、図１（Ｂ）の太陽９Ｃからレンズ８２に入射する光線ＬＣの入射角に等しい。
【００２８】
レンズ８１の焦点Ｆ８１は、レンズ８１の出射面側に位置している。レンズ８２の焦点Ｆ８２は、レンズ８２の入射面側に位置している。
【００２９】
図１（Ａ）の太陽９Ａから出射された光線ＬＡは、レンズ８１の焦点Ｆ８１に向かって進行する。光線ＬＡは、レンズ８１の領域８１ｄｐから出射される。図１（Ａ）の太陽９Ｂから出射された光線ＬＢは、レンズ８１の焦点Ｆ８１に向かって進行する。光線ＬＢは、レンズ８１の領域８１ａｐと領域８１ａｍとの間から出射される。領域８１ａｐと領域８１ａｍとの間は、レンズ８１の光軸Ｃの位置である。図１（Ａ）の太陽９Ｃから出射された光線ＬＣは、レンズ８１の焦点Ｆ８１に向かって進行する。光線ＬＣは、レンズ８１の領域８１ｄｍから出射される。
【００３０】
レンズ８１に入射した光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、レンズ８１の光軸Ｃに平行な光線として出射される。
【００３１】
図１（Ｂ）の太陽９Ａから出射された光線ＬＡは、レンズ８２の焦点Ｆ８２に向かって進行する。光線ＬＡは、レンズ８２の領域８２ｄｍから出射される。図１（Ｂ）の太陽９Ｂから出射された光線ＬＢは、レンズ８２の焦点Ｆ８２に向かって進行する。光線ＬＢは、レンズ８２の領域８２ａｐと領域８２ａｍとの間から出射される。領域８２ａｐと領域８２ａｍとの間は、レンズ８２の光軸Ｃの位置である。図１（Ｂ）の太陽９Ｃから出射された光線ＬＣは、レンズ８２の焦点Ｆ８２に向かって進行する。光線ＬＣは、レンズ８２の領域８２ｄｐから出射される。
【００３２】
レンズ８２に入射した光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、レンズ８２の光軸Ｃに平行な光線として出射される。
【００３３】
以上のように、レンズ８１，８２を用いて、移動する太陽９からの光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣをレンズ８１，８２の光軸Ｃに平行な光線に変換することができる。これによって、採光装置は、移動する太陽９からの光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの出射方向の変化を抑えることができる。
【００３４】
また、例えば、凹レンズに平行光が入射した場合には、凹レンズから出射される光は発散光となる。そして、太陽９の位置が変化した場合でも、その発散光は光軸Ｃに平行な光線を含んでいる。そのため、凹レンズは、太陽９の位置の変化に対して、凹レンズから出射される発散光の出射方向の変化を抑えることができる。
【００３５】
太陽９からの光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、平行光線としてレンズ８１，８２に入射する。そのため、例えば、レンズ８１の領域８１ｄｐをレンズ８２の領域８２ｄｍと入れ替えることができる。レンズ８１は凹レンズである。レンズ８２は凸レンズである。つまり、＋Ｙ軸側の領域８１ｄｐは、−Ｙ軸側の領域８２ｄｍと置き換えられる。
【００３６】
同様に、例えば、レンズ８１の領域８１ｄｍをレンズ８２の領域８２ｄｐと入れ替えることができる。つまり、−Ｙ軸側の領域８１ｄｍは、＋Ｙ軸側の領域８２ｄｐと置き換えられる。
【００３７】
つまり、同じ入射角の光線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣを光軸Ｃに対して平行な光にする変換する領域であれば、凹形状のレンズ８１の領域と凸形状のレンズ８２の領域とを入れ替えても、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
実施の形態１．
図２は実施の形態１に係る採光装置１００の構成を示す図である。図２（Ａ）は、採光装置１００を＋Ｚ軸方向側から見た構成図である。図２（Ｂ）は、採光装置１００を−Ｙ軸方向側から見た構成図である。
【００３９】
図３は、採光装置１００の光学部品１の光線追跡の結果の一例を示す図である。図３は、光学部品１の平面部１ｅ側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。平行光線（光線Ｌ）は、光学部品１の光軸Ｃに平行である。領域１ｂ、領域１ｃおよび領域１ｄに関しては、部分詳細図を付している。
【００４０】
図４は、光学部品１の光学面部１ｆ側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。平行光線（光線Ｌ）は、光学部品１の光軸Ｃに平行である。各図２、３、４において、平行光線（光線Ｌ）は、＋Ｘ軸方向側から光学部品１に入射している。
【００４１】
採光装置１００は、光学部品１を備えている。採光装置１００は、光偏向部品２を備えることができる。なお、光学部品１の平面部１ｅ側の面上に光偏向部品２を一体として設けることができる。この場合には、光偏向部品２は光偏向部となる。
【００４２】
採光装置１００は、例えば、窓に設置されて、太陽光を屋内に導く装置として説明する。光偏向部品２は、太陽の高度変化に対して、屋内に入射する光の入射角の変化を抑制する機能を有している。光偏向部品２は、例えば、太陽光を屋内の天井に向けて出射する。光偏向部品２は、太陽の高度が変化した場合でも、窓から太陽光が照射される天井の位置までの距離の変化を抑制する。これによって、高度に関わらず、天井に照射される太陽光の位置の移動は抑えられる。そして、天井で反射された太陽光は、屋内の照明光として利用される。
【００４３】
例えば、光偏向部品２によって、太陽光が天井に照射される領域の窓からの距離の変化は低減される。しかし、太陽は１日の内で、東から西へと移動する。これに伴って、太陽光が天井に照射される領域も西から東へと移動する。光学部品１は、入射する太陽光を１つの方向に向かう光を含んで発散させることができる。ここで、１つの方向は、例えば、窓に垂直な方向である。１つの方向は、例えば、光学部品１に垂直な方向である。ここで、光学部品１は板形状をしている。つまり、光学部品１は、窓に平行な方向において、太陽光が天井に照射される位置の移動を低減する。採光装置１００は、太陽の位置が移動した場合でも、太陽光が照射される位置の移動を低減することができる。
【００４４】
＜採光装置１００の構成＞
≪光学部品１≫
光学部品１は、シリンドリカルレンズのレンズ面を備えている。シリンドリカルレンズのレンズ面は、フレネル形状のレンズ面を含んでいる。シリンドリカルレンズは、フレネル形状の領域を含んでいる。
【００４５】
光学部品１は、例えば、板形状をしている。板形状は、２つの対向する面を側面でつないだ形状である。光学部品１は、一方の面（光学面部１ｆ）にシリンドリカルレンズが形成されている。光学部品１は、他方の面に平面（平面部１ｅ）が形成されている。光学部品１の他方の面は、平面形状を含んでいる。他方の面の平面（平面部１ｅ）は、シリンドリカルレンズと対向する領域に形成されている。シリンドリカルレンズと対向する領域は平面形状をしている。
【００４６】
光学部品１は、一面が平面である。平面側の面を平面部１ｅと呼ぶ。光学部品１は、一面がシリンドリカルレンズの形成された面である。シリンドリカルレンズの形成された側の面を光学面部１ｆと呼ぶ。図２では、光学部品１の＋Ｘ軸方向側の面は、例えば、平面部１ｅである。光学部品１の−Ｘ軸方向側の面は、例えば、光学面部１ｆである。光学面部１ｆは、平面部１ｅと対向している。
【００４７】
光学部品１は、フレネルレンズの領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。光学部品１は、光学面部１ｆにフレネルレンズの領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。光学面部１ｆには、シリンドリカルレンズの領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが形成されている。光学面部１ｆは、光学部品１のシリンドリカルレンズの領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが形成されている面である。
【００４８】
以下の説明では、光学部品１をフレネルレンズとして説明する。つまり、光学面部１ｆをフレネルレンズが形成された面として説明する。通常、フレネルレンズのプリズムは、１つの面が曲面で形成されたレンズ面で形成されている。しかし、フレネルレンズのプリズムのレンズ面は、レンズ面に接する平面に平行な平面とすることができる。また、光学面部１ｆの一部の領域をレンズ面で形成されプリズムとして、他の領域を２つの平面で形成されるプリズムとすることができる。
【００４９】
例えば、領域１ａをレンズ面で形成されるプリズムとして、領域１ｂ，１ｃ，１ｄを２つの平面で形成されるプリズムとすることができる。領域１ａは、光学部品１のレンズ形状の中心部の領域である。領域１ｂ，１ｃ，１ｄは、光学部品１のレンズ形状の周辺部の領域である。
【００５０】
図２に示すように、光学部品１の曲率を有する方向はＹ軸方向である。光学部品１は光軸Ｃに対して対称である。このため、光軸Ｃに対して＋Ｙ軸方向側の光学部品１の光線追跡に関して説明し、光軸Ｃに対して−Ｙ軸方向側の説明は省略する。
【００５１】
光線Ｌは、光学部品１に入射する光線である。光線Ｌは、光軸Ｃに平行な平行光線である。光線Ｌは、光線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄを含む。光線Ｌａは、領域１ａに入射する光線Ｌである。光線Ｌｂは、領域１ｂに入射する光線Ｌである。光線Ｌｃは、領域１ｃに入射する光線Ｌである。光線Ｌｄは、領域１ｄに入射する光線Ｌである。
【００５２】
＜フレネル形状の凹レンズの光学部品１２＞
次に、フレネル形状のシリンドリカル凹レンズが形成された光学部品１２について説明する。つまり、光学部品１２は、通常のフレネル形状のシリンドリカル凹レンズである。光学部品１２は、フレネル形状の凹レンズである。光学部品１２は、例えば、凹部のみで形成されている。
【００５３】
図５に光学部品１２の光線追跡の結果の一例を示す。図５は、光学部品１２の平面部１２ｅの側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。平行光線（光線Ｌ）は、光学部品１２の光軸Ｃ１２に平行である。領域１２ｃに関しては、部分詳細図を付している。
【００５４】
図６及び図７は、光学部品１２の光学面部１２ｆの側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。平行光線（光線Ｌ）は、光学部品１２の光軸Ｃ１２に平行である。図６と図７とでは、入射する光線のＹ軸方向の位置が異なる。そのため、実際の光線は、図６と図７とを重ねた状態の振る舞いをする。
【００５５】
