JP2015072335A - 集光装置の生産方法、集光装置、および光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光装置の特定の領域に正確に接合部を設ける。
【解決手段】第１入射面から入射した光を集光した後に偏向させて第１出射面から出射させる第１プリズム部材と、第２入射面から入射した光を第１反射面と第２反射面により順次反射させて第２出射面から出射させる第２プリズム部材とを接続する集光装置の生産方法であって、第１プリズム部材と第２プリズム部材を、第１プリズム部材の複数の第１出射面と、複数の第１出射面の各々に対応する第２プリズム部材の複数の第２入射面とが所定の位置関係となるように位置決めする位置決め工程と、第１プリズム部材の複数の第１出射面と第２プリズム部材の複数の第２入射面とを接続する接続工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、集光装置の生産方法と、その生産方法で生産される集光装置と、その集光装置を備える光発電装置に関する。

表面から入射した光を裏面から出射する第１プリズム部材と、その第１プリズム部材の裏面に対向して設けられた第２プリズム部材とを備える集光装置が知られている（特許文献１）。

特許文献１には、図２に示されるように、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１との間に接合部３１９を配置した集光装置が開示されている。接合部３１９は、第１プリズム部材３１０の屈折率および第２プリズム部材３２０の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する接合剤で形成される。このような屈折率を有する接合部３１９を配置することにより、第１プリズム部材３１０から出射するときの反射と、第２プリズム部材に入射するときの反射が抑えられ、その結果、集光装置の集光効率を高められる。なお、特許文献１に記載の集光装置では、接合剤としてバルサムや紫外線硬化樹脂を例示している。

国際公開第２０１３／０５８３８１号

特許文献１に開示されている集光装置のように、特定の領域に正確に接合部を設けることは困難である場合がある。たとえば、集光装置が小型である場合は困難である。

本発明の一態様による集光装置の生産方法は、第１入射面から入射した光を集光した後に偏向させて第１出射面から出射させる第１プリズム部材と、第２入射面から入射した光を第１反射面と第２反射面により順次反射させて第２出射面から出射させる第２プリズム部材とを接続する集光装置の生産方法であって、第１プリズム部材は、第１入射面に入射した光を集光するための複数の集光構造を有し、第１入射面の対向面に複数の集光構造に対応して突出し集光構造により集光された光を偏向して出射させる複数の偏向構造とを有し、第２プリズム部材は、第１プリズム部材の複数の第１出射面にそれぞれ対応する第２入射面を複数有し、第１プリズム部材と第２プリズム部材を、第１プリズム部材の複数の第１出射面と、複数の第１出射面の各々に対応する第２プリズム部材の複数の第２入射面とが所定の位置関係となるように位置決めする位置決め工程と、第１プリズム部材の複数の第１出射面と第２プリズム部材の複数の第２入射面とを接続する接続工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、集光装置の特定の領域に正確に接合部を設けることができる。

本発明に係る生産方法により生産される集光装置の概略構成図である。 接合部周辺の拡大図である。 集光装置の光路図である。 本発明の第４の実施の形態に係る生産方法の流れを示すフローチャートである。 第１プリズム部材と第２プリズム部材の位置合わせ方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る生産方法の説明に用いる図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生産方法の説明に用いる図である。 本発明の第３の実施の形態に係る生産方法の説明に用いる図である。 本発明の第３の実施の形態に係る生産方法の説明に用いる図である。 本発明の第４の実施の形態に係る生産方法の説明に用いる図である。 集光装置の平面図の一例である。 本発明に係る生産方法により生産される集光装置を備える光発電装置の概略構成図である。

（集光装置）
図１は、本発明に係る生産方法により生産される集光装置の一構成例を示す概略断面図である。集光装置１は、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを備える。第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０は、同一の屈折率ｎ１を有する材料で形成されている。屈折率ｎ１は、たとえば１．５である。第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０は、たとえば紙面垂直方向に延在する。

