本发明公开了一种单平面与自由曲面或锯齿光栅的自然光匀化照明装置和方法，可用作照明窗帘、室内百叶窗以及窗户玻璃等。包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，第二个表面为自由曲面阵列或锯齿表面阵列；单平面用于收集室外自然光，并经两面间同等材质的中间介质传导至自由曲面阵列或锯齿表面阵列；自由曲面阵列或锯齿表面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间。本发明可高效收集入射进窗户的自然光，将光线均匀发散至室内各个方向，匀化室内照明，并且有效保护室内隐私，轻薄易量产，环保无污染。