《平面部１２ｅおよび光学面部１２ｆ》
図５に示す光学部品１２は、一方の面が平面（平面部１２ｅ）で他方の面（光学面部１２ｆ）にフレネル形状のシリンドリカル凹レンズが形成されている。光学部品１２は、一つの面が平面である。光学部品１２の一つの面は、平面形状を含んでいる。平面側の面を平面部１２ｅと呼ぶ。光学部品１２は、他の面がシリンドリカルレンズの形成された面である。シリンドリカルレンズの形成された側の面を光学面部１２ｆと呼ぶ。光学面部１２ｆは、平面部１２ｅと対向している。シリンドリカルレンズと対向する領域は平面形状をしている。
【００５６】
光学面部１２ｆは、例えば、シリンドリカル凹レンズ面の形状を含んでいる。シリンドリカル凹レンズ面は、フレネル形状を含んでいる。光学面部１２ｆは、例えば、４つのシリンドリカル凹レンズ面の領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを含んでいる。各領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのプリズムは、プリズム１２ａＰ，１２ｂＰ，１２ｃＰ，１２ｄＰである。
【００５７】
《プリズム形状》
各プリズムのレンズ面に対応する面は、面１２ａＬ，１２ｂＬ，１２ｃＬ，１２ｄＬである。各プリズムの面１２ａＬ，１２ｂＬ，１２ｃＬ，１２ｄＬは、光軸Ｃ１２に対して傾斜している。各溝の傾斜した面１２ａＬ，１２ｂＬ，１２ｃＬ，１２ｄＬはレンズ面である。
【００５８】
各プリズムの他の面は、面１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦである。各プリズムの他の面１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦは、説明を簡単にするために、平面部１２ｅに垂直な面としている。面１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦは、例えば、平面である。また、面１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦは、例えば、成型時の生産性を考慮して抜き勾配の範囲で傾斜してもよい。
【００５９】
光学部品１２は凹レンズである。そのため、各プリズムの光軸Ｃ１２側の面は、面１２ａＬ，１２ｂＬ，１２ｃＬ，１２ｄＬである。各プリズムの周辺側の面は、面１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦである。
【００６０】
光軸Ｃ１２から＋Ｙ軸方向に向けて、光学部品１２の領域は、領域１２ａ、領域１２ｂ、領域１２ｃそして領域１２ｄの順に配置されている。光学部品１２は、Ｙ軸方向において、光軸Ｃ１２に対して対称であるため、光軸Ｃ１２から−Ｙ軸方向の説明は省略する。
【００６１】
《領域１２ａ》
領域１２ａは、シリンドリカル凹レンズの光軸Ｃ１２を含む領域である。領域１２ａは、シリンドリカル凹レンズの光軸Ｃ１２に接する領域である。
【００６２】
図５に示すように、領域１２ａでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌａは１回の屈折で出射される。領域１２ａでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌａは面１２ａＬで屈折して出射される。領域１２ａから出射される光は発散された光である。領域１２ａから出射される光は発散光である。領域１２ａから出射される発散光は、光学部品１２の周辺側に進行する。
【００６３】
図６および図７に示すように、領域１２ａでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌａは１回の屈折で出射される。領域１２ａでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌａは面１２ａＬで屈折して出射される。領域１２ａから出射される光は発散光である。領域１２ａから出射される発散光は、光学部品１２の周辺側に進行する。
【００６４】
《領域１２ｂ》
領域１２ｂは、領域１２ａよりも光軸Ｃ１２に対して周辺側に位置する領域である。
【００６５】
図５に示すように、領域１２ｂでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｂは１回の反射で＋Ｙ軸方向に出射される。領域１２ｂでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｂは面１２ｂＬで反射されて面１２ｂＦから＋Ｙ軸方向に出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。面１２ｂＦから出射された光線Ｌｂは、周辺側のプリズムに入射する。そのため、採光装置１００では、利用されない光となる。
【００６６】
図６および図７に示すように、領域１２ｂでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｂは１回の屈折で出射される。領域１２ｂでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｂは面１２ｂＬで屈折して出射される。領域１２ｂから出射される光は発散光である。領域１２ｂから出射される発散光は、光学部品１２の周辺側に進行する。
【００６７】
《領域１２ｃ》
領域１２ｃは、領域１２ｂよりも光軸Ｃ１２に対して周辺側に位置する領域である。
【００６８】
図５に示すように、領域１２ｃでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｃは１回の反射をした後に１回の屈折で出射される。領域１２ｃでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｃは面１２ｃＬで反射をした後に面１２ｃＦで屈折して出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１２ｃから出射される光は集光された光である。集光された光を集光光と呼ぶ。領域１２ｃから出射される光は集光点Ａ１２ｃに集光する。集光点Ａ１２ｃは、領域１２ｃに対して光学部品１２の周辺側に位置する。集光点Ａ１２ｃは、領域１２ｃよりも周辺側に位置する。
【００６９】
図６に示すように、領域１２ｃでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｃは１回の屈折で出射される。領域１２ｃでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｃは面１２ｃＬで屈折して出射される。領域１２ｃから出射される光は発散光である。領域１２ｃから出射される発散光は、光学部品１２の周辺側に進行する。
【００７０】
図７に示すように、領域１２ｃでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｃは１回の屈折をした後に１回の反射をして出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１２ｃでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｃは面１２ｃＬで屈折をした後に面１２ｃＦで反射をして出射される。領域１２ｃから出射される光は集光光である。領域１２ｃから出射される光は集光点Ａ１２ｄに集光する。集光点Ａ１２ｄは、光軸Ｃ１２上に位置している。
【００７１】
図６および図７に示すように、領域１２ｃでは、光学面部１２ｆから入射した光線は発散光と集光光とに変換される。つまり、実際の光線は、発散光と集光光とを重ねた状態の振る舞いをする。
【００７２】
《領域１２ｄ》
領域１２ｄは、領域１２ｃよりも光軸Ｃ１２に対して周辺側に位置する領域である。
【００７３】
図５に示すように、領域１２ｄでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｄは２回の反射をした後に１回の屈折で出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１２ｄでは、平面部１２ｅから入射した光線Ｌｄは面１２ｄＬで反射をして面１２ｄＦで反射をした後に面１２ｄＬで屈折して出射される。領域１２ｄから出射される光は発散光である。領域１２ｄから出射される発散光は、光学部品１２の光軸Ｃ１２側に進行する。
【００７４】
図６に示すように、領域１２ｄでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｄは１回の屈折で出射される。領域１２ｄでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｄは面１２ｄＬで屈折して出射される。領域１２ｄから出射される光は発散光である。領域１２ｄから出射される発散光は、光学部品１２の周辺側に進行する。
【００７５】
図７に示すように、領域１２ｄでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｄは１回の屈折をした後に１回の反射で出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１２ｄでは、光学面部１２ｆから入射した光線Ｌｄは面１２ｄＬ屈折をした後に面１２ｄＦで反射をして出射される。領域１２ｄから出射される光は集光光である。領域１２ｄから出射される光は集光点Ａ１２ｄに集光する。
【００７６】
図６および図７に示すように、領域１２ｄでは、光学面部１２ｆから入射した光線は発散光と集光光とに変換される。つまり、実際の光線は、発散光と集光光とを重ねた状態の振る舞いをする。
【００７７】
＜光学部品１の構成＞
図３を用いて光学部品１の構成を説明する。
【００７８】
≪領域１ａ≫
領域１ａは、光学部品１２の領域１２ａと同様である。プリズム１ａＰ，１ｂＰ，１ｃＰ，１ｄＰは、プリズム１２ａＰ，１２ｂＰ，１２ｃＰ，１２ｄＰに対応する。面１ａＬは、面１２ａＬに対応する。面１ａＦは、面１２ａＦに対応する。光軸Ｃは、光軸Ｃ１２に対応する。領域１ａの構成および領域１ａでの光線Ｌａの振る舞いに関しては、光学部品１２の説明で代用する。
【００７９】
光学部品１では、例えば、領域１ａをフレネルレンズとしている。しかし、領域１ａは、フレネルレンズでなくても良い。領域１ａは、通常の凹レンズでも良い。
【００８０】
≪領域１ｂ≫
領域１ｂは、光学部品１２の領域１２ｂと同様である。面１ｂＬは、面１２ｂＬに対応する。面１ｂＦは、面１２ｂＦに対応する。光軸Ｃは、光軸Ｃ１２に対応する。領域１ｂの構成および領域１ｂでの光線Ｌｂの振る舞いに関しては、光学部品１２の説明で代用する。
【００８１】
本実施の形態１では、例えば、領域１ｂをフレネルレンズとしている。しかし、領域１ｂは、フレネルレンズでなくても良い。領域１ｂは、通常の凹レンズでも良い。領域１ｂを通常の凹レンズとすることで、光線Ｌｂが不要な光となることを防ぐことができる。