第１プリズム部材３１０は、光を入射させる表面に集光構造３１１を複数個有し、裏面に入射光を斜めに偏向させて出射させる偏向構造３１５を複数個有する。各々の集光構造３１１と各々の偏向構造３１５は対応している。第２プリズム部材３２０は、第１プリズム部材３１０から出射した光が入射する入射面３２１と、入射面３２１から入射した光を反射する反射構造３２２と、第２プリズム部材３２０内で繰り返し反射して導かれた光が出射する出射面３２５とを有する。

第１プリズム部材３１０の偏向構造３１５の各々は、複数の接合部３１９を介して第２プリズム部材３２０の入射面３２１に接続している。接合部３１９は、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０の屈折率ｎ１と略同一の屈折率ｎ２を有する。

図２は、接合部３１９の周辺の拡大図である。図３は、集光装置１に平行光を入射した場合の光路図である。図２では、図示を簡略化するため、第１プリズム部材３１０の複数の集光構造３１１および複数の偏向構造３１５は２組だけ図示されている。

集光構造３１１は、たとえば紙面垂直方向に一様な形状を有するシリンドリカルレンズにより構成される。複数の偏向構造３１５は、図２に示されるようにそれぞれ第１面３１６と、第２面３１７と、第１面３１６と第２面３１７とを繋ぐ第３面３１８とを有する。集光構造３１１に入射した光は、偏向構造３１５の第１面３１６に集光されて全反射する。偏向構造３１５の第１面３１６で全反射した光は、第２面３１７を透過して、接合部３１９に入射する。

第２プリズム部材３２０の入射面３２１は、導光面３２１１と反射面３２１２と連絡面３２１３とから構成される。接合部３１９に入射した光は、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１を透過して、反射構造３２２で全反射し、反射面３２１２に向かって進む。反射面３２１２と第１プリズム部材３１０のとの間には空気層が設けられており、反射面３２１２に導かれた光は全反射する。光は、反射構造３２２での全反射と反射面３２１２での全反射を繰り返して、最終的に出射面３２５に導かれる。

集光装置１によれば、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０と屈折率が略同一の接合部３１９を設けることにより、第２面３１７と導光面３２１１との間で界面における反射を抑制し、太陽光等の光エネルギーを高い効率で集光することができる。出射面３２５に光電変換素子や光熱変換素子を設けると、光エネルギーを効率よく電気エネルギーや熱エネルギーに変換することができる。

接合部３１９が第３面３１８と反射面３２１２との間に広がってしまうと、反射面３２１２における光の全反射が阻害される。しかし、接合部３１９を第２面３１７と導光面３２１１との間の小さい空間にのみ設けることは難しい。本発明に係る集光装置の生産方法では、以降で説明する方法により、接合部３１９を形成して、第２面３１７と導光面３２１１との間の小さい空間にのみ形成する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態による集光装置の生産方法について説明する。
第１の実施の形態では、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを光硬化性樹脂を用いて接着する。すなわち、光硬化性樹脂を用いて接合部３１９を形成する。光硬化性樹脂は、たとえば紫外線硬化性樹脂であって、所定のモノマーまたはオリゴマーと所定波長の光を吸収して活性化する光重合開始剤とを含む。

第１の実施の形態では、図４に示すような工程で集光装置１を生産する。
ステップＳ１０では、位置合わせ工程が行われる。
位置合わせ工程では、複数の第２面３１７の各々が、それらに対応する複数の導光面３２１１の各々に対して所定の間隔を保った状態で位置合わせされて固定される。

ステップＳ２０では、樹脂注入工程が行われる。
樹脂注入工程では、位置合わせ工程により第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との間に設けられた間隙（後述）に光硬化性樹脂を注入する。

ステップＳ３０では、硬化工程が行われる。
硬化工程では、光重合開始剤を活性化させる所定波長の光を第１プリズム部材３１０の集光構造３１１に入射させて、樹脂注入工程で注入された光硬化性樹脂を光硬化させる。

（位置合わせ工程）
図５は、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを位置合わせした状態を示す図である。図５に示した状態では、所定の治具４００に出射面３２５が当接するように第２プリズム部材３２０が配置されている。また、治具４００に第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０を固定することで、複数の第２面３１７の各々が、それらに対応する複数の導光面３２１１の各々に対して所定の間隔を保った状態となるようにする。即ち、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の間には所定の間隔の間隙が設けられる。

