[发明专利]漫射光的光栅

说明书

本发明涉及包含能使来自室外的光以所需方向朝室内(通常天花板)变向的元件(éléments)的建筑物用玻璃板的领域。当要偏转的光是可见太阳光时，这种类型的玻璃板常被列为“自然采光的(daylighting)”。 

由于在室内更有效利用外部光线以致可减少人工照明的事实，这种类型的玻璃板通常被认为有助于节能。 

US 5,009,484教导了包含由凸起的平行列构成的衍射光栅的玻璃板。该文献指出，该光栅通常造成引起表现为色彩分离的光衍射。这种效果不是特别希望的。为限制这种现象的程度，同一文献建议(参见其附图3)垂直并置三个连续的光栅(对于三种基本颜色的每种)，以使这三种颜色的出射光束在天花板上混合以重新形成无色照明区域。这三个连续光栅具有以单调方式和依精确次序进行改变的不同周期性。该文献还指出，这三个连续光栅可换成单光栅，其周期性从该单光栅的一端到另一端以单调方式变化。该专利所教导的解决方案在一定程度上有效，但不阻止所有虹彩色形成。此外，在该文献中，漫射构件是倾斜的，任选地可变的，并具有可变深度，这使得在大面积上的低成本工业制造非常困难。 

本发明涉及限制光的各种颜色的表观分离并产生具有与入射光基本相同颜色(没有偏转光的显著表观虹彩色)的照明(通常在天花板上)的表面光栅。因此，如果入射光对肉眼而言基本无色，则出射光也如此。合意的是，偏转光依据该光栅的单一级(通常地，光栅的1级)也是无色的，因为否则这会产生各种分离的照明区域(如果光线被投射到天花板上，则在天花板上产生这些区域)，其中一些区域不在合理位置，这可能是不美观的。 

根据本发明，在透明基底的表面上并沿着在平行于所述表面的方向上，通过被折光指数R2的线型基本区域(domains élémentaires linéaire)隔开的折光指数R1的线型基本构件(motifs élémentaires linéaires)形成包含至少两种折光指数R1和R2交替的光栅，所述构件(motifs)和区域(domains)在几何上彼此互补。这些构件和区域由于彼此鳞状排列(imbriquent)而在几何平面上互补。因此，仅限定折光指数为R1的构件 的几何形状就足够了，因为折光指数为R2的区域填充位于这些构件之间的所有空间。元件的几何由它们的重心、由它们在与基底平行的平面中的宽度L、由相邻构件之间的一个重心与另一重心的距离d和由它们的深度p进行限定。 

本发明的基底甚至可以是透明的，这意味着那么可以清晰地透过它观看，而物体看起来没有变形(diffus)或模糊，并且无论观测者的视角如何都如此。如果构件的宽度沿整个光栅保持基本恒定，则直视透明度更好。本发明的成列光栅因此仅对变向光(lumière redirgée)具有漫射效应。包含光栅的透明基底使一部分入射光转向到所需方向(光栅的1级(ordre1))，例如朝天花板。同时，它能使其余入射光在不偏转的情况下透过(光栅的0级(ordre 0))。本发明的透明基底包含漫射变向光以使该光不表现出明显的表观虹彩色的光栅。在1级中的透射(变向光)不随着单一方向发生，而是在宽的角度范围内发生。相反，如果元件的宽度L基本恒定，则未变向地透射的光没有漫射。因此，0级中的透射在与入射光线相同的方向上发生。本发明的基底因此对观测者而言是直视透明和非漫射的。 

一部分光线被变向(即偏转)，无论其入射角如何。该光栅漫射偏转的光线。如果该光线的入射角被定义为是基底的垂线与光方向之间的角度(对应于图2中所示的角度θ)，则变向光是总透射光(透过该基底)的10至50％，特别是对入射角大于30°的光而言。因此，本发明更可用于在位于在一年间的至少部分时间内阳光可与地平线形成大于30°的入射角的地球纬度的房屋中装配玻璃板(垂直安置)。 

根据本发明，相邻构件的重心之间的距离d从光栅一边到另一边以非单调方式变化。术语“非单调”意味着，从光栅一边到另一边时，该距离不是仅仅提高或降低。相反地，从光栅一边到另一边时，这种距离d较大值与较小值交替。