【００８２】
なお、光学部品１の光軸Ｃに対して傾斜して入射する光線の場合には、光線Ｌｂは有効な光となる場合がある。光軸Ｃに対して傾斜して入射する光線は、例えば、図１に示した光線ＬＡ，ＬＣなどである。
【００８３】
≪領域１ｃ≫
図８は、光学部品１２の領域１２ｃに平面部１２ｅから光Ｌｃが入射した場合の光の挙動を示した図である。図９は、光学部品１の領域１ｃに平面部１ｅから光Ｌｃが入射した場合の光の挙動を示した図である。
【００８４】
図８および図９において、領域１２ｃのプリズムの符号を１２ｃＰとする。また、プリズム１２ｃＰの２つの面を、面１２ｃＬおよび面１２ｃＦとする。
【００８５】
光学部品１の領域１ｃのプリズム１ｃＰは、光軸Ｃ側からプリズム１ｃ１Ｐ、プリズム１ｃ２Ｐ、プリズム１ｃ３Ｐ、プリズム１ｃ４Ｐそしてプリズム１ｃ５Ｐの順番に配置されている。
【００８６】
なお、プリズム１２ｃＰの配列が分かりやすいように、光学部品１のプリズムを示す図９においても、図８の符号１２ｃ１Ｐ，１２ｃ２Ｐ，１２ｃ３Ｐ，１２ｃ４Ｐ，１２ｃ５Ｐを用いている。図９において、プリズム１２ｃ５Ｐは、光学部品１のプリズム１ｃ１Ｐに対応する。プリズム１２ｃ４Ｐは、光学部品１のプリズム１ｃ２Ｐに対応する。プリズム１２ｃ３Ｐは、光学部品１のプリズム１ｃ３Ｐに対応する。プリズム１２ｃ２Ｐは、光学部品１のプリズム１ｃ４Ｐに対応する。プリズム１２ｃ１Ｐは、光学部品１のプリズム１ｃ５Ｐに対応する。
【００８７】
プリズム１２ｃ１ｐの光軸Ｃ１２側の面は面１２ｃ１Ｌであり、光軸Ｃ１２に対して周辺側の面は面１２ｃ１Ｆである。プリズム１２ｃ２Ｐの光軸Ｃ１２側の面は面１２ｃ２Ｌであり、光軸Ｃ１２に対して周辺側の面は面１２ｃ２Ｆである。プリズム１２ｃ３Ｐの光軸Ｃ１２側の面は面１２ｃ３Ｌであり、光軸Ｃ１２に対して周辺側の面は面１２ｃ３Ｆである。プリズム１２ｃ４Ｐの光軸Ｃ１２側の面は面１２ｃ４Ｌであり、光軸Ｃ１２に対して周辺側の面は面１２ｃ４Ｆである。プリズム１２ｃ５Ｐの光軸Ｃ１２側の面は面１２ｃ５Ｌであり、光軸Ｃ１２に対して周辺側の面は面１２ｃ５Ｆである。ここで、面１２ｃ１Ｌ，１２ｃ２Ｌ，１２ｃ３Ｌ，１２ｃ４Ｌ，１２ｃ５Ｌはレンズ面である。
【００８８】
まず、図８に示す領域１２ｃついて説明する。光Ｌｃは光軸Ｃ１２に平行な光である。領域１２ｃでは、シリンドリカル凹レンズはフレネル形状である。領域１２ｃのプリズム１２ｃＰは、光軸Ｃ１２側からプリズム１２ｃ１Ｐ、プリズム１２ｃ２Ｐ、プリズム１２ｃ３Ｐ、プリズム１２ｃ４Ｐそしてプリズム１２ｃ５Ｐの順番に配置されている。
【００８９】
次に、図９に示す領域１ｃについて説明する。光Ｌｃは光軸Ｃに平行な光である。領域１ｃのプリズムは、図８に示す領域１２ｃのプリズム１２ｃ１Ｐ，１２ｃ２Ｐ，１２ｃ３Ｐ，１２ｃ４Ｐ，１２ｃ５Ｐの配列を逆にしている。領域１ｃのプリズムは、光軸Ｃ側からプリズム１２ｃ５Ｐ、プリズム１２ｃ４Ｐ、プリズム１２ｃ３Ｐ、プリズム１２ｃ２Ｐそしてプリズム１２ｃ１Ｐの順番に配置されている。
【００９０】
図８の１つのプリズム１２ｃＰに、一例として、入射角Ｅ１、出射角Ｅ２および出射角Ｅ３を示している。入射角Ｅ１は、光線Ｌｃが面１２ｃＬに入射する際の入射角である。出射角Ｅ２は、面１２ｃＬで反射された光線Ｌｃが面１２ｃＦから出射する際の出射角である。ここでの反射は、例えば、全反射である。出射角Ｅ３は、光線Ｌｃが光学部品１２から出射する際の出射角である。つまり、出射角Ｅ３は、光軸Ｃ１２に対する光学部品１２から出射する光線Ｌｃの傾斜角である。出射角Ｅ３は、ＸＹ平面上における光学部品１２から出射する光線Ｌｃと光軸Ｃ１２とのなす角である。ここでの角は鋭角である。
【００９１】
面１２ｃ２Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１２は、面１２ｃ１Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１１よりも大きい。面１２ｃ３Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１３は、面１２ｃ２Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１２よりも大きい。面１２ｃ４Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１４は、面１２ｃ３Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１３よりも大きい。面１２ｃ５Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１５は、面１２ｃ４Ｌに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１４よりも大きい。
【００９２】
入射角Ｅ１が大きくなると、出射角Ｅ２は大きくなる。出射角Ｅ２が大きくなると、出射角Ｅ３は小さくなる。つまり、入射角Ｅ１が大きくなると、出射角Ｅ３は小さくなる。例えば、プリズム１２ｃ５Ｐに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１５は、プリズム１２ｃ１Ｐに入射する光線Ｌｃの入射角Ｅ１１よりも大きい。そのため、プリズム１２ｃ５Ｐから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３５は、プリズム１２ｃ１Ｐから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３１よりも小さい。
【００９３】
図８に示すように、プリズム１２ｃ５Ｐがプリズム１２ｃ１Ｐよりも外周側に配置される場合には、光学部品１２から出射される光線Ｌｃは集光する。つまり、集光点Ａ１２ｃが発生する。図９に示すように、プリズム１２ｃ５Ｐがプリズム１２ｃ１Ｐよりも光軸Ｃ側に配置される場合には、光学部品１から出射される光線Ｌｃは発散する。
【００９４】
複数のプリズムが第１のプリズムおよび第２のプリズムを含むとする。そして、第１のプリズムは第２のプリズムよりもシリンドリカル凹レンズの光軸Ｃ１２側に位置しているとする。
【００９５】
図８に示す領域１２ｃでは、光軸Ｃ１２に平行な光線Ｌｃが面１２ｃＬに入射する入射角Ｅ１は、第２のプリズムよりも第１のプリズムの方が小さい。そのため、第１のプリズムから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３は、第２のプリズムから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３よりも大きい。
【００９６】
図９に示す領域１ｃでは、光軸Ｃに平行な光線Ｌｃが面１ｃＬに入射する入射角は、第２のプリズムよりも第１のプリズムの方が大きい。そのため、第１のプリズムから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３は、第２のプリズムから出射される光線Ｌｃの出射角Ｅ３よりも小さい。
【００９７】
図８に示す領域１２ｃでは、光軸Ｃ１２側のプリズムの光の出射角Ｅ３は、周辺側のプリズムの光の出射角Ｅ３よりも大きい。つまり、光軸Ｃ１２側のプリズムの光の偏向量は、周辺側のプリズムの光の偏向量よりも大きい。プリズムの光の偏向量は、入射する光Ｌｃと出射される光とがなす鋭角である。そのため、領域１２ｃから出射される光は、集光点Ａ１２ｃを有する。
【００９８】
一方、図９に示す領域１ｃでは、光軸Ｃ側のプリズムの光の出射角Ｅ３は、周辺側のプリズムの光の出射角Ｅ３よりも小さい。つまり、光軸Ｃ側のプリズムの光の偏向量は、周辺側のプリズムの光の偏向量よりも小さい。そのため、領域１ｃから出射される光は発散される、そして、領域１ｃから出射される光は、領域１２ｃの集光点Ａ１２ｃに相当する集光点を有さない。
【００９９】
≪領域１ｄ≫
領域１ｄは、光学部品１２の領域１２ｄと同様である。面１ｄＬは、面１２ｄＬに対応する。面１ｄＦは、面１２ｄＦに対応する。光軸Ｃは、光軸Ｃ１２に対応する。領域１ｄの構成および領域１ｄでの光線Ｌｄの振る舞いに関しては、光学部品１２の説明で代用する。
【０１００】
＜太陽の挙動＞
図１０は、太陽の高度θと方位φとの一例を示す図である。表１には、東京における高度θの値と方位φの値とが示されている。方位φの０度は北に対応する。方位φの９０度は東に対応する。方位φの１８０度は南に対応する。方位φの２７０度は西に対応する。
【０１０１】
以下に表１および表２を示す。単位は度である。表１および表２では、季節としては春分、夏至、秋分および冬至の値が示されている。また、時間としては１０時、１２時および１４時の値が示されている。
【０１０２】
【表１】
2020115855.tif 000003
【０１０３】
【表２】
2020115855.tif 000004
【０１０４】
表１は、太陽の高度θと方位φとを示している。表１では、例えば、１０時から１４時までの値を示している。この時間帯は、太陽光（昼光）を建築物の内部に取り込むことを考慮した場合に、効果的な時間帯である。特に、太陽の高度θが低い場合には、建築物に取り込むことが可能な単位面積当たりのエネルギーが小さくなる。このため、例えば、１０時から１４時までが適切である。
【０１０５】
表２は、表１に示した高度θおよび方位φに位置する太陽９からの光の入射角をＹＺ平面とＺＸ平面とに投影した値を示している。角度Ｖは、表１の太陽９の高度θおよび方位φをＹＺ平面に投影した場合の光の入射角である。ＹＺ平面上の入射角は、角度Ｖである。角度Ｖの正方向は、＋ＲＸ方向である。角度Ｈは、表１の太陽９の高度θおよび方位φをＺＸ平面に投影した場合の光の入射角である。ＺＸ平面上の入射角は、角度Ｈである。角度Ｈの正方向は、−ＲＹ方向である。
【０１０６】
ＹＺ平面は、東西方向に平行な直線を含み水平面に垂直な平面である。ＺＸ平面は、南北方向に平行な直線を含み水平面に垂直な平面である。ＸＹ平面は、水平面に平行な面である。水平面に垂直な平面は、例えば、重力方向に平行な直線を含む面である。
【０１０７】
入射角は、光線が入射するときの入射方向と境界面の法線とがなす角度である。ここでは、境界面はＸＹ平面に対応している。境界面の法線は、Ｚ軸に対応している。そのため、＋Ｚ軸方向が０度となる。
【０１０８】
ＹＺ平面上において、角度Ｖの０度は＋Ｚ軸方向（空の方向）である。ＹＺ平面上において、角度Ｖの−９０度は＋Ｙ軸方向（東方向）である。ＹＺ平面上において、角度Ｖの＋９０度は−Ｙ軸方向（西方向）である。ＺＸ平面上において、角度Ｈの０度は＋Ｚ軸方向（空の方向）である。ＺＸ平面上において、角度Ｈの−９０度は＋Ｘ軸方向（南方向）である。
【０１０９】
図２の採光装置１００に入射する光の角度Ｖの成分は、光学部品１によって偏向された成分である。採光装置１００に入射する光の角度Ｈの成分は、光偏向部品２によって偏向された成分である。