図６は、複数の第２面３１７の各々と複数の導光面３２１１の各々との間の間隙を拡大した概略図である。間隙は、位置合わせ工程に続く樹脂注入工程において毛細管現象により光硬化性樹脂が間隙に吸引される程度の厚さを有する。なお、第３面３１８と反射面３２１２との間に光硬化性樹脂が漏れることは好ましくない。そのため、第３面３１８と反射面３２１２との間の空気層の厚さは、第２面３１７と導光面３２１１との間の間隙の厚さよりも厚く、間隙に注入された光硬化性樹脂が空気層に毛細管現象により吸引されない程度である。

（樹脂注入工程）
樹脂注入工程では、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との間の間隙に図５の紙面垂直方向からシリンジ等を用いて光硬化性樹脂を注入する。注入する光硬化性樹脂は、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０の屈折率ｎ１とほぼ同一の屈折率となるように予め調整されている。また、光硬化性樹脂は、毛細管現象により間隙の端から端まで吸入されるように、表面張力および濡れ性が設定されている。

（硬化工程）
硬化工程では、光重合開始剤を活性化させる所定波長の光を第１プリズム部材３１０の集光構造３１１に入射する。たとえば、紫外光を第１プリズム部材３１０の集光構造３１１に入射する。集光構造３１１に平行光を入射した場合、光は、図３に示されているように、偏向構造３１５の第１面３１６に集光されて全反射される。全反射された所定波長の光は、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との間の間隙に導かれる。光重合開始剤はこの光エネルギーにより活性化され、光硬化性樹脂を硬化させる。このようにして、第１プリズム部材３１０の複数の溝部３１９０に注入された光硬化性樹脂が硬化される。この方法によれば、第１プリズム部材３１０の集光構造３１１および偏向構造３１５を用いて光硬化性樹脂を硬化させるため、光硬化性樹脂まで光を導くための光学系を新たに必要としない。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
第１の実施の形態による集光装置の生産方法では、位置合わせ工程において、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１との間に所定間隔の間隙が設けられるように固定し、この間隙に毛細管現象を利用して光硬化性樹脂を注入し、第１プリズム部材３１０の入射面から光を照射して光硬化性樹脂を硬化させる。位置合わせ工程において毛細管現象を利用して必要な部分にのみ光硬化性樹脂を注入できるような間隙を設けることにより、硬化後に間隙内に正確に接合部３１９を設けることができる。また、この方法によれば、光硬化性樹脂に光を導くための特別な光学系を必要としない。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態による集光装置の生産方法について説明する。
第２の実施の形態では、図７に示すように、第１プリズム部材３１０の複数の第２面３１７の各々に樹脂を導入するための溝部３１９０を設け、位置合わせ工程においてその溝部３１９０の縁部４０１および４０２を導光面３２１１に当接させる点が第１の実施の形態と異なる。導光面３２１１に縁部４０１を当接させることで、樹脂が毛細管現象により吸引されない程度の厚さの空気層を第３面３１８と反射面３２１２との間に設けることができない場合であっても、樹脂注入工程で注入される光硬化性樹脂が溝部３１９０から空気層に漏れることがない。

溝部３１９０は、偏向構造３１５の第２面３１７において、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１と対向する部分に設けられ、紙面に直角方向に一様に延在する。

第２の実施の形態による集光装置の生産方法では、第１プリズム部材３１０の第２面３１７に溝部３１９０を設け、その縁部４０１および４０２を第２プリズム部材３２０の導光面３２１１に接触させる。溝部３１９０の縁部４０１および４０２が光面３２１１に当接していることにより、樹脂注入工程において注入する光硬化性樹脂が漏れることを抑制することができ、特に、第１プリズム部材３１０の第３面３１８と第２プリズム部材３２０の反射面３２１２との間の空気層に硬化性樹脂が漏れることを抑制できる。