【０１１０】
表２より、光学部品１は、角度Ｖで−４１度から＋５４．４度までの範囲の光を取り込めることが好ましい。また、角度Ｈは、１日の変化が小さいことが確認される。季節に応じて、角度Ｈをブラインド等で調整する。そして、ブラインド等で反射された光を光学部品１に入射させる。
【０１１１】
また、窓採光用のプリズムシート（光偏向部品２）は入射した光を＋Ｚ軸方向に出射する。ここで、＋Ｚ軸方向は屋内の天井の方向である。そして、季節に関わらず、光学部品１は、＋Ｚ軸方向に偏向された光を入射する。なお、太陽光は、例えば、平行光として扱っている。
【０１１２】
ブラインドは、通常、窓の内側に付けられる窓のための覆いのこと。ブラインドは、スラットと呼ばれる細長い板を糸で繋いでいる。そして、チルトポール（棒）またはコード（紐）によってスラットの角度は調節される。スラットはルーバーとも呼ばれる。スラットは金属またはプラスチックで作製されている。ここでは、スラットは太陽９からの光を屋内の天井の方向に反射している。
【０１１３】
＜採光装置１００の設置例＞
図１１は、採光装置１００を用いて建築物４００の窓から昼光を採光した一例を示す図である。昼光は光線Ｌである。建築物４００は、例えば、７階建てである。採光装置１００は、建築物４００の＋Ｘ軸側（南側）に面した窓に設置されている。採光装置１００は、例えば、窓の上側（＋Ｚ軸側）に設置されている。
【０１１４】
採光装置１００は、入射した昼光をＹ軸方向（東西方向）に発散させる。また、採光装置１００は、集光点の発生を抑制する。昼光を発散させることによって、例えば、グレアを軽減することができる。グレアは、不快感や物の見えづらさを生じさせるような「まぶしさ」のことである。採光装置１００は、反射グレアを軽減することができる。反射グレアは、例えば、天井で太陽９からの強い光が反射して生じる。
【０１１５】
＜光学部品１のシミュレーション条件＞
図１２は、光学部品１のシミュレーションを行う条件を示す図である。
【０１１６】
光学部品１は、例えば、正方形の板形状をしている。光学部品１は、ＹＺ平面に平行に配置されている。光学部品１の一辺の長さＷｏは、例えば、１００ｍｍである。また、光学部品１の入射面から評価面Ｐまでの距離Ｄは２１ｍである。ここで、光学部品１の入射面は平面部１ｅである。光学部品１の材質はＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）である。なお、光学部品１の材質はポリカーボネート（ＰＣ）でも構わない。その場合には、ポリカーボネートの屈折率はＰＭＭＡの屈折率と異なる。そのため、ポリカーボネートの場合のレンズ形状はＰＭＭＡの場合のレンズ形状と異なる。
【０１１７】
光学部品１のシリンドリカルレンズは、Ｙ軸方向に曲率を有している。光学部品１の焦点距離は、領域１ｃを除いて３５ｍｍである。なお、領域１ｃにおいては、プリズムの配列を凹レンズの配列に対して逆にしている。そのため、領域１ｃの焦点距離は３５ｍｍとはならない。光学部品１の領域１ａ，１ｂ，１ｄは、偶数次非球面のプリズムを有するフレネルレンズである。光学部品１は、入射角が−５５度から＋５５度までの光線を取り込むように設計されている。なお、領域１ａ，１ｂ，１ｄの形状に関して、曲率、コーニック定数および非球面係数の各々の絶対値は等しい。
【０１１８】
評価面Ｐは、例えば、正方形の形状をしている。評価面Ｐは、ＹＺ平面に平行に配置されている。評価面Ｐの一辺の長さＷｐは、例えば、３５．２４ｍである。評価面Ｐの大きさは、角度βが４０度となるように決定した。角度βは、下記式（１）で示される。角度βの正方向は、−ＲＺ方向である。なお、「／」は除算を表す。
β＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗｐ／２）／Ｄ）  ・・・（１）
【０１１９】
光源Ｓは、平行光線を出射する。矩形形状の平行光線が光学部品１に入射する。光源Ｓの大きさは、平行光線が光学部品１に入射する際の入射角αに応じて変更される。
【０１２０】
入射角αは、ＸＹ平面上の角度である。入射角αの正方向は、＋ＲＺ方向である。入射角αは、＋Ｚ軸方向側から見て、＋Ｘ軸方向に対して反時計回りで正の値を取る。例えば、入射角αが０度の場合には、平行光線はＸ軸に平行である。そして、平行光線は＋Ｘ軸方向から光学部品１に入射する。例えば、入射角αが９０度の場合には、平行光線はＹ軸に平行である。そして、平行光線は＋Ｙ軸方向から光学部品１に入射する。
【０１２１】
例えば、入射角αが０度の場合には、光源Ｓは正方形の形状をしている。そして、光源Ｓの一辺の長さＷｓは、例えば、９９ｍｍである。入射角αが３０度の場合には、光源Ｓは長方形の形状をしている。そして、光源Ｓの短辺の長さＷｓ１は、例えば、８６ｍｍである（９９ｍｍ×ｃｏｓ（（３０°×π）／１８０°）≒８６ｍｍ）。短辺の長さＷｓ１は、光源ＳのＹＺ平面上のＹ方向の長さである。そして、光源Ｓの長辺の長さＷｓ２は、例えば、９９ｍｍである。長辺の長さＷｓ２は、光源ＳのＹＺ平面上のＺ方向の長さである。なお、「×」は乗算を表す。「°」は角度の単位の「度」を表す。また、「≒」は近似的に等しいことを表す。
【０１２２】
シミュレーションでは、評価面Ｐ上におけるＹ軸方向の光の強度分布を求めている。入射角αの条件は、０度、１５度、３０度、４５度および５５度である。
【０１２３】
＜光学部品１のシミュレーション結果＞
図１３は、光学部品１のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は、入射角αを変化させた場合の最大の光強度で正規化した相対光強度［ａ．ｕ．］である。横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。なお、横軸は、評価面Ｐと光軸Ｃとの交点を中心としている。
【０１２４】
図１３（Ａ）では、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが１５度の場合を破線で示している。入射角αが３０度の場合を点線で示している。
【０１２５】
図１３（Ｂ）では、入射角αが４５度の場合を実線で示している。入射角αが５５度の場合を破線で示している。
【０１２６】
図１３（Ａ）に示すように、入射角αが３０度（点線）の場合には、＋Ｙ軸方向側の光強度が減少している。また、図１３（Ｂ）に示すように、入射角αが５５度（破線）の場合には、−Ｙ軸方向側の光強度が減少している。入射角αの変化に関わらず、光強度の強い箇所は評価面Ｐの中心付近に位置する。
【０１２７】
光の発散によってグレアは軽減している。そして、光学部品１によって、入射角αの依存性を低減した光強度分布が得られる。
【０１２８】
＜光学部品１２との比較＞
【０１２９】
図１４は、光学部品１２のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの条件は、図１２に示す光学部品１の条件と同様である。光学部品１２は、フレネル形状の凹レンズである。光学部品１２の曲率、コーニック定数および非球面係数の各々の絶対値は、図１３の光学部品１の領域１ａ，１ｂ，１ｄの形状の値と等しい。
【０１３０】
縦軸は、入射角αを変化させた場合の最大の光強度で正規化した相対光強度［ａ．ｕ．］である。横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。なお、横軸は、評価面Ｐと光軸Ｃ１２の交点を中心としている。
【０１３１】
図１４（Ａ）では、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが１５度の場合を破線で示している。入射角αが３０度の場合を点線で示している。
【０１３２】
図１４（Ｂ）では、入射角αが４５度の場合を実線で示している。入射角αが５５度の場合を破線で示している。
【０１３３】
入射角αが０度、１５度および３０度の場合には、図１３に示す光学部品１の結果は、光学部品１２の結果と比較してほぼ同等である。また、入射角αが４５度と５５度の場合も同様に、図１３に示す光学部品１の結果は、光学部品１２の結果と比較してほぼ同等である。従って、光学部品１は、光学部品１２と同等の発散の効果を得ている。
【０１３４】
＜変形例１＞
図１５は変形例１に係る採光装置２００の構成を示す構成図である。採光装置２００は、光学部品１を２つ備えている。また、採光装置２００は、光偏向部品２を備えていない。採光装置２００は、これらの点において採光装置１００と相違する。光学部品１に関する説明は、採光装置１００での説明で代用する。２つの光学部品１を区別するために、光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとして説明する。
【０１３５】
板形状の光学部品１ＮＳおよび光学部品１ＥＷは、ＸＹ平面に平行に配置されている。光学部品１ＮＳの平面部１ｅと光学部品１ＥＷの平面部１ｅとは、ＸＹ平面に平行である。光学部品１ＮＳは、光学部品１ＥＷよりも＋Ｚ軸方向側に配置されている。光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとは、Ｚ軸方向に重ねて配置されている。光学部品１ＮＳの平面部１ｅと光学部品１ＥＷの平面部１ｅとは、＋Ｚ軸方向側に位置している。日中の太陽は＋Ｚ軸方向側に位置する。つまり、＋Ｚ軸方向側が空（天頂）の方向である。そのため、光は平面部１ｅ側から光学部品１ＮＳ，１ＥＷに入射する。
【０１３６】
光学部品１ＮＳ，１ＥＷは、シリンドリカルレンズの曲率を有する方向において、光軸Ｃに対して対称な形状をしている。光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとは、曲率を有する方向が互いに直交して配置されている。図１５において、光学部品１ＮＳの曲率を有する方向は、Ｘ軸（南北方向）に平行である。光学部品１ＥＷの曲率を有する方向は、Ｙ軸（東西方向）に平行である。
【０１３７】
≪吹き抜け４０を用いた建築物の採光例≫
図１６は、採光装置２００が設置された構成を示す構成図である。採光装置２００は、例えば、建築物４１０の屋上に設置されている。採光装置２００は、例えば、建築物４１０の吹き抜け４０を通して昼光を採光する。
【０１３８】
建築物４１０は、例えば、７階建てである。建築物４１０の１つの階の高さＨａは、例えば、３ｍである。建築物４１０の高さＨｂは、例えば、２２．５ｍである。
【０１３９】
吹き抜け４０の断面は、例えば、正方形の形状をしている。吹き抜け４０の断面は、ＸＹ平面に平行な断面である。吹き抜け４０の一辺の長さＷｃは、例えば、４ｍである。高さＨａ，Ｈｂと長さＷｃとから、取り込む昼光の発散角γ１は下式（２）で表される。なお、発散角γ１は半角である。
γ１＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗｃ／２）／（Ｈｂ−７×Ｈａ））・・・（２）
【０１４０】
式（２）より、建築物４１０の上層階から下層階までに光を導く場合には、採光装置２００から出射される光の発散角γ１は約５３度である。採光装置２００から出射される光の発散角は、全角で約１０６度である。
【０１４１】
また、採光装置２００の出射面に光を発散させる構造などを設けることによって、建築物４１０の上層階に光を到達させることは容易である。このため、光の発散角γ１を約５３度よりも狭くした場合でも、上層階から下層階まで昼光を到達させることができる。
【０１４２】
建築物４１０の各階に光を到達させるためには、建築物４１０の最上階から１階までに到達する光が存在することが好ましい。建築物４１０の１階の床面に到達する光は、下式（３）の発散角γ２で出射された光である。なお、発散角γ２は半角である。
γ２＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗｃ／２）／Ｈｂ）・・・（３）
【０１４３】
式（３）に建築物４１０の値を代入すると、発散角γ２は約５度となる。従って、建築物４１０の１階で採光する場合には、半角が５度以上の発散角γ２の光が存在することが好ましい。
【０１４４】
図１５に示す採光装置２００を図１６の建築物４１０に適用する。これによって、建築物４１０の内部に昼光を導光することが可能となる。また、採光装置２００は、例えば、太陽９の動きに追尾するための駆動部を必要としない。また、例えば、室内に昼光を導光するためには、吹き抜け４０に面した窓面に窓採光用のフィルムなどを貼ることができる。
【０１４５】
窓採光用のフィルムは、例えば、光偏向部品２である。各階の窓に設けられた光偏向部品２は、吹き抜け４０から各階に入射する光の入射角の違いを低減して、太陽光を屋内に導くことができる。これによって、昼光を屋内に導くことが可能となる。なお、採光量は、吹き抜け４０の一辺の長さＷｃに大きく依存する。
【０１４６】
変形例１では、採光装置２００を吹き抜け４０に設置する場合を示している。しかし、採光装置２００の設置は吹き抜け４０でなくともかまわない。近接する建築物の間に採光装置２００を取り付けて、建築物の間の暗部を軽減しても良い。
【０１４７】
≪採光装置２００の設置例≫
採光装置２００を建築物４１０に設置した場合の詳細を説明する。図１５は、採光装置２００の構成図である。ここで、採光装置２００を建築物４１０に設置する場合には、図１５に示す＋Ｙ軸方向は東である。−Ｙ軸方向は西である。＋Ｘ軸方向は南である。−Ｘ軸方向は北である。つまり、光学部品１ＮＳの曲率を有する方向は、南北方向（Ｘ軸方向）である。光学部品１ＥＷの曲率を有する方向は、東西方向（Ｙ軸方向）である。
【０１４８】
光学部品１ＮＳは、＋Ｚ軸方向から光を入射する。ここで、入射する光は、屋外の昼光である。光学部品１ＮＳは、−Ｚ軸方向に光を出射する。光学部品１ＮＳは、光学部品１ＥＷに向けて光を出射する。光学部品１ＮＳは、南北方向（Ｘ軸方向）に光を発散させる。
【０１４９】
光学部品１ＥＷは、＋Ｚ軸方向から光を入射する。ここで、入射する光は、光学部品１ＮＳが出射した光である。光学部品１ＥＷは、−Ｚ軸方向に光を出射する。光学部品１ＥＷは、例えば、吹き抜け４０に向けて光を出射する。光学部品１ＥＷは、東西方向（Ｙ軸方向）に光を発散させる。
【０１５０】
採光装置２００は、光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとの２枚の光学部品１を備えている。そして、採光装置２００は、南北方向と東西方向とに光を発散させる。採光装置２００によって発散された光は、−Ｚ軸方向に進行する光線を含んでいる。採光装置２００は、太陽９が移動した場合でも、−Ｚ軸方向に進行する光線を含む発散光を出射する。これによって、採光装置２００は、太陽を追尾することなく、屋上から昼光を採光して、建築物４１０の各階に導光することができる。図１６に示す建築物４１０に採光装置２００を設置した場合には、吹き抜け４０に面する各階に昼光を導光することが可能となる。
【０１５１】
平行光線（昼光）の入射角αに対する光強度の分布は、図１３に示した光強度の分布と同じである。図１５（Ａ）に示すように、ＹＺ平面上の入射角は入射角αＥＷである。図１５（Ｂ）に示すように、ＺＸ平面上の入射角は入射角αＮＳである。入射角αＥＷの正方向は、＋ＲＸ方向である。入射角αＮＳの正方向は、＋ＲＹ方向である。光学部品１ＮＳ，１ＥＷから出射される光は、例えば、−Ｚ軸方向に対して±４０度の角度で発散している。
【０１５２】
なお、北半球の日本では、太陽は北側に位置することはない。そのため、光軸Ｃに対して光学部品１ＮＳの−Ｘ軸側の部分を削除することができる。そして、光軸Ｃに対して光学部品１ＮＳの＋Ｘ軸側の部分を２つ並べて配置することができる。南半球では、光軸Ｃに対して光学部品１ＮＳの＋Ｘ軸側の部分を削除することができる。そして、光軸Ｃに対して光学部品１ＮＳの−Ｘ軸側の部分を２つ並べて配置することができる。
【０１５３】
≪採光装置２００のシミュレーション条件≫
図１７は採光装置２００のシミュレーションの条件を示す図である。図１７に示された光学部品１ＮＳ，１ＥＷの配置は、図１５（Ｂ）と同様である。
【０１５４】
光学部品１ＮＳ及び光学部品１ＥＷは、例えば、正方形の板形状をしている。光学部品１ＮＳ，１ＥＷは、ＸＹ平面に平行に配置されている。光学部品１ＮＳ，１ＥＷの一辺の長さＷｏは、例えば、１００ｍｍである。光学部品１ＮＳは光学部品１ＥＷの＋Ｚ軸方向に配置されている。光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとのＺ方向の間隔は１ｍｍである。光学部品１ＮＳの入射面から評価面Ｐまでの距離Ｄは２１ｍである。ここで、光学部品１ＮＳ，１ＥＷの入射面は平面部１ｅである。光学部品１ＮＳ，１ＥＷの材質はＰＭＭＡである。なお、光学部品１の材質はポリカーボネート（ＰＣ）でも構わない。その場合には、ポリカーボネートの屈折率はＰＭＭＡの屈折率と異なる。そのため、ポリカーボネートの場合のレンズ形状はＰＭＭＡの場合のレンズ形状と異なる。
【０１５５】
光学部品１ＮＳのシリンドリカルレンズは、Ｘ軸方向に曲率を有している。光学部品１ＥＷのシリンドリカルレンズは、Ｙ軸方向に曲率を有している。光学部品１ＮＳ，１ＥＷの焦点距離は、領域１ｃを除いて３５ｍｍである。光学部品１ＮＳ，１ＥＷの領域１ａ，１ｂ，１ｄは、偶数次非球面のプリズムを有するフレネルレンズである。光学部品１ＮＳ，１ＥＷは、入射角が−５５度から＋５５度までの光線を取り込むように設計されている。なお、領域１ａ，１ｂ，１ｄの形状に関して、曲率、コーニック定数および非球面係数の各々の絶対値は等しい。
【０１５６】
評価面Ｐは、例えば、正方形の形状をしている。評価面Ｐは、ＸＹ平面に平行に配置されている。評価面Ｐの一辺の長さＷｐは、例えば、３５．２４ｍである。評価面Ｐの大きさは、角度βが４０度となるように決定されている。角度βは、式（１）で表される。角度βの正方向は、＋ＲＹ方向である。
【０１５７】
光源Ｓは、平行光線を出射する。矩形形状の平行光線が光学部品１ＮＳに入射する。光源Ｓの大きさは、平行光線が光学部品１ＮＳに入射する際の入射角αに応じて変更される。
【０１５８】
入射角αは、ＺＸ平面上の角度である。＋Ｘ軸方向は南の方向である。入射角αの正方向は、＋ＲＹ方向である。入射角αは、＋Ｙ軸方向側から見て、＋Ｚ軸方向に対して反時計回りで正の値を取る。例えば、入射角αが０度の場合には、平行光線はＺ軸に平行である。そして、平行光線は＋Ｚ軸方向から光学部品１ＮＳに入射する。例えば、入射角αが９０度の場合には、平行光線はＸ軸に平行である。そして、平行光は＋Ｘ軸方向から光学部品１ＮＳに入射する。入射角αに対する光源Ｓの大きさは、座標は異なるが、図１２の説明と同様である。
【０１５９】
≪採光装置２００のシミュレーション結果≫
図１８は、図１７に示す構成のシミュレーション結果を示す図である。
【０１６０】
図１９は、図１７に示す構成において、光学部品１ＮＳと光学部品１ＥＷとのＺ軸方向の配置を逆にした場合のシミュレーション結果を示す図である。つまり、光学部品１ＥＷが光学部品１ＮＳの＋Ｚ軸側に配置されている。なお、図１７では、光学部品１ＮＳが光学部品１ＥＷの＋Ｚ軸側に配置されている。
【０１６１】
縦軸は、入射角αを変化させた場合の最大の光強度で正規化した相対光強度［ａ．ｕ．］である。横軸は、評価面ＰのＸ軸方向またはＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。なお、横軸は、評価面Ｐと光軸Ｃとの交点を中心としている。
【０１６２】
図１８（Ａ）では、横軸は、評価面ＰのＸ軸方向の位置［ｍｍ］である。また、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが３０度の場合を破線で示している。入射角αが５５度の場合を点線で示している。
【０１６３】
図１８（Ｂ）では、横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。また、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが３０度の場合を破線で示している。入射角αが５５度の場合を点線で示している。
【０１６４】
図１８（Ａ）に示すように、入射角αが３０度（破線）の場合には、＋Ｘ軸方向側の光強度が減少している。また、入射角αが５５度（点線）の場合には、−Ｘ軸方向側の光強度が減少している。入射角αの変化に関わらず、光強度の強い箇所は評価面Ｐの中心付近に位置する。
【０１６５】
図１８（Ｂ）に示すように、評価面ＰのＹ軸方向の位置においては、入射角αの変化に関わらず、出射光は均一に発散している。０度、３０度および５５度の各入射角αの傾向が同様であることが確認できる。
【０１６６】
図１９（Ａ）では、横軸は、評価面ＰのＸ軸方向の位置［ｍｍ］である。また、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが３０度の場合を破線で示している。入射角αが５５度の場合を点線で示している。
【０１６７】
図１９（Ｂ）では、横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。また、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが３０度の場合を破線で示している。入射角αが５５度の場合を点線で示している。
【０１６８】
図１９（Ａ）に示すように、入射角αが３０度（破線）の場合には、＋Ｘ軸方向側の光強度が減少している。また、入射角αが５５度（点線）の場合には、−Ｘ軸方向側の光強度が減少している。入射角αの変化に関わらず、光強度の強い箇所は評価面Ｐの中心付近に位置する。図１９（Ａ）は、図１８（Ａ）と同様の傾向を示している。
【０１６９】