第１の実施形態および第２の実施形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１） 樹脂注入工程で第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との間の間隙ないしは溝部３１９０に注入する物質は、紫外線硬化性樹脂に限定しない。たとえば、紫外線以外の波長の光によって光硬化する光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂など、他のエネルギー硬化性樹脂であってもよい。樹脂注入工程で熱硬化性樹脂を間隙に塗布する場合、硬化工程では所定波長の光を入射させる代わりに加熱する。なお、エネルギー硬化樹脂は嫌気性の樹脂を使用することが好ましい。嫌気性のエネルギー硬化性樹脂は空気に触れている部分は硬化しないので、不要な部分の樹脂を後工程で除去することができる。

（変形例２） 樹脂注入工程では、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などのエネルギー硬化性樹脂の代わりに溶剤を注入して、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを溶着することにしてもよい。また、硬化工程では、第２プリズム部材３２０の反射構造３２２または射出面３２５から所定波長の光を照射することにしてもよい。

（変形例３） 第１プリズム部材３１０の第２面３１７の各々と、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１の各々との間のすべての接合部３１９を同時に形成しなくてもよい。たとえば、第１プリズム部材３１０の第２面３１７の一部と、それらに対応する導光面３２１１との間の間隙に光硬化性樹脂を注入するたびに所定波長の光を集光構造３１１に入射して光硬化させることにしてもよい。樹脂を注入してから光硬化させるまでの時間を低減することにより、毛細管現象を用いて吸引させた光硬化性樹脂が間隙から漏れることを抑制することができる。

また、第２の実施形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例４） 第２の実施の形態では、溝部３１９０を第１プリズム部材３１０の第２面３１７に設けたが、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１に溝部を設けることにしてもよい。また、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１の両方に溝部を設けることにしてもよい。なお、第２プリズム部材３２０に溝部を設けた場合であっても、第３面３１８と反射面３２１２との間の空気層に光硬化樹脂が漏れないように第２面３１７の一部と導光面３２１１とを当接させることが好ましい。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態による集光装置の生産方法について説明する。
第３の実施の形態では、樹脂注入工程および硬化工程の代わりに、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを融着させる融着工程を有する。以下では、超音波溶着により第１プリズム部材３１０を第２プリズム部材３２０に融着させる方法について説明する。

超音波溶着により第１プリズム部材３１０を第２プリズム部材３２０に融着させる場合、第１プリズム部材３１０の第２面３１７または第２プリズム部材３２０の導光面３２１１にエネルギーダイレクターを設ける。以降では、第１プリズム部材３１０の第２面３１７に突起状のエネルギーダイレクター３１９１を設ける場合について説明する。

図８は、第２面３１７に突起状のエネルギーダイレクター３１９１が設けられた第１プリズム部材３１０を例示した図である。エネルギーダイレクター３１９１は、図示のように、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１との接合部分に設けられる。エネルギーダイレクター３１９１は、第１プリズム部材３１０または第２プリズム部材３２０と同じ材料で構成することが好ましく、たとえばＰＭＭＡ、シリコーンなどの樹脂材料で構成される。

第１プリズム部材３１０の複数の第２面３１７の各々に設けられたエネルギーダイレクター３１９１のそれぞれが、対応する第２プリズム部材３２０の導光面３２１１に押し当てられた状態で、第１プリズム部材３１０には、超音波溶着機からホーンを介して振動エネルギーが加えられる。この様子を図９に示す。５００は超音波溶着機、５０１はそのホーンを示す。

図９に示す超音波溶着機５００は、電気信号を不図示の振動子で機械的な振動エネルギーに変換する。その振動エネルギーは、共鳴体としてのホーン５０１を介して、第１プリズム部材３１０に伝達される。伝達された振動エネルギーにより、第１プリズム部材３１０の第２面３１７に設けられたエネルギーダイレクター３１９１と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１との接触面において摩擦が発生し、その結果、摩擦熱が発生する。この摩擦熱によりエネルギーダイレクター３１９１およびその周辺は熔融し、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１とが融着する。