図１９（Ｂ）に示すように、評価面ＰのＹ軸方向の位置においては、入射角αが５５度（点線）の場合には、Ｙ軸の中心から１．５５×１０４［ｍｍ］よりも外側の領域では光がほとんど到達していない。つまり、相対光強度は０．０１［ａ．ｕ．］以下である。そして、光がほとんど到達していない領域は、Ｙ軸方向の正側および負側で発生している。
【０１７０】
採光装置２００では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に光を発散させることが好ましい。図１９（Ｂ）では、Ｙ軸方向の発散幅が狭くなっている。図１９の構成は、光の発散の幅が狭い点で、図１８の構成より劣る。
【０１７１】
光学部品１ＥＷは、Ｘ軸方向にプリズムの溝が延在した形状である。このため、図１７に示すように、Ｘ軸方向に角度を有した平行光線Ｌが入射する場合には、平行光線Ｌの入射角αが０度の場合と比較して異なってくる。図１７では、平行光線ＬはＺＸ平面上で傾斜して光学部品１ＮＳに入射している。
【０１７２】
例えば、光学部品１に直線状の光を入射させる。直線状の光は、光学部品１の曲率を有する方向に平行である。例えば、図１７の光学部品１ＮＳでは、Ｘ軸方向に延びた直線状の光が光学部品１ＮＳに入射する。直線状の光が光学部品１に対して垂直に入射する場合には、光学部品１から出射される光は発散している。そして、光学部品１から出射される光の直線状の形状は維持される。つまり、評価面Ｐ上の光は直線状である。
【０１７３】
しかし、直線状の光が光学部品１の曲率を有する方向に直角な方向に傾斜して入射する場合には、光学部品１から出射される光は発散している。ここで、「直線状の光が傾斜して入射する」とは、光学部品１に対して垂直に入射する直線状の光が光学部品１の曲率を有する方向に平行な軸を中心に回転した状態で入射することである。上述の図１７の光学部品１ＮＳの例では、直線状の光はＲＸ方向に傾斜した状態で光学部品１ＮＳに入射する。そして、光学部品１から出射される光の直線状の形状は歪曲される。つまり、評価面Ｐ上の光は歪曲している。「歪曲」とは、ゆがみまがることである。
【０１７４】
また、光軸Ｃを中心とした凹面形状の周辺部分において、歪曲の度合いは大きい。つまり、光学部品１の周辺部分の光の出射角は、光軸Ｃ付近の出射角よりも大きい。図１７の光学部品１ＮＳの例では、光軸Ｃと交差してＸ軸に平行な直線状の光はＲＸ方向に傾斜した状態で光学部品１ＮＳに入射している。この場合には、ＸＹ平面（評価面Ｐ）上の光は、−Ｙ軸方向に凸形状でＹ軸に対称に曲がった形状をしている。
【０１７５】
光学部品１に入射する光は平行光であることが望ましい。また、上述のように、一日の内の１０時から１４時までの採光で採光装置を設計すると、東西方向の入射角の最大値は、冬至の１４時で約５４度となる。一方、一年を通しての南北方向の南中時の入射角は、夏至で約１０度となり、冬至で約６０度となる。南北方向の入射角の最大値は、冬至の１４時で約６５度となる。そのため、光学部品１から出射される光の歪曲の度合いは、東西方向よりも南北方向の方が大きくなる。
【０１７６】
例えば、光学部品１ＮＳに太陽光Ｌが入射した後に光学部品１ＥＷに入射する場合には、冬至の時期に、光学部品１ＮＳは６０度の入射角の光を入射する。そして、光学部品１ＮＳから出射される光は、光軸Ｃに平行な光線を含む発散光に変換される。そして、光学部品１ＥＷは光軸Ｃに平行な光線を含む発散光を入射する。そのため、入射角が６０度の光の影響を緩和することができる。そして、評価面Ｐ上において出射光が到達する領域が狭くなることは低減される。
【０１７７】
一方、光学部品１ＥＷに太陽光Ｌが入射した後に光学部品１ＮＳに入射する場合には、冬至の時期に、光学部品１ＥＷは６０度の入射角の光を入射する。そして、光学部品１ＥＷから出射される光は歪曲した光となる。つまり、光学部品１ＥＷから出射される光の平行性は低下する。そのため、入射角が６０度の光の影響を緩和することができない。そして、評価面Ｐ上において出射光が到達する領域は狭くなる。
【０１７８】
図１５では、光学部品１ＮＳは、光学部品１ＥＷの＋Ｚ軸側に配置されている。採光装置２００は、太陽光を＋Ｚ軸側から受ける。太陽光は、採光装置２００の＋Ｚ軸側から入射する。光学部品１ＮＳは、入射した光をＸ軸方向（南北方向）に発散する。光学部品１ＥＷは、入射した光をＹ軸方向（東西方向）に発散する。図１５に示す採光装置２００は、出射光が到達する領域が狭くなることを低減する。
＜変形例２＞
図２０は変形例２に係る採光装置３００の構成を示す構成図である。図２０（Ａ）は、採光装置３００を＋Ｚ軸方向側から見た構成図である。図２０（Ｂ）は、採光装置３００を−Ｙ軸方向側から見た構成図である。
【０１７９】
図２１は、採光装置３００の光学部品１０の光線追跡の結果の一例を示す図である。図２１は、光学部品１０の平面部１ｅ側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。境界部１０ｂｃ、領域１０ｃおよび領域１０ｄに関しては、部分詳細図を付している。
【０１８０】
図２２は、光学部品１０の光学面部１０ｆ側から平行光線（光線Ｌ）を入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。図２０、２１、２２において、平行光線（光線Ｌ）は、＋Ｘ軸方向側から光学部品１０に入射している。
【０１８１】
光学部品１０は、領域１０ｃをフレネル形状のシリンドリカル凸レンズで置き換えている点で光学部品１と相違する。その他の点に関しては、光学部品１の説明で光学部品１０の説明を代用する。
【０１８２】
＜フレネル形状の凸レンズの光学部品１１＞
まず、フレネル形状のシリンドリカル凸レンズが形成された光学部品１１について説明する。つまり、光学部品１１は、通常のフレネル形状のシリンドリカル凸レンズである。光学部品１１は、フレネル形状の凸レンズである。光学部品１１は、例えば、凸部のみで形成されている。
【０１８３】
図２３および図２４に光学部品１１の光線追跡の結果の一例を示す。図２３は、光学部品１１の平面部１１ｅの側から平行光Ｌを入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。図２４は、光学部品１１の光学面部１１ｆの側から平行光Ｌを入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。
【０１８４】
《平面部１１ｅおよび光学面部１１ｆ》
図２３に示す光学部品１１は、一方の面が平面（平面部１１ｅ）で他方の面（光学面部１１ｆ）にフレネル形状のシリンドリカル凸レンズが形成されている。光学部品１１は、一つの面が平面である。光学部品１１の一つの面は、平面形状を含んでいる。平面側の面を平面部１１ｅと呼ぶ。光学部品１１は、他の面がシリンドリカルレンズの形成された面である。シリンドリカルレンズの形成された側の面を光学面部１１ｆと呼ぶ。光学面部１１ｆは、平面部１１ｅと対向している。シリンドリカルレンズと対向する領域は平面形状をしている。
【０１８５】
光学面部１１ｆは、例えば、シリンドリカル凸レンズ面の形状を含んでいる。シリンドリカル凸レンズ面は、フレネル形状を含んでいる。光学面部１１ｆは、例えば、４つのシリンドリカル凸レンズ面の領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを含んでいる。各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのプリズムは、プリズム１１ａＰ，１１ｂＰ，１１ｃＰ，１１ｄＰである。
【０１８６】
《プリズム形状》
各プリズムのレンズ面に対応する面は、面１１ａＬ，１１ｂＬ，１１ｃＬ，１１ｄＬである。各プリズムの面１１ａＬ，１１ｂＬ，１１ｃＬ，１１ｄＬは、光軸Ｃ１１に対して傾斜している。各溝の傾斜した面１１ａＬ，１１ｂＬ，１１ｃＬ，１１ｄＬはレンズ面である。
【０１８７】
各プリズムの他の面は、面１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦである。各プリズムの他の面１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦは、説明を簡単にするために、平面部１１ｅに垂直な面としている。面１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦは、例えば、平面である。また、面１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦは、例えば、成型時の生産性を考慮して抜き勾配の範囲で傾斜してもよい。
【０１８８】
光学部品１１は凸レンズである。そのため、各プリズムの光軸Ｃ１１側の面は、面１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦである。各プリズムの周辺側の面は、面１１ａＬ，１１ｂＬ，１１ｃＬ，１１ｄＬである。
【０１８９】
光軸Ｃ１１から＋Ｙ軸方向に向けて、光学部品１１の領域は、領域１１ａ、領域１１ｂ、領域１１ｃそして領域１１ｄの順に配置されている。光学部品１１は、Ｙ軸方向において、光軸Ｃ１１に対して対称であるため、光軸Ｃ１１から−Ｙ軸方向の説明は省略する。
【０１９０】
《領域１１ａ》
領域１１ａは、シリンドリカル凸レンズの光軸Ｃ１１を含む領域である。領域１１ａは、シリンドリカル凸レンズの光軸Ｃ１１に接する領域である。
【０１９１】
図２３に示すように、領域１１ａでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌａは１回の屈折で出射される。領域１１ａでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌａは面１１ａＬで屈折して出射される。領域１１ａから出射される光は集光光である。領域１１ａから出射される光は集光点Ａ１１ａに集光する。集光点Ａ１１ａは、光軸Ｃ１１上に位置する。
【０１９２】
図２４に示すように、領域１１ａでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌａは１回の屈折で出射される。領域１１ａでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌａは面１１ａＬで屈折して出射される。領域１１ａから出射される光は集光光である。領域１１ａから出射される光は焦点Ｆ１１に集光する。
【０１９３】
《領域１１ｂ》
領域１１ｂは、領域１１ａよりも光軸Ｃ１１に対して周辺側に位置する領域である。
【０１９４】
図２３に示すように、領域１１ｂでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｂは１回の反射で−Ｙ軸方向に出射される。領域１１ｂでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｂは面１１ｂＬで反射されて面１１ｂＦから−Ｙ軸方向に出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。面１１ｂＦから出射された光線Ｌｂは、光軸Ｃ１１側のプリズムに入射する。そのため、採光装置１００では、利用されない光となる。
【０１９５】
図２４に示すように、領域１１ｂでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｂは１回の屈折で出射される。領域１１ｂでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｂは面１１ｂＬで屈折して出射される。領域１１ｂから出射される光は集光光である。領域１１ｂから出射される光は焦点Ｆ１１に集光する。
【０１９６】
《領域１１ｃ》
領域１１ｃは、領域１１ｂよりも光軸Ｃ１１に対して周辺側に位置する領域である。
【０１９７】
図２３に示すように、領域１１ｃでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｃは１回の反射をした後に１回の屈折で出射される。領域１１ｃでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｃは面１１ｃＬで反射をした後に面１１ｃＦで屈折して出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１１ｃから出射される光は発散された光である。発散された光を発散光と呼ぶ。領域１１ｃから出射される発散光は、光学部品１１の光軸Ｃ１１側に進行する。
【０１９８】
図２４に示すように、領域１１ｃでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｃは１回の屈折で出射される。領域１１ｃでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｃは面１１ｃＬで屈折して出射される。領域１１ｃから出射される光は集光光である。領域１１ｃから出射される光は焦点Ｆ１１に集光する。
【０１９９】
《領域１１ｄ》
領域１１ｄは、領域１１ｃよりも光軸Ｃ１１に対して周辺側に位置する領域である。
【０２００】
図２３に示すように、領域１１ｄでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｄは２回の反射をした後に１回の屈折で出射される。領域１１ｄでは、平面部１１ｅから入射した光線Ｌｄは面１１ｄＬで反射をして面１１ｄＦで反射をした後に面１１ｄＬで屈折して出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。領域１１ｄから出射される光は集光光である。領域１１ｄから出射される光は集光点Ａ１１ｄに集光する。集光点Ａ１１ｄは、光学部品１１の周辺側に位置する。集光点Ａ１１ｄは、領域１１ｄよりも周辺側に位置する。
【０２０１】
図２４に示すように、領域１１ｄでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｄは１回の屈折で出射される。領域１１ｄでは、光学面部１１ｆから入射した光線Ｌｄは面１１ｄＬで屈折して出射される。領域１１ｄから出射される光は集光光である。領域１１ｄから出射される光は焦点Ｆ１１に集光する。
【０２０２】
光学部品１１の凸レンズ面と光学部品１２の凹レンズ面との曲率半径、非球面係数およびコーニック定数の絶対値を等しくする。そして、光学部品１１，１２のプリズムの溝深さを一定とする場合には、光学部品１１の凸レンズ面の厚みを増す必要がある。特に、周辺部分のプリズムで光学部品１１の凸レンズ面の厚みを増す必要がある。周辺部分のプリズムは、例えば、領域１１ｃおよび領域１１ｄのプリズムである。領域１１ｃおよび領域１１ｄは、光学部品１１の周辺部分の領域である。
【０２０３】
しかし、光学部品１１，１２の厚みの差によって、光学部品１１の焦点距離と光学部品１２の焦点距離とは異なる。つまり、焦点距離が光学部品１１と光学部品１２とで異なる。そのため、領域１１ｃの焦点距離と領域１２ｃの焦点距離とは異なる。
【０２０４】
光学部品１０では、光学部品１２の領域１２ｃのプリズム形状を光学部品１１の領域１１ｃのプリズム形状に変更している。領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄのプリズム形状は、領域１２ａ，１２ｂ，１２ｄのプリズム形状と同じである。領域１０ｃのプリズム形状は、領域１１ｃのプリズム形状と同じである。そのため、光学部品１０では、領域１０ｃ以外の領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄの焦点距離と領域１０ｃの焦点距離とが異なる。
【０２０５】
焦点距離を合わせるために、プリズムの溝の深さを異ならせることも可能である。しかし、光学部品１０の製造上、領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄのプリズムの溝の深さと領域１０ｃのプリズムの溝の深さとを同一とすることが好ましい。光学部品１０から光軸Ｃに平行な光として出射される光線Ｌｃの光学部品１０への入射角は、光学部品１０の焦点距離によって異なる。しかし、領域１１ｃと領域１２ｃとの焦点距離の差による光線Ｌｃの入射角の差は、例えば、周辺部分の領域で約０．１度である。そのため、実際に使用する上では問題ない。
【０２０６】
ここで、入射角の差△αの０．１度は、光学部品のＹ方向の寸法Ｗｏを１００［ｍｍ］とし、焦点距離Ｆｄを３５［ｍｍ］とし、厚さＴの変化量△Ｔを０．１２［ｍｍ］として下記の式（４）を用いて計算した。
△α＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗｏ／２）／Ｆｄ）−ａｒｃｔａｎ（（Ｗｏ／２）／（Ｆｄ＋△Ｔ））・・・（４）
【０２０７】
＜光学部品１０の構成＞
≪領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄ≫
領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄは、光学部品１の領域１ａ，１ｂ，１ｄと同様である。つまり、領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄは、光学部品１２の領域１２ａ，１２ｂ，１２ｄと同様である。領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄの構成および領域１０ａ，１０ｂ，１０ｄでの光線Ｌａの振る舞いに関しては、光学部品１および光学部品１２の説明で代用する。
【０２０８】
≪領域１０ｃ≫
領域１０ｃを光学部品１１の領域１１ｃと置き換えることができる。図２１に示す領域１０ｃは、光学部品１１の光軸Ｃ１１に対して同じ側の領域１１ｃと置き換えられている。そのため、領域１０ｃのプリズムの外周側の面は、面１０ｃＬである。面１０ｃＬはレンズ面である。
【０２０９】
図１で説明したように、例えば、凹形状のレンズ８１の領域８１ｄｐは、凸形状のレンズ８２の領域８２ｄｍと置き換えられる。また、凹形状のレンズ８１の領域８１ｄｍは、凸形状のレンズ８２の領域８２ｄｐと置き換えられる。つまり、＋Ｙ軸側の領域１０ｃは、−Ｙ軸側の領域１１ｃと置き換えられる。また、−Ｙ軸側の領域１０ｃは、＋Ｙ軸側の領域１１ｃと置き換えられる。
【０２１０】
変形例２では、光学部品１０が光軸Ｃ１０を中心として対称の形状をしている。そのため、＋Ｙ軸側の領域１０ｃを＋Ｙ軸側の領域１１ｃと置き換えている。また、−Ｙ軸側の領域１０ｃを−Ｙ軸側の領域１１ｃと置き換えている。
【０２１１】
しかし、領域１０ｃは、光学部品１１の光軸Ｃ１１に対して反対側の領域１１ｃと置き換えられる。つまり、領域１０ｃが＋Ｙ軸側の領域の場合には、対応する領域１１ｃは−Ｙ軸側の領域である。また、領域１０ｃが−Ｙ軸側の領域の場合には、対応する領域１１ｃは＋Ｙ軸側の領域である。面１０ｃＬは、面１１ｃＬに対応する。面１０ｃＦは、面１１ｃＦに対応する。光軸Ｃは、光軸Ｃ１１に対応する。領域１０ｃの構成および領域１０ｃでの光線Ｌｃの振る舞いに関しては、光学部品１１の説明で代用する。
【０２１２】
なお、「＋Ｙ軸側」および「−Ｙ軸側」の説明では、光軸Ｃ１０，Ｃ１１がＸ軸上に位置しているとして説明している。
【０２１３】
≪光偏向部品２≫
採光装置３００の光偏向部品２は、採光装置１００の光偏向部品２と同様である。採光装置３００の光偏向部品２の説明は、採光装置１００の光偏向部品２の説明で代用する。
【０２１４】
＜光学部品１０のシミュレーション結果＞
図２５は、光学部品１０のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は、入射角αを変化させた場合の最大の光強度で正規化した相対光強度［ａ．ｕ．］である。横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。なお、横軸は、評価面Ｐと光軸Ｃの交点を中心としている。また、光学部品１０の作用を説明するためのシミュレーションを行う条件を示す図は、図１２で代用する。
【０２１５】
図２５（Ａ）では、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが１５度の場合を破線で示している。入射角αが３０度の場合を点線で示している。
【０２１６】
図２５（Ｂ）では、入射角αが４５度の場合を実線で示している。入射角αが５５度の場合を破線で示している。
【０２１７】
図２５（Ａ）に示すように、入射角αが３０度（点線）の場合には、＋Ｙ軸方向側の光強度が減少している。また、図２５（Ｂ）に示すように、入射角αが５５度（破線）の場合には、−Ｙ軸方向側の光強度が減少している。入射角αの変化に関わらず、光強度の強い箇所は評価面Ｐの中心付近に位置する。
【０２１８】
光の発散によってグレアは軽減している。そして、光学部品１０によって、入射角αの依存性を低減した光強度分布が得られる。なお、入射角αが５５度（図２５（Ｂ）の破線）の場合には、局所的に光強度の強い箇所（領域Ｐａ，Ｐｂ）が発生する。この光強度の強い箇所の発生要因は、光学部品１０の領域１０ｂと領域１０ｃとの境界部１０ｂｃを通過する光線と、領域１０ｃと領域１０ｄとの境界部１０ｃｄを通過する光線とである。
【０２１９】
入射角αが０度、１５度および３０度の場合には、図２５に示す光学部品１０の結果は、光学部品１および光学部品１２の結果と比較してほぼ同等である。また、入射角αが４５度と５５度との場合には、光学部品１２の結果は、光学部品１０の結果と比較して、光強度分布の曲線が滑らかである。しかし、光学部品１０は、光学部品１および光学部品１２と同等の発散の効果を得ている。
【０２２０】
＜変形例３＞
図２５に示すように、入射角αが５５度（図２５（Ｂ）の破線）の平行光線が入射した場合には、光学部品１０では、局所的に光強度の強い箇所が発生している。そこで、光学部品１０の領域１０ｂと領域１０ｃとの境界部１０ｂｃを工夫した形状とする。また、領域１０ｃと領域１０ｄとの境界部１０ｃｄを工夫した形状とする。これらによって、局所的に光強度の強い箇所の発生を抑制することが可能である。