なお、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１にエネルギーダイレクターを設けた場合は、そのエネルギーダイレクターを第１プリズム部材３１０の第２面３１７に押し当てながら、第２プリズム部材３２０を振動させることにすればよい。

以上説明した第３の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
第３の実施の形態による集光装置の生産方法では、図８に示すように、複数の偏向構造３１５の各々の第２面３１７に設けられたエネルギーダイレクター３１９１を当該第２面３１７に対応する導光面３２１１に接触させる。そして、図９に示すように、超音波溶着機５００を用いて第１プリズム部材３１０を振動させてエネルギーダイレクター３１９１を摩擦熱で溶融させて、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とが融着する。これにより、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１とが接触する部分のみに接合部３１９を設けることができる。

以上説明した第３の実施形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例５） 以上の説明では、超音波溶着により第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを融着する方法について説明した。しかし、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを融着する方法は、超音波溶着だけに限定しない。たとえば、レーザ光を用いて第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを融着することにしてもよい。

たとえば、位置合わせ工程において第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを図５に示すように配置して位置合わせを行った後、第１プリズム部材３１０の集光構造３１１にレーザ光を入射させる。レーザ光は、第１プリズム部材３１０の偏向構造３１５の第１面３１６で全反射して、第２面３１７と第２プリズム部材３２０の導光面３２１１とが接触する部分に集光する。接触面近傍は、集光されたレーザ光により高温となり溶融して、両者は融着する。なお、レーザ光の照射時間は、レーザ光の出力、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０の接触面におけるレーザ光の集光状態、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０の材質等に基づいて、適宜設定する。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態による集光装置の生産方法について説明する。
第４の実施の形態では、第１プリズム部材３１０の第２面３１７と第２プリズム部材の導光面３２１１との間を、柔軟な材料により形成された柔軟膜を介して密着させる。柔軟膜としては、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０の屈折率とほぼ同一の屈折率を有する材質、たとえばシリコーンを用いる。

具体的な手順について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、第２プリズム部材３２０において第１プリズム部材３１０と対向する面全体（入射面３２１）に柔軟膜３１９２を塗布した状態を示す。柔軟膜３１９２は一様な厚さで形成されている。

図１０（ｂ）は、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを位置合わせして固定した状態を示す。図１０（ｂ）では、第１プリズム部材３１０の偏向構造３１５の第２面３１７の一部が第２プリズム部材３２０の導光面３２１１に設けた柔軟膜３１９２を圧縮し密着している。柔軟膜３１９２のうち、偏向構造３１５の第２面３１７に圧縮されて密着した部分は、図２の接合部３１９に相当する機能を果たす。

柔軟膜３１９２の厚さは、第３面３１８と反射面３２１２との間に空気層が維持される程度とする。第３面３１８と反射面３２１２との間に空気層を維持することにより、導光面３２１１から入射した光を出射面３２５まで導く第２プリズム部材３２０の機能を阻害しない。

柔軟膜３１９２を圧縮することで、第１プリズム部材３１０の偏向構造３１５の第２面３１７の一部が第２プリズム部材３２０の導光面３２１１を密着させることで、第１プリズム部材３１０の複数の偏向構造３１５と、それに対応する第２プリズム部材３２０の複数の導光面３２１１との間の距離のバラツキを吸収し、全ての接触面を確実に形成することができる。

以上説明した第４の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
第４の実施の形態による集光装置の生産方法では、位置合わせ工程の前工程として、第２プリズム部材３２０の入射面３２１全体に柔軟な材料による柔軟膜３１９２を形成する。そして、位置合わせ工程では、この柔軟膜３１９２を圧縮しながら、第１プリズム部材３１０の複数の第２面３１７と、それぞれに対応する第２プリズム部材３２０の複数の導光面３２１１に密着させる。同時に、第１プリズム部材３１０の第３面３１８と第２プリズム部材３２０の反射面３２１２との間の空気層は確保する。この方法により、第２面３１７と導光面３２１１との間に、容易かつ確実に接合部３１９を設けることができる。