【０２２１】
図２６は、変形例３に係る光学部品１３の構成を示す構成図である。図２６は、光学部品１３の平面部１３ｅ側から平行光Ｌを入射した場合の光線の振る舞いを示す図である。光線Ｌｂｃは、光学部品１３の領域１３ｂと領域１３ｃとの境界部１３ｂｃに入射する光線である。光線Ｌｂｃは、図２６中では点線で示されている。光線Ｌｃｄは、光学部品１３の領域１３ｃと領域１３ｄとの境界部１３ｃｄに入射する光線である。光線Ｌｃｄは、図２６中では二点鎖線で示されている。光線Ｌｂｃ，Ｌｃｄは、光軸Ｃ１３に平行である。
【０２２２】
領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、光学部品１０の領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと同じ形状をしている。領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを透過する光は、光学部品１０と同様の振る舞いを示す。そのため、その説明を省略する。
【０２２３】
≪境界部１３ｂｃ≫
光学部品１０の領域１０ｂと領域１０ｃとの境界部１０ｂｃでは、頂点は１つである。図２１の部分詳細図（境界部１０ｂｃ）に示すように、境界部１０ｂｃでは、面１０ｂＬおよび面１０ｃＬで形成されるプリズムは１つの頂点Ｖ１０ｂｃを備える。つまり、境界部１０ｂｃは、１つの頂点Ｖ１０ｂｃを備える。
【０２２４】
一方、光学部品１３の領域１３ｂと領域１３ｃとの境界部１３ｂｃでは、頂点は２つである。図２６の部分詳細図（境界部１３ｂｃ）に示すように、境界部１３ｂｃでは、面１３ｂＬおよび面１３ｂＦで形成されるプリズムは頂点Ｖ１３ｂｃ１を有する。また、境界部１３ｂｃでは、面１３ｃＬおよび面１３ｃＦで形成されるプリズムは頂点Ｖ１３ｂｃ２を有する。つまり、境界部１３ｂｃは、２つの頂点Ｖ１３ｂｃ１，Ｖ１３ｂｃ２を備える。
【０２２５】
また、境界部１３ｂｃでのプリズムの高さは、領域１３ｂ，１３ｃのプリズムの高さよりも低い。つまり、Ｘ軸方向において、境界部１３ｂｃでのプリズムの頂点Ｖ１３ｂｃ１，Ｖ１３ｂｃ２は、領域１３ｂ，１３ｃのプリズムの頂点Ｖ１３ｂ，Ｖ１３ｃよりも＋Ｘ軸側に位置している。
【０２２６】
これは、境界部１３ｂｃでの面１３ｂＬの傾きと面１３ｃＬの傾きとを領域１３ｂ，１３ｃと同様に維持するためである。境界部１３ｂｃでの面１３ｂＬの傾きは、例えば、領域１３ｂでの面１３ｂＬの傾きと等しい。また、境界部１３ｂｃでの面１３ｃＬの傾きは、例えば、領域１３ｃでの面１３ｃＬの傾きと等しい。
【０２２７】
光学部品１３の境界部１３ｂｃでは、面１３ｂＬで反射された光線Ｌｂｃは、面１３ｂＦで屈折されて、光学部品１３から出射されている。同様に、面１３ｃＬで反射された光線Ｌｂｃは、面１３ｃＦで屈折されて、光学部品１３から出射されている。そして、光学部品１３の境界部１３ｂｃから出射された光は、利用されている。
【０２２８】
一方、光学部品１０の境界部１０ｂｃでは、入射した光線Ｌｂｃが不要光となっている。つまり、光学部品１０の境界部１０ｂｃでは、利用される光量が減少している。
【０２２９】
図２７（Ａ）は、図２１に示す境界部１０ｂｃを採用した場合に、図２５（Ｂ）に示す局所的な光強度の強い領域Ｐａから逆光線追跡を行った図である。図２７（Ｂ）は、図２６に示す境界部１３ｂｃを採用した場合に、光線追跡を行った図である。
【０２３０】
図２７（Ａ）において、局所的な光強度の強い領域Ｐａに関して、光線の到達位置から光源の方向に逆光線追跡を行うことによって、原因を確認した。ここで、光線の到達位置は領域Ｐａである。その結果、図２７（Ａ）に示すように、領域Ｐａに到達する光線は、光学部品１０の境界部１０ｂｃのプリズムで屈折されて出射されている。領域Ｐａに到達する光線は、面１０ｂＬで屈折されて出射されている。つまり、領域Ｐａの発生は、境界部１０ｂｃのプリズムが原因である。
【０２３１】
一方、図２７（Ｂ）では、境界部１３ｂｃを透過する光は、面１３ｂＬと面１３ｃＦとに分かれて屈折される。そして、各々の面１３ｂＬ，１３ｃＦで屈折された光は、異なる方向に進行する。つまり、境界部１３ｂｃに入射した光は発散される。そのため、領域Ｐａでの局所的な光強度は低下する。
【０２３２】
≪境界部１ｃｄ≫
光学部品１３の領域１３ｃと領域１３ｄとの境界部１３ｃｄは底部Ｂ１３ｃｄを備える。底部Ｂ１３ｃｄは、例えば、平面である。底部Ｂ１３ｃｄは、例えば、平面形状をしている。底部Ｂ１３ｃｄは、例えば、平面部１３ｅに対して平行である。
【０２３３】
図２８（Ａ）は、境界部１０ｃｄを採用した場合に、局所的な光強度の強い領域Ｐｂから逆光線追跡を行った図である。境界部１０ｃｄは、領域１０ｃと領域１０ｄとの境界の部分である。境界部１０ｃｄでは、底部Ｂ１０ｃｄは面１０ｃＬと面１０ｄＬとの溝の底側の端部が接続された形状をしている。図２８（Ｂ）は、境界部１３ｃｄを採用した場合に、光線追跡を行った図である。
【０２３４】
図２５において、局所的な光強度の強い領域Ｐｂに関して、光線の到達位置から光源の方向に逆光線追跡を行うことによって、原因を確認した。ここで、光線の到達位置は領域Ｐｂである。その結果、図２８（Ａ）に示すように、領域Ｐｂに到達する光線は光学部品１０の境界部１０ｃｄのプリズムで屈折されて出射されている。領域Ｐｂに到達する光線は、面１０ｄＬで屈折されて出射されている。つまり、領域Ｐｂの発生は、境界部１０ｃｄのプリズムが原因である。
【０２３５】
一方、図２８（Ｂ）では、境界部１３ｃｄを透過する光は、面１３ｄＬと境界部１３ｃｄの底部Ｂ１３ｃｄの面とに分かれて屈折される。そして、各々の面１３ｄＬおよび底部Ｂ１３ｃｄの面で屈折された光は、異なる方向に進行する。つまり、境界部１３ｃｄに入射した光は発散される。そのため、領域Ｐｂでの局所的な光強度は低下する。
【０２３６】
Ｘ軸方向において、底部Ｂ１３ｃｄの面は、領域１３ｃの溝の底の部分（底部Ｂ１３ｃ）および領域１３ｄの溝の底の部分（底部Ｂ１３ｄ）よりも−Ｘ軸側に配置されている。つまり、底部Ｂ１３ｃｄの面は、底部Ｂ１３ｃおよび底部Ｂ１３ｄよりも−Ｘ軸側に配置されている。−Ｘ軸側は、光学部品１３の光が出射される側である。また、境界部１３ｃｄの底部Ｂ１３ｃｄは、ＸＹ面上で凹面形状でもよい。
【０２３７】
＜光学部品１３のシミュレーション結果＞
図２９は、光学部品１３のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は、入射角αを変化させた場合の最大の光強度で正規化した相対光強度［ａ．ｕ．］である。横軸は、評価面ＰのＹ軸方向の位置［ｍｍ］である。なお、横軸は、評価面Ｐと光軸Ｃ１３の交点を中心としている。また、光学部品１３の作用を説明するためのシミュレーションを行う条件を示す図は、図１２で代用する。
【０２３８】
図２９（Ａ）では、入射角αが０度の場合を実線で示している。入射角αが１５度の場合を破線で示している。入射角αが３０度の場合を点線で示している。
【０２３９】
図２９（Ｂ）では、入射角αが４５度の場合を実線で示している。入射角αが５５度の場合を破線で示している。
【０２４０】
入射角αが４５度と５５度との場合では、光学部品１３の結果は、光学部品１０の結果と比較して、局所的に光強度が強い箇所が軽減して、比較的滑らかな曲線となっている。これによって、光学部品１３は、一部の領域において集光する光の発生を軽減することができる。そして、光学部品１３は、入射する光を滑らかに発散させて、グレアを軽減することができる。
【０２４１】
上述の実施の形態では、光学部品を成型の際の抜き勾配を０度として説明した。しかし、抜き勾配を考慮しても同様の効果が得られる。その際には、凹レンズ部と凸レンズ部の境界部のプリズムの形状を工夫することによって、局所的に光強度の高い領域の発生を抑制することが好ましい。
【０２４２】
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
【０２４３】
また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【符号の説明】
【０２４４】
１００，２００，３００  採光装置、  １，１ｎｓ，１ｅｗ，１０，１１，１２，１３  光学部品、  １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  領域、  １ｂｃ，１０ｂｃ，１０ｃｄ，  境界部、  １ｅ，１０ｅ，１１ｅ，１２ｅ，１３ｅ  平面部、  １ｆ，１０ｆ，１１ｆ，１２ｆ，１３ｆ  光学面部、  １ｂｃ，１ｃｄ，１３ｂｃ，１３ｃｄ  境界部、  １ｂＬ，１ｃＬ，１ｄＬ，１ｂＦ，１ｃＦ，１ｄＦ，１０ｂＬ，１０ｃＬ，１０ｄＬ，１０ｂＦ，１０ｃＦ，１０ｄＦ，１１ａＬ，１１ｂＬ，１１ｃＬ，１１ｄＬ，１１ａＦ，１１ｂＦ，１１ｃＦ，１１ｄＦ，１２ａＬ，１２ｂＬ，１２ｃＬ，１２ｄＬ，１２ａＦ，１２ｂＦ，１２ｃＦ，１２ｄＦ，１３ｂＬ，１３ｃＬ，１３ｂＦ，１３ｃＦ  面、  １ｂＰ，１ｃＰ，１ｄＰ，１０ｂＰ，１０ｃＰ，１０ｄＰ，１２ａＰ，１２ｂＰ，１２ｃＰ，１２ｄＰ  プリズム、  ２  光偏向部品（光偏向部）、  ４００，４１０  建築物、  ４０  吹き抜け、  ８１，８２  レンズ、  ８１ａ１，８１ｂ１，８１ｃ１，８１ｄ１，８１ａ２，８１ｂ２，８１ｃ２，８１ｄ２，８２ａ１，８２ｂ１，８２ｃ１，８２ｄ１，８２ａ２，８２ｂ２，８２ｃ２，８２ｄ２  領域、  ９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ  太陽、  Ａ１１ａ，Ａ１１ｄ，Ａ１２ｃ，Ａ１２ｄ  集光点、  Ｂ１３ｃｄ，Ｂ１０ｃｄ  底部、  Ｃ，Ｃ１１，Ｃ１２  光軸、  Ｄ  距離、  Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３  角度、  Ｆ８１，Ｆ８２，Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１ｃ  焦点、  Ｆｄ  焦点距離、  Ｈａ，Ｈｂ  高さ、  Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ  光線、  Ｐ  評価面、  Ｒ  領域、  Ｓ  光源、  Ｔ  厚さ、  Ｖ１０ｂｃ  頂点、  Ｗｏ，Ｗｐ，Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｃ  長さ、  α  入射角、  β  角度、  γ１，γ２  発散角、  δ  出射角、  θ  高度、  φ  方位。
【図１】
2020115855.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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