以上説明した第４の実施形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例６） 上述の第４の実施の形態では、第２プリズム部材３２０の入射面３２１に柔軟膜３１９２を設けることにしたが、第１プリズム部材３１０の裏面に弾性膜３１９２を設けることにしてもよい。

（変形例７） 上述の第４の実施の形態では、第２プリズム部材３２０の入射面３２１の上に柔軟膜３１９２を設けることにしたが、柔軟膜３１９２は、入射面３２１の一部の領域の上にだけ設けることにしてもよい。たとえば、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１の上にだけ柔軟膜３１９２を設けることにしてもよい。たとえば、ガラス板表面にロールコータ等を用いてシリコーン等の柔軟性のある材質による膜を形成し、その膜に第２プリズム部材を接触させることで、第２プリズム部材３２０の導光面３２１１の近傍に柔軟膜３１９２を転写させてもよい。

以上説明した第１、第２、第３、第４の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例８） 図１では、第１プリズム部材３１０および第２プリズム部材３２０は、紙面垂直方向に延在する形状を有するものとして説明したが、その形状に限定しない。たとえば、第１プリズム部材３１０の表面側から見た集光装置１の平面図が図１１に示すようなほぼ同心円状の形状を有するものであってもよい。図１１のＸ−Ｘ断面は、図１に示す形状と同様の形状となる。樹脂注入工程においては、塗布用切り欠き部６００からエネルギー硬化性樹脂や溶剤を塗布することにすればよい。

（変形例９） 上記の実施の形態では、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０は、同一の屈折率を有する材料で形成されることにしたが、近い屈折率を有する材料であれば異なる屈折率を有する材料を用いることにしてもよい。

（変形例１０） 位置合わせ工程において第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを固定する方法は、治具４００による方法でなくてもよい。複数の第２面３１７の各々の一部が複数の導光面３２１１の各々にそれぞれ当接すると共に第３面３１８の各々と反射面３２１２の各々との間に空気層が形成されるように第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを固定することができる方法であれば如何なる方法でもよい。

たとえば、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との一方または両方にガイド、スライド、ピン、ラッチなどの固定機構をさらに設けて、その固定機構を用いて第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との一方または両方の位置を固定することにしてもよい。また、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との一方または両方を挟み込むような固定装置を集光装置１の外部に設けて、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０との一方または両方の位置を固定することにしてもよい。

また、たとえば、図９に示すホーン５０１が振動エネルギーを加えた方向に第１プリズム部材３１０を治具４００に押し当てると共に、集光構造３１１側から第２プリズム部材３２０に向けて第１プリズム部材３１０を第２プリズム部材３２０に押し当てることにより、第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０を固定することにしてもよい。

また、たとえば、一定輝度の照明光を第１プリズム部材３１０の集光構造３１１へ照射し、第２プリズム部材３２０の出射面３２５から出射する光量を測定して、その光量が最大となる位置に第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを調整することにしてもよい。なお、出射面３２５に光電変換素子を設けて、その発電量が最大となる位置に第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを調整することにしてもよい。また、第２プリズム部材３２０の反射構造３２２で全反射されずに透過してしまった光を検出して、その光量が最小となる位置に第１プリズム部材３１０と第２プリズム部材３２０とを調整することにしてもよい。反射構造３２２で全反射されずに透過した光の光量は、たとえば反射構造３２２に対面するようにスクリーンを設置して、そのスクリーンの明暗で検出することにすればよい。

以上説明した第１、第２、第３、第４の実施の形態またはそれらの変形例により生産された集光装置１は、たとえば光発電装置に用いることができる。図１２は、集光装置１と、集光装置１により集光された光を光電変換する光電変換素子３３０とを備える光発電装置２の一構成例を示す図である。図１２に示す光発電装置２では、光電変換素子３３０は、受光面が第２プリズム部材３２０の出射面３２５に接着されている。なお、出射面３２５から出射される光を光電変換素子３３０の受光面に導く構成は、如何なるものを用いてもよい。

以上説明した実施の形態や変形例はあくまで例示に過ぎず、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。

１ 集光装置
２ 光発電装置
３１０ 第１プリズム部材
３１１ 集光構造
３１５ 偏向構造
３１６ 第１面
３１７ 第２面
３１８ 第３面
３１９ 接合部
３２０ 第２プリズム部材
３２１ 入射面
３２２ 反射構造
３２５ 出射面
３３０ 光電変換素子
３１９２ 弾性膜
３２１１ 導光面
３２１２ 反射面
３２１３ 連絡面

Claims (10)

1. 第１入射面から入射した光を集光した後に偏向させて第１出射面から出射させる第１プリズム部材と、第２入射面から入射した光を第１反射面と第２反射面により順次反射させて第２出射面から出射させる第２プリズム部材とを接続する集光装置の生産方法であって、
   前記第１プリズム部材は、前記第１入射面に入射した光を集光するための複数の集光構造を有し、前記第１入射面の対向面に前記複数の集光構造に対応して突出し前記集光構造により集光された光を偏向して出射させる複数の偏向構造とを有し、
   前記第２プリズム部材は、前記第１プリズム部材の複数の前記第１出射面にそれぞれ対応する前記第２入射面を複数有し、
   前記第１プリズム部材と前記第２プリズム部材を、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と、前記複数の第１出射面の各々に対応する前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面とが所定の位置関係となるように位置決めする位置決め工程と、
   前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面とを接続する接続工程と、
   を有することを特徴とする集光装置の生産方法。
2. 請求項１に記載の集光装置の生産方法において、
   前記位置決め工程における前記所定の位置関係は、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面との間に間隙を設け、
   前記間隙は、毛細管現象によりエネルギー硬化性樹脂または溶剤を注入できる間隔であり、
   前記接続工程は、毛細管現象により前記間隙にエネルギー硬化性樹脂または溶剤を注入する工程を有することを特徴とする集光装置の生産方法。
3. 請求項２に記載の集光装置の生産方法において、
   前記エネルギー硬化性樹脂は、所定波長の光により硬化する光硬化性樹脂であって、
   前記接続工程は、前記第１プリズム部材の前記第１入射面から前記所定波長の光を入射させて、前記間隙に注入された前記光硬化性樹脂に前記光硬化性樹脂を照射して硬化させる硬化工程をさらに有することを特徴とする集光装置の生産方法。
4. 請求項１に記載の集光装置の生産方法において、
   前記接続工程は、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面とを接触させて融着させることを特徴とする集光装置の生産方法。
5. 請求項４に記載の集光装置の生産方法において、
   前記融着は、前記第１プリズム部材と前記第２プリズム部材とを相対的に振動させて、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面との接触面を熔融させることで行うことを特徴とする集光装置の生産方法。
6. 請求項４に記載の集光装置の生産方法において、
   前記融着は、レーザ光を前記第１プリズム部材の前記第１入射面から入射させて、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面との接触面を熔融させることで行うことを特徴とする集光装置の生産方法。
7. 請求項１に記載の集光装置の生産方法において、
   前記第１プリズム部材の前記第１出射面または前記第２プリズム部材の前記第２入射面に、前記第１プリズム部材の屈折率および前記第２プリズム部材の屈折率とほぼ等しい屈折率を有し、柔軟性を有する柔軟膜を形成する柔軟膜形成工程をさらに有し、
   前記柔軟膜形成工程を行なった後に前記位置決め工程を行ない、
   前記位置決め工程においては、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面と前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面とを、前記柔軟膜を介して密着させることを特徴とする集光装置の生産方法。
8. 請求項７に記載の集光装置の生産方法において、
   前記柔軟膜は、前記第１プリズム部材の前記複数の第１出射面を含む全面と、前記第２プリズム部材の前記複数の第２入射面を含む全面の少なくともいずれかに形成され、
   前記密着部分における前記柔軟膜の膜厚は、それ以外の部分における前記柔軟膜の膜厚に比べて薄いことを特徴とする集光装置の生産方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の集光装置の生産方法により生産された集光装置。
10. 請求項９に記載の集光装置と、
    前記集光装置により集光された光を光電変換する光電変換素子と、
    を備えることを特徴とする光発電装置。

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